(57)【要約】【課題】パーティクルの発生をより確実に抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板を保持して回転させる基板保持回転部と、前記基板保持回転部により保持された基板の周縁部に処理液を供給する処理液供給ノズルと、平面視で前記周縁部よりも内側に設けられ、前記基板の前記処理液が供給される処理面上にガスをリング状に供給するガス供給ノズルと、を有し、前記ガス供給ノズルは、前記ガスを、前記処理面に垂直な方向から前記基板の回転中心から外方に傾斜する方向に向けてリング状に供給する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して回転させる基板保持回転部と、
前記基板保持回転部により保持された基板の周縁部に処理液を供給する処理液供給ノズルと、
平面視で前記周縁部よりも内側に設けられ、前記基板の前記処理液が供給される処理面上にガスをリング状に供給するガス供給ノズルと、
を有し、
前記ガス供給ノズルは、前記ガスを、前記処理面に垂直な方向から前記基板の回転中心から外方に傾斜する方向に向けてリング状に供給する、基板処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給ノズルは、前記処理面の前記処理液供給ノズルから供給される前記処理液が当たる部分よりも内側に前記ガスを供給する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ガス供給ノズルの前記処理面からの高さを調整する移動機構を有する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給ノズルは、前記ガスを吐出する先端にスリットを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給ノズルは、吐出する前記ガスを加熱するヒータを有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給ノズルは、円周方向で複数の領域に分割され、前記複数の領域の間で前記ガスを異なる条件で吐出する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記ガス供給ノズルは、前記複数の領域の間で、吐出する前記ガスの流量を異ならせる、請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記ガス供給ノズルは、前記複数の領域の間で、吐出する前記ガスの温度を異ならせる、請求項６又は７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
平面視で前記ガス供給ノズルよりも内側に設けられ、前記基板の前記処理液が供給される処理面上にガスをリング状に供給する第２のガス供給ノズルを有し、
前記第２のガス供給ノズルは、前記ガスを、前記処理面に垂直な方向から前記基板の回転中心から外方に傾斜する方向に向けてリング状に供給する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板保持回転部により基板を保持して回転させる工程と、
処理液供給ノズルから前記基板保持回転部により保持された基板の周縁部に処理液を供給する工程と、
平面視で前記周縁部よりも内側に設けられたガス供給ノズルから、前記基板の前記処理液が供給される処理面上にガスをリング状に供給する工程と、
を有し、
前記ガスを供給する工程において、前記ガスを、前記処理面に垂直な方向から前記基板の回転中心から外方に傾斜する方向に向けてリング状に供給する、基板処理方法。
【請求項１１】
前記基板の上面からの前記ガス供給ノズルの高さを調整することにより、前記処理面の前記ガスが供給される位置を調整する工程を有する、請求項１０に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）を回転させながら、当該ウエハの周縁部に薬液等の処理液を供給することにより当該周縁部の不要膜又は汚染物質を除去する周縁部洗浄工程がある。このような洗浄は、ベベル洗浄又はエッジ洗浄と呼ばれる。
【０００３】
特許文献１には、上記の周縁部洗浄工程を実施するための基板処理装置が開示されている。この基板処理装置は、ウエハを水平姿勢で保持して回転させるスピンチャックと、回転するウエハの周縁部に処理液を供給する処理液ノズルと、ウエハの周囲を囲むとともにウエハから外方に飛散する処理液を回収するカップ体と、リング状のカバー部材とを備えている。カバー部材はウエハの上面の周縁部に近接して当該周縁部を上方から覆う。当該周縁部よりも半径方向内側にあるウエハの中央部はカバー部材に覆われずに露出している。カップ体の内部空間が、カップ体の下部に設けられた排気口を介して排気され、このとき、ウエハの上方にある気体（例えばクリーンエア）が、カバー部材の下面とウエハの周縁部の上面との間の隙間をウエハの外側に向けて通過し、カップ体の内部空間に流入する。
【０００４】
