液処理装置、液処理方法及び記憶媒体
【課題】被処理基板の下面にエッチング液などの薬液を供給した後、この薬液を効率的に除去することが可能な液処理装置等を提供する。
【解決手段】被処理基板Ｗは基板保持部３に水平に保持されて、鉛直軸周りに回転され、薬液供給部３４３からは回転している被処理基板Ｗの下面に薬液が供給される一方、リンス液供給部３４３からはこの薬液が供給された面にリンス液が供給される。そして第１のステップにて第１の回転速度で回転させながら被処理基板Ｗに薬液を供給し、第２のステップにて薬液の供給を停止し、かつ被処理基板Ｗを前記第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて薬液を振り切った後、第３のステップにて被処理基板Ｗを第１の回転速度以下の第３の回転速度で回転させた状態で、当該被処理基板Ｗにリンス液を供給する。
【解決手段】被処理基板Ｗは基板保持部３に水平に保持されて、鉛直軸周りに回転され、薬液供給部３４３からは回転している被処理基板Ｗの下面に薬液が供給される一方、リンス液供給部３４３からはこの薬液が供給された面にリンス液が供給される。そして第１のステップにて第１の回転速度で回転させながら被処理基板Ｗに薬液を供給し、第２のステップにて薬液の供給を停止し、かつ被処理基板Ｗを前記第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて薬液を振り切った後、第３のステップにて被処理基板Ｗを第１の回転速度以下の第３の回転速度で回転させた状態で、当該被処理基板Ｗにリンス液を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液による処理が行われた被処理基板にリンス液を供給して薬液を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置の製造工程には、被処理基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）を鉛直軸周りに回転自在に保持し、ウエハを回転させながらその被処理面に種々の薬液を供給する枚葉式の薬液処理がある。薬液処理を終えたウエハに対しては、引き続きウエハを回転させながら、被処理面にＤＩＷ（DeIonized Water）などのリンス液を供給して薬液を除去するリンス処理が行われる。
【０００３】
特許文献１にはウエハへの成膜工程においてウエハの周端面に形成された不要な薄膜を除去するために、水平保持されたウエハの下面側からエッチング液などの薬液を供給して前記周端面の薄膜を除去する枚葉式の液処理装置が記載されている。
【０００４】
この特許文献１に記載の液処理装置は、薬液処理を終えた直後にリンス液の供給を開始してリンス処理を行うため、ウエハに残存している薬液の量が多い。このため、薬液成分を十分に除去するためにはリンス時間を長くする必要があり、リンス処理を含む液処理全体の時間が長くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１８０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理基板の下面にエッチング液などの薬液を供給した後、この薬液を効率的に除去することが可能な液処理装置、液処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る液処理装置は、被処理基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転駆動部と、
回転している被処理基板の下面に薬液を供給する薬液供給部と、
被処理基板から薬液を除去するために、被処理基板の前記薬液が供給される面にリンス液を供給するリンス液供給部と、
前記基板保持部を第１の回転速度で回転させながら被処理基板に薬液を供給する第１のステップと、被処理基板への薬液の供給を停止し、かつ基板保持部を前記第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて被処理基板から薬液を振り切る第２のステップと、次いで、基板保持部を第１の回転速度以下の第３の回転速度で回転させた状態で、被処理基板にリンス液を供給する第３のステップと、を実行するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記液処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記第３の回転速度は、前記第１の回転速度と同じか、第１の回転速度に対して毎分２００回転低くなるまでの範囲の回転速度であること。
（ｂ）被処理基板にリンス液の供給を開始するタイミングは、前記基板保持部が第２の回転速度で回転しているときであること。
（ｃ）前記第３のステップには、基板保持部を第３の回転速度で回転させる前に、当該基板保持部を前記第２の回転速度より速い第４の回転速度で回転させた状態でリンス液を供給する期間が含まれていること。
（ｄ）前記制御部は、前記第３のステップにて、被処理基板に供給するリンス液の量を増やすこと。
（ｅ）前記制御部は、前記第２の回転速度が第１の回転速度よりも毎分５０回転以上、５００回転以下の範囲で速くなるように制御すること。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水平に保持され、鉛直軸周りに回転する被処理基板に薬液を供給したのち、被処理基板への薬液の供給を停止し、かつ基板保持部を前記第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて薬液を振り切る。これにより、被処理基板に残存している薬液の量が減るので、その後のリンス処理にて効果的に薬液を除去することができる。また、リンス液を供給する際には、薬液供給時の第１の回転速度以下の第３の回転速度にて基板保持部を回転させるので、被処理基板の下面に供給されたリンス液が当該被処理基板の周端面を介して上面側に回り込む範囲を、薬液の供給時と同程度か、これよりも広くすることができる。この結果、被処理基板の周端面、及び上面側に回り込んだ薬液を確実に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る液処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図２】前記液処理装置の内部構成を示す縦断斜視図である。
【図３】前記液処理装置へのウエハの搬入動作を示す説明図である。
【図４】液処理の期間中における前記液処理装置の内部の状態を示す説明図である。
【図５】液処理の各工程におけるウエハの回転速度を示す説明図である。
【図６】前記液処理装置の作用を示す第１の説明図である。
【図７】前記液処理装置の作用を示す第２の説明図である。
【図８】液処理の各工程におけるウエハの回転速度の他の例を示す説明図である。
【図９】比較例に係る液処理の各工程におけるウエハの回転速度を示す説明図である
【図１０】実施例及び比較例に係るリンス処理後のウエハの状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
被処理基板であるウエハに薬液を供給して液処理を行う液処理装置の一例として、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によるウエハ表面への成膜工程の際に、ウエハＷの裏面側に形成された不要な薄膜を除去する液処理装置１を例に挙げて説明を行う。以下、図１、図２を参照しながら本発明を適用した液処理装置１の構成について説明する。
【００１２】
図１の縦断側面図に示すように、液処理装置１は、ウエハＷを水平に保持し、鉛直軸周りに回転自在に構成された基板保持部であるウエハ保持部３と、当該ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの周囲を囲むように設けられ、ウエハＷから飛散した薬液等を受けるためのカップ体４とを筐体２１内に配置した構成となっている。
【００１３】
筐体２１の天井部には、外部のＦＦＵ（Fan Filter Unit）から送り出された清浄空気が導入される気流導入部２４が設けられており、この気流導入部２４に流入した空気は筐体２１の天井面に設けられた多数の通流孔２１１を介して筐体２１内に流れ込む。筐体２１内に流れ込んだ清浄空気は、筐体２１内の上方側から下方側へ向けて流れ、筐体２１の底面側に設けられた排気口２１２から排気されることにより、筐体２１内にダウンフローを形成する。図中、２３は外部からウエハＷが搬入出される搬入出口、２２は搬入出口２３を開閉するシャッターである。
【００１４】
ウエハ保持部３は、ほぼ水平に保持されるウエハＷの下面側に、当該ウエハＷと対向するように設けられたガイド板３１と、このガイド板３１の中央部を下面側から支持し、鉛直下方に伸びる円筒形状の回転軸３２と、この回転軸３２内に上下方向に貫挿され、ガイド板３１中央部の開口部からその上端部が突没可能に設けられたリフター３４と、を備えている。本例では、除去対象の薄膜が下面側を向くようにウエハＷはウエハ保持部３に保持される。
【００１５】
