WO2021172064A1 - 基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents

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main surface
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gas
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一樹 小佐井
和義 篠原
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
  • the liquid treatment apparatus described in Patent Document 1 includes a nozzle member.
  • the nozzle member is provided below the substrate in a non-rotating state.
  • the nozzle member has a processing liquid discharge nozzle for discharging the processing liquid and a gas discharge nozzle for discharging the dry gas on the upper surface thereof.
  • the treatment liquid discharge nozzle supplies the chemical solution and the rinse solution to the lower surface of the substrate in this order.
  • the gas discharge nozzle discharges the dry gas to form a mist of the rinse liquid.
  • One aspect of the present disclosure is to suppress the generation of particles on the second main surface opposite to the first main surface when supplying the treatment liquid to be reused to the first main surface of the substrate.
  • a technique for suppressing fluctuations in the concentration of a treatment liquid is provided.
  • the substrate processing apparatus includes a holding unit, a liquid supply unit, a recovery unit, a circulation path, a gas supply unit, and a control unit.
  • the holding portion holds the substrate.
  • the liquid supply unit supplies the treatment liquid to the first main surface of the substrate held by the holding unit.
  • the recovery unit collects the used treatment liquid used for processing the substrate.
  • the circulation path returns the treatment liquid collected by the collection unit to the liquid supply unit.
  • the gas supply unit supplies gas to the second main surface of the substrate held by the holding unit in the direction opposite to the first main surface.
  • the control unit controls the liquid supply unit and the gas supply unit. When the processing liquid to be returned to the liquid supply unit by the circulation path is supplied to the first main surface, the control unit supplies the gas to the second main surface.
  • the treatment liquid to be reused when supplied to the first main surface of the substrate, the generation of particles on the second main surface opposite to the first main surface can be suppressed. Moreover, fluctuations in the concentration of the treatment liquid can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a table showing a substrate processing method according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of S101 of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of S102 and S104 of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of S103 of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of S105 of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of S106 of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the flow rate of the N 2 gas supplied to the second main surface and the number of particles on the second main surface.
  • FIG. 9 is a diagram showing a substrate processing apparatus according to a modified example.
  • FIG. 9 is a diagram showing a substrate processing apparatus according to a modified example.
  • FIG. 9 is a diagram showing a substrate processing apparatus according to a modified example.
  • FIG. 9 is a diagram showing a substrate processing apparatus according
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the temperature distribution of the liquid film formed on the first main surface of the substrate.
  • FIG. 11 is a diagram showing a first example of a nozzle of the gas supply unit.
  • FIG. 12 is a diagram showing a second example of a nozzle of the gas supply unit.
  • FIG. 13 is a diagram showing a third example of a nozzle of the gas supply unit.
  • FIG. 14 is a diagram showing a fourth example of a nozzle of the gas supply unit.
  • FIG. 15 is a diagram showing a fifth example of a nozzle of the gas supply unit.
  • FIG. 16 is a diagram showing a sixth example of a nozzle of the gas supply unit.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII of FIG.
  • the substrate processing method includes, for example, forming a liquid film of a chemical solution on the first main surface (for example, the upper surface) of the substrate, replacing the liquid film of the chemical solution with a liquid film of a rinse liquid, and replacing the liquid film of the rinse liquid with a dry liquid. Includes replacement with the liquid film of the above and exposing the first main surface from the liquid film of the dry liquid. These treatments are carried out in the same processing container.
  • the chemical solution, rinse solution, and dry solution are also collectively referred to as a treatment solution.
  • the chemical solution is supplied to the center of the first main surface of the rotating substrate and spreads over the entire radial direction of the first main surface by centrifugal force to form a liquid film.
  • the chemical solution for example, BHF (buffered hydrofluoric acid) or the like is used.
  • a plurality of types of chemicals may be supplied in order, and in that case, a liquid film of the rinse solution is formed between the formation of the liquid film of the first chemical solution and the formation of the liquid film of the second chemical solution. ..
  • the rinse liquid is supplied to the center of the first main surface of the rotating substrate and spreads over the entire radial direction of the first main surface by centrifugal force to replace the chemical liquid contained in the liquid film with the rinse liquid.
  • the rinse solution washes away the chemical solution remaining on the first main surface.
  • pure water such as DIW (deionized water) is used.
  • the drying liquid is supplied to the center of the first main surface of the rotating substrate and spreads over the entire radial direction of the first main surface by centrifugal force to replace the rinsing liquid contained in the liquid film with the drying liquid.
  • a liquid having a lower surface tension than the rinsing liquid is used. It is possible to suppress the collapse of the uneven pattern due to surface tension.
  • the dry liquid is, for example, IPA (isopropyl alcohol) or the like.
  • the first main surface of the substrate is exposed from the liquid film of the dry liquid.
  • the drying liquid is shaken off from the first main surface by the rotation of the substrate.
  • the supply position of the drying liquid may be moved from the center of the first main surface toward the peripheral edge.
  • a drying gas such as nitrogen gas may be supplied toward the opening edge in order to hold down the opening edge of the liquid film of the drying liquid.
  • the supply position of the drying gas moves following the supply position of the drying liquid.
  • the liquid film of the chemical solution vaporizes and vapor of the chemical solution is generated.
  • the vapor of the chemical solution wraps around from the first main surface of the substrate to the second main surface (for example, the lower surface) opposite to the first main surface, particles are generated on the second main surface. Particles are mainly generated at the peripheral edge of the second main surface.
  • the peripheral edge portion is, for example, a portion within 50 mm from the peripheral edge.
  • the rinse solution In order to suppress the generation of particles, it is effective to supply the rinse solution to the second main surface of the substrate when supplying the chemical solution to the first main surface of the substrate.
  • the chemical solution and the rinse solution are supplied to the substrate at the same time, the treated chemical solution mixes with the rinse solution and the concentration of the chemical solution changes.
  • the concentration of the chemical solution changes, the performance of the chemical solution, for example, the etching rate changes. As a result, it becomes difficult to reuse the chemical solution.
  • the gas when the chemical solution or the like to be reused is supplied to the first main surface of the substrate, the gas is supplied to the second main surface of the substrate.
  • the supplied gas spreads along the second main surface of the substrate and suppresses the vapor of the chemical solution from wrapping around to the second main surface. Therefore, it is possible to suppress the generation of particles on the second main surface.
  • the chemical solution and the gas are supplied to the substrate at the same time, the fluctuation of the concentration of the chemical solution can be suppressed as compared with the case where the chemical solution and the rinse solution are supplied to the substrate at the same time. This is because the chemical solution and the gas are hardly mixed.
  • Examples of the chemical solution to be reused include BHF.
  • BHF is used for etching an oxide film or the like. Since BHF is expensive, it can be reused to reduce the cost. In addition to cost reduction, it is also possible to reduce waste liquid.
  • the chemical solution to be reused is not limited to BHF, and may be DHF (dilute hydrofluoric acid), DSP (Diluted Sulfric Peroxide), or the like.
  • the substrate processing apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are perpendicular to each other.
  • the X-axis direction and the Y-axis direction are the horizontal direction, and the Z-axis direction is the vertical direction.
  • the substrate processing device 1 processes the substrate W.
  • the substrate W includes, for example, a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, or the like.
  • the substrate W may be a glass substrate.
  • the substrate processing device 1 includes, for example, a holding unit 2, a rotating mechanism 3, a first liquid supply unit 4, a recovery unit 5, a circulation path 6, a gas supply unit 7, a second liquid supply unit 8, and the like.
  • a control unit 9 is provided.
  • the holding unit 2 holds the substrate W.
  • the substrate W has a first main surface Wa and a second main surface Wb opposite to the first main surface Wa.
  • the holding unit 2 holds the substrate W horizontally, for example, with the first main surface Wa of the substrate W facing upward.
  • the holding portion 2 has a base plate 21 that forms a space between the second main surface Wb of the substrate W and an opening / closing claw 22 that grips the peripheral edge of the substrate W.
