基板処理装置および基板処理方法
【課題】支持部材の先端部を基板の下面に当接して基板を略水平姿勢で支持しながら支持部材に押し付けて保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理装置および方法において基板保持力を高める。
【解決手段】基板Ｗの保持モードとして、第１保持モードと第２保持モードが設けられている。第１保持モードでは、基板裏面Ｗｂを支持ピンＰＮで支持しながら基板表面Ｗｆに窒素ガスを供給して基板Ｗを支持ピンＰＮに向けて押圧力Ｆａで押圧するのみであるが、第２保持モードでは、上記押圧力Ｆａに加え、基板裏面Ｗｂより基板Ｗに吸引力Ｆｂを与えている。このように、吸引力Ｆｂを付加した分だけ基板Ｗの保持力を高めることができ、基板Ｗを高速回転させる際にも安定して基板Ｗを保持することができ、その結果、基板処理を良好に行うことができる。
【解決手段】基板Ｗの保持モードとして、第１保持モードと第２保持モードが設けられている。第１保持モードでは、基板裏面Ｗｂを支持ピンＰＮで支持しながら基板表面Ｗｆに窒素ガスを供給して基板Ｗを支持ピンＰＮに向けて押圧力Ｆａで押圧するのみであるが、第２保持モードでは、上記押圧力Ｆａに加え、基板裏面Ｗｂより基板Ｗに吸引力Ｆｂを与えている。このように、吸引力Ｆｂを付加した分だけ基板Ｗの保持力を高めることができ、基板Ｗを高速回転させる際にも安定して基板Ｗを保持することができ、その結果、基板処理を良好に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、略水平姿勢で保持した基板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関するものである。なお、当該基板には、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（電界放出ディスプレイ：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各種基板（以下、単に「基板」という）が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板に対して一連の処理工程を施す製造プロセスにおいては、基板の表面にフォトレジスト等の薄膜を形成するための成膜工程を有しているが、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、成膜工程の後工程において、他の装置との接触により基板表面の周縁部に形成された薄膜が剥がれたりすることがある。そして、これが原因となって歩留まりの低下や基板処理装置自体のトラブルが起こることがある。
【０００３】
そこで、基板表面の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、スピンベースの上面周縁部に複数の支持部材が上方に向けて突出して設けられており、これらの支持部材の先端部を基板の下面周縁部に当接させることで基板を略水平姿勢で支持している。また、当該基板の上面に窒素ガスを供給することによって基板を支持部材に向けて押圧して保持している。そして、スピンベースを回転することで基板を回転させるとともに、当該基板の上面周縁部のみに処理液を供給することにより、基板の上面周縁部の処理（ベベル処理）を行う。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４１４４４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように従来の基板処理装置では、基板を保持する方式として、基板下面を支持部材で支持しながら当該基板の表面に窒素ガスなどの気体を供給して基板を支持部材に押し付ける、いわゆる押付チャック方式を採用している。この押付チャック方式の基板処理装置における基板保持力は、基板表面に与えられる気体による押圧力と基板下面に対する支持部材の摩擦係数に応じた値となる。したがって、基板保持力を高めるためには、気体の供給量を増やしたり、より摩擦係数の大きな材質で支持部材を構成する必要がある。しかしながら、これらの対応策にも限界があり、押付チャック方式において基板保持力を高めるための技術が望まれていた。また、従来装置では気体供給量と支持部材の材質等により基板の保持力は一義的に決まっており、基板処理に応じて保持力を制御することが難しかった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、支持部材の先端部を基板の下面に当接して基板を略水平姿勢で支持しながら支持部材に押し付けて保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理装置および方法において基板保持力を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる基板処理装置は、略水平姿勢で保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、先端部が基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持する、少なくとも３個以上の支持部材を有する基板支持手段と、基板支持手段に支持された基板の上面にガスを供給することによって基板を支持部材に向けて押圧可能に構成された押圧手段と、基板に対して押圧手段の反対側で基板に吸引力を与える吸引手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる基板処理方法は、略水平姿勢で保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理方法において、上記目的を達成するため、基板を保持するモードとして、少なくとも３個以上の支持部材の先端部を基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持しながら基板の上面にガスを供給することによって基板を支持部材に向けて押圧して基板を保持する第１保持モードと、基板下面側より基板に吸引力を与えて第１保持モードでの保持力よりも高い保持力で基板を保持する第２保持モードが設けられたことを特徴としている。
【０００９】
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、基板下面を支持部材で支持しながら当該基板の表面に窒素ガスなどの気体を供給して基板を支持部材に向けて押圧するのみならず、基板下面側より基板に吸引力を与えることが可能となっている。したがって、吸引力を付加した分だけ基板保持力が高まる。また、基板に吸引力を与えるか否かにより基板保持力を簡単に変更することができる。ここで、吸引力を発生させるために、基板の下面中央部から下面周縁部に向かうガス流を形成してベルヌーイ効果を発現させてもよい。
【００１０】
また、基板を回転させながら基板を処理する場合、基板の回転速度が高くなるにしたがって高い基板保持力が要求されるため、基板を支持部材に押し付ける力（基板保持力）を基板の回転速度によって制御するように構成してもよい。例えば基板を保持するモードとして第１保持モードと第２保持モードを設け、基板の回転速度に応じて保持モードを切り替えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、少なくとも３個以上の支持部材の先端部を基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持しながら基板の上面にガスを供給することによって基板を支持部材に向けて押圧するのに加え、基板下面側より基板に吸引力を与えて基板を支持部材に押し付ける力、つまり基板保持力を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はこの発明にかかる基板処理装置の一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の表面周縁部ＴＲと該表面周縁部ＴＲに連なる基板Ｗの周端面とから構成される基板Ｗの端部に存在する薄膜（不要物）をエッチング除去する装置である。または、この基板処理装置は、基板Ｗの端部および基板裏面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、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）又はシリコン酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜（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に形成された基板が含まれる。
【００１３】
