(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の表面に処理液を供給して液処理を行う液処理装置において、
液処理が行われる筐体と、
この筐体内で被処理基板を保持して鉛直軸周りに回転させるための回転保持部と、
この回転保持部に保持されて回転する被処理基板の表面に処理液を供給するための処理液供給ノズルと、
前記回転保持部の周囲に設けられたカップと、
前記液処理に適した処理雰囲気を形成するために、前記回転保持部に保持された被処理基板に対向する位置に配置され、前記被処理基板の表面全体を流れ、カップに流入する第１の気体の下降流を形成するための第１の気体供給部と、
この第１の気体の下降流の外方領域に、前記第１の気体とは異なる第２の気体の下降流であって、前記被処理基板の表面よりも外方側を流れる下降流を形成するための第２の気体供給部と、を備え、
前記第１の気体供給部及び第２の気体供給部は、前記筐体の天井部に設けられ、前記第１の気体供給部からは、被処理基板を回転させることによって当該被処理基板の回転中心から周縁部へ向けて流れる気流の流量以上の第１の気体が供給されることを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記第１の気体供給部から供給される第１の気体の流出速度と、第２の気体供給部から供給される第２の気体の流出速度とが一致していることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
【請求項３】
前記第１の気体供給部は、第１の気体の下降流と第２の気体の下降流とを切り替えて形成するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
【請求項４】
前記第１の気体供給部は、第１の気体の下降流の形成と、第１の気体の供給の停止とを切り替えて実行するように構成され、前記第２の気体供給部は、第１の気体供給部が第１の気体の供給を停止したとき、当該第１の気体の減少量に対応する流量だけ第２の気体を増加させて、前記被処理基板の表面に流れ込む下降流を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
【請求項５】
前記第１の気体供給部は、前記第１の気体の下降流を形成する位置と、退避位置との間で移動可能に構成され、
前記第２の気体供給部は、第１の気体供給部が退避位置にあるときは、第１の気体の下降流に代わって、被処理基板の表面全体に向かう第２の気体の下降流を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
【請求項６】
前記被処理基板は円形基板であり、前記第１の気体供給部は、直径１００ｍｍ以上、被処理基板の直径以下の直径を持つ円形の吐出口を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項７】
前記吐出口には、吐出口の全体から均一な流速で第１の気体を供給するために、多数の孔部が形成された整流板が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液処理装置。
【請求項８】
前記第１の気体は、ドライエアまたは不活性ガスであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項９】
被処理基板の表面に処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
被処理基板を保持して鉛直軸周りに回転させる工程と、
この回転する被処理基板の表面に処理液を供給する工程と、
前記液処理に適した処理雰囲気を形成するために、被処理基板の上方から第１の気体を供給し、前記回転する被処理基板の表面を回転中心から周縁部に向かって流れる第１の気体の下降流を形成する工程と、
この第１の気体の下降流の外方領域に、前記第１の気体とは異なる第２の気体の下降流であって、前記被処理基板の表面よりも外方側を流れる下降流を形成する工程と、を含み、前記第１の気体の下降流には、被処理基板を回転させることによって当該被処理基板の回転中心から周縁部へ向けて流れる気流の流量以上の第１の気体が含まれていることを特徴とする液処理方法。
【請求項１０】
前記第１の気体は、被処理基板の回転に伴う基板周縁部へ気流の流れを乱さないように供給されることを特徴とする請求項９に記載の液処理方法。
【請求項１１】
前記第１の気体と第２の気体は、第１の気体の下降流に、第２の気体が混じらないように供給されることを特徴とする請求項９または１０のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１２】
前記第１の気体の下降流の流速と、第２の気体の下降流の流速とが一致していることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１３】
前記第１の気体の下降流と切り替えて、回転する被処理基板の表面を回転中心から周縁部に向かって流れる第２の気体の下降流を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１４】
第１の気体の下降流の形成と切り替えて、第１の気体の供給を停止する工程と、前記第１の気体の供給を停止したとき、当該第１の気体の減少量に対応する流量だけ第２の気体を増加させて、前記被処理基板の表面に流れ込む下降流を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１５】
