特許 6765878 基板液処理方法及び基板液処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6765878

(24)【登録日】2020年9月18日

(45)【発行日】2020年10月7日

(54)【発明の名称】基板液処理方法及び基板液処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20200928BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20200928BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643A

   H01L21/304 648G

   H01L21/306 R

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-134313(P2016-134313)

(22)【出願日】2016年7月6日

(65)【公開番号】特開2018-6647(P2018-6647A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100106655

【弁理士】

【氏名又は名称】森 秀行

(74)【代理人】

【識別番号】100130719

【弁理士】

【氏名又は名称】村越 卓

(72)【発明者】

【氏名】小佐井 一 樹

(72)【発明者】

【氏名】大 塚 貴 久

(72)【発明者】

【氏名】篠 原 和 義

(72)【発明者】

【氏名】鈴 木 啓 之

(72)【発明者】

【氏名】八 谷 洋 介

(72)【発明者】

【氏名】東 博 之

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０１０２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１３１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０１４１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転する基板の中心部に処理液を供給する工程と、
前記処理液を供給する工程の後に、回転する前記基板の中心部にリンス液を供給し、前記基板上に前記リンス液の液膜を形成する工程と、を含み、
前記リンス液の液膜を形成する工程の前に、前記処理液の液膜が途切れた前記基板の周縁部に前記処理液の液膜を形成する工程を有し、
前記処理液を供給する工程では、第１回転数で回転する前記基板に前記処理液が供給され、
前記周縁部に前記処理液の液膜を形成する工程では、前記第１回転数よりも速い第２回転数で回転する前記基板に前記処理液が供給されることによって、前記リンス液を供給する工程の前に前記処理液の液膜が形成される基板液処理方法。

【請求項2】

前記第１回転数で回転する前記基板に供給された前記処理液は、前記基板の中心部に液膜を形成し、前記周縁部では前記処理液の液膜が途切れている請求項１に記載の基板液処理方法。

【請求項3】

前記第１回転数は、前記基板の処理面の全域に前記処理液の液膜を形成することが可能な回転数である請求項１又は２に記載の基板液処理方法。

【請求項4】

前記リンス液を供給する工程では、前記第１回転数よりも速い第２回転数で回転する前記基板に前記リンス液が供給される請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板液処理方法。

【請求項5】

前記リンス液の液膜を形成する工程において、第１供給量よりも多い供給量の前記リンス液が前記基板に供給され、その後、前記基板に供給される前記リンス液の供給量は低減される請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板液処理方法。

【請求項6】

前記処理液を供給する工程は、前記基板の全域にわたって前記処理液の液膜を形成する工程を有し、
前記リンス液を供給する工程では、前記基板の全域にわたって前記処理液の液膜が形成された状態で、前記基板に対する前記リンス液の供給が開始される請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板液処理方法。

【請求項7】

前記処理液によって酸化膜が除去された前記基板の接触角は、前記酸化膜が形成された前記基板の接触角よりも大きい請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板液処理方法。

【請求項8】

前記処理液は、フッ酸を含有し、
前記リンス液は、純水である請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板液処理方法。

【請求項9】

基板を保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部によって保持された前記基板に処理液を供給する処理液供給部と、
前記処理液供給部によって前記処理液が供給された後に、前記基板保持部によって保持された前記基板にリンス液を供給し、前記基板上に前記リンス液の液膜を形成するリンス液供給部と、
前記基板保持部、前記処理液供給部及び前記リンス液供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記処理液供給部を制御して、回転する前記基板の中心部に前記処理液を供給し、
前記リンス液供給部を制御して、前記基板に前記処理液を供給した後に、回転する前記基板の中心部にリンス液を供給して、前記基板上に前記リンス液の液膜を形成し、
前記処理液供給部は、
前記基板上に前記リンス液の液膜が形成される前に、前記処理液の液膜が途切れた前記基板の周縁部に前記処理液の液膜を形成し、
回転する前記基板の中心部に前記処理液を供給する際、第１回転数で回転する前記基板に前記処理液を供給し、
前記基板上に前記リンス液の液膜が形成される前に前記周縁部に前記処理液の液膜を形成する際、前記第１回転数よりも速い第２回転数で回転する前記基板に前記処理液を供給する、基板液処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に処理液及びリンス液を供給して液処理を行う技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ等の基板に薬液処理及びリンス処理などの液処理を施すために、水平姿勢に保持された基板を鉛直軸線周りに回転させ、基板の処理面の中央部近傍に対してＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid）などの処理液やＤＩＷ（DeIonized Water）などのリンス液を供給する手法が一般に採用されている（例えば特許文献１参照）。この手法では、基板の中央部近傍に供給された処理液やリンス液が遠心力により拡散し、拡散した処理液やリンス液が基板の処理面を覆うことによって薬液処理及びリンス処理が行われる。

