(57)【要約】【課題】  省スペース、低価格および環境に配慮した枚葉基板洗浄装置およびその洗浄方法を提供する。【解決手段】  基板洗浄装置１は、シリコン基板を回転可能に保持する回転テーブル５０と、保持されたシリコン基板表面の少なくとも一部を光照射可能な光照射装置３０と、少なくともＮ２Ｏ水およびフッ酸溶液を基板上へ選択的に供給可能なノズル４０と、光照射装置３０およびノズル４０の供給を制御し、シリコン基板上へＮ２Ｏ水が供給されるとき光照射装置３０による光照射を可能とする制御ユニット１００とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持手段と、
保持された基板を回転させる基板回転手段と、
保持された基板上の表面の少なくとも一部を光照射可能な光照射手段と、
水に亜酸化窒素ガスを溶解した水（以下、Ｎ２Ｏ水という）およびフッ酸溶液の少なくとも１つを基板上へ選択的に供給可能な供給手段と、
前記光照射手段および前記供給手段を制御し、基板上へＮ２Ｏ水が供給されるとき前記光照射手段による光照射を可能とする制御手段と、
を有する基板洗浄装置。
【請求項２】
前記制御手段は、基板上へＮ２Ｏ水が供給されている間、前記光照射手段により光を照射させる、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記光照射手段による光照射を停止後一定期間、前記供給手段によりＮ２Ｏ水を基板上へ供給させる、請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記制御手段は、Ｎ２Ｏ水の供給後に、前記供給手段によりフッ酸溶液を基板上へ供給させる、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記光照射手段を揺動させる、請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記制御手段は、基板上へＮ２Ｏ水が供給されている間、前記基板回転手段により基板を回転させる、請求項１ないし５いずれか１つに記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記制御手段は、基板回転手段を停止させた状態で、Ｎ２Ｏ水を供給する、請求項１ないし６いずれか１つに記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記制御手段は、メモリを含み、当該メモリは、洗浄処理シーケンスを制御するプログラムを含む、請求項１ないし７いずれか１つに記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記光照射手段は、待機位置と洗浄処理位置との間を移動可能であり、前記光照射手段が洗浄処理位置にあるとき、前記光照射手段は前記基板保持手段の少なくとも一部を覆う、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
前記光照射手段が洗浄処理位置にあるとき、前記供給手段が前記光照射手段によって覆われていない基板保持手段上に位置する、請求項９に記載の基板洗浄装置。
【請求項１１】
前記光照射手段は、ランプの光を透過もしくは遮光するためのシャッターを含む、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の基板洗浄装置。
【請求項１２】
前記光照射手段は、紫外線を発するランプを含む、請求項１ないし１１いずれか１つに記載の基板洗浄装置。
【請求項１３】
前記供給手段は、複数に配置されたノズルを含み、該複数のノズルから選択されたノズルを介してＮ２Ｏ水を基板上へ供給する、請求項１ないし１２いずれか１つに記載の基板洗浄装置。
【請求項１４】
基板洗浄装置はさらに、基板保持手段の周囲を覆うチャンバーと、チャンバー内に不活性ガスを供給するためのフィルターとを含み、基板表面に光を照射するとき、チャンバー内に不活性ガスを供給する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１５】
基板は、半導体シリコン基板を含む、請求項１ないし１４いずれか１つに記載の基板洗浄装置。
【請求項１６】
基板を洗浄するための基板洗浄方法であって、
回転テーブル上に基板を保持し、かつ当該基板を回転させるステップと、
回転された基板表面にＮ２Ｏ水を供給し、かつ当該基板表面に少なくとも紫外線を含む光を照射するステップと、
紫外線の照射後に、基板表面にフッ酸溶液を供給するステップと、
を有する基板洗浄方法。
【請求項１７】
基板を洗浄するための基板洗浄方法であって、
回転テーブル上に基板を保持し、かつ当該基板を回転させるステップと、
回転された基板表面にフッ酸溶液を供給するステップと、
フッ酸溶液により処理された基板表面にＮ２Ｏ水を供給し、かつ当該基板表面に少なくとも紫外線を含む光を照射するステップと、
