JP2004319990A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 少量で薬液を被処理基板上に供給して、被処理基板表面に疎水面が出て来ても、パーティクルの原因となる液滴にならずに液膜を形成させることのできる基板処理方法及びその装置を提供することにある。
【解決手段】 回転するウエハＷに対し、ウエハＷの半径方向に移動する薬液ノズル６１により、薬液（ＤＨＦ）６５を供給して薬液の膜を形成する工程と、疎水面の露出により薬液が液滴となる前に、薬液ノズル６１に続いてウエハ上の同一半径箇所を通過する純水ノズル６２から純水６６を供給して、薬液と純水の混合液の膜をウエハの表面全体に形成する工程と、純水ノズルから純水を供給して混合液を除去する工程とを行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の各種基板に薬液やリンス液等を供給して洗浄処理をする基板処理方法及びその装置に関するものである。

一般に、半導体デバイスの製造工程やＬＣＤ製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理基板に付着したレジストやドライ処理後の残渣（ポリマ等）を除去するために、処理液を用いる洗浄処理方法が広く採用されている。ここで、処理液とは、例えば有機溶剤あるいは有機酸等や無機酸等の薬液と、リンス液である純水のことをいう。

ウエハ洗浄技術は、今後のデバイスの信頼性、製品歩留まりを確保する上で非常に重要な技術となっている。特に、最小パターン寸法が１／１０程度までのパーティクルが、製品歩留まりに影響すると言われ、デバイスの微細化と共に、洗浄装置への要求も一段と厳しくなっている。

従来のこの種の基板処理方法としては、被処理基板を水平回転しながら、その表面に薬液例えばＤＨＦ（希フッ酸）等の連続流を供給して洗浄処理する洗浄処理工程と、次いで、洗浄処理後に被処理基板の表面にリンス液である純水を供給して被処理基板の表面をリンスするリンス処理工程と、引き続き被処理基板を高速回転して被処理基板の表面に付着した水滴を液切りする液切り乾燥工程とからなる方法がある。例えば、被処理基板の表面に所定の洗浄処理液や純水を連続流として斜め上方から供給する基板処理方法である（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−２８７９２２号公報（特許請求の範囲、段落番号００１４，００１９、図１）

ところで、この種の基板処理方法において重要な点の一つは、高価な薬液等の処理液をいかに有効に利用するか、つまり薬液の量をできるだけ少量とする工夫である。そのため、薄い液膜を形成しての処理が必要となってきた。ここで問題となるのは、ウエハの表面が親水面か疎水面かで、薬液が液膜状態を維持できるかどうかが大きく変わる点である。酸化シリコン膜は親水面であるが、シリコン基板およびポリシリコン膜の表面は疎水面である。ウエハの表面が疎水面の場合、ウエハに水滴が残り易く、気液界面でのパーティクルが発生し易い。

そこで、できるだけ少量の処理液（薬液）で被処理基板を処理例えば洗浄処理し、引き続きリンス液でリンス処理する場合に、パーティクルを基板表面に残留させないでクリーン度を向上させることが重要な課題である。

この発明は上記事情に鑑みなされたもので、少量で薬液を被処理基板上に供給して、疎水面が出て来ても、パーティクルの原因となる液滴にならずに液膜を形成させることのできる基板処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明に係る基板処理方法は、薬液を回転する被処理基板に供給して、薬液の膜を被処理基板の表面に形成する工程と、 リンス液を回転する上記被処理基板に供給して、薬液とリンス液の混合液の膜を上記被処理基板の表面全面に形成する工程と、 上記被処理基板の表面からリンス液により上記混合液を除去する工程と、を有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の基板処理方法において、 上記薬液の膜を形成する工程は、薬液を吐出している薬液ノズルを被処理基板の周縁の上方の第１の位置から被処理基板の中心の上方の第２の位置に向けて移動させることにより行われ、 上記混合液の膜を形成する工程は、リンス液を吐出しているリンス液ノズルを、薬液を吐出しており、かつ上記第１の位置から第２の位置に向けて移動している上記薬液ノズルを追いかけるように移動させることにより行われる、ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の基板処理方法において、 上記混合液の膜を形成する工程において、被処理基板の半径方向外側に広がる薬液の膜が破壊されて液滴になる前にリンス液が薬液に混合されることが保証されるような範囲に薬液ノズルとリンス液ノズル間の距離が維持されつつ、リンス液ノズルが薬液ノズルを追いかける、ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の基板処理方法において、 上記混合液を除去する工程は、リンス液を供給することにより行われ、この際、リンス液の供給量は、混合液の膜を形成する工程におけるリンス液の供給量より大きい、ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２記載の基板処理方法において、 上記混合液の膜を形成する工程が、 薬液ノズルが被処理基板の中心の上方の第２の位置に到達したときに薬液の供給を停止するステップと、 リンス液ノズルを上記被処理基板の上方に移動させながらリンス液の供給を継続するステップと、を含み、 上記混合液を除去する工程が、 上記リンス液ノズルを上記被処理基板の中心の上方に位置させてリンス液を供給するステップと、 上記被処理基板の回転速度を増大させるステップと、を含む、ことを特徴とする。この場合、上記混合液を除去する工程におけるリンス液の供給量は、混合液の膜を形成する工程におけるリンス液の供給量より大きくする方が好ましい（請求項６）。

請求項７記載の発明は、請求項１記載の基板処理方法において、 上記薬液の膜を形成する工程は、被処理基板の中心の上方に位置する薬液ノズルから薬液を吐出させることにより行われ、 上記混合液の膜を形成する工程は、上記被処理基板の中心の上方に位置すると共に、上記薬液ノズルを囲むリンス液ノズルからリンス液を吐出させることにより行われる、ことを特徴とする。この場合、上記混合液の膜を形成する工程において、薬液ノズルが薬液の吐出を継続する方がよい（請求項８）。

請求項９記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理方法を具現化するもので、 被処理基板を保持して回転する保持手段と、 上記保持手段を回転駆動するモータと、 上記保持手段により保持された被処理基板に薬液を供給する薬液ノズルと、 上記保持手段により保持された被処理基板にリンス液を供給するリンス液ノズルと、 上記保持手段により保持された被処理基板に対して上記薬液ノズル及びリンス液ノズルを移動させるノズル移動機構と、 上記薬液ノズルへの薬液の供給を制御する薬液制御バルブと、 上記リンス液ノズルへのリンス液の供給を制御するリンス液制御バルブと、 所定のシーケンスに従い、上記モータ、薬液制御バルブ、リンス液制御バルブ及びノズル移動機構を制御する制御手段と、を具備し、 上記制御手段は、上記保持手段により保持された上記被処理基板を上記モータを動作させることにより回転させつつ、かつ、上記薬液制御バルブを動作させることにより上記薬液ノズルから薬液を供給しつつ、かつ上記リンス液制御バルブを動作させることにより上記リンス液ノズルからリンス液を供給しつつ、上記ノズル移動機構を制御することにより、上記リンス液ノズルが上記薬液ノズルを追いかけるように両ノズルを上記被処理基板の周縁の上方の第１の位置から被処理基板の中心の上方の第２の位置に向けて移動させる制御と、 上記被処理基板の回転を継続しつつ、かつ被処理基板の中心の上方に位置する上記リンス液ノズルからのリンス液の供給を継続しつつ、上記薬液ノズルが被処理基板の中心の上方の第２の位置に到達したときに上記薬液制御バルブを動作させることにより薬液の供給を停止する制御と、を行うように形成されている、ことを特徴とする。

請求項９記載の基板処理装置において、上記制御手段は、リンス液ノズルからのリンス液の供給を継続する際に、リンス液の供給量がリンス液制御バルブの開度を調節することにより増加するように形成されている方が好ましい（請求項１０）。

