基板処理装置及び基板処理方法
【課題】洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄された基板を乾燥させる処理を、簡易な装置構成で速やかに進行させること。
【解決手段】ウエハW表面に、昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように加熱された置換液を供給し、次いで、液状の昇華性物質を含む処理液を前記凝固点よりも高い温度にして共用ノズル5を介して供給する。前記置換液の供給により、リンス液の置換液による置換とウエハWの表面の加熱を同時に行うことができ、加熱されたウエハWに、前記凝固点よりも高い温度の処理液を供給しているので、ウエハW上に処理液の液膜を薄く広げることができる。加熱した置換液や処理液をウエハW表面に供給しているので装置構成が簡易なものとなり、また、処理液の薄い液膜を形成することができるため、昇華性物質の固化や昇華に要する時間が短縮され、基板を乾燥させるための処理が速やかに進行する。
【解決手段】ウエハW表面に、昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように加熱された置換液を供給し、次いで、液状の昇華性物質を含む処理液を前記凝固点よりも高い温度にして共用ノズル5を介して供給する。前記置換液の供給により、リンス液の置換液による置換とウエハWの表面の加熱を同時に行うことができ、加熱されたウエハWに、前記凝固点よりも高い温度の処理液を供給しているので、ウエハW上に処理液の液膜を薄く広げることができる。加熱した置換液や処理液をウエハW表面に供給しているので装置構成が簡易なものとなり、また、処理液の薄い液膜を形成することができるため、昇華性物質の固化や昇華に要する時間が短縮され、基板を乾燥させるための処理が速やかに進行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させる基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
被処理基板である例えば半導体ウエハ(以下、ウエハという)の洗浄を行う枚葉式のスピン洗浄装置では、ウエハの表面に例えばアルカリ性や酸性の薬液を供給しながらウエハを回転させることによって、ウエハ表面のごみ等を除去している。ウエハ表面に残存する薬液は例えば純水などを利用したリンス洗浄により除去され、次いでウエハを回転させることにより、残った液体を振り飛ばす振切乾燥などが行われている。
【0003】
ところが半導体装置の高集積化に伴い、こうした液体などを除去する処理において、いわゆるパターン倒れの問題が大きくなってきている。パターン倒れは、ウエハ表面においてパターンを形成する凹凸の例えば凸部の左右に残っている液体が不均一に乾燥することにより、この凸部を左右に引っ張る表面張力のバランスが崩れ、液体が多く残っている方向に凸部が倒れる現象である。
【0004】
このパターン倒れの発生を抑えつつウエハ表面に残った液体を除去する手法として、表面張力の少ないIPA(イソプロピルアルコール)を、純水によるリンス洗浄後にウエハ表面に供給し、純水をIPAにより置換してからIPAを気体に状態変化させて乾燥させる方法が知られている。しかしながら、IPAは表面張力がゼロではないため、この手法には原理的に限界がある。
【0005】
また、高圧流体の一種である超臨界状態の流体(超臨界流体)を用いた乾燥方法も知られている。この手法では、超臨界流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しないため、ウエハ上の液体を超臨界流体と置換し、しかる後超臨界流体を気体に状態変化させると、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。しかしながら、この手法は高圧機器が必要になり、装置が大掛かりになってしまう。
【0006】
また、特許文献1には、フォトマスクのドライ洗浄方法において、露光後のフォトマスクにナフタレンのイソプロピルアルコール溶液を滴下してナフタレンの保護膜をスピンコートし、その後基板を加熱して、保護膜とゴミを除去する技術が記載されている。さらに、特許文献2には、基板をIPA溶液に浸漬して基板上の純水をIPAに置換した後、基板をナフタレン溶液に浸漬する。そして、基板を空気中に引き上げることでナフタレンを固化した後、昇華させる技術が記載されている。さらにまた、特許文献3には、基板上の液体を、当該液体と混合しにくく、この液体よりも凝固点が低い置換液により置換した後、液体のみ凝固させて置換液を除去してから、液体の凝固体を除去して乾燥させる技術が記載されている。しかしながら、これらの手法を用いても、洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄された基板を乾燥させる処理を、簡易な装置構成で速やかに進行させることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開昭63−41855号公報
【特許文献2】特開平9−190996号公報(段落0027,0034)
【特許文献3】特開2008−66272号公報(段落0017,0034,0038〜0040)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄された基板を乾燥させる処理を、簡易な装置構成で速やかに進行させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このため、本発明の基板処理装置は、基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させるための処理を行う装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板上のリンス液を置換するための両極性液体からなる置換液を基板の表面に供給する第1のノズルと、
この第1のノズルから置換液が供給された基板の表面に、液状の昇華性物質を含む処理液を処理液供給源から供給するための第2のノズルと、
前記第1のノズルから吐出される置換液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱するための第1の加熱部と、
前記処理液供給源から第2のノズルの吐出口に至るまでの処理液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱するための第2の加熱部と、を備えたことを特徴とする。
【0010】
また、本発明の基板処理方法は、基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させるために行う処理方法において、
基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に両極性液体からなる置換液を供給して当該基板上のリンス液を置換液により置換する工程と、
前記置換液が供給された基板の表面に、液状の昇華性物質を含む処理液を処理液供給源からノズルを介して供給する工程と、
前記置換液を基板の表面に供給する前に、当該置換液の温度が昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱する工程と、
前記処理液供給源から前記ノズルの吐出口に至るまでの処理液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、基板に液状の昇華性物質を含む処理液を供給する前に、当該基板に昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように加熱された置換液を供給しているので、リンス液の置換液による置換と基板の表面の加熱を同時に行うことができる。また、こうして加熱された基板に、前記凝固点よりも高い温度の処理液をノズルを介して供給しているので、基板上に処理液の液膜を薄く広げることができる。このように加熱した置換液や処理液を基板表面に供給しているので、装置構成が簡易なものとなり、また、基板上に処理液の薄い液膜を形成することができるため、昇華性物質の固化や昇華に要する時間が短縮され、基板を乾燥させるための処理を速やかに進行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す縦断面図である。
【図2】前記基板処理装置を示す平面図である。
【図3】前記基板処理装置に設けられる共用ノズルと、この共用ノズルの供給系を示す構成図である。
【図4】前記基板処理装置に設けられる固化検出部を示す構成図である。
【図5】ウエハWの表面状態を示す斜視図である。
【図6】前記基板処理装置にて実施される基板処理方法を説明する斜視図である。
【図7】前記基板処理方法を説明する斜視図である。
【図8】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図9】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図10】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図11】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図12】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図13】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図14】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図15】本発明の共用ノズルの他の例を示す構成図である。
【図16】本発明の基板処理装置の他の例を示す平面図である。
【図17】図16に示す例の作用を説明する側面図である。
【図18】図16に示す例の作用を説明する側面図である。
【図19】図16に示す例の作用を説明する側面図である。
【図20】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図21】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図22】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図23】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図24】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図25】処理液を供給するノズルの他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明に係る基板処理装置1の一実施の形態について説明する。図1に示すように、基板処理装置1は、処理容器10の内部に、基板例えばウエハWを水平に保持するスピンチャック2を備えている。このスピンチャック2は基板保持部をなすものであり、回転軸21を介して回転駆動部22により鉛直軸回りに回転自在及び昇降自在に構成されている。
【0014】
前記スピンチャック2の周囲には、処理カップ3が設けられている。この処理カップ3は、前記スピンチャック2上に保持されるウエハWの裏面周縁部に対向するように配置された内側カップ31と、スピンチャック2上のウエハWの側方上方側の雰囲気を周方向に亘って覆うように設けられた外側カップ32と、から構成されている。図中33は液受け部であり、この液受け部33の下面には、処理液を排出するために排液路34が接続されていて、ウエハWの周縁部から流れ落ちる処理液等が、前記内側カップ31を介して当該排液路34へとガイドされるようになっている。また、液受け部33には、処理容器10内の雰囲気を排気するために排気路35が接続されている。
【0015】
前記処理容器10内には、ウエハWの表面に対して薬液である洗浄液を吐出する洗浄液ノズル41と、リンス液を吐出するリンス液ノズル42とが設けられている。前記洗浄液としては、例えばSC1液(アンモニアと過酸化水素水の混合液)やDHF(希フッ酸)、SC2液(塩酸と過酸化水素水の混合液)、SPM(硫酸と過酸化水素水の混合物)等が用いられ、リンス液として純水が用いられる。これらノズル41,42は、図1及び図2に示すように、例えばウエハWの中心部に洗浄液等を供給する供給位置と、処理カップ3の外側の待機位置との間で移動自在に構成されている。この例では、洗浄液ノズル41は、アーム43により支持されて、昇降機構43Aにより昇降自在及び進退機構43Bにより進退自在に構成されている。また、リンス液ノズル42は、アーム44により支持されて、図示しない昇降機構により昇降自在及び進退機構44Bにより進退自在に構成されている。
