JP6373803B2 - 基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体 - Google Patents

基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、例えば基板に対して例えば現像処理等の流体で処理を行う基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体に関する。
半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)や液晶ディスプレイのガラス基板(LCD基板)の表面に所定のパタ−ンを形成するためのマスクは、ウエハ等の基板表面にレジストを塗布した後、光、電子線あるいはイオン線等をレジスト面に照射し、現像液(処理液)を用いた液処理により得られる。
このような液処理は、従来、例えば次のようにして行っていた。つまり先ず、例えば真空吸着機能を備えた基板保持機構上に基板例えばウエハを吸着保持して、供給ノズルからウエハ表面に処理液を供給しながら、ウエハを回転させることにより、液処理が行われる。
ところで液処理中にウエハ等の基板を基板保持機構により吸着保持する際、基板保持機構の保持面に傷やパーティクルが存在すると、この保持面の傷やパーティクルにより基板に傷が付いたり、不純物が付着する。
あるいは基板保持機構の保持面の硬度が高い場合も、保持面により基板に傷が付くことがある。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、基板保持機構により保持された基板に傷が付いたり不純物が付着することのない基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体を提供することを目的とする。
本発明は、保持面と、この保持面に設けられた吸引部とを有する基板保持機構と、前記基板保持機構の保持面に設けられた前記吸引部を囲むように塗布液を供給して、前記保持面に基板を載置する環状塗布膜を形成する塗布液供給部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置である。
本発明は、保持面と、この保持面に設けられた吸引部とを有する基板保持機構を準備する工程と、前記基板保持機構の保持面に設けられた前記吸引部を囲むように塗布液供給部から塗布液を供給して、前記保持面に基板を載置する環状塗布膜を形成する工程と、前記保持面の前記環状塗布膜上に基板を載置して基板を吸引部により吸着保持する工程と、を備えたことを特徴とする基板処理方法である。
本発明は、コンピュータに基板処理方法を実行させるための記憶媒体において、前記基板処理方法は、前記基板処理方法は、保持面と、この保持面に設けられた吸引部とを有する基板保持機構を準備する工程と、前記基板保持機構の保持面に設けられた前記吸引部を囲うように塗布液供給部から塗布液を供給して、前記保持面に基板を載置する環状塗布膜を形成する工程と、前記保持面の前記環状塗布膜上に基板を載置して基板を吸引部により吸着保持する工程と、を備えたことを特徴とする記憶媒体である。
以上のように本発明によれば、基板保持機構により保持された基板に傷が付いたり、不純物が付着することを防止することができる。
図1は本発明の実施の形態に係る基板処理装置の一例を示す断面図。 図2(a)は処理流体を供給するノズルを示す斜視図であり、図2(b)はノズルを示す平面図。 図3(a)〜(f)は本発明の実施の形態に係る基板処理方法を示す図。 図4は基板処理装置の基板保持機構を示す底面図。 図5は基板保持機構の保持面と塗布液供給部を示す平面図。
<発明の実施の形態>
以下、図1乃至図4を参照して本発明の実施の形態について説明する。
