CN102683245A - 液处理装置和液处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供液处理装置和液处理方法。能够利用简单的方法形成适合所进行的液处理的处理气氛。在用于在壳体内的处理空间(21)中向被处理基板(W)的表面供给处理液而进行液处理的液处理装置(2)中，旋转保持部(33、341)保持被处理基板并使其绕铅垂轴线旋转，处理液供给喷嘴(35)向旋转的被处理基板的表面供给处理液。第1气体供给部(23)为了形成适合上述液处理的处理气氛而形成在被处理基板的整个表面流动并流入到杯状件(31)中的第1气体的下降流，第2气体供给部(22)在该第1气体的下降流的外侧区域中形成与上述第1气体不同的第2气体的下降流。且第1气体供给部和第2气体供给部设在构成上述处理空间的壳体的顶部。

Description

液处理装置和液处理方法
技术领域
本发明涉及一种调节用于进行被处理基板的液处理的周围气氛的技术。
背景技术
在半导体制造工序中存在对半导体晶圆(以下称作晶圆)等被处理基板进行液处理的工序。作为液处理，可列举出利用清洗液清洗晶圆等。这种处理所使用的液处理单元例如包括用于接收处理液的杯状件、设置在杯状件内的旋转卡盘等旋转保持部、用于向基板供给处理液的处理液供给喷嘴。于是，在对晶圆进行清洗的情况下，准备多种处理液，通过按照预先设定好的顺序向旋转的晶圆的表面供给各种处理液来执行液处理。
执行这样的液处理的旋转卡盘、杯状件等收容在共用的壳体内而与外部的气氛隔离开。而且，利用自处于该壳体上部的FFU(风机过滤单元：Fan Filter Unit)供给的清洁空气在壳体内形成清洁空气的下降流(down flow)，抑制随着晶圆的输入、输出动作、液处理的执行而引起微粒、雾沫的上扬，将晶圆和壳体内保持成清洁的状态。
另一方面，在清洗处理过程中，向晶圆供给碱性、酸性的处理液，利用DIW(去离子水：Delonized Water)等冲洗液进行冲洗清洗之后供给IPA(异丙醇：IsoPropyl Alcohol)，从而进行将残存在晶圆表面的液体与IPA一同除去的IPA干燥。此时，需要将晶圆周围的气氛的湿度抑制得较低。
另外，在对形成有铜等金属布线的晶圆的表面进行的液处理中，为了防止金属布线的氧化，有时也要求降低晶圆表面的氧浓度。
关于这一点，例如在专利文献1中记载有如下这样的技术：通过以覆盖基板的整个被处理面的方式在整个装置内形成非活性气体的下行流来抑制因微粒进入到冲洗液、自然氧化膜中导致产生水印(water mark)。但是，向进行液处理的整个装置内供给非活性气体的做法会导致液处理成本上升。
另一方面，在专利文献2中记载有如下这样的技术，在向被处理体的下表面和侧面供给处理液而对该部分进行蚀刻处理的液处理装置中，以覆盖被处理体的上表面侧的方式设置顶板，自该顶板的中央部朝向被处理体的上表面供给非活性气体，从而防止处理液蔓延到被处理体的上表面侧。但是，该液处理装置是用于对被处理体的下表面、侧面进行液处理的装置，在对被处理体的整个上表面进行液处理的情况下，为了避免处理液的供给喷嘴与顶板相互干涉，需要特别的处理液供给机构。另外，在进行输入、输出时等情况下，为了使被处理体和顶板不相干涉，也需要用于使顶板和保持被处理体的基体相对地接触或分离的移动机构。
专利文献1：日本特开2003-174006号公报：权利要求1，图1
专利文献2：日本特开2010-28059号公报：权利要求4，段落0021，图1
发明内容
本发明是在这样的背景下做成的，其目的在于提供能够利用简单的方法在被处理基板的表面形成低湿度气氛、低氧气氛等适合所进行的液处理的处理气氛的液处理装置和液处理方法。
本发明的液处理装置用于向被处理基板的表面供给处理液而进行液处理，其特征在于，该液处理装置包括：壳体，在其中进行液处理；旋转保持部，其用于在该壳体内保持被处理基板并使该被处理基板绕铅垂轴线旋转；处理液供给喷嘴，其用于向被该旋转保持部保持并旋转的被处理基板的表面供给处理液；杯状件，其设置在上述旋转保持部的周围；第1气体供给部，其为了在上述被处理基板表面上形成处理气氛而配置在与被上述旋转保持部保持的被处理基板相对的位置，用于形成在上述被处理基板的整个表面流动、并流入到杯状件中的第1气体的下降流；第2气体供给部，其用于在该第1气体的下降流的外侧区域中形成与上述第1气体不同的第2气体的下降流，上述第1气体供给部和上述第2气体供给部设置在上述壳体的顶部。
上述液处理装置也可以具有以下的特征。
(a)上述第1气体的下降流是自上述第1气体供给部朝向上述杯状件形成的喇叭状的气流。
(b)自上述第1气体供给部供给的上述第1气体的流量多于因使被处理基板旋转而朝向该被处理基板的周缘部流动的气流的流量。
