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JP2025008120A - 基板処理装置、および基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置、および基板処理方法 Download PDF

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JP2025008120A JP2023110014A JP2023110014A JP2025008120A JP 2025008120 A JP2025008120 A JP 2025008120A JP 2023110014 A JP2023110014 A JP 2023110014A JP 2023110014 A JP2023110014 A JP 2023110014A JP 2025008120 A JP2025008120 A JP 2025008120A
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隆憲 小原
Takanori Obara
健人 久留巣
Kento Kurusu
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

【課題】保持部の汚れを除去する、技術を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板を処理液で処理する処理部を備える。前記処理部は前記基板を水平に保持する保持部を有する。前記保持部は前記基板の下面中央に接触する第1保持部を含む。前記処理部は鉛直な回転軸を中心に前記第1保持部を回転させる回転駆動部を有する。前記基板処理装置は、前記基板とは別に用意した第2基板を帯電させる帯電部と、前記帯電部で帯電させた前記第2基板を、前記第1保持部と接触させる制御を行なう制御部と、を備える。【選択図】図9

Description

本開示は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。
特許文献1に記載の基板処理装置は、2つの吸着パッドと、液受けカップと、スピンチャックと、筐体と、第1洗浄部と、第2洗浄部と、を備える。2つの吸着パッドは、基板の下面を水平に吸着保持する。液受けカップは、2つの吸着パッドと連結されている。スピンチャックは、吸着パッドから受け取った基板の下面を水平に吸着保持する。筐体は、上面が開口した開口部を有する。筐体の底部には、洗浄液を排出するドレイン管と、気流を排気する排気管とが設けられている。第1洗浄部は、基板の上面を洗浄する。第2洗浄部は、基板の下面を洗浄する。
特開2020-43156号公報
本開示の一態様は、保持部の汚れを除去する、技術を提供する。
本開示の一態様の基板処理装置は、基板を処理液で処理する処理部を備える。前記処理部は前記基板を水平に保持する保持部を有する。前記保持部は前記基板の下面中央に接触する第1保持部を含む。前記処理部は鉛直な回転軸を中心に前記第1保持部を回転させる回転駆動部を有する。前記基板処理装置は、前記基板とは別に用意した第2基板を帯電させる帯電部と、前記帯電部で帯電させた前記第2基板を、前記第1保持部と接触させる制御を行なう制御部と、を備える。
本開示の一態様によれば、保持部の汚れを除去することができる。
図1は、一実施形態に係る基板処理装置を示す平面図である。 図2は、処理装置の一例を示す平面図であって、図8のステップS104の一例を示す平面図である。 図3は、図8のステップS104の一例を示す断面図である。 図4は、図8のステップS102の一例を示す平面図である。 図5は、図8のステップS102の一例を示す断面図である。 図6は、昇降ピンの動作の一例を示す断面図である。 図7は、図6に続いて昇降ピンの動作の一例を示す断面図である。 図8は、処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図9は、処理装置の洗浄の一例を示すフローチャートである。 図10は、図9のステップS202の一例を示す断面図である。 図11は、ステップS202で得られる静電気力の分布の一例を示す図である。 図12は、図9のステップS203の一例を示す断面図である。 図13は、図9のステップS204の一例を示す断面図である。 図14は、図9のステップS206の一例を示す断面図である。 図15は、ステップS206で得られる静電気力の分布の一例を示す図である。 図16は、第2基板の代わりに第3基板を用いた場合にステップS206で得られる静電気力の分布の一例を示す図である。 図17は、第2基板又は第3基板で処理装置を洗浄した後に、基板に付着するパーティクルの数の一例を示す図である。 図18は、第3保持部の一例を示す図である。 図19は、壁部の一例を示す平面図である。 図20は、壁部の一例を示す断面図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は互いに垂直な方向である。X軸方向およびY軸方向は水平方向、Z軸方向は鉛直方向である。
図1を参照して、一実施形態に係る基板処理装置100について説明する。基板処理装置100は、基板Wを処理する。基板Wは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハを含む。基板Wは、半導体ウェハの上に形成される複数のデバイスを含んでもよい。デバイスは、例えば電子回路を含む。基板Wは、複数枚の半導体ウェハを積層した積層基板であってもよい。積層基板は、複数枚の半導体ウェハを接合することで得られる。
基板処理装置100は、搬入出ステーション110と、処理ステーション120と、制御装置190と、を備える。搬入出ステーション110は、載置台111を備える。載置台111には、カセットC1~C2が載置される。カセットC1は、処理前の基板Wを収容する。カセットC2は、処理後の基板Wを収容する。カセットC1、C2の数は特に限定されない。不図示のカセットが、処理の途中で不具合の生じた基板Wを収容してもよい。
