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JP6480009B2 - 基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体 - Google Patents

基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板に処理液を供給することにより当該基板に液処理を施す技術に関する。
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ等の基板を鉛直軸線回りに回転させながら基板の表面に処理液を供給することにより、基板にウエットエッチングあるいは薬液洗浄等の液処理が施される。基板への処理液の供給は、ノズルアームに保持された可動ノズルにより行われることが一般的であるが、基板の外周縁の外側に設けられた外ノズルにより行われる場合もある（例えば特許文献１を参照）。
外ノズルは、可動ノズルが所望の処理液を基板の中心部に供給することができないときに回転する基板の中心部が乾燥することを防止するために、基板の中心部に処理液を供給するために用いられる。外ノズルは、基板の外周縁の外側に不動に固定されている。このため、外ノズルから吐出された処理液の着液位置は、専ら処理液の吐出流量（液の勢い）により定まる。基板の乾燥防止を考慮すると外ノズルから吐出された処理液は基板の中心部をカバーしなければならない。このため、外ノズルから基板に供給される処理液の流量を、必要に応じて柔軟に変更することができない。
特開２０１３−０２１１８３号公報
本発明は、吐出流量を柔軟に変更することができる外ノズルを提供することを目的としている。
本発明の一実施形態によれば、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板の外周縁よりも外側の位置から、前記基板の表面の少なくとも中心部が吐出された処理液の液膜により覆われるように前記基板の表面に向けて処理液を吐出する外ノズルと、前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を変更することができるアクチュエータと、を備えた基板液処理装置が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、基板の外周縁よりも外側の位置に配置された外ノズルから、前記基板の表面に向けて処理液を吐出することと、前記外ノズルから吐出された前記処理液が前記基板上の目標着液位置に着液するように、アクチュエータを用いて前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を調節することと、を備えた基板液処理方法が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して上記の基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。
上記本発明の実施形態によれば、アクチュエータにより外ノズルの高さ位置または俯仰角を変更することにより、外ノズルからの処理液の吐出流量を柔軟に変更することができる。
一実施形態に係る基板処理システムの構成を示す概略平面図。 処理ユニットの構成を示す概略縦断面図。 処理ユニットの構成を示す概略平面図。 外ノズルおよびこれに付随する処理液供給機構および昇降機構の構成を示す概略図。 外ノズルおよびこれに付随する処理液供給機構および昇降機構の別の構成を示す概略図。 外ノズルおよび第１ノズルから同時に処理液を吐出する実験について説明するための図。
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、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウエハ（以下ウエハＷ）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を保持するウエハ保持機構を備える。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、ウエハ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を保持するウエハ保持機構を備える。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、ウエハ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、図２および図３を参照して、処理ユニット１６の構成について説明する。処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、液受けカップ５０とを備える。
チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と液受けカップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、チャンバ２０内に清浄空気のダウンフローを形成するＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。
基板保持機構３０は、基板保持部３１と、軸部３２と、回転駆動部３３とを備える。基板保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。回転駆動部３３により軸部３２を介して基板保持部３１を回転させることにより、基板保持部３１に保持されたウエハＷを鉛直軸線周りに回転させることができる。
処理流体供給部４０は、ウエハＷに処理流体（処理液または処理ガス）を供給する複数の可動のノズル４１を有している。本実施形態では、複数のノズル４１には、第１ノズル４１ａ、乾燥ガスノズル４１ｂ、第２ノズル４１ｃ及び溶剤ノズル４１ｄが含まれる。複数のノズル４１には、処理流体を供給するための別のノズルが含まれていてもよい。
特に図３に示されるように、処理流体供給部４０は、第１ノズルアーム４２Ａおよび第２ノズルアーム４２Ｂを有している。図面の簡略化のため、図２には２本のノズルアーム４２Ａ，４２Ｂのうちの１本（４２Ａ）だけが示されている。第１ノズルアーム４２Ａには、第１ノズル４１ａ及び乾燥ガスノズル４１ｂが取り付けられている。第２ノズルアーム４２Ｂには、第２ノズル４１ｃ及び溶剤ノズル４１ｄが取り付けられている。第１ノズル４１ａおよび第２ノズル４１ｃは、真下に向けて液を吐出するように第１ノズルアーム４２Ａおよび第２ノズルアーム４２Ｂに取り付けられている。
各ノズルアーム（４２Ａ，４２Ｂ）は、図２に示すアーム駆動部４３により、鉛直方向軸線周りに旋回可能であり（図２の矢印ＭＡ，ＭＢ）、かつ、鉛直方向に昇降可能である。ノズルアーム（４２Ａ，４２Ｂ）を旋回させることにより、そのノズルアーム（４２Ａ，４２Ｂ）に設けられたノズル４１（４１ａ〜４１ｄ）を、ウエハＷの中心Ｏの真上の位置と、平面視で液受けカップ５０の外側の待機位置（図３に示された位置）との間の任意の位置に位置させることができる。
図３に示すように、第１ノズル４１ａには、エッチング液供給部（薬液供給部）７１および第１リンス液供給部７２が接続されており、切換弁装置７３を切り替えることにより、第１ノズル４１ａからエッチング液（例えばフッ硝酸）及びリンス液（例えばＤＩＷ（Deionized Water）すなわち純水）のうちのいずれか一方を選択的に供給することができるようになっている。第２ノズル４１ｃには、洗浄液供給部（薬液供給部）７４および第２リンス液供給部７５が接続されており、切換弁装置７６を切り替えることにより、第２ノズル４１ｃから洗浄液（例えばＳＣ−１）及びリンス液（例えば純水）のうちのいずれか一方を選択的に供給することができるようになっている。上記の切換弁装置７３、７６は単一の三方弁または２つの開閉弁から構成することができる。
乾燥ガスノズル４１ｂには窒素ガス供給部７７が接続され、溶剤ノズル４１ｄにはＩＰＡ（イソプロピルアルコール）供給部７８が接続されている。
各処理流体の供給部（７１，７２，７４，７５，７７，７８）は、図示は省略するが、タンク、ボンベ、工場用力供給源等からなる処理流体供給源と、処理流流体供給源と対応するノズル４１（４１ａ〜４１ｄ）を接続する管路と、当該管路に介設された開閉弁、流量制御弁等の流れ制御機器とから構成されている。
特に図２に示すように、液受けカップ５０は、基板保持部３１を取り囲み、ノズル４１から回転するウエハＷに供給された後にウエハＷから振り切られた液を回収する。液受けカップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、液受けカップ５０によって捕集された処理液は、排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、液受けカップ５０の底部には、液受けカップ５０内の雰囲気をチャンバ２０（処理ユニット１６）の外部へ排出する排気口５２が形成されている。
