JP4680044B2

JP4680044B2 - 液処理方法、液処理装置、制御プログラム、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体

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Publication number: JP4680044B2
Application number: JP2005339133A
Authority: JP
Inventors: 範臣内田; 光則中森
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: JP2007149772A

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置（ＬＣＤ）のガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等の被処理基板に対して洗浄等の液処理を施す液処理方法および液処理装置、ならびに液処理方法を実施するための制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）を所定の薬液（洗浄液）によって洗浄し、ウエハに付着したパーティクル、有機汚染物、金属不純物等のコンタミネーション、エッチング処理後のポリマー等を除去する洗浄処理が行われる。

このような洗浄処理を行うウエハ洗浄装置としては、ウエハをスピンチャックに保持し、ウエハを静止させた状態または回転させた状態でウエハの表裏面に薬液を供給して薬液処理を行い、次にウエハを所定の回転数で回転させながらウエハに純水等のリンス液を供給して薬液を洗い流し、その後にウエハを回転させて乾燥処理を行う枚葉式のウエハ洗浄装置が知られている。

このような枚様式のウエハ洗浄装置において、経済性の観点から使用する薬液を極力少なくする技術として、ウエハの洗浄面に薬液のパドル（液膜）を形成して洗浄処理を行う技術が提案されている（例えば特許文献１）。具体的には、例えば、ウエハの裏面に薬液のパドルを形成するためにプレートを設け、このプレートをウエハ裏面に近接させた状態でプレートに設けられたノズルからウエハとプレートとの間に薬液を供給することによりパドルを形成する。このプレートは昇降可能に設けられており、薬液洗浄後にプレートを下降させてプレートとウエハとの間のギャップを広げ、ウエハを高速回転しながらリンス処理および乾燥処理を行う。薬液処理の際には１枚当たりの薬液使用量を抑制するためにプレートとウエハとの間のギャップを極力小さくする。

しかしながら、プレートを下降させてウエハから離間させるとき、またはウエハをそのまま高速回転する際に、ギャップの体積よりギャップ内の液の体積が小さくなることでギャップ内が真空状態となり、ウエハがプレートに吸着されて撓みや割れが発生してしまおそれがある。
特開２００３−２２４１００号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、被処理基板にプレートを用いて液膜を形成して液処理する際に、被処理基板の撓みや割れが生じ難い液処理方法および液処理装置を提供することを目的とする。
また、そのような方法を実施するための制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、水平に保持された被処理基板の少なくとも一方の面に、近接して対面するようにプレートを配置し、当該プレートと前記被処理基板との間のギャップに薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成する工程と、前記ギャップを満たす液膜が形成された状態で前記被処理基板を処理する工程と、前記処理が終了後、前記ギャップを満たす液膜にガスを供給して前記ギャップを満たす液膜を破壊する工程と、次いで、前記ギャップを上下方向に広げる工程と、次いで、前記被処理基板を回転させながら前記被処理基板の前記少なくとも一方の面に前記リンス液を供給してリンス処理を行う工程と、次いで、前記被処理基板を回転させて振り切り乾燥を行う工程とを有することを特徴とする液処理方法を提供する。

上記第１の観点に係る液処理方法において、前記薬液は、前記プレートの中心部に設けられたノズルを介して前記プレートと前記被処理基板との間に供給されることができる。また、前記液膜を破壊する工程に先立って、前記ギャップを満たす液膜にガスを供給するガスラインの圧力を開放する工程をさらに有してもよい。さらに、前記ギャップを上下方向に広げる工程の後、前記被処理基板を回転させて、前記被処理基板に残存する液を除去する工程をさらに有してもよい。このとき、前記ギャップを上下方向に広げる工程は、前記被処理基板を相対的に低速の第１の回転数で回転させながら行い、前記被処理基板に残存する液を除去する工程は、前記被処理基板の回転数を前記第１の回転数よりも高速の第２の回転数に上昇させて行ってもよい。この場合に、前記第１の回転数を１０〜１００ｒｐｍとし、前記第２の回転数を１００〜１０００ｒｐｍとすることができる。

本発明の第２の観点では、水平に保持された被処理基板の裏面に、近接して対面するようにプレートを配置し、当該プレートと前記被処理基板との間のギャップに薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成する工程と、前記ギャップを満たす液膜が形成された状態で前記被処理基板の裏面を処理する工程と、前記処理が終了後、前記ギャップを満たす液膜にガスを供給して前記ギャップを満たす液膜を破壊する工程と、次いで、前記被処理基板を相対的に低速の第１の回転数で回転させながら前記ギャップを上下方向に広げる工程と、次いで、前記被処理基板の回転数を相対的に高速の第２の回転数に上昇させて前記被処理基板の裏面に残存する液を除去する工程と、次いで、前記被処理基板を回転させながら被処理基板の裏面にリンス液を供給してリンス処理を行う工程と、前記被処理基板の裏面の処理を進行させている間に前記被処理基板の表面に薬液を供給して前記被処理基板の表面の処理を行う工程と、前記被処理基板の表面の処理の後、その表面にリンス液を供給してリンス処理を行う工程と、前記第１の回転数から前記第２の回転数に上昇するタイミングで、前記被処理体の表面に供給されているリンス液を、噴霧化された純水とガスとの２流体スプレーに切り替える工程とを有することを特徴とする液処理方法を提供する。

