JP2009218403A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上における気流の乱れを抑制または防止できる基板処理装置を提供すること。
【解決手段】基板処理装置は、ウエハＷを所定の回転軸線Ｃ１まわりに回転させる基板回転手段と、基板回転手段により回転されるウエハＷの主面に向けて、かつ基板回転手段によるウエハＷの回転方向下流側に向けて、気体を吐出し、ウエハＷの主面上にウエハＷの回転方向に沿う気流を形成するための複数の気体吐出ノズルとを含む。ウエハＷ上に形成される気流の流速は、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置において、ウエハＷの周速と一致されている。
【選択図】図４

Description

この発明は、基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

半導体装置の製造工程では、たとえば、半導体ウエハなどの基板に対して処理液を用いた処理が行われる。基板を１枚ずつ処理する基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板に処理液を供給する処理液ノズルと、スピンチャックの鉛直上方で水平に配置された円板状の遮断板とを備えている。遮断板は、鉛直方向に昇降されるようになっている。遮断板の下面には、気体が吐出される気体吐出口が形成されている。気体吐出口は、スピンチャックによる基板の回転軸線上に位置している。

この基板処理装置による基板の処理では、たとえば、スピンチャックにより回転される基板の上面に薬液が供給され、基板の上面に対する薬液による処理が行われる。その後、基板の上面にリンス液が供給されて、基板の上面から薬液を洗い流すためのリンス処理が行われる。リンス処理の後は、スピンチャックの上方に退避されていた遮断板が鉛直方向に降下され、その下面が基板の上面に対向される。そして、遮断板に形成された気体吐出口から基板の回転中心に向けて窒素ガスが吐出される。これにより、基板と遮断板との間の空間が窒素ガスによって満たされる。この状態で、基板および遮断板がともに同方向に高速回転され、基板上の液成分を振り切って基板を乾燥させる乾燥処理が行われる。
特開２００７−０８８２５７号公報

気体吐出口から吐出される窒素ガスは、気体吐出口から基板の周縁に向けて放射状に広がっていく。そして、その放射状に広がる窒素ガスは、基板の周縁に至る過程で、基板および遮断板の回転につられて、その流れ方向が基板の回転軸線から離れるにつれて基板の回転方向に沿う方向に変更されていく。そのため、基板の中心付近上と周縁付近上とでは、窒素ガスの流れ方向が異なり、それらの間において、窒素ガスの流れ方向の変化に起因する渦流（気流の乱れ）が生じる。

基板上における窒素ガスの流れに乱れがあると、その乱れによって、基板と遮断板との間に周囲の雰囲気が巻き込まれ、当該雰囲気中に含まれる異物が基板に付着して基板が汚染されるおそれがある。また、窒素ガスの流れに乱れがあると、基板の面内において、液成分が蒸発しやすい部分と蒸発し難い部分とが形成されてしまう。そのため、基板上の液成分に含まれる異物が濃縮され、乾燥処理後において前記蒸発し難い部分に異物が析出するおそれがある。

一方、前述の構成では、遮断板のような比較的大型の部材がスピンチャックの上方に配置されているので、基板処理装置の高さが大きくなるという問題がある。
そこで、この発明の目的は、大型化を抑制しつつ、基板上における気流の乱れを抑制または防止できる基板処理装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を所定の回転軸線（Ｃ１）まわりに回転させる基板回転手段（２）と、前記基板回転手段により回転される基板の主面に向けて、かつ前記基板回転手段による基板の回転方向下流側に向けて、気体を吐出し、基板の前記主面上に基板の回転方向に沿う気流を形成するための気体吐出ノズル（１７）とを含む、基板処理装置（１）である。

基板の主面とは、周端面を除く基板の外表面の一部である。基板の主面は、デバイスが形成される側の面である表面であってもよいし、その反対側の面である裏面であってもよい。なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すものとする。
この発明によれば、気体吐出ノズルから、基板回転手段により回転される基板の主面に向けて、かつ基板回転手段による基板の回転方向下流側に向けて、気体が吐出される。これにより、基板の主面上に、基板の回転方向に沿う気流が形成される。その結果、気体吐出ノズルから吐出された気体によって基板の主面が覆われ、この状態で、基板に対する処理を行うことができる。そして、気流の方向が基板の回転方向に沿っており、基板の主面上で気流の方向が変化しないので、基板の主面上での気流の乱れによる不具合（たとえば、基板の主面上への周囲の雰囲気の巻き込み、乾燥むら）を生じるおそれがない。また、遮断板等のような比較的大型の部材が基板回転手段の上方に配置されないので、基板処理装置の大型化が抑制される。

