JP6894830B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
典型的な基板処理工程では、スピンチャックに保持された基板に対して薬液が供給される。その後、リンス液が基板に供給され、それによって、基板上の薬液がリンス液に置換される。その後、基板上のリンス液を排除するためのスピンドライ工程が行われる。スピンドライ工程では、基板が高速回転されることにより、基板に付着しているリンス液が振り切られて排除(乾燥)される。一般的なリンス液は脱イオン水である。
特許文献1のように、リンス処理後スピンドライ工程の前に液体の有機溶剤を基板の表面に供給する場合には、液体の有機溶剤がパターンの間に入り込む。有機溶剤の表面張力は、典型的なリンス液である水よりも低い。そのため、表面張力に起因するパターンの倒壊の問題が緩和される。
下記特許文献2には、チャンバ内の湿度を計測するための湿度計が開示されている。特許文献2に記載の湿度計は、基板の表面(上面)の上方空間ではなく、チャンバ内における、上方空間の側方の空間の湿度を計測している。
しかしながら、これら感湿膜を有する湿度計を、チャンバ内に配置するとした場合、次のような問題が生じる。
また、湿度センサの感湿膜と有機溶剤との接触を防止するために湿度センサに防曝構造を組み入れることが考えられるが、湿度センサの感湿膜が周囲の雰囲気と接触することによって湿度を計測するメカニズムを採用しているために、このような防曝構造を採用することはできない。そのため、チャンバ内に存在する処理液が湿度センサに降りかかり、湿度センサの計測精度を高く保つことができない。
また、このような問題は、湿度(雰囲気に含まれる水の濃度)を計測する湿度計に限られず、チャンバ内の雰囲気に含まれる、水以外の気体の濃度を計測する気体濃度計測ユニットにも共通する課題である。
また、この発明の他の目的は、チャンバ内における湿度を精度良く計測することができ、これにより、パターン倒壊を抑制または防止できる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
この構成によれば、発光部と受光部との間に形成される光路が、チャンバ内の所定領域を通過するように配置される。光路の周囲の雰囲気に含まれる所定種類の気体の濃度が、TDLAS気体濃度計測部によって計測される。TDLAS方式によって光路の周囲の雰囲気を計測するので、チャンバ内に存在する処理液によらずに、チャンバ内の雰囲気に含まれる所定の種類の気体の濃度を精度良く計測できる。
この構成によれば、発光部と受光部との間に形成される光路が、基板保持ユニットに保持されている基板の上面の上方空間(以下、単に「上方空間」という)を通過する。これにより、上方空間の雰囲気に含まれる所定の種類の気体の濃度を、精度良く計測できる。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置が、前記基板保持ユニットの周囲を取り囲む筒状のガードをさらに含む。そして、前記発光部および前記受光部が、前記チャンバ内において前記ガードの外側に配置されている。そして、前記ガードには、前記発光ダイオードの発光波長が透過可能な材質を用いて形成された透過窓であって、前記光路が通過する透過窓が形成されている。
この構成によれば、発光部および受光部がガードに支持されている。これにより、比較的簡単に発光部および受光部を配置できる。
この構成によれば、発光部および受光部が、ガードの内周端部に埋設されていれば、上方空間に光路を良好に配置できる。
この発明の一実施形態では、前記発光部が、第1の発光ダイオードと、前記第1の発光ダイオードとは発光波長の異なる第2の発光ダイオードとを含む。そして、前記TDLAS気体濃度計測部が、前記第1の発光ダイオードと前記受光ダイオードとの間に形成される第1の光路の周囲の雰囲気に含まれる第1の種類の気体の濃度をTDLAS方式で計測し、かつ前記第2の発光ダイオードと前記受光ダイオードとの間に形成される第2の光路の周囲の雰囲気に含まれる第2の種類の気体の濃度をTDLAS方式で計測する複数気体濃度計測部を含む。
この構成によれば、発光ダイオードをチャンバ外に配置しながら、発光ダイオードからの光を受光ダイオードへと導くことができる。発光ダイオードがチャンバ外に配置されているから、チャンバ内の雰囲気に含まれる処理液が発光ダイオードに悪影響を与えることがない。これにより、発光ダイオードに悪影響を与えることなく、チャンバ内の雰囲気に含まれる所定の種類の気体の濃度を精度良く計測できる。
この構成によれば、光路が、平面視で、基板の上面における処理液の着液位置を回避している。そのため、光路が、ノズルや、ノズルから吐出され前記着液位置に達していない処理液と干渉することを抑制または防止できる。これにより、気体濃度の計測精度を、より一層向上させることができる。
この構成によれば、発光ダイオードの発光波長が、アンモニアの吸収帯の波長を含むので、チャンバ内の雰囲気に含まれるアンモニアの濃度を精度良く計測できる。