上記第２の観点に係る液処理方法において、前記第１の回転数を１０〜１００ｒｐｍとし、前記第２の回転数を１００〜１０００ｒｐｍとすることができる。また、前記２流体スプレーを供給後、被処理基板を高速で回転させて振り切り乾燥させる工程をさらに有するものとしてもよい。

本発明の第３の観点では、水平に保持された被処理基板の少なくとも一方の面に、第１の間隔をおいて近接して対面するようにプレートを配置し、当該プレートと前記被処理基板との間のギャップに薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成する工程と、前記ギャップを満たす液膜が形成された状態で前記被処理基板を処理する工程と、前記処理が終了後、前記ギャップを満たす液膜にガスを供給して前記ギャップを満たす液膜を破壊する工程と、前記ガスを供給しつつ、前記プレートと前記被処理基板との間隔を前記第１の間隔よりも広い第２の間隔に広げる工程と、次いで、前記被処理基板を回転させながら前記被処理基板の前記少なくとも一方の面に前記リンス液を供給してリンス処理を行う工程と、次いで、前記被処理基板を回転させて振り切り乾燥を行う工程とを有することを特徴とする液処理方法を提供する。

上記第３の観点に係る液処理方法において、前記液膜を破壊する工程において前記被処理基板を回転させ、前記ガスを供給しつつ前記プレートと前記被処理基板との間隔を前記第２の間隔にする工程において前記被処理基板の回転数を上昇させて前記被処理基板に残存する液を除去するようにしてもよい。また、前記リンス処理を行う工程の後、前記プレートと前記被処理基板との間隔を前記第２の間隔より広い第３の間隔に広げ、リンス液の供給を停止し、その後前記振り切り乾燥を行うようにしてもよい。

上記第１〜第３の観点に係る液処理方法において、前記薬液を用いて前記ギャップを満たす液膜を形成した後、前記ギャップを満たす液膜を破壊する工程に先立って、前記プレートと前記被処理体との間にリンス液を供給して、前記ギャップを満たす液膜の薬液の一部または全部をリンス液に置換する工程をさらに有し、前記液膜を破壊する工程では、前記薬液の一部または全部がリンス液に置換された液膜を破壊するようにしてもよい。

本発明の第４の観点では、被処理基板を水平に保持する基板保持部と、
被処理基板の少なくとも一方の面に対して接離可能に設けられた少なくとも１枚のプレートと、前記プレートと前記被処理基板との間に薬液を供給するための薬液供給手段と、前記プレートと前記被処理基板との間にリンス液を供給するためのリンス液供給手段と、前記プレートと前記被処理基板との間にガスを供給するガス供給機構と、前記被処理基板を回転させる回転機構と、前記プレートと前記被処理基板との間隔を調整する昇降機構と、水平に保持された被処理基板の少なくとも一方の面に、近接して対面するようにプレートを配置し、当該プレートと被処理基板との間のギャップに前記薬液供給手段により薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成した状態で前記被処理基板に薬液処理を行わせ、前記処理が終了後、前記プレートと前記被処理基板との間のギャップに前記ガス供給機構によりガスを供給して前記ギャップを満たす液膜を破壊させ、次いで、前記昇降機構により前記プレートと前記被処理基板との間隔を広げて、前記ギャップを上下方向に広げさせ、次いで、前記回転機構により前記被処理基板を回転させながら前記被処理基板の前記少なくとも一方の面に前記リンス液供給手段から前記リンス液を供給してリンス処理を行わせ、次いで、前記回転機構により前記被処理基板を回転させて振り切り乾燥を行わせるように制御する制御機構とを具備することを特徴とする液処理装置を提供する。

本発明の第５の観点では、コンピュータ上で動作し、液処理装置を制御するためのプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第１〜第３の観点の方法が行われるように、コンピュータに前記液処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。

本発明によれば、被処理基板の少なくとも一方の面に、近接して対面するようにプレートを配置し、当該プレートと被処理基板との間のギャップに薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成し、液膜が形成された状態で被処理基板を処理し、処理が終了後、前記液膜にガスを供給して前記液膜を破壊し、その後に前記ギャップを上下に広げ、リンス処理および乾燥処理を行うので、ギャップを上下に広げた際に被処理基板とプレートとの間は真空状態にならず、被処理基板の撓みや割れが発生し難い。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。ここでは、本発明をウエハの表裏面を同時に洗浄処理することができる洗浄処理装置に適用した場合について説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る方法の実施に用いられる洗浄処理装置の一例を示す概略平面図であり、図２はその概略断面図である。洗浄処理装置１００は、ハウジング１を有しており、ハウジング１の内部に、洗浄処理を行うウエハを収容するアウターチャンバ２と、液吐出ノズル用の液吐出ノズルアーム３１を格納する液吐出ノズルアーム格納部３と、２流体スプレーノズル用の２流体スプレーノズルアーム３２を格納する２流体スプレーノズルアーム格納部４とを有している。

また、洗浄処理装置１００は、アウターチャンバ２の内部に、インナーカップ１１（図２）と、インナーカップ１１内においてウエハＷを保持するスピンチャック１２と、スピンチャック１２に保持されたウエハＷの裏面側にウエハＷに対向するようにかつ上下動可能に設けられたアンダープレート１３とを有している。

