JP2008034872A - 洗浄処理方法および洗浄処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬剤を効率的に基板表面に供給することでその消費量を抑制することができる洗浄処理方法および装置、ならびに基板の表面に発生する洗浄痕（ウォーターマーク）を低減することが可能な洗浄処理方法を提供すること。
【解決手段】 外側チャンバと内側チャンバからなる処理チャンバ内に保持された半導体ウエハＷの洗浄処理における薬剤を用いた乾燥処理を、半導体ウエハＷを停止または低速回転させた状態において、薬剤を吐出するノズルに薬剤を供給する薬剤供給管７７に薬剤（ＩＰＡ）を滞留させた後に薬剤供給管７７に高温のガスを供給することにより、薬剤を蒸気状として蒸気状の薬剤を基板に供給する工程と、薬剤の供給を停止した後に前記基板を前記低速回転よりも高い回転速度で高速回転させることにより前記基板に付着した薬剤を振り切る工程とを有する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の各種基板に所定の処理液を供給して行う洗浄処理方法と洗浄処理装置に関する。

例えば、半導体デバイスの製造工程においては、基板である半導体ウエハ（ウエハ）を所定の薬液や純水等の洗浄液によって洗浄処理し、ウエハからパーティクル、有機汚染物、金属不純物等のコンタミネーションや有機物、酸化膜を除去している。このような洗浄処理は、通常、薬液による洗浄処理、純水による洗浄処理、揮発性薬剤例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いた乾燥処理、ガスを供給して行うブロー乾燥処理またはスピン乾燥処理の順序で行われる。

このうちＩＰＡ乾燥処理は、例えば、ＩＰＡが貯留されたタンク内にウエハを浸漬させた後にウエハを引き上げる方法、またはウエハを低速回転状態として液状のＩＰＡをウエハに供給し、その後にウエハを高速で回転させてウエハに付着したＩＰＡを振り切る方法等を用いて行われている。

しかしながら、ＩＰＡが貯留されたタンク内にウエハを浸漬させる方法では、経時的にＩＰＡの汚れが進むためにＩＰＡ内のパーティクルがウエハに付着する問題がある。さらに、停止または低速回転状態にあるウエハに液状のＩＰＡを供給した場合には、ＩＰＡを多量に消費するために処理コストが嵩み、製品コストが高くなるという問題がある。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、薬剤を効率的に基板表面に供給することでその消費量を抑制することができる洗浄処理方法とその洗浄処理方法を行う洗浄処理装置を提供することにある。

また本発明の他の目的は、基板の表面に発生する洗浄痕（ウォーターマーク）を低減することが可能な洗浄処理方法を提供することにある。

すなわち、本発明の第１の観点によれば、処理容器内に保持された基板の洗浄処理方法であって、前記基板を停止または低速回転させた状態において、蒸気状の薬剤を前記基板に供給する第１工程と、前記薬剤の供給を停止した後に前記基板を前記低速回転よりも高い回転速度で高速回転させることにより前記基板に付着した薬剤を振り切る第２工程と、を有し、前記第１工程では、薬剤を吐出するノズルまたは前記ノズルに薬剤を供給する薬剤供給管に前記薬剤を滞留させた後に前記薬剤供給管に高温のガスを供給することにより、前記薬剤を蒸気状として基板に供給することを特徴とする洗浄処理方法が提供される。

本発明の第２の観点によれば、基板に洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄処理装置であって、基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で基板を保持する保持手段と、前記保持手段を回転させる回転機構と、前記洗浄液を前記基板に向けて吐出する洗浄液供給機構と、薬剤をミスト状または蒸気状として前記保持手段に保持された基板に供給する薬剤供給機構と、を具備し、前記薬剤供給機構は、前記薬剤を吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルに前記薬剤を送液する薬剤供給管と、前記吐出ノズルまたは前記薬剤供給管に前記薬剤を滞留させる機構と、前記薬剤供給管に高温のガスを供給するガス供給機構とを有し、前記吐出ノズルまたは前記薬剤供給管に滞留された前記薬剤が前記ガス供給機構から供給された高温ガスにより加熱されて蒸気状となり、この蒸気状の薬剤が前記吐出ノズルから吐出されることを特徴とする洗浄処理装置が提供される。

本発明によれば、薬剤供給管に前記薬剤を滞留させた後に前記薬剤供給管に高温のガスを供給することにより、薬剤を蒸気状として供給することにより、薬剤の使用量を低減して、処理コストを低減することができる。また、供給された薬剤は基板にむらなく付着して、例えば基板表面に水分が残留していた場合には水分と揮発性薬剤が置換されて振り切りが容易となり、基板の表面に発生する洗浄痕（ウオーターマーク）が低減される。こうして、基板を高い品質に維持することが可能となる。

さらに、本発明の洗浄処理装置は、薬剤を用いた乾燥処理工程前に純水によるリンス処理等の他の液処理を行っている場合にも、基板を移動させることなく処理を行うことができるために、装置の構造が複雑とならない。これによって、装置の大型化も抑制される。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の態様について具体的に説明する。本実施態様では、半導体ウエハ（ウエハ）の搬入、洗浄、乾燥、搬出をバッチ式に一貫して行うように構成された洗浄処理システムとその洗浄処理システムを用いた洗浄処理方法について説明する。また、本実施態様においては、洗浄処理工程の中の１工程である薬剤を用いた乾燥処理について、揮発性溶媒であるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いた場合について説明することとする。

図１は洗浄処理システム１の斜視図であり、図２はその平面図である。これら図１および図２に示されるように、洗浄処理システム１は、ウエハＷを収納可能なキャリア（基板収納容器）Ｃの搬入出が行われるイン・アウトポート（容器搬入出部）２と、ウエハＷに対して洗浄処理を実施する洗浄処理ユニット３と、
イン・アウトポート２と洗浄処理ユニット３との間に設けられ、洗浄処理ユニット３に対してキャリアＣの搬入出を行うためのステージ部４と、キャリアＣを洗浄するキャリア洗浄ユニット５と、複数のキャリアＣをストックするキャリアストックユニット６とを備えている。なお、参照符号７は電源ユニットであり、８は薬液貯蔵ユニットである。