この構成によれば、発光ダイオードの発光波長が、水の吸収帯の波長を含むので、チャンバ内の雰囲気に含まれる水の濃度、すなわち、チャンバ内の湿度を精度良く計測できる。
この発明の一実施形態は、基板保持ユニットに保持されている基板の上面にリンス液が存在している状態において、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面の上方の上方空間における湿度を、TDLAS方式で計測する湿度計測工程と、前記湿度計測工程で計測された前記湿度が所定の湿度よりも低い場合に、前記基板の上面に低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給工程とを含み、前記湿度計測工程で計測された前記湿度が前記所定の湿度よりも高い場合に、前記低表面張力液体供給工程を実行しない、基板処理方法を提供する。
<第1の実施形態>
図1は、この発明の第1の実施形態に係る基板処理装置を上から見た模式図である。基板処理装置1は、シリコンウエハなどの基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Wは、円板状の基板である。基板処理装置1は、処理液およびリンス液で基板Wを処理する複数の処理ユニット2と、処理ユニット2で処理される複数枚の基板Wを収容する基板収容器Cが載置されるロードポートLPと、ロードポートLPと処理ユニット2との間で基板Wを搬送するインデクサロボットIRおよび基板搬送ロボットCRと、基板処理装置1を制御する制御装置3とを含む。インデクサロボットIRは、基板収容器Cと基板搬送ロボットCRとの間で基板Wを搬送する。基板搬送ロボットCRは、インデクサロボットIRと処理ユニット2との間で基板Wを搬送する。複数の処理ユニット2は、たとえば、同様の構成を有している。
処理ユニット2は、箱形のチャンバ4と、チャンバ4内で一枚の基板Wを水平な姿勢で保持して、基板Wの中心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(基板保持ユニット)5と、基板Wの上面に第1の薬液の一例のSC1(NH4OHとH2O2とを含む混合液)を供給するためのSC1供給ユニット6と、基板Wの上面に第2の薬液の一例のSC2(HClとH2O2とを含む混合液)を供給するためのSC2供給ユニット7と、スピンチャック5に保持されている基板Wの上面にリンス液を供給するためのリンス液供給ユニット8と、スピンチャック5に保持されている基板Wの上面に対向する遮断部材9と、スピンチャック5の周囲を取り囲む処理カップ10と、基板Wの上面の上方の上方空間(平面視で基板Wの上面に重複する空間。以下、単に「上方空間」という)SPの雰囲気の、アンモニア濃度および湿度をTDLAS方式で計測するためのTDLAS気体濃度計測ユニット11とを含む。
また、スピンチャック5としては、挟持式のものに限らず、たとえば、基板Wの裏面を真空吸着することにより、基板Wを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、スピンチャック5に保持された基板Wを回転させる真空吸着式のもの(バキュームチャック)が採用されてもよい。
図2に示すように、SC2供給ユニット7は、SC2を基板Wの上面に向けて吐出するSC2ノズル31と、SC2ノズル31にSC2を案内するSC2配管32と、SC2配管32を開閉するSC2バルブ33とを含む。SC2バルブ33が開かれると、SC2供給源からのSC2が、SC2配管32からSC2ノズル31に供給される。これにより、SC2ノズル31からSC2が吐出される。
図2に示すように、リンス液供給ユニット8は、リンス液を基板Wの上面に向けて吐出するリンス液ノズル41と、リンス液ノズル41にリンス液を案内するリンス液配管42と、リンス液配管42を開閉するリンス液バルブ43とを含む。リンス液バルブ43が開かれると、リンス液供給源からのリンス液が、リンス液配管42からリンス液ノズル41に供給される。これにより、リンス液ノズル41からリンス液が吐出される。
図2に示すように、遮断部材9は、遮断板47と、遮断板47に一体回転可能に設けられた上スピン軸48と、遮断板47の中央部を上下方向に貫通する上面ノズル49とを含む。遮断板47は、基板Wとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状である。遮断板47は、その下面に基板Wの上面全域に対向する円形の水平平坦面からなる基板対向面50を有している。
上面ノズル49は、支持アーム51によって支持されている。上面ノズル49は、中心軸ノズルとして機能する。上面ノズル49は、支持アーム51に対して回転不能である。上面ノズル49は、遮断板47、上スピン軸48、および支持アーム51と共に昇降する。
また、上面ノズル49の外周壁49aと、貫通穴12の筒状の内周壁12aとによって、筒状の筒状間隙13が形成されている。筒状間隙13は、不活性ガスが流通する流路として機能する。筒状間隙13の下端は、上面ノズル49を取り囲む環状に開口して周囲気体吐出口13aを形成している。筒状間隙13には、不活性ガス供給源からの不活性ガスが導かれる不活性ガス配管60が接続されている。