前記第１の気体は、ドライエアまたは不活性ガスであることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１６】
被処理基板の表面に処理液を供給して液処理を行う液処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項９ないし１５のいずれか一つに記載された液処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板の液処理が行われる周囲の雰囲気を調節する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の中には、半導体ウエハ（以下、ウエハという）などの被処理基板に対して液処理を行う工程がある。液処理としては、洗浄液によるウエハの洗浄などが挙げられる。この種の処理に使用される液処理ユニットは、例えば処理液を受け止めるカップと、カップ内に設けられたスピンチャックなどの回転保持部と、基板に処理液を供給する処理液供給ノズルと、を備えている。そしてウエハの洗浄を行う場合には、複数種類の処理液が用意されており、予め設定された順番に各種の処理液が回転するウエハの表面に供給されることにより液処理が実行される。
【０００３】
こうした液処理を実行するスピンチャックやカップなどは、共通の筐体内に収められて外部の雰囲気から隔離されている。そしてこの筐体の上部にあるＦＦＵ（Fan Filter Unit）から供給された清浄空気により筐体内に清浄空気の下降流（ダウンフロー）が形成されていて、ウエハの搬入出動作や液処理の実行に伴うパーティクルやミストの巻き上げを抑制し、ウエハ及び筐体内を清浄な状態に保っている。
【０００４】
一方、洗浄処理においては、アルカリ性や酸性の処理液をウエハに供給し、ＤＩＷ（DeIonized Water）などのリンス液でリンス洗浄した後、ＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）を供給することにより、ウエハ表面に残っている液体をＩＰＡと共に除去するＩＰＡ乾燥が行われる。このとき、ウエハ周囲の雰囲気の湿度を低く抑える必要がある。
【０００５】
また、銅などの金属配線が形成されたウエハの表面に対して行われる液処理では、金属配線の酸化を防ぐためにウエハ表面の酸素濃度を低減することが要求される場合もある。
【０００６】
この点に関し、例えば特許文献１には、基板の被処理面の全面を覆うように装置内全体に不活性ガスのダウンフローを形成することにより、リンス液や自然酸化膜にパーティクルが取り込まれることに起因するウォーターマークの発生を抑制する技術が記載されている。しかしながら液処理を行う装置内の全体に不活性ガスを供給することは液処理コストを上昇させる要因となる。
【０００７】
一方、特許文献２には、被処理体の下面および側面に処理液を供給して当該部のエッチング処理を行う液処理装置において、被処理体の上面側を覆うようにトッププレートを設け、このトッププレートの中央部から被処理体の上面に向けて不活性ガスを供給することにより、被処理体の上面側への処理液の回り込みを防ぐ技術が記載されている。しかしながら当該液処理装置は被処理体の下面や側面に対して液処理を行う装置であり、被処理体の上面全体の液処理を行う場合には、処理液の供給ノズルとトッププレートとの干渉を避けるために特別な処理液の供給機構が必要となる。また、搬入出時などの際に、被処理体とトッププレートとが干渉しないように、トッププレートと被処理体を保持する基体とを相対的に接離させる移動機構も必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１７４００６号公報：請求項１、図１
【特許文献２】特開２０１０−  ２８０５９号公報：請求項４、段落００２１、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、簡素な手法で被処理基板の表面に、低湿度雰囲気や低酸素雰囲気など、行われる液処理に適した処理雰囲気を形成することが可能な液処理装置、液処理方法およびこの方法を記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る液処理装置は、被処理基板の表面に処理液を供給して液処理を行う液処理装置において、
液処理が行われる筐体と、
この筐体内で被処理基板を保持して鉛直軸周りに回転させるための回転保持部と、
この回転保持部に保持されて回転する被処理基板の表面に処理液を供給するための処理液供給ノズルと、
前記回転保持部の周囲に設けられたカップと、
前記液処理に適した処理雰囲気を形成するために、前記回転保持部に保持された被処理基板に対向する位置に配置され、前記被処理基板の表面全体を流れ、カップに流入する第１の気体の下降流を形成するための第１の気体供給部と、
この第１の気体の下降流の外方領域に、前記第１の気体とは異なる第２の気体の下降流であって、前記被処理基板の表面よりも外方側を流れる下降流を形成するための第２の気体供給部と、を備え、
前記第１の気体供給部及び第２の気体供給部は、前記筐体の天井部に設けられ、前記第１の気体供給部からは、被処理基板を回転させることによって当該被処理基板の回転中心から周縁部へ向けて流れる気流の流量以上の第１の気体が供給されることを特徴とする。
【００１１】
前記液処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記第１の気体供給部から供給される第１の気体の流出速度と、第２の気体供給部から供給される第２の気体の流出速度とが一致していること。  
