JP4849958B2

JP4849958B2 - 基板処理ユニットおよび基板処理方法

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Publication number: JP4849958B2
Application number: JP2006146622A
Authority: JP
Inventors: 藤規宏伊
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: JP2007317927A

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板に処理液を供給して処理する基板処理ユニットおよび基板処理方法に関し、とりわけ、基板を収納するチャンバーに処理液供給管を介して複数の種類の処理液を供給するような基板処理ユニットおよび基板処理方法に関する。

例えば半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエハ（以下、単にウエハともいう。）を薬液、純水等によって洗浄する工程が行われる。従来より、ウエハに処理液を供給して処理する基板洗浄ユニットとして、ウエハを収納するチャンバーを備え、このチャンバーの上流側および下流側に処理液供給管および処理液排出管がそれぞれ接続され、処理液供給管にはチャンバーに薬液、純水等を供給するための各種供給部が接続されたものが用いられている。

従来の基板洗浄ユニットにおいては、チャンバーに収納されたウエハに対して薬液処理および洗浄処理を行う際に、最初に酸性薬液を用いてウエハ表面の処理を行い、その後純水により洗浄を行い、次にアルカリ性薬液を用いてウエハ表面の更なる処理を行い、再び純水により洗浄を行うような方法が用いられる場合がある。このように、基板の処理液として複数の種類の薬液が用いられる場合には、各種薬液をウエハに供給した後に、処理液供給管および処理液排出管から残留薬液を除去する必要がある。なぜならば、処理液供給管や処理液排出管に薬液が残留した場合には、次の工程において他の薬液をこれらの処理液供給管や処理液排出管に送ったときに他の薬液が管内に残留した薬液と反応して析出物が発生したり、洗浄用の純水を管内に送ったときに管内に残留した薬液がこの純水に混じってしまいウエハに対する洗浄処理を確実に行うことができなかったりするという問題が生じるからである。

処理液供給管や処理液排出管から薬液を除去する方法としては、例えば、これらの管に接続されたドレン管に吸引エジェクタを設置し、この吸引エジェクタによって処理液供給管や処理液排出管内に残留した薬液を吸引して除去する方法が知られている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００４−３０４１３８号公報

しかしながら、吸引エジェクタにより処理液供給管や処理液排出管内に残留した薬液を吸引して除去する方法を用いた場合であっても、管内の薬液を完全に除去することはできないという問題がある。具体的には、薬液処理後に管内に薬液の液滴が残留した場合には、上述のような吸引方法ではこの液滴を全て吸引することができず、一部の液滴が管内に残ってしまうおそれがある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、処理液供給管を介してチャンバーに処理液を供給した後に、この処理液供給管から処理液の液滴を除去することができる基板処理ユニットおよび基板処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、基板に処理液を供給して処理する基板処理ユニットであって、基板を内部で処理するチャンバーと、前記チャンバーの上流側に接続された処理液供給管と、前記処理液供給管に第１の処理液を供給するために接続された第１処理液供給管と、前記処理液供給管に第２の処理液を供給するために接続された第２処理液供給管と、前記処理液供給管に接続されたドレン管と、前記処理液供給管におけるチャンバーとドレン管との間に介設された供給側ガス供給弁と、供給側ガス供給弁にガスを送る供給側ガス供給管と、前記処理液供給管の上流側端部、前記第１処理液供給管、前記第２処理液供給管および前記ドレン管を互いに接続し、前記処理液供給管に対する前記第１処理液供給管、前記第２処理液供給管または前記ドレン管の連通状態の切り換えを行う切換部と、前記切換部を制御する制御機構と、を備え、前記ドレン管は、前記切換部において最上流端側に接続されており、前記制御機構は、前記供給側ガス供給管により前記供給側ガス供給弁を介して前記処理液供給管にガスを送る際に、前記処理液供給管に対して前記ドレン管を連通させるよう前記切換部の制御を行うようになっており、前記供給側ガス供給管により前記供給側ガス供給弁を介して前記処理液供給管に送られたガスは、前記処理液供給管における前記供給側ガス供給弁の下流側および上流側の両方に送られるようになっていることを特徴とする基板処理ユニットである。

このような基板処理ユニットによれば、処理液供給管を介して第１処理液供給管または第２処理液供給管からそれぞれ第１の処理液または第２の処理液をチャンバー内に送ったあと、供給側ガス供給管からガスを処理液供給管に供給してこの処理液供給管内に残留する第１の処理液または第２の処理液を当該ガスで押し出すことによって、処理液供給管から第１の処理液または第２の処理液の残留液滴を除去することができるようになる。

上記の基板処理ユニットにおいては、前記チャンバーの下流側に接続された処理液排出管と、前記処理液排出管に介設された排出側ガス供給弁と、排出側ガス供給弁にガスを送る排出側ガス供給管と、を更に備えたことが好ましい。このような基板処理ユニットにおいては、前記排出側ガス供給弁は、前記排出側ガス供給管から送られたガスを前記処理液排出管の下流側のみに送るよう構成された三方弁であることが更に好ましい。

このような基板処理ユニットによれば、処理液排出管を介してチャンバーから第１の処理液または第２の処理液を排出したあと、排出側ガス供給管からガスを処理液排出管に供給してこの処理液排出管内に残留する第１の処理液または第２の処理液を当該ガスで押し出すことによって、処理液排出管から第１の処理液または第２の処理液の残留液滴を除去することができるようになる。

