JP5963075B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
この発明は、シリコン基板に対して処理液を用いた処理を施す基板処理方法および基板処理装置に関する。
半導体装置の製造工程では、シリコン半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）がたとえば一枚ずつ処理される。具体的には、ウエハの表面に薬液が供給されることにより、そのウエハの表面が薬液によって処理される。その後、ウエハの表面にＤＩＷ（脱イオン化された水）が供給されることにより、そのＤＩＷによって、ウエハの表面に付着している薬液が洗い流される（リンス処理）。薬液が洗い流された後には、ウエハが高速回転されることにより、ウエハの表面のＤＩＷが振り切られて、ウエハが乾燥する。
また、ウォータマークの発生を抑制するために、水よりも沸点が低いＩＰＡ（イソプロピルアルコール）がウエハの表面に供給され、ウエハの表面に付着しているＤＩＷをＩＰＡに置換することが知られている。ＩＰＡへの置換後、ウエハが高速回転されることにより、ウエハの表面に付着しているＩＰＡが基板から除去され、ウエハが乾燥する。
高速回転によるウエハの乾燥は、ウエハ周縁からのＤＩＷの飛散よりも、主として、高速回転しているウエハの表面からのＤＩＷの蒸発に起因しているものと考えられる。そのため、リンス処理後のウエハの表面に残留しているＤＩＷの液滴に異物が含まれている場合には、ウエハの高速回転の開始後、異物がウエハから振り切られる前にＤＩＷがその場で蒸発し、異物のみがウエハの表面に残存するおそれがある。
また、ＩＰＡ等の有機溶剤は高価であるので、ランニングコストを低減させる観点から、ＩＰＡを用いずにウォータマークの発生を抑制することが望まれている。
そこで、この発明の目的は、シリコン基板の表面での異物残留を防止しつつシリコン基板を乾燥させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、有機溶剤を用いることなく、ウォータマークの発生を抑制することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
そこで、この発明の目的は、シリコン基板の表面での異物残留を防止しつつシリコン基板を乾燥させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、有機溶剤を用いることなく、ウォータマークの発生を抑制することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、シリコン基板（Ｗ）の表面に第１温度としての常温の水を供給し、この水を用いたリンス処理を前記シリコン基板の表面に施すリンス工程（Ｓ５）と、前記リンス工程が行われた後に、常温より低く、水の凝固点よりも高い第２温度の水を前記シリコン基板の表面に供給する第２温度水供給工程（Ｓ６）と、前記第２温度水供給工程が行われた後に、前記シリコン基板を回転させることにより当該シリコン基板の表面の水をシリコン基板の周囲に振り切って、前記シリコン基板を乾燥させる乾燥工程（Ｓ７）とを含む、基板処理方法である。
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。
この発明の方法によれば、リンス処理後、乾燥処理の開始前に、シリコン基板の表面に、常温よりも低く水の凝固点よりも高い第２温度の水が供給される。乾燥処理の開始前に、シリコン基板の表面に第２温度の水が付着している。常温よりも低く水の凝固点よりも高い第２温度の水は、第１温度としての常温の水と比べて蒸発が起こりにくい。
この発明の方法によれば、リンス処理後、乾燥処理の開始前に、シリコン基板の表面に、常温よりも低く水の凝固点よりも高い第２温度の水が供給される。乾燥処理の開始前に、シリコン基板の表面に第２温度の水が付着している。常温よりも低く水の凝固点よりも高い第２温度の水は、第１温度としての常温の水と比べて蒸発が起こりにくい。
シリコン基板の表面に第２温度の水が付着した状態で、シリコン基板の回転による乾燥処理が開始されても、シリコン基板の表面に付着している第２温度の水は、乾燥処理の開始後直ちには蒸発しない。したがって、第２温度の水に異物が含まれている場合には、乾燥処理の開始後も暫くの期間は、異物の周囲に第２温度の水が存在している。そして、シリコン基板の回転によって、水が異物ごとシリコン基板の表面から振り切られる。これにより、シリコン基板表面における異物残留を防止しつつ、シリコン基板を乾燥させることができる。
また、第１温度としての常温の水を用いて、シリコン基板の表面に対するリンス処理が行われる。第１温度としての常温の水を用いて行うリンス処理の方が、常温よりも低く水の凝固点よりも高い第２温度の水を用いて行うリンス処理よりも、その処理効率が高い。そのため、シリコン基板表面にリンス処理を良好に施すことができる。
