JP5516447B2 - 液処理装置、液処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、円形の基板の周縁部に洗浄液を吐出する液処理装置、液処理方法及び記憶媒体に関する。

半導体製造工程において、シリコンウエハの表面全体に薄膜を例えばＣＶＤ（chemical vapor deposition）法などにより成膜する工程があり、この薄膜に対してパターニングする前にウエハの周縁部の薄膜を除去する場合がある。ＣＶＤなどの成膜を枚葉処理で行う場合には通常ウエハが静電チャックに吸着された状態で成膜処理がされるが、ウエハの周縁部がベベル構造となっていることなどから、成膜ガスがウエハの裏面に回りこんで裏面の周縁部にも薄膜が形成される。

このためウエハの表面側及び裏面側に洗浄ノズルを配置して、ウエハの両面の周縁部に夫々洗浄液を吐出するようにしている。しかしながら洗浄液と共に飛散した薄膜成分がパーティクルとなってウエハの表面のパターニング領域に付着していた。このような現象は従来では問題になるレベルではないが、今後パターンの線幅が微細になると、歩留まりに影響を及ぼす。特許文献１には、ウエハの表面側及び裏面側に洗浄液吐出ノズルを設けることが記載されているが、上記の課題を解決する手法については記載されていない。

特開２００４−５５８３９

本発明はこのような事情の下になされたものであり、発明者は、円形の基板の周縁部の表面及び裏面に各々吐出された洗浄液が互いに衝突してスプラッシュが起こることがウエハにパーティクルが付着する原因であることを発見した。本発明の目的は、このような表面と裏面の洗浄液の衝突によるスプラッシュを防ぐことができる技術を提供することである。また、表面側に吐出された洗浄液とウエハの周縁に形成されているＶ字状の切込みであるノッチとの衝突による液跳ねが原因で、パーティクルがウエハに付着することを発明者が発見した。本発明の他の目的としては、このような基板の切込みとの衝突による洗浄液の飛散を防止することができる技術を提供することである。

本発明の液処理装置は、半導体ウエハである円形の基板を、パターン形成面を上面として水平に保持して鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の上方側に設けられ、平面で見たときに基板の中心側から外側に向かう方向に第１の液流を形成するように基板の上面の周縁部に向けて洗浄液を吐出するための第１の洗浄液吐出口と、
前記基板保持部に保持された基板の下方側に設けられ、平面で見たときに基板の中心側から外側に向かう方向に第２の液流を形成するように基板の下面の周縁部に向けて洗浄液を吐出するための第２の洗浄液吐出口と、を備え、
前記第１の液流が形成される時間帯の少なくとも一部に重なる時間帯にて前記第２の液流が形成され、当該重なる時間帯における基板の回転速度は１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍであり、
前記基板の上面の周縁部における前記第１の液流の到達点と、前記基板の下面の周縁部における前記第２の液流の到達点と、が基板の回転中心に対してなす角度をθとすると、
前記重なる時間帯において、前記第２の液流をなし、当該第２の液流の到達点から前記基板の上面に回り込んだ前記洗浄液の一部または全部を、前記第１の液流と衝突させずに基板の回転の遠心力によって前記上面から振り切るために、前記第２の液流の到達点は、前記第１の液流の到達点から基板の回転方向上流側に前記角度θについて３０度以上離れ、かつ前記第１の液流の到達点から基板の回転方向下流側に前記角度θについて１０度以上離れることを特徴とする。

前記液処理装置の具体的な態様としては、例えば下記の通りである。
（ａ）前記円形の基板は、周縁の一部に切込みが形成された基板であって、
第１の洗浄液吐出口は、当該第１の洗浄液吐出口と基板の中心とを結ぶ直線の延長線上に向いているかまたは当該延長線上よりも基板の回転方向下流側に向いており、平面で見たときに第１の液流の吐出方向と当該吐出方向における基板の接線とのなす角度が４５度から９０度である。
（ｂ）第２の洗浄液吐出口は複数設けられ、基板の径方向且つ基板の回転方向にずれた位置に洗浄液を吐出する。
（ｃ）各第２の洗浄液吐出口は、互いに並行して洗浄液を吐出する。

本発明の液処理方法は、基板保持部により半導体ウエハである円形の基板をパターン形成面を上面として水平に保持して鉛直軸回りに回転させる工程と、
この基板保持部に保持された基板の上方側に設けられ、基板の上面の周縁部に向けて洗浄液を吐出するための第１の洗浄液吐出口から、平面で見たときに基板の中心側から外側に向かう方向に第１の液流を形成する工程と、
前記第１の液流が形成される時間帯の少なくとも一部に重なる時間帯にて、 前記基板保持部に保持された基板の下方側に設けられ、基板の下面の周縁部に向けて洗浄液を吐出するための第２の洗浄液吐出口から、平面で見たときに基板の中心側から外側に向かう方向に第２の液流を形成する工程と、
を備え、
前記重なる時間帯における基板の回転速度は、１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍであり、
前記基板の上面の周縁部における前記第１の液流の到達点と、前記基板の下面の周縁部における前記第２の液流の到達点と、が基板の回転中心に対してなす角度をθとすると、
前記重なる時間帯において、前記第２の液流をなし、当該第２の液流の到達点から前記基板の上面に回り込んだ前記洗浄液の一部または全部を、前記第１の液流と衝突させずに基板の回転の遠心力によって前記上面から振り切るために、前記第２の液流の到達点は、前記第１の液流の到達点から基板の回転方向上流側に前記角度θについて３０度以上離れ、かつ前記第１の液流の到達点から基板の回転方向下流側に前記角度θについて１０度以上離れることを特徴とする。

