説明

液処理装置及び液処理方法

【課題】基板を液層に浸漬して液処理した後、その液層を排出することができる液処理装置を提供する。
【解決手段】基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部の下方に設けられた貯留槽と、前記貯留槽の外周側に該貯留槽を囲むように設けられた環状のカップ部と、を有し、前記貯留槽は、前記基板支持部により支持される前記基板の下面に対向するように設けられた円形の底部と、前記底部の外周部に該底部を囲むように設けられた周壁を含む堰部と、を含み、前記底部と前記堰部との相対的な位置関係を変化させることによって、前記貯留槽に液体を貯留し又は前記貯留槽の液体を排出し、前記カップ部は、前記排出された液体を収容することを特徴とする液処理装置により上記の課題が達成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ用ガラス基板などの基板を液処理する液処理装置及び液処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ用ガラス基板などを製造する工程では、基板処理として、液体を用いた液処理が行われる場合がある。
【0003】
液処理として、基板の表面(パターン面)が上方に向いた姿勢で基板を支持し、その表面に処理液を供給し、基板から流下する処理液を処理液貯留皿によって受け取り、その処理液貯留皿内に基板の裏面に接液する高さ以上に処理液を貯留して、基板を処理する場合がある(特許文献1)。
【0004】
また、液処理として、水平に保持される基板の下面に対向するように設けられた対向部材と、この対向部材と基板の下面との間に処理液を供給し、基板を処理する場合がある(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005−243813号公報
【特許文献2】特開2002−75943号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
基板を液層に浸漬して液処理する工程では、基板に接するように液体を供給し、液処理後に液体を外部へ排出する場合がある。
【0007】
上述(特許文献1及び2)の液処理工程においては、基板を支持した後に液体を供給し、液処理後に液体を外部へ排出した後に次の工程(例えば、乾燥工程、別の液処理工程)に移行するため、液処理工程に時間を要する場合があった。液処理工程の時間は、スループットに影響を与える。そのため、その時間を短縮させることが望まれている。
【0008】
本発明は、このような事情の下に為され、基板を液層に浸漬して液処理する場合において、その液処理工程に要する時間を短縮することができる液処理装置及び液処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一の態様によれば、基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部の下方に設けられた貯留槽と、前記貯留槽の外周側に該貯留槽を囲むように設けられた環状のカップ部と、を有し、前記貯留槽は、前記基板支持部により支持される前記基板の下面に対向するように設けられた円形の底部と、前記底部の外周部に該底部を囲むように設けられた周壁を含む堰部と、を含み、前記底部と前記堰部との相対的な位置関係を変化させることによって、前記貯留槽に液体を貯留し又は前記貯留槽の液体を排出し、前記カップ部は、前記排出された液体を収容することを特徴とする液処理装置が提供される。
【0010】
本発明の他の態様によれば、基板支持部により基板を水平に支持する基板支持工程と、前記基板支持部の下方に該基板支持部により支持される前記基板の下面に対向するように設けられた底部の上端の表面を、前記底部を囲む周壁を含む堰部の上端の表面に対して相対的に降下させることにより、液体を貯留できる貯留槽を形成する貯留槽形成工程と、前記貯留槽に液体を供給し、前記液体の液層を形成する貯留工程と、前記底部の上端の表面を、前記堰部の上端の表面に対して相対的に上昇させることにより、前記液層の液体を排出する排出工程とを含むことを特徴とする液処理方法が提供される。
【発明の効果】
【0011】
本発明の実施形態によれば、基板を液層に浸漬して液処理した後、その液層の液体を排出することができる液処理装置及び液処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態による液処理装置を示す概略断面図である。
【図2】本実施形態の液処理方法を説明するフローチャートである。
【図3】本実施形態において実施される回転処理工程を説明する説明図である。
【図4】本実施形態において実施される浸漬工程を説明する説明図である。
