特許 6487168 基板処理装置および基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6487168

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20190311BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20190311BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20190311BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20190311BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20190311BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20190311BHJP

   B05D 1/40 20060101ALI20190311BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20190311BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/306 R

   H01L21/304 648G

   H01L21/304 648K

   H01L21/304 643C

   B08B3/02 B

   H01L21/30 564C

   H01L21/30 569C

   B05C5/00 101

   B05C11/10

   B05D1/40 A

   B05D3/00 B

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-198141(P2014-198141)

(22)【出願日】2014年9月29日

(65)【公開番号】特開2016-72337(P2016-72337A)

(43)【公開日】2016年5月9日

【審査請求日】2017年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100098305

【弁理士】

【氏名又は名称】福島 祥人

(74)【代理人】

【識別番号】100108523

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 雅博

(74)【代理人】

【識別番号】100187931

【弁理士】

【氏名又は名称】澤村 英幸

(72)【発明者】

【氏名】奥田 次郎

(72)【発明者】

【氏名】林 豊秀

【審査官】 鈴木 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７２０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５８５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７０８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８７３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０６２３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３６０１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｃ ５／００−２１／００

Ｂ０５Ｄ １／００−７／２６

Ｂ０８Ｂ ３／００−３／１４

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４−２１／３０６３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０８

Ｈ０１Ｌ ２１／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／４６５−２１／４６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理するための処理液を吐出するノズルと、
前記ノズルに接続され、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給管と、
前記処理液供給管に介装され、前記ノズルへの処理液の供給およびその停止を切り替える処理液バルブと、
前記処理液バルブと前記ノズルとの間に設定された分岐位置で前記処理液供給管に分岐接続され、前記処理液供給管内の処理液を吸引して排出するための処理液吸引管と、
この処理液吸引管を介して前記処理液供給管内の処理液を吸引する吸引手段と、
前記分岐位置と前記ノズルとの間に設定された所定の波面検出位置で前記処理液供給管内の処理液先端面を検出する処理液先端面検出手段と、
前記処理液バルブを閉じた後に、前記吸引手段を作動させて前記処理液供給管内の処理液を吸引して排除する吸引工程を行う制御ユニットと、
前記吸引工程が開始されてから前記処理液先端面検出手段により前記処理液先端面が検出されるまでに要する処理液先端面移動時間と、吸引停止タイミングとの関係を示す関係性データを格納する記憶ユニットとを含み、
前記制御ユニットが、前記吸引手段の作動を開始させ、前記処理液先端面移動時間を特定し、前記関係性データを前記記憶ユニットから読み出し、前記処理液先端面移動時間と前記関係性データに基づいて吸引停止タイミングを算出し、前記吸引手段の作動を、前記吸引停止タイミングにおいて停止させることを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

前記記憶ユニットが、処理液先端波面の目標停止位置を格納しており、処理液先端波面が前記目標停止位置において停止するように前記吸引停止タイミングが算出されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記処理液先端面移動時間の特定が、前記吸引工程の作動開始から、前記処理液先端面検出手段により前記処理液先端面が検出されるまでに要する時間を実際に計測することにより行われることを特徴とする請求項１〜２記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記処理液先端面移動時間が前記記憶ユニットに格納されており、前記処理液先端面移動時間の特定が、前記記憶ユニットから前記処理液先端面移動時間を読み込むことにより行われることを特徴とする請求項１〜２記載の基板処理装置。

【請求項5】

基板処理装置についてサックバック処理を行う基板処理方法であって、
（ａ）処理液ノズルおよびこれに接続する処理液供給管の内部に処理液が充填されている状態において、処理液供給管に接続する吸引手段の作動を開始させる工程と、
（ｂ）前記処理液ノズルまたは前記処理液供給管の内部を移動する処理液先端面を検出することによって、前記処理液先端面移動時間を特定する工程と、
（ｃ）前記処理液先端面移動時間と、吸引停止タイミングとの関係を示す関係性データを記憶ユニットから読み出す工程と、
（ｄ）前記吸引手段の作動が開始されてから前記処理液先端面が検出されるまでに要する処理液先端面移動時間と前記関係性データに基づき、吸引停止タイミングを算出する工程と、
（ｅ）前記吸引手段の作動を、前記吸引停止タイミングにおいて停止させる工程と、を含むことを含むことを特徴とする基板処理方法。

【請求項6】

前記算出工程において、前記記憶ユニットに目標停止位置が予め格納されており、処理液先端波面が前記目標停止位置において停止するように前記吸引停止タイミングが算出されることを特徴とする請求項５記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記処理液先端面移動時間の特定が、前記吸引工程の作動開始から、前記処理液先端面検出手段により前記処理液先端面が検出されるまでに要する時間を実際に計測することにより行われることを特徴とする請求項５〜６記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記処理液先端面移動時間が前記記憶ユニットに格納されており、前記処理液先端面移動時間の特定が、前記記憶ユニットから前記処理液先端面移動時間を読み込むことにより行われることを特徴とする請求項５〜６記載の基板処理方法。

