JP2013201418A - 基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液処理の際に、疎水性の性状を有する基板の表面を処理液で完全に濡れた状態にしておくことで、ウォーターマークの発生を抑制できるようにする。
【解決手段】略水平に回転させた基板の表面の略中心に処理液を供給して基板を処理する基板処理方法であって、基板表面に供給されて保持される処理液の該表面に対する接触角に対応した、基板表面に保持される処理液の液切れまたは部分的な乾燥を防止できる基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量との関係から、基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量を決定し、決定された回転速度で基板を回転させながら、決定された流量の処理液を基板表面の略中心に供給する。
【選択図】なし
【解決手段】略水平に回転させた基板の表面の略中心に処理液を供給して基板を処理する基板処理方法であって、基板表面に供給されて保持される処理液の該表面に対する接触角に対応した、基板表面に保持される処理液の液切れまたは部分的な乾燥を防止できる基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量との関係から、基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量を決定し、決定された回転速度で基板を回転させながら、決定された流量の処理液を基板表面の略中心に供給する。
【選択図】なし
Description
本発明は、回転中の基板表面に処理液を供給して該表面に対して所定の処理を施す基板処理方法に関し、特に、回転中の基板表面に洗浄液（薬液）を供給して該表面を洗浄したり、リンス液を供給して該表面に残る洗浄液（薬液）をリンスしたりした後、基板を回転させて基板表面を乾燥させる基板処理方法に関する。本発明の基板処理方法は、半導体ウェーハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、及び光磁気ディスク用基板等の基板の液処理に適用される。
近年の半導体デバイスの微細化に伴い、基板上に物性の異なる様々な材料の膜を形成してこれを洗浄することが広く行われている。基板表面の洗浄液を使用した洗浄等の薬液を使用した薬液処理を行った場合、基板表面に残留する洗浄液等の薬液を除去するため、基板表面に純水などのリンス液を供給するリンス処理を行い、しかる後、基板表面を乾燥させる乾燥処理が一般に行われる。基板表面の洗浄液を使用した洗浄には、基板表面を洗浄液（薬液）の存在下でスクラブ洗浄する場合も含まれる。ここに、基板表面が疎水性の性状を有する場合に、リンス処理から乾燥処理に至る一連の処理工程の後に、基板表面にウォーターマークが発生することが知られている。
乾燥後の基板表面にウォーターマークが発生することを抑制するために、フッ酸で処理した基板表面に純水を供給してリンス処理を施し、基板表面に残る純水をＩＰＡ（イソプロピルアルコール）水溶液に置換した後、基板を高速回転させて乾燥処理する方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の記載によれば、濃度（vol％）１０％のＩＰＡ水溶液のpoly-Siに対する接触角は、約３２°である。
例えばリンス処理の際に、基板表面が完全に濡れずに部分的に乾燥して、基板表面の乾燥した部分にリンス液の液滴が残留することがある。そして、この基板表面に残留した液滴が乾燥することで、基板表面にウォーターマークが形成される。このため、乾燥後の基板表面にウォーターマークが形成されることを抑制するには、リンス処理工程において、基板の表面（被処理面）をリンス液で完全に濡れた状態（乾燥部分がない状態）にしておくことが重要となる。
しかしながら、疎水性の性状の表面を持つ基板のリンス処理工程では、基板の表面をリンス液で完全に濡れた状態にしておくための方策が必ずしも明確になっていなかった。基板表面の部分的な乾燥を防止することがウォーターマークの発生を抑制する上で重要であることは、リンス処理工程に限ったことではなく、薬液処理工程など、基板表面への液供給を伴う各種液処理工程においても同様である。
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、液処理の際に、疎水性の性状を有する基板の表面を処理液で完全に濡れた状態にしておくことで、ウォーターマークの発生を抑制できるようにした基板処理方法を提供することを目的とする。
実験的手法により鋭意検討した結果、発明者らは、略水平に回転させた基板の表面の略中心に処理液を供給する際、処理液の基板表面に対する接触角に対応させて、基板の回転速度および処理液の供給流量を決定することで、基板表面の液切れ、または部分的な乾燥を防止できること、及びそのための基板の回転速度および処理液の供給流量の条件を見出した。
図１は、直径４５０ｍｍの樹脂製の円形基板を略水平に設置して回転させながら、基板の回転中心の直上方から、ストレートノズルを用いて、基板表面に処理液を鉛直下向きに供給した際に、処理液の基板表面に対する接触角θ（以下、単に「接触角θ」という）に対応させて、処理液が基板の表面（上面）を完全に濡らす時の基板の回転速度と処理液流量との関係を実験により求め、各接触角θ（３０°，４５°，６０°及び７５°）毎に表したグラフである。
図１は、それぞれの処理液の基板表面に対する接触角θにおいて、それぞれの接触角θに対応する線の右上領域であれば、処理液が基板の表面を完全に濡らす条件であることを示している。大きさが４５０ｍｍよりも小さい基板に対して、図１に示す、処理液が基板の表面を完全に濡らす条件が成立することは明らかである。なお、図１においては、処理液の濃度を変えることで処理液の基板表面に対する接触角を変えている。
図１から、処理液が基板の表面を完全に濡らす条件（基板回転速度及び基板表面への処理液の供給流量）は、基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角に大きく依存することが判る。なお、基板表面からストレートノズル出口までの高さは、図１の結果とほぼ無関係であることが確かめられている。
