JP2003092283A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置および基板処理方法

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JP2003092283A JP2001284498A JP2001284498A JP2003092283A JP 2003092283 A JP2003092283 A JP 2003092283A JP 2001284498 A JP2001284498 A JP 2001284498A JP 2001284498 A JP2001284498 A JP 2001284498A JP 2003092283 A JP2003092283 A JP 2003092283A
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卓也 和田
Atsuo Naganori
篤郎 永徳
Kaoru Niihara
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 デバイスに損傷を与えることなく処理性能を
高く維持できるという液滴ノズルによる基板処理の利点
を維持しつつ、さらに基板の処理速度を向上させること
が可能な基板処理装置および基板処理方法を提供する。 【解決手段】 スピンチャック10に保持されたウエハ
Wの上方側には、液滴ノズル21および処理液ノズル3
1が配置されている。処理液ノズル31からウエハ上面
Waのほぼ全域に弗酸が供給されつつ、液滴ノズル21
からウエハ上面Waに向けて液滴が供給される。また、
液滴ノズル21は旋回駆動機構25によって旋回される
ようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は処理液を用いて回転
する各種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。特に、薬液やリンス液を用いて各種基板を
処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。各
種基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基
板、PDP(プラズマ・ディスプレイ・パネル)用ガラ
ス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク、およ
び磁気ディスクなどが含まれる。
【0002】
【従来の技術】従来、基板を処理するもの、たとえばウ
エハを処理するものとして、回転するウエハに処理液を
供給して種々の処理を施すものがあるが、その処理性能
を向上させるために、この処理液に高い圧力をかけた
り、処理液に超音波振動を付与したりしていた。ところ
が近年のデバイスの高精細化に伴い、この高い圧力エネ
ルギーや超音波振動エネルギーがウエハ上のデバイスに
損傷を与えてしまうという問題が生じた。
【0003】そこでさらに、デバイスに損傷を与えるこ
となく処理性能を高く維持できる方法として、処理液と
ガスとをノズルの内部あるいは外部で混合させて液滴と
し、この液滴をウエハに供給して処理を行うものが注目
されている。なお、この液滴ノズルを用いたウエハの処
理においては、処理性能を高く維持するために、液滴ノ
ズルとウエハの処理面との距離をできるだけ接近させ、
また、液滴ノズルからの液滴の供給角度をできるだけ狭
く絞る必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの液滴ノズル
によるウエハ処理の場合、ウエハの処理面において液滴
が実際に供給される範囲は非常に限られた範囲(たとえ
ば円形の範囲)となってしまう。そこで、この液滴の供
給範囲を回転するウエハ全域に広げるためには、液滴ノ
ズルを少なくともウエハの半径方向全域に渡って比較的
ゆっくりと移動させねばならない。すなわち、液滴ノズ
ルはウエハの半径方向全域にわたってスキャン移動させ
ることが前提となる。この場合、ある瞬間でウエハの処
理面に液滴が供給されていない部分では全く処理が行わ
れないので、ウエハ全体の処理速度が非常に遅いという
問題があった。
【0005】そこで本発明の目的は、デバイスに損傷を
与えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノ
ズルによる基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の
処理速度を向上させ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である。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、所定の回転軸(O)を中心に基板(W)を保持しつ
つ回転させる保持回転部(10)と、この保持回転部に
よって保持されている基板の一方面(Wa)に対して、
処理液とガスとが混合されて生成された液滴を供給する
液滴ノズル(21)と、この液滴ノズルとは別に設けら
れ、上記基板の一方面に対して、上記液滴ノズルからの
液滴に含まれる処理液と同種の処理液を供給する処理液
ノズル(31)と、を備えることを特徴とする基板処理
装置である。
【0007】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。
【0008】この発明によれば、処理液とガスとを混合
させることによって生じた液滴が、液滴ノズルから基板
の一方面に供給されるとともに、液滴に含まれる処理液
と同種の処理液が処理液ノズルから基板一方面に供給さ
れる。すなわち、液滴を供給するとともに、この液滴に
含まれるのと同じ種類の処理液を基板の一方面に供給で
きる。これにより、ある瞬間において、基板一方面上の
液滴が供給されない領域に向けて処理液を供給すること
ができる。よって、基板一方面上で処理が進行する領域
を広げることができ、したがって、デバイスに損傷を与
えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズ
ルによる基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の処
理速度を向上させることができる。
【0009】なお、「液滴ノズル」とは、処理液とガス
から液滴を発生させるものであれば何でもよく、たとえ
ば、内管(211)とこの内管を包囲するように設けら
れた外管(210および212)とからなる2重管構造
のものであってもよい。この場合、内管の先端が外管の
内部にあり、処理液とガスとが液滴ノズルの内部におい
て混合されるもの(以下、内部混合ノズルという)であ
ってもよいし、内管の先端が外管の先端と同じかそれよ
りも長く、処理液とガスとが液滴ノズルの外部において
混合されるもの(以下、外部混合ノズルという)であっ
てもよい。さらに、内管内を処理液が、外管と内管との
隙間をガスが流通するもの(以下、内液タイプという)
であってもよく、また、内管内をガスが、外管と内管と
の隙間を処理液が流通するもの(以下、外液タイプとい
う)であってもよい。またここで、「同種の処理液」と
は、含まれる成分が実質的に同一のものであればよく、
濃度、温度、比重などが異なっていてもよい。ただし、
均一な基板の処理を行うためには、濃度、温度、比重な
ども実質的に同一である方が好ましい。なお、さらに、
基板の一方面に請求項7および8のようなリンス液を供
給するリンスノズルが、液滴ノズルや処理液ノズルとは
別に設けられ、基板表面に残留する処理液を洗い流すよ
うにしてもよい。
【0010】また、請求項2に記載の発明は、基板の一
方面に対して、上記液滴ノズルから液滴を供給しつつ、
上記処理液ノズルから処理液を供給することを特徴とす
る請求項1に記載の基板処理装置である。
【0011】この発明によれば、液滴と処理液とを同時
に基板の一方面に供給できるので、基板一方面上で処理
が同時に進行する領域を広げることができ、したがっ
て、さらに基板の処理速度を向上させることができる。
【0012】なお、この供給タイミングについて、処理
液と液滴の供給開始から供給終了までの供給期間をまっ
たく同一にしてもよいし、処理液および液滴のうちのい
ずれか一方を先に供給開始させてもよく、また、処理液
および液滴のうちのいずれか一方を先に供給終了させて
もよい。ただし、基板のより均一な処理を行うために
は、処理液を先に供給開始し、液滴を先に供給終了させ
るのが好ましい。また、この供給動作は実際には、液滴
ノズルや処理液ノズルに接続された流通配管の途中部に
介装されたバルブの開閉を制御することで行われる。
【0013】また、請求項3に記載の発明は、上記処理
液ノズルは、基板の一方面の上記回転軸近傍に向けて処
理液を供給するものであることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の基板処理装置である。
【0014】この発明によれば、処理液ノズルから処理
液が基板の一方面の回転軸近傍に向けて供給される。こ
れにより、基板の回転による遠心力によって基板の回転
中心から基板の周縁部に至る基板全域に処理液が広がる
ので、基板の一方面全域を処理液で処理するとともに液
滴で処理することができる。したがって、基板の一方面
の処理を隈なく行うことができ、基板の一方面全域の処
理速度をさらに向上させることができる。
【0015】なお、この場合、処理液が基板全域に広が
るので、処理液が基板表面への液滴の到達を妨げて、液
滴による処理性能が低下することが懸念される。しかし
ながら、液滴とともに噴出されるガスによって基板表面
の処理液が押しよけられるので、基板表面に液滴を直接
当てることができ、したがって、液滴による処理性能を
維持できる。
【0016】また、請求項4に記載の発明は、上記液滴
ノズルが基板の上記回転軸に対して接近および離隔する
ように液滴ノズルを移動させる液滴ノズル移動手段(2
5)をさらに備えることを特徴とする請求項1から3ま
でのうちのいずれかに記載の基板処理装置である。
【0017】この発明によれば、液滴ノズルを基板の回
転半径方向に関して移動させることができ、基板の一方
面上における液滴の供給位置を、基板の中央部から周辺
部にかけて移動させることができる。これにより、液滴
を基板一方面全域に供給することができ、基板の一方面
全域の処理速度を向上させることができる。
【0018】またここで、請求項5に記載の発明のよう
に、処理液は薬液であってもよい。また、請求項6に記
載の発明のように、「薬液」はエッチング液またはポリ
マー除去液であってもよい。ここで、「エッチング液」
としては、弗酸、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸、蓚
酸、クエン酸、TMAH(テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド)、アンモニア、およびこれらの過酸
化水素水溶液のうちの少なくともいずれか1つが例示さ
れる。あるいは、これらのうちの少なくとも2つの混合
液、たとえば、弗硝酸(弗酸と硝酸の混合溶液)や王水
(塩酸と硝酸の混合溶液であってもよい。
【0019】また、「ポリマー除去液」としては、有機
アルカリ液を含む液体、無機酸を含む液体、フッ化アン
モン系物質を含む液体のうちの少なくともいずれか1つ
が使用できる。その内、有機アルカリ液を含む液体とし
てはDMF(ジメチルホルムアミド)、DMSO(ジメ
チルスルホキシド)、ヒドロキシルアミンのうちの少な
くともいずれか1つが挙げられる。また無機酸を含む液
体としては弗酸および燐酸のうちの少なくともいずれか
1つが挙げられる。その他、ポリマー除去液としては1
−メチル−2ピロリドン、テトラヒドロチオフェン1.
1−ジオキシド、イソプロパノールアミン、モノエタノ
ールアミン、2−(2アミノエトキシ)エタノール、カ
テコール、N−メチルピロリドン、アロマテイックジオ
ール、パーフレン、フェノールを含む液体などのうちの
少なくともいずれか1つがあり、より具体的には、1−
メチル−2ピロリドンとテトラヒドロチオフェン1.1
−ジオキシドとイソプロパノールアミンとの混合液、ジ
メチルスルホシキドとモノエタノールアミンとの混合
液、2−(2アミノエトキシ)エタノールとヒドロキシ