を有する基板洗浄方法。
【請求項１８】
基板を洗浄するための基板洗浄方法であって、
基板保持手段上に基板を保持させるステップと、
基板表面にＮ２Ｏ水を供給し、かつ当該基板表面に少なくとも紫外線を含む光を照射するステップと、
紫外線の照射後に、基板表面にフッ酸溶液を供給するステップと、
を有する基板洗浄方法。
【請求項１９】
基板洗浄方法はさらに、紫外線を照射するときに、少なくとも基板表面に不活性ガスを供給するステップを含む請求項１６ないし１８いずれか１つに記載の基板洗浄方法。
【請求項２０】
基板洗浄方法はさらに、フッ酸溶液の供給後に、リンス水を供給するステップを含む、請求項１６ないし１８いずれか１つに記載の基板洗浄方法。
【請求項２１】
前記リンス水は、光照射されないＮ２Ｏ水または超純水を含む、請求項２０に記載の基板洗浄方法。
【請求項２２】
基板洗浄方法はさらに、基板を回転させることで基板表面を乾燥させるステップを含む、請求項１６ないし１８いずれか１つに記載の基板洗浄方法。
【請求項２３】
基板表面を乾燥するステップは、基板表面に不活性ガスを供給するステップを含む請求項２２に記載の基板洗浄方法。
【請求項２４】
前記不活性ガスを供給するステップは、加温された不活性ガスの供給を含む、請求項２３に記載の基板洗浄方法。
【請求項２５】
前記回転テーブルは、基板をベルヌーイまたはエアーベアリングにより保持する、請求項１６ないし１８いずれか１つに記載の基板洗浄方法。
【請求項２６】
基板は、半導体シリコン基板を含む、請求項１４ないし２５いずれか１つに記載の基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄方法に関し、特に、半導体基板、液晶パネル、プラズマパネル、フィールドエミッション等のガラス基板、その他薄板状の基板を洗浄処理するための基板洗浄装置およびその洗浄処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体シリコン基板に対して、成膜、リソグラフィ、エッチング、イオン注入、レジスト剥離等の処理を行う場合、基板表面を清浄化する洗浄処理が行われる。シリコン基板の洗浄は、大きくバッチ式と枚葉式に分類されるが、バッチ式は、スループットは優れるが、基板の大口径化により占有面積が大きくなる欠点がある。これに対して、枚葉式は、基板を一枚単位で処理するもので、占有面積を小さくすることができ、大口径の基板についても均一な洗浄をすることができるという利点がある。枚葉式に代表されるスピン洗浄は、基板を水平に保持しつつ回転させ、そこに洗浄ノズルから薬液や純水を供給して基板表面を洗浄する。
【０００３】
また、最近になって、主にシリコン基板を洗浄する目的において、光照射を併用した枚葉スピン洗浄装置が世に排出され始めている。それらは光、特に３６５ｎｍ以下の波長を有する光を駆使し、処理液のもつ性能をより高めることを目的としている。
【０００４】
例えば、特許文献１は、半導体ウエハの洗浄対象物に応じて、オゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水等の機能水の１種または２種以上の機能水をスピン回転機構に保持した半導体ウエハ上に供給し、次いで、半導体ウエハ上にエキシマランプを二次エネルギとして一定時間照射して機能水の洗浄反応を促進させると共に、ＤＨＦ（希フッ酸）を供給し、回転しながら洗浄を行うものである。
【０００５】
また特許文献２は、基板の一方の面へ洗浄液を供給して紫外線を照射するとともに、他方の面へ高周波超音波を照射して基板の表裏面を洗浄する技術を開示している。洗浄液としては、酸化性ラジカル（ＨＯ・、ＨＯ２・）、酸化種及び／または酸素を含有するイオン（Ｏ３、Ｈ２Ｏ２、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ３−）を開示している。
【０００６】
【特許文献１】国際公開０２−１０１８０８号
【特許文献２】特開２０００−７０８８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１および特許文献２に開示される洗浄装置は、ランプ中心の構成になっており、また、シリコン基板面に対するランプの占める面積が非常に大きく、さらに、処理液雰囲気からランプ等光照射関連の部位を分割して保護するなどの必要性から、シリコン基板処理室自体も、通常の枚葉スピン洗浄装置の処理室以上に大型化せざるを得ない状況がある。加えて、それらランプがシリコン基板に占める面積の影響により、例えばシリコン基板を一度所定の処理液で濡らしておいて後、光を照射するという方法が一般的であり、両者をシリコン基板上において同時に処理できないという現状がある。
【０００８】
