JPH0938595A - 洗浄方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハの表面に対して例えばフッ酸処
理を行った後純水で洗浄（リンス）するにあたり、水、
空気中の酸素、シリコンの反応による反応物の析出を抑
え、パーティクルの発生を低減すること。 【構成】 ウエハＷを回転載置部３に保持して８０ｒｐ
ｍで回転させ、先ずノズル６からフッ酸溶液６０をウエ
ハＷ表面に供給し、次いでノズル７からウエハＷ表面に
純水７０を供給して洗浄し、純水７０の供給停止の直前
からイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）８０を供給す
る。ＩＰＡ８０は純水７０に溶解して、純水７０がＩＰ
Ａ８０により、マランゴニ−効果と回転による遠心力に
よって押し出されて完全に置換され、これにより純水７
０が除去される。この後回転数を３００ｒｐｍで１秒
間、次いで２０００ｒｐｍで４秒間、最後に４０００ｒ
ｐｍで１５秒間回転させてスピン乾燥を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理基板を洗浄
する洗浄方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体ウエハ（以下「ウエハ」と
いう）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）基板の製造工程で
は、被処理基板の表面に付着したパーティクルや、大気
との接触により形成された自然酸化膜を除去するために
洗浄工程が行われる。被処理基板を洗浄する装置として
は、バッチ式のものと枚葉式のものとがあり、枚葉式の
洗浄装置としては、一般にスピン型の装置が知られてい
る。

【０００３】このスピン型の洗浄装置では、被処理基板
をスピンチャックに保持して回転させながら、例えば被
処理基板の表面に薬液を供給し、次いで純水を供給した
後スピン乾燥させるようにしている。そして被処理基板
を乾燥させる工程では、スピンにより純水を弾き飛ばす
ことに加え不活性ガスやクリーンエアーを被処理基板の
表面に吹き付けて乾燥を促進することも行なわれてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】ところで被処理基
板の乾燥性能の指標として、通常ウオータマークと呼ば
れる乾燥不良による「水跡」がどれだけ発生しているか
ということが挙げられるが、従来の洗浄方法ではウオー
タマークの発生が避けられなかった。図１５は、例えば
ウエハＷ表面をフッ酸で処理するにあたり、ウエハＷ表
面にウオータマークが形成される様子を模式的に示した
図である。先ずウエハＷをチャック１１に保持して回転
させながら図１５（ａ）に示すようにノズル１２からフ
ッ酸溶液をウエハＷ表面に供給し、次いで同図（ｂ）に
示すようにノズル１３から純水を供給して表面をリンス
し、遠心力により純水を弾き飛ばす。このとき純水の一
部が同図（ｃ）に示すようにウエハ表面に残存し、同図
（ｄ）に示すようにウオータマーク１４として残る。

【０００５】このようにウオータマークが発生する要因
としては次のように考えられる。即ち水が乾燥していく
と最後には球状になりこれが表面張力でウエハ表面上に
残り、水と空気中の酸素とウエハ表面のシリコンとが下
記（１）式のように反応してＨ₂ ＳｉＯ₃ が生成し、こ
の反応生成物が析出して、あるいは純水中に含まれる極
く微量のシリカ（ＳｉＯ₂ ）が析出してパーティクルに
なる。 Ｓｉ＋Ｈ₂ Ｏ＋Ｏ₂ →Ｈ₂ ＳｉＯ₃ …（１）

【０００６】特にフッ酸処理の場合にはウエハ表面のＳ
ｉＯ₂ が除去されてＳｉが露出するので上記（１）式の
反応が起こりやすい。また図１６（ａ）、及び（ｂ）に
示すようにウエハＷ表面がポリシリコンなどの疎水性膜
で凹部がある場合には水が球状になって残りやすく、水
が飛びにくくなり、ウオータマークとして一層残りやす
くなる。

【０００７】しかしながら半導体デバイスの線幅が微細
化してくるとパーティクル汚染の許容度が非常に厳しく
なってくるため、被処理基板の表面にウオータマークが
残っていると歩留まりが低下するという問題がある。

【０００８】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、被処理基板の表面を洗浄した
後清浄度の高い状態にすることができ、これによりウオ
ータマークの発生を抑制することのできる洗浄方法及び
その装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は回転載置部に被
処理基板を載置して回転させながら、被処理基板の表面
に洗浄液を供給して洗浄する工程と、続いて前記被処理
基板を回転させながら被処理基板の表面に置換媒体液を
供給して前記洗浄液を当該置換媒体液で置換する工程
と、その後前記被処理基板を回転させながら被処理基板
の表面の置換媒体液を回転による遠心力で除去する工程
と、を含み、前記置換媒体液は、前記洗浄液と混合性が
ありかつ前記洗浄液より表面張力が小さいことを特徴と
する。ここで被処理基板の表面に洗浄液を供給して洗浄
する工程に先立って、回転載置部に被処理基板を載置し
て回転させながら、被処理基板の表面に薬液を供給して
薬液処理する工程を実施するようにしてもよい。

【００１０】また被処理基板の表面に置換媒体液を供給
する工程は、洗浄液の供給停止後に途切れることなくあ
るいは洗浄液を供給している途中から行うことが望まし
く、置換媒体液は毎秒８０ｃｍ以下の速度で供給するこ
とが望ましい。さらに被処理基板の表面の置換媒体液を
除去する工程は、第１の回転数で被処理基板を回転さ
せ、続いて第１の回転数よりも高い例えば２０００ｒｐ
ｍ以上の第２の回転数で被処理基板を回転させながら行
うことが望ましく、さらにまた減圧した行なうようにし
てもよい。

【００１１】本発明は、被処理基板の表面に置換媒体蒸
気を供給し、洗浄液にこの置換媒体蒸気を凝縮あるいは
吸着させて置換媒体蒸気を結露させ液体状とし、洗浄液
をこの置換媒体液で置換するようにしてもよい。この際
置換媒体蒸気は洗浄液の温度以上の温度であることが望
ましい。

