JP2016040812A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上における界面の移動速度の変化に対応しながら、基板を乾燥させる。【解決手段】実施形態の一態様に係る基板処理装置は、液供給部と、気体供給部と、撮像部と、制御部とを備える。液供給部は、基板の表面に処理液を供給する。気体供給部は、基板の表面に気体を供給する。撮像部は、基板の表面であって、気体の供給位置より基板の中心側である第１領域と供給位置より基板の周縁側である第２領域とを撮像する。制御部は、撮像部による撮像結果に基づき、気体供給部の移動速度および保持部による基板の回転数の少なくとも１つを制御する。【選択図】図９

Description

開示の実施形態は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来、洗浄処理後の基板を乾燥させる基板処理装置として、基板の表面にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）など揮発性を有する処理液を供給する液供給部と、基板の表面に気体を供給する気体供給部とを備えるものが知られている（たとえば特許文献１参照）。

上記した基板処理装置では、基板の表面に処理液を供給することで、基板に付着するリンス液等を処理液に置換させ、処理液の揮発によって基板の表面を乾燥させている。また、液供給部および気体供給部を基板の中心側から周縁側へ移動させつつ処理液および気体を供給することで、基板の表面をむらなく乾燥させるようにしている。

特開２００９−２１８５６３号公報

しかしながら、上記した気体が、たとえば、基板において処理液の厚い液膜が形成された液膜領域に供給された場合、処理液が飛散して基板上に残留し、パーティクルの発生や基板のパターンの倒壊につながるおそれがあった。

そのため、気体は、厚い液膜領域と厚い液膜が存在しない領域との界面に対し、厚い液膜が存在しない領域側に供給されることが望ましい。しかしながら、かかる界面は、液供給部の移動に伴って基板の周縁側へ移動しており、また界面の移動速度も、基板のコンディションや環境によって変化する。上記した基板処理装置では、気体供給部の移動速度が予め設定されているため、界面の移動速度の変化に対応することが難しく、改善の余地があった。

実施形態の一態様は、基板上における界面の移動速度の変化に対応しながら、基板を乾燥させることのできる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板処理装置は、保持部と、液供給部と、気体供給部と、撮像部と、移動機構と、制御部とを備える。保持部は、基板を回転可能に保持する。液供給部は、前記保持部に保持された前記基板の表面に処理液を供給する。気体供給部は、前記基板の表面に気体を供給する。撮像部は、前記基板の表面であって、前記気体の供給位置より前記基板の中心側である第１領域と前記供給位置より前記基板の周縁側である第２領域とを撮像する。移動機構は、前記液供給部、前記気体供給部および前記撮像部を前記基板の中心側から周縁側に向けて移動させる。制御部は、前記撮像部による撮像結果に基づき、前記移動機構による前記気体供給部の移動速度および前記保持部による前記基板の回転数の少なくとも１つを制御する。

実施形態の一態様によれば、基板上における界面の移動速度の変化に対応しながら、基板を乾燥させることができる。

図１は、第１の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。 図２は、処理ユニットの概略構成を示す図である。 図３は、処理ユニットの構成の一例を示す模式図である。 図４は、処理ユニットにおいて実行される基板洗浄処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、乾燥処理の具体的な処理手順を示す図である。 図６Ａは、処理ユニットの動作説明図（その１）である。 図６Ｂは、処理ユニットの動作説明図（その２）である。 図６Ｃは、処理ユニットの動作説明図（その３）である。 図７は、液膜領域、中間領域および乾燥領域を説明する図である。 図８は、処理ユニットの動作説明図（その４）である。 図９は、処理ユニットにおいて実行される、ノズルの移動速度およびウェハの回転数を制御する処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、ウェハにおける界面の位置を算出する処理を説明するための図（その１）である。 図１１は、ウェハにおける界面の位置を算出する処理を説明するための図（その２）である。 図１２は、第２の実施形態に係る処理ユニットを説明するための図（その１）である。 図１３は、第２の実施形態に係る処理ユニットを説明するための図（その２）である。 図１４は、変形例における処理ユニットを説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置および基板処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
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。

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。

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ェハ（以下ウェハ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。

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、ウェハＷを保持するウェ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、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

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。

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、ウェハＷを保持するウェ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、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。

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ェハＷに対して所定の基板処理を行う。

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。

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。

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からウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハ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。

処理ユニット１６へ搬入されたウェハ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ェハ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。

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。

図２に示すように、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、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

処理流体供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

次に、処理ユニット１６の具体的な構成について図３を参照して説明する。図３は、処理ユニット１６の構成の一例を示す模式図である。

図３に示すように、ＦＦＵ２１には、バルブ２２を介して不活性ガス供給源２３が接続される。ＦＦＵ２１は、不活性ガス供給源２３から供給されるＮ２ガス等の不活性ガスをチャンバ２０内に吐出する。

また、基板保持機構３０が備える保持部３１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３１１が設けられる。ウェハＷは、かかる保持部材３１１によって保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。また、ウェハＷは、上記した駆動部３３によって回転させられる保持部３１によって回転可能に保持される。

