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1. WO2017090505 - 基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体

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明 細 書

発明の名称 基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

0005   0006   0007   0008   0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

図面

1   2   3   4   5   6  

明 細 書

発明の名称 : 基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体

技術分野

[0001]
 本発明は、半導体ウエハ等の基板に処理液を供給することにより当該基板に液処理を施す技術に関する。

背景技術

[0002]
 半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ等の基板を鉛直軸線回りに回転させながら基板の表面に処理液を供給することにより、基板にウエットエッチングあるいは薬液洗浄等の液処理が施される。基板への処理液の供給は、ノズルアームに保持された可動ノズルにより行われることが一般的であるが、基板の外周縁の外側に設けられた外ノズルにより行われる場合もある(例えば特許文献1を参照)。
[0003]
 外ノズルは、可動ノズルが所望の処理液を基板の中心部に供給することができないときに回転する基板の中心部が乾燥することを防止するために、基板の中心部に処理液を供給するために用いられる。外ノズルは、基板の外周縁の外側に不動に固定されている。このため、外ノズルから吐出された処理液の着液位置は、専ら処理液の吐出流量(液の勢い)により定まる。基板の乾燥防止を考慮すると外ノズルから吐出された処理液は基板の中心部をカバーしなければならない。このため、外ノズルから基板に供給される処理液の流量を、必要に応じて柔軟に変更することができない。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2013-021183号公報

発明の概要

[0005]
 本発明は、吐出流量を柔軟に変更することができる外ノズルを提供することを目的としている。
[0006]
 本発明の一実施形態によれば、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板の外周縁よりも外側の位置から、前記基板の表面の少なくとも中心部が吐出された処理液の液膜により覆われるように前記基板の表面に向けて処理液を吐出する外ノズルと、前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を変更することができるアクチュエータと、を備えた基板液処理装置が提供される。
[0007]
 本発明の他の実施形態によれば、基板の外周縁よりも外側の位置に配置された外ノズルから、前記基板の表面に向けて処理液を吐出することと、前記外ノズルから吐出された前記処理液が前記基板上の目標着液位置に着液するように、アクチュエータを用いて前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を調節することと、を備えた基板液処理方法が提供される。
[0008]
 本発明の他の実施形態によれば、基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して上記の基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。
[0009]
 上記本発明の実施形態によれば、アクチュエータにより外ノズルの高さ位置または俯仰角を変更することにより、外ノズルからの処理液の吐出流量を柔軟に変更することができる。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 一実施形態に係る基板処理システムの構成を示す概略平面図。
[図2] 処理ユニットの構成を示す概略縦断面図。
[図3] 処理ユニットの構成を示す概略平面図。
[図4] 外ノズルおよびこれに付随する処理液供給機構および昇降機構の構成を示す概略図。
[図5] 外ノズルおよびこれに付随する処理液供給機構および昇降機構の別の構成を示す概略図。
[図6] 外ノズルおよび第1ノズルから同時に処理液を吐出する実験について説明するための図。

