JP4230840B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、処理液を用いて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。処理の対象となる基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、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などが含まれる。
【０００２】
【背景技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板の表面に形成されたレジスト膜を剥離するための処理（レジスト剥離処理）が行われる。このレジスト剥離処理の方式としては、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式が従来の主流であったが、最近では、処理対象の基板の大型化に伴って、基板の表面にレジスト剥離液を供給して、基板を１枚ずつ処理する枚葉式が注目されてきている。
【０００３】
枚葉式のレジスト剥離処理の方法として、本願発明者は、スピンチャックによってほぼ水平な姿勢で保持した基板の上面（表面）に、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）および過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）の混合液からなるレジスト剥離液を供給して、レジスト剥離液の液盛りによる液膜を形成することを考えた。レジスト剥離液には、強い酸化力を有するＨ2ＳＯ5が含まれているから、基板の表面上の全域にレジスト剥離液の液膜を形成し、その状態を所定時間維持することができれば、Ｈ2ＳＯ5の酸化力によって、基板の表面に形成されているレジスト膜を酸化して剥離することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−６０５７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スピンチャックには、基板の裏面（下面）を真空吸着して基板を保持する構成のものと、複数本のチャックピンで基板の端面を挟持して基板を保持する構成のものとがある。基板の裏面を真空吸着する構成のものは、基板の裏面に吸着跡を残すおそれがあるので、レジスト剥離処理に限らず、他の基板処理においても、基板の端面を挟持する構成のスピンチャックを用いることが好ましい。
【０００６】
ところが、上記のレジスト剥離処理に基板の端面を挟持する構成のスピンチャックを用いると、基板の表面上に液膜の状態で溜められたレジスト剥離液がチャックピンを伝って流下し、基板の表面上にレジスト剥離液の液膜が形成されている状態を維持できないことがわかった。
そこで、この発明の目的は、基板の表面上に液膜の状態で溜められた処理液が基板の端面を挟持する挟持部材を伝って流下することを防止でき、これにより、基板の表面上に処理液の液膜が形成された状態を維持することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、処理対象の基板（Ｗ）の周縁部を複数個の支持部材（１３２）で下方から支持する基板支持工程（Ｓ１；Ｔ１）と、上記支持部材に支持された基板の端面を複数個の挟持部材（１３３）で挟持する基板挟持工程（Ｓ１；Ｔ１）と、上記挟持部材によって端面が挟持された基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面上に処理液の液盛りによる液膜を形成する液膜形成工程（Ｓ４〜Ｓ６；Ｔ４，Ｔ５）と、この液膜形成工程の後、上記挟持部材による基板の端面の挟持状態を所定時間だけ解除する挟持解除工程（Ｓ７，Ｓ８；Ｔ６〜Ｔ９）と、上記液膜形成工程に先立って、上記基板保持手段に保持された基板の表面に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給して、その処理液で当該基板の表面を湿潤させる処理液湿潤工程（Ｓ２，Ｓ３；Ｔ２，Ｔ３）とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【０００８】
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。
上記の方法によれば、基板の表面上に処理液の液膜が形成された後、挟持部材による基板端面の挟持状態が所定時間だけ解除される。基板端面の挟持状態が解除されているとき、挟持部材が基板の端面から離間しているので、基板の表面上で液膜を形成している処理液が挟持部材を伝って流下することがない。したがって、少なくとも基板端面の挟持状態が解除されている期間（上記所定時間）は、基板の表面上に形成された処理液の液膜が潰れることがなく、基板の表面上に処理液の液膜が形成された状態を維持することができる。よって、基板端面の挟持状態が解除されている時間を適切に設定すれば、基板の表面上に処理液の液膜が形成された状態を基板処理に十分な時間にわたって維持することができ、基板に対して良好な処理を施すことができる。
【０００９】
また、基板の表面上で液膜を形成している処理液が挟持部材を伝って流下することによる処理液の浪費を防止でき、処理液の消費量を抑えることができる。
さらに、基板の表面に処理液の液膜を形成する液膜形成工程に先立って、その基板の表面が液膜を形成する処理液と同種の処理液で湿潤した状態にされる。これにより、基板の表面にレジストパターンなどが形成されていても、液膜形成工程では、基板の表面に供給された処理液がパターンの影響を受けずに基板の表面上に拡がるので、基板の表面上の全域に処理液の液膜をむらなく形成することができる。
請求項２記載の発明は、上記基板挟持工程の後に、上記挟持部材によって端面が挟持された基板をその基板の表面に交差する回転軸線まわりに所定の低回転速度で回転させる低速回転工程（Ｓ４）をさらに含み、上記液膜形成工程は、上記低速回転工程に並行して行われ、上記低回転速度で回転している基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面上に処理液の液盛りによる液膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
【００１０】
この方法によれば、低回転速度で回転している基板の表面に供給される処理液は、基板の低速回転による弱い遠心力を受けて基板の表面上に拡がり、その表面張力で基板の表面上に液膜となって溜められていく。これにより、基板の表面全域に、ほぼ均一な膜厚を有する処理液の液膜を形成することができる。
請求項３記載の発明は、上記液膜形成工程の後に、上記低回転速度で回転している基板を停止させる回転停止工程（Ｓ６）をさらに含み、上記挟持解除工程は、上記回転停止工程の後に行われ、回転停止している基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程であることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法である。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は、上記液膜形成工程の後に、上記低回転速度で回転している基板の回転速度を上記低回転速度よりも低い極低回転速度に低下させる回転速度低下工程（Ｓ１４）をさらに含み、上記挟持解除工程は、上記回転速度低下工程の後に行われ、上記極低回転速度で回転している基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程であることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法である。
【００１２】
基板端面の挟持状態は、請求項３に記載のように、基板が回転停止した状態で行われてもよいし、請求項４に記載のように、基板が極低回転速度で回転している状態で行われてもよい。
請求項５記載の発明は、上記液膜形成工程の後に、液膜が形成されている基板の表面に対して所定の小流量で処理液を供給し続ける小流量処理液供給工程（Ｓ１５，Ｓ７，Ｓ８）をさらに含み、上記挟持解除工程は、上記小流量処理液供給工程に並行して行われ、上記小流量で処理液の供給を受けている基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程である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方法である。
【００１３】
基板端面の挟持状態が解除されているときに、基板の表面に処理液を供給すると、その供給流量に応じた流量で基板の表面から処理液が溢れて流下する。基板の表面から溢れる処理液は、基板の端面を伝って流れるので、これにより、基板の端面に対しても処理液による処理を施すことができる。しかも、基板の端面から挟持部材が離間しているので、基板の端面全域に処理液による処理をむらなく施すことができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、上記処理液湿潤工程は、処理対象の基板をその基板の表面に交差する回転軸線まわりに上記低回転速度よりも高い高回転速度で回転させる高速回転工程（Ｓ２；Ｔ２）と、この高速回転工程中に、上記高回転速度で回転している基板の回転中心付近に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する処理液供給工程（Ｓ３；Ｔ３）とを含む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方法である。
【００１６】
基板を高速回転させつつ、その高速回転している基板の回転中心付近に処理液を供給することにより、基板の表面の全域を処理液によって湿潤させることができる。
請求項７記載の発明は、上記処理液は、硫酸と過酸化水素水との混合液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方法である。
この請求項７のように、処理液として硫酸と過酸化水素水との混合液（レジスト剥離液）が用いられる場合、基板の表面上に硫酸と過酸化水素水との混合液の液膜が形成された状態を維持することができ、これにより、基板に対して硫酸と過酸化水素水との混合液による処理（レジスト剥離処理）を良好に施すことができる。
【００１７】
請求項８記載の発明は、上記処理液は、硫酸であって、上記挟持解除工程に並行して行われ、上記挟持解除工程に並行して行われ、上記挟持部材による挟持状態が解除されている基板の表面に過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給工程をさらに含む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方法である。
この請求項８のように、処理液として硫酸が用いられる場合、液膜形成工程において基板の表面上には硫酸の液膜が形成され、基板の表面上に硫酸の液膜が形成された状態が維持されることになる。挟持解除工程に並行して過酸化水素水供給工程が行われると、基板の表面上の硫酸の液膜に対して過酸化水素水が供給されて、硫酸の液膜は硫酸と過酸化水素水との混合液（レジスト剥離液）の液膜となり、その後は、基板の表面上にレジスト剥離液の液膜が形成された状態が維持されることになる。よって、基板に対して硫酸と過酸化水素水との混合液による処理（レジスト剥離処理）を良好に施すことができる。
【００１８】
請求項９記載の発明は、基板（Ｗ）の周縁部を下方から支持するための複数個の支持部材（１３２）および基板の端面を挟持するための複数個の挟持部材（１３３）を備え、上記支持部材に支持された基板の端面を上記挟持部材で挟持して当該基板を保持する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に保持されている基板の表面に処理液を供給するための処理液供給手段（２；９１）と、この処理液供給手段を制御して、上記挟持部材によって挟持されて上記基板保持手段に保持されている基板の表面に処理液の液盛りによる液膜を形成する液膜形成制御手段（８；９７）と、この液膜形成制御手段による制御が行われた後に、上記挟持部材を制御して、上記挟持部材による基板の端面の挟持状態を解除する挟持解除制御手段（８；９７）と、上記液膜形成制御手段による制御に先立って、上記処理液供給手段を制御して、上記基板保持手段に保持されている基板の表面に上記液膜を形成する処理液と同種の処理液を供給して、その処理液で当該基板の表面を湿潤させる処理液湿潤制御手段（８；９７）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【００１９】