【００１２】また本発明は、回転載置部に被処理基板を
載置して回転させながら、被処理基板の表面に洗浄液を
供給して洗浄する装置において、前記洗浄液を被処理基
板の表面に供給するための洗浄液供給部と、前記洗浄液
と混合性がありかつ前記洗浄液より表面張力が小さい置
換媒体流体を被処理基板の表面に供給するための置換媒
体流体供給部と、前記被処理基板の表面に対する洗浄液
の供給から置換媒体流体の供給へ切り替えるための制御
部と、を備えた洗浄装置で実施される。

【００１３】ここで回転載置部は、前記被処理基板の側
部と係合して当該基板を保持するための第１のクランプ
部と第２のクランプ部とを備え、前記被処理基板に置換
媒体流体を供給するときには前記第１のクランプ部によ
り前記被処理基板を保持し、置換媒体流体供給後は前記
第２のクランプ部により被処理基板を保持するようにし
てもよい。また置換媒体流体供給部は、置換媒体液を供
給するためのものであり、吐出部が被処理基板の中心部
と対向し、当該吐出部の口径が４ｍｍ以上のノズルであ
り、置換媒体液を被処理基板の表面に供給するときの置
換媒体流体供給部の吐出部と被処理基板表面との距離は
２ｃｍ以下であることが望ましい。

【００１４】本発明では、洗浄液例えば純水を被処理基
板の表面に供給した後、続いて置換媒体を溶液としてあ
るいは蒸気として被処理基板の表面に供給すると、純水
は有機溶剤に溶解し、被処理基板上の純水は完全に置換
媒体に置換されてしまう。このため被処理基板の表面か
ら純水が球状になって残存することなく速やかに除去さ
れるので例えば純水中のシリカの析出や、反応生成物の
析出が実質起こらなくなるのでパーティクルの発生を低
減できる。

【００１５】

【実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形態に係
る洗浄装置を含む洗浄ステーション全体を示す概略平面
図である。この洗浄ステーションは、ウエハＷを例えば
２５枚収納したカセットＣが外部から載置されるウエハ
の搬入出ポート２１と、Ｘ、Ｙ、θ方向に移動自在な受
け渡しアーム２２と、Ｘ、Ｙ、θ、Ｚ（高さ）方向に移
動自在なメインアーム２３とを備え、メインアーム２３
の搬送路２４に沿って、裏面洗浄部２５、洗浄乾燥部２
６、ＡＰＭ処理部２７、ＨＰＭ処理部２８及び本発明の
第１の実施の形態の洗浄装置であるフッ酸処理部２９が
配置されている。

【００１６】前記洗浄ステーションでは、搬入出ポート
２１に搬入されたカセットＣ内のウエハＷは、受け渡し
アーム２２を介してメインアーム２３に受け渡され、各
処理部に順次搬送される。即ちウエハＷは、先ず裏面洗
浄部２５にてウエハＷの裏面が例えば純水で洗浄され、
次いでＡＰＭ処理部２７にてＡＰＭ溶液（アンモニア＋
過酸化水素水＋純水）によりパーティクルの除去が行わ
れる。ＡＰＭ処理されたウエハＷは、続いてＨＰＭ処理
部２８でＨＰＭ溶液（塩酸＋過酸化水素水＋純水）によ
り金属汚染の清浄が行われ、しかる後フッ酸処理部２９
でフッ酸溶液により自然酸化膜の除去が行われると共に
粗水洗され、最後に洗浄乾燥部にて純水で最終水洗され
乾燥される。なお前記ＡＰＭ処理部２７及びＨＰＭ処理
部２８においても、水洗され乾燥される。

【００１７】次に上述の洗浄ステーションの中に設けら
れている、本発明の第１の実施の形態の洗浄装置に相当
するフッ酸処理部２９について詳述する。図２及び図３
は洗浄装置（フッ酸処理部）の要部を示す縦断側面図及
び平面図である。この洗浄装置は、減圧雰囲気に設定可
能な気密な処理チャンバ３０内に、ウエハＷを保持して
水平面上を回転する回転載置部３を備えており、この回
転載置部３は、モータなどを含む回転機構３１により鉛
直な軸のまわりを回転する回転軸３２の上部に設けられ
た回転板３３と、この回転板３３の周縁部にて周設さ
れ、ウエハＷが回転板３３から浮いた状態でウエハＷの
周縁部を保持するメカニカルチャック保持部３４とから
構成されている。このメカニカルチャック保持部３４
は、図３（ａ）に示すように、前記メインアーム２３と
の間でウエハＷの受け渡しができるように周方向の一部
が切欠されている。

【００１８】また前記メカニカルチャック保持部３４は
例えば周方向の６か所に切欠部３４ａが形成されてお
り、これら切欠部３４ａには第１のクランプ部であるク
ランプ指３８ａと第２のクランプ部であるクランプ指３
８ｂとが設けられている。これらクランプ指３８ａ，３
８ｂは、ウエハＷの側面に接触してウエハＷを保持する
ものであり、この固定位置と、メカニカルチャック保持
部３４の支持レベルより下の退避位置との間を移動可能
に構成されている。また３つのクランプ指３８ａが１グ
ル−プを形成して協動してウエハＷを保持し、他の３つ
のクランプ指３８ｂが１グル−プを形成して協動してウ
エハＷを保持するように構成されており、これらの夫々
のグル−プに属するクランプ指３８ａ、３８ｂは回転板
３３に支持された駆動機構３９ａ、３９ｂにより夫々駆
動され、これらは後述するように、ウエハＷのスピン乾
燥時に切り替え使用される。

【００１９】前記回転載置部３の周囲には、これを囲む
よう、内カップ４及び外カップ５よりなる二重カップが
設けられており、この二重カップは昇降部３５により昇
降できるように構成されている。内カップ４及び外カッ
プ５は、ウエハＷが回転して飛び散った液を受けて排出
するものであり、外カップ５の受け口５１は内カップ４
の受け口４１の上方に位置するように形成されている。

