特許 6795068 液処理方法、基板処理装置、及び記憶媒体

(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】6795068

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】液処理方法、基板処理装置、及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20201119BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 648G

   H01L21/304 651B

   H01L21/304 651L

   H01L21/304 643A

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-162295(P2019-162295)

(22)【出願日】2019年9月5日

(62)【分割の表示】特願2016-42521(P2016-42521)の分割

【原出願日】2016年3月4日

(65)【公開番号】特開2020-4996(P2020-4996A)

(43)【公開日】2020年1月9日

【審査請求日】2019年9月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002756

【氏名又は名称】特許業務法人弥生特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸山 裕隆

【審査官】 堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０９００１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１１２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３６１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２４５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７７３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１８５８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８３０６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器内に配置され、水平に保持された状態で鉛直軸周りに回転し、薬液による液処理が行われた後の基板に対し、リンス洗浄用のリンス液を供給する工程と、
前記リンス液の供給を停止すると共に、前記回転する基板の中央部に対し、前記リンス液よりも揮発性が高い乾燥用液体を供給してリンス液と置換する工程と、
前記回転する基板に対する前記乾燥用液体の供給位置を、前記基板の中央部側から周縁部側へ移動させる工程と、
前記乾燥用液体の供給位置の移動に伴って前記回転する基板の中央部に形成された前記乾燥用液体の液膜が存在しない領域に対し、乾燥用ガスを供給する工程と、
前記回転する基板に対する前記乾燥用ガスの供給位置を、前記乾燥用液体の供給位置の移動に合わせて、前記基板の中央部側から周縁部側へ移動させ、前記基板を乾燥させる工程と、
前記処理容器内の湿度を低下させる低湿度ガスを供給する工程と、を含み、
前記低湿度ガスを供給する工程は、前記乾燥用液体の供給位置を移動させる工程から前記基板を乾燥させる工程を含む期間中に実施される、液処理方法。

【請求項2】

前記乾燥用液体の供給位置を移動させる工程と、前記乾燥用ガスの供給位置を移動させる工程と、を並行して実施する、請求項１に記載の液処理方法。

【請求項3】

前記乾燥用液体の供給位置と、前記乾燥用ガスの供給位置とを反対向きに移動させる、請求項２に記載の液処理方法。

【請求項4】

前記乾燥用ガスの供給位置が、前記乾燥用液体の供給位置よりも、前記基板の径方向中央側寄りに位置するように、これら乾燥用液体及び乾燥用ガスの供給位置を移動させる、請求項２または３に記載の液処理方法。

【請求項5】

処理容器内に配置され、基板を水平に保持すると共に、鉛直軸周りに回転自在に構成された基板保持部と、
前記処理対象の基板に対し、当該基板の液処理を行う薬液を供給するための薬液ノズルと、
前記基板保持部に保持された処理対象の基板に対し、前記薬液のリンス洗浄用のリンス液を供給するためのリンス液ノズルと、
前記処理対象の基板の中央部側と周縁部側との間を移動しながら前記リンス液よりも揮発性が高い乾燥用液体を供給可能に設けられた乾燥用液体ノズルと、
前記処理対象の基板の中央部側と周縁部側との間を移動しながら乾燥用ガスを供給可能に設けられた乾燥用ガスノズルと、
前記処理容器内の湿度を低下させる低湿度ガスを供給する低湿度ガス供給部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記処理対象の基板を回転させて前記薬液ノズルからの前記薬液の供給による液処理が行われた基板に対し、前記リンス液ノズルから前記リンス液を供給するステップと、前記リンス液の供給を停止すると共に、前記回転する基板の中央部に対し、前記乾燥用液体ノズルから前記乾燥用液体を供給して前記リンス液と置換するステップと、前記回転する基板に対して前記乾燥用液体を供給する前記乾燥用液体ノズルを、前記処理対象の基板の中央部側から周縁部側へ移動させるステップと、前記乾燥用液体ノズルの移動に伴って前記回転する基板の中央部に形成された前記乾燥用液体の液膜が存在しない領域に対し前記乾燥用ガスノズルから前記乾燥用ガスを供給するステップと、前記回転する基板に対して前記乾燥用ガスを供給する前記乾燥用ガスノズルを、前記乾燥用液体ノズルの移動に合わせて、前記基板の中央部側から周縁部側へ移動させ、前記基板を乾燥させるステップと、前記乾燥用液体ノズルを移動させるステップから前記基板を乾燥させるステップを含む期間中に前記低湿度ガス供給部から前記低湿度ガスを供給するステップとの実施を制御するように構成される、基板処理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記乾燥用液体ノズルを移動させるステップと、前記乾燥用ガスノズルを移動させるステップと、を並行して実施するように構成される、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記乾燥用液体ノズルと前記乾燥用ガスノズルとを反対向きに移動させるように構成される、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記乾燥用ガスノズルの位置が、前記乾燥用液体ノズルの位置よりも、前記処理対象の基板の径方向中央側寄りに位置するように、これら乾燥用液体ノズル及び乾燥用ガスノズルを移動させるように構成される、請求項６または７に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、処理液による処理が行われた後の基板を乾燥する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