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Ｗの端部に薬液およびＤＩＷ（deionized water：脱イオン水）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）を供給して基板Ｗの端部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、基板Ｗの端部および裏面Ｗｂに処理液を供給して基板Ｗの端部および裏面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。
【００１４】
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の端部に対して局部的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４とを備えている。
【００１５】
スピンチャック１のスピンベース１５では、図１に示すように、上面中央部に凹部が形成されている。そして、スピンベース１５の上面周縁部が基板裏面Ｗｂと近接する一方、中央部が周縁部に比べて基板裏面Ｗｂから離間した状態でスピンベース１５の中央部に対して回転支軸１１の上端部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。また、その下端部はモータを含むチャック回転機構１３（図２）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。したがって、装置全体を制御する制御ユニット５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。
【００１６】
この回転軸１１は中空構造を有している。そして、その中空部には処理液供給管２１が挿通され、その上端に下面処理ノズル２が結合されている。また、処理液供給管２１は薬液供給ユニット６１およびＤＩＷ供給ユニット６２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。
【００１７】
一方、スピンベース１５には、複数のガス案内孔１６が形成されている。図３はスピンベースを上方側（基板側）から見た平面図である。各ガス案内孔１６は、図１に示すように、スピンベース１５の下面中央部からスピンベース１５の上面周縁部に向けて設けられるとともに、スピンベース１５の下面中央部に設けられたガス導入口１７を介して下方側ガス供給ユニット６３に接続されている。このため、制御ユニット５からの動作指令に応じて下方側ガス供給ユニット６３が作動すると、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対して窒素ガスがガス案内孔１６を介して供給される。こうして供給された窒素ガスはスピンベース１５の径方向に流れるガス流、つまり基板Ｗの下面中央部から下面周縁部に向かうガス流を形成する。この実施形態では、ガス案内孔１６は回転中心Ａ０を中心として放射状に略等角度間隔で設けられている。そして、スピンベース１５の上面周縁部を基板裏面Ｗｂと近接させた状態で下方側ガス供給ユニット６３を作動させることで、上記ガス流が回転中心Ａ０を中心として放射状に形成されて基板Ｗの周方向全体にベルヌーイ効果が発現する。その結果、図１（ｃ）に示すように、基板Ｗに対して吸引力Ｆｂが均等に作用する。このように、本実施形態では、ガス案内孔１６および下方側ガス供給ユニット６３によって基板Ｗに対して対向部材４の反対側で吸引力Ｆｂを基板Ｗに与えており、これらが本発明の「吸引手段」として機能している。
【００１８】
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１２個）の支持ピンＰＮが、本発明の「支持部材」として、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。各支持ピンＰＮ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。なお、基板Ｗを水平に支持するためには、支持ピンＰＮの個数は少なくとも３個以上であればよい。このようにスピンチャック１が本発明の「基板支持手段」として機能している。
【００１９】
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４が水平に配設されている。図４は対向部材を下方側（基板側）から見た底面図である。この対向部材４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４１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４１には対向部材回転機構４４が連結されており、制御ユニット５からの動作指令に応じて対向部材回転機構４４のモータを駆動させることで対向部材４を回転中心Ａ０を中心に回転させる。また、制御ユニット５は対向部材回転機構４４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４を回転駆動できる。
【００２０】
また、対向部材４は対向部材昇降機構４５と接続され、対向部材昇降機構４５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４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５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４を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して後述するベベルエッチング処理および裏面洗浄処理を施す際には、制御ユニット５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近接位置まで対向部材４を下降させる。これにより、対向部材４の下面４０１と基板表面Ｗｆとが近接した状態で対向配置される。
【００２１】
回転支軸４１の中空部には、ガス供給路４７が形成されている。このガス供給路４７は上方側ガス供給ユニット６４と接続されており、基板表面Ｗｆと対向部材４の下面４０１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。
【００２２】
この対向部材４の下面４０１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４が近接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４の下面４０１には、複数のガス吐出口４０２が形成されている。これらのガス吐出口４０２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４０２は対向部材４の内部に形成されたガス流通空間４０３に連通しており、ガス流通空間４０３にガス供給路４７を介して窒素ガスが供給されると、複数のガス吐出口４０２を介して窒素ガスが間隙空間ＳＰに供給される。
【００２３】
そして、対向部材４が近接位置に位置決めされた状態で、複数のガス吐出口４０２から間隙空間ＳＰに窒素ガスが供給されると、間隙空間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ＰＮに押圧力Ｆａで押圧される。このように、この実施形態では、対向部材４の下面４０１、ガス吐出口４０２、ガス流通空間４０３および上方側ガス供給ユニット６４が、本発明の「押圧手段」として機能している。
【００２４】
この押圧状態のまま制御ユニット５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ＰＮとの間に発生する摩擦力によって基板Ｗが支持ピンＰＮに支持されながらスピンベース１５とともに回転する。このように上方側ガス供給ユニット６４のみから窒素ガスを供給すると、基板表面Ｗｆに与えられる窒素ガスによる押圧力Ｆａのみが基板Ｗに与えられて基板Ｗがスピンチャック１に保持される（第１保持モード：図１（ｂ））。一方、上記したように下方側ガス供給ユニット６３からも窒素ガスを供給して基板裏面側でガス流を形成すると、基板Ｗに対して吸引力Ｆｂも与えられて基板Ｗの保持力が増大する（第２保持モード：図１（ｃ））。なお、この吸引力Ｆｂは押圧力Ｆａに比べて小さく、吸引力Ｆｂのみにより基板Ｗを押付チャックすることは困難な程度である。特にスピンベース１５を回転すると基板Ｗの横すべりによる飛び出しを防止出来ない。つまり、吸引力Ｆｂは補助的または付加的に作用するものであり、本実施形態では押付チャック方式で基板を保持しており、いわゆるベルヌーイチャック方式の基板保持とは異なるものである。
【００２５】
