JP2004079755A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の表面の洗浄のためのエッチング量を少なくする。また、基板の表面の洗浄に要する時間を短縮する。
【解決手段】ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）にオゾン水を供給するためのオゾン水ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＨＦ（ふっ酸）を供給するためのＨＦノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（純水）の液滴の噴流を供給するためのソフトスプレーノズル４とが備えられている。オゾン水ノズル２からウエハＷの表面へのオゾン水の供給に並行して、または、オゾン水の供給開始から所定時間だけ遅れて、ソフトスプレーノズル４からウエハＷの表面にソフトスプレーが噴射されて、このソフトスプレーによるパーティクルの物理的除去が行われる。
【選択図】 図１
【解決手段】ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）にオゾン水を供給するためのオゾン水ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＨＦ（ふっ酸）を供給するためのＨＦノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（純水）の液滴の噴流を供給するためのソフトスプレーノズル４とが備えられている。オゾン水ノズル２からウエハＷの表面へのオゾン水の供給に並行して、または、オゾン水の供給開始から所定時間だけ遅れて、ソフトスプレーノズル４からウエハＷの表面にソフトスプレーが噴射されて、このソフトスプレーによるパーティクルの物理的除去が行われる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板の表面の不要物を除去するための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、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、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、フォトマスク用基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、基板の表面に付着したパーティクルや各種金属不純物（銅イオンに代表される不要な金属イオンを含む）などの不要物を除去する処理を行うための基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置では、たとえば、ほぼ水平な面内で基板が回転されつつ、その回転している基板の表面にオゾン水とＨＦ（ふっ酸）とが交互に繰り返し供給される。オゾン水の供給により、基板の表面に酸化膜が形成される。そして、その後にＨＦが供給されることにより、基板の表面のパーティクルが酸化膜ごと除去されるとともに、基板の表面の金属不純物が除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような処理によるパーティクル除去効果は、ＨＦによる酸化膜のエッチング量に依存するため、十分なパーティクル除去効果を得ようとすると、基板の表面のエッチング量が多くなり、また、そのために長い処理時間を要するという問題があった。
さらには、十分なパーティクル除去効果を得ようとして、基板の表面をエッチングしすぎてしまうおそれがあった。基板の表面が過剰にエッチングされると、疎水性の下地が露出し、その露出した疎水性の下地にＨＦ中のパーティクルが再付着するという新たな問題を生じる。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、洗浄効果の低下を招くことなく、基板の表面のエッチング量の低減を図ることができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
また、この発明の他の目的は、基板の表面を短時間で洗浄できる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、基板の表面の過剰エッチングを防止できる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
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）の表面の不要物を除去するための基板処理装置であって、基板の表面に酸化性を有する酸化処理液を供給する酸化処理液供給手段（２，２１，２２）と、基板の表面を物理力によって洗浄する物理洗浄手段（４，４２，４３，４４，４５）と、基板の表面にエッチング性を有するエッチング処理液を供給するエッチング処理液供給手段（３，３１）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【０００６】
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。
この発明によれば、酸化処理液およびエッチング処理液の供給による基板表面の化学的な洗浄、つまり酸化処理液によって酸化された基板表面の金属不純物をエッチング処理液でエッチング除去することによる洗浄に加えて、物理洗浄手段による基板表面のパーティクルの物理的な洗浄を行うことができる。
【０００７】
この酸化処理液供給手段による金属不純物の酸化作用、エッチング処理液供給手段、および物理洗浄手段によるパーティクル除去作用の３つの作用が協働することにより、エッチング処理液による基板表面のエッチング量が少なくても、基板の表面の金属不純物およびパーティクルをともに良好に除去することができる。さらに、エッチング処理液によるエッチング量が少なくてよいから、エッチング処理に要する時間を短縮したり、エッチング処理液の濃度を薄くしたりすることができる。
【０００８】
また、たとえば、エッチング処理時間を短縮したり、エッチング処理液の濃度を薄くすれば、基板の表面の過剰なエッチングを防止することができる。
なお、基板の表面への酸化処理液の供給と基板表面の物理力による洗浄とを別タイミングで（いずれか一方を先に）行わせてもよいが、請求項２に記載のように、上記酸化処理液供給手段および物理洗浄手段を制御して、基板の表面への酸化処理液の供給と基板表面の物理力による洗浄とを同時に行わせる洗浄制御手段（５）をさらに含むことがより好ましい。このような洗浄制御手段を備えることにより、基板の表面への酸化処理液の供給と基板表面の物理力による洗浄とが同時に行われるので、基板の処理に要する時間をさらに短縮することができる。
【０００９】
上記物理洗浄手段は、請求項３に記載のように、基板の表面に向けて吐出される処理液に気体を吹きつけることにより、当該処理液の液滴の噴流を形成し、その噴流を基板の表面に供給する２流体スプレーノズル（４）を含むものであってもよい。この場合、２流体スプレーノズルからの処理液の液滴の噴流が有する運動エネルギー（流速）により、基板の表面に付着しているパーティクルを物理的に除去することができる。
【００１０】
