JP2007005711A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薬液を効率的に用いて基板の汚染を効果的に除去することができ、これにより薬液の使用量を少なくすることができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】この装置は、スピンチャック１は、このスピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁部に硫酸をスプレーする硫酸スプレーノズル２と、基板Ｗに純水を供給する上純水ノズル３とを備えている。制御部８は、基板Ｗの周縁部に硫酸スプレーノズル２から硫酸をスプレーさせ、その後に、上純水ノズル３から基板Ｗに純水を供給させる。
【効果】基板Ｗの周縁部で硫酸と純水との発熱反応が生じ、汚染を効果的に除去できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、基板に処理液を供給し、処理液で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。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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等が含まれる。

半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、必要に応じて基板処理装置による基板の洗浄が行われる。基板を一枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置は、たとえば、処理対象の基板を水平に保持して回転するスピンチャックと、このスピンチャックによって保持されて回転されている基板に薬液およびリンス液をそれぞれ供給する薬液ノズルおよびリンス液ノズルとを備えている。この構成により、基板に洗浄用薬液を供給する薬液供給工程、基板にリンス液（純水など）を供給するリンス工程、および基板上の水分を振り切って基板を乾燥する乾燥工程が順に行われる。

薬液供給工程は、スピンチャックによって、たとえば、数百〜数千ｒｐｍで基板を回転させておき、この基板の回転中心に向けて洗浄用薬液を薬液ノズルから供給する工程である。基板上で遠心力を受けた薬液は、回転半径方向外方へと広がり、基板表面の全域に行き渡る。リンス工程は、薬液ノズルからの薬液の供給を停止し、スピンチャックによって回転されている基板の回転中心に向けてリンス液ノズルからのリンス液を供給する工程である。基板上で遠心力を受けた純水は、基板の全域に広がり、基板表面の薬液を置換していく。乾燥工程は、リンス液ノズルからのリンス液の吐出を停止し、基板をたとえば数千ｒｐｍで高速回転させ、これにより、遠心力によって基板上の水分を振り切る工程である。
特開２００４−３４９６６９号公報

前述のような先行技術では、薬液供給工程では、薬液が、一定時間に渡って薬液ノズルから吐出されつづける。このとき、基板表面を通った薬液は、遠心力によって、基板外へと流下していく。こうして、大量の薬液が消費されることになる。通常は、薬液ノズルからの吐出流量は、１リットル／分以上必要とされる。
また、薬液供給工程では、基板の表面の全ての領域に対して等しく薬液を供給し、基板全体の洗浄が行われている。そのため、基板表面の汚染濃度の高い部分に合わせて薬液供給量および薬液供給時間が定められることになる。そのため、薬液が基板上の汚染除去に効率的に使用されているとは言えず、大量の薬液が無駄になっている。

より具体的には、被処理基板を顕微鏡を用いて子細に観察すると、図９の拡大図解断面図に示すように、基板５１の周縁部５２において、顕著な汚染５３が観察される。したがって、基板５１の周縁部５２に対して集中的に薬液を供給することができれば効率的であるが、前述の先行技術では、薬液の供給をさほど必要としない中央領域５４に対しても、周縁部５２と同様に薬液が供給されることになる。

さらに、大量の薬液を回転状態の基板に供給することで、基板外に排出された薬液が、周囲の部材にあたり、その跳ね返りが基板に再付着して、再汚染を招くという問題もある。
そこで、この発明の目的は、薬液を効率的に用いて基板の汚染を効果的に除去することができ、これにより薬液の使用量を少なくすることができる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。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持するための基板保持手段（１）と、この基板保持手段によって保持された基板の周縁部に向けて硫酸を供給するための硫酸供給手段（２）と、前記基板保持手段によって保持された基板の少なくとも周縁部に水分を供給するための水分供給手段（３，２０，３５）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。

この構成によれば、基板保持手段に保持された基板の周縁部に向けて、硫酸供給手段から硫酸を供給することができ、さらに、基板の少なくとも周縁部に水分を供給することができる。これにより、基板の周縁部において、硫酸と水分との反応（発熱反応）が生じ、この周縁部における汚染が集中的に除去される。
こうして、汚染がとくに集中している領域である基板の周縁部に、洗浄薬液としての硫酸を効率的に供給できるので、その使用量を抑制できる。

除去対象の汚染は、たとえば、有機物汚染（レジスト残渣を含む。）を含んでいてもよいし、金属汚染を含んでいてもよい。有機物汚染は、前記発熱反応によって、二酸化炭素および水に分解されて除去される。
硫酸供給手段から供給される硫酸は、たとえば、半導体プロセスで用いられる濃硫酸（濃度９５％以上のもの）であってもよい。