この対向部材４の周縁部には、対向部材４を上下方向（鉛直軸方向）に貫通するノズル挿入孔４２が形成され、対向部材４の下面４０１に開口部４２１が形成されている。そして、このノズル挿入孔４２にノズル３が挿入されて該挿入状態でノズル３から基板Ｗの表面周縁部ＴＲに向けて処理液を吐出して基板Ｗの端部に対して局部的に処理液を供給することができる。この構成によれば、対向部材４が基板表面Ｗｆを覆うことで基板Ｗの表面中央部（非処理領域）に処理液が付着するのを防止しながら、ノズル３をノズル挿入孔４２に挿入させることでノズル３から表面周縁部ＴＲに直接に処理液を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４２の構成について図１および図２を参照しつつさらに詳述する。
【００２６】
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５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４のノズル挿入孔４２に挿入して表面周縁部ＴＲに向けて薬液またはＤＩＷを吐出可能な処理位置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。
【００２７】
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詳述する。図５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。この基板処理装置では、対向部材４をスピンチャック１の上方の退避位置に位置させて対向部材４とスピンチャック１との間隔を広げた状態で搬送手段（図示せず）が未処理の基板Ｗを装置内に搬入すると、制御ユニット５が装置各部を制御してベベルエッチング処理および裏面洗浄処理を実行する。なお、搬入された基板Ｗは、例えば基板Ｗの表面Ｗfにメタル層などの薄膜が形成された基板Ｗであり、薄膜形成面を上方に向けた状態で搬入されて支持ピンＰＮ上に載置される。
【００２８】
基板Ｗの搬入後、対向部材昇降機構４５が作動して対向部材４を対向位置まで降下させて支持ピンＰＮに支持された基板Ｗに近接して対向配置する（ステップＳ１１）。そして、上方側ガス供給ユニット６４が作動して複数のガス吐出口４０２を介して間隙空間ＳＰに窒素ガスを供給する（ステップＳ１２）。つまり、制御ユニット５は保持モードを第１保持モードに設定する。これによって、対向部材４の下面４０１と基板表面Ｗｆとの間に形成される空間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ＰＮに向けて押圧力Ｆａで押圧され、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４の下面４０１にごく近接した状態で覆われることによって、基板Ｗの周辺の外部雰囲気から確実に遮断される。なお、この段階では、下方側ガス供給ユニット６３は窒素ガスの供給を停止している。
【００２９】
次に、制御ユニット５はノズル移動機構３３を作動させることでノズル３を離間位置Ｐ２から処理位置Ｐ１に移動させる（ステップＳ１３）。具体的には、ノズル３が水平方向に沿って対向部材４のノズル挿入孔４２の上方位置に移動するとともに、ノズル３が降下してノズル先端面が対向部材４の下面４０１と面一となる位置までノズル挿入孔４２に挿入される。
【００３０】
それに続いて、制御ユニット５は対向部材４を停止させた状態で、チャック回転機構１３を駆動してスピンベース１５を回転させることにより、基板Ｗを回転させる（ステップＳ１４）。具体的には、制御ユニット５はスピンベース１５を比較的低速（例えば６００ｒｐｍ）の第１回転速度Ｖ１で回転させる。このとき、空間ＳＰへの窒素ガスの供給により基板Ｗは支持ピンＰＮに押圧力Ｆａで押圧され、これによって基板Ｗは支持ピンＰＮと基板Ｗの裏面（下面）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とともに回転することとなる。このように低速の第１回転速度Ｖ１で回転させているときは、基板Ｗに作用する遠心力は比較的小さいため、第１保持モードにより基板Ｗを確実に保持することができる。
【００３１】
このように第１保持モードで基板Ｗを保持した状態で、薬液供給ユニット６１からエッチング処理に適した薬液がノズル３に圧送されて、表面周縁部ＴＲに処理液として薬液が供給される。基板Ｗの径方向外側に向けて吐出された薬液は基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの周縁に向かって流れ、基板の端面を伝って流下する。これにより、表面周縁部ＴＲの全体に薬液が供給されて該表面周縁部ＴＲがエッチング処理される。特に、この実施形態では、薬液を鉛直方向ではなく、基板Ｗの径方向外側に向けて斜めに吐出させているので、基板Ｗとノズル３との間の距離が一定とされることで、周縁エッチング幅が変動するのを防止することができる。
【００３２】
また、基板Ｗの裏面Ｗｂを支持ピンＰＮにより支持しているため、基板端縁をメカチャック部材により支持する、いわゆるメカチャック方式の装置で発生した問題の発生が防止される。すなわち、基板Ｗの端面に当接または対向して配置される部位が存在しないことから、このようなメカチャック部材による薬液の衝突による飛散が防止される。また、基板Ｗの周縁付近の気流を乱す要因がないことからミスト状の薬液の基板表面Ｗｆ側への巻き込みが軽減される。したがって、表面周縁部ＴＲから不要物（薄膜）が一定の周縁エッチング幅で全周にわたって均一にエッチング除去される（ステップＳ１５−１；上面処理工程）。
【００３３】
さらに、ノズル３は対向部材４のノズル挿入孔４２に挿入されるため、薬液が飛散してノズル３に向けて跳ね返ってくるような場合でも薬液は対向部材４の下面４０１に遮られ、ノズル３の周囲（側面）に薬液が付着するようなことがない。
【００３４】
表面周縁部ＴＲに対するエッチング処理が終了すると、リンス液がノズル３に圧送されて、表面周縁部ＴＲにリンス液が供給される。これにより、基板Ｗの表面周縁部ＴＲに付着している薬液がリンス液によって洗い流される（ステップＳ１５−２；上面処理工程）。
【００３５】
こうして、表面周縁部ＴＲに対するリンス処理が終了すると、制御ユニット５はノズル３へのリンス液の圧送を停止して、ノズル３をノズル挿入孔４２から抜き出して表面周縁部ＴＲから離間した離間位置Ｐ２に移動させる（ステップＳ１６）。このとき、ガス流通空間４０３からノズル挿入孔４２に導入される窒素ガスが対向部材４の上下の開口からノズル挿入孔４２の上下方向に噴出する。このため、ノズル３がノズル挿入孔４２から抜き出された状態であっても、処理液がノズル挿入孔４２に入り込み基板表面Ｗｆに向けて跳ね返るのが抑制される。
【００３６】
続いて、制御ユニット５は対向部材回転機構４４を制御してスピンベース１５の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に対向部材４を回転させる（ステップＳ１７）。その後、下面処理ノズル２からスピンベース１５とともに回転される基板Ｗの裏面Ｗｂに処理液が供給され、裏面Ｗｂに対して裏面洗浄処理が実行される。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に対してエッチング処理（ステップＳ１８―１）とリンス処理（ステップＳ１８―２）が実行される（下面処理工程）。このとき、基板Ｗとともに対向部材４を回転させることで、対向部材４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するとともに、基板Ｗと対向部材４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への処理液の巻き込みを防止することができる。
【００３７】
そして、裏面Ｗｂに対するリンス処理が終了すると、制御ユニット５は基板Ｗの回転を継続したまま下面処理ノズル２へのリンス液の圧送を停止して、基板Ｗに残留する液体成分を振り切り、基板外に排出する（ステップＳ１９）。
【００３８】
続いて、制御ユニット５はチャック回転機構１３および対向部材回転機構４４のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび対向部材４を高速回転させる。具体的には、制御ユニット５はスピンベース１５を第１回転速度Ｖ１から該第１回転速度Ｖ１よりも高速の第２回転速度Ｖ２（例えば１５００ｒｐｍ）で回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥（スピンドライ処理）が実行される（ステップＳ２０；乾燥処理工程）。
【００３９】
