JP2002289566A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量の処理液を使用することなく基板を均一
に処理でき、かつ、処理後の基板を十分に洗浄すること
が可能な基板処理装置および基板処理方法を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 基板処理装置は、基板Ｗをそのデバイス
面が上を向く状態で支持するスピンチャック１１と、ス
ピンチャック１１に支持された基板Ｗに対してその上方
から現像液を供給する現像液塗布ノズル１２と、現像液
塗布ノズル１２により現像液を供給された基板Ｗに対し
てその上方から洗浄液を供給する上側洗浄液供給ノズル
と、上側洗浄液供給ノズルにより洗浄液を供給された基
板Ｗを反転してそのデバイス面が下を向く状態でスピン
チャック１１に支持させる基板反転機構１５と、スピン
チャック１１に支持された反転後の基板Ｗに対してその
下方から洗浄液を供給する下側洗浄液供給ノズル１４と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板に対して処
理液と洗浄液をこの順で供給することにより基板を処理
する基板処理装置および基板処理方法に関する。

【０００２】例えば、半導体ウエハや液晶表示パネル用
ガラス基板あるいは半導体製造装置用マスク基板等の基
板に対し、現像、エッチング、ポリマー除去等の処理を
行う際には、そのデバイス面が上を向く状態で支持され
た基板に対し、その上方から処理液を供給して基板を処
理した後、処理後の基板に対してその上方から洗浄液
（リンス液）を供給して洗浄している。

【０００３】

【従来の技術】近年のパターンの微細化に伴い、上述し
た処理方法では、基板を十分に洗浄処理することが困難
となっている。

【０００４】例えば、レジストが塗布されパターン露光
がなされた後の基板に現像液を供給して現像処理を行っ
た後、この基板を洗浄する現像処理装置においては、現
像処理時に生成されたフォトレジスト残滓の除去が困難
であったり、洗浄終了後の振切乾燥（スピンドライ）時
に、パターンの底部に残存した現像液が噴出して現像欠
陥を生じたりするという問題がある。

【０００５】このため、特許第３１０３３２３号におい
ては、基板をそのデバイス面が下を向く状態で支持し、
この基板の下方から現像液と洗浄液を供給するようにし
た現像装置が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板を
そのデバイス面が下を向く状態で現像処理するために
は、特許第３１０３３２３号に記載されたように、基板
を現像液中に浸漬して処理する必要がある。しかしなが
ら、このように基板を現像液中に浸漬して処理した場合
においては、基板を均一に処理することが困難となる。

【０００７】このため、そのデバイス面が下を向く状態
で支持された基板の下方からデバイス面に向けて現像液
を噴出することにより基板を現像処理することも可能で
はあるが、この場合には大量の現像液が必要となる。

【０００８】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、大量の処理液を使用することなく基板
を均一に処理でき、かつ、処理後の基板を十分に洗浄す
ることが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に支
持された基板に対し、その上方から処理液を供給する処
理液供給機構と、前記基板支持部に支持された基板を反
転する基板反転機構と、前記基板支持部に支持された基
板に対し、その下方から洗浄液を供給する下側洗浄液供
給機構と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記基板支持部に支持された基板に対
し、その上方から洗浄液を供給する上側洗浄液供給機構
をさらに備えている。

【００１１】請求項３に記載の発明は、基板を、そのデ
バイス面が上を向く状態で支持可能な基板支持部と、前
記基板支持部に支持された基板に対し、その上方から処
理液を供給する処理液供給機構と、前記基板支持部に支
持され、前記処理液供給機構により処理液を供給された
基板に対し、その上方から洗浄液を供給する上側洗浄液
供給機構と、前記基板支持部に支持され、前記上側洗浄
液供給機構により洗浄液を供給された基板を反転し、そ
のデバイス面が下を向く状態で前記基板支持部に支持さ
せる基板反転機構と、前記基板反転機構により反転さ
れ、前記基板支持部に支持された基板に対し、その下方
から洗浄液を供給する下側洗浄液供給機構と、を備えた
ことを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、そのデバイス面
を上に向けた基板に対し、その上方から処理液を供給す
る処理液供給工程と、処理液供給後の基板に対し、その
上方から洗浄液を供給する洗浄液供給工程と、洗浄液供
給後の基板を反転させる基板反転工程と、反転後の基板
に対し、その下方から洗浄液を供給する洗浄液供給工程
と、を備えたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る基板処理
装置の平面図であり、図２はその側断面図である。

