JP4043455B2 - 液処理装置及び液処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば表面にレジストなどの塗布液を塗布して露光した後の基板に対して、例えば現像液などの処理液を供給して所定の処理をする液処理装置及び液処理方法に関する。

従来、半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表面に薄膜状にレジストを塗布し、露光により所定の回路パターンを転写した後、処理液である現像液を供給して現像することにより当該ウエハの表面にマスクパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布・現像を行う塗布・現像装置に、露光装置を接続したシステムを用いて行われる。

従来の現像処理は以下のように行われる。先ず、例えば図１４（ａ）に示すように、ウエハＷを鉛直軸回りに回転可能なスピンチャック１に水平姿勢にウエハＷを保持した状態にて、例えばウエハＷの直径と同じ長さの直線状の吐出口を備えた現像液ノズル１１を表面から僅かに浮かせてスライド移動（スキャン）させながら現像液Ｄを供給し、ウエハＷを現像する。続いて、例えば図１４（ｂ）に示すように、ウエハＷを鉛直軸回りに回転させると共に、上側リンスノズル１２からウエハＷの表面中央部にリンス液Ｒ例えば純水を供給し、更に下側リンスノズル１３からウエハＷの裏面側周縁部にリンス液Ｒを夫々供給する。これらリンス液Ｒは、回転するウエハＷの遠心力の作用によりウエハＷの表面全体及び裏面側周縁部の全周に亘って夫々広がり、これによりウエハＷは洗浄される。更に続いて、例えば図１４（ｃ）に示すように、ウエハＷを高速回転させてリンス液Ｒを振り飛ばすスピン乾燥が行われる。

ここで、ウエハＷの表面に現像液Ｄを供給すると、その表面張力によりウエハＷの側周面を介して裏面側に現像液Ｄが回り込むことがあり、現像液Ｄが裏面内側まで広がった現像液Ｄを除去するには洗浄機構が大掛かりになってしまう。そのためウエハＷの裏面側周縁部に全周に亘って液膜（液シール）を形成することによりウエハＷの側周面を介して裏面側に現像液Ｄが回り込むのを抑制する手法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。この液シールを形成する手法について図１５を用いて簡単に説明する。図中１４はウエハＷの裏面側周縁部と僅かな隙間を介して対向する円筒壁であり、この円筒壁１４の上端面は周方向に沿って溝などが形成されている。そして、例えば現像液ＤをウエハＷ表面に供給する前に、ウエハＷを鉛直軸周りに回転させると共に下側リンスノズル１３からウエハＷの裏面と円筒壁１４の上端面との隙間に例えば純水を供給することにより、ウエハＷと円筒壁１４との隙間に全周に亘って表面張力により純水が保持され、これにより液シール１５が形成されて現像液Ｄの回り込みが抑制される。

特許第２９０３２８４号明細書（第２実施例、図１１、１２） 特許第３１９８３７７号明細書（段落００５４、図１１）

ところで、近年、ウエハＷは大型化しており、上述のようにウエハＷを回転させて遠心力の作用によりリンス液ＲをウエハＷ表面に広げ、更にスピン乾燥を行うようにすると、大型化した分において中央部と周縁部との間の回転速度の差が大きくなってしまう。そのため洗浄効率及び乾燥効率が面内で不均一となったり、また回転速度の大きい周縁部ではレジストパターンの転倒（パターン倒れ）が起きる懸念がある。更には、ウエハＷを回転させるための回動機構が大型化してしまい、例えばユニット化した現像装置を積層して塗布・現像装置に組み込むのが困難になる場合がある。そのため本発明者らによりウエハＷを回転させないで、例えばウエハＷを静止した状態で洗浄及び乾燥を行う手法の検討が進められており、これに併せてウエハＷを静止した状態で液シールを形成して現像液Ｄの回り込みを抑制する手法の検討が必要になっている。

本発明はこのような事情の基づいてなされたものであり、その目的は、例えば静止した状態の基板の表面に処理液を供給して処理するにあたり、基板の裏面側に処理液が回り込むのを抑制して良好に洗浄することのできる液処理装置及びその方法を提供することにある。

本発明の液処理装置は、基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に処理液が供給されて液処理が行われた後、当該基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板の裏面側の周縁部に洗浄液を供給するために、基板の全周に亘って吐出口が開口する洗浄液供給部と、
この洗浄液供給部により基板の裏面側に供給された洗浄液を吸引して、基板の裏面に沿って内側及び外側の一方側から他方側に向かって流れる洗浄液の液流を形成し、基板の表面側から裏面側に回り込む液を当該洗浄液の液流と共に吸引するために、当該基板の裏面の全周に亘って吸引口が対向する第１の吸引手段と、を備え、
前記洗浄液供給部の洗浄液の吐出口と前記第１の吸引手段の吸引口との間には、これら吐出口及び吸引口よりも高い越流部が形成され、この越流部と基板の裏面との間に液流によるシール部が形成されることを特徴とする。