【００２０】また内カップ４及び外カップ５は、下部側
にて共通の排気路３６によりカップ内雰囲気が排気され
るように構成されると共に、内カップ４及び外カップ５
の底部には、夫々ドレン管４２、５２が設けられてい
る。更に内カップ４の内側即ち回転載置部３の下方領域
を囲むように受けカップ３７が設けられており、この受
けカップ３７の内部に溜った液は、前記ドレン管４２を
通じて排出されるようになっている。このようにカップ
を内、外に二重化したのは、薬液と洗浄液とを別々に回
収するためである。

【００２１】そして上述の洗浄装置は、ウエハＷ表面に
薬液例えば０．５％フッ酸溶液を供給するための薬液供
給部である薬液ノズル６、洗浄液例えば純水を供給する
ための洗浄液供給部である純水ノズル７及び置換媒体例
えばイソプロピルアルコール（以下「ＩＰＡ」という）
等の有機溶剤を供給するための置換媒体流体供給部であ
る置換媒体ノズル８を備えている。前記置換媒体は、リ
ンス液との混合性があり、リンス液より表面張力が小さ
く、揮発性であること例えば２０℃で１０ｍｍＨｇ〜２
００ｍｍＨｇの蒸気圧を有するものであることが望まし
い。例えばリンス液が純水若しくは純水と性質が近いも
のである場合には、ＩＰＡやアセトン、メタノ−ル等の
親水性の物質を置換媒体として使用することができる。

【００２２】前記各ノズル６、７、８は、前記二重カッ
プの外に周方向に間隔を置いて鉛直に設けられた３本の
回転軸６１、７１、８１内に夫々挿通されると共に、回
転軸６１、７１、８１の上端から延び出して先端部がウ
エハＷの中心部付近と対向するように屈曲されている。
またノズル６、７、８の先端部付近は、夫々回転軸６
１、７１、８１より水平に伸びるアーム６２、７２、８
２により夫々固定されている。

【００２３】回転軸６１、７１、８１は夫々回転機構６
３、７３、８３により鉛直軸まわりに回転し、ノズル
６、７、８を、先端部がウエハＷに対向する供給位置と
外カップよりも外側の退避位置との間で回動させるため
のものである。なお洗浄液ノズル７の先端部はウエハＷ
中心部から若干離れた個所に位置し、そこからウエハＷ
中心部に向けて純水を供給するように斜めに伸びてお
り、また置換媒体ノズル８の先端部は、ウエハＷの表面
に対してほぼ垂直になるようにウエハＷの中心部に対向
している（図４参照）。

【００２４】前記各ノズル６、７、８の基端部側は図４
に示すように夫々バルブ６４、７４、８４を介して図示
しないフッ酸溶液供給源、純水供給源及びＩＰＡ供給源
に接続されている。またこの洗浄装置は図４に示すよう
に制御部９を備えており、この制御部９は、予めメモリ
部に格納された所定のプログラムに従って、回転機構６
３、７３、８３及びバルブ６４、７４、８４を制御する
機能を有する。

【００２５】次に上述の洗浄装置を用いて行われる洗浄
方法の実施の形態について述べる。先ずウエハＷが図１
に示すメインアーム２３により洗浄装置（フッ酸処理
部）２９内の回転載置部３、詳しくはメカニカルチャッ
ク保持部３４の上に載置された後、クランプ指３８ａに
よりウエハＷが保持される。次いで回転機構３１により
回転載置部３が例えば３００ｒｐｍの回転数で回転する
と共に、ノズル６が待機位置から供給位置（先端部がウ
エハＷ中心部と対向する位置）まで回転し、バルブ６４
が開かれて図５（ａ）に示すようにノズル６より例えば
０．５％のフッ酸溶液６０が毎分１０００ミリリットル
の流量でウエハＷ表面の中心部付近に１分間供給され、
こうしてウエハＷ表面の自然酸化膜が除去される。

【００２６】このとき二重カップは、内カップ４の受け
口４１がウエハＷの周縁部と対向する位置となるように
置かれ（図２に示す位置）、図示しない排気手段により
排気路３６内が排気されているため、ウエハＷ表面から
弾き飛ばされたフッ酸溶液は、受け口４１より内カップ
４内に吸引されて、ドレン管４２を介して回収される。
しかる後薬液ノズル６が退避位置に退避すると共に純水
ノズル７及び置換媒体ノズル８が供給位置（先端部がウ
エハＷ中心部に対向する位置）まで回転し、バルブ７４
が開かれて図５（ｂ）に示すようにノズル７からウエハ
Ｗ表面の中心部付近に純水７０が例えば毎分１０００ミ
リリットルの流量で１分間供給され、ウエハＷ表面がリ
ンスされる。このとき二重カップは昇降部３５により下
降して外カップ５の受け口５１がウエハＷ周縁部と対向
する位置となるように置かれ、ウエハＷ表面から弾き飛
ばされた純水は受け口５１より外カップ５内に吸引さ
れ、ドレン管５２を介して排出される。

【００２７】ここで純水７０の供給を停止するつまりバ
ルブ７４を閉じる例えば２〜３秒前にバルブ８４を開
き、図５（ｃ）に示すようにノズル８よりウエハＷ表面
の中心部付近に置換媒体液例えばＩＰＡ液８０を例えば
毎分５００ミリリットルの流量で１０秒間供給する。ウ
エハＷはフッ酸溶液の供給からＩＰＡ液の供給に至るま
では３００ｒｐｍの回転数で回転し、ＩＰＡ液の供給を
停止した後は例えば１秒間その回転数で回転し、その後
４秒間３０００ｒｐｍで、更にその後５秒間は５０００
ｒｐｍで回転して図５（ｄ）に示すようにＩＰＡ液の除
去処理が行われる。このような一連の処理は制御部９内
のプログラムに基づいて行なわれる。

