(57)【要約】【課題】円形基板を加圧された気体と処理薬液を混合し吐出させて洗浄処理において、基板面内を均一に洗浄する基板処理方法を提供する。【解決手段】加圧された気体と薬液を混合し、ミストを形成する２流体ノズルを用いて、パターン形成された基板にミストを吐出する処理を行うことで、基板上のパーティクルを除去することができる。その基板処理において、２流体ノズル移動速度ｖの基板動径成分ｖrが、基板中心からの距離ｒに反比例するように設定することで、基板面内において、単位面積あたりの洗浄走査時間のばらつきを低減し、洗浄ばらつきを低減する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形状の基板の上方において、前記基板の中心を通って前記基板の端部まで円弧状にノズルを移動させるとともに、加圧された気体と処理薬液を混合して前記ノズルから吐出することによって形成されたミスト状の前記処理薬液に基板表面を曝し、前記基板を処理する基板処理方法であって、
前記ノズルの移動速度の前記基板についての半径方向成分が、該ノズルの該基板の中心からの距離に反比例することを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
前記ノズルが前記基板の中心から所定の距離以内の領域の上方にあるとき、前記ノズルの移動速度が、該ノズルの該基板の中心からの距離の１次関数である、請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記気体が不活性ガスまたは希ガスである、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記基板に対する処理が、前記基板上に付着しているパーティクルを除去する洗浄処理である請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記基板の直径が２００ｍｍ以上である、請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板あるいはガラス基板などに薬液を供給して、基板を処理する基板処理方法に関し、基板上のパーティクルを一様に除去する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路は、種々の製造工程を経て半導体基板上に形成される。その製造工程において、半導体基板表面に不要なパーティクル(微細な粉塵)が付着するが、このパーティクルは製造歩留の低下や製品信頼性の低下を招くため、基板表面上からパーティクルを除去する必要がある。このようなパーティクルを基板表面上から除去する工程が洗浄工程である。近年、半導体集積回路の急速な微細化に伴い、洗浄工程では、基板上に形成されたパターンへのダメージの抑制と、基板上のパーティクルへの高い除去性能の両立が求められている。下記の特許文献１には、この要求を満たすことができる洗浄方式として、２種類の流体を混合する２流体ノズルを用いた基板洗浄について記載されている。また半導体基板の大口径化に伴って、上記要求に加え、基板面内を均一に洗浄することも求められている。下記の特許文献２には、基板を均一に洗浄するノズル移動速度の制御方法について記載されている。
【０００３】
図８は２流体ノズルを備えた基板処理装置の概略構成を示す図である。この基板処理装置において、基板Ｗは、円板状のスピンチャック１０１上に配置される。このスピンチャック１０１には、円柱状の支持ピン１０１Ａが立設されており、図８では６個の支持ピン１０１Ａのうちの２個を示している。これらの支持ピン１０１Ａで、基板Ｗの周縁部が支持される。スピンチャック１０１は、底面に連結された回転軸１０２により水平面内で回転可能に支持され、電動モータ１０３がその回転軸１０２を回転駆動する。その回転駆動により、基板Ｗは、回転中心Ｃの周りに回転される。なお、基板Ｗの中心は、回転中心Ｃに一致している。
【０００４】
