JP5668650B2 - 液処理装置、液処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、被処理基板の周縁部に薬液を供給して当該部を処理する技術に関する。
例えば半導体装置の製造工程には、被処理基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）を鉛直軸周りに回転自在に保持し、ウエハを回転させながらその被処理面に種々の薬液を供給する枚葉式の液処理がある。このような薬液を用いた液処理においては、薬液の処理活性を高めるために薬液とウエハとの接触温度を上げることにより処理時間を短くする取り組みがなされている。
例えば特許文献１に記載の技術では、予め加熱しておいた加熱液体を基板の中央部に供給することにより当該基板の温度を上昇させ、基板の周縁部に供給される薬液との接触温度を上昇させる技術が記載されている。しかしながらこの技術では、加熱液体によって周縁部に供給される薬液が希釈されてしまい処理時間が長くなる。さらに加熱の必要のないところまで加熱してしまう。
なお特許文献２には水平保持されたウエハの下面側に処理液を供給して処理を行う液処理装置において、ウエハの上面に、空間を介して対向するカバー部材（トッププレート）を設けると共に、このカバー部材の周縁部に周方向に沿って下方側に突出した突出部を配した液処理装置が記載されている。そしてこのカバー部材とウエハとの間の空間にはガス（不活性ガス）が流れ、このガスは前記突出部とウエハとの間の隙間を通ってウエハの外側へとながれていく。しかしながら、当該液処理装置にはウエハを加熱する機構についてのなんらの記載もない。
特開２００３−１１５４７４号公報：段落００２０〜００２１、図１ 特開２０１０−２８０５９号公報：段落００２１、図１
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、短い時間で被処理基板の周縁部の温度を上げて薬液による処理効率を高めることが可能な液処理装置、液処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
本発明に係る液処理装置は、被処理基板を基板保持部に水平に保持して鉛直軸周りに回転させながら薬液により液処理を行う液処理装置において、
回転している被処理基板の周縁部に薬液を供給する薬液供給部と、
前記基板保持部に保持された被処理基板の上面に、空間を介して対向するように設けられたカバー部材と、
このカバー部材に設けられた、前記空間にガスを供給するためのガス供給口と、
前記被処理基板の周縁部を加熱するために、前記空間内に被処理基板の周方向に沿って配置されたランプヒーターと、
前記カバー部材の周縁部に周方向に沿って下方側に突出して設けられ、前記被処理基板との間に、前記ランプヒーターが配置されている空間の被処理基板とカバー部材との間の高さ寸法よりも小さい高さ寸法の隙間を形成するための突起部と、を備え、
前記薬液供給部から被処理基板への薬液の供給位置は、前記ランプヒーターの配置位置よりも周縁部寄りであることを特徴とする。
前記液処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記カバー部材は、前記基板保持部により保持された被処理基板の周方向に沿って形成され、下面側へ向けて開口する凹部を備え、前記ランプヒーターはこの凹部内に配置されていること。
（ｂ）前記ランプヒーターが配置された凹部の内面は、鏡面加工されていること。
（ｃ）前記鏡面加工された凹部は、前記ランプヒーターから放射された輻射熱を、被処理基板の周縁部の薬液が供給される領域へ向けて反射する反射面を備えていること。
（ｄ）前記カバー部材は、放熱フィンを備えていること。
（ｅ）前記放熱フィンは、前記カバー部材の上面側に、前記ランプヒーターが配置されている領域に対応して設けられていること。
（ｆ）前記基板保持部は、被処理基板の下面側中央部を吸引保持するバキュームチャックを備え、前記放熱フィンは、前記カバー部材の上面側に、このカバー部材を上面側から見たとき、前記ランプヒーターが配置されている位置と、当該バキュームチャックが配置されている位置との間の領域に設けられていること。
（ｇ）前記薬液供給部から薬液が供給された後、当該薬液をリンスするための純水を前記被処理基板に供給する純水供給部と、リンスを終えた後、この被処理基板を回転させて当該被処理基板上から純水を振り切る振り切り乾燥を行い、この振り切り乾燥の期間中、前記ランプヒーターにより、前記被処理基板の周縁部を加熱するように制御信号を出力する制御部と、を備えたこと。
（ｈ）前記薬液は、腐食性であること。
（ｉ）前記ランプヒーターは、細長い発熱体を石英製の保護管内に封入して構成されると共に、円環の一部に切り欠き部を備えたΩ字状に形成され、前記薬液の供給位置はこの切り欠き部が形成されている領域の周縁部寄りに設けられていること。
本発明によれば、被処理基板とこの基板に供給されるガスと薬液をランプヒーターにより加熱することにより、被処理基板の周縁部を効率よく加熱できるので、薬液による処理効率を高めることができる。
本発明の実施の形態に係る液処理装置の縦断側面図である。 前記液処理装置に設けられているカバー部材を上面側から俯視した平面図である。 前記カバー部材を下面側から仰視した平面図である。 前記液処理装置に設けられているヒーターの配置位置を示す縦断側面図である。 前記液処理装置に設けられている薬液ノズルの構成を示す側面図である。 液処理実行時における作用を示す第１の説明図である。 液処理実行時における作用を示す第２の説明図である。
本発明に係る実施の形態として、半導体装置が形成される円形の被処理基板である例えば直径３００ｍｍのウエハＷの表面に対して薬液であるＨＦ（HydroFluoric acid）溶液を供給し、当該ウエハＷの周縁部に形成された不要な膜を除去する液処理装置について説明する。本実施の形態においてウエハＷの表面とは、半導体装置が形成される上面側及び、その反対の下面側の双方を含んでいる。
