JP2024082145A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】超臨界乾燥処理時における基板表面のパターンの倒壊の防止又は抑制【解決手段】基板処理装置は、ノズルから基板に処理液を供給し、超臨界乾燥処理の前工程として処理液の液膜を基板の表面に形成する液処理部と、処理液供給源から供給された処理液を貯留するバッファタンクと、処理液供給源、バッファタンク及びノズルを接続し、処理液供給源からノズルに向けて処理液を通過させる供給配管と、ノズルへの処理液供給、供給停止を行う供給制御部とを有する処理液供給部と、供給配管に設けられるか、あるいは供給配管から分岐する分岐配管に設けられ、供給配管内にある処理液又は供給配管から分岐配管を介して取り出された処理液中の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定部と、溶存酸素濃度測定部の測定結果に基づいてノズルから基板への処理液の供給可否を判断し、その判断結果に基づいて供給制御部を制御する制御部とを備える。【選択図】図11
Description
本開示は、基板処理装置および基板処理方法に関する。
近年、半導体装置の製造において、超臨界乾燥処理が行われつつある。特許文献1の基板処理装置は、枚葉式の洗浄装置と、超臨界乾燥装置を備えている。洗浄装置では、基板に対して、薬液洗浄工程およびリンス処理が行われる。その後、基板の表面のリンス液がIPA等の保護液に置換され、次いで、基板表面の保護液の液膜の厚さが適当な厚さに調整される。その後基板は超臨界乾燥装置の超臨界チャンバに搬入され、そこで基板表面の保護液の液膜が超臨界二酸化炭素等の超臨界流体に置換され、この超臨界流体を気化させることにより基板が乾燥する。
本開示は、超臨界乾燥処理を行う際に基板の表面に形成されたパターンの倒壊を防止または少なくとも抑制することができる技術を提供するものである。
本開示の一実施形態によれば、ノズルを有し、処理液を前記ノズルから基板に供給することにより基板に処理を施す液処理部であって、前記処理液を乾燥させる超臨界乾燥処理の前工程として、前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する、前記液処理部と、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給部であって、処理液供給源から供給された処理液を一時的に貯留するバッファタンクと、前記処理液供給源、前記バッファタンクおよび前記ノズルを接続し、前記処理液供給源から前記ノズルに向けて処理液を通過させる供給配管と、前記ノズルへの処理液の供給および供給停止を少なくとも行う供給制御部と、を有している処理液供給部と、前記供給配管に設けられるか、あるいは前記供給配管から分岐する排出配管に設けられた溶存酸素濃度測定部であって、前記供給配管内にある処理液中、あるいは前記供給配管から前記排出配管を介して取り出された処理液中の溶存酸素濃度を測定する、前記溶存酸素濃度測定部と、前記溶存酸素濃度測定部の測定結果に基づいて前記ノズルから基板への処理液の供給可否を判断し、その判断結果に基づいて前記供給制御部を制御する制御部と、を備えた基板処理装置が提供される。
上記実施形態によれば、超臨界乾燥処理を行う際に基板の表面に形成されたパターンの倒壊を防止または少なくとも抑制することができる。
以下に添付図面を参照して基板処理装置の一実施形態に係る基板処理システムについて説明する。
図1に示すように、基板処理システム1は、複数(図1に示す例では2台)の液処理ユニット(液処理部)2と、複数(図1に示す例では2台)の超臨界処理ユニット(超臨界処理部)3とを備えている。
この基板処理システム1では、載置部11に、複数の基板Wを格納したFOUP100(基板搬送容器)が載置され、このFOUP100内の基板Wが、搬入出部12及び受け渡し部13を介して洗浄処理部14及び超臨界処理部15に受け渡される。洗浄処理部14及び超臨界処理部15において、基板Wは、まず洗浄処理部14に設けられた液処理ユニット2に搬入されて洗浄処理を受け、その後、超臨界処理部15に設けられた超臨界処理ユニット3に搬入されて基板W上からIPAを除去する乾燥処理を受ける。図1中、参照符号「121」はFOUP100と受け渡し部13との間で基板Wを搬送する第1の搬送機構を示し、参照符号「131」は搬入出部12と洗浄処理部14及び超臨界処理部15との間で搬送される基板Wが一時的に載置されるバッファとしての役割を果たす受け渡し棚を示す。
受け渡し部13の開口部には基板搬送路162が接続されており、基板搬送路162の両脇に液処理ユニットを有する洗浄処理部14及び超臨界処理ユニット3を有する超臨界処理部15が設けられている。基板搬送路162には第2の搬送機構161が配置されており、第2の搬送機構161は、基板搬送路162内を移動可能に設けられている。受け渡し棚131に載置された基板Wは第2の搬送機構161によって受け取られ、第2の搬送機構161は、基板Wを液処理ユニット2及び超臨界処理ユニット3に搬入する。なお、液処理ユニット2及び超臨界処理ユニット3の数及び配置態様は特に限定されず、単位時間当たりの基板Wの処理枚数及び各液処理ユニット2及び各超臨界処理ユニット3の処理時間等に応じて、適切な数の液処理ユニット2及び超臨界処理ユニット3が適切な態様で配置される。
基板処理システム1は、制御部4を備えている。制御部4は、たとえばコンピュータからなり、演算部18と記憶部19とを備えている。記憶部19には、基板処理システム1において実行される各種の処理を制御するプログラム(処理レシピを含む)が格納されている。演算部18は、記憶部19に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム1の動作を制御する。
