JP2008159871A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルおよび該ノズルに接続された処理液導入部に残留する処理液をガスによって押し出す際に、該処理液を安定して押し出すことができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】押出処理が停止され、薬液処理が実行される間、上流側バルブＶ１と下流側バルブＶ２は閉じられ、上流側バルブＶ１および下流側バルブＶ２とに挟まれたバルブ間領域ＶＲは大気圧Ｐ０に調整されている。そして、薬液処理後、薬液押出処理を開始するために上流側バルブＶ１の開放に先立って下流側バルブＶ２が開かれる。この時点では、残留薬液にかかる圧力は大気圧Ｐ０となっているため、残留薬液が押し出されることがない。このため、いきなり元圧力Ｐ１で残留薬液が押し出されるのを防止することができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、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などの各種基板（以下、単に「基板」という）に処理液を供給して基板に対して湿式処理を施す基板処理装置および基板処理方法に関するものである。

従来、この種の基板処理装置として、ノズルから基板に向けて薬液やリンス液などの処理液を吐出することで基板に対して所定の湿式処理（薬液による薬液処理およびリンス液によるリンス処理）を施す装置がある（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の装置では、その一方端がノズルに接続された処理液配管（処理液導入部）を介してノズルに薬液を導入してノズルから薬液を吐出させた後、処理液配管を介してノズルにリンス液を導入してノズルからリンス液を吐出させている。そのため、薬液処理後には、処理液配管およびノズルに薬液が残留することになる（以下、処理液配管およびノズルに残留した薬液を「残留薬液」という）。そして、このような残留薬液はリンス処理時に処理液配管にリンス液が導入されることでノズルから排出されることになる。そのため、残留薬液はリンス液とともに廃棄されることとなることから、薬液の消費量が多くなっていた。

そこで、この従来装置では、薬液処理後に残留薬液を回収して再利用するため、処理液配管の他方端に設けられた流体導入部を介して処理液配管に窒素ガスを導入している。具体的には、流体導入部は、ミキシングバルブ（処理液導入部）を介して窒素ガス配管（ガス配管）の一方端に接続され、窒素ガス配管の他方端は窒素ガスを供給する窒素ガス供給源が接続されている。窒素ガス配管にはバルブ（下流側バルブ）が介挿され、バルブを開くことにより、窒素ガス供給源からの窒素ガスをミキシングバルブを介して処理液配管に導入している。これによって、残留薬液が窒素ガスにより押し出され、残留薬液が処理液配管およびノズルから完全に排出される。

また、この従来装置では、窒素ガス配管には、下流側バルブよりも上流側の位置にバルブ（上流側バルブ）が介挿されるとともに、下流側バルブに向けて流れる窒素ガスの圧力を制御するために上流側バルブと下流側バルブとの間にニードルバルブ（調整機構）が介挿されている。

特開２００５−３０２７４６号公報（第１３頁、第１８頁、図３）

ところで、窒素ガスによる残留薬液の押し出しは、窒素ガスの圧力を所定圧力に設定した状態で行われることが望ましい。すなわち、窒素ガス供給源から供給される窒素ガスの元圧力（第１圧力）は、窒素ガスを窒素ガス供給源から所望の箇所に圧送するため、比較的高圧に設定されている。そのため、窒素ガス供給源から供給される窒素ガスの圧力を制限することなく、処理液配管に導入した場合には、残留薬液が高圧の窒素ガスによって押し出される。その結果、（１）ノズルから残留薬液が飛散して、飛散した薬液が基板に付着することによってパーティクルの発生原因になることがあった。また、（２）残留薬液が高圧の窒素ガスにより押し出され基板に供給されると、残留薬液による基板の処理時間が変動してしまう。具体的には、残留薬液が高圧の窒素ガスによって押し出される結果、処理液配管およびノズルを流通する薬液の流速が速くなってしまう。このため、このように流速が速くなった状態で残留薬液が基板に供給されると、押し出された残留薬液による基板の処理時間が極端に短くなることがあった。その結果、所望の処理時間で残留薬液による基板処理を実行することが困難になっていた。さらに、（３）ノズルから吐出された窒素ガスが基板に勢い良く吹き付けられることによって、基板の一部（窒素ガスの供給部位）が乾燥してしまう。その結果、乾燥した基板の表面領域にパーティクルが付着することがあった。

従来装置によれば、窒素ガス配管には上流側バルブと下流側バルブとの間にニードルバルブが介挿されている。このため、ニードルバルブによって窒素ガス供給源から供給される窒素ガスの元圧力を調整して処理液配管に送り込むことが可能となっている。すなわち、上流側バルブと下流側バルブとを開き、窒素ガスを処理液配管に送り込んで残留薬液の押し出しを実行する途上では、ニードルバルブと下流側バルブとに挟まれた領域（以下「下流側領域」という）に流入する窒素ガスの圧力を元圧力よりも低い圧力に制御された制御圧（第２圧力）に調整することができる。

その一方で、残留薬液を押し出す際に、上流側バルブおよび下流側バルブを開くタイミングによっては、次のような問題が発生する場合があった。すなわち、下流側バルブを閉じた状態で上流側バルブを開いた場合には、ニードルバルブを介して窒素ガス供給源から供給される窒素ガスが下流側領域に流入し、下流側領域の圧力が制御圧よりも高圧の元圧力にまで上昇してしまう。このため、下流側バルブを開いて残留薬液を押し出す際に、いきなり高圧の元圧力で残留薬液が押し出されることになる。

しかしながら、従来装置では、上流側バルブおよび下流側バルブの開閉タイミングについては全く考慮されておらず、残留薬液を押し出す際に、上記したようにいきなり高圧の元圧力で残留薬液が押し出されることがあり、残留薬液を安定して押し出すことができなかった。その結果、上記（１）〜（３）の課題が発生することがあった。なお、このような課題は、処理液配管およびノズルに残留する薬液に限らず、処理液配管およびノズルに残留するリンス液等のその他の処理液全般についても発生していた。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ノズルおよび該ノズルに接続された処理液導入部に残留する処理液をガスによって押し出す際に、該処理液を安定して押し出すことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

