JP6478692B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
前記処理液供給システムは、供給流路と、複数の上流流路と、複数の下流流路と、複数の吐出口と、を含む。前記供給流路は、処理液を前記複数の上流流路に向けて案内する。前記複数の上流流路は、前記供給流路から分岐しており、前記供給流路から供給された処理液を前記複数の吐出口に向けて案内する。前記複数の吐出口は、前記基板の上面中央部に向けて処理液を吐出する主吐出口と、前記上面中央部から離れており、前記回転軸線からの距離が異なる、前記基板の上面内の複数の位置に向けてそれぞれ処理液を吐出する複数の副吐出口と、を含み、前記回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されており、前記複数の上流流路を介して供給された処理液を前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に向けて吐出する。前記複数の上流流路は、前記主吐出口だけに接続された主上流流路と、前記複数の下流流路を介して前記複数の副吐出口に接続された複数の副上流流路と、を含む。前記複数の副上流流路は、いずれも、前記複数の下流流路に分岐した分岐上流流路であり、前記下流流路ごとに前記副吐出口が設けられている。
請求項4に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記基板保持ユニットに保持されている基板を収容するチャンバーをさらに含み、前記分岐上流流路は、前記チャンバー内で前記複数の下流流路に分岐している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、複数の吐出口に含まれる斜め吐出口が、基板の上面に対して内側に傾いた吐出方向に処理液を吐出する。吐出された処理液は、回転軸線に向かう方向の運動エネルギーを有しているので、基板の上面に沿って回転軸線の方に流れる。その後、この処理液は、基板の回転による遠心力によって基板の上面に沿って外方に流れ、基板の上面から排出される。したがって、処理液が基板の上面に垂直な方向に吐出される場合や、基板の上面に対して外側に傾いた方向に吐出される場合と比較して、基板上での処理液の滞在時間が増加する。そのため、処理液を効率的に利用でき、処理液の消費量を低減できる。
図1および図2は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1の処理液供給システムを示す模式図である。図1は、吐出状態の処理液供給システムを示しており、図2は、吐出停止状態の処理液供給システムを示している。
基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置1は、処理液で基板Wを処理する処理ユニット2と、処理ユニット2に基板Wを搬送する搬送ロボット(図示せず)と、基板処理装置1を制御する制御装置3とを含む。制御装置3は、演算部と記憶部とを含むコンピュータである。
図3に示すように、処理ユニット2は、箱型のチャンバー7と、チャンバー7内で基板Wを水平に保持しながら基板Wの中央部を通る鉛直な回転軸線A1まわりに基板Wを回転させるスピンチャック11と、基板Wから排出された処理液を受け止める筒状のカップ15と含む。
図4に示すように、複数のアーム部28は、第1ノズル26A〜第4ノズル26Dの順番で、長手方向D1に直交する水平な配列方向D2に並んでいる。複数のアーム部28は、同じ高さに配置されている。配列方向D2に隣接する2つのアーム部28の間隔は、他のいずれの間隔と同じであってもよいし、他の間隔の少なくとも一つと異なっていてもよい。図4は、複数のアーム部28が等間隔で配置されている例を示している。
ノズル移動ユニット24は、カップ15のまわりで鉛直に延びるノズル回動軸線A2まわりにホルダ25を回動させることにより、平面視で基板Wを通る円弧状の経路に沿って複数のノズル26を移動させる。これにより、処理位置と待機位置との間で複数のノズル26が水平に移動する。処理ユニット2は、複数のノズル26の待機位置の下方に配置された有底筒状の待機ポット35を含む。待機ポット35は、平面視でカップ15のまわりに配置されている。
以下の説明では、第1ノズル26Aに対応する構成の先頭および末尾に、それぞれ「第1」および「A」を付ける場合がある。たとえば、第1ノズル26Aに対応する上流流路48を、「第1上流流路48A」という場合がある。第2ノズル26B〜第4ノズル26Dに対応する構成についても同様である。
図5に示すように、ノズル本体27は、処理液を案内する樹脂チューブ30と、樹脂チューブ30を取り囲む断面筒状の芯金31と、芯金31の外面を覆う断面筒状の樹脂コーティング32とを含む。第1ノズル26A以外の各ノズル26は、さらに、ノズル本体27の先端部29に取り付けられたノズルヘッド33を含む。
