JP2016072344A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上における液途切れおよび液跳ねを抑制する。【解決手段】基板処理装置１では、制御部７１により薬液供給部６１および洗浄液供給部６２が制御されることにより、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる際に、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止されるよりも前に、洗浄液吐出口６２４からの洗浄液の吐出が開始される。また、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、薬液吐出口６１４から吐出される薬液と洗浄液吐出口６２４から吐出される洗浄液との合計流量が一定に維持される。これにより、基板９上における液途切れおよび液跳ねを抑制することができる。その結果、基板９上におけるパーティクルの発生、および、基板処理装置１の内部に処理液が付着することを抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、基板を処理する技術に関する。

従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターンが形成された基板上に薬液を供給することにより、基板の表面に対してエッチング等の薬液処理が行われる。また、薬液処理の終了後、基板上に洗浄液が供給されて洗浄処理が行われる。

特許文献１の基板処理装置では、基板の上面に遮断部材を近接させ、遮断部材の中央に設けられたノズルから、基板上に薬液および洗浄液が順に供給される。当該ノズルには、薬液の吐出および停止を制御するバルブを介して薬液供給部が接続され、洗浄液の吐出および停止を制御するバルブを介して洗浄液供給部が接続される。

特開平１１−１７６７９５号公報

ところで、特許文献１のような多連弁構造を有する処理液供給部では、バルブが発塵源となり、処理液にパーティクルの原因となる異物が混入するおそれがある。異物を除去するためには、バルブとノズルとの間の流路等にフィルタを設ける必要がある。しかしながら、当該流路には複数種類の処理液（薬液および洗浄液）が流れるため、フィルタに残る処理液と次に流される他の処理液とが混ざってしまう。

そこで、薬液を供給する薬液供給部およびノズルと、洗浄液を供給する洗浄液供給部およびノズルとを互いに独立して設け、それぞれの流路にフィルタを設けることが考えられる。この場合、薬液用ノズルからの薬液の供給が停止され、洗浄液用ノズルからの洗浄液の供給が開始されるまでに間があくと、基板上において薬液が移動し、基板上の一部に薬液が存在しない領域が現れる（すなわち、液途切れが生じる。）。このような液途切れが発生すると、基板の上面における気液界面（すなわち、薬液が存在しない領域と存在する領域との境界）と基板の上面との接触部近傍に、薬液中に浮遊する異物が付着してパーティクルの原因となるおそれがある。

液途切れを防止するために、薬液の吐出停止と洗浄液の吐出開始とを同時に行うことが考えられるが、薬液供給用のバルブ、および、洗浄液供給用のバルブの駆動タイミングおよび駆動速度の調整を高い精度にて行う必要があり、バルブの調整に要する時間が長くなる。また、バルブの調整後に、経時変化や外乱等により吐出の停止または開始のタイミングがずれると、上述の液途切れが生じる可能性がある。一方、液途切れを防止するために、薬液の供給停止前に洗浄液を供給することも考えられるが、基板上において薬液と洗浄液とが衝突して跳ね返り、基板処理装置に付着するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板上における液途切れおよび液跳ねを抑制することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、水平状態の基板を保持する基板保持部と、前記基板の上面上の吐出位置に向けて薬液を吐出する薬液吐出口を有し、前記基板に前記薬液を供給して薬液処理を行う薬液供給部と、前記基板の前記上面上の前記吐出位置に向けて洗浄液を吐出する洗浄液吐出口を有し、前記基板に前記洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄液供給部と、前記薬液供給部および前記洗浄液供給部を制御することにより、前記基板に対する前記薬液処理を前記洗浄処理へと切り替える際に、前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が停止するよりも前に前記洗浄液吐出口からの前記洗浄液の吐出を開始し、前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる間、前記薬液吐出口から吐出される前記薬液と前記洗浄液吐出口から吐出される前記洗浄液との合計流量を一定以下に維持する制御部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記薬液吐出口から前記吐出位置に向かう薬液吐出方向が、前記上下方向に平行であり、前記洗浄液吐出口から前記吐出位置に向かう洗浄液吐出方向が、前記上下方向に平行である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記吐出位置と前記基板の前記上面の中央部との間の径方向の距離を変更する吐出位置移動機構をさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記吐出位置が、前記基板の前記上面の中央部である。

請求項５に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、水平状態の基板を保持する基板保持部と、前記基板の上面の中央部に向けて薬液を吐出する薬液吐出口を有し、前記基板に前記薬液を供給して薬液処理を行う薬液供給部と、上下方向に対して傾斜する方向であって前記基板の前記上面の前記中央部に向かう洗浄液吐出方向に洗浄液を吐出する洗浄液吐出口を有し、前記基板に前記洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄液供給部と、前記薬液供給部および前記洗浄液供給部を制御することにより、前記基板に対する前記薬液処理を前記洗浄処理へと切り替える際に、前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が停止するよりも前に前記洗浄液吐出口からの前記洗浄液の吐出を開始し、前記洗浄液吐出口から前記基板に向かう前記洗浄液の液柱に、前記薬液吐出口からの前記薬液を合流させる制御部とを備える。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の基板処理装置であって、前記薬液吐出口から前記基板の前記上面に向かう薬液吐出方向が、前記上下方向に対して傾斜する方向であり、前記基板の前記上面上における前記薬液吐出方向の射影が、前記基板の前記上面上における前記洗浄液吐出方向の射影と重なる。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の基板処理装置であって、前記制御部により、前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる間、前記薬液吐出口から吐出される前記薬液と前記洗浄液吐出口から吐出される前記洗浄液との合計流量が一定以下に維持される。

