JP6737670B2 - 基板処理方法、基板処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、基板の上面に液体を供給する処理を実行する基板処理技術に関する。
従来、基板処理技術においては、基板を回転させつつ基板の上面に液体を供給することで、基板の上面の全体に遠心力により液体を行き渡らせる処理が適宜実行される。この際、基板の上面に供給された液体が基板の下面に付着することで、基板の下面が汚染される場合があった。そこで、特許文献1では、基板の下面の周縁部に沿って配置された堰部材が、基板の上面から下面への液体の回り込みを妨げて、基板の下面への液体の付着を防止する。また、特許文献2、3では、基板の下面に対して近接・離間する可動部材(上下移動部材、保護ディスク)が設けられている。そして、基板の上面に液体が供給される間は、可動部材が基板の下面に近接して、液体のミストが基板の下面に付着するのを防止する。
特開2003−303762号公報 特開平7−130695号公報 特開2013−229552号公報
ところで、このような基板処理技術では、基板の上面に行き渡った液体が基板の上面から蒸発することで、問題が引き起こされるおそれがあった。そこで、高速で回転する基板の上面に対する液体の供給が完了した後、基板の上面を濡れた状態に継続的に保つために、基板の回転速度を減速した状態で液体を基板の上面に供給するパドル処理を実行することがある。
ただし、このようなパドル処理の実行中は、基板から振り切られずに落下して可動部材に付着する液体の量が多くなる。したがって、パドル処理を実行する場合には、パドル処理の実行によって可動部材に付着した液体に対する対策が必要であった。しかしながら、従来の技術はこれに十分に対応できるものではなかった。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の下面に近接・離間する可動部材に、パドル処理の実行によって付着した液体を除去することを可能とする技術の提供を目的とする。
本発明に係る基板処理方法は、上記目的を達成するために、基板の下面に近接する近接位置と近接位置よりも基板の下面から離れた離間位置との間で移動可能な可動部材を近接位置に位置させた状態で、第1速度で回転する基板の上面に第1液体を供給する第1工程と、第1速度未満でゼロ以上の第2速度へ基板の回転速度を減速した状態で、基板の上面に第1液体を供給する第2工程と、可動部材を離間位置に位置させた状態で、第2速度より速い第3速度で可動部材を回転させる第3工程とを備える。
本発明に係る基板処理装置は、上記目的を達成するために、基板の下面側に設けられた可動部材と、基板あるいは可動部材を回転させる第1駆動部と、基板の下面に近接する近接位置と近接位置よりも基板の下面から離れた離間位置との間で可動部材を駆動する第2駆動部と、基板の上面に液体を供給する液体供給部と、第1駆動部、第2駆動部および液体供給部を制御する制御部とを備え、制御部は、可動部材を近接位置に位置させた状態で、第1速度で回転する基板の上面に液体を供給する制御と、第1速度未満でゼロ以上の第2速度へ基板の回転速度を減速した状態で、基板の上面に液体を供給する制御と、可動部材を離間位置に位置させた状態で、第2速度より速い第3速度で可動部材を回転させる制御とを実行する。
このように構成された発明(基板処理方法、基板処理装置)は、第1速度で回転する基板の上面に液体(第1液体)を供給した後に、第1速度未満でゼロ以上の第2速度へ基板の回転速度を減速した状態で基板の上面に液体を供給する(パドル処理)。したがって、パドル処理の実行により、可動部材には多量の液体が付着しうる。これに対して、本発明では、パドル処理の実行後に、可動部材を離間位置に位置させた状態で、第2速度より速い第3速度で可動部材を回転させる。つまり、基板の下面と可動部材との間隔を広く確保しつつ可動部材を高速で回転させることで、可動部材から液体を振り切って除去することができる。こうして、パドル処理の実行によって可動部材に付着した液体を除去することが可能となっている。
また、第2工程において、可動部材を近接位置から離間位置に移動させるように、基板処理方法を構成しても良い。かかる構成は、第2工程でのパドル処理から第3工程での可動部材の回転へと速やかに移行することができ、好適である。
また、第3工程では、可動部材とともに基板を第3速度で回転させつつ基板の上面に第2液体を供給するように、基板処理方法を構成しても良い。かかる構成では、基板の上面に第2液体を供給する処理と並行して、可動部材から液体を振り切る処理を効率的に実行することができる。
また、第3工程で基板の上面に第2液体を供給する単位時間あたりの量は、第1工程で基板の上面に第1液体を供給する単位時間あたりの量よりも少ないように、基板処理方法を構成しても良い。このように第2液体の単位時間あたりの供給量を抑えることで、可動部材からの液体の除去のために可動部材を基板の下面から離間させた状態であっても、第2液体が基板の下面に付着するのを抑制することができる。
さらに、第3工程で基板の上面に第2液体を供給する単位時間あたりの量は、第1工程で基板の上面に第1液体を供給する単位時間あたりの量の半分以下であるように、基板処理方法を構成しても良い。これによって、第2液体が基板の下面に付着するのをより確実に抑制することができる。
また、第2速度はゼロであるように、基板処理方法を構成しても良い。かかる構成では、第2工程でのパドル処理の実行によって、基板の上面を十分に濡れた状態に保つことができる。
また、基板の上面にパターンが形成されている場合には、本発明を適用することが特に好適となる。つまり、基板の上面にパターンが形成されている場合、高速(第1速度)で回転する基板の上面に供給された液体が基板の上面の全体に行き渡るにつれて、隣接するパターンの間に入り込む。この際、パターンの間の液体が蒸発すると、液体の表面張力によってパターンが倒壊するおそれがある。そのため、基板の上面に液体を行き渡らせた後も基板の上面の乾燥を防ぐ必要がある。そこで、高速で回転する基板の上面に対する液体の供給が完了した後も、基板の上面を濡れた状態に継続的に保つために、基板の回転速度を減速した状態で液体を基板の上面に供給するパドル処理を実行することが適当となる。ただし、上述のとおり、パドル処理を実行することで可動部材に多量の液体が付着するおそれがあった。これに対して本発明は、基板の下面と可動部材との間隔を広く確保しつつ可動部材を高速で回転させることで、パドル処理の際に可動部材に付着した液体を除去することができ、好適である。