前記「基板の全周に亘って吐出口が開口する洗浄液供給部」とは、吐出口から洗浄液を静止している基板の周縁に向けて吐出したときに、基板の周縁部全体に洗浄液が行きわたるように設けられているという意味であり、具体的には、基板が例えばウエハであれば、ウエハと同心円状に吐出口をなすスリットが形成されている場合つまりリング状にスリットが形成されている場合、あるいは吐出口をなす多数の孔がリングのラインに沿って狭い間隔例えば３０ｍｍ以内で配列されている場合などをいう。また「基板の裏面に全周に亘って吸引口が対向する」とは、基板が静止しているときに洗浄液供給部から供給された洗浄液を吸引することで基板の全周に亘って内側及び外側の一方から他方に向かう液流が形成されるように吸引口が設けられていることを意味し、吸引口がリング状のスリットである場合、あるいは多数の孔がリングのラインに沿って狭い間隔例えば３０ｍｍ以内で配列されている場合などをいう。

この発明の具体的な態様としては、前記洗浄液供給部からの洗浄液の供給を止めた後に、基板の裏面に乾燥用の気体を供給する気体供給部が設けられる。また基板の表面に処理液を供給しているとき及び洗浄液を供給しているときに前記洗浄液の液流が形成されるように洗浄液供給部及び第１の吸引手段を制御する制御部が設けられる。

この発明の更に具体的な態様の例を以下に列挙する。洗浄液供給部は、第１の吸引手段
される。
洗浄液の液流が基板の内側から外側に向かうように形成する構成においては、洗浄液供給部及び第１の吸引手段よりも基板の外側に設けられ、基板の表面から零れ落ちた液を吸引する第２の吸引手段を更に備えた構成、
洗浄液供給部の洗浄液の吐出口と第１の吸引手段の吸引口との間に形成される液流部の吸引口側は吸引口に向かって傾斜している構成、
前記基板の裏面に対向し、前記洗浄液供給部から吐出された洗浄液の液流に接触する部材の内側部位は疎水性部材により形成され、その外側部位は親水性部材により形成される構成、などを採用することが好ましい。

また気体供給部は、基板の中央部を保持する基板保持部を兼ね、内部がバッファ室となる平面形状が円形の空洞体と、この空洞体の周方向に沿って設けられ、外方に向かって気体を吐出する気体吐出口と、を備えるようにしてもよい。更にまた洗浄液供給部の洗浄液吐出口と気体供給部の気体吐出口とは共通化されていてもよい。洗浄液供給部及び第１の吸引手段よりも外側に、基板の表面からの液の回り込みを規制する規制部材を設けるようにしてもよい。

また本発明の液処理方法は、基板を水平に保持する工程と、
この基板が静止している状態で当該基板の表面に処理液を供給して液処理を行う工程と、
次いで前記基板が静止している状態で当該基板の表面に洗浄液を供給する工程と、
前記基板の表面に処理液を供給しているとき及び洗浄液を供給しているときに、基板の裏面に沿ってかつ基板の全周に亘って内側及び外側の一方側から他方側に向かって流れる洗浄液の液流を形成し、基板の表面側から裏面側に回り込む液を当該洗浄液の液流と共に吸引する工程と、を含み、洗浄液の液流は、基板の裏面に接近して設けられた越流部を越えるように形成され、この越流部と基板の裏面との間に液流によるシール部を形成することを特徴とする。なお「基板が静止している状態」とは、基板を回転させてその遠心力で洗浄液を振り切るいわゆるスピン洗浄を行うためではなく、洗浄液を遠心力で振り切れない程度の回転数で基板を回転させた場合にも、本発明の効果は得られるため、このような基板の回転は、本発明でいう基板が静止している状態と等価であるため、本発明の技術的範囲に含まれるものとする。

本発明によれば、基板の表面に処理液を供給しているとき及び洗浄液を供給しているときに、基板の裏面に沿ってかつ基板の全周に亘って内側及び外側の一方側から他方側に向かって流れる洗浄液の液流を形成し、基板の表面側から裏面側に回り込む液を当該洗浄液の液流と共に吸引するようにしているため、基板を回転させて液を振り切る作用がなくとも、基板の表面から裏面側に回り込んで内側に向かおうとする液（処理液や処理液の成分を含む洗浄液）は、内側から外側あるいはその逆向きの液流に引き込まれるので、良好に洗浄することができる。

本発明の実施の形態に係る液処理装置について図１及び図２を参照しながら以下に説明するが、ここでは処理液の一つである現像液を基板に供給して現像する現像装置を一例に挙げて説明する。図中２は基板例えばウエハＷを水平姿勢に保持するための昇降自在な基板保持部である平面形状が円形のバキュームチャックである。このバキュームチャック２の表面にはウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着するための図示しないバキューム孔が設けられている。このバキューム孔は、図示は省略するが、吸引路を介して吸引手段例えば吸引ポンプと接続されており、当該吸引手段によりバキューム孔を負圧にしてその表面にウエハＷの裏面が吸引吸着されるように構成されている。