前記水分供給手段から供給される水分は、硫酸と発熱反応を生じる流体であればよく、液体であってもよいし、蒸気であってもよい。
前記基板保持手段は、基板を水平に保持するものであることが好ましいが、必ずしも基板を水平に保持する必要はなく、基板を水平面に対して傾斜した傾斜姿勢で保持するものであってもよく、基板を鉛直面に沿う鉛直姿勢で保持するものであってもよい。

請求項２記載の発明は、前記硫酸供給手段によって基板の周縁部に向けて硫酸を供給させ、その後に、前記水分供給手段によって前記基板の少なくとも周縁部に水分を供給させる制御手段（８）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
これにより、基板の周縁部に硫酸が供給された後に、基板の少なくとも周縁部を含む領域に水分を供給でき、基板の周縁部において、硫酸と水分との発熱反応を生じさせることができる。

請求項３記載の発明は、前記硫酸供給手段は、基板の周縁部の内方の中央領域に硫酸が供給されないように、当該基板の周縁部に硫酸を選択的に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記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板の周縁部よりも内方の中央領域には硫酸が供給されないように、基板の周縁部に対して選択的に硫酸を供給できるので、汚染が集中している基板周縁部に効率的に硫酸を供給でき、硫酸の使用量を抑制することができる。

請求項４記載の発明は、前記硫酸供給手段は、基板の周縁部に硫酸を塗布する硫酸塗布手段（２）を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板の周縁部に硫酸が塗布されるので、硫酸の使用量をさらに抑制でき、かつ、確実に基板の周縁部に対して選択的に硫酸を供給できる。

なお、ここで言う塗布とは、基板の周縁部に硫酸の液膜が形成され、その硫酸の液膜が基板の周縁部に付着した状態で保持されることである。
請求項５記載の発明は、前記硫酸供給手段は、基板の周縁部に向けて硫酸をスプレー状に吐出するスプレーノズルを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装置である。

この構成によれば、硫酸を基板の周縁部に向けてスプレーすることによって、基板の周縁部に対して選択的に硫酸を均一に塗布することができる。これにより、必要十分な量の硫酸を汚染集中箇所に選択的に供給することができるので、硫酸の使用量を一層抑制することができる。
請求項６記載の発明は、前記水分供給手段は、過酸化水素水を含む水分を供給する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である。

この構成によれば、硫酸と過酸化水素水を含む水分との発熱反応によって、基板周縁部における汚染を効果的に除去することができる。この場合、酸化力の強いＨ₂ＳＯ₅が生じることになり、有機物汚染をより一層効果的に除去できる。
請求項７記載の発明は、前記水分供給手段は、ふっ酸、塩酸および硝酸のうちの少なくともいずれか一つを含む水分を供給するものである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。

この構成によれば、硫酸と、ふっ酸、塩酸または硝酸を含む水分との発熱反応によって、基板の周縁部の汚染を効率的に除去できる。この場合には、ふっ酸、塩酸または硝酸の作用によって、基板表面の不要物をより一層効率的に除去できる。
請求項８記載の発明は、前記基板保持手段によって保持されている基板を回転させるための基板回転手段（１，１４）をさらに含み、前記硫酸供給手段は、前記基板回転手段によって回転させられている基板の周縁部に向けて硫酸を供給するものである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。

この構成によれば、基板を回転させながら基板の周縁部に向けて硫酸を供給すると、基板の周縁部の全周に渡って硫酸を供給できる。しかも、基板上で遠心力を受けた硫酸は基板の外方へと向かうから、基板の中央領域に硫酸の影響が及ぶことを抑制できる。
前記基板回転手段は、前記基板保持手段が基板を水平に保持するものの場合には、基板を鉛直軸線（好ましくは基板のほぼ中心を通る鉛直軸線）まわりに水平姿勢を保持して回転させるものであることが好ましい。

請求項９記載の発明は、前記水分供給手段は、前記基板回転手段によって回転させられている基板の周縁部に向けて水分を供給するものであることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置である。
この構成によれば、回転状態の基板の周縁部に水分が供給されることにより、基板上で遠心力を受けた水分は基板の外方へと向かう。そのため、基板の周縁部に供給された硫酸が基板の中央領域へと広がることを抑制しつつ、基板の周縁部に選択的に水分を供給できる。

請求項１０記載の発明は、前記水分供給手段は、前記基板保持手段によって保持されている基板の中央部分に対向する位置に配置され、前記基板回転手段によって回転されている基板の中央部分に向けて水分を供給するものであることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板の中央部分に対向する位置から水分が供給されるので、基板の回転に伴って、基板の表面全域に水分を供給できる。これにより、基板表面の全域に対して水分による処理を施すことができる。そして、基板表面に供給された水分は、基板の周縁部へと向かうから、基板周縁部の硫酸が基板の中央領域に向かうことを抑制できる。