上記の構成によれば、処理液のミストが、カバー部材の下面とウエハの周縁部の上面との間の隙間をウエハの外側に向けて通過する気体に乗って流れ、カップ体の内部空間に流入する。このため、ウエハの上面の周縁部付近を漂う処理液のミストがウエハに再付着することによってパーティクルが生じることを抑制することができる。なお、処理液のミストは、細径のノズルから処理液が吐出されるときに生じたり、ノズルから吐出された処理液がウエハの上面の周縁部に衝突して跳ね返ったときに生じたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０８６６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、パーティクルの発生をより確実に抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様による基板処理装置は、基板を保持して回転させる基板保持回転部と、前記基板保持回転部により保持された基板の周縁部に処理液を供給する処理液供給ノズルと、平面視で前記周縁部よりも内側に設けられ、前記基板の前記処理液が供給される処理面上にガスをリング状に供給するガス供給ノズルと、を有し、前記ガス供給ノズルは、前記ガスを、前記処理面に垂直な方向から前記基板の回転中心から外方に傾斜する方向に向けてリング状に供給する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、パーティクルの発生をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る液処理装置を示す縦断面図である。
【図２】実施形態に係る液処理装置のガス供給ノズル、その昇降機構及び処理液供給部を示す平面図である。
【図３】図１の左側のウエハの外周縁付近の領域を拡大して詳細に示す縦断面図である。
【図４】ガス供給ノズルの構成の一例を示す断面図である。
【図５】ガス供給ノズルの作用を示す模式図である。
【図６】ガス供給ノズルからの気流の一例を示す平面図である。
【図７】実施形態におけるミストの挙動を示す模式図である。
【図８】昇降機構の作用を示す模式図である。
【図９】液処理装置において実行される処理の一例の流れを示すフローチャートである。
【図１０】ガス供給ノズルの構成の他の一例を示す断面図である。
【図１１】ガス供給ノズルからの気流の他の一例を示す平面図である。
【図１２】実施形態に係る液処理装置のガス供給ノズルの他の一例、その昇降機構及び処理液供給部を示す平面図である。
【図１３】ガス供給ノズルからの気流の更に他の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の基板処理装置の一実施形態としての液処理装置１について説明する。この液処理装置１は、半導体装置が形成される円形の基板である半導体ウエハＷの表面の周縁部に薬液を供給することにより、当該ウエハＷの周縁部に形成された不要な膜を除去するとともに当該周縁部から汚染物質を除去する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。また、本開示において、「リング状」とは、厳密に円周方向の全体にわたって連続していることを意味するものではなく、一定の作用効果が得られる程度に円周方向の一部に欠けた部分が存在する形態も含む。
【００１１】
図１及び図２に示すように、液処理装置１は、ウエハＷを水平姿勢で鉛直軸周りに回転可能に保持するウエハ保持部３と、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの周囲を囲みウエハＷから飛散した処理液を受けるカップ体２と、を備えている。液処理装置１は、更に、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの上面にガスを供給するガス供給ノズル５と、ガス供給ノズル５を昇降させる昇降機構６と、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷに処理流体を供給する処理流体供給部７Ａ、７Ｂと、を備えている。昇降機構６は移動機構の一例である。
【００１２】
上述した液処理装置１の構成部材であるカップ体２、ウエハ保持部３、ガス供給ノズル５などは１つのハウジング（チャンバ）１１内に収容されている。ハウジング１１の天井部付近（図示例ではハウジング１１の側壁上部）には外部から清浄ガス（図示例では清浄空気）を取り込む清浄空気導入ユニット（ファンフィルタユニット）１４が設けられている。また、ハウジング１１の床面近傍にはハウジング１１内の雰囲気を排気する排気口（ハウジング排気口）１５が設けられている。清浄空気導入ユニット１４を、ハウジング１１の天井壁の中央部に設けてもよい。清浄ガスは、清浄空気（クリーンエア）の他に、クリーンドライエア、窒素ガス等の他のガスであってもよい。ハウジング１１の一つの側壁には、シャッター１２により開閉される搬入出口１３が設けられている。ハウジング１１の外部に設けられた図示しないウエハ搬送機構の搬送アームが、ウエハＷを保持した状態で、搬入出口１３を通過することができる。
【００１３】
ウエハ保持部３は、円板形状のバキュームチャックとして構成されており、その上面がウエハ吸着面３１となっている。ウエハ吸着面３１の中央部には吸引口３２が開口している。ウエハ保持部３の下面中央部には、中空円筒形状の回転軸４４が鉛直方向に延びている。回転軸４４の内部空間には、吸引口３２に接続された吸引管路４１が通っている。吸引管路４１は、ハウジング１１の外側において、真空ポンプ４２に接続されている。真空ポンプ４２を駆動することにより、ウエハ保持部３によりウエハＷを吸着保持することができる。
【００１４】
