JP2010267690A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板のベベル部および基板裏面を短時間で、しかも良好に洗浄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】遮断部材５が基板Ｗの表面Ｗｆに近接して対向配置された状態で基板Ｗの上面ベベル部に第１処理液が供給されてベベル洗浄が実行される。このベベル洗浄中に裏面処理ノズル２から第２処理液が基板裏面Ｗｂに供給されて裏面洗浄が実行される。また、遮断部材５の下面周縁部に段差部ＳＴが形成されており、環状部５０ｂに付着した処理液などが基板対向面側に移動しようとしても、当該移動は段差部ＳＴにより阻止される。その結果、基板対向面５０ａと平面領域ＦＰの間に液密層が形成されるのを確実に防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、基板のベベル部と裏面を洗浄する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。なお、基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）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などの各種基板（以下、単に「基板」という）が含まれる。

基板の表面周縁部（ベベル部）に付着する薄膜を除去するために、例えば特許文献１に記載された装置が提案されている。この装置では、表面を上方に向けた水平姿勢で基板がスピンチャックに配置されるとともに、当該基板の上方位置で遮断部材が基板表面と対向して配置される。そして、この遮断部材の周縁部に設けられたノズル挿入孔にノズルが挿入され、回転する基板の上面ベベル部に向けて薬液が供給されて薄膜が基板のベベル部からエッチング除去される。また、薬液供給によるエッチング除去に続いてＤＩＷ（deionized Water：脱イオン水）などのリンス液が基板の上面ベベル部に供給されて基板に付着する薬液を洗い流す。こうして第１処理液（薬液およびリンス液）によるベベル洗浄処理が実行される。さらに、ベベル洗浄処理に続いて、下面処理ノズルから基板下面の中央部に向けて第２処理液として薬液とリンス液とが順次供給されることにより、下面全体と下面に連なる基板端面部分が洗浄される（裏面洗浄処理）。

特開２００７−１４２０７７号公報（図１、図７）

上記のように従来装置では、ベベル洗浄処理を行った後に裏面洗浄処理を実行しているため、裏面均一性の低下、裏面への残渣の残留およびスループットの低下などの問題が生じることがあった。すなわち、上記従来装置では、ベベル洗浄処理中に薬液が基板の下面側に飛散して付着することがあり、基板下面への薬液付着により基板下面がエッチングされて面内均一性の低下を招いてしまうことがあった。また、ベベル洗浄処理において薬液によりエッチングされた被洗浄物質が薬液やリンス液とともに基板下面に付着し、ベベル洗浄処理後に裏面洗浄処理を実行したとしても残渣として残留してしまうことがあった。さらに、ベベル洗浄処理と裏面洗浄処理をこの順序で逐次実行しているため、スループットの面で改善の余地があった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板のベベル部および基板裏面を短時間で、しかも良好に洗浄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を目的とする。

この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、基板を略水平状態に保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持された基板の上面と対向する基板対向面を有する対向手段と、基板保持手段に保持された基板を略鉛直軸回りに回転させる回転手段と、基板の上面ベベル部に第１処理液を供給する第１ノズルと、基板の下面に第２処理液を供給する第２ノズルと、第１処理液の供給および第２処理液の供給を制御する制御手段とを備え、制御手段は、基板上面が基板対向面と対向した状態で回転する、基板の上面ベベル部に対して第１処理液を供給して基板のベベル洗浄を行うとともに、ベベル洗浄中に第２処理液を基板下面に供給して基板の裏面洗浄を行うことを特徴としている。

また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、略水平状態に保持された基板の上面に対して対向手段の基板対向面を対向させたまま基板を回転させながら、基板の上面ベベル部に第１処理液を供給して基板のベベル洗浄を行うベベル洗浄工程と、ベベル洗浄工程中に第２処理液を基板の下面に供給して基板下面を洗浄する裏面洗浄工程とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（基板処理装置および基板処理方法）では、基板の上面ベベル部に対して第１処理液が供給されて基板のベベル洗浄が実行される。このようにベベル洗浄を行うと、第１処理液や被洗浄物質などが基板の下面側に飛散して付着することがあるが、本発明ではベベル洗浄中に第２処理液が基板下面に供給され、基板回転による遠心力により第２処理液が基板下面全体に行き渡り、裏面洗浄が行われる。このため、ベベル洗浄と裏面洗浄が並行して行われて両洗浄に要する時間が短縮されるとともに、基板下面に第１処理液などが付着するのが効果的に防止される、また、第１処理液などが基板下面に付着したとしても当該付着物は直ちに第２処理液により洗浄除去される。したがって、基板のベベル部および基板下面が短時間で、しかも良好に洗浄される。

ここで、基板対向面の外径Ｗ2が基板上面のうち上面ベベル部で囲まれた平面領域の外径Ｗ1以上となるように対向手段を構成し、ベベル洗浄を行うとき、基板対向面が平面領域全体を覆うように対向手段を基板に対向して静止させてもよい。このような構成を採用することで、基板上面の平面領域に対して第１処理液や第２処理液が付着するのを防止することができ、ベベル洗浄をより良好なものとすることができる。

