JP6102807B2 - 基板洗浄装置、基板洗浄方法及び記憶媒体 - Google Patents

基板洗浄装置、基板洗浄方法及び記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、基板を回転させながら基板の表面を洗浄液により洗浄する技術分野に関する。
半導体ウエハ等の基板に対してレジストパターンを形成するための露光処理として、基板の表面に液体を存在させて露光を行う液浸露光が知られている。液浸露光に用いられるレジストは、基板の周端や裏面への回り込みを抑えるために撥水性の高いものが用いられている。露光後の基板に対して行われる現像処理においては、現像液を基板に供給して例えば露光部分を溶解させ、次いで基板を回転させながら洗浄液例えば純水を当該基板に供給して溶解生成物を基板の表面から洗い流すようにしている。具体的には、洗浄液ノズルから洗浄液を吐出させながら当該洗浄液ノズルを基板の中心部から基板の周縁部に向かってスキャンする手法が知られている。
しかしながらレジストが形成されている下地膜の撥水性は低い（接触角が小さい）ことから、撥水性の高い（接触角が大きい）レジストが用いられた露光後の基板においては、露光部分と未露光部分との接触角の差異が大きい。このため、現像液を供給した後に洗浄液を供給すると、液千切れが発生して基板の表面に液滴が残りやすくなる。この液滴が乾燥すると残渣になり、半導体デバイスの歩留まりの低下の要因となる。
下地膜としては有機材からなる反射防止膜が主流であったが、最近において接触角がより小さい無機材からなる反射防止膜が検討されており、この場合には露光部分と未露光部分との接触角の差異がより一層大きくなり、残渣が更に発生しやすくなる。
露光部分と未露光部分との接触角の差異が大きい基板に対して上述の洗浄を行う場合には、洗浄液ノズルのスキャン速度を遅くすることが有効であるが、装置のスループットの低下の要因になる。特に塗布、現像装置においては、市場にて１時間あたり２００枚以上もの処理が要求されていることから、高いスループットを維持しながら残渣の低減を図ることのできる手法が望まれている。
これを解決する洗浄方法として、特許文献１には、基板に洗浄液を吐出した後、ウエハの中心部に窒素ガスを吐出して乾燥領域のコアを形成する。その後洗浄液の吐出位置をウエハの外方側に移動させながら、ガスの吐出位置も移動させて、乾燥領域を外方側に広げる技術が記載されており、ガスの吐出位置を移動させる際に、ガスノズルの移動速度を基板の周縁側の領域において速くする技術が記載されている。特許文献２には、基板の洗浄を行うにあたり、基板に向けて吐出する液体及び気体の混合体に含まれる気体の流量を基板の周縁部に近づくにしたがって、変更する技術が記載されている。また特許文献３には、基板の周縁に近づくにつれて、ガスの噴射角を大きくして、気体の圧力を弱め、均一に乾燥する技術が記載されている。特許文献４には、一のノズルから基板のある領域に向けてガスを吐出した後、同一の領域に向けて他のノズルからガスを吐出する技術が記載されている。今後は、より一層の洗浄の精度が求められることが予想され、残渣の低減を図るためには、更なる改良が要請される。
特許第４０４００７４号 特開２００４−１４９７２号（段落００４４） 特許第４３５０９８９号（図５、段落００５０、００５３、００５７） 特許第５１５１６２９号（図４〜図６）
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、基板を回転させながら、基板の表面を洗浄液により洗浄するにあたり、洗浄処理後の液滴の残りを抑制し、残渣を低減する技術を提供することにある。
本発明の基板洗浄装置は、基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板に各々洗浄液を供給するための第１の洗浄液ノズル及び第２の洗浄液ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板にガスを吐出するガスノズルと、
前記第１の洗浄液ノズル、第２の洗浄液ノズル及びガスノズルを移動させるためのノズル移動部と、
前記第１の洗浄液ノズルから洗浄液を基板の中心部に吐出するステップと、次いで前記洗浄液の吐出位置を前記基板の中心部から周縁側に移動させた後、前記ガスノズルからガスを当該中心部に吐出するステップと、続いて第１の洗浄液ノズル及びガスノズルから夫々洗浄液及びガスの吐出を行いながら前記第１の洗浄液ノズル及び前記ガスノズルの各吐出位置を基板の周縁側に向けて移動させるステップと、次に前記第１の洗浄液ノズルから第２の洗浄液ノズルに洗浄液の吐出を切替え、第２の洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出及びガスノズルからのガスの吐出を行いながら当該第２の洗浄液ノズル及び当該ガスノズルの各吐出位置を基板の周縁側に向けて移動させるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記第２の洗浄液ノズルは、吐出位置が第１の洗浄液ノズルの吐出位置の移動軌跡から外れる位置に設定され、
第２の洗浄液ノズル及びガスノズルの各吐出位置から基板の中心部までの距離を、夫々ｄ２及びｄ３とすると、第２の洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しているときには、ｄ３＜ｄ２であり、かつ第２の洗浄液ノズルが基板の周縁側に移動するにつれて、ｄ２とｄ３との差が徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする。
また本発明の基板洗浄装置は、基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板に洗浄液を供給するための洗浄液ノズル及びガスを吐出するガスノズルが保持された第１のノズル移動部と、
前記基板保持部に保持された基板にガスを吐出するガスノズルが保持され、前記第１のノズル移動部とは別個の第２のノズル移動部と、
前記洗浄液ノズルから洗浄液を基板の中心部に吐出するステップと、次いで第１のノズル移動部を移動させ、前記第１のノズル移動部のガスノズルからガスを当該中心部に吐出するステップと、続いて洗浄液ノズルの吐出位置が第１のノズル移動部のガスノズルの吐出位置よりも基板の周縁側に位置した状態で洗浄液の吐出及び当該ガスノズルからのガスの吐出を行いながら第１の移動部を基板の周縁側に向けて移動させるステップと、次に、第２のノズル移動部のガスノズルからのガスと前記洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出とを行いながら、第１のノズル移動部及び第２のノズル移動部を基板の周縁側に移動させるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記第２のノズル移動部のガスノズルからガスを吐出しているときには、洗浄液ノズル及び第２のノズル移動部のガスノズルの各吐出位置から基板の中心部までの距離を夫々Ｌ１、Ｌ２とすると、Ｌ２＜Ｌ１であり、かつ第１のノズル移動部及び第２のノズル移動部が基板の周縁側に移動するにつれて、Ｌ１とＬ２との差が徐々に小さくなるように両ノズルの移動速度が制御されることを特徴としてもよい。
本発明の基板洗浄方法は、基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する方法において、
基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させながら、第１の洗浄液ノズルから洗浄液を基板の中心部に吐出する工程と、
次いで前記洗浄液の吐出位置を基板の周縁側に移動させた後、ガスノズルからガスを前記基板の中心部に吐出する工程と、
続いて第１の洗浄液ノズル及びガスノズルから夫々洗浄液及びガスの吐出を行いながら前記第１の洗浄液ノズル及び前記ガスノズルの各吐出位置を基板の周縁側に向けて移動させる工程と、
次に前記第１の洗浄液ノズルから第２の洗浄液ノズルに洗浄液の吐出を切替え、第２の洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出及びガスノズルからのガスの吐出を行いながら当該第２の洗浄液ノズル及び当該ガスノズルの各吐出位置を基板の周縁側に向けて移動させる工程と、を含み
前記第２の洗浄液ノズルは、吐出位置が第１の洗浄液ノズルの吐出位置の移動軌跡から外れる位置に設定され、
前記第２の洗浄液ノズル及びガスノズルの各吐出位置から基板の中心部までの距離を、夫々ｄ２及びｄ３とすると、第２の洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しているときには、ｄ３＜ｄ２であり、かつ第２の洗浄液ノズルが基板の周縁側に移動するにつれて、ｄ２とｄ３との差が徐々に小さくなることを特徴とする。