本発明は、基板に処理液を供給して処理する基板処理方法であって、基板をチャンバー内に収納する工程と、第１処理液供給管、前記チャンバーに接続された処理液供給管、ならびにこれらの第１処理液供給管および処理液供給管を接続する切換部をそれぞれ介して第１の処理液をチャンバーに送る工程と、前記処理液供給管にガスを送り、このガスにより前記処理液供給管内の第１の処理液を除去する工程と、第２処理液供給管、前記処理液供給管、ならびにこれらの第２処理液供給管および処理液供給管を接続する切換部をそれぞれ介して第２の処理液をチャンバーに送る工程と、前記処理液供給管にガスを送り、このガスにより前記処理液供給管内の第２の処理液を除去する工程と、を備え、前記処理液供給管に送られたガスはこの処理液供給管の上流側端部に接続された前記切換部を介して当該切換部の最上流端側に接続されたドレン管に送られるようになっており、前記処理液供給管には当該処理液供給管に介設された供給側ガス供給弁を介して供給側ガス供給管からガスが送られるようになっており、前記処理液供給管に送られたガスは、前記処理液供給管における前記供給側ガス供給弁の下流側および上流側の両方に送られるようになっていることを特徴とする基板処理方法である。

本発明の基板処理方法においては、前記処理液供給管内の第１の処理液を除去した後、この処理液供給管内に第２の処理液を送る前に、当該処理液供給管内に水を供給し、その後この処理液供給管にガスを送り、このガスにより前記処理液供給管内の水を除去することが好ましい。

本発明の基板処理方法においては、前記処理液供給管内の第２の処理液を除去した後、当該処理液供給管内に水を供給し、その後この処理液供給管にガスを送り、このガスにより前記処理液供給管内の水を除去することが好ましい。

上記の基板処理方法においては、前記チャンバーに送られた第１の処理液および第２の処理液はこのチャンバーに接続された処理液排出管から排出されるようになっており、前記処理液排出管を介して第１の処理液をチャンバーから排出した後、当該処理液排出管にガスを送り、このガスにより前記処理液排出管内の第１の処理液を除去する工程と、前記処理液排出管を介して第２の処理液をチャンバーから排出した後、当該処理液排出管にガスを送り、このガスにより前記処理液排出管内の第２の処理液を除去する工程と、を更に備えたことが好ましい。

本発明の基板処理ユニットおよび基板処理方法によれば、処理液供給管を介してチャンバーに処理液を供給した後に、この処理液供給管から処理液の液滴を除去することができる。

〔第１の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態における基板処理ユニットの全体的な構成を示す概略構成図である。本実施の形態の基板処理ユニットにおいては、処理されるべき基板として、半導体ウエハＷ（以下、単にウエハＷともいう。）が用いられるが、ＬＣＤ用ガラス基板等、他のものが用いられてもよい。

本実施の形態における基板処理ユニットは、ウエハＷに対して薬液処理、洗浄処理および乾燥処理からなる一連の処理を行うものであり、図１に示すように、ウエハＷを内部で処理するチャンバー１０を備えている。チャンバー１０は、ウエハＷを収納する密閉構造のアウターチャンバー１１と、このアウターチャンバー１１の内部に設けられ、ウエハＷを略水平に支持して回転させるスピンチャック１３とを備えている。このスピンチャック１３は、スピンチャック回転駆動機構（図示せず）により回転させられるようになっている。また、このチャンバー１０は、スピンチャック１３に支持されたウエハＷの上面に酸性薬液、アルカリ性薬液等の処理液や洗浄水、Ｎ_２（窒素）ガス等を供給するノズルアーム１４を有している。また、アウターチャンバー１１の内部には、ウエハＷに供給された処理液を受けるためのインナーカップ１２が設けられている。このインナーカップ１２は、スピンチャック１３を囲むように形成されている。また、チャンバー１０にはインナーカップ１２を昇降させるためのインナーカップ昇降機構（図示せず）が設けられており、このインナーカップ昇降機構によりインナーカップ１２をスピンチャック１３に支持されたウエハＷを囲む上昇位置とウエハＷより下方の下降位置との間で昇降させることができるようになっている。さらに、アウターチャンバー１１の底面にはドレン管１５が接続されており、このドレン管１５によりウエハＷの洗浄水等がドレンされるようになっている。

ノズルアーム１４は、図示しないノズルアーム駆動機構により、スピンチャック１３に支持されたウエハＷの中心の真上にノズルがあるような位置（図１の実線位置）と、ウエハＷの外方にノズルがあるような位置（図１の点線位置）との間で移動自在となっている。このノズルアーム１４には中間処理液供給管２０が接続されており、この中間処理液供給管２０から処理液等がノズルアーム１４に送られるようになっている。また、スピンチャック１３を貫通して中間処理液供給管２１が配設されており、この中間処理液供給管２１から、スピンチャック１３に支持されたウエハＷの下面に処理液等が供給されるようになっている。中間処理液供給管２０および中間処理液供給管２１は各々の上流側端部で合流し、合流箇所から更に上流側に中間処理液供給管２２が延びている。

中間処理液供給管２０，２１にはそれぞれフローメーター（ＦＭ）２０ａ，２１ａおよびマニュアルバルブ（ＭＶ）２０ｂ，２１ｂが介設されている。フローメーター２０ａ，２１ａは、それぞれ各中間処理液供給管２０，２１に流れる処理液や純水等の流量を測定するためのものである。また、マニュアルバルブ２０ｂ，２１ｂは手動で操作可能となっており、それぞれ各中間処理液供給管２０，２１に流れる処理液や純水等の流量を調整するために用いられる。