また、この実施形態では、基板Ｗの回転速度を増大させるのに対応して基板Ｗの保持モードを第１保持モードから第２保持モードに切り替える。これは、回転速度の増大により基板Ｗに作用する遠心力が増大し、該遠心力により基板Ｗが水平移動するのを防止するためである。すなわち、制御ユニット５は、上方側ガス供給ユニット６４を作動させたまま、下方側ガス供給ユニット６３の作動を開始させる。これによって、窒素ガスがガス案内孔１６を介して基板裏面Ｗｂとスピンベース１５の上面周縁部とに挟まれた空間に対して供給されてスピンベース１５の径方向に流れるガス流が形成される。この実施形態では、基板裏面Ｗｂとスピンベース１５の上面周縁部は互いに近接しており、この僅かな隙間をガス流が基板Ｗの下面中央部から下面周縁部に向かって流れるため、ベルヌーイ効果の発現によって基板Ｗに対して吸引力Ｆｂが作用する（ステップＳ２１）。したがって、基板Ｗに対して押圧力Ｆａのみならず、吸引力Ｆｂが追加的、あるいは補助的に作用することとなり、基板Ｗの保持力を高めた状態で基板Ｗはスピンベース１５とともに回転することとなる。よって、基板Ｗの回転速度が増大したとしても、依然として基板Ｗを安定して回転させることができる。また、上記した基板表面Ｗｆへの窒素ガス供給と併せて、基板裏面Ｗｂ側にも窒素ガスを供給することで基板Ｗの表裏面の乾燥が促進される。
【００４０】
こうして、基板Ｗのスピンドライ処理が終了すると、制御ユニット５は対向部材回転機構４４のモータを制御して対向部材４の回転を停止させる（ステップＳ２２）。また、制御ユニット５はチャック回転機構１３を制御して基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ２３）とともに、下方側ガス供給ユニット６３の作動を停止させて基板Ｗへの吸引力Ｆｂの付加を停止させる（ステップＳ２４）。また、制御ユニット５は下方側ガス供給ユニット６３の作動を停止させて基板Ｗの支持ピンＰＮへの押圧を解消する（ステップＳ２５）。こうして、スピンチャック１への基板Ｗの保持が解除され、ベベルエッチング処理および裏面洗浄処理が終了する。
【００４１】
その後、制御ユニット５は、対向部材４をスピンチャック１の上方の退避位置に上昇させ（ステップＳ２６）、この状態で搬送手段（図示せず）が処理済の基板Ｗを装置から搬出して、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理が終了する。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、第２保持モードでは、基板裏面Ｗｂを支持ピンＰＮで支持しながら基板表面Ｗｆに窒素ガスを供給して基板Ｗを支持ピンＰＮに向けて押圧力Ｆａで押圧するのみならず、基板裏面Ｗｂより基板Ｗに吸引力Ｆｂを与えている。このように、吸引力Ｆｂを付加した分だけ基板Ｗの保持力を高めることができ、基板Ｗを高速回転させる際にも安定して基板Ｗを保持することができ、その結果、基板処理を良好に行うことができる。また、基板Ｗを高速回転させながら基板処理することができるため、処理時間を短縮することができ、高スループットの基板処理が可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では、基板Ｗに吸引力Ｆｂを与えるか否かにより基板保持力を簡単に変更することができる。しかも、基板Ｗの回転速度に応じて保持モードを第１保持モード（図１（ｂ））と第２保持モード（図１（ｃ））に切り替えているので、基板Ｗを常に適切な保持力で保持することができる。例えば第１保持モードでは下方側ガス供給ユニット６３からの窒素ガスの供給が不要であり、窒素ガスの使用量を抑制することができる。
【００４４】
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。例えば上記実施形態では、ベベルエッチング処理のみならず裏面洗浄処理も行う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、いわゆる押付チャック方式により基板を略水平姿勢で保持しながら当該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置全般に適用することができる。例えば図６に示すように、ベベルエッチング処理のみを行う基板処理装置に対して本発明を適用してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、支持ピンＰＮをスピンベース１５に固定的に配置しているが、例えば特開２００７−１７３３６０号公報に記載のように、支持ピンＰＮを昇降自在に設けてもよい。ここでは、複数の支持ピンを複数のグループに分け、基板Ｗを支持する支持ピンを切り替えているが、この支持ピンの切替動作と、上記吸引力の選択動作とを組み合わせることで保持モードをさらに多段階に分けることができ、基板Ｗの保持力をさらに精密に調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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各種基板に対して所定の処理を施す基板処理装置および方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】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。
【図３】スピンベースを基板側から見た平面図である。
【図４】対向部材を基板側から見た底面図である。
【図５】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６】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。
【符号の説明】
【００４８】
１…スピンチャック（基板支持手段）
５…制御ユニット
１６…ガス案内孔（吸引手段）
６３…下方側ガス供給ユニット（吸引手段）
６４…上方側ガス供給ユニット（押圧手段）
４０１…下面（押圧手段）
４０２…ガス吐出口（押圧手段）
４０３…ガス流通空間（押圧手段）
Ｆａ…押圧力
Ｆｂ…吸引力
ＰＮ…支持ピン（支持部材）
Ｗ…基板
Ｗｂ…基板裏面（基板の下面）
Ｗｆ…基板表面（基板の上面）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、略水平姿勢で保持した基板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関するものである。なお、当該基板には、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（電界放出ディスプレイ：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各種基板（以下、単に「基板」という）が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板に対して一連の処理工程を施す製造プロセスにおいては、基板の表面にフォトレジスト等の薄膜を形成するための成膜工程を有しているが、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、成膜工程の後工程において、他の装置との接触により基板表面の周縁部に形成された薄膜が剥がれたりすることがある。そして、これが原因となって歩留まりの低下や基板処理装置自体のトラブルが起こることがある。
【０００３】
そこで、基板表面の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、スピンベースの上面周縁部に複数の支持部材が上方に向けて突出して設けられており、これらの支持部材の先端部を基板の下面周縁部に当接させることで基板を略水平姿勢で支持している。また、当該基板の上面に窒素ガスを供給することによって基板を支持部材に向けて押圧して保持している。そして、スピンベースを回転することで基板を回転させるとともに、当該基板の上面周縁部のみに処理液を供給することにより、基板の上面周縁部の処理（ベベル処理）を行う。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４１４４４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように従来の基板処理装置では、基板を保持する方式として、基板下面を支持部材で支持しながら当該基板の表面に窒素ガスなどの気体を供給して基板を支持部材に押し付ける、いわゆる押付チャック方式を採用している。この押付チャック方式の基板処理装置における基板保持力は、基板表面に与えられる気体による押圧力と基板下面に対する支持部材の摩擦係数に応じた値となる。したがって、基板保持力を高めるためには、気体の供給量を増やしたり、より摩擦係数の大きな材質で支持部材を構成する必要がある。しかしながら、これらの対応策にも限界があり、押付チャック方式において基板保持力を高めるための技術が望まれていた。