基板Ｗの上方には、２流体ノズル１０４が配置されている。２流体ノズル１０４は、加圧された気体と洗浄液を混合してミストＭを形成する。回転している基板Ｗへ２流体ノズル１０４によりミストＭを吐出・供給することで、基板Ｗが洗浄される。スピンチャック１０１の周囲に設けられた飛散防止カップ１０５は、基板Ｗの洗浄の際、２流体ノズル１０４から吐出されたミストＭが周囲に飛散するのを防止する。飛散防止カップ１０５は、図中の矢印のようにスピンチャック１０１に対して昇降可能に構成されている。未洗浄の基板Ｗをスピンチャック１０１へ受け渡す際には図８に示す位置より下降しており、スピンチャック１０１に載置された基板Ｗを洗浄する際に図８に示す位置へ上昇して基板Ｗの周囲を覆う。
【０００５】
支持アーム１０６は、２流体ノズル１０４の吐出口を基板Ｗの処理面に対して垂直方向にして２流体ノズル１０４を支持している。支持アーム１０６は、駆動機構１０７によって昇降可能に構成されている。洗浄時においてはその昇降により、２流体ノズル１０４の吐出口が基板Ｗの処理面から距離Ｋだけ離れた位置に配置される。この距離Ｋは、例えば５ｍｍから１０ｍｍまでの範囲である。支持アーム１０６は、水平面に対して平行に揺動可能に構成し、２流体ノズル１０４が基板Ｗの処理面を横切るようにしてもよい。
【０００６】
２流体ノズル１０４の胴部には、加圧された気体を導入するガス導入管１０８Ａと薬液を供給する薬液導入管１０８Ｂが連結されている。ガス導入管１０８Ａには気体供給装置１０９から気体が供給される。気体の流路には制御弁１１０および圧力調整器１１１が配置されており、制御弁１１０でその流路を開閉し、圧力調整器１１１で気体の加圧や減圧などの圧力調整を行う。この気体には、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスや窒素（Ｎ2）等の不活性ガスを用いる。アルゴンや窒素等、常温、常圧において化学的に安定な気体を用いることで、薬液や基板、パターンに対して化学反応を起こさないので、薬液や基板やパターンに悪影響を与えない。
【０００７】
一方、薬液導入管１０８Ｂには、制御弁１１２を介して接続された超純水供給装置１１３から、二酸化炭素（ＣＯ2）が添加された超純水が薬液として供給される。薬液として、二酸化炭素を添加した超純水を使用するのは、比抵抗値が小さく、基板Ｗの処理面と薬液の摩擦により発生する静電気を抑制し、基板Ｗの絶縁破壊を防止できるからである。
【０００８】
コントローラ１１４は、電動モータ１０３や、駆動機構１０７、気体供給装置１０９、制御弁１１０、１１２、圧力調整器１１１、超純水供給装置１１３などを制御する。その制御に従って、基板Ｗの洗浄処理や乾燥処理が行われることになる。
【０００９】
洗浄処理を行う際には、まず飛散防止カップ１０５をスピンチャック１０１に対して下降させ、パターン形成された基板Ｗをスピンチャック１０１に載置する。そして、飛散防止カップ１０５を上昇させるとともに、駆動機構１０７を制御して２流体ノズル１０４を洗浄位置に移動させる。
【００１０】
次に、電動モータ１０３を制御して一定速度で基板Ｗを低速回転（例えば、３００から７００ｒｐｍ程度）させつつ、２流体ノズル１０４からミストＭを基板Ｗに対して供給し、ミストＭを基板Ｗに対して吐出する。ミストＭを基板Ｗに吐出中、２流体ノズル１０４は、基板Ｗが均一に洗浄されるよう、基板Ｗ上を走査する。図８の基板処理装置においては、２流体ノズル１０４は、駆動機構１０７の制御に従い、基板Ｗの中心を通る円弧状の軌跡を等速で走査する。例えば、基板Ｗの一方端から基板中心を通過して他方端までの間を往復する、あるいは基板Ｗの端部と基板中心との間を往復することにより２流体ノズル１０４の走査が行われる。この状態で一定時間、基板処理を実施した後、ミストＭの吐出を停止して２流体ノズル１０４を待機位置に移動させる。同時に基板Ｗを高速回転（例えば、２０００から３０００ｒｐｍ程度）させて、吐出された薬液を振り切る乾燥処理を行い、一連の洗浄処理が終了する。
【００１１】
