JP4007766B2

JP4007766B2 - 液処理装置および液処理方法

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Publication number: JP4007766B2
Application number: JP2001049989A
Authority: JP
Inventors: 浩司江頭; 裕二上川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2021-02-26
Also published as: US20070028950A1; US7412981B2; KR20010085659A; KR100657061B1; TW513760B; JP2001319912A; US7314054B2; US20020029789A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の各種基板に対して所定の液処理を施すために用いられる液処理装置および液処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造工程においては、基板としての半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を所定の薬液や純水等の処理液によって処理し、ウエハからパーティクル、有機汚染物、金属不純物等のコンタミネーションや有機物、酸化膜を除去するウエハ液処理装置が使用されている。
【０００３】
例えば、ウエハ液処理装置として、複数枚のウエハを液処理室内に収納してバッチ式に処理するものが知られているが、このような装置では、従来、略円錐形に処理液を吐出するように吐出口が形成されたノズルを用いて、処理液を面内方向で回転するウエハの側面上方からウエハに向けて吐出（噴射）することで、液処理を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、ウエハに処理液がかかるものの、ウエハの側面に当たって液処理室内壁に飛ばされ、内壁を伝って排出される処理液が多い等、処理液が効率よくウエハの液処理面に当たっているとは言い難い。つまり、ウエハ表面のコンタミネーションの除去のために、処理液を大量消費し、しかも処理時間が長時間化する問題があった。また、このような処理液を大量消費するにもかかわらず、コンタミネーションの除去が不十分となり易く、処理ムラの発生をも引き起こし易いものであった。
【０００５】
本発明は上述した従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、処理液を効率的にウエハ等の基板に吐出することにより、液処理効率を向上させ、基板の品質をも向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、第１発明として、処理チャンバ内に所定間隔で処理面を略平行として保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、１枚の基板に対して処理液を略平面状に吐出する処理液吐出口が１カ所ずつ形成された処理液供給機構を具備し、前記処理液吐出口は、前記略平面状の処理液が、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出されるように構成されていることを特徴とする液処理装置、が提供される。
【０００８】
また、第２発明として、処理チャンバ内に所定間隔で処理面を略平行として保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に、所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、１枚の基板に対して処理液を略平面状に吐出する基板の枚数と同数の処理液吐出口と、基板の配列方向の両端に位置する処理液吐出口のさらに外側に１カ所ずつ設けられた偏向防止用吐出口と、を有する処理液供給機構を具備し、前記処理液吐出口は、前記略平面状の処理液が、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出されるように構成されていることを特徴とする液処理装置、が提供される。
【０００９】
さらに、第３発明として、処理チャンバ内に処理面が所定間隔で略平行に対向するように保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に、所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、処理面が対向している２枚の基板の各組に対して、前記処理液を略平面状に吐出する処理液吐出口が１カ所ずつ形成された処理液供給機構を具備し、前記処理液吐出口は、前記略平面状の処理液が、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出されるように構成されていることを特徴とする液処理装置、が提供される。
【００１０】
このような本発明の液処理装置によれば、処理チャンバ内に所定間隔で処理面を略平行として保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に所定の処理液を供給して液処理を行う際に、１枚の基板に対して処理液を略平面状に吐出する処理液吐出口が１カ所ずつ形成されるようにし、かつ略平面状の処理液が、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出されるので、少量、短時間の液処理で、効率的に基板表面のコンタミネーションを除去しつつ、基板全体にわたって均一な液処理を行うことが可能となる。
【００１１】