ガイド板３１は、周縁部の上面側の角を落として曲面を形成した円盤形状の部材として構成され、当該曲面を設けた周縁部の下面側には周方向に溝部３１１が形成されている。図１、図２に示すようにガイド板３１の上面側には、曲面を設けた周縁部よりも中央寄りの平坦な領域に、ウエハＷをほぼ水平な状態で支持するための、例えば３個の支持ピン３１２が周方向に等間隔で設けられている。支持ピン３１２はウエハＷの外周部を底面側から支持するための切り欠き部３１３を備えている。
【００１６】
ガイド板３１を下面側から支持する回転軸３２は、ベアリング等を内蔵した軸受け部３３を介してカップ体４及び筐体２１の底面に支持されている。回転軸３２の下端部は筐体２１の底面から下方側に突出しており、その下端部にはプーリー３６４が設けられている一方、回転軸３２の側方位置には回転モータ３６１が配設されていて、この回転モータ３６１の回転軸にもプーリー３６２が設けられている。そしてこれら２つのプーリー３６２、３６４に駆動ベルト３６３を捲回することにより回転駆動部が構成され、回転モータ３６１を駆動させることで回転軸３２を所望の回転速度（単位時間あたりの回転数）で回転させ、これによりガイド板３１及びこのガイド板３１上に保持されたウエハＷを回転させることができる。
【００１７】
回転軸３２内に貫挿されたリフター３４の上端部には、すり鉢状に広がる開口部３４１が設けられており、図１に示すようにこの開口部３４１の傾斜面にはリフター３４をガイド板３１の上面から突出させた際にウエハＷを下面から支持する例えば３本の支持ピン３４２が設けられている。一方、リフター３４の下端部には昇降板３５２を介してシリンダモータ３５１が接続されており、このシリンダモータ３５１を駆動させることによって昇降板３５２及びリフター３４を上下方向に移動させることができる。これによりガイド板３１の上面からリフター３４を突没させて、リフター３４の上方に進入してきたピック１６１と支持ピン３４２との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
【００１８】
さらにリフター３４の内部には、当該リフター３４を上下方向に貫通するように液流路３４３が形成されている。液流路３４３は本実施の形態の薬液であるＨＦ溶液やリンス液であるＤＩＷをリフター３４の上端部に設けられた開口部３４１を介してウエハＷの下面へ供給する役割を果たす。液流路３４３の基端側は、これらＨＦ溶液やリンス液を貯留したＨＦ溶液供給源並びにリンス液供給源に接続されている。従って内部に液流路３４３及びこの液流路３４３に接続されたＨＦ溶液供給源は、本実施の形態の薬液供給部に相当している。これと同時に、液流路３４３はリンス液供給源と協働してリンス液供給部としての役割も果たしている。
【００１９】
また図１、図２に示すように、既述のガイド板３１において、曲面を設けた周縁部の上方位置には、案内板３７が配置されている。案内板３７の下面側は、ガイド板３１側の曲面（凸曲面）に対応する凹曲面が形成されており、案内板３７はその全体がガイド板３１の周囲を囲むように円環状に成形されている。案内板３７の上面側の中央部にはウエハＷよりもひと回り大きな径を有する開口部３７２が形成されている（図２）。図１に示すようにガイド板３１の支持ピン３１２上に載置されたウエハＷは、この案内板３７の開口部３７２の内側に配置されることとなる。
【００２０】
案内板３７は、ガイド板３１の上面側の曲面と案内板３７の下面側の曲面との間に隙間が形成されるように、ガイド板３１の上方位置に固定ピン３７１によって固定されている。リフター３４の開口部３４１から供給され、ウエハＷの下面とガイド板３１の上面との間の隙間を広がるＨＦ溶液やリンス液は、これらガイド板３１と案内板３７との間の隙間内を流れてカップ体４側へ案内される。
【００２１】
カップ体４は、例えば図２に示すように扁平な円筒形状の部材に、当該部材の上面側に向けて中央領域に開口する凹部（以下、当該凹部の開口した部分を開口部４４という）と、この凹部を取り囲むように形成され、当該凹部の上端部から円筒形状の部材の周縁側下端部に向けて末広がりに伸びると共に、縦断面がＵ字形状に形成された内周面を持つ液受け空間４１とを設けた構成となっている。
【００２２】
ガイド板３１及び案内板３７は、既述のようにカップ体４の底面を貫通する回転軸３２に支持されてカップ体４の凹部内に格納されており、これらガイド板３１及び案内板３７の周縁部は、液受け空間４１の上部側にまで伸びだしている。そして、液受け空間４１の上部側には、案内板３７の上面側の曲面（凸曲面）に対応する凹曲面が形成されており、案内板３７がカップ体４内に配置された状態となっている。そしてこれら案内板３７の上面と液受け空間４１の内面との間にも隙間が形成され、後述するパージガスなどを通流させることができる。また図１中の４５は、ガイド板３１の底面側に形成された溝部３１１内に伸びだして狭隘な空間を形成し、液受け空間４１内を流れる気体が回転軸３２側への流れ込むことを抑えるための突起部である。
【００２３】
液受け空間４１の底部には、液受け空間４１内に溜まったＨＦ溶液やリンス液を排出するための排液口４２が設けられており、また例えば液受け空間４１の側壁面には、液受け空間４１内に流れこんだ気体を排気するための吸引排気口４３が設けられている。この吸引排気口４３には不図示のコンプレッサーなどが接続されており、液受け空間４１内の気体を吸引排気して当該液受け空間４１内をカップ体４外部の筐体２１内の圧力よりも負圧に維持することができる。
【００２４】
さらにカップ体４の上方位置には、当該カップ体４の開口部４４を閉じ、ガイド板３１上に保持されたウエハＷとの間に扁平な空間を形成するための円板形状の天板部５が設けられている。天板部５の上面は例えば支持梁５４によって片持ち支持され、当該支持梁５４はシリンダモータ５５に接続されている。このシリンダモータ５５を駆動させることによってカップ体４内のウエハＷの上面に対向する処理位置と、この位置から上方に移動した退避位置との間で天板部５を昇降させることができる。
【００２５】
また天板部５の中央部には、ウエハＷと天板部５との間に形成される空間内に例えば窒素ガスなどの不活性ガスをパージガスとして供給するためのパージガス供給口５３１が設けられている。このパージガス供給口５３１には不図示のパージガス供給源へと繋がるパージガス供給管５３が接続されている。
【００２６】
一方、天板部５の下面側には、カップ体４の開口部４４の内側に嵌合可能に構成され、天板部５の下方側に向けて突出する円環状の突起部５１が形成されている。突起部５１の内周側には、外周側から内周側へ向けて上方に伸びるテーパ状の傾斜面が形成されており、ウエハＷと天板部５との間に形成される空間内に供給されたガスを前記の隙間へ向けて案内することができる。
【００２７】
突起部５１は、ウエハＷとの間で狭隘な隙間を形成し、中央側の空間内のガスを液受け空間４１側へと排気する役割を果たしている。また突起部５１は、液受け空間４１側の雰囲気をウエハＷと天板部５との間に形成される空間から区画して、液受け空間４１からのＨＦガスやミストの逆流を防ぐ役割も果たす。
【００２８】
以上に説明した構成を備えた液処理装置１には、図１に示すように制御部６が接続されている。制御部６は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には液処理装置１の作用、つまり、各液処理装置１内にウエハＷを搬入し、当該液処理装置１にて液処理を行いウエハＷの裏面側（図１の下面側）に形成された薄膜を除去してから、ウエハＷを搬出するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
【００２９】
特に当該液処理装置１による液処理の動作において、制御部６はＨＦ溶液やリンス液の供給タイミングや供給流量、これらの処理液の供給期間中におけるガイド板３１の回転速度（即ちウエハ保持部３に保持されたウエハＷの回転速度）などを予め設定されたスケジュールに基づいて切り替える役割を果たしている。
【００３０】
以上の構成を備えた本実施の形態に係る液処理装置１の作用について説明する。はじめに液処理装置１は、図３（ａ）に示すように天板部５を退避位置まで退避させた状態で待機している。そして筐体２１のシャッター２２が開くと、外部のウエハ搬送機構のピック１０１がウエハＷを保持した状態で筐体２１内に進入し、ピック１０１は天板部５とカップ体４の開口部４４との間の高さ位置にて停止する。次いで図３（ｂ）に示すようにリフター３４を上昇させてピック１０１と交差させ、リフター３４の支持ピン３４２上にウエハＷを受け渡した後、ピック１６１を筐体２１の外へ退出させてシャッター２２が閉じる。
【００３１】
リフター３４が回転軸３２内に没入し、ウエハＷを支持ピン３１２上に保持したら、天板部５を処理位置まで降下させて液処理を開始する準備が完了する。このとき筐体２１内には清浄空気のダウンフローが継続的に形成されている。また図３（ａ）、図３（ｂ）、図４ではカップ体４の底面を貫通する軸受け部３３の記載は省略してある。
【００３２】
以上の動作を終えたら、図４に示すように回転軸３２を後述のスケジュールに基づいて回転させると共に液流路３４３から処理液（ＨＦ溶液やリンス液）を供給する。液流路３４３の開口部３４１から吐出された処理液はガイド板３１の回転に伴う遠心力によってウエハＷとガイド板３１との間の空間内を中央側から周縁側へ向けて流れウエハＷの下面側全体に広がる。
【００３３】