この発明は、ノズルから基板に向けて第１処理液を吐出することで基板に対して第１処理液による湿式処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、ノズルに接続され、第１処理液をノズルに導くことで第１処理液をノズルから吐出させる処理液導入部と、その一方端が処理液導入部に接続され、その他方端から第１圧力で圧送されるガスを処理液導入部に導くガス配管と、ガス配管に介挿されて処理液導入部に向けてのガス導入およびガス導入停止を切り替える上流側バルブと、処理液導入部と上流側バルブとの間でガス配管に介挿されて処理液導入部に向けてのガス導入およびガス導入停止を切り替える下流側バルブと、上流側バルブと下流側バルブとの間でガス配管に介挿されて下流側バルブに向けて流れるガスの圧力を第１圧力よりも低く、かつ大気圧よりも高い第２圧力に調整する調整機構と、上流側および下流側バルブの開閉を制御して湿式処理後に調整機構により第２圧力に調整されたガスを処理液導入部に送り込んで処理液導入部およびノズルに残留する第１処理液をノズルから押し出す押出処理を実行する制御手段とを備え、制御手段は、押出処理を停止している間、上流側および下流側バルブを閉じて処理液導入部へのガス供給を停止するとともに上流側バルブと下流側バルブとに挟まれたバルブ間領域の圧力を第１圧力よりも低い圧力に調整し、しかも、湿式処理後に下流側バルブおよび上流側バルブの順序で開いて押出処理を実行することを特徴としている。

また、この発明は、ノズルと、第１処理液をノズルに導くことで第１処理液をノズルから基板に向けて吐出させる処理液導入部と、その一方端が処理液導入部に接続される一方その他方端から第１圧力で圧送されるガスを処理液導入部に導くガス配管と、ガス配管に介挿されて処理液導入部に向けてのガス導入およびガス導入停止を切り替える上流側バルブと、処理液導入部と上流側バルブとの間でガス配管に介挿されて処理液導入部に向けてのガス導入およびガス導入停止を切り替える下流側バルブと、上流側バルブと下流側バルブとの間でガス配管に介挿されて下流側バルブに向けて流れるガスの圧力を第１圧力よりも低くかつ大気圧よりも高い第２圧力に調整する調整機構とを備えた基板処理装置を用いて、基板に対して第１処理液による湿式処理工程を実行する基板処理方法であって、上記目的を達成するため、湿式処理工程後に、調整機構によって第２圧力に調整されたガスを処理液導入部に送り込んで処理液導入部およびノズルに残留する第１処理液をノズルから押し出す押出処理を行う工程をさらに備え、押出処理工程の実行を停止している間、上流側および下流側バルブを閉じて処理液導入部へのガス供給を停止するとともに上流側バルブと下流側バルブとに挟まれたバルブ間領域の圧力を第１圧力よりも低い圧力に調整し、しかも、湿式処理工程後に押出処理工程を実行する際には下流側バルブおよび上流側バルブの順序で開くことを特徴としている。

このように構成された発明では、基板に対して第１処理液による湿式処理が実行された後、次のようにして処理液導入部およびノズルに残留する第１処理液（以下「残留処理液」という）をノズルから押し出す押出処理が実行される。すなわち、押出処理を停止している間は上流側バルブおよび下流側バルブは閉じられ、上流側バルブと下流側バルブとに挟まれたバルブ間領域の圧力は、ガス配管の他方端から圧送されるガスの圧力（第１圧力）よりも低い圧力に調整されている。そして、押出処理を行うために下流側バルブを開くが、この時点では残留処理液にかかる圧力は第１圧力よりも低い圧力となっている。このため、いきなり第１圧力で残留処理液が押し出されるのを確実に防止することができる。そして、下流側バルブに続いて上流側バルブが開くが、その上流側バルブを介して第１圧力で圧送されているガスは調整機構によって第１圧力よりも低く、かつ大気圧よりも高い第２圧力に調整される。その結果、安定して押出処理を行うことができる。したがって、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したような（１）〜（３）の課題を確実に解消することができる。

ここで、押出処理を停止している間、バルブ間領域の圧力を大気圧以上に調整するのが好ましい。これにより、押出処理を停止している間、バルブ間領域の圧力は大気圧以上で、かつ第１圧力よりも低い値に調整されている。その結果、残留処理液に対する圧力は大気圧であるのに対し、バルブ間領域の圧力は大気圧以上となっている。したがって、押出処理を行うために下流側バルブを開いた時点では、常にバルブ間領域の圧力が残留処理液に印加されている圧力と同じ、あるいはそれ以上となっている。このため、残留処理液がバルブ間領域に流れ込むのを確実に防止することができる。

また、押出処理後に上流側バルブを閉じ、さらにバルブ間領域の圧力が大気圧になるのを待って下流側バルブを閉じるのが好ましい。これにより、バルブ間領域の圧力を常に大気圧に調整することができ、安定した押出処理を行うことができる。

また、処理液導入部に第１処理液を供給する第１処理液供給源をさらに備え、第１処理液供給源から供給される第１処理液を所定の流量でノズルに供給して湿式処理を実行する基板処理装置では、次のように構成するのが好ましい。すなわち、調整機構が、押出処理時にノズルから押し出される第１処理液の流量が湿式処理時における第１処理液の流量と同等になるように下流側バルブに流れるガス流を調整し、処理液導入部が押出処理により処理液導入部およびノズルから押し出される第１処理液を基板に向けて吐出させるように構成することができる。これにより、第１処理液供給源から供給される第１処理液によって湿式処理が実行される間は上流側バルブおよび下流側バルブが閉じられる。そして、湿式処理後に下流側バルブおよび上流側バルブの順序で開かれ押出処理が実行される。このとき、押出処理では、湿式処理時にノズルから吐出される第１処理液の流量と同等の流量でノズルから残留処理液（第１処理液）が安定して押し出され基板に供給される。したがって、湿式処理とそれに続く押出処理が実行される間、実質的には基板に対して第１処理液が同流量で連続的に供給されて第１処理液による基板処理が連続的に行われる。このため、湿式処理とそれに続く押出処理において基板を第１処理液により処理する際に、該基板処理を所望の処理時間で確実に実行することができる。

