JP3824510B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の裏面に所定の処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハなどの基板に種々の処理を行うために基板処理装置が用いられている。半導体デバイスの製造プロセスは、基板にフォトレジストの塗布処理を行う塗布装置、基板に現像処理を行う現像装置などの基板処理装置が用いられる。
【０００３】
塗布装置においては、基板を回転させながらレジストノズルから基板の表面にフォトレジスト液を吐出することにより、基板の表面にフォトレジストを塗り広げる。その後、バックリンスノズルから基板の裏面に溶剤などのリンス液を吐出し、基板の裏面を洗浄する。
【０００４】
現像装置においては、基板を回転させながら現像ノズルから基板の表面に現像液を吐出することにより、基板の表面に現像液を塗り広げる。その後、基板上に現像液を保持した状態で一定時間静止させ、現像を進行させる。現像の終了後、基板を回転させることにより現像液を振り切る。そして、基板の表面にリンスノズルから純水などのリンス液を吐出し、基板の表面を洗浄するとともに、基板の裏面にバックリンスノズルから純水などのリンス液を吐出し、基板の裏面を洗浄する。
【０００５】
ところで、半導体デバイスの製造処理中に基板が帯電する場合がある。通常、各処理装置では、導電性を有する保持部（チャック）により基板が保持されているため、基板が帯電しても、静電気が保持部を介して放電される。
【０００６】
しかしながら、半導体デバイスの製造工程で、基板の裏面に高密度プラズマにより酸化膜がコーティングされる場合がある。その場合、基板と導電性の保持部との間に電気的導通がなくなるため、基板の裏面に静電気を帯電したまま後工程に基板が搬送されることとなる。
【０００７】
基板が帯電した状態で後工程のイオン注入装置に搬送された場合、イオン注入装置内の保持部に基板が静電気により張り付いてしまい、基板の搬送不良が生じる場合がある。また、静電気によるスパークで基板上のパターンに欠陥を生じる可能性も有る。
【０００８】
そこで、接触型除電ブラシ、非接触型除電ブラシ、接触型除電リボンまたは非接触型除電リボンを使用することにより静電気を除去する方法や、イオナイザと呼ばれる除電器によりコロナ放電を発生させてイオンを生成し、このイオンにより静電気を除去する方法などが考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接触型除電ブラシおよび接触型除電リボンは、基板の表面または基板の裏面に接触させるものである。それゆえ、これらの接触型除電ブラシおよび接触型除電リボンは、プロセス管理上問題となり使用できない。
【００１０】
一方、非接触型除電ブラシおよび非接触型除電リボンは、非接触で除電を行うため、帯電物の電位が低い場合では除電しにくいという問題がある。
【００１１】
イオナイザを用いる方法によると、コロナ放電の発生時に空気中でスパークが起こる。この現象により、基板の表面に放電かすのようなものが降り注ぎ、パーティクル（塵埃）の原因となる場合がある。
【００１２】
本発明の目的は、基板を清浄に保ちつつ基板の帯電を十分に防止することが可能な基板処理装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る基板処理装置は、基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、導電性を有するとともに基板の裏面中央部を保持し、保持する基板を回転させることが可能な基板保持手段と、基板保持手段により保持され、基板保持手段により回転される基板の裏面周縁部に洗浄液を吐出する裏面洗浄ノズルと、洗浄液に炭酸ガスを混合させる気液混合装置と、洗浄液に炭酸ガスを混合させる気液混合装置と、気液混合装置により炭酸ガスが混合された洗浄液を裏面洗浄ノズルに供給する洗浄液供給手段と、基板保持手段により保持された基板の表面に現像液を供給する現像液供給手段とを備えたものである。
【００１４】
第１の発明に係る基板処理装置においては、基板保持手段により基板が保持される。気液混合装置により炭酸ガスが洗浄液に混合され、炭酸ガスが混合された洗浄液が洗浄液供給手段により裏面洗浄ノズルに供給され、基板保持手段により保持された基板の裏面に裏面洗浄ノズルから洗浄液が吐出される。それにより、基板の裏面が洗浄される。
【００１５】
