TW201700177A - 基板處理裝置 - Google Patents

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波多野章人
林豊秀
橋本光治
小林健司
高橋弘明
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思可林集團股份有限公司
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Abstract

基板處理裝置具備有：基板旋轉機構，其使基板旋轉；噴嘴部，其對基板之主面吐出處理液之液滴；及噴嘴移動機構，其使噴嘴部沿著該主面之方向移動。噴嘴部具備有2個導引面511、2個氣體噴出口512、及2個處理液供給口513。氣體噴出口沿著導引面噴出氣體，而形成沿著導引面流動之氣流。處理液供給口係設於導引面，對氣流與導引面之間供給處理液。若將噴嘴部之2個氣體噴出口中之一者視為形成作為將處理液朝向導引面之下端端緣516搬運之氣流之薄膜流的第1氣體噴出口，另一者即成為形成撞擊自下端端緣飛散之處理液之氣流的第2氣體噴出口。藉此，可吐出均勻之粒徑之多數的液滴，而適當地對基板進行處理。

Description

基板處理裝置
本發明係關於基板處理裝置。
過去，於半導體基板(以下，簡稱為「基板」)之製造步驟中，利用對基板表面供給處理液之液滴之基板處理裝置。例如，於日本專利特開2004-349501號公報(文獻1)之基板處理裝置中，安裝有所謂外部混合型之雙流體噴嘴。於雙流體噴嘴之一端部，開設有環狀之氣體吐出口，並於氣體吐出口之中心部附近開設有液體吐出口。自液體吐出口所吐出之純水雖大致呈直線前進，但由於自環狀之氣體吐出口所吐出之氮氣係以朝向殼體外之匯流點匯流之方式前進，因此氮氣與純水會在匯流點上撞擊而混合，而形成純水之液滴之噴流。
又，日本專利第5261077號公報(文獻2)被安裝於基板洗淨裝置之洗淨噴嘴，係於筒狀體之壁面穿設有複數個吐出孔，並於該壁面中與複數個吐出孔對向之部位之外壁面貼設有壓電元件。藉由對壓電元件施加交流電壓，而對筒狀體內部之洗淨液賦予振動，從而使洗淨液之液滴自複數個吐出孔被吐出。
再者，於日本專利第2797080號公報中，揭示有生成用以微細粉末化或使其氣化之液滴之噴嘴。於該噴嘴中，液體自供給口被供給至傾斜面，該液體係藉由使其沿著傾斜面高速流動之空 氣流被拉伸為薄膜狀而成為薄膜流。薄膜流係由空氣流所加速而自傾斜面之前端被噴射至氣體中，成為微細顆粒之液滴。
然而，於文獻1之雙流體噴嘴中，體積中數直徑(volume median diameter)雖設為例如10μm至16μm，但液滴之粒徑分布會變得較大。近年來，形成於基板表面之圖案更趨微細化，於存在有粒徑較大之液滴之情形時，圖案等易產生缺陷。另一方面，於文獻2之洗淨噴嘴中，例如，平均液滴直徑為15μm以上且30μm以下，液滴直徑之分布為3σ(σ為標準差)且收斂在2μm以下，可防止因粒徑較大之液滴導致圖案等之缺陷的產生。然而，於文獻2之洗淨噴嘴中，每單位時間內自既定之範圍所吐出之液滴數，遠比雙流體噴嘴更少。因此，為了進行與雙流體噴嘴同等之處理，必須將該洗淨噴嘴大型化或延長洗淨時間等。
本發明係應用於基板處理裝置，其目的在於吐出均勻之粒徑之多數之液滴，來適當地對基板進行處理。
本發明之基板處理裝置，其具備有：基板旋轉機構，其使基板旋轉；噴嘴部，其朝向上述基板之主面吐出處理液之液滴；及噴嘴移動機構，其使上述噴嘴部沿著上述主面之方向移動；上述噴嘴部具備有：導引面；第1氣體噴出口，其藉由沿著上述導引面噴出氣體，形成沿著上述導引面流動之第1氣流；處理液供給口，其係設置於上述導引面，對上述第1氣流與上述導引面之間供給上述處理液；及第2氣體噴出口，其形成在上述導引面之端部附近撞擊自上述端部飛散之上述處理液之第2氣流。
根據本發明，可吐出均勻之粒徑之多數之液滴，來適 當地對基板進行處理。
於本發明一較佳形態中，上述導引面係以既定之中心軸為中心之圓錐面，上述處理液供給口係呈以上述中心軸為中心之環狀，且設置有以上述中心軸為中心之環狀噴出口，且氣體係自上述圓錐面之基部朝向頂部之方向自上述環狀噴出口沿上述圓錐面噴出，上述環狀噴出口之一部分係作為上述第1氣體噴出口而發揮作用，上述環狀噴出口之另一部分係作為上述第2氣體噴出口而發揮作用。
於該情形時，較佳為上述噴嘴部進一步具備有輔助氣體噴出口，其係設於上述圓錐面之上述頂部附近，沿著上述中心軸噴出氣體。
於本發明另一較佳形態中，上述噴嘴部進一步具備有其他導引面，上述導引面係於上述端部具有線狀之端緣，上述其他導引面具有與上述導引面之上述端緣平行且接近上述端緣、或與上述端緣一致之其他端緣，上述第2氣體噴出口係沿著上述其他導引面，自與上述其他導引面之上述其他端緣之相反側朝向上述其他端緣之方向噴出氣體。
於該情形時，較佳為上述導引面及上述其他導引面包含板狀構件之側面之一部分，且上述第1氣體噴出口、上述處理液供給口及上述第2氣體噴出口分別為朝上述板狀構件之至少一主面及上述側面開口之狹縫。