本発明の記憶媒体は、円形の基板の周縁部に洗浄液を吐出する液処理装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上記の液処理方法を実施するためのものであることを特徴とする。

本発明によれば、基板の上面の周縁部に吐出される第１の液流の到達点と、基板の下面の周縁部に吐出される第２の液流の到達点と、が基板の回転方向に離れた位置に設けられる。従って、基板の下面から上面に第２の液流をなす洗浄液が回り込んでから第１の液流の到達点に至るまでに基板の回転により当該洗浄液が除去される。その結果として、第１の液流をなす洗浄液と、第２の液流をなす洗浄液とが衝突して飛散することが抑えられるので、前記基板へのパーティクルの付着が抑えられる。

本発明に係る液処理ユニットを備えた基板処理装置の平面図である。 前記液処理ユニットの縦断側面図である。 前記液処理ユニットのＨＦ溶液の到達領域の位置関係を示す平面図である。 前記液処理ユニットにより処理されるウエハの縦断側面図である。 前記液処理ユニットにより処理されるウエハの縦断側面図である。 前記ウエハの平面図である。 他の液処理ユニットのＨＦ溶液の到達領域の位置関係を示す平面図である。

本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。ここでは、本発明を円形の基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す。）Ｗを液処理する液処理ユニット（液処理装置）１に適用した場合について示す。このウエハＷには、ＣＶＤにより例えばＳｉＮからなる膜が成膜されており、この膜はウエハＷの表面からウエハＷの側端を介してウエハＷの裏面側周縁部に跨るように形成されている。液処理ユニット１は、洗浄液であるＨＦ（HydroFluoric acid）溶液を供給し、ウエハＷの表裏面の周縁部に形成された前記膜の不要な箇所を除去する。始めに、図１を参照し、前記液処理ユニット１を含む基板処理装置１００の概略構成について説明する。

ところで、特許請求の範囲でいう基板の上面とは、この実施形態のウエハＷにおいて後述のウエハ保持部２に保持されたときに上を向いている面であり、この上を向いている面を、ウエハＷの表面と記載する。このウエハＷの表面には通常、パターンが形成されている。また、特許請求の範囲でいう基板の下面とは、この実施形態のウエハＷにおいてはウエハ保持部２に保持されたときに下を向いている面であり、当該下を向いている面をウエハの裏面と記載する。また、特許請求の範囲でいう洗浄液は例えば、基板に処理を行うための薬液や当該薬液を基板から洗い流すためのリンス液である。この実施形態においては前記薬液としてＨＦ溶液が用いられ、前記リンス液として純水（ＤＩＷ）が用いられる。

基板処理装置１００は、複数のウエハＷを収容するウエハキャリアＣを載置し、ウエハＷの搬入・搬出を行う搬入出ステーション（基板搬入出部）１０Ａと、ウエハＷに洗浄処理を施すための処理ステーション（液処理部）１０Ｂとを備えている。搬入出ステーション（基板搬入出部）１０Ａ及び処理ステーション（液処理部）１０Ｂは、隣接して設けられている。

搬入出ステーション１０Ａは、キャリア載置部１０１、搬送部１０２、受け渡し部１０３及び筐体１０４を有している。キャリア載置部１０１は、複数のウエハＷを水平状態で収容するウエハキャリアＣを載置する。搬送部１０２は、ウエハＷの搬送を行う。受け渡し部１０３は、ウエハＷの受け渡しを行う。筐体１０４は、搬送部１０２および受け渡し部１０３を収容する。

搬送部１０２は、搬送機構１０５を有している。搬送機構１０５は、ウエハＷを保持するウエハ保持アーム１０６、及びウエハ保持アーム１０６を前後に移動させる機構を有している。また搬送機構１０５は、ウエハキャリアＣの配列方向であるＸ方向に延在する水平ガイド１０７（図１参照）に沿って移動させる機構、垂直方向に設けられた垂直ガイド（不図示）に沿って移動させる機構、水平面内で回転させる機構を有している。この搬送機構１０５により、ウエハキャリアＣと受け渡し部１０３との間でウエハＷが搬送される。

受け渡し部１０３は、ウエハＷを載置可能な載置部を複数備えた受け渡し棚２００を有している。受け渡し部１０３は、この受け渡し棚２００を介して処理ステーション２との間でウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。

処理ステーション（液処理部）１０Ｂは、筐体２０１、筐体２０１内に収容される複数の液処理ユニット１、搬送室２０２及び搬送室２０２内に設けられる搬送機構２０３を備えている。また、複数の液処理ユニット１の下方には、各液処理ユニットに供給するための液、ガスなどの用力系が収容されている。

搬送機構２０３は、ウエハＷを保持するウエハ保持アーム２０４、及びウエハ保持アーム２０４を前後に移動させる機構を有している。また、搬送機構２０３は、搬送室２０２に設けられた水平ガイド２０５（図１参照）に沿ってＹ方向に移動させる機構、垂直方向に設けられた垂直ガイド（図示せず）に沿って移動させる機構、水平面内で回転させる機構（図示せず）を有している。この搬送機構２０３により、各液処理ユニット２２に対するウエハＷの搬入出を行うようになっている。

