JP5680705B2 - 基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が用いられる。枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転させる基板保持機構と、基板保持機構に保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズルとを備えている。特許文献１には、複数の挟持部材によって基板の周端面を挟持して当該基板を保持する挟持式の基板保持機構が開示されている。また、特許文献２には、基板の下面を吸着して当該基板を保持するバキューム式の基板保持機構が開示されている。

特開２００９−２０６３５９号公報 特開２００９−２０６３５８号公報

枚葉式の基板処理装置において処理液によって基板を処理するための一つの方法は、基板の周囲に処理液を飛散させながら処理する方法（以下、単に「振り切り処理」という。）である。処理液により基板を処理するための他の方法は、基板上に処理液の液膜を保持させる方法（以下、単に「パドル処理」という。）である。
振り切り処理は、たとえば、基板保持機構によって基板を回転させながら、処理液ノズルから基板の上面中央部に向けて処理液を吐出させることにより行われる。処理液ノズルから吐出された処理液は、基板の上面中央部に着液し、基板の回転による遠心力を受けて基板上を外方に広がっていく。そして、基板の上面周縁部に達した処理液は、基板の周囲に飛散して基板上から排出される。したがって、基板上の処理液が後続の処理液に置換されながら、基板の上面全域に処理液が供給され、基板の上面が処理される。

一方、パドル処理は、たとえば、基板保持機構によって基板の回転速度を零または低速にしながら、処理液ノズルから基板の上面中央部に向けて処理液を吐出させることにより行われる。処理液ノズルから吐出された処理液は、基板の上面中央部に着液し、後続の処理液によって押されて基板上を外方に広がっていく。また、基板上の処理液に作用する遠心力が零または小さいので、基板に供給された処理液は、基板の周囲に飛散せずに基板上に溜まる。したがって、基板上には、処理液の液膜が形成される。そして、この液膜の外周部が基板の上面周縁部に達した後は、基板への処理液の供給が停止され、基板上に処理液の液膜が保持された状態が所定時間にわたって維持される。このようにして、基板の上面全域に処理液が供給され、基板の上面が処理される。

前述のように、振り切り処理では、基板上から処理液が排出されながら基板が処理される。したがって、処理液の消費量が多い。一方、パドル処理は、基板上に処理液の液膜が形成された後、基板への処理液の供給が停止される。したがって、振り切り処理に比べて処理液の消費量が少ない。しかしながら、パドル処理では、処理液の液膜が基板上に安定して保持されず、基板上から処理液が零れてしまう場合がある。特に、半導体ウエハのように基板の周縁部にノッチが形成されている場合や、挟持式の基板保持機構によって基板の周縁部を保持している場合には、基板上から処理液が零れ易い。

より具体的には、基板上に保持された処理液の液膜は、たとえば、基板の回転や、基板処理装置の振動などにより、基板上で揺れ動いたり、基板上を僅かに移動したりする場合がある。このような場合に、液膜の外周部がノッチに被さると、基板上の処理液がノッチを通って次々と零れてしまう。また、液膜の外周部が挟持部材に触れると、基板上の処理液が挟持部材を伝って次々と零れてしまう。すなわち、ノッチや挟持部材が零れの起点となってしまう。そのため、処理液の液膜が基板上に安定して保持されない場合がある。

パドル処理において基板上から処理液が零れることを防止するために、たとえば、基板への処理液の供給量を減少させて、液膜の大きさを小さくすることが考えられる。しかし、この場合には、基板の上面のうち処理液の液膜によって覆われる範囲が小さくなるので、基板の上面全域が処理されない場合がある。
また、パドル処理において基板上から処理液が零れることを防止する別の方法としては、たとえば、基板の周囲を取り囲む包囲部材を設けることが考えられる。しかし、この場合には、液膜の外周部が包囲部材の内周面に接すると、包囲部材に付着している異物が、液膜を介して基板に移るおそれがある。そのため、基板の汚染を防止するために、包囲部材を洗浄する必要がある。したがって、包囲部材を洗浄する必要があるし、場合によっては、包囲部材を洗浄するために処理液を使用しなければならない。

この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、安定して基板上に処理液の液膜を保持させることができる基板処理方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、隔壁で区画された処理室と、前記処理室内で半導体基板を回転可能に水平に保持する基板保持手段と、を備えた基板処理装置を用いた基板処理方法であって、前記半導体基板を前記処理室内に搬入する搬入工程と、フッ酸を含む疎水化処理液を前記基板保持手段の上に水平に保持された半導体基板の上面の周縁部に選択的に供給することにより、前記半導体基板の上面の周縁部自体を選択的に疎水化させる疎水化工程と、前記疎水化工程の後に、前記半導体基板の回転を停止させながら又は第１回転速度で前記半導体基板を回転させながら、前記基板保持手段の上に水平に保持された前記半導体基板の上面中央部に薬液を供給することにより、前記薬液を前記半導体基板上に溜めて前記周縁部よりも内側において前記半導体基板の上面を覆う薬液の液膜を前記半導体基板上に形成し、前記薬液の液膜を前記半導体基板上に保持した状態を所定時間に亘って維持するパドル処理工程と、前記パドル処理工程の後に、前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で前記半導体基板を回転させながら、前記基板保持手段の上に水平に保持された前記半導体基板の上面にリンス液を供給することにより、前記半導体基板上の薬液を前記半導体基板の上面の周縁部を超えて前記半導体基板の周囲に飛散させるリンス処理工程とを含み、前記疎水化工程から前記リンス処理工程までの一連の工程を、前記半導体基板を前記基板保持手段の上に保持したままで、前記処理室の外に搬出することなく同一の前記処理室内で順次実行する、基板処理方法である。

この方法によれば、フッ酸を含む疎水化処理液が、半導体基板（以下では、単に「基板」という。）の上面の周縁部に選択的に供給される。これにより、基板の上面の周縁部自体が疎水化される。したがって、基板の上面周縁部の手前に達した薬液は、外方への移動が規制される。そのため、基板に供給された薬液は、基板上から排出されずに基板上に溜まる。これにより、基板の上面のほぼ全域を覆う薬液の液膜が形成される。さらに、レジスト膜などの疎水性被膜を形成する場合と異なり、基板の上面の周縁部自体が疎水化されるので、不要になった疎水性被膜を除去する工程が不要である。

請求項２に記載の発明のように、前記パドル処理工程において前記基板の上面に供給される薬液は、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸、有機アルカリ、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液であってもよい。

請求項３に記載の発明のように、前記疎水化工程は、前記基板の上面の周縁部に向けて前記基板の径方向外向きに疎水化ノズルに前記疎水化処理液を吐出させる工程を含んでいてもよい。

この場合、疎水化ノズルから疎水化処理液が外向きに吐出されるから、吐出された疎水化処理液は、基板の上面周縁部の内側の領域に殆ど供給されず、主として基板の上面周縁部に供給される。したがって、基板の上面がデバイス形成面である場合には、疎水化ノズルから吐出された疎水化処理液は、デバイス形成領域に影響を与えることなく、基板の上面周縁部に供給される。
請求項４に記載の発明のように、前記基板保持手段は、前記半導体基板の下面を真空吸着することにより、前記半導体基板を回転可能に水平に保持する、バキュームチャックを含んでいてもよい。
請求項５に記載の発明のように、前記基板保持手段は、前記半導体基板の上面周縁部に複数箇所で接触する複数の挟持部材で基板を水平に保持するものであり、前記疎水化工程は、前記半導体基板の上面周縁部のうち前記挟持部材に対向する位置を少なくとも疎水化させる工程であってもよい。