回転する基板（例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという））の表面に、薬液やリンス液などを順次、切り替えて供給し、基板の液処理を行う技術が知られている。これらの液処理が完了すると、回転する基板に対して、ＩＰＡ（Isopropyl Alcohol）などの揮発性の高い乾燥用液体（以下、「乾燥液」という）を供給し、基板の表面に残存する液体を乾燥液と置換した後、乾燥液を排出することにより基板の乾燥が行われる。（例えば特許文献１）

【0003】

一方で、液処理が行われる処理容器内の湿度が高いと、乾燥させた後のウエハの表面に結露が発生してしまう場合がある。結露の際にウエハの表面に付着した液滴がその後、乾燥すると、ウォーターマークが形成されて液処理後のウエハが汚染されたり、液滴から働く表面張力の作用により、ウエハの表面のパターンが倒壊したりするおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−３６１８０号公報：請求項４、段落００８７、図３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、処理容器内の湿度管理を実施することで、基板の表面のパターンが倒壊することを抑えつつ基板の乾燥を実施することが可能な液処理方法、基板処理装置、及び前記方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本液処理方法は、処理容器内に配置され、水平に保持された状態で鉛直軸周りに回転し、薬液による液処理が行われた後の基板に対し、リンス洗浄用のリンス液を供給する工程と、
前記リンス液の供給を停止すると共に、前記回転する基板の中央部に対し、前記リンス液よりも揮発性が高い乾燥用液体を供給してリンス液と置換する工程と、
前記回転する基板に対する前記乾燥用液体の供給位置を、前記基板の中央部側から周縁部側へ移動させる工程と、
前記乾燥用液体の供給位置の移動に伴って前記回転する基板の中央部に形成された前記乾燥用液体の液膜が存在しない領域に対し、乾燥用ガスを供給する工程と、
前記回転する基板に対する前記乾燥用ガスの供給位置を、前記乾燥用液体の供給位置の移動に合わせて、前記基板の中央部側から周縁部側へ移動させ、前記基板を乾燥させる工程と、
前記処理容器内の湿度を低下させる低湿度ガスを供給する工程と、を含み、
前記低湿度ガスを供給する工程は、前記乾燥用液体の供給位置を移動させる工程から前記基板を乾燥させる工程を含む期間中に実施される。

【0007】

前記液処理方法は、以下の構成を備えていてもよい。
（ａ）前記乾燥用液体の供給位置を移動させる工程と、前記乾燥用ガスの供給位置を移動させる工程と、を並行して実施すること。このとき、前記乾燥用液体の供給位置と、前記乾燥用ガスの供給位置とを反対向きに移動させること。また、前記乾燥用ガスの供給位置が、前記乾燥用液体の供給位置よりも、前記基板の径方向中央側寄りに位置するように、これら乾燥用液体及び乾燥用ガスの供給位置を移動させること。

【発明の効果】

【0008】

本技術は、乾燥用液体の供給位置と、乾燥用液体の液膜が存在しない領域に供給される乾燥用ガスの供給位置とを基板の中央側から周縁側へ移動させるので、基板の表面のパターンが倒壊することを抑えつつ基板の乾燥を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係る処理ユニットを備えた基板処理システムの概要を示す平面図である。

【図2】前記処理ユニットの概要を示す縦断側面図である。

【図3】前記処理ユニットの平面図である。

【図4】前記処理ユニットへの気体の供給、排気系統を示す説明図である。

【図5】前記処理ユニットにて実行される処理の流れを示すプロセス図である。

【図6】ウエハの乾燥処理に係る動作の流れを示すフロー図である。

【図7】前記処理ユニットにて実行される処理に係る第１のタイムチャートである。

【図8】前記処理ユニットにて実行される処理に係る第２のタイムチャートである。

【図9】第２の実施形態に係るウエハの乾燥処理についてのフロー図である。

【図10】第２の実施形態に係る処理のタイムチャートである。

【図11】ウエハの加熱機構の構成例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

図２に示すように、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、回収カップ５０とを備える。

【0022】

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

【0023】

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。

【0024】

処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

【0025】

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

【0026】

上述の基板処理システムに設けられている処理ユニット１６は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置に相当する。処理ユニット１６は、薬液やリンス液による処理が行われた後の回転するウエハＷに対し、乾燥液（乾燥用液体）であるＩＰＡを供給した後、ウエハＷを乾燥させる構成を備えている。薬液やリンス液、乾燥液は、本実施の形態の処理液に相当する。
以下、図３を参照しながら、当該構成について説明する。

【0027】

本例の処理ユニット１６において既述の処理流体供給部４０は、基板保持機構３０に保持されたウエハＷに対して、薬液の供給を行う薬液ノズル４１３と、リンス液であるＤＩＷ（Deionized Water）の供給を行うＤＩＷノズル４１２と、ＩＰＡの供給を行うＩＰＡノズル４１１とを備えている。