処理流体供給部４０は、さらに、外ノズル４５を有している。外ノズル４５の吐出口４５ａは、平面視で（つまり図３において）、基板保持部３１により保持されたウエハＷの外周縁よりも少なくとも外側に位置している。図示された実施形態においては、外ノズル４５の吐出口４５ａは、平面視で、液受けカップ５０の上端開口の内周縁５０ａよりも外側に位置している。
特に図４に示すように、外ノズル４５は、昇降機構４６により昇降可能である。詳細は図示しないが、昇降機構４６は、例えば、電動回転モータと、この電動回転モータにより回転駆動されるねじ軸を有するボールねじとを備えたリニアアクチュエータとして構成することができる。昇降機構４６が処理液の雰囲気に晒されないように、ベローズ４７が昇降機構４６の可動部分を囲んでいる。本実施形態において、外ノズル４５は、水平方向（Ｘ及びＹ方向）には移動することができず、上下方向（Ｚ方向）のみに移動することができる。つまり、外ノズル４５は、平面視でウエハＷとの間の相対的位置関係が変化しないように設けられている。外ノズル４５の高さ位置の無段階の調整が必要ないならば、リニアアクチュエータとして多位置エアシリンダを用いることもできる。
図４に示す実施形態では、ベローズ４７の上端が外ノズル４５の底面に密接し、ベローズ４７の下端が液受けカップ５０の周囲を囲む床板（仕切板）５４の上面に密接している。昇降機構４６の本体部分４６ａは床板５４の下方に収容されている。昇降機構４６の本体部分４６ａにより駆動されて昇降する部分である昇降ロッド４６ｂが床板５４に形成された孔５４ａを貫通して延び、ベローズ４７に囲まれている。
外ノズル４５にはリンス液供給部４８からリンス液としてのＤＩＷが供給される。リンス液供給部４８は、一端が例えばタンク等のリンス液供給源４８ａに接続されるとともに他端が外ノズル４５に接続されたリンス液供給ライン（管路）４８ｂと、このリンス液供給ライン４８ｂに上流側から順次介設された流量計４８ｃ、流量制御弁４８ｄ及び開閉弁４８ｅを有している。開閉弁４８ｅよりも下流側の分岐点４８ｆにおいて、リンス液供給ライン４８ｂからドレンライン４８ｇが分岐している。ドレンライン４８ｇには開閉弁４８ｈが介設されている。ドレンライン４８ｇの下流端の高さ位置は外ノズル４５よりも低い。
外ノズル４５の下方に、液受け４９を設けることが好ましい。液受け４９は、外ノズル４５からのリンス液の吐出開始直後（開閉弁４８ｅの開放直後）および吐出完全停止の直前（開閉弁４８ｅの閉鎖直後）に外ノズル４５から吐出される（ウエハＷまで届かない）リンス液を受け止めるとともに、開閉弁４８ｅを閉鎖した後に外ノズル４５から垂れ落ちる液（リンス液）を受け止める。液受け４９に受け止められたリンス液は、図示しないドレンラインを介して、処理ユニット１６の外部に排出される。液受け４９はカップ５０または床板５４に固定することができる。液受け４９は、外ノズル４５と一緒に昇降するように外ノズル４５に連結されていてもよい。
外ノズル４５から、基板保持部３１により保持されたウエハＷの表面（デバイス形成面である上向きの面）にリンス液が供給される。外ノズル４５から吐出されたリンス液が、平面視で、外ノズル４５の吐出口４５ａとウエハＷの中心Ｏとを結ぶ直線上を飛行するように外ノズル４５が設置されている。外ノズル４５から吐出されたリンス液のウエハＷ表面上での着液位置（着液点）は、外ノズル４５からのリンス液の吐出流量（単位時間当たりの流量）、外ノズル４５の高さ位置、並びに外ノズル４５の俯仰角（俯角または仰角）により決定される。本実施形態においては、外ノズル４５の俯仰角を変化させるアクチュエータは存在しないため、上記着液位置は、外ノズル４５からのリンス液の吐出流量及び外ノズル４５の高さ位置により決定されることになる。なお、初期設定時又はメンテナンス時等に外ノズル４５の俯仰角を手作業で調節できるようになっていてもよい。
外ノズル４５からリンス液が吐出されるとき、制御装置４は、プロセスレシピにおいて規定された吐出流量が実現されるように、流量計４８ｃの検出値に基づいて流量制御弁４８ｄの開度をフィードバック制御する。