請求項１１記載の発明は、請求項９記載の基板処理装置において、 上記ノズル移動機構は、ノズルアームを含み、このノズルアームには、薬液ノズル及びリンス液ノズルが保持手段により保持された被処理基板の上方に位置しているときに上記リンス液ノズルが上記被処理基板の半径方向に関して上記薬液ノズルの外側に位置するように、薬液ノズル及びリンス液ノズルが取り付けられている、ことを特徴とする。

また、請求項１２記載の発明は、請求項９記載の基板処理装置において、 上記ノズル移動機構は、一対のノズルアームを含み、これらノズルアームには、薬液ノズル及びリンス液ノズルがそれぞれ取り付けられている、ことを特徴とする。

また、請求項１３記載の発明は、請求項９又は１２記載の基板処理装置において、 上記制御手段は、リンス液ノズルからのリンス液の供給を継続する際に、薬液の膜が破壊されて液滴になる前に膜の形態で半径方向外側に広がる薬液にリンス液が混合することが保証されるような範囲に薬液ノズルとリンス液ノズルとの間の距離が維持されるように、ノズル移動機構を制御するように形成されている、ことを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項７記載の基板処理方法を具現化するもので、 被処理基板を保持して回転する保持手段と、 上記保持手段を回転駆動するモータと、 上記保持手段により保持された被処理基板に薬液を供給する薬液ノズルと、 上記保持手段により保持された被処理基板にリンス液を供給するリンス液ノズルと、 上記保持手段により保持された被処理基板に対して上記薬液ノズル及びリンス液ノズルを移動させるノズル移動機構と、 上記薬液ノズルへの薬液の供給を制御する薬液制御バルブと、 上記リンス液ノズルへのリンス液の供給を制御するリンス液制御バルブと、を具備してなり、 上記薬液ノズル及びリンス液ノズルは、内筒及び外筒からなり、内筒は薬液ノズルの役割を果たし、外筒は内筒を囲んでリンス液ノズルの液体通路としての役割を果たす環状隙間を両筒の間に画成する、ことを特徴とする。この場合、上記外筒の先端は、内筒の先端より下にある方が好ましい（請求項１５）。また、上記内筒の先端部は、該内筒の先端に向けて先細となっている方が好ましい（請求項１６）。

請求項１７記載の発明は、請求項１４記載の基板処理装置において、 所定のシーケンスに従い、薬液制御バルブ及びリンス液制御バルブを制御する制御手段を更に具備し、 上記制御手段は、リンス液を供給することなく、上記薬液制御バルブを動作させることにより、薬液を薬液ノズルから供給する制御と、 その後、少なくとも上記リンス液制御バルブを動作させることにより、薬液及びリンス液を薬液ノズル及びリンス液ノズルから同時に供給する制御と、 その後、少なくとも上記薬液制御バルブを動作させることにより、リンス液の供給を継続したまま薬液の供給を停止する制御と、を行うように形成されている、ことを特徴とする。

請求項１〜６，９〜１３記載の発明では、薬液を回転する被処理基板に供給して、薬液の膜を被処理基板の表面に形成した後、リンス液を回転する被処理基板に供給して、薬液とリンス液の混合液の膜を被処理基板の表面全面に形成し、その後、被処理基板の表面からリンス液により混合液を除去する。この場合、薬液の膜を形成する工程は、薬液を吐出している薬液ノズルを被処理基板の周縁の上方の第１の位置から被処理基板の中心の上方の第２の位置に向けて移動させることにより行われ、混合液の膜を形成する工程は、リンス液を吐出しているリンス液ノズルを、薬液を吐出しており、かつ上記第１の位置から第２の位置に向けて移動している上記薬液ノズルを追いかけるように移動させることにより行う。

この場合、混合液の膜を形成する工程において、被処理基板の半径方向外側に広がる薬液の膜が破壊されて液滴になる前にリンス液が薬液に混合されることが保証されるような範囲に薬液ノズルとリンス液ノズル間の距離が維持されつつ、リンス液ノズルが薬液ノズルを追いかけるように制御することにより、薬液ノズルからの薬液ができるだけ少量ですみ、かつ、薬液が被処理基板の露出により液滴が生じない。

また、混合液の膜を形成する工程において、薬液ノズルが被処理基板の中心の上方の第２の位置に到達したときに薬液の供給を停止し、リンス液ノズルを被処理基板の上方に移動させながらリンス液の供給を継続することにより、被処理基板の中央部における薬液による過度の洗浄（例えばオーバーエッチング）を抑制して被処理基板全体を均一に洗浄することができる（請求項５）。

また、請求項７，８，１４〜１７記載の発明では、被処理基板の中心の上方に位置する薬液ノズル（内筒）から薬液を吐出させて薬液の液膜を形成し、その後、被処理基板の中心の上方に位置すると共に、薬液ノズルを囲むリンス液ノズル（外筒）からリンス液を吐出させて、薬液とリンス液の混合液の液膜を被処理基板の表面全体に形成する。

この形態においても、薬液にリンス液が混ざる時間（供給タイミング）をコントロールすることで、従来の基板処理方法に比べ、少量の薬液で被処理基板を処理することができ、疎水面が出て来ても、パーティクルの原因となる液滴にならずに液膜を形成させることができる。この場合、薬液ノズル（内筒）の周囲を取り囲むリンス液ノズル（外筒）の先端は、内筒の先端よりも下すなわち被処理基板側に近づけることにより、薬液とリンス液の混合作用を良好にすることができる（請求項１５）。

この発明は上記のように構成されているので、次のような優れた効果が得られる。

請求項１〜６，９〜１３記載の発明によれば、薬液を回転する被処理基板に供給して、薬液の膜を被処理基板の表面に形成した後、リンス液を回転する被処理基板に供給して、薬液とリンス液の混合液の膜を被処理基板の表面全面に形成することにより、薬液ノズルからの高価な薬液の供給量を少量としても、被処理基板が露出したとき、パーティクルの原因となる液滴にならずに薬液とリンス液の混合液の液膜を形成させることができる。

このように、この発明では、薬液にリンス液が混ざる時間をコントロールして、制御された気液界面を利用するので、従来の被処理基板の表面に薬液やリンス液を連続流として供給する基板処理方法に比べ少量の薬液で、被処理基板を処理することができる。また、疎水面が出て来ても、パーティクルの原因となる液滴にならずに液膜を形成させることができる。

請求項７，８，１４〜１７記載の発明によれば、内筒の薬液ノズル及びその周囲を取り囲む外筒のリンス液ノズルを備えた集合ノズルを用い、回転する被処理基板のほぼ中央の位置で薬液を供給して薬液の液膜を形成し、疎水面の発生の直前又は発生と同時に、リンス液ノズルからリンス液を供給して薬液とリンス液の混合液の膜を形成する。このように薬液とリンス液が混ざる時間をコントロールすると、従来の被処理基板の表面に薬液やリンス液を連続流として供給する基板処理方法に比べ、少量の薬液で被処理基板を処理することができ、疎水面が出て来ても、パーティクルの原因となる液滴にならずに液膜を形成することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明に係る基板処理方法の第一実施形態を示す概略図、図２は、この発明に係る基板処理装置の要部を示す断面図、図３はその平面図である。

この基板処理装置のケーシング７３内には、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を回転自在に保持する保持手段としてのスピンチャック２３と、このスピンチャック２３及びウエハＷの外周とそれら下方を包囲する処理カップ２２と、ウエハＷの表面に薬液６５や処理液であるリンス液例えば純水６６を供給する集合ノズル６０が備えられている。

スピンチャック２３は、ケーシング７３の下方のモータ２０により回転する回転軸２７の上部に装着されるチャックプレート２６と、このチャックプレート２６の周縁部に垂設された保持部材２５とから構成されている。この保持部材２５は、ウエハＷをチャックプレート２６から浮かせた状態でウエハＷの周縁部を保持するように構成されている。

なお、スピンチャック２３を回転駆動するモータ２０は、制御手段例えば中央演算処理装置１００（以下にＣＰＵ１００という）に電気的に接続されており、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて駆動・停止及び所定の回転速度で回転するように制御されるようになっている。