搬入出ステーション110は、第1搬送領域112と、第1搬送装置113と、を備える。第1搬送領域112は、Y軸方向に延びており、載置台111とトランジション装置121に隣接している。第1搬送装置113は、第1搬送領域112に隣接する複数の装置間で基板Wを搬送する。第1搬送装置113は、基板Wを保持する搬送アームと、搬送アームを移動または回転させる駆動部と、を有する。搬送アームは、水平方向(X軸方向及びY軸方向の両方向)及び鉛直方向の移動と、鉛直軸を中心とする回転とが可能である。複数の搬送アームが設けられてもよい。
処理ステーション120は、トランジション装置121と、第2搬送領域122と、第2搬送装置123と、処理装置124と、保管装置125と、を備える。第2搬送装置123は、搬送部の一例である。また、処理装置124は、処理部の一例である。さらに、保管装置125は、保管部の一例である。なお、処理ステーション120を構成する装置の配置および数は、図1に示す配置および数には限定されない。
トランジション装置121は、基板Wを一時的に保管する。トランジション装置121は、第1搬送領域112と第2搬送領域122との間に設けられ、第1搬送装置113と第2搬送装置123の間で基板Wを中継する。
第2搬送領域122は、X軸方向に延びており、トランジション装置121と、処理装置124と、保管装置125とに隣接している。第2搬送装置123は、第2搬送領域122に隣接する複数の装置間で基板Wを搬送する。第2搬送装置123は、基板Wを保持する搬送アームと、搬送アームを移動または回転させる駆動部と、を有する。搬送アームは、水平方向(X軸方向及びY軸方向の両方向)及び鉛直方向の移動と、鉛直軸を中心とする回転とが可能である。複数の搬送アームが設けられてもよい。
処理装置124は、基板Wを処理液で処理する。処理液は、例えば、薬液とリンス液を含む。薬液は、特に限定されないが、例えばSC1(アンモニアと過酸化水素と水の混合液)などである。薬液は、基板Wに付いた汚れを除去する洗浄液の他、エッチング液または剥離液であってもよい。リンス液は、例えば、DIW(脱イオン水)である。薬液とリンス液がこの順番で基板Wに対して供給されてもよい。
保管装置125は、処理装置124の洗浄に用いる第2基板W2を保管する。第2基板W2は、第2搬送装置123によって保管装置125から処理装置124に搬送され、処理装置124を洗浄するのに用いられる。その後、第2基板W2は、第2搬送装置123によって処理装置124から保管装置125に戻される。使用済みの第2基板W2は、基板処理装置100のメンテナンス時に、未使用の第2基板W2に入れ替えられる。第2基板W2に関する詳細は、後述する。
制御装置190は、例えばコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)などの演算部191と、メモリなどの記憶部192と、を備える。記憶部192には、基板処理装置100において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御装置190は、記憶部192に記憶されたプログラムを演算部191に実行させることにより、基板処理装置100の動作を制御する。基板処理装置100を構成するユニットごとにユニットの動作を制御するユニット制御部が設けられ、複数のユニット制御部を統括制御するシステム制御部が設けられてもよい。ユニット制御部とシステム制御部とで制御装置190が構成されてもよい。制御装置190は、制御部の一例である。
次に、基板処理装置100の動作の一例について説明する。先ず、第1搬送装置113が、基板WをカセットC1から取り出し、トランジション装置121に搬送する。次に、第2搬送装置123が、トランジション装置121から基板Wを取り出し、処理装置124に搬送する。
次に、処理装置124が、基板Wを処理液で処理する。その後、第2搬送装置123が、基板Wを処理装置124から取り出し、トランジション装置121に搬送する。最後に、第1搬送装置113が、基板Wをトランジション装置121から取り出し、カセットC2に収納する。
図2~図7を参照して、処理装置124の一例について説明する。処理装置124は、主に図3に示すように、例えば、第1保持部11と、第2保持部12と、回転駆動部13と、カップ20と、移動駆動部25(図2参照)と、処理液供給部30と、処理槽40と、排液管45と、排気管46と、排気管カバー47と、摩擦体50と、摩擦体移動部55と、を備える。
第1保持部11は、基板Wの下面中央に接触して、基板Wを水平に保持する。第1保持部11は、基板Wの下面の一部のみに接触する。第1保持部11は、本実施形態では基板Wを真空吸着するが、基板Wを静電吸着してもよい。第1保持部11は、例えばスピンチャックであって、回転駆動部13によって回転駆動させられる。第1保持部11は、鉛直な回転軸を中心に回転させられる。第1保持部11は、Z軸方向に移動可能であってもよい。
第1保持部11の周囲には、複数本の昇降ピン14が配置される。複数本の昇降ピン14は、第1保持部11または第2保持部12に対して、基板Wを下降させるか基板Wを上昇させる。複数本の昇降ピン14は、第1保持部11の周方向に等間隔で配置される。複数本の昇降ピン14は、第1保持部11の周囲において昇降することで、第1保持部11または第2保持部12と、不図示の搬送アームとの間で基板Wを受け渡す。
また、第1保持部11の周囲には、ガス吐出リング15が配置される。ガス吐出リング15は、第1保持部11を取り囲み、基板Wの下面に向けて、リング状のガスカーテンを形成する。ガスカーテンは、その外側から内側に処理液が入り込むのを制限し、第1保持部11を保護する。ガスカーテンは、その内側に配置される複数本の昇降ピン14も保護する。ガス吐出リング15は、ガス吐出部の一例である。ガス吐出部は、リング状ではなくてもよい。