ベベル洗浄および裏面洗浄で使用された処理液の大部分は基板および対向手段の径方向外側に排出されるが、上記のように基板対向面により平面領域全体を覆うように配置した装置では、ベベル洗浄および裏面洗浄で使用された処理液や被洗浄物質の一部が対向手段の周縁部に付着することがある。そして、付着した処理液などが基板対向面側に移動すると、基板対向面と平面領域の間に液密層が形成される。しかも、対向手段は静止しているのに対して基板は回転しているため、上記液密層に対して基板の回転方向に沿ったせん断力が作用し、液密層を基板の回転方向に引き裂いて回転方向に沿った筋状の洗浄不良を生じさせることがある。これに対し、次のように構成された環状部を有する対向手段を用いると、上記問題を確実に防止することができ、洗浄性をさらに高めることができる。すなわち、環状部は基板対向面の外周に沿って設けられ、しかも基板対向面から基板の反対側に後退して設けられて基板対向面との間に段差部を形成すると、対向手段の周縁部、つまり環状部に付着した処理液などが基板対向面側に移動しようとしても、当該移動は段差部により阻止される。その結果、基板対向面と平面領域の間に液密層が形成されるのが確実に防止され、基板洗浄をさらに良好に行うことができる。

また、本発明ではベベル洗浄中に裏面洗浄を行っているが、これはベベル洗浄と裏面洗浄を完全同時に行うことを意味するものではなく、例えば上面ベベル部への第１処理液の供給開始と同時または供給開始後に、基板下面への第２処理液の供給を開始してもよい。また、上面ベベル部への第１処理液の供給停止と同時または供給停止後に、基板下面への第２処理液の供給を停止してもよい。

この発明によれば、ベベル洗浄中に裏面洗浄を行っているため、両洗浄に要する時間を短縮することができるとともに、基板下面への第１処理液等の付着を防止し、また付着した第１処理液等を速やかに洗浄除去することができる。その結果、基板のベベル部および基板裏面を短時間で、しかも良好に洗浄することができる。

この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。 図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。 遮断部材の底面図である。 ベベル部近傍の構成を示す図である。 図１の基板処理装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す部分拡大図である。 本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す部分拡大図である。 本発明にかかる基板処理装置の第４実施形態を示す部分拡大図である。

図１はこの発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の略円形基板Ｗに対してベベル洗浄処理および裏面洗浄処理を施す装置である。このベベル洗浄処理は、基板Ｗの上面ベベル部に付着する不要な薄膜を薬液によりエッチング除去した後にＤＩＷ等のリンス液で当該ベベル部に付着する薬液や残渣（被洗浄物質）を洗い流す一連の処理である。一方、裏面洗浄処理はベベル洗浄処理と同一の薬液を用いて基板Ｗの下面、つまり基板裏面Ｗｂ全体をエッチング除去した後にリンス液で基板裏面Ｗｂに付着する薬液および残渣を洗い流す一連の処理である。このように本実施形態では、ベベル洗浄処理に使用される薬液およびリンス液が本発明の「第１処理液」に相当し、裏面洗浄処理に使用される薬液およびリンス液が本発明の「第２処理液」に相当する。そして、後述するようにベベル洗浄処理の実行中に裏面洗浄処理が実行される。

この基板処理装置は、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック１と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの下面（裏面Ｗｂ）の中央部に向けてリンス液を供給する裏面処理ノズル２と、基板表面Ｗｆ側からスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面ベベル部に薬液を供給する薬液吐出ノズル３と、上面ベベル部にリンス液を供給するリンス液吐出ノズル４と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに対向配置された遮断部材５とを備えている。

スピンチャック１では、中空の回転支軸１１がモータを含むチャック回転機構１３の回転軸に連結されており、チャック回転機構１３の駆動により略鉛直軸Ａ０を中心に回転可能となっている。この回転支軸１１の上端部にはスピンベース１５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット（制御手段）８からの動作指令に応じてチャック回転機構１３を駆動させることによりスピンベース１５が略鉛直軸Ａ０を中心に回転する。このスピンベース１５の上面１５１には、基板Ｗの下面に当接して基板Ｗを下方から支持するための支持ピン１５２が上向きに突設されている。支持ピン１５２の本数は特に限定されないが、例えば等角度間隔で３本以上設けることにより、ウエハＷを水平にかつ安定して支持することが可能となる。このように、実施形態では、スピンベース１５が本発明の「ベース部材」に相当し、支持ピン１５２が本発明の「支持部材」に相当し、スピンベース１５および支持ピン１５２を有するスピンチャック１が基板Ｗを略水平状態に保持して本発明の「基板保持手段」として機能している。また、チャック回転機構１３が本発明の「回転手段」として機能している。