発明を実施するための形態

[0011]
 図1は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を規定し、Z軸正方向を鉛直上向き方向とする。
[0012]
 図1に示すように、基板処理システム1は、搬入出ステーション2と、処理ステーション3とを備える。搬入出ステーション2と処理ステーション3とは隣接して設けられる。
[0013]
 搬入出ステーション2は、キャリア載置部11と、搬送部12とを備える。キャリア載置部11には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウエハ(以下ウエハW)を水平状態で収容する複数のキャリアCが載置される。
[0014]
 搬送部12は、キャリア載置部11に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置13と、受渡部14とを備える。基板搬送装置13は、ウエハWを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置13は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いてキャリアCと受渡部14との間でウエハWの搬送を行う。
[0015]
 処理ステーション3は、搬送部12に隣接して設けられる。処理ステーション3は、搬送部15と、複数の処理ユニット16とを備える。複数の処理ユニット16は、搬送部15の両側に並べて設けられる。
[0016]
 搬送部15は、内部に基板搬送装置17を備える。基板搬送装置17は、ウエハWを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置17は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いて受渡部14と処理ユニット16との間でウエハWの搬送を行う。
[0017]
 処理ユニット16は、基板搬送装置17によって搬送されるウエハWに対して所定の基板処理を行う。
[0018]
 また、基板処理システム1は、制御装置4を備える。制御装置4は、たとえばコンピュータであり、制御部18と記憶部19とを備える。記憶部19には、基板処理システム1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。制御部18は、記憶部19に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム1の動作を制御する。
[0019]
 なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置4の記憶部19にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルディスク(MO)、メモリカードなどがある。
[0020]
 上記のように構成された基板処理システム1では、まず、搬入出ステーション2の基板搬送装置13が、キャリア載置部11に載置されたキャリアCからウエハWを取り出し、取り出したウエハWを受渡部14に載置する。受渡部14に載置されたウエハWは、処理ステーション3の基板搬送装置17によって受渡部14から取り出されて、処理ユニット16へ搬入される。
[0021]
 処理ユニット16へ搬入されたウエハWは、処理ユニット16によって処理された後、基板搬送装置17によって処理ユニット16から搬出されて、受渡部14に載置される。そして、受渡部14に載置された処理済のウエハWは、基板搬送装置13によってキャリア載置部11のキャリアCへ戻される。
[0022]
 次に、図2および図3を参照して、処理ユニット16の構成について説明する。処理ユニット16は、チャンバ20と、基板保持機構30と、処理流体供給部40と、液受けカップ50とを備える。
[0023]
 チャンバ20は、基板保持機構30と処理流体供給部40と液受けカップ50とを収容する。チャンバ20の天井部には、チャンバ20内に清浄空気のダウンフローを形成するFFU(Fan Filter Unit)21が設けられる。
[0024]
 基板保持機構30は、基板保持部31と、軸部32と、回転駆動部33とを備える。基板保持部31は、ウエハWを水平に保持する。回転駆動部33により軸部32を介して基板保持部31を回転させることにより、基板保持部31に保持されたウエハWを鉛直軸線周りに回転させることができる。
[0025]
 処理流体供給部40は、ウエハWに処理流体(処理液または処理ガス)を供給する複数の可動のノズル41を有している。本実施形態では、複数のノズル41には、第1ノズル41a、乾燥ガスノズル41b、第2ノズル41c及び溶剤ノズル41dが含まれる。複数のノズル41には、処理流体を供給するための別のノズルが含まれていてもよい。
[0026]
 特に図3に示されるように、処理流体供給部40は、第1ノズルアーム42Aおよび第2ノズルアーム42Bを有している。図面の簡略化のため、図2には2本のノズルアーム42A,42Bのうちの1本(42A)だけが示されている。第1ノズルアーム42Aには、第1ノズル41a及び乾燥ガスノズル41bが取り付けられている。第2ノズルアーム42Bには、第2ノズル41c及び溶剤ノズル41dが取り付けられている。第1ノズル41aおよび第2ノズル41cは、真下に向けて液を吐出するように第1ノズルアーム42Aおよび第2ノズルアーム42Bに取り付けられている。