この場合、洗浄液に炭酸ガスが混合されることにより、洗浄液の比抵抗が低下する。それにより、基板の裏面に炭酸ガスが混合された洗浄液を吐出することにより基板の裏面の比抵抗が低下し、基板の裏面と導電性を有する基板保持手段との間の電気的導通が得られる。その結果、基板の帯電が十分に防止される。また、炭酸ガスが混合された洗浄液が基板の裏面に吐出されるので、基板の表面が炭酸ガスの気泡などの影響をうける問題が生じない。このため、基板を清浄に保ちつつ基板の帯電を十分に防止することができる。
【００１６】
さらに、この場合、基板保持手段により保持された基板の表面に現像液供給手段により現像液が供給される。これにより、基板が基板保持手段により保持された状態において、現像処理および基板の裏面洗浄をあわせて行うことが可能である。
【００１７】
第２の発明に係る基板処理装置は、第１の発明に係る基板処理装置の構成において、気液混合装置が炭酸ガスの混合量を調整することにより洗浄液の比抵抗を変化させる調整手段を含むものである。
【００１８】
この場合、気液混合装置が備えた調整手段により洗浄液への炭酸ガスの混合量が調整され、洗浄液の比抵抗が調整される。それにより、洗浄液の比抵抗を所望の値に調整することが可能となる。
【００１９】
第３の発明に係る基板処理装置は、第１または第２の発明に係る基板処理装置の構成において、気液混合装置により得られた洗浄液の比抵抗を測定する比抵抗測定センサをさらに備えたものである。
【００２０】
気液混合装置において、洗浄液に炭酸ガスが混合されることにより洗浄液の比抵抗が変化する。この場合、比抵抗測定センサにより洗浄液の比抵抗が測定されるので、洗浄液の比抵抗を管理することが可能となる。
【００２１】
第４の発明に係る基板処理装置は、第３の発明に係る基板処理装置の構成において、気液混合装置により得られた洗浄液を裏面洗浄ノズルに供給する洗浄液供給配管と、気液混合装置により得られた洗浄液を比抵抗測定センサを介して排出する洗浄液排出配管とを含むものである。
【００２２】
この場合、気液混合装置により得られた洗浄液は、洗浄液供給配管を介して裏面洗浄ノズルに供給される。また、気液混合装置により得られた洗浄液は、洗浄液排出配管および比抵抗測定センサを介して排出される。それにより、比抵抗測定センサを通った洗浄液は、裏面洗浄ノズルへ供給されることなく排出される。したがって、比抵抗測定センサが金属製である場合にも裏面洗浄ノズルへ金属成分が供給されない。その結果、基板の処理に好ましくない金属成分が基板に供給されることが防止される。
【００２３】
第５の発明に係る基板処理装置は、第３または第４の発明に係る基板処理装置の構成において、比抵抗測定センサにより測定された洗浄液の比抵抗が所定の範囲外となった場合に警報を出力する比抵抗警報出力手段をさらに備えたものである。
【００２４】
この場合、比抵抗測定センサにより測定された洗浄液の比抵抗が所定の範囲外となった場合に、比抵抗警報出力手段により警報が出力される。これにより、使用者は、洗浄液の比抵抗が適正な値でないことを知ることができる。
【００２５】
第６の発明に係る基板処理装置は、第１〜第５のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、気液混合装置における炭酸ガスの圧力が所定の範囲外となった場合に警報を出力する圧力警報出力手段をさらに備えたものである。
【００２６】
この場合、気液混合装置における炭酸ガスの圧力が所定の範囲外となった場合に、圧力警報出力手段により警報が出力される。これにより、使用者は、気液混合装置における炭酸ガスの圧力が適正な値でないことを知ることができる。
【００２７】
第７の発明に係る基板処理装置は、第１〜第６のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、洗浄液は純水である。
【００２８】
この場合、炭酸ガスは純水に対する溶解度が高いので、炭酸ガスを純水に容易に混合することができる。
【００２９】
第８の発明に係る基板処理装置は、第１〜第７のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、基板処理装置は、基板保持手段により保持された基板の表面にリンス液を供給するリンスノズルをさらに備え、リンスノズルから基板の表面にリンス液が供給されるとともに、裏面洗浄ノズルから基板の裏面に洗浄液が吐出されるものである。
【００３０】
この場合、リンスノズルから基板保持手段により保持された基板の表面にリンス液が供給されるとともに、裏面洗浄ノズルから基板の裏面に洗浄液が吐出される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態における基板処理装置の構成を示したブロック図である。
【００３２】
