JP2015088737A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面状態によらずに、リンス液の液膜で基板の表面の全域をパドル状に覆うことができ、かつ当該液膜の形成を短時間で実現できる、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】減速リンス工程（Ｓ４２）が、急減速工程（Ｓ４２１）と、急減速工程に引き続いて実行される液盛り工程（Ｓ４２２）とを含む。急減速工程では、高速回転中の基板Ｗを、急な減速勾配で約１００ｒｐｍまで一時に減速させる。緩減速工程では、急減速後の基板Ｗを、一定の緩やかな減速勾配（たとえば、約４．５（ｒｐｍ／分））を保ちながら、パドル速度（約１０ｒｐｍ）まで連続的に減速させる。また、緩減速工程における基板Ｗに供給されるＤＩＷの流量は、高速リンス工程時よりも大流量（４．０（リットル／分））に設定されている。
【選択図】図５

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、および回転状態の基板の表面にリンス液が供給されるリンス処理が順次行われる。その後、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ＩＰＡ液が滞留して液膜を形成する状態（このような液の状態を、以下「パドル状」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および２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。

特開２００９−２９５９１０号公報 特開２００９−２１２４０８号公報

特許文献１および２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。ＩＰＡ液の液膜をリンス液の液膜から形成する結果、ＩＰＡ液の液膜形成を容易に行えるだけでなく、ＩＰＡ液の省液を図ることもできる。

しかしながら、特許文献１および２には、基板の全域を露出させずにパドル状のリンス液の液膜を基板表面に形成する手法については十分な記載が存在しない。そのため、基板の表面状態によっては、リンス液の液膜が基板の表面の全域に形成されずに、基板の表面の少なくとも一部が露出するおそれがある。そこで、この発明の目的は、基板の表面状態によらずに、リンス液の液膜で基板の表面の全域をパドル状に覆うことができる、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、回転する基板（Ｗ）の表面に薬液を供給して、前記基板の表面を薬液処理する薬液工程（Ｓ３）と、前記薬液工程（Ｓ３）に引き続いて、回転する前記基板の表面にリンス液を供給することにより、前記基板（Ｗ）の表面に付着した薬液をリンス液で洗い流し当該リンス液の液膜を形成するリンス処理（Ｓ４）と、を備えた基板処理方法であって、前記リンス工程（Ｓ４）は、高速リンス工程（Ｓ４１）と、当該高速リンスの後に行われる減速リンス工程（Ｓ４２）とを含み、前記減速リンス工程（Ｓ４２）は、前記高速リンス工程時（Ｓ４１）の回転速度よりも低い回転速度の範囲内で前記基板（Ｗ）の回転速度を減少させつつ、前記高速リンス工程（Ｓ４１）実施期間の最大供給流量よりも多い流量で前記基板の表面にリンス液を供給し、前記基板の表面にパドル状のリンス液の液膜を形成させる液盛り工程（Ｓ４２２）を含む、基板処理方法を提供する。

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、高速リンス工程後に実行される減速リンス工程では、高速リンス工程実施期間の最大供給流量よりも大流量のリンス液が基板の表面に供給される。当該大流量のリンス液は基板中央部から基板周縁部に押し出され基板周縁部まで行き渡る。これにより、基板の表面状態によらずに、基板の表面の全域を覆うパドル状のリンス液の液膜を基板の表面に確実に形成することができる。

請求項２に記載の発明は、前記液盛り工程におけるリンス液の供給流量は、４．０（リットル／分）以上に設定されている、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、パドル状のリンス液の液膜を一層確実に形成することができる。
請求項３に記載の発明は、前記液盛り工程では、１１．０（ｒｐｍ／秒）以下の減速勾配で前記基板の回転速度を減速させる、基板処理方法である。

液盛り工程における基板の回転の減速勾配が１１.０（ｒｐｍ／秒）以下であれば、液盛り工程において、リンス液の液膜に作用する遠心力が緩やかに低減する結果、基板周縁部のリンス液に作用する、基板中央部に向かう力が抑制された状態に維持できる。これにより、減速リンス工程におけるリンス液の液膜を、基板の表面の全域を覆う状態に、より一層確実に維持できる。

請求項４に記載の発明は、前記減速リンス工程は、前記高速リンス工程に引き続いて実行され、前記基板の回転速度を前記液盛り工程の時よりも急勾配で減速させる急減速工程をさらに含む、請求項１〜３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、基板の回転速度を減少させる減速リンス工程に、基板の回転速度を急勾配で減速させる工程が含まれるため、パドル状の液膜が形成される速度まで基板の回転速度を減速させるのに要する時間を短縮することができる。

