JP2004235448A

JP2004235448A - 基板処理方法及び基板処理装置

Info

Publication number: JP2004235448A
Application number: JP2003022357A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawamura; 隆河村; Kazuki Kajino; 一樹梶野
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】基板の周縁部における処理残りの発生を防止できる基板処理技術を提供する。特に、基板の回転数を正確に制御でき、パーティクルの発生も抑えることができる基板処理技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置において、基板の上面に対向する雰囲気遮蔽部に基板を固定させることができる上側挟持ピンと、基板の下面に対向するスピンベースに基板を固定させることができる下側挟持ピンとを備える。雰囲気遮蔽部とスピンベースとが接近しても上側挟持ピンと下側挟持ピンとは互いに干渉しない位置に立設されており、それぞれ独立して基板を挟持・解除できる。上側挟持ピンで基板を挟持した状態で第１のエッチング処理を行った後、下側挟持ピンを挟持状態としてから上側挟持ピンを解除状態とすることにより基板を下側挟持ピンで持ち替え、第２のエッチング処理を行うことにより、処理残りを防止できる。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク等の基板を水平姿勢に保持した状態で鉛直方向の軸心周りに回転させながらエッチングなどの処理を施す基板処理方法および基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等の基板Ｗを水平姿勢で鉛直軸周りに回転させながら、エッチング液等の処理液を基板Ｗへ供給して処理を行う従来の基板処理装置の一例を、図１０に模式的に示している。
【０００３】
図１０では、基板Ｗは、デバイスの形成面を上面に向け、回転ベース部材２０１上に植設された少なくとも３本以上の支持ピン２０２によって位置決めされた水平姿勢で支持される。回転ベース部材２０１は、図外のモータからの駆動力により鉛直軸周りに回転する回転支軸２０３の上端部に固着され、基板Ｗを保持しながら基板Ｗと共に回転する。
【０００４】
回転ベース部材２０１の上方には、基板Ｗと同等の大きさを有する円形状からなる遮断部材２０４が配置され、遮断部材２０４は、懸垂アーム２０５に取付されて水平姿勢に保持されている。懸垂アーム２０５は、昇降自在に支持されていて、遮断部材２０４を基板Ｗに近接させ、および基板Ｗから上方へ離間させることができるようになっている。遮断部材２０４の中心部には、窒素ガス等の不活性ガスを基板Ｗの上面に向かって吹き出すガス吹き出し口２０６に連通するガス導入路２０７が形成されており、ガス導入路２０７は、図外のガス供給管に接続されている。
【０００５】
また、回転ベース部材２０１の回転中心付近には、処理の内容に応じてエッチング液、現像液、洗浄液等の処理液を基板Ｗの下面へ供給するための処理液ノズル２０８が配設されている。また、図示していないが、回転ベース部材２０１の周囲には、処理液の飛散を防止するためのカップが昇降自在に配設されており、カップの底部には、カップ内に回収された処理液を装置外へ排出するとともにカップ内の排気を行うための排液・排気管が設けられている。
【０００６】
上述した構成の基板処理装置における処理の一例として、ベベルエッチングと呼ばれる基板処理がある。その処理方法は、図１１に示すように基板Ｗのデバイスが形成されない下面に向けて処理液Ｑを吐出させ、遠心力で中心側から周辺側に向けて下面を伝わった処理液Ｑを上面に回り込ませて、基板Ｗ上面の外周端面の周辺領域ＲＡを処理するものである。これによって、基板Ｗの下面全面と外周端面と上面の周辺部を処理する基板処理方法が実施されている。すなわち、基板Ｗの上面のうち周辺部だけが処理液によって処理されるようになっている。処理の具体例としては、上面全体に銅メッキが施された基板Ｗを処理の対象とし、下面全体と、上面のうちの周辺部だけ、例えば、周辺部の１〜７ｍｍ程度で銅メッキを除去するものが挙げられる。
【０００７】
しかし、このような基板処理においては、基板Ｗは、その外周端面を支持ピン２０２によって挟持されているため、基板Ｗの周縁部のうち支持ピン２０２が当接している部分には処理液が到達せず、処理残りが発生するという問題点がある。
【０００８】
このような処理残りを解消する方法として、例えば特開２００２−９３８９１号公報には、回転ベース部材上の基板保持部材（上述の支持ピンに相当する。）に対して摺動自在に基板を保持し、回転処理中に基板を滑らすことにより、基板保持部材と基板の周縁部との当接位置をずらして処理残りの発生を防止する基板処理方法が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−９３８９１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の基板処理装置においては基板Ｗの周縁部において支持ピンと当接する部分に処理残りが発生するという問題が存在する。
【００１１】
また、特開２００２−９３８９１号公報に開示されている基板処理方法を用いる場合においても、基板保持部材に対する基板の摺動を利用するため基板の回転数を正確に制御することが難しいという問題がある。また、摺動によるパーティクルの発生に対して対策が必要となるという別の問題もある。
【００１２】
