JP3834542B2

JP3834542B2 - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法

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Publication number: JP3834542B2
Application number: JP2002311928A
Authority: JP
Inventors: 圭蔵廣瀬; 賢治関口
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP2003203892A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造において、半導体ウエハ基板を洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表裏面、特に半導体デバイスが形成されるウエハの表面の清浄度を高く維持する必要があり、このため、種々の製造プロセスの前後でウエハの表裏面の洗浄が行われている。
【０００３】
特に、フォトリソグラフィ工程においては、ウエハの表裏面の洗浄は不可欠であり、例えば、洗浄液の飛散を防止したり使用後の洗浄液を収集して廃棄したりするためのカップ内にウエハを収容し、このカップ内でウエハを回転させそのウエハ上面に洗浄液を供給しながら、回転するブラシをウエハ上面に当接しつつウエハの中心部と周縁部との間で往復移動させることで、ウエハ上面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去するスクラブ洗浄が行われている。
【０００４】
また、近年では、このスクラブ洗浄において、回転ブラシによる洗浄だけでなく、例えばウエハ上に超音波洗浄水や、不活性ガスと純水とを混合した混合流体（２流体）等をノズルによりジェット噴射し、より微細なパーティクルを除去するようにしている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１５６２２９号公報（図１等）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波洗浄水や２流体等の洗浄液をジェット噴射してウエハを洗浄する場合、特にウエハを収容したカップの内壁面でジェット噴射の洗浄水がミスト状となって跳ね返ることにより、当該カップの内壁面に付着したパーティクル等をまき散らし、このようにまき散らされたパーティクルがウエハに付着する。すなわち、本来カップは、ウエハ洗浄中に洗浄液が周囲に飛散するのを防止したり、洗浄液がカップの内壁面に沿って下方に流れ落ちる、という機能を有しているが、超音波洗浄水や２流体等の洗浄水を使用した場合、これらの洗浄水は流量が多く噴射勢いが強いので、カップ内壁面で跳ね返ってしまう。
【０００７】
この場合、例えば処理対象であるウエハが親水性のウエハである場合には、ウエハに付着したパーティクルを含む洗浄液のウエハ表面に対する接触角が小さく、当該洗浄液はパーティクルとともにウエハから流れ落ちやすい状態となるので問題はない。しかし、処理対象であるウエハが疎水性のウエハである場合には、洗接触角が大きく濡れ性が悪いので、洗浄液の吐出途中であるにも関わらずウエハ面が露出し、ウエハ面に直接ミスト状のパーティクルが付着してしまいこれを除去できない。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、親水性又は疎水性のいずれかの基板に関わらず、当該基板上へのパーティクルの付着を防止できる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板洗浄装置は、基板を回転可能に保持する回転保持部と、回転する基板上を基板中心部から径方向に移動可能に設けられ、洗浄液を吐出する洗浄ノズルと、前記移動する洗浄ノズルと一体的に移動可能に配置され、前記洗浄ノズルによる洗浄の際に、基板上において前記洗浄ノズルから吐出される洗浄液よりも基板の中心側に液体を供給し基板上に液膜を形成する第１の液体供給ノズルと、前記洗浄ノズルによる洗浄の際に、前記基板の中心位置に液体を供給し前記第１の液体供給ノズルとともに基板上に液膜を形成する第２の液体供給ノズルとを具備する。
【００１０】
このような構成によれば、第１の液体供給ノズルを洗浄ノズルとともに一体的に移動させ、基板上に親水性の液膜を形成させながら洗浄液を吐出して、特に洗浄ノズル近傍の液膜形成を確実に行い、更に、第２の液体供給ノズルにより、例えば基板中心部に液体を供給して基板全面に確実に液膜形成を行う。その結果、例えば疎水性の基板を使用した場合であって、この基板をカップ内に収容して洗浄処理を行う場合には、このカップから跳ね返る洗浄液のミストが当該親水性の液膜上に付着し、このミストに含まれるパーティクルは回転する基板の遠心力により液膜とともに基板の外に排出される。これにより、直接基板上にパーティクルが付着することを防止できる。基板上に、基板に対して親水性の液膜を形成させながら洗浄液を吐出して洗浄を行っているので、例えば疎水性の基板を使用した場合であって、この基板をカップ内に収容して洗浄処理を行う場合には、このカップから跳ね返る洗浄液のミストが当該親水性の液膜上に付着し、このミストに含まれるパーティクルは回転する基板の遠心力により液膜とともに基板の外に排出される。これにより、直接基板上にパーティクルが付着することを防止できる。