【0003】

上述の薬液処理を行う場合、基板全体を均一に液処理することを目的として、処理液の流量及び処理液供給時の基板の回転数が設定される。

【0004】

半導体ウエハ等の表面に形成される回路が微細化していくと、微小なパーティクルが問題になることが分かっている。近年では微小なパーティクルが測定できるようになったため、今まで見えなかったパーティクルが見えてきた。そして、本件発明者は、そのようなパーティクルがウォーターマークに起因するもので、基板周縁部に発生しやすいことを発見した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−５９８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、ウォーターマークなどの微少パーティクルの発生を安定的に抑えることができる技術を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、回転する基板の中心部に処理液を供給する工程と、処理液を供給する工程の後に、回転する基板の中心部にリンス液を供給し、基板上にリンス液の液膜を形成する工程と、を含み、リンス液の液膜を形成する工程の前に、処理液の液膜が途切れた基板の周縁部に処理液の液膜を形成する工程を有する、基板液処理方法に関する。

【0008】

本発明の他の態様は、基板を保持して回転させる基板保持部と、基板保持部によって保持された基板に処理液を供給する処理液供給部と、処理液供給部によって処理液が供給された後に、基板保持部によって保持された基板にリンス液を供給し、基板上にリンス液の液膜を形成するリンス液供給部と、基板保持部、処理液供給部及びリンス液供給部を制御する制御部と、を備え、制御部は、リンス液の液膜を形成する前に、処理液の液膜が途切れた基板の周縁部に処理液の液膜を形成する、基板液処理装置に関する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ウォーターマークなどの微少パーティクルの発生を安定的に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る処理ユニットを備える基板処理システムの概要を示す平面図である。

【図2】図２は、処理ユニットの概要を示す縦断側面図である。

【図3】図３は、処理ユニット及び制御部の具体的な構成を例示する図である。

【図4】図４は、液処理流体がウエハの処理面の一部のみにわたって液膜を形成する例を示す断面図である。

【図5】図５は、液処理流体がウエハの処理面の全域にわたって液膜を形成する例を示す断面図である。

【図6】図６は、基板液処理方法のフローチャートである。

【図7】図７は、第１薬液処理工程、第２薬液処理工程及びリンス処理工程におけるウエハ回転数、時間及び液供給流量の関係を示すグラフである。

【図8】図８は、第１薬液処理工程、第２薬液処理工程及びリンス処理工程におけるウエハ回転数、時間及び液供給流量の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

【0012】

まず本発明を適用可能な基板処理システムの典型例について説明する。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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エハ（以下ウエハ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。

【0016】

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、ウエハＷを保持するウエ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、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

【0017】

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。

【0018】

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、ウエハＷを保持するウエ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、ウエハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

【0019】

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エハＷに対して所定の基板処理を行う。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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からウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハ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。

【0023】

処理ユニット１６へ搬入されたウエハ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エハ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。

【0024】

次に、処理ユニット１６の典型例について図２を参照して説明する。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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、ウエハ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に保持されたウエハＷを回転させる。

【0028】

処理流体供給部４０は、ウエハ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。

【0029】

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の回転によってウエハ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。

【0030】

以上に概略構成を説明した処理ユニット１６及び制御部１８は、本発明の実施形態に係る基板液処理装置の少なくとも一部を構成する。例えば、上述の保持部３１、支柱部３２及び駆動部３３は、処理面に酸化膜が形成されたウエハＷを保持して回転させる基板保持部として機能する。また上述の処理流体供給源７０及び処理流体供給部４０は、基板保持部によって保持されたウエハＷに、酸化膜を除去する処理液であるＤＨＦを供給する処理液供給部として機能する。同様に、処理流体供給源７０及び処理流体供給部４０は、基板保持部によって保持されたウエハＷに対し、処理液供給部によってＤＨＦが供給された後にリンス液であるＤＩＷを供給し、ウエハＷの処理面上にＤＩＷの液膜を形成するリンス液供給部としても機能する。そして制御部１８は、これらの基板保持部、処理液供給部及びリンス液供給部を制御する。

【0031】

以下、これらの処理ユニット１６及び制御部１８の詳細な構成について図３を参照して説明する。

【0032】

図３は、処理ユニット１６及び制御部１８の具体的な構成を例示する図である。

【0033】

処理ユニット１６は、図２に示すチャンバ２０内に設けられた回収カップ５０及び処理流体供給部４０を備え、チャンバ２０内に搬入されたウエハＷの処理を行う。図１に示すように搬送部１５の両側に設けられた複数の処理ユニット１６は、それぞれ図示しない搬入出口を搬送部１５側に向けて配置されている。図３には、新たにＸ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸を用いて各処理ユニット１６内の方向が示されている。これらの軸の方向に関し、搬入出口が設けられている方向をＹ’軸方向の前方側とし、このＹ’軸に直交するＸ’軸及びＺ’軸を規定し、特にＺ’軸正方向を鉛直上向き方向とした。

