JP5424597B2

JP5424597B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP5424597B2
Application number: JP2008229955A
Authority: JP
Inventors: 光治橋本
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2028-09-08
Also published as: JP2010067636A

Description

本発明は、基板を処理するための基板処理装置に関する。処理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、処理液の能力を利用した各種処理（たとえば、基板からパーティクルや金属汚染物、酸化膜などを除去するための洗浄処理）が行われる。
この処理のための枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板をほぼ水平に保持して回転させるスピンチャックと、基板に処理液を供給するためのノズルと、ノズルに対して薬液を供給するための薬液供給管とを備えている。基板処理時には、スピンチャックにより基板が回転されつつ、その基板の表面にノズルから処理液が供給される。基板の表面に供給された処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、その供給位置から基板の周縁に向けて流れる。これにより、基板の表面全域に処理液が広がり、その基板の表面に対する処理が達成される。

このような基板処理装置において、薬液の濃度を調整（変更）可能なものが提供されている。この装置では、薬液供給管に、所望の濃度に調節された薬液を生成するためのミキシングバルブが接続されている。ミキシングバルブには、薬液供給源から供給される高濃度の薬液（原液）が流通する高濃度薬液流通管と、工場内の各施設において共通して用いられるＤＩＷラインから供給されるＤＩＷ（脱イオン化された純水）が流通するＤＩＷ流通管とが接続されている。薬液供給管の途中部には、ミキシングバルブに供給される高濃度の薬液の流量を計測するための流量計と、ミキシングバルブに供給される高濃度の薬液の流量を調節するための流量調節バルブとが介装されている。流量計の計測値に基づいて流量調節バルブの開度が調節されることにより、ミキシングバルブに供給される高濃度の薬液とＤＩＷとの流量比が変更され、これにより、ノズルから吐出される薬液の濃度が所望の値に調整される。
特開２００４−２８１４６４号公報

しかしながら、ノズルから吐出される薬液に極めて低い濃度（約０．０５ｗｔ％以下）が要求される場合には、ミキシングバルブに供給される高濃度の薬液の流量を、流量計によって計測可能な計測基準値を下回るような微少量にする必要がある場合がある。この場合、正確な流量の高濃度の薬液をミキシングバルブに供給することができず、ノズルから吐出される薬液の濃度の精度が悪くなるおそれがある。ノズルから吐出される薬液の濃度の精度が悪いと、基板に対する処理が良好に行えない。

そこで、この発明の目的は、極めて低い濃度に精度良く調整された薬液を、基板に供給す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、０．０５ｗｔ％以下の濃度の薬液を貯留するタンク（３８）と、前記薬液と同じ成分からなり、前記薬液よりも高い濃度の薬液が流通する高濃度薬液流通管（１９）と、前記タンクから送出される薬液が流通する低濃度薬液流通管（１５，７１）と、前記高濃度薬液流通管および前記低濃度薬液流通管が接続され、前記高濃度薬液流通管からの薬液と前記低濃度薬液流通管からの薬液とを混合させて、薬液の濃度を所定濃度に調整するための混合部材（１３）と、前記混合部材から流出する薬液を基板に供給するための供給管（１４）と、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薬液の循環路を構成する循環配管（３９）と、前記循環配管の途中部に介装されて、前記循環配管を流通する前記薬液を加熱または冷却して、当該薬液の温度を調節するための温度調節ユニット（４１）と、前記高濃度薬液流通管を開閉するための高濃度開閉手段（６０）と、前記低濃度薬液流通管を開閉するための低濃度開閉手段（３７，７３）と、前記高濃度開閉手段および前記低濃度開閉手段を制御して、前記低濃度薬液流通管からの薬液のみを前記混合部材内に供給する第１の供給状態と、前記混合部材から流出される薬液を、所定の濃度に調整するために、前記高濃度薬液流通管からの薬液および前記低濃度薬液流通管からの薬液の双方を前記混合部材内に供給する第２の供給状態とを切り替える切替え制御手段（６５）と、前記高濃度薬液流通管を流通する薬液の流量を調節するための高濃度薬液流量調節手段（６１）と、前記低濃度薬液流通管を流通する薬液の流量を調節するための低濃度薬液流量調節手段（３１）と、前記第２の供給状態を実行するために、前記高濃度薬液流量調節手段および前記低濃度薬液流量調節手段を制御して、前記混合部材内に、前記低濃度薬液流通管から相対的に大流量の薬液を供給させるとともに前記高濃度薬液流通管から相対的に小流量の薬液を供給させる供給制御手段（６５）とをさらに含み、前記低濃度薬液流通管は、前記循環配管の途中部に分岐接続されており、前記第２の供給状態において、前記低濃度薬液流通管から前記混合部材内に供給される薬液の流量は、混合後の薬液の温度と前記低濃度薬液流通管からの薬液の温度とが同視できる程度の大流量である、基板処理装置（１，７０）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。以下、この項において同じ。
この構成によれば、タンクに貯留された薬液が、低濃度薬液流通管を介して混合部材に供給される。タンク内に薬液と多量の希釈液（たとえば、ＤＩＷ）とを供給し、その多量の希釈液で薬液を希釈することにより、極めて低い濃度（たとえば、基板の処理に用いられる可能性がある最低濃度）の薬液を、濃度調整の精度良く作成することができる。そして、タンクには、その極めて低い濃度に精度良く調節された薬液を貯留しておくことが可能である。