ハウジング１には、ウエハ搬入出口として機能する窓部１４が形成されており、この窓部１４は第１シャッタ１５により開閉自在となっている。窓部１４は、ウエハＷの搬入出時には開かれた状態となり、それ以外は第１シャッタ１５によって閉塞された状態に保持される。第１シャッタ１５はハウジング１の内部から窓部１４を開閉するようになっており、ハウジング１の内部が陽圧になった場合でもハウジング１１内の雰囲気の漏洩を有効に防止可能となっている。

アウターチャンバ２の側部の上記窓部１４に対応する位置には、ウエハＷの搬入出口となる窓部１６が形成されており、この窓部１６は第２シャッタ１７により開閉自在となっている。窓部１６は、ウエハＷの搬入出時には開かれた状態となり、それ以外は第２シャッタ１７によって閉塞された状態に保持される。ウエハＷの洗浄処理はアウターチャンバ２内で行われるようになっており、ウエハＷの搬入出時には、窓部１４および１６の両方が開いた状態となり、外部から図示しない搬送アームがアウターチャンバ２内に挿入され、スピンチャック１２に対するウエハＷの受け取りおよび受け渡しが行われる。

第２シャッタ１７もアウターチャンバ２の内部から窓部１６を開閉するようになっており、アウターチャンバ２内が陽圧になった場合でもその内部の雰囲気の漏洩を有効に防止可能となっている。

アウターチャンバ２の上壁には、アウターチャンバ２内にＮ_２ガス等の不活性ガスを供給するガス供給口１８が設けられている。このガス供給口１８は、アウターチャンバ２内にダウンフローを形成し、スピンチャック１２に保持されたウエハＷに吐出された薬液の蒸気がアウターチャンバ２内に充満することを防止する。またこのようなダウンフローを形成することによって、ウエハＷの表面にウォーターマークが生じ難くなるという効果も得られる。アウターチャンバ２の底部にはドレイン部１９が設けられ、ドレイン部１９から排気および排液を行うことができるようになっている。

インナーカップ１１は、ウエハＷに吐出された薬液や純水の周囲への飛散を防止するためのものであり、アウターチャンバ２の内側にスピンチャック１２を囲繞するように設けられている。このインナーカップ１１は、上部がテーパー部１１ａとなっており、底壁にはドレイン部２０が形成されている。また、インナーカップ１１は、その上端がスピンチャック１２に保持されたウエハＷよりも上方で、テーパー部がウエハＷを囲繞する処理位置（図２において実線で示される位置）と、その上端がスピンチャック１２に保持されたウエハＷよりも下側の退避位置（図２において点線で示される位置）との間で昇降自在となっている。

インナーカップ１１は、ウエハＷの搬入出時には搬送アーム（図示せず）の進入／退出を妨げないように退避位置に保持される。一方、スピンチャック１２に保持されたウエハＷに洗浄処理が施される際には処理位置に保持される。またウエハＷの洗浄処理に用いられた薬液はドレイン部２０へと導かれる。ドレイン部２０には図示しない薬液回収ラインと排気ダクトが接続されており、これによりインナーカップ１１内で発生するミスト等がアウターチャンバ１２内へ拡散することが防止される。

スピンチャック１２は、回転プレート４１と、回転プレート４１の中央部に接続され回転プレート４１の下方に延びる回転筒体４２とを有し、ウエハＷを支持する支持ピン４４ａとウエハＷを保持する保持ピン４４ｂが回転プレート４１の周縁部に取り付けられている。搬送アーム（図示せず）とスピンチャック１２との間のウエハＷの受け渡しは、この支持ピン４４ａを利用して行われる。支持ピン４４ａは、ウエハＷを確実に支持する観点から、少なくとも３箇所に設けることが好ましい。保持ピン４４ｂは、搬送アーム（図示せず）とスピンチャック１２との間でのウエハＷの受け渡しを妨げないように、図示しない押圧機構によって回転プレート４１の下部に位置する部分を回転プレート４１側に押し当てることにより、保持ピン４４ｂの上先端が回転プレート４１の外側へ移動するように傾斜させることができるようになっている。保持ピン４４ｂもウエハＷを確実に保持する観点から、少なくとも３箇所に設けることが好ましい。

回転筒体４２の下端部の外周面にはベルト４５が捲回されており、ベルト４５をモータ４６によって駆動させることにより、回転筒体４２および回転プレート４１を回転させて、保持ピン４４ｂに保持されたウエハＷを回転させることができるようになっている。

アンダープレート１３は回転プレート４１の中央部および回転筒体４２内を貫挿して設けられたシャフト（支持柱）４７に接続されている。シャフト４７はその下端部において、水平板４８に固定されており、この水平板４８はシャフト４７と一体的にエアシリンダ等の昇降機構４９により昇降可能となっている。そして、アンダープレート１３は、この昇降機構４９により、スピンチャック１２と搬送アーム（図示せず）との間でウエハＷの受け渡しが行われる際には、搬送アームと衝突しないように回転プレート４１に近接する位置に降下され、ウエハＷの裏面に対して洗浄処理を行うためにパドル（液膜）を形成する際には、ウエハＷの裏面に近接する位置へ上昇される。また、パドルによる洗浄処理が終了した後は適宜の位置に下降される。なお、アンダープレート１３の高さ位置を固定し、回転筒体４２を昇降させることによって、スピンチャック１２に保持されたウエハＷとアンダープレート１３との相対位置を調整してもよい。

