特許第6442018号(P6442018)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6442018
(24)【登録日】2018年11月30日
(45)【発行日】2018年12月19日
(54)【発明の名称】基板処理方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/304 20060101AFI20181210BHJP
   H01L 21/306 20060101ALI20181210BHJP
   H01L 21/027 20060101ALI20181210BHJP
【FI】
   H01L21/304 648G
   H01L21/304 643A
   H01L21/306 R
   H01L21/30 572B
【請求項の数】4
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2017-194042(P2017-194042)
(22)【出願日】2017年10月4日
(62)【分割の表示】特願2014-68617(P2014-68617)の分割
【原出願日】2014年3月28日
(65)【公開番号】特開2018-19093(P2018-19093A)
(43)【公開日】2018年2月1日
【審査請求日】2017年10月4日
(73)【特許権者】
【識別番号】000207551
【氏名又は名称】株式会社SCREENホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】100110847
【弁理士】
【氏名又は名称】松阪 正弘
(74)【代理人】
【識別番号】100136526
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 勉
(74)【代理人】
【識別番号】100136755
【弁理士】
【氏名又は名称】井田 正道
(72)【発明者】
【氏名】吉田 武司
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 弘明
【審査官】 安田 雅彦
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−211095(JP,A)
【文献】 特開2014−049606(JP,A)
【文献】 特開2003−031538(JP,A)
【文献】 特開2005−268244(JP,A)
【文献】 特開2002−176026(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/304−21/308
H01L 21/02−21/027
B08B 1/00−7/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理装置における基板処理方法であって、
前記基板処理装置が、
側部開口が形成されるとともに、内部にチャンバ空間を有するチャンバと、
前記チャンバ内において水平状態で基板を保持する略円板状の基板保持部と、
前記側部開口を開閉する側部開口開閉機構と、
前記基板を前記基板保持部と共に前記チャンバに対して上下方向に相対的に移動する基板移動機構と、
を備え、
前記チャンバ空間において、前記側部開口が開口するとともに不活性ガスが供給される第1の空間と、前記第1の空間の下方に設けられる第2の空間とが、開口を有する部材により隔てられ、
前記基板処理方法が、
a)前記側部開口開閉機構により前記側部開口を開閉しつつ、前記側部開口を介して基板を前記チャンバ内へ搬入し、前記第1の空間において前記基板保持部により前記基板を保持する工程と、
b)前記基板移動機構により、前記基板を前記第1の空間から前記開口を介して前記第2の空間に相対移動する工程と、
c)前記第2の空間において、前記基板の上面に処理液を供給する工程と、
d)前記基板移動機構により、前記基板を前記第2の空間から前記開口を介して前記第1の空間に相対移動する工程と、
e)前記第1の空間において前記不活性ガスにより前記基板を乾燥させる工程と、
f)前記側部開口開閉機構により前記側部開口を開閉しつつ、前記側部開口を介して前記基板を前記チャンバ外へ搬出する工程と、
を備え
前記a)、e)およびf)工程において、前記基板保持部の外縁が、略円形の前記開口のエッジに近接することを特徴とする基板処理方法。
【請求項2】
請求項1に記載の基板処理方法であって、
前記e)工程において、前記第1の空間が、前記不活性ガスが充填されたガス充填状態とされることを特徴とする基板処理方法。
【請求項3】
請求項1または2に記載の基板処理方法であって、
前記e)工程において、前記基板が前記上下方向を向く中心軸を中心として回転されることを特徴とする基板処理方法。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1つに記載の基板処理方法であって、
前記基板処理装置が、前記第1の空間に配置された遮蔽板をさらに備え、
前記第1の空間の径方向の大きさが前記開口よりも大きく、
