JP2008288530A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板表面に形成される被膜のうち、基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して、端縁部被膜を除去するときに、ピンホール発生頻度を低減することができるとともに、被膜除去性が充分に発揮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】 端縁部被膜１６に向けて処理液の吐出を開始する処理液吐出初期工程および処理液の吐出を停止する処理液吐出終期工程において、処理液供給管６内を流れる処理液をバイパス配管１０に分岐して流して、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量が小さくなるように設定し、ピンホール発生頻度を低減する。また処理液吐出中期工程において、処理液吐出流量が大きくなるように設定し、端縁部被膜１６を完全に除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板表面に形成される被膜のうち、基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して、端縁部被膜を除去する基板処理装置および基板処理方法に関する。

半導体製造工程において、回転塗布（スピンコート）によって、半導体基板の表面全体にSpin on Glass（ＳＯＧ）膜などの被膜を形成する場合がある。このようにスピンコートによって半導体基板の表面に形成されるＳＯＧ膜のうち、基板の端縁部表面の端縁部被膜が、盛り上がって形成される場合がある。盛り上がって形成された端縁部被膜は、スピンコートしたあとの後工程である熱処理工程において、クラックが発生する。またＳＯＧ膜が形成された半導体基板をケースに入れて保管や搬送などをするとき、端縁部被膜がケース内の収納溝に接触して、剥離する場合がある。剥離した端縁部被膜は、半導体基板表面に再付着する発塵源となり、半導体基板の歩留りを低下させる要因となる。

このような端縁部被膜を除去するために、端縁部被膜に対して溶解力のある処理液を、端縁部被膜に吐出することが行われる。端縁部被膜を除去する場合、まずＳＯＧ膜が形成された半導体基板を回転中心まわりに水平回転させる。そのあと端縁部被膜に向けて吐出する処理液が流れる流路となる配管の管路を開閉する吐出バルブを開放して、予め定める吐出流量で、処理液吐出ノズルから処理液を端縁部被膜に向けて吐出させて、端縁部被膜を溶解除去する。

このように端縁部被膜を除去するとき、処理液吐出ノズルから処理液を吐出する処理液吐出流量は、端縁部被膜を除去する被膜除去性と、処理液が水平回転する半導体基板と接触したときに受ける反発力によって飛散して端縁部被膜以外のＳＯＧ膜にピンホールを発生させるピンホール発生頻度とに影響を及ぼす。つまり、処理液吐出流量が大きくなれば、端縁部被膜を溶解する処理液の量が多くなるので、被膜除去性が向上するが、飛散する処理液の量も多くなるので、ピンホール発生頻度が高くなる。配線が設けられる半導体基板表面に形成されたＳＯＧ膜のピンホールが発生した部分は、ＳＯＧ膜が消失しているので、半導体基板に設けられる配線がショートする原因となる。また処理液吐出流量が小さくなれば、飛散する処理液の量が少なくなるので、ピンホール発生頻度が低くなるが、端縁部被膜を溶解する処理液の量が少なくなるので、被膜除去性が低下する。したがって、被膜除去性およびピンホール発生頻度を考慮して、処理液吐出流量を設定する必要がある。

端縁部被膜を除去する基板処理装置が、特許文献１，２に開示されている。特許文献１の基板処理装置によって端縁部被膜を除去するとき、まず端縁部被膜に向けて吐出する処理液が流れる流路となる配管の管路を開閉する吐出バルブを開放して、処理液吐出ノズルから処理液の吐出を開始する処理液吐出初期工程において、処理液吐出流量が小さくなるように設定する。そのあと処理液吐出流量が大きくなるように設定して処理液の吐出を継続し、端縁部被膜が除去されると、吐出バルブを閉鎖して処理液の吐出を停止し、端縁部被膜を除去する作業を終了する。また特許文献２の基板処理装置によって端縁部被膜を除去するとき、まず吐出バルブを開放して、処理液吐出ノズルから端縁部被膜に向けて処理液の吐出を開始する処理液吐出初期工程において、処理液吐出流量が大きくなるように設定して、端縁部被膜の大部分を除去する。そのあと処理液吐出流量が小さくなるように設定して処理液の吐出を継続し、端縁部被膜が均一に除去されると、吐出バルブを閉鎖して処理液の吐出を停止し、端縁部被膜を除去する作業を終了する。
特開平２−１１３２５５号公報 特開平９−９２６１４号公報

処理液吐出流量が大きくなることによって発生するピンホールは、特に、吐出バルブが開閉動作するときに多く見られる。これは、吐出バルブを開放または閉鎖して、処理液吐出ノズルから処理液が吐出開始または吐出停止する瞬間、吐出される処理液の液圧が一時的に上昇し、処理液が処理液吐出ノズルから異常吐出するためである。

