JP7372068B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
そこで、下記特許文献1には、スピンチャックに保持された基板の上面に対向する遮断部材を設け、遮断部材と、基板との間の空間を窒素ガスで満たすことによって、基板の上面付近の雰囲気の酸素濃度を低減することができることが開示されている。
環状部材の案内面は、基板の回転に基づく遠心力によって、基板の上面に存在する処理液を基板の周縁部よりも径方向の外方に案内する。そして、案内面上に移動した処理液は、基板から飛散することなく、処理液排出路に案内され、遮断空間外に排出される。基板の周縁部と処理液排出路との間に案内面が存在するため、基板の周縁部は対向部材の延設部から充分に離間している。そのため、基板の上面から排出された処理液が対向部材から跳ね返って基板の上面に再付着することを抑制することができる。仮に、基板の上面から排出された処理液が対向部材から跳ね返ったとしても、その大部分は基板の上面よりも径方向の外方に位置する案内面に付着する。したがって、基板の上面に処理液が再付着することを抑制できる。したがって、基板の上面にパーティクルが発生することを抑制できる。
この発明の一実施形態では、前記環状部材は、その上面に前記案内面を有する。
この発明の一実施形態では、前記処理液排出路の幅が、鉛直方向における前記遮断空間の幅よりも小さい。そのため、処理液排出路を通過できる流体の流量は、比較的小流量である。したがって、処理液が処理液排出路を介して遮断空間外に排出されている間、遮断空間外の雰囲気が処理液排出路を介して流入することを抑制できる。よって、処理液中の酸素濃度の上昇を抑制しながら、基板の上面を処理液で処理することができる。
処理液は、処理液排出路の流入口付近で、延設部に衝突する場合がある。延設部に衝突した処理液中には逆流(基板の径方向の内方に向かう処理液の流れ)が発生する。案内面が設けられていない構成であれば、処理液排出路の流入口が基板の上面の周縁部の付近に配置されるため、処理液中の逆流が基板上で発生するおそれがある。逆流が発生すると、径方向の内方に向かう処理液と径方向の外方に向かう処理液とが衝突して、遮断空間内で処理液が飛び散るおそれがある。遮断空間内に飛び散った処理液が、基板の上面に再付着すると、基板上にパーティクルが発生する。
この発明の一実施形態では、前記排出路区画面および前記案内面が、水平方向に平坦な単一の平坦面を構成する。案内面と排出路区画面との間に段差が設けられている場合、段差に起因して跳ねた処理液が基板の上面に再付着するおそれがある。これにより、基板の上面にパーティクルが発生するおそれがある。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置が、前記環状部材とともに前記対向部材を、前記鉛直軸線まわりに、前記基板保持ユニットに保持された基板と同期回転させる対向部材回転ユニットをさらに含む。同期回転とは、同じ方向に同じ回転速度で回転することである。基板の回転速度と対向部材および環状部材の回転速度との差が大きい場合には、遮断空間内の気流が乱れるおそれがある。遮断空間内の気流が乱れると、基板の上面の処理液に気流の吹き付け力が作用し、基板の上面が局所的に露出したり、遮断空間内で処理液が飛び散ったりする。そこで、遮断空間を区画する基板、環状部材および対向部材が同期回転する構成であれば、遮断空間内での気流の乱れを抑制できる。
遮断空間には、径方向の外方に向かうにしたがって回転方向の下流側に向かう気流が発生し易い。そこで、この装置によれば、対向部材と環状部材とを連結する複数の連結部材のそれぞれが、平面視で、径方向の外方に向かうにしたがって回転方向の下流側に向かうように形成されている。そのため、径方向の外方に向かうにしたがって回転方向の下流側に向かう気流の発生を促すことができる。したがって、遮断空間内での気流の乱れを一層抑制できる。
そして、前記コントローラが、前記対向部材昇降ユニットによって前記対向部材および前記環状部材を移動させて前記遮断空間を区画する遮断空間区画工程と、前記不活性ガス供給ユニットから前記基板の上面に向けて不活性ガスを供給することによって前記遮断空間内の雰囲気を不活性ガスで置換する雰囲気置換工程と、前記遮断空間内の雰囲気が不活性ガスで置換された状態で、前記処理液供給ユニットから前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板回転ユニットに前記基板を回転させることによって、前記基板の上面の処理液を、前記案内面および前記処理液排出路を介して、前記遮断空間外に排出する処理液排出工程とを実行するようにプログラムされている。
この発明の一実施形態では、前記案内面が、前記径方向の外方に向かうにしたがって上方に向かうように傾斜する傾斜面を有する。
そして、前記コントローラが、前記処理液供給工程において、前記基板保持ユニットに保持された基板の上面に処理液を供給することによって、前記傾斜面と前記基板の上面とによって処理液を受けて処理液の液溜まりを形成する液溜まり形成工程と、前記処理液排出工程において、前記基板回転ユニットによって前記基板の回転を加速させて前記基板の上面から前記液溜まりを排除する液溜まり排除工程とを実行するようにプログラムされている。
傾斜面は、径方向の外方に向かうにしたがって上方に向かうように傾斜している。そのため、基板の回転を加速させて液溜まりに遠心力を作用させることによって、処理液に傾斜面をスムーズに上らせることができる。傾斜面を上った処理液は、処理液排出路にスムーズに流入される。よって、基板の上面にパーティクルが発生することを抑制できる。
基板の上面に存在する処理液は、基板が回転に基づく遠心力を受けて、基板の上面の周縁部から移動して、案内面を経由して、処理液排出路に案内される。処理液排出路に案内された処理液は、遮断空間外に排出される。基板の周縁部と処理液排出路との間に案内面が存在するため、基板の周縁部は対向部材の延設部から充分に離間している。そのため、基板の上面から排出された処理液が対向部材から跳ね返って基板の上面に再付着することを抑制することができる。仮に、基板の上面から排出された処理液が対向部材から跳ね返ったとしても、その大部分は基板の上面よりも径方向の外方に位置する案内面に付着する。したがって、基板の上面に処理液が再付着することを抑制できる。したがって、基板の上面にパーティクルが発生することを抑制できる。