（ｂ）前記第１の気体供給部は、第１の気体の下降流と第２の気体の下降流とを切り替えて形成するように構成されていること。  
（ｃ）前記第１の気体供給部は、第１の気体の下降流の形成と、第１の気体の供給の停止とを切り替えて実行するように構成され、前記第２の気体供給部は、第１の気体供給部が第１の気体の供給を停止したとき、当該第１の気体の減少量に対応する流量だけ第２の気体を増加させて、前記被処理基板の表面に流れ込む下降流を形成するように構成されていること。  
（ｄ）前記第１の気体供給部は、前記第１の気体の下降流を形成する位置と、退避位置との間で移動可能に構成され、前記第２の気体供給部は、第１の気体供給部が退避位置にあるときは、第１の気体の下降流に代わって、被処理基板の表面全体に向かう第２の気体の下降流を形成するように構成されていること。  
（ｅ）前記被処理基板は円形基板であり、前記第１の気体供給部は、直径１００ｍｍ以上、被処理基板の直径以下の直径を持つ円形の吐出口を有すること。また、この吐出口には、吐出口の全体から均一な流速で第１の気体を供給するために、多数の孔部が形成された整流板が設けられていること。  
（ｆ）前記第１の気体は、ドライエアまたは不活性ガスであること。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、液処理が行われる被処理基板の表面全体に向かって、液処理に適した処理雰囲気を形成するための第１の気体の下降流を形成し、この第１の気体の下降流の外方領域に、第１の気体とは異なる第２の気体の下降流を形成する。このため、行われる液処理に適した処理雰囲気を被処理基板の表面全体に局所的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係わる液処理システムの外観斜視図である。
【図２】前記液処理システムの横断平面図である。
【図３】前記液処理システムに設けられている液処理ユニットの縦断側面図である。
【図４】前記液処理ユニットの内部構成を示す一部破断斜視図である。
【図５】前記液処理ユニットに設けられている第１の気体供給部の分解斜視図である。
【図６】前記第１の気体供給部の縦断側面図である。
【図７】鉛直軸周りに回転するウエハの上方に形成される気流の流れを示す説明図である。
【図８】液処理期間中における前記処理ユニット内の気体の流れを示す説明図である。
【図９】ウエハに供給される処理液の種類と第１の気体供給部から供給される気体の種類との対応関係を示すタイムチャートである。
【図１０】前記第１の気体供給部の他の例を示す縦断側面図である。
【図１１】昇降式の第１の気体供給部を備えた液処理ユニットの第１の説明図である。
【図１２】昇降式の第１の気体供給部を備えた液処理ユニットの第２の説明図である。
【図１３】第１の気体供給部の配置高さを変えた液処理ユニットである。
【図１４】流量調節弁を備えた第１の気体供給部の構成例を示す説明図である。
【図１５】ＦＦＵを備えた第１の気体供給部の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、被処理基板であるウエハＷの表裏両面の洗浄を行う液処理ユニットに対し、本発明の液処理装置を適用した実施の形態について説明する。図１の外観斜視図、図２の横断平面図に示すように、前記液処理ユニット２を搭載した液処理システム１は、複数のウエハＷを収容したＦＯＵＰ１００を載置する載置ブロック１１と、載置ブロック１１に載置されたＦＯＵＰ１００からのウエハＷの搬入・搬出を行う搬入出ブロック１２と、搬入出ブロック１２と後段の液処理ブロック１４との間でウエハＷの受け渡しを行う受け渡しブロック１３と、ウエハＷに液処理を施すための液処理ブロック１４とを備えている。載置ブロック１１を手前としたとき、載置ブロック１１、搬入出ブロック１２、受け渡しブロック１３、液処理ブロック１４は、手前側からこの順に、隣接して設けられている。
【００１５】
載置ブロック１１は、複数のウエハＷを水平状態で収容するＦＯＵＰ１００を載置台１１１上に載置する。搬入出ブロック１２は、ウエハＷの搬送を行う。受け渡しブロック１３は、ウエハＷの受け渡しを行う。搬入出ブロック１２および受け渡しブロック１３は、筐体内に収められている。
【００１６】
搬入出ブロック１２は、第１のウエハ搬送機構１２１を有している。第１のウエハ搬送機構１２１は、ウエハＷを保持する搬送アーム１２２、および搬送アーム１２２を前後に移動させる機構を有している。また第１のウエハ搬送機構１２１は、ＦＯＵＰ１００の配列方向に延びる水平ガイド１２３（図２参照）に沿って移動する機構、垂直方向に設けられた不図示の垂直ガイドに沿って移動する機構、水平面内で搬送アーム１２２を回転させる機構を有している。この第１のウエハ搬送機構１２１により、ＦＯＵＰ１００と受け渡しブロック１３との間でウエハＷが搬送される。
【００１７】
受け渡しブロック１３は、ウエハＷを載置可能な受け渡し棚１３１を有している。受け渡しブロック１３では、この受け渡し棚１３１を介して搬入出ブロック１２、液処理ブロック１４の搬送機構間（既述の第１のウエハ搬送機構１２１および後述する第２のウエハ搬送機機構１４３）でウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。
【００１８】
液処理ブロック１４は、複数の液処理ユニット２が配置された液処理部１４１と、ウエハＷの搬送が行われる搬送部１４２とを筐体内に収めた構成となっている。搬送部１４２は、受け渡しブロック１３との接続部を基端として、前後方向に伸びる空間内に第２のウエハ搬送機機構１４３を配置してなる。第２のウエハ搬送機機構１４３は、ウエハＷを保持する搬送アーム１４４、および搬送アーム１４４を前後に移動させる機構を有している。