また、処理カップ２２内の雰囲気は、処理カップ２２の底部から、外部に設置されている真空ポンプなどの排気手段（図示せず）によって排気される。更に、ウエハＷが回転する際に飛び散った処理液は、スピンチャック２３の外方から、処理カップ２２の底部に設けられたドレイン３２を通じて排出される。

集合ノズル６０は、回動軸７０を中心として水平面上を移動例えば旋回する移動部材としての回動アーム７２の先端に設けられている。この集合ノズル６０には、薬液やリンス液例えば純水を供給するための処理液供給機構として、薬液供給源９１に接続する薬液供給管路６３や、純水供給源９２に接続する純水供給管路６４が接続されている。

なお、薬液供給管路６３には、薬液の供給を制御する薬液制御バルブ９３が介設されている。また、純水供給管路６４には、リンス液の供給を制御するリンス液制御バルブ９４が介設されている。これら薬液制御バルブ９３及びリンス液制御バルブ９４は、ＣＰＵ１００に電気的に接続されており、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて開閉及び開度調整が制御されるようになっている。

また、集合ノズル６０には、薬液供給管路６３に接続され薬液を吐出する薬液ノズル６１と、純水供給管路６４に接続され純水を吐出するリンス液ノズルである純水ノズル６２が設けられている。これらのノズル６１，６２はウエハＷの半径方向内側に相前後して並置され、集合ノズル６０の下面にいずれも開口している。すなわち、この薬液ノズル６１と純水ノズル６２は、ウエハＷの半径方向内側に薬液ノズル６１が位置し、また、ウエハＷの半径方向外側に純水ノズル６２が位置するように、互いに間隔Ｄだけ離して並設されている（図３及び図５参照）。そして、薬液ノズル６１からは薬液供給管路６３により供給された薬液６５が、また純水ノズル６２からは純水供給管路６４により供給された純水６６がそれぞれ独立に吐出されるように構成されている。

また、図２に示すように、回動アーム７２は、処理カップ２２の外側に鉛直に設けられた回転軸７０の上部に水平姿勢で固定されおり、回転軸７０はノズル移動機構例えばモータ７１に連結されている。モータ７１は、ＣＰＵ１００と電気的に接続されており、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて駆動制御されるようになっている。図３に示すように、モータ７１の駆動によって、垂直軸回りに回動アーム７２が水平面内で矢印（θ）方向に回動するように構成されている。図３の実線で示した回動アーム７２は、モータ７１の駆動によって、ウエハＷの上方において、ウエハＷの中心部付近に移動した状態を示している。一方、図３で二点鎖線で示した回動アーム７２は、モータ７１の駆動によって、処理カップ２２よりも外側の待機位置（ホームポジション）に移動した状態を示している。

こうして、回動アーム７２をこれらの間を移動させることにより、ウエハＷの処理を行う際には、集合ノズル６０をウエハＷの上方において図３中の実線で示した集合ノズル６０の位置（ウエハの中央位置）まで移動させ、ウエハＷの処理の終了後には、集合ノズル６０をウエハＷの上方から図３中の二点鎖線で示した集合ノズル６０の位置まで退避させるようになっている。

なお、上記ＣＰＵ１００は、スピンチャック２３用のモータ２０、回動アーム７２用のモータ７１、薬液制御バルブ９３及び純水制御バルブ９４に電気的に接続されており、これらの動作を以下に説明する所定の動作シーケンスを実効するために制御するように形成されている。

ここで、図４を参照しながら、洗浄処理方法の一例を説明する。ここで、ウエハＷが最上層としてシリコン酸化膜を有しており、シリコン層（ウエハ自体）がシリコン酸化膜の直下に存在し、薬液が希フッ酸（ＤＨＦ）であり、リンス液が純水であり、処理がシリコン酸化膜を除去するために行われる場合を例にとって説明する。

まず、前提として、回動アーム７２に、ウエハＷの半径方向内側に薬液ノズル６１が来るように、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２を並設する（図４（ａ）参照）。また、ウエハＷをスピンチャック２３で保持し、モータ２０の駆動によってスピンチャック２３を回転駆動して、ウエハＷを所定の回転数（例えば５００ｒｐｍ）で回転する（図４（ｂ）参照）。

回動アーム７２をホームポジションから移動（旋回）させ、集合ノズル６０を待機位置からウエハＷの上方に移動、すなわち、薬液ノズル６１がウエハＷの周縁の真上に位置するように回転する。そして、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２がそれぞれ薬液（ＤＨＦ）及び純水の吐出を開始する（図４（ｃ）参照）。上記に代えて、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２が、それぞれウエハＷの周縁の真上の位置に来たときに、薬液（ＤＨＦ）及び純水の吐出を開始してもよい。

そして、図１に示すように、液を吐出させ、液膜を形成しながら、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２を、ウエハＷの外側から中心へと一緒に移動（スキャン）させる（図４（ｄ））。その際、回動アーム７２は、集合ノズル６０がウエハＷ中心に向かって移動するように回転（旋回）し、このとき薬液ノズル６１及び純水ノズル６２はそれぞれ薬液６５（ＤＨＦ）及び純水６６を第１の流量（例えば、各０．１Ｌ／ｍｉｎ）で吐出し続ける（図４（ｄ）参照）。集合ノズル６０の移動速度は、該集合ノズル６０がウエハＷの周縁からウエハ中心まで移動するのに必要な時間が、例えば１分となるような速度である。

上述したように、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２が配置されているために、薬液ノズル６１から吐出された薬液（ＤＨＦ）はウエハＷの相対的に内側の位置に落ち、純水ノズル６２から吐出された純水はウエハＷの相対的に外側の位置に落ちる。

薬液（ＤＨＦ）がウエハＷに接触すると、薬液ＤＨＦは遠心力により直ちに半径方向外側に広がり、ウエハＷのリング状領域Ａ（図１、図５及び図６参照）を覆う薬液（ＤＨＦ）の液膜を形成する。純水ノズル６２から吐出された純水は薬液（ＤＨＦ）の液膜上に落ち、薬液（ＤＨＦ）と純水の混合液すなわち水で希釈されたＤＨＦを形成する。混合液は遠心力により半径方向に広がり、領域Ａの半径方向外側でウエハＷの周縁まで広がるウエハＷのリング状領域Ｂを覆う混合液の液膜を形成する（図１、図５及び図６参照）。

領域Ａは、集合ノズル６０の移動に伴い、半径方向内側へと移動する。したがって、ウエハＷの各部分は、まず薬液（ＤＨＦ）に接触し、その後、薬液（ＤＨＦ）と純水の混合液に接触する。領域Ａでは、相対的に高いＨＦ濃度のＤＨＦがウエハＷに接し、ＤＨＦはシリコン酸化膜と相対的に高い反応速度で反応する。領域Ｂでは、相対的に低いＨＦ濃度の水で希釈されたＤＨＦがウエハＷに接し、水で希釈されたＤＨＦはシリコン酸化膜と相対的に低い反応速度で反応する。

ウエハＷの各部分において、シリコン酸化膜の相当に多くの量がリング状ＤＨＦ膜（領域Ａ）が当該部分に存在しているときにＤＨＦによりエッチングされ、その後、シリコン酸化膜の残余の部分が、リング状の水で希釈されたＤＨＦ（領域Ｂ）が当該部分に存在しているときに、水で希釈されたＤＨＦによりエッチングされる。

エッチングプロセスの面内均一性を確保するため、集合ノズル６０がウエハＷの中心の上方の位置に近づくに従い、集合ノズル６０の移動速度は、連続的にもしくは段階的に、増大させられる。或る特定の実施形態においては、集合ノズル６０の移動速度は、３段階で変化する。