また、上記物理洗浄手段は、請求項４に記載のように、基板の表面に供給する処理液に超音波振動を付与する超音波手段を含むものであってもよい。この場合には、超音波手段によって処理液に付与されている超音波振動により、基板の表面に付着しているパーティクルを物理的に除去することができる。なお、超音波手段は、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給する超音波ノズルであってもよいし、基板表面上に供給された処理液の液膜に接触して超音波振動を付与する棒状や板状の超音波振動体であってもよい。
【００１１】
上記酸化処理液供給手段は、請求項５に記載のように、基板の表面にオゾン水を含む処理液を供給するものであってもよいし、請求項６に記載のように、上記酸化処理液供給手段は、基板の表面に過酸化水素を含む処理液を供給するものであってもよい。
請求項７記載の発明は、上記物理洗浄手段は、上記酸化処理液供給手段により基板の表面に供給される酸化処理液に物理的エネルギーを付与するものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１２】
この発明によれば、酸化処理液に付与された物理的エネルギーにより、基板の表面に付着しているパーティクルを物理的に除去することができるとともに、酸化処理液が有する酸化性により、基板の表面の金属不純物を酸化させることができる。
なお、この請求項７の場合、酸化処理液供給手段は、物理洗浄手段と協働して基板の表面を処理すると考えることができる。具体的にはたとえば、酸化処理液が上記超音波ノズルで超音波が付与された後に基板表面に供給されたり、または、基板の表面に供給された酸化処理液に上記超音波振動体が超音波を付与してもよい。あるいは、酸化処理液が上記２流体スプレーノズルで気体と混合されて液滴となって基板表面に噴出されたりしてもよい。
【００１３】
請求項８記載の発明は、基板（Ｗ）の表面の不要物を除去するための基板処理方法であって、基板の表面に酸化性を有する酸化処理液を供給して基板表面の少なくとも金属不純物を酸化する酸化処理工程と、基板の表面を物理力によって洗浄する物理洗浄工程と、上記酸化処理工程および物理洗浄工程の後に、基板の表面にエッチング性を有するエッチング処理液を供給するエッチング処理工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００１４】
この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
なお、酸化処理工程と物理洗浄工程とを別タイミングで行ってもよいが、請求項９に記載のように、物理洗浄工程は、上記酸化処理工程のうちの少なくとも一部の期間と重複して行われることが好ましく、これにより、請求項２に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
【００１５】
また、請求項１０に記載のように、上記酸化処理工程、物理洗浄工程およびエッチング処理工程は複数回繰り返して行われることが好ましく、こうすることにより、基板の表面の金属不純物やパーティクルをよりきれいに除去することができる。たとえば上記一連の工程を長い時間をかけて１回だけ行うよりも、短い時間に分けて上記一連の工程を複数回繰り返し行う方が洗浄効果が高い。
また、請求項１１に記載のように、上記エッチング処理工程は、上記酸化処理工程で基板の表面の金属不純物をエッチング除去するのに必要十分な時間だけ行われることが好ましい。こうすることにより、基板の表面の過剰なエッチングを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの表面に付着したパーティクルや各種金属不純物などの不要物を除去する処理を行うための装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にオゾン水を供給するためのオゾン水ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にＨＦ（ふっ酸）を供給するためのＨＦノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にＤＩＷ（純水）の液滴の噴流を供給するためのソフトスプレーノズル４とを備えている。
【００１７】
スピンチャック１は、たとえば、鉛直方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数個のチャックピン１３とを有しており、複数個のチャックピン１３でウエハＷの端面を挟持して、ウエハＷを水平な状態で保持することができるようになっている。また、スピン軸１１には、モータを含む回転駆動機構から回転力が入力されるようになっており、チャックピン１３でウエハＷを水平に保持した状態で、スピン軸１１に回転力を入力することにより、ウエハを水平な面内で鉛直軸線まわりに回転させることができる。
【００１８】
スピン軸１１は、中空軸とされていて、その内部には、中心軸ノズルの形態をなす処理液供給管１４が挿通されている。この処理液供給管１４には、下面オゾン水バルブ１５または下面ＨＦバルブ１６を介して、オゾン水またはＨＦが選択的に供給されるようになっている。また、処理液供給管１４の先端は、チャックピン１３に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に複数の吐出口を有する下面ノズル１７に結合されており、処理液供給管１４に供給されるオゾン水またはＨＦは、下面ノズル１７の複数の吐出口からウエハＷの下面の回転中心に向けて吐出される。なおここで、本実施形態において、ウエハＷの「上面」は半導体デバイスが形成される面となっており、一方、ウエハＷの「下面」は半導体デバイスが形成されない面となっている。また、ウエハＷの「表面」とは、ウエハＷの上面および下面のうちの少なくともいずれか一方の面をいう。
【００１９】
オゾン水ノズル２には、オゾン水供給管２１が接続されており、このオゾン水供給管２１からオゾン水が供給されるようになっている。オゾン水供給管２１の途中部には、オゾン水ノズル２からのオゾン水の吐出を制御するための上面オゾン水バルブ２２が介装されている。
また、ＨＦノズル３には、ＨＦ供給管３１が接続されており、このＨＦ供給管３１からＨＦが供給されるようになっている。ＨＦ供給管３１の途中部には、ＨＦノズル３からのＨＦの吐出を制御するための上面ＨＦバルブ３２が介装されている。
【００２０】
ソフトスプレーノズル４は、ウエハＷの上面に対して物理的な洗浄作用を与えるためのものであり、スピンチャック１の上方の水平面内で揺動可能なアーム４１の先端に取り付けられている。ソフトスプレーノズル４には、ＤＩＷ供給管４２および窒素ガス供給管４３が接続されている。ＤＩＷ供給管４２から供給されるＤＩＷは、ソフトスプレーノズル４の先端のＤＩＷ吐出口から吐出されて、ほぼ鉛直下方に向けて直進するようになっている。一方、窒素ガス供給管４３からは高圧窒素ガスが供給され、その高圧窒素ガスは、たとえば、ＤＩＷ吐出口を取り囲む環状のガス吐出口から高速で吐出されて、ＤＩＷ吐出口からのＤＩＷ進路上の１点（収束点）に向かって収束するように進むようになっている。これにより、ソフトスプレーノズル４にＤＩＷと高圧窒素ガスとが同時に供給されると、ＤＩＷ吐出口から直進するＤＩＷに収束点で高圧窒素ガスが衝突し、その結果、ＤＩＷの液滴の噴流が形成されて、このＤＩＷの液滴の噴流がウエハＷの上面に供給される。ＤＩＷ供給管４２および窒素ガス供給管４３の途中部には、それぞれＤＩＷバルブ４４および窒素ガスバルブ４５が介装されている。