また、従来装置では気体供給量と支持部材の材質等により基板の保持力は一義的に決まっており、基板処理に応じて保持力を制御することが難しかった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、支持部材の先端部を基板の下面に当接して基板を略水平姿勢で支持しながら支持部材に押し付けて保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理装置および方法において基板保持力を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる基板処理装置は、略水平姿勢で保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、先端部が基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持する、少なくとも３個以上の支持部材を有する基板支持手段と、基板支持手段に支持された基板の上面にガスを供給することによって基板を支持部材に向けて押圧可能に構成された押圧手段と、基板に対して押圧手段の反対側で基板に吸引力を与える吸引手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる基板処理方法は、略水平姿勢で保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理方法において、上記目的を達成するため、基板を保持するモードとして、少なくとも３個以上の支持部材の先端部を基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持しながら基板の上面にガスを供給することによって基板を支持部材に向けて押圧して基板を保持する第１保持モードと、基板下面側より基板に吸引力を与えて第１保持モードでの保持力よりも高い保持力で基板を保持する第２保持モードが設けられたことを特徴としている。
【０００９】
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、基板下面を支持部材で支持しながら当該基板の表面に窒素ガスなどの気体を供給して基板を支持部材に向けて押圧するのみならず、基板下面側より基板に吸引力を与えることが可能となっている。したがって、吸引力を付加した分だけ基板保持力が高まる。また、基板に吸引力を与えるか否かにより基板保持力を簡単に変更することができる。ここで、吸引力を発生させるために、基板の下面中央部から下面周縁部に向かうガス流を形成してベルヌーイ効果を発現させてもよい。
【００１０】
また、基板を回転させながら基板を処理する場合、基板の回転速度が高くなるにしたがって高い基板保持力が要求されるため、基板を支持部材に押し付ける力（基板保持力）を基板の回転速度によって制御するように構成してもよい。例えば基板を保持するモードとして第１保持モードと第２保持モードを設け、基板の回転速度に応じて保持モードを切り替えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、少なくとも３個以上の支持部材の先端部を基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持しながら基板の上面にガスを供給することによって基板を支持部材に向けて押圧するのに加え、基板下面側より基板に吸引力を与えて基板を支持部材に押し付ける力、つまり基板保持力を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はこの発明にかかる基板処理装置の一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の表面周縁部ＴＲと該表面周縁部ＴＲに連なる基板Ｗの周端面とから構成される基板Ｗの端部に存在する薄膜（不要物）をエッチング除去する装置である。または、この基板処理装置は、基板Ｗの端部および基板裏面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、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）又はシリコン酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜（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に形成された基板が含まれる。
【００１３】
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Ｗの端部に薬液およびＤＩＷ（deionized water：脱イオン水）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）を供給して基板Ｗの端部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、基板Ｗの端部および裏面Ｗｂに処理液を供給して基板Ｗの端部および裏面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。
【００１４】
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の端部に対して局部的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４とを備えている。
【００１５】
スピンチャック１のスピンベース１５では、図１に示すように、上面中央部に凹部が形成されている。そして、スピンベース１５の上面周縁部が基板裏面Ｗｂと近接する一方、中央部が周縁部に比べて基板裏面Ｗｂから離間した状態でスピンベース１５の中央部に対して回転支軸１１の上端部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。また、その下端部はモータを含むチャック回転機構１３（図２）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。したがって、装置全体を制御する制御ユニット５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。
【００１６】
この回転軸１１は中空構造を有している。そして、その中空部には処理液供給管２１が挿通され、その上端に下面処理ノズル２が結合されている。また、処理液供給管２１は薬液供給ユニット６１およびＤＩＷ供給ユニット６２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。
【００１７】
一方、スピンベース１５には、複数のガス案内孔１６が形成されている。図３はスピンベースを上方側（基板側）から見た平面図である。各ガス案内孔１６は、図１に示すように、スピンベース１５の下面中央部からスピンベース１５の上面周縁部に向けて設けられるとともに、スピンベース１５の下面中央部に設けられたガス導入口１７を介して下方側ガス供給ユニット６３に接続されている。このため、制御ユニット５からの動作指令に応じて下方側ガス供給ユニット６３が作動すると、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対して窒素ガスがガス案内孔１６を介して供給される。こうして供給された窒素ガスはスピンベース１５の径方向に流れるガス流、つまり基板Ｗの下面中央部から下面周縁部に向かうガス流を形成する。この実施形態では、ガス案内孔１６は回転中心Ａ０を中心として放射状に略等角度間隔で設けられている。そして、スピンベース１５の上面周縁部を基板裏面Ｗｂと近接させた状態で下方側ガス供給ユニット６３を作動させることで、上記ガス流が回転中心Ａ０を中心として放射状に形成されて基板Ｗの周方向全体にベルヌーイ効果が発現する。その結果、図１（ｃ）に示すように、基板Ｗに対して吸引力Ｆｂが均等に作用する。このように、本実施形態では、ガス案内孔１６および下方側ガス供給ユニット６３によって基板Ｗに対して対向部材４の反対側で吸引力Ｆｂを基板Ｗに与えており、これらが本発明の「吸引手段」として機能している。
【００１８】
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１２個）の支持ピンＰＮが、本発明の「支持部材」として、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。各支持ピンＰＮ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。なお、基板Ｗを水平に支持するためには、支持ピンＰＮの個数は少なくとも３個以上であればよい。このようにスピンチャック１が本発明の「基板支持手段」として機能している。
【００１９】
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４が水平に配設されている。図４は対向部材を下方側（基板側）から見た底面図である。この対向部材４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４１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４１には対向部材回転機構４４が連結されており、制御ユニット５からの動作指令に応じて対向部材回転機構４４のモータを駆動させることで対向部材４を回転中心Ａ０を中心に回転させる。また、制御ユニット５は対向部材回転機構４４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４を回転駆動できる。
