JP6698489B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
特許文献1のベーク炉は、基板を水平に支持しながら加熱するホットプレートと、基板の上方に配置される天板とを含む。ドライエアーを吐出するガス供給口は、基板よりも外側に配置されており、ドライエアーを排出する中心排気口は、天板の天井面において基板の上面の中心部に対向する位置で開口している。
すなわち、特許文献1のベーク炉では、ガス供給口から吐出されたドライエアーが基板の上面と天板の天井面との間を基板の中心の方に流れる。図13に示すように、中心排気口の近傍では、ドライエアーが基板の上面に接しながら流れるのではなく、基板の上面から中心排気口の方に流れる。そのため、気体の流動性が相対的に低い滞留域(図13において二点鎖線で囲まれた領域)が中心排気口の直下に発生する。これが処理の速度を低下させる原因の一つだと考えられる。
基板の上面の中心部での基板の上面と天井面との間隔は、基板の上面の外周部での基板の上面と天井面との間隔よりも狭い。そのため、給気口から吐出された気体は、天井面によって基板の上面の中心部の方に案内される。これにより、気体の流動性が相対的に低い滞留域が排気口の直下に発生することを抑制または防止でき、基板の処理の均一性を高めることができる。
前記基板の上面と前記天井面との間隔は、前記基板の上面の外周部から前記基板の上面の中心部まで前記鉛直線に近づくにしたがって段階的または連続的に減少する。
気流を急に基板の上面の方に方向転換させると、気流の乱れが発生し得る。この構成によれば、基板の上面と天井面との間の空間を内方に流れる気体が、基板の上面と天井面との間隔が減少するにしたがって基板の上面の方に段階的または連続的に案内される。これにより、気流の乱れの発生を抑制または防止しながら、基板の中心に向かって流れる気流を基板の上面に徐々に近づけることができる。
この構成によれば、鉛直線に向かって斜め下方に延びる環状の傾斜部が、天井面に設けられている。言い換えると、基板の上面と天井面との間隔は、基板の上面の中心部に近づくにしたがって連続的に減少している。基板の上面と天井面との間の空間を内方に流れる気体は、天井面の傾斜部によって基板の上面の方に連続的に案内される。したがって、気流の乱れの発生を抑制または防止しながら、基板の中心に向かって流れる気体を基板の上面に徐々に近づけることができる。
この構成によれば、天井面の外縁から筒状面の上縁に延びる環状のコーナー部が、円弧状の鉛直断面を有している。コーナー部の鉛直断面がL字状である場合、滞留域がコーナー部に発生し得る。したがって、円弧状の鉛直断面を有するコーナー部をフードに設けることにより、このような滞留域の発生を抑制または防止できる。
この構成によれば、基板の上面の中心部と天井面との間隔は、基板の上面の外周部と天井面との間隔よりも狭いだけでなく、基板の厚みよりも広い。排気口は、天井面において基板の上面の中心部に対向する位置で開口している。基板の上面から排気口までの鉛直方向の距離は、基板の厚みよりも広い。排気口が基板の上面に近すぎると、排気口と基板との間に進入しようとする気体に大きな抵抗が加わる。したがって、排気口を適度な距離だけ基板の上面から離すことにより、気流の乱れの発生を抑制または防止しながら、滞留域が排気口の直下に発生することを抑制または防止できる。
給気口が気体を鉛直に吐出する場合、吐出された気体は、概ね90度方向転換した後、基板の中心に向かって内方に流れる。この構成によれば、給気口が、基板の上面と天井面との間の空間に水平に対向している。給気口から吐出された気体は、大きな角度で方向転換することなく、基板の上面に沿って内方に流れる。したがって、給気口が気体を鉛直に吐出する場合と比較して、基板の外周部での気流の乱れの発生を抑制または防止できる。
前記基板処理装置は、前記支持部材に支持されている前記基板の下方に配置されており、前記基板に供給される熱を発生するヒーターをさらに備え、前記給気手段は、前記基板と反応する反応ガスを前記給気口に供給する反応ガス供給手段を含む。
前記基板処理装置は、処理液で前記基板を処理するウェット処理ユニットと、前記支持部材およびフードを含むドライ処理ユニットから前記ウェット処理ユニットに前記基板を搬送する搬送ユニットとをさらに備える。
この構成によれば、基板の上面と天井面との間の空間が、給気口から吐出された反応ガスで満たされ、中心部を含む基板の上面の各部に反応ガスが均一に供給される。レジストのパターンは、レジストと反応ガスとの反応により気化または変質する。これにより、基板の表層を形成する薄膜のパターンからレジストのパターンを除去できる。
この構成によれば、給気口から吐出されたオゾンガスが基板の上面に供給される。レジストのパターンは、レジストとオゾンガスとの反応により気化または変質する。さらに、オゾンガスは、ヒーターによって加熱されている基板の上面に供給される。これにより、レジストとオゾンガスとの反応を促進でき、レジストのパターンを均一に短時間でオゾンガスと反応させることができる。
前記基板の上面と前記天井面との間隔は、前記基板の上面の外周部から前記基板の上面の中心部まで前記鉛直線に近づくにしたがって段階的または連続的に減少する。この方法によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