この発明の第１実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。 この発明の第１実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理部の概略構成を示す図解的な側面図である。 この発明の第１実施形態に係る基板処理装置による基板の第１処理例を説明するためのフローチャートである。 前記第１処理例が行われているときの基板の状態を示す側面図である。 この発明の第２実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理部の概略構成を示す図解的な側面図である。 この発明の第２実施形態に係る基板処理装置による基板の第２処理例を説明するためのフローチャートである。 この発明の第３実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理部の概略構成を示す図解的な側面図である。 この発明の第３実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理部の概略構成を示す図解的な平面図である。 超音波機構に備えられた付与装置の概略構成を示す断面図である。 この発明の第３実施形態に係る基板処理装置による基板の第３処理例を説明するためのフローチャートである。

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実施形態に係る基板処理装置１のレイアウトを示す図解的な平面図である。
この基板処理装置１は、半導体ウエハ等の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、インデクサブロック２と、インデクサブロック２に結合された処理ブロック３とを備えている。

インデクサブロック２は、キャリア保持部４と、インデクサロボットＩＲと、インデクサロボット移動機構５（以下では、「ＩＲ移動機構５」という。）とを備えている。キャリア保持部４は、複数枚の基板Ｗを収容できるキャリアＣを保持することができる。キャリアＣは、所定の配列方向Ｕ（以下「キャリア配列方向Ｕ」という。）に沿って配列された状態で、キャリア保持部４に保持される。ＩＲ移動機構５は、キャリア配列方向Ｕに沿ってインデクサロボットＩＲを水平移動させることができる。したがって、ＩＲ移動機構５は、インデクサロボットＩＲを各キャリアＣに対向させることができる。

また、インデクサロボットＩＲは、第１上アームの先端に取り付けられた第１上ハンドＨ１と、第１下アームの先端に取り付けられた第１下ハンドＨ２とを備えている。第１上ハンドＨ１および第１下ハンドＨ２は、互いに干渉しないように高さをずらして配置されている。図１では、第１上ハンドＨ１および第１下ハンドＨ２が上下に重なり合っている状態が示されている。インデクサロボットＩＲは、各ハンドＨ１，Ｈ２によって基板Ｗを保持することができる。インデクサロボットＩＲは、各キャリアＣに基板Ｗを搬入する搬入動作、および基板Ｗを各キャリアＣから搬出する搬出動作を行うことができる。

一方、処理ブロック３は、それぞれ基板Ｗを一枚ずつ処理する複数（たとえば４つ以上）の処理部６と、センターロボットＣＲとを備えている。複数の処理部６は、平面視においてセンターロボットＣＲを取り囲むように配置されている。各処理部６では、たとえば、洗浄、エッチング、剥離等の処理が基板Ｗに行われる。
センターロボットＣＲは、第２上アームの先端に取り付けられた第２上ハンドＨ３と、第２下アームの先端に取り付けられた第２下ハンドＨ４とを備えている。第２上ハンドＨ３および第２下ハンドＨ４は、互いに干渉しないように高さをずらして配置されている。図１では、第２上ハンドＨ３および第２下ハンドＨ４が上下に重なり合っている状態が示されている。センターロボットＣＲは、各ハンドＨ３，Ｈ４によって基板Ｗを保持することができる。

センターロボットＣＲは、鉛直軸線まわりに回転（自転）可能に構成されている。第２上ハンドＨ３および第２下ハンドＨ４は、センターロボットＣＲの回転によって、各処理部６に対向させられる。センターロボットＣＲは、各処理部６に対して基板Ｗを搬入する搬入動作、および基板Ｗを各処理部６から搬出する搬出動作を行うことができる。さらに、センターロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲから基板Ｗを受け取ることができ、基板ＷをインデクサロボットＩＲに渡すことができる。

各キャリアＣに収容された未処理の基板Ｗは、インデクサロボットＩＲによって搬出される。そして、この未処理の基板Ｗは、インデクサロボットＩＲからセンターロボットＣＲに渡される。さらに、この未処理の基板Ｗは、センターロボットＣＲによって何れかの処理部６に搬入される。
一方、各処理部６で処理された基板Ｗは、センターロボットＣＲによって搬出される。そして、この基板Ｗが別の処理部６でさらに処理される場合には、センターロボットＣＲは、この基板Ｗを別の処理部６に搬入する。また、基板Ｗに行われるべき全ての処理が完了している場合には、この基板Ｗ（処理済みの基板Ｗ）は、センターロボットＣＲからインデクサロボットＩＲに渡される。その後、この処理済の基板Ｗは、インデクサロボットＩＲによって何れかのキャリアＣ内に搬入される。

基板処理装置１には、制御部７が設けられている。基板処理装置１は、制御部７によって制御される。より具体的には、インデクサロボットＩＲ、センターロボットＣＲ、ＩＲ移動機構５および各処理部６などの基板処理装置１に備えられた構成は、制御部７によって制御される。
図２は、この発明の第１実施形態に係る基板処理装置１に備えられた処理部６の概略構成を示す図解的な側面図である。

各処理部６は、１枚の基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック８（基板保持手段）と、スピンチャック８に保持された基板Ｗの上面（表面または裏面）に薬液を供給する薬液ノズル９と、スピンチャック８に保持された基板Ｗの上面にリンス液を供給するリンス液ノズル１０と、スピンチャック８に保持された基板Ｗの上面に疎水性材料を供給する疎水化ノズル１１と、スピンチャック８に保持された基板Ｗの上面から疎水性材料を除去する除去液を供給する除去液ノズル１２とを備えている。スピンチャック８およびこれらのノズル９〜１２は、図示しない隔壁で区画された処理室１３内に配置されている。

スピンチャック８は、鉛直に延びる回転軸１４と、回転軸１４の上端に水平に取り付けられた円盤状のスピンベース１５と、このスピンベース１５上に配置された複数の挟持部材１６と、回転軸１４に結合されたスピンモータ１７とを備えている。複数の挟持部材１６は、スピンベース１５の上面周縁部において基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔を空けて配置されている。複数の挟持部材１６は、互いに協働して１枚の基板Ｗを水平な姿勢で挟持することができる。複数の挟持部材１６によって基板Ｗが保持された状態で、スピンモータ１７の駆動力が回転軸１４に入力されることにより、保持された基板Ｗがその中心を通る鉛直な軸線まわりに回転する。

薬液ノズル９は、たとえば、連続流の状態で薬液（たとえば水溶液）を吐出するストレートノズルである。薬液ノズル９は、その吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック８よりも上方に配置されている。薬液ノズル９は、固定ノズルであってもよいし、スキャンノズルであってもよい。すなわち、薬液ノズル９は、処理室１３内の所定位置に固定されていてもよいし、薬液の着液位置が基板Ｗの上面中央部と基板Ｗの上面周縁部との間で移動するように、処理室１３内で移動できるように構成されていてもよい。この実施形態では、薬液ノズル９は、薬液ノズル９から吐出された薬液が基板Ｗの上面中央部に着液するように処理室１３内の所定位置に固定されている。薬液ノズル９には、薬液供給管１８が接続されている。薬液ノズル９には、この薬液供給管１８を介して薬液が供給される。薬液供給管１８には、薬液ノズル９への薬液の供給および供給停止を切り換えるための薬液バルブ１９が介装されている。薬液ノズル９に供給される薬液としては、たとえば、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液が挙げられる。

