JP6104786B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。

従来、半導体ウェハやガラス基板等の基板に対して処理液を供給することによって基板を処理する基板処理方法が知られている。

たとえば、特許文献１には、基板を回転させつつ洗浄ノズルから基板の中心部へ向けて洗浄液を吐出し、次いで洗浄ノズルを基板の外周側へ移動させた後、ガスノズルから基板の中心部へ向けてＮ２ガスを吐出して洗浄液の乾燥領域を形成し、次いでＮ２ガスと洗浄液の吐出位置を基板の周縁へ向けて移動させる手法が開示されている。この手法によれば、高い洗浄効果を得ることができ、かつ、基板の洗浄から乾燥までを短時間で行うことが可能である。

特開２００９−２５２８５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術には、乾燥処理を最適化させるという点でさらなる改善の余地がある。

実施形態の一態様は、乾燥処理の最適化を図ることの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。

実施形態の一態様に係る基板処理方法は、液吐出工程と、吐出位置移動工程と、乾燥領域形成工程と、乾燥領域拡大工程とを含む。液吐出工程は、基板を回転させつつ、基板の中心部に処理液を吐出する。吐出位置移動工程は、基板を回転させつつ、処理液の吐出位置を基板の中心部からずれた位置へ移動させる。乾燥領域形成工程は、吐出位置移動工程後、基板を回転させつつ、基板の表面に対して垂直な方向から気体を吐出する第１気体ノズルと、基板の表面に対して斜め方向から基板の外周側へ向けて気体を吐出する第２気体ノズルとを用いて、基板の中心部に気体を吐出して基板の中心部に乾燥領域を形成する。乾燥領域拡大工程は、基板を回転させつつ、処理液の吐出位置および気体の吐出位置を基板の周縁部へ向けて移動させて、乾燥領域を拡大させる。また、乾燥領域形成工程は、乾燥領域拡大工程における気体の流量よりも少ない流量の気体を基板の中心部に吐出する。また、乾燥領域形成工程および乾燥領域拡大工程は、第１気体ノズルから吐出される気体の流量よりも少ない流量の気体を第２気体ノズルから吐出させる。

実施形態の一態様によれば、乾燥処理の最適化を図ることができる。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、処理ユニットの概略構成を示す図である。 図３は、処理ユニットの具体的な構成を示す図である。 図４は、処理ユニットの具体的な構成を示す図である。 図５は、第７ノズルおよび第８ノズルの構成を示す図である。 図６は、処理ユニットが実行する基板処理の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、第３リンス処理の動作説明図である。 図８は、第３リンス処理の動作説明図である。 図９は、吐出位置移動処理の動作説明図である。 図１０は、乾燥領域形成処理の動作説明図である。 図１１は、乾燥領域形成処理および乾燥領域拡大処理の動作説明図である。 図１２は、乾燥領域拡大処理の動作説明図である。 図１３は、乾燥領域形成処理および乾燥領域拡大処理におけるＮ２ガスの流量変化を示すグラフである。 図１４は、第７ノズルから吐出されるＮ２ガスの流量変化を示すグラフである。 図１５は、第８ノズルから吐出されるＮ２ガスの流量変化を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理方法および基板処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ（以下ウェハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

処理流体供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

本実施形態に係る処理ユニット１６は、回転するウェハＷに対して各種の処理液を吐出することによってウェハＷに各種の液処理を施した後、回転するウェハＷに対してＮ２ガスを吐出してウェハＷ上に残存する液体を除去する乾燥処理を行う。処理ユニット１６は、かかる乾燥処理におけるＮ２ガスの流量等を工夫することにより、乾燥処理の最適化を図っている。以下、かかる点について具体的に説明する。

まず、上述した処理ユニット１６の具体的な構成について図３および図４を参照して説明する。図３および図４は、処理ユニット１６の具体的な構成を示す図である。なお、図３には、処理ユニット１６が備える基板保持機構３０と処理流体供給部４０の構成を示している。

図３に示すように、基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３と、加熱部３４とを備える。

保持部３１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３１１が設けられる。かかる保持部材３１１により、ウェハＷは保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。なお、ウェハＷは、パターンが形成された面を上方に向けた状態で保持部３１に保持される。

加熱部３４は、保持部３１および支柱部３２の中空部３２１に挿通される。加熱部３４の内部には流路３４１が形成されており、かかる流路３４１には、バルブ６０ｉおよび流量調節機構６５ｉを介してＨＤＩＷ供給源７０ｉが接続される。ＨＤＩＷは、所定の温度（たとえば、８０℃）に加熱された純水である。

加熱部３４は、ＨＤＩＷ供給源７０ｉから供給されるＨＤＩＷをバルブ６０ｉおよび流路３４１を介して、保持部材３１１に保持されたウェハＷの下面へ吐出する。これにより、ウェハＷは加熱される。

処理流体供給部４０は、第１ノズル４０ａ、第２ノズル４０ｂ、第３ノズル４０ｃ、第４ノズル４０ｄ、第５ノズル４０ｅ、第６ノズル４０ｆ、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈを備える。