第2のカップ62の溝には、回収配管77が接続されている。第2のカップ62の溝に導かれた処理液(主として薬液)は、回収配管77を通して機外の回収設備に送られ、この回収設備において回収処理される。
各ガード64〜66は、円筒状であり、スピンチャック5の周囲を取り囲んでいる。各ガード64〜66は、スピンチャック5の周囲を取り囲む円筒状の案内部68と、案内部68の上端から中心側(基板Wの回転軸線A1に近づく方向)に斜め上方に延びる円筒状の傾斜部69とを含む。各傾斜部69の上端部は、ガード64〜66の内周部を構成しており、基板Wおよびスピンベース18よりも大きな直径を有している。3つの傾斜部69は、上下に重ねられており、3つの案内部68は、同軸的に配置されている。3つの案内部68(ガード64〜66の案内部68)は、それぞれ、対応するカップ61〜63内に出入り可能である。すなわち、処理カップ10は、折り畳み可能であり、ガード昇降ユニット67が3つのガード64〜66の少なくとも一つを昇降させることにより、処理カップ10の展開および折り畳みが行われる。なお、傾斜部69は、その断面形状が図2に示すように直線状であってもよいし、また、たとえば滑らかな上に凸の円弧を描きつつ延びていてもよい。
基板Wへの処理液(SC1、SC2、リンス液および有機溶剤)の供給や基板Wの乾燥は、いずれかのガード64〜66が、基板Wの周端面に対向している状態で行われる。たとえば最も内側の内ガード64が基板Wの周端面に対向している状態(図10に示す状態。以下、「第1のガード対向状態」という場合がある)を実現するために、3つのガード64〜66の全てを上位置に配置する。第1のガード対向状態では、回転状態にある基板Wの周縁部から排出される処理液の全てが、内ガード64によって受け止められる。たとえば、後述するSC1工程(図9のS3)や、リンス工程(図9のS4、図9のS6)、パドルリンス工程(図9のS7)では、処理カップ10が第1のガード対向状態とされる。
図2および図4に示すように、発光部81は、チャンバ4外に配置された発光ダイオードと、チャンバ4内に配置された発光窓(第1の窓、第2の窓)84と、発光ダイオードからの光を発光窓84に導く導光ケーブル85とを含む。
導光ケーブル85は、内部を光が伝播する光ファイバケーブルである。第1および第2の発光ダイオードLD1,LD2は、図4に示すように、それぞれ導光ケーブル85の基端面85bに対向するように配置されており、この状態で発光ダイオードLD1,LD2の発光により、導光ケーブル85の基端面85bに発光ダイオードLD1,LD2からの光が入る。基端面85bから導光ケーブル85の内部に入った光は、全反射しながら伝播され、先端面85aから放たれる。これにより、先端面85aが発光する。
発光窓84、導光ケーブル85および第1のカバー86は、図示しない保持器によって、チャンバ4内の一定の高さ位置に保持されている。発光窓84と発光ダイオードLD1,LD2とを導光ケーブル85によって接続するので、発光ダイオードLD1,LD2をチャンバ4外に配置しながら、発光ダイオードLD1,LD2からの光が受光ダイオードPDへと導かれる。
第1および第2の発光ダイオードLD1,LD2の一方を発光させることにより、発光窓84から受光窓87に至る光路89が形成される。この光路89は、上方空間SPを水平に横切っている。光路89の周囲を覆うための部材は設けられていない。すなわち、光路89は、上方空間SPに曝されている。
TDLAS気体濃度計測部83は、光路89の周囲の雰囲気に含まれる所定の種類の気体(発光LEDの発光波長が、吸収帯と一致する気体)の濃度をTDLAS方式で計測する。TDLAS気体濃度計測部83によって計測される気体の濃度は、光路89各所の平均値である。TDLAS気体濃度計測部83は、LED駆動部90と、信号処理部91と、演算部92とを有している。
実際の雰囲気は、計測対象の気体以外の成分(干渉成分)が含まれるから、これら干渉成分の影響を除外したスペクトル計測が必要になる。演算部92は、受光ダイオードPDで検出された波形(吸収信号波形)から、干渉成分の影響を除去して、吸収スペクトルを抽出している。演算部92は、たとえば、アンプおよびローパスフィルタによって実現される。
第2の発光ダイオードLD2を消灯させた状態で、第1の発光ダイオードLD1を発光させることにより、アンモニア(NH3)の吸収帯の波長(約1.5μm)を含む光によって、光路89(第1の光路)が形成される。このとき、TDLAS気体濃度計測部83は、受光ダイオードPDが受けた光の強度に基づいて、光路89の周囲の雰囲気に含まれるアンモニア濃度を計測する。
前述のように、光路89の高さ位置が、前述の上面近接位置に設定されており、かつ発光窓84および受光窓87が、処理カップ10の複数のガード64〜66に対して径方向の外方に配置されている。複数のガード64〜66の全てが下位置に配置されている状態(図2参照)では、ガード64〜66に光路89が当たることはないが、いずれかのガード64〜66が基板Wの周端面に対向している状態(第1のガード対向状態、第2のガード対向状態あるいは第3のガード対向状態)では、ガード64〜66に光路89が当たる。このとき、ガード64〜66における光路89が当たる部分が、不透明材料を用いて形成されていると、ガード64〜66によって光路89が遮られるおそれがある。
