JP2020004869A - 基板液処理方法、記憶媒体および基板液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面上の処理液の温度の均一性を高めて、液処理を均一化させることができる基板液処理方法を提供する。【解決手段】本開示による基板液処理方法は、基板を液処理する液処理空間に基板を搬入する工程と、液処理空間内の基板の表面に処理液を供給して基板を液処理する工程と、を備えている。基板を液処理する工程において、少なくとも基板の表面の全体に処理液の液膜が形成されている間、液処理空間の雰囲気の排気を停止する。【選択図】図２

Description

本開示は、基板液処理方法、記憶媒体および基板液処理装置に関する。

半導体基板に対する液処理として、エッチング液を供給してエッチングする処理、洗浄液を供給して洗浄する処理、メッキ液や絶縁膜の前駆体を含む液を供給して塗布膜を形成する処理などが知られている。このような液処理を行う手法の一つとして、水平に保持されて回転する基板の中心部にノズルから処理液を供給して、基板の遠心力により処理液を基板の表面全体に広げる手法が知られている。これにより、基板の表面全体に処理液を行き渡らせて処理液の液膜を形成し、基板の表面全体を液処理することができる。このように基板を液処理することによって、デバイスを構成するパターンが、基板の表面に形成される。

このデバイスの品質を向上させてデバイスの歩留まり低下を抑制するためには、基板を液処理する際の処理液の温度が重要になってくる。

特開２０１７−７３５６６号公報

本開示は、基板の表面上の処理液の温度の均一性を高めて、歩留まり低下を抑制することができる基板液処理方法、記憶媒体および基板液処理装置を提供する。

本開示の一態様は、
基板を液処理する液処理空間に前記基板を搬入する工程と、
前記液処理空間内の前記基板の表面に処理液を供給して前記基板を液処理する工程と、を備え、
前記基板を液処理する工程において、少なくとも前記基板の前記表面の全体に前記処理液の液膜が形成されている間、前記液処理空間の雰囲気の排気を停止する、基板液処理方法、
を提供する。

また、本開示の一態様は、
基板に処理液を供給して前記基板を液処理する基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して上述の基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体、
を提供する。

また、本開示の一態様は、
基板を液処理する液処理空間と、
前記液処理空間内の前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、
前記液処理空間の雰囲気を排気する排気部と、
前記処理液供給部および前記排気部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、少なくとも前記液処理空間内の前記基板の前記表面の全体に前記処理液供給部から供給される前記処理液の液膜が形成されている間、前記液処理空間の雰囲気の排気を停止するように、前記処理液供給部および前記排気部を制御する、基板液処理装置、
を提供する。

本開示によれば、基板の表面上の処理液の温度の均一性を高めて、歩留まり低下を抑制することができる。

図１は、本開示の一実施の形態における基板処理システムの構成を示す概略平面図である。 図２は、図１の処理ユニットの構成を示す概略断面図である。 図３は、本開示の一実施の形態の基板液処理方法において、搬入工程を示す概略断面図である。 図４は、本開示の一実施の形態の基板液処理方法において、液処理工程を示す概略断面図である。 図５は、本開示の一実施の形態の基板液処理方法において、液処理工程を示す概略断面図である。 図６（ａ）は、図５に示す液処理工程において、ウエハの表面上で処理液が広がっていく様子を示す平面図であり、図６（ｂ）は、ウエハの表面上で処理液が堰き止められている様子を示す平面図である。 図７は、図６（ｂ）の概略断面図である。 図８（ａ）は、図５に示す液処理工程において、ウエハの表面上の処理液の液膜と液膜上に形成された中間層とを示す模式断面図であり、図８（ｂ）は、気流によって中間層が凹む様子を示す模式断面図である。 図９は、本開示の一実施の形態の基板液処理方法において、リンス処理工程を示す概略断面図である。 図１０は、本開示の一実施の形態の基板液処理方法において、リンス処理工程を示す概略断面図である。 図１１は、本開示の一実施の形態の基板液処理方法において、乾燥工程を説明するための概略断面図である。 図１２は、本開示の一実施の形態の基板液処理方法において、搬出工程を説明するための概略断面図である。 図１３は、本開示の一実施例として、ウエハの表面の温度分布を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の基板液処理方法、記憶媒体および基板液処理装置の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面に示されている構成には、図示と理解のしやすさの便宜上、サイズ及び縮尺等が実物のそれらから変更されている部分が含まれ得る。

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、を備えている。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、互いに隣接されて設けられている。

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、を備えている。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エハ（以下、ウエハＷと記す）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ている。搬送部１２は、その内部に設けられた基板搬送装置１３および受渡部１４を備えている。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備えている。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して旋回可能になっている。基板搬送装置１３は、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハ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ている。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、を備えている。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ている。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備えている。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備えている。基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動、並びに鉛直軸を中心として旋回可能になっている。また、基板搬送装置１７は、ウエハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハ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エハＷに対して所定の基板液処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備えている。制御装置４は、例えばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備えている。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ている。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、処理ユニット１６を含む基板処理システム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る。このプログラムは、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ていてもよい。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、例えば、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。

次に、図２を用いて、本実施の形態における処理ユニット１６（基板液処理装置）について説明する。この処理ユニット１６は、ウエハＷに処理液を供給してウエハＷを液処理するように構成されている。