なお、前記基板保持手段が基板を水平に保持するものの場合には、前記水分供給手段は、基板の上面または下面の中央部分に対向する位置に配置されることになる。
請求項１１記載の発明は、前記水分供給手段は、前記基板保持手段によって保持されている基板の全面に水分を供給するものであることを特徴とする請求項１ないし８および１０のうちのいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板の周縁部だけでなく、その表面の全域を水分供給手段からの水分によって処理することができる。
請求項１２記載の発明は、基板保持手段（１）によって基板（Ｗ）を保持する基板保持工程と、基板の周縁部に向けて硫酸を供給する硫酸供給工程と、基板の少なくとも周縁部に水分を供給する水分供給工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。

この方法により、請求項１の発明と同様な効果を奏することができる。
請求項１３記載の発明は、前記硫酸供給工程の後に、前記水分供給工程を行うことを特徴とする請求項１２記載の基板処理方法である。
この方法により、請求項２の発明と同様な効果を奏することができる。
請求項１４記載の発明は、前記硫酸供給工程は、基板の周縁部にスプレー状に硫酸を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１２または１３記載の基板処理方法である。

この方法により、請求項５の発明と同様な効果を奏することができる。
請求項１５記載の発明は、前記水分供給工程は、過酸化水素水を含む水分を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法により、請求項６の発明と同様な効果を奏することができる。

請求項１６記載の発明は、前記水分供給工程は、ふっ酸、塩酸および硝酸のうちの少なくともいずれか一つを含む水分を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法により、請求項７の発明と同様な効果を奏することができる。
請求項１７記載の発明は、前記硫酸供給工程と並行して、前記基板保持手段に保持されている基板を回転させる基板回転工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれかに記載の基板処理方法である。

この方法により、請求項８記載の発明と同様な効果を奏することができる。
その他、基板処理方法の発明に関して、基板処理装置の発明と同様な変形が可能である。

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、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。この基板処理装置は、半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置である。この装置は、基板Ｗを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に保持された基板Ｗの上面の周縁部に硫酸を噴霧して塗布する硫酸スプレーノズル２と、基板Ｗの上面に純水（脱イオン水）を供給する上純水ノズル３と、基板Ｗの下面に純水を供給する下純水ノズル４とを備えている。硫酸スプレーノズル２には、硫酸供給源からの硫酸（たとえば、濃度９５％以上の濃硫酸）が、硫酸バルブ５を介して供給されるようになっている。また、上純水ノズル３には、純水供給源からの純水が上純水バルブ６を介して供給されるようになっている。さらに、下純水ノズル４には、純水供給源からの純水が下純水バルブ７を介して供給されるようになっている。

スピンチャック１は、基板Ｗをほぼ水平に保持してそのほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに回転させるものである。このスピンチャック１は、円盤状のスピンベース１１と、このスピンベース１１の上面周縁部において周方向に間隔を開けて設けられ、基板Ｗを挟持するための複数個の挟持部材１２と、スピンベース１１を水平姿勢に支持する回転軸１３とを備えている。回転軸１３は、鉛直方向に沿って配置された中空軸からなり、回転駆動機構１４からの回転力が付与されるようになっている。この回転軸１３に、下面処理液供給管１５が挿通されており、この下面処理液供給管１５の先端が前記下純水ノズル４を形成している。

回転駆動機構１４の動作は、マイクロコンピュータを含む制御部８によって制御されるようになっている。この制御部８は、さらに、硫酸バルブ５、上純水バルブ６および下純水バルブ７の開閉を制御する。
硫酸スプレーノズル２は、基板Ｗの上面周縁部に向けて硫酸を供給することができるものであり、たとえば、ノズル移動機構１７によって、上面側から見たスピンチャック１の外方の退避位置と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁部に硫酸を噴霧することができる処理位置との間で移動可能とされていてもよい。

上純水ノズル３は、スピンチャック１に保持されている基板Ｗの上面の回転中心に向けて純水を供給することができるものである。供給された純水は、基板Ｗ上で遠心力を受け、基板Ｗの上面の全域に広がる。この上純水ノズル３は、位置固定された固定ノズルであってもよいし、ノズル移動機構１８によって、退避位置と処理位置（基板Ｗの回転中心に純水を供給できる位置）との間で移動可能なものであってもよい。

下純水ノズル４は、位置固定されていて、基板Ｗの下面の回転中心に向けて純水を供給する。供給された純水は、基板Ｗの下面において遠心力を受け、基板Ｗの下面の全域に広がる。
図２は、基板Ｗを洗浄するための洗浄処理工程の一例を示す図解図である。未処理の基板Ｗが基板搬送ロボット（図示せず）によってスピンチャック１に受け渡されると、制御部８は、ノズル移動機構１７を制御し、硫酸スプレーノズル２の吐出口を基板Ｗの周縁部に対向させる。この状態で、制御部８は、回転駆動機構１４によってスピンチャック１を所定の液処理回転速度（たとえば、１０ｒｐｍ）で回転させ、純水バルブ６，７を閉状態に保持する一方で、硫酸バルブ５を開く。これにより、硫酸スプレーノズル２から、たとえば、１０ｍｌ／分程度の流量で硫酸が噴霧（スプレー）される。この噴霧された硫酸（濃硫酸）は、その高い粘度のために、基板Ｗの周縁部に付着し、落下しにくい状態で保持される。そして、基板Ｗが回転されていることにより、基板Ｗの周縁部には、一定幅の範囲（たとえば、基板Ｗの端面から３ｍｍまでの範囲）に、選択的に硫酸が塗布される。こうして、汚染が集中している基板Ｗの周縁部に選択的に硫酸を供給できる（図２(a)）。

