JP4342324B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板の下面に処理液を供給して該下面に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置および基板処理方法に関するものである。

従来、この種の基板処理装置として、基板の一種であるウエハの周縁部に当接しつつウエハの下面を離間した状態でウエハを支持するスピンベースと、このスピンベースの中央部からウエハの下面へ向けて、薬液、純水等の処理液を所定の流量で供給するノズルとを備えた基板処理装置がある（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の基板処理装置においては、ウエハを支持した状態でスピンベースをモータ等で回転させつつノズルから一定の大流量で処理液をウエハの下面中心部に供給させる。これにより、ウエハの下面中心部に供給された処理液が遠心力でウエハの外周側へ広げられ、ウエハの下面全体を覆い、ウエハの下面に付着したパーティクル等の汚れを除去する。こうしてウエハの下面の洗浄処理が行われる。そして、この洗浄処理に続いてウエハを高速回転させてウエハのスピン乾燥を行っている。

特開平１１−８７２９４号公報（第５頁−第７頁、図１）

ところで、従来装置では、洗浄処理に続いてスピン乾燥処理を実行する直前においては、ウエハの下面全体に処理液の液滴が残留している。そして、スピン乾燥処理においては、ウエハの高速回転により発生する遠心力を用いて液滴を除去するのだが、ウエハの下面中央部と下面周縁部とでは基板回転に伴う遠心力の作用が相違している。すなわち、ウエハの下面周縁部に付着する液滴は比較的小さいサイズを有し、しかも、これらの液滴に対しては比較的大きな遠心力が作用するため、特段の問題を発生させることなく、それらの液滴をウエハから確実に除去させることができる。これに対し、ウエハの下面中央部に付着する液滴は比較的大きいサイズを有し、しかも、これらの液滴に対しては比較的小さな遠心力しか作用しないため、ウエハの下面中央部に残留している残留液滴がウエハへのウォータマークやパーティクル付着の原因となることがあった。したがって、洗浄処理後においてウエハの下面中央部に付着する残留液滴を低減させることがウォータマークなどの発生を抑制してデバイス不良の防止や歩留まり向上に図る上で重要となっている。

また、ウォータマークなどの発生を抑制するためには、ウエハの下面に近接して配置しているノズルに残留する液滴についても、考慮する必要がある。というのも、ノズルに液滴が付着したままスピン乾燥を行うと、スピン乾燥時にその液滴がウエハの下面に飛散し、その結果、ウエハにウォータマークが発生したり、パーティクルが付着することがあるためである。

このように洗浄液などの処理液によりウエハの下面に対して所定の処理を施した後にウエハの下面中央部に残留付着する液滴を効果的に除去することがデバイス不良の防止や歩留まり向上にとって重要となる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、回転する基板の下面に処理液を供給して該下面に対して洗浄処理などの所定の処理を施した後に、該基板の下面中央部およびノズル先端部に残留付着している処理液の液滴を効果的に除去する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を目的とする。

この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、基板を回転させながら基板の下面から離間して配置されたノズルの先端部より基板の下面に向けて第１処理液を吐出することで、基板の下面全体に第１処理液を供給する第１工程と、ノズル先端部より基板の下面に向けて第２処理液を吐出して基板の下面中央部と、ノズル先端部との間に液溜りを形成する第２工程と、液溜りをノズル先端部より吸引して基板の下面中央部とノズル先端部との間から液溜りを除去する第３工程とを備えている。

このように構成された発明では、第１処理液による処理（第１工程）が実行されると、基板の下面中央部に比較的大きな液滴が残留することとなる。しかしながら、第１工程に続いてノズル先端部より基板の下面に向けて第２処理液が吐出されて基板の下面中央部と、ノズル先端部との間に液溜りが形成される。このとき、第１工程後に基板の下面中央部およびノズル先端部に残留する液滴は該液溜りに取り込まれる。そして、こうして残留液滴を含有する液溜りが吸引されて基板の下面中央部とノズル先端部との間から除去される。この結果、基板の下面中央部およびノズル先端部での残留液滴が除去される。

ここでは、液溜りを形成するために用いる第２処理液の種類については任意であるが、第１処理液と同一成分の液体を第２処理液として用いたり、ノズルを洗浄するノズル洗浄液を用いてもよい。特に前者の場合には、同一成分の液体により液溜りが形成されることとなるため、液溜りを良好に形成することができる。また、第１工程から第２工程に移行する際にノズル先端部から吐出する液体の種類を切り換える必要がないため、上記移行をスムーズに行うことができ、スループットを向上させることができるとともに、制御も容易なものとなる。また、後者の場合には、液溜り形成（第２工程）と液溜り除去（第３工程）とを実行することで残留液滴の除去作用以外に、ノズル洗浄作用も同時に得られる。したがって、このノズル洗浄作用によりノズルを清浄な状態に保つことができる。

また、第１処理液による処理は基板を回転させながら実行されるが、そのまま基板を回転させた状態で液溜りの形成・除去を行ってもよいし、基板回転を停止させた後で液溜りの形成・除去を行うようにしてもよい。特に、前者の場合には、基板の下面中央部では上記のようにして残留液滴が除去されるとともに、その下面周縁部では基板回転により発生する遠心力によって残留する液滴が振り切られ、基板の下面全体について残留液滴を効果的に除去することができる。