【0034】

図３に示すように、処理流体供給部４０は、第１ノズル４００を具備するノズルヘッド４１と、このノズルヘッド４１が先端部に取り付けられたノズルアーム４２と、ノズルアーム４２の基端部を支持する回転駆動部４３と、を備える。回転駆動部４３は、ノズルアーム４２の基端部を回転軸としてノズルアーム４２を水平方向へ回転させることができる。第１ノズル４００は、ノズルアーム４２の回転に応じ、ウエハＷの中央部上方側に設定された処理位置と、回収カップ５０の側方に退避した退避位置との間で移動させられる。ウエハＷに対してＤＨＦやＤＩＷを供給して薬液処理やリンス処理を行う場合、第１ノズル４００は処理位置に配置される。一方、そのような薬液処理やリンス処理を行わない場合、第１ノズル４００は退避位置に配置される。

【0035】

回転駆動部４３は、さらにノズルアーム４２を昇降させることができ、ノズルアーム４２を回転させるときの上方側の高さ位置と、ウエハＷにＤＨＦやＤＩＷを供給するための下方側の高さ位置との間で、ノズルアーム４２及び第１ノズル４００を鉛直方向へ移動させることができる。

【0036】

第１ノズル４００には、リンス液供給路７１１及びＤＨＦ供給路７１３が接続されている。リンス液供給路７１１及びＤＨＦ供給路７１３は、上述の処理流体供給源７０を構成するＤＩＷ供給源７０１及びＤＨＦ供給源７０２にそれぞれ接続されている。ＤＩＷ供給源７０１は、ＤＩＷを貯留する貯留部や、ＤＩＷの供給のためのポンプ及び流量調節バルブなどを備える。同様に、ＤＨＦ供給源７０２は、ＤＨＦを貯留する貯留部や、ＤＨＦの供給のためのポンプ及び流量調節バルブなどを備える。これらのＤＩＷ供給源７０１及びＤＨＦ供給源７０２は、制御部１８からの制御信号によって制御される。この制御信号に応じて、ＤＩＷ供給源７０１からリンス液供給路７１１及びノズルアーム４２の供給管を介して第１ノズル４００にＤＩＷが供給され、またＤＨＦ供給源７０２からＤＨＦ供給路７１３及びノズルアーム４２の供給管を介して第１ノズル４００にＤＨＦが供給される。

【0037】

制御部１８は、更に駆動部３３にも制御信号を送る。駆動部３３は制御部１８からの制御信号によって制御され、この制御信号に応じて、支柱部３２の鉛直軸まわりの回転数が調整され、支柱部３２に固定された保持部３１に保持されるウエハＷの回転数も変えられる。

【0038】

＜微少パーティクルの発生の防止＞
回転するウエハＷの中心部に向けて、ＤＨＦを供給する薬液処理及びＤＩＷを供給するリンス処理は連続的に行われる。通常、薬液の供給量または基板の回転数は、ウエハＷの表面を均一に処理できる条件に設定される。本件発明者は、このような条件では、ウエハＷの疎水性の処理面に供給される液体がＤＨＦからＤＩＷに切り替えられる際、液で被膜されているはずのウエハＷの周縁部が露出することを発見した。そして、このことがウォーターマークなどの微少パーティクルを誘発することが分かった。

【0039】

本件発明者は、ウエハＷの疎水性の処理面に供給される液体がＤＨＦからＤＩＷに切り替えられる際のウエハＷの周縁部に対する液被覆性に注目し、当該液被覆性を改善することによって、ウォーターマーク等の微少パーティクルを安定的に低減できるという知見を新たに得た。具体的には、薬液処理の終盤（例えば薬液処理完了前の数秒程度）においてウエハＷの回転数やＤＨＦの供給量を増大させ、ＤＨＦの液膜によりウエハＷの処理面の全域を覆った状態でＤＩＷの供給を開始することで、微少なウォーターマークの発生を効果的に抑制できる。すなわち、薬液処理が行われている段階でウエハＷの処理面に対する液被覆性を向上させ、液被覆性が十分に向上した状態で薬液処理からリンス処理に移行することで、処理面に対する液被覆性が不完全な状態になる時間を著しく短縮若しくは無くし、微少なウォーターマークの発生を非常に効果的に抑制することが可能である。