一定時間の硫酸の供給の後には、制御部８は、硫酸バルブ５を閉じ、ノズル移動機構１７を制御して、硫酸スプレーノズル２を退避させる。さらに、制御部８は、ノズル移動機構１８を制御して、上純水ノズル３を処理位置（基板Ｗの回転中心に純水を供給できる位置）に導き、上純水バルブ６および下純水バルブ７を開く。これにより、上純水ノズル３および下純水ノズル４から基板Ｗの上下面の回転中心に向けて純水が供給され、この純水が基板Ｗ上で遠心力を受けることによって、基板Ｗの上下面の全域に純水が供給されることになる（図２(b)）。

基板Ｗの周縁部では、先に塗布されている硫酸と純水との発熱反応が生じ、これにより、基板Ｗの周縁部における汚染物質が効率的に除去されていく。それとともに、基板Ｗの表面全域が洗い流され、基板Ｗの周縁部の硫酸は、次第に純水に置換されていく。こうして、リンス処理が進行する。
一定時間に渡って基板Ｗの上下面に純水が供給されると、制御部８は、純水バルブ６，７を閉じ、ノズル移動機構１８によって、上純水ノズル３を退避させる。

この後、制御部８は、回転駆動機構１４を制御してスピンチャック１を乾燥回転速度まで加速し、基板Ｗの上下面の水分を振り切って乾燥させる（図２(c)）。
このように、この実施形態によれば、汚染が集中している基板Ｗの周縁部に向けて予め硫酸をスプレー状に供給しておき、その後に純水を供給するようにしているため、基板Ｗを効率的に洗浄することができる。しかも、硫酸は、基板Ｗの周縁部にのみ選択的にスプレーされて塗布されるため、その使用量が少ないから、基板洗浄のためのコストを低減できる。

図３は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。この図３において、前述の図１の各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、前述の第１の実施形態の装置の構成に加えて、基板Ｗに過酸化水素水（たとえば、濃度３０％程度のもの）を供給するための過酸化水素水ノズル２０と、この過酸化水素水ノズル２０を移動させるためのノズル移動機構２１とが備えられている。過酸化水素水ノズル２０には、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水が過酸化水素水バルブ２２を介して供給されるようになっている。この過酸化水素水バルブ２２の開閉およびノズル移動機構２１の動作は、制御部８によって制御されるようになっている。

過酸化水素水ノズル２０は、ノズル移動機構２１によって、所定の処理位置と、上面側から見たスピンチャック１の外方に退避した退避位置との間で移動させられる。前記処理位置は、過酸化水素水ノズル２０から供給される過酸化水素水が、硫酸スプレーノズル２からの硫酸が供給される基板Ｗ周縁の環状領域よりも内側に供給される位置である。
図４は、この実施形態の構成による基板処理の一例を示す図解図である。未処理の基板Ｗが基板搬送ロボット（図示せず）によってスピンチャック１に受け渡されると、制御部８は、ノズル移動機構１７を制御し、硫酸スプレーノズル２の吐出口を基板Ｗの周縁部に対向させる。この状態で、制御部８は、回転駆動機構１４によってスピンチャック１を所定の液処理回転速度（たとえば、１０ｒｐｍ）で回転させ、純水バルブ６，７を閉状態に保持する一方で、硫酸バルブ５を開く。これにより、硫酸スプレーノズル２から、たとえば、１０ｍｌ／分程度の流量で硫酸が噴霧（スプレー）される。この噴霧された硫酸（濃硫酸）は、その高い粘度のために、基板Ｗの周縁部に付着し、落下しにくい状態で保持される。そして、基板Ｗが回転されていることにより、基板Ｗの周縁部には、一定幅の範囲（たとえば、基板Ｗの端面から３ｍｍまでの範囲）に、選択的に硫酸が塗布される。こうして、汚染が集中している基板Ｗの周縁部に選択的に硫酸を供給できる（図４(a)）。