図6に示すように、ガード64〜66の大部分は、一般的な樹脂材料を用いて形成されれている。この樹脂材料は、約1.3μm〜約1.5μmの波長の光が透過することが不能な不透過材料を用いて形成されているが、各ガード64〜66の一部には、透過窓93が形成されている。透過窓93は、各ガード64〜66において、当該ガード64〜66が上位置に位置している状態で、当該ガード64〜66に光路89が当たるような高さ位置に設けられている。透過窓93は、発光窓84(すなわち発光部81)および受光窓87(すなわち受光部82)に対向する周方向位置のみに設けられている。
図7は、基板処理装置1の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。
また、制御装置3には、制御対象として、スピンモータM、遮断板回転ユニット58、遮断部材昇降ユニット59、ガード昇降ユニット67等が接続されている。制御装置3は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータM、遮断板回転ユニット58、遮断部材昇降ユニット59、ガード昇降ユニット67等の動作を制御する。
また、制御装置3には、TDLAS気体濃度計測ユニット11からの検出出力(すなわち計測結果)が入力されるようになっている。
次に、処理ユニット2において実行される基板処理例の内容を説明する。以下では、デバイス形成面である、表面Waにパターン100が形成された基板Wを処理する場合について説明する。
パターン100は、たとえば絶縁膜を含む。また、パターン100は、導体膜を含んでいてもよい。より具体的には、パターン100は、複数の膜を積層した積層膜により形成されており、さらには、絶縁膜と導体膜とを含んでいてもよい。パターン100は、単層膜で構成されるパターンであってもよい。絶縁膜は、シリコン酸化膜(SiO2膜)やシリコン窒化膜(SiN膜)であってもよい。また、導体膜は、低抵抗化のための不純物を導入したアモルファスシリコン膜であってもよいし、金属膜(たとえばTiN膜)であってもよい。
図9は、処理ユニット2において実行される第1の基板処理例の内容を説明するための流れ図である。図10は、SC1工程(S3)を説明するための模式図である。図11は、リンス工程(S4)からSC2工程(S5)への移行時のフローチャートである。図12は、SC2工程(S5)を説明するための模式図である。図13は、置換工程(S8)を説明するための模式図である。図14は、置換工程(S8)から乾燥工程(S9)への移行時のフローチャートである。図1〜図9を参照しながら、第1の基板処理例について説明する。図10〜図14については、適宜参照する。
基板Wの回転が液処理速度に達すると、制御装置3は、基板Wの上面に液体のSC1を供給するSC1工程(図9のS3)を実行する。
その後、制御装置3は、ガード昇降ユニット67(図2参照)を制御して、第1〜第3のガード64〜66を上位置に上昇させることにより、第1のガード64が基板Wの周端面に対向する第1のガード対向状態が実現される。すなわち、SC1工程(S3)は、遮断部材9が退避位置に配置され、かつ処理カップ10の第1のガード対向状態で実行される。
SC1の吐出開始から予め定める期間が経過すると、制御装置3は、SC1バルブ23を閉じて、SC1ノズル21からのSC1の吐出を停止することにより、SC1工程(S3)を終了させてリンス工程(S4)へと移行させる。SC1工程(S3)の終了後、制御装置3が第1の揺動モータ26を制御して、SC1ノズル21を退避位置に戻させる。
具体的には、制御装置3は、第3の揺動モータ46を制御して、リンス液ノズル41を、退避位置から基板Wの上方に移動させる。これにより、リンス液ノズル41が基板Wの上方に引き出され、基板Wの上面中央部上に配置される。
リンス液の吐出開始から予め定める期間が経過すると(図11のT1でYES)、制御装置3は、TDLAS気体濃度計測ユニット11によって基板Wの上面の上面近接位置におけるアンモニア濃度を計測する(図11のT2)。そして、そのときの計測湿度が、閾値濃度よりも低い場合(図11のT3でYES)には、制御装置3は、リンス液バルブ43を閉じて、リンス液ノズル41からのリンス液の吐出を停止する(図11のT4)ことにより、リンス工程(S4)を終了させてSC2工程(S5)へと移行させる(図11のT5)。リンス工程(S4)の終了後、制御装置3が第3の揺動モータ46を制御して、リンス液ノズル41を退避位置に戻させる。
計測アンモニア濃度が閾値濃度未満に下がっている場合には、基板Wの上面においてアンモニアの残留がない。アンモニアは残留し易いという性質があり、また、乾燥後にも残留していると、パターンの電気特性にも悪影響を与えるおそれがある。さらには、後述するSC2工程(S5)において、SC1との混触が生じるおそれがある。そのため、基板Wの上面の直上におけるアンモニア濃度を監視することにより、基板Wの上面におけるアンモニア残りを検出している。