本発明によれば、第４発明として、所定の処理液を略平面状に吐出する複数の処理液吐出口が形成された処理液供給機構を用い、処理チャンバ内に所定間隔で処理面を略平行として保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に前記処理液を供給する液処理方法であって、複数の基板の各々を、前記各処理液吐出口に対応するように配置し、前記略平面状の処理液を、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出させることを特徴とする液処理方法、が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について具体的に説明する。本発明の液処理装置は、各種基板の洗浄処理装置や塗布処理装置等に適用できるが、本実施形態では、半導体ウエハ（ウエハ）の搬入、洗浄、乾燥、搬出をバッチ式に一貫して行うように構成された洗浄処理装置として用いた場合について説明する。
【００１３】
図１は本実施形態に係る洗浄処理装置の斜視図であり、図２はその平面図である。これら図１および図２に示すように、洗浄処理装置１は、ウエハＷを収納可能なキャリア（基板収納容器）Ｃの搬入出が行われるイン・アウトポート（容器搬入出部）２と、ウエハＷに対して洗浄処理を実施する洗浄処理ユニット３と、イン・アウトポート２と洗浄処理ユニット３との間に設けられ、洗浄処理ユニット３に対してキャリアＣの搬入出を行うためのステージ部４と、キャリアＣを洗浄するキャリア洗浄ユニット５と、複数のキャリアＣをストックするキャリアストックユニット６とを備えている。なお、参照符号７は電源ユニットであり、８はケミカルタンクボックスである。
【００１４】
イン・アウトポート２は、４個のキャリアＣを載置可能な載置台１０と、キャリアＣの配列方向に沿って形成された搬送路１１を移動可能に設けられ、載置台１０のキャリアＣをステージ部４に搬送し、かつステージ部４のキャリアＣを載置台１０に搬送するためのキャリア搬送機構１２とを有している。キャリアＣ内には、例えば、２５枚または２６枚のウエハＷが収納可能となっており、キャリアＣはウエハＷの面が鉛直に配列されるように配置されている。
【００１５】
ステージ部４は、キャリアＣを載置するステージ１３を有しており、また、後に図３に示すようにこのステージ１３にはスライドステージ３２が配設されている。イン・アウトポート２からこのスライドステージ３２に搬送され、載置されたキャリアＣは、スライドステージ３２を駆動することによって洗浄処理ユニット３内に搬入され、洗浄処理ユニット３内のキャリアＣはこのスライドステージ３２によりステージ１３に搬出される。
【００１６】
なお、ステージ１３には、載置台１０からキャリア搬送機構１２のアームを回転させてキャリアＣが載置されるため、載置台１０とは逆向きにキャリアＣが載置される。このため、ステージ１３にはキャリアＣの向きを戻すための反転機構（図示せず）が設けられている。
【００１７】
ステージ部４と洗浄処理ユニット３との間には仕切壁１４が設けられており、仕切壁１４には搬入出用の開口部１４ａが形成されている。この開口部１４ａはシャッター１５により開閉可能となっており、処理中にはシャッター１５が閉じられ、キャリアＣの搬入出時にはシャッター１５が開けられる。
【００１８】
キャリア洗浄ユニット５は、キャリア洗浄槽１６を有しており、後述するように洗浄処理ユニット３においてウエハＷが取り出されて空になったキャリアＣが洗浄されるようになっている。
【００１９】
キャリアストックユニット６は、洗浄前のウエハＷが入ったキャリアＣや洗浄前のウエハＷが取り出されて空になったキャリアＣを一時的に待機させるためや、洗浄後のウエハＷを収納するための空のキャリアＣを予め待機させるためのものであり、上下方向に複数のキャリアＣがストック可能となっており、その中の所定のキャリアＣを載置台１０に載置したり、その中の所定の位置にキャリアＣをストックしたりするためのキャリア移動機構を内蔵している。
【００２０】
次に、洗浄処理ユニット３について説明する。図３は洗浄処理ユニット３の内部を示す断面図、図４および図５は洗浄処理ユニットの洗浄処理部を示す断面図であり、図４は内側チャンバ２７を外側チャンバ２６の外部に出した状態（このような状態にある位置を「退避位置」と呼ぶこととする）、図５は外側チャンバ２６の内部に内側チャンバ２７を配置した状態（このような状態にある位置を「処理位置」と呼ぶこととする）を示している。
【００２１】
洗浄処理ユニット３の内部には、図３に示すように、洗浄処理部２０と、洗浄処理部２０の直下にキャリアＣを待機させるキャリア待機部３０と、キャリア待機部３０に待機されたキャリアＣ内の複数のウエハＷを押し上げて洗浄処理部２０に移動させ、かつ洗浄処理部２０の複数のウエハＷを保持してキャリア待機部３０のキャリアＣに収納させるためのウエハ移動機構４０とが設けられている。
【００２２】
ステージ１３上にはキャリアＣを載置するスライドステージ３２が配設されている。スライドステージ３２は、例えば、３段に構成されており、上方の２段をそれぞれキャリア待機部３０側にスライドさせることで、上段に載置されたキャリアＣをキャリア待機部３０におけるロータ２４の直下に搬入して待機させることが可能となっている。なお、図３に示すように、キャリア待機部３０上方のウエハ移動路の途中には、ウエハ移動路を挟んで前後に発光子および受光子が配置された複数対の光学センサーからなるウエハ検知部１１５が設けられており、このウエハ検知部１１５をウエハが通過することにより、ウエハＷの枚数確認および正規に保持されていないウエハ（いわゆるジャンプスロット）の有無の確認が行われる。
【００２３】
