JP6359477B2 - 基板液処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の下面に処理液を供給して液処理を行う技術に関する。

半導体装置の製造においては、半導体ウエハ等の基板を水平に保持し、鉛直軸線周りに回転させた状態で、基板の下面（例えばデバイス非形成面である基板裏面）に洗浄液（例えば洗浄用薬液またはリンス液）を供給して、当該下面に洗浄処理を施すことがある。このような液処理は、基板の上面（例えばデバイス形成面である基板表面）に対する洗浄処理と同時に行われることもある。下面の洗浄が終了した後に、基板を高速回転させることにより振り切り乾燥が行われる。このとき、乾燥促進及びウオーターマークの発生を防止するため、基板の下面側に窒素ガス等の不活性ガスが供給される。上記の一連の処理を実行するための基板液処理装置が、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１の装置に限らず、上記の処理を行うための装置では、洗浄液及び不活性ガスはともに基板の下面の中央部に吹き付けられる。このため、洗浄液の吐出口及び不活性ガスの吐出口は、いずれも基板の下面の中央部の下方に配置される。このため、洗浄液が吐出されているときに、一旦基板の下面に到達した洗浄液の一部が不活性ガスの吐出口に向けて落下し、不活性ガスの吐出口内に入り込んで当該吐出口内部を汚染する可能性がある。

特許第５００５５７１号公報

本発明は、基板下面に供給された液体が乾燥用気体の吐出口内に浸入することを防止しつつ、基板下面の乾燥効率を向上させることを目的としている。

好適な一実施形態において、本発明は、基板を水平姿勢で保持して鉛直軸線周りに回転させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の下面の中央部の下方に配置され、前記基板の下面に向けて処理液を吐出する液体吐出部と、前記液体吐出部の周囲に形成され、前記基板に向けて吐出する乾燥用気体を通過させる気体吐出路と、を備え、前記液体吐出部は、前記気体吐出路の上端部よりも外側に張り出して前記気体吐出路を上方から覆うカバー部と、前記カバー部に対して上方に突出した液体吐出口と、前記液体吐出口と前記カバー部との間に形成され表面が下方向に落ち込んでいる湾曲部と、を有する頭部を含み、前記液体吐出部から吐出される処理液を供給する処理液供給ラインと、前記処理液供給ラインに接続され、基板に供給された乾燥用気体及び前記処理液供給ラインに残存する処理液を排出するドレインラインと、前記ドレインラインから排出された処理液及び気体を一時的に貯留するタンクと、前記タンクに接続され前記タンクの気体を排出させるエジェクトラインと、を備え、前記処理液供給ラインに残存する処理液を排出する際に、前記エジェクトラインから前記タンクの気体を吸引することにより、前記タンクの水位を上昇させる基板液処理装置を提供する。

本発明によれば、基板下面に供給された液体が乾燥用気体の吐出口に浸入することを防止することができる。しかも、供給位置の周辺に液体が残留するのを抑制することができ、基板下面全体の乾燥効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る基板液処理装置の全体構成を示す概略平面図である。 図１の基板液処理装置に含まれる処理ユニットの概略縦断面図である。 図２の処理ユニットの処理液の吐出口及び乾燥用ガスの吐出口の付近を拡大して示す断面図である。 第２の実施形態における流体供給システムの構成を示す図である。 液処理開始前の待機時における流体供給システムの動作状態を示す図である。 液処理時における流体供給システムの動作状態を示す図である。 乾燥処理時における流体供給システムの動作状態を示す図である。 処理液の排出動作の終了時における流体供給システムの動作状態を示す図である。 第１の実施形態の変形例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚のウエハＷ（基板）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。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が格納される。制御部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。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２及び図３を参照して説明する。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、ウエハＷを保持して回転させる基板保持回転機構３０と、処理液供給ノズルを構成する液体吐出部４０と、ウエハＷに供給された後の処理液を回収する回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持回転機構３０、液体吐出部４０及び回収カップ５０を収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。なお、図示していないが、ＦＦＵ２１には後述するＣＤＡ（クリーンドライエア）を供給するためのＣＤＡ供給口が備えられており、乾燥処理を行う際などは、図示しないＣＤＡ供給口からＣＤＡがウエハＷに向けて供給される。

基板保持回転機構３０は、機械的なクランプ機構によりウエハＷを保持するメカニカルチャックとして構成されている。基板保持回転機構３０は、基板保持部３１、回転軸３２及び回転モータ（回転駆動部）３３を有している。

基板保持部３１は、円板形のベースプレート（板状体）３１ａと、ベースプレート３１ａの周縁部に設けられた複数の保持部材３１ｂを有している。保持部材３１ｂは、ベースプレート３１ａの上部に形成されており、ウエハＷの周縁を保持する。これにより、ウエハＷの下面とベースプレート３１ａの上面との間には下方空間８３が形成される。一実施形態においては、複数の保持部材３１ｂのいくつかはウエハＷに対して進退してウエハＷの把持及び解放の切り換えを行う可動の支持部材であり、残りの保持部材３１ｂは不動の保持部材である。回転軸３２は中空であり、ベースプレート３１ａの中央部から鉛直方向下向きに延びている。回転モータ３３は回転軸３２を回転駆動し、これにより、基板保持部３１により水平姿勢で保持されたウエハＷが鉛直軸線周りに回転する。

