JP3781983B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）を回転させつつ洗浄処理等の所定の処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関し、特に枚葉式の基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子製造の洗浄処理においては、従来、バッチ式の基板処理装置が多用されている。このバッチ式の基板処理装置においては、複数（たとえば１００枚）の基板を１つの処理単位として所定の薬液ないし純水を貯留する処理槽に浸漬して、所定の洗浄処理等を行う。具体的には、複数の薬液をそれぞれ貯留する薬液槽と純水を貯留する純水槽とを有する基板処理装置において、所定の処理シーケンスにしたがって複数の基板がこれらの複数の薬液槽や純水槽に順次に浸漬され、所望の洗浄処理が実施される。あるいは、単一の処理槽を有する基板処理装置において、その単一の処理槽の中で、所定の処理シーケンスにしたがってこれらの薬液や純水を順次に切り替えて複数の基板に対して選択的に供給することにより、所望の洗浄処理が実施される場合も存在する。
【０００３】
このようなバッチ式の基板処理装置を用いた洗浄処理としては、たとえば、処理対象となる基板をＳＣ１（アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液、すなわちアンモニア過酸化水素水混合水溶液）やＳＣ２（塩酸と過酸化水素水と水との混合液、すなわち塩酸過酸化水素水混合水溶液）などの薬液に対して浸漬することにより、パーティクル、メタル汚染等を除去する洗浄処理が存在する。また、このような浸漬処理を行うバッチ式の基板処理装置においては、各薬液の処理時間は一般的に長く、たとえば、ＳＣ１やＳＣ２などの複数の薬液のうち１つの薬液あたり１０分から２０分程度の比較的長い時間にわたって浸漬することが行われる。ただし、このバッチ式の基板処理装置においては、複数の基板が同時に処理されるため、１枚あたりの処理時間は、同時に処理された基板の枚数で所要処理時間を割った値となり比較的小さな値となる。したがって、生産性は比較的高い。
【０００４】
一方、基板処理装置としては、複数の基板をまとめて処理する上記のバッチ式の基板処理装置の他、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置も存在する。この枚葉式の基板処理装置は、処理の均一性、パーティクルの低減、他の基板からのメタル汚染転写防止などのプロセス性能の観点において、バッチ式の基板処理装置と比較して多くの利点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような枚葉式の基板処理装置においては、基板を１枚ずつ処理するため、生産性が低くなってしまうという問題を有している。たとえば、上記のパーティクルやメタル汚染等を除去する洗浄処理を行うにあたって、上記のバッチ式の基板処理装置において用いられた処理と同様の薬液処理等を枚葉式の基板処理装置において行う場合には、枚葉式の基板処理装置における１枚あたりの処理時間は、バッチ式の基板処理装置における１枚あたりの処理時間と比較すると、大幅に大きくなってしまうという問題、すなわち、生産性が大幅に減少してしまうという問題を有している。
【０００６】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することが可能な基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、基板処理方法であって、(a)処理対象となる基板を回転させつつ前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、(b)前記ステップ(a)の前または後に、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に前記基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップとを含み、前記ステップ (b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理方法において、(c)前記ステップ(a)と前記ステップ(b)とを繰り返すステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板処理方法において、(d)前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係る基板処理方法において、(e)前記基板に対するスピンドライ処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係る基板処理方法において、(f)前記ステップ(a)と前記ステップ(b)との間に前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、基板処理方法であって、(a)処理対象となる基板を回転させつつ前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、(b)前記ステップ(a)の前または後に、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に前記基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップとを含み、前記ステップ (b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６の発明に係る基板処理方法において、(c)前記ステップ(a)と前記ステップ(b)とを繰り返すステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明に係る基板処理方法において、(d)前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８のいずれかの発明に係る基板処理方法において、(e)前記基板に対するスピンドライ処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項６ないし請求項９のいずれかの発明に係る基板処理方法において、(f)前記ステップ(a)と前記ステップ(b)との間に前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、回転基台上に保持された基板を水平面内にて回転させつつ所定の処理を行う基板処理装置であって、基板を略鉛直方向に沿った軸を中心として回転させる回転手段と、前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液およびフッ酸を選択的に吐出する吐出手段と、前記回転手段および前記吐出手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、(a)前記基板を回転させつつ前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、(b)前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に前記基板を回転させつつ前記基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、が設けられ、且つ、前記期間（ b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されるように、前記回転手段および前記吐出手段を制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明は、回転基台上に保持された基板を水平面内にて回転させつつ所定の処理を行う基板処理装置であって、基板を略鉛直方向に沿った軸を中心として回転させる回転手段と、前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液およびフッ酸を選択的に吐出する吐出手段と、前記回転手段および前記吐出手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、(a)前記基板を回転させつつ前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、(b)前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に前記基板を回転させつつ前記基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、が設けられ、且つ、前記期間（ b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されるように、前記回転手段および前記吐出手段を制御することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜Ａ１．構成＞
図１は、本発明にかかる基板処理装置１の構成を示す縦断面図である。この基板処理装置１は、基板Ｗに対する洗浄処理を行う枚葉式の基板処理装置であって、主として基板Ｗを保持するスピンベース１０と、スピンベース１０上に設けられた複数のチャックピン１４と、スピンベース１０を回転させる電動モータ２０と、スピンベース１０に対向して設けられた雰囲気遮断板３０と、スピンベース１０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むスプラッシュガード５０と、スピンベース１０上に保持された基板Ｗに処理液や不活性ガスを供給する機構と、雰囲気遮断板３０およびスプラッシュガード５０を昇降させる機構とを備えている。
【００２３】
基板Ｗは、スピンベース１０上に略水平姿勢にて保持されている。スピンベース１０は中心部に開口を有する円盤状の部材であって、その上面にはそれぞれが円形の基板Ｗの周縁部を把持する複数のチャックピン１４が立設されている。
【００２４】
チャックピン１４は円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあれば良く、この実施形態に係る洗浄処理を行う基板処理装置においては、３個のチャックピン１４がスピンベース１０の周縁に沿って等間隔（１２０°間隔）に立設されている。なお、図１では図示の便宜上、２個のチャックピン１４を示している（以降の各図においても同様）。
【００２５】
３個のチャックピン１４のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部１４ａと基板支持部１４ａに支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部１４ｂとを備えている。各チャックピン１４は、基板保持部１４ｂが基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部１４ｂが基板Ｗの外周端面から離れる開放状態との間で切り換え可能に構成されている。３個のチャックピン１４の押圧状態と開放状態との切り換えは、種々の公知の機構によって実現することが可能であり、例えば特公平３−９６０７号公報に開示されたリンク機構等を用いれば良い。
【００２６】
スピンベース１０に基板Ｗを渡すときおよびスピンベース１０から基板Ｗを受け取るときには、３個のチャックピン１４を開放状態にする。一方、基板Ｗに対して後述の諸処理を行うときには、３個のチャックピン１４を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、３個のチャックピン１４は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１０から所定間隔を隔てて水平姿勢にて保持する。基板Ｗは、その表面を上面側に向け、裏面を下面側に向けた状態にて保持される。
【００２７】
スピンベース１０の中心部下面側には回転軸１１が垂設されている。回転軸１１は中空の円筒状部材であって、その内側の中空部分には下側処理液ノズル１５が挿設されている。回転軸１１の下端付近には、ベルト駆動機構２１を介して電動モータ２０が連動連結されている。すなわち、回転軸１１の外周に固設された従動プーリ２１ａと電動モータ２０の回転軸に連結された主動プーリ２１ｂとの間にベルト２１ｃが巻き掛けられている。電動モータ２０が駆動すると、その駆動力はベルト駆動機構２１を介して回転軸１１に伝達され、回転軸１１、スピンベース１０とともにチャックピン１４に保持された基板Ｗが水平面内にて鉛直方向に沿った軸Ｊを中心として回転される。