ウエハ移動機構４０は、ウエハＷを保持するウエハ保持部材４１と、鉛直に配置されウエハ保持部材４１を支持する支持棒４２と、支持棒４２を介してウエハ保持部材４１を昇降する昇降駆動部４３とを有している。昇降駆動部４３によりウエハ保持部材４１を昇降させることで、キャリア待機部３０にあるキャリアＣに収納された洗浄処理前のウエハＷを上方の洗浄処理部２０のロータ２４内に移動させ、またはロータ２４内の洗浄処理後のウエハＷをキャリア待機部３０にあるキャリアＣに移動させるようになっている。
【００２４】
洗浄処理部２０は、ウエハＷのエッチング処理後にレジストマスク、エッチング残渣であるポリマー層等を除去するものであり、鉛直に設けられた支持壁１８と、回転軸２３ａを水平にして支持壁１８に固定されたモータ２３と、モータ２３の回転軸２３ａに取り付けられたロータ２４と、モータ２３の回転軸２３ａを囲繞する円筒状の支持筒２５と、支持筒２５に支持され、ロータ２４を囲繞するように構成される外側チャンバ２６と、外側チャンバ２６の内側に配置された状態で薬液処理を行う内側チャンバ２７とを有している。
【００２５】
ロータ２４は、鉛直にされた複数（例えば２６枚）のウエハＷを水平方向に配列した状態で保持可能となっており、このロータ２４は、モータ２３によって回転軸２３ａを介して、係止部材７１ａ・７１ｂ（７１ｂは７１ａの背面に位置する）・７２ａ・７２ｂ（７２ｂは７２ａの背面に位置する）によって係止され、ウエハ保持部材８３ａ・８３ｂ（８３ｂは８３ａの背面に位置する）により保持された複数のウエハＷとともに回転されるようになっている。なお、係止部材７１ａ・７１ｂ・７２ａ・７２ｂは、所定の間隔をおいて配置された一対の円盤７０ａ・７０ｂに架設されている。
【００２６】
外側チャンバ２６は円筒状をなし、処理位置（図３の二点鎖線）と支持筒２５の外側の退避位置（図３の実線）との間で移動可能に構成されており、ウエハＷの搬入出時には図３に示すように退避位置に位置される。また、図４に示すように、外側チャンバ２６が処理位置にあり、内側チャンバ２７が退避位置にある際には、外側チャンバ２６と、モータ２３側の垂直壁２６ａと、先端側の垂直壁２６ｂとで処理空間５１が形成される（図４参照）。垂直壁２６ａは支持筒２５に取り付けられており、支持筒２５と回転軸２３ａとの間にはベアリング２８が設けられている。また、垂直壁２６ａと支持筒２５の先端部はラビリンスシール２９によりシールされており、モータ２３で発生するパーティクル等が処理空間５１に侵入することが防止されている。なお、支持筒２５のモータ２３側端部には外側チャンバ２６、内側チャンバ２７を係止する係止部材２５ａが設けられている。
【００２７】
内側チャンバ２７は外側チャンバ２６よりも径が小さい円筒状をなし、図５に示す処理位置と図３、図４に示す支持筒２５の外側の退避位置との間で移動可能に構成されており、ウエハＷの搬入出時には外側チャンバ２６とともに退避位置に位置される。また、図５に示すように内側チャンバ２７が処理位置にある際には、内側チャンバ２７と、垂直壁２６ａ・２６ｂとで処理空間５２が形成される。なお、処理空間５１および処理空間５２は、シール機構により密閉空間とされる。
【００２８】
外側チャンバ２６の上壁部には、多数の吐出口５３を有する２本（１本のみ図示）の吐出ノズル５４が水平方向に沿って取り付けられている。吐出ノズル５４からは、図示しない供給源から供給された純水、ＩＰＡ、各種薬液等の処理液や、Ｎ_２ガスが吐出可能となっている。
【００２９】
内側チャンバ２７の上壁部には、多数の吐出口５５を有する１本の吐出ノズル５６が水平方向に沿って取り付けられている。この吐出ノズル５６には、フィルタ１０１を介してダイヤフラムポンプ１０３が接続され、このダイヤフラムポンプ１０３には、図示しない供給源が接続されている。このフィルタ１０１は供給流体の圧力変動に対してダンパの機能を有しており、ダイヤフラムポンプ１０３からの吐出圧に脈動があっても、この脈動を吸収することができる。従って、供給源からの流体を吐出ノズル５６から均一に吐出することができ、ウエハＷの処理の均一性を維持することができる。特に、回転するウエハＷに脈動する処理液を供給すると、回転周期との関係でウエハＷに処理ムラが生じやすい。しかしながら、この装置にあっては、フィルタ１０１によって処理液を均一に吐出しているので、このような回転周期に起因する処理ムラをも防止することができる。
【００３０】
吐出ノズル５６からは、図示しない供給源から供給された各種薬液、純水、ＩＰＡ等の処理液が吐出可能となっている。これらの吐出ノズル５４・５６としては、例えば、ＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂製のものや、ステンレス製のものが好適に用いられる。
【００３１】
なお、内側チャンバ２７の上部内壁には、円盤７０ａ・７０ｂの対向面（ウエハＷに対向する面）を洗浄するための図示しない洗浄液吐出ノズルが配設されており、また、垂直壁２６ａ・２６ｂには、円盤７０ａ・７０ｂのそれぞれ垂直壁２６ａ・２６ｂと対向する面を洗浄するための処理液の吐出ノズル７４ａ・７４ｂが配設されている。これら洗浄液吐出ノズルと吐出ノズル７４ａ・７４ｂは、主に、種々の薬液処理後に純水で円盤７０ａ・７０ｂの洗浄を行う目的に使用され、乾燥を行うときにはＮ_２ガスが供給される。また、ノズル自体は処理流体を円錐状に吐出する円錐状ノズル、扇状に吐出する扇状ノズルのいずれであってもよい。
【００３２】
上記先端側の垂直壁２６ｂの下部には、図４の状態において処理空間５１から使用済みの薬液、純水、ＩＰＡを排出する第１の排液ポート６１が設けられており、第１の排液ポート６１の上方には図５の状態において処理空間５２から使用済みの薬液、純水、ＩＰＡを排出する第２の排液ポート６２が設けられている。また、第１の排液ポート６１および第２の排液ポート６２には、それぞれ第１の排液管６３および第２の排液管６４が接続されている。
【００３３】