  • the base plate 21 has a disk shape and is arranged horizontally.
  • a hole is formed in the central portion of the base plate 21, and the fluid supply shaft 11 is arranged in the hole.
  • a plurality of opening / closing claws 22 are arranged at intervals along the peripheral edge of the base plate 21.
  • the rotation mechanism 3 rotates the holding portion 2.
  • the rotation mechanism 3 transmits, for example, a rotation shaft 31 extending downward from the center of the base plate 21 of the holding portion 2, a rotation motor 32 for rotating the rotation shaft 31, and a rotation driving force of the rotation motor 32 to the rotation shaft 31.
  • the rotating shaft 31 has a tubular shape, and the fluid supply shaft 11 is arranged inside the rotating shaft 31. The fluid supply shaft 11 does not rotate together with the rotating shaft 31.
  • the first liquid supply unit 4 supplies the first treatment liquid to the first main surface Wa of the substrate W held by the holding unit 2.
  • the first liquid supply unit 4 supplies, for example, a nozzle 41 for discharging the first treatment liquid, a moving mechanism 42 for moving the nozzle 41 in the radial direction of the substrate W, and a supply for supplying the first treatment liquid to the nozzle 41. It has a line 43 and.
  • the nozzle 41 is provided above the holding portion 2 and has a discharge port for discharging the first treatment liquid downward.
  • the moving mechanism 42 has, for example, a swivel arm 42a for holding the nozzle 41 and a swivel mechanism 42b for swiveling the swivel arm 42a.
  • the swivel mechanism 42b may also serve as a mechanism for raising and lowering the swivel arm 42a.
  • the swivel arm 42a is arranged horizontally, holds the nozzle 41 at one end in the longitudinal direction, and is swiveled around a swivel shaft extending downward from the other end in the longitudinal direction.
  • the moving mechanism 42 may have a guide rail and a linear motion mechanism instead of the swivel arm 42a and the swivel mechanism 42b.
  • the guide rails are arranged horizontally, and a linear motion mechanism moves the nozzle 41 along the guide rails.
  • an on-off valve 45 for opening and closing the flow path of the first treatment liquid, a flow rate controller 46 for controlling the flow rate of the first treatment liquid, and the like are provided in the middle of the supply line 43.
  • the on-off valve 45 and the flow rate controller 46 are provided for each type of the first treatment liquid.
  • the first treatment liquid is supplied to the first main surface Wa of the substrate W.
  • the first treatment solution for example, a first chemical solution, a second chemical solution, a rinse solution, and a dry solution are used.
  • the first chemical solution is BHF
  • the second chemical solution is SC1 (mixture of hydrogen peroxide and ammonium hydroxide).
  • the type of the first treatment liquid is not particularly limited. Further, although the plurality of types of first treatment liquids are discharged from one nozzle 41 in FIG. 1, they may be discharged from different nozzles 41. When the number of nozzles 41 is plural, a plurality of moving mechanisms 42 may be provided so that the plurality of nozzles 41 can be individually moved.
  • the recovery unit 5 collects the used first treatment liquid used for processing the substrate W.
  • the recovery unit 5 also collects the second treatment liquid described later.
  • the collecting portion 5 is, for example, a cup, and includes a cylindrical portion 51, a bottom lid portion 52, and an inclined portion 53.
  • the cylindrical portion 51 has an inner diameter larger than the diameter of the substrate W and is arranged vertically.
  • the bottom lid portion 52 closes the opening at the lower end of the cylindrical portion 51.
  • the inclined portion 53 is formed over the entire circumference of the upper end of the cylindrical portion 51, and inclines upward toward the inside in the radial direction of the cylindrical portion 51.
  • the bottom lid portion 52 is provided with a drainage pipe 54 for discharging the first treatment liquid and the like accumulated inside the cup, and an exhaust pipe 55 for discharging the gas accumulated inside the cup.
  • the circulation path 6 returns the first treatment liquid collected by the collection unit 5 to the first liquid supply unit 4.
  • the first liquid supply unit 4 supplies the first treatment liquid returned to the first liquid supply unit 4 by the circulation path 6 to the first main surface Wa of another substrate W and reuses it for the treatment of the substrate W. do.
  • the first treatment liquid to be reused is, for example, a first chemical liquid.
  • After the second chemical solution, the rinse solution, and the dry solution are collected by the recovery unit 5, they are discarded without being returned to the first solution supply unit 4 and are not reused.
  • the circulation path 6 has a buffer tank 61 and the like in the middle thereof.
  • the buffer tank 61 stores, for example, a used first chemical solution.
  • the gas supply unit 7 supplies gas to the second main surface Wb of the substrate W held by the holding unit 2.
  • gas an inert gas such as N 2 gas is used.
  • Gas supply unit 7 includes, for example, a nozzle 71 for ejecting N 2 gas, and a supply line 72 for supplying N 2 gas to the nozzle 71.
  • the nozzle 71 is provided at the upper end of the fluid supply shaft 11, for example, and has a discharge port for discharging N 2 gas upward. This discharge port may discharge N 2 gas diagonally upward toward the center of the second main surface Wb of the substrate W.
  • on-off valve 75 for opening and closing a flow path of the N 2 gas, and the like flow controller 76 for controlling the flow rate of N 2 gas is provided.
  • a plurality of on-off valves 75 and a flow rate controller 76 may be provided for switching the flow rate of the N 2 gas.
  • a set of on-off valve 75 and a flow rate controller 76 supply N2 gas having a flow rate Q1 to the nozzle 71.
  • the other set of on-off valve 75 and the flow rate controller 76 supply the N 2 gas of the flow rate Q2 (Q2 ⁇ Q1) to the nozzle 71.
  • a temperature control mechanism 77 for adjusting the temperature of the N 2 gas is provided in the middle of the supply line 72.
  • the temperature control mechanism 77 includes a heating mechanism for heating the N 2 gas.
  • the temperature control mechanism 77 can suppress a temperature drop of the substrate W due to the supply of N 2 gas.
  • the second liquid supply unit 8 supplies the second treatment liquid to the second main surface Wb of the substrate W held by the holding unit 2.
  • the second liquid supply unit 8 has, for example, nozzles 81A and 81B for discharging the second treatment liquid, and supply lines 82A and 82B for supplying the second treatment liquid to the nozzles 81A and 81B.
  • the nozzles 81A and 81B are provided at the upper end of the fluid supply shaft 11, for example, and have a discharge port for discharging the second treatment liquid upward.
  • the nozzles 81A and 81B are arranged near the center of the second main surface Wb so that a liquid film can be formed on the entire second main surface Wb of the rotating substrate W.
  • an on-off valve 85 that opens and closes the flow path of the second treatment liquid
  • a flow rate controller 86 that controls the flow rate of the second treatment liquid, and the like are provided.
  • the on-off valve 85 and the flow rate controller 86 are provided for each type of the second treatment liquid.
  • the second treatment liquid is supplied to the second main surface Wb of the substrate W.
  • the nozzle 81A discharges a second chemical solution or a rinse solution as the second treatment solution.
  • the nozzle 81B discharges the rinse liquid as the second treatment liquid.
  • the type of the second treatment liquid is not particularly limited. Further, the number of nozzles is not particularly limited. The plurality of types of second treatment liquids may be discharged from one nozzle or may be discharged from different nozzles.
  • the control unit 9 controls the rotation mechanism 3, the first liquid supply unit 4, the gas supply unit 7, the second liquid supply unit 8, and the like.
  • the control unit 9 is, for example, a computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 91 and a storage medium 92 such as a memory.
  • the storage medium 92 stores programs that control various processes executed by the substrate processing device 1.
  • the control unit 9 controls the operation of the substrate processing device 1 by causing the CPU 91 to execute the program stored in the storage medium 92.
  • the substrate processing method of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 and the like.
  • Each step shown in FIG. 2 and the like is carried out under the control of the control unit 9.
  • the rotation mechanism 3 rotates the holding portion 2 and rotates the substrate W held by the holding portion 2.
