JP5864355B2

JP5864355B2 - 基板処理装置および基板処理方法

Info

Publication number: JP5864355B2
Application number: JP2012109988A
Authority: JP
Inventors: 本佑介橋; 峰秀一長; 藤規宏伊
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: JP2013239491A

Description

本発明は、基板に処理液を供給して基板に所定の液処理を施す基板処理装置および基板処理方法に関する。

半導体装置を製造するための一連の処理には、半導体ウエハ等の基板上にある不要な膜あるいは汚染物質を除去するために、薬液またはリンス液等の処理液を基板に供給する液処理が行われる。このような液処理を行うための装置として、スピンチャックにより保持されて回転する基板の表面に、処理液ノズルから処理液を供給する基板処理装置が知られている。（例えば特許文献１を参照）。

通常、上記のタイプの基板処理装置では、１台の基板処理装置において１枚の基板に対して連続的に複数種類の液処理が行われる。具体的には、例えば、酸性薬液洗浄処理、リンス処理、アルカリ性薬液洗浄処理およびリンス処理が１枚の基板に対して連続的に行われる。しかし、上記の一連の処理の全てに対して同じ処理部を用いることが最適であるとは限らない。その一方で、上記の一連の処理を複数種の基板処理装置を用いて行うとすると、基板処理装置間の搬送時間の分だけ、生産効率が低下する。

上記の問題を解決するため、本件発明者は、２つの処理部を上下に設けた基板処理装置を構想した。しかしこのような基板処理装置には、クロスコンタミネーションの問題、特に、上側の処理部における処理液が下側の処理部に悪影響を及ぼすという問題があることがわかった。

特開２００８−４８７８号公報

本発明は、第１処理部と、その上にある第２処理部とを有する基板処理装置において、第２処理部で使用する処理液により、第２処理部の下にある第１処理部が汚染されることを防止する技術を提供する。

本発明によれば、基板処理装置において、基板に第１液処理を行うための第１処理部と、前記第１処理部の上方において基板に第２液処理を行うための第２処理部と、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる回転機構と、基板を前記第１処理部と第２処理部との間で移動させることができる基板移動機構と、前記第２処理部において前記基板保持部により保持されて回転する基板に処理液を供給する処理液供給ノズルと、前記第２処理部にて基板に第２液処理を行う際に、前記第１処理部を構成する部材の表面を覆う液体を供給する液供給手段と、前記第１処理部に供給された液体を、この基板処理装置外に排出する第１の排出路と、前記第１排出路から隔離されて設けられ、前記第２処理部に供給された処理液を、この基板処理装置外に排出する第２の排出路と、を備えた基板処理装置が提供される。

また、本発明によれば、基板に第１液処理を行うための第１処理部と、前記第１処理部の上方において基板に第２液処理を行うための第２処理部と、を備えた基板処理装置を用いて行われる基板処理方法において、前記第１処理部を構成する部材の表面の表面に液体を供給して前記部材の表面を液体で覆った状態で、前記第２処理部において、基板を回転させて、回転させた基板に処理液を供給して前記第２液処理を行うことと、前記第１処理部を構成する部材の表面に供給した液体を、第１の排出路を介して前記基板処理装置の外へ排出することと、前記第２処理部内にある基板に供給した処理液を、前記第１の排出路から隔離して設けられた第２の排出路を介して前記基板処理装置の外へ排出することと、を備えた基板処理方法が提供される。

本発明によれば、第２処理部にて基板に第２の液処理を行う際に、第１処理部を構成する部材の表面を覆う液体を供給することにより、第２処理部で用いられている処理液により第１処理部が汚染されることを防止することができる。また、第１処理部の汚染防止のために供給した液の排出路と第２処理部で用いた処理液との排出路とを分けることができる。

一実施形態に係る基板処理装置が組み込まれた基板処理システムの全体構成を概略的に示す平面図である。前記基板処理装置の構成を示す断面図であって、薬液処理を実行している状態を示す図である。前記基板処理装置によりＤＩＰリンス処理を実行している状態を示す概略断面図である。前記基板処理装置によりリンス処理およびスピン乾燥処理を実行している状態を示す概略断面図である。

以下に添付図面を参照して発明の実施形態について説明する。まず、図１を用いて、基板洗浄装置として構成された基板処理装置１００を含む処理システムについて説明する。処理システムは、外部から被処理基板としての半導体ウエハＷ（以下単に「ウエハＷ」と称する）を収容したキャリアを載置するための載置台１０１と、キャリアに収容されたウエハＷを取り出すための搬送アーム１０２と、搬送アーム１０２によって取り出されたウエハＷを一時的に載置するためのバッファを有する棚ユニット１０３と、棚ユニット１０３に載置されたウエハＷを受け取り、当該ウエハＷを基板洗浄装置１０内に搬送する搬送アーム１０４と、を備えている。図２に示すように、液処理システムには、複数（図２に示す態様では１０個）の基板処理装置１００と、２つのリバーサー（ＲＥＶ、ウエハ裏返し装置）１０５が組み込まれている。