前記フードは、円弧状の鉛直断面を有しており、前記天井面の外縁から前記筒状面の上縁に延びる環状のコーナー部をさらに含む。この方法によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
前記給気口は、前記支持部材に支持されている前記基板の上面よりも上方で且つ前記天井面よりも下方の高さに配置されており、平面視において、前記支持部材に支持されている前記基板の上面の中心部に向かう吐出方向に気体を吐出する。この方法によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
前記基板処理方法は、前記支持工程と並行して実行される工程であって、前記支持部材に支持されている前記基板の下方に配置されたヒーターが発生した熱で前記基板を加熱する加熱工程をさらに含み、前記給気工程は、オゾンガスを前記給気口から吐出する工程を含む。この方法によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1の概略構成を示す模式的な平面図である。
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1枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置1は、基板Wを収容する複数のキャリアCをそれぞれ保持する複数のロードポートLPと、複数のロードポートLPから搬送された基板Wを処理液や処理ガスなどの処理流体で処理する複数の処理ユニット2とを含む。
搬送ユニットは、複数のロードポートLPから複数の処理ユニット2に延びる搬送経路上に配置されたインデクサロボットIR、シャトルSH、およびセンターロボットCRを含む。インデクサロボットIRは、複数のロードポートLPとシャトルSHとの間で基板Wを搬送する。シャトルSHは、インデクサロボットIRとセンターロボットCRとの間で基板Wを搬送する。センターロボットCRは、シャトルSHと複数の処理ユニット2との間で基板Wを搬送する。センターロボットCRは、さらに、複数の処理ユニット2の間で基板Wを搬送する。図1に示す太線の矢印は、インデクサロボットIRおよびシャトルSHの移動方向を示している。
図3の左側に示すように、基板処理装置1で処理される基板Wは、レジストのパターンPRで覆われた薄膜をエッチングして、薄膜のパターンPFを形成するエッチング処理工程が行われた基板である。つまり、このような基板Wが収容されたキャリアCがロードポートLP上に置かれる。以下で説明するように、基板処理装置1では、薄膜のパターンPF上に位置するレジストのパターンPRを除去するレジスト除去工程が行われる。図3の右側は、レジスト除去工程が行われた基板Wの断面を示している。
図4は、加熱ユニット8の鉛直断面(鉛直面で切断された断面)を示す模式的な断面図である。図5は、フード30の模式的な平面図である。図5は、図4に示す矢印Vの方向にフード30を見た図である。図6は、ホットプレート21の模式的な平面図である。図7は、図4の一部を拡大した拡大断面図である。以下では、特に断りがない限り、フード30が下位置(図4に示す位置)に位置している状態について説明する。
加熱ユニット8は、さらに、ホットプレート21およびベースリング27に対してフード30を昇降させるフード昇降アクチュエータ29と、フード30とベースリング27との間の隙間を密閉するOリング28と、ホットプレート21とフード30との間で基板Wを水平に支持する複数のリフトピン24と、複数のリフトピン24を昇降させるリフト昇降アクチュエータ26とを含む。
天井面41は、基板Wの中心部を通る鉛直線A2と同軸で且つ水平な中央水平部41aと、中央水平部41aの外縁から斜め上に外方に延びる環状の中央傾斜部41bと、中央傾斜部41bの外縁から鉛直上方に延びる環状の中央鉛直部41cと、中央鉛直部41cの上端から外方に水平に延びる環状の外側水平部41dとを含む。コーナー部42は、外側水平部41dの外縁から筒状面43の上縁まで延びている。
給気ユニットは、複数の給気口46から吐出される気体を案内する第1共通配管55と、第1共通配管55から供給された気体を供給路47に案内する複数の第2共通配管56とを含む。
給気ユニットは、オゾンガス生成ユニット51で生成されたオゾンガスを案内する第1オゾンガス配管52と、第1オゾンガス配管52から供給されたオゾンガスを第1共通配管55に案内する第2オゾンガス配管53と、第2オゾンガス配管53に介装されたオゾンガス供給バルブ54とを含む。
図示はしないが、オゾンガス供給バルブ54は、流路を形成するバルブボディと、流路内に配置された弁体と、弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他のバルブについても同様である。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。制御装置3は、アクチュエータを制御することにより、オゾンガス供給バルブ54を開閉させる。