また、液溜りの吸引速度については、第３工程中において一定に維持するようにしてもよいが、多段階に加速させるようにしてもよい。すなわち、液溜りを確実に連続的に吸引除去するためには、吸引開始時点で静止状態の液溜りをゆっくりと吸引して液溜りが分離するのを防止するのが望ましい。もちろん、この時点での吸引速度のまま第３工程中、吸引動作を継続させてもよいが、吸引開始後においては液溜りの分離が問題とならない範囲で吸引速度を高めてもよく、これによって液溜りの除去に要する時間が短縮され、スループットが向上される。

また、この発明にかかる基板処理装置は、基板を回転させながら基板の下面から離間して配置されたノズルの先端部より基板の下面中央部に向けて第１処理液を吐出することで、基板の下面全体に第１処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、第２処理液をノズルに供給することで処理を受けた基板の下面に向けてノズル先端部より第２処理液を吐出させて基板の下面中央部と、ノズル先端部との間に液溜りを形成する供給手段と、液溜りをノズル先端部より吸引して基板の下面中央部とノズル先端部との間から液溜りを除去する吸引手段とを備えている。

このように構成された発明では、供給手段がノズルに第２処理液を供給することで、すでに所定の処理を受けた基板の下面中央部とノズル先端部との間に液溜りが形成される。こうして液溜りを形成する前、つまり所定の処理を受けた直後の基板では、その下面中央部に比較的大きな液滴が残留しているが、液溜り形成によって残留液滴が該液溜りに取り込まれる。また、吸引手段が該液溜りを吸引して基板の下面中央部とノズル先端部との間から液溜りを除去する。この結果、基板の下面中央部およびノズル先端部での残留液滴が抑制される。

ここで、ノズルから第２処理液を吐出するためには、例えばノズル先端部において基板の下面中央部を臨むように吐出口を設けるようにしてもよい。また、その吐出口を利用して液溜りを吸引するようにしてもよい。これにより簡素な装置構成で液溜りの形成・除去を行うことができる。また、吐出口とは別個に吸引口をノズル先端部に設け、液溜りの除去については該吸引口を用いるようにしてもよい。このように第２処理液の供給経路と液溜りの吸引経路とを区別すると、処理液の混合を確実に防止することができる。

また、ノズル先端部の構成としては、例えば基板の下面と対向するように吐出口が設けられた対向面を設けるようにしてもよい。ここでは、吐出口からの第２処理液の吐出によって液溜りがノズルの対向面の全面と、基板の下面中央部との間に形成される。したがって、液溜りを安定して形成することができ、基板の下面中央部ならびにノズル先端部から液滴を確実に除去することができる。なお、吐出口以外に吸引口を別個設ける場合には、その吸引口についても対向面に設ければよい。

ノズル先端部より基板の下面に向けて第２処理液を吐出して基板の下面中央部と、ノズル先端部との間に液溜りを形成しているので、基板の下面中央部やノズル先端部に付着している残留液滴を液溜りに確実に取り込むことができる。そして、その液溜りを吸引して基板の下面中央部とノズル先端部との間から除去しているので、基板の下面中央部およびノズル先端部に液滴が残留するのを効果的に防止することができる。

＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。この基板処理装置は、本発明の「基板」の一種である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）Ｗの上面および下面に対してウエハ洗浄液を供給してウエハ洗浄処理を行い、またウエハ洗浄処理後に純水やＤＩＷなどのリンス液によるリンス処理を施した後にスピン乾燥する装置である。この基板処理装置では、中空の回転軸１が、モータ３の回転軸に連結されており、このモータ３の駆動により鉛直軸周りに回転可能となっている。この回転軸１の上端部には、円板状のスピンベース５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。また、スピンベース５の周縁部付近には、ウエハＷの外周端部に当接しつつウエハＷを支持する支持ピン７が複数本設けられている。そして、複数本の支持ピン７によってウエハＷの下面と対向するスピンベース５から所定の間隔離した状態でウエハＷが水平に支持されている。このように、この実施形態ではスピンベース５と複数本の支持ピン７とでウエハ（基板）Ｗを支持する基板支持手段が構成されている。

スピンベース５の上方には、中心部に開口を有する雰囲気遮断部材９が配置されている。この雰囲気遮断部材９はウエハＷの径より若干大きく、中空を有する筒状の支持軸１１の下端部に一体回転可能に取り付けられている。この支持軸１１には、図示を省略する遮断駆動機構が連結されており、遮断駆動機構のモータを駆動することにより支持軸１１とともに雰囲気遮断部材９が鉛直軸Ｊ周りに回転されるように構成されている。また、遮断駆動機構の昇降駆動用アクチュエータ（例えばエアシリンダーなど）を作動させることで雰囲気遮断部材９をスピンベース５に近接させたり、逆に離間させることが可能となっている。

また、支持軸１１の中空部には、上部洗浄ノズル１２が同軸に設けられ、その下端部のノズル口１２ａから支持ピン７によって支持されたウエハＷの上面の回転中心付近に純水、薬液等の処理液（ウエハ洗浄液やリンス液）を供給できるように構成されている。すなわち、この上部洗浄ノズル１２は、開閉弁１３を介して処理液供給源１５に連通接続されており、装置全体を制御する制御部１７による開閉弁１３の開閉制御によって上部洗浄ノズル１２からウエハＷの上面にウエハ洗浄液やリンス液（純水やＤＩＷなど）が供給される。