【００１１】
ここで、「親水性の液膜を形成」とは、基板表面を親水性の膜を形成するという意味である。すなわち、液膜を基板上に形成することにより、疎水性の基板表面があたかも親水性になることを意味する。
【００１７】
本発明の一の形態によれば、前記洗浄液は不活性ガスと液体との混合流体である。この不活性ガスとして例えば窒素ガスを用い、また、液体として純水を用い、このガスの吐出圧と純水とにより基板の洗浄処理を行うようにしているので、洗浄ノズルによる洗浄液の飛散量が多くミストが発生しやすい状況となる。この場合に、本発明の液膜形成によるミスト付着防止効果は大きい。ここで、洗浄液の不活性ガスの流量は、１０Ｎｌ／ｍｉｎ〜２００Ｎｌ／ｍｉｎとする。より好ましくは、８０Ｎｌ／ｍｉｎである。
【００２４】
本発明の基板洗浄方法は、回転する基板上に洗浄液を基板の中心から外周に向けて移動しながら吐出する工程と、前記洗浄工程の際、基板中心部に液体を供給して基板上に液膜を形成する工程と、前記洗浄工程の際、洗浄液の供給位置より基板中心方向側に液体を基板の中心から外周に向けて移動しながら供給して基板上に液膜を形成する工程とを具備する。
前記洗浄液は不活性ガスと所定の液体との混合流体であって、この洗浄液を吐出する洗浄ノズルを具備してもよい。
【００２５】
このような構成によれば、基板上に親水性の液膜を形成させながら洗浄液を吐出して洗浄を行っているので、例えば疎水性の基板を使用した場合であっても、直接基板上にパーティクルが付着することを防止できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２９】
図１〜図３は本発明に係る塗布現像処理システムの全体構成を示す図であり、図１はその平面図、図２は正面図及び図３は背面図である。
【００３０】
この塗布現像処理システム１は、被処理基板として半導体ウエハＷをウエハカセットＣＲで複数枚例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入し又はシステムから搬出したり、ウエハカセットＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーション１１と、この処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡しするためのインターフェース部１２とを一体に接続した構成を有している。
【００３１】
カセットステーション１０では、図１に示すように、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に複数個例えば４個までのウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けてＸ方向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）及びウエハカセットＣＲ内に収納されたウエハのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送体２１が各ウエハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。さらに、このウエハ搬送体２１は、θ方向に回転可能に構成されており、後述するように処理ステーション１１側の第３の組Ｇ３の多段ユニット部に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）及びイクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００３２】
処理ステーション１１では、図１に示すように、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複数の組に亙って多段に配置されている。この例では、５組Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５の多段配置構成であり、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ユニットはシステム正面（図１において手前）側に並置され、第３の組Ｇ３の多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の組Ｇ４の多段ユニットはインターフェース部１２に隣接して配置され、第５の組Ｇ５の多段ユニットは背部側に配置されている。なお第５の組Ｇ５は、主ウエハ搬送機構２２のメンテナンスのためにレール２５に沿って移動可能に構成されている。