また、第2速度より速い第4速度で基板を回転させつつ、隣接するパターンの間に充填される充填材を含む第3液体を基板の上面に供給する第4工程を、第3工程の後にさらに備えるように、基板処理方法が構成されている。これによって、次のような利点がある。つまり、パドル処理の実行により可動部材に多量の液体が付着したことで湿度が上昇すると、その後の第4工程で基板の上面に供給される第3液体中の充填材が変質し、第3液体の液膜の形成やパターン間への充填材の充填に支障が生じる場合がある。これに対して本発明によれば、基板の下面と可動部材との間隔を広く確保しつつ可動部材を高速で回転させることで、パドル処理の際に可動部材に付着した液体を除去している。したがって、第3液体の液膜の形成やパターン間への充填材の充填を適切に実行できる。
この際、第1液体は基板のパターンの間を含む基板の上面をリンスするリンス液であり、充填材はリンス液が置換されたパターンの間に充填されるように、基板処理方法を構成しても良い。こうして、リンス液のリンスにより洗浄された基板の上面のパターン間に充填材を充填することで、パターンの倒壊の抑制を図ることができる。
また、第1工程と並行して、基板の下面と可動部材の上面との間に不活性ガスを供給して、基板の回転中心から基板の周縁に向かう不活性ガスの気流を基板の下面側に生成するように、基板処理方法を構成しても良い。かかる構成では、不活性ガスの気流によって、基板の上面から下面への液体(第1液体)の回り込みをより確実に抑制することができる。
本発明によれば、基板の下面に近接・離間する可動部材に、パドル処理の実行によって付着した液体を除去することが可能となる。
本発明の実施形態に係る基板処理装置の一例を模式的に示す平面図。 図1の基板処理装置が備える洗浄処理ユニットの一例を模式的に示す部分断面図。 図1の基板処理装置が備える洗浄処理ユニットの一例を模式的に示す部分断面図。 図1の基板処理装置が備える電気的構成の一部を示すブロック図。 ノズルユニットおよびカバープレートの昇降動作の一例を模式的示す部分断面図。 図1の基板処理装置が図2および図3の洗浄処理ユニットを用いて実行する基板処理方法の一例を示すフローチャート。 図6の基板処理方法に従って実行される動作の一例を示すタイミングチャート。 図6の基板処理方法によって基板に対して実行される基板処理の様子を模式的に示す側面図。 図1の基板処理装置が図2および図3の洗浄処理ユニットを用いて実行する基板処理方法の変形例を示すフローチャート。
図1は本発明の実施形態に係る基板処理装置の一例を模式的に示す平面図である。図1の基板処理装置1は、洗浄処理および熱処理といった各種の基板処理を基板Wに対して1枚ずつ実行する枚葉式の装置である。処理の対象となる基板Wとしては、例えば液晶表示装置用ガラス基板、半導体基板、PDP用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルター用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板等の精密電子装置用基板、矩形ガラス基板、フィルム液晶用フレキシブル基板あるいは有機EL用基板等が挙げられる。以下に説明する例では、基板Wは100mm〜400mmの所定の直径の円形状を有し、微細なパターンWp(図8)が形成された凹凸形状の表面Wf(図2)と平坦な裏面Wb(表面Wfの反対側の面)とを有する。ただし、形状や寸法を含む基板の構成はこの例に限られない。
基板処理装置1は、基板Wを収容する複数のロードポート2と、基板Wに洗浄処理を行う複数の洗浄処理ユニット3と、基板Wに熱処理を行う複数の熱処理ユニット4とを備える。また、基板Wを装置内で搬送するために、基板処理装置1はインデクサロボットIRおよびセンターロボットCRを備える。これらのうち、インデクサロボットIRはロードポート2とセンターロボットCRとの間の経路上で基板Wを搬送し、センターロボットCRはインデクサロボットIRと各処理ユニット3、4との間の経路上で基板Wを搬送する。さらに、基板処理装置1はコンピュータで構成されたコントローラ9を備え、コントローラ9が所定のプログラムに従って装置各部を制御することで、以下に説明する各基板処理が基板Wに対して実行される。
ロードポート2は、複数の基板Wを鉛直方向に重ねて収容するキャリアCを保持する。このロードポート2内では、各基板Wはその表面Wfが上方に向いた状態(すなわち、その裏面Wbが下方に向いた状態)で収容されている。そして、インデクサロボットIRは未処理の基板Wをロードポート2のキャリアCから取り出すと、この基板WをセンターロボットCRに受け渡し、センターロボットCRはインデクサロボットIRから受け取った基板Wを洗浄処理ユニット3に搬入する。
洗浄処理ユニット3は、搬入された基板Wを洗浄してから(洗浄処理)、パターンWpの間を含む基板Wの表面Wfを充填材溶液の液膜により覆う(塗布処理)。ここで、充填材溶液は溶質である充填材を含む溶液である。このように洗浄処理ユニット3は洗浄処理のみならず、塗布処理等の他の基板処理も実行する基板処理ユニットである。なお、洗浄処理ユニット3の構成および動作は後に詳述する。
洗浄処理ユニット3での各基板処理が完了すると、センターロボットCRは洗浄処理ユニット3から基板Wを搬出し、熱処理ユニット4にこの基板Wを搬入する。熱処理ユニット4はホットプレートを有し、センターロボットCRによって搬入された基板Wをホットプレートにより加熱する(熱処理)。この熱処理によって、基板Wの表面Wfを覆っていた充填材溶液の液膜から溶媒が蒸発し、充填材溶液の溶質、すなわち充填材が隣接するパターンWpの間で固化する。なお、基板Wの加熱方法はこれに限られず、例えば基板Wへの赤外線の照射や、基板Wへの温風の付与等によって基板Wを加熱しても良い。