基板に極めて低い濃度の薬液を供給すべき場合には、タンクから混合部材に供給される薬液をそのまま供給管に供給することにより、極めて低い濃度に調節された薬液を基板に供給することができる。また、タンクに貯留されている薬液の濃度より高い濃度の薬液を基板に供給すべき場合には、高濃度薬液流通管からの相対的に高い濃度の薬液と低濃度薬液流通管からの相対的に低い濃度の薬液とが混合部材内で混合されることにより、所望の濃度に調節された薬液が作成される。そして、その所定濃度の薬液が供給管を介し基板に供給される。

よって、極めて低い濃度（最低濃度）に精度良く調整された薬液を基板に供給することができ、また、それより高い所望の濃度に精度良く調整された薬液を基板に供給することができる。その結果、薬液による良好な処理を基板に施すことができる。

また、タンクおよび循環配管によって構成される循環路を、薬液が循環する。この循環路において、薬液は温度調節ユニットにより加熱または冷却されて、その温度が所望の温度に精度良く調節される。そして、循環配管の途中部に、低濃度薬液流通管が分岐接続されている。したがって、循環配管を流通する温度調整された薬液を、低濃度薬液流通管に供給することができ、低濃度薬液流通管から混合部材および供給管を通して基板に供給することができる。また、所望の温度に調節された薬液に（少量の）高濃度の薬液が混合部材内で混合されることにより、所望の濃度および所望の温度に調節された薬液が作成される。これにより、所望の濃度および温度に調節された薬液を、基板に供給することができる。

従来のように、工場内のＤＩＷラインからのＤＩＷを混合部材に供給する構成では、ＤＩＷラインを流通するＤＩＷの温度を厳しく管理することができないために、工場内の気温によりＤＩＷラインを流通するＤＩＷの液温が変化し、それに伴って基板に供給される薬液の液温も変化する。薬液の活性度はその液温に依存しているので、薬液の液温の変化に伴って、基板の処理レートが変化するおそれがある。

これに対し、所定の温度に調節された薬液が混合部材に供給される構成では、前述のように、所望の濃度および温度に調節された薬液が基板に供給されるので、基板の処理レートを一定に保つことができる。
また、請求項２に記載のように、前記混合部材は管状をなし、前記混合部材には、前記低濃度薬液流通管からの薬液が低濃度用流入口（２１）を介して前記混合部材に沿う方向から前記混合部材内に流入するとともに、前記高濃度薬液流通管からの薬液が高濃度用流入口（２６）を介して前記混合部材に沿う方向に直交する所定の方向から前記混合部材内に流入するように、前記低濃度用流入口および前記高濃度用流入口がそれぞれ設けられていてもよい。

また、基板に供給される薬液の濃度は、低濃度薬液流通管から相対的に大流量で混合部材に供給される薬液に高濃度薬液流通管から相対的に少量で混合部材に供給される薬液を混入させることにより、精度良く調整することができる。そのため、高い濃度の薬液と低い濃度の薬液とを、混合部材内でスムーズに混合させることができる。

請求項３に記載のように、前記薬液はふっ酸であってもよい。
この場合、タンクに貯留された低い濃度のふっ酸が、低濃度薬液流通管を介して混合部材に供給される。高濃度薬液流通管からの高濃度のふっ酸と低濃度薬液流通管からの低濃度のふっ酸とが混合部材内で混合されることにより、所定濃度に調節されたふっ酸を作成することができる。

ふっ酸の処理力は非常に高いので、ふっ酸を用いて基板の表面に形成された酸化膜や、基板の表面に付着したポリマを除去する場合には、基板にダメージを与えないように、そのふっ酸の濃度が精度良く調整されている必要がある。
前述の構成では、所望の濃度に精度良く調整されたふっ酸を基板に供給することができる。これにより、基板にダメージを与えることなく、ふっ酸を用いた処理を基板の表面に施すことができる。

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１の構成を模式的に示す図である。
この基板処理装置１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におけるデバイス形成領域側の表面に対して、薬液による洗浄処理を施すための枚葉型の装置である。

基板処理装置１は、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２と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面の中央部にＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水混合液）、ＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水混合液）およびふっ酸（HF）を選択的に供給するための薬液ノズル３と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面の中央部にＤＩＷ（脱イオン化された水）を供給するためのＤＩＷノズル４と、スピンチャック２の周囲を取り囲み、ウエハＷから流下または飛散する薬液やＤＩＷを受け止めるためのカップ５とを備えている。

スピンチャック２は、モータ６と、このモータ６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７と、スピンベース７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８とを備えている。これにより、スピンチャック２は、複数個の挟持部材８によってウエハＷを挟持した状態で、モータ６の回転駆動力によってスピンベース７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７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２としては、このような構成のものに限らず、たとえば、ウエハＷの裏面（非デバイス形成面）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バキュームチャックが採用されてもよい。
薬液ノズル３は、スピンチャック２の上方で、吐出口をウエハＷの回転中心付近に向けて配置されている。この薬液ノズル３には、後述する薬液供給機構１０によって、ＳＣ１、ＳＣ２およびふっ酸が選択的に付与されるようになっている。

ＤＩＷノズル４は、スピンチャック２の上方で、吐出口をウエハＷの回転中心付近に向けて配置されている。このＤＩＷノズル４には、第１ＤＩＷ供給管１２が接続されており、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷが第１ＤＩＷ供給管１２を通して供給されている。
なお、薬液ノズル３は、スピンチャック２に対して固定的に配置されている必要はなく、たとえば、スピンチャック２の上方において水平面内で揺動可能なアームに取り付けられて、このアームの揺動によりウエハＷの表面における薬液の着液位置がスキャンされる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。また、ＤＩＷノズル４についても、スピンチャック２に対して固定的に配置されている必要はなく、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。