また、鉛直下向きではなく、所定の角度を付けて基板の回転中心に処理液を供給した場合、鉛直下向きで処理液を供給した場合よりも処理液が基板の表面を完全に濡らす条件が緩くなる。すなわち、角度をつけて基板の回転中心に処理液を供給した場合、図１に示す条件であれば、処理液で基板の表面を完全に濡らすことができる。したがって、図１に示す条件で基板の回転中心付近に処理液を供給しさえすれば、処理液の供給角度とは無関係に基板の表面を処理液で完全に濡らすことができる。
上記知見に鑑み、本発明の基板処理方法は、略水平に回転させた基板の表面の略中心に処理液を供給して基板を処理する基板処理方法であって、基板表面に供給されて保持される処理液の該表面に対する接触角に対応した、基板表面に保持される処理液の液切れまたは部分的な乾燥を防止できる基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量との関係から、基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量を決定し、決定された回転速度で基板を回転させながら、決定された流量の処理液を基板表面の略中心に供給する。
基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が３０°以下の場合における、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、例えば
Ｑ＞３００００×（Ｎ−３５）−２．２＋０．１５
である。
Ｑ＞３００００×（Ｎ−３５）−２．２＋０．１５
である。
基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が４５°以下の場合における、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、例えば
Ｑ＞２０×（Ｎ−１００）−０．８＋０．４５
である。
Ｑ＞２０×（Ｎ−１００）−０．８＋０．４５
である。
基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が６０°以下の場合における、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、例えば
Ｑ＞３７０００×（Ｎ−２５０）−１．７＋０．６５
である。
Ｑ＞３７０００×（Ｎ−２５０）−１．７＋０．６５
である。
基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が７５°以下の場合における、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、例えば
Ｑ＞７９０×（Ｎ−３３０）−１．５＋１
である。
Ｑ＞７９０×（Ｎ−３３０）−１．５＋１
である。
前記処理液は、例えば、基板表面を洗浄する洗浄液、洗浄後の基板表面に残った洗浄液をリンスするリンス液、及び前記リンス液と置換される置換液の少なくとも一つである。置換液としては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）水溶液が挙げられる。
本発明の好ましい一態様において、基板を回転させて基板表面を乾燥させる乾燥工程を更に有する。
発明者らは、基板を回転させて基板表面を乾燥処理する乾燥工程において、基板表面に残留した処理液の基板表面に対する接触角に対応して、好適な乾燥条件（基板の回転速度）が存在することを見出した。
図２は、直径４５０ｍｍの樹脂製の円形基板を略水平に設置して回転させながら、基板の回転中心の直上方から、ストレートノズルを用いて、基板表面に処理液を鉛直下向きに供給し、処理液の供給を停止した後に、基板を回転させて乾燥させる際の基板表面の液膜挙動を観察し、処理液の基板表面に対する接触角と基板の回転速度との関係によって、液膜挙動を３つの類型に分類した図である。
図２に示す類型ａと類型ｂにおいては、液膜が乾燥する際に、液膜が全体的に薄くなって虹色の干渉縞が確認でき、また、液膜が無くなった後の基板表面を観察すると、液滴の存在が認められなかった。これは、類型ａと類型ｂがウォーターマーク抑制に好適な条件であることを意味している。類型ａにおいては、液膜が全体的に薄くなるとともに、液膜に無数の小さな穴が開くように乾燥する。類型ｂにおいては、液膜が全体的に薄くなるとともに、液膜に放射状の無数の筋ができるように乾燥する。類型ａに比べて、類型ｂの方が、ウォーターマークの抑制により好ましい。
一方、類型ｃにおいては、液膜が乾燥する際に、液膜の外周部がちぎれて基板の表面に液糸を形成したり、液膜に穴が開いたりなどの液膜挙動が確認され、また、液膜が無くなった後の基板表面を観察すると、液滴が多数存在した。これは、類型ｃがウォーターマークを発生する条件であることを意味している。大きさが４５０ｍｍよりも小さい基板に対して、図２に示す類型ａおよび類型ｂの条件で基板の乾燥処理を行えば、ウォーターマークの抑制に好適なことは明らかである。
なお、図２においては、処理液の濃度を変えることで、処理液の基板表面に対する接触角を変えている。処理液と基板の種類を変えて同様の実験を行った結果、処理液の基板表面に対する接触角が同じであれば、液膜は同じ挙動を示すことを確認している。
以上より、乾燥工程において、基板表面に残る処理液の該表面に対する接触角が３５°以上４５°未満の場合には、基板を６００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させることが好ましい。
また、乾燥工程において、基板表面に残る処理液の該表面に対する接触角が３５°未満の場合には、基板を２００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させることが好ましい。
また、乾燥工程において、基板表面に残る処理液の該表面に対する接触角が３５°未満の場合には、基板を２００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させることが好ましい。