図９は、２流体ノズルの構成を示す断面図である。２流体ノズル１０４の混合部は、ガス導入管１０８Ａの外側を薬液導入管１０８Ｂが取り囲む二重管の構造で構成されている。また２流体ノズル１０４の先端部２０１は、オリフィス状の管と、ミストＭを加速させる直状円筒管である加速管とで連接されて構成されている。２流体ノズル１０４における気体Ｇの使用量（流量）は、２０Ｌ／ｍｉｎから１００Ｌ／ｍｉｎまでの範囲、好ましくは、２０Ｌ／ｍｉｎから６０Ｌ／ｍｉｎまでの範囲である。２流体ノズル１０４における薬液Ｓの使用量は、１０ｍＬ／ｍｉｎから２００ｍＬ／ｍｉｎまでの範囲、好ましくは１００ｍＬ／ｍｉｎから２００ｍＬ／ｍｉｎまでの範囲であって、さらに好ましくは１００ｍＬ／ｍｉｎから１５０ｍＬ／ｍｉｎまでの範囲である。基板Ｗのパターンに損傷を与えることなく、パーティクルを除去するためである。
【００１２】
上述の基板処理装置による洗浄の条件は、例えば、ミスト化した洗浄液Ｓを吐出する吐出口から基板Ｗの処理面までの距離が１０ｍｍ、気体の使用量が６０Ｌ／ｍｉｎ、薬剤Ｓの使用量が１５０ｍＬ／ｍｉｎである。このとき、ミスト化した薬液Ｓの液滴粒径は５μｍから２０μｍまでの範囲に制御される。また、低速回転時の基板Ｗの回転数は５００ｒｐｍとすることができる。
【００１３】
本洗浄方式では、ミストＭを形成する薬液微粒子と基板Ｗの衝突時の衝撃力により、基板上のパーティクルが除去される。このため、基板Ｗ上の、ある箇所のパーティクル除去力は、その箇所にミストＭが吐出される時間、すなわち、２流体ノズル１０４の走査時間に比例する。したがって、本洗浄方式では、洗浄均一性を向上させるために、基板Ｗの面内において、２流体ノズル１０４の走査時間のばらつきを抑制する必要がある。
【００１４】
下記特許文献２には、２流体ノズル１０４を基板Ｗに対して、基板Ｗの一方の基板端から図８に示す回転中心Ｃを通り他方の基板端まで走査させる場合に、２流体ノズル１０４の走査時間が基板Ｗ上の位置によってばらつきが生じるのを抑える走査方法が開示されている。図１０を用いて、特許文献２に記載された走査方法を説明する。
【００１５】
図１０に示すように、基板Ｗ上において、基板中心（回転中心Ｃ）からの距離ｒの円を中心線とした、幅Δｒの円環Ｑの面積Ｓは以下の数式１により計算される。
【００１６】
【数１】
2009059876.tif 000003
【００１７】
２流体ノズル１０４が基板中心を通る直線Ｎ上を走査すると仮定した場合、２流体ノズル１０４の移動速度（以下、ノズル移動速度という。）をｖOとすると、図１０に示す円環Ｑを２流体ノズル１０４が横切るのに要する時間ｔcは以下の数式２により計算される。
【００１８】
【数２】
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【００１９】
したがって、円環Ｑにおいて、２流体ノズル１０４の単位面積あたりの走査時間Ｄ（以下、走査密度Ｄという。）は、以下の数式３により計算される。
【００２０】
【数３】
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【００２１】
数式３は、ノズル移動速度ｖOが一定である場合、基板中心からの距離ｒが大きくなるにしたがって、走査密度Ｄが小さくなることを示している。すなわち、ノズル移動速度ｖOが一定である場合、基板Ｗの面内において、洗浄力が不均一になることを示している。走査密度Ｄを一定にするには、数式３を変形した下記の数式４にしたがい、ノズル移動速度を基板中心Ｃからの距離ｒの関数ｖ（ｒ）として、基板中心からの距離ｒに反比例させればよい。なお、数式４では、走査密度Ｄは所望の定数である。
【００２２】
【数４】
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【００２３】
しかし、数式４では、基板中心、すなわちｒ＝０で速度ｖ（ｒ）が無限大に発散してしまう。このため、このような移動速度の制御を現実に実現することは困難である。そこで、特許文献２では、基板中心から基板端までの間を、任意の特定点で複数の円環状の区間に区切り、各特定点において、速度ｖ（ｒ）が距離ｒに対し反比例、もしくは、ほぼ反比例するよう設定し、また上記円環状の区間内では、基板中心からの距離ｒに対して近似的に１次関数になるようにノズル移動速度を制御することが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２２９９４号公報
