JP5992379B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。

半導体デバイスの製造工程では、基板上に形成されたレジストをマスクとして、エッチングやイオン注入等の処理が行われる。その後、不要となったレジストは基板上から除去される。

レジストの除去方法としては、硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭ（Sulfuric acid Hydrogen Peroxide Mixture）を基板に供給することによってレジストを除去するＳＰＭ処理が知られている。ＳＰＭは、レジストの除去能力を高めるために高温に加熱された状態で基板に供給される。

また、ＳＰＭ処理後には、基板に対して純水を供給することによって基板に残存する硫酸を洗い流す処理が行われる。

ここで、硫酸は粘度が高いため、単に純水を供給しただけでは硫酸を十分に洗い流すことが困難である。このため、純水を供給する前に、過酸化水素水を供給する手法が提案されている（特許文献１参照）。

過酸化水素水を供給すると、基板に残存する硫酸が過酸化水素水と反応してカロ酸に変化する。このカロ酸は、硫酸よりも粘度が低く、純水で容易に洗い流すことができるため、ＳＰＭ処理後の基板に対して直接純水を供給する場合と比較して、硫酸を適切に除去することができる。

特開２００７−５９８１６号公報

しかしながら、基板に残存する硫酸は高温であるため、かかる高温の硫酸に対して過酸化水素水を供給すると、過酸化水素水が沸騰して気化し、これにより発生するヒューム等によって、基板がパターン倒壊等のダメージを受けるおそれがある。

実施形態の一態様は、基板にダメージを与えることなく、基板に残存する硫酸を除去することのできる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板処理方法は、混合液供給工程と、冷却工程と、過酸化水素水供給工程とを含む。混合液供給工程は、硫酸と過酸化水素水との混合液を基板に対して供給する。冷却工程は、混合液供給工程後の基板を冷却する。過酸化水素水供給工程は、冷却工程後の基板に対して過酸化水素水を供給する。また、冷却工程は、過酸化水素水供給工程において供給される過酸化水素水と、基板に残存する硫酸とが反応することによって上昇する基板の温度が過酸化水素水の沸点よりも低い温度を下回る温度まで混合液供給工程後の基板を冷却する。

実施形態の一態様によれば、基板にダメージを与えることなく、基板に残存する硫酸を除去することができる。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、処理ユニットの概略構成を示す図である。 図３は、処理ユニットにおける基板保持機構および処理流体供給部の具体的な構成を示す図である。 図４は、本実施形態に係る処理ユニットが実行する基板処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、ウェハの温度と処理時間との関係を示すグラフである。 図６Ａは、ウェハの冷却方法の変形例を示す図である。 図６Ｂは、ウェハの冷却方法の変形例を示す図である。 図６Ｃは、ウェハの冷却方法の変形例を示す図である。 図６Ｄは、ウェハの冷却方法の変形例を示す図である。 図７は、第１ノズルの変形例を示す図である。 図８Ａは、変形例に係る第１ノズルの模式底面図である。 図８Ｂは、図８Ａに示すＡ−Ａ線矢視断面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理方法および基板処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ（以下ウェハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

処理流体供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

次に、上述した処理ユニット１６における基板保持機構３０および処理流体供給部４０の具体的な構成について図３を参照して説明する。図３は、処理ユニット１６における基板保持機構３０および処理流体供給部４０の具体的な構成を示す図である。

図３に示すように、本実施形態に係る処理ユニット１６が備える基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３と、処理流体供給部３４とを備える。

保持部３１上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３１１が設けられる。ウェハＷは、かかる保持部材３１１によって保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。ウェハＷは、レジストが形成された面を上方に向けた状態で保持部３１に保持される。

処理流体供給部３４は、保持部３１および支柱部３２の中空部３２１に挿通される長尺状の部材である。処理流体供給部３４の内部には流路３４１が形成されており、かかる流路３４１には、バルブ６０ｆを介してＨＤＩＷ供給源７０ｆが接続される。かかる処理流体供給部３４は、ＨＤＩＷ供給源７０ｆから供給されるＨＤＩＷをバルブ６０ｆおよび流路３４１を介して、保持部材３１１に保持されたウェハＷの下面へ供給する。