中空の回転支軸１１には処理液供給管２１が挿通されており、その上端に裏面処理ノズル２が結合されている。処理液供給管２１は薬液供給ユニット１６およびリンス液供給ユニット１７と接続されており、薬液およびリンス液が選択的に供給される。このため、制御ユニット８からの供給指令が薬液供給ユニット１６に与えられることで裏面処理ノズル２から基板裏面Ｗｂに向けて薬液が供給されて基板裏面Ｗｂに対してエッチング処理が実行される。また、制御ユニット８からの供給指令がリンス液供給ユニット１７に与えられることで裏面処理ノズル２から基板裏面Ｗｂに向けてリンス液が供給されて基板裏面Ｗｂに対してリンス処理が実行される。このように、実施形態では、裏面処理ノズル２が本発明の「第２ノズル」に相当しており、当該裏面処理ノズル２を介して基板裏面Ｗｂに第２処理液（薬液、リンス液）を供給して裏面洗浄処理（エッチング処理＋リンス処理）を実行可能となっている。

また、回転支軸１１の内壁面と処理液供給管２１の外壁面との隙間は環状のガス供給路２３を形成している。このガス供給路２３はガス供給ユニット１８と接続されており、当該ガス供給路２３を介して窒素ガスが基板裏面Ｗｂと該基板裏面Ｗｂに対向するスピンベース１５の上面１５１とに挟まれた空間ＳＰ１に供給される。なお、この実施形態では、ガス供給ユニット１８から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。

スピンチャック１の上方には、支持ピン１５２に支持された基板Ｗに対向する円盤状の遮断部材５が水平に配設されている。遮断部材５はスピンチャック１の回転支軸１１と同軸上に配置された回転支軸５１の下端部に一体回転可能に取り付けられている。この回転支軸５１には遮断部材回転機構５３が連結されており、制御ユニット８からの動作指令に応じて遮断部材回転機構５３のモータを駆動させることで遮断部材５を略鉛直軸Ａ０を中心に回転させる。制御ユニット８は遮断部材回転機構５３をチャック回転機構１３と同期するように制御することで、スピンチャック１と同じ回転方向および同じ回転速度で遮断部材５を回転駆動できる。

また、遮断部材５は遮断部材昇降機構５５と接続され、遮断部材昇降機構５５の昇降駆動用アクチュエータ（例えばエアシリンダーなど）を作動させることで、遮断部材５をスピンベース１５に保持された基板Ｗに近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御ユニット８は遮断部材昇降機構５５を駆動させることで、基板処理装置に対して基板Ｗが搬入出される際には、スピンチャック１から上方に十分に離れた離間位置に遮断部材５を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して後述するベベル洗浄などの所定の処理を施す際には、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆのごく近傍に設定された対向位置まで遮断部材５を下降させる。これにより、遮断部材５の下面中央部（基板対向面）５０ａと基板表面Ｗｆとが近接した状態で対向配置される。このように、遮断部材５が本発明の「対向手段」に相当している。

遮断部材５の中心の開口および回転支軸５１の中空部は、ガス供給路５７を形成している。ガス供給路５７はガス供給ユニット１８と接続されており、後述するガス流通空間５０３およびガス吐出口５０２を介して基板表面Ｗｆと遮断部材５の基板対向面５０ａとに挟まれた空間ＳＰ２に窒素ガスを供給可能となっている。

図３は遮断部材の底面図である。また、図４はベベル部近傍の構成を示す図であり、同図（ａ）はベベル部近傍の拡大断面図であり、同図（ｂ）は遮断部材５の構成を示すとともに、遮断部材５と基板Ｗとの配置関係を示している。この実施形態では、遮断部材５の外径Ｗ3が基板Ｗの外径Ｗ0よりも大きくなるように、遮断部材５は形成されている。この遮断部材５の下面側では基板対向面５０ａが下面中央で基板Ｗの外径Ｗ0と同一径の円形平面に仕上げられており、遮断部材５の下降により基板表面Ｗｆ全体を覆い、基板表面Ｗｆ上の雰囲気を外部雰囲気から遮断可能となっている。また、基板対向面５０ａの外周に沿って幅（＝Ｗ3−Ｗ2）の環状部５０ｂが形成されている。この実施形態では、環状部５０ｂは基板対向面５０ａから基板Ｗの反対側（図４中の上側）に後退して設けられ、基板対向面５０ａとの間に段差部ＳＴが形成されている。

段差部ＳＴに対して基板対向面側（図４中の左側）で遮断部材５を上下方向（鉛直軸方向）に貫通する、略円筒状の内部空間を有するノズル挿入孔５Ａ，５Ｂが形成されており、ノズル３、４を個別に挿入可能となっている。ノズル挿入孔５Ａとノズル挿入孔５Ｂは略鉛直軸Ａ０に対して対称位置に同一形状に形成されている。一方で、薬液吐出ノズル３とリンス液吐出ノズル４は同一のノズル外径を有している。このため、両ノズル３，４をそれぞれノズル挿入孔５Ａ，５Ｂのいずれにも挿入可能となっている。

