JP7001400B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置に関する。
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。
上述した現像処理では、ウェハ上に供給された現像液が、ウェハの表面から外縁部を介して裏面に回り込んでしまうことがある。このようにウェハ裏面に現像液が回り込むと、ウェハ裏面の汚染の原因となったり、また、回り込んだ現像液が周辺装置に滴下、飛散することで周辺装置の故障の原因となったりする。
そこで、現像処理を行う現像処理装置においては、ウェハ裏面に対して現像液が回り込んでしまうことを抑制するためにリング部材が設けられることがある。リング部材は、例えばウェハ裏面側の外縁部に沿って、ウェハ裏面に対して近接して設置される。これにより、ウェハ裏面とリング部材との間が回り込んできた現像液により液シールされ、ウェハ裏面に対してさらに回り込もうとする現像液を受け止め、吸収することができる。すなわち、ウェハ裏面に現像液が回り込むことを抑制することができる。
上述のとおり、リング部材はウェハ裏面に対して近接して設置される必要があるが、このリング部材とウェハ裏面との距離が大きすぎると、液シールを形成することができず、現像液の回り込みを十分に抑制することができないおそれがある。
そこで、例えば特許文献１に記載の回転処理装置（現像処理装置）においては、ウェハの支持機構と同心状に、その上端がナイフエッジ状に形成された筒体（リング部材）が、昇降機構により上下動自在に構成されている。そして、現像処理を行う際には、筒体の上端部とウェハ裏面との間隔が、例えば１ｍｍ程度に近接した位置になるように筒体を配置することで、現像液の回り込みの抑制を図っている。
特開平７－２４９５５９号公報
ところで、現像処理が行われるウェハには、例えば成膜やエッチングなどの前処理の影響や、近年の３Ｄ ＮＡＮＤのようにウェハを積層する影響など、種々の要因により反りが生じているものがある。
例えばウェハが凹型に反っている場合（ウェハの外縁部が上方に反っている場合）、ウェハ裏面とリング部材との距離が大きくなる。かかる場合、リング部材によるウェハ裏面への現像液の回り込みを適切に抑制できないおそれがある。
一方、例えばウェハが凸型に反っている場合、（ウェハの外縁部が下方に反っている場合）、ウェハ裏面とリング部材との距離が小さくなる。現像処理ではレジスト膜を現像した後、ウェハ裏面にリンス液を噴射して当該ウェハ裏面の洗浄を行うが、ウェハ裏面とリング部材との距離が小さいと、ウェハ裏面とリング部材の間にリンス液が残存し、ウェハ裏面に液滴が付着する可能性がある。そしてその後、このように液滴が付着したウェハに対して加熱処理が行われると、ウェハ裏面から不純物が混じった水蒸気がウェハ表面に流れ、その結果ウェハ表面に欠陥が生じるおそれがある。
しかしながら、上述した特許文献１に記載された装置では、昇降機構によって筒体（リング部材）を昇降させているものの、ウェハの反りに応じたリング部材の昇降制御は行われていない。したがって、従来の現像処理には改善の余地がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の反りに応じて、処理液を用いた基板処理を適切に行うことを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明は、基板を処理する基板処理装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、前記基板の裏面側に環状に設けられ、前記基板より小さい径を有するリング部材と、前記リング部材を昇降させる昇降部と、前記リング部材にガスを噴射するガス供給部と、前記基板の裏面と前記リング部材との間が所定距離になるように前記昇降部を制御する制御部と、を備え、前記ガス供給部は前記リング部材の内側に環状に設けられている、ことを特徴としている。
前記基板処理装置は、前記基板の反りを計測する反り計測部をさらに備え、前記制御部は、前記反り計測部により計測された反り情報に基づいて、前記基板の裏面と前記リング部材との間が所定距離になるように前記昇降部を制御してもよい。
本発明によれば、基板の反り情報に基づいて、基板の裏面とリング部材との間が所定距離になるように調節するので、基板の反りに応じて、基板処理を適切に行うことができる。すなわち、基板の裏面とリング部材との距離を適切に維持できるので、この基板の裏面とリング部材との間に液シールを形成して、基板の裏面へのウェハ裏面への現像液の回り込みを抑制することができる。また、例えば処理液による基板の処理後に、リンス液による基板の裏面の洗浄を行う場合でも、基板の裏面とリング部材との間にリンス液が残存するのを抑え、基板の裏面に液滴が付着するのを抑制することができる。