更に、乾燥工程おいて、基板表面に残る処理液の該表面に対する接触角が４５°以上の場合には、基板表面に残る処理液を基板表面に対する接触角が４５°未満の置換液に置換し、この置換液の基板表面に対する接触角が３５°以上４５°未満の場合には、基板を６００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させ、置換液の基板表面に対する接触角が３５°未満の場合には、基板を２００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させることが好ましい。
このように、基板表面に該表面に対する接触角が４５°以上の処理液が残っても、該処理液を基板表面に対する接触角が４５°未満の置換液に予め置換した後、基板を所定の回転速度で回転させて乾燥させることで、乾燥後の基板表面にウォーターマークが発生することを防止できる。
本発明の基板処理方法によれば、疎水性の性状を有する基板の表面を処理液で完全に濡れた状態にしておくことができ、これによって、その後に行われる乾燥工程で基板表面が部分的に乾燥することを防止して、乾燥後に基板表面にウォーターマークが発生することを抑制できる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態における基本的な基板処理方法を工程順に示す。
図３に示すように、例えば、略水平に回転している基板表面の略中心に、洗浄液等の薬液を供給して薬液処理を行う（薬液処理工程）。この薬液処理工程は、洗浄液（薬液）の存在下で基板表面をスクラブ洗浄処理するスクラブ洗浄処理工程であっても良く、また基板表面を２流体ジェット洗浄処理する工程、キャビテーションジェット処理する工程、スプレ洗浄処理する工程など、他の湿式処理工程であっても良い。
薬液処理工程の後に、基板表面に残留する薬液を除去するために、略水平に回転している基板表面の略中心に、純水等のリンス液を供給してリンス処理を行う（リンス工程）。このリンス工程において、基板の回転速度とリンス液の供給流量が、リンス液の基板表面に対する接触角に応じて決定される。リンス液としては、純水のほか、脱イオン水（ＤＩＷ）、炭酸水及び水素水などが用いられる。
すなわち、リンス液の基板表面に対する接触角が３０°以下の場合に、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）とリンス液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）は、
Ｑ＞３００００×（Ｎ−３５）−２．２＋０．１５
の関係を満たすように決定される。
Ｑ＞３００００×（Ｎ−３５）−２．２＋０．１５
の関係を満たすように決定される。
リンス液の基板表面に対する接触角が４５°以下の場合に、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）とリンス液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）は、
Ｑ＞２０×（Ｎ−１００）−０．８＋０．４５
の関係を満たすように決定される。
Ｑ＞２０×（Ｎ−１００）−０．８＋０．４５
の関係を満たすように決定される。
リンス液の基板表面に対する接触角が６０°以下の場合に、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）とリンス液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）は、
Ｑ＞３７０００×（Ｎ−２５０）−１．７＋０．６５
の関係を満たすように決定される。
Ｑ＞３７０００×（Ｎ−２５０）−１．７＋０．６５
の関係を満たすように決定される。
リンス液の基板表面に対する接触角が７５°以下の場合に、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）とリンス液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）は、
Ｑ＞７９０×（Ｎ−３３０）−１．５＋１
の関係を満たすように決定される。
Ｑ＞７９０×（Ｎ−３３０）−１．５＋１
の関係を満たすように決定される。
上述のように、リンス液の基板表面に対する接触角に応じて、基板の回転速度とリンス液の基板表面への供給流量を決定することにより、基板の表面をリンス液で完全に濡れた状態にしておくことができる。
リンス工程の後に、略水平に回転している基板表面の略中心に、基板表面に対する接触角がリンス液よりも小さい、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）水溶液等の置換液を供給して、基板表面のリンス液を置換液に置換する液置換処理を、必要に応じて行う（液置換工程）。置換液としては、ＩＰＡの他に、メタノール、エタノール、アセトン、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、およびＭＥＫ（メチルエチルケトン）のうちの１種以上を含む溶液を用いることができる。不純物やコストの観点からＩＰＡ水溶液が望ましい。
液置換工程の後に、基板を高速回転させてスピン乾燥させる乾燥処理を行う（乾燥工程）。この場合、前段の液置換工程において、基板表面に対する接触角が４５°未満の置換液を使用することが好ましく、接触角が３５°未満の置換液を使用することが更に好ましい。
置換液の基板表面に対する接触角が３５°以上４５°未満の場合、基板の回転速度を６００ｒｐｍよりも大きくすると、スピン乾燥中に基板表面の液膜が液滴に変化することなく乾燥するので、乾燥後の基板表面にウォーターマークが発生することを抑制できる。また、置換液の基板表面に対する接触角が３５°未満の場合、基板の回転速度を２００ｒｐｍよりも大きくすると、スピン乾燥中に基板表面の液膜が液滴に変化することなく乾燥するので、乾燥後の基板表面にウォーターマークが発生することを抑制できる。
このため、リンス液の基板表面に対する接触角が４５°以上の場合に、基板表面に残るリンス液を基板表面に対する接触角が４５°未満の置換液に置換する。そして、この置換液の基板表面に対する接触角が３５°以上４５°未満の場合には、基板を６００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させる。置換液の基板表面に対する接触角が３５°未満の場合には、基板を２００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させる。