薬液供給機構１０は、ＳＣ１、ＳＣ２および所定濃度のふっ酸を生成するための混合部材１３と、混合部材１３と薬液ノズル３との間に接続された供給管１４とを備えている。混合部材１３で生成されたＳＣ１、ＳＣ２および所定濃度のふっ酸が、供給管１４を介して薬液ノズル３に供給される。混合部材１３には、集合導入管（低濃度薬液流通管）１５と、アンモニア導入管１６、過水導入管１７、塩酸導入管１８および高濃度ふっ酸導入管（高濃度薬液流通管）１９が接続されている。

混合部材１３は直方体形状でマニホールド状のケーシング２０を備えており、そのケーシング２０の上流端および下流端は、それぞれ上流端壁（図１に示す下端）および下流端壁（図１に示す上端）によって閉塞されている。ケーシング２０の上流端壁には、集合導入管１５の下流端が接続される集合接続口（低濃度用流入口）２１が開口している。ケーシング２０の下流端壁には、供給管１４の下流端が接続される供給管接続口２２が開口している。集合接続口２１および供給管接続口２２の口径は、互いにほぼ等しく設定されている。なお、混合部材１３のケーシング２０は、直方体形状のものに限らない。たとえば、ケーシング２０は、円筒形状、あるいは四角筒形状のものであってもよい。

ケーシング２０の周壁には、アンモニア導入管１６の下流端が接続されるアンモニア接続口２３、過水導入管１７の下流端が接続される過水接続口２４、塩酸導入管１８の下流端が接続される塩酸接続口２５、および高濃度ふっ酸導入管１９が接続される高濃度ふっ酸接続口（高濃度用流入口）２６が開口している。アンモニア接続口２３、過水接続口２４、塩酸導入管１８および高濃度ふっ酸接続口２６の口径は、互いにほぼ等しく設定されている。

集合導入管１５は大流量の処理液が流通するラインであり、その内径が他の導入管１６〜１９の内径よりも大径に設定されている。集合導入管１５の途中部には、混合部材１３側から順に、集合導入管１５を開閉するための集合バルブ３０と、集合導入管１５を流通する処理液の流量を調節するためのコントロールバルブ（低濃度薬液流量調節手段）３１とが介装されている。この集合導入管１５の上流端には、低濃度ふっ酸配管３３、第２ＤＩＷ供給管３４およびオゾン水供給管３５が接続されている。

低濃度ふっ酸配管３３には、次に述べる循環路３６を循環する極めて低い濃度（ウエハＷの処理に用いられる可能性がある最低濃度。たとえば０．０５ｗｔ％）のふっ酸が供給される。低濃度ふっ酸配管３３の途中部には、低濃度ふっ酸配管３３を開閉するための第１ふっ酸バルブ（低濃度開閉手段）３７が介装されている。低濃度ふっ酸配管３３の上流端には、ふっ酸が流通する循環配管３９が接続されている。循環配管３９の上流端および下流端は、最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸を貯留するためのタンク３８に接続されている。このタンク３８と循環配管３９とによって、循環路３６が構成されている。

タンク３８は、比較的大容量のタンク容量に設定されている。タンク３８には、ふっ酸供給源（図示しない）からの高い濃度（たとえば４９ｗｔ％）のふっ酸（ふっ酸原液）がふっ酸供給管（図示しない）を介して供給されるようになっている。また、ＤＩＷ供給源（図示しない）からのＤＩＷがＤＩＷ供給管（図示しない）を介して供給されるようになっている。タンク３８内に高い濃度（４９ｗｔ％）の少量のふっ酸と多量のＤＩＷとを供給し、その多量のＤＩＷでふっ酸を希釈することにより、最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸が作成される。

ふっ酸供給管の途中部には、流量計および流量調節バルブにより構成されたコントロールバルブ（図示しない）が介装されている。このコントロールバルブの流量計は、その計測可能な計測基準値（下限流量値）がたとえば２．０（ｍＬ／ｓｅｃ）に設定されている。
ふっ酸供給管を流通する高い濃度（４９ｗｔ％）のふっ酸の流量は、たとえば２０（ｍＬ／ｓｅｃ）という比較的大きな流量であるので、このため、ふっ酸供給管を流通するふっ酸の流量が計測基準値（２．０ｍＬ／ｓｅｃ）を上回り、下回ることはない。このため、タンク３８に供給される高い濃度（４９ｗｔ％）のふっ酸の流量は正確である。したがって、その最低濃度に精度良く調節されたふっ酸をタンク３８に貯留することができる。

循環配管３９の途中部には、タンク３８側から順に、循環配管３９中を流通するふっ酸を加熱して、予め定める所定温度（たとえば、２３℃）に温度調節する温度調節ユニット４１と、タンク３８に貯留されているふっ酸を汲み出すためのポンプ４２と、このポンプ４２の作用により循環配管３９中を流通するふっ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４３と、循環配管３９中を流通するふっ酸を、タンク３８へと戻すために循環配管３９を開閉するための帰還バルブ４４とが介装されている。循環配管３９のフィルタ４３と帰還バルブ４４との間に、低濃度ふっ酸配管３３の上流端が分岐接続されている。すなわち、集合導入管１５は、低濃度ふっ酸配管３３を介して、循環配管３９の途中部に分岐接続されている。