次いで、制御装置3は、基板Wの上面に液体のSC2を供給するSC2工程(図9のS5。図12参照)を実行する。
その後、制御装置3は、ガード昇降ユニット67(図2参照)を制御して、第1のガード対向状態にある処理カップ10の第1のガード64を、下位置まで下降させる。これにより、第2のガード65が基板Wの周端面に対向する第2のガード対向状態が実現される。すなわち、SC2工程(S5)は、遮断部材9が退避位置に配置され、かつ処理カップ10の第2のガード対向状態で実行される。
SC2の吐出開始から予め定める期間が経過すると、制御装置3は、SC2バルブ33を閉じて、SC2ノズル31からのSC2の吐出を停止する。これにより、SC2工程(S5)が終了する。その後、制御装置3が第2の揺動モータ36を制御して、SC2ノズル31を退避位置に戻させる。
具体的には、制御装置3は、第3の揺動モータ46を制御して、リンス液ノズル41を、退避位置から基板Wの上方に移動させる。これにより、リンス液ノズル41が基板Wの上方に引き出され、基板Wの上面中央部上に配置される。
具体的には、制御装置3は、遮断部材昇降ユニット59を制御して、遮断板47を下降させ、図13に示すように、近接位置に配置する。
4のE1でYES)、制御装置3は、TDLAS気体濃度計測ユニット11によって基板Wの上面の上面近接位置における水の濃度、すなわち湿度を計測する(計測工程。図14のE2)。そして、そのときの計測湿度が、閾値湿度(たとえば約5%)よりも低い場合(図14のE3でYES)には、制御装置3は、置換工程(S8)を終了し乾燥工程(S9)へと移行させる(図14のE4)。
次に、乾燥工程(低表面張力液体排除工程。図9のS9)について説明する。乾燥工程(S9)の開始に際して、制御装置3は、遮断部材昇降ユニット59を制御して、遮断板47を遮断位置(図2に破線で図示)までさらに下降させる。乾燥工程(S9)は、基板Wの上面から、パドル状の有機溶剤の液膜を液塊のまま排除する液塊排除工程と、基板Wを振り切り乾燥させるスピンドライ工程とを含む。液塊排除工程は、穴あけ工程と、穴拡大工程とを含む。まず穴あけ工程が実行され、穴あけ工程の終了後に穴拡大工程が実行される。
スピンドライ工程の開始から予め定める期間が経過すると、制御装置3は、スピンモータMを制御してスピンチャック5の回転(すなわち、基板Wの回転)を停止させ、遮断板回転ユニット58を制御して遮断板47の回転を停止させ、かつ、遮断部材昇降ユニット59を制御して遮断板47を上昇させ、退避位置へと退避させる。さらに、制御装置3は、全てのガード64〜66を下位置に配置する(図9のS10)。その後、基板搬送ロボットCRが、処理ユニット2に進入して、処理済みの基板Wを処理ユニット2外へと搬出する(図9のS11)。搬出された基板Wは、基板搬送ロボットCRからインデクサロボットIRへと渡され、インデクサロボットIRによって、基板収容器Cに収納される。
<第2の実施形態>
図15は、この発明の第2の実施形態に係る処理ユニット202の内部を水平方向に見た模式図である。図16は、処理ユニット202において実行される基板処理例の置換工程(S9)を説明するための模式図である。
第2の実施形態に係る処理ユニット202が、第1の実施形態に係る処理ユニット2と相違する点は、遮断部材9(図2参照)を廃止すると共に、上面ノズル49(図2参照)に代えて、有機溶剤を吐出するための有機溶剤ノズル203を設けた点である。図15の例では、有機溶剤ノズル203は、第2のノズルアーム34によって支持されている。
置換工程(図9のS8)において、制御装置3は、基板Wの回転をパドル速度(零または低速の低回転速度(たとえば約10〜100rpm))に維持しながら、有機溶剤バルブ205を開く。これにより、図16に示すように、有機溶剤ノズル203から基板Wの上面中央部に向けて有機溶剤が吐出される。これにより、基板Wの上面上のリンス液が有機溶剤に置換され、基板Wの上面の全域を覆うパドル状の有機溶剤の液膜が形成される。その後、このパドル状の有機溶剤の液膜が、基板Wの全域を覆う状態のまま保持される。有機溶剤の供給を停止しても有機溶剤が液切れしないようであれば、有機溶剤の供給を停止してもよい。しかしながら、有機溶剤の供給を停止すると有機溶剤が液切れするようであれば、有機溶剤の供給が続行される。
<変形処理例>
処理ユニット2,202において実行される基板処理例では、置換工程(図9のS8)から乾燥工程(図9のS9)への移行時に、図14に示す処理を実行するものとして説明したが、図14に示す処理は、パドルリンス工程(図9のS7)から置換工程(低表面張力液体供給工程。図9のS8)への移行時に行ってもよい。さらには、リンス工程(図9のS6)からパドルリンス工程(図9のS7)への移行時に行ってもよい。すなわち、この変形処理例では、図14に示す処理が、置換工程(図9のS8)に先立って実行される。以下、パドルリンス工程(図9のS7)から置換工程(図9のS8)への移行時に図14に示す処理を行う場合について説明する。
