JP2015092523A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の製造コストを抑制するとともに温度制御の複雑化を回避しつつ、基板の温度を均一化する。【解決手段】基板処理装置は、基板を保持する基板保持部と、保持された基板を回転させる回転部と、回転されている基板の下面に第１温度以上の温度調整用流体を吐出する流体吐出部と、基板の上面に基板を処理するための処理液を供給して基板を処理する処理液吐出部とを備える。流体吐出部は、温度調整用流体が第１温度に設定された第１流体を基板の下面の中央域に対して吐出する処理と、温度調整用流体が第１温度よりも高い第２温度に設定された第２流体を基板の下面の周辺域に対して吐出する処理と、第１流体と第２流体とを基板の下面における中央域と周辺域との間の中間域に対して吐出する処理と、を並行して行う。【選択図】図２

Description

本発明は、基板を加熱するとともに基板を回転させながら基板に処理液を供給することにより基板に所定の処理、例えば、洗浄処理またはエッチング処理などを行う基板処理技術に関する。

このような基板処理技術として、特許文献１には、予め温度制御された流体を基板下面の中心部と周辺部との間の複数の箇所に供給するともに、基板上面に処理液を噴射して基板を処理する基板処理装置が開示されている。当該装置は、基板の下方の複数の箇所からそれぞれ供給される各流体の温度を制御する各温度制御部を備えている。そして、各流体は、基板へ供給される位置が基板の中心部から周辺部にゆくにつれて温度が高くなるように、各温度制御部によって別々に温度制御されている。これにより、該装置は、基板の中心部と周辺部との周速度の差に起因する基板の温度差を抑制し、処理液による基板処理の均一化を図っている。

特許第５１２３１２２号公報

しかしながら、特許文献１の基板処理装置には、温度制御部の個数が増加して装置の製造コストが増大するとともに、温度制御が複雑化するといった問題がある。

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、基板処理装置の製造コストを抑制するとともに温度制御の複雑化を回避しつつ基板の温度を均一化できる技術を提供することを目的とする。

第１の態様に係る基板処理装置は、基板を略水平姿勢にて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を略水平面内にて回転させる回転部と、前記回転部により回転されている前記基板の下面に第１温度以上の温度調整用流体を吐出する流体吐出部と、前記温度調整用流体を吐出されている前記基板の上面に前記基板を処理するための処理液を吐出する処理液吐出部と、を備え、前記流体吐出部は、前記温度調整用流体が前記第１温度に設定された第１流体を前記基板の下面の中央域に対して吐出する処理と、前記温度調整用流体が前記第１温度よりも高い第２温度に設定された第２流体を前記基板の下面の周辺域に対して吐出する処理と、前記第１流体と前記第２流体とを前記基板の下面における前記中央域と前記周辺域との間の中間域に対して吐出する処理と、を並行して行う。

第２の態様に係る基板処理装置は、第１の態様に係る基板処理装置であって、前記流体吐出部は、前記基板の下方に設けられ、前記中央域と前記中間域とに前記第１流体を吐出する第１ノズルと、前記基板の下方に設けられ、前記中間域と前記周辺域とに前記第２流体を吐出する第２ノズルと、を備える。

第３の態様に係る基板処理装置は、第１または第２の態様に係る基板処理装置であって、前記流体吐出部は、前記中央域に前記第１流体を吐出する第１吐出口と、前記中間域に前記第１流体を吐出する第２吐出口とを備えるとともに、前記中間域に前記第２流体を吐出する第３吐出口と前記周辺域に前記第２流体を吐出する第４吐出口とを備える。

第４の態様に係る基板処理装置は、第３の態様に係る基板処理装置であって、前記第２吐出口と前記基板中心との基板径方向に沿った第１距離が、前記第３吐出口と前記基板中心との基板径方向に沿った第２距離に比べて同じであるか、あるいは長い。

第５の態様に係る基板処理装置は、第４の態様に係る基板処理装置であって、前記第１距離が、前記第２距離に比べて長い。

第６の態様に係る基板処理装置は、第１から第５の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、前記第２流体に前記第１温度よりも低温の前記温度調整用流体を混合することにより前記第１流体を調製する。

第７の態様に係る基板処理装置は、第１から第６の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記処理液と前記第１流体とが略同じ温度に設定されている。

第８の態様に係る基板処理装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記温度調整用流体は液体であり、前記第１流体に基づいて前記処理液を調製する。

第９の態様に係る基板処理装置は、第１から第８の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記温度調整用流体は、純水である。

第１から第９の何れの態様に係る発明によっても、流体吐出部は、基板の下面の中央域と中間域とに、温度調整用流体が第１温度に設定された第１流体を吐出しつつ、基板の下面の中間域と周辺域とに温度調整用流体が第１温度よりも高い第２温度に設定された第２流体を吐出する。中間域に吐出された第１流体と第２流体とは、基板の回転によって、混ざり合う。混ざり合った流体の温度は第１温度と第２温度との間の温度となる。すなわち、第１温度の第１流体と第２温度の第２流体とを基板下面に対して吐出することによって、吐出された後の、基板の下面における温度調整用流体の温度を、中央域から周辺域にゆくにつれて高温になる少なくとも３段階の温度にすることができる。これにより、基板の中央域から周辺域にゆくにつれて高温になるように予め温度制御した流体を基板に吐出することなく、すなわち、基板処理装置の製造コストを抑制するとともに温度制御の複雑化を回避しつつ、基板の温度を均一化できる。