図１の縦断側面図に示すように、本実施の形態の液処理装置１は、ウエハＷを鉛直軸周りに回転可能に保持するウエハ保持部３と、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの周囲を囲むように設けられ、ウエハＷから飛散した薬液等を受けるためのカップ体２と、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの上面に、空間を介して対向するように設けられ、当該空間にガスを通流させるためのカバー部材５と、輻射熱によりウエハＷや薬液、ガスを加熱するランプヒーター６１と、前記カバー部材５を昇降させる昇降機構７１と、を備えている。また図２〜図５に示すように液処理装置１はウエハＷの周縁部に薬液を供給するための薬液供給部６２、２５を備えている。
これらカップ体２やウエハ保持部３、カバー部材５などは共通の筐体１１内に納められており、筐体１１の天井部付近には、外部から清浄空気を取り込むために開口した気流導入部１４が設けられている。一方、筐体１１の床面近傍には筐体１１内の雰囲気を排気する排気口１５が設けられており、筐体１１内には気流導入部１４から流入した清浄空気が上方側から下方側へ向けて流れるダウンフローが形成される。筐体１１に設けられた１３は、図示しない外部のウエハ搬送機構のピック上に載置されたウエハＷの搬入出が行われる搬入出口、１２は搬入出口１３を開閉するシャッターである。
ウエハ保持部３は円板形状の部材として構成されており、その上面側中央部にはウエハＷを吸引保持するためのバキュームチャック３１が設けられている。図６に示すように、バキュームチャック３１はウエハ保持部３の上面側の中央部が円盤状に僅かに突出して形成され、当該突出部の中央部には吸引口３２が開口しており、ウエハＷの下面を吸引することによりバキュームチャック３１に対してウエハＷを固定することができる。なお図６においてはバキュームチャック３１の上下方向の寸法を拡大して表示してある。
このように、中央部が突出したバキュームチャック３１上にウエハＷが保持されることにより、バキュームチャック３１と密着していないウエハＷの下面と、バキュームチャック３１が形成されていない、バキュームチャック３１の外周側領域のウエハ保持部３の上面との間には隙間が形成される。図１中、ウエハ保持部３の周縁部に形成された３３はシール部材であり、カップ体２側に設けられたシール部材２６と上下に交差してラビリンスシールを形成する。
図１に示すようにウエハ保持部３の下面側の中央部にはウエハ保持部３を昇降させるための円筒状のリフター４４が連結されている。このリフター４４は、当該リフター４４とは独立にウエハ保持部３を下面側から支持し、鉛直下方に伸びる円筒形状の回転軸４１に挿入されている。回転軸４１に挿入されたリフター４４は筐体１１の床面を突き抜けて下方側に飛び出しており、その下端部は真空ポンプなどによって構成される外部の真空排気部に接続されている。
このようにリフター４４を介して吸引口３２が真空排気部に接続されることによって、バキュームチャック３１におけるウエハＷの吸引保持が実現される。ここでウエハ保持部３とリフター４４とは例えばロータリージョイントなどを介して連結されており、ウエハ保持部３を鉛直軸周りに回転させてもリフター４４は静止した状態を保つことができる。
リフター４４の下端部には昇降板４５２を介してシリンダーモーター４３１が接続されており、このシリンダーモーター４３１を駆動させることによって昇降板４５２及びリフター４４を上下方向に移動し、ウエハ保持部３が昇降する。この結果、カップ体２の上面に設けられた開口部からウエハ保持部３を突没させ、ウエハ保持部３の上方に進入してきたピックとウエハ保持部３との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
ウエハ保持部３を下面側から支持する回転軸４１は、ベアリングなどの軸受け４２を内蔵したケーシング４３を介して筐体１１の床面に支持されている。当該回転軸４１は、その下端部が筐体１１の底面から下方側に突出しており、筐体１１から突出した前記下端部にはプーリー部４１１が設けられている。一方、回転軸４１の側方位置にはモーター４６３が配設されていて、このモーター４６３の回転軸にもプーリー４６１が設けられている。そしてこれら２つのプーリー４１１、４６１に駆動ベルト４６２を捲回することにより回転軸４１の回転機構が構成され、モーター４６３を駆動させることで回転軸４１を所望の回転速度で回転させることができる。
回転軸４１とウエハ保持部３との接触部である回転軸４１の上端及びウエハ保持部３の下面には円筒形状の回転軸４１の周方向に沿って凹凸が形成されている。そしてこれらの凹凸を歯合させることにより、回転軸４１の回転力がウエハ保持部３に伝達されて、当該ウエハ保持部３上のウエハＷを回転させることができる。
カップ体２は、上述のウエハ保持部３の外周を取り囲むように設けられた円環形状の部材であり、ウエハＷに供給された薬液を受け止めてガスと分離し、これら薬液やガスを外部に排出する役割を果たしている。円環形状に形成されたカップ体２の内周部は、ウエハ保持部３を嵌合させることが可能な程度の大きさに開口しており、当該開口部の内周面にはウエハ保持部３側のシール部材３３と上下に交差させてラビリンスシールを形成するためのシール部材２６が設けられている。
このシール部材２６が設けられている領域の外側は、上面が平坦になっており、ウエハ保持部３に連結されたリフター４４を降下させ、回転軸４１でウエハ保持部３を支持した状態となったとき、バキュームチャック３１の外周部側のウエハ保持部３の上面と、カップ体２の上面とがほぼ面一となる高さ位置にカップ体２は配設されている。またカップ体２の上記平坦な面には、その周方向に沿ってガス供給口２３１が開口している。当該ガス供給口２３１からは、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの下面側の周縁部に対して、例えば窒素ガスなどのガスが供給される。図１中、２３は、このガス供給口２３１にガスを供給するためのガス供給空間、２３２はこのガス供給空間２３にガスを導入するためのガス導入ラインである。