熱処理ユニット4での熱処理が完了すると、センターロボットCRは熱処理ユニット4から搬出した基板WをインデクサロボットIRに受け渡し、インデクサロボットIRは受け取った基板Wをロードポート2のキャリアCに収容する。こうして基板処理装置1での各基板処理が実行済みの基板Wは、外部の充填材除去装置に搬送される。この充填材除去装置は、パターンWpの間を含む基板Wの表面Wfからドライエッチングにより充填材を除去する。なお、充填材の除去方法はこれに限られず、例えば特開2013−258272号公報のような充填材の昇華や、特開2011−124313号公報のようなプラズマ処理等によって充填材を除去しても良い。
図2および図3は図1の基板処理装置が備える洗浄処理ユニットの一例を模式的に示す部分断面図であり、図4は図1の基板処理装置が備える電気的構成の一部を示すブロック図である。図2と図3とは、後述するカバープレート35およびノズルユニット36の高さにおいて異なる。また、図2、図3および以下の図では、鉛直方向Zを適宜示す。
洗浄処理ユニット3は、センターロボットCRによって搬入された基板Wを保持するスピンチャック31と、スピンチャック31に負圧を供給する吸引部32とを有する。このスピンチャック31は、円盤の下面の中心部分から円筒形の軸が下方に突出した形状を有し、鉛直方向Zに平行な中心線Aに対して略回転対称である。スピンチャック31の上面では複数の吸引孔が開口し、基板Wはスピンチャック31の上面に水平に載置される。こうしてスピンチャック31は、基板Wの表面Wfを上方へ向けた状態で基板Wの裏面Wbの中心部分に下方から接触する。この状態で、コントローラ9が吸引部32に吸引指令を出力すると、吸引部32がスピンチャック31の吸引孔に負圧を供給し、基板Wがスピンチャック31により吸着・保持される。
また、洗浄処理ユニット3は、スピンチャック31を保持する回転シャフト33と、例えばモータで構成されて回転シャフト33を回転させる回転駆動部34とを有する。回転シャフト33は円筒部331の上面の中心部分から当該円筒部331より小径の円筒部332が上方に突出した形状を有し、円筒部331、332は中心線Aに対して略回転対称である。また、回転シャフト33は、円筒部331の上面であって円筒部332の側方で上方に突出する係合突起333を有する。そして、コントローラ9が回転駆動部34に回転指令を出力すると、回転駆動部34が回転シャフト33に回転駆動力(トルク)を与え、回転シャフト33がスピンチャック31と一体的に中心線Aを中心に回転する。その結果、スピンチャック31に保持される基板Wも中心線Aを中心に回転する。
さらに、洗浄処理ユニット3は、スピンチャック31に保持された基板Wの下方に位置するカバープレート35を有する。平面視において、カバープレート35は中心線Aを中心とする略円形の外形を有し、カバープレート35の中心部では円形の中心孔351が開口し、カバープレート35の中心孔351の側方では係合孔352が開口し、カバープレート35の周縁部では周縁孔353が開口する。回転シャフト33の円筒部332はカバープレート35の中心孔351の内側に挿入され、カバープレート35は回転シャフト33の円筒部332より外側で基板Wの裏面Wbに下方から対向する。
このカバープレート35は鉛直方向Zに昇降自在であり、基板Wの裏面Wbに近接する近接位置Pc(図2)と、近接位置Pcよりも基板Wの裏面Wbから下方に離れた離間位置Pd(図3)とのいずれかに選択的に位置することができる。カバープレート35が離間位置Pdに位置する離間状態では、カバープレート35の係合孔352に回転シャフト33の係合突起333が係合する。カバープレート35はこうして回転シャフト33に係合することで、回転シャフト33の回転に伴って回転することができる。一方、カバープレート35が近接位置Pcに位置する近接状態では、カバープレート35は例えば1mm〜10mm程度のクリアランスを空けて基板Wの裏面Wbに近接し、基板Wの裏面Wbの少なくとも周縁部を下方から覆う。また、この近接状態では、カバープレート35の係合孔352は回転シャフト33の係合突起333から離脱しており、カバープレート35は回転シャフト33の回転に依らず静止する。
また、洗浄処理ユニット3は、カバープレート35の周縁孔353に下方から係脱自在なノズルユニット36と、ノズルユニット36を昇降させる昇降駆動部37とを有する。そして、昇降駆動部37はノズルユニット36の昇降に伴ってカバープレート35を昇降させる。図5はノズルユニットおよびカバープレートの昇降動作の一例を模式的示す部分断面図である。図5の「ノズルユニット下降位置」「ノズルユニット途中位置」および「ノズルユニット上昇位置」の各欄はそれぞれノズルユニット36が下降位置、途中位置および上昇位置に位置する状態を示す。続いては、図2ないし図4に図5を加えて洗浄処理ユニット3の説明を行う。
図5に示すように、ノズルユニット36は、ベース部361と、ベース部361の上面に取り付けられた2つの下側ノズルNa、Nbを有する。ベース部361は、側方に向けて突出する突起部362をその底部に有する。2つの下側ノズルNa、Nbは、スピンチャック31に保持された基板Wの径方向に並び、径方向の周縁側の下側ノズルNaは、上方へ向かうに連れて外側へ傾斜する斜め上方へ処理液を吐出し、径方向の中心側の下側ノズルNbは、鉛直方向Zに対して平行に処理液を吐出する。
昇降駆動部37は例えばアクチュエータで構成され、コントローラ9からの指令に従って、下降位置(図3)と下降位置より高い上昇位置(図2)との間でノズルユニット36を昇降させる。図3および図5の「ノズルユニット下降位置」の欄に示すように、ノズルユニット36が下降位置に位置する状態では、下降位置のノズルユニット36は離間位置Pdに位置するカバープレート35よりも下方に位置する。図5の「ノズルユニット途中位置」の欄に示すように、ノズルユニット36が下降位置から上昇して途中位置に到達すると、離間位置Pdに位置するカバープレート35の周縁孔353にノズルユニット36が係合し、ノズルユニット36の突起部362がカバープレート35の下面に当接する。ノズルユニット36がさらに上昇すると、カバープレート35がノズルユニット36に伴って上昇し、カバープレート35と回転シャフト33との係合が解除される。そして、図2および図5の「ノズルユニット上昇位置」の欄に示すように、ノズルユニット36が上昇位置に到達するのに伴って、カバープレート35が近接位置Pcに到達する。