【0040】

上述の考察を踏まえ、図３に示す制御部１８は、ＤＨＦ及びＤＩＷを用いた液処理工程における微少パーティクルの発生を防ぐために、以下の制御を行う。

【0041】

すなわち制御部１８は、基板保持部を構成する駆動部３３及び処理液供給部を構成するＤＨＦ供給源７０２を制御して、ウエハＷの中心部にＤＨＦを供給し処理面の全域にわたってＤＨＦの液膜を形成する。なお制御部１８は、ＤＩＷの液膜を形成する前に、ＤＨＦの液膜が途切れたウエハＷの周縁部にＤＨＦの液膜を形成するように、駆動部３３及びＤＨＦ供給源７０２を制御する。そして制御部１８は、リンス液供給部を構成するＤＩＷ供給源７０１及び駆動部３３を制御して、ウエハＷの中心部にＤＩＷを供給し、処理面の全域にわたってＤＨＦの液膜が形成された状態で、ウエハＷに対するＤＩＷの供給を開始する。

【0042】

図４は、液処理流体ＬがウエハＷの処理面Ｗｓの一部のみにわたって液膜を形成する例を示す断面図である。図５は、液処理流体ＬがウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたって液膜を形成する例を示す断面図である。図４及び図５に示される液処理流体Ｌは、上述のＤＨＦ及びＤＩＷを代表的に表している。

【0043】

回転軸線Ａｗを中心に回転するウエハＷの処理面Ｗｓに対して第１ノズル４００から液処理流体Ｌが供給されると、液処理流体Ｌは、ウエハＷとともに回転し、ウエハＷの径方向外側に向かって働く遠心力の影響を受けてウエハＷの外周部Ｗｐに向かって拡がる。

【0044】

例えば、ウエハＷの回転数が十分に大きくない場合やウエハＷに対する液処理流体Ｌの供給量が十分に多くない場合には、図４に示すように、液処理流体Ｌによって形成される液膜がウエハＷの外周部Ｗｐにまで拡がることができず、液処理流体Ｌは、ウエハＷの中央部を中心とした一部範囲にのみ液膜を形成する。一方、ウエハＷの回転数が十分に大きい場合やウエハＷに対する液処理流体Ｌの供給量が十分に多い場合には、図５に示すように、液処理流体Ｌによって形成される液膜がウエハＷの外周部Ｗｐにまで拡がり、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたって液処理流体Ｌの液膜が形成される。

【0045】

なお、液膜の形成に寄与しない余剰な液処理流体Ｌは、液膜からちぎれて液滴となる。特に図４に示すようにウエハＷの処理面Ｗｓの一部範囲にのみ液処理流体Ｌの液膜が形成されている状態において、液膜からちぎれた液処理流体Ｌの液滴は、ウエハＷの外周部Ｗｐ側へ流れた後に、ウエハＷから振り切られる。ただし、液膜からちぎれて外周部Ｗｐ側へ流れた液滴の全てがウエハＷから振り切られるとは限らず、一部の液処理流体ＬはウエハＷの外周部Ｗｐに液滴の形態で残存してしまうことがある。特に、ウエハＷの外周部Ｗｐにおいて液滴として存在する液処理流体ＬがＤＩＷである場合に、ウォーターマークなどの微少パーティクルの発生が誘発される。本実施形態の基板液処理装置及び基板液処理方法では、そのような微少パーティクルの発生を抑えるために、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜を形成し、その後、処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成された状態でウエハＷに対するＤＩＷの供給を開始する。

【0046】

以下、本実施形態における基板液処理方法について詳述する。本実施形態の基板液処理方法は、回転するウエハＷの中心部にＤＨＦを供給する工程と、ＤＨＦを供給する工程の後に、回転するウエハＷの中心部にＤＩＷを供給し、ウエハＷ上にＤＩＷの液膜を形成する工程と、を含む。さらにこの基板液処理方法は、ＤＩＷの液膜を形成する工程の前に、ＤＨＦの液膜が途切れたウエハＷの周縁部にＤＨＦの液膜を形成する工程を有する。

【0047】

図６は、基板液処理方法のフローチャートである。本実施形態の基板液処理方法では、基板準備工程Ｓ１１、第１薬液処理工程Ｓ１２、第２薬液処理工程Ｓ１３及びリンス処理工程Ｓ１４が順次行われる。

【0048】

基板準備工程Ｓ１１は、処理面に酸化膜が形成されたウエハＷを準備する工程である。処理面に自然酸化物等の酸化膜が形成されているウエハＷは、図１に示す基板搬送装置１７によって搬送部１５内を搬送され、ＤＨＦ及びＤＩＷを使った液処理を行う処理ユニット１６内に搬入出口を介して搬入され、ウエハＷは保持部３１によって保持される。なお、ウエハＷが保持ピン３１１に受け渡された後、基板搬送装置１７は処理ユニット１６から退出する。