前記カップ体２の上面が平坦な領域のさらに外周側には、上面側に向けて開口する２本の溝がカップ体２の周方向に沿って掘られている。これらのうち外側の溝は処理を終えた薬液を受け止めて外部に排出するための液受け空間２１としての役割を果たす。また内側の溝は液受け空間２１にて薬液と分離されたガスを集めて外部に排出する排気空間２２としての役割を果たす。これら２つの空間２１、２２は分離壁２１２によって互いに分離されている一方、カップ体２の内周側からは案内板２４が庇状に伸び出しており、当該案内板２４が排気空間２２の開口部の全体と液受け空間２１の開口部の一部を覆っている。
そしてこの案内板２４の下面と、既述の分離壁２１２との間に隙間を形成することにより、排気空間２２は前記隙間を介して液受け空間２１と連通した状態となる。この結果、液受け空間２１に流入した混合流体を前記液受け空間２１内で気液分離し、分離されたガスを排気空間２２内に案内することにより液体（薬液）と気体（ガス）とが別々に排出されることになる。
液受け空間２１の底部に設けられた２１１は、液受け空間２１内に溜まった薬液を排出するための排液口であり、排気空間２２の底部に設けられた２２１は、排気空間２２内に流れ込んだガスを排出するための排気口である。排気口２２１は不図示の真空ポンプなどに接続されており、排気空間２２内の気体を吸引排気して当該排気空間２２内をカップ体２外部の筐体１１内の圧力よりも負圧に維持することができる。
また液受け空間２１の外周側の側壁（カップ体２の外壁）は、既述の案内板２４よりも上部側へ伸び出した後、当該案内板２４と横方向に交差するようにカップ体２の内周側へ向けて屈曲している。そしてこれらカップ体２の外壁と案内板２４との間の隙間の空間が、液処理を終えた後の薬液とガスとの混合流体を液受け空間２１へ向けて案内する流路になっている。
また内側へ向けて屈曲しているカップ体２の外壁は、ウエハ保持部３上に保持されるウエハＷよりも大口径に開口するようにその内周縁の位置が張設されている。これによりウエハＷを回転させながら液処理を行う処理位置と、外部のピックとの間でウエハＷの受け渡しを行う受け渡し位置との間で、前記開口部を介してウエハＷを昇降させることができる。
カバー部材５は、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの上面と対向するように配置される円板形状の部材であり、ガスを通流させるための空間をウエハＷとの間に形成する役割を果たす。本例におけるカバー部材５は、カップ体２の上面側に形成された既述の開口部全体を覆うことができる程度の大きさに形成されており、その外周部は内側へ向けて屈曲するカップ体２の外壁上に重ねて載置される。
カバー部材５の中央部には、筐体１１内の清浄空気を取り込み、前記空間内に供給するためのガス供給口５１が設けられている。このガス供給口５１には上方側へ向かって伸びる煙突状の給気管５２が接続されており、当該給気管５２の上端部は筐体１１内の空間へ向けて開口している。また図１、図３などに示す５６は、カップ体２の上にカバー部材５を載置したときに両部材２、５の隙間から外部気体が進入することを抑えるためのシール部材である。ガス供給口５１から供給されるガス（清浄空気）は、薬液のミストなどを含む周囲の雰囲気が逆流して、ウエハＷの上面側へ進入することを防止する役割を果たす。 さらにカバー部材５にはランプヒーター６１を配置するための凹部５３やランプヒーター６１から受け取った熱を放熱するための放熱フィン５４１、５４２を備えているが、これらの構成については後述のランプヒーター６１と共に詳しく説明する。
上述のカバー部材５は昇降機構７１によって昇降可能に支持される一方、カップ体２はウエハ保持部３の昇降動作時や、回転動作時にシール部材２６、３３同士が接触しないように、配置位置の正確な位置合わせを行う位置合わせ機構７２に保持されている。
はじめに昇降機構７１について説明すると、図１〜図３に示すように昇降機構７１はカバー部材５の本体から四隅が突出するように設けられたフランジ部５９に各々固定して設けられたスライダー７１３と、各スライダー７１３を貫通する支柱部材７１１並びにこの支柱部材７１１に沿って設けられたガイドレール７１２を備えている。そして前記スライダー７１３に連結されたロッド７１４をシリンダーモーター７１５によって伸縮させることにより、スライダー７１３を上下させてカバー部材５の昇降を行うことができる。ここで図１は、図２、図３中に示したＡ−Ａ’の位置にて液処理装置１を矢視した縦断側面図であるが、図示の便宜上、昇降機構７１は２組のみ示し、フランジ部５９の記載は省略してある。
位置合わせ機構７２は既述の昇降機構７１を構成する支柱部材７１１の側面に固定され、カップ体２を保持する保持部材２７と、当該支柱部材７１１下端部を支持する支持台部７２１とを備えている。この支持台部７２１はスライダー７２４を介してガイドレール７２３上に載置されていると共に、当該ガイドレール７２３は横方向にロッド７２２を伸縮させるシリンダーモーター７２５の上面に配設されている。
そして下方側へ向けてＬ字状に屈曲させた支持台部７２１の屈曲片を前記ロッド７２２に連結することにより、支持台部７２１を横方向へ移動させて、昇降機構７１や保持部材２７を介して当該支持台部７２１に支持されたカバー部材５やカップ体２の配置位置を横方向へ移動させることができる。カップ体２も図２、図３に示したカバー部材５と同様にフランジ部を設け、当該フランジ部を保持部材２７により保持する構成となっているが、便宜上、カップ体２のフランジ部の図示は省略する。
以上に説明した構成を備えた液処理装置１は、薬液によるウエハＷの処理活性を高めるため、液処理が行われるウエハＷの周縁部を効率的に加熱するための構成を備えている。以下、ウエハＷを加熱する機構の詳細について説明する。
ここで本実施の形態の液処理装置１においては、液処理が行われるウエハＷの周縁部とは、半導体装置が形成されるウエハＷ上の領域よりも外周部側の半導体装置を形成することができない領域を意味している。