アミンとカテコールとの混合液、2−(2アミノエトキ
シ)エタノールとN−メチルピロリドンとの混合液、モ
ノエタノールアミンと水とアロマテイックジオールとの
混合液、パーフレンとフェノールとの混合液などのうち
の少なくともいずれか1つが挙げられる。
【0020】また、請求項7に記載の発明のように、処
理液は薬液を洗い流すためのリンス液であってもよい。
リンス液としては、IPA(イソプロピルアルコール)
などの有機溶剤、ならびに純水(請求項8に記載)、炭
酸水、オゾン水、磁気水、還元水(水素水)、およびイ
オン水のうちの少なくともいずれか1つが挙げられる。
【0021】また、請求項9に記載の発明は、上記液滴
ノズルからの液滴の吐出方向は基板の一方面に対してほ
ぼ垂直であり、上記処理液ノズルからの処理液の吐出方
向は基板の一方面に対して傾斜していることを特徴とす
る請求項1から8までのうちのいずれかに記載の基板処
理装置である。
【0022】この発明によれば、基板の一方面に対し
て、液滴がほぼ垂直に供給され、処理液が斜め方向に供
給される。これにより、液滴の衝突エネルギーが最大と
なるとともに、処理液が基板上で広い範囲に広がるよう
になる。したがって、さらに、液滴による処理性能を向
上させつつ、基板の一方面の広い範囲の処理速度を向上
させることができる。
【0023】また、請求項10に記載の発明は、上記処
理液ノズルから供給される処理液を温度調節する温度調
節機構(220b,221b)をさらに備えることを特
徴とする請求項1から9までのうちのいずれかに記載の
基板処理装置である。
【0024】この発明によれば、温度調節機構によって
処理液が適切な温度調節される。この場合、処理液は基
板の広い範囲にわたって広がるので、基板の一方面の温
度を面内でより均一にすることができる。特に請求項3
または請求項9に係る請求項10に記載の発明の場合
は、さらにその効果が顕著である。なお、上記液滴ノズ
ルから供給される液滴に含まれる処理液およびガスを温
度調節する温度調節機構をさらに備えることがより好ま
しい。
【0025】また、請求項11に記載の発明は、処理液
とガスとが混合されて生成された液滴を回転する基板の
一方面に供給する液滴供給工程(S2/S4)と、この
液滴供給工程が行われている期間において、この液滴供
給工程で供給される液滴に含まれる処理液と同種の処理
液を基板の一方面に供給する処理液供給工程(S1/S
3)と、を備えることを特徴とする基板処理方法であ
る。
【0026】この発明によれば、少なくとも所定の期間
において、基板の一方面に液滴と処理液との両方をとも
に供給できる。これにより、デバイスに損傷を与えるこ
となく処理性能を高く維持できるという液滴ノズルによ
る基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の処理速度
を向上させることができる。
【0027】また、請求項12に記載の発明は、上記処
理液供給工程は、基板の一方面のほぼ全域が処理液で覆
われるように処理液を供給するものであることを特徴と
する請求項11に記載の基板処理方法である。
【0028】この発明によれば、基板の一方面に隈なく
処理液を供給できる。これにより、基板の一方面全域を
処理液で処理するとともに液滴で処理することができ
る。したがって、基板の一方面の処理を隈なく行うこと
ができ、基板の一方面全域の処理速度を向上させること
ができる。
【0029】
【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。
【0030】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側面図である。また、図
2は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成
を図解的に示す平面図である。この基板処理装置は、ほ
ぼ円形の基板であるウエハWの表面、特にその上面Wa
の不要なゴミやパーティクルまたは不要な金属膜(以
下、不要物という)をエッチング除去するための装置で
ある。
【0031】この基板処理装置には、スピンチャック1
0が備えられている。スピンチャック10は、ほぼ鉛直
に配置されたチャック軸11と、このチャック軸11の
上端にほぼ水平に固定された円板状のスピンベース12
と、このスピンベース13の周辺に設けられてウエハW
の下面Wbおよび端面を保持するチャックピン13を含
む。チャック軸11は、たとえば、円筒状に形成される
ことによって裏面ノズル14が内部に挿通されており、
この裏面ノズル14の上端はスピンベース12の上面よ
りも少し上の位置で開口している。また、チャック軸1
1には、モータなどを含む回転駆動機構15から回転力
が伝達されて、ウエハWのほぼ中心を通る鉛直軸線(ウ
エハWの回転軸O)まわりに回転されるようになってい
る。
【0032】なお、裏面ノズル14は、配管140,1
41によりそれぞれ、エッチング液としての弗酸を供給
するエッチング液供給源、およびリンス液としての純水
を供給するリンス液供給源に接続されている。なお、こ
のエッチング液供給源は、たとえばエッチング液の貯留
タンクまたは工場設備の供給口であってもよく、エッチ
ング液供給源は、たとえばリンス液の貯留タンクまたは
工場設備の供給口であってもよい。そして、配管14
0,141途中のバルブ140a,141aを開閉する
ことで、ウエハWの下面Wb中央に対して弗酸または純
水を選択的に供給開始/停止できるようになっている。
【0033】これにより、スピンチャック10は、スピ
ンベース12上にウエハWをほぼ水平に保持することが
できる。そして、この状態で、回転駆動機構15からチ
ャック軸11に回転力を伝達することにより、スピンベ
ース12で吸着保持したウエハWを、そまわりに回転さ
せることができる。
【0034】また、スピンチャック10の左側方に、ウ
エハWの上面Waに対してエッチング液の液滴を供給す
るための液滴ノズル機構20が設けられ、スピンチャッ
ク10の左側方に、ウエハWの上面Waに対して処理液
としての弗酸および純水を供給する処理液ノズル機構3
0が設けられている。
【0035】また、液滴ノズル機構20は、エッチング