【００２１】
なおここで、上記下面ノズル１７から吐出されるＨＦは、ウエハＷ上面側に供給されるエッチング液のＤＨＦ（５０％ＨＦの１／３００の濃度）とは異なり、たとえば５０％ＨＦの１／５０程度の濃度のＨＦを用いるのが好ましい。すなわち、ウエハＷ下面側のエッチング液をウエハＷ上面側よりも濃度を高くする。これにより、ソフトスプレーノズルを設けにくいウエハＷ下面側において、ウエハＷ上面側よりも濃度の高いエッチング液を用いることで、ウエハＷ両面の洗浄効果をほぼ同等のものとすることができる。ただし、ウエハＷの端面を複数の回転ローラで保持しつつウエハＷを回転させるような機構を採用する場合は、ウエハＷの下面にもソフトスプレーノズルを配置できるので、ウエハＷ上面側と同じＤＨＦを用いることができる。
【００２２】
図２は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置５を備えている。
制御装置５には、スピンチャック１を回転させるための回転駆動機構１８、ソフトスプレーノズル４を保持しているアーム４１を揺動させるための揺動駆動機構４６、下面オゾン水バルブ１５、下面ＨＦバルブ１６、上面オゾン水バルブ２２、上面ＨＦバルブ３２、ＤＩＷバルブ４４および窒素ガスバルブ４５が接続されている。
【００２３】
制御装置５は、ウエハＷの処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１８および揺動駆動機構４６の動作を制御し、また、下面オゾン水バルブ１５、下面ＨＦバルブ１６、上面オゾン水バルブ２２、上面ＨＦバルブ３２、ＤＩＷバルブ４４および窒素ガスバルブ４５の開閉を制御する。
具体的には、ウエハＷの処理に際して、スピンチャック１にウエハＷが受け渡されると、制御装置５は、回転駆動機構１８を動作させて、そのウエハＷを保持しているスピンチャック１を所定の回転速度（たとえば、５００ｒｐｍ）で回転させる。
【００２４】
その後、制御装置５は、上面オゾン水バルブ２２を開いて、オゾン水ノズル２からウエハＷの上面へのオゾン水の供給を開始する。オゾン水ノズル２からのオゾン水は、ウエハＷの回転中心付近に供給され、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その回転中心付近の供給位置からウエハＷの周縁に向けて拡がる。これによって、ウエハＷの上面のほぼ全域にオゾン水が行き渡り、ウエハＷの上面の金属不純物がオゾン水によって酸化される。つまり、ウエハＷの上面には、オゾン水の働きによりウエハＷ上面の金属不純物が酸化されて、エッチング除去されやすい状態となる。オゾン水の供給は、たとえば、４秒間続けられる。
【００２５】
また、制御装置５は、上面オゾン水バルブ２２の開成と同時に、または、上面オゾン水バルブ２２の開成よりも所定時間（たとえば、３秒間）だけ遅れて、ＤＩＷバルブ４４および窒素ガスバルブ４５を開いて、ソフトスプレーノズル４からウエハＷの上面へのＤＩＷの液滴の噴流（ソフトスプレー）の供給を開始する。この際、制御装置５は、揺動駆動機構４６を動作させて、アーム４１を所定の角度範囲内で往復揺動させる。これにより、ソフトスプレーノズル４からの液滴の噴流が導かれるウエハＷ上面上の供給位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を、円弧状の軌跡を描きつつ繰り返し移動（スキャン）することになる。
【００２６】
ソフトスプレーノズル４からの液滴の噴流は、窒素ガス供給管４３から供給される高圧窒素ガスにより形成されるから、大きな運動エネルギー（流速）を有している。したがって、この大きな運動エネルギーを有する液滴の噴流をウエハＷの上面に供給することにより、その供給位置に付着しているパーティクルを物理的に除去することができる。そして、その際に供給位置をスキャンさせることにより、ウエハＷの上面のほぼ全域から、パーティクルを物理的に除去することができる。このソフトスプレーによる処理（パーティクルの物理的除去）は、たとえば、６秒間続けられる。
【００２７】
さらに、オゾン水およびソフトスプレーによる処理の一方で、制御装置５は、下面オゾン水バルブ１５を開いて、下面ノズル１７からウエハＷの下面にオゾン水を供給する。下面ノズル１７からウエハＷの下面に供給されたオゾン水は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その回転中心付近の供給位置からウエハＷの周縁に向けて拡がる。これによって、ウエハＷの下面のほぼ全域にオゾン水が行き渡り、ウエハＷの下面がオゾン水によって酸化される。ウエハＷの下面へのオゾン水の供給は、たとえば、１０秒間続けられる。
【００２８】
オゾン水およびソフトスプレーによるウエハＷの上面処理、ならびにこれと並行して行われるオゾン水によるウエハＷの下面処理の後は、ＨＦによるウエハＷの上面および下面の処理が行われる。すなわち、制御装置５は、上面ＨＦバルブ３２を開いて、ＨＦノズル３からウエハＷの上面にＨＦを供給するとともに、下面ＨＦバルブ１６を開いて、下面ノズル１７からウエハＷの下面にＨＦを供給する。ウエハＷの上面および下面に供給されたＨＦは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その回転中心付近の供給位置からウエハＷの周縁に向けて拡がる。これにより、ウエハＷの下面のほぼ全域にＨＦが行き渡って、ウエハＷの上面および下面の金属不純物やパーティクルがエッチング除去されるとともに、ウエハＷの上面および下面に付着している金属不純物が溶解除去される。
【００２９】
ウエハＷの上面および下面へのＨＦの供給時間は、オゾン水の働きにより酸化された金属不純物がエッチング除去され、その下方の自然酸化膜のエッチング量が最小限（１０Å以下、好ましくは０〜５Å、より好ましくは１〜２Å）に抑えられる時間に設定することが好ましい。たとえば、ウエハＷの上面および下面へのオゾン水の供給時間が上記例示した時間であり、オゾン水の濃度が２０ｐｐｍ、ＨＦの濃度が５０％ＨＦの１／３００である場合、ウエハＷの上面および下面へのＨＦの供給時間は１０秒間に設定される。
【００３０】
上述の各処理は、複数回繰り返し行われる。すなわち、オゾン水およびソフトスプレーによるウエハＷの上面処理ならびにオゾン水によるウエハＷの下面処理と、ＨＦによるウエハＷの上面および下面の処理とが交互に複数回繰り返される。これにより、ウエハＷの表面に付着したパーティクルや各種金属不純物などの不要物がきれいに除去される。なお、ウエハＷの汚染状況によっては必ずしも複数回繰り返し行われる必要はなく、このような場合には１回だけの処理であってもよいが、より洗浄効果をあげるためには、たとえば２〜１０回程度繰り返し処理するのが好ましい。
【００３１】
こうして不要物が除去された後は、スピンチャック１の回転が続けられる一方で、ウエハＷの上面および下面にＤＩＷが供給されて、ウエハＷの上面および下面に残留しているＨＦ（またはオゾン水）が洗い流される。ウエハＷの上面および下面へのＤＩＷの供給は、たとえば、それぞれウエハＷの上方に配置された上面ＤＩＷノズルおよびウエハＷの下方に配置された下面ＤＩＷノズル（どちらも図示せず）により達成されてもよい。あるいは、ウエハＷの上面への純水の供給については、制御装置５がＤＩＷバルブ４４のみを開いて、ソフトスプレーノズル４からＤＩＷが吐出されることにより達成し、ウエハＷの上面への純水の供給については、下面ノズル１７にＨＦやオゾン水と同様の配管系統でバルブおよび純粋供給源を並列接続して、この下面ノズル１７からＤＩＷが吐出されるようにしてもよい。