また、押出処理後に制御手段により上流側バルブおよび下流側バルブが閉じられてから、処理液導入部は第１処理液と異なる第２処理液をノズルに導くことで第２処理液をノズルから吐出させてもよい。押出処理後には、処理液導入部およびノズルからは第１処理液がすべて排出されている。このため、押出処理後に上流側バルブおよび下流側バルブが閉じられてから第１処理液と異なる第２処理液が処理液導入部からノズルに導入されても、第２処理液に第１処理液が混入するのを防止することができる。

また、第１処理液が薬液である基板処理装置においては、押出処理の実行によりノズルから押し出された薬液には、薬液以外の液体が混入していないことから、押し出された薬液を回収して再利用することにより、薬液の消費量を低減することができる。

この発明によれば、押出処理を停止している間におけるバルブ間領域の圧力は、ガス配管の他方端から圧送されるガスの圧力（第１圧力）よりも低い圧力に調整されている。そして、押出処理を行うために下流側バルブを開くが、この時点では残留処理液にかかる圧力は第１圧力よりも低い圧力であり、いきなり第１圧力で残留処理液が押し出されるのを確実に防止することができる。そして、下流側バルブに続いて上流側バルブが開くが、その上流側バルブを介して第１圧力で圧送されているガスは調整機構によって第１圧力よりも低く、かつ大気圧よりも高い第２圧力に調整されているので、安定して押出処理を行うことができる。

図１は本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗに対してエッチング液等の薬液による薬液処理およびＤＩＷ（＝deionized water）等のリンス液によるリンス処理を実行した後に、基板Ｗを乾燥させる乾燥処理を実行する装置である。この実施形態では、薬液処理が本発明の「湿式処理」に相当する。この装置は、処理空間をその内部に有する処理チャンバー１を備え、処理チャンバー１内に基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック２と、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に薬液を供給する薬液ノズル３と、基板Ｗの上面にリンス液を供給するリンスノズル４とが設けられている。また、スピンチャック２の周囲には基板Ｗから飛散する薬液およびリンス液を受け取るためのスプラッシュガード５が設けられている。以下、薬液およびリンス液を総称する場合は「処理液」という。

スピンチャック２は、回転支軸２１がモータを含むチャック回転機構２２の回転軸に連結されており、チャック回転機構２２の駆動により鉛直軸回りに回転可能となっている。回転支軸２１の上端部には、円盤状のスピンベース２３が一体的に連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット８（本発明の「制御手段」に相当）からの動作指令に応じてチャック回転機構２２を駆動させることによりスピンベース２３が鉛直軸回りに回転する。

スピンベース２３の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン２４が立設されている。各チャックピン２４は、基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。そして、スピンベース２３に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン２４を解放状態とし、基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理および乾燥処理を行う際には、複数個のチャックピン２４を押圧状態とする。チャックピン２４を押圧状態とすることによって、基板Ｗが略水平姿勢に保持される。

また、回転支軸２１は中空軸とされ、その内部には処理液配管２５が挿通されている。処理液配管２５の一方端（先端）には、本発明の「ノズル」として機能する下面処理ノズル６が接続されている。また、回転支軸２１の内壁面と処理液配管２５の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路２６を形成している。このガス供給路２６はバルブ２７を介して窒素ガスを供給するガス供給源と接続されており、基板Ｗの下面とスピンベース２３の対向面との間に形成される空間に窒素ガスを供給することができる。このようなガス供給源は例えば基板処理装置が設置された工場に工場側ユーティリティとして設けられる。なお、この実施形態では、ガス供給源から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。

処理液配管２５の他方端はミキシングユニット３１のアウトレットに接続されている。ミキシングユニット３１は、薬液ポート３１１、リンス液ポート３１２および窒素ガスポート３１３の３つの入力ポートを有している。薬液ポート３１１にはバルブ３２を介して薬液を供給する薬液供給源が接続されており、リンス液ポート３１２にはバルブ３３を介してリンス液を供給するリンス液供給源が接続されている。また、窒素ガスポート３１３には、ガス配管７の一方端が接続されている。ガス配管７の他方端はガス供給源と接続され、ガス供給源から窒素ガスがミキシングユニット３１に向けて圧送される。ガス供給源から圧送されるガスの元圧力（本発明の「第１圧力」に相当）は比較的高圧（例えば３ｋｇ／ｃｍ^２）に設定されている。

ガス配管７には、その上流側（他方端側）でガス供給源からミキシングユニット３１に向けてのガスの導入およびガス導入停止を切り替える上流側バルブＶ１（開閉弁）が介挿されている。また、ガス配管７には、その下流側（一方端側）でミキシングユニット３１に向けてのガスの導入およびガス導入停止を切り替える下流側バルブＶ２（開閉弁）がミキシングユニット３１と上流側バルブＶ１との間に介挿されている。なお、バルブ２７，３２および３３、上流側および下流側バルブＶ１，Ｖ２の開閉制御は、すべて制御ユニット８によって統括的に制御される。