ここで図1は、本発明による基板処理装置を示す縦断面図である。図1に示すように基板処理装置1は基板であるウエハWの中央近傍を、被処理面が上を向くようにほぼ水平な状態で吸着保持すると共に、当該ウエハWを鉛直軸まわりに回転させ、かつ昇降させるための、例えばポリテトラフルオロエチレンやポリエ−テルエ−テルケトン等の樹脂あるいは金属により構成されたウエハ保持部(基板保持機構)22と、このウエハ保持部22の上方に配置され、ウエハ保持部22により吸着保持されたウエハW表面に薬液、DIW(De Inoized Water)等からなる処理液、あるいはNガス等の乾燥ガスを供給するノズル(処理流体供給部)5とを備えている。このうち、ウエハ保持部22は基板保持機構をなすものであって、ウエハWを保持する保持面23と、保持面23の中央部に開口し、ウエハWを真空吸着する開口(吸引部)24とを有している。そしてこのウエハ保持部22は昇降機構とモ−タとが組み合わされた駆動部21により、回転軸を介して鉛直軸まわりに回転自在かつ昇降自在となっている。こうしてウエハWは、ウエハ保持部22により、図1に示すウエハ保持部22に吸着保持された処理位置と、処理位置よりも上方側のウエハWの受け渡し位置Hとの間で昇降自在、回転自在に保持される。
このようなウエハ保持部22の周囲には、前記処理位置にあるウエハWの周囲を囲み、ウエハ上に供給された処理液を振り切る際に、この液が周囲に飛散するのを防ぐための、円形筒状のカップ3が設けられている。カップ3は、外カップ31と内カップ32とからなり、外カップ31は、処理液の飛散を防止するときには、前記ウエハWの受け渡し位置よりも上方側に上端が位置し、ウエハWの受け渡し時や処理液の供給時には、前記ウエハWの受け渡し位置よりも下方側に上端が位置するように、図示しない昇降機構により昇降自在に構成されている。
内カップ32は外カップ31の内側に、前記ウエハWの受け渡し位置よりも下方側であって、ウエハWが前記処理位置にあるときには、当該ウエハWよりも上方側に上端が位置するように設けられている。この内カップ32は、ウエハWの側方側では上に向かって内側に傾斜し、ウエハWの下方側には処理液のウエハWの裏面側への回り込みを抑えるために、前記処理位置にあるウエハWの裏面側周縁に接しない程度に環状の凸部33が設けられ、ウエハWの外方から凸部33に向かって上に傾斜するように形成されている。
また内カップ32のウエハWの裏面側の周縁領域に対応する位置には、複数例えば3本の保持ピン4が設けられている。この保持ピン4は、ウエハWをウエハ保持部22から浮上させた状態で保持するものである。このような保持ピン4は、例えばステンレスにより構成され、先端に例えばアルミナにより構成された保護材が設けられており、ウエハWを保持するときの当該保持ピン4とウエハWとの接触面積は、ウエハ保持部22の保持面23にてウエハWを保持したときの保持面23とウエハWとの接触面積よりもかなり小さくなるように設定されている。
これら保持ピン4の下端側は、水平な支持ア−ム41を介して昇降機構42に接続されており、保持ピン4の上端が、前記処理位置にあるウエハWの下方側に位置する待機位置と、待機位置よりも上方側の位置であって、ウエハWを保持してウエハ保持部22から浮上させる位置との間で昇降可能となっている。さらにカップ3には、処理液の排液路34と、排気路と排液路とを兼ねた排出路35とが接続されており、排出路35は図示しない気液分離手段に接続されている。
上述のようにウエハ保持部22に真空吸着された処理位置にあるウエハWの上方には、当該ウエハWの表面に処理流体を供給するための供給部をなすノズル5が設けられている。このノズル5は、図2(a)(b)に示すように、例えば横に細長い棒状に形成されたノズル本体5aと、ノズル本体5aの下面に設けられ、ウエハ表面に径方向に沿って処理流体を吐出するための供給孔5bとを有し、前記ノズル本体5a及び供給孔5bは、ウエハ表面の中心線(ウエハWの中心を通り、径方向に伸びる線)近傍に、処理流体を供給するように構成されている。
また図1に示すように、ウエハ保持部22の上方には、ウエハ保持部22の保持面23の例えば、周縁部に塗布液50aを供給して、保持面23上に開口24を囲うように所望の膜厚の環状塗布膜25を形成するノズル(塗布液供給部)50が設けられている。ここでいう環状塗布膜25の環状とは、一続きの閉じたヒモ状をなす形状を意味し、円形に限定されるものではない。