回転軸４４は、軸受け４５１を内蔵した軸受ケーシング４５に支持されており、軸受ケーシング４５は、ハウジング１１の床面に支持されている。回転軸４４は、回転軸４４上の被動プーリー４６１、駆動モータ４６３の回転軸上の駆動プーリー４６２、被動プーリー４６１及び駆動プーリー４６２間に掛け渡された駆動ベルト４６４からなる回転駆動機構４６により、所望の速度で回転させることができる。ウエハ保持部３、回転軸４４及び回転駆動機構４６等により基板保持回転部が形成される。
【００１５】
図３に示すように、カップ体２は、ウエハ保持部３の外周を取り囲むように設けられた、有底円環形状の部材である。カップ体２は、ウエハＷに供給された後にウエハＷの外方に飛散する薬液を受け止めて回収し、液処理装置１の外部に排出する役割を有する。
【００１６】
ウエハ保持部３により保持されたウエハＷの下面と、このウエハＷの下面に対向するカップ体２の内周側部分２１の上面２１１との間には、比較的小さな隙間が形成される。隙間の高さは、例えば２ｍｍ〜３ｍｍ程度である。ウエハＷに対向する上面２１１には、２つのガス吐出口２１２、２１３が開口している。これら２つのガス吐出口２１２、２１３は、同心の大径の円周及び小径の円周に沿ってそれぞれ連続的に延びており、半径方向外向きに、かつ、斜め上方向に、ウエハＷの下面に向けて、ホットＮ２ガス（加熱された窒素ガス）を吐出する。詳細には、ガス導入ライン２１４から常温のＮ２ガスが円環状のガス拡散空間２１５に供給され、ガス拡散空間２１５内を流れるときに常温のＮ２ガスがヒータ２１６により加熱されてホットＮ２ガスとなり、ガス吐出口２１２、２１３から吐出される。このホットＮ２ガスは、ウエハＷの被処理部位であるウエハＷの周縁部を加熱することにより薬液の反応を促進させ、かつ、ウエハＷの表面（上面）に向けて吐出された後に飛散する処理液のミストがウエハの裏面（下面）に周り込むことを防止する。
【００１７】
カップ体２の外周側部分２４には、上部が開放した２本の円環状の凹部２４１、２４２がカップ体２の周方向に沿って形成されている。凹部２４１、２４２の間は、円環状の分離壁２４３により仕切られている。外側の凹部２４１の底部に排液路２４４が接続されている。また内側の凹部２４２の底部には排気口（カップ排気口）２４７が設けられており、この排気口２４７に排気路２４５が接続されている。排気路２４５には、エジェクタ又は真空ポンプ等の排気装置２４６が接続されている。この液処理装置１の動作中には、排気路２４５を介してカップ体２の内部空間が常時吸引され、内側の凹部２４２内の圧力がカップ体２外部のハウジング１１内の圧力よりも低く維持されている。
【００１８】
カップ体２の内周側部分２１の外周部（ウエハＷの周縁の下方の位置）から半径方向外側に向けて環状の案内板２５が延びている。案内板２５は半径方向外側にゆくにしたがって低くなるように傾斜している。案内板２５は内側の凹部２４２の全体及び外側の凹部２４１の内周側部分の上方を覆い、かつ、案内板２５の先端部２５１（半径方向外側周縁部）は、下方に向けて屈曲して外側の凹部２４１内に突入している。
【００１９】
また、カップ体２の外周側部分２４の外周部には、外側の凹部２４１の外側の壁面と連続する外周壁２６が設けられている。外周壁２６は、その内周面により、ウエハＷから外方に飛散する流体（処理液のミスト（液滴）、ガス及びこれらの混合物など）を受け止め、外側の凹部２４１に向けて案内する。外周壁２６は、水平面に対して２５〜３０度の角度をなして半径方向外側に向かうほど低くなるように傾斜する内側の流体受け面２６１と、流体受け面２６１の上端部から下方に延びる返し部２６２を有している。案内板２５の上面２５２と流体受け面２６１との間に、ガス（空気、Ｎ２ガス等）とウエハＷから飛散した処理液のミストとが流れる排気流路２７が形成される。
【００２０】
排気流路２７を通って外側の凹部２４１に流入したガス及びミストの混合流体は、案内板２５と分離壁２４３との間を流れて内側の凹部２４２に流入する。案内板２５と分離壁２４３との間を通過するときに、混合流体の流れ方向が急激に転向され、混合流体に含まれるミスト（液滴）は、案内板２５の先端部２５１又は分離壁２４３に衝突して、流体から分離される。そして、ミストは、案内板２５の下面又は分離壁２４３の表面を伝わって外側の凹部２４１に流入し、排液路２４４から排出される。ミストが取り除かれて内側の凹部２４２に流入した流体は排気路２４５から排出される。
【００２１】
図３に示すように、ガス供給ノズル５は、処理が実行されるときに、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの周縁部Ｗｐよりも内側の部分と対向するように配置される。ガス供給ノズル５は、ガス貯留部５１と、ガス貯留部５１の先端に取り付けられたスリット部５２と、を備えている。スリット部５２にスリット５２１が形成されている。例えばスリット５２１の幅は１ｍｍ以下であり、スリット５２１は、ウエハＷの周縁部Ｗｐの内周端Ｗｉよりも半径方向内側で、リング状に形成されている。また、スリット５２１はウエハＷに近づくに従って半径方向外側に向かうように形成されている。なお、ここで「ウエハＷの周縁部Ｗｐ」とは、デバイスが形成されていない円環状の領域を意味している。「ウエハＷの周縁部Ｗｐの内周縁Ｗｉ」とは、ウエハＷの中心を中心とするデバイス形成領域の外接円、すなわち、ウエハＷの中心を中心とする円であって、当該円より外側にデバイス形成領域が全く含まれないように決定された最小半径を有する円である。ウエハＷの周縁部Ｗｐの半径方向幅、すなわちウエハＷの外周端ＷｅからウエハＷの周縁部Ｗｐの内周縁Ｗｉまでの半径方向距離は、例えば約１ｍｍ〜３ｍｍである。スリット部５２は、後に詳述するように、ガス貯留部５１を介して外部から供給されたガスを、ウエハＷの周縁部Ｗｐよりも内側の部分にリング状に供給し、ウエハＷの上面にウエハＷから飛散した処理液がウエハＷに再度付着することを抑制する。スリット部５２から吐出されるガスの流量は、例えば５０Ｌ／分〜５００Ｌ／分である。ガスとしては、例えば空気を用いることができる。図示を省略しているが、例えば、ウエハＷの周縁部Ｗｐには、酸化膜等の除去対象の不要膜が形成されている。