前記チャンバ内に基板が配置されていない間に、前記遮蔽板により前記開口が閉塞される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】
本発明は、基板処理装置における基板処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体基板(以下、単に「基板」という。)の製造工程では、基板処理装置を用いて基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターンが形成された基板上に薬液を供給することにより、基板の表面に対してエッチング等の処理が行われる。また、エッチング処理の終了後、基板上に除去液を供給してレジストを除去したり、基板上に洗浄液を供給して基板を洗浄する処理も行われる。
【0003】
この種の基板の処理液による処理では、大気中のような酸素が存在する環境下において行う場合には、その酸素が基板に対して悪影響を及ぼす場合がある。特に基板の表面に金属膜を形成したものである場合には、例えば、除去液である処理液に酸素が溶け込んで処理液の酸素濃度が高くなると、当該処理液により基板上の金属膜が酸化することがある。金属酸化物は当該処理液によりエッチングされるため、金属膜の膜減りが生じる。このような悪影響は極力防止することが求められる。そこで、特許文献1の基板処理装置では、基板保持機構に保持された基板に対向する遮断部材が設けられる。遮断部材は、基板に対向する基板対向面と、基板対向面の周囲から基板保持機構に向かって突出する周壁部とを備える。特許文献1の基板処理装置では、遮断部材を設けることにより、基板表面の雰囲気を遮断部材の外部の雰囲気から遮断し、基板表面の雰囲気の酸素濃度の上昇を抑制することが図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−56218号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献1の基板処理装置では、遮断部材の内部が外部と完全に隔離されていないため、基板表面の雰囲気の酸素濃度の低減に限界がある。また、遮断部材の内部の酸素濃度を迅速に低減することにも限界がある。そこで、チャンバ(処理室)内に基板を配置し、チャンバ内に不活性ガス等を供給することにより、基板周囲の雰囲気の酸素濃度を低減することが考えられる。一方、基板に対する処理を効率よく行うには、チャンバ内への搬入後、基板周囲を迅速に十分に低酸素状態とすることが好ましい。しかしながら、基板処理用のチャンバは大型であるため、基板の搬入後、チャンバ内を迅速に十分な低酸素状態とするには、ガス流量を大きくする等の必要が生じる。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、チャンバ内への搬入後、基板周囲を迅速に、かつ、効率よく低酸素状態とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の発明は、基板処理装置における基板処理方法であって、前記基板処理装置が、側部開口が形成されるとともに、内部にチャンバ空間を有するチャンバと、前記チャンバ内において水平状態で基板を保持する略円板状の基板保持部と、前記側部開口を開閉する側部開口開閉機構と、前記基板を前記基板保持部と共に前記チャンバに対して上下方向に相対的に移動する基板移動機構とを備え、前記チャンバ空間において、前記側部開口が開口するとともに不活性ガスが供給される第1の空間と、前記第1の空間の下方に設けられる第2の空間とが、開口を有する部材により隔てられ、前記基板処理方法が、a)前記側部開口開閉機構により前記側部開口を開閉しつつ、前記側部開口を介して基板を前記チャンバ内へ搬入し、前記第1の空間において前記基板保持部により前記基板を保持する工程と、b)前記基板移動機構により、前記基板を前記第1の空間から前記開口を介して前記第2の空間に相対移動する工程と、c)前記第2の空間において、前記基板の上面に処理液を供給する工程と、d)前記基板移動機構により、前記基板を前記第2の空間から前記開口を介して前記第1の空間に相対移動する工程と、e)前記第1の空間において前記不活性ガスにより前記基板を乾燥させる工程と、f)前記側部開口開閉機構により前記側部開口を開閉しつつ、前記側部開口を介して前記基板を前記チャンバ外へ搬出する工程とを備え、前記a)、e)およびf)工程において、前記基板保持部の外縁が、略円形の前記開口のエッジに近接する。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板処理方法であって、前記e)工程において、前記第1の空間が、前記不活性ガスが充填されたガス充填状態とされる。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の基板処理方法であって、前記e)工程において、前記基板が前記上下方向を向く中心軸を中心として回転される。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の基板処理方法であって、前記基板処理装置が、前記第1の空間に配置された遮蔽板をさらに備え、前記第1の空間の径方向の大きさが前記開口よりも大きく、前記チャンバ内に基板が配置されていない間に、前記遮蔽板により前記開口が閉塞される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、チャンバ内への搬入直後に基板が配置される第1の空間が、不活性ガスを用いた乾燥処理が行われる空間であることにより、チャンバ内への搬入後、基板の周囲迅速に、かつ、効率よく不活性ガスを供給し、低酸素状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】基板処理装置の構成を示す断面図である。
