JP5112946B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、基板に処理流体を用いた処理を施す基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板等が含まれる。

半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板に対して処理液を用いた処理が行われる。
たとえば、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が用いられることがある。枚葉式の基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板の表面に処理液を供給するノズルとを備えている。スピンチャックによって基板が回転されつつ、その回転している基板の表面に対してノズルから処理液が供給されることにより、基板の表面に処理液を用いた処理が施される。

このような枚葉式の基板処理装置の中には、ノズルに対して、所定の高温に加熱された処理液が供給されるものがある。ノズルに高温の処理液が供給される構成は、たとえば、本願出願人の先願に係る下記特許文献１に開示されている。
下記特許文献１に開示された装置では、図４に示すように、処理に用いられる処理液は、タンク１０１に貯留されている。処理室１００内に配置された処理液ノズル１０２には、タンク１０１から延びた処理液供給配管１０３が接続されている。処理液供給配管１０３の途中部には、タンク１０１側から順に、ポンプ１０４、温度調節ユニット１０５、フィルタ１０６および処理液バルブ１０７が介装されている。温度調節ユニット１０５は、タンク１０１から処理液ノズル１０２に向けて送られる処理液の温度を、所定の高温に加熱するためのものである。フィルタ１０６は、処理液ノズル１０２に向けて送られる高温の処理液中の異物を除去するためのものである。また、処理液供給配管１０３には、フィルタ１０６と処理液バルブ１０７との間の分岐接続部分Ｋにおいて、帰還路１０８が分岐接続されている。帰還路１０８の先端は、タンク１０１に接続されており、帰還路１０８の途中部には、帰還バルブ１０９が介装されている。

装置の運転中は、ポンプ１０４および温度調節ユニット１０５が常に駆動されており、処理室１００内で高温の処理液による処理を基板の表面に施すべき時には、帰還バルブ１０９が閉じられ、処理液バルブ１０７が開かれて、処理液供給配管１０３を流通する高温の処理液が処理液ノズル１０２へと供給される。一方、基板の処理を行わない時（基板の表面に高温の処理液の供給を行わない時）には、処理液バルブ１０７が閉じられ、帰還バルブ１０９が開かれて、処理液供給配管１０３を流通する高温の処理液が分岐接続部分Ｋから帰還路１０８を通してタンク１０１に帰還される。これにより、ウエハＷの処理を行わない時には、タンク１０１、処理液供給配管１０３および帰還路１０８からなる循環路を高温の処理液が循環している。こうして高温の処理液を循環させておくことによって、処理液バルブ１０７の開成後速やかに、所定の高温に加熱された処理液を処理液ノズル１０２に供給することができる。
特開２００２−２０６９５７号公報

処理液バルブ１０７が閉じられている間、処理液供給配管１０３における処理液バルブ１０７より下流側（処理液ノズル１０２側）には処理液が流入しないから、処理液バルブ１０７と処理液ノズル１０２の先端との間に処理液が残った状態になる。この状態で放置されると、処理液バルブ１０７と処理液ノズル１０２との間に残った処理液の液温が時間の経過に伴って低下し、次の基板の処理時に、その温度低下した処理液が基板に供給されてしまう。

そこで、温度低下した処理液が次の基板の処理に用いられるのを防止するために、処理対象の基板への処理液の供給に先立って、処理液バルブ１０７を開いて、処理液バルブ１０７と処理液ノズル１０２との間に残っている処理液を、処理液ノズル１０２から基板の存在していない空間に向けて吐出させるプリディスペンスが行われる。プリディスペンスによって処理液ノズル１０２から吐出される温度低下した処理液は、その化学的性質が変質していて、基板の処理に再利用できないために廃棄せざるを得ない。

しかしながら、このプリディスペンスが行われると、プリディスペンスに要する時間分だけ処理のスループットが低下し、また、プリディスペンスで廃棄される分だけ処理液の消費量が増大する。
そこで、この発明の目的は、プリディスペンスに要する時間の短縮、および加熱または冷却される第１流体の消費量の低減を図ることができる基板処理装置を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）に第１流体を吐出するためのノズル（４）と、加熱または冷却された前記第１流体が流通する第１配管（２２）と、前記第１配管内に挿通されるとともに、前記第１配管の管壁を貫通して前記ノズルに接続されており、加熱または冷却された前記第１流体が流通する第２配管（１４）とを含み、前記第１配管は、前記ノズルに接続されていない、基板処理装置である。

なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、第１配管および第２配管は、第１配管内に第２配管が挿通されることにより二重配管構造を形成している。第１配管には、加熱または冷却された第１流体が流通する。これにより、第２配管は、第１配管と二重配管構造をなす部分において、第１配管を流通する第１流体により加熱または冷却される。そのため、第２配管内で第１流体が滞留しても、第２配管における第１配管と二重配管構造をなす部分では、その滞留する第１流体の温度が流通時の温度（第１配管を流通する第１流体の温度）に保たれる。そして、第２配管は、処理室内において第１配管の管壁を貫通し、その先端がノズルに接続されている。そのため、第２配管が外気に露出しているのは、第２配管における第１配管の管壁を貫通した部分とノズルとの間の比較的短い配管長の部分であり、この部分においてのみ、第２配管内で第１流体が滞留したときに第１流体の温度が変化する。したがって、第１流体の滞留による温度変化を生じるのは、少量の第１流体であるので、次の基板の処理の開始に際しては、プリディスペンスが必要でないか、プリディスペンスを行うとしても、その少量の第１流体を廃棄すればよい。よって、プリディスペンスに要する時間の短縮および第１流体の消費量の低減を図ることができる。

前記第１配管は、往路管（３３）と、復路管（３４）と、前記往路管および前記復路管とを接続する配管継手（３１）とを備えていてもよい。この場合、前記第２配管は、前記配管継手の壁を貫通して前記ノズルに接続されてもよい。
請求項２に記載のように、基板に対して前記第１流体を用いた処理を行うための処理室（１）をさらに含み、前記処理室の内部に、前記ノズルが収容配置されており、前記第１配管は、前記処理室の外部から前記処理室の内部を経由して前記処理室の外部へと延び、前記第２配管は、前記処理室の内部において、前記第１配管の管壁を貫通してもよい。
請求項３に記載の発明は、前記ノズルに接続されており、前記第１流体と種類の異なる第２流体が流通する第３配管（１５）をさらに含み、前記ノズルは、前記第１流体と前記第２流体との混合流体を吐出する、請求項１に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、ノズル内で第１流体と第２流体とが混合され、その混合流体がノズルから吐出される。したがって、混合直後の新鮮な混合流体を、ノズルから吐出させることができる。

請求項４記載の発明は、前記第１流体を貯留するタンク（１３）と、前記第１配管の途中部に介装されて、前記第１配管を流通する第１流体を加熱または冷却して、当該第１流体の温度を調節するための温度調節ユニット（２４）とをさらに含み、前記第１配管は、上流端および下流端が前記タンクに接続され、前記タンクとともに前記第１流体の循環路を構成し、前記第２配管は、上流端が前記第１配管の途中部に分岐接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、タンクおよび第１配管によって構成される循環路を、第１流体が循環する。この循環路において、第１流体は、温度調節ユニットにより加熱または冷却される。そして、第２配管は、第１配管の途中部に分岐接続されている。したがって、第１配管を流通する加熱または冷却された第１流体を、第２配管に供給することができ、第２配管を通してノズルに供給することができる。

そのため、第２配管に供給される第１流体を加熱または冷却するために、それ専用の温度調節ユニットを設ける必要がない。したがって、第２配管に供給される第１流体の加熱または冷却専用の温度調節ユニットを設ける構成と比較して、装置のコストダウンを図ることもできる。
請求項５記載の発明は、前記第１流体の流通先を、前記第１配管における前記第２配管の分岐接続部分（Ｊ）よりも下流側の下流側部分（２７）と前記第２配管とに切り替えるための切替機構（２６，２８）をさらに含む、請求項４に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、切替機構によって、第１流体の流通先が第１配管における第２配管の分岐接続部分よりも下流側の下流側部分（以下、この項において単に「下流側部分」という。）と第２配管とに切り替えられる。第１流体の流通先が下流側部分であるときには、循環路を第１流体が循環し、第１流体は第２配管に供給されない。一方、第１流体の流通先が第２配管であるときには、第１流体が第２配管に供給され、ノズルから第１流体が吐出される。

請求項６記載の発明は、前記切替機構は、前記下流側部分に介装された第１バルブ（２６）と、前記第２配管に介装された第２バルブ（２８）とを含む、請求項５に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第１バルブを閉じ、第２バルブを開くことにより、第１流体の流通先を第２配管とすることができる。一方、第１バルブを開き、第２バルブを閉じることにより、第１流体の流通先を下流側部分とすることができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を概念的に示す断面図である。この基板処理装置は、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置であって、ウエハＷの表面に不純物を注入するイオン注入処理後に、そのウエハＷの表面から不要になったレジストを除去するためのレジスト除去処理を実施するための処理室１と、この処理室１と別置され、処理室１に処理液（硫酸および過酸化水素水）を供給するための処理液キャビネット２とを備えている。

