JP4460334B2

JP4460334B2 - 基板処理装置および基板処理方法

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Publication number: JP4460334B2
Application number: JP2004071473A
Authority: JP
Inventors: 薫新原
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: JP2005260088A

Description

この発明は、処理液を用いて基板を処理する基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、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。

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装置用ガラス基板などの基板に微細なパターンを形成するために、フォトリソグラフィ工程が繰り返し実行される。フォトリソグラフィ工程は、基板上にレジスト膜を形成するレジスト塗布工程、このレジスト膜を所定のパターンに露光する露光工程、露光後のレジスト膜を現像する現像工程を含む。得られたレジストパターン膜は、基板へのイオン注入やエッチングのためのマスクなどとして用いられる。

使用後のレジストパターン膜を剥離するレジスト剥離工程には、レジストを灰化させて除去するアッシング処理や、レジスト剥離液を基板に供給してレジストを剥離させる液処理が適用される。液処理に適用されるレジスト剥離液の代表例は、硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）液である。

レジスト剥離液を用いた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。
ＳＰＭ液をレジスト剥離処理液として用いた枚葉式のレジスト剥離処理は、たとえば、下記特許文献１に開示されている装置で実施することができる。下記特許文献１に開示されている装置は、基板（半導体ウエハ）を水平に保持して回転させるチャックと、このチャックに保持された基板の上面に処理液を供給するためのノズルとを備えている。ノズルには、タンクに貯留されている処理液が処理液配管を通して供給されるようになっている。したがって、処理液としてＳＰＭ液を用いる場合には、タンクにＳＰＭ液を貯留しておけば、そのタンクに貯留されているＳＰＭ液が処理液配管を通してノズルに供給されるから、チャックに保持された基板の表面にＳＰＭ液を供給することができる。
特開昭６１−１２９８２９号公報

レジスト塗布工程で塗布されるレジストは、基板の表面（デバイス形成面）だけでなく、基板の裏面にも回り込む。基板の裏面にレジストが残っていると、後の工程でパーティクルの原因となる。
しかし、上記の特許文献１のような構成では、基板の表面（上面）のレジストを除去することはできても、基板の裏面（下面）のレジストを効果的に除去することができない。

基板をレジスト剥離液中に浸漬するバッチ処理では、基板の裏面のレジストの剥離も可能であるが、基板の裏面の汚染がその表面へと回り込んでデバイス形成領域を汚染することは避けられない。また、レジスト剥離液と基板の表裏面との相対移動が少ないから、レジストを必ずしも効率的に除去することができないという問題もある。
特許文献１の構成に対して、基板の下面に向かってレジスト剥離液を吐出するノズルを付加することにより、上記の問題は解決されるであろうが、基板に供給されたレジスト剥離液は速やかに基板から落下していくから、ＳＰＭ液等の高価なレジスト剥離液を大量に消費することになり、ランニングコストが高くなる。

また、特許文献１には示唆はないが、基板の上面に供給されるレジスト剥離液の消費量を抑制するために、基板上面にレジスト剥離液を液盛りする液盛り処理を採用するとすれば、基板の回転を停止させるか、低速回転状態（たとえば、１０〜２０ｒｐｍ）としなければならない。このような状態で、基板の下面に対してレジスト剥離液を吐出しても、遠心力による拡がりを期待することができないから、基板の下面のレジストを効果的に剥離することができない。

このような課題は、レジスト剥離処理だけでなく、基板の表面および裏面の両方に対して処理液による処理を施す基板処理において共通の課題でもある。
そこで、この発明の目的は、基板をほぼ水平に保持して回転させるとともに、この基板に処理液を供給する構成の基板処理装置において、基板の下面に対する処理を効果的にかつランニングコストを抑えて実現できる基板処理装置を提供することである。

また、この発明の他の目的は、基板をほぼ水平に保持して回転させるとともに、この基板に処理液を供給して処理する基板処理方法において、基板の下面に対する処理を効果的にかつランニングコストを抑えて実現できる基板処理装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、鉛直な回転軸線軸線まわりの回転が可能な回転台（５）、およびこの回転台の上面に取り付けられ、基板（Ｗ）の端部を保持することにより上記回転台の上面に対して上方に間隔を開けた状態で基板をほぼ水平に保持する基板保持部材（６，６１，６２，１１１，１１２）を有する基板回転保持手段（１）と、この基板回転保持手段の上記回転台を上記回転軸線まわりに回転させる回転駆動機構（２）と、上記回転台と、上記基板保持部材に保持された基板の下面との間に配置され、上記基板保持部材に保持された基板の下面に対向する基板対向面（１１，１０２）を上面に有する下面対向部材（１０，１００）と、この下面対向部材の上記基板対向面上に、上記基板回転保持手段に保持された基板の下面に接液する液膜（７）を形成する処理液を供給する処理液供給手段（４，１３，１６，１７，１８，２０，２１，２２，２３，２７，２８，２９，３０）とを含み、上記回転台には、上記回転軸線の近傍に中央孔（５Ａ）が形成されており、上記下面対向部材は、上記中央孔を挿通する支持軸（４）によって、上記回転軸線まわりに回転しない状態で支持されており、上記回転台が上記回転駆動機構によって回転されることにより、上記下面対向部材に対して上記回転台が上記回転軸線まわりに相対回転し、これによって、上記基板対向面上に形成された液膜に対して上記基板の下面が相対移動するようになっていることを特徴とする基板処理装置である。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。

この構成によれば、基板回転保持手段に保持された基板の下方に下面対向部材が配置され、この下面対向部材の基板対向面上に形成された処理液（下面用処理液）の液膜を基板の下面に接液させることができる。これにより、基板の下面に対する処理を行うことができ、浸漬処理の場合とは異なり、基板の下面の汚染がその上面へと回り込むことがない。しかも、基板対向面上に供給された処理液によって形成される液膜によって基板の下面を処理する構成であるので、処理液の消費量を少なく抑えることができ、ランニングコストを抑制できる。さらに、基板保持手段は、非回転状態で支持された下面対向部材に対する相対回転が可能であるので、基板対向面に形成された液膜と基板の下面とを相対的に移動させることができ、これにより、処理液による基板下面の効率的な処理が可能になる。
この発明では、回転台には、回転軸線の近傍に中央孔が形成されており、上記下面対向部材は、上記中央孔を挿通する支持軸（４）によって支持されている。これにより、下面対向部材を、非回転状態で、基板保持手段の回転台と基板の下面との間に配置することができる。

請求項２記載の発明は、上記下面対向部材は、上記基板対向面に、上記処理液供給手段から供給される処理液を貯留する処理液貯留凹所（１２）を有する処理液貯留トレイ（１０）であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。この構成によれば、基板対向面の処理液貯留凹所に処理液を貯留することができるので、基板の下面に接液する安定な液膜を形成することができる。また、液膜を安定に保持できるので、処理液の消費量をさらに抑制できる。

請求項３記載の発明は、上記下面対向部材を、上記基板回転保持手段に対して相対的に昇降させる昇降駆動機構（１４）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置である。
この構成によれば、下面対向部材を基板回転保持手段に対して相対的に昇降させることで、基板と基板対向面との間の距離を調整できる。これにより、処理状態（接液状態）を制御したり、基板回転保持手段に対する基板の搬入／搬出の際のロボットハンドとの干渉を回避したりすることができる。

下面対向部材と基板保持回転手段との相対的な昇降は、基板保持回転手段を一定の高さに保持する一方で、下面対向部材を昇降させることによって達成されてもよく、下面対向部材を一定の高さに保持する一方で、基板保持回転手段を昇降させることによって達成されてもよい。また、下面対向部材および基板保持回転手段の両方が昇降可能な構成としてもよい。

請求項４記載の発明は、上記処理液供給手段は、上記下面対向部材の基板対向面の縁部から処理液をオーバーフローさせるように処理液を供給するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。この構成によれば、基板の下面に接液する液膜に対して、新たな処理液が順次供給されるから、活性な処理液によって基板の下面を効率的に処理することができる。この場合でも、基板の下面に向けてノズルから処理液を吐出する場合に比較して、処理液の消費量を格段に少なくすることができる。