また、支持軸１１の中空部の内壁面と、上部洗浄ノズル１２の外壁面との間の隙間は、気体供給路１８となっている。この気体供給路１８は、開閉弁１９を介して気体供給源２１に連続接続されている。そして、上部洗浄ノズル１２によるウエハ洗浄およびリンス処理を行った後、制御部１７による開閉弁１９の開閉制御によって気体供給路１８を介してウエハＷの上面に気体を供給することによって、ウエハＷの乾燥処理を行うことが可能となっている。

また、スピンベース５の側方には、雰囲気遮断部材９とウエハＷの上面との間やスピンベース５の上面とウエハＷの下面との間にＤＩＷを供給する側部洗浄ノズル２３が備えられている。この側部洗浄ノズル２３は、開閉弁２５を介してＤＩＷ供給源２７に連通接続されている。また、側部洗浄ノズル２３には、上下昇降機構（図示省略）が連結されており、制御部１７からの制御指令に応じて該ノズル２３を鉛直方向に位置決め可能となっている。そして、制御部１７により側部洗浄ノズル２３の高さ位置を制御しつつ開閉弁２５の開閉タイミングを調整することで、側部洗浄ノズル２３からＤＩＷが、雰囲気遮断部材９とウエハＷの上面との間の空間を通過して雰囲気遮断部材９の下面へ供給されたり、スピンベース５の対向面とウエハＷの下面との間の空間を通過してスピンベース５の対向面へ供給される。

回転軸１の中空部には、本発明の「ノズル」に相当する下部洗浄ノズル２９が同軸に設けられている。この下部洗浄ノズル２９には、配管３１を介して供給・吸引機構３３が連通接続されている。また、回転軸１の内壁面と下部洗浄ノズル２９の外壁面との間の隙間には、円筒状の気体供給路５９が形成されており、この気体供給路５９の先端部は気体噴出口６１として機能し、気体噴出口６１からウエハＷの下面とスピンベース５の対向面との間の空間に窒素ガス等の気体が供給される。なお、気体噴出口６１は、制御部１７により開閉制御される開閉弁６３と流量調節弁６５とを介して気体供給源６７に連通接続されている。

図２は下部洗浄ノズルの上端部を示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は断面図である。下部洗浄ノズル２９の先端部には、ノズル本体２９ａの先端に平板状の遮断部材３０が取り付けられており、その上面３０ａが支持ピン７によって支持されたウエハＷの下面に平行して対向している。このように遮断部材３０の上面３０ａが本発明の「ノズルの対向面」に相当している。また、この遮断部材３０では、その略中央部に吐出口３０ｂが設けられて該吐出口３０ｂを介してウエハＷの下面に向けて洗浄液やリンス液などの処理液を吐出可能となっている。一方、吐出口３０ｂを取り囲む円環部位が気体噴出口６１の上方を覆っている。このため、気体噴出口６１から噴出された気体は遮断部材３０の下面とスピンベース５の対向面との隙間から、ウエハＷの下面とスピンベース５の対向面との間の空間に供給される。なお、遮断部材３０の平面サイズＤについては任意であるが、上記したように気体噴出口６１を塞ぐ程度に設定したり、また該平面サイズＤをさらに広げて回転軸１とスピンベース５とを連結するために両者の連結部に締結された締結部品を覆うように構成してもよい。このように締結部品を覆うためには、平面サイズＨを例えば５０ｍｍ以上設定すればよく、これによって締結部品の部位、例えばネジ溝などに洗浄液やリンス液が入り込むのを効果的に防止することができる。また、この平面サイズＤが大きくなるにしたがって液溜りが大型化し、後述するようにしてウエハＷの下面中央部および下部洗浄ノズル２９からの液滴を除去するのに要する時間が長くなる。また、ウエハＷの搬送の際に、ウエハ搬送機構と干渉するという問題が生じる。したがって、これらの点を考慮すると、平面サイズＤを例えば１２０ｍｍ以下に設定するのが望ましい。

次に、供給・吸引機構３３について図３を参照して説明する。図３は供給・吸引機構の概略構成を示すブロック図である。この供給・吸引機構３３は大きく２つの機能、つまり(1)下部洗浄ノズル２９に対して洗浄液やリンス液を供給する機能と、(2)下部洗浄ノズル２９を介して後述するようにしてウエハＷの下面中央部と遮断部材３０との間に形成される液溜りを吸引除去する機能とを兼ね備えている。すなわち、供給・吸引機構３３は本発明の「供給手段」および「吸引手段」として機能している。もちろん、後の第３実施形態と同様に供給機構と吸引機構とを分離独立して設けるように構成してもよいことはいうまでもない。

まず、供給機能について説明する。この供給・吸引機構３３では、配管３１の一端側にはＤＩＷ（＝deionized water）を供給するための第１のＤＩＷ供給源３５が連通接続されており、一方、他端側には下部洗浄ノズル２９が連通接続されている。この配管３１には、第１のＤＩＷ供給源３５からのＤＩＷの流量を調整するために圧力調節器３７が設けられている。また、この圧力調節器３７の下流側の配管３１には、第１のＤＩＷ供給源３５からのＤＩＷの流量を計測する流量計３９が設けられている。この流量計３９で計測された流量と予め設定されている流量（第１の流量ＦＶ１）との差分を制御部１７が求め、この差分に基づく指令電圧に基づいて電空変換器４１が圧力調節器３７への空気圧を調整する。