アンダープレート１３およびシャフト４７には、その内部を貫通するように、洗浄液である薬液やリンス液である純水、および液膜破壊用のガス（例えば窒素ガス）をウエハＷの裏面に向けて供給する裏面洗浄用ノズル５０が設けられている。また、アンダープレート１３には、ヒーター３３が埋設されており、図示しない電源から給電されることによりアンダープレート１３を介してウエハＷの温度制御が可能となっている。

液吐出ノズルアーム格納部３のアウターチャンバ２と隣接する部分には、窓部２１が形成されており、この窓部２１は第３シャッタ２２により開閉自在となっている。そして、液吐出ノズルアーム格納部３とアウターチャンバ２の雰囲気を離隔するときは、この第３シャッタ２２が閉じられる。また、２流体スプレーノズルアーム格納部４のアウターチャンバ２と隣接する部分には、窓部２３が形成されており、この窓部２３は第４シャッタ２４により開閉自在となっている。そして、２流体スプレーノズルアーム格納部４とアウターチャンバ２の雰囲気を離隔するときは、この第４シャッタ２４が閉じられる。

液吐出ノズルアーム格納部３に格納されている液吐出ノズルアーム３１は、その基端部に設けられた駆動機構５２により液吐出ノズルアーム格納部３とアウターチャンバ２内のウエハＷ中心部の上方位置との間で回動可能および上下動可能となっており、その先端には洗浄液としての薬液およびリンス液としての純水を吐出する液吐出ノズル５１が設けられている。

一方、２流体スプレーノズルアーム格納部４に格納されている２流体スプレーノズルアーム３２は、その基端部に設けられた駆動機構５４により２流体スプレーノズルアーム格納部４とアウターチャンバ２内のウエハＷ中心部の上方位置との間で回動可能および上下動可能となっており、その先端にはＮ_２ガスとＮ_２ガスにより噴霧化された純水を噴出させるための２流体スプレーノズル５３が設けられている。

図３は、洗浄処理装置１００の流体供給系を示す概略図である。図３に示すように、裏面洗浄用ノズル５０には、流体供給ライン６１が接続されている。流体供給ライン６１にはそれぞれバルブ６４および６５を介して薬液供給ライン６２および純水供給ライン６３が接続されており、ウエハＷの裏面に洗浄液としての薬液およびリンス液としての純水を供給可能となっている。また、流体供給ライン６１の途中にはバルブ６７を介してＮ_２ガスを供給するＮ_２ガス供給ライン６６が接続されている。Ｎ_２ガス供給ライン６６には上流側から順にレギュレータ６８、フローメータ６９、フィルター７０が設けられており、さらにフィルター７０の下流側にＮ_２ガス圧を外部に開放するための開放ライン７１が接続されている。開放ライン７１には開閉バルブ７１ａが設けられている。

一方、ウエハの表面側に設けられている液吐出ノズル５１には液供給ライン７２が接続されている。液供給ライン７２にはそれぞれバルブ７５および７６を介して薬液供給ライン７３および純水供給ライン７４が接続されており、ウエハＷの表面に洗浄液としての薬液およびリンス液としての純水を供給可能となっている。また、２流体スプレーノズル５３には、Ｎ_２ガスライン７７および純水ライン７８が接続されており、純水をＮ_２ガスで噴霧化し、２流体スプレーノズル５３から噴霧化された純水がＮ_２ガスをともなって噴出するようになっている。

洗浄処理装置１００の各構成部は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ９０に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ９０には、工程管理者が洗浄処理装置１００の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、洗浄処理装置１００の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース９１、洗浄処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ９０の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部９２とが接続されている。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース９１からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部９２から呼び出してプロセスコントローラ９０に実行させることで、プロセスコントローラ９０の制御下で、洗浄処理装置１００において所望の各種処理が行われる。レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、不揮発性メモリなどの読み出し可能な記憶媒体に格納された状態のものであってもよく、さらに、適宜の装置から例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

次に、以上のように構成される洗浄処理装置における洗浄処理について説明する。まず、ハウジング１に設けられた第１シャッタ１５とアウターチャンバ２に設けられた第２シャッタ１７を開き、インナーカップ１１を退避位置に保持し、アンダープレート１３を回転プレート４１に近い位置で待機させ、液吐出ノズルアーム３１および２流体スプレーノズルアーム３２をそれぞれ液吐出ノズルアーム格納部３および２流体スプレーノズルアーム収納部４に収納させた状態とする。

この状態からウエハＷを搬入してウエハＷの表裏面を同時に洗浄するが、便宜上、まずウエハＷの裏面洗浄について説明する。図４はウエハＷの裏面を洗浄する際のシーケンスを説明するためのフローチャートであり、図５はその際の主要なステップの処理状態を説明するための模式図である。