請求項５に記載の発明のように、急減速工程の実行期間は、１.０秒間以下であることが好ましい。急減速工程では、リンス液の液膜に作用する遠心力が急激に低下する結果、基板周縁部のリンス液に基板中央部に向かう強い力が作用するのであるが、急減速工程の実行期間が１.０秒間以下であると、基板の周縁部から中央部にリンス液がほとんど移動せず、そのため、急減速工程中または急減速工程後における基板表面の露出をより確実に防止できる。

請求項６に記載の発明は、前記急減速工程は、前記基板の回転速度を２００ｒｐｍ以下まで減少させる、請求項４または５に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、急減速工程において基板の回転速度を２００ｒｐｍ以下まで減少させるので、その後の液盛り工程において緩やかな減速勾配で基板を減速させることができる。これにより、減速リンス工程全体の実行時間を短縮できる。

請求項７に記載のように、前記急減速工程におけるリンス液の供給流量は、４．０（リットル／分）以上であることが好ましい。この場合、基板の表面に供給されたリンス液が基板中央部から周縁部に押し出され、周縁部にリンス液が行き渡る。これにより、減速リンス工程におけるリンス液の液膜を、基板の表面の全域を覆う状態に、より一層確実に維持できる。

この発明の一実施形態では、請求項８に記載のように、前記急減速工程におけるリンス液の供給流量は、前記高速リンス工程時と略同流量に設定されていてもよい。
また、この発明の他の実施形態では、請求項９に記載のように、前記急減速工程におけるリンス液の供給流量は、前記液盛り工程におけるリンス液の供給流量と略同流量に設定されていてもよい。

また、請求項１０に記載の発明は、前記液盛り工程により形成された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１〜９いずれか一項に記載の基板処理方法である。この場合、基板の表面が露出しない状態でリンス工程が完了した基板に対して低表面張力液置換工程を実行することができる。
前記の目的を達成するための請求項１１に記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持手段（３）と、前記基板保持手段（３）に保持された前記基板（Ｗ）を回転させるための基板回転手段（７）と、前記基板回転手段（７）により回転させられる基板（Ｗ）の表面に薬液を供給するための薬液供給手段（４）と、前記基板回転手段により回転させられる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）と、前記基板回転手段（７）、前記薬液供給手段（４）および前記リンス液供給手段（５）を制御して、前記基板（Ｗ）を所定の回転速度で回転させながら、前記基板（Ｗ）の表面に薬液を供給して前記基板の表面を薬液処理する薬液工程（Ｓ３）と、前記薬液工程（Ｓ３）に引き続いて、回転する前記基板の表面（Ｗ）にリンス液を供給することにより、前記基板（Ｗ）の表面に付着した薬液を前記リンス液で洗い流し当該リンス液の液膜を形成するリンス処理と、を実行する制御手段（２０）とを備えた基板処理装置（１）であって、前記リンス工程（Ｓ４）には、高速リンス工程（Ｓ４１）と、当該高速リンス（Ｓ４）の後に行われる減速リンス工程（Ｓ４２）とが含まれ、前記制御手段（２０）は、前記減速リンス工程（Ｓ４２）において、前記高速リンス工程（Ｓ４１）時の回転速度よりも低い回転速度の範囲内で前記基板の回転速度を減少させつつ、前記高速リンス（Ｓ４１）工程時の最大供給流量よりも多い流量で前記基板（Ｗ）の表面にリンス液を供給し、前記基板（Ｗ）の表面にパドル状のリンス液の液膜を形成する液盛り工程（Ｓ４２２）を実行する、基板処理装置（１）である。

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。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す図である。 図１に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す基板処理装置によって実行される洗浄処理の処理例を示す工程図である。 図３の処理例に含まれる各工程における基板の回転速度の変化を示す図である。 図４のリンス工程における、基板の回転速度の変化およびＤＩＷの供給流量を示す図である。 第１のパドル試験の試験結果を示す図である。 第２のパドル試験の試験結果を示す図である。 本発明の第１変形例を示す図である。 本発明の第２変形例を示す図である。 本発明の第３変形例を示す図である。 本発明の第４変形例を示す図である。 本発明の第５変形例を示す図である。 本発明の第６変形例を示す図である。

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（基板保持手段）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の表面に、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、低表面張力液の一例としてイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）液等の有機溶媒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１０が接続されている。薬液供給管１０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１１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（ＨＮＯ_３）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、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。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１２が接続されている。リンス液供給管１２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）１３と、リンス液供給管の開度を調節して、リンス液ノズル５から吐出されるＤＩＷの流量を調整するための流量調整バルブ１４とが介装されている。

