JP6843606B2

JP6843606B2 - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体

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Publication number: JP6843606B2
Application number: JP2016237672A
Authority: JP
Inventors: 原理宮
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-12-07
Also published as: JP2018093142A

Description

本発明は、基板の下面に処理液を供給して液処理を行う基板液処理装置において、基板の下面を乾燥させるための技術に関する。

半導体装置の製造に用いられる基板処理装置において、半導体ウエハ等の基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら当該基板の下面にリンス液例えば純水を供給して、当該下面にリンス処理を行うことがある。なお、「基板の下面」とは処理時に下方を向いている面であり、それがデバイス形成面である表面である場合、デバイス非形成面である裏面である場合の両方の場合がありうる。

下面のリンス処理が終了した後に、基板を高速回転させることにより振り切り乾燥が行われる。このとき、乾燥促進及びウオーターマーク発生防止のために、基板の下面側に低湿度であって好ましくは低酸素濃度であるガス、例えば窒素ガスが供給される。上記の処理を実行するための基板液処理装置が、例えば特許文献１に記載されている。

基板を良好に乾燥させるには、まず、基板の中心部に小さな円形の乾燥領域（乾燥コア）を形成し、この乾燥領域の外周縁を同心円状に徐々に拡げてゆくことが好ましい。そうすることにより、仮に液中にパーティクルが存在していたとしても、パーティクルが液と一緒に基板の外方に追いやられるため、乾燥した基板上にパーティクルが残留することを防止することができる。

特許文献１の装置に限らず、基板の下面の処理を行う場合、装置構成上の制約及びスペースの制約から、基板の下面に供給される液及びガスを吐出するノズルは、通常は、基板の中心部の真下の位置から吐出される。このため、乾燥領域を同心円状に制御された速度で安定的に拡げてゆくことが比較的困難である。乾燥領域の広がる速度の制御が適切でないと、乾燥領域の外側にある液膜の千切れ（液膜から分離した液滴が生じること）が生じるおそれがある。千切れた液滴中にパーティクルが存在していると、そのパーティクルは当該液滴の乾燥後、基板に再付着する。

特開２０１５−２３１０３０号公報

本発明は、基板の下面を乾燥させる際に、乾燥領域の外側にある液膜が千切れて液滴が生じることを防止できる技術を提供することを目的にしている。

本発明の一実施形態によれば、基板を水平姿勢で保持して鉛直軸線周りに回転させる基板保持回転機構と、前記基板保持回転機構に保持された前記基板の下方から、前記基板の下面の中央部に向けてリンス液を供給する処理液供給部と、前記基板を回転させながら前記基板の下面の中央部にリンス液を供給し、その後、前記基板を引き続き回転させながらリンス液の供給を停止して、前記基板の下面を、中央部から周縁部に向けて徐々に乾燥させてゆくときに、前記基板の下面においてリンス液の液膜が存在している領域とリンス液の液膜が存在していない領域との境界の前記基板の中心からの半径方向距離をｒとし前記基板の角速度をωとしたとき、少なくとも前記ｒがある閾値より大きいときに、前記ｒが大きくなるに従って前記ωが小さくなるように、前記基板保持回転機構により前記基板の回転速度を制御する制御部とを備えた基板処理装置が提供される

本発明の他の実施形態によれば、基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら前記基板の下面の中央部にリンス液を供給するリンス工程と、その後、前記基板を引き続き回転させながらリンス液の供給を停止して、前記基板の下面を、中央部から周縁部に向けて徐々に乾燥させてゆく乾燥工程と、を備え、前記乾燥工程を実行しているときに、前記基板の下面においてリンス液の液膜が存在している領域とリンス液の液膜が存在していない領域との境界の前記基板の中心からの半径方向距離をｒとし前記基板の角速度をωとしたとき、少なくとも前記半径方向距離ｒがある閾値より大きいときに、前記半径方向距離ｒが大きくなるに従って前記ωが小さくなるように、前記基板の回転速度を制御する、基板処理方法が提供される。

本発明のさらに他の実施形態によれば、基板処理装置の動作を制御するための制御部をなすコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して上記の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。