これにより、基板表面に残ったリンス液の該表面に対する接触角が４５°以上であっても、このリンス液を基板表面に対する接触角が４５°未満の置換液に予め置換した後、基板を所定の回転速度で回転させて乾燥させることで、乾燥後の基板表面にウォーターマークが発生することを防止できる。
なお、リンス液の基板表面に対する接触角は、予め測定しておいてもよく、薬液処理の後、且つリンス処理の前に接触角測定工程を設け、基板表面に対するリンス液の接触角を測定するようにしても良い。
液置換工程は、必ずしも設ける必要は無い。例えば、リンス液の基板表面に対する接触角が３５°以上４５°未満の場合、液置換工程を設けることなく、基板を６００ｒｐｍよりも大きい回転速度で回転させてスピン乾燥させる。これにより、スピン乾燥中に基板表面の液膜を液滴に変化させることなく乾燥させて、乾燥後の基板表面にウォーターマークが発生することを抑制できる。また、リンス液の基板表面に対する接触角が３５°未満の場合、液置換工程を設けることなく、基板を２００ｒｐｍよりも大きい回転速度で回転させてスピン乾燥させる。これにより、スピン乾燥中に基板表面の液膜を液滴に変化させることなく乾燥させて、乾燥後の基板表面にウォーターマークが発生することを抑制できる。
図４は、本発明の基板処理方法に使用される基板処理装置の一例を示す。この基板処理装置は、例えば、化学機械的研磨（ＣＭＰ）によって表面を研磨した基板の該表面を洗浄液（薬液）で洗浄し、洗浄後の基板表面をリンス液でリンスした後に乾燥させるようにしている。
基板処理装置は、装置本体１０と、装置本体１０の各構成部を制御する制御部１２を有している。装置本体１０は、基板Ｗを搬入するロード部１６ａと基板Ｗを搬出するアンロード部１６ｂとを有し、処理室１４を構成する隔壁１６で処理室１４の外部から隔離されている。ロード部１６ａは、シャッタ（図示せず）を有し、シャッタを開いて処理室１４内に基板Ｗを搬入させる。アンロード部１６ｂは、シャッタ（図示せず）を有し、シャッタを開いて処理室１４内から基板Ｗを搬出させる。処理室１４の上面には、処理室１４の内部に清浄な空気を供給するファン・フィルタユニット（図示せず）が接続されており、処理室１４の底面には、処理室１４内を排気する排気孔１４ａが設けられている。
処理室１４内には、保持部１８、保持部固定板２０及びシャフト２２を有し、処理室１４の外部に設置されたモータ２４により、基板Ｗを略水平に保持して回転させる基板回転保持部２６が配置されている。この基板回転保持部２６は、基板Ｗを昇降させる昇降機構（図示せず）を有している。
処理室１４の内部には、第１処理液供給ノズル２８ａ、第２処理液供給ノズル２８ｂ及び第３処理液供給ノズル２８ｃからなる液供給部を有する液供給アーム３０が配置されている。第１処理液供給ノズル２８ａは、処理室１４の外に設置された第１処理液供給源３２ａから延びる第１処理液供給ライン３４ａに接続され、基板Ｗの表面（上面）に第１処理液を供給する。第２処理液供給ノズル２８ｂは、処理室１４の外に設置された第２処理液供給源３２ｂから延びる第２処理液供給ライン３４ｂに接続され、基板Ｗの表面（上面）に第２処理液を供給する。第３処理液供給ノズル２８ｃは、処理室１４の外に設置された第３処理液供給源３２ｃから延びる第３処理液供給ライン３４ｃに接続され、基板Ｗの表面（上面）に第３処理液を供給する。
この例では、第１処理液としてフッ酸等の洗浄液（薬液）が、第２処理液として純水等のリンス液が、第３処理液としてＩＰＡ水溶液等の置換液がそれぞれ使用される。
第１処理液供給ライン３４ａには、処理液供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うと共に、処理液供給流量を独立に調整する流量調整弁３６ａが設置されている。同様に、第２処理液供給ライン３４ｂには流量調整弁３６ｂが、第３処理液供給ライン３４ｃには流量調整弁３６ｃがそれぞれ設置されている。液供給アーム３０は、軸心Ａを中心に旋回することができるようにした旋回機構（図示せず）を有している。
図５は、液供給アーム３０の旋回範囲を示している。液供給アーム３０は、第１処理液を供給する場合には第１処理液供給位置Ａ（以下、単に「位置Ａ」という）に、第２処理液を供給する場合には第２処理液供給位置Ｂ（同じく、「位置Ｂ」）に、第３処理液を供給する場合には第３処理液供給位置Ｃ（同じく、「位置Ｃ」）にそれぞれ位置することで、それぞれの処理液を基板Ｗの略中心に供給する。また、液供給アーム３０は、液供給部から処理液を基板Ｗに供給しない場合には、液供給位置から退避位置に退避する。
図４に戻って、液供給部から回転する基板Ｗに供給された処理液を処理室１４内に撒き散らすことなく回収するため、処理室１４内には飛散防止カップ３８が設置されている。飛散防止カップ３８内に回収された処理液は、処理室１４の底面に設置された排液孔１４ｂから外部に排出される。
制御部１２は、装置本体１０の各構成部を制御するコントローラ４０、処理レシピなどを記憶する記憶部４２、及び処理レシピや洗浄液の基板表面に対する接触角などを入力するユーザインターフェイス４４を有している。
コントローラ４０は、装置本体１０の各構成部、すなわち、モータ２４、流量調整弁３６ａ〜３６ｃ、液供給アーム３０の旋回機構、保持部１８の基板保持機構、基板回転保持部２６の昇降機構、ロード部１６ａおよびアンロード部１６ｂのシャッタなどを、処理レシピに基づいて制御し、記憶部４２とユーザインターフェイス４４も制御する。コントローラ４０は、図示しない他のユニットや基板の搬送装置を制御するように機能しても良く、また図示しない他の制御部のコントローラと通信するようにしても良い。
記憶部４２は、装置本体１０の各構成部をコントローラ４０で制御して基板Ｗを処理するための処理レシピを複数記憶する。記憶部４２は、基板Ｗの表面（上面）の膜種と、基板Ｗの表面に供給される処理液の種類及びその濃度の該表面に対する接触角を集めた接触角データベースを記憶するようにしても良い。記憶部４２に記憶される処理レシピの一例を表１に示す。
