(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を当接支持する回転機構をチャンバ内で所定の軸芯回りに回転させつつ処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置において、
前記回転機構は、回転する軸芯方向へ積層するように各基板の間に備えることにより、隣接した基板の雰囲気を遮断するための雰囲気遮断板と、前記雰囲気遮断板を挟むように、前記雰囲気遮断板に接続された支柱と、を備え、
前記雰囲気遮断板は、基板の中央部へ処理液を供給するために各雰囲気遮断板の両面に備えられた吐出口と、前記各々の吐出口に連通接続された異なる供給路と、を備え、
前記支柱は、前記供給路と連通し、処理液を供給する中空部を備え、
前記吐出口は、前記中空部より供給した処理液を、供給路を介して各基板と各雰囲気遮断板との間に処理液を満たすように処理液を供給することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記雰囲気遮断板は、中央部に処理液を供給する吐出口が形成されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板処理装置において、
前記回転機構は中空の回転軸を備えているとともに、
前記雰囲気遮断板の吐出口は、前記回転軸に連通接続されていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハや液晶表示器用ガラス基板などの基板に対して、純水や純水に薬液を混合して得られる処理液を供給することにより処理する基板処理装置に係り、特に、チャンバ内で基板を回転させつつ処理液を供給することにより処理を施す技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の基板処理装置として、例えば、チャンバと、回転可能であって、外周側に備えた支持部材により複数枚の基板を当接支持するターンテーブルと、このターンテーブルを軸芯回りに回転駆動するモータと、ターンテーブルに支持された複数枚の基板に向けて、ターンテーブルの外周部側から洗浄液を供給するノズルとを備えたものが挙げられる。
【０００３】
このような装置では、チャンバ内を不活性ガスでパージした後、ターンテーブルをモータで回転させつつ、ノズルから各基板の処理面に向けて細筒状の処理液を供給する。これにより各基板の処理面を洗浄処理するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、処理液が供給されている間中、回転しているターンテーブルの保持部材に処理液が衝突するので、その際に非常に多くの液滴が発生する。このような液滴が基板の処理面に付着すると、チャンバ内を不活性ガスでパージしてあっても微量の酸素等が残留しているので、どうしても基板の処理面に付着した液滴の界面においてある種の反応が生じる。
【０００５】
その反応により、液滴が付着していた基板の処理面には、数μｍないし数十μｍ程度の大きさの酸化物等が残留してパーティクルやウォーターマークが発生することになる。さらに、発生した液滴は一旦チャンバ内の部材に接触して発生するため、元の処理液より汚染されることになり、これによっても汚染やパーティクルを基板の処理面にもたらしてしまう。したがって、清浄度の目安としては、例えば、０．１２μｍ大のパーティクルが１０個以下であるが、上記の装置では同パーティクルが数百個も付着する。これでは超クリーンな洗浄には使用することができず、荒い洗浄でもよいポストクリーン等の洗浄処理にしか使用できないという問題がある。
【０００６】
なお、チャンバ内の酸素をほぼ完全にパージできるまで不活性ガスの供給を行うことも考えられるが、数ＰＰＭのレベルにまでパージするには数十分は時間がかかる。したがって、スループット等を考慮すると、完全にパージが終了していなくても処理を開始することがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、液密状態で処理液を供給することにより、高い清浄度で基板を処理することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、複数枚の基板を当接支持する回転機構をチャンバ内で所定の軸芯回りに回転させつつ処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置において、前記回転機構は、回転する軸芯方向へ積層するように各基板の間に備えることにより、隣接した基板の雰囲気を遮断するための雰囲気遮断板と、前記雰囲気遮断板を挟むように、前記雰囲気遮断板に接続された支柱と、を備え、前記雰囲気遮断板は、基板の中央部へ処理液を供給するために各雰囲気遮断板の両面に備えられた吐出口と、前記各々の吐出口に連通接続された異なる供給路と、を備え、前記支柱は、前記供給路と連通し、処理液を供給する中空部を備え、前記吐出口は、前記中空部より供給した処理液を、供給路を介して各基板と各雰囲気遮断板との間に処理液を満たすように処理液を供給することを特徴とするものである。