この発明によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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、この発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面（上面）から不要になったレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を行う枚葉式の装置であり、ウエハＷをほぼ水平に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に保持されたウエハＷの表面に硫酸（Ｈ2ＳＯ4）および過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）の混合液であるレジスト剥離液を供給するためのレジスト剥離液ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（脱イオン化された純水）を供給するための表面ＤＩＷノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの裏面（下面）にＤＩＷを供給するための下面ＤＩＷノズル４とを備えている。
【００２１】
スピンチャック１は、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数個の支持／挟持部材１３とを有している。
複数個の支持／挟持部材１３は、ウエハＷの外形に対応した円周上にほぼ等角度間隔で配置されていて、それぞれ、スピンベース１２の上面に回転自在に取り付けられた平板部１３１と、平板部１３１の上面において平板部１３１の回転軸線上に配置された周縁支持部１３２と、平板部１３１の上面において周縁支持部１３２からずれた位置に立設された端面挟持部１３３とを備えている。複数個の支持／挟持部材１３は、各周縁支持部１３２をウエハＷの裏面（下面）の周縁部に当接させて、そのウエハＷをほぼ水平な状態で支持することができる。また、周縁支持部１３２に支持されたウエハＷの端面に各端面挟持部１３３を接触させて、これらの端面挟持部１３３の協働によってウエハＷをほぼ水平な状態で挟持することができる。そして、複数個の支持／挟持部材１３のうちの１つである支持／挟持部材１３Ａには、解除レバー５が一体的に設けられていて、この解除レバー５を操作することにより、端面挟持部１３３によるウエハＷの挟持状態を解除することができるようになっている。
【００２２】
スピン軸１１には、モータなどを含む回転駆動機構１４が結合されていて、複数個の支持／挟持部材１３でウエハＷを挟持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に駆動力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。また、スピン軸１１は、中空軸であって、その内部に下面ＤＩＷノズル４が中心軸ノズルの形態をなして挿通されている。
【００２３】
レジスト剥離液ノズル２には、レジスト剥離液を供給するレジスト剥離液供給管２１が接続されている。レジスト剥離液供給管２１の途中部には、レジスト剥離液ノズル２からのレジスト剥離液の吐出を制御するためのレジスト剥離液供給バルブ２２が介装されている。レジスト剥離液供給バルブ２２が開かれて、レジスト剥離液ノズル２から吐出されるレジスト剥離液は、たとえば、連続流の状態（レジスト剥離液の液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００２４】
なお、レジスト剥離液供給管２１には、ミキシングバルブ（図示せず）で硫酸供給源からの硫酸と過酸化水素水供給源からの過酸化水素水とを混合して作成されたレジスト剥離液が供給されてもよいし、レジスト剥離液タンク（図示せず）に貯留されたレジスト剥離液がウエハＷの表面のレジスト膜を剥離可能な高温度に温度調節されて供給されてもよい。
上面ＤＩＷノズル３には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷを供給する上面ＤＩＷ供給管３１が接続されている。上面ＤＩＷ供給管３１の途中部には、上面ＤＩＷノズル３からのＤＩＷの吐出を制御するための上面ＤＩＷ供給バルブ３２が介装されている。上面ＤＩＷ供給バルブ３２が開かれて、上面ＤＩＷノズル３から吐出されるＤＩＷは、たとえば、連続流の状態（ＤＩＷの液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００２５】
また、下面ＤＩＷノズル４には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷを供給する下面ＤＩＷ供給管４１が接続されている。下面ＤＩＷ供給管４１の途中部には、下面ＤＩＷノズル４からのＤＩＷの吐出を制御するための下面ＤＩＷ供給バルブ４２が介装されている。下面ＤＩＷ供給バルブ４２が開かれて、下面ＤＩＷノズル４から吐出されるＤＩＷは、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面の回転中心付近に供給される。
【００２６】
ウエハＷの挟持状態を解除するとき、スピンチャック１は、所定の回転角度位置で停止される。このときの回転角度位置のスピンチャック１の側方において、解除レバー５に対向する位置には、解除レバー５を操作するための解除爪６が配置されている。解除爪６は、ほぼ水平方向に延びた揺動アーム６１の先端に固定されており、この揺動アーム６１は、揺動駆動機構６２によって、ほぼ水平な面内で揺動されるようになっている。
【００２７】
図２は、スピンベース１２の内部構成を説明するための平面図である。スピンベース１２は、その内部に収容空間を有する中空構造を有している。この収容空間には、複数個（この実施形態では３個）の支持／挟持部材１３を連動して作動させるための連動リンク機構７０が収容されている。連動リンク機構７０は、各支持／挟持部材１３ごとのリンク機構７１と、これらの複数のリンク機構７１を連動させるためのリング７２とを備えている。
【００２８】
各リンク機構７１は、支持／挟持部材１３の下端にその中間部が固定されたブーメラン形の第１リンク７１１と、この第１リンク７１１に一端部が回動自在に結合された第２リンク７１２と、第２リンク７１２の他端部に一端部が回動自在に結合された第３リンク７１３と、この第３リンク７１３の他端部とともに共通の回転軸（図示せず）にその一端部が固定され、その他端部がリング７２に回動自在に結合された第４リンク７１４とを備えている。第３リンク７１３の上記他端部および第４リンク７１４の上記一端部が共通に固定された回転軸は、スピンベース１２に対して回動自在に立設されている。一方、各支持／挟持部材１３は、スピンベース１２の周縁部付近において、鉛直軸線まわりの回動が可能であるように取り付けられている。
【００２９】
リング７２とスピンベース１２の所定部との間には、引っ張りコイルばね７１５が張り渡されており、これにより、支持／挟持部材１３は、ウエハＷを挟持するための挟持方向に向かって弾性的に付勢されている。
これにより、解除レバー５に外力が加えられていない状態において、複数個の支持／挟持部材１３は、それぞれの端面挟持部１３３がウエハＷの端面に当接して、そのウエハＷを挟持することができる。そして、解除レバー５をスピンチャック１の外方から押して、支持／挟持部材１３Ａを引っ張りコイルばね７１５のばね力に抗して回転させると、支持／挟持部材１３Ａの回転に伴ってリング７２が回転し、さらに、そのリング７２の回転に伴って複数個の支持／挟持部材１３が連動して回動することにより、それぞれの端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間して、複数個の支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除される。
【００３０】
図３は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置８を備えている。制御装置８には、回転駆動機構１４、揺動駆動機構６２、レジスト剥離液供給バルブ２２、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２などが制御対象として接続されている。制御装置８は、レジスト剥離処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４および揺動駆動機構６２の動作を制御し、また、レジスト剥離液供給バルブ２２、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２の開閉を制御する。
【００３１】
図４は、レジスト剥離処理について説明するための図である。未処理のウエハＷは、搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、スピンチャック１に受け渡される。揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、ウエハＷの搬入時には、各支持／挟持部材１３が解除状態に変位されており、搬送ロボットによって搬入されてくるウエハＷは、支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２上に受け渡される。この後、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６が解除レバー５から退避される。すると、引っ張りコイルばね７１５のばね力により、各支持／挟持部材１３が挟持状態へと導かれ、複数個の支持／挟持部材１３（端面挟持部１３３）にウエハＷが挟持される（ステップＳ１）。
【００３２】
その後、回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定の高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で高速回転される（ステップＳ２）。また、レジスト剥離液供給バルブ２２が開かれて、レジスト剥離液ノズル２から高速回転中のウエハＷの表面の中央部にレジスト剥離液が供給される（ステップＳ３）。ウエハＷの表面に供給されたレジスト剥離液は、ウエハＷの高速回転による大きな遠心力を受け、その供給位置からウエハＷの周縁へ向けて、ウエハＷの表面上を比較的強い液流となって流れる。したがって、ウエハＷの表面にレジスト膜のパターンなどが形成されていても、そのパターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面にレジスト剥離液が拡がり、ウエハＷの表面がレジスト剥離液によって湿潤されていく。
【００３３】
このウエハＷの表面をレジスト剥離液で湿潤させるための工程（湿潤工程）が所定の湿潤時間（たとえば、１〜５秒間）にわたって行われ、ウエハＷの表面の全域がレジスト剥離液によって湿潤した状態になると、次に、回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が所定の低回転速度（たとえば、１０〜２０ｒｐｍ）まで減速される（ステップＳ４）。
ウエハＷの回転速度が上記低回転速度に減速された後も、レジスト剥離液ノズル２からウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給が続けられている。低回転速度で回転しているウエハＷの表面に供給されるレジスト剥離液は、ウエハＷの低速回転による弱い遠心力を受けてウエハＷの表面上に拡がり、その表面張力でウエハＷの表面上に液膜となって溜められていく。すなわち、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液が液盛りされて、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成されていく。この液膜形成工程に先立って、ウエハＷの表面全域がレジスト剥離液で湿潤されているので、低回転速度で回転しているウエハＷの表面に供給されるレジスト剥離液は、ウエハＷの表面にパターンが形成されていても、そのパターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がる。これによって、ウエハＷの表面上には、その全域にほぼ均一な膜厚を有するレジスト剥離液の液膜がむらなく形成される。
【００３４】
ウエハＷの回転速度を上記低回転速度に減速してから所定の液膜形成時間（たとえば、１０〜２０秒間）が経過すると、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜を形成するための工程（液膜形成工程）は終了であり、レジスト剥離液供給バルブ２２が閉じられて、レジスト剥離液ノズル２からウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給が停止される（ステップＳ５）。また、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷの回転が停止される（ステップＳ６）。
【００３５】
その後、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間されて、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除される（ステップＳ７）。挟持状態が解除されることにより、ウエハＷは、各支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２に下方から支持された状態になる。ウエハＷの挟持解除状態は、所定の挟持解除時間（たとえば、３０〜１２０秒間）にわたって維持され、この挟持解除時間が経過すると、解除爪６が解除レバー５から退避されて、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面に接触し、支持／挟持部材１３によってウエハＷが再び挟持される（ステップＳ８）。
【００３６】