また本発明の基板洗浄方法は、基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する方法において、
基板に洗浄液を供給するための洗浄液ノズル及びガスを吐出するガスノズルが保持された第１のノズル移動部と、基板にガスを吐出するガスノズルが保持され、前記第１のノズル移動部とは別個の第２のノズル移動部と、を用い、
基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させながら、前記洗浄液ノズルから洗浄液を基板の中心部に吐出する工程と、
次いで第１のノズル移動部を移動させ、前記第１のノズル移動部のガスノズルからガスを当該中心部に吐出する工程と、
続いて洗浄液ノズルの吐出位置が第１のノズル移動部のガスノズルの吐出位置よりも基板の周縁側に位置した状態で洗浄液の吐出及び当該ガスノズルからのガスの吐出を行いながら第１の移動部を基板の周縁側に向けて移動させる工程と、
次に、第２のノズル移動部のガスノズルからのガスと前記洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出とを行いながら、第１のノズル移動部及び第２のノズル移動部を基板の周縁側に移動させる工程と、を含み、
前記第２のノズル移動部のガスノズルからガスを吐出しているときには、洗浄液ノズル及び第２のノズル移動部のガスノズルの各吐出位置から基板の中心部までの距離を夫々Ｌ１、Ｌ２とすると、Ｌ２＜Ｌ１であり、かつ第１のノズル移動部及び第２のノズル移動部が基板の周縁側に移動するにつれて、Ｌ１とＬ２との差が徐々に小さくなるように両ノズル移動部の速度が制御されることを特徴としてもよい。
本発明の記憶媒体は、基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の基板洗浄方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
本発明は、洗浄液ノズル及びガスノズルを用いて、基板を回転させながら基板の中心部に洗浄液及びガスを順次吐出し、両ノズルを基板の周縁側に移動した後、第１の洗浄液ノズルの移動軌跡から外れる位置に設定された第２の洗浄液ノズルに洗浄液の吐出を切り替えている。そして洗浄液の吐出及びガスの吐出を行いながら両ノズルを基板の周縁側に向けて移動させ、第２の洗浄液ノズルの吐出位置から基板の中心部までの距離と、ガスノズルの吐出位置から基板の中心部までの距離との差が徐々に小さくなるように各ノズルが移動する。そのため基板の周縁側の領域において、ガスの吐出位置が徐々に液界面に近づく。従って基板の周縁に近い領域ほど、ガスにより液界面を押す力が徐々に強くなって洗浄効果が高くなり、洗浄液の液残りや液千切れを抑制することができ、良好な洗浄を行うことができる。
また他の発明では、基板を回転させながら基板の中心部に洗浄液及び乾燥用のガスを順次吐出した後、一のノズル移動部に設けられた洗浄液ノズルから洗浄液を吐出すると共に、他のノズル移動部に設けられたガスノズルからガスを吐出している。そして各ノズル移動部を基板の周縁側に移動させるときに、移動速度を異ならせて、ガスの吐出位置が徐々に液界面に近づくようにしている。従って基板の周縁に近い領域ほど、ガスにより液界面を押す力が徐々に強くなり同様の効果が得られる。
第１の実施の形態にかかる基板洗浄装置を示す縦断面図である。 第１の実施の形態にかかる基板洗浄装置を示す平面図である。 ノズルアームの構成を示す斜視図である。 ノズルアームの先端部を示す斜視図である。 第１の実施の形態にかかる制御部の構成を示す説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるウエハの洗浄の様子を示す説明図である。 基板の洗浄工程におけるウエハの洗浄の様子を示す説明図である。 基板の洗浄工程におけるウエハの洗浄の様子を示す説明図である。 窒素ガスにより液界面が押される様子を示す説明図である。 ノズルアームが移動した時の洗浄液ノズル及び窒素ガスノズルの位置を示す説明図である。 ノズルアームの移動距離と吐出位置からウエハ中心部までの距離との関係を示す説明図である。 ノズルアームの移動距離と、液界面と窒素ガスの吐出位置との距離の関係を示す特性図である。 第１の実施の形態の変形例にかかる基板洗浄装置を示す平面図である。 ノズルアームの旋回角度とノズルのウエハ中心部からの距離との関係を示す特性図である。 第２の実施の形態にかかる基板洗浄装置を示す縦断面図である。 第２の実施の形態にかかる基板洗浄装置を示す平面図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 基板の洗浄工程におけるノズルアームの位置及びノズルからの吐出の状態を示した説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。 ノズルアームに設置するノズルの例を示す説明図である。
本発明の基板洗浄装置を現像装置に適用した実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。現像装置（基板洗浄装置）は、角型の筐体９内に２つのカップモジュール１が並べて配置されている。カップモジュール１は、ウエハＷを保持する基板保持部であるスピンチャック１１と、ウエハＷから飛散する洗浄液や溶解物を補足するためのカップ体１０とを備えている。スピンチャック１１は回転軸１２を介して回転機構１３及び図示しない昇降機構と接続されており、ウエハＷを保持した状態で回転及び昇降可能なように構成されている。なお本実施の形態では、ウエハＷは上方から見て時計回りに回転されるように構成されている。
スピンチャック１１の下方には円形板１４、及びリング部材１５が設けられている。またスピンチャック１１上のウエハＷを囲むように上方側が開口したカップ体１０が設けられている。カップ体１０は、共に円筒状の外カップ１６と、内カップ１７とからなる。外カップ１６には、昇降部１８が設けられており、昇降自在に構成されている。またカップ体１０の下方には、環状凹部に構成された液受け部１９が設けられる。ウエハＷからこぼれ落ちるか、振り切られて、カップ体１０に受け止められた現像液や洗浄液は、液受け部１９に流れ込み、液受け部１９の底部に設けられたドレイン排出口２０より外部に排出される。
図２に示すように筐体９内には、カップモジュール１ごとに、各々カップモジュール１の並び方向（左右方向）と直交する方向に伸びる現像用のノズルアーム６０と洗浄用のノズルアーム３０とが設けられている。現像用のノズルアーム６０は、カップモジュール１の並び方向（左右方向）に伸びるガイドレール６３に沿って図示しない駆動部により移動できるように、また図示しない昇降部により昇降自在に構成されている。現像用のノズルアーム６０の先端部には現像液ノズル６２が設けられ、現像用のノズルアーム６０によりスピンチャック１１の回転中心部とカップモジュール１から図２中左寄りに位置するノズルバス６１との間で移動する。現像液ノズル６２は、配管６５を介して現像液供給部６４と接続されており、現像液ノズル６２の先端から所定の流量の現像液を吐出できるように構成されている。
また洗浄用のノズルアーム（以下「ノズルアーム」と記載する）３０は、図３に示すように左右方向に伸びるガイドレール３３に沿って、図示しない駆動部により移動できるように、また図示しない昇降部により昇降自在に構成されている。ノズルアーム３０、上述のノズルアーム３０に設けられた駆動部及び昇降部はノズル移動部を構成している。ノズルアーム３０の先端部には、図４に示すように例えば純水などの洗浄液を吐出する第１の洗浄液ノズル４１及び第２の洗浄液ノズル４３、と乾燥用のガスである例えば窒素ガスを吐出するガスノズルである第１の窒素ガスノズル５１及び第２の窒素ガスノズル５３とが設けられている。これらノズル４１、４３、５１、５３は、カップモジュール１の上方領域とカップモジュール１から図２中右寄りに位置する待機領域との間で移動する。待機領域には、各洗浄液ノズル４１、４３の液受け部であるノズルバス２１が設けられている。
第１の洗浄液ノズル４１は、例えば配管４５を介して第１の洗浄液供給部４６に接続されている。この第１の洗浄液供給部４６は洗浄液供給源、ポンプ、バルブなどを備えており、第１の洗浄液ノズル４１の先端から洗浄液を吐出できるように構成されている。第２の洗浄液ノズル４３も第１の洗浄液ノズル４１と同様に配管４７を介して第２の洗浄液供給部４８と接続されており、第２の洗浄液ノズル４３から洗浄液を吐出できる。第１の窒素ガスノズル５１は配管５５を介して、窒素ガス供給源、ポンプ、バルブなどを備えた第１の窒素ガス供給部５６と接続される。第１の窒素ガスノズル５１からは、窒素ガスを吐出できるように構成されている。第２の窒素ガスノズル５３も配管５７を介して、窒素ガス供給源、ポンプ、バルブなどを備えた第２の窒素ガス供給部５８と接続される。
