JPH10172951A

JPH10172951A - 液処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH10172951A
Application number: JP28790597A
Authority: JP
Inventors: Miyako Yamasaka; 都山坂
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 1998-06-26
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: JP3691227B2

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄処理された後の被処理体の表面に残存す
るウォータマークを除去し、パーティクルの発生を低減
すること。【解決手段】スピンチャック１０にて保持される半導
体ウエハＷを回転させながら半導体ウエハＷの表面に純
水を供給して洗浄した後、半導体ウエハＷを回転させな
がら半導体ウエハＷの中心から外周に向かってＮ₂ガス
を供給して乾燥することにより、半導体ウエハＷ表面に
残存するウォータマークを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体ウ
エハ等の被洗浄体を回転しながら薬液処理、洗浄処理及
び乾燥処理を行う液処理方法及びその装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いては、例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）や
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）基板等の被処理体の表面に
付着したパーティクルや大気との接触により形成された
自然酸化膜を除去するために洗浄処理が行われる。被処
理体を洗浄する方法の１つとして、一般にスピン型の装
置を用いた枚葉式の洗浄方法が知られている。

【０００３】上記スピン型の洗浄方法では、被処理体を
回転保持手段であるスピンチャックに保持して回転させ
ながら被処理体の表面に例えばフッ酸溶液等の薬液を供
給し、次いで洗浄水例えば純水を供給した後、スピン乾
燥させるようにしている。そして、被処理体を乾燥させ
る工程では、スピンにより純水を吹き飛ばすことに加え
て不活性ガス例えば窒素（Ｎ₂）ガスを被処理体の表面
に吹き付けて乾燥を促進することも行われている（特開
平７−３７８５５号公報参照）。この特開平７−３７８
５５号公報に記載の技術は、被処理体であるウエハを洗
浄液で洗浄した後、ウエハを回転させてウエハ表面上の
洗浄液が充分減少した後、ウエハ表面の中心部にＮ₂ガ
スを噴射して乾燥を行う技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、被処理体の
乾燥性能の指標として、通常ウォータマークと称される
乾燥不良による“水跡”がどれだけ発生しているかとい
うことが挙げられるが、従来の洗浄方法では、ウォーマ
ークの発生が避けられなかった。図１４に示すように、
被処理体例えばウエハＷ表面をフッ酸で処理する場合、
まず、図１４（ａ）に示すように、ウエハＷをスピンチ
ャック１にて保持して回転させながらノズル２からフッ
酸溶液ＡをウエハＷ表面に供給し、次いで図１４（ｂ）
に示すように、ノズル３から純水Ｂを供給して表面をリ
ンスし、遠心力により純水Ｂを弾き飛ばす。このときの
純水Ｂの一部が図１４（ｃ）に示すように、ウエハＷ表
面に残存し、図１４（ｄ）に示すように、ウォータマー
ク４として残る。

【０００５】このように、ウォータマーク４が発生する
要因としては、水が乾燥して行くと最後には球状にな
り、これが表面張力でウエハＷ表面上に残り、水と空気
中の酸素とウエハＷ表面のシリコンとが反応してＨ₂Ｓ
ｉＯ₃が生成され、この反応生成物が析出して、あるい
は純水中に含まれる極く微量のシリカ（ＳｉＯ₂）が析
出してウォターマークになる。

【０００６】特に、フッ酸処理の場合には、ウエハＷ表
面のＳｉＯ₂が除去されてＳｉが露出するので、反応が
起こり易い。また、図１５（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、ウエハＷ表面がポリシリコン等の疎水性膜で凹部５
がある場合には、水が球状になって残り易く、水が飛び
にくくなり、ウォータマークとして一層残り易くなる。

【０００７】また、乾燥工程時に、Ｎ₂ガスをウエハＷ
の中心に供給すなわち噴射する方法においては、Ｎ₂ガ
スによって水の残存を少なくすることができるが、上述
したようにウエハＷ表面がポリシリコン等の疎水性膜で
凹部５があるため、ウォータマークを完全に除去するに
は至っていないのが現状である。

【０００８】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体の表面を薬液処理し、次いで洗浄した後、
乾燥してパーティクル汚染を低減できるようにした液処
理方法及びその装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、回転保持手段にて保持され
る被処理体を回転させながら被処理体の表面に洗浄液を
供給して洗浄する工程と、上記被処理体を回転させな
がら被処理体の表面の中心から外周に向かって不活性ガ
スを供給して乾燥する工程と、を具備することを特徴と
する。この請求項１の発明を具現化する請求項１１記載
の発明は、被処理体を保持する回転可能な回転保持手段
と、上記被処理体の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給
手段と、上記被処理体の表面に不活性ガスを供給する不
活性ガス供給手段と、上記不活性ガス供給手段を上記
被処理体の中心から外周に向かってスキャン移動する移
動機構と、を具備することを特徴とする。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、回転保持手
段にて保持される被処理体を回転させながら被処理体の
表面に薬液を供給して薬液処理する工程と、上記被処
理体を回転させながら被処理体の表面に洗浄液を供給し
て洗浄する工程と、上記被処理体を回転させながら被
処理体の表面の中心から外周に向かって不活性ガスを供
給して乾燥する工程と、を具備することを特徴とする。
この請求項２記載の発明を具現化する請求項１２記載の
発明は、被処理体を保持する回転可能な回転保持手段
と、上記被処理体の表面に薬液を供給する薬液供給手
段と、上記被処理体の表面に洗浄液を供給する洗浄液
供給手段と、上記被処理体の表面に不活性ガスを供給
する不活性ガス供給手段と、上記不活性ガス供給手段
を上記被処理体の中心から外周に向かってスキャン移動
する移動機構と、を具備することを特徴とする。

