JPH11297652A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板に供給された処理液が付着する装置構成部
材からの処理液の除去を容易にすることにより、基板へ
のパーティクルの付着の抑制を図る。 【解決手段】スピンチャック３に保持されたウエハＷに
対して、表面洗浄ノズルＮ１，Ｎ２および裏面洗浄ノズ
ルＮ３，Ｎ４から洗浄液を供給することにより、ウエハ
Ｗが洗浄される。ウエハＷに対する処理が行われる処理
空間７０を臨む装置構成部材は、耐薬品性材料で構成さ
れている。これらの装置構成部材の処理空間７０を臨む
表面は、親水化処理を施すことによって超親水性表面８
０となっている。そのため、チャンバ洗浄用ノズルＷＮ
１，ＷＮ２，ＷＮ３から純水を吐出することにより、処
理チャンバ１内の各部に付着した洗浄液を容易に洗い流
すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板、液
晶表示装置用基板等のフラットパネルディスプレイ（Ｆ
ＰＤ）用基板、フォトマスク用ガラス基板などの基板に
所定の処理液を供給して基板を処理する基板処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造工程におい
ては、半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という。）の
表面に対して、薄膜を形成したり、その薄膜をパターニ
ングしたりする種々の処理が施される。この処理工程に
おいては、ウエハの表面の不要な膜部分や汚染物質を除
去するために、必要に応じて洗浄処理が行われる。

【０００３】ウエハを洗浄するための基板洗浄装置は、
たとえば、ウエハを水平に保持した状態で回転するスピ
ンチャックと、スピンチャックに保持されているウエハ
に洗浄液を供給するための洗浄液ノズルとを処理チャン
バ内に収容して構成されている。この構成により、スピ
ンチャックによってウエハを回転させながら、この回転
中のウエハに洗浄液を供給することで、ウエハの全面が
均一に洗浄される。そして、さらに、洗浄液の供給を停
止し、スピンチャックを高速回転させることによって、
ウエハの表面の水分を振り切ることができる。洗浄液に
は、たとえば、ふっ酸、バッファードふっ酸（以下、
「ＢＨＦ」という。）、アンモニア水などの薬液が最初
に用いられ、その後、この薬液を洗い流すために、純水
などのリンス液が用いられる。

【０００４】スピンチャックの回転に伴って、スピンチ
ャックの周囲には洗浄液が飛び散ることになる。そのた
め、スピンチャックは、処理カップ内に収容されてお
り、また、処理カップの上方にはスピンチャックの側方
を包囲するスプラッシュガード（飛散防止部材）と呼ば
れる筒状部材が上下動可能に設けられて、洗浄液の飛散
の防止が図られるのが一般的である。洗浄液としてＢＨ
Ｆのような腐食性の薬液を用いる場合には、処理カップ
やスプラッシュガードは、ふっ素樹脂のような耐薬品性
の材料で構成されなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の基
板洗浄装置においては、処理カップやスプラッシュガー
ドは、四ふっ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や四ふっ化エ
チレン−六ふっ化プロピレン樹脂（ＰＦＡ）などの撥水
性の材料で構成されているため、処理カップやスプラッ
シュガードなどに付着した洗浄液飛沫は、粒状になっ
て、処理チャンバ内に残留する。これを放置すれば、乾
燥して結晶化したり（とくにＢＨＦの場合）、また、ス
ピンチャックの回転に伴って引き起こされる気流により
ミスト化したりするので、これらが処理中のウエハに再
付着してパーティクルの原因となる。そのため、処理カ
ップやスプラッシュガードなど、洗浄液が付着する箇所
は、定期的にシャワー洗浄が行われるようになってい
る。