【００２０】
また、対向部材４は対向部材昇降機構４５と接続され、対向部材昇降機構４５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４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５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４を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して後述するベベルエッチング処理および裏面洗浄処理を施す際には、制御ユニット５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近接位置まで対向部材４を下降させる。これにより、対向部材４の下面４０１と基板表面Ｗｆとが近接した状態で対向配置される。
【００２１】
回転支軸４１の中空部には、ガス供給路４７が形成されている。このガス供給路４７は上方側ガス供給ユニット６４と接続されており、基板表面Ｗｆと対向部材４の下面４０１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。
【００２２】
この対向部材４の下面４０１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４が近接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４の下面４０１には、複数のガス吐出口４０２が形成されている。これらのガス吐出口４０２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４０２は対向部材４の内部に形成されたガス流通空間４０３に連通しており、ガス流通空間４０３にガス供給路４７を介して窒素ガスが供給されると、複数のガス吐出口４０２を介して窒素ガスが間隙空間ＳＰに供給される。
【００２３】
そして、対向部材４が近接位置に位置決めされた状態で、複数のガス吐出口４０２から間隙空間ＳＰに窒素ガスが供給されると、間隙空間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ＰＮに押圧力Ｆａで押圧される。このように、この実施形態では、対向部材４の下面４０１、ガス吐出口４０２、ガス流通空間４０３および上方側ガス供給ユニット６４が、本発明の「押圧手段」として機能している。
【００２４】
この押圧状態のまま制御ユニット５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ＰＮとの間に発生する摩擦力によって基板Ｗが支持ピンＰＮに支持されながらスピンベース１５とともに回転する。このように上方側ガス供給ユニット６４のみから窒素ガスを供給すると、基板表面Ｗｆに与えられる窒素ガスによる押圧力Ｆａのみが基板Ｗに与えられて基板Ｗがスピンチャック１に保持される（第１保持モード：図１（ｂ））。一方、上記したように下方側ガス供給ユニット６３からも窒素ガスを供給して基板裏面側でガス流を形成すると、基板Ｗに対して吸引力Ｆｂも与えられて基板Ｗの保持力が増大する（第２保持モード：図１（ｃ））。なお、この吸引力Ｆｂは押圧力Ｆａに比べて小さく、吸引力Ｆｂのみにより基板Ｗを押付チャックすることは困難な程度である。特にスピンベース１５を回転すると基板Ｗの横すべりによる飛び出しを防止出来ない。つまり、吸引力Ｆｂは補助的または付加的に作用するものであり、本実施形態では押付チャック方式で基板を保持しており、いわゆるベルヌーイチャック方式の基板保持とは異なるものである。
【００２５】
この対向部材４の周縁部には、対向部材４を上下方向（鉛直軸方向）に貫通するノズル挿入孔４２が形成され、対向部材４の下面４０１に開口部４２１が形成されている。そして、このノズル挿入孔４２にノズル３が挿入されて該挿入状態でノズル３から基板Ｗの表面周縁部ＴＲに向けて処理液を吐出して基板Ｗの端部に対して局部的に処理液を供給することができる。この構成によれば、対向部材４が基板表面Ｗｆを覆うことで基板Ｗの表面中央部（非処理領域）に処理液が付着するのを防止しながら、ノズル３をノズル挿入孔４２に挿入させることでノズル３から表面周縁部ＴＲに直接に処理液を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４２の構成について図１および図２を参照しつつさらに詳述する。
【００２６】
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５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４のノズル挿入孔４２に挿入して表面周縁部ＴＲに向けて薬液またはＤＩＷを吐出可能な処理位置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。
【００２７】
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詳述する。図５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。この基板処理装置では、対向部材４をスピンチャック１の上方の退避位置に位置させて対向部材４とスピンチャック１との間隔を広げた状態で搬送手段（図示せず）が未処理の基板Ｗを装置内に搬入すると、制御ユニット５が装置各部を制御してベベルエッチング処理および裏面洗浄処理を実行する。なお、搬入された基板Ｗは、例えば基板Ｗの表面Ｗfにメタル層などの薄膜が形成された基板Ｗであり、薄膜形成面を上方に向けた状態で搬入されて支持ピンＰＮ上に載置される。
【００２８】
基板Ｗの搬入後、対向部材昇降機構４５が作動して対向部材４を対向位置まで降下させて支持ピンＰＮに支持された基板Ｗに近接して対向配置する（ステップＳ１１）。そして、上方側ガス供給ユニット６４が作動して複数のガス吐出口４０２を介して間隙空間ＳＰに窒素ガスを供給する（ステップＳ１２）。つまり、制御ユニット５は保持モードを第１保持モードに設定する。これによって、対向部材４の下面４０１と基板表面Ｗｆとの間に形成される空間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ＰＮに向けて押圧力Ｆａで押圧され、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４の下面４０１にごく近接した状態で覆われることによって、基板Ｗの周辺の外部雰囲気から確実に遮断される。なお、この段階では、下方側ガス供給ユニット６３は窒素ガスの供給を停止している。
【００２９】
次に、制御ユニット５はノズル移動機構３３を作動させることでノズル３を離間位置Ｐ２から処理位置Ｐ１に移動させる（ステップＳ１３）。具体的には、ノズル３が水平方向に沿って対向部材４のノズル挿入孔４２の上方位置に移動するとともに、ノズル３が降下してノズル先端面が対向部材４の下面４０１と面一となる位置までノズル挿入孔４２に挿入される。
【００３０】
それに続いて、制御ユニット５は対向部材４を停止させた状態で、チャック回転機構１３を駆動してスピンベース１５を回転させることにより、基板Ｗを回転させる（ステップＳ１４）。具体的には、制御ユニット５はスピンベース１５を比較的低速（例えば６００ｒｐｍ）の第１回転速度Ｖ１で回転させる。このとき、空間ＳＰへの窒素ガスの供給により基板Ｗは支持ピンＰＮに押圧力Ｆａで押圧され、これによって基板Ｗは支持ピンＰＮと基板Ｗの裏面（下面）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とともに回転することとなる。このように低速の第１回転速度Ｖ１で回転させているときは、基板Ｗに作用する遠心力は比較的小さいため、第１保持モードにより基板Ｗを確実に保持することができる。
【００３１】
このように第１保持モードで基板Ｗを保持した状態で、薬液供給ユニット６１からエッチング処理に適した薬液がノズル３に圧送されて、表面周縁部ＴＲに処理液として薬液が供給される。基板Ｗの径方向外側に向けて吐出された薬液は基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの周縁に向かって流れ、基板の端面を伝って流下する。これにより、表面周縁部ＴＲの全体に薬液が供給されて該表面周縁部ＴＲがエッチング処理される。特に、この実施形態では、薬液を鉛直方向ではなく、基板Ｗの径方向外側に向けて斜めに吐出させているので、基板Ｗとノズル３との間の距離が一定とされることで、周縁エッチング幅が変動するのを防止することができる。