【００３３】
主ウエハ搬送機構２２は、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されており、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてウエハ搬送装置４６と一体に回転し、これによりこのウエハ搬送装置４６は、θ方向に回転自在となっている。
【００３４】
図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）及び本発明に係る基板洗浄装置としての洗浄処理ユニット５０が下から順に２段に重ねられている。第２の組Ｇ２では、２台のスピンナ型処理ユニット、例えば現像処理ユニット（ＤＥＶ）及び第１の組Ｇ１と同様の洗浄処理ユニット５０が下から順に２段に重ねられている。
【００３５】
図３に示すように、第３の組Ｇ３では、ウエハＷを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えば下から順にクーリングユニット（ＣＯＬ）、アドヒージョンユニット（ＡＤ）、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、リバースユニット（ＲＶＳ）及びプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）が重ねられている。第４の組Ｇ４でも、オーブン型の処理ユニット、例えば下から順にクーリングユニット（ＣＯＬ）が２段、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）及びポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が重ねられている。
【００３６】
このように処理温度の低いクーリングユニット（ＣＯＬ）、（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）やポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。しかし、ランダムな多段配置とすることも可能である。
【００３７】
インターフェース部１２は、奥行方向では処理ステーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向では小さなサイズにつくられている。インターフェース部１２の正面部には可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部にはウエハ搬送体２４が設けられている。このウエハ搬送体２４は、Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲ及び周辺露光装置２３にアクセスするようになっている。さらに、ウエハ搬送体２４は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーション１１側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するイクステンションユニット（ＥＸＴ）にも、及び隣接する露光装置側のウエハ受渡し台（図示せず）にもアクセスできるようになっている。
【００３８】
図４は、上記洗浄処理ユニット５０の概略構造を示す平面図、図５は図４においてＸ方向から見た断面図、図６は図４においてＹ方向から見た断面図である。
【００３９】
この洗浄処理ユニット５０のケース６８には、主ウエハ搬送機構２２の搬送アームがウエハを搬入出するための開口部６８ａが形成され、この開口部６８ａには開閉機構を有するシャッタ部材６９が配置されている。
【００４０】
ユニット中央部には、ウエハＷの周縁部を囲繞するようにウエハＷを収容するカップＣＰが配置されており、このカップＣＰは、昇降機構７４により昇降自在に構成され、主ウエハ搬送機構２２との間でウエハの受け渡しを行う場合には下降位置に配置され、後述する洗浄処理中においては上昇位置に配置されるようになっている。これにより、洗浄処理中に発生したミスト化した洗浄液がカップＣＰの外部に向けて拡散することを防止できる。
【００４１】
このカップＣＰ内には、ウエハＷを保持して回転させるスピンチャック７１が設けられている。このスピンチャック７１は、チャックプレート７１ａと、このチャックプレート７１ａを支持する枢軸７１ｂと、この枢軸７１ｂを回転させる回転駆動モータ７１ｃと、チャックプレート７１ａにおいてウエハＷの脱着を行う脱着機構７１ｄとを有する。また、チャックプレート７１ａの表面には、支持ピン７１ｅ（図４において６箇所）配設されており、このウエハＷはこの支持ピン７１ｅの頂点に接して載置されるようになっている。回転駆動モータ７１ｃは、回転数が調整可能となっており、例えば０ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍの範囲で動的に可変できるようになっている。