請求項５記載の発明は、上記処理液供給手段は、レジスト剥離液を処理液として供給するもの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装置である。この構成により、基板の下面に付着したレジストを剥離することができるから、半導体装置等の製造工程における基板の汚染を低減できる。
請求項６記載の発明は、上記処理液供給手段は、第１の処理液と第２の処理液とを混合する処理液混合手段（２０）をさらに含み、この処理液混合手段によって混合された混合処理液を上記下面対向部材の基板対向面に供給するものである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装置である。この構成により、たとえば、硫酸と過酸化水素水との混合液などの混合処理液を基板の下面に供給することができる。

請求項７記載の発明は、上記支持軸が中空軸からなり、上記処理液供給手段は、上記支持軸内を通して、上記下面対向部材の基板対向面に処理液を供給する処理液配管を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装置である。
この構成により、基板保持手段と下面対向部材との相対回転が可能な状態で、下面対向部材の基板対向面へと処理液を供給することができる。

上記支持軸は、その内部が処理液流路とされて、処理液配管を兼ねるものであってもよい。また、支持軸とは別の処理液配管を支持軸内に挿通させる構成としてもよい。
請求項８記載の発明は、上記処理液配管は、上記基板対向面において開口する液吐出口（１３）を有し、上記処理液供給手段は、上記処理液配管に供給される処理液の流量を、第１の流量とこの第１の流量よりも大きな第２の流量とに切り換える流量切り換え手段（１７，１８，２７，２８，２９，３０）を含むことを特徴とする請求項７記載の基板処理装置である。

この構成により、基板対向面に対して、小流量と大流量とで流量を切り換えて処理液を供給することができる。
たとえば、第１の流量は、液吐出口から吐出される処理液の勢いが弱く、基板の下面に直接到達しない流量に定められ、第２の流量は、液吐出口から吐出される処理液の勢いが強く、基板の下面に直接到達する流量に定められてもよい。この場合、第１の流量とすれば、基板対向面上の液膜を基板の下面に接液させる処理を行うことができ、第２の流量とすれば、基板対向面に処理液を処理液を直接吐出供給する処理を行うことができる。

たとえば、第１の流量で処理液配管に薬液を供給しながら、基板回転保持手段を回転停止状態または低速回転状態として、基板対向面に形成された薬液の液膜に基板の下面を接液させるようにすれば、薬液の消費量を抑制しつつ基板の下面に対する薬液処理を行える。その一方で、第２の流量で処理液配管にリンス液を供給しながら、基板回転保持手段を比較的高速に回転させ、基板対向面に向けてリンス液を吐出させることにより、遠心力の働きによって基板の下面にリンス液をすみやかに行き渡らせて、基板対向面の薬液をリンス液に置換することができる。リンス液としては、純水（脱イオン水）、アルカリ、有機溶剤、温純水（室温よりも高温に加熱した純水）が考えられる。アルカリや有機溶剤のような薬液を用いた後には、さらに、温純水または純水（室温）で仕上げ洗浄を行うことになる。

請求項９記載の発明は、上記処理液供給手段は、第１の処理液と第２の処理液とを混合する処理液混合手段（２０）と、上記処理液配管（好ましくは、上記支持軸内の部分）に介装され、上記処理液混合手段によって混合された処理液を撹拌する処理液撹拌手段（３１）とを備えていることを特徴とする請求項７または８に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第１および第２の処理液が処理液混合手段で混合され、さらに下面対向部材を支持する支持軸内に配置された処理液撹拌手段で撹拌されることにより、十分に混合反応が生じた状態で、基板の下面に混合処理液を供給できる。

たとえば、第１および第２の処理液として硫酸および過酸化水素水を用いる場合に、これらを処理液混合手段で混合した後に処理液撹拌手段で撹拌することにより、十分な発熱反応を生じさせることができる。
処理液撹拌手段は、基板回転保持手段に保持される基板の下面の近くに配置されることが好ましく、たとえば、処理液配管の上記支持軸内の部分に介装されてもよい。このような構成とすれは、基板の下面の処理に対して反応熱を利用することができる。これにより、効率的な処理が可能になる。

請求項１０記載の発明は、上記処理液配管内の処理液を上記下面対向部材の基板対向面へと押し出すために、上記処理液配管に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（４，２４，１６）をさらに含むことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の基板処理装置である。この構成によれば、処理液配管内の処理液を不活性ガスで押し出すことができるから、処理液配管内に処理液が残留することがない。これにより、処理液配管内での長時間の待機により劣化した処理液が基板に供給されたり、処理液配管内で複数種類の処理液が混合したりすることを抑制できる。

請求項１１記載の発明は、上記処理液配管が、外部配管（４）の内部に内部配管（１０５）を同軸配置した二重配管であり、上記処理液供給手段は、上記内部配管に純水を供給する純水供給手段と、上記外部配管に薬液を供給する薬液供給手段とをさらに含むことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成より、薬液と純水との供給経路を分けることができるので、基板の下面に薬液を供給する薬液処理と基板の下面に純水を供給する純水処理とを相次いで行う場合に、たとえば、室温よりも高い温度に調整された薬液の熱が純水によって奪われたり、薬液が純水で希釈されたりするといった不具合を防止できる。また、純水のドレン中に薬液の供給を開始したり、薬液のドレン中に純水の供給を開始したりすることができるから、薬液と純水との切り換えに要する時間を短縮できる。これにより、基板に対する処理時間を短縮できる。

請求項１２記載の発明は、上記回転駆動機構を制御して、上記基板回転保持手段に保持された基板表面の液滴を振り切る乾燥速度で上記基板回転保持手段を回転させることにより、当該基板を乾燥させる乾燥制御手段（９０，Ｓ１０）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板処理装置である。この構成により、基板の振り切り乾燥を行うことができる。基板回転保持手段と下面対向部材とは相対回転が可能であるため、振り切り乾燥を問題なく行える。

請求項１３記載の発明は、上記基板回転保持手段に保持された基板に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（４，２４，１６）をさらに含み、上記乾燥制御手段は、上記基板回転保持手段を上記乾燥速度で回転させるとともに、上記不活性ガス供給手段から不活性ガスを基板へ供給させることにより、上記基板を乾燥させるものであることを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置である。この構成により、基板回転保持手段の回転と不活性ガスの供給との併用により、基板の乾燥を効率的に行うことができ、不活性ガス雰囲気中での乾燥処理により、ウォーターマークの形成を抑制できる。

請求項１４記載の発明は、上記基板回転保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給する上面処理液供給手段（３５，４１，４２，５１，５２，５３）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の基板処理装置である。この構成によれば、基板の上面に対する処理液（上面処理液）による処理が行われる。たとえば、処理液はレジスト剥離液であってもよく、基板の上面へのレジスト剥離液と併行して、下面対向部材の基板対向面にレジスト剥離液を供給すれば、基板の上面および下面の両面に対して、レジスト剥離処理を施すことができる。

請求項１５記載の発明は、上記基板保持部材は、基板の縁部を下方から支持可能な基板受け渡し位置（たとえば、上記下面対向部材の縁部の上方に入り込んだ位置でもよい。）とこの基板受け渡し位置から外方へと退避した退避位置（下面対向部材上の液膜が基板に接液した状態でも下面対向部材と干渉しない位置）との間で変位可能に設けられた複数の基板受け部材（６１）と、基板の端部に側方から当接して基板を挟持する挟持位置と、この挟持位置から外方に退避した退避位置との間で変位可能に設けられ、上記挟持位置において上記下面対向部材との干渉を回避した状態（下面対向部材上の液膜が基板に接液した状態でも下面対向部材と干渉しない状態）で基板を挟持する複数の基板挟持部材（６２）とを含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板受け部材を基板受け渡し位置に導き、基板挟持部材を退避位置に退避させた状態で、ロボットハンドによって、基板を基板受け部材上に載置して受け渡すことができる。
その後、基板受け部材上に置かれた基板を複数の基板挟持部材で挟持し、基板受け部材を退避位置へと導けば、下面対向部材と基板とを接近させて、基板対向面上の処理液の液膜に基板の下面を接液させることができる。