各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間していれば、ウエハＷの表面上のレジスト剥離液が端面挟持部１３３を伝って流下することがない。したがって、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間（上記挟持解除時間）は、ウエハＷの表面上で液膜を形成しているレジスト剥離液が端面挟持部１３３を伝って流下することがなく、ウエハＷの表面上に形成されたレジスト剥離液の液膜が潰れることがない。すなわち、少なくとも上記挟持解除時間は、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成された状態が維持される。レジスト剥離液には、強い酸化力を有するＨ2ＳＯ5が含まれているから、上記挟持解除時間を適切に設定すれば、そのＨ2ＳＯ5の酸化力によって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を残すことなく良好に剥離除去することができる。
【００３７】
支持／挟持部材１３によってウエハＷが再び挟持された後、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷが所定の中回転速度（たとえば、３００〜１５００ｒｐｍ）で回転される（ステップＳ９）。そして、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２が開かれて、上記中回転速度で回転しているウエハＷの表面および裏面の中央部に、それぞれ上面ＤＩＷノズル３および下面ＤＩＷノズル４からＤＩＷが供給される（ステップＳ１０）。ウエハＷの表面および裏面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて流れる。これによって、ウエハＷの表面および裏面の全域にＤＩＷが行き渡り、ウエハＷに付着しているレジスト剥離液がＤＩＷによって洗い流される。
【００３８】
このＤＩＷによるウエハＷのリンス処理が所定のリンス時間（たとえば、６０秒間）にわたって行われると、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２が閉じられて、上面ＤＩＷノズル３および下面ＤＩＷノズル４からそれぞれウエハＷの表面および裏面へのＤＩＷの供給が停止される（ステップＳ１１）。
この後は、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が３０００ｒｐｍまで上げられて、リンス処理後のウエハＷに付着しているＤＩＷを遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ処理が行われる（ステップＳ１２）。スピンドライ処理が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められる（ステップＳ１３）。そして、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除されると、搬送ロボット（図示せず）によって、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００３９】
上述したように、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成された後、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態を上記挟持解除時間だけ解除することにより、ウエハＷの表面上に形成されたレジスト剥離液の液膜が潰れることを防止でき、レジスト剥離液による十分なレジスト剥離処理をウエハＷの表面に施すことができる。よって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を残すことなく良好に剥離除去することができる。
【００４０】
しかも、ウエハＷの表面上で液膜を形成しているレジスト剥離液が支持／挟持部材１３を伝って流下することによるレジスト剥離液の浪費を防止でき、レジスト剥離液の消費量を抑えることができる。
図５は、この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この図５において、上述の図１に示された各部に相当する部分には、図１の場合と同一の参照符号が付されている。また、その同一の参照符号を付した部分についての説明は省略する。
【００４１】
この実施形態に係る基板処理装置は、スピンチャック１の上方に、そのスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に硫酸を供給するための硫酸ノズル９１と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に過酸化水素水を供給するための過酸化水素水ノズル９２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（脱イオン化された純水）を供給するための表面ＤＩＷノズル３とを備えている。
【００４２】
硫酸ノズル９１には、硫酸供給源からの硫酸を供給する硫酸供給管９３が接続されている。硫酸供給管９３の途中部には、硫酸ノズル９１からの硫酸の吐出を制御するための硫酸供給バルブ９４が介装されている。硫酸供給バルブ９４が開かれて、硫酸ノズル９１から吐出される硫酸は、たとえば、連続流の状態（硫酸の液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００４３】
過酸化水素水ノズル９２には、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給管９５が接続されている。過酸化水素水供給管９５の途中部には、過酸化水素水ノズル９２からの過酸化水素水の吐出を制御するための過酸化水素水供給バルブ９６が介装されている。また、この実施形態において、過酸化水素水ノズル９２は、過酸化水素水を霧化してウエハＷに供給する噴霧ノズルであって、過酸化水素水ノズル９２には、窒素ガス供給源からの窒素ガス（Ｎ2）を供給する窒素ガス供給管（図示せず）が接続されている。過酸化水素水ノズル９２に過酸化水素水と窒素ガスとが同時に供給されると、過酸化水素水ノズル９２内で過酸化水素水が霧化され、この霧化した過酸化水素水が過酸化水素水ノズル９２の先端からウエハＷの表面に供給される。
【００４４】
また、過酸化水素水ノズル９２は、スピンチャック１の上方でほぼ水平に延びたアーム（図示せず）に取り付けられている。このアームの揺動によって、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、過酸化水素水ノズル９２からの過酸化水素水の供給位置をスキャン（移動）させることができ、これにより、ウエハＷが静止した状態でも、ウエハＷの表面の全域に過酸化水素水を供給することできるようになっている。
【００４５】
図６は、この実施形態に係る基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置９７を備えている。
制御装置９７には、回転駆動機構１４、揺動駆動機構６２、硫酸供給バルブ９４、過酸化水素水供給バルブ９６、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２などが制御対象として接続されている。制御装置９７は、レジスト剥離処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４および揺動駆動機構６２の動作を制御し、また、硫酸供給バルブ９４、過酸化水素水供給バルブ９６、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２の開閉を制御する。
【００４６】
図７は、レジスト剥離処理について説明するための図である。未処理のウエハＷの搬入持には、各支持／挟持部材１３が解除状態に変位されており、搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてくるウエハＷは、スピンチャック１に受け渡されて、支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２上に支持される。ウエハＷが周縁支持部１３２上に支持されると、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６が解除レバー５から退避される。すると、各支持／挟持部材１３が挟持状態へと導かれ、複数個の支持／挟持部材１３（端面挟持部１３３）にウエハＷが挟持される（ステップＴ１）。
【００４７】
その後、回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定の高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で高速回転される（ステップＴ２）。また、硫酸供給バルブ９４が開かれて、硫酸ノズル９１から高速回転中のウエハＷの表面の中央部に硫酸が供給される（ステップＴ３）。ウエハＷの表面に供給された硫酸は、ウエハＷの高速回転による大きな遠心力を受け、その供給位置からウエハＷの周縁へ向けて、ウエハＷの表面上を比較的強い液流となって流れる。したがって、ウエハＷの表面にレジスト膜のパターンなどが形成されていても、そのパターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面に硫酸が拡がり、ウエハＷの表面が硫酸によって湿潤されていく。
【００４８】
このウエハＷの表面を硫酸で湿潤させるための工程（湿潤工程）が所定の湿潤時間（たとえば、１〜５秒間）にわたって行われ、ウエハＷの表面の全域が硫酸によって湿潤した状態になると、回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１によるウエハＷの回転が停止される（ステップＴ４）。ウエハＷの回転が停止された後も、硫酸ノズル９１からウエハＷの表面への硫酸の供給が続けられており、ウエハＷの表面に供給される硫酸は、ウエハＷの表面上に拡がり、その表面張力でウエハＷの表面上に液膜となって溜められていく。すなわち、ウエハＷの表面上に硫酸が液盛りされて、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成されていく。この液膜形成工程に先立って、ウエハＷの表面全域が硫酸で湿潤されているので、静止状態のウエハＷの表面に供給される硫酸は、そのウエハＷの表面にパターンが形成されていても、パターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がる。これによって、ウエハＷの表面上には、その全域にほぼ均一な膜厚を有する硫酸の液膜がむらなく形成される。
【００４９】
ウエハＷの静止状態での硫酸の供給が所定の液膜形成時間（たとえば、１０〜２０秒間）にわたって行われると、硫酸供給バルブ９４が閉じられて、硫酸ノズル９２からウエハＷへの硫酸の供給が停止される（ステップＴ５）。この後、ウエハＷが静止し、そのウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成されている状態で、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間されて、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持が解除される（ステップＴ６）。挟持が解除されることにより、ウエハＷは、各支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２に下方から支持された状態になる。
【００５０】
ウエハＷの挟持が解除された状態で、過酸化水素水供給バルブ９６が開かれて、過酸化水素水ノズル９２からウエハＷの表面に霧状の過酸化水素水が供給される（ステップＴ７）。このとき、過酸化水素水ノズル９２が取り付けられたアームが揺動されることにより、ウエハＷの表面上で過酸化水素水の供給位置がスキャン（移動）され、ウエハＷの表面上の硫酸の液膜に対して過酸化水素水がむらなく供給される。過酸化水素水の供給開始から所定の過酸化水素水供給時間（たとえば、１５秒間）が経過すると、過酸化水素水供給バルブ９６が閉じられて、過酸化水素水ノズル９２からウエハＷの表面への過酸化水素水の供給が停止される（ステップＴ８）。また、ウエハＷの挟持が解除されてから所定の挟持解除時間（たとえば、３０〜１２０秒間）が経過すると、解除爪６が解除レバー５から退避されて、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面に接触し、支持／挟持部材１３によってウエハＷが再び挟持される（ステップＴ９）。
【００５１】