ウエハＷの周縁部を加熱する機構につき本例の液処理装置１は、ウエハ保持部３上に保持されたウエハＷの周方向に沿って伸びるように形成された細長いランプヒーター６１を備えている。このランプヒーター６１は、図３に示すように円環状に形成された直径数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の保護管である石英管６１２の内部に、細長い薄板状の発熱体であるカーボンフィラメント６１１を挿入した構成となっており、石英管６１２内には不活性ガスが封入されている。同図に示すようにランプヒーター６１は細長い石英管６１２の両端を互いに離間させつつ円環状に形成した形状となっている。以下、この形状をΩ字状と表現する。また、石英管６１２の両端が離間している領域を切り欠き部分５００とする。
前記ランプヒーター６１は、輻射熱を利用してウエハＷの周縁部を直接加熱し、またこの周縁部に供給される薬液やカバー部材５とウエハＷとの間の空間を通流するガスを加熱する役割を果たす。ここでランプヒーター６１によって加熱されるウエハＷ、薬液及びガスのうち、薬液は水を多く含み、比熱が大きく加熱されにくい。そこでこのような液処理を行う液処理装置１に設けられるランプヒーター６１には、水の吸収波長に対応する電磁波を多く放射するものを適用することが好ましい。カーボンフィラメント６１１を利用したランプヒーター６１の中には、ハロゲンヒーターと比較して水の吸収波長に対応する電磁波を多く放射するものがある。
図１、図３に示すように上記ランプヒーター６１はカバー部材５に形成された凹部５３内に配置されている。この凹部５３は、ウエハＷに対向する下面側へ向けて開口すると共に、その平面形状はランプヒーター６１の形状に合わせてΩ字状に形成されている。ランプヒーター６１は固定部材６１３によってこの凹部５３の天井面に固定されている。図３に示すようにランプヒーター６１の両端からは金属管などで被覆された電力ライン６１５が伸びだしており、これら電力ライン６１５は図７に示すように供給電力を増減可能に構成された電源部６３に接続されている。
図１、図４の縦断面図に示すように、ランプヒーター６１を収容する凹部５３の、カバー部材５の中心に対して内周部側及び外周部側の領域においてはカバー部材５を構成する部材が下方側へ突出していて当該凹部５３を他の領域から区画している。即ち凹部５３の内周部側では、カバー部材５の中央部に設けられたガス供給口５１と当該凹部５３との間の領域が凹部５３の上面に対して下方側へと突出しており、当該突出部の下面とウエハ保持部３上のウエハＷとの間には例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の狭隘な隙間が形成される。
一方、凹部５３の外周部側ではカバー部材５の周縁部が下方側へ向かって突出することにより突起部５５が形成されており、この突起部５５とウエハ保持部３上のウエハＷとの間に例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の狭隘な隙間を形成している。ここで凹部５３は既述のように直径数ｍｍ〜十数ｍｍ程度のランプヒーター６１を格納可能に形成されているので、突起部５５とウエハＷとの間の隙間の高さ寸法は、前記凹部５３の上面とウエハＷの間の隙間の高さ寸法よりも小さくなっている。
このように突起部５５は、ウエハＷとの間に狭隘な隙間を形成することにより、凹部５３内でガスの吹き抜けを防止して、加熱されたガスがウエハＷ周縁部に供給された薬液の近傍を通過するようにガスの流れを案内する役割を果たしている。またＨＦ溶液などの腐食性の薬液を用いる場合には、回転するウエハＷから振り飛ばされた薬液のミストが凹部５３内に再流入して石英管６１２などに付着し、石英を浸食したりする不具合の発生を抑える役割も果たしている。
さらに凹部５３の内面はめっきなどによる鏡面加工が施されており、ランプヒーター６１の輻射熱をウエハＷへ向けて反射することができる。特に凹部５３の内周側の側壁面は、当該面に入射した電磁波をウエハＷの周縁部へ向けて反射することが可能なように傾斜した反射面５３１を備えている。本例では反射面５３１の傾斜面は平坦になっているが、例えばこの反射面５３１の縦断面形状を凹曲面にして、当該反射面５３１で反射した電磁波をより狭い領域に集中させるようにしてもよい。
これまで説明したように本例の液処理装置１ではウエハＷとカバー部材５との間に形成される空間内に、ウエハＷの周方向に沿ってランプヒーター６１が配置されている。このためウエハＷや薬液、ガスばかりでなく、凹部５３を形成するカバー部材５についてもランプヒーター６１により加熱されることになる。そして１回の液処理毎に交換されるウエハＷとは異なり、カバー部材５は毎回同じものが使用されるので徐々に蓄熱が進行し、温度が上昇していく。
こうしてカバー部材５の温度上昇が進行すると、カバー部材５から周囲の機器に与える熱の影響も大きくなり、例えば位置合わせ機構７２によるカップ体２の位置あわせも熱膨張を考慮しなければならず、位置の調整が難しくなる。またバキュームチャック３１のウエハＷの吸着面が熱膨張などにより歪むと、ウエハＷを吸引保持する力が弱くなって、ウエハＷの回転速度に制約が生じるおそれもある。さらには例えば処理液のなかには加熱を必要としないものもあるが、加熱を行う処理液から加熱をしない処理液の切り替えを行う際にカバー部材５の熱容量が大きいと、処理液に影響を与えない温度までカバー部材５の温度が低下するのを待つ時間のロスが大きくなってしまう。
そこで本例のカバー部材５上面にはランプヒーター６１から吸収した熱を効率的に放熱して温度上昇を抑えるための多数の放熱フィン５４１、５４２が設けられている。図１及び図２に示すように、放熱フィン５４１、５４２はカバー部材５の上面における外周側の領域及び内周側の領域に円環状に設けられている。これらのうち外周側の放熱フィン５４２が設けられている領域は、図１に示すようにランプヒーター６１を収納した凹部５３の天井面に相当している。ランプヒーター６１によって直接加熱され、温度上昇が最も大きくなる領域に放熱フィン５４２を設けることにより、効率よく熱を逃がすことができる。また放熱フィン５４２が設けられた領域のカバー部材５の厚さは他の領域より薄く形成されており、当該領域に熱容量を小さくして蓄熱を抑えている。