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、基板処理において、基板の周縁部における処理残りの発生を防止できる技術を提供することを目的とする。特に、基板の回転数を正確に制御でき、パーティクルの発生も抑えることができる技術を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、基板を水平面内で回転させつつ基板に処理液を供給して基板を処理する基板処理方法であって、基板の一方の面側に設けられた第１の基板保持手段が、基板の周縁部に３箇所以上で当接した状態で基板を保持しつつ、基板を回転させる第１工程と、前記第１工程の後に、前記第１の基板保持手段は基板の保持を継続したまま、基板の他方の面側に設けられた第２の基板保持手段が、基板の周縁部に前記第１の基板保持手段とは異なる３箇所以上で当接した状態で基板を保持する第２工程と、前記第２工程の後に、前記第１の基板保持手段が基板の保持を解除する第３工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板処理方法であって、前記第１工程は、基板の上面側に設けられた第１の基板保持手段が、基板を保持しつつ、基板を回転させることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の基板処理方法であって、前記第２工程は、基板の回転を継続させつつ前記第２の基板保持手段が基板を保持し、前記第３工程は、基板の回転を継続させつつ前記第１の基板保持手段が基板の保持を解除することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の基板処理方法であって、前記第３工程の後に、前記第１の基板保持手段と前記第２の基板保持手段とが、基板の回転軸周りに相対的に回転する第４工程と、前記第４工程の後に、前記第２の基板保持手段は基板の保持を継続したまま、前記第１の基板保持手段が、基板の周縁部に前記第１工程とは異なる３箇所以上で当接した状態で基板を保持する第５工程と、前記第５工程の後に、前記第２の基板保持手段が基板の保持を解除する第６工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の基板処理方法であって、前記第４工程は、基板の回転を継続させつつ前記第１の基板保持手段と前記第２の基板保持手段とが基板の回転軸周りに相対的に回転し、前記第５工程は、基板の回転を継続させつつ前記第１の基板保持手段が基板を保持し、前記第６工程は、基板の回転を継続させつつ前記第２の基板保持手段が基板の保持を解除することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る発明は、基板を水平面内で回転させつつ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、基板の上面側に設けられて、基板の周縁部に３箇所以上で当接し、基板を水平姿勢に保持しつつ鉛直方向に沿った軸周りで回転させることが可能な、第１の基板保持手段と、基板の下面側に設けられて、基板の周縁部に前記第１の基板保持手段とは異なる３箇所以上で当接し、基板を水平姿勢に保持しつつ前記第１の基板保持手段と同軸周りで回転させることが可能な第２の基板保持手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の基板処理装置であって、前記第１の基板保持手段は、基板の外周端面に当接して基板を挟持可能な３本以上の挟持ピンであり、前記第２の基板保持手段は、基板の外周端面に当接して基板を挟持することができる３本以上の挟持ピンであることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に係る発明は、請求項６に記載の基板処理装置であって、前記第１の基板保持手段は、基板の上面に対向する支持面に設けられた穴よりガスを噴出することによりベルヌーイ効果を利用して基板を吸着させることが可能な吸着保持手段であり、前記第２の基板保持手段は、基板の外周端面に当接して基板を挟持することが可能な３本以上の挟持ピンであることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜１．第１実施形態＞
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る基板処理装置１００の構成を示す縦断面図である。この装置は、処理対象の円形の半導体ウエハ（以下、「基板」という。）Ｗを主面に平行な面内にて回転させつつ化学薬品、有機溶剤等の薬液や純水（以下、これらを「処理液」という。）を供給することにより基板Ｗの表面に処理を行う装置である。基板処理装置１００では、基板Ｗの下面に対してベベルエッチングを含む様々な処理を行うことが可能であり、さらに、基板Ｗの上面に対しても処理を行うことが可能とされている。
【００２３】
スピンチャック１は、基板Ｗを水平姿勢で保持することができる。このスピンチャック１は、回転軸２の上端に一体回転可能に取り付けられた回転支持板としての板状のスピンベース３を有している。スピンベース３の上面（支持面）は基板Ｗの下面に対向し、基板Ｗの外周端面を３箇所以上で挟持することができる３個以上（ここでは３個）の下側挟持ピン（基板保持手段）４が、スピンベース３の周縁に沿って等間隔で立設されている。なお、図１では、図示の便宜上、断面両端の位置に２個の下側挟持ピン４のみを示している。
【００２４】