  • the nozzle 41 supplies the first chemical solution L1 to be reused to the first main surface Wa of the substrate W.
  • the first chemical solution L1 is supplied to the central portion of the first main surface Wa, and is wetted and spread over the entire first main surface Wa by centrifugal force to form a liquid film F1.
  • the first chemical solution L1 is, for example, BHF.
  • the first chemical solution L1 to be reused is not limited to BHF as described above.
  • the nozzle 71 is the N 2 gas to the second major surface Wb of the substrate W.
  • the N 2 gas spreads along the second main surface Wb of the substrate W and suppresses the vapor of the first chemical solution L1 from wrapping around the second main surface Wb. Therefore, it is possible to suppress the generation of particles on the second main surface Wb.
  • the rinse solution or the like is supplied to the second main surface Wb, it is possible to prevent the first chemical solution L1 from mixing with the rinse solution or the like, and it is possible to suppress fluctuations in the concentration of the first chemical solution L1. Therefore, fluctuations in the performance of the first chemical solution L1 can be suppressed, and the first chemical solution L1 can be reused.
  • the flow rate of the N 2 gas is set by an experiment or the like so as to suppress the vapor of the first chemical solution L1 from wrapping around the second main surface Wb.
  • the flow rate Q1 of the N 2 gas in S101 is larger than the flow rate Q2 of the N 2 gas in the other S102 to S106.
  • Q1 is, for example, 10 L / min to 60 L / min
  • Q2 is, for example, 0.5 L / min to 2 L / min.
  • the control unit 9 prohibits the supply of the second treatment liquid by the nozzles 81A and 81B to the second main surface Wb.
  • the supply is prohibited, which is different from the first chemical solution L1 to be reused, for example, the second chemical solution and the rinse solution. Since the supply of the second chemical solution and the rinse solution is prohibited, fluctuations in the concentration of the first chemical solution can be suppressed. If the second liquid supply unit 8 is not provided, it is naturally unnecessary to prohibit the supply of the second treatment liquid.
  • the control unit 9 the temperature of the liquid film F1 of the first chemical liquid L1 measured by the sensor 12 (see FIG. 1), by adjusting the temperature of the N 2 gas, based on the measured temperature of the liquid film F1 May be good.
  • the sensor 12 is, for example, an infrared sensor. The temperature control of the N 2 gas, the temperature drop of the substrate W by the supply of N 2 gas can be suppressed.
  • the nozzle 41 supplies the rinse liquid L3 to the first main surface Wa of the substrate W.
  • the rinse liquid L3 is supplied to the central portion of the first main surface Wa, wets and spreads over the entire first main surface Wa by centrifugal force, replaces the first chemical liquid L1, and forms a liquid film F3 of the rinse liquid L3.
  • the rinse liquid L3 is, for example, DIW.
  • the nozzle 81A supplies the rinse liquid L3 to the second main surface Wb of the substrate W.
  • the rinse liquid L3 is supplied to the central portion of the second main surface Wb, and is wetted and spread over the entire second main surface Wb by centrifugal force to form a liquid film F3.
  • the liquid film F3 is formed on both the first main surface Wa and the second main surface Wb at the same time.
  • the nozzle 71 ejects N 2 gas.
  • the flow rate of the N 2 gas is Q2.
  • the nozzle 71 discharges N 2 gas so that various treatment liquids do not enter the nozzle 71.
  • the nozzle 41 supplies the second chemical solution L2 to the first main surface Wa of the substrate W.
  • the second chemical solution L2 is supplied to the central portion of the first main surface Wa, wets and spreads over the entire first main surface Wa by centrifugal force, replaces the rinse solution L3, and forms a liquid film F2 of the second chemical solution L2. ..
  • the second chemical solution L2 is, for example, SC1.
  • the nozzle 81A supplies the second chemical solution L2 to the second main surface Wb of the substrate W.
  • the second chemical solution L2 is supplied to the central portion of the second main surface Wb, wets and spreads over the entire second main surface Wb by centrifugal force, replaces the rinse solution L3, and forms a liquid film F2 of the second chemical solution L2. ..
  • the liquid film F2 is formed on both the first main surface Wa and the second main surface Wb at the same time.
  • the nozzle 41 supplies the rinse liquid L3 to the first main surface Wa of the substrate W
  • the nozzle 81A supplies the rinse liquid L3 to the substrate W. It is supplied to the second main surface Wb.
  • the liquid film F3 of the rinse liquid L3 is formed on both the first main surface Wa and the second main surface Wb at the same time.
  • the nozzle 41 supplies the desiccant L4 to the first main surface Wa of the substrate W.
  • the dry liquid L4 is supplied to the central portion of the first main surface Wa, wets and spreads over the entire first main surface Wa by centrifugal force, replaces the rinse liquid L3, and forms a liquid film F4 of the dry liquid L4.
  • the dry liquid L4 is, for example, IPA.
  • the nozzle 81B supplies the rinse liquid L3 to the second main surface Wb of the substrate W.
  • the rinse liquid L3 is supplied to the central portion of the second main surface Wb, and is wetted and spread over the entire second main surface Wb by centrifugal force to form a liquid film F3.
  • the liquid film F3 of the rinse liquid L3 is formed on the second main surface Wb, and the liquid film F4 of the dry liquid L4 is formed on the first main surface Wa.
  • the rotation mechanism 3 rotates the substrate W, and the drying liquid L4 remaining on the first main surface Wa of the substrate W and the second main surface Wb of the substrate W Shake off the remaining rinse liquid L3 from the substrate W. As a result, the substrate W is dried.
  • the supply position of the drying liquid L4 may be moved from the center of the first main surface Wa toward the peripheral edge.
  • An opening is formed in the central portion of the liquid film F4 of the drying liquid L4, and the opening gradually expands from the central position to the peripheral position.
  • the experimental conditions in FIG. 8 were as follows. Q1 was 0 L / min, 10 L / min, 20 L / min, 30 L / min, 40 L / min, 50 L / min, or 60 L / min. On the other hand, Q2 was 2 L / min.
  • the first chemical solution was BHF, the temperature of BHF was 20 ° C., the flow rate of BHF was 1.0 L / min, and the supply time of BHF was 25 seconds.
  • the rinse solution was DIW, the temperature of DIW was 20 ° C., the flow rate of DIW was 1.5 L / min, and the supply time of DIW was 30 seconds.
  • the dry solution was IPA.
  • the experimental results of FIG. 8 were as follows. When Q1 was 10 L / min, the number of particles generated on the second main surface Wb was reduced to about 1/20 as compared with the case where Q1 was 0 L / min. Further, the larger Q1 was, the smaller the number of particles was. However, when Q1 exceeded 50 L / min, almost no decrease in the number of particles was observed. Q1 may be 50 L / min or less in order to suppress wasteful consumption of N 2 gas.
  • the gas supply unit 7 of this modification has a plurality of nozzles 71A and 71B, a plurality of supply lines 72A and 72B, and a plurality of temperature control mechanisms 77A and 77B.
  • the nozzle 71A has a discharge port for discharging N 2 gas toward the center of the second main surface Wb of the substrate W, similarly to the nozzle 71 of the above embodiment.
  • the central portion is, for example, a portion within 50 mm from the center.
  • Nozzles 71A for example provided at the upper end of the fluid supply shaft 11, and discharges the N 2 gas vertically or obliquely to the second major surface Wb.
  • the nozzle 71B has a discharge port for discharging N 2 gas toward the peripheral edge of the second main surface Wb of the substrate W.
  • the peripheral edge portion is, for example, a portion within 50 mm from the peripheral edge.
  • the nozzle 71B is provided on, for example, the base plate 21 of the holding portion 2 and rotates together with the holding portion 2. Nozzle 71B discharges N 2 gas vertically or obliquely to the second major surface Wb.
  • the nozzle 71B forms a flow of N 2 gas to the periphery of the second main surface Wb of the substrate W, it can be further suppressed from vapors of the first liquid chemical L1 from flowing into the second main surface Wb. Therefore, the generation of particles on the second main surface Wb can be further suppressed.