【００１４】この基板処理装置は、基板Ｗに現像液を供
給して現像処理した後、この基板Ｗに洗浄液（リンス
液）を供給して洗浄処理するためのものであり、基板Ｗ
を回転可能に支持する基板支持部としてのスピンチャッ
ク１１と、スピンチャック１１に支持された基板Ｗに対
してその上方から現像液を供給する現像液塗布ノズル１
２と、スピンチャック１１に支持されて回転する基板Ｗ
に対してその上方から洗浄液を供給する上側洗浄液供給
ノズル１３と、スピンチャックに支持されて回転する基
板Ｗに対してその下方から洗浄液を供給する下側洗浄液
供給ノズル１４と、基板Ｗを反転する基板反転機構１５
とを備える。

【００１５】なお、図１においては、基板反転機構１５
の図示を省略しており、図２においては上側洗浄液供給
ノズル１３の図示を省略している。

【００１６】上記スピンチャック１１は、モータ２１に
より回転する回転軸２２の先端に固定された基板支持部
２３を備える。この基板支持部２３は、基板Ｗの下面端
縁のみと当接して基板Ｗを支持する構成となっている。

【００１７】スピンチャック１１の周囲には、スピンチ
ャック１１に支持された基板Ｗを取り囲むように円形の
内側カップ２４が上下動自在に配設されている。また、
内側カップ２４の外側には、矩形状の外側カップ２５が
配設されている。さらに、図１に示すように、外側カッ
プ２５の両側には、待機ポット１６、１７が配設されて
いる。

【００１８】上記上側洗浄液供給ノズル１３は、図１に
示すように、外側カップ２５の側部側（図１に示す上
側）に配設されている。この上側洗浄液供給ノズル１３
は、その先端部にスピンチャック１１に支持された基板
Ｗの上方から基板Ｗの表面に向けて洗浄液を吐出するた
めの洗浄液吐出部を有する。また、この上側洗浄液供給
ノズル１３は、その基端部に接続された回動軸２６を中
心に、洗浄液吐出部がスピンチャック１１に支持されて
回転する基板Ｗの回転中心と対向する洗浄液の供給位置
と、図１に示す洗浄液吐出部が基板Ｗの端縁より外側に
配置される待機位置との間を揺動する。

【００１９】上記下側洗浄液供給ノズル１４は、図２に
示すように、スピンチャック１１の基板支持部２３にお
ける、スピンチャック１１に支持されて回転する基板Ｗ
の回転中心と対向する位置に配設されている。

【００２０】上記現像液塗布ノズル１２は、ノズルアー
ム２７に支持されている。また、このノズルアーム２７
は、アーム駆動部２８により、現像液塗布ノズル１２と
直交する方向に延びるガイドレール２９に沿って往復移
動可能に構成されている。このため、現像液塗布ノズル
１２は、待機ポット１６の上方の位置から、基板Ｗ上を
通過して待機ポット１７の上方に至る位置まで、平行移
動可能となっている。また、現像液塗布ノズル１４の下
面には、スピンチャック１１に保持された基板Ｗと対向
するスリット状の現像液吐出部が形成されている。

【００２１】図３は、この現像液塗布ノズル１２により
基板Ｗに現像液を塗布する状態を模式的に示す説明図で
ある。

【００２２】この現像液塗布ノズル１４は、その下面に
形成された現像液吐出部から現像液を吐出しながらガイ
ドレール２９に沿って平行移動することにより、図３に
おいてハッチングで示すように、スピンチャック１１に
保持された基板Ｗの表面に所定の膜厚の現像液を塗布す
る構成となっている。

【００２３】なお、上記のようにスリット状の現像液吐
出部を有する現像液塗布ノズルを利用して基板Ｗに現像
液を塗布するかわりに、スピンチャック１１に支持され
て回転する基板Ｗの回転中心付近に現像液を供給するこ
とにより、基板Ｗに現像液の薄膜を形成する構成を採用
してもよい。

【００２４】上記基板反転機構１５は、スピンチャック
１１から受け取った基板Ｗを反転した後、再度スピンチ
ャックに受け渡すためのものである。

【００２５】図４は基板反転機構１５を示す平面図であ
り、図５は基板反転機構１５の要部を示す側面図であ
る。

【００２６】この基板反転機構１５は、基板Ｗの端縁を
保持するための略円弧状の一対のチャック５１を有す
る。一対のチャック５１の基部は各々一対の支持体５３
に支持されており、各チャック５１はそれぞれ若干異な
る高さ位置に配置されている。このチャック５１には、
基板Ｗの端縁部のみと当接するフッ素樹脂製の支持部材
５２が、各々２個配設されている。また、一対の支持体
５３は、回転板５４に取り付けられたガイド部材５５に
沿って水平方向に移動可能に構成されている。そして、
これらの支持体５３は、図示しないバネにより、互いに
近接する方向に付勢されている。