【0028】

本例において上述の各ノズル４１１〜４１３は共通の第１ノズルアーム４１の先端部に設けられている。第１ノズルアーム４１の基端部側は、保持部（基板保持部）３１に保持されたウエハＷの中央部の上方側の位置と、当該ウエハＷの上方位置から側方へと退避した位置との間でこれらのノズル４１１〜４１３を移動させるためのガイドレール４２に接続されている。ガイドレール４２には、第１ノズルアーム４１を移動させるための駆動部４２１が設けられている。ここで、図３中、側方へと退避した第１ノズルアーム４１を実線で示し、ウエハＷの中央部の上方側へ進入した第１ノズルアーム４１を破線で示してある。

【0029】

薬液ノズル４１３は、開閉バルブＶ３を介して薬液供給源７３に接続されている。薬液供給源７３からは、ウエハＷの処理の目的に応じて１種または複数種の薬液が供給される。本実施形態においては、１種類の薬液で記載している。薬液ノズル４１３からは、開閉バルブＶ３を介して薬液が供給される。

【0030】

ＤＩＷノズル４１２は、開閉バルブＶ２を介してＤＩＷ供給源７２に接続されている。ＤＩＷノズル４１２からは、開閉バルブＶ２を介してＤＩＷが供給される。
ＤＩＷノズル４１２、開閉バルブＶ２やＤＩＷ供給源７２は、本例のリンス液供給部に相当する。

【0031】

ＩＰＡノズル４１１は、開閉バルブＶ１を介してＩＰＡ供給源７１に接続されている。ＩＰＡノズル４１１からは、ＩＰＡ供給の直前にウエハＷに対して供給されている処理液、例えばＤＩＷよりも揮発性が高い乾燥液であるＩＰＡが、バルブＶ１を介して供給される。
ＩＰＡノズル４１１、開閉バルブＶ１やＩＰＡ供給源７１は、本例の乾燥用液体供給部に相当する。

【0032】

さらに図３に示すように処理ユニット１６は、乾燥液が供給された後のウエハＷの表面に、乾燥用ガスとして不活性ガスである窒素（Ｎ_２）ガスを供給するためのＮ_２ノズル４３１を備えている。
本例のＮ_２ノズル４３１は、ＩＰＡノズル４１１などが設けられた既述の第１ノズルアーム４１とは異なる第２ノズルアーム４３の先端部に設けられている。第２ノズルアーム４３の基端部側は、保持部３１に保持されたウエハＷの中央部の上方側の位置と、当該ウエハＷの上方位置から側方へと退避した位置との間でＮ_２ノズル４３１を移動させるためのガイドレール４４に接続されている。ガイドレール４４には、第２ノズルアーム４３を移動させるための駆動部４４１が設けられている。図３中、側方へと退避した第２ノズルアーム４３を実線で示し、ウエハＷの中央部の上方側へ進入した第２ノズルアーム４３を破線（既述の第１ノズルアーム４１と共通の破線）で示してある。
Ｎ_２ノズル４３１は、開閉バルブＶ４を介してＮ_２供給源７４に接続されている。

【0033】

さらに本実施の形態に係る処理ユニット１６は、処理容器であるチャンバ２０内に、ＦＦＵ２１から取り込んだ清浄空気（大気）と、この清浄空気よりも湿度が低い低湿度ガスであるＣＤＡ（Clean Dry Air）とを切り替えて供給することができる。
以下、図４を参照しながら、チャンバ２０に対する給気、排気系統について説明する。なお、図示の便宜上、図４において各ノズル４１１〜４１４が設けられたノズルアーム４１、４３やその駆動機構（ガイドレール４２、４４、駆動部４２１、４４１）の記載は省略してある。

【0034】

本例の処理ユニット１６において図２に示したＦＦＵ２１は、より詳細には図１に示す基板処理システム１の天井部などに配置され、当該ＦＦＵ２１にて取り込んだ清浄空気を、基板処理システム１内の複数の処理ユニット１６に分配して供給する構成となっている（図４）。

【0035】

図４に示すように各処理ユニット１６には、ＦＦＵ２１から分配供給される清浄空気を受け入れるためのガス供給ライン２１１と、ガス供給ライン２１１から受け入れた清浄空気を、チャンバ２０内に供給して清浄空気のダウンフローを形成するためのガス拡散部２１３と、が設けられている。
ガス供給ライン２１１は、ＦＦＵ２１と、各処理ユニット１６との間に設けられる。

【0036】

ガス拡散部２１３は処理ユニット１６を構成するチャンバ２０の天井面を覆うように設けられ、当該天井面の上方側に、ガス供給ライン２１１から供給された清浄空気を拡散させる空間を形成する。ガス拡散部２１３によって覆われたチャンバ２０の天井面の全面には、多数のガス供給孔２１４が設けられ、これらガス供給孔２１４を介してチャンバ２０内に清浄空気が供給される。