ウエハＷの或る部分において親水性のシリコン酸化膜が完全に溶解すると、疎水性のシリコン層（ウエハ自体）がＤＨＦに晒される。この状況下では、ＤＨＦを膜形状に維持することが困難となり、ＤＨＦ膜は壊れて液滴になりやすくなる。このことは、上述したようにパーティクル発生の原因となる。これを防止するため、従来方法では、疎水性のシリコン層が露出した後には、ＤＨＦ膜を維持することができるように相当に大量のＤＨＦを供給しなければならない。

しかし、この発明の実施形態においては、純水を吐出する純水ノズル６２が薬液ノズル６１を追いかけているため、十分な量の液すなわち水希釈されたＤＨＦがウエハＷの領域Ｂに存在する。このため、疎水性の層が露出したとしても、領域Ｂ内で液膜を維持することができる。ウエハＷの各部分がひとたびＤＨＦと接触した後には、乾燥処理が開始されるまでは、当該部分は連続的な液膜により連続的に覆われ決して周囲の雰囲気に晒されることはない。

薬液ノズル６１と純水ノズル６２との間の距離は、ＤＨＦ膜が壊れて液滴になる前に純水ノズル６２から吐出される純水がＤＨＦ膜に加えられることが保証されるように決定される。しかしながら、距離Ｄが小さくなり過ぎることは好ましくない。この場合、相対的に高いＨＦ濃度のＤＨＦが十分な時間だけウエハ表面と接触しないため、エッチング効率が低下する。距離Ｄは、ＤＨＦ膜が壊れて液滴になる直前に純水がＤＨＦに加えられるようなものであることが好ましい。距離Ｄは、薬液ノズル６１からの薬液供給流量、純水ノズル６２からの純水供給流量、集合ノズル６０の移動速度、及びウエハＷの回転速度並びにウエハＷの各層の特性を考慮した上で、実験により決定することができる。

薬液ノズル６１がウエハＷの中心の真上に到達すると、薬液ノズル６１はＤＨＦの吐出を停止するが、純水ノズル６２は純水を吐出し続ける（図４（ｅ）参照）。集合ノズル６０は、純水ノズル６２がウエハＷの中心の真上の位置に到達するまで移動し続け、その位置で停止する。このとき、ウエハ表面は全面が水で希釈されたＤＨＦ膜により覆われ、また、ＤＨＦの供給を停止した薬液ノズル６２は、ウエハＷの中心を上記距離Ｄだけ超えた位置にある。純水ノズル６２はウエハＷの中心の真上の位置にとどまり、純水を吐出し続け、ウエハ表面が所定時間（例えば３０秒間）リンスされる（図４（ｆ）参照）。ウエハＷをリンスするとき、純水ノズル６２の純水吐出量は第２の吐出量（例えば０．５Ｌ／ｍｉｎ）に増大し、ウエハＷの回転速度は第２の回転速度（例えば１０００ｒｐｍ）に増大する。

ウエハＷのリンスが終了した後、純水ノズル６２は純水の吐出を停止し、回動アーム７２がホームポジションに戻される（図４（ｇ）参照）。その後、ウエハＷの回転速度が更に第３の速度（例えば３０００ｒｐｍ）まで増大され、遠心力によりウエハ上に残っている純水が飛ばされ、これによりウエハＷが乾燥する（図４（ｈ）参照）。第３の回転速度でのウエハＷの回転は、所定時間（例えば３０秒）継続される。なお、ホームポジションに戻るときに純水ノズル６２がウエハ周縁を通過するまで、純水ノズル６２が純水を吐出し続けてもよい。

上記実施形態によれば、少なくとも２つの顕著な利点が得られる。第１には、ＤＨＦ供給レートを、ＤＨＦ膜が領域Ａにおいて維持される限りにおいて、減少させることができることである。このことは高価なＤＨＦの消費の削減をもたらし、また、装置のランニングコストを低減させる。第２に、上層の酸化シリコン膜が溶解した後にシリコン層が長時間にわたってＨＦ濃度の高いＤＨＦに晒されないことである。このことにより、シリコン層の望ましくないダメージが防止され、またウエハＷの均一なエッチングが達成される。

図７は、この発明における薬液ノズルと純水ノズルの変形例を示す概略平面図である。図７に示す基板処理装置には、上記回動アーム７２に代えて、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２を直線的に移動させるノズル移動機構７７が設けられている。この変形例においては、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２は一体化されていない。ノズル移動機構７７は、一対のノズルアームすなわち第１のノズルアーム７３及び第２のノズルアーム７４を含み、これらアーム７３，７４はそれぞれ薬液ノズル６１及び純水ノズル６２を担持している。

第１のノズルアーム７３は、ウエハＷの中心の真上の点を通り、水平方向に延びる直線に沿って第１のノズルアーム７３に担持された薬液ノズル６１が移動するように、ノズル移動機構７７を構成する第１のモータ７５により直線運動するように駆動される。また、第２のノズルアーム７４も、ウエハＷの中心の真上の点を通り水平方向に延びる直線に沿って第２のノズルアーム７４に担持された純水ノズル６２が移動するように、第１のノズルアーム７３が駆動されるのと同様の態様で、ノズル移動機構７７を構成する第２のモータ７６により直線運動するように駆動される。なお、第１及び第２の７５，７６は、リニアモータによって形成することができる。これに代えて、モータ７５，７６を回転モータとしてもよい。この場合は、モータ７５の回転運動を直線運動に変換する機構が必要である。

なお、ＣＰＵ１００は、第１及び第２のモータ７５，７６の動作を個別に制御し、第１及び第２のノズルアーム７３，７４の動きを独立して制御するように形成されている。

上記変形例においても、スピンチャック２３用のモータ２０、薬液制御バルブ６３及び純水制御バルブ６４は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて制御される。この変形例の基板処理装置は、図２及び図３に示した第一実施形態の基板処理装置と実質的に同一の態様で動作し、上述した動作シーケンスを実行する。ある特定の変形例においては、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２は、これらの間に距離Ｄ（Ｄは一定）をあけた状態で、ウエハＷの周縁の上方の位置からウエハＷの中心の上方の位置までＤＨＦ及び純水を吐出しながら移動する。

しかしながら、他の変形例においては、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２の間の距離Ｄは、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２がウエハ周縁から中心に移動する過程において変化させてもよい。例えば、ウエハＷの角速度が一定ならばウエハ周縁におけるウエハＷの周速は中央部より大きくなるため、距離Ｄは薬液ノズル６１及び純水ノズル６２がウエハ周縁に近い程小さくすることもできる。

次に、半導体ウエハ（ウエハ）Ｗの両面を同時に洗浄処理する洗浄処理ユニットを備えた洗浄処理システムの例について説明する。

図８は、洗浄処理システム１の概略構造を示す平面図である。図８に示すように、洗浄処理システム１は、ウエハＷに洗浄処理及び洗浄処理後の熱的処理を施す洗浄処理部３と、洗浄処理部３に対してウエハＷを搬入出する搬入出部２とで主に構成されている。搬入出部２は、複数枚、例えば２５枚のウエハＷが所定の間隔で略水平に収容可能な容器（フープＦ）を載置するための載置台１１が設けられたイン・アウトポート４と、載置台１１に載置されたフープＦと洗浄処理部３との間でウエハの受け渡しを行うウエハ搬送装置（ＣＲＡ）１３が備えられたウエハ搬送部５と、から構成されている。

フープＦにおいて、ウエハＷはフープＦの１側面を通して搬入出され、この側面には開閉可能な蓋体が設けられている。また、ウエハＷを所定間隔で保持するための棚板が内壁に設けられており、ウエハＷを収容するスロット１〜スロット２５が形成されている。ウエハＷは表面（半導体デバイスを形成する面）が上面（ウエハＷを水平に保持した場合に上側となっている面）となっている状態で各スロットに１枚ずつ収容される。

