JP5996424B2

JP5996424B2 - 基板処理装置および基板処理方法

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Publication number: JP5996424B2
Application number: JP2012288240A
Authority: JP
Inventors: 島孝之戸
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: JP2014130931A

Description

本発明は、基板の処理対象面と反対の面に温調用液体を供給しながら、処理対象面に揮発性有機溶剤を供給することによって、基板を乾燥する技術に関する。

半導体装置の製造のための一連の工程には、半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」と称する）等の基板に薬液を供給して、ウエハの表面に付着した不要な物質を除去する薬液処理が含まれる。薬液処理の後、ウエハに純水を供給して薬液および反応物質を洗い流すリンス処理が行われ、さらにその後に乾燥処理が行われる。乾燥処理においては、ウエハ表面にウオーターマークが発生することを防止すること、また、微細なパターンの谷間に入り込んだ純水を確実に除去することが重要である。このためには、乾燥処理中、特に乾燥処理の初期に、リンス液（純水）と混和性（相溶性）があり、かつ、リンス液よりも揮発性が高いＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の揮発性有機溶剤をウエハの表面に供給することが効果的であることが良く知られている。

ＩＰＡ等の揮発性有機溶剤は、蒸発するときにウエハから熱を奪うため、ウエハの温度が低下し、ウエハが結露してしまうおそれもある。このためウエハの温度を所定温度以上に保つ手段を設けることが望ましい。

特許文献１には、ウエハの表面にＩＰＡを供給する際に、ウエハの裏面に８０℃程度に加熱された純水を温調液として供給することが記載されている。

ところで、上述の乾燥処理を行う際には、ウエハはスピンチャックに保持された状態でカップに囲まれている。ウエハに供給された後にウエハから飛散したＩＰＡ及び純水は、カップ内で不可避的に混ざり合い、その後カップから排出される。温調のために純水を供給する際には、比較的大流量で純水が供給されるため、純水とＩＰＡからなる混合液体が大量に排出される。有機溶剤を含む液体は、工場の一般廃液系に排出することができず、有機廃液系に排出しなければならない。そのため、純水とＩＰＡからなる混合液体は工場の有機排液系に排出しなければならず、これは工場の有機廃液系の設備に大きな負担をかけることになる。なお、特許文献１の装置では、カップから排出された混合液体は廃液ラインを介して廃棄されるものと記載されている。

特開２０１２−１５６５６１号公報

本発明は、基板の第２面に温調用液体（温調液）を供給しながら基板の第１面に揮発性有機溶剤を供給して基板を処理する際に、工場の設備負担を軽減することができる技術を提供するものである。

本発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板のパターンが形成された第１面に、純水よりも揮発性が高い有機溶剤を供給する有機溶剤吐出部と、前記基板保持部に保持された前記基板の前記第１面と反対側の第２面に、前記基板を加熱するための、加熱された温調液を供給する温調液吐出部と、前記温調液吐出部に前記温調液を供給する温調液供給機構と、前記基板に供給された後に前記基板から離脱した前記有機溶剤および前記温調液を回収して前記温調液供給機構に戻す戻しラインと、前記温調液供給機構は、前記戻しラインを介して前記温調液供給機構に戻された前記有機溶剤および前記温調液を含む混合液を、温調液として前記温調液吐出部に送る混合液ラインを含む、基板処理装置を提供する。

また、本発明は、基板のパターンが形成された第１面に、純水よりも揮発性が高い有機溶剤を供給することと、前記基板の前記第１面と反対側の第２面に、前記基板を加熱するための、加熱された温調液を供給することと、前記基板に供給された後に前記基板から離脱した前記有機溶剤および前記温調液を回収することと、前記回収した前記有機溶剤および前記温調液を含む混合液を、基板の第２面に温調液として供給することと、を備えた基板処理方法を提供する。

本発明によれば、温調に使用した温調液を温調液供給機構に戻して再利用することにより、設備の負担を軽減することができる。

本発明による基板処理装置に設けられる処理ユニットの構成を示す概略図である。図１に示す液処理ユニットを複数台含む基板処理システムにおけるＩＰＡ及び純水の供給／回収系を説明する回路図である。液処理ユニットにて行われる処理シーケンスの一例を示す図である。温調液としてＨＦＥまたはＰＦＣを用いる場合の温調液の供給／回収系を説明する回路図である。