処理流体供給部４０は、ノズル４１ａ〜４１ｄと、ノズル４１ａ〜４１ｄを水平に支持するアーム４２と、アーム４２を旋回および昇降させる旋回昇降機構４３とを備える。アーム４２および旋回昇降機構４３は、移動機構の一例に相当する。

処理流体供給部４０は、ウェハＷに対し、洗浄液の一種であるＤＨＦ（希フッ酸）をノズル４１ａから供給し、リンス液の一種であるＤＩＷ（純水）をノズル４１ｂから供給する。具体的には、ノズル４１ａには、バルブ６１ａを介してＤＨＦ供給源７１ａが、ノズル４１ｂには、バルブ６１ｂを介してＤＩＷ供給源７１ｂが、それぞれ接続される。

また、処理流体供給部４０は、ウェハＷに対し、有機溶剤の一種であるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）をノズル４１ｃから供給し、不活性ガスの一種であるＮ２ガスをノズル４１ｄから供給する。具体的には、ノズル４１ｃには、バルブ６１ｃを介してＩＰＡ供給源７１ｃが、ノズル４１ｄには、バルブ６１ｄを介してＮ２供給源７１ｄが、それぞれ接続される。

なお、上記したＩＰＡは、処理液の一例に相当し、ノズル４１ｃは液供給部の一例に相当する。また、Ｎ２ガスは気体の一例に相当し、ノズル４１ｄは気体供給部の一例に相当する。

ノズル４１ｄは、ノズル４１ｃよりもウェハＷの中心Ｗ２側に配置されるとともに、ノズル４１ｃと隣接して配置される。また、ノズル４１ｃとノズル４１ｄとは、一体となるように構成される。

かかるノズル４１ｃおよびノズル４１ｄには、撮像部８０が設けられる。撮像部８０は、第１撮像部８０ａと第２撮像部８０ｂとを備え、それぞれウェハＷの表面Ｗ１を撮像するが、これについては後述する。

次に、本実施形態に係る処理ユニット１６において実行される所定の基板処理の内容について図４を参照して説明する。具体的に処理ユニット１６においては、基板洗浄処理が行われる。

図４は、処理ユニット１６において実行される基板洗浄処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図４に示す基板洗浄処理の処理手順は、制御装置４の記憶部１９に格納されているプログラムを制御部１８が読み出すとともに、読み出した命令に基づいて処理ユニット１６を制御することにより実行される。

図４に示すように、処理ユニット１６では、まず、基板搬入処理が行われる（ステップＳ１０１）。かかる基板搬入処理では、基板搬送装置１７が基板保持機構３０の保持部３１へウェハＷを受け渡す。このときウェハＷは、パターン形成面が上向きの状態で、保持部３１の保持部材３１１によって保持される。

つづいて、処理ユニット１６では、洗浄処理が行われる（ステップＳ１０２）。かかる洗浄処理では、駆動部３３によって保持部３１が回転する。これにより、ウェハＷは、保持部３１に水平保持された状態で保持部３１とともに回転する。なお、ウェハＷの回転速度は、たとえば１００〜１５００ｒｐｍである。

また、処理流体供給部４０のノズル４１ａがウェハＷの中心Ｗ２の上方に位置する。その後、バルブ６１ａ（図３参照）が所定時間開放されることによって、洗浄液であるＤＨＦが、ノズル４１ａからウェハＷの表面Ｗ１（図３参照）へ供給される。ウェハＷへ供給されたＤＨＦは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面Ｗ１に広がる。これにより、ウェハＷの表面Ｗ１が洗浄される。

遠心力によってウェハＷ上から飛散した洗浄液は、回収カップ５０の排液口５１から排出される。なお、洗浄処理において、処理流体供給部４０から供給されるＤＨＦの流量は、たとえば０．１〜３Ｌ／ｍｉｎである。

つづいて、処理ユニット１６では、ウェハＷの表面Ｗ１をＤＩＷですすぐリンス処理が行われる（ステップＳ１０３）。かかるリンス処理では、バルブ６１ｂ（図３参照）が所定時間開放されることによって、ＤＩＷが、処理流体供給部４０のノズル４１ｂからウェハＷの表面Ｗ１へ供給され、ウェハＷに付着するＤＨＦが洗い流される。

このように、本実施形態にかかる処理ユニット１６では、後述する置換処理に先立って、ウェハＷの表面Ｗ１にＤＩＷを供給して、ウェハＷに残存する残留物をＤＩＷで洗い流すリンス処理を行う。なお、リンス処理において、処理流体供給部４０から供給されるＤＩＷの流量はたとえば０．１〜３Ｌ／ｍｉｎである。

つづいて、処理ユニット１６では、リンス処理においてＤＩＷが供給されたウェハＷを乾燥させる乾燥処理が行われる（ステップＳ１０４）。ここで、かかる乾燥処理の具体的な処理手順について図５以降を参照して説明する。図５は、乾燥処理の具体的な処理手順を示す図である。また、図６Ａ〜図６Ｃは、処理ユニット１６の動作説明図である。

図５に示すように、乾燥処理では、リンス処理（図６Ａ参照）の終了後、ウェハＷの表面Ｗ１に残存するＤＩＷをＩＰＡに置換する置換処理と、置換処理の終了後、ウェハＷの乾燥を促進する乾燥促進処理とが行われる。なお、上記した置換処理および乾燥促進処理が行われる時間は、それぞれ任意に設定可能である。