【0016】
前記洗浄液ノズル41は、流量調整バルブV1を備えた供給路45を介して洗浄液であるSC1液の供給源45Aに接続されている。また、前記リンス液ノズル42は、流量調整バルブV2を備えた供給路46を介してリンス液である純水の供給源46Aに接続されている。
【0017】
さらに、処理容器10内には共用ノズル5が設けられている。この共用ノズル5は、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に対して、両極性液体からなる置換液と、液状の昇華性物質を含む処理液とを供給するものである。両極性液体とは、水に溶解し、かつ有機物を溶解する性質を有する液体であり、例えばIPA、メタノール及びエタノール等のアルコール類からなる。また、昇華性物質とは、大気中で固体から気体に昇華する物質であり、例えばパラジクロロベンゼン(PDCB)やナフタレンからなる。液状の昇華性物質としては、昇華性物質を融解させたものを用いてもよいし、昇華性物質を置換液に溶解させたものを用いてもよい。ここでは、両極性液体である置換液としてIPA、処理液として液状のPDCBを用いる場合を例にして説明を続ける。
【0018】
この共用ノズル5は、図1及び図2に示すように、例えばウエハWの中心部に置換液や処理液を供給する供給位置と、処理カップ3の外側の待機位置との間で移動自在に構成されている。この例では、ノズル5は、アーム51により支持されて、昇降機構52Aにより昇降自在及び進退機構52Bにより進退自在に構成されている。
【0019】
共用ノズル5の内部には、図3に示すように、置換液や処理液の流路50が設けられており、当該ノズルの下端には吐出口5aが形成されている。また、共用ノズル5の流路50には共通流路53を介して置換液及び処理液が供給されるようになっている。この共通流路53の上流側は第1の流路54及び第2の流路55に分岐すると共に、第1の流路54が流量調整バルブV3を介してIPA供給源54Aに接続され、第2の流路55が流量調整バルブV4を介して処理液供給源であるPDCB供給源55Aに接続されている。前記第1の流路54は置換液を専用に流すための流路、第2の流路55は処理液を専用に流すための流路であり、流量調整バルブV3,V4が流路切替え機構に相当する。IPA供給源54A及びPDCB供給源55Aは、夫々バルブVa,Vbを備えた供給路511,512を介して例えば窒素ガス等の圧送用ガスのガス供給源513に接続されている。そして、制御部8からバルブV3,V4,Va,Vbに制御信号を出力して、IPA供給源54A及びPDCB供給源55Aに、夫々圧送用ガスを供給することにより、IPA供給源54A及びPDCB供給源55Aから共通流路53を介して共用ノズル5にIPA及び液状のPDCBが供給されるように構成され、IPA及び液状のPDCBを別々にあるいは同時に供給することができるようになっている。
【0020】
さらに、この例では、共通流路53の上流側の部分、つまり第1の流路54、第2の流路55、流量調整バルブV3,V4、IPA供給源54A及びPDCB供給源55Bは恒温槽56内に設けられている。この恒温槽56は、共用ノズル5から吐出される置換液の温度が、昇華性物質であるPDCBの凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱するための第1の加熱部に相当すると共に、PDCB供給源55Aから共用ノズル5の吐出口5aに至るまでの処理液の温度が昇華性物質であるPDCBの凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱するための第2の加熱部に相当する。
【0021】
この恒温槽56は、その内部に流体57例えば水が満たされていると共に、加熱機構58を備えている。こうして、加熱機構58により流体57を加熱することにより、IPA供給源54A内のIPA及びPDCB供給源55A内のPDCBを所定温度に維持するように構成されている。この例では、共通流路53の上流端付近まで流体57により覆われている。
【0022】
この際、共用ノズル5の吐出口5aからPDCBが吐出されるときには、共通流路53の通流により多少温度が低下することを想定し、この温度低下があったとしても、前記吐出口5aから吐出されるときのPDCBの温度が凝固点より高くなるように恒温槽56内の温度が設定される。このため、PDCBの融点が55℃であることから、恒温槽56内は、IPA供給源54A内のIPAの温度とPDCB供給源55A内のPDCBの温度が例えば60℃〜120℃好ましくは70℃に維持されるように温度設定されている。
【0023】
前記洗浄液ノズル41、リンス液ノズル42及び共用ノズル5は、通常は待機位置に設けられており、ウエハWに各種の薬液を供給するときには、夫々供給位置まで移動する。この際、これら洗浄液ノズル41、リンス液ノズル42及び共用ノズル5は、互いに干渉せずに、待機位置と供給位置との間で移動できるように設けられている。また、待機位置にある共用ノズル5の下方側には排液部59が設けられており、共用ノズル5が待機位置にあるときには、当該ノズル5の吐出口5aから当該排液部59に置換液や処理液を排出できるようになっている。
【0024】
さらに、処理容器10には固化検出部6が設けられている。この固化検出部6は、ウエハWの表面に光を照射し、その反射光に基づいてウエハWの表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出するものである。この例の固化検出部6は、例えば図4に示すように、スピンチャック2上のウエハWに向けて光を照射する発光部61と、ウエハW表面により反射された光を受光する受光部62とを備えている。この受光部62は、例えば反射光の光量を検出し、閾値に基づいて二値化信号(0、1)を後述する制御部8に出力するように構成されている。
【0025】
つまり、後述するようにウエハWに昇華性物質の液膜が形成された状態では、当該液膜は無色透明であるため、ウエハWの地色が見えた状態である。次いで、昇華性物質が固化すると白濁し、さらに、昇華性物質が昇華すると再びウエハWの地色が見える状態になる。図5において、点のハッチングはウエハWの地色、斜線のハッチングは昇華性物質の固化物の白濁色とすると、図5(a)は、昇華性物質の液膜が形成された状態、図5(b)は昇華性物質が固化した状態、図5(c)は昇華性物質が昇華した状態を夫々示している。このように、昇華性物質が固化すると、色が白濁色に変化するので反射光の光量が小さくなる。このため、例えば予め光量の閾値を求めておき、この閾値よりも小さくなったときに、検出信号「1」を制御部8に出力するように構成する。
【0026】
この固化検出部6は、例えば支持部材63により、例えばウエハの周縁近傍に発光部61から光を照射できる位置に設けられている。また、固化検出部6は、スピンチャック2と図示しない外部の搬送機構との間のウエハWの受け渡しや、洗浄液ノズル41、リンス液ノズル42及び共用ノズル5の移動を妨げない位置であって、これらノズル41,42,5により光線が遮られない位置に設けられる。
【0027】
さらに処理容器10には、天井面に当該処理容器10の内部に対して清浄な気体を供給するためのファンフィルタユニット(FFU)11が接続されると共に、底面には排気管12が接続され、こうして処理容器10内には下降気流が形成される。なお、図2中13はこの処理容器10内に対してウエハWの搬入出を行うための搬送口、14は前記搬送口13を開閉するためのシャッタである。
【0028】
このような液処理装置1は、制御部8により、液処理装置1における各機器の動作が統括制御されるようになっている。この制御部8は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する基板を乾燥させるための処理が行われるように命令が組まれたプログラムが格納される。そして、このプログラムが制御部8に読み出されることで、制御部8は、スピンチャック2の回転駆動部22や、各流量調整バルブV1〜V4、開閉バルブVa、送液ポンプP、各ノズル41,42,5の昇降機構43A,52Aや進退機構43B,44B,52B等に制御信号を出力する。前記プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【0029】
また、制御部8は、固化検出部6からの検出信号に基づいて、ウエハW上の昇華性物質の固化のタイミングを判断し、前記信号をスピンチャック2からウエハWを搬出するためのトリガ信号として使用するように構成されている。つまり、ウエハ上に供給された昇華性物質が固化した後は、昇華性物質は後述するように自然に放置することにより昇華していく。このため、昇華性物質が固化したタイミングでスピンチャック2からウエハWを搬出して、後段の処理を行うことによりウエハWの乾燥が速やかに進行する。この後段の処理とは、自然放置や減圧乾燥処理である。従って、昇華性物質が固化したことを検出し、この検出信号をスピンチャック2からウエハWを搬出するためのトリガ信号として使用することにより、固化が終了したウエハWは後段の処理へ搬送し、スピンチャック2には次のウエハWを搬送することができ、処理のスループットを向上させることができる。
【0030】
このため、制御部8は、例えばウエハWに洗浄液を供給する時点から固化検出部6の出力信号を監視し、固化検出部6からの検出信号が「1」となったタイミングで、昇華性物質の固化終了と判断し、スピンチャック2からウエハWを搬出するために、スピンチャック2及び外部の搬送機構に制御信号を出力するように構成されている。また、固化検出部6からの検出信号が「1」となったタイミングで図示しない表示部に固化終了の旨を表示し、この表示に基づいてオペレータがスピンチャック2からウエハWを搬出するために、スピンチャック2及び外部の搬送機構に指令を出力するようにしてもよい。
【0031】
次に、上述の実施の形態の作用について、図6〜図14を参照しながら説明する。先ず、図示しない外部の搬送機構によって、搬送口13より処理容器10内にウエハWを搬入し、処理カップ3の上方側まで上昇させたスピンチャック2に受け渡す。そして、スピンチャック2によりウエハWを保持させ、処理カップ3内の所定位置まで下降させる。一方、搬送機構を退避させて、シャッタ14は閉じておく。
【0032】
そして、洗浄液ノズル41を供給位置へ移動させて、ウエハWを回転させながらウエハW表面に洗浄液であるSC1液を吐出する(図6(a))。これにより、ウエハW表面に付着したパーティクルや有機性の汚染物質が除去される。次いで、リンス液ノズル42を供給位置へ移動させて、ウエハWを回転させながら、ウエハW表面にリンス液である純水を吐出する(図6(b))。こうして、ウエハW表面の洗浄液がリンス液により洗い流される。
【0033】
続いて、共用ノズル5を供給位置へ移動させる(図6(c))。そして、ウエハWを回転させながら、流量調整バルブV3を開いてIPA供給源54Aから、第1の流路54及び共通流路53を介して共用ノズル5にIPAを供給する。こうして、共用ノズル5から、高温の両極性液体である70℃のIPAを吐出して、ウエハW上のリンス液をIPAにより置換する(図8)。
【0034】
ここで、図8〜図14は、ウエハW表面にパターン71が形成された様子を概略的に示すものである。ウエハW表面にIPAが供給されると、遠心力により外方に向けて拡散してウエハW表面全体に行き渡り、こうしてウエハW表面のリンス液がIPAに置換される。この際、パターン71の内部にIPAが入り込み、パターン71の表面にIPAの液膜72が形成される。さらに約70℃のIPAを供給してウエハW表面に拡散させているので、ウエハW表面が、昇華性物質であるPDCBの凝固点よりも高い温度に加熱される。
【0035】
続いて、共用ノズル5からウエハWに供給される薬液を、置換液から処理液である液状のPDCBに切り替えると共に、固化検出部6からの検出を開始する。例えば薬液の切替え時には、流量調整バルブV3と共に流量調整バルブV4を開き、共通流路53を介して共用ノズル5内にIPA供給源54A及びPDCB供給源55Aから夫々所定流量のIPA及び液状のPDCBを供給する(図9参照)。この段階では、ウエハW表面には、IPAにPDCBが溶解した液膜73が形成されている。
【0036】