【請求項9】

特定された前記処理液先端面移動時間と、前記記憶ユニットに格納された標準処理液先端面移動時間との差分をとり、差分が規定値以上である場合には吸引異常と判断する吸引異常判断工程をさらに含むことを特徴とする請求項５〜８記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、処理対象の基板に対して処理液を用いた処理を施すための方法および装置に関する。処理対象の基板には、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ガラス基板、フォトマスク用基板、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の基板が含まれる。これら基板を以下、ウエハと総称する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハ等のウエハに対して処理液を用いた処理を施す基板処理装置が用いられる。このような基板処理装置には、複数枚のウエハＷに対して一括して処理を施すバッチ型のものと、１枚ずつのウエハに対して処理を施す枚葉型のものとがある。
枚葉型の基板処理装置は、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持されたウエハＷに対して処理液を供給する処理液ノズルとを備えている。たとえば、処理液ノズルとしては、一定の位置に吐出部が固定された固定ノズルや、スピンチャックに保持された基板に沿って揺動する揺動アームの先端付近に吐出部を保持し、揺動アームの揺動によって処理液供給位置を基板上でスキャンさせるスキャン型ノズルなどが用いられる。

【0003】

処理液ノズルの直前には処理液供給管が接続される。当該処理液供給管の他端には、処理液バルブが介装され、この処理液バルブの開閉により、処理液供給管に導入され、処理液ノズルから供給される処理液の供給開始／供給停止を行う。

【0004】

しかし、処理液バルブを閉じていても、処理液ノズルの供給口から処理液が液だれする減少、いわゆるボタ落ちが生じる場合がある。ボタ落ちは、基板処理装置の汚染等につながる等の問題があり、特に処理液ノズルがウエハＷ上に配置されている場合にはウエハに望ましくない影響を与える恐れがある。
このため、ボタ落ちを回避するために、処理液ノズルまたはこれに接続する処理液供給管から残存した処理液を吸引回収する処理である、いわゆるサックバック処理が行われる。サックバック処理を実行するため、処理液供給管から分岐する形で処理液吸引管を設け、処理液吸引管に吸引バルブを介装し、処理液吸引管の他端に吸引ポンプ等の吸引手段が接続される。吸引手段を作動させ、吸引バルブを開くことにより、処理液供給管へと吸引力が伝達され、処理液供給管および処理液ノズルの内部に残存する処理液が、吸引バルブの方向に向かって吸引される。通常、当該吸引は規定の所定時間の間実行され、当該所定時間が経過すると吸引バルブは閉じられ、処理液の吸引も停止し、サックバック処理が終了する。
こうしたサックバック処理は、ウエハへの液だれ回避や、残存処理液の厳密な管理が求められる場面において、広く用いられている。従来技術においては、サックバック処理を適正に行うために、処理液供給管の形状、センサの配置による異常検出などの工夫がなされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−２７７２１１号公報

【特許文献2】特許第５０３０７６７号公報

【特許文献3】特開２００２−１７０８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、ウエハへの処理液の供給タイミングや処理液の供給量をより精密に制御することが求められている。とりわけ、エッチングレートの厳密な制御が要求されるエッチング処理において、処理液の供給タイミングや供給量を精密に制御することが求められている。
しかし、従来技術における、いわゆるサックバック処理においては、サックバック処理を行った後に処理液供給管または処理液ノズルに残存する処理液の量にばらつきが生じてしまう。言い換えると、処理液供給管または処理液ノズルの内部における残存する処理液先端面の位置にばらつきが生じることとなる。
処理液ノズルから処理液を供給する際には、当該処理液先端面が、背後の処理液に押し出される形で、処理液供給管または処理液ノズルの内部を移動することとなる。当該処理液先端面が処理液ノズルの供給口に達すると同時に、当該処理液ノズルの当該供給口から処理液が供給される。このため、処理液先端面の位置にばらつきがある場合には、処理液の供給開始の実行指示を出してから実際にウエハＷへと処理液が供給されるタイミングが異なってしまう。また、初期供給タイミングのばらつきは、ウエハＷへ供給される処理液の総量変動にもつながる。

【0007】

こうした問題があるにもかかわらず、従来技術においては、処理液供給管または処理液ノズルに残存する処理液の量が一定量となるようにサックバック処理を行うことが困難である。
従来技術におけるサックバック動作においては、通常、吸引開始から所定時間が過ぎるとサックバックが完了したものとして吸引を停止させる。しかし、処理液が吸引される挙動は、吸引機構の特性、処理液の粘度、処理液供給管や処理液ノズルの流路の形状など様々な要因が影響するため、吸引開始から吸引停止までの時間を一定とするだけでは当該残存する処理液の量が一定量になるとは限らない。

【0008】

また、従来技術において、処理液供給管上に液面センサなどの処理液検知手段を設置し、処理液先端面の通過を検知する手段があるが、これだけでは残存する処理液を一定量とすることは保障されない。
処理液が無くなったことを液面センサが検知したことに基づいて吸引停止の動作を開始したとしても、吸引停止は、具体的には吸引ポンプなどの吸引機構と処理液供給管とを接続する吸引バルブの開閉により行われるため、当該吸引バルブの開閉動作が完了するまでには一定時間かかる。このため、残存する処理液の位置、言い換えると処理液先端面の位置は、液面センサが検知した位置とは異なる位置となるが、この位置は処理液供給管等の配管状態、吸引バルブの状態、吸引ポンプなどの出力ばらつき等の様々な条件によって変動する。
従って、液面センサを用いた従来技術によっても、処理液供給管または処理液ノズルに残存する処理液の量が一定量となるようにサックバック動作を行うことはできない。

