JP2014199917A - 基板液処理方法、基板液処理装置および記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液の供給量を低減しつつ、基板の表面全体を処理液で覆うこと。【解決手段】基板液処理方法は、基板（Ｗ）を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら、基板の表面の中心部に第１ノズル（３０）から処理液を供給して、基板の直径よりも小さい直径の処理液の液膜を基板の表面に形成する工程と、第１ノズルにより基板の表面に形成された処理液の液膜の周縁部に、第１ノズルから供給されている処理液と同じ処理液を第２ノズル（３３）から供給する工程と、その後、基板の表面への第２ノズルからの前記処理液の供給位置を基板の周縁部に向けて移動させ、これによって処理液の液膜を基板の周縁部に向けて広げてゆく工程と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、基板を回転させながら基板に処理液を供給することによって基板を処理する技術に関する。

半導体ウエハ等の基板に薬液処理、リンス処理等の液処理を施す際に採用される最も一般的な手法は、基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させた状態で基板の中心部に処理液を供給することである。この場合、基板の中心部に供給された処理液は遠心力により拡散し、基板の表面全体が処理液の液膜により覆われる。

処理液に覆われていない部位が基板の表面に存在すると、例えば薬液処理の場合には処理が不均一になる。また、パターンが形成された基板をＤＩＷ（純水）リンス処理する場合には、例えばパターン内に前工程の処理液（例えば薬液）が残留したり、リンス処理不十分によりパーティクルが発生するおそれがある。

処理液による基板表面の被覆性は、基板の回転速度と処理液の流量に影響を受ける。基板回転速度が高いほど、処理液の液膜は広がりやすいが、処理液の好ましくない飛散（例えばカップの外側への飛散）の問題がある。また、処理液流量が大きいほど、基板の表面全体に処理液の液膜は広がりやすいが、処理液の使用量の増加の問題がある。特に、基板表面の撥水性が高い場合には、基板周縁部にＤＩＷの液膜を形成することが困難である。

特開２００９−５９８９５号公報

本発明は、基板の表面全体を処理液で覆う工程において、処理液の供給量を低減し、パーティクルを減らすことができる技術を提供するものである。

本発明によれば、基板液処理方法において、基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら、前記基板の表面の中心部に第１ノズルから処理液を供給して、前記基板の直径よりも小さい直径の前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する工程と、前記第１ノズルにより前記基板の表面に形成された前記処理液の液膜の周縁部に、前記第１ノズルから供給されている前記処理液と同じ処理液を第２ノズルから供給する工程と、その後、前記基板の表面への前記第２ノズルからの前記処理液の供給位置を前記基板の周縁部に向けて移動させ、これによって前記処理液の液膜を前記基板の周縁部に向けて広げてゆく工程と、を備えた基板液処理方法が提供される。

また、本発明によれば、基板液処理装置において、基板を水平姿勢で保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる回転駆動部と、前記基板保持部により保持された基板に向けて処理液を吐出する第１ノズルと、前記基板保持部により保持された基板に向けて処理液を吐出する第２ノズルと、前記第２ノズルを移動させるノズル駆動機構と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板液処理装置の動作を制御して、前記基板保持部により保持された基板を鉛直軸線周りに回転させながら、前記基板の表面の中心部に第１ノズルから処理液を供給して、前記基板の直径よりも小さい直径の前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する工程と、前記第１ノズルにより前記基板の表面に形成された前記処理液の液膜の周縁部に、前記第１ノズルから供給されている前記処理液と同じ処理液を第２ノズルから供給する工程と、その後、前記基板の表面への前記第２ノズルからの前記処理液の供給位置を前記基板の周縁部に向けて移動させ、前記処理液の液膜を前記基板の周縁部に向けて広げてゆく工程と、を実行させることを特徴とする基板液処理装置が提供される。

さらに、本発明によれば、基板液処理装置の制御コンピュータにより実行することが可能なプログラムが記憶された記憶媒体であって、当該プログラムを実行することにより、前記制御コンピュータが前記基板液処理装置を制御して基板液処理方法を実行させるものにおいて、前記基板液処理方法が、基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら、前記基板の表面の中心部に第１ノズルから処理液を供給して、前記基板の直径よりも小さい直径の前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する工程と、前記第１ノズルにより前記基板の表面に形成された前記処理液の液膜の周縁部に、前記第１ノズルから供給されている前記処理液と同じ処理液を第２ノズルから供給する工程と、その後、前記基板の表面への前記第２ノズルからの前記処理液の供給位置を前記基板の周縁部に向けて移動させ、これによって前記処理液の液膜を前記基板の周縁部に向けて広げてゆく工程と、を備えていることを特徴とする記憶媒体が提供される。

本発明によれば、第２ノズルからの処理液が、第１ノズルから供給された処理液の液膜を基板の周縁部に向けて引っ張ってゆくので、少ない処理液の総供給量で、基板の表面全体を処理液の液膜で覆うことができる。また、基板の表面全体を処理液の液膜で覆うことができるので、パーティクルを減らすことができる。

本発明の一実施形態に係る基板液処理装置の構成を概略的に示す縦断面図である。 図１に示す基板液処理装置の水平断面図である。 リンス処理工程について説明するための概略斜視図である。 リンス処理工程における第２ノズルからのリンス液の供給について説明するための平面図である。 リンス処理工程において基板の中心部にＤＩＷの液滴を供給する実施形態について説明する概略側面図である。 リンス処理工程において基板の中心部にＤＩＷの蒸気を供給する実施形態について説明する概略側断面図である。

