JP2023137471A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャック痕の除去率を向上させることが可能な基板処理方法および基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理方法は、水平姿勢でありシリコンで作られた基板Ｗを回転させる基板回転工程と、回転される基板Ｗの裏面に薬液ノズル５１からフッ酸とオゾン水の混合薬液を吐出する混合薬液吐出工程と、混合薬液吐出工程の後に、回転される基板Ｗの裏面に固定ノズル３からリンス液を吐出しながら、砥粒が分散された樹脂体を有する研磨具３１を、回転される基板Ｗの裏面に押し当てる研磨具押し当て工程と、研磨具押し当て工程を行いながら、基板Ｗの中心と基板Ｗの端部との間で研磨具３１を移動させる研磨具移動工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、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。基板は、例えば、半導体基板、ＦＰＤ（Flat Panel Display）用の基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが挙げられる。ＦＰＤは、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などが挙げられる。

従来の基板処理装置は、水平姿勢で保持した基板を回転させる保持回転部と、ブラシアームと、薬液アームと、純水を吐出する純水ノズルとを備える（例えば、特許文献１，２参照）。ブラシアームは、基板の表面に接触してブラシ洗浄するブラシを備える。また、薬液アームは、薬液を吐出する薬液ノズルを備える。

なお、特許文献３には、円柱形状を有し、例えば砥粒が分散されたＰＶＡ（ポリビニールアルコール）スポンジにより形成された研磨ヘッドが開示されている。また、特許文献４には、研磨剤（砥粒）を樹脂結合剤で固定化した合成砥石を用いて、乾式の化学機械研削による表面加工を行うことが開示されている。

特開２０１７－１８３７１１号公報 特開２０１７－１７５０６２号公報 特開２０１８－０４６１０９号公報 特許第６７７９５４０号公報

しかし、従来の基板処理装置は、次の問題を有する。近年、基板（例えばウエハ）の裏面の基板平坦度に起因したＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）露光機のデフォーカス（いわゆるピンぼけ）の問題がある。平坦度が良くない原因の１つは、チャックにより基板の裏面を吸着したときに付着（形成）されるチャック痕である。チャック痕は大きく２つある。１つ目は、金属ゴミなどのパーティクルを基板とチャックとで挟み込んだときに生じるスクラッチまたは凹み（pit）である。２つ目は、そのパーティクルを基板とチャックとで挟み込んだときに、そのパーティクルが基板Ｗにめり込むことで、基板に強固に付着したパーティクルである。このようなチャック痕は、従来の洗浄方法では、除去率が低い問題がある。

なお、特許文献１，２において、フッ酸溶液とオゾン水とを混合したＦＯＭを基板に吐出した後、脱イオン水（ＤＩＷ）を基板に供給しながらブラシ洗浄を行っている。ブラシは、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなるスポンジ状のスクラブ部材を用いている。しかし、この手法を用いてもチャック痕の除去率が低い場合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、チャック痕の除去率を向上させることが可能な基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係る基板処理方法は、水平姿勢でありシリコンで作られた基板を回転させる基板回転工程と、回転される前記基板の裏面に薬液ノズルからフッ酸とオゾン水の混合薬液を吐出する混合薬液吐出工程と、前記混合薬液吐出工程の後に、回転される前記基板の裏面にリンス液ノズルからリンス液を吐出しながら、砥粒が分散された樹脂体を有する研磨具を、回転される前記基板の裏面に押し当てる研磨具押し当て工程と、前記研磨具押し当て工程を行いながら、前記基板の中心と前記基板の端部との間で前記研磨具を移動させる研磨具移動工程と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る基板処理方法によれば、基板の裏面に混合薬液（ＦＯＭ）が吐出されると、オゾン水によりシリコンを酸化させ、フッ酸で酸化膜（ＳｉＯ）をエッチングする。これにより、基板の裏面に形成された微細なスクラッチおよび凹みを除去することができる。また、混合薬液により、基板の裏面に強固に付着したパーティクルの周囲がエッチングされて、そのパーティクルが剥がし易くなる。その後、研磨具により基板の裏面を積極的に研磨（研削）する。そのため、基板の裏面からパーティクルが更に剥がし易くなる。よって、基板に形成されたチャック痕の除去率を向上させることができる。

また、混合薬液により基板の裏面の表面粗さを改善できる。そのため、混合薬液によるエッチングで残ったスクラッチ等を取り除くための研磨処理の負荷が軽減される。

また、上述の基板処理方法は、前記研磨具押し当て工程および前記研磨具移動工程の後に、再度、回転される前記基板の裏面に前記薬液ノズルから前記混合薬液を吐出する第２混合薬液吐出工程を更に備えていることが好ましい。研磨処理は、基板の裏面のチャック痕を除去することができるが、研磨具が原因のスクラッチが残る可能性がある。そこで、研磨処理（研磨具押し当て工程および研磨具移動工程）の後に、基板の裏面に混合薬液を吐出することで、研磨具が原因のスクラッチを除去することができる。