上流側バルブＶ１と下流側バルブＶ２との間にはガス供給源から下流側バルブＶ２に向けて流れる窒素ガスの圧力を調整するニードルバルブＮＶがガス配管７に介挿されている。このニードルバルブＮＶの開度を調整することによって、下流側バルブＶ２に向けて流れる窒素ガスの圧力を元圧力よりも低く、かつ大気圧よりも高い圧力に制御された制御圧（本発明の「第２圧力」に相当）に調整することができる。さらに、ニードルバルブＮＶと下流側バルブＶ２との間には流量計７１がガス配管７に介挿されており、下流側バルブＶ２に向けて流れる窒素ガスの流量を計測可能となっている。このように、この実施形態では、ニードルバルブＮＶが本発明の「調整機構」として機能する。

このような構成により、基板Ｗの下面に薬液処理を施す際には、制御ユニット８はバルブ３３，上流側および下流側バルブＶ１，Ｖ２を閉じ、バルブ３２を開くことにより、ミキシングユニット３１に薬液が導入され、処理液配管２５を介して下面処理ノズル６に導かれる。これによって、下面処理ノズル６から薬液が吐出され、基板Ｗの下面に薬液が供給される。また、基板Ｗの下面にリンス処理を施す際には、制御ユニット８はバルブ３２，上流側および下流側バルブＶ１，Ｖ２を閉じ、バルブ３３を開くことにより、ミキシングユニット３１にリンス液が導入され、処理液配管２５を介して下面処理ノズル６に導かれる。これによって、下面処理ノズル６からリンス液が吐出され、基板Ｗの下面にリンス液が供給される。さらに、制御ユニット８はバルブ３２，３３を閉じ、上流側および下流側バルブＶ１，Ｖ２を開くことにより、押出処理を実行することができる。すなわち、ミキシングユニット３１に窒素ガスを送り込んでミキシングユニット３１、処理液配管２５および下面処理ノズル６に残留する処理液（残留処理液）を窒素ガスにより下面処理ノズル６から押し出すことができる。このように、この実施形態では、処理液配管２５およびミキシングユニット３１が本発明の「処理液導入部」として機能する。

また、スピンチャック２の上方には、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に薬液を供給するための薬液ノズル３と、基板Ｗの上面にリンス液を供給するためのリンスノズル４とが配置されている。薬液ノズル３からの薬液およびリンスノズル４からのリンス液は、薬液ノズル３およびリンスノズル４がスピンチャック２に対して固定的に配置されることによって、基板Ｗの上面に設定された一定の供給位置（例えば基板Ｗの回転中心付近）に供給されてもよい。また、薬液およびリンス液は、薬液ノズル３およびリンスノズル４がスピンチャック２の上方で一定範囲内を往復移動することによって、基板Ｗの上面における供給位置が基板Ｗの回転中心から周縁部に至る範囲内を往復移動（スキャン）するように供給されてもよい。

スピンチャック２の周囲には受け部材４１が設けられている。受け部材４１には、円筒状の仕切壁４１ａ，４１ｂが立設されている。仕切壁４１ａはスピンチャック２の周囲を取り囲むように第１排液槽４２を形成している。また、仕切壁４１ａと仕切壁４１ｂの間は第２排液槽４３を形成している。第１排液槽４２、第２排液槽４３は相互に異なるドレインに接続されている。この実施形態では、第１排液槽４２が廃棄ドレインに接続され、使用済のリンス液を廃棄ドレインに導く。また、第２排液槽４３が廃棄ドレインに接続され、使用済の薬液を回収ドレインに導くことが可能となっている。回収ドレインに導かれた薬液は再利用される。

また、各排液槽４２，４３の上方にはスプラッシュガード５が設けられている。スプラッシュガード５はスピンチャック２の回転軸（鉛直軸）に対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック２の回転軸に対して昇降自在に設けられている。スプラッシュガード５の上端部の内面には、断面く字状の案内溝５ａが環状に形成されている。また、ガード５の下端部の内面には、外側下方に傾斜する傾斜面からなる傾斜案内部５ｂが形成されている。傾斜案内部５ｂの上端付近には、受け部材４１の仕切壁４１ａを受け入れるための仕切壁収容溝５ｃが形成されている。

スプラッシュガード５は、ガード昇降機構５１と接続され、制御ユニット８からの動作指令に応じてガード昇降機構５１を作動させることで、スプラッシュガード５をスピンチャック２に対して昇降させることが可能となっている。この実施形態では、薬液供給時に傾斜案内部５ｂがスピンチャック２に保持された基板Ｗの外周端面に対向する回収位置（図１に示す位置）にスプラッシュガード５を位置させる。これにより、回転する基板Ｗから飛散する薬液が傾斜案内部５ｂで受け止められ、第２排液槽４３に回収される。また、リンス液供給時に案内溝５ａがスピンチャック２に保持された基板Ｗの外周端面に対向する廃棄位置にスプラッシュガード５を位置させる。これにより、回転する基板Ｗから飛散するリンス液が案内溝５ａで受け止められ、第１排液槽４２に回収される。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図３ないし図５を参照しつつ詳述する。図３は図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。この装置では、未処理の基板Ｗが処理チャンバー１内に搬入されると、制御ユニット８が装置各部を制御して、薬液処理、薬液押出処理、リンス処理、リンス液押出処理および乾燥処理を実行する（ステップＳ１）。なお、このような一連の処理を行うためのプログラム（レシピ）は、制御ユニット８に設けられたメモリ（記憶手段）８ａ（図２）に格納されている。また、全てのバルブ２７，３２，３３，Ｖ１，Ｖ２は閉じられている。

