JP2024082145A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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。

特開２０１９－３３２４６号公報

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。

基板処理装置の一実施形態に係る基板処理システムの概略横断面図である。 図１の基板処理システムに含まれる液処理ユニットの一構成例を示す概略縦断面図である。 図１の基板処理システムに含まれる超臨界理ユニットの一構成例を示す概略縦断面図である。 ＩＰＡ中の溶存酸素に起因するパターン倒壊について説明する概略図である。 図２に示した液処理ユニットに処理液としてのＩＰＡを供給するＩＰＡ供給機構の第１の構成例を示す概略配管系統図である。 包囲部材の第１構成例を示す長手方向断面図である。 包囲部材の第２構成例を示す概略図である。 包囲部材の第３構成例を示す概略図である。 包囲部材の第３構成例の変形例を示す概略図である。 包囲部材の第４構成例の変形例を示す概略図である。 図２に示した液処理ユニットに処理液としてのＩＰＡを供給するＩＰＡ供給機構の第２の構成例を示す概略配管系統図である。 図１１に示したバッファタンクの周囲に設けられる包囲部材の一構成例を示す概略図である。

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

Claims (16)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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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