以下に図面を参照して発明の実施形態について説明する。まずは、基板処理装置に複数台設けられる液処理ユニット１００（「液処理モジュール」ともいう）の構成について図１を参照して説明する。図１に示すように、液処理ユニットは、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と呼ぶ）を水平姿勢で保持する基板保持部１０を有している。基板保持部１０は、円板状のベース１２とベース１２に取り付けられた複数例えば３つのチャック爪１４とを有しており、ウエハＷ周縁部の複数箇所を前記チャック爪１４により保持するメカニカルスピンチャックとして形成されている。ベース１２には、外部の搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行う際に、ウエハの下面を支持して持ち上げるリフトピン１６を有する図示しないプレートが組み込まれている。基板保持部１０のベース１２の中央部に中空の回転軸１３が接続されている。この回転軸１３を電動モータを有する回転駆動部１７によって回転させることにより、基板保持部１０により保持されたウエハＷを鉛直方向軸線周りに回転させることができる。基板保持部１０のベース１２には、３本の（図１のみに１本だけ示す）支柱１８を介して、円環状の回転カップ１９が取り付けられている。

液処理ユニット１００は、ノズル支持アーム４０に取り付けられた薬液ノズル４１、リンス液ノズル４２、乾燥ガスノズル４３及び有機溶剤ノズル４４を有している。本例では、薬液ノズル４１は薬液（例えばＳＣ−１、ＳＣ−２、ＤＨＦ等）を吐出し、リンス液ノズル４２はリンス液として純水（ＤＩＷ）を吐出し、乾燥ガスノズル４３は低湿度低酸素濃度のガスである窒素ガスを供給する。有機溶剤ノズル４４は、リンス液である（後述の温調液でもある）ＤＩＷと混和性（相溶性）があり、かつ、ＤＩＷよりも揮発性が高い有機溶剤であるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を供給する。薬液ノズル４１、リンス液ノズル４２及び乾燥ガスノズル４３には、各々の処理流体供給源に接続されるとともに開閉弁及び流量調整弁等の流量調整器が介設された処理液供給路を備えた処理液供給機構４１Ａ、４２Ａ、４３Ａからそれぞれ処理流体（薬液、ＤＩＷ、窒素ガス）が供給される。有機溶剤ノズル４４へのＩＰＡの供給については、図２を参照して後述する。

基板保持部１０回転軸１３の内部に、処理流体供給管５０が挿入されている。処理流体供給管５０は、回転軸１３が回転しても回転しないように設置されている。処理流体供給管５０の内部には、薬液供給路５１、リンス液供給路５２、乾燥ガス供給路５３及び温調液供給路５４が形成されている。薬液供給路５１、リンス液供給路５２、乾燥ガス供給路５３及び温調液供給路５４の上端はそれぞれ、ウエハの下面中央部に向けて開口し、それぞれ薬液ノズル（薬液吐出口）５１Ａ、リンス液ノズル（リンス液吐出口）５２Ａ、乾燥ガスノズル（乾燥ガス吐出口）５３Ａ及び温調液ノズル（温調液吐出口）５４Ａとなっている。本例では、薬液ノズル５１Ａは薬液ノズル４１と同じ処理流体を、リンス液ノズル５２Ａはリンス液ノズル４２と同じ処理流体を、乾燥ガスノズル５３Ａは乾燥ガスノズル４３と同じ処理流体を、それぞれウエハＷの下面中央部に向けて吐出する。温調液ノズル５４Ａは、加熱された温調液（ＤＩＷ、またはＩＰＡが混入したＤＩＷ）をウエハＷの下面中央部に向けて吐出する。薬液ノズル５１Ａ、リンス液ノズル５２Ａ及び乾燥ガスノズル５３Ａには、各々の処理流体供給源に接続されるとともに開閉弁及び流量調整弁等の流量調整器が介設された処理液供給路を備えた処理液供給機構５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ｂからそれぞれ処理流体（薬液、ＤＩＷ、窒素ガス）が供給される。処理流体供給管５０への温調液の供給については、図２を参照して後述する。