於本發明又一較佳形態中，上述噴嘴部進一步具備有以既定之中心軸為中心之筒狀導引部，於上述筒狀導引部中，壁厚隨著自一端朝向另一端而逐漸減小，上述筒狀導引部之內周面及外 周面之一者係包含於上述導引面，而另一者係包含於另一導引面，上述導引面係於上述另一端具有環狀之端緣，上述第1氣體噴出口及上述處理液供給口係呈以上述中心軸為中心之環狀，上述第1氣體噴出口係沿著上述導引面自上述筒狀導引部之上述一端朝向上述另一端之方向噴出氣體，上述第2氣體噴出口係呈以上述中心軸為中心之環狀，上述第2氣體噴出口係沿著上述其他導引面且朝自上述筒狀導引部之上述一端朝向上述另一端之方向噴出氣體。
較佳之基板處理裝置，上述導引面之上述端緣係平行於上述基板之上述主面。
上述噴嘴部亦可進一步具備有其他處理液供給口，其係設於上述另一導引面，對上述第2氣流與上述其他導引面之間供給處理液。
於本發明之一形式中，基板處理裝置進一步具備有液滴直徑變更部，其變更自上述噴嘴部被吐出至上述基板之上述主面上之液滴之粒徑。
於該情形時，較佳為上述液滴直徑變更部係調整來自上述第1氣體噴出口之氣體之流量、或調整來自上述處理液供給口之上述處理液之流量。
於本發明之另一形式中，基板處理裝置進一步具備有：第1氣體流量調整部，其調整自上述第1氣體噴出口所噴出之氣體之流量；第2氣體流量調整部，其調整自上述第2氣體噴出口所噴出之氣體之流量；及控制部，其藉由控制上述第1氣體流量調整部及上述第2氣體流量調整部，來變更液滴之吐出方向。
較佳為上述控制部係於上述液滴自上述噴嘴部飛散 之期間，變更上述吐出方向。
於本發明之又一形式中，基板處理裝置進一步具備有噴嘴升降機構，其使上述噴嘴部朝垂直於上述基板之上述主面之上下方向進行升降。
於該情形時，亦可藉由上述噴嘴升降機構變更上述上下方向上之上述噴嘴部之位置，可變更液滴在上述主面上分散之區域之大小。
上述之目的及其他目的、特徵、態樣及優點，可藉由參照附圖及以下所進行之本發明詳細的說明而明朗化。
1‧‧‧基板處理裝置
5、5a、5b‧‧‧噴嘴部
9‧‧‧基板
10‧‧‧控制部
21‧‧‧旋轉馬達
22‧‧‧旋轉夾頭
23‧‧‧杯體
41‧‧‧氣體供給部
42‧‧‧處理液供給部
43‧‧‧噴嘴移動機構
44‧‧‧噴嘴升降機構
51‧‧‧本體板
52‧‧‧蓋構件
91‧‧‧基板之主面(上表面)
221‧‧‧軸
311‧‧‧清洗液供給部
312‧‧‧清洗液噴嘴
321‧‧‧保護液供給部
322‧‧‧保護液噴嘴
411‧‧‧氣體供給管
412‧‧‧氣體流量調整部
421‧‧‧處理液供給管
422‧‧‧處理液流量調整部
431‧‧‧臂
511、531、551‧‧‧導引面
512、552‧‧‧氣體噴出口
513、533、553‧‧‧處理液供給口
514‧‧‧氣室
515‧‧‧處理液室
516、536、556‧‧‧下端端緣
520‧‧‧對向面
521‧‧‧凹部
522‧‧‧氣體連絡道
523‧‧‧處理液連絡道
524‧‧‧連接部
525‧‧‧連接部
532‧‧‧環狀噴出口
534‧‧‧氣室
535‧‧‧處理液室
537‧‧‧輔助氣體噴出口
538‧‧‧輔助氣體連絡道
541‧‧‧第1構件
542‧‧‧第2構件
543‧‧‧第3構件
550‧‧‧筒狀導引部
554‧‧‧氣體連絡道
555‧‧‧處理液連絡道
561‧‧‧筒狀構件
C1‧‧‧中心軸
J1‧‧‧旋轉軸
圖1為顯示第1實施形態之基板處理裝置之構成的圖。
圖2為噴嘴部的前視圖。
圖3為噴嘴部的側視圖。
圖4為本體板的前視圖。
圖5為顯示基板處理流程的圖。
圖6為顯示使用噴嘴部之基板之處理之一例的圖。
圖7為顯示處理液之流量及氣體之流量與液滴之粒徑之關係的圖。
圖8A為顯示使用噴嘴部之基板之處理之另一例的圖。
圖8B為顯示使用噴嘴部之基板之處理之另一例的圖。
圖9A為顯示使用噴嘴部之基板之處理之另一例的圖。
圖9B為顯示使用噴嘴部之基板之處理之另一例的圖。
圖10為第2實施形態之噴嘴部的剖視圖。
圖11為第3實施形態之噴嘴部的剖視圖。
圖12為顯示本體板之另一例的圖。
圖1為顯示本發明之第1實施形態之基板處理裝置1之構成的圖。基板處理裝置1之各構成元件，係藉由控制部10所控制。基板處理裝置1具備有作為基板保持部之旋轉夾頭22、作為基板旋轉機構之旋轉馬達21、及包圍旋轉夾頭22之周圍之杯體23。基板9係載置於旋轉夾頭22上。旋轉夾頭22係藉由使複數個夾持構件接觸基板9之周緣，而夾持基板9。藉此，基板9係藉由旋轉夾頭22被保持為水平之姿勢。於以下之說明中，將朝向上方之基板9之主面91稱為「上表面91」。於上表面91形成有微細之圖案。
於旋轉夾頭22之下表面，連接有朝上下方向(鉛垂方向)延伸之軸221。作為軸221之中心軸之旋轉軸J1，係垂直於基板9之上表面91，且通過基板9之中心。旋轉馬達21係使軸221旋轉。藉此，旋轉夾頭22及基板9係以朝向上下方向之旋轉軸J1為中心進行旋轉。再者，旋轉夾頭22也可為吸附基板9之背面的構造等。