処理の終了後には、下面対向部材と基板との間を十分に離隔させた後に、基板受け部材を基板受け渡し位置へと導き、基板挟持部材を退避位置へと変位させることにより、基板挟持部材から基板受け部材へと基板が受け渡される。この状態で、ロボットハンドによって、基板受け部材から処理済みの基板をすくい取って搬出できる。
請求項１６記載の発明は、上記基板保持部材は、基板の端部に側方から当接して基板を挟持する挟持位置と、この挟持位置から外方に退避した退避位置との間で変位可能に設けられ、上記挟持位置において上記下面対向部材との干渉を回避した状態で基板を挟持する複数の基板挟持部材（１１１，１１２）を含み、上記複数の基板挟持部材は、連動する少なくとも２個の基板挟持部材（１１１）を含む第１基板挟持部材群と、この第１基板挟持部材群とは独立して動作するが、互いに連動する少なくとも２個の基板挟持部材（１１２）を含む第２基板挟持部材群とを含み、上記第１基板挟持部材群を駆動する第１基板挟持部材駆動機構（９１）と、上記第２基板挟持部材群を上記第１基板挟持部材群とは独立して駆動する第２基板挟持部材駆動機構（９２）と、上記回転駆動機構によって上記基板回転保持手段を回転させ、上記処理液供給手段によって処理液を供給している期間に、上記第１基板挟持部材駆動機構および上記第２基板挟持部材駆動機構を駆動して、上記第１基板挟持部材群によって基板が挟持されている第１挟持状態と、上記第２基板挟持部材群によって基板が挟持されている第２挟持状態との間で挟持状態を切り換える基板処理制御手段（９０）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成では、第１の基板挟持部材群と第２の基板挟持部材群とが独立して駆動可能である。そこで、処理液を基板に供給するとともに基板を回転させている期間中に、第１挟持状態と第２挟持状態との間で挟持状態を切り換えることにより、基板の端部（周端部）における基板挟持部材の当接位置を変更できる。これにより、基板の端部の全域に対して処理液を行き渡らせることができるので、さらに良好な処理が可能になる。

請求項１７記載の発明は、上記下面対向部材に設けられ、上記処理液供給手段から供給された処理液を加熱するためのヒータ（１０１）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の基板処理装置である。この構成によれば、下面対向部材にヒータが設けられていることにより、基板の下面の近傍において、処理液の温度を最適な温度に加熱することができる。これにより、基板の下面に対する処理をさらに効率的に行うことができる。たとえば、上記下面対向部材は、ヒータを内蔵した板状体（１００）であってもよい。

請求項１８記載の発明は、基板をほぼ水平に保持して鉛直な回転軸線まわりに回転させ
る基板保持回転工程と、この基板保持回転工程で回転されている基板の下面に対向する基
板対向面を有する下面対向部材を、上記回転軸線まわりに回転しない状態で配置する工
程と、上記下面対向部材の上記基板対向面上に、下面用処理液の液膜を形成する工程と、
上記液膜を構成する下面用処理液が上記基板の上面に至らない状態で、上記液膜を上記基
板保持回転工程で回転されている基板の下面に接液させかつ、上記下面対向部材に対して上記基板を上記回転軸線まわりに相対回転させ、これによって、上記液膜に対して上記基板の下面を相対移動させる接液工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。この方法により、請求項１に関連して説明した効果と同様の効
果を達成できる。

請求項１９記載の発明は、上記基板保持回転工程で回転されている基板の上面に上面用処理液を供給する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法である。この方法により、請求項１４の発明と同様の効果を実現できる。
なお、これらの方法の発明に関しても、上記の基板処理装置の発明の場合と特徴を組み合わせて実施することができる。

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、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための断面図である。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、端面および裏面から不要なレジスト膜を剥離除去できる枚葉式の装置であって、ウエハＷをその裏面（非デバイス形成面）を下方に向けてほぼ水平に保持するとともに、この保持したウエハＷのほぼ中心を通る鉛直な回転軸線１Ａ回りに回転するスピンチャック１を備えている。

スピンチャック１は、回転駆動機構としての中空モータ２の駆動軸である回転軸３に結合されて回転されるようになっている。この回転軸３は、中空軸とされていて、その内部には、処理液としての純水またはレジスト剥離液を供給することができる処理液供給管４が挿通されている。
スピンチャック１は、回転軸３の上端に水平姿勢で固定された円盤状のスピンベース５と、このスピンベース５上に立設された複数本の基板保持ピン６とを備えている。この実施形態では、図２に示すように、基板保持ピン６は、ウエハＷの周端面に沿ってほぼ等間隔で６本設けられており、１本おきの３本の基板保持ピン６は、基板搬送ロボットのハンドとの間でウエハＷを受け渡しするときにウエハＷの縁部を下方から支持する基板受けピン６１である。他の１本おきの３本の基板保持ピン６は、ウエハＷの縁部に側方から当接してウエハＷを挟持する基板挟持ピン６２である。

スピンベース５と、基板保持ピン６に保持された状態のウエハＷの下面Ｗｂとの間の空間には、処理液としてのレジスト剥離液を貯留することができるオーバーフロートレイ１０が配置されている。このオーバーフロートレイ１０は、ウエハＷの大きさおよび形状に対応した円形の皿状に形成されていて、ウエハＷの下面Ｗｂに対向する基板対向面１１は、処理液を貯留するための処理液貯留凹所１２を形成するように下方に窪んだ形状を有している。オーバーフロートレイ１０は、スピンチャック１の回転軸線１Ａと一致する中央部において処理液供給管４の上端と結合されており、この処理液供給管４が、スピンベース５の中央孔５Ａを挿通して、オーバーフロートレイ１０を支持する中空の支持軸としての機能を有している。

処理液供給管４の上端には、オーバーフロートレイ１０の中央部において開口する液吐出口１３が開口している。したがって、処理液供給管４に処理液を供給することにより、オーバーフロートレイ１０の処理液貯留凹所１２に処理液を満たすことができ、このオーバーフロートレイ１０の縁部から処理液をオーバーフローさせて、処理液貯留凹所１２に常に活性な状態の処理液を貯留させておくことができる。

処理液供給管４は非回転状態であり、回転軸３は中空モータ２によって回転されるので、オーバーフロートレイ１０は、結果的に、スピンベース５に対して相対的に回転可能な状態で支持されていることになる。
基板対向面１１に形成された処理液貯留凹所１２に貯留された処理液は、ウエハＷの下面Ｗｂに対向し、この下面Ｗｂのほぼ全域を覆うことができる液膜７を形成する。この液膜７をウエハＷの下面Ｗｂに接液させることにより、液膜７を構成する処理液がウエハＷの上面Ｗａに至らない状態で、ウエハＷの下面Ｗｂの処理、すなわちレジスト剥離処理が可能になる。

処理液供給管４は、中空の軸からなり、その内部が処理液供給路８を形成している。この処理液供給管４には、エアシリンダやボールねじ機構からなる昇降駆動機構１４が結合されている。この昇降駆動機構１４の働きにより、オーバーフロートレイ１０をスピンベース５に対して相対的に上下動させることができる。これにより、処理液貯留凹所１２に貯留された処理液により形成された液膜７をウエハＷの下面Ｗｂに接液させることができる処理高さと、この処理高さよりも下方の退避高さ（図１に示す高さ）との間で、オーバーフロートレイ１０を変位させることができる。

処理液供給管４には、その下端の処理液導入部１５から、処理液としてのレジスト剥離液やリンス液としての純水が導入されるようになっている。より具体的には、処理液導入部１５に結合された処理液配管１６は、第１分岐配管１７および第２分岐配管１８に分岐し、さらにこれらの第１および第２分岐配管１７，１８は合流してミキシングバルブ２０へと接続されている。