【００１１】この発明において、上記被処理体を回転さ
せながら被処理体の表面の中心から外周に向かって不活
性ガスを供給して乾燥できるものであれば、その構成は
任意でよいが、好ましくは上記回転保持手段の回転と、
不活性ガス供給手段のスキャン移動とを、制御手段から
の信号に基づいて制御する方がよく（請求項１３）、更
に上記被処理体の回転中に、不活性ガス供給手段を被処
理体の中心から外周に向かってスキャン移動させながら
不活性ガス供給手段から被処理体の表面に不活性ガスを
供給して乾燥する方がよい（請求項３）。また、上記被
処理体の表面に洗浄液を供給した後、上記被処理体に不
活性ガスを供給する前に、上記被処理体を回転して洗浄
液を振り切るようにする方が好ましい（請求項４）。

【００１２】上記不活性ガスを供給する場合、好ましく
は、上記被処理体の回転を加速させながら不活性ガス供
給手段をスキャン移動させ、不活性ガス供給手段から上
記被処理体の表面に不活性ガスを供給するか（請求項
５）、あるいは、上記被処理体を実質的に一定速度で回
転させながら不活性ガス供給手段をスキャン移動させ、
不活性ガス供給手段から上記被処理体の表面に不活性ガ
スを供給する方がよい（請求項８）。この際、請求項５
記載の液処理方法の場合は、上記被処理体の回転速度
と、不活性ガス供給手段のスキャン移動の開始及び終了
の時間的関係は、乾燥効率を著しく低下させない限り任
意でよいが、好ましくは、上記被処理体の回転加速の開
始と不活性ガス供給手段のスキャン移動の開始とを実質
的に同時とし、上記不活性ガス供給手段のスキャン移動
中に上記被処理体の回転加速を終了させるようにする方
がよい（請求項６）。また、上記被処理体の回転加速の
開始と不活性ガス供給手段のスキャン移動の開始とを実
質的に同時とし、上記被処理体の回転加速を終了させた
後、被処理体を一定速度で回転させているときに不活性
ガス供給手段のスキャン移動を終了させる方が好ましい
（請求項７）。これらの場合、不活性ガス供給手段のス
キャン移動を被処理体の外周端面部より手前の位置で停
止する方が好ましい（請求項９）。

【００１３】また、上記不活性ガスを供給する場合は、
不活性ガス供給手段のガス吹出口を被処理体の表面に対
して傾け、不活性ガス供給手段がスキャン移動しようと
する方向に不活性ガスを供給しながら不活性ガス供給手
段をスキャン移動させてもよい（請求項１０又は請求項
１４）。

【００１４】請求項１，１１記載の発明によれば、被処
理体を回転させながら被処理体の表面に洗浄液を供給し
て薬液を除去し、その後、被処理体を回転させながら被
処理体の中心から外周に向かって不活性ガスを供給し
て、被処理体の表面に残存する洗浄液を積極的に除去す
ると共に、乾燥を行うことができる。また、請求項２，
１２記載の発明によれば、回転保持手段にて保持された
被処理体を回転させながら、被処理体の表面に薬液を供
給してパーティクル等を除去し、次いで被処理体を回転
させながら被処理体の表面に洗浄液を供給して薬液を除
去し、その後、被処理体を回転させながら被処理体の中
心から外周に向かって不活性ガスを供給して、被処理体
の表面に残存する洗浄液を積極的に除去すると共に、乾
燥を行うことができる。したがって、被処理体の表面の
凹部に洗浄液が球状になって残存することなく速やかに
除去されるので、例えば純水中のシリカの析出や反応生
成物の析出が実質的に起こらなくなり、ウォータマーク
の発生及びパーティクルの発生を低減することができ
る。

【００１５】また、回転保持手段の回転と、不活性ガス
供給手段のスキャン移動とを、制御手段からの信号に基
づいて制御することで、ウォータマークの発生及びパー
ティクルの発生をより一層低減することができ（請求項
１３）、不活性ガス供給手段を被処理体の中心から外周
に向かってスキャン移動させながら、不活性ガス供給手
段から被処理体表面に不活性ガスを供給することで、被
処理体表面に多少の凹凸部が存在しても満遍なく乾燥で
きる（請求項３）。更に、不活性ガスを供給する前に、
被処理体を回転して洗浄液を振り切ることで、乾燥効率
を向上させることができると共に、不活性ガスの消費量
の低減が図れる（請求項４）。

【００１６】また、上記被処理体の回転を加速させなが
ら不活性ガス供給手段をスキャン移動させ、不活性ガス
供給手段から上記被処理体の表面に不活性ガスを供給す
ることで、乾燥時間を短縮することができると共に、乾
燥効率を向上させることができる（請求項５，６，
７）。あるいは、例えば上記被処理体を実質的に一定の
低速度で回転させながら不活性ガス供給手段をスキャン
移動させ、不活性ガス供給手段から上記被処理体の表面
に大きな噴射速度で不活性ガスを供給することにより、
被処理体の表面に深い凹凸部をもつ場合でもより確実に
乾燥することができる（請求項８）。