【0009】

そこで、この発明の目的は、処理液供給管や処理液ノズルに残存する処理液が所望の分量となるようにサックバック処理を行うことを可能とする基板処理装置ならびに基板処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板(Ｗ)を処理するための処理液を吐出するノズル(１２)と、 前記ノズルに接続され、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給管(２５)と、前記処理液供給管に介装され、前記ノズルへの処理液の供給およびその停止を切り替える処理液バルブ(２８Ａ、２８B)と、前記処理液バルブと前記ノズルとの間に設定された分岐位置(３６)で前記処理液供給管に分岐接続され、前記処理液供給管内の処理液を吸引して排出するための処理液吸引管(３２)と、この処理液吸引管を介して前記処理液供給管内の処理液を吸引する吸引手段(３６)と、前記分岐位置と前記ノズルとの間に設定された所定の波面検出位置で前記処理液供給管内の処理液先端面を検出する処理液先端面検出手段(４０)と、前記処理液バルブを閉じた後に、前記吸引手段を作動させて前記処理液供給管内の処理液を吸引して排除する吸引工程を行う制御ユニット(５５)と、前記吸引工程が開始されてから前記処理液先端面検出手段により前記処理液先端面が検出されるまでに要する処理液先端面移動時間と、吸引停止タイミングとの関係を示す関係性データを格納する記憶ユニット(１００)とを含み、前記制御ユニットが、前記吸引手段の作動を開始させ、前記処理液先端面移動時間を特定し、前記関係性データを前記記憶ユニットから読み出し、前記処理液先端面移動時間と前記関係性データに基づいて吸引停止タイミング(Ｔ３)を算出し、前記吸引手段の作動を前記吸引停止タイミングにおいて停止させることを特徴とする基板処理装置(１)である。

【0011】

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。以下、この項において同じ。
いわゆるサックバック処理により、処理液供給管や処理液ノズルに残存した処理液を吸引した場合、処理液供給管等の形状、内部状態、吸引手段により付与された吸引力の違いなどにより、吸引された処理液が処理液供給管や処理液ノズルのどの位置まで引き戻される。言い換えると、当該処理液先端面が処理液供給管や処理液ノズルのどこに位置するかは異なる。従って、従来技術にて行われているように、サックバック吸引を既定の一定時間行った場合でも、サックバックされた処理液位置にはばらつきがある。
このばらつきは、処理液供給のタイミングのばらつきや、処理液供給量のばらつきの原因となる。
請求項１記載の発明によれば、前記吸引工程が開始されてから前記処理液先端面検出手段により前記処理液先端面が検出されるまでに要する処理液先端面移動時間を特定し、この処理液先端面移動時間に応じた適切な吸引停止タイミングを、記憶ユニットに格納した関係性データから算出することができる。従って、処理液先端面が所望の位置にくるようにサックバック処理を行うことが可能となる。

【0012】

請求項２記載の発明は、前記記憶ユニットが、処理液先端波面の目標停止位置(Ｃ)を格納しており、処理液先端波面が前記目標停止位置において停止するように前記吸引停止タイミングが算出されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。

【0013】

この発明によれば、記憶ユニットに格納された目標停止位置にて処理液先端波面が停止するようにサックバックを行うことが可能となる。

【0014】

請求項３記載の発明は、前記処理液先端面移動時間の特定が、前記吸引工程の作動開始から、前記処理液先端面検出手段により前記処理液先端面が検出されるまでに要する時間を実際に計測することにより行われることを特徴とする請求項１〜２記載の基板処理装置である。

【0015】

この発明によれば、吸引停止タイミングの算出に用いられる処理液先端面移動時間の特定が、実際に前記吸引工程の作動開始から、前記処理液先端面検出手段により前記処理液先端面が検出されるまでに要する時間を計測することにより行われる。計測結果は吸引停止タイミングの算出に反映され、吸引手段の作動が当該吸引停止タイミングにおいて停止される。すなわち、処理液先端面移動時間の計測を吸引開始からリアルタイムで行い、この結果を吸引停止動作に反映させる。このことにより、処理液供給管、処理液ノズル、吸引手段の状態などに変動があったとしても、適切な位置で処理液先端波面が停止するようにサックバック処理を行うことが可能となる。

【0016】

請求項４記載の発明は、前記処理液先端面移動時間が前記記憶ユニットに格納されており、前記処理液先端面移動時間の特定が、前記記憶ユニットから前記処理液先端面移動時間を読み込むことにより行われることを特徴とする請求項１〜２記載の基板処理装置である。

【0017】

この発明によれば、処理液供給管、処理液ノズル、吸引機構の状態等に大きな変動が見込まれない場合等において、サックバック処理の都度、処理液先端面移動時間を計測するのではなく、処理液先端面移動時間を記憶ユニットに格納しておき、必要に応じてこれを読み出すことが可能である。

【0018】

請求項５記載の発明は、基板処理装置（１）についてサックバック処理を行う基板処理方法であって、（ａ）処理液ノズルおよびこれに接続する処理液供給管の内部に処理液が充填されている状態において、処理液供給管に接続する吸引手段の作動を開始させる工程と、（ｂ）前記処理液ノズル（１２）または前記処理液供給管の内部を移動する処理液先端面を検出することによって、前記処理液先端面移動時間を特定する工程と、（ｃ）前記処理液先端面移動時間と、吸引停止タイミングとの関係を示す関係性データを記憶ユニットから読み出す工程と、（ｄ）前記吸引手段の作動が開始されてから前記処理液先端面が検出されるまでに要する処理液先端面移動時間と前記関係性データに基づき、吸引停止タイミングを算出する工程と、（ｅ）前記吸引手段の作動を、前記吸引停止タイミングにおいて停止させる工程と、を含むことを含むことを特徴とする基板処理方法である。