ＨＤＩＷは、所定の温度に加熱された純水である。ＨＤＩＷ供給源７０ｆから供給されるＨＤＩＷの温度は、たとえば８０℃である。

また、処理流体供給部４０は、第１ノズル４０ａと、第２ノズル４０ｂと、第３ノズル４０ｃとを備える。

これらのノズル４０ａ〜４０ｃは、図示しないアームによって水平に支持される。また、アームは、図示しない旋回昇降機構によって旋回および昇降する。これらアームおよび旋回昇降機構は、ノズル４０ａ〜４０ｃごとに設けられてもよいし、複数のノズル４０ａ〜４０ｃで共用してもよい。

第１ノズル４０ａは、混合液供給部の一例に相当し、バルブ６０ａを介して硫酸供給源７０ａに接続されるとともに、バルブ６０ｂを介して過酸化水素水供給源７０ｂに接続される。

バルブ６０ａおよびバルブ６０ｂの両方を開放することにより、第１ノズル４０ａからは、硫酸供給源７０ａから供給される硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素水供給源７０ｂから供給される過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）との混合液であるＳＰＭ（Sulfuric acid Hydrogen Peroxide Mixture）がウェハＷの上面に供給される。

また、バルブ６０ａのみを開放した場合、第１ノズル４０ａからは、硫酸供給源７０ａから供給される硫酸がウェハＷの上面に供給される。

第１ノズル４０ａから供給されるＳＰＭの温度は、たとえば１９５℃であり、硫酸の温度は、たとえば１７０℃である。

第２ノズル４０ｂは、バルブ６０ｃを介して過酸化水素水供給源７０ｃに接続される。第２ノズル４０ｂは、過酸化水素水供給源７０ｃから供給される過酸化水素水をウェハＷの上面へ供給する。第２ノズル４０ｂから供給される過酸化水素水の温度は、たとえば常温（２５℃程度）である。

第３ノズル４０ｃは、バルブ６０ｄを介してＨＤＩＷ供給源７０ｄに接続されるとともに、バルブ６０ｅを介してＣＤＩＷ供給源７０ｅに接続される。バルブ６０ｄ開放された場合、第３ノズル４０ｃは、ＨＤＩＷ供給源７０ｄから供給されるＨＤＩＷをウェハＷの上面へ供給する。また、バルブ６０ｅが開放された場合、第３ノズル４０ｃは、ＣＤＩＷ供給源７０ｅから供給されるＣＤＩＷをウェハＷの上面へ供給する。

なお、ＨＤＩＷ供給源７０ｄから供給されるＨＤＩＷの温度は、たとえば５０℃である。また、ＣＤＩＷは、常温（２５℃程度）の純水である。

本実施形態に係る処理ユニット１６は、上記のように構成されており、保持部３１に保持されたウェハＷの上面にＳＰＭ等の処理流体を供給することによって、ウェハＷの上面に形成されたレジストを除去する。

次に、本実施形態に係る処理ユニット１６が実行する基板処理の内容について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る処理ユニット１６が実行する基板処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図４に示す各処理手順は、制御装置４の制御に従って実行される。

まず、基板搬送装置１７（図１参照）によって処理ユニット１６のチャンバ２０（図２参照）内にウェハＷが搬入されて、レジストが形成された面を上方に向けた状態で保持部３１の保持部材３１１に保持される。その後、処理ユニット１６は、保持部３１を所定の回転速度（たとえば、５０ｒｐｍ）で回転させる。

つづいて、チャンバ２０内では、図４に示すように、ＳＰＭ供給処理が行われる（ステップＳ１０１）。かかるＳＰＭ供給処理では、ウェハＷの中央上方に第１ノズル４０ａが位置する。その後、バルブ６０ａが所定時間（たとえば、１０秒間）開放されることによって、第１ノズル４０ａからウェハＷの上面へ硫酸が供給される。ウェハＷに供給された硫酸は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に塗り広げられる。

その後、バルブ６０ａおよびバルブ６０ｂが所定時間（たとえば、９５秒間）開放されることにより、第１ノズル４０ａに硫酸と過酸化水素水とが供給され、第１ノズル４０ａからウェハＷの上面へ硫酸および過酸化水素水の混合液であるＳＰＭが供給される。ウェハＷに供給されたＳＰＭは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に塗り広げられる。これにより、ウェハＷの上面に形成されたレジストが、ＳＰＭに含まれるカロ酸の強い酸化力によって除去される。

ところで、従来技術においては、ＳＰＭ供給処理後のウェハＷに対して過酸化水素水を供給することにより、ウェハＷに残存する硫酸を粘度の低いカロ酸に変化させて洗い流しやすくする処理を行っていた。

