基板処理装置及び基板処理方法
【課題】処理液による処理をウェーハの被処理面に対して均一に、且つ、処理の長時間化を抑制しながら行うことができる。
【解決手段】内部に処理液３を貯留し、処理液３によりウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が行われる処理槽２を備える。処理槽２内の処理液３に被処理面４ａが浸漬されるように、被処理面４ａを下向きにしてウェーハ４を保持する保持部５を備える。処理液３を処理槽２内へ供給する供給手段（例えば、循環ポンプ６及び供給配管７）と、回転することによって処理槽２内の処理液３を撹拌する回転部材（例えば、スターラ２１）を備える。供給手段は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給する。回転部材は、噴流２０の経路を避けて配置されている。
【解決手段】内部に処理液３を貯留し、処理液３によりウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が行われる処理槽２を備える。処理槽２内の処理液３に被処理面４ａが浸漬されるように、被処理面４ａを下向きにしてウェーハ４を保持する保持部５を備える。処理液３を処理槽２内へ供給する供給手段（例えば、循環ポンプ６及び供給配管７）と、回転することによって処理槽２内の処理液３を撹拌する回転部材（例えば、スターラ２１）を備える。供給手段は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給する。回転部材は、噴流２０の経路を避けて配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造において、現像工程は、素子を形成するために繰り返し行なわれる。近年、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、トランジスタ或いはＭＥＭＳ（メムス：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の形成において、厚膜レジストの使用頻度が増えており、それに伴い、厚膜レジストを現像する技術が必要とされている。
【０００３】
一般的なレジスト（数μm以下）等の樹脂現像工程としては、キャリア内に１枚或いは複数枚のウェーハをセットし、現像液内に浸漬処理するデップ処理、ウェーハを回転させながら現像液を上方からスプレー処理するスプレースピン処理、ウェーハに現像液を載せて一定時間放置した後、ウェーハを回転させることにより現像液を除去するパドル処理がある。厚膜レジストの現像においてこれらの方式を用いた場合、レジストの抜け不良、ウェーハ面内での現像バラツキ、現像の長時間化による処理能力低下といった問題が生じる。
【０００４】
図５及び図６はそれぞれ特許文献１に開示されている基板処理装置の構成を示す断面図である。
【０００５】
このうち図５の基板処理装置は、処理液１０２を貯留する処理槽１０１と、処理槽１０１内の処理液１０２を撹拌するマグネットスターラ１０３と、ウェーハ１０４の被処理面を下向きにして保持する真空吸着チャック（図示略）と、を備える。マグネットスターラ１０３は、ウェーハ１０４の中央部の下方に配置されている。
【０００６】
また、図６の基板処理装置は、処理液１０２を貯留する処理槽１０１と、処理槽１０１の外部で処理液１０２を循環させる循環経路１０５と、この循環経路１０５に設けられたフィルター１０６及びポンプ１０７と、を備える。ポンプ１０７によって処理液１０２を循環させることにより、処理液１０２を処理槽１０１の底面より噴出又はスプレーさせてウェーハ１０４に接触させる。使用済みの処理液は、フィルター１０６により浄化された後、再びポンプ１０７により処理槽１０１へ再供給される。
【０００７】
図７は特許文献２に開示されている基板処理装置の構成を示す断面図である。図７に示す基板処理装置は、被処理面を上向きにして基板２０１を保持するチャック２０２と、基板２０１と対向するように基板２０１の上方に配置された蓋２０３と、蓋２０３の中央に形成された開口２０４から処理液２０５を蓋２０３と基板２０１との間隔に供給する手段と、蓋２０３の下面に形成された複数の羽根２０６と、蓋２０３を回転させて羽根２０６により処理液２０５を撹拌させる手段と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−１８９９３６号公報
【特許文献２】特開平９−２１３６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の技術のうち図５（特許文献１では図２）の技術では、処理液の入れ替わりがないので、処理を継続すると、処理槽１０１内の処理液１０２が次第に使用済みの処理液１０２ばかりとなってしまい、処理効率が低下する。また、マグネットスターラ１０３がウェーハ１０４の中央部の下方に位置するため、処理液１０２の流れは処理槽１０１内で１つの渦巻き状の流れになる。このため、ウェーハ１０４の周縁部では処理液１０２の流速が速いのに対して中心部では処理液１０２の流速が遅くなる。このようにウェーハ１０４の中央部と周縁部とで処理液１０２の流速が異なるため、ウェーハ１０４の被処理面に対して処理液１０２が均一に供給されない。その結果、ウェーハ１０４の中心部と周縁部とで処理の不均一（処理ムラ）が生じる。すなわち、中央部では処理を十分に行うことができず、処理の長時間化が生じる。
【００１０】
特許文献１の技術のうち図６（特許文献１では図５）の技術では、ウェーハ１０４の被処理面に噴出又はスプレーされた処理液１０２は、処理槽１０１内に落下した後、再び、被処理面に向けて噴出又はスプレーされる。つまり、使用済みの処理液１０２が繰り返し被処理面に向けて噴出又はスプレーされるため、やはり、処理の不均一及び処理の長時間化が生じる。また、図６に示す滞留部１０８において処理液１０２が滞留し、処理液１０２の循環を効果的に行うことができないため、ウェーハ１０４の被処理面に供給される処理液１０２が不均一となり、このことによっても、処理の不均一及び長時間化が生じる。
【００１１】
特許文献２の技術では、少量の処理液で処理を行うことに主眼を置いているため、厚膜レジストの現像等、大量の被処理物に対する処理が必要な場合、時間経過とともに処理液の処理能力が低下する。このため、処理の不均一及び長時間化を招く。
【００１２】
このように、処理液による処理をウェーハの被処理面に対して均一に、且つ、処理の長時間化を抑制しながら行うことは困難だった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上端が開口した容器形状に形成され、内部に処理液を貯留し、この処理液によりウェーハの被処理面に対する処理が行われる処理槽と、前記処理槽内の前記処理液に前記被処理面が浸漬されるように、前記被処理面を下向きにして前記ウェーハを保持する保持部と、前記処理液を前記処理槽内へ供給する供給手段と、回転することによって前記処理槽内の前記処理液を撹拌する回転部材と、を備え、前記供給手段は、前記ウェーハの前記被処理面に向かう上向きの噴流が前記処理槽内に形成され、且つ、前記処理槽の前記上端から前記処理液がオーバーフローするように、前記処理液を前記処理槽内へ供給し、前記回転部材は、前記噴流の経路を避けて配置されていることを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１４】
この基板処理装置によれば、供給手段は、ウェーハの被処理面に向かう上向きの噴流が処理槽内に形成され、且つ、処理槽の上端から処理液がオーバーフローするように、処理液を処理槽内へ供給するので、ウェーハの被処理面に対して新たな処理液を供給することができる。よって、処理液の劣化に伴う処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、回転部材により処理槽内の処理液を撹拌することができるので、処理槽内の処理液を均一化させることができる。特に、回転部材は、噴流の経路から外れた位置の処理液を撹拌するので、噴流の経路から外れた位置における処理液のよどみを抑制することができる。よって、処理液の不均一化に伴う処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、回転部材は噴流の経路を避けて配置されているので、回転部材が噴流と干渉しないようにできる。よって、回転部材により処理液を均一化させる動作を好適に行うことができる。
【００１５】
また、本発明は、上端が開口した容器形状に形成され、内部に処理液を貯留し、この処理液によりウェーハの被処理面に対する処理が行われる処理槽内の、前記処理液に前記被処理面が浸漬されるように、前記被処理面を下向きにして前記ウェーハを配置した状態で、前記ウェーハの前記被処理面に向かう上向きの噴流が前記処理槽内に形成され、且つ、前記処理槽の前記上端から前記処理液がオーバーフローするように、前記処理液を前記処理槽内へ供給する工程と、前記噴流の経路を避けて配置されている回転部材を回転させることによって、前記処理槽内の前記処理液を撹拌する工程と、を並行して行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、処理液による処理をウェーハの被処理面に対して均一に、且つ、処理の長時間化を抑制しながら行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図であり、要部は断面構造を示している。
