(57)【要約】  【課題】基板の表面だけでなく、基板の端面および裏面に対しても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。  【解決手段】スピンチャック１は、ほぼ鉛直に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に設けられた薄皿状スピンベース１２と、この薄皿状スピンベース１２に配設されており、ウエハＷを協働して支持する複数個の支持部材１３とを備えている。ＳＰＭノズル２からウエハＷの上面に供給されるＳＰＭによって、ウエハＷの上面および端面に形成されている不要なレジストが剥離される。また、ウエハＷの上面へのＳＰＭの供給時に、ウエハＷの上面から流下するＳＰＭが薄皿状スピンベース１２に貯留され、その貯留されたＳＰＭによって、ウエハＷの下面に形成されている不要なレジストが剥離される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の基板をその表面が上方に向いたほぼ水平な姿勢で基板支持手段によって支持する基板支持工程と、
前記基板支持手段によって支持されている基板の表面に処理液を供給する処理液供給工程と、
この処理液供給工程時に基板から流下する処理液を処理液貯留皿によって受け取って、その処理液貯留皿内に、当該基板の裏面に接液する高さ以上に処理液を貯留する処理液貯留工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記基板支持手段によって支持されている基板を、その基板の表面に交差する回転軸線まわりに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】
前記処理液は、処理対象の基板に形成されているレジストを剥離するためのレジスト剥離液であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記処理液貯留工程は、前記処理液貯留皿に、前記基板支持手段によって支持されている基板の端面上端部に液面が達する高さまで処理液を貯留する工程であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
基板をその表面が上方に向いたほぼ水平な姿勢で支持する基板支持手段と、
この基板支持手段によって支持されている基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と、
前記基板支持手段に支持されている基板から流下する処理液を受け取って、当該基板の裏面に処理液が接液する高さ以上に処理液を貯留する処理液貯留皿とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
前記基板支持手段によって支持されている基板を、その基板の表面に交差する回転軸線まわりに回転させる基板回転手段をさらに含む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】
前記処理液貯留皿は、前記基板支持手段に支持された基板の裏面に対して所定間隔を隔てて対向する底面部と、この底面部の周縁から立ち上がって、その上端縁が前記基板支持手段に支持された基板の表面よりも上方に位置する高さに形成された側面部とを有していることを特徴とする請求項５または６に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を処理するための基板処理方法および基板処理装置に関する。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。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、たとえば、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の表面から不要になったレジストを剥離するための処理（レジスト剥離処理）が行われる。このレジスト剥離処理の方式としては、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式が従来の主流であったが、最近では、処理対象の基板の大型化に伴って、基板の表面にレジスト剥離液を供給して、基板を１枚ずつ処理する枚葉式が注目されてきている。
【０００３】
枚葉式のレジスト剥離処理を実施する従来装置は、基板をほぼ水平に保持して回転させ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表面（上面）にレジスト剥離液を供給するためのノズルとを備えている。スピンチャックによって基板が回転されつつ、その回転している基板の表面にノズルからレジスト剥離液が供給されることにより、基板の表面の全域にレジスト剥離液が行き渡って、基板の表面に対するレジスト剥離処理が達成される（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６１−１２９８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の表面のレジストは、基板をほぼ水平な姿勢でそのほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに回転させ、その回転している基板の表面にレジスト液を供給することによって形成される。基板の表面に供給されたレジスト液の一部は、基板の端面を伝って裏面（下面）へ回り込み、その裏面の周縁部（周縁に沿った微小幅の領域）から流下する。そのため、レジストは、基板の表面だけでなく、基板の端面や裏面の周縁部にも形成される。また、基板の裏面の中央部（周縁部よりも内方の領域）に、レジスト液のミストの付着による細かなレジストが形成されることもある。