【００１９】
また、第２のウエハ搬送機機構１４３は、前後方向に伸びる水平ガイド１４５（図２参照）に沿って移動する機構、垂直方向に設けられた垂直ガイド１４６に沿って移動する機構、水平面内で搬送アーム１４４を回転させる機構を有している。この第２のウエハ搬送機機構１４３により、既述の受け渡し棚１３１と各液処理ユニット２との間でウエハＷの搬送が行われる。図１に示した１４７は、液処理ブロック１４の空間内に清浄空気を供給するＦＦＵである。図２に示すように液処理部１４１には、搬送部１４２を形成する空間が伸びる方向に沿って、複数台、例えば各々５台、合計１０台の液処理ユニット２が横方向に並べて配置されている。
【００２０】
各液処理部１４１内に設けられている液処理ユニット２の構成について図３を参照しながら説明する。液処理ユニット２はスピン処理により、１枚ずつウエハＷの液処理を行う枚葉式のユニットとして構成されている。液処理ユニット２は、筐体内に形成された処理空間２１と、この処理空間２１の上部（筐体の天井部）に設けられた気体供給部２０とで構成されている。処理空間２１は、ウエハＷを保持する回転プレート３３と、この回転プレート３３を裏面（下面）側から支持し、不図示の回転モータにより回転プレート３３を回転させる回転軸３４１と、この回転軸３４１内に貫挿され、ウエハＷの裏面（下面）に処理液を供給するための液供給管３４２と、ウエハＷの表面（上面）側に処理液を供給するための処理液供給ノズル３５と、回転するウエハＷから振り飛ばされた処理液を受け止めて外部へ排出するための内カップ３２と、回転プレート３３や内カップ３２を収容し、ウエハＷの表面を周縁部側へ向けて流れる気流を排気する外カップ３１と、を備えている。
【００２１】
回転プレート３３は、中央に開口部が設けられた円板状の部材であり、その表面にはウエハＷを固定して保持する複数の保持部材３３１が設けられている。ウエハＷは、回転プレート３３の表面より上方の位置に隙間を介して保持され、液供給管３４２から、中央の開口部を介して供給された処理液は、この隙間内を通ってウエハＷの裏面全体に広がる。
回転軸３４１は、液処理部１４１内のベースプレート上に設けられた軸受け部３４３によって、鉛直軸周りに回転自在な状態で保持されている。以上に説明した回転プレート３３や回転軸３４１およびその回転機構は、本実施の形態の回転保持部に相当する。
【００２２】
液供給管３４２の上端面には、ウエハＷを裏面側から支持するための支持ピン（不図示）が設けられている一方、その下端側には液供給管３４２を昇降させるための不図示の昇降機構が設けられている。そして液供給管３４２全体を上昇、下降させることにより、回転プレート３３の開口部から液供給管３４２を突没させることができる。これにより、支持ピン上にウエハＷを支持し、搬送アーム１４４との間でウエハＷの受け渡しを行う位置と、回転プレート３３上の処理位置との間でウエハＷを昇降させることができる。
【００２３】
液供給管３４２は、ウエハＷの裏面にＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）などのアルカリ性の処理液や希フッ酸水溶液（以下、ＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid））などの酸性の処理液、ＤＩＷなどリンス洗浄用のリンス液を各々供給できる。
【００２４】
一方、ウエハＷの表面に処理液を供給する処理液供給ノズル３５は、ノズルアーム３５１に支持されており、回転プレート３３に保持されたウエハＷの上方の処理位置と、この処理位置から退避した退避位置との間で移動することができる。処理液供給ノズル３５は、アルカリ性や酸性の処理液、リンス液に加え、有機溶剤である乾燥処理用のＩＰＡを各々供給できる。
【００２５】
図３に示す内カップ３２は、回転プレート３３に保持されたウエハＷを囲むように設けられた円環状の部材であり、底面に接続された排液管３２１を介し処理液を排出することができる。また、外カップ３１は、ウエハＷの表面を周縁部側へ向けて流れる気流を排気する役割を果たし、その底面には排気用の排気管３１１が設けられている。外カップ３１および内カップ３２の表面には、ウエハＷよりも大口径の開口部が形成されており、液供給管３４２に支持されたウエハＷは、この開口部を介して上下方向に移動できる。
【００２６】
処理空間２１の、搬送部１４２に面する側面には開閉扉２１１が設けられており（図４参照）、この開閉扉２１１を開くことにより、搬送アーム１４４を処理空間２１内に進入させることができる。図３に示した２１２は、処理空間２１内に形成される清浄空気の下降流を排気する排気管である。
【００２７】
以上に説明した構成を備えた液処理ユニット２では、回転するウエハＷの表面に各種の処理液を供給した後、ウエハＷ表面に残っている液体を除去するためにＩＰＡを利用したＩＰＡ乾燥が行われる。背景技術にて説明したように、ＩＰＡ乾燥時は、ウエハＷの周囲の雰囲気の湿度を低く抑える必要があるが、窒素ガスなどの不活性ガスやドライエアは、通常の清浄空気よりも高価である。そこで本実施の形態に係わる液処理ユニット２は、ＩＰＡ乾燥が実施される領域に水分含有量の少ない気体を局所的に供給して処理雰囲気の湿度を低く抑える一方、ＩＰＡ乾燥に影響を与えない領域には水分含有量の調整を行っていない通常の清浄空気を供給して装置のランニングコストを抑えることが可能な構成を備えている。以下、当該構成の詳細な内容について説明する。
【００２８】
