JP4841451B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の基板の表面周縁部に処理液を供給して該表面周縁部に対して所定の表面処理を施す基板処理装置および基板処理方法に関するものである。

半導体ウエハ等の基板に対して一連の処理を施す製造プロセスにおいては、基板の表面に各種薄膜を形成するために成膜工程が実行される。この成膜工程では基板の裏面あるいは基板表面の周縁部にも成膜されることがある。しかしながら、一般的には基板において成膜が必要なのは基板表面の中央部の回路形成領域のみであり、基板の裏面あるいは基板表面の周縁部に成膜されてしまうと、次のような問題が起こることがある。すなわち、成膜工程の後工程において、基板表面の周縁部に形成された薄膜が他の装置との接触により剥がれたりすることがある。そして、剥がれた薄膜が基板表面の中央部の回路形成領域や基板処理装置に付着することが原因となって製造品の歩留まりの低下や基板処理装置自体のトラブルを引き起こすことがある。

そこで、基板の裏面および基板の表面周縁部に形成された薄膜を除去するために、例えば特許文献１に記載された装置が提案されている。この装置では、スピンベースから上方に突出して設けられ、基板の裏面周縁部に当接しつつ基板を支持する支持部に対し、表面に薄膜が形成された基板が基板表面を上方に向けて水平に保持される。そして、基板の上方に配置された雰囲気遮断板（本発明の「対向部材」に相当）から基板の表面に向けて雰囲気遮断板と基板との間に形成される空間に不活性ガスを供給することにより、基板を支持部に押圧させて基板をスピンベースに保持させた状態で基板を回転させる。また、雰囲気遮断板の周縁部に設けられたノズル挿入孔にノズルを挿入して、そのノズルから回転している基板の表面周縁部に向けて処理液として薬液を供給する。これにより、基板の表面周縁部に付着している不要物がエッチング除去される。さらに、回転している基板の裏面に対して処理液として薬液を供給する。これにより、薬液が基板裏面全体に広がって基板裏面の不要物がエッチング除去される。このようにして、基板裏面および基板表面の周縁部のみにおいて薄膜がエッチング除去される。

特開２００６−４１４４４号公報（図１）

このような構成の装置においては、薬液などの処理液が基板の表面周縁部に供給されるが、その処理液の一部が該表面周縁部から液滴状態でノズル挿入孔に向けて移動し、付着することがあった。処理液の液滴がノズル挿入孔に残留すると、上記処理中に該液滴が表面中央部に飛散して付着してしまうことがあった。また、処理液の種類によっては液滴が固体状態となり、パーティクル汚染の元凶となってしまうこともあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の表面周縁部からノズル挿入孔に付着した処理液の液滴を該ノズル挿入孔から排出し、該液滴による悪影響を受けることなく、基板の表面周縁部を良好に処理することができる基板処理装置および方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる基板処理装置は、基板の表面周縁部に処理液を供給して該表面周縁部に対して所定の表面処理を施す装置であって、上記目的を達成するため、基板の表面を上方に向けた状態で該基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段により保持された基板の表面に対向して離間配置され、しかも基板表面と対向する基板対向面に開口部を有するノズル挿入孔が設けられた対向部材と、ノズル挿入孔に挿入された状態でノズル挿入孔から基板の表面周縁部に向う液吐出方向に処理液を吐出して表面周縁部に供給するノズルとを備え、ノズル挿入孔に、開口部近傍でノズル挿入孔に付着する処理液の液滴を液吐出方向側に案内するガイド機構が設けられたことを特徴としている。

また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、基板の表面を上方に向けた状態で該基板を保持する基板保持工程と、基板の表面に対向して対向部材を離間配置する配置工程と、対向部材に設けられたノズル挿入孔にノズルを挿入する挿入工程と、ノズル挿入孔から基板の表面周縁部に向う液吐出方向にノズルから処理液を吐出して表面周縁部に供給して表面周縁部に対して所定の表面処理を施す供給工程とを備え、供給工程は、表面処理と並行して、基板の表面周縁部からノズル挿入孔に移動してきた処理液の液滴を液吐出方向側に案内することを特徴としている。

このように構成された発明（基板処理装置および方法）では、対向部材が基板の表面に対向して離間配置される。そして、その状態で対向部材に形成されたノズル挿入孔にノズルが挿入され、該ノズルから基板の表面周縁部に向けて処理液が吐出されて該表面周縁部に供給される。こうして処理液を供給した際に、処理液の一部が液滴状となってノズル挿入孔に移動することがある。特に、基板表面での雰囲気を周辺雰囲気から遮断したり、特許文献１に記載のように対向部材と基板との間に形成される空間に不活性ガスを供給することにより基板を保持する装置等では、対向部材と基板表面との距離が短くなるため、上記液滴の移動が顕著となる傾向にある。そこで、本発明では、ノズル挿入孔に付着した処理液の液滴を液吐出方向側に案内してノズル挿入孔から液滴を効果的に排出している。