また、遮断部材５の基板対向面５０ａには複数のガス吐出口５０２が形成されている。複数のガス吐出口５０２はスピンチャック１に保持される基板Ｗの表面中央領域、つまり基板表面Ｗｆのうちベベル部Ｖより径方向内側の平面領域ＦＰに対向する位置に、略鉛直軸Ａ０を中心とする円周に沿って等角度間隔に形成されている。これらのガス吐出口５０２は遮断部材５の内部に形成されたガス流通空間５０３（図１）に連通しており、ガス供給路５７を介してガス流通空間５０３に窒素ガスが供給されると、複数のガス吐出口５０２を介して窒素ガスが空間ＳＰ２に供給される。

そして、遮断部材５が対向位置に位置決めされた状態で、複数のガス吐出口５０２から空間ＳＰ２に窒素ガスが供給されると、空間ＳＰ２の内部圧力を高めて基板Ｗをその裏面Ｗｂに当接する支持ピン１５２に押圧する。この状態で制御ユニット８の動作指令に応じてスピンベース１５が回転すると、基板裏面Ｗｂと支持ピン１５２との間に発生する摩擦力によって基板Ｗが支持ピン１５２に支持されながらスピンベース１５とともに回転する。このように本実施形態では、ガス供給ユニット１８およびガス吐出口５０２が本発明の「押圧手段」として機能する。なお、空間ＳＰ２に供給された窒素ガスは基板Ｗの径方向外側へと流れていく。

図１に戻って説明を続ける。薬液吐出ノズル３は薬液供給ユニット１６と接続されており、制御ユニット８からの動作指令に応じて薬液供給ユニット１６から薬液吐出ノズル３に薬液を供給する。薬液としては、ベベル部Ｖ（図４参照）に付着した薄膜のエッチングに適した薬液、例えばフッ硝酸等が用いられる。

薬液吐出ノズル３は水平方向に延びるノズルアーム３１の一方端に取り付けられている。また、ノズルアーム３１の他方端は第１ノズル移動機構３３に接続されている。第１ノズル移動機構３３は薬液吐出ノズル３を水平方向に所定の回動軸回りに揺動させるとともに、薬液吐出ノズル３を昇降させることができる。このため、制御ユニット８からの動作指令に応じて第１ノズル移動機構３３が駆動されることで、薬液吐出ノズル３を遮断部材５のノズル挿入孔５Ａに挿入して基板Ｗの上面ベベル部ＵＶ（図４参照）に薬液を供給可能な処理位置（薬液供給位置）Ｐ３１と、基板Ｗから離れた待機位置Ｐ３２とに移動させることができる。また、薬液吐出ノズル３を遮断部材５のノズル挿入孔５Ａに挿入した状態で薬液供給ユニット１６から薬液が圧送されると、薬液が薬液吐出ノズル３からベベル部Ｖに供給されてベベル部Ｖに付着する薄膜のエッチング除去が行われる。

また、リンス液吐出ノズル４はリンス液供給ユニット１７と接続されており、制御ユニット８からの動作指令に応じてリンス液供給ユニット１７からリンス液吐出ノズル４にＤＩＷを供給する。これによりリンス液吐出ノズル４は上面ベベル部ＵＶにリンス液を供給可能となっている。また、リンス液吐出ノズル４を駆動するために第２ノズル移動機構４３が設けられている。第２ノズル移動機構４３は第１ノズル移動機構３３と同様な構成を有している。すなわち、第２ノズル移動機構４３はノズルアーム４１の先端に取り付けられたリンス液吐出ノズル４を水平方向に所定の回動軸回りに揺動させるとともに、リンス液吐出ノズル４を昇降させることができる。このため、制御ユニット８からの動作指令に応じて第２ノズル移動機構４３が駆動されることで、リンス液吐出ノズル４を遮断部材５のノズル挿入孔５Ｂに挿入してベベル部Ｖにリンス液を供給可能な処理位置（リンス液供給位置）Ｐ４１と、基板Ｗから離れた待機位置Ｐ４２とに移動させることができる。

ここで、ノズル挿入孔５Ａとノズル挿入孔５Ｂは遮断部材５に同一形状で、しかも略鉛直軸Ａ０に対して対称位置に形成されており、平面視で略鉛直軸Ａ０から処理位置Ｐ３１に延びる方向と略鉛直軸Ａ０から処理位置Ｐ４１に延びる方向とが形成する角度は１８０°となっている。また、両ノズル３，４は吐出する液の種類が異なる点を除いて同一に構成されている。また、両ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂは遮断部材５に同一形状で、しかも略鉛直軸Ａ０に対して対称位置に形成されている。このため、薬液吐出ノズル３およびノズル挿入孔５Ａの構成のみを図４を参照しつつ説明する。

薬液吐出ノズル３は遮断部材５に設けられたノズル挿入孔５Ａの形状に合わせて略円筒状に形成され、ノズル挿入孔５Ａに挿入されることで、薬液吐出ノズル３の先端側が上面ベベル部ＵＶに対向して配置される。薬液吐出ノズル３の内部には液供給路３０１が形成されており、液供給路の先端部（下端部）が薬液吐出ノズル３の吐出口３０１ａを構成している。薬液吐出ノズル３のノズル外径は必要以上にノズル挿入孔５Ａの孔径を大きくすることのないように、例えばφ５〜６ｍｍ程度に形成される。