過酸化水素水ノズル９２からウエハＷの表面に向けて供給される過酸化水素水は霧状であるから、この霧状の過酸化水素水は、ウエハＷの表面上に形成されている硫酸の液膜を破壊することなく、硫酸の液膜の表面の全域からその液膜内に浸透する。これにより、ウエハＷの表面上では、その全域で、硫酸と過酸化水素水との化学反応（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2→Ｈ2ＳＯ5＋Ｈ2Ｏ）が生じて、強い酸化力を有するＨ2ＳＯ5を含むレジスト剥離液が生成される。また、このとき化学反応による発熱（反応生成熱）を生じるから、たとえば、硫酸ノズル９１からウエハＷの表面に供給される硫酸の温度を室温程度に温度調節し、過酸化水素水ノズル９２からの過酸化水素水の温度を約４０℃に温度調節しても、ウエハＷの表面上に生成されるレジスト剥離液の温度は、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を良好に剥離可能な約１００℃以上の高温に達する。よって、この実施形態のように、ウエハＷ上で硫酸と過酸化水素水とを混合してレジスト剥離液を生成することはエネルギー効率の点から望ましい。
【００５２】
しかも、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間は、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間しているので、ウエハＷの表面上で生成されたレジスト剥離液が端面挟持部１３３を伝って流下することがなく、ウエハＷの表面上に形成されたレジスト剥離液の液膜が潰れることがない。よって、上記挟持解除時間を適切に設定すれば、レジスト剥離液に含まれるＨ2ＳＯ5の酸化力によって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を残すことなく良好に剥離除去することができる。
【００５３】
支持／挟持部材１３によってウエハＷが再び挟持された後、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷが所定の中回転速度（たとえば、３００〜１５００ｒｐｍ）で回転される（ステップＴ１０）。そして、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２が開かれて、上記中回転速度で回転しているウエハＷの表面および裏面の中央部に、それぞれ上面ＤＩＷノズル３および下面ＤＩＷノズル４からＤＩＷが供給される（ステップＴ１１）。ウエハＷの表面および裏面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて流れる。これによって、ウエハＷの表面および裏面の全域にＤＩＷが行き渡り、ウエハＷに付着しているレジスト剥離液がＤＩＷによって洗い流される。
【００５４】
このＤＩＷによるウエハＷのリンス処理が所定のリンス時間（たとえば、６０秒間）にわたって行われると、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２が閉じられて、上面ＤＩＷノズル３および下面ＤＩＷノズル４からそれぞれウエハＷの表面および裏面へのＤＩＷの供給が停止される（ステップＴ１２）。そして、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が３０００ｒｐｍまで上げられて、リンス処理後のウエハＷに付着しているＤＩＷを遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ処理が行われる（ステップＴ１３）。スピンドライ処理が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められる（ステップＳ１４）。そして、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除されると、搬送ロボット（図示せず）によって、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００５５】
この実施形態によれば、ウエハＷの表面に過酸化水素水を供給している間に、ウエハＷの表面上に形成された硫酸の液膜が潰れることがなく、ウエハＷの表面に対して硫酸と過酸化水素水とを混合して生成されるレジスト剥離液によるレジスト剥離処理を良好に行うことができる。また、液膜を形成している硫酸およびレジスト剥離液が支持／挟持部材１３を伝って流下することによる硫酸およびレジスト剥離液の浪費を防止することができる。
【００５６】
以上、この発明の２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できる。たとえば、上記の実施形態では、スピンチャック１が静止した状態でのみ、複数個の支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態を解除することができる構成を取り上げたが、スピンベース１２の内部に、リング７２を所定角度範囲内で回動させるためのシリンダなどを設けて、スピンチャック１の回転中においても、そのシリンダを制御することにより、複数個の支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態を解除することができるようにしてもよい。
【００５７】
そして、そのような構成を採用した場合には、図８に示すように、所定の低回転速度で回転しているウエハＷの表面にレジスト剥離液を供給して、レジスト剥離液の液膜を形成した後、ウエハＷの回転速度を上記低回転速度よりもさらに低い極低回転速度に低下させて（ステップＳ１４）、ウエハＷが上記極低回転速度で回転している状態で、複数個の支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態を解除するようにしてもよい（ステップＳ７）。
【００５８】
上記極低回転速度は、挟持状態が解除されることによって各支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２に下方から支持されたウエハＷが落下しない程度の回転速度であり、たとえば、５ｒｐｍ以下に設定されるとよい。
また、スピンチャック１の回転中にウエハＷの挟持状態を解除できる構成を採用した場合には、第２の実施形態の変形例として、ウエハＷの挟持状態を解除した状態で、スピンチャック１によってウエハＷを上記極低回転速度で回転させつつ、その回転しているウエハＷの表面に過酸化水素水ノズル９２から過酸化水素水を供給するようにしてもよい。こうすることにより、ウエハＷの表面の硫酸の液膜に対して過酸化水素水をより均一に供給することができ、ウエハＷの表面上でむらなく生成されるレジスト剥離液によって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜をより良好に剥離除去することができる。さらにまた、過酸化水素水ノズル９２からの過酸化水素水が、ウエハＷの表面上においてウエハＷの回転半径以上の長さを有するスリット状またはウエハＷの回転半径以上の直径を有する円形状に供給され、かつ、その過酸化水素水の供給範囲が、ウエハＷの回転中心から周縁まで及ぶように設定されていれば、過酸化水素水の供給位置（範囲）をスキャンさせる必要はなく、そのスキャンのための機構を省略することができる。
【００５９】
さらに、第１の実施形態では、ウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給を停止した後にウエハＷの挟持状態を解除するとしたが、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間についても、ウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給が行われてもよい。また、第２の実施形態では、ウエハＷの表面への硫酸の供給を停止した後にウエハＷの挟持状態を解除するとしたが、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間において、ウエハＷの表面への過酸化水素水の供給と並行して、ウエハＷの表面への硫酸の供給が行われてもよい。ウエハＷの挟持状態が解除されている期間に、ウエハＷの表面にレジスト剥離液または硫酸および過酸化水素水を供給すると、その供給流量に応じた流量でウエハＷの表面からレジスト剥離液が溢れて流下する。ウエハＷの表面から溢れるレジスト剥離液は、ウエハＷの端面を伝って流れるので、これにより、ウエハＷの端面に形成されているレジスト膜も剥離して除去することができる。しかも、ウエハＷの端面から支持／挟持部材１３（端面挟持部１３３）が離間しているので、ウエハＷの端面全域からレジスト膜を残すことなく除去することができる。
【００６０】
なお、レジスト剥離液の消費量を抑えるために、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間におけるレジスト剥離液または硫酸および過酸化水素水の供給流量は小流量（たとえば、１０〜３０ｍｌ／ｓｅｃ）であることが好ましい。たとえば、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間にレジスト剥離液を小流量で供給する場合、図８に示すように、ウエハＷの表面にレジスト剥離液の液膜が形成された後に、ウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給量（流量）を減少させて（ステップＳ１５）、ウエハＷの表面にレジスト剥離液が小流量で供給されている状態で、ウエハＷの挟持状態が解除されるようにすればよい（ステップＳ７）。
【００６１】
また、上記の各実施形態では、ウエハＷの表面から不要になったレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を例にとったが、処理対象となる基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの他の種類の基板であってもよい。
さらに、基板に対する処理は、基板の表面上に処理液の液膜を形成して行う処理であればよく、レジスト剥離処理に限らず、たとえば、基板の表面上にＢＨＦ（Buffered hydrofluoric acid）を含むポリマー除去液の液膜を液盛りによって形成し、その液膜状態のポリマー除去液によって基板の表面に付着しているポリマー残渣を浮き上がらせて除去する処理（ポリマー除去処理）であってもよい。
【００６２】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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図解的に示す図である。
【図２】スピンベースの内部構成を説明するための平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る基板処理装置で行われるレジスト剥離処理について説明するための図である。
【図５】この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係る基板処理装置で行われるレジスト剥離処理について説明するための図である。
【図８】この発明の変形例について説明するための図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
２ レジスト剥離液ノズル
８ 制御装置
１３ 支持／挟持部材
１４ 回転駆動機構
９１ 硫酸ノズル
９７ 制御装置
１３２ 周縁支持部
１３３ 端面挟持部
Ｗ シリコン半導体ウエハ
【発明の属する技術分野】
この発明は、処理液を用いて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。処理の対象となる基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、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などが含まれる。
【０００２】
【背景技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板の表面に形成されたレジスト膜を剥離するための処理（レジスト剥離処理）が行われる。このレジスト剥離処理の方式としては、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式が従来の主流であったが、最近では、処理対象の基板の大型化に伴って、基板の表面にレジスト剥離液を供給して、基板を１枚ずつ処理する枚葉式が注目されてきている。
【０００３】
枚葉式のレジスト剥離処理の方法として、本願発明者は、スピンチャックによってほぼ水平な姿勢で保持した基板の上面（表面）に、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）および過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）の混合液からなるレジスト剥離液を供給して、レジスト剥離液の液盛りによる液膜を形成することを考えた。レジスト剥離液には、強い酸化力を有するＨ2ＳＯ5が含まれているから、基板の表面上の全域にレジスト剥離液の液膜を形成し、その状態を所定時間維持することができれば、Ｈ2ＳＯ5の酸化力によって、基板の表面に形成されているレジスト膜を酸化して剥離することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−６０５７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スピンチャックには、基板の裏面（下面）を真空吸着して基板を保持する構成のものと、複数本のチャックピンで基板の端面を挟持して基板を保持する構成のものとがある。基板の裏面を真空吸着する構成のものは、基板の裏面に吸着跡を残すおそれがあるので、レジスト剥離処理に限らず、他の基板処理においても、基板の端面を挟持する構成のスピンチャックを用いることが好ましい。