次に、図２〜図４を参照して基板処理装置１００の構成について説明する。図２に示すように、基板処理装置１００は、ウエハＷに第１液処理を行うための第１処理部１と、前記第１処理部の上方においてウエハＷに第２液処理を行うための第２処理部２とを有している。本実施形態においては、第２液処理は、ウエハＷを回転させながらノズルからウエハＷに処理液を吐出することにより行われる液処理であり、第１液処理は、ウエハＷを処理液に浸漬（ＤＩＰ）さることにより行われる液処理である。基板処理装置１００は、第１処理部１における処理を実行するための複数の第１処理用部材と、第２処理部における処理を実行するための複数の第２処理用部材とを備えている。第１および第２処理用部材については、基板処理装置１００の具体的構成を詳述した後に説明する。

基板処理装置１００は、回路パターン形成面を下方に向けてウエハＷを支持する基板保持部１０を有している。基板保持部１０は、ウエハＷの直径より大きな直径を有する円形の天板１１と、天板１１の周縁部に設けられた３つの把持爪（各図では３つのうちの２つの把持爪１２ａ，１２ｂが示されている）とを有している。３つの把持爪は、天板１１の円周を３等分した位置に設けられており、そのうちの１つの把持爪１２ａ（図２の右側に示したもの）が可動である。可動の把持爪１２ａは、ウエハＷを他の２つ（１つしか図示されていない）の固定された把持爪１２ｂに向けて押し付けるように、バネ（図示せず）により付勢されている。把持解放機構１３の押棒１３ａにより、バネ力に抗して可動の把持爪１２ａをウエハＷを解放する位置に移動させることができる。このような把持爪による把持および把持解放を可能とする機構は当該技術分野において良く知られており、詳細な説明は省略する。把持爪により保持されたウエハＷの上面と、天板１１の下面との間には隙間が形成されている。

天板１１は、モータ（回転機構）１４により鉛直軸線周りに回転せることができる。天板１１を回転させることにより、把持爪により把持されたウエハＷも、天板１１と一緒に回転する。天板１１の上方に、ウエハＷを加熱するためのヒータ１５が設けられている。ヒータ１５は、ウエハＷを加熱するのに適した波長の光、例えば８８０ｎｍの波長の光を照射する複数のＬＥＤランプからなるランプアレイにより構成することができる。ヒータ１５には図示しない電源装置から通電される。この場合、ランプアレイの真下にある天板１１の部分は、８８０ｎｍの波長の光を良く透過する材料であって後述するＳＰＭ液により腐食しない材料、例えば、石英またはテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成することが好ましい。ヒータ１５は、天板１１を回転させても回転しないように、天板１１から構造的に分離されている。把持解放機構１３、モータ１４およびヒータ１５を薬液雰囲気から保護するために、天板１１の上方に概ね円筒形のカバー１６が設けられている。このカバー１６も、天板１１を回転させても回転しないように、天板１１から構造的に分離されている。

モータ１４は中空の回転軸１４ａを有しており、回転軸１４ａの空洞の内部および天板の中心に形成された穴に、上ノズル２０が通されている。上ノズル２０は、モータ１４を駆動しても回転しないように、回転軸１４ａに対して相対回転可能であるか、または回転軸１４ａから構造的に分離されている。上ノズル２０内を、その軸線方向に、リンス液（本実施形態では常温の純水（「ＣＤＩＷ」とも称する）が流れるリンス液通路２１ａおよびＮ２ガスが流れるＮ２ガス通路２２ａが延びている。リンス液通路２１ａの下端はリンス液吐出口２１ｂとなっており、Ｎ２ガス通路２２ａの下端はＮ２ガス吐出口２２ｂとなっている。リンス液通路２１ａには、リンス液供給機構２１ｃからリンス液としての常温の純水が供給される。Ｎ２ガス通路２２ａには、Ｎ２ガス供給機構２２ｃからＮ２ガス（窒素ガス）が供給される。

