JP2005123335A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の裏面に処理に適した状態の処理液を供給できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】スピンベース１１に結合された回転軸２１は、中空軸とされていて、その内部には、レジスト剥離液としてのＳＰＭ（硫酸過酸化水素水）の流路４１１およびＤＩＷ（脱イオン化された純水）の流路４１２を有する処理液供給管４１が挿通されている。この処理液供給管４１の上端には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に２つの吐出口４２１，４２２を有する中心軸ノズル４２が結合されており、ＳＰＭ流路４１１を流れるＳＰＭおよびＤＩＷ流路４１２を流れるＤＩＷは、それぞれ吐出口４２１，４２２からウエハＷの下面に向けて吐出される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、基板の裏面を処理するための基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、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。

半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、たとえば、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から不要になっ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。このレジスト剥離処理の方式としては、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式が従来の主流であったが、最近では、処理対象の基板の大型化に伴って、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が注目されてきている。

枚葉式のレジスト剥離処理を実施する従来装置は、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表面（上面）に硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）を供給するためのノズルとを備えている。スピンチャックによって基板が回転されつつ、その回転している基板の表面にノズルからＳＰＭが供給されることにより、基板の表面の全域にＳＰＭが行き渡って、基板の表面に対するレジスト剥離処理が達成される。

基板の表面のレジスト膜は、基板をほぼ水平な姿勢でそのほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに回転させ、その回転している基板の表面（上面）にレジスト液を供給することによって形成される。基板の表面に供給されたレジスト液の一部は、基板の端面を伝って裏面（下面）へと回り込み、その裏面の周縁部（周縁に沿った微小幅の領域）から流下する。そのため、レジスト膜は、基板の表面だけでなく、基板の端面および裏面周縁部にも形成される。基板の端面に形成されたレジスト膜は、レジスト剥離処理時に、基板の表面に供給されたＳＰＭの一部が基板の端面を伝って流下することによって除去されるが、基板の裏面周縁部に形成されたレジスト膜は、十分な量のＳＰＭが基板の裏面側に回り込まないので完全には除去されない。
特開昭６１−１２９８２９号公報

ところが、基板処理装置のユーザ（半導体装置や液晶表示装置の製造メーカ）の中には、基板のハンドリング時の汚染などを懸念して、レジスト剥離処理において、基板の表面だけでなく、基板の端面および裏面周縁部に形成されている不要なレジスト膜の除去まで望むユーザがいる。このようなユーザの要望に応えるため、本願発明者は、基板の表面へのＳＰＭの供給と同時に、基板の裏面にもＳＰＭを供給することを考えた。

図４は、基板の裏面にＳＰＭを供給するための構成を図解的に示す断面図である。この図４に示す構成では、スピンチャック１０１の斜め下方に、そのスピンチャック１０１に保持された基板の裏面にＳＰＭを供給するための裏面ノズル１０２が設けられている。スピンチャック１０１は、鉛直軸線まわりに回転可能なスピン軸１０３と、このスピン軸１０３の上端部から等角度間隔で放射状に延びた複数本のアーム１０４と、各アーム１０４の先端に立設されたチャックピン１０５とを有していて、複数本のチャックピン１０５で基板をほぼ水平な姿勢で挟持することができ、その状態でスピン軸１０３が回転されることにより、基板をスピン軸１０３の回転軸線（鉛直軸線）まわりに回転させることができる。基板の裏面に供給すべきＳＰＭは、硫酸配管１０６からの硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素水配管１０７からの過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）とがＳＰＭ配管１０８で合流することによって生成され、そのＳＰＭ配管１０８を通して裏面ノズル１０２に供給されるようになっている。

裏面ノズル１０２に供給されたＳＰＭは、その裏面ノズル１０２からスピンチャック１０１によって回転されている基板の裏面に向けて吐出される。そして、裏面ノズル１０２から吐出されるＳＰＭは、回転中の各アーム１０４が次々と横切ることにより、断続的な液流となって基板の裏面に供給される。すなわち、基板の裏面には、裏面ノズル１０２から吐出されたＳＰＭがすべて供給されるのではなく、裏面ノズル１０２から吐出されたＳＰＭのうちの回転中の各アーム１０４間を通過した一部のみが供給される。そのため、基板の裏面に十分な量のＳＰＭが供給されず、基板の裏面周縁部にレジスト膜が剥離されずに残るおそれがある。