液としての弗酸またはリンス液としての純水と窒素ガス
とが混合されて生成された液滴を、ウエハWの上面Wa
の液滴供給位置P1に供給するための液滴ノズル21
と、この液滴ノズル21がブラケット22を介して先端
に取付けられてほぼ水平方向に延びるアーム23と、こ
のアーム23の根元に取付けられてほぼ鉛直な軸Gを中
心に回転可能な旋回軸24と、この旋回軸24を軸Gま
わりに旋回駆動させる旋回駆動機構25(たとえば、A
Cサーボモータやステッピングモータなど)とを有して
いる。なお、ブラケット22の取付けを調整すること
で、アーム23に対する液滴ノズル21の位置や角度を
変更できる。
【0036】これら液滴ノズル機構20の構成により、
図2の平面図にも示すように、その先端に取付けられた
液滴ノズル21を軸Gを中心に、平面視で時計回りおよ
び反時計回りに旋回させることができ、液滴供給位置P
1を変化させることができる。すなわち、ウエハW上方
において液滴ノズル21をウエハWの回転軸Oに対して
接近および離隔させることができるようになっている。
言い換えれば、回転軸Oとウエハ上面Waとの交点WO
(以下、回転中心WOという)を通ってウエハWをまた
ぐような軌跡で液滴供給位置P1を移動させることがで
きる。具体的には、図2のように、ウエハW外周のP1
Lから回転中心WOを経てウエハW外周のP1Rを結ぶ
円弧Cを少なくとも含む範囲で液滴供給位置P1を移動
させることができる。
【0037】なお、液滴ノズル21から供給される液滴
は、弗酸または純水および窒素ガスにかかる圧力によっ
て、ウエハ上面Waに対してコーン状に勢いよく噴霧さ
れる。この場合、ウエハ上面Waの液滴が供給される範
囲は所定の円形または楕円形に広がる範囲となるが、上
述の液滴供給位置P1はその供給範囲のほぼ中心付近を
指すものとする。
【0038】さらに、液滴ノズル機構20全体を昇降さ
せるための昇降駆動機構40が備えられており、これに
より液滴ノズル21をウエハWの上面に対して近づけた
り遠ざけたりすることができるようになっている。すな
わち、ウエハWと液滴ノズル21の先端との距離を変更
することができる。
【0039】また、処理液ノズル機構30は、エッチン
グ液としての弗酸およびリンス液としての純水をウエハ
Wの上面Waの処理液供給位置P2に供給するための処
理液ノズル31と、この処理液ノズル31がブラケット
32を介して先端に取付けられてほぼ水平方向に延びる
アーム33とからなる。ただし、このアーム33には上
述のような旋回駆動機構は接続されておらず、処理液ノ
ズル31は固定されて移動しない。すなわち、処理液供
給位置P2は図2の位置のまま固定されている。
【0040】なお、この処理液の処理液供給位置P2
は、図2のように、回転中心WOよりも少しずれた回転
中心WO近傍となっているが、処理液供給位置P2に供
給された処理液(弗酸または純水)はその後、回転中心
WOを含む領域に広がり、そしてウエハW回転による遠
心力でウエハWの上面Wa全域に広がる。また、処理液
供給位置P2は回転中心WOと一致させてもよく、ま
た、回転中心WOから離れた位置としてもよく、少なく
とも回転中心WOに処理液が供給されるように処理液供
給位置P2を定めればよい。
【0041】ここで液滴ノズル21は、図1に示すよう
に、エッチング液供給源、リンス液供給源および窒素ガ
ス供給源に対して配管220,221,222によって
接続されており、その途中にはそれぞれ、開閉可能なバ
ルブ220a,221a,222aが介装されている。
また、処理液ノズル31は、図1に示すように、エッチ
ング液供給源およびリンス液供給源に対して配管32
0,321によって接続されており、その途中にはそれ
ぞれ、開閉可能なバルブ320a,321aが介装され
ている。
【0042】なお、配管140,220および320が
合流するエッチング液供給源側の配管の途中部には、弗
酸の温度を20〜80℃の範囲で調整できる温度調節器
220bが介装されている。また、配管141,221
および321が合流する純水供給源側の配管の途中部に
は、純水の温度を20〜80℃の範囲で調整できる温度
調節器221bが介装されている。また、配管222の
エッチング液供給源側の途中部には、窒素ガスの温度を
20〜80℃の範囲で調整できる温度調節器222bが
介装されている。ここで、温度調節器220b,221
b,222bは、たとえば、温度センサで温度を検知し
て温度を制御する熱交換器あるいはヒータなどである。
【0043】なお、エッチング液供給源に接続された配
管140,220および320それぞれの途中部には、
弗酸の圧力を1〜10kg/cmの範囲で調整できる
圧力調整弁(図示せず)が介装されている。また、リン
ス液供給源に接続された配管141,221および32
1の途中部には、純水の圧力を1〜10kg/cm
範囲で調整できる圧力調整弁(図示せず)が介装されて
いる。また、窒素ガス供給源に接続された配管222の
途中部には、窒素ガスの圧力を1〜10kg/cm
範囲で調整できる圧力調整弁(図示せず)が介装されて
いる。
【0044】また、液滴ノズル21は、本体部210
と、この本体部210に上方から圧入された第1パイプ
211と、本体部210に上方から圧入された第2パイ
プ212とからなっている。また、本体部210はその
左側方に配管220および221が接続され、第1パイ
プ211はその上端に配管222が接続されている。そ
して、本体部210の左方には貫通路210a形成され
ている。また、第1パイプ211の内径は下方に行くほ
ど小さくなっている。さらに、第2パイプ212は、下
方に行くほど内径が小さくなるテーパ部212aと、こ
のテーパ部212aの下方に連なる直管状のストレート
部212bとで構成されている。
【0045】また、第1パイプ211の下端部周囲の本
体部210で囲まれた部分にはほぼ円筒状の空間SP1
が形成され、第1パイプ211の下端周囲のテーパ部2
12aで囲まれた部分には円筒状の微少な隙間空間SP
2が形成され、また、テーパ部212aの内部にはほぼ
円錐状の空間SP3が形成されている。なお、これらの
空間SP1,SP2,SP3は下方に向かってこの順に
連通している。
【0046】これにより、バルブ220aを開成すれ