【００２２】
図４に示すように、ガス貯留部５１及びスリット部５２は、セラミックの筐体５３に一体的に形成されている。ガス貯留部５１には、エア供給ライン５１０からガスが供給される供給口５１１と、供給口５１１に繋がるエアバッファ室５１２と、エアバッファ室５１２に繋がる熱交換器５１３と、が設けられている。熱交換器５１３は、ヒータ５１６と、ヒータ５１６の温度を検出する温度センサ５１７と、を備えている。熱交換器５１３内では、ヒータ５１６の内側でガスの流路が細く蛇行するように形成されている。例えば、スリット部５２の高さは５ｍｍ〜１５ｍｍであり、ガス貯留部５１の高さは２５ｍｍ〜３５ｍｍであり、ガス貯留部５１の幅は１０ｍｍ〜２０ｍｍである。
【００２３】
エア供給ライン５１０から供給されてきたガスはエアバッファ室５１２を介して熱交換器５１３に供給され、熱交換器５１３においてヒータ５１６より加熱されて、スリット５２１から吐出される。ヒータ５１６の温度が温度センサ５１７により検出されて、ガスの温度が調整される。エア供給ライン５１０は、例えば圧縮ガスの供給源に繋がれており、エア供給ライン上には、開閉弁、流量調整弁等が設けられている。供給源、開閉弁、流量調整弁等がガス流量制御機構に含まれる。
【００２４】
図１及び図２に示すように、ガス供給ノズル５を昇降させる昇降機構６は、ガス供給ノズル５を支持する支持体５８に取り付けられた複数（本例では４つ）のスライダ６１と、各スライダ６１を貫通して鉛直方向に延びるガイド支柱６２とを有している。各スライダ６１には、リニアアクチュエータ、例えばシリンダモータ６３のロッド６３１が連結されている。シリンダモータ６３を駆動することにより、スライダ６１がガイド支柱６２に沿って上下動し、これによりガス供給ノズル５を昇降させることができる。カップ体２はカップ昇降機構（詳細は図示せず）の一部をなすリフタ６５に支持されている。リフタ６５を図１に示す状態から下降させると、カップ体２が下降し、ウエハ搬送機構の搬送アーム（図示せず）とウエハ保持部３との間でのウエハＷの受け渡しが可能となる。ガイド支柱６２は、例えばハウジング１１の床面に支持された土台６４に支持されている。
【００２５】
次に、図１及び図２を参照して、処理流体供給部７Ａ、７Ｂについて説明する。処理流体供給部７Ａは、薬液（本例ではＨＦ）を吐出する薬液ノズル７１Ａと、リンス液（本例ではＤＩＷ（純水））を吐出するリンスノズル７２Ａと、乾燥用ガス（本例ではＮ２ガス）を吐出するガスノズル７３Ａとを有している。薬液ノズル７１Ａ、リンスノズル７２Ａ及びガスノズル７３Ａは共通のノズルホルダ７４Ａに取り付けられている。ノズルホルダ７４Ａは、リニアアクチュエータ７５Ａ、例えばシリンダモータに取り付けられている。リニアアクチュエータ７５Ａを駆動することにより、ノズル７１Ａ〜７３ＡからウエハＷ上への処理流体の供給位置をウエハＷ半径方向に移動させることができる。
【００２６】
図２に示すように、ノズル７１Ａ〜７３Ａは、ガス供給ノズル５よりもウエハＷの半径方向外側に設けられている。各ノズル７１Ａ〜７３Ａには、各々に接続された図示しない処理流体供給機構から上記の処理流体が供給される。各処理流体供給機構はそれぞれ、タンク等の処理流体の供給源と、処理流体供給源からノズルに処理流体を供給する管路と、管路に設けられ開閉弁、流量調整弁等の流れ制御デバイスにより構成することができる。
【００２７】
処理流体供給部７Ｂは、処理流体供給部７Ａと実質的に同一の構成要素、すなわち、薬液ノズル７１Ｂと、リンスノズル７２Ｂと、ガスノズル７３Ｂと、ノズルホルダ７４Ｂとを有する。ノズル７１Ｂ〜７３Ｂも、ガス供給ノズル５よりもウエハＷの半径方向外側に設けられている。ノズルホルダ７４Ｂは、ノズルホルダ７４Ａと同様に、リニアアクチュエータ７５Ｂにより、ウエハ半径方向に移動させることができる。ウエハＷの円周方向に関するノズル７１Ｂ〜７３Ｂの並び順は、ノズル７１Ａ〜７３Ａと逆である。また、各ノズル７１Ｂ〜７３Ｂからは、吐出方向がウエハの逆回転方向の成分を持つように処理流体が吐出される。つまり、概略的に述べると、処理流体供給部７Ｂは、処理流体供給部７Ａを概ね鏡像反転した構成を有している。本実施形態では、薬液ノズル７１Ａから酸性の薬液が供給され、薬液ノズル７１Ｂからはアルカリ性の薬液が供給される。薬液及びリンス液は、処理液の一例であり、ノズル７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ及び７２Ｂは、処理液供給ノズルの一例である。
【００２８】
また、図３に示すように、カップ体２の内周側部分２１において、ガス吐出口２１３のさらに外側には、複数の（図では１つだけ表示されている）処理液吐出口２２が円周方向に関して異なる位置に形成されている。各処理液吐出口２２は、ウエハＷの下面周縁部に向けて、ウエハＷの外方に向けてかつ斜め上向きに処理液を吐出する。複数の処理液吐出口２２のうちの少なくとも一つからは、薬液ノズル７１Ａから吐出される薬液と同じ薬液を吐出することができる。少なくとも他の一つの処理液吐出口２２からは、薬液ノズル７１Ｂから吐出される薬液と同じ薬液を吐出することができる。少なくとも他の一つの処理液吐出口２２からは、リンスノズル７２Ａ、７２Ｂから吐出されるリンス液と同じリンス液を吐出することができる。各処理液吐出口２２には、各ノズル７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂと同様の図示しない処理流体供給機構が接続されている。