一定時間の硫酸の供給の後には、制御部８は、硫酸バルブ５を閉じ、ノズル移動機構１７を制御して、硫酸スプレーノズル２を退避させる。さらに、制御部８は、ノズル移動機構２１を制御して、過酸化水素水ノズル２０をその処理位置に導き、過酸化水素水バルブ２２を開く。これにより、基板Ｗの上面周縁部において硫酸が塗布された環状領域よりも内側の位置（この例では、基板Ｗの回転中心位置）に過酸化水素水が供給される。この過酸化水素水は、基板Ｗ上で遠心力を受けて回転半径方向外方側へと広がっていく（図４(b)）。なお、過酸化水素水の供給位置は、必ずしも基板Ｗの回転中心である必要はなく、硫酸が塗布された環状領域から微小距離だけ内側の位置であってもよい。

過酸化水素水の供給により、基板Ｗ上面の周縁部では、硫酸と過酸化水素水との発熱反応が生じ、汚染物質が効率的に除去されていく。より具体的には、硫酸と過酸化水素水との反応によって、酸化力の強い過硫酸（Ｈ₂ＳＯ₅）が発生し、基板Ｗの周縁部に付着していた不要な金属や有機物が効率的に除去されることになる。
一定時間だけ過酸化水素水が供給された後、制御部８は、過酸化水素水バルブ２２を閉じて過酸化水素水の供給を停止し、ノズル移動機構２１を制御して、過酸化水素水ノズル２０を退避位置に導く。

さらに、制御部８は、ノズル移動機構１８を制御して、上純水ノズル３を処理位置（基板Ｗの回転中心に純水を供給できる位置）に導き、上純水バルブ６および下純水バルブ７を開く。これにより、上純水ノズル３および下純水ノズル４から基板Ｗの上下面の回転中心に向けて純水が供給され、この純水が基板Ｗ上で遠心力を受けることによって、基板Ｗの上下面の全域に純水が供給されることになる（図４(c)）。こうして、基板Ｗの表面全域が洗い流され、基板Ｗの表面の過酸化水素水は、次第に純水に置換されていく。こうして、リンス処理が進行する。

一定時間に渡って基板Ｗの上下面に純水が供給されると、制御部８は、純水バルブ６，７を閉じ、ノズル移動機構１８によって、上純水ノズル３を退避させる。
この後、制御部８は、回転駆動機構１４を制御してスピンチャック１を乾燥回転速度まで加速し、基板Ｗの上下面の水分を振り切って乾燥させる（図４(d)）。
このように、この実施形態によれば、汚染が集中している基板Ｗの周縁部に向けて予め硫酸をスプレー状に供給しておき、その後に過酸化水素水を供給するようにしているため、基板Ｗを効率的に洗浄することができる。そして、前述の第１の実施形態の場合と同じく、硫酸は、基板Ｗの周縁部にのみ選択的にスプレーされて塗布されるため、その使用量が少ないから、基板洗浄のためのコストを低減できる。

図５は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。この図５において、前述の図３に示された各部に対応する部分には、図３の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態の構成では、前述の第２の実施形態の構成に加えて、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面に対向する基板対向面２４を有する遮断板２５が備えられているが、上純水ノズル３は設けられていない。

遮断板２５の基板対向面２４は、基板Ｗの上面において、周縁部を除く中央領域を覆うことができるほぼ円形に形成されている。基板対向面２４は、スピンチャック１に保持された基板Ｗとほぼ平行な平面である水平面に沿うように形成されている。遮断板２５は、遮断板昇降機構２６によって、スピンチャック１の上方で昇降されるようになっている。より具体的には、遮断板昇降機構２６は、基板対向面２４を基板Ｗに近接させた処理位置と、スピンチャック１のはるか上方に退避させた退避位置との間で、遮断板２５を昇降移動させる。

遮断板２５は、中空の回転軸２７によって支持されている。この回転軸２７には、遮断板回転駆動機構２８からの回転力が与えられるようになっている。また、回転軸２７の内部空間は、不活性ガス通路２９となっており、この不活性ガス通路２９には、不活性ガス供給源からの不活性ガス（たとえば窒素ガス）が、不活性ガスバルブ３０を介して供給されるようになっている。不活性ガス通路２９は、基板対向面２４の中央において開口しており、基板対向面２４と基板Ｗとの間に不活性ガスを供給できるようになっている。

図６は、この実施形態の基板処理装置による処理の一例を説明するための図解図である。未処理の基板Ｗが基板搬送ロボット（図示せず）によってスピンチャック１に受け渡されると、制御部８は、遮断板昇降機構２６を制御して、基板対向面２４を基板Ｗの表面に近接した処理位置に導き、さらに、不活性ガスバルブ３０を開いて、不活性ガス通路２９から基板Ｗの上面中央に向けて不活性ガスを吹き出させる。