処理液供給システムは、薬液を貯留する薬液タンク41と、薬液タンク41から送られた薬液を案内する薬液流路42と、薬液流路42内を流れる薬液を室温(たとえば20〜30℃)よりも高い上流温度で加熱することにより薬液タンク41内の薬液の温度を調整する上流ヒータ43と、薬液タンク41内の薬液を薬液流路42に送るポンプ44と、薬液流路42内の薬液を薬液タンク41に戻す循環流路40とを含む。
処理液供給システムは、供給流路47から供給された液体を複数の吐出口34に向けて案内する複数の上流流路48と、複数の上流流路48内を流れる液体の流量を検出する複数の流量計49と、複数の上流流路48内を流れる液体の流量を変更する複数の流量調整バルブ50と、複数の上流流路48をそれぞれ開閉する複数の吐出バルブ51とを含む。図示はしないが、流量調整バルブ50は、流路を開閉するバルブ本体と、バルブ本体の開度を変更するアクチュエータとを含む。アクチュエータは、空圧アクチュエータまたは電動アクチュエータであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。
図1および図2では、分岐上流流路が2つの下流流路52に分岐している例を示している。図5では、分岐上流流路が3つの下流流路52に分岐している例を示している。第2上流流路48Bから分岐した3つの下流流路52は、それぞれ、同じノズルヘッド33に設けられた3つの吐出口34(内側吐出口、中間吐出口、および外側吐出口)に接続されている。第3上流流路48Cおよび第4上流流路48Dについても、第2上流流路48Bと同様である。第1上流流路48Aは、第1ノズル26Aに設けられた第1吐出口34Aに接続されている。
薬液タンク41内の薬液は、ポンプ44によって薬液流路42に送られる。ポンプ44によって送られた薬液は、上流ヒータ43によって加熱された後、薬液流路42から供給流路47に流れ、供給流路47から複数の上流流路48に流れる。第1上流流路48A以外の複数の上流流路48(分岐上流流路)に供給された薬液は、下流ヒータ53によって加熱された後、複数の下流流路52に流れる。
薬液タンク41内の薬液は、ポンプ44によって薬液流路42に送られる。ポンプ44によって送られた薬液の一部は、上流ヒータ43によって加熱された後、循環流路40を介して薬液タンク41に戻る。ポンプ44によって送られた残りの薬液は、薬液流路42から供給流路47に流れ、供給流路47から第1上流流路48A以外の複数の上流流路48に流れる。
前述のように、吐出停止中であっても、薬液を下流ヒータ53に流し続け、下流ヒータ53に薬液を加熱させる。これにより、下流ヒータ53の温度が安定した状態を維持できる。さらに、下流ヒータ53によって加熱された薬液を薬液タンク41に戻すので、薬液の消費量を低減できる。しかも、クーラー56によって冷却した薬液を薬液タンク41に戻すので、薬液タンク41内の薬液の温度の変動を抑えることができる。
処理ユニット2によって基板Wが処理されるときには、複数のノズル26がスピンチャック11の上方から退避しており、スプラッシュガード17が下位置に位置している状態で、搬送ロボットのハンド(図示せず)によって、基板Wがチャンバー7内に搬入される。これにより、表面が上に向けられた状態で基板Wが複数のチャックピン13の上に置かれる。その後、搬送ロボットのハンドがチャンバー7の内部から退避し、チャンバー7の搬入搬出口8aがシャッター9で閉じられる。
図8に示す測定値A〜測定値Cにおける基板Wの処理条件は、薬液を吐出するノズルを除き、同一である。
測定値Aは、複数のノズル26を静止させながら、複数の吐出口34(10個の吐出口34)に薬液を吐出させて、基板Wをエッチングしたときのエッチング量の分布を示している。
測定値Cでは、基板Wの中央部から離れるにしたがってエッチング量が減少しており、エッチング量の分布が山形の曲線を示している。つまり、エッチング量は、薬液の着液位置で最も大きく、着液位置から離れるにしたがって減少している。これに対して、測定値Aおよび測定値Bでは、測定値Cと比較して、基板Wの中央部以外の位置でのエッチング量が増加しており、エッチングの均一性が大幅に改善されている。
供給流路47を流れる処理液は、上流流路48または下流流路52から吐出口34に供給され、回転軸線A1まわりに回転する基板Wの上面に向けて吐出される。複数の吐出口34は、回転軸線A1からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。したがって、1つの吐出口34だけに処理液を吐出させる場合と比較して、基板W上の処理液の温度の均一性を高めることができる。これにより、処理液の消費量を低減しながら、処理の均一性を高めることができる。
また本実施形態では、複数の下流流路52の上流端がチャンバー7内に配置されている。分岐上流流路は、チャンバー7内で複数の下流流路52に分岐している。したがって、分岐上流流路がチャンバー7の外で分岐している場合と比較して、各下流流路52の長さ(液体が流れる方向の長さ)を短縮できる。これにより、処理液から下流流路52への伝熱による処理液の温度低下を抑制できる。