【０００６】ところが、撥水性の部材の表面では、粒状
の液滴が転がり、このような粒状の液滴を流し落とすこ
とは困難である。たとえば、シャワー洗浄の際、純水が
直接当たらないければ、洗い流すことができない。スピ
ンチャックから飛散してくる洗浄液は、ランダムな方向
へ飛び散るため、処理チャンバ内の部材の表面に隈無く
純水を直接当てる必要があるが、このような理想的な洗
浄は、実際には困難な場合が多い。そのため、特に、処
理チャンバ内の段差部などには薬液が溜まりやすく、こ
れらの薬液が上記の問題を引き起こすことになる。

【０００７】処理チャンバの薬液を可能な限り洗浄でき
るようにするために、多数のノズルを設けたり、スキャ
ンノズルなどのように洗浄位置が可変なノズルを用いる
ことが考えられるが、それでは、構成が複雑化し、コス
トの増加は必至である。さらに、たとえ、定期的な洗浄
によって処理カップの内壁等から洗浄液を完全に除去す
ることができたとしても、処理カップの内壁等が撥水性
となっていると、スピンチャックを高速回転させてウエ
ハを乾燥させる際に生じる気流のために、洗浄工程にお
いて処理カップの内壁に付着した粒状の液滴がミスト化
し、洗浄済みのウエハに再付着してパーティクルの原因
となる。

【０００８】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、基板へのパーティクルの付着を抑制する
ことができる基板処理装置を提供することである。この
発明のより具体的な目的は、基板に供給された処理液が
付着する装置構成部材からの処理液の除去を容易にする
ことにより、基板へのパーティクルの付着の抑制を図っ
た基板処理装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板に所
定の処理液を供給して基板を処理する基板処理装置であ
って、基板に供給された処理液が付着する装置構成部材
が耐薬品性材料で構成されており、かつ、この装置構成
部材の少なくとも上記処理液が付着する表面に親水化処
理が施されていることを特徴とする基板処理装置であ
る。

【００１０】上記の構成によれば、基板の供給された処
理液が付着する装置構成部材が、処理液による腐食が生
じない耐薬品性材料で構成され、さらに、その表面に親
水化処理が施されているので、この装置構成部材の表面
に付着した処理液は、容易に洗い流すことができる。し
たがって、処理チャンバの内部を清浄にすることができ
るので、処理チャンバ内に処理液が残留していることに
起因するパーティクルの発生を防ぐことができる。これ
により、基板へのパーティクルの付着を抑制できる。

【００１１】なお、上記親水化処理は、装置構成部材の
表面に紫外線を照射したり、コロナ放電を施したりする
処理であってもよい。請求項２記載の発明は、上記耐薬
品性材料は、四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂、
ポリプロピレン樹脂、三ふっ化塩化エチレン樹脂、ふっ
化ビリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエーテル−
エーテルケトン樹脂、四ふっ化エチレン−パーフロロア
ルコキシポリマー、四ふっ化エチレン樹脂および四ふっ
化エチレン−六ふっ化プロピレン樹脂からなる材料群か
ら選択したいずれか１つの材料であることを特徴とする
請求項１記載の基板処理装置である。

【００１２】上述の耐薬品性材料からなる装置構成部材
に親水化処理を施すと、装置構成部材の表面を、水との
接触角が１０度以下の超親水性表面とすることができ
る。これにより、装置構成部材に付着した処理液の除去
を良好に行える。特に、上述の材料群のなかで、四ふっ
化エチレン−エチレン共重合樹脂、ポリプロピレン樹
脂、三ふっ化塩化エチレン樹脂、ふっ化ビリデン樹脂、
ポリ塩化ビニル樹脂、およびポリエーテル−エーテルケ
トン樹脂の各材料はもともと、水との接触角が１００度
以下の親水性材料である。したがって、これらの親水性
材料を上記装置構成部材の構成材料として適用すること
により、一層良好な親水性表面が得られるので、装置構
成部材に付着した処理液の除去を一層容易に行うことが
できる。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記基板処理装置
は、基板を洗浄するための基板洗浄装置であって、基板
を保持して回転させる基板回転保持手段と、この基板回
転保持手段に保持されている基板に洗浄液を上記所定の
処理液として供給する洗浄液供給手段とをさらに含み、
上記装置構成部材は、上記基板回転手段によって回転さ
れる基板から飛び散る洗浄液と接触する部材を含むこと
を特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置であ
る。