また、シリコン基板の表面に水が付着している場合、その水が第１温度であるときよりも、その水が第２温度であるときの方が、その水に対するシリコン基板からのケイ素（Ｓｉ）の溶出が抑えられる。
また、シリコン基板の表面に水が付着している場合、その水が第１温度であるときよりも、その水が第２温度であるときの方が、その水に対するシリコン基板からのケイ素（Ｓｉ）の溶出が抑えられる。
シリコン基板の表面に第２温度の水が付着した状態で乾燥処理が開始されるので、換言すると、乾燥処理の開始時にシリコン基板の表面に付着している水には、ほとんどケイ素が含まれていない。そのため、乾燥処理後に、シリコン基板の表面にウォータマークが発生しない。これにより、ＩＰＡ等の有機溶剤を用いることなく、ウォータマークの発生を抑制することができる。
第１温度は、常温（約２５℃）であってもよい。第２温度は、常温より低い温度（かつ凝固点より高い温度）であってもよい。たとえば、５〜１０℃の範囲の温度であってもよい。
請求項２に記載の発明は、前記リンス工程および前記第２温度水供給工程と並行して実行され、前記シリコン基板を回転させる基板回転工程（Ｓ３）をさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
請求項２に記載の発明は、前記リンス工程および前記第２温度水供給工程と並行して実行され、前記シリコン基板を回転させる基板回転工程（Ｓ３）をさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
この発明の方法によれば、第２温度の水の供給と並行してシリコン基板を回転させることにより、シリコン基板の表面の全域に第２温度の水を行き渡らせることができる。これにより、シリコン基板の表面の全域で異物残留を防止することができ、また、シリコン基板の表面の全域でウォータマークの発生を抑制することができる。
請求項３記載の発明は、前記リンス工程に先立って実行され、前記シリコン基板の表面にフッ酸を供給して、当該基板の表面にフッ酸を用いた処理を施すフッ酸供給工程（Ｓ４）をさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
請求項３記載の発明は、前記リンス工程に先立って実行され、前記シリコン基板の表面にフッ酸を供給して、当該基板の表面にフッ酸を用いた処理を施すフッ酸供給工程（Ｓ４）をさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
フッ酸を用いた処理後の基板の表面は、疎水性面になる。通常、疎水性面からはケイ素が溶出し易い。
この発明の方法によれば、シリコン基板の表面が疎水性面であっても、シリコン基板の表面の水が第２温度であるので、この水に、疎水性面からのケイ素が溶出し難い。そのため、乾燥処理の開始前に残留している水にケイ素はほとんど含まれていない。これにより、フッ酸を用いた処理後の乾燥処理においても、ウォータマークの発生を抑制することができる。
この発明の方法によれば、シリコン基板の表面が疎水性面であっても、シリコン基板の表面の水が第２温度であるので、この水に、疎水性面からのケイ素が溶出し難い。そのため、乾燥処理の開始前に残留している水にケイ素はほとんど含まれていない。これにより、フッ酸を用いた処理後の乾燥処理においても、ウォータマークの発生を抑制することができる。
請求項４に記載のように、前記乾燥工程と並行して、前記シリコン基板の表面に対向する対向面（１９Ａ）を有する対向部材（１９）を前記シリコン基板と同方向に回転させつつ、前記対向面と前記シリコン基板の表面との間に気体を供給する工程とをさらに含んでいてもよい。
前記の目的を達成するための請求項５に記載の発明は、シリコン基板（Ｗ）を保持しつつ回転する基板回転手段（３）と、前記基板回転手段に保持される前記シリコン基板の表面に第１温度としての常温の水を供給するための第１温度水供給手段（２９）と、前記基板回転手段に保持される前記シリコン基板の表面に、前記第１温度よりも低い常温より低く、水の凝固点よりも高い第２温度の水を供給するための第２温度水供給手段（２３，６０）と、前記基板回転手段、第１温度水供給手段および第２温度水供給手段を制御して、前記シリコン基板の表面に前記第１温度の水を供給し、この水を用いたリンス処理を前記シリコン基板の表面に施すリンス工程（Ｓ５）と、前記リンス工程が行われた後に前記第２温度の水を前記シリコン基板の表面に供給する第２温度水供給工程（Ｓ６）と、前記第２温度水供給工程が行われた後に、前記シリコン基板を回転させることにより当該シリコン基板の表面の水をシリコン基板の周囲に振り切って、当該シリコン基板を乾燥させる乾燥工程（Ｓ７）とを実行する制御手段（３０）とを含む、基板処理装置（１）である。
