(57)【要約】【課題】処理液の基板周辺への飛散を抑制しつつ、基板に処理液を用いた処理を良好に行うことが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。【解決手段】スピンチャック１０により保持されたウエハＷの表面に対して、プッシュプルプレート２を対向配置する。プッシュプルプレート２は、下面２１に、複数の吐出口２２および吸引口２３を有している。吐出口２２からウエハＷの表面に向けて処理液を吐出させつつ、この吐出された処理液を吸引口２３から吸引する。プッシュプルプレート２上には処理液の液膜が形成され、この処理液の液膜がウエハＷの表面に接液されて、ウエハＷの表面に処理が施される。プッシュプルプレート２の吐出口２２から吐出される処理液は、吐出後直ちに吸引口２３から吸引される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の一方面に間隔を隔てて対向配置され、前記一方面と対向する面に、処理液を吐出する複数の吐出口、および、前記吐出口から吐出された処理液を吸引する複数の吸引口が形成されたプッシュプルプレートと、
前記基板保持手段に保持された基板とプッシュプルプレートとを相対的に回転させる相対回転手段とを含むことを特徴とする、基板処理装置。
【請求項２】
前記相対回転手段は、前記基板保持手段に保持された基板を、その基板の中心を通る軸線まわりに回転させることを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
基板保持手段によって基板を保持する基板保持工程と、
処理液を吐出する複数の吐出口および前記吐出口から吐出された処理液を吸引する複数の吸引口が形成されたプッシュプルプレートを、前記基板保持手段に保持された基板の一方面に対して間隔を隔てて対向配置し、前記吐出口から吐出される処理液を当該基板の一方面に接液させる接液工程と、
前記接液工程と並行して、基板とプッシュプルプレートとを相対的に回転させる相対回転工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に対して処理液を用いた処理を行うために適用される基板処理方法および基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ（Filed Emission Display）用ガラス基板、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、セラミック基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板の表面に薬液を供給して、その基板の表面を薬液で洗浄する処理などが行われる。
たとえば、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の洗浄処理を実施する装置は、複数本のチャックピンで基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を回転させるスピンチャックと、スピンチャックによって回転される基板の表面に薬液を吹き付けるためのノズルとを備えている。処理時には、スピンチャックによって基板が回転されつつ、その基板の表面の回転中心付近にノズルから薬液が吹き付けられる。基板の表面上に供給された薬液は、基板の回転力による遠心力を受けて、基板の表面上を周縁に向けて流れる。これによって、基板の表面の全域に薬液が行き渡り、基板の表面に対する薬液による洗浄処理が達成される。
【特許文献１】特開平１０−１７２９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、回転中の基板に対してノズルから薬液が吹き付けられるので、基板の周辺に薬液が飛散して、その飛散した薬液がスピンチャックの周囲に配置された部材に付着し、これが乾燥して結晶化するおそれがある。このような薬液の結晶は、パーティクルとなって、基板汚染の原因となる。
そこで、この発明の目的は、処理液の基板周辺への飛散を抑制しつつ、基板に処理液を用いた処理を良好に行うことが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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段（１２）に保持された基板の一方面に間隔を隔てて対向配置され、前記一方面と対向する面（２１）に、処理液を吐出する複数の吐出口（２２）、および、前記吐出口から吐出された処理液を吸引する複数の吸引口（２３）が形成されたプッシュプルプレート（２）と、前記基板保持手段に保持された基板とプッシュプルプレートとを相対的に回転させる相対回転手段（１０）とを含むことを特徴とする、基板処理装置（１）である。
