JP6336365B2 - 基板液処理装置 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板液処理装置に関する。

従来、半導体デバイスの製造工程では、シリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの基板を回転させつつ、回転する基板の中心部に処理液を供給することにより、回転に伴う遠心力によって処理液を基板上に広げて基板を処理する基板処理が行われている（特許文献１参照）。

特開２００９−０５９８９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術において、基板の中心部に供給された処理液は、基板の外周部に到達するまでに温度が低下する。すなわち、基板の中心部と外周部とで処理液に温度差が生じる。このため、たとえばエッチング液のように、温度が高いほど処理速度が速くなる処理液を用いて基板処理を行う場合、基板の中心部と外周部とで処理液の処理速度に差が生じ、基板処理の面内均一性が低下するおそれがある。

実施形態の一態様は、基板処理の面内均一性を向上させることのできる基板液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液処理装置は、保持部と、回転機構と、液供給部と、気体供給部とを備える。保持部は、基板を保持する。回転機構は、保持部を回転させる。液供給部は、保持部に保持された基板の一方の面の中心部に対して処理液を供給する。気体供給部は、保持部に保持された基板の他方の面の中心部に対し、処理液の温度未満の気体を供給する。

実施形態の一態様によれば、基板処理の面内均一性を向上させることができる。

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、処理ユニットの具体的構成を示す図である。 図４は、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、ウェハ位置とエッチングレートとの関係を示す図である。 図６は、中心部冷却処理の説明図である。 図７は、ウェハの中心部および外周部における薬液処理中の温度変化を示す図である。 図８は、第１変形例に係る処理ユニットの構成を示す図である。 図９は、第１変形例に係る気体供給部の模式平面図である。 図１０は、第２変形例に係る処理ユニットの構成を示す図である。 図１１は、第２変形例に係る気体供給部の模式平面図である。 図１２は、第３変形例に係る処理ユニットの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板液処理装置および基板液処理方法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、処理ユニット１６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の具体的構成を示す図である。なお、図３では、処理ユニット１６の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図３に示すように、処理流体供給部４０は、ノズル４１と、ノズル４１に接続される配管４２とを備える。配管４２の他端は複数に分岐しており、分岐した各他端には、それぞれ薬液供給源７３、ＤＩＷ供給源７６およびＩＰＡ供給源７９が接続される。ノズル４１と薬液供給源７３との間には、バルブ７１および流量調整器７２が設けられる。同様に、ノズル４１とＤＩＷ供給源７６との間には、バルブ７４および流量調整器７５が設けられ、ノズル４１およびＩＰＡ供給源７９との間には、バルブ７７および流量調整器７８が設けられる。

かかる処理流体供給部４０は、薬液供給源７３から供給される薬液、ＤＩＷ供給源７６から供給されるＤＩＷ（常温の純水）またはＩＰＡ供給源７９から供給される常温のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）をノズル４１からウェハＷの表面（被処理面）に対して吐出する。薬液、ＤＩＷおよびＩＰＡの流量は、流量調整器７２，７５，７８によって調整される。

なお、ここでは、処理流体供給部４０が１つのノズル４１を備える場合の例について説明するが、処理流体供給部４０は、各処理液に対応する複数のノズルを備えていてもよい。すなわち、処理流体供給部４０は、薬液供給源７３に接続されて薬液を吐出するノズルと、ＤＩＷ供給源７６に接続されてＤＩＷを吐出するノズルと、ＩＰＡ供給源７９に接続されてＩＰＡを吐出するノズルとを備えていてもよい。また、処理流体供給部４０は、ＩＰＡ供給源７９に代えて、ＩＰＡ以外の揮発性溶剤をノズル４１へ供給する揮発性溶剤供給源に接続されてもよい。

図３に示すように、本実施形態に係る処理ユニット１６は、ウェハＷの裏面の中心部に対して気体を供給する気体供給部８０を備える。気体供給部８０は、たとえば基板保持機構３０の中央に形成された中空部３１４に挿通される。

気体供給部８０の内部には、流路８１が形成される。流路８１は、バルブ９１、流量調整器９２および冷却機構９３を介して気体供給源９４に接続される。気体供給源９４は、Ｎ２ガスなどの不活性ガスやドライエアといった気体を常温で供給する。

冷却機構９３は、気体供給源９４から供給される気体をノズル４１から供給される薬液の温度未満の温度に冷却される。冷却機構９３としては、たとえば熱交換器を用いることができる。

保持部３１の上面には、ウェハＷの周縁部を把持する把持部３１１が設けられており、ウェハＷは、かかる把持部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に保持される。

次に、処理ユニット１６が実行する基板処理の処理手順について図４を参照して説明する。図４は、基板処理の処理手順を示すフローチャートである。

なお、処理ユニット１６は、制御装置４が備える制御部１８によって制御される。制御部１８は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部１９に記憶された図示しないプログラムを読み出して実行することによって処理ユニット１６の動作を制御する。なお、制御部１８は、プログラムを用いずにハードウェアのみで構成されてもよい。

図４に示すように、処理ユニット１６では、まず、ウェハＷの搬入処理が行われる（ステップＳ１０１）。かかる搬入処理では、基板搬送装置１７（図１参照）が保持部３１の上方にウェハＷを搬送し、保持部３１が把持部３１１を用いてウェハＷを保持する。