特許文献１に開示される基板処理装置によると、吐出バルブを開放して端縁部被膜に向けて処理液の吐出を開始する処理液吐出初期工程において、処理液吐出流量が小さくなるように設定されるので、吐出バルブが開放する瞬間に生じる異常吐出が低減され、ピンホール発生頻度を低くすることができる。しかしながら、特許文献１に開示される基板処理装置では、吐出バルブが閉鎖する瞬間に生じる異常吐出を低減することが考慮されていないため、ピンホール発生頻度を低減する効果が充分ではない。

また特許文献２に開示される基板処理装置によると、処理液吐出初期工程において、処理液吐出流量が大きくなるように設定されるので、被膜除去性は充分であるが、吐出バルブが開放する瞬間に生じる異常吐出を低減することが考慮されていないため、ピンホール発生頻度が高い。

したがって本発明の目的は、基板表面に形成される被膜のうち、基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して、端縁部被膜を除去するときに、ピンホール発生頻度を低減することができるとともに、被膜除去性が充分に発揮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。

本発明は、基板表面に形成される被膜のうち基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して、端縁部被膜を除去する基板処理装置であって、
（ａ）前記処理液を供給する処理液供給手段と、
（ｂ）前記端縁部被膜に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、
（ｃ）前記処理液供給手段によって供給される処理液が前記処理液吐出ノズルに向けて流れる流路となる処理液供給管であって、処理液供給管の管路を開閉する吐出バルブが設けられる処理液供給管と、
（ｄ）前記処理液供給管を流れる処理液が分岐して流れるように形成されるバイパス配管であって、処理液供給管から分岐して流れる処理液の流量を調整する可変バルブが設けられるバイパス配管とを含んで構成され、
吐出バルブが開放および閉鎖動作して、処理液が処理液吐出ノズルから吐出開始および吐出停止するとき、可変バルブが開放動作して、処理液供給手段によって供給される処理液の一部が処理液供給管から分岐してバイパス配管に流れ、処理液吐出ノズルから吐出する処理液の流量を調整するように構成され、
吐出バルブが開放および閉鎖動作する以外は、可変バルブが閉鎖動作して、処理液供給手段によって供給される処理液の全部が処理液供給管内を流れ、処理液吐出ノズルから吐出するように構成されることを特徴とする基板処理装置である。

また本発明は、バイパス配管の出口側を処理液供給管と接続させずに、処理液吐出ノズルから吐出する処理液の流量を、バイパス配管に設けられる可変バルブだけで調整するように構成されることを特徴とする。

また本発明は、基板表面に形成される被膜が、Spin on Glass（ＳＯＧ）膜であることを特徴とする。

また本発明は、基板表面に形成される被膜のうち基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して、端縁部被膜を除去する基板処理方法であって、
処理液が流れる流路となる配管の管路を開閉する吐出バルブを開放して、端縁部被膜に向けて処理液の吐出を開始する処理液吐出初期工程と、
処理液の吐出を継続して、端縁部被膜を除去する処理液吐出中期工程と、
吐出バルブを閉鎖して、処理液の吐出を停止する処理液吐出終期工程とを含んで構成され、
端縁部被膜に向けて吐出する処理液の吐出流量は、処理液吐出初期工程および処理液吐出終期工程において、処理液吐出中期工程よりも小さいことを特徴とする基板処理方法である。

また本発明は、処理液吐出初期工程は、吐出バルブを開放して、端縁部被膜に向けて処理液を吐出するのを開始してから５秒以内に設定され、
処理液吐出終期工程は、吐出バルブを閉鎖して、端縁部被膜に向けて処理液を吐出するのを停止する以前の５秒以内に設定され、
処理液吐出初期工程および処理液吐出終期工程における処理液の吐出流量は、処理液吐出中期工程における処理液吐出流量に対して、６５％以上８５％以下に設定されることを特徴とする。

本発明によれば、基板表面に形成される被膜のうち、基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して、端縁部被膜を除去するとき、吐出バルブが開放および閉鎖動作して、処理液供給管内を流れる処理液が処理液吐出ノズルから吐出開始および吐出停止する。このとき処理液供給管から分岐するバイパス配管に設けられる可変バルブが開放動作して、処理液供給手段によって供給される処理液の一部が、処理液供給管から分岐してバイパス配管に流れ、処理液吐出ノズルから吐出する処理液の流量を調整する。そのため吐出バルブが開放および閉鎖動作して、処理液が処理液吐出ノズルから吐出開始および吐出停止するとき、処理液吐出流量を小さくすることができる。したがって、吐出バルブが開放および閉鎖する瞬間、処理液が処理液吐出ノズルから異常吐出することを低減することができ、ピンホール発生頻度を低くすることができる。

また吐出バルブが開放および閉鎖動作する以外は、可変バルブが閉鎖動作して、処理液供給手段によって供給される処理液の全部が処理液供給管内を流れて、処理液吐出ノズルから吐出する処理液吐出流量を大きくする。そのため端縁部被膜を充分に除去することができる。

また本発明によれば、バイパス配管の出口側を処理液供給管と接続させずに、処理液吐出ノズルから吐出する処理液の流量を、バイパス配管に設けられる可変バルブだけで調整する。そのため処理液吐出ノズルから吐出する処理液流量の制御を簡単化することができる。