【００２８】この際前記３０００〜５０００ｒｐｍの高
速回転時には、図３（ｂ）に示すように、今までウエハ
Ｗを保持していたクランプ指３８ａからクランプ指３８
ｂに切替えて、ウエハＷをクランプ指３８ｂにより保持
することが望ましい。このようにウエハＷを保持するク
ランプ指のグル−プを３８ａから３８ｂに切り替える
と、クランプ指３８ａとクランプ指３８ｂとではウエハ
Ｗの保持部位が異なるため、クランプ指３８ａとウエハ
Ｗの接触部分が、ウエハＷをクランプ指３８ｂで保持す
ることにより露出して、この部分に残存するＩＰＡ液が
除去され、これによりこの部分にウオータマークが形成
されにくくなるからである。

【００２９】また純水７０をＩＰＡ液８０で置換した
後、処理チャンバ２内を所定の蒸気圧例えば置換媒体の
蒸気圧（ＩＰＡでは３０℃で６０ｍｍＨｇ）まで減圧す
るようにしてもよいし、スピン乾燥時にＮ₂ ガス等の不
活性ガスをウエハＷ表面に吹き付けるようにしてもよ
い。これらの補助操作を行なうと、置換媒体の除去をよ
り短時間で行なうことができ、洗浄時間を短縮すること
ができる。

【００３０】上述の実施の形態によれば、ウエハＷ表面
に純水を供給した後ＩＰＡ液を供給しているため、ウエ
ハＷ表面上の純水にＩＰＡ液が溶解する。そしてＩＰＡ
液は表面張力が純水より小さくてかつ純水との混合性が
よく、しかも下地との濡れ性がよいので、供給されたＩ
ＰＡ液は純水と完全に置換される。このようにして置換
されたＩＰＡ液は遠心力により除去され、これにより純
水がウエハＷ表面上から速やかに除去される。この結
果、水、空気中の酸素及びシリコンの反応物の析出や水
に含まれるシリカの析出などによるいわゆるウオータマ
ークの発生が防止されて、パーティクルの発生が低減さ
れ、またＩＰＡ液には不純物が含まれていないことか
ら、結局歩留まりが向上する。なおＩＰＡ液は実質的に
不純物を含まないものであるが、もし仮に微量な不純物
を含むとしても、ＩＰＡ液は遠心力により除去されるた
めウオータマークの発生するおそれは低い。

【００３１】この場合純水の供給を停止した後ＩＰＡ液
の供給開始までに空白時間があると水の粒ができてウオ
ータマークが発生してしまうので、上述実施例のように
純水の供給とＩＰＡ液の供給とをオーバラップさせて行
うことが好ましいが、純水の供給停止後に途切れること
なくＩＰＡ液を供給するようにしてもよい。また純水を
供給するノズルとＩＰＡ液を供給するノズルとは共用し
てもよく、例えば洗浄液供給部でもあり有機溶剤供給部
でもある１本の共用ノズルを用いた場合、純水供給路の
バルブを閉じる前にＩＰＡ液供給路のバルブを開くよう
にすれば、空白時間がなくなるので好ましい。更にＩＰ
Ａ液の供給あるいは回転乾燥と並行してドライエアやＮ
₂ ガスなどをウエハ表面に吹き付けてウオータマークの
発生を抑制すると共にＩＰＡ液の除去を促進させるよう
にしてもよい。

【００３２】ここで上述の実施の形態で述べた方法によ
りフッ酸処理を行い、続いて純水、ＩＰＡ液を順次供給
して洗浄を行い、その後スピン乾燥を行ったところ（各
液の流量や供給時間及びウエハの回転数などは既述した
値の通りである）、図６（ａ）に示すようにウエハ表面
にはウオータマークは見られなかった。なおウオータマ
ークの発生の評価については、６インチウエハの表面に
おいて１ｃｍ×１ｃｍの四角のエリアを図のように定め
て、各エリアを１５０倍の倍率の顕微鏡で目視観察し、
ウオータマークの数を数えることによって行った。

【００３３】そして比較例として、上述の方法の中でＩ
ＰＡ液の供給を行わなかった場合について同様の評価を
行い、またＩＰＡ液の供給に代えてＮ₂ ガスをウエハ表
面に吹き付けて純水の除去を促進させた場合について同
様の評価を行った。結果は夫々図６（ｂ）及び（ｃ）に
示す通りである。図６（ｂ）、（ｃ）を見るとＮ₂ ガス
を吹き付けた場合（図６（ｃ））には吹き付けない場合
（図６（ｂ））よりウオータマークの数は減っている
が、やはりウオータマークは多小存在する。これに対し
て実施例の方法によれば、ウオータマークは目視されな
いため、実施例の方法が非常に有効であることが理解さ
れる。

【００３４】続いてＩＰＡ液による純水の置換及び除去
における条件とウオータマークの発生との関係を確認す
るために、置換媒体ノズル８の吐出部とウエハＷ表面と
の距離（高さ（ｃｍ））と、ノズル８の内径（ｍｍ）
と、ＩＰＡ液の供給速度（ｃｍ／ｓｅｃ）と、スピン乾
燥の乾燥条件とを夫々変えて、ＩＰＡ液供給とスピン乾
燥とを行なったところ図７に示す結果が得られた。この
ときＩＰＡ液供給は置換媒体ノズル８の吐出部をウエハ
Ｗの中心部付近に対向して位置させ、ウエハＷを８０ｒ
ｐｍで回転させながら行なった。またスピン乾燥は、Ｉ
ＰＡ液の供給後ウエハＷを第１の回転数である３００ｒ
ｐｍで１秒間回転させ、この後第２の回転数３０００ｒ
ｐｍで１９秒間回転させて行なった（乾燥条件１）。

【００３５】図７では、ウオータマークの発生数をウオ
ータマーク平均値（ＷＭ平均値）で示し、その評価を記
号で示した。ウオータマーク平均値は、図８に示すよう
なウオータマーク分布（ＷＭ分布）の各エリア内に存在
するウオータマーク数を合計してエリア数で割ったもの
であり、評価として、◎はウオータマークが０、○は
２．５以下、△は５以下、×は５以上を夫々示してい
る。