図３に示すように、処理空間２１の上部には、気体供給部２０が設けられている。気体供給部２０は、回転プレート３３に保持されたウエハＷの表面全体に向かって、含有水分量を低減した清浄空気（第１の気体に相当する。以下「ドライエア」という）の下降流を形成するための第１の気体供給部２３と、この第１の気体の下降流が形成される領域以外の領域に、水分含有量を低減する処理を行っていない通常の清浄空気（第２の気体に相当する。以下、「通常エア」という）の下降流を形成するための第２の気体供給部２２とで構成されている。
【００２９】
まず、第２の気体供給部２２から説明すると、第２の気体供給部２２は液処理が実施される処理空間２１の天井面全体を覆うように形成された筐体状のチャンバーであり、図４に示すように、前述の搬送部１４２に面する側壁に開口部２２１が設けられている。開口部２２１は、搬送部１４２の上部に設けられたＦＦＵ１４７から供給された通常エアを第２の気体供給部２２内に取り込む役割を果たす。なお、図示の便宜上、図４の斜視図においては外カップ３１や内カップ３２の記載は省略してある。
【００３０】
第２の気体供給部２２の底板２２２は、処理空間２１の天井面を構成しており、当該底板にはパンチングなどにより多数の通気孔２２３が形成されている。第２の気体供給部２２に取り込まれた通常エアは、これらの通気孔２２３を介して処理空間２１内に導入され、しかる後、処理空間２１の底部に設けられた排気管２１２より排気される。この結果、処理空間２１内には、天井面側から底部側へ向けて流れる通常エアの下降流が形成される。
【００３１】
第２の気体供給部２２を構成するチャンバーの内部には第１の気体供給部２３が配置されている。第１の気体供給部２３は、回転プレート３３に保持されたウエハＷと対向するように当該ウエハＷの上方位置に配置されている。第１の気体供給部２３は、当該ウエハＷの表面全体に向かってドライエアの下降流を形成する役割を果たす。また、ウエハＷの表面を流れた気体は、外カップ３１に設けられている排気管３１１から排気される。
【００３２】
ここで図７に示すようにウエハＷを回転させると、ウエハＷと周囲の気体との間に働く粘性およびウエハＷから気体が受ける遠心力の作用により、ウエハＷの回転中心の上方側から取り込まれた気体が第１の気体供給部２３からウエハＷの周縁部側へ向けて掃き出されるラッパ状の気流が形成される。そこで、第１の気体供給部２３からのドライエアを、ラッパ状の気流を乱さないように供給すれば、このラッパ状の気流の周囲に存在する通常エアがドライエアの気流に混入することが抑えられ、ウエハＷ表面への水分の持ち込みを低減し、液処理が行われるウエハＷ表面、及びその周囲の雰囲気（処理雰囲気）を局所的に低湿度にすることができる。また、ラッパ状の気流の周囲に存在する通常エアが下降流を形成しているので、処理空間２１内を清浄な状態に保つことができる。
【００３３】
上述の作用を得るため、図５に示すように本実施の形態に係わる第１の気体供給部２３は、例えば下面側が開口した扁平なトレイ状のカバー部材２３３の内部に、パンチングなどによって多数の通流孔２３７を形成した例えば三枚の整流板（第１の整流板２３４、第２の整流板２３５、第３の整流板２３６）が互いに間隔を開けて上下に並んで配置された構成となっている。この結果、図６に示すように、第１の気体供給部２３内にはカバー部材２３３の天板と第１の整流板２３４との間、第１の整流板２３４と第２の整流板２３５との間、および第２の整流板２３５と第３の整流板２３６との間にドライエアを通流させる空間が形成される。そしてカバー部材２３３の天井面に接続された給気管２３１から供給されたドライエアは、通流孔２３７を介して各空間を通流し、最後に第３の整流板２３６の通流孔２３７を通って処理空間２１内に導入され、下降流となってウエハＷの表面へ向けて流れていく。
【００３４】
また通流孔２３７は、上下に隣りあって配置された整流板２３４〜２３６間で上下に並ばないように、通流孔２３７の配置位置をずらしている。この結果、ドライエアは、図６に破線で示すようにカスケード状に分岐しながら第１の気体供給部２３内を流れ、均一な流速で処理空間２１内に供給されることになる。また、図６に示した整流板２３４〜２３６は、下流側のもの程、通流孔２３７の数を多くして、開口率を大きくし、各整流板２３４〜２３６からのドライエアの流出速度が次第に小さくなるようにしている。整流板２３４〜２３６の開口率を変える手法はこの例に限られるものではなく、例えば各整流板２３４〜２３６の通流孔２３７の孔数をほぼ同じにして、下流側の整流板程、通流孔２３７の孔径を大きくするようにしてもよい。
【００３５】
また、第１の気体供給部２３の最下面に配置された第３の整流板２３６は処理空間２１側からみるとドライエアの吐出口に相当しており、この第３の整流板２３６の面積が小さすぎると、第１の気体供給部２３から供給されるドライエアが噴流となってラッパ状の気流が乱れて周囲の通常エアを巻き込み、ウエハＷ表面に水分を持ち込んでしまう。つまり、ウエハＷの回転中心に、ドライエアのラッパ状の下降流を形成するためには、ウエハＷの周縁部へ向けて掃き出される気流と同量程度以上のドライエアを供給し、さらにこのドライエアが噴流とならない程度の面積を持つ吐出口から供給する必要がある。そこで発明者らは、前記吐出口の適切なサイズを検討した。その結果、３００ｍｍのウエハＷを回転させながら液処理をする際には、第３の整流板２３６の直径は１００ｍｍ以上であることが好ましいことが分かった。
【００３６】