カバープレート35が近接位置Pcに位置する近接状態では、ベース部361の上面とカバープレート35の上面とが面一に並ぶとともに、下側ノズルNa、Nbはスピンチャック31に保持される基板Wの裏面Wbに近接する。そして、下側ノズルNaは裏面Wbの周縁部に対して処理液を吐出でき、下側ノズルNbは下側ノズルNaよりも内側において裏面Wbに対して処理液を吐出できる。
また、ノズルユニット36が上昇位置から下降位置へと下降すると、上述とは逆の順序で各動作が実行される。つまり、カバープレート35は、ノズルユニット36の下降に伴って近接位置Pcから離間位置Pdへと下降する。そして、カバープレート35は離間位置Pdに到達すると回転シャフト33に係合して下降を停止する。ノズルユニット36はさらに下降することでカバープレート35の周縁孔353から下方へ離脱し、下降位置に到達する。
図2ないし図4に戻って説明を続ける。図2および図3に示すように、洗浄処理ユニット3は、スピンチャック31に保持された基板Wおよびカバープレート35を側方および下方から囲むカップ38を備える。したがって、基板Wやカバープレート35から飛散あるいは落下した処理液は、カップ38に回収される。このカップ38は不図示の昇降機構により図3の上昇位置と当該上昇位置より下方の下降位置との間で昇降する。そして、カップ38を下降位置に位置させた状態で基板Wがスピンチャック31に着脱され、カップ38を上昇位置に位置させた状態でスピンチャック31に装着された基板Wに対して各種の基板処理が実行される。
また、洗浄処理ユニット3は、例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源Sgを備える。そして、回転シャフト33の円筒部332の上部で開口するガス供給口334がバルブV1を介して不活性ガス供給源Sgに接続されている。したがって、コントローラ9がバルブV1を開くと、スピンチャック31に保持された基板Wの裏面Wbとカバープレート35の上面との間に不活性ガス供給源Sgから不活性ガスが供給される。これによって、基板Wの裏面Wbとカバープレート35との間では、不活性ガスが基板Wの中心から周縁に向かう方向に流れる。一方、コントローラ9がバルブV1を閉じると、不活性ガス供給源Sgからのガスの供給が停止する。
さらに、洗浄処理ユニット3は、スピンチャック31に保持された基板Wの表面Wfに処理液を吐出する3つの上側ノズルNc、Nd、Neを備える。また、洗浄処理ユニット3は、スピンチャック31に保持された基板Wの表面Wfの中心に対向する対向位置と、この基板Wの表面Wfから水平方向に退避する退避位置との間で上側ノズルNcを移動させるノズル駆動部39を備える。また、図示は省略するが、洗浄処理ユニット3は上側ノズルNd、Neのそれぞれに対しても同様のノズル駆動部39を備える。そして、コントローラ9からの指令を受けて各ノズル駆動部39は上側ノズルNc、Nd、Neをそれぞれ移動させる。
このように洗浄処理ユニット3には、基板Wの裏面Wbに処理液を吐出する下側ノズルNa、Nbと、基板Wの表面Wfに処理液を供給する上側ノズルNc、Nd、Neとが設けられている。そして、洗浄処理ユニット3は、これらノズルNa〜Neに処理液を供給する各種供給源Sc、Sr、Ss、Sfを備える。
薬液供給源Scは、例えば希フッ酸(DHF)あるいはアンモニア水を含む洗浄液を薬液として供給する。この薬液供給源Scは、直列に接続されたバルブV2、V3を介して上側ノズルNcに接続されている。したがって、コントローラ9がバルブV2およびバルブV3を開くと薬液供給源Scから供給された薬液が上側ノズルNcより吐出され、コントローラ9がバルブV2およびバルブV3のいずれかを閉じると上側ノズルNcからの薬液の吐出が停止する。
リンス液供給源Srは、例えばDIW(De-ionized Water)、炭酸水、オゾン水あるいは水素水といった純水をリンス液として供給する。このリンス液供給源Srは、直列に接続されたバルブV4およびバルブV3を介して上側ノズルNcに接続されている。したがって、コントローラ9がバルブV4およびバルブV3を開くとリンス液供給源Srから供給されたリンス液が上側ノズルNcから吐出され、コントローラ9がバルブV4およびバルブV3のいずれかを閉じると上側ノズルNcからのリンス液の吐出が停止する。また、リンス液供給源SrはバルブV5を介して、下側ノズルNb(図5)に接続されている。したがって、コントローラ9がバルブV5を開くとリンス液供給源Srから供給されたリンス液が下側ノズルNbから吐出され、コントローラ9がバルブV5を閉じると下側ノズルNbからのリンス液の吐出が停止する。
溶剤供給源Ssは、例えばIPA(Isopropyl Alcohol)を溶剤として供給する。この溶剤供給源Ssは、バルブV6を介して下側ノズルNaに接続されている。したがって、コントローラ9がバルブV6を開くと溶剤供給源Ssから供給された溶剤が下側ノズルNaから吐出され、コントローラ9がバルブV6を閉じると下側ノズルNaからの溶剤の吐出が停止する。また、溶剤供給源SsはバルブV7を介して上側ノズルNdに接続されている。したがって、コントローラ9がバルブV7を開くと溶剤供給源Ssから供給された溶剤が上側ノズルNdから吐出され、コントローラ9がバルブV7を閉じると上側ノズルNdからの溶剤の吐出が停止する。
充填材溶液供給源Sfは、アクリル樹脂等のポリマーである充填材を水に溶解させた溶液を充填材溶液として供給する。この充填材溶液供給源Sfは、バルブV8を介して上側ノズルNeに接続されている。したがって、コントローラ9がバルブV8を開くと充填材溶液供給源Sfから供給された充填材溶液が上側ノズルNeから吐出され、コントローラ9がバルブV8を閉じると上側ノズルNeからの充填材溶液の吐出が停止する。
図6は図1の基板処理装置が図2および図3の洗浄処理ユニットを用いて実行する基板処理方法の一例を示すフローチャートである。図7は図6の基板処理方法に従って実行される動作の一例を示すタイミングチャートである。また、図8は図6の基板処理方法によって基板に対して実行される基板処理の様子を模式的に示す側面図である。このフローチャートは、コントローラ9の制御によって実行される。なお、図6のフローチャートの実行期間を通して、基板Wとカバープレート35との間にはガス供給口334から継続的に窒素ガスが供給されている。