【図２】第１の実施形態に係る基板処理装置の要部の模式的な平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る基板処理装置によるウェーハの保持態様の例を示す平断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る基板処理装置の要部の模式的な平面図である。
【図５】特許文献１に開示されている第１の基板処理装置を示す断面図である。
【図６】特許文献１に開示されている第２の基板処理装置を示す断面図である。
【図７】特許文献２に開示されている基板処理装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る基板処理装置１の構成を示す模式図であり、要部は断面構造を示している。図２は基板処理装置１の要部の模式的な平面図である。
【００２０】
本実施形態に係る基板処理装置１は、上端２ａが開口した容器形状に形成され、内部に処理液３を貯留し、この処理液３によりウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が行われる処理槽２と、処理槽２内の処理液３に被処理面４ａが浸漬されるように、被処理面４ａを下向きにしてウェーハ４を保持する保持部５と、処理液３を処理槽２内へ供給する供給手段（例えば、循環ポンプ６及び供給配管７により構成される）と、回転することによって処理槽２内の処理液３を撹拌する回転部材（例えば、スターラ２１）と、を備える。供給手段は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給する。回転部材は、噴流２０の経路を避けて配置されている。また、本実施形態に係る基板処理方法では、上端２ａが開口した容器形状に形成され、内部に処理液３を貯留し、この処理液３によりウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が行われる処理槽２内の、処理液３に被処理面４ａが浸漬されるように、被処理面４ａを下向きにしてウェーハ４を配置した状態で、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給する工程と、噴流２０の経路を避けて配置されている回転部材（例えば、スターラ２１）を回転させることによって、処理槽２内の処理液３を撹拌する工程と、を並行して行う。以下、詳細に説明する。
【００２１】
先ず、基板処理装置１の構成を説明する。
【００２２】
本実施形態に係る基板処理装置１は、例えば、ウェーハ４に形成されているレジストの現像処理を行うための装置であり、処理液３としてレジスト現像用の薬液を用いる。また、基板処理装置１は、例えば、ウェーハ４に対する処理を枚葉式で行う。
【００２３】
この基板処理装置１は、図１に示すように、処理槽２と、保持部５と、循環ポンプ６と、供給配管７と、フィルター８と、回収樋９と、回収配管１０と、貯留槽１１と、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などの現像液供給弁１２と、現像液供給配管１４と、ヒータ１６と、支流配管１７と、濃度検出装置１８と、スターラ２１と、を備えて構成されている。また、レジストの種類に応じてレジスト現像に用いる現像液の種類を変更する場合、現像液供給弁１２及び現像液供給配管１４を介して供給する現像液とは別の種類の現像液の供給に用いられる現像液供給弁１３及び現像液供給配管１５を備えてもよい。
【００２４】
保持部５は、例えば、１枚のウェーハ４の外周端を挟むようにして、該ウェーハ４をその被処理面４ａを下向きにして水平状態で保持する複数の保持部材１９（例えば、図３に示すように、３つの保持部材１９）を備える。保持部５は、更に、例えば、この保持部材１９を介してウェーハ４を処理槽２の上側から吊り下げるようにして保持する本体部２３を備える。
【００２５】
なお、保持部５は、図示しない保持部材開閉機構を備え、この保持部材開閉機構は、例えばモータからなる保持部材開閉アクチュエータを備えている。保持部材開閉機構は、保持部材開閉アクチュエータの動作に伴い複数の保持部材１９どうしの間隔を広げたり（開いたり）狭めたり（閉じたり）する。このように複数の保持部材１９を開閉することにより、ウェーハ４を放したり保持したりする動作をこれら複数の保持部材１９に行わせる。保持部材１９は、処理液３に浸るため、処理液３に対する耐性（耐薬品性）をもつ材質（例えば、フッ素樹脂）により構成されているか、或いは、その材質のコーティングが施されている。
【００２６】
基板処理装置１は、更に、保持部５を水平面内において回転させる保持部回転機構（図示略）と、保持部５を上方及び下方に昇降させる保持部昇降機構（図示略）と、を備える。このうち保持部回転機構は、例えば、回転モータを備え、この回転モータの回転に伴わせて保持部５を回転させる。このように保持部５が回転するのに伴い、保持部材１９により保持されたウェーハ４は、水平面内で回転する。また、保持部昇降機構は、例えばモータからなる保持部昇降アクチュエータを備える。保持部昇降機構は、この保持部昇降アクチュエータの動作に伴わせて保持部５を昇降させるとともに、該保持部５の保持部材１９により保持されたウェーハ４も昇降させる。
【００２７】
処理槽２は、上端２ａが開口した容器形状に形成され、内部に処理液３を貯留する。処理槽２の上端２ａは、例えば、１つの平面内に含まれるような形状に形成されている。そして、処理槽２は、例えば、その上端２ａが水平となるように配置されている。また、処理槽２の平面形状は、例えば、ウェーハ４の外周に沿うような円形であり、処理槽２の上端２ａも円形をなしている。処理槽２の上端２ａの開口２ｂは、ウェーハ４よりも大径に形成されている。より詳細には、開口２ｂは、ウェーハ４を保持した保持部材１９もこの開口２ｂの内側に入り込むことが可能な寸法に設定されている。
【００２８】
処理槽２の下部（具体的には、例えば、下端）には、該処理槽２内へ処理液３を導入するための導入口２ｃが形成されている。この導入口２ｃは、平面視において、例えば、処理槽２の中央に配置されている。
【００２９】
この導入口２ｃの下側には、中心軸が鉛直方向となるように配置された供給配管７が接続されている。この供給配管７を介して処理液３がある程度の勢いで導入口２ｃから処理槽２内へ導入されることにより、処理槽２内では処理液３の噴流２０が上向きに形成される。なお、導入口２ｃが上述の配置とされていることにより、この噴流２０が形成される位置は、例えば、平面視において処理槽２の中央部となる。
【００３０】
ここで、保持部５は、例えば、平面視においてウェーハ４の中心と処理槽２の中心とがほぼ一致するように、ウェーハ４を保持するようになっている。このため、処理槽２の中央に形成される処理液３の噴流２０は、例えば、ウェーハ４の中央部の下方から上に向かう流れとなり、ウェーハ４の被処理面４ａのほぼ中央部に当たるようになっている。
【００３１】
処理槽２へ供給される処理液３のうち、該処理槽２に貯留しきれない処理液３は、該処理槽２の上端２ａから溢れ出る（オーバーフローする）。処理槽２からオーバーフローする処理液３は、具体的には、処理槽２の上端２ａにおける外周端から処理槽２の外側に流れ出す。
【００３２】
回収樋９は、このように処理槽２からオーバーフローする処理液３を回収する。この回収樋９は、例えば、処理槽２の上端２ａの外周端におけるいずれの部位からオーバーフローする処理液３も回収できるように、処理槽２の周囲の全周を囲むように該処理槽２の外周面に設けられている。この回収樋９の下端部には、回収した処理液３を流下させる流下口９ａが形成されている。この流下口９ａの下側には、回収配管１０が接続されている。
【００３３】
貯留槽１１は、処理槽２へ供給される処理液３を前段において貯留するものである。この貯留槽１１は、例えば、回収樋９の下方に配置されている。回収樋９内に回収された処理液３は、流下口９ａ及び回収配管１０をこの順に流下して貯留槽１１内に流れ込むようになっている。
【００３４】
ここで、処理液３として用いるレジスト現像用の薬液としては、例えば、ＴＭＡＨ薬液を用いる。このため、貯留槽１１には、現像液供給配管１４を介してＴＭＡＨが供給されるようになっている。
【００３５】
また、例えば、貯留槽１１の内部には、処理液３を所定温度に調温するためのヒータ１６が配置されている。なお、ヒータ１６の代わりに、或いはヒータ１６に加えて、電子冷熱器を用いて処理液３の調温を行うようにしても良い。
【００３６】
供給配管７は、貯留槽１１の下部と処理槽２の導入口２ｃとを相互に接続している。この供給配管７を介して、貯留槽１１内の処理液３が処理槽２へ供給されるようになっている。すなわち、供給配管７には、循環ポンプ６が介装され、この循環ポンプ６によって、貯留槽１１内の処理液３を処理槽２内に圧送するようになっている。