【００２８】
以上の回転軸１１、ベルト駆動機構２１、電動モータ２０等は、ベース部材２４上に設けられた円筒状のケーシング２５内に収容されている。
【００２９】
また、雰囲気遮断板３０の中心部上面側には回転軸３５が垂設されている。回転軸３５は中空の円筒状部材であって、その内側の中空部分には上側処理液ノズル３６が挿設されている。回転軸３５は、支持アーム４０にベアリングを介して回転自在に支持されているとともに、ベルト駆動機構４１を介して電動モータ４２に連動連結されている。すなわち、回転軸３５の外周に固設された従動プーリ４１ａと電動モータ４２の回転軸に連結された主動プーリ４１ｂとの間にベルト４１ｃが巻き掛けられている。電動モータ４２が駆動すると、その駆動力はベルト駆動機構４１を介して回転軸３５に伝達され、回転軸３５および雰囲気遮断板３０が水平面内にて鉛直方向に沿った軸Ｊを中心として回転される。従って、雰囲気遮断板３０は基板Ｗとほぼ平行かつ同軸に回転されることとなる。また、雰囲気遮断板３０は基板Ｗとほぼ同じ回転数にて回転される。なお、ベルト駆動機構４１、電動モータ４２等はいずれも支持アーム４０内に収容されている。
【００３０】
上側処理液ノズル３６は回転軸３５を貫通しており、その先端部３６ａはチャックピン１４に保持された基板Ｗの中心部直上に位置する。また、上側処理液ノズル３６の基端部は処理液配管３７に連通接続されている。処理液配管３７の基端部は分岐されていて、１つの分岐配管３７ａには純水供給源１７ａが連通接続され、別の分岐配管３７ｂには薬液供給源１７ｂが連通接続され、さらに別の分岐配管３７ｃには薬液供給源１７ｃが連通接続されている。この実施形態では、薬液供給源１７ｂはフッ酸の供給源であり、かつ、薬液供給源１７ｃはＳＣ１（アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液、すなわちアンモニア過酸化水素水混合水溶液）の供給源であるものとする。また、分岐配管３７ａ，３７ｂ，３７ｃにはそれぞれバルブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃが設けられている。これらバルブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの開閉を切り換えることによって、上側処理液ノズル３６の先端部３６ａからチャックピン１４に保持された基板Ｗの上面の中心部付近に薬液（フッ酸、ＳＣ１）および純水を選択的に切り換えて吐出・供給することができる。すなわち、バルブ３８ａを開放してバルブ３８ｂ，３７ｃを閉鎖することにより上側処理液ノズル３６から純水を供給することができ、バルブ３８ｂを開放してバルブ３８ａ，３７ｃを閉鎖することにより上側処理液ノズル３６からフッ酸を供給することができ、バルブ３８ｃを開放してバルブ３８ｂ，３７ｃを閉鎖することにより上側処理液ノズル３６からＳＣ１を供給することができる。
【００３１】
また、回転軸３５の中空部分の内壁および雰囲気遮断板３０の中心の開口の内壁と上側処理液ノズル３６の外壁との間の隙間は、気体供給路４５となっている。この気体供給路４５の先端部４５ａはチャックピン１４に保持された基板Ｗの上面中心部に向けられている。そして、気体供給路４５の基端部はガス配管４６に連通接続されている。ガス配管４６は不活性ガス供給源２３に連通接続され、ガス配管４６の経路途中にはバルブ４７が設けられている。バルブ４７を開放することによって、気体供給路４５の先端部４５ａからチャックピン１４に保持された基板Ｗの上面の中心部に向けて不活性ガス（ここでは窒素ガス）を供給することができる。
【００３２】
さらに、支持アーム４０は、アーム昇降機構４９によって昇降自在とされている。アーム昇降機構４９としては、ボールネジを用いた送りネジ機構やエアシリンダを用いた機構等、公知の種々の機構を採用することができる。アーム昇降機構４９は、支持アーム４０を昇降させることによって、それに連結された回転軸３５および雰囲気遮断板３０を昇降させる。より具体的には、アーム昇降機構４９は、チャックピン１４に保持された基板Ｗの上面に近接する位置と、基板Ｗの上面から大きく上方に離間した位置との間で雰囲気遮断板３０を昇降させる。
【００３３】
また、ベース部材２４上のケーシング２５の周囲には受け部材２６が固定的に取り付けられている。受け部材２６には、円筒状の仕切り部材２７ａ，２７ｂが立設されている。ケーシング２５の外壁と仕切り部材２７ａの内壁との間の空間が第１排液槽２８を形成し、仕切り部材２７ａの外壁と仕切り部材２７ｂの内壁との間の空間が第２排液槽２９を形成している。
【００３４】
第１排液槽２８の底部には廃棄ドレイン２８ｂに連通接続された排出口２８ａが設けられている。第１排液槽２８の排出口２８ａからは使用済みの純水および気体が廃棄ドレイン２８ｂへと排出される。廃棄ドレイン２８ｂに排出された純水および気体は気液分離された後、それぞれ所定の手順に従って廃棄される。
【００３５】
第２排液槽２９の底部には回収ドレイン２９ｂに連通接続された排液口２９ａが設けられている。第２排液槽２９の排液口２９ａからは使用済みの薬液が回収ドレイン２９ｂへと排出される。回収ドレイン２９ｂに排出された薬液は図外の回収タンクによって回収され、その回収された薬液が回収タンクから薬液供給源１７ｂ（または１７ｃ）に供給されることにより、薬液が循環再利用されるようになっている。
【００３６】
さらに、受け部材２６の上方にはスプラッシュガード５０が設けられている。スプラッシュガード５０は、筒状の部材であって、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲を取り囲むように配置されている。スプラッシュガード５０には断面”く”の字形状の第１案内部５１および断面円弧形状の第２案内部５２が形成されるとともに、円環状の溝５３ａ，５３ｂが刻設されている。
【００３７】
また、スプラッシュガード５０は、リンク部材５６を介してガード昇降機構５５と連結されており、ガード昇降機構５５によって昇降自在とされている。ガード昇降機構５５としては、ボールネジを用いた送りネジ機構やエアシリンダを用いた機構等、公知の種々の機構を採用することができる。ガード昇降機構５５がスプラッシュガード５０を下降させているときには、仕切り部材２７ａ，２７ｂがそれぞれ溝５３ａ，５３ｂに遊嵌するとともに、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第１案内部５１が位置する（図１の状態）。この状態は後述するリンス処理時の状態であり、図２に示すように、回転する基板Ｗ等から飛散した純水は第１案内部５１によって受け止められ、その傾斜に沿って第１排液槽２８に流れ込み、排出口２８ａから廃棄ドレイン２８ｂへと排出される。
【００３８】
一方、ガード昇降機構５５がスプラッシュガード５０を上昇させているときには、仕切り部材２７ａ，２７ｂがそれぞれ溝５３ａ，５３ｂから離間するとともに、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第２案内部５２が位置することとなる。この状態は薬液を用いた洗浄処理時の状態であり、図３に示すように、回転する基板Ｗ等から飛散した薬液は第２案内部５２によって受け止められ、その曲面に沿って第２排液槽２９に流れ込み、排液口２９ａから回収ドレイン２９ｂへと排出される。
【００３９】
さらに、この基板処理装置１は、分岐配管１６ａ，１６ｂ，１６ｃ、およびバルブ１２ａ，１２ｂ，１２ｃなどを有しており、基板Ｗの裏面側に下側処理液ノズル１５を介して純水や薬液を選択的に供給することができる。また、基板処理装置１は、バルブ１３、ガス配管２２、気体供給路１９を有しており、気体供給路１９の先端部１９ａから基板Ｗの裏面側に対して不活性ガス（ここでは窒素ガス）を供給することが可能である。
【００４０】
また、基板処理装置１は、制御部９０を備えている。この制御部９０は、電動モータ２０によるスピンベース１０の回転動作、および各バルブ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３等の開閉によるＳＣ１、ＨＦ（フッ酸）、純水、不活性ガス等の吐出動作等を制御する。
【００４１】
＜Ａ２．動作＞
つぎに、この基板処理装置における処理手順について説明する。
【００４２】
後述する各種の処理に先立って、図示を省略する搬送ロボットによって未処理の基板Ｗがスピンベース１０に渡される。この搬送処理は、スプラッシュガード５０を若干下降させることによって、スピンベース１０をスプラッシュガード５０から突き出させるとともに、雰囲気遮断板３０を大きく上昇させてスピンベース１０から大幅に離間させた状態で行われる。そして、３個のチャックピン１４は基板Ｗの周縁部を把持する。これにより基板Ｗは水平姿勢にて保持される。
【００４３】
その後、各種の処理が行われる。ここではまず、図４のフローチャートに示すような処理順序、すなわち、
（１）ＳＣ１→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、
の順序で、処理対象となる基板Ｗに対する複数の処理を施す場合について説明する。ここで、「ＳＣ１」は、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合水溶液）を用いた洗浄処理を意味し、「ＨＦ間欠」は、ＨＦ（フッ酸）を間欠的に吐出する洗浄処理を意味する。また、「純水リンス」は、純水によって薬液を洗い流すリンス処理を意味し、「スピンドライ」は、基板Ｗを高速で回転させることによって水滴を振り切るスピンドライ処理を意味する。
【００４４】
この場合、まず、ステップＳ１ａ（図４）において、ＳＣ１を用いた洗浄処理が基板に対して行われる。
【００４５】
具体的には、スプラッシュガード５０を上昇させてスピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第２案内部５２を位置させるとともに、雰囲気遮断板３０を基板Ｗより上方に１４０ｍｍ〜１５０ｍｍ離間させて基板Ｗに対向させる。そして、スピンベース１０上のチャックピン１４に保持された基板Ｗを、水平面内にて鉛直方向に沿った軸Ｊを中心としてスピンベース１０とともに回転させる。また、雰囲気遮断板３０も回転させる。この状態にて、上側処理液ノズル３６および下側処理液ノズル１５から薬液（ここではＳＣ１）を基板Ｗの上下両面に吐出する。基板Ｗの中心付近に吐出されたＳＣ１は、回転に伴う遠心力に応じてより外側へ向かって拡散し、基板Ｗの表裏全面にわたって供給される。このようにしてＳＣ１による洗浄処理が進行する。
【００４６】
なお、ＳＣ１およびＨＦなどの薬液による洗浄処理時に、回転するスピンベース１０や基板Ｗから飛散した薬液はスプラッシュガード５０の第２案内部５２によって受け止められ、その曲面に沿って第２排液槽２９に流れ込む（図３参照）。第２排液槽２９に流れ込んだ薬液は、排液口２９ａから回収ドレイン２９ｂへと排出され、回収される。
【００４７】
この洗浄処理に用いられるＳＣ１は、たとえば、各成分の重量比が（アンモニア水：過酸化水素水：水）＝（１：２：２００）〜（１：１：５）であり、その温度が常温（２０℃）〜８０℃であるものを用いることができる。ここで、この成分比率は、水を基準にした場合の、他の成分（すなわちアンモニア水および過酸化水素水）の比率によって表現されている。すなわち、上記の表現は、水１に対して、アンモニア水が１／２００以上１／５以下のいずれかの値の重量比を有し、同じく水１に対して過酸化水素水が１／１００以上１／５以下のいずれかの値の重量比を有する場合を示している。また、そのＳＣ１の吐出流量は、たとえば、８インチの大きさの基板に対して、表裏両面のそれぞれの面に対して０．５Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）〜２．６Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）とすることができる。
【００４８】
ここでは、各成分比率が（アンモニア水：過酸化水素水：水）＝（１：５：５０）でありかつ５０℃のＳＣ１を、１．３Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）の吐出流量で、基板Ｗに対して３０秒間供給する処理を行うものとする。
【００４９】
