JP2000077293A - 基板処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板処理に使われる処理液の消費量を極力少
なくすることができる基板処理方法およびその装置を提
供する。 【解決手段】 基板を回転させながら、基板に処理液
（例えば、洗浄液としての純水）を供給して基板に所要
の処理を施すにあたり、処理液を基板に間欠的に供給す
る。基板上にある処理効果の低下した、いわば古い処理
液（特に、下層の処理液）は、処理液の供給が一時的に
中断している間に、基板の回転に伴って振り切られる。
続いて処理液の供給が再開されることにより、基板表面
に新鮮な処理液が作用するので、基板の処理効果が高め
られる。また、処理液の供給を間欠的に中断する分だ
け、処理液の消費量が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、液
晶表示器用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基
板、光ディスク用の基板などの各種の基板を回転させな
がら、基板に処理液を供給して基板の表面処理を行う方
法およびその装置に係り、特に、処理液を基板に供給す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板処理方法を基板のブ
ラシ洗浄処理および基板の現像処理を例に採って説明す
る。基板のブラシ洗浄処理は、概ね次のように進められ
る。基板を水平姿勢で保持して鉛直軸芯周りに回転させ
ながら、基板表面に洗浄液としての純水を供給するとと
もに、基板表面にブラシを作用させて基板表面を洗浄す
る。続いて、基板を回転させながら、超音波を付与した
純水を基板表面に供給して基板表面を洗浄する。基板表
面の洗浄後、基板を高速回転させて純水を振り切って基
板を乾燥する。

【０００３】基板の現像処理は、概ね次のように進めら
れる。基板を水平姿勢で保持して鉛直軸芯周りに低速回
転させながら、基板表面に現像液を供給して基板上に現
像液を液盛りする。続いて、基板を静止させた状態で所
定時間の現像処理を行う。現像処理後、基板を回転させ
ながら基板表面に純水を供給して現像液を純水で置換
し、その後、基板を高速回転させて純水を振り切って基
板を乾燥する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。上述したブラシ洗浄処理および現像処理のいずれ
においても、洗浄液としての純水が基板に連続供給され
ている関係で、純水の消費量が嵩むという問題がある。
同様の問題は、基板を回転させながら、基板表面にエッ
チング液などの処理液を連続的に供給して基板の表面処
理を行う場合に、エッチング液などの処理液の消費量に
ついても当てはまる。特に、最近では基板の大口径化に
伴い、製造ラインで使われる純水やエッチング液などの
処理液の消費量が増大しているので、製造コストの低減
のために、処理液の消費量を極力抑えることは重要であ
る。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、基板処理に使われる処理液の消費量を
極力少なくすることができる基板処理方法およびその装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意研究した結果、次のような知見
に想到した。基板を回転させながら基板の回転中心付近
に処理液を供給した場合、基板の回転に伴う遠心力によ
って、処理液は基板上をその半径方向に拡散流動し、基
板の周縁から振り切られる。このような処理期間中に基
板上に連続的に（絶え間なく）供給されている処理液
は、ある厚みをもった層状態で基板上を流動する。この
層状態の処理液の流れを考察すると、基板表面に極近い
下層の処理液は基板表面との間の摩擦抵抗のために流速
が遅く、一方、基板表面から離れた上層の処理液は比較
的に流速が速いと考えられる。つまり、基板の表面処理
に最も寄与していると考えられる下層の処理液は基板上
を流動しにくく、一方、基板の表面処理に寄与する割合
の低い上層の処理液は、言わば下層の処理液を上滑りし
て基板から振り切られている。換言すれば、上層の処理
液の多くは無駄に使われていると言える。

【０００７】してみれば、処理期間中に処理液の供給を
中断して基板上にある処理液を一旦振り切り、続いて新
たな処理液を基板に供給すれば、基板表面に近い下層の
処理液が新たな処理液と置換して、下層の処理液による
処理効果が高まることが期待できる。つまり、基板上に
処理液を間欠供給した場合、処理液を連続供給する場合
と同等以上の処理効果を得ることができるとともに、処
理液の供給を間欠中断する分だけ、処理液の消費量を抑
えることができる。

【０００８】以上のような知見に基づて想到した本願発
明は次のような構成を採る。すなわち、請求項１に記載
の発明は、基板を回転させながら、基板に処理液を供給
して基板に所要の処理を施す基板処理方法において、基
板に処理液を供給して所要の処理を施す処理期間中に、
前記処理液を基板に間欠的に供給することを特徴とす
る。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の基板処理方法において、前記処理液の供給位置が基板
上にある期間中に、前記処理液を基板に間欠的に供給す
るものである。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の基板処理方法において、前記処理液の供給位
置が基板から外れた位置にある期間中に、前記処理液の
供給を停止するものである。