前記基板処理装置は、前記基板保持部に保持された前記基板の裏面にリンス液を供給するリンス液供給部をさらに備え、前記制御部は、前記処理液による基板の処理後、前記リンス液による前記基板の裏面の洗浄を行う際、前記リング部材を下降させるように前記昇降部を制御してもよい。
前記リング部材の上面は平坦面を形成していてもよい。
前記リング部材は同心状に複数設けられ、前記制御部は、前記複数のリング部材に対し、前記基板の裏面との距離が同じになるように前記昇降部を制御してもよい。
前記反り計測部は、前記基板保持部に保持された前記基板の反りを計測してもよい。
前記反り計測部はレーザ変位計であり、前記基板保持部の上方に設けられていてもよい。
前記反り計測部は静電容量センサまたは超音波センサであり、前記リング部材の上部または前記リング部材を支持するガイド部材に設けられていてもよい。
前記反り計測部は、前記基板保持部に保持される前の前記基板の反りを計測してもよい。
本発明によれば、基板の反りに応じて、処理液を用いた基板処理を適切に行うことができる。
本実施形態にかかる現像処理装置を備えた基板処理システムの概略を模式的に示す平面図である。 図１の基板処理システムの正面図である。 図１の基板処理システムの背面図である。 本実施形態にかかる現像処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 本実施形態にかかる現像処理装置の構成の概略を模式的に示す平面図である。 本実施形態における現像処理の各工程を模式的に示した説明図である。 本実施形態におけるリング部材の動作を示す説明図である。 図６の現像処理工程においてウェハの一端を拡大して示した説明図である。 図６の現像処理工程においてウェハの一端を拡大して示した説明図である。 他の実施形態にかかる現像処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 図１０の現像処理装置におけるウェハの一端を拡大して示した説明図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜基板処理システムの構成＞
先ず、本実施形態にかかる現像処理装置を備えた基板処理システムの構成について説明する。図１は、基板処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す正面図と背面図である。基板処理システム１では、基板としてのウェハＷに所定の処理を行う。
基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。
カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。
カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数、例えば４つのブロック、すなわち第１のブロックＧ１～第４のブロックＧ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側、図面の上側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、既述の第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下からこの順に配置されている。なお、本実施形態では、現像処理装置３０が本発明の基板処理装置を構成している。
例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。
例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置４０や、レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるために疎水化処理を行う疎水化処理装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。これら熱処理装置４０、疎水化処理装置４１、周辺露光装置４２の数や配置についても、任意に選択できる。
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。
図１に示すように第１のブロックＧ１～第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｅが形成されている。ウェハ搬送領域Ｅには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７０ａを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｅ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。