ば、エッチング液供給源から供給された弗酸は、配管2
20を流通して、液滴ノズル21の本体部210内の貫
通路210a、空間SP1および空間SP2を順に通過
して、空間SP3に供給される。バルブ221aを開成
すれば、リンス液供給源から供給された純水は、配管2
21を流通して、液滴ノズル21の本体部210内の貫
通路210a、空間SP1および空間SP2を順に通過
して、空間SP3に供給される。さらに、バルブ222
aを開成すれば、窒素ガス供給源から供給された窒素ガ
スは、配管222を流通して、液滴ノズル21の第1パ
イプ211内を通過して、空間SP3に供給される。
【0047】したがって、バルブ220aおよび222
aをともに開成すれば、弗酸および窒素ガスが空間SP
3に至って、この空間SP3内で混合され、弗酸の液滴
となってストレート部212bからウエハWに向けて吐
出されることとなる。また、バルブ221aおよび22
2aをともに開成すれば、純水および窒素ガスが空間S
P3に至って、この空間SP3内で混合され、純水の液
滴となってストレート部212bからウエハWに向けて
吐出されることとなる。
【0048】なお、内管(第1パイプ211)の先端が
外管(本体部210および第2パイプ212)の内部に
あり、処理液(弗酸または純水)とガス(窒素ガス)と
が液滴ノズル21の内部において混合されるので、この
液滴ノズル21は内部混合ノズルであるといえる。ま
た、内管(第1パイプ211)内をガス(窒素ガス)
が、外管(本体部210および第2パイプ212)と内
管(第1パイプ211)との隙間を処理液(弗酸または
純水)が流通するものであるので、この液滴ノズル21
は外液タイプのノズルであるといえる。
【0049】ここで、液滴ノズル21のストレート部2
12bの内径は、0.1〜5.0mm程度、たとえば本
実施形態では3mmに細く形成されている。また、この
液滴ノズル21から吐出される液滴の吐出方向は、ブラ
ケット22によって角度を調節可能になっており、たと
えば、ウエハWの上面Waと液滴ノズル21からの液滴
の吐出方向とのなす角度を10〜90度の範囲で調節で
きるようになっている。ただし、本実施形態では、液滴
による処理性能を最大限に発揮させるため、この角度を
90度としている。また、液滴ノズル21のストレート
部212b先端(下端)とウエハW上面Waとの距離
は、昇降駆動機構40およびブラケット22によって3
〜70mmの範囲で設定できるようになっており、本実
施形態では10mmに設定されている。さらに、本体部
210、第1パイプ211、および第2パイプ212を
含む液滴ノズル21の材質としては、弗酸に対する耐液
性を考慮してふっ素系樹脂(PFA、PTFE、PCT
FE等)から構成されている。
【0050】<一実施形態の処理手順>
【0051】次に、この基板処理装置における処理手順
について、図3の処理フロー図を用いて説明する。な
お、図3のグラフの横軸は時間軸であり、各処理ステッ
プS1〜S5ごとの処理期間を縦軸方向にずらして表現
している。
【0052】まず、ウエハW表面の不要物を除去すべき
ウエハWが、図示しない搬送ロボットによって搬入され
てきて、スピンチャック10に受け渡される。スピンチ
ャック10にウエハWが保持されると、スピンチャック
10およびウエハWが予め定める回転速度で回転方向R
の方向に回転され始める。この際、液滴ノズル21は、
ウエハW外方の位置(図2の2点鎖線で示すA位置)に
退避している。
【0053】その後、旋回駆動機構25によって、液滴
ノズル21が図2の平面視で時計回りに旋回移動され
て、回転中心WO上に液滴供給位置P1がくるように、
ウエハWの回転中心WOの上方に移動される。もちろ
ん、処理液ノズル31からの処理液供給位置P2は回転
中心WO近傍で固定されている。また、裏面ノズル14
からの処理液供給位置は、ウエハ下面Wbと回転軸Oと
の交点に固定されている。
【0054】そして、この状態からまず最初に、バルブ
320a,140aがともに開成されて、ウエハ両面W
aおよびWbに向けて裏面ノズル14および処理液ノズ
ル31から弗酸が供給される(弗酸供給工程:ステップ
S1)。この直後、バルブ220a,222aがともに
開成されて、ウエハ上面Waの回転中心WOに向けて液
滴ノズル21から弗酸の液滴が供給される(弗酸液滴供
給ステップS2)。これと同時に、旋回駆動機構25に
よって、ウエハW外周のP1RからウエハW外周のP1
Rを結ぶ円弧Cの範囲で液滴供給位置P1が往復移動す
るように、液滴ノズル21が繰り返し旋回移動される。
このステップS1およびS2を所定時間(たとえば、1
5秒間)行うことで、ウエハ両面Wa,Wbの不要物が
良好に除去される。
【0055】なお、回転中心WO上に液滴供給位置P1
が来た時に液滴ノズル21の旋回移動が停止され、この
状態で、バルブ220a,222aがともに閉成されて
液滴ノズル21からの弗酸の液滴の供給が停止され、次
に、バルブ320a,140aが閉成されて裏面ノズル
14および処理液ノズル31からウエハ両面Wa,Wb
への弗酸の供給が停止される。これにより、ステップS
1およびS2を終了する。
【0056】次に、バルブ321a,141aがともに
開成されて、裏面ノズル14および処理液ノズル31か
らウエハ両面Wa,Wbに向けて純水が供給される(純
水供給ステップS3)。この直後、バルブ221a,2
22aがともに開成されて、ウエハ上面Waの回転中心
WOに向けて液滴ノズル21から純水の液滴が供給され
る(純水液滴供給ステップS4)このステップS3およ
びS4を所定時間(たとえば、40秒間)行うことで、
ウエハ両面Wa,Wbに残っていた弗酸を洗い流すこと
ができる。
【0057】なお、バルブ220a,222aがともに
閉成されて液滴ノズル21からの弗酸の液滴の供給が停
止されて液滴ノズル21が旋回移動されてウエハW外方
(図2のA位置)へ退避し、、次に、バルブ321a,
141aが閉成されて裏面ノズル14および処理液ノズ
ル31からウエハ両面Wa,Wbへの純水の供給が停止
される。これにより、ステップS3およびS4を終了す
る。
【0058】次に、図示しないガスノズルからウエハ両
面Wa,Wbに向けて乾燥用の窒素ガスを供給しつつ、
