JP6691836B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
特許文献1の基板処理装置は、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スピンチャックと、基板の上面に向けて薬液やリンス液などの処理液を吐出するノズルと、基板の上面に向けて光を発する赤外線ヒータとを備えている。スピンチャックは、基板の外周部に押し付けられる複数のチャックピンを備えている。
そこで、本発明の目的の一つは、チャック部材に用いられる材料の選択の自由度を高めながら、基板の帯電を防止することである。
この構成によれば、導電性部材の露出部の全域が平面視でチャックカバーに覆われる。そのため、露出部の全域が熱源から保護される。前述のように、露出部以外の導電性部材の一部は、平面視で基板に覆われる。そのため、導電性部材の全体を熱源から保護でき、加熱によるチャック部材の変形を防止できる。
この構成によれば、芯材全体の軟化温度が導電性部材全体の軟化温度よりも高いので、チャック部材全体の耐熱性を高めることができる。したがって、熱源が基板の上方で発熱する加熱時間を延ばしたとしても、チャック部材の変形を抑制または防止できる。これにより、チャック部材の耐久性を高めることができ、長期に亘って基板を確実に保持できる。
この構成によれば、通電部材の上側対向部がチャックカバーの上に配置されており、チャックカバーの下側対向部が芯材の下に配置されている。芯材に対する上方向へのチャックカバーの移動は、上側対向部とチャックカバーとの接触によって規制される。さらに、この移動は、下側対向部と芯材との接触によって規制される。そのため、接着や圧入等の固定方法でチャックカバーを芯材に固定しなくても、チャックカバーの浮き上がりを防止できる。
この構成によれば、芯材の被コーティング部材の外面全域が、芯材のコーティング層で覆われている。したがって、パーティクルを発生し易い焼結材料で被コーティング部材を形成したとしても、パーティクルを芯材の内部に止めることができる。さらに、金属で被コーティング部材を形成したとしても、薬液などの処理液が被コーティング部材に付着しない。したがって、焼結材料や金属を被コーティング部材の材料として用いることができ、芯材の材料の自由度をさらに高めることができる。
この構成によれば、締結部材が、芯材を上下方向に貫通する締結部材挿入穴に挿入されている。通電部材は、締結部材の上方に配置されている。したがって、通電部材を締結部材の近くに配置することができ、通電部材を締結部材に電気的に接続することができる。さらに、通電部材が締結部材挿入穴を塞いでいるので、締結部材挿入穴内の締結部材を処理液や処理ガスなどの処理流体から保護できる。
この構成によれば、導電性部材が、締結部材挿入穴から上方に延びるキャップ挿入穴を形成している。通電部材は、締結部材挿入穴だけでなく、キャップ挿入穴にも挿入されている。したがって、通電部材を導電性部材の近くに配置することができ、通電部材を導電性部材に電気的に接続することができる。
この構成によれば、締結部材の頭部が、通電部材に形成された差込穴に挿入されている。頭部の外周面は、差込穴の内周面に接触する。これにより、締結部材および通電部材を確実に電気的に接続することができる。
この構成によれば、締結部材の頭部が、通電部材に形成された差込穴に挿入されており、差込穴に設けられた雌ネジと頭部に設けられた雄ネジとが、通電部材および締結部材を互いに連結している。したがって、締結部材および通電部材が接触した状態を確実に維持できる。
請求項12に記載の発明は、円板状のスピンベースと、前記スピンベースの上面外周部に設けられ、基板を水平に挟むことにより水平な姿勢で保持する複数のチャック部材と、前記チャック部材を支持する支持部材と、前記チャック部材を前記支持部材に締結する締結部材と、前記複数のチャック部材が前記基板の外周部に押し付けられる閉状態と、前記基板に対する前記複数のチャック部材の押付が解除される開状態と、の間で前記複数のチャック部材を切り替えるチャック開閉機構とを備え、前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、前記基板の外周部に押し付けられる基板接触部を含み、導電性を有する導電性部材と、前記スピンベースの上面外周部に配置され、前記導電性部材を支持しており、前記締結部材によって前記支持部材に締結された芯材と、前記芯材を通らずに前記基板接触部から前記締結部材に延びる接地経路の一部を形成しており、前記接地経路を介して前記基板を接地する通電部材とを含む、基板処理装置である。
請求項13に記載の発明は、前記芯材は、前記締結部材が挿入された土台部と、前記土台部から上方に突出する突出部とを含み、前記導電性部材よりも電気抵抗率が高く、前記基板接触部は、前記突出部を取り囲んでいる、請求項12に記載の基板処理装置である。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1に備えられたチャンバ4の内部を水平に見た模式図である。図2は、スピンベース12およびこれに関連する構成の模式的な平面図である。