(c)自上述第1气体供给部供给的第1气体的流出速度与自第2气体供给部供给的第2气体的流出速度一致。
(d)上述液处理装置还具有：第1排气部，其设置在上述杯状件的内侧，主要用于排出上述第1气体；第2排气部，其设置在上述杯状件的外侧，主要用于排出上述第2气体。
(e)上述第1气体供给部切换地供给上述第1气体和上述第2气体。
(f)上述第1气体供给部能够在上述第2气体供给部的内部在形成上述第1气体的下降流的位置与退避位置之间移动，在上述第1气体供给部处于退避位置时，上述第2气体供给部形成朝向上述被处理基板的整个表面的第2气体的下降流来替代上述第1气体的下降流。
(g)上述被处理基板是圆形基板，上述第1气体供给部包括具有100mm以上且为被处理基板的直径以下的直径的圆形的喷出口。另外，为了自整个喷出口以均匀的流速供给第1气体，在该喷出口上设有形成有多个孔部的整流板。
(h)上述第1气体是干燥空气或者非活性气体。
本发明朝向进行液处理的被处理基板的整个表面形成用于形成适合液处理的处理气氛的第1气体的下降流，在该第1气体的下降流的外侧区域中形成与第1气体不同的第2气体的下降流。因此，能够在被处理基板的整个表面局部地形成适合所进行的液处理的处理气氛。
附图说明
图1是本发明的实施方式的液处理系统的外观立体图。
图2是上述液处理系统的横剖俯视图。
图3是设置在上述液处理系统中的液处理单元的纵剖侧视图。
图4是表示上述液处理单元的内部构造的局部剖切立体图。
图5是设置在上述液处理单元中的第1气体供给部的分解立体图。
图6是上述第1气体供给部的纵剖侧视图。
图7是表示形成在绕铅垂轴线旋转的晶圆的上方的气流流动的说明图。
图8是表示在液处理期间中的上述液处理单元内的气体流动的说明图。
图9是表示向晶圆供给的处理液的种类与自第1气体供给部供给的气体的种类之间的对应关系的时序图。
图10是表示上述第1气体供给部的另一例子的纵剖侧视图。
图11是包括升降式的第1气体供给部的液处理单元的第1说明图。
图12是包括升降式的第1气体供给部的液处理单元的第2说明图。
图13是改变第1气体供给部的配置高度后的液处理单元。
图14是表示包括流量调解阀的第1气体供给部的构造例的说明图。
图15是表示包括FFU的第1气体供给部的构造例的说明图。
具体实施方式
下面，对将本发明的液处理装置应用于对作为被处理基板的晶圆W的表面、背面这两面进行清洗的液处理单元的实施方式进行说明。如图1的外观立体图、图2的横剖俯视图所示，搭载有上述液处理单元2的液处理系统1包括：载置区11，其用于对收容有多张晶圆W的FOUP100进行载置；输入输出区12，其用于向载置在载置区11上的FOUP100输入晶圆W或者将晶圆W自该FOUP100输出；交接区13，其用于在输入输出区12与之后的液处理区14之间交接晶圆W；液处理区14，其用于对晶圆W实施液处理。在将载置区11作为近侧时，载置区11、输入输出区12、交接区13、液处理区14自近侧按上述顺序相邻地设置。
载置区11将FOUP100载置在载置台111上，该FOUP100将多个晶圆W以水平状态收容。输入输出区12用于输送晶圆W。交接区13用于交接晶圆W。输入输出区12和交接区13收容在壳体内。
输入输出区12具有第1晶圆输送机构121。第1晶圆输送机构121具有用于保持晶圆W的输送臂122、用于使输送臂122前后移动的机构。第1晶圆输送机构121还具有沿着在FOUP100的排列方向上延伸的水平引导件123(参照图2)移动的机构、沿着在垂直方向上设置的未图示的垂直引导件移动的机构、用于使输送臂122在水平面内旋转的机构。利用该第1晶圆输送机构121，在FOUP100与交接区13之间输送晶圆W。
交接区13具有能够载置晶圆W的交接架131。在交接区13中，借助该交接架131在输入输出区12、液处理区14的输送机构之间(上述的第1晶圆输送机构121和下述的第2晶圆输送机构143)交接晶圆W。
液处理区14在壳体内收容有配置有多个液处理单元2的液处理部141、用于输送晶圆W的输送部142。输送部142将其与交接区13的连接部作为基端，在沿前后方向延伸的空间内配置有第2晶圆输送机构143。第2晶圆输送机构143具有用于保持晶圆W的输送臂144、用于使输送臂144前后移动的机构。
第2晶圆输送机构143还具有沿着在前后方向上延伸的水平引导件145(参照图2)移动的机构、沿着在铅垂方向上设置的铅垂引导件146移动的机构、用于使输送臂144在水平面内旋转的机构。利用该第2晶圆输送机构143在上述的交接架131与各液处理单元2之间输送晶圆W。如图1所示，在输送部142的上部设有用于向液处理区14的空间内供给清洁空气的FFU147。如图2所示，在液处理部141中，沿着形成输送部142的空间所延伸的方向并列配置有多台、例如各5台、合计10台液处理单元2。