【００２７】図５に示すように、回転板５４は互いに対
称に配置された一対のリンク機構５０を有する。このリ
ンク機構５０は、図４に示すように、回転板５４と連結
する軸を中心に回動する第１のリンク５６と、一端が第
１のリンク５６と連結し他端が一方の支持体５３に連結
する第２のリンク５７と、一端が第１のリンク５６と連
結し他端が他方の支持体５３に連結する第３のリンク５
８とを備える。そして、エアシリンダ５９のシリンダロ
ッドが第１リンク５６と第３リンク５８との連結部分を
押圧し、各リンク５６、５７、５８が屈曲した状態から
伸長した状態に移行することにより、一対のチャック５
１は互いに離隔する方向に移動する。また、エアシリン
ダ５９のシリンダロッドが縮めば、図示しないバネの作
用により、一対のチャック５１は互いに近接する方向に
移動する。

【００２８】一対のチャック５１を支持する支持体５３
に連結する回転板５４は、モータ６１の回転軸に固定さ
れている。このため、モータ６１の回転軸を１８０°回
転させることにより、一対のチャック５１をそこに保持
した基板Ｗとともに１８０°回転させることができる。
また、一対のチャック５１は、図２に示す昇降用エアシ
リンダ６２の駆動により上下移動する。

【００２９】この基板反転機構１５により基板Ｗを反転
する際には、基板反転機構１５における一対のチャック
５１を下降させ、このチャック５１によりスピンチャッ
ク１１に支持された基板Ｗを挟持した後、チャック５１
を上昇させる。チャック５１が所定の高さまで上昇すれ
ば、モータ６１の駆動により回転板５４をチャック５１
とともに１８０°回転させる。これにより、チャック５
１に保持された基板Ｗは表裏反転される。しかる後、一
対のチャック５１を下降させて基板Ｗをスピンチャック
１１に保持させた後、チャック５１を上方に退避させ
る。

【００３０】次に、上述した構成を有する基板処理装置
により基板Ｗを処理する場合の基板Ｗの処理動作につい
て説明する。図６は、基板Ｗの処理動作を示すフローチ
ャートである。

【００３１】基板Ｗを処理するに先立ち、図示しない基
板搬送機構により基板Ｗがスピンチャック１１上に搬送
される。一般に、フォトレジストが塗布された基板Ｗへ
のパターン露光は、そのデバイス面（製品加工面）を上
側に向けた状態で実行される。このため、基板搬送装置
により搬送される基板Ｗも、一般に、そのデバイス面を
上に向けた状態で搬送される。従って、スピンチャック
１１に搬送された基板Ｗは、そのデバイス面を上に向け
た状態でスピンチャック１１により支持される。

【００３２】基板Ｗがそのデバイス面を上に向けた状態
でスピンチャック１１に支持されれば、最初に、基板Ｗ
のデバイス面に現像液を供給する（ステップＳ１）。こ
の現像液の供給工程は、現像液塗布ノズル１４を、その
下面に形成された現像液吐出部から現像液を吐出しなが
らガイドレール２９に沿って平行移動させることによ
り、スピンチャック１１に保持された基板Ｗ上方からそ
のデバイス面に現像液を塗布することにより実行され
る。

【００３３】この状態において、例えば６０秒程度の現
像時間ｔが経過し、基板Ｗ上のフォトレジストが現像液
により現像されるのを待つ（ステップＳ２）。

【００３４】しかる後、洗浄液を供給する（ステップＳ
３）。この洗浄液の供給工程においては、スピンチャッ
ク１１により基板Ｗを、例えば５００〜１０００ｒｐｍ
程度の速度で回転させる。そして、図１に示す上側洗浄
液供給ノズル１３をその先端の洗浄液吐出部がスピンチ
ャック１１に支持されて回転する基板Ｗの回転中心と対
向する洗浄液の供給位置に配置するとともに、洗浄液吐
出部から洗浄液を吐出することにより、回転する基板Ｗ
の上方からそのデバイス面に洗浄液を供給する。これに
より、現像液による現像作用が停止する。

【００３５】なお、上側洗浄液供給ノズル１３から基板
Ｗのデバイス面に洗浄液を供給する際に、図２に示す下
側洗浄液供給ノズル１４から基板Ｗのデバイス面とは逆
側の面にも洗浄液を供給することにより、基板Ｗのデバ
イス面とは逆側の面へ汚染された洗浄液が回り込むこと
を防止するようにしてもよい。