外ノズル４５から吐出されて回転するウエハＷ表面上に着液するリンス液がウエハＷ表面全体に均等に広がるようにするため、ウエハＷの中心Ｏにリンス液を着液させることが好ましい。リンス液の吐出流量に関わらずウエハＷの中心Ｏにリンス液を着液させるために、外ノズル４５の高さ位置が昇降機構４６により調節される。ウエハＷの中心Ｏにリンス液を着液させることができる外ノズル４５の高さを、リンス液の吐出流量ごとに予め実験（シミュレーションでもよい）により求めておく。そして、この実験結果に基づいて決定されたリンス液の吐出流量及び外ノズル４５の高さ位置の組み合わせが、プロセスレシピに記述されるプロセスパラメータとして設定される。プロセスレシピは、例えば制御装置４の記憶部１９に記憶される。なお、ウエハＷの中心Ｏから外れた位置にリンス液を着液させてもかまわないが、この場合も、着液したリンス液が着液の勢いによりウエハＷの中心Ｏまで広がり、ウエハＷの中心Ｏを含むウエハＷ中心部の領域がリンス液の液膜により覆われるような着液位置に、リンス液を着液させることが好ましい。この場合も、目標着液位置を達成するためのリンス液の吐出流量及び外ノズル４５の高さ位置の組み合わせを、予め実験により求められる。
開閉弁４８ｅを開状態かつ開閉弁４８ｈが閉状態としてリンス液を外ノズル４５から吐出し、その後、開閉弁４８ｅを閉じて外ノズル４５からのリンス液の吐出を停止する。さらにその後、開閉弁４８ｈを開くと、外ノズル４５内、リンス液供給ライン４８ｂの開閉弁４８ｅよりも下流側の領域内およびドレンライン４８ｇ内にあるリンス液がサイフォン効果によりドレンライン４８ｇから排出される。外ノズル４５内、リンス液供給ライン４８ｂの開閉弁４８ｅよりも下流側の領域内を空にしておくことにより、次に開閉弁４８ｅを開いて外ノズル４５からのリンス液の吐出を開始する際に、吐出開始直後に外ノズル４５から吐出されるリンス液の流速が高くなる。このため、吐出開始直後にウエハＷの中心Ｏ以外の場所に着液するリンス液の量が少なくなる。
次に、上述した基板処理システム１の処理ユニット１６を用いて行われる各一枚のウエハＷに対する一連の処理工程の一例について説明する。
［ウエハ搬入］
ウエハＷが基板搬送装置１７により処理ユニット１６内に搬入され、基板保持機構３０により保持される。
［エッチング工程］
基板保持機構３０によりウエハＷを鉛直軸線周りに回転させ始める。ウエハＷの回転は、後述の乾燥工程が終了するまで継続させる。第１ノズルアーム４２Ａの第１ノズル４１ａをウエハＷの中心Ｏから距離Ｌ１だけ離れたウエハＷ上の位置Ｐ１(図３を参照）の真上の位置に位置させる。第１ノズル４１ａは真下に向けてエッチング液（例えばＤＨＦ（希フッ酸））を吐出する。従って、ウエハＷの中心Ｏから距離Ｌ１だけ離れた位置Ｐ１にエッチング液が着液する。位置Ｐ１に着液したエッチング液は、遠心力によりウエハＷの外周縁に向けて広がりながら流れる。また、位置Ｐ１に着液したエッチング液は着液の勢いにより、ウエハＷの中心Ｏまで広がり、その後、遠心力によりウエハＷの外周縁に向けて広がりながら流れる。従って、ウエハＷ表面の全域がエッチング液の液膜により覆われる。この状態を予め定められた時間継続させることにより、ウエハＷの表面がエッチングされる。
なお、上記距離Ｌ１は、位置Ｐ１に着液したエッチング液が着液の勢いによりウエハＷの中心Ｏまで広がることが保証される値、（エッチング液の吐出流量によっても異なるが）例えば１５ｍｍとすることができる。ウエハＷの中心Ｏではなく、ウエハＷの中心Ｏからやや外れた位置にエッチング液を着液させることにより、ウエハＷの中心Ｏが他の部位と比較して過剰にエッチングされることを防止することができる。つまり、エッチングのウエハＷ面内の均一性が向上する。
次に、第１ノズル４１ａからエッチング液を吐出させたまま、第１ノズル４１ａをウエハＷの中心Ｏの真上の位置に移動させる。
［第１リンス工程］
第１ノズル４１ａをウエハＷの中心Ｏの真上に移動させた後直ちに、切換弁装置７３を切り替え、第１ノズル４１ａから吐出する液をエッチング液からリンス液（ＤＩＷ）に切り替える。第１ノズル４１ａから吐出されたリンス液はウエハＷの中心Ｏに着液し、遠心力によりウエハＷ周縁部に向かって広がりながら流れ、ウエハＷの表面がリンス液の液膜により覆われる。これにより、ウエハＷ上に残留するエッチング液及びエッチング工程により生じた反応生成物などがリンス液により洗い流される。