<その他の変形処理例>
また、第1および第2の実施形態において、乾燥工程(図9のS9)において液塊排除工程を実行せずに、スピンドライ工程のみで、基板の上面から有機溶剤を排除(乾燥)するようにしてもよい。この場合、スピンモータMのみが、有機溶剤排除ユニットに相当する。この場合、置換工程(図9のS8)において有機溶剤の液膜が必ずしもパドル状を呈している必要がないから、置換工程(図9のS8)におけて液処理速度と同等の回転速度で基板Wを回転させることもでき、この場合には、パドルリンス工程(図9のS7)を省略してもよい。
<第3の実施形態>
図17は、この発明の第3の実施形態に係る基板処理装置301を上から見た模式図である。図18は、基板処理装置301に備えられた複数の処理ユニット302の内部を水平方向に見た模式図である。
第3の実施形態に係る基板処理装置301が、第1の実施形態に係る基板処理装置1と相違する点は、TDLAS気体濃度計測ユニットを各処理ユニットに設けるのではなく、複数の処理ユニット302のチャンバ4内の気体の濃度を、TDLAS気体濃度計測ユニット311で計測するようにした点である。すなわち、TDLAS気体濃度計測ユニット311は、複数チャンバ濃度計測部として機能する。
TDLAS気体濃度計測ユニット311は、発光部381と、受光部382と、TDLAS気体濃度計測部383とを含む。図18には、1つのTDLAS気体濃度計測ユニット311の計測対象となる処理ユニット302の個数が、たとえば2つである場合を示している。
図18の左側に示す処理ユニット302を第1の処理ユニット302Aとし、図19の右側に示す処理ユニット302を第2の処理ユニット302Bとする。このとき、第1の処理ユニット302Aの受光ダイオードPDを第1の受光ダイオードPD1とし、第2の処理ユニット302Bの受光ダイオードPDを第2の受光ダイオードPD2とする。このとき、発光ダイオードLD1,LD2を発光させることにより、第1の処理ユニット302Aのチャンバ(第1のチャンバ)4内に、発光窓84と受光窓87とを結ぶ光路(第3の光路)89が形成され、かつ第2の処理ユニット302Bのチャンバ(第2のチャンバ)4内に、発光窓84と受光窓87とを結ぶ光路(第4の光路)89が形成される。
すなわち、この実施形態では、1つのTDLAS気体濃度計測ユニット311を用いて複数の処理ユニット302のチャンバ4の各々において、当該チャンバ4内の雰囲気の気体の濃度を計測できる。これにより、TDLAS気体濃度計測ユニットを処理ユニットごとに設ける場合と比較して、発光ダイオードのユニット個数およびTDLAS気体濃度計測部383の個数を削減することができ、コストダウンを図ることができる。
<変形例>
以上、この発明の3つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
この一例として、図21には、全てのガード64,65,66の内周端部64a,65a,66aに発光ダイオードLD1,LD2および受光ダイオードPDを埋設している。そして、発光ダイオードLD1,LD2および受光ダイオードPDが、スピンチャック5および上方空間SPを挟んで、互いに横方向に対向するように配置されている。しかし、全てのガード64,65,66に埋設されている必要はなく、少なくとも1つのガード64,65,66の内周端部64a,65a,66aに埋設されていればよい(少なくとも最も外側のガードに埋設されていることが望ましい)。また、導光ケーブル85,385がガード64〜66に埋設され、ガード64〜66の内周端部64a,65a,66aから、導光ケーブル85,385の先端面と受光ダイオードPDとが、互いに横方向に対向していてもよい。
また、前述の各実施形態では、TDLAS気体濃度計測ユニット11,311の計測対象を、アンモニアおよび水の合計2種類の気体とする場合を例に挙げて説明したが、1種類の気体を計測対象としても良いし、3種類以上であってもよい。TDLAS気体濃度計測ユニット11,311によって計測可能な気体として、HF、HCL、HF、CO2、CO、H2S、CH4、HCN等を例示できる。たとえばHFの吸収体の波長は約1.3μmである。
なお、前述の各実施形態において、薬液(第1および第2の薬液)として、それぞれ、SC1およびSC2を例に挙げて説明したが、薬液は、たとえば、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸(たとえばクエン酸、蓚酸など)、有機アルカリ(たとえば、TMAH:テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど)、界面活性剤、および腐食防止剤の少なくとも1つを含む液であってもよい。
また、前述の実施形態において、基板処理装置1が半導体ウエハからなる基板Wの表面を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置が、液晶表示装置用基板、有機EL(electrolumineScence)表示装置などのFPD(Flat Panel DiSplay)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの基板を処理する装置であってもよい。