一方で、第１の気体供給部２３の吐出口の直径をさらに大きくして、ウエハＷの直径や外カップ３１の開口部の直径よりも大きくすると、ウエハＷの表面に供給されずに外カップ３１の外側を流れて排出されてしまうドライエアのロス量が多くなる。したがって、第１の気体供給部２３の直径は、例えばウエハＷの直径以下であることが好ましい。
【００３７】
このような事前検討から一つの好適例を挙げると、３００ｍｍのウエハを回転させながら液処理を行う際には、直径が１００ｍｍ以上、ウエハＷの直径以下の吐出口を有する第１の気体供給部２３から、ドライエアが周囲の通常エアを巻き込まない程度の速度、例えばラッパ状の気流が層流を維持する程度の速度で供給することにより、ウエハＷ表面への水分の持ち込みを効果的に低減することができ、ウエハＷ及びその周囲の雰囲気（処理雰囲気）を局所的に低湿度に維持することができる。
【００３８】
またここで、第２の気体供給部２２から供給される通常エアの平均の流出速度を、第１の気体供給部２３から供給される清浄空気の平均の流出速度と一致させることが好ましい。これら通常エアと清浄空気との流出速度を「一致させる」とは、両流出速度が厳密に一致する場合に限定されるものではない。通常エアと清浄空気との流出速度の差の存在によって、ウエハＷの回転に伴って形成されるラッパ状の気流が乱されず、一方側の気流が他方側の気流を巻き込むような気流の乱れが生じない程度の範囲であれば、これらの気流は流出速度が一致しているとみなしてよい。
【００３９】
図４、図５に示した２３２は、給気管２３１から分岐する分岐管であり、カバー部材２３３の天井面と第１の整流板２３４との間に形成される空間に、均一にドライエアを供給する役割を果たす。これら分岐管２３２の吐出口と、第１の整流板２３４の通流孔２３７とについても上下方向にずらした位置に配置することが好ましい。
【００４０】
図３に示すように給気管２３１の基端部側に接続された配管は、切り替え弁Ｖ１を介してドライエアライン４０１とバイパスライン４０２とに分岐している。上流側の送気ファン４１、パーティクルフィルター４２を通って供給された通常エアは、ドライエアライン４０１に介設された水分除去部４４にて含有水分量が低減される。水分除去部４４は、例えばシリカゲルを充填した充填層や、清浄空気が通流する空間の周囲に冷媒が通流する冷却管を巻き付けて含有する水分を凝縮させるチャンバーなどにより構成する場合が考えられるが、水分を低減する手法は特定の方法に限定されるものではない。ＩＰＡ乾燥時にウエハＷの処理雰囲気を低湿度にするという観点では、水分除去部４４から供給されるドライエアの相対湿度は、例えば１０％以下とすることが好ましい。ここで、第１の気体供給部２３に供給されるドライエアは、工場に共通の用力配管など、外部から受け入れてもよい。
【００４１】
また、本例における第１の気体供給部２３には水分除去部４４をバイパスしたバイパスライン４０２を通った通常エアを供給することも可能であり、これらの流路４０１、４０２は流路切り替え弁４３によって切り替えられる。
【００４２】
以上に説明した構成を備えた液処理システム１は、図２、図３に示すように制御部５と接続されている。制御部５は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には液処理システム１や各液処理ユニット２の作用、即ち載置ブロック１１に載置されたＦＯＵＰ１００からウエハＷを取り出して、各液処理ユニット２に搬入し、液処理を行ってから、ＦＯＵＰ１００に戻すまでの制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
【００４３】
特に制御部５は、図３に示すように各種の切り替え弁Ｖ１、４３などに制御信号を出力し、処理液の供給タイミングや供給量、処理液などの排出先や第１の気体供給部２３から供給される清浄空気の種類を切り替えることができる。
【００４４】
以上に説明した構成を備えた液処理システム１の作用について説明すると、まず載置ブロック１１に載置されたＦＯＵＰ１００から第１のウエハ搬送機構１２１により１枚のウエハＷを取り出して受け渡し棚１３１に載置し、この動作を連続的に行う。受け渡し棚１３１に載置されたウエハＷは、搬送部１４２内の第２のウエハ搬送機機構１４３により順次搬送されて、いずれかの液処理ユニット２に搬入され、回転プレート３３上に保持される。
【００４５】
ウエハＷの搬入を終えたら処理液供給ノズル３５をウエハＷ中央側の上方位置まで移動させ、ウエハＷを例えば１０〜１０００ｒｐｍ程度で回転させながらウエハＷの表面側および裏面側にＳＣ１液などのアルカリ性処理液を供給する。これによりウエハＷの上下面に薬液の液膜が形成されてアルカリ性処理液により、パーティクルや有機性の汚染物質の除去が行われる。次いで、ウエハＷの表裏両面に供給される処理液をリンス液に切り替えてリンス洗浄を行った後、リンス液の供給を停止し、ウエハＷの回転数を例えば２０００ｒｐｍに上げ、振切乾燥を実行する。
【００４６】
これら、アルカリ洗浄、リンス洗浄、振切乾燥の期間中は、ウエハＷの表面に供給される清浄空気中の水分が直接ウォーターマークを形成する原因にはなりにくい。そこで当該期間中は、図３に示した流路切り替え弁４３をバイパスライン４０２側に切り替えて、第１の気体供給部２３より通常エアを供給している（図９）。また、第２の気体供給部２２からは継続的に通常エアが供給されている。このように、水分の影響が少ない液処理を行っている期間中は、水分除去部４４をバイパスして通常エアを供給することにより、水分除去部４４の稼働率を下げランニングコストの低減を図っている。なお、水分の影響が少ない液処理を行っている期間中に第１の気体供給部２３から供給される気体は、例えばドライエアと通常エアの混合気体であってもよい。第１の気体供給部２３から供給されるドライエアの一部を通常エアに振り替えて混合気体を形成すれば、水分除去部４４の負荷を下げられるからである。