【００３６】図７により、ノズル８の内径が４ｍｍの場
合は、３ｍｍの場合に比較してウオータマーク平均値が
低いことから、ノズル８の内径は４ｍｍ以上に設定する
ことが望ましいことが認められた。またノズル８の高さ
が４．０ｃｍ、２．０ｃｍ、１．０ｃｍと低くなるにつ
れてウオータマーク平均値も低くなっていき、２．０ｃ
ｍの場合は、４．０ｃｍの場合に比較してノズル８の内
径が同じ場合のウオータマーク平均値がかなり低くなる
ことから、ノズル８の高さは２．０ｃｍ以下に設定する
ことが望ましいことが認められた。

【００３７】特に、ノズル８の高さが２ｃｍ以下であっ
て、内径が４ｍｍ、供給流速が１１７ｃｍ／ｓｅｃの場
合にはウオータマーク平均値が１．３であり、他の条件
は同じで供給流速が７８ｃｍ／ｓｅｃの場合にはウオー
タマーク平均値が０であったことから、ノズル８の高さ
を２．０ｃｍ以下、内径を４ｍｍ以上、供給流速を８０
ｃｍ／ｓｅｃ以下に設定することが望ましいことが確認
された。

【００３８】このように、ノズル８の高さを２．０ｃｍ
以下、内径を４ｍｍとした場合にウオータマークの発生
が抑えられるのは以下の理由によるものと推察される。
ＩＰＡ液は、ＩＰＡ液の前に供給されウエハＷ上に存在
する純水上に供給されることになるが（図９（ａ）参
照）、純水とＩＰＡ液とは表面張力が異なるため、純水
上にＩＰＡ液が供給されると、マランゴニ−効果という
現象が生じると考えられる。

【００３９】このマランゴニ−効果とは表面張力の小さ
い側の液が大きい側の液に引き寄せられる現象をいう
が、本実施の形態の場合には、ＩＰＡ液が純水上に供給
されると、例えば図９（ｂ）に示すように、表面張力の
小さいＩＰＡ液が表面張力の大きい純水に引き寄せられ
る。そして図９（ｃ）に示すように、ＩＰＡ液がウエハ
Ｗ上を同心円状に流れていくに合わせて、引き寄せられ
た部分も同心円状に拡がっていく。このようにＩＰＡ液
が引き寄せられると、ＩＰＡ液がウエハＷのパタ−ンの
隙間に入り込んだ純水や既に形成されたウオータマーク
成分とも接触できるため、これらの純水にＩＰＡ液が溶
解しやすくなると推察される。

【００４０】そしてノズル８の高さが２．０ｃｍ以下と
低く、また内径が４ｍｍ以上と大きいと、ＩＰＡ液をウ
エハＷの中心部付近に供給した場合、ＩＰＡ液が同心円
状に拡がりながら流れやすいため、上述のマランゴニ−
効果が大きくなり、これによりウオータマークの発生が
抑えられると推察される。仮にノズル８の高さが高く、
内径が小さいと、ＩＰＡ液が同心円状に均一に拡がりに
くいため、ＩＰＡ液が純水に引き寄せられる力が弱くな
ってしまう。このため、ＩＰＡ液と純水とが混ざった状
態で流れたり、或いは純水上にＩＰＡ液が載る格好で流
れてしまうので、マランゴニ−効果が小さくなってしま
うと考えられる。

【００４１】なおノズル８の高さを低くした場合の効果
については明確ではないが、一つの理由としてノズル８
の吐出口からウエハＷ上面に至るまでにＩＰＡ液が雰囲
気と接触する距離が短くなるため、ノズル８の高さが高
い場合に比べてＩＰＡ液が雰囲気中の酸素や水分と接触
する時間が短縮され、ＩＰＡ液に含有される酸素や水分
が少なくなり、ウオータマークの発生原因となる酸素や
水分の量が低減することが考えられる。

【００４２】次にスピン乾燥の乾燥条件とウオータマー
クの発生との関係を確認するために、置換媒体ノズル８
の高さを１．０ｃｍ、ノズル８の内径を４ｍｍ、供給流
速を４４ｃｍ／ｓｅｃとして、ウエハＷを８０ｒｐｍで
回転させながらＩＰＡ液供給を行った後、乾燥条件を変
えてスピン乾燥を行なったところ図１０に示す結果が得
られた。

【００４３】このとき乾燥条件１は上述の条件とし、乾
燥条件２はＩＰＡ液供給後ウエハＷを第１の回転数であ
る３００ｒｐｍで１秒間回転させ、次いで３０００ｒｐ
ｍで４秒間、最後に５０００ｒｐｍで１５秒間回転させ
る場合（ここで３０００ｒｐｍ及び５０００ｒｐｍを第
２の回転数とする）とし、乾燥条件３はＩＰＡ液供給後
ウエハＷを第１の回転数である３００ｒｐｍで１秒間回
転させ、この後２０００ｒｐｍで４秒間、最後に４００
０ｒｐｍで１５秒間回転させる場合（ここで２０００ｒ
ｐｍ及び４０００ｒｐｍを第２の回転数とする）とし、
乾燥条件４はＩＰＡ液供給後ウエハＷを第１の回転数で
ある３００ｒｐｍで１秒間回転させ、この後１０００ｒ
ｐｍで４秒間、最後に３０００ｒｐｍで１５秒間回転さ
せる場合（ここで１０００ｒｐｍ及び３０００ｒｐｍを
第２の回転数とする）とした。

【００４４】図１０に示すように、上述の乾燥条件によ
りスピン乾燥を行なった場合、第２の回転数が２０００
ｒｐｍ以上の場合にはウオータマークの発生が見られな
いことが確認された。この結果ＩＰＡ液供給後に第１の
回転数でウエハＷを回転させ、次いで第１の回転数より
高い第２の回転数でウエハＷを回転させてスピン乾燥を
行なうことはウオータマークの発生抑制に効果があり、
特に第２の回転数は２０００ｒｐｍ以上であることが望
ましいことが認められた。