【００１４】この構成によれば、基板は基板回転保持手
段に保持された状態で洗浄液による洗浄処理を受ける。
基板の回転に伴い、基板の表面の洗浄液が周囲に飛び散
ることになるが、この発明では、この飛び散った洗浄液
と接触する部材の表面に親水化処理が施されている。そ
のため、この部材の表面からの洗浄液の除去を容易に行
えるから、洗浄処理済みの基板の表面に洗浄液のミスト
等が再付着したりすることを防止できる。

【００１５】また、装置構成部材の表面が親水性となっ
ているので、洗浄液供給手段からの洗浄液の供給を停止
した後に、基板回転保持手段によって基板を回転させ、
基板上の洗浄液成分を振り切る場合に、たとえ回転され
る基板の周囲に大きな気流が発生したとしても、装置構
成部材の親水性の表面に付着した洗浄液がミスト化する
おそれはない。これにより、乾燥中の基板の表面への洗
浄液の再付着を防止できる。

【００１６】上記基板処理装置は、基板回転保持手段に
よって保持された基板の周囲を取り囲み、基板から飛散
する洗浄液を受ける飛散防止部材を含んでいてもよく、
この場合には、上記耐薬品性材料で構成され、かつ、親
水化処理が施される装置構成部材は、上記飛散防止部材
を含むことが好ましい。また、上記基板処理装置は、上
記基板回転保持手段が収容される処理カップを含んでい
てもよく、この場合には、上記耐薬品性材料で構成さ
れ、かつ、親水化処理が施される装置構成部材は、上記
処理カップを含むことが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】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である基板洗浄装
置の構成を示す図解的な断面図である。この基板洗浄装
置は、基板としてのウエハＷを１枚ずつ洗浄し、さらに
乾燥する枚葉型の洗浄装置である。

【００１８】この基板洗浄装置は、隔壁５０によって区
画された処理チャンバ１内に、有底円筒状の処理カップ
２を収容し、さらに、この処理カップ２内に、ウエハＷ
を保持した状態で回転する基板回転保持手段としてのス
ピンチャック３を収容して構成されている。スピンチャ
ック３の側方には、スピンチャック３に保持されて回転
されるウエハＷの表面から飛び散る洗浄液を受け、この
洗浄液が周囲に飛散することを防止する飛散防止部材と
してのスプラッシュガード４が設けられている。このス
プラッシュガード４は、大略的に円筒形状に形成されて
いて、スピンチャック３の上下動を許容するようになっ
ている。

【００１９】すなわち、この実施形態では、スピンチャ
ック３は、図示しない昇降駆動機構によって上下動され
るようになっている。そして、ウエハＷを図外の基板搬
送ロボットとの間で受け渡すときには、スプラッシュガ
ード４の上端縁よりも上方に移動させられ、ウエハＷの
搬送経路を確保することができるようになっている。処
理カップ２の側方には、斜め上下方向に進退可能な表面
洗浄ノズルＮ１，Ｎ２（洗浄液供給手段）が配置されて
いる。この表面洗浄ノズルＮ１，Ｎ２は、スピンチャッ
ク３に保持されたウエハＷに洗浄液を供給する図示の位
置と、スピンチャック３が上方に変位するときに、この
スピンチャック３との干渉を回避するための退避位置と
の間で変位可能とされている。この表面洗浄ノズルＮ
１，Ｎ２には、薬液供給配管５１および薬液用バルブ５
２を介した薬液（ふっ酸、ＢＨＦ、アンモニア水な
ど）、またはリンス液供給配管５３およびリンス液用バ
ルブ５４を介したリンス液（純水、オゾン水、電解イオ
ン水など）が、洗浄液として、洗浄液供給路６１から選
択的に供給されるようになっている。

