JP2014130940A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の第２面に温調用液体を供給しながら基板の第１面に処理液を供給して基板を処理するにあたって、温調用液体の温調性能を高める。
【解決手段】基板処理装置は、基板保持部（１０）と、パターンが形成された基板（Ｗ）の第１面に処理液を供給する処理液ノズル（４４）と、基板の第１面と反対側の第２面に、純水と、純水と混和性がありかつ純水よりも表面張力が低い有機溶剤とを混合した混合液を温調液として供給する温調液ノズル（５４Ａ）とを備えている。
【選択図】図２
【解決手段】基板処理装置は、基板保持部（１０）と、パターンが形成された基板（Ｗ）の第１面に処理液を供給する処理液ノズル（４４）と、基板の第１面と反対側の第２面に、純水と、純水と混和性がありかつ純水よりも表面張力が低い有機溶剤とを混合した混合液を温調液として供給する温調液ノズル（５４Ａ）とを備えている。
【選択図】図２
Description
本発明は、基板の処理対象面と反対の面に純水を含む温調用液体を供給しながら、処理対象面に処理液を供給することによって、基板を処理する技術に関する。
半導体装置の製造のための一連の工程には、半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」と称する）等の基板に薬液を供給して、ウエハの表面に付着した不要な物質を除去する薬液処理が含まれる。薬液処理の後、ウエハに純水を供給して薬液および反応物質を洗い流すリンス処理が行われ、さらにその後に乾燥処理が行われる。乾燥処理においては、ウエハ表面にウオーターマークが発生することを防止すること、また、微細なパターンの谷間に入り込んだ純水を確実に除去することが重要である。このためには、乾燥処理中、特に乾燥処理の初期に、リンス液（純水）と混和性（相溶性）があり、かつ、リンス液よりも揮発性が高いＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の揮発性有機溶剤をウエハの表面に供給することが効果的であることが良く知られている。
ＩＰＡ等の揮発性有機溶剤は、蒸発するときにウエハから熱を奪うため、ウエハの温度が低下し、ウエハが結露してしまうおそれもある。このためウエハの温度を所定温度以上に保つ手段を設けることが望ましい。
特許文献１には、ウエハの表面にＩＰＡを供給する際に、ウエハの裏面に温調液、具体的には８０℃程度に加熱された純水を供給することが記載されている。
しかしながら、温調液が純水のみからなる場合、ウエハのパターン形成面全体の温度が均一になりにくい。
本発明は、基板の第２面に温調用液体（温調液）を供給しながら基板の第１面に処理液を供給して基板を処理するにあたって、温調用液体の基板に対する温調性能を高める技術を提供するものである。
本発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板のパターンが形成された第１面に処理液を供給する処理液ノズルと、前記基板保持部に保持された前記基板の前記第１面と反対側の第２面に、純水と、純水と混和性がありかつ純水よりも表面張力が低い有機溶剤とを混合した混合液を温調液として供給する温調液ノズルと、を有する液処理ユニットを備えた基板処理装置を提供する。
また、本発明は、基板のパターンが形成された第１面に処理液を供給することと、前記基板の前記第１面と反対側の第２面に、純水と、純水と混和性がありかつ純水よりも表面張力が低い有機溶剤とを混合した混合液を温調液として供給することと、を備えた基板処理方法を提供する。
本発明によれば、純水に有機溶剤を混合することにより基板に対する接触角が小さくなるため、基板の全面が温調液に覆われるようになるため、温調された基板温度を面内で均一にすることができる。