前記バキュームチャック２の表面に保持されたウエハＷの側方及び下方を囲むようにして液受け部をなす矩形のカップ体２１が設けられており、このカップ体２１の底部にはウエハＷ表面からこぼれ落ちた現像液やリンス液などのドレインを排出するための排出口２２が設けられている。更に、バキュームチャック２の側周面には、ウエハＷの裏面と後述する裏面洗浄部との間の隙間に乾燥用気体例えば温度及び湿度が調整された乾燥空気又は乾燥窒素を供給するための気体吐出口である例えば細径の気体噴射孔２３が周方向に狭い間隔例えば８ｍｍ以下の間隔をおいて形成されている。これら気体噴射孔２３はバキュームチャック２の内部の例えば中央部に形成された気体貯留部２４と流路２５を介して連通しており、更に気体貯留部２４は例えば垂立するチャック支持部２６の内部に形成された流路を介して気体供給路２７例えば配管の一端と接続されている。この気体供給路２７の他端は気体の供給源２８と接続されており、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。なお、図中２９は、バキュームチャック２と後述する裏面洗浄部との隙間から乾燥用気体が漏れるのを抑制するためのシール部材例えばＯ−リングである。但し、作図の便宜上、図２では記載を省略してある。

バキュームチャック２に保持されたウエハＷの下方側には、当該ウエハＷの裏面側周縁部と隙間をあけて対向する裏面洗浄部をなすリング部材３が設けられており、このリング部材３の外周縁は例えば上から見てウエハＷの外周縁の投影領域と重なるように形成されている。更に、リング部材３の上端面の外周縁寄りの部位には、各々周方向に全周に亘って形成された例えば幅１〜５ｍｍの３本の溝が例えばウエハＷの中心から同心円状に形成されている（作図の便宜上、図２では記載を省略する）。本例ではこれらの溝を外側から順に外側溝３１、中央溝３２、内側溝３３と呼ぶものとすると、外側溝３１の外周縁はリング部材３の外周縁から例えば１〜５ｍｍ内側にあたる位置に設定されている。つまりリング部材３の上端面のうち外側溝３１の外周縁よりも外側にある部位の水平断面の幅は例えば１〜５ｍｍに設定されている。更にこの部位は例えば外方下方側に傾斜しており、その先端部とウエハＷの裏面との隙間は例えば０．１〜３ｍｍに設定されている。

前記リング部材３について図３を用いて詳しく説明すると、前記各溝３１〜３３は、垂立する外周面（垂立面）と外方下方側に傾斜する内周面（傾斜面）とにより断面Ｖ字状に各々形成されており、互いに隣り合う溝３１（３２）と溝３２（３３）との間に形成される断面三角状の凸部は第１の越流部３４及び第２の越流部３５として夫々形成されている。この第２の越流部３５の上端部はリング部材３の表面よりも高く例えばウエハＷの裏面との隙間が０．１〜３ｍｍに設定されており、また第１の越流部３４はその上端部が例えば前記第２の越流部３５の上端部よりも例えば０．５〜２ｍｍ低く形成されており、例えばウエハＷの裏面との隙間が０．５〜３ｍｍに設定されている。なお、リング部材３の上端面のうち内側溝３３よりも内側にある部位と、ウエハＷの裏面とにより形成される隙間は、上記気体噴射孔２３からの乾燥用気体が通流する流路として形成され、また内側溝３３は上記気体噴射孔２３から噴射された乾燥用気体のバッファ部として形成されている。このような構成とすれば、内側からの乾燥用気体を周方向に均一に広げることができるので得策である。

前記中央溝３２の表面のうち例えば外方下方側に傾斜した傾斜面の表面には、ウエハＷの裏面に液シールを形成するためのシール水を兼用する洗浄液例えば純水を吐出する洗浄液吐出口をなす例えば幅１ｍｍのスリット状の吐出口４が周方向に沿って例えば全周に亘って形成されている。この吐出口４は洗浄液供給部を構成する。また、吐出口４はリング部材３の内部に形成された流路４１と接続され、流路４１の途中にはバッファ部をなす液貯留部４１ａが形成されている。そして更に、流路４１には供給路４２例えば配管の一端が接続されており、この供給路４２の他端は洗浄液の供給源４３と接続され、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。

前記外側溝３１の表面のうち例えば外方下方側に傾斜した傾斜面の表面には、前記吐出口４からの洗浄液及び、液処理時においてウエハＷの表面から裏面に回り込もうとする液例えば現像液及びリンス液を吸引するための吸引口をなす例えば幅１ｍｍのスリット状の吐出口４４が周方向に沿って例えば全周に亘って形成されている。即ち、吸引口４４は前記吐出口４よりも外側（つまりウエハＷの外周縁側）に設けられた構成である。この吸引口４４は第１の吸引手段を構成する。また、吸引口４４はリング部材３の内部に形成された流路４５と接続され、流路４５の途中にはバッファ部をなす流体貯留部４５ａが形成されている。そして更に、流路４５には、吸引路４６例えば配管の一端が接続され、この吸引路４６の他端は吸引手段４７例えば吸引ポンプやエジェクタなどと接続されており、その途中には図示しない吸引圧調整部が設けられている。

更に、リング部材３の少なくとも表面部は、例えば洗浄液に対し疎水性を有する材質例えばポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂、四弗化エチレンパーフロロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系の樹脂の中から選択される材質により形成されている。疎水性を有するとは例えば洗浄液との接触角が５０度以上あることを意味する。またリング部材３の上端面のうち、外側溝３１の表面及び中央溝３２の表面は例えば洗浄液に対し親水性を有するように例えばプラズマ照射やＵＶ照射などの表面処理がなされている。親水性を有するとは、例えば洗浄液との接触角が５０度以下であることを意味する。即ち、リング部材３の上端面は、内側から順に疎水性→親水性→疎水性を有している。なお、外側溝３１の外側にある疎水性の部位は、詳しくは後述するが、ウエハＷとリング部材３との間の隙間内に現像液及びリンス液が浸入するのを規制するための液規制部材として構成される。