また、ウェハ搬送領域Ｅには、図３に示すように、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム９０ａを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム１００ａを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アーム１００ａにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１０１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。
以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１における後述の現像処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部２００にインストールされたものであってもよい。
＜基板処理システムの動作＞
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。
先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理システム１のカセットステーション１０に搬入され、カセット載置板２１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に搬送される。
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱処理が行われる。その後、ウェハＷは、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に戻される。
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡し装置５４に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の疎水化処理装置４１に搬送され、疎水化処理が行われる。
その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５５に搬送される。
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、周辺露光装置４２に搬送され、周辺露光処理される。
その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５６に搬送される。
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１００によって露光装置１２に搬送され、所定のパターンで露光処理される。
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６０に搬送される。その後、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理装置３０に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。
その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５０に搬送され、その後カセットステーション１０のウェハ搬送装置２３によって所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
＜現像処理装置の構成＞
次に、上述した現像処理装置３０の構成について説明する。図４は、現像処理装置３０の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図５は、現像処理装置３０の構成の概略を模式的に示す平面図である。
現像処理装置３０には、図４に示すようにウェハＷを保持する基板保持部としてのスピンチャック３００が設けられている。スピンチャック３００は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック３００上に吸着保持できる。
スピンチャック３００は、シャフト３０１を介して、スピンチャック３００の下方に設けられた駆動部３０２に接続されている。この駆動部３０２により、スピンチャック３００は所定の速度に回転でき、さらにスピンチャック３００は昇降自在になっている。
スピンチャック３００に保持されたウェハＷの裏面側には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン３１０が、例えば３本設けられている。昇降ピン３１０は、昇降部３１１によって昇降自在になっている。
スピンチャック３００の上方には、ウェハＷの表面に処理液としての現像液を供給する、処理液供給部としての現像液ノズル３２０が設けられている。現像液ノズル３２０には、現像液供給源３２１に連通する供給管３２２が接続されている。現像液供給源３２１内には、現像液が貯留されている。供給管３２２には、現像液の流れを制御するバルブや流量調節部などを含む供給機器群３２３が設けられている。