また、上述の基板処理方法の前記第２混合薬液吐出工程において、前記薬液ノズルから前記混合薬液を吐出しているときに、前記基板の中心の上方と前記基板の端部の上方との間で前記薬液ノズルを移動させることが好ましい。研磨具が原因のスクラッチを除去することができるが、薬液ノズルから基板の裏面の同じ位置に混合薬液が着液され続けると、その位置のエッチングが進みすぎる可能性がある。そこで、混合薬液の位置を移動させることで、研磨処理による平坦化された基板の裏面において、局所的にエッチングが進むことを防止できる。

また、本発明に係る基板処理装置は、水平姿勢でありシリコンで作られた基板を保持して回転させる保持回転部と、フッ酸とオゾン水の混合薬液を吐出する薬液ノズルと、リンス液を吐出するリンス液ノズルと、砥粒が分散された樹脂体を有する研磨具と、前記研磨具を移動させる研磨具移動機構と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記保持回転部により前記基板を回転させ、前記制御部は、回転される前記基板の裏面に前記薬液ノズルから前記混合薬液を吐出し、前記制御部は、前記混合薬液を吐出した後に、回転される前記基板の裏面に前記リンス液ノズルからリンス液を吐出しながら、前記研磨具移動機構により、前記研磨具を、回転される前記基板の裏面に押し当て、前記制御部は、回転される前記基板の裏面に前記研磨具を押し当てながら、更に、前記研磨具移動機構により、前記基板の中心と前記基板の端部との間で前記研磨具を移動させることを特徴とするものである。

本発明に係る基板処理方法および基板処理装置によれば、チャック痕の除去率を向上させることができる。

実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。 実施例１に係る基板処理装置の平面図である。 実施例１に係る基板処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、ＦＯＭの吐出工程を説明するための平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図であり、（ｃ）は、オゾン水の吐出工程を説明するための平面図であり、（ｄ）は、（ｃ）の側面図であり、（ｅ）は、リンス処理工程を説明するための平面図であり、（ｆ）は、（ｅ）の側面図である。 繰り返される研磨処理における研磨具の移動経路を示す側面図である。 （ａ）～（ｅ）は、基板の裏面に形成されたチャック痕の除去を説明するための図である。 実施例２に係る基板処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 ＦＯＭによるエッチング処理前後の基板の膜厚を示す図である。 変形例の第２のＦＯＭの吐出工程において、薬液ノズルからＦＯＭを吐出しながら薬液ノズルを移動させる動作を説明するための側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は、実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。図２は、実施例１に係る基板処理装置の平面図である。

（１）基板処理装置１の構成
図１、図２を参照する。基板処理装置１は、保持回転部２、固定ノズル３、研磨アーム５および薬液アーム７を備える。保持回転部２は、水平姿勢の基板Ｗを保持して回転させるものである。なお、基板（シリコン基板）Ｗは、シリコン（Ｓｉ）で作られており、円板状に形成されている。本実施例において、基板Ｗの直径は、例えば３００ｍｍであるが、この大きさに限定されない。

保持回転部２は、スピンチャック９、回転シャフト１１および回転駆動部１３を備える。回転駆動部１３は、電動モータを備える。回転駆動部１３は、回転シャフト１１を介してスピンチャック９を鉛直軸ＡＸ１周りに回転させる。

スピンチャック９は、スピンベース１５および３本以上（例えば６本）の保持ピン１７を備える。スピンベース１５は、円板状に形成される。スピンベース１５の中心には、鉛直軸ＡＸ１が通過する。３本以上の保持ピン１７は、鉛直軸ＡＸ１周りにリング状に等間隔に立設される。３本以上の保持ピン１７の一部または全部は可動するように構成される。可動する保持ピン１７は、自身を通過する鉛直軸周りに回転する。これにより、スピンチャック９は、３本以上の保持ピン１７によって、基板Ｗの側面を挟み込むように基板Ｗを保持する。なお、スピンチャック９は、基板Ｗの下面を吸着することで基板Ｗを保持するように構成されていてもよい。

保持回転部２は、気体吐出口１９、気体供給管２１、気体配管２３、気体供給源２５および開閉弁Ｖ１を備える。気体吐出口１９は、リング状のスリットを有し、鉛直軸ＡＸ１から水平のほぼ全方向に気体を吐出する。気体供給管２１は、気体吐出口１９に気体を送る。気体供給管２１は、鉛直軸ＡＸ１に沿って回転シャフト１１および回転駆動部１３を貫通するように設けられる。

気体配管２３は、気体供給源２５から気体供給管２１に気体（例えば窒素などの不活性ガス）を送る。気体配管２３には、開閉弁Ｖ１が設けられる。開閉弁Ｖ１が開状態のときに、気体吐出口１９から気体が吐出される。開閉弁Ｖ１が閉状態のときに、気体吐出口１９からの気体の吐出が停止される。気体吐出口１９は、基板Ｗとスピンベース１５との隙間において、基板Ｗの中心側から基板Ｗの端部（外縁）に気体が流れるように、気体を吐出する。