第２の態様に係る発明によれば、基板処理装置は、中央域と中間域とに第１流体を吐出する第１ノズルと、中間域と周辺域とに第２流体を吐出する第２ノズルとを備える。これにより、ノズルの増加を抑制して流体吐出部を小さくできるので、基板処理装置の製造コストを抑制できる。

第３の態様に係る発明によれば、基板処理装置の流体吐出部は、中央域に第１流体を吐出する第１吐出口と、中間域に第１流体を吐出する第２吐出口とを備えるとともに、中間域に第２流体を吐出する第３吐出口と周辺域に第２流体を吐出する第４吐出口とを備える。これにより、吐出口の個数を低減して流体吐出部の構造を簡略化できるので、基板処理装置の製造コストを抑制することができる。

第４の態様に係る発明によれば、中間域において、第２流体よりも低温の第１流体が、第２流体に比べて、基板中心からの基板径方向の距離が同じ位置か、あるいは当該距離がより長い位置に吐出される。これにより、当該距離がより短い位置に第１流体が吐出される場合に比べて基板温度を容易に均一化することができる。

第５の態様に係る発明によれば、中間域において、第２流体よりも低温の第１流体が、第２流体に比べて、基板中心からの基板径方向の距離がより長い位置に吐出される。これにより、基板温度をさらに容易に均一化することができる。

第６の態様に係る発明によれば、第２流体に第１温度よりも低温の温度調整用流体を混合することにより第１流体が調製されるので、第１流体用の温度調整機構が不要となり、基板処理装置の製造コストを抑制することができる。

第７の態様に係る発明によれば、処理液と第１流体とは、略同じ温度に設定されている。従って、第１流体および第２流体の吐出によって温められた基板が、処理液によって冷却されることを抑制できるので、基板の処理効率の低下を抑制できる。

第８の態様に係る発明によれば、基板に供給される処理液が第１流体に基づいて調製されるので、処理液と第１流体との温度を別々に制御する場合に比べて簡略な温度制御によって処理液と第１流体とを略同じ温度に設定することができる。

実施形態に係る基板処理装置の概略構成の一例を模式的に示す図である。 図１の基板の上方から基板の下方のノズルユニットを透視した図である。 吐出口の位置と基板の径方向の温度分布との関係を示す図である。 温水の温度と基板の径方向の温度分布との関係を示す図である。 実施形態に係る基板処理装置の概略構成の他の例を模式的に示す図である。 実施形態に係る基板処理装置の概略構成の他の例を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。また、各図面は模式的に示されたものである。また、実施形態の説明において、上下方向は、鉛直方向であり、基板Ｗ側が上で、スピンチャック１１１側が下である。

＜実施形態について＞
＜１．基板処理装置の構成＞
図１は実施形態に係る基板処理装置１００の概略構成の一例を模式的に示す図である。図２は、基板Ｗの上方から基板Ｗの下方に設けられたノズルユニット１４０を透視した図である。ノズルユニット１４０は、ノズル（「第１ノズル」とも称される）１４１と、ノズル（「第２ノズル」とも称される）１４２を備えており、図２において実線で示されている。

基板処理装置１００は、処理液を用いて基板の処理を行う。具体的には、基板処理装置１００は、処理液として、例えば、エッチング液を用いて半導体ウエハ等の基板Ｗの上面（「表面」とも称される）Ｓ１のエッチング処理を行って、上面Ｓ１に形成されている薄膜（不要物）の除去を行う。なお、上面Ｓ１と反対側の下面Ｓ２は、「裏面」とも称される。基板Ｗの表面形状は略円形であり、基板Ｗの上面Ｓ１とはデバイスパターンが形成されるデバイス形成面を意味している。

なお、エッチング処理に用いられるエッチング液に限らず、化学的な処理液の多くは、温度が上昇するに伴って反応速度が速くなるという一般的なアレニウスの式に従う。つまり、多くの処理液が、温度が高いほど反応速度が速くなる処理液に属する。

図１に示されるように、基板処理装置１００は、上面Ｓ１を上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック（「基板保持部」）１１１を備えている。スピンチャック１１１は、円筒状の回転支軸１１３がモータを含むチャック回転機構（「回転部」）１６３の回転軸に連結されており、チャック回転機構１６３の駆動により回転軸（鉛直軸）ａ１回りに、すなわち略水平面内にて回転可能となっている。

回転支軸１１３の上端部には、円盤状のスピンベース１１５がネジなどの締結部品によって一体的に連結されている。したがって、装置全体を制御する制御部１６１からの動作指令に応じてチャック回転機構１６３が作動することによって、回転支軸１１３とスピンベース１１５とは、一体的に、回転軸ａ１を中心に回転する。また、制御部１６１はチャック回転機構１６３を制御して回転速度を調整する。制御部１６１は、例えば、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することなどにより実現される。