前記環状部材は、その上面に前記案内面を有することが好ましい。
この発明の他の実施形態では、前記処理液排出路の幅が、鉛直方向における前記遮断空間の幅よりも小さい。そのため、処理液排出路を通過できる流体の流量は、比較的小流量である。したがって、処理液が処理液排出路を介して遮断空間外に排出されている間、遮断空間外の雰囲気が処理液排出路を介して流入することを抑制できる。よって、処理液中の酸素濃度の上昇を抑制しながら、基板の上面を処理液で処理することができる。
この方法によれば、処理液排出路の流入口が、径方向における案内面の外方端に連結される排出路区画面と、案内面との境界に設けられている。そのため、処理液中の逆流の発生箇所は、基板の上面上ではなく、案内面上である。そのため、基板上の処理液中に逆流が発生することを抑制できる。したがって、基板の上面にパーティクルが発生することを抑制できる。
この発明の他の実施形態では、前記環状部材と前記対向部材とが連結部材によって連結されている。そして、前記連結部材が、平面視で、前記径方向の外方に向かうにしたがって、前記基板の回転方向の下流側に向かうように形成されている。そのため、径方向の外方に向かうにしたがって回転方向の下流側に向かう気流の発生を促すことができる。したがって、遮断空間内での気流の乱れを一層抑制できる。
傾斜面は、径方向の外方に向かうにしたがって上方に向かうように傾斜している。そのため、基板の回転を加速させて液溜まりに遠心力を作用させることによって、処理液に傾斜面をスムーズに上らせることができる。傾斜面を上った処理液は、処理液排出路にスムーズに流入される。よって、基板の上面にパーティクルが発生することを抑制できる。
この発明の他の実施形態では、前記基板処理方法が、平面視で前記対向部材および前記環状部材を取り囲む第1円筒部と、前記第1円筒部から前記径方向の内方に延びる第1円環部とを有する第1ガードと、平面視で前記対向部材および前記環状部材を取り囲む第2円筒部と、前記第2円筒部から前記径方向の内方に延び、前記第1円環部に下方から対向する第2円環部を有する第2ガードとを、個別に上下動させるガード移動工程をさらに含む。前記処理液排出路が、前記径方向の外方に向けて処理液を排出する排出口を有する。そして、前記ガード移動工程が、前記排出口から処理液が排出される際に、鉛直方向において、前記径方向における前記第1円環部の内方端と前記径方向における前記第2円環部の内方端との間に前記処理液排出路が位置するように、前記第1ガードおよび前記第2ガードを移動させる工程を含む。
さらに、径方向における第2円環部の内方端が、排出口よりも下方で、かつ、環状部材の下端よりも上方に位置するように第2ガードが移動させる。そのため、基板の下面から外方に排出される保護液を第2ガードに受けさせることができる。すなわち、基板の上面から排出される処理液を第1ガードで受け、かつ、基板の下面から外方に排出される保護液を第2ガードに受けさせることができる。そのため、基板から排出される処理液と保護液との混合を避けることができる。ひいては、処理液および保護液を混合させることなく回収することができる。
<第1実施形態>
図1は、この発明の第1実施形態にかかる基板処理装置1のレイアウトを示す模式的な平面図である。
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。
搬送ロボットIRは、キャリヤCと搬送ロボットCRとの間で基板Wを搬送する。搬送ロボットCRは、搬送ロボット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。詳しくは後述するが、処理ユニット2内で基板Wに供給される処理液には、薬液、リンス液、置換液等が含まれる。
スピンチャック5は、基板Wを水平に保持しながら、基板Wの中央部を通る鉛直な回転軸線A1(鉛直軸線)まわりに基板Wを回転させる。スピンチャック5は、スピンベース21と、回転軸22と、回転軸22に回転力を与えるスピンモータ23とを含む。回転軸22は、中空軸である。回転軸22は回転軸線A1に沿って鉛直方向に延びている。回転軸線A1は、基板Wの中央部を通る鉛直軸線である。回転軸22の上端には、スピンベース21が結合されている。スピンベース21は、回転軸22の上端に外嵌されている。スピンベース21の上面は、平面視で円形状である。スピンベース21の上面の直径は基板Wの直径よりも小さい。
スピンベース21および回転軸22には、吸引経路25が挿通されている。吸引経路25は、スピンベース21の上面の中心から露出する吸引口24を有する。吸引経路25は、吸引管26に連結されている。吸引管26は、真空ポンプなどの吸引ユニット27に連結されている。吸引管26には、その経路を開閉するための吸引バルブ28が介装されている。
スピンモータ23によって回転軸22が回転されることにより、スピンベース21が回転される。これにより、スピンベース21と共に、基板Wが回転軸線A1まわりに回転される。スピンモータ23は、基板Wを回転軸線A1まわりに回転させる基板回転ユニットの一例である。
対向部材6は、スピンチャック5に保持された基板Wに上方から対向する円板部65と、円板部65から径方向外方に延びるフランジ状(円筒状)の延設部66とを含む。
円板部65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に形成されている。円板部65は、基板Wの上面(上側の表面)に対向する対向面6aを有する。対向面6aは、スピンチャック5よりも上方でほぼ水平方向に沿って配置されている。
円板部65において対向面6aとは反対側には、中空軸60が固定されている。円板部65において平面視で回転軸線A1と重なる部分には、円板部65を上下に貫通し、中空軸60の内部空間と連通する連通孔6bが形成されている。
中央ノズル11は、流体を下方に吐出する複数のチューブ(第1チューブ31、第2チューブ32、第3チューブ33および第4チューブ34)と、複数のチューブを取り囲む筒状のケーシング30とを含む。複数のチューブおよびケーシング30は、回転軸線A1に沿って上下方向に延びている。中央ノズル11の吐出口11aは、各チューブの吐出口でもある。