また、裏面ノズル１０２から吐出されるＳＰＭは、ＳＰＭ配管１０８内で硫酸と過酸化水素水との混合時に生じる反応熱によって、レジスト膜を基板から良好に剥離可能な高温度に昇温しているが、裏面ノズル１０２が基板の裏面から離れているために、基板の裏面に供給されるまでの間に冷めてしまう。基板の裏面への到達前にＳＰＭの液温が低下すると、ＳＰＭが予定されたレジスト剥離性能（ＳＰＭとレジスト膜との剥離反応速度）を発揮せず、基板の裏面周縁部にレジスト膜が残るおそれがある。

基板の裏面へのＳＰＭの供給時間を長く設定することによって、上記のいずれの不都合（基板の裏面周縁部にレジスト膜が残るという不都合）も回避することができる。しかしながら、基板の裏面へのＳＰＭの供給時間を長く設定すると、基板の処理に長時間を要し、また、基板の処理に要するＳＰＭの量が多くなるという新たな問題を生じる。
図５は、基板の裏面にＳＰＭを供給するための他の構成を図解的に示す断面図である。この図５に示す構成では、スピンチャック２０１は、鉛直軸線まわりに回転可能なスピン軸２０２と、このスピン軸２０２の上端が中央下面に結合されたスピンベース２０３と、このスピンベース２０３の周縁部に立設された複数本のチャックピン２０４とを有していて、複数本のチャックピン２０４で基板をほぼ水平な姿勢で挟持することができ、その状態でスピン軸２０２が回転されることにより、基板をスピン軸２０２の回転軸線（鉛直軸線）まわりに回転させることができる。

スピン軸２０２は、中空軸とされていて、その内部には、ＳＰＭまたはＤＩＷ（脱イオン化された純水）を供給することができる処理液供給管２０５が挿通されている。この処理液供給管２０５は、スピンチャック２０１に保持された基板の裏面中央に近接した位置まで延びていて、その上端に中心軸ノズル２０６を有している。基板の裏面に供給すべきＳＰＭは、硫酸配管２０７からの硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素水配管２０８からの過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）とが処理液供給管２０５で合流することによって生成される。また、処理液供給管２０５には、ＳＰＭによるレジスト剥離処理後に基板の裏面からＳＰＭを洗い流すリンス処理のためのＤＩＷがＤＩＷ配管２０９から供給されるようになっている。さらにまた、処理液供給管２０５とスピン軸２０２との間の空間は、プロセスガス供給路２１０とされており、このプロセスガス供給路２１０は、中心軸ノズル２０６の周囲において基板の下方の空間と連通している。プロセスガス供給路２１０には、窒素ガス供給源からの窒素ガス（Ｎ₂）がプロセスガスとして供給されるようになっている。

処理液供給管２０５内で生成されるＳＰＭは、処理液供給管２０５内を中心軸ノズル２０６に向けて流れ、中心軸ノズル２０６からスピンチャック２０１に保持されて回転している基板の回転中心に供給される。そして、基板の裏面の回転中心に供給されたＳＰＭは、基板の回転による遠心力を受けて、その回転中心から基板の周縁に向けて基板の裏面を伝って流れる。これにより、基板の裏面の周縁部までＳＰＭが行き渡り、基板の裏面周縁部に形成されている不要なレジスト膜が除去される。

この構成によれば、中心軸ノズル２０６から基板の裏面に向けて吐出されるＳＰＭを遮る部材がないから、処理時間を長く設定しなくても、基板の裏面に十分な量のＳＰＭを供給することができる。また、中心軸ノズル２０６が基板の裏面に近接した位置に配置されているから、中心軸ノズル２０６から吐出されるＳＰＭを温度低下させることなく基板の裏面に供給することができる。

しかしながら、ＳＰＭによるレジスト剥離処理の開始時点で、処理液供給管２０５内に先のリンス処理でＤＩＷ配管２０９から供給されたＤＩＷが残っているため、レジスト剥離処理の初期は、その処理液供給管２０５内に残っているＤＩＷがＳＰＭ（硫酸および過酸化水素水）に混合し、これによって液温低下および濃度低下したＳＰＭが基板の裏面に供給される。そのため、予定した剥離反応速度を達成できず、基板の裏面周縁部にレジスト膜が残ってしまうおそれがある。