ここでノズル50は、ウエハ保持部22を回転させながら、ウエハ保持部22の保持面23にトップコート液、レジスト液、または反射防止膜液等の塗布液を供給するものである。塗布液は溶剤と、樹脂等からなる水溶性の残部を含み、保持面23に供給された塗布液はウエハ保持部22の回転に伴って保持面23の周縁部に環状に塗布される。そして保持面23上の塗布液のうち溶剤が外方へ放出され塗布液カップ51へ導かれ、残部が保持面23の周縁部に残り、環状塗布膜25を形成する。この環状塗布膜25は好ましくは、帯電防止剤を含み、環状塗布膜25に静電気が帯電しないようになっている。なお、塗布液50aに含まれる溶剤の揮発性が高く、ウエハ保持部22の回転に伴って溶剤が外方へ放出されない場合は、環状塗布膜25を保持面23の周縁部に形成しなくてもよく、ウエハWが吸着保持できるのであれば開口24を囲うように任意の位置に環状塗布膜25を形成してもよい。また、この場合、塗布液カップ51を設けなくてもよい。
また、ウエハ保持部22と、保持ピン4との間に、ノズル50から保持面23上に供給された塗布液を受けて下方へ導く塗布液カップ51が上下方向に昇降自在に設けられている。
さらにまた、ウエハ保持部22の外周に、ウエハ保持部22上のウエハWの周縁部を保持して持上げるリングガイド52が設けられている。
ところでウエハ保持部22の保持面23には、上述のように開口24が設けられている。この開口24は保持面23の中央部に形成され、保持面23の周縁部に上述の環状塗布膜25が形成される(図4参照)。
保持面23に設けられた開口24は、ウエハ保持部22を貫通して延びる連通ライン55を介して真空源56に接続されている。
さらにまた連通ライン55には、真空源56に加えてDIW供給源57およびNガス供給源58が接続されており、切換機構60を介して、連通ライン55を真空源56、DIW供給源57またはNガス供給源58に選択的に接続することができる。
この場合、連通ライン55を真空源56に接続することにより、開口24は吸着機能をもつことが可能となる。また連通ライン55をDIW供給源57に接続することにより、DIW供給57から連通ライン55を介して開口24からDIWを供給することができる。さらに連通ライン55をNガス供給源58に接続することにより、Nガス供給源58から連通ライン55を介して開口24からNガスを供給することができる。
以上に説明した構成を備えた基板処理装置1の各構成要素、例えばウエハ保持部22の駆動部21、ノズル5、ノズル50、昇降機構42、切換機構60等は、図1に示すように制御部10に接続されている。制御部10はCPU11と記憶媒体12とを備えたコンピュータからなり、記憶媒体12には液処理装置1の作用、即ち液処理方法の動作に係わる制御についてのステップ(命令)群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記憶媒体12に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図3(a)〜(f)により説明する。
まず、図5に示すように、ノズル(塗布液供給部)50を退避位置から保持面23の例えば周縁部の上方位置に移動させ、ウエハ保持部22を回転させながら、ウエハ保持部22の保持面23の周縁部にノズル(塗布液供給部)50から塗布液50aを供給する。
この場合、ウエハ保持部22の回転に伴って、塗布液50aは保持面23の周縁部にリング状に拡がり、保持面23の周縁部から外方へ放出された塗布液50aは保持面23の周縁部から塗布液カップ51により下方へ導かれる。このように、塗布液50aは保持面23の周縁部から塗布液カップ51により下方へ導かれるため、塗布液50aがウエハ保持部22外方に位置するカップ3側へ飛散することはない。
ノズル50から供給される塗布液50aは、上述のようにトップコート液、レジスト液、または反射防止膜液等からなり、保持面23の周縁部にリング状に拡がる。
保持面23上の塗布液50aは、その後溶剤が外方へ放出され、残部が残って乾燥し固体となって、保持面23の周縁部に環状塗布膜25を形成する(図3(a)および図4参照)。所望の膜厚の環状塗布膜25が形成された後、ノズル50から塗布液50aの供給を停止し、その後、ノズル50からを退避位置に移動し、ウエハ保持部22の回転が停止する。