【０００６】
ところが、上記のレジスト剥離処理に基板の端面を挟持する構成のスピンチャックを用いると、基板の表面上に液膜の状態で溜められたレジスト剥離液がチャックピンを伝って流下し、基板の表面上にレジスト剥離液の液膜が形成されている状態を維持できないことがわかった。
そこで、この発明の目的は、基板の表面上に液膜の状態で溜められた処理液が基板の端面を挟持する挟持部材を伝って流下することを防止でき、これにより、基板の表面上に処理液の液膜が形成された状態を維持することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、処理対象の基板（Ｗ）の周縁部を複数個の支持部材（１３２）で下方から支持する基板支持工程（Ｓ１；Ｔ１）と、上記支持部材に支持された基板の端面を複数個の挟持部材（１３３）で挟持する基板挟持工程（Ｓ１；Ｔ１）と、上記挟持部材によって端面が挟持された基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面上に処理液の液盛りによる液膜を形成する液膜形成工程（Ｓ４〜Ｓ６；Ｔ４，Ｔ５）と、この液膜形成工程の後、上記挟持部材による基板の端面の挟持状態を所定時間だけ解除する挟持解除工程（Ｓ７，Ｓ８；Ｔ６〜Ｔ９）と、上記液膜形成工程に先立って、上記基板保持手段に保持された基板の表面に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給して、その処理液で当該基板の表面を湿潤させる処理液湿潤工程（Ｓ２，Ｓ３；Ｔ２，Ｔ３）とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【０００８】
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。
上記の方法によれば、基板の表面上に処理液の液膜が形成された後、挟持部材による基板端面の挟持状態が所定時間だけ解除される。基板端面の挟持状態が解除されているとき、挟持部材が基板の端面から離間しているので、基板の表面上で液膜を形成している処理液が挟持部材を伝って流下することがない。したがって、少なくとも基板端面の挟持状態が解除されている期間（上記所定時間）は、基板の表面上に形成された処理液の液膜が潰れることがなく、基板の表面上に処理液の液膜が形成された状態を維持することができる。よって、基板端面の挟持状態が解除されている時間を適切に設定すれば、基板の表面上に処理液の液膜が形成された状態を基板処理に十分な時間にわたって維持することができ、基板に対して良好な処理を施すことができる。
【０００９】
また、基板の表面上で液膜を形成している処理液が挟持部材を伝って流下することによる処理液の浪費を防止でき、処理液の消費量を抑えることができる。
さらに、基板の表面に処理液の液膜を形成する液膜形成工程に先立って、その基板の表面が液膜を形成する処理液と同種の処理液で湿潤した状態にされる。これにより、基板の表面にレジストパターンなどが形成されていても、液膜形成工程では、基板の表面に供給された処理液がパターンの影響を受けずに基板の表面上に拡がるので、基板の表面上の全域に処理液の液膜をむらなく形成することができる。
請求項２記載の発明は、上記基板挟持工程の後に、上記挟持部材によって端面が挟持された基板をその基板の表面に交差する回転軸線まわりに所定の低回転速度で回転させる低速回転工程（Ｓ４）をさらに含み、上記液膜形成工程は、上記低速回転工程に並行して行われ、上記低回転速度で回転している基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面上に処理液の液盛りによる液膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
【００１０】
この方法によれば、低回転速度で回転している基板の表面に供給される処理液は、基板の低速回転による弱い遠心力を受けて基板の表面上に拡がり、その表面張力で基板の表面上に液膜となって溜められていく。これにより、基板の表面全域に、ほぼ均一な膜厚を有する処理液の液膜を形成することができる。
請求項３記載の発明は、上記液膜形成工程の後に、上記低回転速度で回転している基板を停止させる回転停止工程（Ｓ６）をさらに含み、上記挟持解除工程は、上記回転停止工程の後に行われ、回転停止している基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程であることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法である。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は、上記液膜形成工程の後に、上記低回転速度で回転している基板の回転速度を上記低回転速度よりも低い極低回転速度に低下させる回転速度低下工程（Ｓ１４）をさらに含み、上記挟持解除工程は、上記回転速度低下工程の後に行われ、上記極低回転速度で回転している基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程であることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法である。
【００１２】
基板端面の挟持状態は、請求項３に記載のように、基板が回転停止した状態で行われてもよいし、請求項４に記載のように、基板が極低回転速度で回転している状態で行われてもよい。
請求項５記載の発明は、上記液膜形成工程の後に、液膜が形成されている基板の表面に対して所定の小流量で処理液を供給し続ける小流量処理液供給工程（Ｓ１５，Ｓ７，Ｓ８）をさらに含み、上記挟持解除工程は、上記小流量処理液供給工程に並行して行われ、上記小流量で処理液の供給を受けている基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程である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方法である。
【００１３】
基板端面の挟持状態が解除されているときに、基板の表面に処理液を供給すると、その供給流量に応じた流量で基板の表面から処理液が溢れて流下する。基板の表面から溢れる処理液は、基板の端面を伝って流れるので、これにより、基板の端面に対しても処理液による処理を施すことができる。しかも、基板の端面から挟持部材が離間しているので、基板の端面全域に処理液による処理をむらなく施すことができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、上記処理液湿潤工程は、処理対象の基板をその基板の表面に交差する回転軸線まわりに上記低回転速度よりも高い高回転速度で回転させる高速回転工程（Ｓ２；Ｔ２）と、この高速回転工程中に、上記高回転速度で回転している基板の回転中心付近に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する処理液供給工程（Ｓ３；Ｔ３）とを含む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方法である。
【００１６】
基板を高速回転させつつ、その高速回転している基板の回転中心付近に処理液を供給することにより、基板の表面の全域を処理液によって湿潤させることができる。
請求項７記載の発明は、上記処理液は、硫酸と過酸化水素水との混合液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方法である。
この請求項７のように、処理液として硫酸と過酸化水素水との混合液（レジスト剥離液）が用いられる場合、基板の表面上に硫酸と過酸化水素水との混合液の液膜が形成された状態を維持することができ、これにより、基板に対して硫酸と過酸化水素水との混合液による処理（レジスト剥離処理）を良好に施すことができる。
【００１７】
請求項８記載の発明は、上記処理液は、硫酸であって、上記挟持解除工程に並行して行われ、上記挟持解除工程に並行して行われ、上記挟持部材による挟持状態が解除されている基板の表面に過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給工程をさらに含む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方法である。
この請求項８のように、処理液として硫酸が用いられる場合、液膜形成工程において基板の表面上には硫酸の液膜が形成され、基板の表面上に硫酸の液膜が形成された状態が維持されることになる。挟持解除工程に並行して過酸化水素水供給工程が行われると、基板の表面上の硫酸の液膜に対して過酸化水素水が供給されて、硫酸の液膜は硫酸と過酸化水素水との混合液（レジスト剥離液）の液膜となり、その後は、基板の表面上にレジスト剥離液の液膜が形成された状態が維持されることになる。よって、基板に対して硫酸と過酸化水素水との混合液による処理（レジスト剥離処理）を良好に施すことができる。
【００１８】
請求項９記載の発明は、基板（Ｗ）の周縁部を下方から支持するための複数個の支持部材（１３２）および基板の端面を挟持するための複数個の挟持部材（１３３）を備え、上記支持部材に支持された基板の端面を上記挟持部材で挟持して当該基板を保持する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に保持されている基板の表面に処理液を供給するための処理液供給手段（２；９１）と、この処理液供給手段を制御して、上記挟持部材によって挟持されて上記基板保持手段に保持されている基板の表面に処理液の液盛りによる液膜を形成する液膜形成制御手段（８；９７）と、この液膜形成制御手段による制御が行われた後に、上記挟持部材を制御して、上記挟持部材による基板の端面の挟持状態を解除する挟持解除制御手段（８；９７）と、上記液膜形成制御手段による制御に先立って、上記処理液供給手段を制御して、上記基板保持手段に保持されている基板の表面に上記液膜を形成する処理液と同種の処理液を供給して、その処理液で当該基板の表面を湿潤させる処理液湿潤制御手段（８；９７）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【００１９】
この発明によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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、この発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面（上面）から不要になったレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を行う枚葉式の装置であり、ウエハＷをほぼ水平に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に保持されたウエハＷの表面に硫酸（Ｈ2ＳＯ4）および過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）の混合液であるレジスト剥離液を供給するためのレジスト剥離液ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（脱イオン化された純水）を供給するための表面ＤＩＷノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの裏面（下面）にＤＩＷを供給するための下面ＤＩＷノズル４とを備えている。
【００２１】
スピンチャック１は、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数個の支持／挟持部材１３とを有している。
複数個の支持／挟持部材１３は、ウエハＷの外形に対応した円周上にほぼ等角度間隔で配置されていて、それぞれ、スピンベース１２の上面に回転自在に取り付けられた平板部１３１と、平板部１３１の上面において平板部１３１の回転軸線上に配置された周縁支持部１３２と、平板部１３１の上面において周縁支持部１３２からずれた位置に立設された端面挟持部１３３とを備えている。複数個の支持／挟持部材１３は、各周縁支持部１３２をウエハＷの裏面（下面）の周縁部に当接させて、そのウエハＷをほぼ水平な状態で支持することができる。また、周縁支持部１３２に支持されたウエハＷの端面に各端面挟持部１３３を接触させて、これらの端面挟持部１３３の協働によってウエハＷをほぼ水平な状態で挟持することができる。そして、複数個の支持／挟持部材１３のうちの１つである支持／挟持部材１３Ａには、解除レバー５が一体的に設けられていて、この解除レバー５を操作することにより、端面挟持部１３３によるウエハＷの挟持状態を解除することができるようになっている。
【００２２】
スピン軸１１には、モータなどを含む回転駆動機構１４が結合されていて、複数個の支持／挟持部材１３でウエハＷを挟持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に駆動力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。また、スピン軸１１は、中空軸であって、その内部に下面ＤＩＷノズル４が中心軸ノズルの形態をなして挿通されている。
【００２３】