基板処理装置１は、メインパネル１００、メインコントローラ１１０、現像装置１２０、気液混合装置１３０、比抵抗測定センサ１６０およびドレンボックス１７０により構成されている。この基板処理装置１には、工場に設けられた純水供給装置１４０および炭酸ガス供給装置１５０から純水および炭酸ガス（ＣＯ₂）が供給される。
【００３３】
メインパネル１００は、基板処理装置１の全体的な操作を行うスイッチ、動作状況を表示する表示部および警報を表示する警報ランプを有する。メインパネル１００のスイッチ操作による操作信号は、信号経路Ｃを介してメインコントローラ１１０に与えられる。また、メインコントローラ１１０から信号経路Ｃを介してメインパネル１００に警報信号が与えられる。
【００３４】
メインコントローラ１１０は、メインパネル１００より信号経路Ｃを通じて与えられる操作信号に基づき基板処理装置１の全体的な動作を制御する。
【００３５】
現像装置１２０は、基板１２１に現像処理を行うものである。本実施の形態では、基板１２１は半導体ウェハである。現像装置１２０は、現像ノズル１２２、導電性を有する基板保持部１２３、モータ１２４およびバックリンスノズル１２５を備える。
【００３６】
現像装置１２０における現像処理時には、基板１２１が基板保持部１２３により保持され、基板保持部１２３がモータ１２４により回転駆動される。この状態で、回転する基板１２１の表面に現像ノズル１２２から現像液が吐出される。基板１２１の回転により現像液が基板１２１の表面に塗り広げられる。その後、基板１２１の表面に現像液を保持した状態で、一定時間静止させることにより、現像が進行する。現像の終了後、基板１２１を回転させることにより現像液が振り切られ、基板１２１の表面にリンスノズル（図示せず）から純水などのリンス液が吐出されるとともに、基板１２１の裏面にバックリンスノズル１２５から後述する洗浄液が吐出される。それにより、基板１２１の表面および裏面が洗浄される。この現像装置１２０の動作は、メインコントローラ１１０から信号経路Ｄを介して与えられる制御信号により制御される。
【００３７】
気液混合装置１３０は、純水供給装置１４０から純水供給配管ａを介して供給される純水に、炭酸ガス供給装置１５０から炭酸ガス供給配管ｂを介して供給される炭酸ガスを混合することにより、現像装置１２０における基板１２１の裏面洗浄に使用する洗浄液を製造する。気液混合装置１３０は、洗浄液の比抵抗についての管理も行う。この気液混合装置１３０の動作は、メインコントローラ１１０から信号経路Ｂを介して与えられる制御信号により制御される。また、後述するように、気液混合装置１３０から信号経路Ｂを介してメインコントローラ１１０に警報信号が与えられる。気液混合装置１３０の構成および動作についての詳細は後述する。
【００３８】
気液混合装置１３０により製造された洗浄液は、洗浄液供給配管ｃを介して現像装置１２０のバックリンスノズル１２５に供給され、基板保持部１２３に保持された基板１２１の裏面に吐出される。現像装置１２０において使用済みの洗浄液は、洗浄液排出配管ｅを介してドレンボックス１７０に排出される。
【００３９】
比抵抗測定センサ１６０は、気液混合装置１３０から洗浄液排出配管ｄ１を介して供給される洗浄液の比抵抗を測定し、比抵抗の値を示す信号を信号経路Ａを通じて気液混合装置１３０へ出力する。比抵抗測定センサ１６０を通った洗浄液は、洗浄液排出配管ｄ２を介してドレンボックス１７０に排出される。ドレンボックス１７０は、必要性のなくなった洗浄液を回収する。
【００４０】
以上の説明のように、気液混合装置１３０により純水に炭酸ガスが混合されることにより、洗浄液の比抵抗が低下する。その洗浄液がバックリンスノズル１２５から基板１２１の裏面に吐出されることにより、基板１２１の裏面の比抵抗が低下し、基板１２１の裏面と基板保持部１２３との間の電気的導通が得られる。その結果、基板１２１の帯電が十分に防止される。また、洗浄液が基板１２１の裏面に吐出されるので、基板１２１の表面が炭酸ガスの気泡などの影響を受けない。したがって、基板１２１を清浄に保ちつつ帯電を十分に防止することができる。
【００４１】
図２は、図１の基板処理装置１における気液混合装置１３０の構成を示す図である。
【００４２】
図２において、気液混合装置１３０は、純水制御バルブ１３１、炭酸ガス給気モジュールからなる炭酸ガス混合部１３２、炭酸ガス制御バルブ１３３、閉止バルブ１３４および圧力計１３５を備える。
【００４３】
気液混合装置１３０において、工場の純水供給装置１４０より純水供給配管ａを介して送られてきた純水は、純水制御バルブ１３１を介して炭酸ガス混合部１３２へ送られる。一方、工場の炭酸ガス供給装置１５０から炭酸ガス供給配管ｂを介して送られてきた炭酸ガスは、炭酸ガス制御バルブ１３３を介して炭酸ガス混合部１３２へ送られる。炭酸ガス混合部１３２においては、純水および炭酸ガスを混合する。炭酸ガス混合部１３２において、炭酸ガスが混合された洗浄液は、工場の純水供給装置１４０より送られてきた純水と合流し、洗浄液供給配管ｃおよび洗浄液排出配管ｄ１へ供給される。炭酸ガス供給による水蒸気などの発生は、閉止バルブ１３４を介して炭酸ガスによる圧送で排出される。