【特許文献２】特開２００５−９３６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上述したノズル移動速度の制御を適用することにより、２流体ノズル１０４を一定の移動速度ｖOで移動させる場合に比べて、洗浄力のばらつきを低減することができる。しかしながら、数式１から数式４の計算は、２流体ノズル１０４の移動軌跡が直線であると仮定している。すなわち、基板中心から基板端の間で区分された各円環を、２流体ノズル１０４が走査する距離が、各円環で一定であると仮定されている。
【００２５】
図８に示したような基板処理装置では、２流体ノズル１０４を駆動機構１０７のモータにより駆動することが一般的であり今後も使用されると予想される。この場合、ノズルの移動軌跡は、モータの回転軸を中心とした円弧になる。２流体ノズル１０４の移動軌跡が円弧である場合、図１０に示すように、円環Ｑの内周と円弧状のノズルの移動軌跡Ｋとの交点Ｐおよび基板中心を通る直線Ｎと、ノズル移動軌跡Ｋとにおいて、円環Ｑ内を走査する距離は、ノズル移動軌跡Ｋの方が大きくなる。また、交点Ｐにおけるノズル移動軌跡Ｋの接線Ｋ１と直線Ｎとがなす角度は、交点Ｐと基板中心との距離が大きくなるほど増大する。すなわち、円環Ｑが基板中心から離れるにつれて、円弧状のノズル移動軌跡Ｋが円環Ｑを走査する距離は増大する。したがって、ノズルの移動軌跡が円弧である場合、走査密度Ｄは、反比例式にしたがうノズルの移動速度制御できない基板中心付近を除き、基板周辺部で増大することになる。このため、上述のノズル移動速度制御を適用した場合であっても、単位面積当たりのノズル走査時間は必ずしも一定にならない。
【００２６】
図１１に示す座標系において、以上の内容は、以下のように数式化される。図１１では、基板中心を原点にしている。また、基板半径をａとし、２流体ノズル１０４のモータ回転軸を座標（０，−α）にしている。時刻ｔにおける２流体ノズル１０４の位置座標は（ｘ、ｙ）とする。この場合、２流体ノズル１０４は座標（０，−α）を中心とした、半径αの円弧Ｌ上を走査する。したがって、位置座標（ｘ、ｙ）は、以下の数式５を満たす。
【００２７】
【数５】
2009059876.tif 000007
【００２８】
また、２流体ノズル１０４の移動速度ｖ1＝（ｖ1x、ｖ1y）は、数式５の両辺を時間で微分した以下の数式６を満たす。
【００２９】
【数６】
2009059876.tif 000008
【００３０】
基板中心からの距離ｒに対してノズル移動速度ｖ1を反比例させる場合、ノズル移動速度ｖ1は、定数ｂを導入して、以下の数式７により表現することができる。
【００３１】
【数７】
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【００３２】
また、ノズル移動速度ｖ1と基板中心からの距離ｒは、以下の数式８、９を満足する。
【００３３】
【数８】
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【００３４】
【数９】
2009059876.tif 000011
【００３５】
時刻ｔ＝０のときに、２流体ノズル１０４が基板端にあることを境界条件として、数式５〜７を解き、２流体ノズル１０４の位置座標（ｘ、ｙ）を求めると、座標ｙは、以下の数式１０により計算される。
【００３６】
【数１０】
2009059876.tif 000012
【００３７】
図１２は、数式１０と数式５を用いて算出した、ノズル走査密度Ｄの基板中心からの距離ｒに対する依存性を示す図である。図１２では、移動速度が発散する基板中心を除くため、基板中心から１０ｍｍを除外した範囲で依存性を算出している。また、基板半径ａは２００ｍｍであり、基板中心からノズル駆動モータの回転軸までの距離αは２５０ｍｍである。そして、基板面を直径方向の幅が１０ｍｍの円環に区分し、各円環をノズルが走査するのに要する時間を各円環の面積で除することにより走査密度を求めている。なお、図１２の横軸は、各円環の外周の基板中心からの距離であり、縦軸は、各円環における２流体ノズル１０４の走査密度Ｄである。また、図１２の計算において、数式７の定数ｂは、１０００としている。図１２から、従来法では、ノズル走査密度Ｄは基板中心から離れるにつれて増大し、洗浄力に不均一を生じることが分かる。