【０００５】
基板の端面および裏面に形成されたレジストは、パーティクルとなって、基板汚染の問題を引き起こすおそれがある。
そこで、この発明の目的は、基板の表面だけでなく、基板の端面および裏面に対しても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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、処理対象の基板（Ｗ）をその表面が上方に向いたほぼ水平な姿勢で基板支持手段（１３）によって支持する基板支持工程（Ｓ１）と、前記基板支持手段によって支持されている基板の表面に処理液を供給する処理液供給工程（Ｓ３）と、この処理液供給工程時に基板から流下する処理液を処理液貯留皿（１２）によって受け取って、その処理液貯留皿内に、当該基板の裏面に接液する高さ以上に処理液を貯留する処理液貯留工程（Ｓ３，Ｓ４）とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【０００７】
基板の表面とは、基板におけるデバイス形成面をいう。また、基板の裏面とは、基板における非デバイス形成面をいう。
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。
請求項１記載の発明によれば、処理液供給工程において、基板の表面に供給される処理液は、基板の表面上を流れて、基板の表面の周縁から端面を伝って流下する。これによって、基板の表面および端面に対して処理液による処理を施すことができる。また、処理液貯留工程において、基板から流下する処理液が処理液貯留皿に溜められて、その溜められた処理液が少なくとも基板の裏面に接液することにより、基板の裏面に対して処理液による処理を施すことができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記基板支持手段によって支持されている基板を、その基板の表面に交差する回転軸線まわりに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である。
請求項２記載の発明によれば、たとえば、基板回転工程が処理液供給工程と並行して行われることにより、基板の上面に供給された処理液に遠心力を作用させて、基板の上面により良好な処理液の流れを形成することができる。また、基板回転工程が処理液貯留工程と並行して行われることにより、基板の裏面において、処理に寄与した反応済みの処理液と処理に寄与していない未反応の処理液とを入れ替えることができ、基板の裏面に対するより良好な処理を達成することができる。
【０００９】
請求項３に記載のように、前記処理液は、処理対象の基板に形成されているレジストを剥離するためのレジスト剥離液であってもよい。この場合、基板の表面、裏面および端面から不要なレジストを良好に剥離することができる。
請求項４記載の発明は、前記処理液貯留工程は、前記処理液貯留皿に、前記基板支持手段によって支持されている基板の端面上端縁に液面が達する高さまで処理液を貯留する工程であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１０】
請求項４記載の発明によれば、基板の端面上端縁に液面が達する高さまで処理液が溜められるので、基板の裏面だけでなく、基板の端面に対しても処理液による処理を施すことができる。
請求項５記載の発明は、基板（Ｗ）をその表面が上方に向いたほぼ水平な姿勢で支持する基板支持手段（１３）と、この基板支持手段によって支持されている基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段（２）と、前記基板支持手段に支持されている基板から流下する処理液を受け取って、当該基板の裏面に処理液が接液する高さ以上に処理液を貯留する処理液貯留皿（１２）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【００１１】
このような構成の基板処理装置において、請求項１の発明を実施することができ、請求項１に関連して述べた効果を奏することができる。
請求項６記載の発明は、前記基板支持手段によって支持されている基板を、その基板の表面に交差する回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（１４）をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の基板処理装置である。
【００１２】
このような構成の基板処理装置において、請求項２の発明を実施することができ、請求項２に関連して述べた効果を奏することができる。