固定ノズル３は、基板Ｗの上面に対して純水（リンス液）を斜め下向きに吐出するものである。純水として、例えばＤＩＷ（Deionized Water）が用いられる。固定ノズル３は、基板Ｗの中心から外れた固定位置に設けられる。固定ノズル３の固定位置は、後述する研磨具３１および薬液ノズル５１の移動を邪魔しないような位置である。本実施例では、固定ノズル３は、保持回転部２で保持された基板Ｗの外側に設けられる。また、固定ノズル３は、図２に示すように、後述する研磨具旋回機構４１とノズル旋回機構５７の間に設けられる。また、固定ノズル３は、水平方向に移動しないように構成されるが、水平方向に移動可能であってもよい。また、固定ノズル３は、所定の鉛直軸周りに旋回されないように構成されてもよく、昇降されないように構成されてもよい。なお、固定ノズル３は、本発明のリンス液ノズルに相当する。

固定ノズル３には、純水配管２７の先端部が接続される。純水配管２７の基端部は、純水供給源２９に接続される。純水配管２７は、純水供給源２９から固定ノズル３に純水を送るものである。純水配管２７には、開閉弁Ｖ２が設けられる。開閉弁Ｖ２が開状態のときに、固定ノズル３から純水が吐出される。また、開閉弁Ｖ２が閉状態のときに、固定ノズル３からの純水の吐出が停止される。

研磨アーム５は、基板Ｗの裏面（上面）を研磨する機構である。研磨アーム５は、研磨具３１、シャフト３３、研磨アーム本体３５および電動モータ３７を備える。研磨具３１は、ブラシまたは研磨ブラシとも呼ばれる。

研磨具３１は、表面化学作用により、または、化学機械研削（Chemical Mechanical Grinding：ＣＭＧ）と呼ばれる方式により基板の裏面を研磨するものである。研磨具３１は、円柱状に形成される。研磨具３１は、砥粒（研磨材）が分散された樹脂体を有する。すなわち、研磨具３１は、砥粒を樹脂結合剤で固定して形成されたものである。例えば、研磨具３１は、砥粒としての炭化ケイ素（ＳｉＣ）が分散されたＰＶＡを有する。

また、研磨具３１は、次のようなものであってもよい。砥粒として、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）またはシリカ（ＳｉＯ_２）などの酸化物が用いられてもよい。砥粒の平均粒径は１０μｍ以下であることが好ましい。樹脂体（樹脂結合剤）として、例えば、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂などの熱硬化樹脂が用いられてもよい。また、樹脂体として、例えばエチルセルロースなどの熱可塑性樹脂が用いられてもよい。この場合、熱可塑性樹脂が軟化しないように研磨が行われる。

ここで、化学機械研削（ＣＭＧ）について説明する。ＣＭＧは、次のような原理で研削されると考えられている。すなわち、酸化セリウムなどの砥粒と対象物との接触により発生する砥粒近傍での局所的な高温および高圧は、砥粒と対象物間で固相反応を生じさせ、ケイ酸塩類を生成させる。その結果、対象物の表層が柔らかくなり、柔らかくなった表層が砥粒によって機械的に除去される。

研磨アーム５の説明に戻る。研磨具３１の上端は、鉛直方向に延びるシャフト３３の下端に取り付けられる。シャフト３３の上部は、水平方向に延びる研磨アーム本体３５によって鉛直軸ＡＸ２周りに回転可能に保持される。シャフト３３は、例えばベルトまたはギヤを介して、電動モータ３７によって鉛直軸ＡＸ２周りに回転される。研磨具３１およびシャフト３３は、研磨アーム本体３５の先端側に設けられる。

研磨アーム５は、更に、昇降機構（リニアアクチュエータ）３９と研磨具旋回機構４１を備える。昇降機構３９は、研磨具３１および研磨アーム本体３５等を昇降させる。昇降機構３９は、ガイドレール４３と駆動部４５を備える。研磨アーム本体３５の基端部は、ガイドレール４３によって昇降可能に支持される。ガイドレール４３は、研磨アーム本体３５を上下方向に案内する。駆動部４５は、例えば電動モータとねじ軸を備える。

なお、駆動部４５は、電動モータ等に代えて、エアシリンダと電空レギュレータとを備えてもよい。電空レギュレータは、後述する制御部７１からの電気信号に基づいて設定された圧力の空気などの気体をエアシリンダに供給する。

研磨具旋回機構４１は、保持回転部２で保持された基板Ｗの外側に設けられる。研磨具旋回機構４１は、研磨具３１、研磨アーム本体３５および昇降機構３９等を鉛直軸ＡＸ３周りに旋回する。研磨具旋回機構４１は、電動モータを備える。研磨具３１の待機位置は、図２に示すように、研磨具旋回機構４１の＋Ｙ方向の位置である。なお、昇降機構３９および研磨具旋回機構４１は、本発明の研磨具移動機構に相当する。

薬液アーム７は、薬液ノズル５１、アーム本体５３、旋回シャフト５５およびノズル旋回機構５７を備える。薬液ノズル５１は、基板Ｗの上面に対して薬液を下向きに吐出する。薬液ノズル５１は、例えば、ＦＯＭ、オゾン水（Ｏ_３）および純水を選択的に吐出する。ＦＯＭは、フッ酸（ＨＦ）とオゾン水（Ｏ_３）の混合薬液である。ＦＯＭのフッ酸とオゾン水の比率は、１：７である。