請求項８に記載の発明は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）水平状態の基板の上面上の吐出位置に向けて薬液吐出口から薬液を吐出して前記基板に薬液処理を行う工程と、ｂ）前記ａ）工程よりも後に、前記基板の前記上面上の前記吐出位置に向けて洗浄液吐出口から洗浄液を吐出して前記基板に洗浄処理を行う工程とを備え、前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間において前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる際に、前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が停止するよりも前に前記洗浄液吐出口からの前記洗浄液の吐出が開始され、前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる間、前記薬液吐出口から吐出される前記薬液と前記洗浄液吐出口から吐出される前記洗浄液との合計流量が一定以下に維持される。

請求項９に記載の発明は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）水平状態の基板の上面の中央部に向けて薬液吐出口から薬液を吐出して前記基板に薬液処理を行う工程と、ｂ）前記ａ）工程よりも後に、上下方向に対して傾斜する方向であって前記基板の前記上面の前記中央部に向かう洗浄液吐出方向に洗浄液吐出口から洗浄液を吐出して前記基板に洗浄処理を行う工程とを備え、前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間において前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる際に、前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が停止するよりも前に前記洗浄液吐出口からの前記洗浄液の吐出が開始され、前記洗浄液吐出口から前記基板に向かう前記洗浄液の液柱に、前記薬液吐出口からの前記薬液が合流する。

本発明では、基板上における液途切れおよび液跳ねを抑制することができる。

第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。 基板の処理の流れを示す図である。 薬液および洗浄液の流量の変化を示す図である。 薬液および洗浄液の流量の変化を示す図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。 他の基板処理装置の構成を示す図である。 他の基板処理装置の構成を示す図である。 薬液処理から洗浄処理への切り替えの際に生じる液跳ねを比較するための図である。 第３の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。 薬液処理から洗浄処理への切り替えの様子を示す図である。 薬液処理から洗浄処理への切り替えの様子を示す図である。 薬液処理から洗浄処理への切り替えの様子を示す図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す図である。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。基板処理装置１では、例えば、ベアシリコン基板、または、表面にポリシリコン膜等の撥水性膜を有する基板の処理が行われる。

基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３５と、カップ部４１と、薬液供給部６１と、洗浄液供給部６２と、吐出位置移動機構６３と、ハウジング１１と、制御部７１とを備える。基板回転機構３５、薬液供給部６１、洗浄液供給部６２および吐出位置移動機構６３は、制御部７１により制御される。ハウジング１１は、基板保持部３１、カップ部４１および吐出位置移動機構６３等を収容する。図１では、ハウジング１１を破線にて示す。ハウジング１１の上部には、ハウジング１１の内部空間に窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスを供給するガス供給部（図示省略）が設けられる。これにより、ハウジング１１の内部空間に、下方に向かう不活性ガスのダウンフローが形成される。

基板保持部３１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部材である。基板保持部３１は、基板９の下方に配置され、水平状態の基板９の外縁部を保持する。基板回転機構３５は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３５は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。

カップ部４１は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部材であり、基板９および基板保持部３１の径方向外側に配置される。カップ部４１は、基板９および基板保持部３１の周囲を全周に亘って覆い、基板９から周囲に向かって飛散する薬液等を受ける。カップ部４１の底部には、図示省略の排出ポートが設けられる。カップ部４１にて受けられた薬液等は、当該排出ポートを介してカップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出される。

薬液供給部６１は、薬液ノズル６１１と、薬液流路６１２と、薬液バルブ６１３とを備える。薬液ノズル６１１は、基板９の上方にて吐出位置移動機構６３に固定される。薬液ノズル６１１は、薬液吐出口６１４を下端に有する。薬液流路６１２は、薬液ノズル６１１および薬液供給源６１０に接続される。薬液バルブ６１３は、薬液流路６１２に設けられる。薬液流路６１２の薬液ノズル６１１と薬液バルブ６１３との間にはフィルタ（図示省略）が設けられる。薬液バルブ６１３が開かれることにより、薬液ノズル６１１の薬液吐出口６１４から、基板９の上面９１上の吐出位置に向けて薬液が吐出される。薬液吐出口６１４から基板９上の吐出位置に向かう薬液吐出方向は、上下方向に略平行である。薬液バルブ６１３が閉じられることにより、薬液ノズル６１１からの薬液の吐出が停止される。薬液供給部６１では、薬液バルブ６１３の開度が調整されることにより、薬液ノズル６１１からの薬液の吐出量（すなわち、薬液の流量）が調整される。薬液バルブ６１３としては、例えば、モータ式ニードルバルブが利用される。