たとえば、前記実施形態では、ノズル26の数が、4本である場合について説明したが、ノズル26の数は、2または3本であってもよいし、5本以上であってもよい。
前記実施形態では、薬液タンク41に向かってリターン流路54を流れる薬液をクーラー56で冷却する場合について説明したが、クーラー56を省略してもよい。
前記実施形態では、下流ヒータ53が第1上流流路48Aに設けられておらず、第1上流流路48A以外の全ての上流流路48に下流ヒータ53が設けられている場合について説明したが、第1上流流路48Aを含む全ての上流流路48に下流ヒータ53が設けられていてもよい。これとは反対に、全ての上流流路48に下流ヒータ53が設けられていなくてもよい。リターン流路54についても同様である。
前記実施形態では、分岐上流流路(第1上流流路48A以外の上流流路48)が、チャンバー7内で複数の下流流路52に分岐している場合について説明したが、分岐上流流路は、チャンバー7の外で分岐していてもよい。
前記実施形態では、各吐出口34が、基板Wの上面に垂直な吐出方向に処理液を吐出する場合について説明したが、複数の吐出口34は、基板Wの上面に近づくにしたがって回転軸線A1に近づくように、基板Wの上面に対して傾いた吐出方向に処理液を吐出する斜め吐出口34xを含んでいてもよい。図11は、ノズルヘッド33に設けられた複数の吐出口34のうちで最も回転軸線A1側に位置する内側吐出口が、斜め吐出口34xである例を示している。
前記実施形態では、全ての吐出バルブ51が同時に開かれ、全ての吐出バルブ51が同時に閉じられる場合について説明したが、制御装置3は、外側の吐出口34が処理液を吐出している時間が、内側の吐出口34が処理液を吐出している時間よりも長くなるように、複数の吐出バルブ51を制御してもよい。
図14は、処理前後における薄膜の厚みと基板Wに供給される処理液の温度とのイメージを示すグラフである。図14の一点鎖線は、処理前の膜厚を示しており、図14の二点鎖線は、処理後の膜厚を示している。図14の実線は、基板Wに供給される処理液の温度を示している。図14の横軸は、基板Wの半径を示している。処理前の膜厚は、基板処理装置1以外の装置(たとえば、ホストコンピュータ)から基板処理装置1に入力されてもよいし、基板処理装置1に設けられた測定機によって測定されてもよい。
この場合、処理前の膜厚が相対的に大きい位置に相対的に高温の処理液が供給され、処理前の膜厚が相対的に小さい位置に相対的に低温の処理液が供給される。基板Wの表面に形成された薄膜のエッチング量は、高温の処理液が供給される位置で相対的に増加し、低温の処理液が供給される位置で相対的に減少する。そのため、処理後の薄膜の厚みが均一化される。
3 :制御装置
5 :流体ボックス
7 :チャンバー
11 :スピンチャック(基板保持ユニット)
24 :ノズル移動ユニット
25 :ホルダ
26A〜26D :第1〜第4ノズル
27 :ノズル本体
28 :アーム部
28a :先端
29 :先端部
33 :ノズルヘッド
34A :第1吐出口(最内吐出口、主吐出口)
34B :第2吐出口(副吐出口)
34C :第3吐出口(副吐出口)
34D :第4吐出口(副吐出口)
34x :斜め吐出口
41 :薬液タンク
42 :薬液流路
43 :上流ヒータ
45 :供給バルブ
47 :供給流路
48A :第1上流流路(最内上流流路、主上流流路)
48B :第2上流流路(分岐上流流路、副上流流路)
48C :第3上流流路(分岐上流流路、副上流流路)
48D :第4上流流路(分岐上流流路、副上流流路)
51 :吐出バルブ(下流切替ユニット)
52 :下流流路
53 :下流ヒータ
54 :リターン流路
55 :リターンバルブ(下流切替ユニット)
58 :吐出位置調整ユニット
A1 :回転軸線
D1 :長手方向
D2 :配列方向
Dr :径方向
W :基板
Claims (8)
- 基板を水平に保持しながら基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持ユニットと、
供給流路と、複数の上流流路と、複数の下流流路と、複数の吐出口と、を含み、前記基板保持ユニットに保持されている基板に処理液を供給する処理液供給システムとを含み、
前記供給流路は、処理液を前記複数の上流流路に向けて案内し、
前記複数の上流流路は、前記供給流路から分岐しており、前記供給流路から供給された処理液を前記複数の吐出口に向けて案内し、
前記複数の吐出口は、前記基板の上面中央部に向けて処理液を吐出する主吐出口と、前記上面中央部から離れており、前記回転軸線からの距離が異なる、前記基板の上面内の複数の位置に向けてそれぞれ処理液を吐出する複数の副吐出口と、を含み、前記回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されており、前記複数の上流流路を介して供給された処理液を前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に向けて吐出し、
