JP2005026489A

JP2005026489A - 基板処理方法および基板処理装置

Info

Publication number: JP2005026489A
Application number: JP2003190863A
Authority: JP
Inventors: Tadao Okamoto; 伊雄岡本
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】表面にパターンが形成された円形基板であっても、その表面に対して処理液による処理を良好に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。
【解決手段】ウエハＷの表面に硫酸の液膜を形成する工程（ステップＳ３）に先立って、ウエハＷが高速回転されつつ、その高速回転しているウエハＷの表面の中央部に硫酸が供給されることにより、ウエハＷの表面の全域が硫酸によって湿潤した状態にされる（ステップＳ１，Ｓ２）。これにより、硫酸の液膜を形成する工程では、たとえウエハＷの表面にパターンが形成されていても、静止状態のウエハＷの表面の中央部に供給された硫酸が、パターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がるので、ウエハＷの表面上の全域に硫酸の液膜をむらなく形成することができる。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、処理液を用いて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、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。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、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に形成されたレジスト膜を剥離するための処理（レジスト剥離処理）が行われる。
レジスト剥離処理の方式としては、たとえば、複数枚の基板を一括してレジスト剥離液中に浸漬させるバッチ式と、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とが考えられる。しかし、バッチ式のレジスト剥離処理を実施するためには、複数の基板を収容することのできる大きな処理槽が必要であることから、最近では、処理対象の基板が大型化してきていることもあって、そのような大きな処理槽を必要としない枚葉式のレジスト剥離処理が注目されている。
【０００３】
枚葉式のレジスト剥離処理を実施する装置は、たとえば、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上面に硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）および過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）をそれぞれ供給するためのノズルとを備えている。このような装置によるレジスト剥離処理は、スピンチャックに静止状態で保持された基板の表面（表面）に硫酸を供給して、基板上に硫酸を液膜の状態で溜めた後、スピンチャックによって基板を低速で回転させ始め、つづいて、その回転している基板の表面に過酸化水素水を供給することにより達成できる。過酸化水素水が供給されると、基板上で硫酸と過酸化水素水との化学反応が生じて、強い酸化力を有するＨ_２ＳＯ_５を含むレジスト剥離液が生成され、その酸化力によって、基板の表面に形成されているレジスト膜が化学的に剥離されて除去される。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５０−２１６８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
基板の表面全域からレジスト膜を良好に剥離するためには、基板の表面全域にレジスト剥離液をむらなく供給しなければならない。ところが、静止状態の基板の表面に硫酸を供給したのでは、硫酸が基板の表面上で良好に拡がらず、基板の表面全域に硫酸が行き渡らない場合があった。基板の上面に硫酸が供給されない部分があると、その部分では、レジスト剥離液が生成されないので、レジスト膜をきれいに除去することができない。
【０００６】
そこで、本願発明者らは、スピンチャックによって基板を極低速（基板上から硫酸が流れ落ちない程度の回転速度）で回転させつつ、その回転している基板の表面の回転中心付近に硫酸を供給して、基板の回転による遠心力で硫酸を基板の周縁部まで導くことを考えた。しかしながら、硫酸供給時に基板を極低速で回転させても、表面に格子状のパターンが形成された円形基板の場合、基板の表面に供給された硫酸がパターンの影響を受けて矩形状に拡がるために、基板の周縁部に硫酸の供給されない部分を生じることがあった。基板の回転速度を上げれば、基板の周縁部まで硫酸を導くことができるかもしれないが、基板上から硫酸が流れ落ちるため、基板上に硫酸を液膜の状態で溜めることができない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、表面にパターンが形成された円形基板であっても、その表面に対して処理液による処理を良好に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。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