現像液ノズル３２０は、図５に示すようにＸ方向に延伸する長尺状のスリットノズルである。現像液ノズル３２０の下端面には、例えばウェハＷの径よりも長く形成されたスリット状の吐出口３２０ａが形成されている。
現像液ノズル３２０は、アーム３２４を介して駆動部３２５に接続されている。アーム３２４は、駆動部３２５により、Ｙ方向（図５の左右方向）に延伸するガイドレール３２６に沿って、後述する外カップ３６１のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方に設けられた待機部３２７からウェハＷの上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、アーム３２４は、駆動部３２５によって昇降自在であり、現像液ノズル３２０の高さを調節できる。
スピンチャック３００の上方には、図４に示すようにウェハＷの表面に現像液のリンス液を供給するリンス液ノズル３３０が設けられている。リンス液ノズル３３０には、リンス液供給源３３１に連通する供給管３３２が接続されている。リンス液供給源３３１内には、例えば純水（ＤＩＷ）などのリンス液が貯留されている。供給管３３２には、リンス液の流れを制御するバルブや流量調節部などを含む供給機器群３３３が設けられている。
リンス液ノズル３３０は、図５に示すようにアーム３３４を介して駆動部３３５に接続されている。アーム３３４は、駆動部３３５により、ガイドレール３２６に沿って、後述する外カップ３６１のＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方に設けられた待機部３３６からウェハＷの上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、アーム３３４は、駆動部３３５によって昇降自在であり、リンス液ノズル３３０の高さを調節できる。
スピンチャック３００に保持されたウェハＷの外縁部上方には、図４に示すようにウェハＷの反りを計測する反り計測部３４０が設けられている。反り計測部３４０には、例えばレーザ変位計が用いられる。反り計測部３４０は、スピンチャック３００に保持されたウェハＷを３６０度回転させ、ウェハＷの外縁部全周の高さ方向の変位を測定する。また、反りのない平坦なウェハＷをスピンチャック３００で保持した状態の、当該ウェハの高さ方向の基準値を予め把握しておく。そして、反り計測部３４０で測定されたウェハＷの外縁部の変位と、基準値との差から、ウェハＷの反り量を計測する。反り計測部３４０で計測されたウェハＷの反り情報は、上述した制御部２００に出力される。
スピンチャック３００の下方には、ウェハＷの裏面の外周部にリンス液を噴射する、リンス液供給部としてのバックリンスノズル３５０が複数設けられている。バックリンスノズル３５０は、リンス液供給源３５１に連通する供給管３５２が接続されている。リンス液供給源３５１内には、例えば純水（ＤＩＷ）などのリンス液が貯留されている。なお、リンス液供給源３５１は上述したリンス液供給源３３１と共通に設けられていてもよい。供給管３５２には、リンス液の流れを制御するバルブや流量調節部などを含む供給機器群３５３が設けられている。
スピンチャック３００の側方には、スピンチャック３００に保持されたウェハＷを取り囲むようにカップ体３６０が設けられている。カップ体３６０は、外カップ３６１と内カップ３６２を備えている。外カップ３６１は上部側が四角形状であり、下部側が円筒状を有している。外カップ３６１の下部側には段部３６１ａが設けられており、この段部３６１ａには、外カップ３６１を昇降させるための昇降部３６３が接続されている。内カップ３６２は円筒状を有し、その上部側が内側に傾斜している。内カップ３６２は、外カップ３６１の上昇時に、その下端面が段部３６１ａと当接することによって上方へ押し上げられる。この結果、ウェハＷから現像液を除去する際には、カップ体３６０（外カップ３６１及び内カップ３６２）を上昇させて、ウェハＷから飛散する液を受け止めることができる。
カップ体３６０の下方には、カップ体３６０で回収された液体を回収し、排出するための液受け部３７０が設けられている。液受け部３７０の底面には液受け部３７０内の気体及び液体を排出する排出管３７１が接続され、排出管３７１の下流側に設けられた気液分離器（図示せず）を介して気液分離が行われる。気液分離後の排液は（図示せず）の排液タンクに回収される。
スピンチャック３００の下方には、円形板３８０が設けられており、円形板３８０の外側には断面形状が山型の環状のガイド部材３８１が設けられている。ガイド部材３８１は、ウェハＷよりこぼれ落ちた現像液やリンス液を、円形板３８０の外側に設けられた液受け部３７０へとガイドする。
