JP6189257B2

JP6189257B2 - 基板液処理装置及び基板液処理方法

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Publication number: JP6189257B2
Application number: JP2014128617A
Authority: JP
Inventors: 津孝彦大; 村史洋上
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: KR20150146397A; KR102378350B1; JP2016009729A

Description

本発明は、複数の基板を処理槽内に貯留された処理液中に浸漬してバッチ式の液処理を行うにあたり、各基板に対する処理の面内均一性を向上させる技術に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエハ（ウエハ）を所定の薬液や純水等の処理液によって処理し、ウエハからパーティクル、有機汚染物、金属不純物等のコンタミネーションを除去する洗浄処理が行われる。

このような洗浄処理において特にスループットを高めることが重視される場合には、複数のウエハを一括して処理するバッチ式の処理装置が用いられる。複数のウエハは、ウエハガイド、ウエハボートなどと呼ばれる基板保持具により、起立姿勢で、水平方向に互いに間隔を空けて配列された状態で保持され、処理槽内の処理液に浸漬される。処理槽の底部には、ウエハの配列方向に沿って多数の吐出口を有するノズルが設けられており、各吐出口からウエハに向けて処理液が噴射される。

近年一般的に用いられているウエハＷの搬送容器であるフープ（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pot）は、２５枚のウエハを１０ｍｍピッチで収容する（１２インチウエハの場合）。バッチ洗浄処理においては、スループットをさらに高めるため、２つのフープに収容されている５０枚のウエハを１つの処理ロットとして一括で処理することが行われる。この場合、一方のフープから取り出した２５枚のウエハの間に他のフープから取り出した２５枚のウエハが挿入され、これにより５０枚のウエハがフープ収容ピッチの１／２である５ｍｍピッチ（ハーフピッチ）で配列される。ハーフピッチ配列されたウエハがウエハガイドに保持された状態で上記の処理が行われる（例えば特許文献１を参照）。

バッチ処理の対象となる処理として、１６０〜１８０℃程度の高温のリン酸水溶液（Ｈ_３ＰＯ_４aq）中にウエハを浸漬して行うシリコン窒化膜のエッチング処理がある（例えば特許文献２を参照）。この処理をハーフピッチ配列で行うときの各ウエハに対する処理の面内均一性の更なる改善が求められている。

特許第４８２８５０３号公報特開２０１２−０１５４９０号公報

本発明は、各基板に対する処理の面内均一性を高めることができる基板液処理技術を提供することを目的としている。

本発明の好適な一実施形態により、複数の基板を、起立姿勢で水平方向に間隔を空けて配列された状態で保持する基板保持具と、前記基板保持具に保持された前記基板が浸漬される処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽内に設けられ、前記基板保持具により保持された前記基板の下方から前記基板に向けて処理液を吐出するノズルと、を備え、前記基板保持具は、前記複数の基板のうち第１のグループの基板を、第１の高さ位置で保持する第１保持部と、前記複数のうち第２のグループの基板を前記第１の高さ位置より低い第２の高さ位置で保持する第２保持部とを有している、基板液処理装置が提供される。

本発明の他の好適な一実施形態により、半導体デバイスが形成される第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを各々が有する複数の基板を、これらの複数の基板が直立姿勢で水平方向に間隔を空けて配列された状態で基板保持具により保持させる工程と、前記基板保持具により保持された前記複数の基板を、処理槽内に貯留された処理液中に浸漬する工程と、前記処理槽内に設けられたノズルにより、前記基板の下方から前記基板に向けて処理液を吐出する工程と、を備え、前記複数の基板のうちの第１のグループの基板が第１の高さ位置で前記基板保持具に保持されるとともに前記複数の基板のうちの第２グループの基板が前記第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置で前記基板保持具に保持され、かつ、前記複数の基板が、隣接する二枚の基板における互いに対向する面のいずれかが前記第１面である場合にはこれら隣接する二枚の基板の高さ位置が異なるように、前記基板保持具に保持される、基板液処理方法が提供される。

上記の本発明の実施形態によれば、基板保持具により異なる高さで基板を保持させることにより、ノズルから吐出された処理液が高さの異なる基板間に入り込みやすくなり、かつ当該基板間を比較的高い流速で流れるようになるため、基板の処理の面内均一性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るバッチ式の洗浄処理装置を示す斜視図である。図１に示す洗浄処理装置の平面図である。ウエハ配列機構の構成及び作用について説明する概略図である。ウエハ配列機構の構成及び作用について説明する概略図である。薬液槽の構成を示す概略縦断面図である。薬液槽の構成を示す概略横断面図である。ウエハガイドの構成を示す概略斜視図である。ウエハガイドの保持棒とウエハとの位置関係を説明するための図である。薬液供給ノズルの吐出口の指向性について説明するための図である。実施形態の効果について説明するための図である。保持溝の配列について説明するための図である。ウエハ搬送装置とウエハガイドとの間でのウエハの受け渡しについて説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の基板液処理装置の一実施形態に係るバッチ式の洗浄処理装置１は、主として、ウエハ容器であるフープ（ＦＯＵＰ）Ｆの搬入出及び一時保管等のために設けられたフープ搬入出部２と、ウエハＷに所定の薬液を用いた洗浄処理及び洗浄処理後の乾燥処理を行う洗浄処理部４と、搬入出部２と洗浄処理部４との間でウエハＷを搬送するインターフェイス部３とにより構成されている。フープＦ内には、複数（例えば２５枚）のウエハＷが、水平姿勢で、鉛直方向に相互に所定の間隔を空けて収納されている。なお、以下の説明において、１つのフープＦに２５枚のウエハＷが収納される前提で説明を行う。つまり、２つのフープＦに収容されるウエハの総数は５０枚であり、５０枚のウエハＷが１つの処理ロットを構成する。