イン・アウトポート２は、４個のキャリアＣを載置可能な載置台１０と、キャリアＣの配列方向に沿って形成された搬送路１１と、載置台１０のキャリアＣをステージ部４に搬送し、かつステージ部４のキャリアＣを載置台１０に搬送するためのキャリア搬送機構１２とを有している。キャリア搬送機構１２は、搬送路１１をキャリアＣの配列方向に沿って移動可能である。

キャリアＣ内には、例えば、２５枚または２６枚のウエハＷが収納可能となっており、キャリアＣはウエハＷの面が略垂直（略鉛直）となるように載置台１０に配置される。

ステージ部４は、キャリアＣを載置するステージ１３を有しており、ステージ１３にはスライドステージ３２が設けられている。イン・アウトポート２からこのスライドステージ３２に搬送され、載置されたキャリアＣは、スライドステージ３２を駆動することによって洗浄処理ユニット３内に搬入され、洗浄処理ユニット３内のキャリアＣはこのスライドステージ３２によりステージ１３に搬出される。

なお、ステージ１３には、載置台１０からキャリア搬送機構１２のアームを回転させてキャリアＣが載置されるため、載置台１０とは逆向きにキャリアＣが載置される。このため、ステージ１３にはキャリアＣの向きを戻すための反転機構（図示せず）が設けられている。

ステージ部４と洗浄処理ユニット３との間には仕切壁１４が設けられており、仕切壁１４にはキャリアＣの搬入出用の開口部１４ａが形成されている。この開口部１４ａはシャッター１５により開閉可能となっており、処理中にはシャッター１５が閉じられ、キャリアＣの搬入出時にはシャッター１５が開けられる。

キャリア洗浄ユニット５は、キャリア洗浄槽１６を有しており、後述するように洗浄処理ユニット３においてウエハＷが取り出されて空になったキャリアＣが洗浄されるようになっている。

キャリアストックユニット６は、洗浄前のウエハＷが入ったキャリアＣや洗浄前のウエハＷが取り出されて空になったキャリアＣを一時的に待機させるためや、洗浄後のウエハＷを収納するための空のキャリアＣを予め待機させるためのものであり、上下方向に複数のキャリアＣがストック可能となっており、その中の所定のキャリアＣを載置台１０に載置したり、その中の所定の位置にキャリアＣをストックしたりするためのキャリア移動機構を内蔵している。

次に、洗浄処理ユニット３について説明する。図３は洗浄処理ユニット３の内部を示す断面図、図４および図５は洗浄処理ユニット３の洗浄処理部２０を示す断面図である。

図３は、ロータ２４とウエハ保持部材４２との間でウエハＷの受け渡しができるように、外側チャンバ２６と内側チャンバ２７を退避位置（図３において実線で示される位置）へ移動させた状態を示している。また、図４は、外側チャンバ２６を用いてロータ２４に保持されたウエハＷの洗浄処理を行うために、外側チャンバ２６が処理位置にあり、内側チャンバ２７が退避位置にある状態を示している。さらに、図５は、内側チャンバ２７を用いてロータ２４に保持されたウエハＷの洗浄処理を行うために、内側チャンバ２７が処理位置にある状態を示している。なお、内側チャンバ２７が処理位置にあるときには、外側チャンバ２６も処理位置にある。

洗浄処理ユニット３の内部には、図３に示すように、洗浄処理部２０と、洗浄処理部２０の直下にキャリアＣを待機させるキャリア待機部３０と、キャリア待機部３０に搬入されたキャリアＣと、洗浄処理部２０に設けられたロータ２４との間でウエハＷを搬送するウエハ移動機構４０とが設けられている。
ステージ１３上に設けられたスライドステージ３２は、例えば、３段に構成されており、上方の２段をそれぞれキャリア待機部３０側にスライドさせることで、最上段のステージに載置されたキャリアＣをキャリア待機部３０におけるロータ２４の直下に搬入して待機させることが可能となっている。

図３に示すように、キャリア待機部３０上方のウエハ移動路の途中には、ウエハ移動路を挟んで前後に発光子および受光子が配置された複数対の光学センサーからなるウエハ検知部３１が設けられており、このウエハ検知部３１をウエハが通過することにより、ウエハＷの枚数確認および正規に保持されていないウエハ（いわゆるジャンプスロット）の有無の確認が行われる。

ウエハ移動機構４０は、ウエハＷを保持するウエハ保持部材４１と、鉛直に配置されウエハ保持部材４１を支持する支持棒４２と、支持棒４２を介してウエハ保持部材４１を昇降する昇降駆動部４３とを有している。昇降駆動部４３によりウエハ保持部材４１を昇降させることで、キャリア待機部３０にあるキャリアＣに収納された洗浄処理前のウエハＷを上方の洗浄処理部２０のロータ２４内に移動させ、またはロータ２４内の洗浄処理後のウエハＷをキャリア待機部３０にあるキャリアＣに移動させるようになっている。

このような動作を実現するために、キャリアＣが載置されたスライドステージ３２の最上段のステージは額縁状に形成されおり、ウエハ保持部材４１がこの最上段のステージを通過することができるようになっている。

ウエハ保持部材４１にはウエハＷを保持するための保持溝が所定のピッチで、例えば、５２箇所形成されている。洗浄処理前のウエハＷをロータ２４へ搬入するために使用する保持溝と、洗浄処理が終了した後のウエハＷを保持するための保持溝とを区別して用いることができるように、ウエハＷはこれらの保持溝に１箇所飛ばしに保持される。こうして、洗浄後のウエハＷへのパーティクル等の付着を防止することができる。