【００２９】
図１に概略的に示すように、液処理装置１は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）８を有している。コントローラ８は、液処理装置１の全ての機能部品（例えば、回転駆動機構４６、昇降機構６、真空ポンプ４２、各種処理流体供給機構等）の動作を制御する。コントローラ８は、ハードウエアとして例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラム及び処理レシピ等）とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、又はＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。このような記憶媒体が図１において参照符号８１で示されている。プロセッサ８２は必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体８１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ８制御の下で液処理装置１の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。
【００３０】
ここで、図５〜図７を参照しながら、ガス供給ノズル５の作用について説明する。上記のように、スリット５２１は、ウエハＷの周縁部Ｗｐの内周端Ｗｉよりも半径方向内側で、ウエハＷに近づくに従って半径方向外側に向かうように形成されている。従って、図５に示すように、スリット５２１から吐出されたガスは、ウエハＷの上面に垂直に向かう方向と半径方向外側に向かう方向とを合成した方向に進行する。このとき、吐出されたガス自体の気流１０１が発生する。また、このような気流１０１が発生すると、コアンダ効果により気流１０１の周囲の空気が巻き込まれ、コアンダ効果による気流１０２が発生する。特に、例えば５０Ｌ／分〜５００Ｌ／分程度の流量で吐出されている場合、大きな気流１０２を発生させることができる。コアンダ効果は噴流が粘性の効果により周りの流体を引き込むことによって起きる現象である。更に、ウエハＷの回転によって生じる旋回流の気流１０３も発生する。そして、これらの気流１０１、１０２及び１０３は、いずれもウエハＷの上面に沿ってウエハＷの半径方向外側に向かう。従って、図６に示すように、ウエハＷの周縁部Ｗｐの上面上には、ウエハＷの半径方向外側に向かう、気流１０１、１０２及び１０３を合成した強力な気流１０４が生じる。このようにして、ガス供給ノズル５はエアカーテンを生成することができる。
【００３１】
従って、図７に示すように、スリット５２１の延長線５２２がウエハＷの上面と交わる位置（気流１０１がウエハＷに接する接地位置５２３）を内周縁Ｗｉ又はその内側とすることで、周縁部Ｗｐで飛散したミスト９９をウエハＷの外部に放出し続けることができる。また、外部に放出されたミスト９９の一部は流体受け面２６１によって跳ね返り得るが、跳ね返ってきたミスト９９は、ウエハＷに到達する前にエアカーテンに乗って、再度外部に放出される。従って、薬液又はリンス液のミスト９９のウエハＷへの再付着を著しく低減し、パーティクルの発生をより確実に抑制することができる。例えば、周縁部Ｗｐの内周端Ｗｉと気流１０１の接地位置５２３との間の距離は２ｍｍ以下とする。ウエハＷにもよるが、周縁部Ｗｐの幅は一般的に１ｍｍ〜３ｍｍであるため、ウエハＷの外周端Ｗｅと気流１０１の接地位置５２３との間の距離は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍとする。
【００３２】
また、図８に示すように、昇降機構６を用いてガス供給ノズル５のウエハＷの上面からの高さを調整することにより接地位置５２３を制御することができる。ウエハＷのサイズが同一であっても、周端部Ｗｐの幅がウエハＷによって相違することがある。例えば、図８（ａ）における周端部Ｗｐの幅は、図８（ｂ）における周端部Ｗｐの幅よりも小さい。このような場合であっても、ガス供給ノズル５の高さの調整によって、接地位置５２３を調整できるため、平面視でのガス供給ノズル５とウエハＷとの位置関係を維持したまま、内周縁Ｗｉと接地位置５２３との間の距離を適切に制御することができる。図８（ａ）、（ｂ）に示す例では、内周縁Ｗｉと接地位置５２３との間の距離を０ｍｍとしているが、この距離は、例えば２ｍｍ以下とすることができる。
【００３３】
また、例えば、後述のように、処理中に、周端部Ｗｐの範囲内で薬液ノズル７１Ａ、７１ＢをウエハＷ半径方向に往復移動させることがある。このような場合でも、接地位置５２３を制御することによって、薬液がウエハＷに到達する位置と接地位置５２３との間の距離を適切に制御すること、例えば一定に保持することができる。
【００３４】
なお、スリット部５２の下端のウエハＷの上面からの高さは特に限定されないが、薬液、リンス液のミスト９９が気流１０１、１０２及び１０３が及ばない経路を通ってスリット部５２に向かうこともあり得る。従って、このようなミスト９９が生じてもスリット部５２に到達しにくい高さであることが好ましい。スリット部５２の下端のウエハＷの上面からの高さは、例えば５ｍｍ〜１０ｍｍであり、この範囲内で昇降機構６によりガス供給ノズル５を鉛直方向に駆動できることが好ましい。また、例えば、ガス供給ノズル５の上下方向に駆動できる距離は、例えば３ｍｍ〜５ｍｍとする。