  • the control unit 9 measures the temperature of the liquid film F1 of the first chemical solution L1 at a plurality of points by the sensor 12, and the measured temperature width (width of the maximum value and the minimum value) of the liquid film F1 is a threshold value.
  • the temperature of the N 2 gas may be adjusted by the temperature control mechanisms 77A and 77B so that the temperature range is less than the threshold value. By adjusting the temperature of the N 2 gas, the temperature unevenness of the liquid film F1 can be reduced, and the processing unevenness of the substrate W can be suppressed.
  • the control unit 9 changes the temperature of the N 2 gas by at least one of the temperature control mechanisms 77A and 77B.
  • the control unit 9 does not have to change the temperature of the N 2 gas by the temperature control mechanisms 77A and 77B.
  • the control unit 9 measures the temperature of the liquid film F1 at a plurality of points in the radial direction of the substrate W, and when the measured temperature width of the liquid film F1 is equal to or larger than the threshold value, the temperature of the N 2 gas discharged from the nozzle 71B. Is controlled to be higher than the temperature of the N 2 gas discharged from the nozzle 71A. As a result, as shown by the solid line in FIG. 10, the temperature unevenness of the liquid film F1 can be suppressed.
  • control unit 9 controls the temperature of the N 2 gas discharged from the nozzle 71B to be the same as the temperature of the N 2 gas discharged from the nozzle 71A. You may.
  • the plurality of temperature control mechanisms 77A and 77B independently adjust the temperature of the N 2 gas discharged from the plurality of nozzles 71A and 71B. It is easy to adjust the temperature distribution of the liquid film F1. However, it is made higher than the temperature of the N 2 gas discharging temperature of the N 2 gas ejected from the nozzle 71B from the nozzles 71A, the number of temperature adjustment mechanism 77 can be any one. For example, when the temperature control mechanism 77B heats the N 2 gas discharged from the nozzle 71B, the other temperature control mechanism 77A may be omitted.
  • a plurality of nozzles 71B are arranged, for example, in a dot shape along the peripheral edge of the substrate W held by the holding portion 2.
  • the point nozzle 71B has a circular discharge port. Throughout the circumferential direction of the substrate W, it may form a stream of N 2 gas to the peripheral portion of the second major surface Wb.
  • a plurality of nozzles 71B may be arranged, for example, in an arc shape along the peripheral edge of the substrate W held by the holding portion 2.
  • the arc-shaped nozzle 71B has an arc-shaped discharge port.
  • the nozzle 71B may be arranged in an annular shape, for example, along the peripheral edge of the substrate W held by the holding portion 2.
  • the annular nozzle 71B has an annular discharge port.
  • a nozzle 71C may be provided in addition to the nozzles 71A and 71B.
  • the nozzle 71C is arranged between the nozzle 71A and the nozzle 71B, and is arranged concentrically with the nozzle 71B.
  • a plurality of nozzles 71C may be arranged in a dot shape as shown in FIG. 14 or a plurality of nozzles 71C in an arc shape as shown in FIG. 15 in the circumferential direction of the substrate W held by the holding portion 2. However, although not shown, they may be arranged in an annular shape. That is, the discharge port of the nozzle 71C may be circular, arcuate, or annular.
  • the nozzle 71B projects from the upper surface of the base plate 21 of the holding portion 2, is parallel to the second main surface Wb of the substrate W held by the holding portion 2, and has the diameter of the substrate W. Discharge N 2 gas toward the outside of the direction. It is possible to further suppress the vapor of the first chemical solution L1 from wrapping around the second main surface Wb.