フープ搬入出部２は、フープＦを載置するためのフープ搬入出ステージ５と、フープＦを保管するフープストック部６と、フープを搬送するフープ搬送装置１２とを有している。フープＦの一側面はウエハＷの搬入出口となっており、この搬入出口に蓋体が着脱可能である。

フープストック部６は、フープＦを保持することができる複数（例えば４個）の、上下方向に多段に配置されたフープ保持部材１３を備えている。フープストック部６は、洗浄処理前のウエハＷが収納されたフープＦを一時的に保管し、また、ウエハＷが取り出された内部が空となったフープＦを一時的に保管する。

フープストック部６とインターフェイス部３との間は仕切壁１６により仕切られている。仕切壁１６には２つの窓１６ａが上下２段（図２には１つだけ見える）に形成されている。これらの窓１６ａのフープストック部６側に隣接して、２つのウエハ出し入れステージ１５がそれぞれ設けられている（図２には１つだけ見える）。ウエハ出し入れステージ１５には、フープＦの蓋体が対応する窓１６ａに対面するようにフープＦを載置することができる。上側のウエハ出し入れステージ１５がウエハ搬入用であり、下側のウエハ出し入れステージ１５がウエハ搬出用である。

各ウエハ出し入れステージ１５には、そこに載置されたフープＦの蓋体の開閉を行うための蓋体開閉機構１７が設けられている。

フープ搬送装置１２は、多関節搬送ロボットからなり、その先端の支持アーム１２ａによりフープＦを支持してフープＦの搬送を行う。フープ搬送装置１２は、図２のＡ方向（水平方向）及び高さ方向にも移動可能であり、フープ搬入出ステージ５、保持部材１３及びウエハ出し入れステージ１５の間でフープＦを搬送することができる。

インターフェイス部３には、フープＦ内のウエハＷの収納状態（枚数、ジャンプスロットの有無等）を検査するウエハ検査装置１８が、各窓１６ａの近傍に配設されている。

インターフェイス部３には、ウエハの移載を行うためのウエハ移載装置１９と、ウエハ搬入出部２０とが設けられている。

ウエハ移載装置１９は、ウエハ出し入れステージ１５上のフープＦと配列部２１との間でウエハＷの受け渡しを行うものである。ウエハ移載装置１９は、多軸アームロボットからなり、その先端にウエハ保持アーム１９ａを有している。ウエハ保持アーム１９ａは、２５枚のウエハＷを保持しうる複数の保持爪（図示せず）を有している。この保持爪によりウエハＷが保持された状態で、ウエハ保持アーム１９ａが３次元空間内で任意の位置及び姿勢をとることができる。

ウエハ搬入出部２０は、インターフェイス部３から洗浄処理部４へのウエハＷの搬出、洗浄処理部４からインターフェイス部３へのウエハＷの搬入を行うために設けられる。ウエハ搬入出部２０は、ロード位置２０ａ及びアンロード位置２０ｂと、配列部２１とを有している。

配列部２１は、ロード位置２０ａに設けられた第１配列機構２１ａとアンロード位置２０ｂに設けられた第２配列機構２１ｂとを有している。第１配列機構２１ａは、ウエハ移載装置１９から供給される５０枚の洗浄処理前のウエハＷを、フープＦ内におけるウエハＷの配列ピッチ（ノーマルピッチ、例えば１０ｍｍ）の半分のピッチ（ハーフピッチ、例えば５ｍｍ）で配列する。第２配列機構２１ｂは、ハーフピッチで配列された洗浄処理後のウエハＷを、ノーマルピッチに戻す。

第１配列機構２１ａ及び第２配列機構２１ｂはいずれも同じ構造を有している。図３に示すように、各配列機構２１ａ，２１ｂは、垂直方向に延びるガイド２１０と、ガイド２１０に沿って昇降可能なウエハハンド２１１と、ガイドに固定されたウエハホルダ２１２とを有している。ウエハハンド２１１は、ハーフピッチで５０枚のウエハを保持することができるように構成されている。ウエハホルダ２１２は、ノーマルピッチで２５枚のウエハＷを保持可能であり、かつ、ウエハハンド２１１が上下方向に通過できるように構成されている。

洗浄処理装置１はさらに、インターフェイス部３と洗浄処理部４との間でウエハＷを搬送するウエハ搬送装置２２を備えている。ウエハ搬送装置２２は、３本のチャックロッド２２ａを有しており、各チャックロッド２２ａにはハーフピッチで５０本のウエハ保持溝が形成されている。従って、ウエハ搬送装置２２は、５０枚のウエハＷを、起立姿勢（ウエハの面が鉛直方向に沿う姿勢）で、ハーフピッチで水平方向に配列された状態で保持することができる。ウエハ搬送装置２２は、インターフェイス部３から洗浄処理部４へ水平に延びるガイドレール２３に沿って、図２中矢印Ｂで示す方向に移動可能である。

洗浄処理部４は、インターフェイス部３に近い側から順に並んだ、洗浄処理ユニット７及び乾燥ユニット８を備えている。ウエハ搬送装置２２は、矢印Ｂ方向（水平方向）に延在するガイドレール２３に沿って移動し、洗浄処理ユニット７と乾燥ユニット８との間でウエハＷの受け渡しを行う。