しかしながら、第１ノズル４０ａから供給されるＳＰＭは、１９５℃と高温である。このため、ＳＰＭを供給した直後のウェハＷに対して過酸化水素水を供給すると、過酸化水素水が沸騰して気化し、これにより発生するヒューム等によってウェハＷがパターン倒壊等のダメージを受けるおそれがある。

そこで、本実施形態に係る処理ユニット１６では、過酸化水素水を供給する前に、ＳＰＭ供給処理後のウェハＷを冷却する冷却処理を行うこととした（ステップＳ１０２）。

ここで、冷却処理の内容について図５を参照して説明する。図５は、ウェハＷの温度と処理時間との関係を示すグラフである。なお、図５には、冷却処理を行わない場合のウェハＷの温度と処理時間との関係を一点鎖線で、冷却処理を行なった場合のウェハＷの温度と処理時間との関係を実線で、それぞれ示している。

図５に示すように、従来技術においては、ＳＰＭ供給処理の直後に（図５のＰ０参照）、ウェハＷに対して過酸化水素水を供給していた。ＳＰＭ供給処理後のウェハＷは、過酸化水素水の沸点（３５ｗｔ％で１０８℃）よりも高い温度に加熱された状態であるため、かかるウェハＷの熱によって過酸化水素水が沸騰（突沸）して気化するおそれがある。

これに対し、本実施形態に係る処理ユニット１６は、ＳＰＭ供給処理後のウェハＷに対して冷却処理を行って、ウェハＷの温度を過酸化水素水の沸点を十分に下回る温度、具体的には８５℃まで低下させてから、ウェハＷに対して過酸化水素水を供給する（図５のＰ１参照）。

このように、本実施形態に係る処理ユニット１６は、ＳＰＭ供給処理後のウェハＷを過酸化水素水の沸点よりも低い温度まで冷却した後で、ウェハＷに対して過酸化水素水を供給する。これにより、過酸化水素水の沸騰が防止されるため、過酸化水素水の沸騰に起因するウェハＷへのダメージを抑制することができる。

上述した例では、ウェハＷの冷却温度を過酸化水素水の沸点よりも低い温度としたが、ウェハＷの冷却温度は、過酸化水素水の沸点および硫酸と過酸化水素水との反応熱に基づいて決定されてもよい。

硫酸と過酸化水素水とが反応すると反応熱による温度上昇が生じる。このときの過酸化水素水の上昇温度をΔＴ℃とした場合、過酸化水素水の沸点よりもΔＴ℃だけ低い温度（図５のＰ２参照）を下回る温度にＳＰＭ供給処理後のウェハＷを冷却することとしてもよい。

このように、処理ユニット１６は、過酸化水素水供給処理において供給される過酸化水素水がウェハＷに残存する硫酸と反応することによって生じる温度上昇分だけ過酸化水素水の沸点よりも低い温度を下回る温度までＳＰＭ供給処理後のウェハＷを冷却することとしてもよい。

また、高温に加熱されたウェハＷに対して室温程度のＤＩＷを供給すると、急激な温度変化によってウェハＷが変形してしまうおそれがある。これに対し、本実施形態に係る処理ユニット１６では、冷却処理によってＳＰＭ供給処理後のウェハＷを緩やかに冷却する。これにより、ウェハＷの変形を防止することができる。

本実施形態に係る処理ユニット１６は、基板保持機構３０によってウェハＷを回転させるとともに、処理流体供給部３４によってウェハＷの下面へＨＤＩＷを供給することによって、ＳＰＭ供給処理後のウェハＷを緩やかに冷却する。

具体的には、処理ユニット１６は、ＳＰＭ供給処理後においてもウェハＷの回転を停止させることなく、ＳＰＭ供給処理時よりも高い回転数でウェハＷを回転させ続ける。ここでは、ウェハＷの回転数を５０ｒｐｍから１０００ｒｐｍに上昇させるものとする。

このように、ＳＰＭ供給処理後もウェハＷを回転させ続けることにより、ウェハＷを回転によって冷却することができる。また、ウェハＷが回転することで、ウェハＷに残存する高温の硫酸をウェハＷの外方へ振り切ることができるため、ウェハＷの冷却を促進することができる。