【００４２】
チャックプレート７１ａの周縁３箇所には、ウエハＷの脱着機構７１ｄが配設されている。ここで、図５において左側の脱着機構７１ｄはウエハＷを保持した状態が示されており、図５において右側の脱着機構７１ｄはウエハＷを保持していない状態を示している。チャックプレート７１ａの下方部には、昇降シリンダ７９により昇降可能な１枚の連結テーブル７２が設けられ、この連結テーブル７２上において脱着機構７１ｄの配設位置にそれぞれ対応する３箇所には、当接治具７２ｂが配設されている。昇降シリンダ７９によって当接治具７２ｂを上昇させると当接治具７２ｂが脱着機構７１ｄにそれぞれ当接して押圧することにより、図５中右側の脱着機構７１ｄのようにウエハＷの保持状態を解除し、逆に当接治具７２ｂを下降させると図示しない弾性部材により、図５中左側の脱着機構７１ｄのようにウエハＷを保持するようになっている。
【００４３】
カップＣＰの内周側底部にはドレイン７５が設けられており、カップＣＰ内の排気及び洗浄液やリンス液の排出が行われるようになっている。この排気に関しては、例えば図示しないバキューム装置により排気されるようになっており、主ウエハ搬送機構２２との間でのウエハの受け渡しの際は排気を弱めるか又は停止することにより、受け渡しの際の機械的動作により発生するパーティクルのカップＣＰ内への引き込みを防止することができる。
【００４４】
カップＣＰの側方部には、ノズル待機位置６７に待機された第１の液体供給ノズルである第１のリンスノズル３５及び洗浄ノズルとしての２流体ノズル３６が一体的に連結部材４０に固定されている。これらの第１のリンスノズル３５と２流体ノズル３６との間の距離は、例えば５ｍｍ〜８０ｍｍとされている。
【００４５】
図６を参照して、第１のリンスノズル３５にはリンス液供給源３９から供給管４３を介してリンス液としての例えば純水が供給されるようになっており、例えばベローズポンプ３２によりノズル３５からの当該リンス液の供給量が動的に可変できるようになっている。本実施形態では、リンス液供給量は例えば０．５ｌ／ｍｉｎ〜１．２ｌ／ｍｉｎとされている。
【００４６】
２流体ノズル３６は、図７に示すように、バッファ室４４ａを備えたバッファ部４４と、洗浄液を吐出する吐出部４５とを有している。バッファ室４４ａには例えば不活性ガスとして窒素ガスを当該バッファ室４４ａに供給するための窒素ガス流路２８と、純水を供給するための液流路２７が形成されている。吐出部４５には、バッファ室４４ａにおける窒素ガス流路２８の出口付近で純水と混合された混合流体（窒素ガスを含む純水）を勢いよくウエハ上に吐出するための流路４５ａが形成されている。
【００４７】
図６を参照して、これら第１のリンスノズル３５と２流体ノズル３６とを固定した連結部材４０は、Ｙ方向に延設されたガイドレール３４に沿って移動可能なノズル保持アーム７７に取り付けられている。この保持アーム７７は、例えばステッピングモータ３８により駆動プーリ３１を介して駆動するベルト４１に接続されており、ステッピングモータ３８の回転数によって保持アーム７７の移動速度が可変に構成され、これにより、第１のリンスノズル３５及び２流体ノズル３６の移動速度が可変になっている。本実施形態では、この移動速度は５ｍｍ／ｓｅｃ〜１０ｍｍ／ｓｅｃとされている。なお、保持アーム７７は、図示しない昇降機構により昇降可能とされており、両ノズル３５、３６の高さ位置が調節できるようになっている。
【００４８】
上記回転駆動モータ７１ｃの回転数、ベローズポンプ３２の作動量及びステッピングモータ３８の回転数は制御系３３により統合的に制御されるようになっており、例えば保持アーム７７の移動速度に基づいて第１のリンスノズル３５からのリンス液供給量を動的に可変でき、また、回転駆動モータ７１ｃの回転数に基づいてリンス液供給量を動的に可変できるようになっている。
【００４９】
カップＣＰの外側上部にも、上記第１のリンスノズル３５と同様に、ウエハＷ上に液体を供給する第２の液体供給ノズルのである第２のリンスノズル８３が配置されている。この第２のリンスノズル８３からは、リンス液として例えば純水が供給される。この第２のリンスノズル８３は、高さ・方向調節機構８５により、Ｚ方向高さ及びリンス液の吐出角度を変えることが可能となっている。
【００５０】
ここで、液体供給ノズルからは、例えば洗浄液と同じ液体、本実施の形態の場合純水が供給される。洗浄液が薬液を含む場合、液体供給ノズルから同じ薬液を供給すると濃度変化がないという効果がある。また、ミストのカップへの付着物の薬液濃度を減少させる効果を求める場合、純水や洗浄液より濃度の低い薬液を使うことも考えられる。また、純水は洗浄後のリンス液としても使用される。
【００５１】
次に、以上説明した塗布現像処理システム１における一連の処理工程について説明する。
【００５２】