ここで、液滴を液吐出方向側に案内するガイド機構としては、次のような態様を採用することができる。例えばガイド機構を、開口部のうちノズル挿入孔に挿入されたノズルに対して液吐出方向側の開口部位を液吐出方向側に拡張してなる拡張部位と、ノズル挿入孔の内壁面のうちノズルに対して液吐出方向側でノズル挿入孔の中央部から拡張部位に向けて傾斜しながら基板の表面中央側から離れるように設けられた傾斜部位とで構成することができる。また、ガイド機構を、開口部のうちノズル挿入孔に挿入されたノズルに対して液吐出方向側に位置する液吐出方向側開口部位の近傍でノズル挿入孔に対して液滴の移動方向に延設された溝部位で構成することができる。さらに、これらの態様を組み合わせてもよい。

また、対向部材の具体的な構成として、例えば基板対向面が基板表面とほぼ同一またはそれ以上の平面サイズを有し、基板表面全体を覆っているものを採用してもよい。そして、拡張部位や溝部位が基板の表面周縁部を超えて基板の径方向側に延設されることで、該拡張部位や溝部位により液滴が基板から離れた位置に案内されることとなる。その結果、液滴を基板表面から遠ざけることができ、基板の表面処理をさらに良好に行うことができる。

さらに、基板保持手段により保持された基板を回転させる回転手段をさらに設けた場合には、回転する基板の表面周縁部にノズルからの処理液が連続的に供給される。このため、基板の表面周縁部全体を均一に表面処理することができる。

この発明によれば、基板の表面周縁部からノズル挿入孔に移動してきた処理液の液滴を液吐出方向側に案内するように構成しているため、ノズル挿入孔からの液滴の排出が効果的に実行され、該液滴による悪影響を受けることなく、基板の表面周縁部を良好に処理することができる。

＜第１実施形態＞
図１はこの発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の略円形基板Ｗの表面Ｗｆの周縁部を洗浄する装置、具体的には基板Ｗの表面Ｗｆの周縁部に存在する薄膜（不要物）または該周縁部および基板裏面Ｗｂに存在する薄膜をエッチング除去する装置である。ここで、処理対象となっている基板Ｗには、ＳｉＮ膜又はＨｉｇｈ―ｋ膜等の薬液に対して難溶性を示す薄膜が基板表面Ｗｆに形成された基板や上記薄膜が表裏面Ｗｆ，Ｗｂに形成された基板Ｗが含まれる。そこで、基板表面Ｗｆのみに薄膜が形成されている場合には、基板表面Ｗｆの周縁部ＴＲ（本発明の「表面周縁部」に相当）に薬液および純水やＤＩＷ（＝deionized water）などのリンス液（以下、薬液およびリンス液を総称して「処理液」という）を供給して周縁部ＴＲから薄膜をエッチング除去するとともに、基板裏面Ｗｂに処理液を供給して裏面Ｗｂを洗浄する。また、基板Ｗの表裏面Ｗｆ，Ｗｂに薄膜が形成されている場合には、表面周縁部ＴＲおよび裏面Ｗｂに処理液を供給して表面周縁部ＴＲおよび裏面Ｗｂから薄膜をエッチング除去する。なお、この実施形態では、基板表面Ｗｆとはデバイスパターンが形成されるデバイス形成面を意味している。

この基板処理装置は、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック１と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの下面（裏面Ｗｂ）の中央部に向けて処理液を供給する下面処理ノズル２と、基板表面側からスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面周縁部ＴＲに処理液を供給するノズル３と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに対向配置された対向部材５とを備えている。

スピンチャック１では、中空の回転支軸１１がモータを含むチャック回転機構１３の回転軸に連結されており、チャック回転機構１３の駆動により回転中心Ａ０を中心に回転支軸１１が回転可能となっている。この回転支軸１１の上端部にはスピンベース１５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット８からの動作指令に応じてチャック回転機構１３を駆動させることによりスピンベース１５が回転中心Ａ０を中心に回転する。

また、中空の回転支軸１１には処理液供給管２１が挿通されており、その上端に下面処理ノズル２が結合されている。処理液供給管２１は薬液供給ユニット１６およびＤＩＷ供給ユニット１７と接続されており、薬液またはリンス液としてＤＩＷが選択的に供給される。また、回転支軸１１の内壁面と処理液供給管２１の外壁面の隙間は、環状のガス供給路２３を形成している。このガス供給路２３はガス供給ユニット１８と接続されており、基板裏面Ｗｂと該基板裏面Ｗｂに対向するスピンベース１５の上面とに挟まれた空間に窒素ガスを供給できる。なお、この実施形態では、ガス供給ユニット１８から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。