【００１１】請求項４に記載の発明は、基板を回転させ
ながら、基板に処理液を供給して基板に所要の処理を施
す基板処理装置において、基板を保持した状態で回転さ
せる基板回転手段と、前記基板に処理液を供給する処理
液供給手段と、基板に処理液を供給して所要の処理を施
す処理期間中に、前記処理液供給手段からの処理液の供
給を間欠的に行わせる制御手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の基板処理装置において、前記制御手段は、前記処理液
の供給位置が基板上にある期間中に、前記処理液供給手
段からの処理液の供給を間欠的に行わせるものである。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項４または
５に記載の基板処理装置において、前記制御手段は、前
記処理液の供給位置が基板から外れた位置にある期間中
に、前記処理液供給手段からの処理液の供給を停止させ
るものである。

【００１４】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項１に
記載の発明によれば、処理期間中に処理液を基板に間欠
的に供給するので、基板上にある処理効果の低下した、
いわば古い処理液（特に、下層の処理液）は、処理液の
供給が一時的に中断している間に、基板の回転に伴って
振り切られる。続いて処理液の供給が再開されることに
より、基板表面に新鮮な処理液が作用するので、基板の
処理効果が高められる。また、処理液の供給を間欠的に
中断する分だけ、処理液の消費量が抑えられる。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、処理液の
供給位置が基板上にある期間中に、処理液を基板に間欠
的に供給するので、請求項１の発明と同様に、基板の処
理効果が高められるとともに、処理液の消費量が抑えら
れる。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、処理液の
供給位置が基板から外れた位置にある期間中、すなわ
ち、処理液が基板上に当たっていない場合に、処理液の
供給を一時的に停止するので、処理液の消費量が抑えら
れる。また、この間に基板の処理液が振り切られ、続い
て処理液の供給が再開されると、基板表面に新鮮な処理
液が作用するので、基板の処理効果が高められる。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、基板回転
手段に保持された基板を回転させながら、処理液供給手
段が基板に処理液を供給するとともに、制御手段が処理
液の供給を間欠的に行わせるので、請求項１に記載の発
明と同様の作用を呈する。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、制御手段
は、処理液の供給位置が基板上にある期間中に、処理液
供給手段からの処理液の供給を間欠的に行わせるので、
請求項２に記載の発明と同様の作用を呈する。

【００１９】請求項６に記載の発明によれば、制御手段
は、処理液の供給位置が基板から外れた位置にある期間
中に、処理液供給手段からの処理液の供給を停止させる
ので、請求項３に記載の発明と同様の作用を呈する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。 ＜第１実施例＞図１は本発明に係る基板処理装置の第１
実施例の概略構成を示す図である。ここでは基板のブラ
シ洗浄装置を例に採って説明する。図１中、符号１は半
導体ウエハなどの基板Ｗを水平姿勢で吸着保持した状態
で縦軸芯周りに回転するスピンチャックである。スピン
チャック１はモータ２の出力軸２ａに連結されている。
このスピンチャック１は本発明装置における基板回転手
段に相当する。なお、基板回転手段はスピンチャック１
のような真空吸着式のものに限らず、回転支持台上に設
けた位置決めピンで基板Ｗを保持するような構成であっ
てもよい。スピンチャック１の周囲には、基板Ｗの回転
に伴って洗浄液が飛散するのを防止するためのカップ３
が設けられている。

【００２１】カップ３の傍らにはブラシ洗浄機構４、純
水供給ノズル５、および超音波洗浄機構６が配設されて
いる。ブラシ洗浄機構４は、昇降および水平面内で揺動
する支持アーム７と、この支持アーム７の先端部に取り
付けられた洗浄ブラシ８などで構成されている。洗浄ブ
ラシ８は、支持アーム７内に設けられた図示しないモー
タによって、それ自体が回転するように構成されてい
る。純水供給ノズル５は、開閉弁９を介して純水供給源
に接続されている。超音波洗浄機構６は、昇降および水
平面内で揺動する支持アーム１０と、この支持アーム１
０の先端部に取り付けられた超音波ノズル１１などで構
成されている。超音波ノズル１１は、その内部に図示し
ない超音波振動子を備え、支持アーム１０内の流路を介
して送られてきた純水に超音波を付与して噴出するよう
になっている。支持アーム１０内の純水流路は開閉弁１
２を介して純水供給源に接続されている。上述した純水
供給ノズル５および超音波ノズル１１は、本発明装置に
おける処理液供給手段に相当する。さらに、本実施例装
置は、モータ２の回転制御や開閉弁９，１２の開閉制御
などを行う制御手段としての制御部１３を備えている。