[0027]
 各ノズルアーム(42A,42B)は、図2に示すアーム駆動部43により、鉛直方向軸線周りに旋回可能であり(図2の矢印MA,MB)、かつ、鉛直方向に昇降可能である。ノズルアーム(42A,42B)を旋回させることにより、そのノズルアーム(42A,42B)に設けられたノズル41(41a~41d)を、ウエハWの中心Oの真上の位置と、平面視で液受けカップ50の外側の待機位置(図3に示された位置)との間の任意の位置に位置させることができる。
[0028]
 図3に示すように、第1ノズル41aには、エッチング液供給部(薬液供給部)71および第1リンス液供給部72が接続されており、切換弁装置73を切り替えることにより、第1ノズル41aからエッチング液(例えばフッ硝酸)及びリンス液(例えばDIW(Deionized Water)すなわち純水)のうちのいずれか一方を選択的に供給することができるようになっている。第2ノズル41cには、洗浄液供給部(薬液供給部)74および第2リンス液供給部75が接続されており、切換弁装置76を切り替えることにより、第2ノズル41cから洗浄液(例えばSC-1)及びリンス液(例えば純水)のうちのいずれか一方を選択的に供給することができるようになっている。上記の切換弁装置73、76は単一の三方弁または2つの開閉弁から構成することができる。
[0029]
 乾燥ガスノズル41bには窒素ガス供給部77が接続され、溶剤ノズル41dにはIPA(イソプロピルアルコール)供給部78が接続されている。
[0030]
 各処理流体の供給部(71,72,74,75,77,78)は、図示は省略するが、タンク、ボンベ、工場用力供給源等からなる処理流体供給源と、処理流流体供給源と対応するノズル41(41a~41d)を接続する管路と、当該管路に介設された開閉弁、流量制御弁等の流れ制御機器とから構成されている。
[0031]
 特に図2に示すように、液受けカップ50は、基板保持部31を取り囲み、ノズル41から回転するウエハWに供給された後にウエハWから振り切られた液を回収する。液受けカップ50の底部には、排液口51が形成されており、液受けカップ50によって捕集された処理液は、排液口51から処理ユニット16の外部へ排出される。また、液受けカップ50の底部には、液受けカップ50内の雰囲気をチャンバ20(処理ユニット16)の外部へ排出する排気口52が形成されている。
[0032]
 処理流体供給部40は、さらに、外ノズル45を有している。外ノズル45の吐出口45aは、平面視で(つまり図3において)、基板保持部31により保持されたウエハWの外周縁よりも少なくとも外側に位置している。図示された実施形態においては、外ノズル45の吐出口45aは、平面視で、液受けカップ50の上端開口の内周縁50aよりも外側に位置している。
[0033]
 特に図4に示すように、外ノズル45は、昇降機構46により昇降可能である。詳細は図示しないが、昇降機構46は、例えば、電動回転モータと、この電動回転モータにより回転駆動されるねじ軸を有するボールねじとを備えたリニアアクチュエータとして構成することができる。昇降機構46が処理液の雰囲気に晒されないように、ベローズ47が昇降機構46の可動部分を囲んでいる。本実施形態において、外ノズル45は、水平方向(X及びY方向)には移動することができず、上下方向(Z方向)のみに移動することができる。つまり、外ノズル45は、平面視でウエハWとの間の相対的位置関係が変化しないように設けられている。外ノズル45の高さ位置の無段階の調整が必要ないならば、リニアアクチュエータとして多位置エアシリンダを用いることもできる。
[0034]
 図4に示す実施形態では、ベローズ47の上端が外ノズル45の底面に密接し、ベローズ47の下端が液受けカップ50の周囲を囲む床板(仕切板)54の上面に密接している。昇降機構46の本体部分46aは床板54の下方に収容されている。昇降機構46の本体部分46aにより駆動されて昇降する部分である昇降ロッド46bが床板54に形成された孔54aを貫通して延び、ベローズ47に囲まれている。
[0035]
 外ノズル45にはリンス液供給部48からリンス液としてのDIWが供給される。リンス液供給部48は、一端が例えばタンク等のリンス液供給源48aに接続されるとともに他端が外ノズル45に接続されたリンス液供給ライン(管路)48bと、このリンス液供給ライン48bに上流側から順次介設された流量計48c、流量制御弁48d及び開閉弁48eを有している。開閉弁48eよりも下流側の分岐点48fにおいて、リンス液供給ライン48bからドレンライン48gが分岐している。ドレンライン48gには開閉弁48hが介設されている。ドレンライン48gの下流端の高さ位置は外ノズル45よりも低い。
[0036]