処理液としてＨＦ溶液が供給された場合には、当該ＨＦ溶液がウエハＷの下面と接触して薄膜を溶解し不要な膜が除去される。一方、リンス液の供給時には、ウエハＷの表面に残存しているＨＦ溶液が、ウエハＷの下面側を広がるリンス液にて稀釈され、下流側へと流されていくことにより除去される。ウエハＷの下面を通り抜けたＨＦ溶液は、ガイド板３１と案内板３７との間の隙間に流れ込んで液受け空間４１内へと振り落とされる。
【００３４】
一方でウエハＷの上面側では加圧されたパージガスがパージガス供給管５３からウエハＷと天板部５との間の空間内に供給され、ウエハＷの中央部側から周縁部側へ向けて流れていく。
【００３５】
パージガスは、ガイド板３１とウエハＷとの間の空間を中央部側から周縁部側へ向けて流れ、突起部５１が設けられている領域に到達し、吸引排気により負圧になっている液受け空間４１内へと流れ込む。そしてウエハＷと突起部５１との間の狭隘な隙間を通りぬけ、案内板３７と液受け空間４１との間の隙間を通って液受け空間４１内の下方側の空間へ流れ込む。このパージガスの流れが形成されていることにより、ＨＦ溶液のミストやＨＦガスがウエハＷの上面側に回りこんで半導体デバイスの形成領域がエッチングされてしまう不具合の発生を抑えることができる。
【００３６】
本実施の形態に係る液処理装置は、これら処理液の供給にあたってウエハＷの回転速度と処理液の供給タイミングを予め設定したスケジュールに基づいて切り替えることによりリンス処理に要する時間を短縮し、且つ、良好なリンス処理結果を得る機能を備えている。以下、図５〜図７を参照しながら当該液処理（薬液処理及びリンス処理）の具体的な内容について説明する。
【００３７】
図５は、液処理装置１にて例えば直径３００ｍｍのウエハに対して実行される薬液処理、リンス処理並びにその後の振切乾燥の各処理工程におけるガイド板３１の回転速度の設定例を示している。図５の横軸には各処理の内容及びその処理の実行時間を秒単位で示し、縦軸にはガイド板３１の回転速度の設定値をｒｐｍ（回転／分）単位で示してある。速度変更時にガイド板３１の回転速度が設定値に到達するまでに要する時間は例えば数十ミリ秒〜数百ミリ秒と十分に短く、実際のウエハＷも図５に示した設定値にほぼ一致した回転速度で回転していると考えてよい。また図６、図７にはウエハＷがガイド板３１上に保持されて回転している様子を模式的に示してあり、便宜上、天板部５や突起部５１、リフター３４などの記載は省略してある。
【００３８】
ガイド板３１上にウエハＷが保持され、薬液処理を開始する準備ができたら、図５に示すようにガイド板３１を例えば５００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍの範囲の１０００ｒｐｍ（第１の回転速度）で回転させると共に当該回転速度にて液流路３４３からウエハＷの下面にＨＦ溶液を供給する（第１のステップ。以下、「ステップ１」という）。第１の回転速度や薬液の供給流量はウエハＷのサイズや薬液の種類によって適宜設定することができるが、本例ではウエハＷの下面全体にＨＦ溶液が行き渡り、当該面に形成されている薄膜を十分に除去することができる値に設定されている。
【００３９】
ＨＦ溶液が供給されると、図６（ａ）に示すようにウエハＷの下面側にＨＦ溶液の液膜が形成され、この液膜と接触することによって薄膜が除去される。そしてウエハＷの下面全体に広がり、薄膜の除去を実行したＨＦ溶液はウエハＷの外周縁に到達し、周囲に振り飛ばされて液受け空間４１へと排出されていく。
【００４０】
一方、ＨＦ溶液の一部がウエハＷの周端面を介して上面側へ回り込むことによってこれら外周領域に形成されている薄膜の除去が行なわれる。なお、ウエハＷの上面側に回り込んだＨＦ溶液は、天板部５に設けられた既述の突起部５１側から流れ出してくるパージガスに押し戻されて半導体デバイスの形成領域へ侵入することはできない。
【００４１】
こうしてウエハＷの薄膜を除去するのに十分な予め設定された時間、例えば６０秒間だけ薬液処理を行ったら、ＨＦ溶液の供給を停止する。そしてガイド板３１の回転速度を既述の第１の回転速度よりも例えば５０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍの範囲の３００ｒｐｍだけ速い１３００ｒｐｍ（第２の回転速度）で回転させる（第２のステップ。以下、「ステップ２」という）。ＨＦ溶液の供給が停止され、さらにウエハＷの回転速度が上昇することによりＨＦ溶液は周囲に振り落とされるので、図６（ｂ）に示すようウエハＷの下面、周端面及び上面側に回り込んで付着しているＨＦ溶液の液膜は薄くなる。
【００４２】
以下ステップ２において、（１）ＨＦ溶液の供給を停止、（２）ウエハＷの回転速度の上昇という、（１）、（２）の２つの条件を成立させて行われるＨＦ溶液の振り落とし（振り切り）操作をスピンオフと呼ぶ。本例ではスピンオフは５秒〜２０秒の範囲の例えば５秒間実行されるように設定されている。
【００４３】
スピンオフを実行する時間の長さについては、ウエハＷの大きさや薬液の種類に応じて適宜設定することができるが、例えば５秒未満など短すぎる場合には薬液を振り落とす効果が十分に得られず、リンス処理の時間短縮につながらない。一方、スピンオフの時間が２０秒以上など長すぎると液処理全体の処理時間を短縮できない。
【００４４】
こうしてスピンオフを実行しながら予め設定した時間が経過したら、液流路３４３に供給する処理液をリンス液に切り替えてリンス洗浄を開始する。図５に示すように本例では、ウエハＷの回転速度を第２の回転速度に維持したままリンス洗浄が開始される。リンス液についても、当該第２の回転速度にてウエハＷの下面全体にリンス液を十分に行き渡らせ、残存しているＨＦ溶液を除去することができる量であれば、その供給流量は適宜設定することができる。例えばリンス液の供給流量がＨＦ溶液の供給流量と同じ場合には、図６（ｃ）に示すようにウエハＷの下面にはステップ１の場合よりも薄い液膜が形成される。
【００４５】
このように第１の回転速度よりも速い回転速度でウエハＷを回転させながらリンス液の供給を開始することにより、第１の回転速度を維持する場合に比べてウエハＷの下面全体にリンス液を行き渡らせるのに要する時間が短くなる。また先行するステップ２においてスピンオフを行っておくことにより、ウエハＷの下面に残存しているＨＦ溶液量が少なくなりより短い時間でＨＦ溶液を除去することができる。
【００４６】
こうして例えば１０秒間、第２の回転速度でリンス液の供給を行ったら、リンス液の供給を継続しながらガイド板３１の回転速度を第１の回転速度以下の第３の回転速度に低下させる（第３のステップ。以下、「ステップ３」という）。ウエハＷの周端面及び上面側へ回り込む処理液の量は、ウエハＷの回転速度を高くするほど少なくなるので、ウエハＷの回転速度を下げることにより、リンス液の回り込み量は、回転数を下げる前の回り込み量よりも増やすことができる。特に前記第３の回転速度が、ＨＦ溶液供給時の第１の回転速度以下であることにより、ＨＦ溶液がウエハＷの上面側へ回り込んだ領域と同程度の範囲か、これよりも広いウエハＷの内側領域にリンス液を回り込ませることができる。この結果、ＨＦ溶液が供給されたウエハＷの周端面及び上面側の外周領域に十分量のリンス液が供給され、当該領域に残っているＨＦ溶液を除去することができる（図７（ａ））。
【００４７】
ステップ３におけるウエハＷの回転速度は、リンス処理時におけるリンス液の回り込み量を薬液処理時と同じか、これより多くする観点から、例えば第１の回転速度と同程度、あるいはこれより２００ｒｐｍ低くなる程度までの範囲で調整される。この観点から、本例の液処理装置では、第３の回転速度は、第１の回転速度より１００ｒｐｍ低い９００ｒｐｍに調整されている。言い替えると、第２の回転速度に比べて４００ｒｐｍだけ回転速度を低下させていることになる。この第３の回転速度でウエハＷを回転させている期間中は、第２の回転速度で回転させているときに比べてリンス液の供給流量も増加させ、ウエハＷの上面側へのリンス液の回り込み量をさらに増やしてもよい。
【００４８】
こうしてステップ３のリンス処理を例えば１０秒間行ったら、図５、図７（ｂ）に示すようにリンス液の供給を停止し、ガイド板３１の回転速度を１５００ｒｐｍまで上昇させ振切乾燥を行う。こうしてウエハＷの裏面に残っているリンス液が除去され、一連の液処理が終了する。
【００４９】
以上に説明した動作によりウエハＷの下面側（裏面側）に形成された不要な薄膜が除去され、その後のリンス処理、振切乾燥を終えたらガイド板３１の回転を停止する。そしてパージガス供給口５３１からのパージガスの供給を止めた後、天板部５を退避位置まで上昇させ、搬入時とは逆の動作でリフター３４からピック１０１にウエハＷを受け渡し、液処理装置１からウエハＷを搬出する。
【００５０】
本実施の形態に係る液処理装置１によれば以下の効果がある。水平に保持され、鉛直軸周りに回転するウエハＷに薬液を供給したのち、ウエハＷへのＨＦ溶液の供給を停止し、かつガイド板３１をＨＦ溶液供給時の第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させてＨＦ溶液を振り切る。これにより、ウエハＷに残存している薬液の量が減るので、その後のリンス処理にて効果的にＨＦ溶液を除去することができる。また、リンス液を供給する際には、ＨＦ溶液供給時の第１の回転速度以下の第３の回転速度にてガイド板３１を回転させるので、ウエハＷの下面に供給されたリンス液が当該ウエハＷの周端面を介して上面側に回り込む範囲を、薬液の供給時と同程度か、これよりも広くすることができる。この結果、ウエハＷの周端面、及び上面側に回り込んだＨＦ溶液を確実に除去できる。