【0019】

この発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることが可能である。

【0020】

請求項６記載の発明は、前記算出工程において、前記記憶ユニットに目標停止位置が予め格納されており、処理液先端波面が前記目標停止位置において停止するように前記吸引停止タイミングが算出されることを特徴とする請求項５記載の基板処理方法である。

【0021】

この発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果を得ることが可能である。

【0022】

請求項７記載の発明は、前記処理液先端面移動時間の特定が、前記吸引工程の作動開始から、前記処理液先端面検出手段により前記処理液先端面が検出されるまでに要する時間を実際に計測することにより行われることを特徴とする請求項５〜６記載の基板処理方法である。

【0023】

この発明によれば、請求項３記載の発明と同様の効果を得ることが可能である。

【0024】

請求項８記載の発明は、前記処理液先端面移動時間が前記記憶ユニットに格納されており、前記処理液先端面移動時間の特定が、前記記憶ユニットから前記処理液先端面移動時間を読み込むことにより行われることを特徴とする請求項５〜６記載の基板処理方法である。

【0025】

この発明によれば、請求項４記載の発明と同様の効果を得ることが可能である。

【0026】

請求項８記載の発明は、特定された前記処理液先端面移動時間と、前記記憶ユニットに格納された標準処理液先端面移動時間との差分をとり、差分が規定値以上である場合には吸引異常と判断する吸引異常判断工程をさらに含むことを特徴とする請求項５〜８記載の基板処理方法である。

【0027】

過去に計測した処理液先端面移動時間と、現在の処理液先端面移動時間に大きな差がある場合、処理液供給管などの詰まり、吸引機構の吸引力の低下などの異常が発生している可能性がある。
この発明によればそうした異常の発生有無を、特定された前記処理液先端面移動時間と、前記記憶ユニットに格納された標準処理液先端面移動時間との差分をとり、差分が規定値以上である場合には吸引異常と判断することにより、検知することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。

【図2】第１処理液バルブ２８Ａが制御ユニット５５の指示により開かれてから閉じられるまでの一連の処理（サックバック処理）を説明するためのフローチャートである。

【図3】サックバック処理におけるステップＳ３の動作を説明するための模式図である。

【図4】ステップＳ３において用いる関係性データの一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

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、この発明の一実施形態に係る基板処理装置１の構成を説明するための概念図である。
この基板処理装置１は、半導体ウエハ等の円形のウエハＷに処理液を供給して当該ウエハＷを処理するためのものである。この基板処理装置１は、内部でウエハＷが処理される処理室５１と、この処理室５１に向けて処理液を供給するための処理液ユニット５２とを備えている。

【0030】

なお、図１に示す上記基板処理装置の装置構成並びに構造は、上述の特許文献２（特許５０３０７６７号公報）に示されたものと同様である。本発明の実施においては、サックバック操作に係る部分以外における基本装置構成や装置については、特許文献２等に示される従来技術と同様な使用態様により実施される。
つまり、本発明は、基本的にはこうした従来装置を活用しつつ、以下詳述する実施例に例示されるようにサックバック処理を行うことにより、従来技術が奏しない発明の効果を奏するものである。
以下、基板処理装置１の構成及び動作を順次説明する。

【0031】

処理室５１内には、スピンチャック１１と、処理液ノズル１２と、リンス液ノズル１３と、ノズル保持機構１６とが収容されている。スピンチャック１１は、ウエハＷをほぼ水平に保持して鉛直軸線まわりに回転可能なスピンベース１４と、このスピンベース１４を鉛直軸線まわりに回転させる回転駆動機構１５とを含む。
ノズル保持機構１６は、ほぼ鉛直方向に沿って配置された回動軸１８と、この回動軸１８に対して水平方向に沿って取り付けられた揺動アーム１９と、回動軸１８を鉛直軸線まわりに所定の回動角度範囲で往復回動させることによって揺動アーム１９を揺動させる揺動駆動機構２０とを備えている。揺動アーム１９の先端部に、処理液ノズル１２が保持されている。
したがって、揺動駆動機構２０を作動させて、揺動アーム１９を水平面に沿って揺動させることにより、処理液ノズル１２から供給される処理液の着液点は、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの回転中心および周端縁を含む円弧形状の軌跡２２を描いて移動することになる。これによって、処理液吐出部１５によってウエハＷの上面全域をスキャンしながら処理液を供給することができる。

【0032】

処理ユニット５２には、処理液供給機構１７が収容されている。処理液供給機構１７は、処理液ノズル１２に処理液を供給する処理液供給管２５と、処理液を貯留した処理液タンク２６と、処理液タンク２６から処理液を汲み出して処理液供給管２５へと送り込むポンプ２７とを備えている。処理液供給管２５には、処理液の流量を調節する流量調節バルブ２３、処理液の供給／停止を切り換えるための第１処理液バルブ２８Ａおよび第２の処理液バルブ２８Ｂ、処理液の流量を計測するための流量計２９、ならびに処理液供給管２５に送り込まれる処理液の温度を調整するための温度調節器３０が介装されている。図１の構成では、第１処理液バルブ２８Ａよりも処理液供給方向上流側に第２処理液バルブ２８Ｂが配置されているが、これらの配置は逆であってもよい。