しかしそれでは、場合によってはシリコン基板表面上の処理液が乾燥してしまうなどして、最悪の場合、ウォーターマークの発生につながり、半導体素子にとって悪影響を及ぼしかねないという懸念点が挙げられる。更にはランプの大きさや仕様に伴い、使用する電気的用力も増し、コスト的にメリットの少ないものとなってしまう可能性を有している。
【０００９】
一方、光照射を用いた洗浄処理には、最適な光量が求められ、被洗浄体であるシリコン基板とランプとの距離が重要な要素になるが、特許文献１に開示されるように、距離を決定する為に物理的な手段、つまり突起などのストッパーを設けてランプの位置決めをしている。これは、ランプの位置を常に一定の高さに保つ意味では優れているものの、ランプの取り付けの煩雑性や、またストッパー自体の破損の恐れもあり、特に後者に至っては、ランプそのものや、最悪はシリコン基板に損傷を与えかねないという危険性を有している。
【００１０】
さらに、基板洗浄に用いられる洗浄液は、オゾン水や過酸化水素水とフッ酸を組み合わせたものが一般的であるが、オゾン水や過酸化水素水を用いた場合、その廃液は、自然破壊を引き起こすものであり、環境保護に適したものと言えるものではない。従って、オゾン水や過酸化水素水の廃液を処理しなければならず、そのために大きなコストを必要としている。
【００１１】
以上のような観点に立ち、また鋭意研究の結果、今回我々はこれまでに発表されている光照射を併用した枚葉洗浄技術が有する問題点に対し、それら問題点を解決する為の、特に枚葉洗浄装置に搭載するための光照射機構および洗浄処理液に着眼した新規な洗浄手法を得るに至った。そこで本発明は、省スペース、低価格および環境に配慮した新規な枚葉基板洗浄装置およびその洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る基板洗浄装置は、基板を保持する基板保持手段と、保持された基板を回転させる基板回転手段と、保持された基板上の表面の少なくとも一部を光照射可能な光照射手段と、Ｎ２Ｏ水およびフッ酸溶液の少なくとも１つを基板上へ選択的に供給可能な供給手段と、前記光照射手段および前記供給手段を制御し、基板上へＮ２Ｏ水が供給されるとき前記光照射手段による光照射を可能とする制御手段とを有するものである。Ｎ２Ｏ水は、水に亜酸化窒素ガスを溶解した水溶液であり、紫外線等の光を照射により窒素分子と酸素原子に解離され、その酸素原子の働きによって酸化作用を生じさせる。一方、光照射を停止すれば、Ｎ２Ｏ水は安定した状態となり、水と同様な機能を呈する。
【００１３】
さらに本発明に係る基板洗浄基板洗浄方法は、回転テーブル上に基板を保持し、かつ当該基板を回転させるステップと、回転された基板表面にＮ２Ｏ水を供給し、かつ当該基板表面に紫外線を照射するステップと、紫外線照射後に、基板表面にフッ酸溶液を供給するステップとを有するものである。
【００１４】
次に、本発明で用いるＮ２Ｏ水の特性について説明する。図１０は、Ｎ２Ｏ水に紫外線を照射したときの亜酸化窒素の濃度変化を示す実験結果である。横軸は、測定範囲２００〜３４０ｎｍの波長帯域を示し、縦軸は吸光度を示している。曲線Ｃ１〜Ｃ３はＮ２Ｏの吸光度を示し、Ｃ３が３分間照射、Ｃ２が１分間照射、Ｃ１が照射なしを示している。グラフからも明らかなように、２４０ｎｍ以上の波長の光では、吸光度がゼロであり、光が全く吸収されていない。言い換えれば、光エネルギーの照射によってＮ２Ｏの解離が行われていないことがわかる。
【００１５】
図１１は、２０５ｎｍの波長の光を照射したとき、吸光度から求めたＮ２Ｏの濃度変化を示す表である。なお、照射時間がゼロの濃度を飽和濃度（水温２５℃での値）として、各々の吸光度の相対値を掛け算にて算出したものである。３分間の照射により亜酸化窒素の濃度がかなり減少しているのがわかる。また、図１０に示す実験結果から、実質的にオゾン（Ｏ３）の副生物の検出はされていない。
【００１６】
図１２は、シリコンウエハーの酸化を行った酸化装置の模式図である。酸化装置は、容器Ｐと、容器Ｐの真上に配置される低圧水銀ランプＱとを含む。低圧水銀ランプＱは、２４０ｎｍ以下の波長を含む光を発生し、その出力は１１０Ｗである。好ましくは低圧水銀ランプＱは、容器Ｐの全面を照射するように、できるだけ容器Ｐに近接して配置される。
【００１７】
容器Ｐは、側面および底面を含みその上面が開放され、例えばテフロン（登録商標)から形成される。容器Ｐの底面には、一定の高さの突起が形成され、該突起によってシリコンウエハーＷの裏面が支持される。容器Ｐに充填されるＮ２Ｏ水、Ｎ２Ｏを約０．１％（１０６８ｐｐｍ）程度を含有するものである。シリコンウエハーＷが容器Ｐ内に配置された後、シリコンウエハーＷの全体が十分に浸漬される程度にＮ２Ｏ水を容器Ｐ内に充填する。本例では、酸化すべきシリコンウエハーとして、その表面に存在する酸化物を予めフッ化水素水溶液にて除去したものを用いる。
【００１８】