そして、徐々に流量調整バルブ3を絞っていき、最終的に液状のPDCBのみを供給する(図7(a)、図10)。この際、PDCBを供給するときには、ウエハWを、PDCBの薄い液膜が形成できる程度の高い回転数、例えば1000rpm〜3000rpm回転数で回転させる。このように、ウエハWをPDCBの薄い液膜が形成できる程度の回転数で回転させるのは、PDCBとIPAとを同時に供給するときでもよいし、PDCBのみを供給するときでもよい。
【0037】
これにより、ウエハW表面のPDCBが遠心力により外方に向けて拡散してウエハW表面全体に行き渡る。このように液状のPDCBを供給することにより、ウエハW表面のIPAはPDCBに置換されるが、IPAはPDCBを溶解する性質であることから、IPAの一部はPDCB中に残存する。こうして、ウエハW表面には、PDCBの濃度が前記液膜73よりも大きい液膜74が形成される。
【0038】
この際、前工程で約70℃のIPAが供給されて、ウエハW表面が昇華性物質の凝固点よりも高い温度に加温されているので、液状のPDCBがウエハW上で直ぐに固化することが抑えられる。また、ウエハWを既述の回転数で回転させることから、液状のPDCBがウエハW表面に均一に薄く広がり、膜厚が薄いPDCBの液膜を形成することができる。さらに、昇華性物質の供給前に共通流路53及び共用ノズル5の流路50に高温の置換液を供給しているので、これら共通流路53及び流路50の内壁が高温の置換液により加温される。このため、置換液に次いで処理液を共通流路53及び流路50に供給したときに、当該共通流路53等の通流中に昇華性物質が固化してしまうことを抑えることができる。
【0039】
こうして、PDCBの液膜74を形成した後、流量調整バルブV4を閉じて共用ノズル5からのPDCBの吐出を停止すると共に、ウエハWの回転数を50rpm〜1000rpm程度まで低下させて、当該共用ノズル5を待機位置まで移動させる。そして、ウエハWを50rpm〜1000rpm程度の回転数で回転を続行させると、PDCBは融点が55℃であり、また厚さが薄いので、回転の気流によって生じる渦流などにより自然に冷却され、固化される。
【0040】
一方、待機位置にある共用ノズル5に対しては、図7(b)に示すように、流量調整バルブV3を開き、IPA供給源54Aから第1の流路54及び共通流路53を介してノズル5内の流路50に所定量のIPAを供給し、排液部59に排出させる。こうして、共通流路53及び共用ノズル5の流路50に高温のIPAを通流させることにより、仮に共通流路53や共用ノズル5の流路50にPDCBが固化して付着したとしても、その固化物がIPAに溶解して除去される。
【0041】
既述のように、液状のPDCBを供給することにより、ウエハW表面のIPAはPDCBに置換されるが、IPAの一部はPDCB中に残存している。そして、図11に示すように、PDCBの固化の際、PDCB中のIPAが揮発していくため、図12に示すように、固化したPDCBの内部ではIPAが抜けた部分が微細な孔75として存在し、PDCBの固化物76はポーラスな状態となっている。
【0042】
ところで、既述のように、PDCBが固化すると、固化検出部6から制御部8に検出信号「1」が出力される。従って、制御部8では、処理液の供給開始から常時固化検出部6からの検出信号を取得しておき、検出信号が「1」が入力されたときに、スピンチャック2からウエハWを搬出するためのトリガ信号を取得したと判断する。そして、例えばスピンチャック2の回転を停止して、スピンチャック2を受け渡し位置まで上昇させると共に、例えば図示しない搬送機構に、スピンチャック2上のウエハWの搬出指令を出力する。
【0043】
前記搬送機構は、PDCBが固化したウエハWを受け取り、後段の処理を行う領域にウエハWを搬送する。この後段の処理を行う領域とは、例えば、ウエハWを大気雰囲気に置かれた載置台に載置した状態で昇華性物質を自然放置により昇華させる領域であってもよいし、ウエハWを減圧乾燥させて昇華性物質を昇華させる減圧乾燥装置であってもよい。
【0044】
こうして、図13に示すように、固体状態のPDCBを昇華させることによりウエハ表面のパターン73内からPDCBが徐々に除去されていき、図14に示すように、全てのPDCBが除去されてウエハを乾燥させる処理が終了する。この際、既述のように、薄いPDCBの液膜が形成されるため、PDCBの固化物76も薄く、また当該固化物76はポーラス状に構成されているので、昇華速度が大きく、昇華が短時間で終了する。
【0045】
上述の実施の形態によれば、ウエハW上のリンス液を置換液により置換し、次いで当該置換液を処理液により置換した後、当該昇華性物質を固化し、昇華させている。従って、ウエハWの表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に、当該ウエハWを乾燥させるための処理を行うにあたり、固体の昇華を利用しているので、表面張力が発生するおそれがなく、パターン倒れの発生を抑えて、ウエハWを乾燥させることができる。
【0046】
この際、リンス液により洗浄されたウエハWに対して、液状の昇華性物質を含む処理液を供給する前に、両極性液体からなる置換液を供給している。一般的に昇華性物質はリンス液である純水と混ざりにくいが、前記両極性液体は、水に溶解し、かつ有機物を溶解する性質を有するため、リンス液及び昇華性物質の双方と混ざりやすい。このため、リンス液を両極性液体により置換し、次いで両極性液体を昇華性物質により置換することで、結果的にリンス液を昇華性物質により速やかに置換することができる。
【0047】
また、前記両極性液体からなる置換液は第1の加熱部により、共用ノズル5から吐出される置換液の温度が昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように、予め加熱されている。このため、この置換液の供給により、ウエハWが昇華性物質の凝固点以上の温度に加温され、置換液の供給という簡易な手法でウエハWを加熱することができる。この際、置換液はIPA供給源54Aを第1の加熱部である恒温槽56内に配置することにより前記温度に加熱されるため、置換液の加熱自体も簡易な装置構成で行うことができる。一方、ウエハW自体を加熱するためにスピンチャック2に加熱機構を設けることを考えると、スピンチャック2は回転自在に構成されることから、スピンチャック2の構造が複雑化する。また、ウエハ面内を均一に加熱するためにはスピンチャック2自体を大型化する必要があり、処理装置全体で見ると大掛りな装置構成となってしまう。
【0048】
さらに、この実施の形態では、PDCB供給源55Aから共用ノズル5の吐出口5aに至るまでの処理液の温度が、昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように、処理液が第2の加熱部により加熱されているので、昇華性物質の固化を抑えて共用ノズル5から液状の昇華性物質をウエハW表面に供給することができる。この際、処理液は、PDCB供給源55Aを第2の加熱部でもある恒温槽56内に配置することにより加熱されるので、簡易な装置構成で処理液を加熱することができる。また、上述の実施の形態のように、共通の恒温槽56内にIPA供給源54AとPDCB供給源55Aとを配置するようにすれば、一つの加熱部で置換液と処理液の両方を加熱することができ、より装置構成が簡易なものとなる。
【0049】
そして、共用ノズル5から処理液を供給すると、ウエハW表面が置換液の供給により加熱されていることから、昇華性物質が直ぐに固化してしまうことが抑えられる。このため処理液を薄く広げることができるので、薄い処理液の液膜を形成することができる。この際、共用ノズル5からウエハWの中心に処理液を供給すると共に、ウエハWを例えば1000rpm〜3000rpmの回転数で回転させることにより、処理液が薄く伸ばされ、より薄く厚さが均一な処理液の液膜を形成することができる。このように、処理液の液膜を薄く形成することができると、昇華性物質の量が少ないため、昇華性物質の固化や、固化した昇華性物質の昇華に要する時間が短縮され、ウエハWを乾燥させる処理が速やかに進行し、当該乾燥させる処理に要する時間が短縮される。
【0050】
また、共用ノズル5を用い、流路切替え機構により共通流路53に供給される液を、置換液と処理液との間で切り替えて供給しているので、共用ノズル5に処理液を供給した後、流路を切り替えて当該共用ノズル5に置換液を供給することができる。これにより、仮に共通流路53や共用ノズル5の流路50に昇華性物質の固化物が付着したとしても、その後に昇華性物質の凝固点以上の温度に加熱された置換液を通流させることによって、前記付着した昇華性物質の固化物を置換液に溶解して除去することができる。
【0051】
また、共用ノズル5からウエハWに置換液及び処理液を供給する際、これらの切り替え時には、置換液と処理液とを同時にウエハW表面に供給することができる。このため、昇華性物質がウエハWの表面で直ぐに固化することが抑えられ、処理液をウエハW表面に広げやすくなる。
【0052】
さらに、上述の実施の形態では、置換液と処理液とを切り替えて供給し、最終的には処理液のみを供給しているので、リンス液と置換液の置換、置換液と処理液との置換を確実に行うことができる。このため、処理液を供給が終了した後には、既述のようにウエハW表面には昇華性物質と両極性液体とが混合した状態であるものの、昇華性物質の濃度が大きい。このため、昇華性物質の固化や昇華が速やかに行われ、ウエハWを乾燥させるための処理が迅速に進行する。
【0053】
さらにまた、本発明は、固化検出部6を用いて、ウエハW表面に存在する昇華性物質が固化したことを反射光に基づいて検出している。従って、昇華性物質の固化の終了時点の判断を容易かつ正確に行うことができる。また、この検出信号を、スピンチャックからウエハWを搬出するためのトリガ信号として使用しているので、固化が終了したウエハWは、速やかに処理容器10から搬出される。従って、固化が終了したウエハWをスピンチャック2から搬出し、次のウエハWをスピンチャック2に搬送することができるので、スループットを向上させることができる。
【0054】
以上において、本発明では、図15に示すように、共用ノズル5に置換液及び処理液を供給する共通流路81は2重管構造であってもよい。この共通流路81は、内管82と、この内管82の周囲が流路となる外管83と、を備えており、前記内管82には処理液が供給され、外管83には置換液が供給される。この外管83は置換液を専用に流すための第1の流路に相当し、内管82は処理液を専用に流すための第2の流路に相当する。例えば内管82の先端側(共用ノズル5側)は、外管83よりも短くなっており、内管82の先端よりも共用ノズル5側の領域84は、置換液と処理液の共通流路となっている。
【0055】
前記内管82の基端側は、流量調整バルブV5を備えた流路85により、処理液供給源であるPDCB供給源85Aに接続されている。また、前記外管83の基端側は、流量調整バルブV6を備えた流路86により、置換液の供給源であるIPA供給源86Aに接続されている。また、流路85と流路86は流量調整バルブV7を備えた流路87により接続されている。さらに、流路85〜87、流量調整バルブV5〜V7、PDCB供給源85A及びIPA供給源86Aは、共通の恒温槽87に配置されており、IPA供給源86A内のIPA、PDCB供給源85A内のPDCBが例えば60℃〜120℃好ましくは70℃になるように温度制御されている。図中88は加熱機構である。なお、図15では、開閉バルブVa及び送液ポンプPは図示を省略しているが、これらは図3と同様に共通流路81に設けられている。
【0056】
このような構成では、ウエハWに置換液を供給するときには、共用ノズル5を供給位置に移動すると共に、流量調整バルブV6を開き、流路86を介して外管83に置換液を供給する。そして、ウエハWに処理液を供給するときには、例えば先ず流量調整バルブV6と共に流量調整バルブV5を開く。こうして、流路86を介して外管83に置換液を供給する一方、流路85を介して内管82に処理液を供給する。これにより、前記領域84にて、置換液と処理液とが混合し、共用ノズル5の流路50を介して吐出口5aからウエハWに供給される。次いで、流量調整バルブV6を徐々に絞っていき、処理液のみの供給に切り替える。一方、処理液の液膜の形成が終了した後、共用ノズル5を待機位置に移動する。そして、流量調整バルブV5、V7を開き、IPA供給源86Aから流路87、流路85を介して共用ノズル5の流路50へ置換液を供給し、図示しない排液部に排出する。これにより、内管82や共用ノズル5の内部50に昇華性物質の固化物が付着したとしても、当該固化部物が置換液によって溶解され、除去される。