未処理の基板WがセンターロボットCRによって洗浄処理ユニット3のスピンチャック31の上面に搬入されると(ステップS101)、スピンチャック31がこの基板Wを吸着・保持する(ステップS102)。そして、ステップS101、S102の実行中に離間位置Pdに位置していたカバープレート35が近接位置Pcに上昇する(ステップS103)。
ステップS104では、スピンチャック31が回転を開始して、基板Wの回転速度がゼロから速度v1まで加速される。続いて、カバープレート35が近接位置Pcに位置した状態で、ステップS105の薬液処理およびステップS106のリンス処理を含む洗浄処理が開始する。
薬液処理(ステップS105)では、基板Wが速度v1(例えば800rpm)で定速回転している状態で、基板Wの中心に対向する上側ノズルNcが基板Wの表面WfへのDHF(薬液)の供給を開始する(時刻t1)。この際、上側ノズルNcは基板Wの表面Wfへ供給速度F1でDHFを供給する。ここで、供給速度(mL/min)は、単位時間(min)あたりの供給量(mL)である。時刻t1から時刻t2までの期間、基板Wの表面Wfの中心に継続的に供給されるDHFは、基板Wの回転によって生じる遠心力を受けて基板Wの表面Wfの周縁にまで広がって、この周縁から飛散する。
時刻t2に薬液処理が完了すると、上側ノズルNcがDHFの供給を停止するとともに、リンス処理(ステップS106)が開始する。このリンス処理では、基板Wの回転速度は、時刻t2から時刻t3の期間を通じて速度v1で一定に維持された後に、時刻t3から時刻t4までの期間をかけて速度v1から速度v2に減速される。ここで、速度v2は速度v1未満でゼロ以上の速度であり、特にここの例では速度v2はゼロである。また、基板Wの中心に対向する上側ノズルNcは、時刻t2から時刻t4の期間を通じてDIW(リンス液)を基板Wの表面Wfに継続的に供給する。この際、上側ノズルNcは、供給速度F1よりも速い供給速度F2で基板Wの表面WfにDIWを供給する。
時刻t2から時刻t3の期間は、比較的速い速度v1で基板Wが回転するため、基板Wの表面Wfの中心に供給されるDIWは、遠心力を受けて速やかに基板Wの表面Wfの周縁にまで広がって、この周縁から飛散する。また、先の薬液処理で基板Wの表面Wfに供給されたDHFは、DIWに置換される。一方、時刻t3から時刻t4の期間をかけて基板Wの回転速度が減速するにつれて、基板Wの表面Wfに形成されるDIWの液膜の厚みが増加する。
このような洗浄処理を行うことで、基板Wの表面WfはDHFにより洗浄された後にDIWの液膜により覆われる。一方、洗浄処理の実行中を通じて、基板Wの裏面Wbは近接位置Pcに位置するカバープレート35に覆われており、基板Wの裏面WbへのDHFやDIWの付着が抑制されている。特に洗浄処理と並行して、基板Wの裏面Wbとカバープレート35の上面との間に窒素ガスが継続的に供給されているため、基板Wの回転中心から基板Wの周縁に向かう窒素ガスの気流が基板Wの下面側に生成される。こうして、窒素ガスの気流によって、基板Wの表面Wfから裏面WbへのDHFやDIWの回り込みをより確実に抑制することが可能となっている。
時刻t4にリンス処理が完了すると、パドル処理(ステップS107〜S109)が開始する。つまり、時刻t4に基板Wの回転速度が速度v2、すなわちゼロになる。(ステップS107)。この際、コントローラ9は、回転駆動部34を構成するモータのエンコーダの出力に基づきスピンチャック31が停止する回転位置を制御する。これによって、スピンチャック31の係合突起333がカバープレート35の係合孔352に鉛直方向Zに対向する回転位置で、スピンチャック31が停止する。こうして基板Wの回転が停止すると、カバープレート35が近接位置Pcから離間位置Pdに下降してスピンチャック31に係合する(ステップS108)。
時刻t5となるまでは、上側ノズルNcがリンス処理の完了後も継続してDIWを基板Wの表面Wfに供給し、パドル処理が実行される。このパドル処理でのDIWの供給速度はリンス処理のそれと同様に速度F2である。そして、時刻t5になると、上側ノズルNcはDIWの供給を停止する(ステップS109)。つまり、パドル処理では、時刻t4から時刻t5の期間を通じて、回転速度が速度v1から減速された基板Wの表面WfにDIWが継続的に供給される。こうして基板Wの表面Wfを多量のDIWで覆うことで、DIWの蒸発に伴って生じる表面張力を受けてパターンWpが倒壊するのを抑制できる。特に基板Wの回転を停止させた状態でパドル処理を実行しているため、基板Wの表面Wfの全面を十分に濡れた状態に保って、パターンWpの倒壊をより確実に抑制可能となっている。
時刻t5にパドル処理が完了すると、スピンチャック31が回転を開始し(ステップS110)、ステップS111のIPA置換およびステップS112のポリマー塗布を含む塗布処理が開始する。また、この塗布処理の実行中は、カバープレート35がスピンチャック31に係合しているため、基板Wの回転に伴ってカバープレート35も回転する。
IPA置換(ステップS111)では、基板Wの回転速度がゼロ(速度v2)から速度v3まで加速された後に、時刻t6まで速度v3に維持される。例えば速度v3は300rpmである。ここで、速度v3は速度v2よりも速い速度であり、特にここの例では速度v3は速度v1未満である。また、時刻t5から時刻t6の期間を通じて、基板Wの中心に対向する上側ノズルNdが基板Wの表面WfへIPA(溶剤)を供給速度F3で継続的に供給する。ここで、供給速度F3は供給速度F1および供給速度F2よりも遅く、特にここの例では供給速度F3は供給速度F1および供給速度F2の半分以下である。こうして基板Wの表面Wfの中心に継続的に供給されるIPAは、遠心力を受けて基板Wの表面Wfの周縁にまで広がりつつ、基板Wの表面WfからDIWを除去する。その結果、図8の「IPA置換後」の欄に示すように、基板Wの表面Wfを覆っていたDIWがIPA51に置換され、基板Wの表面Wfに形成された複数のパターンWpの間はIPA51により満たされている。
