JP5954862B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、基板に処理液を用いた処理を施すための基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの基板が含まれる。

半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板に枚葉式の基板処理装置を用いて洗浄処理が行われる。このような枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板を水平姿勢に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズルとを備えている。回転状態にある基板の上面に処理液ノズルからの処理液が供給され、これにより、基板の上面の全域を覆う処理液の液膜が形成され、この処理液の液膜によって基板の上面に洗浄処理が施される。

洗浄処理後は、基板に対して乾燥処理が施される。下記引用文献１に示す乾燥処理では、基板の上面の全域を処理液の液膜で覆った状態で、基板の上面中心部（基板の回転中心およびその近傍）に真上から乾燥用ガスを吹き付けることにより、基板の上面中心部から処理液の液膜が部分的に除去される。その後、スピンチャックにより基板の回転速度を高速にすることにより、基板の回転による遠心力によって基板の上面の液膜が振り切られる。これにより、基板が乾燥される。

特開平７−２９８６６号公報

しかしながら、乾燥用ガスの吹き付けによって処理液の液膜を除去するためには、その乾燥用ガスは大流量である必要がある。大流量の乾燥用ガスが処理液の液膜に直接吹き付けられると、乾燥用ガスと処理液とが激しく衝突し、跳ね上がった処理液の微小液滴が、処理液液膜除去後の基板の上面中心部に捕獲されるおそれがある。
基板の上面中心部には、基板の回転による遠心力が作用し難いので、乾燥のためにスピンチャックにより基板が高速回転させられても、基板の上面中心部に捕獲された処理液の液滴は容易には排除できない。したがって、乾燥処理後に処理液の液滴が基板の上面中心部に残存し、基板の上面中心部に乾燥不良が発生するおそれがある。

そこで、この発明の目的は、基板の上面中心部における乾燥不良の発生を防止または抑制し、これにより、基板の全域に均一な乾燥処理を施すことができる基板処理装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板（Ｗ）を水平姿勢に保持するための基板保持手段（３）と、前記基板保持手段に保持されている基板を、所定の鉛直軸線（Ｃ）まわりに回転させるための回転手段（７）と、前記基板保持手段に保持されている基板の上面に対向する対向面（１５）、および前記対向面に開口する開口部（３２）を有する基板対向部材（６）と、前記開口部内に固定的に配置された処理液吐出口（１８）を有し、前記処理液吐出口から前記基板の上面に向けて処理液を吐出するための処理液ノズル（１７）と、前記処理液ノズルに処理液を供給するための処理液供給手段（１９，２０）と、前記開口部内において前記処理液吐出口よりも前記基板保持手段に近づけて固定的に配置された乾燥用ガス吐出口（２２）を有し、前記乾燥用ガス吐出口から当該基板の上面に向けて乾燥用ガスを吐出するための乾燥用ガスノズル（２１）と、前記乾燥用ガスノズルに乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給手段（２３，２４，３１）と、前記基板対向部材、前記処理液ノズルおよび前記乾燥用ガスノズルを一括して昇降させる昇降手段（２１）と、前記回転手段、前記処理液供給手段、前記乾燥用ガス供給手段および前記昇降手段を制御する制御手段（３０）とを含み、前記制御手段は、前記基板対向部材、前記処理液ノズルおよび前記乾燥用ガスノズルを第１の位置に配置しかつ第１回転速度で前記基板を回転させた状態で、前記処理液吐出口から処理液を吐出することにより、当該基板の上面を覆う処理液の液膜を形成させる液膜形成工程と、前記液膜形成工程の後、前記基板対向部材、前記処理液ノズルおよび前記乾燥用ガスノズルを前記第１の位置よりも前記基板に接近した第２の位置に配置しかつ第１回転速度で前記基板を回転させた状態で、前記乾燥用ガス吐出口から第１流量の乾燥用ガスを吐出することにより、当該基板の上面中心部に、処理液の液膜が除去された液膜除去領域を形成させる液膜除去領域形成工程と、前記液膜除去領域形成工程の後、前記乾燥用ガス吐出口から前記第１流量よりも多い第２流量の乾燥用ガスを吐出することにより、前記液膜除去領域を拡大させる除去領域拡大工程と、前記除去領域拡大工程の後、前記第１回転速度よりも大きい第２回転速度で前記基板を回転させる乾燥工程とを実行する、基板処理装置（１）である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
この構成によれば、液膜除去領域の形成の際には、処理液の吐出が停止され、基板保持手段に保持されている基板が第１回転速度で回転されるとともに、乾燥用ガス吐出口から第１流量の乾燥用ガスが吐出される。このとき、基板の回転による遠心力、および基板の上面中心部への乾燥用ガスの吹き付けによって、基板の上面中心部に液膜除去領域が形成される。その後、基板の上面中心部への乾燥用ガスの吐出流量が第１流量から第２流量に上げられることにより、液膜除去領域が拡大される。次いで、基板の回転速度が第２回転速度まで上げられることにより、基板の回転による遠心力によって基板の上面の処理液の液膜が振り切られて基板が乾燥される。

請求項１では、液膜除去領域の形成のために乾燥用ガス吐出口から吐出される乾燥用ガスが小流量である第１流量であるので、乾燥用ガスが処理液の液膜に吹き付けられたときに、処理液の微小液滴の跳ね上がりをほとんど生じない。そのため、液膜除去領域の形成時において、処理液液膜除去後の基板の上面中心部に処理液の微小液滴が捕獲されるのを防止することができる。これにより、基板の上面中心部における乾燥不良の発生を抑制または防止することができる。