しかも、ＳＰＭ供給処理時よりもウェハＷの回転数を上昇させることとしたため、ウェハＷに残存する硫酸をより確実に振り切って減らすことができるとともに、ウェハＷをより短時間で冷却することができる。

また、処理ユニット１６は、ウェハＷを回転させた状態で、バルブ６０ｆ（図３参照）を所定時間開放して、処理流体供給部３４から回転するウェハＷの下面へＨＤＩＷを供給する。処理流体供給部３４から供給されるＨＤＩＷの温度は、たとえば８０℃であり、ウェハＷは、かかるＨＤＩＷの供給により８０℃近くまで冷却される。

このように、本実施形態に係る処理ユニット１６は、ウェハＷを１０００ｒｐｍで回転させつつ、ウェハＷの下面へＨＤＩＷを供給することによって、ＳＰＭ供給処理後のウェハＷを緩やかに冷却する。したがって、急激な温度変化によるウェハＷへのダメージと、過酸化水素水の沸騰に起因するウェハＷへのダメージの双方を効果的に防止することができる。

なお、ウェハＷを過酸化水素水の沸点以下の温度に冷却する場合、ウェハＷの下面に供給するＨＤＩＷの温度は、６０℃以上８０℃未満であることが好ましい。ウェハＷのその他の冷却方法については、図６Ａ〜図６Ｄを参照して後述する。

ステップＳ１０２の冷却処理を終えると、処理ユニット１６では、過酸化水素水供給処理が行われる（ステップＳ１０３）。かかる過酸化水素水供給処理では、まず、ウェハＷの回転数がＳＰＭ供給処理時の回転数（５０ｒｐｍ）まで低下する。また、ウェハＷの中央上方に第２ノズル４０ｂ（図３参照）が位置する。そして、バルブ６０ｃが所定時間（たとえば、１０秒間）開放されることによって、第２ノズル４０ｂからウェハＷの上面へ過酸化水素水が供給される。

ウェハＷに供給された過酸化水素水は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に塗り広げられる。これにより、ウェハＷ上に残存する硫酸が過酸化水素水と反応して粘度の低いカロ酸に変化し、後段のＨＤＩＷ供給処理においてウェハＷ上に残存する薬液を洗い流しやすくすることができる。このように、第２ノズル４０ｂは、冷却処理によって冷却されたウェハＷに対して過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給部の一例に相当する。

ここで、上述した過酸化水素水供給処理においては、ウェハＷ上に残存する硫酸を流すために、ＳＰＭ供給処理時に第１ノズル４０ａから供給される過酸化水素水よりも多い流量で過酸化水素水を供給することが好ましい。このため、処理ユニット１６では、第１ノズル４０ａとは別に第２ノズル４０ｂを設け、第２ノズル４０ｂの配管径を第１ノズル４０ａよりも大きくすることにより、第１ノズル４０ａから供給される過酸化水素水よりも多い流量の過酸化水素水を第２ノズル４０ｂから供給することとした。

これにより、ＳＰＭ供給処理および過酸化水素水供給処理の両方を第１ノズル４０ａを用いて行う場合と比較して、過酸化水素水供給処理において過酸化水素水を適切な流量でウェハＷに供給することが可能となる。

つづいて、チャンバ２０内では、ＨＤＩＷ供給処理が行われる（ステップＳ１０４）。かかるＨＤＩＷ供給処理では、ウェハＷの中央上方に第３ノズル４０ｃ（図３参照）が位置する。そして、バルブ６０ｄが所定時間（たとえば、１０秒間）開放されることによって、第３ノズル４０ｃからウェハＷの上面へＨＤＩＷが供給される。

ウェハＷに供給されたＨＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に塗り広げられる。これにより、ウェハＷに残存する薬液がＨＤＩＷによって洗い流される。

つづいて、チャンバ２０内では、ＣＤＩＷ供給処理が行われる（ステップＳ１０５）。かかるＣＤＩＷ供給処理では、バルブ６０ｅが所定時間（たとえば、１０秒間）開放されることによって、第３ノズル４０ｃからウェハＷの上面へＣＤＩＷが供給される。

ウェハＷに供給されたＣＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に塗り広げられる。これにより、ウェハＷに残存するＨＤＩＷがＣＤＩＷに置換されて、ウェハＷの温度が常温に戻る。