つづいて、処理ユニット１６では、薬液処理が行われる（ステップＳ１０２）。かかる薬液処理では、まず、駆動部３３が保持部３１を回転させることにより、保持部３１に保持されたウェハＷを所定の回転数で回転させる。つづいて、処理流体供給部４０のノズル４１がウェハＷの中央上方に位置する。

その後、バルブ７１が所定時間開放されることによって、薬液供給源７３から供給される薬液がノズル４１からウェハＷの被処理面へ供給される。薬液供給源７３から供給される薬液の流量は、流量調整器７２によって調整される。

ウェハＷへ供給された薬液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの被処理面の全面に広がる。これにより、ウェハＷの被処理面が薬液によって処理される。

ここで、処理ユニット１６では、ステップＳ１０２の薬液処理として、ＨＦ（フッ酸）等のエッチング液をウェハＷの被処理面へ供給することによってウェハＷの被処理面をエッチングするエッチング処理が行われる。かかるエッチング処理においては、エッチングレートを高めるために、たとえば５０〜８０℃程度に加熱されたエッチング液が使用される。

ウェハＷの中心部に供給されたエッチング液は、ウェハＷの外周部に到達するまでの間に、たとえばウェハＷに熱が奪われるなどして温度が低下する。このため、ウェハＷの中心部と外周部とでエッチングレートの不均一が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態に係る処理ユニット１６では、薬液処理において、気体供給部８０からウェハＷの裏面の中心部に対し、エッチング液の温度未満の気体（以下、「冷却気体」と記載する）を供給する中心部冷却処理を行うこととした。これにより、ウェハＷの中心部と外周部との温度差を小さくすることができるため、ウェハＷの中心部と外周部とのエッチング処理の面内均一性を向上させることができる。

ここで、中心部冷却処理の具体的内容について説明する。図５は、ウェハ位置とエッチングレートとの関係を示す図である。また、図６は、中心部冷却処理の説明図である。

なお、図５には、横軸に「ウェハ位置」を取り、縦軸に「エッチングレート」を取ったグラフを示している。「ウェハ位置」は、ウェハＷの中心位置を０ｍｍとした場合における中心位置からの距離で表している。また、図５では、中心部冷却処理を行わない場合すなわち薬液処理のみを行った場合の結果を黒丸のグラフで、中心部冷却処理を行った場合の結果を白抜きの丸のグラフでそれぞれ示している。

図５における黒丸のグラフに示すように、中心部冷却処理を行わない場合のエッチングレートは、ウェハＷの外周部よりも中心部の方が高くなることがわかる。これは、上述したように、ウェハＷの中心部に供給されたエッチング液の温度が、ウェハＷの外周部に到達するまでの間に低下するためである。

一方、図５における白抜きの丸のグラフに示すように、中心部冷却処理を行った場合、中心部冷却処理を行わない場合と比較して、ウェハＷの中心部のエッチングレートが低下することがわかる。これは、エッチング液によるウェハＷの中心部の温度上昇が、ウェハＷの裏面の中心部に供給される冷却気体によって抑えられるためであると考えられる。

このように、中心部冷却処理によれば、ウェハＷの中心部に対して冷却気体を供給することにより、ウェハＷの中心部のエッチングレートを低下させることができる。

さらに、図５に示すように、中心部冷却処理を行った場合でも、ウェハＷの中心部以外のエッチングレートは、中心部冷却処理を行わない場合のエッチングレートとあまり変わらないことがわかる。これは、図６に示すように、ウェハＷの表面付近（たとえば、図６に示す領域Ｐ）に存在するエッチング液だけが、冷却気体により冷却されたウェハＷによって冷却され、他の大部分のエッチング液は冷却気体の影響を受けることなくウェハＷの外周部へ広がっていくためであると考えられる。

このように、本実施形態に係る中心部冷却処理によれば、エッチングレートの全体的な低下を抑えつつ、ウェハＷの中心部のエッチングレートを低下させることができる。

また、本実施形態に係る中心部冷却処理は、冷却気体を用いてウェハＷを冷却するため、基板の裏面全体に加熱した液体を供給して基板全体の温度を均一化する手法と比べて、排液量が増加するおそれがない。したがって、本実施形態に係る中心部冷却処理によれば、排液量の増加を抑えつつ、基板処理の面内均一性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る中心部冷却処理は、冷却気体を用いてウェハＷを冷却するため、エッチング液などの処理液は、他の液体と混ざり合うことなく排出されることとなる。したがって、本実施形態に係る中心部冷却処理によれば、エッチング液などの処理液を容易に回収・再利用することができる。

また、本実施形態に係る中心部冷却処理は、たとえば処理液を供給するノズル４１をウェハＷの中心部から外周部へ向けてスキャンさせることによってウェハＷの温度を均一化させる手法と比べて、液流の乱れがなく、スプラッシュやパーティクル再付着を抑制することができるため、歩留りを向上させることができる。

ところで、図５に示す白抜きの丸のグラフでは、ウェハＷの中心部のエッチングレートが、ウェハＷの外周部のエッチングレートを下回る結果となっているが、たとえば冷却気体の噴出タイミングや温度、流速（流量）等を最適化することにより、ウェハＷの中心部のエッチングレートを外周部のエッチングレートに近づけることが可能である。