以下に図面を参照して発明の実施形態について説明する。まず、図１及び図２により、基板液処理装置の全体構成について説明する。基板液処理装置は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハＷ」と呼ぶ）等の基板を水平姿勢で保持するとともに鉛直軸線周りに回転自在なスピンチャック（基板保持部）２０を有している。スピンチャック２０は、円盤状のベース２１と、ベース２１の周縁部に設けられ、ウエハＷを保持及び解放するために可動となっている複数の保持部材２２とを有している。スピンチャック２０は、モータを有する回転駆動部２４によって、鉛直軸線周りに回転駆動される。スピンチャック２０の周囲には、ウエハＷから外方に飛散する処理流体を受け止めるカップ２６が設けられている。
スピンチャック２０及びカップ２６等の基板液処理装置の構成部材は、ハウジング１０内に収容されている。ハウジング１０の一側壁面には、ウエハＷの搬出入のためにシャッタ１２付きの搬入出口１１が設けられている。

基板液処理装置は、ウエハＷに薬液または純水を供給する洗浄液ノズル３０と、ウエハＷに乾燥液を供給する乾燥液ノズル３１と、ウエハＷに不活性ガスを供給するガスノズル３２とを備えており、これらのノズル３０〜３２は、エアシリンダ等からなる第１昇降機構３５Ａを介して、第１ノズルアーム３４Ａに取り付けられている。第１ノズルアーム３４Ａは、第１アーム駆動機構３６Ａにより、水平方向に延びる第１ガイドレール３７Ａに沿って移動可能である。従って、洗浄液ノズル３０、乾燥液ノズル３１及びガスノズル３２は、ウエハの中心部の上方の位置からウエハの周縁部の上方の位置までウエハの半径方向に直線運動することができ、また、平面視でカップ２６の外方に位置する退避位置に位置することができ、さらに昇降も可能である。洗浄液ノズル３０、乾燥液ノズル３１、及びガスノズル３２は、第１ノズルアーム３４Ａの運動方向に沿って並んでおり、各ノズル３０〜３２は、スピンチャック２０に保持されたウエハＷの中心部の真上に位置することができる。

洗浄液ノズル３０には、薬液供給機構４０が接続されている。薬液供給機構４０は、薬液として希フッ酸（ＤＨＦ）を供給するＤＨＦ供給源４１と、ＤＨＦ供給源４１を洗浄液ノズル３０に接続するＤＨＦ供給ライン４２と、ＤＨＦ供給ライン４２に設けられた開閉弁及び流量調整弁等からなる弁装置４３とを有している。従って、薬液供給機構４０は、洗浄液ノズル３０に弁装置４３によって制御された流量でＤＨＦを供給することができる。

洗浄液ノズル３０には、第１リンス液供給機構５０も接続されている。第１リンス液供給機構５０は、リンス液として純水（ＤＩＷ）を供給するＤＩＷ供給源５１と、ＤＩＷ供給源５１を洗浄液ノズル３０に接続するＤＩＷ供給ライン５２と、ＤＩＷ供給ライン５２に設けられた開閉弁及び流量調整弁等からなる弁装置５３とを有している。従って、第１リンス液供給機構５０は、洗浄液ノズル３０に制御された流量でＤＩＷを供給することができる。

乾燥液ノズル３１には、乾燥液供給機構６０が接続されている。乾燥液供給機構６０は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を供給するＩＰＡ供給源６１と、ＩＰＡ供給源６１を乾燥液ノズル３１に接続するＩＰＡ供給ライン６２と、ＩＰＡ供給ライン６２に設けられた開閉弁及び流量調整弁等からなる弁装置６３とを有している。従って、乾燥液供給機構６０は、乾燥液ノズル３１に制御された流量で乾燥液としてのＩＰＡを供給することができる。ＩＰＡは、ＤＩＷと混和性があるのでＤＩＷを容易に置換することができ、ＤＩＷより揮発性が高いため容易に乾燥させることができるので、乾燥液として好適に用いることができる。さらに、ＩＰＡはＤＩＷより表面張力が低いため、高アスペクト比の微細パターンの倒壊を抑制することもできる。乾燥液はＩＰＡに限定されるものではなく、上記の特徴を有する他の有機溶剤を乾燥液として用いることもできる。

ガスノズル３２には、乾燥ガス供給機構７０が連結されている。乾燥ガス供給機構７０は、乾燥ガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給源７１と、窒素ガス供給源７１をガスノズル３２に接続する窒素ガス供給ライン７２と、窒素ガス供給ライン７２に設けられた開閉弁及び流量調整弁等からなる弁装置７３とを有している。乾燥ガスとしては、低酸素濃度、低湿度のガスを用いることができ、窒素ガス以外の不活性ガスを用いることもできる。

さらに、基板液処理装置は、ウエハＷにリンス液としてのＤＩＷを供給するリンス液ノズル３３を備えている。このリンス液ノズル３３は、エアシリンダ等からなる第２昇降機構３５Ｂを介して、第２ノズルアーム３４Ｂに取り付けられている。第２ノズルアーム３４Ｂは、第２アーム駆動機構３６Ｂにより、水平方向に延びる第２ガイドレール３７Ｂに沿って移動可能である。従って、リンス液ノズル３３は、ウエハの中心部の上方の位置からウエハの周縁部の上方の位置までウエハの半径方向に直線運動することができ、また、平面視でカップ２６の外方に位置する退避位置に位置することができ、さらに昇降も可能である。なお、相互干渉防止のため、第１ノズルアーム３４ＡはウエハＷの中心からそれよりも図中右側の領域を移動し、第２ノズルアーム３４ＢはウエハＷの中心よりも図中左側の領域を移動する。

