(57)【要約】【課題】基板の表面状態に応じた処理を行い、基板の表面に良好な処理を施すことができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。【解決手段】ウエハＷの表面に対してＡＰＭ（アンモニア／過酸化水素水）による処理を施すときには、純水シリンジ５７から純水導入路５に純水が一定流量で送り出される。一方、ＮＨ４ＯＨ用薬液シリンジ６６からＮＨ４ＯＨ導入路６にＮＨ４ＯＨが送り出されるとともに、Ｈ２Ｏ２用薬液シリンジ６６からＨ２Ｏ２Ｈ２Ｏ２導入路６にＨ２Ｏ２が送り出される。ＡＰＭの供給開始時は、ＮＨ４ＯＨの流量よりもＨ２Ｏ２の流量の方が大きい。その後、Ｈ２Ｏ２の流量を減らしていくとともに、ＮＨ４ＯＨの流量を増やしていくことにより、ウエハＷへのＡＰＭの供給期間の後半は、Ｈ２Ｏ２の流量よりもＮＨ４ＯＨの流量が大きくされる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの処理槽内で、互いに性質の異なる複数の処理液の混合液を処理対象の基板に供給する混合液供給工程と、
この混合液供給工程の実行中に、上記混合液中の複数の処理液の混合比を変更する混合比変更工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
上記混合液供給工程に並行して行われ、基板回転手段によって処理対象の基板を保持しつつ回転させる基板回転工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
上記複数の処理液は、互いに種類の異なる処理液であることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】
上記複数の処理液は、互いに温度の異なる同一種の処理液であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
上記複数の処理液は、互いに濃度の異なる同一種の処理液であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
上記基板処理方法は、上記複数の処理液をミキシングバルブで混合して混合液を作成する混合液作成工程をさらに含み、
上記混合比変更工程は、上記ミキシングバルブに流入する上記複数の処理液の各流量を変更することにより、そのミキシングバルブで作成される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する工程であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
上記混合比変更工程は、シリンジを用いて、基板に向けて供給される上記複数の処理液のうちの少なくとも１つの処理液の流量を変更することにより、基板に供給される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する工程であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項８】
互いに性質の異なる複数の処理液の混合液を基板に供給して、その基板を処理する基板処理装置であって、
基板を収容して、その収容した基板に混合液を供給するための処理槽と、
この処理槽内で上記混合液を基板に供給している間に、その基板に供給される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する混合比変更手段と
を含むことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数種の処理液の混合液を用いて基板を処理するための方法および装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板に対して処理液を用いた処理が施される。この基板の処理には、単一種の処理液が使用されることは少なく、複数種の処理液（薬液または純水）を適当な比率で混合させた混合液が使用されることが多い。
混合液を用いた処理を実施するための装置には、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の基板処理装置と、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置とがある。
【０００３】
バッチ式の基板処理装置の構成は、たとえば、特開平９−２６０３３３号公報（特許文献１）に開示されている。すなわち、複数枚の基板を一度に混合液に浸漬させるための処理槽と、この処理槽に向けて薬液を供給するための薬液供給路と、処理槽に向けて純水を供給するための純水供給路と、薬液供給路から供給される薬液と純水供給路から供給される純水とを混合させて混合液を作成し、その作成した混合液を処理槽に供給するための混合液供給路とを備えている。薬液供給路には、シリンジから一定流量で薬液が送り出されるようになっており、また、純水供給路では、その純水供給路を流れる純水の流圧（流量）がレギュレータによって一定に保たれるようになっている。これにより、混合液供給路において薬液と純水とがその流量比に応じた一定の混合比で混ざり合い、その一定の混合比で薬液と純水とが混合された混合液が処理槽に供給される。
【０００４】
