JP2015076558A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の上面が露出する過程を経ることなく、基板の上面に薬液を用いた処理およびリンス処理を施すことができる、基板処理方法および基板処理装置を提供すること。【解決手段】基板の回転速度を零または低速に保持しながら基板の上面に、当該上面を覆う薬液の液膜を保持する薬液パドル工程（Ｓ３）と、基板の回転速度を零または低速に保持しながら、基板の上面に当該上面を覆うＤＩＷの液膜を保持することにより、基板の上面に付着している薬液を洗い流すパドルリンス工程（Ｓ４）とが、順に実行される。薬液パドル工程の終了に引き続いて、パドルリンス工程が実行されるようになっており、パドルリンス工程は、基板の上面にリンス液を供給して、基板の上面に保持されている薬液の液膜をリンス液で置換する工程を含む。【選択図】図４
Description
この発明は、基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、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、セラミック基板、太陽電池用基板等が含まれる。
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、たとえば、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を回転させるスピンチャックと、このスピンチャックによって回転される基板の表面の中央部に向けて処理液を吐出するためのノズルとを備えている。
このような基板処理装置を用いた基板処理では、たとえば、回転状態の基板の表面に薬液が供給される薬液処理が実行される。基板の表面に供給された薬液は、基板の回転により生じる遠心力を受けて、基板の表面上を周縁に向けて流れ、基板の表面の全域に行き渡る。これにより、基板の表面の全域に薬液による処理が施される。
このような基板処理装置を用いた基板処理では、たとえば、回転状態の基板の表面に薬液が供給される薬液処理が実行される。基板の表面に供給された薬液は、基板の回転により生じる遠心力を受けて、基板の表面上を周縁に向けて流れ、基板の表面の全域に行き渡る。これにより、基板の表面の全域に薬液による処理が施される。
薬液処理の後には、基板の表面に付着している薬液を純水で洗い流すリンス処理が行われる。リンス処理では、たとえば、回転状態の基板の表面にリンスが供給される。基板の表面に供給されたリンス液は、基板の回転により生じる遠心力を受けて、基板の表面上を周縁に向けて流れ、基板の表面の全域に行き渡る。これにより、基板の表面の全域において、基板の表面に付着している薬液が洗い流される。
リンス処理後には、基板の表面にイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）液が供給される。ＩＰＡ液の供給は、基板の回転速度が零または低速の状態で行われており、ＩＰＡ液に零または小さな遠心力しか作用しないので、基板の表面に液が表面張力により滞留して液膜を形成する状態（この状態を、以下「パドル」という。）が維持される。基板の表面のリンス液がＩＰＡ液に置換された後、基板の回転が加速されることによりＩＰＡ液の液膜が基板の表面から振り切られ、基板が乾燥される。
このような一連の処理において、たとえば特許文献１では、リンス処理の実行後、ＩＰＡ液の液膜の保持に先立って、基板の表面にリンス液の液膜をパドル状に保持する手法（パドルリンス）が提案されている。
特許文献１の手法では、基板を所定の液処理回転速度で回転させながらリンス処理を実行した後、ノズルからのリンス液の吐出を継続しながら、基板の回転速度を液処理回転速度から零または低速まで落とす。このとき、基板に供給されたリンス液に零または小さな遠心力しか作用しなくなるため、基板の表面にリンス液が滞留して、基板の表面の全域に、リンス液の液膜がパドル状に保持される。次いで、このリンス液の液膜に含まれるリンス液をＩＰＡ液で置換することにより、基板の表面の全域に、ＩＰＡ液の液膜がパドル状に保持される。これにより、基板の表面を露出させることなく、基板の表面の全域にリンス液の液膜およびＩＰＡ液の液膜を順に保持させることができる。
しかしながら、特許文献１の手法では、薬液処理の終了からリンス処理の開始までの期間は、基板の表面が液膜で覆われずに露出してしまう。このとき、基板の表面の周辺で浮遊しているパーティクルが、基板の表面に付着するおそれがある。薬液処理後に基板の表面に付着したパーティクルはリンス処理では除去できず、一連の処理後に基板の表面に残留するおそれがある。
そこで、この発明の目的は、基板の上面（表面）が露出する過程を経ることなく、基板の上面に薬液を用いた処理およびリンス処理を施すことができる、基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板保持手段（３）によって水平姿勢に保持されている基板（Ｗ）の上面に薬液を供給する薬液工程（Ｓ３, Ｓ１４）と、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら、前記基板の上面にパドル状のリンス液の液膜を保持することにより、前記基板の上面に付着している薬液を洗い流すパドルリンス工程（Ｓ４, Ｓ１５）とを含み、前記薬液工程は、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら前記基板の上面にパドル状の薬液の液膜を保持する薬液パドル工程（Ｓ３, Ｓ１４）を含み、前記薬液パドル工程の終了に引き続いて、前記パドルリンス工程が実行されるようになっており、前記パドルリンス工程は、前記基板の上面にリンス液を供給して、前記基板の上面に保持されている薬液の液膜をリンス液で置換する工程を含む、基板処理方法である。
なお、この項において、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の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この方法によれば、薬液工程に含まれる薬液パドル工程では、基板の上面に当該上面を覆う薬液の液膜が保持される。薬液パドル工程の終了に引き続いて、基板の上面に保持されている薬液の液膜がリンス液で置換される。このリンス液置換により、基板の上面に当該上面を覆うリンス液の液膜が保持され、このリンス液の液膜によって基板の上面に付着している薬液が洗い流される（パドルリンス工程）。基板の保持されている薬液の液膜をリンス液で置換して基板の上面にリンス液の液膜が形成されるので、薬液処理からリンス処理への移行時に基板の上面が露出しない。これにより、基板の上面が露出する過程を経ることなく、基板の上面に薬液処理およびリンス処理を施すことができる。
この方法によれば、薬液工程に含まれる薬液パドル工程では、基板の上面に当該上面を覆う薬液の液膜が保持される。薬液パドル工程の終了に引き続いて、基板の上面に保持されている薬液の液膜がリンス液で置換される。このリンス液置換により、基板の上面に当該上面を覆うリンス液の液膜が保持され、このリンス液の液膜によって基板の上面に付着している薬液が洗い流される（パドルリンス工程）。基板の保持されている薬液の液膜をリンス液で置換して基板の上面にリンス液の液膜が形成されるので、薬液処理からリンス処理への移行時に基板の上面が露出しない。これにより、基板の上面が露出する過程を経ることなく、基板の上面に薬液処理およびリンス処理を施すことができる。
請求項２に記載のように、前記薬液はエッチング液であってもよい。
また、請求項３に記載のように、前記パドルリンス工程前の基板の上面は疎水性を示していてもよい。
請求項４に記載の発明は、前記薬液パドル工程は、前記薬液工程の全期間に亘って実行される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
また、請求項３に記載のように、前記パドルリンス工程前の基板の上面は疎水性を示していてもよい。
請求項４に記載の発明は、前記薬液パドル工程は、前記薬液工程の全期間に亘って実行される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、薬液工程の全期間に亘って基板の回転速度が零または低速に保持される。そのため、基板から排出された薬液が、周辺部材に当たって基板の方に跳ね返ることが抑制または防止される。したがって、跳ね返った薬液に含まれるパーティクルが基板に付着することが抑制または防止される。これにより、基板の清浄度を高めることができる。
請求項５に記載の発明は、前記薬液パドル工程の実行に先立って、前記基板の上面に水を供給して、当該上面に水の液膜を保持する前供給工程（Ｓ１３）を含み、前記薬液パドル工程は、前記基板の上面に薬液を供給して、前記基板の上面に保持されている水の液膜を薬液で置換する工程を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、薬液パドル工程の実行に先立って前供給工程（Ｓ１３）を実行し基板の表面に水の液膜を形成している。薬液パドル工程では、水の液膜の中央部から周縁部に向けて順に水を薬液に置換していくため、水から薬液への置換速度は基板Ｗの中央部から周縁部に向かうに従って次第に低くなる。この結果、薬液パドル工程における薬液処理のレートは、基板の回転中心から周縁部に向かうに従って次第に低くなる。
