JP5726637B2

JP5726637B2 - 液処理装置、液処理方法

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Publication number: JP5726637B2
Application number: JP2011116216A
Authority: JP
Inventors: 金子　聡; 聡金子
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-05-24
Also published as: JP2012244129A

Description

本発明は、基板を液処理する液処理装置、液処理方法に関する。

半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程において、半導体ウエハやガラス基板などの基板を液処理する液処理装置が使用されている。液処理装置としては、基板を水平に支持して回転させ、回転する基板に処理液を供給するものがある。

この液処理装置は、基板を回転させることにより、基板上に供給した処理液を外側に広げて液膜を形成し、処理液を基板の外方に離脱させる。回転する基板から遠心力で振り切られた処理液は、カップ内に回収される。

ところで、基板を回転させた状態で、基板表面に処理液を供給すると、基板の上方に処理液のミストや蒸気が飛散する。飛散したミストや蒸気は、再度基板上に付着し、基板にパーティクルが発生する原因となる。

そこで、カップ内を排気することで、基板の上方からカップに向かう気流を形成し、基板の上方におけるミストや蒸気の発生を抑制する液処理装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−３８０８３号公報

基板の上方における気流の最適な状態は、液処理の工程毎に異なる。例えば、基板の液処理においては、基板に処理液を供給する各種の処理液供給工程と、基板を高速回転させて基板から処理液を遠心力で振り切る乾燥工程とがあるが、各種の処理液供給工程と乾燥工程では、基板の上方における気流の最適な状態が異なる。

しかしながら、従来の構成では、液処理の工程毎に、基板の上方における気流の状態を最適化するため、条件を変えることが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、液処理の工程に応じて基板の上方における気流の状態を最適化可能な液処理装置、および液処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、
基板を液処理する液処理装置において、
前記基板を水平に支持し、回転可能な支持部材と、
該支持部材を回転させる回転機構と、
前記支持部材により支持される前記基板に上方から処理液を供給する液供給部材と、
前記支持部材の上方に配置され、前記支持部材と一体的に回転可能に連結され、前記支持部材の外周部との間に環状間隙を形成する間隙形成部材と、
前記環状間隙を介して、回転する前記基板から振り切られる前記処理液を回収するカップと、
前記間隙形成部材を昇降させる昇降機構とを有し、
前記昇降機構は、前記支持部材に支持される前記基板の上方における気流の状態が前記基板に供給する前記処理液の種類および／または前記基板の回転数に応じたものとなるように、前記回転機構によって前記支持部材と前記間隙形成部材とを一体的に回転させた状態で前記間隙形成部材を上昇または下降させることにより、前記環状間隙を前記基板に供給する前記処理液の種類および／または前記基板の前記回転数に応じたものに調節する、液処理装置を提供する。

また、本発明の第２の態様は、
基板を液処理する液処理方法において、
前記基板を支持部材により水平に支持する工程と、
前記支持部材、前記支持部材に支持される前記基板、および前記支持部材の外周部との間に環状間隙を形成する間隙形成部材を一体的に回転させる工程と、
回転する前記基板の上方に配置される液供給部材から、前記基板に処理液を供給する工程と、
前記環状間隙を介して、回転する前記基板から振り切られる前記処理液をカップに回収すると共に、前記カップ内を排気する工程と、
前記支持部材に支持される前記基板の上方における気流の状態が前記基板に供給する前記処理液の種類および／または前記基板の回転数に応じたものとなるように、前記支持部材と前記間隙形成部材とを一体的に回転させた状態で前記間隙形成部材を前記支持部材に対して相対的に上昇または下降させることにより、前記環状間隙を前記基板に供給する前記処理液の種類および／または前記基板の前記回転数に応じたものに調節する工程とを有する液処理方法を提供する。

本発明によれば、液処理の工程に応じて基板の上方における気流の状態を最適化可能な液処理装置、および液処理方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による液処理装置を含む基板処理装置を示す上面図本発明の一実施形態による液処理装置を示す断面図図２の要部を示す断面図ウエハ支持部材１０と、カバー２０の連結ピン２６との位置関係を示す上面図第１変形例による液処理装置の要部を示す断面図第２変形例による液処理装置の環状間隙を拡大して示す断面図第３変形例による液処理装置の要部を示す断面図液供給部材３０Ｃを示す上面図第４変形例による液処理装置を示す断面図

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一のまたは対応する構成については同一のまたは対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態による液処理装置を含む基板処理装置を示す上面図である。

基板処理装置１００は、複数のウエハＷを収容する複数の（図１では、４つの）ウエハキャリアＣが載置されるキャリアステーションＳ１と、キャリアステーションＳ１と後述の液処理ステーションＳ３との間でウエハＷを受け渡す搬出入ステーションＳ２と、本発明の一実施形態による液処理装置１が配置される液処理ステーションＳ３とを備える。

搬出入ステーションＳ２には、ウエハキャリアＣからウエハＷを搬出してステージ１０１に載置し、また、ステージ１０１のウエハＷを取り上げてウエハキャリアＣへ搬入する搬送機構１０２を有している。搬送機構１０２は、ウエハＷを保持する保持アーム１０３を有している。搬送機構１０２は、ウエハキャリアＣの配列方向（図中のＸ方向）に延びるガイド１０４に沿って保持アーム１０３を移動することができる。また、搬送機構１０２は、Ｘ方向に垂直な方向（図中のＹ方向）および上下方向に保持アーム１０３を移動させることができ、水平面内で保持アーム１０３を回転させることができる。