 外ノズル45の下方に、液受け49を設けることが好ましい。液受け49は、外ノズル45からのリンス液の吐出開始直後(開閉弁48eの開放直後)および吐出完全停止の直前(開閉弁48eの閉鎖直後)に外ノズル45から吐出される(ウエハWまで届かない)リンス液を受け止めるとともに、開閉弁48eを閉鎖した後に外ノズル45から垂れ落ちる液(リンス液)を受け止める。液受け49に受け止められたリンス液は、図示しないドレンラインを介して、処理ユニット16の外部に排出される。液受け49はカップ50または床板54に固定することができる。液受け49は、外ノズル45と一緒に昇降するように外ノズル45に連結されていてもよい。
[0037]
 外ノズル45から、基板保持部31により保持されたウエハWの表面(デバイス形成面である上向きの面)にリンス液が供給される。外ノズル45から吐出されたリンス液が、平面視で、外ノズル45の吐出口45aとウエハWの中心Oとを結ぶ直線上を飛行するように外ノズル45が設置されている。外ノズル45から吐出されたリンス液のウエハW表面上での着液位置(着液点)は、外ノズル45からのリンス液の吐出流量(単位時間当たりの流量)、外ノズル45の高さ位置、並びに外ノズル45の俯仰角(俯角または仰角)により決定される。本実施形態においては、外ノズル45の俯仰角を変化させるアクチュエータは存在しないため、上記着液位置は、外ノズル45からのリンス液の吐出流量及び外ノズル45の高さ位置により決定されることになる。なお、初期設定時又はメンテナンス時等に外ノズル45の俯仰角を手作業で調節できるようになっていてもよい。
[0038]
 外ノズル45からリンス液が吐出されるとき、制御装置4は、プロセスレシピにおいて規定された吐出流量が実現されるように、流量計48cの検出値に基づいて流量制御弁48dの開度をフィードバック制御する。
[0039]
 外ノズル45から吐出されて回転するウエハW表面上に着液するリンス液がウエハW表面全体に均等に広がるようにするため、ウエハWの中心Oにリンス液を着液させることが好ましい。リンス液の吐出流量に関わらずウエハWの中心Oにリンス液を着液させるために、外ノズル45の高さ位置が昇降機構46により調節される。ウエハWの中心Oにリンス液を着液させることができる外ノズル45の高さを、リンス液の吐出流量ごとに予め実験(シミュレーションでもよい)により求めておく。そして、この実験結果に基づいて決定されたリンス液の吐出流量及び外ノズル45の高さ位置の組み合わせが、プロセスレシピに記述されるプロセスパラメータとして設定される。プロセスレシピは、例えば制御装置4の記憶部19に記憶される。なお、ウエハWの中心Oから外れた位置にリンス液を着液させてもかまわないが、この場合も、着液したリンス液が着液の勢いによりウエハWの中心Oまで広がり、ウエハWの中心Oを含むウエハW中心部の領域がリンス液の液膜により覆われるような着液位置に、リンス液を着液させることが好ましい。この場合も、目標着液位置を達成するためのリンス液の吐出流量及び外ノズル45の高さ位置の組み合わせを、予め実験により求められる。
[0040]
 開閉弁48eを開状態かつ開閉弁48hが閉状態としてリンス液を外ノズル45から吐出し、その後、開閉弁48eを閉じて外ノズル45からのリンス液の吐出を停止する。さらにその後、開閉弁48hを開くと、外ノズル45内、リンス液供給ライン48bの開閉弁48eよりも下流側の領域内およびドレンライン48g内にあるリンス液がサイフォン効果によりドレンライン48gから排出される。外ノズル45内、リンス液供給ライン48bの開閉弁48eよりも下流側の領域内を空にしておくことにより、次に開閉弁48eを開いて外ノズル45からのリンス液の吐出を開始する際に、吐出開始直後に外ノズル45から吐出されるリンス液の流速が高くなる。このため、吐出開始直後にウエハWの中心O以外の場所に着液するリンス液の量が少なくなる。
[0041]
 次に、上述した基板処理システム1の処理ユニット16を用いて行われる各一枚のウエハWに対する一連の処理工程の一例について説明する。
[0042]
 [ウエハ搬入]
 ウエハWが基板搬送装置17により処理ユニット16内に搬入され、基板保持機構30により保持される。
[0043]
 [エッチング工程]
 基板保持機構30によりウエハWを鉛直軸線周りに回転させ始める。ウエハWの回転は、後述の乾燥工程が終了するまで継続させる。第1ノズルアーム42Aの第1ノズル41aをウエハWの中心Oから距離L1だけ離れたウエハW上の位置P1(図3を参照)の真上の位置に位置させる。第1ノズル41aは真下に向けてエッチング液(例えばDHF(希フッ酸))を吐出する。従って、ウエハWの中心Oから距離L1だけ離れた位置P1にエッチング液が着液する。位置P1に着液したエッチング液は、遠心力によりウエハWの外周縁に向けて広がりながら流れる。また、位置P1に着液したエッチング液は着液の勢いにより、ウエハWの中心Oまで広がり、その後、遠心力によりウエハWの外周縁に向けて広がりながら流れる。従って、ウエハW表面の全域がエッチング液の液膜により覆われる。この状態を予め定められた時間継続させることにより、ウエハWの表面がエッチングされる。
[0044]
 なお、上記距離L1は、位置P1に着液したエッチング液が着液の勢いによりウエハWの中心Oまで広がることが保証される値、(エッチング液の吐出流量によっても異なるが)例えば15mmとすることができる。ウエハWの中心Oではなく、ウエハWの中心Oからやや外れた位置にエッチング液を着液させることにより、ウエハWの中心Oが他の部位と比較して過剰にエッチングされることを防止することができる。つまり、エッチングのウエハW面内の均一性が向上する。