ミキシングバルブ２０には、４つの流入ポートにそれぞれ接続された硫酸バルブ２１、過酸化水素水バルブ２２、純水バルブ２３および不活性ガスバルブ２４と、１つの排出ポートに接続された排液バルブ２５とが備えられている。硫酸バルブ２１には硫酸供給源からの硫酸が供給され、過酸化水素水バルブ２２には過酸化水素水供給源からの過酸化水素水が供給され、純水バルブ２３には純水供給源からの純水（脱イオン水）が供給され、不活性ガスバルブ２４には不活性ガス供給源からの不活性ガス（たとえば窒素ガス。好ましくは室温よりも高い温度（たとえば１００〜１５０℃）に加熱した不活性ガス）が供給されている。そして、排液バルブ２５は、排液配管２６に接続されている。

第１分岐配管１７には、第１流量調整弁２７および第１開閉弁２８が直列に介装されており、第２分岐配管１８には第２流量調整弁２９および第２開閉弁３０が直列に介装されている。第１流量調整弁２７は第２流量調整弁２９よりも小流量で処理液を通過させるように、これらの流量調整弁２７，２９の開度が調整されている。したがって、第１開閉弁２８および第２開閉弁３０のいずれかを選択的に開くことにより、処理液供給管４に供給される処理液の流量を２種類に変更することができる。より具体的には、第１開閉弁２８を閉じ、第２開閉弁３０を開くと、処理液供給管４を通って液吐出口１３に至った処理液は勢いよく飛び出して、ウエハＷの下面Ｗｂに直接到達する。これに対して、第１開閉弁２８を開き、第２開閉弁３０を閉じた状態とすると、処理液供給管４を通って液吐出口１３に至った処理液はウエハＷの下面Ｗｂに直接到達するほどの勢いを持たず、オーバーフロートレイ１０の処理液貯留凹所１２に処理液を貯留させ、また貯留されている処理液に対して新しい活性な処理液を供給する。

処理液供給管４の途中部には、撹拌フィン付流通管３１が設けられ、処理液供給路８に介装されている。撹拌フィン付流通管３１は、たとえば、管部材の内部に、流体流通方向を軸としてほぼ１８０度の捩じりを加えた長方形板状態からなる複数の撹拌フィンを、流体流通方向に沿う管中心軸回りの角度を９０度ずつ交互にずらせて配置した構成のものであってもよい。具体的には、株式会社ノリタケカンパニーリミテド・アドバンス電気工業株式会社製の商品名「ＭＸシリーズ：インラインミキサー」を用いることができる。

薬液としてのレジスト剥離液は、この実施形態では、硫酸（たとえば８０℃程度に加熱された硫酸）と過酸化水素水との混合液からなる。すなわち、硫酸バルブ２１および過酸化水素水バルブ２２を開くことにより、ミキシングバルブ２０においてこれらが合流する。しかし、ミキシングバルブ２０における合流によっては硫酸および過酸化水素水は十分に均一な混合状態には至っていない。そこで、ミキシングバルブ２０で合流した硫酸および過酸化水素水を撹拌フィン付流通管３１に通過させることによって、硫酸および過酸化水素水の混合を促進させ、かつこの混合液を十分に均一に撹拌するようにしている。これにより、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（ＳＰＭ：sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture（硫酸過酸化水素水））が生成されることになる。この際に、化学反応による発熱（反応熱）が生じ、この発熱により、レジスト剥離液の液温は、ウエハＷからレジストを良好に剥離可能な高温（たとえば、８０℃〜１５０℃）にまで確実に上昇する。処理液供給管４の途中でこのような化学反応を促進することにより、反応熱によって高温になったレジスト剥離液をオーバーフロートレイ１０の処理液貯留凹所１２へと導くことができるので、ウエハＷの下面Ｗｂのレジストを効率的に剥離することができる。

スピンチャック１の上方には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面Ｗａ（デバイス形成面）に対して薬液としてのレジスト剥離液を供給するための上面処理液ノズル３５と、ウエハＷの上面Ｗａにリンス液としての純水（脱イオン水）を供給するための純水ノズル３６とが備えられている。純水ノズル３６は、いわゆる固定ノズルとして構成されており、スピンチャック１に保持されているウエハＷの回転中心に向けて純水を吐出する。この純水ノズル３６には、純水供給源から純水バルブ３７を介して純水が供給されている。

一方、上面処理液ノズル３５は、スピンチャック１の側方に鉛直方向に沿って配置された回動軸３８に結合されている揺動アーム３９の先端付近に取り付けられている。揺動アーム３９は、回動軸３８に対してほぼ水平に取り付けられている。回動軸３８が揺動駆動機構４０によって回動されることにより、揺動アーム３９が水平面に沿って揺動すると、上面処理液ノズル３５から供給される処理液（レジスト剥離液）の着液点がウエハＷの回転中心を通る半径範囲または直径範囲で変動するようになっている。

揺動アーム３９には、撹拌フィン付流通管４１が取り付けられていて、この撹拌フィン付流通管４１を通った処理液が上面処理液ノズル３５に供給されるようになっている。
撹拌フィン付流通管４１には、処理液供給配管４２が接続されており、この処理液供給配管４２は、ミキシングバルブ５０に接続されている。このミキシングバルブ５０は３つの流入ポートを備えており、これらには、硫酸供給源からの硫酸（たとえば８０℃程度に加熱された硫酸）が供給される硫酸バルブ５１、過酸化水素水が供給される過酸化水素水バルブ５２および窒素等の不活性ガスが供給される不活性ガスバルブ５３がそれぞれ結合されている。不活性ガスバルブ５３には、室温よりも高い温度（たとえば１００〜１５０℃）に加熱した不活性ガスが供給されることが好ましい。

撹拌フィン付流通管４１は、上述の処理液供給管４に組み込まれた撹拌フィン付流通管３１と同様の構成を有するものである。したがって、硫酸バルブ５１および過酸化水素水バルブ５２を開いてミキシングバルブ５０に硫酸および過酸化水素水を供給すると、これらが合流し、さらに撹拌フィン付流通管４１で均一に混合および撹拌されて、強い酸化力を有するレジスト剥離液（ＳＰＭ液）となり、上面処理液ノズル３５からウエハＷの上面Ｗａへと供給されることになる。

上面処理液ノズル３５は、通常のストレートノズルであってもよいが、レジスト剥離液と気体（たとえば、窒素ガス等の不活性ガス）とを混合させることによって液滴を形成し、この液滴の噴流をウエハＷの上面Ｗａに供給する２流体スプレーノズルを採用する方が好ましい。これにより、レジスト剥離液による化学的作用と液滴の衝撃による物理的作用との相乗効果により、レジスト剥離性能を高めることができる。

２流体スプレーノズルには、ハウジングの内部に混合室を有し、この混合室内で気体と液体との混合を行い、ハウジングの液滴吐出口から液滴を吐出する内部混合型のものと、液吐出口および気体吐出口を近接配置して、ハウジングの外部で気体および液体を混合させて液滴を形成する外部混合型のものとがあるが、いずれの形態のものが適用されてもよい。

図２に示されているように、スピンチャック１の基板保持ピン６（６１，６２）は、いずれも、ウエハＷおよびオーバーフロートレイ１０の外方の位置に配置された鉛直方向に沿う回転軸６５，６６回りに揺動する揺動アーム６７，６８と、揺動アーム６７，６８の各揺動端に設けられた基板当接部６９，７０とを備えている。
基板受けピン６１の基板当接部６９は、図３（Ａ）に示すように、ウエハＷの周縁部を下方から支持する基板支持部６９ａと、この基板支持部６９ａの外方端に連接し、ウエハＷのさらに外方側へと向かって斜め上方に立ち上がるガイド部６９ｂとを有している。基板支持部６９ａおよびガイド部６９ｂは、全体として上方に開放した形状であるので、基板搬送ロボットは、ウエハＷを、基板当接部６９の基板支持部６９ａ上へ上方から載置することにより、ウエハＷを基板受けピン６１に受け渡すことができる。このとき、ガイド部６９ｂは、ウエハＷの微小な位置ずれを補正して、ウエハＷの縁部を基板支持部６９ａへと導く。