基板保持部１０は支持アーム１７により支持されている。支持アーム１７は、昇降機構１８により昇降可能である。昇降機構１８は、例えばボールねじ機構により構成することができる。昇降機構１８を駆動することにより、天板１１、把持爪１２ａ、１２ｂ、把持解放機構１３、モータ１４、ヒータ１５、カバー１６および上ノズル２０を一緒に昇降させることができる。基板保持部１０は、基板保持部１０に対してウエハＷの搬出入が行われる搬出入位置（図２に示す位置よりもさらに高い位置）と、第１処理位置（第１処理部１における処理のための図２に示す位置）と、第１処理位置よりも低い第２処理位置（第２処理部２における処理のための図３および図４に示す位置）とをとることができる。

基板保持部１０の下方には、ウエハＷが浸漬される処理液を貯留する槽を形成する貯留部３０が設けられている。貯留部３０は、円形の底板（底壁）３１と、底板３１の外周縁を囲むリング状の堰部材３２とから構成されている。堰部材３２は、エアシリンダ等の昇降機構３３により昇降させることができ、これにより底板３１と堰部材３２との相対的高さ位置関係を変更することができる。堰部材３２は、上昇位置（図３に示す位置）、中間位置（図２に示す位置）および下降位置（図４に示す位置）をとることができる。底板３１の外周縁と堰部材３２の内周面との間には隙間３４が形成されている。なお、図示の便宜上、隙間３４のサイズは実際より大きく描かれている。

底板３１の上面は、中心部が最も高く、周縁に近づくに従って低くなるように、傾斜している。これにより貯留部３０からの排液を効率良く行うことができる。底板３１には、超音波振動子３５が設けられている。貯留部３０内に洗浄液を貯留した状態で超音波振動子３５に図示しない超音波発振子から電力供給することにより、超音波洗浄を行うことができる。

底板３１の中央部を上下に貫通する穴に下ノズル４０が通されている。下ノズル４０内には、その軸線方向に、薬液（本実施形態では加熱された硫酸と常温の過酸化水素水とを混合することにより生成されたＳＰＭ（Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture）液）が流れる薬液通路４１ａ、リンス液（本実施形態では常温のＤＩＷ（純水））が流れるリンス液通路４２ａおよびＮ２ガス通路４３ａが延びている。薬液通路４１ａの上端は薬液吐出口４１ｂとなっており、リンス液通路４２ａの上端はリンス液吐出口４２ｂとなっており、そして、Ｎ２ガス通路４３ａの上端はＮ２ガス吐出口４３ｂとなっている。薬液通路４１ａには、薬液供給機構４１ｃから、ＳＰＭ液が供給される。リンス液通路４２ａには、リンス液供給機構４２ｃから常温のＤＩＷが供給される。Ｎ２ガス通路４３ａには、Ｎ２ガス供給機構４３ｃからＮ２ガスが供給される。

下ノズル４０は、エアシリンダ等の昇降機構４４により上昇位置（図２に示す位置）と下降位置（図３、図４に示す位置）との間で昇降可能である。下ノズル４０は、板状の支持体４４ｂにより支持されており、支持体４４ｂが昇降機構４４により昇降させられることにより、下ノズル４０が昇降する。下ノズル４０が通される底板３１の穴の内周面と下ノズル４０の外周面との間には図示しない適当なシール部材が設けられている。また、当該シール部材からのリークが発生した場合に備えて、底板３１の下面と支持体４４ｂとの間に、下ノズル４０の周囲を取り囲むようにベローズ４４ａが設けられている。

さらに、底板３１には、リンスノズル４５が設けられている。リンスノズル４５には、リンス液供給機構４５ｃから加熱された純水（「ＨＤＩＷ」とも称する）が供給される。

以上述べた各種処理流体の供給機構（具体的には、リンス液供給機構２１ｃ、Ｎ２ガス供給機構２２ｃ、薬液供給機構４１ｃ、リンス液供給機構４２ｃ、Ｎ２ガス供給機構４３ｃ、リンス液供給機構４５ｃ）は、各処理流体の供給源と、前記供給源に接続された管路と、前記管路に介設された流量調整装置（開閉弁、流量調整弁等）と、必要に応じて設けられる処理流体の温度を調整するための温調装置（ヒータ等）と、から構成することができる。なお、ＳＰＭ液を供給するための薬液供給機構４１ｃは、加熱した硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を供給する硫酸供給機構と、常温の過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）を供給する過酸化水素水供給機構と、硫酸供給機構および過酸化水素水供給機構から供給された硫酸と過酸化水素水とを混合するインラインミキサー等の混合部から構成することができる。各供給機構としては当該技術分野における周知のものを採用することができるので、詳細な説明は省略する。