以下に図面を参照して発明の実施形態について説明する。まずは、基板処理装置に複数台設けられる液処理ユニット１００（「液処理モジュール」ともいう）の構成について図１を参照して説明する。図１に示すように、液処理ユニットは、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と呼ぶ）を水平姿勢で保持する基板保持部１０を有している。基板保持部１０は、円板状のベース１２とベース１２に取り付けられた複数例えば３つのチャック爪１４とを有しており、ウエハＷ周縁部の複数箇所を前記チャック爪１４により保持するメカニカルスピンチャックとして形成されている。ベース１２には、外部の搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行う際に、ウエハの下面を支持して持ち上げるリフトピン１６を有する図示しないプレートが組み込まれている。基板保持部１０のベース１２の中央部に中空の回転軸１３が接続されている。この回転軸１３を電動モータを有する回転駆動部１７によって回転させることにより、基板保持部１０により保持されたウエハＷを鉛直方向軸線周りに回転させることができる。基板保持部１０のベース１２には、３本の（図１のみに１本だけ示す）支柱１８を介して、円環状の回転カップ１９が取り付けられている。
液処理ユニット１００は、ノズル支持アーム４０に取り付けられた薬液ノズル４１、リンス液ノズル４２、乾燥ガスノズル４３及び有機溶剤ノズル４４を有している。本例では、薬液ノズル４１は薬液（例えばＳＣ−１、ＳＣ−２、ＤＨＦ等）を吐出し、リンス液ノズル４２はリンス液として純水（ＤＩＷ）を吐出し、乾燥ガスノズル４３は低湿度低酸素濃度のガスである窒素ガスを供給する。有機溶剤ノズル４４は、リンス液であるＤＩＷと混和性（相溶性）があり、かつ、ＤＩＷよりも揮発性が高い有機溶剤であるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を供給する。薬液ノズル４１、リンス液ノズル４２及び乾燥ガスノズル４３には、各々の処理流体供給源に接続されるとともに開閉弁及び流量調整弁等の流量調整器が介設された処理液供給路を備えた処理液供給機構４１Ａ、４２Ａ、４３Ａからそれぞれ処理流体（薬液、ＤＩＷ、窒素ガス）が供給される。有機溶剤ノズル４４へのＩＰＡの供給については、図２を参照して後述する。
基板保持部１０回転軸１３の内部に、処理流体供給管５０が挿入されている。処理流体供給管５０は、回転軸１３が回転しても回転しないように設置されている。処理流体供給管５０の内部には、薬液供給路５１、リンス液供給路５２、乾燥ガス供給路５３及び温調液供給路５４が形成されている。薬液供給路５１、リンス液供給路５２、乾燥ガス供給路５３及び温調液供給路５４の上端はそれぞれ、ウエハの下面中央部に向けて開口し、それぞれ薬液ノズル（薬液吐出口）５１Ａ、リンス液ノズル（リンス液吐出口）５２Ａ、乾燥ガスノズル（乾燥ガス吐出口）５３Ａ及び温調液ノズル（温調液吐出口）５４Ａとなっている。本例では、薬液ノズル５１Ａは薬液ノズル４１と同じ処理流体を、リンス液ノズル５２Ａはリンス液ノズル４２と同じ処理流体を、乾燥ガスノズル５３Ａは乾燥ガスノズル４３と同じ処理流体を、それぞれウエハＷの下面中央部に向けて吐出する。温調液ノズル５４Ａは、加熱された温調液（ＤＩＷとＩＰＡの混合液）をウエハＷの下面中央部に向けて吐出する。薬液ノズル５１Ａ、リンス液ノズル５２Ａ及び乾燥ガスノズル５３Ａには、各々の処理流体供給源に接続されるとともに開閉弁及び流量調整弁等の流量調整器が介設された処理液供給路を備えた処理液供給機構５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ｂからそれぞれ処理流体（薬液、ＤＩＷ、窒素ガス）が供給される。処理流体供給管５０への温調液の供給については、図２を参照して後述する。
基板保持部１０の周囲には、基板保持部１０により保持されたウエハＷに供給された後に外方に飛散した処理液を受け入れるカップ２０が設けられている。カップ２０は、外カップ体２１と、内カップ体２２と、中間カップ体２３とを有している。中間カップ体２３は、昇降機構２４により昇降することができ、図１に示す上昇位置にあるときは、ウエハＷから飛散した処理液は、内カップ体２２と中間カップ体２３との間にある内側流路２６に流入する。中間カップ体２３が下降位置にある場合には、ウエハＷから飛散した処理液は、外カップ体２１と中間カップ体２３との間にある外側流路２５に流入する。外側流路２５及び内側流路２６は、共通の排気口２７に接続されている。排気口２７は概略的に示した排気手段２７Ａに接続されている。排気手段２７Ａは、図示しない切替弁を有しており、排気口２７から排出される排気の雰囲気（本例では酸または有機）に応じて、排気口２７を適当な工場排気系（酸性排気系、有機排気系）に接続する。