ノズルアーム３０における第１の洗浄液ノズル４１、第２の洗浄液ノズル４３、第１の窒素ガスノズル５１及び第２の窒素ガスノズル５３の配置について説明する。なお以下の説明中において、便宜上第１の洗浄液ノズル４１及び第２の洗浄液ノズル４３から吐出される洗浄液を夫々第１の洗浄液及び第２の洗浄液とし、第１の窒素ガスノズル５１及び第２の窒素ガスノズル５３から吐出される窒素ガスを夫々第１の窒素ガス及び第２の窒素ガスとして記載する。また後述の「吐出位置」とは、洗浄液ノズル（４１、４３）、または、ガスノズル（５１、５３）から吐出された洗浄液、またはガスがウエハＷの表面に吐出された時のウエハＷ上の吐出領域の概ね中心部を指している。また吐出位置をＸ、Ｙ座標で表す場合には、ウエハＷの中心部を原点とし、Ｘ方向に伸びる軸をＸ軸、Ｙ方向に伸びる軸をＹ軸とし、後述の図６〜図１０中では、右側及び上側を「正の領域」としている。
第１の洗浄液ノズル４１は、その吐出位置Ｒ１がＸ＝３０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍになる位置に配置した時に、第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１が、Ｘ＝１５ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍとなるように設けられる。第２の洗浄液ノズル４３は、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がＸ＝３０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍに位置しているときに、その吐出位置Ｒ２がウエハＷの中心部を中心に、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１を時計回りに回転させた位置、例えば、Ｘ＝２６ｍｍ、Ｙ＝−１５ｍｍの位置になるように設けられる。第２の窒素ガスノズル５３は、第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１がＸ＝１５ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍに位置しているとき、その吐出位置Ｎ２が、第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１をウエハＷの中心部を中心として、反時計回りに回転させた位置であって、そのＸ軸との距離が第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２のＸ軸からの距離よりも短い位置に設定される、この例では、第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２は、例えば、Ｘ＝１３ｍｍ、Ｙ＝７．５ｍｍの位置に吐出するように設定する。また第２の窒素ガスノズル５３は、ウエハＷの周縁の方向に向かって吐出するように設けられており、第１の洗浄液ノズル４１、第２の洗浄液ノズル４３及び第１の窒素ガスノズル５１、は、真下に向けて吐出するように設けられている。また第１の窒素ガスノズル５１の吐出する先端部の高さは、ウエハＷの表面の上方２５ｍｍの高さに設定されており、第２の窒素ガスノズル５３の吐出する先端部の高さはウエハＷの表面の上方５ｍｍの高さに設定されている。
また基板洗浄装置は、図５に示すように制御部５を備えている。図５中の２７はバスであり、バス２７にはＣＰＵ２２、メモリ２３、及び基板洗浄装置が行う後述の動作における各ステップを実行するためのプログラム２４が接続されている。図５中２５はノズル移動部に備えられた駆動部、２６は、ノズル移動部に備えられた昇降部である。この制御部５は、ノズルアーム３０を移動させるための駆動部、昇降部、洗浄液供給部４６、４８、窒素ガス供給部５６、５８及びスピンチャック１１を駆動するための回転機構１３及びカップ体１０の昇降部１８などを制御するための制御信号を、前記プログラム２４に基づいて出力する。またこのプログラムは、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク等の記憶媒体に収納され制御部５にインストールされる。
続いて第１の実施の形態の作用について説明する。例えば、露光処理を行ったウエハＷが、図示しない外部の搬送機構により、スピンチャック１１にウエハＷの中心部と回転中心とが一致するように受け渡される。次いで外カップ１６が上昇された後、ウエハＷを例えば１０００ｒｐｍの回転速度で回転させ、現像液ノズル６２がウエハＷの周縁の上方に位置する。その後ウエハＷを回転させたまま、現像液ノズル６２から現像液を吐出しながらウエハＷの外側から中心部に向かって移動させ、その後所定時間当該中心部に現像液を供給し続ける。現像液が供給されると、ウエハＷの表面のレジスト膜の例えば溶解性部位が溶解し、不溶解性の領域が残る。その後現像液ノズル６２と入れ替わるようにノズルアーム３０が移動し、現像液及び溶解物の除去を行うための洗浄工程が行われる。この洗浄工程について図６〜図１３を参照しながら詳述すると、この洗浄工程は、以下のステップにより行われる。図６〜図１０は、ノズルアーム３０、及び夫々のノズル４１，４３，５１，５３から吐出される洗浄液や窒素ガスの吐出位置を模式化して表しており、吐出が行われている洗浄液及び窒素ガスの吐出位置には、ハッチングを付した。
（ステップ１）
まず図６に示すように、ノズルアーム３０がＰ０で示す位置まで移動し、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がウエハＷの中心部に位置する。その後、図１１に示すように、ウエハＷを例えば１０００ｒｐｍの回転速度で回転させながら、第１の洗浄液ノズル４１から洗浄液、例えば純水を、３０ｍｌ／秒の流量で例えば１０秒間供給する。これによりウエハＷに供給された第１の洗浄液はウエハＷの回転による遠心力によりウエハＷの中心部から周縁部に向かって広がり、現像液が洗浄液により洗い流される。
（ステップ２）
次いでウエハＷの回転を維持しながら、第１の洗浄液ノズル４１から第１の洗浄液を吐出した状態で、図７に示すようにノズルアーム３０をＸ方向に沿って右側にＰ１まで移動させ、第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１をウエハＷの中心部に位置させる。この時、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１は、ウエハＷの中心部からＸ方向右側に１５ｍｍ離れて位置することになる。そして図１２に示すように第１の窒素ガスノズル５１から、ウエハＷの中心部に向けて窒素ガスを吹き付ける。
ウエハＷの中心部は、遠心力が小さいため、前記第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がウエハＷの中心部から周縁側に移動しても、洗浄液の表面張力により液膜が張った状態が維持される。そこで液膜に向けて窒素ガスを吹き付けることにより、液膜が破れて、ウエハＷの表面が露出した乾燥領域が形成される。この乾燥領域が形成されると、液膜は、ウエハＷの回転による遠心力と液膜の表面張力とによりウエハＷの周縁側に引っ張られる。そのため乾燥領域は、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１に対応する位置（ウエハＷの中心部を中心とし、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１を通る同心円）まで瞬時に広がることになる。
（ステップ３）
続いてウエハＷの回転を維持し、第１の洗浄液ノズル４１及び第１の窒素ガスノズル５１から夫々洗浄液及びガスを吐出したまま、図８に示すようにノズルアーム３０をウエハＷのＸ方向右側に１５ｍｍ移動させ、Ｐ２に位置させる。即ち第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がウエハＷの中心部からＸ方向右側に３０ｍｍ離れた位置に移動すると共に、第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１がウエハＷの中心部からＸ方向右側に１５ｍｍ離れた位置に移動し、これにより乾燥領域も第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１に対応する位置まで広がる。そのためステップ３では、図１３に示すようにノズルアーム３０の移動に伴い、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１とウエハＷの中心部との距離の増加するにつれて、液界面は徐々にウエハＷの周縁方向に移動していく。