一方、枚葉式の基板処理装置は、たとえば、１枚の基板をほぼ水平に保持して回転するスピンチャックと、基板に供給すべき混合液を貯留しておくためのタンクとを備えている。タンクには、薬液と純水とを一定の混合比で混合して作成された混合液が貯留されており、このタンク内の混合液が、ポンプによって汲み出されて、混合液供給路を通してノズルに供給され、このノズルからスピンチャックに保持されて回転している基板の表面に供給される構成になっている。また、他の構成では、ノズルに向けて薬液を一定流量で供給するための薬液供給路と、ノズルに向けて純水を一定流量で供給するための純水供給路と、薬液供給路から供給される薬液と純水供給路から供給される純水とを混合させて混合液を作成し、その作成した混合液をノズルに供給するための混合液供給路とが備えられていて、混合液供給路で薬液と純水とを一定の流量比（混合比）で混合して作成された混合液がノズルに供給され、このノズルからスピンチャックに保持されて回転している基板の表面に供給されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２６０３３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のバッチ式および枚葉式の基板処理装置のいずれの構成であっても、薬液と純水とを一定の混合比で混合して作成された混合液が基板の表面に供給される。そして、基板の表面に混合液を供給する時間（基板を混合液中に浸漬させておく時間）を調整することにより、基板の表面に施される処理の量（たとえば、基板表面の不要物のエッチング量など）が制御されるようになっている。
【０００７】
しかしながら、基板表面への混合液の供給時間を調整するだけでは、基板の表面に過剰な処理が施されて、基板の表面がダメージを受けたり、逆に、基板の表面に十分な処理を施すことができずに、基板の表面に不要物が残留するなどの処理不足を生じたりすることがあった。
そこで、この発明の目的は、基板の表面に良好な処理を施すことができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、１つの処理槽（Ｃ；１００）内で、互いに性質の異なる複数の処理液の混合液を処理対象の基板（Ｗ）に供給する混合液供給工程と、この混合液供給工程の実行中に、上記混合液中の複数の処理液の混合比を変更する混合比変更工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【０００９】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
上記の方法によれば、基板への混合液の供給中に、その混合液中の複数の処理液の混合比が変更される。これにより、基板への混合液の供給中に基板表面に対する処理を変化させることができ、基板の表面状態に応じた処理を行うことができるので、基板表面に良好な処理を施すことができる。なお、混合比の変更は、基板への混合液の供給中に、徐々に行われてもよいし、急速に行われてもよく、または、連続的に行われてもよいし、不連続的、段階的もしくは間欠的に行われてもよい。
【００１０】
たとえば、ＮＨ４ＯＨ、Ｈ２Ｏ２および純水の混合液を用いてシリコン基板の表面に付着している不要物を除去する場合に、ＮＨ４ＯＨよりもＨ２Ｏ２の多く含まれた混合液を基板に供給して、基板の表面にシリコン酸化膜を形成しておき、その後、Ｈ２Ｏ２よりもＮＨ４ＯＨの多く含まれた混合液を基板の表面に供給して、基板の表面に付着している不要物（たとえば、パーティクル、不要な金属薄膜など）をシリコン酸化膜とともに基板表面から除去（リフトオフ）するといったことが可能になる。こうすれば、基板の表面にダメージを与えることなく、基板の表面に付着している不要物を良好に除去することができる。
【００１１】
また、たとえば、エッチング液（たとえば、フッ酸等）および純水の混合液を用いてシリコン基板の表面の不要膜（たとえば、シリコン酸化膜等）をエッチング除去する場合に、まずエッチング液の混合比の高い混合液（高濃度のエッチング液）を基板に供給して、基板の表面の不要膜を急速にエッチング除去する。その後、不要膜が所定量だけ除去された際に（たとえば、不要膜が完全に除去される直前に）混合液の混合比を変更して、よりエッチング液の混合比が低い混合液（低濃度のエッチング液）を基板の表面に供給し、基板表面の不要膜に対するエッチング除去速度を低下させるといったことが可能になる。こうすれば、エッチング処理時間をほとんど低下させることなく、基板表面の不要膜の除去量（厚み）を精密に制御することができる。これは、エッチング液の混合比を変更して、温度を変化させ、高温のエッチング液を基板に供給した後に、低温のエッチング液を供給することによっても実現できる。
【００１２】
上記の方法が適用される基板処理装置は、いわゆる枚葉式の基板処理装置であってもよく、その場合、処理対象の基板への混合液の供給は、基板回転手段によって保持されて回転している基板に対して行われてもよい。すなわち、請求項２に記載のように、上記基板処理方法は、上記混合液供給工程に並行して行われ、基板回転手段（１）によって処理対象の基板を保持しつつ回転させる基板回転工程をさらに含んでいてもよい。このような構成によれば、混合液が貯留された処理槽内に基板を浸漬させて基板を処理する場合に比べ、混合液の混合比の変更をより迅速に行うことができ、また、混合比を変更している期間において、基板表面における混合比の均一性をより向上させることができる。
【００１３】
また、上記複数の処理液は、ＮＨ４ＯＨ、Ｈ２Ｏ２および純水のように、互いに種類の異なる処理液であってもよいし（請求項３）、互いに温度の異なる同一種の処理液であってもよい（請求項４）。さらには、互いに濃度の異なる同一種の処理液であってもよい（請求項５）。なお、混合液の混合比を変更すれば、上記請求項３の場合には、基板表面に対する処理の内容を変化させることができ、また、上記請求項４の場合には、混合液の温度を変化させて、基板表面に対する処理の速度や強度を変化させることができ、さらに、上記請求項５の場合には、混合液の濃度を変化させて基板表面に対する処理の速度や強度を変化させることができる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、上記基板処理方法は、上記複数の処理液をミキシングバルブ（４；１２０）で混合して混合液を作成する混合液作成工程をさらに含み、上記混合比変更工程は、上記ミキシングバルブに流入する上記複数の処理液の各流量を変更することにより、そのミキシングバルブで作成される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する工程であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１５】