イン・アウトポート４の載置台１１上には、例えば、３個のフープＦを水平面のＹ方向に並べて所定位置に載置することができるようになっている。フープＦは蓋体が設けられた側面をイン・アウトポート４とウエハ搬送部５との境界壁９１側に向けて載置される。境界壁９１においてフープＦの載置場所に対応する位置には窓部９２が形成されており、窓部９２のウエハ搬送部５側には窓部９２をシャッター等により開閉する窓部開閉機構１２が設けられている。

この窓部開閉機構１２は、フープＦに設けられた蓋体もまた開閉することが可能であり、窓部９２の開閉と同時にフープＦの蓋体をも開閉する。窓部９２を開口してフープＦのウエハ搬入出口とウエハ搬送部５とを連通させると、ウエハ搬送部５に配設されたウエハ搬送装置（ＣＲＡ）１３のフープＦへのアクセスが可能となり、ウエハＷの搬送を行うことが可能な状態となる。

ウエハ搬送部５に配設されたウエハ搬送装置（ＣＲＡ）１３は、Ｙ方向とＺ方向に移動可能であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内（θ方向）で回転自在に構成されている。また、ウエハ搬送装置（ＣＲＡ）１３はウエハＷを把持する搬送アーム１３ａを有し、この搬送アーム１３ａはＸ方向にスライド自在となっている。こうして、ウエハ搬送装置（ＣＲＡ）１３は、載置台１１に載置された全てのフープＦの任意の高さのスロットにアクセスし、また、洗浄処理部３に配設された２台のウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａ，１４ｂにアクセスして、イン・アウトポート４側から洗浄処理部３側へ、逆に洗浄処理部３側からイン・アウトポート４側へウエハＷを搬送することができるようになっている。

洗浄処理部３は、ウエハ搬送部５との間でウエハＷの受け渡しを行うためにウエハＷを一時的に載置する２台のウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａ，１４ｂと、ウエハＷの表面と裏面を同時に洗浄処理する４台の洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａ〜２１ｄと、洗浄処理後のウエハＷを加熱処理する３台のホットプレートユニット（ＨＰ）１６ａ〜１６ｃ及び加熱されたウエハＷを冷却する冷却ユニット（ＣＯＬ）１６ｄからなる加熱／冷却部（ＨＰ／ＣＯＬ）１６と、ウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａ，１４ｂ及び洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａ〜２１ｄ並びに加熱／冷却部（ＨＰ／ＣＯＬ）１６の全てのユニットにアクセス可能に配設され、これらの各ユニット間でウエハＷの搬送を行う主ウエハ搬送アーム（ＰＲＡ）１５と、を有している。

洗浄処理部３には、洗浄処理システム１全体を稼働させるための電源である電装ユニット（ＥＢ）１８と、洗浄処理システム１内に配設された各種ユニット及び洗浄処理システム１全体の動作・制御を行う機械制御ユニット（ＭＣＢ）１９と、洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａ〜２１ｄに送液する所定の洗浄液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット（ＣＴＢ）１７とが配設されている。

洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａ〜２１ｄは、上下２段で各段に２台ずつ配設されている。図７に示すように、洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａ，２１ｃと洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ｂ，２１ｄとは、その境界をなしている壁面９３に対して対称な構造を有しているが、洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａ〜２１ｄを構成する各種の機構の動作には違いはない。そこで、洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａを例として、その構造について詳細に以下に説明することとする。

図９は、洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａ内に配設された処理カップ２２と、その内部の構造を示した概略断面図であり、ウエハＷの洗浄処理時の状態を示している。

洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａは、処理カップ２２を有しており、処理カップ２２の内側には、ウエハＷを略水平に保持するスピンチャック２３が設けられ、ステージ２４がスピンチャック２３に保持されたウエハＷの下側に位置するように設けられている。

符号６０、は図２及び図３で説明したところの回動アーム７２の先端に取り付けられた集合ノズルであり、ウエハＷの半径方向の内側に薬液ノズル６１を、また外側に純水ノズル６２を備えている。この集合ノズル６０は回動アーム７２を回転軸７０を中心に回転させることにより、ウエハＷの上方をその半径方向に移動（旋回）し、ウエハＷの中心に向かって半径方向に往復移動する構成となっている。

ウエハＷは、スピンチャック２３の外周３箇所に設けられた保持部材２５ａ〜２５ｃによってその側面において保持される。図９に示すように、保持部材２５ｃは傾倒自在となっており、主ウエハ搬送アーム１５とスピンチャック２３との間でウエハＷの受け渡しを行う際に、傾倒動作を行うことでウエハＷの脱着が可能である。保持部材２５ａ〜２５ｃが取り付けられているチャックプレート２６は、図示しない回転機構によって回転自在である中空状の回転軸２７に取り付けられており、保持部材２５ａ〜２５ｃにウエハＷを保持させた状態において回転軸２７を所定の回転数で回転させることによって、ウエハＷを回転させることができるようになっている。

チャックプレート２６の下方には、回転軸２７を囲繞するように階段状のカバー２８が設けられており、このカバー２８は台座２９に固定されている。カバー２８の内周側には排気口３１が形成されており、図示しない排気ポンプ等によって処理カップ２２内の空気を吸引することで、スピンチャック２３の回転によって発生するパーティクル等がウエハＷの上方へ舞い上がるのを防止し、また、ウエハＷから振り切られる洗浄液に起因して発生するミスト等の処理カップ２２外への拡散を防止している。

ステージ２４は、主に、ステージ本体部３６と、ステージ本体部３６の上面を覆うようにねじ３４によって取り付けられた円盤３５と、ステージ本体部３６を支持する枢軸３７と、枢軸３７の下方に取り付けられた図示しない昇降機構とで構成されており、昇降機構を動作させることで、ステージ２４を所定高さ上下させることができるようになっている。図８は、この昇降機構を動作させて、ウエハＷの洗浄処理を行う位置（処理位置）にステージ２４を保持した状態を示している。

スピンチャック２３と主ウエハ搬送アーム１５との間でウエハＷの受け渡しを行う際には、ステージ本体部３６の下面に形成された円環状の突起部３６ａがチャックプレート２６の上面に当接し、また、チャックプレート２６の上面に形成された円環状の突起部２６ａがステージ本体部３６の下面に当接する位置（退避位置）にステージ２４を降下させた状態とする。

ステージ本体部３６の上面側には円環状の条溝３８が形成されており、円盤３５がこの条溝３８を覆うことで空間３９が形成されている。また、ステージ本体部３６の下側中央部には円柱状の凹部が形成されて、この凹部に嵌合するように円柱部材４４が取り付けられており、円柱部材４４の下面は枢軸３７の上面と接合されている。円盤３５とステージ本体部３６と円柱部材４４のほぼ中央を貫通するように洗浄液供給孔４１が形成されており、円柱部材４４に取り付けられた洗浄液供給管４５ａ〜４５ｃから所定の洗浄液が洗浄液供給孔４１に供給され、円盤３５の表面とウエハＷの裏面との間隙に洗浄液が供給される。

洗浄液としては、例えば、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）と純水との混合物（組成比が、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：ＤＩＷ＝１：２：１０〜１：５：５０）であって、主にパーティクル除去用として用いられる通称、ＳＣ−１と呼ばれる薬液や、フッ化水素（ＨＦ）を所定量含む水溶液であって、主に酸化膜除去に用いられる、通称、ＤＨＦ（希フッ酸）と呼ばれる薬液、及び、純水が用いられる。

洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａにおいては、洗浄液供給管４５ａからＳＣ−１が、洗浄液供給管４５ｂから純水が、洗浄液供給管４５ｃからＤＨＦが、それぞれ供給されるようになっており、これらの洗浄液供給管４５ａ〜４５ｃの合流部近傍において、洗浄液供給管４５ａ〜４５ｃのそれぞれに逆流防止弁５０ａ〜５０ｃが取り付けられている。この逆流防止弁５０ａ〜５０ｃによって、洗浄液供給管４５ａ〜４５ｃに異なる種類の洗浄液が流入することが防止される。