【００４５】このようにスピン乾燥時にウエハＷの回転
数を高めた場合にウオータマークの発生が抑えられるの
は、ＩＰＡ液の小さな粒が弾き飛ばされやすくなって、
ＩＰＡ液の遠心力による除去が促進されると共に、乾燥
時間が短くなるため、ＩＰＡ液中の微量の水分によるウ
オータマークの生成反応が起こりにくく、ウエハＷ表面
のＩＰＡ液と雰囲気中の水分とが接触する時間が減少
し、ＩＰＡ液への雰囲気中の水分の取り込みが抑制され
るからであると推察される。

【００４６】ここでＩＰＡ液の供給後のＩＰＡ液の除去
工程の初期段階において回転数が高すぎると、ＩＰＡ液
の大きな粒が弾き飛ばされて、その衝撃力により飛散し
たＩＰＡが戻ってきてしまい、パーティクル付着が増加
する現象が観察された。このため、先ず第１の回転数で
ＩＰＡ液の大きな粒を弾き飛ばし、次いで回転数を第２
の回転数に高めて、ＩＰＡ液の小さな粒を弾き飛ばすこ
とが望ましい。

【００４７】またこのようにウエハＷを第２の回転数に
より高速で回転させることは、ウエハＷのメカニカルチ
ャックにおいて、クランプ指３８ａと接触するウエハＷ
の部分の乾燥にも効果があり、これによりこの部分にウ
オータマークが形成されることを防ぐことができる。こ
の際、ウエハＷの高速回転時に、ウエハＷを保持するク
ランプ指３８ａをクランプ指３８ｂに切り替えるように
してもよい。

【００４８】続いてＩＰＡ液によるリンス時間とウオー
タマークの発生との関係を確認するために、置換媒体ノ
ズル８の高さを１．０ｃｍ、ノズル８の内径を４ｍｍ、
供給流速を４４ｃｍ／ｓｅｃとして、ウエハＷを８０ｒ
ｐｍで回転させながらＩＰＡ液を供給時間を変えて供給
した後、乾燥条件１によりスピン乾燥を行なったところ
図１１に示す結果が得られた。

【００４９】この図により、ＩＰＡ液のリンス時間が３
秒以上であればウオータマークは発生しないが、２秒以
下の場合には発生することが認められ、これからノズル
８の高さが１．０ｃｍ、内径が４ｍｍ以上である場合に
は，リンス時間は３秒以上であることが望ましいことが
確認された。この理由は、リンス時間が短すぎると、Ｉ
ＰＡ液が同心円状に拡がり切れず、マランゴニ−効果に
よる純水のＩＰＡ液への置換を十分に得ることができな
いためであると推察される。

【００５０】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。本実施の形態は、例えば図１２に示すように、
第１の実施の形態の置換媒体ノズル８を置換媒体供給管
８５に代えた装置で実施される。例えばこの実施の形態
では、ＩＰＡ供給時には、例えばウエハＷを３０ｒｐｍ
で回転させながら、置換媒体供給管８５からＩＰＡ蒸気
を例えば毎分１０００ミリリットルの流量で１０秒間供
給する。この際、例えば図１２（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、有機溶剤供給管８５を、例えばウエハＷの中心部
から外側へ向けて半径方向にスキャンして、ＩＰＡ蒸気
を供給する。

【００５１】次いで第１の実施の形態と同様に、所定の
乾燥条件例えばＩＰＡ蒸気の供給を停止した後第１の回
転数である３００ｒｐｍで１秒間回転させ、次いで３０
００ｒｐｍで４秒間回転させ、その後５０００ｒｐｍで
５秒間回転（３０００ｒｐｍ及び５０００ｒｐｍを第２
の回転数とする）させてスピン乾燥を行ない、例えば回
転数を第２の回転数に切替える時に、処理チャンバ３０
内を所定の圧力例えばウエハＷの温度における置換媒体
の蒸気圧（ＩＰＡでは３０℃で６０ｍｍＨｇ）まで減圧
する。

【００５２】ここでＩＰＡ蒸気は、ＩＰＡ蒸気の前にウ
エハＷ上に供給される純水の温度の関係において、その
供給時に室温≦純水温度≦ＩＰＡ蒸気温度の温度条件を
満たすものであることが望ましい。例えば室温が２５℃
であれば、純水は約３０℃、ＩＰＡ蒸気は８０℃に夫々
調整して供給する。このようなＩＰＡ蒸気としては、Ｉ
ＰＡ液を加熱して飽和させて得たＩＰＡの沸点程度の温
度のＩＰＡ蒸気の他、このようなＩＰＡ蒸気をＮ₂ ガス
等により希釈した、ＩＰＡの沸点より低い温度の混合ガ
スを用いることができる。

【００５３】このようにＩＰＡ蒸気をウエハＷ上に供給
すると、このＩＰＡ蒸気はウエハＷ表面と純水表面の温
度が充分低い時には、ウエハＷ表面及び純水表面と接触
して冷却され、飽和蒸気量を超えたＩＰＡ蒸気が凝縮す
る。またウエハＷ表面と純水表面の温度が充分高いとき
例えばＩＰＡの沸点以上の温度の時には、ウエハＷ表面
と純水表面に吸着する。ウエハＷ表面の温度は、ＩＰＡ
蒸気を供給する前に供給される純水の温度により実質的
に決定され、このように温度条件を設定することによ
り、ウエハＷ表面上におけるＩＰＡ蒸気の凝縮や吸着を
制御することが可能となる。