【００１７】更に、不活性ガス供給手段のスキャン移動
を被処理体の外周端面部より手前の位置で停止すること
により、被処理体の周囲にむやみに不活性ガスを吹き付
けることがなくなり、したがって、パーティクルを巻き
上げる虞れを解消できる（請求項９）。

【００１８】また、不活性ガス供給手段のガス吹出口を
被処理体の表面に対して傾け、不活性ガス供給手段がス
キャン移動しようとする方向に不活性ガスを供給しなが
ら不活性ガス供給手段をスキャン移動させることによ
り、傾斜した不活性ガス保持手段がより効果的に被処理
体表面の洗浄液を除去できるので、更にウォータマーク
の発生及びパーティクルの発生を低減することができる
（請求項１０，１４）。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、こ
の発明に係る液処理装置を半導体ウエハの洗浄処理装置
に適用した場合について説明する。

【００２０】◎第一実施形態図１は、この発明に係る液処理装置の第一実施形態を適
用した上記洗浄装置の要部を示す断面図、図２はその概
略平面図である。この洗浄装置は、被処理体であるウエ
ハＷを保持して水平面上を回転する回転保持手段例えば
スピンチャック１０と、このスピンチャック１０及びウ
エハＷの外周及び下方を包囲するカップ２０と、ウエハ
Ｗの表面に薬液例えばフッ酸溶液を供給する薬液供給手
段である薬液供給ノズル３１と、ウエハＷの表面に洗浄
液例えば純水を供給する洗浄液供給手段である純水供給
ノズル３２と、ウエハＷの表面に不活性ガス例えば窒素
（Ｎ₂）ガスを供給する不活性ガス供給手段であるＮ₂ガ
ス供給ノズル３３、及びこのＮ₂ガス供給ノズル３３を
ウエハＷの中心から外周に向かって移動する移動機構３
４を具備している。また、洗浄装置には、上記薬液供給
ノズル３１，純水供給ノズル３２，Ｎ₂ガス供給ノズル
３３からの薬液（フッ酸溶液），純水及びＮ₂ガスの供
給を制御する制御部４０が具備されている（図３参
照）。

【００２１】上記スピンチャック１０は、モータ１１に
より垂直軸の回りを回転する回転軸１２の上部に装着さ
れる載置板１３と、この載置板１３の周縁部に周設さ
れ、ウエハＷが載置板１３から浮いた状態でウエハＷの
周縁部を保持する固定式保持部１４とで構成されてい
る。この場合、固定式保持部１４は、図２に示すよう
に、図示しない搬送手段との間でウエハＷの受け渡しが
可能なように周方向の一部が切り欠れている。また、ウ
エハＷを保持するには、上記固定式保持部１４以外にも
揺動式保持部１５、あるいはこれらの併用であってもよ
い。

【００２２】上記固定式保持部１４と揺動式保持部１５
とを併用した場合のスピンチャック１０の拡大図を図４
及び図５に示す。載置板１３の周縁部の複数箇所（図４
では３箇所の場合を示す）に設けられた固定式保持部１
４を挟むように、その両側に揺動式保持部１５が設けら
れている。揺動式保持部１５は、図５に示すように、水
平支軸１５ｄを支点にして揺動可能に形成されており、
かつ水平支軸１５ｄより下部の下端部１５ａは、水平支
軸１５ｄより上部の上端部１５ｂよりも長くなるように
形成されている。更に上端部１５ｂにはウエハＷと接触
してこれを保持する当接部１５ｃが設けられている。こ
のように構成される揺動式保持部１５において、スピン
チャック１０が回転することにより、下端部１５ａは遠
心力の作用によって外方へ傾き、水平支軸１５ｄを支点
として上端部１５ｂはウエハの中心方向へ傾く。したが
って、当接部１５ｃがウエハＷを押さえ付けるようにし
て保持することができる。

【００２３】上記カップ２０は、内カップ２１と外カッ
プ２２よりなる二重カップ構造に構成されており、昇降
手段２３により昇降可能に構成されている。この場合、
内カップ２１及び外カップ２２は、ウエハＷが回転する
際に飛び散った液を受け止めて排出するものであり、外
カップ２２の受口２２ａは内カップ２１の受口２１ａの
上方に位置するように形成されている。

【００２４】また、内カップ２１及び外カップ２２は、
下部側にて共通の排気路２４によりカップ内雰囲気が排
気されるように構成されると共に、内カップ２１及び外
カップ２２の底部には、それぞれドレン管２５，２６が
設けられている。更に、内カップ２１の内側すなわちス
ピンチャック１０の下方領域を包囲するように受けカッ
プ２７が設けられており、この受けカップ２７の内部に
溜った液は、上記ドレン管２５を介して排出されるよう
になっている。このようにカップ２０を内、外の二重構
造にすることにより、薬液（フッ酸溶液）と洗浄液（純
水）とを別々に排出し回収することができる。

【００２５】上記薬液供給ノズル３１及び純水供給ノズ
ル３２は、それぞれ上記カップ２０の外側に鉛直に設け
られた回転軸３５，３６の上部から水平に延在する支持
部材３７，３８により固定されている。そして、回転軸
３５，３６は、それぞれ回転機構４１，４２により垂直
軸回りに回転し、ノズル３１，３２を、先端部がウエハ
Ｗの中心部付近に対向する供給位置と、外カップ２２よ
りも外側の待機位置との間で回動させるように構成され
ている。