この時図１４に示すように、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１に対応する位置には、強い液流が発生しており、液界面に近い位置に窒素ガスを吐出することにより、液流の内縁が巻き上げられ、この液の巻き上げにより、液滴、生成物をウエハＷの周縁側へ押しやるため、強い洗浄力を発揮する。
（ステップ４）
ノズルアーム３０が位置Ｐ２まで移動した後、図９に示すように第１の洗浄液の吐出を停止して、第２の洗浄液の吐出を開始すると共に、第１の窒素ガスの吐出を停止して、第２の窒素ガスの吐出を開始する。第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２は、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がウエハＷの中心部から３０ｍｍ離れて位置しているとき、第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２とウエハＷの中心部との距離が３０ｍｍになるように、即ちウエハＷの中心部を中心とする同一の円の上に第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１、第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２が位置するように設定されている。従って洗浄液を吐出するノズルを第１の洗浄液ノズル４１から第２の洗浄液ノズル４３に切り替えた場合にも、ウエハＷの表面に形成される液界面の位置は変化しないことになる。また既述のように第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がウエハＷの中心部から３０ｍｍ離れて位置するとき、第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１が、ウエハＷの中心部から右側に１５ｍｍ離れるように設定されている。そして、第２の窒素ガスノズル５３は、その時の第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２がウエハＷの中心部から１５ｍｍ離れて位置するように設けられている。従って窒素ガスを吐出するノズルを第１の窒素ガスノズル５１から第２の窒素ガスノズル５３に切り替えた場合にも、窒素ガスの吐出位置から液界面までの距離も変化しないことになる。
また第２の窒素ガスノズル５３は、第１の窒素ガスノズル５１の吐出流量と比べて多くの流量の窒素ガスを吐出すると共に、図４に示すように吐出口がウエハＷの周縁側に向いている。従って、第２の窒素ガスノズル５３に切り替えることにより窒素ガスの吹付による液界面を押す力が強くなる。この時、窒素ガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが近い場合には、ガスの吐出の衝撃により洗浄液の液撥ねが起こる虞がある。第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２と第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２との距離は、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１と第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１との距離よりも長くなるように設定されている。従って第２の窒素ガスノズル５３に切り替え、窒素ガスの流量を大きくした場合にも、液撥ねを抑制することができる。
（ステップ５）
続いてノズルアーム３０をウエハＷの周縁側に向けて、Ｘ方向に１５ｍｍ／秒の速度で移動させる。図１０はノズルアーム３０がＰ２よりもウエハＷの周縁に近いＰ３に位置している状態を示している。第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２からウエハＷの中心部までの距離ｄ２と、第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２からウエハＷの中心部までの距離ｄ３との差（ｄ２−ｄ３）は、図１５に示すようにノズルアーム３０がＰ２に位置しているときよりも、Ｐ３に位置しているときの方が短くなる。
ここでノズルアーム３０の移動に伴う前記ｄ２、ｄ３の各変化について説明する。ノズルの吐出位置を既述のＸ‐Ｙ座標平面（ｘ≧０とする）で表す。ノズルアーム３０がＰ２からｘ方向に沿って右側に距離ｋ移動した場合の第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２及び第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２の各ノズルの座標は、図１６（ａ）に示すように、
ノズルアーム３０がＰ２に位置する時のＮ２＝（Ｎａ、Ｎｂ）
ノズルアーム３０がＰ２に位置する時のＲ２＝（Ｒａ、Ｒｂ）
ノズルアーム３０が距離ｋ移動した後のＮ２＝（Ｎａ＋ｋ、Ｎｂ）
ノズルアーム３０が距離ｋ移動した後のＲ２＝（Ｒａ＋ｋ、Ｒｂ）
となる。従って移動距離をｘと置いた場合のｄ２及びｄ３は、
ノズルアーム３０がＰ３に位置する時のｄ２＝√[（Ｒａ＋ｘ）２＋Ｒｂ２]
ノズルアーム３０がＰ３に位置する時のｄ３＝√[（Ｎａ＋ｘ）２＋Ｎｂ２]
となる。
ノズルアーム３０をＸ方向に沿って右側に移動させた時の第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２のウエハＷの中心部からの距離ｄ２は、図１６（ｂ）中の（１）のようなグラフを描く。またノズルアーム３０をＸ方向に沿って右側に移動させた時の第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２のウエハＷの中心部からの距離ｄ３を考えると、第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２は、第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２よりもＸ軸に近い位置にあり、よりウエハＷの中心部に近い位置にある。従ってｄ３は、ｄ２よりも移動前（ｘ＝０）のウエハＷの中心部までの距離は小さくなり、Ｘ方向右側にｄ２と同じ距離を移動した時に、増加率が大きくなる。そのためノズルアーム３０の移動距離ｘとノズルの吐出位置のウエハＷの中心部からの距離ｄ２を示すグラフは、図１６Ｂ中の（２）のようなグラフを描く。従って第２の洗浄液ノズル４３から洗浄液を吐出し、第２の窒素ガスノズル５３から窒素ガスを吐出したまま、ノズルアーム３０をＸ方向に沿って右側にウエハＷの周縁に向けて移動させた場合に、洗浄液の吐出位置のウエハＷの中心部からの距離ｄ３と、窒素ガスの吐出位置のウエハＷの中心部からの距離ｄ３との差（ｄ２−ｄ３）は、ノズルアーム３０の移動に従い徐々に短くなる。
前述のようにウエハＷを回転させながら洗浄液を供給しているため、洗浄液の液界面の位置は、洗浄液の吐出位置の僅かに内側となる円周に沿った位置となる。そのため、前記第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２からウエハＷの中心部までの距離ｄ２と第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２からウエハＷの中心部までの距離ｄ３との差が、窒素ガスの吐出位置から液界面までの距離となる。図１７は、ウエハＷの中心部から液界面までの距離と液界面と窒素ガスの吐出位置との離間距離（ｄ２−ｄ３）の変化を示す特性図である。図１７に示すようにノズルアーム３０がＰ２の位置（液界面がウエハＷの中心部から３０ｍｍの位置）に移動するまでは、第１の洗浄液ノズル４１及び第１の窒素ガスノズル５１を使用して洗浄を行っているため、液界面と窒素ガスの吐出位置の距離は変わらず一定である。次いでノズルアーム３０がＰ２（液界面がウエハＷの中心部から３０ｍｍの位置）に達した後は、洗浄液及びガスの吐出が第２の洗浄液ノズル４３及び第２の窒素ガスノズル５３に切り替わる。このためその後に、ノズルアーム３０がＸ軸に沿ってウエハＷの周縁側に移動するに従って、液界面と窒素ガスの吐出位置とは互いに徐々近づいていくことになる。