液処理ユニット2として、半導体製造装置の技術分野において公知となっている枚葉式液処理ユニットを用いることができる。本実施形態で用いることができる液処理ユニット2の構成例について、図2を参照して以下に簡単に説明しておく。液処理ユニット2は、基板Wを水平姿勢で保持するとともに鉛直軸線周りに回転させることができるスピンチャック21(基板保持回転機構)と、スピンチャック21により保持されて回転する基板Wに処理液を吐出する1つ以上のノズル22とを備えている。ノズル22は、ノズル22を移動させるためのアーム23に担持されている。液処理ユニット2は、回転する基板Wから飛散した処理液を回収する液受けカップ24を有する。液受けカップ24は、回収した処理液を液処理ユニット2の外部に排出するための排液口25と、液受けカップ24内の雰囲気を排出する排気口26とを有している。液処理ユニット2のチャンバ27の天井部に設けられたファンフィルタユニット28から清浄ガスが下向きに吹き出され、液受けカップ24内に引き込まれ、排気口26に排出される。
ファンフィルタユニット28として、クリーンエア(清浄空気)と、不活性ガスここでは例えば窒素ガス(「N2ガス」とも記載する)とを択一的に吐出する機能を有するものを用いることができる。この場合、クリーンエアとしては、基板処理システム1が設置されているクリーンルーム内の空気をファンフィルタユニット28内のフィルタ(例えばULPAフィルタ)によりフィルタにより濾過したものが用いられ、窒素ガスとしては、半導体製造工場の工場用力として提供される窒素ガス供給源から供給されたものが用いられる。このような機能を有するファンフィルタユニット28は半導体製造装置の技術分野において公知であり、構造の詳細な説明は省略する。
超臨界処理ユニット3として、半導体製造装置の技術分野において公知となっている任意のものを用いることができる。本実施形態で用いることができる超臨界処理ユニット3の構成例について、図3を参照して以下に簡単に説明しておく。超臨界処理ユニット3は、超臨界チャンバ(処理容器)31と、超臨界チャンバ31に対して進退可能な基板支持トレイ32とを有している。図3に示すように、基板Wを支持した基板支持トレイ32が超臨界チャンバ31に格納されると、基板支持トレイ32と一体の蓋体34が超臨界チャンバ31の開口部を閉塞し、超臨界チャンバ31内に密閉された処理空間が画成される。図1には、超臨界チャンバ31から退出した基板支持トレイ32が描かれており、この状態で第2の搬送機構161は基板支持トレイ32に対して基板Wの受け渡しを行うことができる。
基板支持トレイ32に対して基板Wの受け渡しが行われる超臨界処理ユニット3内の領域35を窒素ガス雰囲気とするために、領域35に窒素ガスを供給する窒素ガス供給部36を設けることができる。超臨界チャンバ31の開口部が開放されているときに超臨界チャンバ31内に窒素ガスを供給することにより、超臨界チャンバ31内および領域35の両方を窒素ガス雰囲気にしてもよい。領域35の窒素ガスパージを促進するために、領域35の雰囲気を排気する排気部(図示せず)を設けてもよい。
以下に液処理ユニット2および超臨界処理ユニット3における基板Wの処理について簡単に説明しておく。第2の搬送機構161により液処理ユニット2に搬入された基板Wは、スピンチャック21により水平姿勢で保持され、鉛直軸線周りに回転させられる。回転する基板Wの表面に、予め定められた処理レシピに従い、いずれかのノズル22から処理液が供給される。一例として、基板Wには、プリウエット液を用いたプリウエット処理、洗浄またはウエットエッチング用の薬液を用いた薬液処理、およびリンス液(例えばDIW)を用いたリンス処理が順次施される。薬液処理およびリンス処理は複数回行われる場合もある。最後のリンス処理が終了したら、基板表面を保護する保護液(処理液)としてのIPAを供給するためのノズル22(IPAノズル22)から、回転する基板Wの表面に予め定められた時間だけIPAが供給される。これにより、基板Wの表面(パターンの内部も含む)にあるリンス液が、IPAに置換される。IPAへの置換が完了したら、基板Wの回転速度を極低速まで減速するとともにIPAノズル22からのIPAの吐出流量も適当な値まで減少させ、最終的にはIPAの吐出を停止するとともに基板Wの回転も停止する。これにより、基板Wの表面に所望の膜厚のIPAの液膜(「IPAパドル」とも呼ばれる)が形成される。表面にIPAパドルが形成された基板Wは、第2の搬送機構161により超臨界処理ユニット3に搬送される。
第2の搬送機構161は、開位置(図1に示した位置)にある基板支持トレイ32上に、表面にIPAパドルが形成された基板Wを載置する。次いで、基板支持トレイ32が閉位置(図3に示した位置)に移動し、基板Wは、超臨界チャンバ31内の密閉された処理空間に収容される。なお、超臨界チャンバ31は、肉厚のステンレス鋼等の材料から形成され、基板処理システム1の運転中は常時80℃程度の温度に維持されている。超臨界CO2(超臨界二酸化炭素)の供給装置から、超臨界チャンバ31内にCO2が供給され、これに伴い超臨界チャンバ31内の圧力が上昇してゆく。超臨界チャンバ31内の圧力がCO2の臨界圧力(ここでは8Mpa程度)を超えると、CO2が基板W上のIPAに溶け込み始める。