リンス液ノズル３３には、第２リンス液供給機構８０が接続されている。第２リンス液供給機構８０は、純水（ＤＩＷ）を供給するＤＩＷ供給源８１と、ＤＩＷ供給源８１をリンス液ノズル３３に接続するＤＩＷ供給ライン８２と、ＤＩＷ供給ライン８２に設けられた開閉弁及び流量調整弁等からなる弁装置８３とを有している。従って、第１リンス液供給機構８０は、リンス液ノズル３３に制御された流量でリンス液としてのＤＩＷを供給することができる。

回転駆動部２４、アーム駆動機構３６Ａ、３６Ｂ、薬液供給機構４０、第１リンス液供給機構５０、乾燥液供給機構６０、乾燥ガス供給機構７０及び第２リンス液供給機構８０などの動作は、コンピュータからなる制御部９０により制御される。図１に示すように、制御部９０には、工程管理者等が基板液処理装置を管理するために、コマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板液処理装置の稼働状況等を可視化して表示するディスプレイ等からなる入出力装置９１が接続されている。制御部９０は、基板液処理装置で実行される処理を実現するためのプログラムなどが記録された記録媒体９２にアクセス可能である。記録媒体９２は、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、及びフレキシブルディスク等のディスク状記録媒体等、既知の記録媒体から構成することができる。制御部９０が、記録媒体９２に予め記録されたプログラムを実行することによって、基板液処理装置においてウエハＷの処理が行われる。

次に、上記の基板液処理装置の動作について説明する。なお、下記の動作は、記録媒体９２に記録されたプログラムを実行することによって制御部９０が発生する制御信号によって制御される。

まず、シャッタ１２が開けられて、図示しない搬送アームに保持されたウエハＷが、搬入出口１１を通ってハウジング１０内に搬入される。次に、ウエハＷが、搬送アームからスピンチャック２０に受け渡され、スピンチャック２０の保持部材２２に保持される。

［薬液処理工程］
次に、第１アーム駆動機構３６Ａにより、退避位置に位置していた洗浄液ノズル３０がスピンチャック２０に保持されたウエハＷの中心部の真上の位置に移動する。また、回転駆動部２４により、ウエハＷを保持したスピンチャック２０が回転駆動される。この状態で、薬液供給機構４０により洗浄液ノズル３０を介してＤＨＦがウエハＷの表面の中心部に吐出され、ウエハＷに薬液処理（薬液洗浄）が施される。吐出されたＤＨＦは、遠心力によりウエハＷの表面全体に拡散され、ウエハＷの表面にＤＨＦの液膜が形成される。この際、ウエハＷの回転速度は、例えば、１０〜５００ｒｐｍ程度とされる。ウエハＷは、乾燥工程が完了するまでの間、継続的に回転させられる。

［リンス処理工程］
所定時間薬液処理を行った後、リンス処理工程が行われる。このリンス処理工程について、図３及び図４も参照して、詳細に説明する。所定時間薬液処理を行った後、薬液供給機構４０からのＤＨＦ液の供給を停止し、代わりに、第１リンス液供給機構５０によりウエハの中心部の真上に位置する洗浄液ノズル３０を介してＤＩＷがウエハＷの表面の中心部（図４の点Ｐ１の位置）に向けて吐出される。洗浄液ノズル３０からＤＩＷを吐出する直前の時点では、ウエハＷの表面はＤＨＦの液膜により覆われている。このリンス処理工程において、ウエハＷの回転速度は、例えば２００〜４００ｒｐｍ程度、本動作においては３００ｒｐｍに調整される。回転速度は、処理液がウエハから外方に飛散しても問題にならない回転速度である。洗浄液ノズル３０からのＤＩＷの吐出流量は、例えば２．５Ｌ／min（リットル／分）とする。ウエハＷの回転速度及び洗浄液ノズル３０からのＤＩＷの吐出流量は、リンス処理工程の間同じ値に維持される。しかしながら、ウエハＷの回転速度及び洗浄液ノズル３０からのＤＩＷの吐出流量を、リンス処理工程の間に変動させても構わない。

