JP3691227B2

JP3691227B2 - 液処理方法及びその装置

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Publication number: JP3691227B2
Application number: JP28790597A
Authority: JP
Inventors: 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: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: JPH10172951A

Description

【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７−３７８５５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、ウォータ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Ｈ2ＳｉＯ3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、カップ内に配設された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冷却された不活性ガスを供給して乾燥する工程と、を具備し、不活性ガス供給手段のスキャン移動及び不活性ガスの供給を被処理体の外周端面部より手前の位置で停止し、その後、被処理体の回転を停止することを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
また、請求項７記載の発明は、カップ内に配設され、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、上記被処理体に供給する不活性ガスの温度を冷却する冷却手段と、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、不活性ガスの供給とを制御する制御手段とを具備し、上記制御手段からの信号に基づいて、上記不活性ガス供給手段のスキャン移動及び不活性ガスの供給を被処理体の外周端面部より手前の位置で停止させ、その後、被処理体の回転を停止させるように形成してなる、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明において、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方がよい（請求項２）。この際、請求項２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直前に不活性ガスの供給を開始し、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３）。また、上記被処理体の回転加速の直前に不活性ガスの供給を開始し、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４）。
【００１２】
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５又は請求項８）。この場合、上記不活性ガス供給手段を、上記被処理体の中心近傍で垂直状態から徐々に傾斜移動させ、所定角度になった後にスキャン移動させる方が好ましい（請求項６又は請求項９）。
【００１３】
請求項１，７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、その後、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冷却された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除去するので、ウォータマークの要因となる化学反応の速度を遅くすることができ、確実にウォータマークの発生を低減することができる。
【００１４】
また、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、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して乾燥を行うことができると共に、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、パーティクルを巻き上げる虞れを解消できる。
【００１５】
また、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２，３，４）。
【００１６】
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５，８）。この場合、不活性ガス供給手段を、被処理体の中心近傍で垂直状態から徐々に傾斜移動させ、所定角度になった後にスキャン移動させることにより、不活性ガス供給手段の位置合わせを容易にすることができる（請求項６，９）。
【００１７】
【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。
【００１８】
◎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３４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）。
【００１９】
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。
【００２０】
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１４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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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４３，４４を介して薬液供給源であるフッ酸溶液供給源４６、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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４８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。
【００２７】
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。
【００２８】
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３００ｒｐｍ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２５を介して回収される。
【００２９】
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２３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。
【００３０】
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、Ｎ2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。
【００３１】
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ｔ３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。
【００３２】
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、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３３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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
◎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。
【００３６】
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。
【００３７】
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１０〜２０ｍｍ手前の位置）に到達した時点でＮ2ガス供給ノズル３３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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
◎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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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）。
【００４４】
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）。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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１１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。
【００４８】
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。ＡＰＭ処理されたウエハＷは、続いてＨＰＭ処理部５７でＨＰＭ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３００ｒｐｍ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。
【００４９】
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（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）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。
【００５０】
【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。
【００５１】
★実験条件
▲１▼フッ酸溶液濃度
フッ酸溶液（５０重量％）：水＝１：１０
▲２▼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
▲３▼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
▲４▼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）
▲５▼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／ｓｅｃ
・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。
【００５２】
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。
【００５３】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
【００５４】
１）請求項１，７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して乾燥を行うことができるので、ウォータマークの発生を低減することができる。また、冷却された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除去するので、ウォータマークの要因となる化学反応の速度を遅くすることができる。したがって、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。
【００５５】
２）また、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、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して乾燥を行うことができるので、ウォータマークの発生を低減することができる。また、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、パーティクルを巻き上げる虞れを解消できる。
【００５６】
３）請求項２，３，４記載の発明によれば、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被処理体の表面に不活性ガスを供給することで、上記１），２）に加えて更に、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。
【００５７】
４）請求項５，８記載の発明によれば、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、上記１），２）に加えて更に、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。
【００５８】
５）請求項６，９記載の発明によれば、不活性ガス供給手段を、被処理体の中心近傍で垂直状態から徐々に傾斜移動させ、所定角度になった後にスキャン移動させるので、上記４）に加えて更に、不活性ガス供給手段の位置合わせを容易にすることができる。
【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

カップ内に配設された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冷却された不活性ガスを供給して乾燥する工程と、を具備し、
不活性ガス供給手段のスキャン移動及び不活性ガスの供給を被処理体の外周端面部より手前の位置で停止し、その後、被処理体の回転を停止することを特徴とする液処理方法。
請求項１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２記載の液処理方法において、
上記被処理体の回転加速の直前に不活性ガスの供給を開始し、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２記載の液処理方法において、
上記被処理体の回転加速の直前に不活性ガスの供給を開始し、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１ないし４のいずれかに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５記載の液処理方法において、
上記不活性ガス供給手段を、上記被処理体の中心近傍で垂直状態から徐々に傾斜移動させ、所定角度になった後にスキャン移動させることを特徴とする液処理方法。
カップ内に配設され、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、
上記被処理体に供給する不活性ガスの温度を冷却する冷却手段と、
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、不活性ガスの供給とを制御する制御手段とを具備し、
上記制御手段からの信号に基づいて、上記不活性ガス供給手段のスキャン移動及び不活性ガスの供給を被処理体の外周端面部より手前の位置で停止させ、その後、被処理体の回転を停止させるように形成してなる、ことを特徴とする液処理装置。
請求項７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。
請求項８記載の液処理装置において、
上記制御手段の信号に基づいて、上記不活性ガス供給手段を、上記被処理体の中心近傍で垂直状態から徐々に傾斜移動させ、所定角度になった後にスキャン移動させるように形成してなる、ことを特徴とする液処理装置。