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）の表面に処理液を供給して、その基板の表面上に処理液を液盛りすることによって処理液の液膜を形成する液膜形成工程（Ｓ３）と、この液膜形成工程に先立って、処理対象の基板の表面に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給して、その処理液で当該基板の表面を湿潤させる処理液湿潤工程（Ｓ１，Ｓ２）とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【０００９】
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。
上記の方法によれば、基板の表面に処理液の液膜を形成する液膜形成工程に先立って、その基板の表面が液膜を形成する処理液と同種の処理液で湿潤した状態にされる。
これにより、たとえ基板の表面にパターンが形成されていても、液膜形成工程では、基板の表面に供給された処理液がパターンの影響を受けずに基板の表面上に拡がるので、基板の表面上の全域に硫酸の液膜をむらなく形成することができる。
【００１０】
また、液膜形成前に基板の表面を純水で湿潤させる手法では、基板の表面上に形成される処理液の液膜の濃度が全体的に薄まったり、濃度に部分的なばらつきを生じたりするおそれがある。これに対して、上記の方法では、液膜形成前の基板の表面は、液膜を形成する処理液と同種の処理液を用いて湿潤されるから、基板の表面上に形成される硫酸の液膜の濃度が全体的に薄まったり、濃度に部分的なばらつきを生じたりすることはない。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記処理液湿潤工程は、処理対象の基板をその基板の表面に交差する回転軸線まわりに所定の高回転速度で回転させる高速回転工程と、この高速回転工程中に、上記高回転速度で回転している基板の回転中心付近に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する処理液供給工程とを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に記載のように、基板を高速回転させつつ、その高速回転している基板の回転中心付近に処理液を供給することにより、基板の表面の全域を処理液によって湿潤させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、上記処理液湿潤工程は、処理対象の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と、この基板回転工程中に、基板の表面に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する一方で、基板の表面上での処理液の供給位置を当該基板の回転半径を含む領域内で移動させるスキャン処理液供給工程とを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。
【００１３】
請求項３に記載のように、基板を回転させつつ、その回転している基板の表面上で処理液の供給位置がスキャンされることにより、基板の表面に処理液をむらなく供給することができ、基板の表面の全域を処理液によって湿潤させることができる。
請求項４記載の発明は、上記処理液湿潤工程は、処理対象の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と、この基板回転工程中に、基板の表面上の当該基板の回転半径を含む範囲に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する処理液供給工程とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法である。
【００１４】
基板の表面における処理液の供給範囲が基板の回転半径を含むような範囲であれば、請求項４に記載のように、基板を回転させつつ、その回転している基板の表面に処理液を供給することによって、処理液の供給位置のスキャンを行わなくても、基板の表面の全域を処理液によって湿潤させることができる。
なお、処理液の供給範囲内において、処理液の供給量にばらつきがある場合には、基板の回転半径を含む範囲に処理液を供給できる構成であっても、基板の表面上で処理液の供給範囲をスキャンさせることが望ましく、そうすることによって、基板の表面全域をより均一に処理液で湿潤させることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、上記液膜形成工程の後に、基板の表面上に形成されている処理液の液膜に対して、その液膜を形成している処理液とは異種の処理液を供給して混合させる処理液混合工程（Ｓ５）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法である。
請求項５に記載のように、液膜形成工程の後に処理液混合工程が行われる場合、液膜形成工程で基板の表面に均一な処理液の液膜が形成されているから、処理液混合工程では、その基板表面上の処理液の液膜と異種の処理液とを良好に混合させることができ、その混合液による処理を基板の表面に対して良好に施すことができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、処理対象の基板（Ｗ）を保持する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転手段（１３）と、上記基板保持手段によって保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（２，２３，３，３４，３６；７，７４，７６）と、上記基板回転手段および処理液供給手段を制御して、上記基板保持手段に保持された基板の表面を処理液で湿潤させる湿潤制御手段（６，Ｓ１，Ｓ２）と、この湿潤制御手段による制御に引き続いて、上記基板回転手段および処理液供給手段を制御して、処理液で湿潤している基板の表面上に処理液の液膜を形成する液膜形成制御手段（６，Ｓ３）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【００１７】