【００４４】
気液混合装置１３０の炭酸ガス混合部１３２における炭酸ガスの圧力は、炭酸ガス制御バルブ１３３により調整される。使用者は、メインパネル１００のスイッチを操作することにより、圧力調整のための操作信号を信号経路Ｃを介してメインコントローラ１１０に与える。メインコントローラ１１０は、その操作信号に基づいて圧力調整のための制御信号を信号経路Ｂを介して気液混合装置１３０に与えることにより炭酸ガス制御バルブ１３３を制御する。それにより、炭酸ガス混合部１３２における炭酸ガスの圧力が変化する。
【００４５】
気液混合装置１３０における炭酸ガスの圧力は、次のように管理される。圧力計１３５は、炭酸ガス混合部１３２に供給される炭酸ガスの圧力を測定し、圧力の測定値を示す信号を信号経路Ｂを通じてメインコントローラ１１０へ出力する。メインコントローラ１１０は、圧力の測定値を示す信号に基づいて炭酸ガスの圧力の測定値が所定の圧力の設定範囲にあるか否かを判別する。炭酸ガスの圧力の測定値が所定の圧力の設定範囲より逸脱した場合、メインコントローラ１１０は圧力の警報信号を信号経路Ｃを通じてメインパネル１００へ出力する。メインパネル１００は、圧力の警報信号に応答して圧力用の警報ランプを点灯させる。それにより、使用者は、炭酸ガス混合部１３２に供給される炭酸ガスの圧力が設定範囲から外れていることを知ることができる。
【００４６】
気液混合装置１３０により得られる洗浄液の比抵抗は、純水制御バルブ１３１により調整される。使用者は、メインパネル１００のスイッチを操作することにより、比抵抗調整のための操作信号を信号経路Ｃを介してメインコントローラ１１０に与える。メインコントローラ１１０は、その操作信号に基づいて比抵抗調整のための制御信号を信号経路Ｂを介して気液混合装置１３０に与えることにより純水制御バルブ１３１を制御する。それにより、純水と炭酸ガスとの混合率が変化し、得られる洗浄液の比抵抗が変化する。
【００４７】
気液混合装置１３０による純水への炭酸ガスの混合動作は、比抵抗測定センサ１６０による比抵抗の測定値により管理される。比抵抗測定センサ１６０は、洗浄液排出配管ｄ１を介して送られてきた洗浄液の比抵抗を測定し、比抵抗の測値を示す信号を信号経路Ａを通じて気液混合装置１３０へ出力する。気液混合装置１３０に出力された比抵抗の測定値を示す信号は、さらに信号経路Ｂを介してメインコントローラ１１０へ送られる。メインコントローラ１１０は、比抵抗の測定値を示す信号に基づいて比抵抗の測定値が所定の比抵抗の設定範囲にあるか否かを判別する。比抵抗の測定値が所定の比抵抗の設定範囲より逸脱した場合、メインコントローラ１１０は比抵抗の警報信号を信号経路Ｃを通じてメインパネル１００へ出力する。メインパネル１００は、その警報信号に応答して比抵抗の警報ランプを点灯させる。それにより、使用者は、洗浄液の比抵抗が設定範囲を外れていることを知ることができる。
【００４８】
本実施の形態においては、比抵抗測定センサ１６０に金属材料が用いられる。この場合でも、気液混合装置１３０により得られた洗浄液の一部が洗浄液供給配管ｃを介して現像装置１２０のバックリンスノズル１２５に供給され、気液混合装置１３０により得られた洗浄液の他の一部が洗浄液排出配管ｄ１を介して比抵抗測定センサ１６０に供給され、比抵抗測定センサ１６０を通った洗浄液は洗浄液排出配管ｄ２を介してドレンボックス１７０に排出される。このように、現像装置１２０には、比抵抗測定センサ１６０を通った洗浄液は供給されない。この結果、基板１２１の処理に好ましくない金属成分が現像装置１２０に供給されることが防止される。
【００４９】
また、メインコントローラ１１０は、気液混合装置１３０への電力供給を管理している。メインコントローラ１１０は、気液混合装置１３０への電力供給が遮断された場合に、メインパネル１００へ信号経路Ｃを介して電力供給用の警報信号を出力する。メインパネル１００は、その警報信号に応答して警報ランプを点灯させる。それにより、使用者は、気液混合装置１３０への電力供給の遮断を知ることができる。
【００５０】
本実施の形態では、基板保持部１２３が基板保持手段に相当し、バックリンスノズル１２５が裏面洗浄ノズルに相当する。また、炭酸ガス制御バルブ１３３が調整手段に相当し、メインパネル１００が比抵抗警報出力手段および圧力警報出力手段に相当し、現像ノズル１２２が現像液供給手段に相当する。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、洗浄液の比抵抗が所定の設定範囲から外れた場合に、警報ランプにより警報を出力しているが、他の表示手段により警報を表示してもよく、警報ブザー等の音源により警報音を出力してもよい。
