JP7228990B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
半導体装置の基板等の薬液処理にあたっては、反応効率の向上のために基板を加熱することが望まれる。そこで、基板を水平姿勢で保持する基板保持部の円板部分に抵抗加熱ヒーターを設けた構成が提案されている(特許文献1)。
特開2012-243869号公報
本開示は、簡易な構成で基板を回転させながら加熱することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、基板を載置台上に保持して回転させる基板保持回転部と、前記載置台の下面に向けてレーザー光線を照射するレーザー照射ヘッドと、少なくとも前記基板保持回転部の回転及び前記レーザー光線の照射を制御する制御部と、を有し、前記載置台の下面に、複数の溝部が同心円状に形成されており、複数の前記レーザー照射ヘッドが、複数の前記溝部に対向して配置されており、前記レーザー照射ヘッドは、前記載置台の下方に前記載置台から離間して固定されており、前記制御部は、前記基板保持回転部により前記載置台を回転させているときに、前記レーザー照射ヘッドに前記レーザー光線を照射させる。
本開示によれば、簡易な構成で基板を回転させながら加熱することができる。
第1の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 第1の実施形態に係る基板処理装置に含まれる液吐出ノズル移動機構を示す図である。 レーザー光線のパワー分布を示す図である。 第1の実施形態における熱板を示す平面図である。 第1の実施形態における熱板を示す断面図である。 第1の実施形態における熱板に形成された溝及びその周辺を示す断面図である。 第1の実施形態における制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。 第1の実施形態に係る基板処理装置を用いた基板処理方法を示すフローチャートである。 第1の実施形態に係る基板処理装置の状態の変化を示す図(その1)である。 第1の実施形態に係る基板処理装置の状態の変化を示す図(その2)である。 第1の実施形態に係る基板処理装置の状態の変化を示す図(その3)である。 溝の変形例及びその周辺を示す断面図である。 第2の実施形態における熱板を示す平面図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。尚、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、下方とは鉛直方向下方を意味し、上方とは鉛直方向上方を意味する。
(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。図2は、第1の実施形態に係る基板処理装置に含まれる液吐出ノズル移動機構を示す図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る基板処理装置1は、例えば、基板保持部10と、回転駆動部20と、液供給ユニット30と、基板昇降部材50と、加熱ユニット70と、制御部90とを有する。基板保持部10及び回転駆動部20が基板保持回転部に含まれる。
基板保持部10は、基板2の凹凸パターンが形成された上面2aを上に向けて、基板2を水平に保持する。基板2は、例えばシリコンウェハなどの半導体基板である。凹凸パターンは、例えばフォトリソグラフィ法によって形成される。フォトリソグラフィ法の他に、エッチング法が用いられてもよい。凹凸パターンは、例えば、基板2に形成されたフォトレジストの露光及び現像により形成される。凹凸パターンが、例えば、基板2に形成された膜(例えばシリコン窒化膜)をエッチングすることにより形成されてもよい。
基板保持部10は、円盤状の熱板60と、熱板60の外周部に配置されるガイド部12と、熱板60を支持する熱板支持部材11とを有する。ガイド部12は平面視で円環状の形状を有し、基板2の外周縁を保持することにより、基板2を熱板60から浮かせて保持する。基板2と熱板支持部材11の底との間には、隙間空間13が形成される。熱板60は載置台の一例である。
また、基板保持部10は、熱板支持部材11の中央から下方に延在する回転軸部14を有する。回転軸部14は、軸受15によって回転自在に支持される。熱板支持部材11の中央には貫通穴16が形成され、回転軸部14は筒状に形成される。回転軸部14の内部空間は、貫通穴16を介して、隙間空間13と連通される。
回転駆動部20は、基板保持部10を回転させる。回転駆動部20は、基板保持部10の回転軸部14を中心に、基板保持部10を回転させる。基板保持部10の回転に伴い、基板保持部10に保持されている基板2が回転させられる。
回転駆動部20は、回転モータ21と、回転モータ21の回転運動を回転軸部14に伝達する伝達機構22とを有する。伝達機構22は、例えば、プーリ23と、タイミングベルト24とを含む。プーリ23は、回転モータ21の出力軸に取り付けられ、その出力軸と共に回転する。タイミングベルト24は、プーリ23と回転軸部14とに掛け回される。伝達機構22は、回転モータ21の回転運動を回転軸部14に伝達する。なお、伝達機構22は、プーリ23とタイミングベルト24との代わりに、複数のギヤを含んでもよい。
液供給ユニット30は、基板保持部10に保持されている基板2に対し、上方から処理液を供給する。液供給ユニット30は、複数種類の処理液を供給してよく、基板2の処理段階に応じた処理液を供給してよい。液供給ユニット30が供給する処理液としては、例えば、洗浄液L1(図9(a)参照)、リンス液L2(図9(b)参照)、及び乾燥液L3(図9(c)参照)が挙げられる。なお、洗浄液は、薬液とも呼ばれる。
液供給ユニット30は、処理液を吐出する液吐出ノズルを有する。液供給ユニット30は、液吐出ノズルとして、例えば、洗浄液吐出ノズル31と、リンス液吐出ノズル32と、乾燥液吐出ノズル33とを有する。洗浄液吐出ノズル31は洗浄液L1を、リンス液吐出ノズル32はリンス液L2を、乾燥液吐出ノズル33は乾燥液L3を、それぞれ吐出する。なお、1つの液吐出ノズルが複数種類の処理液を吐出してもよい。また、液吐出ノズルは、ガスが混合された処理液を吐出してもよい。
洗浄液吐出ノズル31は、開閉弁34及び流量調整弁35を介して、供給源36に接続される。開閉弁34が洗浄液L1の流路を開くと、洗浄液吐出ノズル31から洗浄液L1が吐出される。一方、開閉弁34が洗浄液L1の流路を閉じると、洗浄液吐出ノズル31からの洗浄液L1の吐出が停止される。流量調整弁35は、洗浄液吐出ノズル31が吐出する洗浄液L1の流量を調整する。供給源36は、洗浄液吐出ノズル31に洗浄液L1を供給する。