時刻t6にIPA置換が完了すると、上側ノズルNdがIPAの供給を停止するとともに、充填材塗布(ステップS112)が開始する。この充填材塗布では、基板Wの回転速度は速度v3から速度v4まで急速に加速された後に、時刻t7まで速度v4に維持される。ここで、速度v4は速度v3よりも速い速度であり、特にここの例では速度v4は速度v1以上(例えば1500rpm〜2000rpm)である。また、時刻t6から時刻t7の期間を通じて、基板Wの中心に対向する上側ノズルNeが基板Wの表面Wfへ充填材溶液を供給速度F4で供給する。ここで、供給速度F4は供給速度F1および供給速度F2よりも遅く、特にここの例では供給速度F4は供給速度F1および供給速度F2の半分以下である。なお、充填材溶液の供給は、上側ノズルNeが充填材溶液を1ショットずつ吐出することで実行される。こうして、基板Wの表面Wfの中心に供給される充填材溶液は、遠心力を受けてIPAの液膜の上で広がる。その結果、図8の「充填材塗布後」の欄に示すように、基板Wの表面Wfでは、IPA51の液膜の上に充填材溶液52の液膜が積層される。
ちなみに、この実施形態では塗布処理の実行と並行して、カバープレート35を高速(速度v3、v4)で回転させる。このカバープレート35の高速回転は、パドル処理の際に基板Wからカバープレート35に落下したDIWを遠心力によってカバープレート35から除去するために実行される。
時刻t7に充填材塗布が完了すると、上側ノズルNeが充填材の供給を停止するとともに、充填材沈下処理(ステップS113〜S115)が開始する。つまり、基板Wおよびカバープレート35の回転速度の減速が時刻t7に開始し、これらの回転速度が速度v4からゼロへとなる(ステップS113)。この際、コントローラ9は、回転駆動部34を構成するモータのエンコーダの出力に基づきスピンチャック31が停止する回転位置を制御する。これによって、カバープレート35の周縁孔353がノズルユニット36に鉛直方向Zに対向する回転位置で、スピンチャック31が停止する。こうして基板Wおよびカバープレート35の回転が停止すると、ノズルユニット36が上昇を開始するのに伴って、カバープレート35が離間位置Pdから近接位置Pcに上昇する(ステップS114)。そして、ステップS115では、基板Wおよびカバープレート35の回転が停止してから所定時間が経過するのを待つ。この所定時間の待機の間、IPA51の上に積層されていた充填材溶液52が沈下する一方、IPA51が浮上する。その結果、図8の「充填材沈下処理後」の欄に示すように、基板Wの表面Wfに形成されたパターンWpが充填材溶液52の液膜に覆われ、隣接するパターンWpの間には充填材溶液52が充填されている。
時刻t8に充填材沈下処理が完了すると、基板Wが回転を開始し(ステップS116)、基板Wの回転速度がゼロから速度v5まで加速される。そして、時刻t9までの所定時間、基板Wが速度v5で定速回転することで、IPAと余分な充填材溶液を基板Wの表面Wfから除去するスピンオフが実行される。その結果、図8の「スピンオフ後」の欄に示すように、パターンWpの高さと同程度の厚みを有した充填材溶液52の液膜によって、隣接するパターンWpの間が満たされる。
時刻t9にスピンオフが完了すると、基板Wの回転速度は、速度v5から速度v6まで減速された後、速度v6に維持される。そして、速度v6で定速回転する基板Wの裏面Wbに対して、下側ノズルNaおよび下側ノズルNbが処理液を吐出する(エッジリンス)。具体的には、下側ノズルNaは基板Wの裏面Wbの周縁に向けてIPA(溶剤)を吐出する。これによって、ステップS112で充填材溶液を塗布した際に、基板Wの裏面Wbの周縁に付着した充填材溶液が除去される。また、下側ノズルNbは、基板Wの裏面Wbの周縁近傍にDIW(リンス液)を吐出する。こうして吐出されたDIWは、遠心力によって基板Wの裏面Wbを周縁に向けてつたいながら、基板Wの裏面Wbからパーティクル等を洗い流す。
時刻t10にエッジリンスが完了すると、基板Wの回転が停止し(ステップS119)、カバープレート35が下降する(ステップS120)。なお、ステップS119では、上述のステップS107で説明したスピンチャック31の停止位置の制御と同様の制御が実行され、ステップS120で下降したカバープレート35はスピンチャック31に係合する。そして、スピンチャック31が基板Wの吸着を解除し、センターロボットCRが基板Wを洗浄処理ユニット3から搬出する(ステップS121)。
以上に説明したように本実施形態では、速度v1で回転する基板Wの表面WfにDIWを供給するリンス処理の後に、速度v1未満でゼロ以上の速度v2へ基板Wの回転速度を減速した状態で基板Wの表面WfにDIWを供給する(パドル処理)。したがって、パドル処理の実行により、カバープレート35には多量のDIWが付着しうる。これに対して、本実施形態では、パドル処理の実行後に、カバープレート35を離間位置Pdに位置させた状態で、速度v2より速い速度v3でカバープレート35を回転させる。つまり、基板Wの裏面Wbとカバープレート35との間隔を広く確保しつつカバープレート35を高速で回転させることで、カバープレート35からDIWを振り切って除去することができる。こうして、パドル処理の際にカバープレート35に付着したDIWを効率良く除去することが可能となっている。
この際、パドル処理と並行して、カバープレート35を近接位置Pcから離間位置Pdに移動させている。そのため、パドル処理の完了からカバープレート35の回転へと速やかに移行することができ、好適である。
また、カバープレート35の回転とともに基板Wを速度v3で回転させつつ、基板Wの表面WfにIPAを塗布する。そのため、基板Wの表面WfにIPAを塗布する塗布処理と並行して、カバープレート35からDIWを振り切る処理を効率的に実行することができる。
また、塗布処理でIPAを供給する速度F3は、リンス処理でDIWを供給する速度F2よりも遅い。このようにIPAの供給速度を抑えることで、カバープレート35からのDIWの除去のためにカバープレート35を基板Wの裏面Wbから離間させた状態であっても、IPAが基板Wの裏面Wbに付着するのを抑制できる。
特に塗布処理でIPAを供給する速度F3は、リンス処理でDIWを供給する速度F2の半分以下である。これによって、IPAが基板Wの裏面Wbに付着するのをより確実に抑制することができる。