図３はスピンベースを上方から見た平面図である。スピンベース１５の中心部には開口が設けられている。また、スピンベース１５の周縁部付近には複数個（この実施形態では６個）の第１支持ピンＦ１〜Ｆ６と、複数個（この実施形態では６個）の第２支持ピンＳ１〜Ｓ６とが昇降自在に設けられている。第１支持ピンＦ１〜Ｆ６は回転中心Ａ０を中心として放射状に略等角度間隔でスピンベース１５から上方に向けて突設されているとともに、第２支持ピンＳ１〜Ｓ６が円周方向に沿って各第１支持ピンＦ１〜Ｆ６の間に位置するように、回転中心Ａ０を中心として放射状に略等角度間隔でスピンベース１５から上方に向けて突設されている。つまり、第１および第２支持ピンからなる一対の支持ピンが円周方向に沿って回転中心Ａ０を中心として放射状に６対、スピンベース１５の周縁部に上方に向けて設けられている。

第１支持ピンＦ１〜Ｆ６および第２支持ピンＳ１〜Ｓ６の各々は基板裏面Ｗｂと当接することによって、スピンベース１５から所定距離だけ上方に離間させた状態で基板Ｗを略水平姿勢で支持可能となっている。これらのうち、周方向に沿って１つ置きに配置された６個の第１支持ピンＦ１〜Ｆ６は第１支持ピン群を構成し、これらは連動して基板Ｗを支持し、または基板裏面Ｗｂから離間してその支持を解除するように動作する。一方で、残る６個の第２支持ピンＳ１〜Ｓ６は第２支持ピン群を構成し、これらは連動して基板Ｗを支持し、または基板裏面Ｗｂから離間してその支持を解除するように動作する。なお、基板Ｗを水平に支持するためには、各支持ピン群が有する支持ピンの個数は少なくとも３個以上であればよいが、各支持ピン群が有する支持ピンの個数を６個とすることで安定して基板Ｗを支持できる。

図４は支持ピンの構成を示す部分拡大図である。なお、支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６の各々はいずれも同一構成を有しているため、ここでは１つの支持ピンＦ１の構成についてのみ図面を参照しつつ説明する。支持ピンＦ１は、基板Ｗの下面に離当接可能な当接部６１と、当接部６１を昇降可能に支持する可動ロッド６２と、この可動ロッド６２を昇降させるモータ等を含む昇降駆動部６３と、可動ロッド６２を取り囲むように設けられ可動ロッド６２と昇降駆動部６３とを外部雰囲気から遮断するベローズ６４とを有している。ベローズ６４は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）より形成され、フッ酸等の薬液により基板Ｗを処理する際に、ステンレス鋼（ＳＵＳ）またはアルミニウム等から形成される可動ロッド６２を保護する。また、当接部６１は耐薬性を考慮して、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）で形成されるのが好ましい。ベローズ６４の上端部は当接部６１の下面側に固着される一方、ベローズ６４の下端部はスピンベース１５の上面側に固着されている。

上記した構成を有する支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６では、昇降駆動部６３が制御ユニット８からの駆動信号に基づき図示省略する駆動連結部を介して可動ロッド６２を１〜数ｍｍのストロークで駆動させることにより、次のように基板Ｗを支持する。すなわち、昇降駆動部６３を駆動させない状態では、所定の高さ位置（基板処理位置）で基板Ｗを支持するように支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６の各々はコイルばね等の付勢手段（図示せず）によって上向きに付勢されており、基板Ｗは支持ピンＦ１〜Ｆ６からなる第１支持ピン群と、支持ピンＳ１〜Ｓ６からなる第２支持ピン群との両方の支持ピン群により支持される。一方で、支持ピンＳ１〜Ｓ６を付勢力に抗して下降駆動させると、支持ピンＳ１〜Ｓ６の当接部６１は基板裏面Ｗｂから離間して基板Ｗは支持ピンＦ１〜Ｆ６からなる第１支持ピン群のみにより支持される。また、支持ピンＦ１〜Ｆ６を付勢力に抗して下降駆動させると、支持ピンＦ１〜Ｆ６の当接部６１は基板裏面Ｗｂから離間して基板Ｗは支持ピンＳ１〜Ｓ６からなる第２支持ピン群のみにより支持される。

図１に戻って説明を続ける。スピンチャック１の上方には、スピンチャック１に保持された基板Ｗに対向する円盤状の対向部材５が水平に配設されている。対向部材５はスピンチャック１の回転支軸１１と同軸上に配置された回転支軸５１の下端部に一体回転可能に取り付けられている。この回転支軸５１には対向部材回転機構５４が連結されており、制御ユニット８からの動作指令に応じて対向部材回転機構５４のモータを駆動させることで対向部材５を回転中心Ａ０を中心に回転させる。また、制御ユニット８は対向部材回転機構５４をチャック回転機構１３と同期するように制御することで、スピンチャック１と同じ回転方向および同じ回転速度で対向部材５を回転駆動できる。

また、対向部材５は対向部材昇降機構５５と接続され、対向部材昇降機構５５の昇降駆動用アクチュエータ（例えばエアシリンダーなど）を作動させることで、対向部材５をスピンベース１５に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。例えば基板処理装置に対して基板Ｗが搬入出される際には、制御ユニット８はスピンチャック１から上方に十分に離れた離間位置に対向部材５を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して洗浄処理を施す際には、制御ユニット８はスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆのごく近傍に設定された対向位置まで対向部材５を下降させる。これにより、対向部材５の下面５０１（本発明の「基板対向面」に相当）と基板表面Ｗｆとが近接した状態で対向配置される。