【0057】
このような構成の共用ノズル5では、外管83に高温の置換液を供給しているので、内管82の周囲が加温される。このため、置換液に次いで処理液を内管82に供給したときに、当該内管82通流中に昇華性物質が固化してしまうことを抑えることができる。
【0058】
また、本発明では、図16及び図17に示すように、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に、置換液を供給する第1のノズル91と、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に、処理液を供給する第2のノズル92と、を別個に設けるようにしてもよい。これら第1のノズル91及び第2のノズル92は、夫々移動機構91A及び移動機構92Aにより、ウエハW表面の中心部に置換液や処理液を供給する供給位置と、処理カップ3の外側の待機位置との間で移動自在に構成されている。
【0059】
そして、図17に示すように、第1のノズル91は、流量調整バルブV8を備えた供給路93を介して置換液の供給源(IPA供給源)93Aに接続されている。また、図18及び図19に示すように、第2のノズル92は、流量調整バルブV9を備えた供給路94を介して処理液供給源(PDCB供給源)94Aに接続されている。ここで、供給路94の流量調整バルブV9の上流側は、流量調整バルブV10を備えた流路95を介して、昇華性物質の溶剤の供給源95Aに接続されている。なお、IPA供給源93A、PDCB供給源94A及び溶剤供給源95Aは図示しない加熱部により、夫々の液体が例えば70℃になるように加熱されている。図19中96は排液部である。また、前記昇華性物質の溶剤は、置換液であってもよいし、他の有機溶媒であってもよい。
【0060】
このような構成では、ウエハWに置換液を供給するときには、第1のノズル91を供給位置に移動すると共に、流量調整バルブV8を開き、流路93を介して置換液を供給する。そして、ウエハWに処理液を供給するときには、第1のノズル91から置換液の供給を停止し、第1のノズル91を待機位置に移動させた後、第2のノズル92を供給位置に移動すると共に、流量調整バルブV9を開き、流路94を介して処理液を供給する。処理液の液膜の形成が終了した後、第2のノズル92を待機位置に移動する。次いで、流量調整バルブV9、V10を開き、溶剤供給源95Aから流路95、流路94を介して、第2のノズル92へ溶剤を供給し、液捨て部96に排出する。これにより、仮に第2のノズル92や供給路94内に昇華性物質の固化物が付着したとしても、当該固化物が溶剤により溶解され、除去される。
【0061】
さらに、本発明の固化検出部は、図20及び図21に示すように構成してもよい。この例の固化検出部6Aは、ウエハW表面により反射された光を選択的に受光するために、スリット部材6を備えている。このスリット部材65は、図20に示すように、ウエハW表面に液膜67が形成されているときには、発光部61から照射された光が液膜67を透過してウエハW表面により反射され、スリット部材65の開口部66を介して受光部62に入射するように構成されている。
【0062】
また、ウエハW表面に、固化した昇華性物質68が形成されているときには、図21に示すように、発光部61から照射された光は、ウエハW表面の昇華性物質68により反射される。従って、昇華性物質68の厚さ分反射するときの高さ位置が異なるので、反射光の光路が異なってくる。この際、スリット部材65の開口部66は、図20の状態のときに反射光を透過させるように形成されているため、図21の状態のように固体の昇華性物質68の層が形成されているときには、反射光が開口部66を透過せずにスリット部材65により遮ぎられ、受光部62には入射しないように構成されている。
【0063】
従って、ウエハW表面に存在する昇華性物質が液体の状態から固体の状態になると、光量が予め決められた閾値よりも低くなるので、このとき検出信号「1」を制御部8に出力するように構成することによって、ウエハW表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出することができる。
【0064】
また、固化検出部6Bは、ウエハWの表面にレーザ光を照射し、その反射光に基づいて、ウエハWとの距離を把握し、これによってウエハW表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出する構成であってもよい。図22はウエハWに昇華性物質の液膜67が形成された状態、図23は固化した昇華性物質68の層が形成されている状態、図24は固化した昇華性物質が昇華した状態を夫々示している。図22のように、ウエハWに昇華性物質の液膜67が形成された状態では、ウエハWまでの距離を測定すると、ウエハW表面の液膜67を透過してウエハW表面までの距離L1が検出される。また、図23のように固化した昇華性物質68の層が形成されると、当該昇華性物質68の層の表面までの距離L2が検出され、図24のように昇華性物質が昇華すると、再びウエハWまでの距離L1が検出される。従って、距離の閾値を求めておき、この距離がこの閾値よりも短くなったときに、昇華性物質が固化していると検出するように固化検出部6Bを構成するようにしてもよい。
【0065】
以上において、本発明では、スピンチャック2によりウエハWを保持した状態で、固化した昇華性物質の昇華までを行い、ウエハWの乾燥処理を終了させるようにしてもよい。この際、固化検出部により昇華性物質が昇華したことを検出するようにしてもよい。また、このようにスピンチャック2上で昇華性物質の昇華を行い、昇華性物質が昇華したことを検出する場合には、前記昇華検出の信号は、スピンチャック2からウエハWを搬出するためのトリガ信号として使用してもよい。
【0066】
例えば、図4及び図5に示す固化検出部6では、昇華性物質が昇華すると、ウエハWの地色が見える状態になるので、反射光の光量が大きくなる。このため、例えば処理液の供給を開始してから、固化検出部6による検出を開始し、固化により光量が閾値より大きくなり、再び光量が閾値より小さくなったときに、昇華性物質が昇華したことを検出するように固化検出部6を構成するようにしてもよい。
【0067】
また、図20及び図21に示す固化検出部6Aでは、昇華性物質が昇華すると、反射光がスリット部材65の開口部66を通過して受光部62に入射するので光量が増大する。このため、例えば処理液の供給を開始してから、固化検出部6Aによる検出を開始し、固化により閾値よりも小さくなった光量が、再び閾値よりも大きくなったときに、昇華性物質が昇華したことを検出するように固化検出部6Aを構成するようにしてもよい。
【0068】
さらに、図22〜図24にて説明した固化検出部6Bでは、昇華性物質が昇華すると、ウエハWまでの距離L1が検出される。従って、例えば処理液の供給を開始してから、固化検出部6Bによる検出を開始し、固化により閾値よりも小さくなった距離が、再び閾値よりも大きくなったときに、昇華性物質が昇華したことを検出するように固化検出部6Bを構成するようにしてもよい。
【0069】
以上において、本発明では第1の加熱部と第2の加熱部として共通の恒温槽を用いたが、夫々別個の恒温槽により置換液と処理液とを加熱するようにしてもよい。また、第1の加熱部と第2の加熱部は、恒温槽以外に、置換液の供給源や処理液供給源を加熱機構により加熱する構成であってもよいし、供給路、置換液及び処理液を各々加熱する構成であってもよい。
【0070】
さらに、ウエハW表面への置換液の供給と処理液の供給の切り替え時は、置換液の供給を停止してから、処理液の供給を開始してもよい。また、本発明では、図25に示すように、第1のノズル、第2のノズル又は共用ノズルとして、ウエハWの径方向に薬液を吐出する吐出口を備えた長尺ノズル97を用い、当該ノズル97とウエハWと相対的に移動させてウエハWに置換液や処理液を供給するようにしてもよい。このようなノズル97であっても、液状の昇華性物質を含む処理液を薄く均一に塗布することができる。
【0071】
また、本発明では、ウエハWの表面を洗浄液で洗浄し、次いでリンス液で洗浄する処理は他の液処理装置で行ない、その表面にリンス液が残存するウエハWを本発明の基板処理装置に搬送して、当該ウエハWを乾燥させる処理を行うようにしてもよい。さらに、本発明は必ずしも固化検出部を設ける必要はない。
【符号の説明】
【0072】
W ウエハ
2 スピンチャック
22 回転駆動部
5 共用ノズル
56 恒温槽
53 共通流路
54 第1の流路
55 第2の流路
55A PDCB供給源
6 固化検出部
61 発光部
62 受光部
7 制御部
V1〜V10 流量調整バルブ
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させる基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
被処理基板である例えば半導体ウエハ(以下、ウエハという)の洗浄を行う枚葉式のスピン洗浄装置では、ウエハの表面に例えばアルカリ性や酸性の薬液を供給しながらウエハを回転させることによって、ウエハ表面のごみ等を除去している。ウエハ表面に残存する薬液は例えば純水などを利用したリンス洗浄により除去され、次いでウエハを回転させることにより、残った液体を振り飛ばす振切乾燥などが行われている。
【0003】
ところが半導体装置の高集積化に伴い、こうした液体などを除去する処理において、いわゆるパターン倒れの問題が大きくなってきている。パターン倒れは、ウエハ表面においてパターンを形成する凹凸の例えば凸部の左右に残っている液体が不均一に乾燥することにより、この凸部を左右に引っ張る表面張力のバランスが崩れ、液体が多く残っている方向に凸部が倒れる現象である。
【0004】
このパターン倒れの発生を抑えつつウエハ表面に残った液体を除去する手法として、表面張力の少ないIPA(イソプロピルアルコール)を、純水によるリンス洗浄後にウエハ表面に供給し、純水をIPAにより置換してからIPAを気体に状態変化させて乾燥させる方法が知られている。しかしながら、IPAは表面張力がゼロではないため、この手法には原理的に限界がある。
【0005】
また、高圧流体の一種である超臨界状態の流体(超臨界流体)を用いた乾燥方法も知られている。この手法では、超臨界流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しないため、ウエハ上の液体を超臨界流体と置換し、しかる後超臨界流体を気体に状態変化させると、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。しかしながら、この手法は高圧機器が必要になり、装置が大掛かりになってしまう。
【0006】
また、特許文献1には、フォトマスクのドライ洗浄方法において、露光後のフォトマスクにナフタレンのイソプロピルアルコール溶液を滴下してナフタレンの保護膜をスピンコートし、その後基板を加熱して、保護膜とゴミを除去する技術が記載されている。さらに、特許文献2には、基板をIPA溶液に浸漬して基板上の純水をIPAに置換した後、基板をナフタレン溶液に浸漬する。そして、基板を空気中に引き上げることでナフタレンを固化した後、昇華させる技術が記載されている。さらにまた、特許文献3には、基板上の液体を、当該液体と混合しにくく、この液体よりも凝固点が低い置換液により置換した後、液体のみ凝固させて置換液を除去してから、液体の凝固体を除去して乾燥させる技術が記載されている。しかしながら、これらの手法を用いても、洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄された基板を乾燥させる処理を、簡易な装置構成で速やかに進行させることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開昭63−41855号公報
【特許文献2】特開平9−190996号公報(段落0027,0034)
【特許文献3】特開2008−66272号公報(段落0017,0034,0038〜0040)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄された基板を乾燥させる処理を、簡易な装置構成で速やかに進行させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このため、本発明の基板処理装置は、基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させるための処理を行う装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板上のリンス液を置換するための両極性液体からなる置換液を基板の表面に供給する第1のノズルと、