図1に示すように、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、処理液や処理ガスなどの処理流体で基板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、プログラム等の情報を記憶する記憶部と記憶部に記憶された情報にしたがって基板処理装置1を制御する演算部とを含むコンピュータである。
カップ8は、スピンベース12を取り囲んでいる。スピンチャック5が基板Wを回転させている状態で、処理液が基板Wに供給されると、処理液が基板Wから基板Wの周囲に飛散する。処理液が基板Wに供給されるとき、上向きに開いたカップ8の上端部8aは、スピンベース12よりも上方に配置される。したがって、基板Wの周囲に排出された薬液やリンス液などの処理液は、カップ8によって受け止められる。カップ8に受け止められた処理液は、図示しない回収装置または排液装置に送られる。
赤外線ヒータ32は、赤外線を含む光を発する赤外線ランプ33と、赤外線ランプ33を収容するランプハウジング34とを含む。赤外線ランプ33は、ランプハウジング34内に配置されている。ランプハウジング34は、平面視で基板Wよりも小さい。赤外線ランプ33およびランプハウジング34は、ヒータアーム35に取り付けられている。赤外線ランプ33およびランプハウジング34は、ヒータアーム35と共に移動する。
図4に示すように、チャック部材13は、締結部材43によって支持部材59に固定された芯材40と、芯材40を覆う導電性部材41と、導電性部材41を覆うチャックカバー42と、締結部材43および導電性部材41の両方に接する通電部材44とを含む。
導電性部材41は、耐薬品性および導電性を有する材料で形成されている。導電性部材41の材料の具体例は、樹脂と炭素とを含む材料である。導電性部材41は、樹脂で形成された樹脂部材と炭素を含む炭素材料で形成された炭素部材とが交互に積層された積層部材であってもよいし、炭素材料が分散した樹脂によって形成されていてもよい。
本体45およびワッシャー46は、いずれも、SiC(炭化ケイ素)の焼結体である。SiCは、導電性を有する材料である。本体45およびワッシャー46は、炭素の焼結体であってもよいし、ジルコニア等のSiC以外の導電性セラミックで形成されていてもよい。本体45およびワッシャー46は、導電性および非導電性のいずれであってもよい。コーティング層47についても同様である。コーティング層47は、耐薬品性する材料で形成されている。コーティング層47は、たとえばPFAまたはPTFEで形成されている。
通電部材44は、耐薬品性および導電性を有する材料で形成されている。通電部材44の材料の具体例は、PFAなどの樹脂と炭素とを含む材料である。導電性部材41は、樹脂部材と炭素部材とが交互に積層された積層部材であってもよいし、炭素材料が分散した樹脂によって形成されていてもよい。通電部材44は、炭素材料だけで形成されていてもよい。
処理ユニット2によって基板Wが処理されるときには、チャンバ4内に基板Wを搬入する搬入工程(図5のステップS1)が行われる。
具体的には、制御装置3は、第1ノズル移動装置21を制御することにより、第1薬液ノズル17を退避位置から処理位置に移動させる。これにより、第1薬液ノズル17が基板Wの上方に配置される。その後、制御装置3は、第1薬液バルブ19を開いて、室温よりも高温(たとえば、140℃)のSPMを回転状態の基板Wの上面に向けて第1薬液ノズル17に吐出させる。制御装置3は、この状態で第1ノズル移動装置21を制御することにより、基板Wの上面に対するSPMの着液位置を中央部と外周部との間で移動させる。
具体的には、制御装置3は、スピンチャック5を制御することにより、基板Wの上面全域がSPMの液膜に覆われている状態で、第1薬液供給工程での基板Wの回転速度よりも小さい低回転速度(たとえば1〜30rpm)まで基板Wの回転速度を低下させる。そのため、基板W上のSPMに作用する遠心力が弱まり、基板W上から排出されるSPMの量が減少する。制御装置3は、基板Wが低回転速度で回転している状態で、第1薬液バルブ19を閉じて、第1薬液ノズル17からのSPMの吐出を停止させる。これにより、基板WへのSPMの供給が停止された状態で、基板Wの上面全域を覆うSPMの液膜が基板W上に保持される。制御装置3は、基板WへのSPMの供給を停止した後、第1ノズル移動装置21を制御することにより、第1薬液ノズル17をスピンチャック5の上方から退避させる。
具体的には、制御装置3は、赤外線ヒータ32に発光を開始させる。これにより、赤外線ヒータ32の温度が上昇し、その値(加熱温度)に維持される。加熱温度の一例は、第1薬液(この処理例では、SPM)の沸点よりも高い温度である。その後、制御装置3は、ヒータ移動装置36によって赤外線ヒータ32を退避位置から処理位置に移動させる。制御装置3は、赤外線ヒータ32が基板Wの上方に配置された後、基板Wの上面に対する赤外線の照射位置が中央部および外周部の一方から他方に移動するように、ヒータ移動装置36によって赤外線ヒータ32を水平に移動させる。制御装置3は、赤外線ヒータ32による基板Wの加熱が所定時間に亘って行われた後、赤外線ヒータ32を基板Wの上方から退避させる。その後、制御装置3は、赤外線ヒータ32の発光を停止させる。赤外線ヒータ32の発光および移動は、同時に開始されてもよいし、別々の時期に開始されてもよい。