貯留部３０の周囲には、カップ体５０が設けられている。カップ体５０は、円環状の内壁５１および外壁５２と、仕切壁５３と、底壁５４とを有している。カップ体５０内には、内壁５１と仕切壁５３との間に形成される環状の第１内部空間５０Ａと、外壁５２と仕切壁５３との間に形成される環状の第２内部空間５０Ｂとが設けられている。後に詳述するように、第１内部空間５０Ａおよび第２内部空間５０Ｂはそれぞれ、処理に供した流体をこの基板処理装置の外部に排出する第１排出路および第２排出路の一部をなす。第１内部空間５０Ａは、堰部材３２により内側部分５０Ａ１と外側部分５０Ａ２とに分割される。

カップ体５０の底壁５４には、第１内部空間５０Ａに流入する流体（具体的には主としてＤＩＷ）を排出する第１排出口５５が形成されている。また、カップ体５０の底壁５４には、さらに、第２内部空間５０Ｂに流入する流体（具体的には主としてＳＰＭ液）を排出する第２排出口５６が形成されている。第２排出口５６には、排出管５６ａが接続されており、排出管５６ａにはミストトラップ５６ｂおよびイジェクタ５６ｃが順次介設されている。排出管５６ａにミストトラップ５６ｂを介設することに代えて、カップ体５０の第２内部空間５０Ｂ内に、気液分離のための構造を設けてもよい。

第１内部空間５０Ａ内には、前述した貯留部３０の堰部材３２が位置しており、第１内部空間５０Ａは堰部材３２により内側部分５０Ａ１と外側部分５０Ａ２とに区画されている。

図２に概略的に示すように、基板処理装置１００は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）２００を有している。コントローラ２００は、基板処理装置１００の全ての機能部品（例えば、基板保持部１１、モータ１４、ヒータ１５および超音波振動子の電源、各種処理流体の供給機構等）の動作を制御する。コントローラ２００は、ハードウエアとして例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラムおよび処理レシピ等）とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。このような記憶媒体が図２において参照符号２０１で示されている。プロセッサ２０２は必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体２０１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ２００の制御の下で基板処理装置１００の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。

次に、上述した基板処理装置１００を用いて実行される基板処理方法の一実施形態として、ウエハＷの上面にある不要なレジスト膜を除去する一連の処理について説明する。以下に説明する一連の処理は、コントローラ２００が基板処理装置１００の各機能部品の動作を制御することにより行われる。なお、本実施形態では、コントローラ２００は、図１に示す基板処理システム全体の動作を制御する機能も有している。

除去すべき不要なレジスト膜を表面に有するウエハＷが、キャリア１０１にから搬送アーム１０２により取り出され、棚ユニット１０３に置かれる。搬送アーム１０４が棚ユニット１０３からウエハＷを取り出し、リバーサー１０５に搬入する。リバーサー１０５において、ウエハＷは、回路パターン形成面すなわちレジスト膜が形成されている面が下を向くように裏返される。搬送アーム１０４は、リバーサー１０５からウエハＷを取り出す。一方、基板処理装置１００内において、昇降機構１８を動作させて、基板保持部１０を搬出入位置（基板保持部１０の全体がカップ体４０の最上部よりも十分に上にある位置）に位置させる。この状態で、搬送アーム１０４（図２には図示せず）によって、搬出入位置にある基板保持部１０の把持爪が把持可能な位置にウエハＷが搬入される。ウエハＷが基板保持部１０の把持爪により保持されると、搬送アーム１０４は基板処理装置１００から退出する。

［薬液処理］
次に、ウエハＷを保持した基板保持部１０を、搬出入位置から、図２に示す第２処理位置まで下降させる。このときウエハＷは、カップ体５０の外壁５２の上縁５２ａより低く、かつ仕切壁５３の上縁５３ａより高い高さ位置に位置する。また、貯留部３０の堰部材３２を中間位置に位置させ、リンスノズル４５から６０℃〜８０℃程度に加熱したＤＩＷを噴出させ、貯留部３０内にＤＩＷを貯留する。なお、次工程が常温の処理液でウエハＷを処理する場合には、常温のＤＩＷを用いてもよい。噴出開始から貯留部３０内にＤＩＷが満たされるまでの間は、迅速に貯留部３０内にＤＩＷを満たすことができるような噴出流量でリンスノズル４５からＤＩＷを供給する。貯留部３０内にＤＩＷが満たされた後は、リンスノズル４５からのＤＩＷの噴出流量は、貯留部３０の堰部材３２と底板３１との間の隙間３４から第１内部空間５０Ａの内側部分５０Ａ１に漏出するＤＩＷの漏出流量とほぼ均衡するように、減少させる。なお、このとき、堰部材３２の上縁３２ａを越えて第１内部空間５０Ａの外側空間５０Ａ２にオーバーフローするＤＩＷがあっても構わない。