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１５が接続されている。有機溶媒供給管１５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１６が介装されている。

なお、薬液ノズル４、リンス液ノズル５および有機溶媒ノズル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の上面における薬液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。
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等の動作を制御する。さらに、制御装置２０は、薬液バルブ１１、リンス液バルブ１３、有機溶媒バルブ１６等の開閉動作を制御し、かつ流量調整バルブ１４の開度を制御する。

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。また、図５は、リンス工程における、基板Ｗの回転速度の変化を示す図である。以下、図１〜図５を参照しつつ、洗浄処理の処理例について説明する。
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（デバイスが形成されるべき面）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。

スピンチャック３に基板Ｗが保持されると、制御装置２０はスピンモータ７を制御して、基板Ｗを回転開始させる（ステップＳ２）。基板Ｗは予め定める液処理速度（３００〜１２００ｒｐｍの範囲内で、たとえば図４に示すように１２００ｒｐｍ）まで上昇させられ、その薬液処理速度に維持される。
基板Ｗの回転速度が薬液処理速度に達すると、次いで、制御装置２０は、薬液工程（ステップＳ３）の実行を開始する。具体的には、制御装置２０は、薬液バルブ１１を開いて、薬液ノズル４から薬液を吐出する。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から吐出された薬液は、基板の上面の中央部に供給され、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面上を基板Ｗの周縁に向けて流れる。これにより、基板Ｗの上面の全域に薬液が供給され、基板Ｗに薬液を用いた薬液処理が施される。

薬液の吐出開始から、予め定める薬液処理時間（たとえば約１８０秒間）が経過すると、制御装置２０は、薬液バルブ１１を閉じて、薬液ノズル４からの薬液の吐出を停止する。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はリンス工程（ステップＳ４）の実行を開始する。図４に示すように、リンス工程（Ｓ４）は、薬液工程（Ｓ３）に引き続いて、基板Ｗを前記の液処理速度（リンス処理速度）で回転させながら基板Ｗの上面にリンス液を供給する高速リンス工程（回転リンス工程。ステップＳ４１）と、基板Ｗの回転速度を、前記の液処理速度（たとえば１２００ｐｍ）からパドル速度（０〜２０ｒｐｍ）の範囲内で、たとえば図４に示すように１０ｒｐｍ）まで減少させていく減速リンス工程（ステップＳ４２）と、基板Ｗの上面の全域にＤＩＷの液膜をパドル状に保持するパドルリンス工程（ステップＳ４３）とを含む。また、図５に示すように、減速リンス工程（Ｓ４２）は、基板Ｗの回転速度を急な減速勾配で減速させる急減速工程（ステップＳ４２１）と、急減速後の基板Ｗを、緩やかな減速勾配で減速させる液盛り工程（ステップＳ４２２）とを含む。以下、リンス工程（ステップＳ４）について具体的に説明する。

薬液バルブ１１が閉じられた後、制御装置２０は、基板Ｗの回転速度を前記の液処理速度に維持しながら、リンス液バルブ１３を開いて、リンス液ノズル５から基板Ｗの回転中心付近に向けてＤＩＷを吐出開始する。これにより、ステップＳ４１の高速リンス工程（Ｓ４１）の実行が開始される。このとき、流量調整バルブ１４の調整により、リンス液ノズル５からのＤＩＷの供給流量は、たとえば２．０（リットル／分）に設定されている。

基板Ｗの上面の中心部付近に供給されたＤＩＷは、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面上を基板Ｗの周縁部に向けて流れ、基板Ｗの上面の全域がＤＩＷの液膜で覆われる。このときのリンス液ノズル５からのＤＩＷの供給流量は比較的大きいため、基板Ｗの上面に付着していた薬液を確実に洗い流すことができる
リンス液ノズル５のＤＩＷの吐出開始から予め定める高速リンス期間（たとえば４．５秒間）が経過すると、制御装置２０は、急減速工程（Ｓ４２１）の実行を開始する。具体的には、制御装置２０は、リンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出流量を２．０（リットル／分）に維持しながら、スピンモータ７を制御して液処理速度（１２００ｒｐｍ）で回転している基板Ｗを約１００ｒｐｍまで急減速させる。急減速工程（Ｓ４２１）の実行期間（次に述べる急減速期間）は、たとえば１．０秒間に設定されており、急減速工程（Ｓ４２１）における減速勾配は、たとえば、約１０００（ｒｐｍ／分）である。なお、急減速工程（Ｓ４２１）の実行期間は、１.０秒間以下に設定することもできる。また、基板Ｗの急減速工程（Ｓ４２１）後の基板Ｗの回転速度は２００ｒｐｍ程度でもよい。