回転するウエハＷの表面に到達（落下）したＤＩＷには遠心力及び摩擦力（ウエハ回転方向に引きずられる力）が作用し、従ってＤＩＷは図４に示すように渦巻き状に外方に向かって広がりながら流れ、これによりウエハの中心から所定距離の円形の領域が連続するＤＩＷの液膜Ｌに覆われる。ＤＩＷの液膜Ｌに覆われた領域では、ＤＨＦがＤＩＷに置換されてゆく。液膜Ｌが形成される円形の領域の大きさは、ウエハＷの親水性（疎水性）の度合い、洗浄液ノズル３０からのＤＩＷの吐出流量、ウエハＷの回転速度に応じて変化する。ウエハＷの表面は前工程のＤＨＦ洗浄工程により疎水性となっているため、上記のＤＩＷ吐出流量及びウエハＷ回転速度という条件下では、１２インチ（３００ｍｍ）ウエハＷの直径の概ね半分の直径（例えば８０ｍｍ程度）の円形の領域が、ＤＩＷの液膜Ｌに覆われる（図３（ａ）を参照）。ウエハＷの表面のうち液膜Ｌが形成されている領域よりも外側では、ＤＨＦの液膜は残っているが、ＤＩＷは連続した液膜を形成することができず、筋状になって外方に流れている。この筋状のＤＩＷの流れは図示していない。なお、ＤＩＷの液膜Ｌにより覆われる領域の大きさ（直径）は、洗浄液ノズル３０からのＤＩＷの吐出流量を大きくすることにより、また、ウエハＷの回転速度を高くすることにより大きくすることができるのであるが、そうするとＤＩＷ使用量の増加及びＤＩＷの好ましくない飛散をもたらすことは、「背景技術」の項に記載した通りである。上記のようにウエハＷの中央部の領域のみがＤＩＷの液膜に覆われている状態が続くと、ＤＩＷの液膜に覆われていない領域では、筋状に流れるＤＩＷによるＤＨＦの部分的置換が生じたりあるいはＤＨＦが振り切られることによって、ウエハＷの表面が露出する。このような状況が生じるとパーティクルが発生する。

そこで、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、洗浄液ノズル３０からＤＩＷをウエハＷの中心部に向けて吐出し、ウエハＷの直径よりも小さい円形の領域がＤＩＷの液膜に覆われるのとほぼ同時に、洗浄液ノズル３０からのＤＩＷの吐出流量を維持したまま、図３（ｂ）に示すようにリンス液ノズル３３から円形のＤＩＷの液膜Ｌの周縁部分（周縁のやや内側の図４の点Ｐ２の位置）に向けてＤＩＷの吐出を開始する。リンス液ノズル３３からのＤＩＷの吐出流量は、例えば０．５Ｌ／minとする。なお、リンス液ノズル３３からのＤＩＷの吐出に先立ち、第２アーム駆動機構３６Ｂによって、退避位置に位置していたリンス液ノズル３３を、図４の点Ｐ２に向けてＤＩＷを吐出する吐出開始位置に移動させておく。この吐出開始位置は、洗浄液ノズル３０からＤＩＷをウエハＷの中心部に向けて吐出して実際に液膜を作る試験を行って、予め決めておく。

リンス液ノズル３３からＤＩＷの吐出を開始した後、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、洗浄液ノズル３０及びリンス液ノズル３３からのＤＩＷの吐出流量を維持したまま、リンス液ノズル３３を半径方向外側に移動して、リンス液ノズル３３から吐出されたＤＩＷのウエハＷ表面上の到達位置を半径方向外側に向けて移動させてゆく。すると、リンス液ノズル３３の半径方向外側への移動に引っ張られて円形のＤＩＷの液膜Ｌは広がってゆく。このときも、ＤＩＷの液膜Ｌが形成されている領域よりも外側では、ＤＨＦの液膜は残っており、ＤＩＷは筋状になって外方に流れている。リンス液ノズル３３の半径方向外側への移動速度は、例えば約８ｍｍ／ｓｅｃで一定であるが、変動させても構わない。なお、リンス液ノズル３３の半径方向外側への移動速度を高くしすぎると、遠心力によるＤＩＷの液膜Ｌの拡張がリンス液ノズル３３の移動に追従しきれなくなり、洗浄液ノズル３０とリンス液ノズル３３との間で液膜Ｌの破断が生じる。従って、リンス液ノズル３３の半径方向外側への移動速度は、遠心力による半径方向外側へのＤＩＷの広がり速度以下であることが望ましい。

リンス液ノズル３３からのＤＩＷのウエハＷ表面への到達位置がウエハの周縁部領域（ウエハＷの周縁のやや内側）に到達すると、図３（ｄ）に示すように、ウエハＷの表面の全域がＤＩＷの連続する液膜Ｌに覆われるようになる。この状態になったら、リンス液ノズル３３の移動を停止し、洗浄液ノズル３０及びリンス液ノズル３３からのＤＩＷ吐出量をそのまま維持することにより、ウエハＷの表面の全域が引き続き連続的なＤＩＷの液膜に覆われる。この状態を所定時間継続することにより、ウエハＷ表面の全域においてＤＨＦがＤＩＷに置換される。すなわち、上記のように、洗浄液ノズル３０からウエハＷ表面の全域を覆うには不十分な流量でＤＩＷをウエハＷの中心部に吐出してウエハＷの表面の中心側円形領域がＤＩＷの液膜に覆われたら直ちに、洗浄液ノズル３０から供給されたＤＩＷにより形成されたＤＩＷの液膜の周縁部にリンス液ノズル３３によりＤＩＷを吐出し、その後リンス液ノズル３３からのウエハＷ上へのＤＩＷの吐出位置をウエハＷ周縁部に向けて移動させてゆくことにより、ウエハＷの外側領域が周辺雰囲気により露出することを回避することができる。これにより、薬液により濡れた表面が周辺雰囲気に露出することにより生じるパーティクルの発生を、少ないＤＩＷ総吐出量で、防止することができる。