また、処理液ノズルの処理液吐出口から処理液が吐出される。処理液吐出口および乾燥用ガス吐出口の双方が基板の上面中心部に対向して集約して配置されている。この場合、仮に、乾燥用ガスノズルの乾燥用ガス吐出口が基板保持手段に対し処理液吐出口よりも離れた位置（上方位置）にあるか、あるいは処理液吐出口と同程度の高さ位置にあれば、処理液吐出口のすぐ側方を、大流量の乾燥用ガスが流通することが考えられる。

しかしながら、処理液ノズルからの処理液の吐出停止時には、処理液ノズルの（配管の）処理液吐出口近くの内壁に処理液が残留していることがある。この場合、処理液ノズル内に残留している処理液が、処理液吐出口のすぐ側方を流通する大流量の乾燥用ガスの流れに引っ張られて（アスピレートされて）、乾燥用ガスに処理液の液滴が混入するおそれがある。乾燥用ガス吐出口から大流量の乾燥用ガスが吐出される場合として前述の液膜除去領域の拡大時が考えられるが、このような液膜除去領域の拡大時に乾燥用ガスに処理液の液滴が混入すると、処理液液膜除去後の基板の上面中心部に処理液の液滴が捕獲される結果、基板の上面中心部に乾燥不良が発生するおそれがある。

これに対し、請求項１では、乾燥用ガス吐出口が処理液吐出口よりも基板保持手段に近づけて配置されている。そのため、処理液吐出口の側方を乾燥用ガスが流通しない。このため、乾燥用ガス吐出口から吐出される乾燥用ガスに、処理液ノズル内に残留している処理液が混入するおそれがない。これにより、基板の上面中心部における乾燥不良の発生をより一層抑制することができる。

また、乾燥用ガス吐出口を基板の上面に近接配置させることも可能である。この場合、乾燥用ガス吐出口からの乾燥用ガスを、基板の上面中心部に精度良く当てることができるので、基板の上面中心部における乾燥不良をより一層抑制することができる。
また、液膜除去領域の形成の際には、乾燥用ガス吐出口が基板の上面に近づけられているので、乾燥用ガス吐出口からの乾燥用ガスが、基板の回転中心を含む小面積の領域に向けて吹き付けられる。換言すると、乾燥用ガス吐出口からの乾燥用ガスが吹き付けられる処理液の液膜の領域（処理液の液膜における乾燥用ガスを受ける領域）を小面積化することができる。これにより、処理液の液滴の跳ね上がりをより効果的に抑制することができる。

請求項２に記載のように、前記制御手段は、前記液膜除去領域拡大工程において、当該液膜除去領域の拡大開始時には前記基板を前記第１回転速度で回転させ、当該液膜除去領域の拡大の進行に伴って、当該基板の回転速度を当該第１回転速度より大きくかつ前記第２回転速度よりも小さい第３回転速度にまで増大させるようにしてもよい。

この場合、基板上の処理液の液膜に作用する遠心力が次第に増大するので、基板の上面に形成される液膜除去領域を加速度的に拡大させることができる。これにより、液膜除去領域を良好に拡大させることができる。
請求項３に記載のように、前記制御手段は、前記液膜除去領域を拡大させる際に、前記基板を、前記第１回転速度より大きくかつ前記第２回転速度よりも小さい第３回転速度で回転させてもよい。

この場合、液膜除去領域の拡大開始時から、基板上の処理液の液膜に基板の回転による遠心力が作用するので、基板の上面に形成される液膜除去領域を早期に拡大させることができる。これにより、液膜除去領域を良好に拡大させることができる。
請求項４記載の発明は、前記制御手段は、前記液膜形成工程の開始に先立って、前記基板保持手段に保持されている基板の上面に前記処理液吐出口から処理液を吐出し、当該基板を前記第１回転速度よりも大きくかつ前記第２回転速度よりも小さい液処理回転速度で回転させる液処理工程を実行し、前記液処理工程の終了に連続して前記液膜形成工程を実行する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、液処理工程後に、液膜の形成、液膜除去領域の形成、液膜除去領域の拡大および第２回転速度による回転がこの順で実行される。液処理工程後、基板の回転速度が液処理回転速度から第１回転速度まで下げられることにより、液膜の形成が実行される。これにより、液処理工程から乾燥に至る一連の処理をスムーズに実行することができる。

請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記基板対向部材、前記処理液ノズルおよび前記乾燥用ガスノズルを前記第２の位置よりも前記基板に接近した第３の位置に配置した状態で前記乾燥工程を実行する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す図である。 遮断板および回転軸の構成を示す断面図である。 遮断板の底面図である。 図１に示す基板処理装置による第１処理例を示す工程図である。 第１処理例の主要な工程における制御装置による制御内容を説明するためのタイムチャートである。 第１処理例の一工程を説明するための図解的な断面図である。 図６Ａの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｂの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｃの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｄの次の工程を示す図解的な断面図である。 第２処理例の主要な工程における制御装置による制御内容を説明するためのタイムチャートである。 他の形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の構成を模式的に示す図である。
この基板処理装置１は、基板の一例としての円形の半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）におけるデバイス形成領域側の上面に対し、薬液およびＤＩＷを用いて、汚染物質を除去するための洗浄処理を施すための枚葉型の装置である。この洗浄処理では、薬液として、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液）、ＳＣ２（塩酸過酸化水素水混合液）、ＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水混合液）、フッ酸、バファードフッ酸（Buffered HF：フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）、アンモニア水およびポリマ除去液などが用いられる。