スピンベース１１５の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部Ｓ３を把持するための複数個のチャックピン１１７が立設されている。チャックピン１１７は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１１５の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１１７のそれぞれは、基板Ｗの周縁部Ｓ３を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された周縁部Ｓ３を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン１１７は、基板保持部が基板Ｗの周縁部Ｓ３を押圧する押圧状態と、基板保持部が周縁部Ｓ３から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

スピンベース１１５に対して基板Ｗが受渡しされる際には、基板処理装置１００は、複数個のチャックピン１１７を解放状態とし、基板Ｗに対してエッチング処理を行う際には、複数個のチャックピン１１７を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１１７は、基板Ｗの周縁部Ｓ３を把持して基板Ｗをスピンベース１１５から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面（パターン形成面）Ｓ１を上方に向け、下面Ｓ２を下方に向けた状態で支持される。

スピンベース１１５の中央部には、回転支軸１１３の貫通孔に接続された貫通孔が形成されている。これらの貫通孔には、供給管１８１、１８２が挿通されている。供給管１８１、１８２の上端には、基板Ｗの下面Ｓ２に沿って延設された長尺状のノズル１４１、１４２を備えるノズルユニット（「流体吐出部」とも称される）１４０が接続されて固定されている。ノズル１４１、１４２は、基板Ｗの下面Ｓ２の中央域Ｋ１において、一端側を供給管１８１、１８２によってそれぞれ支持されている。ノズル１４２の他端は、下面Ｓ２の周辺域Ｋ３の下方に達しており、ノズル１４１の他端は、中央域Ｋ１と周辺域Ｋ３との間の中間域Ｋ２に達している。回転するスピンベース１１５に立設されたチャックピン１１７とノズルユニット１４０とが干渉しないように、回転軸ａ１からノズル１４２の他端までの長さは、チャックピン１１７の回転軌跡の径よりも小さく設定されている。

なお、中間域Ｋ２とは、基板Ｗのうち、基板Ｗの中心からの径方向に沿った距離、すなわち、回転軸ａ１からの径方向に沿った距離が、好ましくは、基板の半径の１／３から基板の半径の２／３である領域である。具体的には、例えば、半径１５０ｍｍの基板における中間域Ｋ２は、基板Ｗの中心からの距離が、好ましくは、５０ｍｍ〜１００ｍｍである領域である。図２において、中央域Ｋ１は、一点鎖線の円で囲まれて、破線の斜線でハッチングされた領域である。周辺域Ｋ３は、基板Ｗの周縁と、二点鎖線の円との間の、網点パターンを付された領域である。そして、中間域Ｋ２は、中央域Ｋ１と周辺域Ｋ３との間の領域である。また、基板Ｗの回転軸ａ１から吐出口１５２までの基板Ｗの径方向に沿った距離（「第１距離」）Ｌ１と、回転軸ａ１から吐出口１５３までの基板Ｗの径方向に沿った距離（「第２距離」）Ｌ２とは、距離Ｌ１が、距離Ｌ２に比べて、同じであるか、あるいは長いことが好ましい。さらに、図２に示されるように、距離Ｌ１が、距離Ｌ２に比べて長くなるように設定されることがより好ましい。なお、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも短いとしても本発明の有用性を損なうものではない。距離Ｌ１、Ｌ２の関係については、後述する。

ノズルユニット１４０は、スピンチャック１１１によって回転されている基板Ｗの下面Ｓ２に、第１温度以上の流体（「温度調整用流体」とも称される）、本実施形態では、純水が第１温度に設定された温水５１（「第１流体」）と、純水が第１温度よりも高い第２温度に設定された温水５２（「第２流体」）とを吐出する。これにより、基板Ｗは全体的に加熱される。なお、温度調整用流体としては、例えば、過熱水蒸気や、加熱された窒素ガスなどが採用されてもよい。また、温度調整用流体として、純水などの液体が採用されれば、基板Ｗを加熱する際に、基板Ｗの下面Ｓ２の洗浄も可能となる。なお、温度調整用流体としては純水の他に、例えば、過水、薄い塩酸、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液）などの液体を用いてもよい。

第１温度は、常温よりも高い温度であり、より好ましくは、基板を処理する際の基板処理温度の近傍の温度である。さらに、より好ましくは、第１温度は、基板処理温度である。基板処理温度は、使用される処理液の種類などによって異なる。具体的には、第１温度として、例えば、４０℃以上の温度が採用される。また、常温とは、例えば、室温のような基板処理装置の設置環境によって決まる温度であり、おおむね２５℃以上３０℃以下の範囲にある温度である。

ノズル１４１は、吐出口１５１、１５２と、導入口１４５と、これらを連通する流路１４３とを備え、ノズル１４２は、吐出口１５３、１５４と、導入口１４６と、これらを連通する流路１４４とを備えている。吐出口１５１は、基板Ｗの中央域Ｋ１に対向してノズル１４１の一端側に設けられ、導入口１４５は、吐出口１５１の下方に設けられている。図１、図２の例では、吐出口１５１の中心軸は、基板Ｗの回転軸ａ１に一致しているが、吐出口１５１は、中央域Ｋ１に温水５１を吐出可能に設けられていればよく、吐出口１５１の中心軸が、基板Ｗの回転軸ａ１に一致しなくてもよい。