流量計３９の下流の配管３１には薬液注入部４３が設けられている。この薬液注入部４３は、配管３１への各流体の注入量を各々独立に調整することができるようにするために、開閉弁と流量調節弁との機能を備えた３つの流量調節弁４５，４７，４９と、流量計３９の下流側の配管３１に設けられた開閉弁５１とを備えている。

第１の流量調節弁４５は、第１の薬液供給源５３に連通されており、配管３１に対する第１の薬液の注入量を調整し、第２の流量調節弁４７は、第２の薬液供給源５５に連通されており、配管３１に対する第２の薬液の注入量を調整する。また、第３の流量調節弁４９は、第２のＤＩＷ供給源５７に連通されており、配管３１に対するＤＩＷの注入量を調整する。なお、開閉弁５１と流量調節弁４５，４７，４９の開閉制御は、すべて制御部１７によって統括的に制御される。

ウエハＷの下面をウエハ洗浄処理する際には、制御部１７は開閉弁５１を開放し、電空変換器４１を介して圧力調節器３７により第１の流量ＦＶ1になるように調整されて第１のＤＩＷ供給源３５からのＤＩＷを配管３１へ供給するとともに、第３の流量調節弁４９により第１の流量ＦＶ1よりも少ない第２の流量ＦＶ2になるように調整されて第２のＤＩＷ供給源５７からのＤＩＷを配管３１へ注入する。また、流量調節弁４５，４７を調整して所要量の第１または／および第２の薬液を配管３１へ注入する。したがって、第１の流量ＦＶ1と第２の流量ＦＶ2とを合わせた大流量のＤＩＷに所要の薬液が所要量だけ混合されたウエハ洗浄液がウエハＷの下面へ供給される。

また、ウエハＷの下面にリンス液を供給してウエハＷの下面に対してリンス処理を施す際には、制御部１７は流量調節弁４５，４７を閉止して薬液の配管３１への注入を停止する。これにより、ウエハＷにはＤＩＷだけがリンス液として大流量で下部洗浄ノズル２９からウエハＷの下面に供給されるので、ウエハ洗浄液に触れていたウエハＷの下面へのリンス液によるリンス処理が行われる。このように、本実施形態では、リンス液が本発明の「第１処理液」として機能して所定の処理としてリンス処理を実行する。

さらに、下部洗浄ノズル２９の先端部、つまり遮断部材３０の上面３０ａを洗浄する際には、開閉弁５１、流量調節弁４５，４７を閉止し、流量調節弁４９により第１の流量ＦＶ1よりも小流量の第２の流量ＦＶ2になるように調整されて、第２のＤＩＷ供給源５７からＤＩＷのみを本発明の「第２処理液」および「ノズル洗浄液」として配管３１へ注入する。そして、ウエハＷの下面中央部と遮断部材３０の上面３０ａの全面との間でノズル洗浄液（リンス液）の液溜りを形成する。また、このとき液溜り形成により下部洗浄ノズル２９の洗浄処理も同時に行われる。

次に、吸引機能について説明する。この供給・吸引機構３３では、第２のＤＩＷ供給源５７から配管３１へのＤＩＷ供給位置よりも上流側において、アスピレータや真空ポンプなどの吸引部８１が開閉弁８３を介して配管３１に接続されている。このため、吸引部８１を作動させるとともに、薬液およびＤＩＷの供給を停止した状態で開閉弁８３を開くことによって配管３１内の液体成分のみならず、後述するように形成される液溜りについても吸引して除去することが可能となっている。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図４および図５を参照しつつ詳述する。図４は図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。図５は図１の基板処理装置の動作を模式的に示す図である。この基板処理装置では、図示を省略する基板搬送ロボットにより未処理のウエハＷが基板処理装置に搬送され、支持ピン７上に載置されると、制御部１７が装置各部を以下のように制御してウエハ洗浄処理、リンス処理、液溜り形成処理、液溜り除去処理および乾燥処理を実行する。なお、基板搬送ロボットによるウエハＷの搬送を行う際には、雰囲気遮断部材９、支持軸１１および上部洗浄ノズル１２は一体的にスピンベース５の上方に離間退避している。

上記のようにしてウエハＷが支持ピン７にセットされると、雰囲気遮断部材９、支持軸１１および上部洗浄ノズル１２が一体的に降下して雰囲気遮断部材９がウエハＷに近接配置される。それに続いて、モータ３が回転してウエハＷを第１の回転数で回転させる。このとき、図示を省略する遮断駆動機構のモータを駆動することにより支持軸１１とともに雰囲気遮断部材９を鉛直軸Ｊ周りに回転する。そして、ウエハＷの第１の回転数での回転開始とともに、制御部１７は、開閉弁５１を開放し、電空変換器４１を介して圧力調節器３７により第１の流量ＦＶ1となるように調整されたＤＩＷを第１のＤＩＷ供給源３５から配管３１へ供給するとともに、流量調節弁４９により第２の流量ＦＶ2となるように調整されたＤＩＷを第２のＤＩＷ供給源５７から配管３１へ注入する。さらに、流量調節弁４５，４７を介して所定量の薬液を第１の薬液供給源５３および第２の薬液供給源５５から配管３１へ注入し、第１の流量ＦＶ1と第２の流量ＦＶ2とを合わせた大流量のＤＩＷに薬液が混合されたウエハ洗浄液が下部洗浄ノズル２９の吐出口３０ｂからウエハＷの下面へ供給され、ウエハＷの下面がウエハ洗浄液により洗浄される（ステップＳ１）。