薬液ノズル５１には、薬液配管５９の先端部が接続される。薬液配管５９の基端部は、ＦＯＭ供給源６１に接続される。薬液配管５９は、ＦＯＭ供給源６１から薬液ノズル５１にＦＯＭを送るものである。薬液配管５９には、開閉弁Ｖ３が設けられる。開閉弁Ｖ３が開状態でかつ、後述する開閉弁Ｖ４，Ｖ５が閉状態のときに、薬液ノズル５１からＦＯＭが吐出される。また、開閉弁Ｖ３が閉状態のときに、薬液ノズル５１からのＦＯＭの吐出が停止される。

また、オゾン水配管６３の先端部は、薬液ノズル５１と開閉弁Ｖ３の間の薬液配管５９に連通接続される。オゾン水配管６３の基端部は、オゾン水供給源６５に接続される。オゾン水配管６３は、薬液配管５９を介してオゾン水供給源６５から薬液ノズル５１にオゾン水を送るものである。オゾン水配管６３には、開閉弁Ｖ４が設けられる。開閉弁Ｖ４は、薬液ノズル５１からのオゾン水の吐出およびその吐出の停止を行う。

また、第２純水配管６６の先端部は、薬液ノズル５１と開閉弁Ｖ３の間の薬液配管５９に連通接続される。また、第２純水配管６６の基端部は、第２純水供給源６８に接続される。第２純水配管６６は、薬液配管５９を介して第２純水供給源６８から薬液ノズル５１に純水（例えばＤＩＷ）を送るものである。第２純水配管６６には、開閉弁Ｖ５が設けられる。開閉弁Ｖ５は、薬液ノズル５１からの純水の吐出およびその吐出の停止を行う。

なお、薬液配管５９、オゾン水配管６３および第２純水配管６６は、アーム本体５３および旋回シャフト５５の各々の内部を通過するように配置される。

薬液ノズル５１は、アーム本体５３の先端に設けられる。アーム本体５３は、水平方向に延びるように構成される。アーム本体５３の基端部は、旋回シャフト５５の上部に連結される。旋回シャフト５５は、鉛直方向に延びるように構成される。旋回シャフト５５の下部には、ノズル旋回機構５７が設けられる。

ノズル旋回機構５７は、電動モータを備える。ノズル旋回機構５７が旋回シャフト５５を鉛直軸ＡＸ４周りに回転させると、薬液ノズル５１およびアーム本体５３は、鉛直軸ＡＸ４周りに旋回する。なお、薬液アーム７は、薬液ノズル５１を昇降させる電動モータを備えていてもよい。

なお、図２において、薬液ノズル５１の待機位置は、研磨具旋回機構４１の近くであって、ノズル旋回機構５７の－Ｘ方向の位置である。研磨具３１および薬液ノズル５１が待機位置にあるとき、研磨アーム５および薬液アーム７は、図２に示すように、平面視でＬ字状に配置される。

図１に戻る。基板処理装置１は、制御部７１と記憶部（図示しない）を備えている。制御部７１は、基板処理装置１の各構成を制御する。制御部７１は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの１つまたは複数のプロセッサを備える。記憶部は、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、およびハードディスクの少なくとも１つを備えている。記憶部は、基板処理装置１の各構成を制御するために必要なコンピュータプログラムを記憶する。

（２）基板処理装置１の動作（裏面洗浄）
次に、図３のフローチャートを参照しながら基板処理装置１の動作について説明する。図４（ａ）～図４（ｆ）、図５、図６（ａ）および図６（ｂ）は、基板処理装置１の動作を説明するための図である。なお、基板Ｗの裏面とは、電子回路が形成された側の面（デバイス面）である基板Ｗの表面に対して、電子回路が形成されていない側の面をいう。

図示しない搬送ロボットは、裏面が上向きの基板Ｗを保持回転部２に搬送する。保持回転部２は、搬送された基板Ｗを保持する。図６（ａ）に示すように、例えば、基板Ｗの裏面には、微細なスクラッチ（またはピット）ＳＲＴ１、深めのスクラッチ（またはピット）ＳＲＴ２、およびパーティクル（金属ゴミ）ＭＴが付着している。

基板Ｗを保持した後、開閉弁Ｖ１は開状態に操作される。これにより、基板Ｗとスピンベース１５との隙間において、基板Ｗの中心側から基板Ｗの端部に気体が流れるように、気体吐出口１９から気体が吐出される。そのため、例えば、基板Ｗの下面（デバイス面）にＦＯＭ等が回り込むことを防止できる。

〔ステップＳ０１〕基板の回転開始
保持回転部２は、水平姿勢の基板Ｗを回転させる。基板Ｗは、鉛直軸ＡＸ１周りに回転される。基板Ｗの回転は、ステップＳ０１～ステップＳ１０の間で継続される。