リンス液ノズル１０は、たとえば、連続流の状態でリンス液を吐出するストレートノズルである。リンス液ノズル１０は、その吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック８よりも上方に配置されている。リンス液ノズル１０は、固定ノズルであってもよいし、スキャンノズルであってもよい。この実施形態では、リンス液ノズル１０は、リンス液ノズル１０から吐出されたリンス液が基板Ｗの上面中央部に着液するように処理室１３内の所定位置に固定されている。リンス液ノズル１０には、リンス液供給管２０が接続されている。リンス液ノズル１０には、このリンス液供給管２０を介してリンス液が供給される。リンス液供給管２０には、リンス液ノズル１０へのリンス液の供給および供給停止を切り換えるためのリンス液バルブ２１が介装されている。リンス液ノズル１０に供給されるリンス液としては、たとえば、純水（脱イオン水）、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水や、希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水などが挙げられる。

疎水化ノズル１１は、たとえば、液状の疎水性材料を噴霧するスプレーノズルである。疎水化ノズル１１は、その吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック８よりも上方に配置されている。疎水化ノズル１１は、固定ノズルであってもよいし、スキャンノズルであってもよい。この実施形態では、疎水化ノズル１１は、疎水化ノズル１１から吐出された霧状の疎水性材料が基板Ｗの上面周縁部に供給されるように処理室１３内の所定位置に固定されている。疎水化ノズル１１には、疎水化供給管２２が接続されている。疎水化ノズル１１には、この疎水化供給管２２を介して疎水性材料が供給される。疎水化供給管２２には、疎水化ノズル１１への疎水性材料の供給および供給停止を切り換えるための疎水化バルブ２３が介装されている。疎水化ノズル１１に供給される疎水性材料としては、たとえば、フォトレジスト液（以下、単に「レジスト液」という。）や液状のワックスなどが挙げられる。レジスト液およびワックスは、いずれも疎水性（たとえば親油性）を有する材料である。

除去液ノズル１２は、たとえば、連続流の状態で除去液を吐出するストレートノズルである。除去液ノズル１２は、その吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック８よりも上方に配置されている。除去液ノズル１２は、固定ノズルであってもよいし、スキャンノズルであってもよい。この実施形態では、除去液ノズル１２は、除去液ノズル１２から吐出された除去液が基板Ｗの上面周縁部に供給されるように処理室１３内の所定位置に固定されている。より具体的には、除去液ノズル１２は、基板Ｗの上面周縁部に向けて基板Ｗの径方向外向きに除去液を吐出するように処理室１３内の所定位置に固定されている。除去液ノズル１２には、除去液供給管２４が接続されている。除去液ノズル１２には、この除去液供給管２４を介して除去液が供給される。除去液供給管２４には、除去液ノズル１２への除去液の供給および供給停止を切り換えるための除去液バルブ２５が介装されている。疎水化ノズル１１に供給される疎水性材料としてレジスト液が用いられている場合には、たとえば、有機溶剤が除去液として除去液ノズル１２に供給される。除去液ノズル１２に供給される有機溶剤としては、たとえば、アセトンが挙げられる。

この実施形態では、薬液ノズル９、薬液供給管１８、薬液バルブ１９、リンス液ノズル１０、リンス液供給管２０、およびリンス液バルブ２１によって処理液供給手段が構成されている。また、この実施形態では、疎水化ノズル１１、疎水化供給管２２、および疎水化バルブ２３によって疎水化手段が構成されている。
図３は、この発明の第１実施形態に係る基板処理装置１による基板Ｗの第１処理例を説明するためのフローチャートである。また、図４は、第１処理例が行われているときの基板Ｗの状態を示す側面図である。以下では、図２および図３を参照して、第１処理例について説明する。また、第１処理例の説明において図４を適宜参照する。

未処理の基板Ｗは、センターロボットＣＲによって何れかの処理部６の処理室１３内に搬入される。そして、この基板Ｗは、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック８に渡される。未処理の基板Ｗが処理室１３内に搬入されるとき、ノズルなどの処理室１３内に配置された可動部品は、センターロボットＣＲや基板Ｗとの衝突を避けるためにスピンチャック８の上方から退避されている。

次に、基板Ｗの上面（表面）の周縁部を疎水化させる疎水化処理が行われる（ステップＳ１０１）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により疎水化バルブ２３が開かれて、疎水性材料の一例であるレジスト液が疎水化ノズル１１から噴霧される。これにより、霧状のレジスト液が、基板Ｗの上面周縁部（非デバイス形成領域）の全周に供給される。そのため、レジスト液が基板Ｗの上面周縁部で固まって、図４に示すように、全周にわたって連続した環状のレジスト膜Ｒ１が基板Ｗの上面周縁部に形成される。これにより、疎水化処理が行われ、基板Ｗの上面周縁部が選択的に疎水化され、当該上面周縁部に撥水作用が付与される。レジスト膜Ｒ１は、基板Ｗの上面周縁部のうち、外周縁からたとえば数十μｍ〜数ｍｍ内側の位置よりも外側の環状の領域を覆っている。レジスト膜Ｒ１によって覆われた領域は、非デバイス形成領域の一部または全部である。また、レジスト膜Ｒ１の厚みは、たとえば、数μｍ〜数ｍｍであり、レジスト膜Ｒ１の幅（基板Ｗの径方向への長さ）は、たとえば、数十μｍ〜数ｍｍである。この実施形態では、レジスト膜Ｒ１の厚みは、１０μｍであり、レジスト膜Ｒ１の幅は、１ｍｍである。

次に、薬液の液膜を基板Ｗ上に保持させた状態で薬液処理を進める薬液によるパドル処理が行われる（ステップＳ１０２）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗの回転が停止、または基板Ｗの回転速度が低速（たとえば１０〜３０ｒｐｍ程度）に変更される。その後、制御部７により薬液バルブ１９が開かれて、薬液ノズル９から基板Ｗの上面中央部に向けて薬液が吐出される。薬液バルブ１９から吐出された薬液は、基板Ｗの上面中心部に着液し、外方に向かって基板Ｗ上を広がっていく。これにより、基板Ｗに供給された薬液が、基板Ｗの上面周縁部の手前に達する。

前述のように、基板Ｗの上面周縁部には、レジスト膜Ｒ１が形成されている。したがって、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、レジスト膜Ｒ１が障壁となって外方への移動が規制される。さらに、レジスト膜Ｒ１は、疎水性を有している。そのため、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、疎水性を有するレジスト膜Ｒ１の撥水作用によって弾かれて外方への移動が規制される。さらにまた、基板Ｗの回転速度が零または低速であるので、基板Ｗ上の薬液に作用する遠心力は、零であるか、または小さい。そのため、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、遠心力によってレジスト膜Ｒ１を乗り越えることができない。したがって、基板Ｗに供給された薬液は、基板Ｗ上から排出されずに基板Ｗ上に溜まる。これにより、図４に示すように、基板Ｗの上面のほぼ全域を覆う薬液の液膜が形成される。そして、制御部７により薬液バルブ１９が閉じられて、基板Ｗ上で薬液の液膜が保持された状態が所定時間にわたって維持される。このようにして、薬液の液膜を基板Ｗ上に保持させた状態で薬液処理を進める薬液によるパドル処理が基板Ｗの上面に行われる。