基板處理裝置1具備有清洗液供給部311、清洗液噴嘴312、保護液供給部321、保護液噴嘴322、氣體供給部41、處理液供給部42、噴嘴部5、噴嘴移動機構43、及噴嘴升降機構44。於清洗液供給部311中，清洗液之供給源係經由閥被連接於清洗液噴嘴312。於保護液供給部321中，後述之保護液之供給源係經由閥被連接於保護液噴嘴322。
氣體供給部41具有2個氣體供給管411。2個氣體供給管411之一端係合流，並被連接於後述之作為液滴生成用之氣體的氮氣之供給源。2個氣體供給管411之另一端，係連接於噴嘴部5。於各氣體供給管411設有氣體流量調整部412。氣體供給部41，只要使氮氣以外之氣體被供給至噴嘴部5即可。
處理液供給部42具有2個處理液供給管421。2個處理液供給管421之一端係合流，並被連接於作為液滴生成用之處理液的純水之供給源。2個處理液供給管421之另一端，係連接於噴嘴部5。於各處理液供給管421設有處理液流量調整部422。於處理液供給部42中，亦可使純水以外之液體作為液滴生成用之處理液而被供給至噴嘴部5。於以下之說明中，簡稱為「處理液」之情形，係指被供給至噴嘴部5之液滴生成用之處理液。
保護液噴嘴322及噴嘴部5係安裝於噴嘴移動機構43之臂431。噴嘴移動機構43係藉由使臂431以平行於旋轉軸J1之軸為中心進行轉動，而選擇性地將保護液噴嘴322及噴嘴部5配置在對向於基板9之上表面91之對向位置、及在水平方向上離開基板9之待機位置。噴嘴升降機構44係與臂431一起使保護液噴嘴322及噴嘴部5沿垂直於上表面91之上下方向進行升降。清洗液噴嘴312亦可藉由其他之噴嘴移動機構或其他之噴嘴升降機構，與噴嘴部5等同樣地進行移動。
圖2為噴嘴部5的前視圖，圖3為噴嘴部5的側視圖。如圖2及圖3所示，噴嘴部5具備有本體板51及2個蓋構件52。本體板51及蓋構件52，例如由聚四氟乙烯(PTFE)或石英所形成。本體板51係被夾持而保持於呈大致長方體狀之2個蓋構件52 之間。詳細而言，於各蓋構件52中，在與另一蓋構件52之對向面520形成有凹部521。本體板51係於使2個蓋構件52之對向面520彼此接觸之狀態下，被配置於2個蓋構件52之凹部521內。實際上，除了本體板51之後述之下端端緣516(參照後述之圖4)之附近外，本體板51之周圍係由2個蓋構件52所覆蓋。
各蓋構件52具有1個氣體連絡道522、及1個處理液連絡道523。氣體連絡道522，係連絡被設於圖2及圖3之蓋構件52之上表面之連接部524、與凹部521之底面(即平行於對向面520之凹部521內的面)之間。於該連接部524，連接有氣體供給管411。處理液連絡道523，係連絡被設於蓋構件52之與對向面520為相反側之面的連接部525、與凹部521之上述底面之間。於該連接部525，連接有處理液供給管421。
圖4為本體板51的前視圖。本體板51係固定厚度之板狀構件。本體板51具備有2個導引面511、2個氣體噴出口512、2個處理液供給口513、2個氣室514及2個處理液室515。各導引面511下側之端部，具有朝垂直於圖4之紙面之方向延伸之直線狀的下端端緣516。於本實施形態中，2個導引面511之下端端緣516大致一致。2個導引面511以下端端緣516為頂點所夾之角度，在下端端緣516伸長之方向之所有位置為固定。2個導引面511所夾之角度，例如為銳角。下端端緣516延伸之方向，由於與本體板51之厚度方向一致，因此於以下之說明中，稱為「板厚方向」。
於本體板51被夾在於2個蓋構件52之間的狀態下(參照圖2)，本體板51垂直於板厚方向之兩主面，除了下端端緣516 附近外，係由蓋構件52之凹部521之底面所覆蓋。藉此，液體及氣體在2個氣室514及2個處理液室515之間無法移動。於2個氣室514，分別連接有2個蓋構件52之氣體連絡道522(圖4中以二點鏈線所示)。因此，氣體可藉由氣體供給部41(參照圖1)，經由氣體供給管411及氣體連絡道522填充至氣室514內。同樣地，於2個處理液室515，分別連接有2個蓋構件52之處理液連絡道523(圖4中以二點鏈線所示)。因此，處理液可藉由處理液供給部42，經由處理液供給管421及處理液連絡道523填充至處理液室515內。
各導引面511除了處理液供給口513之部位外，係自下端端緣516連續至氣室514內之平滑面。導引面511之法線係垂直於板厚方向。氣體噴出口512，係由處理液供給口513與氣室514之間的導引面511之一部分、及以等間隔對向於該部分之面所形成，且自氣室514連續。藉由氣體供給部41朝向氣室514內氣體之供給，氣體係自氣體噴出口512沿著導引面511噴出。亦即，氣體係沿著導引面511朝自下端端緣516之相反側(氣室514側)朝向下端端緣516之方向噴出。藉此，形成朝向下端端緣516並且沿著導引面511流動之氣流。