洗浄液L1としては、特に限定されないが、例えばDHF(希フッ酸)が用いられる。洗浄液L1の温度は、室温でもよいし、室温よりも高温で且つ洗浄液L1の沸点よりも低温であってもよい。
なお、洗浄液L1は、半導体基板の洗浄に用いられる一般的なものであればよく、DHFには限定されない。例えば、洗浄液L1は、SC-1(水酸化アンモニウムと過酸化水素とを含む水溶液)又はSC-2(塩化水素と過酸化水素とを含む水溶液)であってもよい。複数種類の洗浄液L1が用いられてもよい。
リンス液吐出ノズル32は、開閉弁37及び流量調整弁38を介して、供給源39に接続される。開閉弁37がリンス液L2の流路を開くと、リンス液吐出ノズル32からリンス液L2が吐出される。一方、開閉弁37がリンス液L2の流路を閉じると、リンス液吐出ノズル32からのリンス液L2の吐出が停止される。流量調整弁38は、リンス液吐出ノズル32が吐出するリンス液L2の流量を調整する。供給源39は、リンス液吐出ノズル32にリンス液L2を供給する。
リンス液L2としては、特に限定されないが、例えばDIW(脱イオン水)が用いられる。リンス液L2の温度は、室温でもよいし、室温よりも高温で且つリンス液L2の沸点よりも低温であってもよい。
乾燥液吐出ノズル33は、開閉弁40及び流量調整弁41を介して、供給源42に接続される。開閉弁40が乾燥液L3の流路を開くと、乾燥液吐出ノズル33から乾燥液L3が吐出される。一方、開閉弁40が乾燥液L3の流路を閉じると、乾燥液吐出ノズル33からの乾燥液L3の吐出が停止される。流量調整弁41は、乾燥液吐出ノズル33が吐出する乾燥液L3の流量を調整する。供給源42は、乾燥液吐出ノズル33に乾燥液L3を供給する。
乾燥液L3としては、特に限定されないが、例えばIPA(イソプロピルアルコール)が用いられる。乾燥液L3の温度は、室温でもよいし、室温よりも高温で且つ乾燥液L3の沸点よりも低温であってもよい。
なお、乾燥液L3は、IPAには限定されない。例えば、乾燥液L3は、HFE(ハイドロフルオロエーテル)、メタノール、エタノール、アセトン、又はトランス-1,2-ジクロロエチレンであってもよい。
液供給ユニット30は、例えば、基板保持部10と共に回転している基板2の中心部に、洗浄液L1、リンス液L2及び乾燥液L3等の処理液を供給する。回転している基板2の中心部に供給された処理液は、遠心力によって基板2の上面2a全体に濡れ広がり、基板2の外周縁において振り切られる。振り切られた処理液の液滴は、カップ17に回収される。
カップ17は、基板保持部10を回転自在に支持する軸受15を保持しており、基板保持部10と共に回転しない。カップ17の底部には、排液管18と排気管19とが設けられる。排液管18はカップ17内の液体を排出し、排気管19はカップ17内のガスを排出する。
液供給ユニット30は、液吐出ノズル移動機構45を有する。液吐出ノズル移動機構45は、洗浄液吐出ノズル31、リンス液吐出ノズル32及び乾燥液吐出ノズル33を水平方向に移動させる。図2に示すように、液吐出ノズル移動機構45は、洗浄液吐出ノズル31、リンス液吐出ノズル32及び乾燥液吐出ノズル33を、基板2の中心部の真上の位置と、基板2の外周部の真上の位置との間で移動させる。なお、洗浄液吐出ノズル31、リンス液吐出ノズル32及び乾燥液吐出ノズル33は、基板2の外周部よりも基板2の径方向外側の待機位置までさらに移動されてもよい。
例えば、液吐出ノズル移動機構45は、旋回アーム46と、旋回アーム46を旋回させる旋回機構47とを有する。旋回アーム46は、水平に配置され、その先端部に、洗浄液吐出ノズル31、リンス液吐出ノズル32及び乾燥液吐出ノズル33を、それぞれの吐出口31a、32a、33a(図9参照)を下に向けて保持する。図2に示すように、旋回機構47は、旋回アーム46の基端部から下方に延びる旋回軸48を中心に、旋回アーム46を旋回させる。液吐出ノズル移動機構45は、旋回アーム46を旋回させることで、洗浄液吐出ノズル31、リンス液吐出ノズル32及び乾燥液吐出ノズル33を水平方向に移動させる。
なお、液吐出ノズル移動機構45は、旋回アーム46と旋回機構47との代わりに、ガイドレールと直動機構とを有してもよい。ガイドレールは水平に配置され、直動機構がガイドレールに沿って洗浄液吐出ノズル31、リンス液吐出ノズル32及び乾燥液吐出ノズル33を移動させる。また、液吐出ノズル移動機構45は、本実施形態では洗浄液吐出ノズル31、リンス液吐出ノズル32及び乾燥液吐出ノズル33を同時に同じ方向に同じ速さで移動させるが、別々に移動させてもよい。
加熱ユニット70は、熱板60を加熱するレーザー光線LBの光源71A、71B、71C及び71Dを有する。光源71A~71Dは、回転軸部14の外部に配置される。光源71A~71Dは、レーザー光線LBをパルス発振するものでもよいし、レーザー光線LBを連続発振するものでもよい。
加熱ユニット70は、それぞれ光源71A、71B、71C及び71Dが発したレーザー光線LBのパワー分布を変換するホモジナイザー77A、77B、77C及び77Dを有する。ホモジナイザー77A~77Dは、例えば、レーザー光線LBのパワー分布をガウシアン分布(図3(a)参照)からトップハット分布(図3(b)参照)に変換する。ホモジナイザー77A~77Dは、ガウシアン分布とトップハット分布との中間の分布を形成することも可能である。
図3は、レーザー光線LBのパワー分布を示す図である。図3(a)は、ガウシアン分布を示す図である。図3(b)は、トップハット分布を示す図である。
ガウシアン分布は、レーザー光線LBの光軸からの距離が大きいほどパワー(単位:W)が低下する分布であって、光軸の周方向にはパワーがほとんど変化しない分布である。トップハット分布は、光軸に直交する方向にも光軸の周方向にもパワーがほとんど変化しない分布であって、均一な分布である。
図3から明らかなように、ガウシアン分布の場合、トップハット分布の場合に比べて、パワーが閾値T以上である範囲Aが狭い。それゆえ、詳しくは後述するが、パワー分布をトップハット分布からガウシアン分布に変更すると、照射点Pの大きさを小さくしたのと同じ効果が得られる。
加熱ユニット70は、それぞれホモジナイザー77A、77B、77C及び77Dに一端が光学的に接続されたレーザーファイバー73A、73B、73C及び73Dを有する。例えば、レーザーファイバー73A~73Dは、例えば一つのファイバーケーブル74に束ねられ、貫通穴16を介して隙間空間13内まで延びている。