また本発明によれば、基板表面に形成される被膜が、ＳＯＧ膜である。スピンコートによって基板表面に形成されるＳＯＧ膜のうち、基板の端縁部表面の端縁部被膜は、ＳＯＧ膜に対して溶解力のある溶剤から成る処理液を吐出することによって除去することができる。

また本発明によれば、基板表面に形成される被膜のうち、基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して端縁部被膜を除去する基板処理方法が、吐出バルブを開放して端縁部被膜に向けて処理液の吐出を開始する処理液吐出初期工程と、処理液の吐出を継続して端縁部被膜を除去する処理液吐出中期工程と、吐出バルブを閉鎖して処理液の吐出を停止する処理液吐出終期工程とを含む。端縁部被膜に向けて吐出する処理液の吐出流量は、処理液吐出初期工程および処理液吐出終期工程において、処理液吐出中期工程よりも小さい。そのため吐出バルブが開放および閉鎖する瞬間、処理液が端縁部被膜に向けて異常吐出することを低減することができ、ピンホール発生頻度を低くすることができる。

また本発明によれば、処理液吐出初期工程は、吐出バルブを開放して処理液を吐出するのを開始してから５秒以内に設定され、処理液吐出終期工程は、吐出バルブを閉鎖して処理液を吐出するのを停止する以前の５秒以内に設定される。また処理液吐出初期および終期工程における処理液の吐出流量は、処理液吐出中期工程における処理液吐出流量に対して、６５％以上８５％以下に設定される。このように処理液吐出初期および終期工程における処理液吐出時間および処理液吐出流量を設定することによって、吐出バルブが開放および閉鎖する瞬間、処理液が端縁部被膜に向けて異常吐出することを充分に低減することができる。

図１は、本発明の実施の一形態である基板処理装置２０の構成を示す断面図である。基板処理装置２０は、基板１表面に形成される被膜のうち、基板１の端縁部表面の端縁部被膜１６に処理液を吐出して、端縁部被膜１６を除去する装置である。基板１表面に形成される被膜としては、たとえばスピンコートによって形成されるＳＯＧ膜、フォトレジスト膜などを挙げることができる。また端縁部被膜１６に吐出する処理液は、端縁部被膜１６を溶解除去することができる溶剤であればよい。たとえば基板１表面に形成される被膜がＳＯＧ膜である場合、処理液は、膜種によって異なるが、プロピレングリコールモノメチルエーテルとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとの混合液、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノンなどから選ばれる。また基板１表面に形成される被膜がフォトレジスト膜である場合、処理液は、膜種によって異なるが、プロピレングリコールモノメチルエーテルとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとの混合液などが用いられる。

本実施の形態では、基板１は、基板表面に配線が設けられる半導体基板であり、基板１表面に形成される被膜は、スピンコートによって形成されるＳＯＧ膜１５である。また処理液は、ＳＯＧ膜１５に対して溶解力のあるプロピレングリコールモノメチルエーテルとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとの混合液である。このようにスピンコートによって基板１表面に形成されるＳＯＧ膜１５のうち、基板１の端縁部表面の端縁部被膜１６は、ＳＯＧ膜１５に対して溶解力のある溶剤から成る処理液を吐出することによって除去することができる。

基板処理装置２０は、基板吸着チャック２と、カップ３と、基板回転手段４と、処理液供給手段１４と、処理液供給管６と、処理液吐出ノズル５と、バイパス配管１０とを含んで構成される。基板吸着チャック２は、ＳＯＧ膜１５が形成された基板１を水平姿勢で吸着保持する。カップ３は、筒状に形成され、基板吸着チャック２の周囲を覆うように配置される。カップ３は、基板吸着チャック２に吸着保持される基板１の端縁部被膜１６に向けて処理液を吐出するときに、処理液が基板処理装置２０から外部に飛散するのを防止する。基板回転手段４は、基板回転用モータ４ａと基板回転軸４ｂとを含んで構成される。基板回転軸４ｂは、基板吸着チャック２から鉛直方向下方に延びるように形成されて、基板吸着チャック２の下壁面に固定される。基板回転手段４は、基板回転用モータ４ａによって、基板吸着チャック２に吸着保持される基板１を、基板回転軸４ｂまわりに回転させる。

処理液供給手段１４は、処理液を貯留する容器である処理液貯留部（不図示）と、処理液貯留部内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給部（不図示）とを含んで構成される。処理液供給手段１４は、処理液が貯留される処理液貯留部内に窒素ガス供給部によって窒素ガスを導入して処理液貯留部内を加圧し、処理液を処理液貯留部から流出させる。本実施の形態では、処理液供給手段１４は、処理液を処理液貯留部から流量１２〜１８ｃｃ／ｍｉｎで流出させて、処理液を処理液供給管６内に供給する。