参照图3对设置在各液处理部141内的液处理单元2的结构进行说明。液处理单元2构成为利用旋转处理一张一张地对晶圆W进行液处理的单张式的单元。液处理单元2由形成在壳体内的处理空间21、设置在该处理空间21的上部(壳体的顶部)的气体供给部20构成。处理空间21包括：旋转板33，其用于保持晶圆W；旋转轴341，其通过借助未图示的旋转电动机旋转，使从背面(下表面)侧所支承的旋转板33旋转；液供给管342，其贯穿在该旋转轴341内，用于向晶圆W的背面(下表面)供给处理液；处理液供给喷嘴35，其用于向晶圆W的表面(上表面)侧供给处理液；内杯状件32，其用于接收自旋转的晶圆W甩出的处理液并将其排出到外部；外杯状件31，其收容旋转板33、内杯状件32，排出从晶圆W的上方朝向周缘部侧流动的气流。
旋转板33是在中央设有开口部的圆板状的构件，在其表面设有用于将晶圆W固定保持的多个保持构件331。晶圆W隔着间隙被保持在旋转板33的上方的位置。自液供给管342经由中央的开口部供给的处理液在该间隙内穿过而扩散到晶圆W的整个背面。旋转轴341利用设置在处理空间21的底部的轴承部343以绕铅垂轴线旋转自由的状态被保持。以上说明的旋转板33、旋转轴341及其旋转机构相当于本实施方式的旋转保持部。
在液供给管342的上端面设有用于从背面侧支承晶圆W的支承销(未图示)，而在其下端侧设有用于使液供给管342升降的未图示的升降机构。于是，通过使液供给管342整体上升、下降，能够使液供给管342自旋转板33的开口部突出或退回。由此，能够使晶圆W在将晶圆W支承在支承销上而与输送臂144之间交接晶圆W的位置和旋转板33上的处理位置之间升降。
液供给管342能够向晶圆W的背面分别供给SC1液(氨和过氧化氢水的混合液)等碱性的处理液、稀氢氟酸水溶液(以下称为DHF(Diluted HydroFluoric acid))等酸性的处理液、DIW等冲洗清洗用的冲洗液。
另一方面，用于向晶圆W的表面供给处理液的处理液供给喷嘴35支承在喷嘴臂351上，处理液供给喷嘴35能够在被旋转板33保持的晶圆W上方的处理位置与自该处理位置退避的退避位置之间移动。处理液供给喷嘴35除了供给碱性、酸性的处理液、冲洗液之外，还能够分别供给作为有机溶剂的干燥处理用的IPA。
图3所示的内杯状件32是以包围被旋转板33保持的晶圆W的方式设置的圆环状的构件，能够经由连接于底面的排液管321排出处理液。另外，在外杯状件31的底面上设有排气用的排气管311，其主要用于排出从晶圆W的上方朝向周缘部侧流动的气流。在外杯状件31和内杯状件32的上方形成有比晶圆W的口径大的开口部，被液供给管342支承的晶圆W能够经由该开口部向在上下方向上移动。
处理空间21在其面向输送部142的侧面上具有开口，并设有用于打开或关闭开口的开闭门211。通过打开该开闭门211，输送臂144能够穿过开口进入到处理空间21内。如图3所示，在处理空间21的底部设有用于使在处理空间21内形成的清洁空气的下降流排出的排气管212。
在具有以上述说明的构造的液处理单元2中，在向旋转的晶圆W的表面供给了各种处理液之后，为了将残存在晶圆W表面的液体除去，利用IPA进行IPA干燥。像在背景技术中说明的那样，在进行IPA干燥时需要将晶圆W的周围气氛的湿度抑制得较低，但氮气等非活性气体、干燥空气比通常清洁空气价格昂贵。因此，本实施方式的液处理单元2具有如下这样的构造：向实施IPA干燥的区域局部地供给含水量较少的气体而将处理气氛的湿度抑制得较低，而向不影响IPA干燥的区域供给未进行含水量的调整的通常的清洁空气，能够抑制装置的运转成本。下面，对该构造的详细内容进行说明。
如图3所示，在处理空间21的上部设有气体供给部20。气体供给部20由第1气体供给部23和第2气体供给部22构成，该第1气体供给部23用于朝向被旋转板33保持的晶圆W的整个表面形成被降低了含水量的清洁空气(相当于第1气体。以下称作“干燥空气”)的下降流，该第2气体供给部22用于在除了形成有该第1气体的下降流的区域之外的区域中形成未进行降低含水量的处理的通常的清洁空气(相当于第2气体。以下称作“通常空气”)的下降流。
首先，从第2气体供给部22开始说明，第2气体供给部22是以覆盖用于实施液处理的处理空间21的整个顶面的方式形成的壳体状的腔室，如图3、图4所示，第2气体供给部22在其面向上述输送部142的侧壁上设有开口部221。开口部221用于将从设置在输送部142的上部的FFU147供给的通常空气吸入到第2气体供给部22内。另外，为了便于图示，在图4的立体图中省略了外杯状件31、内杯状件32的记载。
