JP5405955B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に処理液を用いた処理を施すための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、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用基板、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などの基板が含まれる。

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の表面に処理液による処理を施すために、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。
この枚葉式の基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持しつつ回転させるスピンチャックと、スピンチャックによって回転される基板表面の中央部に処理液を吐出するための処理液ノズルとを備えている。基板の表面上に供給された処理液は、基板の回転により生じる遠心力を受けて、基板の表面上を周縁に向けて流れ、基板の表面の全域に行き渡る。これにより、基板の表面の全域に処理液による処理が施される。

特開２００５−２８６２２１号公報

このような枚葉式の基板処理装置において、たとえば、処理速度を向上させるために、高温に加熱された処理液が用いられる場合がある。この場合、処理液ノズルから吐出される処理液は、基板の表面の中央部に供給された直後は高温であるが、基板の中央部から基板の周縁に向けて流れる過程で、その液温が低下してしまう。そのため、基板上において、その中央部で処理液の温度が相対的に高くなり、中央部以外の領域で処理液の温度が相対的に低くなってしまう。その結果、基板面内で処理速度がばらつくという問題がある。すなわち、基板表面の中央部では、処理が相対的に速く進むのに対して、基板表面における中央部以外の領域では処理速度が相対的に遅くなる。

そこで、この発明の目的は、基板表面の全域に対して、処理液による処理を均一に施す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）を保持する基板保持手段（４）と、前記基板保持手段に保持された基板を、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（９）と、前記基板保持手段に保持された基板表面に対して、常温よりも高温の処理液を吐出する処理液ノズル（３５）と、前記処理液ノズルを保持する第１アームと、前記第１アームを所定の第１揺動軸を中心として揺動させるための第１アーム揺動駆動機構と、前記基板保持手段に保持された前記基板表面に対して、前記処理液に含まれる液体の蒸気を吐出する蒸気ノズル（３６）と、前記蒸気ノズルを保持する第２アームと、前記第２アームを、前記第１揺動軸とは別の第２揺動軸を中心として揺動させるための第２アーム揺動駆動機構と、前記処理液ノズルからの処理液の吐出と並行して、前記蒸気ノズルから蒸気を吐出させながら、前記第１および第２アーム揺動機構を制御して、前記基板表面における前記処理液ノズルからの処理液の供給位置を、基板の中心部と基板の周縁との間で前記基板表面に沿って移動させ、かつ前記基板表面における前記蒸気ノズルからの蒸気の供給位置の基板回転中心からの距離が前記基板表面における前記処理液ノズルからの処理液の供給位置の基板回転中心からの距離よりも常に大きく保ちながら、前記処理液ノズルからの処理液の供給位置よりも遅い速度で、前記基板表面における前記蒸気ノズルからの蒸気の供給位置を前記基板表面に沿って移動させる制御手段（３０）とを含む、基板処理装置（３１）である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
基板表面に供給された高温処理液の温度が低下する主な原因の１つは、処理液に含まれる液体の蒸発である。すなわち、液体の蒸発時に奪われる気化熱によって、処理液の温度低下が生じる。そこで、この発明では、処理液ノズルから基板表面に高温の処理液が供給される一方で、蒸気ノズルから、基板表面に向けて、前記処理液に含まれる液体の蒸気が供給される。これにより、基板表面に供給された処理液が蒸発し難くなるので、処理液の蒸発による温度低下を抑制できる。

とくに、基板表面に供給された蒸気が基板の周囲に滞留し、基板の周囲の雰囲気が飽和状態（雰囲気に含まれる液体の蒸気の量が飽和蒸気量に達した状態）になる。飽和状態にある雰囲気下では、雰囲気に蒸気が入り込めず、液体は蒸発しない。そのため、基板の周囲の雰囲気が飽和状態に保たれている場合は、基板表面に供給された高温の処理液に含まれる液体が基板表面上で蒸発せず、処理液に含まれる液体の蒸発にともなう熱損失がない。したがって、基板表面に供給された処理液の温度低下を抑制または防止することができ、基板表面上の処理液の温度をほぼ均一に保つことができる。それゆえ、基板表面の全域に対して処理液による処理を均一な処理速度で施すことができる。

また、基板が回転されるとともに、基板表面における処理液の供給位置が移動するので、処理液ノズルから吐出された高温の処理液を、基板表面の全域に直接供給することができる。また、基板表面における蒸気の供給位置が、基板表面における処理液の供給位置よりも基板の径方向の外方に位置しているので、基板の回転による遠心力を受けて基板表面を基板の周縁に向けて流れる処理液に、蒸気からの熱を付与することができる。そのため、基板表面における処理液の温度が、当該処理液が供給される領域のほぼ全部においてほぼ均一に分布する。これにより、基板表面の全域に対して処理液による処理を、より一層均一に施すことができる。
また、請求項２に記載のように、前記制御手段は、前記基板表面における前記蒸気ノズルからの蒸気の供給位置を、前記基板表面における前記処理液ノズルからの処理液の供給位置の半分の移動速度で移動させてもよい。