【0033】

処理液供給管２５は、処理液ユニット５２を出て処理室５１に入り、この処理室５１内で処理液ノズル１２に接続されている。処理液供給管２５と処理液ノズル１２とは、別部品であってもよいし、処理液供給管２５の先端部を処理液ノズル１２として用いてもよい。すなわち、同一部品で処理液供給管２５および処理液ノズル１２を構成することもできる。
処理液供給管２５において温度調節器３０と第１処理液バルブ２８Ｂとの間には、処理液を処理液タンク２６へと帰還させるためのリターン配管３１が分岐接続されている。処理液バルブ２８Ｂが閉じられているときには、ポンプ２７によって汲み出された処理液は、温度調節器３０を通り、さらにリターン配管３１を通って処理液タンク２６へと帰還されることによって循環され、これにより、処理液の温度をウエハＷの処理に適した一定の温度に保持することができるようになっている。

【0034】

一方、第１処理液バルブ２８Ａの下流側、この実施形態では流量計２９の下流側に設定された分岐位置３６には、それよりも下流側の処理液供給管２５内の処理液を吸引するための処理液吸引管３２が分岐接続されている。この処理液吸引管３２は、吸引バルブ３３および流量調節バルブ２４を介して吸引手段３４へと接続されている。この実施形態では、分岐位置３６は、処理液ユニット５２内に設定されている。

【0035】

分岐位置３６よりも下流側には、処理液供給管２５内の処理液先端面（液面）を検出するための液面検出部４０が設けられている。液面検出部４０は、処理液供給管２５の一部の区間であり、この実施形態では、処理液ユニット５２内に配置されていて、分岐位置３６側よりも処理液ノズル１２側の方が高くなるように高低差を付けてある。より具体的には、この実施形態では、液面検出部４０は、処理液供給管２５の途中部の区間を鉛直方向に沿う直管部をなすように保持して構成されている。そして、この液面検出部４０に近接する位置には、液面検出部４０内の処理液の液面（処理液先端面）を所定の液面検出位置（所定の液面検出高さ）４２で検出するための液面センサ４１が配置されている。この液面センサ４１は、具体的には、液面検出位置４２における処理液の有無を検出し、その検出結果に応じた信号を出力するものである。液面検出位置４２を処理液先端面が通過することにより、処理液の液面（処理液先端面）が検出されることになる。
なお、液面センサ４１は、処理液を光学的に検出する光学センサであってもよいし、超音波を用いて処理液を検出する超音波センサであってもよいし、液面検出位置４２付近での静電容量の変化を検出する静電容量センサであってもよい。光学センサは、たとえば、発光素子と受光素子との対で構成されてもよい。このような光学センサとしては、発光素子から発生して処理液供給管２５を通過した光を検出する透過型のセンサと、発光素子から発生して処理液供給管２５から反射してくる光を検出する反射型のセンサとがあり、いずれも処理液供給管２５内の処理液の検出のために用いることができる。

【0036】

基板処理装置１の各部を制御するために、制御ユニット５５が備えられている。この制御ユニット５５には、液面センサ４１の出力が与えられるようになっている。制御ユニット５５は、さらに、回転駆動機構１５、揺動駆動機構２０、吸引手段３４および温度調節器３０の動作を制御し、また、第１および第２処理液バルブ２８Ａ，２８Ｂおよび吸引バルブ３３を開閉制御し、流量計２９の出力をモニタする。

【0037】

スピンチャック１１の側方には、ウエハＷの処理に先立ち、処理液ノズル１２から処理液をプリディスペンスするためのプリディスペンスポッド３８が配置されている。このプリディスペンスポッド３８は、処理液ノズル１２からプリディスペンスされる処理液を受けて、排液配管３９へと導くようになっている。処理液のプリディスペンスを行うことにより、処理液供給管２５内に非温度調節状態の処理液が存在していれば、これを予め排出し尽くした後に、適切に温度調節された処理液を処理開始当初からウエハＷに供給することができる。

【0038】

次に、基板処理装置１の動作について説明する。
未処理のウエハＷは、基板搬送ロボット（図示せず）によって、処理室５１内へと搬入され、スピンチャック１１に受け渡される。基板搬送ロボットのハンドが処理室５１から退出した後、回転駆動機構１５によってスピンチャック１１のスピンベース１４が回転される。したがって、スピンチャック１１に保持されたウエハＷが鉛直軸線まわりに回転される。

【0039】

揺動アーム１９は、初期状態において、処理液ノズル１２をプリディスペンスポッド３８上に配置した退避位置にある。この状態で、第１処理液バルブ２８Ａが一定時間だけ開かれることにより、第１処理液バルブ２８Ａよりも上流側の処理液が処理液供給管２５を介して処理液ノズル１２へと導かれ、処理液供給管２５内は温度調節された状態の処理液で満たされる。

【0040】

プリディスペンス処理を終了すると、第１処理液バルブ２８Ａが閉じられ、代わって、吸引バルブ３３が開かれる。これにより、常時作動状態とされている吸引手段３４の働きが有効化され、分岐位置３６と処理液ノズル１２との間の処理液供給管２５内に存在する処理液が吸引して排除される。吸引バルブ３３が開いた後、制御ユニット５５からの指示によって吸引バルブ３４が閉じられ、吸引が停止する。吸引バルブ３４が閉じられるタイミングは、処理液が、処理液ノズル１２または処理液供給管２５における予め定められた所定の位置まで引き込まれた状態で吸引停止するように算出されている。吸引バルブ３３が開いてから閉じるまでの一連の処理（サックバック処理）については、後に図３を参照して詳述する。