まず、図示しない搬送アームにより、スピンチャック１２に設けられた支持ピン４４ａにウエハＷを受け渡す（ステップ１）。この場合に、ウエハＷが支持ピン４４ａに支持されたら、搬送アームをアウターチャンバ２から退出させ、第１シャッタ１５および第２シャッタ１７を閉じ、インナーカップ１１を処理位置に上昇させる。この際には、アンダープレート１３がウエハＷの搬入の妨げにならないように、ウエハＷとアンダープレート１３とのギャップは４ｍｍ以上、例えば１０ｍｍ以上とされる。

次いで、図５の（ａ）に示すようにアンダープレート１３をスピンチャック１２に保持されたウエハＷの裏面に近接した位置まで上昇させる（ステップ２）。このときのウエハＷとアンダープレート１３との間のギャップは０．５〜３ｍｍ、例えば０．８ｍｍに設定される。この際のギャップは省薬液の観点からは極力小さいほうが好ましい。また、このときウエハＷの温度コントロールのためにヒーター３３により加熱するが、この際の制御性の観点からも小さいほうが好ましい。

次いで、薬液供給ライン６２、流体供給ライン６１および、裏面洗浄用ノズル５０を介して洗浄液として所定の薬液をウエハＷとアンダープレート１３とのギャップに供給し、図５の（ｂ）に示すようにウエハＷの裏面側に薬液からなるパドル（液膜）を形成する（ステップ３）。このとき、ウエハＷは静止状態であってもよいし、速やかに薬液を広げるために１００ｒｐｍ以下の低速で回転させてもよい。このようにして、数秒程度、例えば３秒で薬液からなるパドル１０１が形成される。次いで、薬液のパドル１０１によるウエハ裏面の洗浄が進行する（ステップ４）。このときウエハＷを静止させても、薬液の攪拌等の観点からウエハＷを極低速で回転させてもよい。この薬液による洗浄処理は、洗浄の度合いに応じて任意の時間に設定される。

薬液による洗浄処理が終了後、純水供給ライン６３、流体供給ライン６１および裏面洗浄用ノズル５０を介してウエハＷ裏面とアンダープレート１３との間にリンス液として純水を供給する（ステップ５）。このステップにおいては、ウエハＷを１０〜１００ｒｐｍ、例えば５０ｒｐｍの低速で回転させながら行われる。このステップにより、図５の（ｃ）に示すように、ウエハＷ裏面とアンダープレート１３との間のパドル１０１の薬液の一部または全部がリンス液としての純水で置換された液膜１０１ａとなる。このステップは、裏面洗浄用ノズル５０内の薬液、さらにはアンダープレート１３上の薬液をリンス液としての純水で置換するために行われるものであるから、数秒程度、例えば２秒の短時間で十分である。なお、このステップは必須のものではなく、このステップを行わない場合には薬液のパドル１０１がそのまま維持される。

引き続き、ウエハＷを１０〜１００ｒｐｍ、例えば５０ｒｐｍの低速で回転させながら、Ｎ_２ガスライン６６、流体供給ライン６１、および裏面洗浄用ノズル５０を介してウエハＷとアンダープレート１３との間にＮ_２ガスを供給し、これらの間の液膜（薬液の一部または全部が純水により置換された液膜１０１ａ、または純水で置換されていないときは薬液パドル１０１）にＮ_２ガスを導入することにより液膜を破壊する（ステップ６）。このとき、図５の（ｄ）に示すように、ウエハＷとアンダープレート１３とのギャップに満たされていた液体の一部がこのギャップからこぼれ落ち、液体にガス１０２が混入した状態となる。このステップも１〜５秒、例えば３秒という短時間でよい。

なお、このときＮ_２ガスライン６６のガス圧が高くなっている場合があり、そのままバルブ６７を開くとＮ_２ガスが急激にウエハＷとアンダープレート１３との間のギャップに供給され、ウエハＷを押し上げる等の不都合が生じる場合がある。そのような不都合を解消するためには、上記ステップ５において、予め開放ライン７１の開閉バルブ７１ａを開けてＮ_２ガス供給ライン６６内の圧力を開放しておくことが好ましい。

次に、Ｎ_２ガスの供給を継続し、ウエハＷの回転数を低速に保ったまま、アンダープレート１３を下降させ、図５の（ｅ）に示すように、ウエハＷとアンダープレート１３とのギャップを１．５〜４ｍｍ、例えば１．５ｍｍに広げる（ステップ７）。このとき、ステップ６においてウエハＷとアンダープレート１３との間の液膜がＮ_２ガスで破壊されて、Ｎ_２ガスが混入した状態となり、また、外部からの空気の浸入も生じるので、ウエハＷがアンダープレート１３に吸着されることはなく、ウエハＷの撓みや割れが発生することが防止される。

続いて、Ｎ_２ガスの供給を継続したまま、ウエハＷの回転数を３００ｒｐｍ以上、例えば１０００ｒｐｍに上昇させる（ステップ８）。これにより、ウエハＷとアンダープレート１３との間に残存していた液滴を追い出す。このとき、ウエハＷの回転数が高すぎるとウエハＷがアンダープレート１３に吸着されてしまうので、そのようなことが生じない回転数とする必要がある。