なお洗浄液吐出口及び吸引口は必ずしもスリット状に形成しなくともよく、例えば図４に示すように、例えば直径０．５ｍｍの細径の吐出孔４を周方向に例えば１ｍｍ以下の狭い間隔をおいて並べることで洗浄液吐出口を形成し、また例えば直径２ｍｍの細径の吸引孔４４を周方向に例えば１０ｍｍ以下の狭い間隔をおいて並べることで吸引口を形成するようにしてもよい。

説明を図１及び図２に戻し、バキュームチャック２に保持されたウエハＷの上方には、当該ウエハＷの表面に現像液を供給するためのウエハＷの有効領域（デバイス形成領域）の幅と同じか又はこの幅よりも長い直線状の吐出口５０を備えた進退自在且つ昇降自在な現像液ノズル５がウエハＷの表面と対向して設けられている。前記直線状の吐出口５０はスリット状に形成することもあり、また複数の細径の吐出孔をノズルの長手方向に並べて形成することもある。この現像液ノズル５は供給路５１例えば配管を介して現像液の供給源５２と接続されており、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。現像液ノズル５について吐出口５０がスリット状に形成された例を図５を用いて詳しく説明すると、吐出口５０は内部に形成された液貯留部５３と連通しており、その途中には長さ方向において均一に現像液を吐出するための干渉棒５４が内壁面と隙間をあけて設けられている。更に液貯留部５３は供給口５５と連通しており、この供給口５５に前記供給路５１が接続されている。

更に、例えば現像後のウエハＷの表面に洗浄液であるリンス液例えば純水を供給するためのリンスノズル６がウエハＷの表面と対向する位置まで進退自在且つ昇降自在に設けられている。このリンスノズル６は例えば上記現像液ノズル５と同じ形状に構成されており、ウエハＷの有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い直線状の吐出口６０を有している。またリンスノズル６は供給路６１例えば配管を介してリンス液の供給源６２と接続されており、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。

また更に、前記リンスノズル６によりウエハＷ表面に供給されたリンス液を吸引除去することによりウエハＷを乾燥させるための吸引ノズル６３がウエハＷの表面と対向する位置まで進退自在且つ昇降自在な設けられている。この吸引ノズル６３は例えば上記現像液ノズル５と同じ形状に構成されており、ウエハＷの有効領域の幅と同じか、又はこの幅よりも長い直線状の吸引口６４を有している。また吸引ノズル６３は吸引路６５例えば配管を介して吸引手段６６例えば吸引ポンプやエジェクタなどと接続されており、その途中には図示しない吸引圧調整部が設けられている。

上述の現像液ノズル５、リンスノズル６及び吸引ノズル６３は、ノズルアーム７，７１，７２により各々独立して支持されており、このノズルアーム７，７１，７２の基端側は移動基体７３，７４，７５と夫々接続されている（図２参照）。更に、各々の移動基体７３，７４，７５は図示しない昇降機構を備えており、これにより現像液ノズル５，リンスノズル６及び吸引ノズル６３を各々独立して昇降可能なように構成されている。また移動基体７３，７４，７５は、バキュームチャック２上のウエハＷのＹ方向に伸びる直径と並んで伸びるガイドレール７６により支持されており、図示しない駆動機構により各々独立してスライド移動可能なように構成されている。なお、図２では一本のガイドレール７６に移動基体７３，７４，７５を支持した構成を記載しているが、各々の移動基体７３，７４，７５に対して専用のガイドレールを設けた構成とすることもある。

なお、図示は省略するが、バキュームチャック２の表面には前記気体貯留部２４及び流路２５と干渉しないように貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して例えば３本の基板支持ピンが突没自在に設けられている。当該基板支持ピンは、例えば装置の外部から進入してくる図示しないウエハ搬送手段との協働作用によりバキュームチャック２にウエハＷの受け渡しをするように構成されている。

上記現像装置は図示しない制御部を備えており、この制御部は上述のバキュームチャック２のバキューム孔を負圧にするための吸引手段、現像液及びリンス液の流量調整部、吸引ノズル６３の吸引圧調整部、移動基体７３，７４，７５などの動作、並びに吐出口４から洗浄液を吐出する動作及び吸引手段４７により吸引口４４を吸引手段４７により負圧にする動作を制御する機能を有している。

続いて、例えば表面にレジストを塗布し、露光した後の基板例えばウエハＷを上述の現像装置を用いて現像する工程について図６を参照しながら説明する。先ず、各ノズル５，６，６３がカップ体２１の外側の待機位置にある状態にて、図示しないウエハ搬送手段により図示しないウエハ搬送口を介して装置内にウエハＷが搬入され、バキュームチャック２の上方位置に案内される。次いで、このウエハ搬送手段と図示しない基板支持ピンとの協働作用によりウエハＷはバキュームチャック２に受け渡され、水平姿勢に吸着保持される。