基板挟持ピン６２の基板当接部７０は、図３（Ｂ）に示すように、ウエハＷの端部に向かって開放するように形成された断面ほぼＶ字状の基板保持溝７０ａを有している。基板当接部７０は、基板保持溝７０ａにウエハＷの端部を導入することにより、ウエハＷの端部を上方および下方から挟み込んで保持する。このときのウエハＷの保持高さは、基板受けピン６１の基板支持部６９ａによってウエハＷが支持されているときの支持高さよりも若干（たとえば、０．２〜０．３mm）高くなっている。これにより、基板受けピン６１にウエハＷが載置された後に、基板挟持ピン６２によりウエハＷを挟持すると、ウエハＷは上記保持高さへと持ち上げられながら基板受けピン６１から基板挟持ピン６２へと受け渡されることになる。

基板受けピン６１は、回転軸６５回りに揺動アーム６７か揺動されることによって、基板支持部６９ａがウエハＷの縁部の下方に若干入り込んだ位置となる基板受け渡し位置と、基板当接部６９をウエハＷよりも外方に退避させた退避位置（図２の位置）との間で変位するようになっている。また、基板挟持ピン６２は、回転軸６６回りに揺動アーム６８を揺動させることによって、基板保持溝７０ａ内にウエハＷの端部を収容した挟持位置（図２の位置）と、基板当接部７０をウエハＷの外方へと退避させた退避位置との間で変位するようになっている。

図１に示すように、基板挟持ピン６２を駆動するための基板挟持ピン駆動機構８０は、スピンベース５の内部に設けられたリンク機構８１と、このリンク機構８１を駆動する駆動機構８２とを含む。駆動機構８２は、スピンチャック１の回転軸３とともに回転する回転側可動部材８３と、この回転側可動部材８３の外周側に軸受８４を介して結合された固定側可動部材８５と、この固定側可動部材８５を昇降させるための基板挟持ピン駆動用昇降駆動機構８６とを備えている。

基板挟持ピン駆動用昇降駆動機構８６によって固定側可動部材８５を昇降させると、これとともに回転側可動部材８３が昇降し、この昇降運動がリンク機構８１に伝達されて、基板挟持ピン６２の動作に変換される。これにより、基板挟持ピン６２を上述の挟持位置と退避位置との間で変位させることができる。
固定側可動部材８５と回転側可動部材８３とは軸受８４を介して結合されているので、スピンチャック１が回転中であるか否かに関わりなく、基板挟持ピン６２を作動させることができる。

基板受けピン６１に関しても同様な基板受けピン駆動機構（図示せず）が備えられており、固定側に設けた駆動源からの駆動力を基板受けピン６１に伝達し、この基板受けピン６１を上述の基板受け渡し位置と退避位置との間で変位させることができるようになっている。
図４は、上述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、マイクロコンピュータ等を含む制御装置９０を備えている。この制御装置９０は、予め定められた制御プログラムに従って、基板処理装置の各部を制御する。

具体的には、制御装置９０は、中空モータ２を制御することによって、スピンチャック１の回転を制御するスピンチャック回転制御部としての機能を有する。また、制御装置９０は、昇降駆動機構１４の動作を制御することにより、オーバーフロートレイ１０の上下位置を制御する機能を有する。また、制御装置９０は、ミキシングバルブ２０に備えられた硫酸バルブ２１、過酸化水素水バルブ２２、純水バルブ２３、不活性ガスバルブ２４および排液バルブ２５の開閉を制御する。また、制御装置９０は、処理液配管１６から分岐した第１および第２分岐配管１７，１８に介装されている第１開閉弁２８および第２開閉弁３０の開閉を制御する。

また、制御装置９０は、揺動駆動機構４０を制御することによって、上面処理液ノズル３５の位置を制御する。さらに、制御装置９０は、ミキシングバルブ５０に備えられた硫酸バルブ５１、過酸化水素水バルブ５２および不活性ガスバルブ５３の開閉を制御し、また、純水ノズル３６に接続された純水バルブ３７の開閉を制御する。
そして、制御装置９０は、基板挟持ピン駆動機構８０および基板受けピン駆動機構８７の動作を制御することによって、基板挟持ピン６２を挟持位置と退避位置との間で変位させ、また基板受けピン６１を基板受け渡し位置と退避位置との間で変位させる基板保持ピン制御部としての機能を有している。

図５は、制御装置９０による各部の制御によって実現される１枚のウエハＷに対するレジスト剥離処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１に示すとおり、未処理のウエハＷを受け入れる前の状態では、中空モータ２を停止状態としてスピンチャック１は回転停止状態とされ、揺動駆動機構４０の制御により上面処理液ノズル３５は退避位置に退避されている。また、オーバーフロートレイ１０は、基板受けピン６１と干渉しないようにスピンベース５の上面に近い下位置に退避させられている。そして、ミキシングバルブ２０，５０などに関連する全てのバルブは閉状態とされている。また、基板受けピン６１は、スピンチャック１の回転軸線１Ａ側へと進出した基板受け渡し位置に制御され、基板挟持ピン６２は、搬入されるウエハＷと干渉しないように外方の退避位置に制御されている。

この状態で、基板搬送ロボットにより未処理のウエハＷが搬入され、基板受け渡し位置にある基板受けピン６１上に載置される（ステップＳ２）。
基板搬送ロボットがスピンチャック１から退避すると、制御装置９０は基板挟持ピン駆動機構８０を制御することにより、基板挟持ピン６２を回転軸線１Ａに向かって挟持位置へと進出させる（ステップＳ３）。これにより、基板受けピン６１から基板挟持ピン６２へとウエハＷが受け渡され、このウエハＷは基板挟持ピン６２によって挟持されることになる。そして、制御装置９０は、その後、基板受けピン駆動機構８７を制御することにより、基板受けピン６１をウエハＷの外方の退避位置へと導く（ステップＳ４）。

次に、制御装置９０は、ステップＳ５に示すように、中空モータ２を制御することによって、スピンチャック１を低速回転（たとえば１０〜２０ｒｐｍ程度）させる。この状態で、制御装置９０は、揺動駆動機構４０を制御し、揺動アーム３９を揺動させて上面処理液ノズル３５をウエハＷの上方へと導き、ウエハＷの回転中心を含む半径範囲または直径範囲で繰り返し揺動させる。この状態で、制御装置９０は、硫酸バルブ５１および過酸化水素水バルブ５２を開成し、上面処理液ノズル３５からウエハＷの上面に向けてレジスト剥離液を供給させる。このとき、スピンチャック１は低速回転状態であるので、ウエハＷの上面Ｗａに供給されたレジスト剥離液は、ウエハＷの上面Ｗａから速やかに流下するのではなく、この上面Ｗａに比較的長時間止まることになる。こうして、ウエハＷの上面Ｗａにレジスト剥離液を液盛りした状態で、ウエハＷの上面に対してレジスト剥離処理を施すことができる。

一方、制御装置９０は、昇降駆動機構１４を制御して、オーバーフロートレイ１０をウエハＷの下面Ｗｂに近接した上位置へと導く。それとともに、制御装置９０は、硫酸バルブ２１および過酸化水素水バルブ２２を開き、ミキシングバルブ２０から処理液供給管４を介してオーバーフロートレイ１０の処理液貯留凹所１２へとレジスト剥離液を供給する。このとき、制御装置９０は、第１開閉弁２８は開状態とし、第２開閉弁３０を閉状態とする。これにより、処理液供給管４には、少流量でレジスト剥離液が供給されるので、液吐出口１３からは弱い勢いでレジスト剥離液が吐出され、処理液貯留凹所１２に貯留されることになる。

処理液貯留凹所１２に供給されたレジスト剥離液は液膜を形成し、オーバーフロートレイ１０が上位置にあるので、ウエハＷの下面Ｗｂに接液する。こうして、ウエハＷの下面Ｗｂに対しても、レジスト剥離液によるレジスト剥離処理を施すことができる。このとき、ウエハＷが回転している一方で、オーバーフロートレイ１０が非回転状態に保持されているから、ウエハＷの下面Ｗｂとレジスト剥離液との間の相対移動が生じ、効率的にレジスト剥離処理を進行させることができる。