ガイド部材３８１の頂部には、環状のリング部材３８２が設けられている。リング部材３８２は、ウェハＷより小さい径を有しており、ウェハＷの裏面外縁部側に設けられている。具体的には、リング部材３８２は、ウェハＷの外側面から例えば６５ｍｍの位置に配置されている。リング部材３８２は、ウェハＷの裏面に対向する上端部がナイフエッジ形状を有しており、いわゆるナイフエッジリングを構成している。また、リング部材３８２の上面３８２ａは平坦面となっている。
ガイド部材３８１とリング部材３８２には、昇降部３８３が接続されている。この昇降部３８３により、リング部材３８２は昇降自在であり、ウェハＷの裏面に対して近接、離間自在に構成されている。昇降部３８３は、ガイド部材３８１とリング部材３８２を昇降できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば圧電素子やモータなどのアクチュエータが用いられる。
なお、例えばリング部材３８２がガイド部材３８１とは別に設けられている場合には、昇降部３８３はリング部材３８２のみを昇降させるようにしてもよい。
リング部材３８２は、現像液ノズル３２０からウェハＷの表面に供給された現像液が、当該表面から裏面に回り込むのを抑制するために用いられる。具体的には、現像時において、昇降部３８３によりリング部材３８２をウェハＷの裏面に近接して配置し、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａを所定距離にする。そうすると、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａの間で現像液による液シールが形成され、これによりウェハＷの裏面に対してさらに回り込もうとする現像液を受け止め、吸収することができる。なお、この液シールを適切に形成するため、上述したように上面３８２ａは平坦面となっている。
現像時におけるリング部材３８２の位置は、制御部２００で制御される。制御部２００では、反り計測部３４０で計測されたウェハＷの反り情報に基づいて、ウェハＷの反り状態にかかわらず、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が常に所定距離になるように、リング部材３８２の位置を制御する。例えば制御部２００では、反りのない平坦なウェハＷに対するリング部材３８２の基準位置を予め把握しておく。そして、ウェハＷの反り情報、すなわち反り量を、リング部材３８２の基準位置からの差分として用いて、リング部材３８２の位置を算出する。
なお、ウェハＷの裏面に対する現像液の回り込みやすさは、現像液の種類、ウェハＷの裏面の表面状態などにより変化する。例えばウェハＷ上に供給される現像液に活性剤が添加されている場合には、活性剤が添加されていない場合に比べて回り込みが発生しにくい。また、例えばウェハＷの裏面の接触角が大きく、当該裏面の疎水性が強くなっていると、疎水性が弱い場合と比べて回り込みが発生しやすくなる。これら現像液の種類やウェハＷの裏面の表面状態などにかかる固定条件に関しても、予め制御部２００に設定登録をすることにより考慮されるようにすることが望ましい。
＜現像処理装置の動作＞
次に、以上のように構成された現像処理装置３０を用いて行われる現像処理について説明する。図６は、現像処理の各工程を模式的に示した説明図である。
先ず、ウェハ搬送装置７０の搬送アーム７０ａによってウェハＷが現像処理装置３０に搬入される。搬入されたウェハＷは、搬送アーム７０ａから予め昇降して待機していた昇降ピン３１０に受け渡される。続いて、昇降ピン３１０が下降し、ウェハＷはスピンチャック３００に保持される。
その後、図６（ａ）に示すようにスピンチャック３００に保持されたウェハＷを３６０度回転させ、反り計測部３４０によってウェハＷの外縁部全周の変位を測定して、ウェハＷの反りが計測される。反り計測部３４０で計測されたウェハＷの反り情報は、制御部２００に出力される。
なお、本実施形態では、反り計測部３４０による反り計測は、ウェハＷ毎に枚葉に行われる。但し、反り計測のタイミングはこれに限定されず、例えばロット毎にしてもよく、かかる場合ロットの先頭のウェハＷに対して反りが計測される。あるいは、ウェハ処理の処理レシピが変わる毎に、ウェハＷの反りを計測してもよい。
制御部２００では、ウェハＷの反り情報に基づいて、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が距離Ｈ１になる、リング部材３８２の位置を算出する。算出されたリング部材３８２の位置は昇降部３８３に出力され、昇降部３８３により、リング部材３８２が当該位置に配置される。すなわち、図７（ａ）に示すようにウェハＷが凹型に反っている場合（ウェハＷの外縁部が上方に反っている場合）、昇降部３８３によってリング部材３８２を上昇させる。一方、図７（ｂ）に示すようにウェハＷが凸型に反っている場合（ウェハＷの外縁部が下方に反っている場合）、昇降部３８３によってリング部材３８２を下降させる。なお、本実施形態では、距離Ｈ１は例えば１．０ｍｍ±０．２ｍｍである。