保持面23の周縁部に形成された環状塗布膜25は、ウエハ保持部22の保持面23より軟質の材料からなり、ウエハWをその上に傷付けることなく載置することができる。
次に図1および図3(a)(b)に示すように、外カップ31をウエハWの受け渡し位置よりも下降させる。次にウエハWを、図示しない搬送ア−ムによりウエハ保持部22上の受け渡し位置まで搬送し、上方に位置する保持ピン4によりウエハWを受け渡す。その後保持ピン4を降下させてウエハWをウエハ保持部22に吸着させる。このとき連通ライン55は真空源56に接続されている。
次に待機位置にあるノズル(処理流体供給部)5をウエハ保持部22の上方位置まで移動させる。このとき、内カップ32の上端を前記ウエハWの受け渡し位置よりも上方側に位置させて、ノズル5から処理液5cを供給し、ウエハWの中心線近傍に例えば現像液、洗浄液等の処理液5cを供給すると共に、ウエハ保持部22を回転させる。
このようにノズル5からウエハW上に処理液5cを供給することにより、ウエハW上に処理液5cを供給することにより、ウエハWに対する液処理を実行することができる。
この間、リングガイド52はウエハWの外周にウエハWと接触することなく配置され、ウエハW上にノズル5から供給された処理液5cはリングガイド52上面を通って案内されて外方の内カップ32へ導かれる。
環状塗布膜25は、ウエハ保持部22の保持面23に比べて軟質となっており、かつ環状塗布膜25は保持面23から上方へ突出する。このためウエハWを直接、保持面23上に載置する場合に比べて、保持面23上に存在する傷あるいはパーティクルによりウエハWに傷が付いたり、ウエハWに不純物が付着することはない。
このためウエハWを清浄に保ちならが、ウエハWに対して液処理を施すことができる。
次に図3(c)に示すように、ウエハ保持部22の回転が停止する。またノズル5からの処理液5cの供給が停止し、退避位置に移動する。また、連通ライン55が切換機構60によりDIW供給源57に接続される。次にDIW供給源57から連通ライン55を介して保持面23の開口24にDIWが供給され、このDIW24aは開口24からウエハWの裏面に噴出される。この場合、ウエハWは開口24により吸着されることなく、保持面23の環状塗布膜25上に載置されている。
このため、開口24から噴出されたDIW24aはウエハW裏面を通って外方へ流出する。
ところで、保持面23上に形成された環状塗布膜25は、水溶性の材料からなっている。このため環状塗布膜25は、開口24から噴出されたDIW(塗布膜処理液)24aにより容易に溶解またはエッチングされ、DIW24aにより溶解またはエッチングされた環状塗布膜25はDIW24aとともに保持面23とウエハW裏面との間の間隙を通って外方へ流出する。このときリングガイド52はウエハWの外周にあり、ウエハWからわずかに離れていてもよく、また、リングガイド52を上昇させ、ウエハWを保持することで保持面23と接触しないようにしてもよい。このようにして保持面23上の環状塗布膜25が除去される。この場合、保持面23の開口24は塗布膜処理液供給部として機能する。
その後、図3(d)に示すように、リングガイド52でウエハWを保持していない場合は、リングガイド52が上昇してウエハWがリングガイド52により保持され、ウエハWが保持面23からわずかに離れる。この状態でウエハ保持部22が回転する。保持面23の開口24からDIW24aが引き続いて、回転するウエハWの裏面に噴出される。開口24から噴出されたDIW24aは回転するウエハWの裏面を洗浄するとともに、保持面23を洗浄し、保持面23とウエハWの裏面との間の間隙を通って外方へ流出する。このようにして保持面23およびウエハWの裏面が洗浄される。
次に図3(e)に示すように、ウエハ保持部22が引き続いて回転し、連通ライン55が切換機構60によりNガス供給源58に接続される。この場合、開口24からのDIW24aの噴出は停止し、代わりにNガス供給源58から供給されたNガス24bが連通ライン55を経て開口24からウエハWの裏面に噴出する。