図１３は、図１２の酸化装置によりシリコンウエハーを酸化した結果を示すグラフであり、横軸に光照射時間、縦軸にシリコンウエハー表面に生成した酸化膜の厚さ（Å）の関係を示す。酸化膜の厚さは、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によるＳｉ２ｐスペクトルの波形解析により求めた。この方法については、例えば、分析化学，ｖｏｌ．４０（１９９１）６９１〜６９６頁の奥田和明，伊藤秋男による「Ｘ線光電子分光法による薄い金属表面酸化膜の膜厚測定」に記載されている。図１３のグラフから、１分間の光照射時間で６Å程度の酸化膜が生成され、３分間の光照射時間で１０Å程度の酸化膜が生成されていることが確認された。
【００１９】
図１４は、図１２に示した酸化装置で、ヘリウム（Ｈｅ）が溶解している水を用いてシリコンウエハーＷを酸化したときの光照射時間とシリコンウエハー表面に生成した酸化膜の厚さの関係を示すグラフである。なお、ヘリウムは亜酸化窒素溶解水との比較を行う上で、使用する水中に溶解してしまっている空気成分（Ｎ２，Ｏ２，ＣＯ２など）を追い出すために、水中に強制的に溶解させた。図１４のグラフから明らかなように、１分間の照射時間で１Å程度、３分間の照射時間でも２Å程度の酸化膜しか生成されていないことが確認された。図１３との比較から、水中の亜酸化窒素に光を照射することで、この水と接触したシリコンウエハーＷの表面に効率良く酸化膜を生成できることが確認された。
【００２０】
上記シリコンウエハーの酸化（図１３および図１４）は、全て室温（２４℃付近）にて実施されたものである。また、上記酸化では亜酸化窒素を解離するための光源として、低圧水銀ランプを使用したが、２４０ｎｍ以下の波長の光を発生し得るものであれば、低圧水銀ランプ以外の光源を使用してもよい。さらにランプ出力も適宜変更することが可能であり、１１０Ｗ以外のランプ出力で行っても酸化分解は可能である。一般的に同一ランプを用いた場合、出力によって酸化分解の速度が影響を受け、出力が小さいと酸化分解の速度は低下し、逆に出力が大きいと酸化分解の速度は上昇する。所望の酸化分解速度に応じて、出力を選ぶことが可能である。
【００２１】
図１５は、図１２の酸化装置において各種ガスを溶解した水溶液を用いたときのシリコンウエハーＷの酸化膜の挙動を示すグラフである。横軸は紫外線の照射時間（分）、縦軸は酸化膜厚（Å）でえある。光源として、オゾンレスタイプの高圧水銀ランプを用いた。
【００２２】
グラフにおいて、Ｇ１は、Ｎ２Ｏ、Ｇ２はＯ２、Ｇ３は空気、Ｇ４はＨｅ、Ｇ５はＮ２、Ｇ６はＡｒをそれぞれ溶在する溶液である。このグラフからも明らかなように、Ｎ２Ｏ水は、他の溶解水よりも酸化レートが著しく高いことがわかる。ちなみに、Ｎ２Ｏは、１分の照射時間で６Å、Ｏ２は３Å、空気は２Å、他のＨｅ、Ｎ２、Ａｒは１〜２Åの成長であった。
【００２３】
照射時間とともに、酸化レートの曲線が減少するのは、水中に存在する酸化活性種の濃度が低下することが原因の１つと考えられる。従って、水中の酸化活性種の濃度が低下しないように、未使用の亜酸化窒素を容器４０内に注入すれば、酸化レートの低下を抑制することができるものと考えられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、少なくともＮ２Ｏ水およびフッ酸溶液の併用により基板の洗浄を行うようにしたことで、洗浄に使用後の廃液の処理工程を削減することが可能となり、これにより基板洗浄装置の小型化および低価格化を実現することが可能となり、さらには、環境に配慮した基板洗浄処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る基板処理装置の最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００２６】
図１は、本発明の実施例に係る枚様式の基板洗浄装置の外観を示す斜視図である。基板洗浄装置１は、本体部１０と、本体部１０に搭載された基板保持装置２０と、基板保持装置２０上に配された光照射装置３０と、洗浄に必要な薬液等を供給するための複数のノズル４０とを備えている。また、本体部１０の内部には、後述するように、基板保持装置２０、光照射装置３０およびノズル４０の動作を制御するための制御ユニットが内蔵されている。
【００２７】
本体部１０の前面には、ユーザからの指示を入力するためのタッチパネルディスプレイ１２が取り付けられている。ユーザは、タッチパネルディスプレイ１２を介して、所望の洗浄処理シーケンスを選択し、あるいは必要な入力指示を与える。また、タッチパネルディスプレイ１２は、洗浄処理装置１の洗浄処理がどの状態にあるかを表示することができる。
【００２８】