処理室１は、隔壁で区画されており、その内部に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック３と、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面（上面）に向けて、ＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水混合液）を吐出するための硫酸過水ノズル４と、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面の中央部にリンス液としてのＤＩＷ（脱イオン化された水）を供給するためのＤＩＷノズル５と、スピンチャック３の周囲を取り囲み、ウエハＷから流下または飛散するＳＰＭやＤＩＷを受け取るための容器状のカップ６とが収容されている。カップ６の底部には、ＳＰＭおよびＤＩＷを廃液するためのカップ内廃液配管１８が接続されている。カップ内廃液配管１８の先端は、廃液設備（図示せず）に接続されている。カップ内廃液配管１８の途中部には、カップ内廃液配管１８内を流通するＳＰＭを冷却するための図示しない冷却ユニットが介装されており、この冷却ユニットにより、廃液が高温になることが防止されている。

スピンチャック３は、モータ７と、このモータ７の回転駆動力によって鉛直軸線まわりに回転される円盤状のスピンベース８と、スピンベース８の周縁部の複数箇所にほぼ等間隔で設けられ、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で挟持するための複数個の挟持部材９とを備えている。これにより、スピンチャック３は、複数個の挟持部材９によってウエハＷを挟持した状態で、モータ７の回転駆動力によってスピンベース８を回転させることにより、そのウエハＷを、ほぼ水平な姿勢を保った状態で、スピンベース８とともに鉛直軸線まわりに回転させることができる。

なお、スピンチャック３としては、このような構成のものに限らず、たとえば、真空吸着式のバキュームチャックが採用されてもよい。このバキュームチャックは、ウエハＷの下面を真空吸着することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができる。そして、バキュームチャックは、ウエハＷを保持した状態で、ほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢を保ったまま回転させることができる
硫酸過水ノズル４は、スピンチャック３の上方でほぼ水平に延びるノズルアーム１０の先端部に取り付けられている。ノズルアーム１０の基端部は、カップ６の側方においてほぼ鉛直に延びるアーム支持軸１１の上端部に支持されている。アーム支持軸１１には、モータ（図示せず）を含むノズル駆動機構１２が結合されている。ノズル駆動機構１２からアーム支持軸１１に回転力を入力して、アーム支持軸１１を回動させることにより、スピンチャック３の上方でノズルアーム１０を揺動させることができる。

硫酸過水ノズル４には、処理液キャビネット２に収容された硫酸タンク１３に溜められた第１流体としての硫酸（たとえば９６〜９８ｗｔ％の濃硫酸）が供給される硫酸供給配管（第２配管）１４と、処理液キャビネット２に収容された過酸化水素水供給源（たとえば過酸化水素水タンク）からの第２流体としての過酸化水素水が供給される過酸化水素水供給配管（第３配管）１５とが接続されている。過酸化水素水供給配管１５の途中部には、過酸化水素水供給配管１５を開閉するための過酸化水素水バルブ１６が介装されている。

硫酸供給配管１４に供給される硫酸は、処理液キャビネット２内において、レジスト除去処理に適した所定の高温（約１８０℃）に加熱されている。一方、過酸化水素水供給配管１５に供給される過酸化水素水は、常温（約２５℃）の液温を有している。硫酸供給配管１４に供給される硫酸と、過酸化水素水供給配管１５に供給される過酸化水素水との流量比（重量比）はたとえば１：０．２５となっている。

ＤＩＷノズル５には、ＤＩＷバルブ１７を介して、約６０℃以上に加熱されたＤＩＷ（温水）が供給されるようになっている。
硫酸過水ノズル４の退避位置（図１に破線で図示）には、有底容器からなるプリディスペンスポッド２０がその開口を上方に向けた状態で配置されている。プリディスペンスの際には、硫酸過水ノズル４を退避位置に位置させた状態で、硫酸過水ノズル４からプリディスペンスポッド２０に向けて硫酸を吐出させることにより、硫酸供給配管１４に残って温度低下した硫酸を排除する。硫酸過水ノズル４から吐出された硫酸は、プリディスペンスポッド２０により受け止められる。プリディスペンスポッド２０の底部には、プリディスペンス用廃液配管２１が接続されており、このプリディスペンス用廃液配管２１は、廃液を処理するための廃液設備へと延びている。プリディスペンスポッド２０により受け止められた硫酸は、プリディスペンス用廃液配管２１を通って廃液設備へと供給される。

処理液キャビネット２は隔壁で区画されており、その内部には、硫酸過水ノズル４に供給すべき硫酸を溜めておくための硫酸タンク１３が収容されている。硫酸タンク１３には、硫酸が循環する循環配管（第１配管）２２の上流端および下流端が接続されている。循環配管２２は、硫酸タンク１３から、処理室１内のノズルアーム１０における硫酸過水ノズル４の近接位置を経由して、硫酸タンク１３へと再び戻っている。この循環配管２２は、硫酸タンク１３と処理室１内に配置された第１配管継手３０とを接続する第１循環配管３２と、第１配管継手３０とノズルアーム１０内における硫酸過水ノズル４に近接して配置された第２配管継手３１とを接続する第２循環配管（往路管）３３と、第２配管継手３１と硫酸タンク１３とを接続する第３循環配管（復路管）３４とを備えている。