【００３２】
ＤＩＷによるリンス処理が終了すると、制御装置５は、回転駆動機構１８を制御して、スピンチャック１を予め定める乾燥時間だけ高速回転させる。これにより、ウエハＷの上面および下面からＤＩＷが遠心力で振り切られ、ウエハＷの上面および下面が乾燥する。この乾燥処理の終了後は、スピンチャック１の回転が止められて、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷの上面へのオゾン水の供給に並行して、または、オゾン水の供給開始から所定時間だけ遅れて、ソフトスプレーノズル４からウエハＷの上面にソフトスプレーが噴射されて、このソフトスプレーによるパーティクルの物理的除去が行われる。これにより、ＨＦによるウエハＷの上面のエッチング量が少なくても、ウエハＷの上面の金属不純物およびパーティクルをともに良好に除去することができる。ＨＦによるエッチング量が少なくてよいから、ＨＦによるエッチング処理に要する時間を短縮したり、ＨＦの濃度を薄くしたりすることができる。
【００３３】
また、ウエハＷの表面を厚くエッチングする必要がないので、ウエハＷの上面に供給されるＨＦとして、濃度が４９〜５０％ＨＦの１／３００〜１／２００程度の希釈ＨＦ（ＤＨＦ）を用いることができ、これにより、ウエハＷの上面が過剰にエッチングされることを防止できる。ゆえに、過剰なエッチングによって自然酸化膜の下方の疎水性の下地（ベアシリコン）が露出し、その露出した疎水性の下地にＨＦ中のパーティクルが再付着するという問題を生じるおそれがない。
【００３４】
この発明の一実施形態の説明は以上のとおりであるが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、ウエハＷの表面の金属不純物を酸化するための酸化処理液としてオゾン水を採用しているが、酸化処理液は、酸化力を有する処理液であればよく、ＳＣ１（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）またはＳＣ２（ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）のような過酸化水素を含む処理液であってもよい。
【００３５】
また、酸化処理液には、ウエハＷの表面に付着した金属不純物を除去する効果を上げるために、たとえば、塩酸、硝酸または有機酸（クエン酸、蓚酸、酢酸など）を混入してもよい。
さらにまた、上記の実施形態では、ウエハＷの表面の金属不純物をエッチング除去するためのエッチング処理液としてＨＦを採用しているが、エッチング処理液は、好ましくはＨＦを含んでいればよく、ＨＦ＋ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏの混合液であってもよいし、ＨＦ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏの混合液であってもよい。また、ＢＨＦ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ）であってもよい。あるいは、ウエハＷ表面がＳｉＯ２である場合、ＤＨＦ（Ｄｉｌｕｔｅｄ ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ）が好ましい。また、エッチング量をほとんど必要としないような場合には、ＮＨ４ＯＨやＳＣ１などのアルカリ性溶液でもよい。
【００３６】
さらに、上記の実施形態では、オゾン水が供給されてウエハＷの上面が酸化処理されている期間に重ねて、ソフトスプレーノズルから物理的エネルギーを有するＤＩＷを供給して物理洗浄処理を行っているが、これら酸化処理と物理洗浄処理とは別タイミングで行われてもよい。たとえば、酸化処理の後に物理洗浄処理を行ってもよいし、逆に物理洗浄処理の後に酸化処理を行ってもよい。
また、上記の実施形態では、処理の最初に、オゾン水による酸化処理およびソフトスプレーによる物理洗浄処理を行っているが、それよりも前に予めＨＦによるエッチング処理を行ってもよい。すなわち、エッチング処理の後に、酸化処理および物理洗浄処理とエッチング処理を含む一連の処理を順に行ってもよい。
【００３７】
さらに、上記の実施形態では、ソフトスプレーノズル４からＤＩＷの液滴の噴流を吐出させる構成について説明したが、ソフトスプレーノズル４にオゾン水、ＳＣ１、ＳＣ２、希釈ＮＨ４ＯＨ水などの酸化処理液を供給するようにして、その酸化処理液の液滴の噴流をソフトスプレーノズル４から吐出させるようにしてもよい。この場合、オゾン水ノズル２を省略してもよく、そうすることにより、構成を簡素化することができる。
【００３８】
また、ソフトスプレーノズル４に代えて、または、ソフトスプレーノズル４とともに、超音波振動の付与されたＤＩＷまたは酸化処理液をウエハＷの上面に供給するための超音波ノズルや、基板上面上に供給された処理液の液膜に接触して超音波振動を付与する棒状や板状の超音波振動体が備えられて、このＤＩＷまたは酸化処理液の超音波振動により、ウエハＷの上面に付着しているパーティクルが物理的に除去されるようにしてもよい。さらには、ウエハＷの上面をスクラブ洗浄するためのブラシが備えられて、このブラシにより、ウエハＷの上面に付着しているパーティクルが物理的に除去されるようにしてもよい。
【００３９】
さらに、処理後のウエハＷを乾燥させるための乾燥処理は、ウエハＷ（スピンチャック１）の高速回転による振り切り乾燥に限らず、エアナイフからウエハＷにエアを吹きつけて、ウエハＷから水分を吹き飛ばしてもよいし、ウエハＷにＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパまたはＩＰＡ液を供給して、ＩＰＡとともに水分を蒸発（揮発）させてもよい。また、ウエハＷの周囲を減圧することにより、ウエハＷを乾燥させてもよいし（減圧乾燥）、ウエハＷの表面に超臨界二酸化炭素（ＳＣＣＯ２）を供給することにより、ウエハＷを乾燥させてもよい（ＳＣＣＯ２乾燥）。
【００４０】
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。
【図面の簡単な説明】
【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図解的に示す図である。
【図２】この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
２ オゾン水ノズル
３ ＨＦノズル
４ ソフトスプレーノズル
５ 制御装置
２１ オゾン水供給管
２２ 上面オゾン水バルブ
３１ ＨＦ供給管
３２ 上面ＨＦバルブ
４１ アーム
４２ ＤＩＷ供給管
４３ 窒素ガス供給管
４４ ＤＩＷバルブ
４５ 窒素ガスバルブ
４６ 揺動駆動機構
Ｗ ウエハ