【００３２】
また、基板Ｗの裏面Ｗｂを支持ピンＰＮにより支持しているため、基板端縁をメカチャック部材により支持する、いわゆるメカチャック方式の装置で発生した問題の発生が防止される。すなわち、基板Ｗの端面に当接または対向して配置される部位が存在しないことから、このようなメカチャック部材による薬液の衝突による飛散が防止される。また、基板Ｗの周縁付近の気流を乱す要因がないことからミスト状の薬液の基板表面Ｗｆ側への巻き込みが軽減される。したがって、表面周縁部ＴＲから不要物（薄膜）が一定の周縁エッチング幅で全周にわたって均一にエッチング除去される（ステップＳ１５−１；上面処理工程）。
【００３３】
さらに、ノズル３は対向部材４のノズル挿入孔４２に挿入されるため、薬液が飛散してノズル３に向けて跳ね返ってくるような場合でも薬液は対向部材４の下面４０１に遮られ、ノズル３の周囲（側面）に薬液が付着するようなことがない。
【００３４】
表面周縁部ＴＲに対するエッチング処理が終了すると、リンス液がノズル３に圧送されて、表面周縁部ＴＲにリンス液が供給される。これにより、基板Ｗの表面周縁部ＴＲに付着している薬液がリンス液によって洗い流される（ステップＳ１５−２；上面処理工程）。
【００３５】
こうして、表面周縁部ＴＲに対するリンス処理が終了すると、制御ユニット５はノズル３へのリンス液の圧送を停止して、ノズル３をノズル挿入孔４２から抜き出して表面周縁部ＴＲから離間した離間位置Ｐ２に移動させる（ステップＳ１６）。このとき、ガス流通空間４０３からノズル挿入孔４２に導入される窒素ガスが対向部材４の上下の開口からノズル挿入孔４２の上下方向に噴出する。このため、ノズル３がノズル挿入孔４２から抜き出された状態であっても、処理液がノズル挿入孔４２に入り込み基板表面Ｗｆに向けて跳ね返るのが抑制される。
【００３６】
続いて、制御ユニット５は対向部材回転機構４４を制御してスピンベース１５の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に対向部材４を回転させる（ステップＳ１７）。その後、下面処理ノズル２からスピンベース１５とともに回転される基板Ｗの裏面Ｗｂに処理液が供給され、裏面Ｗｂに対して裏面洗浄処理が実行される。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に対してエッチング処理（ステップＳ１８―１）とリンス処理（ステップＳ１８―２）が実行される（下面処理工程）。このとき、基板Ｗとともに対向部材４を回転させることで、対向部材４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するとともに、基板Ｗと対向部材４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への処理液の巻き込みを防止することができる。
【００３７】
そして、裏面Ｗｂに対するリンス処理が終了すると、制御ユニット５は基板Ｗの回転を継続したまま下面処理ノズル２へのリンス液の圧送を停止して、基板Ｗに残留する液体成分を振り切り、基板外に排出する（ステップＳ１９）。
【００３８】
続いて、制御ユニット５はチャック回転機構１３および対向部材回転機構４４のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび対向部材４を高速回転させる。具体的には、制御ユニット５はスピンベース１５を第１回転速度Ｖ１から該第１回転速度Ｖ１よりも高速の第２回転速度Ｖ２（例えば１５００ｒｐｍ）で回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥（スピンドライ処理）が実行される（ステップＳ２０；乾燥処理工程）。
【００３９】
また、この実施形態では、基板Ｗの回転速度を増大させるのに対応して基板Ｗの保持モードを第１保持モードから第２保持モードに切り替える。これは、回転速度の増大により基板Ｗに作用する遠心力が増大し、該遠心力により基板Ｗが水平移動するのを防止するためである。すなわち、制御ユニット５は、上方側ガス供給ユニット６４を作動させたまま、下方側ガス供給ユニット６３の作動を開始させる。これによって、窒素ガスがガス案内孔１６を介して基板裏面Ｗｂとスピンベース１５の上面周縁部とに挟まれた空間に対して供給されてスピンベース１５の径方向に流れるガス流が形成される。この実施形態では、基板裏面Ｗｂとスピンベース１５の上面周縁部は互いに近接しており、この僅かな隙間をガス流が基板Ｗの下面中央部から下面周縁部に向かって流れるため、ベルヌーイ効果の発現によって基板Ｗに対して吸引力Ｆｂが作用する（ステップＳ２１）。したがって、基板Ｗに対して押圧力Ｆａのみならず、吸引力Ｆｂが追加的、あるいは補助的に作用することとなり、基板Ｗの保持力を高めた状態で基板Ｗはスピンベース１５とともに回転することとなる。よって、基板Ｗの回転速度が増大したとしても、依然として基板Ｗを安定して回転させることができる。また、上記した基板表面Ｗｆへの窒素ガス供給と併せて、基板裏面Ｗｂ側にも窒素ガスを供給することで基板Ｗの表裏面の乾燥が促進される。
【００４０】
こうして、基板Ｗのスピンドライ処理が終了すると、制御ユニット５は対向部材回転機構４４のモータを制御して対向部材４の回転を停止させる（ステップＳ２２）。また、制御ユニット５はチャック回転機構１３を制御して基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ２３）とともに、下方側ガス供給ユニット６３の作動を停止させて基板Ｗへの吸引力Ｆｂの付加を停止させる（ステップＳ２４）。また、制御ユニット５は下方側ガス供給ユニット６３の作動を停止させて基板Ｗの支持ピンＰＮへの押圧を解消する（ステップＳ２５）。こうして、スピンチャック１への基板Ｗの保持が解除され、ベベルエッチング処理および裏面洗浄処理が終了する。
【００４１】
その後、制御ユニット５は、対向部材４をスピンチャック１の上方の退避位置に上昇させ（ステップＳ２６）、この状態で搬送手段（図示せず）が処理済の基板Ｗを装置から搬出して、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理が終了する。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、第２保持モードでは、基板裏面Ｗｂを支持ピンＰＮで支持しながら基板表面Ｗｆに窒素ガスを供給して基板Ｗを支持ピンＰＮに向けて押圧力Ｆａで押圧するのみならず、基板裏面Ｗｂより基板Ｗに吸引力Ｆｂを与えている。このように、吸引力Ｆｂを付加した分だけ基板Ｗの保持力を高めることができ、基板Ｗを高速回転させる際にも安定して基板Ｗを保持することができ、その結果、基板処理を良好に行うことができる。また、基板Ｗを高速回転させながら基板処理することができるため、処理時間を短縮することができ、高スループットの基板処理が可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では、基板Ｗに吸引力Ｆｂを与えるか否かにより基板保持力を簡単に変更することができる。しかも、基板Ｗの回転速度に応じて保持モードを第１保持モード（図１（ｂ））と第２保持モード（図１（ｃ））に切り替えているので、基板Ｗを常に適切な保持力で保持することができる。例えば第１保持モードでは下方側ガス供給ユニット６３からの窒素ガスの供給が不要であり、窒素ガスの使用量を抑制することができる。
【００４４】
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。例えば上記実施形態では、ベベルエッチング処理のみならず裏面洗浄処理も行う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、いわゆる押付チャック方式により基板を略水平姿勢で保持しながら当該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置全般に適用することができる。例えば図６に示すように、ベベルエッチング処理のみを行う基板処理装置に対して本発明を適用してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、支持ピンＰＮをスピンベース１５に固定的に配置しているが、例えば特開２００７−１７３３６０号公報に記載のように、支持ピンＰＮを昇降自在に設けてもよい。ここでは、複数の支持ピンを複数のグループに分け、基板Ｗを支持する支持ピンを切り替えているが、この支持ピンの切替動作と、上記吸引力の選択動作とを組み合わせることで保持モードをさらに多段階に分けることができ、基板Ｗの保持力をさらに精密に調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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各種基板に対して所定の処理を施す基板処理装置および方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】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。