液処理ステーションＳ３は、Ｙ方向に延びる搬送室１０５と、搬送室１０５の両側に設けられた複数の液処理装置１とを有している。搬送室１０５には、搬送機構１０６が設けられ、搬送機構１０６は、ウエハＷを保持する保持アーム１０７を有している。搬送機構１０６は、搬送室１０５に設けられＹ方向に延びるガイド１０８に沿って保持アーム１０７を移動することがでる。また、搬送機構１０６は、保持アーム１０７をＸ方向に移動することができ、水平面内で回転させることができる。搬送機構１０６は、搬出入ステーションＳ２の受け渡しステージ１０１と各液処理装置１との間でウエハＷを搬送する。

上記構成の基板処理装置１００においては、キャリアステーションＳ１に載置されるウエハキャリアＣから搬送機構１０２によってウエハＷが取り出されてステージ１０１に載置される。ステージ１０１上のウエハＷは、液処理ステーションＳ３内の搬送機構１０６により液処理装置１に搬入され、ウエハＷの表面が液処理される。液処理後に、ウエハＷは、搬入時と逆の経路（手順）によりウエハキャリアＣへ戻される。また、一のウエハＷが液処理される間に、他のウエハＷが他の液処理装置１へ順次搬送され、他のウエハＷに対して液処理が行われる。このため、高いスループットで、ウエハＷを液処理することができる。

図２は、本発明の一実施形態による液処理装置を示す断面図である。図３は、図２の要部を示す断面図である。図４は、ウエハ支持部材１０と、カバー２０の連結ピン２６との位置関係を示す上面図である。

液処理装置１は、ウエハＷを水平に支持するウエハ支持部材１０と、ウエハ支持部材１０を回転させるモータＭと、ウエハ支持部材１０と一体的に回転可能に連結され、ウエハ支持部材１０と共にウエハＷを液処理するための処理室Ｓを形成するカバー２０とを有する。また、液処理装置１は、処理室Ｓ内においてウエハＷに上方から処理液を供給する液供給部材３０と、ウエハ支持部材１０の外周部１３とカバー２０の外周部２３との間に形成される環状間隙ＧＰを取り囲むカップ４０とを備える。カップ４０内は、例えば工場側の設備として設けられる排気機構Ｅによって排気される。排気機構Ｅが液処理装置１から排気する気体の流量は一定である。

この液処理装置１では、ウエハ支持部材１０およびカバー２０が処理室Ｓを形成した状態で、モータＭがウエハ支持部材１０、ひいては、カバー２０やウエハＷを回転させる。液供給部材３０は、回転するウエハＷに上方から処理液を供給する。回転するウエハＷに供給された処理液は、遠心力でウエハＷの外方に振り切られ、環状間隙ＧＰを通って、カップ４０内に回収される。このとき、排気機構Ｅがカップ４０内を排気することで、環状間隙ＧＰを介して、処理室Ｓ内のウエハＷの上方空間からカップ４０に向かう気流を形成する。この気流は、処理液をカップ４０へ搬送する役割を果たす。以下、液処理装置１の各構成について説明する。

ウエハ支持部材１０は、ウエハＷを水平に支持し、ウエハＷと共に回転可能なものである。ウエハ支持部材１０は、水平に配置される板形状のプレート部１１と、プレート部１１の下面側に取り付けられる回転軸部１２と、プレート部１１の外縁から上方に延びる筒形状の外周部１３とを有している。外周部１３は、例えば円筒形状に形成されており、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径を有する。

図４に示すように、ウエハ支持部材１０の外周部１３には、内方に延びる爪部１４が設けられている。爪部１４は外周部１３の内縁に沿って間隔をおいて複数（図４では１２個）設けられている。爪部１４はウエハＷの下面周縁部に接して、ウエハＷを水平に支持する。爪部１４に支持されるウエハＷの上面と、外周部１３の上面とは略同一平面上に位置している。

図３に示すように、ウエハ支持部材１０の外周部１３の側部からは、気流を案内するガイド部１５が外側斜め下方に伸びている。ガイド部１５は略円環形状を有し、ガイド部１５には、切り欠き１６が間隔をおいて複数（図４では６個）設けられている。切り欠き１６に後述するカバー２０の連結ピン２６が挿入されると、カバー２０とウエハ支持部材１０が一体的に回転可能となる。

カバー２０は、図２に示すように、ウエハ支持部材１０に一体的に回転可能に連結され、ウエハ支持部材１０の上方を覆い、ウエハ支持部材１０と共にウエハＷを液処理するための処理室Ｓを形成する。処理室Ｓは略密閉されるので、液処理を安定して行うことができる。また、処理室Ｓの壁面を構成するウエハ支持部材１０およびカバー２０が、ウエハＷと一体的に回転するので、ウエハＷから飛散した処理液が、処理室Ｓの壁面で跳ね返り難い。

カバー２０は、処理室Ｓ内に気体を流入させる開口部２４を有する環形状のプレート部２１と、開口部２４の外周部（プレート部２１の内周部）から上方に延びる筒形状のダクト部２２と、プレート部２１の外縁から下方に延びる筒形状の外周部２３とを有している。外周部２３には、複数の切り欠き１６に挿抜可能な複数の連結ピン２６が固定されている。連結ピン２６は、切り欠き１６に対応する位置で、後述のガイド部２５に取り付けられている。