液体吐出部４０は、全体として鉛直方向に延びる細長い軸状の部材として形成されている。液体吐出部４０は、鉛直方向に延びる中空円筒形の軸部４１と、頭部４２とを有している。軸部４１は、基板保持回転機構３０の回転軸３２の内部の円柱形の空洞３２ａ内に挿入されている。軸部４１と回転軸３２とは同心である。軸部４１の外周面と回転軸３２の内周面との間に円環状の断面を有する気体通路８０としての空間が形成されている。

液体吐出部４０の内部には、鉛直方向に延びる円柱形の空洞がある。この空洞の内部には処理液供給管４３（図３参照）が設けられている。処理液供給管４３の上端は、液体吐出部４０の頭部４２の頭頂部４２ａで開口しており、基板保持回転機構３０に保持されたウエハＷの下面の中央部に向けて処理液を吐出する（図３の黒塗り矢印を参照）液体吐出口４３ａとなる。ここで、頭頂部４２ａは、液体吐出口４３ａを取り囲む細いリング状の平面領域であり、液体吐出口４３ａと後述の湾曲部４２ｄとを接続する部分である。

処理液供給管４３には、ウエハＷの下面を処理するための所定の処理液が、処理液供給機構７２から供給される。処理液供給機構７２の構成の詳細な説明は後述するが、処理液供給源に接続された処理液供給ラインと、この処理液供給ラインに介設された開閉バルブ及び流量制御器などから構成される。本実施形態では、この処理液供給機構７２は、純水（ＤＩＷ）を供給するものとするが、複数の処理液、例えば洗浄用薬液（例えばＤＨＦ）及びリンス液を切り換えて供給することができるように構成されていてもよい。

回収カップ５０は、基板保持回転機構３０の基板保持部３１を取り囲むように配置され、回転するウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０は、不動の下カップ体５１と、上昇位置（図２に示す位置）と下降位置との間で昇降可能な上カップ体５２とを有している。上カップ体５２は、昇降機構５３により昇降する。上カップ体５２が下降位置にあるときには、上カップ体５２の上端は、基板保持回転機構３０により保持されたウエハＷよりも低い位置に位置する。このため、上カップ体５２が下降位置にあるときに、チャンバ２０内に進入した図１に示した基板搬送装置１７の基板保持機構（アーム）と基板保持回転機構３０との間で、ウエハＷの受け渡しが可能となる。

下カップ体５１の底部には、排出口５４が形成されている。この排出口５４を介して、捕集された処理液及び回収カップ５０内の雰囲気が回収カップ５０から排出される。排出口５４には排出管５５が接続され、排出管５５は減圧雰囲気の工場排気系（図示せず）に接続されている。

ＦＦＵ２１からの清浄空気のダウンフローは、回収カップ５０（上カップ体５２）の上部開口を介して回収カップ５０内に引き込まれ、排出口５４から排気される。このため、回収カップ５０内には、矢印Ｆで示す気流が生じる。

処理ユニット１６はさらに、基板保持回転機構３０により保持されたウエハＷの上面に処理液（洗浄用薬液あるいはリンス液）を供給する少なくとも１つの処理液供給ノズル６１を備えていてもよい。処理ユニット１６はさらに、ウエハＷの上面をスクラブ洗浄するブラシ６２を備えていてもよい。

次に、図２及び図３を参照して、ウエハＷ下面への液体及び気体の供給に関与する部分について詳細に説明する。なお、特に説明の無い限り、図３に現れている全ての部材は、幾何学的用語としての回転体に該当する。

液体吐出部４０の上側部分（頭部４２及びその下側付近）の周囲は、包囲部材により包囲されている。図示された実施形態において、回転軸３２の上部３２ａが、上記包囲部材に該当する。液体吐出部４０の上側部分と包囲部材との間には円環状の隙間があり、この隙間が乾燥用の気体を通過させる気体吐出路８１を形成している。

ベースプレート３１ａの中央部の上面には、液体吐出部４０の頭部４２の外周端縁４２ｂと基板保持部の表面３１ｃにより、気体吐出口３１ｄが画定されている。ここで、外周端縁４２ｂは、頭部４２のうち、最も半径方向外側に位置する部分である。上記気体吐出口３１ｄは、円環状の気体吐出路８１を流れる気体をウエハＷの下方空間８３（ウエハＷとベースプレート３１ａとの間の空間）に吐出する円環状の吐出口である。

前述した液体吐出部４０の軸部４１と回転軸３２との間の気体通路８０には、乾燥用気体としての不活性ガス、ここでは窒素（Ｎ２）ガスが、乾燥用気体供給機構７４から供給される。乾燥用気体供給機構７４の構成の図示及び詳細な説明は後述するが、例えば、乾燥用気体供給源に接続された乾燥用気体供給ラインと、この乾燥用気体供給ラインに介設された開閉バルブ及び流量制御器等から構成される。