スピンチャック２に未処理の基板Ｗが保持されると、制御ユニット８はガード昇降機構５１を駆動してスプラッシュガード５を回収位置に配置する（ステップＳ２）。また、制御ユニット８はチャック回転機構２２を駆動させてスピンチャック２を回転させる。そして、基板Ｗに対して薬液処理を実行する。先ず、制御ユニット８はバルブ３２を開いて所定量の薬液を薬液供給源からミキシングユニット３１に導入する。これによって、下面処理ノズル６から回転駆動する基板Ｗの下面に向けて薬液が吐出される。また、薬液ノズル３から基板Ｗの上面に向けて薬液が吐出される。吐出された薬液は、基板Ｗの下面および上面に供給され、基板Ｗの下面および上面が薬液により処理される（ステップＳ３；薬液処理工程）。回転駆動する基板Ｗから側方に振り切られた薬液は、スプラッシュガード５を介して第２排液槽４３に回収され、回収ドレインを経て再利用される。つまり、後述するように薬液が導入される前のミキシングユニット３１、処理液配管２５および下面処理ノズル６には、リンス液などの他の液体が存在していないことから、第２排液槽４３に回収される薬液にリンス液などの他の液体が混入するのを防止することができる。その結果、薬液を再利用することができる。

そして、所定の薬液処理時間が経過すると、バルブ３２が閉じられ、ミキシングユニット３１への薬液の導入が停止され、基板Ｗの下面への薬液の供給が停止される。また、基板Ｗの上面への薬液の供給が停止される。このとき、ミキシングユニット３１、処理液配管２５および下面処理ノズル６には薬液が残留する。ここで、このように残留した薬液（残留薬液）を下面処理ノズル６から押し出すことなく放置した場合には、薬液処理に続くリンス処理を実行する際にリンス液とともに残留薬液が下面処理ノズル６から吐出されることとなる。そして、吐出された残留薬液にはリンス液が混入しているため、再利用することができず、廃棄される。したがって、薬液の消費量が増大してしまう。このため、薬液処理後に、残留薬液を下面処理ノズル６から押し出すために薬液押出処理が実行される（ステップＳ４；押出処理工程）。

図４は薬液押出処理のフローチャートであり、図５はガス配管内の圧力状態を示す模式図である。押出処理が停止され、薬液処理が実行されている間、上流側および下流側バルブＶ１，Ｖ２は閉じられ、ミキシングユニット３１への窒素ガスの供給が停止されるとともに、上流側バルブＶ１と下流側バルブＶ２とに挟まれたバルブ間領域ＶＲの圧力は大気圧Ｐ０となっている。つまり、薬液処理が実行され、薬液供給が停止された時点（タイミングＴ０）では、バルブ間領域ＶＲの圧力はガス供給源から圧送されるガスの元圧力Ｐ１（高圧）よりも低い圧力に調整されている。そして、薬液押出処理を開始するために押出処理工程の開始処理が実行される。すなわち、上流側バルブＶ１の開放に先立ってタイミングＴ１で下流側バルブＶ２が開かれる（ステップＳ１１）。この時点では、残留薬液にかかる圧力は大気圧Ｐ０となっているため、残留薬液が下面処理ノズル６から押し出されることがない。このため、いきなり元圧力Ｐ１で残留薬液が押し出されるのを防止することができる。

次に、タイミングＴ２で下流側バルブＶ２に続いて上流側バルブＶ１が開かれる（ステップＳ１２）。これにより、上流側バルブＶ１を介して元圧力Ｐ１で圧送され、下流側バルブＶ２に向かう窒素ガスはニードルバルブＮＶによって元圧力Ｐ１よりも低く、かつ大気圧Ｐ０よりも高い圧力に制御された制御圧Ｐ２に調整される。したがって、残留薬液は制御圧Ｐ２に調整された窒素ガスにより押し出され、安定して押出処理が実行される。

これに対して、押出処理の開始時に仮に下流側バルブＶ２の開放に先立って上流側バルブＶ１が開かれた場合には次のような課題が発生してしまう。

図６は押出処理の開始時に下流側バルブより上流側バルブを先に開いた場合のガス配管内の圧力状態を示す模式図である。上流側および下流側バルブＶ１，Ｖ２は閉じられた状態から、下流側バルブＶ２の開放に先立って上流側バルブＶ１が開かれると（図６（ａ））、上流側バルブＶ１を介して元圧力Ｐ１で圧送される窒素ガスが、ニードルバルブＮＶを介してニードルバルブＮＶと下流側バルブＶ２とに挟まれた領域（下流側領域）に次々に流入する。その結果、下流側領域を含むバルブ間領域ＶＲの圧力が元圧力Ｐ１にまで上昇する（図６（ｂ））。そして、このように下流側領域の圧力が元圧力Ｐ１にまで上昇してしまうと、ニードルバルブＮＶでは押出処理の開始時（下流側バルブＶ２の開放時）の窒素ガスの圧力を制御することができなくなってしまう。したがって、押出処理を開始するために下流側バルブＶ２を開いた途端に残留薬液が元圧力Ｐ１でいきなり押し出されることとなる（図６（ｃ））。その結果、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したような（１）〜（３）の課題が発生してしまう。

図４および図５に戻って、本発明の実施形態について説明する。下流側バルブＶ２および上流側バルブＶ１の順序でバルブが開かれた後、押出処理が実行されるが、下面処理ノズル６から押し出された残留薬液は基板Ｗの下面に供給され、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて側方に振り切られる。そして、スプラッシュガード５を介して第２排液槽４３に回収され、回収ドレインを経て再利用される。つまり、残留薬液は窒素ガスによって押し出されるので、第２排液槽４３に回収された薬液には、リンス液などの他の液体が混入していない。このため、回収した薬液を再利用することにより、薬液の消費量を低減することができる。このように、この実施形態では、第２排液槽４３が本発明の「回収手段」として機能する。