図2】基板処理装置を示す断面図である。
図3】気液供給部および気液排出部を示すブロック図である。
図4】基板の処理の流れを示す図である。
図5】基板処理装置を示す断面図である。
図6】基板処理装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図1は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置1の構成を示す断面図である。基板処理装置1は、略円板状の半導体基板9(以下、単に「基板9」という。)に処理液を供給して基板9を1枚ずつ処理する枚葉式の装置である。図1では、基板処理装置1の一部の構成の断面には、平行斜線の付与を省略している(他の断面図においても同様)。
【0014】
基板処理装置1は、チャンバ21と、基板保持部31と、基板回転機構35と、第1移動機構41と、第2移動機構42と、遮蔽板51と、遮蔽板回転機構55と、ハウジング11とを備える。ハウジング11は、チャンバ21、基板保持部31、遮蔽板51等を収容する。ハウジング11の側部には、外側開口112が設けられる。基板9のハウジング11内への搬入およびハウジング11外への搬出の際に、基板9が外側開口112を通過する。ハウジング11には、外側開口開閉機構12がさらに設けられる。外側開口開閉機構12は、シャッタ121を上下方向に移動することにより、外側開口112を開閉する。外側開口開閉機構12は、シャッタ121を回動するもの等であってもよい。
【0015】
チャンバ21は、上下方向を向く中心軸J1を中心とする有蓋かつ有底の略円筒状である。チャンバ21は、チャンバ本体22と、チャンバ蓋部23とを備える。チャンバ本体22とチャンバ蓋部23とは上下方向に対向する。チャンバ本体22は、中心軸J1を中心とする有底略円筒状であり、本体内部空間221を形成する。チャンバ蓋部23は、中心軸J1を中心とする有蓋略円筒状であり、蓋内部空間231を形成する。チャンバ本体22の外径とチャンバ蓋部23の外径とは、およそ等しい。
【0016】
チャンバ蓋部23は、蓋本体部233と、蓋底面部234と、筒状部230とを備える。蓋本体部233は、中心軸J1を中心とする有蓋略円筒状である。換言すれば、蓋本体部233は、上下を反転したカップ状である。蓋本体部233の側壁部には、側部開口239が設けられる。図1に示す状態において、側部開口239は、外側開口112と水平方向において対向する。基板9のチャンバ21内への搬入およびチャンバ21外への搬出の際に、基板9は側部開口239を通過する。蓋本体部233には、側部開口開閉機構39がさらに設けられる。側部開口開閉機構39は、シャッタ391を回動することにより、側部開口239を開閉する。側部開口開閉機構39は、シャッタ391を上下方向に移動するもの等であってもよい。
【0017】
蓋底面部234は、中心軸J1を中心とする略円環板状であり、中央部に略円形の下部開口232が設けられる。蓋底面部234は、蓋本体部233の下端部から径方向内方に拡がる。既述の蓋内部空間231は、蓋本体部233および蓋底面部234により囲まれる空間である。中心軸J1を中心とする径方向に関して、蓋内部空間231の大きさは、下部開口232の大きさ(すなわち、直径)よりも大きい。蓋底面部234の上面235および下面236は、径方向外方へと向かうに従って下方に向かう傾斜面である。チャンバ蓋部23の蓋底面部234と蓋本体部233との接続部には、蓋部排出ポート237が設けられる。蓋部排出ポート237を介して、蓋内部空間231内の液体およびガスが排出される。筒状部230は、中心軸J1を中心とする略円筒状であり、蓋底面部234の外縁部から下方に伸びる。
【0018】
チャンバ本体22は、外筒部223と、本体底部226とを備える。外筒部223は、中心軸J1を中心とする略円筒状である。外筒部223は、チャンバ蓋部23の筒状部230の径方向外側に全周に亘って位置する。外筒部223は、例えば、それぞれが周状の複数の山折り線とそれぞれが周状の複数の谷折り線とが上下方向に交互に並ぶベローズである。外筒部223の下方には、有底略円筒状の本体底部226が配置される。外筒部223の下端部は、本体底部226の側壁部の上端部に全周に亘って接続される。本体底部226の底面部には、本体排出ポート226aが設けられる。本体排出ポート226aを介して、チャンバ本体22内の液体およびガスが、チャンバ本体22外(すなわち、チャンバ21外)へと排出される。本体底部226では、周方向に配列される複数の本体排出ポート226aが設けられてもよい。