ここで、ウェハＷの中心部のエッチングレートを外周部のエッチングレートと同等の値に調整するための制御方法の例について図７を参照して説明する。図７は、ウェハＷの中心部および外周部における薬液処理中の温度変化を示す図である。

なお、図７では、ウェハＷの中心部における温度の時間変化を実線Ｌ１で、ウェハＷの外周部における温度の時間変化を一点鎖線Ｌ２でそれぞれ示している。また、図７では、ウェハＷの表面の中心部にエッチング液が供給されるタイミングをｔ０としている。

図７に示すように、中心部冷却処理を行わない場合、薬液処理によってウェハＷには中心部と外周部とで温度差（Ｔ１−Ｔ２）が生じる。本実施形態に係る処理ユニット１６は、たとえば、中心部の温度Ｔ１が外周部の温度Ｔ２と一致するように気体供給源９４からの気体を冷却機構９３を用いて冷却する実験を予め行い、上記実験の結果に従って、気体供給源９４からの気体を冷却機構９３を用いて冷却する。

具体的には、上記の実験結果を記憶部１９に記憶しておき、制御部１８が、記憶部１９に記憶された情報に従って冷却機構９３を制御する。これにより、気体供給部８０から適切な温度の冷却気体がウェハＷの裏面の中心部に供給され、ウェハＷの中心部の温度Ｔ１が外周部の温度Ｔ２に近づくこととなる。すなわち、ウェハＷの中心部のエッチングレートを外周部のエッチングレートに近づけることができる（図７の白抜き矢印Ｒ１参照）。

また、ウェハＷの中心部と外周部との温度上昇の仕方に着目すると、ウェハＷの中心部は、ウェハＷの外周部より急激に温度が上昇することがわかる。

そこで、本実施形態に係る処理ユニット１６では、ウェハＷの中心部における温度変化率が外周部における温度変化率に近付くように、冷却気体の流速（流量）が時間制御される（図７の白抜き矢印Ｒ２参照）。

たとえば、本実施形態に係る処理ユニット１６は、ウェハＷの中心部と外周部との温度差（ΔＴ）が最小となるように冷却気体の流速（流量）を流量調整器９２を用いて所定時間ごとに変化させる実験を予め行い、上記実験の結果に従って、気体供給源９４から供給される気体の流速（流量）を流量調整器９２を用いて所定時間ごとに変化させる。

具体的には、上記の実験結果を記憶部１９に記憶しておき、制御部１８が、記憶部１９に記憶された情報に従って流量調整器９２を制御する。これにより、ウェハＷの中心部における温度上昇率を外周部における温度上昇率に近付けることができるため、温度が安定するまでの間に生じるウェハＷの中心部と外周部とのエッチング量の差を抑えることができる。したがって、エッチング処理の面内均一性をさらに向上させることができる。

なお、処理ユニット１６に、ウェハＷの表面の中心部の温度を計測する第１計測部と、ウェハＷの表面の外周部の温度を計測する第２計測部とを設け、制御部１８が、第１計測部により計測される温度が第２計測部により計測される温度に近付くように、流量調整器９２をフィードバック制御してもよい。

また、ウェハＷの中心部は、ウェハＷの表面の中心部にエッチング液が供給されてからｔ１経過後に温度が上昇し始める。すなわち、ウェハＷの表面の中心部にエッチング液が供給されてからウェハＷの中心部の温度が上昇し始めるまでにはタイムラグがある。

そこで、本実施形態に係る処理ユニット１６は、ウェハＷの表面の中心部に対してエッチング液が供給された後、ウェハＷの中心部の温度が所定の温度を超えた場合に、バルブ９１を開放して、気体供給部８０からウェハＷの裏面の中心部に対する冷却気体の供給を開始させてもよい。これにより、ウェハＷの中心部が過度に冷却されることを防止することができる。

たとえば、ウェハＷの表面の中心部にエッチング液が供給されてからウェハＷの表面の中心部の温度が所定の温度を超えるまでの時間を予め実験により求めておく。そして、処理ユニット１６は、ウェハＷの表面の中心部にエッチング液が供給されてから上記実験により求めた時間が経過した場合に、気体供給部８０からウェハＷの裏面の中心部に対する冷却気体の供給を開始させる。なお、処理ユニット１６に、ウェハＷの表面の中心部の温度を計測する計測部を設け、制御部１８が、計測部により計測される温度が所定の温度を超えた場合に、気体供給部８０からウェハＷの裏面の中心部に対する冷却気体の供給を開始させてもよい。

また、処理ユニット１６は、ウェハＷの中心部の温度が上昇し始めるタイミングｔ１を予め実験により求めておき、上記実験により求めたタイミングｔ１で、冷却気体の供給を開始してもよい。これによっても、ウェハＷの中心部が過度に冷却されることを防止することができる。

このように、本実施形態に係る処理ユニット１６では、ウェハＷの中心部の温度に基づき、気体供給部８０によるウェハＷの裏面の中心部への気体の供給を制御する。これにより、ウェハＷの中心部のエッチングレートを外周部のエッチングレートと同等の値に調整することができる。