ウエハＷの周縁よりの領域において窒素ガスの供給位置を液界面に近づけた場合の作用について検討する。ウエハＷの回転による遠心力により、洗浄液をウエハＷの周方向に押し流してウエハＷの表面の洗浄を行う場合に、ウエハＷの周縁寄りの部位ほど、洗浄液がウエハＷの中心部側から寄せられるため、洗浄液の液膜が厚くなる。洗浄液の液膜が厚くなると、流れにくくなってしまうため液残りや液千切れが生じやすくなる。上述の実施の形態では、ウエハＷの中心部から３０ｍｍ以上離れた領域では、窒素ガスの吐出流量を大きくしている。そのため、窒素ガスにより液界面を周縁方向に押す力が強くなっている。またウエハＷの中心部から３０ｍｍ以上離れた領域では、ノズルアーム３０がウエハＷの周縁に近づくにつれて、窒素ガスの吐出位置が液界面に近づいている。そのため窒素ガスによる液界面を押す力がウエハＷの周縁に近づくにつれて徐々に大きくなる。従ってウエハＷの周縁寄りの領域では、液界面がウエハＷの周縁に近づくにしたがって、洗浄液の量は徐々に増えるが、液界面をウエハＷの周縁方向に押す力も大きくなるため、液残りや液千切れを抑制することができる。
上述の実施の形態では、第１の洗浄液ノズル４１及び第１の窒素ガスノズル５１を用いて、ウエハＷを回転させながらウエハＷの中心部に洗浄液及び窒素ガスを順次吐出し、両ノズル４１、５１をウエハＷの周縁側に移動している。更にその後、第１の洗浄液ノズル４１の移動軌跡から外れる位置に設定された第２の洗浄液ノズル４３に洗浄液の吐出を切り替え、また第２の窒素ガスノズル５３に窒素ガスの吐出を切り替える。そして洗浄液の吐出及びガスの吐出を行いながら両ノズル４３、５３をウエハＷの周縁側に向けて移動させることにより、窒素ガスの吐出位置を徐々に液界面に近づけている。従ってウエハＷの周縁に近い領域ほど、窒素ガスにより液界面を押す力が強くなって洗浄効果が高くなり、洗浄液の液残りや液千切れを抑制することができ、良好な洗浄を行うことができる。
そしてノズルアーム３０の移動途中で第２の洗浄液ノズル４３及び第２の窒素ガスノズル５３を用いるようにしている。第２の窒素ガスノズル５３は窒素ガスの吐出流量の多いため液界面を押す力が強くなり、洗浄液の吐出位置と窒素ガスの吐出位置との距離も離すことができるため、液撥ねを抑えることができる。
また上述の実施の形態では、共通のノズルアーム３０に第１の洗浄液ノズル４１、第２の洗浄液ノズル４３、第１の窒素ガスノズル５１及び第２の窒素ガスノズル５３を設けている。そのため、各ノズルの駆動系を共通にすることができるので基板洗浄装置のコストを低くすることができ、またノズルアーム３０や駆動系の設置スペースが狭くて済む。またウエハＷの表面における窒素ガスの吐出位置と、洗浄液の液界面との距離は、後述するように、９ｍｍ〜１７ｍｍの範囲であることが望ましく、事前にシミュレーションを行うことにより、窒素ガスの吐出位置と、洗浄液の液界面との距離がこの範囲で変化するように、夫々のノズルの位置を設定することが望ましい。
さらにノズルアーム３０がＰ１の位置にあるときに、第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２と、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１とが、ウエハの中心部を中心とした同じ同心円上に位置するように設定されていなくてもよい。またノズルアーム３０がＰ１に位置しているときに、第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２は、その時の第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１よりウエハＷの中心部に近い位置であってもよい。
また本発明は、第２の窒素ガスノズル５３を設けることに限定されるものではなく、ステップ４以降の工程において、第１の窒素ガスノズル５１を使用してウエハＷの洗浄を行うようにしてもよい。その場合においても洗浄液の液界面がウエハＷの周縁に近づくに従い、窒素ガスの吐出位置を液界面に近づけることができる。従って液界面がウエハＷの周縁に近づくに従い、液界面を押す力を強くすることができるため、同様の効果が得られる。
また第１の洗浄液ノズル４１、第２の洗浄液ノズル４３、第１の窒素ガスノズル５１、第２の窒素ガスノズル５３は、夫々別々に独立して移動可能なノズル移動部に設けられていてもよい。さらに第２の窒素ガスノズル５３を設けずに第１の窒素ガスノズル５１のみを用いて、ステップ４以降の工程においてもウエハＷの洗浄を行うようにしてもよい。さらに本発明は、基板の水の接触角の大きい場合に効果が大きく、例えば水の接触角が６５°以上であるレジスト膜の表面を洗浄する場合により効果が大きい。
さらに第１の実施の形態においては、ステップ４において、第１の窒素ガスノズル５１の吐出を停止し、第２の窒素ガスノズル５３から窒素ガスを吐出しているが、ステップ４及びステップ５において、第２の洗浄液ノズル４３及び第２の窒素ガスノズル５３から夫々洗浄液及びガスを吐出しているときに第１の窒素ガスノズル５１から例えば少流量のガスを吐出している場合であっても本発明の技術的範囲に含まれる。
［第１の実施の形態の変形例］
また第１の実施の形態の変形例として、ノズルアーム３０は、旋回アームに設けられていてもよい。即ち第１の実施の形態では、ノズルアーム３０をＸ方向に沿って移動させることにより、各ノズルを直線に沿って移動させているが、各ノズルを円弧軌跡を描くように移動させてもよい。図１８はこのような例を示し、ノズルアーム３０として図１８中、Ｏ１を回転中心として旋回する構成のものを用いている。駆動部は、アームを旋回させる図示しない回転部となり、また図示しない昇降部が設けられ、ノズルアーム３０は昇降自在に構成される。従ってノズルアーム３０、駆動部及び昇降部がノズル移動部になる。第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１と第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１は、ウエハＷの中心部を通る円弧軌跡上に設けられる。この実施の形態の場合には、ステップ２でノズルアーム３０を旋回させることにより、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がウエハＷの中心部から１５ｍｍから離れるように移動され、その時第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１がウエハＷの中心部に位置することになる。
またステップ３においては、第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がウエハＷの中心部から３０ｍｍ離れるように移動される。この時第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１は、液界面に近づくが、近づく距離は、極わずかであるため、第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１と液界面との距離はほとんど変化せず一定として取り扱うことができる。さらにステップ４において洗浄液及び窒素ガスを夫々第２の洗浄液ノズル４３及び第２の窒素ガスノズル５３から吐出するように切り替えた後、ステップ５では、ノズルアーム３０を旋回させて、夫々のノズルをウエハＷの周縁側に移動させる。
ノズルアーム３０を旋回させることによる第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２のウエハＷの中心部からの距離と、第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２とウエハＷの中心部からの距離の差の関係について説明する。図１８中のＶは、ノズルアーム３０の回転軸Ｏ１とウエハの中心部との距離、ｕ及びθは所定の吐出位置を示すパラメータであり、図１８中では、ノズルアーム３０がＰ４の位置にあるときの第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２のパラメータを示す。ｕは、回転軸Ｏ１を中心として、ウエハＷの中心部を通る円弧軌跡からの外れる距離（円弧軌跡の外側への外れを＋、中心側への外れを−とする）、θはノズルアーム３０の回転角度である（ノズルが回転軸Ｏ１とウエハＷの中心部を結ぶ直線上に位置する場合を０とし、時計回りの回転方向を＋としている）。
回転軸Ｏ１がウエハの領域より外にあり、ノズルをウエハＷの中心部から周縁へ移動させるとθは、０度〜９０度の範囲でウエハＷの周縁に到達する。ノズルアーム３０を旋回させた時のノズルアーム３０に設けられたノズルの吐出位置からウエハ中心部までの距離ｄの変化を考えると、ｄ＝√[ｕ２＋２ｕＶ＋２Ｖ２−２Ｖ（ｕ＋Ｖ）ｃｏｓθ]となる。従ってノズルアーム３０を旋回させた時のノズルの吐出位置とウエハの中心部との距離は、ノズルアーム３０の回転軸Ｏ１とウエハＷの中心部との距離Ｖ、回転角度θ、円弧軌跡からの外れる距離ｕ、により決定される。