続いて、例えば図６（ａ）に示すように、吐出口４から洗浄液Ｌ例えば純水を吐出してウエハＷの裏面側周縁部に供給すると共に、吸引手段４７により吸引口４４を負圧状態にする。ウエハＷに供給された洗浄液Ｌは、例えば図７に模式的に示すように、ウエハＷの裏面に沿って外側に向かい、第１の越流部３４を乗り越えて外側溝３１に流れ込み、そして吸引口４４から吸引される。即ち、ウエハＷの裏面に沿って内側から外側に流れる液流が全周に亘って形成され、これによりウエハＷの裏面周縁部と第１の越流部３４との隙間に洗浄液Ｌにより液シール（シール部）が形成される。

続いて、ウエハＷの表面から例えば０．１〜５ｍｍ浮かせた位置であって且つウエハＷの一端縁の僅かに外側の吐出開始位置に現像液ノズル５が配置され、例えば図６（ｂ）に示すように、その吐出口５０から現像液Ｄを吐出すると共に当該現像液ノズル５をウエハＷの一端から他端に向かってスライド移動（スキャン）させることにより、ウエハＷの表面に現像液Ｄの液膜を形成する。このときウエハＷの表面からこぼれ落ちる現像液Ｄは、例えば図８に模式的に示すように、その殆どはリング部材３の外周面に沿って落下するが、僅かながらウエハＷとリング部材３との隙間に例えば毛細管現象により浸入する。この浸入した現像液Ｄは洗浄液Ｌと共に吸引口４４から吸引される。そして例えば現像液ノズル３がウエハＷの他端を通過するタイミングに合わせて、吐出口４からの洗浄液Ｌの吐出動作及び吸引口４４の吸引動作を停止し、ウエハＷの表面に現像液Ｄの液膜が形成された状態を例えば所定の時間保持して静止現像が行われる。このときレジストの一部が現像液に溶解し、残ったレジストによりマスクパターンが形成される。なお、ウエハＷの他端を通過した現像液ノズル５は現像液の吐出を停止すると共に更に前方側に移動してから待機する。

前記静止現像が終わると、吐出口４からの洗浄液Ｌの吐出動作及び吸引口４４からの吸引動作を再開して前記した場合と同様に液流（液シール）を形成する。その後、リンスノズル６が既述の吐出開始位置に配置され、例えば図６（ｃ）に示すように、その吐出口６０からリンス液Ｒを吐出すると共に当該リンスノズル６をウエハＷの一端から他端に向かってスキャンさせることによりウエハＷの表面に付着した現像液がリンス液Ｒに置換され、ウエハＷが洗浄される。リンス液Ｒも現像液Ｄと同様にその殆どはリング部材３の外周縁に沿って落下するが、僅かなリンス液ＲはウエハＷとリング部材３との隙間に例えば毛細管現象により浸入する。浸入したリンス液Ｒは洗浄液Ｌと共に吸引口４４から吸引される（図８参照）。なお、１回のスキャンでは現像液の置換が充分でない場合など、その洗浄具合によってはリンスノズル６をウエハＷの他端から一端に向かってスキャンさせるようにしてもよく、更にはこの往復動作を複数回例えば２〜３回繰り返すようにしてもよい。しかる後、リンスノズル６はリンス液Ｒの吐出を停止すると共にウエハＷの他端側の更に前方に移動して待機する。

続いて、例えば図６（ｄ）に示すように、吐出口４の吐出動作を停止して洗浄液Ｌ（シール水）を吸引口４４から吸引してしまう一方で、気体噴射口２３から乾燥用気体を噴射する。噴射された乾燥用気体はリング部材３の表面とウエハＷの裏面との隙間を外側に向かって広がり、この乾燥用気体によりウエハＷの裏面側およびリング部材３の上端面が乾燥される。更に乾燥用気体は表面張力によりウエハＷの側周面にまで回り込んで当該側周面を乾燥させる。

更に続いて、ウエハＷの表面から例えば０．０１〜５ｍｍ浮かせた位置であって且つウエハＷの一端縁の僅かに外側の吸引開始位置に吸引ノズル６３が配置され、例えば図６（ｅ）に示すように、吸引手段６６により吸引口６４を負圧状態にすると共に当該吸引ノズル６３をウエハＷの一端から他端に向かってスキャンさせる。ウエハＷの表面に付着しているリンス液Ｒは吸引口６４から吸引され、これによりウエハＷ表面が乾燥される。なお、１回のスキャンでは吸引が充分でない場合など、その吸引具合によっては吸引ノズル６３をウエハＷの他端から一端に向かってスキャンさせるようにしてもよく、更にはこの往復動作を複数回例えば２〜３回繰り返すようにしてもよい。なお、吸引ノズル６３は吸引動作を停止すると共にウエハＷの他端側の更に前方に移動して待機する。しかる後、気体噴射孔２３からの気体噴射を停止し、バキュームチャック２の吸引動作が停止された後、バキュームチャック２からウエハ搬送手段にウエハＷが受け渡され、ウエハＷは装置の外部に搬出される。