【0037】

さらに上述のガス供給ライン２１１、ガス拡散部２１３に対しては、ＦＦＵ２１から供給される清浄空気と切り替えて、清浄空気よりも湿度が低いＣＤＡを供給することができる。
即ち図４に示すように、各処理ユニット１６のガス供給ライン２１１上には、切替弁２１５が介設され、この切替弁２１５に対して、ＣＤＡの供給を行うためのＣＤＡ供給ライン２２２が接続されている。ＣＤＡ供給ライン２２２には開閉弁Ｖ５が介設され、その上流側はＣＤＡ供給源２２１に接続されている。

【0038】

ＣＤＡは、エアフィルターなどを用いてパーティクルや不純物を取り除いて得られた清浄空気に対し、さらに吸着処理や冷却処理などを行って水分を除去したものが用いられる。

【0039】

例えば、ＣＤＡを供給している期間中のチャンバ２０内の湿度目標値を飽和水蒸気量の１質量％（０℃、１気圧の標準状態換算値。以下、同じ）としたとき、ＣＤＡ供給源２２１からは１％よりも低湿度のＣＤＡが供給される。
ＣＤＡ供給ライン２２２やＣＤＡ供給源２２１、またＣＤＡを受け入れている期間中の切替弁２１５の下流側のガス供給ライン２１１やガス拡散部２１３は、本例の低湿度ガス供給部に相当する。

【0040】

ガス拡散部２１３よりチャンバ２０内に供給された清浄空気やＣＤＡは、ダウンフローとなってチャンバ２０内を流下し、その一部は回収カップ５０内に流れ込み、当該回収カップ５０の底部に設けられた既述の排気口５２を介して外部の排気部２３へ向けて排気される。
また、回収カップ５０内に流れ込まなかった清浄空気やＣＤＡは、例えばチャンバ２０の底部に設けられたチャンバ排気口２０１を介して外部の排気部２３へ向けて排気される。

【0041】

上述の構成を備える処理ユニット１６には、さらにチャンバ２０内の湿度を測定するための湿度測定部である湿度計２４が設けられている。例えば湿度計２４は、湿度測定を実行するセンサ部２４１と、センサ部２４１にて測定されたチャンバ２０内の湿度を電気信号に変換し、制御部１８へ向けて出力する本体部２４２とを備えている。湿度計２４は、チャンバ２０内の湿度測定を行うことができれば、具体的な湿度測定方式に関する特段の限定はなく、例えば抵抗変化型や静電容量型のものを採用することができる。

【0042】

図４に示すようにセンサ部２４１は、例えば側壁部を介してチャンバ２０内に挿入されている。チャンバ２０内においてセンサ部２４１は、ウエハＷの表面と接するチャンバ２０内のガスが、当該ウエハＷの全面において湿度目標値以下となっていることを検出できる位置に配置することが望ましい。この観点において、センサ部２４１は、回収カップ５０の上部側の高さ位置であって、保持部３１に保持された基板の径方向外側の位置である、回収カップ５０の外方側に配置されている。

【0043】

回収カップ５０の外方側の位置は、チャンバ２０内のガスの滞留が発生しやすく、基板保持機構３０に保持されたウエハＷの上面側よりも湿度が多くなる傾向がある。従って、回収カップ５０の外方側にて測定した湿度測定値が、湿度目標値以下となっている場合には、ウエハＷの上面側も湿度目標値以下のガス雰囲気が確立されているといえる。そこで本例のセンサ部２４１は、基板搬送装置１７と基板保持機構３０との間でのウエハＷの受け渡し動作と干渉せず、且つ、ウエハＷの上面側が湿度目標値以下となっていることを確認できる位置に配置されている。

【0044】

以上に説明した処理ユニット１６において、図３に示す各ノズル４１１〜４１３、４３１のウエハＷの上方側の位置や当該上方側の位置から退避した位置への移動、各供給源７１〜７４からの流体の供給／停止や流量の制御、図４に示すＦＦＵ２１やＣＤＡ供給源２２１からチャンバ２０へ供給される清浄空気／ＣＤＡの切り替えは、既述の制御部１８によって実行される。

【0045】

さらに本例の処理ユニット１６は、湿度計２４にてチャンバ２０内の湿度を測定した結果に基づいて、ウエハＷに対して実行される処理の進行を調節する機能を備えている。
以下、図５〜図８を参照し、処理ユニット１６にて実行される動作の詳細について説明する。

【0046】

初めに、図５（ａ）〜（ｅ）を参照して、ウエハＷに対して実施される処理の概要を説明する。
基板搬送機構１７により処理ユニット１６内に搬入されたウエハＷが、保持部３１に設けられた保持ピン３１１によって保持されると、側方へ退避していた第１ノズルアーム４１をウエハＷの上方側へ進入させ、薬液ノズル４１３、ＤＩＷノズル４１２をウエハＷの中心部の上方位置に配置する。しかる後、ウエハＷを所定の回転速度で回転させて薬液ノズル４１３より薬液を供給し、薬液処理を行う（図５（ａ））。