【００２６】また、上記薬液供給ノズル３１及び純水供
給ノズル３２は、図３に示すように、それぞれバルブ４
３，４４を介して薬液供給源であるフッ酸溶液供給源４
６、純水供給源４７に接続されており、図示しないポン
プ等の供給手段によって薬液供給ノズル３１、純水供給
ノズル３２に薬液であるフッ酸溶液あるいは純水を供給
して、ウエハＷに供給し得るように構成されている。

【００２７】一方、上記Ｎ₂ガス供給ノズル３３は、上
記カップ２０の外側に配設された移動機構３４によって
ウエハＷの中心部付近の供給始動位置と外カップ２２の
外側の待機位置との間を往復移動可能に構成され、ウエ
ハＷの中心から外周に向かって移動し得るように構成さ
れている。この場合、移動機構３４は、水平状態に配置
されるエアーシリンダ３４ａにて構成されており、この
エアーシリンダ３４ａのピストンロッド３４ｂに装着さ
れた取付部材３４ｃから水平に延在する支持部材３４ｄ
に上記Ｎ₂ガス供給ノズル３３が固定されている。な
お、移動機構３４は必しもシリンダである必要はなく、
例えばベルト駆動あるいはボールねじ等の直線駆動機構
であってもよく、あるいは、上記薬液供給ノズル３１及
び純水供給ノズル３２の移動機構のような回転駆動機構
を用いてもよい。

【００２８】また、上記Ｎ₂ガス供給ノズル３３は、図
３に示すように、バルブ４５を介してＮ₂ガス供給源４
８に接続されており、図示しないコンプレッサ等の供給
手段によってＮ₂ガスがＮ₂ガス供給ノズル３３に供給さ
れ、ウエハＷに向かって供給（噴射）されるように構成
されている。この場合、図示しない、Ｎ₂ガスの冷却手
段を、Ｎ₂ガス供給源４８とＮ₂ガス供給ノズル３３との
間に設けて、噴射されるＮ₂ガスの温度を例えば２℃〜
１０℃の低い温度になるようにしてもよい。このように
Ｎ₂ガスの温度を冷却することにより、ウエハＷの表面
のＳｉと、空気中の酸素、及び水とからウォータマーク
の要因となるＨ₂ＳｉＯ₃を生成する化学反応の速度を遅
くすることができるので、更に確実にウォータマークの
発生を低減することができる。

【００２９】上記薬液供給ノズル３１、純水供給ノズル
３２及びＮ₂ガス供給ノズル３３からの薬液（フッ酸溶
液），純水及びＮ₂ガスの供給を制御する制御部４０
は、予めメモリ部に記憶されたプログラムに従って各ノ
ズル３１，３２，３３の回転機構４１，４２及び移動機
構３４を制御すると共に、バルブ４３，４４，４５を制
御し得るように構成されている。

【００３０】次に、上記洗浄装置を用いて行われる洗浄
方法について説明する。まず、ウエハＷがスピンチャッ
ク１０の載置板１３上に載置されて保持される。次いで
モータ１１の駆動によりスピンチャック１０が例えば３
００ｒｐｍの回転数で回転すると共に、薬液供給ノズル
３１が待機位置から供給位置すなわち先端部がウエハＷ
の中心部と対向する位置間で回転し、バルブ４３が開放
して図６（ａ）に示すように、薬液供給ノズル３１から
例えば０．５％のフッ酸溶液Ａが例えば１０００ミリリ
ットル／分の流量でウエハＷ表面の中心部付近に１分間
供給され、ウエハＷ表面の自然酸化膜が除去される。こ
のとき、カップ２０は、内カップ２１の受口２１ａがウ
エハＷの周縁部と対向する位置となるように上昇し、図
示しない排気手段により排気路２４内が排気されること
により、ウエハＷ表面から飛散されたフッ酸溶液は、受
口２１ａより内カップ２１内に吸引されて、ドレン管２
５を介して回収される。

【００３１】上記のようにしてウエハＷ表面の自然酸化
膜が除去された後、薬液供給ノズル３１は待機位置に後
退する。この薬液供給ノズル３１の後退と同時に、純水
供給ノズル３２が待機位置から供給位置すなわちウエハ
Ｗの中心部と対向する位置間で回転し、バルブ４４が開
放して図６（ｂ）に示すように、純水供給ノズル３２か
らウエハＷ表面の中心部付近に純水Ｂが例えば１０００
ミリリットル／分の流量で１分間供給され、ウエハＷ表
面がリンスされる。このとき、カップ２０は昇降手段２
３により下降して外カップ２２の受口２２ａがウエハＷ
の周縁部と対向する位置におかれ、ウエハＷ表面から飛
散された純水が受口２２ａより外カップ２２内に吸引さ
れ、ドレン管２６を介して排出される。