ここで、押し出された残留薬液は基板Ｗの下面を介して回収されることから、基板Ｗの下面は残留薬液によって処理されることとなる。つまり、基板Ｗの下面は薬液処理時において薬液供給源から基板Ｗに供給される薬液と、押出処理時において下面処理ノズル６から押し出され基板Ｗに供給される薬液（残留薬液）とによって処理されることとなる。したがって、基板Ｗの下面が薬液によって処理される処理時間としては、薬液処理時における処理時間と押出処理時における処理時間の合算となる。そこで、薬液処理とそれに続く押出処理とにおいて所望の処理時間で薬液による基板処理を実行するために、次のようにニードルバルブＮＶにおいて制御圧Ｐ２を設定することが好ましい。すなわち、ニードルバルブＮＶにおいて押出処理時に下面処理ノズル６から押し出される残留薬液の流量が薬液処理時に下面処理ノズル６から吐出される薬液の流量と同等になるように下流側バルブＶ２に流れるガス流を調整することが好ましい。これにより、薬液処理とそれに続く押出処理が実行される間、実質的には基板Ｗの下面に対して薬液が同流量で連続的に供給されて薬液による基板処理が連続的に行われる。このため、薬液処理とそれに続く押出処理において薬液による基板処理を実行する際に、該基板処理を所望の処理時間で確実に実行することができる。

そして、タイミングＴ３で予め設定された所定の押出処理時間が経過すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、押出処理工程後の停止処理が実行される。このような押出処理時間はニードルバルブＮＶにより制御圧Ｐ２に調整された窒素ガスを用いて残留薬液を下面処理ノズル６から全て押し出すために要する時間を考慮して予めレシピ等において設定される。したがって、押出処理後では、ミキシングユニット３１、処理液配管２５および下面処理ノズル６には、薬液などの液体は存在していない。

押出処理工程後の停止処理では、下流側バルブＶ２の閉止に先立ってタイミングＴ４で上流側バルブＶ１が閉じられる（ステップＳ１４）。これによって、バルブ間領域ＶＲへのガス配管７の他方端側（窒素ガス供給源側）からの窒素ガスの圧送が停止され、バルブ間領域ＶＲの圧力が徐々に大気圧Ｐ０に向けて低下していく。そして、バルブ間領域ＶＲの圧力が大気圧Ｐ０になるのを待ってからタイミングＴ５で上流側バルブＶ１に続いて下流側バルブＶ２が閉じられる（ステップＳ１５）。その結果、バルブ間領域ＶＲの圧力が大気圧Ｐ０に保たれ、一連の薬液押出処理が完了する。つまり、タイミングＴ０におけるバルブ間領域ＶＲの圧力状態と同等となる。このため、後述するように、リンス処理後、次にリンス液押出処理を開始する際に下流側バルブＶ２および上流側バルブＶ１の順序でバルブを開くことにより、ミキシングユニット３１、処理液配管２５および下面処理ノズル６に残留するリンス液（残留リンス液）を窒素ガスにより安定して押し出すことができる。このように、薬液押出処理では、薬液が本発明の「第１処理液」に相当する。

これに対して、押出処理後の停止時に仮に上流側バルブＶ１の閉止に先立って下流側バルブＶ２が閉じられた場合には次のような課題が発生してしまう。

図７は押出処理後の停止時に上流側バルブより下流側バルブを先に閉じた場合のガス配管内の圧力状態を示す模式図である。上流側および下流側バルブＶ１，Ｖ２は開かれた状態から、上流側バルブＶ１の閉止に先立って下流側バルブＶ２が閉じられると（図７（ａ））、上流側バルブＶ１を介して元圧力Ｐ１で圧送される窒素ガスが、ニードルバルブＮＶを介してニードルバルブＮＶと下流側バルブＶ２とに挟まれた領域（下流側領域）に次々に流入する。その結果、下流側領域を含むバルブ間領域ＶＲの圧力が元圧力Ｐ１にまで上昇する（図７（ｂ））。その後、下流側バルブＶ２に続いて上流側バルブＶ１が閉じられると、バルブ間領域ＶＲの圧力が元圧力Ｐ１に保たれてしまう（図７（ｃ））。そして、このようにバルブ間領域ＶＲのうち下流側領域の圧力が元圧力Ｐ１に保たれた状態では、次の押出処理の開始時（下流側バルブＶ２の開放時）の窒素ガスの圧力をニードルバルブＮＶにより制御することができなくなってしまう。したがって、次の押出処理を開始するために下流側バルブＶ２を開いた途端に残留処理液が元圧力Ｐ１でいきなり押し出されることとなる。その結果、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したような（１）〜（３）の課題が発生してしまう。

図４および図５に戻って、本発明の実施形態について説明する。薬液押出処理の完了後、制御ユニット８はガード昇降機構５１を駆動してスプラッシュガード５を廃棄位置に配置する（ステップＳ５）。そして、基板Ｗに対してリンス処理を実行する。すなわち、制御ユニット８はバルブ３３を開いてリンス液をリンス液供給源からミキシングユニット３１に導入する。これによって、下面処理ノズル６から回転駆動する基板Ｗの下面に向けてリンス液が吐出される。また、リンスノズル４から基板Ｗの上面に向けてリンス液が吐出される。吐出されたリンス液は、基板Ｗの下面および上面に供給され、基板Ｗの下面および上面がリンス液により処理される（ステップＳ６；リンス処理工程）。回転駆動する基板Ｗから側方に振り切られたリンス液は、基板Ｗに付着していた薬液や汚染物質を含むので、スプラッシュガード５を介して第１排液槽４２に回収され、廃棄ドレインを経て廃棄される。

そして、所定のリンス処理時間が経過すると、バルブ３３が閉じられ、ミキシングユニット３１へのリンス液の導入が停止され、基板Ｗの下面へのリンス液の供給が停止される。また、基板Ｗの上面へのリンス液の供給が停止される。このとき、ミキシングユニット３１、処理液配管２５および下面処理ノズル６にはリンス液が残留する。このため、リンス処理後に、このように残留したリンス液（残留リンス液）を下面処理ノズル６から押し出すためにリンス液押出処理が実行される（ステップＳ７；押出処理工程）。なお、リンス液押出処理における上流側および下流側バルブＶ１，Ｖ２の開閉順序は図４に示す薬液押出処理におけるそれと同様である。このため、リンス液押出処理の開始時にいきなり元圧力Ｐ１で残留リンス液が押し出されるのを防止することができ、安定して押出処理が実行される。