外側流路２５及び内側流路２６の各々の途中に屈曲部が設けられており、屈曲部で急激に向きを変えられることにより各流路を流れる気液混合流体から液体成分が分離される。分離された液体成分は、外側流路に対応する液受け２５Ａ及び内側流路２６に対応する液受け２６Ａ内に落下する。液受け２５Ａは、排液口２５Ｂを介して工場の薬液廃液系（具体的には、使用される薬液が酸性ならば酸性液体廃液系、アルカリ性ならばアルカリ性液体廃液系）ＤＲＡに接続されている。排液口２６Ｂを介した液受け２６Ａからの排液については、図２を参照して後述する。
次に、図１に示す液処理ユニット１００を複数台含む基板処理装置（基板処理システム）におけるＩＰＡ及びＤＩＷの供給／回収系について、図２を参照して説明する。なお、図面作成の便宜上、図２には３台の液処理ユニット１００が示されているが、液処理ユニット１００の台数は任意である。
基板処理装置は、ＩＰＡ供給機構（有機溶剤供給機構）１２０を備えている。ＩＰＡ供給機構は、ＩＰＡを貯留する有機溶剤タンク１２１と、有機溶剤タンク１２１から出発して再びタンクに戻る循環ライン１２２とを有している。循環ライン１２２には、ポンプ１２３及びフィルタ１２４が介設されている。循環ライン１２２から、液処理ユニット１００の台数に応じた数の分岐ライン１２５が分岐している。各分岐ライン１２５は、対応する液処理ユニット１００の有機溶剤ノズル４４に接続されている。各分岐ライン１２５には、開閉弁、流量調整弁等の弁装置１２６が設けられており、これにより、有機溶剤ノズル４４からのＩＰＡの供給／供給停止の切替え、並びにＩＰＡの吐出流量の制御を行うことができる。有機溶剤タンク１２１には、開閉弁１２７ａが設けられた補充ライン１２７ｂを介して有機溶剤供給源１２７からＩＰＡを補充することができる。
基板処理装置は、さらに、温調液供給機構１４０を備えている。温調液供給機構１４０は、ＩＰＡ濃度が所定濃度（例えば１７体積％以上）となるように調整されたＤＩＷとＩＰＡの混合液からなる温調液を貯留する温調液タンク１４１と、温調液タンク１４１から出発して再びタンクに戻る循環ライン１４２とを有している。循環ライン１４２には、密度計１４３（比重計ともいう）と、温調液を温調液タンク１４１及び循環ライン１４２からなる循環経路内を循環させるポンプ１４４と、温調液中に含まれるパーティクル等の汚染物質を濾過するフィルタ１４５と、温調液を加熱するヒータ１４６と、が上流側から順に介設されている。循環ライン１２２内を流れる温調液の密度を密度計１４３により測定することにより、温調液中のＩＰＡ含有量を算出することができる。ヒータ１４６は、温調液タンク１４１内に設置された温度センサ１４６ａの検出値が目標値（例えば５０〜８０℃、好ましくは５０〜６０℃の範囲内の所定値）となるように、循環ライン１２２内を流れる温調液を加熱する。また、温調液タンク１４１には、当該タンク内の液位を検出する液位センサ１４７が設けられている。
循環ライン１４２から、液処理ユニット１００の台数に応じた数の分岐ライン１４８が分岐している。各分岐ライン１４８は、対応する液処理ユニット１００の温調液ノズル５４Ａに接続されている。各分岐ライン１４８には、開閉弁、流量調整弁等の弁装置１４９が設けられており、これにより、温調液ノズル４６からの温調液の供給／供給停止の切替え、並びに温調液の吐出流量の制御を行うことができる。温調液タンク１４１には、開閉弁１５０ａが設けられた供給ライン１５０ｂを介してＤＩＷ供給源１５０からＤＩＷを供給することができる。さらに、温調液タンク１４１には、開閉弁１５７ａが設けられた供給ライン１５７ｂを介してＩＰＡ供給源１２７からＩＰＡを供給することができる。また、温調液タンク１４１には、開閉弁１５２が介設されたドレンライン１５１が接続されている。このドレンライン１５１は、工場の有機廃液系ＤＲＯに接続されている。
温調液タンク１４１内の上部には、１つまたは複数の（図示例では２つの）凝縮器１５４が設けられている。凝縮器１５４は、温調液タンク１４１内の温調液の液面より上方の空間に存在する有機溶剤の蒸気（ＩＰＡ蒸気）を凝縮させて、液体の状態とする。凝縮器１５４は、例えば、内部を冷媒（例えば水）が流れる管により形成することができる。凝縮器１５４の表面で凝縮して下方に滴下するＩＰＡの液滴は、液受け１５５に受け止められる。液受け１５５にはドレンライン１５６が接続されており、このドレンライン１５６も工場の有機廃液系ＤＲＯに接続されている。
各液処理ユニット１００のカップ２０の排液口２６Ｂには、液回収ライン１６０が接続されている。液回収ライン１６０は合流して戻しライン１６２となり、この戻しライン１６２が温調液タンク１４１に接続されている。