まず、置換処理では、ノズル４１ｃがウェハＷの中心Ｗ２の上方に位置する。その後、バルブ６１ｃ（図３参照）が所定時間開放されることによって、ノズル４１ｃからウェハＷの表面Ｗ１にＩＰＡが供給されてウェハＷの表面Ｗ１にＩＰＡの液膜が形成される（図６Ｂ参照）。これにより、ウェハＷの表面Ｗ１に残存するＤＩＷがＩＰＡに置換される。なお、置換処理において、ノズル４１ｃから供給されるＩＰＡの流量は、たとえば１０〜３００ｍｌ／ｍｉｎである。

つづいて、乾燥促進処理が行われる。乾燥促進処理では、ＩＰＡがノズル４１ｃから供給されている状態で、ノズル４１ｃがウェハＷの中心Ｗ２から周縁Ｗ３側に向けて移動する（図５の「ＳＣＡＮ ＩＰＡ」、図６Ｃ参照）。これにより、ウェハＷの表面Ｗ１のうち、ノズル４１ｃの移動によってＩＰＡが供給されなくなった部分に残存するＩＰＡが揮発し、かかる部分においてウェハＷの表面Ｗ１が露出する。すなわち、ウェハＷの表面Ｗ１が乾燥する。

このように、本実施形態に係る処理ユニット１６は、ウェハＷを回転させつつＩＰＡの供給位置をウェハＷの中心Ｗ２から周縁Ｗ３側へ移動させることによって、ウェハＷの表面Ｗ１の乾燥を促進させる。

上記したように、ウェハＷを回転させつつノズル４１ｃをウェハＷの中心Ｗ２から周縁Ｗ３側へ移動させると、ウェハＷの表面Ｗ１には、液膜領域Ａ１と、中間領域Ａ２と、乾燥領域Ａ３とが形成される。図７は、液膜領域Ａ１、中間領域Ａ２および乾燥領域Ａ３を説明する図である。なお、図７は、図６Ｃに示すウェハＷにおいてノズル４１ｃからＩＰＡが供給される位置付近を拡大した図である。

図７に示すように、液膜領域Ａ１は、ＩＰＡの厚い液膜が形成された領域である。詳しくは、液膜領域Ａ１は、たとえば、後述するＮ２ガスが直接供給された場合にＩＰＡが飛散しやすい程度の厚さＢ１の液膜が形成された領域である。

中間領域Ａ２および乾燥領域Ａ３は、液膜領域Ａ１のような厚い液膜が形成されない領域である。具体的には、中間領域Ａ２は、液膜領域Ａ１と乾燥領域Ａ３との間に形成され、液膜領域Ａ１の厚さＢ１よりも薄い厚さＢ２のＩＰＡの液膜が形成された領域である（Ｂ１＞Ｂ２）。

すなわち、中間領域Ａ２は、比較的薄いＩＰＡの液膜が形成された領域であり、厚さＢ２は、たとえば、Ｎ２ガスが直接供給された場合であってもＩＰＡが飛散しない程度の値である。

乾燥領域Ａ３は、ＩＰＡが乾燥した領域であり、言い換えると、ＩＰＡの液膜が存在しない領域である。なお、図７においては、液膜領域Ａ１と中間領域Ａ２との界面を符号Ｄ１で示すとともに、中間領域Ａ２と乾燥領域Ａ３との界面を符号Ｄ２で示した。

図８は、処理ユニット１６の動作説明図である。図６Ｃに示す動作の後、図８の上図に示すように、ノズル４１ｃの移動に伴いノズル４１ｄがウェハＷの中心Ｗ２の上方まで移動すると、バルブ６１ｄ（図３参照）が開放され、ノズル４１ｄからウェハＷの表面Ｗ１にＮ２ガスが供給される。

そして、Ｎ２ガスがノズル４１ｄから供給され、かつ、ＩＰＡがノズル４１ｃから供給されている状態で、ノズル４１ｃおよびノズル４１ｄがウェハＷの周縁Ｗ３に向けて移動する（図５の「ＳＣＡＮ Ｎ２」、図８の下図参照）。

ここで、上記したＮ２ガスが、たとえば、液膜領域Ａ１に直接供給された場合、ＩＰＡが飛散してウェハＷ上に残留し、パーティクルの発生や基板のパターンの倒壊につながるおそれがあった。他方、Ｎ２ガスが、たとえば、界面Ｄ２から乾燥領域Ａ３側へ離間した位置に供給された場合、Ｎ２ガスによるパーティクルが発生するおそれがあった。

そのため、Ｎ２ガスは、ＩＰＡの厚い液膜領域Ａ１と厚い液膜が存在しない領域（具体的には、中間領域Ａ２および乾燥領域Ａ３）との界面Ｄ１に対し、厚い液膜が存在しない領域側に供給されることが望ましい。しかしながら、界面Ｄ１は、ノズル４１ｃの移動に伴ってウェハＷの周縁Ｗ３側へ移動しており、また界面Ｄ１の移動速度も、ウェハＷのコンディション（たとえば親水状態や疎水状態）や環境によって変化する。したがって、たとえば仮に、処理ユニット１６において、ノズル４１ｄの移動速度が予め設定されていた場合、界面Ｄ１の移動速度の変化に対応することが難しい。