【００５４】上述のいずれの場合においても、ＩＰＡ蒸
気と純水の温度を上記の条件に設定すると、ＩＰＡ蒸気
はウエハＷ上において、ウエハＷ上の純水により結露し
て液体状態で外方に押し出され、マランゴニ−効果を発
生させる。これにより純水がＩＰＡ蒸気に置換され、ウ
エハＷ表面から除去される。ここで純水の温度が低すぎ
ると、ウエハＷの中央にＩＰＡが液体状で残ってしまう
おそれがあるため、純水の温度は室温よりも高く設定す
ることが望ましい。

【００５５】またスピン乾燥の際、処理チャンバ３０内
をＩＰＡの蒸気圧程度まで減圧すると、ＩＰＡの蒸発速
度が高められて、マランゴニ−効果によって置換したＩ
ＰＡの蒸発が促進されるので、ＩＰＡの除去を短時間で
行なうことができる。但し減圧する場合には、初期の段
階では排気速度を遅くすることが望ましい。初期の段階
から排気速度を速めると、ＩＰＡの大きな粒が弾き出さ
れて、その衝撃力により飛散したＩＰＡが戻ってきてし
まい、パーティクルが付着してしまうからである。

【００５６】ここでＩＰＡ蒸気は、ＩＰＡ液を気化して
得ているので、この気化によりＩＰＡ液に含まれている
パ−ティクル、高沸点成分、金属等の不純物が除去さ
れ、ＩＰＡ液に比べて純度が高くなる。従ってＩＰＡ液
を供給する場合に比べて、ＩＰＡによりウエハＷ表面に
持ち込まれる水分や不純物の量が少なくなるため、より
ウオータマークの発生を抑えることができる。またＩＰ
Ａ蒸気は、置換媒体供給管８６をスキャンさせながら供
給しているので、ウエハＷ上面全体に満遍なく行き渡
り、ウエハＷ表面に存在する純水を十分に除去すること
ができる。

【００５７】以上において、メカニカルチャック保持部
３４におけるウオータマークの発生を抑制するために、
スピン乾燥時に回転数を第２の回転数に切替える際、或
いは第２の回転数による回転時に、ウエハＷを保持する
クランプ指３８ａをクランプ指３８ｂに切替えることが
望ましい。またスピン乾燥時、回転数を上昇するに合わ
せて排気量を増やすようにしてもよいし、スピン乾燥時
にＮ₂ ガス等の不活性ガスをウエハＷ表面に吹付けるよ
うにしてもよい。

【００５８】また本実施の形態では、例えば図１３に示
すように、置換媒体供給管８５の回転軸８１と純水ノズ
ル７の回転軸７１とを、ウエハＷの左右両側に配置し
て、純水ノズル７と置換媒体供給管８５とを、純水ノズ
ル７が外側になるようにウエハＷの上方に位置させて、
これらを例えばウエハＷの中心部から外側へ向けて純水
ノズル７が先行するようにスキャンして、純水供給とＩ
ＰＡ蒸気の供給とを同時に行なうようにしてもよい。こ
のようにすると、ウエハＷの表面に供給された純水は、
同時に供給されるＩＰＡ蒸気により即座に除去され、ウ
オータマークの発生を有効に抑制できる。

【００５９】さらに本実施の形態では、例えば図１４に
示すように、置換媒体供給管８５の先端部に、ウエハＷ
と概ね同じ径を有する円板状の整流板８６を、ウエハＷ
と約５ｍｍの間隔を形成して対向するように設けてもよ
い。この実施の形態では、ＩＰＡ蒸気は置換媒体供給管
８５をスキャンさせずに供給され、この供給されたＩＰ
Ａ蒸気は整流板８６に沿って流れて、整流板８６とウエ
ハＷの間の間隔内を拡散するようになるため、ＩＰＡ蒸
気がウエハＷの周縁部まで行き渡りやすくなる。またこ
のＩＰＡ蒸気の供給中に、ウエハＷを回転させるとウエ
ハＷ上にＩＰＡ蒸気がより均一に広がるようになる。

【００６０】本実施の形態では、置換媒体供給管８５を
スキャンさせ、ウエハＷを回転させずにＩＰＡ蒸気の供
給を行なうようにしてもよい。またＩＰＡ蒸気の供給後
は、スピン乾燥の際第２の回転数への回転数の上昇と、
処理チャンバ内の減圧とを両方行わずに、いずれか一方
のみを行ってもよく、このようにいずれか一方のみを行
っても、ＩＰＡはウエハＷ上に残存せずに除去されるこ
とが確認されている。

【００６１】以上において本発明はフッ酸処理部のみな
らずＡＰＭ処理部、ＨＰＭ処理部においても適用され
る。なお本発明では被処理基板としてＬＣＤ基板を用い
てもよいし、薬液としてはフッ酸以外のものでもよく、
更にはまた置換媒体の代りに揮発性の界面活性剤を用い
ても同様の作用効果が得られる。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、洗浄液を
被処理基板から速やかに除去することができるので、洗
浄液が要因になる析出物の発生を抑えることができ、パ
ーティクルの発生を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る洗浄装置を含む洗浄
ステーションを示す概略平面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る洗浄装置の要
部を示す縦断側面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る洗浄装置の要
部を示す平面図である。

【図４】各ノズル及び制御部を示す説明図である。

【図５】本発明方法の第１の実施の形態を示す工程図で
ある。

【図６】実施例及び比較例について洗浄の評価の結果を
示す説明図である。

【図７】ＩＰＡ供給条件を変えた場合の洗浄の評価の結
果を示す説明図である。

【図８】ウオータマーク分布を示す説明図である。

【図９】マランゴニ−効果を説明するための説明図であ
る。

【図１０】スピン乾燥の乾燥条件を変えた場合の洗浄の
評価の結果を示す説明図である。

【図１１】ＩＰＡのリンス時間を変えた場合の洗浄の評
価の結果を示す説明図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態の作用を示す説明
図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態の他の例の作用を
示す説明図である。