【００３８】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであり、ノズルの移動軌跡がモータ回転軸を中心とした円弧である場合において、洗浄力のばらつきを低減できる基板処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本願において開示される発明のうち、概要を説明すれば、以下の通りである。まず、本発明は、加圧された気体と処理薬液を混合してノズルから吐出することによって形成されたミスト状の処理薬液に、基板表面を曝して基板を処理する基板処理方法を前提とする。そして、当該基板に処理を施す際、前記ノズルは、移動軌跡が円弧上であって、移動速度の基板の半径方向成分(基板動径成分)が基板中心からの距離に対し反比例するように制御する基板処理方法である。もしくは、基板上の任意の複数箇所で移動速度の動径成分が基板中心からの距離に対し反比例するように制御する基板処理方法である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明では、ノズルの移動軌跡に対応して、ノズルの移動速度の基板動径成分が基板中心からの距離に対し反比例する、もしくは、基板上の任意の複数箇所で移動速度の基板動径成分が基板中心からの距離に対し反比例するように制御するため、基板面内を均一に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照しながら本発明に係る基板処理方法を説明する。本実施形態では、本発明に係る基板処理方法を、上記背景技術において図８を用いて説明した、２流体ノズル１０４（以下、ノズル１０４という。）を備える基板処理装置に適用した事例により具体化している。なお、本実施形態では、ノズル１０４がモータ駆動により円弧状の軌跡に沿って、ノズル移動速度ｖ2にて動作するものとする。本実施形態では、ノズル移動速度ｖ2ベクトルの、半導体基板などの円形基板の半径方向成分（基板動径成分）ｖ2rを基板中心からの距離ｒに反比例するようにノズル１０４を動作させる。
【００４２】
まず、図１に示す座標系にて、本実施形態におけるノズル１０４の移動速度制御の詳細を具体的に説明する。図１において、回転中心Ｃと一致する基板中心（以下、基板中心Ｃをいう。）が原点であり、ノズル１０４のモータ回転軸が座標（０，α）である。この場合、ノズル１０４は、座標（０，α）を中心とした半径αの円弧上を走査する。したがって、ノズル座標（ｘ，ｙ）は、以下の数式１１を満たす。
【００４３】
【数１１】
2009059876.tif 000013
【００４４】
また、ノズル移動速度ｖ2＝（ｖ2x、ｖ2y）は、数式１１の両辺を時間で微分した、以下の数式１２を満たす。
【００４５】
【数１２】
2009059876.tif 000014
【００４６】
本実施形態では、ノズル走査密度が基板外周において低下を抑制するため、上述したように、ノズル速度ｖ2の基板動径成分ｖ2rを基板中心Ｃからの距離ｒに反比例させている。このため、基板動径成分ｖ2rは、定数ｄを導入して、以下の数式１３で表現することができる。
【００４７】
【数１３】
2009059876.tif 000015
【００４８】
また、ノズル移動速度ｖ2の基板動径成分ｖ2rは、原点とノズル１０４とを通る直線と、ノズル速度ｖ2とのなす角度δ（図２参照）によって、以下の数式１４で表すことができる。
【００４９】
【数１４】
2009059876.tif 000016
【００５０】
図２は、図１の要部を拡大して示す図である。図２に示すように、原点とノズル１０４とを通過する直線と、座標系のＸ軸とのなす角を角度θと定義し、モータ回転軸とノズル１０４とを通る直線と、座標系のＸ軸とのなす角を角度φと定義すると、δ＝π／２−（θ＋φ）またはδ＝θである。したがって、角度δは数式１５を満足する。