つぎに、ステップＳ２ａ（図４）において、フッ酸（ＨＦ）を用いた洗浄処理が基板に対して行われる。このとき、次述するように、フッ酸は基板Ｗに対して間欠吐出される。なお、フッ酸による洗浄処理は、間欠吐出以外の動作については、ＳＣ１による洗浄処理と同様である。また、洗浄処理におけるフッ酸（より厳密にはフッ酸の水溶液）の濃度は、たとえば、０．０５ｗｔ％（重量パーセント）から５ｗｔ％（重量パーセント）とすることができ、ここでは、各成分の重量比が（ＨＦ：水）＝（１：５０）のものを用いるものとする。
【００５０】
ここで、この間欠吐出動作は、図５に示すように、基板Ｗを回転させつつ基板Ｗに対してフッ酸を吐出する吐出期間Ｔ１と、基板Ｗを回転させつつ基板Ｗに対するフッ酸（ＨＦ）の吐出を停止する停止期間Ｔ２とを含む単位動作を複数回繰り返すことによって実現する。吐出期間Ｔ１は、好ましくは０．５秒以上３０秒以下であり、より好ましくは１秒以上８秒以下である。停止期間Ｔ２は、好ましくは０．０５秒以上１０秒以下であり、より好ましくは、０．１秒以上３秒以下である。ここでは、Ｔ１＝２秒、Ｔ２＝１秒とする。
【００５１】
また、洗浄能力を高めるため、この吐出期間Ｔ１と停止期間Ｔ２との組合せを少なくとも２回繰り返すことが好ましい。この繰り返し回数は、洗浄能力の点では多ければ多いほど好ましいが、処理時間の短縮の観点から、２回以上６回以下であることがさらに好ましい。ここでは、５回繰り返すものとする。
【００５２】
その後、さらにステップＳ３において、純水リンス処理が行われる。具体的には、上側処理液ノズル３６および下側処理液ノズル１５からの薬液吐出を停止するとともに、スプラッシュガード５０を下降させてスピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第１案内部５１を位置させる。また、雰囲気遮断板３０は、下降し基板Ｗに近接（２ｍｍ〜１０ｍｍ）した状態に設定される。この状態にて、基板Ｗを回転させつつ上側処理液ノズル３６および下側処理液ノズル１５から純水を基板Ｗの上下両面に吐出する。吐出された純水は回転の遠心力によって基板Ｗの表裏全面に拡がり、純水によって薬液を洗い流す洗浄処理（リンス処理）が進行する。この状態にて、基板Ｗを回転させつつ気体供給路１９および気体供給路４５から窒素ガスを吐出して基板Ｗの上下両面に吹き付ける。吐出された窒素ガスは、スピンベース１０と基板Ｗとの間および雰囲気遮断板３０と基板Ｗとの間を流れ、基板Ｗの周辺を低酸素濃度雰囲気とする。
【００５３】
なお、リンス処理時に、回転するスピンベース１０や基板Ｗから飛散した純水はスプラッシュガード５０の第１案内部５１によって受け止められ、その傾斜に沿って第１排液槽２８に流れ込む（図２参照）。第１排液槽２８に流れ込んだ純水は、排出口２８ａから廃棄ドレイン２８ｂへと排出される。
【００５４】
また、この純水リンス処理は、フッ酸（ＨＦ）の最後の吐出期間Ｔ１の後、所定の停止期間Ｔ２が経過してから開始されることが好ましい。後述するように、フッ酸の供給の後、その供給を一定期間だけ停止することによって、基板Ｗに固気液界面を発生させることが汚染粒子（すなわちパーティクル）の除去に寄与すると考えられるからである。
【００５５】
さらに、所定時間のリンス処理が終了した後、ステップＳ４において、上側処理液ノズル３６および下側処理液ノズル１５からの純水吐出を停止するとともに、スプラッシュガード５０を若干下降させてスピンベース１０をスプラッシュガード５０からわずかに突き出させる。なお、雰囲気遮断板３０は、基板Ｗに近接した状態を維持する。基板Ｗの上下面に窒素ガスが供給された低酸素濃度雰囲気下にて、基板Ｗに付着している水滴が回転の遠心力によって振り切られることにより振り切り乾燥処理（スピンドライ処理）が進行する。
【００５６】
所定時間のスピンドライ処理が終了すると、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの回転を停止する。また、雰囲気遮断板３０の回転も停止するとともに、雰囲気遮断板３０を上昇させてスピンベース１０から離間させる。この状態にて、図示を省略する搬送ロボットが処理済の基板Ｗをスピンベース１０から取り出して搬出することにより一連の表裏面洗浄処理が終了する。
【００５７】
なお、上記においては、ＳＣ１による洗浄処理とフッ酸（ＨＦ）による洗浄処理とを連続的に実施しているが、両薬液（ＳＣ１，ＨＦ）の混合を防止するため、ＳＣ１による洗浄処理（ステップＳ１ａ）とＨＦによる洗浄処理（ステップＳ２ａ）との間において、純水リンス処理を追加的に行うようにしても良い。
【００５８】
図６は、汚染粒子（すなわちパーティクル）の除去率に関する実験結果を示す図であり、上記と同様の処理を含む３つの処理について、各種類のパーティクル除去率を示すグラフである。図６においては、汚染粒子の種類（Ｓｉ，Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＯ2，ＰＳＬ（ポリスチレンラテックス））ごとに、実験結果を示す３つの棒グラフが並んで配置されている。これらの３つのうち最も右側のものは、上記のＨＦ間欠吐出を伴う「第１の処理」（すなわちこの実施形態の処理に相当する処理）の結果を表しており、その左側（すなわち中央）のものは、第１の処理におけるＨＦ間欠吐出を行わずその代わりにＨＦを連続的に吐出する処理を伴う「第２の処理」の結果を表すものである。以上の２つの処理結果は、いずれも枚葉処理に関する処理結果を表すものである。また、最も左側のものは、第２の処理と同様の処理をバッチ式処理において行う「第３の処理」の結果を表すものである。第３の処理は、バッチ式処理であり枚葉式処理とは直接的に関連しないが、参考のために記しておく。
【００５９】
より詳細には、第１の処理（上記の処理に相当）は、
▲１▼ＳＣ１（３０秒）→純水リンス（１５秒）→ＨＦ（１０秒）→純水リンス（２０秒）→スピンドライ、の順序で各処理を行うものであり、
第２の処理（比較例１）は、
▲２▼ＳＣ１（３０秒）→純水リンス（１５秒）→ＨＦ（２秒吐出１秒停止を５回繰り返す）→純水リンス（２０秒）→スピンドライ、の順序で各処理を行うものであり、
第３の処理（比較例２）は、
▲３▼ＳＣ１（１０分）→純水リンス（１５分）→ＨＦ（３０秒）→純水リンス（１５分）→スピンドライ、の順序で各処理を行うものである。
【００６０】
ここでは、ＳＣ１による洗浄処理とＨＦによる洗浄処理との間において、両薬液（ＳＣ１，ＨＦ）の混合を防止するため、純水リンスを行う場合を例示している。
【００６１】
図６に示すように、いずれの種類の汚染粒子に対しても、第１の処理（すなわちこの実施形態に係る処理）による処理結果は、第２の処理（すなわちＨＦ間欠の代わりにＨＦ連続吐出を行う処理）による処理結果に比べて、高いパーティクル除去率を示している。また、この実験条件下では、第１の処理は、バッチ式処理であり比較的長時間を要する第３の処理と比較しても、ほぼ同様のパーティクル除去率を達成している。このように、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出を伴う洗浄処理を行うことによって、パーティクルをより効率的に除去することが可能である。
【００６２】
ここにおいて、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出による粒子汚染の除去メカニズムについて説明する。以下では、基板のおもて面（上面）について説明するが、裏（うら）面（下面）についても同様である。
【００６３】
図７は、期間Ｔ１において基板Ｗの表面にフッ酸（ＨＦ）が吐出されている状態を示す模式的断面図であり、図８は、図７の一部を示す模式的拡大図である。また、図９は、期間Ｔ２において基板Ｗの表面に対するフッ酸（ＨＦ）の吐出供給が停止されている状態を示す模式的断面図であり、図１０は、図９の一部（点Ｐ付近）を示す模式的拡大図である。
【００６４】
水溶液中において各粒子（パーティクル）の表面は帯電し、このとき各粒子の表面は所定のゼータ電位を有している。そして、基板表面の電荷と粒子表面のゼータ電位とが異極性である場合には、基板Ｗと粒子との間に引力が生じ粒子が基板Ｗ上に付着する。一方、基板表面の電荷と粒子表面のゼータ電位とが同極性である場合には、基板Ｗと粒子との間に斥力が生じ粒子が基板Ｗから離れやすくなる。本実施形態に係るフッ酸の間欠吐出においては、このようなメカニズムを利用して粒子が除去されるものであると理解できる。
【００６５】
図７および図８に示すように、期間Ｔ１（図５）において基板Ｗの表面がフッ酸によって覆われている場合には、基板（シリコンウエハ）Ｗの表面のゼータ電位はマイナス（−）であり、粒子表面のゼータ電位はプラス（＋）である。
【００６６】
一方、図９および図１０に示すように、期間Ｔ２（図５）においてフッ酸（ＨＦ）の供給が停止され、基板Ｗの表面がフッ酸に覆われることなく露出している場合、すなわち固気液界面が発生している場合には、粒子表面のゼータ電位はプラス（＋）のままであるが、その固気液界面における基板（シリコンウエハ）Ｗの表面の電荷はプラス（＋）になる。
【００６７】
このとき、基板Ｗと粒子との間に斥力が生じるので、粒子が基板Ｗから離れやすくなる。そして、基板Ｗの表面から離れた粒子は、回転に伴う遠心力によって、さらに基板の外側へ向かってフッ酸（ＨＦ）とともに移動し、基板Ｗの周縁部において基板Ｗから離脱する。
【００６８】
たとえば、Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＯ2，ＰＳＬ（ポリスチレンラテックス）の各粒子のゼータ電位は、いずれもプラス（＋）であるので、期間Ｔ２において、固気液界面が発生して基板Ｗの電荷がプラス（＋）になったときに、これらの粒子表面と基板Ｗの表面との間に斥力が作用することによって、各汚染粒子の基板Ｗからの離脱が促進される。これによって、より効率的なパーティクルの除去を行うことが可能である。なお、図６に示す汚染粒子のうちＳｉの粒子だけは、その粒子表面のゼータ電位は、マイナス（−）である。このＳｉ粒子は、図７および図８に示す期間Ｔ１において、基板Ｗの表面のゼータ電位と同極性になる。したがって、このＳｉ粒子は、この期間Ｔ１に作用する斥力によって基板からの離脱が進行することによって基板Ｗ表面から除去されるものと考えられる。
【００６９】
以上のように、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出を用いることによって、より効率的にパーティクルを除去すること、言い換えれば、短時間の洗浄処理で高いパーティクルの除去率を示すことが可能である。
【００７０】
特に、期間Ｔ１と期間Ｔ２とを含む単位動作を多数回（少なくとも２回以上）繰り返すことによって、固気液界面がより多く発生するので、上記のメカニズムの洗浄効果をより大きく得ることが可能である。これによって、より高いパーティクル除去率を達成することができる。なお、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出における停止期間Ｔ２は、基板Ｗの表面からフッ酸（ＨＦ）が完全に除去される程度の長さを必ずしも要するものではなく、固気液界面が発生する程度の長さを有すればよい。すなわち、回転中の基板Ｗに対するフッ酸（ＨＦ）の供給を停止することによって固気液界面が一瞬でも発生すればよく、たとえば、図１１に示すように、フッ酸（ＨＦ）の供給停止後、円形の基板Ｗの周縁部において未だフッ酸（ＨＦ）が円環状に残留しているときに、フッ酸（ＨＦ）の吐出供給を再開するようにしてもよい。この場合でも、基板の中央部と基板の周縁部とに挟まれる領域Ｒにおいて固気液界面が発生し、この固気液界面付近において上記のメカニズムによる効率的な洗浄処理を行うことができる。
【００７１】
また、この実施形態においては、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出を伴う洗浄処理（ステップＳ１ａ）を行うとともに、ＳＣ１の洗浄処理（ステップＳ２ａ）をも併せて行っている。これによって、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出による洗浄能力のみならず、ＳＣ１の洗浄能力によってもパーティクルを除去することができるので、さらに効率的にパーティクルを除去することが可能である。また、Ａｌ、Ｚｎなどによるメタル汚染等をも除去することが可能である。
【００７２】
＜Ａ３.その他＞
上記実施形態においては、（１）ＳＣ１→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、の順序で各処理を実行する場合を例示したが、これに限定されない。
【００７３】