基板保持装置２０は、シリコン基板を回転可能に保持する回転テーブル５０と、回転テーブル５０を包囲するように配された回収ポット６０とを有している。回転テーブル５０は、図示しないモータに接続されている。回転テーブル５０の上面には、シリコン基板のエッジを把持するための複数の把持具５２が取り付けられ、また、回転テーブル５０の中央にはガスを噴出させるための複数の噴出孔５４が形成されている。回転テーブル５０の噴出孔５４から窒素ガスを噴出することで、シリコン基板を回転テーブル５０上において非接触状態で保持することができる。これは、ベルヌーイの原理またはエアーベアリングの原理を利用したものである。
【００２９】
回転テーブル５０を回転させ、非接触状態の保持されたシリコン基板は、その外周を把持具５２にガイドされ回転することができる。また、回転テーブル５０には、シリコン基板が載置されたことを検知するための基板検知センサ５６が設けられ、検知結果は、制御ユニットへ出力される。検知センサ５６は、例えば赤外線などの反射光を検出することでシリコン基板の有無を検出する。
【００３０】
本体部１０上には、スライド部材７０が取り付けられている。スライド部材７０に光照射装置３０が取り付けられ、光照射装置３０は図示しない駆動機構によってスライド部材７０上を水平方向に移動することができる。スライド部材７０には、光照射装置３０の位置を検出する位置検出センサ８０が取り付けられ、その検出結果は制御ユニットへ出力される。
【００３１】
ノズル４０は、複数のノズル４０ａ〜４０ｄを含む。各ノズル４０ａ〜４０ｄは、まとまった位置に配置されていてもよいし、あるいは離れた位置に配置されていてもよい。各ノズル４０ａ〜４０ｄは、溶液やガスの供給源に接続され、そこから供給された溶液やガスを供給する。また、各ノズル４０ａ〜４０ｄは、図示しない移動機構により回転テーブル５０上へ移動し、または回転テーブル５０上から退避させることができる。例えば、ノズル４０ａは、Ｎ２Ｏを含む溶液を供給し、ノズル４０ｂはフッ酸水溶液を供給し、ノズル４０ｃは純水またはリンス水を供給し、ノズル４０ｄは、窒素等の不活性ガスを供給する。
【００３２】
これとは別に、単一のノズルは、複数の処理液を供給できるものであってもよい。例えば、ノズル４０ａは、Ｎ２Ｏ水と供給し、または超純水を供給するようにしてもよい。この場合には、ノズル４０ａに接続された供給源を切替えるようにする。
【００３３】
図２は、光照射装置３０の断面構造を示している。光照射装置３０は、矩形状のハウジング３２と、その内部にランプ管３４とを含んでいる。ハウジング３２の内部には、ランプピッチＰで折り曲げられたランプ管３４が収容されている。また、ハウジング３２の下面には、透過窓３６が取り付けられ、そこからランプ管３４の光が出射されるようになっている。ランプは、例えば２４０ｎｍ以下の紫外線を含む水銀ランプ等を使用することができる。透過窓３６は、例えば石英ガラスによって構成されている。さらに好ましくは、ハウジング３２の内壁には、ランプからの光が透過窓３６から効率よく出射されるように反射膜等がコーティングされている。
【００３４】
光照射装置３０は、シリコン基板Ｗを回転テーブル５０へ搬送するとき、その搬送に邪魔にならないように図３(ａ)に示すような待機位置にある。また、洗浄処理時には、スライド部材７０を介して図３(ｂ)に示す洗浄処理位置へ移動される。このとき、光照射装置３０は、回転テーブル５０の少なくとも半分の領域を覆い、かつ、回転テーブル５０の表面とは約３０ｍｍ以下、好ましくは２５ｍｍ以下の距離にある。
【００３５】
ランプ面積は、光量を重要因子とする光照射を併用した洗浄においては最も重要な要素技術の一つであるが、そのために従来技術の課題でも述べたような様々な弊害を生じさせている。そこで本実施例では、従来の課題を改善すべく、回転テーブル５０の少なくとも半分を必要最低限の光照射エリアとして獲得している。これにより、回転テーブル５０の全領域すなわちシリコン基板の全領域を光照射エリアとする場合に比べて、光照射面積の占めるエリア、言い換えれば、ランプの占有面積を大幅に削減することができる。その一方、削減したエリアをノズル４０を配置させる空間に利用することで、シリコン基板上にノズル４０から処理液を供給しつつ、シリコン基板上に光照射を行うことを可能にする。従って、処理液の乾燥に伴うウォーターマークの発生を抑制することができる。
【００３６】
さらに、光照射装置３０は、洗浄処理を行うとき、スライド部材７０上において一定の周期で方向Ｓに揺動することができる。揺動する距離は、ランプ管３４が図２に示すランプピッチＰで配列されているとき、そのピッチＰに等しいかそれ以上であることが好ましい。ランプピッチＰにおいて物理的にランプ管３４の存在しないエリアに対してはランプ照射が実施できない可能性が高い為、光照射装置３０をランプピッチＰに合わせて揺動させることで、ランプの未照射エリアをなくし、シリコン基板Ｗ上に均一な光が照射されるようになる。
【００３７】