一方、パドルリンス工程では、薬液の液膜の中央部から周縁部に向けて順に薬液を水に置換していくため、薬液から水への置換速度は基板の中央部から周縁部に向かうに従って次第に低くなる。この結果、パドルリンス工程における薬液処理のレートは、薬液パドル工程の時とは逆に、基板の回転中心から周縁部に向かうに従って次第に高くなる。
このように、薬液処理の特性の異なる２つの工程を組み合わせることにより、両工程間の薬液処理の特性が相殺される。この結果、基板の中央と周縁部との薬液処理のレートの差が減少する。したがって、薬液パドル工程およびパドルリンス工程の双方を含む薬液処理全体としては、薬液処理のレートの面内均一性を保つことができ、基板の上面を均一に薬液処理することができる。
このように、薬液処理の特性の異なる２つの工程を組み合わせることにより、両工程間の薬液処理の特性が相殺される。この結果、基板の中央と周縁部との薬液処理のレートの差が減少する。したがって、薬液パドル工程およびパドルリンス工程の双方を含む薬液処理全体としては、薬液処理のレートの面内均一性を保つことができ、基板の上面を均一に薬液処理することができる。
請求項６に記載のように、前記パドルリンス工程の後、前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液を前記基板の上面に供給して、前記基板の上面に保持されているパドル状のリンス液の液膜を低表面張力液で置換する低表面張力液置換工程（Ｓ５, Ｓ１６）をさらに含んでいてもよい。
請求項７に記載の発明は、前記薬液パドル工程に並行して、前記基板の上面における薬液の供給位置を移動させる薬液供給位置移動工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
請求項７に記載の発明は、前記薬液パドル工程に並行して、前記基板の上面における薬液の供給位置を移動させる薬液供給位置移動工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、薬液パドル工程において、基板における薬液の供給位置がスキャンされるので、基板の上面の薬液の液膜が撹拌されて、新鮮な薬液が基板の上面に接液される。その結果、薬液パドル工程において薬液の処理効率（薬液がエッチング液である場合にはエッチング効率）を向上させることができる。
請求項８に記載の発明は、前記パドルリンス工程に並行して、前記基板の上面におけるリンス液の供給位置を移動させるリンス液供給位置移動工程をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
請求項８に記載の発明は、前記パドルリンス工程に並行して、前記基板の上面におけるリンス液の供給位置を移動させるリンス液供給位置移動工程をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、パドルリンス工程において、基板におけるリンス液の供給位置がスキャンされるので、基板の上面の液膜（薬液とリンス液との混合液膜）が撹拌されて、薬液からリンス液への置換効率を向上させることができる。その結果、パドルリンス工程においてリンス効率を向上させることができる。
請求項９に記載の発明は、基板（Ｗ）を水平姿勢に保持する基板保持手段（３）と、前記基板を鉛直な回転軸線（Ａ１）まわりに回転させるための基板回転手段（７）と、前記基板の表面に薬液を供給するための薬液供給手段（４，１４）と、前記基板の表面にリンス液を供給するためのリンス液供給手段（５，７１，８２，９１，１０１，１６）と、前記基板回転手段、前記薬液供給手段および前記リンス液供給手段を制御して、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら、前記基板の上面に薬液を供給して、当該基板の上面にパドル状の薬液の液膜を保持する薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）と、前記薬液パドル工程の終了に引き続いて実行され、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら、前記基板の上面にパドル状のリンス液の液膜を保持することにより、前記基板の上面に付着している薬液を洗い流すパドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）とを実行し、かつ前記パドルリンス工程において、前記基板の上面にリンス液を供給して、前記基板の上面に保持されている薬液の液膜をリンス液で置換する工程を実行する制御手段（２０）を含む、基板処理方法。
請求項９に記載の発明は、基板（Ｗ）を水平姿勢に保持する基板保持手段（３）と、前記基板を鉛直な回転軸線（Ａ１）まわりに回転させるための基板回転手段（７）と、前記基板の表面に薬液を供給するための薬液供給手段（４，１４）と、前記基板の表面にリンス液を供給するためのリンス液供給手段（５，７１，８２，９１，１０１，１６）と、前記基板回転手段、前記薬液供給手段および前記リンス液供給手段を制御して、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら、前記基板の上面に薬液を供給して、当該基板の上面にパドル状の薬液の液膜を保持する薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）と、前記薬液パドル工程の終了に引き続いて実行され、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら、前記基板の上面にパドル状のリンス液の液膜を保持することにより、前記基板の上面に付着している薬液を洗い流すパドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）とを実行し、かつ前記パドルリンス工程において、前記基板の上面にリンス液を供給して、前記基板の上面に保持されている薬液の液膜をリンス液で置換する工程を実行する制御手段（２０）を含む、基板処理方法。
この構成によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
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、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の構成を模式的に示す図である。
この基板処理装置１は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面（処理対象面）に対して、洗浄処理を施すための枚葉型の装置である。
基板処理装置１は、隔壁（図示しない）により区画された処理室２内に、基板Ｗを保持して回転させるスピンチャック３と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの表面（上面）に薬液を供給するための薬液ノズル４と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの上面に、リンス液の一例としてのＤＩＷ（脱イオン水）を供給するためのリンス液ノズル（リンス液供給手段）５と、低表面張力を有する有機溶媒の一例としてのイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）液を供給するための有機溶媒ノズル（有機溶媒供給手段）６とを含む。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の構成を模式的に示す図である。
この基板処理装置１は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面（処理対象面）に対して、洗浄処理を施すための枚葉型の装置である。
基板処理装置１は、隔壁（図示しない）により区画された処理室２内に、基板Ｗを保持して回転させるスピンチャック３と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの表面（上面）に薬液を供給するための薬液ノズル４と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの上面に、リンス液の一例としてのＤＩＷ（脱イオン水）を供給するためのリンス液ノズル（リンス液供給手段）５と、低表面張力を有する有機溶媒の一例としてのイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）液を供給するための有機溶媒ノズル（有機溶媒供給手段）６とを含む。
スピンチャック３として、たとえば挟持式のものが採用されている。具体的には、スピンチャック３は、スピンモータ（基板回転手段）７と、このスピンモータ７の駆動軸と一体化されたスピン軸（図示しない）と、スピン軸の上端にほぼ水平に取り付けられた円板状のスピンベース８と、スピンベース８の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられた複数個の挟持部材９とを備えている。複数個の挟持部材９は、基板Ｗをほぼ水平な姿勢で挟持する。この状態で、スピンモータ７が駆動されると、その駆動力によってスピンベース８が所定の回転軸線（鉛直軸線）Ａ１まわりに回転され、そのスピンベース８とともに、基板Ｗがほぼ水平な姿勢を保った状態で回転軸線Ａ１まわりに回転される。
