JP4498893B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
そこで、リンス工程において使用される純水に炭酸ガス(二酸化炭素)を溶解させることにより、基板の帯電量を低減する試みが提案されている(下記特許文献1参照)。
そこで、この発明の目的は、水を含む液体による処理に起因する基板の帯電量を効果的に低減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。
前記パドル処理を行う所定時間は、3秒以上であることが好ましく、5秒以上であることがより好ましい。これにより、水供給工程において帯電した基板からの除電を十分に進行させることができる。
請求項2記載の発明は、前記所定の液体が水を含む液体であることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法である。
この方法では、水供給工程において基板に供給される液体と同種の液体を除電工程においても用いることができる。これにより、簡単な構成で、基板の除電を図ることができる。
この方法により、純水や炭酸水をパドル処理のための液膜形成に使用するよりも、高い除電効果を得ることができる。その理由は、必ずしも明確ではないが、有機溶剤の有する揮発性のために、液膜と周囲の空気との間の接触面積が実質的に大きくなり、基板から液膜を介する空中への放電が効率的に進行するためであると推定される。
請求項4記載の発明は、前記水供給工程は、水供給ノズル(4)から、水を含む液体を前記基板に供給する工程を含み、前記水供給工程後、前記除電工程前に、前記水供給ノズルからの液体の供給を停止させる工程と、有機溶剤ノズル(5)から、有機溶剤を前記基板の表面に供給する工程と、前記基板の回転速度を前記第1回転速度から前記第2回転速度に減速するか、または基板の回転を停止させる工程と、前記有機溶剤ノズルから前記基板への有機溶剤の供給を停止させる工程とを含むことを特徴とする請求項3記載の基板処理方法である。
この方法により、除電工程の後に、基板表面の液を遠心力によって振り切り、基板を乾燥させることができる。
図1は、この発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板(この実施形態ではほぼ円形の基板)Wを1枚ずつ処理するための枚葉型の装置である。この基板処理装置は、基板Wをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック1と、このスピンチャック1に回転力を与える回転駆動機構2と、スピンチャック1に保持されて回転されている基板Wに対して薬液を供給する薬液ノズル3と、同じくスピンチャック1に保持されて回転されている基板Wに対して純水を供給する純水ノズル4とを備えている。
純水ノズル4には、純水バルブ12を介して純水供給源からの純水が供給されるようになっている。ただし、純水を供給する代わりに、いわゆる機能水をノズル4から基板Wの表面へと供給するようにしてもよい。機能水とは、炭酸水、水素水(還元水)、オゾン水および電解イオン水のように、純水に対していずれかの機能を付与した水である。
図2は、図1の基板処理装置による基板処理工程を説明するためのフローチャートである。また、図3は、基板処理工程の流れを説明するための図解図である。
基板搬送ロボットによってスピンチャック1に未処理の基板Wが受け渡されると、基板吸着部7によって基板Wが吸着されることにより、スピンチャック1に基板Wが保持される。この状態で、回転駆動機構2は、スピンチャック1に回転力を与え、基板Wを薬液処理のための基板回転速度(薬液処理回転速度)RCで回転するように、制御装置10によって制御される(ステップS1)。薬液処理回転速度RCは、たとえば、500rpmとされる。
続いて、制御装置10は、純水バルブ12を開く(ステップS5)。これによって、純水ノズル4から基板Wの上面に純水が供給される。純水ノズル4は、たとえば、基板Wの回転中心に向けて純水を吐出するように配置されている。したがって、基板Wの上面に達した純水は、遠心力を受けて回転半径方向外方側へと広がり、基板Wの全域に至る(図3(b)参照)。こうして、基板Wの上面の全域において、薬液が純水に置換され、基板Wの純水リンス処理が進行する。純水ノズル4からの純水の吐出流量は、たとえば、800ml程度とされる。
この状態が、所定時間(たとえば30秒)にわたって保持される(ステップS7)。
その後、制御装置10は、回転駆動機構2を制御することにより、スピンチャック1の回転速度、すなわち基板Wの回転速度をパドル処理回転速度RPへと減速する(ステップS8)。パドル処理回転速度RPは、リンス処理回転速度RRよりも低速に定められており、この実施形態では200rpmとされている。
その後、制御装置10は、スピンチャック1の回転速度を乾燥処理回転速度RD(たとえば、4000rpm)まで加速する(ステップS11)。乾燥処理回転速度RDは、リンス処理回転速度RRよりもさらに高速な回転速度であって、このような乾燥処理回転速度RDで基板Wを高速回転させることにより、遠心力の働きによって、基板Wの表面の液滴を基板Wの外方に振り切って、基板Wを乾燥させることができる(図3(d)参照)。このような乾燥処理が、所定の乾燥処理時間(たとえば15秒)にわたって行われた後(ステップS12)、制御装置10は回転駆動機構2を制御して、スピンチャック1の回転を停止させる(ステップS13)。こうして、1枚の基板Wに対する処理が完了すると、基板搬送ロボットによって、スピンチャック1から処理後の基板Wが払い出される。