図５は、本体部１０内の制御ユニットの電気的な構成を示すブロック図である。制御ユニット１００は、タッチパネルディスプレイ１２からの入力を受け付ける入力インターフェース１１０、ノズル４０からの処理液の供給を制御する処理液供給部１２０、光照射装置３０の移動、ノズル４０の移動および回転テーブル５０の回転等の駆動制御を行う駆動制御部１３０、回転テーブル５０の噴出孔５４からの窒素ガスの供給等を制御する保持制御部１４０、光照射装置３０のランプ管３４の点灯を制御するランプ駆動回路１５０、基板検知センサ５６および位置検出センサ８０からの結果やその他のデータ等を記憶するデータメモリ１６０、洗浄処理シーケンスを制御するためのプログラムを記憶するプログラムメモリ１７０、およびプログラムに従い各部を制御する中央処理装置１８０を含んでいる。
【００３８】
次に、本実施例の基板洗浄装置における洗浄シーケンスを図６を参照して説明する。光照射装置３０を図３(ａ)に示す待機位置に位置させた状態で、シリコン基板Ｗを回転テーブル５０上に載置する（ステップＳ１０１）。このとき、回転テーブル５０の噴出孔５４から窒素ガスが噴出され、シリコン基板Ｗは回転テーブル５０上に非接触状態で保持される。シリコン基板Ｗの移送は、例えばウエハ搬送アームによって行うことができる。
【００３９】
回転テーブル５０上にシリコン基板Ｗが載置されると、そのことが基板検知センサ５６によって検知される。中央処理装置１８０は、シリコン基板Ｗが載置されたことに応答して、駆動制御部１３０を介して回転テーブル５０を一定速度にて回転させる。シリコン基板Ｗは、その外周を把持具５２にガイドされ、回転テーブル５０上で非接触状態を保ちながら回転される（ステップＳ１０２）。
【００４０】
中央処理装置１８０は、駆動制御部１３０を介して、ノズル４０を待機位置から回転テーブル５０上へ移動させ、かつ光照射装置３０を洗浄処理位置へ移動させる（ステップＳ１０３）。なお、ノズル４０および光照射装置３０の移動と、回転テーブル５０の回転とは、順序が逆であっても良い。
【００４１】
次に、中央処理装置１８０は、処理液供給部１２０を介してノズル４０ａからＮ２Ｏ水を基板表面に滴下させる（ステップＳ１０４）。処理すべき被洗浄体がシリコン基板のように表面が疎水面である場合は、処理液をシリコン基板全体に供給する必要がある。このため、例えばノズルの処理液吐出口の内径が５ｍｍ程度で、処理液供給量が毎分1リットルの場合、ノズルの処理液吐出口は、仮に吐出口からシリコン基板までの距離が２０ｍｍ程度であった場合、同基板の中心から３０ｍｍ以内、好ましくは２５ｍｍ以内の位置に存在するのが良い。これは光照射を行わない場合でも同条件である。
【００４２】
中央処理装置１８０はさらに、ランプ駆動回路１５０を介してランプ管３４により基板表面へ光を照射させる（ステップＳ１０５）。このとき、光照射装置３０は、洗浄処理位置にあり、回転テーブル５０の少なくとも半分の領域を覆い、空いた領域にはノズル４０が配される（図４を参照）。従って、シリコン基板Ｗの表面に対し、Ｎ２Ｏ水の供給と光照射とを同時に行うことができる。また、ランプの点灯に時間を要する場合には、予めランプを点灯させておき、その状態から光照射装置３０を洗浄処理位置まで移動させるようにしてもよい。この場合、移動中に紫外線が透過窓３６から外部へ漏れ、オゾンが発生しないようにするため、透過窓３６にシャッターを併設し、移動の間シャッターを閉じ、光照射装置３０が洗浄処理位置に到達したときに、シャッターを開くようにする。
【００４３】
さらに好ましくは中央処理装置１８０は、処理液供給部１２０を介してノズル４０ｄから窒素ガスを供給し、シリコン基板表面を不活性ガス雰囲気にすることができる。これは、ランプから照射された紫外線により大気中にオゾンが発生することを抑制するためである。加えて、中央処理装置１８０は、図４に示したように、光照射装置３０を方向Ｓに一定周期にて揺動させてもよい。
【００４４】
回転されたシリコン基板Ｗの表面には、ノズル４０ａからＮ２Ｏ水が順次供給され、そのＮ２Ｏ水は基板表面において紫外線の照射により活性化され、シリコン基板表面が改質する。光照射装置３０による光照射エリアは、シリコン基板Ｗの少なくとも半分であるが、シリコン基板Ｗは回転されているため、シリコン基板Ｗの全表面のＮ２Ｏ水がまんべんなく光照射されることになる。さらに光照射装置３０を揺動させることで、ランプピッチによる光強度のムラを抑制し、より均一な光照射を行うことができる。
【００４５】
シリコン基板表面に供されたＮ２Ｏ水は、回収ポット６０に収容され、廃棄または再利用される。ここで注意すべきことは、Ｎ２Ｏ水は、光が照射されていなければ、実質的に水と同様に無害である。言い換えれば、光照射が行われていない状態では、Ｎ２Ｏ水は活性化されず、単なる水溶液でしかない。従って、使用後のＮ２Ｏ水を廃棄するに際して必ずしも特別な処理を必要としない。
【００４６】
中央処理装置１８０は、洗浄に必要な時間、光照射を行ったか否かを監視する（ステップＳ１０６）。この光照射時間は、予め設定することができる。光照射時間が所定時間に到達したとき、中央処理装置１８０は光照射を停止させる（ステップＳ１０７）。光照射の停止は、ランプ管３４を消灯させてもよいし、透過窓３６にシャッターが併設されている場合には、シャッターを閉じるようにしてもよい。