加熱ユニット70は、それぞれレーザーファイバー73A、73B、73C及び73Dの他端に光学的に接続されたレーザー照射ヘッド75A、75B、75C及び75Dを有する。加熱ユニット70は、更に、レーザー照射ヘッド75A~75Dを、熱板60の下方に熱板60から離間して固定する固定部材79を有する。レーザー照射ヘッド75A~75Dは熱板60の下面60bを照射する。熱板60は、中心から外周縁にかけて区画された4つの領域R1、R2、R3及びR4(図4参照)を有しており、レーザー照射ヘッド75A~75Dは、それぞれ領域R1~R4を照射する。加熱ユニット70は、それぞれ領域R1、R2、R3及びR4の温度を測定する温度センサ76A、76B、76C及び76Dを有する。温度センサ76A~76Dは、固定部材79に固定されている。温度センサ76A~76Dは、例えば赤外線(IR)温度センサである。温度センサ76A~76Dはケーブル77に接続されており、ケーブル77は制御部90に接続されている。温度センサ76A~76Dの検出信号は、個別に制御部90に出力される。
レーザー光線LBは、ハロゲンランプ光線、LED光線及び加熱流体(例えば温水又は高温ガス)等に比べて、熱板60に大量の加熱エネルギーを付与でき、熱板60を急速に且つ高温に加熱できる。熱板60の上面60aを通じて基板2を急速に且つ高温に加熱し、上面2aに供給された乾燥液L3の乾燥時間を短縮できる。また、レーザー光線LBは、ハロゲンランプ光線、LED光線及び加熱流体等に比べて、熱板60を局所的に加熱できる。例えば、レーザー光線LBの波長は赤外線波長(例えば800nm~1200nm)である。
基板昇降部材50は、貫通穴16の内面に倣うガイド部52と、ガイド部52の上端に設けられた水平部51と、水平部51から上方に突出する3本のピン53と、を有する。ピン53は、熱板60に形成されたピン穴62(図4参照)を貫通して、基板2の下面2bに接することができる。基板昇降部材50は、制御部90によって制御される基板昇降機構(図示せず)により上下方向に移動させられる。そして、基板処理装置1への基板2の搬入、基板処理装置1からの基板2の搬出の際に、ピン穴62から熱板60を貫通したピン53の先端に基板2が載置され、基板2が上下方向に移動する。
図4は、第1の実施形態における熱板60を示す平面図である。図5は、第1の実施形態における熱板60を示す断面図である。図5は、図4中のI-I線に沿った断面図に相当する。図6は、第1の実施形態における熱板60に形成された溝及びその周辺を示す断面図である。
熱板60には、図4及び図5に示すように、中心から外周縁にかけて区画された、基板2と同心円状の4つの領域R1、R2、R3及びR4を有している。すなわち、平面視で、中心に円形の領域R1が設けられ、領域R1の外側に円環状の領域R2が設けられ、領域R2の外側に円環状の領域R3が設けられ、領域R3の外側に円環状の領域R4が設けられている。図4及び図5に示す例では、領域R1の半径と領域R2~R4の各半径方向の寸法とが等しいが、これらが相違していてもよい。熱板60の下面60bには、領域R1内の溝部G1、領域R2内の溝部G2、領域R3内の溝部G3及び領域R4内の溝部G4が同心円状に形成されている。また、熱板60の下面60bには、領域R1内の黒体B1、領域R2内の黒体B2、領域R3内の黒体B3及び領域R4内の黒体B4が設けられている。黒体B1~B4の温度は、それぞれ熱板60の領域R1~R4の温度を反映し、黒体B1~B4の温度が温度センサ76A~76Dにより測定される。つまり、温度センサ76A~76Dは、それぞれ領域R1~R4の温度を測定することができる。黒体B1~B4は、例えばグラファイト等の黒色の物質を含み、温度測定対象物の一例である。熱板60の材料には、例えば窒化アルミニウム(AlN)又は窒化シリコン(SiN)等のセラミックが用いられる。
溝部G1は、図6に示すように、下面60bから上方に延びる縦溝67と、縦溝67の上端から水平方向に広がる横溝68とを有する。縦溝67及び横溝68は、いずれも平面視で円環状に形成されている。横溝68の上面(天井部分)にレーザー光線吸収体63が設けられている。レーザー光線吸収体63は、例えばグラファイト等のレーザー光線LBを吸収しやすい物質を含む。また、縦溝67の上方には、縦溝67を通じて照射されたレーザー光線LBを横溝68に向けて反射させるレーザー光線反射体65が設けられている。また、横溝68の下面及び端面にはレーザー光線反射体64が設けられている。レーザー光線反射体64及び65は、例えば銀(Ag)、金(Au)等のレーザー光線を反射しやすい物質を含む。レーザー光線反射体64及び65としてミラーを用いてもよい。縦溝67は第1の溝の一例であり、横溝68は第2の溝の一例である。
溝部G1の縦溝67の下方にレーザー照射ヘッド75Aが配置され、レーザー照射ヘッド75Aから照射されたレーザー光線LBは縦溝67を通過してレーザー光線反射体65に照射される。レーザー光線反射体65に照射されたレーザー光線LBはレーザー光線反射体65により反射され、横溝68内でレーザー光線反射体64に反射され、レーザー光線反射体64によりレーザー光線吸収体63に向けて反射される。レーザー光線吸収体63に照射されたレーザー光線LBは、レーザー光線吸収体63により吸収される。レーザー光線吸収体63がレーザー光線LBを吸収すると、レーザー光線吸収体63の温度が上昇し、その周囲の温度が上昇する。レーザー光線吸収体63が吸収しきれなかったレーザー光線LBは、再度、レーザー光線反射体64によりレーザー光線吸収体63に向けて反射される。このようにして、レーザー照射ヘッド75Aから溝部G1に照射されたレーザー光線LBのエネルギーは、溝部G1内で熱に変換され、領域R1の温度が上昇する。熱板60が回転するため、レーザー照射ヘッド75Aから照射されたレーザー光線LBにより、円環状の領域R1を加熱することができる。また、領域R1の温度に応じて黒体B1の温度が変化し、黒体B1の温度が温度センサ76Aにより検出される。
同様に、溝部G2の縦溝67の下方にレーザー照射ヘッド75Bが配置され、レーザー照射ヘッド75Bから照射されたレーザー光線LBは縦溝67を通過してレーザー光線反射体65に照射される。そして、レーザー照射ヘッド75Bから溝部G2に照射されたレーザー光線LBのエネルギーは、溝部G2内で熱に変換され、領域R2の温度が上昇する。熱板60が回転するため、レーザー照射ヘッド75Bから照射されたレーザー光線LBにより、円環状の領域R2を加熱することができる。また、領域R2の温度に応じて黒体B2の温度が変化し、黒体B2の温度が温度センサ76Bにより検出される。