ノズル１４１は、流路１４３と、供給管１８１の流路とが導入口１４５を介して連通するように、供給管１８１と接続されている。吐出口１５２は、基板Ｗの下面Ｓ２のうち中央域Ｋ１と周辺域Ｋ３との間の中間域Ｋ２に対向するようにノズル１４１の他端側に設けられている。

吐出口１５３は、下面Ｓ２の中間域Ｋ２に対向するようにノズル１４２の中央部分に設けられ、吐出口１５４は、下面Ｓ２の周辺域Ｋ３に対向するようにノズル１４２の他端側に設けられている。そして、導入口１４６は、ノズル１４２の一端側に設けられている。ノズル１４２は、流路１４４と、供給管１８２の流路とが、導入口１４６を介して連通するように、供給管１８２と接続されている。

ノズルユニット１４０は、温水５１をノズル１４１の吐出口１５１から基板Ｗの下面Ｓ２の中央域Ｋ１に吐出する処理と、温水５２をノズル１４２の吐出口１５４から下面Ｓ２の周辺域Ｋ３に対して吐出する処理と、ノズル１４１の吐出口１５２から温水５１を下面Ｓ２の中間域Ｋ２に対して吐出しつつ、ノズル１４２の吐出口１５３からと温水５２を中間域Ｋ２に対して吐出する処理とを並行して行う。

このように、ノズル１４１が中央域Ｋ１と中間域Ｋ２とに温水５１を吐出しつつ、ノズル１４２が中間域Ｋ２と周辺域Ｋ３とに温水５２を吐出すれば、ノズルの増加を抑制してノズルユニット１４０を小さくできるので、基板処理装置１００の製造コストを抑制できる。

なお、図２の例では、ノズル１４１、１４２が互いに別体に設けられているが、ノズル１４１、１４２が、一体的に形成された１つの筐体にそれぞれ設けられてもよい、すなわち一体的に形成されたノズル本体に、吐出口１５１〜１５４、流路１４３、１４４、および導入口１４５、１４６が設けられてもよい。また、ノズル１４１、ノズル１４２は、互いに隣接して設けられていなくてもよく、また、互いに平行に設けられていなくてもよい。また、ノズル１４１が中央域Ｋ１に温水５１を吐出する複数の吐出口を備えてもよく、中間域Ｋ２に温水５１を吐出する複数の吐出口を備えてもよい。同様に、ノズル１４２が中間域Ｋ２に温水５２を吐出する複数の吐出口を備えてもよく、周辺域Ｋ３に温水５２を吐出する複数の吐出口を備えてもよい。

基板処理装置１００は、このように基板Ｗを保持したスピンチャック１１１をチャック回転機構１６３により回転駆動することで基板Ｗを所定の回転速度で回転させながら、ノズルユニット１４０から基板Ｗの温度を調整するための流体を下面Ｓ２に対して吐出することで基板Ｗを加熱する。そして、基板処理装置１００は、後述するノズル１２０から基板の上面Ｓ１に対し処理液５３を供給することにより、基板Ｗに所定の処理（エッチング処理など）を施す。

スピンチャック１１１に保持された基板Ｗの側方には、モータを備えたノズル回転機構１５５が設けられており、ノズル回転機構１５５の動作は、制御部１６１により制御される。ノズル回転機構１５５には、剛性のある管状の配管アーム１８０がノズル回転機構１５５を回転中心として略水平面内にて旋回可能に取付けられている。

配管アーム１８０の一端は、ノズル回転機構１５５を貫通してその下面に達しており、他端は、配管アーム１８０がノズル回転機構１５５により旋回されることによって基板Ｗの上面Ｓ１の中央域の上方に位置決め可能である。該他端には、ノズル１２０が取付けられている。スピンベース１１５に対する基板Ｗの受渡しなどの際には、配管アーム１８０が旋回されてノズル１２０が基板Ｗの搬入経路上から退避される。また、エッチング処理やリンス処理などを行う際には、ノズル１２０の位置（処理位置）がサーボ制御により正確に上面Ｓ１の中央域の上方に調整される。ここで、当該サーボ制御は、制御部１６１により制御される。従って、制御部１６１からの指令によりノズル１２０の位置を調整することが可能となる。

配管アーム１８０の内部には、処理液５３をノズル１２０に供給する配管が、ノズル１２０の上端からノズル回転機構１５５の下面の下方まで配設されている。ノズル１２０は、供給された処理液５３を、基板Ｗの上面Ｓ１に対向する吐出口から、ノズルユニット１４０によって加熱されている基板Ｗの上面Ｓ１の中央部分に向けて吐出して基板Ｗを処理する。なお、上面Ｓ１は、吐出された処理液５３に基板Ｗの回転による遠心力が作用して処理液５３が基板Ｗの周縁部Ｓ３まで広がることによって、全体的に処理される。なお、基板処理装置１００は、配管アーム１８０を回転駆動してノズル１２０を基板Ｗの上面Ｓ１の回転軌跡に対して相対的に走査することで、処理液５３を上面Ｓ１の全面に供給することもできる。このように、ノズル１２０の走査を行えば、処理の均一性がさらに向上する。