洗浄処理部２０は、ウエハＷのエッチング処理後にレジストマスク、エッチング残渣であるポリマー層等を除去するものであり、鉛直に設けられた支持壁１８と、回転軸２３ａが水平となるように支持壁１８に固定部材１８ａによって固定されたモータ２３と、モータ２３の回転軸２３ａに取り付けられたロータ２４と、モータ２３の回転軸２３ａを囲繞する円筒状の支持筒２５と、ロータ２４に保持されたウエハＷに対して所定の洗浄処理を施す外側チャンバ２６および内側チャンバ２７とを有している。

ロータ２４は、所定間隔で配置された一対の円盤７０ａ・７０ｂと、円盤７０ａ・７０ｂ間に架設された係止部材７１ａ・７１ｂ（７１ｂは７１ａの背面に位置する）・７２ａ・７２ｂ（７２ｂは７２ａの背面に位置する）と、円盤７０ａ・７０ｂ間に設けられた開閉動作を行うことができるウエハ保持部材８３ａ・８３ｂ（８３ｂは８３ａの背面に位置する）とを有する。ロータ２４においては、ウエハＷは係止部材７１ａ・７１ｂ・７２ａ・７２ｂによって係止され、かつ、ウエハ保持部材８３ａ・８３ｂにより保持される。こうして、ロータ２４は、例えば、複数（例えば２６枚）のウエハＷを略垂直な姿勢で水平方向に所定間隔で並べて保持することができる。モータ２３を駆動すると回転軸２３ａを介してロータ２４が回転し、ロータ２４に保持されたウエハＷも回転する。

外側チャンバ２６は円筒状をなし、処理位置（図３において二点鎖線で示される位置または図４および図５に示す位置）と退避位置（図３において実線で示される位置）との間で移動可能に構成されており、ウエハＷの搬入出時には図３に示すように退避位置に位置される。図４に示すように、外側チャンバ２６が処理位置にあり、内側チャンバ２７が退避位置にある際には、外側チャンバ２６と、モータ２３側の垂直壁２６ａと、先端側の垂直壁２６ｂとで処理容器が構成され、その中に処理空間５１が規定される。

垂直壁２６ａは支持筒２５に取り付けられており、支持筒２５と回転軸２３ａとの間にはベアリング２８が設けられている。また、垂直壁２６ａと支持筒２５の先端部はラビリンスシール２９によりシールされており、モータ２３で発生するパーティクル等が処理空間５１に侵入することが防止されている。支持筒２５のモータ２３側端部には外側チャンバ２６、内側チャンバ２７を係止する係止部材２５ａが設けられている。

内側チャンバ２７は外側チャンバ２６よりも径が小さい円筒状の形状を有する。内側チャンバ２７は図５に示す処理位置と図３と図４に示す支持筒２５の外側の退避位置との間で移動可能であり、ウエハＷの搬入出時には外側チャンバ２６とともに退避位置に保持される。また、図５に示すように内側チャンバ２７が処理位置にある際には、内側チャンバ２７と垂直壁２６ａ・２６ｂによって処理容器が構成され、その中に処理空間５２が規定される。処理空間５１および処理空間５２はシール機構により密閉空間とされる。

外側チャンバ２６の上壁部には、多数の吐出口５３を有する２本（図３から図５において１本のみ図示）の吐出ノズル５４が、吐出口５３が水平方向に並ぶようにして取り付けられている。吐出ノズル５４からは、図示しない供給源から供給された純水、ＩＰＡ等の揮発性薬剤、各種薬液や、窒素（Ｎ_２）ガス等が吐出可能となっている。吐出ノズル５４から吐出される上記液体は、例えば、吐出口５３から円錐状に裾拡がりに拡がる液膜の形で吐出され、ウエハＷに均一に液体が当たるように吐出することができるようになっている。

内側チャンバ２７の上壁部には、多数の吐出口５５を有する２本（図３から図５において１本のみ図示）の吐出ノズル５６が、吐出口５５が水平方向に並ぶようにして取り付けられている。吐出ノズル５６からは、図示しない供給源から供給された各種薬液、純水、ＩＰＡ、Ｎ_２ガス等が吐出可能となっている。吐出ノズル５６から吐出される上記液体は、例えば、吐出口５５から扇状に拡がる液膜の形で吐出され、１箇所の吐出口５５から吐出される液体が１枚のウエハに当たるように吐出することができるようになっている。

これらの吐出ノズル５４・５６は外側チャンバ２６・内側チャンバ２７にそれぞれ２本より多く設けることが可能であり、また、吐出ノズル５４・５６の他にも、処理液の種類に応じて異なる構造のノズルを、各チャンバの上部以外の場所に設けることもできる。これら吐出ノズル５４・５６としては、例えば、ＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂製のものや、ステンレス製のものが好適に用いられる。

内側チャンバ２７の上部内壁には、円盤７０ａ・７０ｂの内側面（ウエハＷに対向する面）を水洗等するために純水等を吐出する図示しない吐出ノズルが配置されている。また、垂直壁２６ａ・２６ｂには、円盤７０ａ・７０ｂのそれぞれ垂直壁２６ａ・２６ｂと対向する外側面を水洗等するための純水等を吐出する吐出ノズル７４ａ・７４ｂが設けられている。

図６の（ａ），（ｂ）に、外側チャンバ２６が有する各種吐出ノズルの取り付け位置を示す正面図と展開図を示す。外側チャンバ２６の斜め上方には３個のＩＰＡ吐出ノズル７６ａが水平方向１列に配置され、外側チャンバ２６の横方向（水平方向）には３個のＩＰＡ吐出ノズル７６ｂが水平方向１列に配置されている。ＩＰＡ吐出ノズル７６ａと７６ｂとは、同じ構造を有している。

上述したように、吐出ノズル５４からもＩＰＡを吐出することが可能であるが、吐出ノズル５４からはＩＰＡは液膜状で吐出されるのに対し、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂからはＩＰＡはミスト状（霧状）として吐出されるという相違点がある。

ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂからは、ミスト状のＩＰＡがウエハＷ全体に散布されるように、略三角錐状等のように裾拡がりにミスト状のＩＰＡが吐出されることが好ましい。

ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂは、ＩＰＡをミスト状として吐出することができる限りにおいて、その形状が限定されることはない。例えば、先端部に小孔や幅の狭いスリット等を形成して、その小孔等からＩＰＡが吐出される構成とすることができる。

水平方向に１列に配置された３個のＩＰＡ吐出ノズル７６ａから吐出されるミスト状のＩＰＡがウエハＷに散布される前に互いにぶつかり合うことがないように、個々のＩＰＡ吐出ノズル７６ａの間隔とＩＰＡが拡がる角度が調節されている。

また、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ間の間隔ＤとＩＰＡ吐出ノズル７６ｂ間の間隔Ｄは同じであるが、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａとＩＰＡ吐出ノズル７６ｂは、外側チャンバ２７の長手方向においてＤ／２ずれた位置に配置されている。このようにＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂを互いにずらして配置することで、ウエハＷに均一にミスト状のＩＰＡを散布することができる。

図７の（ａ），（ｂ）は、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａを例として、ＩＰＡ吐出ノズルからミスト状ＩＰＡを吐出させる機構の態様を示す模式図である。ＩＰＡ吐出ノズル７６ａからミスト状のＩＰＡを吐出させるためには、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａの吐出口に小孔やスリット等を形成した所定の形状とし、図７の（ａ），（ｂ）に示すようにガス圧を利用してＩＰＡを吐出口に衝突させる。これにより、容易にＩＰＡをミスト状とすることが可能である。

ＩＰＡ吐出ノズル７６ａにはＩＰＡ供給管７７が取り付けられ、ＩＰＡ供給管７７の他端にはＮ_２ガスとＩＰＡの切替とこれらの供給／停止を制御する切替制御弁７８ａが設けられている。また、切替制御弁７８ａは配管８１を介してＩＰＡ供給源７９と連通し、Ｎ_２ガスを供給／停止を制御するＮ_２制御弁７８ｂとも連通している。Ｎ_２制御弁７８ｂにはＮ_２ガス供給源８０から配管８２を介してＮ_２ガスが供給される。

ＩＰＡの供給の方法としては、例えば図７の（ａ）に示されるように、切替制御弁７８ａを操作して所定量（例えば１００ｍｌ）のＩＰＡをＩＰＡ供給管７７内に滞留するように供給しておき、その後にＮ_２制御弁７８ｂおよび切替制御弁７８ａを開いてＮ_２ガス供給源８０から所定の圧力でＩＰＡ供給管７７にＮ_２ガスを供給し、そのガス圧でＩＰＡをＩＰＡ吐出ノズル７６ａからミスト状に吐出させる方法を採用することができる。

また、図７の（ｂ）に示されるように、例えば、合計１００ｍｌのＩＰＡと所定量のＮ_２ガスが交互にＩＰＡ供給管７７内に滞留するように切替制御弁７８ａとＮ_２制御弁７８ｂを操作した後に、Ｎ_２ガスをＩＰＡ供給管７７に導入することにより、ＩＰＡ供給管７７内に滞留しているＩＰＡをＩＰＡ吐出ノズル７６ａからミスト状として間欠的に吐出させることもできる。図７の（ｂ）ではＩＰＡがほぼ等量に分割されてＩＰＡ供給管７７内に滞留している状態が示されているが、ＩＰＡは等量に分割される必要はなく、分割されたＩＰＡ間のＮ_２ガスの量もそれぞれ異なっていてもよい。

このようなＩＰＡの吐出方法を用いた場合には、供給するＩＰＡの量が例えば１００ｍｌと少量であっても、ウエハＷの表面に均一にＩＰＡのミストを付着させことができるため、従来のようにＩＰＡを液状でウエハＷに供給、塗布する場合と比べると、ＩＰＡの使用量を著しく減少させることが可能となる。こうして、ＩＰＡの消費量が低減されれば処理コストが低減される。
また、ウエハＷをＩＰＡ貯留槽中に浸漬する方法を用いる方法と比較すると、ＩＰＡ貯留槽を設ける必要がなく、ＩＰＡ貯留槽を用いた場合に生ずる経時的なＩＰＡの汚れによるパーティクル等のウエハＷへの再付着の問題も生じない。

なお、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂからは純水をも吐出することができるようにすることも好ましい。この場合には、例えば、ミスト状の純水をウエハＷに供給してウエハＷの表面を均一に濡らした後に、ミスト状のＩＰＡをウエハＷに供給する。その後にロータ２４を回転させてウエハＷからＩＰＡを振り切ることで、ウエハＷの表面をより均一に乾燥させることができる。

垂直壁２６ｂの下部には、図４の状態において処理空間５１から使用済みの洗浄液を排出する第１の排液ポート６１が設けられており、第１の排液ポート６１の上方には図５の状態において処理空間５２から使用済みの洗浄液を排出する第２の排液ポート６２が設けられている。また、第１の排液ポート６１および第２の排液ポート６２には、それぞれ第１の排液管６３および第２の排液管６４が接続されている。

また、垂直壁２６ｂの上部には、図４の状態において処理空間５１を排気する第１の排気ポート６５が設けられており、第１の排気ポート６５の下方には図５の状態において処理空間５２を排気する第２の排気ポート６６が設けられている。また、第１の排気ポート６５および第２の排気ポート６６には、それぞれ第１の排気管６７および第２の排気管６８が接続されている。