前記の目的を達成するための請求項５に記載の発明は、シリコン基板（Ｗ）を保持しつつ回転する基板回転手段（３）と、前記基板回転手段に保持される前記シリコン基板の表面に第１温度としての常温の水を供給するための第１温度水供給手段（２９）と、前記基板回転手段に保持される前記シリコン基板の表面に、前記第１温度よりも低い常温より低く、水の凝固点よりも高い第２温度の水を供給するための第２温度水供給手段（２３，６０）と、前記基板回転手段、第１温度水供給手段および第２温度水供給手段を制御して、前記シリコン基板の表面に前記第１温度の水を供給し、この水を用いたリンス処理を前記シリコン基板の表面に施すリンス工程（Ｓ５）と、前記リンス工程が行われた後に前記第２温度の水を前記シリコン基板の表面に供給する第２温度水供給工程（Ｓ６）と、前記第２温度水供給工程が行われた後に、前記シリコン基板を回転させることにより当該シリコン基板の表面の水をシリコン基板の周囲に振り切って、当該シリコン基板を乾燥させる乾燥工程（Ｓ７）とを実行する制御手段（３０）とを含む、基板処理装置（１）である。
この構成によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏することができる。
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、シリコン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表面に対し、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。この実施形態では、薬液としてフッ酸（ＨＦ水溶液）を用いた場合を例に挙げて説明する。
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、シリコン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表面に対し、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。この実施形態では、薬液としてフッ酸（ＨＦ水溶液）を用いた場合を例に挙げて説明する。
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ＣまわりにウエハＷを回転させるスピンチャック（基板回転手段）３と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面に向けて、薬液（フッ酸等）を供給するための薬液ノズル１４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の表面付近の雰囲気をその周囲から遮断するための遮断板（対向部材）１９が配設されている。
スピンチャック３は、スピンモータ４と、このスピンモータ４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６と、スピンベース６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７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７によってウエハＷを挟持した状態で、スピンモータ４の回転駆動力によってスピンベース６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６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を回転させることができ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１４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、ほぼ水平に延びるアーム１５の先端部に取り付けられている。アーム１５は所定の回転軸線まわりに揺動可能に設けられている。アーム１５には、アーム１５を所定角度範囲内で揺動させるためのアーム揺動機構１６が結合されている。アーム１５の揺動により、薬液ノズル１４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、スピンチャック３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１４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、ほぼ水平に延びるアーム１５の先端部に取り付けられている。アーム１５は所定の回転軸線まわりに揺動可能に設けられている。アーム１５には、アーム１５を所定角度範囲内で揺動させるためのアーム揺動機構１６が結合されている。アーム１５の揺動により、薬液ノズル１４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、スピンチャック３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１４は、フッ酸供給源からの常温のフッ酸（約２５℃）が供給される液供給管１７が接続されている。液供給管１７の途中部には、この液供給管１７を開閉するための薬液バルブ１８が介装されている。薬液バルブ１８が開かれると、液供給管１７から薬液ノズル１４にフッ酸が供給され、薬液ノズル１４からフッ酸が吐出される。