同様に、溝部G3の縦溝67の下方にレーザー照射ヘッド75Cが配置され、レーザー照射ヘッド75Cから照射されたレーザー光線LBは縦溝67を通過してレーザー光線反射体65に照射される。そして、レーザー照射ヘッド75Cから溝部G3に照射されたレーザー光線LBのエネルギーは、溝部G3内で熱に変換され、領域R3の温度が上昇する。熱板60が回転するため、レーザー照射ヘッド75Cから照射されたレーザー光線LBにより、円環状の領域R3を加熱することができる。また、領域R3の温度に応じて黒体B3の温度が変化し、黒体B3の温度が温度センサ76Cにより検出される。
同様に、溝部G4の縦溝67の下方にレーザー照射ヘッド75Dが配置され、レーザー照射ヘッド75Dから照射されたレーザー光線LBは縦溝67を通過してレーザー光線反射体65に照射される。そして、レーザー照射ヘッド75Dから溝部G4に照射されたレーザー光線LBのエネルギーは、溝部G4内で熱に変換され、領域R4の温度が上昇する。熱板60が回転するため、レーザー照射ヘッド75Dから照射されたレーザー光線LBにより、円環状の領域R4を加熱することができる。また、領域R4の温度に応じて黒体B4の温度が変化し、黒体B4の温度が温度センサ76Dにより検出される。
制御部90は、例えばコンピュータで構成され、CPU(Central Processing Unit)91と、メモリなどの記憶媒体92とを備える。記憶媒体92には、基板処理装置1において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部90は、記憶媒体92に記憶されたプログラムをCPU91に実行させることにより、基板処理装置1の動作を制御する。また、制御部90は、入力インターフェース(I/F)93と、出力インターフェース(I/F)94とを備える。制御部90は、入力インターフェース93で外部からの信号を受信し、出力インターフェース94で外部に信号を送信する。
かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御部90の記憶媒体92にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカード等が挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部90の記憶媒体92にインストールされてもよい。
図7は、第1の実施形態における制御部90の構成要素を機能ブロックで示す図である。図7に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部又は一部を、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPUにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。
制御部90は、回転制御部95と、液制御部96と、昇降制御部97と、加熱制御部98とを備える。回転制御部95は、回転駆動部20を制御する。液制御部96は、液供給ユニット30を制御する。昇降制御部97は、基板昇降機構(図示せず)を通じて基板昇降部材50を制御する。加熱制御部98は、加熱ユニット70を制御する。具体的な制御については、後述する。
第1の実施形態に係る基板処理装置1によれば、熱板60を回転させながら加熱することができる。従って、回転する基板2の処理中に熱板60の熱を高効率で基板2に伝達することができる。また、回転する熱板60に抵抗加熱ヒーターを内蔵させる場合には、抵抗加熱ヒーターに接続される配線の回転に伴う絡み合いを考慮した構成が必要となるのに対し、基板処理装置1では、基板2が回転しても、レーザー照射ヘッド75A~75Dは回転しないため、ファイバーケーブル74や温度センサ76A~76Dに接続されるケーブル77の絡み合いを容易に防止することができる。
また、レーザー光線LBの出力は急速に変化させることができるため、熱板60を速やかに加熱したり冷却したりすることができる。更に、レーザー光線LBの照射スポットの径はレーザー照射ヘッド75A~75Dにて容易に調整できるため、局所的な加熱を行うこともできる。
本実施形態では、熱板60を基板2に近接させることができ、熱板60の温度は基板2の温度と極めて近似し、黒体B1~B4の温度は基板2の領域R1~R4の温度と極めて近似する。従って、温度センサ76A~76Dにより測定された温度に基づいて、高精度のフィードバック制御を行うことができる。また、赤外線温度センサの特性は測定対象物の材質に応じて変化するため、被検出物が変化する場合には、その都度、赤外線温度センサのパラメータを調整する必要がある。例えば、赤外線温度センサにより基板2が発する赤外線を検出する場合には、基板2がシリコン基板である場合とサファイア基板である場合とでパラメータを調整する必要がある。これに対し、本実施形態において温度センサ76A~76Dの測定対象物は黒体B1~B4であり、基板2の材質が変更されても、測定対象物は不変である。このため、一度、パラメータを黒体B1~B4に適したものに調整すればよい。
なお、黒体B1~B4は、各領域R1~R4に島状に設けられていてもよく、溝部G1~G4と同様に円環状に設けられていてもよい。
また、本実施形態では、基板保持部10による基板2の保持をガイド部12によるメカニカルチャックとしているが、バキュームチャックにより基板2を保持するように構成してもよい。
次に、基板処理装置1を用いた基板処理方法について説明する。図8は、基板処理装置1を用いた基板処理方法を示すフローチャートである。図9~図11は、基板処理装置1の状態の変化を示す図である。図9(a)は、洗浄液の液膜を形成した時の状態を示す図である。図9(b)は、リンス液の液膜を形成した時の状態を示す図である。図9(c)は、乾燥液の液膜を形成した時の状態を示す図である。図10(a)は、領域R1の処理時の状態を示す図である。
図10(b)は、領域R2の処理時の状態を示す図である。図10(c)は、領域R3の処理時の状態を示す図である。図11(a)は、領域R4の処理時の状態を示す図である。図11(b)は、領域R4の処理後の状態を示す図である。図11(c)は、基板2の回転が停止した時の状態を示す図である。