請求項２記載の発明は、前記気体吐出ノズルは、前記回転軸線からの距離が異なる各位置において、基板の前記主面上に形成される気流の流速と基板の回転による周速とが一致するような流速で気体を吐出する、請求項１に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、基板の主面上に形成される気流の流速と基板の回転による周速とが、基板の回転軸線からの距離が異なる各位置において一致される。すなわち、基板の主面上に形成される気体の層が、当該基板に対して相対移動することなく、基板の回転方向に沿って回転する。これにより、基板の主面上における気流の乱れを確実に抑制または防止することができる。

請求項３記載の発明は、前記気体吐出ノズルは、前記回転軸線からの距離が異なる位置に複数配置され、前記回転軸線から離れた位置に配置されたものほど大きな流速で気体を吐出する、請求項１または２に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、気体吐出ノズルは、基板の回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。そして、気体吐出ノズルから吐出される流速は、前記回転軸線から離れた位置に配置されたものほど大きくされている。基板の主面における周速は、基板の回転軸線から離れるほど大きくなる。したがって、基板の主面における周速と同じように、気体吐出ノズルから吐出される気体の流速を回転軸線から離れるほど大きくすることにより、基板の主面上の各位置において、基板の主面上に形成される気流の流速と基板の周速とを良好に一致させることができる。

請求項４記載の発明は、各気体吐出ノズルに対応して設けられ、その対応する前記気体吐出ノズルから吐出される気体の流量を調節するための流量調節手段（２７）をさらに含む、請求項３に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、流量調節手段により、各気体吐出ノズルに供給される気体の供給流量を調節することができる。したがって、各気体吐出ノズルから吐出される気体の流速を調節することができる。そのため、基板の回転軸線から離れた位置に配置された気体吐出ノズルほど、吐出される気体の流速を大きくすることができる。

請求項５記載の発明は、前記気体吐出ノズルは、前記回転軸線から離れた位置に配置されたものほど小さな開口面積の気体吐出口（２４）を有している、請求項３または４に記載の基板処理装置である。
気体吐出ノズルに供給される気体の流量が一定の場合、気体吐出口の開口面積が小さいほど、その気体吐出口から吐出される気体の流速は大きくなる。したがって、基板の回転軸線から離れた位置に配置された気体吐出ノズルほど気体吐出口の開口面積が小さくされることにより、基板の回転軸線から離れた位置に配置された気体吐出ノズルほど吐出される気体の流速を大きくすることができる。

請求項６記載の発明は、前記基板回転手段により回転される基板の前記主面に向けて処理液を吐出する処理液供給ノズル（３）をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、処理液供給ノズルから基板の主面に処理液を供給して、当該主面に処理液による処理を施すことができる。

請求項７記載の発明は、基板の前記主面上における処理液の着液位置を移動させるための着液位置移動手段（３１）をさらに含む、請求項６に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、基板の主面上における処理液の着液位置が、着液位置移動手段によって移動される。これにより、処理液を基板の主面全域にむらなく供給することができる。その結果、基板の主面全域に対して処理液による処理をむらなく施すことができる。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の概略構成を示す側面図である。また、図２は、図１に示す基板処理装置１の概略構成の平面図である。
この基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）を１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置１は、図示しない処理室内に、ウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック２（基板回転手段）と、ウエハＷに処理液を供給する処理液供給ノズル３と、ウエハＷに気体を供給する気体供給機構４とを備えている。

スピンチャック２は、鉛直な方向に延びる回転軸５と、回転軸５の上端に水平に取り付けられた円板状のスピンベース６と、スピンベース６上に配置された複数個の挟持部材７とを備えている。複数個の挟持部材７は、スピンベース６の上面周縁部においてウエハＷの外周形状に対応する円周上で適当な間隔をあけて配置されている。複数個の挟持部材７は、互いに協働してウエハＷを水平な姿勢で挟持することができる。

また、回転軸５には、モータなどの駆動源を含む回転駆動機構８が結合されている。複数個の挟持部材７によってウエハＷが保持された状態で、回転駆動機構８の駆動力が回転軸５に入力されると、ウエハＷの中心を通る鉛直な回転軸線Ｃ１まわりにウエハＷが回転される。
なお、スピンチャック２としては、このような構成のものに限らず、たとえば、ウエハＷの下面（裏面）を真空吸着することによりウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持し、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。

処理液供給ノズル３は、その吐出口をスピンベース６の上面に向けて、スピンチャック２の上方に配置されている。処理液供給ノズル３は、処理液供給管９を通じて供給される処理液を、スピンチャック２により回転されるウエハＷの上面に向けて吐出する。処理液供給ノズル３は、吐出された処理液がウエハＷの上面における回転中心を含む範囲に着液するように配置されている。処理液供給ノズル３は、ウエハＷの上面における処理液の着液位置が固定された固定ノズルとされている。