【００５１】
ここでウエハＷを保持するガイド板３１の回転速度（即ちウエハＷの回転速度）の設定は図５に示した例に限定されるものではない。例えば図８（ａ）に示すようにスピンオフを実行した後、リンス液の供給を行う際に、ウエハＷの回転速度を上昇させて第２の回転速度よりも速い第４の回転速度で回転させる期間を設けてから、ウエハＷの回転速度を第３の回転速度まで低下させてもよい。これにより、ウエハＷの前面にリンス液を行き渡らせるのに必要な時間がさらに短くなり、リンス処理の時間を短縮することができる。
【００５２】
またステップ３において、リンス液の供給を開始するタイミングは、ウエハＷが第２の回転速度、若しくはこれより速い第４の回転速度で回転しているときに限られるものではない。例えば図８（ｂ）に示すようにスピンオフを行った後、直ちにウエハＷの回転速度を第３の回転速度まで低下させると共にリンス液の供給を開始してもよい。この場合にも、ＨＦ溶液が振り切られ、またＨＦ溶液供給時と同程度またはこれよりも広い範囲にリンス液を回り込ませることができるので、十分なＨＦ溶液の除去効果を得ることができる。
【００５３】
またステップ１からステップ２に移行する際に、薬液を停止するタイミングはウエハＷの回転速度を第１の回転速度から第２の回転速度に切り替えるタイミングと同時でなくてもよい。切り替えの手前で薬液を停止してもよいし、切り替えの後に停止してもよく、第２の回転速度への回転速度の切り替えと、薬液の停止の両条件を成立させることができれば、これらの条件の成立タイミングの前後は問わない。またこれと同様に、図８（ａ）の場合においてリンス液の供給を開始するタイミングについても第２の回転速度から第４の回転速度への切り替えの前でもよいし後でもよい。
【００５４】
さらに本発明を適用可能な薬液はＨＦ溶液に限定されるものではなく、過酸化水素水、硫酸溶液、硝酸溶液、アンモニア水やこれらの混合液でもよく、またリンス液についてもＤＩＷのほか、蒸留水などでもよい。
さらには、被処理基板は円形のウエハに限定されるものではなく、例えば角型基板であってもよい。
【実施例】
【００５５】
（実験）
ＨＦ処理後にスピンオフ工程を設け、ウエハＷの回転速度を第１の回転速度から第２の回転速度に上昇させてリンス処理を行う本実施の形態の液処理と、従来の液処理との間でディフェクト（欠陥）の発生数を比較する実験を行った。
【００５６】
Ａ．実験条件
（実施例）
図１に示した液処理装置１を用いて、図５に示した工程にてウエハＷの下面を処理した。評価対象のウエハＷには薄膜は形成されておらず、液処理を行った処理前後で、ウエハＷの被処理面に付着している直径１２μｍ以上のサイズのディフェクト数の差をカウントすることにより薬液の除去効果を評価した。薬液にはＨＦ溶液、リンス液にはＤＩＷを用い、各々０．６リットル／分の流量で供給した。薬液処理を開始してからリンス処理を終えるまでの液処理の時間は合計８５秒である。リンス処理によりＨＦ溶液が十分に除去されていない場合には、ＨＦ溶液によりウエハＷがエッチングされてディフェクトが発生するため、このディフェクトの数をカウントすることによりリンス処理の効果を評価することができる。
（比較例）
図９に示した工程にて液処理を行った他は、実験に使用した液処理装置１、処理液（薬液としてＨＦ溶液、リンス液としてＤＩＷ）及び処理液の供給流量は（実施例）と同様である。図９に示すように（比較例）では、薬液処理を行った後、スピンオフの工程を設けず、第１の回転速度のままリンス処理を４０秒間行っている。薬液処理を開始してからリンス処理を終えるまでの液処理の時間は合計１００秒である。
【００５７】
Ｂ．実験結果
（実施例）及び（比較例）において、直径１２μｍ以上のサイズのディフェクトが発生した位置をウエハＷにプロットした結果を図１０に示す。図１０（ａ）は（実施例）の結果を示し、図１０（ｂ）は（比較例）の結果を示している。
【００５８】
図１０（ａ）に示した（実施例）の結果によれば、液処理後のディフェクト数は５１個に留まった。これに対して図１０（ｂ）に示した（比較例）ではディフェクトは５３９個も発生した。（実施例）と（比較例）とでは、薬液処理の時間は同じである一方、（実施例）におけるリンス処理の時間は２０秒しかない。これに対して（比較例）は４０秒間リンス処理を行っているところ、ディフェクトの発生数の差はリンス処理の効果の違いとして現れているといえる。
【００５９】
これらの実験結果の比較から、スピンオフの工程を設け、更にリンス液の供給開始時にウエハＷの回転速度を第１の回転速度（１０００ｒｐｍ）から第２の回転速度（１３００ｒｐｍ）まで上昇させることにより、従来法よりも良好なリンス処理の結果を得られているといえる。これに加えて（実施例）では、（比較例）に比べてリンス処理の時間が２０秒短くなっており、本発明を適用することにより、従来法より短い時間で前述の如く良好なリンス処理の結果が得られていることになる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｗ ウエハ
１、１ａ 液処理装置
２１ 筐体
３ ウエハ保持部
３１ ガイド板
４ カップ体
４１ 液受け空間
５ 天板部
５１ 突起部
６ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液による処理が行われた被処理基板にリンス液を供給して薬液を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置の製造工程には、被処理基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）を鉛直軸周りに回転自在に保持し、ウエハを回転させながらその被処理面に種々の薬液を供給する枚葉式の薬液処理がある。薬液処理を終えたウエハに対しては、引き続きウエハを回転させながら、被処理面にＤＩＷ（DeIonized Water）などのリンス液を供給して薬液を除去するリンス処理が行われる。
【０００３】
特許文献１にはウエハへの成膜工程においてウエハの周端面に形成された不要な薄膜を除去するために、水平保持されたウエハの下面側からエッチング液などの薬液を供給して前記周端面の薄膜を除去する枚葉式の液処理装置が記載されている。
【０００４】
この特許文献１に記載の液処理装置は、薬液処理を終えた直後にリンス液の供給を開始してリンス処理を行うため、ウエハに残存している薬液の量が多い。このため、薬液成分を十分に除去するためにはリンス時間を長くする必要があり、リンス処理を含む液処理全体の時間が長くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１８０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理基板の下面にエッチング液などの薬液を供給した後、この薬液を効率的に除去することが可能な液処理装置、液処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る液処理装置は、被処理基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転駆動部と、
回転している被処理基板の下面に薬液を供給する薬液供給部と、
被処理基板から薬液を除去するために、被処理基板の前記薬液が供給される面にリンス液を供給するリンス液供給部と、
前記基板保持部を第１の回転速度で回転させながら被処理基板に薬液を供給する第１のステップと、被処理基板への薬液の供給を停止し、かつ基板保持部を前記第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて被処理基板から薬液を振り切る第２のステップと、次いで、基板保持部を第１の回転速度以下の第３の回転速度で回転させた状態で、被処理基板にリンス液を供給する第３のステップと、を実行するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記液処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記第３の回転速度は、前記第１の回転速度と同じか、第１の回転速度に対して毎分２００回転低くなるまでの範囲の回転速度であること。
（ｂ）被処理基板にリンス液の供給を開始するタイミングは、前記基板保持部が第２の回転速度で回転しているときであること。
（ｃ）前記第３のステップには、基板保持部を第３の回転速度で回転させる前に、当該基板保持部を前記第２の回転速度より速い第４の回転速度で回転させた状態でリンス液を供給する期間が含まれていること。
（ｄ）前記制御部は、前記第３のステップにて、被処理基板に供給するリンス液の量を増やすこと。