【図１４】本発明の第２の実施の形態のさらに他の例の
作用を示す説明図である。

【図１５】従来の洗浄方法を示す工程図である。

【図１６】洗浄されるウエハの表面構造の例を示す説明
図である。

【符号の説明】

３ 回転載置部 ３１ 回転機構 ４ 内カップ ４１ 受け口 ５ 外カップ ５１ 受け口 ６ 薬液ノズル ６０ フッ酸溶液 ７ 純水ノズル ７０ 純水 ８ 置換媒体ノズル ８０ イソプロピルアルコール ８５ 置換媒体供給管 ８６ 整流板

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転載置部に被処理基板を載置して回転
   させながら、被処理基板の表面に洗浄液を供給して洗浄
   する工程と、 続いて前記被処理基板を回転させながら被処理基板の表
   面に置換媒体液を供給して前記洗浄液を当該置換媒体液
   で置換する工程と、 その後前記被処理基板を回転させながら被処理基板の表
   面の置換媒体液を回転による遠心力で除去する工程と、
   を含み、 前記置換媒体液は、前記洗浄液と混合性がありかつ前記
   洗浄液より表面張力が小さいことを特徴とする洗浄方
   法。
2. 【請求項２】 被処理基板の表面に洗浄液を供給して洗
   浄する工程に先立って、回転載置部に被処理基板を載置
   して回転させながら、被処理基板の表面に薬液を供給し
   て薬液処理する工程を含むことを特徴とする請求項１記
   載の洗浄方法。
3. 【請求項３】 被処理基板の表面に置換媒体液を供給す
   る工程は、洗浄液の供給停止後に途切れることなくある
   いは洗浄液を供給している途中から行うことを特徴とす
   る請求項１又は２記載の洗浄方法。
4. 【請求項４】 被処理基板の表面に置換媒体液を供給す
   る工程は、置換媒体液を毎秒８０ｃｍ以下の速度で供給
   して行なうことを特徴とする請求項１、２又は３記載の
   洗浄方法。
5. 【請求項５】 回転載置部に被処理基板を載置して回転
   させながら、被処理基板の表面に洗浄液を供給して洗浄
   する工程と、 続いて前記被処理基板の表面に置換媒体蒸気を供給し、
   当該置換媒体蒸気が結露した置換媒体液で前記洗浄液を
   置換する工程と、 その後前記被処理基板を回転させながら被処理基板の表
   面の置換媒体液を回転による遠心力で除去する工程と、
   を含み、 前記置換媒体蒸気は、前記洗浄液と混合性がありかつ前
   記洗浄液より表面張力が小さいことを特徴とする洗浄方
   法。
6. 【請求項６】 被処理基板の表面に洗浄液を供給して洗
   浄する工程に先立って、回転載置部に被処理基板を載置
   して回転させながら、被処理基板の表面に薬液を供給し
   て薬液処理する工程を含むことを特徴とする請求項５記
   載の洗浄方法。
7. 【請求項７】 被処理基板の表面に置換媒体蒸気を供給
   する工程は、被処理基板を回転させながら行うことを特
   徴とする請求項５又は６記載の洗浄方法。
8. 【請求項８】 被処理基板の表面に置換媒体蒸気を供給
   する工程は、洗浄液の供給停止後に途切れることなくあ
   るいは洗浄液を供給している途中から行うことを特徴と
   する請求項５、６又は７記載の洗浄方法。
9. 【請求項９】 被処理基板の表面に供給される置換媒体
   蒸気は、置換媒体蒸気の前に供給される洗浄液の温度以
   上の温度であることを特徴とする請求項５、６、７又は
   ８記載の洗浄方法。
10. 【請求項１０】 被処理基板の表面の置換媒体液を除去
    する工程は、第１の回転数で被処理基板を回転させ、続
    いて第１の回転数よりも高い第２の回転数で被処理基板
    を回転させながら行なうことを特徴とする請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８又は９記載の洗浄方法。
11. 【請求項１１】 第２の回転数は２０００ｒｐｍ以上で
    あることを特徴とする請求項１０記載の洗浄方法。
12. 【請求項１２】 被処理基板の表面の置換媒体液を除去
    する工程は、減圧して行なうことを特徴とする請求項
    １、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１記
    載の洗浄方法。
13. 【請求項１３】 回転載置部に被処理基板を載置して回
    転させながら、被処理基板の表面に洗浄液を供給して洗
    浄する装置において、 前記洗浄液を被処理基板の表面に供給するための洗浄液
    供給部と、 前記洗浄液と混合性がありかつ前記洗浄液より表面張力
    が小さい置換媒体流体を被処理基板の表面に供給するた
    めの置換媒体流体供給部と、 前記被処理基板の表面に対する洗浄液の供給から置換媒
    体流体の供給へ切り替えるための制御部と、を備えてい
    ることを特徴とする洗浄装置。
14. 【請求項１４】 回転載置部は、前記被処理基板の側部
    と係合して当該基板を保持するためのクランプ部を備え
    ていることを特徴とする請求項１３記載の洗浄装置。
15. 【請求項１５】 回転載置部は、前記被処理板の側部と
    係合して当該基板を保持するための第１のクランプ部と
    第２のクランプ部とを備え、前記被処理基板に置換媒体
    流体を供給するときには前記第１のクランプ部により前
    記被処理基板を保持し、置換媒体流体供給後は前記第２
    のクランプ部により被処理基板を保持することを特徴と
    する請求項１３記載洗浄装置。
16. 【請求項１６】 置換媒体流体供給部は、置換媒体液を
    供給するためのものであり、吐出部が被処理基板の中心
    部と対向し、当該吐出部の口径が４ｍｍ以上のノズルで
    あることを特徴とする請求項１３記載の洗浄装置。
17. 【請求項１７】 置換媒体流体供給部は、置換媒体液を
    供給するためのものであり、吐出部が被処理基板の中心
    部と対向し、置換媒体液を被処理基板の表面に供給する
    ときの置換媒体流体供給部の吐出部と被処理基板表面と
    の距離は２ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１３
    又は１６記載の洗浄装置。