JP2016213252A - 基板液処理方法、基板液処理装置および記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板液処理方法は、基板の表面に第1処理液(DIW)の液膜を形成する工程の後に、凹部(R)の内部を含む基板の表面に存在する第1処理液を第2処理液(IPA)に置換する置換工程を備える。一実施形態において、置換工程は、基板を第1回転数で回転させながら基板の表面に第2処理液を供給し、第1処理液を含む第2処理液の液膜を基板の表面に形成する液膜形成段階と、その後、基板の回転数を第1回転数よりも低い第2回転数に減じた状態で、液膜形成段階により形成された前記第1処理液を含む前記第2処理液の液膜に対して第2処理液を供給して、第2処理液による置換を促進する置換促進段階とを含む。置換促進段階において、第2処理液の基板の表面上への着液点が基板の中心部と周縁部との間で移動する。
【選択図】図5
Description
前記基板を第1回転数で回転させながら前記第1処理液の液膜により覆われた前記基板の表面に第2処理液を供給し、前記第1処理液を含む前記第2処理液の液膜を前記基板の表面に形成する液膜形成段階と、その後、前記基板の回転数を前記第1回転数よりも低い第2回転数に減じた状態で、前記液膜形成段階により形成された前記第1処理液を含む前記第2処理液の液膜に対して前記第2処理液を供給して、前記第2処理液による置換を促進する置換促進段階と、を含み、前記置換促進段階において、前記第2処理液の前記基板の表面上への着液点が前記基板の中心部と周縁部との間で移動する基板液処理方法が提供される。
まず、第1実施形態で用いる処理流体供給部40について説明する。処理流体供給部40は、薬液ノズル41、リンスノズル42、溶剤ノズル43、乾燥ガスノズル44を有する。
薬液ノズル41がウエハWの中心部の真上に位置する。ウエハWが鉛直軸線周りに回転させられ、ウエハWの中心部に薬液ノズル41が薬液例えばDHFを供給する。薬液は遠心力により広がり、ウエハWの表面の全域が薬液の液膜により覆われ、これによりウエハWの表面が薬液により処理される。反応生成物を含む薬液は、ウエハWの外周縁から半径方向外側に飛散する。飛散した薬液は回収カップ50(図2参照)により回収される。
<リンス工程>
薬液処理工程の終了後、引き続きウエハWを回転させたまま、(薬液の供給は停止している)リンスノズル42からリンス液としてDIWリンスをウエハWの中心部に供給して、ウエハWの表面に残留した薬液および反応生成物を洗い流すリンス処理を行う。
リンス工程の終了後(リンス液の供給は停止している)、溶剤ノズル43からIPAをウエハWに供給して、ウエハWの表面に存在するリンス液をIPAで置換する溶剤置換処理を行う。
IPA置換工程の終了後、ウエハWを乾燥させる乾燥工程を実行する。これにより一枚のウエハWに対する一連の液処理が終了する。その後ウエハWは処理ユニット16外に搬出される。
リンス工程の終期、すなわち時点t1より前の(第1期間)では、第1回転速度(例えば約1000rpm)でウエハWを回転させながらリンスノズル42からDIWをウエハWの中心部に供給している。このとき、図5(a)に示すように、ウエハWの表面の全体はDIWの液膜に覆われ、ウエハW表面に形成された凹部Rの内部もDIWで満たされている。
時点t2から時点t3までの間(第3期間)は、ウエハWの回転速度を第2回転速度に維持する。時点t2において溶剤ノズル43からのIPAの吐出が開始される。溶剤ノズル43からのIPAの吐出は、時点t9まで継続される。IPAの吐出開始後直ちにDIWの吐出を停止すると、DIWとIPAとの界面付近でマランゴニ効果によりウエハW表面が露出してしまうおそれがある。このため、リンスノズル42からのDIWの吐出は、時点t2よりやや後に停止する。
時点t3から時点t4までの間(第4期間)に、ウエハWの回転速度を第2回転速度から第3回転速度(例えば0〜50rpm)に減速する。この減速時の減速度(負の加速度)により、凹部R内にある液体(DIWとIPA)の撹拌が促進される。この第4期間には、ウエハWの回転の加速を行ってもよく、加速と減速を組み合わせてもよい。撹拌促進の観点から、加減速の加(減)速度の絶対値は大きい方がよい(急加速、急減速)。どのように加減速を行ったかに関わらず、時点t4にウエハWの回転速度が第3回転速度となるようにする。