そこで、この発明の目的は、基板の裏面に処理に適した状態の処理液を供給できる基板処理装置を提供することである。

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）をその表面を上方に向けた状態で保持する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に結合されており、上記基板保持手段に保持された基板のほぼ中心を通る軸線まわりに上記基板保持手段を回転させるための中空の回転軸（２１）と、この回転軸内に挿通されていて、上記基板保持手段に保持される基板の下面に近接した位置に、互いに性質の異なる処理液を吐出するための複数の吐出口（４２１，４２２；４２３，４２４，４２５）を有する中心軸ノズル（４２）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。

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。
請求項１記載の発明によれば、中心軸ノズルの吐出口が基板保持手段に保持された基板の下面に近接した位置に設けられているから、その吐出口から吐出される処理液は、基板の下面に到達するまでに温度低下などの劣化を生じることがなく、良好な処理能力を保ったまま基板の下面に供給される。また、互いに性質の異なる処理液は別々の吐出口から吐出されるから、性質の異なる処理液が混じり合うことによる劣化を生じるおそれもない。よって、基板の下面（裏面）に対して良好な処理を施すことができる。

請求項２記載の発明は、上記基板処理装置は、基板の裏面から不要なレジスト膜を剥離するためのレジスト剥離処理を行うものであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、たとえば、硫酸と過酸化水素水との混合液であって、その混合時に生じる反応熱によって高温に昇温したＳＰＭがレジスト剥離処理のための処理液として用いられる場合に、基板の裏面に対してＳＰＭを高温の状態を保ったまま供給することができる。さらに、基板の裏面に供給されるＳＰＭにそのＳＰＭと性質の異なる処理液が混ざることがないので、基板の裏面に対して劣化（たとえば濃度低下）したＳＰＭが供給されるおそれがない。よって、基板の裏面から不要なレジスト膜を良好に剥離することができる。

なお、このＳＰＭのような硫酸および過酸化水素水の混合液による処理が行われる場合、請求項３に記載のように、上記複数の吐出口のうちの１つ（４２１）が硫酸および過酸化水素水の混合液を吐出するためのものであってもよいし、請求項４に記載のように、上記複数の吐出口のうちの１つ（４２３）が硫酸を吐出するための硫酸吐出口であって、上記複数の吐出口のうちの他の１つ（４２４）が過酸化水素水を吐出するための過酸化水素水吐出口であってもよい。請求項４の構成の場合、基板の下面で硫酸と過酸化水素水とが混じり合って、レジスト剥離処理のための処理液（混合液）が作成されることになり、この作成直後の新鮮な処理液によるレジスト剥離処理を基板の下面に対して施すことができる。

また、上記複数の吐出口は、請求項５記載のように、互いに種類の異なる処理液を吐出するためのものであってもよいし、請求項６記載のように、互いに温度の異なる処理液を吐出するためのものであってもよい。
請求項７記載の発明は、上記基板保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給するための上面ノズル（９１，９２）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。

この発明によれば、基板の下面だけでなく、基板の上面にも処理液による処理を施すことができる。また、基板の上面に供給された処理液が基板の周縁から端面を伝って流下することにより、基板の端面に対しても処理液による処理を施すことができる。
請求項８記載の発明は、上記中心軸ノズルに気体を供給するための気体供給手段（５４，５４１）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置である。

この発明によれば、中心軸ノズル（上記吐出口に連通した処理液流路）への処理液の供給停止後に、中心軸ノズルに気体供給手段から気体を供給することによって、中心軸ノズル内に滞留している処理液を吐出口から押し出すことができる。これにより、中心軸ノズル内に処理液が滞留したまま放置されることを防止でき、次回の基板処理時に、中心軸ノズル内に滞留して劣化（処理能力が低下）した処理液が基板に供給されることを防止できる。

請求項９記載の発明は、複数種の流体の混合液を撹拌して、上記複数の吐出口の１つに供給すべき処理液を生成する撹拌手段（７）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置である。
この発明によれば、複数種の流体が混ざり合って反応することにより反応熱を生成するものである場合、撹拌手段が設けられていることにより、複数種の流体を撹拌して十分に混合させることができ、良好な処理を達成できる高温の処理液を生成することができる。

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説明するための断面図である。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、端面および裏面周縁部から不要なレジスト膜を剥離除去できる枚葉式の装置であって、ウエハＷをその裏面（非デバイス形成面）を下方に向けてほぼ水平に保持するとともに、この保持したウエハＷのほぼ中心を通る鉛直軸線回りに回転するスピンチャック１を備えている。