たとえば、ＨＦ間欠吐出による洗浄処理とＳＣ１による洗浄処理との順序を入れ替えても良い。すなわち、
（２）ＨＦ間欠→ＳＣ１→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行してもよい。
【００７４】
あるいは、このような処理において、さらにＨＦの間欠吐出による洗浄処理や、ＳＣ１による洗浄処理を適宜繰り返して行うようにしても良い。たとえば、
（３）ＨＦ間欠→ＳＣ１→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良く、
（４）ＨＦ間欠→ＳＣ１→ＨＦ間欠→ＳＣ１→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良く、さらには、
（５）ＳＣ１→ＨＦ間欠→ＳＣ１→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、
の順序各処理を実行しても良い。なお、図１２は、上記（５）の各処理を表すフローチャートである。これによれば、「ＳＣ１→ＨＦ間欠」の処理の組合せを２回繰り返すことになるので、より高いパーティクル除去率を達成することが可能である。
【００７５】
また、上記ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合水溶液）の代わりに、ＳＣ２（塩酸と過酸化水素水と水との混合液、すなわち塩酸過酸化水素水混合水溶液）を用いてもよい。これによって、特にメタル汚染について、ＳＣ１を用いる場合よりもさらに強力に除去することが可能である。
【００７６】
あるいは、ＳＣ１による洗浄処理とＳＣ２による洗浄処理との両方を用いてもよい。たとえば、
（６）ＳＣ１→ＳＣ２→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良く、
（７）ＳＣ１→ＨＦ間欠→ＳＣ２→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良く、さらには、
（８）ＨＦ間欠→ＳＣ１→ＳＣ２→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良い。ここで、「ＳＣ２」は、ＳＣ２（塩酸過酸化水素水混合水溶液）を用いた洗浄処理を意味する。
【００７７】
なお、ＳＣ１とＳＣ２との両方を用いてもよいが、上記実施形態のように、ＳＣ１およびＳＣ２のうちのいずれか一方の薬液（上記実施形態ではＳＣ１）とＨＦとのみを用いることによっても、高いレベルのパーティクル除去率を得ることができる。この場合、洗浄処理に使用する薬液の種類を抑制しつつ効率的にパーティクルを除去することが可能である。特に、装置において準備すべき薬液種類の最大数を抑制することができれば、余剰な分岐配管やバルブ等を削除した装置構成とすることが可能になる。したがって、構成を容易にすることができるとともに、コストを抑制することも可能である。
【００７８】
さらに、上記実施形態においては、フッ酸（ＨＦ）を間欠吐出する場合について例示したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、上記のステップＳ２ａにおいて、吐出期間Ｔ１にわたって基板Ｗを回転させつつＨＦを吐出する吐出動作の直後に、引き続き基板Ｗを回転させつつＨＦの吐出を停止する停止期間Ｔ２を設けた単位動作を１回だけ行い、この後、すぐに次のステップＳ３の処理（純水リンス処理）に移行するようにしても良い。すなわち、１回だけフッ酸（ＨＦ）を供給しその直後にフッ酸供給を停止状態に維持する停止期間を設けて次の処理に移行しても良い。この場合でも、上記メカニズムによってパーティクルを効率的に除去することが可能である。ただし、上述したように、より高いパーティクルの除去率を達成するため、このようなＨＦの供給動作と停止動作とを含む単位動作を連続的に複数回繰り返して行う動作、すなわち間欠吐出動作を行うことが好ましい。
【００７９】
また、上記実施形態においては、間欠吐出における各吐出期間Ｔ１は、いずれの吐出時においても同じ長さを有していたが、本発明はこれに限定されず、各吐出時においてそれぞれ異なる長さを有していてよい。また、間欠吐出における停止期間Ｔ２においても同様であり、各停止期間Ｔ２は、各停止時においてそれぞれ異なる長さを有していても良い。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１ないし請求項５に記載の発明によれば、(a)処理対象となる基板を回転させつつ基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、(b)ステップ(a)の前または後に、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップと、を含み、ステップ (b) の停止期間において基板の表面が露出されるので、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することができる。
【００８２】
特に、請求項２に記載の発明によれば、ステップ(a)とステップ(b)とを繰り返すステップ(c)をさらに含むので、より高いパーティクル除去率を達成することができる。
【００８３】
また、請求項６ないし請求項１０に記載の発明によれば、(a)処理対象となる基板を回転させつつ基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、(b)ステップ(a)の前または後に、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップと、を含み、ステップ (b) の停止期間において基板の表面が露出されるので、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することができる。
【００８５】
特に、請求項７に記載の発明によれば、ステップ(a)とステップ(b)とを繰り返すステップ(c)をさらに含むので、より高いパーティクル除去率を達成することができる。
【００８６】
また、請求項１１に記載の発明によれば、 (a)基板を回転させつつ基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、(b)基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に基板を回転させつつ基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、が設けられ、且つ、期間（ b) の停止期間において基板の表面が露出されるように、制御手段が回転手段および吐出手段を制御するので、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することができる。
【００８７】
さらに、請求項１２に記載の発明によれば、(a)基板を回転させつつ基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、(b)基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に基板を回転させつつ基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、が設けられ、且つ、期間（ b) の停止期間において基板の表面が露出されるように、制御手段が回転手段および吐出手段を制御するので、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板処理装置１の構成を示す縦断面図である。
【図２】純水リンス処理時の純水の流れを示す図である。
【図３】薬液処理時の純水の流れを示す図である。
【図４】処理順序を示すフローチャートである。
【図５】フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出動作を示す図である。
【図６】汚染粒子（パーティクル）の除去率に関する実験結果を示す図である。
【図７】期間Ｔ１において基板Ｗの表面にＨＦが吐出されている状態を示す断面図である。
【図８】図７の一部を示す模式的拡大図である。
【図９】期間Ｔ２において基板Ｗの表面に対するＨＦの吐出供給が停止されている状態を示す断面図である。
【図１０】図９の一部（点Ｐ付近）を示す模式的拡大図である。
【図１１】基板Ｗの表面に対するＨＦの吐出供給を再開する際における状態の一例を示す断面図である。
【図１２】他の処理例を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
１０ スピンベース
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ バルブ
１５ 下側処理液ノズル
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ 分岐配管
１７ａ 純水供給源
１７ｂ，１７ｃ 薬液（ＳＣ１，ＨＦ等）供給源
２０ 電動モータ
２１ ベルト駆動機構
３０ 雰囲気遮断板
３６ 上側処理液ノズル
３６ａ 先端部
Ｔ１ 吐出期間
Ｔ２ 停止期間
Ｗ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）を回転させつつ洗浄処理等の所定の処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関し、特に枚葉式の基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子製造の洗浄処理においては、従来、バッチ式の基板処理装置が多用されている。このバッチ式の基板処理装置においては、複数（たとえば１００枚）の基板を１つの処理単位として所定の薬液ないし純水を貯留する処理槽に浸漬して、所定の洗浄処理等を行う。具体的には、複数の薬液をそれぞれ貯留する薬液槽と純水を貯留する純水槽とを有する基板処理装置において、所定の処理シーケンスにしたがって複数の基板がこれらの複数の薬液槽や純水槽に順次に浸漬され、所望の洗浄処理が実施される。あるいは、単一の処理槽を有する基板処理装置において、その単一の処理槽の中で、所定の処理シーケンスにしたがってこれらの薬液や純水を順次に切り替えて複数の基板に対して選択的に供給することにより、所望の洗浄処理が実施される場合も存在する。
【０００３】
このようなバッチ式の基板処理装置を用いた洗浄処理としては、たとえば、処理対象となる基板をＳＣ１（アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液、すなわちアンモニア過酸化水素水混合水溶液）やＳＣ２（塩酸と過酸化水素水と水との混合液、すなわち塩酸過酸化水素水混合水溶液）などの薬液に対して浸漬することにより、パーティクル、メタル汚染等を除去する洗浄処理が存在する。また、このような浸漬処理を行うバッチ式の基板処理装置においては、各薬液の処理時間は一般的に長く、たとえば、ＳＣ１やＳＣ２などの複数の薬液のうち１つの薬液あたり１０分から２０分程度の比較的長い時間にわたって浸漬することが行われる。ただし、このバッチ式の基板処理装置においては、複数の基板が同時に処理されるため、１枚あたりの処理時間は、同時に処理された基板の枚数で所要処理時間を割った値となり比較的小さな値となる。したがって、生産性は比較的高い。
【０００４】
一方、基板処理装置としては、複数の基板をまとめて処理する上記のバッチ式の基板処理装置の他、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置も存在する。この枚葉式の基板処理装置は、処理の均一性、パーティクルの低減、他の基板からのメタル汚染転写防止などのプロセス性能の観点において、バッチ式の基板処理装置と比較して多くの利点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような枚葉式の基板処理装置においては、基板を１枚ずつ処理するため、生産性が低くなってしまうという問題を有している。たとえば、上記のパーティクルやメタル汚染等を除去する洗浄処理を行うにあたって、上記のバッチ式の基板処理装置において用いられた処理と同様の薬液処理等を枚葉式の基板処理装置において行う場合には、枚葉式の基板処理装置における１枚あたりの処理時間は、バッチ式の基板処理装置における１枚あたりの処理時間と比較すると、大幅に大きくなってしまうという問題、すなわち、生産性が大幅に減少してしまうという問題を有している。