このとき、大流量で供給されたウエハ洗浄液は、ウエハ洗浄液が勢いよく下部洗浄ノズル２９の吐出口３０ｂからウエハＷの下面に供給させるとともに、第１の回転数でのウエハＷの回転に伴い、ウエハ洗浄液がウエハＷの下面中心部から周縁部に向かって移動して周囲に飛散する。なお、このとき薬液を含むウエハ洗浄液の飛沫や、ウエハＷの下面に付着していたパーティクルを含む液滴が下部洗浄ノズル２９の遮断部材３０やスピンベース５の対向面に付着する。また、ウエハ洗浄液の飛沫などは雰囲気遮断部材９にも一部付着する。

そこで、制御部１７は以下のようにしてＤＩＷをリンス液として用いてリンス処理を実行する。すなわち、制御部１７は流量調節弁４５，４７を閉止して薬液の配管３１への注入を停止する。これにより、ウエハＷにはＤＩＷだけが大流量で下部洗浄ノズル２９からウエハＷの下面に供給されるので、ウエハ洗浄液に触れていたウエハＷの下面へのＤＩＷによる洗浄、つまり前リンス処理が行われる。なお、この時点では、下部洗浄ノズル２９の遮断部材３０やスピンベース５の対向面には、ウエハ洗浄液の液滴が一部付着した状態のままである。

また、ＤＩＷによるウエハ下面の前リンス処理と並行して、雰囲気遮断部材９を洗浄するために、制御部１７は開閉弁１３を開放し、処理液供給源１５から上部洗浄ノズル１２を介して、ウエハＷの上面にＤＩＷの供給を開始してウエハＷの上面にＤＩＷ保護膜を形成する。さらに、この保護膜を形成したまま、制御部１７は開閉弁２５を開放してＤＩＷ供給源２７から側部洗浄ノズル２３を介して雰囲気遮断部材９とウエハＷの上面との間の空間にＤＩＷの供給を開始する。これにより、ウエハＷの上面を保護しながら雰囲気遮断部材９を洗浄することができる。

これに続いて、制御部１７は、側部洗浄ノズル２３をウエハＷとスピンベース５との間まで降下させる。これにより、雰囲気遮断部材９へのＤＩＷ供給が停止されて雰囲気遮断部材９の乾燥が実行される一方、側部洗浄ノズル２３からのＤＩＷ供給先がウエハＷの下面とスピンベース５の対向面との間の空間となり、同空間に位置する支持ピン７およびスピンベース５の対向面が洗浄される。

また、制御部１７は、ウエハＷを再び第１の回転数で回転させるとともに、流量調節弁４９、５１を開放し、高速回転されているウエハＷの下面には下部洗浄ノズル２９からＤＩＷがリンス液として大流量で供給される。そのため、上述した前リンス処理と同様に、再びウエハＷの下面がＤＩＷで洗浄される。また、制御部１７は開閉弁１３を開放し、処理液供給源１５から上部洗浄ノズル１２を介して、ウエハＷの上面にＤＩＷを供給する。こうして、ウエハＷ全体にＤＩＷを供給してラストリンス処理を実行する。

この実施形態ではウエハＷを回転させながらリンス処理を行っているため、リンス液の多くはウエハＷから振り切られるのだが、リンス液の一部がウエハＷの下面や下部洗浄ノズル２９の先端部に液滴状に残留してしまう。しかも、残留液滴のうちウエハＷの下面中央部やノズル先端部に比較的大きな液滴Ｌが残留し、これらの残留液滴Ｌがウォータマークやパーティクルの発生要因のひとつとなってしまう（図５（ａ）参照）。

そこで、この実施形態では、液溜り形成処理（ステップＳ３；第２工程）および液溜り除去処理（ステップＳ４；第３工程）を実行することで上記液滴Ｌを除去している。より具体的には、ステップＳ３で制御部１７は本発明の「第２処理液」および「ノズル洗浄液」としてのＤＩＷの流量およびウエハ回転数を液溜りの形成に適した条件に設定する。ここで、ＤＩＷの流量と回転数とを例えば以下のように設定することができる、
ＤＩＷの流量：１０００ｃｍ^３／ｍｉｎ以下
ウエハ回転数：２００ｒｐｍ以下
また、
ＤＩＷの流量：４００ｃｍ^３／ｍｉｎ以下
ウエハ回転数：０〜５０ｒｐｍ
に設定するのがより好ましい。

このような条件下で、流量調節弁４９により流量調整されたＤＩＷが第２のＤＩＷ供給源５７から配管３１へ注入され、下部洗浄ノズル２９の吐出口３０ｂからウエハＷの下面に向けて吐出される。また、モータ３を回転制御してウエハＷを液溜り形成に適したウエハ回転数に設定することで、ウエハＷの下面と遮断部材３０の上面３０ａの全面との間でノズル洗浄液（ＤＩＷ）の液溜りＰを形成する。