請求項７記載の発明は、前記処理液貯留皿は、前記基板支持手段に支持された基板の裏面に対して所定間隔を隔てて対向する底面部（１２１）と、この底面部の周縁から立ち上がって、その上端縁が前記基板支持手段に支持された基板の表面よりも上方に位置する高さに形成された側面部（１２２）とを有していることを特徴とする請求項５または６に記載の基板処理装置である。
【００１３】
このような構成の基板処理装置において、請求項４の発明を実施することができ、請求項４に関連して述べた効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、基板の一例であるシリコン半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面にレジスト剥離液を供給して、そのウエハＷに形成されている不要なレジストを剥離して除去するための枚葉式の装置であり、ウエハＷをその表面（デバイス形成面）を上方に向けてほぼ水平に保持するとともに、この保持したウエハＷのほぼ中心を通る鉛直軸線回りに回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面（表面）にレジスト剥離液としてのＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）を供給するためのＳＰＭノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にＤＩＷ（脱イオン化された純水）を供給するためのＤＩＷノズル３とを備えている。
【００１５】
スピンチャック１は、たとえば、ほぼ鉛直に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に設けられた処理液貯留皿としての薄皿状スピンベース１２と、この薄皿状スピンベース１２に配設されており、ウエハＷを協働して支持する基板支持手段としての複数個の支持部材１３とを備えている。
薄皿状スピンベース１２は、スピン軸１１の上端に結合された円盤状の底面部１２１と、この底面部１２１の周縁から上方に向けて立ち上がった側面部１２２とを有している。底面部１２１は、水平面にほぼ沿った状態で、その中心をスピン軸１１の中心軸線が通るように設けられている。また、側面部１２２は、複数個の支持部材１３によってウエハＷが支持されたときに、その上端縁がウエハＷの上面よりも少し上方に位置するような高さに形成されている。
【００１６】
複数個の支持部材１３は、薄皿状スピンベース１２の底面部１２１の上面に配置されていて、ウエハＷの端面を互いに異なる複数の位置で挟持することにより、そのウエハＷを、薄皿状スピンベース１２の底面部１２１の上方において、底面部１２１の上面から所定間隔を隔てた位置で、底面部１２１とほぼ平行をなして対向する状態（ほぼ水平な姿勢）に支持することができる。また、複数個の支持部材１３は、底面部１２１の中心軸線（スピン軸１１の中心軸線）を中心とする円周上に配置されており、複数個の支持部材１３によってウエハＷを支持したときに、そのウエハＷの中心は、底面部１２１の中心軸線上に位置する。
【００１７】
スピン軸１１には、モータなどの駆動源を含む基板回転手段としての回転駆動機構１４が結合されている。この回転駆動機構１４からスピン軸１１に回転力を入力することにより、スピン軸１１をその中心軸線まわりに回転させることができる。よって、複数個の支持部材１３によってウエハＷを支持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に回転力を入力することにより、そのウエハＷを薄皿状スピンベース１２とともにスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００１８】
また、スピン軸１１は、中空軸とされていて、その内部には、ＤＩＷ供給管１５が挿通されている。ＤＩＷ供給管１５には、図示しないＤＩＷ供給源からのＤＩＷが、ＤＩＷバルブ１６を介して供給されるようになっている。ＤＩＷ供給管１５の上端（先端）は、薄皿状スピンベース１２の底面部１２１の上面近傍で吐出口を形成しており、ＤＩＷ供給管１５を流れるＤＩＷは、その吐出口から複数個の支持部材１３によって支持されたウエハＷの下面中央に向けて吐出される。
【００１９】
ＳＰＭノズル２は、スピンチャック１の上方でほぼ水平に延びたアーム２１の先端部に、吐出口を下方に向けて取り付けられている。アーム２１は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びた支持軸２２に支持されている。また、支持軸２２には、シリンダなどを含む昇降機構２３が結合されていて、この昇降機構２３によって、支持軸２２を鉛直方向に昇降させることができるようになっている。これにより、支持軸２２の昇降に伴って、アーム２１を昇降させることができ、そのアーム２１とともにＳＰＭノズル２を、スピンチャック１の上方に退避した位置と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に吐出口が近接する位置とに昇降させることができる。
【００２０】