洗浄処理ユニット７には、図２に示すように、インターフェイス部３に遠い側から順に、第１の薬液槽３１、第１の水洗槽３２、第２の薬液槽３３、第２の水洗槽３４、第３の薬液槽３５及び第３の水洗槽３６が配置されている。洗浄処理ユニット７には、さらに、第１の薬液槽３１と第１の水洗槽３２の間でウエハＷを搬送するための第１の搬送装置３７と、第２の薬液槽３３と第２の水洗槽３４の間でウエハＷを搬送するための第２の搬送装置３８と、第３の薬液槽３５と第３の水洗槽３６の間でウエハＷを搬送するための第３の搬送装置３９とが設けられている。

第１〜第３の搬送装置３７、３８，３９（ウエハガイドを有する）は、互いに同じの構成を有しており、それぞれが、５０枚のウエハＷを、起立姿勢で、ハーフピッチで水平方向に配列された状態で保持することができる基板保持具３７ａ，３８ａ，３９ａ（ウエハガイド、ウエハボートなどとも呼ばれる）（図２では概略的に示した）と、基板保持具３７ａ，３８ａ，３９ａを水平方向及び鉛直方向に移動させることができる駆動部（３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ）を有している。

第１の薬液槽３１、第２の薬液槽３３、第３の薬液槽３５には、異なる種類の薬液が貯留されている。薬液としては、有機性汚れ除去や表面金属不純物除去を行うための１３０℃前後に加熱されたＳＰＭ液、パーティクル等の付着物を除去するためのＳＣ−１液（アンモニアと過酸化水素と水の混合溶液）、ウエハＷの表面に形成された酸化膜をエッチングするためのエッチング液、例えば希フッ酸、またはフッ酸とフッ化アンモニウムとの混合物（バッファドフッ酸（ＢＨＦ））、シリコン窒化膜のエッチングを行うための１６０〜１８０℃程度に加熱されたリン酸水溶液（Ｈ_３ＰＯ_４aq）等、さまざまなものが考えられる。

第１、第２及び第３の水洗槽３２，３４，３６は、それぞれ第１、第２及び第３の薬液槽３１，３３，３５による液処理によってウエハＷに付着した薬液を除去するものであり、例えば、オーバーフローリンスやクイックダンプリンス等の各種の水洗手法が用いられる。

乾燥ユニット８には、水洗槽２４と、ウエハ搬送装置２２のチャックロッド２２ａを洗浄するチャック洗浄機構２６が配設されている。水洗槽２４の上部には、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気等の乾燥促進流体を用いてウエハＷを乾燥する乾燥室（図２には図示されていない）が設けられている。乾燥ユニット８にはさらに、水洗槽２４と乾燥室との間でウエハＷを搬送する搬送装置２５が設けられている。搬送装置２５は、図２の矢印Ｂ方向の移動のための機構を有していない点を除き、前述した第１の搬送装置３７と同じ構成を有しており、ウエハ搬送装置２２との間でウエハＷの受け渡しが可能である。

図１に概略的に示すように、フープ搬入出部２のハウジング内には、制御部４０が設けられている。この制御部４０は、洗浄処理装置１を構成する様々な機構、ユニット、デバイス等を制御するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を備えたコントローラ４１と、ユーザーインターフェイス４２と、処理に必要な情報が記憶された記憶部４３とを有している。

ユーザーインターフェイス４２と記憶部４３とはコントローラ４１に接続されている。ユーザーインターフェイス４２は、オペレータが洗浄処理装置１の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボード、洗浄処理装置１の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイを備えている。記憶部４３には、洗浄処理装置２で実行される各種処理をコントローラ４１の制御にて実現するための制御プログラムと、処理条件に応じて洗浄処理装置１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピ４５が格納されている。レシピ等の制御プログラムは記憶部４３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。

次に、洗浄処理装置１の動作について説明する。それぞれが２５枚のウエハＷを、水平姿勢で、ノーマルピッチで収納する２つのフープＦ（第１及び第２のフープ）が、外部の搬送機によりフープ搬入出ステージ５に載置される。フープ搬入出ステージ５上の第１のフープＦが、フープ搬送装置１２により搬入用のウエハ出し入れステージ１５へ搬送される。フープ保管部１３に保管されているウエハＷを収納するフープＦをウエハ出し入れステージ１５に搬送してもよい。ウエハ出し入れステージ１５上のフープＦから蓋体開閉機構１７により蓋体を取り外し、ウエハ検査装置１８によりウエハＷ収納状態（枚数、ジャンプスロット等）の検査が行われる。

その後、ウエハ移載装置１９のウエハ保持アーム１９ａをウエハ出し入れステージ１５上に載置されたフープＦ内に挿入し、フープＦから２５枚の水平姿勢のウエハＷを取り出す。次に、取り出したウエハＷを直立姿勢に変換して、第１配列機構２１ａのウエハハンド２１１に渡す。このとき、ウエハハンド２１１がウエハホルダ２１２の下方に位置している。