なお、スピンチャック３としては、挟持式のものに限らず、たとえば、基板Ｗの裏面（下面）を真空吸着することにより、基板Ｗを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で回転軸線Ａ１まわりに回転することにより、その保持した基板Ｗを回転させる真空吸着式のものが採用されてもよい。
薬液ノズル４は、たとえば、連続流の状態で薬液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。薬液ノズル４には、薬液供給源からの薬液が供給される薬液供給管１３が接続されている。薬液供給管１３の途中部には、薬液ノズル４からの薬液の供給／供給停止を切り換えるための薬液バルブ（薬液供給手段）１４が介装されている。薬液としては、たとえば希ふっ酸（ＤＨＦ）、濃ふっ酸（ｃｏｎｃＨＦ）、ふっ硝酸（ふっ酸と硝酸（ＨＮＯ３）との混合液）、またはフッ化アンモニウム等が用いられる。
薬液ノズル４は、たとえば、連続流の状態で薬液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。薬液ノズル４には、薬液供給源からの薬液が供給される薬液供給管１３が接続されている。薬液供給管１３の途中部には、薬液ノズル４からの薬液の供給／供給停止を切り換えるための薬液バルブ（薬液供給手段）１４が介装されている。薬液としては、たとえば希ふっ酸（ＤＨＦ）、濃ふっ酸（ｃｏｎｃＨＦ）、ふっ硝酸（ふっ酸と硝酸（ＨＮＯ３）との混合液）、またはフッ化アンモニウム等が用いられる。
薬液ノズル４は、たとえば、連続流の状態で薬液を吐出するストレートノズルであり、基板Ｗの上面における薬液の供給位置を変更できるスキャンノズルとしての基本形態を有している。
薬液ノズル４は、スピンチャック３の上方でほぼ水平に延びた第１アーム４０の先端部に支持されている。第１アーム４０の基端部は、スピンチャック３の側方でほぼ鉛直に延びた第１アーム支持軸４１の上端に固定されている。この第１アーム支持軸４１には、モータ等からなる第１アーム揺動機構４２が結合されている。第１アーム揺動機構４２による第１アーム４０の揺動により、スピンチャック３に保持される基板Ｗの回転中心の上方（回転軸線Ａ１上）と、スピンチャック３の側方位置に設けられたホームポジションとの間で薬液ノズル４を移動させることができる。
薬液ノズル４は、スピンチャック３の上方でほぼ水平に延びた第１アーム４０の先端部に支持されている。第１アーム４０の基端部は、スピンチャック３の側方でほぼ鉛直に延びた第１アーム支持軸４１の上端に固定されている。この第１アーム支持軸４１には、モータ等からなる第１アーム揺動機構４２が結合されている。第１アーム揺動機構４２による第１アーム４０の揺動により、スピンチャック３に保持される基板Ｗの回転中心の上方（回転軸線Ａ１上）と、スピンチャック３の側方位置に設けられたホームポジションとの間で薬液ノズル４を移動させることができる。
薬液ノズル４には、薬液供給源からの薬液が供給される薬液供給管１３が接続されている。薬液供給管１３の途中部には、薬液ノズル４からの薬液の供給／供給停止を切り換えるための薬液バルブ１４が介装されている。薬液としては、たとえば希ふっ酸（ＤＨＦ）、濃ふっ酸（ｃｏｎｃＨＦ）、ふっ硝酸（ふっ酸と硝酸（ＨＮＯ３）との混合液）、またはフッ化アンモニウム等が用いられる。
リンス液ノズル５は、たとえば、連続流の状態でＤＩＷを吐出するストレートノズルであり、基板Ｗの上面におけるＤＩＷの供給位置を変更できるスキャンノズルとしての基本形態を有している。
リンス液ノズル５は、スピンチャック３の上方でほぼ水平に延びた第２アーム１０の先端部に支持されている。第２アーム１０の基端部は、スピンチャック３の側方でほぼ鉛直に延びた第２アーム支持軸１１の上端に固定されている。この第２アーム支持軸１１には、モータ等からなる第２アーム揺動機構１２が結合されている。第２アーム揺動機構１２による第２アーム１０の揺動により、スピンチャック３に保持される基板Ｗの回転中心の上方（回転軸線Ａ１上）と、スピンチャック３の側方位置に設けられたホームポジションとの間でリンス液ノズル５を移動させることができる。
リンス液ノズル５は、スピンチャック３の上方でほぼ水平に延びた第２アーム１０の先端部に支持されている。第２アーム１０の基端部は、スピンチャック３の側方でほぼ鉛直に延びた第２アーム支持軸１１の上端に固定されている。この第２アーム支持軸１１には、モータ等からなる第２アーム揺動機構１２が結合されている。第２アーム揺動機構１２による第２アーム１０の揺動により、スピンチャック３に保持される基板Ｗの回転中心の上方（回転軸線Ａ１上）と、スピンチャック３の側方位置に設けられたホームポジションとの間でリンス液ノズル５を移動させることができる。
リンス液ノズル５には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷが供給されるリンス液供給管１５が接続されている。リンス液供給管１５の途中部には、リンス液ノズル５からのＤＩＷの供給／供給停止を切り換えるためのリンス液バルブ（リンス液供給手段）１６が介装されている。
有機溶媒ノズル６は、たとえば、連続流の状態でＩＰＡ液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。有機溶媒ノズル６には、ＩＰＡ液供給源からのＩＰＡ液が供給される有機溶媒供給管１８が接続されている。有機溶媒供給管１８の途中部には、有機溶媒ノズル６からのＩＰＡ液の供給／供給停止を切り換えるための有機溶媒バルブ１９が介装されている。
有機溶媒ノズル６は、たとえば、連続流の状態でＩＰＡ液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。有機溶媒ノズル６には、ＩＰＡ液供給源からのＩＰＡ液が供給される有機溶媒供給管１８が接続されている。有機溶媒供給管１８の途中部には、有機溶媒ノズル６からのＩＰＡ液の供給／供給停止を切り換えるための有機溶媒バルブ１９が介装されている。
なお、有機溶媒ノズル６は、それぞれ、スピンチャック３に対して固定的に配置されている必要はなく、たとえば、スピンチャック３の上方において水平面内で揺動可能なアームに取り付けられて、このアームの揺動により基板Ｗの上面における有機溶媒の着液位置がスキャンされる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。
図２は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
図２は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置１は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置（制御手段）２０を備えている。制御装置２０は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ７や第１および第２アーム揺動機構４２，１２等の動作を制御する。さらに、制御装置２０は、薬液バルブ１４、リンス液バルブ１６、有機溶媒バルブ１９等の開閉動作を制御する。
図３は、基板処理装置１によって実行される洗浄処理の第１処理例を示す工程図である。図４は、洗浄処理に含まれる各工程における基板Ｗの回転速度の変化を示す図である。
図３は、基板処理装置１によって実行される洗浄処理の第１処理例を示す工程図である。図４は、洗浄処理に含まれる各工程における基板Ｗの回転速度の変化を示す図である。
図１〜図４を参照して、洗浄処理の第１処理例について説明する。
洗浄処理の第１処理例として、基板Ｗの表面（デバイスが形成されるべき面）に形成された酸化膜を除去する酸化膜エッチングを挙げて説明する。洗浄処理に際しては、搬送ロボット（図示しない）が制御されて、処理室２（図１参照）内に未処理の基板Ｗが搬入される（ステップＳ１）。この基板Ｗの一例として表面に酸化膜が形成されたシリコンウエハを挙げることができる。基板Ｗは大型基板（たとえば、外径450mmの円形基板）であってもよい。基板Ｗは、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック３に受け渡される。このとき、基板Ｗの搬入の妨げにならないように、薬液ノズル４およびリンス液ノズル５は、それぞれホームポジションに配置されている。
洗浄処理の第１処理例として、基板Ｗの表面（デバイスが形成されるべき面）に形成された酸化膜を除去する酸化膜エッチングを挙げて説明する。洗浄処理に際しては、搬送ロボット（図示しない）が制御されて、処理室２（図１参照）内に未処理の基板Ｗが搬入される（ステップＳ１）。この基板Ｗの一例として表面に酸化膜が形成されたシリコンウエハを挙げることができる。基板Ｗは大型基板（たとえば、外径450mmの円形基板）であってもよい。基板Ｗは、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック３に受け渡される。このとき、基板Ｗの搬入の妨げにならないように、薬液ノズル４およびリンス液ノズル５は、それぞれホームポジションに配置されている。
スピンチャック３に基板Ｗが保持されると、制御装置２０は薬液被覆工程を開始する（ステップＳ２）。