一方、放熱フィン５４１が設けられている内周側の領域は、カバー部材５を上面側から見たとき、ランプヒーター６１を収納した凹部５３とウエハ保持部３に形成されたバキュームチャック３１の上方の領域との中間の領域に相当している。これらの放熱フィン５４１は、既述のようにバキュームチャック３１が熱膨張により歪んでウエハＷの吸着能力を低下させてしまうことを防止するために当該バキュームチャック３１の上方の領域と凹部５３との間の熱抵抗を大きくする役割を果たしている。この放熱フィン５４１が設けられた領域においてもカバー部材５の厚さは他の領域より薄くなっており、その熱容量を小さくして蓄熱を抑えている。
次にウエハＷの周縁部に薬液を供給する薬液供給部の構成について説明する。本例に係る液処理装置１においてはウエハＷの上面側と下面側の２箇所からそれぞれウエハＷの周縁部に薬液を供給することができる。
まず上面側の薬液供給部６２の構成について図２、図３及び図５を参照しながら説明する。本例の薬液供給部６２は図３に示すように切り欠き部分５００に相当する位置のカバー部材５の板面に開口部５７を設け、この開口部５７に薬液ノズル６２１を挿入してウエハＷの周縁部に薬液を供給する構成となっている。
図５に示すように薬液ノズル６２１はノズルホルダー６２３に保持され、このノズルホルダー６２３はシリンダーモーター６２５により横方向に伸縮するロッド６２４に連結されていて薬液ノズル６２１の保持位置を移動させることができる。図２、図３に示すように薬液供給部６２はノズルホルダー６２３の移動方向をカバー部材５の径方向に向けるようにしてカバー部材５に取り付けられている。この結果、図５に示すように薬液供給部６２は、ウエハＷの外周端からの距離を変更しながらウエハＷに薬液を供給することができる。ここで図５中、６２６はシリンダーモーター６２５を支持し、カバー部材５に対して固定する支持部材である。
また上記の薬液ノズル６２１から薬液が供給される位置と、ランプヒーター６１の配置位置との関係を詳しく見ると、薬液ノズル６２１から薬液が供給される位置は、ウエハＷから見てランプヒーター６１よりも径方向、周縁部寄りの位置となっている。この位置関係を分かりやすく表現するため、図５には切り欠き部の領域までランプヒーター６１を伸ばしたと仮定したときのランプヒーター６１の位置を破線で示し、薬液ノズル６２１からの薬液の供給位置を実線及び一点鎖線で示してある。
ノズルホルダー６２３は複数本の薬液ノズル６２１を保持しており、薬液ノズル６２１は薬液供給ライン６２２を介して不図示の薬液供給源に接続されている。そして後述の制御部８からの制御信号を受けて、この薬液供給源からの薬液の給断により、薬液ノズル６２１からの薬液の供給、停止が実行される。各薬液ノズル６２１は互いに異なる薬液供給源に接続されており、液処理の内容に応じて異なる種類の薬液を供給することができる。ウエハＷの周縁部に形成された不要な膜の除去を行う液処理の場合には、膜除去用のＨＦ溶液、リンス洗浄用のＤＩＷ（DeIonized Water）などが供給される。
また図３、図５に示した５８は薬液ノズル６２１から供給された薬液のミストなどがランプヒーター６１の配置されている凹部５３内などへ進入すること抑えるためのガード部材である。ガード部材５８はフッ素樹脂などの耐食性の部材からなり、カバー部材５の下面から下方側へ突出していてウエハＷとの間に狭隘な隙間を形成している。そしてこの狭隘な隙間によって、薬液が供給される空間から凹部５３側へのＨＦ溶液のミストなどの進入を抑えている。図３に示すようにガード部材５８は、薬液供給部６２から見て矩形状に形成された開口部５７の径方向内側の辺及び左右両辺の３つの辺を囲むように設けられている。
次にウエハＷの下面側に薬液を供給する薬液供給部の構成について説明すると、図５に示すように下面側の薬液供給部はカップ体２内に形成された薬液供給空間２５及び、この薬液供給空間２５からウエハ保持部３上のウエハＷの周縁部、下面側へ向けて開口するように伸びる薬液供給口２５１により構成されている。薬液供給空間２５はカップ体２内に形成された薬液導入ライン２５２を介して不図示の薬液供給源に接続されており、後述の制御部８からの制御信号を受けて薬液供給源からの薬液の給断により、薬液供給口２５１から薬液の供給、停止が実行される。
カップ体２内にはこれら薬液供給空間２５、薬液供給口２５１、薬液導入ライン２５２からなる薬液供給部が複数設けられており、各薬液供給部は互いに異なる薬液供給源に接続されていて、液処理の内容に応じて異なる種類の薬液を供給することができる。これらカップ体２内の薬液供給部の配置位置は、ウエハＷの周縁部に供給された薬液のミストがウエハＷの上面側へ回り込んで凹部５３内へと流入する経路が形成されないように、ガード部材５８にてミストの流出が抑えられている開口部５７の設けられた領域内に配置することが好ましい。
また液処理装置１には、図１、図７に示すように制御部８が接続されている。制御部８は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には制御部８の作用、つまり、液処理装置１内にウエハＷを搬入し、液処理を行いウエハＷの周縁部の表面に形成された不要な膜を除去してから、リンス洗浄、乾燥し、ウエハＷを搬出するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
以上の構成を備えた液処理装置１の作用について図６、図７を参照しながら説明する。これらの図においてはウエハ保持部３を回転させる回転軸４１の記載を一部省略してある。