處理液供給口513係由垂直於板厚方向且相互平行之2個面所形成。處理液供給口513係自處理液室515連續且於導引面511開口。亦即，處理液供給口513係設於導引面511。利用處理液供給部42朝向處理液室515內供給處理液，藉此使處理液自處理液供給口513被供給至上述氣流與上述導引面511之間。如前所述，於噴嘴部5中，本體板51之兩主面除了下端端緣516附近外，係由蓋構件52之凹部521之底面所覆蓋。因此，該底面亦 可視為氣體噴出口512及處理液供給口513之各者之一部分。
於本體板51中，下端端緣516附近之2個導引面511之部位，未被本體板51之任何其他部位所覆蓋，而包含於本體板51本身之側面。換言之，2個導引面511包含本體板51之側面之一部分。於本體板51中，除了兩主面外之所有的面，具有垂直於板厚方向之法線。於本體板51之製作時，2個氣體噴出口512及2個處理液供給口513係藉由鋼線放電加工等而形成為於兩主面及側面開口之微細之狹縫。因此，不用進行複雜之加工，即可容易地形成氣體噴出口512及處理液供給口513，而可價廉地製作噴嘴部5。本實施形態之本體板51包含下端端緣516並且呈相對於朝圖4之縱向擴大之面對稱的形狀。
根據噴嘴部5之設計，2個氣體噴出口512及2個處理液供給口513，亦可藉由既定之溝槽加工而形成為於本體板51之一主面及側面開口之狹縫。氣體噴出口512及處理液供給口513之各者，由於為於本體板51之至少一主面及側面開口之狹縫，藉此可容易地製作噴嘴部5。
圖5為顯示基板處理裝置1之基板9之處理流程的圖。首先，藉由外部之搬送機構將未處理之基板9搬入圖1之基板處理裝置1內，並藉由旋轉夾頭22所保持(步驟S11)。接著，藉由旋轉馬達21，開始使基板9以既定之旋轉數(旋轉速度)進行旋轉。然後，藉由清洗液供給部311，經由位於基板9上方之清洗液噴嘴312，使作為清洗液之純水被連續地供給至上表面91之中央部。上表面91上之純水係藉由基板9之旋轉朝外緣部擴散，使純水被供給至上表面91之整體。藉此，使上表面91由純水所覆蓋(步驟 S12)。純水之供給會持續既定時間，然後被停止。
接著，藉由噴嘴移動機構43使噴嘴部5及保護液噴嘴322被配置在對向於基板9之上表面91之對向位置。然後，藉由氣體供給部41使氣體被連續地供給至噴嘴部5之氣室514(參照圖4)內，並且藉由處理液供給部42使處理液被連續地供給至噴嘴部5之處理液室515內。藉由自各氣體噴出口512所噴出之氣體形成沿著導引面511流動之氣流，使處理液自處理液供給口513被供給至氣流與導引面511之間。處理液係於氣流與導引面511之間被拉伸而成為薄膜流，且於下端端緣516離開導引面511而飛散。
此處，如前所述，於噴嘴部5設有2個導引面511，且兩導引面511共有下端端緣516。若聚焦沿著一導引面511流動而自下端端緣516飛散之處理液，沿著另一導引面511流動之氣流便會於下端端緣516附近撞擊該處理液。亦即，若將2個氣體噴出口512中之一者視為形成作為將處理液朝向下端端緣516搬運之氣流之薄膜流的第1氣體噴出口，另一者即成為形成撞擊自下端端緣516飛散之處理液之氣流的第2氣體噴出口。藉此，可生成均勻之粒徑之多數的液滴。又，沿著一導引面511流動而自下端端緣516飛散之處理液，亦於下端端緣516附近撞擊沿著另一導引面511流動而自下端端緣516飛散之處理液。噴嘴部5亦可視為沿著2個導引面511流動之處理液之薄膜流彼此在下端端緣516之附近相互撞擊。噴嘴部5所生成之液滴，係朝向基板9之上表面91。如此一來，使處理液之液滴自噴嘴部5朝向上表面91被吐出(步驟S13)。
此時，如圖6所示，藉由保護液供給部321，經由保護液噴嘴322使保護液被連續地供給至上表面91。保護液噴嘴 322例如為直管型噴嘴，且於上表面91上以使保護液於藉由噴嘴部5吐出液滴之吐出區域擴散之方面相對於上下方向傾斜地設置。因此，於基板9之上表面91，液滴係自噴嘴部5被吐出至附著有保護液之區域。圖6中，對保護液之膜賦予符號81。保護液例如為SC-1(含氫氧化銨(NH4OH)及過氧化氫(H2O2)之混合液；標準清潔液1(Standard clean 1))。因此，附著於基板9之上表面91之粉塵等異物與基板9之結合力，藉由SC-1而被減弱。於該狀態下，液滴自噴嘴部5被朝向上表面91吹抵，使該異物藉由液滴之撞擊而以物理方式去除。當然，亦可根據基板9與異物之結合力等，來省略保護液之吐出。又，亦可利用純水或碳酸水等SC-1以外之保護液。
又，藉由圖1之噴嘴移動機構43擺動臂431，使噴嘴部5及保護液噴嘴322沿著基板9之上表面91的方向移動。例如，來自噴嘴部5之液滴之吐出區域(即來自保護液噴嘴322之保護液之吐出區域)，係於基板9之中央部與外緣部之間往返複數次。此外，基板9以既定之旋轉數進行旋轉。藉此，使處理液之液滴及保護液被供給至基板9之上表面91的整體。處理液之液滴及保護液之吐出持續了既定時間後被停止。
