JP2002280347A

JP2002280347A - 薬液処理方法および薬液処理装置

Info

Publication number: JP2002280347A
Application number: JP2001073638A
Authority: JP
Inventors: Tatsufumi Kusuda; 達文楠田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチングの進行状況を精度良く把握するこ
とのできる薬液処理方法及び薬液処理装置を提供する。【解決手段】エッチング処理の終点検出手段４０は、接
離機構４９によりファイバー部４３ｃを基板Ｗ表面上の
測定位置に位置させる。制御部５０は、エッチング処理
が開始されるタイムラグ期間Ｔ２０に第１の膜厚測定工
程Ｔ２０を行い、フッ酸Ｌ２の供給が停止されるタイム
ラブ期間Ｔ６〜Ｔ１２に第２の膜厚測定工程Ｔ２１〜第
５の膜厚測定工程Ｔ２４を行う。すなわち、エッチング
処理の間、断続的にフッ酸Ｌ２の供給を停止して膜厚測
定工程を行いエッチングの終点を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示器用のガ
ラス基板や半導体ウェハなどの基板を保持した状態で、
薬液を吹き付けて基板表面をエッチングする薬液処理方
法及び薬液処理装置に関し、特にエッチングの終点を検
出するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体、ガラス基板に限らず基板
上に形成された薄膜を部分的に削除するためのエッチン
グ方法として、装置が簡単で製造コストが安価なウェッ
トエッチング法が多用されていた。この従来の基板の回
転式処理装置としては、例えば、図７に示すように、基
板Ｗをスピンチャック１０１上に吸着保持させて水平面
内で駆動回転させながら、基板Ｗ上方に配置したノズル
１０２から処理液を噴射させて基板表層に散布供給する
手段が知られている。

【０００３】そして、所定時間のエッチング時間が経過
すると、エッチング液を止めた後、水などのリンス配管
を開いて基板Ｗの表面にリンス液を吹き付けるこにより
エッチング液を洗い流してエッチングが完了する。な
お、エッチング時の基板回転数とノズル１０２の揺動数
はエッチング液と被エッチング薄膜の組み合せにより適
当に調整する。

【０００４】また、エッチング処理においては、例え
ば、発光素子１０３からの光を受ける投光用ファイバー
１０４と、受光素子１０５および処理終点検出部に接続
された受光用ファイバー１０６を基板Ｗ上下に対向配置
して、透過光の強度から基板Ｗ上の薄膜の膜厚を測定し
処理終点を検知するような手段がとられていた。

【０００５】しかしながら、上記従来技術では、次のよ
うな不具合があった。処理液を噴霧して基板Ｗ表面に散
布供給するので、基板表面上の処理液の振動、基板回転
に伴う遠心力による処理液の拡散具合などによって投光
用ファイバー１０４から受光用ファイバー１０６への透
過光が大きく乱れやすく、終点検出が不正確になりがち
であった。

【０００６】そこで処理終点の検出が正確に行えるよう
に特開平２−５１２２９号公報に記載される技術が提供
されている。上記の従来技術は、水平面内で回転してい
る基板の表面に対して斜め上方向から連続流として処理
液を吹き付け、回転中心へ向けて供給し、処理終点検出
においては、予め基板表面の外周部における処理膜厚さ
を反射式もしくは透過式の光学手段で検出するものであ
る。

【０００７】このような従来技術では、基板表面では、
処理液供給圧による中央部への処理液流動と、遠心力に
よる半径方向への拡散流動が同時に進行し、基板表面全
体に均一な処理液供給が行われる。そして、処理終点検
出部位では、基板表面の処理液が層状に流動して光路が
安定することによって、正確なっ処理終点検出を行うも
のである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回転式処理装置では回転している基板表面にエッチング
液を供給し基板回転に伴う遠心力で基板表面全体に行き
渡ることとなるが、エッチング液の連続供給により基板
表面上のエッチング液のうねりをなくすのは困難であっ
た。