[0045]
 次に、第1ノズル41aからエッチング液を吐出させたまま、第1ノズル41aをウエハWの中心Oの真上の位置に移動させる。
[0046]
 [第1リンス工程]
 第1ノズル41aをウエハWの中心Oの真上に移動させた後直ちに、切換弁装置73を切り替え、第1ノズル41aから吐出する液をエッチング液からリンス液(DIW)に切り替える。第1ノズル41aから吐出されたリンス液はウエハWの中心Oに着液し、遠心力によりウエハW周縁部に向かって広がりながら流れ、ウエハWの表面がリンス液の液膜により覆われる。これにより、ウエハW上に残留するエッチング液及びエッチング工程により生じた反応生成物などがリンス液により洗い流される。
[0047]
 次に、第1ノズル41aからリンス液を吐出させたまま、第1ノズル41aを、ウエハWの中心Oの近傍の位置P2、詳細には中心Oから距離L2だけ離れたウエハW上の位置P2の真上の位置に移動させる。このとき、第1ノズル41aから吐出されるリンス液のウエハW表面上への着液位置は位置P2となる。上記距離L2は、位置P2に着液したリンス液が着液の勢いによりウエハWの中心Oまで広がることが保証される値(リンス液の吐出流量によっても異なるが例えば15mm)とする。距離L2及び位置P2は、距離L1及び位置P1と同じであってもよい。
[0048]
 次に、外ノズル45から、ウエハWの中心Oに着液するようにリンス液(DIW)を吐出する。このとき、第1ノズル41aおよび外ノズル45の両方から同時にリンス液が吐出されることになる。後の説明の便宜のため、この状態を、「第1同時吐出状態」と呼ぶこととする。
[0049]
 その後、第1ノズル41aからのリンス液の吐出を停止し、第1ノズル41aを待機位置(図3に示す位置)に移動させる。次に、第2ノズル41cを、ウエハWの中心Oから距離L2だけ離れた位置P2の真上の位置に位置させる。このとき、第2ノズル41cはウエハWの中心上方を通過していく。そして、第2ノズル41cの移動中は、外ノズルからウエハWの中心の向けて吐出しているリンス液の流れ(軌跡)を妨げないようにしている。
[0050]
 次に、第2ノズル41cからリンス液を吐出する。第2ノズル41cは真下に向けてリンス液を吐出する。従って、第2ノズル41cから吐出されるリンス液のウエハW表面上への着液位置は位置P2となる。このとき、第2ノズル41cおよび外ノズル45の両方から同時にリンス液が吐出されることになる。後の説明の便宜のため、この状態を、「第2同時吐出状態」と呼ぶこととする。
[0051]
 次に、外ノズル45からのリンス液の吐出を停止し、次いで、第2ノズル41cからリンス液を吐出させたまま、第2ノズル41cを、ウエハWの中心Oの真上の位置に移動させる。
[0052]
 上述したように、外ノズル45を用いることにより、ウエハWの表面の全体がリンス液により覆われている状態を維持したまま、ノズルアーム42A、42Bの入れ替え、つまり、第1ノズル41a、第2ノズル41cの入れ替えが行われる。
[0053]
 [薬液洗浄工程]
 第2ノズル41cをウエハWの中心Oの真上に移動させた後、切換弁装置76を切り替え、第2ノズル41cから吐出させる液をリンス液(DIW)から洗浄液(洗浄用の薬液例えばSC-1)に切り替える。第2ノズル41cから吐出された洗浄液はウエハWの中心Oに着液し、遠心力によりウエハW周縁部に向かって広がりながら流れ、ウエハWの表面が洗浄液の液膜により覆われる。これにより、ウエハW上に存在する有機汚染物質が洗浄液により除去される。
[0054]
 [第2リンス工程]
 その後、第2ノズル41cから吐出させる液を洗浄液からリンス液に切り替える。第2ノズル41cから吐出されたリンス液はウエハWの中心Oに着液し、遠心力によりウエハW周縁部に向かって広がりながら流れ、ウエハWの表面がリンス液の液膜により覆われる。これにより、ウエハW上に残留する洗浄液及び洗浄工程において生じた反応生成物などがリンス液により洗い流される。
[0055]
 [溶剤置換工程]
 第2ノズル41cからリンス液の吐出を継続しながら、溶剤ノズル41dからIPAの吐出を行い、この状態を維持しつつ溶剤ノズル41dをウエハWの中心Oの真上に移動させ、その後、第2ノズル41cからのリンス液の吐出を停止する。溶剤ノズル41dから吐出されたIPAはウエハWの中心Oに着液し、遠心力によりウエハW周縁部に向かって広がりながら流れ、ウエハWの表面にあったリンス液(DIW)がIPAに置換され、ウエハWの表面がIPAの液膜により覆われる。
[0056]
 [乾燥工程]
 溶剤ノズル41dがウエハWの中心OにIPAを吐出している間に、ノズルアーム42A、42B同士が衝突しない範囲で、乾燥ガスノズル41bをウエハWの中心Oに近い位置の上方に移動させる。次いで、溶剤ノズル41dをウエハWの外周縁に向けて移動させてゆく。溶剤ノズル41dがウエハWの中心Oの上方から退避したら、乾燥ガスノズル41bをウエハWの中心Oの真上に移動させ、次いで乾燥ガスノズル41bから乾燥ガス(例えば窒素ガス、ドライエア等)を吐出し、乾燥ガスノズル41bをウエハWの外周縁に向けて移動させてゆく。このとき、溶剤ノズル41dが乾燥ガスノズル41bよりもウエハW半径方向外側に位置しているという関係を維持しながら、溶剤ノズル41dおよび乾燥ガスノズル41bをウエハWの外周縁に向けて移動させてゆく。これにより、円形の乾燥領域がウエハWの中心部からウエハ周縁部に向けて広がってゆき、最終的にウエハWの表面の全体が乾燥する。