第2气体供给部22的底板222构成了处理空间21的顶面，通过冲孔等在该底板上形成有许多个通气孔223。吸入到第2气体供给部22中的通常空气经由这些通气孔223被导入到处理空间21内，然后，主要利用设置在处理空间21底部的排气管212被排出。结果，在处理空间21内形成有从顶面侧朝向底部侧流动的通常空气的下降流。
在构成第2气体供给部22的腔室的内部配置有第1气体供给部23。第1气体供给部23以与被旋转板33保持的晶圆W相对的方式配置在晶圆W的上方位置。自第1气体供给部23供给的气体从晶圆W的上方朝向整个表面形成干燥空气的下降流。另外，从晶圆W的上方在整个表面流动的气体主要从设置在外杯状件31上排气管311被排出。
在此，如图7所示那样使晶圆W旋转时，在作用于晶圆W与周围气体之间的粘性和气体自晶圆W受到的离心力的作用下，从晶圆W的上方吸入的气体朝向晶圆W的周缘部侧被扫出。即，从第1气体供给部23朝向晶圆W的周缘部侧形成有喇叭状的气流。因此，只要自第1气体供给部23以不会搅乱喇叭状的气流的方式供给与朝向晶圆W的周缘部侧被扫出的气流相同量程度以上的干燥空气，就能够抑制存在于该喇叭状的气流的周围的通常空气混入到干燥空气的气流中。由此，能够用干燥空气覆盖晶圆W整个表面，从而能够减少向晶圆W表面带入的水分，能够使进行液处理的晶圆W表面及其周围的气氛(处理气氛)局部地成为低湿度。另外，由于存在于喇叭状的气流的周围的通常空气形成了下降流，因此，能够将处理空间21内保持成清洁状态。
为了获得上述的作用，如图5所示，本实施方式的第1气体供给部23具有如下那样的构造：例如在下表面侧开口的扁平托盘状的罩构件233的内部，互相隔开间隔地上下并列地配置有通过冲孔等形成了多个流通孔237的、例如三张整流板(第1整流板234、第2整流板235、第3整流板236)。结果，如图6所示，在第1气体供给部23内，在罩构件233的顶板与第1整流板234之间、第1整流板234与第2整流板235之间、第2整流板235与第3整流板236之间形成有供干燥空气流通的空间。于是，自连接于罩构件233的顶面的供气管231供给的干燥空气经由流通孔237在各空间中流通，最后穿过第3整流板236的流通孔237被导入到处理空间21内，成为下降流而朝向晶圆W的表面流动。
另外，为了使流通孔237在上下相邻配置的整流板234～236之间不沿上下方向排列，在水平方向上将流通孔237的配置位置错开。结果，干燥空气如图6中的虚线所示那样一边分级地分支一边在第1气体供给部23内流动，以均匀的流速被供给到处理空间21内。另外，图6所示的整流板234～236越是靠下游侧，越增多流通孔237的数量，从而增大开口率，使干燥空气来自各整流板234～236的流出的流出速度逐渐变小。改变整流板234～236的开口率的方法并不限定于该例子，例如也可以使各整流板234～236的流通孔237的孔数大致相同，而越是靠下游侧的整流板，越增大流通孔237的孔径。
另外，配置在第1气体供给部23的最下表面的第3整流板236从处理空间21侧看来相当于干燥空气的喷出口。若该干燥空气的喷出口的面积过小，则在自第1气体供给部23供给与朝向晶圆W的周缘部被扫出的气流相同量程序以上的干燥空气时，干燥空气的流出速度会过快。结果，喇叭状的气流被搅乱而卷入周围的通常空气，会向晶圆W表面带入水分。即，为了在晶圆W的上方形成干燥空气的喇叭状的下降流，需要自具有使干燥空气的流出速度不会过快的程度的面积的喷出口供给与朝向晶圆W的周缘部被扫出的气流相同量程度以上的干燥空气。因此，发明人等研究了喷出口的适当尺寸。结果可知，在一边使300mm的晶圆W旋转一边进行液处理时，喷出口的直径优选为100mm以上。
另一方面，若进一步增大干燥空气的喷出口的直径而使其大于晶圆W的直径、外杯状件31的开口部的直径，则干燥空气会在未被供给到晶圆W的表面上的情况下在外杯状件31的外侧流动并被排出，干燥空气的损失量增多。因而，干燥空气的喷出口的直径例如优选为晶圆W的直径以下。
根据该事先研究列举一个优选例，在一边使300mm的晶圆旋转一边进行液处理时，优选自具有100mm以上且为晶圆W的直径以下的直径的喷出口的第1气体供给部23以干燥空气不会卷入周围的通常空气的程度的流出速度、例如喇叭状的气流维持层流的程度的流出速度进行供给。由此，能够有效地降低向晶圆W表面带入的水分，从而能够将晶圆W及其周围的气氛(处理气氛)局部地维持成低湿度。