図２（ｂ）および図３（ｂ）は、スピンチャック１を上方から見た平面図である。スピンベース３上の３個の下側挟持ピン４は、それぞれ図中鉛直方向の軸心周りに回転可能な支軸９１の上端に固定されており、平面視において略くさび形の板状部４ａと、基板Ｗの下面の周縁部を下方から支持する載置部４ｂと、基板Ｗの外周端面に当接する当接部４ｃとを備えて構成されている。載置部４ｂは、板状部４ａの上面において支軸９１の回転軸線上に突設されており、当接部４ｃは、板状部４ａの上面において支軸９１の回転軸線から離れた位置に突設されている。当接部４ｃは、図４（ｂ）に拡大側面図を示すように、基板Ｗと当接する高さに溝４ｄを設けており、３個の載置部４ｂ上に載置された基板Ｗを３個の下側挟持ピンの溝４ｄで挟持することにより、基板Ｗを水平方向および上下方向に固定することができる。下側挟持ピン４のそれぞれは、支軸９１周りに回転することにより、当接部４ｃが基板Ｗの外周端面に当接して基板Ｗを挟持する挟持状態と、当接部４ｃが基板Ｗの外周端面から離れる解除状態との間を、切り替え可能に構成されている。図２（ｂ）は３個の下側挟持ピン４の挟持状態を示しており、図３（ｂ）は３個の下側挟持ピン４の解除状態を示している。下側挟持ピン４の押圧状態と解除状態とを切り替えるための下側ピン駆動機構９０は、スピンベース３の内部あるいはスピンベース３の下部に収容されており、例えば特公平３−９６０７号公報に開示されたリンク機構などの種々の公知の機構を用いて実現することができる。
【００２５】
回転軸２の下端付近には、ベルト伝動機構５などによって回転手段として機能する第１モータ６が連動連結されている。第１モータ６を駆動させることによって、回転軸２、スピンチャック１が鉛直方向の軸心Ｊ周りで回転する。
【００２６】
また、回転軸２は中空を有する円筒状の部材で構成されており、この中空部に液供給管７が貫通され、その上端部の液供給部７ａから基板Ｗの下面の回転中心付近に処理液を供給できるように構成されている。液供給管７は配管８に連通接続されている。この配管８の基端部は分岐されていて、一方の分岐配管８ａには薬液供給源９が連通接続され、他方の分岐配管８ｂには純水供給源１０が連通接続されている。各分岐配管８ａ，８ｂには開閉バルブ１１ａ，１１ｂが設けられていて、これら開閉バルブ１１ａ，１１ｂの開閉を切り換えることで、液供給部７ａから薬液と純水とを選択的に切り換えて供給できるようになっている。
【００２７】
また、回転軸２の中空部の内壁面と液供給管７の外壁面との間の隙間は、気体供給路１２となっている。この気体供給路１２は、開閉バルブ１３が設けられた配管１４を介して気体供給源１５に連通接続されていて、気体供給路１２の上端部の気体供給部１２ａからスピンベース３と基板Ｗの下面との間の空間に、不活性ガス（例えば、窒素ガス）等の清浄な気体を供給できるようになっている。
【００２８】
回転軸２やベルト伝動機構５、第１モータ６などは、ベース部材２０上に設けられた円筒状のケーシング１６内に収容されている。
【００２９】
ベース部材２０上のケーシング１６の周囲には受け部材２１が固定的に取り付けられている。受け部材２１には、円筒状の仕切り部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃが立設されていて、これら仕切り部材２２ａ〜２２ｃとケーシング１６の外壁面とによって、排気槽２３、第１の排液槽２４ａ、第２の排液槽２４ｂが形成されている。ケーシング１６の外壁面と内側の仕切り部材２２ａの内壁面との間の空間が排気槽２３であり、内側の仕切り部材２２ａの外壁面と中間の仕切り部材２２ｂの内壁面との間の空間が第１の排液槽２４ａであり、中間の仕切り部材２２ｂの外壁面と外側の仕切り部材２２ｃの内壁面との間の空間が第２の排液槽２４ｂである。
【００３０】
排気槽２３の底部には排気ダクト２５に連通接続された排気口２６が設けられていて、排気口２６から排気槽２３内の気体が吸引されるように構成されている。また、第１の排液槽２４ａの底部には回収ドレイン２７に連通接続された第１の排液口２８ａが設けられ、第２の排液槽２４ｂの底部には廃棄ドレイン２９に連通接続された第２の排液口２８ｂが設けられている。
【００３１】
なお、図１では、図面が煩雑になることを避けるために、各仕切り部材２２ａ〜２２ｃ、及び、後述する案内部材３０は、断面形状のみを示している。
【００３２】
第１、第２の排液槽２４ａ、２４ｂの上方には、スピンチャック１及び雰囲気遮蔽部６０の周囲を包囲するように筒状の案内部材３０が昇降自在に設けられている。この案内部材３０には、上方に向かうほど径が小さくなる傾斜部３１ａ、３１ｂが２箇所に形成されている。各傾斜部３１ａ、３１ｂは、互いに間隔をあけて同心状に配備されている。
【００３３】
また、傾斜部３１ａの下端部には垂直部３３、３４ａが連なっており、傾斜部３１ｂの下端部には垂直部３４ｂが連なっている。各傾斜部３１ａ、３１ｂは、垂直部３４ａ、３４ｂを介して連結されており、この連結部分には円周方向に、排液案内流路を形成する多数の開口３５が穿設されている。また、案内部材３０には、垂直部３３と垂直部３４ａの間に円環状の溝３６が形成されていて、この溝３６に中間の仕切り部材２２ｂが嵌入されるとともに、垂直部３４ａ、３４ｂが、第２の排液槽２４ｂ内に嵌入されるように、案内部材３０が配置されている。
【００３４】
基板Ｗの高さ位置に、傾斜部３１ａが位置しているとき、回転される基板Ｗから飛散される処理液は傾斜部３１ａで受け止められ、傾斜部３１ａ、垂直部３３に沿って第１の排液槽２４ａに導かれ、第１の排液口２８ａから排液されることになる。この装置では、傾斜部３１ａ、垂直部３３、第１の排液槽２４ａ、第１の排液口２８ａは薬液の回収に用いられ、第１の排液口２８ａから回収ドレイン２７を経て図示しない回収タンクへ薬液が回収され、その回収タンクから回収された薬液が薬液供給源９に供給されて、薬液が再利用されるようになっている。
【００３５】
また、基板Ｗの高さ位置に、傾斜部３１ｂが位置しているとき、回転される基板Ｗから飛散される処理液は傾斜部３１ｂで受け止められ、傾斜部３１ｂ、垂直部３４ｂに沿って流れ、開口３５から第２の排液槽２４ｂに導かれ、第２の排液口２８ｂから排液されることになる。この装置では、傾斜部３１ｂ、垂直部３４ｂ、開口３５、第２の排液槽２４ｂ、第２の排液口２８ｂは洗浄処理に使用された後の廃液（薬液が混ざった純水）の廃棄に用いられ、第２の排液口２８ｂから廃棄ドレイン２９を経て廃液が廃棄されるようになっている。
【００３６】