【図5】本実施形態において実施される排出工程及び乾燥工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきである。
【0014】
(液処理装置の構成)
始めに、図1を参照しながら、本発明の実施形態による液処理装置について説明する。本実施形態においては、処理する基板として、半導体ウエハ(以下、ウエハという。)を用いる。
【0015】
図示のとおり、液処理装置100は、ウエハWを支持する基板支持部10と、支持されたウエハWの下面に対向するように設けられた貯留槽20と、基板支持部10と貯留槽20との離間距離を変化させることができる駆動部30と、貯留槽20の外周側に貯留槽20を囲むように設けられた環状のカップ部40と、を有する。液処理装置100は、基板支持部10によりウエハWを回転可能に支持し、貯留槽20に液体を供給して液層を生成し、駆動部30により基板支持部10と貯留槽20との離間距離を減少させて、その液層にウエハWを浸漬し、ウエハWの表面を液処理する。また、液処理装置100は、貯留槽20から排出された液体をカップ部40に収容し、回転するウエハW表面上に供給された液体でウエハWの回転により振り切られた液体をカップ部40で回収する。
【0016】
基板支持部10は、環状のトッププレート部材10aと、トッププレート部材10aの下方でウエハWを挟持する爪部10sと、トッププレート部材10aの中央部に位置するトッププレートノズル10nと、液体を加熱する加熱部10Lと、を有する。
【0017】
トッププレート部材10aは、ウエハWの下面が下方に向いた状態でウエハWを支持する。爪部10sは、例えば3個の爪部を等間隔で配置することができる。トッププレートノズル10nは、ウエハWの上面に液体(処理液等)を供給する。加熱部10Lは、ウエハW表面上の液体(液膜)の温度を均一に保つため、液体を所定の温度に加熱する。加熱部10Lは、例えばLEDを用いることができる。
【0018】
貯留槽20は、基板支持部10により支持されるウエハWの下面に対向するように設けられた円形の底部20bと、底部20bの外周部に底部20bを囲むように設けられた周壁を含む堰部20dと、貯留槽20に液体を供給する供給部20sと、底部20bと堰部20dとの摺動部に位置するシール部材23と、を有する。
【0019】
底部20bは、環状のベースプレート部材20aと、ウエハWに振動を付与する超音波振動板20sと、を有する。ベースプレート部材20aのウエハWの下面に対向する表面は、ベースプレート部材20aの中心部から外周部の方向に下降する傾斜面である。超音波振動板20sは、液体を振動させ、液体に接したウエハWの表面を物理的に洗浄する。
【0020】
底部20bは、堰部20dと相対的な位置関係を変化させるように移動することができ、堰部20dの上端より、底部20b(ベースプレート部材20a)の上端の位置を低くした場合に、底部20bと堰部20dとによって、液体を貯留することができる槽(容器)を形成する。ここで、底部20bと堰部20dとの相対的な位置関係を変化させる方法は、底部20b若しくは堰部20dのいずれか一方を移動させる方法、または、底部20b及び堰部20dの両方を相対的に移動させる方法でもよい。
【0021】
堰部20dは、貯留槽20の外周部に、ベースプレート部材20aを囲むように設けられた円筒形状の部材である。堰部20dの上端の表面は、堰部20dの中心部から外周部の方向に下降する傾斜面である。
【0022】
供給部20sは、ベースプレート部材20aの中心部に位置するベースプレートノズル20nと、ベースプレート部材20aの中心部から外周部の方向に配置された複数の吐出口20mと、を有する。ベースプレートノズル20n及び吐出口20mは、ウエハWの下面に液体を供給する。
【0023】
シール部材23は、貯留槽に貯留された液体が底部20b(ベースプレート部材20a)と堰部20dとの間隙から漏洩するのを防止するため、ベースプレート部材20aと堰部20dとの摺動部の水密性を確保する。シール部材23は、例えばOリングなどを用いることができる。
【0024】
駆動部30は、基板支持部10のトッププレート部材10aを回転駆動するモータ30Mと、基板支持部10(ウエハW)と貯留槽20との離間距離を変化させる基板駆動部30aと、底部20bを上下に移動させる底部駆動部30bと、を含む。なお、駆動部30の基板駆動部30a及び底部駆動部30bは、モータ、シリンダ若しくは電磁力等の回転運動又は直線運動により、被駆動部を所望の位置に移動させる手段であれば、いずれの手段も用いることができる。
【0025】