カバー２０のダクト部２２は円筒形状を有し、ダクト部２２の上方には、ファンフィルターユニット（ＦＦＵ）などの気体供給機構Ｆが設けられている。気体供給機構Ｆによって液処理装置１に供給される気体の流量は一定であって、排気機構Ｅによって液処理装置１から排出される気体の流量と略同じである。本実施形態では、このように、液処理装置１に対する気体の流出入量を一定としたうえで、処理室Ｓ内で液処理されるウエハＷの上方における気流の状態（流量、流速などを含む）を最適化する。

気体供給機構Ｆにおいて不純物を除去した気体は、ダクト部２２内においてダウンフローとなり、水平に配置されるプレート部２１の開口部２４から処理室Ｓに流入し、図３に示すように、ウエハＷの上方を通り、後述の環状間隙ＧＰを介して、処理室Ｓから外部に流出する。処理室Ｓへ流入する気体の流量は、主に、環状間隙ＧＰを介して、処理室Ｓから流出する気体の流量などで決まり、環状間隙ＧＰの大きさなどで決まる。

カバー２０の外周部２３は、例えば筒形状に形成されており、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径を有する。外周部２３は、ウエハ支持部材１０の外周部１３との間に、環状間隙ＧＰを形成する。環状間隙ＧＰは、ウエハ支持部材１０に支持されるウエハＷの外周に沿う形状を有している。

図３に示すように、カバー２０の外周部２３の側部からは、気流を案内するガイド部２５が外側斜め下方に延びている。ガイド部２５と、ウエハ支持部材１０のガイド部１５とにより、環状間隙ＧＰを通る気流が外側斜め下方に案内される。

図２に示すように、カバー２０は、カバー支持部材１２１を介して、カバー昇降機構１２２に接続されており、カバー昇降機構１２２によって上下に移動可能である。カバー２０は、液処理装置１にウエハＷが搬入されるとき、カバー昇降機構１２２によって待機位置まで上昇され、連結ピン２６が切り欠き１６から抜け出る。ウエハ支持部材１０によりウエハＷが支持されると、カバー昇降機構１２２によってカバー２０が下降し、連結ピン２６が切り欠き１６に挿入され、ウエハ支持部材１０とカバー２０が一体的に回転可能に連結される。

カバー昇降機構１２２は、カバー２０とウエハ支持部材１０とが一体的に回転可能に連結され処理室Ｓを形成した状態で、環状間隙ＧＰを調節する役割を果たす。カバー昇降機構１２２がカバー２０を上方に移動させると、カバー２０がウエハ支持部材１０に対して離間し、環状間隙ＧＰが広がる。一方、カバー昇降機構１２２がカバー２０を下方に移動させると、カバー２０がウエハ支持部材１０に対して接近し、環状間隙ＧＰが狭くなる。環状間隙ＧＰを調節することで、環状間隙ＧＰを介して、処理室Ｓから外部へ流出する気流の状態（流速、流量などを含む）を調節することができる。

モータＭは、ウエハ支持部材１０の回転軸部１２を回転可能に保持している。モータＭが作動すると、ウエハ支持部材１０、ウエハ支持部材１０に支持されるウエハＷ、およびウエハ支持部材１０に連結されるカバー２０が一体的に回転する。

液供給部材３０は、処理室Ｓ内において、ウエハ支持部１０により支持されるウエハＷの上方に配置され、ウエハＷに上方から処理液を供給する。液供給部材３０は、図３に示すように、円形状の開口部２４の直径よりも大きい直径の円板形状の本体部３１を有している。本体部３１は、ダクト部２２（開口部２４）に対し対向配置され、開口部２４から処理室Ｓに流入する気流がウエハＷ上に形成される処理液の液膜を乱さないように、気流の向きを変える役割を果たす。

液供給部材３０は、図２に示すように、バルブＶ１、Ｖ２が途中に設けられる配管Ｐ１を介し、液供給源Ｓ１、Ｓ２と接続されている。液供給源Ｓ１は薬液を供給するものであり、液供給源Ｓ２は薬液を洗い流すリンス液を供給するものである。薬液と、リンス液とは、切り替え可能に、ノズル３２（図３参照）からウエハＷに向けて供給される。

ウエハＷの洗浄処理においては、薬液として、例えばＳＰＭ（Ｈ_２ＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ_２）、ＳＣ１（ＮＨ_４ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ）、ＳＣ２（ＨＣｌ＋Ｈ_２Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ）、またはＤＨＦ（希フッ酸）などが用いられる。複数種類の薬液が用いられてもよく、複数の液供給源Ｓ１が設けられてもよい。リンス液としては、例えば脱イオン水（ＤＩＷ）などが用いられる。

エッチング処理においては、フッ酸（ＨＦ）、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）、または硝酸（ＨＮＯ_３）などを処理液として使用しても良い。

なお、現像処理においては、薬液として、現像液が用いられる。

ノズル３２は、本体部３１から下方に突出していてもよいし、本体部３１の内部に埋設されていてもよい。ノズル３２は、ウエハ支持部材１０により支持されるウエハＷに向けて開口しており、ウエハＷの上面に薬液またはリンス液を供給する。ノズル３２は、ウエハＷの径方向に沿って間隔をおいて複数設置される（図３には、２つのみ図示）。ノズル３２の設置数は１つでもよい。