次に、液処理ユニット１について、その縦断側面図である図２を参照しながら説明する。液処理ユニット１は、ウエハＷを回転可能に保持するウエハ保持部２と、ウエハＷから飛散した液体を受けて除去するカップ体３と、ウエハＷの表面にガスを供給するカバー部材５と、を備えている。

ウエハ保持部２はウエハＷの裏面の中央部を吸着保持するバキュームチャック２１を備えており、バキュームチャック２１の下側には回転体２２が接続されている。回転体２２は不図示のモータにより回転自在に構成され、それによってバキュームチャック２１に保持されたウエハＷが鉛直軸回りに回転する。回転体２２の周囲にはスリーブ２３が設けられ、スリーブ２３の内周には回転体２２を円滑に回転させるために不図示のベアリングが設けられている。回転体２２の下方には昇降機構２４が設けられ、昇降機構２４は回転体２２及びバキュームチャック２１を昇降させる。

カップ体３はリング状の部材であり、バキュームチャック２１の外周を取り囲むように設けられている。カップ体３の上方側には、当該カップ体３を内周部３１と外周部３２とに区画すると共に排気の流路をなす溝部３３が設けられており、この溝部３３を内側空間３４と外側空間３５とに区画するようにカップ体３の底部から上方へ向かう起立壁３６が伸びている。内側空間３４、外側空間３５には排気口３７、排液口３８が夫々開口している。ウエハＷの処理中にウエハＷの周囲の空間は排気口３７により排気される。前記起立壁３６は、当該排気口３７に向かう排気流に含まれる液体が、外側空間３５で当該排気流から分離されて排液口３８から除去されるように形成されている。

カップ体３の前記内周部３１の上縁はウエハ保持部２に保持されたウエハＷの下方に位置し、内周部３１の上面にはウエハＷの裏面の周縁部に向けてＨＦ溶液を吐出する薬液吐出口４１が設けられている。この薬液吐出口４１については後に詳述する。薬液吐出口４１にはカップ体３に設けられた供給路４２を介してＨＦ液の供給機構４３が接続されている。供給機構４３は、ＨＦ液を下流側に圧送する。内周部３１の上面にはウエハＷの裏面の周縁部に向けて純水を吐出する純水吐出口４０が設けられている。図中４２Ａは純水の供給路であり、４３Ａは供給路４２Ａを介して純水吐出口４０に純水を圧送する供給機構である。また、内周部３１の上縁から外方へ向かうようにフランジ部４４が設けられており、フランジ部４４は、使用済みの洗浄液を外側空間３５にガイドする。

また、カップ体３の外周部３２の上縁からは、液受け部４５が内側上方へ向かうように伸び出しており、ウエハ保持部２に保持されたウエハＷの側周を囲む。液受け部４５は、回転するウエハＷから飛散した洗浄液をその内周面で受け止め、外側空間３５にガイドする。図中４６は液受け部４５に囲まれる開口部である。図中４７はカップ体３を昇降させる昇降機構である。

カバー部材５は円板形状に形成され、前記開口部４６を塞ぐように設けられている。カバー部材５の下面はウエハ保持部２に保持されたウエハＷと間隔をおいて対向する。カバー部材５の下面中央部にはガス供給口５１が設けられ、ウエハＷ処理中に当該ウエハＷの表面に清浄な気体を供給する。この清浄な気体は、洗浄液のミストなどを含むウエハＷ周囲の雰囲気がウエハＷの内側へ向かうことを防ぐ役割を有する。清浄な気体はＮ_２などの不活性ガスやDry airが好ましい。

カバー部材５の周縁部の下面には凹部５０が形成されており、凹部５０にはＨＦ溶液、純水を夫々吐出する薬液ノズル５２、純水ノズル５３が設けられている。薬液ノズル５２及び純水ノズル５３は不図示の駆動機構によりウエハＷの径方向に沿って移動自在に構成されており、ＨＦ溶液及び純水の供給位置をウエハＷの外側領域とウエハＷの表面側の周縁部との間でずらすことができる。薬液ノズル５２は配管５４を介してＨＦ溶液の供給機構５５に接続され、純水ノズル５３は配管５６を介して純水の供給機構５７に接続されている。供給機構５５、５７はＨＦ溶液、純水を夫々下流側に圧送する。

図中５８は昇降機構であり、カバー部材５を昇降させる。図２では、ウエハＷの処理時におけるカバー部材５、カップ体３及びウエハ保持部２の各位置を示している。液処理ユニット１と搬送機構２０３との間でウエハＷを受け渡すときには、この処理時における位置よりもウエハ保持部２は上昇し、且つカップ体３は下降して、バキュームチャック２１がカップ体３の上縁よりも高くなる。このときカバー部材５は、ウエハＷの受け渡しの妨げにならない位置まで上昇する。

続いて、薬液ノズル５２及び薬液吐出口４１について詳述する。図２中に点線の円で囲んで拡大した箇所に示す鎖線６１は水平軸である。矢印６２は薬液ノズル５２からのＨＦ溶液の液流（第１の液流）の吐出方向を示しており、ウエハＷの内側から外側に向かっている。図中θ１は、これら吐出方向６２と水平軸６１とのなす角である。θ１が９０°よりも小さいほど、吐出したＨＦ溶液がウエハＷに衝突したときの飛散を抑えることができ、９０°に近いほど処理後の膜の端部の欠けを抑える、つまり膜の端面を垂直に近い形状にすることができる。この例ではこれらの均衡をとり、θ１は３０°に設定されている。