そこで、本実施形態に係る処理ユニット１６では、撮像部８０がウェハＷの表面Ｗ１を撮像し、制御部１８が、撮像部８０による撮像結果に基づき、ノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数を制御することとした。

これにより、ウェハＷ上における界面Ｄ１の移動速度の変化に対応しながら、ウェハＷを乾燥させることができる。以下、その処理ユニット１６の構成について、詳しく説明する。

まず、ノズル４１ｃおよびノズル４１ｄに設けられる撮像部８０について、図７を参照しつつ説明する。図７に示すように、撮像部８０の第１撮像部８０ａは、ノズル４１ｄよりもウェハＷの中心Ｗ２側に配置される。

また、第２撮像部８０ｂは、ノズル４１ｃよりもウェハＷの周縁Ｗ３側に配置される。このように、第１撮像部８０ａおよび第２撮像部８０ｂは、ノズル４１ｃ，４１ｄを挟むようにして配置される。言い換えれば、第１撮像部８０ａは、ノズル４１ｃ，４１ｄの移動方向の後ろ側に、第２撮像部８０ｂは、ノズル４１ｃ，４１ｄの移動方向の前側に配置される。

そして、第１撮像部８０ａは、ウェハＷの表面Ｗ１であって、Ｎ２ガスの供給位置よりもウェハＷの中心Ｗ２側である第１領域Ｅ１を撮像する。一方、第２撮像部８０ｂは、ウェハＷの表面Ｗ１であって、Ｎ２ガスの供給位置よりもウェハＷの周縁Ｗ３側である第２領域Ｅ２を撮像する。

第１領域Ｅ１は、たとえば、ウェハＷの表面Ｗ１において、Ｎ２ガスを供給してもＩＰＡが飛散しない位置を含んだ領域であり、具体的には、中間領域Ａ２、中間領域Ａ２と乾燥領域Ａ３との間の界面Ｄ２、乾燥領域Ａ３などを含んでいる。また、第２領域Ｅ２は、たとえば、ウェハＷの表面Ｗ１において、Ｎ２ガスを供給した場合にＩＰＡが飛散するおそれがある位置を含んだ領域であり、具体的には、液膜領域Ａ１などを含んでいる。なお、図８および後述する図１０〜図１３においては、理解の便宜のため、第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂの撮像画角の中心位置となるウェハＷの位置を一点鎖線の矢印で指し示すようにした。

上記した第１撮像部８０ａおよび第２撮像部８０ｂとしては、たとえば、カメラなどを含む画像認識センサを用いることができるが、これに限定されるものではない。すなわち、第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂは、後述するように液膜領域Ａ１の有無を色覚的に撮像できるものであれば、その他の種類のものであってもよい。

制御部１８（図１参照）は、上記した第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂによる撮像結果に基づき、撮像された位置に液膜領域Ａ１があるか否かを判定する。詳しく説明すると、まず記憶部１９（図１参照）には、ウェハＷの乾燥領域Ａ３の色調を示すデータ（以下、「乾燥領域データ」という）およびウェハＷの中間領域Ａ２の色調を示すデータ（以下、「中間領域データ」という）が予め記憶される。

したがって、制御部１８では、乾燥領域データや中間領域データと、第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂで撮像されたウェハＷの表面Ｗ１の各中心位置の色調を示すデータとを対比することで、液膜領域Ａ１の有無を判定する。

具体的に制御部１８は、乾燥領域データや中間領域データと撮像されたウェハＷの表面Ｗ１の色調を示すデータとが一致または略一致する場合、撮像された位置にＩＰＡの厚い液膜、すなわち液膜領域Ａ１がないと判定する。一方、制御部１８は、乾燥領域データ等と撮像されたウェハＷの表面Ｗ１の色調を示すデータとが不一致または比較的大きく異なる場合、撮像された位置に液膜領域Ａ１があると判定する。

なお、上記では、乾燥領域データ等と、撮像されたウェハＷの表面Ｗ１の色調を示すデータとを対比するようにしたが、これはあくまで例示であって限定されるものではない。すなわち、たとえば、制御部１８は、乾燥領域データ等と撮像されたウェハＷの色調を示すデータとの相関値を求め、求めた相関値がしきい値未満の場合、撮像された位置に液膜領域Ａ１があると判定する一方、しきい値以上の場合、液膜領域Ａ１がないと判定するようにしてもよい。

このように、第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂで撮像されたウェハＷの表面Ｗ１の色調を示すデータを用いることで、液膜領域Ａ１と厚い液膜が存在しない領域（具体的には、中間領域Ａ２および乾燥領域Ａ３）との界面Ｄ１の位置を正確に算出することができる。なお、本明細書において「色調」とは、色の明暗、濃淡、強弱、彩度、色相など、色を識別する全ての要素を含む意味で用いる。

以上を前提として、処理ユニット１６において実行されるノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数の制御の内容について、図９を参照して説明する。