次のフープＦからも同様にしてウエハ移載装置１９が２５枚のウエハＷを取り出し、ウエハホルダ２１２にウエハを渡す。次いで、ウエハハンド２１１を上昇させてウエハホルダ２１２を通過させる。この通過時にウエハホルダ２１２上のウエハＷが、ウエハハンド２１１上のウエハＷの間に挿入されるとともに、ウエハハンド２１１に渡される。これによりウエハハンド２１１はハーフピッチで５０枚のウエハＷを保持するようになる。次に、ハーフピッチで５０枚のウエハＷを保持したウエハハンド２１１の直下のロード位置２０ａにウエハ搬送装置２２を位置させた状態で、ウエハハンド２１１を下降させることにより、ウエハＷがウエハハンド２１１からウエハ搬送装置２２に渡される。

ウエハＷが取り出されたフープＦには、蓋体開閉機構１７が蓋体を装着する。空のフープＦは、フープ搬送装置１２によりフープ保管部１３に搬送され、そこで保管される。

ウエハ搬送装置２２は５０枚のウエハＷを一括して洗浄処理部４へと搬送する。ウエハ搬送装置２２はまず、液処理ユニット７の第１の薬液槽３１の上に位置している第１の搬送装置３７に、ウエハＷを渡す。第１の搬送装置３７は下降し、ウエハＷを第１の薬液槽３１に所定時間浸漬した後、上昇してウエハＷを第１の薬液槽３１から引き上げ、第１の水洗槽３２の上方に水平移動し、下降し、ウエハＷを第１の水洗槽３２に所定時間浸漬した後、上昇して第１の水洗槽３２から引き上げ、その後、ウエハ搬送装置２２にウエハＷを渡す。次いで、ウエハ搬送装置２２は、ウエハＷを第２の搬送装置３８に渡す。第２の搬送装置３８は、ウエハＷを、第２の薬液槽３３に浸漬した後、第２の水洗槽３４に浸漬し、その後、ウエハ搬送装置２２に戻す。次いで、ウエハ搬送装置２２は、ウエハＷを第３の搬送装置３９に渡す。第３の搬送装置３９は、ウエハＷを、第３の薬液槽３５に浸漬した後、第３の水洗槽３６に浸漬し、その後、ウエハ搬送装置２２に戻す。

ウエハＷに対して、第１の薬液槽３１及び第１の水洗槽３２の組、第２の薬液槽３３及び第２の水洗槽３４の組、第３の薬液槽３５及び第３の水洗槽３６の組のうちの全ての組において液処理を行う必要はなく、選択された任意の１つ以上の組において液処理を行うことも可能である。なお薬液槽及び水洗槽の組の数は３組に限定されるものではなく、４組以上であってもよく２組以下であってもよい。

ウエハ搬送装置２２は、液処理ユニット７での液処理が終了したウエハＷを、乾燥ユニット８の搬送装置２５に渡す。搬送装置２５は、ウエハＷを水洗槽２４に浸漬して水洗し、その後に水洗槽２４から引き上げ、水洗槽２４の真上に位置する図示しない乾燥室内に搬入する。乾燥室内でＩＰＡ蒸気を用いた乾燥処理が行われる。

その後、ウエハ搬送装置２２は、ウエハＷを搬送装置２５から受け取り、インターフェイス部３のアンロード位置２０ｂまで搬送する。第２配列機構２１ｂのウエハハンド２１１がウエハ搬送装置２２からウエハを受け取る。ウエハハンド２１１を下降させる過程で、ウエハハンド２１１に保持されているウエハＷの半数（２５枚）がウエハホルダ２１２に渡される。これにより、ウエハハンド２１１及びウエハホルダ２１２はそれぞれノーマルピッチで２５枚のウエハを保持した状態となる。

フープ搬送装置１２により搬出用のウエハ出し入れステージ１５に空のフープＦが載置され、当該フープＦの蓋体を蓋体開閉機構１７が開く。次いで、ウエハ移載装置１９がウエハＷをウエハハンド２１１からウエハを取り出し、搬出用のウエハ出し入れステージ１５上のフープＦにウエハＷを水平姿勢で収納する。その後、ウエハ検査装置１８によりフープＦ内のウエハＷの収納状態が検査され、検査終了後、蓋体開閉機構１７によりフープＦの蓋体が閉じられる。洗浄処理されたウエハＷを収納したフープＦは、フープ搬送装置１２によりフープ保持部材１３に搬送され、そこに保持される。

上記と同様の動作がウエハホルダ２１２上のウエハＷに対しても行われる。すなわち、ウエハ移載装置１９がウエハホルダ２１２上のウエハＷを空のフープＦに収納し、そのフープＦがフープ搬送装置１２によりフープ保持部材１３に搬送される。以上により、一つの処理ロットのウエハＷに対する一連の手順が終了する。

次に、１つの薬液槽（ここでは第１の薬液槽３１とする）及びそれに付随する搬送装置（ここでは第１の搬送装置３７）について図５〜図９を参照して説明する。

図５及び図６に示すように、第１の薬液槽３１は、薬液を貯留する内槽３１１０と、内槽３１１０からオーバーフローする薬液を受ける外槽３１１２とを有している。内槽３１１０は上端が開放された有底の直方体形状を有する。外槽３１１２は、内槽３１１０の側壁の上部を全周にわたって囲んでいる。内槽３１１０の周囲は、側壁３１１３及び底壁３１１４を備え、上端が開放された有底の直方体形状を有する箱３１１５により囲まれている。

第１の薬液槽３１には、前述した第１の搬送装置３７の基板保持具３７ａとして、上述したハーフピッチで５０枚のウエハを起立状態で保持するウエハガイド３１２０が付設されている。ウエハガイド３１２０については後に詳述する。