図２に示すように、処理ユニット１６は、ウエハＷを液処理する液処理空間２０と、液処理空間２０内のウエハＷの表面に処理液を供給する処理液供給部４０と、液処理空間２０の雰囲気を排気する排気部３０と、を備えている。このうち液処理空間２０は、チャンバ２１内に設けられた回収カップ２６の内側に形成された空間であって、液処理されるウエハＷが配置される空間である。

より具体的には、本実施の形態による処理ユニット１６は、チャンバ２１と、基板保持部２２と、回収カップ２６と、を更に備えている。チャンバ２１内には、基板保持部２２と、基板保持部２２の周囲に設けられた回収カップ２６とが収容されている。

チャンバ２１の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２３が設けられている。ＦＦＵ２３は、清浄な空気をチャンバ２１内に吐出して、液処理空間２０を含むチャンバ２１内にダウンフローを形成する。

基板保持部２２は、ウエハＷを水平に保持している。基板保持部２２は、バキュームチャックタイプであってもよく、メカニカルチャックタイプであってもよい。

基板保持部２２は、支柱部２４を介して、液処理空間２０内に配置されたウエハＷを回転させる回転駆動部２５に連結されている。支柱部２４は、鉛直方向に延在する部材である。支柱部２４の基端部は、回転駆動部２５によって回転可能に支持されている。支柱部２４の先端部において基板保持部２２が水平に支持されている。回転駆動部２５は、支柱部２４を鉛直軸まわりに回転させる。これにより、支柱部２４に支持された基板保持部２２が回転し、基板保持部２２に保持されたウエハＷが回転する。

回収カップ２６は、基板保持部２２を取り囲むように配置されている。回収カップ２６は、基板保持部２２の回転によってウエハＷから飛散する処理液やリンス液を捕集する。回収カップ２６の底部には、排液口２７が形成されており、回収カップ２６によって捕集された処理液やリンス液は、かかる排液口２７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２６の底部には、ＦＦＵ２３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２８が形成されている。

排気口２８には、上述した排気部３０が接続されている。排気部３０は、排気口２８から処理ユニット１６の外部に延びる排気管３１と、排気管３１に設けられた排気駆動部３２と、を備えている。排気駆動部３２は、例えば真空ポンプやエジェクタで構成することができる。

処理液供給部４０は、液処理空間２０内のウエハＷの表面に処理液を供給する。本実施の形態においては、処理液供給部４０は、ノズル４１と、ノズル４１に処理液供給ライン４２を介して接続された処理液供給源４３と、処理液供給ライン４２に設けられた処理液バルブ４４と、を有している。処理液供給源４３から処理液供給ライン４２を介してノズル４１に処理液が供給され、ノズル４１からウエハＷの表面に向けて処理液が吐出される。図２に示す例では、ノズル４１は、ウエハＷの上方において、ウエハＷの中心から偏心した位置に配置されているが、ウエハＷの中心上に配置されていてもよい。処理液バルブ４４は、ノズル４１への処理液の供給と停止を切り替えるように構成されている。処理液バルブ４４は、更に、処理液の供給量を調整可能になっていてもよい。処理液の例としては、例えば、エッチング液、洗浄用の薬液、めっき液、絶縁膜の前駆体を含む液等が挙げられる。処理液の温度は、室温よりも高くなっている。

また、本実施の形態による処理ユニット１６は、液処理空間２０内のウエハＷの表面にリンス液を供給するリンス液供給部５０と、液処理空間２０に高湿度気体を供給する高湿度気体供給部６０と、液処理空間２０に低湿度気体を供給する低湿度気体供給部７０と、を更に備えている。

リンス液供給部５０は、液処理空間２０内のウエハＷの表面にリンス液を供給する。本実施の形態においては、リンス液供給部５０は、ノズル５１と、ノズル５１にリンス液供給ライン５２を介して接続されたリンス液供給源５３と、リンス液供給ライン５２に設けられたリンス液バルブ５４と、を有している。リンス液供給源５３からリンス液供給ライン５２を介してノズル５１にリンス液が供給され、ノズル５１からウエハＷの表面に向けてリンス液が吐出される。本実施の形態では、リンス液供給部５０のノズル５１は、処理液供給部４０のノズル４１と兼用（一体化）されている。また、リンス液供給ライン５２は、処理液供給ライン４２を介してノズル５１（ノズル４１）に接続されており、リンス液は、リンス液供給ライン５２から処理液供給ライン４２を通ってノズル５１に供給される。リンス液バルブ５４は、ノズル５１へのリンス液の供給と停止を切り替えるように構成されている。リンス液バルブ５４は、更に、リンス液の供給量を調整可能になっていてもよい。リンス液の例としては、例えば、純水（ＤＩＷ）などが挙げられる。