図９は、処理ユニット１６の制御部１８において実行される、ノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数を制御する処理手順を示すフローチャートである。

図９に示すように、制御部１８は、第１撮像部８０ａおよび第２撮像部８０ｂを用いてウェハＷの表面Ｗ１の第１、第２領域Ｅ１，Ｅ２を撮像する（ステップＳ２０１）。次いで、制御部１８は、第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂによる撮像結果に基づき、ウェハＷにおける界面Ｄ１の位置を算出し（ステップＳ２０２）、算出した界面Ｄ１の位置に基づき、ノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数を制御する（ステップＳ２０３）。

かかるステップＳ２０２，Ｓ２０３の処理について、図８、図１０および図１１を参照して説明する。図１０および図１１は、上記したウェハＷにおける界面Ｄ１の位置を算出する処理を説明するための図である。

制御部１８は、図１０の上図に示すように、第１撮像部８０ａで撮像した位置に液膜領域Ａ１があり、かつ、第２撮像部８０ｂで撮像した位置に液膜領域Ａ１があると判定した場合、界面Ｄ１の位置がノズル４１ｄに対してウェハＷの中心Ｗ２側にずれていると推定する。

この場合、Ｎ２ガスがＩＰＡの液膜領域Ａ１に直接供給されていることから、制御部１８は、Ｎ２ガスが界面Ｄ１に対し、液膜領域Ａ１が存在しない領域側に向けて供給されるようにする。具体的には、制御部１８は、ノズル４１ｄの移動速度を減少させる制御およびウェハＷの回転数を増加させる制御を行う。ウェハＷの回転数を増加させることによって遠心力が増え、界面Ｄ１の移動速度が増加する。

これにより、ノズル４１ｄの移動速度と界面Ｄ１の移動速度との相対速度が増加する。その結果、図１０の下図に示すように、Ｎ２ガスが界面Ｄ１に対し、液膜領域Ａ１が存在しない領域、具体的にたとえば中間領域Ａ２や界面Ｄ２に向けて供給されるようになり、ＩＰＡの飛散を抑制しつつウェハＷの乾燥を効率よく行うことができる。

なお、Ｎ２ガスが供給される位置は、液膜領域Ａ１が存在しない領域であればよいが、好ましくは中間領域Ａ２や界面Ｄ２付近であり、より好ましくは界面Ｄ２である。Ｎ２ガスが中間領域Ａ２や界面Ｄ２に供給された場合、ウェハＷの乾燥をむらなく効率よく行うことが可能となる。

また、制御部１８は、図１１の上図に示すように、第１撮像部８０ａで撮像した位置、および、第２撮像部８０ｂで撮像した位置に液膜領域Ａ１がないと判定した場合、界面Ｄ１の位置がノズル４１ｄに対してウェハＷの周縁Ｗ３側にずれていると推定する。

この場合、Ｎ２ガスが界面Ｄ２から乾燥領域Ａ３側へ離間した位置に供給されている。したがって、制御部１８は、Ｎ２ガスが中間領域Ａ２や界面Ｄ２に向けて供給されるようにするため、ノズル４１ｄの移動速度を増加させる制御およびウェハＷの回転数を減少させる制御を行う。ウェハＷの回転数を減少させることによって遠心力が減り、界面Ｄ１の移動速度が減少する。

これにより、ノズル４１ｄの移動速度と界面Ｄ１の移動速度との相対速度が減少する。その結果、図１１の下図に示すように、Ｎ２ガスが中間領域Ａ２や界面Ｄ２に向けて供給されるようになり、Ｎ２ガスによるパーティクルの発生を抑制しつつウェハＷの乾燥を効率よく行うことができる。

さらに、制御部１８は、図８の上図に示すように、第１撮像部８０ａで撮像した位置に液膜領域Ａ１がなく、かつ、第２撮像部８０ｂで撮像した位置に液膜領域Ａ１があると判定した場合、界面Ｄ１の位置がノズル４１ｄに対して適正な範囲にあると推定する。

この場合、Ｎ２ガスが中間領域Ａ２や界面Ｄ２に向けて既に供給されていることから、制御部１８は、ノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数を予め設定された値で維持する制御を行う。これにより、図８の下図に示すように、Ｎ２ガスが中間領域Ａ２や界面Ｄ２に向けて継続して供給されるようになり、ウェハＷの乾燥を効率よく行うことができる。

このように、処理ユニット１６にあっては、ウェハＷのコンディション等によって変化する界面Ｄ１の移動速度に応じて、ノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数を制御しながら、ウェハＷを乾燥させる。

なお、上記では、ノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数を制御するようにしたが、これは例示であって限定されるものではなく、ノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数のいずれか一方を制御するようにしてもよい。

そして、制御部１８は、図示は省略するが、上記したノズル４１ｄの移動速度等の制御を行いつつ、ノズル４１ｃがウェハＷの周縁Ｗ３に到達すると、ノズル４１ｃからのＩＰＡの供給を停止する。制御部１８は、つづいて、ノズル４１ｄがウェハＷの周縁Ｗ３に到達すると、ノズル４１ｄからのＮ２ガスの供給を停止する。これにより、一連の乾燥処理が終了する。その後、ウェハＷの回転が停止する。