【００３２】上記のようにしてウエハＷ表面に残存する
フッ酸溶液を純水で置換して除去した後、純水供給ノズ
ル３２は待機位置に後退する。この純水供給ノズル３２
の後退と同時に、移動機構３４が駆動してＮ₂ガス供給
ノズル３３をウエハＷ表面の中心部付近に移動すると共
に、ウエハＷ表面の中心部から外周に向かって移動す
る。このとき、バルブ４５を開放してＮ₂ガスを例えば
２４０リットル／分の流量で例えば５秒間供給（噴射）
すると共に、Ｎ₂ガス供給ノズル３３を例えば２０ｍｍ
／ｓｅｃの速度でウエハＷ表面の中央部から外周に向か
って移動する（図６（ｃ）参照）。またこのとき、ウエ
ハＷの回転数は例えば最高３０００ｒｐｍに回転され
る。これにより、ウエハＷ表面上の純水は球状になるこ
とができずにＮ₂ガスによってウエハＷの外周方向に押
し出されて、図６（ｄ）に示すように、ウエハＷ表面上
の純水は除去され、乾燥処理が行われる。この場合、Ｎ
₂ガス供給ノズル３３を停止する時は、ウエハＷの外周
端面部より手前の位置（例えば外周端面部より１０ｍｍ
〜２０ｍｍ手前の位置）で停止する方が好ましい。ウエ
ハＷの外周端面部近傍まで移動すると、ウエハＷの周囲
にむやみにガスを吹き付けることになり、パーティクル
を巻き上げる虞れがあるからである。こうして、Ｎ₂ガ
ス供給ノズル３３を停止位置で停止して、しばらくして
からウエハＷの回転速度の減速を開始すると共に、Ｎ₂
ガス供給ノズル３３の後退を開始する。このような一連
の処理は制御部４０のメモリに予め入力し、記憶させた
プログラムに基づいて行われる。

【００３３】次に、上記洗浄方法における処理時間に対
するウエハＷの回転速度と、ウエハＷに対するＮ₂ガス
供給ノズル３３の位置と、Ｎ₂ガスの噴射量との関係
を、図７に示すタイミングチャートを参照して説明す
る。まず、処理開始０からｔ１までにウエハＷの回転数
を、静止状態から３００ｒｐｍまで加速した後、ｔ２ま
で定速回転にする。このｔ１からｔ２までの間に薬液処
理と洗浄処理を行い、純水供給ノズル３２の後退と同時
にＮ₂ガス供給ノズル３３をウエハＷの中心に移動させ
る。ｔ２でウエハＷの回転速度の加速を開始すると共
に、Ｎ₂ガス供給ノズル３３の移動を開始する。また、
ガス噴射量がｔ２で適当な値例えば５０リットル／分に
達するように、その直前からＮ₂ガスの供給を開始す
る。更にウエハＷの回転数が３０００ｒｐｍに達したｔ
３において加速をやめ、３０００ｒｐｍを維持するよう
に定速回転にする。この時Ｎ₂ガス供給ノズル３３は移
動途中だが、上記の停止位置に到達するｔ４で移動を停
止し、またＮ₂ガスの供給も停止する。その後、ｔ５に
おいて、ウエハＷの回転速度を減速させると共に、Ｎ₂
ガス供給ノズル３３を後退させる。

【００３４】この発明に係る液処理方法は、必ずしも上
記洗浄方法のプログラムに基づくものではなく、別の洗
浄方法のプログラムに基づいて行うこともできる。例え
ば図８に示すタイミングチャートに示すプログラムに基
づいて行うことができる。すなわち、処理開始０からｔ
１までにウエハＷの回転数を、静止状態から３００ｒｐ
ｍまで加速した後、定速回転にする。その後、時刻ｔ２
までに薬液処理と洗浄処理を終了させ、ｔ２でＮ₂ガス
供給ノズル３３の移動を開始すると共に、適当な値例え
ば２４０リットル／分という上記５０リットル／分より
もかなり大きな噴射量でＮ₂ガス供給ノズル３３からＮ₂
ガスを噴射させる。そしてｔ４でＮ₂ガス供給ノズル３
３が停止位置に達し、Ｎ₂ガスの供給を停止する。ま
た、ウエハＷの回転速度を減速し始める。その後、ウエ
ハＷの回転が停止してから、ｔ５において、Ｎ₂ガス供
給ノズル３３を基の位置へ後退させ始める。

【００３５】上述したように、低速回転のウエハＷに大
流量のＮ₂ガスを吹き付けると、ウォータマークを生じ
ることなく、表面に深い凹凸部をもつウエハＷをより確
実にに乾燥することができる。

【００３６】上記二つの例のようにして、洗浄処理後に
ウエハＷを回転させながらウエハＷ表面の中心から外周
に向かってＮ₂ガスを供給することにより、水、空気中
の酸素及びシリコンの反応物の析出や水に含まれるシリ
カの析出等によるウォータマークの発生を防止すること
ができ、パーティクルの発生を低減することができると
共に、歩留まりの向上を図ることができる。

【００３７】◎第二実施形態次に、この発明に係る液処理装置の第二実施形態につい
て、図９に示す工程図に基づいて説明する。

【００３８】第二実施形態は、上述したＮ₂ガス供給ノ
ズル３３の下方側を、ウエハＷに対して垂直な方向から
Ｎ₂ガス供給ノズル３３の移動方向に、適当な傾斜角度
α例えば約１５°だけ傾斜させるように形成した場合で
ある。なお、傾斜角度αは５°ないし４５°の範囲とす
ることが好ましい。