図３（ｂ）の状態から図３（ｄ）の状態に至るまでの全期間において、液膜Ｌを形成するＤＩＷの流れを乱さないように、リンス液ノズル３３からＤＩＷの液膜Ｌに向けてＤＩＷを吐出することが好ましい。図４に示すように、洗浄液ノズル３０からウエハＷの中心部Ｐ１に吐出されたＤＩＷは、ウエハＷの中心部から渦巻き状に外方に向かって流れている。ここで、平面視において、リンス液ノズル３３から吐出されたＤＩＷの向きが、リンス液ノズル３３から吐出されたＤＩＷがウエハＷの表面上（液膜Ｌの表面上）に到達する位置Ｐ２における渦巻き状の流れの向きに沿うように、リンス液ノズル３３から斜め下方にＤＩＷを吐出することが好ましい。こうすることにより、図３（ｂ）〜（ｂ）に示したリンス液ノズル３３を半径方向外側に移動させることに伴う液膜Ｌ形成領域の拡張作用をスムースに発現させることができる。なお、位置Ｐ２における渦巻き状の流れの向きと、リンス液ノズル３３から吐出されたＤＩＷの向きは完全に一致している必要はなく、平面視で、両者の成す角度が±４５度以下程度までならばずれていてもよい。

なお、液膜Ｌの周縁部分（すなわちリンス液ノズル３３から吐出されるＤＩＷの到達位置）における液膜Ｌを形成するＤＩＷの流れの方向は、液膜Ｌを広げてゆく過程であまり変化しない。すなわち液膜Ｌの周縁部分では、液膜Ｌを形成するＤＩＷの流れの方向が円形の液膜Ｌの周縁の円周方向と成す角度は比較的小さく、しかも、この角度は液膜Ｌを広げていってもあまり変化しない。このため、図１及び図２に示した直線運動型のノズルアーム（第２ノズルアーム３６Ｂ）を用い、このノズルアーム３６Ｂにリンス液ノズル３３Ｂが吐出角度調整不能に取り付けてあったとしても、上記作用を発現させる上で、実用上何ら差し支えない。また、旋回運動型のノズルアームを用い、このノズルアームにリンス液ノズルが吐出角度調整不能に取り付けてあったとしても、ノズルアームが極端に短い場合を除き、上記作用を発現させる上で、実用上何ら差し支えない。しかしながら、ノズルアームにリンス液ノズルを吐出角度調整可能に取り付けて、リンス液ノズルからのＤＩＷの吐出方向と前記渦巻き状のＤＩＷの流れの向きとの関係が最適となるように、液膜Ｌを広げてゆく過程でリンス液ノズルの向きを変化させても構わない。

［乾燥工程］
リンス処理を所定時間行った後、洗浄液ノズル３０及びリンス液ノズル３３からのＤＩＷの吐出が停止される。また、リンス液ノズル３３は退避位置に移動する。次に、ウエハＷの回転速度を１００〜５００ｒｐｍ程度に調整し、ウエハＷの中心部の真上に乾燥液ノズル３１を位置させて、乾燥液供給機構６０により乾燥液ノズル３１を介してＩＰＡがウエハＷの表面の中心部に吐出される。乾燥液ノズル３１は、ＩＰＡを吐出したままウエハＷの中心の上方の位置と、ウエハＷの周縁の上方の位置との間で往復運動（スキャン動作）する。これによりウエハＷの表面に残存しているＤＩＷが、ＩＰＡ液に置換される。

続いて、ウエハＷの回転速度を５００〜８００ｒｐｍ程度に調整し、乾燥液ノズル３１からＩＰＡを吐出するとともにガスノズル３２から窒素ガスを吐出し、乾燥液ノズル３１及びガスノズル３２をウエハＷの中心部から周縁部に対応する位置まで移動（スキャン）させる。このとき、乾燥液ノズル３１は、ガスノズル３２よりも移動方向前方に位置する。これにより、ウエハＷが乾燥する。

ウエハＷが乾燥したら、ウエハＷの回転を停止し、その後、搬入時と逆の手順でウエハを基板液処理装置から搬出する。

次に、上記実施形態の効果を確認するための試験結果について説明する。試験には、概ね図１及び図２に示す構成を有する基板液処理装置を用いた。３００ｍｍベアＳｉウエハを、スピンチャックに保持して回転させ、洗浄液ノズル３０からＬＡＬ５０００（ステラケミファ株式会社により提供されるバッファードフッ酸系薬剤の商品名）をウエハに供給して、ウエハ表面の自然酸化膜を除去し、撥水性の表面を得た。表面のＤＩＷに対する接触角は７７度であった。

この撥水性表面を有するウエハに対して、従来方法及び上記実施形態の方法によりＤＩＷリンス処理を行った。従来方法では、スピンチャックに保持され回転するウエハの中心部にだけ洗浄液ノズル３０のみからＤＩＷを吐出し、ＤＩＷ吐出流量を変化させてウエハ表面の全体に確実に液膜Ｌが形成されるＤＩＷ吐出流量を調べた。実施形態の方法では、リンス液ノズル３３からは０．５Ｌ／minでＤＩＷを供給し、洗浄液ノズル３０からのウエハ中心部へのＤＩＷ吐出流量を変化させてウエハ表面の全体に確実に液膜Ｌが形成されるＤＩＷ総吐出流量（リンス液ノズル３３からの吐出流量と洗浄液ノズル３０からの吐出流量との総和）を調べた。ウエハ回転数は３００ｒｐｍとした。

ウエハ表面の全体に確実に液膜Ｌを形成するのに必要なＤＩＷの総吐出流量は、従来方法では４．０Ｌ／minであったのに対して、実施形態の方法では３．０Ｌ／minと大きく減少した。

