JP7407574B2 - 基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理装置、及び基板処理に関する。
特許文献１に記載の基板処理装置は、回転する基板の上面にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の液膜を形成し、続いてＩＰＡの供給位置を基板の中心から周縁に向けて移動させる。その結果、液膜の中心に開口が形成され、続いて、その開口縁が基板Ｗの中心から周縁に向けて広げられ、基板Ｗが乾燥される。また、基板処理装置は、ＩＰＡの液膜の開口にＮ２ガスを吹き付け、Ｎ２ガスで開口縁を押さえる。開口縁が基板の中心から周縁に向けて広げられるのに従って、Ｎ２ガスの供給位置が基板の中心から周縁に向けて移動させられる。
特許文献２に記載の基板処理装置は、基板の上面に向けて処理液を吐出するノズルと、基板の上面に沿ってノズルを走査するノズル走査機構と、ノズルの吐出角度を変更する吐出角度変更機構とを有する。吐出角度変更機構は、ノズルを支持する多関節アームの関節角度を変更し、ノズルの吐出角度を変更する。
特開２０１９－１６６５４号公報 特開２０１２－２０４７２０号公報
本開示の一態様は、基板に対するパーティクルの付着を抑制できる、技術を提供する。
本開示の一態様に係る基板処理装置は、基板を水平に保持する保持部と、前記保持部と共に前記基板を鉛直な回転軸の周りに回転させる基板回転部と、前記保持部で保持された前記基板の上面に流体を供給するノズルと、前記ノズルに前記流体を供給する供給部と、前記ノズルを前記基板の径方向に移動させる移動部と、を備える。前記ノズルは、前記流体を吐出する第１ノズル部と、前記第１ノズル部とは異なる方向に前記流体を吐出する第２ノズル部とを有する。前記第１ノズル部の射線と、前記第２ノズル部の射線とは、交差点で交差している。前記供給部は、前記第１ノズル部の吐出量を制御する第１流量制御器と、前記第２ノズル部の吐出量を前記第１ノズル部の吐出量とは独立して制御する第２流量制御器とを有する。前記ノズルは、前記第１ノズル部の射線を中心に、前記第２ノズル部を回転させる回転部を更に含む。

本開示の一態様によれば、基板に対するパーティクルの付着を抑制できる。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す断面図であって、図４のＳ４の状態を示す断面図である。 図２は、一実施形態に係る基板処理装置を示す断面図であって、図４のＳ５の状態を示す断面図である。 図３は、ノズルを移動させる移動部の一例を示す平面図である。 図４は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。 図５は、図１の乾燥液ノズルの一例を示す水平断面図である。 図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った乾燥液ノズルの鉛直断面図である。 図７は、交差点と直下点と衝突点と中心点の位置関係の一例を示す斜視図である。 図８は、交差点と直下点と衝突点と中心点の位置関係の一例を示す平面図である。 図９は、図８の矢印ＩＸ方向から見た液膜の一例を示す図である。 図１０は、図９に示す第１衝突角θ１が９０°である場合の液膜の一例を示す図である。 図１１は、図８の矢印ＸＩ方向から見た液膜の一例を示す図である。 図１２は、図１１に示す第３衝突角θ３が９０°である場合の液膜の一例を示す図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
図１及び図２に示すように、基板処理装置１は、保持部２と、基板回転部３と、ノズル５と、供給部６（図５参照）と、移動部７と、カップ８と、制御部９とを備える。保持部２は、基板Ｗを水平に保持する。保持部２は、メカニカルチャック、真空吸着チャック、又は静電チャックなどである。基板回転部３は、保持部２と共に基板Ｗを鉛直な回転軸の周りに回転させる。ノズル５は、保持部２で保持された基板Ｗの上面に流体を供給する。流体は、液体と気体のいずれでもよく、両者の混合流体でもよい。供給部６は、ノズル５に流体を供給する。移動部７は、保持部２で保持された基板Ｗの上方にて、ノズル５を基板Ｗの径方向に移動させる。カップ８は、内部に保持部２を収容し、基板Ｗに供給された流体を回収する。