基板保持部１０の周囲には、基板保持部１０により保持されたウエハＷに供給された後に外方に飛散した処理液を受け入れるカップ２０が設けられている。カップ２０は、外カップ体２１と、内カップ体２２と、中間カップ体２３とを有している。中間カップ体２３は、昇降機構２４により昇降することができ、図１に示す上昇位置にあるときは、ウエハＷから飛散した処理液は、内カップ体２２と中間カップ体２３との間にある内側流路２６に流入する。中間カップ体２３が下降位置にある場合には、ウエハＷから飛散した処理液は、外カップ体２１と中間カップ体２３との間にある外側流路２５に流入する。外側流路２５及び内側流路２６は、共通の排気口２７に接続されている。排気口２７は概略的に示した排気手段２７Ａに接続されている。排気手段２７Ａは、図示しない切替弁を有しており、排気口２７から排出される排気の雰囲気（本例では酸または有機）に応じて、排気口２７を適当な工場排気系（酸性排気系、有機排気系）に接続する。

外側流路２５及び内側流路２６の各々の途中に屈曲部が設けられており、屈曲部で急激に向きを変えられることにより各流路を流れる気液混合流体から液体成分が分離される。分離された液体成分は、外側流路に対応する液受け２５Ａ及び内側流路２６に対応する液受け２６Ａ内に落下する。液受け２５Ａは、排液口２５Ｂを介して工場の薬液廃液系（具体的には、使用される薬液が酸性ならば酸性液体廃液系、アルカリ性ならばアルカリ性液体廃液系）ＤＲ_Ａに接続されている。排液口２６Ｂを介した液受け２６Ａからの排液については、図２を参照して後述する。

次に、図１に示す液処理ユニット１００を複数台含む基板処理装置（基板処理システム）におけるＩＰＡ及びＤＩＷの供給／回収系について、図２を参照して説明する。なお、図面作成の便宜上、図２には３台の液処理ユニット１００が示されているが、液処理ユニット１００の台数は任意である。

基板処理装置は、ＩＰＡ供給機構（有機溶剤供給機構）１２０を備えている。ＩＰＡ供給機構は、ＩＰＡを貯留する有機溶剤タンク１２１と、有機溶剤タンク１２１から出発して再びタンクに戻る循環ライン１２２とを有している。循環ライン１２２には、ポンプ１２３及びフィルタ１２４が介設されている。循環ライン１２２から、液処理ユニット１００の台数に応じた数の分岐ライン１２５が分岐している。各分岐ライン１２５は、対応する液処理ユニット１００の有機溶剤ノズル４４に接続されている。各分岐ライン１２５には、開閉弁、流量調整弁等の弁装置１２６が設けられており、これにより、有機溶剤ノズル４４からのＩＰＡの供給／供給停止の切替え、並びにＩＰＡの吐出流量の制御を行うことができる。有機溶剤タンク１２１には、開閉弁１２７ａが設けられた補充ライン１２７ｂを介して有機溶剤供給源１２７からＩＰＡを補充することができる。

基板処理装置は、さらに、温調液供給機構１４０を備えている。温調液供給機構１４０は、温調液（本例ではＤＩＷ、またはＤＩＷとＩＰＡの混合液）を貯留する温調液タンク１４１と、温調液タンク１４１から出発して再びタンクに戻る循環ライン１４２とを有している。循環ライン１４２には、密度計１４３（比重計ともいう）と、温調液を温調液タンク１４１及び循環ライン１４２からなる循環経路内を循環させるポンプ１４４と、温調液中に含まれるパーティクル等の汚染物質を濾過するフィルタ１４５と、温調液を加熱するヒータ１４６と、が上流側から順に介設されている。循環ライン１２２内を流れる温調液の密度を密度計１４３により測定することにより、温調液中のＩＰＡ含有量を算出することができる。ヒータ１４６は、温調液タンク１４１内に設置された温度センサ１４６ａの検出値が目標値（例えば５０〜８０℃、好ましくは５０〜６０℃の範囲内の所定値）となるように、循環ライン１２２内を流れる温調液を加熱する。また、温調液タンク１４１には、当該タンク内の液位を検出する液位センサ１４７が設けられている。