この試験結果より、上記実施形態に係る方法を用いることにより、リンス処理に必要なＤＩＷの総量を削減することができることがわかった。また、ウエハＷの中心部にＤＩＷを吐出する洗浄液ノズル３０からの吐出流量を少なくすることができるので、ウエハＷからのＤＩＷの跳ね返りを抑制することができることも明らかである。

上記実施形態に係るリンス処理工程は、フッ酸系の薬液により自然酸化膜が除去されたことにより表面が疎水化されたウエハに対して行ったが、これに限定されるものではない。上記実施形態に係るリンス処理工程は、ウエハ等の基板の表面を積極的に疎水化する目的で行う疎水化処理の後に行われる場合に特に有効である。このような疎水化処理に用いられる疎水化処理液としては、ジメチルアミノトリメチルシラン（ＴＭＳＤＭＡ）、ジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＤＭＳＤＭＡ）、1,1,3,3-テトラメチルジシラン（ＴＭＤＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などのシリル化剤や、フッ素ポリマー薬液等が例示される。

また、上記実施形態では、薬液処理（ＤＨＦ洗浄処理）の後に連続的にＤＩＷをリンス液として用いるリンス処理を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、単独のＤＩＷ洗浄処理だけ（連続する前工程無し）を行ってもよい。この場合にも、少ないＤＩＷ吐出量でウエハＷの表面全体にＤＩＷの液膜を形成することができ、ＤＩＷ消費量を削減することができる。また、パーティクルを減少させることもできる。

また、上記実施形態では、リンス処理工程において、継続的にウエハ中心部に第１の処理液ノズル（洗浄液ノズル３０）から処理液としてのＤＩＷを吐出するとともに、第２の処理液ノズル（リンス液ノズル３３）をウエハの周縁に向けて移動させながら処理液としてのＤＩＷを吐出した。しかしながら、このような２つの処理液ノズル（３０，３３）から吐出される処理液は、ＤＩＷリンス液に限定されるものではなく、他の処理液例えば酸性薬液、アルカリ性薬液、有機溶剤、現像液等であってもよい。この場合も、処理液消費量の削減、液はね防止、パーティクル減少の効果が期待できる。またこの場合、濡れた状態のウエハＷの表面に処理液を供給することに限らず、乾いた状態のウエハＷに、酸性薬液、アルカリ性薬液、有機溶剤、現像液等の処理液を２つの処理液ノズルを用いて供給してもよい。

また、被処理基板は、半導体ウエハに限定されるものではなく、ガラス基板、セラミック基板等であってもよい。

なお、上記実施形態では、リンス処理工程において、図５（ａ）に示すように、洗浄液ノズル３０が連続的な水流（液流）ＬＣの形態でＤＩＷをウエハＷの中心部に向けて吐出することによって図３（ａ）に示すようにウエハＷの中心部領域に円形の液膜を形成したが、これには限定されない。別の実施形態として、例えば図５（ｂ）に示すように、洗浄液ノズル３０に代えて二流体ノズルとして構成された洗浄液ノズル１３０を設け、この洗浄液ノズル１３０から液滴ＬＤの形態でＤＩＷをウエハＷの中心部に向けて吐出することにより、ウエハＷの中心部領域に円形の液膜を形成してもよい。

このような洗浄液ノズル１３０の内部には、例えば図５（ｂ）に示すように、ガスが流れる流路１３１が設けられ、さらに、この流路１３１に合流するＤＩＷの流路１３２が設けられている。流路１３１には、ＤＩＷを霧化ないし液滴化するためのガスここでは窒素ガスを供給するガス供給機構１４０が接続されている。ガス供給機構１４０は、ガス供給源１４１と、ガス供給源１４１を流路１３１に接続するガス供給ライン１４２と、ガス供給ライン１４２に設けられた開閉弁及び流量調整弁等からなる弁装置１４３とを有している。従って、ガス供給機構１４０は、洗浄液ノズル１３０の流路１３１に制御された流量でガスを供給することができる。流路１３２には、図１に示したものと同じリンス液供給機構５０が接続されている。

ガスが流れている流路１３１に流路１３２からＤＩＷを流入させると、流入したＤＩＷは霧化されて、吐出口１３３から例えば５０μｍ程度のサイズの液滴の形態でウエハＷの表面に向けて吐出される。ウエハＷの表面に衝突した液滴は互いに連結し、図３（ａ）に示すような液膜ＬがウエハＷの中心部領域に形成される。液膜Ｌが形成されたら図３（ｂ）〜（ｄ）を参照して先に説明した手順でリンス液ノズル３３からＤＩＷを吐出するとともにリンス液ノズル３３を外側に動かしてゆくことにより、ウエハＷの表面の全域にＤＩＷの液膜Ｌを形成することができる。

洗浄液ノズル１３０を用いた場合の作用は、図３における洗浄液ノズル３０を洗浄液ノズル１３０とみなすことにより理解することができる。洗浄液ノズル１３０を用いた場合でもリンス液ノズル３３には同様の動作をさせればよい。

液滴ＬＤの形態でＤＩＷを吐出するときのＤＩＷの吐出流量は、連続した水流ＬＣの形態でＤＩＷを吐出するときのＤＩＷの吐出流量と比較して、大幅に少なくすることができる。例えば、後者が前述したように１Ｌ／minである場合、前者は０．１Ｌ／minと約１／１０程度に減少させることができる。