案内部材３０は、支持部材４１を介して昇降機構４０に支持されている。この昇降機構４０は、図示しないモータを駆動することにより支持部材４１を昇降させ、これに伴って案内部材３０を昇降させることができる。
【００３７】
案内部材３０は、基板Ｗの高さ位置に傾斜部３１ａが位置する第１の高さ、基板Ｗの高さ位置に傾斜部３１ｂが位置する第２の高さ、上端がスピンベース３より下方に位置する第３の高さ位置の３段階の高さ位置で昇降されるように、昇降機構４０のモータが駆動制御される。案内部材３０の上記第１〜第３の高さ位置に対応する昇降機構４０の駆動位置には、反射型の光センサなどで構成される昇降検出用のセンサが配設され、これらセンサからの検出信号に基づき、案内部材３０が第１〜第３の高さ位置に位置されているか確認するように構成されている。なお、図５に示すように、この昇降制御は、昇降制御手段として機能する制御部５０によって行われるように構成されている。
【００３８】
スピンチャック１の上方には、雰囲気遮蔽部６０が配置されている。この雰囲気遮蔽部６０は、基板Ｗの径より若干大きい径を有していて、中空を有する筒状の回転軸６１の下端部に一体回転可能に取り付けられている。雰囲気遮蔽部６０の下面（支持面）は基板Ｗの上面に対向し、基板Ｗの外周端面を３箇所以上で挟持することができる３個以上（ここでは３個）の上側挟持ピン（基板保持手段）６８が、雰囲気遮蔽部６０の周縁に沿って等間隔で立設されている。なお、図１では、図示の便宜上、断面両端の位置に２個の上側挟持ピン６８のみを示している。
【００３９】
図２（ａ）および図３（ａ）は、雰囲気遮蔽部６０を下方から見た平面図である。スピンベース３上の３個の上側挟持ピン６８は、それぞれ図中鉛直方向の軸心周りに回転可能な支軸８１の下端に固定されており、平面視において略くさび形の板状部６８ａにおいて支軸８１の回転軸線から離れた位置に基板Ｗの外周端面に当接する当接部６８ｃを下向きに立設して構成されている。当接部６８ｃは、図４（ａ）に側面図を示すように、基板Ｗと当接する高さに溝６８ｄを設けている。３個の上側挟持ピン６８の溝６８ｄで基板Ｗを挟持することにより、基板Ｗを水平方向および上下方向に固定することができる。上側挟持ピン６８のそれぞれは、支軸８１周りに回転することにより、当接部６８ｃが基板Ｗの外周端面に当接して基板Ｗを挟持する挟持状態と、当接部６８ｃが基板Ｗの外周端面から離れる解除状態との間を、切り替え可能に構成されている。図２（ａ）は３個の上側挟持ピン６８の解除状態を示しており、図３（ａ）は３個の上側挟持ピン６８の挟持状態を示している。上側挟持ピン６８の押圧状態と解除状態とを切り替えるための上側ピン駆動機構８０は、雰囲気遮蔽部６０の内部あるいは雰囲気遮蔽部６０上部に設けられており、例えば特公平３−９６０７号公報に開示されたリンク機構などの種々の公知の機構を用いて実現することができる。
【００４０】
図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）に示すように、上側挟持ピン６８と下側挟持ピン４とは、平面視において互いに重ならない位置に配置されているため、後述する接離機構６７によりスピンベース３と雰囲気遮蔽部６０とを接近させた場合においても、上側挟持ピン６８と下側挟持ピン４とが互いに干渉することはなく、それぞれ独立に基板Ｗの把持及び解除を行うことができる。
【００４１】
回転軸６１は、支持アーム６２に回転自在に支持されている。回転軸６１には従動プーリ６３が一体回転可能に取り付けられており、その従動プーリ６３と、第２モータ６４の駆動軸に連結された主動プーリ６５との間に無端ベルト６６が掛け渡されていて、第２モータ６４を駆動することにより回転軸６１とともに雰囲気遮蔽部６０が鉛直方向に沿った軸心Ｊ周りに回転されるように構成されている。
【００４２】
制御部５０から第１モータ６と第２モータ６４とにそれぞれ共通の駆動制御信号を与えることによって、スピンベース３と雰囲気遮蔽部６０とは、同期で回転することが可能である。また、別の駆動信号を第１モータ６に与えることにより、モータ６の回転を数ステップ進めまたは遅らせ、それによりスピンベース３の回転位相を僅かに進めるまたは遅らすことも可能である。さらに別の駆動信号を第２モータ６４に与えることにより、モータ６４の回転を数ステップ進めまたは遅らせ、それにより雰囲気遮蔽部６０の回転を僅かに進めるまたは遅らすことも可能である。
【００４３】
また、支持アーム６２は、接離機構６７によって昇降され、この支持アーム６２の昇降によって、スピンチャック１に対して雰囲気遮蔽部６０が接離されるように構成されている。この装置では、雰囲気遮蔽部６０が、上側挟持ピン６８の溝６８ｄと下側挟持ピン４の溝４ｄの高さが等しくなるような近接位置と、近接位置より上方に僅かに離れた中間位置と、大きく上方に離れた上方位置との３段階の位置の間で昇降できるように構成されている。このような接離動を実現する接離機構６７は、昇降機構４０と同様に螺軸などを用いた機構や、あるいは、エアシリンダなどで構成されている。そして、図５に示すように、この接離制御も制御部５０によって行われるように構成されている。
【００４４】
雰囲気遮蔽部６０の中心の開口および回転軸６１の中空部には、液供給管７０が貫通され、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面を処理する場合には、下端部の液供給部７０ａから基板Ｗの回転中心付近に処理液を供給できるように構成されている。液供給管７０は配管７１に連通接続されている。この配管７１の基端部は分岐されていて、一方の分岐配管７１ａには薬液供給源９が連通接続され、他方の分岐配管７１ｂには純水供給源１０が連通接続されている。各分岐配管７１ａ，７１ｂには開閉バルブ７２ａ，７２ｂが設けられていて、これら開閉バルブ７２ａ，７２ｂの開閉を切り換えることで、液供給部７０ａから薬液と純水とを選択的に切り換えて供給できるようになっている。