ユーザインターフェイス４４は、記憶部４２に処理レシピを事前に入力したり、基板処理装置による処理を始める前に、基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角などを入力したりする際に使用される。ユーザインターフェイス４４から入力された処理液の基板表面に対する接触角に応じて、すなわち、基板Ｗの表面と該表面に対する各処理液の接触角との組合せに応じて、コントローラ４０は、記憶部４２に記憶している複数の処理レシピから好適な処理レシピを選択し、装置本体１０の各構成部を制御する。
ユーザインターフェイス４４を、基板処理装置による処理を始める前に、基板Ｗの表面の膜種と、基板Ｗの表面に供給される処理液の種類及びその濃度を入力若しくは選択するのに使用しても良い。この場合、コントローラ４０は、予め記憶部４２に記憶している基板Ｗの表面の膜種と、基板表面に供給される処理液の種類及びその濃度に対応する処理液の接触角データベースから、ユーザインターフェイス４４から入力若しくは選択された基板Ｗの表面の膜種と、処理液の種類及びその濃度に応じた処理液の接触角を抽出し、記憶部４２に記憶している複数の処理レシピから好適な処理レシピを選択し、装置本体１０の各構成部を制御する。
ユーザインターフェイス４４から処理レシピを入力する際に、コントローラ４０は、予め記憶部４２に記憶している基板Ｗの表面の膜種と、処理液の種類及びその濃度に対応する接触角データベースを用いて、ユーザの処理レシピの入力を援助するようにしても良い。例えば、ユーザがユーザインターフェイス４４から処理レシピを入力する際、基板Ｗの表面の膜種と、処理液の種類及びその濃度をリストから選択すると、コントローラ４０は、記憶部４２に記憶した接触角データベースから対応する接触角を抽出し、処理液の供給流量と基板回転速度の推奨設定値のデータベースから処理液の接触角に対応する処理液の供給流量と基板回転速度の推奨設定値を抽出し、抽出した処理液の供給流量と基板回転速度の推奨設定値をユーザインターフェイス４４に表示する。表示される推奨設定値は複数であっても良い。これにより、ユーザは、処理に使用する推奨設定値を選択することで、処理レシピを入力することができる。
洗浄液の基板表面に対する接触角を集めた接触角データベースは、基板Ｗの表面の膜種と、処理液の種類及びその濃度に加えて、本基板処理装置による処理より前に実施される処理の履歴を反映したデータベースであっても良い。これは、基板Ｗの表面の膜種と、処理液の種類及びその濃度が同じであっても、本基板処理装置による処理より前に実施される処理の履歴によって、処理液の基板表面に対する接触角が変わるためである。接触角データベースに、本基板処理装置による処理より前に実施される処理の履歴を反映することにより、より正確な処理液の基板表面に対する接触角を接触角データベースから抽出することができる。
この例では、（１）基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角をユーザインターフェイス４４から入力することにより、（２）基板Ｗの表面の膜種と、基板Ｗの表面に供給される処理液の種類及びその濃度をユーザインターフェイス４４から入力若しくは選択することにより、あるいは（３）ユーザインターフェイス４４から処理レシピを入力する際に記憶部４２に記憶したデータベースを利用することにより、基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角に応じて、基板Ｗの表面に液切れまたは部分的な乾燥が生じることを防止するのに好適な処理レシピで基板Ｗを処理する。
つまり、基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が３０°以下の場合に、基板Ｗの回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）が、
Ｑ＞３００００×（Ｎ−３５）−２．２＋０．１５
の関係を満たす処理レシピで基板Ｗを処理する。
Ｑ＞３００００×（Ｎ−３５）−２．２＋０．１５
の関係を満たす処理レシピで基板Ｗを処理する。
基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が４５°以下の場合に、基板Ｗの回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）が、
Ｑ＞２０×（Ｎ−１００）−０．８＋０．４５
の関係を満たす処理レシピで基板Ｗを処理する。
Ｑ＞２０×（Ｎ−１００）−０．８＋０．４５
の関係を満たす処理レシピで基板Ｗを処理する。
基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が６０°以下の場合に、基板Ｗの回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）が、
Ｑ＞３７０００×（Ｎ−２５０）−１．７＋０．６５
の関係を満たす処理レシピで基板Ｗを処理する。
Ｑ＞３７０００×（Ｎ−２５０）−１．７＋０．６５
の関係を満たす処理レシピで基板Ｗを処理する。
基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が７５°以下の場合に、基板Ｗの回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）が、
Ｑ＞７９０×（Ｎ−３３０）−１．５＋１
の関係を満たす処理レシピで基板Ｗを処理する。
Ｑ＞７９０×（Ｎ−３３０）−１．５＋１
の関係を満たす処理レシピで基板Ｗを処理する。
基板Ｗを回転させて基板Ｗの表面を乾燥処理（スピン乾燥）する際に、基板Ｗの表面に残る処理液の該表面に対する接触角が３５°以上４５°未満の場合に、基板Ｗの回転速度を６００ｒｐｍよりも大きく設定した処理レシピで基板Ｗを処理する。
基板Ｗを回転させて基板Ｗの表面を乾燥処理（スピン乾燥）する際に、基板Ｗの表面に残る処理液の該表面に対する接触角が３５°未満の場合に、基板Ｗの回転速度を２００ｒｐｍよりも大きく設定した処理レシピで基板Ｗを処理する。