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板の表面の不要物を除去するための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、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、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、フォトマスク用基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、基板の表面に付着したパーティクルや各種金属不純物（銅イオンに代表される不要な金属イオンを含む）などの不要物を除去する処理を行うための基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置では、たとえば、ほぼ水平な面内で基板が回転されつつ、その回転している基板の表面にオゾン水とＨＦ（ふっ酸）とが交互に繰り返し供給される。オゾン水の供給により、基板の表面に酸化膜が形成される。そして、その後にＨＦが供給されることにより、基板の表面のパーティクルが酸化膜ごと除去されるとともに、基板の表面の金属不純物が除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような処理によるパーティクル除去効果は、ＨＦによる酸化膜のエッチング量に依存するため、十分なパーティクル除去効果を得ようとすると、基板の表面のエッチング量が多くなり、また、そのために長い処理時間を要するという問題があった。
さらには、十分なパーティクル除去効果を得ようとして、基板の表面をエッチングしすぎてしまうおそれがあった。基板の表面が過剰にエッチングされると、疎水性の下地が露出し、その露出した疎水性の下地にＨＦ中のパーティクルが再付着するという新たな問題を生じる。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、洗浄効果の低下を招くことなく、基板の表面のエッチング量の低減を図ることができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
また、この発明の他の目的は、基板の表面を短時間で洗浄できる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、基板の表面の過剰エッチングを防止できる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
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）の表面の不要物を除去するための基板処理装置であって、基板の表面に酸化性を有する酸化処理液を供給する酸化処理液供給手段（２，２１，２２）と、基板の表面を物理力によって洗浄する物理洗浄手段（４，４２，４３，４４，４５）と、基板の表面にエッチング性を有するエッチング処理液を供給するエッチング処理液供給手段（３，３１）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【０００６】
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。
この発明によれば、酸化処理液およびエッチング処理液の供給による基板表面の化学的な洗浄、つまり酸化処理液によって酸化された基板表面の金属不純物をエッチング処理液でエッチング除去することによる洗浄に加えて、物理洗浄手段による基板表面のパーティクルの物理的な洗浄を行うことができる。
【０００７】
この酸化処理液供給手段による金属不純物の酸化作用、エッチング処理液供給手段、および物理洗浄手段によるパーティクル除去作用の３つの作用が協働することにより、エッチング処理液による基板表面のエッチング量が少なくても、基板の表面の金属不純物およびパーティクルをともに良好に除去することができる。さらに、エッチング処理液によるエッチング量が少なくてよいから、エッチング処理に要する時間を短縮したり、エッチング処理液の濃度を薄くしたりすることができる。
【０００８】
また、たとえば、エッチング処理時間を短縮したり、エッチング処理液の濃度を薄くすれば、基板の表面の過剰なエッチングを防止することができる。
なお、基板の表面への酸化処理液の供給と基板表面の物理力による洗浄とを別タイミングで（いずれか一方を先に）行わせてもよいが、請求項２に記載のように、上記酸化処理液供給手段および物理洗浄手段を制御して、基板の表面への酸化処理液の供給と基板表面の物理力による洗浄とを同時に行わせる洗浄制御手段（５）をさらに含むことがより好ましい。このような洗浄制御手段を備えることにより、基板の表面への酸化処理液の供給と基板表面の物理力による洗浄とが同時に行われるので、基板の処理に要する時間をさらに短縮することができる。
【０００９】
上記物理洗浄手段は、請求項３に記載のように、基板の表面に向けて吐出される処理液に気体を吹きつけることにより、当該処理液の液滴の噴流を形成し、その噴流を基板の表面に供給する２流体スプレーノズル（４）を含むものであってもよい。この場合、２流体スプレーノズルからの処理液の液滴の噴流が有する運動エネルギー（流速）により、基板の表面に付着しているパーティクルを物理的に除去することができる。
【００１０】
また、上記物理洗浄手段は、請求項４に記載のように、基板の表面に供給する処理液に超音波振動を付与する超音波手段を含むものであってもよい。この場合には、超音波手段によって処理液に付与されている超音波振動により、基板の表面に付着しているパーティクルを物理的に除去することができる。なお、超音波手段は、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給する超音波ノズルであってもよいし、基板表面上に供給された処理液の液膜に接触して超音波振動を付与する棒状や板状の超音波振動体であってもよい。
【００１１】
上記酸化処理液供給手段は、請求項５に記載のように、基板の表面にオゾン水を含む処理液を供給するものであってもよいし、請求項６に記載のように、上記酸化処理液供給手段は、基板の表面に過酸化水素を含む処理液を供給するものであってもよい。
請求項７記載の発明は、上記物理洗浄手段は、上記酸化処理液供給手段により基板の表面に供給される酸化処理液に物理的エネルギーを付与するものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１２】
この発明によれば、酸化処理液に付与された物理的エネルギーにより、基板の表面に付着しているパーティクルを物理的に除去することができるとともに、酸化処理液が有する酸化性により、基板の表面の金属不純物を酸化させることができる。
なお、この請求項７の場合、酸化処理液供給手段は、物理洗浄手段と協働して基板の表面を処理すると考えることができる。具体的にはたとえば、酸化処理液が上記超音波ノズルで超音波が付与された後に基板表面に供給されたり、または、基板の表面に供給された酸化処理液に上記超音波振動体が超音波を付与してもよい。あるいは、酸化処理液が上記２流体スプレーノズルで気体と混合されて液滴となって基板表面に噴出されたりしてもよい。
【００１３】
請求項８記載の発明は、基板（Ｗ）の表面の不要物を除去するための基板処理方法であって、基板の表面に酸化性を有する酸化処理液を供給して基板表面の少なくとも金属不純物を酸化する酸化処理工程と、基板の表面を物理力によって洗浄する物理洗浄工程と、上記酸化処理工程および物理洗浄工程の後に、基板の表面にエッチング性を有するエッチング処理液を供給するエッチング処理工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００１４】
この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