さらに、制御部８は、ノズル移動機構１７を制御し、硫酸スプレーノズル２の吐出口を基板Ｗの周縁部に対向させる。この状態で、制御部８は、回転駆動機構１４によってスピンチャック１を所定の液処理回転速度（たとえば、１０ｒｐｍ）で回転させ、さらに、遮断板２５をスピンチャック１と同方向に同じ速度で回転させる。さらに制御部８は、純水バルブ７を閉状態に保持する一方で、硫酸バルブ５を開く。これにより、硫酸スプレーノズル２から、たとえば、１０ｍｌ／分程度の流量で硫酸が噴霧（スプレー）される。この噴霧された硫酸（濃硫酸）は、その高い粘度のために、基板Ｗの周縁部に付着し、落下しにくい状態で保持される。そして、基板Ｗが回転されていることにより、基板Ｗの周縁部には、一定幅の範囲（たとえば、基板Ｗの端面から３ｍｍまでの範囲）に、選択的に硫酸が塗布される。こうして、汚染が集中している基板Ｗの周縁部に選択的に硫酸を供給できる（図６(a)）。このとき、遮断板２５によって基板Ｗの中央領域が覆われており、さらに、基板対向面２４と基板Ｗの上面との間では、基板Ｗの中央から外方に向かう不活性ガスの流れが形成されているため、硫酸が基板Ｗの中央領域に至ることを抑制または防止できる。

一定時間の硫酸の供給の後には、制御部８は、硫酸バルブ５を閉じ、ノズル移動機構１７を制御して、硫酸スプレーノズル２を退避させる。さらに、制御部８は、ノズル移動機構２１を制御して、過酸化水素水ノズル２０をその処理位置（硫酸が塗布された環状領域よりも若干内側に過酸化水素水が供給される位置）に導き、過酸化水素水バルブ２２を開く。これにより、基板Ｗの上面周縁部において硫酸が塗布された環状領域よりも若干内側の位置に過酸化水素水が供給される。この過酸化水素水は、基板Ｗ上で遠心力を受けて回転半径方向外方側へと広がっていく（図６(b)）。このとき、遮断板２５は前記処理位置に保持され、その回転も保持されている。また、不活性ガスバルブ３０も開状態に保持される。

このようにして、基板Ｗ上面の周縁部では、硫酸と過酸化水素水との発熱反応が生じ、汚染物質が効率的に除去されていく。より具体的には、硫酸と過酸化水素水との反応によって、酸化力の強い過硫酸（Ｈ₂ＳＯ₅）が発生し、基板Ｗの周縁部に付着していた不要な金属や有機物が効率的に除去されることになる。
一定時間だけ過酸化水素水が供給された後、制御部８は、過酸化水素水バルブ２２を閉じて過酸化水素水の供給を停止し、ノズル移動機構２１を制御して、過酸化水素水ノズル２０を退避位置に導く。

さらに、制御部８は、下純水バルブ７を開く。これにより、下純水ノズル４から基板Ｗの下面の回転中心に向けて純水が供給され、この純水が基板Ｗ上で遠心力を受けることによって、基板Ｗの下面の全域に純水が供給されることになる（図６(c)）。また、基板Ｗの下面に供給された純水は、基板Ｗの周端面を回り込んで上面に至り、その周縁部をリンスする。こうして、基板Ｗの下面全域および上面周縁部が洗い流され、基板Ｗの上面周縁部の過酸化水素水は、次第に純水に置換されていく。こうして、リンス処理が進行する。

一定時間に渡って基板Ｗの下面および上面周縁部に純水が供給されると、制御部８は、純水バルブ７を閉じる。
この後、制御部８は、回転駆動機構１４および遮断板回転駆動機構２８を制御して、スピンチャック１および遮断板２５を乾燥回転速度まで加速し、基板Ｗの上下面の水分を振り切って乾燥させる（図６(d)）。

このように、この実施形態によれば、汚染が集中している基板Ｗの周縁部に向けて予め硫酸をスプレー状に供給しておき、その後に過酸化水素水を供給するようにしているため、基板Ｗを効率的に洗浄することができる。そして、前述の第１および第２の実施形態の場合と同じく、硫酸は、基板Ｗの周縁部にのみ選択的にスプレーされて塗布されるため、その使用量が少ないから、基板洗浄のためのコストを低減できる。さらに、この実施形態では、基板Ｗの上面の中央領域については、遮断板２５および不活性ガスの働きによって、硫酸、過酸化水素水および純水のいずれの処理液の進入をも抑制または防止できる。これにより、基板Ｗ上面の中央領域（たとえばデバイス形成領域）に影響を与えることなく、基板Ｗの周縁部および下面の洗浄を行うことができる。

図７は、この発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。この図７において、前述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、図１の構成に加えて、基板Ｗの上面中央に向けて塩酸および過酸化水素水の混合液（以下、「ＨＰＭ液」という。）を供給するためのＨＰＭ液ノズル３５と、このＨＰＭ液ノズル３５を移動させるためのノズル移動機構３６とが備えられている。ＨＰＭ液ノズル３５には、ＨＰＭ液供給源からＨＰＭ液バルブ３７を介してＨＰＭ液が供給されるようになっている。ＨＰＭ液ノズル３５は、ノズル移動機構３６によって、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面の回転中心に向けてＨＰＭ液を供給する処理位置と、たとえば、上面側から見たスピンチャック１の外方に退避した退避位置との間で移動可能とされている。