基板処理方法は、処理前の基板2を基板処理装置1の内部に搬入する工程(ステップS101)、熱板60及び基板2の回転を開始する工程(ステップS102)、及び洗浄液を吐出して洗浄液の液膜を形成する工程(ステップS103)を有する。基板処理方法は、更に、リンス液の液膜を形成する工程(ステップS104)、乾燥液の液膜を形成する工程(ステップS105)、及び光源71Aをオンし、乾燥液吐出ノズル33の移動を開始する工程(ステップS106)を有する。基板処理方法は、更に、光源71Aをオフし、光源71Bをオンする工程(ステップS107)、光源71Bをオフし、光源71Cをオンする工程(ステップS108)、及び光源71Cをオフし、光源71Dをオンする工程(ステップS109)を有する。基板処理方法は、更に、光源71Dをオフし、乾燥液吐出ノズル33を元の位置に戻す工程(ステップS110)、熱板60及び基板2の回転を停止させる工程(ステップS111)、及び処理後の基板2を基板処理装置1の外部に搬出する工程(ステップS112)を有する。
この基板処理方法では、先ず、ステップS101にて、処理前の基板2を基板処理装置1の内部に搬入する。基板処理装置1は、不図示の搬送装置によって搬入された基板2を、基板保持部10によって保持する。基板保持部10は、基板2に形成された凹凸パターンを上に向けて、基板2を水平に保持する。このとき、昇降制御部97が基板昇降機構を通じて基板昇降部材50を制御する。すなわち、基板昇降部材50を上昇させて3本のピン53の先端を熱板60の上方に位置させ、その上に基板2を載置させる。ピン53の先端に基板2が載置されると、基板昇降部材50を降下させて、基板保持部10のガイド部12に保持させる。そして、ピン53の先端が熱板60の下方に位置するまで基板昇降部材50を降下させる。
その後、ステップS102にて、回転制御部95が回転駆動部20を制御し、基板保持部10の回転を開始させる。基板保持部10の回転に伴って熱板60及び基板2が回転を開始する。基板2の回転速度は、例えば200rpm~1000rpmである。
続いて、ステップS103にて、液制御部96が液供給ユニット30を制御し、図9(a)に示すように、基板保持部10に保持されている基板2に対し上方から洗浄液L1を供給し、基板2の上面2aを覆う洗浄液L1の液膜を形成する。このステップS103では、基板2の中心部の真上に、洗浄液吐出ノズル31が配置される。洗浄液吐出ノズル31は、基板保持部10と共に回転している基板2の中心部に、上方から洗浄液L1を供給する。供給された洗浄液L1は、遠心力によって基板2の上面2a全体に濡れ広がり、液膜を形成する。
次いで、ステップS104にて、液制御部96が液供給ユニット30を制御し、図9(b)に示すように、予め形成された洗浄液L1の液膜をリンス液L2の液膜に置換する。このステップS104では、基板2の中心部の真上に、洗浄液吐出ノズル31に代えてリンス液吐出ノズル32が配置される。洗浄液吐出ノズル31からの洗浄液L1の吐出が停止されると共に、リンス液吐出ノズル32からのリンス液L2の吐出が開始される。リンス液L2は、基板保持部10と共に回転している基板2の中心部に供給され、遠心力によって基板2の上面2a全体に濡れ広がり、液膜を形成する。これにより、上面2a上に残存する洗浄液L1がリンス液L2に置換される。
その後、ステップS105にて、液制御部96が液供給ユニット30を制御し、図9(c)に示すように、予め形成されたリンス液L2の液膜を乾燥液L3の液膜に置換する。このステップS105では、基板2の中心部の真上に、リンス液吐出ノズル32に代えて乾燥液吐出ノズル33が配置される。リンス液吐出ノズル32からのリンス液L2の吐出が停止されると共に、乾燥液吐出ノズル33からの乾燥液L3の吐出が開始される。乾燥液L3は、基板保持部10と共に回転している基板2の中心部に供給され、遠心力によって基板2の上面2a全体に濡れ広がり、液膜を形成する。これにより、上面2a上に残存するリンス液L2が乾燥液L3に置換される。
続いて、ステップS106にて、加熱制御部98が加熱ユニット70を制御し、図10(a)に示すように、光源71Aをオンし、乾燥液吐出ノズル33の移動を開始する。乾燥液吐出ノズル33は液吐出ノズル移動機構45により基板2の回転中心から外側に向けて移動させられる(図2参照)。光源71Aをオンすることにより、レーザー照射ヘッド75Aからレーザー光線LBが溝部G1に向けて照射される。レーザー光線LBの照射により溝部G1内のレーザー光線吸収体63がレーザー光線LBを吸収し、レーザー光線吸収体63の温度が上昇し、溝部G1の周辺に加熱領域69Aが形成される。そして、熱板60が回転しているため、領域R1が円状に加熱される。乾燥液吐出ノズル33の移動に伴い、乾燥液吐出ノズル33よりも回転中心側では基板2の上面2aの液膜が徐々に薄くなる。このとき、領域R1が加熱されているため、乾燥液吐出ノズル33よりも中心側では液膜が速やかに蒸発する。従って、斑を生じさせることなく、領域R1内で上面2aを乾燥させることができる。光源71Aは乾燥液吐出ノズル33が領域R1の上方に位置する期間、レーザー光線LBを出力し、乾燥液吐出ノズル33が中心から離れるほど、出力を大きくすることが好ましい。これは、回転中心から離間するほど周方向の移動速度が高くなり、温度が低下しやすいためである。
その後、乾燥液吐出ノズル33が領域R1から領域R2に移動すると、ステップS107にて、加熱制御部98が加熱ユニット70を制御し、光源71Aをオフし、光源71Bをオンする。図10(b)に示すように、光源71Aをオフし、光源71Bをオンすることにより、レーザー照射ヘッド75Bからレーザー光線LBが溝部G2に向けて照射される。レーザー光線LBの照射により溝部G2内のレーザー光線吸収体63がレーザー光線LBを吸収し、レーザー光線吸収体63の温度が上昇し、溝部G2の周辺に加熱領域69Bが形成される。そして、熱板60が回転しているため、領域R2が円環状に加熱される。乾燥液吐出ノズル33の移動に伴い、乾燥液吐出ノズル33よりも回転中心側では基板2の上面2aの液膜が徐々に薄くなる。このとき、領域R2が加熱されているため、乾燥液吐出ノズル33よりも中心側では液膜が速やかに蒸発する。従って、斑を生じさせることなく、領域R2内で上面2aを乾燥させることができる。光源71Bは乾燥液吐出ノズル33が領域R2の上方に位置する期間、レーザー光線LBを出力し、乾燥液吐出ノズル33が回転中心から離れるほど、出力を大きくすることが好ましい。