第２ＤＩＷ供給管３４には、ＤＩＷ供給源からの常温のＤＩＷが供給されている。第２ＤＩＷ供給管３４の途中部には、第２ＤＩＷ供給管３４を開閉するためのＤＩＷバルブ４５が介装されている。
オゾン水供給管３５には、オゾン水供給源からのオゾン水（Ｏ_３）が供給される。オゾン水供給管３５の途中部には、オゾン水供給管３５を開閉するためのオゾンバルブ４６が介装されている。

集合導入管１５の途中部には、混合部材１３と集合バルブ３０との間において、高温（たとえば８０℃）に温度調節された温水を供給するための温水供給管４７が分岐接続されている。温水供給管４７の途中部には、その分岐位置から順に、温水供給管４７を開閉するための温水バルブ４８と、温水供給管４７を流通する温水の流量を調節するためのコントロールバルブ４９とが介装されている。

一方、アンモニア導入管１６には、アンモニア供給源からのアンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）が供給される。アンモニア導入管１６の途中部には、混合部材１３側から順に、アンモニア導入管１６を開閉するためのアンモニアバルブ５１と、アンモニア導入管１６を流通するアンモニア水の流量を調節するためのコントロールバルブ５２と、アンモニア導入管１６を流通するアンモニア水の流量を計測する流量計５３とが介装されている。

過水導入管１７には、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）が供給される。過水導入管１７の途中部には、混合部材１３側から順に、過水導入管１７を開閉するための過水バルブ５４と、過水導入管１７を流通する過酸化水素水の流量を調節するためのコントロールバルブ５５と、過水導入管１７を流通する過酸化水素水の流量を計測する流量計５６とが介装されている。

塩酸導入管１８には、塩酸供給源からの塩酸（ＨＣＬ）が供給される。塩酸導入管１８の途中部には、混合部材１３側から順に、塩酸導入管１８を開閉するための塩酸バルブ５７と、塩酸導入管１８を流通する塩酸の流量を調節するためのコントロールバルブ５８と、塩酸導入管１８を流通する塩酸の流量を計測する流量計５９とが介装されている。
高濃度ふっ酸導入管１９には、ふっ酸供給源からの高い濃度（たとえば４９ｗｔ％）のふっ酸（ふっ酸原液）が供給される。混合部材１３側から順に、高濃度ふっ酸導入管１９を開閉するための第２ふっ酸バルブ（高濃度開閉手段）６０と、高濃度ふっ酸導入管１９を流通するふっ酸の流量を調節するためのコントロールバルブ（高濃度薬液流量調節手段）６１と、高濃度ふっ酸導入管１９を流通するふっ酸の流量を計測する流量計６２とが介装されている。

これら混合部材１３、集合バルブ３０、第２ふっ酸バルブ６０、アンモニアバルブ５１、過水バルブ５４および塩酸バルブ５７によって、ミキシングバルブが構成されている。
各コントロールバルブ３１，４９，５２，５５，５８，６１は、配管１５〜１９，４７を流通する処理液の流量を計測するための流量計３１Ａ，４９Ａ，５２Ａ，５５Ａ，５８Ａ，６１Ａと、配管１５〜１９，４７を流通する処理液の流量を調節するための流量調節バルブ３１Ｂ，４９Ｂ，５２Ｂ，５５Ｂ，５８Ｂ，６１Ｂとによって構成されている。

供給管１４の途中部には、攪拌流通管６３が介装されている。この攪拌流通管６３は、管部材内に、それぞれ液体流通方向を軸にほぼ１８０度のねじれを加えた長方形板状体からなる複数の撹拌フィンを、液体流通方向に沿う管中心軸まわりの回転角度を９０度ずつ交互に異ならせて管軸方向に沿って配置した構成のものであり、たとえば、株式会社ノリタケカンパニーリミテド・アドバンス電気工業株式会社製の商品名「ＭＸシリーズ：インラインミキサー」を用いることができる。なお、この攪拌流通管６３は、必ずしも介装されていなくてもよい。

装置運転中は、ポンプ４２および温度調節ユニット４１が常に駆動されており、ふっ酸処理を行わない時（ウエハＷの表面へのふっ酸の供給を行わない時）には、帰還バルブ４４が開かれるとともに第１ふっ酸バルブ３７が閉じられている。これにより、低濃度ふっ酸配管３３の分岐接続位置よりも上流側の循環配管３９を流通するふっ酸の流通先を、分岐接続位置の下流側の循環配管３９とすることができる。これにより、ふっ酸処理を行わないときには、タンク３８および循環配管３９からなる循環路３６をふっ酸が循環し、このふっ酸が低濃度ふっ酸配管３３に供給されない。こうしてふっ酸を循環させておくことによって、加熱されて所定の温度（たとえば２３℃）に調節されたふっ酸をタンク３８に貯留しておくことができる。そして、帰還バルブ４４が閉じられるとともに第１ふっ酸バルブ３７が開かれることにより、分岐接続位置よりも上流側の循環配管３９を流通するふっ酸の流通先を、低濃度ふっ酸配管３３とすることができる。