また、充填材溶液を基板Wの基板Wfに供給する充填材塗布(ステップS112)の実行の前に、カバープレート35に付着したDIWの除去を行っているため、次のような利点もある。つまり、パドル処理の実行によりカバープレート35に多量のDIWが付着したことで湿度が上昇すると、その後の充填材塗布(ステップS112)で基板Wの表面Wfに供給される充填材溶液中の充填材が変質し、充填材溶液の液膜の形成やパターンWpへの充填材の充填に支障が生じるおそれがある。これに対して、基板Wの裏面Wbとカバープレート35との間隔を広く確保しつつカバープレート35を高速(速度v3)で回転させることで、パドル処理の際にカバープレート35に付着したDIWを予め除去している。したがって、充填材溶液の液膜の形成やパターンWp間への充填材の充填を適切に実行できる。
ところで、基板Wの表面WfにはパターンWpが形成されている。このような場合、高速(速度v1)で回転する基板Wの表面Wfに供給されたDIWが基板Wの表面Wfの全体に行き渡るにつれて、隣接するパターンWpの間に入り込む。この際、パターンWpの間のDIWが蒸発すると、DIWの表面張力によってパターンWpが倒壊するおそれがある。そのため、基板Wの表面WfにDIWを行き渡らせた後も基板Wの表面Wfの乾燥を防ぐ必要がある。そこで、高速(速度v1)で回転する基板Wの表面Wfに対するDIWの供給が完了した後も、基板Wの表面Wfを濡れた状態に継続的に保つために、基板Wの回転速度を減速した状態でDIWを基板Wの表面Wfに供給するパドル処理が実行される。ただし、パドル処理を実行することでカバープレート35に多量のDIWが付着するおそれがあった。これに対して本実施形態では、基板Wの裏面Wbとカバープレート35との間隔を広く確保しつつカバープレート35を高速(速度v3、v4)で回転させることで、パドル処理の際にカバープレート35に付着したDIWを除去することができ、好適である。
このように本実施形態では、図6のフローチャートに示した基板処理方法が本発明の「基板処理方法」の一例に相当し、ステップS106が本発明の「第1工程」の一例に相当し、ステップS107〜S109が本発明の「第2工程」の一例に相当し、ステップS111が本発明の「第3工程」の一例に相当し、ステップS112が本発明の「第4工程」の一例に相当し、基板Wが本発明の「基板」の一例に相当し、表面Wfが本発明の「上面」の一例に相当し、裏面Wbが本発明の「下面」の一例に相当し、パターンWpが本発明の「パターン」の一例に相当し、カバープレート35が本発明の「可動部材」の一例に相当し、近接位置Pcが本発明の「近接位置」の一例に相当し、離間位置Pdが本発明の「離間位置」の一例に相当し、速度v1が本発明の「第1速度」の一例に相当し、速度v2が本発明の「第2速度」の一例に相当し、速度v3が本発明の「第3速度」の一例に相当し、速度v4が本発明の「第4速度」の一例に相当し、DIWが本発明の「第1液体」の一例に相当し、IPAが本発明の「第2液体」の一例に相当し、充填材溶液が本発明の「第2液体」の一例に相当し、基板処理装置1が本発明の「基板処理装置」の一例に相当し、回転駆動部34が本発明の「第1駆動部」の一例に相当し、昇降駆動部37が本発明の「第2駆動部」の一例に相当し、上側ノズルNcが本発明の「液体供給部」の一例に相当し、コントローラ9が本発明の「制御部」の一例に相当する。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記の実施形態では、基板Wの回転に伴って離間位置Pdのカバープレート35を回転させていた。しかしながら、基板Wとカバープレート35とのそれぞれに回転駆動部を設けて、これらを独立して回転できるように洗浄処理ユニット3を構成しても良い。この場合、図9に示す基板処理方法を実行することができる。
図9は図1の基板処理装置が図2および図3の洗浄処理ユニットを用いて実行する基板処理方法の変形例を示すフローチャートである。以下では、図6の例との差異点を中心に説明を行い、共通点については相当符号を付して適宜説明を省略する。この変形例では、パドル処理が完了すると、基板Wが静止したままカバープレート35が回転を開始する(ステップS131)。そして、所定の期間、カバープレート35が速度v3で定速回転することで、パドル処理の際にカバープレート35に付着したDIWがカバープレート35から除去される。続いて、カバープレート35の回転が停止すると(ステップS132)、カバープレート35が離間位置Pdから近接位置Pcに上昇する(ステップS133)。
ステップS134で基板Wが回転を開始すると、上述と同様にIPA置換(ステップS112)と充填材塗布(ステップS113)とを含む塗布処理が実行される。なお、この塗布処理の実行中は、基板Wの裏面Wbは近接位置Pcに位置するカバープレート35により覆われている。そして、塗布処理が完了すると基板Wの回転が停止する(ステップS135)。その後の動作は、図6の例と同様である。
このように図9に示す変形例においても、パドル処理の実行後に、カバープレート35を離間位置Pdに位置させた状態で、速度v2より速い速度v3でカバープレート35を回転させる(ステップS131)。つまり、基板Wの裏面Wbとカバープレート35との間隔を広く確保しつつカバープレート35を高速で回転させることで、カバープレート35からDIWを振り切って除去することができる。こうして、パドル処理の際にカバープレート35に付着したDIWを除去することが可能となっている。
また、図9に示す変形例以外の変形を行うこともできる。例えば、カバープレート35を昇降させるタイミングを適宜変更しても良い。つまり、図6の例では、カバープレート35の下降(ステップS108)をパドル処理と並行して行っていた。しかしながら、パドル処理の完了後にカバープレート35を下降させても良い。また、カバープレート35の上昇(ステップS114)を充填材沈下処理と並行して行っていた。しかしながら、充填材沈下処理の完了後にカバープレート35を上昇させても良い。
また、各上側ノズルNc〜Neから基板Wに処理液を供給する際、各上側ノズルNc〜Neは基板Wの中心に対向する位置で停止していた。しかしながら、各上側ノズルNc〜Neを基板Wの径方向に移動させながら、基板Wへの処理液の供給を実行しても良い。
また、基板Wの回転速度を変化させるパターンは、図7のタイミングチャートに示したパターンに限られない。したがって、基板の回転速度の値や変更タイミング等を適宜変更しても良い。