また、ノズルアーム１４に接続された中間処理液供給管２０の途中部分に、イソプロピルアルコール供給管６１が接続されており、このイソプロピルアルコール供給管６１の上流側端部にはイソプロピルアルコール供給部６０が設けられている。このイソプロピルアルコール供給部６０により供給されるイソプロピルアルコールは、ウエハＷの乾燥のために用いられるようになっている。図１に示すように、イソプロピルアルコール供給管６１にはマニュアルバルブ（ＭＶ）６１ａ、フローメーター（ＦＭ）６１ｂおよびエアオペバルブ（ＡＶ）６１ｃが介設されている。マニュアルバルブ６１ａおよびフローメーター６１ｂの構成は、それぞれ、前述のマニュアルバルブ２０ｂ，２１ｂおよびフローメーター２０ａ，２１ａと同様のものとなっている。エアオペバルブ６１ｃは、コンプレッサ（図示せず）等から送られる空気によりその開閉が操作されるものであり、イソプロピルアルコール供給管６１における流体の流れを遮断するために用いられる。

中間処理液供給管２２の上流側端部には、複数のエアオペバルブからなる供給切換部２６が設けられている。この供給切換部２６の各エアオペバルブには酸性薬液供給管３１、アルカリ性薬液供給管４１、純水供給管５１および最上流端側にドレン管２７がそれぞれ接続されている。ここで、供給切換部２６の各エアオペバルブの開閉をそれぞれ制御することにより、中間処理液供給管２２に対する酸性薬液供給管３１、アルカリ性薬液供給管４１、純水供給管５１またはドレン管２７の連通状態の切り換えを行うことができるようになっている。

酸性薬液供給管３１の上流側端部には、２つのエアオペバルブからなる酸性薬液切換部３２が設けられている。この酸性薬液切換部３２の２つエアオペバルブのうち一方のエアオペバルブには酸性薬液供給部３０が接続されており、他方のエアオペバルブには酸性薬液戻し管７９（後述）が接続されている。酸性薬液供給部３０は、薄いフッ酸溶液（ＤＨＦ）等の酸性薬液を供給するためのものである。酸性薬液切換部３２により、酸性薬液供給部３０または酸性薬液戻し管７９から酸性薬液が選択的に酸性薬液供給管３１に送られるようになっている。

アルカリ性薬液供給管４１の上流側端部にはアルカリ性薬液供給部４０が設けられている。このアルカリ性薬液供給部４０は、例えばアンモニア水と過酸化水素水の混合液（ＳＣＩ）等のアルカリ性薬液を供給するためのものである。

純水供給管５１の上流側端部には純水供給部５０が設けられている。この純水供給部５０は洗浄用の純水を供給するためのものである。

酸性薬液供給管３１、アルカリ性薬液供給管４１および純水供給管５１にはそれぞれマニュアルバルブ３１ａ、４１ａ、５１ａが介設されている。これらのマニュアルバルブ３１ａ、４１ａ、５１ａの構成は、それぞれ、前述のマニュアルバルブ２０ｂ，２１ｂと同様のものとなっている。

中間処理液供給管２２において、各中間処理液供給管２０，２１への分岐箇所と供給切換部２６との間に供給側ガス供給弁（例えば、三方弁）２５が介設されている。この供給側ガス供給弁２５における一つの弁にはガス供給管８１が接続されており、ガス供給管８１の上流側端部には供給側ガス供給部８０が設置されている。供給側ガス供給部８０は、ガス、例えばＮ_２ガスを供給するためのものである。また、供給側ガス供給弁２５は、供給側ガス供給部８０から送られたガスを、中間処理液供給管２２の下流側および上流側の両方に送るよう構成されている。なお、供給側ガス供給弁２５として、中間処理液供給管２２の下流側のみ、または上流側のみに送るもの、あるいは下流側および上流側の両方に選択的に送るような切換弁を用いてもよい。このことにより、中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側または上流側にある酸性薬液を重点的に除去することができるようになる。

一方、インナーカップ１２には、このインナーカップ１２内の処理液や水を排出するための処理液排出管７０が接続されている。処理液排出管７０の下流側端部には、複数のエアオペバルブからなる排出切換部７１が設けられている。この排出切換部７１の各エアオペバルブには酸性薬液回収管７２、酸性薬液ドレン管７３、アルカリ薬液ドレン管７４およびイソプロピルアルコールドレン管７５がそれぞれ接続されている。ここで、排出切換部７１の各エアオペバルブの開閉をそれぞれ制御することにより、処理液排出管７０に対する酸性薬液回収管７２、酸性薬液ドレン管７３、アルカリ薬液ドレン管７４またはイソプロピルアルコールドレン管７５の連通状態の切り換えを行うことができるようになっている。

酸性薬液回収管７２の下流側には酸性薬液回収槽７６が設けられている。この酸性薬液回収槽７６は、チャンバー１０から排出された酸性薬液を回収して再利用するために用いられる。図１に示すように、酸性薬液回収槽７６には排気管７８が設けられており、この酸性薬液回収槽７６に貯留された酸性薬液の一部が蒸発して生成された酸性ガスを当該排気管７８により排気するようになっている。また、酸性薬液回収槽７６には酸性薬液戻し管７９が接続されており、この酸性薬液戻し管７９には酸性薬液戻しポンプ７７が介設されている。酸性薬液戻しポンプ７７は、酸性薬液回収槽７６に貯留された酸性薬液を酸性薬液切換部３２に戻すようになっている。