【0019】
チャンバ本体22は、外筒部223の上端部により形成される(囲まれる)略円形の上部開口222を有する。上部開口222は、チャンバ蓋部23の下部開口232と上下方向に対向する。上部開口222は、チャンバ蓋部23の下部開口232よりも大きい。上部開口222は、チャンバ蓋部23により覆われる。外筒部223の上端部は、外筒接続部224によりチャンバ蓋部23の外縁部と接続される。具体的には、外筒接続部224は、中心軸J1を中心とする略円環板状であり、筒状部230の外側にて、外筒部223の上端部と、蓋底面部234の外縁部とを接続する。外筒接続部224により、外筒部223の上端部と筒状部230との間の間隙が閉塞される。基板処理装置1では、チャンバ蓋部23およびチャンバ本体22により、内部に密閉空間(すなわち、蓋内部空間231および本体内部空間221を含む空間であり、以下、「チャンバ空間」という。)を有するチャンバ21が形成される。既述のハウジング11は、チャンバ蓋部23およびチャンバ本体22の側方、上方および下方を覆う。
【0020】
基板保持部31は、中心軸J1を中心とする略円板状であり、チャンバ21内に設けられる。基板保持部31は、基板9の下方に配置され、水平状態で基板9の外縁部を保持する。基板保持部31の直径は、基板9の直径よりも大きい。基板保持部31の直径は、チャンバ蓋部23の下部開口232の直径よりも僅かに小さい。上下方向に沿って見た場合に、基板9および基板保持部31は、チャンバ蓋部23の下部開口232内に配置される。基板回転機構35は、チャンバ21内において基板保持部31の下方に配置される。基板回転機構35は、中心軸J1を中心として基板9を基板保持部31と共に回転する。
【0021】
遮蔽板51は、中心軸J1を中心とする略円板状である。遮蔽板51は、チャンバ蓋部23の内部空間である蓋内部空間231に配置される。遮蔽板51の径方向の大きさ(すなわち、直径)は、チャンバ蓋部23の下部開口232の直径よりも大きいことが望ましい。後述するように、遮蔽板51は、チャンバ蓋部23の下部開口232を閉塞可能である。遮蔽板51は、基板保持部31に保持される基板9の上面91と上下方向に対向する。
【0022】
遮蔽板回転機構55は、遮蔽板51の上方に配置される。遮蔽板回転機構55は、例えば、中空軸モータである。遮蔽板回転機構55により、遮蔽板51が、チャンバ蓋部23の蓋内部空間231において中心軸J1を中心として回転する。遮蔽板回転機構55による遮蔽板51の回転は、基板回転機構35による基板9の回転とは独立して行われる。
【0023】
遮蔽板回転機構55の回転軸551は、ハウジング11の上部に設けられた貫通孔、および、チャンバ蓋部23の上部に設けられた貫通孔を介して、遮蔽板51に接続される。ハウジング11の当該貫通孔の周囲の部位と、チャンバ蓋部23の当該貫通孔の周囲の部位とは、上下方向に伸縮可能な略円筒状の伸縮部材111(例えば、ベローズ)により接続される。また、回転軸551には略円板状のフランジ部553が設けられており、フランジ部553の外周部と、ハウジング11の上記貫通孔の周囲の部位とが、上下方向に伸縮可能な略円筒状の伸縮部材552(例えば、ベローズ)により接続される。基板処理装置1では、フランジ部553および伸縮部材552により、ハウジング11内の空間と、ハウジング11外の空間とが隔離される。また、伸縮部材111により、チャンバ蓋部23内の空間と、ハウジング11内かつチャンバ蓋部23外の空間とが隔離される。このように、蓋本体部233の中央部における貫通孔は、伸縮部材111,552、ハウジング11の上部の一部、および、フランジ部553により閉塞される。当該貫通孔を閉塞するこれらの部材は、蓋本体部233の一部と捉えられてよい。また、伸縮部材111,552により形成される筒状の空間は、蓋内部空間231の一部である。
【0024】
第1移動機構41は、例えば、ハウジング11の上側に配置される。第1移動機構41は、遮蔽板回転機構55と共に遮蔽板51を上下方向に移動する。遮蔽板51は、第1移動機構41により、チャンバ蓋部23の蓋内部空間231において上下方向に移動する。図1に示す状態では、遮蔽板51は、チャンバ蓋部23の天蓋部238に近接した位置、すなわち、基板保持部31上の基板9の上面91から離間した位置(以下、「離間位置」という。)に配置される。上述のように、遮蔽板51はチャンバ蓋部23の下部開口232よりも大きいため、遮蔽板51が下部開口232を介して蓋底面部234の下方へと移動することはない。換言すると、遮蔽板51は、下部開口232を閉塞可能である。第1移動機構41は、例えば、モータとボールねじとを備える(第2移動機構42においても同様)。
【0025】