遮断板１９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１９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１９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の表面と対向する円形の対向面１９Ａが形成されている。対向面１９Ａは、ウエハＷの表面の全域と対向している。
遮断板１９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１９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１９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の表面と対向する円形の対向面１９Ａが形成されている。対向面１９Ａは、ウエハＷの表面の全域と対向している。
遮断板１９の表面には、遮断板１９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）を中心軸線とする回転軸２０が固定されている。回転軸２０は、中空に形成されており、その内部には液供給管２１が鉛直方向に延びた状態で挿通されている。液供給管２１には冷却ＤＩＷ供給管２２が接続されている。冷却ＤＩＷ供給管２２には、ＤＩＷ供給源からの常温（約２５℃）のＤＩＷ（第１温度の水。以下「常温ＤＩＷ」という）が供給されている。冷却ＤＩＷ供給管２２には、冷却ＤＩＷバルブ２３および冷却ユニット６０が、上流側からこの順で介装されている。冷却ＤＩＷバルブ２３は、冷却ＤＩＷ供給管２２を開閉する。また、冷却ユニット６０は、ＤＩＷ供給源からの常温ＤＩＷを冷却するためのワンパス方式のユニットであり、冷却ＤＩＷ供給管２２を流通するＤＩＷを、所定の低温（第２温度（たとえば約５〜１０℃））まで冷却している。冷却ユニット６０は、たとえば、基板処理装置１の稼働中（電源オン時）には常時作動している。冷却ユニット６０の作動中に冷却ＤＩＷバルブ２３が開かれると、冷却ＤＩＷ供給管２２から液供給管２１に、低温のＤＩＷ（第２温度の水。以下、「冷却ＤＩＷ」という）が供給される。
液供給管２１にはまた、常温ＤＩＷ供給管２８が接続されている。常温ＤＩＷ供給管２８には、常温ＤＩＷ供給管２８の開閉のための常温ＤＩＷバルブ２９が介装されている。
回転軸２０の内壁面と液供給管２１との間は、気体流通路２４を形成している。気体流通路２４の下端は、遮断板１９の下面において、液供給管２１の周囲で環状に開口している。
回転軸２０の内壁面と液供給管２１との間は、気体流通路２４を形成している。気体流通路２４の下端は、遮断板１９の下面において、液供給管２１の周囲で環状に開口している。
気体流通路２４には、乾燥用ガス供給管２５が接続されている。乾燥用ガス供給管２５には、乾燥用ガス供給管２５の開閉のための乾燥用ガスバルブ２６が介装されている。乾燥用ガスバルブ２６が開かれると、乾燥用ガス供給管２５から気体流通路２４に窒素ガス等の乾燥用ガスが供給される。気体流通路２４に供給される乾燥用ガスは、気体流通路２４の下端の環状開口から下方に吐出される。
回転軸２０は、スピンチャック３の上方でほぼ水平に延びるアーム２７に取り付けられ、そのアーム２７から垂下した状態に設けられている。アーム２７には、アーム２７を昇降させるためのアーム昇降機構３１が結合されている。アーム２７の昇降により、遮断板１９は、ウエハ回転機構３の上方に大きく離間した位置と、ウエハ回転機構３に保持されたウエハＷの表面に微小な間隔を隔てて近接する位置との間で昇降される。また、遮断板１９には、アーム２７を介して、遮断板１９を回転させるための遮断板回転機構３２が結合されている。ウエハＷに対する処理時には、遮断板１９は、その対向面１９ＡがウエハＷの表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４、アーム揺動機構１６、アーム昇降機構３１および遮断板回転機構３２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２３，２６，２９の開閉を制御する。
図２は、基板処理装置１による洗浄処理を示す工程図である。図１および図２を参照しつつ、この洗浄処理について説明する。