ノズル３２の設置数に関係なく、１つのノズル３２は、ウエハＷの中央部に向けて開口しており、ウエハＷの中央部に薬液またはリンス液を供給する。ウエハＷの中央部に供給された処理液は外側に広がり液膜を形成する。

液供給源Ｓ１と、液供給部材３０とを接続する配管Ｐ１の出口付近には、薬液の処理能力を高めるため、薬液を所定の温度に加熱する加熱装置Ｈが設けられている。加熱装置Ｈは、液供給源Ｓ１に設置されてもよい。

また、液供給部材３０は、バルブＶ３が途中に設けられる配管Ｐ３を介し、液供給源Ｓ３と接続されている。液供給源Ｓ３は、リンス液の乾燥溶媒として、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などのアルコールを液供給部材３０に供給する。乾燥溶媒は、液供給部材３０のノズル３３（図３参照）からウエハＷに向けて供給される。

ノズル３３は、本体部３１から下方に突出していてもよいし、本体部３１の内部に埋設されていてもよい。ノズル３３は、ウエハ支持部材１０により支持されるウエハＷに向けて開口しており、ウエハＷの上面に乾燥溶媒を供給する。ノズル３３は、ウエハＷの径方向に沿って間隔をおいて複数設置されている（図３には、２つのみ図示）。ノズル３３の設置数は１つでもよい。

ノズル３３の設置数に関係なく、１つのノズル３３は、ウエハＷの中央部に向けて開口しており、ウエハＷの中央部に乾燥溶媒を供給する。ウエハＷの中央部に供給された処理液は外側に広がり液膜を形成する。

液供給部材３０は、支持部材１３１を介して、液供給部材昇降機構１３２に接続されており、液供給部材昇降機構１３２によって上下に移動可能である。液供給部材３０は、液処理装置１にウエハＷが搬入、搬出されるとき、液供給部材昇降機構１３２によって待機位置まで上昇され、ウエハ支持部材１０によりウエハＷが支持された後、液供給部材昇降機構１３２によって下降し、ウエハＷに処理液を供給する位置で停止する。

液供給部材昇降機構１３２は、ウエハ支持部材１０とカバー２０とが処理室Ｓを形成した状態で、液供給部材３０を上昇または下降させて、カバー２０のプレート部２１に対し接近または離間させる。よって、プレート部２１の開口部２４から処理室Ｓに流入する気流の状態（流量、流速、向き）を調節することができる。

液供給部材３０からウエハＷに供給された処理液は、遠心力でウエハＷの外方に振り切られ、環状間隙ＧＰを通る気流と共にカップ４０へ回収される。なお、ウエハ支持部材１０のプレート部１１に落下した処理液は、ウエハ支持部材１０の外周部１３に形成された流出口１７（図３参照）から遠心力で流出し、カップ４０へ回収される。

カップ４０は、円環形状のプレート部４１と、プレート部４１の内縁から上方に延びる円筒形状の内壁部４２と、プレート部４１の外縁から上方に延びる円筒形状の外壁部４３とを有している。外壁部４３は環状間隙ＧＰを取り囲んでおり、外壁部４３の上端部からは円環形状の庇部４４が内側斜め上方に延びている。

カップ４０は、処理液を気流の流れから分離するため、カップ４０内の下部空間を外側環状空間４５と内側環状空間４６とに区画する円筒形状の仕切り部４７を有している。外側環状空間４５には、処理液を外部に排出する排液管４８が接続されている。内側環状空間４６には、排気管４９を介して、排気機構Ｅが接続されている。

排気機構Ｅは、真空ポンプなどで構成され、カップ４０内を排気することで、環状間隙ＧＰを介して、処理室Ｓ内のウエハＷの上方空間から、カップ４０の外壁部４３へ向かう気流を形成する。この気流は、回転するウエハＷから振り切られる処理液をカップ４０内へ回収する役割を果たす。

液処理装置１の所定の装置（例えば、モータＭ、バルブＶ１〜Ｖ３、カバー昇降機構１２２、液供給部材昇降機構１３２）は、図２に示すように、液処理装置１の動作を制御する制御部６０に、信号ラインを介して接続されている。制御部６０は、ＣＰＵ、記録媒体などを含むコンピュータとして構成されている。制御部６０は、記録媒体に格納された各種プログラムをＣＰＵに実行させることで、信号ラインを介して接続される装置を制御し、後述の液処理装置１の各種動作を実行させる。

次に、上記構成の液処理装置の動作（液処理方法）について説明する。

先ず、カバー昇降機構１２２がカバー２０を待機位置まで上昇させると共に、液供給部材昇降機構１３２が液供給部材３０を待機位置まで上昇させると、図１に示す搬送機構１０６の保持アーム１０７により保持されたウエハＷが液処理装置１に搬入される。ウエハＷがウエハ支持部材１０に受け渡され、保持アーム１０７が液処理装置１から退出すると、液供給部材昇降機構１３２によって液供給部材３０がウエハＷの上面近傍の位置まで下降される。また、カバー昇降機構１２２によってカバー２０が下降し、カバー２０の連結ピン２６がウエハ支持部材１０の切り欠き１６に挿入され、カバー２０とウエハ支持部材１０が一体的に回転可能に連結される。カバー２０は、ウエハ支持部材１０の上方を覆い、ウエハ支持部材１０と共にウエハＷを液処理するための処理室Ｓを形成する。続いて、モータＭがウエハ支持部材１０、カバー２０およびウエハＷを一体的に回転させる。