ノズル５は、保持部２で保持された基板Ｗの上面に流体を供給する。ノズル５の数は、１つ以上であればよい。ノズル５として、例えば、薬液ノズル５Ａと、リンス液ノズル５Ｂと、乾燥液ノズル５Ｃと、乾燥ガスノズル５Ｄとが用いられる。
薬液ノズル５Ａは、基板Ｗの上面に薬液を供給する。薬液は、例えば、回転する基板Ｗの中心に供給され、遠心力によって基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁に向けて濡れ広がり、液膜を形成する。薬液としては、特に限定されないが、例えばＤＨＦ（希フッ酸）が用いられる。
なお、薬液は、半導体基板の洗浄に用いられる一般的なものであればよく、ＤＨＦには限定されない。例えば、薬液は、ＳＣ－１（水酸化アンモニウムと過酸化水素とを含む水溶液）又はＳＣ－２（塩化水素と過酸化水素とを含む水溶液）であってもよい。複数種類の薬液が用いられてもよい。
リンス液ノズル５Ｂは、基板Ｗの上面にリンス液を供給する。リンス液は、例えば、回転する基板Ｗの中心に供給され、遠心力によって基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁に向けて濡れ広がり、液膜に含まれる薬液をリンス液に置換する。その結果、リンス液の液膜が形成される。リンス液としては、特に限定されないが、例えばＤＩＷ（脱イオン水）などの純水が用いられる。
乾燥液ノズル５Ｃは、基板Ｗの上面に乾燥液Ｌを供給する。乾燥液Ｌは、例えば、回転する基板Ｗの中心に供給され、遠心力によって基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁に向けて濡れ広がり、液膜に含まれるリンス液を乾燥液に置換する。その結果、乾燥液Ｌの液膜Ｆが形成される。乾燥液Ｌとしては、特に限定されないが、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶媒が用いられる。
乾燥液Ｌは、基板Ｗの上面全体を覆った後で、基板Ｗの中心から周縁に向けて基板Ｗを徐々に露出させる。具体的には、乾燥液Ｌの液膜Ｆの形成後、乾燥液Ｌの衝突点を基板Ｗの中心から周縁に向けて移動させる。その結果、液膜Ｆの中心に開口Ｏが形成され、続いて、その開口縁が基板Ｗの中心から周縁に向けて広げられ、基板Ｗが乾燥される。
なお、乾燥液Ｌは、ＩＰＡには限定されない。乾燥液Ｌは、基板Ｗの上面に形成された不図示の凹凸パターンの倒壊を抑制すべく、リンス液よりも低い表面張力を有するものであればよい。乾燥液Ｌは、例えば、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトン、又はトランス－１，２－ジクロロエチレンなどであってもよい。但し、リンス液から乾燥液への置換が不要な場合には、リンス液が乾燥液として用いられる。
乾燥ガスノズル５Ｄは、基板Ｗの上面に乾燥ガスＧを供給する。乾燥ガスＧは、例えば、液膜Ｆの開口Ｏに供給され、その開口縁を内側から押さえる。乾燥ガスＧの衝突点は、開口縁の拡大に伴って、基板Ｗの中心から周縁に向けて移動される。乾燥ガスＧとしては、Ｎ２ガスなどの不活性ガスが用いられる。
移動部７は、保持部２で保持された基板Ｗの上方にて、ノズル５を基板Ｗの径方向に移動させる。基板Ｗの上面における流体の衝突点を基板Ｗの径方向に移動できる。移動部７は、更に、ノズル５を鉛直方向に移動させてもよい。ノズル５の基板Ｗからの高さを調整できる。移動部７は、複数のノズル５をまとめて移動させてもよいし、複数のノズル５を独立に移動させてもよい。
図３に示すように、移動部７は、例えば、ノズル５を保持する旋回アーム７１と、旋回アーム７１を旋回させる旋回機構７２とを有する。旋回機構７２は、旋回アーム７１を昇降させる機構を兼ねてもよい。旋回アーム７１は、水平に配置され、その先端部にてノズル５を保持する。旋回機構７２は、旋回アーム７１の基端部から下方に延びる旋回軸を中心に、旋回アーム７１を旋回させる。旋回アーム７１は、図３に実線で示す位置と、図３に二点鎖線で示す位置との間で旋回される。
なお、移動部７は、旋回アーム７１と旋回機構７２との代わりに、ガイドレールと直動機構とを有してもよい。ガイドレールは水平に配置され、直動機構がガイドレールに沿ってノズル５を移動させる。