時点t4から時点t5までの間(第5期間)は、ウエハWの回転速度を第3回転速度、例えば100rpm以下、好ましくは30〜50rpm程度に維持する。このようにウエハWを極低速で回転させると、ウエハWの表面にウエハ中心部から周縁部に向かう緩やかなIPAの流れが生じる。しかしながら、ウエハWの表面上にあるIPAに作用する力は、重力が支配的であり、遠心力等のウエハWの回転に起因する力は非常に小さい。つまり、IPAには作用する水平方向の力は非常に小さく、ほぼ鉛直方向下向きの力が作用することになる。この鉛直方向下向きの力により、凹部R内にあるDIWとIPAの混合(相互拡散)が促進される。
時点t5では、凹部R内にある全てのDIWがIPAに置換されている。その後、時点t5から時点t6までの間(第6期間)に、ウエハWの回転速度を第3回転速度から第4回転速度(例えば300〜800rpm)に増速し、その後、時点t6から時点t7までの間(第7期間)に、ウエハWの回転速度を第4回転速度に維持する。これにより、ウエハWの表面上で液膜(これは比較的厚い)を形成していたIPAが遠心力によりウエハWの周縁部に向けて流れ、ウエハW上にあるIPAのかなりの部分がウエハW上から除去される。つまり、ウエハWのウエハWの表面上にあるIPAの液膜が薄くなる。この溶剤排出段階では、ウエハW表面の大気雰囲気への露出が生じないのであれば、溶剤ノズル43からのIPAの吐出を停止してもよい。
その後、次に、時点t7から時点t8までの間(第8期間)に、ウエハWの回転速度を第4回転速度から第5回転速度(例えば500〜1000rpm)に増速し、その後、時点t8から時点t9までの間(第9期間)に、ウエハWの回転速度を第5回転速度に維持する。時点t8から、ウエハW中心部の真上に位置する溶剤ノズル43および乾燥ガスノズル44からそれぞれIPAおよびN2ガスを吐出しながら、溶剤ノズル43および乾燥ガスノズル44をウエハWの周縁部に向けて移動させてゆく。溶剤ノズル43及び乾燥ガスノズル44は、時点t8においてウエハW周縁部に向けて移動を開始し、時点t9において乾燥ガスノズル44が概ねウエハW周縁部の真上に位置するように移動する。このとき、図6に示すように、乾燥ガスノズル44から吐出されたN2ガスがウエハW表面に衝突する位置が、溶剤ノズル43から吐出されたIPAがウエハW表面に衝突する位置よりも、半径方向に関してやや内側に位置するように維持する。乾燥ガスノズル44は、ガスの噴射方向を示すベクトルが半径方向外向きの成分を持つように、斜め下方に向けてN2ガスを噴射するように、ノズルアーム45に取り付けられていることが好ましい。上記操作により、ウエハWの表面にあるIPAがN2ガスにより吹き飛ばされて半径方向外側に追いやられてゆき、最終的にウエハWの表面の全体からIPAが除去される。
次に第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る処理流体供給部40は、薬液ノズル41、リンスノズル42、2つの溶剤ノズル43及び乾燥ガスノズル44を有する。つまり、第2実施形態は、IPAを供給する溶剤ノズル43が2つ設けられている点において第1実施形態と異なる。以下、2つの溶剤ノズルを区別するために、第1溶剤ノズル43、第2溶剤ノズル43Aと呼ぶこととする。ここで溶剤ノズルに付けられた「第1」、「第2」の序数は特許請求の範囲の記述と必ずしも一致していない点に注意されたい。
表面部置換段階の後に、置換促進段階が実行される。第2実施形態の置換促進段階は、第1実施形態とは異なる。第2実施形態では時点t3以降も、ウエハの回転速度が第2回転速度(例えば300〜800rpm)に維持される。そして、ウエハWの中心部に第1溶剤ノズル43からIPAを供給し続けた状態で、ウエハWの周縁近傍に位置させた第2溶剤ノズル43AからウエハWの周縁部に向けてIPAの供給を開始する。その後、ウエハWの中心部に第1溶剤ノズル43からIPAを供給し続けながら、ノズルアーム45Aを駆動することにより第2溶剤ノズル43Aから吐出されるIPAのウエハW上への着液点がウエハWの中心部に徐々に近づいてゆくようにする(図9(b)を参照)。
面は、第1溶剤ノズル43から回転するウエハWの中心部に供給されて遠心力により外方に広がりながら流れるIPAの液膜で覆われている。第2溶剤ノズル43Aから吐出されたIPAの着液点P(Pは図10のみに示す)に存在するIPAの液膜の液膜に作用する主な力は(第2溶剤ノズル43Aから吐出されたIPAによるものを除く)遠心力Fcと重力Fgである。遠心力FcはFc=mrω2(但し、「m」は着液点Pに存在するIPAの重量、「r」は着液点PのウエハW中心からの距離、「ω」はウエハWの回転角速度)で表される。重力FgはFg=mg(但しgは重力加速度)である。ウエハW回転速度が比較的高い場合(例えば上記の第2回転速度の場合)、遠心力Fcが重力Fgより大幅に大きくなるので(Fc≫Fg)、FcとFgの合成力の向きは概ね水平である。このため、IPAが凹部R内に入り難くなる。この傾向は、遠心力Fcがより大きくなるウエハWの周縁に近づくほど強くなる。