オーバーフロートレイ１０へのレジスト剥離液の供給は少流量で常時行われるため、オーバーフロートレイ１０の処理液貯留凹所１２に貯留されたレジスト剥離液は順次新液へと置換されていく。そのため、処理液貯留凹所１２に貯留されたレジスト剥離液を常に活性な状態に保持することができ、これにより、ウエハＷの下面Ｗｂに対するレジスト剥離処理を効率的に進行させることができる。

なお、オーバーフロートレイ１０に対するレジスト剥離液の供給は連続的に行う必要はなく、たとえば第１開閉弁２８を間欠的に開閉させてレジスト剥離液の供給を間欠的に行うこともできるし、オーバーフロートレイ１０の処理液貯留凹所１２にレジスト剥離液が満たされた時点で第１開閉弁２８を閉じることとしてもよい。
こうして予め定められた時間にわたり、ウエハＷの上面Ｗａおよび下面Ｗｂに対するレジスト剥離処理が行われた後、制御装置９０は、硫酸バルブ２１，５１および過酸化水素水バルブ２２，５２を閉じて、ウエハＷの上面Ｗａおよび下面Ｗｂに対するレジスト剥離液の供給を停止する（ステップＳ６）。その後、制御装置９０は、不活性ガスバルブ５３を開き（ステップＳ７）、ミキシングバルブ５０から上面処理液ノズル３５に至るレジスト剥離液経路に残留するレジスト剥離液を残らずウエハＷの上面Ｗａへと吐出させる。また、制御装置９０は、不活性ガスバルブ２４を開き（ステップＳ７）、ミキシングバルブ２０から液吐出口１３に至る処理液供給路に残留するレジスト剥離液をオーバーフロートレイ１０側へと排出させることができる。オーバーフロートレイ１０の処理液貯留凹所１２に微量のレジスト剥離液が残留するときには、排液バルブ２５を一定時間だけ開成して、これを排出すればよい。

不活性ガスを一定時間だけ供給し、不活性ガスバルブ２４，５３を閉じた後、制御装置９０は、ステップＳ８に示すように、中空モータ２を制御することによってスピンチャック１の回転速度を上げて、中速回転（たとえば１０００ｒｐｍ程度）させる。また、制御装置９０は、揺動駆動機構４０を制御することにより、上面処理液ノズル３５をウエハＷの上方の空間から退避させる。そして、制御装置９０は、純水バルブ２３，３７を開き、さらに第２開閉弁３０を開成する。これによって、ウエハＷの上面Ｗａには純水ノズル３６から純水が回転中心に向かって供給され、遠心力によって上面Ｗａの全域に広がることになる。また、ウエハＷの下面には、大流量で供給される純水が液吐出口１３から噴出してウエハＷの下面Ｗｂに至る。この純水は、ウエハＷの下面Ｗｂにおいて遠心力を受け、この下面Ｗｂの全域へと広がり、ウエハＷの外方へと排出されていくことになる。

このような純水リンス処理が一定時間にわたって行われた後、制御装置９０は、純水バルブ２３，３７および第１開閉弁２８を閉じるとともに、排液バルブ２５を開く（ステップＳ９）。これによって、純水リンス処理が終了し、ミキシングバルブ２０からオーバーフロートレイ１０に至る処理液経路に残留している純水は排液配管２６へと排出される。
次いで、制御装置９０は、中空モータ２を制御することにより、スピンチャック１を所定の乾燥回転速度で高速回転（たとえば２０００〜３０００ｒｐｍ程度）させる。それとともに、不活性ガスバルブ２４が開成され、ウエハＷの下面Ｗｂに対して不活性ガスが供給される（ステップＳ１０）。これにより、不活性ガス雰囲気中でウエハＷの上面Ｗａおよび下面Ｗｂの液滴が振り切られ、ウエハＷの乾燥処理が行われる。

なお、この乾燥処理時において、ウエハＷの上面Ｗａに対してこの上面Ｗａのほぼ全域を覆う遮断板（図示せず）をウエハＷ上に近接配置し、周囲からの処理液の跳ね返りを防止することが好ましい。また。遮断板とウエハＷの上面Ｗａとの間の空間に窒素ガス等の不活性ガスを供給し、上面Ｗａの付近の雰囲気を活性ガス雰囲気とすればさらに好ましい。

こうしてウエハＷの乾燥処理が終了すると、制御装置９０は、ステップＳ１１に示すように、中空モータ２を制御してスピンチャック１の回転を停止させるとともに、不活性ガスバルブ２４を閉じて不活性ガスの供給を停止させる。また、制御装置９０は昇降駆動機構１４を制御することにより、オーバーフロートレイ１０をウエハＷの下面Ｗｂから退避した下位置へと導く。

次いで、制御装置９０は、基板受けピン６１を回転軸線１Ａに向かって進出させて受け渡し位置へと導く（ステップＳ１２）。その後、制御装置９０は、基板挟持ピン６２をウエハＷの外方へと退避させる（ステップＳ１３）。これにより、ウエハＷは基板挟持ピン６２から基板受けピン６１へと受け渡されることになる。
その後、基板搬送ロボットが、基板受けピン６１に載置されているウエハＷをすくい取って基板装置外へと搬出する（ステップＳ１４）。

複数枚のウエハＷに対して処理を行うときには、上記のような処理が繰り返し実行されていく。
以上のように、この実施形態によれば、スピンベース５とウエハＷの下面Ｗｂとの間にオーバーフロートレイ１０を配置し、このオーバーフロートレイ１０の基板対向面１１上に形成されたレジスト剥離液の液膜７をウエハＷの下面Ｗｂに接液させることによってこのウエハＷｂの下面に対するレジスト剥離処理を実現している。したがって、レジスト剥離液中にウエハを浸漬させる処理の場合とは異なり、ウエハＷの下面Ｗｂの汚染がその上面Ｗａへと転移したりすることがない。しかも、ウエハＷの下面Ｗｂとオーバーフロートレイ１０上のレジスト剥離液とは相対回転することになるので、下面Ｗｂのレジスト剥離処理を効率的に進行させることができる。

また、ウエハＷの下面Ｗｂに向かってレジスト剥離液を吐出する構成の場合とは異なり、オーバーフロートレイ１０にレジスト剥離液を貯留させる構成であるので、レジスト剥離液を大量に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。しかも、遠心力によってレジスト剥離液をウエハＷの下面Ｗｂの全域に広がらせる構成ではないから、レジスト剥離液による処理中は、ウエハＷの回転速度を低速に維持することができる。これによって、ウエハＷの上面に対しては、レジスト剥離液の液盛り処理によってレジスト剥離処理を進行させることができる。これにより、レジスト剥離液の消費量をさらに効果的に低減できるので、ランニングコストを抑制することができる。

図６は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。この図６において、上述の図１に示された各部に対応する部分には図１の場合と同一の参照符号を付して示す。また、以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
この実施形態では、上述の第１の実施形態におけるオーバーフロートレイ１０に代えて、ヒータ１０１を内蔵した円板状の下面対向部材１００が備えられている。この下面対向部材１００の中央には液吐出口１３が形成されており、この液吐出口１３に処理液供給管４が連通している。

下面対向部材１００の上面は、ウエハＷの下面Ｗｂに対向する基板対向面１０２である。この基板対向面１０２には、液吐出口１３から供給されるレジスト剥離液による液膜７が形成される。この液膜７は、下面対向部材１００を昇降駆動機構１４によってウエハＷの下面Ｗｂに近接させた状態において、この下面Ｗｂに接液する。この液膜７を構成する処理液は、実質的に、ウエハＷの上面Ｗａに至ることはない。

制御装置９０は、この基板処理装置の運転期間中、ヒータ１０１への通電制御を終始行っていて、下面対向部材１００の温度をレジスト剥離処理に適した温度に制御する。より具体的には、下面対向部材１００に温度センサ（熱電対または測温抵抗体）を配置しておき、その検出出力に基づいて、下面対向部材１００の温度を処理に適した所定の温度（たとえば、硫酸および過酸化水素水を混合したレジスト剥離液の場合には１００〜１５０℃）に保持するようにすればよい。