【０００６】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することが可能な基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、基板処理方法であって、(a)処理対象となる基板を回転させつつ前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、(b)前記ステップ(a)の前または後に、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に前記基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップとを含み、前記ステップ (b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理方法において、(c)前記ステップ(a)と前記ステップ(b)とを繰り返すステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板処理方法において、(d)前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係る基板処理方法において、(e)前記基板に対するスピンドライ処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係る基板処理方法において、(f)前記ステップ(a)と前記ステップ(b)との間に前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、基板処理方法であって、(a)処理対象となる基板を回転させつつ前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、(b)前記ステップ(a)の前または後に、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に前記基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップとを含み、前記ステップ (b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６の発明に係る基板処理方法において、(c)前記ステップ(a)と前記ステップ(b)とを繰り返すステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明に係る基板処理方法において、(d)前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８のいずれかの発明に係る基板処理方法において、(e)前記基板に対するスピンドライ処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項６ないし請求項９のいずれかの発明に係る基板処理方法において、(f)前記ステップ(a)と前記ステップ(b)との間に前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、回転基台上に保持された基板を水平面内にて回転させつつ所定の処理を行う基板処理装置であって、基板を略鉛直方向に沿った軸を中心として回転させる回転手段と、前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液およびフッ酸を選択的に吐出する吐出手段と、前記回転手段および前記吐出手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、(a)前記基板を回転させつつ前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、(b)前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に前記基板を回転させつつ前記基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、が設けられ、且つ、前記期間（ b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されるように、前記回転手段および前記吐出手段を制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明は、回転基台上に保持された基板を水平面内にて回転させつつ所定の処理を行う基板処理装置であって、基板を略鉛直方向に沿った軸を中心として回転させる回転手段と、前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液およびフッ酸を選択的に吐出する吐出手段と、前記回転手段および前記吐出手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、(a)前記基板を回転させつつ前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、(b)前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に前記基板を回転させつつ前記基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、が設けられ、且つ、前記期間（ b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されるように、前記回転手段および前記吐出手段を制御することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜Ａ１．構成＞
図１は、本発明にかかる基板処理装置１の構成を示す縦断面図である。この基板処理装置１は、基板Ｗに対する洗浄処理を行う枚葉式の基板処理装置であって、主として基板Ｗを保持するスピンベース１０と、スピンベース１０上に設けられた複数のチャックピン１４と、スピンベース１０を回転させる電動モータ２０と、スピンベース１０に対向して設けられた雰囲気遮断板３０と、スピンベース１０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むスプラッシュガード５０と、スピンベース１０上に保持された基板Ｗに処理液や不活性ガスを供給する機構と、雰囲気遮断板３０およびスプラッシュガード５０を昇降させる機構とを備えている。
【００２３】
基板Ｗは、スピンベース１０上に略水平姿勢にて保持されている。スピンベース１０は中心部に開口を有する円盤状の部材であって、その上面にはそれぞれが円形の基板Ｗの周縁部を把持する複数のチャックピン１４が立設されている。
【００２４】
チャックピン１４は円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあれば良く、この実施形態に係る洗浄処理を行う基板処理装置においては、３個のチャックピン１４がスピンベース１０の周縁に沿って等間隔（１２０°間隔）に立設されている。なお、図１では図示の便宜上、２個のチャックピン１４を示している（以降の各図においても同様）。
【００２５】
３個のチャックピン１４のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部１４ａと基板支持部１４ａに支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部１４ｂとを備えている。各チャックピン１４は、基板保持部１４ｂが基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部１４ｂが基板Ｗの外周端面から離れる開放状態との間で切り換え可能に構成されている。３個のチャックピン１４の押圧状態と開放状態との切り換えは、種々の公知の機構によって実現することが可能であり、例えば特公平３−９６０７号公報に開示されたリンク機構等を用いれば良い。
【００２６】
スピンベース１０に基板Ｗを渡すときおよびスピンベース１０から基板Ｗを受け取るときには、３個のチャックピン１４を開放状態にする。一方、基板Ｗに対して後述の諸処理を行うときには、３個のチャックピン１４を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、３個のチャックピン１４は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１０から所定間隔を隔てて水平姿勢にて保持する。基板Ｗは、その表面を上面側に向け、裏面を下面側に向けた状態にて保持される。
【００２７】
スピンベース１０の中心部下面側には回転軸１１が垂設されている。回転軸１１は中空の円筒状部材であって、その内側の中空部分には下側処理液ノズル１５が挿設されている。回転軸１１の下端付近には、ベルト駆動機構２１を介して電動モータ２０が連動連結されている。すなわち、回転軸１１の外周に固設された従動プーリ２１ａと電動モータ２０の回転軸に連結された主動プーリ２１ｂとの間にベルト２１ｃが巻き掛けられている。電動モータ２０が駆動すると、その駆動力はベルト駆動機構２１を介して回転軸１１に伝達され、回転軸１１、スピンベース１０とともにチャックピン１４に保持された基板Ｗが水平面内にて鉛直方向に沿った軸Ｊを中心として回転される。
【００２８】
以上の回転軸１１、ベルト駆動機構２１、電動モータ２０等は、ベース部材２４上に設けられた円筒状のケーシング２５内に収容されている。
【００２９】
また、雰囲気遮断板３０の中心部上面側には回転軸３５が垂設されている。回転軸３５は中空の円筒状部材であって、その内側の中空部分には上側処理液ノズル３６が挿設されている。回転軸３５は、支持アーム４０にベアリングを介して回転自在に支持されているとともに、ベルト駆動機構４１を介して電動モータ４２に連動連結されている。すなわち、回転軸３５の外周に固設された従動プーリ４１ａと電動モータ４２の回転軸に連結された主動プーリ４１ｂとの間にベルト４１ｃが巻き掛けられている。電動モータ４２が駆動すると、その駆動力はベルト駆動機構４１を介して回転軸３５に伝達され、回転軸３５および雰囲気遮断板３０が水平面内にて鉛直方向に沿った軸Ｊを中心として回転される。従って、雰囲気遮断板３０は基板Ｗとほぼ平行かつ同軸に回転されることとなる。また、雰囲気遮断板３０は基板Ｗとほぼ同じ回転数にて回転される。なお、ベルト駆動機構４１、電動モータ４２等はいずれも支持アーム４０内に収容されている。
【００３０】
上側処理液ノズル３６は回転軸３５を貫通しており、その先端部３６ａはチャックピン１４に保持された基板Ｗの中心部直上に位置する。また、上側処理液ノズル３６の基端部は処理液配管３７に連通接続されている。処理液配管３７の基端部は分岐されていて、１つの分岐配管３７ａには純水供給源１７ａが連通接続され、別の分岐配管３７ｂには薬液供給源１７ｂが連通接続され、さらに別の分岐配管３７ｃには薬液供給源１７ｃが連通接続されている。この実施形態では、薬液供給源１７ｂはフッ酸の供給源であり、かつ、薬液供給源１７ｃはＳＣ１（アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液、すなわちアンモニア過酸化水素水混合水溶液）の供給源であるものとする。また、分岐配管３７ａ，３７ｂ，３７ｃにはそれぞれバルブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃが設けられている。これらバルブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの開閉を切り換えることによって、上側処理液ノズル３６の先端部３６ａからチャックピン１４に保持された基板Ｗの上面の中心部付近に薬液（フッ酸、ＳＣ１）および純水を選択的に切り換えて吐出・供給することができる。すなわち、バルブ３８ａを開放してバルブ３８ｂ，３７ｃを閉鎖することにより上側処理液ノズル３６から純水を供給することができ、バルブ３８ｂを開放してバルブ３８ａ，３７ｃを閉鎖することにより上側処理液ノズル３６からフッ酸を供給することができ、バルブ３８ｃを開放してバルブ３８ｂ，３７ｃを閉鎖することにより上側処理液ノズル３６からＳＣ１を供給することができる。
【００３１】
また、回転軸３５の中空部分の内壁および雰囲気遮断板３０の中心の開口の内壁と上側処理液ノズル３６の外壁との間の隙間は、気体供給路４５となっている。この気体供給路４５の先端部４５ａはチャックピン１４に保持された基板Ｗの上面中心部に向けられている。そして、気体供給路４５の基端部はガス配管４６に連通接続されている。ガス配管４６は不活性ガス供給源２３に連通接続され、ガス配管４６の経路途中にはバルブ４７が設けられている。バルブ４７を開放することによって、気体供給路４５の先端部４５ａからチャックピン１４に保持された基板Ｗの上面の中心部に向けて不活性ガス（ここでは窒素ガス）を供給することができる。