基板W上の混合流体(CO2+IPA)中のIPA濃度および温度に関わらず、超臨界チャンバ31内のCO2が超臨界状態に維持される圧力となるまで、超臨界チャンバ31内が昇圧される。そうなったら、超臨界チャンバ31内へのCO2の供給を引き続き行うとともに、上記超臨界状態保証圧力が維持されるような流量で超臨界チャンバ31から流体の排出を行う流通工程を行う。
流通工程では、図3に矢印で示すように超臨界CO2が基板の上方領域を流れ、その後流体排出部から排出される。このとき、超臨界チャンバ31内に、基板Wの表面と略平行に流動する超臨界CO2の層流が形成される。超臨界CO2の層流に晒された基板Wの表面上の混合流体(IPA+CO2)中のIPAは超臨界CO2に置換されてゆく。最終的には、基板Wの表面上にあったIPAのほぼ全てが超臨界CO2に置換される。
IPAのCO2への置換が完了したら、超臨界CO2の供給を止めるとともに、超臨界チャンバ31から流体を排出することにより超臨界チャンバ31内の圧力を常圧まで戻す。これにより超臨界状態のCO2がガスとなり、基板Wから除去される。これにより、基板Wの乾燥が完了する。乾燥した基板Wは、第2の搬送機構161により超臨界処理ユニット3から搬出される。
上記過程において、基板Wが常時80℃程度の温度となっている超臨界チャンバ31内に収容されると、基板Wの温度が上昇し、基板Wの表面にあるIPA中に溶存しているガス(特に酸素ガス)の一部が気化して気泡が発生する。図4に示すように、パターンの隣接する柱状部の間の空間に大きな気泡Bが発生すると、気泡Bにより柱状部が押し広げられ、パターンの倒壊が発生するおそれがある。
このため、IPA中の溶存酸素濃度(以下、簡便のため「DO」あるいは「DO値」とも称する)は低く抑制する必要がある。なお、二酸化炭素の溶解も問題となり得るが、空気中の二酸化炭素濃度は酸素濃度より大幅に低いため問題となり難い。また、空気中に最も多く含まれる窒素は、酸素および二酸化炭素と比較してIPA中への溶解度が大幅に低いため、問題とはならない。
上記の気泡の問題を解決するため、本開示においては、基板Wの表面にあるIPAの溶存酸素濃度を低減しうる技術、とりわけ、溶存酸素濃度が低いIPAを基板に供給しうる技術を提案する。
以下、液処理ユニット2のIPA供給用のノズル22(IPAノズル22)に低DOのIPAを供給することができるIPA供給機構(処理液供給部)について説明する。
IPA供給機構の第1の構成例について図5を参照して説明する。第1の構成例に係るIPA供給機構40は、IPA供給源41を有している。IPA供給源41は、DO値が十分に低く抑制されたIPAを供給することができるものならばその構成は任意である。
IPA供給源41は、基板処理システム1が設置される半導体装置製造工場の工場用力として提供されるものであってもよい。あるいは、IPA供給源41は、低DOのIPAが貯留された密閉容器(「キャニスター」などとも呼ばれる)であってよい。図4に示した例では後者であり、この場合、IPA供給源41を成す密閉容器を「密閉容器41」とも称することとする。
圧送ガスを密閉容器41内のIPAの液面より上方の空間に供給することにより、密閉容器41内のIPAが、圧送ガスの圧力によりIPAの液面より下方に開口するIPA供給配管42の端部開口部に押し込まれ、これにより、密閉容器41から送り出される。なお、このようなガスを用いた液体の圧送技術それ自体は公知である。
圧送ガスはIPA中への溶解度が酸素ガスよりも低いガスを用いることが好ましく、ここでは不活性ガス、例えば窒素ガス(N2ガス)を用いることとする。図5において圧送ガスには参照符号「N2(D)」が付けられている。
IPA供給配管42には、上流側から順に、開閉弁431およびフィルタ432が介設されている。開閉弁431は、密閉容器41からIPAを送り出すときに開かれ、それ以外のときには閉じている。フィルタ432は、IPA中に含まれるパーティクルを除去する。
IPA供給配管42の下流端は、バッファタンク44に接続されている。密閉容器41から、IPA供給配管42を介して、バッファタンク44にIPAを補充することができる。
バッファタンク44に圧送ガスを供給する圧送ガス供給部45が設けられている。圧送ガス供給部45は、圧送ガス供給管451と、圧送ガス供給管451に上流側から順に設けられた圧力制御弁452と、ガスフィルタ453と、開閉弁454とを有している。圧力制御弁452は、当該圧力制御弁452の二次側圧力を制御する減圧弁としての機能を有する。ガスフィルタ453は、圧送ガス中に含まれるパーティクルを除去する。開閉弁454は、液処理ユニット2のIPA吐出用のノズル22からIPAを吐出するときに開かれ、それ以外の時には閉じている。
圧送ガス供給管451の上流端は圧送ガス供給源456に接続され、圧送ガス供給管451の下流端はバッファタンク44に接続されている。圧送ガス供給源456から供給される圧送ガスは、密閉容器41に供給される圧送ガスと同じでよく、例えば窒素ガスとすることができる。なお、密閉容器41に圧送ガスを供給するために、圧送ガス供給部45と同様の圧送ガス供給部を密閉容器41に接続することができる。
バッファタンク44の底部には、IPA供給配管46が接続されている。IPA供給配管46の下流端は、液処理ユニット2のIPA吐出用のノズル22に接続されている。IPA供給配管46には、上流側から順に流量計461と、開閉弁462とが介設されている。開閉弁462は、IPA吐出用のノズル22からIPAを吐出するときに開かれ、それ以外の時には閉じている。ノズル22からのIPAの吐出流量は、流量計461の検出値に基づいて、圧力制御弁452の二次側圧力、つまり、バッファタンク44内に供給される圧送ガスの圧力を制御することにより、制御することができる。