そして、処理ユニット１６では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０６）。かかる乾燥処理では、ウェハＷを所定の回転速度（たとえば、１０００ｒｐｍ）で所定時間回転させる。これにより、ウェハＷに残存するＣＤＩＷが振り切られて、ウェハＷが乾燥する。その後、ウェハＷの回転が停止して、一連の基板処理が終了する。

上述してきたように、本実施形態に係る処理ユニット１６（基板処理装置の一例に相当）は、第１ノズル４０ａと、基板保持機構３０と、第２ノズル４０ｂとを備える。第１ノズル４０ａは、硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭをウェハＷに対して供給する。基板保持機構３０は、第１ノズル４０ａによってＳＰＭが供給された後のウェハＷを冷却する。第２ノズル４０ｂは、基板保持機構３０によって冷却されたウェハＷに対して過酸化水素水を供給する。したがって、本実施形態に係る処理ユニット１６によれば、ウェハＷにダメージを与えることなく、ウェハＷに残存する硫酸を除去することができる。

次に、ウェハＷの冷却方法の変形例について図６Ａ〜図６Ｄを参照して説明する。図６Ａ〜図６Ｄは、ウェハＷの冷却方法の変形例を示す図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

上述した実施形態では、ウェハＷの下面に対してＨＤＩＷを供給することによってウェハＷを冷却することとしたが、ウェハＷの下面に対して気体を供給することによってウェハＷを冷却してもよい。

たとえば、図６Ａに示す処理ユニット１６Ａは、処理流体供給部３４からＨＤＩＷに代えてＮ２ガスを供給する。かかる場合、処理流体供給部３４には、バルブ６０ｇを介してＮ２ガス供給源７０ｇが接続される。Ｎ２ガス供給源７０ｇから供給されるＮ２ガスの温度は、たとえば８０℃である。

このように、ウェハＷの下面に気体を供給することによってウェハＷを冷却する処理を冷却処理として採用してもよい。Ｎ２ガス等の不活性ガスは、ウェハＷ上の硫酸と反応することがなく、反応熱を生じさせないため好ましい。

また、上述した実施形態では、ウェハＷを下面側から冷却する場合の例について説明したが、ウェハＷを上面側から冷却してもよい。

たとえば、図６Ｂに示す処理ユニット１６Ｂは、第４ノズル４０ｄ（冷却部の他の一例に相当）をさらに備える。かかる第４ノズル４０ｄは、バルブ６０ｈを介してＮ２ガス供給源７０ｈに接続されており、Ｎ２ガス供給源７０ｈから供給されるＮ２ガスをウェハＷの上面に供給する。Ｎ２ガス供給源７０ｈから供給されるＮ２ガスの温度は、たとえば８０℃である。

このように、ウェハＷの上方からウェハＷの上面へ向けて気体を供給することによって、ウェハＷを冷却してもよい。この場合、ウェハＷの上面に気体が吹き付けられることによって、ウェハＷの上面に残存する硫酸を吹き飛ばすことができるため、ウェハＷの下面側から冷却する場合と比べてより効果的にウェハＷを冷却することができる。

なお、この場合、図示しないアームや旋回昇降機構を用いてノズル４０ｄを揺動させてもよい。これにより、ウェハＷに残存する硫酸をウェハＷ外に吹き飛ばす効果を高めることができる。

また、液体や気体を供給するのではなく、冷却板を接触させてウェハＷを直接的に冷却してもよい。

たとえば、図６Ｃに示すように、処理ユニット１６Ｃが備える基板保持機構３０Ｄは、冷却板３５をさらに備える。冷却板３５は、保持部３１の中空部３２１に挿通されており、駆動部３３によって保持部３１と一体的に回転する。なお、処理流体供給部３４は、冷却板３５の中空部３４２に挿通される。

冷却板３５には、冷却用流体を流通させるための流路が内部に設けられる。かかる流路は、バルブ６０ｉを介して冷却用流体供給源７０ｉに接続される。冷却用流体供給源７０ｉから供給される冷却用流体（たとえば、温水）が冷却板３５の内部の流路を流通することにより、冷却板３５は所定の温度（たとえば、８０℃）に保たれる。

また、冷却板３５は、昇降機構３６に接続される。昇降機構３６は、冷却板３５を鉛直方向に移動させる。昇降機構３６が冷却板３５を鉛直上方に移動させることにより、図６Ｄに示すように、冷却板３５はウェハＷの下面に接触する。これにより、ウェハＷは、冷却板３５によって冷却される。