高湿度気体供給部６０は、液処理空間２０内に高湿度気体を供給することで、液処理空間２０の湿度を高める（液処理空間２０を加湿する）ように構成されている。本実施の形態においては、高湿度気体供給部６０は、給気口６１と、給気口６１に高湿度気体ライン６２を介して接続された高湿度気体供給源６３と、高湿度気体ライン６２に設けられた高湿度気体バルブ６４と、を有している。高湿度気体供給源６３から高湿度気体ライン６２を介して給気口６１に高湿度気体が供給され、給気口６１から液処理空間２０に高湿度気体が供給される。高湿度気体バルブ６４は、給気口６１への高湿度気体の供給と停止を切り替えるように構成されている。高湿度気体バルブ６４は、更に、高湿度気体の供給量を調整可能になっていてもよい。高湿度気体は、ＦＦＵ２３から供給される清浄な空気よりも湿度が高い気体であって、酸化作用を有していない気体であれば特に限られることはないが、例えば、水蒸気や、高湿度の空気であってもよい。高湿度の空気である場合には、ウエハＷに供給される処理液と同程度の温度であることが好ましい。ウエハＷの表面に形成されるパターンを形成する金属材料が劣化して、パターンによって構成されるデバイスの特性が劣化する可能性を低減できるからである。

低湿度気体供給部７０は、液処理空間２０内に低湿度気体を供給することで、液処理空間２０の湿度を低下させるように構成されている。本実施の形態においては、低湿度気体供給部７０は、給気口７１と、給気口７１に低湿度気体ライン７２を介して接続された低湿度気体供給源７３と、低湿度気体ライン７２に設けられた低湿度気体バルブ７４と、を有している。低湿度気体供給源７３から低湿度気体ライン７２を介して給気口７１に低湿度気体が供給され、給気口７１から液処理空間２０に低湿度気体が供給される。本実施の形態では、低湿度気体供給部７０の給気口７１は、高湿度気体供給部６０の給気口６１と兼用（一体化）されている。また、低湿度気体ライン７２は、高湿度気体ライン６２を介して給気口７１に接続されており、低湿度気体は、低湿度気体ライン７２から高湿度気体ライン６２を通って給気口７１に供給される。低湿度気体バルブ７４は、給気口７１への低湿度気体の供給と停止を切り替えるように構成されている。低湿度気体バルブ７４は、更に、低湿度気体の供給量を調整可能になっていてもよい。低湿度気体は、上述した高湿度気体よりも湿度が低い気体であって、酸化作用を有していない気体であれば特に限られることはないが、例えば、ＦＦＵ２３から供給される清浄な空気と同様な空気であってもよく、または、ＦＦＵ２３からの空気よりも湿度が低い低湿度の空気や不活性ガス（例えば、窒素ガス）であってもよい。

本実施の形態による処理ユニット１６は、図２に示すように、液処理空間２０を開放可能に上方から閉塞する上カバー８０と、ウエハＷの周囲に、ウエハＷの表面に供給された処理液を堰き止める堰部８５と、を更に備えている。

上カバー８０は、円板状に形成された天板８１と、天板８１の周縁部から下方に延びる側壁部８２と、を有している。側壁部８２の下端部８２ａは、回収カップ２６の内周端部２６ａに当接または近接するように形成されている。

側壁部８２には、連結部８３を介して昇降駆動部８４が連結されている。この昇降駆動部８４によって上カバー８０が昇降可能になっている。すなわち、上カバー８０は、液処理空間２０を閉塞する閉塞位置と、液処理空間２０を開放する開放位置と、ウエハＷの搬入出時に位置付けられる退避位置と、に位置付けられる。

閉塞位置は、後述する図４等に示すように、上カバー８０が最も下降した位置である。上カバー８０が閉塞位置に位置付けられた場合、上カバー８０の側壁部８２の下端部８２ａが、回収カップ２６の内周端部２６ａ（先端部）に当接または近接する。ここで、閉塞とは、回収カップ２６の内周端部２６ａに、側壁部８２の下端部８２ａが隙間なく当接して液処理空間２０が密閉されることに限られることはなく、内周端部２６ａと側壁部８２の下端部８２ａとの間に形成された隙間から液処理空間２０内に気体が流入した場合であっても、その流入する気体によって生じる液処理空間２０内の気流が、ウエハＷの回転によって生じる気流を除き、実質的に無視できる程度に小さい場合を含む概念として用いている。

開放位置は、後述する図１０に示すように、閉塞位置と退避位置との間にある位置である。上カバー８０が開放位置に位置付けられた場合、上カバー８０の側壁部８２の下端部８２ａは、回収カップ２６の内周端部２６ａから離間し、側壁部８２の下端部８２ａと内周端部２６ａとの間の開口から、液処理空間２０内に、ＦＦＵ２３からの清浄な空気が流入する。

退避位置は、後述する図３に示すように、上カバー８０が最も上昇した位置である。上カバー８０が退避位置に位置付けられた（退避された）場合、上カバー８０の側壁部８２の下端部８２ａと回収カップ２６の内周端部２６ａとの間の開口が、開放位置に位置付けられた場合の開口よりも大きく形成される。そして、この退避位置における開口を介して、液処理空間２０に対してウエハＷが搬入されたり、搬出されたりする。

上述したノズル４１（５１）および給気口６１（７１）は、上カバー８０の天板８１に設けられている。図２に示す例では、ノズル４１は、天板８１から下方に突出するように配置され、このノズル４１に、上述した処理液供給ライン４２が接続されている。給気口６１は、天板８１に設けられた開口部として構成されており、この給気口６１に、上述した高湿度気体ライン６２が接続されている。上カバー８０の昇降に、処理液供給ライン４２および高湿度気体ライン６２が追従可能に構成されている。