また、請求項３に記載のように、前記制御手段は、前記基板表面における前記処理液ノズルからの処理液の供給位置を、基板の中心部と基板の周縁との間で往復移動させてもよい。

請求項４に記載のように、前記処理液ノズルから吐出される処理液が薬液である場合に、前記蒸気ノズルは、前記薬液の溶媒の蒸気を吐出することが好ましい。これにより、基板の周辺における当該溶媒の蒸気圧を高く保つことができるので、処理液の蒸発を一層効果的に抑制できる。
請求項５記載の発明は、前記処理液に含まれる液体と同じ種類の液が流通する液流通管（１８）と、不活性ガスが流通する不活性ガス流通管（１９）と、前記液流通管を流通する前記液を加熱して蒸発させて蒸気を発生させる加熱手段（２０）と、前記液流通管および前記不活性ガス流通管に接続されて、前記液流通管からの液と前記不活性ガス流通管からの不活性ガスとを混合する混合部（１５）と、前記混合部で生成された蒸気を、前記蒸気ノズルに供給する蒸気供給管（１６）とを含む、請求項１〜４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、処理液に含まれる液体と同じ種類の液が加熱手段によって加熱されることにより、その液体の蒸気が発生する。そして、発生した蒸気と不活性ガス（キャリアガス）とを混合部で混合することにより、基板に供給されるべき蒸気を生成することができる。そのため、比較的簡単な構成で、基板に供給されるべき蒸気を、蒸気ノズルに供給することができる。

請求項６記載の発明は、前記液流通管を流通する液の流量を調節するための液流量調節手段（２１）をさらに含む、請求項５記載の基板処理装置である。
この構成によれば、液流量調節手段による液流通管を流通する液の流量調節によって、蒸気ノズルから吐出される蒸気の濃度を変更することができる。これにより、基板の周囲の領域に含まれる蒸気量を変更することができる。また、基板の周囲の領域に含まれる蒸気量の変更を、比較的簡単な構成で実現することができる。

請求項７記載の発明は、前記不活性ガス流通管を流通する前記不活性ガスの流量を調節するためのガス流量調節手段（２３）をさらに含む、請求項５または６記載の基板処理装置である。
この構成によれば、不活性ガス流通管を流通する不活性ガスの流量を調節することによって、蒸気ノズルから吐出される蒸気の吐出流量を変更することができる。また、この不活性ガスの流量調節によって、基板の周囲の雰囲気の圧力を調節することも可能である。雰囲気に含まれる飽和蒸気量は、雰囲気の圧力に依存するので、この不活性ガスの流量を調節することにより、たとえば、基板の周囲の雰囲気を飽和状態に保つことも可能である。

請求項８記載の発明は、前記基板保持手段を収容するカップ（８）と、前記カップ内の雰囲気を排気するための排気手段（２８）と、前記蒸気ノズルからの蒸気の吐出と並行して、前記カップ内の雰囲気の排気流量を低減させまたは停止させるように、前記排気手段による排気流量を調節するための排気流量調節機構（２９）とをさらに含む、請求項１〜７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、蒸気ノズルによる蒸気の吐出中は、カップ内からの排気流量が低減または停止されるので、蒸気ノズルから吐出された蒸気がカップ内に留まり、カップ内の雰囲気を飽和状態に保ち易くなる。

本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す基板処理装置における処理の一例を示す工程図である。 本発明の第２実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す断面図である。 図４に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 高温のＳＣ１および水蒸気の供給中におけるＳＣ１ノズルおよび蒸気ノズルの動きを表す図解的な平面図である。

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、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る基板処理装置１の構成を模式的に示す断面図である。この基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）におけるデバイス形成領域側の表面に対して、薬液の一例としてのＳＣ１（アンモニア過酸化水素水）による洗浄処理（たとえば、パーティクル除去処理）を施すための枚葉型の装置である。ＳＣ１とは、アンモニア過酸化水素水（ＡＰＭ：ammonia-hydrogen peroxide mixture）であり、アンモニア、過酸化水素水および水を所定の混合比（たとえば、アンモニア：過酸化水素水：水＝１：４：２０）で混合して調製される薬液である。この薬液の溶媒は水である。

この基板処理装置１は、隔壁２により区画された処理室３内に、ウエハＷをほぼ水平に保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線ＣまわりにウエハＷを回転させるスピンチャック（基板保持手段）４と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの表面（上面）に向けて、ＳＣ１を供給するためのＳＣ１ノズル５と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの表面に水蒸気を供給するための蒸気ノズル６と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（脱イオン水）を供給するためのＤＩＷノズル７と、スピンチャック４を収容するカップ８とを備えている。