【００３５】
薬液を用いた処理は化学反応によるものであるため、反応効率の向上には、周縁部Ｗｐの温度を高く維持しておくことが好ましい。このため、ウエハ保持部３に設けられたウエハ加熱用ヒータ（図示せず）やガス吐出口２１２、２１３から吐出されるホットＮ２ガスによりウエハＷが加熱される。例えば、ウエハ保持部３に設けられたヒータ近傍におけるウエハＷの温度は９０℃程度である。その一方で、薬液は２０℃〜２５℃の温度で周縁部Ｗｐに供給され、薬液の蒸発時の気化熱により周縁部Ｗｐが冷却される。このため、化学反応時の周縁部Ｗｐは５０℃程度となる。ウエハ加熱用ヒータやヒータ２１６の出力を高めることも考えられるが、一般にシリコン等のウエハＷの熱伝導率があまり高くないため、ウエハ加熱用ヒータやヒータ２１６の出力を高くしても周縁部Ｗｐの温度を十分に高めることは困難である。これに対し、本実施形態では、ガス供給ノズル５内のヒータ５１６で加熱したガスを、スリット部５２から周縁部Ｗｐに供給することができる。従って、本実施形態によれば、化学反応を生じさせたい周縁部Ｗｐを直接的に継続して加熱することができ、容易に周縁部Ｗｐを所望の温度に維持することができる。また、ウエハ加熱用ヒータの出力を高めた場合、周囲の部品等に温度負荷がかかり、部品が劣化しやすくなるおそれがあるが、ヒータ５１６で加熱したガスを用いる場合は、このような部品の劣化を避けることができる。
【００３６】
次に、上記コントローラ８の制御の下で行われる液処理装置１の動作について説明する。この液処理装置１の動作は基板処理方法の一例である。
【００３７】
［ウエハ搬入及び保持］
まず、昇降機構６によりガス供給ノズル５を退避位置（図１より上方の位置であって、ガイド支柱６２の上端付近の位置）に位置させるとともに、カップ昇降機構のリフタ６５によりカップ体２を下降させる。次いで、ハウジング１１のシャッター１２を開いて図示しない外部のウエハ搬送機構の搬送アーム（図示せず）をハウジング１１内に進入させ、搬送アームにより保持されたウエハＷをウエハ保持部３の真上に位置させる。次いで、搬送アームをウエハ保持部３の上面より低い位置まで降下させて、ウエハＷをウエハ保持部３の上面に載置する。次いで、ウエハ保持部３によりウエハを吸着する。その後、空の搬送アームをハウジング１１内から退出させる。次いで、カップ体２を上昇させ図１に示す位置に戻すとともに、ガス供給ノズル５を図１に示す処理位置まで降下させる。以上の手順により、ウエハＷの搬入及びウエハ保持部３によるウエハＷの保持が完了し、図１に示す状態となる（以上、図９のステップＳ１）。
【００３８】
［エアカーテンの生成］
次に、ガス供給ノズル５を動作させ、ウエハＷの周端部Ｗｐの上面上を流れるエアカーテンを生成する（図９のステップＳ２）。以降、ガス供給ノズル５を停止させるまで、エアカーテンの生成を継続する。
【００３９】
［酸性薬液を用いた第１薬液処理］
次に、ウエハに対する第１薬液処理が行われる。ウエハＷを所定速度で反時計回り方向に回転させ（図９のステップＳ３）、また、カップ体２のガス吐出口２１２、２１３からホットＮ２ガスを吐出させて、ウエハＷ、特に被処理領域であるウエハＷ周縁部を薬液処理に適した温度まで加熱する。例えば、ウエハＷの回転速度は１５００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍの間の適当な回転速度とし、周縁部の温度は６０℃〜８０℃の間の適当な温度とする。なお、ウエハＷの加熱を必要としない薬液処理を行う場合には、ヒータ２１６を動作させずに常温のＮ２ガスを吐出してもよい。ウエハＷが十分に加熱されたら、ウエハＷを回転させたままで薬液ノズル７１Ａから酸性の薬液（例えばフッ酸）をウエハＷの上面（デバイス形成面）の周縁部に供給し、ウエハ上面周縁部にある不要な膜を除去する。同時に、薬液用の処理液吐出口２２から薬液ノズル７１Ａから供給される薬液と同じ薬液をウエハＷの下面周縁部に供給し、ウエハ下面周縁部にある不要な膜を除去する。ウエハＷの上下面に供給された薬液は遠心力により外方に拡がりながら流れ、除去された物質と一緒にウエハＷの外方に流出し、カップ体２により回収される。なお、薬液処理を行っている際に、必要に応じてリニアアクチュエータ７５Ａを駆動して薬液を吐出している薬液ノズル７１ＡをウエハＷ半径方向に往復移動させることにより、処理の均一性を向上させることができる。薬液ノズル７１ＡをウエハＷ半径方向に往復移動させる場合、上述のように、昇降機構６によりガス供給ノズル５の高さを調節し、薬液がウエハＷに到達する位置と気流１０１の接地位置５２３との間の距離を制御することができる（以上、図９のステップＳ４）。
【００４０】
［第１リンス処理］
所定時間薬液処理を行った後、引き続きウエハＷの反時計回り方向の回転（回転速度は変更してもよい）及びガス吐出口２１２、２１３からのホットＮ２ガスの吐出を継続する。そして、これらの回転及び吐出を継続したまま、薬液ノズル７１Ａ及び薬液用の処理液吐出口２２からの薬液の吐出を停止して、リンスノズル７２Ａ及びリンス液用の処理液吐出口２２からリンス液（ＤＩＷ）をウエハＷの周縁部に供給し、リンス処理を行う。このリンス処理により、ウエハＷの上下面に残存する薬液及び反応生成物等が洗い流される。ウエハＷが冷えることを防止する観点から、第１リンス処理で用いるリンス液は、ホットＤＩＷ（加熱されたＤＩＷ）であることが好ましい（以上、図９のステップＳ５）。