【００４７】
振切乾燥を終えたら、例えば１０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ程度で回転させながら、ウエハＷの表裏両面に酸性の処理液であるＤＨＦ液を供給する。これによりこれらの面にＤＨＦ液の液膜が形成され、ウエハＷ表面に形成された自然酸化膜を除去する液処理が行われる。そして所定時間の経過後、処理液をリンス液に切り替えてリンス洗浄を実行する。
【００４８】
これらの動作において、例えば酸性の処理液による液処理が行われている期間中は、第１の気体供給部２３はバイパスライン４０２側に接続し、通常エアを供給する。そして、例えばリンス洗浄を行うタイミングとなったら、後段のＩＰＡ乾燥の準備として、第１の気体供給部２３の接続先をドライエアライン４０１側に切り替えて処理空間２１内へのドライエアの供給を開始し、ドライエアのラッパ状の下降流を形成する（図９）。
【００４９】
こうしてリンス洗浄を終え、ウエハＷ表面に向かって形成される下降流をドライエアに切り替えたら、ウエハＷの回転数を例えば１０００ｒｐｍに調整すると共に、その表面に供給する処理液をＩＰＡに切り替える。この結果、ＩＰＡを利用したＩＰＡ乾燥が実行され、ウエハＷ表面に残存するリンス液などの液体が完全に除去される。また、ウエハＷの裏面側に残存しているリンス液等は、上記動作に伴うウエハＷの回転により振り切られる。
【００５０】
このとき、処理空間２１内に形成される清浄空気の下降流の流動状態を図８に模式的に示す。当該図において、ドライエアの流れは短い間隔の破線で示し、通常エアの流れは長い間隔の破線で示してある。第１の気体供給部２３から流出したドライエアは、ウエハＷの回転に伴って形成される気流（図７参照）に乗ってウエハＷの表面全体に向かう下降流となる。一方、第２の気体供給部２２から供給された通常エアは、第１の気体供給部２３から供給されたドライエアの下降流を囲むように流れる下降流を形成する。そして、ウエハＷ表面側の領域には、ドライエアの下降流が形成されているため、周囲の通常エアの進入が阻まれる。また、ドライエアの下降流の周囲には、通常エアの下降流が形成されているため、処理空間２１内の雰囲気が舞い上がることが防止される。
【００５１】
この結果、ＩＰＡ乾燥が行われているウエハＷの処理雰囲気へ、ウエハＷの上方の雰囲気から水分が持ち込まれることが抑えられ、ＩＰＡへの水分の取り込み量を抑制してウォーターマークの発生を低減することが可能となる。また、処理空間２１内の雰囲気が舞い上がることが防止され、処理空間２１内を清浄に保つことができる。  
こうして所定時間ＩＰＡを供給したら、ウエハＷの回転を継続したままＩＰＡの供給を停止してＩＰＡを除去し、ウエハＷを乾燥させた状態として液処理を終える。
【００５２】
ここで図９は、第１の気体供給部２３からドライエアと通常エアとを切り替えて供給するシーケンスの一例を示したものであり、ドライエア及び通常エアの気体の供給方法はこの例に限定されない。例えば、ドライエアの供給時には、第１の気体供給部２３からのドライエアの供給量を２００Ｌ／分、第２の気体供給部２２からの通常エアの供給量を８００Ｌ／分とする一方、通常エアの供給時には、第１の気体供給部２３からのドライエアの供給を停止し、第２の気体供給部２２からの通常エアの供給量を１０００Ｌ／分まで増やしてもよい。ドライエアの供給を停止しても、第２の気体供給部２２から供給された通常エアがウエハＷの上方に流れ込むので、通常エアは図７に示したラッパ状の気流を形成してウエハＷの表面を流れ、排気管３１１から排気される。このときドライエアの供給・停止期間を通じて処理空間２１へのトータルの気体供給量を一定に保つことにより、処理空間２１内の圧力変動を抑えることができる。  
また、通常エアとドライエアとの切り替えタイミングも図９に示した例に限定されるものではなく、ウエハＷの処理雰囲気を低湿度にしたいタイミングで第１の気体供給部２３からドライエアを供給すればよい。
【００５３】
液処理を終えたウエハＷは、搬送アーム１４４により液処理ユニット２から搬出され、受け渡し棚１３１に載置された後、第１のウエハ搬送機構１２１により受け渡し棚１３１からＦＯＵＰ１００に戻される。こうして液処理システム１に設けられた複数の液処理ユニット２により、複数枚のウエハＷに対する液処理が順次行われる。
【００５４】
本実施の形態に係わる液処理ユニット２によれば以下の効果がある。液処理が行われるウエハＷの表面全体に向かってドライエアの下降流を形成し、このドライエアの下降流を囲む領域に通常エアの下降流を形成するので、ウエハＷ上にはドライエアが局所的に供給され、ＩＰＡ乾燥処理時にウエハＷの処理雰囲気が低湿度に維持され、ウォーターマークの形成が抑えられる。また、ＩＰＡ乾燥の結果に影響を及ぼさない領域には、含有する水分を低減していない通常エアの下降流を形成することにより、処理空間２１内全体にドライエアを供給する場合に比べてドライエアの消費量が少量で済み、ドライエアの供給コストを低減することができる。
【００５５】
また、第１の気体供給部２３から供給されるドライエア、第２の気体供給部２２から供給される通常エアのいずれも処理空間２１内に下降流を形成しているので、処理空間２１内の雰囲気が舞い上がることを防止して清浄な状態に保つことができる。  