この方法によれば、ミキシングバルブに流入する複数の処理液の各流量を変更することにより、混合液中の複数の処理液の混合比が変更される。
請求項７記載の発明は、上記混合比変更工程は、シリンジ（５７，６６）を用いて、基板に向けて供給される上記複数の処理液のうちの少なくとも１つの処理液の流量を変更することにより、基板に供給される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する工程であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１６】
この方法によれば、シリンジを用いることにより、複数の処理液のうちの少なくとも１つの処理液の流量を正確に変更することができる。よって、複数の処理液の混合比を正確に制御することができ、複数の処理液を基板の処理に最も適した混合比で混合させた混合液を基板に供給することができる。
なお、複数の処理液の混合比をより正確に制御するためには、複数の処理液の流量がそれぞれ処理液ごとに対応して備えられたシリンジを用いて変更されることが好ましい。
【００１７】
請求項８記載の発明は、互いに性質の異なる複数の処理液の混合液を基板（Ｗ）に供給して、その基板を処理する基板処理装置であって、基板を収容して、その収容した基板に混合液を供給するための処理槽（Ｃ，１００）と、この処理槽内で上記混合液を基板に供給している間に、その基板に供給される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する混合比変更手段（７；１６０）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【００１８】
この構成によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を簡略化して示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置であって、チャンバＣ内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１を備えている。ウエハＷに対する処理は、互いに性質の異なる処理液を混合した混合液を用いた処理であれば、たとえば、ウエハＷの表面からパーティクルや各種金属不純物などの不要物を除去するエッチング（洗浄）処理であってもよいし、ウエハＷの表面に酸化膜を形成させる酸化処理であってもよい。あるいは、ウエハＷの表面のレジストを除去するレジスト剥離処理であってもよいし、ウエハＷの表面のレジスト残渣（ポリマー）を除去するポリマー除去装置であってもよい。
【００２０】
スピンチャック１は、たとえば、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数個の挟持部材１３とを有している。複数個の挟持部材１３は、ウエハＷの外形に対応した円周上に配置されていて、ウエハＷの周面を異なる複数の位置で挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができる。また、モータなどの駆動源を含む回転駆動機構１４がスピン軸１１に結合されていて、複数個の挟持部材１３でウエハＷを保持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に駆動力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００２１】
なお、スピンチャック１としては、このような構成のものに限らず、たとえば、ウエハＷの下面を真空吸着することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持し、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
スピンチャック１の上方には、そのスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）に混合液を供給するためのノズル２が設けられている。ノズル２は、たとえば、スピンチャック１の上方でほぼ水平な方向に延びたアーム（図示せず）の先端に、処理液を吐出するための吐出口を下方に向けて取り付けられており、そのアームをほぼ水平な面内で揺動（所定角度範囲内で往復回転）させることによって、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、ノズル２からの混合液のスキャン（移動）させることができるようになっている。
【００２２】
ノズル２には、薬液とＤＩＷ（脱イオン化された純水）またはＨＤＩＷ（脱イオン化された温純水）との混合液が混合液供給路３から供給されるようになっている。混合液供給路３の途中部には、この混合液供給路３を流れる混合液中の異物を除去するためのフィルタ３１が介装されている。
混合液供給路３を流れる混合液（ウエハＷの処理に用いられる混合液）は、ミキシングバルブ４において、薬液導入バルブ４１，４２，４３，４４のうちの所定の薬液導入バルブを介して導入される薬液と純水導入路５から導入される純水（ＤＩＷまたはＨＤＩＷ）とを所定の混合比で混合することによって作成される。
【００２３】
たとえば、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＤＨＦ（希釈フッ酸溶液）である場合には、ミキシングバルブ４において、薬液導入バルブ４１を介して導入されるＨＦ（フッ酸）と、純水導入路５から導入される純水とが混合される。また、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＡＰＭ（アンモニア／過酸化水素水）である場合には、ミキシングバルブ４において、薬液導入バルブ４１を介して導入されるＮＨ４ＯＨ（アンモニア水）と、薬液導入バルブ４２を介して導入されるＨ２Ｏ２と、純水導入路５から導入される純水とが混合される。さらに、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＨＰＭ（塩酸／過酸化水素水）である場合には、ミキシングバルブ４において、薬液導入バルブ４１を介して導入されるＨＣｌ（塩酸）と、薬液導入バルブ４２を介して導入されるＨ２Ｏ２と、純水導入路５から導入される純水とが混合される。