【００４５】
また、雰囲気遮蔽部６０の中心の開口の内壁面および回転軸６１の中空部の内壁面と、液供給管７０の外壁面との間の隙間は、気体供給路７３となっている。この気体供給路７３は、開閉バルブ７４が設けられた配管７５を介して気体供給源１５に連通接続されていて、気体供給路７３の下端部の気体供給部７３ａから雰囲気遮蔽部６０と基板Ｗの上面との間の空間に不活性ガス等の清浄な気体を供給できるように構成されている。
【００４６】
制御部５０は、図５に示すように、案内部材３０の昇降制御と雰囲気遮蔽部６０の接離制御の他にも、上側ピン駆動機構８０および下側ピン駆動機構９０を介して上側挟持ピン６８および下側挟持ピン４の把持・解除の制御を行っており、また、スピンチャック１の回転制御や雰囲気遮蔽部６０の回転制御、液供給部７ａ，７０ａからの洗浄液の供給制御、気体供給部１２ａ，７３ａからの気体の供給制御も行うように構成されている。
【００４７】
以上のような構成を有する基板処理装置１００における、処理の一例について、以下に概説する。ここでは、デバイスの形成面を上面に向けた状態で基板Ｗの下面側へエッチング液を供給する、ベベルエッチングの処理を行う場合について、図６のフローチャートを参照しつつ、全体の流れを概説する。
【００４８】
まず、未処理の基板Ｗをスピンチャック１に搬入する（ステップＳ１０１）。基板Ｗの搬入の際は、予め接離機構６７を駆動し、雰囲気遮蔽部６０を上方位置まで上昇させておく。これに伴い、雰囲気遮蔽部６０とこれに関連して設けられている液供給管７０や各種の配管７１などが上昇する。そして、昇降機構４０を駆動して案内部材３０を下降させ、案内部材３０の上端がスピンベース３の上面と同じ高さもしくは若干低い状態（第３の高さ位置）とする。こうして、雰囲気遮蔽部６０とスピンベース３との間に、基板Ｗの搬入経路が確保される。このとき、スピンベース３上の下側挟持ピン４は解除状態としておく。
【００４９】
この状態で、図外の基板搬送ロボットが未処理の基板Ｗをスピンチャック１に引き渡す。すなわち、基板搬送ロボットの基板保持ハンドがスピンチャック１内に入り込み、下側挟持ピン４の載置部４ｂ上に未処理の基板Ｗを載置した後、スピンチャック１外に退避する。
【００５０】
続いて、接離機構６７を駆動し、雰囲気遮蔽部６０を近接位置まで下降させる。そして、上側挟持ピン６８を挟持状態として、上側挟持ピン６８で基板Ｗを挟持する（ステップＳ１０２）。さらに、昇降機構４０を駆動することにより案内部材３０を上昇させ、基板Ｗの高さ位置に傾斜部３１ａが位置するようにする（第１の高さ位置）。
【００５１】
モータ６，６４に共通の駆動制御信号を与え、同期回転させる。ただし、モータ６，６４は互いに反対方向に回転させる。これにより、上下の回転軸２，６１が同じ方向に回転され、これらの回転軸２，６１に固定されているスピンベース３および雰囲気遮蔽部６０がそれぞれの中心を通る鉛直軸心Ｊ周りに一体的に同期回転することになる。したがって、下側挟持ピン４と上側挟持ピン６８とは、それぞれスピンベース３と雰囲気遮蔽部６０とともに一体回転しながらも、互いに干渉することはない。上側挟持ピン６８に挟持されている基板Ｗは、水平に保持された状態で、そのほぼ中心を通る鉛直軸心Ｊ周りに回転されることになる。
【００５２】
次いで、雰囲気遮蔽部６０によって基板Ｗが回転される状態で、気体供給部７３ａから基板Ｗの上面に向かって不活性ガスを吹き出し、基板Ｗの上面と雰囲気遮蔽部６０との間の空間を不活性ガスでパージする。以降の処理においては、基板Ｗ上面と雰囲気遮蔽部６０との間に導入した不活性ガスが基板Ｗの周縁部に向かって流れ、基板Ｗの周縁から外に向かって吹き出しているため、処理中に飛散した処理液のミストが基板Ｗと雰囲気遮蔽部６０との間に入り込むことを防止できている。また、基板Ｗの下面へ供給された薬液が基板Ｗの周縁から基板Ｗの上面へ必要以上に回り込むことも防止できている。
【００５３】
この状態で、第１のエッチング処理（ステップＳ１０３）を行う。すなわち、開閉バルブ１１ａを開成することにより、液供給管７の液供給部７ａからエッチング液を吐出させる。これにより、基板Ｗの下面の中央に向けてエッチング液が供給される。供給されたエッチング液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって回転半径方向外方側へと導かれるので、結果として、基板Ｗの下面の全域に対して隈無く薬液処理を行うことができる。また、基板Ｗの下面を伝わって下面周辺部に向かったエッチング液の一部は、基板Ｗの上面に這い上がって上面の周縁部を処理する。
【００５４】
次に、基板Ｗの回転は継続した状態で、液供給部７ａからのエッチング液の吐出を一旦停止する。そして、下側挟持ピン４を挟持状態として、上側挟持ピン６８および下側挟持ピン４により、一旦基板Ｗを外周端面の６箇所で挟持する状態とし（ステップＳ１０４）、その後上側挟持ピン６８を解除状態とする（ステップＳ１０５）。こうすることにより、回転しながら基板Ｗを下側挟持ピン４で持ち替えることとなる。雰囲気遮蔽部６０は、上側挟持ピン６８を解除状態とした後も気体供給部７３ａから不活性ガスを吐出しつつ、近接位置にて回転を継続する。
【００５５】
この状態で、第２のエッチング処理（ステップＳ１０６）を行う。すなわち、再び液供給部７ａから下側挟持ピン４に挟持された基板Ｗの下面の中央に向けて、エッチング液を供給する。供給されたエッチング液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって回転半径方向外方側へと導かれ、基板Ｗの周縁部にも到達する。このようにして、第２のエッチング処理においては、基板Ｗの周縁部のうち、第１のエッチング処理時において上側挟持ピン６８と当接していた部分にもエッチング液が接触してエッチング処理を行うこととなる。
【００５６】