図5に矢印Aで概略的に示すように、IPA供給配管46から複数の分岐配管を分岐させ、各分岐配管を複数台ある液処理ユニット2のうち1台の液処理ユニット2のIPA吐出用のノズル22に接続してもよい。この場合には、圧力制御弁452を用いてバッファタンク44に供給される圧送ガスの圧力を一定に維持するとともに、各分岐配管463に設けた流量制御機構により各ノズル22からのIPAの吐出流量を制御してもよい。なお、この場合、複数の分岐配管463およびこれに付随する各種の流れ制御機器(弁、流量計等)をまとめた区画が基板処理システム1内に設けられ、これが図5において破線VBで囲まれて示されている。
なお、複数の液処理ユニット2に対して同時に1つのバッファタンク44から窒素ガスによるIPAの圧送を行う場合には、圧送ガスの圧力を高める必要がある。圧送ガスの圧力を高くしすぎると、IPA中に無視できない量の窒素ガスが溶解し、この溶存窒素ガスにより、超臨界チャンバ31への投入時に問題となるレベルの大きさの気泡が発生するおそれがある。このため、複数の液処理ユニット2に対して同時に1つのバッファタンク44から窒素ガスによる圧送が行われる場合には、ポンプによりIPAを流した方が好ましい(後述の図11の構成例を参照)。
なお、第1の構成例に係るIPA供給機構40では、圧送ガス供給部45、流量計461、開閉弁462等により、ノズル22へのIPAの供給を制御する供給制御部が構成される。
半導体製造に用いる液処理装置において、IPAを供給するために用いられている配管およびそれに付設されるIPA供給機構40の構成部品(タンク、弁の弁箱等の、内部にIPAが存在する部材)は、殆どの場合フッ素系樹脂材料、例えばPFAで製造されている。以下、説明の簡略化のため、これらの部品を「PFA部品」とも呼ぶこととするが、これをもってPFA製のものに限定するものではない。
PFAはガス透過性(酸素透過性)を有するため、IPAをPFA部品の内部に比較的長時間滞留させておくと、周囲の大気雰囲気に含まれる酸素がPFA部品の壁体を透過してPFA部品の内部にあるIPAに溶け込み、IPAのDO値が高くなる。問題となるIPAの滞留は、例えば、液処理ユニット2の運転が比較的長時間にわたって中断されたときに生じる。
上記の問題を解決するため、本実施形態では、IPAが通るPFA部品の周囲を不活性ガス、具体的には窒素ガス雰囲気としている。この目的のため、PFA部品の周囲を包囲部材で囲み、包囲部材の内部に窒素ガスを流している。包囲部材の内部に流すガスとしては、IPAへの溶解度が酸素ガスよりも低い任意のガスを用いることができるが、半導体製造工場における入手性の良さから、窒素ガスを用いている。
包囲部材は酸素不透過性であることが好ましいが、完全に酸素不透過性である必要は無い。例えば、包囲部材の内部を窒素ガスが(微小流量であっても)常時流通しているならば、包囲部材を透過した酸素による包囲部材の内部の空間の酸素濃度の上昇は無視できる程度であるからである。
以下、PFA部品の周囲を不活性ガス雰囲気とするための様々な構成例について説明する。
第1構成例において、図6に示すように、IPA供給配管42を二重管構造の内管とすることができる。つまり、PFAからなるIPA供給配管42(内管)の周囲に、IPA供給配管42と同心の外管422を設けることができる。内管であるIPA供給配管42内をIPAが流れ、IPA供給配管42と外管422との間に形成されるガス流路423内を窒素ガスが流れる。この場合、外管422が包囲部材となる。図6の構成例では、外管422の両端に、IPA供給配管42を通過させる貫通孔を設けたキャップ424が設けられている。キャップ424の一方にはガス流路423に不活性ガスを供給する供給ポート425が設けられ、他方にはガス流路423から不活性ガスを排出する排出ポート426を設けられている。
第2構成例において、図7に概略的に示すように、複数のIPA供給機構40の構成部品を包囲する密封ハウジング47を設けてもよい、図7には、密封ハウジング47内に、フィルタ48、開閉弁49のアクチュエータ491を除いた部分492(弁箱)、および配管493が収容されている例が示されている。密封ハウジング47には、密封ハウジング47内の空間に不活性ガスを供給する供給ポート471と、当該空間から不活性ガスを排出する排出ポート472とが設けられている。密封ハウジング47は、複数のIPA供給機構40の構成部品の全て、または殆ど全てを包囲するように構成されていてもよい。この場合、密封ハウジング47が包囲部材となる。
第3構成例において、図8に概略的に示すように、配管と配管との間に開閉弁49等のデバイスが位置している場合、図6に示した二重管構造(42+422)を開閉弁49の両側に設け、一方の外管422の排出ポート426と他方の外管422の供給ポート425とを連結管427で連結してもよい。このように連結管427を用いて、隣接する2つの包囲部材の内部空間を互いに連通させることができる。
これに代えて、図9に示すように、開閉弁49の両側のIPAが流れる管(符号42で示す)と、開閉弁49の部分492(弁箱)を包囲する一体型の密封ハウジング47Aを設けてもよい。この場合、一体型の密封ハウジング47Aが包囲部材となる。
図10には、第4構成例として、バッファタンク44の周囲を包囲する包囲部材としての密封ハウジング47Bが示されている。密封ハウジング47Bに設けられた供給ポート471に連結管427を介して窒素ガス(N2(P))が供給され、排出ポート472から連結管427を介して窒素ガス(N2(P))が排出される。圧送ガス供給管451からバッファタンク44に供給された窒素ガス(N2(D))の圧力によりバッファタンク44からIPA供給配管46にIPAが流出する。