【００２４】
純水導入路５には、ＤＩＷ供給源バルブ５１またはＨＤＩＷ供給源バルブ５２を介して、純水（ＤＩＷまたはＨＤＩＷ）が選択的に供給されるようになっている。また、純水導入路５には、純水の流通方向に関して上流側から順に、純水導入路５に供給されてくる純水の流圧を調節するためのレギュレータ５３と、純水導入路５を開閉するためのシリンジ上流側バルブ５４およびシリンジ下流側バルブ５５とが介装されている。さらに、純水導入路５には、シリンジ上流側バルブ５４とシリンジ下流側バルブ５５の間において、吸引／吐出路５６の一端が分岐接続されている。吸引／吐出路５６の他端は、純水シリンジ５７に接続されており、吸引／吐出路５６の途中部には、シリンジ導入出バルブ５８が介装されている。
【００２５】
純水シリンジ５７は、中空円筒状のシリンダ５７１と、このシリンダ５７１内に挿入されていて、シリンダ５７１の内周面に対して液密性を保持しながら摺動可能なピストン５７２とで構成されている。シリンダ５７１は、その先端に吸引／吐出口５７１ａを有しており、この吸引／吐出口５７１ａに吸引／吐出路５６が接続されている。また、シリンダ５７１は、中空部分の内径（ピストン５７２の摺動方向に直交する平面で切断したときの断面積）がピストン５７２の摺動方向の各部分で一定に形成されている。
【００２６】
ピストン５７２は、ボールねじ機構５９によって、シリンダ５７１に対して往復動されるようになっており、この実施形態では、純水シリンジ５７およびボールねじ機構５９によって純水シリンジ機構が構成されている。ボールねじ機構５９は、ピストン５７２の摺動方向に沿って配置されたねじ軸５９１と、このねじ軸５９１に螺合されたナット５９２と、ねじ軸５９１を回転駆動するためのモータ（たとえば、ステッピングモータ）Ｍ１とを含む。ピストン５７２の後端部（シリンダ５７１外に出ている部分）がナット５９２に連結されており、これにより、モータＭ１によってねじ軸５９１を正逆回転させると、ナット５９２がねじ軸５９１に対して往復動し、このナット５９２の往復動に伴って、ピストン５７２がシリンダ５７１に対して往復動する。
【００２７】
シリンジ上流側バルブ５４とシリンジ下流側バルブ５５の間の純水導入路５に純水が存在している状態で、モータＭ１によってねじ軸５９１を回転させて、ピストン５７２をシリンダ５７１から引き抜く方向に摺動させることにより、純水導入路５に存在している純水を吸引／吐出路５６を通してシリンダ５７１内に吸い上げることができる。また、シリンダ５７１内に純水が存在している状態で、モータＭ１によってねじ軸５９１を純水をシリンダ５７１内に吸い上げる時とは逆方向に回転させて、ピストン５７２をシリンダ５７１に押し込む（挿入する）方向に摺動させることにより、シリンダ５７１内の純水を吸引／吐出路５６を通して純水導入路５に流入させることができる。
【００２８】
一方、ミキシングバルブ４の薬液導入バルブ４１には、薬液が貯留されている薬液タンク６１から延びた薬液導入路６の先端が接続されている。薬液タンク６１には、窒素ガス供給路６２が接続されており、この窒素ガス供給路６２から窒素ガス（Ｎ２）が供給されるようになっている。薬液タンク６１に窒素ガスが供給されて、薬液タンク６１内の圧力が高められることにより、薬液タンク６１に貯留されている薬液が薬液導入路６上に送り出される。
【００２９】
薬液導入路６には、薬液タンク６１側から順に、薬液導入路６を流れる薬液中の異物を除去するためのフィルタ６３と、薬液導入路６を開閉するための薬液タンク側バルブ６４とが介装されている。さらに、薬液導入路６には、薬液タンク側バルブ６４と薬液導入バルブ４１との間において、吸引／吐出路６５の一端が分岐接続されており、この吸引／吐出路６５の他端は、薬液シリンジ６６に接続されている。
【００３０】
薬液シリンジ６６は、純水シリンジ５７と同様な構成であり、中空円筒状のシリンダ６６１と、このシリンダ６６１内に挿入されていて、シリンダ６６１の内周面に対して液密性を保持しながら摺動可能なピストン６６２とで構成されている。シリンダ６６１は、その先端に吸引／吐出口６６１ａを有しており、この吸引／吐出口６６１ａに吸引／吐出路６５が接続されている。また、シリンダ６６１は、中空部分の内径（ピストン６６２の摺動方向に直交する平面で切断したときの断面積）がピストン６６２の摺動方向の各部分で一定に形成されている。
【００３１】
ピストン６６２は、ボールねじ機構６７によって、シリンダ６６１に対して往復動されるようになっており、この実施形態では、薬液シリンジ６６およびボールねじ機構６７によって薬液シリンジ機構が構成されている。ボールねじ機構６７は、ピストン６６２の摺動方向に沿って配置されたねじ軸６７１と、このねじ軸６７１に螺合されたナット６７２と、ねじ軸６７１を回転駆動するためのモータ（たとえば、ステッピングモータ）Ｍ２とを含む。ピストン６６２の後端部（シリンダ６６１外に出ている部分）がナット６７２に連結されており、これにより、モータＭ２によってねじ軸６７１を正逆回転させると、ナット６７２がねじ軸６７１に対して往復動し、このナット６７２の往復動に伴って、ピストン６６２がシリンダ６６１に対して往復動する。
【００３２】
薬液タンク側バルブ６４と薬液導入バルブ４１との間の薬液導入路６に薬液が存在している状態で、モータＭ２によってねじ軸６７１を回転させて、ピストン６６２をシリンダ６６１から引き抜く方向に摺動させることにより、薬液導入路６に存在している薬液を吸引／吐出路６５を通してシリンダ６６１内に吸い上げることができる。また、こうして吸い上げた薬液がシリンダ６６１内に存在している状態で、モータＭ２によってねじ軸６７１をシリンダ６６１内に薬液を吸い上げる時とは逆方向に回転させて、ピストン６６２をシリンダ６６１に押し込む方向に摺動させることにより、シリンダ６６１内の薬液を吸引／吐出路６５を通して薬液導入路６に流入させることができる。