急減速工程（Ｓ４２１）では、基板Ｗの回転の減速勾配が急であるので、ＤＩＷの液膜に作用する遠心力が急激に低下する結果、基板Ｗの周縁部のＤＩＷに基板Ｗの中央部に向かう強い力が作用する。しかしながら、急減速工程（Ｓ４２１）の実行期間が１.０秒間以下と短期間に設定されているので、基板Ｗの周縁部から中央部にＤＩＷがほとんど移動せず、そのため、基板Ｗの急減速時に基板Ｗの周縁部で基板Ｗの上面（表面）が露出しない。これにより、基板Ｗの上面の全域をＤＩＷの液膜で覆った状態を維持しながら、基板Ｗの回転速度を１００ｒｐｍ程度まで減少させることができる。

基板Ｗの減速開始から急減速期間（たとえば１．０秒間）が経過すると、制御装置２０は、液盛り工程（Ｓ４２２）の実行を開始する。液盛り工程（Ｓ４２２）では、高速リンス工程（Ｓ４１）の回転速度（１２００ｒｐｍ）よりも低い回転速度の範囲内で基板Ｗの回転速度を減少させていく工程である。すなわち、急減速工程（Ｓ４２１）後の回転速度２００ｒｐｍから、所定の緩やかな減速勾配（たとえば４．５（ｒｐｍ／秒））で基板Ｗの回転速度を減少させつつ基板Ｗの回転速度をパドル速度（約０〜２０ｒｐｍ）まで減少させ、基板Ｗの表面にパドル状のリンス液の液膜を形成する工程である。具体的には、制御装置２０は、流量調整バルブ１４を制御して、リンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出流量を４．０（リットル／分）に増加させるとともに、スピンモータ７を制御し、基板Ｗの減速勾配を、緩やかな減速勾配（たとえば４．５（ｒｐｍ／秒））とし、基板Ｗの回転速度を減少させる。液盛り工程（Ｓ４２２）の実行期間（次に述べる緩減速期間）は、たとえば２０秒間に設定されており、その実行期間を用いて基板Ｗの回転速度が１００ｒｐｍから１０ｒｐｍまで時間を減速する。なお、液盛り工程（Ｓ４２２）における減速勾配が４．５（ｒｐｍ／秒）である場合を説明したが、１１.０（ｒｐｍ／秒）以下であればよい。また、液盛り工程（Ｓ４２２）におけるＤＩＷの供給流量を４．０（リットル／分）としたが、４．０（リットル／分）以上であればよい。

また液盛り工程（Ｓ４２２）では、急減速工程（Ｓ４２１）終了後、直ちに基板Ｗに供給するＤＩＷの流量を４．０（リットル／分）まで増加させている。このため、急減速工程（Ｓ４２１）から液盛り工程（Ｓ４２２）に移行する際、基板Ｗの上面が露出することが確実に防止できる。
液盛り工程（Ｓ４２２）では、基板Ｗの回転の減速勾配が緩やかであるので、ＤＩＷの液膜に作用する遠心力が緩やかに低減する結果、基板Ｗの周縁部のＤＩＷに作用する、基板中央部に向かう力が低減する。基板Ｗの周縁部のＤＩＷが基板Ｗの中央部に向かう強い力を受ける急減速工程（Ｓ４２１）に引き続いて、基板Ｗの周縁部のＤＩＷが受ける力が低減された液盛り工程（Ｓ４２２）が実行されるので、急減速工程（Ｓ４２１）において促進されていた、基板Ｗの中央部に向かうＤＩＷの液膜の移動が、液盛り工程（Ｓ４２２）中において抑制される。

また、液盛り工程（Ｓ４２２）では、基板Ｗに供給されるＤＩＷの流量が高速リンス工程（Ｓ４１）実施期間の最大供給流量（２．０（リットル／分））よりも多い流量（４．０（リットル／分））でＤＩＷが供給されるため、基板Ｗの中央部に供給されたＤＩＷが、基板Ｗの中央部から周縁部に押し出され、周縁部にまで確実に行き渡る。
前記のように高速リンス工程（Ｓ４１）の初期段階では、基板Ｗの表面から確実に薬液を除去するために比較的大流量のＤＩＷを供給している。液盛り工程（Ｓ４２２）では、高速リンス工程（Ｓ４１）における最大流量のＤＩＷよりもさらに大流量のＤＩＷを基板Ｗに供給しているため、液盛り工程（Ｓ４２２）の全期間に亘って基板Ｗの表面全域でＤＩＷの液膜を維持することが可能になっている。