この第1のノズルから置換液が供給された基板の表面に、液状の昇華性物質を含む処理液を処理液供給源から供給するための第2のノズルと、
前記第1のノズルから吐出される置換液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱するための第1の加熱部と、
前記処理液供給源から第2のノズルの吐出口に至るまでの処理液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱するための第2の加熱部と、を備えたことを特徴とする。
【0010】
また、本発明の基板処理方法は、基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させるために行う処理方法において、
基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に両極性液体からなる置換液を供給して当該基板上のリンス液を置換液により置換する工程と、
前記置換液が供給された基板の表面に、液状の昇華性物質を含む処理液を処理液供給源からノズルを介して供給する工程と、
前記置換液を基板の表面に供給する前に、当該置換液の温度が昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱する工程と、
前記処理液供給源から前記ノズルの吐出口に至るまでの処理液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、基板に液状の昇華性物質を含む処理液を供給する前に、当該基板に昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように加熱された置換液を供給しているので、リンス液の置換液による置換と基板の表面の加熱を同時に行うことができる。また、こうして加熱された基板に、前記凝固点よりも高い温度の処理液をノズルを介して供給しているので、基板上に処理液の液膜を薄く広げることができる。このように加熱した置換液や処理液を基板表面に供給しているので、装置構成が簡易なものとなり、また、基板上に処理液の薄い液膜を形成することができるため、昇華性物質の固化や昇華に要する時間が短縮され、基板を乾燥させるための処理を速やかに進行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す縦断面図である。
【図2】前記基板処理装置を示す平面図である。
【図3】前記基板処理装置に設けられる共用ノズルと、この共用ノズルの供給系を示す構成図である。
【図4】前記基板処理装置に設けられる固化検出部を示す構成図である。
【図5】ウエハWの表面状態を示す斜視図である。
【図6】前記基板処理装置にて実施される基板処理方法を説明する斜視図である。
【図7】前記基板処理方法を説明する斜視図である。
【図8】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図9】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図10】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図11】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図12】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図13】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図14】本発明の作用を説明する縦断面図である。
【図15】本発明の共用ノズルの他の例を示す構成図である。
【図16】本発明の基板処理装置の他の例を示す平面図である。
【図17】図16に示す例の作用を説明する側面図である。
【図18】図16に示す例の作用を説明する側面図である。
【図19】図16に示す例の作用を説明する側面図である。
【図20】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図21】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図22】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図23】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図24】固化検出部の他の例を示す側面図である。
【図25】処理液を供給するノズルの他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明に係る基板処理装置1の一実施の形態について説明する。図1に示すように、基板処理装置1は、処理容器10の内部に、基板例えばウエハWを水平に保持するスピンチャック2を備えている。このスピンチャック2は基板保持部をなすものであり、回転軸21を介して回転駆動部22により鉛直軸回りに回転自在及び昇降自在に構成されている。
【0014】
前記スピンチャック2の周囲には、処理カップ3が設けられている。この処理カップ3は、前記スピンチャック2上に保持されるウエハWの裏面周縁部に対向するように配置された内側カップ31と、スピンチャック2上のウエハWの側方上方側の雰囲気を周方向に亘って覆うように設けられた外側カップ32と、から構成されている。図中33は液受け部であり、この液受け部33の下面には、処理液を排出するために排液路34が接続されていて、ウエハWの周縁部から流れ落ちる処理液等が、前記内側カップ31を介して当該排液路34へとガイドされるようになっている。また、液受け部33には、処理容器10内の雰囲気を排気するために排気路35が接続されている。
【0015】
前記処理容器10内には、ウエハWの表面に対して薬液である洗浄液を吐出する洗浄液ノズル41と、リンス液を吐出するリンス液ノズル42とが設けられている。前記洗浄液としては、例えばSC1液(アンモニアと過酸化水素水の混合液)やDHF(希フッ酸)、SC2液(塩酸と過酸化水素水の混合液)、SPM(硫酸と過酸化水素水の混合物)等が用いられ、リンス液として純水が用いられる。これらノズル41,42は、図1及び図2に示すように、例えばウエハWの中心部に洗浄液等を供給する供給位置と、処理カップ3の外側の待機位置との間で移動自在に構成されている。この例では、洗浄液ノズル41は、アーム43により支持されて、昇降機構43Aにより昇降自在及び進退機構43Bにより進退自在に構成されている。また、リンス液ノズル42は、アーム44により支持されて、図示しない昇降機構により昇降自在及び進退機構44Bにより進退自在に構成されている。
【0016】
前記洗浄液ノズル41は、流量調整バルブV1を備えた供給路45を介して洗浄液であるSC1液の供給源45Aに接続されている。また、前記リンス液ノズル42は、流量調整バルブV2を備えた供給路46を介してリンス液である純水の供給源46Aに接続されている。
【0017】
さらに、処理容器10内には共用ノズル5が設けられている。この共用ノズル5は、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に対して、両極性液体からなる置換液と、液状の昇華性物質を含む処理液とを供給するものである。両極性液体とは、水に溶解し、かつ有機物を溶解する性質を有する液体であり、例えばIPA、メタノール及びエタノール等のアルコール類からなる。また、昇華性物質とは、大気中で固体から気体に昇華する物質であり、例えばパラジクロロベンゼン(PDCB)やナフタレンからなる。液状の昇華性物質としては、昇華性物質を融解させたものを用いてもよいし、昇華性物質を置換液に溶解させたものを用いてもよい。ここでは、両極性液体である置換液としてIPA、処理液として液状のPDCBを用いる場合を例にして説明を続ける。
【0018】
この共用ノズル5は、図1及び図2に示すように、例えばウエハWの中心部に置換液や処理液を供給する供給位置と、処理カップ3の外側の待機位置との間で移動自在に構成されている。この例では、ノズル5は、アーム51により支持されて、昇降機構52Aにより昇降自在及び進退機構52Bにより進退自在に構成されている。
【0019】
共用ノズル5の内部には、図3に示すように、置換液や処理液の流路50が設けられており、当該ノズルの下端には吐出口5aが形成されている。また、共用ノズル5の流路50には共通流路53を介して置換液及び処理液が供給されるようになっている。この共通流路53の上流側は第1の流路54及び第2の流路55に分岐すると共に、第1の流路54が流量調整バルブV3を介してIPA供給源54Aに接続され、第2の流路55が流量調整バルブV4を介して処理液供給源であるPDCB供給源55Aに接続されている。前記第1の流路54は置換液を専用に流すための流路、第2の流路55は処理液を専用に流すための流路であり、流量調整バルブV3,V4が流路切替え機構に相当する。IPA供給源54A及びPDCB供給源55Aは、夫々バルブVa,Vbを備えた供給路511,512を介して例えば窒素ガス等の圧送用ガスのガス供給源513に接続されている。そして、制御部8からバルブV3,V4,Va,Vbに制御信号を出力して、IPA供給源54A及びPDCB供給源55Aに、夫々圧送用ガスを供給することにより、IPA供給源54A及びPDCB供給源55Aから共通流路53を介して共用ノズル5にIPA及び液状のPDCBが供給されるように構成され、IPA及び液状のPDCBを別々にあるいは同時に供給することができるようになっている。
【0020】
さらに、この例では、共通流路53の上流側の部分、つまり第1の流路54、第2の流路55、流量調整バルブV3,V4、IPA供給源54A及びPDCB供給源55Bは恒温槽56内に設けられている。この恒温槽56は、共用ノズル5から吐出される置換液の温度が、昇華性物質であるPDCBの凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱するための第1の加熱部に相当すると共に、PDCB供給源55Aから共用ノズル5の吐出口5aに至るまでの処理液の温度が昇華性物質であるPDCBの凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱するための第2の加熱部に相当する。
【0021】
この恒温槽56は、その内部に流体57例えば水が満たされていると共に、加熱機構58を備えている。こうして、加熱機構58により流体57を加熱することにより、IPA供給源54A内のIPA及びPDCB供給源55A内のPDCBを所定温度に維持するように構成されている。この例では、共通流路53の上流端付近まで流体57により覆われている。
【0022】
この際、共用ノズル5の吐出口5aからPDCBが吐出されるときには、共通流路53の通流により多少温度が低下することを想定し、この温度低下があったとしても、前記吐出口5aから吐出されるときのPDCBの温度が凝固点より高くなるように恒温槽56内の温度が設定される。このため、PDCBの融点が55℃であることから、恒温槽56内は、IPA供給源54A内のIPAの温度とPDCB供給源55A内のPDCBの温度が例えば60℃〜120℃好ましくは70℃に維持されるように温度設定されている。
【0023】
前記洗浄液ノズル41、リンス液ノズル42及び共用ノズル5は、通常は待機位置に設けられており、ウエハWに各種の薬液を供給するときには、夫々供給位置まで移動する。この際、これら洗浄液ノズル41、リンス液ノズル42及び共用ノズル5は、互いに干渉せずに、待機位置と供給位置との間で移動できるように設けられている。また、待機位置にある共用ノズル5の下方側には排液部59が設けられており、共用ノズル5が待機位置にあるときには、当該ノズル5の吐出口5aから当該排液部59に置換液や処理液を排出できるようになっている。
【0024】