上述の実施の形態によれば、現像液ノズル５からの現像液をウエハＷの表面に供給しているとき及びリンスノズル６からのリンス液をウエハＷの表面に供給しているときに、ウエハＷの裏面に沿ってかつ当該ウエハＷの全周に亘って吐出口４から吸引口４４に向かって流れる洗浄液の液流を形成すると共に、ウエハＷの表面側から裏面側に回り込む現像液及びリンス液を当該洗浄液の液流と共に吸引口４４から吸引する構成とすることにより、例えばウエハＷを回転させて液を振り切る作用がなくとも裏面側周縁部に全周に亘って内側から外側に向かう液流からなるシール部を形成することができる。このためウエハＷ表面からの現像液やリンス液の回り込みを抑制しつつウエハＷ裏面を良好に洗浄することができる。

更に上述の実施の形態によれば、外側溝３１及び中央溝３２の表面を親水性とし、その内側を疎水性とする構成としたことにより、吐出口４からの洗浄液は外側の親水性の部位に引っ張られ、また内側の疎水性の部位が洗浄液をいわば後押しすることとなり、このため外側から内側に向かう液流の形成を促進させることができる。その結果、前記吸引口４４の吸引作用と相俟ってウエハＷの裏面側周縁部に全周に亘ってシール部をより確実に形成することができる。更には、リング部材３の上端面のうち、外側溝３１よりも外側にある部位を疎水性とする構成としたことにより、ウエハＷとリング部材３との隙間に現像液及びリンス液が浸入することが抑制されるので、前記シール部による回り込み抑制作用と相俟って裏面側への回り込みをより確実に抑えることができる。

更に上述の実施の形態によれば、第１の越流部３４の内側に第２の越流部３５を配置し、この第２の越流部３５の上端部の高さよりも第１の越流部３４の上端部を低く設定したことにより、洗浄液が内側に向かうのを抑えて外側に向かう液流の形成を促進させることができる。その結果、前記吸引口４４の吸引作用と相俟ってウエハＷの裏面側周縁部に全周に亘ってシール部をより確実に形成することができる。更にまた、上述の実施の形態によれば、中央溝３２の表面のうち外方下方側に傾斜した面の表面、つまり第２の越流部３５の表面のうち吸引口４４側の傾斜面に洗浄液の吐出口４を形成したことにより、洗浄液が内側に向かうのを抑えて外側に向かう液流の形成を促進させることができる。つまり、液流の流れ方向とは逆の方向に洗浄液が向かうのを抑制することができる。その結果、前記吸引口４４の吸引作用と相俟ってウエハＷの裏面側周縁部に全周に亘ってシール部をより確実に形成することができる。

更に上述の実施の形態によれば、現像後のウエハＷの表面にリンス液を供給しているときに、このウエハＷの表面側から裏面側に回り込むリンス液を洗浄液の液流と共に吸引口４４から吸引する構成とすることにより、ウエハＷの裏面のシール部の外側にある部位、つまり外側溝３１よりも外側にあたる部位に現像液が付着していてもリンス液で洗い流すことができるので、結果としてウエハＷの裏面の洗浄を良好に行うことができる。

上述の実施の形態においては、気体噴射口２３はバキュームチャック２に設けた構成に限られず、例えば図９に示すように、吐出口４が気体噴射口２３を兼用するようにしてもよい。この場合、例えば吐出口４と流路４１を介して接続された供給路４２を分岐させて洗浄液の供給源４３及び乾燥用気体の供給源２８と夫々接続し、その途中に設けられた切り替え部８例えば三方バルブを切り替えることにより洗浄液及び乾燥用気体のいずれか一方を吐出可能な構成とする。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

但し、図１及び図２に記載のように、バキュームチャック２の内部に形成された気体貯留部２４に乾燥用気体を供給し、側周面に形成された気体噴射口２３から放射線状に噴射する構成とすれば、その周方向においてより均一に気体を噴射することができ、結果としてウエハＷの裏面をより確実に乾燥させることができるので得策である。そして更に、この例ではウエハＷとリング部材３との間の隙間に気体を流すことで通流抵抗（圧力損失）を持たせることにより、更により確実に周方向に均一に気体を広げることができる。

更には、例えば図１０に示すように、内側溝３３の表面のうちの傾斜した内周面の表面に気体噴射口８１を設けた構成であってもよく、この場合、乾燥用気体がより確実に外側に向かって広がるように内側溝３３の内側に第３の越流部８２を形成するのが好ましい。この第３の越流部８２の上端部は、例えば第２の越流部３４の上端部と同じか又はこれよりも高い位置（つまりウエハＷの裏面に接近させた位置）に設定する。なお、図中８３は、途中に気体貯留部８３ａが形成された乾燥気体の流路であり、図示は省略するが、この流路８３に供給路を介して乾燥用気体の供給源２８が接続されている。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