スピンチャック４は、スピンモータ（基板回転手段）９と、このスピンモータ９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１１と、スピンベース１１の周縁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１２とを備えている。これにより、スピンチャック４は、複数個の挟持部材１２によってウエハＷを挟持した状態で、スピンモータ９の回転駆動力によってスピンベース１１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１１とともに回転軸線Ｃまわりに回転させることができる。

なお、スピンチャック４としては、挟持式のものに限らず、たとえば、ウエハＷの裏面を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
ＳＣ１ノズル５は、たとえば連続流の状態で高温（たとえば８０℃）のＳＣ１を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック４の上方で、その吐出口をウエハＷの回転中心付近（中央部）に向けて固定的に配置されている。このＳＣ１ノズル５には、高温ＳＣ１供給源からの高温のＳＣ１が供給されるＳＣ１供給管１３が接続されている。ＳＣ１供給管１３の途中部には、ＳＣ１ノズル５からのＳＣ１の吐出／吐出停止を切り換えるためのＳＣ１バルブ１４が介装されている。

蒸気ノズル６は、スピンチャック４の上方で、その吐出口をウエハＷの回転軸線Ｃと周縁との間の所定の中間位置Ｍ（たとえば、ウエハＷの回転軸線Ｃから、そのウエハＷの半径の半分に相当する距離を隔てた位置。）に向けて固定的に配置されている。この蒸気ノズル６には、混合部１５から延びる蒸気供給管１６が接続されている。蒸気供給管１６の途中部には、水蒸気の吐出／吐出停止を切り換えるための蒸気バルブ１７が介装されている。混合部１５には、ＤＩＷ流通管（液流通管）１８および窒素ガス流通管（不活性ガス流通管）１９が接続されている。

ＤＩＷ流通管１８には、ＤＩＷ供給源からＤＩＷが供給されている。ＤＩＷ流通管１８の途中部には、ヒータ（加熱手段）２０、ＤＩＷ流量調節バルブ（液流量調節手段）２１および第１ＤＩＷバルブ２２が、混合部１５側からこの順に介装されている。第１ＤＩＷバルブ２２は、ＤＩＷ流通管１８を開閉するためのものである。ＤＩＷ流量調節バルブ２１は、ＤＩＷ流通管１８を流通するＤＩＷの流量を調節するものである。ヒータ２０の温度は、ＤＩＷ流通管１８を流通するＤＩＷを瞬時に蒸発させることができる程度の高温に制御されている。そのため、ＤＩＷ流通管１８を流通するＤＩＷは、ヒータ２０により加熱されて、蒸発する。これにより、ＤＩＷ流通管１８で水蒸気が生成される。

窒素ガス流通管１９には、窒素ガス供給源から窒素ガスが供給されている。この窒素ガスは、水蒸気のキャリアガスとして用いられる。窒素ガス流通管１９の途中部には、窒素ガス流量調節バルブ（ガス流量調節手段）２３および窒素ガスバルブ２４が、混合部１５側からこの順に介装されている。窒素ガスバルブ２４は、窒素ガス流通管１９を開閉するためのものである。窒素ガス流量調節バルブ２３は、窒素ガス流通管１９を流通する窒素ガスの流量を調節するものである。

混合部１５は、ＤＩＷ流通管１８からの水蒸気と、窒素ガス流通管１９からの窒素ガスとを混合して、予め定める濃度（水蒸気および窒素ガスの混合ガス中における水蒸気濃度）の水蒸気（正確には前記混合ガス）を調製し、その調製後の水蒸気を蒸気供給管１６に供給する。
第１ＤＩＷバルブ２２および窒素ガスバルブ２４が開かれると、ＤＩＷを加熱して生成した水蒸気および窒素ガス流通管１９からの窒素ガスが、所定の混合比で混合部１５に供給される。これにより、混合部１５において予め定める濃度の水蒸気が生成（調製）される。そして、第１ＤＩＷバルブ２２および窒素ガスバルブ２４が開かれた状態で、蒸気バルブ１７が開かれると、混合部１５で調整された水蒸気が、蒸気供給管１６を通して蒸気ノズル６に供給され、蒸気ノズル６から吐出される。

ＤＩＷ流量調節バルブ２１の開度を変更することにより、蒸気ノズル６から吐出される水蒸気の濃度を変更することができる。これにより、カップ８内に含まれる水蒸気量（水蒸気圧）を調節することができる。ＤＩＷ流量調節バルブ２１の開度は、カップ８内の雰囲気が飽和状態（雰囲気に含まれる水蒸気が飽和水蒸気量に達した状態）に保たれるような開度に設定されている。