図２に概略的に示すように、基板処理装置は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）２００を有している。コントローラ２００は、基板処理装置の全ての機能部品（例えば、回転駆動部１７、中間カップの昇降機構２４、凝縮器１５４、各種処理液供給機構、各種弁等）の動作を制御する。コントローラ２００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および処理レシピ等）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、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、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２において参照符号２０１で示されている。プロセッサ２０２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２０１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ２００の制御の下で基板処理装置の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。
次に、上記コントローラ２００の制御の下で行われる基板処理装置の動作について説明する。
［薬液処理］
液処理ユニット１００にウエハＷが搬入され、デバイス形成面が上面となるようにウエハＷが基板保持部１０により保持され、回転駆動部１７によりウエハＷが回転する。この回転するウエハＷの上下面に薬液ノズル４１、５１Ａから薬液が供給され、ウエハＷの上下面に薬液処理（例えば薬液洗浄処理）が施される。薬液は遠心力によりウエハＷから振り切られる。このとき、中間カップ体２３は下降位置に位置しており、薬液は、外カップ体２１と中間カップ体と２３との間の外側流路２５に流入する。また、薬液は、ウエハへの衝突により、或いは回転カップ１９若しくは外カップ体２１等への衝突により、一部がミスト状となっている。カップ２０の内部空間は排気手段２７Ａにより吸引されているため、ウエハ上方のガス（雰囲気）が、カップ２０の上部開口を介してカップ２０内に取り込まれ、外側流路２５内を排気口２７に向かって流れ、排気口２７から排出され、工場の酸性排気系に排出される。前記ミストは、このガスの流れに乗って排気口２７に向かって流れる。ミストの大部分は、外側流路２５の途中に設けられた屈曲部の壁体に捕捉され、液受け２５Ａに落下する。また、外側流路２５に面する外カップ体２１及び中間カップ体２３の表面に沿って流下する薬液も液受け２５Ａに落下する。液受け２５Ａに落ちた薬液は、排液口２５Ｂを介して工場の酸性液体廃液系ＤＲＡに排出される。
液処理ユニット１００にウエハＷが搬入され、デバイス形成面が上面となるようにウエハＷが基板保持部１０により保持され、回転駆動部１７によりウエハＷが回転する。この回転するウエハＷの上下面に薬液ノズル４１、５１Ａから薬液が供給され、ウエハＷの上下面に薬液処理（例えば薬液洗浄処理）が施される。薬液は遠心力によりウエハＷから振り切られる。このとき、中間カップ体２３は下降位置に位置しており、薬液は、外カップ体２１と中間カップ体と２３との間の外側流路２５に流入する。また、薬液は、ウエハへの衝突により、或いは回転カップ１９若しくは外カップ体２１等への衝突により、一部がミスト状となっている。カップ２０の内部空間は排気手段２７Ａにより吸引されているため、ウエハ上方のガス（雰囲気）が、カップ２０の上部開口を介してカップ２０内に取り込まれ、外側流路２５内を排気口２７に向かって流れ、排気口２７から排出され、工場の酸性排気系に排出される。前記ミストは、このガスの流れに乗って排気口２７に向かって流れる。ミストの大部分は、外側流路２５の途中に設けられた屈曲部の壁体に捕捉され、液受け２５Ａに落下する。また、外側流路２５に面する外カップ体２１及び中間カップ体２３の表面に沿って流下する薬液も液受け２５Ａに落下する。液受け２５Ａに落ちた薬液は、排液口２５Ｂを介して工場の酸性液体廃液系ＤＲＡに排出される。
［リンス処理］