ところで、ウェハＷの温度上昇の仕方は、使用される処理液の種類によって異なる。そこで、たとえば処理液の種類を含んだレシピ情報と、冷却気体の噴出タイミングおよび流量の時間変化を含んだ冷却処理情報とを対応付けて記憶部１９に記憶してもよい。かかる場合、制御部１８は、使用者からレシピ情報が入力された場合に、入力されたレシピ情報に対応する冷却処理情報を記憶部１９に記憶された情報から選択し、選択した冷却処理情報に従って中心部冷却処理を実行することで、処理液の種類に応じた適切な中心部冷却処理を行うことができる。

なお、ここでは、エッチング液の供給タイミング（ｔ０）よりも後に冷却気体の供給を開始する場合の例について説明したが、これに限らず、処理ユニット１６は、エッチング液の供給タイミング（ｔ０）と同時、あるいは、エッチング液の供給に先立って冷却気体の供給を開始してもよい。これにより、たとえばエッチング液の温度が通常よりも高く設定される場合など、冷却気体の供給をタイミングｔ１から開始したのではウェハＷの中心部の温度上昇を抑えきれないような場合であっても、ウェハＷの中心部における温度上昇率を外周部における温度上昇率に適切に近付けることができる。

また、処理ユニット１６は、ウェハＷの中心部の温度が上昇し始めるタイミングｔ１よりも遅く、かつ、ウェハＷの外周部の温度が上昇し始めるタイミングｔ２よりも早いタイミングで冷却気体の供給を開始してもよい。冷却気体の供給の開始タイミングをできるだけ遅らせることで、ウェハＷ全体のエッチングレートの低下をより確実に抑えることができる。また、冷却気体の消費量を少なく抑えることができる。

つづいて、処理ユニット１６では、ウェハＷの被処理面をＤＩＷですすぐリンス処理が行われる（ステップＳ１０３）。かかるリンス処理では、バルブ７４が所定時間開放されることによって、ＤＩＷ供給源７６から供給されるＤＩＷがノズル４１からウェハＷの被処理面へ供給され、ウェハＷに残存するエッチング液が洗い流される。なお、ＤＩＷ供給源７６から供給されるＤＩＷの流量は、流量調整器７５によって調整される。

かかるリンス処理では、上述した中心部冷却処理を行う必要がない。このため、処理ユニット１６は、たとえばステップＳ１０２においてノズル４１からのエッチング液の供給が停止されたタイミングでバルブ９１を閉じることによって気体供給部８０からの冷却気体の供給を停止する。

なお、ここでは、リンス処理中に中心部冷却処理を中断することとしたが、処理ユニット１６は、リンス処理に中心部冷却処理を行ってもよい。これにより、ウェハＷの表面に供給されたＤＩＷがウェハＷの裏面に回り込んで支柱部３２（図２参照）からリークするのを冷却気体によって防止することができる。

つづいて、処理ユニット１６では、ＩＰＡ置換処理が行われる（ステップＳ１０４）。ＩＰＡ置換処理は、リンス処理の終了後、ウェハＷの被処理面に残存するＤＩＷをＤＩＷよりも揮発性の高いＩＰＡに置換する処理である。

かかるＩＰＡ置換処理では、バルブ７７が所定時間開放されることによって、ＩＰＡ供給源７９から供給されるＩＰＡがノズル４１からウェハＷの被処理面へ供給される。ウェハＷへ供給されたＩＰＡは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの被処理面の全面に広がる。これにより、ウェハＷの被処理面に残存するＤＩＷがＩＰＡに置換される。

つづいて、処理ユニット１６では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０５）。かかる乾燥処理では、ウェハＷの回転速度を増速させることによってウェハＷ上のＩＰＡを振り切ってウェハＷを乾燥させる。

乾燥処理においては、たとえばウェハＷの回転により生じる旋回流などにより、ウェハＷの外周部における処理液の温度が、中心部における温度よりも低くなる可能性がある。ＩＰＡの揮発速度は、温度に依存するため、ウェハＷの中心部と外周部との温度差により、ＩＰＡの揮発にムラが生じるおそれがある。

そこで、本実施形態に係る処理ユニット１６は、ステップＳ１０５の乾燥処理において上述した中心部冷却処理を行ってもよい。これにより、乾燥処理の面内均一性を向上させることができる。

その後、処理ユニット１６では、搬出処理が行われる（ステップＳ１０６）。かかる搬出処理では、駆動部３３によるウェハＷの回転が停止した後、ウェハＷが基板搬送装置１７（図１参照）によって処理ユニット１６から搬出される。かかる搬出処理が完了すると、１枚のウェハＷについての一連の基板処理が完了する。

上述してきたように、本実施形態に係る処理ユニット１６は、保持部３１と、駆動部３３（「回転機構」の一例に相当）と、処理流体供給部４０（「液供給部」の一例に相当）と、気体供給部８０とを備える。保持部３１は、ウェハＷを保持する。駆動部３３は、保持部３１を回転させる。処理流体供給部４０は、保持部３１に保持されたウェハＷの表面の中心部に対して処理液を供給する。気体供給部８０は、保持部３１に保持されたウェハＷの裏面の中心部に対し、処理液の温度未満の気体を供給する。