具体的には、制御装置3は、スピンチャック5を制御することにより、基板Wへの液体の供給が停止されている状態で、パドル工程での基板Wの回転速度よりも大きい回転速度で基板Wを回転させる。これにより、パドル工程のときよりも大きな遠心力が基板W上のSPMに加わり、基板W上のSPMが基板Wの周囲に振り切られる。そのため、殆ど全てのSPMが基板W上から排出される。また、基板Wの周囲に飛散したSPMは、カップ8によって受け止められ、カップ8を介して回収装置または排液装置に案内される。
具体的には、制御装置3は、第3ノズル移動装置31を制御することにより、リンス液ノズル27を退避位置から処理位置に移動させる。制御装置3は、リンス液ノズル27が基板Wの上方に配置された後、リンス液バルブ29を開いて、回転状態の基板Wの上面に向けてリンス液ノズル27に純水を吐出させる。これにより、基板Wの上面全域を覆う純水の液膜が形成され、基板Wに残留しているSPMが純水によって洗い流される。そして、リンス液バルブ29が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、リンス液バルブ29を閉じて純水の吐出を停止させる。その後、制御装置3は、第3ノズル移動装置31を制御することにより、リンス液ノズル27を基板Wの上方から退避させる。純水の供給中に基板Wが帯電したとしても、基板Wの電荷は、基板Wに接する導電部材41を介して除去される。
具体的には、制御装置3は、第2ノズル移動装置26を制御することにより、第2薬液ノズル22を退避位置から処理位置に移動させる。制御装置3は、第2薬液ノズル22が基板Wの上方に配置された後、第2薬液バルブ24を開いて、回転状態の基板Wの上面に向けてSC1を第2薬液ノズル22に吐出させる。制御装置3は、この状態で第2ノズル移動装置26を制御することにより、基板Wの上面に対するSC1の着液位置を中央部と外周部との間で移動させる。そして、第2薬液バルブ24が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、第2薬液バルブ24を閉じてSC1の吐出を停止させる。その後、制御装置3は、第2ノズル移動装置26を制御することにより、第2薬液ノズル22を基板Wの上方から退避させる。
具体的には、制御装置3は、第3ノズル移動装置31を制御することにより、リンス液ノズル27を退避位置から処理位置に移動させる。制御装置3は、リンス液ノズル27が基板Wの上方に配置された後、リンス液バルブ29を開いて、回転状態の基板Wの上面に向けてリンス液ノズル27に純水を吐出させる。これにより、基板W上のSC1が、純水によって外方に押し流され、基板Wの周囲に排出される。そのため、基板W上のSC1の液膜が、基板Wの上面全域を覆う純水の液膜に置換される。そして、リンス液バルブ29が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、リンス液バルブ29を閉じて純水の吐出を停止させる。その後、制御装置3は、第3ノズル移動装置31を制御することにより、リンス液ノズル27を基板Wの上方から退避させる。
具体的には、制御装置3は、スピンチャック5に基板Wの回転を加速させて、第1薬液供給工程から第2リンス液供給工程までの回転速度よりも大きい高回転速度(たとえば数千rpm)で基板Wを回転させる。これにより、大きな遠心力が基板W上の液体に加わり、基板Wに付着している液体が基板Wの周囲に振り切られる。このようにして、基板Wから液体が除去され、基板Wが乾燥する。そして、基板Wの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、制御装置3は、スピンモータ16を制御することにより、スピンチャック5による基板Wの回転を停止させる。基板Wの高速回転中に空気と基板Wとの摩擦によって基板Wが帯電したとしても、基板Wの電荷は、基板Wに接する導電部材41を介して除去される。
具体的には、制御装置3は、各可動チャック13aを閉位置から開位置に移動させて、スピンチャック5による基板Wの把持を解除させる。その後、制御装置3は、全てのノズルがスピンチャック5の上方から退避している状態で、搬送ロボットのハンドをチャンバ4内に進入させる。そして、制御装置3は、搬送ロボットのハンドにスピンチャック5上の基板Wを保持させる。その後、制御装置3は、搬送ロボットのハンドをチャンバ4内から退避させる。これにより、処理済みの基板Wがチャンバ4から搬出される。
本実施形態では、芯材40の締結部材挿入穴51が通電部材44によって塞がれているだけでなく、通電部材44のまわりの隙間が、締結部材挿入穴51の中心線を取り囲む環状のシール部材94によって密閉されている。これにより、処理液や処理ガスなどの処理流体が締結部材挿入穴51内に進入することを確実に防止でき、締結部材挿入穴51内の締結部材43を処理流体から確実に保護できる。