若液滴對基板9之處理結束，噴嘴部5及保護液噴嘴322便藉由噴嘴移動機構43在水平方向上朝向離開基板9之待機位置移動。然後，藉由清洗液供給部311，經由位於基板9之上方之清洗液噴嘴312，使清洗液被連續地供給至上表面91(步驟S14)。藉此，上表面91上之保護液等被清洗液所沖洗。於清洗液之供給中，繼續藉由旋轉馬達21之基板9之旋轉。清洗液之供給持續既定時間，然後被停止。
若清洗液之供給結束，藉由旋轉馬達21使基板9以較上述處理中之旋轉數更高之旋轉數進行旋轉。藉此，使附著於基板9之上表面91之清洗液藉由離心力被甩至周圍。其結果，將上表面91上之清洗液去除，而使基板9乾燥(步驟S15)。乾燥後之基板9係藉由外部之搬送機構自基板處理裝置1被搬出，而結束基板處理裝置1之處理(步驟S16)。
圖7為顯示處理液供給口513之處理液之流量及氣體噴出口512之氣體之流量與自噴嘴部5所吐出之液滴之粒徑之關係的圖。圖7之縱軸顯示液滴之平均粒徑，橫軸顯示2個處理液供給口513之處理液之合計流量。2個處理液供給口513之處理液之流量相同。又，圖7中之實心方點，顯示來自各氣體噴出口512之氣體之流量為每分鐘30公升(30[L/min])之情形時之液滴的粒徑，空心圓圈顯示氣體之流量為60[L/min]之情形時之液滴的粒徑。2個氣體噴出口512之氣體之流量相同。該氣體係以既定之壓力被供給至氣體噴出口512。再者，液滴之粒徑係於自下端端緣516僅離開既定距離之位置，以雷射光散射方式之粒徑測量裝置來測量。
如圖7所示，於氣體之流量為30[L/min]之情形時，藉由使處理液之流量自每分鐘18毫升(18[mL/min])逐漸增大至55[mL/min]，液滴之粒徑自約12微米(μm)係增大為約20μm。又，於氣體之流量為60(L/min)之情形時，藉由使處理液之流量自18[mL/min]逐漸增大至56[mL/min]，液滴之粒徑自約7μm係增大為約10μm。
如此，於基板處理裝置1中，藉由氣體流量調整部412調整來自氣體噴出口512之氣體之流量、或藉由處理液流量調 整部422調整來自處理液供給口513之處理液之流量，可變更自噴嘴部5被吐出至基板9之上表面91之液滴的粒徑(後述之圖10及圖11之噴嘴部5a、5b也相同)。換言之，氣體流量調整部412及處理液流量調整部422，係變更被吐出至上表面91上之液滴之粒徑的液滴粒徑變更部。實際上，噴嘴部5液滴之粒徑分布也較小。亦即，可吐出均勻之粒徑之液滴。
如以上所說明，於基板處理裝置1之噴嘴部5中，處理液被供給至沿著導引面511流動之氣流與該導引面511之間。然後，在導引面511之下端端緣516附近，沿著另一導引面511流動之氣流撞擊自下端端緣516飛散之處理液。藉此，噴嘴部5可吐出均勻之粒徑之多數之液滴。又，藉由旋轉馬達21一邊使基板9旋轉，噴嘴移動機構43一邊使噴嘴部5沿著基板9之上表面91的方向移動，可實現藉由處理液之液滴來對基板9之上表面91之整體適當地進行處理。此外，藉由下端端緣516平行於基板9之上表面91，可縮短對上表面91之廣範圍吐出液滴而對基板9進行處理所需之時間，並且可實現對液滴之吐出區域之整體進行均勻之處理。
於基板處理裝置1中，藉由液滴粒徑變更部變更被吐出至上表面91之液滴之粒徑，可對應在上表面91上形成有容易倒塌之微細圖案之情形、或需要強力之物理洗淨之情形等，基板9之處理上之各種條件。
於基板處理裝置1中，2個氣體噴出口512之氣體之流量，不一定要相同。例如，如圖8A及圖8B所示，於沿著一導引面511流動之氣體之流量較沿著另一導引面511流動之氣體之 流量大之情形時，可根據兩導引面511之氣體之流量的差異，使液滴朝向與下端端緣516之正下方不同之上表面91上之區域被吐出。於圖8A及圖8B中，以箭頭A1之長度顯示沿著各導引面511流動之氣體之流量。又，以虛線顯示液滴分散(擴散)之範圍(後述之圖9A及圖9B也相同)。
如上所述，於基板處理裝置1中，調整自氣體噴出口512所噴出之氣體之流量的氣體流量調整部412，係相對於2個氣體噴出口512被個別地設置，藉由控制部10控制2個氣體流量調整部412，來變更液滴之吐出方向。藉此，假設即便於藉由噴嘴移動機構43之移動噴嘴部5之移動範圍有限制之情形時等，亦可實現自噴嘴部5朝向上表面91之廣範圍吐出液滴。又，亦可於液滴自噴嘴部5飛散之期間，藉由控制部10逐漸地變更自2個氣體噴出口512所噴出氣體之流量，來變更液滴之吐出方向。藉此，例如，於將噴嘴部5之位置保持為固定之狀態下，可使液滴於上表面91上分散之區域移動某程度。變更液滴之吐出方向之上述方法，亦可利用於後述之圖11之噴嘴部5b。
自噴嘴部5所吐出之液滴，一邊朝垂直於上下方向及下端端緣516之方向擴散，一邊朝向上表面91。因此，如圖9A及圖9B所示，亦可藉由噴嘴升降機構44(參照圖1)變更上下方向之噴嘴部5之位置，來變更液滴在上表面91上分散之區域、即變更吐出區域之大小(後述之圖10及圖11之噴嘴部5a及5b也相同)。於圖9A及圖9B中，根據以旋轉軸J1為中心之徑向上之噴嘴部5之位置，變更噴嘴部5之高度(上下方向之位置)。藉此，可變更上表面91上每單位面積飛散之液滴的量。又，亦可變更吐出區域之 大小或撞擊上表面91之液滴之速度(物理洗淨之強度或對上表面91施加之能量)。其結果，可針對各步驟變更處理之程度等，增大基板處理裝置1之處理的自由度。