図5は、図4に示された基板処理装置による基板処理工程を説明するためのフローチャートであり、図6は、当該基板処理工程の流れを説明するための図解図である。なお、図5において、図2に示された各ステップと同様な処理が行われる各ステップには図2の場合と同一の参照符号を付して示す。
このように、この実施形態では、有機溶剤の液膜によってパドル処理を行い、これにより基板Wの除電を行うようにしている。有機溶剤の揮発性のために、液膜と周囲の空気との間の接触面積が実質的に大きくなり、その結果、有機溶剤の液膜を介する基板Wの放電が速やかに進行することになる。
測定結果Aは、炭酸ガスを溶解させた純水(炭酸水)を用いて純水リンス処理を行い、そのときの基板回転速度を500rpmとするとともに、その後にパドル処理を行うことなくスピン乾燥処理を実行した結果(すなわち従来技術)を示す。この場合、表面電荷密度は約1.1×1012(/cm2)となっている。この表面電荷密度に対応する基板表面電位は約5Vである。
図7に示す測定結果は、基板Wとして表面に酸化膜(たとえば、膜厚100nm)が形成された半導体ウエハを用いて実験を行った結果である。この場合、ウエハ上の酸化膜が平行平板コンデンサを形成しているとすると、電荷量Q、静電容量C、表面電位V、酸化膜の比誘電率εOX、真空の誘電率ε0、酸化膜の膜厚dおよび酸化膜の面積Sとの間には、次式が成立する。
この場合、表面電荷密度は、電荷素量eおよび酸化膜の面積Sで電荷量Qを除算すればよいので、次式で与えられる。
表面電荷密度=εOXε0V/d/e
各定数にそれぞれ実際の値を代入し、酸化膜の膜厚の単位をÅで表すとすれば、表面電荷密度は、次式で与えられる。
これにより、ウエハ上の酸化膜の表面電位を測定することによって、表面電荷密度を得ることができる。
以上、この発明の2つの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、上記の実施形態では、パドル処理工程において基板Wを低速で回転させるようにしているが、基板Wの回転を完全に停止してもよい。パドル処理時に基板Wを低速回転する場合の回転速度の上限は、基板W上に液膜を所定時間(たとえば3秒以上、好ましくは5秒以上)保持できるかどうかに基づいて定めればよい。パドル処理時に基板Wの回転を停止するよりも、低速回転する方が好ましく、これにより、基板Wから多少の液が溢れ落ちていくものの、基板W上でパーティクルが一定位置にとどまって基板表面に付着してしまうことを抑制または防止する効果がある。
2 回転駆動機構
3 薬液ノズル
4 純水ノズル
5 有機溶剤ノズル
6 回転軸
7 吸着部
10 制御装置
11 薬液バルブ
12 純水バルブ
13 有機溶剤バルブ
Claims (6)
- 基板保持回転機構によって基板をほぼ水平に保持しつつ第1回転速度で回転させている状態で、前記基板に水を含む液体を供給する水供給工程と、
この水供給工程の後に、前記基板保持回転機構によって前記基板をほぼ水平に保持しつつ、前記第1回転速度よりも低速な第2回転速度で回転させるか、または基板の回転を停止している状態で、前記基板の表面に所定の液体の液膜を保持し、かつ、この液膜に対して液体の供給を行わず、前記基板と前記液膜を構成する液体との相対移動がほぼない状態とするパドル処理を所定時間行って、前記基板を除電する除電工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。 - 前記所定の液体が水を含む液体であることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
- 前記所定の液体が有機溶剤であることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
- 前記水供給工程は、水供給ノズルから、水を含む液体を前記基板に供給する工程を含み、
前記水供給工程後、前記除電工程前に、
前記水供給ノズルからの液体の供給を停止させる工程と、
有機溶剤ノズルから、有機溶剤を前記基板の表面に供給する工程と、
前記基板の回転速度を前記第1回転速度から前記第2回転速度に減速するか、または基板の回転を停止させる工程と、
前記有機溶剤ノズルから前記基板への有機溶剤の供給を停止させる工程とを含むことを特徴とする請求項3記載の基板処理方法。 - 前記除電工程の後に、前記基板保持回転機構によって前記第1回転速度よりも高速な第3回転速度で基板を回転させることによって、基板表面の液を振り切る乾燥工程をさらに含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の基板処理方法。
- 基板をほぼ水平に保持しつつ回転させる基板保持回転機構と、
この基板保持回転機構に保持されている基板に水を含む液体を供給するための水供給ノズルと、
前記基板保持回転機構を制御して前記基板を第1回転速度で回転させている状態で、前記水供給ノズルから基板へと水を含む液体を供給させて水供給工程を実行し、この水供給工程の後に、前記基板保持回転機構を制御して前記基板を前記第1回転速度よりも低速な第2回転速度で回転させるか、または基板の回転を停止させている状態で、前記基板の表面に所定の液体の液膜を保持し、かつ、この液膜に対して液体の供給を行わず、前記基板と前記液膜を構成する液体との相対移動がほぼない状態とするパドル処理を所定時間行って、前記基板を除電する除電工程を実行する制御手段とを含むことを特徴とする基板処理装置。
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