スピンチャック１は、円盤状のスピンベース１１と、このスピンベースの上面の周縁部に配置された複数個のチャックピン１２とを含む。各チャックピン１２は、ウエハＷの下面の周縁部を支持するための支持部１２１と、ウエハＷの端面に当接して、このウエハＷの水平移動を規制するための規制部１２２とを有している。各チャックピン１２の支持部１２１でウエハＷを下方から支持することができ、また、その支持されたウエハＷの端面に各チャックピン１２の規制部１２２を接触させて、これらの規制部１２２の協働によってウエハＷを挟持することができる。

スピンベース１１は、モータを含む回転駆動機構２の駆動軸である回転軸２１の上端に結合されている。チャックピン１２でウエハＷを保持した状態で回転軸２１が回転されることにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢に保持したままで鉛直軸線まわりに回転させることができる。
スピンベース１１の内部には、チャックピン１２を動作（規制部１２２をウエハＷに対して接触および離間）させるためのチャックピン駆動機構３が備えられている。このチャックピン駆動機構３は、たとえば、スピンベース１１の内部に設けられたリンク機構３１と、このリンク機構３１を駆動する駆動機構３２とを含む。この駆動機構３２は、回転軸２１とともに回転する回転側駆動力伝達部材３２１と、この回転側駆動力伝達部材３２１の外周側に軸受３２２を介して結合された固定側駆動力伝達部材３２３と、この固定側駆動力伝達部材３２３を昇降させるためのチャックピン駆動用昇降駆動機構３２４とを備えている。

チャックピン駆動用昇降駆動機構３２４によって固定側駆動力伝達部材３２３を昇降させると、これとともに回転側駆動力伝達部材３２１が昇降し、この昇降運動がリンク機構３１に伝達されて、チャックピン１２の動作に変換される。これにより、チャックピン駆動用昇降駆動機構３２４を作動させることによって、チャックピン１２によってウエハＷを挟持させたり、その挟持を解除したりすることができる。固定側駆動力伝達部材３２３と回転側駆動力伝達部材３２１とが軸受３２２を介して結合されているので、スピンチャック１の回転中であっても、チャックピン１２によるウエハＷの挟持を解除したり緩めたりして、ウエハＷの挟持位置（ウエハＷの端面上における規制部１２２の接触位置）を変更することができる。

回転軸２１は、中空軸とされていて、その内部には、レジスト剥離液としてのＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）の流路４１１およびＤＩＷ（脱イオン化された純水）の流路４１２を有する処理液供給管４１が挿通されている。この処理液供給管４１の上端には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に２つの吐出口４２１，４２２を有する中心軸ノズル４２が結合されており、ＳＰＭ流路４１１を流れるＳＰＭおよびＤＩＷ流路４１２を流れるＤＩＷは、それぞれ吐出口４２１，４２２からウエハＷの下面に向けて吐出される。

ＳＰＭ流路４１１には、ミキシングバルブ５１を介してＳＰＭが供給されるようになっている。また、ＤＩＷ流路４１２には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷが、ＤＩＷバルブ６１を介して供給されるようになっている。
ミキシングバルブ５１は、硫酸ポート５１１、過酸化水素水ポート５１２および窒素ガスポート５１３の３つの入力ポートを有している。これらの硫酸ポート５１１、過酸化水素水ポート５１２および窒素ガスポート５１３には、それぞれ、硫酸供給源からの一定温度（たとえば、８０℃）に温度調節された硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）を供給するための硫酸配管５２、過酸化水素水供給源からの一定温度（たとえば、３０℃）に温度調節された過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）を供給するための過酸化水素水配管５３および窒素ガス供給源からの窒素ガス（Ｎ₂）を供給するための窒素ガス配管５４が接続されている。なお、上述のように硫酸や過酸化水素水の温度調節を行うためには、硫酸供給源や過酸化水素水供給源としての貯留槽の内部、あるいは硫酸配管５２や過酸化水素水配管５３の途中部に、温度センサの検出出力に基づいて制御される加熱手段を設けるのがよい。

硫酸配管５２の途中部には、ミキシングバルブ５１への硫酸の供給／停止を切り換えるための硫酸バルブ５２１が介装されている。また、硫酸配管５２には、硫酸の流通方向に関して硫酸バルブ５２１よりも上流側の分岐点において、先端が硫酸供給源へと延びた硫酸帰還路５５が分岐接続されている。硫酸帰還路５５の途中部には、硫酸帰還バルブ５５１が介装されており、硫酸バルブ５２１が閉じられている間、硫酸帰還バルブ５５１が開かれて、硫酸配管５２を流れてくる硫酸が硫酸帰還路５５を通って硫酸供給源に戻されるようになっている。これにより、硫酸バルブ５２１が閉じられている期間には、硫酸供給源、硫酸配管５２および硫酸帰還路５５からなる硫酸循環路を一定温度に温度調節された硫酸が循環し、硫酸配管５２の硫酸バルブ５２１の下流側の部分に硫酸が滞ることがないので、硫酸バルブ５２１の開成直後から一定温度に温度調節された硫酸をミキシングバルブ５１に供給することができる。