【００５１】
【数１５】
2009059876.tif 000017
【００５２】
時刻ｔ＝０において、ノズル１０４が基板端にあることを境界条件として、数式１２〜１５をｙについて解くと、以下の数式１６となる。
【００５３】
【数１６】
2009059876.tif 000018
【００５４】
また、数式１６を数式１１に代入し、ｘについて解くと、ｘ≧０において、以下の数式１７となる。
【００５５】
【数１７】
2009059876.tif 000019
【００５６】
図３は、数式１６、１７を用いて算出した、ノズルの走査密度Ｄの基板中心Ｃからの距離に対する依存性を示す図である。図３では、基板中心Ｃから１０ｍｍの範囲を除外した範囲で依存性を算出している。図３において、基板半径ａは２００ｍｍであり、基板中心Ｃからノズル駆動モータの回転軸までの距離αは２５０ｍｍである。そして、基板面を直径方向の幅が１０ｍｍの円環に区分し、各円環をノズル１０４が走査するのに要する時間により走査密度を求めている。すなわち、数式１６、１７を用いて、ノズル１０４が各円環の境界を通過する時刻ｔをそれぞれ算出する。隣接する境界について求められた時刻の差分が、各円環の走査時間になる。そして、各円環の走査時間を各円環の面積で割ることにより、走査密度Ｄを求める。なお、図３の横軸は、各円環の外周の基板中心Ｃからの距離であり、縦軸はノズル走査密度Ｄである。図３の計算において、数式１３の定数ｄは、１０００としている。また、図３には、比較例として、図１２に示した従来のノズル移動速度制御によるノズル走査密度を示している。
【００５７】
図３より、本実施形態では、ノズル走査密度Ｄが基板端まで一定になっており、ノズル１０４の移動速度自体を基板中心Ｃからの距離ｒに応じて反比例させる従来法と比較して洗浄力が均一になっていることが理解できる。このような本実施形態のノズル移動速度の制御は、図８に示した基板処理装置では、制御装置１１４を通じて駆動機構１０７を制御することにより実現される。これにより、均一な基板処理を実現することができる。
【００５８】
ところで、本実施形態においても、基板中心Ｃでのノズル速度は無限大に発散することになる（数式１３参照）。そのため、基板中心Ｃ付近ではノズル移動速度を補正する必要がある。そこで、本実施形態では、基板中心Ｃとの距離が１０ｍｍを越える位置から基板端までを以上で説明したノズルの移動速度制御を用いてノズルを走査させている。そして、基板中心Ｃからの距離が１０ｍｍ以内にある領域では、基板中心Ｃからの距離ｒ（ｍｍ）に対して、ノズル移動速度ｖを以下の数式１８の１次関数で補正している。なお、数式１８では、基板中心Ｃにおけるノズル速度をｖa、基板中心Ｃから１０ｍｍの位置でのノズル移動速度をｖbとしている。
【００５９】
【数１８】
2009059876.tif 000020
【００６０】
次に、定数ｄについて説明する。定数ｄの値は、基板中心Ｃから基板端までの走査時間に応じて設定される。上述のように、基板中心Ｃより距離が１０ｍｍ離れた位置から基板端までの間で、数式１６、１７を満足する上述のノズル移動速度制御によりノズル１０４が走査される場合、基板中心Ｃから基板端までの走査時間は、ノズル走査距離の約９５％を占める、基板中心Ｃから１０ｍｍの距離にある位置と基板端との間の走査時間によりほぼ決定される。したがって、数式１６を定数ｄについて解いた以下の数式１９により、所望の走査時間に対する定数ｄの値を近似的に算出することができる。
【００６１】
【数１９】
2009059876.tif 000021
【００６２】
数式１９では、図１に示す座標系において、ノズル１０４が基板中心Ｃから１０ｍｍの距離にあるときの座標値をｙdとしている。例えば、基板半径ａが１５０ｍｍ（直径３００ｍｍ）、基板中心Ｃからノズル１０４を駆動するモータ回転軸までの距離αが２００ｍｍであり、基板中心Ｃから基板端までのノズル走査に要する時間を１２秒に設定するものとする。この場合、数式１９に、ａ＝１５０、α＝２００、ｔ＝１２、ｒ＝１０のおけるノズル１０４のｙ座標ｙdを代入することにより、定数ｄを求めることができる。この場合ｄ＝９３３となる。