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、薬液ノズル４１、５１Ａからの薬液の吐出を停止し、代わりに、リンス液ノズル４２、５２Ａから、リンス液として常温のＤＩＷをウエハＷの上下面に供給する。これによりウエハＷ上に残留する薬液及び反応生成物が洗い流される。このリンス処理においては、排気手段２７Ａがカップ２０の内部空間を引き続き吸引し、かつ、中間カップ体２３の位置は下降位置のまま維持されるので、ウエハＷはから飛散したＤＩＷは、薬液洗浄処理における薬液と同じようにカップ２０内を流れ、工場の薬液廃液系ＤＲＡに排出される。
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、薬液ノズル４１、５１Ａからの薬液の吐出を停止し、代わりに、リンス液ノズル４２、５２Ａから、リンス液として常温のＤＩＷをウエハＷの上下面に供給する。これによりウエハＷ上に残留する薬液及び反応生成物が洗い流される。このリンス処理においては、排気手段２７Ａがカップ２０の内部空間を引き続き吸引し、かつ、中間カップ体２３の位置は下降位置のまま維持されるので、ウエハＷはから飛散したＤＩＷは、薬液洗浄処理における薬液と同じようにカップ２０内を流れ、工場の薬液廃液系ＤＲＡに排出される。
［乾燥処理］
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、リンス液ノズル４２、及びリンス液吐出口５２ＡからのＤＩＷの吐出を停止するとともに、有機溶剤ノズル４４からＩＰＡを所定時間ウエハＷに供給する。供給されたＩＰＡはウエハＷ上に残存するＤＩＷと混和してＤＩＷを置換する。ＩＰＡの供給が終了するとほぼ同時に、ガスノズル４３から窒素ガスが吐出され、ウエハの周囲が低湿度、低酸素濃度の雰囲気となる。この状態で、引き続きウエハＷを回転させることにより、ＩＰＡが蒸発してウエハＷの上面が乾燥する。
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、リンス液ノズル４２、及びリンス液吐出口５２ＡからのＤＩＷの吐出を停止するとともに、有機溶剤ノズル４４からＩＰＡを所定時間ウエハＷに供給する。供給されたＩＰＡはウエハＷ上に残存するＤＩＷと混和してＤＩＷを置換する。ＩＰＡの供給が終了するとほぼ同時に、ガスノズル４３から窒素ガスが吐出され、ウエハの周囲が低湿度、低酸素濃度の雰囲気となる。この状態で、引き続きウエハＷを回転させることにより、ＩＰＡが蒸発してウエハＷの上面が乾燥する。
有機溶剤ノズル４４からＩＰＡの吐出を開始するとほぼ同時に、温調液ノズル５４Ａから例えば５０〜８０℃程度に加熱されたＤＩＷとＩＰＡの混合液からなる温調液がウエハの下面に供給され、ウエハＷが下面側から温められる。温調液のウエハＷへの供給は、当該液処理ユニット１００に対応する弁装置１４９を開くことにより、循環ライン１４２を流れる温調液を分岐ライン１４８を介して温調液ノズル５４Ａに送ることにより行われる。温調液によりウエハＷを温めることにより、リンス処理時に用いられてウエハＷの上面に残存するＤＩＷと有機溶剤ノズル４４からウエハＷ上面に供給されたＩＰＡの置換効率が向上する。また、ＩＰＡの気化熱によってウエハＷが冷やされることを原因とするウエハＷの上面上への結露の発生が防止される。ウエハの加熱による結露の発生防止効果を高めるために、温調液ノズル５４Ａからの温調液の吐出の停止を、有機溶剤ノズル４４からのＩＰＡの吐出の停止よりも遅らせることが好ましい。すなわち、温調液ノズル５４Ａからの温調液の吐出は、有機溶剤ノズル４４からウエハＷの上面に供給されたＩＰＡが概ね乾燥するまでの間継続することが好ましい。また、ウエハの加熱によるＩＰＡの置換効率向上効果を高めるに、温調液ノズル５４Ａからの温調液の吐出の開始を、有機溶剤ノズル４４からのＩＰＡの吐出の停止よりも早めてもよい。
温調液ノズル５４Ａからの温調液の吐出が終了した後、ガスノズル５３Ａから窒素ガスが回転する基板の下面に吐出される。この状態で、引き続きウエハＷを回転させることにより、ウエハの下面も乾燥する。以上により、１枚のウエハＷに対する一連の液処理工程が終了する。
