JP6347752B2

JP6347752B2 - 基板液処理装置及び基板液処理方法

Info

Publication number: JP6347752B2
Application number: JP2015019231A
Authority: JP
Inventors: 健張; 天野　嘉文; 嘉文天野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2035-02-03
Also published as: JP2016143790A

Description

本発明は、基板の下面を処理液で液処理する基板液処理装置及び基板液処理方法に関するものである。

従来より、半導体部品やフラットパネルディスプレイなどを製造する場合には、半導体ウエハや液晶基板などの基板に対して基板液処理装置を用いて各種の処理液で液処理を施している。

基板液処理装置では、基板の表面（主面：回路形成面）に対して洗浄や成膜やエッチングなどの処理を行うとともに、基板の裏面に対しても洗浄等の処理を行う場合がある。その場合、基板の裏面を下向きにした状態で基板を保持し、基板の裏面（下面）に向けて処理液を供給することで、基板の下面を処理液で液処理する。

この基板の下面を液処理する基板液処理装置には、基板の下方に円板状のベースプレートを配置し、ベースプレートの中央から上方の基板の下面に向けて処理液を吐出する。ベースプレートの周囲には円環状のカバー体が設けられている。カバー体は、ベースプレートの外周部に円周方向に間隔をあけて配置された複数の支柱で支持されている。ベースプレートとカバー体との間には、ベースプレートの外周に沿って処理液を排出するためのスリット状の排液口が形成されている。

そして、基板液処理装置では、ベースプレートを回転させることで基板を保持しながら回転させるとともに、回転する基板の下面に向けて処理液を供給することで基板の下面を液処理し、その液処理した処理液を排液口から排出する。

特開２０１１−２４３６２７号公報

上記従来の基板液処理装置では、基板を処理液で液処理する際に、基板の外周外方において、基板の回転による旋回状の気流が発生するとともに、排液口への処理液の流動による液流が発生する。

そして、上記従来の基板液処理装置では、ベースプレートでカバー体を支持するための複数の支柱が基板の外周外方に設けられているために、基板の外周外方において気流や液流が支柱に衝突する。

支柱に気流が衝突すると、気流が乱されて流速分布が不均一になる。それに伴って、基板の外周端縁部で部分的に基板の温度が低下する（温度分布が不均一になる）。その結果、基板の外周端縁部を処理液で均一に液処理することができないおそれがある。

そこで、本発明では、基板液処理装置において、基板を保持して回転させる基板回転保持部と、前記基板回転保持部で保持された基板に処理液を供給する処理液供給部とを有し、前記基板回転保持部は、前記基板の下方に間隔をあけて配置したベースプレートと、前記ベースプレートに支持部分で支持され、前記基板の外周外方に配置したカバー体と、前記ベースプレートとカバー体との間に形成され、前記基板の下方で生じた気流を排出するための排出口とを有し、前記ベースプレートとカバー体との支持部分は、前記ベースプレートの上面よりも外方に張り出して前記カバー体と接続し、前記ベースプレートとカバー体との支持部分の上端面を、前記ベースプレートの上面と同一面上に形成し、前記カバー体は、前記ベースプレートの上面の上方を被覆する円環状の天井壁を形成し、前記天井壁の下面と前記ベースプレートの上面との間に半径方向に関して上下に一定の間隔を有する水平流路を形成することにした。

また、前記カバー体は、前記天井壁の外周部に円環状の外周壁を形成し、前記外周壁の内周面と前記ベースプレートの外周面との間に上下に間隔を有する傾斜流路が形成され、前記処理液供給部は前記基板の下面に処理液を供給し、前記排出口は、前記水平流路と前記傾斜流路とを連通し、前記処理液供給部から供給した処理液を排出することにした。