次に、上述した洗浄処理システム１を用いたウエハＷの洗浄処理方法について説明する。まず、載置台１０の所定位置に処理すべきウエハＷが収容されたキャリアＣを載置する。続いて、キャリア搬送機構１２を用いてこのキャリアＣをステージ部４へ搬入して、ステージ１３上に設けられたスライドステージ３２上に載置する。続いて、スライドステージ３２をキャリア待機部３０側へ移動させ、また、外側チャンバ２６および内側チャンバ２７を待避位置にスライドさせた状態とする。この状態で昇降駆動部４３によりウエハ保持部材４１を上昇させると、ウエハ保持部材４１は上昇途中でキャリアＣ内のウエハＷを保持して、ウエハＷを洗浄処理部２０のロータ２４内に移動させる。ウエハ保持部材４１に保持されたウエハＷの枚数が、上昇の途中にウエハ検知部３１によって検査される。ロータ２４にウエハＷを保持させた後にウエハ保持部材４１を降下させる。

次に、外側チャンバ２６を処理位置に戻し、続いて内側チャンバ２７も処理位置にスライドさせて処理空間５２を形成する。モータ２３による回転駆動によりロータ２４を所定回転速度で回転させて、ウエハＷを回転させながら吐出ノズル５６から、例えば、所定の薬液を吐出してレジスト除去処理を行う。この処理は１回または複数回行う。

続いて、内側チャンバ２７を待避位置へスライドさせて外側チャンバ２６による処理空間５１を形成し、純水によるリンス処理を行う。このリンス処理に際しては、モータ２３による回転駆動によりロータ２４を所定速度で回転させ、ウエハＷを回転させながら、吐出ノズル５４から純水を吐出させる。

このリンス処理が終了した後にＩＰＡ乾燥処理を行う。ＩＰＡ乾燥処理の最初の工程は、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂから所定量のミスト状のＩＰＡをウエハＷ全体に散布するＩＰＡ供給工程である。このとき、ロータ２４は停止した状態であってもよく、またウエハＷの表面にＩＰＡのミストが付着することができる程度に低速で回転させておいてもよい。ここで、「低速で回転」とは、ミスト状の薬剤がウエハＷの表面に十分接触可能な回転速度で、後述する中速回転、高速回転よりも低い回転速度で回転させることを意味する。ＩＰＡ供給工程においてロータ２４を回転させる場合には、その回転速度は１００ｒｐｍ以下とすることが好ましい。

ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂからミスト状のＩＰＡを吐出させる方法としては、先に図７の（ａ），（ｂ）を参照しながら説明したように、所定量のＩＰＡをＩＰＡ供給管７７内に滞留させて、Ｎ_２ガスによるガス圧でＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂから吐出させる方法が挙げられる。

ウエハＷの表面に付着したＩＰＡのミストは、容易にウエハＷ上の水分と置換されるために、ＩＰＡ供給工程後には、ＩＰＡの供給を停止してロータ２４およびウエハＷを中速回転させることにより水分およびＩＰＡを振り切る第１乾燥処理を行う。ここで、中速回転とは、ミスト状の薬剤や、これが混入した水分を遠心力で振り切ることが可能な回転速度で、前述の低速回転より高い回転速度をいう。具体的には、第１乾燥処理におけるロータ２４の回転速度は約１００ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下とすることが好ましい。

この第１乾燥処理工程をこのような中速回転で行う主な理由は、高速回転は、ウエハＷやロータ２４から振り切られて飛ばされた水分やＩＰＡが、外側チャンバ２６の内壁等に当たって跳ね返り、再びウエハＷに付着してウエハＷを汚染するといった事態を生じるので、これを防止するためにある。このことを考慮すると、ウエハＷやロータ２４から振り切られた水分やＩＰＡの跳ね返り等によるウエハＷの汚染がない限りにおいて、上記範囲より高速でロータ２４を回転させることも可能である。

第１乾燥処理工程が終了した段階では、ウエハＷやロータ２４から大部分の水分およびＩＰＡが振り切られていることから、次に、ウエハＷを高速回転させてウエハＷをほぼ乾燥した状態とする第２乾燥処理を行う。この第２乾燥処理工程においてロータ２４やウエハＷから飛散する水滴等は大きなものではないことから、外側チャンバ２６の内壁等からの跳ね返り等が起こらず、良好な乾燥状態を得ることが可能となる。ここで、高速回転とは、前述の低速および中速回転に比べて回転速度が大きいことを意味し、約３００ｒｐｍ以上８００ｒｐｍ以下の回転速度が好ましい。このような第１乾燥工程と第２乾燥工程は、回転速度を連続的にまたは段階的に上げることによって連続して行っても構わない。

このようなＩＰＡ乾燥処理、つまり、ロータ２４に保持されたウエハＷにミスト状のＩＰＡを供給してウエハＷを乾燥する方法を用いた場合には、ＩＰＡ乾燥処理工程の前後でウエハＷを他の装置へ搬送する必要がないために、装置の構造が簡単となり、また、ウエハＷの搬送に伴って生ずるパーティクルの付着等の問題も回避される。さらに、ウエハＷの搬送に要する時間を必要としないことから、スループットを上げることができる。

なお、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂからＩＰＡのみならず、純水をも吐出することができる場合には、吐出ノズル５４から純水をロータ２４に保持されたウエハＷに供給してリンス処理を行った後に、ミスト状の純水をウエハＷに供給することによってウエハＷの表面を均一に濡らし、その後にＩＰＡ乾燥処理を行うことで、ウエハＷの表面をより均一に乾燥させることができる。こうして、ウォーターマークの発生をより効果的に防止することができる。

ＩＰＡ乾燥処理が終了した後には、吐出ノズル５４から、例えばＮ_２ガスを吐出させながらウエハＷをより完全に乾燥させるガス乾燥処理を行う。このガス乾燥処理においては、ロータ２４およびウエハＷは静止した状態でもよく、また、例えば高速回転させる等、所定の回転速度で回転させてもよい。このガス乾燥処理により、ＩＰＡ乾燥処理後にウエハＷの表面に微量に残留するＩＰＡがほぼ完全に除去される。