なお、例えばウェハＷの反りが全周において均一でない場合、すなわちウェハＷの外縁部の反り量が周方向に不均一であり、外縁位置によって反り具合が変わる場合には、最も反りが小さかった箇所におけるウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が距離Ｈ１になるように、リング部材３８２の位置が制御される。なお、本実施形態では、最小の距離Ｈ１は例えば１．０ｍｍ±０．２ｍｍである。
その後、図６（ｂ）に示すようにアーム３２４によって待機部３２７の現像液ノズル３２０をウェハＷの外縁部（一端部）の上方まで移動させる。そして、現像液ノズル３２０の吐出口３２０ａから表面張力によって現像液Ｄを露出させる。その後、現像液ノズル３２０を下降させて現像液ＤをウェハＷの表面に接触させた状態で、現像液ノズル３２０をウェハＷの径方向に移動させる。この際、吐出口３２０ａから露出する現像液Ｄは、表面張力の作用によってウェハＷの表面に順次供給される。
そして、図６（ｃ）に示すように現像液ノズル３２０をウェハＷの外縁部（他端部）まで移動させて、ウェハＷの表面全体に現像液Ｄが供給され、パドルが形成される。この現像液Ｄのパドルによって、ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。
このように現像液Ｄを用いて現像処理を行う際、図８に示すようにウェハＷの表面に供給された現像液Ｄは、ウェハＷの外縁部を介して裏面に回り込んでしまう。そして、現像液Ｄが後述の裏面洗浄における洗浄範囲外、すなわちウェハＷの裏面の内側まで回り込んでしまうと、ウェハＷの裏面の汚染の原因となってしまう。この点、本実施形態では、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が距離Ｈ１に維持されているため、現像液ＤはウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間に受けとめられ、液シール（液膜）Ｄｓを形成する。この液シールＤｓにより、ウェハＷの裏面に現像液Ｄが回り込むことを抑制することができる。
また、リング部材３８２の上面３８２ａは平坦面を形成しているため、液シールＤｓの幅が広くなり、液シールＤｓによる回り込み防止効果を向上させることができる。
また、本実施形態では、反り計測部３４０で計測されたウェハＷの反り情報に基づいてリング部材３８２の位置が調節されているため、例えウェハＷに反りが生じていた場合でも、現像液ＤのウェハＷの裏面側への回り込みを適切に抑制することができる。
次に、現像液Ｄによる現像が終了すると、アーム３２４によって現像液ノズル３２０を待機部３２７に移動させた後、図６（ｄ）に示すようにアーム３３４によって待機部３３６のリンス液ノズル３３０をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、スピンチャック３００によってウェハＷを回転させながら、リンス液ノズル３３０からウェハＷの表面にリンス液Ｒ１を供給する。供給されたリンス液Ｒ１は遠心力によりウェハＷの表面全面に拡散されて、当該表面が洗浄される。
このようにリンス液Ｒ１を用いて洗浄処理を行う際にも、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間は距離Ｈ１に維持されており、現像液Ｄの液シールＤｓが形成されている。この液シールＤｓにより、これにより、ウェハＷの表面に供給されたリンス液Ｒ１が裏面に回り込むことを抑制することができる。
続いて所定時間経過後、図６（ｅ）に示すようにスピンチャック３００によるウェハＷの回転を継続し、またリンス液ノズル３３０からのリンス液Ｒ１の供給を継続したままの状態で、バックリンスノズル３５０からのリンス液Ｒ２によるウェハＷの裏面の洗浄を開始する
ウェハＷの裏面洗浄に際しては、先ず、図９に示すようにウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が距離Ｈ２になるように、昇降部３８３によりリング部材３８２を下降させる。本実施形態では、距離Ｈ２は、例えば距離Ｈ１における高さ位置から１．０ｍｍ程度下降した位置である。続いて、バックリンスノズル３５０からウェハＷの裏面の外周部にリンス液Ｒ２を噴射する。
このようにウェハＷの裏面にリンス液Ｒ２を噴射する前に、リング部材３８２を所定位置まで下降させているので、リンス液Ｒ２がリング部材３８２に干渉して残存することを抑制することができる。そして、このようにリング部材３８２にリンス液Ｒ２が残存しないので、ウェハＷの裏面に液滴が付着するのを抑制することができ、その結果、従来のように液滴に起因するウェハＷの表面欠陥を抑制することができる。