カップ部40は、貯留槽20に貯留された液体を排出する環状の第1の収容部40aと、第1の収容部40aより外周側に設けられ、回転しているウエハWに供給した液体のうち、遠心力により振り切られた液体を回収する環状の第2の収容部40bと、第1の収容部40aと第2の収容部40bとを仕切る可動式の仕切りガイド40gと、を有する。また、カップ部40は、第1の収容部40aに流入した液体を排液する排液口41cと、第2の収容部40bに流入した液体を排液する排液口41dと、液処理装置100内の雰囲気ガスを排気する排気口41eと、を有する。ここで、カップ部40は、仕切りガイド40gが上方のガイド位置Gup(図1で実線で示す位置)のときは排液口41cに液体を排液し、下方のガイド位置Gdw(図1で破線で示す位置)のときは排液口41dに液体を排液する。
【0026】
液処理装置100の液体供給系は、供給管57を介して、液体供給源50を供給部20s(ベースプレートノズル20n)に接続している。
【0027】
液体供給源50は、本実施形態では、4本の配管51〜54を有する。供給する液体(処理液)は、洗浄液として配管52からSC1を、リンス液として配管51から常温の脱イオン水(CDIW)及び配管53から高温の脱イオン水(HDIW)を、レジスト剥離の処理液として配管54からの硫酸(HSO)を供給することができる。
【0028】
また、配管51〜54に対して、集合弁56が設けられている。集合弁56の入口は配管51〜54に接続され、集合弁56の出口は供給管57に接続されている。また、集合弁56は、配管51〜54に対応して三方弁を有する。ここで、三方弁とは、択一的に弁を開閉することによって、所望の液体を供給管57に択一的に供給する。具体的には、三方弁51aが開くと、配管51を流れる脱イオン水(CDIW)が供給管57に流入する。一方、閉まっている他の三方弁においては、対応する配管52〜54を流れる液体は、そのまま配管52〜54を流れ、供給管57には流入しない。
【0029】
なお、このような構成を有する集合弁56の代わりに複数の個別の弁を配管51〜54に設けることにより、液体を択一的に供給管57に供給する構成としても良い。
【0030】
供給管57は、図示しない流量制御器及び供給弁を介して、供給部20sのベースプレートノズル20nに接続されている。また、供給管57は、後述する乾燥工程(図5)で使用する不活性ガス(窒素ガスなど)を供給することができるガス配管57gが接続されている。更に、供給管57は、図示しないドレイン管に接続されている。
【0031】
一方、供給部20sの吐出口20mは、本実施形態では、開閉弁を介して、過酸化水素水(H)を吐出する。また、基板支持部10のトッププレートノズル10nは、液体及び気体を供給する。トッププレートノズル10nの構成(配管、弁など)は、ベースプレートノズル20nの場合と同様のため、説明を省略する。
【0032】
(液処理の動作)
次に、図1〜図5を参照しながら、上記の液処理装置100において実施される液処理方法の一例について説明する。図2は、液処理方法を説明するフローチャートの例である。図3〜図5は、実施される液処理の各工程を説明する説明図である。図1及び図3〜図5を参照しながら、図2の液処理方法について説明する。
【0033】
始めに、図2のステップS1(及び図1)において、液処理装置100は、搬送機構61により、液処理装置100内にウエハWを搬入し、基板支持部10の下方にウエハWを載置する(図1のM1)。次に、基板支持部10は、図示しない受け渡し機構により、搬送機構61からウエハWを受け取り、爪部10s(スピンチャック)によってウエハWを支持する。このとき、基板支持部10は、ウエハWのパターン面(下面)を下方に向けて、ウエハWを支持する。その後、ステップS2に進む。
【0034】
図2のステップS2(及び図3)において、液処理装置100は、回転処理工程として、ウエハWの表面に形成されているレジストを剥離する処理をする。具体的には、先ず、図3において、液処理装置100は、基板駆動部30aにより、基板支持部10を下方に移動する(M1)。次に、モータ30Mにより、ウエハW(トッププレート部材10a)を、所定の回転速度(例えば、500rpm)で回転する。その後、配管54の三方弁を開き、ベースプレートノズル20nから硫酸(HSO)を吐出する。また、吐出口20mから過酸化水素水(H)を吐出する。
【0035】
このとき、硫酸および過酸化水素水の混合液が生成され、混合液において硫酸と過酸化水素水との化学反応(HSO+H→HSO+HO)が生じ、強い酸化力を有するHSOを含むSPMが生成される。また、ウエハWの表面上のSPMは、ウエハWの回転による遠心力を受け、ウエハW表面の中央部から外周部に向けて拡がり、その表面上にSPMの液膜を形成する。このため、SPMの酸化反応により、ウエハWの表面に残存している不要なレジストを剥離することができる。
【0036】