したがって、本実施形態に係る処理ユニット１６によれば、基板処理の面内均一性を向上させることができる。

（変形例）
上述した実施形態では、ウェハＷの裏面の一箇所に冷却気体を供給する場合の例を示したが、これに限ったものではなく、ウェハＷの裏面の中心部を含む複数箇所に対して冷却気体を供給してもよい。ウェハＷの中心部だけでなくその周辺も冷却することで、ウェハＷの温度をより均一化させることができ、基板処理の面内均一性をさらに向上させることができる。

以下では、ウェハＷの裏面の複数箇所に対して冷却気体を供給する場合の変形例について説明する。まず、第１変形例に係る処理ユニットの構成について図８および図９を参照して説明する。図８は、第１変形例に係る処理ユニットの構成を示す図である。また、図９は、第１変形例に係る気体供給部の模式平面図である。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。

図８に示すように、第１変形例に係る処理ユニット１６Ａは、気体供給部８０Ａを備える。気体供給部８０Ａは、複数の噴出口１０１〜１０３が設けられた本体部１００を備える。

図８および図９に示すように、本体部１００は、たとえばウェハＷの径よりも小さい径を有する円板状の部材であり、保持部３１とウェハＷとの間の空間に配置される。

噴出口１０１は、本体部１００の中心部に設けられる。また、複数の噴出口１０２は、噴出口１０１よりも本体部１００の外周側に設けられ、複数の噴出口１０３は、噴出口１０２よりもさらに本体部１００の外周側に設けられる。これら複数の噴出口１０１〜１０３は、同一の口径を有する。なお、噴出口１０１は、「第１の噴出口」の一例に相当し、噴出口１０２，１０３は、「第２の噴出口」の一例に相当する。

噴出口１０１は、バルブ９１ａ、流量調整器９２ａおよび冷却機構９３ａを介して気体供給源９４に接続される。また、噴出口１０２は、バルブ９１ｂ、流量調整器９２ｂおよび冷却機構９３ｂを介して気体供給源９４に接続され、噴出口１０３は、バルブ９１ｃ、流量調整器９２ｃおよび冷却機構９３ｃを介して気体供給源９４に接続される。流量調整器９２ａは、「第１の流量調整器」の一例に相当し、流量調整器９２ｂ，９２ｃは、「第２の流量調整器」の一例に相当する。また、冷却機構９３ａは、「第１の冷却機構」の一例に相当し、冷却機構９３ｂ，９３ｃは、「第２の冷却機構」の一例に相当する。

かかる処理ユニット１６Ａは、上述した薬液処理（ステップＳ１０２）および乾燥処理（ステップＳ１０５）において、複数の噴出口１０１〜１０３からウェハＷの裏面の中心部を含む複数箇所に対して冷却気体を供給する。噴出口１０１から噴出された冷却気体は、ウェハＷの裏面の中心部に供給され、噴出口１０２から噴出された冷却気体は、ウェハＷの裏面の中心部よりも外周側に供給される。また、噴出口１０３から噴出された冷却気体は、噴出口１０２からの冷却気体が供給されるウェハＷの裏面の位置よりもさらに外周側に供給される。

このように、処理ユニット１６Ａは、ウェハＷの裏面の中心部だけでなくその周辺の領域にも冷却気体を供給する。これにより、ウェハＷの中心部の周辺の領域とウェハＷの外周部との温度差も小さくすることができ、基板処理の面内均一性をさらに向上させることができる。

ここで、図５における黒丸のグラフに示すように、ウェハＷの外周部との温度差は、ウェハＷの中心部において最も大きく、ウェハＷの外周部に近い位置ほど小さくなる。そこで、制御部１８は、ウェハＷの冷却度合いがウェハＷの裏面の中心部から外周部へ向かうにつれて徐々に小さくなるように流量調整器９２ａ〜９２ｃまたは冷却機構９３ａ〜９３ｃを制御してもよい。

たとえば、制御部１８は、噴出口１０１から噴出される冷却気体の流量が最も多く、かつ、噴出口１０３から噴出される冷却気体の流量が最も少なくなるように流量調整器９２ａ〜９２ｃを制御してもよい。

噴出口１０１〜１０３の口径は同一であるため、供給される冷却気体の流量が最も多い噴出口１０１から噴出される冷却気体の流速が最も速くなり、供給される冷却気体の流量が最も少ない噴出口１０３から噴出される冷却気体の流速が最も遅くなる。衝突噴流冷却の原理により、ウェハＷの裏面に衝突する際の冷却気体の流速が速いほど、ウェハＷの裏面は効率良く冷却されるため、噴出口１０１から噴出される冷却気体によって、ウェハＷの裏面の中心部が最も低い温度に冷却されることとなる。

このように、制御部１８は、ウェハＷのより外周側に冷却気体を噴出する噴出口ほど、噴出する冷却気体の流量が少なくなるように流量調整器９２ａ〜９２ｃを制御してもよい。これにより、ウェハＷの温度をより均一化させることができ、基板処理の面内均一性をさらに向上させることができる。

また、制御部１８は、噴出口１０１から噴出される冷却気体の温度が最も低く、かつ、噴出口１０３から噴出される冷却気体の温度が最も高くなるように冷却機構９３ａ〜９３ｃを制御してもよい。すなわち、制御部１８は、ウェハＷのより外周側に冷却気体を噴出する噴出口ほど、噴出する冷却気体の温度が高くなるように冷却機構９３ａ〜９３ｃを制御してもよい。かかる場合も同様に、ウェハＷの温度をより均一化させることができる。