【０００５】
なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、プッシュプルプレートに形成された吐出口から基板の一方面に向けて処理液を吐出させつつ、そのプッシュプルプレートに形成された吸引口から吸引することにより、プッシュプルプレート上に処理液の液膜を形成することができる。そして、そのプッシュプルプレートを基板の一方面に対向配置し、基板の一方面に処理液の液膜を接液させることにより、基板の一方面に処理液による処理を施すことができる。プッシュプルプレートの吐出口から吐出される処理液は、吐出後直ちに吸引口から吸引されるので、基板の周辺に飛び散らない。そのため、処理液の基板周辺への飛散を抑制しつつ、処理液を用いた基板の処理を良好に行うことができる。
【０００６】
また、プッシュプルプレートと基板とが相対的に回転しているので、処理液が基板の一方面の全域にむらなく接液する。これにより、基板の一方面に対して処理液を用いた処理を均一に施すことができる。
なお、請求項２に記載のように、前記相対回転手段は、前記基板保持手段に保持された基板を、その基板の中心を通る軸線まわりに回転させるものであってもよい。
【０００７】
請求項３記載の発明は、基板保持手段（１２）によって基板（Ｗ）を保持する基板保持工程と、処理液を吐出する複数の吐出口（２２）および前記吐出口から吐出された処理液を吸引する複数の吸引口（２３）が形成されたプッシュプルプレート（２）を、前記基板保持手段に保持された基板の一方面に対して間隔を隔てて対向配置し、前記吐出口から吐出される処理液を当該基板の一方面に接液させる接液工程と、前記接液工程と並行して、基板とプッシュプルプレートとを相対的に回転させる相対回転工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。
【０００８】
この方法によれば、請求項１に関連して述べた作用効果と同様な作用効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。
基板処理装置１は、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗにおけるデバイス形成領域側の表面（上面）に対して処理液による処理を施すための枚葉型の装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１０と、このスピンチャック１０に保持されたウエハＷの表面に処理液による処理を施すためのプッシュプルプレート２とを備えている。なお、ウエハＷの表面に処理を施すための処理液として、薬液および純液が用いられる。
【００１０】
スピンチャック１０は、たとえば、真空吸着式のチャックであって、ほぼ鉛直方向に延びるスピン軸１１と、このスピン軸１１の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース１２とを有している。スピン軸１１には、モータなどを含む回転駆動機構１３が結合されていて、ウエハＷを吸着ベース１２に吸着保持した状態で、回転駆動機構１３からスピン軸１１に駆動力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で、ウエハＷの中心を通るスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００１１】
プッシュプルプレート２は、ウエハＷよりも大きな径を有する円板状に形成されており、図示しないアームにより支持された支持ブロック１４の下面に固定されており、スピンチャック１０に保持されたウエハＷと、所定の間隔Ｓを隔てて対向配置することができるようになっている。プッシュプルプレート２の下面２１には、複数の吐出口２２および吸引口２３が形成されている。また、プッシュプルプレート２には、各吐出口２２に連通する略円柱状の供給路２４と、各吸引口２３に連通する略円柱状の吸引路２５とが、その厚み方向（上下方向）に貫通して形成されている。
【００１２】