ノズル挿入孔５Ａの内壁には薬液吐出ノズル３の段差面と当接可能な円環状の当接面が形成されている。そして、薬液吐出ノズル３がノズル挿入孔５Ａに挿入されると、段差面と当接面とが当接することで、薬液吐出ノズル３が処理位置Ｐ３１に位置決めされる。薬液吐出ノズル３が処理位置Ｐ３１に位置決めされた状態で、薬液吐出ノズル３の吐出口３０１ａ周囲の先端面は遮断部材５の基板対向面５０ａと面一になっている。当接面は遮断部材５の対向面５０ａと略平行に、つまり基板表面Ｗｆと略平行に形成されており、薬液吐出ノズル３の段差面と面接触するようになっている。このため、薬液吐出ノズル３を処理位置Ｐ３１に位置決めする際に、薬液吐出ノズル３が遮断部材５に当接して位置固定され、薬液吐出ノズル３を安定して位置決めすることができる。

薬液吐出ノズル３の吐出口３０１ａは基板Ｗの径方向外側に向けて開口しており、吐出口３０１ａから薬液を基板Ｗの回転中心上方から基板Ｗの上面ベベル部ＵＶ側に向かう方向に吐出して上面ベベル部ＵＶに供給可能になっている。液供給路３０１はノズル後端部において薬液供給ユニット１６に接続されている。このため、薬液供給ユニット１６から薬液が液供給路３０１に圧送されると、薬液吐出ノズル３から薬液が基板Ｗの径方向外側に向けて吐出される。これにより、上面ベベル部ＵＶに供給された薬液は基板Ｗの径方向外側に向かって流れ、基板外に排出される。したがって、薬液の供給位置よりも径方向内側の非処理領域には薬液は供給されず、基板Ｗの端面から内側に向かって一定の幅（周縁エッチング幅）で薄膜がエッチング除去される。また、リンス液吐出ノズル４の吐出口についても薬液吐出ノズル３と同様にして基板Ｗの径方向外側に向けて開口しており、該吐出口から上面ベベル部ＵＶにリンス液（ＤＩＷ）を吐出可能となっている。このため、リンス液供給ユニット１７からリンス液吐出ノズル４にリンス液が圧送されると、リンス液吐出ノズル４からリンス液が基板Ｗの径方向外側に向けて吐出される。これにより、ベベル部Ｖにリンス液が供給されるとともに、基板Ｗの径方向外側に向かって流れ、基板外に排出される。このように、実施形態では、薬液吐出ノズル３およびリンス液吐出ノズル４が本発明の「第１ノズル」に相当しており、これらのノズル（べベル洗浄ノズル）３、４を介して基板Ｗの上面ベベル部ＵＶに第１処理液（薬液、リンス液）を供給してベベル洗浄処理（エッチング処理＋リンス処理）を実行可能となっている。

また、遮断部材５のノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内壁には、ガス導入口５０５が開口されており、ガス導入口５０５からノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内部空間に窒素ガスを供給可能となっている。ガス導入口５０５は遮断部材５の内部に形成されたガス流通空間５０３を介してガス供給ユニット１８に連通している。したがって、ガス供給ユニット１８から窒素ガスが圧送されると、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内部空間に窒素ガスが供給される。これにより、ノズル３、４が待機位置Ｐ３２、Ｐ４２に位置決めされた状態、つまり、ノズル３，４がノズル挿入孔５Ａ，５Ｂに未挿入の状態では、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの上下双方の開口から窒素ガスが噴出される。このため、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂにノズルが未挿入の状態でも、薬液やリンス液がノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内壁に付着するのが防止される。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図５を参照しつつ説明する。図５は図１の基板処理装置の動作を示すタイミングチャートである。この装置では、未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると、制御ユニット８が装置各部を制御して該基板Ｗに対してベベル洗浄および裏面洗浄が実行された後に基板乾燥が実行される。この実施形態では、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入される。なお、基板搬入時においては、遮断部材５は離間位置にあり、基板Ｗとの干渉を防止している。

未処理の基板Ｗが支持ピン１５２に載置されると、遮断部材５が対向位置まで降下されて基板表面Ｗｆに近接配置される。そして、ガス吐出口５０２から窒素ガスを吐出させる。これによって、遮断部材５の下面（基板対向面）５０１と基板表面Ｗｆとに挟まれた空間ＳＰ２の内部圧力が高められ、基板Ｗはその下面（裏面Ｗｂ）に当接する支持ピン１５２に押圧されてスピンベース１５に保持される。また、基板表面Ｗｆは遮断部材５の下面５０１に覆われて、基板周囲の外部雰囲気から確実に遮断される。なお、この時、遮断部材５は回転せず静止したままである。