これにより、ＤＩＷバルブ４５、温水バルブ４８、オゾンバルブ４６および帰還バルブ４４を閉じて、集合バルブ３０および第１ふっ酸バルブ３７を開くことにより、循環配管３９を循環している最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸を、低濃度ふっ酸配管３３および集合導入管１５を通して混合部材１３に供給することができる。この状態で、アンモニアバルブ５１、過水バルブ５４および塩酸バルブ５７を閉じて、第２ふっ酸バルブ６０を開くことにより、高濃度ふっ酸導入管１９からの高い濃度（４９ｗｔ％）のふっ酸と集合導入管１５からの最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸とが混合部材１３内で混合されることにより、所望の濃度に調節されたふっ酸が作成される。

混合部材１３で所望の濃度に調節されたふっ酸は、供給管１４を流通する途中、攪拌流通管６３を通過することにより十分に攪拌される。そして、薬液ノズル３からウエハＷの表面に向けて吐出される。このとき、薬液ノズル３からは、混ざり合って間もないふっ酸が吐出される。そのため、ふっ酸成分（薬液成分）の劣化がほとんどないふっ酸を、ウエハＷの表面に供給することができる。

また、ＤＩＷバルブ４５、温水バルブ４８、オゾンバルブ４６、帰還バルブ４４、過水バルブ、塩酸バルブおよび第２ふっ酸バルブ６０を閉じて、集合バルブ３０および第１ふっ酸バルブ３７が開くことにより、混合部材１３に最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸のみを供給することができる。混合部材１３に供給されたふっ酸は、供給管１４を通して薬液ノズル３に与えられ、薬液ノズル３からウエハＷの表面に向けて吐出される。

一方、温水バルブ４８、オゾンバルブ４６および第１ふっ酸バルブ３７を閉じて、ＤＩＷバルブ４５、集合バルブ３０および帰還バルブ４４を開くことにより、第２ＤＩＷ供給管３４からの常温のＤＩＷを集合導入管１５を通して混合部材１３に供給することができる。この状態で、塩酸バルブ５７および第２ふっ酸バルブ６０を閉じて、アンモニアバルブ５１および過水バルブ５４を開くことにより、アンモニア導入管１６からのアンモニア水と、過水導入管１７からの過酸化水素水とを混合部材１３に供給することができ、混合部材１３に供給されたアンモニア水、過酸化水素水およびＤＩＷが混ざり合って所定の濃度に調整されたＳＣ１が生成される。混合部材１３で生成されたＳＣ１は、薬液ノズル３に向けて供給管１４を流通する。アンモニア水、過酸化水素水およびＤＩＷは、供給管１４を流通する途中、攪拌流通管６３を通過することにより十分に攪拌される。そして、薬液ノズル３からウエハＷの表面に向けて吐出される。

また、ＤＩＷ供給管１４からの常温のＤＩＷが混合部材１３に供給されている状態で、アンモニアバルブ５１および第２ふっ酸バルブ６０を閉じて、塩酸バルブ５７および過水バルブ５４を開くことにより、塩酸導入管１８からの塩酸と、過水導入管１７からの過酸化水素水とを混合部材１３に供給することができ、混合部材１３に供給された塩酸、過酸化水素水およびＤＩＷが混ざり合って所定の濃度に調整されたＳＣ２が生成される。混合部材１３で生成されたＳＣ２は、薬液ノズル３に向けて供給管１４を流通する。塩酸、過酸化水素水およびＤＩＷは、供給管１４を流通する途中、攪拌流通管６３を通過することにより十分に攪拌される。そして、薬液ノズル３からウエハＷの表面に向けて吐出される。

さらに、温水バルブ４８を開くことにより、所定温度（８０℃）に温度調節された温水を集合導入管１５に流入させることができ、集合導入管１５を流通する薬液（ふっ酸、ＳＣ１またはＳＣ２）と混ざり合って高温の薬液が生成される。薬液と温水との混合によって、薬液の濃度は一時的に低下するが、対応する薬液の導入管１５〜１８のコントロールバルブ５２，５５，５８，６１の開度が調節されることにより、混合部材１３で生成される薬液が予め定める濃度に調節される。なお、集合導入管１５に薬液が流通している途中（集合バルブ３０が開状態）で温水が供給されてもよいし、集合導入管１５の薬液の流通を一旦中断させて（集合バルブ３０が閉状態）で温水が供給されてもよい。これにより、薬液ノズル３から吐出される薬液（ふっ酸、ＳＣ１またはＳＣ２）を一時的に昇温させることができる。

さらにまた、温水バルブ４８、ＤＩＷバルブ、第１ふっ酸バルブ３７、アンモニアバルブ５１、過水バルブ５４、塩酸バルブ５７および第２ふっ酸バルブ６０を閉じて、集合バルブ３０およびオゾンバルブ４６を開くことにより、集合導入管１５、混合部材１３および供給管１４を通して、薬液ノズル３からオゾン水を吐出させることができる。集合導入管１５の途中部に介装されたコントロールバルブ３１によりオゾン水の流量が調節される。これにより、薬液ノズル３から吐出されるオゾン水の流量が正確である。

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、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置（切替え制御手段、供給制御手段）６５を備えている。
制御装置６５には、各流量計５３，５６，５９，６２が接続されており、各流量計５３，５６，５９，６２から出力された計測値が入力されるようになっている。