【００３３】
なお、薬液導入バルブ４２，４３，４４を介してミキシングバルブ４に薬液を導入するための構成は、薬液導入バルブ４１を介してミキシングバルブ４に薬液を導入するための構成と同様である。すなわち、薬液導入バルブ４２，４３，４４にも薬液導入路６が接続されており、薬液導入バルブ４２，４３，４４を介してミキシングバルブ４に導入される薬液は、各薬液導入路６に接続されたシリンジから供給されるようになっている。これらの構成については、詳細な説明を省略するとともに、図面が煩雑になるのを避けるために図示も省略する。
【００３４】
図２は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置７を備えている。
制御装置７には、たとえば、回転駆動機構１４、モータＭ１、モータＭ２、薬液導入バルブ４１，４２，４３，４４、シリンジ上流側バルブ５４、シリンジ下流側バルブ５５、シリンジ導入出バルブ５８および薬液タンク側バルブ６４などが制御対象として接続されている。制御装置７は、ウエハＷの処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４、モータＭ１およびモータＭ２の動作を制御し、また、薬液導入バルブ４１，４２，４３，４４、シリンジ上流側バルブ５４、シリンジ下流側バルブ５５、シリンジ導入出バルブ５８および薬液タンク側バルブ６４の開閉を制御する。
【００３５】
図３は、ウエハＷの処理について説明するための図である。以下では、図１および図３を参照しつつ、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＡＰＭであり、ミキシングバルブ４に薬液導入バルブ４１を介してＮＨ４ＯＨが導入され、薬液導入バルブ４２を介してＨ２Ｏ２が導入される場合を例にとって説明する。図３は、ウエハＷの処理時にミキシングバルブ４に流入するＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２の各流量の時間変化を示している。
【００３６】
なお、この説明においては、薬液導入バルブ４１に接続されている薬液導入路６を「ＮＨ４ＯＨ導入路６」といい、このＮＨ４ＯＨ導入路６に接続または介装されている薬液タンク６１、薬液タンク側バルブ６４および薬液シリンジ６６には「ＮＨ４ＯＨ用」の語を付す。また、薬液導入バルブ４２に接続されている薬液導入路６を「Ｈ２Ｏ２導入路６」といい、このＨ２Ｏ２導入路６に接続または介装されている薬液タンク６１、薬液タンク側バルブ６４および薬液シリンジ６６には「Ｈ２Ｏ２用」の語を付す。
【００３７】
処理対象のウエハＷがスピンチャック１に搬入される前に、シリンジ下流側バルブ５５が閉じられた状態で、シリンジ上流側バルブ５４およびシリンジ導入出バルブ５８が開かれることにより、ＤＩＷ供給源バルブ５１またはＨＤＩＷ供給源バルブ５２を介して、シリンジ下流側バルブ５５よりも上流側の純水導入路５に純水が供給され、その一方で、モータＭ１が駆動されて、純水シリンジ５７のピストン５７２がシリンダ５７１に対して最も奥まで挿入された状態から引き抜く方向に動かされることにより、純水導入路５から所定量の純水がシリンダ５７１内に吸い上げられる。
【００３８】
また、薬液導入バルブ４１，４２が閉じられ、ＮＨ４ＯＨ用薬液タンク側バルブ６４およびＨ２Ｏ２用薬液タンク側バルブ６４が開かれた状態で、ＮＨ４ＯＨ用薬液タンク６１およびＨ２Ｏ２用薬液タンク６１に窒素ガスが供給されることによって、各薬液タンク６１からＮＨ４ＯＨ導入路６およびＨ２Ｏ２導入路６にそれぞれＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２が供給され、その一方で、ＮＨ４ＯＨ用シリンジ６６およびＨ２Ｏ２用シリンジ６６のピストン６６２がシリンダ６６１に対して最も奥まで挿入された状態から引き抜く方向に動かされることにより、ＮＨ４ＯＨ用シリンジ６６およびＨ２Ｏ２用シリンジ６６のシリンダ６６１内にそれぞれ所定量のＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２が吸い上げられる。
【００３９】
その後、処理対象のウエハＷが搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、そのウエハＷが搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡されると、まず、回転駆動機構１４が駆動されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定速度で回転される。そして、純水シリンジ５７のピストン５７２がシリンダ５７１内に押し込む方向に動かされることにより、純水シリンジ５７内の純水が純水導入路５に送り出される。また一方で、ＮＨ４ＯＨ用薬液シリンジ６６およびＨ２Ｏ２用薬液シリンジ６６のピストン６６２がそれぞれシリンダ６６１内に押し込む方向に動かされることにより、ＮＨ４ＯＨ用薬液シリンジ６６内のＮＨ４ＯＨがＮＨ４ＯＨ導入路６に送り出されるとともに、Ｈ２Ｏ２用薬液シリンジ６６内のＨ２Ｏ２がＨ２Ｏ２導入路６に送り出される。このとき、シリンジ上流側バルブ５４、ＮＨ４ＯＨ用薬液タンク側バルブ６４およびＨ２Ｏ２用薬液タンク側バルブ６４は閉じられて、シリンジ下流側バルブ５５および薬液導入バルブ４１，４２は開かれおり、純水導入路５に送り出された純水、ならびにＮＨ４ＯＨ導入路６およびＨ２Ｏ２導入路６にそれぞれ送り出されたＮＨ４ＯＨおよびＨ２Ｏ２は、ミキシングバルブ４に流入し、このミキシングバルブ４内で混合されてＡＰＭとなり、混合液供給路３を通ってノズル２に供給され、ノズル２から回転中のウエハＷの表面に供給される。さらに、ウエハＷの表面にＡＰＭが供給されている間、ノズル２を保持しているアームが揺動されて、ノズル２からのＡＰＭが、ウエハＷの回転中心付近から周縁部に至る範囲内を、円弧状の軌跡を描きつつスキャンする。このように回転中のウエハＷの表面上でＡＰＭをスキャンさせることにより、ウエハＷの表面の全域にＡＰＭをむらなく供給することができる。