また、カバープレート35と回転シャフト33とを係合させる具体的な構成は上記に限られない。したがって、例えばカバープレート35に突起を設けるとともにスピンチャック31に係合孔を設けて、これらによりカバープレート35とスピンチャック31とを係合させても良い。
また、基板Wが近接位置Pcに位置した状態において、ノズルユニット36のベース部361の上面とカバープレート35の上面とが面一となるように構成されていた。しかしながら、カバープレート35の上面よりもベース部361の上面が下がっていても良いし、上がっていても良い。
また、各種の供給源Sc、Sr、Ss、Sf、Sgとしては、対象となる処理液やガスを供給できる用力設備がある場合にはこれを利用しても良い。
また、ステップS105、S106、S111、S112等で実行される各種基板処理で用いる処理液の種類も適宜変更しても良い。
また、固化した充填材を基板Wから除去する処理は、基板処理装置1と異なる外部の充填材除去装置により実行されていた。しかしながら、基板処理装置1が充填材除去機能を備えても良い。例えば熱処理ユニット4において、昇華により充填材を除去しても良い。
また、上記実施形態では基板Wの表面Wfに形成されたパターンWpの倒壊を抑制するためにパドル処理を行う場合が示された。しかしながら、パドル処理を行う目的はこれに限られない。つまり、パドル処理は、特開2015−076558号公報に示されるような基板の表面へのパーティクルの付着を抑えたり、2009−212408号公報に記載のような基板の表面でのウォーターマークやシミ等を抑えたりする目的でも実行できる。したがって、パドル処理の実行によってカバープレート35等の可動部材に処理液が付着する場合には、上記の実施形態と同様に、パドル処理の実行後に可動部材を回転させて、可動部材に付着した液体を除去することができる。
また、上述の基板処理装置1と異なる機能を有する装置に対しても、本発明を適用可能である。要するにパドル処理の実行によって可動部材に処理液が付着する可能性がある装置に対しては、本発明が有効に機能しうる。
この発明は、基板の上面に液体を供給する処理を実行する基板処理技術全般に適用することができる。
1…基板処理装置、34…回転駆動部(第1駆動部)、35…カバープレート、37…昇降駆動部(第2駆動部)、9…コントローラ(制御部)、Nc…上側ノズル(液体供給部)、W…基板、Wf…表面、Wb…裏面、Wp…パターン、Pc…近接位置、Pd…離間位置、 v1…速度(第1速度)、v2…速度(第2速度)、v3…速度(第3速度)、v4…速度(第4速度)

Claims (11)

  1. 基板の下面に近接する近接位置と前記近接位置よりも前記基板の前記下面から離れた離間位置との間で移動可能な可動部材を前記近接位置に位置させた状態で、第1速度で回転する前記基板の上面に第1液体を供給する第1工程と、
    前記第1速度未満でゼロ以上の第2速度へ前記基板の回転速度を減速した状態で、前記基板の前記上面に前記第1液体を供給する第2工程と、
    前記可動部材を前記離間位置に位置させた状態で、前記第2速度より速い第3速度で前記可動部材を回転させる第3工程と
    を備える基板処理方法。
  2. 前記第2工程において、前記可動部材を前記近接位置から前記離間位置に移動させる請求項1に記載の基板処理方法。
  3. 前記第3工程では、前記可動部材とともに前記基板を前記第3速度で回転させつつ前記基板の前記上面に第2液体を供給する請求項1または2に記載の基板処理方法。
  4. 前記第3工程で前記基板の前記上面に前記第2液体を供給する単位時間あたりの量は、前記第1工程で前記基板の前記上面に前記第1液体を供給する単位時間あたりの量よりも少ない請求項3に記載の基板処理方法。
  5. 前記第3工程で前記基板の前記上面に前記第2液体を供給する単位時間あたりの量は、前記第1工程で前記基板の前記上面に前記第1液体を供給する単位時間あたりの量の半分以下である請求項4に記載の基板処理方法。
  6. 前記第2速度はゼロである請求項1ないし5のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記基板の前記上面にはパターンが形成されている請求項1ないし6のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記第2速度より速い第4速度で前記基板を回転させつつ、隣接する前記パターンの間に充填される充填材を含む第3液体を前記基板の上面に供給する第4工程を、前記第3工程の後にさらに備える請求項7に記載の基板処理方法。
  9. 前記第1液体は前記基板の前記パターンの間を含む前記基板の上面をリンスするリンス液であり、前記充填材は前記リンス液が置換された前記パターンの間に充填される請求項8に記載の基板処理方法。
  10. 前記第1工程と並行して、前記基板の前記下面と前記可動部材の上面との間に不活性ガスを供給して、前記基板の回転中心から前記基板の周縁に向かう前記不活性ガスの気流を前記基板の前記下面側に生成する請求項1ないし9のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  11. 基板の下面側に設けられた可動部材と、
    前記基板あるいは前記可動部材を回転させる第1駆動部と、
    前記基板の下面に近接する近接位置と前記近接位置よりも前記基板の前記下面から離れた離間位置との間で前記可動部材を駆動する第2駆動部と、
    前記基板の上面に液体を供給する液体供給部と、
    前記第1駆動部、前記第2駆動部および前記液体供給部を制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、前記可動部材を前記近接位置に位置させた状態で、第1速度で回転する前記基板の前記上面に前記液体を供給する制御と、前記第1速度未満でゼロ以上の第2速度へ前記基板の回転速度を減速した状態で、前記基板の前記上面に前記液体を供給する制御と、前記可動部材を前記離間位置に位置させた状態で、前記第2速度より速い第3速度で前記可動部材を回転させる制御とを実行する基板処理装置。
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