また、垂直壁２６ｂの上部には、図４の状態において処理空間５１を排気する第１の排気ポート６５が設けられており、第１の排気ポート６５の下方には図５の状態において処理空間５２を排気する第２の排気ポート６６が設けられている。また、第１の排気ポート６５および第２の排気ポート６６には、それぞれ第１の排気管６７および第２の排気管６８が接続されている。
【００３４】
次に、処理液供給機構の一実施形態である吐出ノズル５４・５６について詳細に説明する。吐出ノズル５４・５６は共に同じ構造のものを用いることができることから、以下、吐出ノズル５４を例として説明することとする。
【００３５】
図６（ａ）は、吐出ノズル５４の一実施形態である吐出ノズル５４ａを示した斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）中の矢視ＡＡ図である。また、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＣＣ線断面図である。吐出ノズル５４ａの一表面には、吐出口５３ａが形成された部材９１が取り付けられており、１カ所の吐出口５３ａから吐出される処理液は、１枚のウエハＷの処理面にのみ当たるように設計されている。例えば、吐出ノズル５４ａは２６カ所の吐出口５３ａを有しているが、各吐出口５３ａは、処理面が一方を向くように所定の間隔で平行に保持された２６枚のウエハＷの１枚１枚に処理液を吐出する。なお、吐出ノズル５４ａの背面には、処理液供給管９２が配設されている。
【００３６】
図６（ｂ）に示すように、また、後に図８を参照しながら説明するように、吐出口５３ａから吐出される処理液は、鉛直方向（点線ＰＰ）と所定の角度θをもってウエハＷに吐出される。従って、図６（ａ）・（ｂ）に示すように、吐出ノズル５４ａに吐出口５３ａが形成された円柱形の部材９１を取り付ける際には、部材９１を取り付ける吐出ノズル５４ａの台座部分に、予め角度θの勾配を形成しておくと、部材９１の取り付けが容易となる。部材９１は、ねじ止め等の方法により固定することができる。
【００３７】
図６（ｃ）は部材９１の図示を省略し、かつ、図面簡略化のために角度θを無視して描かれている。図６（ｃ）に示すように、吐出ノズル５４ａの内部には、処理液の通路となる断面略四角形状のノズル内通路１５３が形成され、また、ノズル内通路１５３に連通し、部材９１が取り付けられる取付部９１ａが形成されている。
【００３８】
このように、ノズル内通路１５３の断面を略四角形状に形成し、吐出ノズル５４ａの長手方向に延在させることにより、後述する平面状吐出流の偏向の発生が防止されて平面状吐出流の平面度が保たれ、これによりウエハＷの表面全体に均一に処理液が当たって処理の均一性が保証され、しかもウエハＷに当たらない無駄な処理液をなくすことができる。これに対し、例えば、ノズル内通路の断面形状が円形であると、吐出口５３ａから吐出された平面状吐出流は次第に偏向しながら進行するため、処理の均一性は多少劣ったものとなる。
【００３９】
図６（ａ）・（ｂ）において、吐出口５３ａが千鳥状に配置されているのは、部材９１の大きさを考慮し、また、ウエハＷの保持間隔に対応させたものである。従って、部材９１の形状を変更することにより一列に配置することもできる。その場合には、吐出ノズル５４ａを細くすることが可能であるから、吐出ノズル５４ａの配置スペースが小さくなり、処理チャンバの小型化を図ることも可能となる。
【００４０】
なお、ウエハＷの保持間隔を長くすることによっても、吐出ノズル５４ａにおける吐出口５３ａの配置を一列とすることも可能であるが、その場合には、吐出ノズルは細くなる一方で長くなり、ウエハＷの保持スペースも増大することから、処理チャンバや処理装置の大型化を招くこととなる。
【００４１】
図７は、吐出ノズル５４の別の実施形態である吐出ノズル５４ｂを示す斜視図であるが、図７に示すように、吐出口５３ｂは、吐出ノズル５４ｂの基台９３表面に直接に、一体的に形成することもできる。この場合には、吐出口５３ｂを一列に配設することが容易であり、また、部材９１等の取り付けも必要でなく、形状をコンパクトなものとすることができる。
【００４２】
次に、上述した吐出ノズル５４ａを例に、処理液の吐出状態について説明する。図８は、吐出口５３ａから吐出される処理液の形態を示しており、図８（ａ）はウエハＷの処理面に垂直な方向から見た図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）中の矢視ＢＢ図であり、一例として、処理面が一方向を向いた４枚のウエハＷについて示されている。図８（ａ）に示すように、吐出口５３ａから処理液は、略平面状に所定の角度をもって広がりながら、ウエハＷの処理面に当たるように吐出され、ウエハＷの液処理が行われる。
【００４３】
略平面状に吐出された処理液（以下「平面状吐出流」という）９９は、当然に一定の厚みを有しており、図８（ｂ）中に示すように、ウエハＷに当たる前においては、厚みＴ１は、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度である。また、平面状吐出流９９が平面状ウエハＷに当たった部分の長さＴ２は、厚みＴ１よりも大きな値となり、厚みＴ１および角度θに依存して変化する。このように、平面状吐出流９９の各面は厳密には平行ではないが、以下の説明においては、略平行にあるものとして説明することとする。
【００４４】
なお、吐出口が幅広の場合には、吐出ノズルそのものが大型化する問題が生ずることから、吐出口を小さく形成して、しかも処理液が扇状に吐出される構造とすることが好ましい。
【００４５】
図８（ｂ）に示すように、このような平面状吐出流９９は、ウエハＷの略中心に当たるように所定の角度θで吐出されることが好ましい。平面状吐出流９９が所定の角度をもってウエハＷに当たる際には、その衝突部分の形状は略線状となることから、前述した「ウエハＷの略中心に当たる」状態とは、平面状吐出流９９がウエハＷの略中心を通る径方向に当たることを意味する。