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（ステップＳ１）、その表面（処理対象面）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Ｓ２）。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１９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１４は、スピンチャック３の側方のホームポジションに配置されている。
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（ステップＳ１）、その表面（処理対象面）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Ｓ２）。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１９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１４は、スピンチャック３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４を制御して、ウエハＷを液処理回転速度（たとえば３００〜１０００ｒｐｍ）で回転させる（ステップＳ３（基板回転工程））。また、制御装置３０はアーム１５を揺動して、薬液ノズル１４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１４の移動が完了すると、制御装置３０は、薬液バルブ１８を開いて薬液ノズル１４からフッ酸を供給し（ステップＳ４（フッ酸供給工程））、これにより、ウエハＷの表面に対してフッ酸を用いた処理が施される。
薬液ノズル１４の移動が完了すると、制御装置３０は、薬液バルブ１８を開いて薬液ノズル１４からフッ酸を供給し（ステップＳ４（フッ酸供給工程））、これにより、ウエハＷの表面に対してフッ酸を用いた処理が施される。
薬液ノズル１４からのフッ酸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１８を閉じて、薬液ノズル１４からのフッ酸の供給を停止する。そして、アーム１５の揺動により、薬液ノズル１４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。
フッ酸を用いたフッ酸処理後のウエハＷの表面は疎水性面になる。
フッ酸を用いたフッ酸処理後のウエハＷの表面は疎水性面になる。
なお、ステップＳ４の薬液処理中、制御装置３０はアーム揺動機構１６を制御して、アーム１５を所定の角度範囲内で揺動することにより、ウエハＷの表面におけるフッ酸の供給位置を、ウエハＷの回転中心（ウエハＷにおける回転軸線Ｃ上）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、常温ＤＩＷを用いたリンス処理が施される。
次いで、常温ＤＩＷを用いたリンス処理が施される。
制御装置３０はアーム昇降機構３１を制御して、遮断板１９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１９の対向面１９Ａと、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表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。
遮断板１９の下降が完了すると、制御装置３０は常温ＤＩＷバルブ２９を開いて、液供給管２１の下端からたとえば２（リットル／分）の常温ＤＩＷを吐出する（ステップＳ５（リンス工程））。液供給管２１から吐出される常温ＤＩＷは、回転中のウエハＷの表面の中心部に供給される。ウエハＷの表面に供給された常温ＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面上を周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面の全域に拡がる。これにより、ウエハＷの表面に付着しているフッ酸が常温ＤＩＷにより洗い流される。この常温ＤＩＷによるリンス処理は、予め定める常温リンス期間（たとえば１０秒間）の間続行される。
遮断板１９の下降が完了すると、制御装置３０は常温ＤＩＷバルブ２９を開いて、液供給管２１の下端からたとえば２（リットル／分）の常温ＤＩＷを吐出する（ステップＳ５（リンス工程））。液供給管２１から吐出される常温ＤＩＷは、回転中のウエハＷの表面の中心部に供給される。ウエハＷの表面に供給された常温ＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面上を周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面の全域に拡がる。これにより、ウエハＷの表面に付着しているフッ酸が常温ＤＩＷにより洗い流される。この常温ＤＩＷによるリンス処理は、予め定める常温リンス期間（たとえば１０秒間）の間続行される。