上記本発明の実施形態によれば、基板の周縁部付近で液膜を拡げようとする力を抑制されるので、液膜が千切れて液滴が生じることを防止することができる。

本発明の基板処理装置の一実施形態に係る基板処理システムの全体構成を示す概略平面図である。図１の基板液処理システムに含まれる処理ユニットの概略縦断面図である。図２の処理ユニットの処理液の吐出口及び乾燥用ガスの吐出口の付近を拡大して示す断面図である。ウエハ下面の乾燥の進行について説明するための図である。ウエハ下面の乾燥時に生じる欠陥について説明するための図である。ウエハの回転速度の制御について説明するグラフである。

以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

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。

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。

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。

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を保持する基板保持機構を備える。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、基板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。

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。

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を保持する基板保持機構を備える。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、基板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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２及び図３を参照して説明する。なお、特に説明の無い限り、図３に現れている全ての部材は、幾何学的用語としての回転体に該当する。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、ウエハＷを保持して回転させる基板保持回転機構３０と、処理液供給ノズルを構成する液体吐出部４０と、ウエハＷに供給された後の処理液を回収する回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持回転機構３０、液体吐出部４０及び回収カップ５０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。

基板保持回転機構３０は、機械的なクランプ機構によりウエハＷを保持するメカニカルチャックとして構成されている。基板保持回転機構３０は、基板保持部３１、回転軸３２及び回転モータ（回転駆動部）３３を有している。回転モータ３３の回転速度は、制御装置４の制御の下で、任意の値に連続的に変化させることができる。回転モータ３３は回転軸３２を回転駆動し、これにより、基板保持部３１により水平姿勢で保持されたウエハＷが鉛直軸線周りに回転する。

基板保持部３１は、円板形のベースプレート（板状体）３１ａと、ベースプレート３１ａの周縁部に設けられた複数の保持部材３１ｂを有している。保持部材３１ｂは、ウエハＷの周縁を保持する。一実施形態においては、複数の保持部材３１ｂのいくつかはウエハＷの周縁に対して進退してウエハＷの把持及び解放の切り換えを行う可動の支持部材であり、残りの保持部材３１ｂは不動の保持部材（例えば支持ピン）である。回転軸３２は鉛直方向に延びる中空の管状体からなる。

回転軸３２とベースプレート３１ａとは連結部３４により連結されている。連結部３４は、回転軸３２及びベースプレート３１ａと別体部品であってもよく、あるいは、回転軸３２またはベースプレート３１ａと一体の部品であってもよい。

液体吐出部４０は、全体として鉛直方向に延びる細長い軸状の部材として形成されている。液体吐出部４０は、鉛直方向に延びる中空円筒形の軸部４１と、頭部４２とを有している。軸部４１は、基板保持回転機構３０の回転軸３２の内部の円柱形の空洞３２ａ内に挿入されている。軸部４１と回転軸３２とは同心である。軸部４１の外周面と回転軸３２の内周面との間に円環状の断面を有する気体通路８０としての空間が形成されている。

気体通路８０には、乾燥用ガス供給機構７４から乾燥用ガスが供給される。乾燥用ガスは、乾燥が促進されるように低湿度であることが好ましく、ウオーターマークの発生を防止するために低酸素濃度であることがより好ましい。本実施形態では、乾燥用ガスとして、低湿度かつ低酸素濃度のガスである窒素ガスが用いられる。乾燥用ガス供給機構７４の構成の図示及び詳細な説明は省略するが、例えば、ガス供給源に接続された供給ラインと、この供給ラインに介設された開閉弁及び流量制御弁などから構成される。

液体吐出部４０の内部には、鉛直方向に延びる円柱形の空洞がある。この空洞の内部には処理液供給管４３（図３にのみ示した）が設けられている。処理液供給管４３の上端は、液体吐出部４０の頭部４２の上面の中央部で開口し、基板保持回転機構３０に保持されたウエハＷの下面の中央部に向けて処理液を吐出する（図３の黒塗り矢印を参照）液体吐出口４３ａとなる。

処理液供給管４３には、ウエハＷの下面を洗浄するためのリンス液例えば純水（ＤＩＷ）が、処理液供給機構７２（図２参照）から供給される。処理液供給機構７２の構成の図示及び詳細な説明は省略するが、例えば、処理液供給源に接続された供給ラインと、この供給ラインに介設された開閉弁及び流量制御弁などから構成される。処理液供給機構７２は、リンス液と、リンス液以外の処理液例えばＤＨＦ等の薬液とを切り換えて供給することができるように構成されていてもよい。