以下、基板Ｗの表面の膜種と、基板Ｗの表面に供給される処理液の種類及びその濃度をユーザインターフェイス４４から選択することにより、基板の表面に供給される処理液の該表面に対する接触角に応じて、基板Ｗの表面に液切れまたは部分的な乾燥が生じるのを防止するのに好適な処理レシピで基板Ｗを処理する第１実施例について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
この例では、基板Ｗを回転させて基板Ｗの表面を乾燥処理（スピン乾燥）する際に、基板Ｗの表面に残る処理液（純水）の該表面に対する接触角は２０°であり、４５°以上ではないので、図３に示す液置換工程を設けていない。
先ず、ユーザが、ユーザインターフェイス４４により、予め用意されている膜種のリストから基板Ｗの表面の膜種を選択し、処理のステップ数を入力し、処理液の種類及びその濃度のリストから各ステップにおける処理液の種類及びその濃度を選択し、更に使用する液供給ラインを選択する。コントローラ４０は、予め記憶部４２に記憶している接触角データベースから、選択された基板Ｗの表面の膜種と、基板Ｗの表面に供給される処理液の種類及びその濃度に対応した該表面に対する接触角を抽出する。この抽出した接触角をユーザインターフェイス４４に表示するようにして良い。
コントローラ４０は、抽出した接触角に応じて、予め記憶部４２に記憶している複数の液供給流量と基板回転速度の組合せから好適な組合せを抽出し、処理レシピの候補としてユーザインターフェイス４４に表示する。この際、コントローラ４０は、抽出した接触角に対応する複数の処理レシピを抽出してユーザインターフェイス４４に表示し、ユーザに処理レシピを選択させるようにしても良い。
次に、ユーザが、ユーザインターフェイス４４から各ステップの処理時間を入力して処理レシピを完成させる。このようにして完成した処理レシピの一例を表２に示す。
表２に示す例の場合、基板Ｗの表面の膜種は、例えば熱酸化膜であり、液処理のステップ数は２である。各ステップに使用される処理液の種類と濃度は、ステップ１が薬液（濃度Ｘ％）で、ステップ２が純水である。使用する液供給ラインは、ステップ１が第１処理液供給ライン３４ａで、ステップ２が第２処理液供給ライン３４ｂである。
これらの入力が終わると、コントローラ４０は、まず、接触角データベースから、ステップ１の薬液（濃度Ｘ％）の熱酸化膜に対する接触角として１０°を抽出し、接触角１０°に対応する処理条件として、液供給流量０．５Ｌ／ｍｉｎ、基板回転速度５００ｒｐｍを抽出する。次に、コントローラ４０は、ステップ２の純水の熱酸化膜に対する接触角として２０°を抽出し、接触角２０°に対応する処理条件として、液供給流量０．５Ｌ／ｍｉｎ、基板回転速度６００ｒｐｍを抽出する。
次に、コントローラ４０は、ステップ３として乾燥工程を付加すると共に、純水の熱酸化膜に対する接触角として２０°を抽出し、接触角２０°に対応する乾燥条件として基板回転速度１０００ｒｐｍを抽出する。そして、コントローラ４０は、抽出した各ステップの液供給流量と基板回転速度を反映した処理レシピの候補をユーザインターフェイス４４に表示する。次に、各ステップの処理時間をユーザがユーザインターフェイス４４から入力して処理レシピが完成する。ステップ３の処理時間に０秒を入力すれば、乾燥処理は実施されない。
表２に示す例では、ユーザがユーザインターフェイス４４により使用する液供給ラインを選択するようにしたが、選択された処理液に応じてコントローラ４０が液供給ラインを選択するようにしても良い。また、コントローラ４０が乾燥工程を付加したが、乾燥工程を付加するかしないかを、ユーザインターフェイス４４により予め選択するようにしても良い。
次に、ユーザがユーザインターフェイス４４を用いて処理実行命令をコントローラ４０に入力すると、コントローラ４０は液処理を開始する。なお、処理実行命令の入力の前に、処理する基板の枚数などをユーザインターフェイス４４から入力するようにしても良い。
以下、表２に示す処理レシピにおける処理実行命令の入力後の、図４及び図５に示す基板処理装置の処理フローを説明する。
コントローラ４０は、ロード部１６ａのシャッタを開き、基板回転保持部２６を基板搬入出位置まで上昇させた後、搬送ロボット（図示せず）を使って、基板Ｗを処理室１４内に搬入して保持部１８に設置する。次に、コントローラ４０は、ロード部１６ａのシャッタを閉じ、基板保持機構により基板Ｗを保持部１８に保持した後、基板回転保持部２６を処理位置まで下降させる。
次に、コントローラ４０は、モータ２４の回転速度を調整して、基板Ｗを５００ｒｐｍで回転させ、液供給アーム３０を位置Ａに旋回させる。その後、コントローラ４０は、流量調整弁３６ａにより供給流量を０．５Ｌ／ｍｉｎに調整して、第１処理液供給ノズル２８ａから第１処理液（薬液）を基板Ｗの表面（上面）に供給する（ステップ１）。
２０秒の処理時間が経過すると、コントローラ４０は、液供給アーム３０を位置Ｂに旋回させるとともに、流量調整弁３６ｂにより供給流量を０．５Ｌ／ｍｉｎに調整して、第２処理液供給ノズル２８ｂから第２処理液（純水）を基板Ｗの表面に供給しつつ、基板Ｗの回転速度を６００ｒｐｍに調整し、流量調整弁３６ａにより第１処理液（薬液）の供給を停止する（ステップ２）。
２０秒の処理時間が経過すると、コントローラ４０は、液供給アーム３０を退避位置に旋回させるとともに、基板Ｗの回転速度を１０００ｒｐｍに調整し、流量調整弁３６ｂにより第２処理液（純水）の供給を停止する（ステップ３）。３０秒の処理時間が経過すると、コントローラ４０は基板Ｗの回転を停止する。
第１実施例におけるステップ１からステップ３にかけての液供給流量と基板Ｗの回転速度の推移を図７に示す。図７は、ステップ１の第１処理液（薬液）の供給開始時点を時間０秒としている。第１処理液（薬液）の供給を開始する前から基板Ｗの回転は始まっているので、時間０秒で基板Ｗの回転速度は０ｒｐｍとなっていない。このことは、下記の図９にあっても同様である。
次に、コントローラ４０は、アンロード部１６ｂのシャッタを開き、基板回転保持部２６を基板搬入出位置まで上昇させた後、搬送ロボット（図示せず）を使って、基板Ｗを処理室１４の外に搬出する。次に、コントローラ４０は、アンロード部１６ｂのシャッタを閉じ、基板回転保持部２６を処理位置まで下降させる。