図２に示すように、堰部８５は、上カバー８０に取り付けられている。より具体的には、堰部８５は、複数（例えば、図６に示すように２つ）の堰支持部８６を介して、上カバー８０の天板８１に取り付けられている。このため、堰部８５は、上カバー８０と一体に昇降する。堰部８５は、リング状の平面形状を有しており、ウエハＷの外周縁をウエハＷの外周側から覆い、ウエハＷの表面に処理液を堰き止めることができるように形成されている。堰部８５の内周面は、ウエハＷの外周縁に当接していることに限られることはなく、ウエハＷの表面に処理液を堰き止めることができれば、堰部８５の内周面とウエハＷの外周縁との間には隙間が形成されていてもよい。堰支持部８６は、上下方向に延びる棒状に形成されており、堰支持部８６同士は離間している。

上述した回転駆動部２５、処理液供給部４０、リンス液供給部５０、排気部３０、高湿度気体供給部６０および低湿度気体供給部７０は、上述した制御装置４により制御される。すなわち、制御装置４の制御部１８が、回転駆動部２５、処理液供給部４０の処理液バルブ４４、リンス液供給部５０のリンス液バルブ５４、排気駆動部３２、高湿度気体供給部６０の高湿度気体バルブ６４および低湿度気体供給部７０の低湿度気体バルブ７４を制御する。

より具体的には、制御部１８は、少なくとも液処理空間２０内のウエハＷの表面の全体に処理液供給部４０から供給される処理液の液膜が形成されている間、液処理空間２０の雰囲気の排気を停止するように、処理液供給部４０および排気部３０を制御する。ここで、「排気を停止する」とは、厳密に排気を停止する場合に限られることはなく、実質的に排気を停止するという意味で用いている。後述する液処理工程における処理液の温度の均一性を許容範囲内に収めることができれば、液処理空間２０の雰囲気をわずかに排気してもよい。このため、「排気を停止する」という記載には、わずかに排気を行う場合をも含む概念として用いている。

また、制御部１８は、ウエハＷを第１回転数で回転させながらウエハＷの表面に処理液を供給し、その後、ウエハＷを第２回転数で回転させながらウエハＷの表面に処理液を供給するように、回転駆動部２５および処理液供給部４０を制御する。第２回転数は、第１回転数よりも小さい回転数に設定される。

また、制御部１８は、液処理空間２０内のウエハＷの表面にリンス液供給部５０からリンス液を供給している間、液処理空間２０の雰囲気を排気するように、リンス液供給部５０および排気部３０を制御する。

上記のように構成された基板処理システム１における基板液処理方法について説明する。以下に示す基板液処理方法の一連の工程は、制御装置４の制御部１８が基板処理システム１の各機能部品の動作を制御することにより実行される。

［搬入工程］
まず、搬入工程として、図３に示すように、ウエハＷを液処理する液処理空間２０に、ウエハＷが搬入される。搬入工程においては、排気駆動部３２は駆動されて液処理空間２０の雰囲気が排気口２８に排気される。また、搬入工程と、後述する液処理工程と、リンス処理工程と、乾燥工程とが行われている間、ＦＦＵ２３から清浄な空気がチャンバ２１内に吐出される。吐出された清浄な空気は、液処理空間２０を通過して、上述した排気口２８に排気されるとともに、排気口２８とは別にチャンバ２１に設けられた排気口（図示せず）から排気される。

搬入工程においては、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からウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハ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。

ウエハＷを処理ユニット１６へ搬入する際、図３に示すように、上カバー８０が退避位置に位置付けられる。このことにより、上カバー８０の側壁部８２の下端部８２ａと、回収カップ２６の内周端部２６ａ（先端部）との間の開口から、ウエハＷが液処理空間２０に搬入される。搬入されたウエハＷは、基板保持部２２に受け渡されて、基板保持部２２に水平に保持される。

［液処理工程］
搬入工程の後、液処理工程として、液処理空間２０内のウエハＷの表面に処理液が供給されてウエハＷが液処理される。

まず、昇降駆動部８４が駆動されて、図４に示すように、上カバー８０が退避位置から下降し、閉塞位置に位置付けられる。このことにより、液処理空間２０が上カバー８０によって上方から閉塞される。また、上カバー８０に取り付けられている堰部８５が、ウエハＷの外周側に配置される。

続いて、図５に示すように、液処理空間２０の排気を停止するとともに液処理空間２０の湿度が高められる。

より具体的には、排気駆動部３２を停止する。このことにより、液処理空間２０の雰囲気の排気が停止する。この間、液処理空間２０内に気流が実質的に存在しなくなり、液処理空間２０が実質的に無風状態になる。

また、高湿度気体供給部６０の高湿度気体バルブ６４を開く。このことにより、高湿度気体供給源６３から高湿度気体ライン６２および給気口６１を通って液処理空間２０に高湿度気体が供給され、液処理空間２０の湿度が高められる。この際、液処理空間２０に供給される高湿度気体の流速は小さいことが好ましい。例えば、給気口６１に流速低減部材としてのブレイクフィルターなどを設けることで、給気口６１を高湿度気体の流速を低減させるように構成してもよく、または高湿度気体ライン６２における高湿度気体の流速を小さくするようにしてもよい。このことにより、液処理空間２０内の気体の流速が実質的に存在しない状態を維持することができる。