レジスト剥離液ノズル２には、レジスト剥離液を供給するレジスト剥離液供給管２１が接続されている。レジスト剥離液供給管２１の途中部には、レジスト剥離液ノズル２からのレジスト剥離液の吐出を制御するためのレジスト剥離液供給バルブ２２が介装されている。レジスト剥離液供給バルブ２２が開かれて、レジスト剥離液ノズル２から吐出されるレジスト剥離液は、たとえば、連続流の状態（レジスト剥離液の液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００２４】
なお、レジスト剥離液供給管２１には、ミキシングバルブ（図示せず）で硫酸供給源からの硫酸と過酸化水素水供給源からの過酸化水素水とを混合して作成されたレジスト剥離液が供給されてもよいし、レジスト剥離液タンク（図示せず）に貯留されたレジスト剥離液がウエハＷの表面のレジスト膜を剥離可能な高温度に温度調節されて供給されてもよい。
上面ＤＩＷノズル３には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷを供給する上面ＤＩＷ供給管３１が接続されている。上面ＤＩＷ供給管３１の途中部には、上面ＤＩＷノズル３からのＤＩＷの吐出を制御するための上面ＤＩＷ供給バルブ３２が介装されている。上面ＤＩＷ供給バルブ３２が開かれて、上面ＤＩＷノズル３から吐出されるＤＩＷは、たとえば、連続流の状態（ＤＩＷの液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００２５】
また、下面ＤＩＷノズル４には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷを供給する下面ＤＩＷ供給管４１が接続されている。下面ＤＩＷ供給管４１の途中部には、下面ＤＩＷノズル４からのＤＩＷの吐出を制御するための下面ＤＩＷ供給バルブ４２が介装されている。下面ＤＩＷ供給バルブ４２が開かれて、下面ＤＩＷノズル４から吐出されるＤＩＷは、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面の回転中心付近に供給される。
【００２６】
ウエハＷの挟持状態を解除するとき、スピンチャック１は、所定の回転角度位置で停止される。このときの回転角度位置のスピンチャック１の側方において、解除レバー５に対向する位置には、解除レバー５を操作するための解除爪６が配置されている。解除爪６は、ほぼ水平方向に延びた揺動アーム６１の先端に固定されており、この揺動アーム６１は、揺動駆動機構６２によって、ほぼ水平な面内で揺動されるようになっている。
【００２７】
図２は、スピンベース１２の内部構成を説明するための平面図である。スピンベース１２は、その内部に収容空間を有する中空構造を有している。この収容空間には、複数個（この実施形態では３個）の支持／挟持部材１３を連動して作動させるための連動リンク機構７０が収容されている。連動リンク機構７０は、各支持／挟持部材１３ごとのリンク機構７１と、これらの複数のリンク機構７１を連動させるためのリング７２とを備えている。
【００２８】
各リンク機構７１は、支持／挟持部材１３の下端にその中間部が固定されたブーメラン形の第１リンク７１１と、この第１リンク７１１に一端部が回動自在に結合された第２リンク７１２と、第２リンク７１２の他端部に一端部が回動自在に結合された第３リンク７１３と、この第３リンク７１３の他端部とともに共通の回転軸（図示せず）にその一端部が固定され、その他端部がリング７２に回動自在に結合された第４リンク７１４とを備えている。第３リンク７１３の上記他端部および第４リンク７１４の上記一端部が共通に固定された回転軸は、スピンベース１２に対して回動自在に立設されている。一方、各支持／挟持部材１３は、スピンベース１２の周縁部付近において、鉛直軸線まわりの回動が可能であるように取り付けられている。
【００２９】
リング７２とスピンベース１２の所定部との間には、引っ張りコイルばね７１５が張り渡されており、これにより、支持／挟持部材１３は、ウエハＷを挟持するための挟持方向に向かって弾性的に付勢されている。
これにより、解除レバー５に外力が加えられていない状態において、複数個の支持／挟持部材１３は、それぞれの端面挟持部１３３がウエハＷの端面に当接して、そのウエハＷを挟持することができる。そして、解除レバー５をスピンチャック１の外方から押して、支持／挟持部材１３Ａを引っ張りコイルばね７１５のばね力に抗して回転させると、支持／挟持部材１３Ａの回転に伴ってリング７２が回転し、さらに、そのリング７２の回転に伴って複数個の支持／挟持部材１３が連動して回動することにより、それぞれの端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間して、複数個の支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除される。
【００３０】
図３は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置８を備えている。制御装置８には、回転駆動機構１４、揺動駆動機構６２、レジスト剥離液供給バルブ２２、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２などが制御対象として接続されている。制御装置８は、レジスト剥離処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４および揺動駆動機構６２の動作を制御し、また、レジスト剥離液供給バルブ２２、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２の開閉を制御する。
【００３１】
図４は、レジスト剥離処理について説明するための図である。未処理のウエハＷは、搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、スピンチャック１に受け渡される。揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、ウエハＷの搬入時には、各支持／挟持部材１３が解除状態に変位されており、搬送ロボットによって搬入されてくるウエハＷは、支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２上に受け渡される。この後、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６が解除レバー５から退避される。すると、引っ張りコイルばね７１５のばね力により、各支持／挟持部材１３が挟持状態へと導かれ、複数個の支持／挟持部材１３（端面挟持部１３３）にウエハＷが挟持される（ステップＳ１）。
【００３２】
その後、回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定の高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で高速回転される（ステップＳ２）。また、レジスト剥離液供給バルブ２２が開かれて、レジスト剥離液ノズル２から高速回転中のウエハＷの表面の中央部にレジスト剥離液が供給される（ステップＳ３）。ウエハＷの表面に供給されたレジスト剥離液は、ウエハＷの高速回転による大きな遠心力を受け、その供給位置からウエハＷの周縁へ向けて、ウエハＷの表面上を比較的強い液流となって流れる。したがって、ウエハＷの表面にレジスト膜のパターンなどが形成されていても、そのパターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面にレジスト剥離液が拡がり、ウエハＷの表面がレジスト剥離液によって湿潤されていく。
【００３３】
このウエハＷの表面をレジスト剥離液で湿潤させるための工程（湿潤工程）が所定の湿潤時間（たとえば、１〜５秒間）にわたって行われ、ウエハＷの表面の全域がレジスト剥離液によって湿潤した状態になると、次に、回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が所定の低回転速度（たとえば、１０〜２０ｒｐｍ）まで減速される（ステップＳ４）。
ウエハＷの回転速度が上記低回転速度に減速された後も、レジスト剥離液ノズル２からウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給が続けられている。低回転速度で回転しているウエハＷの表面に供給されるレジスト剥離液は、ウエハＷの低速回転による弱い遠心力を受けてウエハＷの表面上に拡がり、その表面張力でウエハＷの表面上に液膜となって溜められていく。すなわち、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液が液盛りされて、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成されていく。この液膜形成工程に先立って、ウエハＷの表面全域がレジスト剥離液で湿潤されているので、低回転速度で回転しているウエハＷの表面に供給されるレジスト剥離液は、ウエハＷの表面にパターンが形成されていても、そのパターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がる。これによって、ウエハＷの表面上には、その全域にほぼ均一な膜厚を有するレジスト剥離液の液膜がむらなく形成される。
【００３４】
ウエハＷの回転速度を上記低回転速度に減速してから所定の液膜形成時間（たとえば、１０〜２０秒間）が経過すると、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜を形成するための工程（液膜形成工程）は終了であり、レジスト剥離液供給バルブ２２が閉じられて、レジスト剥離液ノズル２からウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給が停止される（ステップＳ５）。また、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷの回転が停止される（ステップＳ６）。
【００３５】
その後、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間されて、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除される（ステップＳ７）。挟持状態が解除されることにより、ウエハＷは、各支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２に下方から支持された状態になる。ウエハＷの挟持解除状態は、所定の挟持解除時間（たとえば、３０〜１２０秒間）にわたって維持され、この挟持解除時間が経過すると、解除爪６が解除レバー５から退避されて、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面に接触し、支持／挟持部材１３によってウエハＷが再び挟持される（ステップＳ８）。
【００３６】
各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間していれば、ウエハＷの表面上のレジスト剥離液が端面挟持部１３３を伝って流下することがない。したがって、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間（上記挟持解除時間）は、ウエハＷの表面上で液膜を形成しているレジスト剥離液が端面挟持部１３３を伝って流下することがなく、ウエハＷの表面上に形成されたレジスト剥離液の液膜が潰れることがない。すなわち、少なくとも上記挟持解除時間は、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成された状態が維持される。レジスト剥離液には、強い酸化力を有するＨ2ＳＯ5が含まれているから、上記挟持解除時間を適切に設定すれば、そのＨ2ＳＯ5の酸化力によって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を残すことなく良好に剥離除去することができる。
【００３７】
支持／挟持部材１３によってウエハＷが再び挟持された後、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷが所定の中回転速度（たとえば、３００〜１５００ｒｐｍ）で回転される（ステップＳ９）。そして、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２が開かれて、上記中回転速度で回転しているウエハＷの表面および裏面の中央部に、それぞれ上面ＤＩＷノズル３および下面ＤＩＷノズル４からＤＩＷが供給される（ステップＳ１０）。ウエハＷの表面および裏面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて流れる。これによって、ウエハＷの表面および裏面の全域にＤＩＷが行き渡り、ウエハＷに付着しているレジスト剥離液がＤＩＷによって洗い流される。
【００３８】
このＤＩＷによるウエハＷのリンス処理が所定のリンス時間（たとえば、６０秒間）にわたって行われると、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２が閉じられて、上面ＤＩＷノズル３および下面ＤＩＷノズル４からそれぞれウエハＷの表面および裏面へのＤＩＷの供給が停止される（ステップＳ１１）。