3 :制御装置
4 :チャンバ
5 :スピンチャック(基板保持ユニット)
52 :第1のノズル配管(表面張力液体供給ユニット)
53 :第2のノズル配管(表面張力液体排除ユニット)
81 :発光部
81A :発光部
82 :受光部
83 :TDLAS気体濃度計測部
84 :発光窓(第1の窓、第2の窓)
87 :受光窓(第2の窓)
89 :光路
301 :基板処理装置
302 :処理ユニット
311 :TDLAS気体濃度計測ユニット
381 :発光部
382 :受光部
383 :TDLAS気体濃度計測部
401 :シャッタ
402 :シャッタ
A1 :回転軸線
LD1 :第1の発光ダイオード
LD2 :第2の発光ダイオード
M :スピンモータ(表面張力液体排除ユニット)
PD :受光ダイオード
PD1 :第1の受光ダイオード
PD2 :第2の受光ダイオード
W :基板
Claims (17)
- チャンバと、
前記チャンバ内に収容され、基板を保持するための基板保持ユニットと、
発光ダイオードを有する発光部と、前記発光ダイオードからの光を受ける受光ダイオードを有する受光部と、前記発光ダイオードと前記受光ダイオードとの間に形成される光路であって、前記チャンバ内の所定領域を通過するように配置された光路の周囲の雰囲気に含まれる所定の種類の気体の濃度をTDLAS方式で計測するTDLAS気体濃度計測部とを有するTDLAS気体濃度計測ユニットとを含む、基板処理装置。 - 前記所定領域が、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面の上方の上方空間に設けられている、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記基板保持ユニットの周囲を取り囲む筒状のガードをさらに含み、前記発光部および前記受光部が、前記チャンバ内において前記ガードの外側に配置されていて、
前記ガードには、前記発光ダイオードの発光波長が透過可能な材質を用いて形成された透過窓であって、前記光路が通過する透過窓が形成されている、請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記ガードを、前記基板の周縁部から飛散する処理液を捕獲可能な上位置と、前記上位置よりも下方に設定された下位置であって、前記基板の周縁部の側方から下方に退避した下位置との間で、前記基板保持ユニットに対して昇降させるガード昇降ユニットをさらに含み、
前記ガードが前記上位置に位置する場合に、前記光路が前記透過窓を透過する、請求項3に記載の基板処理装置。 - 前記基板保持ユニットの周囲を取り囲む筒状のガードをさらに含み、
前記発光部および前記受光部が前記ガードに支持されている、請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記発光部および前記受光部が、前記ガードの内周端部に埋設されている、請求項5に記載の基板処理装置。
- 前記発光部が、第1の発光ダイオードと、前記第1の発光ダイオードとは発光波長の異なる第2の発光ダイオードとを含み、
前記TDLAS気体濃度計測部が、前記第1の発光ダイオードと前記受光ダイオードとの間に形成される第1の光路の周囲の雰囲気に含まれる第1の種類の気体の濃度をTDLAS方式で計測し、かつ前記第2の発光ダイオードと前記受光ダイオードとの間に形成される第2の光路の周囲の雰囲気に含まれる第2の種類の気体の濃度をTDLAS方式で計測する複数気体濃度計測部を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記チャンバが、互いに異なる第1のチャンバおよび第2のチャンバを含み、
前記受光部が、前記第1のチャンバに配置された第1の受光ダイオードと、前記第2のチャンバに配置された第2の受光ダイオードとを含み、
前記TDLAS気体濃度計測部が、前記発光ダイオードと前記第1の受光ダイオードとの間に形成される第3の光路であって、前記第1のチャンバの内部空間を通過するように配置された第3の光路の周囲の雰囲気に含まれる所定気体の濃度をTDLAS方式で計測し、かつ前記発光ダイオードと前記第2の受光ダイオードとの間に形成される第4の光路であって、前記第2のチャンバの内部空間を通過するように配置された第4の光路の周囲の雰囲気に含まれる所定気体の濃度をTDLAS方式で計測する複数チャンバ濃度計測部
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記発光ダイオードが、前記チャンバ外に配置されており、
前記発光部が、前記チャンバ内に配置された第1の窓と、前記発光ダイオードからの光を前記第1の窓に導く導光ケーブルとをさらに有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記受光部および前記発光部の少なくとも一方が、当該一方よりも他方側に配置された第2の窓を有しており、