第1チューブ31は、薬液を第1チューブ31に案内する薬液配管40に接続されている。薬液配管40に介装された薬液バルブ50が開かれると、薬液が、第1チューブ31(中央ノズル11)から基板Wの上面の中央領域に向けて連続流で吐出される。
リンス液としては、DIW、炭酸水、電解イオン水、希釈濃度(たとえば、1ppm~100ppm程度)の塩酸水、希釈濃度(たとえば、1ppm~100ppm程度)のアンモニア水、還元水(水素水)等が挙げられる。
第3チューブ33から吐出される置換液は、基板Wの上面のリンス液を置換するための液体である。置換液は、リンス液よりも揮発性が高い液体であることが好ましい。第3チューブ33から吐出される置換液は、リンス液と相溶性を有することが好ましい。
また、第3チューブ33から吐出される置換液は、単体成分のみからなる必要はなく、他の成分と混合した液体であってもよい。たとえば、IPAとDIWとの混合液であってもよいし、IPAとHFEとの混合液であってもよい。
第4チューブ34から吐出される不活性ガスは、たとえば、窒素ガス(N2)等の不活性ガスである。不活性ガスは、基板Wの上面や、基板Wの上面に形成されたパターンに対して不活性なガスのことである。不活性ガスとしては、窒素ガスに限られず、アルゴン等の希ガス類を用いることもできる。
複数の第1下面ノズル12は、それぞれ、リンス液を第1下面ノズル12に案内する複数の下側リンス液配管44に接続されている。下側リンス液配管44に介装された下側リンス液バルブ54が開かれると、リンス液が、第1下面ノズル12から基板Wの下面の外周領域に向けて連続流で吐出される。
第1下面ノズル12から吐出されるリンス液としては、第2チューブ32から吐出されるリンス液と同様のものが挙げられる。すなわち、第1下面ノズル12から吐出されるリンス液としては、DIW、炭酸水、電解イオン水、希釈濃度(たとえば、1ppm~100ppm程度)の塩酸水、希釈濃度(たとえば、1ppm~100ppm程度)のアンモニア水、還元水(水素水)等が挙げられる。
複数の第2下面ノズル13は、ぞれぞれ、置換液を第2下面ノズル13に案内する複数の下側置換液配管45に接続されている。下側置換液配管45に介装された下側置換液バルブ55が開かれると、置換液が、第2下面ノズル13から基板Wの下面の外周領域に向けて連続流で吐出される。
処理ユニット2は、対向部材6の昇降を駆動する対向部材昇降ユニット61と、対向部材6を回転軸線A1まわりに回転させる対向部材回転ユニット62とをさらに含む。対向部材昇降ユニット61は、下位置から上位置までの任意の位置(高さ)に対向部材6を位置させることができる。
スピンベース21の付近に搬送ロボットCRをアクセスさせて、搬送ロボットCRに、チャンバ4内に基板Wを搬入させたりチャンバ4内から基板Wを搬出させたりするためには、対向部材6が上位置に位置する必要がある。
対向部材回転ユニット62は、たとえば、中空軸60を回転させる電動モータ(図示せず)を含む。電動モータは、たとえば、中空軸60を支持する支持部材に内蔵されている。対向部材回転ユニット62は、中空軸60を回転させることによって、対向部材6を回転させる。
図3は、対向部材6の延設部66の周辺の断面図である。図3に示すように、延設部66と環状部材8とによって、処理液を遮断空間SSから外部空間OS外へ排出する処理液排出路10が区画されている。外部空間OSには、対向部材6よりも上方の空間と、基板Wの下面よりも下方の空間と、対向部材6および環状部材8よりも径方向外方の空間とが含まれる。
環状部材8は、上面と、下面と、径方向内方の端面(内方端面84)と、径方向外方の端面とを有する。環状部材8の上面および下面は、それぞれ、平面視で円環状である。環状部材8の上面は、基板Wの上面の周縁部に存在する処理液を基板Wの上面の周縁部よりも径方向外方に案内する環状の案内面85と、延設部66とともに処理液排出路10を区画する環状の排出路区画面86とを有する。内方端面84は、鉛直方向に延びる円筒状である。
第1実施形態では、対向部材6が遮断空間区画位置に位置するとき、環状部材8は、基板Wに径方向外方から対向する。対向部材6が遮断空間区画位置に位置するとき、内方端面84の上方端および案内面85は、基板Wの上面と同じ高さに位置する。
処理液排出路10は、水平方向に平坦な排出路区画面86および平坦下面80aによって区画されている。そのため、処理液排出路10は、平面視で環状であり、水平方向に延びている。
鉛直方向における遮断空間SSの幅(遮断空間幅D1)は、水平方向における基板Wの周縁と環状部材8の内方端面84との間の隙間Gの幅(隙間幅D2)よりも大きい。遮断空間幅D1は、鉛直方向における処理液排出路10の幅(排出路幅D3)よりも大きい。
連結部材9は、処理液排出路10内に設けられており、延設部66の幅広部80の平坦下面80aと環状部材8の排出路区画面86とに連結されている。図4は、図2に示すIV-IV線に沿う断面図である。図4に示すように、複数の連結部材9は、基板Wの回転方向Rに等間隔で配置されている。本実施形態では、連結部材9は、6個設けられている。各連結部材9は、鉛直方向に延びる円柱状である。
この実施形態では、2つのガード71(第1ガード71Aおよび第2ガード71B)と、2つのカップ72(第1カップ72Aおよび第2カップ72B)とが設けられている例を示している。
第1ガード71Aは、スピンベース21を取り囲むように配置されている。第2ガード71B(内側ガード)は、第1ガード71A(外側ガード)よりも基板Wの径方向内方でスピンベース21を取り囲むように配置されている。
詳しくは、第1ガード71Aは、平面視で対向部材6および環状部材8を取り囲む第1円筒部75Aと、第1円筒部75Aの上端から径方向内方に延びる第1円環部76Aとを有する。第1円環部76Aは、径方向内方に向かうにしたがって上方に向かうように水平方向に対して傾斜している。
第1ガード71Aおよび第2ガード71Bがともに上位置に位置するとき、基板Wから飛散する処理液は、第2ガード71Bによって受けられる。第2ガード71Bが下位置に位置し、第1ガード71Aが上位置に位置するとき、基板Wから飛散する処理液は、第1ガード71Aによって受けられる。