この後は、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が３０００ｒｐｍまで上げられて、リンス処理後のウエハＷに付着しているＤＩＷを遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ処理が行われる（ステップＳ１２）。スピンドライ処理が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められる（ステップＳ１３）。そして、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除されると、搬送ロボット（図示せず）によって、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００３９】
上述したように、ウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成された後、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態を上記挟持解除時間だけ解除することにより、ウエハＷの表面上に形成されたレジスト剥離液の液膜が潰れることを防止でき、レジスト剥離液による十分なレジスト剥離処理をウエハＷの表面に施すことができる。よって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を残すことなく良好に剥離除去することができる。
【００４０】
しかも、ウエハＷの表面上で液膜を形成しているレジスト剥離液が支持／挟持部材１３を伝って流下することによるレジスト剥離液の浪費を防止でき、レジスト剥離液の消費量を抑えることができる。
図５は、この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この図５において、上述の図１に示された各部に相当する部分には、図１の場合と同一の参照符号が付されている。また、その同一の参照符号を付した部分についての説明は省略する。
【００４１】
この実施形態に係る基板処理装置は、スピンチャック１の上方に、そのスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に硫酸を供給するための硫酸ノズル９１と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に過酸化水素水を供給するための過酸化水素水ノズル９２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（脱イオン化された純水）を供給するための表面ＤＩＷノズル３とを備えている。
【００４２】
硫酸ノズル９１には、硫酸供給源からの硫酸を供給する硫酸供給管９３が接続されている。硫酸供給管９３の途中部には、硫酸ノズル９１からの硫酸の吐出を制御するための硫酸供給バルブ９４が介装されている。硫酸供給バルブ９４が開かれて、硫酸ノズル９１から吐出される硫酸は、たとえば、連続流の状態（硫酸の液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００４３】
過酸化水素水ノズル９２には、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給管９５が接続されている。過酸化水素水供給管９５の途中部には、過酸化水素水ノズル９２からの過酸化水素水の吐出を制御するための過酸化水素水供給バルブ９６が介装されている。また、この実施形態において、過酸化水素水ノズル９２は、過酸化水素水を霧化してウエハＷに供給する噴霧ノズルであって、過酸化水素水ノズル９２には、窒素ガス供給源からの窒素ガス（Ｎ2）を供給する窒素ガス供給管（図示せず）が接続されている。過酸化水素水ノズル９２に過酸化水素水と窒素ガスとが同時に供給されると、過酸化水素水ノズル９２内で過酸化水素水が霧化され、この霧化した過酸化水素水が過酸化水素水ノズル９２の先端からウエハＷの表面に供給される。
【００４４】
また、過酸化水素水ノズル９２は、スピンチャック１の上方でほぼ水平に延びたアーム（図示せず）に取り付けられている。このアームの揺動によって、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、過酸化水素水ノズル９２からの過酸化水素水の供給位置をスキャン（移動）させることができ、これにより、ウエハＷが静止した状態でも、ウエハＷの表面の全域に過酸化水素水を供給することできるようになっている。
【００４５】
図６は、この実施形態に係る基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置９７を備えている。
制御装置９７には、回転駆動機構１４、揺動駆動機構６２、硫酸供給バルブ９４、過酸化水素水供給バルブ９６、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２などが制御対象として接続されている。制御装置９７は、レジスト剥離処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４および揺動駆動機構６２の動作を制御し、また、硫酸供給バルブ９４、過酸化水素水供給バルブ９６、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２の開閉を制御する。
【００４６】
図７は、レジスト剥離処理について説明するための図である。未処理のウエハＷの搬入持には、各支持／挟持部材１３が解除状態に変位されており、搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてくるウエハＷは、スピンチャック１に受け渡されて、支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２上に支持される。ウエハＷが周縁支持部１３２上に支持されると、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６が解除レバー５から退避される。すると、各支持／挟持部材１３が挟持状態へと導かれ、複数個の支持／挟持部材１３（端面挟持部１３３）にウエハＷが挟持される（ステップＴ１）。
【００４７】
その後、回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定の高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で高速回転される（ステップＴ２）。また、硫酸供給バルブ９４が開かれて、硫酸ノズル９１から高速回転中のウエハＷの表面の中央部に硫酸が供給される（ステップＴ３）。ウエハＷの表面に供給された硫酸は、ウエハＷの高速回転による大きな遠心力を受け、その供給位置からウエハＷの周縁へ向けて、ウエハＷの表面上を比較的強い液流となって流れる。したがって、ウエハＷの表面にレジスト膜のパターンなどが形成されていても、そのパターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面に硫酸が拡がり、ウエハＷの表面が硫酸によって湿潤されていく。
【００４８】
このウエハＷの表面を硫酸で湿潤させるための工程（湿潤工程）が所定の湿潤時間（たとえば、１〜５秒間）にわたって行われ、ウエハＷの表面の全域が硫酸によって湿潤した状態になると、回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１によるウエハＷの回転が停止される（ステップＴ４）。ウエハＷの回転が停止された後も、硫酸ノズル９１からウエハＷの表面への硫酸の供給が続けられており、ウエハＷの表面に供給される硫酸は、ウエハＷの表面上に拡がり、その表面張力でウエハＷの表面上に液膜となって溜められていく。すなわち、ウエハＷの表面上に硫酸が液盛りされて、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成されていく。この液膜形成工程に先立って、ウエハＷの表面全域が硫酸で湿潤されているので、静止状態のウエハＷの表面に供給される硫酸は、そのウエハＷの表面にパターンが形成されていても、パターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がる。これによって、ウエハＷの表面上には、その全域にほぼ均一な膜厚を有する硫酸の液膜がむらなく形成される。
【００４９】
ウエハＷの静止状態での硫酸の供給が所定の液膜形成時間（たとえば、１０〜２０秒間）にわたって行われると、硫酸供給バルブ９４が閉じられて、硫酸ノズル９２からウエハＷへの硫酸の供給が停止される（ステップＴ５）。この後、ウエハＷが静止し、そのウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成されている状態で、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間されて、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持が解除される（ステップＴ６）。挟持が解除されることにより、ウエハＷは、各支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２に下方から支持された状態になる。
【００５０】
ウエハＷの挟持が解除された状態で、過酸化水素水供給バルブ９６が開かれて、過酸化水素水ノズル９２からウエハＷの表面に霧状の過酸化水素水が供給される（ステップＴ７）。このとき、過酸化水素水ノズル９２が取り付けられたアームが揺動されることにより、ウエハＷの表面上で過酸化水素水の供給位置がスキャン（移動）され、ウエハＷの表面上の硫酸の液膜に対して過酸化水素水がむらなく供給される。過酸化水素水の供給開始から所定の過酸化水素水供給時間（たとえば、１５秒間）が経過すると、過酸化水素水供給バルブ９６が閉じられて、過酸化水素水ノズル９２からウエハＷの表面への過酸化水素水の供給が停止される（ステップＴ８）。また、ウエハＷの挟持が解除されてから所定の挟持解除時間（たとえば、３０〜１２０秒間）が経過すると、解除爪６が解除レバー５から退避されて、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面に接触し、支持／挟持部材１３によってウエハＷが再び挟持される（ステップＴ９）。
【００５１】
過酸化水素水ノズル９２からウエハＷの表面に向けて供給される過酸化水素水は霧状であるから、この霧状の過酸化水素水は、ウエハＷの表面上に形成されている硫酸の液膜を破壊することなく、硫酸の液膜の表面の全域からその液膜内に浸透する。これにより、ウエハＷの表面上では、その全域で、硫酸と過酸化水素水との化学反応（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2→Ｈ2ＳＯ5＋Ｈ2Ｏ）が生じて、強い酸化力を有するＨ2ＳＯ5を含むレジスト剥離液が生成される。また、このとき化学反応による発熱（反応生成熱）を生じるから、たとえば、硫酸ノズル９１からウエハＷの表面に供給される硫酸の温度を室温程度に温度調節し、過酸化水素水ノズル９２からの過酸化水素水の温度を約４０℃に温度調節しても、ウエハＷの表面上に生成されるレジスト剥離液の温度は、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を良好に剥離可能な約１００℃以上の高温に達する。よって、この実施形態のように、ウエハＷ上で硫酸と過酸化水素水とを混合してレジスト剥離液を生成することはエネルギー効率の点から望ましい。
【００５２】
しかも、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間は、各支持／挟持部材１３の端面挟持部１３３がウエハＷの端面から離間しているので、ウエハＷの表面上で生成されたレジスト剥離液が端面挟持部１３３を伝って流下することがなく、ウエハＷの表面上に形成されたレジスト剥離液の液膜が潰れることがない。よって、上記挟持解除時間を適切に設定すれば、レジスト剥離液に含まれるＨ2ＳＯ5の酸化力によって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を残すことなく良好に剥離除去することができる。
【００５３】
支持／挟持部材１３によってウエハＷが再び挟持された後、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷが所定の中回転速度（たとえば、３００〜１５００ｒｐｍ）で回転される（ステップＴ１０）。そして、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２が開かれて、上記中回転速度で回転しているウエハＷの表面および裏面の中央部に、それぞれ上面ＤＩＷノズル３および下面ＤＩＷノズル４からＤＩＷが供給される（ステップＴ１１）。ウエハＷの表面および裏面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて流れる。これによって、ウエハＷの表面および裏面の全域にＤＩＷが行き渡り、ウエハＷに付着しているレジスト剥離液がＤＩＷによって洗い流される。
【００５４】