【0041】

吸引バルブ３３が閉じてサックバック処理が終了した後、揺動駆動機構２０が作動され、揺動アーム１９がスキャン開始位置へと移動させられる。スキャン開始位置は、たとえば、処理液ノズル１２がウエハＷの回転中心の直上に配置される位置であってもよいし、処理液ノズル１２がウエハＷの周縁部の直上に配置される位置であってもよい。
この状態から、第１処理液バルブ２８Ａが開かれる。これにともない、処理液が処理液供給管２５へと流れ込み、処理液供給管２５または処理液ノズル１２内に残留する処理液の処理液先端面が処理液ノズル１２の先端部に向けて移動する。当該処理液は、当該処理液先端面が処理液ノズル１２の先端部に到達した後、ウエハＷ上に向けて供給される。

【0042】

第１処理液バルブ２８Ａが開かれる動作とほぼ並行して、揺動駆動機構２０は、ウエハＷの回転中心およびその周端部を含む所定の揺動範囲（ウエハＷの半径に相当する範囲または直径に相当する範囲）にわたって処理液の着液点が移動するように、往復揺動させられる。これにより、処理液供給管２５を介して処理液ノズル１２から吐出される処理液がウエハＷの全域に導かれ、このウエハＷの表面に対する処理が行われる。

【0043】

処理液タンク２６に処理液としてふっ酸などの薬液を貯留し、この薬液を処理液ノズル１２からウエハＷ上に吐出した後には、揺動アーム１９は、上述の退避位置へと退避させられ、その後、リンス液ノズル１３からウエハＷの回転中心に向けて純水（脱イオン水）その他のリンス液が供給される。このリンス液は、回転状態のウエハＷ上で遠心力を受けてその全域へと広がり、ウエハＷ上の薬液を置換することになる。

【0044】

こうして一定時間のリンス処理を行った後には、リンス液の供給を停止するとともに、回転駆動機構１２によりスピンチャック１１を高速回転させて、ウエハＷの表面の液滴を振り切るための乾燥処理が行われる。この乾燥処理の後、基板搬送ロボットにより、処理済のウエハＷが処理室５１から払い出される。
第２処理液バルブ２８Ｂは、第１処理液バルブ２８Ａが正常に動作している限り、常時、開成状態に保持される。

【0045】

基板処理装置１の一連の動作についての説明は以上である。以下、本発明によるいわゆるサックバック処理の実施形態の例について、図２のフローチャートを参照して説明する。

【0046】

＜サックバック処理について＞
図２は、第１処理液バルブ２８Ａが制御ユニット５５の指示により開かれてから閉じられるまでの一連の処理（サックバック処理）を説明するためのフローチャートである。

【0047】

［ステップＳ１］
制御ユニット５５は、第１処理液バルブ２８Ａを閉じた後、吸引バルブ３３を開いて、吸引手段３４による処理液供給管２５に対する吸引動作を有効化する（ステップＳ１）。
制御ユニット５５は、吸引バルブ３３を開くように指示したタイミング（サックバック処理開始タイミングＴ１）を記憶ユニット１００に格納する。
吸引バルブ３３が開かれる前には、処理液供給管５および処理液ノズル１の内部に処理液が充填されている状態となっている。つまり、当該処理液の境界、すなわち処理液先端面は、処理液ノズル１の吐出口のおよそ端部に位置した状態となっている。ステップＳ１の実行により吸引バルブ３３が開かれることにより、処理液供給管５および処理液ノズル１の内部に充填された処理液が、吸引バルブ３３を通って吸引手段３４側へと引き込まれていき、これに従い、当該処理液先端面も前記処理液ノズル１の吐出口の位置から、吸引手段３４側へと移動していく。

【0048】

［ステップＳ２］
ステップＳ２は、処理液先端面が波面検出位置４２に達することにより開始する。当該処理液先端面が、波面検出位置４２に達すると、波面センサ４１が当該処理液先端面が前記波面検出位置４２に達したことを検知し、これを制御ユニット５５に伝達する。制御ユニット５５は、当該伝達のタイミング（センサ検知タイミングＴ２）を記憶ユニット１００に格納する。
記憶ユニット１００には、処理液ノズル１２の供給口の先端位置に対応する位置Ａの情報が予め格納されている。さらに記憶ユニット１００には、前記波面検出位置４２に対応する位置Ｂの情報が予め格納されている。例えば、位置Ａを表すデータとして「０」、位置Ｂを表すデータとして、処理液ノズル１２の供給口の先端位置から、前記波面検出位置までに至る処理液ノズル１２及び処理液供給管２５の流路長が格納されている。
なお、このようにステップＳ２において、サックバック処理の都度、センサ検知タイミングＴ２を測定するのではなく、過去に測定したセンサ検知タイミングＴ２を記憶ユニット１００に格納しておき、これを適宜読み出す構成としても良い。この場合、処理液先端面の停止位置（指定停止位置Ｚ）が液面検出位置４２よりも処理液ノズル１２の供給口側に位置するように位置Ｚを指定することが可能となる。