循環ライン１４２から、液処理ユニット１００の台数に応じた数の分岐ライン１４８が分岐している。各分岐ライン１４８は、対応する液処理ユニット１００の温調液ノズル５４Ａに接続されている。各分岐ライン１４８には、開閉弁、流量調整弁等の弁装置１４９が設けられており、これにより、温調液ノズル４６からの温調液の供給／供給停止の切替え、並びに温調液の吐出流量の制御を行うことができる。温調液タンク１４１には、開閉弁１５０ａが設けられた供給ライン１５０ｂを介してＤＩＷ供給源１５０からＤＩＷを供給することができる。また、温調液タンク１４１には、開閉弁１５２が介設されたドレンライン１５１が接続されている。このドレンライン１５１は、工場の有機廃液系ＤＲ_Ｏに接続されている。

温調液タンク１４１内の上部には、１つまたは複数の（図示例では２つの）凝縮器１５４が設けられている。凝縮器１５４は、温調液タンク１４１内の温調液の液面より上方の空間に存在する有機溶剤の蒸気（ＩＰＡ蒸気）を凝縮させて、液体の状態とする。凝縮器１５４は、例えば、内部を冷媒（例えば水）が流れる管により形成することができる。凝縮器１５４の表面で凝縮して下方に滴下するＩＰＡの液滴は、液受け１５５に受け止められる。液受け１５５にはドレンライン１５６が接続されており、このドレンライン１５６も工場の有機廃液系ＤＲ_Ｏに接続されている。

各液処理ユニット１００のカップ２０の排液口２６Ｂには、液回収ライン１６０が接続されている。液回収ライン１６０は合流して戻しライン１６２となり、この戻しライン１６２が温調液タンク１４１に接続されている。

図２に概略的に示すように、基板処理装置は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）２００を有している。コントローラ２００は、基板処理装置の全ての機能部品（例えば、回転駆動部１７、中間カップの昇降機構２４、凝縮器１５４、各種処理液供給機構、各種弁等）の動作を制御する。コントローラ２００は、ハードウエアとして例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラムおよび処理レシピ等）とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。このような記憶媒体が図２において参照符号２０１で示されている。プロセッサ２０２は必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体２０１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ２００の制御の下で基板処理装置の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。

次に、上記コントローラ２００の制御の下で行われる基板処理装置の動作について説明する。

［薬液処理］
液処理ユニット１００にウエハＷが搬入され、デバイス形成面が上面となるようにウエハＷが基板保持部１０により保持され、回転駆動部１７によりウエハＷが回転する。この回転するウエハＷの上下面に薬液ノズル４１、５１Ａから薬液が供給され、ウエハＷの上下面に薬液処理（例えば薬液洗浄処理）が施される。薬液は遠心力によりウエハＷから振り切られる。このとき、中間カップ体２３は下降位置に位置しており、薬液は、外カップ体２１と中間カップ体と２３との間の外側流路２５に流入する。また、薬液は、ウエハへの衝突により、或いは回転カップ１９若しくは外カップ体２１等への衝突により、一部がミスト状となっている。カップ２０の内部空間は排気手段２７Ａにより吸引されているため、ウエハ上方のガス（雰囲気）が、カップ２０の上部開口を介してカップ２０内に取り込まれ、外側流路２５内を排気口２７に向かって流れ、排気口２７から排出され、工場の酸性排気系に排出される。前記ミストは、このガスの流れに乗って排気口２７に向かって流れる。ミストの大部分は、外側流路２５の途中に設けられた屈曲部の壁体に捕捉され、液受け２５Ａに落下する。また、外側流路２５に面する外カップ体２１及び中間カップ体２３の表面に沿って流下する薬液も液受け２５Ａに落下する。液受け２５Ａに落ちた薬液は、排液口２５Ｂを介して工場の酸性液体廃液系ＤＲ_Ａに排出される。

［リンス処理］
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、薬液ノズル４１、５１Ａからの薬液の吐出を停止し、代わりに、リンス液ノズル４２、５２Ａから、リンス液として常温のＤＩＷをウエハＷの上下面に供給する。これによりウエハＷ上に残留する薬液及び反応生成物が洗い流される。このリンス処理においては、排気手段２７Ａがカップ２０の内部空間を引き続き吸引し、かつ、中間カップ体２３の位置は下降位置のまま維持されるので、ウエハＷはから飛散したＤＩＷは、薬液洗浄処理における薬液と同じようにカップ２０内を流れ、工場の薬液廃液系ＤＲ_Ａに排出される。