次に、基板Ｗの周囲に薬液を飛散させながら当該基板Ｗを処理する薬液処理が行われる（ステップＳ１０３）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により薬液バルブ１９が開かれて、薬液ノズル９から基板Ｗの上面中央部に向けて薬液が吐出される。薬液ノズル９から吐出された薬液は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗ上を外方に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域に薬液が供給される。また、基板Ｗの回転速度が薬液によるパドル処理のときよりも速いので、基板Ｗ上の薬液に作用する遠心力は、薬液によるパドル処理のときよりも大きい。そのため、基板Ｗ上の薬液は、遠心力によってレジスト膜Ｒ１を乗り越えて基板Ｗの周囲に飛散する。これにより、基板Ｗの周囲に薬液を飛散させながら当該基板Ｗを処理する薬液処理が行われる。そして、薬液処理が所定時間にわたって行われると、制御部７により薬液バルブ１９が閉じられて、薬液ノズル９からの薬液の吐出が停止される。

次に、リンス液の一例である純水によって基板Ｗを洗い流すリンス処理が行われる（ステップＳ１０４）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７によりリンス液バルブ２１が開かれて、リンス液ノズル１０から基板Ｗの上面中央部に向けて純水が吐出される。リンス液ノズル１０から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗ上を外方に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域にリンス液が供給される。また、基板Ｗの回転速度が薬液によるパドル処理のときよりも速いので、基板Ｗ上の薬液および純水に作用する遠心力は、薬液によるパドル処理のときよりも大きい。そのため、基板Ｗ上の薬液および純水は、遠心力によってレジスト膜Ｒ１を乗り越えて基板Ｗの周囲に飛散する。したがって、基板Ｗ上の薬液は、次々と基板Ｗに供給される純水によって押し流されて、基板Ｗの周囲に排出される。これにより、リンス処理が行われ、純水によって基板Ｗが洗い流される。そして、リンス処理が所定時間にわたって行われると、制御部７によりリンス液バルブ２１が閉じられて、リンス液ノズル１０からの純水の吐出が停止される。

次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる（ステップＳ１０５）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させられる。これにより、基板Ｗに付着している純水に大きな遠心力が作用して、当該純水が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから純水が除去され、基板Ｗが乾燥する（乾燥処理）。

次に、除去液の一例であるアセトンによってレジスト膜Ｒ１を除去する除去処理が行われる（ステップＳ１０６）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により除去液バルブ２５が開かれて、除去液ノズル１２から基板Ｗの上面周縁部（非デバイス形成領域）に向けて外向きにアセトンが吐出される。除去液ノズル１２からアセトンが外向きに吐出されるから、吐出されたアセトンは、基板Ｗの上面周縁部の内側の領域に殆ど供給されず、主としてレジスト膜Ｒ１に供給される。したがって、除去液ノズル１２から吐出されたアセトンは、デバイス形成領域に影響を与えることなく、レジスト膜Ｒ１に供給される。そして、基板上のレジスト膜Ｒ１は、アセトンの供給により基板Ｗ上から完全に除去される。これにより、基板上からレジスト膜Ｒ１を除去する除去処理が行われる。そして、除去処理が所定時間にわたって行われると、制御部７により除去液バルブ２５が閉じられて、除去液ノズル１２からのアセトンの吐出が停止される。さらに、スピンモータ１７の回転が停止され、スピンチャック８による基板Ｗの回転が停止される。その後、処理済みの基板ＷがセンターロボットＣＲによって処理室１３から搬出される。必要であれば、前記除去処理の後に、リンス液ノズル１０から純水を吐出してリンス処理を行い、さらに、リンス液吐出を停止して基板Ｗを高速回転させるスピンドライ処理が追加されてもよい。

この第１処理例では、たとえば、ベーキングやイオン注入のようなレジスト膜Ｒ１の除去が困難になる処理が行われていない。したがって、アセトンのような比較的除去力の弱い除去液であっても、レジスト膜Ｒ１が基板Ｗ上から簡単に除去される。より具体的には、基板Ｗ上にパターンを形成するためにレジストマスクを形成するときには、フォトレジストを塗布した後に、このフォトレジストを硬化させるためのベーキング処理が行われる。また、レジストマスクを用いたイオン注入処理やドライエッチング処理が行われると、レジストマスクは、イオンが注入されることによって変質して一層硬化する。このような硬化したレジストの除去には、アッシング処理や、ＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）などの強力な除去力を有する除去液を用いた処理を適用しなければならない。一方、この第１処理例では、レジスト膜Ｒ１の除去が困難になる処理が行われていない。したがって、比較的除去力の弱いアセトンであっても、レジスト膜Ｒ１が基板Ｗ上から簡単に除去される。これにより、基板Ｗ上からレジスト膜Ｒ１が完全に除去される。

以上のように本実施形態では、基板Ｗの上面周縁部が、レジスト膜Ｒ１によって選択的に疎水化されて撥水性が付与される。そして、薬液によるパドル処理において、基板Ｗの上面周縁部が疎水化された状態で、基板Ｗの上面に薬液が供給される。したがって、基板Ｗ上に保持された薬液が基板Ｗの上面周縁部から零れることが抑制または防止される。これにより、基板Ｗの上面のほぼ全域を覆う薬液の液膜が安定して保持された状態で、薬液によるパドル処理が行われる。したがって、基板Ｗを処理するときの薬液の消費量を低減することができる。また、基板Ｗの周囲を取り囲む包囲部材が設けられている場合とは異なり、このような包囲部材から基板Ｗに異物が移るおそれがない。したがって、基板Ｗの汚染を抑制または防止しつつ、薬液の零れを抑制または防止することができる。

また、本実施形態では、レジスト液が基板Ｗの上面周縁部に選択的に噴霧されて塗布される。すなわち、霧状になったレジストが基板Ｗの上面周縁部に選択的に吹き付けられて、レジスト膜Ｒ１が形成される。したがって、レジストが液状のまま（微細な液滴でない状態で）基板Ｗに供給される場合に比べて、単位時間当たりの基板Ｗへのレジストの供給量が少ない。そのため、レジスト膜Ｒ１の膜厚を容易に精密に制御することができる。また、薬液によるパドル処理において基板Ｗの上面に供給された薬液は、レジスト膜Ｒ１の内側に溜まる。したがって、レジスト膜Ｒ１の膜厚を精密に制御することにより、薬液によるパドル処理において、基板Ｗ上に保持される薬液の量を精密に制御することができる。さらに、単位時間当たりの基板Ｗへのレジストの供給量が少ないので、非常に薄いレジスト膜Ｒ１を形成することができる。したがって、除去処理において、不要になったレジスト膜Ｒ１を容易に除去することができる。さらにまた、基板Ｗを回転させて基板Ｗ上の処理液を排出させる処理において、基板Ｗ上から処理液を容易に排出させることができる。

また、本実施形態では、疎水性材料としてレジストが用いられている。レジストは、基板Ｗの処理において一般的に用いられる材料であるから、このような材料を用いることにより、簡単に基板Ｗの上面周縁部を疎水化させることができる。すなわち、たとえば、基板Ｗにレジストを供給するためのレジスト供給機構が基板処理装置１に備えられている場合には、このレジスト供給機構を利用して簡単に基板Ｗの上面周縁部を疎水化させることができる。

図５は、この発明の第２実施形態に係る基板処理装置２０１に備えられた処理部２０６の概略構成を示す図解的な側面図である。この図５において、前述の図１〜図４に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
この第２実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、疎水化ノズル１１および除去液ノズル１２に代えて、基板Ｗを疎水化させる疎水化処理液を基板Ｗに供給するための疎水化ノズル２１１が設けられていることである。