制御部９は、例えばコンピュータであり、図１に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、基板処理装置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９は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理装置１の動作を制御する。
次に、図４を参照して、基板処理方法について説明する。基板処理方法は、図４のＳ１～Ｓ６を有する。図４のＳ１～Ｓ６は、制御部９による制御下で実施される。
先ず、図４のＳ１では、不図示の搬送装置が基板Ｗを基板処理装置１に搬入する。搬送装置は、基板Ｗを保持部２に渡した後、基板処理装置１から退出する。保持部２は、基板Ｗを水平に保持する。基板Ｗは、シリコンウェハなどの半導体基板と、半導体基板に成膜された膜とを含む。膜は凹凸パターンを有してもよい。保持部２は、凹凸パターンを上に向けて基板Ｗを水平に保持する。なお、半導体基板の代わりに、ガラス基板が用いられてもよい。
次に、図４のＳ２では、薬液ノズル５Ａが基板Ｗの上面に薬液を供給し、薬液の液膜を形成する。薬液は、例えば、回転する基板Ｗの中心に供給され、遠心力によって基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁に向けて濡れ広がる。基板Ｗの凹凸パターンの全体が液膜で覆われるように、基板Ｗの回転数および薬液の供給流量が設定される。
次に、図４のＳ３では、リンス液ノズル５Ｂが基板Ｗの上面にリンス液を供給し、リンスの液膜を形成する。リンス液は、例えば、回転する基板Ｗの中心に供給され、遠心力によって基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁に向けて濡れ広がり、液膜に含まれる薬液をリンス液に置換する。基板Ｗの凹凸パターンの全体が液膜で覆われ続けるように、基板Ｗの回転数およびリンス液の供給流量が設定される。
次に、図４のＳ４では、図１に示すように、乾燥液ノズル５Ｃが基板Ｗの上面に乾燥液Ｌを供給し、乾燥液Ｌの液膜Ｆを形成する。乾燥液Ｌは、例えば、回転する基板Ｗの中心に供給され、遠心力によって基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁に向けて濡れ広がり、液膜Ｆに含まれるリンス液を乾燥液に置換する。基板Ｗの凹凸パターンの全体が液膜Ｆで覆われ続けるように、基板Ｗの回転数および乾燥液Ｌの供給流量が設定される。
次に、図４のＳ５では、図２に示すように、移動部７が乾燥液ノズル５Ｃを基板Ｗの径方向内側から径方向外側に向けて移動させ、液膜Ｆの中心に開口Ｏを形成し、続いて、その開口縁を基板Ｗの中心から周縁に向けて広げ、基板Ｗを乾燥させる。また、移動部７は、液膜Ｆの開口縁の拡大に伴って、乾燥ガスＧの衝突点を、基板Ｗの中心から周縁に向けて移動させる。乾燥ガスＧの衝突点は、液膜Ｆの開口Ｏに設定され、その開口縁を内側から押さえるべく、開口縁に追従する。
最後に、図４のＳ６では、保持部２が基板Ｗの保持を解除した後、不図示の搬送装置が基板Ｗを保持部２から受け取り、受け取った基板Ｗを基板処理装置１から搬出する。
次に、図５及び図６を参照して、乾燥液ノズル５Ｃについて説明する。なお、乾燥ガスノズル５Ｄも、乾燥液ノズル５Ｃと同様に構成されてもよい。更に、薬液ノズル５Ａ及びリンス液ノズル５Ｂも、乾燥液ノズル５Ｃと同様に構成されてもよい。以下、代表的に乾燥液ノズル５Ｃの構成について説明する。
図６に示すように、乾燥液ノズル５Ｃは、乾燥液Ｌを吐出する第１ノズル部５１と、第１ノズル部５１とは異なる方向に乾燥液Ｌを吐出する第２ノズル部５２とを有する。第１ノズル部５１の射線Ａ１と、第２ノズル部５２の射線Ａ２とは、交差点Ｂで交差する。射線Ａ１、Ａ２とは、乾燥液Ｌの流路の延長線である。第１ノズル部５１から吐出された乾燥液Ｌの液流と、第２ノズル部５２から吐出された乾燥液Ｌの液流とは、交差点Ｂで合流し、新たな１本の液流を生成する。
図５に示すように、供給部６は、第１ノズル部５１に乾燥液Ｌを供給する第１供給ラインの途中に、第１開閉弁６１と、第１流量制御器６２とを有する。第１開閉弁６１が乾燥液Ｌの流路を開放すると、第１ノズル部５１が乾燥液Ｌを吐出する。その吐出量は、第１流量制御器６２によって制御される。一方、第１開閉弁６１が乾燥液Ｌの流路を閉塞すると、第１ノズル部５１が乾燥液Ｌの吐出を停止する。なお、第１流量制御器６２は、第１開閉弁６１の機能を兼ねることも可能である。