【００３９】この場合、スピンチャック１０を回転させ
ながら、Ｎ₂ガス供給ノズル３３を、ウエハＷの中心近
傍で垂直状態から徐々に傾斜移動させ、角度がαになっ
た時点で傾斜移動を停止させる（図９（ａ）参照）。そ
の後、適当な速度でＮ₂ガス供給ノズル３３をウエハＷ
の外方部へ移動させ（図９（ｂ）参照）、ウエハＷの外
周端面部の手前（例えば外周端面部より約１０〜２０ｍ
ｍ手前の位置）に到達した時点でＮ₂ガス供給ノズル３
３の移動を停止させる（図９（ｃ）参照）。なおこの場
合、Ｎ₂ガス供給ノズル３３のスキャン移動速度は２０
±５ｍｍ／秒とすることが好ましい。また、Ｎ₂ガス供
給ノズル３３の先端の噴出口からウエハＷの表面までの
距離は１０〜２０ｍｍの範囲とすることが好ましい。更
に、Ｎ₂ガス供給ノズル３３の先端の噴出口の口径は４
〜１６ｍｍの範囲とすることが好ましい。

【００４０】また、Ｎ₂ガス供給ノズル３３は、初めか
ら角度αだけ傾斜した状態であってもよい。その場合
は、初期に噴射されるＮ₂ガスがウエハＷの中心部を吹
き付けるように位置合わせをする必要がある。

【００４１】なお、第二実施形態のその他の部分は上記
第一実施形態と同様なので、同一部分には同一符号を付
してその説明を省略する。

【００４２】このように構成することにより、より効果
的にウエハＷ上の洗浄液を除去することができるので、
更に確実にウォータマークの発生を低減することができ
る。

【００４３】◎第三実施形態次に、この発明の第三実施形態について、図１０に示す
工程図に基づいて説明する。

【００４４】第三実施形態は、乾燥効率の向上と不活性
ガスの消費量の低減を図れるようにした場合である。す
なわち、まず、上記第一及び第二実施形態と同様に、ウ
エハＷを所定回転数例えば３００ｒｐｍにして薬液供給
ノズル３１から薬液例えばフッ酸溶液Ａを供給してウエ
ハＷ表面の自然酸化膜を除去する（図１０（ａ）参
照）。次に、純水供給ノズル３２からウエハＷ表面に純
水Ｂを供給してウエハＷ表面をリンスする（図１０
（ｂ）参照）。

【００４５】上記のようにしてウエハＷ表面に残存する
フッ酸溶液を純水で置換して除去した後、純水供給ノズ
ル３２は待機位置に後退する。次に、ウエハＷを高速回
転（例えば３０００ｒｐｍ）して、ウエハＷ表面に付着
する純水を遠心力の作用によって振り切る（図１０
（ｃ）参照）。

【００４６】次に、Ｎ₂ガス供給ノズル３３をウエハＷ
表面の中央部から外周に向かって移動しながらＮ₂ガス
を供給（噴射）して（図１０（ｄ）参照）、ウエハＷ表
面上の純水を除去（乾燥）する（図１０（ｅ）参照）。

【００４７】上記のように、純水による洗浄処理後にウ
エハＷを高速回転してウエハＷ表面上の純水を振り切る
ことにより、ウエハＷ表面上に付着する純水の量を少な
くすることができる。したがって、以後のＮ₂ガスの噴
射による乾燥効率の向上が図れると共に、Ｎ₂ガスの消
費量の低減が図れる。

【００４８】なお、上記説明では、Ｎ₂ガス供給ノズル
３３を垂直状態のまま移動させたが、勿論第二実施形態
と同様にＮ₂ガス供給ノズル３３を傾斜させてもよい。

【００４９】上記第一ないし第三実施形態のように構成
される洗浄装置は単独で使用される他、以下に示すよう
な半導体ウエハの洗浄処理システムに組み込まれて使用
される。上記半導体ウエハの洗浄処理システムは、図１
１に示すように、被処理体であるウエハＷを複数枚例え
ば２５枚収納したカセットＣが外部から搬送されて載置
されるウエハＷの搬出入ポート５０と、水平（Ｘ，Ｙ）
方向、回転（θ）方向に移動自在な受け渡しアーム５１
と、Ｙ，θ及びＺ（高さ）方向に移動自在なメインアー
ム５２とを具備している。また、この洗浄処理システム
には、メインアーム５２の搬送路５３に沿う一側側に
は、裏面洗浄部５４、洗浄乾燥部５５及びＡＰＭ処理部
５６が配設され、搬送路５３に沿う他側側には、ＨＰＭ
処理部５７及びこの発明に係る液処理装置であるフッ酸
処理部５８が配設されている。

【００５０】上記のように構成される洗浄処理システム
において、その処理手順を図１２に示すフローチャート
に基づいて説明する。まず、処理対象であるウエハＷ表
面の薄膜の性質に応じて適当なプログラムを制御部４０
のメモリに予め入力し、記憶させる（Ｓ１）。搬出入ポ
ート５０に搬入されたカセットＣ内のウエハＷは、受け
渡しアーム５１を介してメインアーム５２に受け渡さ
れ、各処理部に順次搬送される。すなわち、ウエハＷ
は、まず裏面洗浄部５４にてウエハＷの裏面が洗浄液例
えば純水で洗浄され（Ｓ２）、次いでＡＰＭ処理部５６
にてＡＰＭ溶液（アンモニア，過酸化水素水及び純水の
混合溶液）によりパーティクルの除去が行われる。ＡＰ
Ｍ処理されたウエハＷは、続いてＨＰＭ処理部５７でＨ
ＰＭ溶液（塩酸，過酸化水素水及び純水の混合溶液）に
より金属汚染の清浄が行われる（Ｓ３）。更に、メイン
アーム５２によってウエハＷをフッ酸処理部５８に搬入
し（Ｓ４）た後、スピンチャック１０を例えば３００ｒ
ｐｍの回転速度で回転させる（Ｓ５）。この後、上述し
たように、フッ酸溶液により自然酸化膜の除去が行われ
る（Ｓ６）と共に、純水の供給によりウエハＷ表面に残
存するフッ酸溶液を純水で置換してフッ酸溶液を除去し
（Ｓ７）た後、ウエハＷを３００ｒｐｍで回転させたま
ま、ウエハＷの表面の中心部から外周に向かってＮ₂ガ
スを供給して、乾燥処理が行われる（Ｓ８）。そして、
ウエハＷの回転を停止し（Ｓ９）、ウエハＷをフッ酸処
理部５８から搬出する（Ｓ１０）。上記のように処理し
た後、最後に洗浄乾燥部５５にて純水で最終洗浄され乾
燥される。また、上記処理手順のうち、この発明に係る
液処理方法の説明は、図８のプログラムに基づいて行っ
たが、図７に示したプログラムに基づいて行ってもよ
い。