連結部３４の上面中央部には、気体通路８０と連通する円柱形の凹部３４ｂが形成されている。頭部４２の下側の大部分は凹部３４ｂ内に収容されている。頭部４２は、凹部３４ａの外周端よりも半径方向外側に張り出すフランジ部４２ａを有している。気体通路８０内を上向きに流れてきたガスは、凹部３４ａの内表面とこれと対向する頭部４２の表面との間に形成された空間８１を通って流れ、さらに、フランジ部４２ａの下面と連結部３４の上面３４ａとの間の隙間８２を通って流れ、半径方向外側に向けて概ね水平方向に、ウエハＷ下面とベースプレート３１ａとの間の空間８３に噴射される（図３の白抜き矢印を参照）。つまり、隙間８２の出口から噴射されるガスは、ウエハＷの下面に向けて直接吹き付けられることはない。隙間８２の出口はガス噴射部を構成する。

また、液体吐出口４３ａからウエハＷの下面に供給された処理液が落下してきたとしても、この処理液が空間８１を介して気体通路８０に侵入することをフランジ部４２ａにより防止することができる。

図２に示すように、回収カップ５０は、基板保持回転機構３０の基板保持部３１を取り囲むように配置され、回転するウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０は、不動の下カップ体５１と、上昇位置（図２に示す位置）と下降位置との間で昇降可能な上カップ体５２とを有している。上カップ体５２は、昇降機構５３により昇降する。上カップ体５２が下降位置にあるときには、上カップ体５２の上端は、基板保持回転機構３０により保持されたウエハＷよりも低い位置に位置する。このため、上カップ体５２が下降位置にあるときに、チャンバ２０内に進入した図１に示した基板搬送装置１７の基板保持機構（アーム）と基板保持回転機構３０との間で、ウエハＷの受け渡しが可能となる。

下カップ体５１の底部には、排出口５４が形成されている。この排出口５４を介して、捕集された処理液及び回収カップ５０内の雰囲気が回収カップ５０から排出される。排出口５４には排出管５５が接続され、排出管５５は減圧雰囲気の工場排気系（図示せず）に接続されている。

ＦＦＵ２１からの清浄空気のダウンフローは、回収カップ５０（上カップ体５２）の上部開口を介して回収カップ５０内に引き込まれ、排出口５４から排気される。このため、回収カップ５０内には、矢印Ｆで示す気流が生じる。

処理ユニット１６は、基板保持回転機構３０により保持されたウエハＷの上面に、リンス液のミストとガス（例えば窒素ガス）との混合流体である二流体を供給する二流体ノズル６１を備えていてもよい。二流体ノズル６１は、図示ないノズルアームにより、ウエハＷの中心の真上の位置とウエハＷの周縁の真上の位置との間の任意の位置、並びにウエハＷの外方の待機位置（ホームポジション）に位置させることができる。

処理ユニット１６は、基板保持回転機構３０により保持されたウエハＷの上面をスクラブ洗浄するブラシ６２を備えていてもよい。ブラシ６２は、図示ないノズルアームにより、ウエハＷの中心部とウエハＷの周縁部との間の任意の位置、並びにウエハＷの外方の待機位置（ホームポジション）に位置させることができる。

次に、処理ユニット１６にて行われる処理の一例について説明する。ここでは、露光処理に先立ち、ウエハＷの裏面（デバイスが形成されていない面）のパーティクル除去（露光時のデフォーカス防止を目的とする）のための洗浄処理について説明する。この場合、処理液として純水（ＤＩＷ）のみが用いられ、薬液は使用されない。また、図１において１２台設けられている処理ユニット１６の一つが、ウエハを裏返すリバーサー（図示せず）に置換される。

処理ユニット１６に搬入される前に、図示しないリバーサーにより裏返されたウエハＷを保持した基板搬送装置１７がチャンバ２０内に進入し、ウエハＷを基板保持回転機構３０の基板保持部３１に渡す。基板保持回転機構３０に保持されたウエハＷの上面はデバイスが形成されていない裏面であり、ウエハＷの下面はデバイスが形成されている表面である。その後、基板保持機構（アーム）がチャンバ２０から退出し、上カップ体５２が上昇位置に上昇する。