なお、これらステップ６，７も数秒程度の短時間でよく、例えばステップ６が２秒、ステップ７が３秒である。

その後、Ｎ_２ガスを停止し、ウエハＷとアンダープレート１３とのギャップおよびウエハＷの回転数は維持したまま、純水供給ライン６３、流体供給ライン６１および裏面洗浄用ノズル５０を介してウエハＷとアンダープレート１３との間にリンス液として純水を供給する（ステップ９）。このとき、純水は、ウエハＷの裏面に当たって広がるように供給され、そのため、ウエハＷとアンダープレートの間に純水がたまることはない。

その後、純水の供給を停止し、アンダープレート１３をさらに下降させ、ウエハＷとアンダープレート１３とのギャップを４ｍｍ以上、例えば１０ｍｍとし、ウエハＷの回転数を３００ｒｐｍ、例えば１０００ｒｐｍとして振り切り乾燥を行う（ステップ１０）。このとき、乾燥を促進するため、Ｎ_２ガスを供給するようにしてもよい。

その後、ウエハＷとアンダープレート１３とのギャップを４ｍｍ以上、例えば１０ｍｍに維持した状態で、図示しない搬送アームをウエハＷの下方に挿入し、ウエハＷを搬送アームに受け渡す（ステップ１１）。

これにより、裏面洗浄処理が終了するが、以上のような裏面洗浄処理のシーケンスの典型例を表１にまとめて示す。

以上のウエハＷの裏面洗浄を行っている間、同時にウエハＷの表面洗浄が行われる。図６はウエハＷの表面洗浄処理を裏面洗浄処理に対応させて示すフローチャートである。この図に示すように、まず、液吐出ノズルアーム３１をアウターチャンバ２内に進入させ、液吐出ノズル５１をウエハＷの表面の中心上に位置させる（ステップ２１）。

次いで、ステップ２のウエハＷの裏面への薬液パドル形成、およびステップ３の薬液による裏面洗浄処理の洗浄の際に、薬液供給ライン７３、液供給ライン７２および液吐出ノズル５１を介してウエハＷの表面に薬液を供給し洗浄処理を行う（ステップ２２）。この際に、所定量の薬液をウエハＷの表面に供給してパドル（液膜）を形成して洗浄処理を進行させてもよいし、裏面洗浄の際にウエハＷを低速で回転させている場合には、薬液を流しながら洗浄を行ってもよい。

薬液による洗浄処理後、裏面洗浄におけるステップ４〜７のタイミングで純水供給ライン７３、液供給ライン７２および液吐出ノズル５１を介して純水をウエハＷの表面に供給してリンス処理を行う（ステップ２３）。

ステップ２３を進行させている際に、２流体スプレーノズルアーム３２をアウターチャンバ２内に浸入させ、２流体スプレーノズル５２を液吐出ノズル５１の上方に待機させておく（ステップ２４）。

次いで、裏面の液膜の破壊およびギャップ拡大が行われた後のステップ８のウエハ高速回転開始のタイミングで、液吐出ノズル５１を退避させ、２流体スプレーノズル５２を下降させて、ウエハＷの表面の２流体スプレー洗浄を行う（ステップ２５）。この２流体スプレー洗浄では、２流体スプレーノズル５２から２流体スプレー、すなわち噴霧状の純水とＮ_２ガスとをウエハＷの表面に供給することにより、表面に存在するパーティクル等を極めて効率よく除去することができる。

その後、裏面洗浄におけるステップ１０の振り切り乾燥開始のタイミングで２流体スプレーの供給を停止し、振り切り乾燥を行う（ステップ２６）。

以上のように、裏面洗浄における薬液洗浄後の薬液パドル破壊およびギャップ拡大の際のウエハを低速で回転させている処理の際には、ウエハＷ表面に純水を供給してリンスするとともに乾燥することを防止し、その後の高速回転のタイミングに合わせてウエハ表面を２流体スプレーで洗浄するので、裏面洗浄の工程に合わせつつ適切な条件で表面洗浄を行うことができる。

上記実施形態では、ウエハＷの裏面にアンダープレート１３を設け、ウエハＷの裏面とアンダープレート１３との間にパドルを形成するようにしたが、図７に示すように、ウエハＷの上方にトッププレート１０３を設けてウエハＷの表面とトッププレート１０３との間に薬液のパドルを形成するようにしてもよい。

図７を参照してより詳細に説明すると、トッププレート１０３はアウターチャンバ２の上方からアウターチャンバ２内に延びる枢軸１０４の下端に接続されている。枢軸１０４の上端は水平板１０５に回転自在に支持されており、水平板１０５はアウターチャンバ２上に固定されたシリンダ等からなる昇降機構１０６により昇降されるようになっており、トッププレート１０３は、昇降機構１０６により水平板１０５および枢軸１０４を介して昇降可能となっている。また、枢軸１０４にはベルト１０７が巻き掛けられており、このベルト１０７はモータ１０８により駆動されるようになっていて、モータ１０８によりベルト１０７を駆動することにより枢軸１０４を介してトッププレート１０３が回転可能となっている。トッププレート１０３は必ずしも回転する必要はないが、裏面洗浄の際にウエハＷの静止が必要で、表面洗浄においてはウエハＷとトッププレートとの間の相対移動が必要な場合等に有効である。