【００３７】
ここで、循環ポンプ６は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成されるような圧送力で、処理液３を処理槽２へ供給する。また、処理槽２に貯留しきれない処理液３は、該処理槽２の上端２ａからオーバーフローする。すなわち、供給手段（例えば、循環ポンプ６及び供給配管７からなる）は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給する。
【００３８】
供給配管７には、更に、該供給配管７内を流れる処理液３中の不純物（パーティクルなど）を除去するフィルター８が、例えば、循環ポンプ６の後段において介装されている。このため、処理槽２には、フィルター８によって不純物が除去された後の清浄な処理液３が供給されるようになっている。
【００３９】
なお、基板処理装置１においては、例えば、次に説明するようにして、処理液３の成分を一定範囲に保つようにしている。先ず、供給配管７には、支流配管１７が接続されている。この支流配管１７は、処理液３中のＴＭＡＨの濃度検出用に、供給配管７を流れる処理液３の一部をサンプリングするためのものである。この支流配管１７は、供給配管７から一旦分岐した後、その分岐部の下流側で供給配管７と合流するように、供給配管７に接続されている。この支流配管１７には、処理液３中のＴＭＡＨの濃度を検出する濃度検出装置１８が介装されている。この濃度検出装置１８は、例えば導電率計からなる。濃度検出装置１８による検出結果に応じて、図示しない制御部がＴＭＡＨ供給弁１２を動作制御することにより、処理液３中のＴＭＡＨの濃度が一定範囲となるよう、ＴＭＡＨが貯留槽１１へ随時に補充される。
【００４０】
次に、スターラ２１について詳細について説明する。
【００４１】
スターラ２１は、例えば、マグネットスターラである。
【００４２】
図１及び図２に示すように、スターラ２１は、導入口２ｃの直上に形成される噴流２０（図１）の経路を避けて配置されている。より具体的には、スターラ２１は、例えば、噴流２０の周囲に配置されている。また、スターラ２１は、例えば、処理槽２の底部付近に配置されている。
【００４３】
また、基板処理装置１は、例えば、複数個のスターラ２１を備えている。そして、これら複数のスターラ２１の各々は、例えば、処理槽２の中心からの距離が互いに等しくなるような位置に配置されている。ここで、上述のように、保持部５はウェーハ４の中心と処理槽２の中心とがほぼ一致するように、ウェーハ４を保持する。このため、複数のスターラ２１の各々は、ウェーハ４の被処理面４ａからの距離が互いに等しくなるような位置に配置されている、とも言える。より具体的には、複数のスターラ２１の各々は、例えば、図２に示す円２２の外周上に配置されている。この円２２は、ウェーハ４の面方向に対して直交する直線上に位置する点を中心とし且つウェーハ４の面方向と平行な円である。本実施形態の場合、基板処理装置１は、例えば、３つ以上（具体的には、例えば、３つ）のスターラ２１を備えている。そして、これらスターラ２１は、円２２の外周上に、互いに等角度間隔（本実施形態の場合、例えば、１２０°間隔）で配置されている。
【００４４】
また、本実施形態の場合、各スターラ２１は、ウェーハ４の面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより処理液３を撹拌するものであり、且つ、各スターラ２１の回転方向が互いに等しく設定されている。
【００４５】
次に、動作を説明する。
【００４６】
処理槽２でレジスト現像処理を行う前に、予め、貯留槽１１内に処理液３を貯留しておき、この処理液３をヒータ１６等により所定温度（例えば、２５℃〜６０℃）に調温しておく。そして、このように調温された処理液３を、循環ポンプ６によって供給配管７を介して処理槽２内に連続的に供給する。これにより、処理槽２内には、処理液３の噴流２０が上向きに形成されるとともに、処理槽２に貯留しきれない処理液３が処理槽２の上端２ａから常時オーバーフローする状態となる。また、各スターラ２１を互いに同一方向に回転させておく。
【００４７】
この状態で、処理槽２でのレジスト現像処理を行う。すなわち、先ず、処理槽２内の処理液３よりも上側において、保持部５の保持部材１９によりウェーハ４を保持する。この保持は、被処理面（例えば、ウェーハ４の表側の面）４ａを下向きにして行う。このように保持部５によりウェーハ４を保持した状態で、保持部５を所定の処理位置まで下降させることによって、該保持部５により保持されているウェーハ４も下降させ、ウェーハ４を処理槽２内の処理液３に浸漬させる。これにより、ウェーハ４の被処理面４ａに形成されているレジストを現像するレジスト現像処理を行うことができる。なお、このように処理液３によって被処理面４ａに対して行う処理は、例えば、保持部５及びウェーハ４を水平面内で回転させながら行う。
【００４８】
ここで、処理槽２内には、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローしているので、ウェーハ４の被処理面４ａに対して常に新たな処理液３を供給することができる。よって、処理液３の劣化に伴うレジスト現像処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、スターラ２１により処理槽２内の処理液３を撹拌することができるので、処理槽２内の処理液３を均一化させることができる。よって、処理液３の不均一化に伴うレジスト現像処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、スターラ２１は噴流２０の経路を避けて配置されているので、スターラ２１が噴流２０と干渉しないようにでき、スターラ２１により処理液３を均一化させる動作を好適に行うことができる。特に、スターラ２１は、噴流２０の経路から外れた位置の処理液３を撹拌するので、噴流２０の経路から外れた位置における処理液３のよどみを抑制することができる。
【００４９】
ここで、本実施形態のように噴流２０を形成し、処理液３をオーバーフローさせる構成では、噴流２０の周囲、特に、処理槽２の底部付近では、処理液３の流れによどみが生じることがある。このような事情に対し、本実施形態では、スターラ２１を噴流２０の周囲に配置しているので、処理液３によどみが生じてしまうことを効果的に抑制することができる。特に、スターラ２１は処理槽２の底部近傍に配置されているので、そのようなよどみの発生を一層効果的に抑制することができる。
【００５０】
また、被処理面４ａの近傍においては、例えば、被処理面４ａの中央部から放射状に外に向かうような処理液３の流れが形成されている。被処理面４ａに対する処理後の処理液３は、被処理面４ａの近傍における処理液３の流れに伴い、処理槽２の上端２ａからオーバーフローする。よって、処理によって処理液３中に混入する不純物（現像されたレジスト等）を処理液３とともにスムーズに処理槽２から排出することができる。
【００５１】
また、処理槽２からオーバーフローした処理液３は、回収樋９内に回収された後、該回収樋９の流下口９ａと、回収配管１０と、をこの順に通って、貯留槽１１へと流下する。貯留槽１１内の処理液３には、現像したレジストや、ウェーハ４に付着していたパーティクル等の不純物が含まれるが、これらの不純物は、貯留槽１１内の処理液３が循環ポンプ６により処理槽２へと圧送される過程でフィルター８を通過することにより、該処理液３から除去される。このため、処理槽２には、常に、フィルター８を通過することにより清浄化された処理液３が供給され続ける。よって、処理槽２内の処理液３の一部は、常時、この清浄な処理液３へと入れ替わり続ける。
【００５２】
ウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が終わると、例えば、保持部５を上昇させて、保持部５の保持部材１９を処理液３の液面３ａよりも上側に位置させ、保持部材１９どうしの間隔を広げ、ウェーハ４を保持部材１９から放す。
【００５３】
なお、現像液の種類を変更する場合には、例えば、一旦、処理槽２、供給配管７、回収樋９、回収配管１０及び貯留槽１１内より処理液３を排出（例えば、貯留槽１１に形成されている図示しない排出口より排出）する。その後、別の種類の現像液である新たな処理液３を、現像液供給配管１５及び現像液供給弁１３を介して貯留槽１１内に供給して該貯留槽１１内に貯留した後、上述したのと同様の動作を行うと良い。
【００５４】