また、制御装置６５には、モータ６、ポンプ４２、温度調節ユニット４１、集合バルブ３０、アンモニアバルブ５１、過水バルブ５４、塩酸バルブ５７、第１ふっ酸バルブ３７、第２ふっ酸バルブ６０、帰還バルブ４４、ＤＩＷバルブ４５、オゾンバルブ４６および温水バルブ４８が制御対象として接続されている。
また、制御装置６５には、各コントロールバルブ３１，４９，５２，５５，５８，６１が制御対象として接続されている。制御装置６５は、各コントロールバルブ３１，４９，５２，５５，５８，６１の流量計３１Ａ，４９Ａ，５２Ａ，５５Ａ，５８Ａ，６１Ａの計測流量に基づいて、各導入管１５〜１９を流通する処理液が設定流量になるように、コントロールバルブ３１，４９，５２，５５，５８，６１の各流量調節バルブ３１Ｂ，４９Ｂ，５２Ｂ，５５Ｂ，５８Ｂ，６１Ｂを制御する。

図３は、基板処理装置１において行われる処理例を説明するための工程図である。図３に示す処理例では、ＲＣＡ洗浄法を用いた洗浄処理がウエハＷに施されている。この処理例では、後述するステップＳ３のふっ酸処理に用いられるふっ酸は、その濃度が最低濃度（０．０５ｗｔ％）に調整されている。
ウエハＷの処理に際し、搬送ロボット（図示せず）によって、未処理のウエハＷが基板処理装置１に搬入され、その表面を上方に向けた状態で、スピンチャック２に保持される。ウエハＷがスピンチャック２に保持された後、モータ６が駆動されて、スピンチャック２（スピンベース７）が所定の液処理回転速度で回転される。

その後、集合バルブ３０、ＤＩＷバルブ４５、アンモニアバルブ５１および過水バルブ５４が開かれて、薬液ノズル３からウエハＷの表面の中央部に向けてＳＣ１が吐出される（Ｓ１：ＳＣ１処理）。薬液ノズル３から吐出されたＳＣ１は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面全域に行き渡る。ＳＣ１の化学的能力により、ウエハＷの表面に付着しているパーティクルなどの異物を除去することができる。

ＳＣ１処理の開始から所定時間が経過すると、集合バルブ３０、ＤＩＷバルブ４５、アンモニアバルブ５１および過水バルブ５４が閉じられて、ＳＣ１の供給が停止される。その後、ＤＩＷノズル４からウエハＷの表面の中央部に向けて常温（たとえば２５℃）のＤＩＷが吐出される（Ｓ２：リンス処理）。ウエハＷの表面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を中央部から周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面に付着しているＳＣ１がＤＩＷによって洗い流される。

ステップＳ２のリンス処理の開始から所定時間が経過すると、ＤＩＷノズル４からのウエハＷの表面へのＤＩＷの供給が停止される。その後、帰還バルブ４４を閉じて、集合バルブ３０、第１ふっ酸バルブ３７および第２ふっ酸バルブ６０を開くことにより、薬液ノズル３から最低濃度（０．０５ｗｔ％）および所定温度（たとえば２３℃）に調節されたふっ酸が吐出される（Ｓ３：ふっ酸処理）。薬液ノズル３から吐出されたふっ酸は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面全域に行き渡る。ふっ酸の化学的能力により、ウエハＷの表面に形成されている酸化膜などの異物を除去することができる。薬液ノズル３からウエハＷの表面に吐出されるふっ酸の濃度が、最低濃度（０．０５ｗｔ％）に精度良く調節されているので、ウエハＷにダメージを与えることなく、ウエハＷの表面に形成された酸化膜だけを除去することができる。

ふっ酸処理の開始から所定時間が経過すると、集合バルブ３０、第１ふっ酸バルブ３７および第２ふっ酸バルブ６０が閉じられて、ふっ酸の供給が停止される。また、帰還バルブ４４が開かれて、循環配管３９およびタンク３８によって構成される循環路３６をふっ酸が循環するようになる。その後、ＤＩＷノズル４からウエハＷの表面の中央部に向けて常温（たとえば２５℃）のＤＩＷが吐出される（Ｓ４：リンス処理）。ウエハＷの表面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を中央部から周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面に付着しているふっ酸がＤＩＷによって洗い流される。

ステップＳ４のリンス処理の開始から所定時間が経過すると、ＤＩＷノズル４からのウエハＷの表面へのＤＩＷの供給が停止される。その後、集合バルブ３０、ＤＩＷバルブ４５、塩酸バルブ５７および過水バルブ５４が開かれて、アンモニアバルブ５１、過水バルブ５４およびＤＩＷバルブ４５が開かれて、薬液ノズル３からウエハＷの表面の中央部に向けてＳＣ２が吐出される（Ｓ５：ＳＣ２処理）。薬液ノズル３から吐出されたＳＣ２は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面全域に行き渡る。ＳＣ２の化学的能力により、ウエハＷの表面に付着しているウエハＷの表面から金属イオンを除去することができる。

ＳＣ２処理の開始から所定時間が経過すると、アンモニアバルブ５１、過水バルブ５４およびＤＩＷバルブ４５が閉じられて、ＳＣ２の供給が停止される。その後、ＤＩＷノズル４からウエハＷの表面の中央部に向けて常温（たとえば２５℃）のＤＩＷが吐出される（Ｓ６：リンス処理）。ウエハＷの表面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を中央部から周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面に付着しているＳＣ２がＤＩＷによって洗い流される。

リンス処理の開始から所定時間が経過すると、ＤＩＷノズル４からのウエハＷの表面へのＤＩＷの供給が停止される。その後、モータ６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を振り切って乾燥されるスピンドライ処理が行われる（ステップＳ７）。このスピンドライ処理によって、ウエハＷに付着しているＤＩＷが除去される。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２の回転が停止される。その後、基板搬送ロボットによって処理済のウエハＷが搬出される。