乾燥用気体供給機構７４から、気体通路８０に供給された窒素ガスは、気体吐出路８１に流入し、気体吐出路８１の上端部８２から外側に向かった後、気体吐出口３１ｄから斜め上方に向けて吐出される（図３の白抜き矢印を参照）ように形成されている。すなわち、気体吐出口３１ｄに到達した気体は、外周端縁４２ｂの湾曲形状により吐出方向は斜め上向きとなる。これにより、ウエハＷの中心付近に滞留する気体を外側へと引き出すことが可能になり、ウエハＷの中心付近の気体が置換されるので乾燥を促進させることができる。

気体吐出路８１及び気体通路８０内に液体（液体吐出口４３ａから吐出されてウエハＷ下面に到達した後に落下してくる処理液）が侵入することを防止するため、頭部４２の外周端縁４２ｂ（後述のカバー部４２ｃの端部）は、気体吐出路８１の上端部８２よりも半径方向外側に張り出し、上方からの平面視で気体吐出路８１の上端部８２を完全に覆っている。一方、基板保持部３１の表面３１ｃは水平面であるので、外周端縁４２ｂよりも半径方向外側に液体が落ちても、気体吐出路８１及び気体通路８０内に浸入することはない。なお、液体吐出口４３ａから液体が吐出されているときには基板保持部３１は回転しているため、比較的多くの量の液体が落ちたとしても、この液体は遠心力により外側に移動し、気体吐出路８１及び気体通路８０内に浸入することはない。

次に、頭部４２の上面の形状について説明する。図３に示されるように、頭部４２はカバー部４２ｃを有し、上方から見るとほぼ円盤状の形状を有している。ただし、中心に位置する液体吐出口４３ａは、ウエハＷにより近い位置で液体を吐出するためにカバー部４２ｃよりも高い位置にある。すなわち、液体吐出口４３ａは、カバー部４２ｃに対して上方に突出しており、その周辺を囲む頭頂部４２ａもカバー部４２ｃに対して上方に突出している。本実施形態では、カバー部４２ｃは水平面としたが、気体吐出路８１の上端部８２よりも半径方向外側に張り出し上端部８２を完全に覆うものであれば、これに限らない。例えば、外側に向かい多少傾斜させたほうが、液体が頭部４２から落下しやすくなる。

頭頂部４２ａとカバー部４２ｃとの間には、表面が下方向に落ち込んでいる湾曲部４２ｄが形成されている。湾曲部４２ｄは、液体吐出口４３ａから吐出された液体のうち、ウエハＷに向かうことなく横方向にある頭頂部４２ａへと流れてきた液体、又はウエハＷに到達した後で跳ね返り落下した液体を受けて、それらの液体が、カバー部４２ｃの方向へと円滑に流れていくよう案内する機能を有する。

本実施形態と異なり湾曲部４２ｄや頭頂部４２ａが形成されず、液体吐出口４３ａのみがカバー部４２ｃから突出している場合、液体吐出口４３ａの周辺に落下した液体は外周方向へと流れて行かず、液体吐出口４３ａの円筒外周面の表面やカバー部４２ｃとの境界部分に付着し、液溜まりとして残ってしまうことがある。この様な液溜まりは液体吐出口４３ａの周辺の湿度を上昇させる原因となり、ウエハＷの中心領域の乾燥を妨げてしまう。

本実施形態のように、液体を外周方向へと案内する湾曲部４２ｄを設けることによってこの様な液溜まりの発生は防止又は抑制され、ウエハＷの中心領域の乾燥効率を向上させることができる。

また、液体吐出口４３ａがＰＦＡ等の疎水性の高い材料から形成されている場合、液体吐出口４３ａから吐出された液体はその高さで集合して液滴に変化する傾向がある。液体吐出口４３ａとウエハＷの隙間の幅は狭いので、液滴のサイズがその隙間の幅よりも大きくなってしまうと、ウエハＷの表面に液滴が接触してしまうおそれがある。本実施形態の湾曲部４２ｄはその表面が下方向に落ち込んでいる弓状の形状を有するので、湾曲部４２ｄの表面とウエハＷの隙間の幅は、液体吐出口４３ａとウエハＷの隙間の幅に比べて広くなっている。したがって、湾曲部４２ｄの表面を流れ落ちる液体が集合して液滴に変化しても、液滴のサイズがその隙間の幅よりも大きくなることはなく、ウエハＷの表面に液滴が接触することによる乾燥不良を起こすおそれもない。

本実施形態では、カバー部４２ｃに対して予め親水化処理を施しておくものとする。これにより、液滴が生じにくくなりまた生じた液滴も崩れやすくなるので、湾曲部４２ｄから案内された液体がカバー部４２ｃ上で留まることなく外周方向へと向かい基板保持部の表面３１ｃへと落下しやすくなる。なお、湾曲部４２ｄのみに対して予め疎水化処理を施しておいても良い。これにより、一度カバー部４２ｃに案内された液体が湾曲部４２ｄ側に戻ってくることを防ぐことができる。

液体吐出口４３ａがＰＦＡ等の疎水性の高い材料から形成されており、液滴が生成されることを防止することを優先する場合、カバー部４２ｃのみでなく湾曲部４２ｄに対しても親水化処理を施しておくと良い。液体吐出口４３ａの周辺で液体が集合しようとしても、親水化された湾曲部４２ｄ側へと液体が引っ張られるため、液滴が生成されなくなる。