図9Aに示すように、ドライ処理ユニット2Dに基板Wを搬入するときは、シャッター開閉アクチュエータ63がシャッター5を開位置に位置させ、フード昇降アクチュエータ29およびリフト昇降アクチュエータ26がフード30および複数のリフトピン24を上位置に位置させる。この状態で、センターロボットCRは、ハンドHで基板Wを支持しながら、ハンドHをドライチャンバー4内に進入させる。その後、デバイス形成面である表面が上に向けられた基板Wが複数のリフトピン24上に置かれる。基板Wは、センターロボットCRのハンドHによって複数のリフトピン24上に置かれてもよいし、室内搬送機構6(図1参照)によって複数のリフトピン24上に置かれてもよい。
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、種々の変更が可能である。
たとえば、図11に示すように、フード30の内面に含まれるコーナー部42の鉛直断面は、L字状に限らず、円弧状であってもよいし、これら以外の形状であってもよい。
図12に示すように、上プレート32のプレート部32aの下面は、基板Wの上面と平行でなくてもよい。図12は、中央ブロック31が省略され、中央水平部41aと外側傾斜部41eとがプレート部32aの下面に設けられている例を示している。外側傾斜部41eは、フード30の天井面41の外縁から中央水平部41aの外縁まで斜め下方に延びている。
基板Wの上面の外周部での基板Wの上面と天井面41との間隔Geは、全周に亘って一定であってもよいし、周方向の位置に応じて変化していてもよい。中心部を除く基板Wの上面の他の部分での間隔についても同様である。
給気口46から吐出される気体は、オゾンガス以外の気体であってもよい。たとえば、フッ化水素やIPA(イソプロピルアルコール)などの基板W(シリコンウエハ等の基板Wの母材および母材上に形成された薄膜を含む)と反応する物質を含む気体であってもよいし、ドライエアーやクリーンエアーであってもよい。
基板処理装置1は、円板状の基板Wを処理する装置に限らず、多角形の基板Wを処理する装置であってもよい。
前述の全ての構成の2つ以上が組み合わされてもよい。前述の全ての工程の2つ以上が組み合わされてもよい。
2D :ドライ処理ユニット
2W :ウェット処理ユニット
8 :加熱ユニット
21 :ホットプレート
22 :ヒーター
23 :支持部材
30 :フード
41 :フードの天井面
41a :天井面の中央水平部
41b :天井面の中央傾斜部
41c :天井面の中央鉛直部
41d :天井面の外側水平部
41e :天井面の外側傾斜部
42 :フードのコーナー部
43 :フードの筒状面
44 :排気口
46 :給気口
51 :オゾンガス生成ユニット
52 :第1オゾンガス配管(反応ガス供給手段、オゾンガス供給手段)
53 :第2オゾンガス配管(反応ガス供給手段、オゾンガス供給手段)
54 :オゾンガス供給バルブ(反応ガス供給手段、オゾンガス供給手段)
55 :第1共通配管
56 :第2共通配管
60 :第1排気配管
61 :第2排気配管
62 :オゾンフィルター
A2 :鉛直線
CR :センターロボット
D1 :吐出方向
Gc :基板の上面の中心部と天井面との間隔
Ge :基板の上面の外周部と天井面との間隔
IR :インデクサロボット
PF :薄膜のパターン
PR :レジストのパターン
SH :シャトル
T1 :基板の厚み
W :基板
Claims (20)
- 基板を水平に支持する支持部材と、
前記支持部材に支持されている前記基板の上面に対向する天井面と、前記支持部材に支持されている前記基板を取り囲む筒状面とを含み、前記基板の上面の中心部での前記基板の上面と前記天井面との間隔が、前記基板の上面の外周部での前記基板の上面と前記天井面との間隔よりも狭くなるように形成されたフードと、
前記支持部材に支持されている前記基板よりも外側に配置された給気口であって、前記支持部材に支持されている前記基板の中心部を通る鉛直線を取り囲む環状の給気口を含み、前記給気口から吐出された気体を、前記支持部材に支持されている前記基板の上面と前記天井面との間の空間に、当該空間のまわりから供給する給気手段と、
前記天井面において前記基板の上面の中心部に対向する位置で開口する排気口を含み、前記基板の上面と前記天井面との間の気体を前記排気口を介して排出する排気手段とを備える、基板処理装置。 - 前記基板の上面と前記天井面との間隔は、前記基板の上面の外周部から前記基板の上面の中心部まで前記鉛直線に近づくにしたがって段階的または連続的に減少する、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記天井面は、前記鉛直線に向かって斜め下方に延びる環状の傾斜部を含む、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記フードは、円弧状の鉛直断面を有しており、前記天井面の外縁から前記筒状面の上縁に延びる環状のコーナー部をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板の上面の中心部での前記基板の上面と前記天井面との間隔は、前記基板の上面の外周部での前記基板の上面と前記天井面との間隔よりも狭く、前記基板の厚みよりも広い、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記給気口は、前記支持部材に支持されている前記基板の上面よりも上方で且つ前記天井面よりも下方の高さに配置されており、平面視において、前記支持部材に支持されている前記基板の上面の中心部に向かう吐出方向に気体を吐出する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板処理装置は、前記支持部材に支持されている前記基板の下方に配置されており、前記基板に供給される熱を発生するヒーターをさらに備え、