ＤＩＷノズル７は、たとえば、連続流の状態でＤＩＷを吐出するストレートノズルであり、スピンチャック４の上方で、その吐出口をウエハＷの回転中心（中央部）付近に向けて固定的に配置されている。このＤＩＷノズル７には、ＤＩＷ供給源からの常温（たとえば２２〜２３℃）のＤＩＷが供給されるＤＩＷ供給管２５が接続されている。ＤＩＷ供給管２５の途中部には、ＤＩＷノズル７からのＤＩＷの吐出／吐出停止を切り換えるための第２ＤＩＷバルブ２６が介装されている。

カップ８は、ウエハＷの処理に用いられた後のＳＣ１およびＤＩＷを処理するためのものであり、有底円筒容器状に形成されている。カップ８の底部には、カップ８内の雰囲気を排気するための排気孔（図示しない）が形成されている。排気孔には、排気管（排気手段）２８が接続されている。排気管２８は、処理室３の外方に延びて、その下流端が図示しない排気設備に接続されている。排気管２８の途中部には、排気管２８を流通する排気の流量を調節するため排気流量調節機構２９が介装されている。この排気流量調節機構２９として、たとえば、ロータリーアクチュエータ（モータやエアシリンダなど）の駆動により排気管２８の流量を変更させる排気ダンパを例示することができる。その他、排気流量調節機構２９として、流量調節バルブを例示することもできる。

図２は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置１は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置３０を備えている。この制御装置３０には、スピンモータ９、ＳＣ１バルブ１４、第１ＤＩＷバルブ２２、蒸気バルブ１７、第２ＤＩＷバルブ２６、ＤＩＷ流量調節バルブ２１、ヒータ２０、窒素ガスバルブ２４、窒素ガス流量調節バルブ２３および排気流量調節機構２９などが制御対象として接続されている。

図３は、基板処理装置１における処理の一例を示す工程図である。
処理対象のウエハＷは、搬送ロボット（図示しない）によって処理室３に搬入されて（ステップＳ１）、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック４に保持される。
ウエハＷがスピンチャック４に保持された後、制御装置３０は、スピンモータ９を駆動して、ウエハＷを回転開始させる（ステップＳ２）。ウエハＷの回転速度が所定の液処理速度（たとえば、１０００ｒｐｍ）に達すると、制御装置３０は、蒸気バルブ１７を開いて、蒸気ノズル６から水蒸気を吐出する。蒸気ノズル６からの水蒸気は、ウエハＷ表面の中間位置Ｍに供給される。（Ｓ３：水蒸気供給）。また、制御装置３０は、排気流量調節機構２９を制御して、排気管２８を流通する排気の流量を低減させる（たとえば、通常時の１／５程度にする）。そのため、ウエハＷ表面に供給された水蒸気の大部分がカップ８内に留まる。そして、カップ８内には、水蒸気を含む雰囲気が充満する。

蒸気ノズル６からの水蒸気の吐出開始から予め定める時間（たとえば５秒間）が経過すると、制御装置３０は、ＳＣ１バルブ１４を開いて、ＳＣ１ノズル５から高温（たとえば、４０〜８０℃。好ましくは８０℃）のＳＣ１を吐出する。ＳＣ１ノズル５からの高温のＳＣ１は、ウエハＷ表面の中央部に供給される。（Ｓ４：高温ＳＣ１供給）。このＳＣ１の吐出開始時には、蒸気ノズル６からの水蒸気の吐出により、カップ８内の雰囲気はほぼ飽和状態になっている。

ＳＣ１ノズル５から吐出された高温のＳＣ１は、ウエハＷの表面の回転中心付近（中央部）に供給される。そして、ウエハＷの表面に供給されたＳＣ１は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷに熱を奪われながら、ウエハＷの表面を中央部から周縁に向けて拡がる。このステップＳ４では、ＳＣ１ノズル５からのＳＣ１の吐出と並行して、蒸気ノズル６からの水蒸気の吐出が継続されているので、カップ８内の雰囲気の飽和状態が維持されている。そのため、ウエハＷ表面に供給される高温のＳＣ１に含まれる水は、ウエハＷ表面を流れる過程でほとんど蒸発しない。

一方、ウエハＷ表面の中間位置Ｍに供給された水蒸気は、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの周縁に向けて移動する。水蒸気は非常に高温であるので、ウエハＷ表面における中間位置Ｍよりも径方向外方にあるＳＣ１に対して水蒸気からの熱が与えられる。そのため、ウエハＷの表面の中間位置Ｍから周縁に至る領域に存在するＳＣ１の温度は高温に保たれる。これにより、ウエハＷ表面におけるＳＣ１の液温は、ウエハＷ表面の全域においてほぼ同じ温度（高温）になる。