親水化処理の一例としては、表面に対してガラスコーティングを施す処理がある。また、別の例として、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）の発泡樹脂をシート状にして、カバー部４２ｃ表面に貼り付けてもよい。この場合、シートに水分が吸湿されるが、中心領域は負圧状態にあるため少量の水分であれば次第に乾燥していくので、処理上問題はない。疎水化処理の一例としては、表面に対して樹脂材料によるコーティングを施す処理がある。

次に、処理ユニット１６で行われるウエハＷに対する処理について簡単に説明する。本処理における各構成の動作は、制御部１８が、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制御される。

まず、上カップ体５２が下降位置にある状態で、基板搬送装置１７の基板保持機構（アーム）がチャンバ２０内に進入し、ウエハＷを基板保持回転機構３０の保持部３１に渡す。その後、基板保持機構（アーム）がチャンバ２０から退出し、上カップ体５２が上昇位置に上昇する。

次に、基板保持回転機構３０が、ウエハＷを回転させる。この状態で、ウエハＷに対して所定の液処理が施される。液処理の一例を以下に述べる。所定時間の間、処理液供給ノズル６１から洗浄用薬液（例えばＤＨＦ）がウエハＷの上面（デバイスが形成されたウエハＷの表面）に供給され、これと同時に、処理液供給管４３の液体吐出口４３ａからＤＩＷがウエハの下面（デバイスが形成されていないウエハＷの裏面）の中央部（ほぼ中心）に供給され、これによりウエハＷの上面及び下面に洗浄処理が施される。なお、ＤＩＷに代えて、上面の洗浄処理と同時に、処理液供給管４３の液体吐出口４３ａから洗浄用薬液（例えばＤＨＦ）がウエハＷの下面の中央部に供給され、これによりウエハＷの上面及び下面に薬液洗浄処理が施されるようにしてもよい。

次に、引き続きウエハＷを回転させたまま、所定時間の間、処理液供給ノズル６１からウエハＷの上面にリンス液（例えば純水（ＤＩＷ））が供給されると同時に、液体吐出口４３ａからウエハＷの下面中央部にリンス液（例えば純水（ＤＩＷ））が供給され、ウエハＷの上面及び下面にリンス処理が施される。これにより、ウエハＷの上面及び下面に残留する薬液及び薬液洗浄処理により生じた反応生成物がリンス液により洗い流される。

次に、ウエハＷの上面及び下面への液体の供給を停止し、引き続きウエハＷを回転させたまま（好ましくはウエハの回転速度を増大させ）、ウエハＷの上面及び下面を乾燥させる。このとき、気体吐出口３１ｄからウエハＷの下面に向けて窒素ガスを吐出し、乾燥を促進する。窒素ガスは低湿度であるためウエハＷ下面とベースプレート３１ａとの間の空間内の雰囲気が低湿度となり、乾燥が促進される。

上述したように、気体吐出口３１ｄ内に液体が入り込む可能性は非常に低いのであるが、より確実に気体吐出口３１ｄ内に液体が入り込むことを防止するために、乾燥処理を行っていないときに（例えば、液処理を行っているときに）、気体吐出口３１ｄからパージガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を乾燥時よりも少ない流量で吹き出させるように乾燥用気体供給機構７４の供給流量を切り替え制御するようにしても構わない。

その後、ウエハＷの回転を停止させ、上カップ体５２を下降させ、基板搬送装置１７の基板保持機構（アーム）ウエハＷを基板保持回転機構３０の保持部３１から受け取る。なお、ウエハＷを搬出させた後であって保持部３１によりウエハＷが保持されていないときに、液体吐出口４３ａから純水を吐出させるとともに、気体吐出口３１ｄから窒素ガスを吐出させ、さらに、基板保持部３１の上方から２流体ノズル等を用いて純水を吐出させることで、頭部４２を洗浄することもできる。

上記実施形態においては、ウエハＷ上面に対して、処理液ノズル６１から供給された洗浄用薬液により薬液洗浄を行ったが、これに限定されず、ブラシ６２によりスクラブ洗浄を行ってもよい。ウエハＷ下面に対して上述した処理を行っている間に、ウエハＷ上面に対して任意の処理を行うことが可能であるが、ウエハＷ上面に対して何ら処理を行わなくてもよい。

処理対象の基板は半導体ウエハ（ウエハＷ）に限定されるものではなく、ガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、カバー部４２ｃは、気体吐出路８１の上端部８２よりも外側に張り出して気体吐出路８１を上方から覆うようにした。この構成により、ウエハＷの裏面中心に液体を吐出可能にしながらも、ウエハＷの下面に供給された液体が気体吐出路８１に浸入することを防止することができる。

また、本実施形態では、頭部４２に湾曲部４２ｄを設け、液体吐出口４３ａから吐出された液体をカバー部４２ｃへと案内するようにした。この構成により、ウエハＷにより近い位置で液体を吐出できるのでより洗浄効果が増すとともに、落下等した液体が頭部４２で液溜まりとして残留するようなことを無くし、乾燥効率を向上させることができる。また、湾曲部４２ｄを表面が下方向に落ち込む弓状の形状としたことにより、液滴がウエハに付着することを防止することができる。