図10の構成例の変形例として、密封ハウジング47Bの底部に、IPA供給配管46より大径の管473(破線で示した)(これも包囲部材に該当する)を接続してIPA供給配管46の周囲を包囲してもよい。この場合、排出ポート472は廃止され、大径の管473の端部に排出ポートが設けられ、この排出ポートに連結管427が接続される。
再度図5を参照する。開閉弁431の周囲、および開閉弁462の周囲には、図8または図9に示す態様で包囲部材を設けることができる。バッファタンク44の周囲には図10に示す態様で包囲部材を設けることができる。フィルタ432の周囲では、IPA供給配管42(内管421)の周囲に設けられた包囲部材(外管422)の排出ポート426が、連結管427を介して、フィルタ432のガス抜き配管490の周囲に設けられた包囲部材の供給ポートに接続されている。ガス抜き配管490の周囲に設けられた包囲部材の排出ポートは、図5および図10に示すように、連結管427を介して、密封ハウジング47Bの供給ポート471Bに接続されている。
図5の構成では、複数の包囲部材のうちの隣接する2つ同士が連結管427で連結され、不活性ガス供給部50から供給された不活性ガス(窒素ガスN2(P))が、密閉容器41の近傍からノズル22の近傍まで1パスで流れるようになっている。これにより不活性ガスの消費量を削減することができる。なお、配管および弁等のデバイス類が密に配置されている領域では、図7に示したような態様で包囲部材を設けた方が好ましい。なお、不活性ガス供給部50は、例えば工場用力として提供される窒素ガス供給源である。
図11を参照して第2の構成例に係るIPA供給機構700について説明する。図11では、図面の簡略化のためIPAの供給先の液処理ユニット2の台数は3つとしているが、この数に限定されるものではないことは言うまでも無い。
IPA供給機構700は、IPAを貯留するタンク(バッファタンク)702と、タンク702に接続された循環ライン704とを有している。循環ライン704には、上流側から順に、ポンプ706、温調器708、フィルタ710、流量計712および定圧弁714が介設されている。ポンプ706は、IPAを加圧して送り出すことにより、循環ライン704にIPAの循環流を形成する。温調器708は、IPAの供給先の液処理ユニット2での使用に適した温度にIPAを温調する。フィルタ710は、IPAからパーティクル等の汚染物質を除去する。定圧弁714は、IPAの供給先の液処理ユニット2に適当な圧力でIPAが流入することを可能とする。
循環ライン704に複数の分岐点715が設定されており、各分岐点715において循環ライン704から分岐供給ライン716が分岐している。各分岐供給ライン716の下流端は、対応する枚葉式の液処理ユニット2のIPA供給用のノズル22に接続されている。分岐供給ライン716には、上流側から順に、定圧弁720、開閉弁722、溶存ガスフィルタ(例えば中空糸膜フィルタ)724が介設されている。分岐供給ライン716に設定された分岐点728のところで、分岐供給ライン716から分岐戻しライン730が分岐している。分岐戻しライン730には開閉弁732が介設されている。複数の分岐戻しライン730は、合流して1つの戻しライン734となり、戻しライン734の下流端はタンク702に接続されている。
タンク702には、IPA供給源41からIPA供給ライン(IPA供給配管)762を介してIPAが供給される。IPA供給ライン762には開閉弁764が介設されている。タンク702にはドレンライン766が接続されており、ドレンライン766には、開閉弁768が介設されている。
このIPA供給機構の第2の構成例においても、IPAが流れる管路(「ライン」と呼ばれる部材)および管路に付随する部材の周囲には、第1~第3の構成例と同様の包囲部材を設け、包囲部材の内部に不活性ガス(窒素ガス)を流すことが好ましい。なお、図12に概略的に示すように、タンク(バッファタンク)702の周囲には、包囲部材としての密閉ハウジング770を設けることができる。この場合、供給ポート771から密閉ハウジング770に窒素ガスが供給され、排出ポート772から窒素ガスが排出される。
IPA供給機構の第2の構成例においては、定圧弁720、開閉弁722、開閉弁732等によりノズル2へのIPAの供給制御を行う供給制御部が構成される。
次に、上記第2の構成例におけるIPA供給機構700の動作について説明する。IPA供給源41からタンク702に供給され、タンク702に予め定められた量のIPAが貯まったら、ポンプ706が稼働され、IPAが循環ライン704を循環するようになる。温調器708が、循環ライン704を流れるIPAを加熱し、IPAを適当な温度に維持する。
またこのとき、開閉弁722を閉じ開閉弁732を開いた状態にすることにより、循環ライン704を流れるIPAを、各分岐供給ライン716を流入させ、対応する分岐戻しライン730に流入させ、戻しライン734を介してタンク702に戻すようにする。この状態を、「吐出待機状態」とも呼ぶ。
図11に示したIPA供給機構には、IPA中の溶存酸素濃度を測定するDOセンサが設けられている。図11には、DOセンサを設けることができる第1~第3の位置(これらに限定されるものではない)を、中にDOと記載された白抜きの長方形で示している。
DOセンサの第1の位置は、分岐戻しライン730に設定された分岐点735において分岐戻しライン730から分岐した排出ライン(排出配管)736上である。排出ライン736に設けられた開閉弁737を開き分岐戻しライン730に設けられた開閉弁737を閉じることにより、分岐戻しライン730を流れるIPAを排出ライン736に流すことができる。第1の位置のDOセンサは、排出ライン736を流れるIPAの溶存酸素濃度を測定する。