図５及び図６に示すように、内槽３１１０の底部、複数（ここでは２つ）の棒状の薬液供給ノズル３１９０が設けられている。薬液供給ノズル３１９０は、ウエハガイド３１２０により保持された基板より下方の位置において、ウエハガイド３１２０に保持されたウエハＷの配列方向に沿って水平に延びている。薬液供給ノズル３１９０は、ウエハＷの両側においてウエハＷの斜め下方に位置している。各薬液供給ノズル３１９０には、ウエハＷに向けて上方に（図示例では斜め上方に）薬液を吐出する複数の吐出口３１９１が設けられている。薬液供給ノズル３１９０については、ウエハガイド３１２０と関連付けて後に詳述する。

図５に示すように、外槽３１１２と薬液供給ノズル３１９０は、循環ライン３１３０を介して接続されている。循環ライン３１３０の一端は、外槽３１１２の底部に設けられた排出口３１３１に連結されている。循環ライン３１３０には、外槽３１１２側から順に、循環ポンプ３１３３、フィルタ３１３４及びヒータ３１３５が介設されている。

ヒータ３１３５の下流側において、循環ライン３１３０には、内槽３１１０に供給される薬液を希釈するための希釈液（例えば、純水）を供給する希釈液供給源３１４０に接続された希釈液供給ライン３１４１が連結されている。希釈液供給ライン３１４１には、弁３１４２が介設されている。

内槽３１１０には、内槽３１１０から薬液を排出する排出ライン３１５０が連結されている。排出ライン３１５０には、弁３１５１が設けられている。

内槽３１１０の上方に、薬液を収容する薬液収容槽３１７０が設けられている。この薬液収容槽３１７０から、弁７２が介設された薬液補充ライン７１を介して、薬液収容槽３１７０から内槽３１１０に薬液を供給することができる。

内槽３１１０の各側壁及び底壁には、内槽３１１０に貯留された薬液を加熱するヒータ３１８０が設けられている。内槽３１１０内には、貯留された薬液の温度Ｔ（図５参照）を検出する温度センサ３１８５が設けられている。

外槽３１１２内には、シリコン窒化膜がエッチング処理により溶解されたことにより薬液中に溶け込んだシリコン（Ｓｉ）の濃度Ｃ（図５参照）を検出する濃度センサ３１８６が設けられている。内槽３１１０内には、貯留されている薬液の液位Ｌ（図５参照）を検出する液位センサ３１８７が設けられている。

次に第１の薬液槽３１において行われる一連の手順について説明する。なお、以下に説明する手順は、全て制御部４０の制御の下で行われる。このとき、制御部４０は記憶部４３に格納されたレシピを参照し、また、センサ類から必要なデータを取得し、記憶部４３に格納された制御プログラムにより生成した指令を各種の機構、ユニット、デバイス類に送り、これらを制御する。

第１の薬液槽３１でウエハＷの処理が開始される前に、以下の手順が実行される。薬液収容槽３１７０から薬液が供給され、外槽３１１２にオーバーフローするまで内槽３１１０に貯留される。内槽３１１０に貯留された薬液はヒータ３１８０により加熱される。内槽３１１０に薬液が貯留された後、循環ポンプ３１３３が継続的に駆動される。これにより、外槽３１１２にオーバーフローした薬液が、循環ライン３１３０を通って、薬液供給ノズル３１９０を介して内槽３１１０内に戻されるといった薬液の循環が生じる。循環ライン３１３０を通る薬液は、温度低下防止のため、ヒータ３１３５により加熱される。温度センサ３１８５により検出された薬液温度Ｔに基づいてヒータ３１８０が制御され、内槽３１１０に貯留された薬液（ここではリン酸水溶液）が沸騰温度（約１６０℃〜約１８０℃）に維持される。これにより、内槽３１１０における処理の準備が完了したことになる。

前述したウエハ搬送装置２２が、ウエハガイド３１２０（第１の搬送装置）にウエハを渡す。ウエハガイド３１２０は下降し、内槽３１１０内の高温の薬液にウエハＷを浸漬する。これにより各ウエハＷの表面上のシリコン窒化膜が、エッチング処理され、所望のパターンが形成される。

ウエハＷのエッチング処理が終了した後、駆動部（図２に示した駆動部３７ｂに対応）は、ウエハガイド３１２０を上昇させて、処理済みのウエハＷを内槽３１１０から引き上げ、その後ウエハガイド３１２０を隣接する水洗槽に移動させる。以上にて、第１の薬液槽３１に関連した処理が終了する。

次に、ウエハガイド３１２０及び薬液供給ノズル３１９０について詳細に説明する。

特に図７に良く示されるように、ウエハガイド３１２０は、ウエハＷの周縁部を保持する複数の（本例では４本の）保持棒３１２１と、各保持棒３１２１の一端を支持する鉛直方向に延びる背板３１２２とを有している。背板３１２２は、制御部４０からの制御信号に基づいてウエハガイド３１２０を昇降させる駆動部（図２に示した駆動部３７ｂに対応するものであり、図５〜図７には不図示）に連結されている。隣接する２本の保持棒３１２１の背板３１２２と反対側の保持棒３１２１の端部は、保持棒３１２１の撓みを低減するために、連結板３１２３により連結されている。