次に、回転駆動部２５が駆動されて、ウエハＷを回転させる。

続いて、処理液供給部４０の処理液バルブ４４を開く。このことにより、処理液供給源４３から処理液供給ライン４２を通ってノズル４１に高温（室温以上の温度、以下同じ）の処理液が供給され、ノズル４１からウエハＷの表面に処理液が吐出される。このようにして、ウエハＷの表面に高温の処理液が供給される。

ここで、液処理工程においては、まず、ウエハＷを第１回転数で回転させながらウエハＷの表面に処理液が供給され、その後、ウエハＷの回転数を第１回転数よりも小さい第２回転数で回転させながらウエハＷの表面に処理液が供給される。すなわち、図６（ａ）に示すように、ウエハＷの表面に処理液を吐出開始した直後では、ウエハＷの表面に吐出された処理液は、中心から外周縁に向かって広がっていく。この間、ウエハＷを比較的高い第１回転数（例えば、１０００ｒｐｍ）で回転させて、処理液の広がりを促進させてウエハＷの表面の全体を処理液で速やかに被膜させて液膜ＬＰを形成する。図６（ｂ）に示すように、処理液がウエハＷの外周縁（または堰部８５）に達した後、ウエハＷの回転数を第２回転数（例えば、２００ｒｐｍ）に下げる。このことにより、処理液が遠心力によって振り切られることを防止し、外周縁における液膜ＬＰの厚さを確保する。なお、処理液がウエハＷの外周縁に達したか否かは、ノズル４１からの処理液の流量とウエハＷの直径とに基づいて理論的または実験的に求めてもよい。また、図６においては、図面を簡略化するために、ノズル４１が、ウエハＷの中心上に配置されている場合における処理液の様子を示している。

図７に示すように、ウエハＷの表面に供給された処理液は、ウエハＷの外周縁の外周側に配置された堰部８５によって堰き止められる。このことにより、ウエハＷの表面に形成される処理液の液膜ＬＰの厚さが増大する。この液膜ＬＰの液面が堰部８５の上縁に達すると、処理液は堰部８５からオーバーフローし、排液口２７から排出される。

ウエハＷの表面の全体に処理液の液膜ＬＰが形成されている間、上述したように、液処理空間２０の雰囲気の排気を停止している。このことにより、液膜ＬＰから処理液が揮発することが抑制されている。

すなわち、図８（ａ）に示すように、液膜ＬＰの液面には、処理液の蒸気を含む比較的湿度が高い気体で構成された中間層Ｍが存在していると考えられる。この中間層Ｍは、液膜ＬＰと、液処理空間２０におけるウエハＷの周囲の気相との間に形成されている。このような中間層Ｍで液膜ＬＰが覆われているため、液膜ＬＰから処理液が揮発し難くなっている。より具体的には、中間層Ｍは、気体の粘性によって液膜ＬＰの液面に付着するように形成された薄い層である。中間層Ｍでは、ウエハＷの回転に液膜ＬＰとともに追従するように回転しており、中間層Ｍの気体の速度は、周囲の気相よりも大きくなっている。このような中間層Ｍを構成する湿度が高い気体は、粘性によって液膜ＬＰの液面から離れ難くなっている。このことにより、中間層Ｍから周囲の気相への蒸気の移動は、気体の対流などの外力で移動するというよりは、拡散現象に支配されて移動する。このため、中間層Ｍ内の蒸気が、周囲の空気へ移動することが抑制され、中間層Ｍの湿度が、周囲の気相よりも高くなる。なお、ウエハＷの回転数が大きいほど、中間層Ｍの厚みは小さくなる。

例えば、図８（ｂ）に示すように、液処理空間２０に存在する気流から中間層Ｍが圧力を受けると、中間層Ｍが薄くなり得る。この場合、この薄くなった部分において、液膜ＬＰから処理液が揮発されやすくなる。揮発した部分では、気化熱によって処理液の温度が低下し、ウエハＷの表面上の液膜ＬＰに温度分布が発生してしまう。そうすると、ウエハＷの表面での液処理の程度が異なるという問題が生じる。例えば、液処理としてウエハＷのエッチング処理を行う場合には、ウエハＷの表面に形成された高温のエッチング液（処理液）の液膜の温度分布によって、エッチング速度が不均一になってしまう。

これに対して本実施の形態では、液処理空間２０内には実質的に気流が存在しない状態になっている。このことにより、中間層Ｍを構成する比較的湿度が高い気体が、液処理空間２０に移動し難くなり、液膜ＬＰの液面に滞留されやすくなる。このため、中間層Ｍの厚さが維持され、高温の液膜ＬＰから処理液が揮発することが抑制される。この場合、ウエハＷの表面上の液膜ＬＰに温度分布が発生することが抑制される。また、液処理空間２０内には上述したように実質的に気流が存在しないため、液膜ＬＰと液処理空間２０におけるウエハＷの周囲の気相との間の熱伝達係数を小さくすることができる。このため、液膜ＬＰを形成する処理液の温度が低下することが抑制される。

また、ウエハＷの表面に処理液の液膜ＬＰが形成されている間、上述したように、液処理空間２０の湿度が高められている。この点においても、液膜ＬＰからの処理液の揮発が抑制される。