なお、噴出口１０１〜１０３の個数や配置は、上記の例に限定されない。また、本体部１００の形状も、必ずしも円板状であることを要しない。たとえば、本体部１００は、水平方向（ＸＹ平面と平行な方向）に延在するバー形状を有していてもよい。また、複数の噴出口１０１〜１０３は、必ずしも本体部１００に一体的に設けられることを要しない。すなわち、気体供給部８０Ａは、各噴出口１０１〜１０３がそれぞれ１つずつ設けられたノズルを複数備えていてもよい。

また、各噴出口１０１〜１０３は、スリット状に形成されてもよい。これにより、ウェハＷの裏面に対して冷却気体を満遍なく供給することができる。なお、この場合、噴出口１０１〜１０３を繋げて１つのスリット状の噴出口としてもよい。

つづいて、第２変形例に係る処理ユニットの構成について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、第２変形例に係る処理ユニットの構成を示す図である。また、図１１は、第２変形例に係る気体供給部の模式平面図である。

図１０に示すように、第２変形例に係る処理ユニット１６Ｂは、気体供給部８０Ｂを備える。気体供給部８０Ｂは、複数の噴出口１１１〜１１４が設けられた本体部１１０を備える。

図１０および図１１に示すように、本体部１１０は、第１変形例に係る本体部１００と同様の形状を有する。すなわち、本体部１１０は、ウェハＷの径よりも小さい径を有する円板状の部材であり、保持部３１とウェハＷとの間の空間に配置される。

噴出口１１１は、本体部１１０の中心部に設けられ、複数の噴出口１１２は、噴出口１１１よりも本体部１１０の外周側に設けられる。また、複数の噴出口１１３は、噴出口１１２よりもさらに本体部１１０の外周側に設けられ、複数の噴出口１１４は、噴出口１１３よりもさらに本体部１１０の外周側に設けられる。なお、噴出口１１１は、「第１の噴出口」の一例に相当し、噴出口１１２〜１１４は、「第２の噴出口」の一例に相当する。

各噴出口１１１〜１１４は、単一の流路１１５に接続される。かかる流路１１５は、バルブ９１、流量調整器９２および冷却機構９３を介して気体供給源９４に接続される。これにより、気体供給源９４から供給される気体は、冷却機構９３、流量調整器９２およびバルブ９１を介して流路１１５へ供給された後、流路１１５から各噴出口１１１〜１１４へ分岐して各噴出口１１１〜１１４からウェハＷの裏面へ向けて噴出する。

噴出口１１１から噴出された冷却気体は、ウェハＷの裏面の中心部に供給され、噴出口１１２から噴出された冷却気体は、ウェハＷの裏面の中心部よりも外周側に供給される。また、噴出口１１３から噴出された冷却気体は、噴出口１１２からの冷却気体が供給されるウェハＷの裏面の位置よりもさらに外周側に供給され、噴出口１１４から噴出された冷却気体は、噴出口１１３からの冷却気体が供給されるウェハＷの裏面の位置よりもさらに外周側に供給される。

ここで、複数の噴出口１１１〜１１４は、それぞれ異なる口径を有する。具体的には、本体部１１０の外周側に設けられる噴出口１１１〜１１４ほど大きな口径を有する。すなわち、複数の噴出口１１１〜１１４のうち噴出口１１１の口径が最も小さく、噴出口１１２、噴出口１１３および噴出口１１４の順に口径が大きくなる。

供給される冷却気体の流量が一定である場合、冷却気体の流速は、噴出口１１１〜１１４のうち口径が小さいものほど速くなる。すなわち、噴出口１１１〜１１４から噴出される冷却気体の流速は、噴出口１１１が最も速く、噴出口１１４が最も遅くなる。

上述したように、衝突噴流冷却の原理により、ウェハＷの裏面に衝突する際の冷却気体の流速が速いほどウェハＷの裏面は効率良く冷却される。このため、ウェハＷの裏面は、各噴出口１１１〜１１４から噴出される冷却気体によって中心部が最も低い温度に冷却されるとともに、中心部よりも外周側における冷却温度は中心部と比較して高くなる。

このように、第２変形例に係る処理ユニット１６Ｂは、上述した気体供給部８０Ｂを備えることにより、単一の流量調整器９２または冷却機構９３を用いてウェハＷの裏面の冷却温度に勾配を付けることができる。したがって、第２変形例に係る処理ユニット１６Ｂによれば、流量調整器９２または冷却機構９３の制御が容易である。また、流量調整器９２や冷却機構９３の設置スペースを小さく抑えることができる。

なお、噴出口１１１〜１１４の個数や配置は、上記の例に限定されない。また、本体部１１０の形状も、必ずしも円板状であることを要しない。

つづいて、第３変形例に係る処理ユニットの構成について図１２を参照して説明する。図１２は、第３変形例に係る処理ユニットの構成を示す図である。

図１２に示すように、第３変形例に係る処理ユニット１６Ｃは、気体供給部８０Ｃを備える。気体供給部８０Ｃは、複数の噴出口１２１〜１２３が設けられた本体部１２０を備える。