次に、第１ノズル４１ａからリンス液を吐出させたまま、第１ノズル４１ａを、ウエハＷの中心Ｏの近傍の位置Ｐ２、詳細には中心Ｏから距離Ｌ２だけ離れたウエハＷ上の位置Ｐ２の真上の位置に移動させる。このとき、第１ノズル４１ａから吐出されるリンス液のウエハＷ表面上への着液位置は位置Ｐ２となる。上記距離Ｌ２は、位置Ｐ２に着液したリンス液が着液の勢いによりウエハＷの中心Ｏまで広がることが保証される値（リンス液の吐出流量によっても異なるが例えば１５ｍｍ）とする。距離Ｌ２及び位置Ｐ２は、距離Ｌ１及び位置Ｐ１と同じであってもよい。
次に、外ノズル４５から、ウエハＷの中心Ｏに着液するようにリンス液（ＤＩＷ）を吐出する。このとき、第１ノズル４１ａおよび外ノズル４５の両方から同時にリンス液が吐出されることになる。後の説明の便宜のため、この状態を、「第１同時吐出状態」と呼ぶこととする。
その後、第１ノズル４１ａからのリンス液の吐出を停止し、第１ノズル４１ａを待機位置（図３に示す位置）に移動させる。次に、第２ノズル４１ｃを、ウエハＷの中心Ｏから距離Ｌ２だけ離れた位置Ｐ２の真上の位置に位置させる。このとき、第２ノズル４１ｃはウエハＷの中心上方を通過していく。そして、第２ノズル４１ｃの移動中は、外ノズルからウエハＷの中心の向けて吐出しているリンス液の流れ（軌跡）を妨げないようにしている。
次に、第２ノズル４１ｃからリンス液を吐出する。第２ノズル４１ｃは真下に向けてリンス液を吐出する。従って、第２ノズル４１ｃから吐出されるリンス液のウエハＷ表面上への着液位置は位置Ｐ２となる。このとき、第２ノズル４１ｃおよび外ノズル４５の両方から同時にリンス液が吐出されることになる。後の説明の便宜のため、この状態を、「第２同時吐出状態」と呼ぶこととする。
次に、外ノズル４５からのリンス液の吐出を停止し、次いで、第２ノズル４１ｃからリンス液を吐出させたまま、第２ノズル４１ｃを、ウエハＷの中心Ｏの真上の位置に移動させる。
上述したように、外ノズル４５を用いることにより、ウエハＷの表面の全体がリンス液により覆われている状態を維持したまま、ノズルアーム４２Ａ、４２Ｂの入れ替え、つまり、第１ノズル４１ａ、第２ノズル４１ｃの入れ替えが行われる。
［薬液洗浄工程］
第２ノズル４１ｃをウエハＷの中心Ｏの真上に移動させた後、切換弁装置７６を切り替え、第２ノズル４１ｃから吐出させる液をリンス液（ＤＩＷ）から洗浄液（洗浄用の薬液例えばＳＣ−１）に切り替える。第２ノズル４１ｃから吐出された洗浄液はウエハＷの中心Ｏに着液し、遠心力によりウエハＷ周縁部に向かって広がりながら流れ、ウエハＷの表面が洗浄液の液膜により覆われる。これにより、ウエハＷ上に存在する有機汚染物質が洗浄液により除去される。
［第２リンス工程］
その後、第２ノズル４１ｃから吐出させる液を洗浄液からリンス液に切り替える。第２ノズル４１ｃから吐出されたリンス液はウエハＷの中心Ｏに着液し、遠心力によりウエハＷ周縁部に向かって広がりながら流れ、ウエハＷの表面がリンス液の液膜により覆われる。これにより、ウエハＷ上に残留する洗浄液及び洗浄工程において生じた反応生成物などがリンス液により洗い流される。
［溶剤置換工程］
第２ノズル４１ｃからリンス液の吐出を継続しながら、溶剤ノズル４１ｄからＩＰＡの吐出を行い、この状態を維持しつつ溶剤ノズル４１ｄをウエハＷの中心Ｏの真上に移動させ、その後、第２ノズル４１ｃからのリンス液の吐出を停止する。溶剤ノズル４１ｄから吐出されたＩＰＡはウエハＷの中心Ｏに着液し、遠心力によりウエハＷ周縁部に向かって広がりながら流れ、ウエハＷの表面にあったリンス液（ＤＩＷ）がＩＰＡに置換され、ウエハＷの表面がＩＰＡの液膜により覆われる。
［乾燥工程］
溶剤ノズル４１ｄがウエハＷの中心ＯにＩＰＡを吐出している間に、ノズルアーム４２Ａ、４２Ｂ同士が衝突しない範囲で、乾燥ガスノズル４１ｂをウエハＷの中心Ｏに近い位置の上方に移動させる。次いで、溶剤ノズル４１ｄをウエハＷの外周縁に向けて移動させてゆく。溶剤ノズル４１ｄがウエハＷの中心Ｏの上方から退避したら、乾燥ガスノズル４１ｂをウエハＷの中心Ｏの真上に移動させ、次いで乾燥ガスノズル４１ｂから乾燥ガス（例えば窒素ガス、ドライエア等）を吐出し、乾燥ガスノズル４１ｂをウエハＷの外周縁に向けて移動させてゆく。このとき、溶剤ノズル４１ｄが乾燥ガスノズル４１ｂよりもウエハＷ半径方向外側に位置しているという関係を維持しながら、溶剤ノズル４１ｄおよび乾燥ガスノズル４１ｂをウエハＷの外周縁に向けて移動させてゆく。これにより、円形の乾燥領域がウエハＷの中心部からウエハ周縁部に向けて広がってゆき、最終的にウエハＷの表面の全体が乾燥する。
以上により、一枚のウエハＷに対する一連の処理工程が終了する。処理済みのウエハＷは基板搬送装置１７により処理ユニット１６から搬出される。