図１に示されるように、基板処理装置１００には、処理液５３の原液を供給する原液供給源１３１と、水５０を供給する水供給源１３２と、温水５２を供給する温水供給源１３３とが、さらに設けられている。水５０は、温水５１の温度よりも低温の純水である。原液供給源１３１、水供給源１３２、および温水供給源１３３は、内蔵したポンプを駆動することによって、貯留している処理液５３の原液、水５０、温水５２を接続された各配管にそれぞれ供給する。エッチング用の処理液、すなわちエッチング液の原液として、原液供給源１３１は、例えば、ＮＨ₄ＯＨなどを供給する。原液供給源１３１、水供給源１３２、および温水供給源１３３の少なくとも一部が、基板処理装置１００の外部に設けられてもよい。

配管アーム１８０の内部を挿通され、一端がノズル１２０の上端に接続された配管の他端は、ノズル回転機構１５５の下端において温水供給源１３３から配設された配管３８４と接続されている。配管３８４の途中には、水供給源１３２から配設された配管３８２と、原液供給源１３１から配設された配管３８１とがそれぞれ接続されている。

上端がノズルユニット１４０のノズル１４１、１４２に接続された供給管１８１、１８２の下端には、温水供給源１３３から配設された配管３８５、３８６が接続されている。また、配管３８５の途中部には、水供給源１３２から配設された配管３８３が接続されている。

配管３８１〜３８６の途中部には、開き度合いを制御可能な開閉バルブ１７１〜１７６がそれぞれ設けられている。開閉バルブ１７１〜１７６の開き度合いは、バルブ制御機構１６２によって制御される。これにより、原液供給源１３１、水供給源１３２、および温水供給源１３３からそれぞれ供給される原液、水５０、温水５２の流量が調節される。また、バルブ制御機構１６２は、制御部１６１によって制御されている。

開閉バルブ１７３、１７５は、温水供給源１３３から供給される第２温度の温水５２に、水供給源１３２から供給される第１温度よりも低温の水５０が混合されることによって、第１温度の温水５１が調製されるように、開き度合いを制御されている。これにより、配管３８５の経路途中で温水５２に水５０が混合されて温水５１が調製される。温水５２に水５０を混合することにより温水５１を調製すれば、温水５１用の温度調整機構が不要となり、基板処理装置１００の製造コストを抑制することができる。調製された温水５１は、供給管１８１を経て、ノズル１４１に供給されて、吐出口１５１、１５２から基板Ｗの下面Ｓ２に吐出される。また、開閉バルブ１７６が開かれることにより、温水供給源１３３から温水５２がノズル１４２へと供給されて、吐出口１５３、１５４から下面Ｓ２に吐出される。

また、開閉バルブ１７２、１７４が開かれることにより、配管３８４の経路途中で温水５１が調製される。さらに、この温水５１に、開閉バルブ１７１が開かれて原液供給源１３１から供給される原液が混合されることにより配管３８４の経路途中で処理液５３が調製される。調製された処理液５３の温度は、温水５１の温度、すなわち第１温度と略同じ温度になる。このように、温水５１に基づいて処理液５３を調製すれば、処理液５３と温水５１とのそれぞれ温度を別々に制御する場合に比べて簡略な温度制御によって処理液５３と温水５１とを略同じ温度に設定することができる。

基板処理装置１００においては、処理液５３と温水５１とが略同じ温度に設定されているので、温水５１および温水５２の吐出によって温められた基板Ｗが、処理液５３によって冷却されることを抑制できる。これにより、基板Ｗの処理効率の低下を抑制できる。調製された処理液５３は、配管アーム１８０の内部を挿通された配管を経てノズル１２０に供給され、基板Ｗの上面Ｓ１の中央部分に吐出される。吐出された処理液５３が基板Ｗの回転に起因する遠心力によって基板Ｗの周縁部Ｓ３へ向けて広がることにより、上面Ｓ１は全体的に処理される。

＜２．吐出口の位置と基板Ｗの温度分布とについて＞
図３は、吐出口１５２、１５３の位置と基板Ｗの径方向の温度分布との関係を示す図である。グラフＧａ（Ｇｂ）は、ノズルユニット１４０ａ（１４０ｂ）によって基板Ｗに温水５１、５２を吐出して基板Ｗの温度を調整したときの基板Ｗの径方向の温度分布の測定結果を示すグラフである。また、グラフＧｖは、基板Ｗの下面Ｓ２の周辺域Ｋ３に対して、温水５１、５２の吐出が行われない場合、すなわち、基板Ｗの中央域Ｋ１のみに温水を吐出した場合の、基板Ｗの径方向の温度分布をグラフＧａ、Ｇｂとの比較のために示したものである。