R 凹部
43 第1ノズル
43 第2ノズル
43A 第1ノズル
4 制御装置
19 記憶媒体(記憶部)
Claims (11)
- 表面に凹部が形成された基板を準備する工程と、
前記基板の表面に第1処理液を供給して、前記凹部の内部を含む前記基板の表面を覆う前記第1処理液の液膜を形成する工程と、
前記凹部の内部を含む前記基板の表面に存在する前記第1処理液を第2処理液に置換する置換工程と、を備え、
前記置換工程は、
前記基板を第1回転数で回転させながら前記第1処理液の液膜により覆われた前記基板の表面に第2処理液を供給し、前記第1処理液を含む前記第2処理液の液膜を前記基板の表面に形成する液膜形成段階と、
その後、前記基板の回転数を前記第1回転数よりも低い第2回転数に減じた状態で、前記液膜形成段階により形成された前記第1処理液を含む前記第2処理液の液膜に対して前記第2処理液を供給して、前記第2処理液による置換を促進する置換促進段階と、
を含み、
前記置換促進段階において、前記第2処理液の前記基板の表面上への着液点が前記基板の中心部と周縁部との間で移動する基板液処理方法。 - 前記第2回転数は0rpmである、請求項1記載の基板液処理方法。
- 前記第2回転数は0rpmより大きくかつ100rpm以下である、請求項1記載の基板液処理方法。
- 表面に凹部が形成された基板を準備する工程と、
前記基板の表面に第1処理液を供給して、前記凹部の内部を含む前記基板の表面を覆う前記第1処理液の液膜を形成する工程と、
前記凹部の内部を含む前記基板の表面に存在する前記第1処理液を第2処理液に置換する置換工程と、を備え、
前記置換工程は、
前記第1処理液の液膜により覆われた前記基板の表面に前記第2処理液を供給し、前記第1処理液を含む前記第2処理液の液膜を前記基板の表面に形成する液膜形成段階と、
その後、前記液膜形成段階により形成された前記第1処理液を含む前記第2処理液の液膜に対して、前記第2処理液の着液点を前記基板の周縁部から中心部へ向けて移動させながら前記第2処理液を供給する置換促進段階と、を含み、
前記置換促進段階を実行しているときに、前記液膜を形成する前記第2処理液の流れが前記基板の表面に沿って形成されており、かつ、前記第2処理液が、前記基板の表面上への着液点において、前記液膜を形成する前記第1処理液を含む前記第2処理液の流れに逆らう方向の成分を持つ力を前記液膜に対して与えるように、供給される、基板液処理方法。 - 前記置換促進段階は、前記基板を鉛直軸線周りに回転させながら実行され、前記液膜を形成する前記第1処理液を含む前記第2処理液の前記流れが前記基板の回転に伴って生じる、請求項4記載の基板液処理方法。
- 前記置換促進工程において、第1ノズルが前記基板の表面に対して斜め下方に向けて前記第2処理液を供給し、前記第1ノズルからの前記第2処理液の吐出方向が、前記基板の回転中心を向いた方向の成分を有している、請求項5記載の基板液処理方法。
- 前記置換促進段階は、回転する前記基板の中心部に第2ノズルから前記第2処理液を供給しながら実行される、請求項5または6記載の基板液処理方法。
- 前記液膜形成段階は、前記基板を回転させながら、前記基板の表面に前記第2処理液を供給することにより行われる、請求項4から7のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法。
- 前記液膜形成段階の後に、前記基板の回転速度を変化させることにより、前記凹部の内部の少なくとも上部に侵入した前記第2処理液と、前記凹部の底部に残留する前記第1処理液との混合を促進する撹拌段階を含む、請求項1から8のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法。
- 基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して請求項1から9のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
- 基板を保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部により保持された基板に第1処理液および第2処理液を供給する処理液供給部と、
少なくとも前記処理液供給部を制御して、請求項1から9のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法を実行させる制御部と、
を備えた基板液処理装置。
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