まずウエハＷの搬入時において液処理装置１は昇降機構７１を上方側に退避させ、ウエハＷの受け渡し位置までウエハ保持部３を上昇させる。このとき筐体１１内には上方側から下方側へ向かう清浄空気のダウンフローが形成されている。しかる後、筐体１１のシャッター１２を開き、退避したカバー部材５とウエハ保持部３との間の高さ位置に、ウエハＷを保持したピックを進入させる。次いで当該ピックを降下させることによりピックとウエハ保持部３とを交差させて、ウエハＷをウエハ保持部３に受け渡し、しかる後ピックを筐体１１内から退出させる。
ウエハ保持部３ではバキュームチャック３１によりウエハＷを吸引保持すると共に、ウエハ保持部３が降下し、カップ体２内にウエハＷが配置される。そしてウエハ保持部３を降下させる際にカップ体２の位置がずれていれば位置合わせ機構７２を作動させて、カップ体２を正しい位置に移動させる。この後、カバー部材５を降下させることにより、図６に示したようにカバー部材５とウエハＷとの間にガスが通流する空間が形成される。そして既述のように排気空間２２は負圧となっているので、当該排気空間２２に連通しているカバー部材５とウエハＷとの間の空間には給気管５２及びガス供給口５１を介して筐体１１内の清浄空気が取り込まれる。こうしてガス供給口５１から前記空間内に供給された清浄空気がガスとなってウエハＷの上面を中央部側から周縁部側へ向けて流れていく。
一方、カップ体２の上面に周方向に開口しているガス供給空間２３からはウエハＷの下面側の周縁部に向けて窒素ガスなどのガスが供給され、このガスは上面側のガスと合流して液受け空間２１、排気空間２２へ向けて流れていく。
ここで図６においては、ガスや薬液の流れを分かりやすくするため、ウエハ保持部３の上面からカバー部材５の下面までの高さ方向の寸法を拡大して図示してある。
このようにカバー部材５を降下させ、ウエハＷとの間にガスの流れる空間を形成する動作と並行して、カバー部材５がカップ体２上に載置された状態となったら電源部６３からランプヒーター６１への給電を行い、ウエハＷの周縁部の加熱を開始する。このときウエハＷの表面にはまだ薬液が供給されていないので、ウエハＷの周縁部の領域はランプヒーター６１からの輻射熱が直接到達して加熱が行われる。
またカバー部材５との間の空間を流れるガスは凹部５３内に流入し、この凹部５３内で滞留時間が長くなって、十分に加熱された後、突起部５５とウエハＷとの間の隙間を通ってカップ体２側へ流れていく。このとき突起部５５が設けられていることによりガスの吹き抜けが抑えられ、凹部５３内で加熱されたガスを効率的にウエハＷに接触させて、ウエハＷの加熱を行うことができる。
ウエハＷの周縁部の温度の目標値は液処理の内容や使用する薬液の種類によって適宜設定されるが、ＨＦ溶液を使用する本例では例えば薬液の供給を開始した後のウエハＷの周縁部の温度が６０℃程度となるように、６０℃よりも数℃〜十数℃高い温度になるまで昇温される。この際のランプヒーター６１の出力は予め実験により求めておくことなどで決定される。また、このとき凹部５３内に熱電対を配置し、制御部８により当該凹部５３内の温度を目標値に近づけるフィードバック制御を行いながら、ランプヒーター６１の出力を増減してもよい。
こうしてカバー部材５を降下させ、ウエハＷの表裏両面にガスを供給すると共に、ランプヒーター６１への電力供給を開始してウエハＷの周縁部の加熱を開始したら、ウエハＷの回転を開始し、例えば回転速度が２０００ｒｐｍとなるまで加速する。この動作と並行して、ウエハＷの外方側で待機していた薬液ノズル６２１はＨＦ溶液のダミーディスペンスを開始し、ＨＦ溶液の吐出を行いながら液処理を行う位置まで移動する。一方、ウエハＷの裏面側にも薬液供給口２５１から薬液の供給が開始され、薬液ノズル６２１が所定の位置に到達したら、予め設定した時間、ウエハＷの上下両面にＨＦ溶液を供給して、当該周縁部からの不要な膜の除去を行う。
回転するウエハＷにＨＦ溶液が供給されると、当該ＨＦ溶液は図７に示すようにウエハＷの周縁部の領域に円環状に広がって、当該領域の膜を除去する。そしてウエハＷから振り切られたＨＦ溶液は案内板２４に案内されてガスと共に液受け空間２１内へ流れ込み、気液分離された液体は排液口２１１から排出される。また液体と分離された気体は排気空間２２に流れ込んで排気口２２１から排出される。
このとき、ＨＦ溶液を常温で供給するとこの液膜形成領域のウエハＷの温度は低下する。一方で同図に示すようにランプヒーター６１はこの液膜の形成領域よりもウエハＷの内周部側に配置されているので、ランプヒーター６１からの輻射熱はウエハＷ周縁部のＨＦ溶液の供給されていない領域（液膜が形成されていない領域）及び、液膜形成領域の双方に到達する。
そして液膜の形成されていない領域に到達した輻射熱はウエハＷに吸収され、このウエハＷに吸収された熱はＨＦ溶液が供給されたことによって温度が低下した外周部側へ伝導して、当該領域の温度を上昇させるように作用する。一方、液膜形成領域に到達した輻射熱は、ＨＦ溶液を加熱してＨＦ溶液とウエハＷとの接触温度を上昇させるように作用する。
このとき図４に示したようにランプヒーター６１から放射された輻射熱を反射面５３１にて反射し、ＨＦ溶液が供給される領域に向けて照射することにより、効率よくＨＦ溶液を加熱することができる。なお、液膜の形成領域が反射面５３１からの輻射熱の照射領域より狭い場合には、液膜の形成されていない領域ではウエハＷが直接加熱されることになる。
そしてさらにカバー部材５との間を通流するガスについてもＨＦ溶液の供給前と同様に、凹部５３内で加熱され、ウエハＷと突起部５５との間の隙間を通流しながら、ウエハＷやＨＦ溶液を加熱するように作用する。
このように本実施の形態に係る液処理装置１では、薬液（ＨＦ溶液）の供給領域よりも内側にランプヒーター６１をウエハＷの周方向に沿って配置することにより、ウエハＷ周縁部の液膜で覆われていない部分の輻射熱による加熱、液膜を形成しているＨＦ溶液の輻射熱による加熱、ガスを利用した間接加熱の３種類の方法でＨＦ溶液とウエハＷとの接触部を加熱することができる。またこれらウエハＷの直接加熱、上面側に供給されたＨＦ溶液の直接加熱、ガスを利用したウエハＷ及びＨＦ溶液の間接加熱にてウエハＷの温度を上昇させることにより、下面側に供給されるＨＦ溶液とウエハＷとの接触部についても間接的に加熱することができる。