ノズルユニット１４０ａは、ノズル１４１ａ、１４２ａを備えている。ノズル１４１ａは、５０℃に設定された温水５１を吐出口１５１ａ、１５２ａから基板Ｗの下面Ｓ２の中央域Ｋ１、中間域Ｋ２のそれぞれに吐出する。また、ノズル１４２ａは、５３℃に設定された温水５２を吐出口１５３ａ、１５４ａから基板Ｗの下面Ｓ２の中間域Ｋ２、周辺域Ｋ３のそれぞれに吐出する。同様に、ノズルユニット１４０ｂは、ノズル１４１ｂ、１４２ｂを備えており、ノズル１４１ｂは、５０℃に設定された温水５１を吐出口１５１ｂ、１５２ｂから基板Ｗの下面Ｓ２の中央域Ｋ１、中間域Ｋ２のそれぞれに吐出する。また、ノズル１４２ｂは、５３℃に設定された温水５２を吐出口１５３ｂ、１５４ｂから基板Ｗの下面Ｓ２の中間域Ｋ２、周辺域Ｋ３のそれぞれに吐出する。

ノズルユニット１４０ａ（１４０ｂ）の吐出口１５１ａ（１５１ｂ）の中心軸は、基板Ｗの回転軸ａ１に一致している。また、回転軸ａ１から吐出口１５４ａまでの径方向に沿った距離と、回転軸ａ１から吐出口１５４ｂまでの径方向に沿った距離とは互いに等しく、１２８ｍｍである。

ノズルユニット１４０ａでは、基板Ｗの回転軸ａ１から吐出口１５２ａまでの基板Ｗの径方向に沿った距離（第１距離）が、回転軸ａ１から吐出口１５３ａまでの基板Ｗの径方向に沿った距離（第２距離）に比べて長い。具体的には、第１距離は７５ｍｍであり、第２距離は、５０ｍｍである。これに対して、ノズルユニット１４０ｂでは、基板Ｗの回転軸ａ１から吐出口１５２ｂまでの基板Ｗの径方向に沿った距離（第１距離）が、回転軸ａ１から吐出口１５３ａまでの基板Ｗの径方向に沿った距離（第２距離）に比べて短い。具体的には、第１距離が５０ｍｍであり、第２距離が７５ｍｍである。

図３に示されるように、グラフＧｖにおいて、基板Ｗの温度は、中心部分では、５０℃であるが、測定位置が基板の周縁部分に近づくにつれて、徐々に低下している。具体的には、基板Ｗの周縁部の温度は、基板Ｗの中心部分の温度よりも３℃〜４℃低下している。

グラフＧａにおいては、基板Ｗの径方向における温度の測定位置に拘わらず、基板の温度が略５０℃で安定している。これに対して、グラフＧｂにおいては、基板Ｗの中心から半径１００ｍｍ以内の範囲では、基板Ｗの温度は、５０℃以下であり、半径１００ｍｍから基板Ｗの周縁までの範囲では、基板Ｗの温度は、５０℃以上となっている。なお、第１距離と第２距離とが同じになるように吐出口を設けた場合には、基板Ｗの径方向の位置に対する基板Ｗの温度分布のグラフは、グラフＧａとグラフＧｂとの間を通るグラフとなる。

図４は、図３のノズルユニット１４０ａにおいて、吐出口１５１ａおよび１５２ａから中央域Ｋ１および中間域Ｋ２に吐出される温水５１の第１温度と、吐出口１５３ａおよび１５４ａから中間域Ｋ２および周辺域Ｋ３に吐出される温水５２の第２温度とを種々に変更した場合の、基板Ｗの径方向における基板Ｗの温度分布をグラフ形式で示す図である。

グラフＧ１〜Ｇ３の何れについても、第１温度は５０℃である。グラフＧ１〜Ｇ３についての第２温度は、５３℃、５８℃、６３℃である。また、グラフＧ４〜Ｇ６の何れについても、第１温度は６４℃である。また、グラフＧ１〜Ｇ３についての第２温度は、６８℃、７３℃、７６℃である。

グラフＧ１〜Ｇ６に示されるように、温水５１の第１温度に拘わらず、第１温度と、温水５２の第２温度との差が３℃〜４℃であれば、基板Ｗの径方向の温度は、第１温度近傍で安定している。第１温度と第２温度との差が８℃〜９℃、１２℃〜１３℃の何れにおいても、基板Ｗの周縁にゆくにつれて基板Ｗの温度が増加しており、温度差が８℃〜９℃の場合は、基板Ｗの周縁の方が中央よりも３℃ほど温度が高く、温度差が１２℃〜１３℃の場合は、基板Ｗの周縁の方が中央よりも６、７℃ほど温度が高い。