次に、基板保持回転機構３０が、ウエハＷを回転させる。ウエハＷに対する一連の処理が終了するまでウエハＷは回転し続ける。この状態で、二流体ノズル６１に純水と窒素ガスが供給され、窒素ガスによりミスト化された純水の液滴と窒素ガスとの混合流体とからなる二流体が二流体ノズル６１からウエハＷに向けて噴射される。二流体ノズル６１は、二流体を噴射しながら、図示しないノズルアームによりウエハＷの中心部と周縁部との間を往復移動する。これにより、二流体のエネルギーによってウエハＷ上面に付着しているパーティクルを除去する二流体洗浄が行われる。

二流体洗浄工程の終了後、二流体ノズル６１への純水の供給を継続したままで窒素ガスの供給を停止することにより、二流体ノズル６１からウエハＷの上面中央部にミスト化されていない純水を供給することにより、ウエハＷの上面のリンス処理が行われる。このリンス処理の終了後、ウエハＷの上面への純水の供給を停止し、ウエハＷの振り切り乾燥が行われる。

なお、デバイス非形成面である裏面を上にして処理を行う場合には、二流体ノズル６１に代えてブラシ６２を用いて裏面の洗浄を行ってもよい。

上記のウエハＷの上面（デバイスが形成されていない裏面）の処理中、特にウエハＷの表面に二流体または純水が供給されている二流体洗浄及びリンス処理の実行中に、ウエハＷの下面（デバイスが形成されていない裏面）の汚染を防止するために、ウエハＷのリンス処理が行われる。

リンス処理は、液体吐出部４０の液体吐出口４３ａから、回転しているウエハＷの下面中央部にリンス液としての純水を供給することにより行われる。ウエハＷの下面中央部に供給された純水は遠心力により半径方向外側に広がりながら流れ、ウエハＷの周縁から外方に飛散する。このとき、ウエハＷの下面全域が純水の液膜により覆われる。この純水の液膜は、ウエハＷの上面から下面に周り込もうとするパーティクルを含む純水をブロックする。

ウエハＷの上面から下面へ、あるいは下面から上面へのリンス液の回り込みを防止するため、ウエハＷの上面のリンス処理と、ウエハの下面のリンス処理は同時またはほぼ同時に終了させることが好ましい。つまり、ウエハＷの上面のリンス液の供給停止と、ウエハＷの下面のリンス液の供給停止はほぼ同時に行うことが好ましい。

以下にウエハＷの下面の乾燥について説明する。ウエハＷの下面にウオーターマーク（これはパーティクルの原因となり得る）が生じないように、ウエハＷと基板保持部３１のベースプレート３１ａとの間の空間の酸素濃度を下げておくことが好ましい。このため、当該空間に、頭部４２のフランジ部４２ａの下面と連結部３４の上面３４ａとの間の隙間８２の出口から窒素ガスを噴射する。

なお、特に窒素ガスの噴射開始直後に、ベースプレート３１ａに付着していたパーティクルが舞い上がる可能性があるため、窒素ガスの噴射はウエハＷの下面が純水の液膜により覆われているうちに開始することが好ましい。

ウエハＷの下面の乾燥にあたっては、まず、ウエハＷを回転させたまま、液体吐出部４０の液体吐出口４３ａからの純水の吐出を停止する。ウエハＷの下面上に存在している純水は遠心力によりウエハＷの周縁に向かって流れているため、まず最初に、ウエハＷの中心部において、純水の液膜ＬＦが消失しウエハＷの表面(下面)が露出する。すなわち、ウエハＷ中心部に小さな円形の乾燥領域ＤＡ（乾燥コアとも呼ぶ）が形成される（図４も参照）。

その後、時間経過とともに乾燥領域ＤＡが広がってゆき、最終的にウエハＷの下面の全体が乾燥する。ウエハＷの下面の中心部に形成された乾燥領域ＤＡが半径方向外側に向けて滑らかに広がってゆくことが好ましい。より具体的には、液膜ＬＦと乾燥領域ＤＡとの境界Ｂがほぼ円形を維持しながら、半径方向に滑らかに移動してゆくことが好ましい。