另外，在此，优选使自第2气体供给部22供给的通常空气的平均的流出速度与自第1气体供给部23供给的干燥空气的平均的流出速度一致。使上述通常空气和干燥空气的流出速度“一致”并不限定于两流出速度严格地一致的情况。只要通常空气与干燥空气的流出速度之差在随着晶圆W的旋转形成的喇叭状的气流不会被搅乱、不会发生一侧的气流卷入另一侧的气流这样的气流紊乱的程度的范围内，则可视为上述气流的流出速度一致。
如图4、图5所示，在第1气体供给部23上设有自供气管231分支的分支管232，其用于向形成在罩构件233的顶面与第1整流板234之间的空间中均匀地供给干燥空气。上述分支管232的喷出口和第1整流板234的流通孔237也优选配置在水平方向上错开的位置。
如图3所示，连接于供气管231的基端部侧的配管借助切换阀V 1分支为干燥空气管线401和旁路管线402。穿过上游侧的送气风机41、微粒过滤器42供给的通常空气利用介于干燥空气管线401中的水分除去部44降低了含水量。对于水分除去部44，例如可想到由填充有硅胶的填充层、在供通常空气流通的空间周围环绕供制冷剂流通的冷却管而使通常空气所含有的水分冷凝的腔室等构成的情况，减少水分的方法并不限定为特定的方法。从在进行IPA干燥时使晶圆W的处理气氛为低湿度这样的方面考虑，自水分除去部44供给的干燥空气的相对湿度例如优选为10％以下。在此，向第1气体供给部23供给的干燥空气也可以自工厂中共用的动力配管等、自外部接收。
另外，也能够向本例子的第1气体供给部23中供给在将水分除去部44绕过了的旁路管线402中穿过的通常空气，上述流路401、402利用流路切换阀43来切换。
如图2、图3所示，具有以上说明的构造的液处理系统1与控制部5相连接。控制部5例如由未图示的包括C PU和存储部的计算机构成，在存储部中记录有程序，该程序编入了与液处理系统1、各液处理单元2的作用、即自载置在载置区11上的FOUP100取出晶圆W、输入到各液处理单元2中并进行液处理之后到返回至FOUP100为止的控制相关的步骤(命令)组。该程序例如存储在硬盘、光盘、光磁盘、存储卡等存储介质中，并自上述存储介质安装到计算机中。
特别是，如图3所示，控制部5能够向各种切换阀V1、43等中输出控制信号，切换处理液的供给时机、供给量、处理液等的排出目的地、自第1气体供给部23供给的清洁空气的种类。
对具有以上说明的构造的液处理系统1的作用进行说明，首先，利用第1晶圆输送机构121自载置在载置区11上的FOUP100取出1张晶圆W并载置在交接架131上，连续地进行该动作。利用输送部142内的第2晶圆输送机构143按顺序输送被载置在交接架131上的晶圆W，输入到任一个液处理单元2中，保持在旋转板33上。
在完成了晶圆W的输入之后，使处理液供给喷嘴35移动至晶圆W中央侧的上方位置，一边使晶圆W例如以10rpm～1000rpm左右旋转，一边向晶圆W的表面侧和背面侧供给SC1液等碱性处理液。由此，在晶圆W的上下表面上形成药液的液膜，利用碱性处理液除去微粒、有机性的污染物质。接着，在将向晶圆W的表面、背面这两面供给的处理液切换为冲洗液而进行冲洗清洗之后，停止供给冲洗液。
在进行上述碱性清洗、冲洗清洗的期间中，向晶圆W表面供给的清洁空气中的水分不易直接形成水印。另外，在进行清洗时使用挥发性较高的药液的情况下，有时也优选清洁空气中含有水分。因此，在该期间中，将图3所示的流路切换阀43切换到旁路管线402侧，自第1气体供给部23供给通常空气(图9)。另外，自第2气体供给部22持续供给通常空气。这样，在进行水分影响较小的液处理的期间中，通过绕过水分除去部44而供给通常空气，降低水分除去部44的运转率，谋求降低运转成本。另外，在进行水分影响较小的液处理的期间中，自第1气体供给部23供给的气体例如也可以是干燥空气和通常空气的混合气体。
在完成了冲洗清洗之后，一边使晶圆W例如以10rpm～1000rpm左右旋转，一边向晶圆W的表面、背面这两面供给作为酸性的处理液的DHF液。由此，在上述两面上形成DHF液的液膜，进行将形成在晶圆W表面上的自然氧化膜除去的液处理。然后，在经过规定时间之后，将处理液切换为冲洗液而执行冲洗清洗。
在上述动作中，例如在利用酸性的处理液进行液处理的期间中，第1气体供给部23连接于旁路管线402侧，供给通常空气。然后，例如在到达进行冲洗清洗的时机之后，作为接续冲洗清洗的IPA干燥的准备，将第1气体供给部23的连接目的地切换到干燥空气管线401侧，开始向处理空间21内供给干燥空气，形成干燥空气的喇叭状的下降流(图9)。
这样完成冲洗清洗，将朝向晶圆W表面形成的下降流切换为干燥空气之后，将晶圆W的转速调整为例如100rpm，并将向该表面供给的处理液切换为IPA。结果，执行了利用IPA进行的IPA干燥，将残存于晶圆W表面的冲洗液等液体完全除去。另外，利用晶圆W的旋转将残存于晶圆W背面的冲洗液等甩出。