［乾燥処理］
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、リンス液ノズル４２、及びリンス液吐出口５２ＡからのＤＩＷの吐出を停止するとともに、有機溶剤ノズル４４からＩＰＡを所定時間ウエハＷに供給する。供給されたＩＰＡはウエハＷ上に残存するＤＩＷと混和してＤＩＷを置換する。ＩＰＡの供給が終了するとほぼ同時に、ガスノズル４３から窒素ガスが吐出され、ウエハの周囲が低湿度、低酸素濃度の雰囲気となる。この状態で、引き続きウエハＷを回転させることにより、ＩＰＡが蒸発してウエハＷの上面が乾燥する。

有機溶剤ノズル４４からＩＰＡの吐出を開始するとほぼ同時に、温調液ノズル５４Ａから例えば５０〜８０℃程度に加熱されたＤＩＷ（あるいは加熱されたＤＩＷとＩＰＡの混合液）からなる温調液がウエハの下面に供給され、ウエハＷが下面側から温められる。温調液のウエハＷへの供給は、当該液処理ユニット１００に対応する弁装置１４９を開くことにより、循環ライン１４２を流れる温調液を分岐ライン１４８を介して温調液ノズル５４Ａに送ることにより行われる。温調液によりウエハＷを温めることにより、リンス処理時に用いられてウエハＷの上面に残存するＤＩＷと有機溶剤ノズル４４からウエハＷ上面に供給されたＩＰＡの置換効率が向上する。また、ＩＰＡの気化熱によってウエハＷが冷やされることを原因とするウエハＷの上面上への結露の発生が防止される。ウエハの加熱による結露の発生防止効果を高めるために、温調液ノズル５４Ａからの温調液の吐出の停止を、有機溶剤ノズル４４からのＩＰＡの吐出の停止よりも遅らせることが好ましい。すなわち、温調液ノズル５４Ａからの温調液の吐出は、有機溶剤ノズル４４からウエハＷの上面に供給されたＩＰＡが概ね乾燥するまでの間継続することが好ましい。また、ウエハの加熱によるＩＰＡの置換効率向上効果を高めるに、温調液ノズル５４Ａからの温調液の吐出の開始を、有機溶剤ノズル４４からのＩＰＡの吐出の停止よりも早めてもよい。

温調液ノズル５４Ａからの温調液の吐出が終了した後、ガスノズル５３Ａから窒素ガスが回転する基板の下面に吐出される。この状態で、引き続きウエハＷを回転させることにより、ウエハの下面も乾燥する。以上により、１枚のウエハＷに対する一連の液処理工程が終了する。

図３は、処理シーケンスの一例を示している。期間ＰＡでは中間カップ体２３は下降位置に位置しており、時点Ｔ０で中間カップ体２３が上昇位置に切り替えられ、その後の期間ＰＢの間中間カップ体２３はずっと上昇位置に位置し続ける。よって期間ＰＢの間、ウエハＷに供給された液体は、カップ２０の排液口２６Ｂから排出される。この例では、ＩＰＡは有機溶剤ノズル４４から流量１００ｍｌ／ｍｉｎで１２秒間ウエハＷに供給される。従って、１枚のウエハＷを処理する際に合計２０ｍｌのＩＰＡがウエハＷに供給される。なお、１枚のウエハＷに対するＩＰＡの供給量は、温調液温度、ウエハ表面の状況等により変動しうる。また、温調液は温調液ノズル５４Ａから流量２０００ｍｌ／ｍｉｎで３０秒間ウエハＷに供給される。従って、１枚のウエハＷを処理するときに合計１０００ｍｌの温調液がウエハＷに供給される。このため、１枚のウエハＷを処理するごとに概ね合計１０２０ｍｌの液体（ＩＰＡ＋温調液）がカップ２０の排液口２６Ｂから排出されることになる。なお、実際には前記液体（ＩＰＡ＋温調液）の一部は、蒸発し、またミストとして排気口２７Ａから排出されるので、実際には１０２０ｍｌよりも少ない。２％程度しかＩＰＡ（有機溶剤成分）を含んでいないＤＩＷでも、これを廃棄する際には工場の一般液体廃液系に廃棄することはできず、有機廃液系に廃棄しなければならない。一般的に、有機廃液系は、このような大量の液体を受け入れるほどに容量に余裕はない。