また、前記ベースプレートとカバー体との支持部分を、前記基板の外周に沿って間隔をあけて複数設けた前記基板を支持するための基板保持体の間に形成することにした。

また、前記ベースプレートとカバー体との支持部分と前記基板保持体とを、前記基板の外周に沿って等間隔に形成することにした。

また、本発明では、基板液処理方法において、基板回転保持部で基板を保持して回転し、処理液供給部から前記基板に処理液を供給して前記基板を処理液で液処理し、前記液処理を行っているときは、前記基板回転保持部に設けられた前記基板の下方に間隔をあけて配置したベースプレートと前記基板の外周外方に配置したカバー体とを支持部分で接続し、前記ベースプレートとカバー体との支持部分の上端面を、前記ベースプレートの上面と同一面上に形成し、前記カバー体は、前記ベースプレートの上面の上方を被覆する円環状の天井壁を形成し、前記天井壁の下面と前記ベースプレートの上面との間に半径方向に関して上下に一定の間隔を有する水平流路を形成しておき、前記ベースプレートと前記カバー体との間に形成された排出口から前記基板の下方で生じた気流を排出することにした。

本発明では、基板の液処理時に基板の外周外方で生じる気流を阻害することがなく、基板を良好に液処理することができる。

基板処理システムを示す平面図。基板液処理装置を示す側面図。同平面図。同拡大側面図。同拡大平面図。

以下に、本発明に係る基板液処理装置及び基板液処理方法の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明に係る基板液処理装置１を搭載した基板処理システム２は、前端部に搬入出ユニット３を有する。搬入出ユニット３には、複数枚（たとえば、25枚）の基板４（ここでは、半導体ウエハ）を収容したキャリア５が搬入及び搬出され、左右に並べて載置される。

また、基板処理システム２は、搬入出ユニット３の後部に搬送ユニット６を有する。搬送ユニット６は、前側に基板搬送装置７を配置するとともに、後側に基板受渡台８を配置する。この搬送ユニット６では、搬入出ユニット３に載置されたいずれかのキャリア５と基板受渡台８との間で基板搬送装置７を用いて基板４を搬送する。

さらに、基板処理システム２は、搬送ユニット６の後部に処理ユニット９を有する。処理ユニット９は、中央に前後に伸延する基板搬送装置10を配置するとともに、基板搬送装置10を挟んで両側に基板４の表面（主面：回路形成面）を液処理する複数個（ここでは、６個）の基板液処理装置11と基板４の裏面を液処理する複数個（ここでは、６個）の基板液処理装置１とをそれぞれ前後に並べて配置する。この処理ユニット９では、基板受渡台８と基板液処理装置1,11との間で基板搬送装置10を用いて基板４を搬送し、各基板液処理装置1,11を用いて基板４の液処理を行う。なお、基板４の表面を液処理する基板液処理装置11の具体的な構成は、公知の装置を利用することができるため説明を省略する。

基板４の裏面を液処理する基板液処理装置１は、本発明の要部であり、以下に具体的な構成を説明する。

基板液処理装置１は、図２及び図３に示すように、チャンバー12に基板４を保持した状態で回転させるための基板回転保持部13と基板４の裏面（下面）に処理液を供給するための処理液供給部14とを有する。

チャンバー12は、上部に基板４を搬入又は搬出させるための開口15を形成する。また、チャンバー12は、内部に円環状の仕切壁16を形成する。仕切壁16の外側には、処理液を排出する排液ドレイン17が接続され、仕切壁16の内側には、空気を排出する排気ドレイン18が接続される。

基板回転保持部13は、チャンバー12の中央部に上下に伸延させた円筒状の回転軸19を回動自在に設けている。回転軸19には、回転駆動機構20が接続されている。この回転駆動機構20は、制御部21で駆動制御される。

また、基板回転保持部13は、回転軸19の中空部に上下に伸延させた昇降体22を昇降自在に設けている。昇降体22の上端面には、基板４を下方から支持するための３個の支持体23が円周方向に等間隔をあけて形成される。昇降体22には、昇降駆動機構24が接続されている。この昇降駆動機構24は、制御部21で昇降制御される。

さらに、基板回転保持部13は、回転軸19の上端部に円板状のベースプレート25を取付けるとともに、ベースプレート25に円環状のカバー体26を取付ける。

ベースプレート25は、昇降体22の上端面と同一水平面上に上端面27を形成する。また、ベースプレート25は、外周端縁に下方へ向けて拡径させた傾斜状（円錐状）の外周面28を形成する。このベースプレート25は、基板回転保持部13で基板４を保持した状態において基板４の下方側に基板４の下面から間隔をあけて配置される。なお、ベースプレート25は、上端面27を基板４よりも広くし（大径とし）、基板４の外周外方の下側に円環状の上端面縁部29を形成する。