これらにより、減速リンス工程（Ｓ４２）では、急減速工程（Ｓ４２１）の全期間、および液盛り工程（Ｓ４２２）の全期間に亘って、基板Ｗの上面の全域をリンス液の液膜で覆った状態に維持できる。
基板Ｗの回転速度がそのパドル速度（約０〜２０ｒｐｍ）まで減少すると、制御装置２０は、スピンモータ７を制御して、基板Ｗの回転速度をそのパドル速度に維持する。これにより、基板Ｗの上面の全域にＤＩＷの液膜がパドル状に保持されるパドルリンス工程（Ｓ４３）が実行される。

基板Ｗの回転速度がパドル速度（約０〜２０ｒｐｍ）まで落とされてから、予め定めるパドルリンス期間（たとえば２．６秒間）が経過すると、制御装置２０は、リンス液バルブ１３を閉じて、リンス液ノズル５からのＤＩＷの吐出を停止する。
次いで、制御装置２０はＩＰＡ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に維持しつつ、有機溶媒バルブ１６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。これにより、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保持される。

ＩＰＡ液の吐出開始から予め定めるＩＰＡパドル時間（たとえば約１０秒間）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（たとえば約１０００ｒｐｍ）までたとえば４段階（１０ｒｐｍ→５０ｒｐｍ→７５ｒｐｍ→１００ｒｐｍ→１０００ｒｐｍ）で加速させる。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（たとえば約２０秒間）経過後、有機溶媒バルブ１６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１０００ｒｐｍ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）。

次に、パドル試験について説明する。図６は、第１のパドル試験の試験結果を示す図である。図７は、第２のパドル試験の試験結果を示す図である。第１および第２のパドル試験では、基板処理装置１を用いて前述の図３〜図５に示す処理例を実行した。
第１のパドル試験は、急減速工程（Ｓ４２１）の最適条件を調べるための試験である。第１のパドル試験では、基板Ｗの中央部に２．０（リットル／分）の供給流量でＤＩＷを供給する高速リンス工程（Ｓ４１）を実行し基板Ｗの表面にＤＩＷの液膜を形成した後、基板Ｗの中央部に２．０（リットル／分）の供給流量でＤＩＷを供給しながら、基板Ｗの回転速度を１２００ｒｐｍから１００ｒｐｍまで減速させた。なお、試料としての基板Ｗに、表面に酸化膜が形成されたシリコンウエハ（外径450ｍｍ）を用い、薬液として希ふっ酸を採用した。急減速工程（Ｓ４２１）の実行期間を１．０秒間（１ｓ）、５．０秒間（５ｓ）および１０．０秒間（１０ｓ）の間で変化させ、急減速工程（Ｓ４２１）中における、基板Ｗの表面におけるＤＩＷの液膜の状態を目視で観察した。その結果を図６に示す。

図６に示すように、急減速工程（Ｓ４２１）の実行期間（減速秒数）を１．０秒間とした場合には、急減速中のＤＩＷの液膜が、基板Ｗの上面の全域を覆う状態に維持されている。
一方、急減速工程（Ｓ４２１）の実行期間を５．０秒間とした場合には、基板Ｗの上面において周縁部を除くほぼ全域がＤＩＷの液膜で覆われているが、基板Ｗの周縁部では、上面（表面）が部分的に露出している。つまり、基板Ｗの上面がＤＩＷの液膜で完全に覆われているわけではない。

また、急減速工程（Ｓ４２１）の実行期間を１０．０秒間とした場合には、基板Ｗの上面の中央部ではＤＩＷの液膜が保持されているが、基板Ｗの周縁部では、ＤＩＷの液膜が放射状に広がり、基板Ｗの上面（表面）が露出している。換言すると、基板Ｗの中央部に保持されるほぼ円形のＤＩＷの液膜の外縁から径方向に延びる複数のＤＩＷの筋が、基板Ｗの周縁部に保持されている（この状態を、本明細書では「液膜に亀裂が生じている」と言う）。この場合も、言うまでもなく、基板Ｗの上面がＤＩＷの液膜で完全に覆われない。