処理液供給管９には、薬液供給管１０、リンス液供給管１１および低表面張力液体供給管１２が接続されている。薬液供給管１０、リンス液供給管１１および低表面張力液体供給管１２には、それぞれ、薬液バルブ１３、リンス液バルブ１４および低表面張力液体バルブ１５が介装されている。これらのバルブ１３，１４，１５の開閉は、制御部２８により制御される（図５参照）。

薬液バルブ１３、リンス液バルブ１４および低表面張力液体バルブ１５の開閉が制御されることにより、薬液、リンス液および低表面張力液体（純水よりも表面張力が小さい液体）が処理液供給管９に選択的に供給される。たとえば、リンス液バルブ１４および低表面張力液体バルブ１５が閉じられた状態で薬液バルブ１３が開かれると、薬液が処理液供給管９に供給される。

薬液としては、たとえば、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水のうちの少なくとも１つを含む液を用いることができる。また、リンス液としては、たとえば、純水、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水や、希釈濃度（たとえば、１ｐｐｍ程度）のアンモニア水などを用いることができる。また、低表面張力液体としては、たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＨＦＥ（ハイドロフロロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも１つを含む液を用いることができる。なお、低表面張力液体としては、単体成分のみからなるものであってもよいし、他の成分と混合されたものであってもよい。たとえば、ＩＰＡと純水の混合液であってもよいし、ＩＰＡとＨＦＥの混合液であってもよい。

気体供給機構４は、ノズル保持部材１６と、このノズル保持部材１６に保持された複数の気体吐出ノズル１７とを備えている。ノズル保持部材１６は、たとえば、平面視において長方形状をなす板状の部材である。ノズル保持部材１６の長手方向の長さは、たとえば、スピンチャック２により保持されるウエハＷの直径よりも大きくされている。ノズル保持部材１６は、アーム１８を介して、鉛直方向に延びる支持軸１９に水平に支持されている。

アーム１８は、支持軸１９の上端部から水平に延びる水平部２０と、この水平部２０の先端から鉛直下方に延びる鉛直部２１とを一体的に備えている。鉛直部２１の下端に、ノズル保持部材１６が取り付けられている。また、支持軸１９は、その中心軸線まわりに回転可能とされている。支持軸１９には、昇降駆動機構２２および揺動駆動機構２３が結合されている。

昇降駆動機構２２の駆動力が支持軸１９に入力されると、支持軸１９とともに、アーム１８およびノズル保持部材１６が一体的に上下動される。また、揺動駆動機構２３の駆動力が支持軸１９に入力されると、支持軸１９を支点としてノズル保持部材１６およびアーム１８が揺動される。これにより、ノズル保持部材１６およびアーム１８が水平に移動される。この上下動および水平移動の組み合わせによって、ノズル保持部材１６をスピンチャック２の上方に配置したり、スピンチャック２の上方から退避させたりすることができる。具体的には、ノズル保持部材１６がスピンチャック２に保持されたウエハＷに近接され、かつ、ノズル保持部材１６の中央部がウエハＷの回転軸線Ｃ１上に位置する所定の処理位置に、ノズル保持部材１６を移動させることができる。また、ノズル保持部材１６がスピンチャック２に保持されたウエハＷの上方に大きく離れ、かつ、ウエハＷの側方に退避した位置に、ノズル保持部材１６を移動させることができる。図1および図２に、ノズル保持部材１６が前記処理位置に配置された状態を示す。

図３は、ノズル保持部材１６の一部の図解的な正面図である。以下では、図２および図３を参照して、気体吐出ノズル１７について説明する。
複数の気体吐出ノズル１７は、それぞれ気体吐出口２４を有している。図３に示すように、複数の気体吐出ノズル１７は、気体吐出口２４の開口面積がたとえば等しくされている。複数の気体吐出ノズル１７は、その気体吐出口２４が斜め下方に向けられた状態で、ノズル保持部材１６に保持されている。また、図２に示すように、複数の気体吐出ノズル１７は、ノズル保持部材１６の長手方向に関する一端から他端にかけて所定間隔を隔てて並んで配置されている。ノズル保持部材１６が前記処理位置に配置されると、複数の気体吐出ノズル１７は、スピンチャック２の上方において、ウエハＷの径方向に沿ってウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置される。

図２に示すように、複数の気体吐出ノズル１７にはそれぞれ複数の気体供給管２５が接続されている。図２では、複数の気体供給管２５の一部、およびそれに関連する構成の図示を省略している。各気体供給管２５には、気体バルブ２６および流量調節バルブ２７（流量調節手段）が介装されている。各気体バルブ２６の開閉および各流量調節バルブ２７の開度は、制御部２８により制御される（図５参照）。