このような構成により、上述の第１の実施形態の場合と同様な作用効果を実現することができる。それとともに、下面対向部材１００に内蔵されたヒータ１０１を制御装置９０で制御することにより（図４を併せて参照）、基板対向面１０２とウエハＷの下面Ｗｂとの間のレジスト剥離液を最適な温度に保持することができるので、下面Ｗｂのレジスト剥離処理をより一層効率的に進行させることができる。しかも、下面対向部材１００は板状体からなっているので、ヒータ１０１をウエハＷの下面Ｗｂに近接させることができ、これにより、ヒータ１０１によるレジスト剥離液の温度調節効果を高めることができる。

また、下面対向部材１００の基板対向面１０２は、ウエハＷの下面Ｗｂのごく近傍に配置されて、その表面に形成されるレジスト剥離液の液膜７が下面Ｗｂに接液するので、オーバーフロートレイ１０を用いる場合に比較してレジスト剥離液の消費量が少ない。また、レジスト剥離液の液面が波立ったりすることなく安定な状態に保持できるという利点もある。

図７は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の特徴を説明するための部分断面図であり、上述の第１および第２の実施形態の両方に適用可能な改良に係る構成が示されている。すなわち、この実施形態では、中空の処理液供給管４の内部に、純水供給管１０５が同軸に挿通された二重配管構造が設けられており、この純水供給管１０５を介してウエハＷの下面Ｗｂに対する純水の供給が行われるようになっている。レジスト剥離液は、純水供給管１０５の外壁と処理液供給管４の内壁との間に形成される処理液供給路８を介してオーバーフロートレイ１０や下面対向部材１００の基板対向面１１，１０２へと供給されることになる。

この構成による利点は、レジスト剥離液の供給路と純水の供給路を分けていることにより、両液の混合を防止することができる点にある。これにより、レジスト剥離液が通る処理液供給路８の温度を維持することができるので、適切に温度調節されたレジスト剥離液をウエハＷの下面Ｗｂに導くことができる。さらに、純水の供給後、純水供給管１０５内の純水を排出している期間であってもレジスト剥離液の供給を開始することができ、また、レジスト剥離液の供給後、処理液供給路８内のレジスト剥離液を排出している期間であっても、純水供給管１０５を介する純水の供給を開始することができる。このようにして、処理液の切り換えに要する時間を短縮できるので、基板処理の全体の時間を短縮できる。

図８は、この発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の特徴を説明するための図解的な平面図である。上述の第１および第２の実施形態では、スピンチャック１に基板受けピン６１および基板挟持ピン６２が備えられているが、この実施形態では、ウエハＷの外形に沿ってほぼ等角度間隔で配置された６本の基板保持ピンは、連動して動作する３本の第１基板挟持ピン１１１と、連動して動作する３本の第２基板挟持ピン１１２とで構成されている。６本の基板保持ピンは、１本置きに配置された３本が第１基板挟持ピン１１１であり、残りの１本置きに配置された３本が第２基板挟持ピン１１２である。

第１基板挟持ピン１１１および第２基板挟持ピン１１２は、いずれも上述の基板挟持ピン６２と同様の構成を有している。そして、第１基板挟持ピン１１１は、第１基板挟持ピン駆動機構９１によって連動して動作させられ、第２基板挟持ピン１１２は第２基板挟持ピン駆動機構９２によって連動して動作するようになっている。そして、これらの第１および第２基板挟持ピン駆動機構９１，９２が制御装置９０によって制御されるようになっている。第１および第２基板挟持ピン駆動機構９１，９２は、それぞれ、上述の基板挟持ピン駆動機構８０と同様な構成を有している。

このような構成により、第１基板挟持ピン１１１と第２基板挟持ピン１１２とは互いに独立して作用し、また、上述の基板挟持ピン駆動機構８０と同様、第１および第２基板挟持ピン駆動機構９１，９２は、第１基板挟持ピン１１１および第２基板挟持ピン１１２を、スピンチャック１の回転／非回転にかかわらずに作動させることができる。したがって、ウエハＷにレジスト剥離液を供給し、スピンチャック１を回転させている期間に、第１基板挟持ピン１１１でウエハＷを挟持している第１挟持状態（図８（Ａ）参照）と第２基板挟持ピン１１２でウエハＷを挟持している第２挟持状態（図８（Ｃ）参照）との間で挟持状態を変更することができる。これにより、ウエハＷの周端面に対する基板保持ピンの当接位置を変更しながらウエハＷの上面Ｗａおよび下面Ｗｂに対するレジスト剥離処理を行うことができ、レジスト剥離液をその周端面の全域に対して良好に行き渡らせることができる。こうして、ウエハＷの周端面のレジストをも良好に剥離することができる。

第１基板挟持ピン１１１による第１挟持状態（図８（Ａ）参照）と第２基板挟持ピン１１２による第２挟持状態（図８（Ｃ）参照）との切り換えの際には、第１基板挟持ピン１１１および第２基板挟持ピン１１２の両方の合計６本の基板挟持ピンによってウエハＷを挟持する中間状態（図８（Ｂ）参照）を経て、一方の挟持状態から他方の挟持状態へと切り換えるようにすればよい。これにより、ウエハＷの挟持が解かれる期間が生じないので、回転中であっても、ウエハＷを確実に保持しつつ、挟持位置を変更することができる。

基板搬送ロボットのハンドと基板挟持ピン１１１，１１２との間のウエハＷの受け渡しは、基板搬送ロボットのハンドによって、ウエハＷを基板挟持ピン１１１，１１２による基板保持高さに保持することにより達成できる。すなわち、基板搬送ロボットから基板挟持ピン１１１，１１２にウエハＷを受け渡すときには、すべての基板挟持ピン１１１，１１２は退避位置に退避させられ、その状態で、基板搬送ロボットのハンドにより、未処理のウエハＷを搬入して、基板挟持ピン１１１，１１２によるウエハ保持高さに保持する。この状態で、たとえば第１基板挟持ピン１１１（または第２基板挟持ピン１１２）を挟持位置へと変位させてウエハＷを挟持させ、その後に、基板搬送ロボットのハンドを退避させればよい。一方、基板挟持ピン１１１，１１２から基板搬送ロボットのハンドへのウエハＷの受け渡しは、たとえば第１基板挟持ピン１１１（または第２基板挟持ピン１１２）によってウエハＷを挟持しておき、その状態で、基板搬送ロボットのハンドをウエハＷとオーバーフロートレイ１０または下面対向部材１００との間に進入させて、当該ウエハＷを保持させる。その状態で、第１基板挟持ピン１１１（または第２基板挟持ピン１１２）を退避位置へと退避させ、基板搬送ロボットによってスピンチャック１からウエハＷを排出すればよい。

以上、この発明の４つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、図１に示された構成のように基板保持ピン６を基板受けピン６１および基板挟持ピン６２で構成する場合であっても、スピンチャック１の回転中に基板挟持ピン駆動機構８０を駆動して基板挟持ピン６２による挟持状態を一時的に緩和することにより、基板挟持ピン６２によってウエハＷを保持した状態で、このウエハＷを基板挟持ピン６２に対して相対回転させることができる。これにより、基板挟持ピン６２によるウエハＷの端部への当接位置を変更することができるので、ウエハＷの周端面の全域に対してレジスト剥離処理を施すことができる。

また、オーバーフロートレイ１０内における処理液のアップフローを均一に生じさせるために、オーバーフロートレイ１０内にパンチング板を配置することとしてもよい。

さらに、上記の実施形態では、ウエハＷの上面および下面に対してレジスト剥離処理を行う基板処理装置について説明したが、この発明は、たとえば基板の両面に対してエッチング液等の薬液により処理を施す場合など、広く処理液を用いた基板処理に適用することができる。
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。

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説明するための断面図である。基板保持ピンの配置および構成を説明するための図解的な平面図である。基板保持ピンの構成を説明するための図解的な断面図である。上述の基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。１枚のウエハに対するレジスト剥離処理を説明するためのフローチャートである。この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の特徴を説明するための部分断面図である。この発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の特徴を説明するための図解的な平面図である。