こうして、リンス液押出処理が完了した後では、ミキシングユニット３１、処理液配管２５および下面処理ノズル６には、リンス液などの液体は存在していない。したがって、例えば、次に未処理の基板Ｗに対して薬液処理を実行する際に薬液供給源からミキシングユニット３１に薬液を導入しても、薬液にリンス液などの液体が混入するのを防止することができる。その結果、ミキシングユニット３１に導入され下面処理ノズル６から吐出される薬液を全て再利用することができる。

次に、制御ユニット８はチャック回転機構２２のモータの回転速度を高めて基板Ｗを高速回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行される（ステップＳ８）。そして、乾燥処理後、基板Ｗの回転が停止され、処理チャンバー１から処理済の基板Ｗが搬出される（ステップＳ９）。

以上のように、この実施形態によれば、押出処理を停止している間は上流側バルブＶ１および下流側バルブＶ２は閉じられ、バルブ間領域ＶＲの圧力はガス配管７の他方端から圧送される窒素ガスの元圧力Ｐ１（第１圧力）よりも低い圧力に調整されている。そして、押出処理を行うために下流側バルブＶ２を開くが、この時点では残留処理液にかかる圧力は元圧力よりも低い圧力となっている。このため、いきなり元圧力Ｐ１で残留処理液が押し出されるのを確実に防止することができる。そして、下流側バルブＶ２に続いて上流側バルブＶ１が開くが、その上流側バルブＶ１を介して元圧力で圧送されている窒素ガスはニードルバルブＮＶによって元圧力よりも低く、かつ大気圧よりも高い制御圧Ｐ２（第２圧力）に調整される。その結果、安定して押出処理を行うことができる。

したがって、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したような（１）〜（３）の課題を確実に解消することができる。すなわち、（１）下面処理ノズル６から残留処理液が飛散するのを防止して、基板Ｗへのパーティクル付着を防止することができる。また、（２）残留処理液が高圧（元圧力）の窒素ガスにより押し出され基板Ｗに供給されると、残留処理液による基板Ｗの処理時間が変動してしまう。これに対し、この実施形態によれば、元圧力Ｐ１よりも低い制御圧（第２圧力）に調整された窒素ガスにより残留処理液を押し出し基板Ｗに供給しているので、所望の処理時間で残留処理液による基板処理を実行することができる。さらに、（３）下面処理ノズル６から吐出された窒素ガスが基板Ｗに勢い良く吹き付けられると、基板の一部（窒素ガスの供給部位）が乾燥し、乾燥した基板Ｗの表面領域にパーティクルが付着することがある。これに対し、この実施形態によれば、制御圧Ｐ２に調整された窒素ガスにより残留処理液を押し出しているので、このような基板Ｗの乾燥によるパーティクル付着を防止することができる。

また、この実施形態によれば、押出処理後に上流側バルブＶ１を閉じ、さらにバルブ間領域ＶＲの圧力が大気圧Ｐ０になるのを待って下流側バルブＶ２を閉じるようにバルブの閉止タイミングを制御しているので、バルブ間領域ＶＲの圧力を常に大気圧Ｐ０に調整することができ、安定した押出処理を実行することができる。

また、この実施形態によれば、薬液の押出処理後に上流側バルブＶ１および下流側バルブＶ２が閉じられてから、薬液と異なる処理液であるリンス液を下面処理ノズル６に導くことでリンス液を下面処理ノズル６から吐出させている。薬液の押出処理後には、ミキシングユニット３１、処理液配管２５および下面処理ノズル６からは残留薬液がすべて排出されている。このため、薬液の押出処理後に上流側バルブＶ１および下流側バルブＶ２が閉じられてからリンス液がミキシングユニット３１に導入されても、リンス液に残留薬液が混入するのを防止することができる。したがって、リンス液とともに薬液が廃棄されるのを回避して薬液の消費量を低減することができる。このように、薬液の押出処理後にリンス液を下面処理ノズル６に導く場合には、リンス液が本発明の「第２処理液」に相当する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、押出処理後に上流側バルブＶ１を閉じ、さらにバルブ間領域ＶＲの圧力が大気圧になるのを待って下流側バルブＶ２を閉じることにより、押出処理を停止している間、バルブ間領域ＶＲの圧力を大気圧としているが、押出処理を停止している間のバルブ間領域ＶＲの圧力はこれに限定されない。例えば、上流側バルブＶ１を閉じてから、バルブ間領域ＶＲの圧力が大気圧になるのを待たずに下流側バルブＶ２を閉じることでバルブ間領域ＶＲの圧力を大気圧以上、かつ元圧力（第１圧力）よりも低い値に調整してもよい。これにより、残留処理液に対する圧力は大気圧であるのに対し、バルブ間領域ＶＲの圧力は大気圧以上となっている。したがって、押出処理を行うために下流側バルブＶ２を開いた時点では、常にバルブ間領域ＶＲの圧力が残留処理液に印加されている圧力と同じ、あるいはそれ以上となっている。このため、残留処理液がバルブ間領域ＶＲに流れ込むのを確実に防止することができる。

また、上記実施形態では、薬液の押出処理後に上流側バルブＶ１および下流側バルブＶ２が閉じられてから、薬液と異なる処理液としてリンス液（本発明の「第２処理液」に相当）を下面処理ノズル６に導くことでリンス液を下面処理ノズル６から吐出させているが、これに限定されない。例えば、薬液の押出処理後に上流側バルブＶ１および下流側バルブＶ２が閉じられてから、この薬液とは異なる第２の薬液を本発明の「第２処理液」として下面処理ノズル６に導くことで第２の薬液を下面処理ノズル６から吐出させてもよい。このようにしても、第２の薬液に第２の薬液以外の液体が混入するのを防止することができる。この場合、スプラッシュガード５の案内部および排液槽をさらに１つ増やして、薬液、第２の薬液およびリンス液をそれぞれ専用の排液槽に分別して回収すればよい。