制御部２８により気体バルブ２６が開かれることにより、当該気体バルブ２６に対応する気体吐出ノズル１７から気体が吐出される。また、制御部２８により各流量調節バルブ２７の開度が調節されることにより、当該流量調節バルブ２７に対応する気体吐出ノズル１７に供給される気体の流量が調節される。これにより、各気体吐出ノズル１７から吐出される気体の流速が調節される。気体吐出ノズル１７に供給される気体としては、たとえば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスや、乾燥空気などを用いることができる。

各気体吐出ノズル１７からは、ノズル保持部材１６が前記処理位置に配置され、スピンチャック２によりウエハＷが回転された状態で気体が吐出される。また、各気体吐出ノズル１７から吐出される気体の吐出方向は、ウエハＷの上面に向かう方向であり、かつ、スピンチャック２によるウエハＷの回転方向下流側に向かう方向とされている。すなわち、各気体吐出ノズル１７からウエハＷの上面に向かう斜め下方向に気体が吐出され、平面視における気体の吐出方向は、図２に示すように、ノズル保持部材１６の長手方向に直交する方向とされている。また、各気体吐出ノズル１７から吐出される気体の吐出方向は、ノズル保持部材１６の中央部を境に、その一方側に配置されたものと他方側に配置されたものとで平面視において逆にされている。

各気体吐出ノズル１７から吐出される気体の吐出方向が、ウエハＷの上面に向かう方向であり、かつ、スピンチャック２によるウエハＷの回転方向下流側に向かう方向とされているので、各気体吐出ノズル１７から気体が吐出されると、ウエハＷの回転方向に沿う気流がウエハＷ上に形成される。これにより、気体吐出ノズル１７から吐出された気体によってウエハＷの上面全域が覆われる。また、気流の方向がウエハＷの回転方向に沿っており、ウエハＷ上で気流の方向が変化しないので、ウエハＷ上での気流の乱れが抑制または防止されている。

図４は、ウエハＷの周速と気流の流速との関係を説明するための模式図である。この図４において、ウエハＷ上において実線で示された複数の矢印は、当該矢印の位置におけるウエハＷの周速を示す周速ベクトルであり、その長さが速さを示している。また、実線の矢印を取り囲む白抜きの矢印は、当該矢印の位置における気流の流速を示す流速ベクトルであり、その長さが速さを示している。

各気体吐出ノズル１７から吐出される気体の流速（吐出時の流速）は、スピンチャック２により回転されるウエハＷの回転速度に応じた大きさとされる。すなわち、各流量調節バルブ２７の開度が制御されることにより、ウエハＷ上に形成される気流の流速が、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置において、ウエハＷの周速と一致される。より具体的には、ウエハＷの上面における周速は、ウエハＷの回転軸線Ｃ１から離れるほど大きくなるので、回転軸線Ｃ１から離れた位置に配置された気体吐出ノズル１７ほど吐出される気体の流速が大きくされる。

本実施形態では、ウエハＷ上に形成される気流の流速が、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置において、ウエハＷの周速と一致されるので、ウエハＷ上に形成される気体の層は、当該ウエハＷに対して相対移動することなく、ウエハＷの回転方向に沿って回転する。これにより、ウエハＷ上における気流の乱れが確実に抑制または防止されている。

図５は、基板処理装置１の電気的構成を説明するためのブロック図である。
基板処理装置１は、マイクロコンピュータを含む制御部２８を備えている。この制御部２８には、回転駆動機構８、薬液バルブ１３、リンス液バルブ１４、低表面張力液体バルブ１５、昇降駆動機構２２、揺動駆動機構２３、気体バルブ２６および流量調節バルブ２７などが制御対象として接続されている。

図６は、基板処理装置１におけるウエハＷの処理の一例を説明するための工程図である。以下では、デバイス形成面である表面にＣｕ等の金属が露出されたウエハＷが処理対象である場合について説明する。
処理対象のウエハＷは、ノズル保持部材１６がスピンチャック２の上方から退避された状態で処理室内に搬入され、たとえば、その表面を上に向けてスピンチャック２に保持される（ステップＳ１）。ウエハＷがスピンチャック２に保持されると、制御部２８により回転駆動機構８が制御されて、スピンチャック２に保持されたウエハＷが所定の回転速度で回転される（ステップＳ２）。その後、制御部２８により昇降駆動機構２２および揺動駆動機構２３が制御されて、ノズル保持部材１６が前記処理位置に配置される。これにより、ノズル保持部材１６がスピンチャック２に保持されたウエハＷに近接され、ノズル保持部材１６の中央部がウエハＷの回転軸線Ｃ１上に位置される。