【００２０】処理カップ２の底面には、スピンチャック
３に保持されたウエハＷの下面に向けて洗浄液（薬液ま
たはリンス液）を供給するための裏面洗浄ノズルＮ３，
Ｎ４（洗浄液供給手段）が配置されている。これらの裏
面洗浄ノズルＮ３，Ｎ４には、薬液供給配管５５および
薬液用バルブ５６を介した薬液（ふっ酸、ＢＨＦ、アン
モニア水など）、またはリンス液供給配管５７およびリ
ンス液用バルブ５８を介したリンス液（純水、オゾン
水、電解イオン水など）が、洗浄液として、洗浄液供給
路６２から選択的に供給されるようになっている。

【００２１】また、処理カップ２の底面には、排液口２
１が形成されており、ウエハＷの処理のために用いられ
た後の洗浄液は、スプラッシュガード４および処理カッ
プ２の内壁面を伝い、排液口２１から、排液配管２３へ
と導かれるようになっている。処理カップ２１の外側面
と隔壁５０との間には、ノズルＮ１，Ｎ２などが配置さ
れた上方の空間と、その下方の空間とを区画するための
内部隔壁７１が設けられている。この内部隔壁７１の上
方の空間は、洗浄液によるウエハＷの処理が行われる処
理空間７０をなしている。

【００２２】隔壁５０の天面５０Ａ、および相対向する
一対の側面５０Ｂ，５０Ｃには、処理空間７０を臨む装
置構成部材をシャワー洗浄するためのチャンバ洗浄用ノ
ズルＷＮ１，ＷＮ２，ＷＮ３が設けられている。これら
のチャンバ洗浄用ノズルＷＮ１，ＷＮ２，ＷＮ３には、
シャワー洗浄用バルブ６５およびシャワー洗浄配管６６
を介して、チャンバ内洗浄液としての純水が供給される
ようになっている。

【００２３】スピンチャック３は、鉛直方向に沿って配
置された回転軸３１と、この回転軸３１の上端に水平に
固定された板状のスピンベース３２と、このスピンベー
ス３２に立設され、ウエハＷの周縁部を保持する複数の
チャックピン３３とを備えている。スピンベース３２
は、中心から放射状に延びた複数本のアームを備えてお
り、各アームの先端付近にチャックピン３３が上方に向
けて立設されている。隣接するアーム間には、洗浄液経
路が確保されており、裏面洗浄ノズルＮ３，Ｎ４からの
洗浄液は、この洗浄液経路を通って、ウエハＷの裏面に
到達することになる。回転軸３１には、モータなどを含
む回転駆動機構３５からの回転力が伝達されるようにな
っている。

【００２４】回転駆動機構３１の動作、バルブ５２，５
４，５６，５８，６６の開閉動作は、制御装置７により
制御される。制御装置７は、ウエハＷがスピンチャック
３に保持された後、回転駆動機構３５を制御して、スピ
ンチャック３の回転を開始させ、その一方で、薬液バル
ブ５２，５６を開成して、表面洗浄ノズルＮ１，Ｎ２お
よび裏面洗浄ノズルＮ３，Ｎ４から、ウエハＷに対して
薬液を供給させる。これにより、たとえば、エッチング
効果を利用した薬液洗浄処理が行われる。この際、ウエ
ハＷに供給された薬液は、スピンチャック３の回転に伴
う遠心力により、ウエハＷの外周縁から飛び出し、スプ
ラッシュガード４にぶつかり、さらに、処理カップ２１
へと流れ落ちることになる。この際、必要に応じて、排
液配管２３は、薬液タンクへ（図示せず）接続され、こ
れにより、薬液の回収が行われる。この薬液洗浄工程
中、リンス液用バルブ５４，５８およびシャワー洗浄用
バルブ６５は、閉成状態に保持される。