このようなノズル洗浄液の流量およびウエハ回転数を設定することで液溜りＰ（図５（ｂ））が形成されてリンス処理（第１工程）直後にウエハＷの下面中央部およびノズル２９の先端部に残留する液滴Ｌが該液溜りＰに取り込まれる。また、遮断部材３０の上面３０ａの全面にノズル洗浄液としてＤＩＷが供給されてノズル洗浄が確実に行われる。なお、液溜りＰが形成された後も所定時間だけ上記設定条件を維持してノズル洗浄を確実に行うようにしてもよいし、液溜りＰが形成された直後に次の液溜り除去を行うようにしてもよい。

次のステップＳ４では、制御部１７は開閉弁５１および流量調節弁４９を閉止してノズル２９への薬液およびＤＩＷの供給を停止するとともに、その停止状態で開閉弁８３を開く。これによって配管３１内の液体成分および液溜りＰが吐出口３０ｂを介して吸引部８１に吸引され、ウエハＷの下面中央部と遮断部材３０の上面３０ａの全面との間に存在していた液溜りＰが除去される。したがって、この液溜りＰの吸引除去により、ウエハＷの下面中央部とノズル先端部とから液滴Ｌが確実に除去される。このとき、吸引速度が高速に設定されると、吸引処理中に液溜りＰの一部が分離し、部分的に残存する可能性があるため、液溜りＰの液体成分を考慮して吸引速度を設定するのが望ましい。なお、この実施形態では、リンス液（第１処理液）およびノズル洗浄液（第２処理液）がともにＤＩＷであることを考慮して吸引速度を１０００ｃｍ^３／ｍｉｎ以下に設定しているが、１５０〜２５０ｃｍ^３／ｍｉｎに設定するのが望ましい。

次に、制御部１７は、開閉弁８３を閉止して吐出口３０ｂからの吸引を停止させた後、図１に示す開閉弁１９により適宜の流量に調整した不活性ガスを気体供給源２１から気体供給路１８を通ってウエハＷの上面へ向けて供給するとともに、開閉弁６３を開放し、さらに流量調節弁６５により適宜の流量に調整した不活性ガスを気体供給源６７から気体供給路５９を通って、気体噴出口６１からウエハＷの下面へ向けて供給する。そして、モータ３の回転を第１の回転数からさらに高速の回転数に設定される。これにより、ウエハＷは高速で回転されながら、不活性ガスがウエハＷの上下面へ供給され、ウエハＷを第１の回転数よりも高速に回転させてウエハＷの乾燥処理が行われる（ステップＳ５）。

このステップＳ５の乾燥処理が終了した後、制御部１７はモータ３の駆動停止をモータ３に出力してウエハＷの回転も停止する。これにより、一連の洗浄処理、リンス処理、液溜り形成処理、液溜り除去処理及び乾燥処理の動作は停止する。

以上のように、この実施形態によれば、リンス処理直後に、ウエハＷの下面中央部とノズル２９の先端部（遮断部材３０の上面３０ａ）の全面との間に液溜りＰを形成することで、ウエハＷの下面中央部およびノズル２９の先端部に残留付着している液滴Ｌを液溜りＰに取り込んでいる。さらに、該液溜りＰを吸引除去することによって液溜りＰとともにウエハＷの下面中央部およびノズル先端部から残留液滴Ｌを効果的に除去している。その結果、スピン乾燥（ステップＳ５）時にウォータマークの発生やパーティクルの付着などを効果的に抑制することができる。

また、液溜りを形成するために用いる第２処理液の種類については任意であるが、残留液滴Ｌを液溜りＰに確実に取り込むためには、リンス処理によりウエハＷの下面やノズル先端部に付着しているリンス液（第１処理液）と相溶性を有する液体を用いるのが望ましく、この実施形態では同一のリンス液を第２処理液として用いている。したがって、残留液滴Ｌを取り込んで液溜りＰを良好に形成することができる。また、リンス液はノズル先端部を洗浄するノズル洗浄液としての機能を兼ね備えているため、この実施形態では残留液滴Ｌの除去と同時にノズル洗浄が実行されている。したがって、スループットの低減を防止することなく、洗浄処理から乾燥処理までの一連の基板処理を良好に行うことができる。

ここで、スループットについて着目すると、本実施形態では次のような作用効果が期待できる。すなわち、残留液滴の除去が困難となっていた従来装置では、洗浄処理において使用する薬液濃度に応じてリンス時間を変更設定していた。というのも、洗浄処理に用いるウエハ洗浄液の薬液濃度が高くなるにしたがって、ウエハの下面中央部やノズルへの残留液滴に含まれる薬液濃度も高くなり、飛散パーティクルによるウエハ汚染の確率が高くなる。そこで、従来装置では、薬液濃度に応じてリンス処理時間を長く設定せざるを得ず、その結果、スループットの低減が避けなれない場合があった。これに対し、本実施形態では、飛散パーティクルの主要因のひとつである残留液滴そのものを除去することができるため、ウエハ洗浄液の薬液濃度にかかわらずリンス処理に要する時間を比較的短時間に設定することができる。その結果、高濃度の薬液を用いる装置においてスループットを向上させる上で本実施形態は非常に有効なものとなっている。また、リンス処理に要するリンス液の量を節約することができ、ランニングコストの低減にも大きく寄与する。