【００２２】以下、図２のフローチャートを参照して本
実施例装置の動作を説明する。 ステップＳ１：処理対象である基板Ｗが図示しない基板
搬送ロボットなどによってスピンチャック１上に移載さ
れると、スピンチャック１は基板Ｗを吸着保持した状態
で回転する。続いて、純水供給ノズル５から純水が基板
Ｗの回転中心に向けて噴出されるとともに、ブラシ洗浄
機構４が作動して洗浄ブラシ８が基板Ｗと接触、あるい
は近接した状態で回転しながら、基板Ｗの中心部から半
径方向外側に向かって移動して、基板Ｗのブラシ洗浄を
行う。このとき、制御部１３は純水供給ノズル５から純
水が間欠的に噴出するように開閉弁９を制御する。純水
の供給／停止の時間間隔は基板Ｗの回転数や純水の供給
量などに応じて実験により適宜に設定されるが、純水供
給停止の期間は、その間に基板Ｗの表面が乾燥しないよ
うに設定されるのが好ましい。洗浄完了前に基板Ｗの表
面が乾燥すると、パーティクルなどが基板表面に再付着
することもあるからである。図３に純水の供給／停止の
時間間隔の一例を示す。この例では、予め定められた洗
浄処理期間中（例えば、２０〜３０秒の間）、純水の供
給時間Ｔ_ONを５秒、純水の停止時間Ｔ _OFF を３秒という
ように設定される。なお、この洗浄処理期間中、洗浄ブ
ラシ８は停止されることなく、基板Ｗに常に作用してい
る。

【００２３】ステップＳ２：ステップＳ１のブラシ洗浄
が終わると、ブラシ洗浄機構４が待機位置に戻るととも
に、超音波洗浄機構６が作動して超音波ノズル１１が基
板Ｗの回転中心の上方に移動する。そして、超音波ノズ
ル１１から超音波が付与された純水が基板Ｗに供給され
る。このとき、制御部１３は超音波ノズル１１から純水
が間欠的に噴出するように開閉弁１２を制御する。この
ときの純水の供給／停止の時間間隔も、例えばステップ
Ｓ１の場合と同様に設定される。

【００２４】ステップＳ３：ステップＳ２の超音波洗浄
が終わると、超音波洗浄機構６が待機位置に戻り、続い
て、スピンチャック１が高速回転することにより、基板
Ｗ上の余剰の純水が振り切られて基板Ｗが乾燥される。
以上の各処理が終わると、処理済の基板Ｗが搬出される
とともに、新たな基板Ｗがスピンチャック１上に搭載さ
れて、同様の処理が繰り返し行われる。

【００２５】本実施例装置では、ステップＳ１およびＳ
２の洗浄処理過程において、洗浄液としての純水が基板
Ｗに間欠的に供給されているので、基板表面に極近い下
層の純水、すなわち洗浄効果の低下した純水は、純水の
供給が一時的に中断している間に基板の回転に伴って振
り切られる。続いて純水の供給が再開されると、基板表
面に新鮮な純水が作用するので、基板の洗浄効果が高め
られる。また、純水の供給を間欠的に中断する分だけ、
純水の消費量が抑えられる。

【００２６】なお、上述した実施例では、ブラシ洗浄処
理と超音波洗浄処理との両方で、純水を間欠的に供給し
たが、いずれか一方の処理においてのみ純水を間欠的に
供給するようにしてもよい。

【００２７】＜第２実施例＞図４は本発明に係る基板処
理装置の第２実施例の概略構成を示す図である。ここで
は基板現像装置を例に採って説明する。この基板現像装
置も第１実施例装置と同様に、スピンチャック１、モー
タ２、およびカップ３を備えている。カップ３の傍らに
は、スピンチャック１に保持された基板Ｗ上に現像液を
吐出する現像液供給機構１４が設けられている。現像液
供給機構１４は、昇降および水平面内で揺動する支持ア
ーム１５と、この支持アーム１５の先端部に取り付けら
れたノズル１６などで構成されている。ノズル１６は支
持アーム１５内の現像液供給路に連通接続されている。
さらにカップ３の傍らには純水供給ノズル１７があり、
この純水供給ノズル１７は開閉弁１８を介して純水供給
源に接続されている。純水供給ノズル１７は、本発明装
置における処理液供給手段に相当する。さらに、本実施
例装置は、モータ２の回転制御や開閉弁１８の開閉制御
などを行う制御手段としての制御部１９を備えている。