さらに、本実施形態では、予めカバー部４２ｃを親水化処理し、湾曲部４２ｄを疎水化処理しておいた。これにより、液体が湾曲部４２ｄからカバー部４２ｃへとより流れ落ちやすくなり、カバー部４２ｃ上の液体も基板保持部の平面３１ｃへとより落下しやすくなる。

（第１の実施形態の変形例）
液体吐出口４３ａから吐出された液滴が液体吐出口４３ａの周囲に残留すると、液体を吐出した際に残留した液滴や液滴に含まれていた塵が液体とともに吐出され、ウエハＷに付着するおそれがある。そのため、第１の実施形態では、図９（ａ）に示すように、液体吐出口４３ａと頭部４２の頭頂部４２ａ（湾曲部４２ｄの上端部）とを同じ高さになるようにしたが、図９（ｂ）に示すように、液体吐出口４３ａを頭頂部４２ａ（湾曲部４２ｄの上端部）よりも高く（上方に形成）しても良い。これにより、液体吐出口４３ａはウエハＷにさらに近くなり洗浄効果を向上させることができる。また、頭頂部４２ａの幅は狭く、液体吐出口４３ａから落下した処理液が頭頂部４２ａに留まることはなく湾曲部４２ｄへと流れ落ちるので、乾燥効率には影響しない。さらに、液体吐出口４３ａの外側側面に対して疎水化処理が施されていれば湾曲部４２ｄ側へと液体が引っ張られやすくなり、また、湾曲部４２ｄに対して親水化処理が施されていればその効果も大きくなる。また、図９（ｃ）に示すように、頭頂部４２ａを省略し、液体吐出口４３ａに湾曲部４２ｄが隣接するように構成してもよい。この場合に、図９（ｄ）に示すように、処理液供給管４３の先端外周部を湾曲部４２ｄに連続するように先鋭湾曲形状としてもよい。また、図９（ｅ）に示すように、液体吐出口４３ａを湾曲部４２ｄの上端部よりも高く（上方に形成）してもよい。なお、ウエハＷと液体吐出口４３ａとの間隔が広ければウエハＷに液滴が付着するおそれもないので、湾曲部４２ｄは、表面が下方向に落ち込む弓状の形状でなくても良い。その場合、液体吐出口４３ａとカバー部４２ｃとの間には、液体を液体吐出口４３ａからカバー部４２ｃへ案内できるガイド部が配置されれば良く、ガイド部は、湾曲状に限らず、直線状に傾斜する面で形成されていても良い。

また、液体吐出口４３ａから吐出された液滴が気体吐出口３１ｄに残留すると、気体を吐出した際に残留した液滴や液滴に含まれていた塵が気体とともに吐出され、ウエハＷに付着するおそれがある。そのため、第１の実施形態では、図９（ｆ）に示すように、外周端縁４２ｂの上部を外側下方へ向けて傾斜させるとともに外周端縁４２ｂの下部を外側上方へ向けて傾斜させている。これにより、カバー部４２ｃの上面を流れる液滴が外周端縁４２ｂから外側の表面３１ｃへと円滑に流れるようになる。また、液滴が気体吐出口３１ｄの内側に流れ込まないようにして、液滴が気体吐出口３１ｄに残留しないようにしている。外周端縁４２ｂの形状はこれに限られず、図９（ｇ）に示すように、外周端縁４２ｂを外側下方へ向けて傾斜させてもよい。また、図９（ｈ）に示すように、外周端縁４２ｂの下部を下方へ向けて湾曲状に膨出させてもよい。また、図９（ｉ）に示すように、外周端縁４２ｂを内側下方へ向けて鋭角状に傾斜させてもよい。さらに、図９（ｊ）に示すように、カバー部４２ｃの外側表面をポリビニルアルコール等の親水性・吸水性を有する素材で被覆してもよい。この場合、外周端縁４２ｂの下部まで被覆することで、外周端縁４２ｂの下部において気体吐出口３１ｄから吐出される気体で水分を蒸発させることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態で説明した、処理ユニット１６で行われるウエハＷに対する処理を行う際の処理液供給機構７２及び乾燥用気体供給機構７４の動作、並びに処理液及び乾燥用気体の排出動作について説明する。

本実施形態において、基板液処理装置の処理液及び乾燥用気体の供給及び排出を行う流体供給システムの構成を図４に示す。第１の実施形態で説明したように、処理液としては、ＤＨＦ等の薬液を用いても良いが、本実施形態では、ＤＩＷを用いた例を説明する。

図４の乾燥用気体供給機構７４において、乾燥用気体供給源４０７は、乾燥処理に用いる気体の供給源であって、本実施形態の乾燥用気体は窒素（Ｎ２）である。乾燥用気体供給ライン４０８は、乾燥用気体供給源４０７からの乾燥用気体をチャンバ２０に対して供給するための供給路である。開閉バルブ４０９は、乾燥用気体供給ライン４０８に介設されており、チャンバ２０に対する乾燥用気体の供給の開始及び停止を制御する。流量調整器４１０は、乾燥用気体供給ライン４０８に介設されており、乾燥用気体供給ライン４０８からチャンバ２０に対して供給される乾燥用気体の流量を調整する。