此时，图8示意地表示形成在处理空间21内的清洁空气的下降流的流动状态。在该图中，用短间隔的虚线表示干燥空气的流动，用长间隔的虚线表示通常空气的流动。自第1气体供给部23流出的干燥空气搭上随着晶圆W的旋转形成的气流(参照图7)，成为从晶圆W的上方朝向晶圆W整个表面的下降流。另一方面，自第2气体供给部22供给的通常空气形成以包围自第1气体供给部23供给的干燥空气的下降流的方式流动的下降流。于是，由于在晶圆W表面上方侧的区域中形成有干燥空气的下降流，因此，能够阻止周围的通常空气进入到晶圆W表面上的处理气氛中。另外，由于在干燥空气的下降流的周围形成有通常空气的下降流，因此，能够防止处理空间21的气氛上扬。
结果，能够抑制向正在进行IPA干燥的晶圆W表面上的处理气氛中带入水分。由此，能够抑制IPA吸入水分，从而能够减少水印的产生。另外，能够防止处理空间21内的气氛上扬，从而能够将处理空间21内保持清洁。
在这样将IPA供给规定时间之后，在继续使晶圆W旋转的状态下停止供给IPA，除去晶圆W表面的IPA。在晶圆W的干燥结束之后，完成晶圆W的液处理。
在此，图9表示自第1气体供给部23切换地供给干燥空气和通常空气的顺序的一例子，干燥空气和通常空气的气体供给方法并不限定于该例子。例如，也可以这样进行供给：在供给干燥空气时，使来自第1气体供给部23的干燥空气的供给量为200L/分钟，使来自第2气体供给部22的通常空气的供给量为800L/分钟，而在供给通常空气时，停止自第1气体供给部23供给干燥空气，将来自第2气体供给部22的通常空气的供给量增至1000L/分钟。即使停止供给干燥空气，自第2气体供给部22供给的通常空气也会流入到晶圆W的上方，因此，通常空气形成图7所示的喇叭状的气流而在晶圆W的整个表面流动，并从排气管311被排出。此时，通过在整个干燥空气的供给/停止期间中将向处理空间21中供给的合计气体供给量保持恒定，能够抑制处理空间21内的压力变动。
另外，通常空气和干燥空气的切换时机也并不限定于图9所示的例子，在欲使晶圆W表面上的处理气氛为低湿度的时机自第1气体供给部23供给干燥空气即可。
利用输送臂144将完成了液处理后的晶圆W自液处理单元2输出，载置于交接架131之后，利用第1晶圆输送机构121将晶圆W自交接架131返回到FOUP100。这样，利用设置在液处理系统1中的多个液处理单元2依次对多张晶圆W进行液处理。
采用本实施方式的液处理单元2，存在以下的效果。由于朝向进行液处理的晶圆W的整个表面形成干燥空气的下降流，并在包围该干燥空气的下降流的区域中形成通常空气的下降流，因此，局部地向晶圆W上供给干燥空气，在进行IPA干燥处理时将晶圆W表面上的处理气氛维持成低湿度，能够抑制形成水印。另外，通过在不影响IPA干燥的结果的区域中形成未降低所含有的水分的通常空气的下降流，与向整个处理空间21内供给干燥空气的情况相比，干燥空气的消耗量为少量即可，能够降低干燥空气的供给成本。
另外，由于自第1气体供给部23供给的干燥空气、自第2气体供给部22供给的通常空气均在处理空间21内形成下降流，因此，能够防止处理空间21内的气氛上扬而保持成清洁的状态。
此外，通过在处理空间21的上部设置用于供给干燥空气的第1气体供给部23，例如不必像背景技术中说明的顶板等那样在处理空间21内设置能够避免与使晶圆W表面上的处理气氛为低湿度的机构干涉、能够避免与顶板的干涉的特别的处理液供给机构，能够简化装置构造。并且，由于也不存在顶板的升降动作，因此，能够不搅乱形成在处理空间21内的下降流地供给干燥空气。
以上，在使用图3说明的实施方式中，采用干燥空气作为朝向晶圆W的整个表面下降的第1气体，采用通常空气作为在包围第1气体的下降流的区域中形成下降流的第2气体，但第1气体和第2气体的种类并不限定于此。例如，作为第1气体，也可以使用不含有水分的氮气等非活性气体。
另外，在进行需要防止在含有大量氧的气氛中进行处理的处理时，例如，在对形成有铜等金属布线的晶圆W进行液处理时，若向晶圆W的表面带入氧，则有时产生铜布线的氧化等不良影响。此时，例如也可以将氮气、氩等不含有氧的非活性气体作为第1气体，将通常空气作为第2气体，在处理空间21内形成各气体的下降流。由此，能够使晶圆W的处理气氛为低氧。
在无论处理液的种类如何都欲降低向晶圆W表面带入的氧的带入量的情况下，优选在所有药液处理、冲洗处理、干燥处理的整个过程中自第1气体供给部23始终供给第1气体。
接着，图10所示的第1气体供给部23a是通过在罩构件233的下表面设置由陶瓷、陶瓷颗粒的烧结体等构成的多孔质体238而均匀地供给第1气体的例子。此外，也可以替代整流板236、多孔质体238而配置筛网。而且，不言而喻，对于第2气体供给部22，也不限定于通过冲孔形成有通气孔223的底板222，也可以借助由多孔质体、筛网构成的底板222向处理空间21内供给第2气体。