圖10為顯示本發明之第2實施形態之噴嘴部5a的圖。圖10之噴嘴部5a之外形，具有以既定之中心軸J1為中心之大致圓錐形狀之下部、及圓柱狀之上部。噴嘴部5a具備有導引面531、環狀噴出口532、處理液供給口533、氣室534、處理液室535、輔助氣體噴出口537、及輔助氣體連絡道538。於圖10之噴嘴部5a中，該等構成元件僅各設置1個。導引面531係以中心軸C1為中心之大致圓錐面。導引面531之下側之端部，具有以中心軸C1為中心之環狀之下端端緣536。環狀之下端端緣536，亦為輔助氣體噴出口537之端緣。
於設有噴嘴部5a之基板處理裝置1中，設有2個氣體供給管411及1個處理液供給管421。2個氣體供給管411分別被連接於氣室534及輔助氣體連絡道538。處理液供給管421係連接於處理液室535。導引面531除了處理液供給口533之部位外，係自下端端緣536連續至氣室534內之平滑面。以中心軸C1為中心之環狀噴出口532，係藉由處理液供給口533與氣室534之間之導引面531的部分、及以等間隔對向於該部分之面所形成，且自氣室534連續。藉由氣體供給部41(參照圖1)朝向氣室534內氣體之供給，氣體係自環狀噴出口532沿著導引面531噴出。亦即，氣體係沿著頂部位於較基部更下方之大致圓錐面即導引面531，朝自該基部朝向該頂部之方向被噴出。藉此，形成朝向下端端緣536並且沿著導引面531流動之氣流。
又，輔助氣體噴出口537係由沿著中心軸C1延伸之圓筒面所形成。輔助氣體噴出口537，係自輔助氣體連絡道538連續且於該頂部附近開口。亦即，輔助氣體噴出口537係設於該頂部附近。藉由利用氣體供給部41朝向輔助氣體連絡道538之氣體的供給，氣體係自輔助氣體噴出口537沿著中心軸C1被噴出。例如，自輔助氣體噴出口537所噴出之氣體之流量，小於自環狀噴出口532所噴出之氣體之流量。處理液供給口533係呈以中心軸C1為中心之環狀，且由沿著中心軸C1延伸並且相互平行之2個圓筒面所形成。處理液供給口533係自處理液室535連續且於導引面531開口。藉由利用處理液供給部42朝向處理液室535內之處理液的供給，處理液係自處理液供給口533被供給至上述氣流與導引面531之間。
於噴嘴部5a之製作時，以中心軸C1為中心之筒狀之第1構件541係插入大致筒狀之第2構件542，而該第2構件542係插入大致筒狀之第3構件543。導引面531包含第1構件541之外周面之一部分、及第2構件542之外周面之一部分。環狀噴出口532及氣室534係由第2構件542之外周面之一部分、及第3構件543之內周面之一部分所形成。處理液供給口533及處理液室535係由第1構件541之外周面之一部分、及第2構件542之內周面之一部分所形成。輔助氣體噴出口537及輔助氣體連絡道538係由第1構件541之內周面所形成。噴嘴部5a(之第1至第3構件541~543)，例如由聚四氟乙烯(PTFE)或石英形成(後述之圖11之噴嘴部5b也相同)。
於圖10之噴嘴部5a中，藉由自環狀噴出口532所 噴出之氣體來形成沿著導引面531流動之氣流，使處理液自處理液供給口533被供給至氣流與導引面531之間。處理液在氣流與導引面531之間被拉伸成為薄膜流，並於下端端緣536離開導引面531而飛散。
此處，若聚焦由自環狀噴出口532之一部分噴出之氣體所拉伸而自下端端緣536飛散之處理液，自環狀噴出口532之另一部分被噴出而沿著導引面531流動之氣流，便在下端端緣536附近撞擊該處理液。亦即，環狀噴出口532之一部分係作為形成作為將處理液朝向下端端緣536搬運之氣流之薄膜流的第1氣體噴出口而發揮作用，環狀噴出口532之另一部分係作為形成撞擊自下端端緣536飛散之處理液之氣流的第2氣體噴出口而發揮作用。藉此，可生成均勻之粒徑之多數之液滴。噴嘴部5a，亦可視為處理液之薄膜流彼此在下端端緣536之附近相互進行撞擊。
如上所述，圖10之噴嘴部5a，可吐出均勻之粒徑之多數之液滴，於具有噴嘴部5a之基板處理裝置1中，可適當地對基板9進行處理。又，噴嘴部5a具有沿著中心軸C1噴出氣體之輔助氣體噴出口537，藉此可容易地變更朝向基板9所吐出液滴之狀態(例如，液滴之粒徑或吐出速度等)。