【００６３】
図４は、基板半径ａが１５０ｍｍ（直径３００ｍｍ）、基板中心Ｃからノズル１０４を駆動するモータ回転軸までの距離αが２００ｍｍである場合の、基板中心Ｃからの距離ｒに対するノズル移動速度ｖ2の分布を示す図である。なお、図４では、基板中心Ｃでのノズル移動速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、定数ｄを１０００にしている（基板中心Ｃから基板端までのノズル走査に要する時間は約１２秒）。また、図４では、比較例として、従来のノズル移動速度制御によるデータを示している。図４に示すように、本実施形態では、ノズル移動速度の基板動径成分を、基板中心Ｃからの距離ｒに応じて反比例させているため、従来と異なるノズル移動速度になっている。また、図５は、図４に示した本実施形態のノズル移動速度制御において、基板面を幅１０ｍｍの円環に区分した場合に、各円環におけるノズル走査密度Ｄを示す図である。図５に示すように基板中心Ｃから１０ｍｍの位置から基板端にわたって、ノズル走査密度Ｄが増大することなく均一に洗浄できることが理解できる。なお、図５では、比較例として、従来のノズル移動速度制御によるデータを示している。
【００６４】
また、図６は、基板半径ａが２００ｍｍ（直径４００ｍｍ）、基板中心Ｃからノズル１０４を駆動するモータ回転軸までの距離αが２５０ｍｍである場合の、基板中心Ｃからの距離ｒに対するノズル移動速度ｖ2の分布を示す図である。図６では、基板中心Ｃでのノズル移動速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、定数ｄを１０００にしている（基板中心Ｃから基板端までのノズル走査に要する時間は約２０秒）。また、図７は、図６に示した本実施形態のノズル移動速度制御において、基板面を幅１０ｍｍの円環に区分した場合の、各円環におけるノズル走査密度Ｄを示す図である。図７に示すように基板中心から１０ｍｍの位置から基板端にわたって、ノズル走査密度Ｄが増大することなく均一に洗浄できる。なお、図７においても、比較例として、従来のノズル移動速度制御によるデータを示している。
【００６５】
したがって、図８に示した基板処理装置にて、制御装置１１４を通じた駆動機構１０７の制御により、２流体ノズル１０４に上述の移動速度制御を適用することで、図５や図７に示すような均一な洗浄処理を実現することができる。
【００６６】
上述のノズル移動速度制御では、ノズル移動速度の基板動径成分を、基板中心Ｃからの距離ｒに応じて反比例させた。しかしながら、ノズル移動速度の基板動径成分が、基板中心Ｃからの距離ｒに対してほぼ反比例の関係にあれば、同様の効果を得ることができる。すなわち、基板上の任意の複数箇所で、ノズル移動速度の基板動径成分が、基板中心Ｃからの距離ｒに対して反比例の関係を満たせば、これら任意の箇所の間でノズル１０４を等速で移動させてもよい。例えば、基板面を、基板中心Ｃを中心とする同心円状の複数の円環に区分する。各円環の一方端と基板中心Ｃとの間の距離ｒに応じて、数式１６、１７の関係を満足する、当該距離ｒに対応するノズル移動速度ｖ2の基板動径成分ｖ2rを決定する。そして、各円環の上方にノズル１０４がある場合に、その円環の一方端で決定したノズル移動速度でノズル１０４を等速で走査させても、同様の効果を得ることができる。なお、各円環の幅は、同一であっても異なっていてもよい。
【００６７】
数式１６、１７を満足する、距離ｒ1でのノズル移動速度ｖ2は、数式１３〜１５および１７より、以下の数式２０で表される。
【００６８】
【数２０】
2009059876.tif 000022
【００６９】
よって、基板中心Ｃからの距離ｒ1と距離ｒ2（ｒ1＞ｒ2）の間の区間でのノズル移動速度ｖ12は、例えば以下の数式２１で表すことができる。
【００７０】
【数２１】
2009059876.tif 000023
【００７１】
以上に説明したように、本実施形態よれば、ノズル移動速度ｖ2の基板動径成分ｖ2rが基板中心Ｃからの距離ｒに反比例する状態に設定することで、円形基板を加圧された気体と処理薬液を混合し吐出させて洗浄処理を行う基板処理装置において、基板面内で、均一な洗浄処理を実現することができる。