この対向部材５の中心の開口および回転支軸５１の中空部には、ガス供給路５７が形成されている。このガス供給路５７はガス供給ユニット１９と接続されており、基板表面Ｗｆと対向部材５の下面５０１とに挟まれた間隙空間ＳＰに窒素ガスを供給可能となっている。

図５は対向部材を示す図である。同図（ａ）は対向部材の部分断面図であり、同図（ｂ）は基板から対向部材の下面を見た図である。また、図６はノズルとノズル挿入孔とを示す部分斜視図である。この対向部材５の下面５０１は基板Ｗの直径と同等以上の平面サイズを有している。このため、対向部材５が対向位置に配置されると基板表面全体を覆って基板表面Ｗｆ上の雰囲気を外部雰囲気から遮断可能となっている。

この対向部材５の下面５０１には、複数のガス吐出口５０２が形成されている。これらのガス吐出口５０２はスピンチャック１に保持される基板Ｗの表面中央部、つまり表面周縁部ＴＲより径方向内側の非処理領域ＮＴＲ（図１）に対向する位置に、回転中心Ａ０を中心とする円周に沿って等角度間隔に形成されている。これらのガス吐出口５０２は対向部材５の内部に形成されたガス流通空間５０３に連通しており、ガス流通空間５０３に窒素ガスが供給されると、複数のガス吐出口５０２を介して窒素ガスが空間ＳＰに供給される。

そして、対向部材５が対向位置に位置決めされた状態で、複数のガス吐出口５０２およびガス供給路５７から空間ＳＰに窒素ガスが供給されると、空間ＳＰの内部圧力が高まり基板Ｗがその裏面Ｗｂに当接する支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６に押圧される。この押圧状態のまま制御ユニット８の動作指令に応じてスピンベース１５が回転すると、基板裏面Ｗｂと支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６との間に発生する摩擦力によって基板Ｗが支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６に支持されながらスピンベース１５とともに回転する。なお、空間ＳＰに供給された窒素ガスは基板Ｗの径方向外側へと流れていく。

この対向部材５の周縁部には、図５（ａ）に示すように、対向部材５を上下方向（鉛直軸方向）に貫通するノズル挿入孔５２が形成され、対向部材５の下面５０１に開口部５２１が形成されている。そして、このノズル挿入孔５２にノズル３が挿入されて該挿入状態でノズル挿入孔５２から基板Ｗの表面周縁部ＴＲに向う液吐出方向Ｘに処理液を吐出して表面周縁部ＴＲに供給することができる。ここでは、ノズル３とノズル挿入孔５２の構成について図１、図２、図５および図６を参照しつつさらに詳述する。

ノズル３は、図１に示すように、水平方向に延びるノズルアーム３１の一方端に取り付けられている。このノズルアーム３１の他方端はノズル移動機構３３（図２）に接続されている。さらに、ノズル移動機構３３はノズル３を水平方向に所定の回動軸回りに揺動させるとともに、ノズル３を昇降させることができる。このため、制御ユニット８からの動作指令に応じてノズル移動機構３３が駆動されることで、ノズル３を対向部材５のノズル挿入孔５２に挿入して表面周縁部ＴＲに薬液またはＤＩＷを供給可能な供給位置Ｐ３１と、基板Ｗから離れた待機位置Ｐ３２とに移動させることができる。

ノズル３は対向部材５に設けられたノズル挿入孔５２の形状に合わせた形状を有している。すなわち、ノズル３のノズル外径は必要以上にノズル挿入孔５２の孔径を大きくすることのないように、例えばφ５〜６ｍｍ程度に形成される。また、ノズル３では、略円筒状に形成されたノズル胴部の断面積がノズル先端側と後端側で異なるように構成されている。具体的には、ノズル先端側の胴部３０２の断面積がノズル後端側の胴部３０３の断面積より小さくなるように構成されており、ノズル先端側の胴部３０２とノズル後端側の胴部３０３との間に段差面３０４が形成されている。すなわち、ノズル先端側の胴部３０２の外周面（側面）とノズル後端側の胴部３０３の外周面（側面）は段差面３０４を介して結合されている。この段差面３０４はノズル先端側の胴部３０２を取り囲むように、しかもスピンチャック１に保持された基板表面Ｗｆに略平行に形成されている。