以上のような第１の実施形態によれば、基板処理装置１は、上端２ａが開口した容器形状に形成され、内部に処理液３を貯留し、この処理液３によりウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が行われる処理槽２と、処理槽２内の処理液３に被処理面４ａが浸漬されるように、被処理面４ａを下向きにしてウェーハ４を保持する保持部５と、処理液３を処理槽２内へ供給する供給手段としての循環ポンプ６及び供給配管７と、回転することによって処理槽２内の処理液３を撹拌する回転部材としてのスターラ２１と、を備え、循環ポンプ６及び供給配管７は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給し、スターラ２１は噴流２０の経路を避けて配置されているので、ウェーハ４の被処理面４ａに対して新たな処理液３を供給することができる。よって、処理液３の劣化に伴う処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、スターラ２１により処理槽２内の処理液３を撹拌することができるので、処理槽２内の処理液３を均一化させることができる。特に、スターラ２１は、噴流２０の経路から外れた位置の処理液３を撹拌するので、噴流２０の経路から外れた位置における処理液３のよどみを抑制することができる。よって、処理液３の不均一化に伴う処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、スターラ２１は噴流２０の経路を避けて配置されているので、スターラ２１が噴流２０と干渉しないようにできる。よって、スターラ２１により処理液３を均一化させる動作を好適に行うことができる。このように、処理液３による処理をウェーハ４の被処理面４ａに対して均一に、且つ、処理の長時間化を抑制しながら行うことができる。
【００５５】
また、スターラ２１を噴流２０の周囲に配置しているので、噴流２０を形成し処理液３をオーバーフローさせる構成においてよどみが発生しやすい箇所をスターラ２１により撹拌することができる。よって、処理液３によどみが生じてしまうことを効果的に抑制することができる。また、スターラ２１は、特によどみが発生しやすい処理槽２の底部近傍に配置されているので、そのようなよどみの発生を一層効果的に抑制することができる。
【００５６】
また、スターラ２１を複数備えるので、処理槽２内の処理液３をより一層均一化させることができる。また、複数のスターラ２１の各々は、ウェーハ４の被処理面４ａからの距離が互いに等しくなるような位置に配置されているので、被処理面４ａに供給される処理液３を一層均一化させることができる。また、複数のスターラ２１の各々は、ウェーハ４の面方向に対して直交する直線上に位置する点を中心とし且つその面方向と平行な円２２の外周上に配置されているので、被処理面４ａに供給される処理液３を一層均一化させることができる。また、３つ以上のスターラ２１を、その円２２の外周上に、互いに等角度間隔の配置で備えるので、被処理面４ａに供給される処理液３を一層均一化させることができる。
【００５７】
また、複数のスターラ２１の各々は、ウェーハ４の面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより処理液３を撹拌するものであり、且つ、複数のスターラ２１の回転方向が互いに等しく設定されているので、各スターラ２１の回転方向が揃っていない場合と比べて、処理液３を全体にバランス良く撹拌することができる。
【００５８】
また、循環ポンプ６及び供給配管７は、ウェーハ４の中央部の下方から上に向かう流れとなるように噴流２０を形成するので、ウェーハ４の被処理面４ａの全面に対してなるべく均一に処理液３を供給することができる。
【００５９】
〔第２の実施形態〕
図４は第２の実施形態に係る基板処理装置１の要部の模式的な平面図である。
【００６０】
上述の第１の実施形態では、各スターラ２１の回転方向が互いに同一である例を説明したが、スターラ２１どうしの距離が近い場合には、互いに隣り合うスターラ２１の中間位置では処理液３の動きの方向が互いに逆になり、撹拌作用が互いに相殺されることがある。そこで、第２の実施形態では、隣り合うスターラ２１の回転方向を互いに逆方向にすることにより、このような撹拌作用の相殺を解消できるようにする。
【００６１】
本実施形態の場合、図４に示すように、偶数個のスターラ２１を備えている。各スターラ２１の各々は、ウェーハ４の面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより処理液３を撹拌する。そして、互いに隣り合って配置されているスターラ２１の回転方向が互いに逆方向に設定されている。これにより、互いに隣り合うスターラ２１による撹拌作用が互いに相殺されないようにすることができる。
【００６２】
なお、その他の点については、第２の実施形態は、上記の第１の実施形態と同様である。
【００６３】
上記の各実施形態では、基板処理装置１で行う処理として、レジストの現像処理を例示したが、本発明は、この例に限らず、例えば、剥離処理、洗浄処理或いはエッチング処理を行うようにしても良い。
【００６４】
また、上記の各実施形態では、枚葉式の基板処理装置１を説明したが、複数枚のウェーハ４に対して一度に処理を行う構成としても良い。具体的には、例えば、平面形状がドーナツ形状の処理槽２と、その処理槽２に沿って環状に配列された複数の保持部５と、を備え、処理槽２の外周端及び内周端からそれぞれ処理液３をオーバーフローさせるようにしても、上記と同様の効果が得られる。なお、各ウェーハ４毎に対応してスターラ２１を配置（例えば、複数ずつ配置、或いは３つ以上ずつ配置）することが好ましい。ただし、処理槽２内の処理液３を清浄に保つという観点からは、枚葉式の方が好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１ 基板処理装置
２ 処理槽
２ａ 上端
２ｂ 開口
２ｃ 導入口
３ 処理液
３ａ 液面
４ ウェーハ
４ａ 被処理面
５ 保持部
６ 循環ポンプ
７ 供給配管
８ フィルター
９ 回収樋
９ａ 流下口
１０ 回収配管
１１ 貯留槽
１２ 現像液供給弁
１３ 現像液供給弁
１４ 現像液供給配管
１５ 現像液供給配管
１６ ヒータ
１７ 支流配管
１８ 濃度検出装置
１９ 保持部材
２０ 噴流
２１ スターラ
２２ 円
２３ 本体部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造において、現像工程は、素子を形成するために繰り返し行なわれる。近年、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、トランジスタ或いはＭＥＭＳ（メムス：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の形成において、厚膜レジストの使用頻度が増えており、それに伴い、厚膜レジストを現像する技術が必要とされている。
【０００３】
一般的なレジスト（数μm以下）等の樹脂現像工程としては、キャリア内に１枚或いは複数枚のウェーハをセットし、現像液内に浸漬処理するデップ処理、ウェーハを回転させながら現像液を上方からスプレー処理するスプレースピン処理、ウェーハに現像液を載せて一定時間放置した後、ウェーハを回転させることにより現像液を除去するパドル処理がある。厚膜レジストの現像においてこれらの方式を用いた場合、レジストの抜け不良、ウェーハ面内での現像バラツキ、現像の長時間化による処理能力低下といった問題が生じる。
【０００４】
図５及び図６はそれぞれ特許文献１に開示されている基板処理装置の構成を示す断面図である。
【０００５】
このうち図５の基板処理装置は、処理液１０２を貯留する処理槽１０１と、処理槽１０１内の処理液１０２を撹拌するマグネットスターラ１０３と、ウェーハ１０４の被処理面を下向きにして保持する真空吸着チャック（図示略）と、を備える。マグネットスターラ１０３は、ウェーハ１０４の中央部の下方に配置されている。
【０００６】
また、図６の基板処理装置は、処理液１０２を貯留する処理槽１０１と、処理槽１０１の外部で処理液１０２を循環させる循環経路１０５と、この循環経路１０５に設けられたフィルター１０６及びポンプ１０７と、を備える。ポンプ１０７によって処理液１０２を循環させることにより、処理液１０２を処理槽１０１の底面より噴出又はスプレーさせてウェーハ１０４に接触させる。使用済みの処理液は、フィルター１０６により浄化された後、再びポンプ１０７により処理槽１０１へ再供給される。
【０００７】
図７は特許文献２に開示されている基板処理装置の構成を示す断面図である。図７に示す基板処理装置は、被処理面を上向きにして基板２０１を保持するチャック２０２と、基板２０１と対向するように基板２０１の上方に配置された蓋２０３と、蓋２０３の中央に形成された開口２０４から処理液２０５を蓋２０３と基板２０１との間隔に供給する手段と、蓋２０３の下面に形成された複数の羽根２０６と、蓋２０３を回転させて羽根２０６により処理液２０５を撹拌させる手段と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−１８９９３６号公報
【特許文献２】特開平９−２１３６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の技術のうち図５（特許文献１では図２）の技術では、処理液の入れ替わりがないので、処理を継続すると、処理槽１０１内の処理液１０２が次第に使用済みの処理液１０２ばかりとなってしまい、処理効率が低下する。また、マグネットスターラ１０３がウェーハ１０４の中央部の下方に位置するため、処理液１０２の流れは処理槽１０１内で１つの渦巻き状の流れになる。このため、ウェーハ１０４の周縁部では処理液１０２の流速が速いのに対して中心部では処理液１０２の流速が遅くなる。このようにウェーハ１０４の中央部と周縁部とで処理液１０２の流速が異なるため、ウェーハ１０４の被処理面に対して処理液１０２が均一に供給されない。その結果、ウェーハ１０４の中心部と周縁部とで処理の不均一（処理ムラ）が生じる。すなわち、中央部では処理を十分に行うことができず、処理の長時間化が生じる。