液供給管２１の下端からの常温ＤＩＷの吐出が常温リンス期間にわたって続けられると、制御装置３０は常温ＤＩＷバルブ２９を閉じて、その常温ＤＩＷの吐出を停止する。
次いで、ウエハＷの表面に冷却ＤＩＷが塗布される。
制御装置３０は冷却ＤＩＷバルブ２３を開いて、液供給管２１からたとえば２（リットル／分）の冷却ＤＩＷを吐出する（ステップＳ６（第２温度水供給工程））。液供給管２１から吐出される冷却ＤＩＷは、回転中のウエハＷの表面の中心部に供給される。ウエハＷの表面に供給された冷却ＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面上を周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面の全域に拡がる。そのため、ウエハＷの表面の常温ＤＩＷが冷却ＤＩＷに置換され、やがて、ウエハＷの表面の全域が冷却ＤＩＷの液膜に覆われる。これにより、ウエハＷの表面の全域に、冷却ＤＩＷが塗布される。冷却ＤＩＷの供給は、予め定める冷却ＤＩＷ供給期間（たとえば１０秒間）の間続行される。
次いで、ウエハＷの表面に冷却ＤＩＷが塗布される。
制御装置３０は冷却ＤＩＷバルブ２３を開いて、液供給管２１からたとえば２（リットル／分）の冷却ＤＩＷを吐出する（ステップＳ６（第２温度水供給工程））。液供給管２１から吐出される冷却ＤＩＷは、回転中のウエハＷの表面の中心部に供給される。ウエハＷの表面に供給された冷却ＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面上を周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面の全域に拡がる。そのため、ウエハＷの表面の常温ＤＩＷが冷却ＤＩＷに置換され、やがて、ウエハＷの表面の全域が冷却ＤＩＷの液膜に覆われる。これにより、ウエハＷの表面の全域に、冷却ＤＩＷが塗布される。冷却ＤＩＷの供給は、予め定める冷却ＤＩＷ供給期間（たとえば１０秒間）の間続行される。
液供給管２１からの冷却ＤＩＷの吐出が冷却ＤＩＷ供給期間にわたって続けられると、制御装置３０は冷却ＤＩＷバルブ２３を閉じて、その冷却ＤＩＷの吐出を停止する。
その後、制御装置３０は、アーム昇降機構３１を制御して、遮断板１９を、その対向面１９ＡがウエハＷの表面に微小な間隔（たとえば０．５〜３ｍｍ程度）を空けて対向する位置まで下降される。また、制御装置３０は、スピンモータ４を制御して、ウエハＷの回転速度を所定の高回転速度（たとえば１５００〜２５００ｒｐｍ程度）まで加速させる（ステップＳ７：スピンドライ（乾燥工程））。また、制御装置３０は、遮断板回転機構３２を制御して、遮断板１９をウエハＷと同じ方向にほぼ同じ速度で高速回転させる。また、制御装置３０は、乾燥用ガスバルブ２６を開いて、遮断板１９に形成された気体流通路２４の開口から乾燥用ガスを吐出させる。その結果、ウエハＷの表面と遮断板１９の対向面１９Ａとの間の空間に、ウエハＷの中心部から周縁に向かう乾燥用ガスの安定した気流が生じ、ウエハＷの表面付近の雰囲気がその周囲から遮断される。
その後、制御装置３０は、アーム昇降機構３１を制御して、遮断板１９を、その対向面１９ＡがウエハＷの表面に微小な間隔（たとえば０．５〜３ｍｍ程度）を空けて対向する位置まで下降される。また、制御装置３０は、スピンモータ４を制御して、ウエハＷの回転速度を所定の高回転速度（たとえば１５００〜２５００ｒｐｍ程度）まで加速させる（ステップＳ７：スピンドライ（乾燥工程））。また、制御装置３０は、遮断板回転機構３２を制御して、遮断板１９をウエハＷと同じ方向にほぼ同じ速度で高速回転させる。また、制御装置３０は、乾燥用ガスバルブ２６を開いて、遮断板１９に形成された気体流通路２４の開口から乾燥用ガスを吐出させる。その結果、ウエハＷの表面と遮断板１９の対向面１９Ａとの間の空間に、ウエハＷの中心部から周縁に向かう乾燥用ガスの安定した気流が生じ、ウエハＷの表面付近の雰囲気がその周囲から遮断される。
そして、ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって続けられると、制御装置３０は、乾燥用ガスバルブ２６を閉じて気体流通路２４からの乾燥用ガスの吐出を停止する。また、制御装置３０は、アーム昇降機構３１を制御して、遮断板１９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れる。そして、ウエハＷの回転が停止される。これにより、１枚のウエハＷに対する洗浄処理が終了となり、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、この実施形態によれば、ステップＳ５のリンス処理後、ステップＳ７のスピンドライの開始前に、ウエハＷの表面に冷却ＤＩＷが供給されて、その全域に冷却ＤＩＷが塗布される。冷却ＤＩＷの水温は５〜１０℃であり、約２５℃の常温ＤＩＷと比較して蒸発が起こりにくい。