ウエハW表面上のSPMの液膜の温度は、ウエハWの外周に向かって低下する。そのため、液処理装置100は、加熱部10Lにより、液膜の温度を均一に保つように制御する。また、ウエハWの表面上のSPMの液膜が遠心力によりウエハWの外周縁から飛散するため、液処理装置100は、カップ部40の第1の液収容部40aにより、飛散したSPMの液滴を回収し、排液口41cに排液する。
【0037】
以上より、回転処理工程の処理を完了すると、ステップS3に進む。なお、回転処理工程を省略して、前工程(ステップS1)から次工程(ステップS3)に進んでもよい。
【0038】
次に、図2のステップS3(及び図4)において、液処理装置100は、貯留槽20に液体を供給し、その液体の液層Lを生成する。具体的には、先ず、液処理装置100は、仕切りガイド40gの位置を下方に移動(G1)し、排液口41dに液体を排液できるようにする。次に、液処理装置100は、貯留工程として、配管53(又は、配管51)の三方弁を開き、ベースプレートノズル20nからHDIW(又は、CDIW)を供給し、貯留槽20にHDIW(またはCDIW)の液層Lを生成する。次いで、液処理装置100は、浸漬工程として、基板駆動部30aにより、基板支持部10を下方に移動(M1)し、ウエハWをHDIW(またはCDIW)の液層に浸漬する処理(以下、DIP処理という。)をする。液処理装置100は、所定の時間、DIP処理を行う。このとき、液処理装置100は、DIP処理により、ウエハWの表面を均一に洗浄することができる。
【0039】
ここで、液処理装置100は、DIP処理中に、モータ30Mにより、ウエハW(トッププレート部材10a)を低回転の回転速度で回転してもよい。また、底部20bの超音波振動板20sにより、ウエハW等に振動を付与し、ウエハWの表面を物理的に超音波洗浄してもよい。
【0040】
なお、ステップS3では、DIP処理中に、貯留槽20の液層Lに連続的に液体を供給し、堰部20dの上端から液体を排出しながら洗浄(以下、オーバーフロー洗浄という。)をすることができる。この場合、液処理装置100は、排出された液体をカップ部40(第2の収容部40b)で収容し、その後、排液口41dに液体を排液することができる。
【0041】
オーバーフロー洗浄では、ステップS2において使用した液体(SPM等の処理液)が付着したベースプレート部材20a等を、ウエハWの洗浄と同時にすることができる。このため、液処理装置100は、液処理装置100(ベースプレート部材20a等)の洗浄に係る工程(時間)を削減することができる。また、オーバーフロー洗浄では、異なる液体を順次供給することで、複数の液処理をすることができる。このとき、堰部20dの上端の表面に対して、底部(ベースプレート部材20a)の上端の表面を相対的に上昇させることにより、液層Lの液体を短時間で排出することができ、よって、液体の置換効率を高めることができる。
【0042】
以上より、DIP処理を完了すると、ステップS4に進む。
【0043】
ステップS4(及び図5)において、液処理装置100は、排出工程として、貯留槽の液体を排出する処理をする。具体的には、先ず、液処理装置100は、基板駆動部30aにより、基板支持部10を上方に移動し(M1)、貯留槽の液層からウエハWを離間する。また、液処理装置100は、底部駆動部30bによって底部(ベースプレート部材20a)を上昇させることにより、堰部20dの上端の表面に対して底部(ベースプレート部材20a)の上端の表面を相対的に上昇させる(M2)。これにより、ベースプレート部材20a及び堰部20dの上端の表面がベースプレート部材20aの中心部から外周部の方向に下降する傾斜面であるため、貯留槽の液体を第2の収容部40bに排出することができる。一方、液処理装置100は、図示しない堰部駆動部によって堰部20dを降下させることにより、底部(ベースプレート部材20a)の上端の表面に対して堰部20dの上端の表面を相対的に降下させてもよい。
【0044】
以上より、貯留槽の液体を排出する処理を完了すると、ステップS5に進む。なお、排出工程の処理後、回転処理工程の処理をしてからステップS5に進んでもよい。回転処理工程として、例えば、ウエハWの回転洗浄工程及びリンス処理工程をすることができる。
【0045】
図2のステップS5(及び図5)において、液処理装置100は、ウエハWを回転しながら、ウエハWを乾燥する処理をする。具体的には、先ず、液処理装置100は、トッププレートノズル10n及びベースプレートノズル20nから不活性ガス(N2ガスなど)を放出する。このとき、液処理装置100は、ウエハWの表面上に残存した液体を蒸発させ、ウエハWの表面を乾燥させることができる。
【0046】
液処理装置100は、ステップS4の貯留槽の液体の排出とステップS5のウエハWを乾燥する処理とを同時に開始することができる。この場合、液処理装置100は、液処理に係る時間を短縮することができる。