【0047】

所定の薬液による処理を終えたら、薬液処理後のウエハＷを回転させたまま、薬液ノズル４１３からの薬液の供給を停止すると共に、ＤＩＷノズル４１２からＤＩＷを供給し、リンス処理を実行する（図５（ｂ））。所定時間、リンス処理を実行したら、ウエハＷを回転させたままＤＩＷノズル４１２からのＤＩＷの供給を停止すると共に、ＩＰＡノズル４１１からＩＰＡを供給してＤＩＷとの置換を行う（図５（ｃ））。

【0048】

このとき、ＩＰＡノズル４１１からは、ウエハＷの中心部に向かってＩＰＡを供給する。供給されたＩＰＡは、遠心力の作用によりウエハＷの表面を広がり、ウエハＷの表面全体にＩＰＡの液膜が形成される。このようにＩＰＡの液膜を形成することにより、リンス処理の際にウエハＷの表面に供給されたＤＩＷをＩＰＡと混合、置換することができる。

【0049】

ウエハＷの表面のＤＩＷがＩＰＡに置換されたら、ウエハＷの中心部にＩＰＡが供給される位置よりも側方（例えばウエハＷの中心部から半径方向に数十ｍｍ程度移動した位置）までＩＰＡノズル４１１を移動させる。この結果、ＩＰＡノズル４１１から供給されたＩＰＡが到達しないウエハＷの中心部からは、遠心力の作用によりＩＰＡが流出し、液膜の存在しない領域（以下、「コア」ともいう）が形成される（図５（ｄ）、第１乾燥処理）。

【0050】

上述のＩＰＡノズル４１１の移動動作に合わせて、側方へと退避していた第２ノズルアーム４３をウエハＷの上方側へ進入させ、ウエハＷの中心部の上方位置にＮ_２ノズル４３１を配置する。そして、前述のコアが形成されたら、当該コアに向けてＮ_２ガスを供給し、ウエハＷの表面の乾燥を促進させる。

【0051】

その後、ウエハＷの回転、ＩＰＡノズル４１１からのＩＰＡの供給、Ｎ_２ノズル４３１からのＮ_２ガスの供給を継続しつつ、これらのノズル４１１、４３１をウエハＷの中心部側から周縁部側へと、例えば反対方向に移動させる。このときのスキャン動作において、Ｎ_２ノズル４３１からのＮ_２ガスの供給位置は、ＩＰＡノズル４１１からのＩＰＡの供給位置よりもウエハＷの径方向、中央部側に位置するように、各ノズルアーム４１、４３の移動動作が制御されている。

【0052】

ＩＰＡの供給位置のスキャン動作に伴って、ＩＰＡの液膜がウエハＷの周縁部側へ押し流されて除去され、液膜の形成されていない領域が広がる。またＮ_２ガスの供給位置のスキャン動作に伴って、ＩＰＡの液膜が押し流された後のウエハＷの表面にＮ_２ガスが吹き付けられ、当該領域の乾燥が完了する（図５（ｅ）、第２乾燥処理）。

【0053】

ＩＰＡの供給位置がウエハＷの周縁に到達したら、ＩＰＡノズル４１１からのＩＰＡの供給を停止する。続いてＮ_２ガスの供給位置がウエハＷの周縁に到達したら、Ｎ_２ノズル４３１からのＮ_２ガスの供給を停止する。
図５（ａ）〜（ｅ）に示したウエハＷの処理において、図５（ａ）〜（ｃ）までが本例の処理液供給工程に相当し、ウエハＷの表面のＩＰＡの液膜の一部を除去してコアを形成する動作（ウエハＷの中心部に供給する乾燥液を停止する動作）以降の第１、第２乾燥処理は乾燥工程に相当する（図５（ｄ）、（ｅ））。

【0054】

上述の動作により、ウエハＷの全面からＤＩＷがＩＰＡによって置換、除去され、乾燥したウエハＷを得ることができる。
ウエハＷの乾燥終了後、各ノズルアーム４１、４３を側方側へ退避させ、ウエハＷの回転を停止した後（搬出前動作）、基板搬送装置１７により、処理が完了したウエハＷを処理ユニット１６から取り出す。こうして、処理ユニット１６におけるウエハＷに対する一連の処理が終了する。

【0055】

ここで、本例の処理ユニット１６においては、図５（ａ）〜（ｅ）を用いて説明した処理の内容に応じて、チャンバ２０に供給される気体が、清浄空気と、低湿度ガスであるＣＤＡとの間で切り替えられる。さらには、チャンバ２０内の湿度が予め設定した湿度目標値以下とならなければ、乾燥処理が開始されない。