前記給気手段は、前記基板と反応する反応ガスを前記給気口に供給する反応ガス供給手段を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記基板処理装置は、処理液で前記基板を処理するウェット処理ユニットと、前記支持部材およびフードを含むドライ処理ユニットから前記ウェット処理ユニットに前記基板を搬送する搬送ユニットとをさらに備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板処理装置は、前記基板と反応する反応ガスを前記基板に供給することにより、前記基板の上面に形成された薄膜のパターンの上に位置するレジストのパターンを除去する装置である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板処理装置は、前記支持部材に支持されている前記基板の下方に配置されており、前記基板に供給される熱を発生するヒーターをさらに備え、
前記給気手段は、オゾンガスを前記給気口に供給するオゾンガス供給手段を含む、請求項9に記載の基板処理装置。 - 基板を支持部材で水平に支持する支持工程と、
前記支持工程と並行して実行される工程であって、前記支持部材に支持されている前記基板の上面に対向する天井面と前記支持部材に支持されている前記基板を取り囲む筒状面とを含み、前記基板の上面の中心部での前記基板の上面と前記天井面との間隔が、前記基板の上面の外周部での前記基板の上面と前記天井面との間隔よりも狭くなるように形成されたフードの内部に前記支持部材に支持されている前記基板を配置するカバー工程と、
前記支持工程と並行して実行される工程であって、前記支持部材に支持されている前記基板よりも外側に配置され、前記支持部材に支持されている前記基板の中心部を通る鉛直線を取り囲む環状の給気口から吐出された気体を、前記支持部材に支持されている前記基板の上面と前記天井面との間の空間に当該空間のまわりから供給する給気工程と、
前記支持工程と並行して実行される工程であって、前記基板の上面と前記天井面との間の気体を、前記天井面において前記基板の上面の中心部に対向する位置で開口する排気口を介して排出する排気工程とを含む、基板処理方法。 - 前記基板の上面と前記天井面との間隔は、前記基板の上面の外周部から前記基板の上面の中心部まで前記鉛直線に近づくにしたがって段階的または連続的に減少する、請求項11に記載の基板処理方法。
- 前記天井面は、前記鉛直線に向かって斜め下方に延びる環状の傾斜部を含む、請求項12に記載の基板処理方法。
- 前記フードは、円弧状の鉛直断面を有しており、前記天井面の外縁から前記筒状面の上縁に延びる環状のコーナー部をさらに含む、請求項11〜13のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記基板の上面の中心部での前記基板の上面と前記天井面との間隔は、前記基板の上面の外周部での前記基板の上面と前記天井面との間隔よりも狭く、前記基板の厚みよりも広い、請求項11〜14のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記給気口は、前記支持部材に支持されている前記基板の上面よりも上方で且つ前記天井面よりも下方の高さに配置されており、平面視において、前記支持部材に支持されている前記基板の上面の中心部に向かう吐出方向に気体を吐出する、請求項11〜15のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記基板処理方法は、前記支持工程と並行して実行される工程であって、前記支持部材に支持されている前記基板の下方に配置されたヒーターが発生した熱で前記基板を加熱する加熱工程をさらに含み、
前記給気工程は、前記基板と反応する反応ガスを前記給気口から吐出する工程を含む、請求項11〜16のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記支持工程、カバー工程、給気工程、および排気工程が実行されるドライ処理ユニットから、処理液で前記基板を処理するウェット処理ユニットに搬送ユニットで前記基板を搬送する搬送工程と、
前記搬送工程が実行された後、前記ウェット処理ユニットで前記基板を処理するウェット処理工程とをさらに含む、請求項11〜17のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記基板処理方法は、前記基板と反応する反応ガスを前記基板に供給することにより、前記基板の上面に形成された薄膜のパターンの上に位置するレジストのパターンを除去する方法である、請求項11〜18のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記基板処理方法は、前記支持工程と並行して実行される工程であって、前記支持部材に支持されている前記基板の下方に配置されたヒーターが発生した熱で前記基板を加熱する加熱工程をさらに含み、
前記給気工程は、オゾンガスを前記給気口から吐出する工程を含む、請求項19に記載の基板処理方法。
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