また、上記実施形態では、リンス処理をウエハＷを回転させながら実行するとともに、そのままウエハＷを回転させた状態で液溜りＰの形成・除去を行っているので、ウエハＷの下面中央部では上記のようにして残留液滴Ｌが抑制されるとともに、その下面周縁部ではウエハ回転により発生する遠心力によって残留する液滴が振り切られ、ウエハＷの下面に残留する液滴を効果的に抑制することができる。もちろん、液溜りＰの形成・除去を行う上でウエハＷを回転させることは必須要件ではなく、任意であることはいうまでもない。

さらに、上記実施形態では、ノズル２９からノズル洗浄液（第２処理液）を吐出するために、ウエハＷの下面中央部を臨むように吐出口３０ｂを設けているが、この吐出口３０ｂを利用して液溜りＰを吸引するように構成しているので、簡素な構成で、しかも確実に液溜りＰの形成・除去を行うことができる。また、回転軸１とスピンベース５とを連結する締結部品（図示省略）の配設位置などに応じて遮断部材３０の上面３０ａの平面サイズＤを設定することで締結部品の部位、例えばネジ溝などに洗浄液やリンス液が入り込むのを効果的に防止し、ウォータマークやパーティクルの発生を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
図６は本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態の動作を示す図である。この実施形態は第１実施形態と大きく相違する点は、液溜りＰを吸引する速度、つまり吸引速度を２段階に切り換えている点であり、その他の構成および動作は第１実施形態のそれらと同一である。したがって、以下においては相違点を中心に説明する。

第１実施形態と同様にして液溜りＰを形成して残留液滴Ｌを該液溜りＰに取り込むと、まず吸引速度を低速度Ｖ1、例えば１５０〜２５０ｃｍ^３／ｍｉｎに設定し、この吸引速度Ｖ1で液溜りＰの吸引除去を開始する（図６（ａ））。このように吸引除去の初期段階においては、低速度Ｖ1で液溜りＰを吸引することにより液溜りＰの一部が分離してウエハＷの下面や遮断部材３０の上面３０ａに残存するのを確実に防止することができる。また、ウエハＷの下面と遮断部材３０の上面３０ａとから液溜りＰが吸引されると、吸引速度を高速度Ｖ2に切り換える（同図（ｂ））。そして、それ以降、高速度Ｖ2で吸引処理が実行される。

以上のように、この第２実施形態では、吸引初期段階において低速度Ｖ1で液溜りＰの吸引を実行しているので、液溜りＰの吸引を確実に行うことができる一方、処理の途中より吸引速度を高めることで吸引処理にかかる時間を短縮してスループットの向上を図っている。このように吸引速度を吸引の進行状況に応じて多段階に加速させることで液溜りＰを確実に吸引除去しつつスループットの向上を図ることができる。特に、同図（ｃ）に示すようにノズル配管内を吸引する際には、液溜りＰの分離を考慮する必要がないため、１０００ｃｍ^３／ｍｉｎを超える吸引速度を吸引するようにしてもよい。

＜第３実施形態＞
ところで、上記実施形態では、ノズル２９の吐出口３０ｂを利用して液溜りＰを吸引除去するように構成しているが、図７および図８に示すように吐出口３０ｂとは別個に吸引口をノズル先端部に設けるとともに、供給部と吸引部とを個別に分離して設けるようにしてもよい。

図７は本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。また、図８は図７の装置に装備される供給機構および吸引機構を示す図である。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、大きく次の２点である。まず、ノズル２９の先端部において２つの吐出口３０ｂが設けるとともに、吸引口３０ｃが付加的に設けられている。そして、吐出口３０ｂに薬液およびＤＩＷの供給を目的とした供給機構３３Ａが接続されているのに対し、吸引口３０ｃに吸引機構３３Ｂが接続されている。つまり、第１実施形態の供給・吸引機構３３から開閉弁８３および吸引部８１を取り出したものが供給機構３３Ａであり、その取り出した開閉弁８３および吸引部８１により吸引機構３３Ｂが構成されている。

そして、第３実施形態では、次のようにして液溜り形成処理（ステップＳ３；第２工程）および液溜り除去処理（ステップＳ４；第３工程）を実行することで上記液滴Ｌを除去している。より具体的には、ステップＳ３で制御部１７は供給機構３３Ａによるノズル洗浄液の流量およびウエハ回転数を設定し、下部洗浄ノズル２９の吐出口３０ｂからウエハＷの下面に向けてノズル洗浄液（ＤＩＷ）を吐出させる。これによりウエハＷの下面と遮断部材３０の上面３０ａの全面との間でノズル洗浄液（ＤＩＷ）の液溜りＰを形成する（同図（ｂ））。

また、液溜りＰを形成した後、供給機構３３Ａによるノズル洗浄液の供給を停止し、さらに吸引機構３３Ｂを作動させて液溜りＰをノズル２９の吸引口３０ｃから吸引する（同図（ｃ））。これによって、ウエハＷの下面中央部と遮断部材３０の上面３０ａの全面との間に存在していた液溜りＰが除去される。したがって、この液溜りＰの吸引除去により、ウエハＷの下面中央部とノズル先端部とから液滴Ｌが確実に除去される（同図（ｄ））。

以上のように、この第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果が得られるだけでなく、次のような作用効果が得られる。すなわち、吐出口３０ｂと吸引口３０ｃとを設け、ノズル洗浄液（第２処理液）の供給経路と液溜りＰの吸引経路とを区別するように構成しているので、処理液の混合を確実に防止することができる。

＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、ノズル先端部においてウエハＷの下面と対向する対向面（遮断部材３０の上面３０ａ）を有するノズル、いわゆる傘型ノズルからウエハＷの下面中央部にウエハ洗浄液、リンス液やノズル洗浄液などを吐出する基板処理装置に対して本発明を適用している。しかしながら、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、任意のノズル形態の基板処理装置に対して本発明を適用できる。

また、上記第１および第２実施形態では遮断部材３０に吐出口３０ｂを設け、第３実施形態では遮断部材３０に２つの吐出口３０ｂと吸引口３０ｃを設けているが、吐出口および吸引口の個数や形状などについては上記実施形態に限定されるものではなく、任意である。

また、上記第１ないし第３実施形態では、遮断部材の上面がウエハの下面に平行して対向しているが、略中央部の吐出口に向かってすり鉢状に下方に向かって傾斜していてもよい。こうすることで液溜りの吸引除去がよりスムーズとなる。

以上のように、この実施形態では、基板の一種であるウエハＷの上下面を洗浄する基板処理装置に対して本発明を適用している。しかしながら、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、ノズルが基板の下面から離間配置され、回転している基板の下面中央部に向けて第１処理液を吐出することで、基板の下面全体に第１処理液を供給して所定の処理（例えば、洗浄処理、エッチング処理、現像処理、リンス処理など）を行う基板処理装置全般に適用可能である。

本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。 下部洗浄ノズルの上端部を示す図である。 供給・吸引機構の概略構成を示すブロック図である。 図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 図１の基板処理装置の動作を模式的に示す図である。 本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態の動作を示す図である。 本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。 図７の装置に装備される供給機構および吸引機構を示す図である。

符号の説明

２９…下部洗浄ノズル
３０…遮断部材
３０ａ…上面（対向面）
３０ｂ…吐出口
３０ｃ…吸引口
３３…供給・吸引機構（供給手段、吸引手段）
３３Ａ…供給機構（供給手段）
３３Ｂ…吸引機構（吸引手段）
Ｌ…（残留）液滴
Ｐ…液溜り
Ｖ1、Ｖ2…吸引速度
Ｗ…ウエハ（基板）

Claims (12)

1. 基板を回転させながら前記基板の下面から離間して配置されたノズルの先端部より前記基板の下面に向けて第１処理液を吐出することで、前記基板の下面全体に前記第１処理液を供給する第１工程と、
   前記ノズル先端部より前記基板の下面に向けて第２処理液を吐出して前記基板の下面中央部と、前記ノズル先端部との間に液溜りを形成する第２工程と、
   前記液溜りを前記ノズル先端部より吸引して前記基板の下面中央部と前記ノズル先端部との間から前記液溜りを除去する第３工程と
   を備えたことを特徴とする基板処理方法。
2. 前記第２工程では、前記第１処理液と同一成分の液体を前記第２処理液として用いる請求項１記載の基板処理方法。
3. 前記第２工程では、前記ノズルを洗浄するノズル洗浄液を前記第２処理液として用いる請求項１記載の基板処理方法。
4. 前記第２工程では、前記基板を回転させながら前記液溜りを形成する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
5. 前記第３工程では、前記液溜りの吸引速度を多段階に加速させながら前記液溜りを除去する請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法。
6. 前記第３工程では、前記基板を回転させながら前記液溜りを吸引する請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法。
7. 基板を回転させながら前記基板の下面から離間して配置されたノズルの先端部より前記基板の下面中央部に向けて第１処理液を吐出することで、前記基板の下面全体に前記第１処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置において、
   第２処理液を前記ノズルに供給することで前記処理を受けた基板の下面に向けて前記ノズル先端部より前記第２処理液を吐出させて前記基板の下面中央部と、前記ノズル先端部との間に液溜りを形成する供給手段と、
   前記液溜りを前記ノズル先端部より吸引して前記基板の下面中央部と前記ノズル先端部との間から前記液溜りを除去する吸引手段と
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
8. 前記ノズルは、前記ノズル先端部において前記基板の下面中央部を臨むように設けられた吐出口を有し、
   前記供給手段は前記ノズルに前記第２処理液を供給して前記吐出口から前記基板の下面中央部に向けて前記第２処理液を吐出させる請求項７記載の基板処理装置。
9. 前記吸引手段は前記吐出口より前記液溜りを吸引除去する請求項８記載の基板処理装置。
10. 前記ノズルは、前記ノズル先端部において前記基板の下面と対向する対向面を有しており、
    前記吐出口が前記対向面に設けられ、前記吐出口からの第２処理液の吐出によって前記液溜りが前記ノズルの対向面の全面と、前記基板の下面中央部との間に形成される請求項８または９記載の基板処理装置。
11. 前記ノズルは、前記ノズル先端部において前記基板の下面中央部を臨むように設けられた吸引口をさらに有し、
    前記吸引手段は前記吸引口より前記液溜りを吸引除去する請求項８記載の基板処理装置。
12. 前記ノズルは、前記ノズル先端部において前記基板の下面と対向する対向面を有しており、
    前記吐出口および前記吸引口が前記対向面に設けられ、前記吐出口からの第２処理液の吐出によって前記液溜りが前記ノズルの対向面の全面と、前記基板の下面中央部との間に形成される請求項１１記載の基板処理装置。

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