酸性薬液ドレン管７３、アルカリ薬液ドレン管７４およびイソプロピルアルコールドレン管７５は、各々、チャンバー１０から排出された酸性薬液、アルカリ性薬液およびイソプロピルアルコールのドレンを行うために用いられるようになっている。

また、図１に示すように、中間処理液供給管２２には供給側ガス供給弁２５が介設されており、この供給側ガス供給弁２５にはガス供給管８１を介して当該供給側ガス供給弁２５にガスを送る供給側ガス供給部８０が取り付けられている。同様に、処理液排出管７０には排出側ガス供給弁（例えば三方弁）９２が介設されており、この排出側ガス供給弁９２にはガス供給管９１を介して当該排出側ガス供給弁９２にガスを送る排出側ガス供給部９０が取り付けられている。

さらに、図１に示すように、基板処理ユニットには制御機構（ＣＰＵ）９５が設けられている。この制御機構９５は、プログラム媒体に記憶されたプログラムに基づいて、コントローラーの信号により、各マニュアルバルブ２０ｂ、２１ｂ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ａ、各エアオペバルブ３２、６１ｃ、供給切換部２６、排出切換部７１、供給側ガス供給弁２５、排出側ガス供給弁９２、ノズルアーム駆動機構、インナーカップ昇降機構、スピンチャック回転駆動機構等の制御を行うようになっている。

次に、このような実施の形態からなる基板処理ユニットの作用について説明する。

まず、図示しないウエハ搬送アームによりウエハＷをチャンバー１０内に搬送し、このウエハＷをスピンチャック１３により支持させる。次に、ノズルアーム１４を移動させ、このノズルアーム１４の先端がウエハＷの中心部上方に位置するようにする。この際に、インナーカップ１２は上昇位置にあり、ウエハＷはインナーカップ１２に囲まれることとなる。そして、スピンチャック１３を低速回転させ、ウエハＷをスピンチャック１３と一体的に低速回転させる。この際に、酸性薬液切換部３２において酸性薬液供給部３０と酸性薬液供給管３１とが連通状態となるよう切り換えを行うとともに、供給切換部２６において中間処理液供給管２２と酸性薬液供給管３１とが連通状態となるよう切り換えを行い、酸性薬液供給部３０から酸性薬液をノズルアーム１４に供給するようにする。そして、ノズルアーム１４の先端部から酸性薬液を吐出させ、ウエハＷの上面中心部近傍に酸性薬液を供給する。ウエハＷの中心部近傍に供給された酸性薬液は、ウエハＷの回転による遠心力でウエハＷの外周方向に流れ、ウエハＷの上面に酸性薬液の液膜が形成される。また、同時に、中間処理液供給管２１を介して酸性薬液をウエハＷの下面に供給する。ウエハＷの下面中心近傍部に供給された酸性薬液は、ウエハＷの回転による遠心力でウエハＷの外周方向に流れる。こうして、ウエハＷの両面において酸性薬液処理が行われる。

チャンバー１０内に送られた酸性薬液は、処理液排出管７０により排出され、排出切換部７１に送られる。ここで、排出切換部７１において処理液排出管７０と酸性薬液回収管７２とが連通状態となるよう切り換えが予め行われており、排出切換部７１に送られた酸性薬液は酸性薬液回収槽７６で回収されることとなる。酸性薬液回収槽７６において、排気管７８により酸性薬液から蒸発した酸性ガスが排気される。また、酸性薬液戻しポンプ７７により酸性薬液回収槽７６内の薬液を、酸性薬液戻し管７９を介して酸性薬液切換部３２に戻すことができる。この際に、酸性薬液切換部３２において酸性薬液戻し管７９と酸性薬液供給管３１とが連通状態となるよう切り換えを行うことにより、酸性薬液回収槽７６内の酸性薬液を再利用することができるようになる。

一方、酸性薬液回収槽７６に戻さない場合は、排出切換部７１において処理液排出管７０と酸性薬液ドレン管７３とが連通状態となるよう切り換えが行われ、チャンバー１０から排出された酸性薬液は酸性薬液ドレン管７３によりドレンが行われることとなる。

チャンバー１０内のウエハＷに対する酸性薬液の供給を停止するときには、供給切換部２６を切り換えて、酸性薬液供給管３１と中間処理液供給管２２とを連通させる状態から、ドレン管２７と中間処理液供給管２２とを連通させる状態とする。また、ノズルアーム１４を、そのノズルがウエハＷの外方にあるような位置（図１の点線位置）に移動させる。そして、酸性薬液の供給を停止させた後、供給側ガス供給部８０からガス供給管８１を介して供給側ガス供給弁２５にＮ_２ガスを送るようにする。この際に、供給側ガス供給弁２５は、ガス供給管８１から送られたガスを中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側および上流側の両方に送るよう切り換えられており、このため供給側ガス供給部８０により供給されるガスは中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側および上流側の両方に送られ、下流側に送られたガスはチャンバー１０内に達し、一方上流側に送られたガスはドレン管２７から排出されることとなる。