プッシュプルプレート２の複数の吐出口２２には、供給機構３によって、薬液、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）および窒素ガスを選択的に供給することができるように構成されている。薬液として、たとえばふっ酸が用いられるが、これに代えて、ＳＰＭ（硫酸過酸化水素水）、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水）またはＳＣ２（塩酸過酸化水素水）が用いられてもよい。また、これらの薬液に超音波振動が付与されてもよい。プッシュプルプレート２の複数の吸引口２３には、吸引機構４によって、吐出口２２から吐出された薬液、純水、ＩＰＡおよび窒素ガスが吸引されるようになっている。
【００１３】
供給機構３は、一端が各供給路２４に接続された分岐供給管３０と、分岐供給管３０の他端が共通に接続された集合供給管３１とを備えている。分岐供給管３０は、支持ブロック１４内に配設されている。集合供給管３１は、支持ブロック１４の外部へと延びており、その支持ブロック１４の外部において、この集合供給管３１には、薬液供給管３２、純水供給管３３、ＩＰＡ供給管３４および窒素ガス供給管３５が接続されている。
【００１４】
薬液供給管３２は、図示しない薬液タンクからの薬液が供給されるようになっており、その途中部には、この薬液供給管３２を開閉する薬液バルブ３６が介装されている。純水供給管３３は、図示しない純水供給源からの純水が供給されるようになっており、その途中部には、この純水供給管３３を開閉する純水バルブ３７が介装されている。ＩＰＡ供給管３４は、図示しないＩＰＡ供給源からのＩＰＡが供給されるようになっており、その途中部には、このＩＰＡ供給管３４を開閉するＩＰＡバルブ３８が介装されている。窒素ガス供給管３５は、図示しない窒素ガス供給源からの窒素ガスが供給されるようになっており、その途中部には、この窒素ガス供給管３５を開閉する窒素ガスバルブ３９が介装されている。
【００１５】
これにより、純水バルブ３７、ＩＰＡバルブ３８および窒素ガスバルブ３９を閉じて、薬液バルブ３６を開くことによって、図示しない薬液タンクに貯留されている薬液を、薬液供給管３２、集合供給管３１、分岐供給管３０および供給路２４を介して、各吐出口２２に供給することができる。また、薬液バルブ３６、ＩＰＡバルブ３８および窒素ガスバルブ３９を閉じて、純水バルブ３７を開くことにより、純水供給源からの純水を、純水供給管３３、集合供給管３１、分岐供給管３０および供給路２４を介して、各吐出口２２に供給することができる。さらに、薬液バルブ３６、純水バルブ３７および窒素ガスバルブ３９を閉じてＩＰＡバルブ３８を開くことにより、ＩＰＡ供給源からのＩＰＡを、ＩＰＡ供給管３４、集合供給管３１、分岐供給管３０および供給路２４を介して、各吐出口２２に供給することができる。さらにまた、薬液バルブ３６、純水バルブ３７およびＩＰＡバルブ３８を閉じて、窒素ガスバルブ３９を開くことにより、窒素ガス供給源からの窒素ガスを、窒素ガス供給管３５、集合供給管３１、分岐供給管３０および供給路２４を介して、各吐出口２２に供給することができる。
【００１６】
吸引機構４は、各吸引路２５に一端が接続された分岐吸引菅４０と、分岐吸引管４０の他端が共通に接続された集合吸引管４１とを備えている。分岐吸引管４０は、支持ブロック１４内に配設されている。集合吸引管４１は、支持ブロック１４の外部へと延びており、その先端は集合吸引管４１内を真空吸引するための吸引装置（図示せず）に接続されている。集合吸引管４１には、この集合吸引管４１を開閉する吸引バルブ４２が介装されている。
【００１７】
これにより、プッシュプルプレート２の吐出口２２から、薬液、純水、ＩＰＡまたは窒素ガスが吐出されている状態で、吸引バルブ４２を開くことによって、吐出口２２から吐出される薬液、純水、ＩＰＡまたは窒素ガスが、プッシュプルプレート２の吸引口２３から吸引されることとなる。
図２は、プッシュプルプレートの下面を示す底面図である。プッシュプルプレート２の下面２１において、たとえば、吸引口２３は、互いに直交する方向にそれぞれ等間隔を隔てた行列状の配列と、この配列における行方向および列方向の間隔とそれぞれ行方向および列方向に同じ間隔を隔てつつ、前記配列に対して行方向および列方向にそれぞれ半分の間隔だけずれた位置関係をなす行列状の配列とに整列して配置されている。そして、吐出口２２は、吸引口２３の周囲において、たとえばその吸引口２３を中心とする正六角形の各頂点位置に配置されている。これにより、図２に矢印で示すように、各吐出口２２から吐出される薬液、純水、ＩＰＡまたは窒素ガスは、６つの吐出口２２から、その吐出口２２の中央に位置する吸引口２３に向けて集合するように流れる。
【００１８】
図１を再び参照して、この基板処理装置１におけるウエハＷの処理について説明する。