さらに、処理容器10には固化検出部6が設けられている。この固化検出部6は、ウエハWの表面に光を照射し、その反射光に基づいてウエハWの表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出するものである。この例の固化検出部6は、例えば図4に示すように、スピンチャック2上のウエハWに向けて光を照射する発光部61と、ウエハW表面により反射された光を受光する受光部62とを備えている。この受光部62は、例えば反射光の光量を検出し、閾値に基づいて二値化信号(0、1)を後述する制御部8に出力するように構成されている。
【0025】
つまり、後述するようにウエハWに昇華性物質の液膜が形成された状態では、当該液膜は無色透明であるため、ウエハWの地色が見えた状態である。次いで、昇華性物質が固化すると白濁し、さらに、昇華性物質が昇華すると再びウエハWの地色が見える状態になる。図5において、点のハッチングはウエハWの地色、斜線のハッチングは昇華性物質の固化物の白濁色とすると、図5(a)は、昇華性物質の液膜が形成された状態、図5(b)は昇華性物質が固化した状態、図5(c)は昇華性物質が昇華した状態を夫々示している。このように、昇華性物質が固化すると、色が白濁色に変化するので反射光の光量が小さくなる。このため、例えば予め光量の閾値を求めておき、この閾値よりも小さくなったときに、検出信号「1」を制御部8に出力するように構成する。
【0026】
この固化検出部6は、例えば支持部材63により、例えばウエハの周縁近傍に発光部61から光を照射できる位置に設けられている。また、固化検出部6は、スピンチャック2と図示しない外部の搬送機構との間のウエハWの受け渡しや、洗浄液ノズル41、リンス液ノズル42及び共用ノズル5の移動を妨げない位置であって、これらノズル41,42,5により光線が遮られない位置に設けられる。
【0027】
さらに処理容器10には、天井面に当該処理容器10の内部に対して清浄な気体を供給するためのファンフィルタユニット(FFU)11が接続されると共に、底面には排気管12が接続され、こうして処理容器10内には下降気流が形成される。なお、図2中13はこの処理容器10内に対してウエハWの搬入出を行うための搬送口、14は前記搬送口13を開閉するためのシャッタである。
【0028】
このような液処理装置1は、制御部8により、液処理装置1における各機器の動作が統括制御されるようになっている。この制御部8は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する基板を乾燥させるための処理が行われるように命令が組まれたプログラムが格納される。そして、このプログラムが制御部8に読み出されることで、制御部8は、スピンチャック2の回転駆動部22や、各流量調整バルブV1〜V4、開閉バルブVa、送液ポンプP、各ノズル41,42,5の昇降機構43A,52Aや進退機構43B,44B,52B等に制御信号を出力する。前記プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【0029】
また、制御部8は、固化検出部6からの検出信号に基づいて、ウエハW上の昇華性物質の固化のタイミングを判断し、前記信号をスピンチャック2からウエハWを搬出するためのトリガ信号として使用するように構成されている。つまり、ウエハ上に供給された昇華性物質が固化した後は、昇華性物質は後述するように自然に放置することにより昇華していく。このため、昇華性物質が固化したタイミングでスピンチャック2からウエハWを搬出して、後段の処理を行うことによりウエハWの乾燥が速やかに進行する。この後段の処理とは、自然放置や減圧乾燥処理である。従って、昇華性物質が固化したことを検出し、この検出信号をスピンチャック2からウエハWを搬出するためのトリガ信号として使用することにより、固化が終了したウエハWは後段の処理へ搬送し、スピンチャック2には次のウエハWを搬送することができ、処理のスループットを向上させることができる。
【0030】
このため、制御部8は、例えばウエハWに洗浄液を供給する時点から固化検出部6の出力信号を監視し、固化検出部6からの検出信号が「1」となったタイミングで、昇華性物質の固化終了と判断し、スピンチャック2からウエハWを搬出するために、スピンチャック2及び外部の搬送機構に制御信号を出力するように構成されている。また、固化検出部6からの検出信号が「1」となったタイミングで図示しない表示部に固化終了の旨を表示し、この表示に基づいてオペレータがスピンチャック2からウエハWを搬出するために、スピンチャック2及び外部の搬送機構に指令を出力するようにしてもよい。
【0031】
次に、上述の実施の形態の作用について、図6〜図14を参照しながら説明する。先ず、図示しない外部の搬送機構によって、搬送口13より処理容器10内にウエハWを搬入し、処理カップ3の上方側まで上昇させたスピンチャック2に受け渡す。そして、スピンチャック2によりウエハWを保持させ、処理カップ3内の所定位置まで下降させる。一方、搬送機構を退避させて、シャッタ14は閉じておく。
【0032】
そして、洗浄液ノズル41を供給位置へ移動させて、ウエハWを回転させながらウエハW表面に洗浄液であるSC1液を吐出する(図6(a))。これにより、ウエハW表面に付着したパーティクルや有機性の汚染物質が除去される。次いで、リンス液ノズル42を供給位置へ移動させて、ウエハWを回転させながら、ウエハW表面にリンス液である純水を吐出する(図6(b))。こうして、ウエハW表面の洗浄液がリンス液により洗い流される。
【0033】
続いて、共用ノズル5を供給位置へ移動させる(図6(c))。そして、ウエハWを回転させながら、流量調整バルブV3を開いてIPA供給源54Aから、第1の流路54及び共通流路53を介して共用ノズル5にIPAを供給する。こうして、共用ノズル5から、高温の両極性液体である70℃のIPAを吐出して、ウエハW上のリンス液をIPAにより置換する(図8)。
【0034】
ここで、図8〜図14は、ウエハW表面にパターン71が形成された様子を概略的に示すものである。ウエハW表面にIPAが供給されると、遠心力により外方に向けて拡散してウエハW表面全体に行き渡り、こうしてウエハW表面のリンス液がIPAに置換される。この際、パターン71の内部にIPAが入り込み、パターン71の表面にIPAの液膜72が形成される。さらに約70℃のIPAを供給してウエハW表面に拡散させているので、ウエハW表面が、昇華性物質であるPDCBの凝固点よりも高い温度に加熱される。
【0035】
続いて、共用ノズル5からウエハWに供給される薬液を、置換液から処理液である液状のPDCBに切り替えると共に、固化検出部6からの検出を開始する。例えば薬液の切替え時には、流量調整バルブV3と共に流量調整バルブV4を開き、共通流路53を介して共用ノズル5内にIPA供給源54A及びPDCB供給源55Aから夫々所定流量のIPA及び液状のPDCBを供給する(図9参照)。この段階では、ウエハW表面には、IPAにPDCBが溶解した液膜73が形成されている。
【0036】
そして、徐々に流量調整バルブ3を絞っていき、最終的に液状のPDCBのみを供給する(図7(a)、図10)。この際、PDCBを供給するときには、ウエハWを、PDCBの薄い液膜が形成できる程度の高い回転数、例えば1000rpm〜3000rpm回転数で回転させる。このように、ウエハWをPDCBの薄い液膜が形成できる程度の回転数で回転させるのは、PDCBとIPAとを同時に供給するときでもよいし、PDCBのみを供給するときでもよい。
【0037】
これにより、ウエハW表面のPDCBが遠心力により外方に向けて拡散してウエハW表面全体に行き渡る。このように液状のPDCBを供給することにより、ウエハW表面のIPAはPDCBに置換されるが、IPAはPDCBを溶解する性質であることから、IPAの一部はPDCB中に残存する。こうして、ウエハW表面には、PDCBの濃度が前記液膜73よりも大きい液膜74が形成される。
【0038】
この際、前工程で約70℃のIPAが供給されて、ウエハW表面が昇華性物質の凝固点よりも高い温度に加温されているので、液状のPDCBがウエハW上で直ぐに固化することが抑えられる。また、ウエハWを既述の回転数で回転させることから、液状のPDCBがウエハW表面に均一に薄く広がり、膜厚が薄いPDCBの液膜を形成することができる。さらに、昇華性物質の供給前に共通流路53及び共用ノズル5の流路50に高温の置換液を供給しているので、これら共通流路53及び流路50の内壁が高温の置換液により加温される。このため、置換液に次いで処理液を共通流路53及び流路50に供給したときに、当該共通流路53等の通流中に昇華性物質が固化してしまうことを抑えることができる。
【0039】
こうして、PDCBの液膜74を形成した後、流量調整バルブV4を閉じて共用ノズル5からのPDCBの吐出を停止すると共に、ウエハWの回転数を50rpm〜1000rpm程度まで低下させて、当該共用ノズル5を待機位置まで移動させる。そして、ウエハWを50rpm〜1000rpm程度の回転数で回転を続行させると、PDCBは融点が55℃であり、また厚さが薄いので、回転の気流によって生じる渦流などにより自然に冷却され、固化される。
【0040】
一方、待機位置にある共用ノズル5に対しては、図7(b)に示すように、流量調整バルブV3を開き、IPA供給源54Aから第1の流路54及び共通流路53を介してノズル5内の流路50に所定量のIPAを供給し、排液部59に排出させる。こうして、共通流路53及び共用ノズル5の流路50に高温のIPAを通流させることにより、仮に共通流路53や共用ノズル5の流路50にPDCBが固化して付着したとしても、その固化物がIPAに溶解して除去される。
【0041】
既述のように、液状のPDCBを供給することにより、ウエハW表面のIPAはPDCBに置換されるが、IPAの一部はPDCB中に残存している。そして、図11に示すように、PDCBの固化の際、PDCB中のIPAが揮発していくため、図12に示すように、固化したPDCBの内部ではIPAが抜けた部分が微細な孔75として存在し、PDCBの固化物76はポーラスな状態となっている。
【0042】
ところで、既述のように、PDCBが固化すると、固化検出部6から制御部8に検出信号「1」が出力される。従って、制御部8では、処理液の供給開始から常時固化検出部6からの検出信号を取得しておき、検出信号が「1」が入力されたときに、スピンチャック2からウエハWを搬出するためのトリガ信号を取得したと判断する。そして、例えばスピンチャック2の回転を停止して、スピンチャック2を受け渡し位置まで上昇させると共に、例えば図示しない搬送機構に、スピンチャック2上のウエハWの搬出指令を出力する。
【0043】
前記搬送機構は、PDCBが固化したウエハWを受け取り、後段の処理を行う領域にウエハWを搬送する。この後段の処理を行う領域とは、例えば、ウエハWを大気雰囲気に置かれた載置台に載置した状態で昇華性物質を自然放置により昇華させる領域であってもよいし、ウエハWを減圧乾燥させて昇華性物質を昇華させる減圧乾燥装置であってもよい。
【0044】
こうして、図13に示すように、固体状態のPDCBを昇華させることによりウエハ表面のパターン73内からPDCBが徐々に除去されていき、図14に示すように、全てのPDCBが除去されてウエハを乾燥させる処理が終了する。この際、既述のように、薄いPDCBの液膜が形成されるため、PDCBの固化物76も薄く、また当該固化物76はポーラス状に構成されているので、昇華速度が大きく、昇華が短時間で終了する。
【0045】
上述の実施の形態によれば、ウエハW上のリンス液を置換液により置換し、次いで当該置換液を処理液により置換した後、当該昇華性物質を固化し、昇華させている。従って、ウエハWの表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に、当該ウエハWを乾燥させるための処理を行うにあたり、固体の昇華を利用しているので、表面張力が発生するおそれがなく、パターン倒れの発生を抑えて、ウエハWを乾燥させることができる。
【0046】
この際、リンス液により洗浄されたウエハWに対して、液状の昇華性物質を含む処理液を供給する前に、両極性液体からなる置換液を供給している。一般的に昇華性物質はリンス液である純水と混ざりにくいが、前記両極性液体は、水に溶解し、かつ有機物を溶解する性質を有するため、リンス液及び昇華性物質の双方と混ざりやすい。このため、リンス液を両極性液体により置換し、次いで両極性液体を昇華性物質により置換することで、結果的にリンス液を昇華性物質により速やかに置換することができる。
【0047】