〔ステップＳ０２〕ＦＯＭの吐出
ステップＳ０２～Ｓ０４において、基板Ｗは例えば８００ｒｐｍで回転される。薬液アーム７のノズル旋回機構５７は、基板Ｗの待機位置から基板Ｗの中心の上方に薬液ノズル５１を移動させる。その後、制御部７１は、回転される基板Ｗの裏面（上面）に薬液ノズル５１からＦＯＭ（フッ酸とオゾン水の混合薬液）を吐出させる（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）。この際、開閉弁Ｖ３が開状態に操作され、２つの開閉弁Ｖ４，Ｖ５が閉状態に操作される。回転される基板Ｗに着液したＦＯＭは、基板Ｗの全面に広がり、余剰のＦＯＭは、基板Ｗの外側に排出される。

回転される基板Ｗの裏面（上面）にＦＯＭが吐出されると、ＦＯＭのオゾン水が基板Ｗを構成するベアシリコン（シリコン）を酸化させる（図６（ｂ）参照）。また、ＦＯＭのフッ酸が基板Ｗの酸化膜をエッチングする（図６（ｃ）参照）。すなわち、酸化膜に変化させながら、その酸化膜を取り除くことができる。また、本ステップＳ０２のＦＯＭの吐出前から基板Ｗの裏面に付着する酸化膜および窒化膜を取り除くことができる。そのため、基板Ｗを構成するベアシリコンまでエッチングすることができる。これにより、基板Ｗの上面（裏面）に形成された微細なスクラッチおよび凹みを除去することができる（図６（ｄ）参照）。また、基板Ｗの裏面の表面粗さを改善できる。

〔ステップＳ０３〕オゾン水の吐出
薬液ノズル５１は、基板Ｗの中心の上方に存在したままである。薬液ノズル５１からＦＯＭを予め設定された時間、吐出した後、制御部７１は、開閉弁Ｖ４を開状態に操作し、２つの開閉弁Ｖ３，Ｖ５を閉状態に操作する。これにより、薬液ノズル５１から基板Ｗの裏面にオゾン水が吐出される（図４（ｃ）、図４（ｄ）参照）。基板Ｗの裏面に着液したオゾン水は、基板Ｗの回転により基板Ｗの全面に広げられ、余剰の液は基板Ｗの外側に排出される。オゾン水により、基板Ｗの裏面を親水性に変えることができ、その結果、異物の再付着を防止することができる。

〔ステップＳ０４〕リンス処理
薬液ノズル５１は、基板Ｗの中心の上方に存在したままである。薬液ノズル５１からオゾン水を予め設定された時間、吐出した後、制御部７１は、開閉弁Ｖ５を開状態に操作し、２つの開閉弁Ｖ３，Ｖ４を閉状態に操作する。これにより、薬液ノズル５１から基板Ｗの裏面に純水（例えばＤＩＷ）が吐出される。これにより、基板Ｗ上のオゾン水等が基板Ｗの外側に洗い流される。

その後、制御部７１は、３つの開閉弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５を閉状態に操作する。これにより、薬液ノズル５１からの純水の吐出が停止される。その後、ノズル旋回機構５７は、基板Ｗの中心の上方から基板Ｗの待機位置に薬液ノズル５１を移動させる。

〔ステップＳ０５〕リンス液・研磨（研削）処理
薬液ノズル５１からの純水の吐出が停止した後、基板Ｗは、例えば５００ｒｐｍで回転される。その後、制御部７１は、開閉弁Ｖ２を開状態に操作することで、固定ノズル３から純水（例えばＤＩＷ）を吐出する（図４（ｆ）参照）。なお、図４（ｆ）において、図示の都合上、固定ノズル３は、図４（ｆ）の右側に図示される。

固定ノズル３から吐出された純水は、基板Ｗの中心に接触する研磨具３１に直接純水が当たらないような、基板Ｗの中心付近に着液される。また、研磨アーム５の研磨具旋回機構４１は、待機位置から基板Ｗの中心の上方に研磨具３１を移動させる。

その後、制御部７１は、回転される基板Ｗの裏面に固定ノズル３から純水を吐出しながら、回転される基板Ｗの裏面に研磨具３１を押し当てる（研磨具押し当て工程）。すなわち、固定ノズル３から純水が吐出されている状態で、研磨アーム５の昇降機構３９は、研磨具３１を下降させることで、回転される基板Ｗの裏面に研磨具３１を押し当てる。研磨アーム５は、図示しない荷重センサ（ロードセル）を有する。基板Ｗに対する研磨具３１の押し荷重は、例えば、２０ｇｆ（グラム重）となるように制御される。なお、研磨具３１による基板Ｗの裏面の研磨（研削）が行われる際に、研磨具３１は、電動モータ３７によって鉛直軸ＡＸ２周りに回転される。

更に、制御部７１は、基板Ｗの裏面に研磨具３１を押し当てながら、基板Ｗの中心から基板Ｗの端部に研磨具３１を移動させる（図４（ｅ）、図４（ｆ）参照）。研磨具３１が基板Ｗの端部に到達すると、昇降機構３９は研磨具３１を上昇させる。その後、リンス液・研磨処理を繰り返す場合、研磨具旋回機構４１は、基板Ｗの端部の上方から基板Ｗの中心の上方に研磨具３１を移動させる。