第2保持部12は、第1保持部11よりも基板Wの径方向外側で、基板Wの下面に接触して、基板Wを水平に保持する。第2保持部12は、基板Wの下面の一部のみに接触する。第2保持部12は、本実施形態では基板Wを真空吸着するが、基板Wを静電吸着してもよい。第2保持部12は、X軸方向に間隔をおいて配置される一対の吸着パッド12A、12Bを含む。一対の吸着パッド12A、12Bは、第1保持部11をX軸方向に挟んで配置される。第2保持部12は、カップ20と連結されており、カップ20と共に水平方向(Y軸方向)および鉛直方向に移動可能である。
カップ20は、上下両方向に開放されたリング状であって、第1保持部11または第2保持部12で保持されている基板Wの周縁を取り囲む。カップ20は、円筒状の鉛直壁21と、円筒状の鉛直壁21の上端から径方向内側に突出する上壁22とを有する。カップ20は、基板Wに供給した処理液を受ける。
移動駆動部25は、第1保持部11の回転軸と直交する水平方向(Y軸方向)と鉛直方向(Z軸方向)に第2保持部12を移動させる。移動駆動部25は、カップ20と共に第2保持部12を移動させる。カップ20は、処理槽40の内部で移動させられる。上方から見て、処理槽40の側面42はカップ20の移動範囲全体を取り囲んでいる。
処理液供給部30は、カップ20で取り囲まれている基板Wに対して処理液を供給する。処理液は、例えば、薬液とリンス液を含む。薬液は、特に限定されないが、例えばSC1(アンモニアと過酸化水素と水の混合液)などである。薬液は、基板Wに付いた汚れを除去する洗浄液の他、エッチング液または剥離液であってもよい。リンス液は、例えば、DIW(脱イオン水)である。薬液とリンス液がこの順番で基板Wに対して供給されてもよい。
処理液供給部30は、基板Wの下面に処理液を供給する下ノズル31、32(図2および図4参照)を有する。下ノズル31、32は、それぞれ、図示しない配管を介して処理液の供給源に接続されている。配管の途中には、バルブと、流量制御器が設けられる。バルブが配管の流路を開放すると、処理液が下ノズル31、32から吐出される。その吐出量は、流量制御器によって制御される。一方、バルブが配管の流路を閉塞すると、処理液の吐出が停止される。
処理液供給部30は、基板Wの上面に処理液を供給する上ノズル33(図3参照)を有する。上ノズル33は、下ノズル31、32と同様に、図示しない配管を介して処理液の供給源に接続されている。上ノズル33は、二流体ノズルであってもよく、Nガス等のガスで処理液を粉砕し、微粒化して噴射してもよい。
処理液供給部30は、上ノズル33を水平方向と鉛直方向に移動させるノズル移動部34を有する。ノズル移動部34は、カップ20で取り囲まれている基板Wに対して処理液を供給する位置(図3参照)と、上ノズル33の吐出口をノズルバス35に収容する位置(図5参照)との間で上ノズル33を移動させる。
ノズルバス35は、ダミーディスペンスポートとも呼ばれる。上ノズル33から基板Wに処理液を供給する直前に、上ノズル33に溜まった古い処理液(例えば温度が低下した処理液)をノズルバス35に吐出することで、新しい処理液(例えば温度が所望の温度に制御された処理液)を基板Wに供給できる。ノズルバス35の底壁には、排出管が設けられる。排出管は、ノズルバス35の内部に溜まる処理液を、処理槽40の内部に排出する。排出管は、鉛直に設けられる。処理液は、重力によって排出管の内部を流れ落ちる。排出管の下端は、処理槽40の底面43よりも上方に配置される。
処理槽40は、カップ20から落下する処理液を回収する。処理槽40は、例えば上方に開放された箱形状である。処理槽40の内壁面41は、側面42と底面43とを有する。底面43は、処理液を排出する排出口44を有する。排出口44には、排液管45が設けられる。排液管45は、処理槽40の内部から外部に処理液を排出する。処理槽40の底面43には、排液管45の他に、排気管46が設けられる。排気管46は、例えば回転駆動部13を基準にX軸方向両側に設けられる(図20参照)。
排気管46は、処理槽40の内部から外部にガスを排出する。排気管46は、処理槽40の底面43から上方に突き出している。排気管46の上方は、排気管カバー47で覆われている。排気管カバー47は、処理液の液滴が排気管46に入り込むのを抑制する。また、排気管カバー47は、処理液の液滴から回転駆動部13を保護する。排気管カバー47は、回転駆動部13を基準にX軸正方向とX軸負方向の両方向に延びている。
摩擦体50は、基板Wの下面を擦る。摩擦体50は、ブラシまたはスポンジである。摩擦体50は例えば円柱状であり、摩擦体50の上面は水平に配置される。摩擦体50の上面は、基板Wの下面よりも小さい。摩擦体50は、例えばPVA(ポリビニルアルコール)などの樹脂で形成される。
摩擦体50は、回転モータ51によって回転させられる。回転モータ51は、アーム53の一端に設けられている。アーム53の他端には摩擦体移動部55が設けられる。摩擦体移動部55は、アーム53を介して摩擦体50を水平方向と鉛直方向に移動させる。
次に、図8を参照して、処理装置124の動作の一例について説明する。図8に示すように、処理装置124は、ステップS101~S106を行う。ステップS101~S106は、制御部90による制御下で実施される。
ステップS101は、基板Wを処理装置124の外部から内部に搬入することを含む。先ず、第2搬送装置123の搬送アームが基板Wをカップ20の上方に搬送し、カップ20の上方で待機する。このとき、上方から見て、図2に示すように、基板Wの中心と、第1保持部11の中心と、カップ20の中心とが重なっている。
続いて、複数本の昇降ピン14が上昇させられ、複数本の昇降ピン14が第2搬送装置123の搬送アームから基板Wを持ち上げる(図6参照)。なお、昇降ピン14が上昇させられる代わりに、搬送アームが下降させられてもよい。続いて、搬送アームが処理装置124から退出すると、カップ20が上昇させられると共に複数本の昇降ピン14が下降させられ、複数本の昇降ピン14が基板Wを第2保持部12に渡す(図7参照)。続いて、第2保持部12が基板Wの下面周縁部を吸着する。その後、図4に示すように、上方から見て、基板Wの下面中央部と摩擦体50が重なる位置まで、移動駆動部25がカップ20と共に第2保持部12を水平方向に移動させる。