第１ノズル４０ａには、バルブ６０ａおよび流量調節機構６５ａを介してＤＨＦ供給源７０ａが接続される。第２ノズル４０ｂには、バルブ６０ｂおよび流量調節機構６５ｂを介してオゾン水供給源７０ｂが接続される。第３ノズル４０ｃには、バルブ６０ｃおよび流量調節機構６５ｃを介してＩＰＡ（イソプロピルアルコール）供給源７０ｃが接続される。第４ノズル４０ｄには、バルブ６０ｄおよび流量調節機構６５ｄを介してシリル化剤供給源７０ｄが接続される。

第５ノズル４０ｅには、バルブ６０ｅおよび流量調節機構６５ｅを介してＣＤＩＷ供給源７０ｅが接続され、第６ノズル４０ｆには、バルブ６０ｆおよび流量調節機構６５ｆを介してＣＤＩＷ供給源７０ｆが接続される。なお、第６ノズル４０ｆをＣＤＩＷ供給源７０ｅに接続することにより、第５ノズル４０ｅと第６ノズル４０ｆとでＣＤＩＷ供給源７０ｅを共用してもよい。

第７ノズル４０ｇには、バルブ６０ｇおよび流量調節機構６５ｇを介してＮ２供給源７０ｇが接続され、第８ノズル４０ｈには、バルブ６０ｈおよび流量調節機構６５ｈを介してＮ２供給源７０ｈが接続される。なお、第８ノズル４０ｈをＮ２供給源７０ｇに接続することにより、第７ノズル４０ｇと第８ノズル４０ｈとでＮ２供給源７０ｇを共用してもよい。

第１〜第４ノズル４０ａ〜４０ｄは、それぞれＤＨＦ、オゾン水、ＩＰＡおよびシリル化剤をウェハＷの上面へ吐出する。また、第５ノズル４０ｅおよび第６ノズル４０ｆは、ＣＤＩＷをウェハＷの上面へ吐出し、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈは、Ｎ２ガスをウェハＷの上面へ吐出する。なお、ＣＤＩＷは、室温（たとえば、２０℃）程度の純水である。

ここで、第５ノズル４０ｅおよび第６ノズル４０ｆは、「処理液ノズル」の一例に相当し、第５ノズル４０ｅおよび第６ノズル４０ｆから供給されるＣＤＩＷは、「処理液」の一例に相当する。また、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈは、「気体ノズル」の一例に相当し、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈから供給されるＮ２ガスは、「気体」の一例に相当する。また、第５ノズル４０ｅ、第６ノズル４０ｆ、バルブ６０ｅ，６０ｆおよびＣＤＩＷ供給源７０ｅ，７０ｆは、「処理液吐出部」の一例に相当し、第７ノズル４０ｇ、第８ノズル４０ｈ、バルブ６０ｇ，６０ｈおよびＮ２供給源７０ｇ，７０ｈは、「気体吐出部」の一例に相当する。

また、第４ノズル４０ｄは、「撥水化剤ノズル」の一例であり、第４ノズル４０ｄから吐出されるシリル化剤は、「撥水化剤」の一例である。また、第４ノズル４０ｄ、バルブ６０ｄおよびシリル化剤供給源７０ｄは、「撥水化剤吐出部」の一例である。

図４に示すように、第１〜第８ノズル４０ａ〜４０ｈは、ノズル移動機構８０によって移動可能に構成される。ノズル移動機構８０は、レール８１と、ベース部８２と、ノズルアーム８３とを備える。

レール８１は、チャンバ２０の底部に水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）に沿って敷設される。ベース部８２は、レール８１上を移動するための図示しない移動機構と、後述するノズルアーム８３を昇降させるための図示しない昇降機構とを備える。ノズルアーム８３は、基端部がベース部８２に接続され、先端部において第１〜第８ノズル４０ａ〜４０ｈを一体的に支持する。

ノズル移動機構８０は、上記のように構成されており、ベース部８２の図示しない移動機構を用いてベース部８２をレール８１に沿って移動させることにより、第１〜第８ノズル４０ａ〜４０ｈを水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）に一体的に移動させる。また、ノズル移動機構８０は、ベース部８２の図示しない昇降機構を用いてノズルアーム８３を昇降させることにより、第１〜第８ノズル４０ａ〜４０ｈを昇降させる。

なお、ここでは、第１〜第８ノズル４０ａ〜４０ｈが１つのノズル移動機構８０に設けられる場合の例について説明したが、第１〜第８ノズル４０ａ〜４０ｈは、複数のノズル移動機構に分けて設けてもよい。

次に、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈの構成について図５を参照して説明する。図５は、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈの構成を示す図である。

図５に示すように、第７ノズル４０ｇは、ウェハＷの上面に対して垂直な方向からＮ２ガスを吐出する。また、第８ノズル４０ｈは、ウェハＷの上面に対して斜め方向からウェハＷの外周側へ向けてＮ２ガスを吐出する。