【0056】

以下、図６〜図８を参照しながら、チャンバ２０に供給される気体の切り替えと、湿度計２４を用いて測定したチャンバ２０内の湿度測定値に基づいて、ウエハＷに実施する処理の進行を調節する動作との詳細について説明する。
ここで図６は、ウエハＷに対する処理の進行を調節する動作の流れを示すフロー図である。また図７、図８は、ウエハＷの処理期間中のタイムチャートである。２つのタイムチャートのうち、図７は予め設定した切替タイミングが経過した時点で、チャンバ２０内が湿度目標値に到達している場合を示し、図８は前記切替タイミングの経過後にチャンバ２０内が湿度目標値に到達した場合を示している。切替タイミングは、ウエハＷの中心部へのＩＰＡの供給を止めて乾燥処理に切り替える切替動作を行う時点である（但し、図５（ｄ）に示すように、コアの外側位置へのＩＰＡの供給は継続している）。なお図７、図８（ａ）は、既述の図５（ａ）〜（ｅ）に対応する処理の内容を示し、図７、図８（ｂ）はチャンバ２０に供給される気体の種類を示している。また、図７、図８（ｃ）はチャンバ２０内の湿度測定値の経時変化を示している。

【0057】

図７（ａ）、（ｂ）のタイムチャートによると、薬液処理（図５（ａ））の期間中、チャンバ２０に対してはＦＦＵ２１からの清浄空気が供給される。次いで、ウエハＷに対する処理がリンス処理（図５（ｂ））に切り替えられた後、気体変更動作が行われるが、予め設定された気体変更タイミング（１）が経過するまでは、チャンバ２０への清浄空気の供給を継続する。次いで、前記気体変更タイミング（１）が経過したら、上記リンス処理の期間中に、チャンバ２０へ供給する気体をＣＤＡに変更する気体変更動作を行う（低湿度ガス供給工程）。気体の切り替えに伴い、湿度計２４による湿度測定値は次第に低下していく（図７（ｃ））。

【0058】

ここで、気体変更動作を実行するタイミングは、図７（ｃ）に示した例のようにリンス処理の実行期間中に設定する場合に限定されるものではない。例えば予備実験などにより、ＣＤＡの供給を開始してから、チャンバ２０内の湿度が湿度目標値以下となるまでの時間（湿度が湿度目標値以下となると予測される予測時間）を求め、この予測時間を元に気体変更動作を行うことが好ましい。具体例としては、前記切替タイミングから、予測時間を逆算して気体変更動作の変更タイミングの設定を行うことができる。このように、気体変更動作を開始して乾燥処理が開始されるまでに、前記湿度が湿度目標値以下となるのであれば、ＩＰＡ供給を開始した後に気体変更動作を開始してもよい。なお、上述の例よりも早いタイミングにて気体変更動作を実行してもよいが、ＣＤＡの消費量が増えるおそれがある。また、気体変更動作の開始をさらに前倒しして、薬液処理実行中に気体変更動作を開始することも考えられるが、例えば薬液がエッチング液などである場合は、エッチングの面内均一性を悪化させてしまうおそれがあり好ましくない。

【0059】

そして、所定時間、リンス処理を実行したら、ウエハＷに供給する処理液をＩＰＡに切り替え、ウエハＷの表面にＩＰＡの液膜を形成する（図５（ｃ）、図７（ａ）のＩＰＡ供給）。
以降の動作について、図６のフロー図も参照しながら説明する（図６のスタート）。ＩＰＡ供給を開始し、ウエハＷの表面にＩＰＡの液膜を形成する（図６のステップＳ１０１）。

【0060】

しかる後、ウエハＷの中心部へＩＰＡの供給を止めて（ＩＰＡノズル４１１を移動させ、ウエハＷの中心部にコアを形成して）、乾燥処理に切り替える動作を行う予定の切替タイミングが経過したら、湿度計２４によりチャンバ２０内の湿度を測定して得られた湿度測定値が、予め設定された湿度目標値（例えば１質量％）以下となっているか否かを確認する（ステップＳ１０２）。

【0061】

図７（ｃ）に示すように、切替タイミングの前にチャンバ２０内の湿度測定値が湿度目標値に到達している場合には（図６のステップＳ１０２；ＹＥＳ）、ＩＰＡノズル４１１を移動させて既述のコアの形成する乾燥処理を開始する（ステップＳ１０３）。そして、図５（ｄ）、（ｅ）を用いて説明した手法にて乾燥処理を実行した後、処理後のウエハＷを搬出する動作に移る（図６のエンド）。
なお、例えばウエハＷの乾燥処理が完了した後の所定の気体変更タイミング（２）にて、チャンバ２０に供給される気体は、ＦＦＵ２１からの清浄空気に切り替えられる（図７（ａ））。

【0062】

一方、図８（ｃ）に示すように、切替タイミングが経過してもチャンバ２０内の湿度測定値が湿度目標値に到達していない場合には（図６のステップＳ１０２；ＮＯ、Ｓ１０４；ＮＯ）、ＩＰＡ供給を継続するＩＰＡ継続供給を行う（ステップＳ１０５）。当該動作により、チャンバ２０内の湿度測定値が湿度目標値に到達するまでは、ウエハＷの表面にＩＰＡの液膜が形成された状態が維持される。
なお参考として、図８（ｃ）には、図７（ｃ）における湿度測定値の経時変化を一点鎖線で示してある。