  • the nozzles 71B may be arranged in an annular shape as shown in FIG. 16, but may be arranged in a plurality of arcs or a plurality of dots. That is, the discharge port of the nozzle 71B may be circular, arcuate, or annular.
  • the nozzle 71B may be projected on the upper surface of the base plate 21 of the holding portion 2 as shown in FIG. 16, but may be projected on the upper surface of the fluid supply shaft 11. In the former case, the nozzle 71B rotates together with the base plate 21. On the other hand, in the latter case, the nozzle 71B does not rotate together with the base plate 21.

Abstract

基板処理装置は、保持部と、液供給部と、回収部と、循環路と、ガス供給部と、制御部とを備える。前記保持部は、基板を保持する。前記液供給部は、前記保持部に保持された前記基板の第１主面に対して、処理液を供給する。前記回収部は、前記基板の処理に使用した使用済みの前記処理液を回収する。前記循環路は、前記回収部によって回収した前記処理液を前記液供給部に戻す。前記ガス供給部は、前記保持部に保持された前記基板の前記第１主面とは反対向きの第２主面に対してガスを供給する。前記制御部は、前記液供給部、及び前記ガス供給部を制御する。前記制御部は、前記循環路によって前記液供給部に戻す予定の前記処理液を前記第１主面に対して供給する際に、前記ガスを前記第２主面に対して供給する。

Description

基板処理装置、及び基板処理方法
　本開示は、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。
　特許文献１に記載の液処理装置は、ノズル部材を備える。ノズル部材は、基板の下方に非回転状態で設けられる。ノズル部材は、その上面に、処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、乾燥ガスを吐出するガス吐出ノズルとを有する。処理液吐出ノズルは、基板の下面に対して薬液とリンス液とをこの順番で供給する。その後、処理液吐出ノズルがリンス液を吐出した状態で、ガス吐出ノズルが乾燥ガスを吐出し、リンス液のミストを形成する。
日本国特開２０１０－１８６８５９号公報
　本開示の一態様は、再利用する予定の処理液を基板の第１主面に供給する際に、第１主面とは反対向きの第２主面でのパーティクルの発生を抑制し、且つ処理液の濃度の変動を抑制する、技術を提供する。
　本開示の一態様に係る基板処理装置は、保持部と、液供給部と、回収部と、循環路と、ガス供給部と、制御部とを備える。前記保持部は、基板を保持する。前記液供給部は、前記保持部に保持された前記基板の第１主面に対して、処理液を供給する。前記回収部は、前記基板の処理に使用した使用済みの前記処理液を回収する。前記循環路は、前記回収部によって回収した前記処理液を前記液供給部に戻す。前記ガス供給部は、前記保持部に保持された前記基板の前記第１主面とは反対向きの第２主面に対してガスを供給する。前記制御部は、前記液供給部、及び前記ガス供給部を制御する。前記制御部は、前記循環路によって前記液供給部に戻す予定の前記処理液を前記第１主面に対して供給する際に、前記ガスを前記第２主面に対して供給する。
　本開示の一態様によれば、再利用する予定の処理液を基板の第１主面に供給する際に、第１主面とは反対向きの第２主面でのパーティクルの発生を抑制でき、且つ処理液の濃度の変動を抑制できる。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 図２は、一実施形態に係る基板処理方法を示す表である。 図３は、図２のＳ１０１の一例を示す図である。 図４は、図２のＳ１０２及びＳ１０４の一例を示す図である。 図５は、図２のＳ１０３の一例を示す図である。 図６は、図２のＳ１０５の一例を示す図である。 図７は、図２のＳ１０６の一例を示す図である。 図８は、第２主面に対して供給したＮ２ガスの流量と、第２主面におけるパーティクル数との関係の一例を示す図である。 図９は、変形例に係る基板処理装置を示す図である。 図１０は、基板の第１主面に形成された液膜の温度分布の一例を示す図である。 図１１は、ガス供給部のノズルの第１例を示す図である。 図１２は、ガス供給部のノズルの第２例を示す図である。 図１３は、ガス供給部のノズルの第３例を示す図である。 図１４は、ガス供給部のノズルの第４例を示す図である。 図１５は、ガス供給部のノズルの第５例を示す図である。 図１６は、ガス供給部のノズルの第６例を示す図である。 図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
　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。
　基板処理方法は、例えば、基板の第１主面（例えば上面）に薬液の液膜を形成すること、薬液の液膜をリンス液の液膜に置換すること、リンス液の液膜を乾燥液の液膜に置換すること、及び乾燥液の液膜から第１主面を露出させることを含む。これらの処理は、同一の処理容器内で実施される。薬液、リンス液、及び乾燥液を、まとめて、処理液とも呼ぶ。
　薬液は、回転する基板の第１主面の中心に供給され、遠心力によって第１主面の径方向全体に広がり、液膜を形成する。薬液としては、例えばＢＨＦ（バッファードフッ酸）等が用いられる。複数種類の薬液が順番に供給されてもよく、その場合、第１薬液の液膜の形成と、第２薬液の液膜の形成との間にも、リンス液の液膜の形成が行われる。
　リンス液は、回転する基板の第１主面の中心に供給され、遠心力によって第１主面の径方向全体に広がり、液膜に含まれる薬液をリンス液に置換する。リンス液は、第１主面に残る薬液を洗い流す。リンス液としては、例えばＤＩＷ（脱イオン水）等の純水が用いられる。
　乾燥液は、回転する基板の第１主面の中心に供給され、遠心力によって第１主面の径方向全体に広がり、液膜に含まれるリンス液を乾燥液に置換する。乾燥液としては、リンス液よりも低い表面張力を有するものが用いられる。表面張力による凹凸パターンの倒壊を抑制できる。乾燥液は、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等である。
　乾燥液の液膜の形成後、乾燥液の液膜から基板の第１主面を露出させる。乾燥液は、基板の回転によって第１主面から振り切られる。その際、乾燥液の供給位置を、第１主面の中心から周縁に向けて移動させてもよい。乾燥液の供給位置の移動によって、乾燥液の液膜の中心に開口が形成され、その開口が中心位置から周縁位置に向けて徐々に広がる。乾燥液の液膜の開口縁を押さえるべく、開口縁に向けて窒素ガス等の乾燥ガスが供給されてもよい。乾燥ガスの供給位置は、乾燥液の供給位置に追従して移動する。
　ところで、薬液の供給時に、薬液の液膜が気化し、薬液の蒸気が発生する。薬液の蒸気が基板の第１主面から、第１主面とは反対向きの第２主面（例えば下面）に回り込むと、第２主面にパーティクルが生じてしまう。パーティクルは、主に第２主面の周縁部に発生する。本明細書において、周縁部とは、例えば、周縁から５０ｍｍ以内の部分のことである。
　パーティクルの発生を抑制するには、基板の第１主面に対して薬液を供給する際に、基板の第２主面に対してリンス液を供給することが有効である。但し、薬液とリンス液を同時に基板に対して供給するので、処理後の薬液はリンス液と混じり合い、薬液の濃度が変わってしまう。薬液の濃度が変わると、薬液の性能、例えばエッチングレートが変わる。その結果、薬液の再利用が困難になる。