【００１０】
特許文献１の技術のうち図６（特許文献１では図５）の技術では、ウェーハ１０４の被処理面に噴出又はスプレーされた処理液１０２は、処理槽１０１内に落下した後、再び、被処理面に向けて噴出又はスプレーされる。つまり、使用済みの処理液１０２が繰り返し被処理面に向けて噴出又はスプレーされるため、やはり、処理の不均一及び処理の長時間化が生じる。また、図６に示す滞留部１０８において処理液１０２が滞留し、処理液１０２の循環を効果的に行うことができないため、ウェーハ１０４の被処理面に供給される処理液１０２が不均一となり、このことによっても、処理の不均一及び長時間化が生じる。
【００１１】
特許文献２の技術では、少量の処理液で処理を行うことに主眼を置いているため、厚膜レジストの現像等、大量の被処理物に対する処理が必要な場合、時間経過とともに処理液の処理能力が低下する。このため、処理の不均一及び長時間化を招く。
【００１２】
このように、処理液による処理をウェーハの被処理面に対して均一に、且つ、処理の長時間化を抑制しながら行うことは困難だった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上端が開口した容器形状に形成され、内部に処理液を貯留し、この処理液によりウェーハの被処理面に対する処理が行われる処理槽と、前記処理槽内の前記処理液に前記被処理面が浸漬されるように、前記被処理面を下向きにして前記ウェーハを保持する保持部と、前記処理液を前記処理槽内へ供給する供給手段と、回転することによって前記処理槽内の前記処理液を撹拌する回転部材と、を備え、前記供給手段は、前記ウェーハの前記被処理面に向かう上向きの噴流が前記処理槽内に形成され、且つ、前記処理槽の前記上端から前記処理液がオーバーフローするように、前記処理液を前記処理槽内へ供給し、前記回転部材は、前記噴流の経路を避けて配置されていることを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１４】
この基板処理装置によれば、供給手段は、ウェーハの被処理面に向かう上向きの噴流が処理槽内に形成され、且つ、処理槽の上端から処理液がオーバーフローするように、処理液を処理槽内へ供給するので、ウェーハの被処理面に対して新たな処理液を供給することができる。よって、処理液の劣化に伴う処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、回転部材により処理槽内の処理液を撹拌することができるので、処理槽内の処理液を均一化させることができる。特に、回転部材は、噴流の経路から外れた位置の処理液を撹拌するので、噴流の経路から外れた位置における処理液のよどみを抑制することができる。よって、処理液の不均一化に伴う処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、回転部材は噴流の経路を避けて配置されているので、回転部材が噴流と干渉しないようにできる。よって、回転部材により処理液を均一化させる動作を好適に行うことができる。
【００１５】
また、本発明は、上端が開口した容器形状に形成され、内部に処理液を貯留し、この処理液によりウェーハの被処理面に対する処理が行われる処理槽内の、前記処理液に前記被処理面が浸漬されるように、前記被処理面を下向きにして前記ウェーハを配置した状態で、前記ウェーハの前記被処理面に向かう上向きの噴流が前記処理槽内に形成され、且つ、前記処理槽の前記上端から前記処理液がオーバーフローするように、前記処理液を前記処理槽内へ供給する工程と、前記噴流の経路を避けて配置されている回転部材を回転させることによって、前記処理槽内の前記処理液を撹拌する工程と、を並行して行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、処理液による処理をウェーハの被処理面に対して均一に、且つ、処理の長時間化を抑制しながら行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図であり、要部は断面構造を示している。
【図２】第１の実施形態に係る基板処理装置の要部の模式的な平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る基板処理装置によるウェーハの保持態様の例を示す平断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る基板処理装置の要部の模式的な平面図である。
【図５】特許文献１に開示されている第１の基板処理装置を示す断面図である。
【図６】特許文献１に開示されている第２の基板処理装置を示す断面図である。
【図７】特許文献２に開示されている基板処理装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る基板処理装置１の構成を示す模式図であり、要部は断面構造を示している。図２は基板処理装置１の要部の模式的な平面図である。
【００２０】
本実施形態に係る基板処理装置１は、上端２ａが開口した容器形状に形成され、内部に処理液３を貯留し、この処理液３によりウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が行われる処理槽２と、処理槽２内の処理液３に被処理面４ａが浸漬されるように、被処理面４ａを下向きにしてウェーハ４を保持する保持部５と、処理液３を処理槽２内へ供給する供給手段（例えば、循環ポンプ６及び供給配管７により構成される）と、回転することによって処理槽２内の処理液３を撹拌する回転部材（例えば、スターラ２１）と、を備える。供給手段は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給する。回転部材は、噴流２０の経路を避けて配置されている。また、本実施形態に係る基板処理方法では、上端２ａが開口した容器形状に形成され、内部に処理液３を貯留し、この処理液３によりウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が行われる処理槽２内の、処理液３に被処理面４ａが浸漬されるように、被処理面４ａを下向きにしてウェーハ４を配置した状態で、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給する工程と、噴流２０の経路を避けて配置されている回転部材（例えば、スターラ２１）を回転させることによって、処理槽２内の処理液３を撹拌する工程と、を並行して行う。以下、詳細に説明する。
【００２１】
先ず、基板処理装置１の構成を説明する。
【００２２】
本実施形態に係る基板処理装置１は、例えば、ウェーハ４に形成されているレジストの現像処理を行うための装置であり、処理液３としてレジスト現像用の薬液を用いる。また、基板処理装置１は、例えば、ウェーハ４に対する処理を枚葉式で行う。
【００２３】
この基板処理装置１は、図１に示すように、処理槽２と、保持部５と、循環ポンプ６と、供給配管７と、フィルター８と、回収樋９と、回収配管１０と、貯留槽１１と、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などの現像液供給弁１２と、現像液供給配管１４と、ヒータ１６と、支流配管１７と、濃度検出装置１８と、スターラ２１と、を備えて構成されている。また、レジストの種類に応じてレジスト現像に用いる現像液の種類を変更する場合、現像液供給弁１２及び現像液供給配管１４を介して供給する現像液とは別の種類の現像液の供給に用いられる現像液供給弁１３及び現像液供給配管１５を備えてもよい。
【００２４】
保持部５は、例えば、１枚のウェーハ４の外周端を挟むようにして、該ウェーハ４をその被処理面４ａを下向きにして水平状態で保持する複数の保持部材１９（例えば、図３に示すように、３つの保持部材１９）を備える。保持部５は、更に、例えば、この保持部材１９を介してウェーハ４を処理槽２の上側から吊り下げるようにして保持する本体部２３を備える。
【００２５】
なお、保持部５は、図示しない保持部材開閉機構を備え、この保持部材開閉機構は、例えばモータからなる保持部材開閉アクチュエータを備えている。保持部材開閉機構は、保持部材開閉アクチュエータの動作に伴い複数の保持部材１９どうしの間隔を広げたり（開いたり）狭めたり（閉じたり）する。このように複数の保持部材１９を開閉することにより、ウェーハ４を放したり保持したりする動作をこれら複数の保持部材１９に行わせる。保持部材１９は、処理液３に浸るため、処理液３に対する耐性（耐薬品性）をもつ材質（例えば、フッ素樹脂）により構成されているか、或いは、その材質のコーティングが施されている。
【００２６】