また、供給部６は、第２ノズル部５２に乾燥液Ｌを供給する第２供給ラインの途中に、第２開閉弁６３と、第２流量制御器６４とを有する。第２開閉弁６３が乾燥液Ｌの流路を開放すると、第２ノズル部５２が乾燥液Ｌを吐出する。その吐出量は、第２流量制御器６４によって制御される。一方、第２開閉弁６３が乾燥液Ｌの流路を閉塞すると、第２ノズル部５２が乾燥液Ｌの吐出を停止する。なお、第２流量制御器６４は、第２開閉弁６３の機能を兼ねることも可能である。
第２流量制御器６４は、第２ノズル部５２の吐出量を第１ノズル部５１の吐出量とは独立して制御する。第１ノズル部５１の吐出量及び第２ノズル部５２の吐出量を独立に制御できるので、図６に示すように基板Ｗの上面における乾燥液Ｌの衝突角θを適宜変更できる。衝突角θは、乾燥液Ｌの液跳ねを抑制するように設定される。液跳ねによるパーティクルの発生を抑制できる。
本実施形態によれば、上記の通り、第１ノズル部５１の吐出量及び第２ノズル部５２の吐出量を独立に制御し、基板Ｗの上面における乾燥液Ｌの衝突角θを制御する。それゆえ、特許文献２のように多関節アームの関節角度を変更する場合に比べ、摩擦によるパーティクルの発生を抑制できる。
第２ノズル部５２の数は、本実施形態では複数であるが、１つであってもよい。第２ノズル部５２が複数設けられる場合、第２供給ラインも複数設けられ、複数の第２供給ラインのそれぞれの途中に第２流量制御器６４が設けられる。複数の第２ノズル部５２の吐出量を独立に制御できる。
図６に示すように、複数の第２ノズル部５２の射線Ａ２は、同一の交差点Ｂで、第１ノズル部５１の射線Ａ１と交差する。第２ノズル部５２毎に交差点Ｂが存在する場合とは異なり、第２ノズル部５２の吐出量に関係なく、常に第２ノズル部５２の液流を第１ノズル部５１の液流に合流できる。
第２ノズル部５２は、第１ノズル部５１の射線Ａ１の周りに等間隔で４つ以上（図５では４つ）配置される。４つの第２ノズル部５２は、９０°間隔で配置される。第２ノズル部５２の数が４つ以上であれば、乾燥液Ｌの衝突点を、第１ノズル部５１の射線Ａ１に直交する４方に移動できる。なお、第２ノズル部５２の数は、４つには限定されず、例えば８つであってもよい。
乾燥液ノズル５Ｃは、第１ノズル部５１の射線Ａ１を中心に、第２ノズル部５２を回転させる回転部５５を更に含んでもよい。第２ノズル部５２の射線Ａ２の水平成分を、交差点Ｂを中心に回転でき、その水平成分の向きを調整できる。
回転部５５は、複数の第２ノズル部５２を同一方向に同一速度で回転させる。複数の第２ノズル部５２を等間隔に維持できる。なお、回転部５５は、複数の第２ノズル部５２を個別に回転させてもよい。
回転部５５による第２ノズル部５２の回転は、例えば図３に示す旋回アーム７１で乾燥液ノズル５Ｃを旋回させる場合に実施される。乾燥液ノズル５Ｃの旋回半径が小さければ、乾燥液ノズル５Ｃの軌跡が円弧になるので、射線Ａ２の水平成分が基板Ｗの径方向又は周方向に維持されるように、回転部５５が第２ノズル部５２を回転させる。
なお、乾燥液ノズル５Ｃの旋回半径が大きく、乾燥液ノズル５Ｃの軌跡が直線とみなせる場合、回転部５５は第２ノズル部５２を回転させなくてもよい。この場合、回転部５５が第２ノズル部５２を回転させなくても、射線Ａ２の水平成分を基板Ｗの径方向又は周方向に維持できるからである。
図５に示すように、第１ノズル部５１は、円筒状であり、その周方向に等間隔で４つの第２ノズル部５２が設けられる。４つの第２ノズル部５２は、それぞれ、円筒状である。第１ノズル部５１と第２ノズル部５２の両方が円筒状であれば、第１ノズル部５１の射線Ａ１を中心に、第２ノズル部５２を回転させやすい。
なお、第１ノズル部５１及び第２ノズル部５２の両方の形状は、円筒状には限定されない。例えば、第１ノズル部５１は、四角筒状であってもよく、その４つの側面のそれぞれに第２ノズル部５２が固定されてもよい。４つの第２ノズル部５２も、それぞれ、四角筒状であってもよい。
また、第１ノズル部５１と第２ノズル部５２は、本実施形態では別々に作製され、組み立てられるが、一体に作製されてもよい。例えば、１本の円柱に複数本の穴加工を施し、第１ノズル部５１と第２ノズル部５２を一体に作製してもよい。
図６に示すように、第１ノズル部５１は、真下の交差点Ｂに向けて乾燥液Ｌを吐出する吐出口５３を含む。一方、第２ノズル部５２は、斜め下の交差点Ｂに向けて乾燥液Ｌを吐出する吐出口５４を含む。従来、乾燥液Ｌを真下に向けて吐出することが多かったので、既に得られた大量のデータを活用し、第１ノズル部５１の吐出量を決定できる。