図４の説明に戻ると、上記した乾燥処理の後、処理ユニット１６では、基板搬出処理が行われる（ステップＳ１０５）。かかる基板搬出処理では、保持部３１（図３参照）に保持されたウェハＷが基板搬送装置１７（図１参照）へ渡される。かかる基板搬出処理が完了すると、１枚のウェハＷについての基板洗浄処理が完了する。

上述してきたように、第１の実施形態に係る処理ユニット１６（「基板処理装置」の一例に相当）は、保持部３１と、ノズル４１ｃと、ノズル４１ｄと、撮像部８０と、移動機構（アーム４２および旋回昇降機構４３）と、制御部１８とを備える。保持部３１は、ウェハＷを回転可能に保持する。ノズル４１ｃは、保持部３１に保持されたウェハＷの表面Ｗ１にＩＰＡを供給する。ノズル４１ｄは、ウェハＷの表面Ｗ１にＮ２ガスを供給する。

撮像部８０は、ウェハＷの表面Ｗ１であって、Ｎ２ガスの供給位置よりウェハＷの中心Ｗ２側である第１領域Ｅ１と供給位置よりウェハＷの周縁Ｗ３側である第２領域Ｅ２とを撮像する。移動機構は、ノズル４１ｃ、ノズル４１ｄおよび撮像部８０をウェハＷの中心Ｗ２側から周縁Ｗ３側に向けて移動させる。制御部１８は、撮像部８０による撮像結果に基づき、移動機構によるノズル４１ｄの移動速度および保持部３１によるウェハＷの回転数の少なくとも１つを制御する。

これにより、ウェハＷ上における界面Ｄ１の移動速度の変化に対応しながら、ウェハＷを乾燥させることができる。また、ＩＰＡの液膜がＮ２ガスによって飛散することを抑制できることから、ウェハＷのパターンの倒壊を防止したり、パーティクルの発生を抑制したりすることもできる。

また、制御部１８は、撮像部８０による撮像結果に基づき、界面Ｄ１の位置を算出することから、界面Ｄ１の移動速度の変化により適切に対応しながら、ウェハＷを乾燥させることができる。

また、第１撮像部８０ａをノズル４１ｄよりもウェハＷの中心Ｗ２側に配置し、第２撮像部８０ｂをノズル４１ｃよりもウェハＷの周縁Ｗ３側に配置するようにしたことから、ノズル４１ｄからのＮ２ガスの供給位置付近を容易に撮像することができる。

なお、上記では、記憶部１９に予め記憶された乾燥領域データや中間領域データに基づいて液膜領域Ａ１の有無を判定するようにしたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、たとえば、第１撮像部８０ａは、Ｎ２ガスが供給される前のウェハＷ（たとえば図６Ｂに示す状態のウェハＷ）において液膜領域Ａ１を撮像する。なお、上記では、液膜領域Ａ１を第１撮像部８０ａで撮像したが、これに限られず、第２撮像部８０ｂで撮像してもよく、さらには第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂの両方で撮像してもよい。

そして、制御部１８は、第１撮像部８０ａによって撮像された液膜領域Ａ１の色調を示すデータ（以下、「液膜領域データ」という）を記憶しておき、記憶した液膜領域データに基づいて界面Ｄ１の位置を算出するようにしてもよい。

具体的には、制御部１８では、液膜領域データと、第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂで撮像されたウェハＷの表面Ｗ１の色調を示すデータとを対比することで、液膜領域Ａ１の有無を判定する。

詳しくは、制御部１８は、液膜領域データと撮像されたウェハＷの表面Ｗ１の色調を示すデータとが一致または略一致する場合、撮像された位置に液膜領域Ａ１があると判定する。一方、制御部１８は、液膜領域データと撮像されたウェハＷの表面Ｗ１の色調を示すデータとが不一致または比較的大きく異なる場合、撮像された位置に液膜領域Ａ１がないと判定する。そして、制御部１８が、判定した液膜領域Ａ１の有無によって界面Ｄ１の位置を算出する点は、上記と同様である。

なお、制御部１８は、液膜領域データと撮像されたウェハＷの色調を示すデータとの相関値を求め、求めた相関値がしきい値未満の場合、撮像された位置に液膜領域Ａ１がないと判定する一方、しきい値以上の場合、液膜領域Ａ１があると判定するようにしてもよい。また、上記では、制御部１８が液膜領域データを記憶するようにしたが、記憶部１９に液膜領域データを記憶させ、記憶部１９から読み込むようにしてもよい。

これにより、記憶部１９に乾燥領域データが記憶されていないウェハＷであっても、かかるウェハＷの液膜領域データを取得することで対応することができ、よって基板処理システム１の汎用性を向上させることができる。

また、上記では、ノズル４１ｄの移動速度およびウェハＷの回転数の制御を、ウェハＷごとに行うが、これに限定されるものではない。すなわち、たとえば、制御部１８は、所定のウェハＷに対して一度設定されたノズル４１ｄの移動速度やウェハＷの回転数を記憶しておく。そして、制御部１８は、所定のウェハＷと同じロットや同じ種類のウェハＷに対しては、記憶した移動速度や回転数を用いるようにしてもよい。このように構成すれば、制御部１８の負担を軽減しつつ、ウェハＷの乾燥を効率よく行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態に係る基板処理システム１について説明する。上記した第１の実施形態では、ノズル４１ｃおよびノズル４１ｄは、一体とされて１つのアーム４２に設けられる場合の例を示したが、これに限定されるものではない。