なお、図５に示すように、１回のリンス液・研磨処理は、回転される基板Ｗの裏面に研磨具３１を押し当てながら、基板Ｗの中心から基板Ｗの端部まで移動させ、更に、基板Ｗの裏面から研磨具３１を離した状態で、基板Ｗの端部から基板Ｗの中心に研磨具３１を移動させることによって行われる。このリンス液・研磨処理は、例えば、更に３回繰り返される。すなわち、合計４回のリンス液・研磨処理が行われる。

これにより、研磨具３１で、パーティクルＭＴを基板Ｗから剥がすと共に、ＦＯＭによるエッチングで残ったスクラッチＳＲＴ２等を含めて基板Ｗの裏面を研磨する（図６（ｅ）参照）。また、研磨処理により、基板Ｗの裏面の凹凸（うねりおよび表面粗さ）を平坦にする。また、リンス液・研磨処理の前に、ＦＯＭによるエッチング処理を行っている。これにより、基板Ｗの裏面にめり込んだパーティクル（例えば金属ゴミ）を剥がし易くなる。その後、研磨具３１により基板Ｗの裏面を積極的に研磨（研削）する。そのため、基板Ｗの裏面からパーティクルが更に剥がし易くなる。４回のリンス液・研磨処理が行われた後、研磨アーム５は、研磨具３１を待機位置に戻す。

〔ステップＳ０６〕リンス処理
４回のリンス液・研磨処理の後、固定ノズル３から、回転される基板Ｗの裏面への純水の吐出が引き続き行われる。基板Ｗの回転数は、例えば５００ｒｐｍである。これにより、リンス液・研磨処理の後の基板Ｗに対してリンス処理が行われる。

〔ステップＳ１０〕スピン乾燥
その後、開閉弁Ｖ２が閉状態に操作されて、固定ノズル３からの純水の供給が停止する。また、保持回転部２は、基板Ｗを高速回転させる（例えば１５００ｒｐｍ）。これにより、基板Ｗを乾燥させるためのスピン乾燥処理を行う。

〔ステップＳ１１〕基板の回転停止
その後、保持回転部２は、基板Ｗの回転を停止する。また、制御部７１は、開閉弁Ｖ１を操作することで、気体吐出口１９からの気体の吐出を停止する。その後、保持回転部２は、基板Ｗの保持を解除する。図示しない搬送ロボットは、裏面洗浄が行われた基板Ｗを保持回転部２から受け取り、次の目的地にその基板Ｗを搬送する。

本実施例によれば、基板Wの裏面にＦＯＭが吐出されると、オゾン水によりシリコンを酸化させ、フッ酸で酸化膜（ＳｉＯ）をエッチングする。これにより、基板Wの裏面に形成された微細なスクラッチおよび凹みを除去することができる。また、ＦＯＭにより、基板Ｗの裏面に強固に付着したパーティクルＭＴの周囲がエッチングされて、そのパーティクルＭＴが剥がし易くなる。その後、研磨具３１により基板Ｗの裏面を積極的に研磨（研削）する。そのため、基板Ｗの裏面からパーティクルＭＴが更に剥がし易くなる。よって、基板Ｗに形成されたチャック痕の除去率を向上させることができる。

また、混合薬液により基板の裏面の表面粗さを改善できる。そのため、混合薬液によるエッチングで残ったスクラッチＳＲＴ２等を取り除くための研磨処理の負荷が軽減される。

次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、実施例１と重複する説明は省略する。図７は、実施例２に係る基板処理装置１の動作を示すフローチャートである。

実施例１において、ステップＳ０５，Ｓ０６のリンス液・研磨処理とリンス処理を行った後に、ステップＳ１０のスピン乾燥を行った。この点、図７に示すように、ステップＳ０５，Ｓ０６のリンス液・研磨処理（研磨具押し当て工程および研磨具移動工程を含む）とリンス処理を行った後に、再度、ＦＯＭを吐出する処理（ステップＳ０７）を行ってもよい。なお、実施例２の動作は、図１、図２に示す実施例１の基板処理装置１で行われる。

図７のフローチャートを参照しながら実施例２の基板処理装置１の動作について説明する。なお、図７に示す実施例２のステップＳ０１～Ｓ０６およびステップＳ１０，Ｓ１１は、実施例１のステップＳ０１～Ｓ０６およびステップＳ１０，Ｓ１１と同じである。

〔ステップＳ０７〕第２のＦＯＭの吐出
また、ステップＳ０７～Ｓ０９において、基板Ｗは例えば８００ｒｐｍで回転される。ステップＳ０６のリンス処理を行った後、薬液アーム７のノズル旋回機構５７は、基板Ｗの待機位置から基板Ｗの中心の上方に薬液ノズル５１を移動させる。その後、制御部７１は、回転される基板Ｗの裏面（上面）に薬液ノズル５１からＦＯＭ（フッ酸とオゾン水の混合薬液）を吐出させる（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）。この際、開閉弁Ｖ３が開状態に操作され、２つの開閉弁Ｖ４，Ｖ５が閉状態に操作される。回転される基板Ｗに着液したＦＯＭは、基板Ｗの全面に広がり、余剰のＦＯＭは、基板Ｗの外側に排出される。