【００５２】
また、上記実施の形態では、気液混合装置１３０の炭酸ガス混合部１３２に供給される炭酸ガスの圧力が所定の設定範囲を外れた場合に、警報ランプにより警報を出力しているが、他の表示手段により警報を表示してもよく、警報ブザー等の音源により警報音を出力してもよい。
【００５３】
さらに、上記実施の形態では、気液混合装置１３０への電力供給が遮断された場合に、警報ランプにより警報を出力しているが、他の表示手段により警報を表示してもよく、警報ブザー等の音源により警報音を出力してもよい。
【００５４】
なお、本発明は、現像装置に限らず、基板の裏面を洗浄する機能を有する他の基板処理装置にも適用することができる。
【００５５】
また、洗浄液としては、純水に限らず、炭酸ガスが溶解する液であれば、他の液を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における基板処理装置の構成を示すブロック図
【図２】図１の基板処理装置における気液混合装置の構成を示す図
【符号の説明】
１００ メインパネル
１１０ メインコントローラ
１２０ 現像装置
１２１ 基板
１２２ 現像ノズル
１２３ 基板保持部
１２４ モータ
１２５ バックリンスノズル
１３０ 気液混合装置
１３１ 純水制御バルブ
１３２ 炭酸ガス混合部
１３３ 炭酸ガス制御バルブ
１３４ 閉止バルブ
１３５ 圧力計
１４０ 純水供給装置
１５０ 炭酸ガス供給装置
１６０ 比抵抗測定センサ
１７０ ドレンボックス
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 信号経路
ａ 純水供給配管
ｂ 炭酸ガス供給配管
ｃ 洗浄液供給配管
ｄ１，ｄ２，ｅ 洗浄液排出配管

Claims (8)

1. 基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
   導電性を有するとともに基板の裏面中央部を保持し、保持する基板を回転させることが可能な基板保持手段と、
   前記基板保持手段により保持され、前記基板保持手段により回転される基板の裏面周縁部に洗浄液を吐出する裏面洗浄ノズルと、
   洗浄液に炭酸ガスを混合させる気液混合装置と、
   前記気液混合装置により炭酸ガスが混合された洗浄液を前記裏面洗浄ノズルに供給する洗浄液供給手段と、
   前記基板保持手段により保持された基板の表面に現像液を供給する現像液供給手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記気液混合装置は、炭酸ガスの混合量を調整することにより洗浄液の比抵抗を調整する調整手段を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記気液混合装置により得られた洗浄液の比抵抗を測定する比抵抗測定センサをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記洗浄液供給手段は、
   前記気液混合装置により得られた洗浄液を前記裏面洗浄ノズルに供給する洗浄液供給配管と、
   前記気液混合装置により得られた洗浄液を前記比抵抗測定センサを介して排出する洗浄液排出配管とを含むことを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記比抵抗測定センサにより測定された洗浄液の比抵抗が所定の範囲外となった場合に警報を出力する比抵抗警報出力手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置。
6. 前記気液混合装置における炭酸ガスの圧力が所定の範囲外となった場合に警報を出力する圧力警報出力手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記洗浄液は純水であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 前記基板保持手段により保持された基板の表面にリンス液を供給するリンスノズルをさらに備え、
   前記リンスノズルから基板の表面にリンス液が供給されるとともに、前記裏面洗浄ノズルから基板の裏面に洗浄液が吐出されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の基板処理装置。

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