前記複数の上流流路は、前記主吐出口だけに接続された主上流流路と、前記複数の下流流路を介して前記複数の副吐出口に接続された複数の副上流流路と、を含み、
前記複数の副上流流路は、いずれも、前記複数の下流流路に分岐した分岐上流流路であり、前記下流流路ごとに前記副吐出口が設けられている、基板処理装置。 - 前記処理液供給システムは、上流ヒータと、複数の下流ヒータと、をさらに含み、
前記上流ヒータは、前記供給流路に供給される処理液を上流温度で加熱し、
前記複数の下流ヒータは、前記複数の副上流流路にそれぞれ接続されており、前記複数の副上流流路を流れる処理液を前記上流温度よりも高温の下流温度で加熱する、請求項1に記載の基板処理装置。 - 基板を水平に保持しながら基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持ユニットと、
供給流路と、複数の上流流路と、複数の下流流路と、複数の吐出口と、複数のリターン流路と、複数の下流ヒータと、下流切替ユニットと、を含み、前記基板保持ユニットに保持されている基板に処理液を供給する処理液供給システムとを含み、
前記供給流路は、処理液を前記複数の上流流路に向けて案内し、
前記複数の上流流路は、前記供給流路から分岐しており、前記供給流路から供給された処理液を前記複数の吐出口に向けて案内し、
前記複数の吐出口は、前記基板の上面中央部に向けて処理液を吐出する主吐出口と、前記上面中央部から離れており、前記回転軸線からの距離が異なる、前記基板の上面内の複数の位置に向けてそれぞれ処理液を吐出する複数の副吐出口と、を含み、前記回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されており、前記複数の上流流路を介して供給された処理液を前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に向けて吐出し、
前記複数の上流流路は、前記主吐出口に接続された主上流流路と、前記複数の下流流路を介して前記複数の副吐出口に接続された複数の副上流流路と、を含み、
前記複数の副上流流路は、いずれも、前記複数の下流流路に分岐した分岐上流流路であり、前記下流流路ごとに前記副吐出口が設けられており、
前記複数のリターン流路は、前記複数の副吐出口よりも上流の位置で前記複数の副上流流路にそれぞれ接続されており、
前記複数の下流ヒータは、前記リターン流路と前記副上流流路との接続位置よりも上流の位置で前記複数の副上流流路にそれぞれ接続されており、前記複数の副上流流路を流れる液体を加熱し、
前記下流切替ユニットは、前記供給流路から前記複数の上流流路に供給された液体が前記複数の吐出口に供給される吐出状態と、前記供給流路から前記複数の上流流路に供給された液体が前記複数のリターン流路に供給される吐出停止状態と、を含む複数の状態のいずれかに切り替わる、基板処理装置。 - 前記基板処理装置は、前記基板保持ユニットに保持されている基板を収容するチャンバーをさらに含み、
前記分岐上流流路は、前記チャンバー内で前記複数の下流流路に分岐している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 基板を水平に保持しながら基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持ユニットと、
供給流路と、複数の上流流路と、複数の下流流路と、複数の吐出口と、を含み、前記基板保持ユニットに保持されている基板に処理液を供給する処理液供給システムとを含み、
前記供給流路は、処理液を前記複数の上流流路に向けて案内し、
前記複数の上流流路は、前記供給流路から分岐しており、前記供給流路から供給された処理液を前記複数の吐出口に向けて案内し、
前記複数の吐出口は、前記基板の上面中央部に向けて処理液を吐出する主吐出口と、前記上面中央部から離れており、前記回転軸線からの距離が異なる、前記基板の上面内の複数の位置に向けてそれぞれ処理液を吐出する複数の副吐出口と、を含み、前記回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されており、前記複数の上流流路を介して供給された処理液を前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に向けて吐出し、
前記複数の上流流路は、前記主吐出口に接続された主上流流路と、前記複数の下流流路を介して前記複数の副吐出口に接続された複数の副上流流路と、を含み、
前記複数の副上流流路は、いずれも、前記複数の下流流路に分岐した分岐上流流路であり、前記下流流路ごとに前記副吐出口が設けられており、
前記処理液供給システムは、第1ノズルと、第2ノズルと、をさらに含み、
前記複数の吐出口は、前記第1ノズルに設けられた第1吐出口と、前記第2ノズルに設けられた第2吐出口と、を含み、前記回転軸線に直交する径方向に平面視で並んでおり、
前記第1ノズルは、水平な長手方向に延びる第1アーム部と、前記第1アーム部の先端から下方に延びる第1先端部と、を含み、