　そこで、本実施形態では、再利用する予定の薬液などを基板の第１主面に対して供給する際に、基板の第２主面に対してガスを供給する。供給したガスは、基板の第２主面に沿って広がり、薬液の蒸気が第２主面に回り込むのを抑制する。それゆえ、第２主面でのパーティクルの発生を抑制できる。また、薬液とガスを同時に基板に対して供給するので、薬液とリンス液を同時に基板に対して供給する場合に比べて、薬液の濃度の変動を抑制できる。薬液とガスとは、ほとんど混じり合わないからである。
　再利用する予定の薬液としては、例えばＢＨＦが挙げられる。ＢＨＦは、酸化膜のエッチング等に用いられる。ＢＨＦは、高価であるので、再利用すれば、コストを削減できる。コストの削減の他に、廃液の削減も可能である。なお、再利用する予定の薬液は、ＢＨＦには限定されず、ＤＨＦ（希フッ酸）、又はＤＳＰ（Ｄｉｌｕｔｅｄ　Ｓｕｌｆｕｒｉｃ　Ｐｅｒｏｘｉｄｅ）などであってもよい。
　次に、図１を参照して、本実施形態の基板処理装置１について説明する。図１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。
　基板処理装置１は、基板Ｗを処理する。基板Ｗは、例えば、シリコンウェハ又は化合物半導体ウェハなどを含む。なお、基板Ｗは、ガラス基板であってもよい。基板処理装置１は、例えば、保持部２と、回転機構３と、第１液供給部４と、回収部５と、循環路６と、ガス供給部７と、第２液供給部８と、制御部９とを備える。
　保持部２は、基板Ｗを保持する。基板Ｗは、第１主面Ｗａと、第１主面Ｗａとは反対向きの第２主面Ｗｂとを有する。保持部２は、例えば、基板Ｗの第１主面Ｗａを上に向けて、基板Ｗを水平に保持する。保持部２は、基板Ｗの第２主面Ｗｂとの間に空間を形成するベースプレート２１と、基板Ｗの周縁を掴む開閉爪２２とを有する。ベースプレート２１は、円盤状であって、水平に配置される。ベースプレート２１の中心部には穴が形成され、その穴には流体供給軸１１が配置される。開閉爪２２は、ベースプレート２１の周縁に沿って間隔をおいて複数配置される。
　回転機構３は、保持部２を回転させる。回転機構３は、例えば、保持部２のベースプレート２１の中心部から下方に延びる回転軸３１と、回転軸３１を回転させる回転モータ３２と、回転モータ３２の回転駆動力を回転軸３１に伝達するベルト３３とを含む。回転軸３１は筒状であって、回転軸３１の内部には流体供給軸１１が配置される。流体供給軸１１は、回転軸３１と共に回転しない。
　第１液供給部４は、保持部２に保持された基板Ｗの第１主面Ｗａに対して、第１処理液を供給する。第１液供給部４は、例えば、第１処理液を吐出するノズル４１と、ノズル４１を基板Ｗの径方向に移動させる移動機構４２と、ノズル４１に対して第１処理液を供給する供給ライン４３とを有する。ノズル４１は、保持部２の上方に設けられ、下向きに第１処理液を吐出する吐出口を有する。
　移動機構４２は、例えば、ノズル４１を保持する旋回アーム４２ａと、旋回アーム４２ａを旋回させる旋回機構４２ｂとを有する。旋回機構４２ｂは、旋回アーム４２ａを昇降させる機構を兼ねてもよい。旋回アーム４２ａは、水平に配置され、その長手方向一端部にてノズル４１を保持し、その長手方向他端部から下方に延びる旋回軸を中心に旋回させられる。なお、移動機構４２は、旋回アーム４２ａと旋回機構４２ｂ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４１を移動させる。
　供給ライン４３の途中には、第１処理液の流路を開閉する開閉弁４５、及び第１処理液の流量を制御する流量制御器４６などが設けられる。開閉弁４５及び流量制御器４６は、第１処理液の種類ごとに設けられる。
　第１処理液は、基板Ｗの第１主面Ｗａに供給されるものである。第１処理液として、例えば、第１薬液と、第２薬液と、リンス液と、乾燥液とが用いられる。第１薬液はＢＨＦであり、第２薬液はＳＣ１（過酸化水素と水酸化アンモニウムの混合液）である。
　なお、第１処理液の種類は、特に限定されない。また、複数種類の第１処理液は、図１では１つのノズル４１から吐出されるが、異なるノズル４１から吐出されてもよい。ノズル４１の数が複数である場合、複数のノズル４１が個別に移動可能になるように、複数の移動機構４２が設けられてもよい。
　回収部５は、基板Ｗの処理に使用した使用済みの第１処理液を回収する。なお、回収部５は、後述の第２処理液をも回収する。回収部５は、例えばカップであって、円筒部５１と、底蓋部５２と、傾斜部５３とを含む。円筒部５１は、基板Ｗの直径よりも大きい内径を有し、鉛直に配置される。底蓋部５２は、円筒部５１の下端の開口を塞ぐ。傾斜部５３は、円筒部５１の上端全周に亘って形成され、円筒部５１の径方向内側に向うほど上方に傾斜する。底蓋部５２には、カップの内部に溜まった第１処理液等を排出する排液管５４と、カップの内部に溜まった気体を排出する排気管５５とが設けられる。
　循環路６は、回収部５によって回収した第１処理液を第１液供給部４に戻す。第１液供給部４は、循環路６によって第１液供給部４に戻した第１処理液を、別の基板Ｗの第１主面Ｗａに対して供給し、基板Ｗの処理に再利用する。再利用する第１処理液は、例えば第１薬液である。第２薬液、リンス液、及び乾燥液は、回収部５によって回収された後、第１液供給部４には戻されずに廃棄され、再利用されない。循環路６は、その途中に、バッファ槽６１などを有する。バッファ槽６１は、例えば使用済みの第１薬液を貯留する。
　ガス供給部７は、保持部２に保持された基板Ｗの第２主面Ｗｂに対してガスを供給する。ガスとしては、Ｎ２ガスなどの不活性ガスが用いられる。ガス供給部７は、例えば、Ｎ２ガスを吐出するノズル７１と、ノズル７１に対してＮ２ガスを供給する供給ライン７２とを有する。ノズル７１は、例えば、流体供給軸１１の上端に設けられ、上向きにＮ２ガスを吐出する吐出口を有する。この吐出口は、基板Ｗの第２主面Ｗｂの中心に向けて、斜め上向きにＮ２ガスを吐出してもよい。
　供給ライン７２の途中には、Ｎ２ガスの流路を開閉する開閉弁７５、及びＮ２ガスの流量を制御する流量制御器７６などが設けられる。開閉弁７５及び流量制御器７６は、Ｎ２ガスの流量の切換のため、複数設けられてもよい。一組の開閉弁７５及び流量制御器７６は、流量Ｑ１のＮ２ガスをノズル７１に供給する。他の一組の開閉弁７５及び流量制御器７６は、流量Ｑ２（Ｑ２＜Ｑ１）のＮ２ガスをノズル７１に供給する。
　また、供給ライン７２の途中には、Ｎ２ガスの温度を調節する温調機構７７が設けられる。温調機構７７は、Ｎ２ガスを加熱する加熱機構を含む。温調機構７７によって、Ｎ２ガスの供給による基板Ｗの温度低下を抑制できる。
　第２液供給部８は、保持部２に保持された基板Ｗの第２主面Ｗｂに対して、第２処理液を供給する。第２液供給部８は、例えば、第２処理液を吐出するノズル８１Ａ、８１Ｂと、ノズル８１Ａ、８１Ｂに対して第２処理液を供給する供給ライン８２Ａ、８２Ｂとを有する。
　ノズル８１Ａ、８１Ｂは、例えば、流体供給軸１１の上端に設けられ、上向きに第２処理液を吐出する吐出口を有する。ノズル８１Ａ、８１Ｂは、回転する基板Ｗの第２主面Ｗｂの全体に液膜を形成できるように、第２主面Ｗｂの中心付近に配置される。
　供給ライン８２Ａ、８２Ｂの途中には、第２処理液の流路を開閉する開閉弁８５、及び第２処理液の流量を制御する流量制御器８６などが設けられる。開閉弁８５及び流量制御器８６は、第２処理液の種類ごとに設けられる。
　第２処理液は、基板Ｗの第２主面Ｗｂに供給されるものである。ノズル８１Ａは、第２処理液として、第２薬液又はリンス液を吐出する。一方、ノズル８１Ｂは、第２処理液として、リンス液を吐出する。
　なお、第２処理液の種類は、特に限定されない。また、ノズルの数も、特に限定されない。複数種類の第２処理液は、１つのノズルから吐出してもよいし、異なるノズルから吐出してもよい。
　制御部９は、回転機構３、第１液供給部４、ガス供給部７、及び第２液供給部８等を制御する。制御部９は、例えばコンピュータであり、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２等を参照して、本実施形態の基板処理方法について説明する。図２等に示す各工程は、制御部９による制御下で実施される。図２のＳ１０１～Ｓ１０６では、回転機構３が保持部２を回転させ、保持部２に保持された基板Ｗを回転させる。
　図２のＳ１０１では、図３に示すように、再利用する予定の第１薬液Ｌ１をノズル４１が基板Ｗの第１主面Ｗａに対して供給する。第１薬液Ｌ１は、第１主面Ｗａの中心部に供給され、遠心力によって第１主面Ｗａの全体に濡れ広がり、液膜Ｆ１を形成する。第１薬液Ｌ１は、例えばＢＨＦである。なお、再利用する予定の第１薬液Ｌ１は、上記の通り、ＢＨＦには限定されない。