前記受光部および前記発光部の少なくとも前記一方に配置され、前記第2の窓を開閉するシャッタをさらに含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記基板の上面の着液位置に向けて処理液を吐出するノズルをさらに含み、
前記光路が、平面視で、前記基板の上面における処理液の着液位置を回避した位置に配置されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記発光ダイオードが、アンモニアの吸収帯の波長を発光するように設けられている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記発光ダイオードが、水の吸収帯の波長を発光するように設けられている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に、水よりも低い低表面張力を有する低表面張力液体を供給するための低表面張力液体供給ユニットと、
前記基板の上面に存在している低表面張力液体を前記基板の上面から排除するための低表面張力液体排除ユニットと、
前記低表面張力液体排除ユニットを制御する制御装置とをさらに含み、
前記制御装置が、前記TDLAS気体濃度計測ユニットによって、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に低表面張力液体が存在している状態において、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面の上方の上方空間における湿度を計測する湿度計測工程を実行し、
前記制御装置が、前記湿度計測工程で計測された前記湿度が所定の湿度よりも低い場合に、前記低表面張力液体排除ユニットにより前記基板の上面から低表面張力液体を排除する低表面張力液体排除工程を実行し、前記湿度計測工程で計測された前記湿度が前記所定の湿度よりも高い場合に、前記低表面張力液体排除工程を実行しない、請求項1〜13のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面にリンス液を供給するリンス液供給ユニットと、
前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に、リンス液よりも低い低表面張力を有する低表面張力液体を供給するための低表面張力液体供給ユニットと、
前記基板の上面に存在している低表面張力液体を前記基板の上面から排除するための低表面張力液体排除ユニットと、
前記低表面張力液体供給ユニットを制御する制御装置とをさらに含み、
前記制御装置が、前記TDLAS気体濃度計測ユニットによって、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面にリンス液が存在している状態において、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面の上方の上方空間における湿度を計測する湿度計測工程を実行し、
前記制御装置が、前記湿度計測工程で計測された前記湿度が所定の湿度よりも低い場合に、前記低表面張力液体供給ユニットにより前記基板の上面に低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給工程を実行し、前記湿度計測工程で計測された前記湿度が前記所定の湿度よりも高い場合に、前記低表面張力液体供給工程を実行しない、請求項1〜13のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 基板保持ユニットに保持されている基板の上面に低表面張力液体が存在している状態において、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面の上方の上方空間における湿度を、TDLAS方式で計測する湿度計測工程と、
前記湿度計測工程で計測された前記湿度が所定の湿度よりも低い場合に、低表面張力液体排除ユニットにより前記基板の上面から低表面張力液体を排除する低表面張力液体排除工程とを含み、
前記湿度計測工程で計測された前記湿度が前記所定の湿度よりも高い場合に、前記低表面張力液体排除工程を実行しない、基板処理方法。 - 基板保持ユニットに保持されている基板の上面にリンス液が存在している状態において、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面の上方の上方空間における湿度を、TDLAS方式で計測する湿度計測工程と、
前記湿度計測工程で計測された前記湿度が所定の湿度よりも低い場合に、前記基板の上面に低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給工程とを含み、
前記湿度計測工程で計測された前記湿度が前記所定の湿度よりも高い場合に、前記低表面張力液体供給工程を実行しない、基板処理方法。
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