【0063】

そしてチャンバ２０内の湿度測定値が湿度目標値に到達した場合には（図６のステップＳ１０２；ＹＥＳ）、既述の図７と同様の手順により、乾燥処理以降の動作を実行する（図６のステップＳ１０３→エンド、図８）。

【0064】

これに対して、ＩＰＡ供給継続が行われてから予め設定された継続時間を経過してもチャンバ２０内の湿度測定値が湿度目標値に到達しない場合には（図６のステップＳ１０２；ＮＯ→ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、ＩＰＡ継続供給を終了し、チャンバ２０内の湿度が湿度目標値よりも高い雰囲気下で乾燥処理を実行する（ステップＳ１０６）。継続時間は、ＩＰＡ供給継続の開始から、例えば１分〜数分程度に設定される。

【0065】

ここで湿度が高い雰囲気下で乾燥処理されたウエハＷに対しては、ウエハＷ表面への結露に基づくウォーターマークの形成やパターン倒壊が発生しているおそれがある。
そこで、当該処理ユニット１６について、所定の時間内（本例ではＩＰＡ供給を開始してから継続時間が経過するまでの時間）にチャンバ２０内の湿度が湿度目標値に到達しなかった旨のアラームを発報する（ステップＳ１０７）。アラームは、基板処理システム１に設けられているスピーカー（不図示）からアラーム音を発報してもよいし、基板処理システム１の操作画面（不図示）にアラーム画面を表示してもよい。さらに、湿度が高い雰囲気下で乾燥処理が行われたウエハＷに対しては、その旨の情報を付し、キャリアＣに収容される製品ウエハＷから隔離したり、ウォーターマークやパターン倒壊の発生の状況を確認する追加検査を行ったりする。

【0066】

以上に説明した本実施の形態に係る処理ユニット１６によれば以下の効果がある。液処理が行われるチャンバ２０の湿度を測定して得られた湿度測定値が、予め設定された湿度目標値を以下となった後にウエハＷの乾燥処理を開始する。この結果、ＣＤＡによるチャンバ２０内の置換が不十分な状態でウエハＷの乾燥を行うことに起因するウエハＷへの影響（ウォーターマークの形成やパターン倒壊の発生）を低減できる。

【0067】

ここで、湿度計２４を用いてチャンバ２０内の湿度を測定した結果に基づき乾燥処理を実行するタイミングを調節する手法は、図６〜図８を用いて説明した例に限定されない。
例えば図９に示すように、チャンバ２０内の湿度が湿度目標値以下となったら、切替タイミングの経過を待たずに乾燥処理の開始タイミングを前倒ししてもよい（図９のステップＳ１０１→ステップＳ１０２；ＹＥＳ→ステップＳ１０３、図１０）。

【0068】

ここで既述の図６においては、乾燥処理の開始タイミングを遅らせる例を説明したので、図９には、乾燥処理の開始タイミングの前倒しのみを行う例を示してある。従って本例では、継続時間の設定を省略し、切替タイミングとなったらチャンバ２０内の湿度が目標値に到達しているか否かに係らず乾燥処理を開始している（図９のステップＳ１０４’；ＹＥＳ→ステップＳ１０６）。その後、図６の継続時間以降の処理と同様にアラーム発報を行ってもよい（ステップＳ１０７）。

【0069】

また図６〜図８、図９〜図１０を用いて説明した例の如く、予めＩＰＡ供給から乾燥処理への「切替タイミング、継続時間」を設定しておくタイミング管理を行うことも必須ではない。
例えば「チャンバ２０内の湿度が湿度目標値以下のとなったか否か」という判断基準のみに基づいて、ＩＰＡ供給から乾燥処理への処理の切り替えタイミングを適宜、変化させてもよい。

【0070】

これらに加え、処理ユニット１６に設けられた湿度計２４は、処理液を用いた処理液供給工程（図５（ａ）〜（ｃ））を実施した後の乾燥工程（図５（ｄ）、（ｅ））の開始タイミングの判断以外にも利用することができる。
例えば、処理ユニット１６にてウエハＷの処理を行っていない待機期間中に、チャンバ２０に供給する気体を清浄空気からＣＤＡへと切り替え、湿度計２４による湿度測定値が予定通り（例えば、切替タイミングに対応する時間の経過までに）湿度目標値以下となるか否かを確認する確認運転を行ってもよい。またこのとき、チャンバ２０内がウエハＷの処理時と同じ状態となるように、ウエハＷを保持しない状態で基板保持機構３０を回転させたり、ダミーウエハＷを用いて図５（ａ）〜（ｅ）に示した処理を実行したりしてもよい。

【0071】

上述の確認運転において、湿度目標値の経時変化が通常とは異なる場合には、低湿度ガス供給部であるＣＤＡの供給系統（ＣＤＡ供給ライン２２２やＣＤＡ供給源２２１、ＣＤＡ受け入れ期間中の切替弁２１５の下流側のガス供給ライン２１１やガス拡散部２１３）やチャンバ２０の排気系統（排気口５２、チャンバ排気口２０１や排気部２３）における設備トラブルなどを事前に把握できる場合がある。