第２のパドル試験は、液盛り工程（Ｓ４２２）の最適条件を調べるための試験である。第２のパドル試験では、基板Ｗの中央部に２．０（リットル／分）の供給流量でＤＩＷを供給する高速リンス工程（Ｓ４１）を実行し基板Ｗの表面にＤＩＷの液膜を形成する。そして引き続き、急減速工程Ｓ４２１を実施し、基板Ｗの回転速度を２００ｒｐｍまで急減速させた後、基板Ｗの中央部にＤＩＷを供給しながら、基板Ｗの回転速度を２００ｒｐｍから１０ｒｐｍまで減速させた。なお、試料としての基板Ｗに、表面に酸化膜が形成されたシリコンウエハ（外径450ｍｍ）を用い、薬液として希ふっ酸を採用した。

液盛り工程（Ｓ４２２）の実行期間を、１．０秒間（１ｓ）、５．０秒間（５ｓ）、１０．０秒間（１０ｓ）、１５．０秒間（１５ｓ）、１８．０秒間（１８ｓ）および２０．０秒間（２０ｓ）の間で変化させた。また、液盛り工程（Ｓ４２２）において基板Ｗに対する供給流量を、２．０（リットル／分）、２．８（リットル／分）および４．０（リットル／分）の間で変化させた。そして、液盛り工程（Ｓ４２２）中における、基板Ｗの上面におけるＤＩＷの液膜の状態を、目視で観察した。その結果を図７に示す。

図７に示すように、基板Ｗに対する供給流量を２．０（リットル／分）、あるいは２．８（リットル／分）としたときには、液盛り工程（Ｓ４２２）の実行期間の長短によらずに、ＤＩＷの液膜によっては基板Ｗの上面の全域は覆われず、基板Ｗの周縁部においてＤＩＷの液膜に亀裂が生じている。
基板Ｗに対する供給流量を４．０（リットル／分）としたときには、液盛り工程（Ｓ４２２）の実行期間が１８．０秒間以上である場合に、基板Ｗの上面の全域がＤＩＷの液膜で覆われた状態に維持されている。

一方、基板Ｗに対する供給流量が４．０（リットル／分）であっても、液盛り工程（Ｓ４２２）の実行期間が１５．０秒間以下である場合には、ＤＩＷの液膜によっては基板Ｗの上面の全域は覆われず、基板Ｗの周縁部においてＤＩＷの液膜に亀裂が生じている。
このように、液盛り工程（Ｓ４２２）における基板Ｗに対する供給流量が高速リンス工程（Ｓ４１）時の最大供給流量と同程度の２．０（リットル／分）である場合には、減速時間を比較的長く（例えば１８秒間）設定しても基板Ｗ上のＤＩＷの液膜の亀裂が発生する。一方、液盛り工程（Ｓ４２２）における基板Ｗに対する供給流量を高速リンス工程（Ｓ４１）時の最大供給流量２．０（リットル／分）よりも多い４．０（リットル／分）に設定した場合には、基板ＷのＤＩＷの液膜の亀裂を回避することができる。

以上のようにこの実施形態によれば、減速リンス工程（Ｓ４２）が急減速工程（Ｓ４２１）と液盛り工程（Ｓ４２２）とを含み、急減速工程（Ｓ４２１）に引き続いて液盛り工程（Ｓ４２２）が実行される。
急減速工程（Ｓ４２１）では、基板Ｗの回転の減速勾配が急であるので、ＤＩＷの液膜に作用する遠心力が急激に低下する結果、基板Ｗの周縁部のＤＩＷに基板Ｗの中央部に向かう強い力が作用する。しかしながら、急減速工程（Ｓ４２１）の実行期間が１.０秒間以下と短期間に設定されているので、基板Ｗの周縁部から中央部にＤＩＷがほとんど移動せず、そのため、基板Ｗの急減速時に基板Ｗの周縁部で基板Ｗの上面（表面）が露出しない。これにより、基板Ｗの上面の全域をＤＩＷの液膜で覆った状態を維持しながら、基板Ｗの回転速度をパドル速度（１０ｒｐｍ）まで落とすことができる。

液盛り工程（Ｓ４２２）では、基板Ｗの回転の減速勾配が緩やかであるので、ＤＩＷの液膜に作用する遠心力が緩やかに低減する結果、基板Ｗの周縁部のＤＩＷに作用する、基板中央部に向かう力が低減する。基板Ｗの周縁部のＤＩＷが基板Ｗの中央部に向かう強い力を受ける急減速工程（Ｓ４２１）に引き続いて、基板Ｗの周縁部のＤＩＷが受ける力が低減された液盛り工程（Ｓ４２２）が実行されるので、急減速工程（Ｓ４２１）において促進されていた、基板Ｗの中央部に向かうＤＩＷの液膜の移動が、液盛り工程（Ｓ４２２）中において抑制される。