第1の位置に設けられたDOセンサの検出値は、例えば、循環ライン704および分岐戻しライン730を通って循環するIPAのDO値が安定的して予め定められた閾値以下となっていることを保証するために用いることができる。この検出値は、例えば、前述したように、制御部4によるノズル22から基板WへのIPA吐出開始可否の判断基準として用いることができる。IPAのDO値が安定的して予め定められた閾値以下となっていることが検出されたら、制御部4は、開閉弁722および開閉弁732を、前述した吐出待機状態から吐出状態(開閉弁722が開き開閉弁732が閉じた状態)に切り替え、IPA吐出用のノズル22から基板WにIPAを吐出させる。
分岐戻しライン730上にDOセンサを設けることも可能である。しかしながら、DOセンサからIPA中に金属成分が溶出する可能性がある。IPAは液処理ユニット2において基板Wに最後に供給される液体であり、IPAに金属成分が溶解していた場合にそのIPAを洗い流す機会は無い。このため、IPAの金属汚染は可能な限り回避する必要がある。このため、本実施形態では、DOセンサは、基板処理システム1の通常運転中にIPAが常時循環している分岐戻しライン730にではなく、排出ライン736の開閉弁737の下流側に設けられている。このため、開閉弁737が閉じられてIPAが分岐戻しライン730、戻しライン734を通ってタンク702に向けて流れているときに、IPAが第1の位置のDOセンサに到達することはない。なお、DO値の測定のために排出ライン736を通過したIPAは、この基板処理システム1が設置されている半導体製造工場に設けられている有機系薬液の排液路に廃棄される。
DOセンサの第2の位置は、分岐供給ライン716上におけるノズル22の近傍(ノズル22の上流側)である。
第2の位置に設けられたDOセンサの検出値は、ダミーディスペンスの要否の判断基準として用いることができる。例えば、第2の位置に設けられたDOセンサの検出値が予め定められた閾値より高く、第1の位置に設けられたDOセンサの検出値が予め定められた閾値より低い場合には、ダミーディスペンスによりノズル22付近の分岐供給ライン716により滞留しているIPAを排出すれば、ノズル22から基板WへのIPAの吐出が可能となるものと判断することができる。
第2の位置に設けられたDOセンサの検出値は、ノズル22から基板Wへ吐出されているIPAのDO値の監視のために用いることもできる。吐出中にDO値が予め定められた閾値より高くなった場合は、制御部4はアラームを発生させることができる。場合によっては、制御部4は、開閉弁722、732を吐出待機状態に移行させてノズル22からのIPAの吐出を停止させることもできる。この場合、処理中の基板Wは、IPA液膜が表面に付着した状態で、一時的に適当な場所に保管(保管場所は、液処理ユニット2のスピンチャック21上でもよい)しておいてもよい。低DOのIPAが供給可能となった時点で、基板表面にしている高DOのIPAを低DOのIPAに置換し、その後に、超臨界乾燥層処理を当該基板Wに施すことができる。
なお、先に説明したように、DOセンサからIPA中に金属成分が溶出する可能性がある。このため、DOセンサの検出値に関わらず、第2の位置のDOセンサの近傍において分岐供給ライン716内にIPAが長期間(予め定められた時間以上にわたって)滞留した場合には、当該DOセンサ付近のIPAが全て排出されるようにダミーディスペンスを行うことが好ましい。
DOセンサの第3の位置は、IPA供給ライン762に設置された分岐点761においてIPA供給ライン762から分岐した排出ライン(排出配管)763上である。排出ライン763に設けられた開閉弁765を開きIPA供給ライン762に設けられた開閉弁764を閉じることにより、IPA供給ライン762を流れるIPAを排出ライン763に流すことができる。第3の位置のDOセンサは、排出ライン763を流れるIPAの溶存酸素濃度を測定する。排出ライン763を通過したIPAは、この基板処理システム1が設置されている半導体製造工場に設けられている有機系薬液の排液路に廃棄される。DOセンサを排出ライン763に設けた理由は、DOセンサから溶出した金属成分を含むIPAがタンク702に流入することを防止するためである。
第3の位置に設けられたDOセンサの検出値は、IPA供給源41から供給されるIPAの品質(DO値)に問題が無いかを確認するために用いることができる。本開示に係る基板処理システム1は、IPA中の溶存酸素を除去する手段を有していない。このため、IPA供給源41が工場用力として提供されたものであるなら、工場管理者に異常を通知して、対処を待つことになる。この間、例えば制御部4により基板処理システム1の稼働は停止される。IPA供給源41が、キャニスター等の密閉容器であるなら、密閉容器または密閉容器中のIPAの交換が行われる。
第1~第3の位置の全てにDOセンサを設けてもよいが、全ての位置にDOセンサを設ける必要は無い。