ガード昇降ユニット74は、たとえば、第1ガード71Aに結合された第1ボールねじ機構(図示せず)と、第1ボールねじ機構に駆動力を与える第1モータ(図示せず)と、第2ガード71Bに結合された第2ボールねじ機構(図示せず)と、第2ボールねじ機構に駆動力を与える第2モータ(図示せず)とを含む。ガード昇降ユニット74は、ガードリフタともいう。
具体的には、コントローラ3は、プロセッサ(CPU)3Aと、制御プログラムが格納されたメモリ3Bとを含む。コントローラ3は、プロセッサ3Aが制御プログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御を実行するように構成されている。
図6は、基板処理装置1による基板処理の一例を説明するための流れ図である。図6には、主として、コントローラ3がプログラムを実行することによって実現される処理が示されている。図7A~図7Fは、前記基板処理の各工程の様子を説明するための模式図である。以下では、主に図2および図6を参照する。図7A~図7Fについては適宜参照する。
次に、搬送ロボットCRが処理ユニット2外に退避した後、遮断空間SSを区画する遮断空間区画工程(ステップS2)が実行される。具体的には、図7Bに示すように、対向部材昇降ユニット61が、対向部材6を遮断空間区画位置に移動させる。これにより、基板W、対向部材6および環状部材8によって遮断空間SSが区画される。
具体的には、スピンモータ23が基板Wの回転を開始する。そして、対向部材回転ユニット62が、対向部材6および環状部材8の回転を開始する。対向部材回転ユニット62は、対向部材6および環状部材8を基板Wと同期回転させる(同期回転工程)。基板W、対向部材6および環状部材8の同期回転は、スピンドライ工程(ステップS8)が終了するまで継続される。
なお、図7Cでは、処理液排出路10がリンス液によって充填された状態が図示されているが、不活性ガスが処理液排出路10を通って外部空間OSに移動する際には、リンス液(処理液)の一部を押し退けて処理液排出路10を移動する(図7D以降の図面においても同様)。
具体的には、遮断空間SS内に不活性ガスが充満した状態で、上側リンス液バルブ51が閉じられ薬液バルブ50が開かれる。これにより、中央ノズル11からのリンス液の吐出が停止され、中央ノズル11から基板Wの上面に向けてDHF等の薬液が吐出される。
基板Wの上面に着液した薬液には、基板Wの回転による遠心力が作用する。そのため、薬液は、遠心力によって基板Wの上面の全体に行き渡り、基板Wの上面に存在するリンス液を置換する。基板Wの上面の周縁部に到達した薬液は、案内面85を介して処理液排出路10に流入する。そして、薬液は、処理液排出路10を介して遮断空間SSの外に排出される(薬液排出工程、処理液排出工程)。
基板Wの下面に着液したリンス液には、基板Wの回転による遠心力が作用する。これにより、リンス液が基板Wの下面の周縁部にまで広がる。リンス液が基板Wの下面の周縁部にまで広がることによって、基板Wの下面が保護される(下面保護工程、保護液供給工程)。リンス液は、基板Wの下面を保護する保護液として機能する。したがって、第1下面ノズル12は、保護液供給ユニットとして機能する。
次に、基板Wの上面にリンス液を供給して基板Wの上面に存在する薬液を洗い流すリンス工程(ステップS6)が実行される。具体的には、遮断空間SS内に不活性ガスが充満した状態で、薬液バルブ50が閉じられ上側リンス液バルブ51が開かれる。これにより、中央ノズル11からの薬液の吐出が停止され、中央ノズル11から基板Wの上面に向けてDIW等のリンス液が吐出される。図7Eに示すように、吐出されたリンス液は、基板Wの上面の中央領域に着液する。リンス液供給工程は、遮断空間SS内の雰囲気が不活性ガスで置換された状態で、基板Wの上面に処理液を供給する処理液供給工程の一例である。
基板Wの下面に着液した置換液には、基板Wの回転による遠心力が作用する。これにより、置換液は、基板Wの下面の周縁部にまで広がる(下面保護工程、保護液供給工程)。置換液は、基板Wの下面を保護する保護液として機能する。したがって、第2下面ノズル13は、保護液供給ユニットとして機能する。
次に、スピンドライ工程(ステップS8)が実行される。具体的には、上側置換液バルブ52および複数の下側置換液バルブ55が閉じられる。これにより、基板Wの上面および下面への置換液の供給が停止される。
そして、スピンモータ23が基板Wの回転を停止させ、対向部材回転ユニット62が対向部材6および環状部材8の回転を停止させる。ガード昇降ユニット74が第1ガード71Aおよび第2ガード71Bを下位置に移動させる。不活性ガスバルブ53が閉じられる。そして、対向部材昇降ユニット61が対向部材6を上位置に移動させる。
次に、基板処理における環状部材8付近の処理液の様子について説明する。環状部材8付近の処理液の様子は、処理液の種類にかかわらず同様である。すなわち、プレリンス工程、薬液供給工程、リンス工程および置換液供給工程のいずれの工程においても同様の説明が可能である。
処理液が処理液排出路10に流入する前に、案内面85上の処理液は、対向部材6の延設部66の傾斜下面81aに衝突することがある。この場合、案内面85上の処理液中に逆流(径方向内方に向かう流れ)が発生し、この逆流の発生によって液盛り100が形成される。
この実施形態とは異なり、案内面85が設けられていない構成であれば、処理液排出路10の流入口10aが基板Wの周縁部付近に配置されるため、処理液中の逆流が基板Wの上面上で発生することがある。
また、基板Wの下面は、保護液(DIW)によって保護されている。そのため、基板Wの下面付近を漂う処理液のミスト等から基板Wの下面を保護することができる。さらに、処理液が排出口10bから吐出されている間、第2円環部76Bの径方向内方端76bが、排出口10bよりも下方で、かつ、環状部材8の下端よりも上方に位置するため、基板Wの下面から外方に排出される保護液を第2ガード71Bに受けさせることができる。すなわち、基板Wの上面から排出される処理液を第1ガード71Aで受け、かつ、基板Wの下面から外方に排出される保護液を第2ガード71Bに受けさせることができる。そのため、処理液と保護液との混合を避けつつ、処理液および保護液をそれぞれ回収することができる。