カバー体26は、上部に円環状の天井壁30を形成する。天井壁30は、ベースプレート25の上端面縁部29の上方を被覆する。天井壁30の下面とベースプレート25の上端面縁部29との間には上下に一定の間隔を有する水平流路31が形成される（図４参照）。天井壁30の内周側には、基板４を搬入又は搬出させるための開口32が形成される。また、天井壁30の内周側下部には、基板４を保持するための基板保持体33が円周方向に等間隔をあけて12個形成される。基板保持体33は、開口32の内側まで張り出しており、基板４の下面の外周端縁部を下側から支持することで基板４を保持する。カバー体26は、基板保持体33で基板４を保持した状態において基板４の外周外方に配置される。このように、カバー体26の天井壁30は、基板４の下面よりも高い位置にある。

また、カバー体26は、天井壁30の外周部に円環状の外周壁34を形成する。外周壁34は、その内面に、下方へ向けて拡径させた傾斜状（円錐状）の内周面35を形成する。外周壁34は、ベースプレート25の外周面28の外方（上方）を被覆する。外周壁34の内周面35とベースプレート25の外周面28との間には上下に間隔を有する傾斜流路36が形成される（図４参照）。このように、カバー体26の外周壁34の下端は、基板４の下面よりも低い位置にある。

このカバー体26は、ベースプレート25で支持される。ベースプレート25とカバー体26との支持部分37の構造について以下に説明する。

支持部分37は、図２〜図５に示すように、平面視でベースプレート25の外周端縁部に円周方向に等間隔をあけて12個形成される。各支持部分37は、カバー体26に円周方向に等間隔で12個形成した基板保持体33の間（好ましくは中間）に配置されており、その円周方向の幅は、２つの支持部分37の幅よりも十分に小さい（例えば、１／８）。

各支持部分37は、ベースプレート25の外周端縁部（上端面縁部29）に半径方向へ向けて伸延させた支持溝38を形成するとともに、支持溝38に上下に貫通する支持孔39を形成する。また、各支持部分37は、カバー体26の外周壁34の内側（内周面35）に半径方向へ向けて伸延させた支持片40を形成するとともに、支持片40の先端部に上下に伸延させた支持突起41を形成する。ベースプレート25の支持溝38とカバー体26の支持片40とは略同一幅となっている。ベースプレート25の支持孔39とカバー体26の支持突起41とは略同一径となっている。各支持部分37は、ベースプレート25の支持溝38及び支持孔39にカバー体26の支持片40及び支持突起41を嵌入することで、ベースプレート25でカバー体26を着脱自在に支持する。カバー体26の支持突起41は、ベースプレート25の支持孔39の下部においてリング状の締結部材42を用いて締結される。ベースプレート25でカバー体26を支持した状態では、ベースプレート25の上端面27の外周端縁部（上端面縁部29）とカバー体26の外周壁34の内周面35の上端部との間に円弧形スリット状の排出口43が形成される。この排出口43において、ベースプレート25とカバー体26との間に形成される水平流路31と傾斜流路36とが連通する。

ベースプレート25とカバー体26との支持部分37は、上端面（支持片40の上面）がカバー体26の内側上端面（天井壁30の下面）よりも下側に位置するように形成される。これにより、支持部分37とカバー体26の内側上端面（天井壁30の下面）との間には、上下に一定の間隔を有する間隙44が形成される。この間隙44は、ベースプレート25とカバー体26との間に形成される水平流路31及び傾斜流路36に連通する。この間隙44には、後述するように処理液供給部14から供給された処理液や空気が流れる。

処理液供給部14は、昇降体22の上端面中央に吐出口45を形成するとともに、昇降体22の中心軸上に上下に伸延する吐出流路46を形成する。吐出口45には、吐出流路46を介して処理液供給機構47が接続される。処理液供給機構47は、制御部21で流量制御される。

制御部21は、基板液処理装置１だけでなく基板処理システム２の各部の動作を制御する。この制御部21は、たとえばコンピュータであり、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体48を備える。記憶媒体48には、基板処理システム２において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部21は、記憶媒体48に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム２の動作を制御する。なお、プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体48に記憶されていたものであって、他の記憶媒体から制御部21の記憶媒体48にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体48としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