ＳＰＭノズル２には、ＳＰＭ供給路４１が接続されている。このＳＰＭ供給路４１には、硫酸供給路４２からの硫酸と過酸化水素水供給路４３からの過酸化水素水とが、ミキシングバルブ４４で合流して供給されるようになっている。硫酸供給路４２の途中部には、ミキシングバルブ４４への硫酸の供給／停止を切り換えるための硫酸バルブ４５が介装されている。一方、過酸化水素水供給路４３の途中部には、ミキシングバルブ４４への過酸化水素水の供給／停止を切り換えるための過酸化水素水バルブ４６が介装されている。
【００２１】
ＳＰＭ供給路４１の途中部には、ミキシングバルブ４４からＳＰＭ供給路４１に供給される硫酸および過酸化水素水を撹拌するための撹拌フィン付流通管４７が介装されている。この撹拌フィン付流通管４７は、管部材内に、それぞれ液体流通方向を軸にほぼ１８０度のねじれを加えた長方形板状体からなる複数の撹拌フィンを、液体流通方向に沿う管中心軸まわりの回転角度を９０度ずつ交互に異ならせて配置した構成のものであり、たとえば、株式会社ノリタケカンパニーリミテド・アドバンス電気工業株式会社製の商品名「ＭＸシリーズ：インラインミキサー」を用いることができる。
【００２２】
撹拌フィン付流通管４７では、硫酸および過酸化水素水の混合液が十分に撹拌されることにより、硫酸と過酸化水素水との化学反応（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2→Ｈ2ＳＯ5＋Ｈ2Ｏ）が生じて、強い酸化力を有するＨ2ＳＯ5を含むＳＰＭが生成される。その際、化学反応による発熱（反応熱）を生じ、この発熱によって、ＳＰＭの液温は、ウエハＷの表面に形成されているレジストを良好に剥離可能な温度よりも十分高い温度（たとえば、１２０〜１３０℃）に昇温する。
【００２３】
このようにして撹拌フィン付流通管４７で生成される高温のＳＰＭは、ＳＰＭ供給路４１を通ってＳＰＭノズル２に供給され、ＳＰＭノズル２の吐出口からスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面中央に向けて吐出される。
ＤＩＷノズル３は、スピンチャック１の上方において、吐出口を下方に向けた状態に設けられている。ＤＩＷノズル３には、図示しないＤＩＷ供給源からのＤＩＷが、ＤＩＷバルブ３１を介して供給されるようになっている。ＤＩＷノズル３に供給されるＤＩＷは、ＤＩＷノズル３の吐出口からスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面中央に向けて吐出される。
【００２４】
このレジスト剥離装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御部５を備えている。この制御部５は、回転駆動機構１４および昇降機構２３の動作を制御する。また、制御部５は、ＤＩＷバルブ１６，３１、硫酸バルブ４５および過酸化水素水バルブ４６の開閉を制御する。
図２は、このレジスト剥離装置における処理（レジスト剥離処理）について説明するためのフローチャートである。
【００２５】
処理対象のウエハＷは、搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、その搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡され、デバイス形成面である表面を上方に向けた状態でスピンチャック１に保持（複数個の支持部材１３によって支持）される（ステップＳ１）。このとき、ＳＰＭノズル２は、スピンチャック１の上方に退避している。
スピンチャック１にウエハＷが保持されると、まず、ウエハＷが所定の低回転速度（たとえば、３０ｒｐｍ）で回転される。また、ＳＰＭノズル２が下降されて、ＳＰＭノズル２がウエハＷの上面に近づけられる（ステップＳ２）。
【００２６】
次に、硫酸バルブ４５および過酸化水素水バルブ４６が開かれて、ＳＰＭノズル２から回転中のウエハＷの上面中央に向けてＳＰＭが吐出される（ステップＳ３）。ＳＰＭノズル２がウエハＷの上面に近づけられていることにより、ＳＰＭノズル２から吐出される高温のＳＰＭがウエハＷの上面に達するまでの間に冷めることを防止でき、ウエハＷの上面に高温のＳＰＭを供給することができる。また、ＳＰＭがウエハＷの上面で跳ね返って周囲に飛び散ることを防止できる。
【００２７】
ウエハＷの上面に供給される高温のＳＰＭは、ウエハＷの回転による弱い遠心力を受けて、ウエハＷの上面をその供給位置（上面中央）から周縁に向けて拡がりつつ流れ、ウエハＷの上面に中央から周縁に向かう流れを有するＳＰＭの液膜を形成する。これによって、ウエハＷの上面の全域に高温のＳＰＭがむらなく行き渡り、ウエハＷの上面に形成されている不要なレジストが剥離される。また、ウエハＷの上面に液膜を形成しているＳＰＭは、新たなＳＰＭの供給によって、ウエハＷの上面周縁から溢れ、ウエハＷの端面を伝って流下する。これによって、ウエハＷの端面に形成されているレジストが剥離される。
【００２８】
ＳＰＭノズル２からのＳＰＭの吐出は、予め定める時間（たとえば、３０秒間）にわたって続けられる。この間、ウエハＷから流下するＳＰＭは、薄皿状スピンベース１２に受け取られて貯留されていく。そして、ＳＰＭの吐出が停止される時点では、薄皿状スピンベース１２内に、ウエハＷの上面から流下したＳＰＭが少なくともウエハＷの下面（非デバイス形成面である裏面）に接液する高さ以上に溜まった状態となる。