基板処理装置１は、隔壁（図示しない）により区画された処理室２内に、ウエハＷをほぼ水平姿勢に保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線（鉛直軸線）ＣまわりにウエハＷを回転させるスピンチャック（基板保持手段）３と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの上面に向けて、薬液を供給するための薬液ノズル４と、スピンチャック３を収容するカップ５とを備えている。また、スピンチャック３の上方には、スピンチャック３に保持されているウエハＷの上面付近の雰囲気をその周囲から遮断するための遮断板（基板対向部材）６が配設されている。

スピンチャック３は、スピンモータ（回転手段）７と、このスピンモータ７の回転駆動力によって回転軸線Ｃまわりに回転される円盤状のスピンベース９と、スピンベース９の周縁の複数箇所にほぼ等間隔で設けられ、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で挟持するための複数個の挟持部材１０とを備えている。これにより、スピンチャック３は、複数個の挟持部材１０によってウエハＷを挟持した状態で、スピンモータ７の回転駆動力によってスピンベース９を回転させることにより、ほぼ水平姿勢を保ったウエハＷを、スピンベース９とともに回転軸線Ｃまわりに回転させることができる。

なお、スピンチャック３としては、挟持式のものに限らず、たとえば、ウエハＷの裏面を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、スピンチャック３に保持されたウエハＷを回転させる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
薬液ノズル４は、たとえば、連続流の状態で薬液を吐出するストレートノズルであり、その吐出口を下方に向けた状態で、ほぼ水平に延びる第１アーム１１の先端部に取り付けられている。第１アーム１１は所定の回転軸線まわりに旋回可能に設けられている。第１アーム１１には、第１アーム１１を所定角度範囲内で旋回させるためのアーム旋回機構１２が結合されている。第１アーム１１の旋回により、薬液ノズル４は、ウエハＷの回転軸線Ｃ上の位置（ウエハＷの回転中心に対向する位置）と、カップ５の側方に設定された位置（ホームポジション）とに移動される。

薬液ノズル４は、薬液供給源からの薬液が供給される薬液供給管１３が接続されている。薬液供給管１３の途中部には、この薬液供給管１３を開閉するための薬液バルブ１４が介装されている。薬液バルブ１４が開かれると、薬液供給管１３から薬液ノズル４に薬液が供給され、薬液ノズル４から薬液が吐出される。
遮断板６は、ウエハＷとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状をなしている。そして、遮断板６は、スピンチャック３の上方に、ほぼ水平な姿勢で、その中心がウエハＷの回転軸線Ｃ上に位置するように配置されている。遮断板６の下面には、スピンチャック３に保持されているウエハＷの上面と対向する円形の対向面１５が形成されている。対向面１５は、ウエハＷの上面の全域と対向している。

遮断板６の上面には、遮断板６の中心を通る鉛直軸線（ウエハＷの回転軸線と一致する鉛直軸線）を中心軸線とする回転軸１６が固定されている。回転軸１６は、中空に形成されており、その内部には、液供給管（処理液ノズル）１７およびガス供給管（乾燥用ガスノズル）２１が鉛直方向に延びた状態で挿通されている。液供給管１７にはリンス液供給管（処理液供給手段）１９が接続されている。リンス液供給管１９には、リンス液供給管１９の開閉のためのリンス液バルブ（処理液供給手段）２０が介装されている。

ガス供給管２１には乾燥用ガス供給管（乾燥用ガス供給手段）２３が接続されている。乾燥用ガス供給管２３には、乾燥用ガス供給管２３の開閉のための乾燥用ガスバルブ（乾燥用ガス供給手段）２４、および乾燥用ガス供給管２３の開度を調節して、ガス吐出口２２（後述する）からのガス吐出流量を調節するための流量調節バルブ（乾燥用ガス供給手段）３１が介装されている。

ウエハＷに対する処理時には、遮断板６は、その対向面１５がウエハＷの上面と所定間隔を隔てた所定位置に配置される。
また、基板処理装置１は、マイクロコンピュータで構成される制御装置（制御手段）３０を備えている。制御装置３０は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ７、アーム旋回機構１２、アーム昇降機構２６および遮断板回転機構２７の駆動を制御する。また、制御装置３０は、予め定められたプログラムに従って、バルブ２０，２４の開閉を制御するとともに、流量調節バルブ３１の開度を制御する。

図２は、遮断板６および回転軸１６の構成を示す断面図である。図３は、遮断板６の底面図である。
回転軸１６の中空部分（回転軸１６の内壁によって区画される部分）は、円筒状の管挿通路（開口部）３２を形成している。管挿通路３２の下端は、遮断板６の対向面１５において円形に開口している。管挿通路３２内には、液供給管１７およびガス供給管２１がそれぞれ鉛直方向に、かつ互いに左右方向に微小間隔（たとえば２ｍｍ）を空けて挿通されている。液供給管１７およびガス供給管２１は、管挿通路３２内を回転軸１６とほぼ同軸に延び、回転軸１６とは別の静止部材に固定された円筒状のブロック体３５に支持されている。液供給管１７およびガス供給管２１は、ブロック体３５の内部を上下に貫通し、それらの下端部がブロック体３５の下面から下方に突出している。ブロック体３５の全周に関して、ブロック体３５の外周面と管挿通路３２の内壁との間には隙間が形成されており、換言すると、ブロック体３５の外周面と管挿通路３２の内壁との間には、ブロック体３５の外周全周を取り囲む円筒空間２９が形成されている。

液供給管１７の下端は、下方に向けて開口する液吐出口（処理液吐出口）１８を有している。液吐出口１８は、遮断板６の中心を通る鉛直軸線（ウエハＷの回転軸線と一致する鉛直軸線）上にほぼ一致するように配置されている。換言すると、液吐出口１８は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの回転中心に対向して配置されている。また、液吐出口１８の高さ位置は、遮断板６の対向面１５よりも上方である。