第１ノズル部５１の吐出量は、基板Ｗの材質、凹凸パターン、液膜Ｆの開口縁の位置などに応じて設定される。乾燥液Ｌは、基本的には真下に向けて吐出され、乾燥液Ｌの液跳ねを抑制すべく、適宜斜め下方向に修正される。第２ノズル部５２の吐出量も、基板Ｗの材質、凹凸パターン、液膜Ｆの開口縁の位置などに応じて設定される。
第１ノズル部５１の吐出口５３の面積は、第２ノズル部５２の吐出口５４の面積以上であってもよい。第１ノズル部５１の吐出量は、基本的には第２ノズル部５２の吐出量よりも多い。２本の液流のうち、流量が大きい方が太さが太いので、２本の液流を交差点Ｂで滑らかに合流でき、交差点Ｂでの液跳ねを抑制できる。なお、吐出口５３、５４の形状は、本実施形態では円形であるが、四角形、三角形、又は星形などであってもよい。
基板Ｗの上面における乾燥液Ｌの衝突角θは、主に、第１ノズル部５１の乾燥液Ｌの吐出量及び吐出方向と、第２ノズル部５２の乾燥液Ｌの吐出量及び吐出方向とで決まる。衝突角θは、図７に示す交差点Ｂと直下点Ｃと衝突点Ｄと中心点Ｅの位置関係で表される。交差点Ｂは、上記の通り、第１ノズル部５１の射線Ａ１と、第２ノズル部５２の射線Ａ２との交差点である。直下点Ｃは、基板Ｗの上面における交差点Ｂの直下の点であり、平面視にて交差点Ｂに一致する点である。衝突点Ｄは、基板Ｗの上面に乾燥液Ｌの液流が衝突する点である。中心点Ｅは、基板Ｗの上面の中心点であり、基板Ｗの回転中心点である。衝突角θは、例えば、第１衝突角θ１と、第２衝突角θ２と、第３衝突角θ３とを含む。
第１衝突角θ１は、衝突点Ｄと中心点Ｅを結ぶ直線方向（例えば図８に示す矢印ＩＸ方向）から見て、図９に示すように交差点Ｂと衝突点Ｄとを結ぶ直線Ｌ１と、基板Ｗの上面とのなす角である。衝突点Ｄが直下点Ｃよりも基板Ｗの回転方向前方（矢印Ｒ方向）にずれるほど、第１衝突角θ１が小さくなる。また、衝突点Ｄが直下点Ｃよりも基板Ｗの回転方向後方（矢印Ｒ方向とは反対方向）にずれるほど、第１衝突角θ１が大きくなる。衝突点Ｄが直下点Ｃに位置する場合、第１衝突角θ１は９０°である。第１衝突角θ１は、０°よりも大きく１８０°よりも小さい。
第２衝突角θ２は、図８に示すように直下点Ｃと衝突点Ｄとを結ぶ直線Ｌ２と、中心点Ｅを中心とする円の衝突点Ｄでの接線Ｌ３とのなす角である。衝突点Ｄが直下点Ｃよりも基板Ｗの径方向外方にずれるほど、第２衝突角θ２が大きくなる。また、衝突点Ｄが直下点Ｃよりも基板Ｗの径方向内方にずれるほど、第２衝突角θ２が小さくなる。接線Ｌ３が直下点Ｃを通る場合、第２衝突角θ２は０°である。第２衝突角θ２は、－９０°よりも大きく９０°よりも小さい。
第３衝突角θ３は、接線Ｌ３の方向（例えば図８に示す矢印ＸＩ方向）から見て、図１１に示すように交差点Ｂと衝突点Ｄとを結ぶ直線Ｌ４と、基板Ｗの上面とのなす角である。衝突点Ｄが直下点Ｃよりも基板Ｗの径方向外方（矢印ｒ方向）にずれるほど、第３衝突角θ３が小さくなる。また、衝突点Ｄが直下点Ｃよりも基板Ｗの径方向内方（矢印ｒ方向とは反対方向）にずれるほど、第３衝突角θ３が大きくなる。衝突点Ｄが直下点Ｃに位置する場合、第３衝突角θ３は９０°である。第３衝突角θ３は、０°よりも大きく１８０°よりも小さい。
衝突角θは、上記の取り、第１ノズル部５１の乾燥液Ｌの吐出量及び吐出方向と、第２ノズル部５２の乾燥液Ｌの吐出量及び吐出方向とで決まる。但し、基板Ｗの上方に形成される気流が乱れると、衝突角θが変動し得る。
そこで、図１に示すように、基板処理装置１は検出部１１を有してもよい。検出部１１は、基板Ｗの上面における乾燥液Ｌの衝突角θを検出する。検出部１１は、例えば赤外線センサ又はカメラであって、赤外線又は可視光線などを受光し、乾燥液Ｌの衝突角θを検出する。検出対象の衝突角θは、第１衝突角θ１、第２衝突角θ２及び第３衝突角θ３の少なくとも１つである。検出部１１は、検出した衝突角θを示す信号を、制御部９に送信する。
制御部９は、検出部１１の検出値と設定値の偏差が小さくなるように、第１流量制御器６２及び第２流量制御器６４を制御する。気流の乱れなどの外乱による衝突角θの変動を抑制できる。
なお、制御部９は、予め設定された設定値に従って、第１ノズル部５１の乾燥液Ｌの吐出量及び第２ノズル部５２の乾燥液Ｌの吐出量を制御してもよい。外乱が無ければ、乾燥液Ｌの衝突角θは、第１ノズル部５１の乾燥液Ｌの吐出量及び吐出方向と、第２ノズル部５２の乾燥液Ｌの吐出量及び吐出方向とで決まるからである。