【００４７】
光照射を停止された後、ノズル４０ａから一定期間、Ｎ２Ｏ水がシリコン基板表面に供給される（ステップＳ１０８）。このとき、光照射がされていないため、Ｎ２Ｏ水は活性化されず、Ｎ２Ｏ水がリンス水として機能する。
【００４８】
Ｎ２Ｏ水水によりリンスが終了すると、ノズル４０ａからＮ２Ｏ水の供給が停止され（ステップＳ１０９）、次に、中央処理装置１８０は、駆動制御部１３０を介してシリコン基板Ｗを高速回転させ、基板表面からＮ２Ｏ水を除去し、基板表面を乾燥させる（ステップＳ１１０）。このとき、ノズル４０ｄから窒素ガスの供給が継続されており、シリコン基板表面は大気から隔離された状態で保護されている。
【００４９】
次に、中央処理装置１８０は、ノズル４０ｄからの窒素ガスの供給を停止させ、ノズル４０ｂからフッ酸水溶液を供給させる（ステップＳ１１１）。フッ酸は、希
フッ酸でもよい。フッ酸の供給によりシリコン基板表面が洗浄される。フッ酸水溶液による洗浄後、必要であれば、Ｎ２Ｏ水または純水によるリンスを行ったり、さらには、Ｎ２Ｏ水の供給と光照射の工程を繰り返し行うようにしてもよい(ステップＳ１１２)。
【００５０】
図７は、他の洗浄処理シーケンスの例を示す図である。なお、図６で説明したステップＳ１０１からステップＳ１０３までは共通であるため、これらのステップを図７から削除し、ここでの説明は省略する。
【００５１】
回転テーブル５０上に保持されたシリコン基板表面に、ノズル４０ｂからフッ酸水溶液を供給する（ステップＳ２０１）。これにより、シリコン基板表面が洗浄される。次に、シリコン基板表面にノズル４０ａからＮ２Ｏ水を供給し、またはノズル４０ｃから超純水を供給し、リンスを行う（ステップＳ２０２）。次に、ノズル４０ａからＮ２Ｏ水をシリコン基板表面に供給し（ステップＳ２０３）、シリコン基板表面に光を照射する（ステップＳ２０４）。光照射を所定時間だけ継続させた後（ステップＳ２０５）、光照射を停止する（ステップＳ２０６）。
【００５２】
次に、Ｎ２Ｏ水または超純水によるリンスを行う（ステップＳ２０７）。リンスの終了後、シリコン基板表面を乾燥させる（ステップＳ２０８）。乾燥は、基板を高速回転したり、あるいは加温された不活性ガスをノズル４０ｄから供給することにより行われる。次に、フッ酸水溶液を供給し（ステップＳ２０９）、その後、超純水等によりリンスを行う（ステップＳ２１０）。上記処理は、必要に応じて繰り返すことができる（ステップＳ２１１）。
【００５３】
上記した洗浄処理シーケンス(図６および図７)では、シリコン基板を回転させた状態でＮ２Ｏ水を滴下し、紫外線を照射しているが、これは、シリコン基板を回転させた方が、シリコン基板を停止させたときと比較して、シリコン基板表面の酸化膜の成長が約３割程度高くなるためである。これにより、洗浄処理のスループットを向上させることが可能である。但し、必ずしもシリコン基板を回転させず、停止した状態にてＮ２Ｏ水を滴下し、紫外線を照射するようにしてもよい。
【００５４】
さらに、洗浄処理シーケンスにおいて、シリコン基板表面に酸化膜を残すようにしてもよい。この場合には、シリコン基板にＮ２Ｏ水を滴下し、これに紫外線を照射した状態で終了するか、あるいは、その後にリンスを行って終了するようにしてもよい。例えば、次工程において、シリコン基板表面に厚膜酸化層を形成するような場合には、自然酸化膜の成長を抑制することができるので、有用である。
【００５５】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図８は、回転テーブル５０の周囲を覆うようにチャンバー６２を取り付けたものである。チャンバー６２は、回転テーブル５０の周囲を実質的に包囲し、その上部に開口６４が形成されている。開口６４には、不活性ガスをダウンブローにて供給するウルトラフィルター６６が配される。ウルトラフィルター６６は、図示しない機構により上下方向または水平方向に移動可能である。チャンバー６２にはさらにドレイン溝６８が形成されており、ドレイン溝６８を介して処理に使用された処理液および不活性ガス等を回収する。
【００５６】
チャンバー６２は、シリコン基板Ｗの洗浄処理中に、シリコン基板Ｗを包囲する空間内を窒素等の不活性ガスで充填する。これにより、シリコン基板Ｗが大気と接触することを抑制し、かつ、光照射装置３０の光照射によるオゾンの発生を抑制する。
【００５７】
上記実施例では、光照射装置３０をスライド部材７０を介して水平移動させる例を示したが、これ以外にも、図９に示すように、光照射装置３０を回転させるようにしてもよい。同図に示すように、光照射装置３０の一端部をモータの回転軸２００に取り付けることで、光照射装置３０が回転できるようにする。図９(ａ)は、光照射装置３０が待機位置にあり、図９(ｂ)は、光照射装置３０が洗浄処理位置にある状態を示している。さらに、光照射装置３０は、回転軸２００を支点に洗浄処理中に揺動させることができる。