ここで、ガスが中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側および上流側の両方に送られるときに、この中間処理液供給管２０，２１、２２内に残留した酸性薬液の水滴が当該ガスにより押し出され、それぞれチャンバー１０内およびドレン管２７に送られることとなる。このことにより、中間処理液供給管２０，２１，２２内に残留した酸性薬液を除去することができるようになる。

また、このときに、排出側ガス供給部９０からガス供給管９１を介して排出側ガス供給弁９２にＮ_２ガスを送るようにする。ここで、排出側ガス供給部９０により供給されるガスは処理液排出管７０の下流側に送られるようになっており、このガスは酸性薬液回収管７２や酸性薬液ドレン管７３等により排出されることとなる。ここで、ガスが処理液排出管７０の下流側に送られるときに、この処理液排出管７０内に残留した酸性薬液の水滴が当該ガスにより押し出され、処理液排出管７０から排出されることとなる。このことにより、処理液排出管７０内に残留した酸性薬液を除去することができるようになる。

ウエハＷの両面の酸性薬液処理が終了したら、スピンチャック１３を酸性薬液処理時よりも高速で回転させ、ウエハＷをスピンチャック１３と一体的に酸性薬液処理時よりも高速で回転させる。この回転により、ウエハＷの両面の液膜を振り切る。

酸性薬液を振り切った後、インナーカップ１２を降下させ、ウエハＷの周縁がアウターチャンバー１１に囲まれる状態にする。また、ノズルアーム１４を、そのノズルがウエハＷの真上にあるような位置（図１の実線位置）に移動させる。そして、供給切換部２６において中間処理液供給管２２と純水供給管５１とが連通状態となるよう切り換えを行い、純水供給部５０から純水をノズルアーム１４に供給するようにする。そして、ノズルアーム１４の先端部から純水を吐出させ、ウエハＷの上面全体に純水を供給して、ウエハＷの上面に付着した酸性薬液を純水によって洗い流す。また、同時に、中間処理液供給管２１を介して純水をウエハＷの下面にも供給し、ウエハＷの下面に付着した酸性薬液を純水によって洗い流す。こうして、ウエハＷを純水によって洗浄処理する。ウエハＷの洗浄に用いられた純水はアウターチャンバー１１によって受け止められ、ドレン管１５によりドレンされることとなる。なお、純水を供給する前に、供給側ガス供給部８０によって中間処理液供給管２０，２１，２２内の酸性薬液が除去されているので、この中間処理液供給管２０，２１，２２から清浄な純水を供給することができる。

ウエハＷを十分に洗浄処理したら、純水供給部５０からの純水の供給を停止させる。純水の供給を停止した後、供給切換部２６を切り換えて、純水供給管５１と中間処理液供給管２２とを連通させる状態から、ドレン管２７と中間処理液供給管２２とを連通させる状態とする。そして、供給側ガス供給部８０からガス供給管８１を介して供給側ガス供給弁２５にＮ_２ガスを送るようにする。この際に、供給側ガス供給部８０により供給されるガスは中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側および上流側の両方に送られ、下流側に送られたガスはチャンバー１０内に達し、一方上流側に送られたガスはドレン管２７から排出される。ここで、ガスが中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側および上流側の両方に送られるときに、この中間処理液供給管２０，２１，２２内に残留した水滴が当該ガスにより押し出され、それぞれチャンバー１０内およびドレン管２７に送られることとなる。このことにより、中間処理液供給管２０，２１，２２内に残留した純水を除去することができる。

なお、ウエハＷの洗浄後において、上述のような供給側ガス供給部８０からＮ_２ガスを中間処理液供給管２０，２１，２２に送る動作は省略することもできる。

次に、供給切換部２６において中間処理液供給管２２とアルカリ性薬液供給管４１とが連通状態となるよう切り換えを行い、アルカリ性薬液供給部４０からアルカリ性薬液をノズルアーム１４に供給するようにする。そして、ノズルアーム１４の先端部からアルカリ性薬液を吐出させ、ウエハＷの上面中心部近傍にアルカリ性薬液を供給する。このときに、インナーカップ１２を上昇位置に予め移動させておく。ウエハＷの中心部近傍に供給されたアルカリ性薬液は、ウエハＷの回転による遠心力でウエハＷの外周方向に流れ、ウエハＷの上面にアルカリ性薬液の液膜が形成される。また、同時に、中間処理液供給管２１を介してアルカリ性薬液をウエハＷの下面に供給する。ウエハＷの下面中心近傍部に供給されたアルカリ性薬液は、ウエハＷの回転による遠心力でこのウエハＷの外周方向に流れる。こうして、ウエハＷの両面においてアルカリ性薬液処理が行われる。

チャンバー１０内に送られたアルカリ性薬液は、処理液排出管７０により排出され、排出切換部７１に送られる。ここで、排出切換部７１において処理液排出管７０とアルカリ性薬液ドレン管７４とが連通状態となるよう切り換えが予め行われており、チャンバー１０から排出されたアルカリ性薬液はアルカリ性薬液ドレン管７４によりドレンが行われることとなる。