第2移動機構42は、チャンバ本体22の側方に配置され、チャンバ蓋部23を上下方向に移動する。具体的には、チャンバ蓋部23は、図1に示す「下位置」と図2に示す「上位置」との間を第2移動機構42により移動する。チャンバ蓋部23が下位置に配置された状態では、下部開口232が基板保持部31上の基板9よりも下方に位置し、チャンバ蓋部23が下位置よりも上方の上位置に配置された状態では、下部開口232が基板保持部31上の基板9よりも上方に位置する。チャンバ蓋部23が下位置から上位置へと移動する際には、第1移動機構41により遮蔽板51も上下方向に移動する。実際には、遮蔽板51のチャンバ蓋部23に対する上下方向の相対位置が変更される。このように、第1移動機構41および第2移動機構42は、遮蔽板51を、チャンバ蓋部23の蓋内部空間231においてチャンバ蓋部23に対して相対的に上下方向に移動する遮蔽板移動機構である。なお、基板処理装置1では、チャンバ本体22の本体底部226および基板保持部31は上下方向には移動しない。
【0026】
図1に示すように、遮蔽板回転機構55の回転軸551内には、上部中央ノズル181が設けられる。上部中央ノズル181の下端の中央部には、基板9の上面91に向けて処理液を吐出する処理液吐出口が設けられる。後述の純水供給部814(図3参照)から送出される純水は、処理液吐出口から吐出される。また、上部中央ノズル181の下端において、処理液吐出口の周囲には、略環状のガス噴出口が設けられる。後述の不活性ガス供給部816から送出される不活性ガスは、ガス噴出口から遮蔽板51の下方の空間(すなわち、遮蔽板51の下面512と基板9の上面91との間の空間)に向けて供給される。上部中央ノズル181の下端は、上下方向において、遮蔽板51の下面512とおよそ同じ位置に配置される。すなわち、上部中央ノズル181の処理液吐出口およびガス噴出口は、遮蔽板51の下面512の中央部に設けられている。
【0027】
チャンバ蓋部23において蓋本体部233の天蓋部238には、複数の蓋ノズル182が設けられる。複数の蓋ノズル182は、上下方向において遮蔽板51の上面に対向する。複数の蓋ノズル182は、中心軸J1を中心として周状に配置される。
【0028】
図3は、基板処理装置1が備える気液供給部18および気液排出部19を示すブロック図である。気液供給部18は、処理液供給部811と、ガス供給部812とを備える。処理液供給部811は、上部中央ノズル181と、薬液供給部813と、純水供給部814とを備える。薬液供給部813および純水供給部814は、弁を介して上部中央ノズル181に接続される。ガス供給部812は、上部中央ノズル181と、複数の蓋ノズル182と、不活性ガス供給部816とを備える。不活性ガス供給部816は、弁を介して上部中央ノズル181に接続される。不活性ガス供給部816は、また、弁を介して複数の蓋ノズル182にも接続される。気液供給部18では、上部中央ノズル181が、処理液供給部811およびガス供給部812により共有される。処理液供給部811およびガス供給部812は、互いに独立した構成要素により構成されてよい。また、チャンバ21に設けられるノズルの配置は、適宜変更されてよい。
【0029】
気液排出部19は、本体排出ポート226aと、蓋部排出ポート237と、気液分離部193と、本体排気部194と、薬液回収部195と、排液部196と、気液分離部197と、蓋排気部198と、排液部199とを備える。チャンバ本体22に設けられる本体排出ポート226aは、気液分離部193に接続される。気液分離部193は、本体排気部194、薬液回収部195および排液部196にそれぞれ弁を介して接続される。チャンバ蓋部23に設けられる蓋部排出ポート237は、気液分離部197に接続される。気液分離部197は、蓋排気部198および排液部199にそれぞれ弁を介して接続される。気液供給部18および気液排出部19の各構成は、制御部10により制御される。第1移動機構41、第2移動機構42、基板回転機構35および遮蔽板回転機構55(図1参照)も制御部10により制御される。
【0030】
薬液供給部813から上部中央ノズル181を介して基板9上に供給される薬液は、例えば、ポリマー除去液、あるいはフッ酸や水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等のエッチング液である。純水供給部814は、上部中央ノズル181を介して基板9に純水(DIW:deionized water)を供給する。処理液供給部811は、上記薬液および純水以外の処理液(例えば、イソプロピルアルコール(IPA)等の溶剤、あるいは、他の酸やアルカリ溶液、除去液等)を供給する他の供給部を備えていてもよい。不活性ガス供給部816から供給されるガスは、例えば、窒素(N)ガスである。ガス供給部812は、窒素ガス以外の不活性ガス、または、不活性ガス以外のガスを供給する他の供給部を備えていてもよい。
【0031】
次に、図4を参照しつつ基板処理装置1による基板9の処理の流れについて説明する。基板処理装置1では、まず、図1に示すように、チャンバ蓋部23が下位置に位置する状態において、側部開口開閉機構39により側部開口239が開放されるとともに、外側開口開閉機構12により外側開口112が開放される。換言すれば、チャンバ21およびハウジング11が開放される。
【0032】