【００４６】
例えば、図８（ａ）に示した点線で囲まれた領域Ｓにおいて、ウエハＷに処理液が直接に当てられることとなるが、この場合には、処理液を吐出している状態で、ウエハＷは所定の向きに回転していることから、ウエハＷにむらなく処理液が当てられることとなる。
【００４７】
ここで、図８（ａ）において、吐出口５３ａからの処理液の吐出角度φは、この図に示すように、ウエハＷの略中を通る直径をカバーするような角度が好ましい。この吐出角度φが図８（ｃ）に示すようにこれより小さいとウエハＷの周縁部に未処理部分ができてしまい、一方、図８（ｄ）に示すようにウエハＷの直径より大きくなると、無駄となる処理液ができてしまい、処理効率が低下する。
【００４８】
このように、処理液をウエハＷの面に対して所定の角度をもって吐出しているので、処理液がウエハＷの上部外縁部に当たって飛散することがほとんどなく、処理液を最も効率的にウエハＷへ当てることが可能となり、処理液の節減と処理時間の短縮が図られる。さらに、処理液は吐出勢いの強い状態でウエハＷに当たることから、ウエハＷの表面に付着したパーティクル等を効果的に除去することが可能となる。
【００４９】
なお、図８（ｂ）に示した平面状吐出流９９とウエハＷの処理面とがなす角θは、ウエハＷ間の距離に応じて変えることができる。例えば、ウエハＷ間の距離が長い場合には、角度θを大きくすることができるが、ウエハＷの保持スペースは処理液が均一に供給される範囲で小さくすべきことが好ましいことを考慮すると、例えば、直径８インチのウエハＷでは、その面間隔を３ｍｍ〜８ｍｍ程度として、角度θを０．８°〜１．３°程度とすることができる。
【００５０】
上述したように、平面状吐出流９９が所定角度でウエハＷに当たるように、吐出口５３ａはウエハＷの処理面から処理面に垂直な方向に所定距離Ｌ１ほど離れ、かつ、ウエハＷの径方向に外延した位置に配置される。従って、吐出口５３ａはウエハＷの厚み方向の外延上にはないことから、吐出ノズル５４ａが保持されたウエハＷの上方に設置され、吐出口５３ａから液垂れが生じても、ウエハＷに液跡が生ずることはない。
【００５１】
次に、図９（ａ）は、図６（ａ）に示す吐出ノズル５４ａを改良した吐出ノズル５４ｃを示すものである。この吐出ノズル５４ｃは、２６個の吐出口を有する吐出ノズル５４ａの両端部にさらに１個ずつのダミー吐出口５３ｃを設けたものである。これは次のような理由によるものである。すなわち、図９（ｃ）に示すように、図６（ａ）に示す吐出ノズル５４では、それぞれの吐出口５３ａから扇状の処理液を吐出すると、両サイドの吐出口から吐出された処理液が内側へ偏向する傾向があった。この現象は、処理液の供給圧が高い場合、換言すると吐出速度が速い場合に起こり、中央部の吐出流により発生する気流によって中央部と外縁部との間に気圧差を生じ、気圧の低い中央部に両サイドの吐出流が外側から押されるためと考えられ、こうして両サイドの吐出流の吐出方向が本来の方向からずれてしまい、吐出速度が速い場合には両サイドのウエハＷに処理ムラが生じやすいという問題があった。
【００５２】
この図９（ａ）に示す吐出ノズル５４ｃは、このような欠点を改良したものであって、ロータ２４に保持されたウエハＷのそれぞれに対応した吐出口５３ａの両側にさらに１つずつのダミー吐出口５３ｃを設けている。そして、図９（ｂ）に示すように、このダミー吐出口５３ｃからの吐出流を偏向させることによって、処理されるウエハＷに対応した吐出口５３ａからの吐出流の偏向を防止するようにしている。
【００５３】
次に、図１０（ａ）は、図６（ａ）に示した吐出ノズル５４ａを改良したもう一つの吐出ノズル５４ｄ・５４ｄ´を示すものである。この吐出ノズル５４ｄ・５４ｄ´は、１列１３個の吐出口５３ａを２列有する吐出ノズル５４ａを、その列ごとに分けて、１３個ずつの吐出ノズル５３ａを有する２つの吐出ノズル５４ｄ・５４ｄ´としたものである。一方の吐出ノズル５４ｄは奇数番目のウエハＷに、他方の吐出ノズル５４ｄ´は偶数番目のウエハＷに、処理液を吐出する。この吐出ノズル５４ｄ・５４ｄ´は、ウエハＷの中心に対して周方向に角度μだけ離間して配置されている。このようにすることによって、一方の吐出ノズル５４ｄに関しては、隣接する吐出口５３ａの間隔、換言すると、隣接する吐出流１１１の間隔が図６（ａ）または図９（ａ）での隣接する平面状吐出流９９の間隔の２倍になっているので、中央部に大きな気流が発生し難く、これにより中央部と外縁部との気圧差も小さくなる。このような状態は他方の吐出ノズル５４ｄ´についても同様であり、こうして、先に図９（ｃ）に示した両サイドの吐出口５３ａからの平面状吐出流９９の中央部への引き寄せを防止することができ、処理の均一化を図ることができる。
【００５４】
次に、吐出ノズルの処理チャンバ内での好適な配設位置について説明するが、以下の形態は、内側チャンバ２７と吐出ノズル５６、外側チャンバ２６と吐出ノズル５４との関係について適用することができる。
【００５５】
図１１は、吐出ノズル８１ａ〜８１ｃの配設位置の一形態を示す断面図および正面図であり、断面図では吐出ノズル８１ａ〜８１ｃは図示されていない。図１１に示された３本の吐出ノズル８１ａ〜８１ｃの配設位置は、図１１に示す位置に限定されるものではなく、また、例えば、吐出ノズル８１ａとして前述した処理液を略平面状に吐出する吐出ノズル５４ａを、吐出ノズル８１ｂ・８１ｃとして処理液が円錐状に吐出される吐出ノズルを配設することもできる。
【００５６】