処理液供給管６は、処理液供給手段１４から供給される処理液が流れる流路となる配管である。本実施の形態では、処理液供給管６の管路径は、２ｍｍに設定される。処理液供給管６には、処理液が流れる上流側から下流側に向かう順に、処理液流量計９と、吐出バルブ８と、サックバック７とが設けられ、処理液供給管６の処理液が流れる下流側端部には、処理液吐出ノズル５が接続される。

処理液吐出ノズル５は、処理液供給管６内を流れる処理液を、基板吸着チャック２に吸着保持される基板１の端縁部被膜１６に吐出する部材である。処理液吐出ノズル５には、処理液を端縁部被膜１６に向けて吐出する開口である吐出開口部５ａが設けられ、処理液吐出ノズル５は、吐出開口部５ａが端縁部被膜１６に対向するように配置される。吐出開口部５ａの開口径は、処理液が勢いよく吐出するように、処理液供給管６の管路径よりも小さく設定される。本実施の形態では、処理液供給管６の管路径が２ｍｍに設定されるのに対して、吐出開口部５ａの開口径は、０．３ｍｍに設定される。

処理液流量計９は、処理液供給手段１４によって処理液供給管６内に供給され、処理液吐出ノズル５に向かって流れる処理液の流量を計測する。吐出バルブ８は、処理液供給管６の管路を開閉するバルブである。吐出バルブ８が処理液供給管６の管路を開放することによって、処理液供給管６内を流れる処理液は、処理液吐出ノズル５から端縁部被膜１６に向けて吐出される。また吐出バルブ８が処理液供給管６の管路を閉鎖することによって、処理液吐出ノズル５から処理液が吐出するのが停止される。サックバック７は、吐出バルブ８が処理液供給管６の管路を閉鎖して処理液吐出ノズル５から処理液が吐出するのが停止されたとき、処理液吐出ノズル５先端に残留する処理液を吸引する。サックバック７は、ダイヤフラムを有しており、ダイヤフラムが凹形状に変形することによって処理液を吸引し、ダイヤフラムが平面形状に変形することによって処理液吸引動作を停止する。

バイパス配管１０は、処理液供給管６内を流れる処理液が分岐して流れる配管である。バイパス配管１０の管路径は、処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れる処理液の流量に応じて設定する。本実施の形態では、バイパス配管１０の管路径は、２ｍｍに設定され、処理液供給管６の管路径と同一である。バイパス配管１０には、処理液が流れる上流側から下流側に向かう順に、バイパスバルブ１１と、可変バルブ１２とが設けられる。またバイパス配管１０の処理液が流れる上流側端部は、処理液供給管６のうち、処理液流量計９の上流側に接続されて、処理液供給管６から分岐する。

バイパスバルブ１１は、バイパス配管１０の管路を開閉するバルブである。バイパスバルブ１１がバイパス配管１０の管路を開放することによって、処理液供給管６内を流れる処理液は、分岐してバイパス配管１０に流れる。またバイパスバルブ１１がバイパス配管１０の管路を閉鎖することによって、処理液が処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れるのが停止される。

可変バルブ１２は、バイパス配管１０の管路の閉じ割合を調整することによって、処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れる処理液の流量を調整するバルブである。可変バルブ１２がバイパス配管１０に流れる処理液の流量を調整することによって、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液の流量が調整される。可変バルブ１２は、たとえばニードルバルブである。可変バルブ１２がバイパス配管１０の管路の閉じ割合を小さくなるように調整すると、バイパス配管１０に流れる処理液の流量が大きくなり、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液の流量が小さくなる。また可変バルブ１２がバイパス配管１０の管路の閉じ割合を大きくなるように調整すると、バイパス配管１０に流れる処理液の流量が小さくなり、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液の流量が大きくなる。バイパス配管１０と処理液供給管６との管路径が同じである場合、処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れる処理液流量の割合Ｐ_１（％）は、可変バルブ１２の閉じ割合をＲ（％）としたとき、下記式（１）で導かれる。また処理液供給管６に供給される処理液流量に対する処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量の割合Ｐ_２（％）は、下記式（２）で導かれる。
Ｐ_１＝（１００−Ｒ）÷１００×５０ …（１）
Ｐ_２＝１００−Ｐ_１ …（２）

たとえばバイパスバルブ１１が開放した状態で、可変バルブ１２がバイパス配管１０の管路の閉じ割合を０％に調整したとき、処理液供給手段１４によって処理液供給管６に供給される処理液のうち５０％が、バイパス配管１０に分岐して流れる。このとき処理液吐出ノズル５から吐出する処理液の吐出流量は、処理液供給手段１４によって処理液供給管６に供給される処理液の流量に対して、５０％となる。

またバイパス配管１０の処理液が流れる下流側端部である出口側は、処理液供給管６に接続しないのが好ましい。これによって処理液吐出ノズル５から吐出する処理液の吐出流量を、バイパス配管１０に設けられる可変バルブ１２だけで調整することができる。そのため処理液吐出ノズル５から吐出する処理液流量の制御を簡単化することができる。