図３、図４を参照しつつ上述したように、中間域Ｋ２に第１温度の温水５１を吐出する吐出口の第１距離が、中間域Ｋ２に第２温度の温水５２を吐出する第２距離と同じであるか、長い場合の方が、第１距離が第２距離よりも短い場合に比べて、基板Ｗの径方向に沿った基板Ｗの温度が第１温度の近傍において、より安定している。また、第１距離が第２距離よりも長い場合の方が、第１距離が第２距離と同じである場合に比べて、基板Ｗの径方向に沿った基板Ｗの温度が、第１温度の近傍においてより安定している。また、温水５１が中央域Ｋ１だけでなく中間域Ｋ２にも吐出され、温水５２が周辺域Ｋ３だけでなく中間域Ｋ２にも吐出されれば、第１距離と第２距離との関係に拘わらず、温水５１が中央域Ｋ１のみに吐出され、温水５２が周辺域Ｋ３のみに吐出される場合に比べて、基板Ｗの温度がより安定している。

従って、温水５１と温水５２とが中間域Ｋ２に吐出されれば、第１距離が第２距離よりも短いとしても本発明の有用性を損なうものではないが、第１距離が第２距離に比べて、同じか、あるいは長くなるように設定されることが好ましい。さらには、第１距離が第２距離よりも長くなるように設定されることがより好ましい。

また、第１距離の方が、第２距離よりも長い場合において、温水５１の第１温度と温水５２の第２温度とは、第２温度が、第１温度よりも３℃〜４℃高くなるように、設定されることがより好ましい。

＜３．基板処理装置の他の構成例＞
図５、図６は、実施形態に係る基板処理装置の概略構成の他の例として、基板処理装置１０１、１０２の概略構成を模式的にそれぞれ示す図である。

基板処理装置１００では、温水供給源１３３から供給される第２温度の温水５２に、水供給源１３２から供給される第１温度よりも低い温度の水５０が混合されて第１温度の温水５１が調製されていた。これに対して、図５に示す基板処理装置１０１では、温水５１を貯留している温水供給源１３４が温水５１を供給する。このように、基板処理装置１０１は、基板処理装置１００の水供給源１３２、水供給源１３２に接続された各配管、および当該各配管に設けられた各開閉バルブに代えて、温水供給源１３４、温水供給源１３４に接続された各配管、および当該各配管に設けられた各開閉バルブを備えていることを除いて、基板処理装置１００と同様の構成を備えており、同様の動作を行う。

具体的には、温水供給源１３４と供給管１８１とは配管３８８によって接続されており、配管３８８の経路途中に、制御部１６１によって制御される開閉バルブ１７８が設けられている。これにより、基板処理装置１０１は、温水供給源１３４から配管３８８、供給管１８１を経て、ノズル１４１に温水５１を供給する。また、温水供給源１３４は、配管３８７によって、配管アーム１８０の内部を挿通されてノズル１２０に接続された配管と接続されている。配管３８８の途中部には、制御部１６１によって制御される開閉バルブ１７７が設けられている。また、配管３８７の途中部には、原液供給源１３１から処理液５３の原液を供給する配管３８１が接続されている。温水供給源１３４から供給される温水５１に原液が混合されることにより、配管３８７の経路中において処理液５３が調製され、処理液５３は、ノズル１２０に接続された配管に供給される。

また、図６に示す基板処理装置１０２は、基板処理装置１０１が備える温水供給源１３３、配管３８６、開閉バルブ１７６を備えておらず、温水供給源１３４と供給管１８２の下端とを接続する配管３８９と、配管３８９の経路途中に設けられたヒーター１３９と、開閉バルブ１７９とを備えていることを除いて、基板処理装置１０１と同様の構成を備えており、同様の動作を行う。

具体的には、温水供給源１３４に貯留されている第１温度の温水５１を配管３８９によって供給する過程で、基板処理装置１０２は、温水５１をヒーター１３９によって第２温度に加熱し、開閉バルブ１７９と供給管１８２を経て温水５２としてノズル１４２に供給する。

以上のような本実施形態に係る基板処理装置１００、１０１、１０２の何れによっても、中間域Ｋ２に吐出された温水５１、５２は、基板Ｗの回転によって、混ざり合う。混ざり合った温度調整用流体の温度は第１温度と第２温度との間の温度となる。すなわち、第１温度の温水５１と第２温度の温水５２とを基板Ｗの下面Ｓ２に対して吐出することによって、吐出された後の、下面Ｓ２における温度調整用流体の温度を、中央域Ｋ１から周辺域Ｋ３にゆくにつれて高温になる少なくとも３段階の温度にすることができる。これにより、中央域Ｋ１から周辺域Ｋ３にゆくにつれて高温になるように予め温度制御した温度調整用流体を基板Ｗに吐出することなく、基板Ｗの温度を均一化できる。すなわち、基板処理装置の製造コストを抑制するとともに温度制御の複雑化を回避しつつ、基板Ｗの温度を均一化できる。

また、以上のような本実施形態に係る基板処理装置１００、１０１、１０２の何れによっても、ノズルユニット１４０は、中央域Ｋ１と中間域Ｋ２とに温水５１を吐出するノズル１４１と、中間域Ｋ２と周辺域Ｋ３とに温水５２を吐出するノズル１４２とを備える。これにより、ノズルの増加を抑制してノズルユニット１４０を小さくできるので、基板処理装置の製造コストを抑制できる。