このＳＣ１を用いた処理により、ウエハＷの表面に付着しているパーティクル等の異物がウエハＷの表面全域から除去される。
ＳＣ１ノズル５によるＳＣ１の供給開始から予め定めるＳＣ１処理時間が経過すると、制御装置３０はＳＣ１バルブ１４を閉じて、ＳＣ１ノズル５からのＳＣ１の吐出を停止させる。また、制御装置３０は、ＳＣ１バルブ１４の閉成と同じタイミングで、蒸気バルブ１７を閉じる。これにより、蒸気ノズル６からの水蒸気の吐出が停止される。

また、制御装置３０は、排気流量調節機構２９を制御して、排気管２８を流通する排気の流量を、所定の低流量から通常の流量に戻す。これにより、カップ８内から水蒸気が排気される。
さらに、制御装置３０は、第２ＤＩＷバルブ２６を開いて、ＤＩＷノズル７からウエハＷの表面の回転中心付近（中央部）に向けて常温のＤＩＷを吐出する。ウエハＷの表面に供給されたＤＩＷが、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの周縁に向けて流れ、このＤＩＷによってウエハＷの上面に付着しているＳＣ１が洗い流される（Ｓ５：リンス処理）。

ＤＩＷノズル７によるＤＩＷの吐出開始から所定のリンス処理時間が経過すると、制御装置３０は、第２ＤＩＷバルブ２６を閉じて、ウエハＷへのＤＩＷの供給を停止する。
その後、制御装置３０は、スピンチャック４をスピン乾燥回転速度（たとえば２５００ｒｐｍ程度）まで加速する。これにより、ＤＩＷによるリンス後のウエハＷの表面に付着しているＤＩＷが遠心力で振り切られて、ウエハＷが乾燥される（Ｓ６：スピンドライ）。

スピンドライ処理が所定時間にわたって行われると、スピンチャック４の回転が停止される（ステップＳ７）。その後、搬送ロボット（図示しない）によってウエハＷが処理室３から搬出される（ステップＳ８）。
以上により、この実施形態によれば、ウエハＷ表面に高温のＳＣ１が供給される際に、ウエハＷに水蒸気が供給される。ウエハＷ表面に供給された水蒸気はカップ８内に滞留し、カップ８内の雰囲気が飽和状態になる。飽和状態にある雰囲気下では、雰囲気に水蒸気が入り込めず、水は蒸発しない。そのため、カップ８内の雰囲気が飽和状態に保たれている場合は、ウエハＷ表面に供給された高温のＳＣ１に含まれる水は蒸発をせずに、ウエハＷ表面上を流れる。そのため、ＳＣ１に含まれる水の蒸発にともなう熱（すなわち気化熱）の損失がない。

また、ウエハＷ表面の中央部に高温のＳＣ１が供給され、ウエハＷ表面における所定の中間位置Ｍに水蒸気が供給される。ウエハＷ表面の中央部に供給された高温のＳＣ１は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて中央部から周縁に向けて流れ、そのウエハＷ表面上を流れる過程でウエハＷに熱を奪われる。一方、ウエハＷ表面における中間位置Ｍに水蒸気が供給されるので、ウエハＷ表面を流れるＳＣ１に水蒸気から熱が与えられる。そのため、ウエハＷ表面上では中間位置Ｍから周縁に至る領域におけるＳＣ１の温度は高温に保たれ、ウエハＷ表面におけるＳＣ１は、その全域においてほぼ同じ温度（高温）で分布する。これにより、ウエハＷ表面の全域に対してＳＣ１による処理を、均一に施すことができる。

図４は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置３１の構成を模式的に示す断面図である。この第２実施形態において、図１〜図３に示す実施形態（第１実施形態）に示された各部に対応する部分には、第１実施形態と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。また、この図４に示す基板処理装置３１が、第１実施形態に係る基板処理装置１と相違する点は、スピンチャック４に対して固定的に配置されたＳＣ１ノズル５および蒸気ノズル６に代えて、いわゆるスキャンノズルの形態のＳＣ１ノズル（処理液ノズル）３５および蒸気ノズル３６を採用した点である。

ＳＣ１ノズル３５は、たとえば、連続流の状態で高温のＳＣ１を吐出するストレートノズルであり、その吐出口を下方に向けた状態で、ほぼ水平に延びる第１アーム３２の先端部に取り付けられている。第１アーム３２の基端部は、カップ８の側方においてほぼ鉛直に延びる第１支持軸３３の上端部に支持されている。第１支持軸３３には、モータ（図示しない）を含む第１アーム揺動駆動機構３４が結合されている。第１アーム揺動駆動機構３４から第１支持軸３３に回転力を入力して、第１支持軸３３を回動させることにより、スピンチャック４の上方で第１アーム３２を揺動させることができる。ＳＣ１ノズル３５には、ＳＣ１供給管１３の先端部が接続されている。