また、前記両極性液体からなる置換液は第1の加熱部により、共用ノズル5から吐出される置換液の温度が昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように、予め加熱されている。このため、この置換液の供給により、ウエハWが昇華性物質の凝固点以上の温度に加温され、置換液の供給という簡易な手法でウエハWを加熱することができる。この際、置換液はIPA供給源54Aを第1の加熱部である恒温槽56内に配置することにより前記温度に加熱されるため、置換液の加熱自体も簡易な装置構成で行うことができる。一方、ウエハW自体を加熱するためにスピンチャック2に加熱機構を設けることを考えると、スピンチャック2は回転自在に構成されることから、スピンチャック2の構造が複雑化する。また、ウエハ面内を均一に加熱するためにはスピンチャック2自体を大型化する必要があり、処理装置全体で見ると大掛りな装置構成となってしまう。
【0048】
さらに、この実施の形態では、PDCB供給源55Aから共用ノズル5の吐出口5aに至るまでの処理液の温度が、昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように、処理液が第2の加熱部により加熱されているので、昇華性物質の固化を抑えて共用ノズル5から液状の昇華性物質をウエハW表面に供給することができる。この際、処理液は、PDCB供給源55Aを第2の加熱部でもある恒温槽56内に配置することにより加熱されるので、簡易な装置構成で処理液を加熱することができる。また、上述の実施の形態のように、共通の恒温槽56内にIPA供給源54AとPDCB供給源55Aとを配置するようにすれば、一つの加熱部で置換液と処理液の両方を加熱することができ、より装置構成が簡易なものとなる。
【0049】
そして、共用ノズル5から処理液を供給すると、ウエハW表面が置換液の供給により加熱されていることから、昇華性物質が直ぐに固化してしまうことが抑えられる。このため処理液を薄く広げることができるので、薄い処理液の液膜を形成することができる。この際、共用ノズル5からウエハWの中心に処理液を供給すると共に、ウエハWを例えば1000rpm〜3000rpmの回転数で回転させることにより、処理液が薄く伸ばされ、より薄く厚さが均一な処理液の液膜を形成することができる。このように、処理液の液膜を薄く形成することができると、昇華性物質の量が少ないため、昇華性物質の固化や、固化した昇華性物質の昇華に要する時間が短縮され、ウエハWを乾燥させる処理が速やかに進行し、当該乾燥させる処理に要する時間が短縮される。
【0050】
また、共用ノズル5を用い、流路切替え機構により共通流路53に供給される液を、置換液と処理液との間で切り替えて供給しているので、共用ノズル5に処理液を供給した後、流路を切り替えて当該共用ノズル5に置換液を供給することができる。これにより、仮に共通流路53や共用ノズル5の流路50に昇華性物質の固化物が付着したとしても、その後に昇華性物質の凝固点以上の温度に加熱された置換液を通流させることによって、前記付着した昇華性物質の固化物を置換液に溶解して除去することができる。
【0051】
また、共用ノズル5からウエハWに置換液及び処理液を供給する際、これらの切り替え時には、置換液と処理液とを同時にウエハW表面に供給することができる。このため、昇華性物質がウエハWの表面で直ぐに固化することが抑えられ、処理液をウエハW表面に広げやすくなる。
【0052】
さらに、上述の実施の形態では、置換液と処理液とを切り替えて供給し、最終的には処理液のみを供給しているので、リンス液と置換液の置換、置換液と処理液との置換を確実に行うことができる。このため、処理液を供給が終了した後には、既述のようにウエハW表面には昇華性物質と両極性液体とが混合した状態であるものの、昇華性物質の濃度が大きい。このため、昇華性物質の固化や昇華が速やかに行われ、ウエハWを乾燥させるための処理が迅速に進行する。
【0053】
さらにまた、本発明は、固化検出部6を用いて、ウエハW表面に存在する昇華性物質が固化したことを反射光に基づいて検出している。従って、昇華性物質の固化の終了時点の判断を容易かつ正確に行うことができる。また、この検出信号を、スピンチャックからウエハWを搬出するためのトリガ信号として使用しているので、固化が終了したウエハWは、速やかに処理容器10から搬出される。従って、固化が終了したウエハWをスピンチャック2から搬出し、次のウエハWをスピンチャック2に搬送することができるので、スループットを向上させることができる。
【0054】
以上において、本発明では、図15に示すように、共用ノズル5に置換液及び処理液を供給する共通流路81は2重管構造であってもよい。この共通流路81は、内管82と、この内管82の周囲が流路となる外管83と、を備えており、前記内管82には処理液が供給され、外管83には置換液が供給される。この外管83は置換液を専用に流すための第1の流路に相当し、内管82は処理液を専用に流すための第2の流路に相当する。例えば内管82の先端側(共用ノズル5側)は、外管83よりも短くなっており、内管82の先端よりも共用ノズル5側の領域84は、置換液と処理液の共通流路となっている。
【0055】
前記内管82の基端側は、流量調整バルブV5を備えた流路85により、処理液供給源であるPDCB供給源85Aに接続されている。また、前記外管83の基端側は、流量調整バルブV6を備えた流路86により、置換液の供給源であるIPA供給源86Aに接続されている。また、流路85と流路86は流量調整バルブV7を備えた流路87により接続されている。さらに、流路85〜87、流量調整バルブV5〜V7、PDCB供給源85A及びIPA供給源86Aは、共通の恒温槽87に配置されており、IPA供給源86A内のIPA、PDCB供給源85A内のPDCBが例えば60℃〜120℃好ましくは70℃になるように温度制御されている。図中88は加熱機構である。なお、図15では、開閉バルブVa及び送液ポンプPは図示を省略しているが、これらは図3と同様に共通流路81に設けられている。
【0056】
このような構成では、ウエハWに置換液を供給するときには、共用ノズル5を供給位置に移動すると共に、流量調整バルブV6を開き、流路86を介して外管83に置換液を供給する。そして、ウエハWに処理液を供給するときには、例えば先ず流量調整バルブV6と共に流量調整バルブV5を開く。こうして、流路86を介して外管83に置換液を供給する一方、流路85を介して内管82に処理液を供給する。これにより、前記領域84にて、置換液と処理液とが混合し、共用ノズル5の流路50を介して吐出口5aからウエハWに供給される。次いで、流量調整バルブV6を徐々に絞っていき、処理液のみの供給に切り替える。一方、処理液の液膜の形成が終了した後、共用ノズル5を待機位置に移動する。そして、流量調整バルブV5、V7を開き、IPA供給源86Aから流路87、流路85を介して共用ノズル5の流路50へ置換液を供給し、図示しない排液部に排出する。これにより、内管82や共用ノズル5の内部50に昇華性物質の固化物が付着したとしても、当該固化部物が置換液によって溶解され、除去される。
【0057】
このような構成の共用ノズル5では、外管83に高温の置換液を供給しているので、内管82の周囲が加温される。このため、置換液に次いで処理液を内管82に供給したときに、当該内管82通流中に昇華性物質が固化してしまうことを抑えることができる。
【0058】
また、本発明では、図16及び図17に示すように、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に、置換液を供給する第1のノズル91と、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に、処理液を供給する第2のノズル92と、を別個に設けるようにしてもよい。これら第1のノズル91及び第2のノズル92は、夫々移動機構91A及び移動機構92Aにより、ウエハW表面の中心部に置換液や処理液を供給する供給位置と、処理カップ3の外側の待機位置との間で移動自在に構成されている。
【0059】
そして、図17に示すように、第1のノズル91は、流量調整バルブV8を備えた供給路93を介して置換液の供給源(IPA供給源)93Aに接続されている。また、図18及び図19に示すように、第2のノズル92は、流量調整バルブV9を備えた供給路94を介して処理液供給源(PDCB供給源)94Aに接続されている。ここで、供給路94の流量調整バルブV9の上流側は、流量調整バルブV10を備えた流路95を介して、昇華性物質の溶剤の供給源95Aに接続されている。なお、IPA供給源93A、PDCB供給源94A及び溶剤供給源95Aは図示しない加熱部により、夫々の液体が例えば70℃になるように加熱されている。図19中96は排液部である。また、前記昇華性物質の溶剤は、置換液であってもよいし、他の有機溶媒であってもよい。
【0060】
このような構成では、ウエハWに置換液を供給するときには、第1のノズル91を供給位置に移動すると共に、流量調整バルブV8を開き、流路93を介して置換液を供給する。そして、ウエハWに処理液を供給するときには、第1のノズル91から置換液の供給を停止し、第1のノズル91を待機位置に移動させた後、第2のノズル92を供給位置に移動すると共に、流量調整バルブV9を開き、流路94を介して処理液を供給する。処理液の液膜の形成が終了した後、第2のノズル92を待機位置に移動する。次いで、流量調整バルブV9、V10を開き、溶剤供給源95Aから流路95、流路94を介して、第2のノズル92へ溶剤を供給し、液捨て部96に排出する。これにより、仮に第2のノズル92や供給路94内に昇華性物質の固化物が付着したとしても、当該固化物が溶剤により溶解され、除去される。
【0061】
さらに、本発明の固化検出部は、図20及び図21に示すように構成してもよい。この例の固化検出部6Aは、ウエハW表面により反射された光を選択的に受光するために、スリット部材6を備えている。このスリット部材65は、図20に示すように、ウエハW表面に液膜67が形成されているときには、発光部61から照射された光が液膜67を透過してウエハW表面により反射され、スリット部材65の開口部66を介して受光部62に入射するように構成されている。
【0062】
また、ウエハW表面に、固化した昇華性物質68が形成されているときには、図21に示すように、発光部61から照射された光は、ウエハW表面の昇華性物質68により反射される。従って、昇華性物質68の厚さ分反射するときの高さ位置が異なるので、反射光の光路が異なってくる。この際、スリット部材65の開口部66は、図20の状態のときに反射光を透過させるように形成されているため、図21の状態のように固体の昇華性物質68の層が形成されているときには、反射光が開口部66を透過せずにスリット部材65により遮ぎられ、受光部62には入射しないように構成されている。
【0063】
従って、ウエハW表面に存在する昇華性物質が液体の状態から固体の状態になると、光量が予め決められた閾値よりも低くなるので、このとき検出信号「1」を制御部8に出力するように構成することによって、ウエハW表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出することができる。
【0064】
また、固化検出部6Bは、ウエハWの表面にレーザ光を照射し、その反射光に基づいて、ウエハWとの距離を把握し、これによってウエハW表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出する構成であってもよい。図22はウエハWに昇華性物質の液膜67が形成された状態、図23は固化した昇華性物質68の層が形成されている状態、図24は固化した昇華性物質が昇華した状態を夫々示している。図22のように、ウエハWに昇華性物質の液膜67が形成された状態では、ウエハWまでの距離を測定すると、ウエハW表面の液膜67を透過してウエハW表面までの距離L1が検出される。また、図23のように固化した昇華性物質68の層が形成されると、当該昇華性物質68の層の表面までの距離L2が検出され、図24のように昇華性物質が昇華すると、再びウエハWまでの距離L1が検出される。従って、距離の閾値を求めておき、この距離がこの閾値よりも短くなったときに、昇華性物質が固化していると検出するように固化検出部6Bを構成するようにしてもよい。
【0065】
以上において、本発明では、スピンチャック2によりウエハWを保持した状態で、固化した昇華性物質の昇華までを行い、ウエハWの乾燥処理を終了させるようにしてもよい。この際、固化検出部により昇華性物質が昇華したことを検出するようにしてもよい。また、このようにスピンチャック2上で昇華性物質の昇華を行い、昇華性物質が昇華したことを検出する場合には、前記昇華検出の信号は、スピンチャック2からウエハWを搬出するためのトリガ信号として使用してもよい。