ウエハWの回転数をそれまでより高めて、ウエハ両面W
a,Wbに残っていた水分を除去し乾燥させ(スピン乾
燥ステップS5)、所定時間(たとえば、15秒間)の
経過後、ウエハWの回転を停止させる。
【0059】以上のステップS1〜S5の一連の処理に
よって処理は終了するが、ステップS5の終了後は、図
示しない搬送ロボットによって搬出され、次の処理装置
に搬送されていく。
【0060】<一実施形態の効果>
【0061】以上のように、この一実施形態に係る基板
処理装置では、処理液としての弗酸または純水窒素ガス
とを混合させることによって生じた液滴が、液滴ノズル
21からウエハ上面Waに供給されるとともに、液滴に
含まれる処理液と同種の処理液が処理液ノズル31から
ウエハ上面Waに供給される。これにより、ウエハ上面
Wa上で処理が進行する領域を広げることができ、した
がって、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高
く維持できるという液滴ノズル21によるウエハ処理の
利点を維持しつつ、さらにウエハWの処理速度(ウエハ
W上の不要物の除去速度またはリンス処理速度)を向上
させることができる。
【0062】さらに、弗酸の液滴と弗酸の液とを同時
に、また、純水の液滴と純水の液とを同時にウエハ上面
Waに供給できる。よって、弗酸による不要物のエッチ
ング除去処理、または純水によるリンス処理がウエハ上
面Wa上で同時に進行する領域を広げることができ、し
たがって、さらにウエハWの処理速度を向上させること
ができる。
【0063】また、この一実施形態に係る基板処理装置
では、処理液ノズル31から処理液としての弗酸または
純水がウエハ上面Waの回転軸O近傍の位置P2に向け
て供給される。これにより、ウエハWの回転による遠心
力によってウエハWの回転中心WOからウエハWの周縁
部に至るウエハW全域に処理液が広がるので、ウエハ上
面Wa全域を処理液の液滴で処理することができる。し
たがって、ウエハ上面Waの処理を隈なく行うことがで
き、ウエハ上面Wa全域の処理速度をさらに向上させる
ことができる。
【0064】また、この一実施形態に係る基板処理装置
では、液滴ノズル21を回転軸Oに対して接近および離
隔するように移動させることができ、ウエハ上面Waに
おける液滴の供給位置P1を、ウエハWの中央部から周
辺部にかけて移動させることができる。これにより、液
滴をウエハ上面Wa全域に供給することができ、ウエハ
上面Wa全域の処理速度を向上させることができる。
【0065】また、この一実施形態に係る基板処理装置
では、ウエハ上面Waに対して、液滴ノズル21から弗
酸または純水の液滴がほぼ垂直に供給され、処理液ノズ
ル31から弗酸または純水の液が斜め方向に供給されて
いる。これにより、弗酸または純水の液滴の衝突エネル
ギーが最大となるとともに、弗酸または純水の液がウエ
ハ上面Waで広い範囲に広がるようになる。したがっ
て、さらに、液滴による処理性能を向上させつつ、ウエ
ハ上面Waの広い範囲の処理速度を向上させることがで
きる。
【0066】また、この一実施形態に係る基板処理装置
では、処理液ノズル31から供給される弗酸や純水など
の処理液を温度調節する温度調節器220b,221
b,222bが備えられている。これにより処理液はウ
エハ上面Waの広い範囲にわたって広がるので、ウエハ
Wの温度を面内でより均一にすることができる。
【0067】また、この一実施形態に係る基板処理方法
では、弗酸の液滴を回転するウエハ上面Waに供給する
弗酸液滴供給ステップS2と、この弗酸液滴供給ステッ
プS2が行われている期間において、弗酸の液をウエハ
上面Waに供給する弗酸供給ステップS1と、を備えて
いる。また、純水の液滴を回転するウエハ上面Waに供
給する純水液滴供給ステップS4と、この純水液滴供給
ステップS4が行われている期間において、純水の液を
ウエハ上面Waに供給する純水供給ステップS3と、を
備えている。これらにより、デバイスに損傷を与えるこ
となく処理性能を高く維持できるという液滴ノズル21
によるウエハ処理の利点を維持しつつ、さらにウエハW
の処理速度(ウエハW上の不要物の除去速度またはリン
ス処理速度)を向上させることができる。
【0068】また、この一実施形態に係る基板処理方法
では、弗酸供給ステップS1および純水供給ステップS
3では、ウエハ上面Waのほぼ全域が弗酸または純水で
覆われる。したがって、ウエハ上面Waの処理を隈なく
行うことができ、ウエハ上面Wa全域の処理速度を向上
させることができる。
【0069】<一実施形態の変形例>
【0070】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、さらに他の形態で実施することも
できる。たとえば、上述の一実施形態では、液滴ノズル
21は、内部混合ノズルとなっているが、上述の外部混
合ノズルとしてもよい。また、液滴ノズル21は、外液
タイプのノズルとなっているが、上述の内液タイプのノ
ズルとしてもよい。
【0071】また、上述の一実施形態では、液滴ノズル
21は、エッチング液(弗酸)の液滴とリンス液(純
水)の液滴の両方をバルブ切替えによって吐出できるよ
うな共用のノズルとなっているが、それぞれ別のノズル
となっていてもよく、すなわち、液滴ノズル21の代わ
りに、エッチング液の液滴を吐出する第1液滴ノズルと
リンス液の液滴を吐出する第2液滴ノズルとが別々に備
えられていてもよい。また、処理液ノズル31および裏
面ノズル14についても同様に、エッチング液を吐出ず
る第1処理液ノズルとリンス液を吐出する第2処理液ノ
ズルとが別々に備えられていてもよい。
【0072】また、上述の一実施形態では、ウエハWに
対してエッチング処理(S1,S2)とリンス処理(S
3,S4)とスピン乾燥処理(S5)の3つの処理を順
に行う装置および方法について説明したが、本発明はエ
ッチング処理のみを行う装置および方法、リンス処理の
みを行う装置および方法、エッチング処理およびリンス
処理のみを行う装置および方法、ならびにリンス処理お
よびスピン乾燥処理のみを行う装置および方法のいずれ
にも適用可能である。
【0073】また、上述の一実施形態では、液滴ノズル