第８ノズル４０ｈは、ノズル移動機構８０によるスキャン方向（ここでは、Ｘ軸正方向）側に先端部を向けて傾斜しており、スキャン方向の外側へ向けてＮ２ガスを吐出するように構成される。第８ノズル４０ｈのＮ２ガスの吐出角度θは、たとえば３０°である。また、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈは、ウェハＷ上面の同じ位置にＮ２ガスを吐出する。

このように、ウェハＷの上面に対して垂直方向からだけでなく、斜め方向からもＮ２ガスを吐出することにより、たとえばパターン間に入り込んだＣＤＩＷの液滴をウェハＷ上からより確実に取り除くことができる。

なお、Ｎ２ガスのスキャン方向とＣＤＩＷのスキャン方向とは必ずしも同一方向であることを要しない。たとえば、ＣＤＩＷを吐出する第５ノズル４０ｅ，第６ノズル４０ｆと、Ｎ２ガスを吐出する第７ノズル４０ｇ，第８ノズル４０ｈとがそれぞれ異なるノズル移動機構に設けられる場合に、第７ノズル４０ｇ、第８ノズル４０ｈを第５ノズル４０ｅ、第６ノズル４０ｆと別方向（たとえば、逆方向）に移動させてもよい。

第５ノズル４０ｅ、第６ノズル４０ｆと第７ノズル４０ｇ、第８ノズル４０ｈとを別方向に移動させるように構成した場合、スキャン方向向きに傾斜する第８ノズル４０ｈは、第５ノズル４０ｅ、第６ノズル４０ｆが配置される方向とは別の方向を向くこととなる。これにより、後述する乾燥領域形成処理および乾燥領域拡大処理において、第５ノズル４０ｅから吐出されるＣＤＩＷの流れが第８ノズル４０ｈから吐出されるＮ２ガスに影響され難くなるため、Ｎ２ガスの最大流量を増やすことができる。なお、第７ノズル４０ｇは、「第１気体ノズル」の一例であり、第８ノズル４０ｈは、「第２気体ノズル」の一例である。

次に、本実施形態に係る処理ユニット１６が実行する基板処理の内容について図６〜図１２を参照して説明する。図６は、処理ユニット１６が実行する基板処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図６に示す各処理手順は、制御部１８の制御に従って実行される。また、図７および図８は、第３リンス処理の動作説明図であり、図９は、吐出位置移動処理の動作説明図であり、図１０は、乾燥領域形成処理の動作説明図であり、図１１および図１２は、乾燥領域拡大処理の動作説明図である。なお、図７〜図１１に示す破線Ｃは、ウェハＷの中心部を通る線であり、ウェハＷの回転軸でもある。

まず、基板搬送装置１７（図１参照）によって処理ユニット１６のチャンバ２０（図２参照）内にウェハＷが搬入される。ウェハＷは、パターン形成面を上方に向けた状態で保持部３１に保持される。その後、制御部１８は、保持部３１を第１回転速度で回転させる。第１回転速度は、たとえば１５００ｒｐｍである。なお、ウェハＷの回転速度は、後述する第３リンス処理の途中まで第１回転速度に維持される。

つづいて、処理ユニット１６では、ＤＨＦ供給処理が行われる（ステップＳ１０１）。まず、制御部１８は、ノズル移動機構８０を制御して、第１ノズル４０ａをウェハＷの中心部上方に配置させる。その後、制御部１８は、バルブ６０ａを所定時間（たとえば、１８０秒間）開放させることにより、第１ノズル４０ａから回転するウェハＷの中心部に向けて洗浄液であるＤＨＦを吐出させる。ウェハＷに供給されたＤＨＦは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの上面全体に広がる。これにより、ウェハＷの上面が洗浄される。

つづいて、第１リンス処理が行われる（ステップＳ１０２）。まず、制御部１８は、ノズル移動機構８０を制御して、第６ノズル４０ｆをウェハＷの中心部上方に配置させる。その後、制御部１８は、バルブ６０ｆを所定時間（たとえば、３０秒間）開放させることにより、第６ノズル４０ｆから回転するウェハＷの中心部に向けてリンス液であるＣＤＩＷを吐出させる。ウェハＷに供給されたＣＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの上面全体に広がる。これにより、ウェハＷの上面に残存するＤＨＦがＣＤＩＷによって洗い流される。なお、第６ノズル４０ｆから吐出されるＣＤＩＷの流量（第１流量）は、たとえば２０００ｍＬ／ｍｉｎである。

つづいて、オゾン水供給処理が行われる（ステップＳ１０３）。まず、制御部１８は、ノズル移動機構８０を制御して、第２ノズル４０ｂをウェハＷの中心部上方に配置させる。その後、制御部１８は、バルブ６０ｂを所定時間（たとえば、６０秒間）開放させることにより、第２ノズル４０ｂから回転するウェハＷの中心部に向けてオゾン水を吐出させる。ウェハＷに供給されたオゾン水は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの上面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上面のＯＨ基が増加し、後段のシリル化剤供給処理においてウェハＷ上面のシリル化を促進させることができる。