疎水化ノズル２１１は、たとえば、連続流の状態で疎水化処理液を吐出するストレートノズルである。疎水化ノズル２１１は、その吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック８よりも上方に配置されている。疎水化ノズル２１１は、固定ノズルであってもよいし、スキャンノズルであってもよい。この実施形態では、疎水化ノズル２１１は、疎水化ノズル２１１から吐出された疎水化処理液が基板Ｗの上面周縁部に供給されるように処理室１３内の所定位置に固定されている。より具体的には、疎水化ノズル２１１は、基板Ｗの上面周縁部に向けて基板Ｗの径方向外向きに疎水化処理液を吐出するように処理室１３内の所定位置に固定されている。疎水化ノズル２１１には、疎水化供給管２２２が接続されている。疎水化ノズル２１１には、この疎水化供給管２２２を介して疎水化処理液が供給される。疎水化供給管２２２には、疎水化ノズル２１１への疎水化処理液の供給および供給停止を切り換えるための疎水化バルブ２２３が介装されている。疎水化バルブ２２３の開閉は、制御部７（図１参照）によって制御される。疎水化ノズル２１１に供給される疎水化処理液としては、たとえば、フッ酸や、フッ酸を含む処理液が挙げられる。

この実施形態では、疎水化ノズル２１１、疎水化供給管２２２、および疎水化バルブ２２３によって疎水化手段が構成されている。
図６は、この発明の第２実施形態に係る基板処理装置２０１による基板Ｗの第２処理例を説明するためのフローチャートである。以下では、図５および図６を参照して、第２処理例について説明する。

未処理の基板Ｗは、センターロボットＣＲ（図１参照）によって何れかの処理部２０６の処理室１３内に搬入される。そして、この基板Ｗは、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック８に渡される。未処理の基板Ｗが処理室１３内に搬入されるとき、ノズルなどの処理室１３内に配置された可動部品は、センターロボットＣＲや基板Ｗとの衝突を避けるためにスピンチャック８の上方から退避されている。

次に、基板Ｗの上面（表面）の周縁部を疎水化させる疎水化処理が行われる（ステップＳ２０１）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により疎水化バルブ２２３が開かれて、疎水化処理液の一例であるフッ酸が、疎水化ノズル２１１から基板Ｗの上面周縁部に向けて外向きに吐出される。疎水化ノズル２１１からフッ酸が外向きに吐出されるから、吐出されたフッ酸は、基板Ｗの上面周縁部の内側の領域に殆ど供給されず、主として基板Ｗの上面周縁部に供給される。したがって、疎水化ノズル２１１から吐出されたフッ酸は、デバイス形成領域に影響を与えることなく、基板Ｗの上面周縁部に供給される。これにより、疎水化処理が行われ、基板Ｗの上面周縁部が選択的に疎水化され、この上面周縁部に選択的に撥水作用が付与される。より具体的には、基板Ｗの上面周縁部のうち、外周縁からたとえば数十μｍ〜数ｍｍ内側の位置よりも外側の環状の領域が疎水化される。フッ酸の供給により疎水化された領域は、非デバイス形成領域の一部または全部である。

次に、薬液の液膜を基板Ｗ上に保持させた状態で薬液処理を進める薬液によるパドル処理が行われる（ステップＳ２０２）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗの回転が停止、または基板Ｗの回転速度が低速（たとえば１０〜３０ｒｐｍ程度）に変更される。その後、制御部７により薬液バルブ１９が開かれて、薬液ノズル９から基板Ｗの上面中央部に向けて薬液（たとえば水溶液）が吐出される。薬液バルブ１９から吐出された薬液は、基板Ｗの上面中心部に着液し、外方に向かって基板Ｗ上を広がっていく。これにより、基板Ｗに供給された薬液が、基板Ｗの上面周縁部の手前に達する。

前述のように、基板Ｗの上面周縁部は、フッ酸によって疎水化されている。したがって、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、疎水化された基板Ｗの上面周縁部の撥水作用によって弾かれて外方への移動が規制される。さらに、基板Ｗの回転速度が零または低速であるので、基板Ｗ上の薬液に作用する遠心力は、零であるか、または小さい。そのため、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、遠心力によって外方に移動することができない。したがって、基板Ｗに供給された薬液は、基板Ｗ上から排出されずに基板Ｗ上に溜まる。これにより、基板Ｗの上面のほぼ全域を覆う薬液の液膜が形成される。そして、制御部７により薬液バルブ１９が閉じられて、基板Ｗ上で薬液の液膜が保持された状態が所定時間にわたって維持される。このようにして、薬液の液膜を基板Ｗ上に保持させた状態で薬液処理を進める薬液によるパドル処理が基板Ｗの上面に行われる。

次に、基板Ｗの周囲に薬液を飛散させながら当該基板Ｗを処理する薬液処理が行われる（ステップＳ２０３）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により薬液バルブ１９が開かれて、薬液ノズル９から基板Ｗの上面中央部に向けて薬液が吐出される。薬液ノズル９から吐出された薬液は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗ上を外方に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域に薬液が供給される。また、基板Ｗの回転速度が薬液によるパドル処理のときよりも速いので、基板Ｗ上の薬液に作用する遠心力は、薬液によるパドル処理のときよりも大きい。そのため、基板Ｗ上の薬液は、遠心力によって基板Ｗの上面周縁部を超えて基板Ｗの周囲に飛散する。これにより、基板Ｗの周囲に薬液を飛散させながら当該基板Ｗを処理する薬液処理が行われる。そして、薬液処理が所定時間にわたって行われると、制御部７により薬液バルブ１９が閉じられて、薬液ノズル９からの薬液の吐出が停止される。

次に、リンス液の一例である純水によって基板Ｗを洗い流すリンス処理が行われる（ステップＳ２０４）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７によりリンス液バルブ２１が開かれて、リンス液ノズル１０から基板Ｗの上面中央部に向けて純水が吐出される。リンス液ノズル１０から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗ上を外方に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域にリンス液が供給される。また、基板Ｗの回転速度が薬液によるパドル処理のときよりも速いので、基板Ｗ上の薬液および純水に作用する遠心力は、薬液によるパドル処理のときよりも大きい。そのため、基板Ｗ上の薬液および純水は、遠心力によって基板Ｗの上面周縁部を超えて基板Ｗの周囲に飛散する。したがって、基板Ｗ上の薬液は、次々と基板Ｗに供給される純水によって押し流されて、基板Ｗの周囲に排出される。これにより、リンス処理が行われ、純水によって基板Ｗが洗い流される。そして、リンス処理が所定時間にわたって行われると、制御部７によりリンス液バルブ２１が閉じられて、リンス液ノズル１０からの純水の吐出が停止される。

次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる（ステップＳ２０５）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ１７が制御されて、基板Ｗが高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させられる。これにより、基板Ｗに付着している純水に大きな遠心力が作用して、当該純水が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから純水が除去され、基板Ｗが乾燥する（乾燥処理）。そして、乾燥処理が所定時間にわたって行われた後は、スピンモータ１７の回転が停止され、スピンチャック８による基板Ｗの回転が停止される。その後、処理済みの基板ＷがセンターロボットＣＲによって処理室１３から搬出される。

以上のように本実施形態では、基板Ｗを疎水化させる疎水化処理液の一例であるフッ酸が、基板Ｗの上面周縁部に選択的に供給される。これにより、基板Ｗの上面周縁部が選択的に疎水化される。したがって、薬液によるパドル処理において、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、疎水化された基板Ｗの上面周縁部によって弾かれて外方への移動が規制される。これにより、基板Ｗの上面のほぼ全域を覆う薬液の液膜が安定して保持された状態で、薬液によるパドル処理が行われる。また、レジスト膜Ｒ１を形成する場合と異なり、基板Ｗの上面周縁部自体が疎水化されるので、不要になったレジスト膜Ｒ１を除去する工程が不要である。