水平板１０５、枢軸１０４およびトッププレート１０３には、これらの内部を貫通するように、表面洗浄用ノズル１１０が設けられている。表面洗浄用ノズル１１０には、流体供給ライン１１１が接続されている。流体供給ライン１１１にはそれぞれバルブ１１４および１１５を介して薬液供給ライン１１２および純水供給ライン１１３が接続されており、ウエハＷの表面に洗浄液としての薬液およびリンス液としての純水を供給可能となっている。また、流体供給ライン１１１の途中にはバルブ１１７を介してＮ_２ガスを供給するＮ_２ガス供給ライン１１６が接続されている。Ｎ_２ガス供給ライン１１６はＮ_２ガス供給ライン６６と全く同一に構成されており、詳細な説明は省略する。

このような構成により、トッププレート１０３をウエハＷの表面に近接させた状態でウエハＷの表面とトッププレート１０３との間に薬液を供給し、薬液のパドル（液膜）を形成して洗浄処理を進行させることができ、ウエハＷの裏面洗浄と同様のシーケンスで薬液パドル形成→薬液による洗浄処理→薬液のパドル破壊→トッププレートの離間→リンス処理→乾燥処理という一連の処理を行うことができる。ただし、ウエハ表面は高い清浄度が要求されるため、リンス処理の後、上述したような２流体スプレー洗浄を行うことが好ましい。この場合には、リンス処理後、トッププレートを上方に退避させ、２流体スプレーノズルアーム３２をアウターチャンバ２内に進入させて、２流体スプレーノズル５２から噴霧化された純水とＮ_２ガスを供給すればよい。

以上のような処理により、ウエハＷの表面処理にプレートを用いてパドル（液膜）を形成して洗浄処理を行う場合でも、薬液による洗浄処理が終了後、プレートをウエハＷから離間させる際にプレートへウエハが吸着することを回避することができ、ウエハＷの撓みや破壊を防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、被処理基板としてのウエハの裏面、または裏面および表面の洗浄に本発明の方法を用いた例を示したが、表面の洗浄のみに本発明の方法を適用してもよい。

また、上記実施形態では、液膜を破壊するためのガスとしＮ_２ガスを用いたが、これに限らず、液処理に影響を与えない限りＡｒガス等他の不活性ガスやその他の種々のガスを用いることができる。

さらに、上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板等、他の基板に適用可能であることは言うまでもない。

さらにまた、上記実施形態では、本発明を洗浄処理に適用した場合について示したが、これに限らず、他の液処理にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る方法の実施に用いられる洗浄処理装置の一例を示す概略平面図。図１の洗浄処理装置の概略断面図。図１の洗浄処理装置の液およびガスの供給系を示す図。図１の洗浄処理装置によるウエハの裏面洗浄処理のシーケンスの一例を説明するためのフローチャート。図４のシーケンスを実施する際の装置内の状態を工程毎に説明する模式図。図１の洗浄処理装置によるウエハの表面洗浄処理のシーケンスの一例を裏面洗浄処理に対応させて示すフローチャート。本発明の実施に用いられる洗浄処理装置の他の例の概略構成を示す断面図。

符号の説明

１；ハウジング
２；アウターチャンバ
１１；インナーチャンバ
１２；スピンチャック
１３；アンダープレート
３１；液吐出ノズルアーム
３２；２流体スプレーノズルアーム
５０；裏面洗浄用ノズル
５１；液吐出ノズル
５２；２流体スプレーノズル
６１，１１１；流体供給ライン
６２，１１２；薬液供給ライン
６３，１１３；純水供給ライン
６６，１１６；Ｎ_２ガス供給ライン
１００；洗浄処理装置
１０１；薬液のパドル（液膜）
１０３；トッププレート
１１０；表面洗浄用ノズル
Ｗ；半導体ウエハ（被処理基板）