なお、酸化処理工程と物理洗浄工程とを別タイミングで行ってもよいが、請求項９に記載のように、物理洗浄工程は、上記酸化処理工程のうちの少なくとも一部の期間と重複して行われることが好ましく、これにより、請求項２に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
【００１５】
また、請求項１０に記載のように、上記酸化処理工程、物理洗浄工程およびエッチング処理工程は複数回繰り返して行われることが好ましく、こうすることにより、基板の表面の金属不純物やパーティクルをよりきれいに除去することができる。たとえば上記一連の工程を長い時間をかけて１回だけ行うよりも、短い時間に分けて上記一連の工程を複数回繰り返し行う方が洗浄効果が高い。
また、請求項１１に記載のように、上記エッチング処理工程は、上記酸化処理工程で基板の表面の金属不純物をエッチング除去するのに必要十分な時間だけ行われることが好ましい。こうすることにより、基板の表面の過剰なエッチングを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの表面に付着したパーティクルや各種金属不純物などの不要物を除去する処理を行うための装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にオゾン水を供給するためのオゾン水ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にＨＦ（ふっ酸）を供給するためのＨＦノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にＤＩＷ（純水）の液滴の噴流を供給するためのソフトスプレーノズル４とを備えている。
【００１７】
スピンチャック１は、たとえば、鉛直方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数個のチャックピン１３とを有しており、複数個のチャックピン１３でウエハＷの端面を挟持して、ウエハＷを水平な状態で保持することができるようになっている。また、スピン軸１１には、モータを含む回転駆動機構から回転力が入力されるようになっており、チャックピン１３でウエハＷを水平に保持した状態で、スピン軸１１に回転力を入力することにより、ウエハを水平な面内で鉛直軸線まわりに回転させることができる。
【００１８】
スピン軸１１は、中空軸とされていて、その内部には、中心軸ノズルの形態をなす処理液供給管１４が挿通されている。この処理液供給管１４には、下面オゾン水バルブ１５または下面ＨＦバルブ１６を介して、オゾン水またはＨＦが選択的に供給されるようになっている。また、処理液供給管１４の先端は、チャックピン１３に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に複数の吐出口を有する下面ノズル１７に結合されており、処理液供給管１４に供給されるオゾン水またはＨＦは、下面ノズル１７の複数の吐出口からウエハＷの下面の回転中心に向けて吐出される。なおここで、本実施形態において、ウエハＷの「上面」は半導体デバイスが形成される面となっており、一方、ウエハＷの「下面」は半導体デバイスが形成されない面となっている。また、ウエハＷの「表面」とは、ウエハＷの上面および下面のうちの少なくともいずれか一方の面をいう。
【００１９】
オゾン水ノズル２には、オゾン水供給管２１が接続されており、このオゾン水供給管２１からオゾン水が供給されるようになっている。オゾン水供給管２１の途中部には、オゾン水ノズル２からのオゾン水の吐出を制御するための上面オゾン水バルブ２２が介装されている。
また、ＨＦノズル３には、ＨＦ供給管３１が接続されており、このＨＦ供給管３１からＨＦが供給されるようになっている。ＨＦ供給管３１の途中部には、ＨＦノズル３からのＨＦの吐出を制御するための上面ＨＦバルブ３２が介装されている。
【００２０】
ソフトスプレーノズル４は、ウエハＷの上面に対して物理的な洗浄作用を与えるためのものであり、スピンチャック１の上方の水平面内で揺動可能なアーム４１の先端に取り付けられている。ソフトスプレーノズル４には、ＤＩＷ供給管４２および窒素ガス供給管４３が接続されている。ＤＩＷ供給管４２から供給されるＤＩＷは、ソフトスプレーノズル４の先端のＤＩＷ吐出口から吐出されて、ほぼ鉛直下方に向けて直進するようになっている。一方、窒素ガス供給管４３からは高圧窒素ガスが供給され、その高圧窒素ガスは、たとえば、ＤＩＷ吐出口を取り囲む環状のガス吐出口から高速で吐出されて、ＤＩＷ吐出口からのＤＩＷ進路上の１点（収束点）に向かって収束するように進むようになっている。これにより、ソフトスプレーノズル４にＤＩＷと高圧窒素ガスとが同時に供給されると、ＤＩＷ吐出口から直進するＤＩＷに収束点で高圧窒素ガスが衝突し、その結果、ＤＩＷの液滴の噴流が形成されて、このＤＩＷの液滴の噴流がウエハＷの上面に供給される。ＤＩＷ供給管４２および窒素ガス供給管４３の途中部には、それぞれＤＩＷバルブ４４および窒素ガスバルブ４５が介装されている。
【００２１】
なおここで、上記下面ノズル１７から吐出されるＨＦは、ウエハＷ上面側に供給されるエッチング液のＤＨＦ（５０％ＨＦの１／３００の濃度）とは異なり、たとえば５０％ＨＦの１／５０程度の濃度のＨＦを用いるのが好ましい。すなわち、ウエハＷ下面側のエッチング液をウエハＷ上面側よりも濃度を高くする。これにより、ソフトスプレーノズルを設けにくいウエハＷ下面側において、ウエハＷ上面側よりも濃度の高いエッチング液を用いることで、ウエハＷ両面の洗浄効果をほぼ同等のものとすることができる。ただし、ウエハＷの端面を複数の回転ローラで保持しつつウエハＷを回転させるような機構を採用する場合は、ウエハＷの下面にもソフトスプレーノズルを配置できるので、ウエハＷ上面側と同じＤＨＦを用いることができる。
【００２２】
図２は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置５を備えている。
制御装置５には、スピンチャック１を回転させるための回転駆動機構１８、ソフトスプレーノズル４を保持しているアーム４１を揺動させるための揺動駆動機構４６、下面オゾン水バルブ１５、下面ＨＦバルブ１６、上面オゾン水バルブ２２、上面ＨＦバルブ３２、ＤＩＷバルブ４４および窒素ガスバルブ４５が接続されている。
【００２３】
制御装置５は、ウエハＷの処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１８および揺動駆動機構４６の動作を制御し、また、下面オゾン水バルブ１５、下面ＨＦバルブ１６、上面オゾン水バルブ２２、上面ＨＦバルブ３２、ＤＩＷバルブ４４および窒素ガスバルブ４５の開閉を制御する。
具体的には、ウエハＷの処理に際して、スピンチャック１にウエハＷが受け渡されると、制御装置５は、回転駆動機構１８を動作させて、そのウエハＷを保持しているスピンチャック１を所定の回転速度（たとえば、５００ｒｐｍ）で回転させる。
【００２４】
その後、制御装置５は、上面オゾン水バルブ２２を開いて、オゾン水ノズル２からウエハＷの上面へのオゾン水の供給を開始する。オゾン水ノズル２からのオゾン水は、ウエハＷの回転中心付近に供給され、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その回転中心付近の供給位置からウエハＷの周縁に向けて拡がる。これによって、ウエハＷの上面のほぼ全域にオゾン水が行き渡り、ウエハＷの上面の金属不純物がオゾン水によって酸化される。つまり、ウエハＷの上面には、オゾン水の働きによりウエハＷ上面の金属不純物が酸化されて、エッチング除去されやすい状態となる。オゾン水の供給は、たとえば、４秒間続けられる。