このＤＩＷによるウエハＷのリンス処理が所定のリンス時間（たとえば、６０秒間）にわたって行われると、上面ＤＩＷ供給バルブ３２および下面ＤＩＷ供給バルブ４２が閉じられて、上面ＤＩＷノズル３および下面ＤＩＷノズル４からそれぞれウエハＷの表面および裏面へのＤＩＷの供給が停止される（ステップＴ１２）。そして、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が３０００ｒｐｍまで上げられて、リンス処理後のウエハＷに付着しているＤＩＷを遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ処理が行われる（ステップＴ１３）。スピンドライ処理が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められる（ステップＳ１４）。そして、揺動駆動機構６２が制御されて、解除爪６によって解除レバー５が操作されることにより、支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除されると、搬送ロボット（図示せず）によって、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００５５】
この実施形態によれば、ウエハＷの表面に過酸化水素水を供給している間に、ウエハＷの表面上に形成された硫酸の液膜が潰れることがなく、ウエハＷの表面に対して硫酸と過酸化水素水とを混合して生成されるレジスト剥離液によるレジスト剥離処理を良好に行うことができる。また、液膜を形成している硫酸およびレジスト剥離液が支持／挟持部材１３を伝って流下することによる硫酸およびレジスト剥離液の浪費を防止することができる。
【００５６】
以上、この発明の２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できる。たとえば、上記の実施形態では、スピンチャック１が静止した状態でのみ、複数個の支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態を解除することができる構成を取り上げたが、スピンベース１２の内部に、リング７２を所定角度範囲内で回動させるためのシリンダなどを設けて、スピンチャック１の回転中においても、そのシリンダを制御することにより、複数個の支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態を解除することができるようにしてもよい。
【００５７】
そして、そのような構成を採用した場合には、図８に示すように、所定の低回転速度で回転しているウエハＷの表面にレジスト剥離液を供給して、レジスト剥離液の液膜を形成した後、ウエハＷの回転速度を上記低回転速度よりもさらに低い極低回転速度に低下させて（ステップＳ１４）、ウエハＷが上記極低回転速度で回転している状態で、複数個の支持／挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態を解除するようにしてもよい（ステップＳ７）。
【００５８】
上記極低回転速度は、挟持状態が解除されることによって各支持／挟持部材１３の周縁支持部１３２に下方から支持されたウエハＷが落下しない程度の回転速度であり、たとえば、５ｒｐｍ以下に設定されるとよい。
また、スピンチャック１の回転中にウエハＷの挟持状態を解除できる構成を採用した場合には、第２の実施形態の変形例として、ウエハＷの挟持状態を解除した状態で、スピンチャック１によってウエハＷを上記極低回転速度で回転させつつ、その回転しているウエハＷの表面に過酸化水素水ノズル９２から過酸化水素水を供給するようにしてもよい。こうすることにより、ウエハＷの表面の硫酸の液膜に対して過酸化水素水をより均一に供給することができ、ウエハＷの表面上でむらなく生成されるレジスト剥離液によって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜をより良好に剥離除去することができる。さらにまた、過酸化水素水ノズル９２からの過酸化水素水が、ウエハＷの表面上においてウエハＷの回転半径以上の長さを有するスリット状またはウエハＷの回転半径以上の直径を有する円形状に供給され、かつ、その過酸化水素水の供給範囲が、ウエハＷの回転中心から周縁まで及ぶように設定されていれば、過酸化水素水の供給位置（範囲）をスキャンさせる必要はなく、そのスキャンのための機構を省略することができる。
【００５９】
さらに、第１の実施形態では、ウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給を停止した後にウエハＷの挟持状態を解除するとしたが、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間についても、ウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給が行われてもよい。また、第２の実施形態では、ウエハＷの表面への硫酸の供給を停止した後にウエハＷの挟持状態を解除するとしたが、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間において、ウエハＷの表面への過酸化水素水の供給と並行して、ウエハＷの表面への硫酸の供給が行われてもよい。ウエハＷの挟持状態が解除されている期間に、ウエハＷの表面にレジスト剥離液または硫酸および過酸化水素水を供給すると、その供給流量に応じた流量でウエハＷの表面からレジスト剥離液が溢れて流下する。ウエハＷの表面から溢れるレジスト剥離液は、ウエハＷの端面を伝って流れるので、これにより、ウエハＷの端面に形成されているレジスト膜も剥離して除去することができる。しかも、ウエハＷの端面から支持／挟持部材１３（端面挟持部１３３）が離間しているので、ウエハＷの端面全域からレジスト膜を残すことなく除去することができる。
【００６０】
なお、レジスト剥離液の消費量を抑えるために、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間におけるレジスト剥離液または硫酸および過酸化水素水の供給流量は小流量（たとえば、１０〜３０ｍｌ／ｓｅｃ）であることが好ましい。たとえば、ウエハＷの挟持状態が解除されている期間にレジスト剥離液を小流量で供給する場合、図８に示すように、ウエハＷの表面にレジスト剥離液の液膜が形成された後に、ウエハＷの表面へのレジスト剥離液の供給量（流量）を減少させて（ステップＳ１５）、ウエハＷの表面にレジスト剥離液が小流量で供給されている状態で、ウエハＷの挟持状態が解除されるようにすればよい（ステップＳ７）。
【００６１】
また、上記の各実施形態では、ウエハＷの表面から不要になったレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を例にとったが、処理対象となる基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの他の種類の基板であってもよい。
さらに、基板に対する処理は、基板の表面上に処理液の液膜を形成して行う処理であればよく、レジスト剥離処理に限らず、たとえば、基板の表面上にＢＨＦ（Buffered hydrofluoric acid）を含むポリマー除去液の液膜を液盛りによって形成し、その液膜状態のポリマー除去液によって基板の表面に付着しているポリマー残渣を浮き上がらせて除去する処理（ポリマー除去処理）であってもよい。
【００６２】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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図解的に示す図である。
【図２】スピンベースの内部構成を説明するための平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る基板処理装置で行われるレジスト剥離処理について説明するための図である。
【図５】この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係る基板処理装置で行われるレジスト剥離処理について説明するための図である。
【図８】この発明の変形例について説明するための図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
２ レジスト剥離液ノズル
８ 制御装置
１３ 支持／挟持部材
１４ 回転駆動機構
９１ 硫酸ノズル
９７ 制御装置
１３２ 周縁支持部
１３３ 端面挟持部
Ｗ シリコン半導体ウエハ
Claims (9)
- 処理対象の基板の周縁部を複数個の支持部材で下方から支持する基板支持工程と、
上記支持部材に支持された基板の端面を複数個の挟持部材で挟持する基板挟持工程と、
上記挟持部材によって端面が挟持された基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面上に処理液の液盛りによる液膜を形成する液膜形成工程と、
この液膜形成工程の後、上記挟持部材による基板の端面の挟持状態を所定時間だけ解除する挟持解除工程と、
上記液膜形成工程に先立って、上記基板保持手段に保持された基板の表面に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給して、その処理液で当該基板の表面を湿潤させる処理液湿潤工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。 - 上記基板挟持工程の後に、上記挟持部材によって端面が挟持された基板をその基板の表面に交差する回転軸線まわりに所定の低回転速度で回転させる低速回転工程をさらに含み、
上記液膜形成工程は、上記低速回転工程に並行して行われ、上記低回転速度で回転している基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面上に処理液の液盛りによる液膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。 - 上記液膜形成工程の後に、上記低回転速度で回転している基板を停止させる回転停止工程をさらに含み、
上記挟持解除工程は、上記回転停止工程の後に行われ、回転停止している基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程であることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。 - 上記液膜形成工程の後に、上記低回転速度で回転している基板の回転速度を上記低回転速度よりも低い極低回転速度に低下させる回転速度低下工程をさらに含み、
上記挟持解除工程は、上記回転速度低下工程の後に行われ、上記極低回転速度で回転している基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程であることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。 - 上記液膜形成工程の後に、液膜が形成されている基板の表面に対して所定の小流量で処理液を供給し続ける小流量処理液供給工程をさらに含み、
上記挟持解除工程は、上記小流量処理液供給工程に並行して行われ、上記小流量で処理液の供給を受けている基板の端面の挟持状態を上記所定時間だけ解除する工程である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方法。 - 上記処理液湿潤工程は、
処理対象の基板をその基板の表面に交差する回転軸線まわりに上記低回転速度よりも高い高回転速度で回転させる高速回転工程と、
この高速回転工程中に、上記高回転速度で回転している基板の回転中心付近に上記液膜形成工程で用いられる処理液と同種の処理液を供給する処理液供給工程と
を含む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方法。 - 上記処理液は、硫酸と過酸化水素水との混合液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方法。
- 上記処理液は、硫酸であって、
上記挟持解除工程に並行して行われ、上記挟持部材による挟持状態が解除されている基板の表面に過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給工程をさらに含む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方法。 - 基板の周縁部を下方から支持するための複数個の支持部材および基板の端面を挟持するための複数個の挟持部材を備え、上記支持部材に支持された基板の端面を上記挟持部材で挟持して当該基板を保持する基板保持手段と、
この基板保持手段に保持されている基板の表面に処理液を供給するための処理液供給手段と、
この処理液供給手段を制御して、上記挟持部材によって挟持されて上記基板保持手段に保持されている基板の表面に処理液の液盛りによる液膜を形成する液膜形成制御手段と、
この液膜形成制御手段による制御が行われた後に、上記挟持部材を制御して、上記挟持部材による基板の端面の挟持状態を解除する挟持解除制御手段と、
上記液膜形成制御手段による制御に先立って、上記処理液供給手段を制御して、上記基板保持手段に保持されている基板の表面に上記液膜を形成する処理液と同種の処理液を供給して、その処理液で当該基板の表面を湿潤させる処理液湿潤制御手段と
を含むことを特徴とする基板処理装置。
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