ガス供給管２１の下端は、下方に向けて開口するガス吐出口（乾燥用ガス吐出口）２２を有している。ガス吐出口２２は、遮断板６の中心を通る鉛直軸線（ウエハＷの回転軸線Ｃと一致する鉛直軸線）上にほぼ一致するように配置されている。換言すると、ガス吐出口２２は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの回転中心に対向して配置されている。また、ガス吐出口２２の高さ位置は、遮断板６の対向面１５よりも上方であり、かつ液吐出口１８よりも下方にある。換言すると、ガス吐出口２２は液吐出口１８よりもスピンチャック３に近づけて配置されている。液吐出口１８とガス吐出口２２との間の上下方向の間隔はたとえば１０ｍｍである。また、ガス吐出口２２と対向面１５との間の上下方向の間隔はたとえば１０ｍｍである。

図１〜図３に示すように、リンス液バルブ２０が開かれることにより、リンス液供給管１９から液供給管１７にリンス液の一例としてのＤＩＷが供給される。液供給管１７に供給されるＤＩＷは、液吐出口１８から下方に向けて吐出される。
また、乾燥用ガスバルブ２４が開かれることにより、乾燥用ガス供給管２３からガス供給管２１に乾燥用ガス（不活性ガス）の一例としての窒素ガスが供給される。ガス供給管２１に供給される窒素ガスはガス吐出口２２から下方に向けて吐出される。ガス吐出口２２が液吐出口１８よりもスピンチャック３に近づけて配置されているので、ガス吐出口２２から吐出される窒素ガスが、液吐出口１８の側方を流通することはない。

また、円筒空間２９を、不活性ガスの一例としての窒素ガスが流通する窒素ガス流通路として用いることもできる。この場合、円筒空間２９に、窒素ガス供給管２９Ｂ（図１に破線で図示）を通して窒素ガス供給源からの窒素ガスを供給すれば、窒素ガスは円筒空間２９内に供給される。円筒空間２９は、ブロック体３５の下端の周囲で環状に開口しており、円筒空間２９に供給される窒素ガスは、図２に破線で示すように、円筒空間２９の下端の環状開口２９Ａから下方に向けて吐出される。

図４は、基板処理装置１による第１処理例を示す工程図である。図４に示すように、基板処理装置１による第１処理例では、処理室２（図１参照）に搬入されたウエハＷに対して、薬液処理工程（ステップＳ２）、リンス処理工程（液処理工程。ステップＳ３）、液盛り工程（液膜形成工程。ステップＳ４）、穴あけ工程（液膜除去工程。ステップＳ５）、穴拡大工程（液膜除去領域拡大工程。ステップＳ６）および乾燥工程（ステップＳ７）の各処理が施される。その後、処理室２外にウエハＷが搬出される（ステップＳ８）。この処理例１では、ステップＳ３のリンス処理工程の終了後ステップＳ７の乾燥工程に移る前に、ステップＳ４の液盛り工程、ステップＳ５の穴あけ工程およびステップＳ６の穴拡大工程がこの順で実行される。

図５は、第１処理例のリンス処理工程から乾燥工程に至る各工程における制御装置３０による制御内容を説明するためのタイムチャートである。図６Ａ〜図６Ｅは、第１処理例のリンス処理工程から乾燥工程に至る各工程を説明するための図解的な断面図である。以下、図１〜図６Ｅを参照しつつ、基板処理装置１において実施される第１処理例について説明する。

処理対象のウエハＷは、搬送ロボット（図示しない）によって処理室２内に搬入され、その上面を上方に向けた状態でスピンチャック３に受け渡される（ステップＳ１：ウエハ搬入）。このとき、ウエハＷの搬入の妨げにならないように、遮断板６は、スピンチャック３の上方に大きく離間した位置に退避されている。また、薬液ノズル４は、カップ５の側方のホームポジションに配置されている。

ウエハＷがスピンチャック３に保持された後、制御装置３０はスピンモータ７を制御して、ウエハＷを液処理回転数（液処理回転速度。たとえば３００〜１２００ｒｐｍのうち所定の回転数（たとえば５００ｒｐｍ））で回転させる。また、制御装置３０は第１アーム１１を旋回して、薬液ノズル４を、ホームポジションからウエハＷの回転軸線Ｃ上に移動させる。

薬液ノズル４の移動が完了すると、制御装置３０は、薬液バルブ１４を開いて薬液ノズル４から薬液を供給し、これにより、ウエハＷの上面に対して薬液を用いた処理が施される（ステップＳ２：薬液処理工程）。
薬液ノズル４からの薬液の吐出開始から所定時間が経過すると、制御装置３０は薬液バルブ１４を閉じて、薬液ノズル４からの薬液の供給を停止する。そして、第１アーム１１の旋回により、薬液ノズル４がウエハＷの回転軸線Ｃ上からホームポジションに戻される。

なお、ステップＳ２の薬液処理工程中、制御装置３０はアーム旋回機構１２を制御して、第１アーム１１を所定の角度範囲内で旋回することにより、ウエハＷの上面における薬液の供給位置を、ウエハＷの回転中心（ウエハＷにおける回転軸線Ｃ上の点）からウエハＷの周縁に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ移動させてもよい。
次いで、ステップＳ３のリンス処理工程が施される。