次いで、回転するウエハＷの上面に液供給部材３０から処理液が供給される。具体的には、例えば、液供給部材３０のノズル３２から薬液（例えば、ＳＰＭ）がウエハＷに所定時間供給される。続いて、薬液を洗い流すリンス液が、液供給部材３０のノズル３２からウエハＷに所定時間供給される。次いで、液供給部材３０のノズル３３から乾燥溶媒（例えば、ＩＰＡ）がウエハＷの上面に向けて所定時間吐出される。乾燥溶媒の供給が停止された後、ウエハＷが高速回転され、遠心力でリンス液が振り切られ、ウエハＷの回転が停止される。

ここで、回転するウエハＷから振り切られた処理液は、ウエハ支持部材１０の外周部１３と、カバー２０の外周部２３との間に形成される環状間隙ＧＰを介して、カップ４０内に回収される。排気機構Ｅは、カップ４０内を排気することにより、環状間隙ＧＰを介して、処理室Ｓ内のウエハＷの上方空間からカップ４０へ向かう気流を形成する。この気流は、回転するウエハＷから振り切られる処理液をカップ４０へ回収する役割を果たす。

最後に、ウエハＷを液処理装置１に搬入したときと、逆の手順で、ウエハＷが液処理装置１から搬出され、ウエハＷの液処理が終了する。

本実施形態では、ウエハ支持部材１０およびカバー２０がウエハＷを液処理するための処理室Ｓを形成する。処理室Ｓは略密閉されているので、液処理を安定して行うことができる。また、処理室Ｓの壁面を構成するウエハ支持部材１０およびカバー２０が、ウエハＷと一体的に回転するので、ウエハＷから飛散した処理液が、処理室Ｓの壁面で跳ね返り難い。

また、本実施形態では、ウエハＷの液処理の工程に応じて、環状間隙ＧＰを調節する。よって、環状間隙ＧＰを介して、処理室Ｓから外部へ流出する気流の状態を最適化することができる。排気機構Ｅの排気量が一定の場合、環状間隙ＧＰが広がるほど、環状間隙ＧＰを通る気流の流量が増える。環状間隙ＧＰの調節は、例えばカバー昇降機構１２２によるカバー２０の上昇または下降で実現される。

なお、本実施形態では、環状間隙ＧＰの調節は、カバー２０の上昇または下降により実現されるが、ウエハ支持部材１０の下降または上昇により実現されてもよく、カバー２０とウエハ支持部材１０の両方の移動により実現されてもよい。

さらに、本実施形態では、ウエハＷの液処理の工程に応じて、液供給部材３０と、カバー２０とを接近または離間させ、液供給部材３０の本体部３１と、カバー２０のプレート部２１との間に形成される隙間ＯＧ（図２参照）を調節する。よって、プレート部２１の開口部２４から処理室Ｓへ流入する気流の状態を最適化することができる。処理室Ｓに流入する気流の流量が一定の場合（即ち、処理室Ｓから流出する気流の流量が一定の場合）、開口部２４と液供給部材３０とが接近するほど、即ち、隙間ＯＧが狭くなるほど、気流が絞られるので、気流の流速が速くなる。開口部２４と液供給部材３０との接近または離間は、例えば液供給部材昇降機構１３２による液供給部材３０の上昇または下降により実現される。

次いで、隙間ＯＧ、環状間隙ＧＰの調節例について説明する。ここでは、回転するウエハＷに対し、薬液、リンス液、乾燥溶媒をこの順で供給し、その後、乾燥溶媒を振り切るため、ウエハＷを高速回転させる場合について説明する。

先ず、薬液であるＳＰＭの供給工程では、ＳＰＭは他の薬液よりも高温で使用されるので、回転するウエハＷの上方にヒュームが発生しやすい。そこで、発生したヒュームが開口部２４から上方に逆流するのを防止するため、隙間ＯＧが基準よりも狭く設定される。

また、ＳＰＭの供給工程では、回転するウエハＷの近傍で発生する旋回気流によって、ＳＰＭが冷却されないように、ウエハＷを低速回転させる。この状態で、環状間隙ＧＰから外部にヒュームを効率的に排出するため、環状間隙ＧＰは基準よりも狭く設定される。環状間隙ＧＰが狭くなると、環状間隙ＧＰを通る気流の流速が速くなるので、環状間隙ＧＰを介して処理室Ｓから外部に向かう気流の流れが安定化するからである。

続く、リンス液の供給工程では、処理室Ｓ内の雰囲気を、薬液を含む雰囲気から、清浄な雰囲気に速やかに置換するため、隙間ＯＧおよび環状間隙ＧＰは基準のサイズに戻される。

続く、乾燥溶媒であるＩＰＡの供給工程では、ＩＰＡによるリンス液の置換効率を向上するため、処理室Ｓ内のＩＰＡ濃度を高めることが重要になる。そこで、隙間ＯＧおよび環状間隙ＧＰは、それぞれ、ＳＰＭの供給時よりもさらに狭く設定される。

最後に、ウエハＷを高速回転させ、乾燥させる工程では、処理室Ｓ内の雰囲気を速やかに置換するため、隙間ＯＧおよび環状間隙ＧＰは、それぞれ、基準のサイズに戻される。

なお、薬液であるＤＨＦの供給工程では、ＤＨＦによってウエハＷの酸化膜が除去されウエハＷが疎水化する。そのため、良好な液膜が形成されるように、ウエハＷを高速回転させる必要があり、ウエハＷ近傍で発生する旋回気流が速くなる。高速の旋回気流を環状間隙ＧＰから外部に排出させるため、環状間隙ＧＰは基準の大きさに設定される。また、ＤＨＦの供給工程では、薬液が開口部２４から上方に逆流しないように、隙間ＯＧは基準よりも狭く設定される。