チャンバー１０内のウエハＷに対するアルカリ性薬液の供給を停止するときには、供給切換部２６を切り換えて、アルカリ性薬液供給管４１と中間処理液供給管２２とを連通させる状態から、ドレン管２７と中間処理液供給管２２とを連通させる状態とする。また、ノズルアーム１４を、そのノズルがウエハＷの外方にあるような位置（図１の点線位置）に移動させる。そして、アルカリ性薬液の供給を停止させた後、供給側ガス供給部８０からガス供給管８１を介して供給側ガス供給弁２５にＮ_２ガスを送るようにする。この際に、供給側ガス供給弁２５は、ガス供給管８１から送られたガスを中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側および上流側の両方に送るよう切り換えられており、このため供給側ガス供給部８０により供給されるガスは中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側および上流側の両方に送られ、下流側に送られたガスはチャンバー１０内に達し、一方上流側に送られたガスはドレン管２７から排出されることとなる。

ここで、ガスが中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側および上流側の両方に送られるときに、この中間処理液供給管２０，２１，２２内に残留したアルカリ性薬液の水滴が当該ガスにより押し出され、それぞれチャンバー１０内およびドレン管２７に送られることとなる。このことにより、中間処理液供給管２０，２１，２２内に残留したアルカリ性薬液を除去することができるようになる。

また、このときに、排出側ガス供給部９０からガス供給管９１を介して排出側ガス供給弁９２にＮ_２ガスを送るようにする。ここで、排出側ガス供給部９０により供給されるガスは処理液排出管７０の下流側に送られるようになっており、このガスはアルカリ性薬液ドレン管７４により排出されることとなる。ここで、ガスが処理液排出管７０の下流側に送られるときに、この処理液排出管７０内に残留したアルカリ性薬液の水滴が当該ガスにより押し出され、処理液排出管７０から排出されることとなる。このことにより、処理液排出管７０内に残留したアルカリ性薬液を除去することができるようになる。

ウエハＷの両面のアルカリ性薬液処理が終了したら、スピンチャック１３をアルカリ性薬液処理時よりも高速で回転させ、ウエハＷをスピンチャック１３と一体的にアルカリ性薬液処理時よりも高速で回転させる。この回転により、ウエハＷの両面の液膜を振り切る。

アルカリ性薬液を振り切った後、インナーカップ１２を降下させ、ウエハＷの周縁がアウターチャンバー１１に囲まれる状態にする。また、ノズルアーム１４を、そのノズルがウエハＷの真上にあるような位置（図１の実線位置）に移動させる。そして、供給切換部２６において中間処理液供給管２２と純水供給管５１とが連通状態となるよう切り換えを行い、純水供給部５０から純水をノズルアーム１４に供給するようにする。そして、ノズルアーム１４の先端部から純水を吐出させ、ウエハＷの上面全体に純水を供給して、ウエハＷに付着したアルカリ性薬液を純水によって洗い流す。また、同時に、中間処理液供給管２１を介して純水をウエハＷの下面にも供給し、この純水によりウエハＷの下面に付着したアルカリ性薬液を純水によって洗い流す。こうして、ウエハＷを純水によって洗浄処理する。この洗浄処理においては、スピンチャック１３とウエハＷをアルカリ性薬液処理時よりも高速で回転させる。ウエハＷの洗浄に用いられた純水はアウターチャンバー１１によって受け止められ、ドレン管１５によりドレンされることとなる。なお、純水を供給する前に、供給側ガス供給部８０によって中間処理液供給管２０，２１，２２内のアルカリ性薬液が除去されているので、この中間処理液供給管２０，２１，２２から清浄な純水を供給することができる。

なお、このような２回目のウエハＷの洗浄後において、上述のような供給側ガス供給部８０からＮ_２ガスを中間処理液供給管２０，２１，２２に送る動作は省略することもできる。

このような一連の動作により、ウエハＷに対する薬液処理および洗浄処理が終了する。その後、スピンチャック１３を高速で回転させ、ウエハＷをスピンチャック１３と一体的に高速で回転させる。この回転により、ウエハＷの両面の乾燥を行う。なお、この際に、イソプロピルアルコール供給部６０からノズルアーム１４にイソプロピルアルコールを送り、このノズルアーム１４からウエハＷの上面にイソプロピルアルコールを供給する。このことにより、ウエハＷの乾燥処理をより一層促進させることができる。なお、ウエハＷの乾燥に用いられたイソプロピルアルコールはインナーカップ１２に受け止められ、処理液排出管７０を介して排出切換部７１に送られる。ここで、排出切換部７１において処理液排出管７０とイソプロピルアルコールドレン管７５とが連通状態となるよう切り換えが予め行われており、排出切換部７１に送られたイソプロピルアルコールはイソプロピルアルコールドレン管７５によりドレンが行われる。

ウエハＷの乾燥処理が終了した後、図示しないウエハ搬送アームによりスピンチャック１３上のウエハＷが持ち上げられ、このウエハＷはチャンバー１０の外部に搬出される。このようにして、本実施の形態における基板処理システムの全ての動作が終了する。

以上のように本実施の形態の基板処理システムによれば、チャンバー１０の上流側に中間処理液供給管２０，２１，２２が接続され、この中間処理液供給管２０，２１，２２を介して酸性薬液供給部３０およびアルカリ性薬液供給部４０がそれぞれ酸性薬液およびアルカリ性薬液をチャンバー１０内に送るようになっており、また、中間処理液供給管２２に供給側ガス供給弁２５が介設され、さらに供給側ガス供給弁２５にガスを送る供給側ガス供給部８０が設けられている。このため、中間処理液供給管２０，２１，２２を介して酸性薬液供給部３０またはアルカリ性薬液供給部４０からそれぞれ酸性薬液またはアルカリ性薬液をチャンバー１０内に送ったあと、供給側ガス供給部８０からガスを中間処理液供給管２０，２１，２２に供給してこの中間処理液供給管２０，２１，２２内に残留する酸性薬液またはアルカリ性薬液を当該ガスで押し出すことによって、中間処理液供給管２０，２１，２２から酸性薬液またはアルカリ性薬液の残留液滴を除去することができるようになる。