ステップS102は、第2保持部12によって基板Wの下面周縁部を吸着した状態で、基板Wの下面中央部を洗浄することを含む(図5参照)。下ノズル31、32が基板Wの下面に処理液を供給すると共に、摩擦体移動部55が摩擦体50を基板Wの下面中央部に押し当てながら水平方向に移動させる。また、移動駆動部25がカップ20と共に第2保持部12を水平方向に移動させる。なお、摩擦体50の移動方向は、カップ20の移動方向と交差する方向である。
ステップS103は、基板Wを第2保持部12から第1保持部11に持ち替えることを含む。先ず、上方から見て、図2に示すように、基板Wの中心と第1保持部11の中心とが重なる位置まで、移動駆動部25がカップ20と共に第2保持部12を水平方向に移動させる。その後、移動駆動部25がカップ20を下降させることで、第2保持部12が基板Wを第1保持部11に渡す。第2保持部12が基板Wの下面周縁部の吸着を解除し、第1保持部11が基板Wの下面中央部を吸着する。
ステップS104は、第1保持部11によって基板Wの下面中央部を吸着した状態で、基板Wの下面周縁部を洗浄することを含む(図3参照)。下ノズル31、32が基板Wの下面に処理液を供給すると共に、摩擦体移動部55が摩擦体50を基板Wの下面周縁部に押し当てながら水平方向に移動させる。また、回転駆動部13が、第1保持部11と共に基板Wを回転させる。
なお、回転駆動部13が第1保持部11と共に基板Wを回転させる間に、基板Wの上面の洗浄が行われる。例えば、上ノズル33が基板Wの上面に処理液を供給する。上ノズル33は、基板Wの上面中央部に処理液を供給してもよいし、基板Wの径方向に移動させられ基板Wの径方向全体にわたって処理液を供給してもよい。また、図示しない第2摩擦体が基板Wの上面を擦ってもよい。さらに、図示しない第3摩擦体が基板Wのベベルを擦ってもよい。
ステップS105は、基板Wを乾燥することを含む。例えば、回転駆動部13が第1保持部11を高速で回転させることで、基板Wに付着する処理液を振り切る。
ステップS106は、基板Wを処理装置124の内部から外部に搬出することを含む。先ず、第1保持部11が基板Wの吸着を解除し、複数本の昇降ピン14が上昇させられ、複数本の昇降ピン14が第1保持部11から基板Wを持ち上げる。続いて、第2搬送装置123の搬送アームが処理装置124の外部から内部に進入し、カップ20の上方で待機する。次いで、複数本の昇降ピン14が下降させられ、複数本の昇降ピン14が基板Wを搬送アームに渡す。なお、昇降ピン14が下降させられる代わりに、搬送アームが上昇させられてもよい。その後、搬送アームが基板Wを保持して処理装置124から退出する。
ところで、第1保持部11が基板Wを保持することで、基板Wの汚れが第1保持部11に転写し、第1保持部11が汚れることがある。その後、第1保持部11が別の基板Wを保持すると、別の基板Wが汚れてしまう。そこで、従来、第1保持部11の汚れを除去すべく、作業者がウエスなどの繊維ワイプで第1保持部11の汚れを拭き取ること、または清浄な基板Wを多数用意しておき、多数の基板Wを順番に第1保持部11に接触させることが定期的に行われていた。
本実施形態では、詳しくは後述するが、基板Wとは別に第2基板W2を用意しておき、第2基板W2を帯電させ、その後、第2基板W2と第1保持部11とを接触させる。このとき、第1保持部11に付着したパーティクルと、第2基板W2とが逆の極性を有すればよい。静電気の力でパーティクルを第2基板W2に付着でき、第2基板W2と共にパーティクルを第1保持部11から持ち出すことができる。これにより、第1保持部11を効率良く洗浄できる。
なお、後述するように、本開示の内容は、昇降ピン14の洗浄にも適用可能である。具体的には、第2基板W2を帯電させ、その後、第2基板W2と昇降ピン14とを接触させる。このとき、昇降ピン14に付着したパーティクルと、第2基板W2とが逆の極性を有すればよい。静電気の力でパーティクルを第2基板W2に付着でき、第2基板W2と共にパーティクルを昇降ピン14から持ち出すことができる。これにより、昇降ピン14を効率良く洗浄できる。
次に、図9~図17を参照して、処理装置124の洗浄の一例について説明する。図9に示すように、処理装置124は、ステップS201~S206を行う。ステップS201~S206は、制御部90による制御下で、定期的に実施される。ステップS201~S206では、基板Wの代わりに用意した第2基板W2を使用する。
第2基板W2は、図10に示すように、例えば支持基板W2aと酸化物膜W2bとを有する。支持基板W2aは、本実施形態ではシリコンウェハであるが、特に限定されず、例えば化合物半導体ウェハ又はガラス基板であってもよい。酸化物膜W2bは、本実施形態ではシリコン酸化物膜であるが、特に限定されず、例えば酸素に加えて、窒素と炭素の少なくとも1つを含んでもよい。
酸化物膜W2bは、摩擦体50で擦ることで正の極性に帯電することができる。一方、パーティクルは、アルカリ性水溶液の存在下で、負の極性に帯電することが知られている。つまり、酸化物膜W2bは、パーティクルとは逆の極性に帯電することができる。酸化物膜W2bの形成方法は、本実施形態では熱酸化法であるが、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、又はALD(Atomic Layer Deposition)法などであってもよい。
第2基板W2は、その少なくとも下面に、酸化物膜W2bを有することが好ましい。処理装置124は、第2基板W2の下方にパーティクルを溜めやすいからである。第2基板W2がその下面に酸化物膜W2bを有すれば、第2基板W2の下方に存在するパーティクルを第2基板W2に吸着できる。なお、本実施形態の第2基板W2は、その表面全体に酸化物膜W2bを有する。