ウエハＷの処理に際して、まず、図示しない搬送ロボットにより、ウエハＷが基板処理装置１に搬入され、そのウエハＷがスピンチャック１０に保持される。その後、プッシュプルプレート２が、ウエハＷの表面に所定の間隔Ｓを隔てて対向配置される。そして、スピンチャック１０の回転駆動機構１３により、ウエハＷが吸着ベース１２ごとスピン軸１１の中心軸線周りに回転開始される。
【００１９】
薬液による洗浄処理においては、ウエハＷが所定の回転速度（たとえば、５００ｒｐｍ）に維持されつつ、プッシュプルプレート２の吐出口２２から薬液が吐出されるとともに、その吐出される薬液が吸引口２３から吸引される。吸引口２３の周囲に配置された吐出口２２から吐出された薬液は、その吐出後直ちに吸引口２３から吸引される。これにより、プッシュプルプレート２の下面２１上に、吐出口２２から吸引口２３に向けて流れる薬液の液膜が形成される。プッシュプルプレート２の下面２１とウエハＷの表面との間隔Ｓは、この薬液の液膜の厚みよりも小さくなるように、たとえば０．０５ｍｍ〜５ｍｍに設定されている。このため、プッシュプルプレート２に対して回転されているウエハＷの表面に薬液の液膜が接液することとなる。ウエハＷの表面には、プッシュプルプレート２の下面２１に保持されている薬液の液膜が接液されつつ、ウエハＷがプッシュプルプレート２に対して回転されることにより、ウエハＷの表面の全域に薬液をむらなく供給することができ、ウエハＷの表面の全域に薬液による洗浄を行うことができる。
【００２０】
薬液による洗浄処理の開始から予め定める処理時間（たとえば、３０秒間）が経過すると、プッシュプルプレート２の吐出口２２からの薬液の供給が停止され、その吐出口２２から純水が吐出される。吐出口２２から吐出される純水は、吸引口２３から吸引されて、集合吸引管４１を通って図示しない廃棄設備へと廃棄される。吸引口２３の周囲に配置された吐出口２２から吐出される純水は、その吐出後直ちに吸引口２３から吸引される。これにより、プッシュプルプレート２の下面２１上に、吐出口２２から吸引口２３に向けて流れる純水の液膜が形成され、この純水の液膜がウエハＷの表面に接液されることとなる。ウエハＷの表面に純水の液膜が接液されつつ、ウエハＷがプッシュプルプレート２に対して回転されることにより、ウエハＷの表面全域に付着している薬液が純水によって洗い流されていく。
【００２１】
純水の吐出開始から予め定めるリンス時間（たとえば、３０秒間）が経過すると、プッシュプルプレート２の吐出口２２からの純水の供給が停止される。そして、その後、スピンチャック１０の回転駆動が停止され、ウエハＷの回転が停止する。ウエハＷが静止した後、吐出口２２からＩＰＡが吐出される。このとき、吐出口２２から吐出されるＩＰＡは、吸引口２３から吸引されて、集合吸引管４１を通って図示しない廃棄設備へと廃棄される。吸引口２３の周囲に配置された吐出口２２から吐出されるＩＰＡは、その吐出後直ちに吸引口２３から吸引される。これにより、プッシュプルプレート２の下面２１上に、吐出口２２から吸引口２３に向けて流れるＩＰＡの液膜が形成され、このＩＰＡの液膜がウエハＷの表面に接液される。このＩＰＡの液膜の接液によって、ウエハＷの表面に付着している純水がＩＰＡに置換され、ＩＰＡの揮発性によってウエハＷの表面が乾燥されていく。
【００２２】
そして、ＩＰＡの吐出開始から予め定める置換時間（たとえば、３０秒間）が経過すると、プッシュプルプレート２の吐出口２２からのＩＰＡの供給が停止される。そして、その後、スピンチャック１０の回転駆動機構１３が回転駆動されて、ウエハＷが高速（たとえば、１００ｒｐｍ）にて回転されるとともに、プッシュプルプレート２の吐出口２２から窒素ガスが吐出される。吐出口２２から吐出される窒素ガスは、吸引口２３から吸引されて、集合吸引管４１から図示しない排気設備へと排気される。これにより、ウエハＷの表面とプッシュプルプレート２の下面２１との間に、吐出口２２から吸引口２３に向けて流れる窒素ガスの気流が形成され、ウエハＷの表面に残っている微小なＩＰＡの液滴が速やかに乾燥されていく。なお、ＩＰＡを供給する過程において、ウエハＷ上の純水はほとんど除去されており、ウエハＷが高速回転しても、純水の液滴がウエハＷの周囲に飛び散ることはない。
【００２３】
窒素ガスの吐出開始から予め定める乾燥時間（たとえば、３０秒間）が経過すると、プッシュプルプレート２の吐出口２２からの窒素ガスの供給が停止されるとともに、スピンチャック１０の回転駆動機構１３の回転駆動が停止されて、ウエハＷの回転が停止する。これにより、ウエハＷに対する一連の処理が終了し、処理済みのウエハＷが図示しない搬送ロボットにより搬出されていく。
【００２４】