【0049】

第１薬液処理工程Ｓ１２及び第２薬液処理工程Ｓ１３は、それぞれ、酸化膜を除去するＤＨＦを、回転するウエハＷに供給する工程である。第１薬液処理工程Ｓ１２では、ウエハＷの処理面Ｗｓの一部（特に中心部）のみにわたってＤＨＦの液膜が形成される（図４参照）。一方、第２薬液処理工程Ｓ１３では、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成される（図５参照）。

【0050】

ＤＨＦによる酸化物の除去処理が進行するに従ってウエハＷの処理面Ｗｓの特性は変化するため、第１薬液処理工程Ｓ１２における処理面Ｗｓ上でのＤＨＦの液膜の状態も変化しうる。そのため、第１薬液処理工程Ｓ１２においてウエハＷを第１回転数で回転させた場合に、ＤＨＦの供給開始当初にはウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜を形成することが可能であったとしても、ＤＨＦにより酸化膜がエッチングされると、処理面Ｗｓ上でＤＨＦの液膜が途切れ、ウエハＷの周縁部にはＤＨＦの液膜が形成されなくなる。そのため本実施形態では、ＤＨＦの液膜が途切れたウエハＷの周縁部に、第２薬液処理工程Ｓ１３においてＤＨＦの液膜が形成される。このように本実施形態において、第１回転数で回転するウエハＷにＤＨＦを供給する工程は、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成される工程と、ウエハＷの処理面Ｗｓの一部領域（特に中央部）のみにわたってＤＨＦの液膜が形成される工程とを含む。

【0051】

なお、薬液処理の条件はウエハＷの処理面Ｗｓが均一に処理されるように設定されるので、第１薬液処理工程Ｓ１２ではウエハＷの処理面Ｗｓ上にＤＨＦの液膜が形成されない場合もある。この場合にも、第２薬液処理工程Ｓ１３で、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成され、ＤＨＦの液膜が途切れたウエハＷの周縁部にＤＨＦの液膜が形成されることで、同様の作用効果が得られる。なお薬液処理の均一性を考慮すると、ウエハＷの回転数を上げることができない場合がある。例えば、ウエハＷの回転数を増大させ過ぎると、ウエハＷから一旦振り切られたＤＨＦが、周囲の回収カップ５０により跳ね返されてウエハＷに再び付着してしまう懸念があり、そのような再付着したＤＨＦによってウエハＷは汚染される。

【0052】

リンス処理工程Ｓ１４は、ＤＨＦを供給する上述の第２薬液処理工程Ｓ１３の後に行われ、回転するウエハＷにＤＩＷを供給し、ウエハＷの処理面Ｗｓ上にＤＩＷの液膜を形成する工程である。リンス処理工程Ｓ１４は、上述の第２薬液処理工程Ｓ１３の直後に行われ、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成された状態で、ウエハＷに対するＤＩＷの供給が開始される。なおウエハＷに対するＤＩＷの供給が開始された後においても、処理面Ｗｓの全域にわたって液膜が形成された状態が維持されるように、ウエハＷに対するＤＩＷの供給量及びウエハＷの回転数が調整される。したがって、ウエハＷに対するＤＩＷの供給の開始直後は、ＤＨＦ及びＤＩＷの混合液によって処理面Ｗｓ上に液膜が形成されるが、ＤＩＷの供給開始から時間が経つに従って徐々に液膜中のＤＩＷの比率が増し、最終的にはＤＩＷのみによって液膜が形成される。

【0053】

このように、ＤＩＷの供給開始前にＤＨＦによってウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたって液膜を形成しておき、処理面Ｗｓの全域にＤＨＦの液膜が形成された状態でＤＩＷの供給が開始される。これにより、ＤＩＷの液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの一部のみに形成されてＤＩＷの液滴がウエハＷの外周部Ｗｐに存在しうる図４に示すような状態を、回避することができる。上述のようにウエハＷの外周部Ｗｐに発生するウォーターマークなどの微少パーティクルは、主として、ＤＩＷの液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの一部のみに形成されている状態で、液膜からちぎれたＤＩＷの液滴がウエハＷの外周部Ｗｐに存在することに起因する。したがって、上述のようにＤＩＷの液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの一部のみに形成される状態を回避し、ウエハＷの外周部ＷｐにＤＩＷの液滴が存在しないようにすることで、ウエハＷの外周部Ｗｐにおけるウォーターマークなどの微少パーティクルの発生を防ぐことができる。