【００５１】なお、上記実施形態では、この発明に係る
液処理装置が半導体ウエハの洗浄装置に適用した場合に
ついて説明したが、必しも半導体ウエハの洗浄に限定さ
れるものではなく、例えばＬＣＤ基板の洗浄処理におい
ても適用できることは勿論である。また、被処理体の処
理される側の表面は、パターン化した薄膜例えばシリコ
ン酸化膜、シリコン窒化膜又はポリシリコン膜等が形成
されていてもよく、あるいは薄膜を形成していない化学
機械研磨（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）された平滑面であってもよい。更
に、上記説明では薬液がフッ酸溶液である場合について
説明したが、フッ酸溶液以外の薬液を用いてもよく、ま
た、上記実施形態では不活性ガスがＮ₂ガスである場合
について説明したが、Ｎ₂ガスと、それ以外の不活性ガ
ス例えばＡｒ、Ｈｅ、ＣＯ₂及び空気の中から１又は２
種以上のガスを選んで用いることも可能である。

【００５２】

【実施例】次に、この発明の実施形態の一例の実施例
と、不活性ガスを用いずに乾燥処理を行う比較例１及び
被処理体例えばウエハＷの中心部に不活性ガスを供給し
て乾燥処理を行う比較例２とを比較して、ウエハＷ表面
に残存するウォーターマークの残存量を調べるための実
験を行った結果について説明する。

【００５３】★実験条件フッ酸溶液濃度フッ酸溶液（５０重量％）：水＝１：１０処理プロセスフッ酸処理した後、純水によりリンス処理し、その後、
スピン乾燥又はＮ₂ガスの供給により乾燥処理を行う評価対象試料８インチウエハ；図１５（ａ）の断面構造の０．８μｍ
のライン及びスペースパターンウォータマーク測定方法測定機：金属顕微鏡［オリンパス工学工業（株）製］測定倍率：×２００（接眼×１０，対物×２０）実施例・Ｎ₂ガス流量：２４０リットル／分・Ｎ₂ガス供給ノズルのスキャン速度：２０ｍｍ／ｓｅ
ｃ・ウエハ回転数：最高３０００ｒｐｍ・吐出時間：５秒比較例１・ウエハ回転数：最高３０００ｒｐｍ比較例２・Ｎ₂ガス供給量：２４０リットル／分・ウエハ回転数：最高３０００ｒｐｍ。

【００５４】上記実験条件の下で実験を行って、図１３
に示すように、ウエハＷの９ポイントの５ｍｍ平方のチ
ップにおけるウォータマークの個数を調べたところ、実
施例のものにおいては、図１３（ａ）に示すように、各
ポイントにおけるウォータマークの個数は零であった。
これに対し、Ｎ₂ガスを供給せずにウエハＷの回転のみ
で乾燥を行った比較例１においては、図１３（ｂ）に示
すように、各ポイントにおけるウォータマークの個数が
多い箇所では３桁に達し、１ポイントの平均のウォータ
マークの個数は、９４．１個／チップであった。また、
ウエハＷの中心部にＮ2ガスを供給して乾燥する比較例
２においては、図１３（ｃ）に示すように、ウエハＷの
中心側にウォータマークの残存が生じ、１ポイントの平
均のウォータマークの個数は、３．４個／チップであっ
た。

【００５５】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、被処理体の表面の凹部に洗浄液が球状になって残存
することなく速やかに除去できるので、例えば純水中の
シリカの析出や反応生成物の析出が実質的に起こらなく
なり、ウォータマークの発生及びパーティクルの発生を
低減することができると共に、歩留まりの向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る液処理装置の第一実施形態を半
導体ウエハの洗浄装置に適用した場合の要部を示す断面
図である。

【図２】図１の概略平面図である。

【図３】この発明における薬液供給ノズル、洗浄液供給
ノズル及び不活性ガス供給ノズル及びその制御部を示す
概略構成図である。

【図４】図１の要部を拡大した平面図である。

【図５】図４の側面図である。

【図６】この発明の処理手順を示す工程図である。

【図７】この発明に係る液処理方法の一例において、処
理時間に対するウエハの回転数と、ウエハに対するＮ2
ガス供給ノズルの位置と、Ｎ2ガスの噴射速度との関係
を示すタイミングチャートである。