第１循環配管３２の途中部には、硫酸タンク１３側から順に、硫酸タンク１３に溜められている硫酸を汲み出すためのポンプ２３と、このポンプ２３の作用により循環配管２２中を流通する硫酸を、レジスト除去処理に適した所定の高温（たとえば１８０℃）に加熱するための温度調節ユニット２４と、循環配管２２中を流通する硫酸中に含まれている比較的小さな異物を捕捉して除去するためのフィルタ２５と、循環配管２２中を流通する硫酸を、硫酸タンク１３へと戻すために循環配管２２を開閉するための帰還バルブ（第１バルブ）２６とが介装されている。硫酸供給配管１４の上流端は、循環配管２２のフィルタ２５と帰還バルブ２６との間に分岐して接続されている。すなわち、循環配管２２における硫酸供給配管１４の分岐接続部分（以下、「分岐接続部分」という）Ｊよりも下流側の下流側部分（以下、「下流側部分」という）２７に帰還バルブ２６が介装されている。

第３循環配管３４は、ノズルアーム１０内を、先端部から基端部まで延びている。また、第３循環配管３４の上流端は、ノズルアーム１０内の第２配管継手３１に接続され、第３循環配管３４の下流端は、処理液キャビネット２内の硫酸タンク１３に接続されている。
硫酸供給配管１４は、第１配管継手３０および第２配管継手３１を通って、その下流端が硫酸過水ノズル４に接続されている。具体的には、硫酸供給配管１４は、処理室１内において、ノズルアーム１０内を当該ノズルアーム１０の沿う方向に沿って、当該ノズルアーム１０の基端部から先端部まで延びている。また、処理液キャビネット２内において、硫酸供給配管１４の途中部に、分岐接続部分Ｊと第１配管継手３０との間に、硫酸供給配管１４を開閉するための硫酸バルブ（第２バルブ）２８が介装されている。

第１および第２配管継手３０，３１の間において、循環配管２２および硫酸供給配管１４は、循環配管２２内に硫酸供給配管１４が挿通されることにより二重配管構造を形成している。硫酸供給配管１４における循環配管２２（第２循環配管３３）と二重配管構造をなす部分（以下、「二重配管部分」という）１４ａと、第２循環配管３３とは、処理室１内において、ノズルアーム１０内を、当該ノズルアーム１０の沿う方向に沿って、当該ノズルアーム１０の基端部から先端部まで延びている。

第１配管継手３０は、第１循環配管３２と第２循環配管３３とを液密状態で接続している。第１配管継手３０は、耐薬液性および耐熱性に優れたＰＦＡ（perfluoro−alkylvinyl−ether−tetrafluoro−ethlene−copolymer）を用いて形成されている。
図２は、図１の切断面線II−IIから見た二重配管構造の断面図である。第１および第２配管継手３０，３１の間において、円筒状の第２循環配管３３（循環配管２２）の内部に、円筒状の硫酸供給配管１４（二重配管部分１４ａ）が同軸に挿通されている。硫酸供給配管１４が二重配管構造の内管をなしており、第２循環配管３３が二重配管構造の外管をなしている。したがって、第２循環配管３３において、第２循環配管３３の管壁と硫酸供給配管１４の管壁とによって、硫酸が流通する流路が区画されている。この第２循環配管３３中の硫酸は、硫酸供給配管１４の管壁を介して、硫酸供給配管１４中の硫酸と熱交換することができる。

図３は、ノズルアーム１０および硫酸過水ノズル４の構成を示す図解的な断面図である。第２配管継手３１は、ＰＦＡを用いて形成されており、第２循環配管３３と第３循環配管３４とを液密状態で接続している。この第２配管継手３１内には、硫酸が流通するための継手内流路６０がほぼＵ字状に形成されている。この継手内流路６０は、第２配管継手３１の上面の２箇所に開口して、導入口６１および導出口６２を形成している。導入口６１には、第２循環配管３３の下流端が接続されている。導出口６２には、第３循環配管３４の上流端が接続されている。このため、第２循環配管３３から導入口６１に導入された硫酸は、第２配管継手３１の継手内流路６０を流通して、導入口６１から第３循環配管３４へと導出される。