次に、温調液中に含まれるＩＰＡの濃度と温調性能の関係について、図３のグラフを参照して説明する。図３のグラフにおいて、縦軸は、ＩＰＡとＤＩＷとの混合液の、ＤＨＦ（希フッ酸）洗浄後のシリコンウエハの表面に対する接触角を示しており、また、横軸は混合液中のＩＰＡ濃度（ＩＰＡ／（ＩＰＡ＋ＤＩＷ））（体積％）である。このグラフより明らかなように、ＩＰＡ濃度が０〜２５％の範囲内では、ＩＰＡの濃度が増すに従って接触角は小さくなる。ＩＰＡ濃度が２５％を超えると、ＩＰＡの濃度に関わらず接触角はほぼ一定である。ウエハＷの全面を均一に温調するためには、ウエハＷ全面に温調液の液膜が均一に張られているのがよく、このことは、接触角を３０度以下にすることにより達成できることが実験により確認されている。図３のグラフから、３０度以下の接触角を実現するには、ＩＰＡ濃度を１７％以上にすればよいことがわかる。なお、ＩＰＡ濃度が２５％に至るまでは接触角はＩＰＡ濃度の増加に従って小さくなり、ＩＰＡ濃度が２５％で接触角の減少はサチュレートする。接触角が３０度より小さくなっても、ウエハＷ全面に液膜を均一に張れる点に関しての問題はない。しかし、ＤＩＷの方がＩＰＡより比熱が高いため、温調という観点からは、ＤＩＷの割合が高い方が好ましく、従って、接触角の減少がサチュレートする２５％をＩＰＡ濃度の上限とすることが好ましい。従って、ＩＰＡ濃度は１７％以上２５％以下とすることが好ましい。
図４は、処理シーケンスの一例を示している。期間ＰＡでは中間カップ体２３は下降位置に位置しており、時点Ｔ０で中間カップ体２３が上昇位置に切り替えられ、その後の期間ＰＢの間中間カップ体２３はずっと上昇位置に位置し続ける。よって期間ＰＢの間、ウエハＷに供給された液体は、カップ２０の排液口２６Ｂから排出される。この例では、ＩＰＡは有機溶剤ノズル４４から流量１００ｍｌ／ｍｉｎで１２秒間ウエハＷに供給される。従って、１枚のウエハＷを処理する際に合計２０ｍｌのＩＰＡがウエハＷに供給される。なお、１枚のウエハＷに対するＩＰＡの供給量は、温調液温度、ウエハ表面の状況等により変動しうる。また、温調液は温調液ノズル５４Ａから流量２０００ｍｌ／ｍｉｎで３０秒間ウエハＷに供給される。従って、１枚のウエハＷを処理するときに合計１０００ｍｌの温調液がウエハＷに供給される。このため、１枚のウエハＷを処理するごとに概ね合計１０２０ｍｌの液体（ＩＰＡ＋温調液）がカップ２０の排液口２６Ｂから排出されることになる。なお、実際には前記液体（ＩＰＡ＋温調液）の一部は、蒸発し、またミストとして排気口２７Ａから排出されるので、実際には１０２０ｍｌよりも少ない。
基板処理装置においては、図４に例示されるかあるいはこれに類似する処理シーケンスが各液処理ユニット１００にてタイミングをずらして繰り返し実行されるので、温調液タンク１４１すなわち温調液供給機構１４０内を循環する温調液の総量は（何も対策をとらなければ）徐々に増加し、温調液供給機構１４０の容量を超過するおそれがある。また、温調液中のＩＰＡ濃度も徐々に増加してゆく。前述したように、ＩＰＡ濃度は１７〜２５％の範囲内とすることが好ましく、いずれにせよ、温調液中のＩＰＡ濃度に依存して温調液の各種特性は変化するので、ＩＰＡ濃度の変化は所定範囲内に抑えることが望ましい。
そこで本実施形態では、温調液タンク１４１内に設けた凝縮器１５４によりＩＰＡを除去することにより、循環経路内に存在する温調液中に含まれるＩＰＡの濃度を所定範囲内に維持している。温調液タンク１４１内の温調液の設定温度（５０〜８０℃）はＩＰＡの沸点に比較的近く、かつこの設定温度下においてはＩＰＡと水の蒸気圧の差は十分に大きい。このため、温調液タンク１４１内の温調液からＩＰＡを蒸発させ、凝縮器１５４によって温調液タンク１４１内の温調液の液面の上方空間に存在する蒸気を結露させることにより、温調水からＩＰＡを選択的に効率良く除去することができ、温調液中のＩＰＡの濃度を効率良く調整することができる。結露したＩＰＡは液受け１５５及びドレンライン１５６を通って工場の有機廃液系に廃棄される。
基板処理装置の通常運転時には、循環経路内に存在する温調液中に定期的に一定量のＩＰＡが新たに混ざることになるので、凝縮器１５４の運転状態（凝縮器１５４に供給される冷媒の流量、温度等）が一定であっても、循環経路内に存在する温調液中のＩＰＡ濃度を概ね一定に維持できるものと考えられる。しかしながら、密度計１４３により検出した循環経路内を循環する温調液中のＩＰＡ濃度に基づいて、当該ＩＰＡ濃度が所定範囲内に（概ね一定値に）維持されるように、凝縮器１５４の運転状態（例えば冷媒温度、冷媒流量）を可変に制御してもよい。