[0057]
 以上により、一枚のウエハWに対する一連の処理工程が終了する。処理済みのウエハWは基板搬送装置17により処理ユニット16から搬出される。
[0058]
 上述したような処理を行うにあたり、前述したように、例えば処理対象のウエハWに帯電に非常に弱いデバイスが既に形成されている場合がある。この場合には、摩擦帯電抑制のためリンス液の流量を小さくすることが求められる。一方、そのような配慮が必要の無いウエハを処理する場合には、処理時間の短縮のためリンス液の流量を大きくした方がよい。上記のように外ノズル45に自動的昇降機能を付与することにより、リンス液の流量の変化に対応して外ノズル45の高さ位置を変えることにより、リンス液の流量に関わらずリンス液の着液位置をウエハWの中心に一致させることができる。このため、先行する処理ロットと後続の処理ロットとでプロセスパラメータとしてのリンス液吐出流量が異なる場合でも、人手による調整等のため基板処理システム1の全体の動作を停止させたり処理ユニット16のパネルを開放したりする必要がなくなる。このため基板処理システム1の効率的な運用を行うことができる。
[0059]
 なお、上記実施形態では外ノズル45の高さ位置がリニアアクチュエータである昇降機構46により調節可能であったが、これには限定されず、図5に示すように、外ノズル45の俯仰角(俯角または仰角)がアクチュエータ90、例えば電動回転モータにより駆動されるボールねじにより調節可能となっていてもよい。図5に示す実施形態では、床板54の上に支柱91が設けられ、外ノズル45が支柱91に設けられた水平軸92を介して,回転可能に支柱91に支持されている。アクチュエータ90が外ノズル45の水平軸92から離れた適当な部位(図5では外ノズル45の後端部)を押す(引く)ことにより、外ノズル45の俯仰角が変化し、これにより外ノズル45から吐出されるリンス液の吐出角度も変化し、リンス液のウエハW上への着液位置を変化させることができる。この図5に示した実施形態においても、外ノズル45の水平方向の位置は実質的に一定である。
[0060]
 上述した第1同時吐出状態および第2同時吐出状態における液はね(スプラッシュ)を抑制するために、第1ノズル41a(または第2ノズル41c)から吐出されるリンス液の望ましいウエハW表面上への着液位置を調査した試験について説明する。なお、第1同時吐出状態および第2同時吐出状態は実質的に同じ状態であるため、試験は第1同時吐出状態についてのみ行った。前述したように外ノズル45からのリンス液の着液位置はウエハWの中心Oとすべきであるため、試験においては、第1ノズル41aから吐出されたリンス液の着液位置を変化させた。後述する第1ノズル41aの様々な位置を実現するため、第1ノズル41aを保持するノズルアームとして試験専用のものを用いた。
[0061]
 着液位置の説明のため、回転するウエハWを真上から見た平面図である図6に示すように、ウエハW表面にXY直交座標系を設定する。ウエハWの中心(回転中心)OをXY直交座標系の原点(以下、「原点O」とも呼ぶ)とする。外ノズル45から吐出されて原点Oに着水するリンス液の飛行軌跡が太い破線で示されている。リンス液の飛行軌跡を含む直線をY軸とし、飛行方向がY軸の正方向とする。そして、原点Oを始点とするY軸の正方向を向いた第1のベクトルを、原点Oを中心としてウエハWの回転方向Rに90度回転させることにより得られた第2のベクトルを含む直線をX軸とする。X軸の正方向は第2のベクトルの向きと一致する。つまり、図6の場合、ウエハWの回転方向が時計方向であるため、図6中上方向がY軸の正方向、図中右方向はX軸の正方向となる。なお、ウエハWの回転方向が反時計方向なら、図中左方向がX軸の正方向となる。なお、図6に示したXY直交座標系のX軸およびY軸は図1のX軸およびY軸と一致することもある(図1の下部に表示された処理ユニット16では一致する)し、一致しないこともある点に注意されたい。
[0062]
 第1ノズル41aの水平方向位置すなわち第1ノズル41aから吐出されたリンス液の着液位置を図6に示す位置S1,S2,S3,S4,S5,S6としたときのスプラッシュの発生状況を調査した。ウエハの回転中心である原点Oと位置S1,S2,S3,S4,S5,S6との距離は全て15mmであり、角度位置のみが異なる。S2およびS5はX軸上の位置、S3はS2からウエハの回転方向Rに45度遅れた位置、S1はS2からウエハの回転方向Rに45度進んだ位置、S6はS5からウエハの回転方向Rに45度遅れた位置、S4はS5からウエハの回転方向Rに45度進んだ位置である。
[0063]
 試験条件は、ウエハWの回転速度が1500rpm、外ノズルからのリンス液の吐出流量が1.5 L/min(リットル毎分)、第1ノズル41aからのリンス液の吐出流量が0.5 L/min、1.0 L/min、1.5 L/minの三水準とした。スプラッシュの有無および発生状況は、撮影した高速度動画および高解像度静止画に基づいて判定した。試験結果を下表に示す。
[0064]
[表1]