図５にはウエハガイド３１２０の保持棒３１２１のみが示されている。図６には、４本の保持棒３１２１のうちの一本のみが簡略化されて示されている。

ウエハガイド３１２０の各保持棒３１２１には、５０枚のウエハＷをハーフピッチで保持することが可能なように、実際には５０本（あるいはこれに加えて予備的に１〜２本の）の保持溝３１２４が形成されている。しかしながら、図面の簡略化のため、図６では１０本だけの保持溝３１２４を記載し、図７では保持溝３１２４の記載を省略している。

各保持溝３１２４は、前述したハーフピッチで保持棒３１２１の長手方向に配列されている。各保持棒３１２１におけるＮ番目（Ｎ＝１〜５１）の保持溝３１２４の背板３１２２からの距離（すなわち図２及び図６の矢印Ａ方向に関する位置（以下「Ａ方向位置」と呼ぶ））は全て等しい。各ウエハＷは、４本の保持棒３１２１の対応する保持溝３１２４に嵌まることにより、ウエハガイド３１２０により保持される。

図６に示すように、保持溝３１２４の深さは一つおきに異なっている。すなわち、各保持棒３１２１には、その長手方向（矢印Ａ方向）に沿って、浅い第１保持溝３１２４Ａと、深い第２保持溝３１２４Ｂとが交互に設けられている。

図８は、４本の保持棒３１２１により保持されたウエハＷを保持棒３１２１の長手方向から見た状態を概略的に示した図である。浅い第１保持溝３１２４Ａにより第１の高さ位置に保持されたウエハＷであるウエハＷ１（第１の高さの位置の複数のウエハＷ１：第１のグループ）の方が、深い第２保持溝３１２４Ｂにより第２の高さ位置に保持されたウエハＷであるウエハＷ２（第２の高さの位置の複数のウエハＷ２：第２のグループ）よりも高低差Ｈだけ高い位置にある。各保持棒３１２１における保持溝３１２４（３１２４Ａ，３１２４Ｂ）の形状及び深さは、図８において、一点鎖線及び二点鎖線でそれぞれ示されるウエハＷ１、Ｗ２の周縁と各保持棒３１２１との位置関係が、図８に示されるようなものになるように設定すればよい。

ここで、図２を再び参照する。先の説明では述べていなかったが、ウエハ移載装置１９、ウエハハンド２１１及びウエハホルダ２１２を用いて第１のフープＦから取り出した２５枚のウエハＷの間に、第２のフープＦから取り出した２５枚のウエハＷの間に挿入するとき、第２のフープＦから取り出したウエハＷの向きを第１のフープＦから取り出したウエハＷの向きと逆にしている。ウエハＷの向きの反転は、ウエハ移載装置１９がウエハハンド２１１またはウエハホルダ２１２に渡すときに行うことができる。これにより、端から１枚目のウエハＷのデバイス形成面である表面（第１面）と２枚目のウエハＷの表面とが対面し、端から２枚目のウエハＷのデバイス非形成面である裏面（第２面）と３枚目のウエハＷの裏面とが対面し、端から３枚目のウエハＷの表面と４枚目のウエハＷの表面とが対面する（以下この規則に基づく配列の繰り返し）といった配列になる（表面対面配列）。これとは逆に、端から１枚目のウエハＷの裏面と２枚目のウエハＷの裏面が対面し、端から２枚目のウエハＷの表面と３枚目のウエハＷの表面とが対面し、端から３枚目のウエハＷの裏面と４枚目のウエハＷの裏面とが対面する（以下この規則に基づく配列の繰り返し）といった配列とすることもある（裏面対面配列）。

薬液供給ノズル３１９０の複数の吐出口３１９１は、第１吐出口３１９１Ａ、第２吐出口３１９１Ｂ及び第３吐出口３１９１Ｃの３つに分類される。

第１吐出口３１９１Ａは、表面同士が対面している隣接する２枚のウエハＷの中間の位置（Ａ方向位置に関して）に配置されている。すなわち、第１吐出口３１９１Ａは、隣接する２枚のウエハＷの表面同士の間の隙間Ｇに向けて薬液を吐出するように、各薬液供給ノズル３１９０に設けられている。

第２吐出口３１９１Ｂは、裏面同士が対面している隣接する２枚のウエハＷの中間の位置（Ａ方向位置に関して）に配置されている。すなわち、第２吐出口３１９１Ｂは、隣接する２枚のウエハＷの裏面同士の間の隙間Ｇに向けて薬液を吐出するように、各薬液供給ノズル３１９０に設けられている。

第３吐出口３１９１Ｃは、内槽３１１０内でのより均一な薬液循環、より均一な温度分布を実現するために、ウエハＷが無い位置、具体的には背板３１２２付近、背板３１２２と反対側の薬液供給ノズル３１９０の先端部に設けられる吐出口である。

薬液供給ノズル３１９０には、少なくとも第１吐出口３１９１Ａが設けられる。隣接する２枚のウエハＷの表面（デバイス形成面）間の隙間Ｇ内を流れる液の流速を高めることが、各ウエハの処理結果の高い面内均一性をもたらすからである。第２吐出口３１９１Ｂ及び第３吐出口３１９１Ｃは設けなくてもよい。