【００４１】
［アルカリ性薬液を用いた第２薬液処理］
次に、ウエハに対する第２薬液処理が行われる。まず、ウエハＷの回転方向を逆にして、ウエハＷを所定速度（例えば１５００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍの間の適当な回転速度）で時計回り方向に回転させる（以上、図９のステップＳ６）。引き続きカップ体２のガス吐出口２１２、２１３からホットＮ２ガスを吐出させ、薬液ノズル７１Ｂからアルカリ性の薬液（例えばＳＣ１）をウエハＷの上面（デバイス形成面）の周縁部に供給し、ウエハ上面周縁部にある汚染物質を除去する。同時に、薬液用の処理液吐出口２２から薬液ノズル７１Ｂから供給される薬液と同じ薬液をウエハＷの下面周縁部に供給し、ウエハ下面周縁部にある汚染物質を除去する。この第２薬液処理を行うときにも、第１薬液処理を行うときと同様に、薬液ノズル７１ＢをウエハＷ半径方向に往復移動させることが好ましい。薬液ノズル７１ＢをウエハＷ半径方向に往復移動させる場合、上述のように、昇降機構６によりガス供給ノズル５の高さを調節し、薬液がウエハＷに到達する位置と気流１０１の接地位置５２３との間の距離を制御することができる（以上、図９のステップＳ７）。
【００４２】
［第２リンス処理］
所定時間薬液処理を行った後、引き続きウエハＷの時計回り方向の回転（回転速度は変更してもよい）及びガス吐出口２１２、２１３からのＮ２ガスの吐出を継続する。そして、これら回転及び吐出を継続したまま、薬液ノズル７１Ｂ及び薬液用の処理液吐出口２２からの薬液の吐出を停止して、リンスノズル７２Ｂ及びリンス液用の処理液吐出口２２からリンス液（ＤＩＷ）をウエハＷの周縁部に供給し、リンス処理を行う。このリンス処理により、ウエハＷの上下面に残存する薬液及び反応生成物等が洗い流される（以上、図９のステップＳ８）。
【００４３】
［乾燥処理］
所定時間第２リンス処理を行った後、引き続きウエハＷの時計回り方向の回転（回転速度は増加させることが好ましい）及びガス吐出口２１２、２１３からのＮ２ガスの吐出を継続する。そして、これら回転及び吐出を継続したまま、リンスノズル７２Ｂ及びリンス液用の処理液吐出口２２からのリンス液の吐出を停止して、ガスノズル７３Ｂから乾燥用ガス（Ｎ２ガス）をウエハＷの周縁部に供給し、乾燥処理を行う。以上により一枚のウエハＷに対する一連の処理が終了する（以上、図９のステップＳ９）。
【００４４】
［エアカーテンの消滅］
次に、ガス供給ノズル５の動作を停止させ、エアカーテンを消滅させる（図９のステップＳ１０）。
【００４５】
［ウエハ解放及び搬出］
その後、ガス供給ノズル５を上昇させて退避位置に位置させるとともにカップ体２を下降させる。次いで、ハウジング１１のシャッター１２を開いて図示しない外部のウエハ搬送機構の搬送アーム（図示せず）をハウジング１１内に進入させ、空の搬送アームをウエハ保持部３に保持されたウエハＷの下方に位置させる。続いて、空の搬送アームを上昇させ、ウエハＷの吸着を停止することによりウエハＷを解放したウエハ保持部３から搬送アームがウエハＷを受け取る。その後、ウエハを保持した搬送アームがハウジング１１内から退出する。以上により、１枚のウエハに対する液処理装置における一連の手順が終了する（以上、図９のステップＳ１１）。次に処理すべきウエハＷがある場合には（図９のステップＳ１２のＹ）、次のウエハＷに対してステップＳ１からの一連のステップ（処理）を行う。
【００４６】
液処理装置１の通常運転中は、清浄空気導入ユニット１４は常時動作している。また、前述したように、液処理装置１の通常運転中には、排気路２４５を介してカップ体２の内部空間が常時吸引され、内側の凹部２４２内の圧力がカップ体２の外側のハウジング１１内の圧力よりも低く維持されている。従って、液処理装置１の通常運転中は、カップ体２の上方からガス（通常は清浄空気）がカップ体２の排気流路２７に流入している。また、ウエハＷが回転しているときには、ウエハＷの上面の近傍にある清浄空気が、ウエハＷの回転の影響を受けてウエハＷの上面の近傍を通ってウエハＷの外方に向かって流れ、旋回流となってカップ体２の排気流路２７に流入する。
【００４７】
上述したウエハＷの上面側のガスの流れに加えて、ウエハＷの下面側には、ガス吐出口２１２、２１３からウエハＷの下面に沿ってウエハＷの外方に向けて流れた後に排気流路２７に流入するＮ２ガスの流れが形成されている。
【００４８】
第１薬液処理、第１リンス処理、第２薬液処理及び第２リンス処理の実行中、上記のように、ノズル７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂから吐出された薬液又はリンス液のミスト９９が生じる。ウエハＷの上面へのミスト９９の再付着を直接的に抑制するために、カバー部材を設けることも考えられる。しかし、カバー部材に付着したミスト９９がウエハＷに落下し、パーティクルが発生するおそれがある。これに対し、本実施形態では、ガス供給用のスリット部５２からのガスの吐出によって、図６に示すように、半径方向外向きの気流１０４が発生し、この気流１０４に乗ったミスト９９は排気流路２７へと運ばれる。従って、本実施形態によれば、薬液又はリンス液のミスト９９のウエハＷへの再付着を著しく低減し、パーティクルの発生をより確実に抑制することができる。
【００４９】