スピンチャック４にウエハＷが保持され、そのウエハＷの上方にＳＣ１ノズル３５が配置された状態で、ＳＣ１ノズル３５からＳＣ１を吐出させることにより、ウエハＷの表面にＳＣ１を供給することができる。そして、このＳＣ１ノズル３５からウエハＷの表面へのＳＣ１の供給時に、第１アーム３２を所定の角度範囲内で揺動させることにより、ウエハＷの表面におけるＳＣ１の供給位置を、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ移動させることができる。

蒸気ノズル３６は、その吐出口を下方に向けた状態で、ほぼ水平に延びる第２アーム３７の先端部に取り付けられている。第２アーム３７の基端部は、カップ８の側方においてほぼ鉛直に延びる第２支持軸３８の上端部に支持されている。第２支持軸３８には、モータ（図示しない）を含む第２アーム揺動駆動機構３９が結合されている。第２アーム揺動駆動機構３９から第２支持軸３８に回転力を入力して、第２支持軸３８を回動させることにより、スピンチャック４の上方で第２アーム３７を揺動させることができる。蒸気ノズル３６には、蒸気供給管１６の先端部が接続されている。

スピンチャック４にウエハＷが保持され、そのウエハＷの上方に蒸気ノズル３６が配置された状態で、蒸気ノズル３６から水蒸気を吐出させることにより、ウエハＷの表面に水蒸気を供給することができる。そして、この蒸気ノズル３６からウエハＷの表面への水蒸気の供給時に、第２アーム３７を所定の角度範囲内で揺動させることにより、ウエハＷの表面における水蒸気の供給位置を、ウエハＷの中間位置ＭからウエハＷの周縁を経てウエハＷ外に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ移動させることができる。

図５は、図４に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。制御装置３０には、スピンモータ９、第１アーム揺動駆動機構３４、第２アーム揺動駆動機構３９、ＳＣ１バルブ１４、第１ＤＩＷバルブ２２、蒸気バルブ１７、第２ＤＩＷバルブ２６、ＤＩＷ流量調節バルブ２１、ヒータ２０、窒素ガスバルブ２４、窒素ガス流量調節バルブ２３および排気流量調節機構２９などが制御対象として接続されている。この第２実施形態では、図３に示す工程図に示された処理と同様の処理が施される。

図６は、高温のＳＣ１および水蒸気の供給中におけるＳＣ１ノズル３５および蒸気ノズル３６の動きを表す図解的な平面図である。図３のステップＳ４（高温ＳＣ１供給）における、ＳＣ１ノズル３５からの高温のＳＣ１の吐出中および蒸気ノズル３６からの蒸気の吐出中において、制御装置３０は、第１アーム揺動駆動機構３４および第２アーム揺動駆動機構３９を制御して、ウエハＷ表面における蒸気ノズル３６からの水蒸気の供給位置Ｑが、ウエハＷ表面におけるＳＣ１ノズル３５からのＳＣ１の供給位置よりもウエハＷの径方向の外方に位置した状態で、ＳＣ１ノズル３５および蒸気ノズル３６を移動させている。

ウエハＷ表面におけるＳＣ１の供給位置Ｐは、第１支持軸３３（図４参照）を中心とする円弧形状（ほぼ直線形状）の軌跡ＰＰに沿って移動する。この軌跡ＰＰは、ウエハＷの回転半径方向にほぼ沿って延びている。また、ウエハＷ表面における水蒸気の供給位置Ｑは、第２支持軸３８（図４参照）を中心とする円弧形状（ほぼ直線形状）の軌跡ＱＱに沿って移動する。この軌跡ＱＱは、軌跡ＰＰにほぼ沿うように延びている。

具体的には、ウエハＷ表面におけるＳＣ１の供給位置Ｐが回転中心（回転軸線Ｃ）上にあるとき、ウエハＷ表面における水蒸気の供給位置Ｑが、ウエハＷ表面の中間位置Ｍ（ウエハＷにおける回転中心と周縁との間の部分）上に位置している（図６に実線で図示）。制御装置３０は、第１アーム揺動駆動機構３４および第２アーム揺動駆動機構３９を制御し、第１アーム３２および第２アーム３７をそれぞれ揺動させて、ＳＣ１ノズル３５および蒸気ノズル３６を、ウエハＷの回転半径方向の外方に向けて移動させる。たとえば、水蒸気供給位置Ｑの移動速度がＳＣ１供給位置Ｐの移動速度のほぼ半分となるように、第１および第２アーム３２，３７の揺動が制御されてもよい。

第１アーム３２の揺動によって、ＳＣ１の供給位置ＰがウエハＷの周縁に達すると（図６に二点鎖線で図示）、制御装置３０は、ＳＣ１バルブ１４を開けた状態を継続しつつ、第１アーム揺動駆動機構３４を駆動し、第１アーム３２を揺動させて、ＳＣ１ノズル３５をウエハＷ表面の回転中心付近の上方へと戻す。また、第１アーム３２の反転動作と同期して、制御装置３０は、蒸気バルブ１７を開けた状態を継続しつつ、第２アーム揺動駆動機構３９を駆動し、第２アーム３７を揺動させて、蒸気ノズル３６をウエハＷ表面の中間位置Ｍの上方へと戻す。この場合も、たとえば、水蒸気供給位置Ｑの移動速度がＳＣ１供給位置Ｐの移動速度のほぼ半分となるように、第１および第２アーム３２，３７の揺動が制御されることが好ましい。