洗浄液供給管４５ａ〜４５ｃには、それぞれにヒータ４０ａ〜４０ｃが取り付けられており、ウエハＷと円盤３５の間隙に供給する処理液の温度を処理液毎に適切な液温に調節することができるようになっている。また、空間３９において、円盤３５の裏面にはヒータ４６が取り付けられており、このヒータ４６によっても、円盤３５とウエハＷとの間隙に供給された洗浄液の温度調節を行うことが可能となっている。

ヒータ４６のみでも円盤３５とウエハＷとの間隙に供給された洗浄液の温度調節を行うことは可能ではあるが、ヒータ４０ａ〜４０ｃを設けることで、ヒータ４６の負荷を小さくして、しかも、洗浄液の温度をより均一なものとすることができる。このように洗浄液を所定の温度に保持することで、洗浄液の性能を引き出し、より高精度な洗浄処理を行うことが可能となる。

ステージ２４においては、空間３９と枢軸３７の中空部とを連通するようにガス供給孔４３が形成され、ガス供給孔４３にはガス供給管４８が取り付けられている。このガス供給孔４３を利用して空間３９に乾燥した窒素ガス等の不活性ガスを供給することで、ねじ３４と円盤３５との隙間等から、円盤３５とステージ本体部３６とのシール部４９を介して空間３９へ洗浄液が進入することを防止できるようになっている。

処理カップ２２は、図示しない昇降機構によって昇降自在な内側カップ２２ａと、固定されたアンダーカップ２２ｂとから構成されている。内側カップ２２ａは、ウエハＷの洗浄処理時には図８に示す位置（上段位置）に保持され、ウエハＷから振り切られる洗浄液が外部に飛散することを防止する。

前述したように、洗浄液としてＳＣ−１、ＤＨＦ、純水を用いる場合には、ＳＣ−１はアンモニアを含むアルカリ性水溶液であり、一方のＤＨＦはフッ化水素を含む酸性水溶液であることから、ドレイン３２から洗浄液を回収する際には、少なくともＳＣ−１とＤＨＦの化学反応を回避するために、これらを分別回収する必要がある。

次に、図９の装置による洗浄処理工程を説明する。ここでは、薬液としてＤＨＦを用いる場合について説明する。まず、表面が上面となっている状態で所定枚数のウエハＷが収容されているフープＦを載置台１１に載置する。次に、窓部開閉機構１２によって窓部９２及びフープＦの蓋体が開口された状態において、フープＦ内の所定のスロットにあるウエハＷをウエハ搬送装置（ＣＲＡ）１３を用いてフープＦから搬出し、ウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａに搬送し、その場に載置する。続いて、主ウエハ搬送アーム（ＰＲＡ）１５がウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａからウエハＷを搬出し、洗浄処理ユニット（ＣＬＵ）２１ａ〜２１ｄのいずれかへ搬送し、そこでウエハＷの表裏面の洗浄処理を行う。

このウエハＷの表面側の洗浄処理は、図４に示した方法によって行う。すなわち、回転するウエハＷに対し、そのウエハＷの半径方向に移動する薬液ノズル６１により、できるだけ少量の薬液（ＤＨＦ）６５を供給して薬液の液膜を形成する工程と、露出するウエハＷの疎水面により上記薬液が液滴となる前に、好ましくは疎水面の発生と同時に、上記薬液ノズル６１に続いてウエハＷ上の同一半径箇所を通過する純水ノズル６２から純水６６を供給し、上記薬液に混合させ混合液膜形成処理を行う工程と、ウエハＷの回転数を増大させ、ウエハ中心部から純水のみを供給するリンス処理工程と、ウエハＷを高速回転して乾燥する工程とを行う。

また、ウエハＷの表面側の洗浄処理する際には、同時にウエハＷの裏面側も洗浄処理する。すなわち、洗浄液供給孔４１から円盤３５とウエハＷの間隙に洗浄液を供給して、ウエハＷの裏面側を洗浄する。

上記のようにウエハＷの洗浄処理を行い、ＤＨＦと純水が混ざる時間を例えば１分以内を目処にコントロールすると、従来のウエハＷの表面に所定の洗浄処理液（薬液）や純水を連続流として上方から供給する基板処理方法に比べ、少量の薬液（例えば、０．１Ｌ／ｍｉｎ程度）でウエハを処理（液膜形成）することができ、疎水面が出て来ても、パーティクルの原因となる液滴にならずに液膜を形成させることができる。これにより、上述した従来の基板処理方法では薬液を１Ｌ／ｍｉｎ（１０００ｃｃ／ｍｉｎ）の量を使用していたが１０分の１に少量化できた。更に、濃度を調整することで、時間を短縮することもできる。

上記実施形態では、薬液ノズル６１及び純水ノズル６２を並設して一緒にウエハＷ上を移動（スキャン）させたが、スキャンを伴わないで、ＤＨＦと純水が混ざる時間をコントロールすることもできる。

図１０〜図１３に、この発明の第二実施形態を示す。第二実施形態においては、ノズルが二重構造になっており、太いリンス配管の内部に薬液例えばＤＨＦ用の細い配管が存在する形になっている。すなわち、第二実施形態におけるノズルは、図１０及び図１１に示すように、薬液ノズルの役割を果たす内筒８１と、その周囲を取り囲むリンス液ノズル例えば純水ノズルの役割を果たす外筒８２を備えた集合ノズル８０によって形成されている。なお、なお、内筒８１及び外筒８２は同心円状に配設されて両者の間に環状の隙間が形成されている。また、内筒８１（薬液ノズル）は、薬液制御バルブ９１を介設した薬液供給管路６３を介して薬液供給源９１に接続されている。また、外筒８２（純水ノズル）は、純水制御バルブ９２を介設した純水供給管路６４を介して薬液供給源９１に接続されている。また、上記薬液制御バルブ９３と純水制御バルブ９４は、上記ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて開閉及び開度調整を行うように制御されるようになっている。すなわち、疎水面が露出する前までは、薬液（ＤＨＦ）を内筒８１（薬液ノズル）から回転しているウエハＷ上に均一に吐出（供給）させ、疎水面の発生の直前又は発生と同時に外筒（純水ノズル）からリンス液である純水を吐出（供給）させるように制御されるようになっている。

なお、第二実施形態において、その他の部分は第一実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

次に、上記のように構成された集合ノズル８０を用いて洗浄処理する手順を図１１及び図１３を参照して説明する。

まず、スピンチャック２３がウエハＷを第１の回転速度（例えば５００ｒｐｍ）で回転させる（図１３（ａ）参照）。次に、集合ノズル８０を、回転するウエハＷのほぼ中央に位置させる（図１３（ｂ）参照）。

次に、図１１（ａ）に示すように、薬液ノズルである内筒８１から薬液６５（ＤＨＦ）を吐出（供給）して、ウエハＷの全域を洗浄（エッチング）する（図１３（ｃ）参照）。ウエハＷがシリコンウエハの場合、表面の酸化シリコン膜は親水面であるので、薬液６５（ＤＨＦ）は遠心力によりウエハＷの半径方向外側に広がり、ウエハ全面を覆う連続した液膜を形成する。純水を供給しない状態での内筒９１からＤＨＦの吐出は第１の時間（例えば３０秒間）継続され、この間、ウエハＷの全面を覆うＤＨＦ膜が維持され、最上層の酸化シリコン膜が相対的に高いＨＦ濃度のＤＨＦと反応、すなわちＤＨＦによりエッチングされる。この処理は、図１３（ａ）に示される（以下に薬液処理工程という）。この薬液処理工程では、酸化シリコン膜の相当多くの量が溶解し、除去される。この薬液処理工程は、下層のシリコン層の少なくとも一部が露出する程度にシリコン酸化膜が溶解する前に完了する。したがって、この工程においては、ＤＨＦ吐出量は少なくてもよい。なぜなら、ＤＨＦ吐出量が少なかったとしても、膜の状態を維持することが可能な親水面とＤＨＦが接触するからである。