なお、各ノズル７１Ａ〜７３Ａ、７１Ｂ〜７３Ｂからの処理流体の吐出方向は特に限定されないが、ウエハＷの上面に向かう方向の成分と、処理時のウエハＷの回転方向と同じ方向の成分と、半径方向外側の成分と、を有する方向を吐出方向とすることが好ましい。これにより、ミスト９９をより一層排気流路２７へと放出しやすくなる。
【００５０】
スリット部５２の構造に関し、図４に示す例ではヒータ５１６がセラミックの筐体５３内に設けられているが、図１０に示すように、ヒータ５１６が筐体５３の外面に取り付けられていてもよい。
【００５１】
図１１に示すように、ガス供給ノズル５を円周方向に沿って複数に分割し、分割して得られる領域毎にスリット部５２から吐出されるガスの流量若しくは温度又はこれらの両方を相違させてもよい。図１１に示す例では、リング状のガス供給ノズル５が、ノズルホルダ７４Ａ及び７４Ｂにより２分割された円弧のうちで短い方と重なる第１の領域５３１、長い方に重なる領域を２等分して得られる第２の領域５３２及び第３の領域５３３に分割されている。つまり、リング状のガス供給ノズル５が円周方向に沿って３つの領域に分割されている。
【００５２】
領域毎にガスの流量を相違させる場合は、例えば、エアバッファ室５１２を隣り合う領域間で仕切り、各領域に独立したエア供給ラインを設け、独立して流量調整弁の開度を制御することができる。ミスト９９の飛散の程度はウエハＷの回転方向に沿って一様ではなく、薬液、リンス液を吐出するノズルに近い領域ほどミスト９９が多く飛散する。従って、このノズルに近い領域では、ガスの流量を大きくし、ノズルから離れた領域では、ガスの流量を小さくすることで、効率よくミスト９９を排出することができる。
【００５３】
領域毎にガスの温度を相違させる場合は、例えば、各領域に独立したヒータ５１６及び温度センサ５１７を設け、独立してヒータ５１６の温度を制御することができる。周縁部Ｗｐの温度はウエハＷの回転方向に沿って一様ではなく、薬液、リンス液を吐出するノズルに近い領域ほど温度が下がりやすい。従って、このノズルに近い領域では、ガスの温度を高くし、ノズルから離れた領域では、ガスの温度を低くすることで、効率よく周縁部Ｗｐの温度を制御することができる。
【００５４】
なお、ガス供給ノズル５を円周方向に沿って分割する数は限定されず、２分割であってもよく、４分割以上であってもよい。
【００５５】
図１２に示すように、ノズル７１Ａ〜７３Ａ、７１Ｂ〜７３Ｂの近傍において、ガス供給ノズル５にスリット５２１が形成されていなくてもよい。この場合、図１３に示すように、周縁部Ｗｐの上面上の気流１０４は、ノズル７１Ａ〜７３Ａ、７１Ｂ〜７３Ｂの直下には存在しなくなる。ノズル７１Ａ、７２Ａ、７１Ｂ、７２Ｂから吐出された薬液、リンス液が周縁部Ｗｐに到達するまでに気流１０４の影響を受けることが懸念される場合には、このような構成とすることで、気流１０４の影響を抑制することができる。また、例え、気流１０４が欠けている部分からミスト９９が周縁部Ｗｐ上に落下したとしても、ウエハＷは高速で回転しているため、当該ミスト９９はパーティクルを生成する前に強力な気流１０４により半径方向外側に飛散される。従って、ミスト９９の付着に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。
【００５６】
なお、ガス供給ノズル５よりも内側に、ガス供給ノズル５と同様の構成で小径の第２のガス供給ノズルが設けられていてもよい。第２のガス供給ノズルは１つでもよく、２つ以上でもよい。例えば、ガス供給ノズル５から吐出されるガスの流量及び第２のガス供給ノズルから吐出されるガスの流量を互いに独立して制御することができる。
【００５７】
この液処理装置に１により実施される液処理は、上記のものに限定されるものではない。例えば、薬液は上述したＨＦ及びＳＣ−２に限らず、公知の任意の薬液であってもよい。また、ウエハＷに供給される薬液は一種類でも構わない。また、処理対象の基板は、半導体ウエハに限らず、周縁部の洗浄が必要な各種の円形基板、例えばガラス基板、セラミック基板等であってもよい。
【００５８】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００５９】
Ｗ  基板（半導体ウエハ）
２  カップ体
３  ウエハ保持部
４４  回転軸
４５  軸受ケーシング
４６  回転駆動機構
５  ガス供給ノズル
５１  ガス貯留部
５１１  供給口
５１２  エアバッファ室
５１３  熱交換器
５１６  ヒータ
５１７  温度センサ
５２  スリット部
５２１  スリット
５２２  延長線
５２３  接地位置
６  昇降機構
７Ａ、７Ｂ  処理流体供給部
７１Ａ、７１Ｂ  薬液ノズル
７２Ａ、７２Ｂ  リンスノズル
８  コントローラ
９９  ミスト
１０１、１０２、１０３、１０４  気流
【図１】
2020065012.tif 000003
【図２】
2020065012.tif 000004
【図３】
2020065012.tif 000005
【図４】
2020065012.tif 000006
【図５】
2020065012.tif 000007
【図６】
2020065012.tif 000008
【図７】
2020065012.tif 000009
【図８】
2020065012.tif 000010
【図９】
2020065012.tif 000011
【図１０】
2020065012.tif 000012
【図１１】
2020065012.tif 000013
【図１２】
2020065012.tif 000014
【図１３】
2020065012.tif 000015