その後、乾燥液吐出ノズル33が領域R2から領域R3に移動すると、ステップS108にて、加熱制御部98が加熱ユニット70を制御し、光源71Bをオフし、光源71Cをオンする。図10(c)に示すように、光源71Bをオフし、光源71Cをオンすることにより、レーザー照射ヘッド75Cからレーザー光線LBが溝部G3に向けて照射される。レーザー光線LBの照射により溝部G3内のレーザー光線吸収体63がレーザー光線LBを吸収し、レーザー光線吸収体63の温度が上昇し、溝部G3の周辺に加熱領域69Cが形成される。そして、熱板60が回転しているため、領域R3が円環状に加熱される。乾燥液吐出ノズル33の移動に伴い、乾燥液吐出ノズル33よりも回転中心側では基板2の上面2aの液膜が徐々に薄くなる。このとき、領域R3が加熱されているため、乾燥液吐出ノズル33よりも中心側では液膜が速やかに蒸発する。従って、斑を生じさせることなく、領域R3内で上面2aを乾燥させることができる。光源71Cは乾燥液吐出ノズル33が領域R3の上方に位置する期間、レーザー光線LBを出力し、乾燥液吐出ノズル33が回転中心から離れるほど、出力を大きくすることが好ましい。
その後、乾燥液吐出ノズル33が領域R3から領域R4に移動すると、ステップS109にて、加熱制御部98が加熱ユニット70を制御し、光源71Cをオフし、光源71Dをオンする。図11(a)に示すように、光源71Cをオフし、光源71Dをオンすることにより、レーザー照射ヘッド75Dからレーザー光線LBが溝部G4に向けて照射される。レーザー光線LBの照射により溝部G4内のレーザー光線吸収体63がレーザー光線LBを吸収し、レーザー光線吸収体63の温度が上昇し、溝部G4の周辺に加熱領域69Dが形成される。そして、熱板60が回転しているため、領域R4が円環状に加熱される。乾燥液吐出ノズル33の移動に伴い、乾燥液吐出ノズル33よりも中心側では基板2の上面2aの液膜が徐々に薄くなる。このとき、領域R4が加熱されているため、乾燥液吐出ノズル33よりも回転中心側では液膜が速やかに蒸発する。従って、斑を生じさせることなく、領域R4内で上面2aを乾燥させることができる。光源71Dは乾燥液吐出ノズル33が領域R4の上方に位置する期間、レーザー光線LBを出力し、乾燥液吐出ノズル33が回転中心から離れるほど、出力を大きくすることが好ましい。
その後、乾燥液吐出ノズル33が領域R4の外周縁まで移動すると、ステップS110にて、加熱制御部98が加熱ユニット70を制御し、図11(b)に示すように、光源71Dをオフし、乾燥液吐出ノズル33を初期位置、すなわち基板2の回転中心の上方に移動させる。
続いて、ステップS111にて、回転制御部95が回転駆動部20を制御し、基板保持部10の回転を停止させる。図11(c)に示すように、基板保持部10の回転の停止に伴って熱板60及び基板2の回転も停止する。
次いで、ステップS112にて、処理後の基板2を基板処理装置1の外部に搬出する。基板保持部10は基板2の保持を解除し、不図示の搬送装置が基板保持部10から基板2を受け取り、基板処理装置1の外部に搬出する。このとき、昇降制御部97が基板昇降機構を通じて基板昇降部材50を制御する。すなわち、基板昇降部材50を上昇させて3本のピン53の先端で基板2を上方に移動させ、搬送装置に基板2を受け渡す。
このような基板処理方法によれば、乾燥斑を生じさせることなく基板2の上面2aを乾燥させることができる。また、温度センサ76A~76Dにより検出される黒体B1~D4の温度は領域R1~R4の温度を高精度で反映するため、光源71A~71Dの出力の制御に際して高精度のフィードバック制御を行うことができる。
第1の実施形態では、溝部G1~G4が縦溝67の上端から基板2の外周縁に向かう第1の部分及び中心部に向かう第2の部分を備えた横溝68を有するが、溝部G1~G4に第1の部分又は第2の部分の一方のみが設けられていてもよい。図12は、溝の変形例及びその周辺を示す断面図である。
この変形例では、溝部G11に縦溝67と、縦溝67の上端から基板2の外周縁に向かう第1の部分とが設けられており、中心部に向かう第2の部分は設けられていない。熱板60の下面60bの横溝68の下方に黒体B11が設けられ、黒体B11の温度を検出する温度センサ86がレーザー照射ヘッド85と共に固定部材79に固定されている。レーザー照射ヘッド85にはレーザーファイバー83の一端が光学的に接続され、レーザーファイバー83の他端はホモジナイザーを介して光源に光学的に接続されている。このような溝部G11に対しては、レーザー照射ヘッド85から鉛直斜め上方に、レーザー光線LBが横溝68内に入り込むように、レーザー光線LBが照射される。
レーザー照射ヘッド85から照射されたレーザー光線LBは縦溝67を通過して、レーザー光線吸収体63に照射される。レーザー光線吸収体63に照射されたレーザー光線LBは、レーザー光線吸収体63により吸収される。レーザー光線吸収体63がレーザー光線LBを吸収すると、レーザー光線吸収体63の温度が上昇し、その周囲の温度が上昇する。レーザー光線吸収体63が吸収しきれなかったレーザー光線LBは、再度、レーザー光線反射体64によりレーザー光線吸収体63に向けて反射される。このようにして、レーザー照射ヘッド85から溝部G11に照射されたレーザー光線LBのエネルギーは、溝部G11内で熱に変換され、溝部G11の周辺の領域の温度が上昇する。また、この領域の温度に応じて黒体B11の温度が変化し、黒体B11の温度が温度センサ86により検出される。
このような変形例の溝部G11は、溝部G1~G4の一部に用いられてもよく、溝部G1~G4の全部に用いられてもよい。
なお、熱板60の加熱は、乾燥時に限定されるものではなく、洗浄液L1を用いた洗浄の際に熱板60を通じて基板2を加熱してもよい。この場合、熱板60の温度は、半径方向及び円周方向の双方において均一にすることが好ましい。基板2に形成される半導体装置の特性の均一性を高めるためである。このため、温度センサ76A~76Dにより領域R1~R4の温度を検出しながら、領域R1~R4の間での温度の相違が小さくなるように、光源71A~71Dの出力を制御することが好ましい。リンス液L2を用いたリンス時にはレーザー光線LBの照射を停止し、リンス液L2により基板2を冷却することが好ましい。
また、レーザー光線LBの出力は必ずしも変化させる必要はなく、一定にしてもよい。レーザー光線LBの出力を変化させる際に、常に、乾燥液吐出ノズル33が基板2の外周縁に近づくほど出力を大きくする必要はなく、適宜、出力を下げてもよい。レーザー光線LBの出力の調整方法は特に限定されず、例えば照射スポットの径を調整してもよく、パルスのデューティー比を調整してもよい。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、領域R1~R4に一つずつ温度センサが設けられているが、領域R1~R4が円周方向に複数のサブ領域に区画され、各サブ領域に一つずつ温度センサが設けられていてもよい。図13は、第2の実施形態における熱板60を示す平面図である。