符号の説明

Ｗウエハ
Ｗａウエハの上面
Ｗｂウエハの下面
１スピンチャック
１Ａ回転軸線
２中空モータ（回転駆動機構）
３回転軸
４処理液供給管
５スピンベース
５Ａ中央孔
６基板保持ピン
７液膜
８処理液供給路
１０オーバーフロートレイ
１１基板対向面
１２処理液貯留凹所
１３液吐出口
１４昇降駆動機構
１５処理液導入部
１６処理液配管
１７第１分岐配管
１８第２分岐配管
２０ミキシングバルブ
２１硫酸バルブ
２２過酸化水素水バルブ
２３純水バルブ
２４不活性ガスバルブ
２５排液バルブ
２６排液配管
２７第１流量調整弁
２８第１開閉弁
２９第２流量調整弁
３０第２開閉弁
３１撹拌フィン付き流通管
３５上面処理液ノズル
３６純水ノズル
３７純水バルブ
３８回動軸
３９揺動アーム
４０揺動駆動機構
４１撹拌フィン付き流通管
４２処理液供給配管
５０ミキシングバルブ
５１硫酸バルブ
５２過酸化水素水バルブ
５３不活性ガスバルブ
６１基板受けピン
６２基板挟持ピン
６５回転軸
６６回転軸
６７揺動アーム
６８揺動アーム
６９基板当接部
６９ａ基板支持部
６９ｂガイド部
７０基板当接部
７０ａ基板保持溝
８０基板挟持ピン駆動機構
８１リンク機構
８２駆動機構
８３回転側可動部材
８４軸受け
８５固定側可動部材
８６基板挟持ピン駆動用昇降駆動機構
８７基板受けピン駆動用昇降駆動機構
９０制御装置
９１第１基板挟持ピン駆動機構
９２第２基板挟持ピン駆動機構
１００下面対向部材
１０１ヒータ
１０２基板対向面
１０５純水供給管
１１１第１基板挟持ピン
１１２第２基板挟持ピン

Claims

鉛直な回転軸線軸線まわりの回転が可能な回転台、およびこの回転台の上面に取り付けられ、基板の端部を保持することにより上記回転台の上面に対して上方に間隔を開けた状態で基板をほぼ水平に保持する基板保持部材を有する基板回転保持手段と、
この基板回転保持手段の上記回転台を上記回転軸線まわりに回転させる回転駆動機構と、
上記回転台と、上記基板保持部材に保持された基板の下面との間に配置され、上記基板保持部材に保持された基板の下面に対向する基板対向面を上面に有する下面対向部材と、
この下面対向部材の上記基板対向面上に、上記基板回転保持手段に保持された基板の下面に接液する液膜を形成する処理液を供給する処理液供給手段とを含み、
上記回転台には、上記回転軸線の近傍に中央孔が形成されており、
上記下面対向部材は、上記中央孔を挿通する支持軸によって、上記回転軸線まわりに回転しない状態で支持されており、
上記回転台が上記回転駆動機構によって回転されることにより、上記下面対向部材に対して上記回転台が上記回転軸線まわりに相対回転し、これによって、上記基板対向面上に形成された液膜に対して上記基板の下面が相対移動するようになっている
ことを特徴とする基板処理装置。
上記下面対向部材は、上記基板対向面に、上記処理液供給手段から供給される処理液を貯留する処理液貯留凹所を有する処理液貯留トレイであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
上記下面対向部材を、上記基板回転保持手段に対して相対的に昇降させる昇降駆動機構をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
上記処理液供給手段は、上記下面対向部材の基板対向面の縁部から処理液をオーバーフローさせるように処理液を供給するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
上記処理液供給手段は、レジスト剥離液を処理液として供給するもの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装置。
上記処理液供給手段は、第１の処理液と第２の処理液とを混合する処理液混合手段をさらに含み、この処理液混合手段によって混合された混合処理液を上記下面対向部材の基板対向面に供給するものである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装置。
上記支持軸が中空軸からなり、
上記処理液供給手段は、上記支持軸内を通して、上記下面対向部材の基板対向面に処理液を供給する処理液配管を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装置。
上記処理液配管は、上記基板対向面において開口する液吐出口を有し、
上記処理液供給手段は、上記処理液配管に供給される処理液の流量を、第１の流量とこの第１の流量よりも大きな第２の流量とに切り換える流量切り換え手段を含むことを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
上記処理液供給手段は、
第１の処理液と第２の処理液とを混合する処理液混合手段と、
上記処理液配管に介装され、上記処理液混合手段によって混合された処理液を撹拌する処理液撹拌手段とを備えていることを特徴とする請求項７または８に記載の基板処理装置。
上記処理液配管内の処理液を上記下面対向部材の基板対向面へと押し出すために、上記処理液配管に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の基板処理装置。
上記処理液配管が、外部配管の内部に内部配管を同軸配置した二重配管であり、
上記処理液供給手段は、上記内部配管に純水を供給する純水供給手段と、上記外部配管に薬液を供給する薬液供給手段とをさらに含むことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置。
上記回転駆動機構を制御して、上記基板回転保持手段に保持された基板表面の液滴を振り切る乾燥速度で上記基板回転保持手段を回転させることにより、当該基板を乾燥させる乾燥制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板処理装置。
上記基板回転保持手段に保持された基板に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段をさらに含み、
上記乾燥制御手段は、上記基板回転保持手段を上記乾燥速度で回転させるとともに、上記不活性ガス供給手段から不活性ガスを基板へ供給させることにより、上記基板を乾燥させるものであることを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置。
上記基板回転保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給する上面処理液供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の基板処理装置。
上記基板保持部材は、
基板の縁部を下方から支持可能な基板受け渡し位置とこの基板受け渡し位置から外方へと退避した退避位置との間で変位可能に設けられた複数の基板受け部材と、
基板の端部に側方から当接して基板を挟持する挟持位置と、この挟持位置から外方に退避した退避位置との間で変位可能に設けられ、上記挟持位置において上記下面対向部材との干渉を回避した状態で基板を挟持する複数の基板挟持部材とを含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置。
上記基板保持部材は、基板の端部に側方から当接して基板を挟持する挟持位置と、この挟持位置から外方に退避した退避位置との間で変位可能に設けられ、上記挟持位置において上記下面対向部材との干渉を回避した状態で基板を挟持する複数の基板挟持部材を含み、
上記複数の基板挟持部材は、連動する少なくとも２個の基板挟持部材を含む第１基板挟持部材群と、この第１基板挟持部材群とは独立して動作するが、互いに連動する少なくとも２個の基板挟持部材を含む第２基板挟持部材群とを含み、
上記第１基板挟持部材群を駆動する第１基板挟持部材駆動機構と、
上記第２基板挟持部材群を上記第１基板挟持部材群とは独立して駆動する第２基板挟持部材駆動機構と、
上記回転駆動機構によって上記基板回転保持手段を回転させ、上記処理液供給手段によって処理液を供給している期間に、上記第１基板挟持部材駆動機構および上記第２基板挟持部材駆動機構を駆動して、上記第１基板挟持部材群によって基板が挟持されている第１挟持状態と、上記第２基板挟持部材群によって基板が挟持されている第２挟持状態との間で挟持状態を切り換える基板処理制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置。
上記下面対向部材に設けられ、上記処理液供給手段から供給された処理液を加熱するためのヒータをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の基板処理装置。
基板をほぼ水平に保持して鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持回転工程と、
この基板保持回転工程で回転されている基板の下面に対向する基板対向面を有する下面対向部材を、上記回転軸線まわりに回転しない状態で配置する工程と、
上記下面対向部材の上記基板対向面上に、下面用処理液の液膜を形成する工程と、
上記液膜を構成する下面用処理液が上記基板の上面に至らない状態で、上記液膜を上記基板保持回転工程で回転されている基板の下面に接液させ、かつ上記下面対向部材に対して上記基板を上記回転軸線まわりに相対回転させ、これによって、上記液膜に対して上記基板の下面を相対移動させる接液工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
上記基板保持回転工程で回転されている基板の上面に上面用処理液を供給する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。