このようにして、ウエハＷの上面上で、ＳＣ１供給位置Ｐおよび水蒸気供給位置Ｑが、ウエハＷの半径にほぼ沿って往復移動し、その過程で、ＳＣ１と水蒸気との供給を並行して行うことができる。
この第２実施形態によれば、ウエハＷが回転されるとともに、ウエハＷ表面におけるＳＣ１の供給位置Ｐが移動するので、ＳＣ１ノズル３５から吐出されたＳＣ１を、ウエハ表面の全域に直接供給することができる。また、ウエハＷ表面における水蒸気の供給位置が、ウエハＷ表面におけるＳＣ１の供給位置よりもウエハＷの径方向の外方に位置しているので、ウエハＷ表面における中央部以外の領域をウエハＷの周縁に向けて流れるＳＣ１に、水蒸気からの熱を付与することができる。そのため、ウエハＷ表面の全域に対してほぼ均一な温度でＳＣ１を供給できる。これにより、ウエハＷ表面の全域に対してＳＣ１による処理を、より一層均一に施すことができる。

以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の第１実施形態では、蒸気ノズル６が、吐出口をウエハＷの回転中心と周縁との間の所定の中間位置Ｍに向けて配置される構成を示したが、蒸気ノズル６の吐出口がウエハＷの周縁付近の領域（たとえば、ウエハＷの周端縁から幅１〜４ｍｍの環状領域）に向けて配置されており、蒸気ノズル６から吐出された水蒸気が、ウエハＷ表面の周縁領域に供給される構成としてもよい。

また、前述の第２実施形態では、図３のステップＳ３（水蒸気供給）およびステップＳ４（高温ＳＣ１供給）において、蒸気ノズル３６がＳＣ１ノズル３５よりもウエハＷの回転半径方向の外方に常時位置するように、第１アーム揺動駆動機構３４および第２アーム揺動駆動機構３９が制御される例を示したが、これは一例に過ぎない。すなわち、ＳＣ１ノズル３５からのＳＣ１の供給位置の軌跡ＰＰと蒸気ノズル３６からの蒸気の軌跡ＱＱとが互いに沿わない場合、制御装置３０は、ウエハＷ表面における蒸気ノズル３６からの水蒸気の供給位置の回転軸線Ｃからの距離が、ウエハＷ表面におけるＳＣ１ノズル３５からの高温のＳＣ１の供給位置の回転軸線Ｃからの距離よりも常時大きくなるように、第１アーム揺動駆動機構３４および第２アーム揺動駆動機構３９を制御すればよい。

また、前述の各実施形態では、蒸気ノズル６，３６による水蒸気の吐出中は、カップ８内からの排気流量が低減される例を示したが、蒸気ノズル６，３６による水蒸気の吐出中は、排気管２８を閉塞し、カップ８内からの排気を停止する構成としてもよい。この場合、蒸気ノズル６，３６から吐出された水蒸気が全てカップ８内に留まるので、カップ８内の雰囲気を飽和状態に保ち易い。

また、窒素ガス流量調節バルブ２３の開度を調節することにより、蒸気ノズル６から吐出される水蒸気の吐出流量を変更することができる。そこで、蒸気ノズル６，３６による水蒸気の吐出中にカップ８からの排気が停止／排気流量が低減されている場合に、窒素ガス流量調節バルブ２３の開度の調節により、カップ８内の雰囲気の圧力を調節することができる。そして、雰囲気に含まれる飽和水蒸気量は、雰囲気の圧力に依存するので、窒素ガスの流量調節によって、カップ８内の雰囲気を飽和状態に保つことも可能である。

また、前述の各実施形態を変形して、蒸気ノズル６，３６による水蒸気の吐出中に、排気流量を低減／排気の停止を行わない構成としてもよい。
また、前述の各実施形態では、不活性ガスとして窒素ガスを例示したが、清浄空気やその他の種類の不活性ガスを採用することもできる。
また、前述の各実施形態では、薬液としてＳＣ１を例示したが、ＳＣ１以外の薬液も用いることができる。たとえば、その他の薬液として、ＳＣ２（塩酸過酸化水素水混合液）、ＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫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）およびアンモニア水を例示することができる。これらの薬液が採用される場合は、蒸気ノズル６，３６から吐出される蒸気として、これらの薬液の溶媒である水の蒸気、即ち水蒸気が用いられる。