【００４０】
ウエハＷの表面へのＡＰＭの供給期間中、純水シリンジ５７のピストン５７２の移動速度は一定に保持され、純水シリンジ５７からの純水は、たとえば、一定の流量２００００ｍｌ／ｍｉｎで純水導入路５に送り出される。一方、ＮＨ４ＯＨ用薬液シリンジ６６のピストン６６２の移動速度は、たとえば、ウエハＷの表面へのＡＰＭの供給開始から供給終了までの６００秒間に、ＮＨ４ＯＨ用薬液シリンジ６６からＮＨ４ＯＨ導入路６に送り出されるＮＨ４ＯＨの流量が１００ｍｌ／ｍｉｎから２００ｍｌ／ｍｉｎまで増加するように制御される。また、Ｈ２Ｏ２用薬液シリンジ６６のピストン６６２の移動速度は、たとえば、ウエハＷの表面へのＡＰＭの供給開始から供給終了までの６００秒間に、Ｈ２Ｏ２用薬液シリンジ６６からＨ２Ｏ２導入路６に送り出されるＨ２Ｏ２の流量が２００ｍｌ／ｍｉｎから１００ｍｌ／ｍｉｎまで減少するように制御される。
【００４１】
これにより、ノズル２からウエハＷの表面に供給されるＡＰＭ中のＮＨ４ＯＨ、Ｈ２Ｏ２および純水の混合比は、ＡＰＭの供給期間中に、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：純水＝１：２：２００からＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：純水＝２：１：２００まで変化する。すなわち、ＡＰＭの供給開始時には、ＮＨ４ＯＨよりもＨ２Ｏ２の多く含まれたＡＰＭがウエハＷの表面に供給され、その後、ＡＰＭに含まれるＨ２Ｏ２が徐々に減少するとともにＮＨ４ＯＨが徐々に増加していき、最終的には、Ｈ２Ｏ２よりもＮＨ４ＯＨの多く含まれたＡＰＭがウエハＷの表面に供給される。よって、ＡＰＭ供給期間の前半には、ＡＰＭ中にＮＨ４ＯＨよりも多く含まれるＨ２Ｏ２の作用により、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が成長していき、ＡＰＭ供給期間の後半には、ＡＰＭ中にＨ２Ｏ２よりも多く含まれるＮＨ４ＯＨの作用によって、ウエハＷの表面に付着している不要物（たとえば、パーティクル、不要な金属薄膜など）がシリコン酸化膜とともにウエハＷの表面から除去（リフトオフ）される。
【００４２】
ＡＰＭによる処理の後は、ウエハＷの表面に純水が供給されて、ウエハＷの表面に付着しているＡＰＭが純水によって洗い流される。すなわち、モータＭ１，Ｍ２の停止とともに、シリンジ導入出バルブ５８および薬液導入バルブ４１，４２が閉じられる。そして、シリンジ上流側バルブ５４が開かれる。ＤＩＷ供給源バルブ５１またはＨＤＩＷ供給源バルブ５２、およびシリンジ下流側バルブ５５は開かれたままであり、シリンジ上流側バルブ５４が開かれることによって、純水導入路５を流れる純水が、ミキシングバルブ４および混合液供給路３を通ってノズル２に供給され、ノズル２から回転中のウエハＷの表面に供給される。
【００４３】
純水によるウエハＷの水洗が予め定める期間にわたって行われると、シリンジ上流側バルブ５４およびシリンジ下流側バルブ５５が閉じられて、ノズル２からウエハＷの表面への純水の供給が停止される。この後は、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が予め定める高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）まで上げられて、洗浄後のウエハＷの表面に付着している純水を遠心力で振り切って乾燥させる処理が行われる。この乾燥処理が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、図示しない搬送ロボットにより、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００４４】
以上のように、この実施形態によれば、まず、ＮＨ４ＯＨよりもＨ２Ｏ２の多く含まれたＡＰＭをウエハＷの表面に供給することにより、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜を形成して、ウエハＷの表面をシリコン酸化膜で保護しておき、その後、ＡＰＭに含まれるＨ２Ｏ２を徐々に減らすとともにＮＨ４ＯＨを徐々に増やしていき、Ｈ２Ｏ２よりもＮＨ４ＯＨの多く含まれたＡＰＭをウエハＷの表面に供給することにより、ウエハＷの表面に付着している不要物をリフトオフさせる。よって、ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、ウエハＷの表面に付着している不要物を良好に除去することができる。ウエハＷの表面にダメージを与えるおそれがないので、ウエハＷの表面の各層間におけるコンタクト不良の発生を防止することができ、ウエハＷの電気的特性の劣化を防止することができる。
【００４５】
図４は、この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を簡略化して示す図である。この基板処理装置は、複数枚のウエハＷを一括して処理するバッチ式の基板処理装置であって、複数枚のウエハＷを一度に混合液に浸漬させるための処理槽１００を備えている。
処理槽１００には、薬液と純水（ＤＩＷまたはＨＤＩＷ）との混合液が混合液供給路１１０から供給されるようになっている。この混合液供給路１１０を流れる混合液は、ミキシングバルブ１２０において、薬液導入バルブ１２１，１２２，１２３，１２４のうちの所定の薬液導入バルブを介して導入される薬液と純水導入路１３０から導入される純水とを混合することによって作成される。
【００４６】