境界Ｂの移動速度が不適切だと、液膜ＬＦが千切れて液膜ＬＦから液滴ＬＤが分離する可能性がある。この現象が生じたときの状況を図５に模式的に示した。液滴の千切れは、ウエハの表面が疎水性である場合、及びウエハの表面に疎水性領域と親水性領域が混在している場合に生じやすく、特に後者の場合に生じやすい。具体的な例としては、マトリックス状に四角形の回路パターンがウエハＷの表面に多数形成いる状況下で、回路パターンの表面に疎水性部分が多く存在し、かつ、四角形の間の領域が親水性である場合がある。この場合、回路パターン上に液滴が残り、その後液滴が乾燥するという事象が生じる。

液膜中にはパーティクルが存在しうる。パーティクルは、元々ウエハＷに付着していたものかもしれないし、あるいは前述したように隙間８２の出口から噴射された窒素ガスにより巻き上げられた後に液膜ＬＦ中に取り込まれたものであるかもしれない。パーティクルを含有する液滴が乾燥すると、そのパーティクルはウエハＷの表面に付着する。回路パターンの部分にパーティクル入りの液滴が残り、これが乾燥すると、歩留まりに悪影響を及ぼす。

一方、液膜中にパーティクルが存在していたとしても、上述したように、液膜ＬＦと乾燥領域ＤＡとの境界Ｂがほぼ円形を維持しながら、半径方向に滑らかに移動してゆくのであれば、そのような問題は生じない。つまりこの場合、液膜中のパーティクルは液膜と一緒に半径方向外側に移動し、液膜と一緒にウエハＷの外側に排出され、ウエハＷの表面には残留しない。

液膜ＬＦの千切れは、境界ＢがウエハＷの周縁ＷＥに近い位置にある場合に生じやすい。境界Ｂが周縁ＷＥに近づくに従って液膜ＬＦが薄くなり、かつ液膜ＬＦを拡げようとする力が大きくなるからである。液膜の千切れが生じやすい領域では、ウエハＷの回転速度を低めに抑えて液膜ＬＦを拡げようとする力を抑制することが好ましい。

本実施形態では、ウエハＷの中心Ｏから境界Ｂまでの半径方向距離をｒとし、ウエハＷの回転の角速度をωとしたときに、少なくとも半径方向距離ｒがある閾値より大きいときに、半径方向距離ｒが大きくなるに従って角速度ωが小さくなるようにウエハＷの角速度ωを制御し、これにより液膜の千切れが生じやすい領域において液膜ＬＦを拡げようとする力を抑制している。なお、半径方向距離ｒが比較的小さいときには角速度ωが比較的高くても液膜の千切れは生じ難い。このため、乾燥時間の短縮のために、液膜の千切れが生じ難い領域においては、液膜の千切れが生じない範囲で角速度ωを大きくしている。

なお、ウエハＷの回転速度（単位時間当たりの回転数を意味し、例えば単位ｒｐｍ（回転数／分）等により表示される）は角速度ωの定数倍である。従って、半径方向距離ｒが大きくなるに従って角速度ωを小さくするというのは、半径方向距離ｒが大きくなるに従ってウエハＷの回転速度が小さくということと同じことである。

具体的な制御方法について以下に説明する。

［第１の制御方法］
第１の制御方法では、半径方向距離ｒがある閾値ｒ_Ｔ１より大きいときに、半径方向距離ｒと角速度をωの積ｒωが一定となるように制御を行う。この場合、境界Ｂの半径方向位置に関わらず、境界Ｂの半径方向位置におけるウエハＷの周速度が同一になる。これによりウエハＷの周縁部付近でも液膜ＬＦを拡げようとする力が小さくなるため、液千切れの発生が生じ難くなる。第１の制御方法を採用したときの、半径方向距離ｒとウエハＷの回転速度（ｒｐｍ）（回転速度は６０ω／２πに等しい：但しωの単位はラジアン）との関係の一例を、図６のグラフにおいて白抜き四角で示した。

半径方向距離置ｒが小さい場合にまで積ｒωを一定に維持しようとすると、そのときのウエハＷの角速度ω（回転速度）が過大となり、ウエハＷの振動が生じ、所望のプロセスが実行できなる恐れがある。また、半径方向距離置ｒが小さい場合には、つまり乾燥領域ＤＡがあまり広がっていないときには、境界Ｂ付近での液膜ＬＦの厚さが比較的厚いため、液千切れが生じる可能性は低い。このため、半径方向距離置ｒが閾値ｒ_Ｔ１以下のときの積ｒωを、閾値ｒ_Ｔ１より大きいときの積ｒωよりも小さくしている。