上述したような処理を行うにあたり、前述したように、例えば処理対象のウエハＷに帯電に非常に弱いデバイスが既に形成されている場合がある。この場合には、摩擦帯電抑制のためリンス液の流量を小さくすることが求められる。一方、そのような配慮が必要の無いウエハを処理する場合には、処理時間の短縮のためリンス液の流量を大きくした方がよい。上記のように外ノズル４５に自動的昇降機能を付与することにより、リンス液の流量の変化に対応して外ノズル４５の高さ位置を変えることにより、リンス液の流量に関わらずリンス液の着液位置をウエハＷの中心に一致させることができる。このため、先行する処理ロットと後続の処理ロットとでプロセスパラメータとしてのリンス液吐出流量が異なる場合でも、人手による調整等のため基板処理システム１の全体の動作を停止させたり処理ユニット１６のパネルを開放したりする必要がなくなる。このため基板処理システム１の効率的な運用を行うことができる。
なお、上記実施形態では外ノズル４５の高さ位置がリニアアクチュエータである昇降機構４６により調節可能であったが、これには限定されず、図５に示すように、外ノズル４５の俯仰角（俯角または仰角）がアクチュエータ９０、例えば電動回転モータにより駆動されるボールねじにより調節可能となっていてもよい。図５に示す実施形態では、床板５４の上に支柱９１が設けられ、外ノズル４５が支柱９１に設けられた水平軸９２を介して，回転可能に支柱９１に支持されている。アクチュエータ９０が外ノズル４５の水平軸９２から離れた適当な部位（図５では外ノズル４５の後端部）を押す（引く）ことにより、外ノズル４５の俯仰角が変化し、これにより外ノズル４５から吐出されるリンス液の吐出角度も変化し、リンス液のウエハＷ上への着液位置を変化させることができる。この図５に示した実施形態においても、外ノズル４５の水平方向の位置は実質的に一定である。
上述した第１同時吐出状態および第２同時吐出状態における液はね（スプラッシュ）を抑制するために、第１ノズル４１ａ（または第２ノズル４１ｃ）から吐出されるリンス液の望ましいウエハＷ表面上への着液位置を調査した試験について説明する。なお、第１同時吐出状態および第２同時吐出状態は実質的に同じ状態であるため、試験は第１同時吐出状態についてのみ行った。前述したように外ノズル４５からのリンス液の着液位置はウエハＷの中心Ｏとすべきであるため、試験においては、第１ノズル４１ａから吐出されたリンス液の着液位置を変化させた。後述する第１ノズル４１ａの様々な位置を実現するため、第１ノズル４１ａを保持するノズルアームとして試験専用のものを用いた。
着液位置の説明のため、回転するウエハＷを真上から見た平面図である図６に示すように、ウエハＷ表面にＸＹ直交座標系を設定する。ウエハＷの中心（回転中心）ＯをＸＹ直交座標系の原点（以下、「原点Ｏ」とも呼ぶ）とする。外ノズル４５から吐出されて原点Ｏに着水するリンス液の飛行軌跡が太い破線で示されている。リンス液の飛行軌跡を含む直線をＹ軸とし、飛行方向がＹ軸の正方向とする。そして、原点Ｏを始点とするＹ軸の正方向を向いた第１のベクトルを、原点Ｏを中心としてウエハＷの回転方向Ｒに９０度回転させることにより得られた第２のベクトルを含む直線をＸ軸とする。Ｘ軸の正方向は第２のベクトルの向きと一致する。つまり、図６の場合、ウエハＷの回転方向が時計方向であるため、図６中上方向がＹ軸の正方向、図中右方向はＸ軸の正方向となる。なお、ウエハＷの回転方向が反時計方向なら、図中左方向がＸ軸の正方向となる。なお、図６に示したＸＹ直交座標系のＸ軸およびＹ軸は図１のＸ軸およびＹ軸と一致することもある（図１の下部に表示された処理ユニット１６では一致する）し、一致しないこともある点に注意されたい。
第１ノズル４１ａの水平方向位置すなわち第１ノズル４１ａから吐出されたリンス液の着液位置を図６に示す位置Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６としたときのスプラッシュの発生状況を調査した。ウエハの回転中心である原点Ｏと位置Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６との距離は全て１５ｍｍであり、角度位置のみが異なる。Ｓ２およびＳ５はＸ軸上の位置、Ｓ３はＳ２からウエハの回転方向Ｒに４５度遅れた位置、Ｓ１はＳ２からウエハの回転方向Ｒに４５度進んだ位置、Ｓ６はＳ５からウエハの回転方向Ｒに４５度遅れた位置、Ｓ４はＳ５からウエハの回転方向Ｒに４５度進んだ位置である。