【００２５】こうして、薬液洗浄が行われた後、制御装
置７は、薬液用バルブ５２，５６を閉成するとともに、
リンス液用バルブ５４，５８を開成する。これにより、
表面洗浄ノズルＮ１，Ｎ２および裏面洗浄ノズルＮ３，
Ｎ４からは、ウエハＷの表裏面にリンス液が供給され、
ウエハＷの表裏面の薬液が洗い流される。このときに
も、ウエハＷの表裏面に供給されたリンス液は、遠心力
によって、ウエハＷの外周縁から飛び出し、スプラッシ
ュガード４にぶつかり、処理カップ２へと導かれること
になる。

【００２６】こうしてリンス処理が行われた後には、制
御装置７は、リンス液用バルブ５４，５８を閉成すると
ともに、回転駆動機構３５を制御して、スピンチャック
３を高速回転させる。これにより、ウエハＷの表裏面の
液成分が振り切られ、このウエハＷの乾燥が達成され
る。この際、スピンチャック３の回転により、その周辺
には、大きな気流が形成されることになる。

【００２７】たとえば、この基板洗浄装置の運転が一時
停止される直前や、ロットの区切りのタイミングにおい
て、制御装置７は、シャワー洗浄用バルブ６５を開成す
る。これにより、チャンバ洗浄用ノズルＷＮ１，ＷＮ
２，ＷＮ３から純水が噴き出され、処理空間７０を臨む
各部の洗浄が達成される。このとき、スピンチャック３
を回転させれば、このスピンチャック３およびその周囲
のスプラッシュガード４の洗浄を効果的に行うことがで
きる。

【００２８】上記の構成において、処理空間７０を臨む
装置構成部材は、耐薬品性の親水性材料で構成されてお
り、かつ、それらの部材の少なくとも処理空間７０を臨
む表面には、親水化処理が施されている。より具体的に
は、隔壁５０、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４、処理カ
ップ２、スピンチャック３、および内部隔壁７１は、い
ずれも親水性材料で構成されていて、これらの装置構成
部材の処理空間７０を臨む表面は、図１において破線で
示すように、親水化処理が施された超親水性表面８０を
なしている。上記の装置構成部材の全てを超親水性材料
で構成し、かつ、各表面を超親水性表面とすることが困
難な場合であっても、少なくとも、ウエハＷから飛散す
る大量の処理液を受けることになるスプラッシュガード
４および処理カップ２については、処理空間７０を臨む
表面を超親水性表面とすることが好ましい。

【００２９】適用可能な耐薬品性の親水性材料として
は、四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ＥＴＦ
Ｅ）、ポリプロピレン樹脂、三ふっ化塩化エチレン樹脂
（ＰＣＴＦＥ）、ふっ化ビリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポ
リ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリエーテル−エーテル
ケトン樹脂（ＰＥＥＫ）を例示できる。これらの材料
は、図２に示すように、いずれも、水との接触角が１０
０度以下の材料であり、かつ、耐薬品性を有している。
ただし、加工の容易性の観点からは、ポリプロピレン樹
脂、ＰＶＤＦまたはＰＶＣが用いられることが好まし
く、コストの低減の目的のためには、安価なポリプロピ
レン樹脂またはＰＶＣを用いることが好ましい。

【００３０】また、水との接触角が１００度以上の耐薬
品性材料である、四ふっ化エチレン−パーフロロアルコ
キシポリマー（ＰＦＡ）、四ふっ化エチレン樹脂（ＰＴ
ＦＥ）および四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン樹
脂（ＦＥＰ）などは、水との接触角が１００度を超える
撥水性の耐薬品性材料であるが、親水化処理によって、
その表面を、水との接触角が１０度以下の超親水性表面
とすることができるので、これらの材料も、処理空間７
０を臨む装置構成部材の材料として適用可能である。た
だし、親水化処理によってより親水性の高い表面が得ら
れる点で、上記の水との接触角が１００度以下の材料の
方が好ましいと言える。