洗浄液供給部６２は、洗浄液ノズル６２１と、洗浄液流路６２２と、洗浄液バルブ６２３とを備える。洗浄液ノズル６２１は、基板９の上方にて吐出位置移動機構６３に固定される。洗浄液ノズル６２１は、洗浄液吐出口６２４を下端に有する。洗浄液流路６２２は、洗浄液ノズル６２１および洗浄液供給源６２０に接続される。洗浄液バルブ６２３は、洗浄液流路６２２に設けられる。洗浄液流路６２２の洗浄液ノズル６２１と洗浄液バルブ６２３との間にはフィルタ（図示省略）が設けられる。洗浄液バルブ６２３が開かれることにより、洗浄液ノズル６２１の洗浄液吐出口６２４から、基板９の上面９１上の上記吐出位置に向けて洗浄液が吐出される。洗浄液吐出口６２４から基板９上の吐出位置に向かう洗浄液吐出方向は、上下方向に略平行である。洗浄液バルブ６２３が閉じられることにより、洗浄液ノズル６２１からの洗浄液の吐出が停止される。洗浄液供給部６２では、洗浄液バルブ６２３の開度が調整されることにより、洗浄液ノズル６２１からの洗浄液の吐出量（すなわち、洗浄液の流量）が調整される。洗浄液バルブ６２３としては、例えば、モータ式ニードルバルブが利用される。

薬液供給部６１から基板９上に供給される薬液は、例えば、フッ酸、バッファードフッ酸、フッ硝酸等のフッ酸系薬液である。洗浄液供給部６２から基板９上に供給される洗浄液は、例えば、純水（ＤＩＷ：deionized water）である。基板処理装置１は、上記薬液および洗浄液以外の処理液を供給する他の供給部を備えていてもよい。

吐出位置移動機構６３は、アーム６３１と、アーム回転機構６３２とを備える。アーム回転機構６３２は、カップ部４１の側方に配置される。アーム６３１は、アーム回転機構６３２から基板９の上方へと略水平に延びる棒状部材である。アーム６３１の先端部には、薬液ノズル６１１と洗浄液ノズル６２１とが、基板９の上面９１上において薬液が吐出される吐出位置と洗浄液が吐出される吐出位置とがおよそ同じになるように、隣接して固定される。

アーム回転機構６３２は、アーム６３１の固定端部を中心としてアーム６３１を略水平に回転させる。これにより、薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１が、基板９の上方にて水平に移動する。換言すれば、吐出位置移動機構６３により、薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１が基板９上をスキャンする。薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１の移動経路は、アーム回転機構６３２を中心とする略円弧状であり、基板９の中央部の上方を通過する。薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１が移動することにより、薬液および洗浄液の吐出位置が、基板９の上面９１上において移動する。当該吐出位置の移動経路は、基板９の外周縁から基板９の中央部を通り、基板９の外周縁の他の部位へと至る。換言すれば、吐出位置移動機構６３により、薬液および洗浄液の吐出位置と基板９の上面９１の中央部との間の径方向の距離が変更される。

図２は、基板処理装置１における基板９の処理の流れを示す図である。基板処理装置１では、まず、基板９がハウジング１１内に搬入され、基板保持部３１により保持される。続いて、制御部７１により基板回転機構３５が制御されることにより、基板９の回転が開始される。また、吐出位置移動機構６３により薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１の移動が開始される。薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１は、基板９の上方において継続的に往復移動する。これにより、上記吐出位置が、基板９の上面９１上において、上述の移動経路に沿って継続的に往復移動する。吐出位置の往復移動は、基板９に対する薬液処理および洗浄処理が行われている間、継続される。

次に、制御部７１により薬液供給部６１が制御されて薬液バルブ６１３が開かれ、回転中の基板９の上面９１に薬液ノズル６１１から薬液が供給される。回転する基板９上に供給された薬液は、遠心力により上面９１上を径方向外方へと移動し、基板９の外縁からカップ部４１へと飛散する。カップ部４１により受けられた薬液は、カップ部４１の底部に設けられた図示省略の排出ポートを介してカップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出されて回収される。

基板処理装置１では、基板９の上面９１に所定の時間だけ薬液が供給されることにより、基板９の上面９１に対する薬液処理が行われる（ステップＳ１１）。当該所定の時間が経過すると、制御部７１により薬液供給部６１および洗浄液供給部６２が制御されることにより、基板９に対する薬液処理と洗浄処理との切り替えが行われる。すなわち、薬液供給部６１からの薬液の供給が停止され、洗浄液供給部６２からの洗浄液の供給が開始される。

基板処理装置１では、洗浄液ノズル６２１から回転中の基板９の上面９１に洗浄液が供給される。回転する基板９に供給された洗浄液は、遠心力により上面９１上を径方向外方へと移動し、基板９の外縁からカップ部４１へと飛散する。カップ部４１により受けられた洗浄液は、上記排出ポートを介してカップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出されて廃棄される。基板処理装置１では、基板９の上面９１に所定の時間だけ洗浄液が供給されることにより、基板９の上面９１に対する洗浄処理が行われる（ステップＳ１２）。

洗浄処理が終了すると、吐出位置移動機構６３により、薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１が基板９の上方から退避する。そして、制御部７１により基板回転機構３５が制御されることにより、基板９の回転速度が増大する。基板９が比較的高速にて回転することにより、基板９の上面９１上の洗浄液が径方向外方へと移動し、基板９の外縁から周囲へと飛散する。その結果、基板９上の洗浄液が除去される（ステップＳ１３）。以下、ステップＳ１３の処理を「乾燥処理」という。乾燥処理において基板９から飛散してカップ部４１により受けられた洗浄液は、上記排出ポートを介してカップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出されて廃棄される。乾燥処理が終了した基板９は、ハウジング１１外へと搬出される。基板処理装置１では、複数の基板９に対して順次、上述のステップＳ１１〜Ｓ１３が行われる。