つづいて、第２リンス処理が行われる（ステップＳ１０４）。第２リンス処理は、上述した第１リンス処理と同様の手順で行われる。第２リンス処理により、ウェハＷの上面に残存するオゾン水がＣＤＩＷによって洗い流される。

つづいて、第１ＩＰＡ供給処理が行われる（ステップＳ１０５）。まず、制御部１８は、ノズル移動機構８０を制御して、第３ノズル４０ｃをウェハＷの中心部上方に配置させる。その後、制御部１８は、バルブ６０ｃを所定時間（たとえば、３０秒間）開放させることにより、第３ノズル４０ｃから回転するウェハＷの中心部に向けてＩＰＡを吐出させる。ウェハＷに供給されたＩＰＡは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの上面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上面の液体が、後段のシリル化剤供給処理においてウェハＷに吐出されるシリル化剤と親和性を有するＩＰＡに置換される。なお、ＩＰＡは、ＣＤＩＷとの親和性も有するため、ＣＤＩＷからＩＰＡへの置換も容易である。

また、制御部１８は、第１ＩＰＡ供給処理において、ウェハＷの加熱処理を開始する。具体的には、制御部１８は、バルブ６０ｉを開放させることにより、加熱部３４から回転するウェハＷの下面に向けてＨＤＩＷを吐出する。これにより、後段のシリル化剤供給処理の開始時までに、ウェハＷの温度を所定の温度（たとえば、８０℃）に加熱しておくことができる。なお、バルブ６０ｉは、第１ＩＰＡ供給処理が開始されてから後段のシリル化剤供給処理が終了するまでの時間（たとえば、１５０秒）開放される。また、加熱部３４から供給されるＨＤＩＷの流量は、たとえば、０．５Ｌ／ｍｉｎである。

つづいて、シリル化剤供給処理が行われる（ステップＳ１０６）。まず、制御部１８は、ノズル移動機構８０を制御して、第４ノズル４０ｄをウェハＷの中心部上方に配置させる。その後、制御部１８は、バルブ６０ｄを所定時間（たとえば、１２０秒間）開放させることにより、第４ノズル４０ｄから回転するウェハＷの中心部に向けてシリル化剤を吐出させる。ウェハＷに供給されたシリル化剤は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの上面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上面のＯＨ基にシリル基が結合して、ウェハＷ上面に撥水膜が形成される。また、ウェハＷを加熱した状態でシリル化剤を供給することで、接触角が９０°以上の撥水膜を形成することができる。

このように、シリル化剤供給処理を行ってウェハＷの上面を撥水化させることで、ウェハＷの上面には、ＣＤＩＷの液滴が残存しにくくなる。ウェハＷの上面、具体的には、ウェハＷ上面のパターン間にＣＤＩＷの液滴が残存していると、かかる液滴の毛細管力によってパターンが倒壊するおそれがある。したがって、本実施形態に係る処理ユニット１６のように、ウェハＷの上面を撥水化させてＣＤＩＷの液滴を残存しにくくすることにより、パターン倒壊を抑制することができる。

なお、シリル化剤供給処理は、低湿度の環境下で行うことが好ましい。これは、シリル化剤が湿度の影響を受けやすいためである。このため、制御部１８は、たとえばＦＦＵ２１から供給されるダウンフローガスに低湿度の気体を用いることにより、チャンバ２０内の湿度を調整している。これにより、チャンバ２０内の湿度は、たとえば１０％以下、好ましくは２％以下に維持される。なお、ＦＦＵ２１は、湿度調整部の一例である。

ここでは、ウェハＷの下面にＨＤＩＷを吐出することにより、ウェハＷを加熱する場合の例を示したが、ウェハＷの加熱方法は上記の例に限定されない。たとえば、所定の温度（たとえば、８０℃）に加熱したシリル化剤をウェハＷの上面に吐出することにより、ウェハＷを加熱してもよい。また、加熱部３４からウェハＷの下面に高温の気体を吐出することにより、ウェハＷを加熱してもよいし、ＦＦＵ２１からウェハＷの上面に高温の気体を吐出することにより、ウェハＷを加熱してもよい。また、基板保持機構３０の保持部３１にヒータ等の加熱機構を設けてもよい。

つづいて、第２ＩＰＡ供給処理が行われる（ステップＳ１０７）。第２ＩＰＡ供給処理は、上述した第１ＩＰＡ処理と同様の手順で行われる。ただし、第２ＩＰＡ供給処理では、加熱部３４によるウェハＷの加熱処理は行われない。かかる第２ＩＰＡ処理により、ウェハＷ上面に残存するシリル化剤がＩＰＡに置換される。

つづいて、第３リンス処理が行われる（ステップＳ１０８）。図７に示すように、制御部１８は、まず、ノズル移動機構８０を制御して、第６ノズル４０ｆをウェハＷの中心部の上方に配置させる。その後、制御部１８は、バルブ６０ｆを所定時間（たとえば、３０秒間）開放させることにより、第６ノズル４０ｆから回転するウェハＷの中心部に向けてリンス液であるＣＤＩＷを吐出させる。ウェハＷに供給されたＣＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの上面全体に広がる。これにより、ウェハＷの上面に残存するＩＰＡがＣＤＩＷによって洗い流される。