図３に示すように、冷却ＤＩＷの塗布（ステップＳ６）の終了後には、ウエハＷの表面に冷却ＤＩＷが付着している。この状態で、ウエハＷの回転速度が高回転速度に上げられてスピンドライが開始されても、ウエハＷの表面に付着している冷却ＤＩＷは、スピンドライの開始後直ちには蒸発しない。したがって、その低温ＤＩＷに汚染物質などの異物７０が含まれている場合には、スピンドライの開始後も暫くの期間は、異物７０の周囲に低温ＤＩＷが存在している。そして、ウエハＷの高速回転によって、ＤＩＷが異物７０ごとウエハＷの表面から振り切られる。これにより、ウエハＷの表面における異物残留を防止しつつ、ウエハＷを乾燥させることができる。
図３に示すように、冷却ＤＩＷの塗布（ステップＳ６）の終了後には、ウエハＷの表面に冷却ＤＩＷが付着している。この状態で、ウエハＷの回転速度が高回転速度に上げられてスピンドライが開始されても、ウエハＷの表面に付着している冷却ＤＩＷは、スピンドライの開始後直ちには蒸発しない。したがって、その低温ＤＩＷに汚染物質などの異物７０が含まれている場合には、スピンドライの開始後も暫くの期間は、異物７０の周囲に低温ＤＩＷが存在している。そして、ウエハＷの高速回転によって、ＤＩＷが異物７０ごとウエハＷの表面から振り切られる。これにより、ウエハＷの表面における異物残留を防止しつつ、ウエハＷを乾燥させることができる。
また、この実施形態によれば、常温ＤＩＷを用いて、ウエハＷの表面に対するリンス処理が行われる。常温ＤＩＷを用いて行うリンス処理の方が、冷却ＤＩＷを用いて行うリンス処理よりも、その処理効率が高い。そのため、ウエハＷの表面にリンス処理を良好に施すことができる。
また、この実施形態によれば、ウエハＷの表面にＤＩＷが付着している場合、そのＤＩＷが常温であるときよりも、そのＤＩＷが低温（５〜１０℃）であるときの方が、そのＤＩＷに対するウエハＷからのケイ素（Ｓｉ）の溶出が抑えられる。フッ酸を用いた処理の後のウエハＷの表面はケイ素の溶出量の比較的多い疎水性面をなしているが、この場合でも、冷却ＤＩＷに対するケイ素の溶出量は多くない。
また、この実施形態によれば、ウエハＷの表面にＤＩＷが付着している場合、そのＤＩＷが常温であるときよりも、そのＤＩＷが低温（５〜１０℃）であるときの方が、そのＤＩＷに対するウエハＷからのケイ素（Ｓｉ）の溶出が抑えられる。フッ酸を用いた処理の後のウエハＷの表面はケイ素の溶出量の比較的多い疎水性面をなしているが、この場合でも、冷却ＤＩＷに対するケイ素の溶出量は多くない。
ウエハＷの表面に冷却ＤＩＷが付着した状態でスピンドライが開始されるので、換言すると、スピンドライ開始時にウエハＷの表面に付着しているＤＩＷには、ほとんどケイ素が含まれていない。そのため、スピンドライ後に、ウエハＷの表面にウォータマークが発生しない。これにより、ＩＰＡ等の有機溶剤を用いることなく、ウォータマークの発生を抑制することができる。
一方、図４に示すように、リンス処理（ステップＳ５：常温ＤＩＷ供給）に次いで直ちにスピンドライ（ステップＳ７）を行う場合（比較例）について検討する。この場合には、ウエハＷの表面に常温ＤＩＷが付着している。この状態で、ウエハＷの回転速度が高回転速度に上げられてスピンドライが開始されると、ウエハＷの表面に付着している常温ＤＩＷは、ウエハＷの周方向に向けて移動するが、蒸発によって、その場で気化する成分が比較的多くなる。したがって、そのＤＩＷに汚染物質などの異物７０が含まれている場合には、スピンドライの開始後に異物７０の周囲の常温ＤＩＷが蒸発することにより、ウエハＷに付着する可能性が高くなり、そのため、異物７０はウエハＷの表面に付着し、ウエハＷの高速回転によっては振り切られない。その結果、乾燥処理後のウエハＷの表面に異物７０が残留するおそれがある。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
第２温度は、たとえば、常温より低い温度（かつ凝固点より高い温度）であれば他の温度であってもよい。すなわち、第２温度の水として、凝固点を超え５℃未満の液温を有する水を採用することもできるし、１０℃を超え、常温（約２５℃）未満の液温を有する水を採用することもできる。
第２温度は、たとえば、常温より低い温度（かつ凝固点より高い温度）であれば他の温度であってもよい。すなわち、第２温度の水として、凝固点を超え５℃未満の液温を有する水を採用することもできるし、１０℃を超え、常温（約２５℃）未満の液温を有する水を採用することもできる。
水として、ＤＩＷ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、希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、還元水（水素水）などを採用することもできる。