図３は、上述の薬液処理と洗浄処理との切り替えの際における（すなわち、ステップＳ１１とステップＳ１２との間における）薬液および洗浄液の流量の変化を示す図である。図３では、薬液吐出口６１４から吐出される薬液の流量の変化を実線８１にて示し、洗浄液吐出口６２４から吐出される洗浄液の流量の変化を破線８２にて示す（図４においても同様）。図３に示すように、基板処理装置１では、基板９に対する薬液処理が行われている間、薬液が所定の処理流量にて基板９上に供給される。当該処理流量は、好ましくは、毎分２．５リットル以下であり、例えば、毎分２リットルである。

そして、薬液処理から洗浄処理へと切り替えられる際には、制御部７１から薬液供給部６１に対して、薬液の流量を漸次減少させる指示が送られるとほぼ同時に、制御部７１から洗浄液供給部６２に対して、洗浄液の供給を開始し、洗浄液の流量を漸次増大させる指示が送られる。これにより、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止するよりも前に、洗浄液吐出口６２４からの洗浄液の吐出が開始される。したがって、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる際に、基板９の上面９１上における処理液（すなわち、薬液および洗浄液）の液途切れを抑制することができる。換言すれば、上記切り替え時に、基板９の上面９１上に処理液が存在しない領域が生じることを抑制することができる。これにより、薬液中に浮遊する異物が基板９の上面９１に付着することを抑制することができる。その結果、基板９上におけるパーティクルの発生を抑制することができる。

基板処理装置１では、所定の切替時間（例えば、約１秒）をかけて、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止される。また、薬液の吐出停止とほぼ同時に、洗浄液の流量が上述の処理流量に等しくなり、洗浄液の流量が当該処理流量にて維持され、基板９に対する洗浄処理が開始される。図３に示すように、薬液の流量の減少、および、洗浄液の流量の増加は、経過時間に比例して直線的に行われる。

基板処理装置１では、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、すなわち、上述の切替時間の間、制御部７１により薬液供給部６１および洗浄液供給部６２が制御されることにより、薬液吐出口６１４から吐出される薬液と洗浄液吐出口６２４から吐出される洗浄液との合計流量が、上記処理流量にて一定に維持される。このため、基板９上の吐出位置に処理液が大流量にて供給された場合等に生じる処理液の跳ね返り（いわゆる、液跳ね）を抑制することができる。その結果、基板処理装置１の内部、特に、カップ部４１の外側の構成に処理液が付着することを抑制することができる。

図４は、薬液処理と洗浄処理との切り替えの際における（すなわち、ステップＳ１１とステップＳ１２との間における）薬液および洗浄液の流量の変化の他の例を示す図である。図４に示すように、基板処理装置１では、基板９に対する薬液処理が行われている間、薬液が所定の処理流量にて基板９上に供給される。当該処理流量は、好ましくは、毎分２．５リットル以下であり、例えば、毎分２リットルである。

そして、薬液処理から洗浄処理へと切り替えられる際には、制御部７１から薬液供給部６１に対して、薬液の流量を漸次減少させる指示が送られ、薬液の流量の減少が開始される。続いて、、制御部７１から洗浄液供給部６２に対して、洗浄液の供給を開始し、洗浄液の流量を漸次増大させる指示が送られる。これにより、薬液の流量減少が開始されて所定の第１遅延時間（例えば、約０．２秒）の経過後、かつ、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止するよりも前に、洗浄液吐出口６２４からの洗浄液の吐出が開始される。したがって、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる際に、基板９の上面９１上における処理液（すなわち、薬液および洗浄液）の液途切れを抑制することができる。これにより、薬液中に浮遊する異物が基板９の上面９１に付着することを抑制することができる。その結果、基板９上におけるパーティクルの発生を抑制することができる。

基板処理装置１では、所定の切替時間（例えば、約１秒）をかけて、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止される。また、薬液の吐出停止から所定の第２遅延時間（例えば、約０．２秒）の経過後に、洗浄液の流量が上述の処理流量に等しくなり、洗浄液の流量が当該処理流量にて維持され、基板９に対する洗浄処理が開始される。図４に示すように、薬液の流量の減少、および、洗浄液の流量の増加は、経過時間に比例して直線的に行われる。

基板処理装置１では、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、制御部７１により薬液供給部６１および洗浄液供給部６２が制御されることにより、薬液吐出口６１４から吐出される薬液と洗浄液吐出口６２４から吐出される洗浄液との合計流量が、上記処理流量未満の流量にておよそ一定に維持される。このため、基板９上の吐出位置に処理液が大流量にて供給された場合等に生じる処理液の跳ね返り（いわゆる、液跳ね）を抑制することができる。その結果、基板処理装置１の内部、特に、カップ部４１の外側の構成に処理液が付着することを抑制することができる。なお、図４に示す例では、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、薬液と洗浄液との合計流量は、処理流量未満にて維持されるのであれば、必ずしもおよそ一定に維持される必要はない。