ステップS201は、第2基板W2を処理装置124の外部から内部に搬入することを含む。先ず、第2搬送装置123の搬送アームが第2基板W2をカップ20の上方に搬送し、カップ20の上方で待機する。このとき、上方から見て、図2に示すように、第2基板W2の中心と、第1保持部11の中心と、カップ20の中心とが重なっている。
続いて、複数本の昇降ピン14が上昇させられ、複数本の昇降ピン14が第2搬送装置123の搬送アームから第2基板W2を持ち上げる(図6参照)。なお、昇降ピン14が上昇させられる代わりに、搬送アームが下降させられてもよい。続いて、搬送アームが処理装置124から退出すると、カップ20が上昇させられると共に複数本の昇降ピン14が下降させられ、複数本の昇降ピン14が第2基板W2を第2保持部12に渡す(図7参照)。続いて、第2保持部12が第2基板W2の下面周縁部を吸着する。その後、図4に示すように、上方から見て、第2基板W2の下面中央部と摩擦体50が重なる位置まで、移動駆動部25がカップ20と共に第2保持部12を水平方向に移動させる。
ステップS202は、第2保持部12によって第2基板W2の下面周縁部を吸着した状態で、第2基板W2の下面中央部を帯電させることを含む(図10参照)。摩擦体移動部55が摩擦体50を第2基板W2の下面中央部に押し当てながら水平方向に移動させる。また、移動駆動部25がカップ20と共に第2保持部12を水平方向に移動させる。なお、摩擦体50の移動方向は、カップ20の移動方向と交差する方向である。
摩擦体50は、第2基板W2の下面中央部を擦って帯電させる。摩擦体50は、帯電部の一例である。第2基板W2の下面中央部と、摩擦体50とは、逆の極性に帯電する。例えば、第2基板W2の下面が酸化物膜W2bで構成され、摩擦体50がPVAなどの樹脂で構成される場合、第2基板W2の下面中央部が正の極性に帯電し、摩擦体50が負の極性に帯電する。
下ノズル31、32は、第2保持部12で保持されている第2基板W2と摩擦体50の間にアルカリ性水溶液を供給する。アルカリ性水溶液は、特に限定されないが、例えば希釈アンモニア水である。アルカリ性水溶液は、純水に比べて、第2基板W2の摩擦帯電を促進でき、第2基板W2の帯電量を増加できる。また、アルカリ性水溶液は、パーティクルを負に帯電することができる。従って、静電気の力で多数のパーティクルを第2基板W2に付着できる。
下ノズル31、32は、摩擦傷の発生を抑制すべく、第2基板W2を摩擦体50で擦ることの開始前から、第2基板W2を摩擦体50で擦ることの終了後まで、継続的に、第2基板W2の下面中央部にアルカリ性水溶液を供給することが好ましい。下ノズル31、32がアルカリ性水溶液の供給を開始した後で、摩擦体50が第2基板W2を擦り始める。また、摩擦体50が第2基板W2を擦り終えた後で、下ノズル31、32がアルカリ性水溶液の供給を停止する。
図11に、ステップS202で得られる静電気力の分布の一例を示す。本発明者は、第2基板としてシリコンウェハの表面全体に熱酸化膜を形成したものを準備し、第2基板の下面中央部をPVA製のブラシで擦ることで、図11に示すように第2基板の下面中央部が正の極性に帯電することを確認した。なお、図示しないが、熱酸化膜の膜厚が大きいほど、熱酸化膜の静電容量が大きく、第2基板の帯電量が大きくなることも確認済みである。
ステップS203は、第2基板W2を第2保持部12から第1保持部11に持ち替えることを含む。先ず、上方から見て、図2に示すように、第2基板W2の中心と第1保持部11の中心とが重なる位置まで、カップ20が水平方向に移動させられる。この間、ガス吐出リング15が第2基板W2の下面にガスを吐出することで、第2基板W2の下面を乾燥する。
その後、移動駆動部25がカップ20を下降させることで、第2保持部12が第2基板W2を第1保持部11に渡す。第2保持部12が第2基板W2の下面周縁部の吸着を解除し、第1保持部11が第2基板W2の下面中央部を吸着する。その結果、図12に示すように、第2基板W2の下面中央部と、第1保持部11とが接触する。
このとき、第1保持部11に付着したパーティクルと、第2基板W2の下面中央部とは逆の極性を有する。それゆえ、静電気の力でパーティクルを第2基板W2に付着でき、第2基板W2と共にパーティクルを第1保持部11から持ち出すことができる。これにより、第1保持部11を効率良く洗浄できる。
なお、第2基板W2と第1保持部11とが接触することで、第2基板W2の下面中央部に蓄積した正電荷が第1保持部11に流出する。その結果、第2基板W2の下面中央部の帯電量が低下する。
ステップS204は、第1保持部11によって第2基板W2の下面中央部を吸着した状態で、第2基板W2の下面周縁部を帯電させることを含む(図13参照)。摩擦体移動部55が摩擦体50を第2基板W2の下面周縁部に押し当てながら水平方向に移動させる。また、回転駆動部13が、第1保持部11と共に第2基板W2を回転させる。摩擦体50は、第2基板W2の下面周縁部を擦って帯電させる。
ステップS204では、摩擦帯電よりも、流動帯電が支配的である。流動帯電とは、液体が固体表面を流動することで、静電気力の分布が生じる現象である。ステップS204では、回転駆動部13が第2基板W2を回転させるので、遠心力によってアルカリ性水溶液が第2基板W2の径方向内側から径方向外側に向けて流れる。その過程で、後述するように流動帯電が生じる。なお、ステップS202では、回転駆動部13が第2基板W2を回転させないので、流動帯電はほとんど生じない。
下ノズル31、32は、第2保持部12で保持されている第2基板W2と摩擦体50の間にアルカリ性水溶液を供給する。アルカリ性水溶液は、第2基板W2の下面中央部と下面周縁部の間に供給され、遠心力によって第2基板W2の下面周縁部に流れる。アルカリ性水溶液は負イオンと正イオンを含む。アルカリ性水溶液の供給位置では、負イオンが第2基板W2に吸着しやすい。余った正イオンが第2基板W2の下面周縁部に吸着する。その結果、図13に示す静電気力の分布が生じる。
ステップS205は、第2基板W2を乾燥することを含む。例えば、回転駆動部13が第1保持部11を高速で回転させることで、第2基板W2に付着する処理液を振り切る。