図３はウエハＷを平面で見た図を示している。図３中ＰはウエハＷの中心であり、回転中心でもある。図３中の矢印６０はウエハＷの回転方向を示している。また、図３中６３はウエハＷにおける前記ＨＦ溶液の液流が到達する領域であり、到達領域６３は薬液ノズル５２の位置に合わせてウエハＷの周端部と周端部よりも例えば３ｍｍウエハＷの中心側の位置との間で移動する。図中のＱは前記到達領域６３の中心である。

前記ＨＦ溶液の吐出方向６２は、ＨＦ溶液の飛散を抑えるためにウエハＷの中心Ｐと薬液ノズル５２の吐出口（第１の洗浄液吐出口）５９とを結ぶ直線の延長線上を向くか、または当該延長線上よりもウエハＷの回転方向下流側に向くように設定される。ところで、ウエハＷのノッチＮの切り込み幅は１ｍｍであり、後述のように表面周縁部の膜のカット幅（ウエハＷの周端から表面の中心側に向かって除去される膜の幅）が１ｍｍ以下の場合、到達領域６３がノッチＮに掛かり、液流がノッチＮに切られることになる。そのように液流が切られるとミストが発生し、そのミストがパーティクルとなるおそれがあるため、このパーティクルの付着を抑えるために、平面で見たときの前記吐出方向６２の延長線がウエハＷの周と交わる点を通るウエハＷの接線６４と、当該吐出方向６２とのなす角θ２が４５°〜９０°の範囲に設定される。この範囲でパーティクルの付着が抑えられることは後述の評価試験により示される。ウエハＷに反りなどがあり、前記到達領域６３が上下すると、膜の除去幅がウエハＷの周で変動するおそれがあるため、その観点からは角θ２が小さいことが好ましい。従って、この例ではθ２が４５°に設定されている。

また、薬液ノズル５２の液流の流速が高すぎると、到達領域６３からミストが飛散する。このミストの飛散を抑え、且つ流速が低すぎてウエハＷの膜の除去能力が低下しすぎないように、吐出される薬液の流量とノズル径とを設定する。

カップ体３の薬液吐出口（第２の洗浄液吐出口）４１は、平面で見たときにウエハＷの中心側から外側に向かう方向にＨＦ溶液の液流（第２の液流）を吐出する。図３中の矢印６５はこの液流の吐出方向を示している。図中６６は、ウエハＷにおいて前記液流が到達する領域であり、Ｒは前記到達領域６６の中心である。到達領域６６のウエハＷの中心側の端部は、ウエハＷの周端から中心側に向かって３ｍｍに位置し、到達領域６６は回転するウエハＷのノッチＮに掛らないようになっている。

薬液吐出口４１及び薬液ノズル５２から吐出される時間帯が重なるようにウエハＷにＨＦ溶液が吐出され、ウエハＷの周縁部のＳｉＮ膜７１が除去される。それによって、ウエハＷ１枚あたりの処理時間を短くすることができるので、スループットが向上する。図４、図５はこれら薬液吐出口４１、薬液ノズル５２から夫々ＨＦ溶液が吐出されるときのウエハＷの側面を示し、図６はＨＦ溶液が吐出されたウエハＷの表面を示している。なお、説明の便宜上、薬液吐出口４１から吐出されたＨＦ溶液に符号７２を、薬液ノズル５２から吐出されたＨＦ溶液に符号７３を夫々付している。

図４に示すように薬液吐出口４１からウエハＷの裏面に吐出されたＨＦ溶液７２は、その表面張力によってウエハＷの側面を介して表面に回りこみ、ウエハＷの回転による遠心力を受けて前記表面からウエハＷの外方へと弾き飛ばされる。前記到達領域６６と、到達領域６３とが平面で見てウエハＷの回転方向に互いにずれた位置に設定されていることにより、表面に回り込んだ前記ＨＦ溶液７２と前記薬液ノズル５２から吐出されたＨＦ溶液７３とが干渉してミストが発生することを防止できる。図３中θは、到達領域６３の中心Ｑと到達領域６６の中心ＲがウエハＷの中心Ｐ対してなす角であり、より詳しくは中心Ｐと中心Ｑとを結ぶ線分ＰＱから中心Ｐと中心Ｒとを結ぶ線分ＰＲを、ウエハＷの回転方向上流側に向かって見た角を示している。この例ではθ＝１８０°に設定されている。

前記θについてさらに詳しく説明する。既述のように薬液吐出口４１からウエハＷの裏面の到達領域６６に到達したＨＦ液７２は、ウエハＷの表面側に回りこみ、回転するうちに振り切られてウエハＷの表面から除去されるが、このように回り込んだＨＦ溶液が除去されているか、あるいは残留している量が少なくなった状態のウエハＷの表面に薬液ノズル５２からＨＦ溶液７３が供給されることで、ウエハＷの表面で薬液ノズル５２から供給されたＨＦ溶液７３と、薬液吐出口４１から供給されたＨＦ溶液７２とが衝突してミストが発生することを抑えることができる。前記θはこのような衝突が防がれるように設定され、その範囲としては３０°以上である。