Claims

水平に保持された被処理基板の少なくとも一方の面に、近接して対面するようにプレートを配置し、当該プレートと前記被処理基板との間のギャップに薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成する工程と、
前記ギャップを満たす液膜が形成された状態で前記被処理基板を処理する工程と、
前記処理が終了後、前記ギャップを満たす液膜にガスを供給して前記ギャップを満たす液膜を破壊する工程と、
次いで、前記ギャップを上下方向に広げる工程と、
次いで、前記被処理基板を回転させながら前記被処理基板の前記少なくとも一方の面に前記リンス液を供給してリンス処理を行う工程と、
次いで、前記被処理基板を回転させて振り切り乾燥を行う工程と
を有することを特徴とする液処理方法。
前記薬液は、前記プレートの中心部に設けられたノズルを介して前記プレートと前記被処理基板との間に供給されることを特徴とする請求項１に記載の液処理方法。
前記液膜を破壊する工程に先立って、前記ギャップを満たす液膜にガスを供給するガスラインの圧力を開放する工程をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液処理方法。
前記ギャップを上下方向に広げる工程の後、前記被処理基板を回転させて、前記被処理基板に残存する液を除去する工程をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液処理方法。
前記ギャップを上下方向に広げる工程は、前記被処理基板を相対的に低速の第１の回転数で回転させながら行い、前記被処理基板に残存する液を除去する工程は、被処理基板の回転数を前記第１の回転数よりも高速の第２の回転数に上昇させて行うことを特徴とする請求項４に記載の液処理方法。
前記第１の回転数は１０〜１００ｒｐｍであり、前記第２の回転数は１００〜１０００ｒｐｍであることを特徴とする請求項５に記載の液処理方法。
水平に保持された被処理基板の裏面に、近接して対面するようにプレートを配置し、当該プレートと前記被処理基板との間のギャップに薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成する工程と、
前記ギャップを満たす液膜が形成された状態で前記被処理基板の裏面を処理する工程と、
前記処理が終了後、前記ギャップを満たす液膜にガスを供給して前記ギャップを満たす液膜を破壊する工程と、
次いで、前記被処理基板を相対的に低速の第１の回転数で回転させながら前記ギャップを上下方向に広げる工程と、
次いで、前記被処理基板の回転数を相対的に高速の第２の回転数に上昇させて前記被処理基板の裏面に残存する液を除去する工程と、
次いで、前記被処理基板を回転させながら前記被処理基板の裏面にリンス液を供給してリンス処理を行う工程と、
前記被処理基板の裏面の処理を進行させている間に前記被処理基板の表面に薬液を供給して前記被処理基板の表面の処理を行う工程と、
前記被処理基板の表面の処理の後、その表面にリンス液を供給してリンス処理を行う工程と、
前記第１の回転数から前記第２の回転数に上昇するタイミングで、前記被処理体の表面に供給されているリンス液を、噴霧化された純水とガスとの２流体スプレーに切り替える工程と
を有することを特徴とする液処理方法。
前記第１の回転数は１０〜１００ｒｐｍであり、前記第２の回転数は１００〜１０００ｒｐｍであることを特徴とする請求項７に記載の液処理方法。
前記２流体スプレーを供給後、前記被処理基板を高速で回転させて振り切り乾燥させる工程をさらに有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の液処理方法。
水平に保持された被処理基板の少なくとも一方の面に、第１の間隔をおいて近接して対面するようにプレートを配置し、当該プレートと前記被処理基板との間のギャップに薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成する工程と、
前記ギャップを満たす液膜が形成された状態で前記被処理基板を処理する工程と、
前記処理が終了後、前記ギャップを満たす液膜にガスを供給して前記ギャップを満たす液膜を破壊する工程と、
前記ガスを供給しつつ、前記プレートと前記被処理基板との間隔を前記第１の間隔よりも広い第２の間隔に広げる工程と、
次いで、前記被処理基板を回転させながら前記被処理基板の前記少なくとも一方の面に前記リンス液を供給してリンス処理を行う工程と、
次いで、前記被処理基板を回転させて振り切り乾燥を行う工程と
を有することを特徴とする液処理方法。
前記液膜を破壊する工程において前記被処理基板を回転させ、前記ガスを供給しつつ前記プレートと前記被処理基板との間隔を前記第２の間隔にする工程において前記被処理基板の回転数を上昇させて前記被処理基板に残存する液を除去することを特徴とする請求項１０に記載の液処理方法。
前記リンス処理を行う工程の後、前記プレートと被処理基板との間隔を前記第２の間隔より広い第３の間隔に広げ、リンス液の供給を停止し、その後前記振り切り乾燥を行うことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の液処理方法。
前記薬液を用いてギャップを満たす液膜を形成した後、前記液膜を破壊する工程に先立って、前記プレートと前記被処理体との間にリンス液を供給して、前記ギャップを満たす液膜の薬液の一部または全部をリンス液に置換する工程をさらに有し、前記ギャップを満たす液膜を破壊する工程では、前記薬液の一部または全部がリンス液に置換された液膜を破壊することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の液処理方法。
被処理基板を水平に保持する基板保持部と、
被処理基板の少なくとも一方の面に対して接離可能に設けられた少なくとも１枚のプレートと、
前記プレートと前記被処理基板との間に薬液を供給するための薬液供給手段と、
前記プレートと前記被処理基板との間にリンス液を供給するためのリンス液供給手段と、
前記プレートと前記被処理基板との間にガスを供給するガス供給機構と、
前記被処理基板を回転させる回転機構と、
前記プレートと前記被処理基板との間隔を調整する昇降機構と、
水平に保持された被処理基板の少なくとも一方の面に、近接して対面するようにプレートを配置させ、当該プレートと前記被処理基板との間のギャップに前記薬液供給手段により薬液を供給して前記ギャップを満たす液膜を形成した状態で前記被処理基板に薬液処理を行わせ、前記処理が終了後、前記プレートと前記被処理基板との間のギャップに前記ガス供給機構によりガスを供給して前記ギャップを満たす液膜を破壊させ、次いで、前記昇降機構により前記プレートと前記被処理基板との間隔を広げて、前記ギャップを上下方向に広げさせ、次いで、前記回転機構により前記被処理基板を回転させながら前記被処理基板の前記少なくとも一方の面に前記リンス液供給手段から前記リンス液を供給してリンス処理を行わせ、次いで、前記回転機構により前記被処理基板を回転させて振り切り乾燥を行わせるように制御する制御機構と
を具備することを特徴とする液処理装置。
コンピュータ上で動作し、液処理装置を制御するためのプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の方法が行われるように、コンピュータに前記液処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。