そしてさらにランプヒーター６１がＨＦ溶液の液膜形成領域よりもウエハＷの内周部側に配置されていることにより、遠心力の働きによりウエハＷの外側に向けて振り飛ばされるＨＦ溶液の液滴やミストはランプヒーター６１と接触することなくカップ体２へ向けて流れていく。さらに突起部５５によってウエハＷとの間の隙間を狭くすることにより、ＨＦ溶液のミストの凹部５３内への再流入も抑えられ、これらの構成によってランプヒーター６１の石英管６１２の腐食も防止することができる。
一方、ランプヒーター６１による加熱を行っている期間中は、カバー部材５もランプヒーター６１によって加熱されることになるが、ランプヒーター６１が設けられている凹部５３の天井部の上面側には放熱フィン５４２が設けられているので、ランプヒーター６１から受け取った熱を効率的に放熱することができる。また当該ランプヒーター６１が設けられている領域とバキュームチャック３１の上方領域との間にも放熱フィン５４１が設けられているので、ランプヒーター６１から受け取った熱がバキュームチャック３１の上方の領域に伝わりにくく、バキュームチャック３１の温度上昇を抑えることができる。この結果、バキュームチャック３１の熱膨張による歪みが抑えられ、ウエハＷを吸引保持する力を低下させずに液処理を実行することができる。
こうしてＨＦ溶液とウエハＷとの接触温度が例えば６０℃程度になるようにランプヒーター６１の出力を調整して、例えば６０秒程度、液処理を実行したら薬液ノズル６２１、薬液供給口２５１からのＨＦ溶液の供給を停止する。しかる後、薬液を供給する薬液ノズル６２１を切り替えて、３００〜３０００ｒｐｍで回転するウエハＷの周縁部にＤＩＷを供給してリンス処理を実行する。リンス処理の間にＤＩＷ（純水）が高温になることで、残っている薬液により反応が進むことが問題とされる場合は、リンス処理の間にランプヒーター６１への電力供給を停止することが良い。そのような問題が無い場合は、リンス処理の間にランプヒーター６１への電力供給を停止しない。ウエハＷにリンス用のＤＩＷを供給するという観点において、薬液ノズル６２１やその上流側の不図示のＤＩＷタンク等は、本例の純水供給部に相当する。
所定時間リンス処理を行ったら、ＤＩＷの供給を停止し、ウエハＷの回転速度を３００〜３０００ｒｐｍに調整してＤＩＷの振り切り乾燥を実行する。乾燥処理時においては、ランプヒーター６１への電力供給を行い、ウエハＷやガスの加熱を行うことが好ましい。ウエハＷやガスの加熱を行うことにより振り切り乾燥の時間を短縮できる。そして振り切り乾燥を終えたらウエハＷの回転を停止し、搬入時とは反対の動作で外部のピックにウエハＷを受け渡し、液処理装置１による液処理を終える。
本実施の形態に係る液処理装置１によれば以下の効果がある。ウエハ保持部３に水平に保持されたウエハＷに対し、空間を介して対向して設けられたカバー部材５を備え、このカバー部材５の中央部に設けられたガス供給口５１からガスを供給して前記空間に供給すると共に、ウエハＷの周縁部及び前記ガスを加熱するためのランプヒーター６１が、当該ウエハＷの周方向に沿って前記空間内に配置されている。このときウエハＷへの薬液（例えばＨＦ溶液）の供給位置がランプヒーター６１の配置位置よりも周縁部寄りとなっているので、薬液が供給されていないウエハＷの周縁部を加熱することができる。さらにこのランプヒーター６１によってガスを加熱することにより、加熱されたガスがウエハＷと薬液との接触部に到達したとき、ガスの熱による間接加熱を進行させて当該接触部を効率的に加熱することができる。このように本実施の形態によれば、ウエハＷとこのウエハＷに供給されるガスと薬液をランプヒーター６１により加熱することにより、ウエハＷの周縁部を効率よく加熱できるので、薬液による処理効率を高めることができる。
ここで実施の形態に係る液処理装置１では薬液としてＨＦ溶液を用いた不要な膜の除去の例を示したが、液処理に使用する薬液の種類や液処理の内容はこれに限定されない。例えば希ＨＣｌなど他の薬液により不要な膜の除去を行ってもよく、膜の除去はウエハＷの周縁部の上面側だけ行ってもよい。また、液処理の種類もウエハＷの下面に形成された膜の除去に限られず、例えば洗浄処理など他の種類の処理を行ってもよい。これらの場合には、ランプヒーター６１を用いて加熱するウエハＷの周縁部の温度は実施する液処理や選択した薬液の種類に応じて適宜選択される。
またウエハ保持部３に保持されるウエハＷの周方向に沿って配置されるランプヒーター６１の構成は、Ω字状に形成された細長いランプヒーター６１の例に限定されるものではない。例えばボール形状のランプヒーター６１をウエハＷの周方向に沿って複数個配列してもよい。また細長いランプヒーター６１をウエハＷの周方向に沿って配置する場合であっても、「周方向に沿って配置」とは円環である必要はなく、ウエハＷの周縁部を加熱することができれば、例えば四角い平面形状に形成してもよい。そして液処理装置１においては水の吸収波長をハロゲンランプよりも多く放射するカーボンフィラメント６１１を備えたランプヒーター６１の例を示したが、これはランプヒーター６１としてハロゲンランプを採用する場合を否定するものではない。ランプヒーター６１の種類は、薬液の種類や目標とする加熱温度によって適宜選択される。さらには被処理体基板についても、上述のウエハＷ（円形基板）の例に限定されるものではなく、矩形基板の液処理に適用してもよいことは勿論である。
さらにカバー部材５はガス供給口５１を設けなくてもよく、放熱フィン５４１、５４２を配置する領域についても、液処理装置１の例に示したものに限定されない。例えばカバー部材５の上面側全体に放熱フィン５４１、５４２を設けてもよいし、放熱フィン５４１、５４２を備えていないカバー部材５を用いてもよい。そしてカバー部材５の凹部５３は、ランプヒーター６１の形状に合わせてΩ字状に形成する場合に限定されない。例えばカバー部材５の周縁部にて下方側へ突出する突起部５５のみを設け、カバー部材５の下方側の空間全体を凹部５３としてもよい。筐体１１内のダウンフローは清浄空気の例のほか、窒素ガスを利用してもよい。