【００３６】次に、基板Ｗを反転させる（ステップＳ
４）。この基板反転工程においては、洗浄液の供給を停
止するとともに、基板反転機構１５における一対のチャ
ック５１によりスピンチャック１１に支持された基板Ｗ
を挟持して反転した後、再度スピンチャック１１に支持
させる。これにより、基板Ｗは、そのデバイス面を下に
向けた状態でスピンチャック１１に支持されることにな
る。

【００３７】この状態で、再度洗浄液を供給する（ステ
ップＳ５）。この洗浄液の供給工程においては、スピン
チャック１１により基板Ｗを、例えば５００〜１０００
ｒｐｍ程度の速度で回転させる。そして、図２に示す下
側洗浄液供給ノズル１４から洗浄液を吐出することによ
り、回転する基板Ｗの下方からそのデバイス面に洗浄液
を供給する。これにより、現像液や現像処理時に生成さ
れたレジスト残滓が洗浄液により除去される。

【００３８】このとき、この洗浄工程においては、基板
Ｗのデバイス面を下に向けた状態で洗浄処理を行ってい
るため、現像処理時に生成されたフォトレジスト残滓が
除去できなかったり、洗浄終了後の振切乾燥時にパター
ンの底部に残存した現像液が噴出して現像欠陥を生じた
りするという問題の発生を防止することが可能となる。

【００３９】なお、この洗浄工程において、基板Ｗの回
転速度を、例えば、３００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、１０
００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍとランダムに変更すること
により、基板Ｗのデバイス面上における洗浄液の状態を
変化させ、洗浄液による洗浄効果を高めるようにしても
よい。

【００４０】また、この洗浄工程において、下側洗浄液
供給ノズル１４から基板Ｗのデバイス面に洗浄液を供給
する際に、図１に示す上側洗浄液供給ノズル１３から基
板Ｗのデバイス面とは逆側の面にも洗浄液を供給するこ
とにより、基板Ｗのデバイス面とは逆側の面へ汚染され
た洗浄液が回り込むことを防止するようにしてもよい。

【００４１】基板Ｗが洗浄液により十分に洗浄されれ
ば、基板Ｗを振切乾燥する（ステップＳ６）。この振切
乾燥工程においては、洗浄液の供給を停止するととも
に、スピンチャック１１により基板Ｗを３０００ｒｐｍ
程度の速度で回転させることにより、基板Ｗに付着した
洗浄液を振り切って乾燥させる。

【００４２】そして、再度、基板Ｗを反転させる（ステ
ップＳ７）。この基板反転工程においては、基板反転機
構１５における一対のチャック５１によりスピンチャッ
ク１１に支持された基板Ｗを挟持して反転した後、再度
スピンチャック１１に支持させる。これにより、基板Ｗ
は、そのデバイス面を上に向けた状態でスピンチャック
１１に支持されることになる。

【００４３】以上の工程により基板Ｗの処理が完了すれ
ば、図示しない基板搬送機構により基板Ｗを、そのデバ
イス面を上に向けた状態で、スピンチャック１１上から
搬出し、一連の処理を終了する。

【００４４】なお、上述した実施形態においては、この
発明を基板Ｗに現像液を供給して現像処理した後、この
基板Ｗに洗浄液を供給して洗浄処理する基板処理装置に
適用した場合について説明したが、処理液としてエッチ
ング液を使用する基板処理装置や、処理液としてポリマ
ー除去液を使用する基板処理装置等の、その他の各種の
基板処理装置にこの発明を適用することも可能である。

【００４５】また、上述した実施形態においては、現像
液供給後の基板Ｗに対し、一旦、その上方から洗浄液を
供給した後、基板Ｗを反転させ、しかる後、反転後の基
板に対してその下方から洗浄液を供給ようにしている。
これは、次のような理由による。

【００４６】即ち、現像液を供給した後、洗浄液を供給
する前に基板Ｗを反転させると、その反転動作時に生ず
る現像液の流れにより、現像結果が不均一になるという
問題が発生する。このような問題は、現像液に限らず、
基板を処理液により処理する基板処理装置に共通して発
生する現象である。このため、上述した実施形態におい
ては、現像液供給後の基板Ｗに対し、一旦、その上方か
ら洗浄液を供給して現像液による現像作用を停止させた
後、基板Ｗを反転することにより、現像結果が不均一に
なるという問題の発生を防止している。