続いて、外部の搬送機構により、基板9が外側開口112および側部開口239を順に通過し、蓋内部空間231内に搬入される。基板9は、離間位置に配置された遮蔽板51の下方へと移動し、当該搬送機構から基板保持部31に受け渡される(ステップS11)。ステップS11では、基板9がチャンバ蓋部23の下部開口232よりも上方にて基板保持部31により保持される。搬送機構がハウジング11外へと移動すると、側部開口239および外側開口112が閉塞される。
【0033】
ここで、基板処理装置1では、原則として、ガス供給部812(図3参照)の複数の蓋ノズル182から蓋内部空間231への窒素ガスの供給、および、蓋部排出ポート237からの蓋内部空間231内のガスの排出が常時行われる。また、後述するように、チャンバ21を開放する直前には、蓋内部空間231において、窒素ガスが充填された状態(すなわち、窒素ガス雰囲気(低酸素雰囲気)となった状態であり、以下、「ガス充填状態」という。)が維持されている。したがって、基板9を蓋内部空間231に配置した後、基板9の周囲を迅速にガス充填状態とすることができる。
【0034】
続いて、第2移動機構42が駆動することにより、図1に示す下位置からチャンバ蓋部23が上昇し、図2に示す上位置へと移動する。換言すると、第2移動機構42により、基板9が基板保持部31と共にチャンバ21に対して相対的に下降する。第2移動機構42は、基板9を基板保持部31と共にチャンバ21に対して上下方向に相対的に移動する基板移動機構である。このとき、第1移動機構41が駆動することにより、遮蔽板51のチャンバ蓋部23に対する相対位置が僅かに変更される。具体的には、第1移動機構41により、遮蔽板51がチャンバ蓋部23の下部開口232に僅かに近づき、蓋底面部234と天蓋部238との間のおよそ中間の位置に配置される。
【0035】
上述のように、チャンバ蓋部23が下位置から上位置へと移動することにより、チャンバ21内において、基板9が蓋内部空間231から下部開口232を介して本体内部空間221へと移動する(ステップS12)。これにより、筒状部230が、蓋底面部234の下方にて基板9および基板保持部31の径方向外側に全周に亘って位置する。実際には、チャンバ蓋部23が下位置から上位置へと移動することにより、チャンバ本体22およびチャンバ蓋部23の下面(蓋底面部234の下面236)により囲まれる本体内部空間221が大きくなる。このとき、蓋内部空間231がガス充填状態となっていることにより、本体内部空間221における基板9の周囲も窒素ガスの濃度が高い(酸素濃度が低い)状態となる。
【0036】
基板9が本体内部空間221に位置すると、基板回転機構35による基板9の回転が開始される。また、薬液供給部813(図3参照)から上部中央ノズル181へと薬液が供給され、蓋内部空間231内の上部中央ノズル181から、下部開口232を介して、本体内部空間221内の基板9の上面91へと薬液が供給される(ステップS13)。
【0037】
上部中央ノズル181からの薬液は、回転する基板9の上面91に連続的に供給される。薬液は、遠心力により上面91上を径方向外方へと拡がり、上面91全体が薬液により被覆される。回転する基板9の外周縁から飛散する薬液は、蓋底面部234の下面236および筒状部230の内側面により受けられ、筒状部230の下方に配置された本体排出ポート226aへと導かれる。このように、蓋底面部234および筒状部230は、基板9から飛散する処理液を受けるカップ部としての役割を果たす。本体排出ポート226aを通過した薬液は、図3に示す気液分離部193に流入する。薬液回収部195では、気液分離部193から薬液が回収され、フィルタ等を介して薬液から不純物等が除去された後、再利用される。
【0038】
基板処理装置1では、基板9に対する薬液の供給が行われている間も、上述のように、ガス供給部812による窒素ガスの供給が継続され、チャンバ空間における窒素ガス雰囲気が確保されることが好ましい(後述の純水の供給時において同様)。また、上部中央ノズル181のガス噴出口からも窒素ガスが噴出され、基板9の周囲における窒素ガス雰囲気がより確実に確保されてもよい。
【0039】
薬液の供給開始から所定時間経過すると、上部中央ノズル181から基板9への薬液の供給が停止される。続いて、リンス液である純水が、純水供給部814(図3参照)により上部中央ノズル181を介して基板9の上面91に供給される(ステップS14)。純水供給部814からの純水は、基板9の上面91の中央部に連続的に供給される。純水は、基板9の回転により上面91の外周部へと拡がり、基板9の外周縁から外側へと飛散する。基板9から飛散する純水は、蓋底面部234の下面236および筒状部230の内側面にて受けられ、本体排出ポート226aへと導かれる。本体排出ポート226aを通過した純水は、気液分離部193および排液部196(図3参照)を介して廃棄される。純水の供給開始から所定時間経過すると、純水供給部814からの純水の供給が停止される。
【0040】