本実施形態では、締結部材43の頭部56が、通電部材44に形成された差込穴93に挿入されており、差込穴93に設けられた雌ネジと頭部56に設けられた雄ネジとが、通電部材44および締結部材43を互いに連結している。したがって、締結部材43および通電部材44が接触した状態を確実に維持できる。
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述の実施形態では、チャックカバー42が平面視で導電性部材41の露出部の全域を覆っている場合について説明したが、チャックカバー42は、露出部の一部だけを平面視で覆っていてもよい。チャックカバー42を省略してもよい。
導電性部材41に対するチャックカバー42の浮き上がりを防止できるのであれば、通電部材44の上側対向部(下面91a)およびチャックカバー42の下側対向部(フック部88)の少なくとも一方を省略してもよい。
締結部材43の頭部56に設けられた雄ネジが、通電部材44の差込穴93の内周面に設けられた雌ネジに取り付けられている場合について説明したが、雄ネジおよび雌ネジが省略されていてもよい。すなわち、締結部材43の頭部56が通電部材44の差込穴93に挿入されていればよい。
前述の実施形態では、基板Wおよび処理液の少なくとも一方を加熱する熱源が、赤外線ランプ33を含む赤外線ヒータ32である場合について説明したが、通電により発熱する電熱線を含む抵抗ヒータや、室温よりも高温の熱風を吹き出す送風機が、熱源として用いられてもよい。熱源を省略してもよい。
前述の実施形態では、基板処理装置1が、円板状の基板Wを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置1は、液晶表示装置用基板などの多角形の基板Wを処理する装置であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
13 :チャック部材
13a :可動チャック
13b :固定チャック
14 :チャック開閉機構
32 :赤外線ヒータ
40 :芯材
41 :導電性部材
42 :チャックカバー
43 :締結部材
44 :通電部材
45 :本体
46 :ワッシャー
47 :コーティング層
51 :締結部材挿入穴
56 :締結部材の頭部
59 :支持部材
71 :基板接触部
76 :キャップ挿入穴
88 :フック部(下側対向部)
91a :カバー部の下面(上側対向部)
92 :挿入部
93 :差込穴
94 :シール部材
95 :接地経路
W :基板
Claims (13)
- 基板を水平に挟むことにより水平な姿勢で保持する複数のチャック部材と、
前記チャック部材を支持する支持部材と、
前記チャック部材を前記支持部材に締結する締結部材と、
前記複数のチャック部材が前記基板の外周部に押し付けられる閉状態と、前記基板に対する前記複数のチャック部材の押付が解除される開状態と、の間で前記複数のチャック部材を切り替えるチャック開閉機構とを備え、
前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、
前記基板の外周部に押し付けられる基板接触部を含み、導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材に接して当該導電性部材を支持しており、前記締結部材によって前記支持部材に締結された芯材と、
前記芯材を通らずに前記基板接触部から前記締結部材に延びる接地経路の一部を形成しており、前記接地経路を介して前記基板を接地する通電部材とを含み、
前記導電性部材は、前記芯材のまわりに配置された筒状の周壁部を含み、
前記通電部材は、前記導電部材よりも上方に配置されたカバー部を含む、基板処理装置。 - 前記基板処理装置は、前記複数のチャック部材に保持されている前記基板の上方に配置される熱源をさらに備え、
前記導電性部材は、前記複数のチャック部材が前記基板の外周部に押し付けられているときに平面視で前記基板に覆われない露出部を含み、
前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、前記導電性部材に取り付けられており、平面視で前記露出部を覆うチャックカバーをさらに含む、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記チャックカバーは、平面視で前記露出部の全域を覆っている、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記芯材は、前記導電性部材よりも軟化温度が高い、請求項2または3に記載の基板処理装置。
- 基板を水平に挟むことにより水平な姿勢で保持する複数のチャック部材と、
前記チャック部材を支持する支持部材と、
前記チャック部材を前記支持部材に締結する締結部材と、
前記複数のチャック部材が前記基板の外周部に押し付けられる閉状態と、前記基板に対する前記複数のチャック部材の押付が解除される開状態と、の間で前記複数のチャック部材を切り替えるチャック開閉機構と、
前記複数のチャック部材に保持されている前記基板の上方に配置される熱源とを備え、