ウエハWの裏面に噴出されたNガス24bは、保持面23およびウエハWの裏面に残るDIW24aを外方へ追い出し、このようにして保持面23およびウエハWの裏面が乾燥する。この場合、開口24はNガス供給部として機能する。
その後、図3(f)に示すように、保持ピン4が上昇してウエハWを上方の受け渡し位置まで持上げ、その後、リングガイド52を下降させる。次にウエハWは、図示しない搬送アームにより外方へ搬出される。このとき、外カップ31は予め降下しており、外カップ31の上端は、受け渡し位置より下方に位置している。
以上のように本実施の形態によれば、ウエハ保持部22の保持面23に保持面23に比べて軟質の所望の膜厚の環状塗布膜25を形成することができ、この環状塗布膜25上にウエハWを載置することができる。このため保持面23に直接ウエハWを載置する場合に比べて、保持面23上に存在する傷あるいはパーティクルによりウエハWに傷が付いたり、ウエハWに不純物が付着することを未然に防ぐことができる。また保持面23上に設けられた環状塗布膜25は水溶性材料からなるため、ウエハWを保持面23上の環状塗布膜25に載置してウエハWに対して液処理を施した後、保持面23から環状塗布膜25をDIW24aにより容易に溶解またはエッチングして除去することができる。そして新たなウエハWをウエハ保持部22の保持面23上に保持する毎に、新しい環状塗布25を容易かつ簡単に形成することができる。
<本発明の変形例>
次に本発明の変形例について述べる。上記実施の形態において、保持面23上に環状塗布膜25を形成した後、保持面23の中央部に設けられた開口24からDIW24aを保持面23に供給して環状塗布膜25を溶解またはエッチングして除去する例を示したが、これに限らず保持面23の周縁部にDIWを供給する3個の開口24Aを設けてもよい(図4参照)。この場合、保持面23の中央部の開口24は真空源56に接続されて吸引部として機能する。また周縁部の開口24Aは、DIW供給源57またはNガス供給源58に選択的に接続されてDIW供給部あるいはNガス供給部として機能する。
あるいはまた,環状塗布膜25を溶解またはエッチングするためのDIWを供給するDIW供給部をウエハ保持部22の上方に配置してもよい。
さらにまた保持面23に設けられた環状塗布膜25上にウエハWを載置して吸着保持し、このウエハWに対して液処理を施した後(図3(b)参照)、環状塗布膜25をDIW24aにより溶解またはエッチングして除去する例を示したが(図3(c)参照)、これに限らず環状塗布膜25上に載置されたウエハWに対して液処理を施した後(図3(b)参照)、環状塗布膜25を除去することなく、直ちに環状塗布膜25上のウエハWを保持ピン4により上方の受け渡し位置まで持ち上げて搬送アームにより外方へ搬出してもよい(図3(f)参照)。この場合、環状塗布膜25を複数回の液処理に渡って連続的に使用することができる。
さらにまたノズル5を用いて塗布液を供給し、ノズル5と別体のノズル50を用いて処理流体を供給する例を示したが、これに限らず、単一のノズル5またはノズル50のいずれかを用いて塗布液を供給するとともに処理流体を供給してもよい。
さらにまた環状塗布膜25は、平らな保持面23に形成されるに限らず、たとえば、環状の凸部を有する保持面23(図示しない)の凸部上部に環状塗布膜25が形成されてもよく、また、環状の凹部を有する保持面23(図示しない)の凹部内から突出するように環状塗布膜25を形成してもよい。
また、上記の実施形態では、ウエハWを吸着保持して回転するウエハ保持部に環状塗布膜25を形成する例を示したが、これに限らず、ウエハWを回転させずにウエハWを吸着保持するウエハ保持部に環状塗布膜25を形成するようにしてもよい。
1 基板処理装置
3 カップ
4 保持ピン
5 ノズル
5a 処理流体
10 制御部
11 記憶媒体
22 ウエハ保持部
23 保持面
24 開口
24a DIW
24b Nガス
25 環状塗布膜
31 外カップ
32 内カップ
42 昇降機構
50 ノズル
50a 塗布液
51 塗布液カップ
52 リングガイド
W ウエハ

Claims (16)

  1. 保持面と、この保持面に設けられた吸引部とを有する基板保持機構と、