ステップＳ０５のリンス液・研磨処理において、基板Ｗの裏面に研磨具３１によるスクラッチが残る可能性がある。このスクラッチは、ＥＵＶ工程におけるデフォーカスの原因となる場合があり得る。そこで、本ステップＳ０７において、再度、回転される基板Ｗの裏面にＦＯＭを吐出することで、研磨面（裏面）のエッチングを行う。ＦＯＭのオゾン水が研磨面のシリコンを酸化させ、酸化膜（ＳｉＯ_２）を除去する。これにより、研磨処理によるスクラッチを除去することができる。また、研磨面の表面粗さを改善できる。なお、図６（ｂ）において、酸化膜は、スクラッチの内部よりも基板Ｗの裏面の方が生成されやすいので、研磨面の表面粗さが改善できると考えられる。

なお、チャック痕のスクラッチよりも研磨処理によるスクラッチが小さい場合、本ステップＳ０７におけるＦＯＭの吐出時間は、ステップＳ０２のＦＯＭの吐出時間よりも短くてもよい。

〔ステップＳ０８，Ｓ０９〕オゾン水の吐出とリンス処理
第２のＦＯＭの吐出処理（エッチング処理）を行った後、制御部７１は、薬液ノズル５１から、回転される基板Ｗの裏面に所定時間、オゾン水を吐出する（ステップＳ０８）。その後、制御部７１は、薬液ノズル５１から、回転される基板Ｗの裏面に所定時間、純水を吐出する。ステップＳ０９のリンス処理が行われた後、ステップＳ１０の乾燥処理が行われる。

本実施例によれば、制御部７１は、研磨処理（研磨具押し当て工程および研磨具移動工程）の後に、再度、回転される基板の裏面に薬液ノズルからＦＯＭを吐出する（第２混合薬液吐出工程）。研磨処理は、基板Ｗの裏面のチャック痕を除去しつつ、基板Ｗの裏面を平坦にすることができるが、研磨具５１が原因のスクラッチが残る可能性がある。そこで、研磨処理の後に、基板Ｗの裏面にＦＯＭを吐出することで、研磨具５１が原因のスクラッチを除去することができる。また、ステップＳ０２のＦＯＭで研磨具５１が原因のスクラッチを除去できるので、液供給の構成をシンプルにすることができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例２の第２のＦＯＭの吐出工程（ステップＳ０７）において、薬液ノズル５１からＦＯＭを吐出しているときに、制御部７１は、薬液ノズル５１を水平方向に移動させずに、基板Ｗの中心の上方の位置に停止させていた。そのため、ＦＯＭは、基板Ｗの中心の上方（定点）で吐出され続けた。この点、第２のＦＯＭの吐出工程において、薬液ノズル５１からＦＯＭを吐出しているときに、制御部７１は、基板Ｗの中心の上方と基板Ｗの端部の上方との間で薬液ノズル５１を移動させてもよい。

図８は、ＦＯＭによるエッチング処理前後の基板Ｗの膜厚を示す図である。図８において、横軸は、基板Ｗの中心からの距離（最大で１５０ｍｍ）を示し、縦軸は、基板Ｗの厚みを示す。なお、図８のエッチング処理では、直径が３００ｍｍのシリコン基板が用いられている。図８に示すエッチング処理では、回転される基板Ｗの中心にＦＯＭを吐出し続け、その後、基板Ｗの端部にＦＯＭを吐出し続けている。この図８より、基板Ｗの中心と端部に定点でＦＯＭを吐出し続けると、基板Ｗの中心と端部でシリコン基板の膜厚が更に減る結果になった。そのため、リンス液・研磨処理で平坦化させた基板Ｗの裏面に凹凸を生じさせてしまう場合がある。

そこで、図９に示すように、薬液ノズル５１からＦＯＭを吐出しているときに、ノズル旋回機構５７は、基板Ｗの中心の上方と基板Ｗの端部の上方との間で薬液ノズル５１を移動させる。これにより、ＦＯＭによるエッチング処理で、リンス液・研磨処理で平坦化させた基板Ｗの裏面に凹凸を生じさせることを防止しつつ、研磨処理で生じたスクラッチを除去することができる。

なお、薬液ノズル５１からＦＯＭを吐出しているときに、基板Ｗの中心の上方と基板Ｗの端部の上方との間を薬液ノズル５１が往復移動されてもよく、また、薬液ノズル５１が往路だけ移動されてもよい。

本変形例によれば、研磨具が原因のスクラッチを除去することができるが、薬液ノズルから基板の裏面の同じ位置に混合薬液が着液され続けると、その位置のエッチングが進みすぎる可能性がある。そこで、混合薬液の位置を移動させることで、研磨処理による平坦化された基板の裏面において、局所的にエッチングが進むことを防止できる。