薬液としては、ウエハＷの表面に対する処理の内容に応じたものが用いられる。たとえば、ウエハＷの表面からパーティクルを除去するための洗浄処理であれば、ＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などの洗浄液が用いられる。また、ウエハＷの表面から酸化膜等をエッチングするための洗浄処理であれば、フッ酸やBHF（Bufferd HF）などの薬液を含む洗浄液が用いられ、レジスト剥離後のウエハＷの表面にポリマーとなって残留しているレジスト残渣を除去するためのポリマー除去処理であれば、ＳＰＭ（sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）やＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などのポリマー除去液が用いられ、金属汚染物を除去する洗浄処理には、フッ酸やＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）やＳＰＭ（sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）などの薬液が用いられる。
また、乾燥用ガスとして、たとえば不活性ガスが用いられる。不活性ガスとしては、窒素ガス以外に、たとえば、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを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。
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 基板処理装置
３ スピンチャック（基板回転手段）
１９ 遮断板
１９Ａ 対向面
２３ 冷却バルブ（第２温度水供給手段）
２９ 常温ＤＩＷバルブ（第１温度水供給手段）
３０ 制御装置（制御手段）
６０ 冷却ユニット（第２温度水供給手段）
Ｗ ウエハ（シリコン基板）
３ スピンチャック（基板回転手段）
１９ 遮断板
１９Ａ 対向面
２３ 冷却バルブ（第２温度水供給手段）
２９ 常温ＤＩＷバルブ（第１温度水供給手段）
３０ 制御装置（制御手段）
６０ 冷却ユニット（第２温度水供給手段）
Ｗ ウエハ（シリコン基板）
Claims (5)
- シリコン基板の表面に第１温度としての常温の水を供給し、この水を用いたリンス処理を前記シリコン基板の表面に施すリンス工程と、
前記リンス工程が行われた後に、常温より低く、水の凝固点よりも高い第２温度の水を前記シリコン基板の表面に供給する第２温度水供給工程と、
前記第２温度水供給工程が行われた後に、前記シリコン基板を回転させることにより当該シリコン基板の表面の水をシリコン基板の周囲に振り切って、前記シリコン基板を乾燥させる乾燥工程とを含む、基板処理方法。 - 前記リンス工程および前記第２温度水供給工程と並行して実行され、前記シリコン基板を回転させる基板回転工程をさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記リンス工程に先立って実行され、前記シリコン基板の表面にフッ酸を供給して、当該基板の表面にフッ酸を用いた処理を施すフッ酸供給工程をさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
- 前記乾燥工程と並行して、前記シリコン基板の表面に対向する対向面を有する対向部材を前記シリコン基板と同方向に回転させつつ、前記対向面と前記シリコン基板の表面との間に気体を供給する工程とをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- シリコン基板を保持しつつ回転する基板回転手段と、
前記基板回転手段に保持される前記シリコン基板の表面に第１温度としての常温の水を供給するための第１温度水供給手段と、
前記基板回転手段に保持される前記シリコン基板の表面に、常温より低く、水の凝固点よりも高い第２温度の水を供給するための第２温度水供給手段と、
前記基板回転手段、第１温度水供給手段および第２温度水供給手段を制御して、前記シリコン基板の表面に前記第１温度の水を供給し、この水を用いたリンス処理を前記シリコン基板の表面に施すリンス工程と、前記リンス工程が行われた後に前記第２温度の水を前記シリコン基板の表面に供給する第２温度水供給工程と、前記第２温度水供給工程が行われた後に、前記シリコン基板を回転させることにより当該シリコン基板の表面の水をシリコン基板の周囲に振り切って、当該シリコン基板を乾燥させる乾燥工程とを実行する制御手段とを含む、基板処理装置。
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