図４の処理液供給機構７２において、処理液供給源４０１は、液処理に用いる処理液の供給源であって、本実施形態の処理液である純水（ＤＩＷ）の供給源である。処理液供給ライン４０２は、処理液供給源４０１からの処理液をチャンバ２０に対して供給するための供給路である。開閉バルブ４０３は、処理液供給ライン４０２に介設されており、チャンバ２０に対する処理液の供給の開始及び停止を制御する。流量調整器４０４は、処理液供給ライン４０２に介設されており、処理液供給源４０１から処理液供給ライン４０２に対して供給される処理液の流量を調整する。ダミードレインライン４０５は、後述するダミードレイン動作を実行するための排出路である。開閉バルブ４０６は、ダミードレインライン４０５に介設されており、ダミードレインライン４０５へのドレイン量を調整する。

チャンバ２０と開閉バルブ４０３の間の処理液供給ライン４０２には、ドレインライン４１１が接続されている。ドレインライン４１１は、処理液供給ライン４０２のうちチャンバ２０と開閉バルブ４０３の間の供給路に残存する処理液又はチャンバ２０内の気体を最終的に基板液処理装置の外部へと排出するための分岐ラインである。開閉バルブ４１２は、ドレインライン４１１への処理液又は気体の排出の開始と停止を制御する。ドレインライン４１１は、処理ステーション３の各処理ユニット１６との間で共用されているため、他のチャンバ２０とも接続されている。同様の構成を持つ各チャンバ２０から排出された処理液や気体は、ドレインライン４１１に合流して排出される。

トラップタンク４１３は、各チャンバ２０のドレインライン４１１から排出された処理液や気体を一時的に貯留するタンクである。後述するように、トラップタンクは、排出された処理液が各チャンバ２０に対して逆流しないようにするためにも用いられる。

エジェクトライン４１４は、トラップタンク４１３に貯留される気体を吸引して排出するための排出路である。エジェクトライン４１４は、気体を吸引するために所定の吸気圧を必要とするが、この吸気圧は、その端部に接続されたエジェクター部４１５から得ている。エジェクター部４１５は、ポンプ等の機械的駆動によらず高速の気体の流れを利用して真空に近い負圧を作り出す機能を有しており、その高速気体はＣＤＡ分岐ライン４１６から得ている。

ＣＤＡ分岐ライン４１６は、チャンバ２０にＣＤＡ（クリーンドライエア）を供給するＣＤＡ供給ライン４１７から分岐した通路であり、例えば、１０Ｌ／ｍｉｎの流量でＣＤＡを通過させている。エジェクター部４１５を通過したＣＤＡは、そのままシステムの外部へと排気される。

タンク排出ライン４１８はトラップタンク４１３の底面に接続されており、外部排出ライン４１９に対して処理液を排出する。タンク排出ライン４１８の配管はトラップタンク４１３よりも下方を通過した後、上方に向かって伸び最上部通路４１８ａの高さで平行となり外部排出ライン４１９に接続する。タンク排出ライン４１８がこの様な配置構成を有するので、後述するようにトラップタンク４１３の水位は最上部通路４１８ａの高さに依存している。外部排出ライン４１９は排出口４２１から処理液をシステム外部へと排出させるが、処理液の逆流を防止するための緩衝部４２２も備えている。

次に、上記構成を有する流体供給システムにおける、処理ユニット１６で行われるウエハＷに対する処理を行う際の動作について説明する。本システムにおける各構成の動作は、制御部１８が、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制御される。

以下説明する各図において、各配管の色が太い黒色ラインが引かれている場合は、処理液が通過していることを示している。また、各配管に沿った矢印は、処理液（黒色矢印）又は気体（白抜き矢印）がその方向に向かって通過していることを示す。また、他のチャンバ２０では、同様の処理及び動作が行われているものとするが、その説明は省略する。

図５は、液処理開始前の待機時における流体供給システムの動作状態を示す図である。待機時において、制御部１８は、開閉バルブ４０３は閉状態とし、開閉バルブ４１２は開状態とし、開閉バルブ４０９は開状態とし、開閉バルブ４０６は所定の時間間隔ごとに開閉を繰り返す制御を行う。

以上の制御を行うことにより、待機状態では、ダミードレイン動作が実行されることになる。すなわち、処理液供給源４０１からの処理液が処理液供給ライン４０２を通過するが、チャンバ２０へと供給されることなく、ダミードレインライン４０５へと流れていく。ダミードレインライン４０５では開閉バルブ４０６の開閉を繰り返すことにより簡易的な流量調整を行いながら処理液が排出される。なお、流量調整器４０４によって精度よく流量調整を行っても良い。ダミードレイン動作を行うことにより、液処理を開始する前に処理液供給ライン４０２に残留している処理液を排出できるため、液処理を開始時には、ウエハＷに対して劣化していない新鮮な液を供給することができる。