　また、Ｓ１０１では、ノズル７１がＮ２ガスを基板Ｗの第２主面Ｗｂに対して供給する。Ｎ２ガスは、基板Ｗの第２主面Ｗｂに沿って広がり、第１薬液Ｌ１の蒸気が第２主面Ｗｂに回り込むのを抑制する。それゆえ、第２主面Ｗｂでのパーティクルの発生を抑制できる。また、第２主面Ｗｂに対してリンス液等を供給する場合とは異なり、第１薬液Ｌ１がリンス液等と混じり合うのを防止でき、第１薬液Ｌ１の濃度の変動を抑制できる。従って、第１薬液Ｌ１の性能の変動を抑制でき、第１薬液Ｌ１の再利用が可能になる。
　Ｎ２ガスの流量は、第１薬液Ｌ１の蒸気が第２主面Ｗｂに回り込むのを抑制するように実験等で設定される。Ｓ１０１でのＮ２ガスの流量Ｑ１は、その他のＳ１０２～Ｓ１０６でのＮ２ガスの流量Ｑ２よりも大きい。Ｑ１は例えば１０Ｌ／ｍｉｎ～６０Ｌ／ｍｉｎであり、Ｑ２は例えば０．５Ｌ／ｍｉｎ～２Ｌ／ｍｉｎである。
　また、Ｓ１０１では、制御部９が、ノズル８１Ａ、８１Ｂによる第２処理液の第２主面Ｗｂに対する供給を禁止する。供給を禁止するのは、再利用する予定の第１薬液Ｌ１とは異なるものであって、例えば、第２薬液及びリンス液である。第２薬液及びリンス液の供給を禁止するので、第１薬液の濃度の変動を抑制できる。なお、第２液供給部８が無い場合、第２処理液の供給の禁止も当然に不要である。
　また、Ｓ１０１では、制御部９が、センサ１２（図１参照）によって第１薬液Ｌ１の液膜Ｆ１の温度を測定し、測定した液膜Ｆ１の温度に基づきＮ２ガスの温度を調節してもよい。センサ１２は、例えば赤外線センサなどである。Ｎ２ガスの温調によって、Ｎ２ガスの供給による基板Ｗの温度低下を抑制できる。
　次に、図２のＳ１０２では、図４に示すように、ノズル４１がリンス液Ｌ３を基板Ｗの第１主面Ｗａに対して供給する。リンス液Ｌ３は、第１主面Ｗａの中心部に供給され、遠心力によって第１主面Ｗａの全体に濡れ広がり、第１薬液Ｌ１を置換し、リンス液Ｌ３の液膜Ｆ３を形成する。リンス液Ｌ３は、例えばＤＩＷである。
　また、Ｓ１０２では、ノズル８１Ａがリンス液Ｌ３を基板Ｗの第２主面Ｗｂに対して供給する。リンス液Ｌ３は、第２主面Ｗｂの中心部に供給され、遠心力によって第２主面Ｗｂの全体に濡れ広がり、液膜Ｆ３を形成する。液膜Ｆ３は、第１主面Ｗａと第２主面Ｗｂの両方に同時に形成される。
　また、Ｓ１０２では、リンス液Ｌ３がノズル７１に入り込まないように、ノズル７１がＮ２ガスを吐出する。そのＮ２ガスの流量はＱ２である。Ｎ２ガスの流量をＱ１からＱ２に減らすことで、Ｎ２ガスの供給による基板Ｗの温度低下を抑制できる。Ｓ１０２と同様に、後述のＳ１０３～Ｓ１０６でも、各種の処理液がノズル７１に入り込まないように、ノズル７１がＮ２ガスを吐出する。
　次に、図２のＳ１０３では、図５に示すように、ノズル４１が第２薬液Ｌ２を基板Ｗの第１主面Ｗａに対して供給する。第２薬液Ｌ２は、第１主面Ｗａの中心部に供給され、遠心力によって第１主面Ｗａの全体に濡れ広がり、リンス液Ｌ３を置換し、第２薬液Ｌ２の液膜Ｆ２を形成する。第２薬液Ｌ２は、例えばＳＣ１である。
　また、Ｓ１０３では、ノズル８１Ａが第２薬液Ｌ２を基板Ｗの第２主面Ｗｂに対して供給する。第２薬液Ｌ２は、第２主面Ｗｂの中心部に供給され、遠心力によって第２主面Ｗｂの全体に濡れ広がり、リンス液Ｌ３を置換し、第２薬液Ｌ２の液膜Ｆ２を形成する。液膜Ｆ２は、第１主面Ｗａと第２主面Ｗｂの両方に同時に形成される。
　次に、図２のＳ１０４では、再び、図４に示すように、ノズル４１がリンス液Ｌ３を基板Ｗの第１主面Ｗａに対して供給すると共に、ノズル８１Ａがリンス液Ｌ３を基板Ｗの第２主面Ｗｂに対して供給する。リンス液Ｌ３の液膜Ｆ３が、第１主面Ｗａと第２主面Ｗｂの両方に同時に形成される。
　次に、図２のＳ１０５では、図６に示すように、ノズル４１が乾燥液Ｌ４を基板Ｗの第１主面Ｗａに対して供給する。乾燥液Ｌ４は、第１主面Ｗａの中心部に供給され、遠心力によって第１主面Ｗａの全体に濡れ広がり、リンス液Ｌ３を置換し、乾燥液Ｌ４の液膜Ｆ４を形成する。乾燥液Ｌ４は、例えばＩＰＡである。
　また、Ｓ１０５では、ノズル８１Ｂがリンス液Ｌ３を基板Ｗの第２主面Ｗｂに対して供給する。リンス液Ｌ３は、第２主面Ｗｂの中心部に供給され、遠心力によって第２主面Ｗｂの全体に濡れ広がり、液膜Ｆ３を形成する。リンス液Ｌ３の液膜Ｆ３が第２主面Ｗｂに、乾燥液Ｌ４の液膜Ｆ４が第１主面Ｗａに形成される。
　次に、図２のＳ１０６では、図７に示すように、回転機構３が基板Ｗを回転させ、基板Ｗの第１主面Ｗａに残る乾燥液Ｌ４と、基板Ｗの第２主面Ｗｂに残るリンス液Ｌ３とを基板Ｗから振り切る。これにより、基板Ｗが乾燥される。
　なお、Ｓ１０６では、上記の通り、乾燥液Ｌ４の供給位置を、第１主面Ｗａの中心から周縁に向けて移動させてもよい。乾燥液Ｌ４の液膜Ｆ４の中心部に開口が形成され、その開口が中心位置から周縁位置に向けて徐々に広がる。
　次に、図８を参照して、第２主面に対して供給したＮ２ガスの流量Ｑ１と、第２主面に発生したパーティクル数との関係について説明する。図８の実験では、図２に示すＳ１０１、Ｓ１０４、Ｓ１０５及びＳ１０６を実施した。図２に示すＳ１０２及びＳ１０３は、実施しなかった。
　図８の実験条件は、下記の通りであった。Ｑ１は、０Ｌ／ｍｉｎ、１０Ｌ／ｍｉｎ、２０Ｌ／ｍｉｎ、３０Ｌ／ｍｉｎ、４０Ｌ／ｍｉｎ、５０Ｌ／ｍｉｎ、又は６０Ｌ／ｍｉｎであった。一方、Ｑ２は、２Ｌ／ｍｉｎであった。第１薬液はＢＨＦ、ＢＨＦの温度は２０℃、ＢＨＦの流量は１．０Ｌ／ｍｉｎ、ＢＨＦの供給時間は２５秒であった。リンス液はＤＩＷ、ＤＩＷの温度は２０℃、ＤＩＷの流量は１．５Ｌ／ｍｉｎ、ＤＩＷの供給時間は３０秒であった。乾燥液はＩＰＡであった。
　図８の実験結果は、下記の通りであった。Ｑ１が１０Ｌ／ｍｉｎの場合、Ｑ１が０Ｌ／ｍｉｎの場合に比べて、第２主面Ｗｂに発生したパーティクル数は約１／２０に減った。また、Ｑ１が大きいほど、パーティクル数が減った。但し、Ｑ１が５０Ｌ／ｍｉｎを超えると、パーティクル数の減少は、ほとんど認められなかった。無駄なＮ２ガスの消費を抑制すべく、Ｑ１は５０Ｌ／ｍｉｎ以下であってよい。
　次に、図９を参照して、変形例に係る基板処理装置１について説明する。以下、本変形例の基板処理装置１と、上記実施形態の基板処理装置１との相違点について主に説明する。本変形例のガス供給部７は、複数のノズル７１Ａ、７１Ｂと、複数の供給ライン７２Ａ、７２Ｂと、複数の温調機構７７Ａ、７７Ｂとを有する。
　ノズル７１Ａは、上記実施形態のノズル７１と同様に、基板Ｗの第２主面Ｗｂの中心部に向けてＮ２ガスを吐出する吐出口を有する。中心部とは、例えば、中心から５０ｍｍ以内の部分のことである。ノズル７１Ａは、例えば流体供給軸１１の上端に設けられ、第２主面Ｗｂに対して垂直又は斜めにＮ２ガスを吐出する。
　一方、ノズル７１Ｂは、基板Ｗの第２主面Ｗｂの周縁部に向けてＮ２ガスを吐出する吐出口を有する。周縁部とは、例えば、周縁から５０ｍｍ以内の部分のことである。ノズル７１Ｂは、例えば保持部２のベースプレート２１に設けられ、保持部２と共に回転する。ノズル７１Ｂは、第２主面Ｗｂに対して垂直又は斜めにＮ２ガスを吐出する。
　ノズル７１Ｂが基板Ｗの第２主面Ｗｂの周縁部にＮ２ガスの流れを形成するので、第１薬液Ｌ１の蒸気が第２主面Ｗｂに回り込むのをより抑制できる。それゆえ、第２主面Ｗｂでのパーティクルの発生をより抑制できる。
　図２のＳ１０１では、制御部９は、センサ１２によって第１薬液Ｌ１の液膜Ｆ１の温度を複数点で測定し、測定した液膜Ｆ１の温度幅（最大値と最小値の幅）が閾値以上である場合に、その温度幅が閾値未満になるように、温調機構７７Ａ、７７ＢによってＮ２ガスの温度を調節してもよい。Ｎ２ガスの温度を調節することで、液膜Ｆ１の温度ムラを低減でき、基板Ｗの処理ムラを抑制できる。制御部９は、測定した液膜Ｆ１の温度幅が閾値以上である場合に、温調機構７７Ａ、７７Ｂの少なくともいずれか１つによってＮ２ガスの温度を変更する。一方、制御部９は、測定した液膜Ｆ１の温度幅が閾値未満である場合には、温調機構７７Ａ、７７ＢによってＮ２ガスの温度を変更しなくてもよい。
　Ｎ２ガスの温度を調節しない場合、図１０に二点鎖線で示すように、基板Ｗの中心から周縁に向うほど、液膜Ｆ１の温度が低くなる。そこで、制御部９は、基板Ｗの径方向複数点で液膜Ｆ１の温度を測定し、測定した液膜Ｆ１の温度幅が閾値以上である場合に、ノズル７１Ｂから吐出するＮ２ガスの温度を、ノズル７１Ａから吐出するＮ２ガスの温度よりも高く制御する。その結果、図１０に実線で示すように、液膜Ｆ１の温度ムラを抑制できる。なお、制御部９は、測定した液膜Ｆ１の温度幅が閾値未満である場合には、ノズル７１Ｂから吐出するＮ２ガスの温度を、ノズル７１Ａから吐出するＮ２ガスの温度と同じに制御してもよい。