先ず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送体２１がカセット載置台２０上の処理前のウエハを収容しているカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣＲから１枚のウエハＷを取り出し、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送される。このアライメントユニット（ＡＬＩＭ）にてウエハＷの位置合わせが行われた後、主ウエハ搬送機構２２によりウエハＷは、リバースユニット（ＲＶＳ）へ搬送され、ウエハにおいてデバイスが形成される面である表面が下になるように裏面を上に向けて反転させる。そして洗浄処理ユニット５０へ搬送され、裏面側の洗浄処理が行われる。その後、再びウエハＷはリバースユニット（ＲＶＳ）へ搬送され、今度は表面が上になるように反転させ、再び洗浄処理ユニット５０へ搬送され所定の洗浄処理が行われる。このウエハＷの洗浄処理については後述する。なお、必要に応じてウエハ表面側を先に洗浄し、裏面側を後に洗浄するようにしてもよい。
【００５３】
そして、次にアドヒージョンユニット（ＡＤ）へ搬送され疎水化処理が行われ、次いでクーリングユニット（ＣＯＬ）にて所定の冷却処理が行われる。その後、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、レジストの回転塗布が行われる。そして、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）で所定の加熱処理が行われ、クーリングユニット（ＣＯＬ）において冷却処理され、その後ウエハ搬送体２４によりインターフェース部１２を介して図示しない露光装置により露光処理が行われる。露光処理が終了した後は、ウエハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬送されて現像処理が行われ、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットＣＲに戻される。なお、現像処理後に、ポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）により加熱処理が行われる場合もある。
【００５４】
次に、洗浄処理ユニット５０における洗浄処理について図８に示すフローを参照しながら説明する。
【００５５】
先ず、スピンチャック７１にウエハＷが受け渡され、このウエハＷの周縁部を覆うようにカップＣＰが上昇する。次に２流体ノズル３６がウエハＷの中心上に位置するように、２流体ノズル３６及びリンスノズル３５が移動し（ステップ１）、図９（ａ）に示すように、この両ノズルの位置から洗浄液及びリンス液の吐出を開始するとともに、ウエハＷ周縁部へ径方向に両ノズルの移動が開始される（ステップ２）。また、これと同時にウエハＷの回転を開始する。なお、このウエハＷの回転開始については、洗浄液及びリンス液の吐出開始と同時でなくともこれより前に回転を開始させるようにしてもよい。
【００５６】
次に、図９（ｂ）に示すように、２流体ノズル３６がウエハＷ周縁部付近に移動してきた場合に、この２流体ノズル３６から吐出された洗浄液がカップＣＰの内側で跳ね返り、ミスト状となってウエハＷの中心側へ向けて飛散する。しかし、ここでリンスノズル３５によりリンス液をウエハＷに供給して親水性の液膜、すなわち水膜５１を形成しているため、カップＣＰに付着したパーティクルを含むミストが水膜５１上に付着することになる。しかし、水膜５１上にミストが付着してもウエハ面に直接ミストが付着するわけではないので、ウエハＷに悪影響を及ぼすおそれがなく、また、この水膜５１上に付着したミストは回転するウエハＷの遠心力によりリンス液とともにカップＣＰの下方に排出されるので問題はない。
【００５７】
この後、図９（ｃ）に示すように、２流体ノズル３６がウエハＷ周縁部より外側に位置したら、洗浄液及びリンス液の吐出を停止し（ステップ３）、両ノズル３５，３６をカップＣＰの外側に配置させ、次に図９（ｄ）に示すように、例えばウエハＷを４０００ｒｐｍの回転数で回転させてウエハ上の液を振り切り、乾燥処理を行う（ステップ４）。
【００５８】
ここで本実施形態においては、リンス液の流量、両ノズル３５及び３６の移動速度、ウエハＷの回転数は、それぞれ以下に示す通りであり、それぞれ一定の値とした。
リンス液の流量１．０ｌ／ｍｉｎ
両ノズルの移動速度６ｍｍ／ｓｅｃ
ウエハの回転数１３００ｒｐｍ
前述したように本実施形態では、ウエハＷの回転数は１３００ｒｐｍとしたが、これより小さくても大きくてもよい。しかし、ウエハ回転数を３００ｒｐｍより小さくすると、ウエハが疎水性の場合にはウエハ上全面に液膜を形成することができず、多数の水玉がウエハ面上に散在する状態となってしまうので、３００ｒｐｍ以上とすることが必要である。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、ウエハ上に親水性の液膜５１を形成させながら洗浄液を吐出して洗浄を行っているので、疎水性のウエハであってもパーティクルの付着を防止することができる。