隣接する２枚のウエハＷの表面（デバイス形成面）間の隙間Ｇ内を流れる液の流速を高める観点からは、薬液供給ノズル３１９０に第１吐出口３１９１Ａ及び第２吐出口３１９１Ｂの両方が設けられる場合、第１吐出口３１９１Ａが、第２吐出口３１９１Ｂよりもより高い指向性をもって薬液の吐出を行うことが好ましい。ここで言う指向性とは、吐出口から吐出された薬液の高流速範囲（吐出口から等距離にある位置において最大流速のＫ％以上の流速で薬液が流れる範囲（Ｋは適当な定数））の広さを意味する。例えば図９において、第１吐出口３１９１Ａから吐出された薬液の高流速範囲がθＡの中心角を有する扇型で示され、第２吐出口３１９１Ｂから吐出された薬液の高流速範囲がθＢの中心角を有する扇型で示されるとした場合、上記中心角が小さい第１吐出口３１９１Ａがより指向性が高い吐出を行っているといえる。指向性は、吐出口の直径、吐出口の開口端の形状（フレアの有無等）により影響を受けるが、例えば、第１吐出口３１９１Ａの直径を第２吐出口３１９１Ｂの直径を小さくすることにより、第１吐出口３１９１Ａからの吐出の指向性を第２吐出口３１９１Ｂよりも高くすることができる。なお、図９では、ウエハＷの表面（デバイス形成面）に三角形の印を付けている。

上記実施形態によれば、ウエハＷに対して薬液処理を行っている際、表面（デバイス形成面）同士が対面するウエハＷに高低差Ｈを設けることにより、対面するウエハ表面間の隙間Ｇに向けて対応する吐出口３１９１（３１９１Ａ）から噴射された薬液の流れ、特に吐出口３１９１の軸線方向に流れる主流Ｆ（図８参照）が、ウエハ表面間の隙間Ｇに侵入しやすくなる。すなわち、図１０に模式的に示すように、高低差Ｈを設けた図１０（ａ）に示す場合の方が、隣接するウエハＷ間の隙間Ｇへの入口の幅ＰＩ及び隙間Ｇからの出口幅ＰＯが、高低差を設けない図１０（ｂ）の場合と比較して大きくなる。また、隣接するウエハＷの高さ方向に関するオーバーラップ量Ｑが、図１０（ａ）に示す場合の方が図１０（ｂ）に示す場合と比較して小さくなる。上記の寸法関係の差異により、隣接するウエハＷ間に高低差Ｈを設けた方が、隙間Ｇにおける薬液の流速を高くすることができる。これにより隙間Ｇにおいて流れが澱んでいる領域が発生し難くなり、ウエハＷ表面における処理の面内均一性が向上する。

実際の処理においても、処理結果の面内均一性の明らかな向上が確認されている。なお、高低差Ｈは、１２インチウエハの場合、５〜３０ｍｍ程度とすることが好ましい。

上記実施形態においては、図１１（ａ）に模式的に示すように、浅い第１保持溝３１２４Ａと、深い第２保持溝３１２４Ｂとを保持棒３１２１に交互に設けたが、これには限定されない。図１１（ｂ）に示すように、同じ深さの保持溝を２つ連続させて設けてもよい。この場合も、図１１（ｂ）より明らかなように、ウエハ表面（デバイス形成面）同士が互いに対面する２つのウエハＷ間に高低差を設けることができる。なお、図１１でも、ウエハＷの表面（デバイス形成面）に三角形の印を付けている。

ところで、ウエハ搬送装置２２からウエハガイド３１２０にウエハＷが渡される際には、ウエハＷを保持したウエハ搬送装置２２をウエハガイド３１２０の真上に位置させ、その後、ウエハガイド３１２０を上昇させる。このとき、図１２に示すように、ウエハ搬送装置２２の外側の２本のチャックロッド２２ａは、ウエハガイド３１２０外側の２つの保持棒３１２１の外側を通過し、ウエハ搬送装置２２の中央の１本のチャックロッド２２ａは、ウエハガイド３１２０中央の２つの保持棒３１２１の間を通過する。これにより、ウエハ搬送装置２２とウエハガイド３１２０とが衝突することなく、ウエハ搬送装置２２からウエハガイド３１２０にウエハＷが渡される。好ましくは、ウエハ搬送装置２２からウエハガイド３１２０へのウエハＷの受け渡しの完了の直前に、外側の２本のチャックロッド２２ａ同士の間隔が、図示しない駆動装置により広げられる。ウエハガイド３１２０からウエハ搬送装置２２にウエハＷが渡す際には、上記と逆の動作が行われる。

図１２は、ウエハ搬送装置２２からウエハガイド３１２０にウエハＷ渡す過程において、浅い第１保持溝３１２４Ａにより保持されるべきウエハＷ１の浅い第１保持溝３１２４Ａへの係合が完了した瞬間の状態を示している。ここからさらにウエハガイド３１２０を上昇させてゆくと、ウエハＷ１はウエハガイド３１２０と一緒に上昇し、チャックロッド２２ａから離れる。さらにウエハガイド３１２０を上昇させてゆくと、ウエハＷ２の深い第２保持溝３１２４Ｂへの係合が完了する。さらにウエハガイド３１２０を上昇させてゆくと、ウエハＷ２もウエハガイド３１２０と一緒に上昇し、ウエハＷ２もチャックロッド２２ａから離れる。これにより、ウエハ搬送装置２２とウエハガイド３１２０との間のウエハＷ（Ｗ１，Ｗ２）の受け渡しが完了する。ウエハＷの周縁部の損傷を防止するため、ウエハＷ１の浅い第１保持溝３１２４Ａへの係合が開始されてから、ウエハＷ２の深い第２保持溝３１２４Ｂへの係合が完了するまでの間、ウエハガイド３１２０の移動速度を遅くすることが好ましい。