図１、図５および図６Ａに示すように、制御装置３０はアーム昇降機構（乾燥用ガスノズル昇降手段）２６を制御して、遮断板６をリンス処理位置まで下降させる。リンス処理位置は、遮断板６の対向面１５と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの上面との間隔がたとえば６５ｍｍ程度になるような高さ位置である。また、前述のように、液吐出口１８およびガス吐出口２２は、ウエハＷの上面の回転中心に対向している。

遮断板６の下降が完了すると、制御装置３０はリンス液バルブ２０を開いて、液吐出口１８からたとえば２〜３Ｌ／ｍｉｎのＤＩＷを吐出する。液吐出口１８から吐出されるＤＩＷは、回転中のウエハＷの上面の中心部に供給される。また、制御装置３０が乾燥用ガスバルブ２４を開く。このとき、流量調節バルブ３１の開度は、ガス吐出口２２からの窒素ガスの供給流量が予め定める小流量（第１流量。たとえば５〜１０Ｌ／ｍｉｎ）になるようにその開度が設定されている。そのため、ガス吐出口２２から前述のような小流量の窒素ガスを吐出する。

ウエハＷの上面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの上面上を周縁に向けて流れ、ウエハＷの上面の全域に拡がる（図６Ａ参照）。これにより、ウエハＷの上面に付着している薬液がＤＩＷにより洗い流される。
前述のように、第１処理例では、ステップＳ３のリンス処理工程の終了後ステップＳ７の乾燥工程に移る前に、ステップＳ４の液盛り工程、ステップＳ５の穴あけ工程およびステップＳ６の穴拡大工程がこの順で実行される。

ＤＩＷの吐出開始から予め定めるリンス処理期間（たとえば３０秒間）が経過すると、制御装置３０は、スピンモータ７を制御して、ウエハＷの回転数を低回転数（第１回転速度。たとえば１０ｒｐｍ）まで低下させる（ステップＳ４：液盛り工程）。また、図１、図５および図６Ｂに示すように、制御装置３０はアーム昇降機構２６を制御して、リンス処理位置にある遮断板６を液盛り位置（第１の位置）まで下降させる。液盛り位置は、遮断板６の対向面１５と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの上面との間隔がたとえば２０〜３０ｍｍ程度になるような高さ位置である。

このとき、ウエハＷの上面中央部に着液したＤＩＷは、後続のＤＩＷによって押されてウエハＷ上を外方に広がっていく。しかしながら、ウエハＷの回転数が低回転数であるためにウエハＷ上のＤＩＷに作用する遠心力が小さいので、ウエハＷの周縁から排出されるＤＩＷの流量は少なく、多量のＤＩＷがウエハＷ上に溜まる。したがって、ウエハＷの上面の全域に、所定厚み（たとえば２ｍｍ程度）のＤＩＷの液膜（処理液の液膜）４０が形成される。

次に、ステップＳ５の穴あけ工程について説明する。
ウエハＷの減速（回転数低下）から予め定める液盛り期間（たとえば１０秒間）が経過すると、図１、図５および図６Ｃに示すように、制御装置３０はリンス液バルブ２０を閉じて、液吐出口１８からのＤＩＷの吐出を停止する。また、制御装置３０はアーム昇降機構２６を制御して、液盛り位置にある遮断板６を穴あけ位置（第２の位置）まで下降させる。穴あけ位置は、遮断板６の対向面１５と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの上面との間隔がたとえば１０ｍｍ程度になるような高さ位置である。このときのウエハＷの回転による遠心力、およびウエハＷの上面中心部への窒素ガスの吹き付けによって、ウエハＷの上面中心部上のＤＩＷの液膜４０に、当該液膜４０が部分的に除去されることにより、小径円形状の穴（液膜除去領域）５０があけられる（形成される）（ステップＳ５：穴あけ工程）。

処理例１では、穴あけ（液膜除去領域の形成）のためにガス吐出口２２から吐出される窒素ガスが小流量であるので、窒素ガスがＤＩＷの液膜４０に吹き付けられたときに、ＤＩＷの微小液滴の跳ね上がりをほとんど生じない。これにより、穴あけ時において、ＤＩＷ液膜除去後のウエハＷの上面中心部に、ＤＩＷの微小液滴が捕獲されるのを防止することができる。

また、ステップＳ５の穴あけ工程において、ステップＳ３のリンス処理工程およびステップＳ４の液盛り工程と比較して、ガス吐出口２２がウエハＷの上面に近づけて配置されている。そのため、ガス吐出口２２からの窒素ガスを、ウエハＷの上面中心部（ウエハＷの回転中心により近い位置）に精度良く当てることができる。
また、ガス吐出口２２がウエハＷの上面に近づけられて配置されていることにより、加えて、ガス吐出口２２からの窒素ガスが吹き付けられるＤＩＷの液膜４０の領域（窒素ガスを受ける領域）を小面積化することができる。したがって、窒素ガスが吹き付けられるＤＩＷの液膜４０の領域の単位面積当たりの窒素ガスの吹き付け量が多くなる。そのため、ガス吐出口２２からの窒素ガスの吐出流量が少ない場合であっても、ＤＩＷの液膜４０に穴５０を形成することが可能になる。これにより、ＤＩＷの液滴の跳ね上がりをより一層防止しつつ、ＤＩＷの液膜４０に良好に穴５０を形成することができる。