ウエハＷの回転数を第２回転数で維持しながら、所定時間、ウエハＷの表面への処理液の吐出が継続される。このようにして、ウエハＷが、高温の処理液によって液処理が行われる。

［リンス処理工程］
液処理工程の後、リンス処理工程として、液処理空間２０内のウエハＷの表面にリンス液が供給されて、ウエハＷがリンス処理される。

より具体的には、まず、図９に示すように、処理液供給部４０の処理液バルブ４４を閉じるとともに、リンス液供給部５０のリンス液バルブ５４を開く。このことにより、ノズル４１への処理液の供給が停止される。また、リンス液供給源５３からリンス液供給ライン５２および処理液供給ライン４２を通ってノズル４１にリンス液が供給され、ノズル４１からウエハＷの表面にリンス液が吐出される。このようにして、ウエハＷの表面にリンス液が供給され、ウエハＷの表面上の処理液の液膜ＬＰが、リンス液に置換されて、ウエハＷの表面の全体にリンス液の液膜ＬＲが形成される。

ウエハＷの表面の全体にリンス液の液膜ＬＲが形成されると、昇降駆動部８４が駆動されて、図１０に示すように、上カバー８０が閉塞位置から開放位置に位置付けられる。このことにより、液処理空間２０が上方に開放される。この間、ノズル４１からウエハＷの表面にリンス液は吐出され続ける。

続いて、図１０に示すように、液処理空間２０の排気を開始するとともに液処理空間２０の湿度を低下させる。

より具体的には、排気駆動部３２を駆動する。このことにより、液処理空間２０の雰囲気が排気口２８に排気される。すなわち、ＦＦＵ２３からの清浄な空気が液処理空間２０に流入して液処理空間２０から排気口２８に排気される。このため、液処理空間２０内に排気口２８に向かう気流が形成される。この気流によって、液処理工程において上カバー８０の内面（天板８１の下面および側壁部８２の内周面）に付着した水滴は蒸発し、結露が解消される。

また、高湿度気体供給部６０の高湿度気体バルブ６４を閉じるとともに、低湿度気体供給部７０の低湿度気体バルブ７４を開く。このことにより、液処理空間２０への高湿度気体の供給が停止される。また、低湿度気体供給源７３から低湿度気体ライン７２、高湿度気体ライン６２および給気口６１を通って液処理空間２０に低湿度気体が供給され、液処理空間２０の湿度を低下させる。この低湿度気体によっても、上述した水滴が蒸発し、結露が解消される。

［乾燥工程］
リンス処理工程の後、乾燥工程として、図１１に示すように、液処理空間２０内のウエハＷを乾燥する。

より具体的には、リンス液供給部５０のリンス液バルブ５４を閉じる。このことにより、ノズル４１およびウエハＷへのリンス液の供給が停止される。ウエハＷは回転し続けており、ウエハＷ上のリンス液は、遠心力によって振り切られ、ウエハＷの表面からリンス液が除去される。

乾燥工程においては、低湿度気体供給部７０からの低湿度気体の供給を停止してもよい。すなわち、低湿度気体供給部７０の低湿度気体バルブ７４を閉じて、液処理空間２０への低湿度気体の供給を停止してもよい。

［搬出工程］
乾燥工程の後、搬出工程として、図１２に示すように、液処理空間２０からウエハＷが搬出される。

より具体的には、まず、回転駆動部２５を停止して、ウエハＷの回転を止める。

続いて、昇降駆動部８４が駆動されて、上カバー８０が開放位置から上昇し、退避位置に位置付けられる。このことにより、上カバー８０の側壁部８２の下端部８２ａと、回収カップ２６の内周端部２６ａとの間に、ウエハＷを搬出するための開口が形成される。液処理空間２０内で基板保持部２２に保持されていたウエハＷは、基板搬送装置１７に受け渡されて、処理ユニット１６から搬出される。搬出されたウエハＷは、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エハ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。

このように本実施の形態によれば、ウエハＷの表面の全体に処理液の液膜ＬＰが形成されている間、液処理空間２０の雰囲気の排気が停止されている。このことにより、液処理空間２０内で気流を存在させなくすることができ、ウエハＷの表面に形成された処理液の液膜ＬＰから、処理液が揮発することを抑制できる。このため、ウエハＷの表面上の液膜ＬＰに温度分布が発生することを抑制でき、ウエハＷの表面上の処理液の温度の均一性を高めることができる。また、ウエハＷ自体の温度の均一性をも高めることができる。この結果、ウエハＷの液処理を均一化させることができ、デバイスの品質を向上させてデバイスの歩留まり低下を抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、ウエハＷに処理液を供給している間、液処理空間２０に高湿度気体が供給される。このことにより、液処理空間２０の湿度を高めることができ、ウエハＷの表面に形成された処理液の液膜ＬＰから、処理液が揮発することをより一層抑制することができる。このため、ウエハＷの表面上の処理液の温度の均一性をより一層高めることができる。