【００３１】一方、上記親水化処理としては、上記の材
料からなる構成部材の表面に紫外線を照射する紫外線照
射処理や、上記の材料からなる構成部材の表面にコロナ
放電を施すコロナ放電処理が適用可能である。これらの
親水化処理によって、上記いずれの親水性材料の場合に
も、装置構成部材の表面を水との接触角が１０度以下の
超親水性表面とすることができる。

【００３２】以上のようにこの実施形態によれば、処理
空間７０を臨む装置構成部材の各表面は、超親水性表面
とされている。そのため、ウエハＷから飛び散った洗浄
液は、装置構成部材の表面で粒状となることなく容易に
流れ落ちる。そのため、洗浄液が装置構成部材の表面に
付着しにくいうえ、チャンバ洗浄用ノズルＷＮ１，ＷＮ
２，ＷＮ３によるシャワー洗浄を行えば、装置構成部材
に付着している洗浄液を容易に洗い流すことができる。

【００３３】こうして処理空間７０を臨む装置構成部材
の表面を清浄に保持することができるので、処理空間７
０内においてＢＨＦなどの薬液が結晶化することを防止
でき、また、スピンチャック３の高速回転に伴う気流に
よって、洗浄液のミストが生じることを抑制できる。そ
の結果、ウエハＷに洗浄液が再付着することを防止でき
るから、パーティクルの発生を抑制することができる。

【００３４】また、装置構成部材に付着している洗浄液
を容易に洗い流すことができるので、シャワー洗浄の処
理時間を短縮できるうえ、チャンバ１内をシャワー洗浄
するためのノズルＷＮ１，ＷＮ２，ＷＮ３の個数も少な
くてよい。しかも、洗浄用のノズルとして、スキャンノ
ズルのような可動ノズルを適用する必要がなく、固定ノ
ズルにより、十分な洗浄効果が得られる。

【００３５】この発明の一実施形態について説明した
が、この発明は他の形態でも実施することが可能であ
る。たとえば、上述の実施形態では、ウエハＷを洗浄す
る装置を例にとったが、この発明は、洗浄以外にも基板
に処理液を供給して処理を施す装置に対して適用するこ
とができる。このような装置としては、たとえば、レジ
スト塗布装置（コータ）を例示できる。また、基板の種
類もウエハに限らず、液晶表示装置用ガラス基板などの
他の被処理基板であってもよい。

【００３６】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的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】

【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置であ
る基板洗浄装置の構成を示す図解的な断面図である。

【図２】各種材料と水との接触角を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ 処理チャンバ ２ 処理カップ ３ スピンチャック ４ スプラッシュガード ７ 制御装置 ７０ 処理空間 Ｎ１，Ｎ２ 表面洗浄ノズル Ｎ３，Ｎ４ 裏面洗浄ノズル ＷＮ１，ＷＮ２，ＷＮ３ チャンバ洗浄用ノズル ８０ 超親水性表面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に所定の処理液を供給して基板を処理
   する基板処理装置であって、 基板に供給された処理液が付着する装置構成部材が耐薬
   品性材料で構成されており、かつ、この装置構成部材の
   少なくとも上記処理液が付着する表面に親水化処理が施
   されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】上記耐薬品性材料は、四ふっ化エチレン−
   エチレン共重合樹脂、ポリプロピレン樹脂、三ふっ化塩
   化エチレン樹脂、ふっ化ビリデン樹脂、ポリ塩化ビニル
   樹脂、ポリエーテル−エーテルケトン樹脂、四ふっ化エ
   チレン−パーフロロアルコキシポリマー、四ふっ化エチ
   レン樹脂および四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン
   樹脂からなる材料群から選択したいずれか１つの材料で
   あることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】上記基板処理装置は、基板を洗浄するため
   の基板洗浄装置であって、 基板を保持して回転させる基板回転保持手段と、 この基板回転保持手段に保持されている基板に洗浄液を
   上記所定の処理液として供給する洗浄液供給手段とをさ
   らに含み、 上記装置構成部材は、上記基板回転手段によって回転さ
   れる基板から飛び散る洗浄液と接触する部材を含むこと
   を特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。