【００３２】
さらに、支持アーム４０は、アーム昇降機構４９によって昇降自在とされている。アーム昇降機構４９としては、ボールネジを用いた送りネジ機構やエアシリンダを用いた機構等、公知の種々の機構を採用することができる。アーム昇降機構４９は、支持アーム４０を昇降させることによって、それに連結された回転軸３５および雰囲気遮断板３０を昇降させる。より具体的には、アーム昇降機構４９は、チャックピン１４に保持された基板Ｗの上面に近接する位置と、基板Ｗの上面から大きく上方に離間した位置との間で雰囲気遮断板３０を昇降させる。
【００３３】
また、ベース部材２４上のケーシング２５の周囲には受け部材２６が固定的に取り付けられている。受け部材２６には、円筒状の仕切り部材２７ａ，２７ｂが立設されている。ケーシング２５の外壁と仕切り部材２７ａの内壁との間の空間が第１排液槽２８を形成し、仕切り部材２７ａの外壁と仕切り部材２７ｂの内壁との間の空間が第２排液槽２９を形成している。
【００３４】
第１排液槽２８の底部には廃棄ドレイン２８ｂに連通接続された排出口２８ａが設けられている。第１排液槽２８の排出口２８ａからは使用済みの純水および気体が廃棄ドレイン２８ｂへと排出される。廃棄ドレイン２８ｂに排出された純水および気体は気液分離された後、それぞれ所定の手順に従って廃棄される。
【００３５】
第２排液槽２９の底部には回収ドレイン２９ｂに連通接続された排液口２９ａが設けられている。第２排液槽２９の排液口２９ａからは使用済みの薬液が回収ドレイン２９ｂへと排出される。回収ドレイン２９ｂに排出された薬液は図外の回収タンクによって回収され、その回収された薬液が回収タンクから薬液供給源１７ｂ（または１７ｃ）に供給されることにより、薬液が循環再利用されるようになっている。
【００３６】
さらに、受け部材２６の上方にはスプラッシュガード５０が設けられている。スプラッシュガード５０は、筒状の部材であって、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲を取り囲むように配置されている。スプラッシュガード５０には断面”く”の字形状の第１案内部５１および断面円弧形状の第２案内部５２が形成されるとともに、円環状の溝５３ａ，５３ｂが刻設されている。
【００３７】
また、スプラッシュガード５０は、リンク部材５６を介してガード昇降機構５５と連結されており、ガード昇降機構５５によって昇降自在とされている。ガード昇降機構５５としては、ボールネジを用いた送りネジ機構やエアシリンダを用いた機構等、公知の種々の機構を採用することができる。ガード昇降機構５５がスプラッシュガード５０を下降させているときには、仕切り部材２７ａ，２７ｂがそれぞれ溝５３ａ，５３ｂに遊嵌するとともに、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第１案内部５１が位置する（図１の状態）。この状態は後述するリンス処理時の状態であり、図２に示すように、回転する基板Ｗ等から飛散した純水は第１案内部５１によって受け止められ、その傾斜に沿って第１排液槽２８に流れ込み、排出口２８ａから廃棄ドレイン２８ｂへと排出される。
【００３８】
一方、ガード昇降機構５５がスプラッシュガード５０を上昇させているときには、仕切り部材２７ａ，２７ｂがそれぞれ溝５３ａ，５３ｂから離間するとともに、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第２案内部５２が位置することとなる。この状態は薬液を用いた洗浄処理時の状態であり、図３に示すように、回転する基板Ｗ等から飛散した薬液は第２案内部５２によって受け止められ、その曲面に沿って第２排液槽２９に流れ込み、排液口２９ａから回収ドレイン２９ｂへと排出される。
【００３９】
さらに、この基板処理装置１は、分岐配管１６ａ，１６ｂ，１６ｃ、およびバルブ１２ａ，１２ｂ，１２ｃなどを有しており、基板Ｗの裏面側に下側処理液ノズル１５を介して純水や薬液を選択的に供給することができる。また、基板処理装置１は、バルブ１３、ガス配管２２、気体供給路１９を有しており、気体供給路１９の先端部１９ａから基板Ｗの裏面側に対して不活性ガス（ここでは窒素ガス）を供給することが可能である。
【００４０】
また、基板処理装置１は、制御部９０を備えている。この制御部９０は、電動モータ２０によるスピンベース１０の回転動作、および各バルブ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３等の開閉によるＳＣ１、ＨＦ（フッ酸）、純水、不活性ガス等の吐出動作等を制御する。
【００４１】
＜Ａ２．動作＞
つぎに、この基板処理装置における処理手順について説明する。
【００４２】
後述する各種の処理に先立って、図示を省略する搬送ロボットによって未処理の基板Ｗがスピンベース１０に渡される。この搬送処理は、スプラッシュガード５０を若干下降させることによって、スピンベース１０をスプラッシュガード５０から突き出させるとともに、雰囲気遮断板３０を大きく上昇させてスピンベース１０から大幅に離間させた状態で行われる。そして、３個のチャックピン１４は基板Ｗの周縁部を把持する。これにより基板Ｗは水平姿勢にて保持される。
【００４３】
その後、各種の処理が行われる。ここではまず、図４のフローチャートに示すような処理順序、すなわち、
（１）ＳＣ１→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、
の順序で、処理対象となる基板Ｗに対する複数の処理を施す場合について説明する。ここで、「ＳＣ１」は、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合水溶液）を用いた洗浄処理を意味し、「ＨＦ間欠」は、ＨＦ（フッ酸）を間欠的に吐出する洗浄処理を意味する。また、「純水リンス」は、純水によって薬液を洗い流すリンス処理を意味し、「スピンドライ」は、基板Ｗを高速で回転させることによって水滴を振り切るスピンドライ処理を意味する。
【００４４】
この場合、まず、ステップＳ１ａ（図４）において、ＳＣ１を用いた洗浄処理が基板に対して行われる。
【００４５】
具体的には、スプラッシュガード５０を上昇させてスピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第２案内部５２を位置させるとともに、雰囲気遮断板３０を基板Ｗより上方に１４０ｍｍ〜１５０ｍｍ離間させて基板Ｗに対向させる。そして、スピンベース１０上のチャックピン１４に保持された基板Ｗを、水平面内にて鉛直方向に沿った軸Ｊを中心としてスピンベース１０とともに回転させる。また、雰囲気遮断板３０も回転させる。この状態にて、上側処理液ノズル３６および下側処理液ノズル１５から薬液（ここではＳＣ１）を基板Ｗの上下両面に吐出する。基板Ｗの中心付近に吐出されたＳＣ１は、回転に伴う遠心力に応じてより外側へ向かって拡散し、基板Ｗの表裏全面にわたって供給される。このようにしてＳＣ１による洗浄処理が進行する。
【００４６】
なお、ＳＣ１およびＨＦなどの薬液による洗浄処理時に、回転するスピンベース１０や基板Ｗから飛散した薬液はスプラッシュガード５０の第２案内部５２によって受け止められ、その曲面に沿って第２排液槽２９に流れ込む（図３参照）。第２排液槽２９に流れ込んだ薬液は、排液口２９ａから回収ドレイン２９ｂへと排出され、回収される。
【００４７】
この洗浄処理に用いられるＳＣ１は、たとえば、各成分の重量比が（アンモニア水：過酸化水素水：水）＝（１：２：２００）〜（１：１：５）であり、その温度が常温（２０℃）〜８０℃であるものを用いることができる。ここで、この成分比率は、水を基準にした場合の、他の成分（すなわちアンモニア水および過酸化水素水）の比率によって表現されている。すなわち、上記の表現は、水１に対して、アンモニア水が１／２００以上１／５以下のいずれかの値の重量比を有し、同じく水１に対して過酸化水素水が１／１００以上１／５以下のいずれかの値の重量比を有する場合を示している。また、そのＳＣ１の吐出流量は、たとえば、８インチの大きさの基板に対して、表裏両面のそれぞれの面に対して０．５Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）〜２．６Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）とすることができる。
【００４８】
ここでは、各成分比率が（アンモニア水：過酸化水素水：水）＝（１：５：５０）でありかつ５０℃のＳＣ１を、１．３Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）の吐出流量で、基板Ｗに対して３０秒間供給する処理を行うものとする。
【００４９】
つぎに、ステップＳ２ａ（図４）において、フッ酸（ＨＦ）を用いた洗浄処理が基板に対して行われる。このとき、次述するように、フッ酸は基板Ｗに対して間欠吐出される。なお、フッ酸による洗浄処理は、間欠吐出以外の動作については、ＳＣ１による洗浄処理と同様である。また、洗浄処理におけるフッ酸（より厳密にはフッ酸の水溶液）の濃度は、たとえば、０．０５ｗｔ％（重量パーセント）から５ｗｔ％（重量パーセント）とすることができ、ここでは、各成分の重量比が（ＨＦ：水）＝（１：５０）のものを用いるものとする。
【００５０】
ここで、この間欠吐出動作は、図５に示すように、基板Ｗを回転させつつ基板Ｗに対してフッ酸を吐出する吐出期間Ｔ１と、基板Ｗを回転させつつ基板Ｗに対するフッ酸（ＨＦ）の吐出を停止する停止期間Ｔ２とを含む単位動作を複数回繰り返すことによって実現する。吐出期間Ｔ１は、好ましくは０．５秒以上３０秒以下であり、より好ましくは１秒以上８秒以下である。停止期間Ｔ２は、好ましくは０．０５秒以上１０秒以下であり、より好ましくは、０．１秒以上３秒以下である。ここでは、Ｔ１＝２秒、Ｔ２＝１秒とする。
【００５１】
また、洗浄能力を高めるため、この吐出期間Ｔ１と停止期間Ｔ２との組合せを少なくとも２回繰り返すことが好ましい。この繰り返し回数は、洗浄能力の点では多ければ多いほど好ましいが、処理時間の短縮の観点から、２回以上６回以下であることがさらに好ましい。ここでは、５回繰り返すものとする。
【００５２】
その後、さらにステップＳ３において、純水リンス処理が行われる。具体的には、上側処理液ノズル３６および下側処理液ノズル１５からの薬液吐出を停止するとともに、スプラッシュガード５０を下降させてスピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第１案内部５１を位置させる。また、雰囲気遮断板３０は、下降し基板Ｗに近接（２ｍｍ〜１０ｍｍ）した状態に設定される。この状態にて、基板Ｗを回転させつつ上側処理液ノズル３６および下側処理液ノズル１５から純水を基板Ｗの上下両面に吐出する。吐出された純水は回転の遠心力によって基板Ｗの表裏全面に拡がり、純水によって薬液を洗い流す洗浄処理（リンス処理）が進行する。この状態にて、基板Ｗを回転させつつ気体供給路１９および気体供給路４５から窒素ガスを吐出して基板Ｗの上下両面に吹き付ける。吐出された窒素ガスは、スピンベース１０と基板Ｗとの間および雰囲気遮断板３０と基板Ｗとの間を流れ、基板Ｗの周辺を低酸素濃度雰囲気とする。
【００５３】
なお、リンス処理時に、回転するスピンベース１０や基板Ｗから飛散した純水はスプラッシュガード５０の第１案内部５１によって受け止められ、その傾斜に沿って第１排液槽２８に流れ込む（図２参照）。第１排液槽２８に流れ込んだ純水は、排出口２８ａから廃棄ドレイン２８ｂへと排出される。
【００５４】
また、この純水リンス処理は、フッ酸（ＨＦ）の最後の吐出期間Ｔ１の後、所定の停止期間Ｔ２が経過してから開始されることが好ましい。後述するように、フッ酸の供給の後、その供給を一定期間だけ停止することによって、基板Ｗに固気液界面を発生させることが汚染粒子（すなわちパーティクル）の除去に寄与すると考えられるからである。
【００５５】
さらに、所定時間のリンス処理が終了した後、ステップＳ４において、上側処理液ノズル３６および下側処理液ノズル１５からの純水吐出を停止するとともに、スプラッシュガード５０を若干下降させてスピンベース１０をスプラッシュガード５０からわずかに突き出させる。なお、雰囲気遮断板３０は、基板Ｗに近接した状態を維持する。基板Ｗの上下面に窒素ガスが供給された低酸素濃度雰囲気下にて、基板Ｗに付着している水滴が回転の遠心力によって振り切られることにより振り切り乾燥処理（スピンドライ処理）が進行する。