このように、処理ユニット１６Ｃは、ＳＰＭ供給処理後のウェハＷの下面に対して冷却板３５（冷却部の他の一例に相当）を接触させることによってウェハＷを冷却することとしてもよい。

なお、処理ユニット１６Ｃは、冷却板３５による冷却と併せて、処理流体供給部３４からの処理流体（液体または気体）の供給や第４ノズル４０ｄからの気体の供給等を行ってもよい。

また、ここでは、冷却板３５を接触させてウェハＷを冷却する場合の例を示したが、冷却板３５の上面に微細な穴を多数形成し、これらの穴からＮ２ガス等の気体をウェハＷの下面へ向けて吹き付けることにより、ウェハＷを冷却する構成としてもよい。かかる場合、冷却板３５には、冷却用流体供給源７０ｉとしてＮ２ガス供給源を接続すればよい。

また、その他の冷却方法として、たとえば、ウェハＷの回転によってのみウェハＷを冷却させてもよいし、ウェハＷを回転させることなく、処理流体供給部３４からの処理流体の供給や、第４ノズル４０ｄからの気体の供給、冷却板３５による冷却を行ってもよい。また、ＦＦＵ２１（図２参照）から供給されるダウンフローの温度を所定時間低下させることによって、ウェハＷを冷却させてもよい。

次に、ＳＰＭを供給する第１ノズル４０ａの変形例について図７を参照して説明する。図７は、第１ノズルの変形例を示す図である。

図７に示す処理ユニット１６Ｄは、処理流体供給部４０Ｄを備えており、かかる処理流体供給部４０Ｄは、第１ノズル４０ｅを備える。第１ノズル４０ｅは、バルブ６０ａを介して硫酸供給源７０ａが接続されるとともに、バルブ６０ｂを介して過酸化水素水供給源７０ｂが接続される。

第１ノズル４０ｅは、たとえば、ウェハＷの半径と略同様の長さを有する棒状のノズルであり、長手方向に沿って形成される多数の吐出口からウェハＷの上面に対してＳＰＭを供給することによって、ウェハＷの中心部から周縁部に掛けてＳＰＭを一様に供給することができる。

かかる第１ノズル４０ｅの構成の一例について図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。図８Ａは、変形例に係る第１ノズル４０ｅの模式底面図であり、図８Ｂは、図８Ａに示すＡ−Ａ線矢視断面図である。

図８Ａに示すように、第１ノズル４０ｅは、ウェハＷの上面にＳＰＭを吐出する複数の吐出口４１を備える。各吐出口４１は、ウェハＷの中心部に対向する位置からウェハＷの周縁部に対向する位置の間に配列される。

図８Ａにおいて破線で示すように、第１ノズル４０ｅには、硫酸供給源７０ａに接続される硫酸用流路４２ａと、過酸化水素水供給源７０ｂに接続される過酸化水素水用流路４２ｂとが形成される。硫酸用流路４２ａおよび過酸化水素水用流路４２ｂは、第１ノズル４０ｅの長手方向に沿って水平かつ互いに平行に延在する。

各吐出口４１には、それぞれ硫酸吐出路４３ａおよび過酸化水素水吐出路４３ｂが接続される。硫酸吐出路４３ａは、硫酸用流路４２ａを流れる硫酸を吐出口４１へ導くための流路であり、過酸化水素水吐出路４３ｂは、過酸化水素水用流路４２ｂを流れる過酸化水素水を吐出口４１へ導くための流路である。

図８Ｂに示すように、過酸化水素水吐出路４３ｂは、硫酸吐出路４３ａの終端部である吐出口４１よりも手前の位置において硫酸吐出路４３ａに接続される。これにより、吐出口４１の手前において硫酸と過酸化水素水とが混合され、吐出口４１からＳＰＭが吐出される。

このように、ＳＰＭを供給する第１ノズル４０ｅは、ウェハＷの中心部に対向する位置からウェハＷの周縁部に対向する位置の間に複数の吐出口４１を備えるバーノズル（多連ノズル）であってもよい。なお、第１ノズル４０ｅの構成は、図８Ａおよび図８Ｂに示す構成に限定されない。

上述してきた実施形態では、処理流体供給部３４から処理流体としてＨＤＩＷを供給する場合の例について説明したが、処理流体供給部３４から供給される液体は、ＨＤＩＷ以外の液体であってもよい。