なお、凝縮器１５４上にはＩＰＡだけでなく水（ＤＩＷ）も少量ではあるが結露するため、温調液中のＤＩＷ含有量が徐々に減少してゆくか、あるいは循環経路内の温調液の総量が徐々に減少してゆくことが考えられる。この場合には、開閉弁１５０ａを開いてＤＩＷ供給源１５０から温調液タンク１４１にＤＩＷを補充することができる。また、温調液中のＩＰＡが過度に除去されてしまった場合には、開閉弁１５７ａを開いてＩＰＡ供給源１２７から温調液タンク１４１にＩＰＡを補充することができる。このような調整は、温調液タンク１４１の液位センサ１４７により検出される循環経路内に存在する温調液の総量及び／又は密度計１４３により検出した循環経路内を循環する温調液中のＩＰＡ濃度に基づいて行うことができる。
上記の実施形態によれば、温調液として純水にＩＰＡを所定量添加したものを用いており、このような温調液は純水のみからなる温調液と比較してウエハ表面に対する接触角が小さいので、ウエハ表面全体が均一に温調液に覆われるようになる。このため、ウエハの面内を均一に温調することができ、温調液を供給した面と反対側の面における処理の面内均一性が向上する。この効果は、温調液をウエハ下面（下方を向いた面）の中心部に供給してそれを遠心力によってウエハ周縁部に広げる場合により顕著となる。
また上記の実施形態によれば、凝縮器１５４の熱交換能力が十分に高ければ、ウエハ１枚を処理するのに使われるＩＰＡの量と概ね同じ量（あるいはそれ以上の量）のＩＰＡを温調液から除去することができる。このため、温調液タンク１４１から、水（ＤＩＷ）含有量の高い温調液を工場の有機廃液系に廃棄することなく、長期間にわたって基板処理装置の運転を継続することができる。
また上記の実施形態によれば、ＤＩＷ中にＩＰＡが混ざることにより、ＤＩＷ中にバクテリアが発生することを防止できるという副次的効果があるので、温調液にパーティクル汚染等が生じない限り、（温調液がＤＩＷのみからなる場合と比較して）温調液を長期に亘って使用できるという利点もある。温調液中のパーティクル量が増加等することにより温調液を継続使用できなくなった場合には、開閉弁１５２を開いてドレンライン１５１から温調液を廃棄するとともにＤＩＷ供給源１５０及びＩＰＡ供給源１２７から温調液タンク１４１に新しい温調液としてＤＩＷ及びＩＰＡを補充すればよい。
なお、上記の実施形態においては、温調液中のＩＰＡを凝縮器１５４により除去することにより温調液中のＩＰＡ濃度を調整したが、これに限定されるものではない。例えば、循環経路に存在する温調液の一部を捨てて、ＤＩＷ（若しくはＩＰＡ）を混合することにより温調液中のＩＰＡ濃度を調整してもよい。この場合、例えば、密度計１４３により循環経路内を循環する温調液中のＩＰＡ濃度を監視して、ＩＰＡ濃度が前記所定範囲の上限を越えた場合に、開閉弁１５２を開いてドレンライン１５１から温調液を廃棄するとともにＤＩＷ供給源１５０から温調液タンク１４１に新しい温調液としてＤＩＷを補充してもよい。このようなＩＰＡ濃度調整手法を、前述した凝縮器１５４を用いた濃度調整手法と併用してもよい。しかしながら、上記実施形態で用いている多量の水を含んでいる液体（温調液）を有機廃液系に廃棄することは、有機廃液系の負担が増大するという意味において、あまり好ましくない（注：純水と有機溶剤の混合物は、工場の一般廃液系に廃棄することはできず、有機廃液系に廃棄しなければならない。）。ＩＰＡ濃度の調整は、可能な限り、温調液中のＩＰＡを凝縮器１５４により除去することによって行うことが好ましい。凝縮器１５４により除去されたＩＰＡ中に含まれる水分量は少ないため、有機廃液系への負担が小さいからである。
なお、上記実施形態においては、ＩＰＡ濃度を調整する第１の手段として凝縮器１５４が設けられ、第２の手段としてドレンライン１５１、開閉弁１５２及び開閉弁１５０ａを備えたＤＩＷの供給ライン１５０ｂ（及び開閉弁１５７ａ備えたＩＰＡの供給ライン１５７ｂ）が設けられていることになる。
上記実施形態においては、使用済みの温調液を回収して再利用していたが、これに限定されるものではない。例えば、図５に概略的に示すように、ＤＩＷ供給源に接続されたＤＩＷ供給ライン１８１と、ＩＰＡ供給源に接続されるとともにＤＩＷ供給ライン１８１に合流するＩＰＡ供給ライン１８２と、ＤＩＷとＩＰＡとを所定比率で混合する混合器１８３とを備えた温調液供給機構から、温調液ノズル５４に温調液を供給してもよい。この場合、カップ２０の排液口２５Ｂは、直接、工場の有機廃液系に接続することができる。
上記実施形態において基板は半導体ウエハであったが、これに限定されるものではなく、例えばＬＣＤ用のガラス基板、セラミック基板等であってもよい。
１０ 基板保持部
２０ カップ
２５ 排液路
４４ 有機溶剤ノズル
５４Ａ 温調液ノズル
１００ 液処理ユニット