従って図１８に示すようなアームを旋回させた時の第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２のウエハＷの中心部からの距離の変化ｄ２は、図１９中の（３）で示す実線で表される。またアームを旋回させた時の第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２のウエハＷの中心部からの距離の変化ｄ３は、図１９中の（４）で示す実線で表される。そのため、アームを旋回させてノズルアーム３０をウエハＷの周縁方向に旋回させるにしたがって、第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置Ｒ２のウエハＷの中心部との距離ｄ２と、第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２とウエハＷの中心部との距離ｄ３との差（ｄ２−ｄ３）は徐々に短くなることになる。そのため、ノズルアーム３０がウエハの周縁に向かって移動するにしたがって、液界面と窒素ガスの吐出位置との距離は徐々に近づき、液界面を押す力が強くなる。従って液残りや液千切れを抑制することができる。
[第２の実施の形態]
また第２の実施の形態に係る基板洗浄装置として、２本のノズルアームを備えるように構成してもよい。第２の実施の形態は、例えば図２０、図２１に示すように第２の洗浄液ノズル４３を備えていないことを除いて、第１の実施の形態に示したノズルアーム３０と同様に構成された第１のノズルアーム３８と、他の窒素ガスノズル５９を備えた第２のノズルアーム３９とを備えている。図中６０は、現像用のノズルアーム、６１は現像液用のノズルバス、６３はガイドレールである。第２のノズルアーム３９は、ノズルアーム３０と同様に構成された駆動部、昇降部により支持され、第１のノズルアーム３８のガイドレール３３と平行に伸びるガイドレール３４に沿って移動するように構成されている。第２のノズルアーム３９は、ウエハＷ上の第１のノズルアーム３８の移動する領域とは異なる領域、例えばウエハＷの中心部からＸ方向に沿って左側の領域を移動するように構成されている。また他の窒素ガスノズル５９は、第１の窒素ガスノズル５１及び第２の窒素ガスノズル５３と同様に配管７０を介して他の窒素ガス供給部７１と接続されている。
第２の実施の形態にかかる基板洗浄装置によるウエハＷの洗浄処理を図２２〜図２６を用いて説明する。ステップ１及びステップ３は、図２２、２３に示すように第１の実施の形態に示したステップ１〜ステップ３と同様な工程であり、Ｒ１、Ｎ１が順次ウエハＷの中心部に位置するように第１のノズルアーム３８が移動する。第２のノズルアーム３９は、他の窒素ガスノズル５９から吐出される窒素ガスの吐出位置Ｎ３が例えばウエハＷの中心部から、Ｘ方向に沿って図中の左方向に６０ｍｍの位置となる地点で待機しておく。
（ステップ４）
図２４に示すように第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置Ｒ１がウエハＷの中心部から３０ｍｍに位置し、第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置Ｎ１がウエハＷの中心部から１５ｍｍに位置した後、窒素ガスを吐出するノズルを第１の窒素ガスノズル５１から第２の窒素ガスノズル５３に切り替える。
（ステップ５）
その後第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置Ｎ２のウエハＷの中心部からの距離（この例では、６０ｍｍ）と、他の窒素ガスノズル５９の吐出位置Ｎ３とウエハＷの中心部からの距離が等しくなる位置まで移動する。この間第１の洗浄液の吐出と、第２の窒素ガスとの吐出とが行われており、第２の窒素ガスノズル５３は、第１の窒素ガスノズル５１よりも流量が大きいため、ステップ５では、ステップ１〜３に比べて液界面を強い力で押すことができる。
（ステップ６）
その後、窒素ガスを吐出するノズルを他の窒素ガスノズル５９に切り替え、第１のノズルアーム３８及び第２のノズルアーム３９をウエハＷの周縁方向に移動させる。図２５は、窒素ガスの吐出を第２の窒素ガスノズル５３から他の窒素ガスノズル５９に切り替えた後の状態を示している。この時第１のノズルアーム３８は、図２６に示すようにＸ方向に沿って、右側に移動するが、第２のノズルアーム３９は、Ｘ方向に沿って左側に移動する。また第２のノズルアーム３９の移動速度は、第１のノズルアーム３８より速い速度に設定される。このため洗浄液の吐出位置からウエハＷの中心部までの距離Ｌ１と窒素ガスの吐出位置からウエハＷの中心部までの距離Ｌ２との差が徐々に小さくなる。一例をあげるとＬ２−Ｌ１が１７ｍｍから９ｍｍまで近づく。この結果、他の窒素ガスノズル５９の吐出位置Ｎ３は、ウエハＷの周縁側に近づくにつれて液界面に近づくため、窒素ガスが液界面を押す力が徐々に増すことになる。そのため液残りや液千切れが抑制され、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また第２のノズルアーム３９の他の窒素ガスノズル５９からガスを吐出しながら当該第２のノズルアーム３９をウエハＷの周縁側に移動させているときに、第１のノズルアーム３８の窒素ガスノズル５１、５３からガスを、例えば少流量で吐出する場合も技術的範囲に含まれる。
本発明の一態様を示す第１の実施形態では、第１の洗浄液ノズル４１（吐出位置をＲ１で表している）、第２の洗浄液ノズル４３（吐出位置をＲ２で表している）、第１の窒素ガスノズル５１（吐出位置をＮ１で表している）及び第２の窒素ガスノズル５３（吐出位置をＮ２で表している）を用いて、図１６（ｂ）及び図１７に示される特性を確保している。即ち、第１の実施形態では、１本のノズルアーム３０を用い、当該ノズルアーム３０のガイドレールの伸びる方向であるＸ方向に移動させたときに、液界面とＮ２ガスの吐出（供給）位置との関係を図１７に示される関係となるように４つのノズル４１、４３、５１、５３の配置レイアウトを設定している。
しかし、液界面とＮ２ガスの吐出（供給）位置との関係を図１７に示される関係とするためには、４つのノズル４１、４３、５１、５３のレイアウトと、使用するノズルアームの本数及び移動方向との組み合わせにより、第１の実施形態で記載した構成以外の構成であっても達成することができる。例えば２本のノズルアームを用い、一方のノズルアームに各ノズル４１、４３、５１、５３のうちの２つを、他方のノズルアームに残りの２つを配置し、両ノズルアームを移動させることにより、第１の実施形態と同様の動きをするようにしてもよい。この場合、両方のノズルアームを互いに離れるように移動させてもよいし、一方のノズルアームをＸ方向に、他方のノズルアームをＹ方向に移動させて第１の実施の形態の動きと同様になるように配置レイアウトを設定してもよい。これらの例を以下に列挙する。
先ず１本のノズルアーム３０を用いて一方向に移動させる場合、図６に示すノズル４１、４３、５１、５３のレイアウト、つまり吐出位置Ｒ１、Ｒ２、Ｎ１、Ｎ２のレイアウトをＲ１を中心に９０度回転させたレイアウトとし、ノズルアーム３０をＹ方向に移動させてもよい。この場合、ノズルアーム３０には、Ｙ方向の移動機構が組み合わされることになる。
次にノズル４１、４３、５１、５３を２本のノズルアーム３０Ａ，３０Ｂに分散させる例について述べる。説明の煩雑化を避けるために、ノズル４１、４３、５１、５３のレイアウトとして記載することに代えて、各ノズル４１、４３、５１、５３の吐出位置Ｒ１、Ｒ２、Ｎ１、Ｎ２を用いて記載することとする。例えば「第１の洗浄液ノズル４１を、その吐出位置Ｒ１が図のように位置するようにノズルアームに設ける」という表現を「Ｒ１を図のようにノズルアームに位置させる」という表現として簡略化する。
図２７は、一方のノズルアーム３０ＡにＮ１、Ｎ２を位置させ、他方のノズルアーム３０ＢにＲ１、Ｒ２を位置させた例であり、Ｒ１がウエハＷの中心部に位置している状態を示している。図２８は、Ｎ１がウエハＷの中心部に位置するように両ノズルアーム３０Ａ、３０Ｂが移動した状態を示しており、図２９は、洗浄液及び窒素ガスの吐出をＲ１、Ｎ１からＲ２、Ｎ２に切替える位置を示している。図２７〜図２９は、夫々図６〜図８に対応している。
また図３０は、一方のノズルアーム３０ＡにＮ１、Ｎ２を位置させ、他方のノズルアーム３０ＢにＲ１、Ｒ２を位置させた例であるが、両ノズルアーム３０Ａ、３０ＢのＹ方向の位置が異なっている。図３０〜図３２は、両ノズルアーム３０Ａ、３０Ｂが順次移動した状態を示しており、夫々図６〜図８に対応している。このように両ノズルアーム３０Ａ、３０ＢをＸ方向に並んだ状態でＸ方向に移動させて、第１の実施形態と同様の作用を得るためのＲ１、Ｒ２、Ｎ１、Ｎ２の他のレイアウトとしては、図３３〜図４６を挙げることができる。
図４７は、一方のノズルアーム３０ＡにＲ２、Ｎ２を位置させ、他方のノズルアーム３０ＢにＲ１、Ｎ１を位置させた例であるが、Ｒ１、Ｎ１をＹ方向に離して位置させている。この場合には、一方のノズルアーム３０ＢをＹ方向（ノズルアーム３０のガイドレール３３の伸びる方向と直交する方向）に移動させている。図４７〜図４９は、両ノズルアーム３０Ａ、３０Ｂが順次移動した状態を示しており、夫々図６〜図８に対応している。このように両ノズルアーム３０Ａ、３０Ｂの一方をＹ方向に移動させ、他方をＸ方向に移動させて第１の実施形態と同様の作用を得るためのＲ１、Ｒ２、Ｎ１、Ｎ２の他のレイアウトとしては、図５０〜図５６を挙げることができる。