この第１のエッチング処理から第２のエッチング処理までの間に、回転される基板Ｗの外周部から振り切られて周囲に飛散するエッチング液は、傾斜部３１ａで受け止められ、傾斜部３１ａ、垂直部３３に沿って第１の排液槽２４ａに導かれ、第１の排液口２８ａから排液され、回収ドレイン２７を経て回収タンクに回収されることになる。
【００５７】
なお、薬液供給源９から基板Ｗに供給されるエッチング液としては、例えば、ＨＦ、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）、ＤＨＦ（希フッ酸）、Ｈ_３ＰＯ_４、ＨＮＯ_３、ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ_２（フッ酸過水）、Ｈ_３ＰＯ_４＋Ｈ_２Ｏ_２（リン酸過水）、Ｈ_２ＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ_２（硫酸過水）、ＨＣｌ＋Ｈ_２Ｏ_２（塩酸過水）、ＮＨ_３＋Ｈ_２Ｏ_２（アンモニア過水）、Ｈ_３ＰＯ_４＋ＣＨ_３ＣＯＯＨ＋ＨＮＯ_３、ヨウ素＋ヨウ化アンモニウム、しゅう酸やクエン酸系の有機酸、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド）やコリンなどの有機アルカリを例示することができる。
【００５８】
所定の時間エッチング液を供給した後、開閉バルブ１１ａを閉成して液供給部７ａからのエッチング液の供給を停止する。そして、雰囲気遮蔽部６０を近接位置のままで、昇降機構４０により案内部材３０を下降させ、基板Ｗの高さ位置に傾斜部３１ｂが位置するようにする（第２の高さ位置）。
【００５９】
その後、リンス処理（ステップＳ１０７）を行う。すなわち、開閉バルブ１１ｂを開成することにより、液供給部７ａから純水を基板Ｗの下面の中央に向けて供給する。このようにして、基板Ｗに残存するエッチング液等を純水で洗い落とす。
【００６０】
このリンス処理の際に、回転される基板Ｗの外周部から振り切られて周囲に飛散する廃液（エッチング液が混ざった純水）は、傾斜部３１ｂで受け止められ、傾斜部３１ｂ、垂直部３４ｂに沿って開口３５から第２の排液槽２４ｂに導かれ、第２の排液口２８ｂから排液され、廃棄ドレイン２９を経て廃棄されることになる。
【００６１】
予め定めた一定時間だけ純水が供給された後、開閉バルブ１１ｂを閉成してリンス処理を終了する。
【００６２】
次に、乾燥処理（ステップＳ１０８）を行う。すなわち、モータ６，６４に、高速回転のための制御信号を与えることより、基板Ｗの回転を加速し、その表面の液成分を遠心力によって振り切ることにより、基板Ｗを乾燥させる。
【００６３】
この乾燥処理の際は、開閉バルブ７４とともに開閉バルブ１３も開成し、気体供給部７３ａと気体供給部１２ａの両側から基板Ｗの両面に向けて窒素ガスを供給する。これにより、基板Ｗと雰囲気遮蔽部６０との間の空間、および基板Ｗとスピンベース３との間の空間は、窒素ガスで満たされることとなるため、処理後の基板Ｗの上下面に不所望な酸化膜が成長することはない。
【００６４】
乾燥処理の終了後、モータ６，６４の回転を停止させ、接離機構６７によって雰囲気遮蔽部６０を上方位置に上昇させ、さらに、接離機構６７によって案内部材３０を下降させ、案内部材３０の上端がスピンベース３の上面と同じ高さもしくは若干低い状態（第３の高さ位置）とする。この状態で、基板搬送ロボットが、処理済みの基板Ｗを下側挟持ピン４から受け取って、スピンチャック１外に搬出することになる（ステップＳ１０９）。このようにして、１枚の基板Ｗに対する回転処理を終了する。
【００６５】
本実施形態においては、基板Ｗを上面側から挟持（固定）できる上側挟持ピン（基板保持手段）６８と、基板Ｗを下面側から挟持できる下側挟持ピン（基板保持手段）４との間で、エッチング処理の途中に基板Ｗを持ち替えることにより、基板Ｗの周縁部における処理残りを解消することができる。また、基板Ｗを摺動させることがないため、基板Ｗの回転数を正確に制御でき、パーティクルの発生も抑えることができる。
【００６６】
本実施形態におけるステップＳ１０３，ステップＳ１０４，ステップＳ１０５がそれぞれ本発明の第１工程，第２工程，第３工程に相当する。
【００６７】
＜２．第２実施形態＞
第１実施形態と同じ構成の基板処理装置１００を用いた処理として、別の実施形態を以下に概説する。ここでも例として、デバイスの形成面を上面に向けた状態で基板Ｗの下面側へエッチング液を供給する、ベベルエッチングの処理を行う場合について、図７のフローチャートを参照しつつ、説明する。
【００６８】
スピンチャック１へ基板Ｗを搬入し（ステップＳ２０１）、上側挟持ピン６８で基板Ｗを挟持し（ステップＳ２０２）、第１のエッチング処理（ステップＳ２０３）を行うところまでは、上述の第１実施形態の場合と同様であるため、重複説明を省略する。
【００６９】
第１のエッチング処理終了後、基板Ｗの回転は継続した状態で、液供給部７ａからのエッチング液の吐出を一旦停止する。そして、下側挟持ピン４を挟持状態とし（ステップＳ２０４）、その後上側挟持ピン６８を解除状態とする（ステップＳ２０５）ことにより、回転しながら基板Ｗを下側挟持ピン４で持ち替える。そして、第１モータ６の駆動を数ステップ遅らせるまたは進めることにより、雰囲気遮蔽部６０に対してスピンベース３の回転位相を相対的にずらす。すなわち、上側挟持ピン６８と下側挟持ピン４との回転位相を相対的にずらす（ステップＳ２０６）。但し、ここで回転位相をずらす程度は、隣り合う上側挟持ピン６８と下側挟持ピン４とが干渉しない程度とする。そして、上側挟持ピン６８を挟持状態とし（ステップＳ２０７）、その後下側挟持ピン４を解除状態とする（ステップＳ２０８）ことにより、回転しながら基板Ｗを上側挟持ピン６８で再び持ち替える。このとき、上側挟持ピン６８は、基板Ｗの周縁部のうち第１のエッチング処理時とは異なる位置で基板Ｗを挟持することとなる。このようにして、基板Ｗの回転を停止させることなく上側挟持ピン６８による挟持位置の変更を行う。下側挟持ピン４を解除状態とした後、第１モータのステップを元に戻すことによりスピンベース３の回転位相を元に戻し、スピンベース３および雰囲気遮蔽部６０は同期回転を継続する。また、気体供給部７３ａからは、継続して不活性ガスが供給されている。