その後、外側チャンバ２６を待避位置へスライドさせて図３に示した状態とし、先にウエハＷをロータ２４内へ搬入した際に使用された保持溝とは異なる保持溝でウエハＷを受け取るようにウエハ保持部材４１を上昇させる。洗浄処理が終了したウエハＷを保持したウエハ保持部材４１を降下させる際に、ウエハ検知部３１により再びウエハＷの枚数等が確認される。

ウエハ保持部材４１がキャリア待機部３０に待機しているキャリアＣを通過する際に、ウエハＷはキャリアＣに収納される。スライドステージ３２の駆動によってウエハＷが収納されたキャリアＣはステージ部４へ搬出され、次いでキャリア搬送機構１２によりイン・アウトポート２の載置台１０に載置され、作業者または自動搬送装置により搬出され、一連の洗浄処理が終了する。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
上記実施態様では、リンス処理が終了した後のＩＰＡ乾燥処理における最初の工程として、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂからミスト状のＩＰＡをウエハＷ全体に散布するようにしたが、本実施形態では蒸気状のＩＰＡを供給する。

本実施形態においても、上記実施形態と同様、図６の（ａ），（ｂ）に示すように配置されたＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂから蒸気状のＩＰＡが吐出される。本実施形態においては、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂからは、蒸気状のＩＰＡがウエハＷ全体に散布されるように、略三角錐状等のように裾拡がりに蒸気状のＩＰＡが吐出されることが好ましい。ＩＰＡ吐出ノズル７６ａ・７６ｂは、ＩＰＡを蒸気状として吐出することができる限りにおいて、その形状が限定されることはない。

図８、図９は、ＩＰＡ吐出ノズル７６ａを例として、ＩＰＡ吐出ノズルから蒸気状ＩＰＡを吐出させる機構の態様を示す模式図である。図８、図９の機構は図７の（ａ），（ｂ）の機構と類似しており、図７と同じものには同じ符号を付している。

図８の機構は、ＩＰＡ供給管７７のＩＰＡが滞留する部分の周囲にヒータ９０が設けられている他は図７の機構と同様に構成されている。このような機構によりＩＰＡ吐出ノズル７６ａから蒸気状のＩＰＡを吐出させる方法としては、切替制御弁７８ａを操作して所定量（例えば１００ｍｌ）のＩＰＡをＩＰＡ供給管７７内に滞留するように供給しておき、ヒータ９０によりＩＰＡ供給管７７内のＩＰＡを加熱して蒸気状とし、その後にＮ_２制御弁７８ｂおよび切替制御弁７８ａを開いてＮ_２ガス供給源８０からＩＰＡ供給管７７にＮ_２ガスを供給することが挙げられる。これにより、ＩＰＡ供給管７７内のＩＰＡ蒸気がＩＰＡ吐出ノズル７６ａから吐出される。この場合に上述の実施形態のようにＩＰＡをミスト化する必要はないので、Ｎ_２ガスの供給はゆっくりと行えばよい。

図９の機構は、Ｎ_２ガス供給源８０の代わりに高温Ｎ_２ガス供給源９１が設けられている他は図７の機構と同様に構成されている。このような機構によりＩＰＡ吐出ノズル７６ａから蒸気状のＩＰＡを吐出させる方法としては、切替制御弁７８ａを操作して所定量（例えば１００ｍｌ）のＩＰＡをＩＰＡ供給管７７内に滞留するように供給しておき、その後にＮ_２制御弁７８ｂおよび切替制御弁７８ａを開いて高温Ｎ_２ガス供給源９１からＩＰＡ供給管７７に高温のＮ_２ガスを供給することが挙げられる。これにより、ＩＰＡ供給管７７内のＩＰＡが高温のＮ_２ガスによって蒸気状となり、この蒸気状のＩＰＡがＩＰＡ吐出ノズル７６ａから吐出される。

このように蒸気状のＩＰＡにより乾燥処理する場合にも、上記実施態様と全く同じ手順でウエハＷの洗浄処理が行われる。

このようなＩＰＡの吐出方法を用いた場合にも、供給するＩＰＡの量が例えば１００ｍｌと少量であっても、ウエハＷの表面に均一にＩＰＡの蒸気を付着させことができるため、従来のようにＩＰＡを液状でウエハＷに供給、塗布する場合と比べると、ＩＰＡの使用量を極端に減少させることが可能となる。こうして、ＩＰＡの消費量が低減されれば処理コストが低減される。

次に、本発明のさらに他の実施態様について説明する。
上記２つの実施態様では、複数枚のウエハを一度に処理する場合について説明したが、本発明の洗浄処理方法は、１枚のウエハを洗浄処理する場合にも適用することができる。

図１０は枚葉式の洗浄処理ユニット１００の概略平面図であり、図１１はその概略断面図である。例えば、ウエハＷは、ウエハＷが略水平となるように載置されたキャリアＣと洗浄処理ユニット１００との間で搬送装置によって搬送される。

洗浄処理ユニット１００には、処理カップ１２２と、ウエハＷを略水平に保持するスピンチャック１２３と、スピンチャック１２３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たステージ１２４と、スピンチャック１２３に保持されたウエハＷの表面に所定の洗浄液を供給する洗浄液供給機構１８０と、ミスト状または蒸気状のＩＰＡをウエハＷに供給するＩＰＡ供給機構１９０と、を有している。

処理カップ１２２は、固定されたアウターカップ１２２ｂと、昇降可能なインナーカップ１２２ａからなり、スピンチャック１２３へウエハＷが搬入され、またはスピンチャック１２３からウエハＷが搬出される際には、図１１の点線位置へ降下した状態に保持され、一方、洗浄処理中は図１１の実線位置へ上昇した状態に保持される。アウターカップ１２２ｂの底部には、排気および洗浄液を排出するためのドレイン１３２が設けられている。

スピンチャック１２３は、スピンプレート１２６と、スピンプレート１２６の周縁の３箇所にそれぞれ等間隔に取り付けられた保持部材１２５ａおよび支持ピン１２５ｂと、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１２７とを有している。スピンチャック１２３へウエハＷが搬入される際には、ウエハＷは支持ピン１２５ｂに支持される。