【図８】この発明に係る液処理方法のその他の例におい
て、処理時間に対するウエハの回転数と、ウエハに対す
るＮ2ガス供給ノズルと、Ｎ2ガス噴射速度との関係を示
すタイミングチャートである。

【図９】この発明の第二実施形態の処理手順を示す工程
図である。

【図１０】この発明の第三実施形態の処理手順を示す工
程図である。

【図１１】この発明に係る液処理装置を組み込んだ半導
体ウエハの洗浄処理システムを示す概略平面図である。

【図１２】この発明に係る液処理装置を組み込んだ半導
体ウエハの洗浄処理システムの処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図１３】この発明の実施例と比較例について洗浄の評
価の結果を示す説明図である。

【図１４】従来の洗浄方法を示す工程図である。

【図１５】洗浄されるウエハの表面構造の例を示す拡大
断面図である。

【符号の説明】

Ａフッ酸溶液（薬液）Ｂ純水（洗浄液）Ｗ半導体ウエハ（被処理体）１０スピンチャック（回転保持手段）３１薬液供給ノズル（薬液供給手段）３２純水供給ノズル（洗浄液供給手段）３３Ｎ₂ガス供給ノズル（不活性ガス供給手段）３４移動機構４０制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転保持手段にて保持される被処理体を
回転させながら被処理体の表面に洗浄液を供給して洗浄
する工程と、上記被処理体を回転させながら被処理体の表面の中心か
ら外周に向かって不活性ガスを供給して乾燥する工程
と、を具備することを特徴とする液処理方法。
【請求項２】回転保持手段にて保持される被処理体を
回転させながら被処理体の表面に薬液を供給して薬液処
理する工程と、上記被処理体を回転させながら被処理体の表面に洗浄液
を供給して洗浄する工程と、上記被処理体を回転させながら被処理体の表面の中心か
ら外周に向かって不活性ガスを供給して乾燥する工程
と、を具備することを特徴とする液処理方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の液処理方法におい
て、上記被処理体の回転中に、不活性ガス供給手段を被処理
体の中心から外周に向かってスキャン移動させながら不
活性ガス供給手段から被処理体の表面に不活性ガスを供
給して乾燥することを特徴とする液処理方法。
【請求項４】請求項１又は２記載の液処理方法におい
て、上記被処理体の表面に洗浄液を供給した後、上記被処理
体に不活性ガスを供給する前に、上記被処理体を回転し
て洗浄液を振り切るようにしたことを特徴とする液処理
方法。
【請求項５】請求項１，２又は３記載の液処理方法に
おいて、上記被処理体の回転を加速させながら不活性ガス供給手
段をスキャン移動させ、不活性ガス供給手段から上記被
処理体の表面に不活性ガスを供給することを特徴とする
液処理方法。
【請求項６】請求項５記載の液処理方法において、上記被処理体の回転加速の開始と不活性ガス供給手段の
スキャン移動の開始とを実質的に同時とし、上記不活性
ガス供給手段のスキャン移動中に上記被処理体の回転加
速を終了させるようにしたことを特徴とする液処理方
法。
【請求項７】請求項５記載の液処理方法において、上記被処理体の回転加速の開始と不活性ガス供給手段の
スキャン移動の開始とを実質的に同時とし、上記被処理
体の回転加速を終了させた後、被処理体を一定速度で回
転させているときに不活性ガス供給手段のスキャン移動
を終了させるようにしたことを特徴とする液処理方法。
【請求項８】請求項１，２又は３記載の液処理方法に
おいて、上記被処理体を実質的に一定速度で回転させながら不活
性ガス供給手段をスキャン移動させ、不活性ガス供給手
段から上記被処理体の表面に不活性ガスを供給すること
を特徴とする液処理方法。
【請求項９】請求項３記載の液処理方法において、不活性ガス供給手段のスキャン移動を被処理体の外周端
面部より手前の位置で停止することを特徴とする液処理
方法。
【請求項１０】請求項１，２又は３記載の液処理方法
において、不活性ガス供給手段のガス吹出口を被処理体の表面に対
して傾け、不活性ガス供給手段がスキャン移動しようと
する方向に不活性ガスを供給しながら不活性ガス供給手
段をスキャン移動させることを特徴とする液処理方法。
【請求項１１】被処理体を保持する回転可能な回転保
持手段と、上記被処理体の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段
と、上記被処理体の表面に不活性ガスを供給する不活性ガス
供給手段と、上記不活性ガス供給手段を上記被処理体の中心から外周
に向かってスキャン移動する移動機構と、を具備するこ
とを特徴とする液処理装置。
【請求項１２】被処理体を保持する回転可能な回転保
持手段と、上記被処理体の表面に薬液を供給する薬液供給手段と、上記被処理体の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段
と、上記被処理体の表面に不活性ガスを供給する不活性ガス
供給手段と、上記不活性ガス供給手段を上記被処理体の中心から外周
に向かってスキャン移動する移動機構と、を具備するこ
とを特徴とする液処理装置。
【請求項１３】請求項１１又は１２記載の液処理装置
において、上記回転保持手段の回転と、不活性ガス供給手段のスキ
ャン移動とを、制御手段からの信号に基づいて制御する
ことを特徴とする液処理装置。
【請求項１４】請求項１１又は１２記載の液処理装置
において、上記不活性ガス供給手段のガス吹出し口を、不活性ガス
供給手段のスキャン移動方向に向けて傾斜してなる、こ
とを特徴とする液処理装置。