【００５６】
所定時間のスピンドライ処理が終了すると、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの回転を停止する。また、雰囲気遮断板３０の回転も停止するとともに、雰囲気遮断板３０を上昇させてスピンベース１０から離間させる。この状態にて、図示を省略する搬送ロボットが処理済の基板Ｗをスピンベース１０から取り出して搬出することにより一連の表裏面洗浄処理が終了する。
【００５７】
なお、上記においては、ＳＣ１による洗浄処理とフッ酸（ＨＦ）による洗浄処理とを連続的に実施しているが、両薬液（ＳＣ１，ＨＦ）の混合を防止するため、ＳＣ１による洗浄処理（ステップＳ１ａ）とＨＦによる洗浄処理（ステップＳ２ａ）との間において、純水リンス処理を追加的に行うようにしても良い。
【００５８】
図６は、汚染粒子（すなわちパーティクル）の除去率に関する実験結果を示す図であり、上記と同様の処理を含む３つの処理について、各種類のパーティクル除去率を示すグラフである。図６においては、汚染粒子の種類（Ｓｉ，Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＯ2，ＰＳＬ（ポリスチレンラテックス））ごとに、実験結果を示す３つの棒グラフが並んで配置されている。これらの３つのうち最も右側のものは、上記のＨＦ間欠吐出を伴う「第１の処理」（すなわちこの実施形態の処理に相当する処理）の結果を表しており、その左側（すなわち中央）のものは、第１の処理におけるＨＦ間欠吐出を行わずその代わりにＨＦを連続的に吐出する処理を伴う「第２の処理」の結果を表すものである。以上の２つの処理結果は、いずれも枚葉処理に関する処理結果を表すものである。また、最も左側のものは、第２の処理と同様の処理をバッチ式処理において行う「第３の処理」の結果を表すものである。第３の処理は、バッチ式処理であり枚葉式処理とは直接的に関連しないが、参考のために記しておく。
【００５９】
より詳細には、第１の処理（上記の処理に相当）は、
▲１▼ＳＣ１（３０秒）→純水リンス（１５秒）→ＨＦ（１０秒）→純水リンス（２０秒）→スピンドライ、の順序で各処理を行うものであり、
第２の処理（比較例１）は、
▲２▼ＳＣ１（３０秒）→純水リンス（１５秒）→ＨＦ（２秒吐出１秒停止を５回繰り返す）→純水リンス（２０秒）→スピンドライ、の順序で各処理を行うものであり、
第３の処理（比較例２）は、
▲３▼ＳＣ１（１０分）→純水リンス（１５分）→ＨＦ（３０秒）→純水リンス（１５分）→スピンドライ、の順序で各処理を行うものである。
【００６０】
ここでは、ＳＣ１による洗浄処理とＨＦによる洗浄処理との間において、両薬液（ＳＣ１，ＨＦ）の混合を防止するため、純水リンスを行う場合を例示している。
【００６１】
図６に示すように、いずれの種類の汚染粒子に対しても、第１の処理（すなわちこの実施形態に係る処理）による処理結果は、第２の処理（すなわちＨＦ間欠の代わりにＨＦ連続吐出を行う処理）による処理結果に比べて、高いパーティクル除去率を示している。また、この実験条件下では、第１の処理は、バッチ式処理であり比較的長時間を要する第３の処理と比較しても、ほぼ同様のパーティクル除去率を達成している。このように、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出を伴う洗浄処理を行うことによって、パーティクルをより効率的に除去することが可能である。
【００６２】
ここにおいて、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出による粒子汚染の除去メカニズムについて説明する。以下では、基板のおもて面（上面）について説明するが、裏（うら）面（下面）についても同様である。
【００６３】
図７は、期間Ｔ１において基板Ｗの表面にフッ酸（ＨＦ）が吐出されている状態を示す模式的断面図であり、図８は、図７の一部を示す模式的拡大図である。また、図９は、期間Ｔ２において基板Ｗの表面に対するフッ酸（ＨＦ）の吐出供給が停止されている状態を示す模式的断面図であり、図１０は、図９の一部（点Ｐ付近）を示す模式的拡大図である。
【００６４】
水溶液中において各粒子（パーティクル）の表面は帯電し、このとき各粒子の表面は所定のゼータ電位を有している。そして、基板表面の電荷と粒子表面のゼータ電位とが異極性である場合には、基板Ｗと粒子との間に引力が生じ粒子が基板Ｗ上に付着する。一方、基板表面の電荷と粒子表面のゼータ電位とが同極性である場合には、基板Ｗと粒子との間に斥力が生じ粒子が基板Ｗから離れやすくなる。本実施形態に係るフッ酸の間欠吐出においては、このようなメカニズムを利用して粒子が除去されるものであると理解できる。
【００６５】
図７および図８に示すように、期間Ｔ１（図５）において基板Ｗの表面がフッ酸によって覆われている場合には、基板（シリコンウエハ）Ｗの表面のゼータ電位はマイナス（−）であり、粒子表面のゼータ電位はプラス（＋）である。
【００６６】
一方、図９および図１０に示すように、期間Ｔ２（図５）においてフッ酸（ＨＦ）の供給が停止され、基板Ｗの表面がフッ酸に覆われることなく露出している場合、すなわち固気液界面が発生している場合には、粒子表面のゼータ電位はプラス（＋）のままであるが、その固気液界面における基板（シリコンウエハ）Ｗの表面の電荷はプラス（＋）になる。
【００６７】
このとき、基板Ｗと粒子との間に斥力が生じるので、粒子が基板Ｗから離れやすくなる。そして、基板Ｗの表面から離れた粒子は、回転に伴う遠心力によって、さらに基板の外側へ向かってフッ酸（ＨＦ）とともに移動し、基板Ｗの周縁部において基板Ｗから離脱する。
【００６８】
たとえば、Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＯ2，ＰＳＬ（ポリスチレンラテックス）の各粒子のゼータ電位は、いずれもプラス（＋）であるので、期間Ｔ２において、固気液界面が発生して基板Ｗの電荷がプラス（＋）になったときに、これらの粒子表面と基板Ｗの表面との間に斥力が作用することによって、各汚染粒子の基板Ｗからの離脱が促進される。これによって、より効率的なパーティクルの除去を行うことが可能である。なお、図６に示す汚染粒子のうちＳｉの粒子だけは、その粒子表面のゼータ電位は、マイナス（−）である。このＳｉ粒子は、図７および図８に示す期間Ｔ１において、基板Ｗの表面のゼータ電位と同極性になる。したがって、このＳｉ粒子は、この期間Ｔ１に作用する斥力によって基板からの離脱が進行することによって基板Ｗ表面から除去されるものと考えられる。
【００６９】
以上のように、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出を用いることによって、より効率的にパーティクルを除去すること、言い換えれば、短時間の洗浄処理で高いパーティクルの除去率を示すことが可能である。
【００７０】
特に、期間Ｔ１と期間Ｔ２とを含む単位動作を多数回（少なくとも２回以上）繰り返すことによって、固気液界面がより多く発生するので、上記のメカニズムの洗浄効果をより大きく得ることが可能である。これによって、より高いパーティクル除去率を達成することができる。なお、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出における停止期間Ｔ２は、基板Ｗの表面からフッ酸（ＨＦ）が完全に除去される程度の長さを必ずしも要するものではなく、固気液界面が発生する程度の長さを有すればよい。すなわち、回転中の基板Ｗに対するフッ酸（ＨＦ）の供給を停止することによって固気液界面が一瞬でも発生すればよく、たとえば、図１１に示すように、フッ酸（ＨＦ）の供給停止後、円形の基板Ｗの周縁部において未だフッ酸（ＨＦ）が円環状に残留しているときに、フッ酸（ＨＦ）の吐出供給を再開するようにしてもよい。この場合でも、基板の中央部と基板の周縁部とに挟まれる領域Ｒにおいて固気液界面が発生し、この固気液界面付近において上記のメカニズムによる効率的な洗浄処理を行うことができる。
【００７１】
また、この実施形態においては、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出を伴う洗浄処理（ステップＳ１ａ）を行うとともに、ＳＣ１の洗浄処理（ステップＳ２ａ）をも併せて行っている。これによって、フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出による洗浄能力のみならず、ＳＣ１の洗浄能力によってもパーティクルを除去することができるので、さらに効率的にパーティクルを除去することが可能である。また、Ａｌ、Ｚｎなどによるメタル汚染等をも除去することが可能である。
【００７２】
＜Ａ３.その他＞
上記実施形態においては、（１）ＳＣ１→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、の順序で各処理を実行する場合を例示したが、これに限定されない。
【００７３】
たとえば、ＨＦ間欠吐出による洗浄処理とＳＣ１による洗浄処理との順序を入れ替えても良い。すなわち、
（２）ＨＦ間欠→ＳＣ１→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行してもよい。
【００７４】
あるいは、このような処理において、さらにＨＦの間欠吐出による洗浄処理や、ＳＣ１による洗浄処理を適宜繰り返して行うようにしても良い。たとえば、
（３）ＨＦ間欠→ＳＣ１→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良く、
（４）ＨＦ間欠→ＳＣ１→ＨＦ間欠→ＳＣ１→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良く、さらには、
（５）ＳＣ１→ＨＦ間欠→ＳＣ１→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、
の順序各処理を実行しても良い。なお、図１２は、上記（５）の各処理を表すフローチャートである。これによれば、「ＳＣ１→ＨＦ間欠」の処理の組合せを２回繰り返すことになるので、より高いパーティクル除去率を達成することが可能である。
【００７５】
また、上記ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合水溶液）の代わりに、ＳＣ２（塩酸と過酸化水素水と水との混合液、すなわち塩酸過酸化水素水混合水溶液）を用いてもよい。これによって、特にメタル汚染について、ＳＣ１を用いる場合よりもさらに強力に除去することが可能である。
【００７６】
あるいは、ＳＣ１による洗浄処理とＳＣ２による洗浄処理との両方を用いてもよい。たとえば、
（６）ＳＣ１→ＳＣ２→ＨＦ間欠→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良く、
（７）ＳＣ１→ＨＦ間欠→ＳＣ２→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良く、さらには、
（８）ＨＦ間欠→ＳＣ１→ＳＣ２→純水リンス→スピンドライ、
の順序で各処理を実行しても良い。ここで、「ＳＣ２」は、ＳＣ２（塩酸過酸化水素水混合水溶液）を用いた洗浄処理を意味する。
【００７７】
なお、ＳＣ１とＳＣ２との両方を用いてもよいが、上記実施形態のように、ＳＣ１およびＳＣ２のうちのいずれか一方の薬液（上記実施形態ではＳＣ１）とＨＦとのみを用いることによっても、高いレベルのパーティクル除去率を得ることができる。この場合、洗浄処理に使用する薬液の種類を抑制しつつ効率的にパーティクルを除去することが可能である。特に、装置において準備すべき薬液種類の最大数を抑制することができれば、余剰な分岐配管やバルブ等を削除した装置構成とすることが可能になる。したがって、構成を容易にすることができるとともに、コストを抑制することも可能である。
【００７８】
さらに、上記実施形態においては、フッ酸（ＨＦ）を間欠吐出する場合について例示したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、上記のステップＳ２ａにおいて、吐出期間Ｔ１にわたって基板Ｗを回転させつつＨＦを吐出する吐出動作の直後に、引き続き基板Ｗを回転させつつＨＦの吐出を停止する停止期間Ｔ２を設けた単位動作を１回だけ行い、この後、すぐに次のステップＳ３の処理（純水リンス処理）に移行するようにしても良い。すなわち、１回だけフッ酸（ＨＦ）を供給しその直後にフッ酸供給を停止状態に維持する停止期間を設けて次の処理に移行しても良い。この場合でも、上記メカニズムによってパーティクルを効率的に除去することが可能である。ただし、上述したように、より高いパーティクルの除去率を達成するため、このようなＨＦの供給動作と停止動作とを含む単位動作を連続的に複数回繰り返して行う動作、すなわち間欠吐出動作を行うことが好ましい。