図３に示す処理例では、ステップＳ３のふっ酸処理に最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸を用いる場合（第１の供給状態）を例に挙げて説明し、この場合には、低濃度ふっ酸配管３３からのふっ酸を、そのままウエハＷの表面に供給させた。しかしながら、たとえば最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸の１０倍の濃度（０．５ｗｔ％）のふっ酸をステップＳ３のふっ酸処理に用いる場合（第２の供給状態）には、高濃度ふっ酸導入管１９からの高い濃度（４９ｗｔ％）のふっ酸と、低濃度ふっ酸配管３３からの最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸とが混合部材１３内で所定の混合比（たとえば１：１００）で混合されて、所望の濃度（所定の濃度。０．５ｗｔ％）に調節されたふっ酸が作成され、このふっ酸が薬液ノズル３からウエハＷの表面に向けて吐出される。

この場合、ウエハＷに供給されるふっ酸の濃度は、集合導入管１５から相対的に大流量で混合部材１３に供給されるふっ酸に高濃度ふっ酸導入管１９から相対的に少量で混合部材１３に供給されるふっ酸を混入させることにより、精度良く調整することができる。そのため、小口径の高濃度ふっ酸接続口２６に高濃度ふっ酸導入管１９を接続し、大口径の集合接続口２１に集合導入管１５を接続することにより、高い濃度（４９ｗｔ％）のふっ酸と最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸とを、混合部材１３内でスムーズに混合させることができる。

以上により、この実施形態によれば、タンク３８に貯留されたふっ酸が、集合導入管１５を介して混合部材１３に供給される。タンク３８内にふっ酸と多量のＤＩＷとを供給し、その多量のＤＩＷでふっ酸を希釈することにより、最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸を、濃度調整の精度良く作成することができる。そして、タンク３８には、その最低濃度（０．０５ｗｔ％）に精度良く調節されたふっ酸を貯留しておくことが可能である。

ウエハＷに最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸を供給すべき場合には、タンク３８から混合部材１３に供給されるふっ酸をそのまま供給管１４に供給することにより、最低濃度（０．０５ｗｔ％）に調節されたふっ酸をウエハＷに供給することができる。また、タンク３８に貯留されているふっ酸の濃度より高い濃度のふっ酸をウエハＷに供給すべき場合には、高濃度ふっ酸導入管１９からの相対的に高い濃度のふっ酸と集合導入管１５からの相対的に低い濃度のふっ酸とが混合部材１３内で混合されることにより、所望の濃度に調節されたふっ酸が作成される。そして、その所定濃度のふっ酸が供給管１４を介しウエハＷに供給される。

よって、最低濃度（０．０５ｗｔ％）に精度良く調整されたふっ酸をウエハＷに供給することができ、また、それより高い所望の濃度に精度良く調整されたふっ酸をウエハＷに供給することができる。その結果、ふっ酸による良好な処理をウエハＷに施すことができる。
また、タンク３８および循環配管３９によって構成される循環路３６を、ふっ酸が循環している。この循環路３６において、ふっ酸は温度調節ユニット４１により加熱または冷却されて、その温度が所望の温度に精度良く調節される。そして、循環配管３９の途中部に、低濃度ふっ酸配管３３を介して集合導入管１５が分岐接続されている。したがって、循環配管３９を流通する温度調節されたふっ酸を、集合導入管１５に供給することができ、集合導入管１５から混合部材１３および供給管１４を通してウエハＷに供給することができる。また、所望の温度に調節されたふっ酸に（少量の）高い濃度のふっ酸が混合部材１３内で混合されることにより、所望の濃度および所望の温度に調節されたふっ酸が作成される。これにより、所望の濃度および温度に調節されたふっ酸を、ウエハＷに供給することができる。

また、所定の温度に調節されたふっ酸が混合部材１３に供給される構成では、前述のように所望の濃度および濃度に調節されたふっ酸がウエハＷに供給されるので、ウエハＷの処理レートを一定に保つことができる。
図４は、本発明の他の実施形態に係る基板処理装置７０の構成を図解的に示す断面図である。

この図４の実施形態において、前述の実施形態（図１〜図３に示す実施形態）に示された各部に対応する部分には、図１〜図３と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この図４に示す基板処理装置７０が、前述の実施形態の基板処理装置１と相違するのは、ふっ酸がベースラインである集合導入管１５を通して混合部材１３に導入されるのでなく、ケーシング２０の周壁に接続された低濃度ふっ酸導入管（低濃度薬液流通管）７１を介して混合部材１３に導入される点である。

ケーシング２０の周壁には、低濃度ふっ酸導入管７１を接続するための低濃度ふっ酸接続口７２が開口している。低濃度ふっ酸接続口７２は、アンモニア接続口２３、過水接続口２４、塩酸導入管１８および高濃度ふっ酸接続口２６と同程度の小口径である。
低濃度ふっ酸導入管７１の途中部には、混合部材１３側から順に、低濃度ふっ酸導入管７１を開閉するための第３ふっ酸バルブ（低濃度開閉手段）７３と、低濃度ふっ酸導入管７１を流通する低濃度ふっ酸の流量を調節するためのコントロールバルブ７４と、低濃度ふっ酸導入管７１を流通する低濃度ふっ酸の流量を計測する流量計７５とが介装されている。コントロールバルブ７４は、低濃度ふっ酸導入管７１を流通する低濃度ふっ酸の流量を計測するための流量計７４Ａと、低濃度ふっ酸導入管７１を流通する低濃度ふっ酸の流量を調節するための流量調節バルブ７４Ｂとによって構成されている。低濃度ふっ酸導入管７１の上流端が循環配管３９の途中部に分岐接続されている。