試験条件は、ウエハＷの回転速度が１５００ｒｐｍ、外ノズルからのリンス液の吐出流量が１．５ L/min（リットル毎分）、第１ノズル４１ａからのリンス液の吐出流量が０．５ L/min、１．０ L/min、１．５ L/minの三水準とした。スプラッシュの有無および発生状況は、撮影した高速度動画および高解像度静止画に基づいて判定した。試験結果を下表に示す。
Figure 0006480009
上記の表１において、記号「○」はスプラッシュの発生無し、記号「△」はスプラッシュがまれに発生、記号「×」はスプラッシュが常時発生、をそれぞれ意味している。
画像観察の結果、位置Ｓ２，Ｓ３においては、外ノズル４５から吐出されたリンス液がウエハＷに着液した後に広がってゆくときに、この広がりつつある液膜の上に第１ノズル４１ａから吐出された液が落ちたときにスプラッシュが生じていた（流量が０．５L/minのときを除く）。一方、位置Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６においては、第１ノズル４１ａから吐出されたリンス液がウエハＷに着液した後に広がってゆくときに、この広がりつつある液膜の上に外ノズル４５から吐出された液が落ちたときにスプラッシュが生じていた。
位置Ｓ１においては、第１ノズル４１ａからの吐出流量に関わらず、上記のいずれの形態のスプラッシュの発生も認められなかった。このことから、上記ＸＹ直交座標系において、第１ノズル４１ａからのリンス液の着液位置を第４象限（つまりＸ＞０，Ｙ＜０）に設定することによりスプラッシュの発生を防止できることが確認できた。
この試験結果より、上述した実施形態において上述した第１同時吐出状態および第２同時吐出状態における第１ノズル４１ａの位置Ｐ１および第２ノズル４１ｃの位置Ｐ２は、上記試験における位置Ｓ１とすることが好ましいことがわかる。
上記実施形態においては、ウエハＷに対して一連の処理を行うにあたり、外ノズル４５とノズルアーム４２Ａ、４２Ｂに担持された可動のノズル４１ａ〜４１ｄを併用したが、これには限定されない。ウエハＷに供給される処理液の全てを１つまたは複数の外ノズルから供給してもよい。
リンス液は純水（ＤＩＷ）に限定されず、導電性を付与するためにＤＩＷに微量の二酸化炭素ガス及び／又はアンモニアを溶解させたものであってもよい。
外ノズル４５から吐出する処理液はリンス液に限定されず、その他の処理液、例えば酸性薬液、アルカリ性薬液、有機溶剤などであってもよい。
外ノズル４５から薬液を供給する場合、薬液節約の観点から、最初に比較的大流量でウエハＷの中心に薬液を供給し速やかにウエハＷの全表面に薬液の液膜を形成し、その後、薬液の液膜が維持できる程度の比較的小流量でウエハＷの中心に薬液を供給することが考えられる。この場合も、外ノズル４５から比較的大流量で薬液を吐出するときには外ノズル４５の高さを低くし、比較的小流量で薬液を吐出するときには外ノズル４５の高さを高くすることにより、薬液の吐出流量に関わらず薬液の着液位置をウエハＷの中心とすることができる。

Claims (9)

  1. 基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部により保持された前記基板の外周縁よりも外側の位置から、前記基板の表面の少なくとも中心部が吐出された処理液の液膜により覆われるように前記基板の表面に向けて処理液を吐出する外ノズルと、
    前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を変更することができるアクチュエータと、
    前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量を調節する流量制御弁と、
    前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量に基づいて前記アクチュエータを制御して前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を調節する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記外ノズルから前記処理液を吐出させ、前記基板の表面の中心部を前記処理液の液膜により覆わせた後、前記流量制御弁を制御して前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量を減らすとともに、前記アクチュエータを制御して前記外ノズルの高さ位置を高くする、基板液処理装置。