第2の実施形態では、図13に示すように、第1の実施形態における領域R1に相当する領域が円周方向に8個のサブ領域R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及びR18に区画されている。サブ領域R11~R18は、円周方向に沿ってこの順で並び、サブ領域R11とサブ領域R18とが隣り合っている。サブ領域R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及びR18に、それぞれ、黒体B11、B12、B13、B14、B15、B16、B17及びB18が、黒体B1と同様に、平面視で溝部G1と重なるようにして下面60bに設けられている。
領域R2に相当する領域が円周方向に8個のサブ領域R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27及びR28に区画されている。サブ領域R21~R28は、円周方向に沿ってこの順で並び、サブ領域R21とサブ領域R28とが隣り合っている。サブ領域R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27及びR28に、それぞれ、黒体B21、B22、B23、B24、B25、B26、B27及びB28が、黒体B2と同様に、平面視で溝部G2と重なるようにして下面60bに設けられている。
領域R3に相当する領域が円周方向に8個のサブ領域R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37及びR38に区画されている。サブ領域R31~R38は、円周方向に沿ってこの順で並び、サブ領域R31とサブ領域R38とが隣り合っている。サブ領域R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37及びR38に、それぞれ、黒体B31、B32、B33、B34、B35、B36、B37及びB38が、黒体B3と同様に、平面視で溝部G3と重なるようにして下面60bに設けられている。
領域R4に相当する領域が円周方向に8個のサブ領域R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47及びR48に区画されている。サブ領域R31~R38は、円周方向に沿ってこの順で並び、サブ領域R41とサブ領域R48とが隣り合っている。サブ領域R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47及びR48に、それぞれ、黒体B41、B42、B43、B44、B45、B46、B47及びB48が、黒体B4と同様に、平面視で溝部G4と重なるようにして下面60bに設けられている。
他の構成は、第1の実施形態と同様である。
このような構成の第2の実施形態では、円周方向の8か所にて熱板60の温度を測定することができる。従って、円周方向での温度分布を取得し、これに基づいて光源71A~71Dの出力を制御することで、温度の面内均一性を向上させることができる。例えば、円周方向で温度が低いサブ領域が存在する場合には、当該サブ領域がレーザー照射ヘッドの上方を通過する際に出力を高めることで、当該サブ領域の温度を他の領域の温度に近づけることができる。特に、洗浄液L1を用いて洗浄を行う際に基板2を加熱する場合には、温度の面内均一性の向上により、基板2に形成される半導体装置の特性の均一性を向上することができる。更に、ベベルエッチングとよばれる基板2の周縁部のエッチングを行う際にも、円周方向の温度の均一性の向上により、エッチング残しや過剰エッチングを抑制することができる。
本開示の基板処理装置は、例えば基板上への種々の膜の形成にも用いることができる。すなわち、回転塗布により基板2を加熱しながら有機膜(レジスト膜及びナフタレン膜等)やめっき膜を形成する際にも用いることができる。
また、本開示の基板処理装置に設けられるレーザー照射ヘッドの数や熱板に設けられる円環状の溝の数は4に限定されず、1、2又は3でもよく、5以上であってもよい。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
1 基板処理装置
2 基板
10 基板保持部
20 回転駆動部
30 液供給ユニット
33 乾燥液吐出ノズル
60 熱板
63 レーザー光線吸収体
64、65 レーザー光線反射体
67 縦溝
68 横溝
69A、69B、69C、69D 加熱領域
70 加熱ユニット
71A、71B、71C、71D 光源
75A、75B、75C、75D レーザー照射ヘッド
76A、76B、76C、76D 温度センサ
79 固定部材
B1、B2、B3、B4 黒体
G1、G2、G3、G4 溝部
R1、R2、R3、R4 領域

Claims (10)

  1. 基板を載置台上に保持して回転させる基板保持回転部と、
    前記載置台の下面に向けてレーザー光線を照射するレーザー照射ヘッドと、
    少なくとも前記基板保持回転部の回転及び前記レーザー光線の照射を制御する制御部と、
    を有し、
    前記載置台の下面に、複数の溝部が同心円状に形成されており、
    複数の前記レーザー照射ヘッドが、複数の前記溝部に対向して配置されており、
    前記レーザー照射ヘッドは、前記載置台の下方に前記載置台から離間して固定されており、
    前記制御部は、前記基板保持回転部により前記載置台を回転させているときに、前記レーザー照射ヘッドに前記レーザー光線を照射させる、基板処理装置。
  2. 前記載置台の下方に前記載置台から離間して固定された温度センサを有し、
    前記制御部は、前記温度センサの出力に応じて前記レーザー光線の出力を制御する、請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記載置台の下面に設けられ、前記温度センサにより温度が検出される温度測定対象物を有する、請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記溝部内に設けられ、前記レーザー光線を吸収するレーザー光線吸収体を有する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  5. 前記溝部は、
    前記載置台の下面から鉛直上方に延びる第1の溝と、
    前記第1の溝の上端から水平方向に延びる第2の溝と、
    を有し、
    前記レーザー光線吸収体は前記第2の溝の上面に設けられ、