また、ノズル３の内部には液供給路３０１が形成されている。この液供給路３０１はノズル後端部において薬液供給ユニット１６およびＤＩＷ供給ユニット１７に接続されており、薬液またはＤＩＷを選択的に供給可能となっている。一方、液供給路３０１の先端部（下端部）には、ノズル３の吐出口３０１ａが形成されている。この吐出口３０１ａは基板Ｗの径方向外側に向けて開口している。このため、薬液供給ユニット１６から薬液が液供給路３０１に圧送されると、ノズル３から薬液が液吐出方向Ｘに吐出されて表面周縁部ＴＲに供給される。こうして供給された薬液は基板Ｗの径方向外側に向かって流れ、基板外に排出される。したがって、薬液の供給位置よりも径方向内側の非処理領域ＮＴＲには薬液は供給されず、基板Ｗの端面から内側に向かって一定の幅（周縁エッチング幅）で薄膜がエッチング除去される。また、ＤＩＷ供給ユニット１７からＤＩＷが液供給路３０１に圧送されると、ノズル３からＤＩＷが基板Ｗの径方向外側に向けて吐出される。これにより、表面周縁部ＴＲに供給された薬液がＤＩＷで洗い流される。なお、図６中の符号ＬＰは処理液（薬液やＤＩＷ）が表面周縁部ＴＲに着液する位置を示している。

一方、ノズル挿入孔５２は次のように構成されている。このノズル挿入孔５２の内壁には、図６に示すように、ノズル３の段差面３０４と当接可能な円環状の当接面５２２が形成されている。そして、ノズル３がノズル挿入孔５２に挿入されると、段差面３０４と当接面５２２とが当接することで、ノズル３が供給位置Ｐ３１（図１）に位置決めされる。また、この位置決め状態でノズル３の先端面は対向部材５の下面（基板対向面）５０１と面一になっている。なお、当接面５２２は対向部材５の下面５０１と略平行に、つまり基板表面Ｗｆと略平行に形成されており、ノズル３の段差面３０４と面接触するようになっている。このため、ノズル３を供給位置Ｐ３１に位置決めする際に、ノズル３が対向部材５に当接して位置固定され、ノズル３を安定して位置決めすることができる。

ノズル挿入孔５２では、開口部側の各部位が次のような形状に仕上げられてガイド機構５３が構成されている。そして、後述するように処理液の液滴ＤＬがガイド機構５３によってノズル挿入孔５２から効果的に排出可能となっている。すなわち、ノズル挿入孔５２の開口部近傍では、図５（ａ）中の部分拡大図に示すように、開口部５２１のうちノズル挿入孔５２に挿入されたノズル３に対して液吐出方向Ｘ側に位置する部位５３１が液吐出方向Ｘ側に拡張して設けられている。この部位５３１が本発明の「拡張部位」に相当している。また、ノズル挿入孔５２の内壁面のうちノズル３に対して液吐出方向Ｘ側に位置する部位５３２がノズル挿入孔５２の中央部から拡張部位５３１に向けて傾斜しながら基板Ｗの表面中央部側から離れるように設けられている。この部位５３２が本発明の「傾斜部位」に相当している。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図７および図８を参照しつつ説明する。図７は図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。図８は表面周縁部に着液した液滴に加わる力を模式的に示す斜視図である。

この装置では、未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると、制御ユニット８が装置各部を制御して該基板Ｗに対して一連の膜除去処理（薬液処理工程＋リンス工程＋乾燥工程）が実行される。ここでは、基板表面Ｗfに薄膜が形成された基板に対して所定の処理を行う動作について説明する。つまり、基板表面Ｗfが薄膜形成面になっている。そこで、この実施形態では、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入される。なお、基板搬入時においては、対向部材５は離間位置にあり、基板Ｗとの干渉を防止している。

未処理の基板Ｗが支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６に載置されると、離間位置にある対向部材５のガス吐出口５０２から窒素ガスを吐出させるとともに、ガス供給路５７から窒素ガスを吐出する（ステップＳＴ１：基板保持工程）。次に、対向部材５を回転させて、ノズル挿入孔５２が所定位置となるように対向部材５を回転方向に関して位置決めする（ステップＳＴ２）。その後、対向部材５が対向位置まで降下され基板表面Ｗｆに近接配置される（ステップＳＴ３：配置工程）。これによって、対向部材５の下面（基板対向面）５０１と基板表面Ｗｆとに挟まれた空間ＳＰの内部圧力が高められ、基板Ｗはその下面（裏面Ｗｂ）に当接する支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６に押圧されてスピンベース１５に保持される。また、基板表面Ｗｆは対向部材５の下面５０１に覆われて、基板周囲の外部雰囲気から確実に遮断される。なお、上記のように基板Ｗはすべての支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６で支持してもよいし、支持ピンＦ１〜Ｆ６からなる第１支持ピン群のみにより支持してもよく、あるいは支持ピンＳ１〜Ｓ６からなる第２支持ピン群のみにより支持してもよい。

次に、対向部材５を停止させた状態で基板Ｗを回転させる（ステップＳＴ４）。このとき、支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６に押圧された基板Ｗは支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６と基板裏面Ｗｂとの間に発生する摩擦力でスピンベース１５に保持されながらスピンベース１５とともに回転する。続いて、ノズル３が待機位置Ｐ３２から供給位置Ｐ３１に位置決めされる（ステップＳＴ５）。具体的には、ノズル３を水平方向に沿って対向部材５のノズル挿入孔５２の上方位置に移動させる。そして、ノズル３を降下させてノズル挿入孔５２に挿入する（挿入工程）。