本体部１２０は、保持部３１とウェハＷとの間の空間に配置されており、ウェハＷ側の先端に向かってラッパ状に広がる形状を有している。

噴出口１２１は、本体部１２０の中心部に設けられる。また、複数の噴出口１２２は、噴出口１２１よりも本体部１２０の外周側に設けられ、複数の噴出口１２３は、噴出口１２２よりもさらに本体部１２０の外周側に設けられる。なお、本体部１２０の平面形状および噴出口１２１〜１２３の配置は、たとえば図９に示す本体部１００の平面形状および噴出口１０１〜１０３の配置と同様である。また、噴出口１２１は、「第１の噴出口」の一例に相当し、噴出口１２２，１２３は、「第２の噴出口」の一例に相当する。

各噴出口１２１〜１２３は、単一の流路１２４に接続される。かかる流路１２４は、バルブ９１、流量調整器９２および冷却機構９３を介して気体供給源９４に接続される。これにより、気体供給源９４から供給される気体は、冷却機構９３、流量調整器９２およびバルブ９１を介して流路１２４へ供給された後、流路１２４から各噴出口１２１〜１２３へ分岐して各噴出口１２１〜１２３からウェハＷの裏面へ向けて噴出する。

噴出口１２１から噴出された冷却気体は、ウェハＷの裏面の中心部に供給される。また、噴出口１２２から噴出された冷却気体は、ウェハＷの裏面の中心部よりも外周側に供給され、噴出口１２３から噴出された冷却気体は、噴出口１２２からの冷却気体が供給されるウェハＷの裏面の位置よりもさらに外周側に供給される。

ここで、流路１２４から分岐して噴出口１２１へ至る分岐路１２５は、ウェハＷの裏面に対して垂直に延在する。したがって、噴出口１２１からの冷却気体は、ウェハＷの裏面に対して垂直に噴出する。

一方、流路１２４から分岐して噴出口１２２へ至る分岐路１２６および流路１２４から分岐して噴出口１２３へ至る分岐路１２７は、ウェハＷの裏面に対して斜めに、かつ、本体部１２０の内側に湾曲して延在する。したがって、噴出口１２２および噴出口１２３からの冷却気体は、ウェハＷの裏面に対して斜めに噴出する。

このように、噴出口１２２，１２３から冷却気体を斜めに噴出することで、噴出口１２２，１２３から冷却気体を真っ直ぐ噴出する場合と比較して、冷却気体がウェハＷの裏面に到達するまでの距離が長くなる。冷却気体がウェハＷの裏面に到達するまでの距離が長くなるほど、ウェハＷの裏面に到達した際の冷却気体の流速は遅くなる。このため、噴出口１２２，１２３から冷却気体を斜めに噴出することで、噴出口１２１から噴出される冷却気体と比較して、ウェハＷの裏面に到達した際の冷却気体の流速を遅くすることができる。

これにより、ウェハＷの裏面は、各噴出口１２１〜１２３から噴出される冷却気体によって中心部が最も低い温度に冷却されるとともに、中心部よりも外周側における冷却温度は中心部と比較して高くなる。

このように、第３変形例に係る処理ユニット１６Ｃでは、ウェハＷの裏面の中心部よりも外周側に冷却気体を噴出する噴出口１２２，１２３が、ウェハＷの裏面に対して斜めに冷却気体を噴出する。これにより、単一の流量調整器９２または冷却機構９３によりウェハＷの裏面の冷却温度に勾配を付けることができるため、第２変形例に係る処理ユニット１６Ｂと同様、流量調整器９２または冷却機構９３の制御が容易であるとともに、流量調整器９２や冷却機構９３の設置スペースを小さく抑えることが可能である。

なお、噴出口１２１〜１２３の各々に流量調整器９２および冷却機構９３を接続して、個別に流量制御または温度制御を行うこととしてもよい。

（その他の実施形態）
上述してきた実施形態では、処理液として、５０〜８０℃程度に加熱されたエッチング液を例に挙げて説明したが、処理液は、必ずしも加熱されたものであることを要しない。すなわち、処理液は常温であってもよい。

ウェハＷに対して常温の処理液を供給した場合も、たとえばウェハＷの回転により生じる旋回流などにより、ウェハＷの外周部における処理液の温度が、中心部における温度よりも低くなる可能性がある。かかる場合においても、ウェハＷの裏面の中心部に対して処理液の温度未満の冷却気体を供給することにより、ウェハＷの温度を均一化させて、基板処理の面内均一性を向上させることが可能である。

また、上述した実施形態では、薬液処理の例としてエッチング処理を挙げて説明したが、薬液処理は、エッチング処理に限定されない。たとえば、薬液処理は、回転するウェハＷに対してポリマー除去液を供給することにより、ウェハＷの表面に付着したポリマー残渣を除去するポリマー除去処理であってもよい。ポリマー除去液としては、たとえばＨ２Ｏ２（過酸化水素水）と溶剤との混合液やＳＣ１（アンモニア、過酸化水素および水の混合液）を用いることができる。

また、上述した実施形態では、ウェハＷの表面に対して処理液を供給し、ウェハＷの裏面に対して冷却気体を供給する場合の例を示したが、これに限らず、ウェハＷの裏面に対して処理液を供給し、ウェハＷの表面に対して冷却気体を供給してもよい。