以上のように、この実施の形態によれば、プッシュプルプレート２に形成された吐出口２２からウエハＷの表面に向けて処理液を吐出させつつ、そのプッシュプルプレート２に形成された吸引口２３から吸引することにより、プッシュプルプレート２の下面２１上に処理液の液膜を形成することができる。そして、そのプッシュプルプレート２をウエハＷの表面に対向配置し、ウエハＷの表面に処理液の液膜を接液させることにより、ウエハＷの表面に処理液を用いた処理を施すことができる。プッシュプルプレート２の吐出口２２から吐出される処理液は、吐出後直ちに吸引口２３から吸引されるので、ウエハＷが回転されていても、ウエハＷの周辺に飛び散らない。そのため、処理液のウエハＷの周辺への飛散を抑制しつつ、ウエハＷの表面に処理液による処理を施すことができる。
【００２５】
また、ウエハＷがプッシュプルプレート２に対して回転しているので、処理液がウエハＷの表面の全域にむらなく接液する。これにより、ウエハＷの表面に対して処理液を用いた処理を均一に施すことができる。
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は、他の実施形態で実施することもできる。たとえば、プッシュプルプレート２の吐出口２２と吸引口２３との配置パターンを互いに逆とし、吸引口２３を、吐出口２２の周囲に複数個（たとえば６個）配置する構成としてもよい。この場合、各吐出口２２から吐出される処理液が、その周囲に位置する吸引口２３に分散して流れるようになる。
【００２６】
また、前記の実施形態では、スピンチャック１０として真空吸着式のチャックを用いたが、スピンチャック１０は、このような真空吸着式のチャックに限られない。たとえば、ウエハＷの周端面を挟持部材を用いて挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができるメカ式のチャックが採用されていてもよいし、ウエハＷの周端面を複数個の回転ローラを用いて挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができるローラ式のチャックが採用されていてもよい。
【００２７】
さらに、これに代えて、前述のプッシュプルプレート２と同様の構成のプレートを用いて、ウエハＷを裏面側から吸着保持させることもできる。吐出口からウエハＷの裏面に向けて窒素ガス等の気体を吐出させつつその吸引口から吸引することにより、プレート上に気体の流れができ、これにより、ウエハＷが吸着保持される。この場合、ウエハＷの側方への移動を規制するために、プレートの周縁にガイドを設ける必要がある。
【００２８】
さらにまた、前述の実施形態では、静止状態のプッシュプルプレート２に対してウエハＷを回転させる構成を採用したが、逆に、ウエハＷを静止状態とし、このウエハＷに対してプッシュプルプレート２を回転させる構成を採用してもよい。
また、前述の実施形態では、スピンチャック１０によって、ウエハＷがその表面を上方に向けた水平な姿勢で保持され、このウエハＷの表面に対して、プッシュプルプレート２に保持される液膜が上方から接液される構成を取り上げたが、この構成を天地反転させた構成が採用されてもよい。すなわち、スピンチャック１０が吸着ベース１２を下方に向けて配置されるとともに、プッシュプルプレート２が吐出口２２および吸引口２３の形成された面を吸着ベース１２に下方から対向させて配置され、スピンチャック１０によって、ウエハＷがその表面を下方に向けた水平な姿勢で保持され、このウエハＷの表面に対して、プッシュプルプレート２に保持される液膜が下方から接液される構成が採用されてもよい。
【００２９】
さらに、ウエハＷとプッシュプルプレート２との回転は、前述の実施形態のようにウエハＷまたはプッシュプルプレート２をその中心を通る軸線まわりに回転させる構成に限られず、ウエハＷまたはプッシュプッシュプルプレート２をその中心からずれた軸線まわりに回転させる（公転）構成であってもよい。この場合、ウエハＷの中心部分を含めてむらなく処理液による処理を施すことができる。
【００３０】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。
【図２】図１に示すプッシュプルプレートの底面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    基板処理装置
２    プッシュプルプレート
１０  スピンチャック（基板保持手段）
１２  吸着ベース（相対回転手段）
２１  下面（一方面と対向する面）
２２  吐出口
２３  吸引口
Ｓ    間隔
Ｗ    ウエハ（基板）
【図１】
2008060299.tif 000003
【図２】
2008060299.tif 000004