実際の運用では、半径方向距離置ｒが閾値ｒ_Ｔ１未満のときの角速度ωを、半径方向距離置ｒが閾値ｒ_Ｔ１に等しいときの角速度ωと同一の一定値にしている。これにより回転数制御が容易となる。なお、閾値ｒ_Ｔ１は、ウエハＷの振動が生じず安定して回転させることができるウエハＷの上限角速度ωmax（または上限回転速度）及び液膜ＬＦの厚さを考慮して決定することができる。図６のグラフでは、上限角速度ωmaxに相当するウエハ回転速度を２５００ｒｐｍとしている。

［第２の制御方法］
第２の制御方法では半径方向距離ｒがある閾値ｒ_Ｔ２より大きいときに、半径方向距離ｒと角速度ωの二乗の積ｒω^２が一定になるように制御を行う。この場合、境界Ｂの半径方向位置に関わらず、境界Ｂの半径方向位置におけるウエハＷ上の物体つまり液膜を構成する水が受ける遠心力（＝ｍｒω^２）が同一になる。これによりウエハＷの周縁部付近でも液膜ＬＦを拡げようとする力が小さくなるため、液千切れの発生が生じ難くなる。第２の制御方法を採用したときの、半径方向距離ｒとウエハＷの回転速度（ｒｐｍ）（回転速度は６０ω／２πに等しい：但しωの単位はラジアン）との関係の一例を、図６のグラフにおいて黒丸で示した。半径方向距離置ｒが閾値ｒ_Ｔ2以下のときの角速度ωは、第１の制御方法の場合と同様に設定すればよい。

本実施形態では、ウエハＷの回転速度（角速度ω）の制御は、乾燥を開始してからの経過時間と半径方向距離ｒとの関係を予め把握しておき、乾燥を開始してからの経過時間に応じてウエハＷの回転速度を制御する。乾燥を開始してからの経過時間と半径方向距離ｒとの関係は、ウエハと同形の透明円形基板を用いた実験により予め把握しておくか、あるいはシミュレーションで把握することができる。なお、装置構造上、ウエハＷの下面側に撮像センサ等を設けるスペースがあるのであれば、洗浄処理を実行しているときにリアルタイムで境界Ｂの半径方向位置つまり半径方向距離ｒをセンサに検出することも可能である。

ウエハＷの上面の乾燥については本明細書では詳細には説明しない。例えば、回転するウエハＷにリンスノズル（図示せず）からリンス液を供給しながら乾燥用ガスノズル（図示せず）から窒素ガス等の乾燥用ガスを供給し、窒素ガスがウエハＷに衝突する半径方向位置ＰＮをリンス液がウエハＷに衝突する半径方向位置ＰＲよりも半径方向内側に維持しつつ、半径方向位置ＰＮ及び半径方向位置ＰＲの両方を半径方向外側に移動させてゆくといった公知の手法を用いることにより、乾燥領域と液膜との境界の移動速度を制御しながら、良好な乾燥を行うことができる。つまり、ウエハＷの上面については、公知の方法により、液膜の千切れを防止し、パーティクルの残留が生じない乾燥を行うことができる。

上記の実施形態では、ウエハＷの裏面（デバイス非形成面）を上向きとし、ウエハＷの表面（デバイス形成面）を下向きとした状態で洗浄処理を行ったが、これに限定されるものではなくウエハＷの表面を上向きとし、ウエハＷの裏面を下向きとした状態で洗浄処理を行ってもよい。また、ウエハＷの上向きの面に対しては洗浄処理を行わず、ウエハＷの下向きの面のみに対して洗浄処理を行ってもよい。

処理対象の基板は半導体ウエハ（ウエハＷ）に限定されるものではなく、回転状態で処理が施される円形の基板であるならば、ガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。