ステップS206は、第2基板W2を処理装置124の内部から外部に搬出することを含む。先ず、第1保持部11が第2基板W2の吸着を解除し、複数本の昇降ピン14が上昇させられ、複数本の昇降ピン14が第1保持部11から第2基板W2を持ち上げる。その結果、図14に示すように、複数本の昇降ピン14が第2基板W2の下面中央部と接触する。
このとき、複数本の昇降ピン14に付着したパーティクルと、第2基板W2の下面中央部とは逆の極性を有する。それゆえ、静電気の力でパーティクルを第2基板W2に付着でき、第2基板W2と共にパーティクルを昇降ピン14から持ち出すことができる。これにより、複数本の昇降ピン14を効率良く洗浄できる。
第2搬送装置123の搬送アームが処理装置124の外部から内部に進入し、カップ20の上方で待機する。次いで、複数本の昇降ピン14が下降させられ、複数本の昇降ピン14が第2基板W2を搬送アームに渡す。なお、昇降ピン14が下降させられる代わりに、搬送アームが上昇させられてもよい。その後、搬送アームが第2基板W2を保持して処理装置124から退出する。
このとき、搬送アームは、第2基板W2の下面周縁部に接触する。第2搬送装置123の搬送アームに付着したパーティクルと、第2基板W2の下面周縁部とは逆の極性を有する。それゆえ、静電気の力でパーティクルを第2基板W2に付着でき、第2基板W2と共にパーティクルを搬送アームから持ち出すことができる。これにより、搬送アームを効率良く洗浄できる。
図15に、ステップS206で得られる静電気力の分布の一例を示す。本発明者は、第2基板W2としてシリコンウェハの表面全体に熱酸化膜を有するものを準備し、ステップS202~S206を実施することで、図15に示すように、第2基板W2の下面周縁部が正の極性に帯電することを確認した。なお、図示しないが、熱酸化膜の膜厚が大きいほど、熱酸化膜の静電容量が大きく、ステップS206後の第2基板W2の帯電量が大きくなることも確認済みである。
図16に、第2基板W2の代わりに第3基板を用いた場合にステップS206で得られる静電気力の分布の一例を示す。第3基板は、シリコンウェハのみを有し、その表面に熱酸化膜を全く有しないものであった。図16に示すように、第3基板の径方向全体において帯電量が低かった。図15と図16を比較すれば、熱酸化膜が帯電に寄与していることが分かる。
図17に、第2基板W2又は第3基板で処理装置124を洗浄した後に、基板Wに付着するパーティクルの数の一例について説明する。図17では、予め、6万個のSi粒子を付着した基板Wを処理装置124で処理することで、処理装置124を汚染させた。その後、第2基板W2又は第3基板で処理装置124を洗浄することを繰り返すと共に、n回目の洗浄後、(n+1)回目の洗浄前に、基板Wに付着するパーティクルの数を測定した。
図17に示すように、第2基板W2で処理装置124を洗浄した場合、第3基板で処理装置124を洗浄する場合に比べて、基板Wに付着するパーティクルの数を低減できた。第2基板W2は、第3基板とは異なり、熱酸化膜を有する。それゆえ、第2基板W2は、第3基板に比べて、帯電しやすく、静電気の力でパーティクルを吸着しやすく、処理装置124を効率良く洗浄できると考えられる。
ところで、第2基板W2は、本実施形態では保管装置125に保管されるが、載置台111に載置されたカセットに収容されてもよい。後者の場合、第1搬送装置113が、第2基板W2をカセットから取り出して、トランジション装置121に搬送する。続いて、第2搬送装置123が、トランジション装置121から第2基板W2を取り出し、処理装置124に搬送する。その後、逆の手順で、第2基板W2がカセットに戻される。この場合、第2搬送装置123の搬送アームだけではなく、第1搬送装置113の搬送アームも第2基板W2で洗浄することができる。
第2基板W2が保管装置125に保管される場合、保管装置125が図示しない帯電部を有してもよい。その帯電部は、第2基板W2を擦って帯電させてもよいし、第2基板W2にイオンを照射することで第2基板W2を帯電させてもよい。第2搬送装置123は、保管装置125において帯電させた第2基板W2を、ステップS201において複数の昇降ピン14と第2保持部12とに順番に接触させてもよい。本開示の内容は、昇降ピン14の洗浄および第2保持部12の洗浄にも適用可能である。
処理装置124は、第2保持部12の代わりに、図18に示すように第3保持部16を有してもよい。第3保持部16は、基板Wの周縁を掴む。第3保持部16は、基板Wの代わりに、第2基板W2を掴むことも当然可能である。第3保持部16は、第1保持部11よりも上方に配置される。第3保持部16は、基板Wを挟んで保持する一対の可動爪16A、16Bを有する。一対の可動爪16A、16Bは、X軸方向に間隔をおいて設けられ、互いに接近または離隔させられる。なお、可動爪16A、16Bの代わりに、回転コマが用いられてもよい。回転コマは、基板Wの周方向に沿って間隔を置いて3つ以上設けられてもよい。
複数本の昇降ピン14は、第1保持部11の周囲において昇降することで、第1保持部11または第3保持部16と、第2搬送装置123の搬送アームとの間で基板Wを受け渡す。複数の昇降ピン14は、Y軸スライダ25aに搭載されており、第1保持部11と共にY軸方向に移動させられる。なお、複数本の昇降ピン14は、Y軸スライダ25aには搭載されずに、Y軸方向に間隔をおいて多数設けられてもよい。
基板Wは、第2搬送装置123の搬送アームから昇降ピン14に渡され、その後、昇降ピン14から第3保持部16に渡される。第3保持部16が基板Wの周縁を保持した状態で、図示しない摩擦体が基板Wの下面中央部を洗浄する。その後、基板Wは、第3保持部16から昇降ピン14に渡され、さらにその後、昇降ピン14から第1保持部11に渡される。第1保持部11が基板Wの下面中央部を保持した状態で、図示しない摩擦体が基板Wの下面周縁部を洗浄する。このとき、基板Wは、第1保持部11と共に回転させられる。
本変形例においても、上記実施形態と同様に、第2基板W2を用いて、第1保持部11の洗浄、第3保持部16の洗浄、または昇降ピン14の洗浄を行うことが可能である。