また、薬液ノズル５２から到達領域６３に供給されたＨＦ溶液７３はウエハＷの遠心力によりウエハＷの表面から振り切られて除去されるが、到達領域６３の下流側近傍では前記ＨＦ溶液７３の液膜の厚さが大きい状態となっている。つまり、前記下流側近傍ではウエハＷの表面に残っているＨＦ溶液７３の量が多いため、表面に回り込んだＨＦ溶液７２と干渉するとミストになってしまうおそれがある。従って到達領域６６を到達領域６３の下流側近傍から若干離すために、前記θは３５０°以下に設定される。つまり、前記線分ＰＱから回転方向下流側に線分ＰＲを見れば、線分ＰＱと線分ＰＲはＰを中心に１０°以上離れていることになる。なお、特許請求の範囲で第１の液流の到達点は、到達領域６６の中心Ｒであり、第２の液流の到達点は到達領域６３の中心Ｑである。このように吐出口からの液流の到達領域の中心が到達点に相当する。

また、ウエハＷの回転速度が高いほどウエハＷ表面の液体は、下流側に向けて高速で移動するが、速やかに振り切られることになる。逆に、ウエハＷの回転速度が低いほどウエハＷ表面の液体は、下流側へ向けて低速で移動するが振り切られるまでの時間も遅くなる。従って、ウエハＷの回転速度によらずθは上記のように３０°〜３５０°の範囲に設定される。

ところで、処理を行う際のウエハＷの回転速度を高くすれば、ＨＦ溶液７２に作用する遠心力が強くなり、このＨＦ溶液７２のウエハＷ表面への回りこみ量を抑えることができるので、より液同士の衝突を抑えることができる。ただし、回転速度を上げすぎると、振り切られてカップ体３に衝突したＨＦ溶液がウエハＷに向けて跳ね返りやすくなり、パーティクルとなって付着するおそれがあるため、この例ではＨＦ溶液の供給時及び純水の吐出時におけるウエハＷの回転速度は１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍに制御される。

これまで薬液ノズル５２について説明してきたが、純水ノズル５３は、吐出する液の違いと、薬液ノズル５２よりもウエハＷの中心側に位置することとを除いて薬液ノズル５２と同様に構成される。このように純水ノズル５３が位置することでウエハＷのより中心側から純水を供給することができるので、確実にＨＦ溶液を除去することができる。また、純水吐出口４０も吐出する液と、薬液吐出口４１よりもウエハＷの中心側に液体を吐出することとを除いて薬液吐出口４１と同様に構成される。純水ノズル５３からの純水の到達領域と純水吐出口４０からの純水の到達領域との位置関係は、薬液ノズル５２からのＨＦ溶液の到達領域６３と薬液吐出口４１からのＨＦ溶液の到達領域６６との位置関係と同様である。

液処理ユニット１には、図２に示すように制御部７が接続されている。制御部７は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には制御部７の作用、つまり、液処理ユニット１内にウエハＷを搬入し、液処理を行いウエハＷの周縁部の表面に形成された不要な膜を除去してから、ＨＦ溶液の除去、乾燥、ウエハＷを搬出するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

上記のように構成される基板処理装置１００におけるウエハＷの処理を説明する。まず、搬入出ステーション１０Ａのキャリア載置部１０１に載置されたウエハキャリアＣから搬送機構１０５により１枚のウエハＷを取り出して受け渡し棚２００の載置部に載置し、この動作を連続的に行う。受け渡し棚２００の載置部に載置されたウエハＷは、処理ステーション１０Ｂの搬送機構２０３により順次搬送されて、いずれかの液処理ユニット１に搬入され、ウエハＷ保持部２に保持される。

排気口３７によりウエハＷの周囲の空間は予め排気されており、ウエハ保持部２、カップ体３及びカバー部材５が図２に示す処理位置に移動する。ガス供給口５１から清浄な気体が供給される。ウエハＷの回転を開始し、例えば回転速度が１０００〜３０００ｒｐｍとなるまで加速する。この動作と並行して、薬液ノズル５２が予め設定した位置に移動し、当該位置で停止すると、図５に示したようにウエハＷの表面の周縁部にＨＦ溶液が供給される。この表面へのＨＦ溶液の供給動作に並行して、図４に示したように薬液吐出口４１からのウエハＷの裏面へのＨＦ溶液の供給動作が行われる。

所定の時間、薬液ノズル５２及び薬液吐出口４１からＨＦ溶液を供給すると、これら薬液ノズル５２及び薬液吐出口４１からのＨＦ溶液の供給が停止し、純水ノズル５３が所定の位置に移動する。１０００〜３０００ｒｐｍでウエハＷの回転が続けられ、純水ノズル５３及び純水吐出口４０からウエハＷに純水が吐出され、ウエハＷの表面及び裏面に残っているＨＦ溶液が除去される。

純水の吐出開始から所定の時間経過後、純水ノズル５３及び純水吐出口４０からの純水の吐出を停止する。ウエハＷの回転が続けられ、ウエハＷに付着した純水が振り切られ、ウエハＷが乾燥される。然る後ウエハＷの回転を停止し、搬送機構２０３が液処理ユニット１からウエハＷを搬出し、受け渡し棚２００に載置する。そして、当該ウエハＷは受け渡し棚２００から搬送機構１０５によりウエハキャリアＣに戻される。

上記の液処理ユニット１においては、薬液ノズル５２からウエハＷの表面の周縁部に供給されるＨＦ溶液の到達領域６３と、薬液吐出口４１からウエハＷの裏面の周縁部に供給されるＨＦ溶液の到達領域６６とが、ウエハＷの回転方向に互いにずれるように構成されている。従って、ＨＦ溶液同士が互いに干渉してミストが発生することが抑えられるので、そのミストから生じたパーティクルがウエハＷに付着することが抑えられる。また、純水ノズル５３からウエハＷの表面の周縁部に供給される純水の到達領域と、純水吐出口４０からウエハＷの裏面の周縁部に供給される純水の到達領域が、同様にウエハＷの周縁部において回転方向に互いにずれているため、吐出された純水同士が互いに干渉してミストが発生することが抑えられるため、ウエハＷへのパーティクルの付着が抑えられる。従って、ウエハＷから製造される半導体製品の歩留りの低下を抑えることができる。