【００７０】
この状態で、再び液供給部７ａから下側挟持ピン４に挟持された基板Ｗの下面の中央に向けて、エッチング液を供給することにより、再度エッチング処理を行う（ステップＳ２０９）。供給されたエッチング液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって回転半径方向外方側へと導かれ、基板Ｗの周縁部にも到達する。このようにして、基板Ｗの周縁部のうち、第１のエッチング処理時において上側挟持ピン６８と当接していた部分にもエッチング液が接触してエッチング処理を行うこととなる。所定の時間エッチング液を供給した後、開閉バルブ１１ａを閉成して液供給部７ａからのエッチング液の供給を停止する。
【００７１】
さらに、挟持位置の変更（ステップＳ２０４〜ステップＳ２０８）とエッチング処理（ステップＳ２０９）とを繰り返すことにより周縁部におけるエッチング処理の均一度を高める。
【００７２】
第１実施形態の場合と同じく、エッチング処理の際に回転される基板Ｗの外周部から振り切られて周囲に飛散するエッチング液は、傾斜部３１ａで受け止められ、傾斜部３１ａ、垂直部３３に沿って第１の排液槽２４ａに導かれ、第１の排液口２８ａから排液され、回収ドレイン２７を経て回収タンクに回収されることになる。
【００７３】
所定の回数挟持位置の変更（ステップＳ２０４〜ステップＳ２０８）とエッチング処理（ステップＳ２０９）とを繰り返した後、下側挟持ピン４を挟持状態とし（ステップＳ２１０）、その後上側挟持ピン６８を解除状態とする（ステップＳ２１１）ことにより、回転しながら基板Ｗを下側挟持ピン４で持ち替える。そして、雰囲気遮蔽部６０を近接位置のままで、昇降機構４０により案内部材３０を下降させ、基板Ｗの高さ位置に傾斜部３１ｂが位置するようにする（第２の高さ位置）。そして、以降のリンス処理（ステップＳ２１２）、乾燥処理（ステップＳ２１３）、基板Ｗの搬出（ステップＳ２１４）は、第１実施形態の場合と同様である。
【００７４】
本実施形態においては、上側挟持ピン６８から下側挟持ピン４へ基板Ｗを持ち替え、雰囲気遮蔽部６０とスピンベース３の回転位相をずらした後、上側挟持ピン６８へ基板Ｗを再び持ち替えることにより、エッチング処理の途中に上側挟持ピン６８による基板Ｗの挟持位置を変更することが可能となり、基板Ｗの周縁部における処理残りを解消することができる。また、基板Ｗを摺動させることがないため、基板Ｗの回転数を正確に制御でき、パーティクルの発生も抑えることができる。また本実施形態においては、基板Ｗの下面にエッチング液を供給する間は、常に上側挟持ピン６８により基板Ｗを挟持しているため、雰囲気遮蔽部６０とスピンベース３との平行度が厳密に調整されていない場合においても、より均一な処理を行うことができる。
【００７５】
本実施形態におけるステップＳ２０３，ステップＳ２０４，ステップＳ２０５，ステップＳ２０６，ステップＳ２０７，ステップＳ２０８がそれぞれ本発明の第１工程，第２工程，第３工程，第４工程，第５工程，第６工程に相当する。
【００７６】
＜３．変形例＞
上述の第１実施形態および第２実施形態では、雰囲気遮蔽部６０側から基板Ｗを保持する手段として、機械的に基板Ｗの外周端面を挟持する挟持ピンを例に挙げて説明したが、図８，図９に示すような、ベルヌーイ効果を利用して雰囲気遮蔽部６０側に基板Ｗを吸着固定させる吸着保持手段であってもよい。図８はベルヌーイ効果を利用した吸着保持手段の一例を示す縦断面図であり、図９はその場合の雰囲気遮蔽部６０を下方から見た平面図である。この雰囲気遮蔽部６０の下面６０１には、基板Ｗの周縁部に沿って微小な噴出口６０４が多数形成されている。ガス供給部６０７からチューブ６０８、供給ポート６０６、流路部材６０５、空間６０ａを経由して供給されるガスが噴出口６０４から基板Ｗの上面外周方向に向けて勢いよく噴出されると、ベルヌーイ効果により基板Ｗは下面６０１上に立設された支持ピン６９に吸着される。支持ピン６９は、雰囲気遮蔽部６０とスピンベース３とが接近しても下側挟持ピン４とは干渉しない位置に３本以上立設されている。また、流路部材６０５と供給ポート６０６との間には僅かな隙間が設けられているため、流路部材６０５を回転させつつ固定設置される供給ポート６０６から流路部材６０５内の流路に向けて絶えずガスを供給することが可能とされる。このような吸着保持手段を用いて処理を行う場合は、噴出口から勢いよくガスを噴射している状態が上述の上側挟持ピン６８の挟持状態に相当し、噴出口からのガスの噴射を停止している状態が上述の上側挟持ピン６８の解除状態に相当する。したがって、上述の各実施形態と同様に処理を行うことが可能である。
【００７７】
また、上述の第２実施形態では、第１モータ６の駆動を数ステップ遅らせるまたは進めることにより、雰囲気遮蔽部６０に対してスピンベース３の回転位相を相対的にずらす場合について説明したが、第２モータ６４の駆動を数ステップ遅らせるまたは進めることにより、スピンベース３に対して雰囲気遮蔽部６０の回転位相を相対的にずらしてもよい。
【００７８】
また、上述の第１実施形態および第２実施形態では、デバイスの形成面を上面に向けた状態で基板Ｗの下面側へエッチング液を供給する、ベベルエッチングの処理を行う場合について説明したが、その他の処理を行う場合にも本発明は適用することができ、また、半導体ウエハ以外にも液晶表示装置用ガラス基板やフォトマスク用ガラス基板、光ディスク用の基板などの各種の基板に対して処理を施す装置にも同様に適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１から請求項８に記載の発明によれば、基板の両面側に設けられた第１の基板保持手段と第２の基板保持手段との間で、処理中に基板を持ち替えることにより、基板の周縁部における処理残りを解消することができる。また、基板を摺動させることがないため、基板の回転数を正確に制御でき、所望の処理を確実に行うことができる。また、基板を摺動させることがないため、パーティクルの発生を抑制でき、基板保持手段の摩耗も抑制できる。