過酸化水素水配管５３の途中部には、ミキシングバルブ５１への過酸化水素水の供給／停止を切り換えるための過酸化水素水バルブ５３１が介装されている。また、過酸化水素水配管５３には、過酸化水素水の流通方向に関して過酸化水素水バルブ５３１よりも上流側の分岐点において、先端が過酸化水素水供給源へと延びた過酸化水素水帰還路５６が分岐接続されている。過酸化水素水帰還路５６の途中部には、過酸化水素水帰還バルブ５６１が介装されており、過酸化水素水バルブ５３１が閉じられている間、過酸化水素水帰還バルブ５６１が開かれて、過酸化水素水配管５３を流れてくる過酸化水素水が過酸化水素水帰還路５６を通って過酸化水素水供給源に戻されるようになっている。これにより、過酸化水素水バルブ５３１が閉じられている期間には、過酸化水素水供給源、過酸化水素水配管５３および過酸化水素水帰還路５６からなる過酸化水素水循環路を過酸化水素水が循環し、過酸化水素水配管５３の過酸化水素水バルブ５３１の下流側の部分に過酸化水素水が滞ることが防止されている。なお、この実施形態では、過酸化水素水は温度調節されているが、温度調節せずに、室温（約２５℃）程度の過酸化水素水としてもよい。

窒素ガス配管５４の途中部には、ミキシングバルブ５１への窒素ガスの供給／停止を切り換えるための窒素ガスバルブ５４１が介装されている。
硫酸バルブ５２１および過酸化水素水バルブ５３１が開かれると、硫酸配管５２および過酸化水素水配管５３からそれぞれ硫酸および過酸化水素水がミキシングバルブ５１に流入し、このミキシングバルブ５１で硫酸と過酸化水素水とが合流することによって、硫酸および過酸化水素水の混合液であるＳＰＭが作成される。

ミキシングバルブ５１では、硫酸配管５２からの硫酸と過酸化水素水配管５３からの過酸化水素水とが単に合流するだけであり、ミキシングバルブ５１で作成されるＳＰＭは、硫酸と過酸化水素水とが十分に反応し合ったものではない。そこで、ＳＰＭ流路４１１の途中部（回転軸２１内）には、ミキシングバルブ５１から供給されるＳＰＭ（硫酸および過酸化水素水の混合液）を撹拌して、硫酸と過酸化水素水とが十分に反応し合ったＳＰＭを生成するための撹拌フィン付流通管７が介装されている。

撹拌フィン付流通管７は、管部材内に、それぞれ液体流通方向を軸にほぼ１８０度のねじれを加えた長方形板状体からなる複数の撹拌フィンを、液体流通方向に沿う管中心軸まわりの回転角度を９０度ずつ交互に異ならせて配置した構成のものであり、たとえば、株式会社ノリタケカンパニーリミテド・アドバンス電気工業株式会社製の商品名「ＭＸシリーズ：インラインミキサー」を用いることができる。撹拌フィン付流通管７では、硫酸および過酸化水素水の混合液が十分に撹拌されることにより、硫酸と過酸化水素水との化学反応（Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂→Ｈ₂ＳＯ₅＋Ｈ₂Ｏ）が生じて、強い酸化力を有するＨ₂ＳＯ₅を含むＳＰＭが生成される。その際、化学反応による発熱（反応熱）を生じ、この発熱によって、ＳＰＭの液温は、ウエハＷからレジスト膜を良好に剥離可能な高温度（たとえば、８０℃以上）まで確実に昇温する。

処理液供給管４１と回転軸２１との間の空間は、プロセスガス供給路８とされており、このプロセスガス供給路８は、中心軸ノズル４２の周囲において、ウエハＷの下方の空間と連通している。プロセスガス供給路８には、窒素ガス供給源からの窒素ガス（Ｎ₂）がプロセスガスとして、プロセスガス供給バルブ８１を介して供給されるようになっている。