好適な一実施形態においては、第2の位置にDOセンサが設けられ、第1の位置にはDOセンサは設けられない。各液処理ユニット2が動作している基板処理システム1の通常運転中には、分岐戻しライン730には、常時IPAが流れているため、循環系(タンク702、循環ライン704、戻しライン734等を含む系)を循環しているIPAを、開閉弁722、732の切り替えにより、任意のタイミングで排出ライン736に取り出すことができる。また、分岐点728とノズル22との間の分岐供給ライン716内にあるIPA(滞留IPA)のDO値が多少高くても問題が生じることは殆ど無い。なぜなら、置換工程(DIWからIPAへの置換)の初期にノズル22から基板Wに供給されたIPAは基板W上にあったDIWと一緒に基板Wの外方に飛散し、基板W上には残留しないからである。仮に、上記の滞留IPAのDO値が問題となるならば、ダミーディスペンスを行えばよい。従って、第2の位置にあるDOセンサの検出値を定期的に確認すれば、低DO値のIPAが基板Wに供給されることが実質的に保証される。従って第1の位置のDOセンサは設けなくても構わない。
第3の位置のDOセンサを設けることの利点は、上述したトラブルシューティングを迅速に行うことができる点にあり、基板Wに供給されるDO値は、第2の位置のDOセンサ(または第1の位置のDOセンサ)により行う必要がある。従って、例えば、IPA供給源41(例えば工場用力)から供給されるDO値が十分に低いことが保証されているならば、第3の位置のDOセンサは設けなくてもよい。
DOセンサの検出値は制御部4に送信され、制御部4は受信した検出値に基づいて、上述したように、液処理ユニット2での液処理の開始(ノズル22へのIPA等の処理液の供給開始)、液処理の中止(ノズル22へのIPA等の処理液の供給停止)、DOセンサの検出値に異常が生じた旨をオペレータに通知するアラームの発生等を行う。
図11に示された配管系統図に記載された配管(ライン)において、その配管を通ったIPAが廃棄されない(言い換えると、当該IPAが後にノズル22から吐出される)配管は供給配管に分類される。その配管を通ったIPAが廃棄される(言い換えると、当該IPAがノズル22に供給されることはない)配管は排出配管とも呼ばれ、排出配管の多くは供給配管から分岐する分岐配管である。図11の実施形態では、排出ライン736,763およびドレンライン766が排出配管に該当する。
図5に示した第1の構成例においても、DOセンサ(破線の長方形で示した)をIPA供給配管46に(例えばノズル22の近傍におけるノズル22の上流に、あるいは開閉弁462の近傍における開閉弁462の上流に)設けることができる。このDOセンサによる検出値も、制御部4による、ダミーディスペンスの要否の判断、ノズル22から基板Wへ吐出されているIPAのDO値の監視等に用いることができる。この場合においても、前述した図11の第1の位置および第3の位置のDOセンサと同様に、DOセンサをIPA供給配管46から分岐した排出ライン(図示せず)に設けてもよい。
液処理ユニット2において基板Wの表面にIPAパドルが形成されてから、超臨界処理ユニット3の超臨界チャンバ31に搬入されるまでの間にも、IPA中に酸素が溶解しうる。これを防止するため、液処理ユニット2のスピンチャック21から超臨界処理ユニット3の超臨界チャンバ31に至るまでの基板Wの搬送経路の雰囲気を、窒素ガス雰囲気(不活性ガス雰囲気)に維持しておくことが好ましい。具体的には例えば、液処理ユニット2において基板Wの表面にIPAが供給され始めたら、FFU28(図2を参照)から窒素ガスを吐出する。また、基板搬送路162にも窒素ガス供給部163(図1を参照)から窒素ガスを供給し、基板搬送路162を窒素ガス雰囲気に維持する。さらに、超臨界処理ユニット3の領域35に窒素ガス供給部36(図1を参照)から窒素ガスを供給し、領域35を窒素ガス雰囲気に維持する。
上記実施形態によれば、基板Wの表面に形成されたIPAパドル中の溶存酸素を低く抑えることができるため、溶存酸素由来の気泡形成に起因したパターンの倒壊を防止することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
2 液処理部(液処理ユニット)
22 ノズル
42,46,493,704,716,730,734,762等 供給配管
736,763 排出配管
45,461,462;720,722,732等 供給制御部
44,702 バッファタンク
DO 溶存酸素濃度測定部
4 制御部
22 ノズル
42,46,493,704,716,730,734,762等 供給配管
736,763 排出配管
45,461,462;720,722,732等 供給制御部
44,702 バッファタンク
DO 溶存酸素濃度測定部
4 制御部
Claims (16)
- ノズルを有し、処理液を前記ノズルから基板に供給することにより基板に処理を施す液処理部であって、前記処理液を乾燥させる超臨界乾燥処理の前工程として、前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する、前記液処理部と、
前記ノズルに処理液を供給する処理液供給部であって、
処理液供給源から供給された処理液を一時的に貯留するバッファタンクと、
前記処理液供給源、前記バッファタンクおよび前記ノズルを接続し、前記処理液供給源から前記ノズルに向けて処理液を通過させる供給配管と、
前記ノズルへの処理液の供給および供給停止を少なくとも行う供給制御部と、
を有している処理液供給部と、
前記供給配管に設けられるか、あるいは前記供給配管から分岐する排出配管に設けられた溶存酸素濃度測定部であって、前記供給配管内にある処理液中、あるいは前記供給配管から前記排出配管を介して取り出された処理液中の溶存酸素濃度を測定する、前記溶存酸素濃度測定部と、
前記溶存酸素濃度測定部の測定結果に基づいて前記ノズルから基板への処理液の供給可否を判断し、その判断結果に基づいて前記供給制御部を制御する制御部と、
を備えた基板処理装置。 - 前記処理液供給源と前記ノズルとの間の区間の少なくとも一部において、内部に処理液が存在する部材を包囲する包囲部材と、