また、薬液としてポリマ除去液を採用することもできる。この場合、ポリマ除去液の溶媒はアルコールであるため、蒸気ノズル６，３６から吐出される蒸気として、その溶媒であるアルコールの蒸気が用いられることが好ましい。
また、高温の処理液として、薬液だけでなく、ＤＩＷ（脱イオン化された水）を用いることもできる。むろん、この場合には、水蒸気の供給を並行して行うことによって、高温ＤＩＷの蒸発を抑制できる。

また、前述の実施形態では、基板Ｗの周辺が飽和水蒸気圧に保持される例について説明したが、基板Ｗ周辺を必ずしも飽和状態とする必要はない。すなわち、処理液が基板表面に供給されるときに、その処理液に含まれる液体の蒸気が基板の周辺に存在することにより、その液体の蒸気圧が高まるから、必ずしも飽和状態でなくとも、処理液の蒸発を抑制できる。これにより、処理液の気化に起因する温度低下を抑制できる。

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。

１ 基板処理装置
４ スピンチャック（基板保持手段）
５ ＳＣ１ノズル
６ 蒸気ノズル
８ カップ
９ スピンモータ（基板回転手段）
１５ 混合部
１６ 蒸気供給管
１８ ＤＩＷ流通管（液流通管）
１９ 窒素ガス流通管（不活性ガス流通管）
２０ ヒータ（加熱手段）
２１ ＤＩＷ流量調節バルブ（液流量調節手段）
２３ 窒素ガス流量調節バルブ（ガス流量調節手段）
２８ 排気管（排気手段）
２９ 排気流量調節機構
３０ 制御装置
３１ 基板処理装置
３４ 第１アーム揺動駆動機構
３５ ＳＣ１ノズル（処理液ノズル）
３６ 蒸気ノズル
３９ 第２アーム揺動駆動機構
Ｍ 中間位置（中央部以外の所定の領域）
Ｗ ウエハ

Claims (8)

1. 基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板を、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板表面に対して、常温よりも高温の処理液を吐出する処理液ノズルと、
   前記処理液ノズルを保持する第１アームと、
   前記第１アームを所定の第１揺動軸を中心として揺動させるための第１アーム揺動駆動機構と、
   前記基板保持手段に保持された前記基板表面に対して、前記処理液に含まれる液体の蒸気を吐出する蒸気ノズルと、
   前記蒸気ノズルを保持する第２アームと、
   前記第２アームを、前記第１揺動軸とは別の第２揺動軸を中心として揺動させるための第２アーム揺動駆動機構と、
   前記処理液ノズルからの処理液の吐出と並行して、前記蒸気ノズルから蒸気を吐出させながら、前記第１および第２アーム揺動機構を制御して、前記基板表面における前記処理液ノズルからの処理液の供給位置を、基板の中心部と基板の周縁との間で前記基板表面に沿って移動させ、かつ前記基板表面における前記蒸気ノズルからの蒸気の供給位置の基板回転中心からの距離が前記基板表面における前記処理液ノズルからの処理液の供給位置の基板回転中心からの距離よりも常に大きく保ちながら、前記処理液ノズルからの処理液の供給位置よりも遅い速度で、前記基板表面における前記蒸気ノズルからの蒸気の供給位置を前記基板表面に沿って移動させる制御手段とを含む、基板処理装置。
2. 前記制御手段は、前記基板表面における前記蒸気ノズルからの蒸気の供給位置を、前記基板表面における前記処理液ノズルからの処理液の供給位置の半分の移動速度で移動させる、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記制御手段は、前記基板表面における前記処理液ノズルからの処理液の供給位置を、基板の中心部と基板の周縁との間で往復移動させる請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記処理液ノズルから吐出される処理液は薬液であり、
   前記蒸気ノズルは、前記薬液の溶媒の蒸気を吐出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記処理液に含まれる液体と同じ種類の液が流通する液流通管と、
   不活性ガスが流通する不活性ガス流通管と、
   前記液流通管を流通する前記液を加熱して蒸発させて蒸気を発生させる加熱手段と、
   前記液流通管および前記不活性ガス流通管に接続されて、前記液流通管からの液と前記不活性ガス流通管からの不活性ガスとを混合する混合部と、
   前記混合部で生成された蒸気を、前記蒸気ノズルに供給する蒸気供給管とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記液流通管を流通する液の流量を調節するための液流量調節手段をさらに含む、請求項５記載の基板処理装置。
7. 前記不活性ガス流通管を流通する前記不活性ガスの流量を調節するためのガス流量調節手段をさらに含む、請求項５または６記載の基板処理装置。
8. 前記基板保持手段を収容するカップと、
   前記カップ内の雰囲気を排気するための排気手段と、
   前記蒸気ノズルからの蒸気の吐出と並行して、前記カップ内の雰囲気の排気流量を低減または停止させるように、前記排気手段による排気流量を調節するための排気流量調節機構とをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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