図２は、基板処理装置２０の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態の基板処理装置２０は、各手段および各バルブを統括的に制御する制御手段１３を含む。制御手段１３は、基板回転手段４が有する基板回転用モータ４ａと、処理液供給手段１４と、処理液供給管６に形成されるサックバック７および吐出バルブ８と、バイパス配管１０に形成されるバイパスバルブ１１および可変バルブ１２とに動作指令をそれぞれ与えて、連動して制御する。

基板回転用モータ４ａは、制御手段１３から基板回転指令が与えられることで、基板１を基板回転軸４ｂまわりに回転させる。また基板回転用モータ４ａは、制御手段１３から基板回転停止指令が与えられることで、基板１を基板回転軸４ｂまわりに回転させることを停止する。

処理液供給手段１４は、制御手段１３から処理液供給指令が与えられることで、処理液が貯留される処理液貯留部内に窒素ガス供給部によって窒素ガスを導入し、処理液貯留部内を加圧する。これによって処理液は、処理液貯留部から流出して、処理液供給管６内に供給される。また処理液供給手段１４は、制御手段１３から処理液供給停止指令が与えられることで、処理液貯留部内に窒素ガス供給部によって窒素ガスを導入するのを停止する。これによって処理液は、処理液貯留部から流出するのが停止され、処理液供給管６内に供給されるのが停止される。

サックバック７は、制御手段１３から処理液吸引指令が与えられることで、ダイヤフラムが凹形状に変形され、処理液吐出ノズル５先端の開口部に残留する処理液を吸引する。またサックバック７は、制御手段１３から処理液吸引停止指令が与えられることで、ダイヤフラムが平面形状に変形され、処理液吸引動作を停止する。

吐出バルブ８は、制御手段１３から処理液吐出指令が与えられることで、処理液供給管６の管路を開放する。これによって処理液供給管６内を流れる処理液は、処理液吐出ノズル５から端縁部被膜１６に向けて吐出される。また吐出バルブ８は、制御手段１３から処理液吐出停止指令が与えられることで、処理液供給管６の管路を閉鎖する。これによって処理液吐出ノズル５から処理液が吐出するのが停止される。

バイパスバルブ１１は、制御手段１３から処理液分岐指令が与えられることで、バイパス配管１０の管路を開放する。これによって処理液供給管６内を流れる処理液は、処理液の一部が処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れ、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量が小さくなる。またバイパスバルブ１１は、制御手段１３から処理液分岐停止指令が与えられることで、バイパス配管１０の管路を閉鎖する。これによって処理液が、処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れるのを停止して、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量が大きくなる。

可変バルブ１２は、制御手段１３から流量調整指令が与えられることで、バイパス配管１０の管路の閉じ割合を調整する。これによって処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れる処理液の流量が調整され、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量が調整される。また可変バルブ１２は、制御手段１３から流量調整停止指令が与えられることで、バイパス配管１０の管路の閉じ割合を調整する動作を停止する。これによって処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れる処理液の流量が一定値となるように固定され、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量が一定値に固定される。

制御手段１３は、記憶部と、演算部と、入出力部とを含んで構成される。記憶部は、各手段および各バルブなどの制御対象を制御するための制御プログラムを記憶する。演算部は、記憶部に記憶される制御プログラムを読み出して、入出力部から与えられる信号に基づいて、制御プログラムに従った演算結果を出力する。入出力部は、演算部の演算結果に従った、各種指令値を制御対象物に与える。また入出力部は、制御対象物から与えられる情報を演算部に与える。

たとえば制御手段１３は、プログラマブルコントローラなどによって実現される。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶回路によって実現される。また演算部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算回路によって実現される。また入出力部は、制御対象物に接続されるインターフェース回路によって実現される。

図３は、処理液吐出初期工程、処理液吐出中期工程および処理液吐出終期工程における時間に対する処理液吐出流量と基板回転数との変化を示すグラフである。基板処理装置２０は、ＳＯＧ膜１５が形成された基板１を基板回転軸４ｂまわりに回転させた状態で、処理液供給手段１４によって処理液供給管６に供給される処理液を、処理液吐出ノズル５から端縁部被膜１６に向けて吐出し、端縁部被膜１６を除去する。端縁部被膜１６を除去するとき、処理液吐出初期工程と、処理液吐出中期工程と、処理液吐出終期工程とを含む。処理液吐出初期工程は、吐出バルブ８が処理液供給管６の管路を開放することによって、処理液吐出ノズル５から端縁部被膜１６に向けて処理液の吐出を開始する工程である。処理液吐出中期工程は、処理液吐出ノズル５から処理液の吐出を継続して、端縁部被膜１６を除去する工程である。処理液吐出終期工程は、吐出バルブ８が処理液供給管６の管路を閉鎖することによって、処理液の吐出を停止する工程である。

処理液吐出初期、中期および終期工程の設定時間に対する、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量と、基板１を回転させる基板回転数とは、処理液が飛散してＳＯＧ膜１５にピンホールを発生させるピンホール発生頻度と、端縁部被膜１６を除去する被膜除去性とを考慮して設定する。