そのため、保護液は、下側傾斜面87に沿う方向、すなわち斜め下方向に向けて環状部材8から飛散されて第2ガード71Bの第2円筒部75Bによって受けられる。そのため、保護液が斜め上方向に向けて飛散することを抑制できる。その結果、斜め上方に飛散した処理液が第1ガード71Aの第1円環部76Aと第2ガード71Bの第2円環部76Bとの間に入り込むことを抑制できる。
遮断空間SS内の雰囲気が不活性ガスに置換された状態で、基板Wの上面に処理液を供給することによって処理液中の酸素濃度の上昇を抑制しながら、基板Wの上面を処理液で処理することができる。
また、第1実施形態とは異なり、基板Wの上面の周縁部と環状部材8とが充分に近接していない場合には、処理液は、案内面85および処理液排出路10だけでなく、隙間Gからも排出される。これにより、案内面85上の処理液が分散して液滴となり、案内面85から跳ね上がって、基板Wに再付着するおそれがある。第1実施形態では、隙間幅D2が充分に小さく、基板Wの上面の周縁部と環状部材8とが充分に近接しているため、処理液は、液滴となることなく基板Wの上面から案内面85に移動することができる。したがって、パーティクルの発生を抑制できる。
そこで、第1実施形態によれば、環状部材8が、延設部66とともに処理液排出路10を区画する排出路区画面86を有する。排出路区画面86および案内面85が、水平方向に平坦な単一の平坦面を構成する。そのため、案内面85上を流れる処理液を、処理液排出路10にスムーズに流入させることができる。したがって、遮断空間SS内で処理液が飛び散ることを抑制でき、処理液の飛散に起因するパーティクルの発生を抑制できる。
第1実施形態とは異なり、対向部材6が設けられていない構成では、環状部材8は回転しない。そのため、基板Wの周縁から径方向外方に移動した処理液が案内面85上に残留するおそれがある。案内面85上に残留した処理液が雰囲気中に飛散することによって基板W上にパーティクルが発生するおそれがある。
第2の遮断空間区画位置は、環状部材8の内方端面84の上端部が基板Wの上面よりも上方に位置する状態で、基板W、対向部材6および環状部材8によって遮断空間SSが区画されるときの対向部材6の位置である。
そのため、液溜まり101中の処理液によって基板Wの上面が処理される。したがって、液溜まり101の形成に必要な量の処理液を基板Wの上面に供給すれば、基板Wの上面を処理することができる。よって、基板Wの上面に供給した処理液が内方端面84によって受けられることなく基板W外に排出される構成と比較して、処理液の消費量を低減することができる。第2の遮断空間区画位置は、液溜まり形成位置ともいう。
遠心力によって基板Wの周縁部の外方に移動した処理液は、案内面85を経て、処理液排出路10にスムーズに流入する(図8を参照)。よって、基板Wの上面にパーティクルが発生することを抑制できる。
第1実施形態の変形例に係る環状部材8では、図11Aに示すように、案内面85が傾斜面である。変形例に係る案内面85は、径方向外方に向かうにしたがって上方に向かうように傾斜している。また、第1実施形態の変形例に係る環状部材8では、下側傾斜面87が設けられておらず、下側平坦面88が内方端面84の下方端に連結されている。
対向部材6が遮断空間区画位置に位置するとき、内方端面84の上方端は、基板Wの上面と同じ高さに位置する。
第1実施形態に係る基板処理装置1による基板処理では、対向部材6が遮断空間区画位置に位置する状態で、基板の上面に向けて中央ノズル11から薬液等の処理液を供給する。これにより、図11Aに示すように、環状部材8の案内面85と基板Wの上面とによって処理液が受けられて処理液の液溜まり101が形成される(液溜まり形成工程)。そのため、液溜まり101中の処理液によって基板Wの上面が処理される。したがって、液溜まり101の形成に必要な量の処理液を基板Wの上面に供給すれば、基板Wの上面を処理することができる。よって、基板Wの上面に供給した処理液が傾斜する案内面85によって受けられることなく基板W外に排出される構成と比較して、処理液の消費量を低減することができる。
図12は、本発明の第2実施形態に係る基板処理装置1に備えられる処理ユニット2Pの概略構成を示す模式的な部分断面図である。図12および後述する図13において、前述の図1~図11Bに示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
具体的には、処理ユニット2Pのスピンチャック5Pは、吸引ユニット27を含んでおらず、基板Wの周縁を把持する複数のチャックピン20を含んでいる。複数のチャックピン20は、互いに周方向(回転方向R)に間隔を空けて、スピンベース21の上面に配置されている。複数のチャックピン20は、基板Wの周端に接触して基板Wを把持する閉状態と、基板Wの周端から退避した開状態との間で開閉可能である。
下面ノズル14は、スピンベース21の上面中央部で開口する貫通孔21aと、中空の回転軸22とに挿入されている。下面ノズル14の吐出口14aは、スピンベース21の上面から露出されている。下面ノズル14の吐出口14aは、基板Wの下面(下側の表面)の中央領域に下方から対向する。
下側リンス液配管47に介装された下側リンス液バルブ57が開かれると、リンス液が、下面ノズル14から基板Wの下面の中央領域に向けて連続流で吐出される。下側置換液配管48に介装された下側置換液バルブ58が開かれると、置換液が、下面ノズル14から基板Wの下面の中央領域に向けて連続流で吐出される。
処理ユニット2Pに備えられる対向部材6、環状部材8および連結部材9は、それぞれ、第1実施形態に係る処理ユニット2に備えられる対向部材6、環状部材8および連結部材9とほぼ同じ形状を有する。ただし、処理ユニット2Pに備えられる環状部材8の構造は、第1実施形態に係る環状部材8と若干異なる。図13は、第2実施形態に係る処理ユニット2Pに備えられる環状部材8の周辺を上方から見た図である。
第2実施形態に係る基板処理装置1では、第1実施形態に係る基板処理装置1と同様の基板処理(図6~図9を参照)を実行することができる。ただし、第2実施形態に係る基板処理装置1による基板処理では、下面ノズル14からリンス液または置換液が吐出されることによって基板Wの下面が保護される(下面保護工程、保護液供給工程)。第2実施形態では、下面ノズル14が保護液供給ユニットとして機能する。また、基板Wの下面に向けて不活性ガスを吹き付けることによって、基板Wの下面とスピンベース21との間の空間中の雰囲気を不活性ガスで置換してもよい。この場合、遮断空間SSへの空気(酸素)の流入を一層抑制することができる。