そして、基板Ｗの回転速度が所定速度（例えば６００ｒｐｍ）に達すると、回転する基板Ｗの表面周縁部ＴＲにノズル３から薬液を連続的に供給する（供給工程）。これにより、表面周縁部ＴＲおよび該表面周縁部ＴＲに連なる基板端面部分から薄膜が全周にわたってエッチング除去される（ステップＳＴ６）。そして、薬液処理が完了すると、薬液の供給が停止されるとともに、ノズル３からＤＩＷが供給される。これによって、表面周縁部ＴＲおよび基板Ｗの端面に対してリンス処理が実行される（ステップＳＴ７）。ノズル３から所定時間ＤＩＷを供給し、リンス処理が完了すると、ＤＩＷの供給が停止される。

リンス処理が完了した後、ノズル３が供給位置Ｐ３１から待機位置Ｐ３２に位置決めされる（ステップＳＴ８）。それに続いて、スピンベース１５の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に対向部材５を回転させる（ステップＳＴ９）。その後、下面処理ノズル２から回転する基板Ｗの裏面Ｗbに処理液が供給され、基板裏面Ｗbに対して裏面洗浄処理が実行される（ステップＳＴ１０）。具体的には、下面処理ノズル２から基板裏面Ｗｂの中央部に向けて処理液として薬液とリンス液とが順次供給されることにより、裏面全体と裏面Ｗｂに連なる基板端面部分が洗浄される。このように基板Ｗとともに対向部材５を回転させることで、対向部材５に付着する処理液がプロセスに悪影響を及ぼすのを防止できる。また、基板Ｗと対向部材５との間に回転に伴う余分な気流が発生するのを抑制して基板表面Ｗｆへのミスト状の処理液の巻き込みを防止できる。

ここで、洗浄処理中に支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６を基板裏面Ｗｂから少なくとも１回以上、離間させることで支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６と基板裏面Ｗｂの当接部分にも処理液を回り込ませて当該部分を洗浄できる。例えば、洗浄処理途中に、支持ピンＦ１〜Ｆ６からなる第１支持ピン群と支持ピンＳ１〜Ｓ６からなる第２支持ピン群との両方の支持ピン群により基板Ｗを支持した状態から第１支持ピン群のみにより基板Ｗを支持した状態に切り換え、基板Ｗと第２支持ピン群との間の当接部分に処理液を回り込ませる。その後、両方の支持ピン群により基板Ｗを支持した状態に移行させた後に、第２支持ピン群のみにより基板Ｗを支持した状態に切り換え、基板Ｗと第１支持ピン群との間の当接部分に処理液を回り込ませる。これにより、基板Ｗと支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６との間の当接部分のすべてに処理液を回り込ませて裏面全体の洗浄処理を行うことができる。

こうして、裏面洗浄処理が完了すると、基板Ｗおよび対向部材５を高速（例えば１５００ｒｐｍ）に回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥が実行される（ステップＳＴ１１）。このとき、基板表面Ｗｆへの窒素ガス供給と併せてガス供給路２３からも窒素ガスを供給して基板Ｗの表裏面に窒素ガスを供給することで、基板Ｗの乾燥処理が促進される。

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、対向部材５の回転を停止させる同時に、基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳＴ１２）。そして、対向部材５が上昇された後（ステップ１３）、ガス供給路５７およびガス吐出口５０２からの窒素ガスの供給を停止する（ステップＳＴ１４）。これにより、基板Ｗの支持ピンＦ１〜Ｆ６，Ｓ１〜Ｓ６への押圧保持が解除され、処理済の基板Ｗが装置から搬出される。

ところで、上記のようにノズル３から処理液を供給しているとき、その処理液の一部が該表面周縁部ＴＲから液滴状態でノズル挿入孔５２に向けて移動し、付着することがある。ここで、基板Ｗの表面周縁部ＴＲに着液した液滴ＤＬに加わる力を解析すると、次のことがわかる。すなわち、処理液の一部は液滴状となっている基板Ｗからノズル挿入孔５２に向けて移動するが、その液滴ＤＬに対しては、図８に示すように、大きく２種類の力が作用する。そのひとつは液吐出方向Ｘにおける成分（基板回転による遠心力＋ノズル３からの吐出力）であり、もう一方は基板Ｗの回転方向における成分（回転している基板Ｗから受ける力）である。したがって、液滴ＤＬの大部分は着液位置よりも液吐出方向Ｘ側に移動し、その一部がノズル挿入孔５２に付着することとなる。