次に、内筒８１から第１のＤＨＦ吐出流量でＤＨＦの吐出を継続しながら、内筒８１及び外筒８２の間の隙間から、上記第１の回転速度で回転し続けるウエハＷに第１の純水吐出流量で純水を吐出する（図１３（ｃ）参照）。純水の吐出タイミングは、シリコン層の一部が露出する疎水面の発生の直前に行う。吐出されたＤＨＦ及び純水は混合されて、水で希釈されたＤＨＦが形成される。水で希釈されたＤＨＦは、ウエハＷの半径方向外側に広がり、ウエハＷの全面を覆う連続した液膜を形成する。ＤＨＦ及び純水の同時吐出は、第２の時間（例えば３０秒間）継続され、その間、ウエハＷの全面を覆う水で希釈されたＤＨＦ膜が維持され、残余の酸化シリコン膜が相対的に低いＨＦ濃度の水で希釈されたＤＨＦと反応、すなわち水で希釈されたＤＨＦによりエッチングされる。上述した工程は、図１３（ｄ）に示される（以下に、混合液膜形成処理工程という）。この混合液膜形成処理工程は酸化シリコン膜が完全に除去されるまで続けられる。混合液膜形成処理工程における液供給量、疎水性のシリコン層が部分的に或いは完全に露出したとしても、水で希釈されたＤＨＦの液膜が維持できるように決定される。

均一なエッチングを達成するために、混合液膜形成処理工程においては、別々に吐出されたＤＨＦ及び純水は、吐出後速やかに混合されることが好ましい。この目的のため、外筒８２の先端は内筒８１の先端よりも高さの差Δだけ低い位置にある（図１２参照）。この配置は、ウエハＷに到達する前のＤＨＦ及び純水の混合を促進する。更に、内筒８１の先端部分は内筒８１の先端に向けて先細となっている。先細部分の先細の外周面は、内筒８１から吐出されるＤＨＦに向けて純水をガイドし、ＤＨＦ及び純水の混合を促進する。先細部分の先細の内周面は、ＤＨＦの不測の液だれを防止する。また、集合ノズル８０を内筒８１と外筒８２とを鉛直方向に相対移動できるように構成し、効果的なＤＨＦと純水との混合のために高さの差Δの調整を可能とすることも好ましい。

薬液処理工程から混合液膜形成処理工程への移行は、下層の疎水性のシリコン層が露出する直前に行うことが好ましい。移行が遅すぎると、ＤＨＦ膜が壊れて液滴になり、不均一なエッチング及びパーティクルの発生につながる。移行が早すぎると、酸化シリコン膜を完全に除去するために混合液膜形成処理工程を長時間にわたって行わなければならないため、トータルでの薬液使用量が多くなり、またスループットも低下する。適切な移行タイミングを定めることにより、ＤＨＦ消費量の削減、均一なエッチング並びにパーティクル発生防止を達成することができる。移行タイミングは、実験により定めることができる。

混合液膜形成処理工程を上記第２の時間だけ継続した後、ウエハＷの回転速度を維持したままで、ＤＨＦの吐出を停止し、純水の吐出量を第２の吐出量（例えば０．５Ｌ／ｍｉｎ）まで増大する。純水のみの吐出は、第３の時間（例えば３０秒）継続される。上記の工程は、図１３（ｅ）に示される（以下に、リンス処理工程という）。このリンス処理工程において、ウエハ上にある水で希釈されたＤＨＦは、純水に置換される。

リンス処理工程の終了後、純水の吐出が停止され、回動アーム７２がホームポジションに戻される。これに代えて、純水の吐出の停止は、集合ノズル８０がウエハＷの周縁の上方の位置を通過した直後に行ってもよい。その後、ウエハＷの回転速度が第２の回転速度（例えば３０００ｒｐｍ）まで増大され、遠心力によりウエハ上に残っている純水が飛散し、これによりウエハＷが乾燥される。上記の工程は、スピン乾燥工程とよばれ、図１３（ｆ）に示される。

上記のようにウエハＷの洗浄処理を行い、ＤＨＦと純水が混ざる時間（タイミング）をコントロールすると、従来のウエハＷの表面に所定の洗浄液例えば薬液や純水を連続流として上方から供給する基板処理方法に比べ、少量の薬液でウエハを処理することができ、エッチングが進んで疎水面が出て来ても、パーティクルの原因となる液滴にならずに液膜を形成させることができる。

従来では薬液としてのＤＨＦの消費量が１Ｌ／ｍｉｎであるが、この第二実施形態では、ＤＨＦの消費量を０．１Ｌ／ｍｉｎと１０分の１まで減少させることができた。また、疎水面での液滴が転がる状態を液膜形成により抑えることで、パーティクルを低減することができた。更にまた、疎水面の発生後、親水部分のエッチングも混合液で満たされているので、エッチングが継続され、均一性、エッチングレートをコントロールすることができる。

なお、ＤＨＦと純水が混ざる時間をコントロールしない場合、すなわちＤＨＦによる洗浄が終了してから純水による洗浄を行う従来の方法では、図１４（ａ）に示すように、酸化シリコン膜の表面（親水面）に対しては均一にＤＨＦが拡がるものの、図１４（ｂ）に示すように、シリコン基板が露出した時点で、ＤＨＦが液滴となってしまう。

なお、上記実施形態では、この発明の基板処理方法をウエハの洗浄処理に適用する場合について説明したが、必ずしもこの処理方法に限定されるものではない。この発明の基板処理方法は、洗浄処理以外に例えば現像処理等にも適用でき、また、ウエハ以外の例えばＬＣＤ用ガラス基板やマスク基板等の基板の処理にも適用できる。

この発明に係る基板処理方法の第一実施形態を示す概略図である。 この発明に係る基板処理装置の要部を示す断面図である。 図２の平面図である。 この発明の第一実施形態に係る基板処理方法のフロー図である。 この発明に係る基板処理方法を示す図１の部分拡大図である。 図５の薬液のＤＨＦが純水と混合される部分を拡大して示す図である。 この発明における薬液ノズルと純水ノズルを別個に形成した変形例を示す概略平面図である。 この発明に係る基板処理方法を適用した洗浄処理システムの概略平面図である。 図８の洗浄処理システムの洗浄処理ユニットの構造を示した概略断面図である。 この発明に係る基板処理装置の第二実施形態を示す概略断面図である。 この発明に係る基板処理方法の第二実施形態を示す概略図で、（ａ）は酸化シリコン膜の表面（親水面）にＤＨＦが供給されて拡がっている状態を、また（ｂ）はその後シリコン基板表面（疎水面）が露出すると同時に純水を供給した状態を示した図である。 図１１の第二実施形態の基板処理方法で用いる集合ノズルの構成を示す断面図である。 この発明の第二実施形態に係る基板処理方法のフロー図である。 従来の基板処理方法を示した図である。

符号の説明

２０ モータ
２３ スピンチャック（保持手段）
６０ 集合ノズル
６１ 薬液ノズル
６２ 純水ノズル（リンスノズル，リンス液ノズル）
６３ 薬液供給管路
６４ 純水供給管路
６５ 薬液
６６ 純水（リンス液）
６７ 酸化シリコン膜（親水面）
７１ モータ（ノズル移動機構）
７５ 第１のモータ（ノズル移動機構）
７６ 第２のモータ（ノズル移動機構）
７７ ノズル移動機構
８０ 集合ノズル
８１ 内筒（薬液ノズル）
８２ 外筒（純水ノズル，リンスノズル）
９１ 薬液供給源
９２ 純水供給源
９３ 薬液制御バルブ
９４ 純水制御バルブ（リンス液制御バルブ）
１００ ＣＰＵ（制御手段）
Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）

Claims (17)