上記の実施形態の液処理ユニット１の変形例として、カップ体３にＨＦ溶液の吐出口を複数設けてもよい。図７では薬液吐出口４１に加えて薬液吐出口４１Ａを設けた例を示している。ウエハＷの側面から見て、薬液吐出口４１ＡからのＨＦ溶液の到達領域６６Ａは、ウエハＷ中心側の端部がＨＦ溶液の到達領域６６の周端より１〜２ｍｍ外側に位置している。そして、到達領域６６Ａは到達領域６６よりも回転方向下流側の近傍にウエハＷの径方向及び周方向にずれて設けられている。このような違いを除いて薬液吐出口４１Ａは薬液吐出口４１と同様に構成されており、前記供給路４２は下流側で分岐してこれら薬液吐出口４１、４１Ａに接続される。これによって、薬液吐出口４１、４１Ａから互いに並行してＨＦ溶液が吐出される。図中Ｍは、到達領域６６Ａの中心である。

ウエハＷの処理中において、ＨＦ供給機構４３から供給されるＨＦ溶液の流量は、既述の実施形態と同様に設定される。つまり、１つの洗浄液吐出口から吐出される洗浄液の流速は、上記の実施形態よりも小さくなるのでＨＦ溶液同士の干渉によるミストの飛散をより確実に抑えることができる。また、このように異なる位置に並行してＨＦ溶液を供給することで、ウエハＷの裏面に疎水性の膜が形成されているときに、前記ＨＦ溶液が供給されない領域が形成されてしまうことを防ぐことができ、前記膜を確実に除去することができる。ところで、上記のようにＨＦ溶液同士の干渉を抑える観点から、このように薬液吐出口４１、４１Ａが設けられる場合、線分ＰＱから回転方向上流側に見て、中心Ｐと中心Ｍとを結ぶ線分ＰＭがＰを中心に３０°以上離れるように設定され、且つ線分ＰＱから回転方向下流側に見て、線分ＰＲがＰを中心に１０°以上離れるように設定される。

この液処理ユニットではＳｉＮの他に、例えばＴｉＮ、Ｗ（タングステン）などの膜を除去することができる。なお、液処理ユニット１において膜を除去するための洗浄液としては膜の種類に応じて選定され、ＨＦ溶液に限られるものではなく、例えば硝酸、ＳＣ−１（水酸化アンモニウムと過酸化水素と水との混合液）、フッ硝酸（フッ酸と硝酸との混合液）などを用いてもよい。また、液処理ユニット１は膜を除去するための機能と、膜除去に使用したＨＦ溶液を洗い流す機能とを共に備えているが、片方の機能だけを備えた装置として構成することもできる。
また、上記の実施形態において薬液ノズル５２から薬液を吐出するにあたり、例えば薬液ノズル５２がウエハＷの外方へ薬液の吐出を開始し、薬液ノズル５２が薬液の吐出を続けながらウエハＷの内側に向かって移動し、予め設定した位置で停止して、図５に示したようにウエハＷの表面の周縁部に薬液が供給されるようにしてもよい。また、例えば吐出される位置における膜しか除去できない薬液を用いる場合には、薬液吐出中に到達領域６６がウエハＷの径方向に沿って往復移動するように薬液ノズル５２を移動させ、ウエハＷの周縁部の所定の領域に均一に薬液を供給することにより、当該領域の膜を除去してもよい。

続いて、本発明に関連して行った評価試験について説明する。
［評価試験１］
上記の実施形態の液処理ユニット１を用いて複数のウエハＷに処理を行った。ただし、この液処理ユニット１では、ウエハＷ毎に既述の各ＨＦ溶液の到達領域の中心Ｑ、中心ＲがウエハＷの中心Ｐに対してなす角θを変化させた。各θは、０°、５°、１０°、３０°、９０°３５０°とした。そして、各ウエハＷについて、パーティクルの付着量を測定した。その結果、θが５°、１０°であるときはθ＝０°のときの付着量に比べて改善が見られなかったが、３０°、９０°、３５０°の場合はパーティクルの付着量を低減させることができた。この知見に基づいて、本発明者は本発明に想到した。

［評価試験２］
続いて、液処理ユニット１において、前記θを０°に設定した。また、薬液ノズル５２の位置を調整し、上記したウエハＷの接線６４と薬液ノズル５２の吐出方向６２とがなす角θ２を１０°に設定した。そして、ウエハＷごとにＨＦ溶液供給ノズル５２、薬液吐出口４１からのＨＦ溶液の吐出状態を夫々制御して膜の除去処理を行った。一のウエハＷ（ウエハＡ１とする）については、上記の実施形態と同様に薬液ノズル５２及び薬液吐出口４１からＨＦ溶液を供給して膜の除去を行った。