そこで、本実施形態では、ノズル挿入孔５２にガイド機構５３が設けられ、基板Ｗの表面周縁部ＴＲからノズル挿入孔５２に移動してきた処理液の液滴を液吐出方向Ｘ側に案内してノズル挿入孔５２から液滴を効果的に排出している。すなわち、開口部５２１のうちノズル挿入孔５２に挿入されたノズル３に対して液吐出方向Ｘ側に位置する部位が液吐出方向Ｘ側に拡張形成された拡張部位（液吐出方向側開口部位）５３１として設けられている。したがって、ノズル挿入孔５２に移動してきた液滴ＤＬは拡張部位５３１を介してノズル３に対して液吐出方向Ｘ側の内壁面、つまり傾斜部位５３２に付着する（図５（ａ）の部分拡大図を参照）。しかも、この傾斜部位５３２はノズル挿入孔５２の中央部から拡張部位５３１に向けて傾斜しながら基板Ｗの表面中央部側から離れるように設けられているため、付着した液滴ＤＬは傾斜部位５３２に沿って液吐出方向Ｘ側に流れ、ノズル挿入孔５２の開口部５２１から排出される。その結果、該液滴ＤＬによる悪影響を受けることなく、基板Ｗの表面周縁部ＴＲを良好に処理することができる。

また、この実施形態では、基板対向面５０１が基板表面Ｗfよりも大きな平面サイズを有し、基板表面Ｗf全体を覆うとともに、拡張部位５３１が基板Ｗの表面周縁部ＴＲを超えて基板Ｗの径方向側に延設されている（図５参照）。このため、上記のようにしてガイド機構５３により液滴ＤＬが基板Ｗから離れた位置に案内されることとなる。その結果、液滴ＤＬを基板表面Ｗfから遠ざけることができ、基板処理をさらに良好に行うことができる。

＜第２実施形態＞
図９および図１０はこの発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、ガイド機構５３としてノズル挿入孔５２の開口部近傍に溝部位５３３が追加形成されている点であり、その他の構成は第１実施形態と同一である。そこで、以下においては、追加構成を中心に説明する一方、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

この第２実施形態では、開口部５２１のうちノズル挿入孔５２に挿入されたノズル３に対して液吐出方向Ｘ側に位置する液吐出方向側開口部位（図５（ａ）の部分拡大図中の拡張部位５３１に相当）の近傍位置に溝部位５３３が設けられている。この溝部位５３３は図１０に示すように液滴移動方向Ｙに伸びる上嘴形状を有しており、基板Ｗから移動してきた液滴を液滴移動方向Ｙに案内する機能を有している。この「液滴移動方向」とは、基板Ｗからノズル挿入孔５２に向けて移動する液滴の移動方向Ｙを意味しており、図８に示すように液滴ＤＬに作用する力により決まる。つまり、基板Ｗの回転速度やノズル３からの処理液の吐出力により決まるものである。

このように、この実施形態では、ノズル挿入孔５２に移動付着した液滴ＤＬを拡張部位５３１および傾斜部位５３２のみならず、さらに溝部位５３３により液滴ＤＬが基板Ｗから離れた位置に案内されることとなる。しかも、溝部位５３３と表面周縁部ＴＲとは第１実施形態と同様の位置関係を有している。すなわち、この実施形態においても、基板対向面５０１が基板表面Ｗfよりも大きな平面サイズを有し、基板表面Ｗf全体を覆うとともに、溝部位５３３が基板Ｗの表面周縁部ＴＲを超えて基板Ｗの径方向側に延設されている（図９参照）。その結果、液滴ＤＬを基板表面Ｗfから遠ざけることができ、基板処理をさらに良好に行うことができる。

＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、第２実施形態では、ガイド機構５３として拡張部位５３１、傾斜部位５３２および溝部位５３３を設けているが、溝部位５３３のみを設けてもよい。すなわち、第１および第２実施形態では、ノズル挿入孔５２の当接面５２２よりも下側の孔部５２３をいわゆるブーツ形状に仕上げているが、図１１および図１２に示すように単なる円筒形状に仕上げてもよい。そして、開口部５２１のうちノズル挿入孔５２に挿入されたノズル３に対して液吐出方向Ｘ側に位置する液吐出方向側開口部位の近傍位置に溝部位５３３を液滴移動方向Ｙに延設することができる。

このように構成された第３実施形態においては、液滴移動方向Ｙに移動してきた液滴は、図１１（ｂ）および図１２に示すように液吐出方向側開口部位５３４を介して溝部位５３３に入り込み、該溝部位５３３の溝内周面に捕捉されるとともに、その溝部位５３３の延設方向に案内される。このため、ノズル挿入孔５２の開口部５２１から排出される。その結果、該液滴による悪影響を受けることなく、基板Ｗの表面周縁部ＴＲを良好に処理することができる。なお、溝部位５３３の溝内周面の形状については、ノズル３に近い領域では幅広に形成するのが望ましく、このような形状を備えることで移動してきた液滴をより確実に捕捉することができる。