[0065]
 上記の表1において、記号「○」はスプラッシュの発生無し、記号「△」はスプラッシュがまれに発生、記号「×」はスプラッシュが常時発生、をそれぞれ意味している。
[0066]
 画像観察の結果、位置S2,S3においては、外ノズル45から吐出されたリンス液がウエハWに着液した後に広がってゆくときに、この広がりつつある液膜の上に第1ノズル41aから吐出された液が落ちたときにスプラッシュが生じていた(流量が0.5L/minのときを除く)。一方、位置S4,S5,S6においては、第1ノズル41aから吐出されたリンス液がウエハWに着液した後に広がってゆくときに、この広がりつつある液膜の上に外ノズル45から吐出された液が落ちたときにスプラッシュが生じていた。
[0067]
 位置S1においては、第1ノズル41aからの吐出流量に関わらず、上記のいずれの形態のスプラッシュの発生も認められなかった。このことから、上記XY直交座標系において、第1ノズル41aからのリンス液の着液位置を第4象限(つまりX>0,Y<0)に設定することによりスプラッシュの発生を防止できることが確認できた。
[0068]
 この試験結果より、上述した実施形態において上述した第1同時吐出状態および第2同時吐出状態における第1ノズル41aの位置P1および第2ノズル41cの位置P2は、上記試験における位置S1とすることが好ましいことがわかる。
[0069]
 上記実施形態においては、ウエハWに対して一連の処理を行うにあたり、外ノズル45とノズルアーム42A、42Bに担持された可動のノズル41a~41dを併用したが、これには限定されない。ウエハWに供給される処理液の全てを1つまたは複数の外ノズルから供給してもよい。
[0070]
 リンス液は純水(DIW)に限定されず、導電性を付与するためにDIWに微量の二酸化炭素ガス及び/又はアンモニアを溶解させたものであってもよい。
[0071]
 外ノズル45から吐出する処理液はリンス液に限定されず、その他の処理液、例えば酸性薬液、アルカリ性薬液、有機溶剤などであってもよい。
[0072]
 外ノズル45から薬液を供給する場合、薬液節約の観点から、最初に比較的大流量でウエハWの中心に薬液を供給し速やかにウエハWの全表面に薬液の液膜を形成し、その後、薬液の液膜が維持できる程度の比較的小流量でウエハWの中心に薬液を供給することが考えられる。この場合も、外ノズル45から比較的大流量で薬液を吐出するときには外ノズル45の高さを低くし、比較的小流量で薬液を吐出するときには外ノズル45の高さを高くすることにより、薬液の吐出流量に関わらず薬液の着液位置をウエハWの中心とすることができる。