この発明によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００１８】
【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。
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（上面）から不要になったレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を行う枚葉式の装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して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の表面に硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を供給するための硫酸ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に過酸化水素水を供給するための過酸化水素水ノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（脱イオン化された純水）を供給するためのＤＩＷノズル４とを備えている。
【００１９】
スピンチャック１は、たとえば、真空吸着式チャックであって、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、このスピン軸１１の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース１２とを有している。スピン軸１１には、モータなどを含む回転駆動機構１３が結合されていて、ウエハＷを吸着ベース１２に吸着保持した状態で、回転駆動機構１３からスピン軸１１に駆動力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００２０】
なお、スピンチャック１としては、このような真空吸着式チャックに限らず、たとえば、ウエハＷの端面を複数個の挟持部材で挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持し、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる構成のものが採用されてもよい。
硫酸ノズル２には、硫酸供給源からの硫酸を供給する硫酸供給管２１が接続されている。硫酸供給管２１の途中部には、硫酸供給源側から順に、硫酸の温度を調節するための温度調節器２２と、硫酸ノズル２からの硫酸の吐出を制御するための硫酸供給バルブ２３とが介装されている。硫酸ノズル２から吐出される硫酸は、たとえば、連続流の状態（硫酸の液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００２１】
過酸化水素水ノズル３は、たとえば、過酸化水素水を霧化してウエハＷに供給する噴霧ノズルであり、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給管３１と、窒素ガス供給源からの窒素ガス（Ｎ_２）を供給する窒素ガス供給管３２とが接続されている。過酸化水素水ノズル３に過酸化水素水と窒素ガスとが同時に供給されると、過酸化水素水ノズル３内で過酸化水素水が霧化され、この霧化した過酸化水素水が過酸化水素水ノズル３の先端からウエハＷの表面に供給される。過酸化水素水供給管３１の途中部には、過酸化水素水供給源側から順に、過酸化水素水の温度を調節するための温度調節器３３と、過酸化水素水ノズル３への過酸化水素水の供給を制御するための過酸化水素水供給バルブ３４とが介装されている。また、窒素ガス供給管３２の途中部には、窒素ガス供給源側から順に、窒素ガスの温度を調節するための温度調節器３５と、過酸化水素水ノズル３への窒素ガスの供給を制御するための窒素ガス供給バルブ３６とが介装されている。
【００２２】
ＤＩＷノズル４には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷを供給するＤＩＷ供給管４１が接続されている。ＤＩＷ供給管４１の途中部には、ＤＩＷノズル４からのＤＩＷの吐出を制御するためのＤＩＷ供給バルブ４２が介装されている。ＤＩＷノズル４から吐出されるＤＩＷは、たとえば、連続流の状態（ＤＩＷの液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
また、スピンチャック１の側方には、旋回軸５１が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、過酸化水素水ノズル３は、その旋回軸５１の上端部からほぼ水平に延びたアーム５２に取り付けられている。旋回軸５１には、この旋回軸５１を中心軸線まわりに回転駆動する旋回駆動機構５３が結合されている。旋回駆動機構５３から旋回軸５１に駆動力を入力して、旋回軸５１をその中心軸線まわりに所定の角度範囲内で往復回転させることにより、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上方でアーム５２を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、過酸化水素水ノズル３からの過酸化水素水の供給位置をスキャン（移動）させることができる。また、旋回軸５１および旋回駆動機構５３は、昇降駆動機構５４によって昇降されるようになっている。
【００２３】
図２は、過酸化水素水ノズル３の構成を示す断面図である。過酸化水素水ノズル３は、円筒状の内周面３０１ａを有する中空のノズル本体３０１と、このノズル本体３０１の中空部分に挿入された過酸化水素水流通部材３０２と、ノズル本体３０１の先端に接続されたノズルヘッド３０３とを有している。ノズルヘッド３０３は、キャップ３０４によって、ノズル本体３０１の先端に接続された状態で固定されている。