硫酸供給配管１４は、第２循環配管３３内を挿通して第２配管継手３１に達するとともに、この第２配管継手３１内で継手内流路６０を区画する第２配管継手３１の壁を貫通して、その下流端が硫酸過水ノズル４に接続されている。そのため、硫酸供給配管１４が外気に露出しているのは、第２配管継手３１と硫酸過水ノズル４とを接続する硫酸供給配管１４の接続部分（以下「接続部分」という）１４ｂである。第２配管継手３１が硫酸過水ノズル４に近接して配置されているために、接続部分１４ｂの配管長は比較的短い。

硫酸過水ノズル４は、ＳＰＭを連続流の状態で吐出する、いわゆるストレートノズルの構成を有している。硫酸過水ノズル４は、ケーシング３６を備え、このケーシング３６の先端にＳＰＭを外部空間３７に向けて吐出するための吐出口３８を有している。
より具体的に説明すると、ケーシング３６は、円筒形状の第１円筒管３９と、第１円筒管３９よりも小径でかつ第１円筒管３９と同軸の円筒形状の第２円筒管４０と、第１円筒管３９の上流側端部に接続されて、過酸化水素水を導入するための過酸化水素水導入管４２と、第１円筒管３９に第２円筒管４０を液密状態で接続するための第３配管継手４３と、第１円筒管３９に供給配管１４を液密状態で接続するための第４配管継手４４とを備えている。第３配管継手４３および第４配管継手４４は、ＰＴＦＥ（poly tetra-fluoro ethylene）を用いて形成されている。

第１円筒管３９は、たとえば、ＰＦＡを用いて形成されている。第１円筒管３９の内部には第１混合室４５が形成されている。第１混合室４５では、次に述べる硫酸導入路４１からの硫酸と、過酸化水素水導入管４２からの過酸化水素水とが混合される。
第２円筒管４０は、たとえばＰＦＡを用いて形成されている。第２円筒管４０の内部には、第１混合室４５に連通し、第１混合室４５からのＳＰＭが混合されつつ流通する第２混合室４６が形成されている。その第２混合室４６の先端が、吐出口３８として開口している。第２円筒管４０の内径が第１円筒管３９の内径よりも小径にされているので、第２混合室４６の流路断面は、第１混合室４５の流路断面よりも小面積となっている。

第４配管継手４４には、第１混合室４５に連通し、第１円筒管３９の上流端（図３に示す上端）から、第１円筒管３９が延びる方向に延びる円筒状の硫酸導入室５２と、第１円筒管３９が延びる方向とほぼ直交する方向に延びた硫酸導入路４１とが形成されている。硫酸導入路４１は、硫酸導入室５２の上流側端部付近の内壁に開口して連通口４８を形成している。硫酸導入路４１はまた、第４配管継手４４の外周面に開口して、硫酸を導入するための硫酸ポート４９を形成している。硫酸導入路４１の硫酸ポート４９には、硫酸供給配管１４の下流端が接続されている。

過酸化水素水導入管４２は、第１円筒管３９が延びる方向に沿って延びている。第４配管継手４４には、過酸化水素水導入管４２の内外面（図３で示す上下面）を貫通して形成されている。過酸化水素水導入管４２の下流端は、硫酸導入路４１の連通口４８よりも下流側で開口して開口５０を形成している。過酸化水素水導入管４２の反対側の後端は、過酸化水素水を導入するための過酸化水素水ポート５１を形成している。過酸化水素水導入管４２の過酸化水素水ポート５１に過酸化水素水供給配管１５の下流端が接続されている。

この過酸化水素水導入管４２は、第１円筒管３９（ケーシング３６）に対し、第１円筒管３９が延びる方向（流通方向）に沿ってスライド可能に取り付けられている。これにより、開口５０の位置を、第１円筒管３９が延びる方向に関して調整することができる。
装置運転中は、ポンプ２３および温度調節ユニット２４が常に駆動されており、レジスト除去処理を行わない時（ウエハＷの表面への硫酸の供給を行わない時）には、帰還バルブ２６が開かれるとともに硫酸バルブ２８が閉じられている。これにより、循環配管２２における分岐接続部分Ｊよりも上流側の上流側部分２９を流通する硫酸の流通先を、下流側部分２７とすることができる。これにより、レジスト除去処理を行わないときには、硫酸タンク１３および循環配管２２からなる循環路を硫酸が循環し、硫酸は硫酸供給配管１４に供給されない。こうして硫酸を循環させておくことによって、硫酸を所定の高温（たとえば１８０℃）に加熱して、その加熱された硫酸を硫酸タンク１３に溜めておくことができる。このとき、循環配管２２には、加熱された硫酸が流通する。これにより、硫酸供給配管１４は、内管１４ａにおいて、循環配管２２を流通する硫酸により加熱される。そのため、硫酸供給配管１４内で硫酸が滞留しても、二重配管部分１４ａでは、その滞留する硫酸の温度が流通時の高温（たとえば１８０℃）に保たれる。