（ｅ）前記制御部は、前記第２の回転速度が第１の回転速度よりも毎分５０回転以上、５００回転以下の範囲で速くなるように制御すること。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水平に保持され、鉛直軸周りに回転する被処理基板に薬液を供給したのち、被処理基板への薬液の供給を停止し、かつ基板保持部を前記第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて薬液を振り切る。これにより、被処理基板に残存している薬液の量が減るので、その後のリンス処理にて効果的に薬液を除去することができる。また、リンス液を供給する際には、薬液供給時の第１の回転速度以下の第３の回転速度にて基板保持部を回転させるので、被処理基板の下面に供給されたリンス液が当該被処理基板の周端面を介して上面側に回り込む範囲を、薬液の供給時と同程度か、これよりも広くすることができる。この結果、被処理基板の周端面、及び上面側に回り込んだ薬液を確実に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る液処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図２】前記液処理装置の内部構成を示す縦断斜視図である。
【図３】前記液処理装置へのウエハの搬入動作を示す説明図である。
【図４】液処理の期間中における前記液処理装置の内部の状態を示す説明図である。
【図５】液処理の各工程におけるウエハの回転速度を示す説明図である。
【図６】前記液処理装置の作用を示す第１の説明図である。
【図７】前記液処理装置の作用を示す第２の説明図である。
【図８】液処理の各工程におけるウエハの回転速度の他の例を示す説明図である。
【図９】比較例に係る液処理の各工程におけるウエハの回転速度を示す説明図である
【図１０】実施例及び比較例に係るリンス処理後のウエハの状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
被処理基板であるウエハに薬液を供給して液処理を行う液処理装置の一例として、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によるウエハ表面への成膜工程の際に、ウエハＷの裏面側に形成された不要な薄膜を除去する液処理装置１を例に挙げて説明を行う。以下、図１、図２を参照しながら本発明を適用した液処理装置１の構成について説明する。
【００１２】
図１の縦断側面図に示すように、液処理装置１は、ウエハＷを水平に保持し、鉛直軸周りに回転自在に構成された基板保持部であるウエハ保持部３と、当該ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの周囲を囲むように設けられ、ウエハＷから飛散した薬液等を受けるためのカップ体４とを筐体２１内に配置した構成となっている。
【００１３】
筐体２１の天井部には、外部のＦＦＵ（Fan Filter Unit）から送り出された清浄空気が導入される気流導入部２４が設けられており、この気流導入部２４に流入した空気は筐体２１の天井面に設けられた多数の通流孔２１１を介して筐体２１内に流れ込む。筐体２１内に流れ込んだ清浄空気は、筐体２１内の上方側から下方側へ向けて流れ、筐体２１の底面側に設けられた排気口２１２から排気されることにより、筐体２１内にダウンフローを形成する。図中、２３は外部からウエハＷが搬入出される搬入出口、２２は搬入出口２３を開閉するシャッターである。
【００１４】
ウエハ保持部３は、ほぼ水平に保持されるウエハＷの下面側に、当該ウエハＷと対向するように設けられたガイド板３１と、このガイド板３１の中央部を下面側から支持し、鉛直下方に伸びる円筒形状の回転軸３２と、この回転軸３２内に上下方向に貫挿され、ガイド板３１中央部の開口部からその上端部が突没可能に設けられたリフター３４と、を備えている。本例では、除去対象の薄膜が下面側を向くようにウエハＷはウエハ保持部３に保持される。
【００１５】
ガイド板３１は、周縁部の上面側の角を落として曲面を形成した円盤形状の部材として構成され、当該曲面を設けた周縁部の下面側には周方向に溝部３１１が形成されている。図１、図２に示すようにガイド板３１の上面側には、曲面を設けた周縁部よりも中央寄りの平坦な領域に、ウエハＷをほぼ水平な状態で支持するための、例えば３個の支持ピン３１２が周方向に等間隔で設けられている。支持ピン３１２はウエハＷの外周部を底面側から支持するための切り欠き部３１３を備えている。
【００１６】
ガイド板３１を下面側から支持する回転軸３２は、ベアリング等を内蔵した軸受け部３３を介してカップ体４及び筐体２１の底面に支持されている。回転軸３２の下端部は筐体２１の底面から下方側に突出しており、その下端部にはプーリー３６４が設けられている一方、回転軸３２の側方位置には回転モータ３６１が配設されていて、この回転モータ３６１の回転軸にもプーリー３６２が設けられている。そしてこれら２つのプーリー３６２、３６４に駆動ベルト３６３を捲回することにより回転駆動部が構成され、回転モータ３６１を駆動させることで回転軸３２を所望の回転速度（単位時間あたりの回転数）で回転させ、これによりガイド板３１及びこのガイド板３１上に保持されたウエハＷを回転させることができる。
【００１７】
回転軸３２内に貫挿されたリフター３４の上端部には、すり鉢状に広がる開口部３４１が設けられており、図１に示すようにこの開口部３４１の傾斜面にはリフター３４をガイド板３１の上面から突出させた際にウエハＷを下面から支持する例えば３本の支持ピン３４２が設けられている。一方、リフター３４の下端部には昇降板３５２を介してシリンダモータ３５１が接続されており、このシリンダモータ３５１を駆動させることによって昇降板３５２及びリフター３４を上下方向に移動させることができる。これによりガイド板３１の上面からリフター３４を突没させて、リフター３４の上方に進入してきたピック１６１と支持ピン３４２との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
【００１８】
さらにリフター３４の内部には、当該リフター３４を上下方向に貫通するように液流路３４３が形成されている。液流路３４３は本実施の形態の薬液であるＨＦ溶液やリンス液であるＤＩＷをリフター３４の上端部に設けられた開口部３４１を介してウエハＷの下面へ供給する役割を果たす。液流路３４３の基端側は、これらＨＦ溶液やリンス液を貯留したＨＦ溶液供給源並びにリンス液供給源に接続されている。従って内部に液流路３４３及びこの液流路３４３に接続されたＨＦ溶液供給源は、本実施の形態の薬液供給部に相当している。これと同時に、液流路３４３はリンス液供給源と協働してリンス液供給部としての役割も果たしている。
【００１９】
また図１、図２に示すように、既述のガイド板３１において、曲面を設けた周縁部の上方位置には、案内板３７が配置されている。案内板３７の下面側は、ガイド板３１側の曲面（凸曲面）に対応する凹曲面が形成されており、案内板３７はその全体がガイド板３１の周囲を囲むように円環状に成形されている。案内板３７の上面側の中央部にはウエハＷよりもひと回り大きな径を有する開口部３７２が形成されている（図２）。図１に示すようにガイド板３１の支持ピン３１２上に載置されたウエハＷは、この案内板３７の開口部３７２の内側に配置されることとなる。
【００２０】
案内板３７は、ガイド板３１の上面側の曲面と案内板３７の下面側の曲面との間に隙間が形成されるように、ガイド板３１の上方位置に固定ピン３７１によって固定されている。リフター３４の開口部３４１から供給され、ウエハＷの下面とガイド板３１の上面との間の隙間を広がるＨＦ溶液やリンス液は、これらガイド板３１と案内板３７との間の隙間内を流れてカップ体４側へ案内される。
【００２１】
カップ体４は、例えば図２に示すように扁平な円筒形状の部材に、当該部材の上面側に向けて中央領域に開口する凹部（以下、当該凹部の開口した部分を開口部４４という）と、この凹部を取り囲むように形成され、当該凹部の上端部から円筒形状の部材の周縁側下端部に向けて末広がりに伸びると共に、縦断面がＵ字形状に形成された内周面を持つ液受け空間４１とを設けた構成となっている。
【００２２】
ガイド板３１及び案内板３７は、既述のようにカップ体４の底面を貫通する回転軸３２に支持されてカップ体４の凹部内に格納されており、これらガイド板３１及び案内板３７の周縁部は、液受け空間４１の上部側にまで伸びだしている。そして、液受け空間４１の上部側には、案内板３７の上面側の曲面（凸曲面）に対応する凹曲面が形成されており、案内板３７がカップ体４内に配置された状態となっている。そしてこれら案内板３７の上面と液受け空間４１の内面との間にも隙間が形成され、後述するパージガスなどを通流させることができる。また図１中の４５は、ガイド板３１の底面側に形成された溝部３１１内に伸びだして狭隘な空間を形成し、液受け空間４１内を流れる気体が回転軸３２側への流れ込むことを抑えるための突起部である。
【００２３】
液受け空間４１の底部には、液受け空間４１内に溜まったＨＦ溶液やリンス液を排出するための排液口４２が設けられており、また例えば液受け空間４１の側壁面には、液受け空間４１内に流れこんだ気体を排気するための吸引排気口４３が設けられている。この吸引排気口４３には不図示のコンプレッサーなどが接続されており、液受け空間４１内の気体を吸引排気して当該液受け空間４１内をカップ体４外部の筐体２１内の圧力よりも負圧に維持することができる。
【００２４】