【００６０】
また、移動して洗浄液を吐出する２流体ノズル３６のウエハ中心側に、リンスノズル３５を配置し、洗浄液がウエハに供給される位置よりもウエハ中心側にリンス液を供給するようにしたので、例えば図９（ｂ）〜（ｃ）に示すように、２流体ノズル３６がウエハ周縁部から外側に外れていく場合であっても、２流体ノズル３６に近接したリンスノズル３５は、常にウエハ周縁部にリンス液を供給して液膜を形成している。従って、特にカップＣＰからの跳ね返りミストが多いウエハ周縁部にパーティクルが付着することを防止できる。
【００６１】
ここで、図１０〜図１３を参照して、従来のように２流体洗浄液の吐出のみによる洗浄処理と、本実施形態のようにリンス液を供給して液膜を形成した場合の洗浄処理とにおける、それぞれウエハ面上のパーティクルの除去率（図１０，１１）及び増加量（図１２，１３）を比較してみる。ウエハの種類は親水性と疎水性とについて実験を行った。また、図１０〜図１４において横軸は２流体ノズルにおける窒素ガスの流量であり、「Ｎｌ」の「Ｎ」とは、標準状態を表す。
【００６２】
図１０は、親水性のウエハについて示しており、リンス液供給の有無でパーティクルの除去率はほぼ同一であり、親水性のウエハについては洗浄性能に変化はない。ところが、図１１に示すように疎水性のウエハにおいては、リンス液の供給の有無で、特に、窒素ガスの流量が６０Ｎｌ／ｍｉｎ以上においてパーティクルの除去率に顕著な差が生じた。この結果より、窒素ガスの流量は６０Ｎｌ／ｍｉｎ〜１００Ｎｌ／ｍｉｎとすることが好ましく、特に８０Ｎｌ／ｍｉｎの場合に最もパーティクルの除去率が高いことが分かる。
【００６３】
また、図１２及び図１３は、窒素ガス流量に対するウエハ１枚上のパーティクルの増加量を示しており、実質的な内容はそれぞれ図１０及び図１１と同様である。
【００６４】
次に図１４を参照して、リンスノズル３５のウエハ上の移動途中において、リンス液の流量、リンスノズル３５の移動速度（＝２流体ノズルの移動速度）又はウエハＷの回転数を動的に可変する場合について説明する。
【００６５】
例えば、リンス液の流量を可変とし、リンスノズル３５の移動速度及びウエハ回転数を一定とする場合、ウエハＷの周縁部に供給されるリンス液の流量を、ウエハ中心部に供給されるリンス液の流量よりも多くする。一実施形態として図１４（ａ）に示すように、例えば中心部で０．５ｌ／ｍｉｎとし、周縁部で１．２ｌ／ｍｉｎとしている。この場合、ウエハＷの周速度がその中心部と周縁部とで異なるが、このようにリンス液の流量を変えることで、ウエハ面上の単位時間当りに供給されるリンス液の供給量を中心部と周縁部とで可及的に同じにすることができる。なお、この場合、リンスノズル３５の移動途中において例えば２段階で供給量を可変してもよいし、３段階以上で徐々に０．５ｌ／ｍｉｎから１．２ｌ／ｍｉｎまで可変してもよい。
【００６６】
次に、リンスノズル３５の移動速度を可変とし、リンス液の供給量及びウエハ回転速度を一定とする場合、ウエハＷの周縁部にリンス液が供給されるときのリンスノズル３５の速度を、ウエハ中心部に供給されるときのリンスノズル３５の速度よりも小さくする。一実施形態として図１４（ｂ）に示すように、例えば中心部で７ｍｍ／ｓｅｃとし、周縁部で５ｍｍ／ｓｅｃとしている。この場合、ウエハＷの周速度がその中心部と周縁部とで異なるが、このようにリンスノズル３５の移動速度を変えることで、ウエハ面上の単位時間当りに供給されるリンス液の供給量を中心部と周縁部とで可及的に同じにすることができる。なお、このリンスノズル３５の移動途中において例えば２段階で移動速度を可変してもよいし、３段階以上で徐々に７ｍｍ／ｓｅｃから５ｍｍ／ｓｅｃまで可変してもよい。
【００６７】
次に、ウエハＷの回転数を可変とし、リンスノズル３５の移動速度及びリンス液の供給量を一定とする場合、ウエハＷ周縁部にリンス液が供給されるときのウエハ回転数を、ウエハ中心部にリンス液が供給されるときの回転数よりも小さくする。一実施形態として図１４（ｃ）に示すように、例えば中心部で１５００ｒｐｍとし、周縁部で１０００ｒｐｍとしている。この場合、ウエハ面上の単位時間当りに供給されるリンス液の供給量を中心部と周縁部とで可及的に同じにすることができる。なお、このリンスノズル３５の移動途中において例えば２段階で回転数を可変してもよいし、３段階以上で徐々に１５００ｒｐｍから１０００ｒｐｍまで可変してもよい。
【００６８】
以上のように、リンスノズル３５のウエハ上の移動途中において、リンス液の流量、リンスノズル３５の移動速度又はウエハＷの回転数を動的に可変することにより、ウエハの全面について洗浄性能を均一にできる。
【００６９】
次に、図１５〜図１８を参照して、第２のリンスノズル８３を使用した場合の洗浄処理について説明する。
【００７０】