また、チャンバー１０の下流側に処理液排出管７０が接続され、この処理液排出管７０に排出側ガス供給弁９２が介設され、さらに排出側ガス供給弁９２にガスを送る排出側ガス供給部９０が設けられている。このため、処理液排出管７０を介してチャンバー１０から酸性薬液またはアルカリ性薬液を排出したあと、排出側ガス供給部９０からガスを処理液排出管７０に供給してこの処理液排出管７０内に残留する酸性薬液またはアルカリ性薬液を当該ガスで押し出すことによって、処理液排出管７０から酸性薬液またはアルカリ性薬液の残留液滴を除去することができるようになる。

なお、本実施の形態による基板処理システムは、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。例えば、チャンバー１０の排出側において排出側ガス供給部９０および排出側ガス排出弁９２の設置を省略し、チャンバー１０の供給側のみに供給側ガス供給部８０を設けるようにしてもよい。また、チャンバー１０の供給側において供給側ガス供給部８０および供給側ガス供給弁２５の設置を省略し、チャンバー１０の排出側のみに排出側ガス供給部９０を設けるようにしてもよい。

〔第２の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図２は、本実施の形態における基板処理ユニットの全体的な構成を示す概略構成図である。

図２に示す第２の実施の形態おいて、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態による基板処理ユニットは、中間処理液供給管２２に供給側ガス供給弁２５を介設してこの供給側ガス供給弁２５に供給側ガス供給部８０を取り付ける代わりに、供給切換部１２６にガス供給管１８１を介して供給側ガス供給部１８０を接続させた点が異なるのみであり、他は実質的に図１に示す第１の実施の形態と同様の構成を有している。このような本実施の形態の基板処理ユニット、とりわけ供給側ガス供給部１８０およびガス供給管１８１の構成について図２を用いて詳述する。

中間処理液供給管２２の上流側端部には、複数のエアオペバルブからなる供給切換部１２６が設けられている。この供給切換部１２６の各エアオペバルブには酸性薬液供給管３１、アルカリ性薬液供給管４１、純水供給管５１および最上流端側にガス供給管１８１がそれぞれ接続されている。供給切換部１２６の各エアオペバルブの開閉をそれぞれ制御することにより、中間処理液供給管２２に対する酸性薬液供給管３１、アルカリ性薬液供給管４１、純水供給管５１またはガス供給管１８１の連通状態の切り換えを行うことができるようになっている。また、ガス供給管１８１の上流側端部には、Ｎ_２ガス等のガスを供給するための供給側ガス供給部１８０が設置されている。

本実施の形態の基板処理ユニットに設けられた制御機構（ＣＰＵ）１９５は、プログラム媒体に記憶されたプログラムに基づいて、コントローラーの信号により、各マニュアルバルブ２０ｂ、２１ｂ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ａ、各エアオペバルブ３２、６１ｃ、供給切換部１２６、排出切換部７１、排出側ガス供給弁９２、ノズルアーム駆動機構、インナーカップ昇降機構、スピンチャック回転駆動機構等の制御を行うようになっている。

次に、このような実施の形態からなる基板処理ユニットの作用について、とりわけ中間処理液供給管２０，２１，２２を介して酸性薬液またはアルカリ性薬液をチャンバー１０内に供給した後の当該中間処理液供給管２０，２１，２２内における薬液除去処理について説明する。

チャンバー１０に対する酸性薬液またはアルカリ性薬液の供給を停止させた後、供給切換部１２６において中間処理液供給管２２とガス供給管１８１とが連通状態となるよう切り換えを行う。そして、供給側ガス供給部１８０からガス供給管１８１を介して供給切換部１２６にＮ_２ガスを送るようにする。このようにして、供給側ガス供給部１８０により供給されるガスは中間処理液供給管２０，２１，２２に沿って下流側に送られ、この下流側に送られたガスはチャンバー１０内に達することとなる。

ここで、ガスが中間処理液供給管２０，２１，２２の下流側に送られるときに、この中間処理液供給管２０，２１、２２内に残留した酸性薬液またはアルカリ性薬液の水滴が当該ガスにより押し出され、チャンバー１０内に送られることとなる。このことにより、中間処理液供給管２０，２１，２２内に残留した酸性薬液またはアルカリ性薬液を除去することができるようになる。

このように、図２に示すような基板処理ユニットによれば、中間処理液供給管２０，２１，２２を介して酸性薬液供給部３０またはアルカリ性薬液供給部４０からそれぞれ酸性薬液またはアルカリ性薬液をチャンバー１０内に送ったあと、供給側ガス供給部１８０から供給切換部１２６を介してガスを中間処理液供給管２０，２１，２２に供給してこの中間処理液供給管２０，２１，２２内に残留する酸性薬液またはアルカリ性薬液を当該ガスで押し出すことによって、中間処理液供給管２０，２１，２２から酸性薬液またはアルカリ性薬液の残留液滴を除去することができるようになる。