図７は、この発明の第３実施形態に係る基板処理装置３０１に備えられた処理部３０６の概略構成を示す図解的な側面図である。また、図８は、この発明の第３実施形態に係る基板処理装置３０１に備えられた処理部３０６の概略構成を示す図解的な平面図である。この図７および図８において、前述の図１〜図６に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

この第３実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、基板Ｗに超音波を付与するための超音波機構２６が設けられていることである。
超音波機構２６は、基板Ｗに超音波を付与する付与装置２７と、付与装置２７を移動させる移動装置２８とを備えている。図７に示すように、付与装置２７は、スピンチャック３０８の基板保持位置の下方に配置されている。付与装置２７は、基板Ｗに対して下方から超音波を付与することができる。また、図８に示すように、付与装置２７は、たとえば、平面視において基板Ｗよりも小さい。したがって、付与装置２７は、基板Ｗの一部に超音波を付与する。移動装置２８は、基板Ｗの全域に超音波が付与されるように付与装置２７を移動させる。より具体的には、移動装置２８は、基板Ｗに対する超音波の付与位置が基板Ｗの中央部と基板Ｗの周縁部との間で移動するように付与装置２７を基板Ｗの径方向に移動させる。したがって、超音波が付与装置２７から基板Ｗに付与されるときに、スピンチャック３０８によって基板Ｗを回転させながら、移動装置２８によって付与装置２７を移動させることにより、基板Ｗの全域に超音波を付与することができる。移動装置２８は、たとえば、ボールねじ機構である。移動装置２８は、付与装置２７に結合されたボールナット２９と、ボールナット２９に対応するボールねじ３０と、ボールねじ３０を回転させるモータ３１と、図示しない複数のボールとを備えている。付与装置２７および移動装置２８は、制御部７（図１参照）によって制御される。

また、スピンチャック３０８は、スピンベースに相当するリングギヤ３２と、リングギヤ３２に対応するピニオン３３と、ピニオン３３を回転させるスピンモータ３１７とを備えている。リングギヤ３２は、外歯車であり、水平に配置されている。付与装置２７は、リングギヤ３２の内側に配置されている。また、ピニオン３３は、リングギヤ３２の側方に配置されている。ピニオン３３は、スピンモータ３１７の上方に配置されている。ピニオン３３は、鉛直軸線まわりに回転するように構成されている。また、複数の挟持部材１６は、リングギヤ３２の上面において基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔を空けて配置されている。各挟持部材１６は、リングギヤ３２に一体回転可能に連結されている。スピンモータ３１７がピニオン３３を回転させると、ピニオン３３の回転がリングギヤ３２に伝達され、リングギヤ３２および複数の挟持部材１６が一体回転する。したがって、複数の挟持部材１６によって基板Ｗが保持された状態で、スピンモータ３１７がピニオン３３を回転させると、保持された基板Ｗがその中心を通る鉛直な軸線まわりに回転する。スピンモータ３１７は、制御部７によって制御される。

図９は、超音波機構２６に備えられた付与装置２７の概略構成を示す断面図である。
付与装置２７は、振動子３５と、ハウジング３６とを備えている。振動子３５は、超音波を発生させるためのものである。振動子３５は、ハウジング３６内に収容されている。また、ハウジング３６は、ハウジング３６の上面がスピンチャック３０８に保持された基板Ｗの下面に近接するように配置されている。ハウジング３６は、振動子３５を収容する収容空間３７と、この収容空間３７に連通するバッファ空間３８と、このバッファ空間３８にそれぞれ連通する２つの経路３９とを備えている。バッファ空間３８は、ハウジング３６の上面に形成された開口４０を通じて外部に連通している。バッファ空間３８には、一方の経路３９を介して伝搬水が供給される。また、バッファ空間３８に貯留された伝搬水は、他方の経路３９を介して排出される。伝搬水としては、たとえば、純水が挙げられる。

付与装置２７によって超音波が基板Ｗに付与されるときは、伝搬水によってバッファ空間３８が満たされる。これにより、バッファ空間３８に貯留された伝搬水が基板Ｗの下面に接する。そして、伝搬水が基板Ｗの下面に接する状態で、一方の経路３９からバッファ空間３８への伝搬水の供給と、バッファ空間３８から他方の経路３９への伝搬水の排出が行われる。すなわち、伝搬水がバッファ空間３８を絶えず流動しながら、バッファ空間３８に貯留された伝搬水が基板Ｗの下面に接する。そして、この状態で、振動子３５から超音波が発生される。したがって、振動子３５により発生された超音波は、バッファ空間３８内の伝搬水を介して基板Ｗに伝達される。

図１０は、この発明の第３実施形態に係る基板処理装置３０１による基板Ｗの第３処理例を説明するためのフローチャートである。以下では、図７および図１０を参照して、第３処理例について説明する。
未処理の基板Ｗは、センターロボットＣＲ（図１参照）によって何れかの処理部３０６の処理室１３内に搬入される。そして、この基板Ｗは、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック３０８に渡される。未処理の基板Ｗが処理室１３内に搬入されるとき、ノズルなどの処理室１３内に配置された可動部品は、センターロボットＣＲや基板Ｗとの衝突を避けるためにスピンチャック３０８の上方から退避されている。

次に、基板Ｗの上面（表面）の周縁部を疎水化させる疎水化処理が行われる（ステップＳ３０１）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ３１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により疎水化バルブ２３が開かれて、疎水性材料の一例であるレジスト液が疎水化ノズル１１から噴霧される。これにより、霧状のレジスト液が、基板Ｗの上面周縁部（非デバイス形成領域）の全周に供給される。そのため、レジスト液が基板Ｗの上面周縁部で固まって、全周にわたって連続した環状のレジスト膜Ｒ１（図４参照）が基板Ｗの上面周縁部に形成される。これにより、疎水化処理が行われ、基板Ｗの上面周縁部が選択的に疎水化され、この上面周縁部に撥水性が付与される。

次に、薬液の液膜を基板Ｗ上に保持させた状態で薬液処理を進める薬液によるパドル処理が行われる（ステップＳ３０２）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ３１７が制御されて、基板Ｗの回転が停止、または基板Ｗの回転速度が低速（たとえば１０〜３０ｒｐｍ程度）に変更される。その後、制御部７により薬液バルブ１９が開かれて、薬液ノズル９から基板Ｗの上面中央部に向けて薬液が吐出される。薬液バルブ１９から吐出された薬液は、基板Ｗの上面中心部に着液し、外方に向かって基板Ｗ上を広がっていく。これにより、基板Ｗに供給された薬液が、基板Ｗの上面周縁部の手前に達する。

前述のように、基板Ｗの上面周縁部には、レジスト膜Ｒ１が形成されている。したがって、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、レジスト膜Ｒ１が障壁となって外方への移動が規制される。さらに、レジスト膜Ｒ１は、疎水性を有している。そのため、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、疎水性を有するレジスト膜Ｒ１の撥水作用によって弾かれて外方への移動が規制される。さらにまた、基板Ｗの回転速度が零または低速であるので、基板Ｗ上の薬液に作用する遠心力は、零であるか、または小さい。そのため、基板Ｗの上面周縁部の手前に達した薬液は、遠心力によってレジスト膜Ｒ１を乗り越えることができない。したがって、基板Ｗに供給された薬液は、基板Ｗ上から排出されずに基板Ｗ上に溜まる。これにより、基板Ｗの上面のほぼ全域を覆う薬液の液膜が形成される。そして、制御部７により薬液バルブ１９が閉じられて、基板Ｗ上で薬液の液膜が保持された状態が所定時間にわたって維持される。このようにして、薬液の液膜を基板Ｗ上に保持させた状態で薬液処理を進める薬液によるパドル処理が基板Ｗの上面に行われる。