【0054】

次に、本実施形態の変形例であるウエハＷの回転数を調整してウエハＷの処理面Ｗｓの全域に液膜を形成する手法について説明する。

【0055】

図７は、第１薬液処理工程Ｓ１２、第２薬液処理工程Ｓ１３及びリンス処理工程Ｓ１４におけるウエハ回転数、時間及び液供給流量の関係を示すグラフである。図７において、横軸は時間（秒）を示し、左側の縦軸はウエハＷの回転数（ｒｐｍ：revolutions per minute）を示し、右側の縦軸はウエハＷに対するＤＨＦ及びＤＷＩの液供給流量（ｍｌ／ｍｉｎ）を示す。符号「Ｒ１」によって示される実線は、本実施形態に係る「時間」及び「ウエハＷの回転数」の関係を示す。符号「Ｒ２」によって示される点線は、比較例に係る「時間」及び「ウエハＷの回転数」の関係を示す。符号「Ｆ１」によって示される一点鎖線は「時間」及び「ＤＨＦの液供給量」の関係を示し、符号「Ｆ２」によって示される二点鎖線は「時間」及び「ＤＩＷの液供給量」の関係を示す。

【0056】

なお符号「Ｆ１」及び「Ｆ２」で示される線は本実施形態及び比較例において共通しており、ウエハＷに対するＤＨＦの供給量及びＤＩＷの供給量は、本実施形態及び比較例において同じである。すなわち本実施形態に係る基板液処理方法及び比較例に係る基板液処理方法のいずれにおいても、ウエハＷに対するＤＨＦの供給量（符号「Ｆ１」参照）は時間にかかわらず一定であり、またウエハＷに対するＤＩＷの供給量（符号「Ｆ２」参照）も時間にかかわらず一定であり、ＤＨＦの供給量とＤＩＷの供給量とは同じである。

【0057】

符号「Ｒ２」で表される比較例では、上述の第１薬液処理工程Ｓ１２及び第２薬液処理工程Ｓ１３の両工程において、ウエハＷの回転数は第１回転数Ｎ１で一定の割合で回転し、ＤＨＦがウエハＷに供給されている間は、図４に示すようにＤＨＦの液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの一部のみに形成される。そして、ウエハＷに対するＤＨＦの供給が終了してＤＩＷの供給が開始されると、ウエハＷの回転数は徐々に増大し、第１回転数Ｎ１から第２回転数Ｎ２までウエハＷの回転数が増大される。

【0058】

この比較例において、ウエハＷの回転数が第１回転数Ｎ１から第２回転数Ｎ２まで増大される間には、ウエハＷにはＤＩＷが供給される一方で、ウエハＷの処理面Ｗｓ上に形成される液膜が外周部Ｗｐに存在しない期間が存在する。そのため、ウエハＷの回転数が第１回転数Ｎ１から第２回転数Ｎ２まで増大される期間のうち、液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの一部のみに形成されている間は、液膜からちぎれたＤＩＷを含有する液滴が外周部Ｗｐに存在しうる。上述のように、ウエハＷの外周部Ｗｐに発生するウォーターマークなどの微少パーティクルは、ＤＩＷの液滴がウエハＷの外周部Ｗｐに存在することに起因するため、この比較例では微少パーティクルの発生が誘発される。

【0059】

一方、符号「Ｒ１」で表される本実施形態では、ＤＨＦを供給する工程が、第１回転数Ｎ１で回転するウエハＷにＤＨＦが供給される第１薬液処理工程Ｓ１２と、第１回転数Ｎ１よりも速い第２回転数Ｎ２で回転するウエハＷにＤＨＦが供給される第２薬液処理工程Ｓ１３とを有する。第１薬液処理工程Ｓ１２において、第１回転数Ｎ１で回転するウエハＷに供給されたＤＨＦは、ウエハＷの処理面Ｗｓの中心部に液膜を形成し、ウエハＷの周縁部ではＤＨＦの液膜が途切れている。一方、第２薬液処理工程Ｓ１３において、第１回転数Ｎ１よりも速い第２回転数Ｎ２で回転するウエハＷにＤＨＦが供給されることにより、ＤＩＷを供給するリンス処理工程Ｓ１４の前に、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成される。より具体的には、第２薬液処理工程Ｓ１３では、ウエハＷの回転数が第１回転数Ｎ１から第２回転数Ｎ２まで比例的に増大され、その後、ウエハＷの回転数が第２回転数Ｎ２に維持される。これにより、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成される。そしてリンス処理工程Ｓ１４では、ウエハＷの回転数が第２回転数Ｎ２に維持され、第１回転数Ｎ１よりも速い第２回転数Ｎ２で回転するウエハＷにＤＩＷが供給される。これにより、処理面Ｗｓの全域にわたって液膜が形成された状態で、ウエハＷに対するＤＩＷの供給が行われる。