【００２５】
また、制御装置５は、上面オゾン水バルブ２２の開成と同時に、または、上面オゾン水バルブ２２の開成よりも所定時間（たとえば、３秒間）だけ遅れて、ＤＩＷバルブ４４および窒素ガスバルブ４５を開いて、ソフトスプレーノズル４からウエハＷの上面へのＤＩＷの液滴の噴流（ソフトスプレー）の供給を開始する。この際、制御装置５は、揺動駆動機構４６を動作させて、アーム４１を所定の角度範囲内で往復揺動させる。これにより、ソフトスプレーノズル４からの液滴の噴流が導かれるウエハＷ上面上の供給位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を、円弧状の軌跡を描きつつ繰り返し移動（スキャン）することになる。
【００２６】
ソフトスプレーノズル４からの液滴の噴流は、窒素ガス供給管４３から供給される高圧窒素ガスにより形成されるから、大きな運動エネルギー（流速）を有している。したがって、この大きな運動エネルギーを有する液滴の噴流をウエハＷの上面に供給することにより、その供給位置に付着しているパーティクルを物理的に除去することができる。そして、その際に供給位置をスキャンさせることにより、ウエハＷの上面のほぼ全域から、パーティクルを物理的に除去することができる。このソフトスプレーによる処理（パーティクルの物理的除去）は、たとえば、６秒間続けられる。
【００２７】
さらに、オゾン水およびソフトスプレーによる処理の一方で、制御装置５は、下面オゾン水バルブ１５を開いて、下面ノズル１７からウエハＷの下面にオゾン水を供給する。下面ノズル１７からウエハＷの下面に供給されたオゾン水は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その回転中心付近の供給位置からウエハＷの周縁に向けて拡がる。これによって、ウエハＷの下面のほぼ全域にオゾン水が行き渡り、ウエハＷの下面がオゾン水によって酸化される。ウエハＷの下面へのオゾン水の供給は、たとえば、１０秒間続けられる。
【００２８】
オゾン水およびソフトスプレーによるウエハＷの上面処理、ならびにこれと並行して行われるオゾン水によるウエハＷの下面処理の後は、ＨＦによるウエハＷの上面および下面の処理が行われる。すなわち、制御装置５は、上面ＨＦバルブ３２を開いて、ＨＦノズル３からウエハＷの上面にＨＦを供給するとともに、下面ＨＦバルブ１６を開いて、下面ノズル１７からウエハＷの下面にＨＦを供給する。ウエハＷの上面および下面に供給されたＨＦは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その回転中心付近の供給位置からウエハＷの周縁に向けて拡がる。これにより、ウエハＷの下面のほぼ全域にＨＦが行き渡って、ウエハＷの上面および下面の金属不純物やパーティクルがエッチング除去されるとともに、ウエハＷの上面および下面に付着している金属不純物が溶解除去される。
【００２９】
ウエハＷの上面および下面へのＨＦの供給時間は、オゾン水の働きにより酸化された金属不純物がエッチング除去され、その下方の自然酸化膜のエッチング量が最小限（１０Å以下、好ましくは０〜５Å、より好ましくは１〜２Å）に抑えられる時間に設定することが好ましい。たとえば、ウエハＷの上面および下面へのオゾン水の供給時間が上記例示した時間であり、オゾン水の濃度が２０ｐｐｍ、ＨＦの濃度が５０％ＨＦの１／３００である場合、ウエハＷの上面および下面へのＨＦの供給時間は１０秒間に設定される。
【００３０】
上述の各処理は、複数回繰り返し行われる。すなわち、オゾン水およびソフトスプレーによるウエハＷの上面処理ならびにオゾン水によるウエハＷの下面処理と、ＨＦによるウエハＷの上面および下面の処理とが交互に複数回繰り返される。これにより、ウエハＷの表面に付着したパーティクルや各種金属不純物などの不要物がきれいに除去される。なお、ウエハＷの汚染状況によっては必ずしも複数回繰り返し行われる必要はなく、このような場合には１回だけの処理であってもよいが、より洗浄効果をあげるためには、たとえば２〜１０回程度繰り返し処理するのが好ましい。
【００３１】
こうして不要物が除去された後は、スピンチャック１の回転が続けられる一方で、ウエハＷの上面および下面にＤＩＷが供給されて、ウエハＷの上面および下面に残留しているＨＦ（またはオゾン水）が洗い流される。ウエハＷの上面および下面へのＤＩＷの供給は、たとえば、それぞれウエハＷの上方に配置された上面ＤＩＷノズルおよびウエハＷの下方に配置された下面ＤＩＷノズル（どちらも図示せず）により達成されてもよい。あるいは、ウエハＷの上面への純水の供給については、制御装置５がＤＩＷバルブ４４のみを開いて、ソフトスプレーノズル４からＤＩＷが吐出されることにより達成し、ウエハＷの上面への純水の供給については、下面ノズル１７にＨＦやオゾン水と同様の配管系統でバルブおよび純粋供給源を並列接続して、この下面ノズル１７からＤＩＷが吐出されるようにしてもよい。
【００３２】
ＤＩＷによるリンス処理が終了すると、制御装置５は、回転駆動機構１８を制御して、スピンチャック１を予め定める乾燥時間だけ高速回転させる。これにより、ウエハＷの上面および下面からＤＩＷが遠心力で振り切られ、ウエハＷの上面および下面が乾燥する。この乾燥処理の終了後は、スピンチャック１の回転が止められて、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷの上面へのオゾン水の供給に並行して、または、オゾン水の供給開始から所定時間だけ遅れて、ソフトスプレーノズル４からウエハＷの上面にソフトスプレーが噴射されて、このソフトスプレーによるパーティクルの物理的除去が行われる。これにより、ＨＦによるウエハＷの上面のエッチング量が少なくても、ウエハＷの上面の金属不純物およびパーティクルをともに良好に除去することができる。ＨＦによるエッチング量が少なくてよいから、ＨＦによるエッチング処理に要する時間を短縮したり、ＨＦの濃度を薄くしたりすることができる。
【００３３】
また、ウエハＷの表面を厚くエッチングする必要がないので、ウエハＷの上面に供給されるＨＦとして、濃度が４９〜５０％ＨＦの１／３００〜１／２００程度の希釈ＨＦ（ＤＨＦ）を用いることができ、これにより、ウエハＷの上面が過剰にエッチングされることを防止できる。ゆえに、過剰なエッチングによって自然酸化膜の下方の疎水性の下地（ベアシリコン）が露出し、その露出した疎水性の下地にＨＦ中のパーティクルが再付着するという問題を生じるおそれがない。
【００３４】
この発明の一実施形態の説明は以上のとおりであるが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、ウエハＷの表面の金属不純物を酸化するための酸化処理液としてオゾン水を採用しているが、酸化処理液は、酸化力を有する処理液であればよく、ＳＣ１（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）またはＳＣ２（ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）のような過酸化水素を含む処理液であってもよい。
【００３５】
また、酸化処理液には、ウエハＷの表面に付着した金属不純物を除去する効果を上げるために、たとえば、塩酸、硝酸または有機酸（クエン酸、蓚酸、酢酸など）を混入してもよい。
