(57)【要約】【課題】基板の下面および基板表面の周縁部を良好に処理する。【解決手段】スピンチャックによってウエハＷを鉛直軸線まわりに回転させる一方で、ウエハＷの下面に向けて、下面ノズル１５から処理液を供給する。下面ノズル１５は、３つの吐出口１５１，１５２，１５３を上面に有しており、また、処理液供給管１４からの処理液が流通する処理液供給路１５４を内部に有している。処理液供給路１５４は、処理液供給管１４の先端から下面ノズル１５の上面中央の吐出口１５１までウエハＷの回転軸線に沿って延びた鉛直吐出管部１５５と、この鉛直吐出管部１５５の途中部から分岐して、それぞれ吐出口１５２，１５３まで斜めに延びた傾斜吐出管部１５６，１５７とを有している。傾斜吐出管部１５６は、水平に対して所定の傾斜角αで傾斜しており、傾斜吐出管部１５７は、水平に対して傾斜角αよりも大きな傾斜角βで傾斜している。【選択図】　　　　図３
2004056007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに基板を回転させつつ、その基板に処理液を供給して基板を処理する基板処理装置であって、
基板の下面の中心に向けて、ほぼ鉛直方向に処理液を吐出する中心ノズルと、基板の下面の中心以外の地点に向けて、水平に対して傾斜した方向に処理液を吐出する傾斜ノズルと
を含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記傾斜ノズルは、基板の下面に入射する直前の処理液が基板の回転中心から離れる方向の速度成分を有するように処理液を吐出するものであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
基板の回転軸線上に設けられて、上記中心ノズルおよび傾斜ノズルに処理液を供給するための処理液供給路をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記基板処理装置は、上記傾斜ノズルを２つ以上含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
各傾斜ノズルは、基板の下面の互いに異なる地点に向けて処理液を吐出するものであることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】
上記互いに異なる地点は、基板の中心からの距離が互いに異なる地点であることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
【請求項７】
上記互いに異なる地点は、基板の中心から見た方向が互いに異なる地点であることを特徴とする請求項５または６記載の基板処理装置。
【請求項８】
上記基板処理装置は、基板の下面に処理液を供給して基板の上面の周縁部にも処理液を回り込ませることで、基板の上面の周縁部を処理することを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
基板に処理液を供給して基板を処理する方法であって、
基板のほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに基板を回転させる基板回転工程と、
この基板回転工程中に、ほぼ鉛直方向に処理液を吐出する中心ノズルから基板の下面の中心に処理液を供給する工程と、
上記基板回転工程中に、水平に対して傾斜した方向に処理液を吐出する傾斜ノズルから基板の下面の中心以外の地点に向けて処理液を供給する工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板に処理液を用いた処理を施すための装置および方法に関する。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、基板に処理液（薬液または純水）を供給して基板の処理を行うための基板処理装置が用いられる。たとえば、基板の表裏面を洗浄したり、基板表面の周縁部を選択的にエッチングする処理（ベベルエッチング処理）には、基板を１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置が用いられる。
【０００３】
このような枚葉型の基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転するスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板の下面中央に向けてエッチング液を供給する中心軸ノズルとを備えている。
スピンチャックは、たとえば、円盤状のスピンベースと、このスピンベースの周縁部に立設され、基板の端面に当接して基板を挟持するチャックピンと、スピンベースの中央下面に結合される回転軸とを備えている。回転軸は、鉛直上方に沿って配置される中空軸であって、この回転軸内に中心軸ノズルが配置されるようになっている。この構成により、基板の下面側の空間をスピンベースによって周辺雰囲気から遮蔽しつつ、この基板の下面中央に対して処理液を供給することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