チャンバ８２の胴部下側には、処理液を確実に排出するために勾配が設けられている。この傾斜角δは、水平方向に対して３°以上、好ましくは５°以上とすることが好ましい。一方、傾斜角δが大きい場合には、チャンバ８２が大型化することから、傾斜角δは１０°以下とすることが好ましい。なお、チャンバ８２では胴部上側にも勾配が形成されているが、この上側の勾配は必ずしも必要なものではない。
【００５７】
吐出ノズル８１ａ〜８１ｃは、ウエハＷの上方外延範囲外かつ水平位置より上方の範囲に配設されている。「ウエハＷの上方外延範囲外に吐出ノズル８１ａ〜８１ｃが配設される」状態とは、吐出ノズル８１ａ〜８１ｃを下方に降ろした場合でも吐出ノズル８１ａ〜８１ｃがウエハＷと接触しないことを意味する。また、「吐出ノズル８１がウエハＷの水平位置より上方にある」とは、チャンバ８２内の所定位置に保持されたウエハＷの中心を通る水平面（図１１の二点鎖線ＨＨ）より上方にあるということを意味する。
【００５８】
このような位置に吐出ノズル８１ａ〜８１ｃを配置することにより、吐出ノズル８１ａ〜８１ｃに付着した処理液の液垂れ等が生じても、ウエハＷに付着することがない。つまり、各種の処理液の吐出後の乾燥処理時等に、吐出ノズル８１ａ〜８１ｃから落ちてきた液滴がウエハＷに再付着して、ウエハＷに部分的な液跡が発生することが回避される。
【００５９】
なお、ウエハＷは、処理液が吐出される液処理時とその後の乾燥処理時等には、回転処理されることから、チャンバ８２内の処理空間では、ウエハＷの回転方向に気流が生ずることとなる。特に、乾燥を行う場合には、吐出ノズル８１ａ〜８１ｃに処理液が付着していた場合には、生じた気流によって付着液が飛散し、ウエハＷに液跡が生ずる場合があり、製品の不良の発生を引き起こしかねない。
【００６０】
このような問題を解決するため、例えば、図１１中矢印Ｒで示される反時計回りにウエハＷが回転する場合には、ウエハＷの回転によって生ずる気流の風下に当たる側に配設されることとなる吐出ノズル８１ａについては、ウエハＷの上方外延範囲外かつ水平位置より上方の範囲に配設することにより、液垂れによってウエハＷに液跡が生ずることが回避される。
【００６１】
例えば、図１１では、吐出ノズル８１ａは二点鎖線ＨＨとのなす角が約４５°の位置に、吐出ノズル８１ｂは二点鎖線ＨＨとのなす角が約３０°の位置に配置されているが、このような角度はチャンバ８２の胴部の内径と処理するウエハＷの外径、および吐出ノズル８１ａ・８１ｂの形状によって変化するから、吐出ノズル８１を二点鎖線ＨＨとのなす角が約６０°といった高い位置に配設することもできる。
【００６２】
一方、ウエハＷの回転によって生ずる気流の風上側に配設されることとなる吐出ノズル、例えば、図１１中の吐出ノズル８１ｃについては、二点鎖線ＨＨとのなす角が約３０°以下の水平位置に近い低い位置に配設し、たとえ吐出ノズル８１ｃに付着していた処理液が気流に乗ってウエハＷに近づくように飛ばされても、ウエハＷに付着することなく下方へ落ちるように設定することが好ましい。
【００６３】
ところで、吐出ノズルは、上述した吐出ノズル８１ａ〜８１ｃのように水平位置より上方に好適に設けられるが、上方より流れてくる、或いは降ってくる処理液を再度噴き上げない程度の位置なら、吐出ノズル８１ｄのように、水平位置よりも若干下方の領域、例えば、二点鎖線ＨＨとのなす角が約１０°以内の範囲に配設することもできる。
【００６４】
上述した図１１に示した各種ノズルの配置を用いた場合の処理シーケンスの例として、薬液処理、ＩＰＡ洗浄、純水リンス処理、乾燥をこの順序で行うことを考えると、薬液およびＩＰＡを使用するときは、略平面状に処理液を吐出する吐出ノズル８１ａを用い、純水を使用するときは、円錐状に処理液が吐出される吐出ノズル８１ｂ・８１ｃを使用すると、処理液の消費量を抑えて、効率よく短時間で処理を終了することができる。なお、吐出ノズル８１ｂ・８１ｃとして、略平面状に処理液を吐出する吐出ノズルを用いることもできる。なお、上述のような吐出ノズルの周方向位置は、外側チャンバ２６と内側チャンバ２７からなる処理チャンバでは、主に外側チャンバ２６で問題となり、内側チャンバ２７では問題とはならない。これは、内側チャンバ２７では乾燥処理を行わないので、処理液の吐出口からの滴りを問題にしなくてもよいからである。
【００６５】
上述した実施形態は、複数のウエハＷをその処理面が一方の向きに揃うように保持された場合で、平面状吐出液を所定角度でウエハＷの略中心に当てる液処理に関してのものであるが、平面状吐出液の面がウエハＷの処理面と略平行となるように、処理液を吐出することもできる。
【００６６】
図１２の平面図（ａ）および正面図（ｂ）に示す吐出ノズル５４ｃは、前述した吐出ノズル５４ａに取り付けられた部材９１を使用しているが、部材９１が取り付けられている台座部分に傾斜部が形成されていない構造を有している。部材９１には吐出口５３ａが形成されており、吐出ノズル５４ａの場合と同様に、吐出口５３ａからは平面状吐出流９９が吐出される。なお、図１２（ａ）では、一方の列の部材９１と他列の部材９１の突出高さを変えて示してあるが、この高さは同じであってもよいし、図のように異ならしめてもよい。
【００６７】
ウエハＷの処理面と略平行に吐出される平面状吐出流９９をウエハＷの処理面に効率的に当てるためには、先に示した図８（ａ）・（ｂ）と同様に記した図１３（ａ）・（ｂ）に示すように、ウエハＷの処理面と吐出口５３ａの水平方向の距離Ｌ１は、ウエハＷに当たる部分における平面状吐出流９９の厚みを考慮して、ウエハＷの側面に当たる平面状吐出流９９が多くならず、一方、ウエハＷに当たらずにそのまま下方へ落ちて排出される平面状吐出流９９もまた多くならないように、適切な値に設定すればよい。
【００６８】
平面状吐出流９９がウエハＷの処理面に近接して吐出された場合には、静電的な力等によって平面状吐出流９９がウエハＷに引き寄せられてウエハＷの処理面を濡らし、また、平面状吐出流９９は、ウエハＷの回転によって生ずる処理液の複雑な流れと衝突する。こうして、使用される処理液の利用効率は、前述したように、平面状吐出流９９を所定の角度を設けてウエハＷに当てる場合と比較しても大きく低下はせず、従来のように円錐形に処理液を吐出した場合と比較して、大きく向上する。