このように、本実施形態によれば、ウエハＷの処理液の工程に応じて、環状間隙ＧＰおよび／または隙間ＯＧを調節する。よって、処理室Ｓに流出入する気流の状態を最適化することができ、ウエハＷの上方における気流の状態を最適化することができる。

なお、環状間隙ＧＰ、隙間ＯＧの調節は、ウエハＷの回転中に実施されてもよいし、回転前に実施されてもよい。

［第１変形例］
図５は、第１変形例による液処理装置の要部を示す断面図である。

液処理装置１Ａは、図５に示すように、環状間隙ＧＰを上下に区画する環状の仕切り壁７１Ａを有する。仕切り壁７１Ａの外周部からは、気流を案内するガイド部７３Ａが処理室Ｓに対して外側斜め下方に延びている。

また、液処理装置１Ａは、仕切り壁７１Ａとウエハ支持部材１０の外周部１３とを連結する連結部材７２Ａを有する。連結部材７２Ａは、環状間隙ＧＰの周方向に間隔をおいて複数設けられている。

ウエハ支持部材１０の外周部１３と、仕切り壁７１Ａとの間には、処理室Ｓを外部と連通する間隙Ｇ１が形成されている。間隙Ｇ１を通る気流は、仕切り壁７１Ａのガイド部７３Ａと、ウエハ支持部材１０のガイド部１５とにより、処理室Ｓに対して外側斜め下方に案内される。

また、カバー２０の外周部２３と、仕切り壁７１Ａとの間には、処理室Ｓを外部と連通する間隙Ｇ２が形成されている。間隙Ｇ２を通る気流は、仕切り壁７１Ａのガイド部７３Ａと、カバー２０のガイド部２５とにより、外側斜め下方に案内される。

カバー２０は、図２に示すように、カバー支持部材１２１を介して、カバー昇降機構１２２に接続されている。そのため、カバー昇降機構１２２によるカバー２０の昇降によって、環状間隙ＧＰのうち、上側の間隙Ｇ２を調節することが可能である。よって、環状間隙ＧＰを介して、処理室Ｓ内のウエハＷの上方空間からカップ４０に向かう気流の状態を最適化することができる。

また、本変形例では、環状間隙ＧＰを調節する際に、下側の間隙Ｇ１が変化しないので、環状間隙ＧＰを介して、所定量以上の気体や処理液を処理室Ｓから外に流出させることができる。

なお、本変形例では、連結部材７２Ａが、仕切り壁７１Ａとウエハ支持部材１０の外周部１３とを連結するとしたが、仕切り壁７１Ａとカバー２０の外周部２３とを連結してもよい。この場合、カバー２０の昇降によって、環状間隙ＧＰのうち、下側の間隙Ｇ１が変化する。

［第２変形例］
図６は、第２変形例による液処理装置の環状間隙を拡大して示す断面図である。

液処理装置１Ｂは、第１変形例と同様に、環状間隙ＧＰを上下に区画する環状の仕切り壁７１Ｂを有する。仕切り壁７１Ｂの外周部からは、気流を案内するガイド部７３Ｂが処理室Ｓに対して外側斜め下方に延びている。

また、液処理装置１Ｂは、第１変形例と同様に、仕切り壁７１Ｂとウエハ支持部材１０を連結する連結部材（不図示）を有する。連結部材は、環状間隙ＧＰの周方向に間隔をおいて複数設けられている。

第２変形例では、仕切り壁７１Ｂと、カバー２０Ｂの外周部２３Ｂとが、間隙Ｇ１を流れる気流を絞るラビリンス構造を形成している。

例えば、仕切り壁７１Ｂの上面には、環状突起７４Ｂが形成されており、外周部２３Ｂの下面には、環状溝２７Ｂが形成されている。環状突起７４Ｂの先端部は、環状溝２７Ｂ内に挿入されると共に、環状溝２７Ｂの壁面から離間して、環状溝２７Ｂと共にラビリンス構造を形成する。環状突起７４Ｂおよび環状溝２７Ｂは、それぞれ、同心円状に複数（図６では３つ）設けられている。

ラビリンス構造は、間隙Ｇ１を流れる気流を絞るので、処理室Ｓから外部へ流出する気流の流出量が少ない液処理の工程、例えば処理室Ｓ内を窒素雰囲気として液処理する工程に有効である。

なお、本変形例では、仕切り壁７１Ｂと、カバー２０Ｂの外周部２３Ｂとがラビリンス構造を形成しているとしたが、仕切り壁７１Ｂと、ウエハ支持部材１０の外周部１３とがラビリンス構造を形成していてもよい。また、ラビリンス構造を図２などに示す液処理装置１に示す環状間隙に適用してもよく、ウエハ支持部材１０の外周部１３と、カバー２０の外周部２３とがラビリンス構造を形成していてもよい。