具体的には、制御装置２０は、スピンモータ７を制御して基板Ｗを回転開始させ基板Ｗの回転速度を比較的高回転（例えば、６００〜１２００ｒｐｍ）まで増加させる。これと並行して、制御装置２０は、第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液ノズル４を基板Ｗの上方に移動させ、薬液ノズル４を基板Ｗの回転中心（回転軸線Ａ１）上に配置させる。薬液ノズル４が基板Ｗの回転中心上に配置されると、制御装置２０は、薬液バルブ１４を開いて、薬液ノズル４から基板Ｗの上面の中央部に向けて薬液を吐出する。このときの薬液ノズル４からの薬液の吐出流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。薬液ノズル４から基板Ｗの中央部に供給された薬液は遠心力により広げられ、基板Ｗの表面の全面が薬液の液膜で被覆される。そして、基板Ｗの表面全域において薬液処理が開始される。
具体的には、制御装置２０は、スピンモータ７を制御して基板Ｗを回転開始させ基板Ｗの回転速度を比較的高回転（例えば、６００〜１２００ｒｐｍ）まで増加させる。これと並行して、制御装置２０は、第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液ノズル４を基板Ｗの上方に移動させ、薬液ノズル４を基板Ｗの回転中心（回転軸線Ａ１）上に配置させる。薬液ノズル４が基板Ｗの回転中心上に配置されると、制御装置２０は、薬液バルブ１４を開いて、薬液ノズル４から基板Ｗの上面の中央部に向けて薬液を吐出する。このときの薬液ノズル４からの薬液の吐出流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。薬液ノズル４から基板Ｗの中央部に供給された薬液は遠心力により広げられ、基板Ｗの表面の全面が薬液の液膜で被覆される。そして、基板Ｗの表面全域において薬液処理が開始される。
所定の時間が経過し、基板Ｗの表面全域が薬液の液膜で覆われると、制御装置２０は、パドル状の薬液液膜を基板Ｗの上面に形成し保持する薬液パドル工程（ステップＳ３）を開始する。具体的には、制御装置２０は、スピンモータ７を制御して、基板Ｗの回転速度を短時間に、薬液被覆工程（ステップＳ２）時よりも低い回転速度（例えば約１０ｒｐｍ）まで減速させる。薬液ノズル４からの薬液の吐出流量は２．０（リットル／分）に維持されている。基板Ｗの回転速度の減少により薬液ノズル４から供給された薬液は基板Ｗの表面で飛散することなく、基板Ｗの表面に溜められてパドル状の薬液液膜を形成する。
なお、パドル状の液膜形成中の基板Ｗの回転速度については上記数値に限定されるものではなく、薬液をパドル状に液盛りすることが可能な任意の回転速度に設定したり、基板Ｗの回転速度をゼロ、つまり基板Ｗを静止させてもよい。すなわち、基板Ｗの回転速度は、基板Ｗ表面の薬液の液膜に作用する遠心力が薬液と基板Ｗ表面との間で作用する表面張力よりも小さくなり、あるいは前記遠心力と前記表面張力とがほぼ拮抗するようになる速度（パドル速度）に設定される。
この薬液の液膜により、基板Ｗの上面の全域が薬液処理される。また、基板Ｗの回転速度がパドル速度に保持されているので、基板Ｗから排出された薬液が、周辺部材に当たって基板Ｗの方に跳ね返ることが抑制または防止される。
薬液の吐出開始から、予め定める薬液処理時間が経過すると、制御装置２０は、薬液バルブ１４を閉じて、薬液ノズル４からの薬液の吐出を停止するとともに、第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液吐出停止後の薬液ノズル４を、そのホームポジションに戻す。希ふっ酸、濃ふっ酸、ふっ硝酸、フッ化アンモニウム等のエッチング液が薬液として用いられる場合、薬液処理後の基板Ｗの表面は疎水性を示すようになる。
薬液の吐出開始から、予め定める薬液処理時間が経過すると、制御装置２０は、薬液バルブ１４を閉じて、薬液ノズル４からの薬液の吐出を停止するとともに、第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液吐出停止後の薬液ノズル４を、そのホームポジションに戻す。希ふっ酸、濃ふっ酸、ふっ硝酸、フッ化アンモニウム等のエッチング液が薬液として用いられる場合、薬液処理後の基板Ｗの表面は疎水性を示すようになる。
次いで、制御装置２０は、基板Ｗ上面の薬液をリンス液（ＤＩＷ）に置換するパドルリンス工程（ステップＳ４）を開始する。制御装置２０は、パドルリンス工程（ステップＳ４）を開始する時点で、薬液パドル工程（Ｓ３）における基板回転速度を維持している。また、制御装置２０は、第２アーム揺動機構１２を制御して、リンス液ノズル５を基板Ｗの上方に移動させ、リンス液ノズル５を基板Ｗの回転中心上に配置させる。リンス液ノズル５が基板Ｗの回転中心上に配置されると、制御装置２０は、リンス液バルブ１６を開いて、リンス液ノズル５から基板Ｗの上面の中央部に向けてＤＩＷを吐出する。このときのリンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。薬液パドル工程（ステップＳ３）からパドルリンス工程（ステップＳ４）に移行する期間において基板Ｗの回転速度はパドル速度に維持されているため、該期間を通して基板Ｗの上面はその全面がパドル状の薬液液膜によって覆われ続けており、基板Ｗの上面が露出することが回避されている。
リンス液ノズル５から液膜の中央部に向けてＤＩＷがさらに供給されると基板Ｗ上の薬液の液膜は、基板Ｗの中央部から順に基板Ｗの外側に向けて押し出されて基板Ｗの周縁部から外部に排出され、ＤＩＷに置換されていく。
所定時間が経過すると、基板Ｗ上の薬液の液膜の全てがＤＩＷによって置換され、基板Ｗの上面の全域にＤＩＷの液膜がパドル状に形成される。このＤＩＷの液膜により、基板Ｗの上面の全域において、当該上面に付着している薬液が洗い流される。
所定時間が経過すると、基板Ｗ上の薬液の液膜の全てがＤＩＷによって置換され、基板Ｗの上面の全域にＤＩＷの液膜がパドル状に形成される。このＤＩＷの液膜により、基板Ｗの上面の全域において、当該上面に付着している薬液が洗い流される。
パドルリンス工程（ステップＳ４）での基板回転速度は、パドル速度（たとえば１０ｒｐｍ）に設定されている。基板Ｗ上の薬液やＤＩＷに作用する遠心力が小さいため、薬液やＤＩＷが基板Ｗの周縁から外部に飛散する量が抑制されている。このように、基板Ｗをパドル速度で回転させているため、パドルリンス工程（ステップＳ４）を通して基板Ｗ上面にパドル状のＤＩＷの液膜が保持され続ける。このため、パドルリンス工程（ステップＳ４）における基板Ｗ表面の露出を確実に回避することができる。
ＤＩＷの吐出開始から、予め定めるリンス処理時間が経過すると、制御装置２０は、リンス液バルブ１６を閉じて、リンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出を停止するとともに、第２アーム揺動機構１２を制御して、ＤＩＷ吐出停止後のリンス液ノズル５を、そのホームポジションに戻す。
次いで、制御装置２０はＩＰＡ液置換工程（低表面張力液置換工程。ステップＳ５）の実行を開始する。具体的には、制御装置２０は、基板Ｗの回転速度をパドル速度（例えば１０ｒｐｍ）に維持しつつ、有機溶媒バルブ１９を開いて、有機溶媒ノズル６から基板Ｗの回転中心付近に向けてＩＰＡ液を吐出する。このときの有機溶媒ノズル６からのＩＰＡ液の吐出流量は、たとえば０．１（リットル／分）に設定されている。基板Ｗの上面にＩＰＡ液が供給され、これにより基板Ｗの上面のＤＩＷの液膜に含まれるＤＩＷがＩＰＡ液に順次置換されていく。その結果、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面全域を覆うＩＰＡ液の液膜がパドル状に形成される。
次いで、制御装置２０はＩＰＡ液置換工程（低表面張力液置換工程。ステップＳ５）の実行を開始する。具体的には、制御装置２０は、基板Ｗの回転速度をパドル速度（例えば１０ｒｐｍ）に維持しつつ、有機溶媒バルブ１９を開いて、有機溶媒ノズル６から基板Ｗの回転中心付近に向けてＩＰＡ液を吐出する。このときの有機溶媒ノズル６からのＩＰＡ液の吐出流量は、たとえば０．１（リットル／分）に設定されている。基板Ｗの上面にＩＰＡ液が供給され、これにより基板Ｗの上面のＤＩＷの液膜に含まれるＤＩＷがＩＰＡ液に順次置換されていく。その結果、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面全域を覆うＩＰＡ液の液膜がパドル状に形成される。
ＩＰＡ液の吐出開始から予め定めるＩＰＡパドル時間が経過すると、制御装置２０は、ＩＰＡ液の吐出を継続しながら、スピンモータ７を制御して基板Ｗをパドル速度から高回転速度まで段階的に加速させる。制御装置２０は、基板Ｗが高回転速度に到達した後、ＩＰＡ液の吐出開始からＩＰＡ処理時間が経過したことを条件として、有機溶媒バルブ１９を閉じて有機溶媒ノズル６からのＩＰＡ液の吐出を停止する。
ＩＰＡ液の吐出が停止されると、制御装置２０は、乾燥工程（ステップＳ６）を実行する。すなわち、制御装置２０は、基板Ｗの回転速度を高回転（例えば６００〜１２００ｒｐｍ）に維持する。これにより、基板Ｗに付着しているＩＰＡ液が振り切られて基板Ｗが乾燥される。
乾燥工程（Ｓ６）が予め定める乾燥時間に亘って行われると、制御装置２０は、スピンモータ７を駆動して、スピンチャック３の回転（基板Ｗの回転）を停止させる（ステップＳ７）。これにより、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理が終了し、搬送ロボットによって、処理済みの基板Ｗが処理室２から搬出される（ステップＳ８）。
乾燥工程（Ｓ６）が予め定める乾燥時間に亘って行われると、制御装置２０は、スピンモータ７を駆動して、スピンチャック３の回転（基板Ｗの回転）を停止させる（ステップＳ７）。これにより、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理が終了し、搬送ロボットによって、処理済みの基板Ｗが処理室２から搬出される（ステップＳ８）。