    前記第2の溝の下面に設けられ、前記レーザー光線を反射するレーザー光線反射体を有
    する、請求項に記載の基板処理装置。
  6. 前記載置台に載置されている前記基板の上面に処理液を供給するノズルを有し、
    前記制御部は、前記基板保持回転部により前記載置台を回転させているときに、前記ノズルを前記基板の回転中心から外側に向けて移動させると共に、複数の前記レーザー照射ヘッドのうち、径方向で前記処理液が供給されている領域の下方に位置するものに前記レーザー光線を照射させる、請求項乃至のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  7. 前記制御部は、前記ノズルが前記基板の回転中心から離間するほど、前記レーザー光線の出力を高める、請求項に記載の基板処理装置。
  8. 前記制御部は、前記レーザー光線の出力を、前記レーザー光線のスポット径又はデュー
    ティー比の調整により高める、請求項に記載の基板処理装置。
  9. 基板を載置台上に保持して回転させる工程と、
    前記載置台が回転しているときに、前記載置台の下方に前記載置台から離間して固定されたレーザー照射ヘッドから、前記載置台の下面に向けてレーザー光線を照射し、前記載置台を通じて前記基板を加熱する工程と、
    を有
    前記載置台の下面に、複数の溝部が同心円状に形成されており、
    複数の前記溝部に対向して配置された複数の前記レーザー照射ヘッドから、それぞれ複数の前記溝部内に前記レーザー光線を照射する、基板処理方法。
  10. 前記載置台に載置されている前記基板の上面にノズルから処理液を供給する工程と、
    前記載置台を回転させているときに、前記ノズルを前記基板の回転中心から外側に向けて移動させると共に、複数の前記レーザー照射ヘッドのうち、径方向で前記処理液が供給されている領域の下方に位置するものに前記レーザー光線を照射させる工程と、
    を有する、請求項に記載の基板処理方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10978333B2 (en) * 2017-11-14 2021-04-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for robotic arm sensing
CN111455341B (zh) * 2020-06-18 2020-09-08 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 基于磁耦合旋转的物理气相沉积设备
JP2023140165A (ja) * 2022-03-22 2023-10-04 キオクシア株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002280318A (ja) 2001-03-15 2002-09-27 Tokyo Electron Ltd 枚葉式の処理装置及び処理方法
JP2010034491A (ja) 2008-06-25 2010-02-12 Tokyo Electron Ltd アニール装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11170073A (ja) * 1997-12-09 1999-06-29 Fuji Elelctrochem Co Ltd レーザビーム描画装置
JP4582804B2 (ja) * 2006-05-15 2010-11-17 株式会社アルファ・オイコス 基板加熱装置
US8222574B2 (en) * 2007-01-15 2012-07-17 Applied Materials, Inc. Temperature measurement and control of wafer support in thermal processing chamber
JP2008211091A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザアニール装置、レーザアニール方法
JP4950786B2 (ja) * 2007-07-11 2012-06-13 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置および基板処理方法
US20110174790A1 (en) * 2008-06-25 2011-07-21 Tokyo Electron Limited Annealing apparatus
JP5401089B2 (ja) * 2008-12-15 2014-01-29 東京エレクトロン株式会社 異物除去方法及び記憶媒体
KR20100114956A (ko) * 2009-04-17 2010-10-27 (유)에스엔티 레이저 기판 식각장치
JP5434484B2 (ja) * 2009-11-02 2014-03-05 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP5558985B2 (ja) * 2010-09-16 2014-07-23 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
JP5681560B2 (ja) 2011-05-17 2015-03-11 東京エレクトロン株式会社 基板乾燥方法及び基板処理装置
WO2017019384A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Applied Materials, Inc. Rotating substrate laser anneal
KR101866662B1 (ko) * 2016-10-27 2018-07-04 주식회사 아이엠티 레이저를 이용한 웨이퍼 표면 건조 장치
KR20180116827A (ko) * 2017-04-18 2018-10-26 주식회사 케이씨텍 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002280318A (ja) 2001-03-15 2002-09-27 Tokyo Electron Ltd 枚葉式の処理装置及び処理方法
JP2010034491A (ja) 2008-06-25 2010-02-12 Tokyo Electron Ltd アニール装置

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