図３および図４に示すように、基板処理装置１では、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、薬液と洗浄液との合計流量が、制御部７１により処理流量以下（すなわち、一定以下）に維持されることにより、処理液の液跳ねを抑制することができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置１ａの構成を示す図である。図５に示すように、基板処理装置１ａは、図１に示す吐出位置移動機構６３が省略される点を除き、図１に示す基板処理装置１とおよそ同様の構造を有する。以下の説明では、基板処理装置１の各構成と対応する基板処理装置１ａの構成に同符号を付す。基板処理装置１ａにおける基板９の処理の流れは、基板処理装置１における基板９の処理の流れ（図２参照）とほぼ同様である。

基板処理装置１ａでは、薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１が、基板９の中央部の上方に固定される。図５では、薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１を固定する部材の図示を省略している。また、薬液供給部６１の薬液ノズル６１１以外の構成、および、洗浄液供給部６２の洗浄液ノズル６２１以外の構成の図示も省略している。図６、図７および図９においても同様である。薬液吐出口６１４から基板９上に向かう薬液吐出方向は、上下方向に略平行である。また、洗浄液吐出口６２４から基板９上に向かう洗浄液吐出方向は、上下方向に略平行である。したがって、基板９の上面９１上における薬液および洗浄液の吐出位置は、基板９の上面９１の中央部である。

基板処理装置１ａにおいても、図１に示す基板処理装置１と同様に、制御部７１により薬液供給部６１および洗浄液供給部６２が制御されることにより、図３および図４に示すように、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる際に、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止されるよりも前に、洗浄液吐出口６２４からの洗浄液の吐出が開始される。また、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、薬液吐出口６１４から吐出される薬液と洗浄液吐出口６２４から吐出される洗浄液との合計流量が上述の処理流量以下（すなわち、一定以下）に維持される。これにより、基板９上における液途切れおよび液跳ねを抑制することができる。その結果、基板９上におけるパーティクルの発生、および、基板処理装置１ａの内部に処理液が付着することを抑制することができる。

図６および図７は、本発明に係る他の基板処理装置１ｂ，１ｃの構成を示す図である。図６に示すように、基板処理装置１ｂは、洗浄液ノズル６２１の固定位置および向きが異なる点を除き、図５に示す基板処理装置１ａとおよそ同様の構造を有する。図７に示すように、基板処理装置１ｃは、薬液ノズル６１１の固定位置および向きが異なる点を除き、図６に示す基板処理装置１ｂとおよそ同様の構造を有する。基板処理装置１ｂ，１ｃにおける基板９の処理の流れは、基板処理装置１における基板９の処理の流れ（図２参照）とほぼ同様である。

図６に示す基板処理装置１ｂでは、洗浄液ノズル６２１が基板９の中央部の上方よりも径方向外側にて固定され、洗浄液吐出口６２４から基板９の上面９１の中央部に向けて斜めに（すなわち、上下方向に対して傾斜する洗浄液吐出方向に）洗浄液が吐出される。基板９の上面９１上における薬液および洗浄液の吐出位置は、基板９の上面９１の中央部である。

図７に示す基板処理装置１ｃでは、薬液ノズル６１１も、洗浄液ノズル６２１と同様に、基板９の中央部の上方よりも径方向外側にて固定され、薬液吐出口６１４から基板９の上面９１の中央部に向けて斜めに（すなわち、上下方向に対して傾斜する薬液吐出方向に）薬液が吐出される。基板９の上面９１上における薬液および洗浄液の吐出位置は、基板９の上面９１の中央部である。薬液ノズル６１１は、洗浄液ノズル６２１とは基板９の中央部を挟んで反対側に配置される。基板処理装置１ｃでは、薬液吐出口６１４からの薬液と、洗浄液吐出口６２４からの洗浄液とが、基板９の中央部に反対側から供給される。

図６および図７に示す基板処理装置１ｂ，１ｃにおいても、図５に示す基板処理装置１ａと同様に、制御部７１により薬液供給部６１および洗浄液供給部６２が制御されることにより、図３および図４に示すように、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる際に、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止されるよりも前に、洗浄液吐出口６２４からの洗浄液の吐出が開始される。また、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、薬液吐出口６１４から吐出される薬液と洗浄液吐出口６２４から吐出される洗浄液との合計流量が上述の処理流量以下（すなわち、一定以下）に維持される。これにより、基板９上における液途切れおよび液跳ねを抑制することができる。その結果、基板９上におけるパーティクルの発生、および、基板処理装置１ｂ，１ｃの内部に処理液が付着することを抑制することができる。

図８は、基板処理装置１ａ，１ｂ，１ｃにおいて薬液処理から洗浄処理への切り替えの際に生じる液跳ねを比較するための図である。図８の横軸は、薬液および洗浄液の合計流量を示し、縦軸は、液跳ねによりカップ部４１の外側まで飛び出した処理液の液滴の数を示す。各棒グラフの下側の「１ａ，１ｂ，１ｃ」という文字は、当該棒グラフが基板処理装置１ａ，１ｂ，１ｃにおける液滴の数であることを示す。当該液滴の数は、薬液の流量と洗浄液の流量とが等しくなるときに（すなわち、図３における実線８１と破線８２との交点に対応するタイミングで）目視により確認されたものである。