【0049】

［ステップＳ３］
引き続き、吸引停止タイミングＴ３を算出するためのステップＳ３が開始する。吸引停止タイミングＴ３とは、処理液供給管５または処理液ノズル１２の内部における所望の位置（指定停止位置）に処理液先端面が位置するようにサックバック処理における吸引を停止するためのタイミングである。

【0050】

図３は、ステップＳ３の動作を説明するための模式図である。図３における位置Ａは、処理液ノズル１２の供給口先端部の位置であり、通常、サックバック処理開始直前における処理液先端面がここに位置することとなる。図３における位置Ｂは、液面センサ４１の液面検出位置４２に対応する。図３における位置Ｃは、制御ユニット５５が吸引バルブ３３を閉じる指示を出すタイミングである吸引停止タイミングＴ３における処理液先端面の位置である。
一般的には、吸引バルブ３３が閉じ始めてから完全に閉じるまでには所定の時間がかかり、その間にも処理液は吸引バルブ３３を通じて処理液は吸引されつづけ、処理液先端面は移動を続ける。吸引バルブ３３が完全に閉じるのとほぼ同時に、当該処理液先端面の移動は停止する。本発明におけるサックバック処理では、処理液先端面のこの最終的な停止位置が所望の目標位置にくるようにサックバック処理を行う。この目標位置が、図３での位置Ｚである。
図３における位置Ｚは、予め指定されており記憶ユニット１００に格納されている、サックバック処理における処理液先端面の停止位置（指定停止位置）に対応する。位置Ｚは処理液供給管２５上に位置し、位置Ｂよりも吸引バルブ３３側に位置する。

【0051】

ステップＳ３において、制御ユニット５５は、サックバック処理開始タイミングＴ１ならびにセンサ検知タイミングＴ２を記憶ユニット１００から読み出し、これらの値と、位置Ａと位置Ｂとの間の流路長Ｌ１とから、位置Ａと位置Ｂとの間を処理液先端面が移動する平均速度Ｖ１を算出する。
こうして算出された平均速度Ｖ１の値と、位置Ｂと位置Ｚとの間の流路長Ｌ２の値に基づき、センサ検知タイミングＴ２から何秒後に吸引バルブ３３を閉じれば当該処理液先端面が位置Ｚで停止するかを推定するための関係性データは、予め記憶ユニット１００に格納されている。
制御ユニット５５は、平均速度Ｖ１、位置Ｂと位置Ｚとの間の流路長Ｌ２に基づき、当該関係性データを用いて、吸引バルブ３３を閉じるタイミングである吸引停止タイミングＴ３を算出する。

【0052】

こうした関係性データとしては様々な態様のものを活用することができる。
関係性データの一つの持ち方としては、処理液先端面の移動挙動を数式モデル化するやり方がある。例えば、もっとも単純なモデルとしては、以下のものがある。（１）処理液ノズル１２および処理液供給管２５内部の処理液の移動速度がほぼ一様とみなすことが許容でき、（２）吸引バルブ３３の開閉による処理液先端面の移動開始／停止が、ほぼ瞬時になされるとみなすことが許容されるような、処理液の移動を簡単なモデルで記述することが可能な場合においては、処理液先端面が吸引バルブ３３を開くことにより定速Ｖで移動し、吸引バルブ３３が閉じられることにより処理液先端面の移動も同時に停止するとの仮定に基づき、吸引停止タイミングＴ３を算出することができる。この単純なモデルにおいては、吸引バルブ３３が瞬時に閉じるとみなすことができるため、位置Ｃと位置Ｚは同一となる。
すなわち、サックバック処理開始タイミングＴ１とセンサ検知タイミングＴ２の値ならびに位置Ａと位置Ｂとの間の流路長Ｌ１とから、位置Ａと位置Ｂとの間を処理液先端面が移動する平均速度Ｖ１が算出される。当該処理液先端面は引き続き同じ速度Ｖ１で位置Ｂと位置Ｃとの間の流路長Ｌ２を移動するための所要時間はＬ２をＶ１で除することで求められる。従って、吸引バルブ３３を閉じる吸引停止タイミングＴ３を算出することができる。

【0053】

処理液ノズル１２や処理液供給管２５の流路の形状が複雑な場合、処理液の粘度が高い場合、処理液先端面の移動速度が遅い場合、吸引バルブ３３の開閉速度が遅い場合などにおいては、上に例示した単純なモデルでは、処理液先端面の移動挙動を適切に記述することが難しい。この場合、実験的に上述の平均速度Ｖ１と流路長Ｌ２、吸引停止タイミングＴ３との相関関係を求めておき、より現実の処理液先端面の挙動を適切に記述しうる実験式を作成することで対処できる。
実験式の代わりに、平均速度Ｖ１と流路長Ｌ２、吸引停止タイミングＴ３との相関関係を実験データをプロットしたグラフや、ルックアップテーブルに記述しても同様の成果を得ることが可能である。