ダミードレイン動作が実行される一方で、乾燥用気体供給ライン４０８からの乾燥用気体は気体吐出口３１ｄからウエハＷの裏面に供給されている。この時の供給量は、流量調整器４１０により調整されるが、後述の乾燥処理時よりも低流量である。本実施形態では、開閉バルブ４０３は閉状態としているためその上方には処理液は存在せず、チャンバ２０に供給された後の気体は、液体吐出口４３ａから排出できるようになっている。排出された気体は、ドレインライン４１１を通過した後、トラップタンク４１３へと到達する。

トラップタンク４１３の液体の水位ｄ１は、タンクの流入口の高さＨよりも低い位置にある。処理液が流入しない際又は流入する流量が少ないときの水位ｄ１は、タンク排出ライン４１８の最上部通路４１８ａの高さに依存する。すなわち、水位がｄ１よりも高い間はトラップタンク４１３内に貯留される処理液は自重の圧力によりタンク排出ライン４１８内の処理液を押し下げ、最上部通路４１８ａから外部排出ライン４１９へと処理液を流出させる。一方、トラップタンク４１３の水位が最上部通路４１８ａと同じ高さの水位ｄ１になるとタンク排出ライン４１８内の処理液との間で圧力が釣り合い、処理液の先端も最上部通路４１８ａのおよそ中間位置で停止して流れなくなり、それ以降、水位が変化しないようになる。

以上のようにトラップタンク４１３の内部に貯留される処理液は、トラップタンク４１３の流入口の高さＨよりも低い水位を有するので、排出された気体はドレインライン４１１を容易に通過してトラップタンク４１３に到達し、タンク内の空間を介してエジェクトライン４１４へと向かう。エジェクトライン４１４を通過する気体は、エジェクター部４１５に到達してＣＤＡ分岐ライン４１６を流れる気体と合流した後、システム外部へと排気される。

上述したように、エジェクター部４１５は所定の吸気圧でエジェクトライン４１４の気体を吸引しており、この吸引の作用は、トラップタンク４１３の空間やドレインライン４１１を介して、気体吐出口３１ｄにまで影響するため、気体吐出口３１ｄにおける気体の引き込み圧力も、自然排気を行う場合よりも高くすることができる。したがって、チャンバ２０が待機時にあっても、通常の排気を行うよりもウエハＷの裏面空間の清浄度を高く保つことができる。

図６は、液処理時における流体供給システムの動作状態を示す図である。液処理時において、制御部１８は、開閉バルブ４０３は開状態とし、開閉バルブ４１２は閉状態とし、開閉バルブ４０９は開状態とし、開閉バルブ４０６は閉状態とする制御を行う。

以上の制御を行うことにより、液処理状態では液体吐出口４３ａから処理液が吐出され、第１の実施形態で説明した、処理液（ＤＩＷ）を用いた裏面の洗浄処理が実行される。また、気体吐出口３１ｄから乾燥用気体も吐出されることによりパージ動作も実行される。

液処理時は、開閉バルブ４１２が閉状態なため、供給された処理液及び乾燥用気体はドレインライン４１１には流入しない。ただし、ドレインライン４１１は他のチャンバ２０にも接続されているため、他のチャンバ２０が待機状態にある場合は、上述した待機時の動作と同様に、他のチャンバ２０からの気体をトラップタンク４１３、エジェクトライン４１４、エジェクター部４１５、及びＣＤＡ分岐ライン４１６を介して外部へと排出することができる。

図７は、乾燥処理時における流体供給システムの動作状態を示す図である。乾燥処理状態では、制御部１８は、開閉バルブ４０３は閉状態とし、開閉バルブ４１２は開状態とし、開閉バルブ４０９は開状態とし、開閉バルブ４０６は閉状態とする制御を行う。

以上の制御を行うことにより、乾燥処理時では気体吐出口３１ｄから乾燥用気体が吐出され、第１の実施形態で説明した、乾燥用気体（Ｎ２）を用いた裏面の乾燥処理が実行される。

乾燥処理状態では、開閉バルブ４１２を開状態にすることにより、供給された処理液のうちチャンバ２０に到達せず処理液供給ライン４０２に残存する処理液をドレインライン４１１に対して流入させる。

トラップタンク４１３に流入した処理液はトラップタンク４１３に一時的に貯留された後、タンク排出ライン４１８へと流入していき、最上部通路４１８ａを通過して外部排出ライン４１９へと流出していく。ここで、タンク排出ライン４１８から外部排出ライン４１９への排出流量よりもドレインライン４１１からトラップタンク４１３への流入流量が多い場合、トラップタンク４１３の水位は増加していき、やがてタンクの供給口の高さＨに到達する。

トラップタンク４１３の水位が供給口の高さＨよりも高くなると、トラップタンク４１３の処理液がドレインライン４１１の上流側へと逆流してしまう、又は逆流しなくてもドレインライン４１１からの処理液の流入が停止してしまうおそれがある。しかし、本実施形態では、エジェクター部４１５がエジェクトライン４１４を介して所定の吸気圧でトラップタンク４１３の内部の気体を吸引している。したがって、トラップタンク４１３の水位を供給口の高さＨよりも上昇させることができ、ドレインライン４１１への逆流等が生じることを防止することができる。