  2. 前記基板保持部を回転させて前記基板を鉛直軸線回りに回転させる回転駆動部と、
    前記基板の上方から下向きに処理液を吐出する可動ノズルと、
    前記可動ノズルを担持するノズルアームであって、前記可動ノズルを、前記基板保持部により保持された基板の上方の位置と、前記基板の外周縁よりも外側の位置との間で移動させるノズルアームと、
    をさらに備え、
    前記制御部は、前記可動ノズルが前記基板の予め設定された位置に前記処理液を吐出することと、前記外ノズルが前記基板の中心に着液するように前記処理液を吐出すること、を同時に実行させ、
    前記予め設定された位置は、前記基板の中心近傍であり、回転する前記基板を真上から見たときに、前記外ノズルから吐出される前記処理液の飛行軌跡を含む直線をＹ軸とし、前記処理液の飛行方向をＹ軸の正方向とし、前記基板の回転中心を始点とするＹ軸の正方向を向いた第１のベクトルを前記基板の回転中心を中心として前記基板の回転方向に９０度回転させることにより得られた第２のベクトルを含む直線をＸ軸とし、前記第２のベクトルの向きをＸ軸正方向とするＸＹ直交座標系において、第４象限内に位置している、請求項１記載の基板液処理装置。
  3. 前記制御部は、前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量および前記外ノズルの高さ位置と、前記外ノズルから吐出された前記処理液の前記基板上への着液位置との間の予め求められた関係に基づいて、前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を調節する、請求項１または２記載の基板液処理装置。
  4. 前記外ノズルは、平面視で、前記基板保持部との相対的位置関係が変化しないように設けられている、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
  5. 基板の外周縁よりも外側の位置に配置された外ノズルから、前記基板の表面に向けて処理液を吐出することと、
    前記外ノズルから吐出された前記処理液が前記基板上の目標着液位置に着液するように、アクチュエータを用いて前記外ノズルの高さ位置または俯仰角を調節することと、
    を備え、
    前記外ノズルから吐出された前記処理液により前記基板の表面の中心部が前記処理液に覆われた後、前記処理液の吐出流量を減らすとともに、前記外ノズルの高さ位置を高くする、
    基板液処理方法。
  6. 前記基板液処理方法は前記基板を回転させながら実行され、
    前記外ノズルから前記基板の中心に着液するように前記処理液が吐出されているときに、予め設定された位置に処理液が着液するようにノズルアームに担持された可動ノズルから下向きに処理液が吐出され、
    前記予め設定された位置は、前記基板の中心近傍であり、回転する前記基板を真上から見たときに、前記処理液の飛行軌跡を含む直線をＹ軸とし、前記処理液の飛行方向をＹ軸の正方向とし、前記基板の回転中心を始点とするＹ軸の正方向を向いた第１のベクトルを前記基板の回転中心を中心として前記基板の回転方向に９０度回転させることにより得られた第２のベクトルを含む直線をＸ軸とし、前記第２のベクトルの向きをＸ軸正方向とするＸＹ直交座標系において、第４象限内に位置している、請求項５記載の基板液処理方法。
  7. 前記アクチュエータにより前記外ノズルの高さ位置が調節される、請求項５または６記載の基板液処理方法。
  8. 前記外ノズルから吐出される前記処理液の流量および前記外ノズルの高さ位置と、前記処理液の前記基板上への着液位置との予め求められた関係に基づいて、前記外ノズルの高さ位置を調節する、請求項５から７のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法。
  9. 基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して請求項５から８のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
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