また、遮断板６の対向面１５によってウエハＷの上面が上方から覆われた状態で、ステップＳ５の穴あけ工程の実行が開始される。前述のように、穴あけのためにガス吐出口２２から吐出される窒素ガスは小流量であるので、ＤＩＷの液膜４０への窒素ガスの吹き付けによっては、ＤＩＷの微小液滴の跳ね上がりをほとんど生じないのであるが、さらに、対向面１５によってウエハＷの上面が上方から覆われているので、ウエハＷの上面に対する窒素ガスの吹き付けの際にＤＩＷの液滴が周囲に飛散して、周囲の部材を汚染するのをより確実に抑制することができる。また、対向面１５がウエハＷの上面の全域と対向しているので、このようなＤＩＷの液滴の飛散を、さらに一層効果的に抑制することができる。

次に、ステップＳ６の穴拡大工程について説明する。
液吐出口１８からのＤＩＷの吐出停止から予め定める穴あけ期間（たとえば３〜１０秒間）が経過すると、図１、図５および図６Ｄに示すように、制御装置３０は流量調節バルブ３１を制御して、ガス吐出口２２からの窒素ガスの吐出流量を大流量（第２流量。たとえば１００〜１５０Ｌ／ｍｉｎ）まで上昇させる（ステップＳ６：穴拡大工程）。これにより、穴５０が拡径（拡大）される。

ステップＳ６の穴拡大工程では、窒素ガスの吐出流量が上昇された後、スピンモータ７を制御して、ウエハＷの回転数を時間の経過（穴拡大工程の進行）に伴って低回転数（たとえば１０ｒｐｍ）から穴拡大回転数（第３回転速度。たとえば５０ｒｐｍ）にまで上昇（増大）させている。この実施形態では、図５に示すように、ウエハＷの回転数を、穴拡大工程の全期間にわたって、低回転数から穴拡大回転数にまで時間の経過に比例して徐々に上昇させている。この場合、ウエハＷ上のＤＩＷの液膜４０に作用する遠心力が次第に増大するので、ウエハＷ上の穴５０を加速度的に拡大させることができる。これにより、穴５０を良好に拡大させることができる。

しかしながら、これに代えて、穴拡大工程の途中で穴拡大回転数に達し、その後穴拡大回転数のまま回転されるようにしてもよい。
また、ステップＳ６の穴拡大工程において、遮断板６は穴あけ位置に維持されている、このように、穴拡大工程において、ガス吐出口２２がウエハＷの上面に近づけて配置されるので、ガス吐出口２２からの窒素ガスを、ウエハＷの上面中心部に精度良く当てることができる。

その後、ガス吐出口２２からの窒素ガスの吐出流量の上昇から予め定める穴拡大期間（たとえば５〜１０秒間）が経過すると、図１、図５および図６Ｅに示すように、制御装置３０はアーム昇降機構２６を制御して、穴あけ位置にある遮断板６を乾燥位置（第３の位置）まで下降させる。
これにより、ウエハＷの表面と対向面１５との間に、ウエハＷの中心部から周縁部に向かう窒素ガスの気流が形成され、ウエハＷの表面と対向面１５との間が窒素ガスで充満される。なお、乾燥位置は、遮断板６の対向面１５と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの上面との間隔がたとえば０．５〜２．５ｍｍ程度になるような高さ位置である。換言すると、遮断板６の乾燥位置は、遮断板６の対向面１５がスピンチャック３に保持されたウエハＷの上面に微小な間隔を隔てて近接する位置である。

また、制御装置３０は、スピンモータ７を制御して、ウエハＷの回転数を所定の高回転数（第２回転速度。たとえば１５００ｒｐｍ）まで加速させる。これにより、ウエハＷ上のＤＩＷの液膜４０が振り切られて除去される（ステップＳ７：乾燥処理）。さらにまた、乾燥処理時には、制御装置３０は、遮断板６をウエハＷの回転に同期して、ウエハＷの回転方向と同方向に回転される。そのため、スピンチャック３に保持されているウエハＷの上面付近の雰囲気がその周囲から遮断され、ウエハＷの上面と遮断板６との間に安定気流が形成される。

そして、ウエハＷの高回転数での回転が所定時間にわたって続けられると、制御装置３０はスピンモータ７を制御してウエハＷの回転を停止するとともに、乾燥用ガスバルブ２４を閉じる。また、制御装置３０はアーム昇降機構２６を駆動して、遮断板６を、スピンチャック３の上方に大きく離間した位置まで上昇させる。これにより、１枚のウエハＷに対する洗浄処理が終了し、搬送ロボットによって、処理済みのウエハＷが処理室２から搬出される（ステップＳ８）。

以上により、基板処理装置１において実施される処理例１によれば、ステップＳ５の穴あけ工程において、ＤＩＷの吐出が停止され、スピンチャック３に保持されているウエハＷが低回転数で回転されるとともに、ガス吐出口２２から小流量の窒素ガスが吐出される。このとき、ウエハＷの回転による遠心力、およびウエハＷの上面中心部への窒素ガスの吹き付けによって、ウエハＷの上面中心部に穴５０が形成される。その後、ウエハＷの上面中心部への窒素ガスの吐出流量が小流量から大流量に上げられることにより、穴５０が拡大される。次いで、ウエハＷの回転数が高回転数まで上げられることにより、ウエハＷの回転による遠心力によってウエハＷの上面のＤＩＷの液膜４０が振り切られ、これによりウエハＷが乾燥される。

また、この処理例１では、穴あけのためにガス吐出口２２から吐出される窒素ガスが小流量であるので、窒素ガスがＤＩＷの液膜４０に吹き付けられたときに、ＤＩＷの微小液滴の跳ね上がりをほとんど生じない。そのため、ステップＳ５の穴あけ工程において、ＤＩＷ液膜除去後のウエハＷの上面中心部に、ＤＩＷの微小液滴が捕獲されるのを防止することができる。これにより、ウエハＷの上面中心部における乾燥不良の発生を抑制または防止することができる。