<第3実施形態>
図14は、本発明の第3実施形態に係る基板処理装置1に備えられる処理ユニット2Qの概略構成を示す模式的な部分断面図である。図14および後述する図15~図17において、前述の図1~図13に示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第3実施形態に係る対向部材6Qの延設部66Qは、鉛直方向の幅が円板部65よりも大きい幅広部110と、円板部65と幅広部110とを連結する連結部111とを含む。鉛直方向における連結部111の幅は、径方向外方に向かうにしたがって大きくなる。
案内面85は、内方端面84の上方端と、排出路区画面86の径方向内方端とに連結されている。案内面85は、水平方向に平坦である。排出路区画面86は、案内面85の径方向外方端に連結され、径方向外方に向かうにしたがって下方に向かうように傾斜する傾斜区画面86Aと、傾斜区画面86Aの径方向外方端に連結され、鉛直方向に延びる鉛直区画面86Bとを含む。
第3実施形態に係る基板処理装置1では、第1実施形態に係る基板処理装置1と同様の基板処理(図6~図7Fを参照)を実行することができる。
次に、第3実施形態に係る基板処理において、遮断空間SSから処理液が排出されるときの様子について説明する。図16は、第3実施形態に係る基板処理装置1を用いた基板処理を説明するための模式図である。
第3実施形態では、処理液排出路10Qの流入口10Qaが、径方向における案内面85の外方端に連結される排出路区画面86Qと、案内面85との境界に設けられている。そのため、処理液中の逆流が発生したとしても、その発生箇所は、基板W上ではなく、案内面85上である。そのため、基板W上の処理液中に逆流が発生することを抑制できる。したがって、基板Wの上面にパーティクルが発生することを抑制できる。さらに、第3実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。
<第4実施形態>
図18は、本発明の第4実施形態に係る基板処理装置1に備えられる処理ユニット2Rの概略構成を示す模式的な部分断面図である。図18において、前述の図1~図17に示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第4実施形態に係る基板処理装置1では、第1実施形態に係る基板処理装置1と同様の基板処理(図6~図7Fを参照)を実行することができる。遮断空間SSから処理液が排出されるときの様子は、第3実施形態における説明と同様である(図16を参照)。
また、基板Wの下面に向けて不活性ガスを吹き付けることによって、基板Wの下面とスピンベース21との間の空間中の雰囲気を不活性ガスで置換してもよい。この場合、遮断空間SSへの酸素の流入を一層抑制することができる。
<第5実施形態>
図19は、本発明の第5実施形態に係る基板処理装置に備えられる処理ユニットの概略構成を示す模式的な部分断面図である。図19において、前述の図1~図18に示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第5実施形態に係る対向部材6Qは、中空軸60の上端から水平に延びる複数のフランジ部63をさらに含む。対向部材6Qは、たとえば、磁力によってスピンベース21と係合可能である。詳しくは、環状部材8Qに設けられた複数の第1係合部135と、スピンベース21に設けられた複数の第2係合部136とが磁力によって引かれ合って凹凸係合する。
対向部材支持部132は、対向部材6Q(のフランジ部63)を下方から支持する。対向部材支持部132の中央部には、中空軸60が挿通される筒状部挿通孔132aが形成されている。
支持部材昇降ユニット131は、上位置(図19に実線で示す位置)から下位置(図19に二点鎖線で示す位置)までの間の所定の高さ位置に支持部材130を位置させることができる。下位置は、支持部材130の可動範囲において、支持部材130がスピンベース21の上面に最も近接する位置である。上位置は、支持部材130の可動範囲において、支持部材130がスピンベース21の上面から最も離間する位置である。
支持部材130は、上位置から係合位置まで対向部材6Qおよび環状部材8Qとともに下降する。支持部材130が係合位置に達すると、対向部材6Qおよび環状部材8Qをスピンベース21に受け渡す。支持部材130は、係合位置よりも下方に達すると、対向部材6Qから離間する。
このように、対向部材6Qおよび環状部材8Qは、支持部材130が支持部材昇降ユニット131によって昇降されることによって、スピンベース21に対して昇降する。そのため、支持部材昇降ユニット131は、対向部材昇降ユニットとして機能する。
<その他の実施形態>
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに他の形態で実施することができる。
たとえば、上述の各実施形態とは異なり、基板Wの上面にポリマー層を形成するためのポリマー層形成液を処理液として用いる基板処理に応用することができる。ポリマー層形成液としては、たとえば、基板Wの表面を疎水化する疎水化剤が挙げられる。ポリマー層形成液は、基板Wの表面に形成されたパターンの表面のSiO2膜と反応して犠牲層を形成する液体である。
メタル系の疎水化剤は、たとえば、疎水基を有するアミン、および有機シリコン化合物の少なくとも一つを含む。シリコン系の疎水化剤は、たとえば、シランカップリング剤である。シランカップリング剤は、たとえば、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)、TMS(テトラメチルシラン)、フッ素化アルキルクロロシラン、アルキルジシラザン、および非クロロ系の疎水化剤の少なくとも一つを含む。非クロロ系の疎水化剤は、たとえば、ジメチルシリルジメチルアミン、ジメチルシリルジエチルアミン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、N,N-ジメチルアミノトリメチルシラン、N-(トリメチルシリル)ジメチルアミンおよびオルガノシラン化合物の少なくとも一つを含む。