基板9に対する処理液(薬液および純水)の供給が終了すると、第2移動機構42が駆動することにより、図2に示す上位置からチャンバ蓋部23が下降し、図5に示す下位置へと移動する。換言すると、第2移動機構42により、基板9が基板保持部31と共にチャンバ21に対して相対的に上昇する。このとき、第1移動機構41が駆動することにより、遮蔽板51のチャンバ蓋部23に対する相対位置は変更されない。すなわち、第1移動機構41により、遮蔽板51が蓋底面部234と天蓋部238との間のおよそ中間の位置に配置された状態が維持される。
【0041】
上述のように、チャンバ蓋部23が上位置から下位置へと移動することにより、チャンバ21内において、基板9が本体内部空間221から下部開口232を介して蓋内部空間231へと移動する(ステップS15)。図5に示すように、蓋内部空間231では、基板9の上面91と遮蔽板51の下面512とは上下方向に対向して近接する。すなわち、遮蔽板51が、基板9の上面91に上下方向に近接した位置(以下、「近接位置」という。)に配置される。また、基板保持部31の外縁と蓋底面部234の内縁(下部開口232のエッジ)との間の間隙の幅は僅かであり、基板保持部31により蓋内部空間231と本体内部空間221とがおよそ隔てられる。
【0042】
続いて、蓋内部空間231に配置された基板9が、基板回転機構35により基板保持部31と共に中心軸J1を中心として比較的高速にて回転する。これにより、基板9上の処理液(主として、純水)が径方向外方へと移動し、基板9の外縁から周囲へと飛散する。その結果、基板9上の処理液が除去される(ステップS16)。以下、ステップS16の処理を、「乾燥処理」という。ステップS16における基板9の回転速度は、ステップS13,S14における基板9の回転速度よりも大きい。
【0043】
ステップS16において、回転する基板9から飛散した処理液は、蓋本体部233の内側面および蓋底面部234の上面235にて受けられ、蓋本体部233と蓋底面部234との接続部へと移動する。当該処理液(すなわち、ステップS16において基板9上から除去された処理液)は、蓋部排出ポート237、気液分離部197および排液部199(図3参照)を介して廃棄される。チャンバ蓋部23では、上述のように、蓋底面部234の上面235が、径方向外方へと向かうに従って下方に向かう傾斜面である。このため、上面235上の処理液が、中央の下部開口232に向かって移動することが防止される。また、上面235上の処理液が速やかに径方向外方へと移動するため、蓋内部空間231からの処理液の速やかな排出を実現することができる。
【0044】
蓋内部空間231において基板9が回転する際には、遮蔽板回転機構55により、遮蔽板51が近接位置にて、基板9と同じ回転方向に基板9の回転速度とおよそ等しい回転速度にて中心軸J1を中心として回転する。遮蔽板51が近接位置に配置されることにより、基板9から飛散した処理液が、蓋本体部233の内側面にて跳ね返って基板9の上面91に再付着することを抑制(または防止)することができる。また、遮蔽板51が回転することにより、遮蔽板51の上面および下面512に付着した処理液を周囲へと飛散させ、遮蔽板51上から除去することができる。
【0045】
ステップS16における乾燥処理では、複数の蓋ノズル182に加えて、上部中央ノズル181も窒素ガスを噴出する。すなわち、上部中央ノズル181のガス噴出口を介して、遮蔽板51の下面512と基板9の上面91との間の空間に窒素ガスが供給される。これにより、基板9と遮蔽板51との間の空間から、より一層速やかに処理液を排出することができ、基板9の乾燥を促進することができる。乾燥処理では、ガス供給部812から蓋内部空間231への連続的な窒素ガスの供給により、蓋内部空間231が乾燥した窒素ガスにて充填されたガス充填状態となる。このとき、主として蓋排気部198により蓋内部空間231内のガスが排出される。
【0046】
基板9の乾燥処理が終了すると、基板回転機構35による基板9の回転が停止される。また、第1移動機構41が駆動することにより、遮蔽板51が図5に示す近接位置から上昇し、図1に示すように離間位置に配置される。続いて、側部開口239および外側開口112が開放され、チャンバ21およびハウジング11が開放される。上述の一連の処理が施された基板9は、チャンバ21内にて外部の搬送機構に受け渡される。そして、当該基板9が、当該搬送機構により側部開口239および外側開口112を順に通過し、ハウジング11外に搬出される(ステップS17)。搬送機構がハウジング11外へと移動すると、側部開口239および外側開口112が閉塞される。
【0047】
基板処理装置1では、次の処理対象の基板9が存在する場合には(ステップS18)、ステップS11に戻って、当該基板9が蓋内部空間231に搬入される。このとき、チャンバ21を開放する直前の乾燥処理(直前のステップS16における乾燥処理)において、蓋内部空間231がガス充填状態となっているため、基板9を蓋内部空間231に配置した後、基板9の周囲を迅速にガス充填状態とすることができる。そして、上記と同様にして、ステップS12〜S17の処理が行われる。
【0048】