そして、帰還バルブ２６が閉じられるとともに硫酸バルブ２８が開かれることにより、循環配管２２における分岐接続部分Ｊよりも上流側の上流側部分２９を流通する硫酸の流通先を、硫酸供給配管１４とすることができる。つまり、循環配管２２を流通する高温の硫酸を、硫酸供給配管１４に供給することができ、硫酸供給配管１４を通して硫酸過水ノズル４に供給することができる。

レジスト除去処理に際しては、搬送ロボット（図示せず）によって、処理室１にイオン注入処理後のウエハＷが搬入されてくる。このウエハＷの表面にはレジストが存在している。
ウエハＷは、その表面を上方に向けて、スピンチャック３に保持される。ウエハＷがスピンチャック３に保持されると、モータ７が駆動されて、スピンチャック３の回転が開始される。スピンチャック３の回転に伴って、スピンチャック３に保持されたウエハＷも回転される。ウエハＷの回転速度は、たとえば１０００ｒｐｍ程度に設定されている。

ウエハＷの回転開始後、ノズル駆動機構１２が制御されて、硫酸過水ノズル４がスピンチャック３の側方に設定された待機位置からスピンチャック３に保持されているウエハＷの上方に移動される。
また、長時間にわたって硫酸過水処理が行われていないときは、硫酸供給配管１４の接続部分１４ｂに残った硫酸が温度低下しているおそれがある。このため、硫酸過水処理の開始に際して、硫酸バルブ２８が開かれるとともに帰還バルブ２６が閉じられて、退避位置に位置する硫酸過水ノズル４からプリディスペンスポッド２０に向けて接続部分１４ｂに残っていた少量の硫酸が吐出される（プリディスペンス）。プリディスペンスポッド２０に流入した硫酸は、プリディスペンス用廃液配管２１を通って廃液設備へと導かれる。予め設定されたプリディスペンス時間が終了すると、硫酸バルブ２８が閉じられるとともに帰還バルブ２６が開かれて、硫酸過水ノズル４からの硫酸の吐出が停止されて、プリディスペンスが終了する。

硫酸供給配管１４内で硫酸が滞留したときに硫酸の温度が低下するのは、外気に露出している接続部分１４ｂにおいてのみである。この接続部分１４ｂの配管長が比較的短いので、硫酸の滞留による温度低下を生じるのは少量の硫酸である。したがって、プリディスペンスの際には、その少量の硫酸を廃棄すればよい。このため、プリディスペンス時間は、比較的短く設定されている。

プリディスペンス時間が経過すると、硫酸バルブ２８が閉じられるとともに帰還バルブ２６が開かれて、硫酸過水ノズル４からの硫酸の吐出が停止される。その後、ノズル駆動機構１２が制御されて、硫酸過水ノズル４が、スピンチャック３の側方に設定された待機位置からスピンチャック３に保持されているウエハＷの上方に移動される。
硫酸過水ノズル４がウエハＷの上方に到達すると、帰還バルブ２６が閉じられるとともに、硫酸バルブ２８および過酸化水素水バルブ１６が開かれる。硫酸バルブ２８および過酸化水素水バルブ１６が開かれると、硫酸および過酸化水素水が硫酸過水ノズル４に流入する。

具体的には、帰還バルブ２６が閉じられるとともに硫酸バルブ２８が開かれると、循環配管２２を流通する高温の硫酸が、硫酸供給配管１４を通して、硫酸ポート４９に付与される。この高温の硫酸は、硫酸導入路４１を通して、連通口４８から第１混合室４５へと供給される。
過酸化水素水バルブ１６が開かれると、図示しない過酸化水素水供給源からの過酸化水素水が、過酸化水素水供給配管１５を通して、過酸化水素水ポート５１に付与される。この過酸化水素水は、過酸化水素水導入管４２を通して、開口５０から第１混合室４５へと供給される。

前述のように、硫酸供給配管１４に供給される硫酸と、過酸化水素水供給配管１５に供給される過酸化水素水との流量比が１：０．２５であるため、第１混合室４５には比較的大流量の硫酸と、比較的小流量の過酸化水素水とが供給される。
開口５０が連通口４８よりも下流側に位置している。このため、第１混合室４５を流通する比較的大流量の硫酸に、比較的小流量の過酸化水素水が流入されるようになる。過酸化水素水導入管４２が、第１円筒管３９と同方向に延びているため、開口５０からの過酸化水素水は、第１混合室４５における硫酸の流れ方向に沿って流入される。硫酸の流れ方向に沿って流入した過酸化水素水は、硫酸と広範囲で接触する。そのため、硫酸と過酸化水素水との混合が促進される。また、硫酸の流れ方向に沿って過酸化水素水が流入されるために、第１混合室４５内の硫酸の流れを阻害することなく、硫酸と過酸化水素水とをスムーズに混合させることができる。