次に、図19~図20を参照して、壁部の一例について説明する。処理装置124は、図19及び図20に示すように、壁部17を有してもよい。壁部17は、図20に示すように第1保持部11で保持されている基板Wの下方に設けられ、上ノズル33が基板Wの周縁に向けて吐出した処理液が第1保持部11に向かうのを遮る。処理液の残渣が第1保持部11又は基板Wの下面に付着するのを抑制でき、パーティクルの発生を抑制できる。特に上ノズル33が二流体ノズルである場合に有効である。二流体ノズルは、Nガス等のガスで処理液を粉砕し、微粒化して噴射する。
壁部17は、図19に示すように、第1保持部11で保持されている基板Wの周縁よりも基板Wの径方向内側に設けられ、且つガス吐出リング15よりも基板Wの径方向外側に設けられる。ガス吐出リング15は、下ノズル31、32よりも基板Wの径方向内側に設けられ、且つ第1保持部11よりも基板Wの径方向外側に設けられる。壁部17は、図19に示すように、基板Wの周縁よりも基板Wの径方向内側に設けられ、且つガス吐出リング15よりも基板Wの径方向外側に設けられるので、上ノズル33が基板Wの周縁に向けて吐出した処理液が第1保持部11に向かうのを遮ることができる。
図19に示すように、上方から見たときに、壁部17の全体が、第1保持部11で保持されている基板Wの周縁よりも基板Wの径方向内側に配置される。壁部17は、図20に示すように、上ノズル33の近傍にのみ設けられればよい。但し、壁部17は、第1保持部11で保持されている基板Wの周縁に沿ってリング状に設けられてもよい。壁部17は、本実施形態では平板状であるが、湾曲板状であってもよい。壁部17は、排気管カバー47の上面から上方に突出して設けられる。
排気管カバー47の上面は、上ノズル33が基板Wの周縁に向けて吐出した処理液を跳ね返さないように配置されることが好ましい。上方から見たときに、排気管カバー47の全体が、第1保持部11で保持されている基板Wの周縁よりも基板Wの径方向内側に配置されることが好ましい。
処理装置124は、図20に示すように、第2壁部18を有してもよい。第2壁部18は、壁部17と同様に第1保持部11で保持されている基板Wの下方に設けられるが、壁部17よりも基板Wの径方向外側に設けられる。第2壁部18は、第1保持部11で保持されている基板Wの周縁よりも基板Wの径方向外側に設けられ、且つカップ20よりも基板Wの径方向内側に設けられる。
第2壁部18は、カップ20よりも基板Wの径方向内側において、上ノズル33が基板Wの周縁に向けて吐出した処理液を下方に導く。処理液の通路を絞ることで、下降気流の流れを強くできる。よって、上昇気流が生じるのを抑制でき、パーティクルが舞い上がるのを抑制できる。
第2壁部18は、図20に示すように、上ノズル33の近傍にのみ設けられればよい。但し、第2壁部18は、第1保持部11で保持されている基板Wの周縁に沿ってリング状に設けられてもよい。第2壁部18は、本実施形態では平板状であるが、湾曲板状であってもよい。
上ノズル33が基板Wの周縁に向けて処理液を吐出する間、摩擦体50が基板Wの下面中央を擦る間に比べて、下ノズル31、32が処理液を吐出する流量を増やすことが好ましい。上ノズル33が基板Wの周縁に向けて処理液を吐出する間、下ノズル31、32が処理液を高流量で吐出することで、上ノズル33が吐出した処理液が基板Wの下面に回り込むことを抑制でき、ガス吐出リング15又は第1保持部11にパーティクルが付着するのを抑制できる。
また、上ノズル33が基板Wの周縁に向けて処理液を吐出する間、摩擦体50が基板Wの下面中央を擦る間に比べて、ガス吐出リング15がガスの吐出流量を減らすことが好ましい。摩擦体50が基板Wの下面中央を擦る間、ガス吐出リング15がガスを高流量で吐出することで、下ノズル31、32が吐出した処理液がガス吐出リング15又は第1保持部11に付着するのを抑制でき、ガス吐出リング15又は第1保持部11にパーティクルが付着するのを抑制できる。
以上、本開示に係る基板処理装置および基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
100 基板処理装置
124 処理装置(処理部)
190 制御装置(制御部)
11 第1保持部
12 第2保持部
13 回転駆動部
50 摩擦体(帯電部)
W 基板
W2 第2基板

Claims (18)

  1. 基板を処理液で処理する処理部を備え、前記処理部は前記基板を水平に保持する保持部を有し、前記保持部は前記基板の下面中央に接触する第1保持部を含み、前記処理部は鉛直な回転軸を中心に前記第1保持部を回転させる回転駆動部を有する、基板処理装置であって、
    前記基板とは別に用意した第2基板を帯電させる帯電部と、
    前記帯電部で帯電させた前記第2基板を、前記第1保持部と接触させる制御を行なう制御部と、
    を備える、基板処理装置。
  2. 前記帯電部は、前記保持部で保持されている前記第2基板の下面を擦る摩擦体を含む、請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記保持部で保持されている前記第2基板と前記摩擦体の間にアルカリ性水溶液を供給する下ノズルを備える、請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記保持部は、前記第1保持部に比べて前記基板の径方向外側で前記第2基板の下面に接触する第2保持部を含み、
    前記制御部は、
    前記第2保持部で前記第2基板を水平に保持した状態で、前記第2基板の下面中央を前記摩擦体で擦ることと、
    前記擦ることの開始前から、前記擦ることの終了後まで、継続的に、前記第2基板の下面に対して前記アルカリ性水溶液を供給することと、
    前記アルカリ性水溶液を供給した後に、前記第2基板の下面をガスで乾燥することと、
    前記乾燥することの後に、前記第2基板の下面中央と前記第1保持部を接触させることと、