更に１本のノズルアームであって、Ｘ方向、Ｙ方向の両方向に移動可能なノズルアームを用いて第１の実施形態の作用を得る手法について述べる。図５７は１本のノズルアーム８０に１つの洗浄液ノズルと１つの窒素ガスノズルとを設けた例であり、洗浄液ノズル及び窒素ガスノズルの吐出位置を夫々Ｎ、Ｒとして示している。即ち、この例では、ノズルアーム８０をＸ方向、Ｙ方向に移動させることにより、ＲがＲ１及びＲ２を兼用し、ＮがＮ１、Ｎ２を兼用していることになる。図５７〜図５９は、ノズルアーム８０が順次移動した状態を示しており、夫々図６〜図８に対応している。この例においては、吐出位置をＲで示す１つの洗浄液ノズルが図５９に示す位置まで第１の洗浄液ノズル４１として機能し、図５９に示す位置から後の移動段階では第２の洗浄液ノズル４３として機能し、例えば図６０に示すようにノズルアーム８０がＹ軸方向に移動することとなる。
更にまた、図６１は、２本のノズルアーム３０、８０を用い、一方のノズルアーム３０には、第１の実施形態と同じ作用が得られるようにＲ１、Ｒ２、Ｎ１、Ｎ２を配置している。そして他方のノズルアーム８０には、第２の実施形態で記載した他の窒素ガスノズル５９を設けている（吐出位置がＮ３として示されている）この例では、一方のノズルアーム３０の移動パターンは、第１の実施形態と同じであるが、第２の実施形態で記載したようにＮ２が例えばウエハＷの中心部から６０ｍｍの位置となった時に、Ｎ２からＮ３に切り替える。従ってこの例では他方のノズルアーム８０の移動速度は、第２の実施形態にて記載したように、一方のノズルアーム３０の移動速度よりも速い。なお、他方のノズルアーム８０の移動速度は、一方のノズルアーム３０の移動速度と同じであってもよい。
図６１の例は、ノズルアーム３０、８０をＸ方向に移動させる例であるが、ノズルアーム３０、８０をＹ方向に移動する場合には、Ｒ１、Ｒ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３のレイアウトは、図６２のように示される。またノズルアーム３０、８０を第１の実施形態の変形例として示したように回転させる場合には、Ｒ１、Ｒ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３のレイアウトは、図６３のように示される。
［実施例］
本発明を評価するために第１の実施の形態に係る基板洗浄装置を用い、評価パターンを用いて露光したウエハＷに現像液を供給し、実施例及び比較例に係る洗浄処理を行いパターンの欠陥の計数を行った。実施例に用いたウエハＷの表面に形成されたレジスト膜と反射防止膜との接触角差は、３７．８°である。洗浄処理中のウエハの回転速度は７５０ｒｐｍに設定し、ノズルアーム３０の移動速度は、１０ｍｍ／秒に設定した。また比較例として、実施例と同様の構成の基板洗浄装置を用い、ステップ２の終了後、洗浄液ノズル及び窒素ガスノズルの切り替えを行わず、第１の洗浄液及び第１の窒素ガスをウエハに向けて吐出した状態でノズルアーム３０をＸ方向に沿ってウエハＷの周縁に向けて移動させて、ウエハの洗浄を行った。この場合ガスの吐出位置から液界面までの距離は、一定である。比較例では、２５６１個のパターンの欠陥が確認できたが、実施例では、パターンの欠陥は８個に軽減され、本発明の洗浄効果が高いことが確認できた。
[評価試験]
窒素ガスの吐出位置と洗浄液の液界面との離間距離が、ウエハＷの洗浄効果にもたらす影響を調べるために以下の評価試験を行った。基板洗浄装置は、ノズルアーム３０に設置する第１の窒素ガスノズル５１の位置を変えることにより、液界面と窒素ガスの吐出位置との距離を以下のように７通りに設定し、第１の洗浄液ノズル４１及び第１の窒素ガスノズル５１のみを用いて、評価パターンを用いて露光したウエハＷに現像液を供給した後、洗浄を行った。ウエハＷの洗浄後、乾燥処理を行いウエハの中心部から１２〜１５ｃｍの領域に存在するパターンの欠陥の数を計数した。結果は以下の表１のとおりである。

[表１]
Figure 0006102807
パターンの欠陥の数を十分に抑えるには、窒素ガス吐出位置と液界面との距離は、９ｍｍ〜１７ｍｍの範囲に設定することが望ましいといえる。
１ カップモジュール
５ 制御部
１０ カップ体
１１ スピンチャック
１３ 回転機構
３０ ノズルアーム
３３ ガイドレール
３８ 第１のノズルアーム
３９ 第２のノズルアーム
４１ 第１の洗浄液ノズル
４３ 第２の洗浄液ノズル
５１ 第１の窒素ガスノズル
５３ 第２の窒素ガスノズル
５９ 他の窒素ガスノズル
Ｒ１ 第１の洗浄液ノズル４１の吐出位置
Ｒ２ 第２の洗浄液ノズル４３の吐出位置
Ｎ１ 第１の窒素ガスノズル５１の吐出位置
Ｎ２ 第２の窒素ガスノズル５３の吐出位置
Ｎ３ 他の窒素ガスノズル５９の吐出位置
Ｗ ウエハ

Claims (16)

  1. 基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する装置において、
    基板を水平に保持する基板保持部と、
    前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
    前記基板保持部に保持された基板に各々洗浄液を供給するための第１の洗浄液ノズル及び第２の洗浄液ノズルと、
    前記基板保持部に保持された基板にガスを吐出するガスノズルと、
    前記第１の洗浄液ノズル、第２の洗浄液ノズル及びガスノズルを移動させるためのノズル移動部と、
    前記第１の洗浄液ノズルから洗浄液を基板の中心部に吐出するステップと、次いで前記洗浄液の吐出位置を前記基板の中心部から周縁側に移動させた後、前記ガスノズルからガスを当該中心部に吐出するステップと、続いて第１の洗浄液ノズル及びガスノズルから夫々洗浄液及びガスの吐出を行いながら前記第１の洗浄液ノズル及び前記ガスノズルの各吐出位置を基板の周縁側に向けて移動させるステップと、次に前記第１の洗浄液ノズルから第２の洗浄液ノズルに洗浄液の吐出を切替え、第２の洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出及びガスノズルからのガスの吐出を行いながら当該第２の洗浄液ノズル及び当該ガスノズルの各吐出位置を基板の周縁側に向けて移動させるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
    前記第２の洗浄液ノズルは、吐出位置が第１の洗浄液ノズルの吐出位置の移動軌跡から外れる位置に設定され、
    第２の洗浄液ノズル及びガスノズルの各吐出位置から基板の中心部までの距離を、夫々ｄ２及びｄ３とすると、第２の洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しているときには、ｄ３＜ｄ２であり、かつ第２の洗浄液ノズルが基板の周縁側に移動するにつれて、ｄ２とｄ３との差が徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする基板洗浄装置。
  2. 前記第１の洗浄液ノズル、第２の洗浄液ノズル及びガスノズルは、共通のノズル移動部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
  3. 前記第１の洗浄液ノズル、第２の洗浄液ノズル及びガスノズルのうちの少なくとも一つのノズルが設けられているノズル移動部は、他のノズルが設けられているノズル移動部とは別個に独立して移動可能なノズル移動部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
  4. 基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する装置において、
    基板を水平に保持する基板保持部と、
    前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
    前記基板保持部に保持された基板に洗浄液を供給するための洗浄液ノズル及びガスを吐出するガスノズルが保持された第１のノズル移動部と、
    前記基板保持部に保持された基板にガスを吐出するガスノズルが保持され、前記第１のノズル移動部とは別個の第２のノズル移動部と、