基板処理装置１は、更に、保持部５を水平面内において回転させる保持部回転機構（図示略）と、保持部５を上方及び下方に昇降させる保持部昇降機構（図示略）と、を備える。このうち保持部回転機構は、例えば、回転モータを備え、この回転モータの回転に伴わせて保持部５を回転させる。このように保持部５が回転するのに伴い、保持部材１９により保持されたウェーハ４は、水平面内で回転する。また、保持部昇降機構は、例えばモータからなる保持部昇降アクチュエータを備える。保持部昇降機構は、この保持部昇降アクチュエータの動作に伴わせて保持部５を昇降させるとともに、該保持部５の保持部材１９により保持されたウェーハ４も昇降させる。
【００２７】
処理槽２は、上端２ａが開口した容器形状に形成され、内部に処理液３を貯留する。処理槽２の上端２ａは、例えば、１つの平面内に含まれるような形状に形成されている。そして、処理槽２は、例えば、その上端２ａが水平となるように配置されている。また、処理槽２の平面形状は、例えば、ウェーハ４の外周に沿うような円形であり、処理槽２の上端２ａも円形をなしている。処理槽２の上端２ａの開口２ｂは、ウェーハ４よりも大径に形成されている。より詳細には、開口２ｂは、ウェーハ４を保持した保持部材１９もこの開口２ｂの内側に入り込むことが可能な寸法に設定されている。
【００２８】
処理槽２の下部（具体的には、例えば、下端）には、該処理槽２内へ処理液３を導入するための導入口２ｃが形成されている。この導入口２ｃは、平面視において、例えば、処理槽２の中央に配置されている。
【００２９】
この導入口２ｃの下側には、中心軸が鉛直方向となるように配置された供給配管７が接続されている。この供給配管７を介して処理液３がある程度の勢いで導入口２ｃから処理槽２内へ導入されることにより、処理槽２内では処理液３の噴流２０が上向きに形成される。なお、導入口２ｃが上述の配置とされていることにより、この噴流２０が形成される位置は、例えば、平面視において処理槽２の中央部となる。
【００３０】
ここで、保持部５は、例えば、平面視においてウェーハ４の中心と処理槽２の中心とがほぼ一致するように、ウェーハ４を保持するようになっている。このため、処理槽２の中央に形成される処理液３の噴流２０は、例えば、ウェーハ４の中央部の下方から上に向かう流れとなり、ウェーハ４の被処理面４ａのほぼ中央部に当たるようになっている。
【００３１】
処理槽２へ供給される処理液３のうち、該処理槽２に貯留しきれない処理液３は、該処理槽２の上端２ａから溢れ出る（オーバーフローする）。処理槽２からオーバーフローする処理液３は、具体的には、処理槽２の上端２ａにおける外周端から処理槽２の外側に流れ出す。
【００３２】
回収樋９は、このように処理槽２からオーバーフローする処理液３を回収する。この回収樋９は、例えば、処理槽２の上端２ａの外周端におけるいずれの部位からオーバーフローする処理液３も回収できるように、処理槽２の周囲の全周を囲むように該処理槽２の外周面に設けられている。この回収樋９の下端部には、回収した処理液３を流下させる流下口９ａが形成されている。この流下口９ａの下側には、回収配管１０が接続されている。
【００３３】
貯留槽１１は、処理槽２へ供給される処理液３を前段において貯留するものである。この貯留槽１１は、例えば、回収樋９の下方に配置されている。回収樋９内に回収された処理液３は、流下口９ａ及び回収配管１０をこの順に流下して貯留槽１１内に流れ込むようになっている。
【００３４】
ここで、処理液３として用いるレジスト現像用の薬液としては、例えば、ＴＭＡＨ薬液を用いる。このため、貯留槽１１には、現像液供給配管１４を介してＴＭＡＨが供給されるようになっている。
【００３５】
また、例えば、貯留槽１１の内部には、処理液３を所定温度に調温するためのヒータ１６が配置されている。なお、ヒータ１６の代わりに、或いはヒータ１６に加えて、電子冷熱器を用いて処理液３の調温を行うようにしても良い。
【００３６】
供給配管７は、貯留槽１１の下部と処理槽２の導入口２ｃとを相互に接続している。この供給配管７を介して、貯留槽１１内の処理液３が処理槽２へ供給されるようになっている。すなわち、供給配管７には、循環ポンプ６が介装され、この循環ポンプ６によって、貯留槽１１内の処理液３を処理槽２内に圧送するようになっている。
【００３７】
ここで、循環ポンプ６は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成されるような圧送力で、処理液３を処理槽２へ供給する。また、処理槽２に貯留しきれない処理液３は、該処理槽２の上端２ａからオーバーフローする。すなわち、供給手段（例えば、循環ポンプ６及び供給配管７からなる）は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給する。
【００３８】
供給配管７には、更に、該供給配管７内を流れる処理液３中の不純物（パーティクルなど）を除去するフィルター８が、例えば、循環ポンプ６の後段において介装されている。このため、処理槽２には、フィルター８によって不純物が除去された後の清浄な処理液３が供給されるようになっている。
【００３９】
なお、基板処理装置１においては、例えば、次に説明するようにして、処理液３の成分を一定範囲に保つようにしている。先ず、供給配管７には、支流配管１７が接続されている。この支流配管１７は、処理液３中のＴＭＡＨの濃度検出用に、供給配管７を流れる処理液３の一部をサンプリングするためのものである。この支流配管１７は、供給配管７から一旦分岐した後、その分岐部の下流側で供給配管７と合流するように、供給配管７に接続されている。この支流配管１７には、処理液３中のＴＭＡＨの濃度を検出する濃度検出装置１８が介装されている。この濃度検出装置１８は、例えば導電率計からなる。濃度検出装置１８による検出結果に応じて、図示しない制御部がＴＭＡＨ供給弁１２を動作制御することにより、処理液３中のＴＭＡＨの濃度が一定範囲となるよう、ＴＭＡＨが貯留槽１１へ随時に補充される。
【００４０】
次に、スターラ２１について詳細について説明する。
【００４１】
スターラ２１は、例えば、マグネットスターラである。
【００４２】
図１及び図２に示すように、スターラ２１は、導入口２ｃの直上に形成される噴流２０（図１）の経路を避けて配置されている。より具体的には、スターラ２１は、例えば、噴流２０の周囲に配置されている。また、スターラ２１は、例えば、処理槽２の底部付近に配置されている。
【００４３】
また、基板処理装置１は、例えば、複数個のスターラ２１を備えている。そして、これら複数のスターラ２１の各々は、例えば、処理槽２の中心からの距離が互いに等しくなるような位置に配置されている。ここで、上述のように、保持部５はウェーハ４の中心と処理槽２の中心とがほぼ一致するように、ウェーハ４を保持する。このため、複数のスターラ２１の各々は、ウェーハ４の被処理面４ａからの距離が互いに等しくなるような位置に配置されている、とも言える。より具体的には、複数のスターラ２１の各々は、例えば、図２に示す円２２の外周上に配置されている。この円２２は、ウェーハ４の面方向に対して直交する直線上に位置する点を中心とし且つウェーハ４の面方向と平行な円である。本実施形態の場合、基板処理装置１は、例えば、３つ以上（具体的には、例えば、３つ）のスターラ２１を備えている。そして、これらスターラ２１は、円２２の外周上に、互いに等角度間隔（本実施形態の場合、例えば、１２０°間隔）で配置されている。
【００４４】
また、本実施形態の場合、各スターラ２１は、ウェーハ４の面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより処理液３を撹拌するものであり、且つ、各スターラ２１の回転方向が互いに等しく設定されている。
【００４５】
次に、動作を説明する。
【００４６】
処理槽２でレジスト現像処理を行う前に、予め、貯留槽１１内に処理液３を貯留しておき、この処理液３をヒータ１６等により所定温度（例えば、２５℃〜６０℃）に調温しておく。そして、このように調温された処理液３を、循環ポンプ６によって供給配管７を介して処理槽２内に連続的に供給する。これにより、処理槽２内には、処理液３の噴流２０が上向きに形成されるとともに、処理槽２に貯留しきれない処理液３が処理槽２の上端２ａから常時オーバーフローする状態となる。また、各スターラ２１を互いに同一方向に回転させておく。
【００４７】
この状態で、処理槽２でのレジスト現像処理を行う。すなわち、先ず、処理槽２内の処理液３よりも上側において、保持部５の保持部材１９によりウェーハ４を保持する。この保持は、被処理面（例えば、ウェーハ４の表側の面）４ａを下向きにして行う。このように保持部５によりウェーハ４を保持した状態で、保持部５を所定の処理位置まで下降させることによって、該保持部５により保持されているウェーハ４も下降させ、ウェーハ４を処理槽２内の処理液３に浸漬させる。これにより、ウェーハ４の被処理面４ａに形成されているレジストを現像するレジスト現像処理を行うことができる。なお、このように処理液３によって被処理面４ａに対して行う処理は、例えば、保持部５及びウェーハ４を水平面内で回転させながら行う。
【００４８】