図１２は、第２の実施形態に係る処理ユニットを説明するための図である。なお、以下においては、第１の実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１２の上図に示すように、第２の実施形態にあっては、ノズル４１ｃとノズル４１ｄとを別体とし、個別に移動できるような構成とした。具体的には、ノズル４１ｃは、第１移動機構４４ａに接続されて移動させられる一方、ノズル４１ｄは、第２移動機構４４ｂに接続されて移動させられる。

図１２では、図示の簡略化のため、第１、第２移動機構４４ａ，４４ｂをブロックで示している。第１、第２移動機構４４ａ，４４ｂはそれぞれ、ノズル４１ｃ，４１ｄを支持するアーム（図示せず）と、かかるアームを旋回および昇降させる旋回昇降機構（図示せず）とを備え、ノズル４１ｃ，４１ｄを個別に移動させる。

ノズル４１ｄには、第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂが設けられる。したがって、第２移動機構４４ｂは、ノズル４１ｄおよび第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂを一体的に移動させることとなる。

上記した第１撮像部８０ａは、ノズル４１ｄよりもウェハＷの中心Ｗ２側に配置される一方、第２撮像部８０ｂは、ノズル４１ｄよりもウェハＷの周縁Ｗ３側に配置される。このように、第１撮像部８０ａおよび第２撮像部８０ｂは、ノズル４１ｄを挟むようにして配置される。言い換えれば、第１撮像部８０ａは、ノズル４１ｄの移動方向の後ろ側に、第２撮像部８０ｂは、ノズル４１ｄの移動方向の前側に配置される。これにより、ノズル４１ｄからのＮ２ガスの供給位置付近を容易に撮像することができる。

上記した第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂによる撮像結果に基づき、ウェハＷにおける界面Ｄ１の位置を算出する手法は、第１の実施形態の手法と同じであるため、説明を省略する。

制御部１８は、図１２の上図に示すように、界面Ｄ１の位置がノズル４１ｄに対してウェハＷの中心Ｗ２側にずれていると推定した場合、ノズル４１ｄの移動速度を減少させるとともに、ウェハＷの回転数を増加させる。ウェハＷの回転数を増加させることによって遠心力が増え、界面Ｄ１の移動速度が増加する。

これにより、ノズル４１ｄの移動速度と界面Ｄ１の移動速度との相対速度が増加し、よって図１２の下図に示すように、Ｎ２ガスが中間領域Ａ２や界面Ｄ２に向けて供給されるようになり、ＩＰＡの飛散を抑制しつつウェハＷの乾燥を効率よく行うことができる。

また、制御部１８は、図１３の上図に示すように、界面Ｄ１の位置がノズル４１ｄに対してウェハＷの周縁Ｗ３側にずれていると推定した場合、制御部１８は、ノズル４１ｄの移動速度を増加させるとともに、ウェハＷの回転数を減少させる。ウェハＷの回転数を減少させることによって遠心力が減り、界面Ｄ１の移動速度が減少する。

これにより、ノズル４１ｄの移動速度と界面Ｄ１の移動速度との相対速度が減少する。その結果、図１３の下図に示すように、Ｎ２ガスが中間領域Ａ２や界面Ｄ２に向けて供給されるようになり、Ｎ２ガスによるパーティクルの発生を抑制しつつウェハＷの乾燥を効率よく行うことができる。

このように、第２の実施形態においても、ウェハＷ上における界面Ｄ１の移動速度の変化に対応しながら、ウェハＷを乾燥させることができる。

なお、第１および第２の実施形態では、第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂの２台でウェハＷの表面Ｗ１を撮像するようにしたが、これに限定されるものではない。以下、第１の実施形態の変形例に係る基板処理システム１について説明する。

図１４は、変形例における処理ユニットを説明するための図である。図１４に示すように、ノズル４１ｄには１台の撮像部８０ｃが設けられる。撮像部８０ｃは、ノズル４１ｄよりもウェハＷの中心Ｗ２側に配置される。なお、撮像部８０ｃが配置される位置は、上記に限定されるものではなく、たとえば、ノズル４１ｃの周縁Ｗ３側に配置されるようにしてもよい。

撮像部８０ｃは、上記した第１、第２撮像部８０ａ，８０ｂと比べて視野角が広いものが採用される。なお、図１４においては、理解の便宜のため、撮像部８０ｃの視野角を破線で示した。

撮像部８０ｃの視野角は、図１４に示すように、ウェハＷの表面Ｗ１におけるＮ２ガスの供給位置に対して、ウェハＷの中心Ｗ２側である第１領域Ｅ１と周縁Ｗ３側である第２領域Ｅ２とを撮像可能な範囲に設定されることが好ましい。