このように第１処理例においては、薬液パドル工程（ステップＳ３）からＩＰＡ置換工程の初期（ステップＳ１７）までの期間を通して、基板Ｗの上面がパドル状の液膜で被覆され続け、基板Ｗの上面が露出することがない。このため、基板Ｗの上面をパーティクルによる汚染から保護することが可能になっている。
図５は、基板処理装置１によって実行される洗浄処理の第２処理例を示す工程図である。図６Ａ〜図６Ｅは、基板処理装置１によって実行される洗浄処理の第２処理例を示す図である。
図５は、基板処理装置１によって実行される洗浄処理の第２処理例を示す工程図である。図６Ａ〜図６Ｅは、基板処理装置１によって実行される洗浄処理の第２処理例を示す図である。
図５に示す洗浄処理の第２処理例が、図３に示す洗浄処理の第１処理例と相違する点は、薬液パドル工程（ステップＳ１４）の実行に先立って、プリウェット工程（前供給工程。ステップＳ１３）を実行する点である。以降、図１、図２、図５〜図６Ｅを参照しながら、第１処理例と異なる点を中心として、洗浄処理の第２処理例について説明する。なお、この第２処理例では、第１処理例の場合と同様に、シリコンウエハからなる基板Ｗ（外径450mmの大型の円形基板）の表面に形成された酸化膜を除去する酸化膜エッチングを例に挙げて説明する。
洗浄処理に際しては、搬送ロボットが制御されて、処理室２（図１参照）内に未処理の基板Ｗが搬入され、基板Ｗが、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック３に受け渡される（ステップＳ１１）。
スピンチャック３に基板Ｗが保持された後、スピンモータ７が制御されて、基板Ｗが回転開始させられる（ステップＳ１２）。
スピンチャック３に基板Ｗが保持された後、スピンモータ７が制御されて、基板Ｗが回転開始させられる（ステップＳ１２）。
次いで、制御装置２０により、プリウェット工程（ステップＳ１３）が実行される。プリウェット工程（Ｓ１３）は、基板Ｗの上面に当該上面を覆うＤＩＷの液膜をパドル状に形成し保持する工程である。
基板Ｗの回転速度がパドル速度に達すると、制御装置２０は、アーム揺動機構１２を制御して、リンス液ノズル５を基板Ｗの上方に移動させ、リンス液ノズル５を基板Ｗの回転中心（回転軸線Ａ１）上に配置させる。また、リンス液ノズル５が基板Ｗの回転中心上に配置されると、リンス液バルブ１６を開いて、リンス液ノズル５から基板Ｗの上面の中央部に向けてＤＩＷを吐出する。このときのリンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。基板Ｗの上面の中央部に供給されたＤＩＷは、基板Ｗの上面中央部に着液し、後続のＤＩＷによって押されて基板Ｗ上を外方に広がっていく。また、基板Ｗの回転速度がパドル速度であり、基板Ｗ上のＤＩＷに作用する遠心力はＤＩＷと基板Ｗ表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるので、基板Ｗに供給されたＤＩＷは、基板Ｗの周囲に飛散せずに基板Ｗ上に液盛りされていく。したがって、図６Ａに示すように、基板Ｗの上面の全域に、ＤＩＷの液膜２５がパドル状に形成される。
基板Ｗの回転速度がパドル速度に達すると、制御装置２０は、アーム揺動機構１２を制御して、リンス液ノズル５を基板Ｗの上方に移動させ、リンス液ノズル５を基板Ｗの回転中心（回転軸線Ａ１）上に配置させる。また、リンス液ノズル５が基板Ｗの回転中心上に配置されると、リンス液バルブ１６を開いて、リンス液ノズル５から基板Ｗの上面の中央部に向けてＤＩＷを吐出する。このときのリンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。基板Ｗの上面の中央部に供給されたＤＩＷは、基板Ｗの上面中央部に着液し、後続のＤＩＷによって押されて基板Ｗ上を外方に広がっていく。また、基板Ｗの回転速度がパドル速度であり、基板Ｗ上のＤＩＷに作用する遠心力はＤＩＷと基板Ｗ表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるので、基板Ｗに供給されたＤＩＷは、基板Ｗの周囲に飛散せずに基板Ｗ上に液盛りされていく。したがって、図６Ａに示すように、基板Ｗの上面の全域に、ＤＩＷの液膜２５がパドル状に形成される。
ＤＩＷの吐出開始から、予め定めるプリウェット時間が経過すると、制御装置２０は、リンス液バルブ１６を閉じて、リンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出を停止するとともに、第２アーム揺動機構１２を制御して、ＤＩＷ吐出停止後のリンス液ノズル５を、そのホームポジションに戻す。
次いで、制御装置２０は、薬液パドル工程（ステップＳ１４）の実行を開始する。具体的には、制御装置２０は、第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液ノズル４を基板Ｗの上方に移動させ、薬液ノズル４を基板Ｗの回転中心上に配置させる。また、薬液ノズル４が基板Ｗの回転中心上に配置されると、制御装置２０は、薬液バルブ１４を開いて、薬液ノズル４から基板Ｗの上面の中央部に向けて薬液を吐出する。このときの薬液ノズル４からの薬液の吐出流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。薬液パドル工程（Ｓ１４）の実行開始の際には、図６Ａに示すように基板Ｗの上面にＤＩＷの液膜２５がパドル状に保持されている。このＤＩＷの液膜２５の中央部に、図６に示すように、薬液ノズル４から薬液が供給される。これにより、基板Ｗ上のＤＩＷの液膜２５は、基板Ｗの中央部から薬液によって順に置換される。その後、基板Ｗ上のリンス液の液膜２５の全てが薬液によって置換され、図６Ｃに示すように、基板Ｗの上面の全域に薬液の液膜３０がパドル状に形成される。基板Ｗの回転速度がパドル速度（たとえば１０ｒｐｍ）に保持されているので、基板Ｗから排出された薬液が、周辺部材に当たって基板Ｗの方に跳ね返ることが抑制または防止される。
次いで、制御装置２０は、薬液パドル工程（ステップＳ１４）の実行を開始する。具体的には、制御装置２０は、第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液ノズル４を基板Ｗの上方に移動させ、薬液ノズル４を基板Ｗの回転中心上に配置させる。また、薬液ノズル４が基板Ｗの回転中心上に配置されると、制御装置２０は、薬液バルブ１４を開いて、薬液ノズル４から基板Ｗの上面の中央部に向けて薬液を吐出する。このときの薬液ノズル４からの薬液の吐出流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。薬液パドル工程（Ｓ１４）の実行開始の際には、図６Ａに示すように基板Ｗの上面にＤＩＷの液膜２５がパドル状に保持されている。このＤＩＷの液膜２５の中央部に、図６に示すように、薬液ノズル４から薬液が供給される。これにより、基板Ｗ上のＤＩＷの液膜２５は、基板Ｗの中央部から薬液によって順に置換される。その後、基板Ｗ上のリンス液の液膜２５の全てが薬液によって置換され、図６Ｃに示すように、基板Ｗの上面の全域に薬液の液膜３０がパドル状に形成される。基板Ｗの回転速度がパドル速度（たとえば１０ｒｐｍ）に保持されているので、基板Ｗから排出された薬液が、周辺部材に当たって基板Ｗの方に跳ね返ることが抑制または防止される。
薬液の吐出開始から、予め定める薬液処理時間が経過すると、制御装置２０は、薬液バルブ１４を閉じて、薬液ノズル４からの薬液の吐出を停止するとともに、第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液吐出停止後の薬液ノズル４を、そのホームポジションに戻す。希ふっ酸、濃ふっ酸、ふっ硝酸、フッ化アンモニウム等が薬液として用いられる場合、薬液処理後の基板Ｗの表面は疎水性を示すようになる。
次いで、制御装置２０は、基板Ｗの上面に保持されているパドル状の薬液の液膜３０をＤＩＷに置換するパドルリンス工程（ステップＳ１５）の実行を開始する。制御装置２０は、パドルリンス工程（ステップＳ１５）を開始する時点で、薬液パドル工程（ステップＳ１４）における基板回転速度を維持している。制御手段２０は、第２アーム揺動機構１２を制御して、リンス液ノズル５を基板Ｗの上方に移動させ、リンス液ノズル５を基板Ｗの回転中心上に配置させる。リンス液ノズル５が基板Ｗの回転中心上に配置されると、また、制御装置２０は、リンス液バルブ１６を開いて、リンス液ノズル５から基板Ｗの上面の中央部に向けてＤＩＷを吐出する。このときのリンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。薬液パドル工程（ステップＳ１４）からパドルリンス工程（ステップＳ１５）に移行する期間において基板Ｗの回転速度はパドル速度に維持されているため、該期間を通して基板Ｗの上面はその全面がパドル状の薬液液膜３０によって覆われ続けており、基板Ｗの上面が露出することが回避されている。
図６Ｄに示すように、リンス液ノズル５から液膜の中央部に向けてＤＩＷがさらに供給されると、基板Ｗ上の薬液の液膜３０は、基板Ｗの中央部から順に基板Ｗの外側に向けて押し出されて基板Ｗの周縁部から外部に排出され、ＤＩＷに置換されていく。