また、スピンチャック１の上方には、表面（デバイス形成面）を上方に向けてスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にＳＰＭを供給するためのＳＰＭノズル９１と、ウエハＷの上面にＤＩＷを供給するためのＤＩＷノズル９２とが配置されている。ＳＰＭノズル９１およびＤＩＷノズル９２は、液体（ＳＰＭまたはＤＩＷ）を棒状の連続流の状態でウエハＷの上面に供給するキャピラリノズルであってもよいし、液体を扇状に噴霧して、その霧状の液体をウエハＷの上面のスリット状の範囲に供給するフラットノズル（扇状ノズル）であってもよいし、液体をコーン状（円錐状）に噴霧して、その霧状の液体をウエハ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コーンノズルであってもよい。また、ＳＰＭノズル９１からのＳＰＭおよびＤＩＷノズル９２からのＤＩＷは、ＳＰＭノズル９１およびＤＩＷノズル９２がスピンチャック１に対して固定的に配置されることによって、ウエハＷの上面に設定された一定の供給位置（たとえば、ウエハＷの回転中心付近）に供給されてもよいし、ＳＰＭノズル９１およびＤＩＷノズル９２がスピンチャック１の上方で一定範囲内を往復移動することによって、ウエハＷの上面における液供給位置がウエハＷの回転中心から周縁部に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ往復移動（スキャン）するように供給されてもよい。

処理対象のウエハＷは、搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、その搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡され、デバイス形成面である表面を上方に向けた状態でスピンチャック１に保持（チャックピン１２によって挟持）される。スピンチャック１にウエハＷが保持されると、スピンチャック１によってウエハＷが所定の回転速度で回転される。

つづいて、そのスピンチャック１によって回転されているウエハＷの上面にＳＰＭノズル９１からＳＰＭが供給される。ウエハＷの上面に供給されたＳＰＭ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の周縁に向けて拡がりつつ流れる。これによって、ウエハＷの上面全域にＳＰＭがむらなく行き渡り、ウエハＷの上面に形成されているレジスト膜が剥離される。さらに、ウエハＷの周縁に達したＳＰＭがウエハＷの端面を伝って流下することにより、ウエハＷの端面に形成されているレジスト膜が剥離される。

また、ウエハＷの上面へのＳＰＭの供給開始と同時に、硫酸バルブ５２１および過酸化水素水バルブ５３１が開かれて、ミキシングバルブ５１への硫酸および過酸化水素水の供給が開始される。ミキシングバルブ５１で合流する硫酸および過酸化水素水は、ミキシングバルブ５１からＳＰＭ流路４１１に流出し、ＳＰＭ流路４１１を中心軸ノズル４２に向けて流れる。そして、その途中で撹拌フィン付流通管７を通過し、このとき十分に撹拌されることにより、強い酸化力を有するＨ₂ＳＯ₅を含む高温のＳＰＭとなって、中心軸ノズル４２に供給され、さらに中心軸ノズル４２の吐出口４２１からウエハＷの下面の回転中心付近に供給される。

撹拌フィン付流通管７が回転軸２１内に設けられているから、撹拌フィン付流通管７で生成される高温のＳＰＭは、その液温が低下することなく中心軸ノズル４２に供給される。また、中心軸ノズル４２の吐出口４２１がスピンチャック１に保持されたウエハＷの下面の中央に近接した位置に設けられているから、吐出口４２１から吐出される高温のＳＰＭは、その液温が低下せずにウエハＷの下面に供給される。よって、この実施形態の構成によれば、ウエハＷの下面に高温のＳＰＭを供給することができる。ウエハＷの下面の回転中心付近に供給された高温のＳＰＭ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の下面を伝ってウエハＷの周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの下面周縁部まで高温のＳＰＭが行き渡り、そのウエハＷの下面周縁部から不要なレジスト膜を残すことなく良好に剥離して除去することができる。

こうしてウエハＷに対するＳＰＭの供給が行われている途中で、チャックピン駆動用昇降駆動機構３２４が駆動されて、チャックピン１２によるウエハＷの挟持状態が一時的に緩められる。ウエハＷの挟持状態が緩められると、ウエハＷとチャックピン１２との間で相対的な滑りが生じ、ウエハＷの端面および下面周縁部上におけるチャックピン１２の接触位置が変更される。ウエハＷに対してＳＰＭが供給されている間、常にウエハＷの端面および下面周縁部の同じ位置にチャックピン１２が接触していると、その部分にＳＰＭが供給されないためにレジスト膜が残るおそれがあるが、この実施形態では、ウエハＷへのＳＰＭの供給途中で、ウエハＷの端面および下面周縁部上におけるチャックピン１２の接触位置が変更されるので、ウエハＷの端面および下面周縁部に隈無くＳＰＭを供給することができ、ウエハＷの端面および下面周縁部のレジスト膜を残すことなく剥離して除去することができる。