さらに、下ノズル４０を上昇させ、下ノズル４０の先端の薬液吐出口４１ｂが、堰部材３２の上縁３２ａより高い高さ位置、すなわち、貯留部３０内に貯留されたＤＩＷの液面より上の高さ位置に位置するようにする。また、基板保持部１０に保持したウエハＷを回転させ、次いで、ヒータ１５への通電を開始し、基板保持部１０に保持したウエハＷを裏面側（上面側）から加熱する。また、イジェクタ５５ｃを作動させ、カップ体５０の第２内部空間５０Ｂ内を吸引する。これにより、天板１１と外壁５２の上縁５２ａとの間の隙間から第２内部空間５０Ｂ内に向かう空気流Ｆ１が形成される。

次いで、下ノズル４０の薬液吐出口４１ｂから、基板保持部１０に保持されて回転するウエハＷの下面中央部に向けてＳＰＭ液を吐出する。ＳＰＭ液は遠心力によりウエハＷ下面上を外側に向けて広がり、ウエハＷの外方に飛散する。ＳＰＭ液は、ウエハＷ下面上を流れていく際にレジスト膜と反応し、これによりレジスト膜が除去される。除去されたレジスト膜および反応生成物は、ウエハＷの外方に飛散するＳＰＭ液と一緒に、カップ体５０の外壁５２の上縁５２ａと仕切壁５３の上縁５３ａとの間から第１内部空間５０Ｂに飛び込む（矢印Ｓ１を参照）。空気流Ｆ１によりＳＰＭ液、反応生成物および除去されたレジスト膜（以下、簡便のため「汚染物質」と呼ぶ）が第１内部空間５０Ｂに飛び込むことが促進される。また、ＳＰＭ液とレジスト膜との反応により生じた反応生成物であるヒューム（ガス状である）も、空気流Ｆ１により、第１内部空間５０Ｂ内に導かれる。第１内部空間５０Ｂに流入した汚染物質は、第２排出口５６から排出され、ミストトラップ５６ｂにより液体分とガス分とが分離され、工場廃液系（アシッドドレイン）および工場排気系に排出される。

ウエハＷ下面に供給されたＳＰＭ液、反応生成物、除去されたレジスト膜の一部は、重力によりウエハＷの下方に滴下し、貯留部３０に向けて落下する。しかし、貯留部３０にはＤＩＷが貯留されているため、言い換えれば、第１処理部１をなす貯留部３０を構成する部材の表面がＤＩＷにより覆われているため、当該部材の表面が汚染されることはない。また、貯留部３０にはリンスノズル４５から継続的にＤＩＷが供給されるとともに貯留部３０から隙間３４を介してＤＩＷが流出するようになっているため、貯留部３０内に汚染物質が落下しても、汚染物質はＤＩＷにより希釈され、また、ＤＩＷの流れに乗って貯留部３０内から流出する。従って、貯留部３０が汚染されることはない。なお、貯留部３０カップ体５０の第１内部空間５０Ａに流出したＤＩＷは、排出口５５から工場廃液系に排出される。

［ＤＩＰリンス処理］
薬液処理を所定時間行った後、下ノズル４０からのＳＰＭ液の吐出を停止し、ヒータ１５への通電を停止し、基板保持部１０の回転を停止する。また、貯留部３０の堰部材３２を中間位置から上昇位置へと移動させるとともに、リンスノズル４５からのＤＩＷの噴出量を増加させる。図３に示すように貯留部３０がＤＩＷで満たされたら、リンスノズル４５からのＤＩＷの噴出流量を、貯留部３０の堰部材３２と底板３１との間の隙間３４から第１内部空間５０Ａの内側部分５０Ａ１に漏出するＤＩＷの漏出流量とほぼ均衡するように、減少させる。なお、このときも、堰部材３２の上縁３２ａを超えて第１内部空間５０Ａの外側部分５０Ａ２にオーバーフローするＤＩＷがあっても構わない。また、下ノズル４０がウエハＷと衝突しないように、下降位置に下降させる。

次いで、基板保持部１０を下降させて、基板保持部１０により保持されたウエハＷを貯留部３０に貯留された加熱されたＤＩＷ中に浸漬する。この状態で、超音波振動子３５を駆動して、超音波振動を発生させ、ウエハＷの超音波洗浄を行う。なお、図面の簡略化のため超音波振動子３５は２個しか示されていないが、実際にはもっと多い数の超音波振動子３５が設けられており、ウエハＷの下方に均一に分布している。なお、より均一な超音波洗浄を行うために、基板保持部１０を低速で回転させてウエハＷを回転させてもよい。このように超音波洗浄を行うことにより、ウエハＷの下面に付着している薬液処理由来の残渣がウエハＷから除去される。除去された残渣は、ＤＩＷと一緒に、貯留部３０から隙間３４を通ってカップ体５０の第１内部空間５０Ａに流出し、第１排出口５５から工場廃液系に排出される。