【００６９】
上述したように、平面状吐出流９９をその平面がウエハＷの処理面と略平行となるように吐出する場合には、ウエハＷをその処理面が所定間隔で略平行に対向するように保持して液処理を行うことも可能である。この場合、２枚のウエハＷに対して１カ所の吐出口が形成されていればよいため、吐出ノズルのコンパクト化が図られる。また、ウエハＷ間の距離をウエハＷどうしの衝突等が起こらない範囲で近接させることも可能であり、処理チャンバの小型化も図られる。
【００７０】
図１４（ａ）、（ｂ）は、２枚のウエハＷと１カ所の吐出口５３ａとの位置関係および平面状吐出流９９の吐出形態を示す説明図であり、図１４（ａ）は、ウエハＷの処理面に垂直な方向から見た図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）中の矢視ＤＤ図である。吐出口５３ａは２枚のウエハＷ間の中間上空に配置している。また、平面状吐出流９９が、２枚のウエハＷの処理面の両方に当たるように、ウエハＷの処理面と一定の角度βをもって吐出されるように、吐出口５３ａの角度が調整されている。
【００７１】
この場合でも、処理液がウエハ処理面に近接して吐出されているために、静電的な力等によって処理液がウエハＷに引き寄せられてウエハＷの処理面を濡らし、また、ウエハＷの回転によって生ずる処理液の複雑な流れと衝突するため、２枚のウエハＷの処理面が同時に液処理される。その一方で、ウエハＷの側面に当たる処理液が少ないために、処理液の利用効率の向上が図られる。なお、２枚のウエハＷ間の距離が近接している場合には、平面状吐出流９９の平面がウエハＷの処理面と略平行となるように、ウエハＷ間に吐出することも可能である。
【００７２】
さて、上述した種々の実施の形態において、吐出される処理液の電気抵抗が高い場合、例えば、洗浄用の純水を処理液として用いた場合には、静電気の発生により、場合によってはウエハＷが破損するときがある。そこで、例えば、処理液に二酸化炭素（ＣＯ_２）を溶解して、このような破損が起こらない程度に静電気の発生を抑制することが好ましい。
【００７３】
ＣＯ_２の溶解方法としては、逆浸透膜を用いる方法もあるが、処理液を送るために用いられるタービン型ポンプ等の昇圧ポンプに直接に送り込み、ポンプの昇圧動作を利用して、ポンプ内で攪拌、混合する方法を用いると、逆浸透膜を用いなくともよく、装置コスト、ランニングコストを安価なものとすることができる。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明が上記実施の形態に限定されるものでないことはいうまでもなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、外側チャンバ２６および内側チャンバ２７の２つの処理チャンバを用いて液処理を行う場合について説明したが、チャンバは１つであってもよいし、３つ以上あってもよい。また、上記実施の形態では本発明を洗浄処理に適用した場合について示したが、これに限らず、所定の塗布液を塗布する塗布処理等の他の液処理等に適用することも可能である。さらに、半導体ウエハに適用した場合について示したが、これに限らず、液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板等、他の基板の処理にも適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、処理チャンバ内に所定間隔で処理面を略平行として保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に所定の処理液を供給して液処理を行う際に、１枚の基板に対して処理液を略平面状に吐出する処理液吐出口が１カ所ずつ形成されるようにし、かつ略平面状の処理液が、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出されるので、従来基板側面に当たって無駄に排出されていた処理液の量を低減し、少量、短時間の液処理で、効率的に基板表面のコンタミネーションを除去しつつ、基板全体にわたって均一な液処理を行うことが可能となる。これにより、本発明は、液処理に係る材料コスト、ランニングコストの両方の処理コストが低減されるという顕著な効果を奏する。また、基板の処理面を対向させて処理する場合には、吐出ノズル（処理液供給機構）に形成される吐出口の数を半減させ、よりコンパクトなものとすることができ、吐出ノズル自体の製造コストの低減と、処理チャンバのスペースユーティリティの向上が図られる。さらに基板間の距離を短縮して、処理チャンバを小型化し、液処理装置そのものの小型化が図られる等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る洗浄処理装置を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係る洗浄処理装置を示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る洗浄処理ユニットを示す断面図。
【図４】図３に示した洗浄処理ユニットにおいて、内側チャンバを外側チャンバの外部に出した状態を示す断面図。
【図５】図３に示した洗浄処理ユニットにおいて、外側チャンバの内部に内側チャンバを配置した状態を示す断面図。
【図６】（ａ）は吐出ノズルの一実施形態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）中の矢視ＡＡ図、（ｃ）は（ｂ）中のＣＣ線断面図。