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。

Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム
４ 制御装置
１６ 処理ユニット
１８ 制御部
１９ 記憶部
３０ 基板保持機構
３１ 保持部
３３ 駆動部
４０ 処理流体供給部
４１ ノズル
７３ 薬液供給源
７６ ＤＩＷ供給源
７９ ＩＰＡ供給源
８０ 気体供給部
９１ バルブ
９２ 流量調整器
９３ 冷却機構
９４ 気体供給源

Claims (8)

1. 基板を保持する保持部と、
   前記保持部を回転させる回転機構と、
   前記保持部に保持された基板の一方の面の中心部に対して処理液を供給する液供給部と、
   前記保持部に保持された基板の他方の面の中心部に対し、前記処理液の温度未満の気体を供給する気体供給部と、
   前記気体供給部へ供給される前記気体の流量を調整する流量調整器と、
   前記処理液の種類を含んだレシピ情報と、前記気体の噴出タイミングまたは流量の時間変化を含んだ冷却処理情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
   前記レシピ情報が入力された場合に、入力された前記レシピ情報に対応する前記冷却処理情報を前記記憶部に記憶された情報から選択し、選択した前記冷却処理情報に従った噴出タイミングまたは流量の時間変化となるように前記流量調整器を制御する流量制御部と
   を備えることを特徴とする基板液処理装置。
2. 基板を保持する保持部と、
   前記保持部を回転させる回転機構と、
   前記保持部に保持された基板の一方の面の中心部に対して処理液を供給する液供給部と、
   前記保持部に保持された基板の他方の面の中心部に対し、前記処理液の温度未満の気体を供給する気体供給部であって、前記基板の他方の面の中心部に対して前記気体を噴出する第１の噴出口と、前記基板の他方の面の中心部よりも外周側、かつ、前記基板の他方の面の外周部よりも中心側に対して前記気体を噴出する第２の噴出口とを備える前記気体供給部と、
   前記第１の噴出口へ供給される前記気体の流量を調整する第１の流量調整器と、
   前記第２の噴出口へ供給される前記気体の流量を調整する第２の流量調整器と、
   前記第２の噴出口から噴出される気体の流量が前記第１の噴出口から噴出される気体の流量よりも少なくなるように、前記第１の流量調整器および前記第２の流量調整器を制御する流量制御部と
   を備えることを特徴とする基板液処理装置。
3. 基板を保持する保持部と、
   前記保持部を回転させる回転機構と、
   前記保持部に保持された基板の一方の面の中心部に対して処理液を供給する液供給部と、
   前記保持部に保持された基板の他方の面の中心部に対し、前記処理液の温度未満の気体を供給する気体供給部であって、前記基板の他方の面の中心部に対して前記気体を噴出する第１の噴出口と、前記基板の他方の面の中心部よりも外周側、かつ、前記基板の他方の面の外周部よりも中心側に対して前記気体を噴出する第２の噴出口とを備える前記気体供給部と、
   前記第１の噴出口および前記第２の噴出口に接続される流路と、
   前記流路に供給される前記気体の流量を調整する流量調整器と
   を備え、
   前記第２の噴出口は、
   前記第１の噴出口の口径よりも大きい口径を有することを特徴とする基板液処理装置。
4. 基板を保持する保持部と、
   前記保持部を回転させる回転機構と、
   前記保持部に保持された基板の一方の面の中心部に対して処理液を供給する液供給部と、
   前記保持部に保持された基板の他方の面の中心部に対し、前記処理液の温度未満の気体を供給する気体供給部であって、前記基板の他方の面の中心部に対して前記気体を噴出する第１の噴出口と、前記基板の他方の面の中心部よりも外周側、かつ、前記基板の他方の面の外周部よりも中心側に対して前記気体を噴出する第２の噴出口とを備える前記気体供給部と、
   を備え、
   前記第１の噴出口は、
   前記基板の他方の面に対して垂直に前記気体を噴出し、
   前記第２の噴出口は、
   前記基板の他方の面に対して斜めに前記気体を噴出することを特徴とする基板液処理装置。
5. 前記第１の噴出口へ供給される前記気体を冷却する第１の冷却機構と、
   前記第２の噴出口へ供給される前記気体を冷却する第２の冷却機構と、
   前記第２の噴出口から噴出される気体の温度が前記第１の噴出口から噴出される気体の温度よりも高くなるように、前記第１の冷却機構および前記第２の冷却機構を制御する冷却制御部と
   を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の基板液処理装置。
6. 前記基板の中心部の温度に基づき、前記気体供給部による前記他方の面の中心部への前記気体の供給を制御する供給制御部
   を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板液処理装置。
7. 前記気体供給部に対して前記気体を供給する気体供給源と前記気体供給部との間に設けられるバルブ
   を備え、
   前記供給制御部は、
   前記液供給部から前記基板の一方の面の中心部に対して処理液が供給された後、前記基板の中心部の温度が所定の温度を超えた場合に、前記バルブを開放して、前記気体供給部から前記基板の他方の面の中心部に対する前記気体の供給を開始させること
   を特徴とする請求項６に記載の基板液処理装置。
8. 前記供給制御部は、
   前記液供給部から前記基板の一方の面の中心部に対して処理液が供給される間、前記基板の中心部における温度が外周部における温度に近付くように、前記気体供給部から供給される前記気体の流量を変化させること
   を特徴とする請求項６に記載の基板液処理装置。

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