【0066】
例えば、図4及び図5に示す固化検出部6では、昇華性物質が昇華すると、ウエハWの地色が見える状態になるので、反射光の光量が大きくなる。このため、例えば処理液の供給を開始してから、固化検出部6による検出を開始し、固化により光量が閾値より大きくなり、再び光量が閾値より小さくなったときに、昇華性物質が昇華したことを検出するように固化検出部6を構成するようにしてもよい。
【0067】
また、図20及び図21に示す固化検出部6Aでは、昇華性物質が昇華すると、反射光がスリット部材65の開口部66を通過して受光部62に入射するので光量が増大する。このため、例えば処理液の供給を開始してから、固化検出部6Aによる検出を開始し、固化により閾値よりも小さくなった光量が、再び閾値よりも大きくなったときに、昇華性物質が昇華したことを検出するように固化検出部6Aを構成するようにしてもよい。
【0068】
さらに、図22〜図24にて説明した固化検出部6Bでは、昇華性物質が昇華すると、ウエハWまでの距離L1が検出される。従って、例えば処理液の供給を開始してから、固化検出部6Bによる検出を開始し、固化により閾値よりも小さくなった距離が、再び閾値よりも大きくなったときに、昇華性物質が昇華したことを検出するように固化検出部6Bを構成するようにしてもよい。
【0069】
以上において、本発明では第1の加熱部と第2の加熱部として共通の恒温槽を用いたが、夫々別個の恒温槽により置換液と処理液とを加熱するようにしてもよい。また、第1の加熱部と第2の加熱部は、恒温槽以外に、置換液の供給源や処理液供給源を加熱機構により加熱する構成であってもよいし、供給路、置換液及び処理液を各々加熱する構成であってもよい。
【0070】
さらに、ウエハW表面への置換液の供給と処理液の供給の切り替え時は、置換液の供給を停止してから、処理液の供給を開始してもよい。また、本発明では、図25に示すように、第1のノズル、第2のノズル又は共用ノズルとして、ウエハWの径方向に薬液を吐出する吐出口を備えた長尺ノズル97を用い、当該ノズル97とウエハWと相対的に移動させてウエハWに置換液や処理液を供給するようにしてもよい。このようなノズル97であっても、液状の昇華性物質を含む処理液を薄く均一に塗布することができる。
【0071】
また、本発明では、ウエハWの表面を洗浄液で洗浄し、次いでリンス液で洗浄する処理は他の液処理装置で行ない、その表面にリンス液が残存するウエハWを本発明の基板処理装置に搬送して、当該ウエハWを乾燥させる処理を行うようにしてもよい。さらに、本発明は必ずしも固化検出部を設ける必要はない。
【符号の説明】
【0072】
W ウエハ
2 スピンチャック
22 回転駆動部
5 共用ノズル
56 恒温槽
53 共通流路
54 第1の流路
55 第2の流路
55A PDCB供給源
6 固化検出部
61 発光部
62 受光部
7 制御部
V1〜V10 流量調整バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させるための処理を行う装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板上のリンス液を置換するための両極性液体からなる置換液を基板の表面に供給する第1のノズルと、
前記第1のノズルから置換液が供給された基板の表面に、液状の昇華性物質を含む処理液を処理液供給源から供給するための第2のノズルと、
前記第1のノズルから吐出される置換液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱するための第1の加熱部と、
前記処理液供給源から第2のノズルの吐出口に至るまでの処理液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱するための第2の加熱部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項2】
前記置換液及び前記処理液を夫々専用に流すための第1の流路及び第2の流路と、これら流路の下流側に流路切替え機構を介して接続された共通流路と、を備え、
前記第1のノズル及び第2のノズルは共用化され、前記共通流路の下流端に接続された共用ノズルとして構成されていることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記基板保持部は、回転駆動部により基板が鉛直軸回りに回転できるように構成され、
置換液が基板に供給されているとき及び処理液が基板に供給されているときに基板を回転できることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。
【請求項4】
基板の表面に光を照射し、その反射光に基づいて基板の表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出する固化検出部を備え、
固化検出の信号は、前記基板保持部から基板を搬出するためのトリガ信号として使用されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項5】
基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させるために処理を行う方法において、
基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に両極性液体からなる置換液を供給して当該基板上のリンス液を置換液により置換する工程と、
前記置換液が供給された基板の表面に、液状の昇華性物質を含む処理液を処理液供給源からノズルを介して供給する工程と、
前記置換液を基板の表面に供給する前に、当該置換液の温度が昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱する工程と、
前記処理液供給源から前記ノズルの吐出口に至るまでの処理液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項6】
前記置換液を基板の表面に供給する工程は、置換液を第1の流路及びノズルを介して基板の表面に供給する工程であり、
前記処理液を基板の表面に供給する工程は、流路切替え機構により前記第1の流路から第2の流路に切替え、処理液を当該第2の流路及び前記ノズルを介して基板の表面に供給する工程であることを特徴とする請求項5記載の基板処理方法。
【請求項7】
置換液を基板に供給しているとき及び処理液を基板に供給しているときには基板が回転していることを特徴とする請求項5または6記載の基板処理方法。
【請求項8】
基板の表面に光を照射し、その反射光に基づいて基板の表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出する工程と、
昇華性物質が固化したことを検出した後、前記基板保持部から基板を搬出する工程と、を含むことを特徴とする請求項5ないし7のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項9】
基板の表面に存在する前記昇華性物質は、ポーラス状に固化することを特徴とする請求項5ないし8のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項1】
基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させるための処理を行う装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板上のリンス液を置換するための両極性液体からなる置換液を基板の表面に供給する第1のノズルと、
前記第1のノズルから置換液が供給された基板の表面に、液状の昇華性物質を含む処理液を処理液供給源から供給するための第2のノズルと、
前記第1のノズルから吐出される置換液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱するための第1の加熱部と、
前記処理液供給源から第2のノズルの吐出口に至るまでの処理液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱するための第2の加熱部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項2】
前記置換液及び前記処理液を夫々専用に流すための第1の流路及び第2の流路と、これら流路の下流側に流路切替え機構を介して接続された共通流路と、を備え、
前記第1のノズル及び第2のノズルは共用化され、前記共通流路の下流端に接続された共用ノズルとして構成されていることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記基板保持部は、回転駆動部により基板が鉛直軸回りに回転できるように構成され、
置換液が基板に供給されているとき及び処理液が基板に供給されているときに基板を回転できることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。
【請求項4】
基板の表面に光を照射し、その反射光に基づいて基板の表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出する固化検出部を備え、
固化検出の信号は、前記基板保持部から基板を搬出するためのトリガ信号として使用されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項5】
基板の表面を洗浄液で洗浄し、続いてリンス液で洗浄した後に当該基板を乾燥させるために処理を行う方法において、
基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に両極性液体からなる置換液を供給して当該基板上のリンス液を置換液により置換する工程と、
前記置換液が供給された基板の表面に、液状の昇華性物質を含む処理液を処理液供給源からノズルを介して供給する工程と、
前記置換液を基板の表面に供給する前に、当該置換液の温度が昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように置換液を予め加熱する工程と、
前記処理液供給源から前記ノズルの吐出口に至るまでの処理液の温度が前記昇華性物質の凝固点よりも高い温度になるように処理液を加熱する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項6】
前記置換液を基板の表面に供給する工程は、置換液を第1の流路及びノズルを介して基板の表面に供給する工程であり、
前記処理液を基板の表面に供給する工程は、流路切替え機構により前記第1の流路から第2の流路に切替え、処理液を当該第2の流路及び前記ノズルを介して基板の表面に供給する工程であることを特徴とする請求項5記載の基板処理方法。
【請求項7】
置換液を基板に供給しているとき及び処理液を基板に供給しているときには基板が回転していることを特徴とする請求項5または6記載の基板処理方法。
【請求項8】
基板の表面に光を照射し、その反射光に基づいて基板の表面に存在する昇華性物質が固化したことを検出する工程と、
昇華性物質が固化したことを検出した後、前記基板保持部から基板を搬出する工程と、を含むことを特徴とする請求項5ないし7のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項9】
基板の表面に存在する前記昇華性物質は、ポーラス状に固化することを特徴とする請求項5ないし8のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【公開番号】特開2013−33817(P2013−33817A)
【公開日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−168529(P2011−168529)
【出願日】平成23年8月1日(2011.8.1)
【出願人】(000219967)東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年8月1日(2011.8.1)
【出願人】(000219967)東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Fターム(参考)】
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