また、第１実施形態では、開口部５２１のうちノズル挿入孔５２に挿入されたノズル３に対して液吐出方向Ｘ側に位置する部位全体を拡張部位５３１として設けているが、図１３および図１４に示すように液吐出方向Ｘ側において拡張部位５３１を部分的に設けてもよい。この場合、拡張部位５３１を部分形成することに伴って傾斜部位５３２は第１実施形態のそれよりも狭くなるが、第１実施形態と同様にして、ノズル挿入孔５２に付着した液滴ＤＬは傾斜部位５３２に沿って液吐出方向Ｘ側に流れ、ノズル挿入孔５２の開口部５２１から排出される。なお、このように拡張部位５３１を部分的に設ける場合、基板Ｗからの液滴ＤＬが液滴移動方向Ｙに移動してノズル挿入孔５２に付着することを考慮するのが望ましい。つまり、拡張部位５３１は、図１３および図１４に示すように、液吐出方向Ｘ側で、かつ液滴移動方向Ｙ側に設けるのが好適である。

また、上記実施形態では、基板Ｗの下面（裏面Ｗｂ）を支持ピン群で支持しながら空間ＳＰの内部圧力を高めて基板Ｗを支持ピン群に押圧することによって基板Ｗを保持する基板処理装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、基板の保持方式は任意である。すなわち、基板表面に対向部材を対向配置するとともに、該対向部材に設けられたノズル挿入孔にノズルを挿入して基板の表面周縁部を処理する装置全般に本発明を適用することができる。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の基板などを含む各種基板の表面周縁部に対して所定の処理を施す基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。

この発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。 図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。 スピンベースを上方から見た平面図である。 支持ピンの構成を示す部分拡大図である。 対向部材を示す図である。 ノズルとノズル挿入孔とを示す部分斜視図である。 図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 表面周縁部に着液した液滴に加わる力を模式的に示す斜視図である。 この発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の他の実施形態を示す図である。 図１３の実施形態において基板から対向部材の下面を見た図である。

符号の説明

１…スピンチャック（基板保持手段）
３…ノズル
５…対向部材
１３…チャック回転機構（回転手段）
１５…スピンベース
５２…ノズル挿入孔
５３…ガイド機構
５０１…基板対向面
５２１…開口部
５３１…拡張部位（液吐出方向側開口部位）
５３２…傾斜部位
５３３…溝部位
５３４…液吐出方向側開口部位
ＤＬ…液滴
ＴＲ…表面周縁部
Ｗf...基板表面
Ｗ…基板
Ｘ…液吐出方向
Ｙ…液滴移動方向

Claims (7)

1. 基板の表面周縁部に処理液を供給して該表面周縁部に対して所定の表面処理を施す基板処理装置において、
   基板の表面を上方に向けた状態で該基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段により保持された基板の表面に対向して離間配置され、しかも前記基板表面と対向する基板対向面に開口部を有するノズル挿入孔が設けられた対向部材と、
   前記ノズル挿入孔に挿入された状態で前記ノズル挿入孔から前記基板の表面周縁部に向う液吐出方向に前記処理液を吐出して前記表面周縁部に供給するノズルとを備え、
   前記ノズル挿入孔に、前記開口部近傍で前記ノズル挿入孔に付着する前記処理液の液滴を前記液吐出方向側に案内するガイド機構が設けられたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記ガイド機構は、前記開口部のうち前記ノズル挿入孔に挿入された前記ノズルに対して前記液吐出方向側の開口部位を前記液吐出方向側に拡張してなる拡張部位と、前記ノズル挿入孔の内壁面のうち前記ノズルに対して前記液吐出方向側で前記ノズル挿入孔の中央部から前記拡張部位に向けて傾斜しながら前記基板の表面中央側から離れるように設けられた傾斜部位とを有する請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記基板対向面は前記基板表面とほぼ同一またはそれ以上の平面サイズを有し、前記基板表面全体を覆っており、しかも、前記拡張部位は前記基板の表面周縁部を超えて前記基板の径方向側に延設されている請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記液吐出方向に吐出された前記処理液が前記基板の表面周縁部から液滴状態で前記ノズル挿入孔に向けて移動可能となっている請求項１または２記載の基板処理装置であって、
   前記ガイド機構は、前記開口部のうち前記ノズル挿入孔に挿入された前記ノズルに対して前記液吐出方向側に位置する液吐出方向側開口部位の近傍で前記ノズル挿入孔に対して前記液滴の移動方向に延設された溝部位を有する基板処理装置。
5. 前記基板対向面は前記基板表面とほぼ同一またはそれ以上の平面サイズを有し、前記基板表面全体を覆っており、しかも、前記溝部位は前記基板の表面周縁部を超えて前記基板の径方向側に延設されている請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記基板保持手段により保持された基板を回転させる回転手段をさらに備えた請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 基板の表面を上方に向けた状態で該基板を保持する基板保持工程と、
   前記基板の表面に対向して対向部材を離間配置する配置工程と、
   前記対向部材に設けられたノズル挿入孔にノズルを挿入する挿入工程と、
   前記ノズル挿入孔から前記基板の表面周縁部に向う液吐出方向に前記ノズルから前記処理液を吐出して前記表面周縁部に供給して前記表面周縁部に対して所定の表面処理を施す供給工程とを備え、
   前記供給工程は、前記表面処理と並行して、前記基板の表面周縁部から前記ノズル挿入孔に移動してきた前記処理液の液滴を前記液吐出方向側に案内することを特徴とする基板処理方法。

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