続いて、基板Ｗに対してベベル洗浄および裏面洗浄が同時に実行される。このベベル洗浄工程では、薬液吐出ノズル３が待機位置Ｐ３２から処理位置Ｐ３１に位置決めされる。具体的には、薬液吐出ノズル３を水平方向に沿って遮断部材５のノズル挿入孔５Ａの上方位置に移動させる。そして、薬液吐出ノズル３を降下させてノズル挿入孔５Ａに挿入する。また、リンス液吐出ノズル４が薬液吐出ノズル３と同様にして待機位置Ｐ４２から処理位置Ｐ４１に位置決めされる。

このようにべベル洗浄ノズル（ノズル３、４）の位置決めが完了すると、図５のタイミングＴ1で遮断部材５を静止させた状態で基板Ｗを回転させる。このとき、支持ピン１５２に押圧された基板Ｗは支持ピン１５２と基板裏面Ｗｂとの間に発生する摩擦力でスピンベース１５に保持されながらスピンベース１５とともに回転する。そして、基板Ｗの回転速度が所定速度（例えば６００ｒｐｍ）に達したタイミングＴ2で、回転する基板Ｗの上面べベル部ＵＶに薬液吐出ノズル３から薬液を連続的に供給する。これにより、薬液吐出ノズル３から吐出される薬液が上面べベル部ＵＶを介してべベル部Ｖに供給されてべベル部Ｖに付着している薄膜のエッチング除去が開始される。そして、薬液供給を所定時間だけ継続させて薄膜のエッチング除去が完了すると、薬液供給ユニット１６からの薬液供給が停止されて薬液吐出ノズル３からの薬液吐出が停止されるのと入れ替わりに、リンス液吐出ノズル４からのリンス液供給が開始される。これにより、べベル部Ｖに付着する薬液および被洗浄物質が基板Ｗから洗い流される。このようにべベル部Ｖへの薬液供給およびリンス液供給を連続して行ってべベル洗浄を実行する。

また、このべベル洗浄中に裏面洗浄工程を実行する。この実施形態では、べベル洗浄工程の開始後における所定タイミングＴ3で基板裏面Ｗbへの薬液供給が開始されてベベル洗浄と並行して裏面洗浄が行われる。つまり、薬液供給ユニット１６から裏面処理ノズル２に薬液が圧送されて回転している基板Ｗの裏面Ｗｂに向けて薬液が供給されて基板裏面Ｗｂに対する裏面洗浄が開始される。また、上記ベベル洗浄工程と同様に、裏面洗浄工程中に基板裏面Ｗｂに供給される第２処理液が薬液からリンス液に切り替えられる。なお、実施形態では、裏面洗浄工程での薬液からリンス液の切替はベベル洗浄工程でのそれよりも早いタイミングで実行されているが、これは、薬液吐出ノズル３の吐出口３０１ａは裏面処理ノズル２に比べて大幅に細く設定されており、単位時間当たりの薬液吐出流量が裏面処理ノズル２に比べて少ないことに考慮したものであり、裏面洗浄工程における薬液吐出時間を短縮することで薬液消費量を抑制してランニングコストの低減を図ることができる。

ベベル部Ｖに対する洗浄処理が完了する（タイミングＴ4）と、リンス液吐出ノズル４へのリンス液の供給が停止され、薬液吐出ノズル３が処理位置Ｐ３１から待機位置Ｐ３２に位置決めされるとともに、リンス液吐出ノズル４が処理位置Ｐ４１から待機位置Ｐ４２に位置決めされる。また、これによりノズル挿入孔５Ａ、５Ｂからの基板表面Ｗｆへの窒素ガス供給が開始される。続いて、タイミングＴ5でスピンベース１５の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に遮断部材５を高速（例えば１５００ｒｐｍ）に回転させる。なお、実施形態では、ベベル洗浄工程の終了後もタイミングＴ6（＞Ｔ5）まで裏面処理ノズル２からリンス液が供給される。このため、所定時間（＝Ｔ6−Ｔ5）だけ基板Ｗおよび遮断部材５が同一回転数で回転しながら基板裏面Ｗｂにリンス液が供給され続ける。このため、基板裏面Ｗｂに供給されたリンス液の一部は基板裏面Ｗｂから遮断部材５の下面周縁部、つまり環状部５０ｂに飛散し、当該環状部５０ｂに付着する薬液や被洗浄物質を遮断部材５の径方向外側に洗い流す。これにより遮断部材５の環状部５０ｂを洗浄することができる。

次のタイミングＴ6で基板裏面Ｗｂへのリンス液の供給が停止されて乾燥処理が開始される。また、このタイミングＴ6でガス供給路２３から空間ＳＰ１への窒素ガス供給が開始される。このように、基板Ｗの表裏面に窒素ガスを供給することで、基板Ｗの乾燥処理が促進される。

基板Ｗの乾燥処理が終了する（タイミングＴ7）と、遮断部材５の回転を停止させるとともに、基板Ｗの回転を停止させる。そして、ガス吐出口５０２からの窒素ガスの供給を停止することで、基板Ｗの支持ピン１５２への押圧保持を解除する。また、ガス供給路２３から空間ＳＰ１への窒素ガス供給も停止させる。その後、離間位置まで遮断部材５が上昇され、処理済の基板Ｗが装置から搬出される。