【００２４】
過酸化水素水流通部材３０２は、ノズル本体３０１の内周面３０１ａに気密性を保って密着した封止部３０５と、外径がノズル本体３０１の内径（内周面３０１ａの径）よりも小さく形成された管状の小径部３０６と、この小径部３０６の先端部付近から側方に（内周面３０１ａに向けて）突出した環状のフランジ部３０７とで構成されている。過酸化水素水流通部材３０２の内部には、封止部３０５および小径部３０６を貫通して、過酸化水素水をノズルヘッド３０３に向けて導くための過酸化水素水流通路３０８が形成されている。また、過酸化水素水流通部材３０２には、ノズル本体３０１に溶接された接続部材３０９を介して過酸化水素水供給管３１が接続されており、過酸化水素水供給管３１から供給される過酸化水素水は、接続部材３０９に貫通形成された接続路３１０を通して、過酸化水素水流通路３０８に流入するようになっている。
【００２５】
ノズルヘッド３０３は、先端部が半球状に形成された中空体であり、ノズル本体３０１の内周面３０１ａに段差なく連続した円筒状の内周面３０３ａと、この内周面３０３ａに段差面３０３ｂを介して接続されていて、過酸化水素水流通部材３０２の小径部３０６の外径よりも少し大きな径に形成された円筒状の内周面３０３ｃとを有している。また、半球状の先端部には、吐出口３１１が形成されている。
【００２６】
過酸化水素水流通部材３０２の先端は、ノズルヘッド３０３の内周面３０３ａに囲まれた空間内に入り込んでいて、過酸化水素水流通路３０８は、ノズルヘッド３０３の内周面３０３ｃに囲まれた空間内で吐出口３１１に向けて開口している。また、過酸化水素水流通部材３０２のフランジ部３０７は、その周面がノズル本体３０１の内周面３０１ａとノズルヘッド３０３の内周面３０３ａとに跨った状態で密着しており、フランジ部３０７よりも封止部３０５側の小径部３０６の周囲には、ノズル本体３０１の内周面３０１ａとの間に隙間３１２が形成され、フランジ部３０７よりも先端側の小径部３０６の周囲には、ノズルヘッド３０３の内周面３０３ａとの間に隙間３１３が形成されている。そして、フランジ部３０７には、環状の連通孔３１４が貫通形成されていて、フランジ部３０７によって仕切られた隙間３１２，３１３は、その環状の連通孔３１４を介して連通されている。さらに、過酸化水素水流通部材３０２（小径部３０６）の先端部とノズルヘッド３０３の内周面３０３ｃとの間には、微小な環状のガス流路３１５が形成されており、このガス流路３１５を介して、隙間３１３とノズルヘッド３０３の内周面３０３ｃに囲まれた空間とが連通している。
【００２７】
また、ノズル本体３０１の外側面には、窒素ガス供給管３２を接続するための接続部３１６が突出して形成されている。接続部３１６には、窒素ガス供給管３２からの窒素ガスが流通する窒素ガス流通路３１７が形成されている。窒素ガス流通路３１７は、ノズル本体３０１の内周面３０１ａに形成された開口３１８を介して隙間３１２に連通している。
この構成により、過酸化水素水供給管３１から供給される過酸化水素水は、接続路３１０および過酸化水素水流通路３０８を通って、ノズルヘッド３０３内の内周面３０３ｃに囲まれた空間に吐出される。一方、窒素ガス供給管３２から供給される窒素ガスは、窒素ガス流通路３１７を通って隙間３１２に流入し、さらに連通孔３１４、隙間３１３およびガス流路３１５を順に通って、ガス流路３１５からノズルヘッド３０３内の内周面３０３ｃに囲まれた空間に適当な圧力で吐出される。これにより、過酸化水素水ノズル３に過酸化水素水と窒素ガスとが同時に供給されると、ノズルヘッド３０３内の内周面３０３ｃに囲まれた空間で、過酸化水素水流通路３０８から吐出される過酸化水素水にガス流路３１５から吐出される窒素ガスが衝突し、この衝突によって過酸化水素水が霧化されて、スリット状の吐出口３１１から霧状の過酸化水素水が吐出される。
【００２８】
図３は、ウエハＷの表面上における過酸化水素水の供給範囲（形状）について説明するための図解図である。ウエハＷの表面上における過酸化水素水の供給範囲は、過酸化水素水ノズル３のノズルヘッド３０３に形成された吐出口３１１の形状と、過酸化水素水ノズル３とスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面との間の距離によって決まる。
この実施形態では、吐出口３１１は、ノズルヘッド３０３の半球状の先端部に、その頂点を通る円弧に沿ってスリット状に長く形成されている。これにより、吐出口３１１から吐出される霧状の過酸化水素水は、吐出口３１１の長手方向に拡がりつつウエハＷの表面に向けて進み、ウエハＷの表面上のスリット状の範囲ＳＡに供給される。
【００２９】
図４は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置６を備えている。
制御装置６には、回転駆動機構１３、旋回駆動機構５３、昇降駆動機構５４、硫酸供給バルブ２３、過酸化水素水供給バルブ３４、窒素ガス供給バルブ３６およびＤＩＷ供給バルブ４２などが制御対象として接続されている。制御装置６は、レジスト剥離処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１３、旋回駆動機構５３および昇降駆動機構５４の動作を制御し、また、硫酸供給バルブ２３、過酸化水素水供給バルブ３４、窒素ガス供給バルブ３６およびＤＩＷ供給バルブ４２の開閉を制御する。
【００３０】