所定時間にわたってウエハＷの上面および下面にＳＰＭが供給されると、ＳＰＭノズル９１からウエハＷの上面へのＳＰＭの供給が停止されるとともに、硫酸バルブ５２１および過酸化水素水バルブ５３１が閉じられて、ミキシングバルブ５１への硫酸および過酸化水素水の供給が停止される。ミキシングバルブ５１への硫酸および過酸化水素水の供給停止に応答して、ＳＰＭ流路４１１内のＳＰＭの流通が停止し、硫酸および過酸化水素水の供給停止後のミキシングバルブ５１およびＳＰＭ流路４１１内にＳＰＭ（硫酸および過酸化水素水の混合液）が滞留した状態となる。

ミキシングバルブ５１への硫酸および過酸化水素水の供給停止後、窒素ガスバルブ５４１が開かれて、窒素ガス配管５４からミキシングバルブ５１に窒素ガスが供給される。ミキシングバルブ５１に供給される窒素ガスは、ミキシングバルブ５１からＳＰＭ流路４１１へと導入されて、ミキシングバルブ５１およびＳＰＭ流路４１１内に滞留しているＳＰＭを中心軸ノズル４２に向けて圧送する。こうしてＳＰＭ流路４１１内を流れるＳＰＭは、中心軸ノズル４２から吐出されて、スピンチャック１によって回転し続けられているウエハＷの下面に供給される。

このように、ミキシングバルブ５１への硫酸および過酸化水素水の供給停止後、ミキシングバルブ５１に窒素ガスが供給されて、ミキシングバルブ５１およびＳＰＭ流路４１１内に滞留しているＳＰＭが中心軸ノズル４２から押し出される。これにより、ミキシングバルブ５１およびＳＰＭ流路４１１内にＳＰＭが滞留したまま放置されることがない。よって、次のウエハＷの処理時に、そのウエハＷに劣化（処理能力が低下）したＳＰＭが供給されることがない。また、ＳＰＭ吐出工程の全期間を通して、ウエハＷに対してほぼ一定の処理能力を有するＳＰＭを供給することができるから、ウエハＷ間における処理のばらつきやウエハＷの処理不良を生じるおそれがない。

ミキシングバルブ５１への窒素ガスの供給が所定時間（ミキシングバルブ５１およびＳＰＭ流路４１１内に滞留しているＳＰＭをすべて中心軸ノズル４２から吐出させるのに十分な時間）にわたって行われると、窒素ガスバルブ５４１が閉じられた後、ＤＩＷノズル９２からウエハＷの上面にＤＩＷが供給されるとともに、ＤＩＷバルブ６１が開かれて、中心軸ノズル４２の吐出口４２２からウエハＷの下面にＤＩＷが供給される。ウエハＷの上面および下面に供給されたＤＩＷは、それぞれウエハＷの上面および下面を伝って周縁に向けて流れ、その途中でウエハＷの上面および下面に付着しているＳＰＭを洗い流す。

中心軸ノズル４２の吐出口４２２から吐出されるＤＩＷは、処理液供給管４１内にＳＰＭ流路４１１とは別に設けられたＤＩＷ流路４１２を通して中心軸ノズル４２に供給される。したがって、次の処理対象のウエハＷに対してＳＰＭが供給されるときに、そのウエハＷの下面に供給されるＳＰＭにＤＩＷが混入することがなく、液温低下および濃度低下したＳＰＭがウエハＷの下面に供給されることによるレジスト剥離不良を生じるおそれがない。

ウエハＷの上面および下面へのＤＩＷの供給が所定時間だけ続けられると、ＤＩＷノズル９２からウエハＷの上面へのＤＩＷの供給が停止されるとともに、ＤＩＷバルブ６１が閉じられて、中心軸ノズル４２からウエハＷの下面へのＤＩＷの供給が停止される。その後は、ウエハＷを予め定める高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転させて、ウエハＷ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工程が行われる。