【０００９】
（削除）
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記雰囲気遮断板は、中央部に処理液を供給する吐出口が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
（削除）
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置において、前記回転機構は中空の回転軸を備えているとともに、前記雰囲気遮断板の吐出口は、前記回転軸に連通接続されていることを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
請求項１に記載の発明の作用は次のとおりである。
回転機構内に当接支持された複数枚の基板は、雰囲気遮断板によって各基板の雰囲気が遮断されている。処理時は、各基板と各雰囲気遮断板との間に処理液が満たされて液密状態にされるので、チャンバ内のパージが不完全であっても基板の界面における反応が生じない。また、それぞれの供給路に異なる処理液を供給することにより、一方の吐出口と他方の吐出口から異なる処理液を供給して複数種類の処理液を基板に供給できる。
【００１４】
また、雰囲気遮断板が基板に近接しているほど理想的な液密状態にすることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、雰囲気遮断板の中央部に形成された吐出口から処理液を吐出させると、遠心力も加わって回転機構の中央部から周辺部に向けて処理液が基板面を円滑に流れる。
【００１６】
（削除）
【００１７】
また、請求項３に記載の発明によれば、中空の回転軸に処理液を供給することで、雰囲気遮断板の吐出口から処理液を供給する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は、実施例に係る基板処理装置の概略構成を示した図であり、図２はその概略構成を示した斜視図である。また、図３は、雰囲気遮断板を示した縦断面図である。
【００１９】
この実施例に係る基板処理装置は、横断面形状が略円形を呈する密閉チャンバ１を備えており、この内部で複数枚の基板Ｗを同時に処理可能に構成されている。密閉チャンバ１は、基板Ｗを搬入・搬出するための搬送口３と、密閉チャンバ１内に不活性ガスを送り込むための注入口５と、密閉チャンバ１内の不活性ガスや処理液等を外部に排出する排出口９とを備えている。また、内部のほぼ中央部には、鉛直方向の軸芯Ｐ回りに回転可能な回転機構１１を備えている。
【００２０】
搬出口３は、少なくとも基板Ｗの直径より大なる開口径を有している。その外部側には、着脱自在に構成され、開口部を覆う大きさに形成されたカバー３ａを備えている。
【００２１】
注入口５には、注入ノズル５ａが配設されている。この注入ノズル５ａには、不活性ガス供給源が連通接続されており、例えば、Ｎ2 ガスが供給されるようになっている。その供給は、開閉弁５ｂによって制御される。
【００２２】
複数枚の基板Ｗを収納する回転機構１１は、電動モータ１３の回転軸１５に下部で連動連結されたターンテーブル１７を備えており、このターンテーブル１７の上面外周側には中空の支柱１９を三本備えている。後述するように処理液の供給に寄与しない支柱１９が一本だけあり、これは基板Ｗの搬送時に搬送機構（図示省略）と干渉しないようにターンテーブル１７上で退避位置に移動するようになっている（図１中に二点鎖線で示す）。これらの支柱１９に挟まれる位置には、複数枚の雰囲気遮断板２１が軸芯Ｐ方向に積層して取り付けられており、最上部には支柱１９の中空部１９ａを閉塞するための閉塞板２３が取り付けられている。
【００２３】
各雰囲気遮断板２１は、上下に積層されて隣接している各基板Ｗの雰囲気を遮断するための部材であり、基板Ｗの径よりもやや大径に形成されて所定の間隔で取り付けられている。また、雰囲気遮断板２１の一方面と、隣接する雰囲気遮断板２１の他方面との間隔は、図示しない搬送機構により基板Ｗが搬送可能なように設定されている。
【００２４】
なお、雰囲気遮断板２１の材質としては、処理液による腐食を防ぐためにＳｉＣ等のセラミックや、テフロンコーティングしたステンレス合金などが好ましい。
【００２５】
雰囲気遮断板２１の上面には、基板Ｗの下面を雰囲気遮断板２１から離間させた状態で当接支持するための支持ピン２５が３か所に立設されている。各支持ピン２５は、基板Ｗの周縁を当接支持する凹部が側面に形成され、回動可能に構成された回動ピン２５ａと、この回動ピン２５ａよりも僅かに軸芯Ｐ側に立設され、基板Ｗの裏面を当接支持する固定ピン２５ｂとから構成されている。後述する理由により、各雰囲気遮断板２１は、支持ピン２５に支持された状態の基板Ｗ面に近接しているほうが好ましい。