【００７９】
また、上記実施形態においては、間欠吐出における各吐出期間Ｔ１は、いずれの吐出時においても同じ長さを有していたが、本発明はこれに限定されず、各吐出時においてそれぞれ異なる長さを有していてよい。また、間欠吐出における停止期間Ｔ２においても同様であり、各停止期間Ｔ２は、各停止時においてそれぞれ異なる長さを有していても良い。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１ないし請求項５に記載の発明によれば、(a)処理対象となる基板を回転させつつ基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、(b)ステップ(a)の前または後に、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップと、を含み、ステップ (b) の停止期間において基板の表面が露出されるので、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することができる。
【００８２】
特に、請求項２に記載の発明によれば、ステップ(a)とステップ(b)とを繰り返すステップ(c)をさらに含むので、より高いパーティクル除去率を達成することができる。
【００８３】
また、請求項６ないし請求項１０に記載の発明によれば、(a)処理対象となる基板を回転させつつ基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、(b)ステップ(a)の前または後に、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップと、を含み、ステップ (b) の停止期間において基板の表面が露出されるので、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することができる。
【００８５】
特に、請求項７に記載の発明によれば、ステップ(a)とステップ(b)とを繰り返すステップ(c)をさらに含むので、より高いパーティクル除去率を達成することができる。
【００８６】
また、請求項１１に記載の発明によれば、 (a)基板を回転させつつ基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、(b)基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に基板を回転させつつ基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、が設けられ、且つ、期間（ b) の停止期間において基板の表面が露出されるように、制御手段が回転手段および吐出手段を制御するので、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することができる。
【００８７】
さらに、請求項１２に記載の発明によれば、(a)基板を回転させつつ基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、(b)基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に基板を回転させつつ基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、基板を回転させつつ基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、が設けられ、且つ、期間（ b) の停止期間において基板の表面が露出されるように、制御手段が回転手段および吐出手段を制御するので、薬液による処理時間を短縮し生産性の低下を抑制しつつパーティクルを効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板処理装置１の構成を示す縦断面図である。
【図２】純水リンス処理時の純水の流れを示す図である。
【図３】薬液処理時の純水の流れを示す図である。
【図４】処理順序を示すフローチャートである。
【図５】フッ酸（ＨＦ）の間欠吐出動作を示す図である。
【図６】汚染粒子（パーティクル）の除去率に関する実験結果を示す図である。
【図７】期間Ｔ１において基板Ｗの表面にＨＦが吐出されている状態を示す断面図である。
【図８】図７の一部を示す模式的拡大図である。
【図９】期間Ｔ２において基板Ｗの表面に対するＨＦの吐出供給が停止されている状態を示す断面図である。
【図１０】図９の一部（点Ｐ付近）を示す模式的拡大図である。
【図１１】基板Ｗの表面に対するＨＦの吐出供給を再開する際における状態の一例を示す断面図である。
【図１２】他の処理例を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
１０ スピンベース
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ バルブ
１５ 下側処理液ノズル
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ 分岐配管
１７ａ 純水供給源
１７ｂ，１７ｃ 薬液（ＳＣ１，ＨＦ等）供給源
２０ 電動モータ
２１ ベルト駆動機構
３０ 雰囲気遮断板
３６ 上側処理液ノズル
３６ａ 先端部
Ｔ１ 吐出期間
Ｔ２ 停止期間
Ｗ 基板
Claims (12)
- 基板処理方法であって、
(a)処理対象となる基板を回転させつつ前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、
(b)前記ステップ(a)の前または後に、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に前記基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップと、
を含み、
前記ステップ (b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されることを特徴とする基板処理方法。 - 請求項１に記載の基板処理方法において、
(c) 前記ステップ (a) と前記ステップ (b) とを繰り返すステップ、
をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 - 請求項１または請求項２に記載の基板処理方法において、
(d) 前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、
をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理方法において、
(e) 前記基板に対するスピンドライ処理を行うステップ、
をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 - 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理方法において、
(f) 前記ステップ (a) と前記ステップ (b) との間に前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、
をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 - 基板処理方法であって、
(a) 処理対象となる基板を回転させつつ前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出するステップと、
(b) 前記ステップ (a) の前または後に、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその後に前記基板を回転させつつ当該吐出を停止する停止期間とを設けた単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出するステップと、
を含み、
前記ステップ (b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されることを特徴とする基板処理方法。 - 請求項６に記載の基板処理方法において、
(c) 前記ステップ (a) と前記ステップ (b) とを繰り返すステップ、
をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 - 請求項６または請求項７に記載の基板処理方法において、
(d) 前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、
をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 - 請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の基板処理方法において、
(e) 前記基板に対するスピンドライ処理を行うステップ、
をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 - 請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の基板処理方法において、
(f) 前記ステップ (a) と前記ステップ (b) との間に前記基板に対する純水リンス処理を行うステップ、
をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 - 回転基台上に保持された基板を水平面内にて回転させつつ所定の処理を行う基板処理装置であって、
基板を略鉛直方向に沿った軸を中心として回転させる回転手段と、
前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液およびフッ酸を選択的に吐出する吐出手段と、
前記回転手段および前記吐出手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
(a) 前記基板を回転させつつ前記基板に対してアンモニア過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、
(b) 前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に前記基板を回転させつつ前記基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、
が設けられ、且つ、前記期間（ b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されるように、前記回転手段および前記吐出手段を制御することを特徴とする基板処理装置。 - 回転基台上に保持された基板を水平面内にて回転させつつ所定の処理を行う基板処理装置であって、
基板を略鉛直方向に沿った軸を中心として回転させる回転手段と、
前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液およびフッ酸を選択的に吐出する吐出手段と、
前記回転手段および前記吐出手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
(a) 前記基板を回転させつつ前記基板に対して塩酸過酸化水素水混合水溶液を吐出する期間と、
(b) 前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を吐出する吐出期間とその直後に前記基板を回転させつつ前記基板に対するフッ酸の吐出を停止する停止期間とを有する単位動作を繰り返すことにより、前記基板を回転させつつ前記基板に対してフッ酸を間欠的に複数回吐出する期間と、
が設けられ、且つ、前記期間（ b) の前記停止期間において前記基板の表面が露出されるように、前記回転手段および前記吐出手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
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