【００８０】
特に、請求項３に記載の発明によれば、基板を回転させつつ基板の持ち替えを行うため、処理途中における回転の停止および再駆動の時間が不要であり、処理時間を短縮することができる。
【００８１】
特に、請求項４に記載の発明によれば、常に第１の基板保持手段により基板を保持した状態で処理を行うことができるため、基板の両面に対向する支持面の平行度が厳密に調整されていない場合においても、より均一な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板処理装置１の構成を示す縦断面図である。
【図２】雰囲気遮蔽部６０を下方から見た平面図およびスピンベース３を上方から見た平面図である。
【図３】雰囲気遮蔽部６０を下方から見た平面図およびスピンベース３を上方から見た平面図である。
【図４】上側挟持ピン６８の当接部６８ｃおよび下側挟持ピン４の当接部４ｃの拡大側面図である。
【図５】基板処理装置１００に係る制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態に係る処理のフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る処理のフローチャートである。
【図８】ベルヌーイ効果を利用して基板Ｗを吸着することができる基板保持手段を示す縦断面図である。
【図９】ベルヌーイ効果を利用して基板Ｗを吸着することができる基板保持手段を下方から見た平面図である。
【図１０】従来の基板処理装置の一例について、概略構成を示す図である。
【図１１】従来の基板処理装置におけるベベルエッチングの処理の概略を示す側面図である。
【符号の説明】
１スピンチャック
３スピンベース
４下側挟持ピン
５０制御部
６０雰囲気遮蔽部
６８上側挟持ピン
１００基板処理装置
Ｗ基板

Claims

基板を水平面内で回転させつつ基板に処理液を供給して基板を処理する基板処理方法であって、
基板の一方の面側に設けられた第１の基板保持手段が、基板の周縁部に３箇所以上で当接した状態で基板を保持しつつ、基板を回転させる第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第１の基板保持手段は基板の保持を継続したまま、基板の他方の面側に設けられた第２の基板保持手段が、基板の周縁部に前記第１の基板保持手段とは異なる３箇所以上で当接した状態で基板を保持する第２工程と、
前記第２工程の後に、前記第１の基板保持手段が基板の保持を解除する第３工程と、
を含むことを特徴とする基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記第１工程は、基板の上面側に設けられた第１の基板保持手段が、基板を保持しつつ、基板を回転させることを特徴とする基板処理方法。
請求項１または請求項２に記載の基板処理方法であって、
前記第２工程は、基板の回転を継続させつつ前記第２の基板保持手段が基板を保持し、
前記第３工程は、基板の回転を継続させつつ前記第１の基板保持手段が基板の保持を解除することを特徴とする基板処理方法。
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の基板処理方法であって、
前記第３工程の後に、前記第１の基板保持手段と前記第２の基板保持手段とが、基板の回転軸周りに相対的に回転する第４工程と、
前記第４工程の後に、前記第２の基板保持手段は基板の保持を継続したまま、前記第１の基板保持手段が、基板の周縁部に前記第１工程とは異なる３箇所以上で当接した状態で基板を保持する第５工程と、
前記第５工程の後に、前記第２の基板保持手段が基板の保持を解除する第６工程と、
を含むことを特徴とする基板処理方法。
請求項４に記載の基板処理方法であって、
前記第４工程は、基板の回転を継続させつつ前記第１の基板保持手段と前記第２の基板保持手段とが基板の回転軸周りに相対的に回転し、
前記第５工程は、基板の回転を継続させつつ前記第１の基板保持手段が基板を保持し、
前記第６工程は、基板の回転を継続させつつ前記第２の基板保持手段が基板の保持を解除することを特徴とする基板処理方法。
基板を水平面内で回転させつつ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、
基板の上面側に設けられて、基板の周縁部に３箇所以上で当接し、基板を水平姿勢に保持しつつ鉛直方向に沿った軸周りで回転させることが可能な、第１の基板保持手段と、
基板の下面側に設けられて、基板の周縁部に前記第１の基板保持手段とは異なる３箇所以上で当接し、基板を水平姿勢に保持しつつ前記第１の基板保持手段と同軸周りで回転させることが可能な第２の基板保持手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
請求項６に記載の基板処理装置であって、
前記第１の基板保持手段は、基板の外周端面に当接して基板を挟持可能な３本以上の挟持ピンであり、
前記第２の基板保持手段は、基板の外周端面に当接して基板を挟持することができる３本以上の挟持ピンであることを特徴とする基板処理装置。
請求項６に記載の基板処理装置であって、
前記第１の基板保持手段は、基板の上面に対向する支持面に設けられた穴よりガスを噴出することによりベルヌーイ効果を利用して基板を吸着させることが可能な吸着保持手段であり、
前記第２の基板保持手段は、基板の外周端面に当接して基板を挟持することが可能な３本以上の挟持ピンであることを特徴とする基板処理装置。