［第３変形例］
図７は、第３変形例による液処理装置の要部を示す断面図である。図８は、液供給部材３０Ｃを示す上面図である。

液処理装置１Ｃは、図２に示す液処理装置１と、液供給部材の構成が異なる。液供給部材３０Ｃ以外の構成は同様であるので、説明を省略する。

液供給部材３０Ｃは、図７および図８に示すように、本体部３１の外周面から延びる２つの延長部３４Ｃ、３５Ｃをさらに有している。延長部３４Ｃ、３５ＣはウエハＷの径方向と平行に延びており、先端がウエハＷの外縁部の上方に位置する。延長部３４Ｃ、３５Ｃには延びる方向に沿って間隔をおいて複数のノズル３２、３３が設けられている。よって、ウエハＷの中心部から外縁部まで均一に処理液を供給することができる。

［第４変形例］
図９は、第４変形例による液処理装置を示す断面図である。

液処理装置１Ｄは、ウエハＷを水平に支持し、ウエハＷと共に回転可能なウエハ支持部材１０Ｄと、ウエハ支持部材１０Ｄと一体的に回転可能に連結され、ウエハ支持部材１０Ｄの外周部１０Ｄａとの間に環状間隙ＧＰＤを形成する間隙形成部材２０Ｄとを有する。

この液処理装置１Ｄでは、モータＭがウエハ支持部材１０Ｄ、ひいては、間隙形成部材２０ＤやウエハＷを回転させる。液供給部材３０は、回転するウエハＷに上方から処理液を供給する。回転するウエハＷに供給された処理液は、遠心力でウエハＷの外方に振り切られ、環状間隙ＧＰＤを通って、カップ４０内に回収される。このとき、排気機構５０がカップ４０内を排気することで、環状間隙ＧＰＤを介して、ウエハＷの上方空間からカップ４０に向かう気流を形成する。この気流は、処理液をカップ４０へ搬送する役割を果たす。以下、液処理装置１Ｄの各構成について説明するが、ウエハ支持部材１０Ｄおよび間隙形成部材２０Ｄ以外の構成については図２と同様であるので、説明を省略する。

ウエハ支持部材１０Ｄは、ウエハＷを水平に支持し、ウエハＷと共に回転可能な部材である。ウエハ支持部材１０Ｄは、水平に配置される板形状のプレート部１１と、プレート部１１の下面側に取り付けられる回転軸部１２と、プレート部１１の上面側に取付けられる爪部１４Ｄとを有する。

爪部１４Ｄは、プレート部１１から上方に延びており、先端部でウエハＷの下面周縁部に接してウエハＷを水平に支持する。爪部１４Ｄの先端部には、ウエハＷの厚さと略同じ高さの段差部が形成されており、高さの低い部分にウエハＷの下面周縁部が接している。爪部１４Ｄは、回転軸部１２の軸線の延長線を中心とする周方向に沿って間隔をおいて複数設けられている。

プレート部１１の外周部には、回転軸部１２と平行な連結孔１６Ｄが、回転軸部１２を中心とする周方向に間隔をおいて複数設けられている。複数の連結孔１６Ｄには、間隙形成部材２０Ｄの下面側に取り付けられる複数の連結ピン２６Ｄが上下に移動可能に支持されており、ウエハ支持部材１０Ｄと間隙形成部材２０Ｄとが一体的に回転可能に連結されている。

間隙形成部材２０Ｄは、ウエハ支持部材１０Ｄの上方に配置され、ウエハ支持部材１０Ｄと一体的に回転可能に連結され、ウエハ支持部材１０Ｄの外周部１０Ｄａとの間に環状間隙ＧＰＤを形成する部材である。

間隙形成部材２０Ｄは、ウエハ支持部材１０Ｄにより支持されるウエハＷの外周を取り囲むように環形状に形成されている。間隙形成部材２０Ｄは、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径を有している。そのため、ウエハＷの上面全体が上方に開放されており、ウエハＷの上面全体に、ファンフィルターユニットなどの気体供給機構において不純物が除去された気体がダウンフローで供給される。

間隙形成部材２０Ｄは、外側に行くほど下方に向かうように傾斜しており、回転するウエハＷから振り切られた処理液、および処理液を運ぶ気流を、斜め下方向に案内し、カップ４０内に導く。

間隙形成部材２０Ｄは、間隙形成部材２０Ｄを回転軸部１２の延長線を中心に回転可能に支持する支持部材１２１Ｄを介して、昇降機構１２２に接続されており、昇降機構１２２によって上下に移動可能である。

昇降機構１２２は、間隙形成部材２０Ｄを上昇または下降させて、環状間隙ＧＰＤを調節する役割を果たす。昇降機構１２２が間隙形成部材２０Ｄを上方に移動させると、環状間隙ＧＰＤが広がる。一方、昇降機構１２２が間隙形成部材２０Ｄを下方に移動させると、環状間隙ＧＰＤが狭くなる。環状間隙ＧＰＤを調節することで、環状間隙ＧＰＤを介して、内側から外側へ流れる気流の状態（流速、流量などを含む）を調節することができる。

従って、図２に示す液処理装置１と同様に、ウエハＷの処理液の工程に応じて、環状間隙ＧＰＤを調節し、ウエハＷの上方における気流の状態を最適化することができる。気流の状態の最適化は、ウエハＷの回転中に実施されてもよいし、回転前に実施されてもよい。

なお、液処理装置１Ｄは、第１変形例と同様に、環状間隙ＧＰＤを上下に区画する環状の仕切り壁を有してもよく、また、第２変形例と同様に、ラビリンス構造を有してもよい。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明は、上記の実施形態および変形例に制限されない。本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形や置換が可能である。