ただしこの場合、図５（ａ）に示すように連続した水流ＬＣをウエハＷに供給する場合と比較して、ウエハＷの表面に形成される液膜Ｌの厚さは薄くなるため、液膜Ｌが形成される領域も狭くなる傾向にある。これにあわせて、最初にリンス液ノズル３３からウエハＷにＤＩＷを供給する半径方向位置（図３（ｂ）に示した位置）を内側にずらし、リンス液ノズル３３からのＤＩＷの吐出流量を増大させる必要がある。

しかしながら、洗浄液ノズル１３０からのＤＩＷの吐出流量を０．１Ｌ／min程度としたときに、ウエハＷの表面全体を完全にＤＩＷの液膜Ｌで覆うために必要なリンス液ノズル３３は例えば１Ｌ／min程度である。すなわち、ＤＩＷの合計供給流量は１．１Ｌ／min程度である。この値は、洗浄液ノズル３０を用いた場合の合計吐出流量３．０Ｌ／min（前述したように洗浄液ノズル３０が２．５Ｌ／min、リンス液ノズル３３が０．５Ｌ／min）と比較して大幅に小さく、約１／３である。すなわち、ウエハＷの中心部にＤＩＷの液滴ＬＤを供給してウエハＷの中心部領域に液膜Ｌを形成することにより、トータルのＤＩＷの消費量を減少させることができる。

さらに別の実施形態として、図５（ａ）に示す連続的な水流ＬＣの形態でウエハＷに供給する洗浄液ノズル３０に代えて、図６に示すように蒸気Ｖの形態でＤＩＷをウエハＷの中心部に吐出する洗浄液ノズル（蒸気ノズル）２３０を設けることもできる。洗浄液ノズル２３０には、蒸気供給機構２４０が接続されている。蒸気供給機構２４０は、蒸気として純水（ＤＩＷ）の蒸気（水蒸気）Ｖを供給する蒸気供給源２４１と、蒸気供給源２４１を蒸気ノズル２３０に接続する蒸気供給ライン２４２と、蒸気供給ライン２４２に設けられた開閉弁及び流量調整弁等からなる弁装置２４３とを有している。従って、蒸気供給機構２４０は、洗浄液ノズル２３０に制御された流量でＤＩＷの蒸気を供給することができる。

ウエハＷの表面上での蒸気Ｖの凝縮を促進するため、ウエハＷの裏面に冷却液Ｃを供給する冷却液ノズル２５０が、ウエハＷの下面中央部の下方に設けられている。図示例では、冷却液ノズル２５０は、スピンチャック２０のベース２１及び回転軸を貫通して延びる冷却液流路２５１の上端開口により形成されている。冷却液流路２５１には、冷却液供給機構２６０が接続されている。冷却液供給機構２６０は、冷却液Ｃとして例えば常温のＤＩＷを供給する冷却液供給源２６１と、冷却液供給源２６１を洗浄液ノズル２３０に接続する冷却液供給ライン２６２と、冷却液供給ライン２６２に設けられた開閉弁及び流量調整弁等からなる弁装置２６３とを有している。従って、冷却液供給機構２６０は、洗浄液ノズル２３０に制御された流量で冷却液を供給することができる。

ウエハＷ表面の中心部に洗浄液ノズル２３０からＤＩＷの蒸気Ｖを供給すると、その蒸気ＶはウエハＷに熱を奪われてウエハＷの表面上で結露（凝縮）して液滴となりこの液滴が相互に連結して、図３（ａ）に示すような液膜ＬがウエハＷの中心部領域に形成される。液膜Ｌが形成されたら図３（ｂ）〜（ｄ）を参照して先に説明した手順でリンス液ノズル３３からＤＩＷを吐出するとともにリンス液ノズル３３を外側に動かしてゆくことにより、ウエハＷの表面の全域にＤＩＷの液膜Ｌを形成することができる。この場合も、洗浄液ノズル２３０からのＤＩＷの吐出流量（液体換算の吐出流量）を大幅に低減することができる。但し、リンス液ノズル３３からのＤＩＷの吐出流量を増大させなければならないことと、リンス液ノズル３３からのＤＩＷの吐出開始位置を半径方向内側にずらさなければならない点については、図５（ｂ）の実施形態の場合と同様である。

図５（ｂ）及び図６においては、図面の簡略化のため図１の構成に対する変更部分を主として図示している。基板液処理装置の構成のうち、図１において図示され図５（ｂ）及び図６において図示されていない部分は、図１と同様の構成を採用することができることは勿論である。なお、図１の実施形態では、洗浄液ノズル３０が薬液供給機構４０に接続されることにより薬液供給機能を有していたが、図５（ｂ）に示す洗浄液ノズル１３０も同様に薬液供給機能を有していてもよい。あるいは、図５（ｂ）に示す洗浄液ノズル１３０を設ける場合には、別の薬液供給専用のノズルを設けてもよい。図６に示す洗浄液ノズル２３０を用いる場合には、別の薬液供給専用のノズルを設けることが望ましい。

２０ 基板保持部（スピンチャック）
２４ 回転駆動部
３０，１３０，２３０ 第１ノズル（洗浄液ノズル）
３３ 第２ノズル（リンス液ノズル）
３６Ａ，３６Ｂ ノズル駆動機構（ノズルアームの駆動機構）
９０ 制御部、制御コンピュータ
９２ 記憶媒体

Claims (18)