除此之外，图11、图12表示通过使第1气体供给部23b移动而能够朝向晶圆W的整个表面切换地形成第1气体的下降流和第2气体的下降流的液处理单元2a的例子。在本例子中，第1气体供给部23b能够借助升降机构239在第2气体供给部22的内部升降。于是，在不形成第1气体的下降流的期间中，如图11所示，使第1气体供给部23b退避至上方侧的退避位置，自配置在该第1气体供给部23b的下方侧的底板222的通气孔223向晶圆W表面供给第2气体。而且，在进行需要由第1气体形成晶圆W的处理气氛的液处理时，如图12所示，通过使第1气体供给部23b下降并使第1气体供给部23b覆盖底板222的一部分，经由该底板222的通气孔223供给第1气体。
另外，自第1气体供给部23供给第1气体的高度位置也可以与自第2气体供给部22供给第2气体的高度位置对齐。例如，如图13中的液处理单元2b所示，也可以使第1气体供给部23的喷出口突出到比第2气体供给部22的通气孔(在本例子中是处理空间21的顶面)低的位置而自比第2气体低的高度位置供给第1气体，从而抑制第2气体的卷入。
另外，除此之外，第2气体供给部22的构造并不限定于图3、图4所示的构造例。例如，也可以如图14中的液处理单元2c所示的第2气体供给部22那样，通过在开口部221设置流量调整阀224，使来自通气孔223的通常空气的流出速度增大或减小，使通常空气的流出速度与自第1气体供给部23供给的干燥空气的流出速度一致。另外，如图15所示，也可以采用在第2气体供给部22的上表面设置FFU225并针对每个液处理单元2d中分别自供气管道226供给通常空气的构造。
以上，说明了一边使半导体晶圆旋转一边进行液处理的情况，但只要处理对象一边旋转一边被处理即可，并不限定于半导体晶圆。例如也包含掩模用玻璃基板、液晶用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(场发射显示器：Field EmissionDisplay)用基板、光盘用基板、磁盘用基板及光磁盘用基板等。
另外，对将本发明的液处理装置应用于向晶圆W供给碱性、酸性、有机溶剂的处理液来进行清洗处理的液处理单元2的例子进行了说明，但能够利用该液处理装置实施液处理的种类并不限定于此。例如只要是需要一边使作为晶圆、方形基板的被处理基板旋转、一边形成低湿度、低氧等适合所进行的液处理的处理气氛的液处理装置，就能够应用本发明。
另外，对自第1气体供给部23和第2气体供给部22供给的气体是干燥空气、通常空气的情况进行了说明，但供给的气体并不限定于此。例如，也可以自第1气体供给部23供给温度被调整为比常温高的温度的气体，并自第2气体供给部22供给常温的通常空气。由此，在通过向晶圆W供给高温的处理液而进行的处理过程中，能够抑制处理液的温度降低、或者能够促进处理。另外，也可以自第1气体供给部23供给穿过了化学过滤器后的气体，并自第2气体供给部22供给通常空气。由此，能够抑制向晶圆W表面上的处理气氛中带入化学物质，从而能够防止在晶圆W表面上引起不必要的化学反应。另外，也可以自第1气体供给部23供给不含酸、碱、有机物的气体。由此，即使在晶圆W的处理过程中使用不同种类的药液的情况下，也能够迅速地替换晶圆W表面上的处理气氛，从而能够抑制产生微粒。另外，也可以与用于处理晶圆W的药液相对应地自第1气体供给部23供给含有酸、碱、有机的气体。由此，在使用劣化较快的药液处理晶圆W的情况下，通过使晶圆W表面上的处理气氛与药液相同，能够抑制药液的劣化。在使用稀薄剂等挥发性较高的药液的情况下，能够抑制挥发性，并能够使药液易于在晶圆W表面上扩散。
另外，也可以一边自第1气体供给部23供给，一边改变所供给的气体的流量。即，由于朝向晶圆W的周缘部被扫出的气流的量因晶圆W的转速而发生变化，因此，与晶圆W的转速相对应地改变自第1气体供给部23的供给量。具体地讲，在提升转速的情况下增加供给量，在降低转速的情况下减少供给量。由此，能够以所需最小限度的供给量形成喇叭状的下降流。
附图标记说明
W、晶圆；1、液处理装置；2、2a～2d、液处理单元；21、处理空间；22、第2气体供给部；23、23a、23b、第1气体供给部；234、第1整流板；235、第2整流板；236、第3整流板；33、旋转板；35、处理液供给喷嘴；44、水分除去部；5、控制部。

Claims (18)

1.一种液处理装置，其用于向被处理基板的表面供给处理液而进行液处理，其特征在于，
该液处理装置包括：
壳体，在其中进行液处理；
旋转保持部，其用于在该壳体内保持被处理基板并使该被处理基板绕铅垂轴线旋转；