次に、薬液の液膜を基板Ｗ上に保持させた状態で、基板Ｗに超音波を付与する超音波処理が行われる（ステップＳ３０３）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ３１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（基板Ｗ上の薬液膜を保持できる低速回転速度。たとえば３０ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により超音波機構２６の付与装置２７が制御されて、薬液の液膜を基板Ｗ上に保持させた状態で、超音波が基板Ｗの一部に付与される。さらに、制御部７により超音波機構２６の移動装置２８が制御されて、基板Ｗに対する超音波の付与位置が基板Ｗの中央部と基板Ｗの周縁部との間で移動するように付与装置２７が移動される。これにより、基板Ｗの上面のほぼ全域を覆う薬液の液膜が基板Ｗ上に保持された状態で、基板Ｗの全域に超音波が付与される(超音波処理)。そして、超音波処理が所定時間にわたって行われると、制御部７により超音波機構２６の付与装置２７が制御されて、超音波の発生が停止される。

次に、基板Ｗの周囲に薬液を飛散させながら当該基板Ｗを処理する薬液処理が行われる（ステップＳ３０４）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ３１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により薬液バルブ１９が開かれて、薬液ノズル９から基板Ｗの上面中央部に向けて薬液が吐出される。薬液ノズル９から吐出された薬液は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗ上を外方に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域に薬液が供給される。また、基板Ｗの回転速度が薬液によるパドル処理のときよりも速いので、基板Ｗ上の薬液に作用する遠心力は、薬液によるパドル処理のときよりも大きい。そのため、基板Ｗ上の薬液は、遠心力によってレジスト膜Ｒ１を乗り越えて基板Ｗの周囲に飛散する。これにより、基板Ｗの周囲に薬液を飛散させながら当該基板Ｗを処理する薬液処理が行われる。そして、薬液処理が所定時間にわたって行われると、制御部７により薬液バルブ１９が閉じられて、薬液ノズル９からの薬液の吐出が停止される。

次に、リンス液の一例である純水によって基板Ｗを洗い流すリンス処理が行われる（ステップＳ３０５）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ３１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７によりリンス液バルブ２１が開かれて、リンス液ノズル１０から基板Ｗの上面中央部に向けて純水が吐出される。リンス液ノズル１０から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗ上を外方に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域にリンス液が供給される。また、基板Ｗの回転速度が薬液によるパドル処理のときよりも速いので、基板Ｗ上の薬液および純水に作用する遠心力は、薬液によるパドル処理のときよりも大きい。そのため、基板Ｗ上の薬液および純水は、遠心力によってレジスト膜Ｒ１を乗り越えて基板Ｗの周囲に飛散する。したがって、基板Ｗ上の薬液は、次々と基板Ｗに供給される純水によって押し流されて、基板Ｗの周囲に排出される。これにより、リンス処理が行われ、純水によって基板Ｗが洗い流される。そして、リンス処理が所定時間にわたって行われると、制御部７によりリンス液バルブ２１が閉じられて、リンス液ノズル１０からの純水の吐出が停止される。

次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる（ステップＳ３０６）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ３１７が制御されて、基板Ｗが高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させられる。これにより、基板Ｗに付着している純水に大きな遠心力が作用して、当該純水が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから純水が除去され、基板Ｗが乾燥する（乾燥処理）。

次に、除去液の一例であるアセトンによってレジスト膜Ｒ１を除去する除去処理が行われる（ステップＳ３０７）。より具体的には、制御部７によりスピンモータ３１７が制御されて、基板Ｗが所定の回転速度（たとえば数十〜数百ｒｐｍ）で回転させられる。その後、制御部７により除去液バルブ２５が開かれて、除去液ノズル１２から基板Ｗの上面周縁部（非デバイス形成領域）に向けて外向きにアセトンが吐出される。除去液ノズル１２からアセトンが外向きに吐出されるから、吐出されたアセトンは、基板Ｗの上面周縁部の内側の領域に殆ど供給されず、主としてレジスト膜Ｒ１に供給される。したがって、除去液ノズル１２から吐出されたアセトンは、デバイス形成領域に影響を与えることなく、レジスト膜Ｒ１に供給される。そして、基板上のレジスト膜Ｒ１は、アセトンの供給により基板Ｗ上から完全に除去される。これにより、基板上からレジスト膜Ｒ１を除去する除去処理が行われる。そして、除去処理が所定時間にわたって行われると、制御部７により除去液バルブ２５が閉じられて、除去液ノズル１２からのアセトンの吐出が停止される。さらに、スピンモータ３１７の回転が停止され、スピンチャック３０８による基板Ｗの回転が停止される。その後、処理済みの基板ＷがセンターロボットＣＲによって処理室１３から搬出される。必要であれば、前記除去処理の後に、リンス液ノズル１０から純水を吐出してリンス処理を行い、さらに、リンス液吐出を停止して基板Ｗを高速回転させるスピンドライ処理が追加されてもよい。

以上のように本実施形態では、超音波処理において、基板Ｗの上面のほぼ全域が薬液の液膜によって覆われた状態で基板Ｗの全域に超音波が付与される。したがって、基板Ｗの上面に付着している異物を超音波による振動によって液膜中に移動させることができる。そして、基板Ｗ上から薬液の液膜を除去することにより、基板Ｗの上面全域から異物を除去することができる。これにより、基板Ｗの清浄度を高めることができる。

基板Ｗの上面に超音波を付与しても、基板Ｗの上面が薬液の液膜に覆われていない場合、または基板Ｗの上面のほほ全域が完全に薬液の液膜に覆われていない場合には、基板Ｗの上面に付着している異物が液膜中に移動できない場合がある。そのため、薬液とともにこの異物を基板Ｗから除去することができない。したがって、本実施形態のように、基板Ｗの上面のほぼ全域を薬液の液膜によって覆うことにより、基板Ｗの上面全域から確実に異物を除去することができる。

また、本実施形態では、基板Ｗの下面には、絶えず流動する伝搬水を介して超音波が付与される。したがって、基板Ｗの下面に付着している異物を伝搬水中に移動させることができる。そして、この異物を流動する伝搬水とともに除去することができる。さらに、超音波機構２６の付与装置２７は、基板Ｗの下面全域に超音波が付与されるように移動される。したがって、基板Ｗの下面全域から異物を除去することができる。これにより、基板Ｗの清浄度を高めることができる。

また、本実施形態では、基板Ｗに対する超音波の付与位置が移動されることにより、基板Ｗの全域に超音波が付与される。したがって、基板Ｗの全域に同時に超音波を付与する構成に比べて、均一な大きさの超音波を基板Ｗに付与することができる。これにより、基板Ｗから均一に異物を除去することができる。
また、本実施形態では、超音波機構２６は、スピンチャック３０８の基板保持位置の下方に配置されている。したがって、超音波機構２６は、基板Ｗの上面に形成される薬液膜には接しないので、この超音波機構２６から基板Ｗ上面に汚染が転移するおそれもない。これにより、基板Ｗの上面の清浄度を一層高めることができる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の第１〜第３処理例では、基板Ｗの上面周縁部を全周にわたって疎水化させる場合について説明したが、基板Ｗの上面周縁部が部分的に疎水化されてもよい。より具体的には、たとえば、レジスト膜Ｒ１、または疎水化処理液（第２処理例では、フッ酸）によって疎水化された領域が、周方向に複数個に分割されていてもよい。この場合、複数の分割体または複数の分割領域の間に、処理液の外方への移動を規制できる（たとえば表面張力によって液の流出を規制できる）程度の隙間が設けられていてもよい。ただし、基板Ｗが半導体ウエハであり、基板Ｗの周縁部にノッチが形成されている場合には、基板Ｗの上面周縁部のうち、少なくともノッチの内側が疎水化されることが好ましい。また、基板Ｗの周縁部を保持する挟持式の基板保持手段（スピンチャック８、３０８）が備えられている場合には、基板Ｗの上面周縁部のうち、少なくとも各挟持部材１６に対向する位置が疎水化されることが好ましい。これにより、基板Ｗ上面から処理液が零れることを抑制または防止できる。