【0047】
以上より、乾燥する処理をする完了すると、ステップS6に進む。
【0048】
図2のステップS6において、液処理装置100は、搬送機構61(図1)により、処理済みのウエハWを液処理装置100外に搬出する。搬出方法は、ステップS1の逆手順と同様のため、説明を省略する。搬出を完了すると、図中の「END」に進み、液処理の動作を終了する。
【0049】
以上、実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。
【0050】
また、使用する液体として、HSO、SC1、及びDIW等を例示したが、これらに限らず、実施する液処理に応じた液体(又は、気体)を用いて良いことは勿論である。
【0051】
上述の実施形態においては、ウエハを液処理する場合を例に説明したが、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板などの基板を製造する工程で、基板に対して液処理する場合においても、本発明を用いることができる。
【符号の説明】
【0052】
100 :基板処理装置
10 :基板支持部
10a:トッププレート部材
10s:爪部
10n:トッププレートノズル
10L:加熱部
20 :貯留槽
20b:底部
20d:堰部
20s:供給部
20n:ベースプレートノズル
20m:吐出口
20s:超音波振動板
23 :Oリング
30 :駆動部
30M:モータ
30a:基板駆動部
30b:底部駆動部
40 :カップ部
40a:第1の収容部
40b:第2の収容部
40g:仕切りガイド
41c、41d:排液口
50 :液体供給源
51 :配管(CDIW)
51a:三方弁(CDIW)
56 :集合弁
57 :供給管
W :ウエハ(基板)
L :液層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部の下方に設けられた貯留槽と、
前記貯留槽の外周側に該貯留槽を囲むように設けられた環状のカップ部と、
を有し、
前記貯留槽は、前記基板支持部により支持される前記基板の下面に対向するように設けられた円形の底部と、前記底部の外周部に該底部を囲むように設けられた周壁を含む堰部と、を含み、
前記底部と前記堰部との相対的な位置関係を変化させることによって、前記貯留槽に液体を貯留し又は前記貯留槽の液体を排出し、
前記カップ部は、前記排出された液体を収容する
ことを特徴とする液処理装置。
【請求項2】
前記底部は、前記基板の下面に対向する表面に、該底部の中心部から外周部の方向に下降する傾斜面を有することを特徴とする、請求項1に記載の液処理装置。
【請求項3】
前記堰部は、該堰部の上端の表面に、該堰部の中心部から外周部の方向に下降する傾斜面を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の液処理装置。
【請求項4】
前記底部に、処理液を供給するベースプレートノズルを有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液処理装置。
【請求項5】
前記基板の上方にトッププレート部材を有し、
前記トッププレート部材は、トッププレートノズルを有することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液処理装置。
【請求項6】
基板支持部により基板を水平に支持する基板支持工程と、
前記基板支持部の下方に該基板支持部により支持される前記基板の下面に対向するように設けられた底部の上端の表面を、前記底部を囲む周壁を含む堰部の上端の表面に対して相対的に降下させることにより、液体を貯留できる貯留槽を形成する貯留槽形成工程と、
前記貯留槽に液体を供給し、前記液体の液層を形成する貯留工程と、
前記底部の上端の表面を、前記堰部の上端の表面に対して相対的に上昇させることにより、前記液層の液体を排出する排出工程と
を含むことを特徴とする液処理方法。
【請求項7】
前記排出工程は、前記堰部の外周側に該堰部を囲むように設けられた環状のカップ部に、前記液体を排出する工程を含むことを特徴とする、請求項6に記載の液処理方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−93381(P2013−93381A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−233160(P2011−233160)
【出願日】平成23年10月24日(2011.10.24)
【出願人】(000219967)東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Fターム(参考)】