圖11為顯示本發明第3實施形態之噴嘴部5b的圖。圖11之噴嘴部5b，具備有2個導引面551、2個氣體噴出口552、2個處理液供給口553、2個氣體連絡道554、及2個處理液連絡道555。2個導引面551分別包含以既定之中心軸C1為中心之筒狀導引部550之內周面及外周面。筒狀導引部550係筒狀構件561之端部。於筒狀導引部550中，徑向之厚度隨著離開筒狀構件561 之中央部而逐漸減少。亦即，若於筒狀導引部550將筒狀構件561之中央部側設為一端，則壁厚隨著自該一端朝向另一端而逐漸減小。於本實施形態中，2個導引面551係以中心軸C1為中心之大致圓錐台面。各導引面551下側之端部，係筒狀導引部550之該另一端，且具有以中心軸C1為中心之環狀之下端端緣556。2個導引面551之下端端緣556大致一致。於圖11中，2個導引面551中一導引面551之直徑係隨著朝向下端端緣556而逐漸減小，另一導引面551之直徑雖隨著朝向下端端緣556而逐漸增大，但也可為例如2個導引面551之雙方之直徑隨著朝向下端端緣556而逐漸增大或減小。
於設有噴嘴部5b之基板處理裝置1中，設置2個氣體供給管411及2個處理液供給管421。2個氣體供給管411分別被連接於2個氣體連絡道554。2個處理液供給管421分別被連接於2個處理液連絡道555。各導引面551除了處理液供給口553之部位外，係自下端端緣556連續至氣體連絡道554之平滑面。各氣體噴出口552係呈以中心軸C1為中心之環狀。氣體噴出口552係由處理液供給口553與氣體連絡道554之間之導引面551之部分、及以等間隔而對向於該部分之面所形成，且自氣體連絡道554連續。藉由利用氣體供給部41(參照圖1)朝向氣室554內之氣體的供給，氣體係自氣體噴出口552沿著導引面551被噴出。亦即，氣體係沿著作為圓錐台面之導引面551，朝自筒狀導引部550之上述一端朝向另一端之方向被噴出。藉此，形成朝向下端端緣556並且沿著導引面531流動之氣流。
各處理液供給口553係呈以中心軸C1為中心之環 狀，且由沿著中心軸C1延伸並且相互平行之2個圓筒面所形成。處理液供給口553，係自處理液連絡道555連續且於導引面551開口。藉由利用處理液供給部42朝向處理液連絡道555內之處理液的供給，處理液係自處理液供給口553被供給至上述氣流與導引面551之間。處理液在氣流與導引面551之間被拉伸而成為薄膜流，並於下端端緣556離開導引面551為飛散。
此處，如前所述，於噴嘴部5b設有2個導引面551，且兩導引面551共有下端端緣556。若聚焦沿著一導引面551流動而自下端端緣556飛散之處理液，沿著另一導引面551流動之氣流便會於下端端緣556附近撞擊該處理液。亦即，若將2個氣體噴出口552中之一者視為形成作為將處理液朝向下端端緣556搬運之氣流之薄膜流的第1氣體噴出口，另一者即成為形成撞擊自下端端緣556飛散之處理液之氣流的第2氣體噴出口。藉此，可生成均勻之粒徑之多數之液滴。噴嘴部5b亦可視為沿著2個導引面551流動之處理液之薄膜流彼此在下端端緣556之附近相互撞擊。
如上所述，圖11之噴嘴部5b，可吐出均勻之粒徑之多數之液滴，於具有噴嘴部5b之基板處理裝置1中，可適當地對基板9進行處理。又，噴嘴部5b藉由環狀之下端端緣556平行於基板9之上表面91，可容易地實現對上表面91之整體進行均勻之處理。
於上述基板處理裝置1中可進行各種之變形。
例如，於具有圖4之本體板51之噴嘴部5中，亦可於2個導引面511之下端端緣之間，設置板厚方向較長之輔助氣體噴出口。於該情形時，2個導引面511之下端端緣，係相互地平行 且接近地被設置。
於設有2個導引面511之圖4之噴嘴部5中，亦可省略一導引面511之處理液供給口513。同樣地，於設有2個導引面551之圖11之噴嘴部5b中，亦可省略包含筒狀導引部550之內周面及外周面之一者之導引面551之處理液供給口553。於任一之情形時，藉由使沿著該一導引面511、551流動之氣流撞擊自另一導引面511、551之處理液供給口513、553所供給而自下端端緣516、556飛散之處理液，可吐出均勻之粒徑之多數之液滴。根據噴嘴部之設計，亦可省略對撞擊飛散之處理液之氣流進行導引之導引面。就有效率地生成多數之液滴之觀點而言，較佳為在該一導引面511、551亦設置將處理液供給至沿著該一導引面511、551流動之氣流與該一導引面511、551之間之處理液供給口513、553。
在垂直於噴嘴部5之下端端緣516之截面、及包含噴嘴部5a、5b之中心軸C1之截面中，導引面511、531、551之形狀亦可為彎曲。又，如圖12所示，氣體噴出口512之下端、即以等間隔對向於導引面511之面之下端，亦可被配置於下端端緣516之上側附近。形成沿著導引面511流動之氣流之氣體噴出口512，可以各種態樣來實現(噴嘴部5a、5b亦同)。再者，於圖12之例中，氣體噴出口512係直接開口於作為板狀構件之本體板51之側面，處理液供給口513係經由氣體噴出口512之一部分而間接地開口於該側面。
於基板處理裝置1中，亦可自2個氣體供給管411對噴嘴部5、5a、5b供給種類互不相同之氣體。同樣地，亦可自2個處理液供給管421對噴嘴部5、5b供給種類互不相同之處理液。
旋轉基板9之基板旋轉機構，除了使軸旋轉之馬達外，例如，亦可為藉由包含複數個線圈之圓環狀之定子部而使包含環狀之永久磁鐵之轉子部以懸浮狀態進行旋轉之機構等。又，噴嘴移動機構除了轉動被安裝於臂之噴嘴部之機構外，亦可為使噴嘴部直線移動之機構等。