なお、複数の基板を連続して処理する場合は、ステップ３の処理が終了した後に、アンロード部１６ｂとロード部１６ａのシャッタを同時に開き、処理済みの基板を処理室１４から搬出した直後に、未処理の基板Ｗをロード部１６ａから処理室１４に搬入し、保持部１８にセットして次の処理に移るようにしても良い。
基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角をユーザインターフェイス４４から入力することにより、基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角に応じて、基板Ｗの表面に液切れまたは部分的な乾燥が生じるのを防止するのに好適な処理レシピで基板Ｗを処理する第２実施例について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。
この例では、基板Ｗを回転させて基板Ｗの表面を乾燥処理（スピン乾燥）する際に、基板Ｗの表面に残る処理液（純水）の該表面に対する接触角は７０°であり、４５°以上であるので、図３に示す液置換工程を設け、これによって、基板表面に残る処理液（純水）を基板表面に対する接触角が４５°未満、この例では１０°の置換液に置換するようにしている。
まず、ユーザが、ユーザインターフェイス４４により、液処理のステップ数を入力し、各ステップにおいて基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角を入力し、使用する液供給ラインを選択する。コントローラ４０は、予め記憶部４２に記憶している複数の液供給流量と基板回転速度の組合せから、入力された接触角に応じて好適な組合せを抽出し、処理レシピの候補としてユーザインターフェイス４４に表示する。この際、コントローラ４０は、抽出した接触角に対応する複数の処理レシピを抽出してユーザインターフェイス４４に表示し、ユーザに処理レシピを選択させるようにしても良い。
次に、ユーザが、ユーザインターフェイス４４から各ステップの処理時間を入力して処理レシピを完成させる。このようにして完成した処理レシピの一例を表３に示す。
表３に示す例の場合、基板Ｗの表面の膜種は、例えば熱酸化膜であり、液処理のステップ数は３である。各ステップの基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角は、ステップ１が２０°、ステップ２が７０°、ステップ３が１０°である。使用する液供給ラインは、ステップ１が第１処理液供給ライン３４ａ、ステップ２が第２処理液供給ライン３４ｂ、ステップ３が第３処理液供給ライン３４ｃである。
これらの入力が終わると、コントローラ４０は、各ステップの基板Ｗの表面に供給される処理液の該表面に対する接触角の組合せに応じた処理レシピとして、ステップ１が液供給流量０．５Ｌ／ｍｉｎで基板回転速度５００ｒｐｍ、ステップ２が液供給流量１．２５Ｌ／ｍｉｎで基板回転速度１０００ｒｐｍ、ステップ３が液供給流量０．２５Ｌ／ｍｉｎで基板回転速度８００ｒｐｍ、ステップ４（乾燥工程）が基板回転速度２０００ｒｐｍである処理レシピを抽出する。そして、コントローラ４０は、抽出した処理レシピの候補をユーザインターフェイス４４に表示する。次に、各ステップの処理時間をユーザがユーザインターフェイス４４から入力して処理レシピが完成する。第１実施例と同様に、ステップ４の処理時間に０秒を入力すれば、乾燥処理は実施されない。
次に、ユーザが、ユーザインターフェイス４４を用いて処理実行命令をコントローラ４０に入力すると、コントローラ４０は液処理を開始する。なお、処理実行命令の入力の前に、処理する基板の枚数などをユーザインターフェイス４４から入力するようにしても良い。
以下、表３に示す処理レシピにおける処理実行命令の入力後の、図４及び図５に示す基板処理装置の処理フローを説明する。
コントローラ４０は、ロード部１６ａのシャッタを開き、基板回転保持部２６を基板搬入出位置まで上昇させた後、搬送ロボット（図示せず）を使って、基板Ｗを処理室１４内に搬入して保持部１８に設置する。次に、コントローラ４０は、ロード部１６ａのシャッタを閉じ、基板保持機構により基板Ｗを保持部１８に保持した後、基板回転保持部２６を処理位置まで下降させる。
次に、コントローラ４０は、モータ２４の回転速度を調整して、基板Ｗを５００ｒｐｍで回転させ、液供給アーム３０を位置Ａに旋回させた後、流量調整弁３６ａにより供給流量を０．５Ｌ／ｍｉｎに調整して、第１洗浄液供給ノズル２８ａから第１処理液（薬液）を基板Ｗの表面に供給する（ステップ１）。
１０秒の処理時間が経過すると、コントローラ４０は、液供給アーム３０を位置Ｂに旋回させ、基板回転速度を１０００ｒｐｍに調整するとともに、流量調整弁２６ｂにより供給流量を１．２５Ｌ／ｍｉｎに調整して、第２洗浄液供給ノズル２８ｂから第２処理液（純水）を基板Ｗの表面に供給しつつ、流量調整弁２８ａにより第１処理液（薬液）の供給を停止する（ステップ２）。
２０秒の処理時間が経過すると、コントローラ４０は、液供給アーム３０を位置Ｃに旋回させ、基板回転速度を８００ｒｐｍに調整するとともに、流量調整弁３６ｃにより供給流量を０．２５Ｌ／ｍｉｎに調整して、第２洗浄液供給ノズル２８ｃから第３処理液（置換液）を基板Ｗの表面に供給しつつ、流量調整弁３６ｂにより第２処理液（純水）の供給を停止する（ステップ３）。
５秒の処理時間が経過すると、コントローラ４０は、液供給アーム３０を退避位置に旋回させ、基板Ｗの回転速度を２０００ｒｐｍに調整するとともに、流量調整弁３６ｃにより第３処理液（置換液）の供給を停止する（ステップ４）。３０秒の処理時間が経過すると、コントローラ４０は基板Ｗの回転を停止する。
第２実施例のステップ１からステップ４にかけての液供給流量と基板Ｗの回転速度の推移を図９に示す。
次に、コントローラ４０は、アンロード部１６ｂのシャッタを開き、基板回転保持部２６を基板搬入出位置まで上昇させた後、搬送ロボット（図示せず）を使って、基板Ｗを処理室１４の外に搬出する。次に、コントローラ４０は、アンロード部１６ｂのシャッタを閉じ、基板回転保持部２６を処理位置まで下降させる。
なお、第１実施例と同様に、複数の基板を連続して処理する場合は、ステップ４の処理が終了した後に、アンロード部１６ｂとロード部１６ａのシャッタを同時に開き、処理済みの基板を処理室１４から搬出した直後に、未処理の基板をロード部１６ａから処理室１４に搬入し、保持部１８にセットして次の処理に移るようにしても良い。