続いて本発明の液処理装置の一つである現像装置の他の実施の形態についで説明する。本実施例の現像装置は、リング部材３の構成が異なることを除いて図１及び図２記載の現像装置と装置構成は同じである。本例のリング部材３について図１１を用いて以下に説明するが、図１及び図２記載のリング部材３と同じ構成を採用したところについては同じ符号を付して詳しい説明を省略する。当該リング部材３はウエハＷの外周縁よりも外側に突出し、この突出した部位の上端面には例えば幅１〜５ｍｍの溝８４が形成されている。更に、当該溝８４の内側及び外側に第４の越流部８５及び第５の越流部８６が夫々形成されており、この第４の越流部８５及び第５の越流部８６はウエハＷとリング部材３との間の隙間内に現像液及びリンス液が浸入するのを規制するための液規制部材として構成される。第４の越流部８５及び第５の越流部８６の上端部の高さは、例えば横から見てウエハＷの裏面との隙間が０．１〜３ｍｍとなるように設定されている。

この溝８４の表面の内の傾斜した内周面の表面にはウエハＷの表面からこぼれ落ちる液例えば現像液及びリンス液を吸引するための第２の吸引手段をなす吸引口である例えばスリット状の吸引口８５が周方向に例えば全周に亘って形成されている。この吸引口８５はリング部材３の内部に形成された流路８８と夫々接続され、この流路８８の途中には流体貯留部８８ａが形成されている。更に、流路８８には、吸引路８８ｂ例えば配管の一端が接続され、この吸引路８８ｂの他端は吸引手段８９例えば吸引ポンプやエジェクタなどと接続されており、その途中には図示しない吸引圧調整部が設けられている。また溝８４の表面は現像液に対し親水性を有するように例えば表面処理されている。ここで言う親水性を有するとは、例えば現像液の接触角が５０度以下であることを意味する。なお、吸引口は必ずしもスリット状に形成する必要はなく、例えば細径の吸引孔を周方向に狭い間隔をおいて並べて形成することもある。また本例では第４の越流部８５及び第５の越流部８６をウエハＷの外周縁よりも外に突出させているが、第４の越流部８５のみを外に突出させることもある。

この場合、例えば図６記載の工程と同じにしてウエハＷの処理が行われるが、現像液ノズル５によりウエハＷに現像液を供給する際、及びリンスノズル６によりウエハＷにリンス液を供給する際に、吸引口８５を負圧状態にしてウエハＷの表面からこぼれ落ちる現像液及びリンス液を吸引する構成とする。この構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができ、更に本例によればウエハＷの表面からこぼれ落ちる現像液及びリンス液を吸引口８５から吸引することにより、液受けする量が少ない分においてカップ体２１の容積を小さくすることができるので、結果として装置面積を小さくすることができるので得策である。またウエハＷの表面からこぼれ落ちる現像液及びリンス液は吸引口８５から速やかに吸引されるので、カップ体２１内で例えばパーティクル発生の一因となり得る現像液及びリンス液のミストが発生することが少ない。更に、本例のリング部材３においては、ウエハＷの外周縁よりも外に突出した部位と、内側の部位とを別個の部材で形成しておき、外側の部位を昇降する機構を設けた構成としてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明においては、ウエハＷの裏面に沿って流れる液流は、ウエハＷの内側から外側に向かって流れるように形成する構成に限られず、例えば吸引口４４を吐出口４よりも内側に配置して、外側から内側に流れる液流を形成するようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。更には、吸引口４４を吐出口４の内側及び外側の両方に設けることにより、内側から外側に向かう液流と、外側から内側に向かう液流の両方を形成するようにしてもよい。

また本発明においては処理液は現像液に限られず、例えばウエハＷの表面に液層を形成して露光する液浸露光を行う前にレジストが塗布されたウエハＷの表面を浄液液例えば純水で洗浄し乾燥させる処理に適用することもできる。また処理する基板は半導体ウエハ以外の基板、例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板であってもよい。

最後に本発明の液処理装置の一つである上述の現像装置が組み込まれた塗布・現像装置の一例について図１２及び図１３を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリアＣを搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリアＣを複数個載置可能な載置部９０を備えたキャリアステーション９と、このキャリアステーション９から見て前方の壁面に設けられる開閉部９１と、開閉部９１を介してキャリアＣからウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。

キャリア載置部Ｂ１の奥側には筐体９２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハＷの受け渡しを行うウエハ搬送手段である主搬送手段Ａ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２、Ａ３はキャリア載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理部Ｂ１内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、キャリア載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁９３により囲まれる空間内に置かれている。また図中９４、９５は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。

液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図１３に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部９６の上に、塗布ユニットＣＯＴ、上述の現像装置をユニット化した現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、その組み合わせはウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室９７及び第２の搬送室９８からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他に、棚ユニットＵ６及びバッファキャリアＣ０が設けられている。

この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたキャリアＣが載置台９０に載置されると、開閉部９１と共に キャリアＣの蓋体が外されて受け渡し手段ＡＲ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後、塗布ユニットにてレジスト膜が形成されると、ウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは載置台９０上の元のキャリアＣへと戻される。