ＤＩＷバルブ４５、オゾンバルブ４６、温水バルブ４８、帰還バルブ４４、集合バルブ３０、アンモニアバルブ５１、過水バルブ５４および塩酸バルブ５７を閉じて、第３ふっ酸バルブ７３を開くことにより、循環配管３９を循環している最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸を、低濃度ふっ酸導入管７１を通して混合部材１３に供給することができる。この場合、高い濃度のふっ酸にほぼ同流量の低濃度のふっ酸を混入して、これら高い濃度のふっ酸と最低濃度（０．０５ｗｔ％）のふっ酸とが混合部材１３内で混合される。

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、薬液ノズル３からふっ酸を吐出させる場合に、集合導入管１５に、低濃度ふっ酸配管３３からの低濃度ふっ酸だけでなく、ＤＩＷ供給管１４のＤＩＷを同時に供給する構成にすることもできる。

ウエハＷの表面を洗浄するものを例に挙げたが、ウエハＷの裏面を洗浄する構成であってもよいし、ウエハＷの表面および裏面の双方を洗浄する構成であってもよい。
なお、図３における処理例において、ステップＳ３のふっ酸処理と、ステップＳ１のＳＣ１処理とを入れ替えてもよい。
また、ステップＳ３のふっ酸処理において、ウエハＷの表面に形成された酸化膜を除去するだけでなく、ウエハＷの表面に付着したポリマが除去されてもよい。

さらに、集合導入管１５には、機能水や、超音波が付与されたＤＩＷが付与されていてもよい。
前述の２つの実施形態では、タンク３８に貯留された低濃度のふっ酸を混合部材１３に供給する構成について説明したが、タンク３８に貯留された低濃度の薬液がアンモニア水、過酸化水素水または塩酸であってもよい。また、前述した以外の低濃度の薬液をタンク３８に貯留しておく構成であってもよい。

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。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す図である。図１の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の基板処理装置において行われる処理例を説明するための工程図である。この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。

符号の説明

１，７０基板処理装置
１３混合部材
１４供給管
１５集合導入管（低濃度薬液流通管）
１９高濃度ふっ酸導入管（高濃度薬液流通管）
２１集合接続口（第２接続口）
２６高濃度ふっ酸接続口（第１接続口）
３８タンク
３９循環配管
４１温度調節ユニット
７１低濃度ふっ酸導入管（低濃度薬液流通管）
Ｗウエハ（基板）

Claims

０．０５ｗｔ％以下の濃度の薬液を貯留するタンクと、
前記薬液と同じ成分からなり、前記薬液よりも高い濃度の薬液が流通する高濃度薬液流通管と、
前記タンクから送出される薬液が流通する低濃度薬液流通管と、
前記高濃度薬液流通管および前記低濃度薬液流通管が接続され、前記高濃度薬液流通管からの薬液と前記低濃度薬液流通管からの薬液とを混合させて、薬液の濃度を所定濃度に調整するための混合部材と、
前記混合部材から流出する薬液を基板に供給するための供給管と、
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薬液の循環路を構成する循環配管と、
前記循環配管の途中部に介装されて、前記循環配管を流通する前記薬液を加熱または冷却して、当該薬液の温度を調節するための温度調節ユニットと、
前記高濃度薬液流通管を開閉するための高濃度開閉手段と、
前記低濃度薬液流通管を開閉するための低濃度開閉手段と、
前記高濃度開閉手段および前記低濃度開閉手段を制御して、前記低濃度薬液流通管からの薬液のみを前記混合部材に供給する第１の供給状態と、前記混合部材から流出される薬液を、所定の濃度に調整するために、前記高濃度薬液流通管からの薬液および前記低濃度薬液流通管からの薬液の双方を前記混合部材内に供給する第２の供給状態とを切り替える切替え制御手段と、
前記高濃度薬液流通管を流通する薬液の流量を調節するための高濃度薬液流量調節手段と、
前記低濃度薬液流通管を流通する薬液の流量を調節するための低濃度薬液流量調節手段と、
前記第２の供給状態を実行するために、前記高濃度薬液流量調節手段および前記低濃度薬液流量調節手段を制御して、前記混合部材内に、前記低濃度薬液流通管から相対的に大流量の薬液を供給させるとともに前記高濃度薬液流通管から相対的に小流量の薬液を供給させる供給制御手段とをさらに含み、
前記低濃度薬液流通管は、前記循環配管の途中部に分岐接続されており、
前記第２の供給状態において、前記低濃度薬液流通管から前記混合部材内に供給される薬液の流量は、混合後の薬液の温度と前記低濃度薬液流通管からの薬液の温度とが同視できる程度の大流量である、基板処理装置。
前記混合部材は管状をなし、
前記混合部材には、前記低濃度薬液流通管からの薬液が低濃度用流入口を介して前記混合部材に沿う方向から前記混合部材内に流入するとともに、前記高濃度薬液流通管からの薬液が高濃度用流入口を介して前記混合部材に沿う方向に直交する所定の方向から前記混合部材内に流入するように、前記低濃度用流入口および前記高濃度用流入口がそれぞれ設けられている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記薬液は、ふっ酸である、請求項１または２に記載の基板処理装置。