第１混合室４５では、硫酸と過酸化水素水との混合時に沸騰が生じる。そのため、第１混合室４５はその流路断面が比較的大きくされている。すなわち、沸騰に伴う大きな気泡は第１混合室４５内で生じ、第２混合室４６に大きな気泡が持ち込まれることがほとんどない。
硫酸過水ノズル４の内部に流入した硫酸および過酸化水素水が、混合されることによって、硫酸と過酸化水素水とが反応し、多量のペルオキソ一硫酸（Ｈ₂ＳＯ₅）を含む約１９０〜２００℃のＳＰＭが作成される。このＳＰＭが硫酸過水ノズル４から回転中のウエハＷの表面に向けて吐出される（硫酸過水処理）。その作成直後のＳＰＭ、つまりペルオキソ一硫酸の減衰がほとんど生じていないＳＰＭがウエハの表面に供給される。

この硫酸過水処理では、ノズル駆動機構１２が制御されて、ノズルアーム１０が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、硫酸過水ノズル４からのＳＰＭが導かれるウエハＷの表面上の供給位置は、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を、ウエハＷの回転方向と交差する円弧状の軌跡を描きつつ往復移動する。また、ウエハＷの表面に供給されたＳＰＭは、ウエハＷの表面の全域に拡がる。したがって、ウエハＷの表面の全域に、ＳＰＭがむらなく供給される。ＳＰＭがウエハＷの表面に供給されると、レジストにＳＰＭに含まれるペルオキソ一硫酸の強酸化力が作用し、ウエハＷの表面から、レジストが除去される。ＳＰＭ供給位置の往復移動が所定回数行われると、硫酸バルブ２８および過酸化水素水バルブ１６が閉じられ、ウエハＷへのＳＰＭの供給が停止されて、硫酸過水ノズル４がスピンチャック３の側方の退避位置に戻される。

次に、ウエハＷの回転が継続されたまま、ＤＩＷバルブ１７が開かれる。これにより、回転中のウエハＷの表面の中央部に向けてＤＩＷノズル５から約６０℃以上に加熱されたＤＩＷが吐出される（リンス処理）。ウエハＷの表面上に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの表面の全域に拡がり、ウエハＷの表面に付着している硫酸がＤＩＷによって洗い流される。約６０℃以上に加熱されたＤＩＷを用いてＳＰＭが洗い流されるので、硫黄成分を含めてＳＰＭを、ウエハＷの表面から除去することができる。

この温水リンス処理の開始から所定時間が経過すると、モータ７が駆動されて、ウエハＷの回転速度が所定の高回転速度（たとえば、１５００〜２５００ｒｐｍ）に上げられて、ウエハＷに付着しているＤＩＷが完全に除去される（スピンドライ処理）。
以上のようにこの実施形態によれば、循環配管２２および硫酸供給配管１４は、循環配管２２内に硫酸供給配管１４が挿通されることにより二重配管構造を形成している。循環配管２２には、加熱された硫酸が流通する。これにより、硫酸供給配管１４は、内管１４ａにおいて、循環配管２２を流通する硫酸により加熱される。そのため、硫酸供給配管１４内で硫酸が滞留しても、二重配管部分１４ａでは、その滞留する硫酸の温度が流通時の高温に保たれる。そして、硫酸供給配管１４は、処理室１内において循環配管２２の管壁を貫通し、その先端が硫酸過水ノズル４に接続されている。そのため、硫酸供給配管１４が外気に露出しているのは、比較的短い配管長の接続部分１４ｂであり、この接続部分１４ｂにおいてのみ、硫酸供給配管１４内で硫酸が滞留したときに硫酸の温度が低下する。したがって、硫酸の滞留による温度低下を生じるのは、少量の硫酸であるので、次のウエハＷの処理の開始に際してプリディスペンスを行うとしても、その少量の硫酸を廃棄すればよい。よって、プリディスペンスに要する時間の短縮および硫酸の消費量の低減を図ることができる。

また、硫酸タンク１３および循環配管２２によって構成される循環路を、硫酸が循環する。この循環路において、硫酸は、温度調節ユニット２４により加熱される。そして、硫酸供給配管１４は、循環配管２２の途中部に分岐接続されている。したがって、循環配管２２を流通する加熱された硫酸を、硫酸供給配管１４に供給することができ、硫酸供給配管１４を通して硫酸過水ノズル４に供給することができる。

そのため、硫酸供給配管１４に供給される硫酸を加熱するために、それ専用の温度調節ユニットを設ける必要がない。したがって、硫酸供給配管１４に供給される硫酸の加熱専用の温度調節ユニットを設ける構成と比較して、基板処理装置のコストダウンを図ることもできる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。