［ＤＩＷリンス処理］
上記のＤＩＰリンス処理（ホットＤＩＷに浸漬した状態で行われるリンス処理）を所定時間行った後、リンスノズル４５からのＤＩＷの噴出を停止し、図４に示すように、貯留部３０の堰部材３２を上昇位置から下降位置へと移動させる。これにより、貯留部３０に貯留されていたＤＩＷの大半は、一気に堰部材３２の上縁３２ａを越えてカップ体５０の第１内部空間５０Ａの外側部分５０Ａ２内に流入し、第１排出口５５から排出される。貯留部３０に貯留されていたＤＩＷの残りは、隙間３４を通って第１内部空間５０Ａの内側部分５０Ａ１に流入し、第１排出口５５から排出される。基板処理部１０および下ノズル４０は、ＤＩＰリンス処理を実行しているときと同じ高さ位置に維持する。この状態で、基板保持部１０によりウエハＷを回転させて、下ノズル４０のリンス液吐出口４２ｂからウエハＷの下面中央部に常温のＤＩＷを吐出し、また、上ノズル２０のリンス液吐出口２１ｂからウエハＷの上面中央部に常温のＤＩＷを吐出する。ウエハ上下面の中央部に吐出されたＤＩＷは、遠心力により、ウエハＷ上に残存する汚染物質を洗い流しながらウエハＷの周縁に向かって拡がり、ウエハＷの外方に飛散する。カップ体５０の仕切壁５３の上縁５３ａは、ウエハＷよりも高い高さ位置にあるため、飛散したＤＩＷは、仕切壁５３に受け止められ、第１内部空間５０Ａの外側部分５０Ａ２を下方に流れて、第１排出口５５から排出される。

［スピン乾燥処理］
ＤＩＷリンス処理を所定時間行った後、下ノズル４０のリンス液吐出口４２ｂおよび上ノズル２０のリンス液吐出口２１ｂからのＤＩＷの吐出を停止し、ウエハＷの回転速度を増加させる。これにより、ウエハＷ上に残存するＤＩＷが遠心力により振り切られ、これによりウエハＷの乾燥が行われる。このとき、ウエハＷから飛散したＤＩＷは、仕切壁５３に受け止められ、第１内部空間５０Ａの外側部分５０Ａ２を下方に流れて、排出口５５から排出される。また、このとき、下ノズル４０のＮ２吐出口４３ｂからウエハＷの下面中央部にＮ２ガスを吐出し、また、上ノズル２０のＮ２ガス吐出口２２ｂからウエハＷの上面中央部にＮ２ガスを吐出する。これによりウエハＷ周辺の雰囲気の酸素濃度および湿度が低下し、ウオーターマークの発生を防止しつつ、効率よくウエハＷの乾燥を行うことができる。

以上により、１枚のウエハＷに対する一連の処理が終了する。その後、基板保持部１０を搬出入位置に位置させ、図示しない搬送アームにより処理済みのウエハＷを基板処理装置１００外に搬出する。

上記の説明より理解できるように、上記実施形態においては、第１処理部１において行われる第１液処理はＤＩＰリンス処理であり、第１処理部の上方の第２処理部で行われる第２液処理は薬液処理（ＳＰＭ処理）である。また、基板処理装置１００は、第１処理部１における第１液処理を実行するための複数の第１処理用部材として、主として貯留部３０、基板保持部１０およびリンスノズル４５を有しており、第２処理部２における第１液処理を実行するための複数の第２処理用部材として、主として基板保持部１０、モータ１４および下ノズル４０を有していることになる。基板保持部１０は、第１処理部１および第２処理部２の両方で基板を保持するために用いられているので、第１処理用部材であり第２処理用部材でもある。

上記の実施形態によれば、第１処理部１の上方の第２処理部２で薬液処理（ＳＰＭ処理）が行われる際に、第１液処理のための第１処理用部材の表面、とりわけ汚染が許容されない部材の表面（具体的には貯留部３０の底板３１の上面、堰部材３２の内周面）を液体（ＤＩＷ）で覆うようにしているため、第１処理部１を構成する部材が汚染されることが防止される。このため、第２液処理の後に第１処理部において第１液処理を行う際に、クロスコンタミネーションが生じることを防止することができる。