図１５においては、第１のリンスノズル３５を使用せず、２流体ノズル３６のみをウエハＷの径方向に中心部から周縁部まで移動させながら洗浄液を吐出しつつ、第２のリンスノズル８３によりリンス液を所定の位置、例えばウエハＷの中心部に供給し、液膜５１を形成している。これにより、２流体ノズル３６がウエハ周縁部まで移動した際に発生するカップ跳ね返りミストがウエハＷに直接付着することを防止できる。
【００７１】
図１６においても第１のリンスノズル３５を使用していない。先ず、図１６（ａ）に示すように、ウエハ中心部に２流体ノズル３６から洗浄液を吐出しつつ中心部から周縁部へ移動させていくが、この時点では第２のリンスノズル８３からリンス液を吐出していない。これは、図１６（ａ）に示すように、２流体ノズル３６がウエハＷの中心位置から洗浄液の吐出を開始した時点では、洗浄液がカップＣＰに跳ね返ることが少ないからである。そして次に、図１６（ｂ）に示すように、２流体ノズル３６がウエハＷの周縁部付近まで移動したときに、カップ跳ね返りのミストが増加するため、この時にリンス液を供給し液膜５１を形成することにより、跳ね返りミストの付着を防止できるとともに、図１５における場合に比べリンス液の使用量を削減できる。
【００７２】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）においても第１のリンスノズル３５を使用していない。先ず図１７（ａ）に示すように、２流体ノズル３６から洗浄液を吐出しつつ中心部から周縁部へ移動させるとともに、リンス液供給により液膜５１を形成する。そして、図１７（ｂ）に示すように、２流体ノズル３６が周縁部に来たときに、第２のリンスノズル８３のリンス液の吐出角度を変えることにより、洗浄液が吐出される位置に合わせて、リンス液の供給位置をウエハ周縁部付近にすることにより、より確実にウエハ周縁部でのミストの付着を防止できる。
【００７３】
図１８は、第１、第２のリンスノズル３６、８３の両方を使用している。この場合、２流体ノズル３６及び第１のリンスノズル３５が中心部から周縁部への移動しつつ洗浄液及びリンス液を吐出し、更にこれに加えて第２のリンスノズル８３からもリンス液を供給している。これにより、ウエハＷ全面に確実に液膜５１を形成でき、ミストの付着を確実に防止できる。
【００７４】
図１９及び図２０は、一実施形態に係る洗浄処理システムの全体構成を示す平面図及び正面図である。なお、図１９及び図２０において、図１及び図２における構成要素と同一のものについては同一の符号を付すものとし、その説明を省略する。
【００７５】
処理ステーション１１の正面側には、ウエハＷの洗浄のための洗浄処理ユニット５０が４台、中央部に主ウエハ搬送機構２２が配設されている。この主ウエハ搬送機構２２に隣接して、洗浄後の乾燥に必要な熱処理ユニット（ＨＰ）及び冷却処理ユニット（ＣＯＬ）９１、ウエハＷをカセットステーション１０と処理ステーション１１との間で受け渡すトランジションユニット（ＴＲＳ）及びウエハＷの表裏を反転させるリバースユニット（ＲＶＳ）９０が配設されている。また処理ステーション１１の背面側には、洗浄処理システム２全体の動作・制御を行うための電装ユニット（ＥＢ）９３と機械制御ユニット（ＭＢ）９４、洗浄処理ユニット５０で使用される所定の洗浄液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット（ＣＴＢ）９２が配設されている。更に、処理ステーション１１には、その天井部より清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）９５が配設されている。
【００７６】
このような洗浄処理システム２は、上記塗布現像処理システム１以外の工程における洗浄専用システムとして用いることができる。例えば、塗布現像工程以外の工程としては、特定ガス、又は数種の化合物ガスをウエハＷ上に供給し、ウエハＷ表面での化学反応により所望の薄膜を形成させるＣＶＤ工程、ウエハＷ表面上に形成された薄膜の全面又は特定部分を必要な厚さだけ食刻するエッチング工程等があるが、これらＣＶＤ工程又はエッチング工程の処理中に汚染したウエハを洗浄するための専用処理システムとして用いることができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、洗浄処理システム２を単体のシステムとして説明したが、上記のＣＶＤ工程で使用するＣＶＤ装置や、エッチング工程で使用するエッチング装置等と、洗浄処理システム２とをインターフェース装置等を介して接続し、インライン化された複合装置として使用することができる。
【００７８】
本発明は以上説明した実施形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００７９】