図５は、レジスト剥離処理について説明するための図である。処理対象のウエハＷが搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、そのウエハＷが搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡されると、まず、回転駆動機構１３が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが３０００ｒｐｍの高回転速度で回転される。その一方で、硫酸供給バルブ２３が開かれて、硫酸ノズル２から高速回転中のウエハＷの表面の中央部に硫酸が連続流の状態で供給される（ステップＳ１）。ウエハＷの表面に供給された硫酸は、ウエハＷの高速回転による大きな遠心力を受け、その供給位置からウエハＷの周縁へ向けて、ウエハＷの表面上を比較的強い液流となって流れる。これにより、ウエハＷの表面に格子状のパターンが形成されていても、ウエハＷの表面に供給された硫酸は、そのパターンの影響をほとんど受けずにウエハＷの表面の全域に行き渡る。この結果、ウエハＷの表面の全域が硫酸によって湿潤した状態になる。
【００３１】
このようなウエハＷの高速回転中における硫酸の供給は、所定の硫酸湿潤時間（たとえば、１秒間）にわたって行われる。その後は、回転駆動機構１３が制御されて、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が３０００ｒｐｍから０ｒｐｍまで徐々に減速（たとえば、３秒間かけて毎秒１０００ｒｐｍずつ減速）されていく（ステップＳ２）。この減速の間も、硫酸ノズル２からウエハＷの表面への硫酸の供給が続けられており、ウエハＷがほとんど静止した状態になるまで、ウエハＷの表面に供給された硫酸は、ウエハＷの表面上を流れて、ウエハＷの周縁から流下する。
【００３２】
ウエハＷの回転速度が０ｒｐｍまで減速されて、ウエハＷが静止した状態になった後も、さらに所定の硫酸パドル時間（たとえば、１０〜２０秒間）、ウエハＷは静止した状態のまま、硫酸ノズル２からウエハＷの表面への硫酸の供給が続けられる（ステップＳ３）。これにより、ウエハＷの表面に供給された硫酸は、ウエハＷの表面上に拡がり、その表面張力でウエハＷの表面上に液膜となって溜められていく。すなわち、ウエハＷの表面上に硫酸が液盛りされて、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成されていく。この液膜形成に先立って、ウエハＷの表面全域が硫酸で湿潤されているので、静止状態のウエハＷの表面に供給される硫酸は、そのウエハＷの表面にパターンが形成されていても、パターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がる。これによって、ウエハＷの表面上には、その全域にほぼ均一な膜厚を有する硫酸の液膜がむらなく形成される。
【００３３】
ウエハＷの静止状態での硫酸の供給が上記硫酸パドル時間行われると、硫酸供給バルブ２３が閉じられて、硫酸ノズル２からウエハＷへの硫酸の供給が停止される。そして、ウエハＷが静止し、そのウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成されている状態で数秒間（たとえば、２〜３秒間）放置される（ステップＳ４）。この放置後、回転駆動機構１３が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが１０ｒｐｍの低回転速度で回転される。そして、昇降駆動機構５４が制御されて、ウエハＷの表面に過酸化水素水ノズル３が近づけられ、ウエハＷが回転されている一方で、過酸化水素水供給バルブ３４および窒素ガス供給バルブ３６が開かれて、過酸化水素水ノズル３から低速回転中のウエハＷの表面に霧状の過酸化水素水が供給される（ステップＳ５）。
【００３４】
過酸化水素水ノズル３からの霧状の過酸化水素水は、図３を参照して説明したように、ウエハＷの表面上に設定されたスリット状の供給範囲ＳＡに向けて供給される。また、霧状の過酸化水素水がウエハＷの表面に供給されている間、旋回駆動機構５３が制御されて、ウエハＷの表面上における過酸化水素水の供給範囲ＳＡが、ウエハＷの回転中心を含むセンタ位置とウエハＷの周縁部を含むエッジ位置との間で繰り返し移動（スキャン）させられる。具体的には、ウエハＷの回転中心を含むセンタ位置からスキャンが開始され、過酸化水素水の供給範囲ＳＡがウエハＷの周縁部を含むエッジ位置に達すると、スキャン方向が反転されて、過酸化水素水の供給範囲ＳＡがセンタ位置に戻され、さらに、過酸化水素水の供給範囲ＳＡがセンタ位置に達すると、スキャン方向が再び反転されるといったようにして、過酸化水素水の供給範囲ＳＡがセンタ位置とエッジ位置との間で２．５往復される。このように、スピンチャック１によってウエハＷが低速回転される一方で、過酸化水素水の供給範囲ＳＡのスキャンが行われることにより、ウエハＷの表面上の硫酸の液膜に対して過酸化水素水がむらなく供給される。
【００３５】
なお、ウエハＷの表面上における過酸化水素水のスリット状の供給範囲ＳＡの長手方向の長さがウエハＷの半径よりも長く、また、その供給範囲ＳＡがウエハＷの回転中心から周縁まで及ぶように、過酸化水素水ノズル３が設計されていれば、ウエハＷの表面上で過酸化水素水の供給範囲ＳＡをスキャンさせなくても、ウエハＷの表面の全域に過酸化水素水を供給することができる。しかしながら、供給範囲ＳＡ内における過酸化水素水の供給量が均一であるとは限らないので、過酸化水素水ノズル３がそのように設計されている場合であっても、ウエハＷの表面上で過酸化水素水の供給範囲ＳＡをスキャンさせることが望ましく、そうすることによって、ウエハＷの表面全域にむらなく均一に過酸化水素水を供給することができる。
【００３６】
過酸化水素水ノズル３からウエハＷの表面に向けて供給される過酸化水素水は霧状であるから、この霧状の過酸化水素水は、ウエハＷの表面上に形成されている硫酸の液膜を破壊することなく、硫酸の液膜の表面の全域からその液膜内に浸透する。これにより、ウエハＷの表面上では、その全域で、硫酸と過酸化水素水との化学反応（Ｈ_２ＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ_２→Ｈ_２ＳＯ_５＋Ｈ_２Ｏ）が生じて、強い酸化力を有するＨ_２ＳＯ_５を含むレジスト剥離液が良好に生成される。また、このとき化学反応による発熱（反応生成熱）を生じるから、たとえば、硫酸ノズル２からウエハＷの表面に供給される硫酸の温度を室温程度に温度調節し、過酸化水素水ノズル３から供給される霧状の過酸化水素水の温度を約４０℃に温度調節しても、ウエハＷの表面上に生成されるレジスト剥離液の温度は、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を良好に剥離可能な約１００℃以上の高温に達する。よって、ウエハＷ上における硫酸と過酸化水素水との混合は、エネルギー効率の点から望ましい。