ところで、図４のＳ５では、上記の通り、図２に示すように、移動部７が乾燥液ノズル５Ｃを基板Ｗの径方向内側から径方向外側に向けて移動させ、液膜Ｆの中心に開口Ｏを形成し、続いて、その開口縁を基板Ｗの中心から周縁に向けて広げ、基板Ｗを乾燥させる。
乾燥液ノズル５Ｃの移動開始時には、乾燥液ノズル５Ｃが中心点Ｅの真上に位置する。この時、衝突点Ｄは中心点Ｅに一致し、第１衝突角θ１及び第３衝突角θ３は９０°であり、第２衝突角θ２は０°である。乾燥液Ｌは、中心点Ｅの真上から中心点Ｅに供給され、遠心力によって中心点Ｅから放射状に均等に流れる。その結果、厚みの均一な液膜Ｆを形成できる。
乾燥液ノズル５Ｃの移動開始後、衝突点Ｄが中心点Ｅから離れ、乾燥液Ｌの液膜Ｆの中心に開口Ｏが形成される。その開口縁の外側に、衝突点Ｄは形成される。
基板Ｗの回転速度が一定である場合、衝突点Ｄが中心点Ｅから離れるほど、基板Ｗの衝突点Ｄでの接線速度が速くなる。乾燥液Ｌは基板Ｗに引き摺られ、基板Ｗと共に回転するので、乾燥液Ｌの衝突点Ｄでの接線速度も速くなる。
仮に、衝突点Ｄが中心点Ｅから離れても、第１衝突角θ１が９０°のままであると、図１０に示すように、衝突点Ｄよりも回転方向後方（矢印Ｒ方向とは反対方向）に、過剰な厚みの液膜Ｆが形成され、液跳ねが生じる。第１衝突角θ１が９０°のままであると、乾燥液Ｌは衝突点Ｄから回転方向の前後両方向に均等に広がろうとする。但し、衝突点Ｄよりも回転方向後方では、回転する基板Ｗに乾燥液Ｌが引き摺られ、衝突点Ｄに押し戻される。その結果、衝突点Ｄよりも回転方向後方にて、液膜Ｆの厚みが厚くなり、液跳ねが生じやすくなる。その傾向は、衝突点Ｄが中心点Ｅから離れるほど顕著である。衝突点Ｄが中心点Ｅから離れるほど、衝突点Ｄでの接線速度が速くなるからである。
そこで、制御部９は、乾燥液ノズル５Ｃを基板Ｗの径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、図９に示すように、第１衝突角θ１を連続的又は段階的に小さく制御する。衝突点Ｄから回転方向後方に向う液量を低減でき、衝突点Ｄよりも回転方向後方に、過剰な厚みの液膜Ｆが形成されるのを抑制できる。従って、液跳ねを抑制でき、パーティクルを抑制できる。
また、基板Ｗの回転速度が一定である場合、衝突点Ｄが中心点Ｅから離れるほど、衝突点Ｄにて乾燥液Ｌに作用する遠心力が大きくなる。遠心力が大きくなるので、乾燥液Ｌが径方向外方（図１２において矢印ｒ方向）に強く押される。
仮に、衝突点Ｄが中心点Ｅから離れても、第３衝突角θ３が９０°のままであると、図１２に示すように、衝突点Ｄよりも径方向内方（矢印ｒ方向とは反対方向）に、過剰な厚みの液膜Ｆが形成され、液跳ねが生じる。第３衝突角θ３が９０°のままであると、乾燥液Ｌは衝突点Ｄから径方向の内外両方向に均等に広がろうとする。但し、衝突点Ｄよりも径方向内方では、遠心力によって乾燥液Ｌが衝突点Ｄに押し戻される。その結果、衝突点Ｄよりも径方向内方にて、液膜Ｆの厚みが厚くなり、液跳ねが生じやすくなる。その傾向は、衝突点Ｄが中心点Ｅから離れるほど顕著である。衝突点Ｄが中心点Ｅから離れるほど、衝突点Ｄでの遠心力が大きくなるからである。
そこで、制御部９は、乾燥液ノズル５Ｃを基板Ｗの径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、図１１に示すように、第３衝突角θ３を連続的又は段階的に小さく制御する。衝突点Ｄから径方向内方に向う液量を低減でき、衝突点Ｄよりも径方向内方に、過剰な厚みの液膜Ｆが形成されるのを抑制できる。従って、液跳ねを抑制でき、パーティクルを抑制できる。また、液膜Ｆの開口縁が内側に崩れるのを抑制できる。
また、制御部９は、乾燥液ノズル５Ｃを基板Ｗの径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、図８に示すように、第２衝突角θ２を連続的又は段階的に大きく制御する。衝突点Ｄから径方向内方に向う液量を低減でき、衝突点Ｄよりも径方向内方に、過剰な厚みの液膜Ｆが形成されるのを抑制できる。従って、液跳ねを抑制でき、パーティクルを抑制できる。また、液膜Ｆの開口縁が内側に崩れるのを抑制できる。