なお、ウエハＷの処理室内への搬出入の際、ノズル保持部材１６は、必ずしもスピンチャック２の上方から退避しなくてもよく、前記処理位置から上方位置に退避した状態でもよい。その場合、揺動駆動機構２３を省略することができる。また、ウエハＷをスピンチャック２へ受け渡しする際にウエハＷと干渉しない範囲であれば、ノズル保持部材１６を前記処理位置に固定的に配置してもよく、その場合は昇降駆動機構２２および揺動駆動機構２３を省略することができる。

ノズル保持部材１６が前記処理位置に配置されると、制御部２８により複数の気体バルブ２６が開かれて、各気体吐出ノズル１７から気体としての窒素ガスが吐出される（ステップＳ３）。このとき、各気体吐出ノズル１７から吐出される窒素ガスの流速は、ウエハＷ上に形成される気流の流速が、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置においてウエハＷの周速と一致するようにされている。すなわち、ウエハＷ上に形成される気流の流速が、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置においてウエハＷの周速と一致するように各流量調節バルブ２７の開度が制御部２８により制御される。

各気体吐出ノズル１７から窒素ガスが吐出されることにより、ウエハＷの回転方向に沿う気流がウエハＷ上に形成され、ウエハＷの上面全域が窒素ガスの層によって覆われる。これにより、ウエハＷ上の雰囲気が窒素ガス雰囲気とされ、ウエハＷ上の酸素濃度が低下される。また、気流の方向がウエハＷの回転方向に沿っており、ウエハＷ上で気流の方向が変化しないので、ウエハＷ上での気流の乱れが抑制または防止されている。さらに、ウエハＷ上に形成される気流の流速が、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置において、ウエハＷの周速と一致されるので、ウエハＷ上に形成される窒素ガスの層は、当該ウエハＷに対して相対移動することなく、ウエハＷの回転方向に沿って回転する。これにより、ウエハＷ上における気流の乱れが確実に抑制または防止されている。

ウエハＷ上に窒素ガスの気流が形成されると、制御部２８により薬液バルブ１３が開かれて、ウエハＷの上面に向けて薬液としてのフッ酸が吐出される（ステップＳ４）。処理液供給ノズル３から吐出されたフッ酸は、ウエハＷの上面の回転中心を含む範囲に着液する。そして、ウエハＷの回転による遠心力を受けて周縁に向かって広がっていく。これにより、ウエハＷの上面全域にフッ酸が供給され、ウエハＷの上面に対して薬液処理が窒素ガス雰囲気で行われる。

前述のように、ウエハＷ上の雰囲気の酸素濃度は低下されている。そのため、ウエハＷ上の酸素濃度が低下された状態で、薬液処理が行われる。また、ウエハＷ上での気流の乱れが抑制または防止されているので、ウエハＷと窒素ガスの層との間に、処理室内の雰囲気が巻き込まれることが抑制または防止されている。これにより、たとえば、ウエハＷの表面における意図しない部分がフッ酸によってエッチングされることを抑制または防止することができる。

すなわち、ウエハＷと窒素ガスの層との間に処理室内の雰囲気が巻き込まれると、この巻き込まれた雰囲気に含まれる酸素によって、ウエハＷの表面（上面）に存在するＣｕ等の金属が酸化されてしまう場合がある。この場合、ウエハＷの表面に酸化銅が形成される。しかし、酸化銅はフッ酸等の酸性の薬液に溶解するので、ウエハＷの表面に酸化銅が形成されると、当該表面に供給されたフッ酸によってウエハＷの表面がエッチングされてしまう。したがって、本実施形態のように、ウエハＷ上の酸素濃度を低下させるとともに、ウエハＷと窒素ガスの層との間に処理室内の雰囲気が巻き込まれることを抑制または防止することで、ウエハＷの表面における意図しない部分がエッチングされることを確実に抑制または防止することができる。

薬液処理が所定時間にわたって行われると、制御部２８により薬液バルブ１３が閉じられて、処理液供給ノズル３からウエハＷへのフッ酸の供給が停止される（ステップＳ５）。そして、気体吐出ノズル１７からの窒素ガスの吐出が継続された状態で、制御部２８によりリンス液バルブ１４が開かれて、ウエハＷの上面に向けてリンス液としての純水が吐出される（ステップＳ６）。このとき、ウエハＷの回転速度は薬液処理時における回転速度から変更されてもよいし、変更されずに一定とされていてもよい。ウエハＷの回転速度が変更されるときは、ウエハＷ上に形成される気流の流速が、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置においてウエハＷの周速と一致するように、各流量調節バルブ２７の開度が制御部２８により制御される。