【００３７】
霧状の過酸化水素水の供給は、所定の過酸化水素水供給時間（たとえば、１５秒間）にわたって行われる。そして、過酸化水素水の供給停止後は、そのままの状態（ウエハＷが静止し、そのウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成されている状態）で、予め定める時間（たとえば、３０〜１２０秒間）が経過するまで放置される（ステップＳ６）。過酸化水素水が供給されている期間およびその後の放置されている期間に、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜が約１００℃以上の高温に昇温したレジスト剥離液による酸化を受け、ウエハＷの表面から剥離されて除去されていく。
【００３８】
ウエハＷの静止状態での硫酸の供給（ステップＳ３）、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成された状態での放置（ステップＳ４）、過酸化水素水の供給（ステップＳ５）およびウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成された状態での放置（ステップＳ６）の一連の工程は、たとえば、その後２回（全３回）繰り返される。これにより、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を残すことなくきれいに除去することができる。
【００３９】
その後は、ウエハＷの表面にＤＩＷが供給されて、ウエハＷの表面に付着しているレジスト剥離液がＤＩＷによって洗い流される（ステップＳ７）。すなわち、回転駆動機構１３が制御されて、ウエハＷが３００〜１５００ｒｐｍ程度の回転速度で回転されつつ、その回転中のウエハＷの表面の中央部にＤＩＷノズル４からＤＩＷが供給される。ウエハＷの表面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて流れる。これによって、ウエハＷの表面全域にＤＩＷが行き渡り、ウエハＷの表面に付着しているレジスト剥離液がＤＩＷによって洗い流される。
【００４０】
このＤＩＷによるウエハＷのリンス処理が所定のリンス時間（たとえば、６０秒間）にわたって行われると、ＤＩＷ供給バルブ４２が閉じられて、ＤＩＷノズル４からウエハＷの表面へのＤＩＷの供給が停止される。この後は、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が３０００ｒｐｍまで上げられて、リンス処理後のウエハＷの表面に付着しているＤＩＷを遠心力で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Ｓ８）。スピンドライ処理が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、図示しない搬送ロボットにより、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。
【００４１】
以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷの表面に硫酸の液膜を形成する工程（ステップＳ３）に先立って、ウエハＷが高速回転されつつ、その高速回転しているウエハＷの表面の中央部に硫酸が供給されることにより、ウエハＷの表面の全域が硫酸によって湿潤した状態にされる。これにより、たとえウエハＷの表面にパターンが形成されていても、硫酸の液膜を形成する工程では、静止状態のウエハＷの表面の中央部に供給された硫酸が、パターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がるので、ウエハＷの表面上の全域に硫酸の液膜をむらなく形成することができる。よって、硫酸の液膜の形成後、過酸化水素水を供給することにより、ウエハＷの表面の全域でレジスト剥離液を生成させることができ、そのレジスト剥離液（液膜）によってウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を残すことなくきれいに除去することができる。
【００４２】
また、硫酸液膜形成前にウエハＷの表面を純水で湿潤させる手法では、ウエハＷの表面上に形成される硫酸の液膜の濃度が全体的に薄まったり、濃度に部分的なばらつきを生じたりするおそれがある。これに対して、この実施形態では、硫酸液膜形成前のウエハＷの表面は、液膜を形成する処理液と同種の処理液、つまり硫酸を用いて湿潤されるから、ウエハＷの表面上に形成される硫酸の液膜の濃度が全体的に薄まったり、濃度に部分的なばらつきを生じたりすることはない。
【００４３】
なお、このレジスト剥離処理についての説明で挙げた具体的な数値は、いずれも単なる一例であり、たとえば、ウエハＷの表面を硫酸で湿潤させるときのウエハＷの回転速度は、ウエハＷの表面にパターンが形成されている場合であっても、そのウエハＷの表面の全域に硫酸を行き渡らせることができる遠心力を生じさせるような回転速度（好ましくは、１０００ｒｐｍ以上）であればよい。
また、この実施形態では、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜を形成する際にウエハＷを静止させているが、ウエハＷの表面上に溜められた硫酸が回転による遠心力を受けてウエハＷ上から流下しない程度の低回転速度（好ましくは、１０ｒｐｍ以下）であれば、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜を形成する際にウエハＷが回転されてもよい。