純水導入路１３０には、ＤＩＷ供給源バルブ１３１またはＨＤＩＷ供給源バルブ１３２を介して、純水が選択的に供給されるようになっている。また、純水導入路１３０には、純水の流通方向に関して上流側から順に、純水導入路１３０に供給されてくる純水の流圧を調節するためのレギュレータ１３３と、純水導入路５を流れる純水の流量を検出する純水流量計１３４と、純水導入路５を開閉するための純水導入バルブ１３５とが介装されている。
【００４７】
ミキシングバルブ１２０の薬液導入バルブ１２１には、薬液が貯留されている薬液タンク１４１から延びた薬液導入路１４０の先端が接続されている。薬液タンク１４１には、窒素ガス供給路１５０が接続されており、この窒素ガス供給路１５０から窒素ガス（Ｎ２）が供給されるようになっている。窒素ガス供給路１５０には、窒素ガスの流通方向に関して上流側から順に、窒素ガス供給路１５０を開閉するための窒素ガス供給源バルブ１５１と、窒素ガス供給路１５０を流れる窒素ガス中の異物を除去するためのフィルタ１５２と、薬液タンク１４１に供給される窒素ガスの流圧を調整するためのレギュレータ１５３とが介装されている。レギュレータ１５３は、エア供給管１５４から供給されるエア（ＡＩＲ）の圧力に応じて開度が変化する機械式のレギュレータであり、エア供給管１５４から供給されるエアの圧力は、エア供給管１５４に介装された電気式レギュレータ１５５によって制御されるようになっている。
【００４８】
エア供給管１５４に介装されたエア供給バルブ１５６を開成するとともに、窒素ガス供給路１５０に介装された窒素ガス供給源バルブ１５１を開成する。この状態で、電気式レギュレータ１５５を制御して、エア供給管１５４からレギュレータ１５３に供給されるエアの圧力を調整することにより、レギュレータ１５３の開度を調整することができ、窒素ガス供給路１５０を通って薬液タンク１４１に供給される窒素ガスの圧力を調整することができる。こうして薬液タンク１４１に供給される窒素ガスの圧力を調整することにより、薬液タンク１４１内の圧力を調整することができ、その結果、薬液タンク１４１から薬液導入路１４０に送り出される薬液の流量を調整することができる。
【００４９】
薬液導入路１４０には、薬液タンク１４１側から順に、薬液導入路１４０を流れる薬液中の異物を除去するためのフィルタ１４２と、薬液導入路１４０を流れる薬液の流量を検出する薬液流量計１４３と、薬液導入路１４０を流れる薬液の流量を一定以下に制限するための流量調整バルブ１４４とが介装されている。流量調整バルブ１４４は、手動式のものであり、この基板処理装置の設置時などに開度が調整され、ウエハＷに対する処理が行われている間にその開度が調整されることはない。
【００５０】
なお、薬液導入バルブ１２２，１２３，１２４を介してミキシングバルブ１２０に薬液を導入するための構成は、薬液導入バルブ１２１を介してミキシングバルブ１２０に薬液を導入するための構成と同様である。すなわち、薬液導入バルブ１２２，１２３，１２４にも薬液導入路１４０が接続されており、薬液導入バルブ１２２，１２３，１２４を介してミキシングバルブ１２０に導入される薬液は、各薬液導入路１４０に接続されたシリンジから供給されるようになっている。これらの構成については、詳細な説明を省略するとともに、図面が煩雑になるのを避けるために図示も省略する。
【００５１】
薬液流量計１４３による検出結果は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置１６０に与えられるようになっている。制御装置１６０は、薬液流量計１４３による検出結果に基づいて、電気式レギュレータ１５５を制御することにより、薬液タンク１４１から薬液導入路１４０に送り出される薬液の流量を調整する。
たとえば、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＡＰＭであり、ミキシングバルブ１２０に薬液導入バルブ１２１を介してＮＨ４ＯＨが導入され、薬液導入バルブ１２２を介してＨ２Ｏ２が導入される場合を例にとって、制御装置１６０によって行われる制御について説明する。なお、この説明においては、薬液導入バルブ１２１に接続されている薬液導入路１４０を「ＮＨ４ＯＨ導入路１４０」といい、このＮＨ４ＯＨ導入路１４０に関連して設けられた各部の名称には「ＮＨ４ＯＨ用」の語を付す。また、薬液導入バルブ１２２に接続されている薬液導入路１４０を「Ｈ２Ｏ２導入路１４０」といい、このＨ２Ｏ２導入路１４０に関連して設けられた各部の名称には「Ｈ２Ｏ２用」の語を付す。
【００５２】
ウエハＷが処理槽１００に浸漬される前に、ミキシングバルブ１２０に流入するＨ２Ｏ２、ＮＨ４ＯＨおよび純水の流量比がＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：純水＝１：２：２００となるように、ＮＨ４ＯＨ用電気式レギュレータ１５５およびＨ２Ｏ２用電気式レギュレータ１５５が制御される。そして、そのミキシングバルブ１２０でＨ２Ｏ２、ＮＨ４ＯＨおよび純水を混合して作成されたＡＰＭが処理槽１００に供給されることにより、処理槽１００に混合比ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：純水＝１：２：２００のＡＰＭが貯留される。
【００５３】
ウエハＷが処理槽１００に浸漬されると、ＮＨ４ＯＨ用電気式レギュレータ１５５およびＨ２Ｏ２用電気式レギュレータ１５５が制御されて、ＮＨ４ＯＨ導入路１４０を流れるＮＨ４ＯＨの流量が徐々に増やされ、その一方で、Ｈ２Ｏ２導入路１４０を流れるＨ２Ｏ２の流量が徐々に減らされる。純水導入路１３０を流れる純水の流量は、ウエハＷが処理槽１００に浸漬される前と同じ流量に保持される。これにより、処理槽１００に供給されるＡＰＭに含まれるＨ２Ｏ２が徐々に減少するとともにＮＨ４ＯＨが徐々に増加していき、これに伴って、処理槽１００に貯留されているＡＰＭ中のＨ２Ｏ２、ＮＨ４ＯＨおよび純水の混合比が変化していく。ウエハＷは処理槽１００内のＡＰＭに予め定める時間（たとえば、１０分間）にわたって浸漬され、この間に、処理槽１００内のＡＰＭの混合比は、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：純水＝１：２：２００からＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：純水＝２：１：２００に変化する。よって、ウエハＷがＡＰＭに浸漬されている期間の前半には、ＡＰＭ中にＮＨ４ＯＨよりも多く含まれるＨ２Ｏ２の作用により、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜が成長していき、ウエハＷがＡＰＭに浸漬されている期間の後半には、ＡＰＭ中にＨ２Ｏ２よりも多く含まれるＮＨ４ＯＨの作用によって、ウエハＷの表面に付着している不要物がシリコン酸化膜とともにウエハＷの表面から除去される。