また、液供給管１７の液吐出口１８からＤＩＷが吐出される。液吐出口１８およびガス吐出口２２の双方がウエハＷの上面中心部に対向して集約して配置されている。この場合、仮に、ガス供給管２１のガス吐出口２２がスピンチャック３に対し液吐出口１８よりも離れた位置（上方位置）にあるか、あるいは液吐出口１８と同程度の高さ位置にあれば、液吐出口１８のすぐ側方を、大流量の窒素ガスが流通することが考えられる。

しかしながら、液供給管１７からのＤＩＷ吐出の停止時には、液供給管１７の液吐出口１８近くの内壁に処理液が残留していることがある。この場合、液供給管１７内に残留している処理液が、液吐出口１８のすぐ側方を流通する大流量の窒素ガスの流れに引っ張られて（アスピレートされて）、窒素ガスにＤＩＷの液滴が混入するおそれがある。ガス吐出口２２から大流量の窒素ガスが吐出される場合としてステップＳ６の穴拡大工程が考えられるが、このような穴拡大工程で窒素ガスに処理液の液滴が混入すると、ＤＩＷ液膜除去後のウエハＷの上面中心部にＤＩＷの液滴が捕獲される結果、ウエハＷの上面中心部に乾燥不良が発生するおそれがある。

これに対し、処理例１では、ガス吐出口２２が液吐出口１８よりもスピンチャック３に近づけて配置されている。したがって、液吐出口１８の側方を窒素ガスが流通しないので、ガス吐出口２２から吐出される窒素ガスに、液供給管１７内に残留しているＤＩＷの液滴が混入するおそれがない。これにより、ウエハＷの上面中心部における乾燥不良の発生をより一層抑制することができる。

また、ステップＳ５の穴あけ工程およびステップＳ６の穴拡大工程において、ガス吐出口２２がウエハＷの上面に近づけられる。そのため、ガス吐出口２２からの窒素ガスを、ウエハＷの上面中心部に精度良く当てることができる。これにより、ウエハＷの上面中心部における乾燥不良をより一層抑制することができる。
図７は、第２処理例のリンス処理工程から乾燥工程に至る各工程における制御装置３０による制御内容を説明するためのタイムチャートである。

処理例２では処理例１と同様、薬液処理工程（図４に示すステップＳ２）、リンス処理工程（図４に示すステップＳ３）、液盛り工程（図４に示すステップＳ４）、穴あけ工程（図４に示すステップＳ５）、穴拡大工程（図４に示すステップＳ６）および乾燥工程（図４に示すステップＳ７）の各処理が、この順に実行される。
処理例２が処理例１と相違する点は、ステップＳ６の穴拡大工程において、その開始時からウエハＷが穴拡大回転数（第３回転速度）で回転されている点であり、それ以外の点については、処理例１と同様である。この場合、穴拡大工程の開始からウエハＷ上のＤＩＷの液膜４０にウエハＷの回転による遠心力が作用するので、穴５０を早期に拡大させることができる。これにより、穴５０を良好に拡大させることができる。

図８は、他の形態に係る基板処理装置１０１のノズルユニット１０４の構成を模式的に示す図である。
この図８の実施形態において、図１〜図７の実施形態に示された各部に対応する部分には、図１〜図７と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
図１〜図７に示す基板処理装置１では、リンス処理工程（ステップＳ３）、液盛り工程（ステップＳ４）、穴あけ工程（ステップＳ５）および穴拡大工程（ステップＳ６）の各処理におけるＤＩＷの供給および窒素ガスの供給を、それぞれ遮断板６の対向面１５に開口する管挿通路３２に挿通された液供給管１７およびガス供給管２１を用いて行った。これに対し、基板処理装置１０１は、遮断板６とは別にそれぞれ設けられる処理液ノズル１０２および乾燥用ガスノズル１０３を有するノズルユニット１０４を備え、これら処理液ノズル１０２および乾燥用ガスノズル１０３を用いて、前記の各工程（ステップＳ３〜ステップＳ６）におけるＤＩＷの供給および窒素ガスの供給を行う。

処理液ノズル１０２は、液流通配管１０５と、液流通配管１０５の下端に形成され、液流通配管１０５を流通する処理液の一例としてのＤＩＷを下方に向けて吐出する液吐出口（処理液吐出口）１０６とを有している。乾燥用ガスノズル１０３は、ガス流通配管１０７と、ガス流通配管１０７の下端に形成され、ガス流通配管１０７を流通する乾燥用ガスの一例としての窒素ガスを下方に向けて吐出するガス吐出口（乾燥用ガス吐出口）１０８を有している。液流通配管１０５およびガス流通配管１０７はそれぞれ鉛直姿勢をなすように設けられている。

ノズルユニット１０４は、処理液ノズル１０２および乾燥用ガスノズル１０３を直接支持するホルダ１０９を備えている。ホルダ１０９には、ホルダ１０９を移動させるための移動機構（乾燥用ガスノズル昇降手段）１１０が結合されている。また、液流通配管１０５には、リンス液供給管１９（図１参照）と同様のリンス液供給管（図示しない）が接続されており、リンス液供給管には、リンス液バルブ２０（図１参照）と同様のリンス液バルブ（図示しない）が介装されている。

ガス流通配管１０７には、乾燥用ガス供給管２３（図１参照）と同様の乾燥用ガス供給管（図示しない）が接続されており、乾燥用ガス供給管には、乾燥用ガスバルブ２４と同様の乾燥用ガスバルブ（図示しない）、および流量調節バルブ３１と同様の流量調節バルブ（図示しない）が介装されている。これらのバルブおよび移動機構１１０が制御装置３０に、制御対象として接続されている。