1. 薬液を回転する被処理基板に供給して、薬液の膜を被処理基板の表面に形成する工程と、
   リンス液を回転する上記被処理基板に供給して、薬液とリンス液の混合液の膜を上記被処理基板の表面全面に形成する工程と、
   上記被処理基板の表面からリンス液により上記混合液を除去する工程と、を有することを特徴とする基板処理方法。
2. 請求項１記載の基板処理方法において、
   上記薬液の膜を形成する工程は、薬液を吐出している薬液ノズルを被処理基板の周縁の上方の第１の位置から被処理基板の中心の上方の第２の位置に向けて移動させることにより行われ、
   上記混合液の膜を形成する工程は、リンス液を吐出しているリンス液ノズルを、薬液を吐出しており、かつ上記第１の位置から第２の位置に向けて移動している上記薬液ノズルを追いかけるように移動させることにより行われる、ことを特徴とする基板処理方法。
3. 請求項２記載の基板処理方法において、
   上記混合液の膜を形成する工程において、被処理基板の半径方向外側に広がる薬液の膜が破壊されて液滴になる前にリンス液が薬液に混合されることが保証されるような範囲に薬液ノズルとリンス液ノズル間の距離が維持されつつ、リンス液ノズルが薬液ノズルを追いかける、ことを特徴とする基板処理方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法において、
   上記混合液を除去する工程は、リンス液を供給することにより行われ、この際、リンス液の供給量は、混合液の膜を形成する工程におけるリンス液の供給量より大きい、ことを特徴とする基板処理方法。
5. 請求項２又は３記載の基板処理方法において、
   上記混合液の膜を形成する工程が、
   薬液ノズルが被処理基板の中心の上方の第２の位置に到達したときに薬液の供給を停止するステップと、
   リンス液ノズルを上記被処理基板の上方に移動させながらリンス液の供給を継続するステップと、を含み、
   上記混合液を除去する工程が、
   上記リンス液ノズルを上記被処理基板の中心の上方に位置させてリンス液を供給するステップと、
   上記被処理基板の回転速度を増大させるステップと、を含む、ことを特徴とする基板処理方法。
6. 請求項５記載の基板処理方法において、
   上記混合液を除去する工程におけるリンス液の供給量は、混合液の膜を形成する工程におけるリンス液の供給量より大きい、ことを特徴とする基板処理方法。
7. 請求項１記載の基板処理方法において、
   上記薬液の膜を形成する工程は、被処理基板の中心の上方に位置する薬液ノズルから薬液を吐出させることにより行われ、
   上記混合液の膜を形成する工程は、上記被処理基板の中心の上方に位置すると共に、上記薬液ノズルを囲むリンス液ノズルからリンス液を吐出させることにより行われる、ことを特徴とする基板処理方法。
8. 請求項７記載の基板処理方法において、
   上記混合液の膜を形成する工程において、薬液ノズルが薬液の吐出を継続する、ことを特徴とする基板処理方法。
9. 被処理基板を保持して回転する保持手段と、
   上記保持手段を回転駆動するモータと、
   上記保持手段により保持された被処理基板に薬液を供給する薬液ノズルと、
   上記保持手段により保持された被処理基板にリンス液を供給するリンス液ノズルと、
   上記保持手段により保持された被処理基板に対して上記薬液ノズル及びリンス液ノズルを移動させるノズル移動機構と、
   上記薬液ノズルへの薬液の供給を制御する薬液制御バルブと、
   上記リンス液ノズルへのリンス液の供給を制御するリンス液制御バルブと、
   所定のシーケンスに従い、上記モータ、薬液制御バルブ、リンス液制御バルブ及びノズル移動機構を制御する制御手段と、を具備し、
   上記制御手段は、
   上記保持手段により保持された上記被処理基板を上記モータを動作させることにより回転させつつ、かつ、上記薬液制御バルブを動作させることにより上記薬液ノズルから薬液を供給しつつ、かつ上記リンス液制御バルブを動作させることにより上記リンス液ノズルからリンス液を供給しつつ、上記ノズル移動機構を制御することにより、上記リンス液ノズルが上記薬液ノズルを追いかけるように両ノズルを上記被処理基板の周縁の上方の第１の位置から被処理基板の中心の上方の第２の位置に向けて移動させる制御と、
   上記被処理基板の回転を継続しつつ、かつ被処理基板の中心の上方に位置する上記リンス液ノズルからのリンス液の供給を継続しつつ、上記薬液ノズルが被処理基板の中心の上方の第２の位置に到達したときに上記薬液制御バルブを動作させることにより薬液の供給を停止する制御と、を行うように形成されている、ことを特徴とする基板処理装置。
10. 請求項９記載の基板処理装置において、
    上記制御手段は、リンス液ノズルからのリンス液の供給を継続する際に、リンス液の供給量がリンス液制御バルブの開度を調節することにより増加するように形成されている、ことを特徴とする基板処理装置。
11. 請求項９又は１０記載の基板処理装置において、
    上記ノズル移動機構は、ノズルアームを含み、このノズルアームには、薬液ノズル及びリンス液ノズルが保持手段により保持された被処理基板の上方に位置しているときに上記リンス液ノズルが上記被処理基板の半径方向に関して上記薬液ノズルの外側に位置するように、薬液ノズル及びリンス液ノズルが取り付けられている、ことを特徴とする基板処理装置。
12. 請求項９又は１０記載の基板処理装置において、
    上記ノズル移動機構は、一対のノズルアームを含み、これらノズルアームには、薬液ノズル及びリンス液ノズルがそれぞれ取り付けられている、ことを特徴とする基板処理装置。
13. 請求項９、１０又は１２記載の基板処理装置において、
    上記制御手段は、リンス液ノズルからのリンス液の供給を継続する際に、薬液の膜が破壊されて液滴になる前に膜の形態で半径方向外側に広がる薬液にリンス液が混合することが保証されるような範囲に薬液ノズルとリンス液ノズルとの間の距離が維持されるように、ノズル移動機構を制御するように形成されている、ことを特徴とする基板処理装置。
14. 被処理基板を保持して回転する保持手段と、
    上記保持手段を回転駆動するモータと、
    上記保持手段により保持された被処理基板に薬液を供給する薬液ノズルと、
    上記保持手段により保持された被処理基板にリンス液を供給するリンス液ノズルと、
    上記保持手段により保持された被処理基板に対して上記薬液ノズル及びリンス液ノズルを移動させるノズル移動機構と、
    上記薬液ノズルへの薬液の供給を制御する薬液制御バルブと、
    上記リンス液ノズルへのリンス液の供給を制御するリンス液制御バルブと、を具備してなり、
    上記薬液ノズル及びリンス液ノズルは、内筒及び外筒からなり、内筒は薬液ノズルの役割を果たし、外筒は内筒を囲んでリンス液ノズルの液体通路としての役割を果たす環状隙間を両筒の間に画成する、ことを特徴とする基板処理装置。
15. 請求項１４記載の基板処理装置において、
    上記外筒の先端は、内筒の先端より下にある、ことを特徴とする基板処理装置。
16. 請求項１４記載の基板処理装置において、
    上記内筒の先端部は、該内筒の先端に向けて先細となっている、ことを特徴とする基板処理装置。
17. 請求項１４記載の基板処理装置において、
    所定のシーケンスに従い、薬液制御バルブ及びリンス液制御バルブを制御する制御手段を更に具備し、
    上記制御手段は、
    リンス液を供給することなく、上記薬液制御バルブを動作させることにより、薬液を薬液ノズルから供給する制御と、
    その後、少なくとも上記リンス液制御バルブを動作させることにより、薬液及びリンス液を薬液ノズル及びリンス液ノズルから同時に供給する制御と、
    その後、少なくとも上記薬液制御バルブを動作させることにより、リンス液の供給を継続したまま薬液の供給を停止する制御と、を行うように形成されている、ことを特徴とする基板処理装置。
    

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