以上のように、実施形態では、ベベル洗浄中に裏面洗浄を行っているため、両洗浄に要する時間を短縮することができるとともに、次のような作用効果が得られる。すなわち、ベベル洗浄中に第１処理液や被洗浄物質などが基板Ｗの下面側に飛散することがあるが、第２処理液（薬液、リンス液）が基板裏面Ｗｂに供給され、基板回転による遠心力により第２処理液が基板裏面Ｗｂ全体に行き渡り、裏面洗浄が行われるため、基板裏面Ｗｂに第１処理液などが付着するのを効果的に防止することができる。また、第１処理液などが基板裏面Ｗｂに付着したとしても当該付着物は速やかに第２処理液により洗浄除去される。したがって、実施形態によれば、基板Ｗのベベル部Ｖおよび基板裏面Ｗｂを短時間で、しかも良好に洗浄することができる。

また、実施形態では、周縁部に段差部ＳＴが形成された遮断部材５を用いているが、段差部を有さない遮断部材（例えば特許文献１に記載の遮断板）を用いても上記と同様の作用効果を得ることができる。ただし、本実施形態では遮断部材５を静止させるのに対して基板Ｗを回転させながらベベル洗浄を行っているため、洗浄性をさらに高めるために段差部ＳＴを設けるのが望ましい。その理由は以下の通りである。

ベベル洗浄および裏面洗浄で使用された処理液（薬液、リンス液）の大部分は基板Ｗおよび遮断部材５の径方向外側に排出されるが、実施形態では基板対向面５０ａにより基板表面Ｗｆの平面領域ＦＰ全体を覆うように遮断部材５を基板Ｗに近接して対向配置しているため、ベベル洗浄および裏面洗浄で使用された処理液や被洗浄物質の一部が遮断部材５の周縁部に付着することがある。そして、特許文献１に記載の遮断板を遮断部材５として用いると、当該遮断板の下面周縁部に付着した処理液などが下面を伝わって基板対向面側に移動して基板対向面５０ａと平面領域ＦＰの間に液密層が形成されることがある。しかも、遮断部材５は静止しているのに対して基板Ｗは回転しているため、上記液密層に対して基板Ｗの回転方向に沿ったせん断力が作用し、液密層が基板Ｗの回転方向に引き裂かれて回転方向に沿った筋状の洗浄不良が基板表面Ｗｆに発生することがある。これに対し、遮断部材５の下面周縁部に段差部ＳＴが形成された、本実施形態によれば、遮断部材５の周縁部、つまり環状部５０ｂに付着した処理液などが基板対向面側に移動しようとしても、当該移動は段差部ＳＴにより阻止される。その結果、基板対向面５０ａと平面領域ＦＰの間に液密層が形成されるのを確実に防止することができ、基板洗浄をさらに良好に行うことができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、基板対向面５０ａの外径Ｗ2が基板Ｗの外径Ｗ0と一致するように形成されているが、遮断部材５の形状やサイズなどについてはこれに限定されるものではない。例えば図６に示すように基板対向面５０ａの外径Ｗ2が平面領域ＦＰの外径Ｗ1と一致し、基板対向面５０ａが平面領域ＦＰを覆うように対向配置された状態でベベル洗浄を行う基板処理装置に対しても本発明を適用することができる。すなわち、当該ベベル洗浄中に裏面洗浄を行うことで基板Ｗのベベル部Ｖおよび基板裏面Ｗｂを短時間で、しかも良好に洗浄することができる。さらに、図６に示すように、基板対向面５０ａの外周に沿って、しかも基板対向面５０ａから基板Ｗの反対側（同図中の上側）に後退して環状部５０ｂを設けて基板対向面５０ａとの間に段差部ＳＴを形成することで、上記実施形態と同様に、基板対向面５０ａと平面領域ＦＰの間に液密層が形成されるのを防止して基板洗浄をさらに良好に行うことができる。

また、例えば図７に示すように基板対向面５０ａの外径Ｗ2が基板Ｗの外径Ｗ0より大きく、基板対向面５０ａが基板表面Ｗｆ全体を覆うように対向配置された状態でベベル洗浄を行う基板処理装置に対しても本発明を適用することで上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。つまり、基板対向面の外径Ｗ2が平面領域ＦＰの外径Ｗ1以上であり、ベベル洗浄を行うとき、基板対向面５０ａが平面領域ＦＰ全体を覆うように遮断部材５を基板Ｗに対向して静止させる基板処理装置全般に本発明を適用することができる。しかも、基板対向面５０ａの外周に沿って環状部５０ｂを設け、しかも当該環状部５０ｂが基板対向面５０ａから基板Ｗの反対側に後退して基板対向面５０ａとの間に段差部ＳＴを形成することで洗浄性を向上させることができる。ただし、図７に示すように基板対向面５０ａの外径Ｗ2が基板Ｗの外径Ｗ0より大きくなるにしたがって基板Ｗから段差部ＳＴまでの距離Ｌが長くなり、ベベル洗浄中に基板対向面５０ａの端縁部に処理液などが付着してしまい液密層が形成されてしまう可能性がある。したがって、上記距離Ｌが１．５ｍｍ以下となるように遮断部材５を形成するのが望ましい。