　複数の温調機構７７Ａ、７７Ｂは、複数のノズル７１Ａ、７１Ｂから吐出するＮ２ガスの温度を独立に調節する。液膜Ｆ１の温度分布を調節し易い。但し、ノズル７１Ｂから吐出するＮ２ガスの温度をノズル７１Ａから吐出するＮ２ガスの温度よりも高めることは、温調機構７７の数が１つでも可能である。例えば、温調機構７７Ｂがノズル７１Ｂから吐出するＮ２ガスを加熱する場合、他の温調機構７７Ａは無くてもよい。
　次に、図１１を参照して、ノズル７１Ｂの配置について説明する。ノズル７１Ｂは、保持部２に保持された基板Ｗの周縁に沿って、例えば点状に複数配置される。点状のノズル７１Ｂは、円形状の吐出口を有する。基板Ｗの周方向全体に亘って、第２主面Ｗｂの周縁部にＮ２ガスの流れを形成できる。
　なお、図１２に示すように、ノズル７１Ｂは、保持部２に保持された基板Ｗの周縁に沿って、例えば円弧状に複数配置されてもよい。円弧状のノズル７１Ｂは、円弧状の吐出口を有する。
　また、図１３に示すように、ノズル７１Ｂは、保持部２に保持された基板Ｗの周縁に沿って、例えば円環状に配置されてもよい。円環状のノズル７１Ｂは、円環状の吐出口を有する。
　図１４に示すように、ノズル７１Ａ、７１Ｂの他に、ノズル７１Ｃが設けられてもよい。ノズル７１Ｃは、ノズル７１Ａとノズル７１Ｂの間に配置され、ノズル７１Ｂと同心円状に配置される。
　ノズル７１Ｃは、保持部２に保持された基板Ｗの周方向に、図１４に示すように点状に複数配置されてもよいし、図１５に示すように円弧状に複数配置されてもよいし、図示しないが円環状に配置されてもよい。つまり、ノズル７１Ｃの吐出口は、円形状でもよいし、円弧状でもよいし、円環状でもよい。
　次に、図１６及び図１７を参照して、ノズル７１Ｂの配置について説明する。図１７に示すように、ノズル７１Ｂは、保持部２のベースプレート２１の上面に突設され、保持部２に保持された基板Ｗの第２主面Ｗｂに対して平行に、且つ基板Ｗの径方向外方に向けて、Ｎ２ガスを吐出する。第１薬液Ｌ１の蒸気が第２主面Ｗｂに回り込むのをより抑制できる。
　なお、ノズル７１Ｂは、図１６に示すように円環状に配置されてもよいが、複数の円弧状に配置されてもよいし、複数の点状に配置されてもよい。つまり、ノズル７１Ｂの吐出口は、円形状でもよいし、円弧状でもよいし、円環状でもよい。
　また、ノズル７１Ｂは、図１６に示すように保持部２のベースプレート２１の上面に突設されてもよいが、流体供給軸１１の上面に突設されてもよい。前者の場合、ノズル７１Ｂはベースプレート２１と共に回転する。一方、後者の場合、ノズル７１Ｂは、ベースプレート２１と共には回転しない。
　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など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。
　本出願は、２０２０年２月２５日に日本国特許庁に出願した特願２０２０－０２９４８３号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０２０－０２９４８３号の全内容を本出願に援用する。
１　　基板処理装置
２　　保持部
４　　第１液供給部（液供給部）
５　　回収部
６　　循環路
７　　ガス供給部
９　　制御部
Ｗ　　基板
Ｗａ　第１主面
Ｗｂ　第２主面

Claims (14)

  1. 　基板を保持する保持部と、
    　前記保持部に保持された前記基板の第１主面に対して、処理液を供給する液供給部と、
    　前記基板の処理に使用した使用済みの前記処理液を回収する回収部と、
    　前記回収部によって回収した前記処理液を前記液供給部に戻す循環路と、
    　前記保持部に保持された前記基板の前記第１主面とは反対向きの第２主面に対してガスを供給するガス供給部と、
    　前記液供給部、及び前記ガス供給部を制御する制御部とを、備え、
    　前記制御部は、前記循環路によって前記液供給部に戻す予定の前記処理液を前記第１主面に対して供給する際に、前記ガスを前記第２主面に対して供給する、基板処理装置。
  2. 　前記保持部に保持された前記基板の前記第２主面に対して、第２処理液を供給する第２液供給部を備え、
    　前記制御部は、前記循環路によって前記液供給部に戻す予定の前記処理液を前記第１主面に対して供給する際に、前記第２処理液を前記第２主面に対して供給することを禁止し、
    　前記禁止する前記第２処理液は、前記循環路によって前記液供給部に戻す予定の前記処理液とは異なるものである、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記ガス供給部は、前記ガスの温度を調節する温調機構を含む、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 　前記基板の前記第１主面に形成された、前記循環路によって前記液供給部に戻す予定の前記処理液の液膜の温度を測定するセンサを備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  5. 　前記基板の前記第１主面に形成された、前記循環路によって前記液供給部に戻す予定の前記処理液の液膜の温度を測定するセンサを備え、
    　前記ガス供給部は、前記ガスの温度を調節する温調機構を含み、
    　前記制御部は、前記センサによって測定した前記液膜の温度に基づき前記温調機構によって前記ガスの温度を調節し、調節した温度の前記ガスを前記基板の前記第２主面に対して供給する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  6. 　前記制御部は、前記センサによって前記液膜の温度を複数点で測定し、前記液膜の温度幅が閾値以上である場合に前記温調機構によって前記ガスの温度を調節し、調節した温度の前記ガスを前記基板の前記第２主面に対して供給する、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 　前記ガス供給部は、前記保持部に保持された前記基板の前記第２主面の周縁部に向けて前記ガスを吐出するノズルを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  8. 　前記ノズルは、前記保持部に保持された前記基板の周縁に沿って、円環状に配置されるか、円弧状に複数配置されるか、点状に複数配置される、請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 　前記ノズルは、前記保持部に保持された前記基板の前記第２主面に対して垂直又は斜めに前記ガスを吐出する、請求項７又は８に記載の基板処理装置。
  10. 　前記ノズルは、前記保持部に保持された前記基板の前記第２主面に対して平行に、且つ前記基板の径方向外方に向けて、前記ガスを吐出する、請求項７又は８に記載の基板処理装置。
  11. 　基板の第１主面に対して処理液を供給することと、前記基板の処理に使用した使用済みの前記処理液を回収することと、回収した前記処理液を別の前記基板の処理に再利用することと、を有する、基板処理方法であって、
    　再利用する予定の前記処理液を前記基板の前記第１主面に対して供給する際に、前記基板の前記第１主面とは反対向きの第２主面に対してガスを供給することを有する、基板処理方法。
  12. 　前記再利用する予定の前記処理液とは異なる第２処理液を前記基板の前記第２主面に対して供給することと、
    　前記再利用する予定の前記処理液を前記基板の前記第１主面に対して供給する際に、前記第２処理液を前記基板の前記第２主面に対して供給することを禁止することと、を有する、請求項１１に記載の基板処理方法。
  13. 　前記基板の前記第１主面に形成された、前記再利用する予定の前記処理液の液膜の温度を測定することと、
    　前記ガスを前記基板の前記第２主面に対して供給する際に、前記測定した前記液膜の温度に基づき前記ガスの温度を調節することと、を有する、請求項１１又は１２に記載の基板処理方法。
  14. 　前記液膜の温度を測定することは、前記液膜の温度を複数点で測定することを含み、
    　前記ガスの温度を調節することは、前記液膜の温度幅が閾値以上である場合に実施される、請求項１３に記載の基板処理方法。
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