つづいて、制御部１８は、ウェハＷの回転速度を第１回転速度よりも遅い第２回転速度に変更し、第５ノズル４０ｅをウェハＷの中心部の上方に配置させる（図８参照）。第２回転速度は、たとえば３００ｒｐｍである。その後、制御部１８は、バルブ６０ｅを所定時間（たとえば、６０秒間）開放させることにより、第５ノズル４０ｅから回転するウェハＷの中心部に向けてリンス液であるＣＤＩＷを吐出させる。このとき、第５ノズル４０ｅから吐出されるＣＤＩＷの流量である第２流量は、第６ノズル４０ｆから吐出されるＣＤＩＷの流量である第１流量よりも少なく、たとえば４００ｍＬ／ｍｉｎである。なお、ウェハＷの回転速度は、後述する乾燥領域拡大処理の途中まで第２回転速度に維持される。

つづいて、吐出位置移動処理（ステップＳ１０９）と、乾燥領域形成処理（ステップＳ１１０）と、乾燥領域拡大処理（ステップＳ１１１）とが行われる。吐出位置移動処理は、ＣＤＩＷの吐出位置をウェハＷの中心部からずれた位置へ移動させる処理である。また、乾燥領域形成処理は、ＣＤＩＷが除去されてウェハＷの表面が露出した領域である乾燥領域をウェハＷの中心部に形成する処理である。また、乾燥領域拡大処理は、乾燥領域をウェハＷの上面全体に広げる処理である。

図９に示すように、制御部１８は、第５ノズル４０ｅからウェハＷの上面に対してＣＤＩＷを吐出させた状態のまま、第５ノズル４０ｅをウェハＷの中心部からずれた位置へ移動させて、第７ノズル４０ｇをウェハＷの中心部の上方に配置させる。

つづいて、図１０に示すように、制御部１８は、バルブ６０ｇおよびバルブ６０ｈを所定時間開放させることにより、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈからウェハＷの中心部に向けてＮ２ガスを吐出させる。これにより、ウェハＷの中心部に存在するＣＤＩＷがＮ２ガスによって押し退けられて、ウェハＷの中心部に乾燥領域Ｄが形成される。

本実施形態において、制御部１８は、第７ノズル４０ｇをウェハＷの中心部の上方に配置させた後、所定時間待機した後で、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈからＮ２ガスを吐出することとしている。つまり、Ｎ２ガスは、ＣＤＩＷの吐出位置をウェハＷの中心部からずれた位置へ移動してから所定時間が経過した後で吐出される。

ＣＤＩＷの吐出位置をウェハＷの中心部からずらすと、ウェハＷの中心部に存在するＣＤＩＷの量は徐々に減少していく。この状態で所定時間待機し、ウェハＷ中心部に存在するＣＤＩＷの量を十分に少なくした後で、ウェハＷの中心部にＮ２ガスを吐出することにより、Ｎ２ガスを吐出した際のＣＤＩＷの液はねを起こしにくくすることができる。

液はねが起きた場合、ウェハＷの上面に多くＣＤＩＷの液滴が残存する傾向がある。したがって、上記のように液はねを起こしにくくすることにより、ウェハＷの上面にＣＤＩＷの液滴を残存させにくくすることができ、ＣＤＩＷの液滴によるパターン倒壊を抑制することができる。特に、本実施形態のように、ウェハＷの上面を撥水化させると、液はねが生じ易くなるため、ウェハＷの上面を撥水化させる場合には、上記のような処理を行うことが有効である。

なお、Ｎ２ガスは、第８ノズル４０ｈよりも先に第７ノズル４０ｇから吐出させることが好ましい。第７ノズル４０ｇのみからＮ２ガスを吐出することで、ウェハＷ上には真円に近い形状の乾燥領域Ｄが形成される。つまり、ウェハＷの回転による遠心力に対して、Ｎ２ガスによるＣＤＩＷの押し出し力が均等に加えられるため、たとえば乾燥領域Ｄ内にＣＤＩＷが進入するといった不具合が生じ難く、乾燥領域Ｄを適切に広げることができる。

つづいて、図１１に示すように、制御部１８は、第５ノズル４０ｅからＣＤＩＷを吐出させ、かつ、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈからＮ２ガスを吐出させた状態で、これらのノズルをウェハＷの周縁部へ向けて移動させる。このときの移動速度は、たとえば１ｍｍ／ｓｅｃである。これにより、乾燥領域Ｄは、ウェハＷの回転による遠心力とＮ２ガスによる押し出し力とによって拡大する。なお、第５ノズル４０ｅおよび第７ノズル４０ｇがそれぞれウェハＷの周縁部へ到達したときに、ＣＤＩＷおよびＮ２ガスの吐出がそれぞれ停止するように、バルブ６０ｅ，６０ｇ，６０ｈの開放時間が設定されている。