【００４７】しかしながら、現像液等の処理液供給直後
に基板Ｗを反転させてもその処理結果に問題がない場合
には、その上方から洗浄液を供給する洗浄液供給工程を
省略し、そのデバイス面を上に向けた基板に対してその
上方から現像液等の処理液を供給した後、基板を反転さ
せ、しかる後に、反転後の基板に対してその下方から洗
浄液を供給するようにしてもよい。

【００４８】また、上述した実施形態においては、基板
Ｗに対する現像処理工程と、洗浄処理工程と、基板Ｗの
反転工程とを単一の装置により実行しているが、これら
の一部を、その工程のみを実施するために構成された個
別の装置により実行してもよい。

【００４９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、デバイ
ス面を下に向けた基板に対してその下方から洗浄液を供
給することから、処理液により処理した後の基板を洗浄
液により十分に洗浄することが可能となる。また、デバ
イス面を上に向けた基板に対してその上方から処理液を
供給することから、多量の処理液を使用することなく基
板を均一に処理することが可能となる。

【００５０】請求項２乃至請求項４に記載の発明によれ
ば、デバイス面を下に向けた基板に対してその下方から
洗浄液を供給することから、処理液により処理した後の
基板を洗浄液により十分に洗浄することが可能となる。
また、デバイス面を上に向けた基板に対してその上方か
ら処理液を供給することから、多量の処理液を使用する
ことなく基板を均一に処理することが可能となる。

【００５１】このとき、基板を反転させる前に、処理液
供給後の基板に対してその上方から洗浄液を供給するこ
とから、処理液による処理作用を洗浄液により停止させ
た後に基板を反転することができ、処理結果が不均一に
なるという問題の発生を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板処理装置の平面図である。

【図２】この発明に係る基板処理装置の側断面図であ
る。

【図３】現像液塗布ノズル１２により基板Ｗに現像液を
塗布する状態を模式的に示す説明図である。

【図４】基板反転機構１５を示す平面図である。

【図５】基板反転機構１５の要部を示す側面図である。

【図６】基板Ｗの処理動作を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１１ スピンチャック １２ 現像液塗布ノズル １３ 上側洗浄液供給ノズル １４ 下側洗浄液供給ノズル １５ 基板反転機構 ２１ モータ ２３ 基板支持部 ２７ ノズルアーム ２９ ガイドレール ５０ リンク機構 ５１ チャック ５２ 支持部材 ５３ 支持体 ５４ 回転板 ６１ モータ ６２ 昇降用エアシリンダ Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｊ Ｆターム(参考） 2H096 AA25 AA27 GA17 GA18 GA21 3B201 AA03 AB08 AB27 AB33 AB47 BB09 BB21 CC01 CC13 5F043 EE07 EE08 EE40 5F046 LA04 LA06 LA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を支持する基板支持部と、 前記基板支持部に支持された基板に対し、その上方から
   処理液を供給する処理液供給機構と、 前記基板支持部に支持された基板を反転する基板反転機
   構と、 前記基板支持部に支持された基板に対し、その下方から
   洗浄液を供給する下側洗浄液供給機構と、 を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 前記基板支持部に支持された基板に対し、その上方から
   洗浄液を供給する上側洗浄液供給機構をさらに備えた基
   板処理装置。
3. 【請求項３】 基板を、そのデバイス面が上を向く状態
   で支持可能な基板支持部と、 前記基板支持部に支持された基板に対し、その上方から
   処理液を供給する処理液供給機構と、 前記基板支持部に支持され、前記処理液供給機構により
   処理液を供給された基板に対し、その上方から洗浄液を
   供給する上側洗浄液供給機構と、 前記基板支持部に支持され、前記上側洗浄液供給機構に
   より洗浄液を供給された基板を反転し、そのデバイス面
   が下を向く状態で前記基板支持部に支持させる基板反転
   機構と、 前記基板反転機構により反転され、前記基板支持部に支
   持された基板に対し、その下方から洗浄液を供給する下
   側洗浄液供給機構と、 を備えたことを特徴とする基板処理装置。
4. 【請求項４】 そのデバイス面を上に向けた基板に対
   し、その上方から処理液を供給する処理液供給工程と、 処理液供給後の基板に対し、その上方から洗浄液を供給
   する洗浄液供給工程と、 洗浄液供給後の基板を反転させる基板反転工程と、 反転後の基板に対し、その下方から洗浄液を供給する洗
   浄液供給工程と、 を備えたことを特徴とする基板処理方法。