また、上述してきた実施形態では、過酸化水素水供給処理において、ＳＰＭ供給処理に用いられる第１ノズル４０ａとは別の第２ノズル４０ｂを用いて過酸化水素水の供給を行うこととした。しかし、これに限ったものではなく、ＳＰＭ供給処理および過酸化水素水供給処理の両方を第１ノズル４０ａを用いて行ってもよい。かかる場合、たとえばバルブ６０ｂ（図３参照）を制御して、過酸化水素水供給処理時の過酸化水素水の流量をＳＰＭ供給処理時の過酸化水素水の流量よりも多くしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 基板処理システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
４ 制御装置
１６ 処理ユニット
３０ 基板保持機構
３４，４０ 処理流体供給部
４０ａ 第１ノズル
４０ｂ 第２ノズル
４０ｃ 第３ノズル
７０ａ 硫酸供給源
７０ｂ 過酸化水素水供給源
７０ｃ 過酸化水素水供給源
７０ｄ ＨＤＩＷ供給源
７０ｅ ＣＤＩＷ供給源
７０ｆ ＨＤＩＷ供給源

Claims (9)

1. 硫酸と過酸化水素水との混合液を基板に対して供給する混合液供給工程と、
   前記混合液供給工程後の基板を冷却する冷却工程と、
   前記冷却工程後の基板に対して過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給工程と
   を含み、
   前記冷却工程は、
   前記過酸化水素水供給工程において供給される過酸化水素水と、前記基板に残存する硫酸とが反応することによって上昇する基板の温度が前記過酸化水素水の沸点よりも低い温度を下回る温度まで前記混合液供給工程後の基板を冷却すること
   を特徴とする基板処理方法。
2. 硫酸と過酸化水素水との混合液を基板に対して供給する混合液供給工程と、
   前記混合液供給工程後の基板を冷却する冷却工程と、
   前記冷却工程後の基板に対して過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給工程と
   を含み、
   前記冷却工程は、
   前記混合液供給工程後の基板に対し、前記混合液供給工程において前記混合液が供給される面とは反対側の面に６０℃以上８０℃未満の液体を供給することによって該基板を冷却すること
   を特徴とする基板処理方法。
3. 前記冷却工程は、
   前記混合液供給工程後の基板を回転させることによって該基板上に残存する液体を振り切りながら該基板を冷却すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記混合液供給工程は、
   回転する基板に対して前記混合液を供給するものであって、
   前記冷却工程は、
   前記混合液供給工程における基板の回転数よりも高い回転数で前記混合液供給工程後の基板を回転させること
   を特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。
5. 前記冷却工程は、
   前記混合液供給工程後の基板に対し、前記混合液供給工程において前記混合液が供給される面とは反対側の面に、前記過酸化水素水供給工程において供給される過酸化水素水と、前記基板に残存する硫酸とが反応することによって上昇する基板の温度が前記過酸化水素水の沸点よりも低い温度を下回る温度の液体を供給することによって該基板を冷却すること
   を特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
6. 硫酸と過酸化水素水との混合液を基板に対して供給する混合液供給部と、
   前記混合液供給部によって前記混合液が供給された後の基板を冷却する冷却部と、
   前記冷却部によって冷却された基板に対して過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給部と
   を備え、
   前記冷却部は、
   前記過酸化水素水供給部によって供給される過酸化水素水と、前記基板に残存する硫酸とが反応することによって上昇する基板の温度が前記過酸化水素水の沸点よりも低い温度を下回る温度まで前記混合液供給部によって前記混合液が供給された後の基板を冷却すること
   を特徴とする基板処理装置。
7. 硫酸と過酸化水素水との混合液を基板に対して供給する混合液供給部と、
   前記混合液供給部によって前記混合液が供給された後の基板を冷却する冷却部と、
   前記冷却部によって冷却された基板に対して過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給部と
   を備え、
   前記冷却部は、
   前記混合液供給部によって前記混合液が供給された後の基板に対し、前記混合液供給部によって前記混合液が供給される面とは反対側の面に６０℃以上８０℃未満の液体を供給することによって該基板を冷却すること
   を特徴とする基板処理装置。
8. 前記混合液供給部と前記過酸化水素水供給部とが別体であること
   を特徴とする請求項６または７に記載の基板処理装置。
9. 前記過酸化水素水供給部は、
   前記混合液供給部から供給される過酸化水素水の流量よりも多い流量の過酸化水素水を供給すること
   を特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の基板処理装置。

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