他のウエハＷ（ウエハＡ２とする）については、薬液ノズル５２からＨＦ溶液を供給したが、薬液吐出口４１からＨＦ溶液を供給せずに膜を除去した。さらに他のウエハＷ（ウエハＡ３とする）については、薬液吐出口４１からのＨＦ溶液を供給したが、薬液ノズル５２からＨＦ溶液を供給しなかった。このように表面側または裏面側からしかＨＦ溶液を供給しないことを除いて、ウエハＡ２、Ａ３はウエハＡ１と同様に処理を行った。また、ウエハＡ１、Ａ２において、ウエハＷ表面の膜を除去する範囲は、ウエハＷの周端から１ｍｍ内側の範囲になるように設定した。

さらに、膜を除去する範囲がウエハＷの周端から２ｍｍ内側の範囲になるように設定した他はウエハＡ１と同様に薬液ノズル５２及び薬液吐出口４１からＨＦ溶液を供給して膜の除去を行った。このウエハＷをウエハＡ４とする。各ウエハＡ１〜Ａ４について膜の除去後、表面に付着した０．０６μｍ以上、０．０８μｍ以上、０．１２μｍ以上、０．２０μｍ以上の各大きさのパーティクルの個数を計測した

ウエハＡ１の０．０６μｍ以上のパーティクル数を１００％とすると、ウエハＡ１〜Ａ４の０．０６μｍ以上のパーティクル数、０．０８μｍ以上のパーティクル数、０．１２μｍ以上のパーティクル数、０．２０μｍ以上のパーティクル数は、下記の表１の通りである。各大きさのパーティクル数の割合は、ウエハＡ１、Ａ４ではウエハＡ２、Ａ３に比べて大きい。従って、ウエハＷの上下から供給されたＨＦ溶液同士が干渉してパーティクルが発生していることが分かり、ＨＦ溶液の供給位置をずらす本発明が有効であると考えられる。

［評価試験３］
角θ２を４５°に設定した他は、評価試験２と同様に実験を行った。各大きさのパーティクル数の割合は、下記の表２の通りである。表２でも評価試験２のウエハＡ１の０．０６μｍ以上のパーティクル数を１００％として、各ウエハＷに付着したパーティクル数の割合を、当該パーティクルの大きさ毎に示している。

この評価試験３においても、ウエハＡ１、Ａ４ではウエハＡ２、Ａ３に比べて各大きさのパーティクル数の割合が大きい。従って、ウエハＷの上下から供給されたＨＦ溶液同士が干渉してパーティクルが発生していることが分かり、そのため、ＨＦ溶液の供給位置をずらす本発明が有効であると考えることができる。また、この評価試験３のウエハＡ１、Ａ２、Ａ４の０．０６μｍ以上の各パーティクルの割合、つまり計測できた全てのパーティクルの割合を、評価試験２のウエハＡ１、Ａ２、Ａ４の０．０６μｍ以上の各パーティクルの割合と比較すると、評価試験２よりも低下している。従って、前記θ２を１０°にするよりも４５°にすることが、パーティクルを低減させるために有効であることが示された。

［評価試験４］
θ２を１０°に設定し、薬液ノズル５２による膜の除去幅をウエハＷごとに変更して膜の除去処理を行った。この評価試験４では、薬液吐出口４１からのＨＦ溶液の吐出は行っていない。膜を除去した後、除去幅が０．５ｍｍであるウエハＷをＢ１、１ｍｍであるウエハＷをＢ２、１．５ｍｍであるウエハＷをＢ３、２ｍｍであるウエハＷをＢ４、３ｍｍであるウエハＷをＢ５とする。そして、これらウエハＢ１〜Ｂ５について評価試験２、３と同様にパーティクル数を測定した。下記の表３ではウエハＢ１の０．０６μｍ以上のパーティクル数を１００％として、各パーティクル数の割合を示している。

［評価試験５］
θ２を４５°に設定し、評価試験４と同様にウエハＢ１〜Ｂ５に処理を行い、パーティクル数を測定した。下記の表４では評価試験４におけるウエハＢ１の０．０６μｍ以上のパーティクル数を１００％として、各パーティクル数の割合を示している。

評価試験４と、評価試験５とを比較すると、殆どのウエハＢで各大きさのパーティクル数が少なくなっている。従ってこれら評価試験４、５からも、θ２を１０°にするよりも４５°にすることが、パーティクルを低減させるために有効であることが示された。

［評価試験６］
前記θ２を１０°、３０°、４５°、６０°にして各ウエハＷの膜の除去処理を行った。この評価試験６の膜の除去処理では薬液吐出口４１からのＨＦ溶液の吐出を行わなかった。膜の除去後、各ウエハＷのノッチＮ付近を撮像し、当該ノッチＮに液流が切られることによるＨＦ溶液の飛散具合を調べた。１０°、３０°ではＨＦ溶液の飛散が大きく、４５°、６０°では飛散が抑えられていた。４５°では特に飛散が抑えられていた。このようにθ２を大きくすることでノッチＮの飛散を抑えることができるのは、次のように考えられる。θ２が１０°や３０°ではＨＦ溶液の吐出方向がウエハＷの回転方向とほぼ同じであり、ノッチＮによって飛散した液滴は前記吐出方向に飛ぶ。詳しくは、薬液の液流が吐出されノッチＮに衝突して液滴が形成されるときに、吐出により液滴が受けるベクトルの向きはウエハＷの回転するベクトルの向きに近いため、液滴はこれらのベクトルが足し合わさるように力を受けて飛散する。しかしθ２が４５°〜９０°の範囲では前記吐出方向がウエハＷの外に向いており、前記液滴についてウエハＷの回転から受けるベクトルと、吐出により受けるベクトルとが互いに相殺する結果として、当該液滴の飛散が抑制される。また、飛散しても前記吐出方向がウエハＷの外に向いているため、前記液滴はウエハＷの外へと向かい、ウエハＷ上に付着し難い。従って、ＨＦ溶液の飛散を抑えるために有効なθ２の範囲は、４５°以上、９０°以下であり、飛散防止の観点からはこの範囲の中でθ２が大きいほど有効であるが、実施形態の説明で述べた理由から当該実施形態においてはθ２を４５°に設定している。