さらにカップ体４の上方位置には、当該カップ体４の開口部４４を閉じ、ガイド板３１上に保持されたウエハＷとの間に扁平な空間を形成するための円板形状の天板部５が設けられている。天板部５の上面は例えば支持梁５４によって片持ち支持され、当該支持梁５４はシリンダモータ５５に接続されている。このシリンダモータ５５を駆動させることによってカップ体４内のウエハＷの上面に対向する処理位置と、この位置から上方に移動した退避位置との間で天板部５を昇降させることができる。
【００２５】
また天板部５の中央部には、ウエハＷと天板部５との間に形成される空間内に例えば窒素ガスなどの不活性ガスをパージガスとして供給するためのパージガス供給口５３１が設けられている。このパージガス供給口５３１には不図示のパージガス供給源へと繋がるパージガス供給管５３が接続されている。
【００２６】
一方、天板部５の下面側には、カップ体４の開口部４４の内側に嵌合可能に構成され、天板部５の下方側に向けて突出する円環状の突起部５１が形成されている。突起部５１の内周側には、外周側から内周側へ向けて上方に伸びるテーパ状の傾斜面が形成されており、ウエハＷと天板部５との間に形成される空間内に供給されたガスを前記の隙間へ向けて案内することができる。
【００２７】
突起部５１は、ウエハＷとの間で狭隘な隙間を形成し、中央側の空間内のガスを液受け空間４１側へと排気する役割を果たしている。また突起部５１は、液受け空間４１側の雰囲気をウエハＷと天板部５との間に形成される空間から区画して、液受け空間４１からのＨＦガスやミストの逆流を防ぐ役割も果たす。
【００２８】
以上に説明した構成を備えた液処理装置１には、図１に示すように制御部６が接続されている。制御部６は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には液処理装置１の作用、つまり、各液処理装置１内にウエハＷを搬入し、当該液処理装置１にて液処理を行いウエハＷの裏面側（図１の下面側）に形成された薄膜を除去してから、ウエハＷを搬出するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
【００２９】
特に当該液処理装置１による液処理の動作において、制御部６はＨＦ溶液やリンス液の供給タイミングや供給流量、これらの処理液の供給期間中におけるガイド板３１の回転速度（即ちウエハ保持部３に保持されたウエハＷの回転速度）などを予め設定されたスケジュールに基づいて切り替える役割を果たしている。
【００３０】
以上の構成を備えた本実施の形態に係る液処理装置１の作用について説明する。はじめに液処理装置１は、図３（ａ）に示すように天板部５を退避位置まで退避させた状態で待機している。そして筐体２１のシャッター２２が開くと、外部のウエハ搬送機構のピック１０１がウエハＷを保持した状態で筐体２１内に進入し、ピック１０１は天板部５とカップ体４の開口部４４との間の高さ位置にて停止する。次いで図３（ｂ）に示すようにリフター３４を上昇させてピック１０１と交差させ、リフター３４の支持ピン３４２上にウエハＷを受け渡した後、ピック１６１を筐体２１の外へ退出させてシャッター２２が閉じる。
【００３１】
リフター３４が回転軸３２内に没入し、ウエハＷを支持ピン３１２上に保持したら、天板部５を処理位置まで降下させて液処理を開始する準備が完了する。このとき筐体２１内には清浄空気のダウンフローが継続的に形成されている。また図３（ａ）、図３（ｂ）、図４ではカップ体４の底面を貫通する軸受け部３３の記載は省略してある。
【００３２】
以上の動作を終えたら、図４に示すように回転軸３２を後述のスケジュールに基づいて回転させると共に液流路３４３から処理液（ＨＦ溶液やリンス液）を供給する。液流路３４３の開口部３４１から吐出された処理液はガイド板３１の回転に伴う遠心力によってウエハＷとガイド板３１との間の空間内を中央側から周縁側へ向けて流れウエハＷの下面側全体に広がる。
【００３３】
処理液としてＨＦ溶液が供給された場合には、当該ＨＦ溶液がウエハＷの下面と接触して薄膜を溶解し不要な膜が除去される。一方、リンス液の供給時には、ウエハＷの表面に残存しているＨＦ溶液が、ウエハＷの下面側を広がるリンス液にて稀釈され、下流側へと流されていくことにより除去される。ウエハＷの下面を通り抜けたＨＦ溶液は、ガイド板３１と案内板３７との間の隙間に流れ込んで液受け空間４１内へと振り落とされる。
【００３４】
一方でウエハＷの上面側では加圧されたパージガスがパージガス供給管５３からウエハＷと天板部５との間の空間内に供給され、ウエハＷの中央部側から周縁部側へ向けて流れていく。
【００３５】
パージガスは、ガイド板３１とウエハＷとの間の空間を中央部側から周縁部側へ向けて流れ、突起部５１が設けられている領域に到達し、吸引排気により負圧になっている液受け空間４１内へと流れ込む。そしてウエハＷと突起部５１との間の狭隘な隙間を通りぬけ、案内板３７と液受け空間４１との間の隙間を通って液受け空間４１内の下方側の空間へ流れ込む。このパージガスの流れが形成されていることにより、ＨＦ溶液のミストやＨＦガスがウエハＷの上面側に回りこんで半導体デバイスの形成領域がエッチングされてしまう不具合の発生を抑えることができる。
【００３６】
本実施の形態に係る液処理装置は、これら処理液の供給にあたってウエハＷの回転速度と処理液の供給タイミングを予め設定したスケジュールに基づいて切り替えることによりリンス処理に要する時間を短縮し、且つ、良好なリンス処理結果を得る機能を備えている。以下、図５〜図７を参照しながら当該液処理（薬液処理及びリンス処理）の具体的な内容について説明する。
【００３７】
図５は、液処理装置１にて例えば直径３００ｍｍのウエハに対して実行される薬液処理、リンス処理並びにその後の振切乾燥の各処理工程におけるガイド板３１の回転速度の設定例を示している。図５の横軸には各処理の内容及びその処理の実行時間を秒単位で示し、縦軸にはガイド板３１の回転速度の設定値をｒｐｍ（回転／分）単位で示してある。速度変更時にガイド板３１の回転速度が設定値に到達するまでに要する時間は例えば数十ミリ秒〜数百ミリ秒と十分に短く、実際のウエハＷも図５に示した設定値にほぼ一致した回転速度で回転していると考えてよい。また図６、図７にはウエハＷがガイド板３１上に保持されて回転している様子を模式的に示してあり、便宜上、天板部５や突起部５１、リフター３４などの記載は省略してある。
【００３８】
ガイド板３１上にウエハＷが保持され、薬液処理を開始する準備ができたら、図５に示すようにガイド板３１を例えば５００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍの範囲の１０００ｒｐｍ（第１の回転速度）で回転させると共に当該回転速度にて液流路３４３からウエハＷの下面にＨＦ溶液を供給する（第１のステップ。以下、「ステップ１」という）。第１の回転速度や薬液の供給流量はウエハＷのサイズや薬液の種類によって適宜設定することができるが、本例ではウエハＷの下面全体にＨＦ溶液が行き渡り、当該面に形成されている薄膜を十分に除去することができる値に設定されている。
【００３９】
ＨＦ溶液が供給されると、図６（ａ）に示すようにウエハＷの下面側にＨＦ溶液の液膜が形成され、この液膜と接触することによって薄膜が除去される。そしてウエハＷの下面全体に広がり、薄膜の除去を実行したＨＦ溶液はウエハＷの外周縁に到達し、周囲に振り飛ばされて液受け空間４１へと排出されていく。
【００４０】
一方、ＨＦ溶液の一部がウエハＷの周端面を介して上面側へ回り込むことによってこれら外周領域に形成されている薄膜の除去が行なわれる。なお、ウエハＷの上面側に回り込んだＨＦ溶液は、天板部５に設けられた既述の突起部５１側から流れ出してくるパージガスに押し戻されて半導体デバイスの形成領域へ侵入することはできない。
【００４１】
こうしてウエハＷの薄膜を除去するのに十分な予め設定された時間、例えば６０秒間だけ薬液処理を行ったら、ＨＦ溶液の供給を停止する。そしてガイド板３１の回転速度を既述の第１の回転速度よりも例えば５０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍの範囲の３００ｒｐｍだけ速い１３００ｒｐｍ（第２の回転速度）で回転させる（第２のステップ。以下、「ステップ２」という）。ＨＦ溶液の供給が停止され、さらにウエハＷの回転速度が上昇することによりＨＦ溶液は周囲に振り落とされるので、図６（ｂ）に示すようウエハＷの下面、周端面及び上面側に回り込んで付着しているＨＦ溶液の液膜は薄くなる。
【００４２】
以下ステップ２において、（１）ＨＦ溶液の供給を停止、（２）ウエハＷの回転速度の上昇という、（１）、（２）の２つの条件を成立させて行われるＨＦ溶液の振り落とし（振り切り）操作をスピンオフと呼ぶ。本例ではスピンオフは５秒〜２０秒の範囲の例えば５秒間実行されるように設定されている。
【００４３】
スピンオフを実行する時間の長さについては、ウエハＷの大きさや薬液の種類に応じて適宜設定することができるが、例えば５秒未満など短すぎる場合には薬液を振り落とす効果が十分に得られず、リンス処理の時間短縮につながらない。一方、スピンオフの時間が２０秒以上など長すぎると液処理全体の処理時間を短縮できない。
【００４４】