本発明の第１の実施の形態における基板処理ユニットの全体的な構成を示す概略構成図である。本発明の第２の実施の形態における基板処理ユニットの全体的な構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１０チャンバー
１１アウターチャンバー
１２インナーカップ
１３スピンチャック
１４ノズルアーム
１５ドレン管
２０，２１，２２中間処理液供給管
２５供給側ガス供給弁
２６供給切換部
２７ドレン管
３０酸性薬液供給部
３１酸性薬液供給管
３２酸性薬液切換部
４０アルカリ性薬液供給部
４１アルカリ性薬液供給管
５０純水供給部
５１純水供給管
６０イソプロピルアルコール供給部
６１イソプロピルアルコール供給管
７０処理液排出管
７１排出切換部
７２酸性薬液回収管
７３酸性薬液ドレン管
７４アルカリ性薬液ドレン管
７５イソプロピルアルコールドレン管
７６酸性薬液回収槽
７７酸性薬液戻しポンプ
７８排気管
７９酸性薬液戻し管
８０供給側ガス供給部
８１ガス供給管
９０排出側ガス供給部
９１ガス供給管
９２排出側ガス供給弁
９５制御機構
１２６供給切換部
１８０供給側ガス供給部
１８１ガス供給管
１９５制御機構

Claims

基板に処理液を供給して処理する基板処理ユニットであって、
基板を内部で処理するチャンバーと、
前記チャンバーの上流側に接続された処理液供給管と、
前記処理液供給管に第１の処理液を供給するために接続された第１処理液供給管と、
前記処理液供給管に第２の処理液を供給するために接続された第２処理液供給管と、
前記処理液供給管に接続されたドレン管と、
前記処理液供給管におけるチャンバーとドレン管との間に介設された供給側ガス供給弁と、供給側ガス供給弁にガスを送る供給側ガス供給管と、
前記処理液供給管の上流側端部、前記第１処理液供給管、前記第２処理液供給管および前記ドレン管を互いに接続し、前記処理液供給管に対する前記第１処理液供給管、前記第２処理液供給管または前記ドレン管の連通状態の切り換えを行う切換部と、
前記切換部を制御する制御機構と、
を備え、
前記ドレン管は、前記切換部において最上流端側に接続されており、
前記制御機構は、前記供給側ガス供給管により前記供給側ガス供給弁を介して前記処理液供給管にガスを送る際に、前記処理液供給管に対して前記ドレン管を連通させるよう前記切換部の制御を行うようになっており、
前記供給側ガス供給管により前記供給側ガス供給弁を介して前記処理液供給管に送られたガスは、前記処理液供給管における前記供給側ガス供給弁の下流側および上流側の両方に送られるようになっていることを特徴とする基板処理ユニット。
前記チャンバーの下流側に接続された処理液排出管と、
前記処理液排出管に介設された排出側ガス供給弁と、排出側ガス供給弁にガスを送る排出側ガス供給管と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の基板処理ユニット。
前記排出側ガス供給弁は、前記排出側ガス供給管から送られたガスを前記処理液排出管の下流側のみに送るよう構成された三方弁であることを特徴とする請求項２記載の基板処理ユニット。
基板に処理液を供給して処理する基板処理方法であって、
基板をチャンバー内に収納する工程と、
第１処理液供給管、前記チャンバーに接続された処理液供給管、ならびにこれらの第１処理液供給管および処理液供給管を接続する切換部をそれぞれ介して第１の処理液をチャンバーに送る工程と、
前記処理液供給管にガスを送り、このガスにより前記処理液供給管内の第１の処理液を除去する工程と、
第２処理液供給管、前記処理液供給管、ならびにこれらの第２処理液供給管および処理液供給管を接続する切換部をそれぞれ介して第２の処理液をチャンバーに送る工程と、
前記処理液供給管にガスを送り、このガスにより前記処理液供給管内の第２の処理液を除去する工程と、
を備え、
前記処理液供給管に送られたガスはこの処理液供給管の上流側端部に接続された前記切換部を介して当該切換部の最上流端側に接続されたドレン管に送られるようになっており、
前記処理液供給管には当該処理液供給管に介設された供給側ガス供給弁を介して供給側ガス供給管からガスが送られるようになっており、
前記処理液供給管に送られたガスは、前記処理液供給管における前記供給側ガス供給弁の下流側および上流側の両方に送られるようになっていることを特徴とする基板処理方法。
前記処理液供給管内の第１の処理液を除去した後、この処理液供給管内に第２の処理液を送る前に、当該処理液供給管内に水を供給し、その後この処理液供給管にガスを送り、このガスにより前記処理液供給管内の水を除去することを特徴とする請求項４記載の基板処理方法。
前記処理液供給管内の第２の処理液を除去した後、当該処理液供給管内に水を供給し、その後この処理液供給管にガスを送り、このガスにより前記処理液供給管内の水を除去することを特徴とする請求項４または５記載の基板処理方法。
前記チャンバーに送られた第１の処理液および第２の処理液はこのチャンバーに接続された処理液排出管から排出されるようになっており、
前記処理液排出管を介して第１の処理液をチャンバーから排出した後、当該処理液排出管にガスを送り、このガスにより前記処理液排出管内の第１の処理液を除去する工程と、
前記処理液排出管を介して第２の処理液をチャンバーから排出した後、当該処理液排出管にガスを送り、このガスにより前記処理液排出管内の第２の処理液を除去する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の基板処理方法。