Ｗ ウエハ
Ｎ ノッチ
１ 液処理ユニット
２ ウエハ保持部
３ カップ体
４１ 薬液吐出口
５２ 薬液ノズル
６３ 到達領域
６６ 到達領域
７ 制御部

Claims (9)

1. 半導体ウエハである円形の基板を、パターン形成面を上面として水平に保持して鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
   この基板保持部に保持された基板の上方側に設けられ、平面で見たときに基板の中心側から外側に向かう方向に第１の液流を形成するように基板の上面の周縁部に向けて洗浄液を吐出するための第１の洗浄液吐出口と、
   前記基板保持部に保持された基板の下方側に設けられ、平面で見たときに基板の中心側から外側に向かう方向に第２の液流を形成するように基板の下面の周縁部に向けて洗浄液を吐出するための第２の洗浄液吐出口と、を備え、
   前記第１の液流が形成される時間帯の少なくとも一部に重なる時間帯にて前記第２の液流が形成され、当該重なる時間帯における基板の回転速度は１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍであり、
   前記基板の上面の周縁部における前記第１の液流の到達点と、前記基板の下面の周縁部における前記第２の液流の到達点と、が基板の回転中心に対してなす角度をθとすると、
   前記重なる時間帯において、前記第２の液流をなし、当該第２の液流の到達点から前記基板の上面に回り込んだ前記洗浄液の一部または全部を、前記第１の液流と衝突させずに基板の回転の遠心力によって前記上面から振り切るために、前記第２の液流の到達点は、前記第１の液流の到達点から基板の回転方向上流側に前記角度θについて３０度以上離れ、かつ前記第１の液流の到達点から基板の回転方向下流側に前記角度θについて１０度以上離れることを特徴とする液処理装置。
2. 前記円形の基板は、周縁の一部に切込みが形成された基板であって、
   第１の洗浄液吐出口は、当該第１の洗浄液吐出口と基板の中心とを結ぶ直線の延長線上に向いているかまたは当該延長線上よりも基板の回転方向下流側に向いており、平面で見たときに第１の液流の吐出方向と当該吐出方向における基板の接線とのなす角度が４５度から９０度であることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
3. 第２の洗浄液吐出口は複数設けられ、基板の径方向且つ基板の回転方向にずれた位置に洗浄液を吐出することを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
4. 各第２の洗浄液吐出口は、互いに並行して洗浄液を吐出することを特徴とする請求項３記載の液処理装置。
5. 基板保持部により半導体ウエハである円形の基板をパターン形成面を上面として水平に保持して鉛直軸回りに回転させる工程と、
   この基板保持部に保持された基板の上方側に設けられ、基板の上面の周縁部に向けて洗浄液を吐出するための第１の洗浄液吐出口から、平面で見たときに基板の中心側から外側に向かう方向に第１の液流を形成する工程と、
   前記第１の液流が形成される時間帯の少なくとも一部に重なる時間帯にて、 前記基板保持部に保持された基板の下方側に設けられ、基板の下面の周縁部に向けて洗浄液を吐出するための第２の洗浄液吐出口から、平面で見たときに基板の中心側から外側に向かう方向に第２の液流を形成する工程と、
   を備え、
   前記重なる時間帯における基板の回転速度は、１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍであり、
   前記基板の上面の周縁部における前記第１の液流の到達点と、前記基板の下面の周縁部における前記第２の液流の到達点と、が基板の回転中心に対してなす角度をθとすると、
   前記重なる時間帯において、前記第２の液流をなし、当該第２の液流の到達点から前記基板の上面に回り込んだ前記洗浄液の一部または全部を、前記第１の液流と衝突させずに基板の回転の遠心力によって前記上面から振り切るために、前記第２の液流の到達点は、前記第１の液流の到達点から基板の回転方向上流側に前記角度θについて３０度以上離れ、かつ前記第１の液流の到達点から基板の回転方向下流側に前記角度θについて１０度以上離れることを特徴とする液処理方法。
6. 前記円形の基板は、周縁の一部に切込みが形成された基板であって、
   第１の洗浄液吐出口は、当該第１の洗浄液吐出口と基板の中心とを結ぶ直線の延長線上に向いているかまたは当該延長線上よりも基板の回転方向下流側に向いており、平面で見たときに第１の液流の吐出方向と当該吐出方向における基板の接線とのなす角度が４５度から９０度であることを特徴とする請求項５記載の液処理方法。
7. 第２の洗浄液吐出口は複数設けられ、
   前記第２の液流が形成される工程は、基板の径方向且つ基板の回転方向にずれた位置に各第２の洗浄液吐出口から洗浄液を吐出する工程を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の液処理方法。
8. 各第２の洗浄液吐出口は、互いに並行して洗浄液を吐出することを特徴とする請求項７記載の液処理方法。
9. 円形の基板の周縁部に洗浄液を吐出する液処理装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項５ないし８のいずれか一つに記載の液処理方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。

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