    前記基板保持機構の保持面に設けられた前記吸引部を囲うように塗布液を供給して、前記保持面に基板を載置する環状塗布膜を形成する塗布液供給部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記基板保持部は、回転自在であることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
  3. 前記保持面上の前記環状塗布膜を溶解またはエッチングする処理液を供給する塗布膜処理液供給部を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
  4. 前記基板保持機構の外周に、前記基板保持機構に保持された基板を上方へ持上げる保持ピンを設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の基板処理装置。
  5. 前記基板保持機構の外周に、前記基板保持機構に保持された基板の周縁部を保持して持上げるリングガイドを設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の基板処理装置。
  6. 前記基板保持機構と前記保持ピンとの間に、前記基板保持機構の保持面周縁部に供給された塗布液を下方へ導く塗布液カップを設けたことを特徴とする請求項4または5記載の基板処理装置。
  7. 基板保持機構の上方に、前記基板保持機構に保持された基板に対して処理流体を供給する処理流体供給部を設けたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか記載の基板処理装置。
  8. 保持面と、この保持面に設けられた吸引部とを有する基板保持機構を準備する工程と、
    前記基板保持機構の保持面に設けられた前記吸引部を囲うように塗布液供給部から塗布液を供給して、前記保持面に基板を載置する環状塗布膜を形成する工程と、
    前記保持面の前記環状塗布膜上に基板を載置して基板を吸引部により吸着保持する工程と、を備えたことを特徴とする基板処理方法。
  9. 前記基板保持機構は、回転自在であることを特徴とする請求項8の基板処理方法。
  10. 前記基板保持機構により保持された基板上に、前記基板保持機構の上方に設けられた処理流体供給部から処理流体を供給する工程を更に備えたことを特徴とする請求項8または9記載の基板処理方法。
  11. 前記保持面の周縁部に塗布液を供給する際、前記基板保持機構外周に設けられた塗布液カップにより塗布液を下方へ導くことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか記載の基板処理方法。
  12. 前記保持面上の前記環状塗布膜を溶解またはエッチングする処理液を塗布膜処理液供給部から供給することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか記載の基板処理方法。
  13. 前記基板保持機構の外周に設けられたリングガイドにより、前記基板保持機構に保持された基板の周縁部を保持して持上げることを特徴とする請求項12記載の基板処理方法。
  14. 前記塗布液は溶剤と残部とを含み、前記保持面に供給された後、溶剤が外方へ放出され、残部が前記保持面上に残ることを特徴とする請求項8乃至13のいずれか記載の基板処理方法。
  15. 前記塗布液はトップコート液、レジスト液または反射防止膜液のいずれかを含むことを特徴とする請求項14記載の基板処理方法。
  16. コンピュータに基板処理方法を実行させるための記憶媒体において、
    前記基板処理方法は、
    保持面と、この保持面に設けられた吸引部とを有する基板保持機構を準備する工程と、
    前記基板保持機構の保持面に設けられた前記吸引部を囲うように塗布液供給部から塗布液を供給して、前記保持面に基板を載置する環状塗布膜を形成する工程と、
    前記保持面の前記環状塗布膜上に基板を載置して基板を吸引部により吸着保持する工程と、を備えたことを特徴とする記憶媒体。
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