Ｗ ウエハ
１ 液処理装置
２ カップ体
２５１ 薬液供給口
３ ウエハ保持部
３１ バキュームチャック
５ カバー部材
５１ ガス供給口
５２ 給気管
５３ 凹部
５３１ 反射面
５４１、５４２
放熱フィン
５５ 突起部
６１ ランプヒーター
６２ 薬液供給部
６３ 電源部
８ 制御部

Claims (14)

  1. 被処理基板を基板保持部に水平に保持して鉛直軸周りに回転させながら薬液により液処理を行う液処理装置において、
    回転している被処理基板の周縁部に薬液を供給する薬液供給部と、
    前記基板保持部に保持された被処理基板の上面に、空間を介して対向するように設けられたカバー部材と、
    このカバー部材に設けられた、前記空間にガスを供給するためのガス供給口と、
    前記被処理基板の周縁部を加熱するために、前記空間内に被処理基板の周方向に沿って配置されたランプヒーターと、
    前記カバー部材の周縁部に周方向に沿って下方側に突出して設けられ、前記被処理基板との間に、前記ランプヒーターが配置されている空間の被処理基板とカバー部材との間の高さ寸法よりも小さい高さ寸法の隙間を形成するための突起部と、を備え、
    前記薬液供給部から被処理基板への薬液の供給位置は、前記ランプヒーターの配置位置よりも周縁部寄りであることを特徴とする液処理装置。
  2. 前記カバー部材は、前記基板保持部により保持された被処理基板の周方向に沿って形成され、下面側へ向けて開口する凹部を備え、前記ランプヒーターはこの凹部内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
  3. 前記ランプヒーターが配置された凹部の内面は、鏡面加工されていることを特徴とする請求項２に記載の液処理装置。
  4. 前記鏡面加工された凹部は、前記ランプヒーターから放射された輻射熱を、被処理基板の周縁部の薬液が供給される領域へ向けて反射する反射面を備えていることを特徴とする請求項３に記載の液処理装置。
  5. 前記カバー部材は、放熱フィンを備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の液処理装置。
  6. 前記放熱フィンは、前記カバー部材の上面側に、前記ランプヒーターが配置されている領域に対応して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液処理装置。
  7. 前記基板保持部は、被処理基板の下面側中央部を吸引保持するバキュームチャックを備え、前記放熱フィンは、前記カバー部材の上面側に、このカバー部材を上面側から見たとき、前記ランプヒーターが配置されている位置と、当該バキュームチャックが配置されている位置との間の領域に設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の液処理装置。
  8. 前記薬液供給部から薬液が供給された後、当該薬液をリンスするための純水を前記被処理基板に供給する純水供給部と、リンスを終えた後、この被処理基板を回転させて当該被処理基板上から純水を振り切る振り切り乾燥を行い、この振り切り乾燥の期間中、前記ランプヒーターにより、前記被処理基板の周縁部を加熱するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の液処理装置。
  9. 前記薬液は、腐食性であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の液処理装置。
  10. 前記ランプヒーターは、細長い発熱体を石英製の保護管内に封入して構成されると共に、円環の一部に切り欠き部を備えたΩ字状に形成され、前記薬液の供給位置はこの切り欠き部が形成されている領域の周縁部寄りに設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の液処理装置。
  11. 水平に保持された被処理基板を鉛直軸周りに回転させて、当該被処理基板の周縁部に薬液を供給する工程と、
    薬液が供給されている被処理基板の上面に、空間を介してカバー部材を対向させ、当該カバー部材に設けられたガス供給口からガスを供給する工程と、
    前記空間内に被処理基板の周方向に沿って配置されたランプヒーターにより、前記被処理基板の周縁部を加熱する工程と、を含み、
    前記カバー部材の周縁部には、周方向に沿って、前記被処理基板との間に前記ランプヒーターが配置されている空間の被処理基板とカバー部材との間の高さ寸法よりも小さい高さ寸法の隙間を形成するための突起部が設けられ、
    前記薬液を供給する工程にて、被処理基板の周縁部に薬液を供給する位置は、前記ランプヒーターの配置位置よりも周縁部寄りであることを特徴とする液処理方法。
  12. 前記薬液を供給する工程の後、純水により当該薬液をリンスするリンス工程と、その後、この純水を被処理基板上から振り切る振り切り乾燥工程と、を含み、
    前記振り切り乾燥工程では、前記ランプヒーターにより前記被処理基板の周縁部を加熱することを特徴とする請求項１１に記載の液処理方法。
  13. 前記薬液は腐食性であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液処理方法。
  14. 水平に保持されて鉛直軸周りに回転する被処理基板の上面にカバー部材を対向させ、このカバー部材の中央部に開口したガス供給口からガスを供給し、前記被処理基板の周縁部及び前記ガスをランプヒーターの輻射熱により加熱しながらこの被処理基板の周縁部に薬液を供給する液処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記プログラムは請求項１１ないし１３のいずれか一つに記載された液処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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