図８は、この基板処理装置による処理の一例を示す図解図である。未処理の基板Ｗが基板搬送ロボット（図示せず）によってスピンチャック１に受け渡されると、制御部８は、ノズル移動機構１７を制御し、硫酸スプレーノズル２の吐出口を基板Ｗの周縁部に対向させる。この状態で、制御部８は、回転駆動機構１４によってスピンチャック１を所定の液処理回転速度（たとえば、１０ｒｐｍ）で回転させ、純水バルブ６，７を閉状態に保持する一方で、硫酸バルブ５を開く。これにより、硫酸スプレーノズル２から、たとえば、１０ｍｌ／分程度の流量で硫酸が噴霧（スプレー）される。この噴霧された硫酸（濃硫酸）は、その高い粘度のために、基板Ｗの周縁部に付着し、落下しにくい状態で保持される。そして、基板Ｗが回転されていることにより、基板Ｗの周縁部には、一定幅の範囲（たとえば、基板Ｗの端面から３ｍｍまでの範囲）に、選択的に硫酸が塗布される。こうして、汚染が集中している基板Ｗの周縁部に選択的に硫酸を供給できる（図８(a)）。

一定時間の硫酸の供給の後には、制御部８は、硫酸バルブ５を閉じ、ノズル移動機構１７を制御して、硫酸スプレーノズル２を退避させる。さらに、制御部８は、ノズル移動機構３６を制御して、ＨＰＭ液ノズル３５をその処理位置に導き、ＨＰＭ液バルブ３７を開く。これにより、基板Ｗの上面の回転中心にＨＰＭ液が供給され、このＨＰＭ液は、基板Ｗ上で遠心力を受けて基板Ｗ上面の全域に広がっていく（図８(b)）。

これにより、基板Ｗの上面の全域において、ＨＰＭ液による洗浄処理が進行する。それとともに、基板Ｗ上面の周縁部では、硫酸とＨＰＭ液との発熱反応が生じ、汚染物質が効率的に除去されていく。
一定時間だけＨＰＭ液が供給された後、制御部８は、ＨＰＭ液バルブ３７を閉じてＨＰＭ液の供給を停止し、ノズル移動機構３６を制御して、ＨＰＭ液ノズル３５を退避位置に導く。

さらに、制御部８は、ノズル移動機構１８を制御して、上純水ノズル３を処理位置（基板Ｗの回転中心に純水を供給できる位置）に導き、上純水バルブ６および下純水バルブ７を開く。これにより、上純水ノズル３および下純水ノズル４から基板Ｗの上下面の回転中心に向けて純水が供給され、この純水が基板Ｗ上で遠心力を受けることによって、基板Ｗの上下面の全域に純水が供給されることになる（図８(c)）。こうして、基板Ｗの表面全域が洗い流され、基板Ｗ上のＨＰＭ液は、次第に純水に置換されていく。こうして、リンス処理が進行する。

一定時間に渡って基板Ｗの上下面に純水が供給されると、制御部８は、純水バルブ６，７を閉じ、ノズル移動機構１８によって、上純水ノズル３を退避させる。
この後、基板Ｗは、回転駆動機構１４を制御してスピンチャック１を乾燥回転速度まで加速し、基板Ｗの上下面の水分を振り切って乾燥させる（図８(d)）。
このように、この実施形態によれば、汚染が集中している基板Ｗの周縁部に向けて予め硫酸をスプレー状に供給しておき、その後にＨＰＭ液を基板Ｗ上面の全域に供給するようにしているため、基板Ｗの全域を効率的に洗浄することができる。とくに、基板Ｗの周縁部では、予め硫酸が塗布されているため、汚染濃度が高くても、その汚染を効率的に除去することができる。そして、前述の第１の実施形態の場合と同じく、硫酸は、基板Ｗの周縁部にのみ選択的にスプレーされて塗布されるため、その使用量が少ないから、基板洗浄のためのコストを低減できる。また、ＨＰＭ液の供給量を、基板Ｗの周縁部の汚染に合わせて多めに設定する必要がないので、ＨＰＭ液の使用量も抑制できる。

以上、この発明の４つ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可能である。たとえば、前述の第３の実施形態の構成において、遮断板２５を支持する中空の回転軸２７に純水ノズルを挿通し、この純水ノズルから基板Ｗの上面に純水を供給するようにしてもよい。
また、前述の実施形態では、基板Ｗの周縁部の上面側から硫酸をスプレーする硫酸スプレーノズル２を設けた構成について説明したが、基板Ｗの周縁部の下面側から硫酸をスプレーする下面側硫酸スプレーノズルを設けてもよい。