また、図４のＳ５では、上記の通り、図２に示すように、移動部７は、液膜Ｆの開口縁の拡大に伴って、乾燥ガスＧの衝突点を、基板Ｗの中心から周縁に向けて移動させる。乾燥ガスＧの吐出は、液膜Ｆに開口Ｏが形成された後に開始される。乾燥ガスＧの衝突点は、液膜Ｆの開口Ｏに設定され、その開口縁を内側から押さえるべく、開口縁に追従する。
制御部９は、乾燥液ノズル５Ｃを基板Ｗの径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、乾燥ガスＧの衝突角θを、乾燥液Ｌの衝突角θと同様に制御してもよい。つまり、制御部９は、乾燥ガスＧの第１衝突角θ１を連続的又は段階的に小さく制御してもよい。また、制御部９は、乾燥ガスＧの第２衝突角θ２を連続的又は段階的に大きく制御してもよい。更に、制御部９は、乾燥ガスＧの第３衝突角θ３を連続的又は段階的に小さく制御してもよい。なお、乾燥液Ｌの第３衝突角θ３は９０°から徐々に小さく制御されるのに対し、乾燥ガスＧの第３衝突角θ３は９０°よりも小さい角度から徐々に小さく制御されてもよい。最初から、液膜Ｆの開口縁を内側から効率的に押さえるためである。
なお、制御部９は、乾燥液ノズル５Ｃを基板Ｗの径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、乾燥液Ｌの第３衝突角θ３を連続的又は段階的に小さく制御するが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば液膜Ｆの開口Ｏに乾燥液Ｌが取り残された場合、制御部９は乾燥液Ｌの第３衝突角θ３を一時的に大きく制御し、液膜Ｆの開口縁を一時的に狭めてもよい。液膜Ｆの開口縁が一時的に狭まるので、制御部９は乾燥ガスＧの第３衝突角θ３をも一時的に大きく制御してもよい。その後、制御部９は、乾燥ガスノズル５Ｄを径方向内から径方向外側に移動しながら、乾燥液の第３衝突角θ３及び乾燥ガスＧの第３衝突角θ３を連続的又は段階的に小さく制御する。
なお、本実施形態の制御部９は、ノズル５を基板Ｗの径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、流体の衝突角θを変更するが、本開示の技術はこれに限定されない。制御部９は、ノズル５を基板Ｗの径方向外側から径方向内側に移動させる過程で、流体の衝突角θを変更してもよい。また、衝突角θの制御対象である流体は、乾燥液Ｌ及び乾燥ガスＧには限定されず、薬液又はリンス液であってもよい。
以上、本開示に係る基板処理装置及び基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
例えば、第１ノズル部５１の吐出方向は、真下には限定されず、斜め下でもよい。例えば図６に示す２本の第２ノズル部５２のうちの１本を、第１ノズル部５１として用いてもよい。この場合、第１ノズル部５１と第２ノズル部５２が同一の吐出量で乾燥液Ｌを吐出すれば、交差点Ｂから真下に向う液流を形成できる。
１ 基板処理装置
２ 保持部
３ 基板回転部
５ ノズル
５１ 第１ノズル部
５２ 第２ノズル部
６ 供給部
６２ 第１流量制御器
６４ 第２流量制御器

Claims (12)

  1. 基板を水平に保持する保持部と、
    前記保持部と共に前記基板を鉛直な回転軸の周りに回転させる基板回転部と、
    前記保持部で保持された前記基板の上面に流体を供給するノズルと、
    前記ノズルに前記流体を供給する供給部と、
    前記ノズルを前記基板の径方向に移動させる移動部と、
    を備え、
    前記ノズルは、前記流体を吐出する第１ノズル部と、前記第１ノズル部とは異なる方向に前記流体を吐出する第２ノズル部とを有し、
    前記第１ノズル部の射線と、前記第２ノズル部の射線とは、交差点で交差しており、
    前記供給部は、前記第１ノズル部の吐出量を制御する第１流量制御器と、前記第２ノズル部の吐出量を前記第１ノズル部の吐出量とは独立して制御する第２流量制御器とを有し、
    前記ノズルは、前記第１ノズル部の射線を中心に、前記第２ノズル部を回転させる回転部を更に含む、基板処理装置。
  2. 前記第２ノズル部は、前記第１ノズル部の射線の周りに等間隔で４つ以上配置される、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記第１ノズル部は、真下の前記交差点に向けて前記流体を吐出する吐出口を含み、