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
１０ 装置本体
１２ 制御部
１４ 処理室
２６ 基板回転保持部
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 処理液供給ノズル
３０ 液供給アーム
３２ａ．３２ｂ，３２ｃ 処理液供給源
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 処理液供給ライン
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 流量調整弁
４０ コントローラ
４２ 記憶部
４４ ユーザインターフェイス
１２ 制御部
１４ 処理室
２６ 基板回転保持部
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 処理液供給ノズル
３０ 液供給アーム
３２ａ．３２ｂ，３２ｃ 処理液供給源
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 処理液供給ライン
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 流量調整弁
４０ コントローラ
４２ 記憶部
４４ ユーザインターフェイス
Claims (10)
- 略水平に回転させた基板の表面の略中心に処理液を供給して基板を処理する基板処理方法であって、
基板表面に供給されて保持される処理液の該表面に対する接触角に対応した、基板表面に保持される処理液の液切れまたは部分的な乾燥を防止できる基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量との関係から、基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量を決定し、
決定された回転速度で基板を回転させながら、決定された流量の処理液を基板表面の略中心に供給することを特徴とする基板処理方法。 - 基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が３０°以下の場合における、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、
Ｑ＞３００００×（Ｎ−３５）−２．２＋０．１５
であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。 - 基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が４５°以下の場合における、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、
Ｑ＞２０×（Ｎ−１００）−０．８＋０．４５
であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。 - 基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が６０°以下の場合における、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、
Ｑ＞３７０００×（Ｎ−２５０）−１．７＋０．６５
であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。 - 基板表面に供給される処理液の該表面に対する接触角が７５°以下の場合における、基板の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と処理液の基板表面への供給流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、
Ｑ＞７９０×（Ｎ−３３０）−１．５＋１
であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。 - 前記処理液は、基板表面を洗浄する洗浄液、洗浄後の基板表面に残った洗浄液をリンスするリンス液、及び前記リンス液と置換される置換液の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 基板を回転させて該基板表面を乾燥させる乾燥工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記乾燥工程において、基板表面に残る処理液の該表面に対する接触角が３５°以上４５°未満の場合に、基板を６００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させることを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
- 前記乾燥工程おいて、基板表面に残る処理液の該表面に対する接触角が３５°未満の場合に、基板を２００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させることを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
- 前記乾燥工程おいて、基板表面に残る処理液の該表面に対する接触角が４５°以上の場合には、基板表面に残る処理液を基板表面に対する接触角が４５°未満の置換液に置換し、この置換液の基板表面に対する接触角が３５°以上４５°未満の場合には、基板を６００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させ、置換液の基板表面に対する接触角が３５°未満の場合には、基板を２００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて基板表面を乾燥させることを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
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