基板液処理装置１を有する基板処理システム２は、以上に説明したように構成しており、制御部21で各部の動作を制御することで、基板４を処理する。

基板液処理装置１で基板４の裏面を洗浄液等の処理液で液処理する場合には、記憶媒体48に記憶された基板液処理プログラムに従って制御部21で基板液処理装置１などを以下に説明するように制御する。

まず、制御部21は、基板４を基板液処理装置１に搬入する（基板搬入工程）。この基板搬入工程では、昇降駆動機構24によって昇降体22を上昇させ、基板搬送装置10で基板４を基板４の裏面を下側に向けた状態で昇降体22の支持体23の上部に上方から載置させる。その後、昇降駆動機構24によって昇降体22を降下させ、基板４を基板保持体33の上部に上方から載置させる。これにより、基板４が基板回転保持部13（基板保持体33）で基板４の裏面を下側に向けた状態で保持される。

次に、制御部21は、基板４の下面（裏面）を処理液で液処理する（基板液処理工程）。この基板液処理工程では、回転駆動機構20によって回転軸19を所定回転数で回転させることで、ベースプレート25及びカバー体26を回転させる。これにより、基板４がベースプレート25及びカバー体26とともに回転される。その後、処理液供給機構47によって所定温度・所定濃度・所定流量の処理液を吐出口45から基板４の下面中央部に向けて吐出させる。基板４の下面中央部に吐出された処理液は、基板４の回転によって基板４の下面に沿って基板４の外周外方へ向けて流れる。これにより、基板４の下面が処理液で液処理される。所定時間経過後に処理液の吐出及び基板４の回転を停止させる。

次に、制御部21は、基板４を基板液処理装置１から搬出する（基板搬出工程）。この基板搬出工程では、昇降駆動機構24によって昇降体22を上昇させ、基板４の下面を支持体23の上部で下方から支持させるとともに、基板４を上昇させる。その後、基板搬送装置10で基板４を搬出させる。

以上に説明したようにして基板４を基板液処理装置１で液処理することができる。その際に、基板液処理工程では、基板４の回転によって、基板４の周囲の空気（雰囲気）が流動し、基板４の外周外方において円周方向に流れる気流が発生する（図４及び図５中に白抜き矢印で示す。）。この気流は、水平流路31を基板４の円周方向に向けて流れ、排出口43を介して傾斜流路36へと流れる。なお、気流は、仕切壁16の内側から排気ドレイン18へと流れる。この気流が水平流路31を流れる際には、ベースプレート25とカバー体26との支持部分37の上方（支持部分37とカバー体26の内側上端面（天井壁30の下面）との間）に間隙44が形成されているために、気流を支持部分37に衝突させることなく間隙44に流すことができる。これにより、気流の流速分布を均一な状態に保持することができ、基板４の下面の温度分布も均一な状態に保持することができる。その結果、基板４の下面を処理液で均一に液処理することができる。

また、基板液処理工程では、処理液の供給及び基板４の回転によって、処理液が流動し、基板４の外周外方に向けて流れる液流が発生する（図４及び図５中に黒矢印で示す。）。この液流は、水平流路31を基板４の半径方向に向けて流れ、排出口43を介して傾斜流路36へと流れる。なお、液流は、仕切壁16の外側から排液ドレイン17へと流れる。この液流が水平流路31を流れる際には、ベースプレート25とカバー体26との支持部分37の上方（支持部分37とカバー体26の内側上端面（天井壁30の下面）との間）に間隙44が形成されているために、液流を支持部分37に衝突させることなく間隙44に流すことができる。これにより、液流が支持部分37に衝突することによって生じる処理液の飛散を防止することができ、処理液の飛散によって生じるウォーターマークの発生やパーティクルの残存を防止することができる。その結果、基板４の下面を処理液で良好に液処理することができる。