21は、ウエハWの上面Waに液滴を供給するようにな
っているが、ウエハWの下面Wbに液滴を供給するもの
であってもよく、さらには、ウエハWの両面Waおよび
Wbに液滴を供給するものであってもよい。
【0074】また、上述の一実施形態では、液滴ノズル
21からの液滴に含まれるエッチング液、および処理液
ノズル31および裏面ノズル14からのエッチング液
は、弗酸となっているが、このエッチング液としては、
弗酸の他、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸、蓚酸、クエ
ン酸、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド)、アンモニア、およびこれらの過酸化水素水
溶液のうちの少なくともいずれか1つ、あるいは、これ
らのうちの少なくとも2つの混合液、たとえば、弗硝酸
(弗酸と硝酸の混合溶液)や王水(塩酸と硝酸の混合溶
液であってもよい。
【0075】また、上述の一実施形態では、液滴ノズル
21からの液滴に含まれるリンス液、ならびに処理液ノ
ズル31および裏面ノズル14からのリンス液は、純水
となっているが、このリンス液としては、その他、IP
A(イソプロピルアルコール)などの有機溶剤、炭酸
水、オゾン水、磁気水、還元水(水素水)、およびイオ
ン水のうちのいずれであってもよい。さらに液滴ノズル
21に導入される気体として窒素ガスが用いられている
が、その他、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性
ガスおよびクリーンエアのうちのいずれであってもよ
い。さらには、上述の一実施形態では、液滴ノズル21
からの液滴に含まれる薬液、および処理液ノズル31お
よび裏面ノズル14からの薬液は、エッチング液(弗
酸)となっているが、その他ウエハWを処理可能な液体
であればなんでもよく、たとえば、ウエハW上の不要な
レジスト残渣を除去するためのポリマー除去液であって
もよい。
【0076】また、上述の一実施形態では、図3に示し
たように、処理液ノズル31から処理液の供給を開始し
た後に、液滴ノズル21からの液滴の供給を開始してい
るが、液滴ノズル21からの液滴の供給の方を先に行っ
てもよい。また、処理液ノズル31から処理液の供給を
停止させる前に、液滴ノズル21からの液滴の供給が終
了されているが、液滴ノズル21からの液滴の供給の方
を後で終了させてもよい。
【0077】また、上述の一実施形態では、液滴供給位
置P1を変更するために液滴ノズル21を移動させる液
滴ノズル移動手段として、液滴ノズル21を旋回移動さ
せるための旋回駆動機構25(ACサーボモータやステ
ッピングモータなど)が用いられているが、これに限る
ものではない。たとえば、液滴ノズル21を直線移動さ
せるための直線駆動機構(モータやシリンダなど)であ
ってもよい。またたとえば、液滴ノズル21を移動させ
るものに限らず、液滴ノズル21の向きを変更して液滴
の吐出方向を変更するものであってもよい。
【0078】なお、この旋回駆動機構25による液滴供
給位置P1の移動に応じて液滴ノズル21による処理性
能(エッチング力やリンス洗浄力)を変化させてもよ
い。具体的には、液滴ノズル21に導入されるガス(窒
素ガス)の圧力や流量、液滴ノズル21の移動速度、ス
ピンチャック10によるウエハWの回転数を変化させて
もよい。たとえば、液滴供給位置P1が、ウエハ上面W
aのデバイス形成領域内(図2の境界dよりも内方)に
あるときは、デバイス形成領域外(図2の境界dよりも
外方)にあるときよりも、ガスの圧力や流量を小さくし
たり、液滴ノズル21の移動速度を早くしたり、ウエハ
Wの回転数を遅くしたりするのがよい。これは、デバイ
ス形成領域D1内のデバイスにできるだけ損傷を与えな
いようにするためである。
【0079】さらには、基板の一例として半導体ウエハ
を取り上げたが、この発明は、液晶表示装置用ガラス基
板、PDP用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、
光ディスク、および磁気ディスクなどの他の種類の基板
に対して処理を施すための装置にも適用することができ
る。
【0080】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。
【0081】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1に
係る発明の基板処理装置によると、デバイスに損傷を与
えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズ
ルによる基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の処
理速度を向上させることができるという効果を奏する。
【0082】また、請求項2に係る発明の基板処理装置
によると、さらに基板の処理速度を向上させることがで
きるという効果を奏する。
【0083】また、請求項3に係る発明の基板処理装置
によると、基板の一方面全域の処理速度をさらに向上さ
せることができるという効果を奏する。
【0084】また、請求項4に係る発明の基板処理装置
によると、基板の一方面全域の処理速度を向上させるこ
とができるという効果を奏する。
【0085】また、請求項9に係る発明の基板処理装置
によると、さらに、液滴による処理性能を向上させつ
つ、基板の一方面の広い範囲の処理速度を向上させるこ
とができるという効果を奏する。
【0086】また、請求項10に係る発明の基板処理装
置によると、基板の一方面の温度を面内でより均一にす
ることができるという効果を奏する。
【0087】また、請求項11に係る発明の基板処理方
法によると、デバイスに損傷を与えることなく処理性能
を高く維持できるという液滴ノズルによる基板処理の利
点を維持しつつ、さらに基板の処理速度を向上させるこ
とができるという効果を奏する。
【0088】また、請求項12に係る発明の基板処理方
法によると、基板の一方面の処理を隈なく行うことがで
き、基板の一方面全域の処理速度を向上させることがで
きるという効果を奏する。