また、第1実施形態および第2実施形態において、連結部81は、径方向外方に向かうにしたがって下方に向かうように傾斜する傾斜下面81aを有する。しかしながら、連結部81は、径方向外方に向かうにしたがって下方に向かうように傾斜する傾斜下面81aを有しておらず、図3に二点鎖線で示すように、対向面6aと面一である下面を有していてもよい。この場合、案内面85上の処理液は、処理液排出路10に流入する前に、対向部材6の延設部66の幅広部80の径方向内方端面80bに衝突し、これにより、案内面85上の処理液中に逆流が発生する。
基板Wが回転している場合、遮断空間SSでは、径方向外方に向かうにしたがって回転方向Rの下流側RDに向かう気流F(図9を参照)が発生し易い。連結部材9が、平面視で、径方向外方に向かうにしたがって、基板Wの回転方向Rの下流側RDに向かうように形成されていれば、径方向外方に向かうにしたがって回転方向Rの下流側RDに向かう気流の発生を促すことができる。したがって、気流の乱れを一層抑制できる。
その他、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。
3 :コントローラ
5 :スピンチャック(基板保持ユニット)
5P :スピンチャック(基板保持ユニット)
6 :対向部材
6Q :対向部材
6a :対向面
8 :環状部材
8Q :環状部材
9 :連結部材
10 :処理液排出路
10Q :処理液排出路
10a :流入口
10Qa :流入口
10b :排出口
11 :中央ノズル(処理液供給ユニット、不活性ガス供給ユニット)
12 :第1下面ノズル(保護液供給ユニット)
13 :第2下面ノズル(保護液供給ユニット)
14 :下面ノズル(保護液供給ユニット)
23 :スピンモータ(基板回転ユニット、対向部材回転ユニット)
61 :対向部材昇降ユニット
62 :対向部材回転ユニット
65 :円板部
66 :延設部
66Q :延設部
71A :第1ガード
71B :第2ガード
74 :ガード昇降ユニット
75A :第1円筒部
75B :第2円筒部
76A :第1円環部
76B :第2円環部
84 :内方端面
85 :案内面
86 :排出路区画面
101 :液溜まり
D1 :遮断空間幅(鉛直方向における遮断空間の幅)
D3 :排出路幅(処理液排出路の幅)
SS :遮断空間
W :基板
Claims (21)
- 基板を水平に保持する基板保持ユニットと、
前記基板保持ユニットに保持されている基板の中央部を通る鉛直軸線まわりに前記基板保持ユニットを回転させる基板回転ユニットと、
前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に向けて処理液を供給する処理液供給ユニットと、
前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に向けて不活性ガスを供給する不活性ガス供給ユニットと、
前記基板保持ユニットに保持されている基板に上方から対向する対向面を有する円板部と、前記円板部から前記鉛直軸線を中心とする径方向の外方に延びる延設部とを有する対向部材と、
平面視で前記基板保持ユニットに保持された基板を取り囲む環状部材と、
前記基板保持ユニットに保持されている基板と、前記対向部材と、前記環状部材とによって外部からの雰囲気の流入が制限された遮断空間が区画されるように前記環状部材とともに前記対向部材を昇降させる対向部材昇降ユニットとを含み、
前記環状部材が、前記基板回転ユニットが前記基板保持ユニットに保持された基板を回転させるときに、当該基板の上面に存在する処理液を遠心力によって当該基板の周縁部よりも前記径方向の外方に案内する案内面を有し、
前記延設部と前記環状部材とによって、前記案内面に存在する処理液を前記遮断空間外へ排出する処理液排出路が区画されている、基板処理装置。 - 前記環状部材は、その上面に前記案内面を有する、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記処理液排出路の幅が、鉛直方向における前記遮断空間の幅よりも小さい、請求項1または2に記載の基板処理装置。
- 前記環状部材が、前記径方向における前記案内面の外方端に連結され、前記処理液排出路を区画する排出路区画面を有し、
前記処理液排出路が、前記案内面と前記排出路区画面との境界に流入口を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記排出路区画面および前記案内面が、水平方向に平坦な単一の平坦面を構成する、請求項4に記載の基板処理装置。
- 前記環状部材とともに前記対向部材を、前記鉛直軸線まわりに、前記基板保持ユニットに保持された基板と同期回転させる対向部材回転ユニットをさらに含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記環状部材と前記対向部材とを連結する複数の連結部材をさらに含み、
各前記連結部材が、平面視で、前記径方向の外方に向かうにしたがって、前記基板保持ユニットに保持された基板の回転方向の下流側に向かうように形成されている、請求項6に記載の基板処理装置。 - 前記基板回転ユニット、前記処理液供給ユニット、前記不活性ガス供給ユニットおよび前記対向部材昇降ユニットを制御するコントローラをさらに含み、
前記コントローラが、前記対向部材昇降ユニットによって前記対向部材および前記環状部材を移動させて前記遮断空間を区画する遮断空間区画工程と、前記不活性ガス供給ユニットから前記基板の上面に向けて不活性ガスを供給することによって前記遮断空間内の雰囲気を不活性ガスで置換する雰囲気置換工程と、前記遮断空間内の雰囲気が不活性ガスで置換された状態で、前記処理液供給ユニットから前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板回転ユニットに前記基板を回転させることによって、前記基板の上面の処理液を、前記案内面および前記処理液排出路を介して、前記遮断空間外に排出する処理液排出工程とを実行するようにプログラムされている、請求項1~7のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記案内面が、前記径方向の外方に向かうにしたがって上方に向かうように傾斜する傾斜面を有し、