図１２に示すように、乾燥領域ＤがウェハＷの上面全体に広がった後、制御部１８は、ウェハＷの回転速度を増速させたうえで、ウェハＷを所定時間（たとえば、６０秒）回転させる。これにより、ウェハＷに残存するＣＤＩＷが振り切られて、ウェハＷが乾燥する。その後、制御部１８は、ウェハＷの回転を停止させて、一連の基板処理が終了する。

次に、乾燥領域形成処理および乾燥領域拡大処理におけるＮ２ガスの流量について図１３を参照して説明する。図１３は、乾燥領域形成処理および乾燥領域拡大処理におけるＮ２ガスの流量変化を示すグラフである。

図１３に示すように、制御部１８は、バルブ６０ｇ，６０ｈあるいは流量調節機構６５ｇ，６５ｈを制御することにより、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈから吐出させるＮ２ガスの流量を０から徐々に増加させて目標流量Ｑに到達させる。ここで、目標流量Ｑは、ＣＤＩＷの液滴が残存し易いウェハＷの周縁部から液滴を十分に除去することのできるＮ２ガスの流量である。本実施形態において、Ｎ２ガスの目標流量Ｑは、たとえば１８Ｌ／ｍｉｎである。

また、制御部１８は、Ｎ２ガスの流量を時間Ｔ２で０から目標流量Ｑまで増加させる。時間Ｔ２は、たとえば１０秒である。

また、図１３に示すように、制御部１８は、Ｎ２ガスの吐出を開始した後、第７ノズル４０ｇをウェハＷ中心部の上方で時間Ｔ１だけ待機させたうえで、第５ノズル４０ｅ、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈをウェハＷの周辺部へ向けて移動（スキャン）させる。ここで、時間Ｔ１は、たとえば乾燥領域Ｄが安定するまでの時間である。この時間Ｔ１は、たとえば２秒である。

このように、本実施形態に係る処理ユニット１６では、乾燥領域形成処理において、乾燥領域拡大処理におけるＮ２ガスの流量（ここでは、目標流量Ｑ）を超えない範囲でＮ２ガスの流量を徐々に増加させることとした。

上述したように、目標流量Ｑは、ウェハＷの周縁部に対応させた流量であるが、従来のようにウェハＷの中心部に対して目標流量ＱのＮ２ガスをいきなり吐出すると、Ｎ２ガスの勢いが強すぎてＣＤＩＷの液はねが起きてしまうおそれがある。既に説明したように、本実施形態ではウェハＷの上面を撥水化させているため、液はねが生じ易い。液はねが生じると、ウェハＷの乾燥した表面にＣＤＩＷの液滴が付着するおそれがあり、かかる液滴の毛細管力によってパターン倒壊が生じる可能性が高い。

これに対し、本実施形態に係る処理ユニット１６では、ウェハＷの中心部に対して目標流量Ｑよりも少ない流量でＮ２ガスを吐出するため、従来のようにウェハＷの中心部に対して目標流量ＱのＮ２ガスをいきなり吐出する場合と比べて、ＣＤＩＷの液はねを生じ難くすることができる。これにより、ウェハＷの上面にＣＤＩＷの液滴が残存しにくくなり、かかる液滴によるパターン倒壊を抑制することができる。

また、Ｎ２ガスの吐出を開始してから時間Ｔ１が経過するまでの間、第７ノズル４０ｇをウェハＷの中心部で待機させた後で、第５ノズル４０ｅ、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈをウェハＷの周辺部へ向けて移動させることにより、ウェハＷの中心部に対して吐出するＮ２ガスの流量を少なくしつつも、ウェハＷの中心部に対して確実に乾燥領域Ｄを形成することができる。

また、本実施形態に係る処理ユニット１６では、乾燥領域形成処理および乾燥領域拡大処理において、ウェハＷを第３リンス処理における第１回転速度よりも遅い第２回転速度で回転させ、ＣＤＩＷを第３リンス処理における第１流量よりも少ない第２流量で吐出することとした。これにより、ウェハＷの中心部に対してＮ２ガスを吐出する際のＣＤＩＷの液はねをさらに抑制することができる。また、ＣＤＩＷの液滴が回収カップ５０から跳ね返ってきてウェハＷの乾燥した表面に付着することを抑制することもできる。

なお、ここでは、便宜上、Ｎ２ガスの流量が目標流量Ｑに到達するまでの処理、つまり、０〜Ｔ２までの処理を乾燥領域形成処理とし、Ｔ２以降の処理を乾燥領域拡大処理とするが、０〜Ｔ１までの処理を乾燥領域形成処理とし、Ｔ１以降の処理を乾燥領域拡大処理としても構わない。

次に、乾燥領域形成処理および乾燥領域拡大処理において第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈから吐出されるＮ２ガスの流量について図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、第７ノズル４０ｇから吐出されるＮ２ガスの流量変化を示すグラフであり、図１５は、第８ノズル４０ｈから吐出されるＮ２ガスの流量変化を示すグラフである。

図１４に示すように、制御部１８は、第７ノズル４０ｇから吐出させるＮ２ガスの流量を０からＱ１まで増加させる。また、図１５に示すように、制御部１８は、第８ノズル４０ｈから吐出させるＮ２ガスの流量を０からＱ１よりも少ないＱ２まで増加させる。なお、Ｑ１＋Ｑ２＝目標流量Ｑである。たとえば、Ｑ１は１０Ｌ／ｍｉｎであり、Ｑ２は８Ｌ／ｍｉｎである。