一方、タンク排出ライン４１８へと流入した処理液は外部排出ライン４１９から排出されるが、タンク排出ライン４１８から流入する処理液の流量が、外部排出ライン４１９の排出可能流量を超えている場合、タンク排出ライン４１８において上流側に向けての逆流が生じるおそれがある。本実施形態では、外部排出ライン４１９に緩衝部４２２を設けて所定量の処理液を一時的に貯留できるようにしている（図７のｆ１の部分）。したがって、外部排出ライン４１９へと大流量で処理液が流れ込んでも、緩衝部４２２で流量の差分を緩衝して逆流を防止することができ、処理液を円滑に排出することができる。

図８は、処理液の排出動作の終了時における流体供給システムの動作状態を示す図である。ダミードレイン動作を行っていない点を除いて、図５で示した待機時と同様の状態を示している。なお、排出動作後、流量調整器４１０によって乾燥用気体の流量を増加させて乾燥を促進させるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、チャンバ２０での乾燥処理において、ドレインライン４１１から処理液供給ライン４０２に残存する処理液を排出する際に、エジェクトライン４１４からトラップタンク４１３の気体を吸引することにより、トラップタンク４１３の水位を上昇させるようにした。これにより、トラップタンク４１３により多くの処理液を貯留できるようになるので、ドレインライン４１１への逆流を防止することができ、安定した処理液排出が可能となる。また、外部排出ライン４１９に緩衝部４２２を設け、タンク排出ライン４１８からの排液を一時的に貯留するようにした。これにより、タンク排出ライン４１８と外部排出ライン４１９との流量の差を緩衝し、トラップタンク４１３への逆流を防止することができる。

以上、本実施形態における流体供給システムの動作を説明してきたが、本発明は上述した構成に限定しない。例えば、本実施形態において、エジェクター部４１５は、ＣＤＡ分岐ライン４１６からの気体供給により動作するように構成したが、ＣＤＡに限らず、Ｎ２供給ライン等、他の気体供給ラインからの分岐ラインを利用して動作するようにしても良い。また、乾燥処理時において、残存する処理液の排出動作を行うようにしたが、これに限らず、待機時等、他のタイミングで排出動作を行うようにしても良い。

３１ 基板保持部
３１ｃ 包囲部材（３２ａ）
３１ｄ 気体吐出口
４０ 液体吐出部
４２ 頭部
４２ａ 頭頂部
４２ｂ 液体吐出部の頭部の外周端縁
４２ｃ カバー部
４２ｄ 湾曲部
４３ａ 液体吐出口
８１ 気体吐出路

Claims (10)

1. 基板を水平姿勢で保持して鉛直軸線周りに回転させる基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された基板の下面の中央部の下方に配置され、前記基板の下面に向けて処理液を吐出する液体吐出部と、
   前記液体吐出部の周囲に形成され、前記基板に向けて吐出する乾燥用気体を通過させる気体吐出路と、を備え、
   前記液体吐出部は、
   前記気体吐出路の上端部よりも外側に張り出して前記気体吐出路を上方から覆うカバー部と、前記カバー部に対して上方に突出した液体吐出口と、前記液体吐出口と前記カバー部との間に形成され表面が下方向に落ち込んでいる湾曲部と、を有する頭部を含み、
   前記液体吐出部から吐出される処理液を供給する処理液供給ラインと、
   前記処理液供給ラインに接続され、基板に供給された乾燥用気体及び前記処理液供給ラインに残存する処理液を排出するドレインラインと、
   前記ドレインラインから排出された処理液及び気体を一時的に貯留するタンクと、
   前記タンクに接続され前記タンクの気体を排出させるエジェクトラインと、
   を備え、
   前記処理液供給ラインに残存する処理液を排出する際に、前記エジェクトラインから前記タンクの気体を吸引することにより、前記タンクの水位を上昇させることを特徴とする基板液処理装置。
2. 前記カバー部は、親水化処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
3. 前記湾曲部は、親水化処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板液処理装置。
4. 前記カバー部は、親水化処理が施されており、前記湾曲部は、疎水化処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の基板液処理装置。
5. 前記頭部は、前記液体吐出口と前記湾曲部とを接続する頭頂部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板液処理装置。
6. 前記頭部は、前記液体吐出口を前記湾曲部の上端よりも上方に形成したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の基板液処理装置。
7. 前記液体吐出口の外側側面は、疎水化処理が施されていることを特徴とする請求項６に記載の基板液処理装置。
8. 前記気体吐出路は、前記液体吐出部と前記液体吐出部の周囲を囲む包囲部材との隙間により形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の基板液処理装置。
9. 前記頭部の外周端縁と前記基板保持部の表面により、前記乾燥用気体を吐出するための気体吐出口が画定されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の基板液処理装置。
10. 前記タンクに接続され、前記タンクに貯留される処理液を排出するタンク排出ラインと、
    前記タンク排出ラインに接続され、前記タンク排出ラインからの排液を外部へと排出する外部排出ラインと、をさらに備え、
    前記外部排出ラインは、タンク排出ラインからの排液を一時的に貯留することにより、前記タンク排出ラインと排出ラインとの流量の差を緩衝する緩衝部を含むことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の基板液処理装置。
    

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