前記コントローラが、前記処理液供給工程において、前記基板保持ユニットに保持された基板の上面に処理液を供給することによって、前記傾斜面と前記基板の上面とによって処理液を受けて処理液の液溜まりを形成する液溜まり形成工程と、前記処理液排出工程において、前記基板回転ユニットによって前記基板の回転を加速させて前記基板の上面から前記液溜まりを排除する液溜まり排除工程とを実行するようにプログラムされている、請求項8に記載の基板処理装置。 - 平面視で円形状の基板を水平に保持する基板保持工程と、
前記基板に上方から対向する対向面を有する円板部と、前記基板の中央部を通る鉛直軸線を中心とする径方向の外方に前記円板部から延びる延設部とを有する対向部材と、平面視で前記基板を取り囲む環状部材とを上下方向に移動させて、前記対向部材と前記環状部材と前記基板とによって外部からの雰囲気の流入が制限された遮断空間を区画する空間区画工程と、
前記遮断空間に向けて不活性ガスを供給することによって前記遮断空間内の雰囲気を不活性ガスで置換する雰囲気置換工程と、
前記遮断空間内の雰囲気が不活性ガスによって置換された状態で、前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給工程と、
前記基板の上面に処理液が存在する状態で前記鉛直軸線まわりの回転方向に前記基板を回転させることによって、前記基板の上面の周縁部に存在する処理液を、前記環状部材に設けられた案内面を経由して前記延設部と前記環状部材とによって区画される処理液排出路に案内し、処理液を前記処理液排出路から前記遮断空間外へ排出する処理液排出工程とを含む、基板処理方法。 - 前記環状部材は、その上面に前記案内面を有する、請求項10に記載の基板処理方法。
- 前記処理液排出路の幅が、鉛直方向における前記遮断空間の幅よりも小さい、請求項10または11に記載の基板処理方法。
- 前記環状部材が、前記径方向における前記案内面の外方端に連結され、前記処理液排出路を区画する排出路区画面を有し、
前記処理液排出路が、前記案内面と前記排出路区画面との境界に流入口を有する、請求項10~12のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記排出路区画面と、前記案内面とが、水平方向に平坦な単一の平坦面を構成する、請求項13に記載の基板処理方法。
- 前記処理液排出工程において、前記環状部材および前記対向部材を前記鉛直軸線まわりに前記基板と同期回転させる同期回転工程をさらに含む、請求項10~14のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記環状部材と前記対向部材とが連結部材によって連結されており、
前記連結部材が、平面視で、前記径方向の外方に向かうにしたがって、前記基板の回転方向の下流側に向かうように形成されている、請求項15に記載の基板処理方法。 - 前記案内面が、前記径方向の外方に向かうにしたがって上方に向かうように傾斜する傾斜面を有し、
前記処理液供給工程が、前記基板の上面に処理液を供給することによって、前記傾斜面と前記基板の上面とによって処理液を受けて処理液の液溜まりを形成する液溜まり形成工程を含み、
前記処理液排出工程が、前記基板の回転を加速させて前記基板の上面から前記液溜まりを排除する液溜まり排除工程を含む、請求項10~16のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記径方向における前記環状部材の内方端面が、鉛直方向に延び、
前記内方端面の上端部が、前記案内面に連結されており、
前記処理液供給工程が、前記環状部材の前記内方端面の前記上端部が前記基板の上面よりも上方に位置するように前記環状部材を移動させた状態で前記基板の上面に向けて処理液を供給することによって、前記環状部材の前記内方端面と前記基板の上面とによって処理液を受けて処理液の液溜まりを形成する液溜まり形成工程を含み、
前記処理液排出工程が、前記環状部材の前記内方端面の前記上端部が前記基板の上面と同じ高さに位置するように前記環状部材を移動させることによって、前記基板の上面から前記液溜まりを排除する液溜まり排除工程を含む、請求項10~17のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 平面視で前記対向部材および前記環状部材を取り囲む第1円筒部と、前記第1円筒部から前記径方向の内方に延びる第1円環部とを有する第1ガードと、平面視で前記対向部材および前記環状部材を取り囲む第2円筒部と、前記第2円筒部から前記径方向の内方に延び、前記第1円環部に下方から対向する第2円環部を有する第2ガードとを、個別に上下動させるガード移動工程をさらに含み、
前記処理液排出路が、前記径方向の外方に向けて処理液を排出する排出口を有し、
前記ガード移動工程が、前記排出口から処理液が排出される際に、鉛直方向において、前記径方向における前記第1円環部の内方端と前記径方向における前記第2円環部の内方端との間に前記処理液排出路が位置するように、前記第1ガードおよび前記第2ガードを移動させる工程を含む、請求項10~18のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記処理液排出工程と並行して実行され、前記基板の下面を保護する保護液を前記基板の下面に向けて供給する保護液供給工程をさらに含み、
前記ガード移動工程が、前記第2円環部の径方向内方端が前記排出口よりも下側で、かつ、前記環状部材の下端よりも上側に位置するように、前記第2ガードを移動させる工程を含む、請求項19に記載の基板処理方法。 - 前記処理液供給工程よりも前に前記基板の上面にリンス液を供給するプレリンス工程をさらに含み、
前記プレリンス工程において前記基板の上面に供給されたリンス液は、前記環状部材と前記基板との間の隙間を塞ぎ、前記処理液排出路から排出され、
前記プレリンス工程が、前記雰囲気置換工程と並行して実行される、請求項10~20のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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