その後、リンス液Ｒ１によるウェハＷの表面洗浄とリンス液Ｒ２によるウェハＷの裏面洗浄が十分に行われた後、図６（ｆ）に示すようにリンス液ノズル３３０からのリンス液Ｒ１の供給を停止するとともに、バックリンスノズル３５０からのリンス液Ｒ２の供給を停止する。そして、スピンチャック３００によってウェハＷの回転を継続し、ウェハＷの表面に供給されたリンス液Ｒ１を振り切って除去し、当該表面を乾燥させる。
その後、アーム３３４によってリンス液ノズル３３０を待機部３３６に移動させた後、ウェハ搬送装置７０の搬送アーム７０ａによってウェハＷが現像処理装置３０から搬出される。こうして、一連のウェハＷに対する現像処理が終了する。
以上の実施形態によれば、現像液Ｄによる現像中、反り計測部３４０で計測されたウェハＷの反り情報に基づいて、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が距離Ｈ１になるようにリング部材３８２の位置が調節されているため、例えウェハＷに反りが生じていた場合でも、現像液ＤのウェハＷの裏面側への回り込みを適切に抑制することができる。
また、リンス液Ｒ２による裏面洗浄中、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が距離Ｈ２になるようにリング部材３８２を下降させているので、リンス液Ｒ２がリング部材３８２に干渉して残存することを抑制することができる。なお、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が距離Ｈ１であっても、その距離Ｈ１は適切であるため、裏面洗浄終了後に、リング部材３８２にリンス液Ｒ２が残存するのを抑えることができる。但し、本実施形態のようにリング部材３８２を下降させることで、リンス液Ｒ２がリング部材３８２に残存するのをより確実に抑制することができる。
＜他の実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
上記実施形態の現像処理装置３０において、図１０に示すようにリング部材３８２にエアガスを噴射する、ガス供給部としてのガスノズル４００がさらに設けられていてもよい。ガスノズル４００は、例えばリング部材３８２の内側において、ガイド部材３８１上に環状に設けられている。ガスノズル４００には、全周に亘ってガス噴出口（図示せず）が形成され、リング部材３８２の全周にエアガスを噴射できるようになっている。
かかる場合、例えば図６（ｅ）に示したようにリンス液Ｒ２によるウェハＷの裏面洗浄が終了後に、図１１に示すように、万一リング部材３８２にリンス液Ｒ２の液滴が残存しても、ガスノズル４００から噴射されたエアガスによって当該リンス液Ｒ２の液滴が吹き飛ばされて除去される。したがって、リング部材３８２への液滴の残存をより確実に抑制することができる。なお、ガスノズル４００からのエアガスの噴射は、図６（ｆ）に示したウェハＷの表面の乾燥後に行ってもよいし、あるいは当該表面の乾燥中に行ってもよい。
なお、例えばリンス液Ｒ２によるウェハＷの裏面洗浄が不十分な場合、リング部材３８２上に現像液Ｄが残存することもあり得る。このような場合に対応し、ガスノズル４００からのエアガスの噴射は、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間に形成された現像液Ｄの液シールＤｓを除去するために行われてもよい。
上記実施形態では、レーザ変位計である反り計測部３４０によってウェハＷの反りを測定していたが、ウェハＷの反りの測定方法はこれ限定されない。例えば反り計測部３４０としてカメラを用い、ウェハＷの外縁部を撮像して、撮像画像からウェハＷの反り量を算出してもよい。
また、反り計測部３４０は、スピンチャック３００に保持されたウェハＷの外縁部下方に設けられていてもよい。かかる場合、反り計測部３４０には、例えば静電容量センサまたは超音波センサが用いられる。また、反り計測部３４０は、リング部材３８２の上面３８２ａまたはガイド部材３８１上において、複数設けられる。
また、反り計測部３４０によるウェハＷの反り計測は、現像液Ｄにより現像を行う前、より詳細にはウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間が距離Ｈ１になるように、昇降部３８３によりリング部材３８２が配置される前に行われていたが、昇降部３８３によるリング部材３８２の昇降中に行われてもよい。かかる場合、反り計測部３４０によって、ウェハＷの裏面とリング部材３８２の上面３８２ａとの間の距離を測定しながら、当該距離が最適な距離Ｈ１になるように昇降部３８３によりリング部材３８２を昇降させる。
また、反り計測部３４０は、現像処理装置３０の外部に設けられていてもよい。かかる場合、反り計測部３４０は基板処理システム１の内部の任意の位置に配置される。そして、現像処理装置３０において現像処理が行われる前に、反り計測部３４０でウェハＷの反りを計測する。