また、本実施の形態によれば、ウエハＷに処理液を供給している間、ウエハＷを第１回転数で回転させて、その後にウエハＷを、第１回転数よりも小さい第２回転数で回転させる。このことにより、処理液の液膜ＬＰが形成されていないウエハＷの表面に処理液を供給する際には、比較的高い第１回転数でウエハＷを回転させることができる。このため、ウエハＷの表面に供給された処理液の広がりを促進させることができ、ウエハＷの表面の全体を処理液で速やかに被覆させて液膜ＬＰを形成させることができる。この場合、ウエハＷの液処理を不均一になることを抑制できる。一方、処理液の液膜ＬＰが形成された後には、比較的小さい第２回転数でウエハＷを回転させることができる。このことにより、ウエハＷの表面に供給された処理液が、ウエハＷの回転による遠心力によって振り切られることを防止でき、液膜ＬＰの厚さを増大させることができる。このため、ウエハＷの表面上の処理液の温度変化を抑制することができ、ウエハＷの表面上の処理液の温度のより一層均一性を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、ウエハＷの表面の全体にリンス液の液膜ＬＲが形成されている間、液処理空間２０の雰囲気が排気されている。このことにより、リンス液のミストがウエハＷに付着してパーティクルが形成されることを防止できる。

また、本実施の形態によれば、ウエハＷにリンス液を供給している間、液処理空間２０に低湿度気体が供給される。このことにより、液処理空間２０の湿度を低減することができる。液処理空間２０内に結露が生じていた場合には、この結露を解消させることができる。

また、本実施の形態によれば、ウエハＷに処理液を供給している間、液処理空間２０が上カバーによって上方から閉塞される。このことにより、ウエハＷの表面に形成された処理液の液膜ＬＰから、処理液が揮発することをより一層抑制できる。また、液処理空間２０の湿度を容易に高めることができ、この点においても、処理液の揮発をより一層抑制することができる。

さらに、本実施の形態によれば、ウエハＷに処理液を供給している間、ウエハＷの表面に供給された処理液が、堰部８５によって堰き止められる。このことにより、ウエハＷの表面に形成される処理液の液膜ＬＰの厚さを増大させることができる。このため、ウエハＷの表面上の処理液の温度変化を抑制することができ、ウエハＷの表面上に供給された処理液の温度の均一性をより一層高めることができる。また、堰部８５の高さ寸法を変更することにより、ウエハＷの表面上に形成される処理液の液膜ＬＰの厚さを容易に変更することができ、仕様に応じたウエハＷの液処理を容易に行うことができる。

なお、上述した本実施の形態においては、リンス液供給部５０のノズル５１が、処理液供給部４０のノズル４１と兼用され、リンス液供給ライン５２が、処理液供給ライン４２を介してノズル５１（ノズル４１）に接続されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、リンス液供給部５０のノズル５１は、処理液供給部４０のノズル４１と別体に形成されていてもよい。この場合、リンス液供給ライン５２は、処理液供給ライン４２を介することなくノズル５１に接続されていてもよい。また、ノズル４１、５１は、ウエハＷの上方の所定の位置に維持されて処理液やリンス液を吐出するようにしてもよいが、水平方向に移動しながら処理液やリンス液を吐出するように（いわゆるスキャンノズルとして）構成されていてもよい。

また、上述した本実施の形態においては、上カバー８０を閉鎖位置に位置付けた後に、液処理空間２０の雰囲気の排気を停止し、その後にウエハＷの表面への処理液の供給を開始する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、液処理空間２０の雰囲気の排気を停止するタイミングは、ウエハＷの表面の全体に処理液の液膜ＬＰが形成される前であれば、任意である。この場合においても、ウエハＷの表面の全体に処理液の液膜ＬＰが形成されている間、液処理空間２０の雰囲気の排気を停止することができる。液処理空間２０への高湿度気体の供給を開始するタイミングも、ウエハＷの表面の全体に処理液の液膜ＬＰが形成される前であれば、任意である。また、液処理空間２０の雰囲気の排気の停止と、液処理空間２０への高湿度気体の供給の開始は、同時に行ってもよく、別々のタイミングで行ってもよい。

また、上述した本実施の形態においては、上カバー８０を開放位置に位置付けた後に、液処理空間２０の雰囲気の排気を開始する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、液処理空間２０の雰囲気の排気を開始するタイミングは、リンス液の供給を開始する後であれば、任意である。この場合においても、ウエハＷの表面の全体に処理液の液膜ＬＰが形成されている間、液処理空間２０の雰囲気の排気を停止することができる。液処理空間２０への低湿度気体の供給を開始するタイミングも、リンス液の供給を開始する後であれば、任意である。また、液処理空間２０の雰囲気の排気の開始と、液処理空間２０への低湿度気体の供給の開始は、同時に行ってもよく、別々のタイミングで行ってもよい。

さらに、上述した本実施の形態においては、処理液の温度が高温（室温以上の温度）である例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、処理液の温度が室温と同等であってもよい。処理液の温度が室温と同等であっても、処理液の揮発によりウエハＷや処理液の温度低下の可能性があるが、液処理空間２０の雰囲気の排気を停止することにより、ウエハＷの表面に形成された処理液の液膜ＬＰから、処理液が揮発することを抑制できる。このため、ウエハＷの表面上の液膜ＬＰに温度分布が発生することを抑制でき、ウエハＷの表面上の処理液の温度の均一性を高めることができる。

本発明は上記実施の形態及び変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態及び変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態及び変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

次に、本実施の形態を実施例により更に具体的に説明するが、本実施の形態は、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