【００２６】
例えば、基板Ｗの厚みが０．８ｍｍ程度である場合には、各支持ピン２５の上部と雰囲気遮断板２１の下面との間隔が３ｍｍ程度であり、また、基板Ｗの下面と雰囲気遮断板２１の上面との間隔が３ｍｍ程度であれば、図示しない搬送機構によって基板Ｗを支持ピン２５に載置でき、処理後に支持ピン２５から持ち上げて搬出できる。
【００２７】
雰囲気遮断板２１の上面中央部には、円形状の吐出口２７が形成されているとともに、その下面にも吐出口２９が形成されている。上面の吐出口２７には、雰囲気遮断板２１の端面に開口した供給路２７ａが連通接続されているとともに、下面の吐出口２９には、同様の供給路２９ａが連通接続されている。
【００２８】
また、供給路２７ａには、１本の支柱１９の中空部１９ａが連通接続されているとともに、供給路２９にも他の支柱１９の中空部１９ａが連通接続されている。なお、説明の都合上、供給路２７ａに連通した中空部１９ａを第１供給路３１とし、供給路２９ａに連通した中空部１９ａを第２供給路３３と称することにする。
【００２９】
図４を参照する。
なお、この図４は、処理液の供給系を示した縦断面図である。
【００３０】
電動モータ１３の回転軸１５には、軸方向で底部高さが相違する二つの中空部１５ａ，１５ｂが形成されているとともに、これらの中空部１５ａ，１５ｂはそれぞれの底部付近で回転軸１５の側面に形成された開口部１５ｃ，１５ｄと連通している。また、一方の中空部１５ａは、支柱１９の第１供給路３１に連通接続されており、他方の中空部１５ｂは、支柱１９の第２供給路３３に連通接続されている。
【００３１】
回転軸１５の開口部１５ｃ，１５ｄが形成されている位置には、環状の供給体３５が取り付けられている。この供給体３５には、上部に環状供給路３７が形成され、その下部に環状供給路３９が形成されている。各環状供給路３７，３９と回転軸１５との摺動部には、軸シール４１が取り付けられて流体の漏れを防止してある。また、密閉チャンバ１の下部と回転軸１５との間にも軸シール４１が取り付けられている。密閉チャンバ１の下部と供給体３５の下部には、回転軸１５を軸芯Ｐに沿って回転自在に支持するベアリング４３が複数箇所に取り付けられている。
【００３２】
上部の環状供給路３７には第１供給系４５が連通され、下部の環状供給路３９には第２供給系４７が連通されている。これらは構成が同一であるので、第１供給系４５についてのみその構成を説明する。
【００３３】
供給配管４９は、純水供給源と上部の環状供給路３７とを連通接続している。純水供給源側には、純水の流量を制御する流量調節弁５１が配設され、その下流側にはミキシングバルブ５３が取り付けられている。ミキシングバルブ５３には、複数種類の薬液供給源に連通した複数本の薬液配管５５が連設されており、それぞれの薬液配管５５には流量調節弁５７が配設されている。
【００３４】
供給配管４９は、そのミキシングバルブ５３の下流側にてガス配管５９が結合されているとともに、結合点の手前側に開閉弁６１が取り付けられている。開閉弁５１，６１を閉止するとともに、ガス配管５９に配設されている開閉弁６３を開放することにより、雰囲気遮断板２１によって挟まれた空間に第１供給路３１，第２供給路３３を通して不活性ガス（例えば、Ｎ2 ）を供給し、注入口５からと共にパージを行う。なお、不活性ガスパージの前に、配管内の処理液を排出する排出路を設けてもよい。
【００３５】
次に、上述した構成の装置による基板の処理について説明する。
なお、処理対象である基板Ｗは、既に搬送口３を通して回転機構１１に収容されているものとする。また、開閉弁５ｂと、第１供給系４５と第２供給系４７の開閉弁５１，６１，６３は閉止されているものとする。
【００３６】
まず、開閉弁５ｂを開放し、不活性ガスを密閉チャンバ１内に導入するとともに、開閉弁６３を開放し、不活性ガスを雰囲気遮断板２１によって挟まれた空間に供給する。これにより密閉チャンバ１内と基板Ｗが載置されている空間とがパージされることになる。基板Ｗが載置されている狭い空間だけがパージできればよいので、この時のパージ時間は数秒程度でもよく、密閉チャンバ１の全体をパージしなければならない構成の従来例に比較して処理液による処理開始までの時間を短縮することができる。
【００３７】
次に、上記開閉弁６３だけを閉止して、基板Ｗが載置されている空間のパージだけを停止する。なお、密閉チャンバ１内のパージは継続されている。
【００３８】
電動モータ１３を駆動して回転機構１１を平面視時計方向に、軸芯Ｐ回りに回転させる。このときの回転数は、例えば、数十ないし５００ｒｐｍ程度の低速回転である。次に、開閉弁６１及び流量調節弁５１を開放して、予め設定してある流量で純水を供給し始めるとともに、流量調節弁５７を所定動作させて予め設定されている濃度の処理液を生成する。
【００３９】