1. 基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら、前記基板の表面の中心部に第１ノズルから処理液を供給して、前記基板の直径よりも小さい直径の前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する工程と、
   前記第１ノズルにより前記基板の表面に形成された前記処理液の液膜の周縁部に、前記第１ノズルから供給されている前記処理液と同じ処理液を第２ノズルから供給する工程と、
   その後、前記基板の表面への前記第２ノズルからの前記処理液の供給位置を前記基板の周縁部に向けて移動させ、前記処理液の液膜を前記基板の周縁部に向けて広げてゆく工程と、
   を備えた基板液処理方法。
2. 平面視において、前記第２ノズルからの処理液の吐出方向が、前記第２ノズルから供給された処理液が前記基板の表面に到達する位置における前記第１ノズルからの処理液の流れ方向に沿っている、請求項１記載の基板液処理方法。
3. 前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する工程の前に、前記基板の中心部に薬液を供給することにより前記基板の表面に液膜を形成して前記基板に薬液処理を施す工程をさらに備え、前記処理液は純水からなるリンス液である、請求項１または２記載の基板液処理方法。
4. 前記薬液処理は、前記薬液処理の後における前記基板の表面の疎水性を前記薬液処理の前における前記基板の表面の疎水性よりも増大させる処理である、請求項３記載の基板液処理方法。
5. 前記第２ノズルの移動速度は、前記処理液の遠心力による広がり速度と等しい、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法。
6. 前記第２ノズルからの前記処理液の吐出流量は、前記第１ノズルからの前記処理液の吐出流量より小さい、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法。
7. 前記液膜を前記基板の表面に形成する工程において、前記処理液が連続した液流の形態で前記第１ノズルから前記基板に向けて吐出される、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法。
8. 前記液膜を前記基板の表面に形成する工程において、前記処理液が液滴の形態で前記第１ノズルから前記基板に向けて吐出される、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法。
9. 前記液膜を前記基板の表面に形成する工程において、前記処理液が蒸気の形態で前記第１ノズルから前記基板に向けて吐出され、前記蒸気は前記基板上で凝縮して液体となる、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法。
10. 前記蒸気の凝縮を促進するため、前記基板の裏面に冷却液が供給される、請求項９記載の基板液処理方法。
11. 基板液処理装置において、
    基板を水平姿勢で保持する基板保持部と、
    前記基板保持部を回転させる回転駆動部と、
    前記基板保持部により保持された基板に向けて処理液を吐出する第１ノズルと、
    前記基板保持部により保持された基板に向けて処理液を吐出する第２ノズルと、
    前記第２ノズルを移動させるノズル駆動機構と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記基板液処理装置の動作を制御して、
    前記基板保持部により保持された基板を鉛直軸線周りに回転させながら、前記基板の表面の中心部に第１ノズルから処理液を供給して、前記基板の直径よりも小さい直径の前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する工程と、
    前記第１ノズルにより前記基板の表面に形成された前記処理液の液膜の周縁部に、前記第１ノズルから供給されている前記処理液と同じ処理液を第２ノズルから供給する工程と、
    その後、前記基板の表面への前記第２ノズルからの前記処理液の供給位置を前記基板の周縁部に向けて移動させ、これによって前記処理液の液膜を前記基板の周縁部に向けて広げてゆく工程と、
    を実行させることを特徴とする基板液処理装置。
12. 平面視において、前記第２ノズルからの処理液の吐出方向が、前記第２ノズルから供給された処理液が前記基板の表面に到達する位置における前記第１ノズルからの処理液の流れ方向に沿っている、請求項１１記載の基板液処理装置。
13. 前記基板保持部により保持された基板に向けて薬液を吐出する第３ノズルをさらに備え、
    前記第１および第２ノズルから吐出される前記処理液は純水からなるリンス液であり、
    前記制御部は、前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する工程の前に、前記基板の中心部に薬液を供給することにより前記基板の表面に液膜を形成して前記基板に薬液処理を施す工程をさらに実行させる、
    請求項１１または１２記載の基板液処理装置。
14. 前記第１ノズルは、前記処理液を連続した液流の形態で吐出するように構成されている、請求項１１〜１３のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
15. 前記第１ノズルは、前記処理液を液滴の形態で吐出するように構成されている、請求項１１〜１３のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
16. 前記第１ノズルは、前記処理液を蒸気の形態で吐出するように構成されており、前記蒸気は前記基板上で凝縮して液体となる、請求項１１〜１３のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
17. 前記蒸気の凝縮を促進するため、前記基板の裏面に冷却液を供給する冷却液ノズルを更に備えた、請求項１６記載の基板液処理方法。
18. 基板液処理装置の制御コンピュータにより実行することが可能なプログラムが記憶された記憶媒体であって、当該プログラムを実行することにより、前記制御コンピュータが前記基板液処理装置を制御して基板液処理方法を実行させるものにおいて、
    前記基板液処理方法が、
    基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら、前記基板の表面の中心部に第１ノズルから処理液を供給して、前記基板の直径よりも小さい直径の前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する工程と、
    前記第１ノズルにより前記基板の表面に形成された前記処理液の液膜の周縁部に、前記第１ノズルから供給されている前記処理液と同じ処理液を第２ノズルから供給する工程と、
    その後、前記基板の表面への前記第２ノズルからの前記処理液の供給位置を前記基板の周縁部に向けて移動させ、これによって前記処理液の液膜を前記基板の周縁部に向けて広げてゆく工程と、
    を備えていることを特徴とする記憶媒体。

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