【００２９】
ＳＰＭの吐出が停止されると、ウエハＷの上面周縁からのＳＰＭの流下がほぼなくなって、ウエハＷの上面にほぼ静止したＳＰＭの液膜が形成される。この静止したＳＰＭの液膜が形成されている状態（パドル状態）は、ＳＰＭの吐出停止から所定のパドル時間（たとえば、３０秒間）が経過するまで維持される（ステップＳ４）。その間に、ウエハＷの上面に残っているレジストがきれいに剥離される。また、薄皿状スピンベース１２に貯留されているＳＰＭがウエハＷの下面に常に接液していることにより、ウエハＷの下面に形成されているレジストが剥離される。
【００３０】
なお、パドル状態が維持されている間も、ＳＰＭの吐出停止前から引き続いて、ウエハＷが上記低回転速度で回転され続ける。これにより、ウエハＷの下面において、レジスト剥離に寄与した反応済みのＳＰＭとレジスト剥離に寄与していない未反応のＳＰＭとを入れ替えることができ、ウエハＷの下面に形成されている不要なレジストを良好に剥離することができる。
【００３１】
上記パドル時間が経過すると、ＳＰＭノズル２が上昇された後（ステップＳ５）、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リンス回転速度（たとえば、５００ｒｐｍ）まで上げられる。その後、ＤＩＷバルブ３１，１６が開かれて、ＤＩＷノズル３およびＤＩＷ供給管１５から、それぞれウエハＷの上面中央および下面中央にＤＩＷが供給される（ステップＳ６）。ウエハＷの上面中央および下面中央に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転に伴って受ける遠心力により、その供給位置からウエハＷの回転半径方向外方側へと導かれる。また、ウエハＷの上面に供給されたＤＩＷの一部は、ウエハＷの端面を伝って流下する。これにより、ウエハＷの上面、下面および端面に付着しているＳＰＭをきれいに洗い流すことができる（ＤＩＷリンス）。
【００３２】
ＤＩＷの供給が所定のリンス時間（たとえば、３０秒間）にわたって行われると、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）に上げられて、ウエハＷに付着しているＤＩＷを振り切って乾燥させるスピンドライ処理が行われる（ステップＳ７）。このスピンドライ処理は所定のスピンドライ時間（たとえば、３０秒間）にわたって行われる。スピンドライ処理後はウエハＷの回転速度が減速され、ウエハＷが静止すると、図示しない搬送ロボットによって、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。
【００３３】
以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷの上面に供給されるＳＰＭによって、ウエハＷの上面および端面に形成されている不要なレジストを良好に剥離することができる。また、ウエハＷの上面へのＳＰＭの供給時に、ウエハＷの上面から流下するＳＰＭが薄皿状スピンベース１２に貯留され、その貯留されたＳＰＭがウエハＷの下面に接液することによって、ウエハＷの下面に形成されている不要なレジストを良好に剥離することができる。
【００３４】
さらに、薄皿状スピンベース１２内のＳＰＭがウエハＷの端面の上端部に液面が達する高さまで溜められていれば、パドル状態が維持されている間に、ウエハＷの下面だけでなく、ウエハＷの端面に対してもＳＰＭによる処理を施すことができ、ウエハＷの端面にレジストが残るおそれを一層なくすことができる。
この発明の一実施形態の説明は以上のとおりであるが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、パドル状態が維持されている間は、ウエハＷが上記低回転速度よりも低い回転速度で回転されてもよいし、ウエハＷの回転が停止されてもよい。
【００３５】
また、上記の実施形態では、硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭをレジスト剥離液として用いているが、硫酸とオゾン水との混合液がレジスト剥離液として用いられてもよい。
さらにまた、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。
【００３６】
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】
【００３７】
【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】図１に示すレジスト剥離装置における処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１      スピンチャック
２      ＳＰＭノズル
１２    薄皿状スピンベース
１３    支持部材
１４    回転駆動機構
１２１  底面部
１２２  側面部
Ｗ      シリコン半導体ウエハ
【図１】
2005243813.tif 000003
【図２】
2005243813.tif 000004