さらにまた、上記の実施形態では、ウエハＷの表面の金属不純物をエッチング除去するためのエッチング処理液としてＨＦを採用しているが、エッチング処理液は、好ましくはＨＦを含んでいればよく、ＨＦ＋ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏの混合液であってもよいし、ＨＦ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏの混合液であってもよい。また、ＢＨＦ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ）であってもよい。あるいは、ウエハＷ表面がＳｉＯ２である場合、ＤＨＦ（Ｄｉｌｕｔｅｄ ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ）が好ましい。また、エッチング量をほとんど必要としないような場合には、ＮＨ４ＯＨやＳＣ１などのアルカリ性溶液でもよい。
【００３６】
さらに、上記の実施形態では、オゾン水が供給されてウエハＷの上面が酸化処理されている期間に重ねて、ソフトスプレーノズルから物理的エネルギーを有するＤＩＷを供給して物理洗浄処理を行っているが、これら酸化処理と物理洗浄処理とは別タイミングで行われてもよい。たとえば、酸化処理の後に物理洗浄処理を行ってもよいし、逆に物理洗浄処理の後に酸化処理を行ってもよい。
また、上記の実施形態では、処理の最初に、オゾン水による酸化処理およびソフトスプレーによる物理洗浄処理を行っているが、それよりも前に予めＨＦによるエッチング処理を行ってもよい。すなわち、エッチング処理の後に、酸化処理および物理洗浄処理とエッチング処理を含む一連の処理を順に行ってもよい。
【００３７】
さらに、上記の実施形態では、ソフトスプレーノズル４からＤＩＷの液滴の噴流を吐出させる構成について説明したが、ソフトスプレーノズル４にオゾン水、ＳＣ１、ＳＣ２、希釈ＮＨ４ＯＨ水などの酸化処理液を供給するようにして、その酸化処理液の液滴の噴流をソフトスプレーノズル４から吐出させるようにしてもよい。この場合、オゾン水ノズル２を省略してもよく、そうすることにより、構成を簡素化することができる。
【００３８】
また、ソフトスプレーノズル４に代えて、または、ソフトスプレーノズル４とともに、超音波振動の付与されたＤＩＷまたは酸化処理液をウエハＷの上面に供給するための超音波ノズルや、基板上面上に供給された処理液の液膜に接触して超音波振動を付与する棒状や板状の超音波振動体が備えられて、このＤＩＷまたは酸化処理液の超音波振動により、ウエハＷの上面に付着しているパーティクルが物理的に除去されるようにしてもよい。さらには、ウエハＷの上面をスクラブ洗浄するためのブラシが備えられて、このブラシにより、ウエハＷの上面に付着しているパーティクルが物理的に除去されるようにしてもよい。
【００３９】
さらに、処理後のウエハＷを乾燥させるための乾燥処理は、ウエハＷ（スピンチャック１）の高速回転による振り切り乾燥に限らず、エアナイフからウエハＷにエアを吹きつけて、ウエハＷから水分を吹き飛ばしてもよいし、ウエハＷにＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパまたはＩＰＡ液を供給して、ＩＰＡとともに水分を蒸発（揮発）させてもよい。また、ウエハＷの周囲を減圧することにより、ウエハＷを乾燥させてもよいし（減圧乾燥）、ウエハＷの表面に超臨界二酸化炭素（ＳＣＣＯ２）を供給することにより、ウエハＷを乾燥させてもよい（ＳＣＣＯ２乾燥）。
【００４０】
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。
【図面の簡単な説明】
【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図解的に示す図である。
【図２】この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
２ オゾン水ノズル
３ ＨＦノズル
４ ソフトスプレーノズル
５ 制御装置
２１ オゾン水供給管
２２ 上面オゾン水バルブ
３１ ＨＦ供給管
３２ 上面ＨＦバルブ
４１ アーム
４２ ＤＩＷ供給管
４３ 窒素ガス供給管
４４ ＤＩＷバルブ
４５ 窒素ガスバルブ
４６ 揺動駆動機構
Ｗ ウエハ
Claims (11)
- 基板の表面の不要物を除去するための基板処理装置であって、
基板の表面に酸化性を有する酸化処理液を供給する酸化処理液供給手段と、
基板の表面を物理力によって洗浄する物理洗浄手段と、
基板の表面にエッチング性を有するエッチング処理液を供給するエッチング処理液供給手段と
を含むことを特徴とする基板処理装置。 - 上記酸化処理液供給手段および物理洗浄手段を制御して、基板の表面への酸化処理液の供給と基板表面の物理力による洗浄とを同時に行わせる洗浄制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
- 上記物理洗浄手段は、基板の表面に向けて吐出される処理液に気体を吹きつけることにより、当該処理液の液滴の噴流を形成し、その噴流を基板の表面に供給する２流体スプレーノズルを含むものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
- 上記物理洗浄手段は、基板の表面に供給する処理液に超音波振動を付与する超音波手段を含むものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
- 上記酸化処理液供給手段は、基板の表面にオゾン水を含む処理液を供給するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
- 上記酸化処理液供給手段は、基板の表面に過酸化水素を含む処理液を供給するものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
- 上記物理洗浄手段は、上記酸化処理液供給手段により基板の表面に供給される酸化処理液に物理的エネルギーを付与するものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
- 基板の表面の不要物を除去するための基板処理方法であって、
基板の表面に酸化性を有する酸化処理液を供給して基板表面の金属不純物を酸化する酸化処理工程と、
基板の表面を物理力によって洗浄する物理洗浄工程と、
上記酸化処理工程および物理洗浄工程の後に、基板の表面にエッチング性を有するエッチング処理液を供給するエッチング処理工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。 - 上記物理洗浄工程は、上記酸化処理工程のうちの少なくとも一部の期間と重複して行われることを特徴とする請求項８記載の基板処理方法。
- 上記酸化処理工程、物理洗浄工程およびエッチング処理工程が複数回繰り返して行われることを特徴とする請求項８または９記載の基板処理方法。
- 上記エッチング処理工程は、上記酸化処理工程で酸化された金属不純物をエッチング除去するのに必要十分な時間だけ行われることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の基板処理方法。
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