処理液供給ノズル３から吐出された純水は、ウエハＷの上面の回転中心を含む範囲に着液する。そして、ウエハＷの回転による遠心力を受けて周縁に向かって広がっていく。これにより、ウエハＷの上面全域に純水が供給され、ウエハＷ上のフッ酸が純水によって洗い流される。すなわち、ウエハＷ上のフッ酸を純水によって洗い流すリンス処理が窒素ガス雰囲気で行われる。このとき、ウエハＷ上での気流の乱れが抑制または防止されているので、ウエハＷと窒素ガスの層との間に、処理室内の雰囲気が巻き込まれることが抑制または防止されている。そのため、処理室内の雰囲気に含まれる異物（たとえば、水分、薬液などの液体やパーティクルなど）がウエハＷ上の純水に溶け込まれることが抑制または防止されている。

リンス処理が所定時間にわたって行われると、制御部２８によりリンス液バルブ１４が閉じられて、処理液供給ノズル３からウエハＷへの純水の供給が停止される（ステップＳ７）。そして、気体吐出ノズル１７からの窒素ガスの吐出が継続された状態で、制御部２８により低表面張力液体バルブ１５が開かれて、ウエハＷの上面に向けて低表面張力液体としてのＩＰＡが吐出される（ステップＳ８）。このとき、ウエハＷの回転速度はリンス処理時における回転速度から変更されてもよいし、変更されずに一定とされていてもよい。ＩＰＡは、純水よりも揮発性が高く、かつ、純水よりも表面張力が小さい有機溶剤である。また、ＩＰＡは、純水を容易に溶け込ませることができる有機溶剤である。

処理液供給ノズル３から吐出されたＩＰＡは、ウエハＷの上面の回転中心を含む範囲に着液する。そして、ウエハＷの回転による遠心力を受けて周縁に向かって広がっていく。これにより、ウエハＷ上の純水がＩＰＡによって洗い流され、ウエハＷ上の純水をＩＰＡに置換する置換処理が行われる。
ウエハＷの上面にＩＰＡが供給されることで、ウエハＷ上の純水にＩＰＡが溶け込みつつ、ウエハＷ上から排出され、ウエハＷ上に付着している純水はＩＰＡに置換される。前述のように、ウエハＷと窒素ガスの層との間には、処理室内の雰囲気が巻き込まれることが抑制または防止されているので、ウエハＷ上のＩＰＡに処理室内の雰囲気に含まれる異物がウエハＷ上のＩＰＡに溶け込まれることが抑制または防止されている。

置換処理が所定時間にわたって行われると、制御部２８により低表面張力液体バルブ１５が閉じられて、処理液供給ノズル３からウエハＷへのＩＰＡの供給が停止される（ステップＳ９）。そして、気体吐出ノズル１７からの窒素ガスの吐出が継続された状態で、制御部２８により回転駆動機構８が制御されて、ウエハＷの回転速度が所定の高回転速度（たとえば３０００ｒｐｍ）に変更される（ステップＳ１０）。それとともに、各流量調節バルブ２７の開度が制御部２８により制御されて、ウエハＷ上に形成される気流の流速が、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置においてウエハＷの周速と一致される。

ウエハＷが高速回転されることで、ウエハＷ上のＩＰＡは、遠心力により振り切られて、ウエハＷ上から排出される。これにより、窒素ガス雰囲気下において、ウエハＷの上面に対する乾燥処理が行われる。
本実施形態では、ウエハＷの上面全域が窒素ガスによって覆われた状態で乾燥処理が行われるので、乾燥処理後のウエハＷの表面に、ウォータマークなどの乾燥不良が生じることが抑制または防止されている。また、ウエハＷと窒素ガスの層との間に処理室内の雰囲気が巻き込まれることが抑制または防止された状態で乾燥処理が行われるので、処理室内の雰囲気に含まれる異物によってウエハＷが汚染されることが抑制または防止されている。さらに、薬液処理から乾燥処理を通じて、ウエハＷと窒素ガスの層との間に処理室内の雰囲気が巻き込まれることが抑制または防止されているので、薬液処理から乾燥処理までの間に処理室内の雰囲気に含まれる異物がウエハ上の液成分に溶け込んで、溶け込んだ異物が乾燥処理後のウエハＷの表面に析出することが抑制または防止されている。

ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって続けられると、制御部２８により回転駆動機構８が停止されて、スピンチャック２によるウエハＷの回転が停止される（ステップＳ１１）。そして、制御部２８により気体バルブ２６が閉じられて、気体吐出ノズル１７からウエハＷへの窒素ガスの供給が停止される（ステップＳ１２）。さらに、制御部２８により昇降駆動機構２２および揺動駆動機構２３が制御されて、ノズル保持部材１６がスピンチャック２の上方から退避される。その後、処理済みのウエハＷが処理室から搬出されていく（ステップＳ１３）。

以上のように本実施形態では、複数の気体吐出ノズル１７から、スピンチャック２により回転されるウエハＷの上面に向けて、かつスピンチャック２によるウエハＷの回転方向下流側に向けて、気体が吐出される。また、ウエハＷ上に形成される気流の流速とウエハＷの回転による周速とが、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置において一致される。

複数の気体吐出ノズル１７から、スピンチャック２により回転されるウエハＷの上面に向けて、かつスピンチャック２によるウエハＷの回転方向下流側に向けて、気体が吐出されることにより、ウエハＷの回転方向に沿う気流がウエハＷ上に形成される。これにより、ウエハＷの上面全域が窒素ガスの層によって覆われる。また、気流の方向がウエハＷの回転方向に沿っており、ウエハＷ上で気流の方向が変化しないので、ウエハＷ上での気流の乱れが抑制または防止されている。これにより、ウエハＷ上での気流の乱れによる不具合（たとえば、ウエハＷ上への周囲の雰囲気の巻き込み、乾燥むら等）が抑制または防止されている。

また、ウエハＷ上に形成される気流の流速とウエハＷの回転による周速とが、ウエハＷの回転軸線Ｃ１からの距離が異なる各位置において一致されることにより、ウエハＷ上に形成される気体の層が、当該ウエハＷに対して相対移動することなく、ウエハＷの回転方向に沿って回転する。これにより、ウエハＷ上における気流の乱れが確実に抑制または防止されている。さらに、遮断板等のような比較的大型の部材がスピンチャック２の上方に配置されていないので、基板処理装置１の大型化が抑制されている。

この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述のウエハＷの処理の一例では、その表面にＣｕ等の金属が露出されたウエハＷが処理対象である場合について説明したが、これに限らない。たとえば、異種の物質が接合されたゲート構造をその表面に有するウエハＷが処理対象とされてもよい。

具体的には、たとえば、ポリシリコン（PolySi）とルテニウム（Ru）とが接合されたゲート構造をその表面に有するウエハＷが処理対象とされてもよい。この場合、薬液（前述の処理例ではフッ酸）によってポリシリコンがエッチングされることを抑制または防止できる。
すなわち、電極電位が異なる物質が接合されると、低電極電位の物質がガルバニック腐食によって腐食される。ポリシリコンとルテニウムとでは、ポリシリコンの方が電極電位が低いので、ポリシリコンが腐食される。また、ガルバニック腐食は、酸素の存在によりその進行が促進される。したがって、前述の処理例のように、ウエハＷ上における酸素濃度が低下され、さらに、ウエハＷと窒素ガスの層との間への雰囲気（酸素を含む雰囲気）の巻き込みが抑制または防止された状態で、ウエハＷの表面が処理されることにより、ガルバニック腐食の進行を抑制することができる。これにより、ガルバニック腐食により腐食されたポリシリコンが薬液によってエッチングされることを抑制または防止できる。

また、前述の実施形態では、ノズル保持部材１６が平面視において長方形状をなす板状の部材であり、ノズル保持部材１６の長さが、スピンチャック２により保持されるウエハＷの直径よりも大きくされている場合について説明したが、これに限らない。すなわち、ノズル保持部材１１６は、たとえば、図７に示すように十字形であってもよい。また、ノズル保持部材２１６の長さは、たとえば図８に示すようにウエハＷの直径より短くてもよい。図８では、ノズル保持部材２１６の長さがウエハＷの半径よりもやや長くされている。

また、前述の実施形態では、気体吐出口２４の開口面積が等しくされている場合について説明したが、これに限らす、図９に示すように、ウエハＷの回転軸線Ｃ１から離れた位置に配置された気体吐出ノズル１７ほど気体吐出口２４の開口面積が小さくされていてもよい。
たとえば気体吐出ノズル１７に供給される気体の流量が一定の場合、気体吐出口２４の開口面積が小さいほど、その気体吐出口２４から吐出される気体の流速は大きくなる。したがって、ウエハＷの回転軸線Ｃ１から離れた位置に配置された気体吐出ノズル１７ほど気体吐出口２４の開口面積が小さくされることにより、ウエハＷの回転軸線Ｃ１から離れた位置に配置された気体吐出ノズル１７ほど吐出される気体の流速を大きくすることができる。これにより、ウエハＷ上の各位置において、ウエハＷ上に形成される気流の流速とウエハＷの周速とを良好に一致させることができる。