基板回転数を大きく設定すると、端縁部被膜１６に向けて吐出される処理液が基板１と接触したときに受ける反発力が大きくなるので、処理液が飛散しやすい。このような場合、処理液吐出流量を小さく設定して、処理液の飛散を防止すればよい。本実施の形態では、基板回転数は、たとえば２０００ｒｐｍに設定される。また基板回転数は、図３に示すように、処理液吐出初期工程、処理液吐出中期工程および処理液吐出終期工程において一定である。また端縁部被膜１６を除去した後の工程である乾燥工程において、基板回転数は、乾燥開始時に一旦上昇するように設定され、乾燥終了に近づくにつれて下降するように設定される。

処理液吐出中期工程の設定時間と処理液吐出流量とは、処理液の端縁部被膜１６に対する溶解力を考慮して設定する。端縁部被膜１６に対する溶解力が小さい処理液を用いる場合、処理液吐出中期工程の設定時間および処理液吐出流量を大きくする。また端縁部被膜１６に対する溶解力が大きい処理液を用いる場合、処理液吐出中期工程の設定時間および処理液吐出流量を小さくする。本実施の形態では、処理液吐出中期工程において基板処理装置２０は、処理液供給手段１４によって、処理液を処理液供給管６に、流量１５ｃｃ／ｍｉｎで供給する。さらに基板処理装置２０は、バイパスバルブ１１を閉鎖して、処理液供給手段１４によって供給する処理液の全部を処理液供給管６内に流し、処理液を処理液吐出ノズル５から処理液吐出流量１５ｃｃ／ｍｉｎで吐出させる。また処理液吐出中期工程の設定時間は、１５秒に設定する。

処理液吐出初期および終期工程の設定時間と処理液吐出流量とは、ピンホール発生頻度と被膜除去性とを考慮して設定する。処理液吐出流量は、前述したように、処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れる処理液の流量を、バイパス配管１０に設けられる可変バルブ１２の閉じ割合によって変化させて、調整される。

表１は、処理液吐出初期および終期工程における、可変バルブ１２の閉じ割合とピンホール発生頻度との関係を示した表である。つまり表１は、処理液吐出流量とピンホール発生頻度との関係を示す。表１では、ピンホール発生頻度は、ＳＯＧ膜１５表面に発生するピンホールの個数で表す。また表１では、処理液吐出初期および終期工程の設定時間は、バイパス配管１０に設けられるバイパスバルブ１１の開放時間によって変化させ、「バイパスバルブ開放時間」で表される。表１の試験結果から明らかに、処理液吐出初期および終期工程において、可変バルブ１２の閉じ割合を７０％以下に設定することによって、ピンホール発生頻度を低減することができる。

このことから、上述した式（１）および式（２）を用いて計算すると、処理液吐出初期および終期工程における処理液吐出流量は、処理液供給管６に供給される処理液流量（処理液吐出中期工程における処理液吐出流量）に対して、８５％以下に設定することによって、吐出バルブ８が開放および閉鎖する瞬間に処理液が処理液吐出ノズル５から異常吐出することを低減することができ、ピンホール発生頻度を低減することができる。また基板１表面に配線が設けられる半導体基板では、ＳＯＧ膜１５表面に存在するピンホールが低減されるので、配線がショートすることを防止することができる。

表２は、処理液吐出初期および終期工程における、可変バルブ１２の閉じ割合と被膜除去性との関係を示した表である。つまり表２は、処理液吐出流量と被膜除去性との関係を示す。表２において、「○」は、端縁部被膜１６が完全に除去されていることを示す。また「×」は、端縁部被膜１６の一部がＳＯＧ膜１５上に残留し、端縁部被膜１６が完全に除去されていないことを示す。表２の試験結果から明らかに、処理液吐出初期および終期工程において、可変バルブ１２の閉じ割合を３０％以上に設定することによって、端縁部被膜１６を完全に除去することができる。

このことから、上述した式（１）および式（２）を用いて計算すると、処理液吐出初期および終期工程における処理液吐出流量は、処理液供給管６に供給される処理液流量（処理液吐出中期工程における処理液吐出流量）に対して６５％以上に設定し、バイパスバルブ開放時間（処理液吐出初期および終期工程の設定時間）を５秒以内で設定することによって、端縁部被膜１６を充分に除去することができる。したがって、端縁部被膜１６が残留することによって発生するダストを低減することができる。

本実施の形態では、処理液吐出初期、中期および終期工程の設定時間と処理液吐出流量とは、上述した表１，２に示される試験結果をもとに設定する。図３に示すように、処理液吐出初期工程では、バイパスバルブ１１が開放した状態で可変バルブ１２が閉じ割合３０〜７０％で開放し、処理液吐出初期工程における処理液吐出流量ｑ_１が、処理液吐出中期工程における処理液吐出流量ｑ_２に対して、６５〜８５％となるように設定される。また処理液吐出初期工程の設定時間ｔ_１は、吐出バルブ８が開放して処理液の吐出を開始してから５秒に設定する。