例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示す洗浄処理工程において、２流体ノズル３６がウエハＷの中心位置から洗浄液の吐出を開始するときに、リンスノズル３５からのリンス液の吐出は行わず、例えば図９（ｂ）に示すように、２流体ノズル３６がウエハ周縁部に来た時にカップ跳ね返りミストが増加するため、図１６（ａ）、（ｂ）に示す場合と同様にリンス液を供給するようにしてもよい。これは、２流体ノズル３６がウエハＷの中心位置から洗浄液の吐出を開始した時点では、洗浄液がカップＣＰに跳ね返ることは少なく、２流体ノズル３６がウエハＷの周縁部付近まで移動したときに、跳ね返りのミストが発生しやすい状態となるからである。これにより、リンス液の使用量を削減することができる。
【００８０】
また、図１５、図１６（ａ）、（ｂ）及び図１８において、リンスノズル８３からのリンス液は、ウエハ中心部に供給するようにしたが、２流体ノズル３６による洗浄液と干渉しない供給位置ならば、ウエハ中心部に限られない。
【００８１】
更に、上記実施形態では、基板として半導体ウエハを使用したが、これに限らず、液晶ディスプレイ等に使用されるガラス基板についても本発明は適用可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の親水性又は疎水性に関わらず、ミスト発生に起因するパーティクルの付着を防止し、洗浄性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗布現像処理システムの平面図である。
【図２】図１に示す塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１に示す塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る洗浄処理ユニットの平面図である。
【図５】図４に示す洗浄処理ユニットのＸ方向から見た断面図である。
【図６】図４に示す洗浄処理ユニットのＹ方向から見た断面図である。
【図７】一実施形態に係る２流体ノズルの断面図である。
【図８】一実施形態に係る洗浄処理工程を示すフロー図である。
【図９】一実施形態に係る洗浄処理工程を順に示す側面図である
【図１０】リンス液供給の有無で親水性ウエハのパーティクル除去率を比較した図である。
【図１１】リンス液供給の有無で疎水性ウエハのパーティクル除去率を比較した図である。
【図１２】リンス液供給の有無で親水性ウエハのパーティクル増加率を比較した図である。
【図１３】リンス液供給の有無で疎水性ウエハのパーティクル増加率を比較した図である。
【図１４】ウエハ中心部と周縁部とにおいて、リンス流量、リンスノズル移動速度又はウエハ回転数をそれぞれ可変した場合の各値の一例を示す図である。
【図１５】２流体ノズルと第２のリンスノズルとを使用した場合の側面図である。
【図１６】図１５において、２流体ノズルの移動途中からリンス液を供給した場合の側面図である。
【図１７】２流体ノズルを吐出角度を可変した場合の側面図である。
【図１８】第１及び第２のリンスノズルの両方を使用した場合の側面図である。
【図１９】一実施形態に係る洗浄処理システムの全体構成を示す平面図である。
【図２０】図１９に示す洗浄処理システムの全体構成を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｗ…半導体ウエハ
１…塗布現像処理システム
３１…駆動プーリ
３２…ベローズポンプ
３３…制御系
３４…ガイドレール
３５…第１のリンスノズル
３６…２流体ノズル
３８…ステッピングモータ
３９…リンス液供給源
４０…連結部材
４１…ベルト
４３…供給管
５０…洗浄処理ユニット
５１…液膜
７１ａ…チャックプレート
７１ｂ…枢軸
７１ｃ…回転駆動モータ
７１ｄ…脱着機構
７２…連結テーブル
７７…ノズル保持アーム
８３…第２のリンスノズル

Claims

基板を回転可能に保持する回転保持部と、
回転する基板上を基板中心部から径方向に移動可能に設けられ、洗浄液を吐出する洗浄ノズルと、
前記移動する洗浄ノズルと一体的に移動可能に配置され、前記洗浄ノズルによる洗浄の際に、基板上において前記洗浄ノズルから吐出される洗浄液よりも基板の中心側に液体を供給し基板上に液膜を形成する第１の液体供給ノズルと、
前記洗浄ノズルによる洗浄の際に、前記基板の中心位置に液体を供給し前記第１の液体供給ノズルとともに基板上に液膜を形成する第２の液体供給ノズルと
を具備することを特徴とする基板洗浄装置。
請求項１に記載の基板洗浄装置において、
前記洗浄液は不活性ガスと液体との混合流体であることを特徴とする基板洗浄装置。
回転する基板上に洗浄液を基板の中心から外周に向けて移動しながら吐出する工程と、
前記洗浄工程の際、基板中心部に液体を供給して基板上に液膜を形成する工程と、
前記洗浄工程の際、洗浄液の供給位置より基板中心方向側に液体を基板の中心から外周に向けて移動しながら供給して基板上に液膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする基板洗浄方法。
請求項３に記載の基板洗浄方法において、
前記洗浄液は不活性ガスと所定の液体との混合流体であって、この洗浄液を吐出する洗浄ノズルを具備することを特徴とする基板洗浄方法。