所定時間が経過すると、基板Ｗ上の薬液の液膜３０の全てがＤＩＷによって置換され、図６Ｅに示すように、基板Ｗの上面の全域にＤＩＷの液膜２５がパドル状に形成される。このＤＩＷの液膜２５により、基板Ｗの上面の全域において、当該上面に付着している薬液が洗い流される。
所定時間が経過すると、基板Ｗ上の薬液の液膜３０の全てがＤＩＷによって置換され、図６Ｅに示すように、基板Ｗの上面の全域にＤＩＷの液膜２５がパドル状に形成される。このＤＩＷの液膜２５により、基板Ｗの上面の全域において、当該上面に付着している薬液が洗い流される。
パドルリンス工程（ステップＳ１５）での基板回転速度は、パドル速度（たとえば１０ｒｐｍ）に設定されている。基板Ｗ上の薬液やＤＩＷに作用する遠心力が小さいため、薬液やＤＩＷが基板Ｗの周縁から外部に飛散する量が抑制されている。このように、基板Ｗをパドル速度で回転させているため、パドルリンス工程（ステップＳ１５）を通して基板Ｗ上面にパドル状のＤＩＷの液膜２５が保持され続ける。このため、パドルリンス工程（ステップＳ１５）における基板Ｗ表面の露出を確実に回避することができる。
ＤＩＷの吐出開始から、予め定めるリンス処理時間（たとえば約３０秒間）が経過すると、制御装置２０は、リンス液バルブ１６を閉じて、リンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出を停止するとともに、第２アーム揺動機構１２を制御して、ＤＩＷ吐出停止後のリンス液ノズル５を、そのホームポジションに戻す。その後、制御装置２０は、ＩＰＡ液置換工程（低表面張力液置換工程。ステップＳ１６）および乾燥工程（ステップＳ１７）を順に実行した後、制御装置２０は、スピンチャック３の回転（基板Ｗの回転）を停止させる（ステップＳ１８）。ステップＳ１６，Ｓ１７の各工程は、図３に示す第１処理例のステップＳ５，Ｓ６の各工程と同等の工程である。これにより、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理が終了し、搬送ロボットによって、処理済みの基板Ｗが処理室２から搬出される（ステップＳ１９）。
図７Ａは、薬液パドル工程（Ｓ１４）におけるエッチングレートの面内分布を示す図である。図７Ｂは、パドルリンス工程（Ｓ１５）におけるエッチングレートの面内分布を示す図である。
先述したように、第２処理例では薬液パドル工程（Ｓ１４）を実行する一工程前に、プリウエット工程（Ｓ１３）を実行し基板Ｗの表面にＤＩＷの液膜２５を形成している。薬液パドル工程（Ｓ１４）では、図６Ｂに示すように、該ＤＩＷの液膜２５の中央部から周縁部に向けて順にＤＩＷを薬液に置換していくため、ＤＩＷから薬液への置換速度は基板Ｗの中央部から周縁部に向かうに従って次第に低くなる。この結果、図７Ａに示すように、薬液パドル工程（Ｓ１４）におけるエッチングレートは、基板Ｗの回転中心（センター）から周縁部（エッジ）に向かうに従って次第に低くなる。
先述したように、第２処理例では薬液パドル工程（Ｓ１４）を実行する一工程前に、プリウエット工程（Ｓ１３）を実行し基板Ｗの表面にＤＩＷの液膜２５を形成している。薬液パドル工程（Ｓ１４）では、図６Ｂに示すように、該ＤＩＷの液膜２５の中央部から周縁部に向けて順にＤＩＷを薬液に置換していくため、ＤＩＷから薬液への置換速度は基板Ｗの中央部から周縁部に向かうに従って次第に低くなる。この結果、図７Ａに示すように、薬液パドル工程（Ｓ１４）におけるエッチングレートは、基板Ｗの回転中心（センター）から周縁部（エッジ）に向かうに従って次第に低くなる。
一方、パドルリンス工程（Ｓ１５）では、図６（Ｄ）に示すように、薬液の液膜３０の中央部から周縁部に向けて順に薬液をＤＩＷに置換していくため、薬液からＤＩＷへの置換速度は基板Ｗの中央部から周縁部に向かうに従って次第に低くなる。この結果、パドルリンス工程（Ｓ１５）におけるエッチングレートは、薬液パドル工程（Ｓ１４）の時とは逆に、図７Ｂに示すように、基板Ｗの回転中心（センター）から周縁部（エッジ）に向かうに従って次第に高くなる。
このように、エッチング特性の異なる２つの工程（Ｓ１４，Ｓ１５）を組み合わせることにより、両工程間のエッチング特性が相殺される。この結果、基板Ｗの中央と周縁部とのエッチングレートの差が減少する。薬液パドル工程（Ｓ１４）およびパドルリンス工程（Ｓ１５）の双方を含む洗浄処理（エッチング処理）全体としては、エッチングレートの面内均一性を保つことができ、基板Ｗの上面（表面）を均一にエッチングすることができる。
図８は、基板処理装置１によって実行される洗浄処理の第３処理例を示す工程図である。図８に示す第３処理例が、図３に示す第１処理例および第２処理例と相違する点は、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行中に、基板Ｗにおけるリンス液ノズル５からのＤＩＷの供給位置をスキャンさせるようにした点である。具体的には、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行開始から終了までの間、制御装置２０が第２アーム揺動機構１２を制御して、リンス液ノズル５を基板Ｗの上面に沿って移動させる。この場合、たとえば、基板Ｗにおけるリンス液ノズル５からのＤＩＷの供給位置が基板Ｗの回転中心と基板Ｗの周縁部との間を往復スキャンするハーフスキャン（往復）方式が採用される。
パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）において、基板ＷにおけるＤＩＷの供給位置がスキャンされるので、基板Ｗの上面の液膜（薬液とＤＩＷとの混合液膜）が撹拌されて、薬液からＤＩＷへの置換効率を向上させることができる。その結果、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）においてリンス効率を向上させることができる。
また、図８に括弧書きで示すように、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）の実行中に、基板Ｗにおける薬液ノズル４からの薬液の供給位置をスキャンさせるようにしてもよい。具体的には、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）の実行開始から終了までの間、制御装置２０が第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液ノズル４を基板Ｗの上面に沿って移動させる。この場合、たとえば、基板Ｗにおける薬液ノズル４からの薬液の供給位置が基板Ｗの回転中心と基板Ｗの周縁部との間を往復スキャンするハーフスキャン（往復）方式が採用される。
また、図８に括弧書きで示すように、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）の実行中に、基板Ｗにおける薬液ノズル４からの薬液の供給位置をスキャンさせるようにしてもよい。具体的には、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）の実行開始から終了までの間、制御装置２０が第１アーム揺動機構４２を制御して、薬液ノズル４を基板Ｗの上面に沿って移動させる。この場合、たとえば、基板Ｗにおける薬液ノズル４からの薬液の供給位置が基板Ｗの回転中心と基板Ｗの周縁部との間を往復スキャンするハーフスキャン（往復）方式が採用される。
薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）において、基板Ｗにおける薬液の供給位置がスキャンされるので、基板Ｗの上面の薬液の液膜が撹拌されて、薬液ノズル４から吐出された直後の新鮮な薬液が基板の上面に接液され、その結果、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）において薬液の処理効率（薬液が前述のようなエッチング液である場合にはエッチング効率）を向上させることができる。
図９は、基板処理装置１によって実行される洗浄処理の第４処理例を示す工程図である。
この第４処理例では、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行期間のうちある一定の期間は、基板Ｗにおけるリンス液ノズル５からのＤＩＷの供給位置が、基板Ｗの回転中心に静止状態で配置され、当該一定の期間が過ぎると、基板ＷにおけるＤＩＷの供給位置が、第３処理例と同様、基板Ｗの回転中心と基板Ｗの周縁部との間で往復スキャンさせられている。
この第４処理例では、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行期間のうちある一定の期間は、基板Ｗにおけるリンス液ノズル５からのＤＩＷの供給位置が、基板Ｗの回転中心に静止状態で配置され、当該一定の期間が過ぎると、基板ＷにおけるＤＩＷの供給位置が、第３処理例と同様、基板Ｗの回転中心と基板Ｗの周縁部との間で往復スキャンさせられている。
この第４処理例の場合も、第３処理例の場合と同等の作用効果を奏する。
また、図９に括弧書きで示すように、薬液リンス工程（Ｓ３，Ｓ１４）の実行期間のうちある一定の期間は、基板Ｗにおける薬液ノズル４からの薬液の供給位置が、基板Ｗの回転中心に静止状態で配置され、当該一定の期間が過ぎると、基板Ｗにおける薬液の供給位置が、第３処理例と同様、基板Ｗの回転中心と基板Ｗの周縁部との間で往復スキャンさせられていてもよい。
また、図９に括弧書きで示すように、薬液リンス工程（Ｓ３，Ｓ１４）の実行期間のうちある一定の期間は、基板Ｗにおける薬液ノズル４からの薬液の供給位置が、基板Ｗの回転中心に静止状態で配置され、当該一定の期間が過ぎると、基板Ｗにおける薬液の供給位置が、第３処理例と同様、基板Ｗの回転中心と基板Ｗの周縁部との間で往復スキャンさせられていてもよい。