    を行う、請求項3に記載の基板処理装置。
  5. 前記保持部は、前記基板の周縁を掴む第3保持部を含み、
    前記制御部は、
    前記第3保持部で前記第2基板を水平に保持した状態で、前記第2基板の下面中央を前記摩擦体で擦ることと、
    前記擦ることの開始前から、前記擦ることの終了後まで、継続的に、前記第2基板の下面に対して前記アルカリ性水溶液を供給することと、
    前記アルカリ性水溶液を供給した後に、前記第2基板の下面をガスで乾燥することと、
    前記乾燥することの後に、前記第2基板の下面中央と前記第1保持部を接触させることと、
    を行う、請求項3に記載の基板処理装置。
  6. 前記基板処理装置は、前記第2基板を保管する保管部と、前記保管部と前記処理部との間で前記第2基板を搬送する搬送部と、を備え、
    前記帯電部は、前記保管部において前記第2基板を帯電させる、請求項1~5のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  7. 前記第2基板は、その少なくとも下面に酸化物膜を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  8. 前記保持部は、前記第1保持部の周囲に設けられる複数本の昇降ピンを含み、
    前記制御部は、前記帯電部で帯電させた前記第2基板を、前記昇降ピンと接触させる、請求項1~5のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  9. 基板の下面中央に接触して前記基板を水平に保持する第1保持部と、
    鉛直な回転軸を中心に前記第1保持部を回転させる回転駆動部と、
    前記第1保持部で保持されている前記基板の上面に処理液を供給する上ノズルと、
    前記第1保持部で保持されている前記基板の下面に処理液を供給する下ノズルと、
    前記下ノズルよりも前記基板の径方向内側に設けられ、且つ前記第1保持部よりも前記基板の径方向外側に設けられ、前記第1保持部で保持されている前記基板の下面に向けてガスを吐出するガス吐出部と、
    前記第1保持部で保持されている前記基板の周縁を取り囲むカップと、
    前記第1保持部で保持されている前記基板の下方に設けられ、前記上ノズルが前記基板の周縁に向けて吐出した処理液が前記第1保持部に向かうのを遮る壁部と、
    を備え、
    前記壁部は、前記第1保持部で保持されている前記基板の周縁よりも前記基板の径方向内側に設けられ、且つ前記ガス吐出部よりも前記基板の径方向外側に設けられる、基板処理装置。
  10. 基板処理装置を用いて基板を処理することを有する、基板処理方法であって、
    前記基板処理装置は、基板を処理液で処理する処理部を備え、前記処理部は前記基板を水平に保持する保持部を有し、前記保持部は前記基板の下面中央に接触する第1保持部を含み、前記処理部は鉛直な回転軸を中心に前記第1保持部を回転させる回転駆動部を有し、
    前記基板処理方法は、前記基板とは別に用意した第2基板を帯電させることと、帯電させた前記第2基板を前記第1保持部と接触させることと、を有する、基板処理方法。
  11. 前記第2基板を帯電させることは、前記保持部で保持されている前記第2基板の下面を摩擦体で擦ることを含む、請求項10に記載の基板処理方法。
  12. 前記保持部で保持されている前記第2基板と前記摩擦体の間にアルカリ性水溶液を供給することを有する、請求項11に記載の基板処理方法。
  13. 前記保持部は、前記第1保持部に比べて前記基板の径方向外側で前記第2基板の下面に接触する第2保持部を含み、
    前記基板処理方法は、
    前記第2保持部で前記第2基板を水平に保持した状態で、前記第2基板の下面中央を前記摩擦体で擦ることと、
    前記擦ることの開始前から、前記擦ることの終了後まで、継続的に、前記第2基板の下面に対して前記アルカリ性水溶液を供給することと、
    前記アルカリ性水溶液を供給した後に、前記第2基板の下面をガスで乾燥することと、
    前記乾燥することの後に、前記第2基板の下面中央と前記第1保持部を接触させることと、
    を有する、請求項12に記載の基板処理方法。
  14. 前記保持部は、前記基板の周縁を掴む第3保持部を含み、
    前記基板処理方法は、
    前記第3保持部で前記第2基板を水平に保持した状態で、前記第2基板の下面中央を前記摩擦体で擦ることと、
    前記擦ることの開始前から、前記擦ることの終了後まで、継続的に、前記第2基板の下面に対して前記アルカリ性水溶液を供給することと、
    前記アルカリ性水溶液を供給した後に、前記第2基板の下面をガスで乾燥することと、
    前記乾燥することの後に、前記第2基板の下面中央と前記第1保持部を接触させることと、
    を有する、請求項12に記載の基板処理方法。
  15. 前記基板処理装置は、前記第2基板を保管する保管部と、前記保管部と前記処理部との間で前記第2基板を搬送する搬送部と、を備え、
    前記基板処理方法は、前記保管部において前記第2基板を帯電させることを有する、請求項10~14のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  16. 前記第2基板は、その少なくとも下面に酸化物膜を有する、請求項10~14のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  17. 前記保持部は、前記第1保持部の周囲に設けられる複数本の昇降ピンを含み、
    前記基板処理方法は、帯電させた前記第2基板を前記昇降ピンと接触させることを有する、請求項10~14のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  18. 請求項9に記載の基板処理装置を用いて基板を処理することを有する、基板処理方法。
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