この他、ドライエアを供給する第１の気体供給２３を処理空間２３の上部に設けることで、例えば背景技術にて説明したトッププレートなどのように、ウエハＷの処理雰囲気を低湿度にするための機構やトッププレートとの干渉を避けるための特別な処理液の供給機構を処理空間２１内に設ける必要がなく、装置構成を簡略にできる。さらに、トッププレートの昇降動作もないので、処理空間２１内に形成される下降流を乱すことなくドライエアの供給が行える。
【００５６】
以上、図３を用いて説明した実施の形態では、ウエハＷの表面全体に向けて下降する第１の気体としてドライエアを用い、第１の気体の下降流を囲む領域に形成される第２の気体の下降流として通常エアを用いているが、第１の気体と第２の気体の種類はこれに限定されない。例えば、第１の気体として水分を含まない窒素ガスなどの不活性ガスを使用してもよい。  
【００５７】
また、酸素を多く含む雰囲気で処理することを防ぐ必要がある処理を行う際、例えば銅などの金属配線が形成されたウエハＷの液処理を行う際に、ウエハＷの表面に酸素が持ち込まれると、銅配線の酸化などの悪影響が及ぶ場合がある。このとき例えば窒素ガスやアルゴンなど酸素を含まない不活性ガスを第１の気体とし、通常エアを第２の気体として処理空間２１内に各気体の下降流を形成するようにしてもよい。これによりウエハＷの処理雰囲気を低酸素にすることができる。
【００５８】
処理液の種類によらずウエハＷ表面への酸素の持ち込み量を低減したい場合には、薬液処理、リンス処理、乾燥処理の全てにわたって第１の気体供給部２３から常時第１の気体が供給されるようにするのが好ましい。  
【００５９】
次に、図１０に示した第１の気体供給部２３ａはカバー部材２３３の下面に、セラミクスやセラミクス粒子の焼結体などからなる多孔質体２３８を設けて第１の気体の均一な供給を行う例である。この他、整流板２３６や多孔質体２３８に変えてメッシュを配置してもよい。そして、第２の気体供給部２２側についても、パンチングにより通気孔２２３を形成した底板２２２に限らず、多孔質体やメッシュにより構成された底板２２２を介して処理空間２１内に第２の気体を供給してもよいことは勿論である。
【００６０】
これらに加え、図１１、図１２には、第１の気体供給部２３ｂを移動させることによりウエハＷの表面全体に向かって第１の気体の下降流と第２の気体の下降流とを切り替えて形成することが可能な液処理ユニット２ａの例を示している。本例では、第１の気体供給部２３ｂは昇降機構２３９により、第２の気体供給部２２の内部で昇降可能となっている。そして、第１の気体の下降流を形成しない期間中は、図１１に示すように第１の気体供給部２３ｂを上方側の退避位置まで退避させ、当該第１の気体供給部２３ｂの下方側に配置された底板２２２の通気孔２２３より第２の気体をウエハＷの表面へ供給する。そして、ウエハＷの処理雰囲気を第１の気体で形成することが必要な液処理を行うときには、図１２に示すように第１の気体供給部２３ｂを降下させ、底板２２２の一部を第１の気体供給部２３ｂで覆うことにより、当該底板２２２の通気孔２２３を介して第１の気体が供給されることになる。
【００６１】
また、第１の気体供給部２３からの第１の気体が供給される高さ位置は、第２の気体供給部２２からの第２の気体が供給される高さ位置と面一になっていなくてもよい。例えば図１３の液処理ユニット２ｂに示すように、第１の気体供給部２３の通流孔２３７を第２の気体供給部２２の通気孔２２３（本例では処理空間２１の天井面）よりも低い位置に突出させて、第２の気体よりも低い高さ位置から第１の気体を供給することにより、第２の気体の巻き込みを抑制してもよい。
【００６２】
さらにこれらの他、第２の気体供給部２２の構成は、図３、図４に示した構成例に限られるものではない。例えば図１４の液処理ユニット２ｃに示す第２の気体供給部２２のように、開口部２２１に流量調節弁２２４を設けることにより、通気孔２２３からの通常エアの流出速度を増減させ、第１の気体供給部２３から供給されるドライエアの流出速度と一致させてもよい。また、図１５に示すように第２の気体供給部２２の上面にＦＦＵ２２５を設け、液処理ユニット２ｄ毎に個別に給気ダクト２２６から通常エアを供給する構成を採用してもよい。
【００６３】
以上、ウエハＷにアルカリ性、酸性、有機溶剤の処理液を供給して洗浄処理を行う液処理ユニット２に本発明の液処理装置を適用した例について説明したが、当該液処理装置にて実施可能な液処理の種類はこれに限られない。例えば、ウエハや角形基板である被処理基板を回転させながら低湿度、低酸素などの、行われる液処理に適した処理雰囲気を形成する必要がある液処理装置であれば本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
Ｗ          ウエハ
１          液処理システム
２、２ａ〜２ｄ
液処理ユニット
２１        処理空間
２２        第２の気体供給部
２３、２３ａ、２３ｂ
第１の気体供給部
２３４      第１の整流板
２３５      第２の整流板
２３６      第３の整流板
３３        回転プレート
３５        処理液供給ノズル
４４        水分除去部
５          制御部
【図１】
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【図２】
0005472169.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005472169.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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