一方、次の処理対象の基板9が存在しない場合には(ステップS18)、第1移動機構41および第2移動機構42が駆動することにより、図6に示すように、チャンバ蓋部23が上位置に移動するとともに、遮蔽板51がチャンバ蓋部23の下部開口232に重ねられる。具体的には、遮蔽板51の下面512の外周部が、蓋底面部234の上面235のうち下部開口232近傍の部位に全周に亘って接する。これにより、チャンバ蓋部23の下部開口232が遮蔽板51により閉塞され、蓋内部空間231と本体内部空間221とが隔てられる(ステップS19)。また、複数の蓋ノズル182から蓋内部空間231に窒素ガスが継続して供給されることにより、蓋内部空間231が乾燥した窒素ガスにて充填されたガス充填状態が維持される。したがって、蓋内部空間231の乾燥(湿度の低減)、すなわち、チャンバ蓋部23の内面、および、遮蔽板51の上面の乾燥も行われる。
【0049】
このとき、必ずしも、下部開口232が遮蔽板51により密閉されている必要はなく、遮蔽板51が下部開口232に重なっているのであれば、遮蔽板51と蓋底面部234との間に微小な間隙が存在してもよい。実際には、次の処理対象の基板9が準備されるまで、下部開口232が遮蔽板51により閉塞された状態が維持される。そして、次の処理対象の基板9が準備されると、図4に示す基板9の処理が開始(再開)される。
【0050】
以上に説明したように、基板処理装置1では、基板9が本体内部空間221に配置される際に、基板9の上面91に処理液が供給され、基板9が蓋内部空間231に配置される際に基板9を回転しつつガス供給部812からのガスを用いて基板9が乾燥される。このように、チャンバ21内への搬入直後に基板9が配置される蓋内部空間231が、ガスを用いた乾燥処理(直前に処理される基板9に対する乾燥処理)が行われる空間であることにより、チャンバ21内への搬入後、基板9の周囲を迅速に、かつ、効率よくガス充填状態とすることができる。
【0051】
また、ガス供給部812から供給されるガスを窒素ガス等の不活性ガスとすることにより、低酸素雰囲気における基板9の処理液による処理を迅速に行うことができる。その結果、基板9の上面91上に設けられた金属膜の酸化等を抑制することができる。乾燥処理において、ガス供給部812が、遮蔽板51の下面512の中央部に設けられたガス噴出口を介して遮蔽板51の下面512と基板9の上面91との間の空間にガスを供給することにより、基板9を効率よく乾燥することができる。
【0052】
ハウジング11において、開閉可能な外側開口112が設けられることにより、外気が蓋内部空間231に入ることを抑制することができる。また、チャンバ21内に基板9が配置されていない間に、遮蔽板51が下部開口232を閉塞することにより、蓋内部空間231においてガス充填状態を容易に維持することができる。
【0053】
上記基板処理装置1では様々な変形が可能である。
【0054】
ハウジング11において、ガス供給部812のガス噴出口が設けられ、蓋内部空間231に加えて、ハウジング11内にガスが供給されてよい。この場合、外気が蓋内部空間231に入ることをさらに抑制することができる。
【0055】
基板9に対する処理の種類によっては、処理液供給部811により、処理液の液滴や蒸気が基板9の上面91に供給されてよい。
【0056】
図1に示す例では、上述の基板移動機構が、チャンバ蓋部23を移動する第2移動機構42を含むが、基板移動機構は、例えば、基板保持部31をチャンバ21内において上下方向に移動する機構であってもよい。
【0057】
また、図1に示す例では、遮蔽板移動機構が、遮蔽板51を移動する第1移動機構41と、チャンバ蓋部23を移動する第2移動機構42とを含むが、遮蔽板51を近接位置と離間位置とに選択的に配置するという観点では、上記のように基板保持部31を上下方向に移動する基板移動機構が遮蔽板移動機構を兼ねてもよい。
【0058】
チャンバ本体22では、同心円状に配置された複数のカップが筒状部230の内側に設けられてもよい。この場合、基板9上に供給される処理液の種類が切り替えられる際に、基板9からの処理液を受けるカップ(筒状部230も含む。)も切り替えられることが好ましい。これにより、複数種類の処理液が利用される際に、複数の処理液を容易に分別して回収または廃棄することができる。
【0059】
基板処理装置1では、半導体基板以外の様々な基板に対する処理が行われてもよい。
【0060】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【0061】
1 基板処理装置
9 基板
11 ハウジング
12 外側開口開閉機構
21 チャンバ
22 チャンバ本体
23 チャンバ蓋部
31 基板保持部
35 基板回転機構
39 側部開口開閉機構
41 第1移動機構
42 第2移動機構
51 遮蔽板
91 (基板の)上面
112 外側開口
181 上部中央ノズル
198 蓋排気部
221 本体内部空間
222 上部開口
231 蓋内部空間
232 下部開口
239 側部開口
512 (遮蔽板の)下面
811 処理液供給部
812 ガス供給部
J1 中心軸
図1
図2
図3
図4
図5
図6