このようにして生成された処理液は、環状の供給体３５と、回転軸１５の中空部１５ａ，１５ｂと、支柱１９の中空部１９ａである第１供給路３１，第２供給路３３と、雰囲気遮断板２１の供給路２７ａ，２９ａとを介して、上面の吐出口２７と下面の吐出口２９から処理液が吐出される。
【００４０】
すると、図５の模式図に示すように、遠心力も加わって処理液が円滑に基板Ｗ上面と、基板Ｗ下面と雰囲気遮断板２１上面との間を流れ、近接配置された雰囲気遮断板２１間にある基板Ｗの全体が瞬時にして処理液で覆われて液密状態とされる。そして、基板Ｗ面を流れた処理液は、雰囲気遮断板２１の表面を流れて周囲に流出する。
【００４１】
所定時間だけ上記のようにして処理液の供給を行った後、流量調節弁５７を閉止して純水だけを吐出口２７，２９から吐出させて純水リンスを行う。
【００４２】
次に、純水の供給を停止し、吐出口２７，２９から不活性ガスを供給しながら回転数を１０００〜３０００ｒｐｍ程度の高速回転に上げて乾燥処理を行う。なお、このとき密閉チャンバ１内を真空ポンプで排気するようにしてもよい。そして、一定時間の乾燥処理が終わると、回転を停止させて基板Ｗを密閉チャンバ１から搬出する。
【００４３】
上記のように雰囲気遮断板２１を設けたことにより、回転機構１１内の複数枚の基板Ｗに対して液密状態で処理液を供給することができるので、チャンバ１内のパージが不完全であっても基板Ｗの界面における酸素等に起因する反応が生じない。そのためウォーターマーク等の発生が防止でき、高い清浄度で基板Ｗを処理することができる。さらに、汚染された液滴が基板Ｗに付着することも防止できる。
【００４４】
なお、第１供給系４５と第２供給系４７とでは処理液の濃度や成分を異ならせてもよく、これにより基板Ｗの上面と下面とで異なる処理を施すことができる。したがって、複数種類の処理液を同時に基板Ｗに供給する等して処理に工夫を加えることが可能となる。
【００４５】
また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変形実施が可能である。
【００４６】
（１）パージの際には、不活性ガスを供給する他に、例えば、ＩＰＡベーパやスチームなどを供給する構成にしてもよい。
【００４７】
（２）吐出口２７，２９を雰囲気遮断板２１の中央以外に設けてもよく、また、中央部と周辺部の両方に設けるようにしてもよい。
【００４８】
（３）吐出口２７，２９を雰囲気遮断板２１の両面に設けることなく、基板Ｗの処理面が位置する側だけに形成するようにしてもよい。
【００４９】
（４）処理液の供給を回転軸１５に設けているが、回転軸１５とは別に処理液供給のための専用の機構を設けるようにしてもよい。例えば、回転軸１５とは逆に上部に処理液供給機構を設けるようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、雰囲気遮断板を設けたことにより、回転機構内の複数枚の基板に対して液密状態で処理液を供給することができるので、チャンバ内のパージが不完全であっても基板の界面における酸素等に起因する反応が生じない。さらに、汚染された液滴が基板に付着することを防止できる。したがって、ウォーターマーク等の発生が防止でき、高い清浄度で基板を処理することができる。また、複数種類の処理液を同時に基板に供給できるので、処理に工夫を加えることが可能となる。
【００５１】
また、雰囲気遮断板を基板に近接させて理想的な液密状態で処理できるので、より高い清浄度で基板の処理が可能である。
【００５２】
また、請求項２に記載の発明によれば、遠心力も加わって回転機構内の中央部から周辺部に向けて処理液が円滑に流れるので、処理ムラを防止することができる。
【００５３】
（削除）
【００５４】
また、請求項３に記載の発明によれば、中空の回転軸に処理液を供給することにより、基板を収納して回転する回転機構に対して処理液を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る基板処理装置の概略構成を示した図である。
【図２】実施例に係る基板処理装置の概略構成を示した斜視図である。
【図３】雰囲気遮断板を示した縦断面図である。
【図４】処理液の供給系を示した縦断面図である。
【図５】処理時における処理液の流れを示した模式図である。
【符号の説明】
Ｗ  …  基板
１  …  密閉チャンバ
３  …  搬送口
１１  …  回転機構
１３  …  電動モータ
１５  …  回転軸
１７  …  ターンテーブル
１９  …  支柱
２１  …  雰囲気遮断板
２７，２９  …  吐出口
２７ａ，２９ａ  …  供給路
３１  …  第１供給路
３３  …  第２供給路
３５  …  供給体
４１  …  第１供給系
４３  …  第２供給系
【図１】
0004484342.tif 000002
【図２】
0004484342.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004484342.tif 000006