【0054】

図４は、関係性データとして用いるグラフの一例を図式的に示したものである。
図４のグラフの横軸は、吸引バルブ３３を開いたタイミング（Ｔ１）を原点とし、以降の時刻の経過を示す。縦軸は、処理液ノズル１２の供給口の先端の位置（位置Ａ）を原点とし、処理液ノズル１２および処理液供給管２５の内部における流路を処理液先端面が移動した距離を示す。このグラフは、処理液先端面が位置Ａから位置Ｂまでを移動する平均速度Ｖ１が所定の値をとる場合についてプロットされている。同様なグラフが様々なＶ１の値について作成されるものとする。
図４グラフに例示されるように、サックバック処理開始タイミングＴ１において吸引バルブ３３が開かれると、処理液先端面は移動を開始する。吸引バルブ３３が開いてしばらくの間は、吸引バルブ３３が完全に開ききっていないため、処理液先端面の移動速度は遅い。その後、処理液先端面はセンサ検知タイミングＴ２においては位置Ｂに位置し、吸引バルブ３３を閉じる動作が開始する吸引停止タイミングＴ３においては位置Ｃに位置する。その後、吸引バルブ３３が完全に閉じられるまで処理液先端面は移動を続け、吸引停止タイミングＴ３から所定時間が経過した後のＴ４において、処理液先端面の移動が停止する。
こうしたデータを、様々な平均速度Ｖ１について記憶ユニット１００に格納しておくことにより、ステップＳ３における算出処理を適切に行うことが可能である。

【0055】

以上、ステップ３および、ステップ３で用いられる関係性データの具体例等について説明した。再び図３のフローチャートに戻り、ステップ４の説明を行う。

【0056】

［ステップＳ４］
制御ユニット５５の指示により、先のステップＳ３で算出された吸引停止タイミングＴ３において吸引バルブ３３が閉じられる。吸引バルブ３３が閉じるに伴い、吸引バルブ３３を通過する処理液の量は減衰し、吸引バルブ３３が完全に閉じることで、吸引バルブ３３を通過する処理液の量はゼロとなり、処理液先端面の移動も完全に停止する。この結果、処理液先端面は、予め指定された処理液停止位置Ｃの位置またはその近傍位置で停止し、一連のサックバック処理が終了する。

【0057】

上記述べた方法によりサックバック処理を行うことで、処理液先端波面が所望の位置で停止するように吸引を行うことができる。

【0058】

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施態様は、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。

【0059】

例えば、本発明の実施形態の上記説明においては、基板処理装置１における処理液ノズル１２が、上記の実施形態の説明においては揺動駆動機構２０により揺動可能なものとして説明した。しかし、この処理液ノズル１２は、ウエハＷと対向する遮断板に貫通する孔部に固設される形態であっても良い。この構成においても、処理液ノズル１２と接続する処理液供給管２５の構造や作用は、上記述べてきた実施形態におけるものと基本的には変わらない。また、この構成においても、本発明におけるサックバック処理を行うことが可能である。

【0060】

また、本発明の実施形態の上記説明においては、基板処理装置１における処理液ノズル１２が、ウエハＷの表面上部に設置され、当該ウエハＷの表面へと処理液を供給する実施態様に基づいて説明した。一方で、半導体洗浄／エッチングの処理においては、ウエハＷの裏面に処理液を供給して当該裏面を処理する裏面処理や、ウエハＷの表面と裏面の両方に処理液を供給する表面・裏面処理が行われる場合があり、こうした要求に応じた裏面処理装置や表面・裏面処理装置（両面処理装置）が存在する。
これら装置における、ウエハＷの裏面に対向する処理液ノズル及び当該処理液ノズルに接続する処理液供給管を含むサックバック機構について、これまで述べた本発明の実施形態におけるサックバック処理を適用することが可能であることは、当業者に明らかである。従って、こうした裏面処理装置や表面・裏面処理装置についてのサックバック処理についても、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で本発明が適用可能である。

【0061】

また、サックバック処理における上述のステップＳ３における付加的な処理として、上述の平均速度Ｖ１を参照値と比較することにより、処理液ノズル１２または処理液供給管２５内部の流路条件の変化を検知する処理を行っても良い。具体的には、処理液ユニット５２の定期メンテナンス後の稼働時（最適な状態で稼働することが期待される）における、ステップＳ３において算出される平均速度Ｖ１を記憶ユニット１００に参照値として格納しておく。他の稼働時に、ステップＳ３を実行して平均速度Ｖ１を算出した際、これを上記参照値と比較して、既定の閾値を超える変動が認められた場合には、処理液ノズル１２または処理液供給管２５内部の流路条件、処理液の粘度、吸引バルブ３３の開閉動作、吸引手段３４の出力等のいずれかに異常がある可能性がある。従って、ステップＳ３で算出された平均速度Ｖ１と参照値を比較することでこうした異常を検知することが可能である。

【0062】

その他、特許請求の範囲による限定の範囲内において、願書に添付された明細書、請求の範囲、図面に開示された本発明の開示内容を超えない範囲内において、実施態様の種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0063】

Ｗ ウエハ
１ 基板処理装置
１１ スピンチャック
１２ 処理液ノズル
１３ リンス液ノズル
１４ スピンベース
１５ 回転駆動機構
１６ ノズル保持機構
１７ 処理液供給機構
１８ 回転軸
１９ 揺動アーム
２０ 揺動駆動機構
２３ 流量調節バルブ
２４ 流量調節バルブ
２５ 処理液供給管
２６ 処理液タンク
２７ ポンプ
２８Ａ 第１処理液バルブ
２８Ｂ 第２処理液バルブ
２９ 流量計
３０ 温度調節器
３１ リターン配管
３２ 処理液吸引管
３３ 吸引バルブ
３４ 吸引手段
３６ 分岐位置
３８ プリディペンスポッド
３９ 排液配管
４０ 液面検出部
４１ 液面センサ
４２ 液面検出位置
５１ 処理室
５２ 処理液ユニット
５５ 制御ユニット
１００ 記憶ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】