【0060】

このようにリンス処理工程Ｓ１４の前段階で、ウエハＷの回転数を調整してウエハＷの処理面Ｗｓの全域にＤＨＦの液膜を形成しておき、リンス処理工程Ｓ１４中も処理面Ｗｓの全域にわたって液膜が形成されるようにウエハＷの回転数が調整される。これにより、ＤＩＷを含有する液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの一部のみに形成されることを防いで、ＤＩＷを含有する液滴が外周部Ｗｐに存在しうる期間を回避することができ、外周部Ｗｐにおけるウォーターマークなどの微少パーティクルの発生を抑えることができる。

【0061】

なお上述の図７に示す例では、第２薬液処理工程Ｓ１３においてウエハＷの回転数を第２回転数Ｎ２まで増大しているが、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜を形成することができるのであれば、第２薬液処理工程Ｓ１３におけるウエハＷの回転数は第２回転数Ｎ２に限定されない。ただし第２薬液処理工程Ｓ１３の最終段階で、リンス処理工程Ｓ１４において求められるウエハＷの回転数と同じ回転数までウエハＷの回転数を増大させることで、第２薬液処理工程Ｓ１３からリンス処理工程Ｓ１４への移行を簡便に行うことができる。

【0062】

次に、液供給量を調整してウエハＷの処理面Ｗｓの全域に液膜を形成する手法について説明する。

【0063】

図８は、第１薬液処理工程Ｓ１２、第２薬液処理工程Ｓ１３及びリンス処理工程Ｓ１４におけるウエハ回転数、時間及び液供給流量の関係を示すグラフである。図８において、横軸は時間（秒）を示し、左側の縦軸はウエハＷの回転数（ｒｐｍ）を示し、右側の縦軸はウエハＷに対するＤＨＦ及びＤＷＩの液供給流量（ｍｌ／ｍｉｎ）を示す。符号「Ｒ１」によって示される実線は、本実施形態に係る「時間」及び「ウエハＷの回転数」の関係を示す。符号「Ｆ１」によって示される一点鎖線は「時間」及び「ＤＨＦの液供給量」の関係を示し、符号「Ｆ２」によって示される二点鎖線は「時間」及び「ＤＩＷの液供給量」の関係を示す。

【0064】

図８に示す例においてＤＨＦを供給する工程は、第１供給量Ｐ１のＤＨＦがウエハＷに供給される第１薬液処理工程Ｓ１２と、第１供給量Ｐ１よりも多い第２供給量Ｐ２のＤＨＦがウエハＷに供給される第２薬液処理工程Ｓ１３とを有する。第１薬液処理工程Ｓ１２において、第１供給量Ｐ１でウエハＷに供給されたＤＨＦは、ウエハＷの処理面Ｗｓの中心部に液膜を形成し、ウエハＷの周縁部では処理液の液膜が途切れている。一方、第２薬液処理工程Ｓ１３において、第１供給量Ｐ１よりも多い供給量のＤＨＦがウエハＷに供給されることによって、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成される。より具体的には、第２薬液処理工程Ｓ１３では、ＤＨＦの供給量が第１供給量Ｐ１から第２供給量Ｐ２まで比例的に増大され、その後、ＤＨＦの供給量が第２供給量Ｐ２に維持される。これにより、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成される。なお第１薬液処理工程Ｓ１２及び第２薬液処理工程Ｓ１３の間、ウエハＷは第１回転数Ｎ１で回転され、ウエハＷの回転数は一定に維持されている。

【0065】

そしてリンス処理工程Ｓ１４では、ウエハＷの回転数が第１回転数Ｎ１から第２回転数Ｎ２に増大される一方で、ＤＩＷの供給量が第２供給量Ｐ２で供給を開始し、その後第１供給量Ｐ１に低減される。このようにウエハＷの回転数が第１回転数Ｎ１から第２回転数Ｎ２に増大され且つＤＩＷの供給量が第２供給量Ｐ２から第１供給量Ｐ１に低減される間、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたって液膜が形成された状態が維持される。またリンス処理工程Ｓ１４において、ウエハＷの回転数が第２回転数Ｎ２に到達した後はウエハＷの回転数は第２回転数Ｎ２に維持され、またＤＩＷの供給量が第１供給量Ｐ１に到達した後はＤＩＷの供給量は第１供給量Ｐ１に維持される。このようにウエハＷの回転数が第２回転数Ｎ２に維持され且つＤＩＷの供給量が第１供給量Ｐ１に維持されている間も、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたって液膜が形成された状態が維持される。