また、前述の第１〜第３処理例では、薬液を用いてパドル処理が行われる場合について説明したが、リンス液を用いてパドル処理が行われてもよい。たとえば、第１処理例（図３参照）において、薬液処理（Ｓ１０３）が行われた後に、リンス液によるパドル処理が行われ、その後、乾燥処理（Ｓ１０５）が行われてもよい。
また、前述の第１〜第３の処理例では、基板Ｗを回転しながら薬液を供給する薬液処理（振り切り処理）Ｓ１０３，Ｓ２０３，Ｓ３０４が行われているが、この薬液処理を省き、薬液パドル処理の後にリンス処理Ｓ１０４，Ｓ２０４，Ｓ３０５を行うようにしてもよい。

また、前述の第１および第３処理例では、基板Ｗの上面周縁部にレジスト液を噴霧する場合について説明したが、レジスト液は、液状のまま（微細な液滴でない状態で）基板Ｗに供給されてもよい。この場合、レジスト液は、疎水性ノズルから基板Ｗの上面周縁部に向けて外向きに吐出されることが好ましい。
また、前述の第１および第３処理例では、基板Ｗの上面周縁部だけにレジスト膜Ｒ１が形成される場合について説明したが、基板Ｗの上面周縁部以外の領域にもレジスト膜Ｒ１が形成されてもよい。より具体的には、たとえば、基板Ｗの上面全域にレジスト膜Ｒ１が形成されてもよい。この場合、基板Ｗの上面周縁部以外の領域を覆うレジスト膜Ｒ１の一部が除去されることにより、基板Ｗの上面周縁部が選択的に疎水化されてもよい。

また、前述の第１〜第３実施形態に係る基板処理装置１、２０１、３０１では、挟持式の基板保持手段（スピンチャック８、３０８）が備えられている場合について説明したが、これに限らず、たとえば、基板Ｗの下面（裏面）を真空吸着することにより基板Ｗを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持した基板Ｗを回転させることができる真空吸着式の基板保持手段（バキュームチャック）が備えられていてもよい。

また、前述の第１〜第３実施形態に係る基板処理装置１、２０１、３０１では、水平に保持され回転させられている基板Ｗに処理液や、疎水性材料、除去液を供給して当該基板Ｗを処理するものを取り上げたが、回転していない状態（非回転状態）の基板Ｗに処理液等を供給して基板Ｗを処理するものであってもよい。より具体的には、たとえば、ノズルを移動させることにより、基板Ｗの所定領域に処理液や、疎水性材料、除去液を供給して基板Ｗを処理してもよい。なお、前記非回転状態の基板Ｗとは、回転も移動もしていない状態（静止状態）の基板Ｗであってもよいし、回転せずに所定の方向に移動している状態（移動状態）の基板Ｗであってもよい。

また、前述の第１〜第３実施形態に係る基板処理装置１、２０１、３０１では、基板Ｗに対する一連の処理（たとえば、Ｓ１０１〜Ｓ１０６。図３参照）が同一の処理部６、２０６、３０６において行われる場合について説明したが、各基板処理装置１、２０１、３０１において、複数の処理部６、２０６、３０６を用いて基板Ｗに対する一連の処理が行われてもよい。より具体的には、第１実施形態に係る基板処理装置１において、レジスト液を噴霧するための処理部６およびレジスト膜Ｒ１を除去するための処理部６がそれぞれ１つずつ設けられ、薬液処理などのその他の処理を行う処理部６が２つ設けられていてもよい。そして、基板Ｗがこれらの処理部６に搬入されることにより、基板Ｗに対する一連の処理が行われてもよい。むろん、基板処理装置に備えられるべき処理部の数は４個に限らず、１個〜３個であってもよいし、５個以上であってもよい。

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。

１ 基板処理装置
９ 薬液ノズル（処理液供給手段の一部）
１０ リンス液ノズル（処理液供給手段の一部）
１１ 疎水化ノズル（疎水化手段の一部）
１８ 薬液供給管（処理液供給手段の一部）
１９ 薬液バルブ（処理液供給手段の一部）
２０ リンス液供給管（処理液供給手段の一部）
２１ リンス液バルブ（処理液供給手段の一部）
２２ 疎水化供給管（疎水化手段の一部）
２３ 疎水化バルブ（疎水化手段の一部）
２０１ 基板処理装置
２１１ 疎水化ノズル（疎水化手段の一部）
２２２ 疎水化供給管（疎水化手段の一部）
２２３ 疎水化バルブ（疎水化手段の一部）
３０１ 基板処理装置
Ｒ１ レジスト膜（疎水性被膜）
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 隔壁で区画された処理室と、前記処理室内で半導体基板を回転可能に水平に保持する基板保持手段と、を備えた基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
   前記半導体基板を前記処理室内に搬入する搬入工程と、
   フッ酸を含む疎水化処理液を前記基板保持手段の上に水平に保持された半導体基板の上面の周縁部に選択的に供給することにより、前記半導体基板の上面の周縁部自体を選択的に疎水化させる疎水化工程と、
   前記疎水化工程の後に、前記半導体基板の回転を停止させながら又は第１回転速度で前記半導体基板を回転させながら、前記基板保持手段の上に水平に保持された前記半導体基板の上面中央部に薬液を供給することにより、前記薬液を前記半導体基板上に溜めて前記周縁部よりも内側において前記半導体基板の上面を覆う薬液の液膜を前記半導体基板上に形成し、前記薬液の液膜を前記半導体基板上に保持した状態を所定時間に亘って維持するパドル処理工程と、
   前記パドル処理工程の後に、前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で前記半導体基板を回転させながら、前記基板保持手段の上に水平に保持された前記半導体基板の上面にリンス液を供給することにより、前記半導体基板上の薬液を前記半導体基板の上面の周縁部を超えて前記半導体基板の周囲に飛散させるリンス処理工程とを含み、
   前記疎水化工程から前記リンス処理工程までの一連の工程を、前記半導体基板を前記基板保持手段の上に保持したままで、前記処理室の外に搬出することなく同一の前記処理室内で順次実行する、基板処理方法。
2. 前記パドル処理工程において前記半導体基板の上面に供給される薬液は、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸、有機アルカリ、界面活性剤、および腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液である、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記疎水化工程は、前記半導体基板の上面の周縁部に向けて前記半導体基板の径方向外向きに疎水化ノズルに前記疎水化処理液を吐出させる工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記基板保持手段は、前記半導体基板の下面を真空吸着することにより、前記半導体基板を回転可能に水平に保持する、バキュームチャックを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記基板保持手段は、前記半導体基板の上面周縁部に複数箇所で接触する複数の挟持部材で半導体基板を水平に保持するものであり、
   前記疎水化工程は、前記半導体基板の上面周縁部のうち前記挟持部材に対向する位置を少なくとも疎水化させる工程である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。

Images