中心軸ノズルから吐出される処理液は、鉛直上方に向かい、基板の回転中心に当たるようになっている。そして、基板の回転による遠心力を受けて、基板の回転中心から回転半径方向外方へ基板の下面を伝って広がっていく。ゆえに、上記の構成では、基板の下面を伝って広がる処理液が、その広がり方向に大きな速度成分を有しておらず、その結果、基板と処理液との相対速度が十分でないために、基板の下面を良好に洗浄できないという問題を生じる。また、基板の下面からその端面を伝って表面側に処理液を上手く回り込ませることができず、基板表面の周縁部のエッチング処理を良好に行うことができないという問題を生じる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、基板の下面および基板の表面（上面）の周縁部を良好に処理することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【０００６】
【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、基板（Ｗ）のほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに基板を回転させつつ、その基板に処理液を供給して基板を処理する基板処理装置であって、基板の下面の中心（ＣＰ）に向けて、ほぼ鉛直方向に処理液を吐出する中心ノズル（１５１，１５５）と、基板の下面の中心以外の地点（Ｐ１，Ｐ２）に向けて、水平に対して傾斜した方向に処理液を吐出する傾斜ノズル（１５２，１５６，１５３，１５７）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。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。
【０００７】
上記水平に対して傾斜した方向は、水平に対する傾斜角が３０度以上９０度未満の方向であることが好ましい。
また、上記基板の下面の中心以外の地点は、当該中心から１０ｍｍ〜４５ｍｍ離れた位置であることが好ましく、上記傾斜ノズルを上記中心ノズルの近傍であって、基板の下面から８ｍｍ〜２０ｍｍ離れた位置に配置する場合には、上記距離範囲内の地点に処理液が供給されるように傾斜ノズルを設計すれば、その傾斜ノズルから吐出される処理液の水平に対する傾斜角を上記角度範囲内に収めることができる。
【０００８】
上記基板処理装置は、請求項４に記載のように、上記傾斜ノズルを２つ以上備えていてもよい。
また、２つ以上の傾斜ノズルを備える場合、請求項５に記載のように、各傾斜ノズルは、基板の下面の互いに異なる地点に向けて処理液を吐出するものであってもよい。この場合、上記互いに異なる地点は、請求項６に記載のように、基板の中心からの距離が互いに異なる地点であってもよいし、請求項７に記載のように、基板の中心から見た方向が互いに異なる地点であってもよい。
【０００９】
上記の発明によれば、傾斜ノズルから水平に対して傾斜した方向に処理液が吐出される。基板がほぼ水平に保持されていれば、傾斜ノズルからの処理液は、基板の下面に斜めに入射するから、基板の下面への入射後、その処理液自身が有する速度成分により、中心ノズルから基板の下面に供給される処理液よりも大きな速度で基板の下面を伝って広がる。
ゆえに、この基板処理装置が基板の下面を洗浄するものであれば、基板下面の中心付近は、中心ノズルから供給される処理液により良好に洗浄され、その中心付近よりも外側の部分は、傾斜ノズルから供給される処理液により良好に洗浄される。よって、基板の下面全域に良好な洗浄処理を施すことができる。また、請求項８のように、基板の下面に処理液を供給して基板の上面の周縁部にも処理液を回り込ませることで、基板の上面の周縁部を処理するもの、たとえば、基板の表面の周縁部を選択的にエッチングする処理（ベベルエッチング処理）するものである場合には、傾斜ノズルから供給する処理液を基板の下面からその端面を伝って上面側に上手く回り込ませることができ、基板の上面周縁部を良好にエッチング処理することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記傾斜ノズルは、基板の下面に入射する直前の処理液が基板の回転中心から離れる方向の速度成分を有するように処理液を吐出するものであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、傾斜ノズルから基板の下面に供給される処理液は、基板の回転中心から離れる方向の速度成分を有しているから、基板の下面に入射した後、さらに基板の回転に伴う遠心力によって加速され、基板の下面をさらに大きな速度で回転方向外方へ広がる。ゆえに、基板の下面および表面（上面）の周縁部に一層良好な処理を施すことができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、基板の回転軸線上に設けられて、上記中心ノズルおよび傾斜ノズルに処理液を供給するための処理液供給路（１５４，１５５）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置である。