前述の説明では、硫酸供給配管１４が第２配管継手３１の壁を貫通して、硫酸過水ノズル４に接続された構成を例に挙げて説明したが、硫酸供給配管１４を、循環配管２２の管壁を貫通させて、硫酸過水ノズル４に接続させる構成であってもよい。
また、プリディスペンスの際に硫酸過水ノズル４から、硫酸だけでなく、硫酸および過酸化水素水の混合液であるＳＰＭを吐出させる構成であってもよい。とくに構造上、硫酸だけを硫酸過水ノズル４から吐出させることが困難である場合には、硫酸過水ノズル４からＳＰＭが吐出されることにより、プリディスペンスが行われる。

さらに、レジスト除去処理だけでなく、ウエハＷに対してその他の洗浄処理を施す基板処理装置にも、本発明を適用することができる。この場合、第１配管および第２配管を流通する第１流体として、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液）、ＳＣ２（塩酸過酸化水素水混合液）、フッ酸、バファードフッ酸（Buffered HF：フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）および燐酸などの薬液や、純水、炭酸水および磁気水などのリンス液を例示することができる。むろん、第１流体は、液体に限らず、フッ素蒸気やオゾンガスなどの処理ガスや、窒素ガスを含む不活性ガスなどの乾燥ガスなどの気体が含まれるのは言うまでもない。

また、第１流体として薬液を用いる場合には、プリディスペンスによって処理液供給配管から排出された処理液を再利用する構成が基板処理装置に採用されていてもよい。この場合、プリディスペンスポッド２０の底部には、液回収管が接続されており、この液回収管は、薬液を回収して再度ウエハＷの処理に利用するための回収機構へと延びるようになっていてもよい。

さらに、第１および第２配管を流通する第１流体が、加熱ではなく、冷却されていてもよい。この場合、第２配管中の第１流体が、第１配管中の第１流体によって所定の低温に保温される。
さらにまた、接続部分１４ｂの配管長が短く、第１流体の滞留により温度変化を生じる第１流体が少量である場合には、プリディスペンスを省略することもできる。この場合に、プリディスペンスに要する時間の短縮および第１流体の消費量の低減を、より一層図ることができる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を概念的に示す断面図である。 図１の切断面線II−IIから見た二重配管構造の断面図である。 図１に示すノズルアームおよび硫酸過水ノズルの構成を示す図解的な断面図である。 従来の基板処理装置の構成を説明するための図解図である

符号の説明

１ 処理室
４ 硫酸過水ノズル（ノズル）
１３ 硫酸タンク（タンク）
１４ 硫酸供給配管（第２配管）
１５ 過酸化水素水供給配管（第３配管）
２２ 循環配管（第１配管）
２４ 温度調節ユニット
２６ 帰還バルブ（第１バルブ）
２７ 下流側部分
２８ 硫酸バルブ（第２バルブ）
３１ 第２配管継手
３３ 第２循環配管（往路管）
３４ 第３循環配管（復路管）
Ｊ 分岐接続部分
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (6)

1. 基板に第１流体を吐出するためのノズルと、
   加熱または冷却された前記第１流体が流通する第１配管と、
   前記第１配管内に挿通されるとともに、前記第１配管の管壁を貫通して前記ノズルに接続されており、加熱または冷却された前記第１流体が流通する第２配管とを含み、
   前記第１配管は、前記ノズルに接続されていない、基板処理装置。
2. 基板に対して前記第１流体を用いた処理を行うための処理室をさらに含み、
   前記処理室の内部に、前記ノズルが収容配置されており、
   前記第１配管は、前記処理室の外部から前記処理室の内部を経由して前記処理室の外部へと延び、
   前記第２配管は、前記処理室の内部において、前記第１配管の管壁を貫通する、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記ノズルに接続されており、前記第１流体と種類の異なる第２流体が流通する第３配管をさらに含み、
   前記ノズルは、前記第１流体と前記第２流体との混合流体を吐出する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記第１流体を貯留するタンクと、
   前記第１配管の途中部に介装されて、前記第１配管を流通する第１流体を加熱または冷却して、当該第１流体の温度を調節するための温度調節ユニットとをさらに含み、
   前記第１配管は、上流端および下流端が前記タンクに接続され、前記タンクとともに前記第１流体の循環路を構成し、
   前記第２配管は、上流端が前記第１配管の途中部に分岐接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記第１配管の流通先を、前記第１配管における前記第２配管の分岐接続部分よりも下流側の下流側部分と前記第２配管とに切り替えるための切替機構をさらに含む、請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記切替機構は、前記下流側部分に介装された第１バルブと、前記第２配管に介装された第２バルブとを含む、請求項５に記載の基板処理装置。

Images