处理液供给喷嘴，其用于向被该旋转保持部保持并旋转的被处理基板的表面供给处理液；
杯状件，其设置在上述旋转保持部的周围；
第1气体供给部，其为了在上述被处理基板表面上形成处理气氛而配置在与被上述旋转保持部保持的被处理基板相对的位置，用于形成在上述被处理基板的整个表面流动、并流入到杯状件中的第1气体的下降流；
第2气体供给部，其用于在该第1气体的下降流的外侧区域中形成与上述第1气体不同的第2气体的下降流，
上述第1气体供给部和上述第2气体供给部设置在上述壳体的顶部。
2.根据权利要求1所述的液处理装置，其特征在于，
上述第1气体的下降流是自上述第1气体供给部朝向上述杯状件形成的喇叭状的气流。
3.根据权利要求1或2所述的液处理装置，其特征在于，
自上述第1气体供给部供给的上述第1气体的流量多于因使被处理基板旋转而朝向该被处理基板的周缘部流动的气流的流量。
4.根据权利要求1或3所述的液处理装置，其特征在于，
自上述第1气体供给部供给的上述第1气体的流出速度与自上述第2气体供给部供给的上述第2气体的流出速度一致。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的液处理装置，其特征在于，
上述液处理装置还具有：
第1排气部，其设置在上述杯状件的内侧，主要用于排出上述第1气体；
第2排气部，其设置在上述杯状件的外侧、主要用于排出上述第2气体。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的液处理装置，其特征在于，
上述第1气体供给部切换地供给上述第1气体和上述第2气体。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的液处理装置，其特征在于，
上述第1气体供给部能够在上述第2气体供给部的内部在形成上述第1气体的下降流的位置与退避位置之间移动，
在上述第1气体供给部处于退避位置时，上述第2气体供给部形成朝向上述被处理基板的整个表面的第2气体的下降流来替代上述第1气体的下降流。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的液处理装置，其特征在于，
上述被处理基板是圆形基板，上述第1气体供给部包括具有100mm以上且为被处理基板的直径以下的直径的圆形的喷出口。
9.根据权利要求8所述的液处理装置，其特征在于，
为了自整个上述喷出口以均匀的流速供给上述第1气体，在上述喷出口上设有形成有多个孔部的整流板。
10.根据权利要求1～7中任一项所述的液处理装置，其特征在于，
上述第1气体是干燥空气或者非活性气体。
11.一种液处理方法，其用于向被处理基板的表面供给处理液而进行液处理，其特征在于，
该液处理方法包括以下工序：
保持被处理基板并使其绕铅垂轴线旋转；
向该旋转的被处理基板的表面供给处理液；
为了在上述被处理基板表面上形成处理气氛，从被处理基板的上方供给第1气体，形成从上述旋转的被处理基板的上方朝向周缘部流动的上述第1气体的下降流；
在该第1气体的下降流的外侧区域中形成与上述第1气体不同的第2气体的下降流。
12.根据权利要求11所述的液处理方法，其特征在于，
上述第1气体的下降流是自上述被处理基板的上方朝向上述被处理基板的周缘部形成的喇叭状的气流。
13.根据权利要求11或12所述的液处理方法，其特征在于，
所供给的上述第1气体的流量多于因使被处理基板旋转而朝向该被处理基板的周缘部流动的气流的流量。
14.根据权利要求11～13中的任一项所述的液处理方法，其特征在于，
上述第1气体以不会搅乱随着上述被处理基板的旋转而向基板周缘部流动的气流的方式被供给。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的液处理方法，其特征在于，
上述第1气体和上述第2气体以上述第1气体的下降流中不会混入上述第2气体的方式被供给。
16.根据权利要求11～15中任一项所述的液处理方法，其特征在于，
上述第1气体的下降流的流速与上述第2气体的下降流的流速一致。
17.根据权利要求11～16中任一项所述的液处理方法，其特征在于，
包括如下工序：使从上述被处理基板的上方供给的气体在上述第1气体和上述第2气体之间切换，从而使用于形成从上述被处理基板的上方朝向上述被处理基板的周缘部的下降流的气体在上述第1气体和上述第2气体之间切换。
18.根据权利要求11～17中任一项所述的液处理方法，其特征在于，
上述第1气体是干燥空气或者非活性气体。
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