本発明の実施の形態に係る現像装置を示す縦断面図である。 上記現像装置の斜視図である。 上記現像装置の裏面洗浄部を示す説明図である。 上記現像装置の裏面洗浄部の他の例を示す説明図である。 上記現像装置の現像ノズルを示す説明図である。 上記現像装置を用いてウエハを現像する工程を示す説明図である。 ウエハの裏面に液シールを形成する様子を示す説明図である。 裏面洗浄部の他の例を示す説明図である。 裏面洗浄部の他の例を示す説明図である。 裏面洗浄部の他の例を示す説明図である。 裏面洗浄部の他の例を示す説明図である。 上記現像装置が組み込まれた塗布・現像装置を示す平面図である。 上記塗布・現像装置の斜視図である。 従来の現像工程を示す説明図である。 従来の液シールを形成する手法を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
２ バキュームチャック
３ リング部材
３１ 外側溝
３２ 中央溝
３３ 内側溝
３４ 第１の越流部
３５ 第２の越流部
４ 吐出口
４４ 吸引口
５ 現像液ノズル
６ リンスノズル
６３ 吸引ノズル

Claims (17)

1. 基板を水平に保持する基板保持部と、
   この基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、
   前記基板保持部に保持された基板の表面に処理液が供給されて液処理が行われた後、当該基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、
   前記基板保持部に保持された基板の裏面側の周縁部に洗浄液を供給するために、基板の全周に亘って吐出口が開口する洗浄液供給部と、
   この洗浄液供給部により基板の裏面側に供給された洗浄液を吸引して、基板の裏面に沿って内側及び外側の一方側から他方側に向かって流れる洗浄液の液流を形成し、基板の表面側から裏面側に回り込む液を当該洗浄液の液流と共に吸引するために、当該基板の裏面に全周に亘って吸引口が対向する第１の吸引手段と、を備え、
   前記洗浄液供給部の洗浄液の吐出口と前記第１の吸引手段の吸引口との間には、これら吐出口及び吸引口よりも高い越流部が形成され、この越流部と基板の裏面との間に液流によるシール部が形成されることを特徴とする液処理装置。
2. 洗浄液供給部は、第１の吸引手段よりも基板の内側に位置し、前記洗浄液の液流は基板の内側から外側に向かうように形成されることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
3. 洗浄液供給部の洗浄液の吐出口と第１の吸引手段の吸引口との間に形成される液流部の吸引口側は吸引口に向かって傾斜していることを特徴とする請求項２記載の液処理装置。
4. 前記基板の裏面に対向し、前記洗浄液供給部から吐出された洗浄液の液流に接触する部材の内側部位は疎水性部材により形成され、その外側部位は親水性部材により形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の液処理装置。
5. 基板の表面に処理液を供給しているとき及び洗浄液を供給しているときに前記洗浄液の液流が形成されるように洗浄液供給部及び第１の吸引手段を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の液処理装置。
6. 前記洗浄液供給部からの洗浄液の供給を止めた後に、基板の裏面に乾燥用の気体を供給する気体供給部を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の液処理装置。
7. 気体供給部は、基板の中央部を保持する基板保持部を兼ね、内部がバッファ室となる平面形状が円形の空洞体と、この空洞体の周方向に沿って設けられ、外方に向かって気体を吐出する気体吐出口と、を備えたことを特徴とする請求項６記載の液処理装置。
8. 洗浄液供給部の洗浄液吐出口と気体供給部の気体吐出口とは共通化されていることを特徴とする請求項６記載の液処理装置。
9. 洗浄液供給部及び第１の吸引手段よりも基板の外側に設けられ、基板の表面から零れ落ちた液を吸引する第２の吸引手段を更に備えたことを特徴とする請求項記載２、３または４に記載の液処理装置。
10. 洗浄液供給部及び第１の吸引手段よりも外側に、基板の表面からの液の回り込みを規制する規制部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一に記載の記載の液処理装置。
11. 基板を水平に保持する工程と、
    この基板が静止している状態で当該基板の表面に処理液を供給して液処理を行う工程と、
    次いで前記基板が静止している状態で当該基板の表面に洗浄液を供給する工程と、
    前記基板の表面に処理液を供給しているとき及び洗浄液を供給しているときに、基板の裏面に沿ってかつ基板の全周に亘って内側及び外側の一方側から他方側に向かって流れる洗浄液の液流を形成し、基板の表面側から裏面側に回り込む液を当該洗浄液の液流と共に吸引する工程と、を含み、
    洗浄液の液流は、基板の裏面に接近して設けられた越流部を越えるように形成され、この越流部と基板の裏面との間に液流によるシール部を形成することを特徴とする液処理方法。
12. 前記洗浄液の液流は、基板の全周に亘って開口する吐出口から基板の裏面側の周縁部に洗浄液を供給し、基板の裏面に全周に亘って対向する吸引口から当該洗浄液を吸引することにより形成されることを特徴とする請求項１１記載の液処理方法。
13. 洗浄液の液流は、内側から外側に向かって形成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液処理方法。
14. 洗浄液の液流を停止した後、基板の裏面に乾燥用の気体を供給する工程を行うことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の液処理方法。
15. 乾燥用の気体は、内側から外側に向かって流れ、吸引口から吸引されることを特徴とする請求項１４記載の液処理方法。
16. 洗浄液の液流を形成しているときに、洗浄液を吸引する吸引口の外側部位にて基板の表面から零れ落ちた液を吸引する工程を行うことを特徴とする請求項１３記載の液処理方法。
17. 洗浄液の液流を形成しているときに、液流よりも外側に位置する規制部材により基板の表面からの液の回り込みを規制することを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか一に記載の記載の液処理方法。

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