また、液盛り工程（Ｓ４２２）では、基板Ｗに供給されるＤＩＷの流量が高速リンス工程（Ｓ４１）時の最大供給流量（２．０（リットル／分））よりも多い大流量（４．０（リットル／分））であるため、基板Ｗの中央部に供給されたＤＩＷが、基板Ｗの中央部から周縁部に押し出され、周縁部にまで確実にＤＩＷを行き渡らせることができる。
したがって、基板Ｗの表面が疎水性を示しかつ基板Ｗが大型基板である場合であっても、減速リンス工程（Ｓ４２）の全期間に亘って、基板Ｗの上面（表面）をほとんど露出させずに、その全域をＤＩＷの液膜で覆うことができる。すなわち、板Ｗの上面の全域を覆うＤＩＷの液膜を維持しながら基板の回転速度をパドル速度まで減速させることができる。ゆえに、基板Ｗの上面の全域を覆うＤＩＷの液膜をパドル状に保持することができる。

このとき、減速リンス工程（Ｓ４２）の実行時間を短時間に設定しても、減速リンス工程（Ｓ４２）後に、基板Ｗの上面の全域を覆うＤＩＷの液膜をパドル状に保持することが可能である。換言すると、基板Ｗの表面が疎水性を示しかつ基板Ｗが大型基板である場合であっても、基板Ｗの上面の全域を覆うＤＩＷの（パドル状の）液膜を短時間で形成できる。

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、リンス液ノズル５からの吐出流量を異ならせることにより、液盛り工程（Ｓ４２２）の実行中において基板ＷへのＤＩＷの供給流量の増大を実現させたが、リンス液ノズル５とは別のノズルからＤＩＷを吐出することにより、液盛り工程（Ｓ４２２）の実行中において基板ＷへのＤＩＷの供給流量を増大させてもよい。

図８Ａ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５１を設けている。ノズル５１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の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。ノズル５１には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷが供給されるようになっている。

液盛り工程（Ｓ４２２）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、ノズル５１からのＤＩＷの吐出が開始される。これにより、液盛り工程（Ｓ４２２）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、ノズル５１からのＤＩＷが、基板Ｗの中央部に供給される。ゆえに、液盛り工程（Ｓ４２２）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８Ｂ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６１を用いて、液盛り工程（Ｓ４２２）の実行時に基板Ｗの上面にＤＩＷを供給する。この天井ノズル６１は、ノズルを揺動可能に支持するアームや、基板Ｗの上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６１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。

液盛り工程（Ｓ４２２）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、液盛り工程（Ｓ４２２）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、液盛り工程（Ｓ４２２）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８Ａおよび図８Ｂの変形例では、リンス液としてのＤＩＷを、基板Ｗの中央部にのみ供給する場合を例に挙げて説明したが、ＤＩＷを基板Ｗの中央部だけでなく基板Ｗの周縁部にも供給してもよい。この場合の変形例を、図９Ａ〜図９Ｃに示す。
図９Ａの変形例が図８Ａと相違する点は、基板Ｗの周縁部にＤＩＷを供給するためのノズル７１を設けた点である。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。液盛り工程（Ｓ４２２）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、液盛り工程（Ｓ４２２）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９Ｂの変形例が図９Ａと相違する点は、前記のスキャンノズルの形態を有し、リンス液としてのＤＩＷを吐出するリンス液ノズル８１を、リンス液ノズル５に代えて設けた点である。また、図９Ｂでは、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が設けられている。リンス液ノズル８１およびノズル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。

液盛り工程（Ｓ４２２）に先立って、リンス液ノズル８１が、その吐出口が基板Ｗの回転中心付近に向く位置に配置される。また、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。液盛り工程（Ｓ４２２）の実行中においては、図９Ａの場合と同様、リンス液ノズル８１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９Ｃの変形例が図９Ａ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。

液盛り工程（Ｓ４２２）に先立って、リンス液ノズル９１が、基板Ｗの上面に対向配置される。この状態では、吐出口９２は基板Ｗの中央部に対向しており、かつ吐出口９３は基板Ｗの周縁部に対向している。液盛り工程（Ｓ４２２）の実行中においては、吐出口９２から吐出されたＤＩＷが基板Ｗの中央部に供給されるだけでなく、吐出口９３から吐出されたＤＩＷが、基板Ｗの周縁部に供給される。