この発明によれば、中心ノズルおよび傾斜ノズルには、基板の回転軸線上に設けられた処理液供給路から処理液が供給される。
上記処理液供給路を有している場合、この処理液供給路の先端を基板の下面の中心の直下で開口させて第１の吐出口（１５１）とすることにより、中心ノズルを上記処理液供給路および第１の吐出口で形成することができ、上記処理液供給路の途中部から水平に対して傾斜した方向に傾斜吐出路（１５６，１５７）を分岐して形成し、その傾斜吐出路の先端を第２の吐出口（１５２，１５３）とすることにより、傾斜ノズルを傾斜吐出路および第２の吐出口で形成することができる。
【００１２】
請求項９記載の発明は、基板（Ｗ）に処理液を供給して基板を処理する方法であって、基板のほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに基板を回転させる基板回転工程と、この基板回転工程中に、ほぼ鉛直方向に処理液を吐出する中心ノズル（１５１，１５５）から基板の下面の中心（ＣＰ）に処理液を供給する工程と、上記基板回転工程中に、水平に対して傾斜した方向に処理液を吐出する傾斜ノズル（１５２，１５６，１５３，１５７）から基板の下面の中心以外の地点（Ｐ１，Ｐ２）に向けて処理液を供給する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００１３】
この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
【００１４】
【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図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗに処理液による処理を施すための装置であり、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。
【００１５】
スピンチャック１は、たとえば、鉛直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チャックピン１３とを有しており、複数個のチャックピン１３でウエハＷの端面を挟持して、ウエハＷを水平な状態で保持することができるようになっている。また、スピン軸１１には、モータからの回転力が入力されるようになっており、チャックピン１３でウエハＷを水平に保持した状態で、スピン軸１１に回転力を入力することにより、ウエハを水平な面内で鉛直軸線まわりに回転させることができる。
【００１６】
スピン軸１１は、中空軸とされていて、その内部には、処理液を供給することができる中心軸ノズルの形態をなす処理液供給管１４が挿通されている。この処理液供給管１４には、チャックピン１３に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に複数の吐出口を有する下面ノズル１５が結合されており、複数の吐出口からウエハＷの下面に向けて処理液が供給されるようになっている。処理液供給管１４には、処理液供給バルブ１６を介して、処理液が所要のタイミングで供給されるようになっている。
【００１７】
また、スピンチャック１の上方には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面（表面）に処理液を供給するための上面ノズル２が備えられている。上面ノズル２には、処理液供給バルブ２１を介して、処理液が所要のタイミングで供給されるようになっている。
ウエハＷに処理を施す時には、その処理対象のウエハＷが、スピンチャック１に保持される。そして、スピンチャック１が回転されることにより、ウエハＷは、水平面内で鉛直軸線まわりに回転する。その後、処理液供給バルブ１６を開いて、処理液供給管１４に処理液を供給すると、回転状態のウエハＷの下面に処理液が供給されることになる。また、処理液供給バルブ２１を開いて、上面ノズル２に処理液を供給すると、回転状態のウエハＷの上面に処理液が供給されることになる。回転状態のウエハＷの上下面に供給された処理液は、ウエハＷの回転半径方向外方へ向けて流れ、これにより、ウエハＷの上下面の全域に処理液が供給されて、ウエハＷの上下面が処理液による処理を受ける。
【００１８】
図２は、下面ノズル１５の平面図であり、図３は、下面ノズル１５の断面図である。下面ノズル１５は、３つの吐出口１５１，１５２，１５３を上面に有しており、また、処理液供給管１４からの処理液が流通する処理液供給路１５４を内部に有している。