保持部材１２５ａは、スピンプレート１２６に固定された支柱１６４と、支柱１６４に釣支された保持ピン１６５と、保持ピン１６５の下部に取り付けられた重錘１６３とからなり、スピンチャック１２３を回転させた際には、重錘１６３が遠心力によって回転の外側へ移動することで保持ピン１６５全体が傾斜して、保持ピン１６５の上部がウエハＷの端面を保持する。

スピンプレート１２６の下方には、回転軸１２７を囲繞するように階段状のカバー１２８が設けられており、このカバー１２８は台座１２９に固定されている。カバー１２８の内周側には排気口１３１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１２２内の空気を吸引できるようになっている。

ステージ１２４は枢軸１３７によって支持されており、この枢軸１３７の下方には図示しない昇降機構が取り付けられている。この昇降機構を動作させることで、ステージ１２４を所定の高さ位置に上下させて、保持することができるようになっている。

例えば、スピンチャック１２３へウエハＷが搬入され、またはスピンチャック１２３からウエハＷが搬出される際には、ステージ１２４の下面に形成された円環状の突起部１２４ａがスピンプレート１２６の上面に当接し、かつ、スピンプレート１２６の上面に形成された円環状の突起部１２６ａがステージ１２４の下面に当接する位置にステージ１２４を降下させた状態とする。このようにステージ１２４とウエハＷとの間隔を拡げることで、ウエハＷの搬入出を容易に行うことができる。

ステージ１２４のほぼ中央を貫通するように、洗浄液供給孔１４１とガス供給孔１４２が設けられており、洗浄液供給孔１４１には洗浄液供給管１４１ａが、ガス供給孔１４２にはガス供給管１４２ａがそれぞれ取り付けられている。

洗浄液供給管１４１ａを通して、各種の薬液や純水、ＩＰＡ等の洗浄液が洗浄液供給孔１４１からウエハＷの裏面に向けて吐出可能となっている。また、ガス供給管１４２ａを通して、Ｎ_２ガスがガス供給孔１４２からウエハＷの裏面に向けて吐出可能となっている。つまり、洗浄処理ユニット１００においては、ウエハＷの裏面の洗浄と乾燥をも行うことができる。

洗浄液供給機構１８０は、スピンチャック１２３に保持されたウエハＷの表面に各種の薬液や純水、ＩＰＡ等の洗浄液またはＮ_２ガスを供給する洗浄液吐出ノズル１８１と、洗浄液吐出ノズル１８１を保持する保持アーム１８２と、洗浄液吐出ノズル１８１がウエハＷの表面の所定位置に移動するように、保持アーム１８２を支持して保持アーム１８２を回動させる支持回転軸１８３と、洗浄液吐出ノズル１８１に所定の洗浄液等を供給する図示しない洗浄液供給管と、を有している。支持回転軸１８３を所定角度回動させることによって、洗浄液吐出ノズル１８１をウエハＷ上の所定位置へ移動させて、また、ウエハＷ上をスキャンさせることができる。

ＩＰＡ吐出機構１９０は、スピンチャック１２３に保持されたウエハＷの表面にミスト状または蒸気状のＩＰＡを供給するＩＰＡ吐出ノズル１９１と、ＩＰＡ吐出ノズル１９１を保持する保持アーム１９２と、ＩＰＡ吐出ノズル１９１がウエハＷの表面の所定位置に移動するように、保持アーム１９２を支持して保持アーム１９２を回動させる支持回転軸１９３と、を有している。支持回転軸１９３を所定角度回動させることによって、ＩＰＡ吐出ノズル１９１をウエハＷ上の所定位置へ移動させて、また、ウエハＷ上をスキャンさせることができる。

このような洗浄処理ユニット１００を用いて、例えば、以下に記す洗浄処理を行うことができる。最初に、ウエハＷをスピンチャック１２３に保持させ、スピンチャック１２３を静止させた状態または低速で回転させた状態で、洗浄液吐出ノズル１８１からウエハＷの表面および裏面に向けて所定の薬液を供給し、ウエハＷの表裏面が薬液に接した状態を所定時間保持する。こうして薬液処理が行われる。

続いて、ウエハＷから薬液を振り切るようにスピンチャック１２３を所定の回転速度で回転させる。このときに、回転するウエハＷの表裏面に純水を供給して、ウエハＷのリンス処理を行う。スピンチャック１２３の回転速度を下げて、ノズル保持アーム１９２をウエハＷ上で回動させながら、ＩＰＡ吐出ノズル１９１からミスト状または蒸気状のＩＰＡをウエハＷの表面に向けて供給する。これと同時に、洗浄液供給孔１４１からはＩＰＡをウエハＷの裏面に向けて吐出する。

こうして、ウエハＷの表面に供給するＩＰＡの量を低減することができる。また、高い洗浄精度が要求されるウエハＷの表面にウォーターマークが発生することを防止することができる。

その後、ＩＰＡのウエハＷへの供給を停止して、スピンチャック１２３に保持されたウエハＷを３０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍの高速で回転させる。こうして、ウエハＷからＩＰＡを振り切り、ウエハＷを乾燥させることができる。このとき、Ｎ_２ガスをウエハＷに向けて供給することも好ましい。

以上、本発明の実施の態様について説明してきたが、本発明が上記実施の態様に限定されるものでないことはいうまでもなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の態様では、ＩＰＡをミスト状または蒸気状にしてウエハＷへ供給したが、ＩＰＡに代えて界面活性剤を添加した薬剤を用いることができる。このような界面活性剤が添加された薬剤をミスト状または蒸気状にしてウエハＷに供給することで、ウエハＷにウォーターマークが発生することを有効に防止することができる。界面活性剤が添加された薬剤のベースとなる溶剤は、水であってもよく、エーテル等の有機溶剤であってもよい。