図８に示すように、薬液と洗浄液との合計流量が毎分２リットル以下の場合、基板処理装置１ａ，１ｂ，１ｃのいずれにおいても、液滴がカップ部４１の外側まで飛び出すような液跳ねは生じない。上記合計流量が毎分２．５リットルの場合、基板処理装置１ａ，１ｂでは、液滴がカップ部４１の外側まで飛び出すような液跳ねは生じないが、基板処理装置１ｃでは生じる。上記合計流量が毎分３リットル以上の場合、基板処理装置１ａ，１ｂ，１ｃのいずれにおいても、液滴がカップ部４１の外側まで飛び出すような液跳ねが生じる。また、液跳ねの程度を示す上記液滴の数は、合計流量が同じである場合、図７に示す基板処理装置１ｃよりも図６に示す基板処理装置１ｂの方が少なく、図６に示す基板処理装置１ｂよりも図５に示す基板処理装置１ａの方が少ない。したがって、液跳ねを抑制するという観点からは、薬液吐出方向および洗浄液吐出方向は、基板処理装置１ａのように上下方向に平行であることが好ましい。

図６に示す基板処理装置１ｂでは、薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる際に、基板９の中央部の直上において、洗浄液吐出口６２４から基板９の中央部に向かう洗浄液の液柱に、薬液吐出口６１４からの薬液の液柱が合流する。これにより、基板９上における薬液と洗浄液との衝突が抑制されるため、基板９上における液跳ねをさらに抑制することができる。

図９は、本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置１ｄの構成を示す図である。図９に示すように、基板処理装置１ｄは、薬液ノズル６１１および洗浄液ノズル６２１の固定位置および向きが異なる点を除き、図５に示す基板処理装置１ａとおよそ同様の構造を有する。以下の説明では、基板処理装置１ａの各構成と対応する基板処理装置１ｄの構成に同符号を付す。基板処理装置１ｄにおける基板９の処理の流れは、基板処理装置１における基板９の処理の流れ（図２参照）とほぼ同様である。

図９に示すように、基板処理装置１ｄでは、薬液ノズル６１１が、基板９の中央部の上方よりも径方向外側にて固定され、薬液吐出口６１４から基板９の上面９１の中央部に向けて斜めに（すなわち、上下方向に対して傾斜する薬液吐出方向に）薬液が吐出される。また、洗浄液ノズル６２１も、薬液ノズル６１１と同様に、基板９の中央部の上方よりも径方向外側にて固定され、洗浄液吐出口６２４から基板９の上面９１の中央部に向けて斜めに（すなわち、上下方向に対して傾斜する洗浄液吐出方向に）洗浄液が吐出される。基板９の上面９１上における薬液および洗浄液の吐出位置は、基板９の上面９１の中央部である。

薬液ノズル６１１と洗浄液ノズル６２１とは、中心軸Ｊ１を中心とする周方向のおよそ同じ位置に、上下方向に並べて配置される。図９に示す例では、薬液ノズル６１１が洗浄液ノズル６２１の上方に配置される。薬液ノズル６１１からの薬液吐出方向は、洗浄液ノズル６２１からの洗浄液吐出方向と、平面視において重なる。換言すれば、基板９の上面９１上における薬液吐出方向の射影は、基板９の上面９１上における洗浄液吐出方向の射影と重なる。

基板処理装置１ｄにおいても、図１に示す基板処理装置１と同様に、制御部７１により薬液供給部６１および洗浄液供給部６２が制御されることにより、図３および図４に示すように、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる際に、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止されるよりも前に、洗浄液吐出口６２４からの洗浄液の吐出が開始される。また、基板９に対する薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、薬液吐出口６１４から吐出される薬液と洗浄液吐出口６２４から吐出される洗浄液との合計流量が上述の処理流量以下（すなわち、一定以下）に維持される。これにより、基板９上における液途切れおよび液跳ねを抑制することができる。その結果、基板９上におけるパーティクルの発生、および、基板処理装置１ｄの内部に処理液が付着することを抑制することができる。

基板処理装置１ｄでは、薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる際に、基板９の上方において、洗浄液吐出口６２４から基板９の中央部に向かう洗浄液の液柱に、薬液吐出口６１４からの薬液の液柱が上側から合流する。これにより、基板９の上面９１上における薬液と洗浄液との衝突が抑制されるため、基板９上における液跳ねをさらに抑制することができる。また、薬液吐出口６１４から吐出される薬液の流量が減少し、薬液が基板９の中央部まで到達しない状態となっても、当該薬液は洗浄液吐出口６２４から基板９の中央部に向かう洗浄液の液柱に上側から合流する。このため、基板９上における液跳ねをより一層抑制することができるとともに、基板９の中央部以外の部位に薬液ノズル６１１からの薬液が付与されることを抑制（または防止）することができる。

上述の基板処理装置１，１ａ〜１ｄでは、様々な変更が可能である。

図１に示す基板処理装置１では、吐出位置移動機構６３により、薬液ノズル６１１と洗浄液ノズル６２１とが互いに独立して移動可能とされてよい。この場合、薬液処理から洗浄処理への切り替えの際には、薬液と洗浄液との基板９の上面９１上における吐出位置がおよそ同じとなるように、洗浄液ノズル６２１が薬液ノズル６１１と隣接して同期して移動する。また、薬液吐出口６１４からの薬液の吐出が停止した後、薬液ノズル６１１は、吐出位置移動機構６３により基板９の上方から退避することが好ましい。