処理液吐出中期工程では、バイパスバルブ１１が閉鎖して、処理液供給手段１４によって供給された処理液の全部が処理液吐出ノズル５から吐出する。また処理液吐出中期工程の設定時間ｔ_２は、バイパスバルブ１１が閉鎖してから１５秒に設定する。処理液吐出終期工程では、バイパスバルブ１１が開放した状態で可変バルブ１２が閉じ割合３０〜７０％で開放し、処理液吐出終期工程における処理液吐出流量ｑ_３が、処理液吐出中期工程における処理液吐出流量ｑ_２に対して、６５〜８５％となるように設定される。また処理液吐出終期工程の設定時間ｔ_３は、吐出バルブ８が閉鎖して処理液の吐出を停止する以前の５秒に設定する。

図４は、基板処理装置２０における基板処理方法を示すフローチャートである。まずステップｓ０では、ＳＯＧ膜１５が形成された基板１を基板吸着チャック２上に固定した状態で、制御手段１３が基板回転用モータ４ａに基板回転指令を与えて、基板１を基板回転軸４ｂまわりに、回転数２０００ｒｐｍで回転させる。このようにして基板１表面に形成されるＳＯＧ膜１５のうち、基板１の端縁部表面の端縁部被膜１６を除去する作業を開始する。

ステップｓ１では、制御手段１３が可変バルブ１２に流量調整指令を与えて、バイパス配管１０の管路の閉じ割合を３０〜７０％に調整させる。また制御手段１３がバイパスバルブ１１に処理液分岐指令を与えて、バイパス配管１０の管路を開放させる。このようにして処理液の一部がバイパス配管１０に流れる準備がされてステップｓ２に進む。ステップｓ２では、制御手段１３が処理液供給手段１４に処理液供給指令を与えて、処理液を、処理液貯留部から流量１５ｃｃ／ｍｉｎで流出させて処理液供給管６内に供給させる。このとき処理液供給管６内を流れる処理液の一部が、処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れる。

次にステップｓ３では、制御手段１３が吐出バルブ８に処理液吐出指令を与えて、処理液供給管６の管路を開放させる。これによって処理液供給管６内を流れる処理液は、処理液吐出ノズル５から端縁部被膜１６に向けて吐出し、処理液の吐出が開始される処理液吐出初期工程となる。このとき可変バルブ１２がバイパス配管１０の管路の閉じ割合を３０〜７０％に調整しているので、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量は、処理液供給手段１４によって処理液供給管６内に供給される処理液の流量に対して６５〜８５％であり、９．７５〜１２．７５ｃｃ／ｍｉｎである。このような処理液吐出流量で処理液の吐出を開始する処理液吐出初期工程では、処理液が端縁部被膜１６に向けて１〜５秒間吐出される。このとき処理液吐出流量を小さく設定しているので、吐出バルブ８が開放するときに、処理液が処理液吐出ノズル５から異常吐出することが防止され、処理液が飛散して端縁部被膜１６以外のＳＯＧ膜１５にピンホールを発生させるピンホール発生頻度が低減されている。

次にステップｓ４では、制御手段１３がバイパスバルブ１１に処理液分岐停止指令を与えて、バイパス配管１０の管路を閉鎖させる。これによって処理液の一部が、処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れるのが停止され、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量は、１５ｃｃ／ｍｉｎに上がる。このように処理液吐出流量を大きく設定した状態で、処理液の吐出が継続され、処理液吐出中期工程となる。処理液吐出中期工程では、処理液が端縁部被膜１６に向けて１５秒間吐出される。このとき処理液吐出流量を大きく設定しているので、端縁部被膜１６が完全に除去される。

次にステップｓ５では、制御手段１３がバイパスバルブ１１に処理液分岐指令を与えて、バイパス配管１０の管路を開放させる。これによって処理液の一部が、処理液供給管６から分岐してバイパス配管１０に流れる。このとき可変バルブ１２がバイパス配管１０の管路の閉じ割合を３０〜７０％に調整しているので、処理液吐出ノズル５から吐出する処理液吐出流量は、９．７５〜１２．７５ｃｃ／ｍｉｎに下がる。このように処理液吐出流量を小さく設定した状態で、処理液の吐出を停止する準備をして、処理液吐出終期工程となる。処理液吐出終期工程では、処理液が端縁部被膜１６に向けて１〜５秒間吐出される。

ステップｓ６では、制御手段１３が吐出バルブ８に処理液吐出停止指令を与えて、処理液供給管６の管路を閉鎖させる。これによって処理液供給管６内を流れる処理液が、処理液吐出ノズル５から端縁部被膜１６に向けて吐出するのが停止される。処理液吐出終期工程では、処理液吐出流量を小さく設定しているので、吐出バルブ８が閉鎖するときに、処理液が処理液吐出ノズル５から異常吐出することが防止され、処理液が飛散して端縁部被膜１６以外のＳＯＧ膜１５にピンホールを発生させるピンホール発生頻度が低減されている。