また、上記実施形態では、下面処理ノズル６を本発明の「ノズル」として機能させているが、基板Ｗの上面に向けて処理液を吐出する上面処理ノズルを本発明の「ノズル」として機能させてもよい。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、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などを含む基板全般に対してノズルから該基板に向けて第１処理液を吐出することで処理液による湿式処理を施す基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。

本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。 図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。 図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 薬液押出処理のフローチャートである。 ガス配管内の圧力状態を示す模式図である。 押出処理の開始時に下流側バルブより上流側バルブを先に開いた場合のガス配管内の圧力状態を示す模式図である。 押出処理後の停止時に上流側バルブより下流側バルブを先に閉じた場合のガス配管内の圧力状態を示す模式図である。

符号の説明

６…下面処理ノズル（ノズル）
７…ガス配管
８…制御ユニット（制御手段）
２５…処理液配管（処理液導入部）
３１…ミキシングユニット（処理液導入部）
ＮＶ…ニードルバルブ（調整機構）
Ｖ１…上流側バルブ
Ｖ２…下流側バルブ
ＶＲ…バルブ間領域
４３…第２排液槽（回収手段）

Claims (7)

1. ノズルから基板に向けて第１処理液を吐出することで前記基板に対して前記第１処理液による湿式処理を施す基板処理装置において、
   前記ノズルに接続され、前記第１処理液を前記ノズルに導くことで前記第１処理液を前記ノズルから吐出させる処理液導入部と、
   その一方端が前記処理液導入部に接続され、その他方端から第１圧力で圧送されるガスを前記処理液導入部に導くガス配管と、
   前記ガス配管に介挿されて前記処理液導入部に向けてのガス導入およびガス導入停止を切り替える上流側バルブと、
   前記処理液導入部と前記上流側バルブとの間で前記ガス配管に介挿されて前記処理液導入部に向けてのガス導入およびガス導入停止を切り替える下流側バルブと、
   前記上流側バルブと前記下流側バルブとの間で前記ガス配管に介挿されて前記下流側バルブに向けて流れるガスの圧力を前記第１圧力よりも低く、かつ大気圧よりも高い第２圧力に調整する調整機構と、
   前記上流側および下流側バルブの開閉を制御して前記湿式処理後に前記調整機構により前記第２圧力に調整されたガスを前記処理液導入部に送り込んで前記処理液導入部および前記ノズルに残留する前記第１処理液を前記ノズルから押し出す押出処理を実行する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記押出処理を停止している間、前記上流側および下流側バルブを閉じて前記処理液導入部へのガス供給を停止するとともに前記上流側バルブと前記下流側バルブとに挟まれたバルブ間領域の圧力を前記第１圧力よりも低い圧力に調整し、しかも、前記湿式処理後に前記下流側バルブおよび前記上流側バルブの順序で開いて前記押出処理を実行することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記制御手段は、前記押出処理を停止している間、前記バルブ間領域の圧力を大気圧以上に調整する請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記制御手段は、前記押出処理後に前記上流側バルブを閉じ、さらに前記バルブ間領域の圧力が大気圧になるのを待って前記下流側バルブを閉じる請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記処理液導入部に前記第１処理液を供給する第１処理液供給源をさらに備え、前記第１処理液供給源から供給される前記第１処理液を所定の流量で前記ノズルに供給して前記湿式処理を実行する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記調整機構は、前記押出処理時に前記ノズルから押し出される前記第１処理液の流量が前記湿式処理時における前記第１処理液の流量と同等になるように前記下流側バルブに流れるガス流を調整し、
   前記処理液導入部は前記押出処理により前記処理液導入部および前記ノズルから押し出される前記第１処理液を前記基板に向けて吐出させる基板処理装置。
5. 前記押出処理後に前記制御手段により前記上流側バルブおよび下流側バルブが閉じられてから、前記処理液導入部は前記第１処理液と異なる第２処理液を前記ノズルに導くことで前記第２処理液を前記ノズルから吐出させる請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記第１処理液が薬液である請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記押出処理の実行により前記ノズルから押し出された前記第１処理液を回収する回収手段をさらに備え、前記回収手段によって回収された前記第１処理液を再利用する基板処理装置。
7. ノズルと、第１処理液を前記ノズルに導くことで前記第１処理液を前記ノズルから基板に向けて吐出させる処理液導入部と、その一方端が前記処理液導入部に接続される一方その他方端から第１圧力で圧送されるガスを前記処理液導入部に導くガス配管と、前記ガス配管に介挿されて前記処理液導入部に向けてのガス導入およびガス導入停止を切り替える上流側バルブと、前記処理液導入部と前記上流側バルブとの間で前記ガス配管に介挿されて前記処理液導入部に向けてのガス導入およびガス導入停止を切り替える下流側バルブと、前記上流側バルブと前記下流側バルブとの間で前記ガス配管に介挿されて前記下流側バルブに向けて流れるガスの圧力を前記第１圧力よりも低くかつ大気圧よりも高い第２圧力に調整する調整機構とを備えた基板処理装置を用いて、前記基板に対して前記第１処理液による湿式処理工程を実行する基板処理方法であって、
   前記湿式処理工程後に、前記調整機構によって前記第２圧力に調整されたガスを前記処理液導入部に送り込んで前記処理液導入部および前記ノズルに残留する前記第１処理液を前記ノズルから押し出す押出処理を行う工程をさらに備え、
   前記押出処理工程の実行を停止している間、前記上流側および下流側バルブを閉じて前記処理液導入部へのガス供給を停止するとともに前記上流側バルブと前記下流側バルブとに挟まれたバルブ間領域の圧力を前記第１圧力よりも低い圧力に調整し、しかも、
   前記湿式処理工程後に前記押出処理工程を実行する際には前記下流側バルブおよび前記上流側バルブの順序で開くことを特徴とする基板処理方法。
   

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