制御装置３０は、移動機構１１０を制御して、液吐出口１０６およびガス吐出口１０８を、スピンチャック３に保持されているウエハＷの回転中心に対向するように、ノズルユニット１０４を配置する。そして、その状態で、前述の処理例１や処理例２の処理と同様の処理を、ウエハＷの上面に対して施す。この場合、移動機構１１０を制御して、支持部１０９（ノズルユニット１０４全体）を昇降させることにより、液吐出口１０６およびガス吐出口１０８の高さ位置を、リンス処理工程（図４に示すステップＳ３）、液盛り工程（図４に示すステップＳ４）、穴あけ工程（図４に示すステップＳ５）および穴拡大工程（図４に示すステップＳ６）の各処理に応じた高さ位置とすることができる。

以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明は他の形態でも実施するこができる。
また、処理液を用いた液処理として、リンス処理を例示し、このリンス処理におけるリンス液としてＤＩＷを用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、リンス液は、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、還元水（水素水）、磁気水、などをリンス液として採用することもできる。

乾燥用ガスの一例として窒素ガスを挙げたが、清浄空気やその他の不活性ガスを乾燥用ガスとして用いることができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１，１０１ 基板処理装置
３ スピンチャック（基板保持手段）
６ 遮断板（基板対向部材）
７ スピンモータ（回転手段）
１５ 対向面
１７ 液供給管（処理液ノズル）
１８ 液吐出口（処理液吐出口）
２１ ガス供給管（乾燥用ガスノズル）
２２ ガス吐出口（乾燥用ガス吐出口）
２６ アーム昇降機構（乾燥用ガスノズル昇降手段）
３０ 制御装置（制御手段）
３２ 管挿通路（開口部）
４０ ＤＩＷの液膜（処理液の液膜）
５０ 穴（液膜除去領域）
１０２ 処理液ノズル
１０３ 乾燥用ガスノズル
１０６ 液吐出口（処理液吐出口）
１０８ ガス吐出口（乾燥用ガス吐出口）
１１０ 移動機構（乾燥用ガスノズル昇降手段）
Ｃ 回転軸線（鉛直軸線）
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (5)

1. 基板を水平姿勢に保持するための基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持されている基板を、所定の鉛直軸線まわりに回転させるための回転手段と、
   前記基板保持手段に保持されている基板の上面に対向する対向面、および前記対向面に開口する開口部を有する基板対向部材と、
   前記開口部内に固定的に配置された処理液吐出口を有し、前記処理液吐出口から前記基板の上面に向けて処理液を吐出するための処理液ノズルと、
   前記処理液ノズルに処理液を供給するための処理液供給手段と、
   前記開口部内において前記処理液吐出口よりも前記基板保持手段に近づけて固定的に配置された乾燥用ガス吐出口を有し、前記乾燥用ガス吐出口から当該基板の上面に向けて乾燥用ガスを吐出するための乾燥用ガスノズルと、
   前記乾燥用ガスノズルに乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給手段と、
   前記基板対向部材、前記処理液ノズルおよび前記乾燥用ガスノズルを一括して昇降させる昇降手段と、
   前記回転手段、前記処理液供給手段、前記乾燥用ガス供給手段および前記昇降手段を制御する制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記基板対向部材、前記処理液ノズルおよび前記乾燥用ガスノズルを第１の位置に配置しかつ第１回転速度で前記基板を回転させた状態で、前記処理液吐出口から処理液を吐出することにより、当該基板の上面を覆う処理液の液膜を形成させる液膜形成工程と、
   前記液膜形成工程の後、前記基板対向部材、前記処理液ノズルおよび前記乾燥用ガスノズルを前記第１の位置よりも前記基板に接近した第２の位置に配置しかつ第１回転速度で前記基板を回転させた状態で、前記乾燥用ガス吐出口から第１流量の乾燥用ガスを吐出することにより、当該基板の上面中心部に、処理液の液膜が除去された液膜除去領域を形成させる液膜除去領域形成工程と、
   前記液膜除去領域形成工程の後、前記乾燥用ガス吐出口から前記第１流量よりも多い第２流量の乾燥用ガスを吐出することにより、前記液膜除去領域を拡大させる除去領域拡大工程と、
   前記除去領域拡大工程の後、前記第１回転速度よりも大きい第２回転速度で前記基板を回転させる乾燥工程とを実行する、基板処理装置。
2. 前記制御手段は、前記液膜除去領域拡大工程において、当該液膜除去領域の拡大開始時には前記基板を前記第１回転速度で回転させ、当該液膜除去領域の拡大の進行に伴って、当該基板の回転速度を当該第１回転速度より大きくかつ前記第２回転速度よりも小さい第３回転速度にまで増大させる、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記制御手段は、前記液膜除去領域を拡大させる際に、前記基板を、前記第１回転速度より大きくかつ前記第２回転速度よりも小さい第３回転速度で回転させる、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記制御手段は、前記液膜形成工程の開始に先立って、前記基板保持手段に保持されている基板の上面に前記処理液吐出口から処理液を吐出し、当該基板を前記第１回転速度よりも大きくかつ前記第２回転速度よりも小さい液処理回転速度で回転させる液処理工程を実行し、
   前記液処理工程の終了に連続して前記液膜形成工程を実行する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記制御手段は、前記基板対向部材、前記処理液ノズルおよび前記乾燥用ガスノズルを前記第２の位置よりも前記基板に接近した第３の位置に配置した状態で前記乾燥工程を実行する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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