このように、本実施形態に係る処理ユニット１６では、乾燥領域形成処理および乾燥領域拡大処理において、第７ノズル４０ｇから吐出されるＮ２ガスの流量よりも少ない流量のＮ２ガスを第８ノズル４０ｈから吐出させる。すなわち、処理ユニット１６では、ウェハＷの上面に対して垂直な方向から吐出されるＮ２ガスよりも少ない流量のＮ２ガスをウェハＷの上面に対して斜め方向から吐出する。

上述したように、ウェハＷの上面に対して垂直方向からだけでなく、斜め方向からもＮ２ガスを吐出することにより、たとえばパターン間に入り込んだＣＤＩＷの液滴をウェハＷ上からより確実に取り除くことができるが、斜め方向からのＮ２ガスの流量が多すぎると、ＣＤＩＷの液はねが起きやすくなる。このため、ウェハＷの上面に対して斜め方向から吐出するＮ２ガスの流量をウェハＷの上面に対して垂直な方向から吐出されるＮ２ガスよりも少なくすることで、ＣＤＩＷの液はねを抑えつつ、パターン間に入り込んだＣＤＩＷの液滴をウェハＷ上からより確実に取り除くことができる。

上述してきたように、本実施形態に係る処理ユニット１６は、基板保持機構３０と、処理液吐出部と、気体吐出部と、ノズル移動機構８０と、制御部１８とを備える。

基板保持機構３０は、ウェハＷを回転可能に保持する。処理液吐出部は、ウェハＷにＣＤＩＷを吐出する第５ノズル４０ｅおよび第６ノズル４０ｆを含む。気体吐出部は、ウェハＷにＮ２ガスを吐出する第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈを含む。ノズル移動機構８０は、第５ノズル４０ｅ、第６ノズル４０ｆ、第７ノズル４０ｇおよび第８ノズル４０ｈを移動させる。

制御部１８は、基板保持機構３０、処理液吐出部、気体吐出部およびノズル移動機構８０を制御することにより、ウェハＷを回転させつつ、ウェハＷの中心部にＣＤＩＷを吐出する第３リンス処理と、ウェハＷを回転させつつ、ＣＤＩＷの吐出位置をウェハＷの中心部からずれた位置へ移動させる吐出位置移動処理と、吐出位置移動処理後、ウェハＷを回転させつつ、ウェハＷにＮ２ガスを吐出して、ウェハＷの中心部に乾燥領域Ｄを形成する乾燥領域形成処理と、ウェハＷを回転させつつ、ＣＤＩＷの吐出位置およびＮ２ガスの吐出位置をウェハＷの周縁部へ向けて移動させて、乾燥領域Ｄを拡大させる乾燥領域拡大処理とを行う。そして、制御部１８は、乾燥領域形成処理において、乾燥領域拡大処理におけるＮ２ガスの流量よりも少ない流量のＮ２ガスをウェハＷに吐出する。

これにより、ウェハＷにＣＤＩＷの液滴が生じ難くなり、ウェハＷの上面にＣＤＩＷの液滴が残存しにくくなるため、かかる液滴の毛細管力によるパターン倒壊を抑制することができる。したがって、本実施形態に係る処理ユニット１６によれば、ウェハＷの乾燥処理の最適化を図ることができる。

なお、上述した実施形態では、Ｎ２ガスの流量を０から目標流量Ｑまで線形的に増加させる場合の例を示したが、Ｎ２ガスの流量の増加のさせ方は、必ずしも線形的であることを要しない。たとえば、制御部１８は、Ｎ２ガスの流量を０から目標流量Ｑまで指数関数的に増加させてもよいし、一定流量ずつ段階的に増加させてもよい。

また、ここでは、Ｎ２ガスの流量を０から増加させる場合の例を示したが、Ｎ２ガスの流量の初期値は０であることを要しない。

また、上述した実施形態では、ウェハＷの上面にＣＤＩＷを吐出してＣＤＩＷの液膜を形成した後、ウェハＷの上面にＮ２ガスを吐出してＣＤＩＷの乾燥領域を形成する場合の例を示したが、ウェハＷの上面に吐出する処理液および気体は、ＣＤＩＷおよびＮ２ガスに限定されない。たとえば、Ｎ２ガスの代わりに清浄空気が用いられてもよいし、ＣＤＩＷの代わりにＩＰＡが用いられてもよい。なお、ＣＤＩＷの代わりにＩＰＡを用いる場合、制御部１８は、第２ＩＰＡ供給処理（図６のステップＳ１０７）を行った後、第３リンス処理（図６のステップＳ１０８）を省略してステップＳ１０９〜Ｓ１１１の処理を行う。かかる場合、第２ＩＰＡ供給処理が液吐出処理に相当する。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