【００２８】以下、図５のフローチャートを参照して本
実施例装置の動作を説明する。 ステップＴ１：スピンチャック１上に基板Ｗが吸着保持
されると、スピンチャック１が低速回転する。続いて現
像液供給機構１４が作動して、ノズル１６が基板Ｗの回
転中心上方に移動し、基板Ｗに現像液を供給する。

【００２９】ステップＴ２：基板Ｗに現像液が液盛りさ
れると、スピンチャック１が停止して、その状態で予め
定められた時間、基板Ｗの現像処理（静止現像）が行わ
れる。

【００３０】ステップＴ３：所定時間の現像処理が終わ
ると、スピンチャック１が回転して基板Ｗ上の現像液が
振り切られるとともに、純水供給ノズル１７から基板Ｗ
の回転中心部へ向けて純水が供給されて、基板Ｗの現像
液が純水に置換される。このとき、制御部１９は純水供
給ノズル１７から純水が間欠的に噴出するように開閉弁
１８を制御する。純水の供給／停止の時間間隔は、第１
実施例の場合と同様に、基板Ｗの回転数や純水の供給量
などに応じて実験により適宜に設定されるが、純水供給
停止の期間は、その間に基板Ｗの表面が乾燥しないよう
に設定されるのが好ましい。

【００３１】ステップＴ４：純水による洗浄処理が終わ
ると、スピンチャック１が高速回転することにより、基
板Ｗ上の余剰の純水が振り切られて基板Ｗが乾燥され
る。以上の各処理が終わると、処理済の基板Ｗが搬出さ
れるとともに、新たな基板Ｗがスピンチャック１上に搭
載されて、同様の処理が繰り返し行われる。

【００３２】本実施例装置も、第１実施例の場合と同様
に、ステップＴ３の洗浄処理過程で純水を間欠的に供給
しているので、洗浄効果を高められるとともに、純水の
消費量を抑えることができる。

【００３３】＜第３実施例＞図６は本発明に係る基板処
理装置の第３実施例の概略構成を示す図であり、同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。第３実施
例装置は、純水の高圧ジェット流で基板表面を走査して
基板を洗浄する装置である。本装置は、単独で用いられ
る場合もあるが、例えば第１実施例装置における超音波
洗浄機構６に代えて用いられたりすることもある。

【００３４】本実施例装置は、スピンチャック１を取り
囲む図示しないカップの傍らに、純水の高圧ジェット流
を噴出するジェット洗浄機構２０を備えている。このジ
ェット洗浄機構２０は、昇降および水平面内で揺動する
支持アーム２１と、この支持アーム２１の先端部に取り
付けられたノズル２２などで構成されている。ノズル２
２は支持アーム２１内の純水供給路に連通接続されてい
る。また、支持アーム２１内の純水供給路は、図示しな
い開閉弁を介して純水供給源に接続されている。さらに
本実施例は、ジェット洗浄機構２０の揺動動作に応じて
前記開閉弁を開閉制御する図示しない制御部を備えてい
る。

【００３５】以下に本実施例装置の動作を説明する。ジ
ェット洗浄機構２０は当初、図６（ａ）に実線で示す待
機位置にある。スピンチャック１に保持された基板Ｗが
回転すると、支持アーム２１が水平面内で揺動して基板
Ｗの回転中心の上方位置（図６（ａ）に２点鎖線で示す
位置）に移動する。そして、ノズル２２から基板Ｗへ向
けて純水の高圧ジェット流を噴出しながら、基板Ｗの中
心から半径方向外側に向かって水平揺動することにより
基板Ｗを洗浄する。このとき、本実施例の制御部は、ジ
ェット洗浄機構２０の揺動動作に応じて前記開閉弁を次
のように開閉制御する。すなわち、図６（ｂ）に示すよ
うに、ノズル２２から噴出された純水の供給位置Ｐが基
板Ｗ上にある期間中は純水を連続的に（絶え間なく）供
給し、純水の供給位置Ｐが基板Ｗから外れた位置にある
期間中は純水の供給を停止する。