これに対して本実施形態では、カップ２０の排液口２６Ｂから排出されたＩＰＡと温調液との混合液を、廃棄するのではなく、液回収ライン１６０及び戻しライン１６２を経由して温調液タンク１４１すなわち温調液供給機構１４０内に戻して温調液として再利用している。温調液（主成分はＤＩＷである）にＩＰＡが混ざっても温調液の温調性能に特に悪影響を及ぼすことはない。このようにＩＰＡが混入した温調液を再利用することにより、有機廃液系の負担を大幅に低減することができる。

しかしながら、無制限にＩＰＡの混入が許容されるわけではない。基板処理装置においては、図３に例示されるかあるいはこれに類似する処理シーケンスが各液処理ユニット１００にてタイミングをずらして繰り返し実行されるので、温調液タンク１４１すなわち温調液供給機構１４０内を循環する温調液の総量は（何も対策をとらなければ）徐々に増加し、温調液供給機構１４０の容量を超過する。また、温調液中のＩＰＡ濃度（ＩＰＡ量／温調液量）も徐々に増加してゆくが、ＩＰＡ濃度も所定値以下に制限することが望ましい。

この問題に対応するため、本実施形態では、前述したように、温調液タンク１４１内に凝縮器１５４が設けられている。温調液タンク１４１内の温調液の設定温度（５０〜８０℃）はＩＰＡの沸点に比較的近く、かつこの設定温度下においてはＩＰＡと水の蒸気圧の差は十分に大きい。このため、温調液タンク１４１内の温調液からＩＰＡを蒸発させ、凝縮器１５４によって温調液タンク１４１内の温調液の液面の上方空間に存在する蒸気を結露させることにより、温調液からＩＰＡを選択的に効率良く除去することができる。結露したＩＰＡは液受け１５５及びドレンライン１５６を通って工場の有機廃液系に廃棄されるが、このＩＰＡ中に含まれる水分は少なく、有機廃液系に与える負担は非常に小さい。

また、温調液タンク１４１内の温調液の温度にも依存するが、凝縮器１５４の熱交換能力を十分に高くすれば、ウエハ１枚を処理するのに使われるＩＰＡの量と概ね同じ量のＩＰＡを温調液から除去することも可能となる。この場合には、温調液タンク１４１から、水（ＤＩＷ）含有量の高い温調液を工場の有機廃液系に廃棄することなく、長期間にわたって基板処理装置の運転を継続することができる。このため、工場の有機廃液系に与える負担を大幅に低減することができる。なお、ＤＩＷ中にＩＰＡが混ざることにより、ＤＩＷ中にバクテリアが発生することを防止できるという副次的効果があるので、温調液にパーティクル汚染等が生じない限り、温調液がＤＩＷのみからなる場合と比較して、温調液を長期に亘って使用できるという利点もある。温調液中のパーティクル量が増加等することにより温調液を継続使用できなくなった場合には、開閉弁１５２を開いてドレンライン１５１から温調液を廃棄するとともにＤＩＷ供給源１５０から温調液タンク１４１に新しい温調液としてＤＩＷを補充すればよい。なお、凝縮器１５４上にはＩＰＡだけでなく水（ＤＩＷ）も少量ではあるが結露するため、循環経路内の温調液の総量が徐々に減少してくる。この温調液の総量を温調液タンク１４１の液位センサ１４７を介して監視して、液位が所定の閾値以下になったときに、ＤＩＷ供給源１５０から温調液タンク１４１にＤＩＷを補充するようにしてもよい。

なお、温調液に混ざるＩＰＡの全てを凝縮器１５４により除去する必要は必ずしもなく、一部のみを凝縮器１５４により除去してもよい。この場合、密度計１４３により循環経路内を循環する温調液中のＩＰＡ濃度を監視して、ＩＰＡ濃度が所定の閾値（例えば４０体積％）を越えた場合に、開閉弁１５２を開いてドレンライン１５１から温調液を廃棄するとともにＤＩＷ供給源１５０から温調液タンク１４１に新しい温調液としてＤＩＷを補充してもよい。これに加えて、液位センサ１４７により温調液タンク１４１の液位を監視して、液位が所定の閾値以上になったときに、温調液タンク１４１内の温調液の一部をドレンライン１５１を介して廃棄してもよい。なお、上述したＩＰＡ濃度の監視結果、あるいは液位の監視結果に基づく温調液タンク１４１からの温調液の排出及び温調液タンク１４１へのＤＩＷの補充は、コントローラ２００の制御の下で自動的に行うことができる。なお、この場合には、比較的多くのＤＩＷを含むＩＰＡが工場の有機廃液系に流れることになるが、一度使用しただけのＤＩＷとＩＰＡの全量を工場の有機廃液系に廃棄する場合と比較すれば、有機廃液系への負担は大幅に低い。