Ｗ基板（半導体ウエハ）
４制御部（制御装置）
３０基板保持回転機構
３１ａベースプレート
４３ａ処理液供給部
８２ガス噴射部

Claims

基板を水平姿勢で保持して鉛直軸線周りに回転させる基板保持回転機構と、
前記基板保持回転機構に保持された前記基板の下方から、前記基板の下面の中央部のみに向けてリンス液を供給するように構成された処理液供給部と、
前記基板を回転させながら前記基板の下面の中央部にリンス液を供給し、その後、前記基板を引き続き回転させながら、リンス液が前記基板の下面の中央部に向けて吐出されている状態から当該リンス液の供給を停止して、前記基板の下面を、中央部から周縁部に向けて徐々に乾燥させてゆくときに、前記基板の下面においてリンス液の液膜が存在している領域とリンス液の液膜が存在していない領域との境界の前記基板の中心からの半径方向距離をｒとし前記基板の角速度をωとしたとき、少なくとも前記半径方向距離ｒがある閾値より大きいときに、前記半径方向距離ｒが大きくなるに従って前記角速度ωが小さくなるように、かつ、前記境界より外側のリンス液の液膜が千切れて液滴が生じることが無いように、前記基板保持回転機構により前記基板の回転速度を制御する制御部と
を備えた基板処理装置。
前記制御部は、前記半径方向距離ｒがある閾値より大きいときに前記半径方向距離ｒと前記角速度ωの積ｒωが一定となるように前記基板の回転速度を制御する、請求項１記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記半径方向距離ｒが前記閾値以下のときの前記積ｒωが、前記半径方向距離ｒが前記閾値より大きいときの前記積ｒω以下となるように前記基板の回転速度を制御する、請求項２記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記半径方向距離ｒが前記閾値以下のときの前記角速度ωが、前記半径方向距離ｒが前記閾値と等しいときの前記角速度ωと等しい一定の値に維持されるように前記基板の回転速度を制御する、請求項２記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記半径方向距離ｒがある閾値より大きいときに前記半径方向距離ｒと前記角速度ωの二乗の積ｒω^２が一定となるように、前記基板の回転速度を制御する、請求項１記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記半径方向距離ｒが前記閾値以下のときの前記積ｒω^２が、前記半径方向距離ｒが前記閾値より大きいときの前記積ｒω^２以下となるように前記基板の回転速度を制御する、請求項５記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記半径方向距離ｒが前記閾値以下のときの前記角速度ωが、前記半径方向距離ｒが前記閾値と等しいときの前記角速度ωと等しい一定の値に維持されるように前記基板の回転速度を制御する、請求項５記載の基板処理装置。
前記基板保持回転機構は、前記基板保持回転機構により保持された基板の下方で基板に対向するベースプレートを有し、
前記基板処理装置は、前記基板保持回転機構により保持された基板と前記ベースプレートとの間の空間に、当該基板の中央部の下方から、当該基板の面と実質的に平行な向きであってかつ半径方向外向きに乾燥用ガスを噴射するガス噴射部をさらに備えている、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら前記基板の下面の中央部のみにリンス液を供給するリンス工程と、
その後、前記基板を引き続き回転させながら、リンス液が前記基板の下面の中央部に向けて吐出されている状態から当該リンス液の供給を停止して、前記基板の下面を、中央部から周縁部に向けて徐々に乾燥させてゆく乾燥工程と、を備え、
前記乾燥工程を実行しているときに、前記基板の下面においてリンス液の液膜が存在している領域とリンス液の液膜が存在していない領域との境界の前記基板の中心からの半径方向距離をｒとし前記基板の角速度をωとしたとき、少なくとも前記半径方向距離ｒがある閾値より大きいときに、前記半径方向距離ｒが大きくなるに従って前記角速度ωが小さくなるように、かつ、前記境界より外側のリンス液の液膜が千切れて液滴が生じることが無いように、前記基板の回転速度を制御する、基板処理方法。
前記半径方向距離ｒがある閾値より大きいときに前記半径方向距離ｒと前記角速度ωの積ｒωが一定となるように前記基板の回転速度を制御する、請求項９記載の基板処理方法。
前記半径方向距離ｒがある閾値より大きいときに前記半径方向距離ｒと前記角速度ωの二乗の積ｒω^２が一定となるように前記基板の回転速度を制御する、請求項９記載の基板処理方法。
基板処理装置の動作を制御するための制御部をなすコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して請求項９から１１のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。