また、前述の実施形態では、基板Ｗの周縁部に硫酸をスプレーした後に、純水等の水分を基板Ｗの周縁部に供給する構成について説明したが、基板Ｗの周縁部に純水等の水分を供給した後に、基板Ｗの周縁部に硫酸をスプレーするようにしてもよい。
さらに、基板Ｗの周縁部への硫酸の塗布（供給）は、通常のストレートノズルによって行ってもよく、そのほか、ブラシ状のものを用いて基板Ｗの周縁部に対する硫酸の塗布を行うこともできる。

また、前述の実施形態では、基板Ｗの周縁部に硫酸を塗布した後の水分の供給を、純水、過酸化水素水またはＨＰＭ液の供給によって行っているが、ほかにも、ふっ酸、塩酸および硝酸のうちの少なくともいずれか一つを含む液体を供給してもよい。一般に、水分を含む液体であれば硫酸との発熱反応による汚染除去のために適用可能である。また、水分の供給は、液体の形態で行われる必要はなく、蒸気の形態で基板Ｗの周縁部に水分を供給することもできる。

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。

この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。 図１の基板処理装置によって基板を洗浄するための洗浄処理工程の一例を示す図解図である。 この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。 図３の基板処理装置による基板処理の一例を示す図解図である。 この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。 図５の基板処理装置による基板処理の一例を示す図解図である。 この発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。 図７の基板処理装置による基板処理の一例を示す図解図である。 基板の周縁部の拡大図解断面図である。

符号の説明

１ スピンチャック
２ 硫酸スプレーノズル
３ 上純水ノズル
４ 下純水ノズル
５ 硫酸バルブ
６ 上純水バルブ
７ 下純水バルブ
８ 制御部
１１ スピンベース
１２ 挟持部材
１３ 回転軸
１４ 回転駆動機構
１５ 下面処理液供給管
１７ ノズル移動機構
１８ ノズル移動機構
２０ 過酸化水素水ノズル
２１ ノズル移動機構
２２ 過酸化水素水バルブ
２４ 基板対向面
２５ 遮断板
２６ 遮断板昇降機構
２７ 回転軸
２８ 遮断板回転駆動機構
２９ 不活性ガス通路
３０ 不活性ガスバルブ
３５ ＨＰＭ液ノズル
３６ ノズル移動機構
３７ ＨＰＭ液バルブ
Ｗ 基板

Claims (17)

1. 基板を保持するための基板保持手段と、
   この基板保持手段によって保持された基板の周縁部に向けて硫酸を供給するための硫酸供給手段と、
   前記基板保持手段によって保持された基板の少なくとも周縁部に水分を供給するための水分供給手段とを含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記硫酸供給手段によって基板の周縁部に向けて硫酸を供給させ、その後に、前記水分供給手段によって前記基板の少なくとも周縁部に水分を供給させる制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記硫酸供給手段は、基板の周縁部の内方の中央領域に硫酸が供給されないように、当該基板の周縁部に硫酸を選択的に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記載の基板処理装置。
4. 前記硫酸供給手段は、基板の周縁部に硫酸を塗布する硫酸塗布手段を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記硫酸供給手段は、基板の周縁部に向けて硫酸をスプレー状に吐出するスプレーノズルを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装置。
6. 前記水分供給手段は、過酸化水素水を含む水分を供給する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. 前記水分供給手段は、ふっ酸、塩酸および硝酸のうちの少なくともいずれか一つを含む水分を供給するものである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. 前記基板保持手段によって保持されている基板を回転させるための基板回転手段をさらに含み、
   前記硫酸供給手段は、前記基板回転手段によって回転させられている基板の周縁部に向けて硫酸を供給するものである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. 前記水分供給手段は、前記基板回転手段によって回転させられている基板の周縁部に向けて水分を供給するものであることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
10. 前記水分供給手段は、前記基板保持手段によって保持されている基板の中央部分に対向する位置に配置され、前記基板回転手段によって回転されている基板の中央部分に向けて水分を供給するものであることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
11. 前記水分供給手段は、前記基板保持手段によって保持されている基板の全面に水分を供給するものであることを特徴とする請求項１ないし８および１０のうちのいずれかに記載の基板処理装置。
12. 基板保持手段によって基板を保持する基板保持工程と、
    基板の周縁部に向けて硫酸を供給する硫酸供給工程と、
    基板の少なくとも周縁部に水分を供給する水分供給工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
13. 前記硫酸供給工程の後に、前記水分供給工程を行うことを特徴とする請求項１２記載の基板処理方法。
14. 前記硫酸供給工程は、基板の周縁部にスプレー状に硫酸を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１２または１３記載の基板処理方法。
15. 前記水分供給工程は、過酸化水素水を含む水分を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の基板処理方法。
16. 前記水分供給工程は、ふっ酸、塩酸および硝酸のうちの少なくともいずれか一つを含む水分を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の基板処理方法。
17. 前記硫酸供給工程と並行して、前記基板保持手段に保持されている基板を回転させる基板回転工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれかに記載の基板処理方法。

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