また、前述の実施形態では、処理液供給ノズル３が、ウエハＷの上面における処理液の着液位置が固定された固定ノズルとされている場合について説明したが、これに限らず、処理液供給ノズル３は、ウエハＷの上面における処理液の着液位置をウエハＷ上でスキャンさせることができるスキャンノズルとされていてもよい。この場合、ウエハＷの上面における処理液の着液位置を移動させることにより、ウエハＷの上面全域に処理液をむらなく供給することができる。これにより、ウエハＷの上面全域に対して処理液による処理をむらなく施すことができる。

処理液供給ノズル３がスキャンノズルとされる場合、処理液供給ノズル３は、図１０に示すように、水平アーム２９および鉛直軸３０によってスピンチャック２の上方で保持される。また、鉛直軸３０はその中心軸線まわりに回転可能とされており、鉛直軸３０には揺動駆動機構３１（着液位置移動手段）が結合されている。揺動駆動機構３１は制御部２８により制御される（図５参照）。

揺動駆動機構３１の駆動力が鉛直軸３０に入力されることにより、鉛直軸３０を支点として処理液供給ノズル３が揺動される。揺動駆動機構３１は、処理液供給ノズル３をスピンチャック２の上方に配置したり、スピンチャック２の上方から退避させたりすることができる。処理液供給ノズル３は、ウエハＷの上面における処理液の着液位置がウエハＷの上面における回転中心と当該上面の周縁とを通る円弧状の軌跡を描くように移動される。

たとえば、ウエハＷ上のリンス液（前述の処理例では純水）を低表面張力液体（前述の処理例ではＩＰＡ）によって置換する置換処理において、ウエハＷの上面における低表面張力液体の着液位置が、ウエハＷの上面における回転中心から当該上面の周縁に移動されると、ウエハＷの上面におけるリンス液と低表面張力液体との境界領域がウエハＷの周縁に向けて広げられる。これにより、ウエハＷ上のリンス液が低表面張力液体によって確実に排出され、ウエハＷ上のリンス液が確実に低表面張力液体に置換される。

また、前述の実施形態では、ノズル保持部材１６は、略円形の気体吐出口２４を有する気体吐出ノズル１７を複数個配列して保持する構成であるが、気体吐出口２４がウエハＷの径方向に延びるスリット状の気体吐出ノズル１７を保持する構成であってもよい。
また、前述の実施形態では、処理対象となる基板としてウエハＷを取り上げたが、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などの他の種類の基板が処理対象とされてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す側面図である。 図１に示す基板処理装置の概略構成の平面図である。 ノズル保持部材の一部の図解的な正面図である。 ウエハの周速と気流の流速との関係を説明するための模式図である。 前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 前記基板処理装置におけるウエハの処理の一例を説明するための工程図である。 ノズル保持部材の変形例を示す図解的な平面図である。 ノズル保持部材の変形例を示す図解的な平面図である。 気体吐出ノズルの変形例を示す図解的な正面図である。 処理液供給ノズルの変形例およびそれに関連する構成を示す図解的な平面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
２ スピンチャック（基板回転手段）
３ 処理液供給ノズル
１７ 気体吐出ノズル
２４ 気体吐出口
２７ 流量調節バルブ（流量調節手段）
３１ 揺動駆動機構（着液位置移動手段）
Ｃ１ 回転軸線
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (7)

1. 基板を所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
   前記基板回転手段により回転される基板の主面に向けて、かつ前記基板回転手段による基板の回転方向下流側に向けて、気体を吐出し、基板の前記主面上に基板の回転方向に沿う気流を形成するための気体吐出ノズルとを含む、基板処理装置。
2. 前記気体吐出ノズルは、前記回転軸線からの距離が異なる各位置において、基板の前記主面上に形成される気流の流速と基板の回転による周速とが一致するような流速で気体を吐出する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記気体吐出ノズルは、前記回転軸線からの距離が異なる位置に複数配置され、前記回転軸線から離れた位置に配置されたものほど大きな流速で気体を吐出する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 各気体吐出ノズルに対応して設けられ、その対応する前記気体吐出ノズルに供給される気体の流量を調節するための流量調節手段をさらに含む、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記気体吐出ノズルは、前記回転軸線から離れた位置に配置されたものほど小さな開口面積の気体吐出口を有している、請求項３または４に記載の基板処理装置。
6. 前記基板回転手段により回転される基板の前記主面に向けて処理液を吐出する処理液供給ノズルをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 基板の前記主面上における処理液の着液位置を移動させるための着液位置移動手段をさらに含む、請求項６に記載の基板処理装置。

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