【図７】吐出ノズルの別の実施形態を示す斜視図。
【図８】吐出口から吐出される処理液の形態を示した説明図であり、（ａ）はウエハの処理面に垂直な方向から見た図、（ｂ）は（ａ）中の矢視ＢＢ図、（ｃ）はウエハの処理面に垂直な方向から見た別の図、（ｄ）はウエハの処理面に垂直な方向から見たさらに別の図。
【図９】吐出ノズルのさらに別の実施形態を示す説明図であり、（ａ）は吐出ノズルの斜視図、（ｂ）は処理液の吐出流を示した説明図、（ｃ）は図６（ａ）記載の吐出ノズルを用いた場合の処理液の吐出流を示した説明図。
【図１０】吐出ノズルのさらに別の実施形態を示す説明図であり、（ａ）は吐出ノズルの斜視図、（ｂ）は吐出ノズル配置位置を示した説明図。
【図１１】吐出ノズルの配設位置の一実施形態を示す断面図および正面図。
【図１２】吐出ノズルのさらに別の実施形態を示す平面図および正面図。
【図１３】吐出口から吐出される処理液の別の形態を示した説明図であり、（ａ）はウエハの処理面に垂直な方向から見た図、（ｂ）は（ａ）中の矢視ＢＢ図。
【図１４】２枚のウエハと１カ所の吐出口との位置関係および吐出液の吐出形態を示す説明図であり、（ａ）はウエハの処理面に垂直な方向から見た図、（ｂ）は（ａ）中の矢視ＤＤ図。
【符号の説明】
１；洗浄処理装置
２；イン・アウトポート
３；洗浄処理ユニット
２０；洗浄処理部
２６；外側チャンバ
２７；内側チャンバ
５３・５３ａ・５３ｂ；吐出口
５４・５４ａ〜５４ｃ；吐出ノズル
８１ａ〜８１ｄ；吐出ノズル
８２；チャンバ
９１；部材
９２；処理液供給管
９３；基台
９９；略平面状に吐出された処理液（平面状吐出流）
Ｗ；半導体ウエハ（基板）

Claims

処理チャンバ内に所定間隔で処理面を略平行として保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
１枚の基板に対して処理液を略平面状に吐出する処理液吐出口が１カ所ずつ形成された処理液供給機構を具備し、前記処理液吐出口は、前記略平面状の処理液が、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出されるように構成されていることを特徴とする液処理装置。
前記処理液供給機構は、複数の前記処理液吐出口が長手方向に形成されたノズルを有し、
前記ノズルの内部には、長手方向に延在し、処理液が流れ、前記処理液吐出口へ処理液を導入する処理液通路が形成され、
前記処理液通路の長手方向に垂直な断面の形状が略四角形であることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
処理チャンバ内に所定間隔で処理面を略平行として保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に、所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
１枚の基板に対して処理液を略平面状に吐出する基板の枚数と同数の処理液吐出口と、
基板の配列方向の両端に位置する処理液吐出口のさらに外側に１カ所ずつ設けられた偏向防止用吐出口と、
を有する処理液供給機構を具備し、前記処理液吐出口は、前記略平面状の処理液が、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出されるように構成されていることを特徴とする液処理装置。
処理チャンバ内に処理面が所定間隔で略平行に対向するように保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に、所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
処理面が対向している２枚の基板の各組に対して、前記処理液を略平面状に吐出する処理液吐出口が１カ所ずつ形成された処理液供給機構を具備し、前記処理液吐出口は、前記略平面状の処理液が、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出されるように構成されていることを特徴とする液処理装置。
前記処理液吐出口が、前記基板の処理面から当該処理面に垂直な方向に所定距離離れ、かつ、前記基板の径方向に外延した位置に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記処理液の吐出形状が略扇形であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記処理液供給機構は、表面に所定の角度で形成された台座部分に前記処理液吐出口が形成された部材を取り付けてなるノズルを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記処理液供給機構は、表面に複数の前記処理液吐出口が一体的に形成されたノズルを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記処理液供給機構が、前記基板の上方外延範囲外かつ水平位置より上方に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記処理チャンバの下側内面に、水平方向とのなす角が５°以上となる勾配が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の液処理装置。
所定の処理液を略平面状に吐出する複数の処理液吐出口が形成された処理液供給機構を用い、処理チャンバ内に所定間隔で処理面を略平行として保持された複数の基板を回転させながら、これら基板に前記処理液を供給する液処理方法であって、
複数の基板の各々を、前記各処理液吐出口に対応するように配置し、前記略平面状の処理液を、前記基板面の略中心に当たるように所定の角度で吐出させることを特徴とする液処理方法。