なお、第４処理例において、ＤＩＷや薬液の供給位置のスキャンが先に実行され、その後、ＤＩＷや薬液の供給位置が基板Ｗの回転中心上で静止配置されるようになってもよい。
以上によりこの実施形態によれば、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）では、基板Ｗの上面に当該上面を覆う薬液の液膜が保持される。薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）の終了に引き続いて、基板Ｗの上面に保持されている薬液の液膜がＤＩＷで置換される。このリンス液置換により、基板Ｗの上面に当該上面を覆うＤＩＷの液膜が保持され、このリンス液の液膜によって基板Ｗの上面に付着している薬液が洗い流される（Ｓ４，Ｓ１５のパドルリンス工程）。基板Ｗに保持されている薬液の液膜をＤＩＷで置換して基板Ｗの上面にＤＩＷの液膜が形成されるので、薬液処理からリンス処理への移行時に基板Ｗの上面が露出しない。これにより、基板Ｗの上面が露出する過程を経ることなく、基板Ｗの上面に薬液処理およびリンス処理を施すことができる。
以上によりこの実施形態によれば、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）では、基板Ｗの上面に当該上面を覆う薬液の液膜が保持される。薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）の終了に引き続いて、基板Ｗの上面に保持されている薬液の液膜がＤＩＷで置換される。このリンス液置換により、基板Ｗの上面に当該上面を覆うＤＩＷの液膜が保持され、このリンス液の液膜によって基板Ｗの上面に付着している薬液が洗い流される（Ｓ４，Ｓ１５のパドルリンス工程）。基板Ｗに保持されている薬液の液膜をＤＩＷで置換して基板Ｗの上面にＤＩＷの液膜が形成されるので、薬液処理からリンス処理への移行時に基板Ｗの上面が露出しない。これにより、基板Ｗの上面が露出する過程を経ることなく、基板Ｗの上面に薬液処理およびリンス処理を施すことができる。
また、薬液処理の全期間に亘って基板Ｗの回転速度がパドル速度（たとえば１０ｒｐｍ）に保持される。そのため、基板Ｗから排出された薬液が、周辺部材に当たって基板Ｗの方に跳ね返ることが抑制または防止される。したがって、跳ね返った薬液に含まれるパーティクルが基板Ｗに付着することが抑制または防止される。これにより、基板Ｗの清浄度を高めることができる。
以上この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）におけるリンス液（ＤＩＷ）の供給を、リンス液ノズル５のみを用いて行う場合を例に挙げたが、リンス液（ＤＩＷ）の供給について、図１０Ａ〜図１０Ｃおよび図１１に示す供給方法を採用することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）におけるリンス液（ＤＩＷ）の供給を、リンス液ノズル５のみを用いて行う場合を例に挙げたが、リンス液（ＤＩＷ）の供給について、図１０Ａ〜図１０Ｃおよび図１１に示す供給方法を採用することもできる。
図１０Ａの変形例では、リンス液ノズル５とは別に、基板Ｗの中心部にＤＩＷを供給するためのノズル７１を設けている。ノズル７１は、たとえば、リンス液としてのＤＩＷを連続流の状態で吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３（図１参照）の上方で、その吐出口を基板Ｗの周縁部に向けて固定的に配置されている。ノズル７１には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷが供給されるようになっている。パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行中においては、リンス液ノズル５からのＤＩＷが基板Ｗの中央部に供給されるだけでなく、ノズル７１からのＤＩＷが、基板Ｗの周縁部に供給される。ゆえに、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行中において基板ＷへのＤＩＷの供給流量の増大が実現される。
図１０Ｂの変形例が図１０Ａの変形例と相違する点は、ノズル７１に代えて、前記のスキャンの形態を有し、ＤＩＷを吐出するノズル８２を設けた点である。ノズル８２には、それぞれ、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷが供給されるようになっている。
パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行に先立って、ノズル８２が、その吐出口が基板Ｗの周縁部に向く位置に配置される。パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行中においては、図１０Ａの場合と同様、リンス液ノズル５からのＤＩＷが基板Ｗの中央部に供給されるだけでなく、リンス液ノズル８１からのＤＩＷが、基板Ｗの周縁部に供給される。
パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行に先立って、ノズル８２が、その吐出口が基板Ｗの周縁部に向く位置に配置される。パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行中においては、図１０Ａの場合と同様、リンス液ノズル５からのＤＩＷが基板Ｗの中央部に供給されるだけでなく、リンス液ノズル８１からのＤＩＷが、基板Ｗの周縁部に供給される。
図１０Ｃの変形例が図１０Ａの変形例と相違する点は、前記のスキャンノズルの形態を有し、かつ２つの吐出口９２，９３を有するリンス液ノズル９１を、リンス液ノズル５に代えて設けた点である。吐出口９２，９３はそれぞれ下方に向いた状態に設けられている。リンス液ノズル９１には、それぞれ、バルブ（図示しない）を介してＤＩＷ供給源からのＤＩＷが供給されるようになっており、バルブが開かれた状態では、吐出口９２，９３からＤＩＷがそれぞれ下向きに吐出される。
図１１の変形例では、処理室２（図１参照）の天井壁面に配置された天井ノズル１０１を用いて、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行時に基板Ｗの表面にＤＩＷを供給する。この天井ノズル１０１は、ノズルを揺動可能に支持するアームや、基板Ｗの表面上の空間をその周囲から遮断するための遮断部材に対して、洗浄水としてのＤＩＷを吐出するものである。天井ノズル１０１は、たとえば、連続流の状態でＤＩＷを吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３（図１参照）の上方で、その吐出口を基板Ｗの回転中心付近に向けて固定的に配置されている。天井ノズル６１には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷが供給されるようになっている。
パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行が開始されると、リンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出量がそれまでと同流量に維持されながら、天井ノズル６１からのＤＩＷの吐出が開始される。これにより、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行中において、リンス液ノズル５からのＤＩＷだけでなく、天井ノズル６１からのＤＩＷが、基板Ｗの中央部に供給される。ゆえに、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）の実行中において基板ＷへのＤＩＷの供給流量の増大が実現される。
なお、図１０Ａ〜図１０Ｃおよび図１１では、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）におけるリンス液（ＤＩＷ）の供給方法についての変形例を示したが、図１０Ａ〜図１０Ｃおよび図１１に示す変形例を、薬液パドル工程（Ｓ４，Ｓ１５）における薬液の供給について採用することもできる。
また、第１実施形態の第１処理例および第２処理例では、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）からパドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）に移行する作業は、まず薬液ノズル４をホームポジションに戻した上で、リンス液ノズル５をそのホームポジションから基板５の対向位置まで移動させている。このため、基板Ｗの表面への液体の供給が一時停止している。しかし、同じ第２アーム１０にリンス液ノズル５と薬液ノズル４とを取り付けた場合には、薬液ノズル４が薬液の供給を停止した直後からリンス液ノズル５からのリンス液の供給を開始することができる。この場合、基板上面の薬液の液膜に対して液体が供給され続けるため、薬液パドル工程（ステップＳ３，Ｓ１４）からパドルリンス工程（ステップＳ４，Ｓ１５）への移行時における基板Ｗ上面の露出をより確実に回避することができる。