例えば、上記の液処理装置１〜１Ｄは、ウエハＷの上面に処理液を供給して、ウエハＷの上面を液処理する装置であるが、ウエハＷの上面および下面のそれぞれに処理液を同時に供給して、ウエハＷの上面および下面の両面を同時に液処理する装置であってもよい。

また、ウエハＷは半導体ウエハに限らず、例えばＦＰＤ用のガラス基板であってもよい。

１液処理装置
１０ウエハ支持部材
１３外周部
２０カバー（間隙形成部材）
２３外周部
２４開口部
３０液供給部材
４０カップ
５０排気機構
７１Ａ仕切り壁
７２Ａ連結部材
１２２カバー昇降機構
Ｗウエハ（基板）
Ｍモータ（回転機構）
ＧＰ環状間隙

Claims

基板を液処理する液処理装置において、
前記基板を水平に支持し、回転可能な支持部材と、
該支持部材を回転させる回転機構と、
前記支持部材により支持される前記基板に上方から処理液を供給する液供給部材と、
前記支持部材の上方に配置され、前記支持部材と一体的に回転可能に連結され、前記支持部材の外周部との間に環状間隙を形成する間隙形成部材と、
前記環状間隙を介して、回転する前記基板から振り切られる前記処理液を回収するカップと、
前記間隙形成部材を昇降させる昇降機構とを有し、
前記昇降機構は、前記支持部材に支持される前記基板の上方における気流の状態が前記基板に供給する前記処理液の種類および／または前記基板の回転数に応じたものとなるように、前記回転機構によって前記支持部材と前記間隙形成部材とを一体的に回転させた状態で前記間隙形成部材を上昇または下降させることにより、前記環状間隙を前記基板に供給する前記処理液の種類および／または前記基板の前記回転数に応じたものに調節する、液処理装置。
前記支持部材の外周部には、前記環状間隙を通り外方に流出する気流を案内するガイド部が設けられる請求項１に記載の液処理装置。
前記液供給部材は、複数種類の前記処理液を前記基板に順次供給し、
前記液処理装置は、前記昇降機構を制御する制御装置を有し、
該制御装置は、前記昇降機構を制御して、前記支持部材に支持される前記基板の上方における気流の状態が前記基板に供給する前記処理液の種類に応じたものとなるように、前記回転機構によって前記支持部材と前記間隙形成部材とを一体的に回転させた状態で前記間隙形成部材を上昇または下降させることにより、前記環状間隙を前記処理液の種類に応じたものに調節する請求項１または２に記載の液処理装置。
前記液供給部材は、薬液、および該薬液を除去するためのリンス液を前記基板に順次供給し、
前記リンス液よりも高温の前記薬液が前記基板に供給されるときの前記環状間隙は、前記リンス液が前記基板に供給されるときの前記環状間隙よりも狭く設定される請求項３に記載の液処理装置。
前記環状間隙を上下に区画する環状の仕切り壁と、
該仕切り壁と、前記支持部材の外周部または前記間隙形成部材とを連結する連結部材とをさらに有し、
前記仕切り壁と、前記支持部材の外周部または前記間隙形成部材との間には、気流を通過させる間隙が形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の液処理装置。
基板を液処理する液処理方法において、
前記基板を支持部材により水平に支持する工程と、
前記支持部材、前記支持部材に支持される前記基板、および前記支持部材の外周部との間に環状間隙を形成する間隙形成部材を一体的に回転させる工程と、
回転する前記基板の上方に配置される液供給部材から、前記基板に処理液を供給する工程と、
前記環状間隙を介して、回転する前記基板から振り切られる前記処理液をカップに回収すると共に、前記カップ内を排気する工程と、
前記支持部材に支持される前記基板の上方における気流の状態が前記基板に供給する前記処理液の種類および／または前記基板の回転数に応じたものとなるように、前記支持部材と前記間隙形成部材とを一体的に回転させた状態で前記間隙形成部材を前記支持部材に対して相対的に上昇または下降させることにより、前記環状間隙を前記基板に供給する前記処理液の種類および／または前記基板の前記回転数に応じたものに調節する工程とを有する液処理方法。
前記支持部材の外周部には、前記環状間隙を通り外方に流出する気流を案内するガイド部が設けられる請求項６に記載の液処理方法。
前記液供給部材は、複数種類の前記処理液を前記基板に順次供給し、
前記支持部材に支持される前記基板の上方における気流の状態が前記基板に供給する前記処理液の種類に応じたものとなるように、前記支持部材と前記間隙形成部材とを一体的に回転させた状態で前記間隙形成部材を前記支持部材に対して相対的に上昇または下降させることにより、前記環状間隙を前記処理液の種類に応じたものに調節する請求項６または７に記載の液処理方法。
前記液供給部材は、薬液、および該薬液を除去するためのリンス液を前記基板に順次供給し、
前記リンス液よりも高温の前記薬液が前記基板に供給されるときの前記環状間隙は、前記リンス液が前記基板に供給されるときの前記環状間隙よりも狭く設定される請求項８に記載の液処理方法。
前記環状間隙を上下に区画する環状の仕切り壁と、
該仕切り壁と、前記支持部材の外周部または前記間隙形成部材とを連結する連結部材とが用いられ、
前記仕切り壁と、前記支持部材の外周部または前記間隙形成部材との間には、気流を通過させる間隙が形成されている請求項６〜９のいずれか一項に記載の液処理方法。