【００５４】
したがって、このバッチ式の基板処理装置によっても、ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、ウエハＷの表面に付着している不要物を良好に除去することができ、ウエハＷの表面にダメージを与えるおそれがないので、ウエハＷの表面の各層間におけるコンタクト不良の発生を防止することができ、ウエハＷの電気的特性の劣化を防止することができる。
また、ＮＨ４ＯＨ、Ｈ２Ｏ２および純水がＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：純水＝１：２：２００の混合比で混合されたＡＰＭを貯留した処理槽と、この処理槽とは別に、ＮＨ４ＯＨ、Ｈ２Ｏ２および純水がＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：純水＝２：１：２００の混合比で混合されたＡＰＭを貯留した処理槽とを備えていれば、一方の処理槽にウエハＷを浸漬させて、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜を形成した後、そのウエハＷを他方の処理槽に浸漬させて、ウエハＷの表面に付着している不要物をリフトオフさせることができる。しかしながら、複数の処理槽が必要なため、基板処理装置のサイズが大きくなってしまう上に、処理槽間を渡るウエハＷの搬送に時間を要してしまう。これに対し、この実施形態に係る構成であれば、処理槽は１つでよいから、複数の処理槽を備えた構成に比べて基板処理装置のサイズが小さくてすみ、また基板の処理に要する時間を短縮することができる。
【００５５】
以上、この発明の２つの実施形態を説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の各実施形態では、互いに種類の異なる複数の処理液を混合した混合液を用いてウエハＷを処理する場合を例に挙げたが、ウエハＷの処理に用いる混合液は、互いに性質の異なる複数の処理液を混合したものであれば、互いに種類の異なる複数の処理液を混合したものに限らず、互いに温度の異なる複数の同一種の処理液を混合したものを用いてもよいし、互いに濃度の異なる複数の同一種の処理液を混合したものを用いてもよい。互いに温度または濃度の異なる複数の同一種の薬液を純水と混合したものをウエハＷの処理に用いる場合、たとえば、その温度または濃度の異なる処理液をそれぞれ異なる薬液タンク６１，１４１に貯留しておけばよい。
【００５６】
このように、互いに温度や濃度の異なる複数の同一種の処理液を混合したものを用いた場合、ウエハＷ表面に対する処理の速度や強度を変化させることができる。具体的な利用例としては、たとえば、エッチング液としてのフッ酸および純水の混合液を用いてシリコンウエハの表面のシリコン酸化膜をエッチング除去する場合などがある。まず、高濃度のフッ酸を基板に供給して、基板の表面のシリコン酸化膜を急速にエッチング除去し、その後、シリコン酸化膜が完全に除去される直前に、混合液の混合比を変更して、低濃度のフッ酸を基板の表面に供給し、ウエハＷ表面のシリコン酸化膜に対するエッチング速度を低下させる。こうすれば、エッチング処理時間をほとんど低下させることなく、ウエハＷ表面のシリコン酸化膜だけを精密に除去することができる。あるいはまた、フッ酸などのエッチング液の温度を高温と低温とで変化させることでも、ウエハＷ表面に対するエッチング速度を制御できるので、同様にウエハＷ表面の膜に対するエッチング量を精密に制御できる。
【００５７】
また、上記の各実施形態では、混合液の供給中に混合比を徐々に変更する構成としたが、たとえば所定時間だけ一定の混合比で基板処理した後、混合比を急速に変更してもよい。また、上記の各実施形態では、混合比を連続的に変更する構成としたが、これに限らず、不連続的、連続的、または間欠的に行われてもよい。
また、上記の各実施形態では、処理対象となる基板の一例としてウエハＷを取り上げたが、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの他の種類の基板が処理の対象とされてもよい。
【００５８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を簡略化して示す図である。
【図２】上記基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】上記基板処理装置における基板（ウエハ）の処理について説明するための図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１      スピンチャック
２      ノズル
４      ミキシングバルブ
７      制御装置
５７    純水シリンジ
６６    薬液シリンジ
１００  処理槽
１１０  混合液供給路
１２０  ミキシングバルブ
１６０  制御装置
Ｃ      チャンバ
Ｗ      シリコン半導体ウエハ
【図１】
2004281463.tif 000003
【図２】
2004281463.tif 000004
【図３】
2004281463.tif 000005
【図４】
2004281463.tif 000006