そして、制御部１８は、上記した撮像部８０ｃによる撮像結果に基づいて界面Ｄ１の位置を算出する。具体的には、たとえば、液膜領域Ａ１と中間領域Ａ２とでウェハＷの色調が異なることから、制御部１８は、撮像部８０ｃで撮像された画像データにおいて、色調が変わる部位を界面Ｄ１の位置として算出するようにする。

このように、１台の撮像部８０ｃであっても、界面Ｄ１の位置を容易に算出することができ、算出した界面Ｄ１の位置に基づいてノズル４１ｄの移動速度等を制御することができる。なお、上記では、撮像部８０の台数を１台または２台としたが、これに限られず、３台以上であってもよい。

なお、上述してきた実施形態では、処理液としてＩＰＡを例示したが、これに限定されるものではなく、リンス液であるＤＩＷなどその他の液体であってもよい。すなわち、たとえば、ＩＰＡによる置換処理を行わない構成の場合、ＤＩＷの厚い液膜が形成された液膜領域と厚い液膜が形成されない領域との界面を算出し、算出した界面の位置に基づいてノズル４１ｄの移動速度やウェハＷの回転数を制御するようにしてもよい。このように構成した場合であっても、上記と同様の効果を得ることができる。

また、上記では、処理流体の供給源の各々に対応して各ノズル４１ａ〜４１ｄが設けられる場合の例を示したが、各ノズル４１ａ〜４１ｄを適宜共用して、ノズルの数を減少させるようにしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 基板処理システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
４ 制御装置
１６ 処理ユニット
１８ 制御部
１９ 記憶部
３１ 保持部
４１ａ〜４１ｄ ノズル
４２ アーム（移動機構）
４３ 旋回昇降機構（移動機構）
４４ａ 第１移動機構
４４ｂ 第２移動機構
８０ 撮像部
８０ａ 第１撮像部
８０ｂ 第２撮像部

Claims (8)

1. 基板を回転可能に保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記基板の表面に処理液を供給する液供給部と、
   前記基板の表面に気体を供給する気体供給部と、
   前記基板の表面であって、前記気体の供給位置より前記基板の中心側である第１領域と前記供給位置より前記基板の周縁側である第２領域とを撮像する撮像部と、
   前記液供給部、前記気体供給部および前記撮像部を前記基板の中心側から周縁側に向けて移動させる移動機構と、
   前記撮像部による撮像結果に基づき、前記移動機構による前記気体供給部の移動速度および前記保持部による前記基板の回転数の少なくとも１つを制御する制御部と
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記制御部は、
   前記処理液の厚い液膜が形成された液膜領域と前記厚い液膜が存在しない領域との界面の位置を前記撮像部による撮像結果から算出し、算出した前記界面の位置に基づき、前記気体供給部の移動速度および前記基板の回転数の少なくとも１つを制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記制御部は、
   算出した前記界面の位置が前記気体供給部に対して前記基板の中心側にずれている場合には、前記気体供給部の移動速度を減少させる制御および前記基板の回転数を増加させる制御の少なくとも一方を行い、算出した前記界面の位置が前記気体供給部に対して前記基板の周縁側にずれている場合には、前記気体供給部の移動速度を増加させる制御および前記基板の回転数を減少させる制御の少なくとも一方を行うこと
   を特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記撮像部は、
   前記第１領域を撮像する第１撮像部と、
   前記第２領域を撮像する第２撮像部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第１撮像部および前記第２撮像部で撮像された前記基板の表面の色調を示すデータに基づいて前記界面の位置を算出すること
   を特徴とする請求項２または３に記載の基板処理装置。
5. 前記撮像部は、
   前記気体が供給される前の前記基板において前記処理液の液膜が形成された液膜領域を撮像し、
   前記制御部は、
   前記撮像部によって撮像された前記液膜領域の色調を示すデータを記憶しておき、記憶した前記液膜領域の前記色調を示すデータに基づいて前記界面の位置を算出すること
   を特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
6. 前記第１撮像部は、前記気体供給部よりも前記基板の中心側に配置され、
   前記第２撮像部は、前記液供給部よりも前記基板の周縁側に配置されること
   を特徴とする請求項４または５に記載の基板処理装置。
7. 前記移動機構は、
   前記液供給部を移動させる第１移動機構と、
   前記気体供給部および前記撮像部を一体的に移動させる第２移動機構と
   を備え、
   前記第１撮像部は、前記気体供給部よりも前記基板の中心側に配置され、
   前記第２撮像部は、前記気体供給部よりも前記基板の周縁側に配置されること
   を特徴とする請求項４または５に記載の基板処理装置。
8. 保持部によって回転可能に保持された基板の表面に液供給部から処理液を供給する工程と、
   気体供給部から前記基板の表面に気体を供給する工程と、
   前記基板の表面であって、前記気体の供給位置より前記基板の中心側である第１領域と前記供給位置より前記基板の周縁側である第２領域とを撮像部で撮像する工程と、
   前記液供給部、前記気体供給部および前記撮像部を移動機構を用いて前記基板の中心側から周縁側に向けて移動させる工程と、
   前記撮像部による撮像結果に基づき、前記移動機構による前記気体供給部の移動速度および前記保持部による前記基板の回転数の少なくとも１つを制御する工程と
   を含むことを特徴とする基板処理方法。

Images