ステップｓ７では、制御手段１３がサックバック７に処理液吸引指令を与えて、処理液吐出ノズル５先端の開口部に残留する処理液を吸引させる。これによって処理液吐出ノズル５先端に残留する処理液が、基板１に向けて滴下して、基板１上に形成されるＳＯＧ膜１５表面に飛散するのが防止される。

ステップｓ８では、制御手段１３がバイパスバルブ１１に処理液分岐停止指令を与えて、バイパス配管１０の管路を閉鎖させる。また制御手段１３が処理液供給手段１４に処理液供給停止指令を与えて、処理液が処理液貯留部から流出するのを停止させる。このようにして処理液が処理液供給管６内に供給されるのが停止されて、ステップｓ９に進み、基板１表面に形成されるＳＯＧ膜１５のうち、基板１の端縁部表面の端縁部被膜１６を除去する作業を終了する。

以上のような本実施の形態は、発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば基板１表面に形成される被膜として、ＳＯＧ膜１５を例として示した。しかしながら本発明は、これに限定するものではなく、たとえばフォトレジスト膜なども、基板１表面に形成される被膜として挙げることができる。

本発明の実施の一形態である基板処理装置２０の構成を示す断面図である。 基板処理装置２０の電気的構成を示すブロック図である。 処理液吐出初期工程、処理液吐出中期工程および処理液吐出終期工程における時間に対する処理液吐出流量と基板回転数との変化を示すグラフである。 基板処理装置２０における基板処理方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板
２ 基板吸着チャック
３ カップ
４ 基板回転手段
４ａ 基板回転用モータ
４ｂ 基板回転軸
５ 処理液吐出ノズル
６ 処理液供給管
７ サックバック
８ 吐出バルブ
９ 処理液流量計
１０ バイパス配管
１１ バイパスバルブ
１２ 可変バルブ
１３ 制御手段
１４ 処理液供給手段
１５ ＳＯＧ膜
１６ 端縁部被膜
２０ 基板処理装置

Claims (5)

1. 基板表面に形成される被膜のうち基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して、端縁部被膜を除去する基板処理装置であって、
   （ａ）前記処理液を供給する処理液供給手段と、
   （ｂ）前記端縁部被膜に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、
   （ｃ）前記処理液供給手段によって供給される処理液が前記処理液吐出ノズルに向けて流れる流路となる処理液供給管であって、処理液供給管の管路を開閉する吐出バルブが設けられる処理液供給管と、
   （ｄ）前記処理液供給管を流れる処理液が分岐して流れるように形成されるバイパス配管であって、処理液供給管から分岐して流れる処理液の流量を調整する可変バルブが設けられるバイパス配管とを含んで構成され、
   吐出バルブが開放および閉鎖動作して、処理液が処理液吐出ノズルから吐出開始および吐出停止するとき、可変バルブが開放動作して、処理液供給手段によって供給される処理液の一部が処理液供給管から分岐してバイパス配管に流れ、処理液吐出ノズルから吐出する処理液の流量を調整するように構成され、
   吐出バルブが開放および閉鎖動作する以外は、可変バルブが閉鎖動作して、処理液供給手段によって供給される処理液の全部が処理液供給管内を流れ、処理液吐出ノズルから吐出するように構成されることを特徴とする基板処理装置。
2. バイパス配管の出口側を処理液供給管と接続させずに、処理液吐出ノズルから吐出する処理液の流量を、バイパス配管に設けられる可変バルブだけで調整するように構成されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 基板表面に形成される被膜が、Spin on Glass（ＳＯＧ）膜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. 基板表面に形成される被膜のうち基板の端縁部表面の端縁部被膜に処理液を吐出して、端縁部被膜を除去する基板処理方法であって、
   処理液が流れる流路となる配管の管路を開閉する吐出バルブを開放して、端縁部被膜に向けて処理液の吐出を開始する処理液吐出初期工程と、
   処理液の吐出を継続して、端縁部被膜を除去する処理液吐出中期工程と、
   吐出バルブを閉鎖して、処理液の吐出を停止する処理液吐出終期工程とを含んで構成され、
   端縁部被膜に向けて吐出する処理液の吐出流量は、処理液吐出初期工程および処理液吐出終期工程において、処理液吐出中期工程よりも小さいことを特徴とする基板処理方法。
5. 処理液吐出初期工程は、吐出バルブを開放して、端縁部被膜に向けて処理液を吐出するのを開始してから５秒以内に設定され、
   処理液吐出終期工程は、吐出バルブを閉鎖して、端縁部被膜に向けて処理液を吐出するのを停止する以前の５秒以内に設定され、
   処理液吐出初期工程および処理液吐出終期工程における処理液の吐出流量は、処理液吐出中期工程における処理液吐出流量に対して、６５％以上８５％以下に設定されることを特徴とする請求項４記載の基板処理方法。

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