【図３】スピンベースを基板側から見た平面図である。
【図４】対向部材を基板側から見た底面図である。
【図５】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６】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。
【符号の説明】
【００４８】
１…スピンチャック（基板支持手段）
５…制御ユニット
１６…ガス案内孔（吸引手段）
６３…下方側ガス供給ユニット（吸引手段）
６４…上方側ガス供給ユニット（押圧手段）
４０１…下面（押圧手段）
４０２…ガス吐出口（押圧手段）
４０３…ガス流通空間（押圧手段）
Ｆａ…押圧力
Ｆｂ…吸引力
ＰＮ…支持ピン（支持部材）
Ｗ…基板
Ｗｂ…基板裏面（基板の下面）
Ｗｆ…基板表面（基板の上面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平姿勢で保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理装置において、
先端部が基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持する、少なくとも３個以上の支持部材を有する基板支持手段と、
前記基板支持手段に支持された基板の上面にガスを供給することによって前記基板を前記支持部材に向けて押圧可能に構成された押圧手段と、
前記基板に対して前記押圧手段の反対側で前記基板に吸引力を与える吸引手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記吸引手段は前記基板の下面中央部から下面周縁部に向かうガス流を形成することによりベルヌーイ効果を発現させて前記基板を吸引する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記押圧手段により前記基板を前記支持部材に押し付ける第１保持モードと、前記前記押圧手段により前記基板を前記支持部材に押し付けるとともに前記吸引手段により前記基板を前記支持部材に引き付ける第２保持モードとを切り替える制御手段をさらに備える請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記基板を回転させながら前記基板を処理する請求項３記載の基板処理装置であって、
前記制御手段は前記基板の回転速度に応じて保持モードを切り替える基板処理装置。
【請求項５】
略水平姿勢で保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理方法において、
前記基板を保持するモードとして、
少なくとも３個以上の支持部材の先端部を基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持しながら前記基板の上面にガスを供給することによって前記基板を前記支持部材に向けて押圧して前記基板を保持する第１保持モードと、
前記基板下面側より前記基板に吸引力を与えて前記第１保持モードでの保持力よりも高い保持力で前記基板を保持する第２保持モードが設けられたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
少なくとも３個以上の支持部材の先端部を基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持しながら前記支持部材に押し付けて保持した状態で前記基板を回転しながら前記基板に対して所定の処理を施す基板処理方法において、
前記基板を前記支持部材に押し付ける力を前記基板の回転速度によって制御することを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
前記基板を保持する保持モードとして、
前記支持部材に支持された前記基板の上面にガスを供給することによって前記基板を前記支持部材に向けて押圧して前記基板を前記支持部材に押し付ける第１保持モードと、
前記第１保持モードで実行される基板押圧に加えて前記基板の下面側から前記基板に吸引力を与えて前記基板を前記支持部材に押し付ける第２保持モードと
を設け、
前記基板の回転速度に応じて前記保持モードを切り替える請求項６記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記第２保持モードでは、前記基板の下面中央部から下面周縁部に向かうガス流を形成することによりベルヌーイ効果を発現させて前記基板に吸引力を与える請求項５または７記載の基板処理方法。
【請求項１】
略水平姿勢で保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理装置において、
先端部が基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持する、少なくとも３個以上の支持部材を有する基板支持手段と、
前記基板支持手段に支持された基板の上面にガスを供給することによって前記基板を前記支持部材に向けて押圧可能に構成された押圧手段と、
前記基板に対して前記押圧手段の反対側で前記基板に吸引力を与える吸引手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記吸引手段は前記基板の下面中央部から下面周縁部に向かうガス流を形成することによりベルヌーイ効果を発現させて前記基板を吸引する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記押圧手段により前記基板を前記支持部材に押し付ける第１保持モードと、前記前記押圧手段により前記基板を前記支持部材に押し付けるとともに前記吸引手段により前記基板を前記支持部材に引き付ける第２保持モードとを切り替える制御手段をさらに備える請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記基板を回転させながら前記基板を処理する請求項３記載の基板処理装置であって、
前記制御手段は前記基板の回転速度に応じて保持モードを切り替える基板処理装置。
【請求項５】
略水平姿勢で保持した基板に対して所定の処理を施す基板処理方法において、
前記基板を保持するモードとして、
少なくとも３個以上の支持部材の先端部を基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持しながら前記基板の上面にガスを供給することによって前記基板を前記支持部材に向けて押圧して前記基板を保持する第１保持モードと、
前記基板下面側より前記基板に吸引力を与えて前記第１保持モードでの保持力よりも高い保持力で前記基板を保持する第２保持モードが設けられたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
少なくとも３個以上の支持部材の先端部を基板の下面に当接して該基板を略水平姿勢で支持しながら前記支持部材に押し付けて保持した状態で前記基板を回転しながら前記基板に対して所定の処理を施す基板処理方法において、
前記基板を前記支持部材に押し付ける力を前記基板の回転速度によって制御することを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
前記基板を保持する保持モードとして、
前記支持部材に支持された前記基板の上面にガスを供給することによって前記基板を前記支持部材に向けて押圧して前記基板を前記支持部材に押し付ける第１保持モードと、
前記第１保持モードで実行される基板押圧に加えて前記基板の下面側から前記基板に吸引力を与えて前記基板を前記支持部材に押し付ける第２保持モードと
を設け、
前記基板の回転速度に応じて前記保持モードを切り替える請求項６記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記第２保持モードでは、前記基板の下面中央部から下面周縁部に向かうガス流を形成することによりベルヌーイ効果を発現させて前記基板に吸引力を与える請求項５または７記載の基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−８０５８３（Ｐ２０１０−８０５８３Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４５５６３（Ｐ２００８−２４５５６３）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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