また、段差部ＳＴでの段差数は「１」に限定されるものではなく、例えば図８に示すように２段の段差部ＳＴを形成したり、さらに３段以上の段差部を形成してもよい。

また、上記実施形態では、ベベル洗浄の開始後に裏面洗浄を開始しているが、ベベル洗浄と同時に裏面洗浄を開始してもよい。また、ベベル洗浄の完了と同時に裏面洗浄を完了するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、ベベル洗浄を行うためのベベル洗浄ノズル（第１ノズル）として２本のノズル３、４を設け、一方のノズル３を薬液吐出専用として用い、他方のノズル４をリンス液吐出専用として用いているが、ベベル洗浄ノズル（第１ノズル）の本数、吐出態様や構成などについては、上記実施形態に限定されるものではなく、任意である。例えば両ノズル３、４から薬液を吐出し、その後で両ノズル３、４からリンス液を吐出するように構成してもよい。また、１本のノズルから薬液およびリンス液を吐出してベベル洗浄を行ってもよい。

さらに、上記実施形態では、同一の処理液を用いてベベル洗浄および裏面洗浄を行っているが、ベベル洗浄と裏面洗浄をそれぞれ異なる処理液で行う基板処理装置に対しても本発明を適用することができる。また、処理液は薬液とリンス液の組み合わせに限定されるものではなく、ベベル洗浄および裏面洗浄の処理内容応じて適切な処理液を用いることができる。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）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などを含む基板の表面周縁部に付着する薄膜をエッチング除去する基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。

１…スピンチャック（基板保持手段）
２…裏面処理ノズル（第２ノズル）
３…薬液吐出ノズル（第１ノズル）
４…リンス液吐出ノズル（第１ノズル）
５…遮断部材（対向手段）
８…制御ユニット（制御手段）
１３…チャック回転機構（回転手段）
１５…スピンベース（ベース部材）
１８…ガス供給ユニット（押圧手段）
５０ａ…基板対向面
５０ｂ…環状部
１５２…支持ピン（支持部材）
Ａ０…略鉛直軸
ＦＰ…平面領域
ＳＰ2…（基板と遮断部材との間の）空間
ＳＴ…段差部
ＵＶ…上面ベベル部
Ｗｆ…基板表面（基板の上面）
Ｗｂ…基板裏面（基板の下面）
Ｗ…基板

Claims (7)

1. 基板を略水平状態に保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板の上面と対向する基板対向面を有する対向手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板を略鉛直軸回りに回転させる回転手段と、
   前記基板の上面ベベル部に第１処理液を供給する第１ノズルと、
   前記基板の下面に第２処理液を供給する第２ノズルと、
   前記第１処理液の供給および前記第２処理液の供給を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記基板上面が前記基板対向面と対向した状態で回転する、前記基板の前記上面ベベル部に対して前記第１処理液を供給して前記基板のベベル洗浄を行うとともに、前記ベベル洗浄中に前記第２処理液を前記基板下面に供給して前記基板の裏面洗浄を行うことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板上面のうち前記上面ベベル部で囲まれた平面領域の外径をＷ1とし、前記基板対向面の外径をＷ2としたとき、外径Ｗ2は外径Ｗ1以上であり、
   前記対向手段は、前記ベベル洗浄を行うとき、前記基板対向面が前記平面領域全体を覆うように前記基板に対向して静止する請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記対向手段は前記基板対向面の外周に沿って設けられた環状部を有し、
   前記環状部が前記基板対向面から前記基板の反対側に後退して前記基板対向面との間に段差部が形成されている請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記制御手段は、前記上面ベベル部への前記第１処理液の供給開始と同時または供給開始後に、前記基板下面への前記第２処理液の供給を開始する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記制御手段は、前記上面ベベル部への前記第１処理液の供給停止と同時または供給停止後に、前記基板下面への前記第２処理液の供給を停止する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記基板保持手段は、前記回転手段により略鉛直軸回りに回転されるベース部材と、前記ベース部材の上面に突設されて前記基板を下方から支持する支持部材とを有する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記支持部材で支持された前記基板と前記対向手段の間に形成される空間にガスを供給して前記基板を前記支持部材に押圧させて前記基板保持手段に保持させる押圧手段をさらに備えた基板処理装置。
7. 略水平状態に保持された基板の上面に対して対向手段の基板対向面を対向させたまま前記基板を回転させながら、前記基板の上面ベベル部に第１処理液を供給して前記基板のベベル洗浄を行うベベル洗浄工程と、
   前記ベベル洗浄工程中に第２処理液を前記基板の下面に供給して前記基板下面を洗浄する裏面洗浄工程と
   を備えたことを特徴とする基板処理方法。

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