１４０ 温調液供給機構
１４１ 温調液タンク
１５０ｂ 純水供給ライン
１５１ ドレンライン
１５４ 凝縮器
１５６ ドレンライン
１６２ 戻しライン
２０ カップ
２５ 排液路
４４ 有機溶剤ノズル
５４Ａ 温調液ノズル
１００ 液処理ユニット
１４０ 温調液供給機構
１４１ 温調液タンク
１５０ｂ 純水供給ライン
１５１ ドレンライン
１５４ 凝縮器
１５６ ドレンライン
１６２ 戻しライン
Claims (15)
- 基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板のパターンが形成された第１面に処理液を供給する処理液ノズルと、
前記基板保持部に保持された前記基板の前記第１面と反対側の第２面に、純水と、純水と混和性がありかつ純水よりも表面張力が低い有機溶剤とを混合した混合液を温調液として供給する温調液ノズルと、
を有する液処理ユニットを備えた基板処理装置。 - 前記処理液が、前記温調液に含まれる前記有機溶剤と同じ有機溶剤を含む、請求項１記載の基板処理装置。
- 前記温調液ノズルに前記温調液を供給する温調液供給機構と、
前記基板に供給された前記有機溶剤を含む処理液及び前記温調液を前記温調液供給機構に戻す戻しラインと、
前記温調液供給機構内に存在する温調液中に含まれる前記有機溶剤の濃度を調節する手段と、
をさらに備えた、請求項２記載の基板処理装置。 - 前記温調液供給機構は、前記温調液を貯留する温調液タンクと、前記温調液タンクから出発して前記温調液タンクに再び戻る温調液ラインと、を含む循環経路を有しており、
前記温調液ノズルおよび前記戻しラインは前記循環経路に接続されており、
前記有機溶剤の濃度を調節する手段は、前記温調液タンク内に設けられるとともに前記温調液タンク中に存在する前記有機溶剤の蒸気を結露させる凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮して液体となった前記有機溶剤を前記温調液タンク外に排出するドレンラインと、を有している、請求項３記載の基板処理装置。 - 前記有機溶剤の濃度を調節する手段は、前記温調液タンク内に貯留された前記温調液を前記温調液タンク外に排出する開閉弁が介設されたドレンラインと、前記温調液タンク内に純水を供給する純水供給ラインと、を有している、請求項３または４記載の基板処理装置。
- 前記基板保持部材は基板を水平姿勢で保持するとともに基板を鉛直方向軸線周りに回転させることができ、前記液処理ユニットは、前記基板保持部材により保持された基板の第１面から外方に飛散する前記有機溶剤と、前記基板保持部材により保持された基板の第２面から外方に飛散する前記温調液との両方が流れ込む排液路を有するカップを有しており、前記カップの排液路が前記戻しラインに接続されている、請求項２〜５のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記有機溶剤がＩＰＡ（イソプロピルアルコール）である、請求項２〜６のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記混合液中のＩＰＡ濃度は前記基板の表面に対する前記混合液の接触角を３０度以下とする濃度である、請求項７記載の基板処理装置。
- 前記ＩＰＡ濃度は１７％以上〜２５％以下である、請求項８記載の基板処理装置。
- 基板のパターンが形成された第１面に処理液を供給することと、
前記基板の前記第１面と反対側の第２面に、純水と、純水と混和性がありかつ純水よりも表面張力が低い有機溶剤とを混合した混合液を温調液として供給することと、
を備えた基板処理方法。 - 前記処理液が、前記温調液に含まれる有機溶剤と同じ有機溶剤を含む、請求項１０記載の基板処理装置。
- 前記有機溶剤がＩＰＡ（イソプロピルアルコール）である、請求項１１記載の基板処理装置。
- 前記混合液中のＩＰＡ濃度は前記基板の表面に対する前記混合液の接触角を３０度以下とする濃度である、請求項１２記載の基板処理装置。
- 前記ＩＰＡ濃度は１７％以上〜２５％以下である、請求項１３記載の基板処理装置。
- 前記温調液を基板に供給した後に回収して、前記温調液として再利用することをさらに備えた、請求項１１〜１４のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
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