前記包囲部材の内側に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
をさらに備えた、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記配管は、内管および外管を有する二重管として構成され、前記内管に処理液が流され、前記外管と前記内管との間の空間に不活性ガスが流され、前記外管が前記包囲部材である、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記包囲部材は、前記処理液供給源と前記ノズルとの間の区間の少なくとも一部において、前記配管および前記配管に設けられた機器とまとめて包囲するように設けられており、前記機器は、弁、フィルタ、流量計および温調器からなる群から選択された一つ以上の機器である、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記包囲部材は、前記処理液供給源と前記ノズルとの間の区間の少なくとも一部において、前記配管に設けられた機器を包囲するように設けられており、前記機器は、弁、フィルタ、流量計および温調器のいずれか一つである、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記包囲部材は、前記バッファタンクを包囲するように設けられている、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記バッファタンクに接続された循環ラインをさらに備え、処理液は、前記循環ラインから分岐する分岐供給ラインを介して前記ノズルに供給され、前記循環ラインおよび前記分岐供給ラインは前記配管の一部をなす、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記溶存酸素濃度測定部は、前記処理液供給源と前記バッファタンクとの間の配管から分岐する排出ラインを構成する排出配管、前記分岐供給ラインを構成する供給配管、および、前記分岐供給ラインから分岐して前記循環ラインに処理液を戻す戻しラインから分岐する排出ラインを構成する排出配管のうちの少なくとも一つに設けられている、請求項7に記載の基板処理装置。
- 前記バッファタンクは、処理液を貯留するタンク本体と、前記タンク本体に設けられた不活性ガス供給ポートおよび処理液吐出ポートを有し、前記不活性ガス供給ポートから不活性ガスを供給して前記タンク本体の内部空間を加圧することにより、前記処理液吐出ポートから処理液が吐出されるように構成されている、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記液処理部によって表面に処理液の液膜が形成された基板を超臨界流体を用いて乾燥させる超臨界処理部と、
前記液処理部から前記超臨界処理部に基板を搬送する搬送部と、
前記液処理部から前記超臨界処理部へと基板が搬送される際に基板が通過する空間に不活性ガスを供給して当該空間を不活性ガス雰囲気にする不活性ガス供給部と、
をさらに備えた請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記処理液はIPA(イソプロピルアルコール)である、請求項1から10のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記不活性ガスは窒素ガスである、請求項2に記載の基板処理装置。
- ノズルを有し、処理液を前記ノズルから基板に供給することにより基板に処理を施す液処理部であって、前記処理液を乾燥させる超臨界乾燥処理の前工程として、前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する、前記液処理部と、
前記ノズルに処理液を供給する処理液供給部であって、
処理液供給源から供給された処理液を一時的に貯留するバッファタンクと、
前記処理液供給源、前記バッファタンクおよび前記ノズルを接続し、前記処理液供給源から前記ノズルに向けて処理液を通過させる供給配管と、
前記ノズルへの処理液の供給および供給停止を少なくとも行う供給制御部と、
を有している処理液供給部と、
前記供給配管に設けられるか、あるいは前記供給配管から分岐する排出配管に設けられた溶存酸素濃度測定部であって、前記供給配管内にある処理液中、あるいは前記供給配管から前記排出配管を介して取り出された処理液中の溶存酸素濃度を測定する、前記溶存酸素濃度測定部と、
を備えた基板処理装置を用いた基板処理方法において、
前記溶存酸素濃度測定部の測定結果に基づいて前記ノズルから基板への処理液の供給可否を判断し、判断結果が可である場合に、前記供給制御部を制御して前記ノズルから前記液処理部内にある基板に処理液を供給し、前記基板に液処理を施す、基板処理方法。 - 前記基板処理方法に用いられる前記基板処理装置が、前記処理液供給源と前記ノズルとの間の区間の少なくとも一部において、内部に処理液が存在する部材を包囲する包囲部材をさらに備えており、
前記基板処理方法は、前記包囲部材の内側に不活性ガスを供給することにより、前記部材の内部に存在する処理液に酸素が溶解することを防止または抑制しつつ、前記処理液を前記ノズルから基板に供給することにより基板に処理を施す、請求項13に記載の基板処理方法。 - 前記処理液はIPA(イソプロピルアルコール)である、請求項13に記載の基板処理方法。
- 前記不活性ガスは窒素ガスである、請求項14に記載の基板処理方法。
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