ここで、処理槽２内には、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローしているので、ウェーハ４の被処理面４ａに対して常に新たな処理液３を供給することができる。よって、処理液３の劣化に伴うレジスト現像処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、スターラ２１により処理槽２内の処理液３を撹拌することができるので、処理槽２内の処理液３を均一化させることができる。よって、処理液３の不均一化に伴うレジスト現像処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、スターラ２１は噴流２０の経路を避けて配置されているので、スターラ２１が噴流２０と干渉しないようにでき、スターラ２１により処理液３を均一化させる動作を好適に行うことができる。特に、スターラ２１は、噴流２０の経路から外れた位置の処理液３を撹拌するので、噴流２０の経路から外れた位置における処理液３のよどみを抑制することができる。
【００４９】
ここで、本実施形態のように噴流２０を形成し、処理液３をオーバーフローさせる構成では、噴流２０の周囲、特に、処理槽２の底部付近では、処理液３の流れによどみが生じることがある。このような事情に対し、本実施形態では、スターラ２１を噴流２０の周囲に配置しているので、処理液３によどみが生じてしまうことを効果的に抑制することができる。特に、スターラ２１は処理槽２の底部近傍に配置されているので、そのようなよどみの発生を一層効果的に抑制することができる。
【００５０】
また、被処理面４ａの近傍においては、例えば、被処理面４ａの中央部から放射状に外に向かうような処理液３の流れが形成されている。被処理面４ａに対する処理後の処理液３は、被処理面４ａの近傍における処理液３の流れに伴い、処理槽２の上端２ａからオーバーフローする。よって、処理によって処理液３中に混入する不純物（現像されたレジスト等）を処理液３とともにスムーズに処理槽２から排出することができる。
【００５１】
また、処理槽２からオーバーフローした処理液３は、回収樋９内に回収された後、該回収樋９の流下口９ａと、回収配管１０と、をこの順に通って、貯留槽１１へと流下する。貯留槽１１内の処理液３には、現像したレジストや、ウェーハ４に付着していたパーティクル等の不純物が含まれるが、これらの不純物は、貯留槽１１内の処理液３が循環ポンプ６により処理槽２へと圧送される過程でフィルター８を通過することにより、該処理液３から除去される。このため、処理槽２には、常に、フィルター８を通過することにより清浄化された処理液３が供給され続ける。よって、処理槽２内の処理液３の一部は、常時、この清浄な処理液３へと入れ替わり続ける。
【００５２】
ウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が終わると、例えば、保持部５を上昇させて、保持部５の保持部材１９を処理液３の液面３ａよりも上側に位置させ、保持部材１９どうしの間隔を広げ、ウェーハ４を保持部材１９から放す。
【００５３】
なお、現像液の種類を変更する場合には、例えば、一旦、処理槽２、供給配管７、回収樋９、回収配管１０及び貯留槽１１内より処理液３を排出（例えば、貯留槽１１に形成されている図示しない排出口より排出）する。その後、別の種類の現像液である新たな処理液３を、現像液供給配管１５及び現像液供給弁１３を介して貯留槽１１内に供給して該貯留槽１１内に貯留した後、上述したのと同様の動作を行うと良い。
【００５４】
以上のような第１の実施形態によれば、基板処理装置１は、上端２ａが開口した容器形状に形成され、内部に処理液３を貯留し、この処理液３によりウェーハ４の被処理面４ａに対する処理が行われる処理槽２と、処理槽２内の処理液３に被処理面４ａが浸漬されるように、被処理面４ａを下向きにしてウェーハ４を保持する保持部５と、処理液３を処理槽２内へ供給する供給手段としての循環ポンプ６及び供給配管７と、回転することによって処理槽２内の処理液３を撹拌する回転部材としてのスターラ２１と、を備え、循環ポンプ６及び供給配管７は、ウェーハ４の被処理面４ａに向かう上向きの噴流２０が処理槽２内に形成され、且つ、処理槽２の上端２ａから処理液３がオーバーフローするように、処理液３を処理槽２内へ供給し、スターラ２１は噴流２０の経路を避けて配置されているので、ウェーハ４の被処理面４ａに対して新たな処理液３を供給することができる。よって、処理液３の劣化に伴う処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、スターラ２１により処理槽２内の処理液３を撹拌することができるので、処理槽２内の処理液３を均一化させることができる。特に、スターラ２１は、噴流２０の経路から外れた位置の処理液３を撹拌するので、噴流２０の経路から外れた位置における処理液３のよどみを抑制することができる。よって、処理液３の不均一化に伴う処理の不均一化及び長時間化を抑制することができる。また、スターラ２１は噴流２０の経路を避けて配置されているので、スターラ２１が噴流２０と干渉しないようにできる。よって、スターラ２１により処理液３を均一化させる動作を好適に行うことができる。このように、処理液３による処理をウェーハ４の被処理面４ａに対して均一に、且つ、処理の長時間化を抑制しながら行うことができる。
【００５５】
また、スターラ２１を噴流２０の周囲に配置しているので、噴流２０を形成し処理液３をオーバーフローさせる構成においてよどみが発生しやすい箇所をスターラ２１により撹拌することができる。よって、処理液３によどみが生じてしまうことを効果的に抑制することができる。また、スターラ２１は、特によどみが発生しやすい処理槽２の底部近傍に配置されているので、そのようなよどみの発生を一層効果的に抑制することができる。
【００５６】
また、スターラ２１を複数備えるので、処理槽２内の処理液３をより一層均一化させることができる。また、複数のスターラ２１の各々は、ウェーハ４の被処理面４ａからの距離が互いに等しくなるような位置に配置されているので、被処理面４ａに供給される処理液３を一層均一化させることができる。また、複数のスターラ２１の各々は、ウェーハ４の面方向に対して直交する直線上に位置する点を中心とし且つその面方向と平行な円２２の外周上に配置されているので、被処理面４ａに供給される処理液３を一層均一化させることができる。また、３つ以上のスターラ２１を、その円２２の外周上に、互いに等角度間隔の配置で備えるので、被処理面４ａに供給される処理液３を一層均一化させることができる。
【００５７】
また、複数のスターラ２１の各々は、ウェーハ４の面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより処理液３を撹拌するものであり、且つ、複数のスターラ２１の回転方向が互いに等しく設定されているので、各スターラ２１の回転方向が揃っていない場合と比べて、処理液３を全体にバランス良く撹拌することができる。
【００５８】
また、循環ポンプ６及び供給配管７は、ウェーハ４の中央部の下方から上に向かう流れとなるように噴流２０を形成するので、ウェーハ４の被処理面４ａの全面に対してなるべく均一に処理液３を供給することができる。
【００５９】
〔第２の実施形態〕
図４は第２の実施形態に係る基板処理装置１の要部の模式的な平面図である。
【００６０】
上述の第１の実施形態では、各スターラ２１の回転方向が互いに同一である例を説明したが、スターラ２１どうしの距離が近い場合には、互いに隣り合うスターラ２１の中間位置では処理液３の動きの方向が互いに逆になり、撹拌作用が互いに相殺されることがある。そこで、第２の実施形態では、隣り合うスターラ２１の回転方向を互いに逆方向にすることにより、このような撹拌作用の相殺を解消できるようにする。
【００６１】
本実施形態の場合、図４に示すように、偶数個のスターラ２１を備えている。各スターラ２１の各々は、ウェーハ４の面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより処理液３を撹拌する。そして、互いに隣り合って配置されているスターラ２１の回転方向が互いに逆方向に設定されている。これにより、互いに隣り合うスターラ２１による撹拌作用が互いに相殺されないようにすることができる。
【００６２】
なお、その他の点については、第２の実施形態は、上記の第１の実施形態と同様である。
【００６３】
上記の各実施形態では、基板処理装置１で行う処理として、レジストの現像処理を例示したが、本発明は、この例に限らず、例えば、剥離処理、洗浄処理或いはエッチング処理を行うようにしても良い。
【００６４】
また、上記の各実施形態では、枚葉式の基板処理装置１を説明したが、複数枚のウェーハ４に対して一度に処理を行う構成としても良い。具体的には、例えば、平面形状がドーナツ形状の処理槽２と、その処理槽２に沿って環状に配列された複数の保持部５と、を備え、処理槽２の外周端及び内周端からそれぞれ処理液３をオーバーフローさせるようにしても、上記と同様の効果が得られる。なお、各ウェーハ４毎に対応してスターラ２１を配置（例えば、複数ずつ配置、或いは３つ以上ずつ配置）することが好ましい。ただし、処理槽２内の処理液３を清浄に保つという観点からは、枚葉式の方が好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１ 基板処理装置