    前記第２ノズル部は、斜め下の前記交差点に向けて前記流体を吐出する吐出口を含む、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 前記第１ノズル部の吐出口の面積は、前記第２ノズル部の吐出口の面積以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  5. 前記流体は、前記基板の上面全体を覆った後で前記基板の中心から周縁に向けて前記基板を徐々に露出させる乾燥液、又は前記乾燥液の開口縁を押さえる乾燥ガスである、請求項１～４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 前記基板の上面における前記流体の衝突角を検出する検出部と、
    前記検出部の検出値と設定値の偏差が小さくなるように前記第１流量制御器及び前記第２流量制御器を制御する制御部と、
    を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  7. 基板を水平に保持すると共に前記基板を鉛直な回転軸の周りに回転した状態で、前記基板の上面に流体を供給するノズルを、前記基板の径方向に移動させることを有し、
    前記ノズルは、前記流体を吐出する第１ノズル部と、前記第１ノズル部とは異なる方向に前記流体を吐出する第２ノズル部とを有し、
    前記第１ノズル部の射線と、前記第２ノズル部の射線とは、交差点で交差しており、
    前記基板の径方向に前記ノズルを移動させる途中で、前記第１ノズル部の吐出量、及び前記第２ノズル部の吐出量の少なくとも１つを変更することと、前記第１ノズル部の射線を中心に前記第２ノズル部を回転させることと、を有する、基板処理方法。
  8. 前記第１ノズル部は、真下の前記交差点に向けて前記流体を吐出し、
    前記第２ノズル部は、斜め下の前記交差点に向けて前記流体を吐出する、請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 前記ノズルを前記基板の径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、第１衝突角を連続的又は段階的に小さくすることを含み、
    前記第１衝突角は、前記基板の上面における前記流体の衝突点と前記基板の上面の中心点とを結ぶ直線方向から見て、前記交差点と前記衝突点とを結ぶ直線と前記基板の上面とのなす角であり、
    前記基板の上面における前記交差点の真下の直下点よりも、前記衝突点が前記基板の回転方向前方にずれるほど、前記第１衝突角が小さくなる、請求項７又は８に記載の基板処理方法。
  10. 前記ノズルを前記基板の径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、第２衝突角を連続的又は段階的に大きくすることを含み、
    前記第２衝突角は、前記基板の上面における前記交差点の真下の直下点と前記基板の上面における前記流体の衝突点とを結ぶ直線と、前記基板の上面の中心点を中心とする円の前記衝突点での接線とのなす角であり、
    前記衝突点が前記直下点よりも前記基板の径方向外方にずれるほど、前記第２衝突角が大きくなる、請求項７～９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  11. 前記ノズルを前記基板の径方向内側から径方向外側に移動させる過程で、第３衝突角を連続的又は段階的に小さくすることを含み、
    前記第３衝突角は、前記基板の上面の中心点を中心とする円の、前記基板の上面における前記流体の衝突点での接線方向から見て、前記交差点と前記衝突点とを結ぶ直線と前記基板の上面とのなす角であり、
    前記基板の上面における前記交差点の真下の直下点よりも、前記衝突点が前記基板の径方向外方にずれるほど、前記第３衝突角が小さくなる、請求項７～１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  12. 前記流体は、前記基板の上面全体を覆った後で前記基板の中心から周縁に向けて前記基板を徐々に露出させる乾燥液、又は前記乾燥液の開口縁を押さえる乾燥ガスである、請求項７～１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
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