こうしてスピンオフを実行しながら予め設定した時間が経過したら、液流路３４３に供給する処理液をリンス液に切り替えてリンス洗浄を開始する。図５に示すように本例では、ウエハＷの回転速度を第２の回転速度に維持したままリンス洗浄が開始される。リンス液についても、当該第２の回転速度にてウエハＷの下面全体にリンス液を十分に行き渡らせ、残存しているＨＦ溶液を除去することができる量であれば、その供給流量は適宜設定することができる。例えばリンス液の供給流量がＨＦ溶液の供給流量と同じ場合には、図６（ｃ）に示すようにウエハＷの下面にはステップ１の場合よりも薄い液膜が形成される。
【００４５】
このように第１の回転速度よりも速い回転速度でウエハＷを回転させながらリンス液の供給を開始することにより、第１の回転速度を維持する場合に比べてウエハＷの下面全体にリンス液を行き渡らせるのに要する時間が短くなる。また先行するステップ２においてスピンオフを行っておくことにより、ウエハＷの下面に残存しているＨＦ溶液量が少なくなりより短い時間でＨＦ溶液を除去することができる。
【００４６】
こうして例えば１０秒間、第２の回転速度でリンス液の供給を行ったら、リンス液の供給を継続しながらガイド板３１の回転速度を第１の回転速度以下の第３の回転速度に低下させる（第３のステップ。以下、「ステップ３」という）。ウエハＷの周端面及び上面側へ回り込む処理液の量は、ウエハＷの回転速度を高くするほど少なくなるので、ウエハＷの回転速度を下げることにより、リンス液の回り込み量は、回転数を下げる前の回り込み量よりも増やすことができる。特に前記第３の回転速度が、ＨＦ溶液供給時の第１の回転速度以下であることにより、ＨＦ溶液がウエハＷの上面側へ回り込んだ領域と同程度の範囲か、これよりも広いウエハＷの内側領域にリンス液を回り込ませることができる。この結果、ＨＦ溶液が供給されたウエハＷの周端面及び上面側の外周領域に十分量のリンス液が供給され、当該領域に残っているＨＦ溶液を除去することができる（図７（ａ））。
【００４７】
ステップ３におけるウエハＷの回転速度は、リンス処理時におけるリンス液の回り込み量を薬液処理時と同じか、これより多くする観点から、例えば第１の回転速度と同程度、あるいはこれより２００ｒｐｍ低くなる程度までの範囲で調整される。この観点から、本例の液処理装置では、第３の回転速度は、第１の回転速度より１００ｒｐｍ低い９００ｒｐｍに調整されている。言い替えると、第２の回転速度に比べて４００ｒｐｍだけ回転速度を低下させていることになる。この第３の回転速度でウエハＷを回転させている期間中は、第２の回転速度で回転させているときに比べてリンス液の供給流量も増加させ、ウエハＷの上面側へのリンス液の回り込み量をさらに増やしてもよい。
【００４８】
こうしてステップ３のリンス処理を例えば１０秒間行ったら、図５、図７（ｂ）に示すようにリンス液の供給を停止し、ガイド板３１の回転速度を１５００ｒｐｍまで上昇させ振切乾燥を行う。こうしてウエハＷの裏面に残っているリンス液が除去され、一連の液処理が終了する。
【００４９】
以上に説明した動作によりウエハＷの下面側（裏面側）に形成された不要な薄膜が除去され、その後のリンス処理、振切乾燥を終えたらガイド板３１の回転を停止する。そしてパージガス供給口５３１からのパージガスの供給を止めた後、天板部５を退避位置まで上昇させ、搬入時とは逆の動作でリフター３４からピック１０１にウエハＷを受け渡し、液処理装置１からウエハＷを搬出する。
【００５０】
本実施の形態に係る液処理装置１によれば以下の効果がある。水平に保持され、鉛直軸周りに回転するウエハＷに薬液を供給したのち、ウエハＷへのＨＦ溶液の供給を停止し、かつガイド板３１をＨＦ溶液供給時の第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させてＨＦ溶液を振り切る。これにより、ウエハＷに残存している薬液の量が減るので、その後のリンス処理にて効果的にＨＦ溶液を除去することができる。また、リンス液を供給する際には、ＨＦ溶液供給時の第１の回転速度以下の第３の回転速度にてガイド板３１を回転させるので、ウエハＷの下面に供給されたリンス液が当該ウエハＷの周端面を介して上面側に回り込む範囲を、薬液の供給時と同程度か、これよりも広くすることができる。この結果、ウエハＷの周端面、及び上面側に回り込んだＨＦ溶液を確実に除去できる。
【００５１】
ここでウエハＷを保持するガイド板３１の回転速度（即ちウエハＷの回転速度）の設定は図５に示した例に限定されるものではない。例えば図８（ａ）に示すようにスピンオフを実行した後、リンス液の供給を行う際に、ウエハＷの回転速度を上昇させて第２の回転速度よりも速い第４の回転速度で回転させる期間を設けてから、ウエハＷの回転速度を第３の回転速度まで低下させてもよい。これにより、ウエハＷの前面にリンス液を行き渡らせるのに必要な時間がさらに短くなり、リンス処理の時間を短縮することができる。
【００５２】
またステップ３において、リンス液の供給を開始するタイミングは、ウエハＷが第２の回転速度、若しくはこれより速い第４の回転速度で回転しているときに限られるものではない。例えば図８（ｂ）に示すようにスピンオフを行った後、直ちにウエハＷの回転速度を第３の回転速度まで低下させると共にリンス液の供給を開始してもよい。この場合にも、ＨＦ溶液が振り切られ、またＨＦ溶液供給時と同程度またはこれよりも広い範囲にリンス液を回り込ませることができるので、十分なＨＦ溶液の除去効果を得ることができる。
【００５３】
またステップ１からステップ２に移行する際に、薬液を停止するタイミングはウエハＷの回転速度を第１の回転速度から第２の回転速度に切り替えるタイミングと同時でなくてもよい。切り替えの手前で薬液を停止してもよいし、切り替えの後に停止してもよく、第２の回転速度への回転速度の切り替えと、薬液の停止の両条件を成立させることができれば、これらの条件の成立タイミングの前後は問わない。またこれと同様に、図８（ａ）の場合においてリンス液の供給を開始するタイミングについても第２の回転速度から第４の回転速度への切り替えの前でもよいし後でもよい。
【００５４】
さらに本発明を適用可能な薬液はＨＦ溶液に限定されるものではなく、過酸化水素水、硫酸溶液、硝酸溶液、アンモニア水やこれらの混合液でもよく、またリンス液についてもＤＩＷのほか、蒸留水などでもよい。
さらには、被処理基板は円形のウエハに限定されるものではなく、例えば角型基板であってもよい。
【実施例】
【００５５】
（実験）
ＨＦ処理後にスピンオフ工程を設け、ウエハＷの回転速度を第１の回転速度から第２の回転速度に上昇させてリンス処理を行う本実施の形態の液処理と、従来の液処理との間でディフェクト（欠陥）の発生数を比較する実験を行った。
【００５６】
Ａ．実験条件
（実施例）
図１に示した液処理装置１を用いて、図５に示した工程にてウエハＷの下面を処理した。評価対象のウエハＷには薄膜は形成されておらず、液処理を行った処理前後で、ウエハＷの被処理面に付着している直径１２μｍ以上のサイズのディフェクト数の差をカウントすることにより薬液の除去効果を評価した。薬液にはＨＦ溶液、リンス液にはＤＩＷを用い、各々０．６リットル／分の流量で供給した。薬液処理を開始してからリンス処理を終えるまでの液処理の時間は合計８５秒である。リンス処理によりＨＦ溶液が十分に除去されていない場合には、ＨＦ溶液によりウエハＷがエッチングされてディフェクトが発生するため、このディフェクトの数をカウントすることによりリンス処理の効果を評価することができる。
（比較例）
図９に示した工程にて液処理を行った他は、実験に使用した液処理装置１、処理液（薬液としてＨＦ溶液、リンス液としてＤＩＷ）及び処理液の供給流量は（実施例）と同様である。図９に示すように（比較例）では、薬液処理を行った後、スピンオフの工程を設けず、第１の回転速度のままリンス処理を４０秒間行っている。薬液処理を開始してからリンス処理を終えるまでの液処理の時間は合計１００秒である。
【００５７】
Ｂ．実験結果
（実施例）及び（比較例）において、直径１２μｍ以上のサイズのディフェクトが発生した位置をウエハＷにプロットした結果を図１０に示す。図１０（ａ）は（実施例）の結果を示し、図１０（ｂ）は（比較例）の結果を示している。
【００５８】
図１０（ａ）に示した（実施例）の結果によれば、液処理後のディフェクト数は５１個に留まった。これに対して図１０（ｂ）に示した（比較例）ではディフェクトは５３９個も発生した。（実施例）と（比較例）とでは、薬液処理の時間は同じである一方、（実施例）におけるリンス処理の時間は２０秒しかない。これに対して（比較例）は４０秒間リンス処理を行っているところ、ディフェクトの発生数の差はリンス処理の効果の違いとして現れているといえる。
【００５９】
これらの実験結果の比較から、スピンオフの工程を設け、更にリンス液の供給開始時にウエハＷの回転速度を第１の回転速度（１０００ｒｐｍ）から第２の回転速度（１３００ｒｐｍ）まで上昇させることにより、従来法よりも良好なリンス処理の結果を得られているといえる。これに加えて（実施例）では、（比較例）に比べてリンス処理の時間が２０秒短くなっており、本発明を適用することにより、従来法より短い時間で前述の如く良好なリンス処理の結果が得られていることになる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｗ ウエハ
１、１ａ 液処理装置
２１ 筐体
３ ウエハ保持部
３１ ガイド板
４ カップ体
４１ 液受け空間
５ 天板部