Ｄ 乾燥領域
Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム
４ 制御装置
１６ 処理ユニット
１８ 制御部
３０ 基板保持機構
４０ａ〜４０ｈ 第１〜第８ノズル
８０ ノズル移動機構

Claims (9)

1. 基板を回転させつつ、前記基板の中心部に処理液を吐出する液吐出工程と、
   前記基板を回転させつつ、前記処理液の吐出位置を前記基板の中心部からずれた位置へ移動させる吐出位置移動工程と、
   前記吐出位置移動工程後、前記基板を回転させつつ、前記基板の表面に対して垂直な方向から気体を吐出する第１気体ノズルと、前記基板の表面に対して斜め方向から前記基板の外周側へ向けて前記気体を吐出する第２気体ノズルとを用いて、前記基板の中心部に前記気体を吐出して前記基板の中心部に乾燥領域を形成する乾燥領域形成工程と、
   前記基板を回転させつつ、前記処理液の吐出位置および前記気体の吐出位置を前記基板の周縁部へ向けて移動させて、前記乾燥領域を拡大させる乾燥領域拡大工程と、
   を含み、
   前記乾燥領域形成工程は、
   前記乾燥領域拡大工程における前記気体の流量よりも少ない流量の前記気体を前記基板の中心部に吐出し、
   前記乾燥領域形成工程および前記乾燥領域拡大工程は、
   前記第１気体ノズルから吐出される前記気体の流量よりも少ない流量の前記気体を前記第２気体ノズルから吐出させること
   を特徴とする基板処理方法。
2. 前記乾燥領域形成工程は、
   前記乾燥領域拡大工程における前記気体の流量を超えない範囲で前記気体の流量を徐々に増加させること
   を特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記乾燥領域形成工程は、
   前記吐出位置移動工程において前記処理液の吐出位置を前記基板の中心部からずれた位置へ移動させた後、所定時間待機したうえで、前記基板の中心部に気体を吐出すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記液吐出工程前において、前記基板を回転させつつ、前記基板に撥水化剤を吐出して、前記基板の表面に撥水膜を形成する撥水化工程
   を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
5. 前記撥水化工程は、
   湿度が１０％以下に調整されたチャンバ内で行うこと
   を特徴とする請求項４に記載の基板処理方法。
6. 前記液吐出工程は、
   前記基板を第１回転速度で回転させつつ、前記基板の中心部に対して前記処理液を第１流量で吐出し、
   前記乾燥領域形成工程および前記乾燥領域拡大工程は、
   前記基板を前記第１回転速度よりも遅い第２回転速度で回転させ、前記処理液を前記第１流量よりも少ない第２流量で吐出すること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
7. 基板を回転可能に保持する基板保持機構と、
   前記基板に処理液を吐出する処理液ノズルを含む処理液吐出部と、
   前記基板に気体を吐出する気体ノズルを含む気体吐出部と、
   前記処理液ノズルおよび前記気体ノズルを移動させるノズル移動機構と、
   前記基板保持機構、前記処理液吐出部、前記気体吐出部および前記ノズル移動機構を制御することにより、前記基板を回転させつつ、前記基板の中心部に処理液を吐出する液吐出処理と、前記基板を回転させつつ、前記処理液の吐出位置を前記基板の中心部からずれた位置へ移動させる吐出位置移動処理と、前記吐出位置移動処理後、前記基板を回転させつつ、前記基板の中心部に気体を吐出して前記基板の中心部に乾燥領域を形成する乾燥領域形成処理と、前記基板を回転させつつ、前記処理液の吐出位置および前記気体の吐出位置を前記基板の周縁部へ向けて移動させて、前記乾燥領域を拡大させる乾燥領域拡大処理とを行う制御部と
   を備え、
   前記気体吐出部は、
   前記基板の表面に対して垂直な方向から前記気体を吐出する第１気体ノズルと、
   前記基板の表面に対して斜め方向から前記基板の外周側へ向けて前記気体を吐出する第２気体ノズルと
   を含み、
   前記制御部は、
   前記乾燥領域形成処理において、前記乾燥領域拡大処理における前記気体の流量よりも少ない流量の前記気体を前記基板の中心部に吐出し、前記乾燥領域形成処理および前記乾燥領域拡大処理において、前記第１気体ノズルから吐出される前記気体の流量よりも少ない流量の前記気体を前記第２気体ノズルから吐出させること
   を特徴とする基板処理装置。
8. 前記基板に撥水化剤を吐出する撥水化剤ノズルを含む撥水化剤吐出部
   を備え、
   前記制御部は、
   前記液吐出処理前において、前記基板を回転させつつ、前記撥水化剤吐出部を制御することにより、前記基板に前記撥水化剤を吐出して、前記基板の表面に撥水膜を形成する撥水化処理を行うこと
   を特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記基板保持機構、前記処理液吐出部、前記気体吐出部、前記ノズル移動機構及び前記撥水化剤吐出部を収容するチャンバと、
   前記チャンバ内の湿度を調整する湿度調整部と
   を備え、
   前記撥水化処理は、
   前記湿度調整部によって前記チャンバ内の湿度が１０％以下に調整された状態で行われること
   を特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。

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