なお、プロセスガス供給バルブ８１は、ウエハＷの処理中、終始開成状態とされて、ウエハＷの下面を不活性ガス雰囲気に保持する。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、ミキシングバルブ５１で作成されたＳＰＭが、ＳＰＭ流路４１１を通って中心軸ノズル４２に供給され、中心軸ノズル４２の吐出口４２１からウエハＷの下面に供給される構成を例にとったが、処理液供給管４１内に硫酸、過酸化水素水およびＤＩＷがそれぞれ流通する３つの流通路を形成するとともに、図２に示すように、その３つの流通路にそれぞれ連通した３つの吐出口４２３，４２４，４２５を中心軸ノズル４２に形成して、吐出口４２３から吐出される硫酸と吐出口４２４から吐出される過酸化水素水とをウエハＷの下面で混合させることによって高温のＳＰＭが生成されるようにしてもよい。これにより、ウエハＷの下面（下面周縁部）に対して、硫酸と過酸化水素水とが混合されて生成された直後の新鮮なＳＰＭによるレジスト剥離処理を施すことができる。

また、上記の実施形態では、処理液供給管４１内にＳＰＭ流路４１１とＤＩＷ流路４１２とが並べて形成されているが（図１参照）、図３に示すように、ＳＰＭ流路４１１が処理液供給管４１の中心軸線上に形成され、このＳＰＭ流路４１１を取り囲むように、ＤＩＷ流路４１２が環状に形成されていてもよい。さらには、ＤＩＷ流路４１２が処理液供給管４１の中心軸線上に形成され、このＤＩＷ流路４１２を取り囲むように、ＳＰＭ流路４１１が環状に形成されていてもよい。

また、ウエハＷの表面、端面および裏面周縁部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。
さらに、基板に対する処理は、レジスト剥離処理以外の処理であってもよく、たとえば、基板の裏面に硫酸および過酸化水素水を供給して、その基板の裏面からスラリーを除去するためのスラリー除去処理であってもよい。

また、基板の処理に用いる処理液は、２種以上の液体の化学反応によって生成され、その化学反応時に生成される反応熱を利用して高温に昇温した状態で基板に供給されるべき混合液であれば、ＳＰＭなどの硫酸および過酸化水素水の混合液以外の混合液であってもよい。さらには、混合液である必要はなく、基板に対して温度調節されて供給される処理液であれば、ＡＭＰ、コリン系薬液、酢酸オゾン、硫酸オゾン、炭酸エチレンなどの単液であってもよい。

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。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための断面図である。 この発明の他の実施形態について説明するための図である。 この発明のさらに他の実施形態について説明するための図である。 基板の裏面にＳＰＭを供給するための従来構成を図解的に示す断面図である。 基板の裏面にＳＰＭを供給するための他の従来構成を図解的に示す断面図である。

符号の説明

１ スピンチャック
７ 撹拌フィン付流通管
２１ 回転軸
４１ 処理液供給管
４２ 中心軸ノズル
５１ ミキシングバルブ
５４ 窒素ガス配管
９１ ＳＰＭノズル
９２ ＤＩＷノズル
４１１ ＳＰＭ流路
４１２ ＤＩＷ流路
４２１ 吐出口
４２２ 吐出口
４２３ 吐出口
４２４ 吐出口
４２５ 吐出口
５４１ 窒素ガスバルブ
Ｗ ウエハ

Claims (9)

1. 処理対象の基板をその表面を上方に向けた状態で保持する基板保持手段と、
   この基板保持手段に結合されており、上記基板保持手段に保持された基板のほぼ中心を通る軸線まわりに上記基板保持手段を回転させるための中空の回転軸と、
   この回転軸内に挿通されていて、上記基板保持手段に保持される基板の下面に近接した位置に、互いに性質の異なる処理液を吐出するための複数の吐出口を有する中心軸ノズルと
   を含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 上記基板処理装置は、基板の裏面から不要なレジスト膜を剥離するためのレジスト剥離処理を行うものであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 上記複数の吐出口のうちの１つは、硫酸および過酸化水素水の混合液を吐出するためのものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 上記複数の吐出口のうちの１つは、硫酸を吐出するための硫酸吐出口であり、
   上記複数の吐出口のうちの他の１つは、過酸化水素水を吐出するための過酸化水素水吐出口であることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
5. 上記複数の吐出口は、互いに種類の異なる処理液を吐出するためのものである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装置。
6. 上記複数の吐出口は、互いに温度の異なる処理液を吐出するためのものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 上記基板保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給するための上面ノズルをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 上記中心軸ノズルに気体を供給するための気体供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 複数種の流体の混合液を撹拌して、上記複数の吐出口の１つに供給すべき処理液を生成する撹拌手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
   
   

Images