【００３６】なお、この例においては、図６（ａ）に実
線で示す待機位置からノズル２２を基板Ｗの回転中心の
上方位置に移動させた後、ノズル２２から基板Ｗへ向け
て純水の高圧ジェット流を噴出しながら、基板Ｗの中心
から半径方向外側に向かってノズル２２が移動するよう
に動作させたものであるが、このようなものに限られる
ものではなく、例えば、純水の供給位置Ｐが、基板Ｗ上
の基板Ｗの一方の端縁と他方の端縁との間を、基板の回
転中心を通過して横切るようにノズル２２を往復移動さ
せ、待機位置と基板Ｗの一方の端縁との間に純水の供給
位置Ｐがある期間と、基板Ｗの他方の端縁から外れた位
置に純水の供給位置Ｐがある期間に純水の供給を停止さ
せるように動作させてもよい。

【００３７】上記のように純水の供給位置Ｐが基板Ｗか
ら外れた位置にある期間中は純水の供給を停止すること
によって、純水の消費量を抑えることができる。また、
ジェット洗浄機構２０を複数回にわたって揺動走査させ
て基板Ｗを洗浄すれば、純水の供給位置Ｐが基板Ｗから
外れている間に基板Ｗ上の古い純水が振り切られるとと
もに、次の走査によって基板表面に新鮮な純水が作用す
るので、基板の洗浄効果を高めることができる。

【００３８】本発明の上述した各実施例に限定されず、
以下のように変形実施することができる。 （１）上述した各実施例では、間欠供給する処理液とし
て洗浄液（純水）を例に採ったが、本発明は基板を回転
させながら基板Ｗにエッチング液などの処理液を供給す
る場合にも適用することができる。

【００３９】（２）また、基板表面に処理液を間欠供給
するものに限らず、回転している基板の裏面に洗浄液な
どの処理液を供給して基板裏面を処理する場合にも適用
することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次の効果を奏する。請求項１に記載の発明方法
によれば、処理液を基板に間欠的に供給しているので、
処理液を基板に連続的に（絶え間なく）供給する場合と
同等以上の処理効果を得ることができるとともに、処理
液の消費量を抑えることができる。

【００４１】請求項２に記載の発明方法によれば、処理
液の供給位置が基板上にある期間中に、処理液を基板に
間欠的に供給しているので、請求項１に記載の発明と同
様の効果を得ることができる。

【００４２】請求項３に記載の発明方法によれば、処理
液の供給位置が基板から外れた位置にある期間中に、処
理液の供給を停止しているので、請求項１に記載の発明
と同様の効果を得ることができる。

【００４３】請求項４に記載の発明装置によれば、請求
項１に記載の発明方法を好適に実施することができる。

【００４４】請求項５に記載の発明装置によれば、請求
項２に記載の発明方法を好適に実施することができる。

【００４５】請求項６に記載の発明装置によれば、請求
項３に記載の発明方法を好適に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るブラシ洗浄装置の概略構成図
である。

【図２】第１実施例の処理フローチャートである。

【図３】洗浄液の間欠供給を示すタイミング図である。

【図４】第２実施例に係る現像装置の概略構成図であ
る。

【図５】第２実施例の処理フローチャートである。

【図６】第３実施例に係るジェット洗浄装置の概略構成
図である。

【符号の説明】

１…スピンチャック ２…モータ ４…ブラシ洗浄機構 ５，１７…純水供給ノズル ６…超音波洗浄機構 ９，１２，１８…開閉弁 １３，１９…制御部 １４…現像液供給機構 ２０…ジェット洗浄機構

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Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を回転させながら、基板に処理液を
   供給して基板に所要の処理を施す基板処理方法におい
   て、 基板に処理液を供給して所要の処理を施す処理期間中
   に、前記処理液を基板に間欠的に供給することを特徴と
   する基板処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理方法におい
   て、 前記処理液の供給位置が基板上にある期間中に、前記処
   理液を基板に間欠的に供給する基板処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の基板処理方法
   において、 前記処理液の供給位置が基板から外れた位置にある期間
   中に、前記処理液の供給を停止する基板処理方法。
4. 【請求項４】 基板を回転させながら、基板に処理液を
   供給して基板に所要の処理を施す基板処理装置におい
   て、 基板を保持した状態で回転させる基板回転手段と、 前記基板に処理液を供給する処理液供給手段と、 基板に処理液を供給して所要の処理を施す処理期間中
   に、前記処理液供給手段からの処理液の供給を間欠的に
   行わせる制御手段とを備えたことを特徴とする基板処理
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の基板処理装置におい
   て、 前記制御手段は、前記処理液の供給位置が基板上にある
   期間中に、前記処理液供給手段からの処理液の供給を間
   欠的に行わせる基板処理装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の基板処理装置
   において、 前記制御手段は、前記処理液の供給位置が基板から外れ
   た位置にある期間中に、前記処理液供給手段からの処理
   液の供給を停止させる基板処理装置。