上記の実施形態によれば、従来は廃棄していたＤＩＷとＩＰＡを含む使用済みの温調液を回収して再利用しているため、工場の有機廃液系に廃液される温調液の量を大幅に削減することができる。このため、有機溶剤を含んだ大量の温調液を廃液することによる工場の有機廃液系の負担増を大幅に低減することができる。

また、上記の実施形態によれば、温調液の循環経路内にある温調液中に含まれるＩＰＡが凝縮器１５４により除去されるため、ウエハＷを処理する度に温調液中に混入してくるＩＰＡにより温調液中のＩＰＡ濃度が過度に高くなることを防止することができる。

また、上記の実施形態によれば、温調液タンク内の温調液の液面より上方に設けた凝縮器１５４によってＩＰＡ蒸気を凝縮させているため、含水量の少ない高濃度のＩＰＡを取り出すことができる。このような高濃度のＩＰＡを工場の有機廃液系に廃棄しても、ＤＩＷを大量に含む温調液を工場の有機廃液系に廃棄する場合と比べて、有機廃液系の負担は無視できるほどに低い。

なお、上記の実施形態においては、単一の温調液ノズルにより温調液吐出部が構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、温調液吐出部が２つのノズルを含むようにし、その一方を温調液の新液を吐出するためだけに用い、他方を回収した温調液を含む温調液を吐出するためだけに用いてもよい。

なお、上記の実施形態においては、基板処理装置を最初に運転するとき、あるいは温調液を全て交換した直後においては、循環経路内には１００％のＤＩＷからなる温調液が存在し、その後しばらくの間は温調液中に含まれるＩＰＡ濃度が上昇することになる。ＩＰＡ濃度が変わると温調液のウエハＷへの接触角が変化するので、ウエハＷの加熱条件が変化する。このような変化が許容できないのであれば、最初から温調液に所定量のＩＰＡを混ぜておいてもよい。

また、上記の実施形態においては、温調液はＤＩＷ（あるいはＤＩＷとＩＰＡの混合液）であったが、これに限定されるものではない。すなわち、温調液として、有機溶剤ノズル４４からウエハＷに吐出される有機溶剤（第１有機溶剤）と比重が異なり、かつこの第１有機溶剤と混和性が無い第２有機溶剤、例えばＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）またはＰＦＣ（パーフルオロカーボン）を用いてもよい。なお、「混和性が無い」というのは、下記のように比重差を利用した分離が可能な程度に混和性が無いという意味である。

この場合、図２に示した基板処理装置のタンク１４１周辺の構成が、図４に示すように改変される。すなわち、ドレンライン１５６の先端側に設けられていた凝縮器１５４及び液受け１５５が廃止され、かつ、ドレンライン１５６をなすパイプの先端をタンク１４１内の比較的高い位置に配置する。第２有機溶剤であるＨＦＥ（ＰＦＣも同様である。以下省略。）は第１溶剤であるＩＰＡより比重が大きいため、ＨＦＥはタンク１４１の下部に集まり、ＩＰＡはタンク１４１の上部に集まり、両有機溶剤に混和性が無いため両有機溶剤の間に界面Ｂが形成される。循環ライン１４２をなすパイプはタンク１４１の底部に接続されているため、タンク１４１内に存在する液体のうち実質的にＨＦＥだけを循環ライン１４２に送り出すことができる。このように、ウエハＷに温調液として供給された後に戻しライン１６２を介して回収されたＨＦＥを、再び温調液として利用することができる。この場合、ウエハＷの処理が行われる度にタンク１４１内に存在するＩＰＡの量が増えてゆくので、タンク１４１内に存在するＩＰＡの量が所定値を超えたら、開閉弁１５７を開いて、ドレンライン１５６を介してＩＰＡを有機廃液系ＤＲ０に廃棄する。例えば、液位センサ１４７により検出される液位が所定値を超えた場合にタンク１４１内に存在するＩＰＡの量が所定値を超えたものと見なして、開閉弁１５７を開くような制御を行うことができる。なお、図４に示す基板処理装置を用いた場合におけるウエハＷに対する処理の手順は、温調水としてＤＩＷ（あるいはＤＩＷとＩＰＡの混合液）を用いるかわりにＨＦＥ（ＰＦＣでもよい）を用いる点を除いて、図２に示す基板処理装置を用いた場合における先に説明した処理手順と同じである。