しかも、第１処理部に供給された液体（ＤＩＷ）をこの基板処理装置１００外に排出する第１の排出路の一部を構成するカップ体５０の第１内部空間５０Ａと、第２処理部に供給された液体（ＳＰＭ）をこの基板処理装置１００外に排出する第２の排出路の一部を構成するカップ体５０の第２内部空間５０Ｂとが仕切壁５３により隔離されているため、第１処理部に供給された液体と第２処理部に供給された液体とが反応性を有していた場合でも、反応による悪影響（発熱、有害物質、汚染物質の発生）が生じるおそれはない。また、第１処理部に供給された液体と第２処理部に供給された液体とが混ざらないため、第２処理部に供給された液体を回収して再利用することができる。

また、上記実施形態によれば、貯留部３０を構成する底板３１と堰部材３２とが相対的に上下動可能であるため、例えば堰部材３２の上縁３２ａの高さ底板３１の上面と同じ高さにすることにより、貯留部３０に貯留されていた液体を迅速に排出することができ、次の工程に迅速に移行することができる。また、底板３１と堰部材３２とを相対的に上下動させることにより、貯留部３０の深さを必要に応じて適宜変更することができる。

なお、上記実施形態においては、図２に示す薬液処理時において堰部材３２を中間位置に位置させたが、上昇位置に位置させてもよい。この場合は、薬液処理からＤＩＰリンス処理への移行時間を短縮することができる一方で、下ノズル４０の上下動のストローク量を大きくする必要がある。

また、上記実施形態においては、貯留部３０に一定量の液体を貯留するときの貯留部３０からの液体の排出は、主に底板３１と堰部材３２との隙間３４からの漏出により行ったが、これに限定されるものではない。貯留部３０の液体の排出を、主として堰部材３２の上縁３２ａでの液体のオーバーフローにより行ってよい。なお、隙間３４からの漏出により排出を行うことにより、貯留部３０内に落下する汚染物質（詳細後述）を積極的に希釈しながら貯留部３０から排出することができる。一方、堰部材３２の上縁３２ａでのオーバーフローにより排出を行うことにより、汚染物質が多く含まれる表層部のＤＩＷを排出することができる。漏出およびオーバーフローを併用することにより、上記の２つの効果を同時に達成することができる。状況に応じて、漏出およびオーバーフローのいずれか一方のみを採用してもよいし、両方を採用することもできる。漏出のみを採用する場合には、オーバーフローが生じないように、リンスノズル４５からの噴出流量を制御すればよい。また、オーバーフローのみを採用する場合には、堰部材３２と底板３１との間の隙間３４を廃止するかあるいはシールすればよい。漏出およびオーバーフローの両方を採用する場合には、所望量のオーバーフローが生じるように、リンスノズル４５からの噴出流量を制御すればよい。

また、上記実施形態においては、薬液処理において用いる薬液はＳＰＭ液であったが、これに限定されるものではなく、他の薬液、例えばＳＣ−１、ＳＣ−２、ＤＨＦなどであってもよい。また、一連の処理の際に、ウエハＷの回路パターン形成面を上に向けて、ウエハＷ裏面（パターン非形成面）の薬液処理を行ってもよい。

また、上記実施形態において、ＤＩＷリンス処理とスピン乾燥処理との間に、ＳＣ−１洗浄処理および再度のＤＩＷリンス処理を行ってもよい。ＳＣ−１洗浄は、下ノズル４０にＳＣ−１液吐出のための構成を追加することにより、図４に示す状況で実行することができる。

また、上記実施形態においては、第１処理部１および第２処理部２においてウエハＷを保持する部材は同じ基板保持部１０であったが、これに限定されるものではない。例えば、貯留部３０内においてウエハＷを保持する別の基板保持部を設けてもよい。また、当該別の基板保持部を昇降自在として、第１処理部１内で基板保持部１０との間でウエハＷを受け渡しするように構成してもよい。また、上記実施形態においては、第１処理部１と第２処理部２との間でウエハＷを移動させる基板移動機構は、基板保持部１０および当該基板保持部１０を昇降させる昇降機構１８により構成されていたが、これに限定されるものではない。上記のように、基板保持部１０とは別の昇降可能な基板保持部を設けた場合には、これが前記基板移動機構となる。また、基板保持部１０および前記別の基板保持部以外の部材、例えば昇降するアームまたはピンを前記基板移動機構として設けてもよい。

上記実施形態においては、前記第２処理部にて基板に第２液処理を行う際に、前記第１処理部を構成する部材の表面を覆う液体を供給する液供給手段は、第１処理部において第１液処理（ＤＩＰリンス処理）のために用いられる液であるＤＩＷを供給するリンスノズル４５であったが、これに限定されるものではない。前記第１処理部における第１液処理がＤＩＷリンス処理以外の液処理（例えば第２液処理と別の薬液を用いた液処理）であることも考えられる。このような場合には、第１液処理に用いる処理液を供給するための液供給手段（例えばノズル）と、前記第１処理部を構成する部材の表面を覆う液体を供給する液供給手段と、が別の部材であってもよい。