    前記洗浄液ノズルから洗浄液を基板の中心部に吐出するステップと、次いで第１のノズル移動部を移動させ、前記第１のノズル移動部のガスノズルからガスを当該中心部に吐出するステップと、続いて洗浄液ノズルの吐出位置が第１のノズル移動部のガスノズルの吐出位置よりも基板の周縁側に位置した状態で洗浄液の吐出及び当該ガスノズルからのガスの吐出を行いながら第１の移動部を基板の周縁側に向けて移動させるステップと、次に、第２のノズル移動部のガスノズルからのガスと前記洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出とを行いながら、第１のノズル移動部及び第２のノズル移動部を基板の周縁側に移動させるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
    前記第２のノズル移動部のガスノズルからガスを吐出しているときには、洗浄液ノズル及び第２のノズル移動部のガスノズルの各吐出位置から基板の中心部までの距離を夫々Ｌ１、Ｌ２とすると、Ｌ２＜Ｌ１であり、かつ第１のノズル移動部及び第２のノズル移動部が基板の周縁側に移動するにつれて、Ｌ１とＬ２との差が徐々に小さくなるように両ノズルの移動速度が制御されることを特徴とする基板洗浄装置。
  5. 前記第１のノズル移動部に設けられた前記ガスノズルを第１のガスノズルと呼ぶとすると、当該第１のノズル移動部における、前記第１のガスノズルの移動軌跡から外れた位置に第２のガスノズルが設けられ、
    前記第２のガスノズルは、第１のガスノズルの吐出位置が基板の中心部から基板の周縁側に移動した後であって、第２のノズル移動部の前記ガスノズルからガスが吐出する前に、基板の周縁側に移動しながらガスを吐出するために用いられ、
    前記第２のガスノズルの吐出位置から基板の中心部までの距離は、前記洗浄液ノズルの吐出位置から基板の中心部までの距離よりも短いことを特徴とする請求項４記載の基板洗浄装置。
  6. 前記第２のガスノズルにおけるガスの吐出流量は、前記第１のガスノズルにおけるガスの吐出流量よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項５記載の基板洗浄装置。
  7. 基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する方法において、
    基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
    前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させながら、第１の洗浄液ノズルから洗浄液を基板の中心部に吐出する工程と、
    次いで前記洗浄液の吐出位置を基板の周縁側に移動させた後、ガスノズルからガスを前記基板の中心部に吐出する工程と、
    続いて第１の洗浄液ノズル及びガスノズルから夫々洗浄液及びガスの吐出を行いながら前記第１の洗浄液ノズル及び前記ガスノズルの各吐出位置を基板の周縁側に向けて移動させる工程と、
    次に前記第１の洗浄液ノズルから第２の洗浄液ノズルに洗浄液の吐出を切替え、第２の洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出及びガスノズルからのガスの吐出を行いながら当該第２の洗浄液ノズル及び当該ガスノズルの各吐出位置を基板の周縁側に向けて移動させる工程と、を含み
    前記第２の洗浄液ノズルは、吐出位置が第１の洗浄液ノズルの吐出位置の移動軌跡から外れる位置に設定され、
    前記第２の洗浄液ノズル及びガスノズルの各吐出位置から基板の中心部までの距離を、夫々ｄ２及びｄ３とすると、第２の洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しているときには、ｄ３＜ｄ２であり、かつ第２の洗浄液ノズルが基板の周縁側に移動するにつれて、ｄ２とｄ３との差が徐々に小さくなることを特徴とする基板洗浄方法。
  8. 前記第１の洗浄液ノズル、第２の洗浄液ノズル及びガスノズルは、共通のノズル移動部に設けられていることを特徴とする請求項７記載の基板洗浄方法。
  9. 前記第１の洗浄液ノズル、第２の洗浄液ノズル及びガスノズルのうちの少なくとも一つのノズルが設けられているノズル移動部は、他のノズルが設けられているノズル移動部とは別個に独立して移動可能なノズル移動部に設けられていることを特徴とする請求項８記載の基板洗浄方法。
  10. 前記ガスノズルとして、基板の中心部にガスを吐出するときに用いられる第１のガスノズルと、この第１のガスノズルの移動軌跡から外れる位置に設けられ、前記第２の洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら洗浄液及びガスの各吐出位置を基板の周縁側に移動するときに用いられる第２のガスノズルと、を備えていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
  11. 前記第２のガスノズルにおけるガスの吐出流量は、前記第１のガスノズルにおけるガスの吐出流量よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１０記載の基板洗浄方法。
  12. 基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する方法において、
    基板に洗浄液を供給するための洗浄液ノズル及びガスを吐出するガスノズルが保持された第１のノズル移動部と、基板にガスを吐出するガスノズルが保持され、前記第１のノズル移動部とは別個の第２のノズル移動部と、を用い、
    基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
    前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させながら、前記洗浄液ノズルから洗浄液を基板の中心部に吐出する工程と、
    次いで第１のノズル移動部を移動させ、前記第１のノズル移動部のガスノズルからガスを当該中心部に吐出する工程と、
    続いて洗浄液ノズルの吐出位置が第１のノズル移動部のガスノズルの吐出位置よりも基板の周縁側に位置した状態で洗浄液の吐出及び当該ガスノズルからのガスの吐出を行いながら第１の移動部を基板の周縁側に向けて移動させる工程と、
    次に、第２のノズル移動部のガスノズルからのガスと前記洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出とを行いながら、第１のノズル移動部及び第２のノズル移動部を基板の周縁側に移動させる工程と、を含み、
    前記第２のノズル移動部のガスノズルからガスを吐出しているときには、洗浄液ノズル及び第２のノズル移動部のガスノズルの各吐出位置から基板の中心部までの距離を夫々Ｌ１、Ｌ２とすると、Ｌ２＜Ｌ１であり、かつ第１のノズル移動部及び第２のノズル移動部が基板の周縁側に移動するにつれて、Ｌ１とＬ２との差が徐々に小さくなるように両ノズル移動部の速度が制御されることを特徴とする基板洗浄方法。
  13. 前記第１のノズル移動部に設けられた前記ガスノズルを第１のガスノズルと呼ぶとすると、当該第１のノズル移動部における、前記第１のガスノズルの移動軌跡から外れた位置に第２のガスノズルが設けられ、
    前記第１のガスノズルの吐出位置が基板の中心部から基板の周縁側に移動した後であって、第２のノズル移動部のガスノズルからガスが吐出する前に、前記第１のノズル移動部を基板の周縁側に移動しながら第２のガスノズルからガスを吐出する工程を更に含み、
    前記第２のガスノズルの吐出位置から基板の中心部までの距離は、前記洗浄液ノズルの吐出位置から基板の中心部までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１２記載の基板洗浄方法。
  14. 前記第２のガスノズルにおけるガスの吐出流量は、前記第１のガスノズルにおけるガスの吐出流量よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１３記載の基板洗浄方法。
  15. 前記基板保持部に保持された基板は、水の接触角が６５度以上であるレジスト膜を用いて露光され、現像液が供給された後の基板であることを特徴とする請求項７ないし１４のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
  16. 基板を回転させながら洗浄液及びガスを用いて基板を洗浄する装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶し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７ないし１５のいずれか一項に記載の基板洗浄方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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