【0072】

このほか、回収カップ５０の外方側の位置とは別の位置にセンサ部２４１を設けてもよい。例えば基板保持機構３０に保持されたウエハＷの上方位置と、当該上方位置から退避した位置との間で湿度計２４のセンサ部２４１を移動自在に構成してもよい。この場合は、基板保持機構３０に対するウエハＷの受け渡し時などにおいては、センサ部２４１を退避位置まで退避させ、乾燥工程の開始の判断時にセンサ部２４１をウエハＷの上方側まで移動させて、ウエハＷの表面近傍の雰囲気が湿度目標値以下となっていることを確認してから乾燥工程を開始することができる。

【0073】

次いで、図１１を参照しながらウエハＷの裏面に加熱用の気体を供給する加熱機構について説明する。例えばＩＰＡなどの揮発性の乾燥液を用いる乾燥処理においては、乾燥液から気化熱を奪われてウエハＷの温度が低下し、結露を引き起こしてしまう場合がある。そこで従来の処理ユニット１６においては、図３、図４や図１１に示すように保持部３１の周縁部に設けられた複数の保持ピン３１１を用いて、保持部３１との間に隙間が形成されるようにウエハＷを保持し、当該隙間へ向けて例えば６０〜８０℃程度に加熱されたＤＩＷなどを供給することにより、ウエハＷの温度低下を防止していた。
しかしながら、乾燥処理時のウエハＷの加熱にＤＩＷを用いてしまうと、ウエハＷから排出されたＩＰＡとＤＩＷの混合液は、排水として処理しなければならず、排液処理の負荷の増大につながる。

【0074】

そこで図１１に示す例においては、ウエハＷの上面側に供給される乾燥液と同じ物質、本例ではＩＰＡの加熱蒸気を用いてウエハＷの加熱を行う構成となっている。即ち、支柱部３２には加熱ガス流路３２１が形成され、この加熱ガス流路３２１は、気化部８１１、開閉弁Ｖ６を介して加熱用ＩＰＡ供給源８１に接続されている。加熱用ＩＰＡ供給源８１は、ＩＰＡノズル４１１に接続されたＩＰＡ供給源７１と共通であってもよいし、別体として構成してもよい。気化部８１１は、例えば１００℃に加熱されたＩＰＡ蒸気を得るための不図示の加熱部と、液体の状態で供給され、加熱されて気体となった後、１００℃まで昇温されるＩＰＡが流れる不図示の加熱空間とを備える。加熱ガス流路３２１、気化部８１１、開閉弁Ｖ６や加熱用ＩＰＡ供給源８１は、加熱気体供給部を構成している。

【0075】

上述の構成によれば、ＩＰＡの供給位置を移動させ、またＩＰＡの除去後、Ｎ_２ガスが吹き付けられるウエハＷの下面側に、加熱用のＩＰＡ蒸気を供給することにより、ＩＰＡが除去された領域のウエハＷの温度を水分の露点温度よりも高い温度に加熱することができる。特に、ＩＰＡ蒸気は、ＩＰＡの沸点である約８２℃よりも高温に加熱することができるので、ウエハＷの加熱効果が高い。さらに、加熱ＩＰＡがウエハＷなどと接触して冷却され液化しても、ウエハＷの上面側から排出される液体ＩＰＡと共に回収カップ５０を介して回収され、比較的純度の高いＩＰＡとして再利用することができる。これらに加え、加熱ＤＩＷを用いてウエハＷの加熱を行う場合に比べて、チャンバ２０内の湿度上昇を抑える効果も得られる。

【0076】

さらに他の例について挙げておくと、処理ユニット１６において乾燥液を用いてウエハＷの乾燥処理を行うことも必須ではない。例えば希フッ酸やシリル化剤を用いて疎水化処理を行ったウエハＷに対しては、リンス処理の後、乾燥液との置換を行わずにリンス液の供給を停止して乾燥処理を実行する場合がある。このような乾燥処理においても、チャンバ２０内にＣＤＡなどの低湿度ガスを供給し、チャンバ２０内の湿度が所定の湿度目標値以下となっていることを確認してから乾燥処理を行うことにより、ウエハＷ表面での結露の発生を抑制する効果が得られる。

【0077】

そして、低湿度ガスとして利用可能なガスは、既述のＣＤＡに代えて、窒素ガスなどの不活性ガスであってもよい。一方で乾燥液として利用可能な液体についてもＩＰＡに限定されるものではなく、アセトンやＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）などを採用することができる。

【符号の説明】

【0078】

Ｗ ウエハ
１６ 処理ユニット
２０ チャンバ
２１ ＦＦＵ
２１１ ガス供給ライン
２１３ ガス拡散部
２２１ ＣＤＡ供給源
２２２ ＣＤＡ供給ライン
２４ 湿度計
２４１ センサ部
２４２ 本体部
３１ 保持部
４０ 処理流体供給部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】