２ 処理槽
２ａ 上端
２ｂ 開口
２ｃ 導入口
３ 処理液
３ａ 液面
４ ウェーハ
４ａ 被処理面
５ 保持部
６ 循環ポンプ
７ 供給配管
８ フィルター
９ 回収樋
９ａ 流下口
１０ 回収配管
１１ 貯留槽
１２ 現像液供給弁
１３ 現像液供給弁
１４ 現像液供給配管
１５ 現像液供給配管
１６ ヒータ
１７ 支流配管
１８ 濃度検出装置
１９ 保持部材
２０ 噴流
２１ スターラ
２２ 円
２３ 本体部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端が開口した容器形状に形成され、内部に処理液を貯留し、この処理液によりウェーハの被処理面に対する処理が行われる処理槽と、
前記処理槽内の前記処理液に前記被処理面が浸漬されるように、前記被処理面を下向きにして前記ウェーハを保持する保持部と、
前記処理液を前記処理槽内へ供給する供給手段と、
回転することによって前記処理槽内の前記処理液を撹拌する回転部材と、
を備え、
前記供給手段は、前記ウェーハの前記被処理面に向かう上向きの噴流が前記処理槽内に形成され、且つ、前記処理槽の前記上端から前記処理液がオーバーフローするように、前記処理液を前記処理槽内へ供給し、
前記回転部材は、前記噴流の経路を避けて配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記回転部材は、前記噴流の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記回転部材は、前記処理槽の底部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記回転部材を複数備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記複数の回転部材の各々は、前記ウェーハの前記被処理面からの距離が互いに等しくなるような位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記複数の回転部材の各々は、
前記ウェーハの面方向に対して直交する直線上に位置する点を中心とし且つ前記面方向と平行な円、
の外周上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項７】
３つ以上の前記回転部材を、前記円の前記外周上に、互いに等角度間隔の配置で備えることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記複数の回転部材の各々は、前記ウェーハの面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより前記処理液を撹拌するものであり、且つ、前記複数の回転部材の回転方向が互いに等しいことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
偶数個の前記回転部材を備え、
前記回転部材の各々は、前記ウェーハの面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより前記処理液を撹拌するものであり、
互いに隣り合って配置されている前記回転部材の回転方向が互いに逆方向であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記供給手段は、前記ウェーハの中央部の下方から上に向かう流れとなるように前記噴流を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記処理槽では、レジストの現像処理、剥離処理、洗浄処理又はエッチング処理が行われることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
上端が開口した容器形状に形成され、内部に処理液を貯留し、この処理液によりウェーハの被処理面に対する処理が行われる処理槽内の、前記処理液に前記被処理面が浸漬されるように、前記被処理面を下向きにして前記ウェーハを配置した状態で、
前記ウェーハの前記被処理面に向かう上向きの噴流が前記処理槽内に形成され、且つ、前記処理槽の前記上端から前記処理液がオーバーフローするように、前記処理液を前記処理槽内へ供給する工程と、
前記噴流の経路を避けて配置されている回転部材を回転させることによって、前記処理槽内の前記処理液を撹拌する工程と、
を並行して行うことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１】
上端が開口した容器形状に形成され、内部に処理液を貯留し、この処理液によりウェーハの被処理面に対する処理が行われる処理槽と、
前記処理槽内の前記処理液に前記被処理面が浸漬されるように、前記被処理面を下向きにして前記ウェーハを保持する保持部と、
前記処理液を前記処理槽内へ供給する供給手段と、
回転することによって前記処理槽内の前記処理液を撹拌する回転部材と、
を備え、
前記供給手段は、前記ウェーハの前記被処理面に向かう上向きの噴流が前記処理槽内に形成され、且つ、前記処理槽の前記上端から前記処理液がオーバーフローするように、前記処理液を前記処理槽内へ供給し、
前記回転部材は、前記噴流の経路を避けて配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記回転部材は、前記噴流の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記回転部材は、前記処理槽の底部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記回転部材を複数備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記複数の回転部材の各々は、前記ウェーハの前記被処理面からの距離が互いに等しくなるような位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記複数の回転部材の各々は、
前記ウェーハの面方向に対して直交する直線上に位置する点を中心とし且つ前記面方向と平行な円、
の外周上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項７】
３つ以上の前記回転部材を、前記円の前記外周上に、互いに等角度間隔の配置で備えることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記複数の回転部材の各々は、前記ウェーハの面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより前記処理液を撹拌するものであり、且つ、前記複数の回転部材の回転方向が互いに等しいことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
偶数個の前記回転部材を備え、
前記回転部材の各々は、前記ウェーハの面方向に対して平行な方向における一方向に回転することにより前記処理液を撹拌するものであり、
互いに隣り合って配置されている前記回転部材の回転方向が互いに逆方向であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記供給手段は、前記ウェーハの中央部の下方から上に向かう流れとなるように前記噴流を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記処理槽では、レジストの現像処理、剥離処理、洗浄処理又はエッチング処理が行われることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
上端が開口した容器形状に形成され、内部に処理液を貯留し、この処理液によりウェーハの被処理面に対する処理が行われる処理槽内の、前記処理液に前記被処理面が浸漬されるように、前記被処理面を下向きにして前記ウェーハを配置した状態で、
前記ウェーハの前記被処理面に向かう上向きの噴流が前記処理槽内に形成され、且つ、前記処理槽の前記上端から前記処理液がオーバーフローするように、前記処理液を前記処理槽内へ供給する工程と、
前記噴流の経路を避けて配置されている回転部材を回転させることによって、前記処理槽内の前記処理液を撹拌する工程と、
を並行して行うことを特徴とする基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２１２３６３（Ｐ２０１０−２１２３６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５１９９（Ｐ２００９−５５１９９）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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