この処理液供給路１５４は、処理液供給管１４の先端から下面ノズル１５の上面中央の吐出口１５１までウエハＷの回転軸線（鉛直軸線）に沿って延びた鉛直吐出管部１５５と、この鉛直吐出管部１５５の途中部から分岐して、それぞれ吐出口１５２，１５３まで斜めに延びた傾斜吐出管部１５６，１５７とを有している。傾斜吐出管部１５６は、水平に対して所定の傾斜角α（この実施形態では、約３０度）で傾斜しており、傾斜吐出管部１５７は、水平に対して傾斜角αよりも大きな傾斜角β（この実施形態では、約４５度）で傾斜している。
【００１９】
処理液供給管１４から処理液供給路１５４へと導かれた処理液の一部は、鉛直吐出管部１５５を通ることによって、吐出口１５１から鉛直上方に向けて吐出される。また、処理液供給路１５４へと導かれた処理液の一部は、鉛直吐出管部１５５から傾斜吐出管部１５６へ分流し、傾斜吐出管部１５６を通ることによって、水平に対して傾斜角αの角度をなす方向に向けて吐出される。さらに、処理液供給路１５４へと導かれた処理液の一部は、鉛直吐出管部１５５から傾斜吐出管部１５７へ分流し、傾斜吐出管部１５７を通ることによって、水平に対して傾斜角βの角度をなす方向に向けて吐出される。つまり、この実施形態では、鉛直吐出管部１５５および吐出口１５１が中心ノズルに相当し、傾斜吐出管部１５６および吐出口１５２と傾斜吐出管部１５７および吐出口１５３とがそれぞれ傾斜ノズルに相当している。
【００２０】
これにより、この基板処理装置がウエハＷの下面（裏面）を洗浄するものである場合、ウエハＷの下面の中心ＣＰの付近は、その中心ＣＰに鉛直下方から供給される処理液によって良好に洗浄される。
また、ウエハＷの下面には、中心ＣＰから距離Ｄ１（この実施形態では、ウエハＷの回転半径Ｒの約１／２）ずれた位置Ｐ１に、水平に対して傾斜角αをなす方向から処理液が供給される。さらに、中心ＣＰから距離Ｄ２ずれた位置Ｐ２に、水平に対して傾斜角βをなす方向から処理液が供給される。供給位置Ｐ１，Ｐ２に供給される処理液は、ウエハＷの回転中心から離れる方向の速度成分を有するから、それぞれ供給位置Ｐ１，Ｐ２にぶつかった後、その処理液自身が有する速度成分およびウエハＷの回転に伴う遠心力によって、ウエハＷの下面を伝って回転方向外方へ大きな速度で広がる。
【００２１】
ゆえに、この基板処理装置がウエハＷの下面を洗浄するものであれば、たとえウエハＷの下面が疎水性を有していても、供給位置Ｐ１，Ｐ２に供給された処理液はウエハＷの表面に対して十分な相対速度を有するから、そのウエハＷの下面の供給位置Ｐ１，Ｐ２よりも外方の領域に対して処理液による良好な洗浄処理を施すことができる。また、ウエハＷの表面の周縁部を選択的にエッチングする処理（ベベルエッチング処理）するものである場合には、ウエハＷの下面からその端面を伝って表面側に処理液を上手く回り込ませることができ、ウエハＷの表面周縁部を良好にエッチング処理することができる。
【００２２】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、１つの中心ノズル（鉛直吐出管部１５５および吐出口１５１）と２つの傾斜ノズル（傾斜吐出管部１５６および吐出口１５２、ならびに傾斜吐出管部１５７および吐出口１５３）とを有する構成を例にとったが、１つの中心ノズルと１つの傾斜ノズルとを有する構成が採用されてもよいし、１つの中心ノズルと３つ以上の傾斜ノズルとを有する構成が採用されてもよい。なお、傾斜ノズルから吐出される処理液は、ウエハＷの回転半径方向外方へ向かう方向に大きな速度成分を有している方がよいから、上記の実施形態の構成から一方の傾斜ノズルを省略して、１つの中心ノズルと１つの傾斜ノズルとを有する構成にする場合、ウエハＷの下面に向けて吐出する処理液の傾斜角度が相対的に小さい傾斜吐出管部１５７および吐出口１５３を省略する方が好ましい。
【００２３】
また、下面ノズル１５を処理液供給管１４に対して中心軸線まわりに回転させることができるように構成して、傾斜ノズル（傾斜吐出管部１５６および吐出口１５２、ならびに傾斜吐出管部１５７および吐出口１５３）からの処理液の吐出方向を変更できるようにしてもよい。
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図解的に示す図である。
【図２】下面ノズルの構成を説明するための平面図である。
【図３】下面ノズルの構成を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１　　　スピンチャック
１１　　スピン軸
１２　　スピンベース
１３　　チャックピン
１４　　処理液供給管
１５　　下面ノズル
１６　　処理液供給バルブ
１５１　吐出口
１５２　吐出口
１５３　吐出口
１５４　処理液供給路
１５５　鉛直吐出管部
１５６　傾斜吐出管部
１５７　傾斜吐出管部
ＣＰ　　中心
Ｐ１　　供給位置
Ｐ２　　供給位置
Ｒ　　　回転半径
Ｗ　　　ウエハ
【図１】
2004056007.tif 000003
【図２】
2004056007.tif 000004
【図３】
2004056007.tif 000005