【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
成を図解的に示す側面図である。
【図2】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構
成を図解的に示す平面図である。
【図3】図1の基板処理装置における処理手順について
説明するための処理フロー図である。
【符号の説明】
10 スピンチャック 11 チャック軸 12 スピンベース 13 チェックピン 14 裏面ノズル 140,141 配管 140a,141a バルブ 15 回転駆動機構 20 液滴ノズル機構 21 液滴ノズル 22 ブラケット 23 アーム 24 旋回軸 25 旋回駆動機構 210 本体部 210a 貫通路 211 第1パイプ 212 第2パイプ 212a テーパ部 212b ストレート部 220,221,222 配管 220a,221a,222a バルブ 220b,221b,222b 温度調節器 30 処理液ノズル機構 31 処理液ノズル 320,321 配管 320a,321a バルブ 32 ブラケット 33 アーム 40 昇降駆動機構 C 円弧 d 境界 O ウエハWの回転軸 G 旋回軸 P1 液滴供給位置 P2 処理液供給位置 R ウエハWの回転方向 S1 弗酸供給ステップ S2 弗酸液滴供給ステップ S3 純水供給ステップ S4 純水液滴供給ステップ S5 スピン乾燥ステップ SP1,SP2,SP3 空間 W ウエハ Wa ウエハの上面 Wb ウエハの下面 WO ウエハの回転中心
───────────────────────────────────────────────────── 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) B05C 11/08 B08B 3/02 B 5F043 B08B 3/02 3/08 Z 5F046 3/08 3/10 Z 3/10 H01L 21/304 643A H01L 21/027 21/306 J 21/304 643 21/30 569C (72)発明者 永徳 篤郎 京都市上京区堀川通寺之内上る4丁目天神 北町1番地の1 大日本スクリーン製造株 式会社内 (72)発明者 新原 薫 京都市上京区堀川通寺之内上る4丁目天神 北町1番地の1 大日本スクリーン製造株 式会社内 Fターム(参考) 3B201 AA02 AA03 AB34 AB47 BB23 BB24 BB38 BB44 BB82 BB93 BB96 CC01 CC12 CC13 4F033 AA14 BA03 CA07 HA01 QA05 QB02Y QB03X QB13Y QB17 QC04 QD03 4F035 AA04 BC01 4F041 AA06 AB01 BA42 BA46 4F042 AA02 AA07 EB11 EB17 5F043 DD13 EE07 EE08 GG10 5F046 LA03 LA04 LA13

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の回転軸を中心に基板を保持しつつ
    回転させる保持回転部と、 この保持回転部によって保持されている基板の一方面に
    対して、処理液とガスとが混合されて生成された液滴を
    供給する液滴ノズルと、 この液滴ノズルとは別に設けられ、上記基板の一方面に
    対して、上記液滴ノズルからの液滴に含まれる処理液と
    同種の処理液を供給する処理液ノズルと、を備えること
    を特徴とする基板処理装置。
  2. 【請求項2】 基板の一方面に対して、上記液滴ノズル
    から液滴を供給しつつ、上記処理液ノズルから処理液を
    供給することを特徴とする請求項1に記載の基板処理装
    置。
  3. 【請求項3】 上記処理液ノズルは、基板の一方面の上
    記回転軸近傍に向けて処理液を供給するものであること
    を特徴とする請求項1または2に記載の基板処理装置。
  4. 【請求項4】 上記液滴ノズルが基板の上記回転軸に対
    して接近および離隔するように液滴ノズルを移動させる
    液滴ノズル移動手段をさらに備えることを特徴とする請
    求項1から3までのうちのいずれかに記載の基板処理装
    置。
  5. 【請求項5】 上記処理液は薬液であることを特徴とす
    る請求項1から4までのうちのいずれかに記載の基板処
    理装置。
  6. 【請求項6】 上記薬液はエッチング液またはポリマー
    除去液であることを特徴とする請求項5に記載の基板処
    理装置。
  7. 【請求項7】 上記処理液は薬液を洗い流すためのリン
    ス液であることを特徴とする請求項1から4までのうち
    のいずれかに記載の基板処理装置。
  8. 【請求項8】 上記リンス液は純水であることを特徴と
    する請求項7に記載の基板処理装置。
  9. 【請求項9】 上記液滴ノズルからの液滴の吐出方向は
    基板の一方面に対してほぼ垂直であり、上記処理液ノズ
    ルからの処理液の吐出方向は基板の一方面に対して傾斜
    していることを特徴とする請求項1から8までのうちの
    いずれかに記載の基板処理装置。
  10. 【請求項10】 上記処理液ノズルから供給される処理
    液を温度調節する温度調節機構をさらに備えることを特
    徴とする請求項1から9までのうちのいずれかに記載の
    基板処理装置。
  11. 【請求項11】 処理液とガスとが混合されて生成され
    た液滴を回転する基板の一方面に供給する液滴供給工程
    と、 この液滴供給工程が行われている期間において、この液
    滴供給工程で供給される液滴に含まれる処理液と同種の
    処理液を基板の一方面に供給する処理液供給工程と、を
    備えることを特徴とする基板処理方法。
  12. 【請求項12】 上記処理液供給工程は、基板の一方面
    のほぼ全域が処理液で覆われるように処理液を供給する
    ものであることを特徴とする請求項11に記載の基板処
    理方法。
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