【0066】

このようにリンス処理工程Ｓ１４の前段階で、ＤＨＦの供給量を調整してウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜を形成しておき、リンス処理工程Ｓ１４中も処理面Ｗｓの全域にわたって液膜が形成されるように、ＤＩＷの供給量及びウエハＷの回転数が調整される。これにより、ＤＩＷを含有する液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの一部のみに形成されることを防いで、ＤＩＷを含有する液滴が外周部Ｗｐに存在しうる期間を回避することができ、ウエハＷの外周部Ｗｐにおけるウォーターマークなどの微少パーティクルの発生を抑えることができる。

【0067】

なお上述の図８に示す例では、ウエハＷにＤＨＦが供給される第１薬液処理工程Ｓ１２及び第２薬液処理工程Ｓ１３の間は、ウエハＷの回転数が一定に維持されているが、ウエハＷの回転数は必ずしも一定である必要はない。例えば、ウエハＷの回転数が第１回転数Ｎ１かつＤＨＦの供給量が第３供給量（ただし「第１供給量Ｐ１＜第３供給量＜第２供給量Ｐ２」の関係を満たす）では、ＤＨＦの液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたっては形成されない場合がある。また、ウエハＷの回転数が第３回転数（ただし「第１回転数Ｎ１＜第３回転数＜第２回転数Ｎ２」の関係を満たす）かつＤＨＦの供給量が第1供給量Ｐ１では、ＤＨＦの液膜がウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたっては形成されない場合がある。その一方で、ウエハＷの回転数が第３回転数かつＤＨＦの供給量が第３供給量では、ＤＨＦの液膜をウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたって形成することができる場合がある。この場合、第２薬液処理工程Ｓ１３におけるＤＨＦの供給量の増大の程度を抑えることができ、ＤＨＦの消費量を節約することができる。また第２薬液処理工程Ｓ１３において、ウエハＷの回転数を第１回転数Ｎ１より速い回転数に調整することにより、その後のリンス処理工程Ｓ１４において、より短時間で、ウエハＷの回転数を目標回転数である第２回転数Ｎ２に調整することができる。第２薬液処理工程Ｓ１３からリンス処理工程Ｓ１４への移行をスムーズに行う観点からは、第２薬液処理工程Ｓ１３におけるウエハＷの最終的な目標回転数を、リンス処理工程Ｓ１４におけるウエハＷの目標回転数と同じにすることが好ましい。

【0068】

また上述の図８に示す例では、図３に示す制御部１８がＤＨＦ供給源７０２を制御することによって、ウエハＷに対するＤＨＦの供給量が増加されているが、ウエハＷに対するＤＨＦの供給を補助する補助手段が更に設けられてもよい。すなわち、上述のＤＨＦ供給源７０２とは別個にＤＨＦ供給補助部を設けて、当該ＤＨＦ供給補助部が、制御部１８の制御下で追加的にＤＨＦをウエハＷに供給することでウエハＷに対するＤＨＦの供給量を増加してもよい。なお、このＤＨＦ供給補助部の具体的な構成は特に限定されない。例えば、ＤＨＦ供給補助部は、図３に示すノズルアーム４２の供給管や第１ノズル４００をＤＨＦ供給源７０２と共用してもよいし、ノズルアーム４２及び第１ノズル４００とは別個の専用の供給管及びノズルを有していてもよい。

【0069】

以上説明したように本実施形態及び変形例の基板液処理方法及び基板液処理装置によれば、ウエハＷの処理面Ｗｓの全域にわたってＤＨＦの液膜が形成された状態で、ウエハＷに対するＤＩＷの供給が開始される。これにより、ＤＩＷを含有する液滴がウエハＷの外周部Ｗｐに存在しうる期間が生じることを防ぎ、ウォーターマークなどの微少パーティクルの発生を安定的に抑えることができる。

【0070】

なお本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も本発明の範囲に含まれうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

【0071】

例えば上述の実施形態では、ＤＨＦを処理液として使用し、ＤＩＷをリンス液として使用する例について説明したが、処理液及びリンス液は特に限定されない。フッ酸を含有する溶液を処理液として好適に使用することができる。酸化膜のエッチング除去などの所望の薬液処理に必要な任意の液体を処理液として使用することが可能であり、そのような処理液を適切に洗い流すことができる任意の液体をリンス液として使用することが可能である。

【0072】

またウエハＷの組成も特に限定されず、典型的には高純度のシリコンによってウエハＷが構成される。特に、上述の基板液処理方法及び基板液処理装置は、処理液によって酸化膜が除去された処理面Ｗｓの接触角が、酸化膜が形成された処理面Ｗｓの接触角よりも大きくなるウエハＷに対して、好適に適用することができる。

【符号の説明】

【0073】

１８ 制御部
３０ 基板保持機構
４０ 処理流体供給部
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】