基板処理装置１では、吐出位置移動機構６３により、薬液ノズル６１１のみが基板９の上方にて移動可能とされ、洗浄液ノズル６２１は固定されてもよい。この場合、洗浄液ノズル６２１は、基板９の中央部の上方を避けて固定され、洗浄液吐出口６２４から基板９の中央部に向けて斜めに洗浄液が吐出される。薬液処理から洗浄処理への切り替え時には、薬液ノズル６１１は移動することなく、基板９の中央部の上方にて停止する。あるいは、基板処理装置１では、吐出位置移動機構６３により、洗浄液ノズル６２１のみが基板９の上方にて移動可能とされ、薬液ノズル６１１は固定されてもよい。この場合、薬液ノズル６１１は、基板９の中央部の上方を避けて固定され、薬液吐出口６１４から基板９の中央部に向けて斜めに薬液が吐出される。薬液処理から洗浄処理への切り替え時には、洗浄液ノズル６２１は移動することなく、基板９の中央部の上方にて停止する。

図６に示す基板処理装置１ｂでは、洗浄液ノズル６２１が基板９の中央部の上方に配置され、薬液ノズル６１１が基板９の中央部の上方よりも径方向外側に配置され、薬液ノズル６１１から基板９の上面９１の中央部に向けて斜めに薬液が吐出されてもよい。

図７および図９に示す基板処理装置１ｃ，１ｄでは、必ずしも、薬液処理が洗浄処理へと切り替えられる間、薬液吐出口６１４から吐出される薬液と洗浄液吐出口６２４から吐出される洗浄液との合計流量は上述の処理流量以下（すなわち、一定以下）に維持される必要はない。例えば、制御部７１から薬液供給部６１に薬液の吐出停止が指示されるよりも前に（例えば、吐出停止指示の２秒前に）、洗浄液供給部６２からの洗浄液の吐出が開始されてもよい。基板処理装置１ｃ，１ｄでは、洗浄液吐出口６２４から基板９に向かう洗浄液の液柱に、薬液吐出口６１４からの薬液が合流することにより、基板９上における液途切れおよび液跳ねを抑制することができる。

図１０Ａないし図１０Ｃは、基板処理装置１ｄにおける上述の薬液処理から洗浄処理への切り替えの様子を示す図である。図１０Ａないし図１０Ｃでは、基板処理装置１ｄの薬液ノズル６１１および洗浄ノズル６２１以外の構成の図示を省略する。また、基板９上の処理液を平行斜線を付して示す。図１０Ａないし図１０Ｃでは、薬液処理から洗浄処理へと切り替えられる際に、薬液ノズル６１１からの薬液の吐出量が減少するよりも前に、洗浄ノズル６２１からの洗浄液の吐出が開始される場合を示す。

基板処理装置１ｄでは、図１０Ａに示すように、薬液処理中は、薬液ノズル６１１から吐出された薬液の液柱６１１ａが、基板９の中央部に着液している。そして、薬液処理から洗浄処理に切り替えられる際に、薬液ノズル６１１からの薬液の吐出量が減少するよりも前に、洗浄ノズル６２１からの洗浄液の吐出が開始される。そして、洗浄ノズル６２１からの洗浄液の吐出量が所定の処理流量に達した後、薬液ノズル６１１からの薬液の吐出量の減少が開始される。このとき、図１０Ｂに示すように、洗浄ノズル６２１から吐出された洗浄液の液柱６２１ａは、基板９の中央部に着液している。一方、薬液ノズル６１１からの薬液の液柱６１１ａは、薬液の吐出量減少に伴って勢いを失う。このため、基板９の中央部に到達するよりも手前（すなわち、基板９の中央部と薬液ノズル６１１との間）にて下方へと向かい、薬液の液柱６１１ａの下方を通過する洗浄液の液柱６２１ａに上側から接触して合流する。薬液の液柱６１１ａおよび洗浄液の液柱６２１ａは、平面視において重なるおよそ同じ方向に流れているため、液跳ねをほとんど発生させることなく（すなわち、処理液の液跳ねを抑制しつつ）合流し、基板９の中央部に着液する。その後、図１０Ｃに示すように、薬液ノズル６１１からの薬液の吐出が停止し、洗浄ノズル６２１からの洗浄液の液柱６２１ａのみが基板９の中央部に着液する。

また、基板処理装置１，１ａ〜１ｄでは、ステップＳ１１とステップＳ１２との間における薬液処理と洗浄処理との切り替えの際に、薬液および洗浄液の流量は、必ずしも図３に示すように直線状に変化する必要はなく、ステップ状に減少および増大してもよい。また、薬液処理と洗浄処理との切り替えに要する切替時間は、薬液バルブ６１３および洗浄液バルブ６２３の性能、薬液および洗浄液の粘性等に合わせて、適宜変更されてよい。薬液バルブ６１３および洗浄液バルブ６２３として、モータ式ニードルバルブ以外の流量調整機構（例えば、マニュアル式ニードルバルブ）が利用されてもよい。