上記実施形態においては、処理対象の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、ガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。処理液もリン酸水溶液に限定されるものではなく、他の薬液であってもよい。また、処理液は薬液に限定されるものではなく、純水等のリンス液であってもよい。

上記実施形態においては、前述した表面対面配列または裏面対面配列について言及したが、これに限定されるものではなく、全てのウエハＷの表面（デバイス形成面）が同じ方向に向くようにしてもよい。この場合も、隣接するウエハＷの高さを異なるようにすれば、ウエハＷのデバイス形成面を高い面内均一性をもって処理することができる。すなわち、表面対面配列、裏面対面配列、全てのウエハＷの表面が同じ方向を向く配列のいずれの配列においても、隣接する二枚の基板における互いに対向する面のいずれかが表面である場合にはこれら隣接する二枚の基板の高さ位置が異なるようになっていればよい。

Ｗ基板（ウエハ）
３１１０処理槽（内槽）
３１２０基板保持具（ウエハガイド）
３１２１保持棒
３１２４Ａ第１保持部（第１保持溝）
３１２４Ｂ第２保持部（第２保持溝）
３１９０ノズル（薬液供給ノズル）
３１９１Ａ第１吐出口
３１９１Ｂ第２吐出口

Claims

複数の基板を、起立姿勢で水平方向に間隔を空けて配列された状態で保持する基板保持具と、
前記基板保持具に保持された前記基板が浸漬される処理液を貯留する処理槽と、
前記処理槽内に設けられ、前記基板保持具により保持された前記基板の下方から前記基板に向けて処理液を吐出するノズルと、
を備え、
前記基板保持具は、前記複数の基板のうち第１のグループの基板を、第１の高さ位置で保持する第１保持部と、前記複数のうち第２のグループの基板を前記第１の高さ位置より低い第２の高さ位置で保持する第２保持部とを有しており、
前記ノズルは、前記基板保持具により保持される前記基板の配列方向に配列された複数の吐出口を有しており、前記複数の吐出口は、前記基板保持具に保持された基板の配列ピッチの２倍の配列ピッチで配列された複数の第１吐出口を含んでおり、前記各第１吐出口は、隣接して対をなす２枚の基板の間の隙間に向けて処理液を吐出するように設けられており、
前記ノズルの前記複数の吐出口は、前記基板保持具に保持された基板の配列ピッチの２倍の配列ピッチで配列された複数の第２吐出口を含んでおり、前記各第２吐出口は、一つの対をなす２枚の基板のうちの一方の基板と、当該基板に隣接する他の対をなす基板のうちの一方の基板との間の隙間に向けて処理液を吐出するように設けられており、
前記第１吐出口から吐出される処理液の指向性が、前記第２吐出口から吐出される処理液の指向性よりも高いように、前記第１及び第２吐出口が形成されている、基板液処理装置。
前記基板保持具は、前記複数の基板が配列される方向に延びる棒状体を有しており、前記第１保持部は、前記棒状体に形成された前記第１の高さ位置で基板を保持する第１の保持溝により提供され、前記第２保持部は、前記棒状体に形成された前記第１の保持溝より深い第２の保持溝により提供される、請求項１記載の基板液処理装置。
前記第１の保持溝と前記第２の保持溝とが、前記棒状体の長手方向に交互に形成されている、請求項２記載の基板液処理装置。
半導体デバイスが形成される第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを各々が有する複数の基板を、これらの複数の基板が起立姿勢で水平方向に間隔を空けて配列された状態で基板保持具により保持させる工程と、
前記基板保持具により保持された前記複数の基板を、処理槽内に貯留された処理液中に浸漬する工程と、
前記処理槽内に設けられたノズルにより、前記基板の下方から前記基板に向けて処理液を吐出する工程と、を備え、
前記複数の基板のうちの第１のグループの基板が第１の高さ位置で前記基板保持具に保持されるとともに前記複数の基板のうちの第２グループの基板が前記第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置で前記基板保持具に保持され、かつ、前記複数の基板が、隣接する二枚の基板における互いに対向する面のいずれかが前記第１面である場合にはこれら隣接する二枚の基板の高さ位置が異なるように、前記基板保持具に保持され、
前記複数の基板は、隣接して対をなす各２枚の基板の第１面同士が互いに対面するように、前記基板保持具に保持され、
前記ノズルは、前記基板保持具により保持される前記基板の配列方向に配列された複数の吐出口を有しており、前記複数の吐出口は、前記基板保持具に保持された基板の配列ピッチの２倍の配列ピッチで配列された複数の第１吐出口を含んでおり、前記各第１吐出口が、第１面同士が対面して互いに対をなす２枚の基板の間の隙間に向けて処理液を吐出し、
前記ノズルの前記複数の吐出口は、前記基板保持具に保持された基板の配列ピッチの２倍の配列ピッチで配列された複数の第２吐出口を含んでおり、前記各第２吐出口は、第２面同士が対面している２枚の基板の間の隙間に向けて処理液を吐出し、
前記第１吐出口から吐出される処理液の指向性が、前記第２吐出口から吐出される処理液の指向性よりも高い、基板液処理方法。
前記基板保持具は、前記複数の基板が配列される方向に延びる棒状体を有しており、前記棒状体は、前記第１の高さ位置で基板を保持する第１の保持溝と、前記第２の高さ位置で基板を保持する前記第１の保持溝より深い第２の保持溝とを有する、請求項４記載の基板液処理方法。