前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、
前記基板の外周部に押し付けられる基板接触部を含み、導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材を支持しており、前記締結部材によって前記支持部材に締結された芯材と、
前記芯材を通らずに前記基板接触部から前記締結部材に延びる接地経路の一部を形成しており、前記接地経路を介して前記基板を接地する通電部材とを含み、
前記導電性部材は、前記複数のチャック部材が前記基板の外周部に押し付けられているときに平面視で前記基板に覆われない露出部を含み、
前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、前記導電性部材に取り付けられており、平面視で前記露出部を覆うチャックカバーをさらに含み、
前記通電部材は、前記チャックカバーの上から前記チャックカバーに対向する上側対向部を含み、
前記チャックカバーは、前記芯材の下から前記芯材に対向する下側対向部を含む、基板処理装置。 - 前記芯材は、樹脂で形成されたコーティング層と、前記コーティング層によって外面全域が覆われた被コーティング部材とを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記芯材は、前記芯材を上下方向に貫通する締結部材挿入穴を形成しており、
前記通電部材は、前記締結部材挿入穴に挿入された前記締結部材の上方に配置されており、前記締結部材挿入穴を塞いでいる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 基板を水平に挟むことにより水平な姿勢で保持する複数のチャック部材と、
前記チャック部材を支持する支持部材と、
前記チャック部材を前記支持部材に締結する締結部材と、
前記複数のチャック部材が前記基板の外周部に押し付けられる閉状態と、前記基板に対する前記複数のチャック部材の押付が解除される開状態と、の間で前記複数のチャック部材を切り替えるチャック開閉機構とを備え、
前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、
前記基板の外周部に押し付けられる基板接触部を含み、導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材を支持しており、前記締結部材によって前記支持部材に締結された芯材と、
前記芯材を通らずに前記基板接触部から前記締結部材に延びる接地経路の一部を形成しており、前記接地経路を介して前記基板を接地する通電部材とを含み、
前記芯材は、前記芯材を上下方向に貫通する締結部材挿入穴を形成しており、
前記通電部材は、前記締結部材挿入穴に挿入された前記締結部材の上方に配置されており、前記締結部材挿入穴を塞いでおり、
前記導電性部材は、前記締結部材挿入穴から上方に延びるキャップ挿入穴を形成しており、
前記通電部材は、前記締結部材挿入穴およびキャップ挿入穴の両方に挿入されている、基板処理装置。 - 前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、前記締結部材挿入穴の中心線を取り囲んでおり、前記通電部材のまわりの隙間を密閉する環状のシール部材をさらに含む、請求項7または8に記載の基板処理装置。
- 前記通電部材は、上方に凹んだ差込穴を形成しており、
前記締結部材は、前記差込穴に挿入された頭部を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記通電部材は、前記差込穴に設けられた雌ネジと前記頭部に設けられた雄ネジとによって前記締結部材に連結されている、請求項10に記載の基板処理装置。
- 円板状のスピンベースと、
前記スピンベースの上面外周部に設けられ、基板を水平に挟むことにより水平な姿勢で保持する複数のチャック部材と、
前記チャック部材を支持する支持部材と、
前記チャック部材を前記支持部材に締結する締結部材と、
前記複数のチャック部材が前記基板の外周部に押し付けられる閉状態と、前記基板に対する前記複数のチャック部材の押付が解除される開状態と、の間で前記複数のチャック部材を切り替えるチャック開閉機構とを備え、
前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、
前記基板の外周部に押し付けられる基板接触部を含み、導電性を有する導電性部材と、
前記スピンベースの上面外周部に配置され、前記導電性部材を支持しており、前記締結部材によって前記支持部材に締結された芯材と、
前記芯材を通らずに前記基板接触部から前記締結部材に延びる接地経路の一部を形成しており、前記接地経路を介して前記基板を接地する通電部材とを含む、基板処理装置。 - 前記芯材は、前記締結部材が挿入された土台部と、前記土台部から上方に突出する突出部とを含み、前記導電性部材よりも電気抵抗率が高く、
前記基板接触部は、前記突出部を取り囲んでいる、請求項12に記載の基板処理装置。
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