基板処理装置１，１ａ〜１ｄでは、ステップＳ１３の乾燥処理の際には、基板９の上面９１を覆うトッププレート（遮蔽板）が、基板９の上面９１に近接して上下方向に対向する位置に配置されてもよい。これにより、基板９から飛散した洗浄液等が、カップ部４１等にて跳ね返って基板９の上面９１に再付着することを抑制（または防止）することができる。トッププレートは、好ましくは、基板９と同じ回転方向に基板９の回転速度とおよそ等しい回転速度にて回転する。

基板処理装置１，１ａ〜１ｄでは、ステップＳ１１の薬液処理に利用される薬液、および、ステップＳ１２の洗浄処理に利用される洗浄液は、様々に変更されてよい。基板処理装置１，１ａ〜１ｄでは、半導体基板以外の様々な基板に対する処理が行われてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１，１ａ〜１ｄ 基板処理装置
９ 基板
３１ 基板保持部
６１ 薬液供給部
６２ 洗浄液供給部
６３ 吐出位置移動機構
７１ 制御部
９１ 上面
６１４ 薬液吐出口
６２４ 洗浄液吐出口
Ｓ１１〜Ｓ１３ ステップ

Claims (9)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   水平状態の基板を保持する基板保持部と、
   前記基板の上面上の吐出位置に向けて薬液を吐出する薬液吐出口を有し、前記基板に前記薬液を供給して薬液処理を行う薬液供給部と、
   前記基板の前記上面上の前記吐出位置に向けて洗浄液を吐出する洗浄液吐出口を有し、前記基板に前記洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄液供給部と、
   前記薬液供給部および前記洗浄液供給部を制御することにより、前記基板に対する前記薬液処理を前記洗浄処理へと切り替える際に、前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が停止するよりも前に前記洗浄液吐出口からの前記洗浄液の吐出を開始し、前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる間、前記薬液吐出口から吐出される前記薬液と前記洗浄液吐出口から吐出される前記洗浄液との合計流量を一定以下に維持する制御部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記薬液吐出口から前記吐出位置に向かう薬液吐出方向が、前記上下方向に平行であり、
   前記洗浄液吐出口から前記吐出位置に向かう洗浄液吐出方向が、前記上下方向に平行であることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記吐出位置と前記基板の前記上面の中央部との間の径方向の距離を変更する吐出位置移動機構をさらに備えることを特徴とすることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
   前記吐出位置が、前記基板の前記上面の中央部であることを特徴とする基板処理装置。
5. 基板を処理する基板処理装置であって、
   水平状態の基板を保持する基板保持部と、
   前記基板の上面の中央部に向けて薬液を吐出する薬液吐出口を有し、前記基板に前記薬液を供給して薬液処理を行う薬液供給部と、
   上下方向に対して傾斜する方向であって前記基板の前記上面の前記中央部に向かう洗浄液吐出方向に洗浄液を吐出する洗浄液吐出口を有し、前記基板に前記洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄液供給部と、
   前記薬液供給部および前記洗浄液供給部を制御することにより、前記基板に対する前記薬液処理を前記洗浄処理へと切り替える際に、前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が停止するよりも前に前記洗浄液吐出口からの前記洗浄液の吐出を開始し、前記洗浄液吐出口から前記基板に向かう前記洗浄液の液柱に、前記薬液吐出口からの前記薬液を合流させる制御部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項５に記載の基板処理装置であって、
   前記薬液吐出口から前記基板の前記上面に向かう薬液吐出方向が、前記上下方向に対して傾斜する方向であり、
   前記基板の前記上面上における前記薬液吐出方向の射影が、前記基板の前記上面上における前記洗浄液吐出方向の射影と重なることを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項５または６に記載の基板処理装置であって、
   前記制御部により、前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる間、前記薬液吐出口から吐出される前記薬液と前記洗浄液吐出口から吐出される前記洗浄液との合計流量が一定以下に維持されることを特徴とする基板処理装置。
8. 基板を処理する基板処理方法であって、
   ａ）水平状態の基板の上面上の吐出位置に向けて薬液吐出口から薬液を吐出して前記基板に薬液処理を行う工程と、
   ｂ）前記ａ）工程よりも後に、前記基板の前記上面上の前記吐出位置に向けて洗浄液吐出口から洗浄液を吐出して前記基板に洗浄処理を行う工程と、
   を備え、
   前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間において前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる際に、前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が停止するよりも前に前記洗浄液吐出口からの前記洗浄液の吐出が開始され、前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる間、前記薬液吐出口から吐出される前記薬液と前記洗浄液吐出口から吐出される前記洗浄液との合計流量が一定以下に維持されることを特徴とする基板処理方法。
9. 基板を処理する基板処理方法であって、
   ａ）水平状態の基板の上面の中央部に向けて薬液吐出口から薬液を吐出して前記基板に薬液処理を行う工程と、
   ｂ）前記ａ）工程よりも後に、上下方向に対して傾斜する方向であって前記基板の前記上面の前記中央部に向かう洗浄液吐出方向に洗浄液吐出口から洗浄液を吐出して前記基板に洗浄処理を行う工程と、
   を備え、
   前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間において前記基板に対する前記薬液処理が前記洗浄処理へと切り替えられる際に、前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が停止するよりも前に前記洗浄液吐出口からの前記洗浄液の吐出が開始され、前記洗浄液吐出口から前記基板に向かう前記洗浄液の液柱に、前記薬液吐出口からの前記薬液が合流することを特徴とする基板処理方法。

Images