また、前述の実施形態では、液盛り工程（Ｓ４２２）を、所定の緩やかな減速勾配で基板Ｗの回転速度を減少させるものとして説明した。液盛り工程（Ｓ４２２）における基板Ｗの回転速度の減少は、図１０に示すような段階的に減少させる態様も含まれる。
また、急減速工程（Ｓ４２１）における、基板ＷへのＤＩＷの供給流量は、高速リンス工程時と同流量に設定されていると説明したが、急減速工程（Ｓ４２１）における、リンス液の供給流量が、液盛り工程（Ｓ４２２）と同流量に設定されていてもよい。

また、急減速工程（Ｓ４２１）の実行終了時における、基板Ｗの回転速度が１００ｒｐｍであるとして説明したが、２００ｒｐｍ以下であればよい。
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、低表面張力液の一例として、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）等の有機溶媒を採用できる。
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）
２０ 制御装置（制御手段）
５１ ノズル（リンス液供給手段）
６１ 天井ノズル（リンス液供給手段）
７１ ノズル（リンス液供給手段）
８１ リンス液ノズル（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）
Ｗ 基板

Claims (11)

1. 回転する基板の表面に薬液を供給して、前記基板の表面を薬液処理する薬液工程と、
   前記薬液工程に引き続いて、回転する前記基板の表面にリンス液を供給することにより、前記基板の表面に付着した薬液を前記リンス液で洗い流し当該リンス液の液膜を形成するリンス処理と、を備えた基板処理方法であって、
   前記リンス工程は、高速リンス工程と、当該高速リンスの後に行われる減速リンス工程とを含み、
   前記減速リンス工程は、前記高速リンス工程時の回転速度よりも低い回転速度の範囲内で前記基板の回転速度を減少させつつ、前記高速リンス工程時の最大供給流量よりも多い流量で前記基板の表面にリンス液を供給し、前記基板の表面にパドル状のリンス液の液膜を形成する液盛り工程を含む、基板処理方法。
2. 前記液盛り工程におけるリンス液の供給流量は、４．０（リットル／分）以上に設定されている、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記液盛り工程では、１１．０（ｒｐｍ／秒）以下の減速勾配で前記基板の回転速度を減少させる、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記減速リンス工程は、前記高速リンス工程に引き続いて実行され、前記基板の回転速度を前記液盛り工程の時よりも急勾配で減少させる急減速工程をさらに含む、請求項１〜３いずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記急減速工程の実行期間は、１．０秒以下である、請求項４に記載の基板処理方法。
6. 前記急減速工程は、前記基板の回転速度を２００ｒｐｍ以下まで減少させる、請求項４または５に記載の基板処理方法である。
7. 前記急減速工程におけるリンス液の供給流量は、４．０（リットル／分）以上に設定されている、請求項４〜６いずれか一項に記載の基板処理方法。
8. 前記急減速工程におけるリンス液の供給流量は、前記高速リンス工程時と略同流量に設定されている、請求項４〜７いずれか一項に記載の基板処理方法。
9. 前記急減速工程におけるリンス液の供給流量は、前記液盛り工程時と略同流量に設定されている、請求項４〜７いずれか一項に記載の基板処理方法。
10. 前記液盛り工程により形成された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１〜９いずれか一項に記載の基板処理方法。
11. 基板を保持する基板保持手段と、
    前記基板保持手段に保持された前記基板を回転させるための基板回転手段と、
    前記基板回転手段により回転させられる基板の表面に薬液を供給するための薬液供給手段と、
    前記基板回転手段により回転させられる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、前記基板を所定の回転速度で回転させながら、前記基板の表面に薬液を供給して前記基板の表面を薬液処理する薬液工程と、前記薬液工程に引き続いて、回転する前記基板の表面にリンス液を供給することにより、前記基板の表面に付着した薬液を前記リンス液で洗い流し当該リンス液の液膜を形成するリンス処理と、を実行する制御手段とを備えた基板処理装置であって、
    前記リンス工程には、高速リンス工程と、当該高速リンスの後に行われる減速リンス工程とが含まれ、
    前記制御手段は、前記減速リンス工程において、前記高速リンス工程時の回転速度よりも低い回転速度の範囲内で前記基板の回転速度を減少させつつ、前記高速リンス工程時の最大供給流量よりも多い流量で前記基板の表面にリンス液を供給し、前記基板の表面にパドル状のリンス液の液膜を形成する液盛り工程を実行する、基板処理装置。

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