（２）上述した各実施例および変形例（１）のＦＯＭの吐出工程（ステップＳ０２）において、薬液ノズル５１からＦＯＭを吐出しているときに、制御部７１は、薬液ノズル５１を水平方向に移動させずに、基板Ｗの中心の上方の位置に停止させていた。この点、変形例（１）と同様に、図３または図７のステップＳ０２において、薬液ノズル５１からＦＯＭを吐出しているときに、制御部７１は、基板Ｗの中心の上方と基板Ｗの端部の上方との間で薬液ノズル５１を移動させてもよい。

（３）上述した各実施例および各変形例では、ステップＳ０５において、リンス液・研磨処理を合計４回行ったが、これに限定されない。すなわち、リンス液・研磨処理の回数は、１回以上であればよい。

（４）上述した各実施例および各変形例では、制御部７１は、基板Ｗの裏面に研磨具３１を押し当てながら、基板Ｗの中心から基板Ｗの端部に研磨具３１を移動させていた。基板Ｗの裏面を研磨するための研磨具３１の移動方向は、基板Ｗの中心から基板Ｗの端部に向かう方向（外方向）に限られない。必要により、例えば、研磨するための研磨具３１の移動方向は、基板Ｗの端部から基板Ｗの中心に向かう方向であってもよい（内方向）。また、移動方向は、外方向および内方向であってもよい。

（５）上述した各実施例および各変形例では、固定ノズル３および薬液ノズル５１は、リンス液として純水を吐出したが、リンス液は純水に限定されない。リンス液として、例えば、炭酸水、水素水、または電解イオン水であってもよい。

（６）上述した各実施例および各変形例では、研磨具移動機構としての研磨具旋回機構４１は、鉛直軸ＡＸ３周りに研磨具３１を旋回させた。この点、研磨具移動機構は、研磨具３１を水平方向に直線状に移動させるように構成されてもよい。また、研磨具移動機構は、研磨具３１をＸ方向およびＹ方向に移動させるように構成されてもよい。薬液ノズル５１も同様である。

（７）上述した各実施例および各変形例では、薬液ノズル５１は、ＦＯＭ、オゾン水および純水を選択的に吐出した。この点、オゾン水と純水は個々のノズルから吐出されてもよい。

（８）上述した各実施例および各変形例では、研磨具３１の樹脂体は、スポンジのように柔らかくなく、押し込まれると少し変形する硬さの部材であった。この点、樹脂体は、スポンジ状に形成されていてもよい。

（９）上述した各実施例および各変形例では、ステップＳ０２のＦＯＭの吐出工程の後に、ステップＳ０３のオゾン水の吐出工程を行っていた。この点、ステップＳ０２のＦＯＭの吐出工程の後に、ステップＳ０３のオゾン水の吐出工程を行わなくてもよい。

１ … 基板処理装置
２ … 保持回転部
３ … 固定ノズル
５ … 研磨アーム
７ … 薬液アーム
３１ … 研磨具
３９ … 昇降機構
４１ … 研磨具旋回機構
５１ … 薬液ノズル
５７ … ノズル旋回機構
７１ … 制御部

Claims (4)

1. 水平姿勢でありシリコンで作られた基板を回転させる基板回転工程と、
   回転される前記基板の裏面に薬液ノズルからフッ酸とオゾン水の混合薬液を吐出する混合薬液吐出工程と、
   前記混合薬液吐出工程の後に、回転される前記基板の裏面にリンス液ノズルからリンス液を吐出しながら、砥粒が分散された樹脂体を有する研磨具を、回転される前記基板の裏面に押し当てる研磨具押し当て工程と、
   前記研磨具押し当て工程を行いながら、前記基板の中心と前記基板の端部との間で前記研磨具を移動させる研磨具移動工程と、
   を備えていることを特徴とする基板処理方法。
2. 請求項１に記載の基板処理方法において、
   前記研磨具押し当て工程および前記研磨具移動工程の後に、再度、回転される前記基板の裏面に前記薬液ノズルから前記混合薬液を吐出する第２混合薬液吐出工程を更に備えていることを特徴とする基板処理方法。
3. 請求項２に記載の基板処理方法において、
   前記第２混合薬液吐出工程において、前記薬液ノズルから前記混合薬液を吐出しているときに、前記基板の中心の上方と前記基板の端部の上方との間で前記薬液ノズルを移動させることを特徴とする基板処理方法。
4. 水平姿勢でありシリコンで作られた基板を保持して回転させる保持回転部と、
   フッ酸とオゾン水の混合薬液を吐出する薬液ノズルと、
   リンス液を吐出するリンス液ノズルと、
   砥粒が分散された樹脂体を有する研磨具と、
   前記研磨具を移動させる研磨具移動機構と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記保持回転部により前記基板を回転させ、
   前記制御部は、回転される前記基板の裏面に前記薬液ノズルから前記混合薬液を吐出し、
   前記制御部は、前記混合薬液を吐出した後に、回転される前記基板の裏面に前記リンス液ノズルからリンス液を吐出しながら、前記研磨具移動機構により、前記研磨具を、回転される前記基板の裏面に押し当て、
   前記制御部は、回転される前記基板の裏面に前記研磨具を押し当てながら、更に、前記研磨具移動機構により、前記基板の中心と前記基板の端部との間で前記研磨具を移動させることを特徴とする基板処理装置。
   

Images