請求の範囲

[請求項1]
 基板を保持する基板保持部と、
 前記基板保持部により保持された前記基板の外周縁よりも外側の位置から、前記基板の表面の少なくとも中心部が吐出された処理液の液膜により覆われるように前記基板の表面に向けて処理液を吐出する外ノズルと、
 前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を変更することができるアクチュエータと、
を備えた基板液処理装置。
[請求項2]
 前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量を調節する流量制御弁と、
 前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量に基づいて前記アクチュエータを制御して前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を調節する制御部と、
をさらに備えた請求項1記載の基板液処理装置。
[請求項3]
 前記制御部は、前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量および前記外ノズルの高さ位置と、前記外ノズルから吐出された前記処理液の前記基板上への着液位置との間の予め求められた関係に基づいて、前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を調節する、請求項2記載の基板液処理装置。
[請求項4]
 前記外ノズルは、平面視で、前記基板保持部との相対的位置関係が変化しないように設けられている、請求項2記載の基板液処理装置。
[請求項5]
 前記制御部は、前記外ノズルから前記処理液を吐出させ、前記基板の表面の中心部を前記処理液の液膜により覆わせた後、前記流量制御弁を制御して前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量を減らすとともに、前記アクチュエータを制御して前記外ノズルの高さ位置を高くする請求項2基板液処理装置。
[請求項6]
 前記基板保持部を回転させて前記基板を鉛直軸線回りに回転させる回転駆動部と、
 前記基板上方から下向きに処理液を吐出する可動ノズルと、
 前記可動ノズルを担持するノズルアームであって、前記可動ノズルを、前記基板保持部により保持された基板の上方の位置と、前記基板の外周縁よりも外側の位置との間で移動させるノズルアームと、
 前記可動ノズルが前記基板の予め設定された位置に前記処理液を吐出することと、前記外ノズルが前記基板の中心に着液するように前記処理液を吐出すること、を同時に実行させる制御部と、 
をさらに備え、
 前記予め設定された位置は、前記基板の中心近傍であり、回転する前記基板を真上から見たときに、前記外ノズルから吐出される前記処理液の飛行軌跡を含む直線をY軸とし、前記処理液の飛行方向をY軸の正方向とし、前記基板の回転中心を始点とするY軸の正方向を向いた第1のベクトルを前記基板の回転中心を中心として前記基板の回転方向に90度回転させることにより得られた第2のベクトルを含む直線をX軸とし、前記第2のベクトルの向きをX軸正方向とするXY直交座標系において、第4象限内に位置している請求項1記載の基板液処理装置。
[請求項7]
 基板の外周縁よりも外側の位置に配置された外ノズルから、前記基板の表面に向けて処理液を吐出することと、
 前記外ノズルから吐出された前記処理液が前記基板上の目標着液位置に着液するように、アクチュエータを用いて前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を調節することと、
を備えた基板液処理方法。
[請求項8]
 前記アクチュエータにより前記外ノズルの高さ位置が調節される、請求項7記載の基板液処理方法。
[請求項9]
 前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量および前記外ノズルの高さ位置と、前記処理液の前記基板上への着液位置との予め求められた関係に基づいて、前記外ノズルの高さ位置を調節する、請求項8記載の基板液処理方法。
[請求項10]
 前記外ノズルから吐出された前記処理液により前記基板の表面の中心部が前記処理液に覆われた後、前記処理液の吐出流量を減らすとともに、前記外ノズルの高さ位置を高くする、請求項7記載の基板液処理方法。
[請求項11]
 前記基板液処理方法は前記基板を回転させながら実行され、
 前記外ノズルから前記基板の中心に着液するように前記処理液が吐出されているときに、予め設定された位置に処理液が着液するようにノズルアームに担持された可動ノズルから下向きに処理液が吐出され、
 前記予め設定された位置は、前記基板の中心近傍であり、回転する前記基板を真上から見たときに、前記処理液の飛行軌跡を含む直線をY軸とし、前記処理液の飛行方向をY軸の正方向とし、前記基板の回転中心を始点とするY軸の正方向を向いた第1のベクトルを前記基板の回転中心を中心として前記基板の回転方向に90度回転させることにより得られた第2のベクトルを含む直線をX軸とし、前記第2のベクトルの向きをX軸正方向とするXY直交座標系において、第4象限内に位置している、請求項7記載の基板液処理方法。
[請求項12]
 基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して請求項7から11のいずれか一項に記載の基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]