５１ 突起部
６ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転駆動部と、
回転している被処理基板の下面に薬液を供給する薬液供給部と、
被処理基板から薬液を除去するために、被処理基板の前記薬液が供給される面にリンス液を供給するリンス液供給部と、
前記基板保持部を第１の回転速度で回転させながら被処理基板に薬液を供給する第１のステップと、被処理基板への薬液の供給を停止し、かつ基板保持部を前記第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて被処理基板から薬液を振り切る第２のステップと、次いで、基板保持部を第１の回転速度以下の第３の回転速度で回転させた状態で、被処理基板にリンス液を供給する第３のステップと、を実行するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記第３の回転速度は、前記第１の回転速度と同じか、第１の回転速度に対して毎分２００回転低くなるまでの範囲の回転速度であることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
【請求項３】
被処理基板にリンス液の供給を開始するタイミングは、前記基板保持部が第２の回転速度で回転しているときであることを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
【請求項４】
前記第３のステップには、基板保持部を第３の回転速度で回転させる前に、当該基板保持部を前記第２の回転速度より速い第４の回転速度で回転させた状態でリンス液を供給する期間が含まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第３のステップにて、被処理基板に供給するリンス液の量を増やすことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２の回転速度が第１の回転速度よりも毎分５０回転以上、５００回転以下の範囲で速くなるように制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項７】
被処理基板を水平に保持し、この被処理基板を鉛直軸周りに第１の回転速度で回転させながら、その下面に薬液を供給する工程と、
薬液の供給を停止し、かつ被処理基板を第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて薬液を振り切る工程と、
次いで、被処理基板を第１の回転速度以下の第３の回転速度で回転させた状態で、当該被処理基板の下面にリンス液を供給する工程と、を含むことを特徴とする液処理方法。
【請求項８】
前記第３の回転速度は、前記第１の回転速度と同じか、第１の回転速度に対して毎分２００回転低くなるまでの範囲の回転速度であることを特徴とする請求項７に記載の液処理方法。
【請求項９】
被処理基板にリンス液の供給を開始するタイミングは、被処理基板が第２の回転速度で回転しているときであることを特徴とする請求項７または８に記載の液処理方法。
【請求項１０】
前記被処理基板にリンス液を供給する工程には、被処理基板を前記第３の回転速度で回転させる前に、当該被処理基板を前記第２の回転速度より速い第４の回転速度で回転させた状態でリンス液を供給する期間が含まれていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１１】
前記被処理基板にリンス液を供給する工程にて、被処理基板に供給するリンス液の量を増やすことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１２】
前記第２の回転速度は、第１の回転速度よりも毎分５０回転以上、５００回転以下の範囲で速いことを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１３】
水平に保持された被処理基板を鉛直軸周りに回転させ、薬液を供給して液処理を行った後、前記被処理基板の薬液が供給された面にリンス液を供給して薬液を除去する液処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項７ないし１２のいずれか一つに記載された液処理
方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
被処理基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転駆動部と、
回転している被処理基板の下面に薬液を供給する薬液供給部と、
被処理基板から薬液を除去するために、被処理基板の前記薬液が供給される面にリンス液を供給するリンス液供給部と、
前記基板保持部を第１の回転速度で回転させながら被処理基板に薬液を供給する第１のステップと、被処理基板への薬液の供給を停止し、かつ基板保持部を前記第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて被処理基板から薬液を振り切る第２のステップと、次いで、基板保持部を第１の回転速度以下の第３の回転速度で回転させた状態で、被処理基板にリンス液を供給する第３のステップと、を実行するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記第３の回転速度は、前記第１の回転速度と同じか、第１の回転速度に対して毎分２００回転低くなるまでの範囲の回転速度であることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
【請求項３】
被処理基板にリンス液の供給を開始するタイミングは、前記基板保持部が第２の回転速度で回転しているときであることを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
【請求項４】
前記第３のステップには、基板保持部を第３の回転速度で回転させる前に、当該基板保持部を前記第２の回転速度より速い第４の回転速度で回転させた状態でリンス液を供給する期間が含まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第３のステップにて、被処理基板に供給するリンス液の量を増やすことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２の回転速度が第１の回転速度よりも毎分５０回転以上、５００回転以下の範囲で速くなるように制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項７】
被処理基板を水平に保持し、この被処理基板を鉛直軸周りに第１の回転速度で回転させながら、その下面に薬液を供給する工程と、
薬液の供給を停止し、かつ被処理基板を第１の回転速度より速い第２の回転速度で回転させて薬液を振り切る工程と、
次いで、被処理基板を第１の回転速度以下の第３の回転速度で回転させた状態で、当該被処理基板の下面にリンス液を供給する工程と、を含むことを特徴とする液処理方法。
【請求項８】
前記第３の回転速度は、前記第１の回転速度と同じか、第１の回転速度に対して毎分２００回転低くなるまでの範囲の回転速度であることを特徴とする請求項７に記載の液処理方法。
【請求項９】
被処理基板にリンス液の供給を開始するタイミングは、被処理基板が第２の回転速度で回転しているときであることを特徴とする請求項７または８に記載の液処理方法。
【請求項１０】
前記被処理基板にリンス液を供給する工程には、被処理基板を前記第３の回転速度で回転させる前に、当該被処理基板を前記第２の回転速度より速い第４の回転速度で回転させた状態でリンス液を供給する期間が含まれていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１１】
前記被処理基板にリンス液を供給する工程にて、被処理基板に供給するリンス液の量を増やすことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１２】
前記第２の回転速度は、第１の回転速度よりも毎分５０回転以上、５００回転以下の範囲で速いことを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか一つに記載の液処理方法。
【請求項１３】
水平に保持された被処理基板を鉛直軸周りに回転させ、薬液を供給して液処理を行った後、前記被処理基板の薬液が供給された面にリンス液を供給して薬液を除去する液処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項７ないし１２のいずれか一つに記載された液処理
方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４４５０（Ｐ２０１２−４４５０Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９７８１（Ｐ２０１０−１３９７８１）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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