於基板處理裝置1所處理之基板並不限定於半導體基板，亦可為玻璃基板或其他基板。
上述實施形態及各變形例之構成，只要不相互矛盾亦可適當地組合。
雖已對發明詳細地描述並加以說明，但上述說明僅為例示而非用以限定者。因此，只要不超出本發明之範圍，即可為各種之變形或態樣。
51‧‧‧本體板
511‧‧‧導引面
512‧‧‧氣體噴出口
513‧‧‧處理液供給口
514‧‧‧氣室
515‧‧‧處理液室
516‧‧‧下端端緣
522‧‧‧氣體連絡道
523‧‧‧處理液連絡道

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，其具備有：基板旋轉機構，其使基板旋轉；噴嘴部，其朝向上述基板之主面吐出處理液之液滴；及噴嘴移動機構，其使上述噴嘴部沿著上述主面之方向移動；上述噴嘴部具備有：導引面；第1氣體噴出口，其藉由沿著上述導引面噴出氣體，形成沿著上述導引面流動之第1氣流；處理液供給口，其係設於上述導引面，對上述第1氣流與上述導引面之間供給上述處理液；及第2氣體噴出口，其形成在上述導引面之端部附近撞擊自上述端部飛散之上述處理液之第2氣流。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述導引面係以既定之中心軸為中心之圓錐面，上述處理液供給口係呈以上述中心軸為中心之環狀，設置有以上述中心軸為中心之環狀噴出口，且氣體係自上述圓錐面之基部朝向頂部之方向，自上述環狀噴出口沿著上述圓錐面噴出，上述環狀噴出口之一部分係作為上述第1氣體噴出口而發揮作用，上述環狀噴出口之另一部分係作為上述第2氣體噴出口而發揮作用。
  3. 如請求項2之基板處理裝置，其中，上述噴嘴部進一步具備有輔助氣體噴出口，其係設於上述圓錐面 之上述頂部附近，沿著上述中心軸噴出氣體。
  4. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述噴嘴部進一步具備有其他導引面，上述導引面係於上述端部具有線狀之端緣，上述其他導引面具有與上述導引面之上述端緣平行且接近上述端緣、或與上述端緣一致之其他端緣，上述第2氣體噴出口係沿著上述其他導引面，自與上述其他導引面之上述其他端緣之相反側朝向上述其他端緣之方向噴出氣體。
  5. 如請求項4之基板處理裝置，其中，上述導引面及上述其他導引面包含板狀構件之側面之一部分，且上述第1氣體噴出口、上述處理液供給口及上述第2氣體噴出口分別為朝上述板狀構件之至少一主面及上述側面開口之狹縫。
  6. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述噴嘴部進一步具備有以既定之中心軸為中心之筒狀導引部，於上述筒狀導引部中，壁厚隨著自一端朝向另一端而逐漸減小，上述筒狀導引部之內周面及外周面之一者係包含於上述導引面，而另一者係包含於其他導引面，上述導引面係於上述另一端具有環狀之端緣，上述第1氣體噴出口及上述處理液供給口係呈以上述中心軸為中心之環狀，上述第1氣體噴出口係沿著上述導引面自上述筒狀導引部之上述一端朝向上述另一端之方向噴出氣體，上述第2氣體噴出口係呈以上述中心軸為中心之環狀，上述第2氣體噴出口係沿著上述其他導引面自上述筒狀導引部之 上述一端朝向上述另一端之方向噴出氣體。
  7. 如請求項4至6中任一項之基板處理裝置，其中，上述導引面之上述端緣係平行於上述基板之上述主面。
  8. 如請求項4至6中任一項之基板處理裝置，其中，上述噴嘴部進一步具備有其他處理液供給口，其係設於上述其他導引面，對上述第2氣流與上述其他導引面之間供給處理液。
  9. 如請求項1至6中任一項之基板處理裝置，其中，進一步具備有液滴直徑變更部，其變更自上述噴嘴部被吐出至上述基板之上述主面上之液滴之粒徑。
  10. 如請求項9之基板處理裝置，其中，上述液滴直徑變更部係調整來自上述第1氣體噴出口之氣體之流量、或調整來自上述處理液供給口之上述處理液之流量。
  11. 如請求項4至6中任一項之基板處理裝置，其中，進一步具備有：第1氣體流量調整部，其調整自上述第1氣體噴出口所噴出之氣體之流量；第2氣體流量調整部，其調整自上述第2氣體噴出口所噴出之氣體之流量；及控制部，其藉由控制上述第1氣體流量調整部及上述第2氣體流量調整部，來變更液滴之吐出方向。
  12. 如請求項11之基板處理裝置，其中，上述控制部係於上述液滴自上述噴嘴部飛散之期間，變更上述吐出方向。
  13. 如請求項1至6中任一項之基板處理裝置，其中， 進一步具備有噴嘴升降機構，其使上述噴嘴部朝垂直於上述基板之上述主面之上下方向進行升降。
  14. 如請求項13之基板處理裝置，其中，藉由上述噴嘴升降機構變更上述上下方向上之上述噴嘴部之位置，可變更液滴在上述主面上分散之區域之大小。
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