【００４４】
図６は、この発明の他の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。この図６において、図１に示す各部に相当する部分には、図１の場合と同一の参照符号が付されている。
この実施形態に係るレジスト剥離装置では、ウエハＷの表面を硫酸で湿潤させるための専用のノズルとして、硫酸を霧化してウエハＷの表面に供給する噴霧ノズルからなる硫酸ノズル７が追加して設けられている。
【００４５】
硫酸ノズル７は、たとえば、過酸化水素水ノズル３が取り付けられたアーム５２に取り付けられている。硫酸ノズル７には、硫酸供給源からの硫酸を供給する硫酸供給管７１と、窒素ガス供給源からの窒素ガス（Ｎ_２）を供給する窒素ガス供給管７２とが接続されている。硫酸ノズル７の具体的な構成は、過酸化水素水ノズル３とほぼ同様であり、硫酸ノズル７に硫酸と窒素ガスとが同時に供給されると、硫酸ノズル７内で硫酸が霧化され、この霧化した硫酸が硫酸ノズル７の先端からウエハＷの表面上のスリット状の範囲に供給される。
【００４６】
硫酸供給管７１の途中部には、硫酸供給源側から順に、硫酸の温度を調節するための温度調節器７３と、硫酸ノズル７への硫酸の供給を制御するための硫酸供給バルブ７４とが介装されている。また、窒素ガス供給管７２の途中部には、窒素ガス供給源側から順に、窒素ガスの温度を調節するための温度調節器７５と、硫酸ノズル７への窒素ガスの供給を制御するための窒素ガス供給バルブ７６とが介装されている。
【００４７】
この実施形態に係るレジスト装置では、ウエハＷの表面に硫酸の液膜を形成する工程に先立って、硫酸ノズル７からの硫酸の供給が所定の硫酸湿潤時間（たとえば、１２秒間）にわたって行われることにより、ウエハＷの表面が硫酸で湿潤した状態にされる。
具体的には、処理対象のウエハＷがスピンチャック１に受け渡されると、回転駆動機構１３が制御されて、スピンチャック１に保持されているウエハＷが所定の回転速度（たとえば、１００ｒｐｍ）で回転される。そして、昇降駆動機構５４が制御されて、その回転中のウエハＷの表面に硫酸ノズル７が近づけられる。その後、ウエハＷが回転されている一方で、硫酸供給バルブ７４および窒素ガス供給バルブ７６が開かれて、硫酸ノズル７から回転中のウエハＷの表面に霧状の硫酸が供給される。
【００４８】
硫酸ノズル７からの霧状の硫酸がウエハＷの表面に供給されている間、旋回駆動機構５３が制御されて、ウエハＷの表面上における硫酸の供給位置（スリット状の供給範囲）が、ウエハＷの回転中心を含むセンタ位置とウエハＷの周縁部を含むエッジ位置との間で繰り返し移動（スキャン）させられる。スピンチャック１によってウエハＷが回転される一方で、硫酸の供給範囲のスキャンが行われることにより、ウエハＷの表面に硫酸をむらなく供給することができ、ウエハＷの表面の全域を硫酸によって湿潤させることができる。
【００４９】
これにより、その後、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度を０ｒｐｍにして、硫酸ノズル２からウエハＷの表面に硫酸が供給されると、ウエハＷの表面に供給された硫酸は、たとえウエハＷの表面にパターンが形成されていても、そのパターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がる。よって、ウエハＷの表面上の全域に硫酸の液膜をむらなく形成することができる。
【００５０】
なお、硫酸ノズル７からの硫酸のウエハＷの表面上における供給範囲の長手方向の長さがウエハＷの半径よりも長く、また、その供給範囲がウエハＷの回転中心から周縁まで及ぶように、硫酸ノズル７が設計されていれば、ウエハＷの表面上で硫酸の供給範囲をスキャンさせなくても、ウエハＷの表面の全域に過酸化水素水を供給することができる。よって、その場合には、硫酸ノズル７は、アーム５２に取り付けられている必要はなく、スピンチャック１に対して固定配置されていてもよい。
【００５１】
また、この実施形態では、硫酸ノズル２とは別に硫酸ノズル７を設けているが、硫酸ノズル７からの硫酸の供給によってウエハＷの表面を湿潤させた後、ウエハＷを静止させ、その静止したウエハＷの表面に対して硫酸ノズル７からの硫酸の供給を続けることによって、ウエハＷの表面上に硫酸を液盛りして、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜を形成するようにしてもよい。この場合、硫酸ノズル２は、不要であるから省略することができる。
【００５２】
以上、この発明のいくつかの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、過酸化水素水ノズル３および硫酸ノズル７は、それぞれ霧状の過酸化水素水および硫酸をスリット状の範囲に供給するように構成されているとしたが、過酸化水素水ノズル３および硫酸ノズル７としては、それぞれ霧状の過酸化水素水および硫酸をコーン状（円錐状）に吐出して、ウエハＷの表面上のウエハＷの半径を含む円形状の範囲に供給する構成のノズル（コーンノズル）を採用してもよい。
【００５３】
また、上記の実施形態では、ウエハＷの表面に硫酸の液膜を形成しておき、その硫酸の液膜が形成されたウエハＷの表面に霧状の過酸化水素水を供給する場合の構成を取り上げたが、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に過酸化水素水を連続流の状態で供給するノズルと、ウエハＷの表面に硫酸を霧化して供給するノズルとを設けて、ウエハＷの表面に過酸化水素水の液膜を形成した後、その過酸化水素水の液膜が形成されたウエハＷの表面に霧状の硫酸を供給するようにしてもよい。この場合、過酸化水素水の液膜の形成に先立って、ウエハＷの表面を過酸化水素水で湿潤させておけば、ウエハＷの表面上の全域に過酸化水素水の液膜をむらなく形成することができる。