【００７２】
なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、本発明は、基板上にＣＶＤ法や炉処理による薄膜堆積後のような基板上にパターンのない工程でのスクラバー洗浄工程のみならず、フォトリソグラフィーやドライエッチングにより、ゲート形成後や層間絶縁膜に配線や配線層間を接続するコンタクトビアの溝を加工後のパーティクル除去等、凹凸のあるパターンを有する基板のスクラバー洗浄工程に有用である。
【００７３】
また、本発明は、１３０ｎｍノード以下（９０ｎｍ、６５ｎｍ、４５ｎｍなど）の製造プロセスにより、微細なパターン寸法を有する半導体集積回路装置を製造するための、直径が２００ｍｍ以上の半導体基板の洗浄に対して特に有効である。直径が大きくなればなるほど、ノズル１０４の軌跡が直線から大きくずれるようになってくるからである。
【００７４】
これら微細パターンを有する半導体装置は直径３００ｍｍの半導体基板を用いて製造されるのが主であり、将来は直径４５０ｍｍの半導体基板で製造される可能性もある。このような集積回路の洗浄工程では現在以上に微小なパーティクルが歩留まり上問題とされ、かつ基板直径が大きくなることによって従来の方法では図５、図７に示したようにノズル走査密度の不均一性が大きくなる。したがって今後一層均一な洗浄効果が要求されるが、本発明はこのような動向に対して極めて有効である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、ＬＳＩ、ＵＬＳＩ等の半導体装置の製造分野のみでなく、基板材料を問わず、円形基板を加圧された気体と処理薬液を混合し吐出させて洗浄処理を行う基板処理装置において、利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態におけるノズル移動制御の説明図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】本発明の一実施形態におけるノズル走査密度の基板中心からの距離依存を示す図
【図４】本発明の一実施形態におけるノズル走査速度の基板中心からの距離依存を示す図
【図５】本発明の一実施形態におけるノズル走査密度の基板中心からの距離依存を示す図
【図６】本発明の一実施形態におけるノズル走査速度の基板中心からの距離依存を示す図
【図７】本発明の一実施形態におけるノズル走査密度の基板中心からの距離依存を示す図
【図８】２流体ノズルを備えた基板処理装置の概略構成を示す図
【図９】２流体ノズルの構成を示す断面図
【図１０】従来のノズル移動制御の説明図
【図１１】従来のノズルが円弧状の軌道を走査する場合の説明図
【図１２】従来のノズル走査密度の基板中心からの距離依存を示す図
【符号の説明】
【００７７】
１０１  スピンチャック
１０１Ａ  支持ピン
１０２  回転軸
１０３  電動モータ
１０４  ２流体ノズル
１０５  飛散防止カップ
１０６  支持アーム
１０７  駆動機構
１０８Ａ  ガス導入管
１０８Ｂ  薬液導入管
１０９  気体供給装置
１１０  制御弁
１１１  圧力調整器
１１２  制御弁
１１３  超純水供給装置
１１４  コントローラ
２０１  ２流体ノズル先端部
【図１】
2009059876.tif 000024
【図２】
2009059876.tif 000025
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009059876.tif 000028
【図６】
2009059876.tif 000029
【図７】
2009059876.tif 000030
【図８】
2009059876.tif 000031
【図９】
2009059876.tif 000032
【図１０】
2009059876.tif 000033
【図１１】
2009059876.tif 000034
【図１２】
2009059876.tif 000035