気流や液流を間隙44により一層円滑に流すためには、支持部分37の上端面（支持片40の上面）を基板４の下面よりも下方に形成することが望ましく、ベースプレート25の上面（上端面27）と同一面上に形成するのが最も好ましく、また、支持部分37をベースプレート25の上面（上端面27）よりも外方に張り出してカバー体26と接続するのが好ましい。また、基板４の外周外方で気流や液流を均一に流すためには、支持部分37を基板４の外周に沿って等間隔に形成することが好ましく、基板４の外周に沿って等間隔に設けた基板保持体33の間に支持部分37を形成することが最も好ましい。

以上に説明したように、上記基板液処理装置１（基板液処理方法）では、ベースプレート25とカバー体26との支持部分37とカバー体26の内側上端面との間に間隙44を形成しているために、基板４の処理時に発生する気流や液流を間隙44に流すことができ、気流や液流が支持部分37に衝突するのを防止することができる。これにより、上記基板液処理装置１（基板液処理方法）では、基板４の処理時に基板４の外周外方で生じる気流や液流を阻害することがなく、基板４を良好に液処理することができる。なお、本実施形態においては、基板液処理工程を基板の下面に対する液供給により行ったが、上面及び下面若しくは上面のみに対する液供給を行う場合においても、本発明は適用可能である。基板の上面のみに液供給を行う場合には、基板の下面において液流は発生しないが、上記実施形態と同様に気流は発生し、温度低下により基板の上面にも影響を与える。したがって、上記実施形態と同様な構成とすることで、下面の気流の流速分布を均一な状態に保持して上面への影響を緩和することができ、基板の上面の温度分布も均一な状態に保持することができる。

１基板液処理装置
２基板処理システム
４基板
13 基板回転保持部
14 処理液供給部
25 ベースプレート
26 カバー体
33 基板保持体
37 支持部分
43 排出口

Claims

基板を保持して回転させる基板回転保持部と、
前記基板回転保持部で保持された基板に処理液を供給する処理液供給部と、
を有し、
前記基板回転保持部は、
前記基板の下方に間隔をあけて配置したベースプレートと、
前記ベースプレートに支持部分で支持され、前記基板の外周外方に配置したカバー体と、
前記ベースプレートとカバー体との間に形成され、前記基板の下方で生じた気流を排出するための排出口と、
を有し、
前記ベースプレートとカバー体との支持部分は、前記ベースプレートの上面よりも外方に張り出して前記カバー体と接続し、
前記ベースプレートとカバー体との支持部分の上端面を、前記ベースプレートの上面と同一面上に形成し、
前記カバー体は、前記ベースプレートの上面の上方を被覆する円環状の天井壁を形成し、
前記天井壁の下面と前記ベースプレートの上面との間に半径方向に関して上下に一定の間隔を有する水平流路を形成したことを特徴とする基板液処理装置。
前記カバー体は、前記天井壁の外周部に円環状の外周壁を形成し、
前記外周壁の内周面と前記ベースプレートの外周面との間に上下に間隔を有する傾斜流路が形成され、
前記処理液供給部は前記基板の下面に処理液を供給し、前記排出口は、前記水平流路と前記傾斜流路とを連通し、前記処理液供給部から供給した処理液を排出することを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
前記ベースプレートとカバー体との支持部分を、前記基板の外周に沿って間隔をあけて複数設けた前記基板を支持するための基板保持体の間に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板液処理装置。
前記ベースプレートとカバー体との支持部分と前記基板保持体とを、前記基板の外周に沿って等間隔に形成したことを特徴とする請求項３に記載の基板液処理装置。
基板回転保持部で基板を保持して回転し、処理液供給部から前記基板に処理液を供給して前記基板を処理液で液処理し、前記液処理を行っているときは、前記基板回転保持部に設けられた前記基板の下方に間隔をあけて配置したベースプレートと前記基板の外周外方に配置したカバー体とを支持部分で接続し、前記ベースプレートとカバー体との支持部分の上端面を、前記ベースプレートの上面と同一面上に形成し、前記カバー体は、前記ベースプレートの上面の上方を被覆する円環状の天井壁を形成し、前記天井壁の下面と前記ベースプレートの上面との間に半径方向に関して上下に一定の間隔を有する水平流路を形成しておき、前記ベースプレートと前記カバー体との間に形成された排出口から前記基板の下方で生じた気流を排出することを特徴とする基板液処理方法。