上記実施形態において基板は半導体ウエハであったが、これに限定されるものではなく、例えばＬＣＤ用のガラス基板、セラミック基板等であってもよい。

１０基板保持部
２０カップ
２５排液路
４４有機溶剤吐出部（有機溶剤ノズル）
５４Ａ温調液吐出部（温調液ノズル）
１００液処理ユニット
１４０温調液供給機構
１４１温調液タンク
１４２循環ライン（混合液ライン）
１５４凝縮器
１５６ドレンライン
１６２戻しライン

Claims

基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板のパターンが形成された第１面に、純水よりも揮発性が高い有機溶剤を供給する有機溶剤吐出部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の前記第１面と反対側の第２面に、前記基板を加熱するための、加熱された温調液を供給する温調液吐出部と、
前記温調液吐出部に前記温調液を供給する温調液供給機構と、
前記基板に供給された後に前記基板から離脱した前記有機溶剤および前記温調液を回収して前記温調液供給機構に戻す戻しラインと、
を備え、
前記温調液供給機構は、前記戻しラインを介して前記温調液供給機構に戻された前記有機溶剤および前記温調液を含む混合液を、温調液として前記温調液吐出部に送る混合液ラインを含み、
前記温調液供給機構内に存在する前記温調液中に含まれる前記有機溶剤を除去する有機溶剤除去機構をさらに備えた、基板処理装置。
前記有機溶剤除去機構は、前記有機溶剤の蒸気を結露させる凝縮器を含む、請求項１記載の基板処理装置。
前記温調液供給機構は、前記温調液を貯留する温調液タンクと、前記温調液タンクから出発して前記温調液タンクに再び戻る循環ラインと、を含む循環経路を有しており、
前記温調液吐出部および前記戻しラインは前記循環経路に接続されており、
前記混合液ラインの少なくとも一部が前記循環ラインにより構成され、
前記有機溶剤除去機構は、前記温調液タンク内に設けられるとともに前記温調液タンク中に存在する前記有機溶剤の蒸気を結露させる前記凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮して液体となった前記有機溶剤を前記温調液タンク外に排出するドレンラインと、を有している、請求項２記載の基板処理装置。
前記基板保持部材は基板を水平姿勢で保持するとともに基板を鉛直方向軸線周りに回転させることができ、前記基板処理装置は、前記基板保持部材により保持された基板の第１面から外方に飛散する前記有機溶剤と、前記基板保持部材により保持された基板の第２面から外方に飛散する前記温調液との両方が流れ込む排液路を有するカップをさらに備えており、前記カップの排液路が前記戻しラインに接続されている、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
基板のパターンが形成された第１面に、純水よりも揮発性が高い有機溶剤を供給することと、
前記基板の前記第１面と反対側の第２面に、前記基板を加熱するための加熱された温調液を供給することと、
前記基板に供給された後に前記基板から離脱した前記有機溶剤および前記温調液を回収することと、
前記回収した前記有機溶剤および前記温調液を含む混合液を、基板の第２面に温調液として供給することと、
前記回収した温調液から、当該温調液中に含まれる前記有機溶剤の少なくとも一部を除去することと、
を備えた基板処理方法。
前記有機溶剤の除去は、前記有機溶剤の蒸気を凝縮させることを介して行われる、請求項５に記載の基板処理方法。
前記温調液供給機構は、前記温調液を貯留する温調液タンクと、前記温調液タンクから出発して前記温調液タンクに再び戻る循環ラインと、を含む循環経路を有しており、
前記有機溶剤の蒸気を凝縮させることは、前記温調液タンク内に設けられた凝縮器により前記温調液タンク中に存在する前記有機溶剤の蒸気を結露させることにより行われる、請求項６記載の基板処理方法。