【００５８】
以上の洗浄処理を行うことにより、シリコン基板表面上の金属不純物やパーティクルなどを除去するができる。さらに、光照射装置３０による光照射領域をシリコン基板表面の一部とすることで、シリコン基板表面へ洗浄液を供給しながら光照射を行うことができる。さらに、光照射装置の占有スペースを削減することができるため、基板洗浄装置の小型化、低コスト化を図ることができる。さらに、従来のシリコン基板の洗浄は、オゾン水や過酸化水素水とフッ酸水溶液との組み合せが一般的であったが、オゾン水や過酸化水素水は、廃液処理を行わなければならず、環境への悪影響も懸念されるものであるが、Ｎ２Ｏ水とフッ酸水溶液との組み合せであれば、Ｎ２Ｏ水の廃液処理は実質的に不要であり、また再利用することも可能であるという利点がある。
【００５９】
本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６０】
例えば、上記実施例では、光照射装置３０を水平方向にスライドさせたり、回転軸により回動可能としたが、さらに、光照射装置３０を上下方向（回転テーブルに接近もしくは離間する方向）に移動するようにしてもよい。例えば、ステッピングモータなどを用いて光照射装置の上下方向の位置決めを行うようにし、回転テーブル上のシリコン基板により接近させることができる。
【００６１】
さらに回転テーブル５０の噴出孔５４から窒素ガスを噴出させることで、シリコン基板を非接触状態で保持するようにしたが、噴出孔５４から純水、フッ酸水溶液、Ｎ２Ｏ水を噴射させることで、シリコン基板の裏面洗浄を行うことも可能である。この場合には、好ましくは回転テーブル５０に複数の噴出孔５４を形成し、所定の噴出孔５４から窒素ガスを供給しつつ、他の噴出孔５４から純水、フッ酸水溶液、Ｎ２Ｏ水を選択的に供給する。
【００６２】
さらに上記実施例では、Ｎ２Ｏ水とフッ酸水溶液との組み合せによるシリコン基板の洗浄について説明したが、これらの洗浄液を用いた洗浄工程に、さらに他の洗浄液を用いた洗浄工程を追加することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る基板洗浄装置およびその洗浄方法は、シリコン半導体基板、化合物半導体基板、液晶ガラス、プラズマパネル等の薄板の枚葉式洗浄工程において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例に係る基板処理装置の外観構成を示す斜視図であり、光照射装置が待機状態にあるときを示している。
【図２】光照射装置の断面構造を示す図である。
【図３】図３(ａ)は光照射装置が待機位置にある状態を示し、図３(ｂ)は光照射装置が洗浄処理位置にある状態を示している。
【図４】図４（ａ）は光照射装置の揺動を示す平面図、図４（ｂ）はその側面図である。
【図５】制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】本実施例の洗浄シーケンスを示すフローチャートである。
【図７】本実施例の他の洗浄シーケンスを示すフローチャートである。
【図８】回転テーブル上にチャンバーを取り付けた例を示す図である。
【図９】光照射装置の他の移動機構を示す図である。
【図１０】オゾンレスタイプの高圧水銀ランプの照射による水中でのＮ２Ｏ濃度の変化を示すグラフである。
【図１１】波長２０５ｎｍの吸光度から求められたＮ２Ｏ濃度の変化を示す表である。
【図１２】シリコンウエハーを酸化実験したときの酸化装置の模式図である。
【図１３】図１２の実験装置によるシリコンウエハーの酸化実験結果を示すグラフである。
【図１４】図１２の実験装置によるヘリウム（Ｈｅ）が溶解している水を用いたときのシリコンウエハーの酸化実験結果を示すグラフである。
【図１５】オゾンレスタイプの高圧水銀ランプの照射による各種ガス溶解水中でのシリコン酸化の挙動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１：基板処理装置                  １０：本体部
２０：基板保持装置                ３０：光照射装置
３２：ハウジング                  ３４：ランプ管
３６：透過窓                      ４０：ノズル
５０：回転テーブル                ５２：把持具
６０：回収ポット                  ７０：スライド部材
８０：位置検出センサ            １００：制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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