また、以上のような本実施形態に係る基板処理装置１００、１０１、１０２の何れによっても、ノズルユニット１４０は、中央域Ｋ２に温水５１を吐出する吐出口１５１と、中間域Ｋ２に温水５１を吐出する吐出口１５２とを備えるとともに、中間域Ｋ２に温水５２を吐出する吐出口１５３と周辺域Ｋ３に温水５２を吐出する吐出口１５４とを備える。これにより、吐出口の個数を低減してノズルユニット１４０の構造を簡略化できるので、基板処理装置の製造コストを抑制することができる。

また、以上のような本実施形態に係る基板処理装置によれば、中間域において、第２流体よりも低温の第１流体が、第２流体に比べて、基板中心からの基板径方向の距離が同じ位置か、あるいは当該距離がより長い位置に吐出される。これにより、当該距離がより短い位置に第１流体が吐出される場合に比べて基板温度を容易に均一化することができる。

また、以上のような本実施形態に係る基板処理装置１００、１０１、１０２の何れによっても、中間域Ｋ２において、温水５２よりも低温の温水５１が、温水５２に比べて、基板Ｗの中心からの基板径方向の距離がより長い位置に吐出される。これにより、基板温度をさらに容易に均一化することができる。

また、以上のような本実施形態に係る基板処理装置１００によれば、温水５２に第１温度よりも低温の水５０を混合することにより温水５２が調製されるので、温水５１用の温度調整機構が不要となり、基板処理装置の製造コストを抑制することができる。

また、以上のような本実施形態に係る基板処理装置１００、１０１、１０２の何れによっても、処理液５３と温水５１とは、略同じ温度に設定されている。従って、温水５１および温水５２の吐出によって温められた基板Ｗが、処理液５３によって冷却されることを抑制できるので、基板Ｗの処理効率の低下を抑制できる。

また、以上のような本実施形態に係る基板処理装置１００、１０１、１０２の何れによっても、基板Ｗに供給される処理液５３が温水５１に基づいて調製されるので、処理液５３と温水５１との温度を別々に制御する場合に比べて簡略な温度制御によって処理液５３と温水５１とを略同じ温度に設定することができる。

本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００，１０１，１０２ 基板処理装置
１１１ スピンチャック（基板保持部）
１１３ 回転支軸
１１５ スピンベース
１１７ チャックピン
１２０ ノズル（処理液吐出部）
１５５ ノズル回転機構
１４０，１４０ａ，１４０ｂ ノズルユニット（流体吐出部）
１４１，１４１ａ，１４１ｂ，１４２，１４２ａ，１４２ｂ ノズル
１６３ チャック回転機構（回転部）
１８０ 配管アーム
５０ 水
５１ 温水（第１流体）
５２ 温水（第２流体）
５３ 処理液
Ｋ１ 中央域
Ｋ２ 中間域
Ｋ３ 周辺域
Ｌ１ 距離（第１距離）
Ｌ２ 距離（第２距離）
Ｓ１ 表面
Ｓ２ 裏面
Ｓ３ 周縁部
Ｗ 基板

Claims (9)

1. 基板を略水平姿勢にて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を略水平面内にて回転させる回転部と、
   前記回転部により回転されている前記基板の下面に第１温度以上の温度調整用流体を吐出する流体吐出部と、
   前記温度調整用流体を吐出されている前記基板の上面に前記基板を処理するための処理液を吐出する処理液吐出部と、
   を備え、
   前記流体吐出部は、
   前記温度調整用流体が前記第１温度に設定された第１流体を前記基板の下面の中央域に対して吐出する処理と、
   前記温度調整用流体が前記第１温度よりも高い第２温度に設定された第２流体を前記基板の下面の周辺域に対して吐出する処理と、
   前記第１流体と前記第２流体とを前記基板の下面における前記中央域と前記周辺域との間の中間域に対して吐出する処理と、
   を並行して行う、基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記流体吐出部は、
   前記基板の下方に設けられ、前記中央域と前記中間域とに前記第１流体を吐出する第１ノズルと、
   前記基板の下方に設けられ、前記中間域と前記周辺域とに前記第２流体を吐出する第２ノズルと、
   を備える、基板処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記流体吐出部は、
   前記中央域に前記第１流体を吐出する第１吐出口と、前記中間域に前記第１流体を吐出する第２吐出口とを備えるとともに、前記中間域に前記第２流体を吐出する第３吐出口と前記周辺域に前記第２流体を吐出する第４吐出口とを備える、基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記第２吐出口と前記基板中心との基板径方向に沿った第１距離が、前記第３吐出口と前記基板中心との基板径方向に沿った第２距離に比べて同じであるか、あるいは長い、基板処理装置。
5. 請求項４に記載の基板処理装置であって、
   前記第１距離が、前記第２距離に比べて長い、基板処理装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
   前記第２流体に前記第１温度よりも低温の前記温度調整用流体を混合することにより前記第１流体を調製する、基板処理装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
   前記処理液と前記第１流体とが略同じ温度に設定されている、基板処理装置。
8. 請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
   前記温度調整用流体は液体であり、前記第１流体に基づいて前記処理液を調製する、基板処理装置。
9. 請求項１から請求項８の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
   前記温度調整用流体は、純水である、基板処理装置。

Images