また、第１実施形態の第１処理例および第２処理例では、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）からパドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）に移行する作業は、まず薬液ノズル４をホームポジションに戻した上で、リンス液ノズル５をそのホームポジションから基板５の対向位置まで移動させている。このため、基板Ｗの表面への液体の供給が一時停止している。しかし、同じ第２アーム１０にリンス液ノズル５と薬液ノズル４とを取り付けた場合には、薬液ノズル４が薬液の供給を停止した直後からリンス液ノズル５からのリンス液の供給を開始することができる。この場合、基板上面の薬液の液膜に対して液体が供給され続けるため、薬液パドル工程（ステップＳ３，Ｓ１４）からパドルリンス工程（ステップＳ４，Ｓ１５）への移行時における基板Ｗ上面の露出をより確実に回避することができる。
また、第３実施形態および第４実施形態では、基板ＷにおけるＤＩＷまたは薬液の供給位置のスキャンの形態として、ハーフスキャンが採用される場合を例に挙げて説明したが、当該スキャンの形態として、基板Ｗの一周縁部と、当該一周縁部と基板Ｗの回転中心を挟んで位置する他周縁部との間を移動させるフルスキャン（Variable Scan）が採用されていてもよい。また、スキャンの形態が、往復移動させながらＤＩＷまたは薬液を供給する往復スキャンでなく、一方向に移動中にのみ薬液ノズル４からのＤＩＷまたは薬液を供給させるいわゆる一方向スキャンであってもよい。
また、前述の各実施形態において、薬液ノズル４およびリンス液ノズル５の双方にスキャンノズルの形態が採用されていると説明したが、薬液ノズル４またはリンス液ノズル５が、スピンチャック３に対して固定的に配置されていてもよい。
また、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）における基板Ｗのパドル速度と、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）における基板Ｗのパドル速度とを互いに同等であるとして説明したが、これらのパドル速度が互いに異ならされていてもよい。
また、薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）における基板Ｗのパドル速度と、パドルリンス工程（Ｓ４，Ｓ１５）における基板Ｗのパドル速度とを互いに同等であるとして説明したが、これらのパドル速度が互いに異ならされていてもよい。
また、前述の各処理例では、基板Ｗに対する薬液処理の全期間に亘って薬液パドル工程（Ｓ３, Ｓ１４）が実行される場合を例に挙げて説明したが、少なくとも薬液処理の終了時に薬液パドル工程（Ｓ３，Ｓ１４）が実行されていればよく、必ずしも薬液処理の全期間に亘って実行されている必要はない。
また、プリウェット工程（Ｓ１３）は、基板Ｗをパドル速度で回転させることにより、基板Ｗの上面の全域にＤＩＷの液膜がパドル状に保持するとして説明したが、プリウェット工程（Ｓ１３）では基板Ｗの表面に液膜が保持されていればよく、たとえば高流量のＤＩＷが基板Ｗの上面供給されるとともに、比較的高い回転速度（パドル速度よりも高回転速度）で基板Ｗが回転されていてもよい。
また、プリウェット工程（Ｓ１３）は、基板Ｗをパドル速度で回転させることにより、基板Ｗの上面の全域にＤＩＷの液膜がパドル状に保持するとして説明したが、プリウェット工程（Ｓ１３）では基板Ｗの表面に液膜が保持されていればよく、たとえば高流量のＤＩＷが基板Ｗの上面供給されるとともに、比較的高い回転速度（パドル速度よりも高回転速度）で基板Ｗが回転されていてもよい。
また、リンス液として、ＤＩＷを用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、リンス液は、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、還元水（水素水）等をリンス液として採用することもできる。
また、低表面張力を有する有機溶媒として、ＩＰＡ液以外に、たとえば、メタノール、エタノール、アセトン、およびＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）等を採用できる。
また、低表面張力を有する有機溶媒として、ＩＰＡ液以外に、たとえば、メタノール、エタノール、アセトン、およびＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）等を採用できる。
また、本発明に係る基板処理装置１は、基板Ｗの表面からシリコン酸化膜を除去する洗浄処理中のリンス後の処理に限らず、リンス後の処理に広く使用できる。ただし、本発明の効果は、基板Ｗの表面が疎水性を示す場合にとくに顕著に発揮される。表面が疎水性を示す基板Ｗに対する処理としては、シリコン酸化膜を除去する処理以外に、レジストを除去する処理を例示できる。
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。
１ 基板処理装置
３ スピンチャック（基板保持手段）
５ リンス液ノズル（リンス液供給手段）
７ スピンモータ（基板回転手段）
１４ 薬液バルブ（薬液供給手段）
１６ リンス液バルブ（リンス液供給手段）
２０ 制御装置（制御手段）
７１ ノズル（リンス液供給手段）
８２ ノズル（リンス液供給手段）
９１ ノズル（リンス液供給手段）
１０１ 天井ノズル（リンス液供給手段）
Ａ１ 回転軸線
Ｗ 基板
３ スピンチャック（基板保持手段）
５ リンス液ノズル（リンス液供給手段）
７ スピンモータ（基板回転手段）
１４ 薬液バルブ（薬液供給手段）
１６ リンス液バルブ（リンス液供給手段）
２０ 制御装置（制御手段）
７１ ノズル（リンス液供給手段）
８２ ノズル（リンス液供給手段）
９１ ノズル（リンス液供給手段）
１０１ 天井ノズル（リンス液供給手段）
Ａ１ 回転軸線
Ｗ 基板
Claims (9)
- 基板保持手段によって水平姿勢に保持されている基板の上面に薬液を供給する薬液工程と、
前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら、前記基板の上面にパドル状のリンス液の液膜を保持することにより、前記基板の上面に付着している薬液を洗い流すパドルリンス工程とを含み、
前記薬液工程は、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら前記基板の上面にパドル状の薬液の液膜を保持する薬液パドル工程を含み、前記薬液パドル工程の終了に引き続いて、前記パドルリンス工程が実行されるようになっており、
前記パドルリンス工程は、前記基板の上面にリンス液を供給して、前記基板の上面に保持されている薬液の液膜をリンス液で置換する工程を含む、基板処理方法。 - 前記薬液はエッチング液である、請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記パドルリンス工程前の基板の上面は疎水性を示している、請求項１または２に記載の基板処理方法。
- 前記薬液パドル工程は、前記薬液工程の全期間に亘って実行される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記薬液パドル工程の実行に先立って、前記基板の上面に水を供給して、当該上面に水の液膜を保持する前供給工程を含み、前記薬液パドル工程は、前記基板の上面に薬液を供給して、前記基板の上面に保持されている水の液膜を薬液で置換する工程を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記パドルリンス工程の後、前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液を前記基板の上面に供給して、前記基板の上面に保持されているパドル状のリンス液の液膜を低表面張力液で置換する低表面張力液置換工程をさらに含む、請求項５の基板処理方法。
- 前記薬液パドル工程に並行して、前記基板の上面における薬液の供給位置を移動させる薬液供給位置移動工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記パドルリンス工程に並行して、前記基板の上面におけるリンス液の供給位置を移動させるリンス液供給位置移動工程をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
前記基板を鉛直な回転軸線まわりに回転させるための基板回転手段と、
前記基板の表面に薬液を供給するための薬液供給手段と、
前記基板の表面にリンス液を供給するためのリンス液供給手段と、
前記基板回転手段、前記薬液供給手段および前記リンス液供給手段を制御して、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら、前記基板の上面に薬液を供給して、当該基板の上面にパドル状の薬液の液膜を保持する薬液パドル工程と、前記薬液パドル工程の終了に引き続いて実行され、前記基板の回転速度を零または低速に保持しながら、前記基板の上面にパドル状のリンス液の液膜を保持することにより、前記基板の上面に付着している薬液を洗い流すパドルリンス工程とを実行し、かつ前記パドルリンス工程において、前記基板の上面にリンス液を供給して、前記基板の上面に保持されている薬液の液膜をリンス液で置換する工程を実行する制御手段を含む、基板処理方法。
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