上記実施形態の現像処理装置３０には、リング部材３８２が１重に設けられていたが、同心状に複数設けられていてもよい。複数のリング部材３８２はそれぞれ独立して昇降自在に構成される。例えばウェハＷの反り状態に応じて、リング部材３８２の高さ位置を個別に調節することができる。具体的には、例えば図７（ａ）に示したようにウェハＷが凹型に反っている場合、外側のリング部材３８２の位置を高くし、内側のリング部材３８２（図示せず）の位置を低くする。一方、図７（ｂ）に示したようにウェハＷが凸型に反っている場合、外側のリング部材３８２の位置を低くし、内側のリング部材３８２（図示せず）の位置を高くする。そして、複数のリング部材３８２に対し、ウェハＷの裏面との距離を同じにする。かかる場合、複数のリング部材３８２において液シールＤｓを形成することができ、ウェハＷの表面に供給された現像液Ｄの裏面への回り込みをより確実に抑制することができる。
上記実施形態の現像処理装置３０では、スリットノズルである現像液ノズル３２０を用いて、ウェハＷを回転させずにウェハＷの表面に現像液Ｄの液パドルを形成する、いわゆる静止現像を行っていたが、回転現像を行ってもよい。回転現像では、例えばスピンチャック３００によってウェハＷを回転させながら、ウェハＷの中心部に現像液Ｄを供給し、遠心力により現像液ＤをウェハＷの表面全面に拡散させて現像を行う。このような回転現像においても、本発明の構成を適用することで、上述した効果を享受することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、処理液を用いた基板処理に有用であり、特に現像液を用いた現像処理に有用である。
１ 基板処理システム
３０ 現像処理装置
２００ 制御部
３００ スピンチャック
３２０ 現像液ノズル
３３０ リンス液ノズル
３４０ 反り計測部
３５０ バックリンスノズル
３８１ ガイド部材
３８２ リング部材
３８３ 昇降部
４００ ガスノズル
Ｄ 現像液
Ｄｓ 液シール
Ｒ１、Ｒ２ リンス液
Ｗ ウェハ

Claims (9)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持された前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記基板の裏面側に環状に設けられ、前記基板より小さい径を有するリング部材と、
    前記リング部材を昇降させる昇降部と、
    前記リング部材にガスを噴射するガス供給部と、
    前記基板の裏面と前記リング部材との間が所定距離になるように前記昇降部を制御する制御部と、を備え、
    前記ガス供給部は前記リング部材の内側に環状に設けられている、ことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記基板の反りを計測する反り計測部をさらに備え、
    前記制御部は、前記反り計測部により計測された反り情報に基づいて、前記基板の裏面と前記リング部材との間が所定距離になるように前記昇降部を制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記反り計測部は、前記基板保持部に保持された前記基板の反りを計測する、ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記反り計測部はレーザ変位計であり、前記基板保持部の上方に設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記反り計測部は静電容量センサまたは超音波センサであり、前記リング部材の上部または前記リング部材を支持するガイド部材に設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
  6. 前記反り計測部は、前記基板保持部に保持される前の前記基板の反りを計測する、ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
  7. 前記基板保持部に保持された前記基板の裏面にリンス液を供給するリンス液供給部をさらに備え、
    前記制御部は、前記処理液による基板の処理後、前記リンス液による前記基板の裏面の洗浄を行う際、前記リング部材を下降させるように前記昇降部を制御する、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記リング部材の上面は平坦面を形成している、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記リング部材は同心状に複数設けられ、
    前記制御部は、前記複数のリング部材に対し、前記基板の裏面との距離が同じになるように前記昇降部を制御する、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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