本実施例では、処理液の代わりにＤＩＷ（純水）を用いて、ウエハＷの表面の温度を計測した。より具体的には、ウエハＷを２００ｒｐｍで回転させながら、６４℃のＤＩＷをウエハＷの中心に供給した。ＤＩＷの供給を続けながら、ウエハＷの表面上にＤＩＷの液膜を形成した。ＤＩＷの供給を開始してから１００秒後に、ウエハＷの表面の温度を多点計測した。その結果を、図１３に示す。図１３は、ウエハＷの表面の温度分布を示すグラフである。図１３の横軸はウエハＷの半径を示し、縦軸は温度を示している。図１３に実線で示す実施例は、ＤＩＷを供給している間、液処理空間２０の排気を停止した場合の温度分布である。破線で示す比較例は、ＤＩＷを供給している間、液処理空間２０の排気を行っている場合の温度分布である。

図１３に示すように、ウエハＷの中心から外周縁に向かって表面温度が徐々に低下するという温度分布が得られた。実施例でのウエハＷの表面の温度範囲は８．１℃であり、比較例での温度範囲は１０．７℃であった。このように、比較例よりも実施例の方が、温度範囲が小さいことが確認できた。このため、ウエハＷ自体の温度の均一性が高められるとともに、ウエハＷの表面上の液膜の温度の均一性を高められることが確認できた。なお、図１３では、ウエハＷの中心で実施例と比較例とに微小な温度差が見られる。これは、比較例では液処理空間２０の排気の影響を受けて温度がわずかに低くなっていることによるものと考えられる。図１３に示すように、ウエハＷの外周縁では実施例と比較例とで大きな温度差が生じていることから、ウエハＷの中心での温度差の影響は、比較例よりも実施例の方で温度範囲が小さくなるという結果を左右するものではないと考える。

１６ 処理ユニット（基板液処理装置）
１８ 制御部
２０ 液処理空間
３０ 排気部
４０ 処理液供給部
ＬＰ 液膜
Ｗ ウエハ （基板）

Claims (15)

1. 基板を液処理する液処理空間に前記基板を搬入する工程と、
   前記液処理空間内の前記基板の表面に処理液を供給して前記基板を液処理する工程と、を備え、
   前記基板を液処理する工程において、少なくとも前記基板の前記表面の全体に前記処理液の液膜が形成されている間、前記液処理空間の雰囲気の排気を停止する、基板液処理方法。
2. 前記基板を液処理する工程において、前記液処理空間に高湿度気体が供給される、請求項１に記載の基板液処理方法。
3. 前記基板を液処理する工程において、前記基板を第１回転数で回転させながら前記基板の前記表面に前記処理液を供給し、その後、前記基板を、前記第１回転数よりも小さい第２回転数で回転させながら前記基板の前記表面に前記処理液を供給する、請求項１または２に記載の基板液処理方法。
4. 前記基板を液処理する工程の後、前記液処理空間内の前記基板の前記表面にリンス液を供給して前記基板をリンス処理する工程を更に備え、
   前記基板をリンス処理する工程において、前記液処理空間の雰囲気を排気する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板液処理方法。
5. 前記基板をリンス処理する工程において、前記液処理空間に低湿度気体が供給される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板液処理方法。
6. 前記基板を液処理する工程において、前記液処理空間が上カバーによって上方から閉塞される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板液処理方法。
7. 前記基板を液処理する工程において、前記基板の前記表面に供給された前記処理液が堰部によって堰き止められる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板液処理方法。
8. 基板に処理液を供給して前記基板を液処理する基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
9. 基板を液処理する液処理空間と、
   前記液処理空間内の前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、
   前記液処理空間の雰囲気を排気する排気部と、
   前記処理液供給部および前記排気部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、少なくとも前記液処理空間内の前記基板の前記表面の全体に前記処理液供給部から供給される前記処理液の液膜が形成されている間、前記液処理空間の雰囲気の排気を停止するように、前記処理液供給部および前記排気部を制御する、基板液処理装置。
10. 前記液処理空間に高湿度気体を供給する高湿度気体供給部を更に備えた、請求項９に記載の基板液処理装置。
11. 前記液処理空間内の前記基板を回転させる回転駆動部を更に備え、
    前記制御部は、前記基板を第１回転数で回転させながら前記基板の前記表面に前記処理液を供給し、その後、前記基板を、前記第１回転数よりも小さい第２回転数で回転させながら前記基板の前記表面に前記処理液を供給するように、前記回転駆動部および前記処理液供給部を制御する、請求項９または１０に記載の基板液処理装置。
12. 前記液処理空間内の前記基板の前記表面にリンス液を供給するリンス液供給部を更に備え、
    前記制御部は、前記液処理空間内の前記基板の前記表面に前記リンス液供給部から前記リンス液を供給している間、前記液処理空間の雰囲気を排気するように、前記リンス液供給部および前記排気部を制御する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の基板液処理装置。
13. 前記液処理空間に低湿度気体を供給する低湿度気体供給部を更に備えた、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の基板液処理装置。
14. 前記液処理空間を、開放可能に上方から閉塞する上カバーを更に備えた、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の基板液処理装置。
15. 前記基板の周囲に、前記基板の前記表面に供給された前記処理液を堰き止める堰部を更に備えた、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の基板液処理装置。

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