前記第2ノズルは、前記長手方向に延びる第2アーム部と、前記第2アーム部の先端から下方に延びる第2先端部と、を含み、
前記第1アーム部および第2アーム部は、前記長手方向に直交する水平な配列方向に並んでおり、
前記第1アーム部の先端と前記第2アーム部の先端は、前記第1アーム部の先端が前記回転軸線側に位置するように、平面視で前記長手方向に離れている、基板処理装置。 - 前記複数の吐出口は、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に近づくにしたがって前記回転軸線に近づくように、前記基板の上面に対して傾いた吐出方向に処理液を吐出する斜め吐出口を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 基板を水平に保持しながら基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持ユニットと、
供給流路と、複数の上流流路と、複数の下流流路と、複数の吐出口と、複数の吐出バルブと、を含み、前記基板保持ユニットに保持されている基板に処理液を供給する処理液供給システムと、
前記処理液供給システムを制御する制御装置とを含み、
前記供給流路は、処理液を前記複数の上流流路に向けて案内し、
前記複数の上流流路は、前記供給流路から分岐しており、前記供給流路から供給された処理液を前記複数の吐出口に向けて案内し、
前記複数の吐出口は、前記基板の上面中央部に向けて処理液を吐出する主吐出口と、前記上面中央部から離れており、前記回転軸線からの距離が異なる、前記基板の上面内の複数の位置に向けてそれぞれ処理液を吐出する複数の副吐出口と、を含み、前記回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されており、前記複数の上流流路を介して供給された処理液を前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に向けて吐出し、
前記複数の上流流路は、前記主吐出口に接続された主上流流路と、前記複数の下流流路を介して前記複数の副吐出口に接続された複数の副上流流路と、を含み、
前記複数の副上流流路は、いずれも、前記複数の下流流路に分岐した分岐上流流路であり、前記下流流路ごとに前記副吐出口が設けられており、
前記複数の吐出口は、第1吐出口と、前記回転軸線に対して前記第1吐出口よりも遠くに配置された第2吐出口と、を含み、
前記複数の上流流路は、前記第1吐出口に向けて処理液を案内する第1上流流路と、前記第2吐出口に向けて処理液を案内する第2上流流路と、を含み、
前記複数の吐出バルブは、前記第1上流流路を開閉する第1吐出バルブと、前記第2上流流路を開閉する第2吐出バルブと、を含み、
前記制御装置は、前記第2吐出バルブが開いている時間が前記第1吐出バルブが開いている時間よりも長くなるように、前記第1吐出バルブおよび第2吐出バルブを開き、その後、前記第1吐出バルブおよび第2吐出バルブを閉じる、基板処理装置。 - 基板を水平に保持しながら基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持ユニットと、
供給流路と、複数の上流流路と、複数の下流流路と、複数の吐出口と、ノズル移動ユニットと、吐出位置調整ユニットと、を含み、前記基板保持ユニットに保持されている基板に処理液を供給する処理液供給システムとを含み、
前記供給流路は、処理液を前記複数の上流流路に向けて案内し、
前記複数の上流流路は、前記供給流路から分岐しており、前記供給流路から供給された処理液を前記複数の吐出口に向けて案内し、
前記複数の吐出口は、前記基板の上面中央部に向けて処理液を吐出する主吐出口と、前記上面中央部から離れており、前記回転軸線からの距離が異なる、前記基板の上面内の複数の位置に向けてそれぞれ処理液を吐出する複数の副吐出口と、を含み、前記回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されており、前記複数の上流流路を介して供給された処理液を前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に向けて吐出し、
前記複数の上流流路は、前記主吐出口に接続された主上流流路と、前記複数の下流流路を介して前記複数の副吐出口に接続された複数の副上流流路と、を含み、
前記複数の副上流流路は、いずれも、前記複数の下流流路に分岐した分岐上流流路であり、前記下流流路ごとに前記副吐出口が設けられており、
前記ノズル移動ユニットは、前記複数の吐出口と前記基板とが平面視で重なる処理位置と、前記複数の吐出口と前記基板とが平面視で重ならない待機位置との間で、前記複数の吐出口と前記吐出位置調整ユニットとを水平に移動させ、
前記吐出位置調整ユニットは、前記ノズル移動ユニットによる前記複数の吐出口の移動方向とは異なる水平な調整方向に前記複数の吐出口を移動させる、基板処理装置。
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