また、上記実施の態様では外側チャンバ２６および内側チャンバ２７の２つの処理チャンバを用いて洗浄処理を行う場合について説明したが、チャンバは１つであってもよいし、３つ以上あってもよい。さらに、洗浄処理ユニット１００にウエハＷの表面に当接するブラシを設けて、ウエハＷの表面をスクラブ洗浄することも可能である。上記実施の態様では本発明を半導体ウエハの洗浄処理に適用した場合について示したが、これに限らず、本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板等、他の基板の洗浄処理にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る洗浄処理装置を具備する洗浄処理システムを示す斜視図。 図１に示した洗浄処理システムの概略構成を示す平面図。 図１の洗浄処理システムの一構成要素である本発明の一実施形態に係る洗浄処理ユニットを示す断面図。 図３に示した洗浄処理ユニットにおいて、内側チャンバを外側チャンバの外部に出した状態を示す概略断面図。 図３に示した洗浄処理ユニットにおいて、外側チャンバの内部に内側チャンバを配置した状態を示す概略断面図。 外側チャンバに設けられた各種の吐出ノズルの取り付け位置を示す正面図および展開図。 図３に示した洗浄処理ユニットにおいて、ＩＰＡ吐出ノズルからミスト状ＩＰＡを吐出させる機構の例を示す模式図。 図３に示した洗浄処理ユニットにおいて、ＩＰＡ吐出ノズルから蒸気状ＩＰＡを吐出させる機構の一例を示す模式図。 図３に示した洗浄処理ユニットにおいて、ＩＰＡ吐出ノズルから蒸気状ＩＰＡを吐出させる機構の他の例を示す模式図。 本発明の別の実施態様に係る洗浄処理ユニットを示す概略平面図。 図１０に示した洗浄処理ユニットに設けられた洗浄処理カップとその内部構造を示す概略断面図。

符号の説明

１；洗浄処理システム
２；イン・アウトポート
３，１００；洗浄処理ユニット
４；ステージ部
２０；洗浄処理部
２３；モータ
２４；ロータ
２６；外側チャンバ
２７；内側チャンバ
３０；キャリア待機部
４０；ウエハ移動機構
５１；処理空間
５３・５５；吐出口
５４・５６；吐出ノズル
７６；ＩＰＡ吐出ノズル
７７；ＩＰＡ供給管
７８ａ；切替制御弁
７８ｂ；Ｎ_２制御弁
７９；ＩＰＡ供給源
８０；Ｎ_２ガス供給源
９１；高温Ｎ_２ガス供給源
１２２；処理カップ
１２３；スピンチャック
１８０；洗浄液供給機構
１９０；ＩＰＡ供給機構
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
Ｃ；キャリア（基板収納容器）

Claims (15)

1. 処理容器内に保持された基板の洗浄処理方法であって、
   前記基板を停止または低速回転させた状態において、蒸気状の薬剤を前記基板に供給する第１工程と、
   前記薬剤の供給を停止した後に前記基板を前記低速回転よりも高い回転速度で高速回転させることにより前記基板に付着した薬剤を振り切る第２工程と、
   を有し、
   前記第１工程では、薬剤を吐出するノズルまたは前記ノズルに薬剤を供給する薬剤供給管に前記薬剤を滞留させた後に前記薬剤供給管に高温のガスを供給することにより、前記薬剤を蒸気状として基板に供給することを特徴とする洗浄処理方法。
2. 前記薬剤は、揮発性薬剤であることを特徴とする請求項１に記載の洗浄処理方法。
3. 前記薬剤は、界面活性剤を含む溶剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄処理方法。
4. 前記処理容器内には、複数の基板が略垂直な状態で水平方向に並べられて保持されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の洗浄処理方法。
5. 前記高速回転は３００ｒｐｍ以上８００ｒｐｍ以下の回転速度で行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の洗浄処理方法。
6. 前記低速回転は１００ｒｐｍ以下の回転速度で行われることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の洗浄処理方法。
7. 前記第１工程の後、基板にＮ_２ガスを吹き付けて乾燥することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の洗浄処理方法。
8. 基板に洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄処理装置であって、
   基板を収容する処理容器と、
   前記処理容器内で基板を保持する保持手段と、
   前記保持手段を回転させる回転機構と、
   前記洗浄液を前記基板に向けて吐出する洗浄液供給機構と、
   薬剤をミスト状または蒸気状として前記保持手段に保持された基板に供給する薬剤供給機構と、
   を具備し、
   前記薬剤供給機構は、前記薬剤を吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルに前記薬剤を送液する薬剤供給管と、前記吐出ノズルまたは前記薬剤供給管に前記薬剤を滞留させる機構と、前記薬剤供給管に高温のガスを供給するガス供給機構とを有し、前記吐出ノズルまたは前記薬剤供給管に滞留された前記薬剤が前記ガス供給機構から供給された高温ガスにより加熱されて蒸気状となり、この蒸気状の薬剤が前記吐出ノズルから吐出されることを特徴とする洗浄処理装置。
9. 前記薬剤は、揮発性薬剤であることを特徴とする請求項８に記載の洗浄処理装置。
10. 前記薬剤は、界面活性剤を含む溶剤であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の洗浄処理装置。
11. 前記保持手段には、複数の基板が略垂直な状態で水平方向に並べられて保持されることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の洗浄処理装置。
12. 前記処理容器は、外側チャンバと内側チャンバにより、別個に略密閉された処理室を形成することができる二重チャンバ構造を有することを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の洗浄処理装置。
13. 前記保持手段は１枚の基板を略水平に保持することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の洗浄処理装置。
14. 前記処理容器は、前記保持手段に保持された基板を囲繞するように配置された処理カップであることを特徴とする請求項１３に記載の洗浄処理装置。
15. 前記ミスト状または蒸気状の薬剤が供給された基板にＮ_２ガスを吐出する吐出ノズルをさらに具備することを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の洗浄処理装置。

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