基板処理装置１００により処理される基板は、半導体ウエハＷに限定されるものではなく、半導体装置製造技術分野において用いられる任意の基板、例えばガラス基板、セラミック基板等であってもよい。

１第１処理部
２第２処理部
１０基板保持部
１４回転機構
１８基板移動機構（昇降機構）
４０処理液供給ノズル（下ノズル）
３０貯留部
４５液供給手段（リンスノズル）
５０Ａ、５５第１排出路（第１内部空間５０Ａ、第１排出口５５）
５０Ｂ、５６第２排出路（第２内部空間５０Ｂ、第２排出口５６）

Claims

基板処理装置において、
基板に第１液処理を行うための第１処理部と、
前記第１処理部の上方において基板に第２液処理を行うための第２処理部と、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転させる回転機構と、
基板を前記第１処理部と第２処理部との間で移動させることができる基板移動機構と、
前記第２処理部において前記基板保持部により保持されて回転する基板に処理液を供給する処理液供給ノズルと、
前記第２処理部にて基板に第２液処理を行う際に、前記第１処理部を構成する部材の表面を覆う液体を供給する液供給手段と、
前記第１処理部に供給された液体を、この基板処理装置外に排出する第１の排出路と、
前記第１排出路から隔離されて設けられ、前記第２処理部に供給された処理液を、この基板処理装置外に排出する第２の排出路と、
を備え、
前記第１処理部は、前記第１処理部を構成する前記部材として、液体を貯留可能な貯留部を構成する部材を有しており、前記第２処理部にて基板に第２液処理を行う際に、前記第２処理部において基板に供給された処理液が前記第２排出路から排出され、かつ、前記第２処理部にて基板に第２液処理を行う際に、前記貯留部を構成する前記部材が液体で覆われた状態が維持されるように、前記液供給手段が前記貯留部に前記液体を供給するとともに前記貯留部に供給された液体が前記第１排出路から排出されることを特徴とする、基板処理装置。
前記第１処理部は、前記貯留部に貯留された第１処理液に基板を浸漬した状態で第１液処理を行うように構成されている、請求項１記載の基板処理装置。
前記貯留部を形成する部材は、底壁と、この底壁の周縁に設けられた周壁とを有しており、前記底壁と前記周壁との間に隙間が設けられており、この隙間が前記第１排出路の一部をなす、請求項２記載の基板処理装置。
前記底壁と前記周壁とが相対的に上下動可能である、請求項３記載の基板処理装置。
前記貯留部を形成する部材に、前記第１排出路に通じる排出口が設けられている、請求項２記載の基板処理装置。
前記前記第２処理部において前記第２液処理を行う際に、前記第２処理部にある基板から飛来する第２処理液を受け止めるカップ体を更に備え、
前記第１の排出路は、前記第１処理部と前記カップ体との間に設けられ、
前記第２の排出路の少なくとも一部が前記カップ体の内部空間により形成されている、請求項１記載の基板処理装置。
前記第２液処理は前記第１液処理の後に行われる、請求項１記載の基板処理装置。
基板に第１液処理を行うための第１処理部と、前記第１処理部の上方において基板に第２液処理を行うための第２処理部と、を備えた基板処理装置を用いて行われる基板処理方法において、
前記第１処理部を構成する部材の表面の表面に液体を供給して前記部材の表面を液体で覆った状態で、前記第２処理部において、基板を回転させて、回転させた基板に処理液を供給して前記第２液処理を行うことと、
前記第１処理部を構成する部材の表面に供給した液体を、第１の排出路を介して前記基板処理装置の外へ排出することと、
前記第２処理部内にある基板に供給した処理液を、前記第１の排出路から隔離して設けられた第２の排出路を介して前記基板処理装置の外へ排出することと、
を備え、
前記第１処理部は、前記第１処理部を構成する前記部材として、液体を貯留可能な貯留部を構成する部材を有しており、前記第２処理部にて基板に第２液処理を行う際に、前記第２処理部において基板に供給された処理液が前記第２排出路から排出され、かつ、前記第２処理部にて基板に第２液処理を行う際に、前記貯留部を構成する前記部材が液体で覆われた状態が維持されるように、前記液供給手段が前記貯留部に前記液体を供給するとともに前記貯留部に供給された液体が前記第１排出路から排出されることを特徴とする基板処理方法。
前記第２液処理は前記第１液処理の後に行われる、請求項１記載の基板処理装置。