【００５４】
さらにまた、上記の実施形態では、ウエハＷの表面から不要になったレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を例にとったが、処理対象となる基板は、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であってもよい。
また、基板に対する処理は、レジスト剥離処理に限らず、たとえば、レジストアッシング処理後の基板の表面上に酸化性溶液（たとえば、Ｈ_２Ｏ_２、Ｏ_３、ＳＣ１（ＮＨ_４ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ）またはＳＣ２（ＨＣｌ＋Ｈ_２Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ）など）の液膜を形成して、基板の表面に付着しているポリマー（レジスト残渣）を酸化性溶液で酸化させた後、その酸化したポリマーをポリマー除去液で除去するポリマ−除去処理であってもよい。この場合、酸化性溶液の液膜を形成する前に、その酸化性溶液と同種の酸化性溶液で基板の表面を湿潤させておくことにより、基板の表面上の全域に酸化性溶液の液膜をむらなく形成することができる。
【００５５】
さらに、基板の表面上に液盛りされる処理液としては、選択露光を受けたレジスト膜を部分的に除去してレジストパターンを形成する現像処理のための現像液、あるいは、疎水性の膜（たとえば、Ｌｏｗ−ｋ膜等）が表面に形成された基板の洗浄に用いられる界面活性剤溶液を例示することができる。
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】
【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】過酸化水素水ノズルの構成を示す断面図である。
【図３】基板（ウエハ）表面上における過酸化水素水の供給範囲について説明するための図解図である。
【図４】上記基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】レジスト剥離処理について説明するための図である。
【図６】この発明の他の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。
【符号の説明】
１スピンチャック
２硫酸ノズル
３過酸化水素水ノズル
６制御装置
７硫酸ノズル
２３硫酸供給バルブ
３４過酸化水素水供給バルブ
３６窒素ガス供給バルブ
７４硫酸供給バルブ
７６窒素ガス供給バルブ
Ｗシリコン半導体ウエハ

Claims

処理対象の基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面上に処理液を液盛りすることによって処理液の液膜を形成する液膜形成工程と、
この液膜形成工程に先立って、処理対象の基板の表面に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給して、その処理液で当該基板の表面を湿潤させる処理液湿潤工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。
上記処理液湿潤工程は、
処理対象の基板をその基板の表面に交差する回転軸線まわりに所定の高回転速度で回転させる高速回転工程と、
この高速回転工程中に、上記高回転速度で回転している基板の回転中心付近に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する処理液供給工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
上記処理液湿潤工程は、
処理対象の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と、
この基板回転工程中に、基板の表面に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する一方で、基板の表面上での処理液の供給位置を当該基板の回転半径を含む領域内で移動させるスキャン処理液供給工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
上記処理液湿潤工程は、
処理対象の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と、
この基板回転工程中に、基板の表面上の当該基板の回転半径を含む範囲に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する処理液供給工程と
を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。
上記液膜形成工程の後に、基板の表面上に形成されている処理液の液膜に対して、その液膜を形成している処理液とは異種の処理液を供給して混合させる処理液混合工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法。
処理対象の基板を保持する基板保持手段と、
この基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転手段と、
上記基板保持手段によって保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、
上記基板回転手段および処理液供給手段を制御して、上記基板保持手段に保持された基板の表面を処理液で湿潤させる湿潤制御手段と、
この湿潤制御手段による制御に引き続いて、上記基板回転手段および処理液供給手段を制御して、処理液で湿潤している基板の表面上に処理液の液膜を形成する液膜形成制御手段と
を含むことを特徴とする基板処理装置。