【０００９】特に、近年、処理される基板の大型化に伴
い、大量のエッチング液が供給されるとともに、処理時
間の短縮により基板回転数が高くなればなるほど、基板
表面におけるエッチング液のうねりは大きくなった。そ
の為、基板表面の処理液が層状に流動して光路が安定す
ることによって、正確なっ処理終点検出を行うことがで
きなかった。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、エッチングの進行状況を精度良く把握
することができ、処理終点の検出も正確に行なえる薬液
処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するために、本発明は、基板表面で薬液を
流動させる薬液処理方法において、薬液を基板表面に供
給して基板表面上の薄膜を削り取るエッチング工程と、
前記エッチング工程中にエッチング液の供給を停止し
て、基板上の薄膜の膜厚を測定しエッチング処理の終点
を検出する終点検出工程と、を具備したことを特徴とす
る薬液処理方法である。

【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
薬液処理方法において、前記エッチング工程中、基板を
回転させ、前記基板表面における薬液の流動は、当該基
板表面の回転で生じる遠心力によることを特徴とするも
のである。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１および請
求項２に記載の薬液処理方法において、前膜厚の測定を
断続的に行い、エッチングの進行状況を監視することを
特徴とするものである。

【００１４】請求項４に係る発明は、請求項１および請
求項２に記載の薬液処理方法において、前記膜厚の測定
を少なくとも２回行い、その時点における膜厚から進行
度を算出し、薄膜の膜厚が所定の値となる処理時間を決
定することを特徴とするものである。

【００１５】請求項５に係る発明は、薬液が供給された
基板を回転させながら、基板に所要の処理を施す薬液処
理装置において、基板を略水平に保持する基板保持手段
と、前記基板保持手段に保持された基板処理面にエッチ
ング液を供給する処理液供給手段と、前記処理液供給手
段が供給された基板の表面の薄膜の膜厚を測定する膜厚
測定手段と、前記膜厚測定手段による測定を処理液供給
手段による処理液の供給を停止した状態で行うように制
御する制御手段と、を具備したことを特徴とする薬液処
理装置である。

【００１６】本発明の作用は次のとおりである。請求項
１に係る発明の薬液処理方法においては、薬液を基板表
面に供給して基板表面をエッチングするエッチング工程
中に、薬液の供給を停止して基板上の薄膜の膜厚を測定
しエッチング処理の終点を検出する終点検出工程と有す
る。よって、膜厚の測定中は薬液の供給が停止されるの
で、液の基板表面上でのうねりの影響を受けることがな
い。その結果、エッチング処理の終点検出を精度高く行
うことができる。

【００１７】請求項２に係る発明の薬液処理方法におい
ては、エッチング工程中、基板を回転させる。その結
果、膜厚の測定中、薬液の供給が停止されるのに伴って
回転により液面のうねりがより抑えられため、さらに精
度高く終点検出が行なわれる。

【００１８】請求項３に係る発明の薬液処理方法におい
ては、膜厚の測定を断続的に行い、エッチングの進行状
況を監視する。すなわち薬液の供給と停止を交互に行う
ことで、膜厚の測定が断続的に行える。このことにより
膜厚が所定値に達した状態を精度高く検知することがで
きる。その結果、処理時間も短縮される。

【００１９】請求項４に係る発明の薬液処理方法におい
ては、膜厚の測定を少なくとも２回行い、その時点にお
ける膜厚からエッチングの進行度を算出し、薄膜の膜厚
が所定の値となる処理時間を決定する。このことにより
膜厚が所定値に達した状態を精度高く検知することがで
きる。よって、短時間でより精度の高いエッチング終了
検出を行うことができる。

【００２０】請求項５に係る発明の薬液処理装置におい
ては、基板を略水平に保持された基板処理面にエッチン
グ液を供給し、膜厚測定手段による測定を処理液供給手
段による処理液の供給を停止した状態で行う。その結
果、膜厚測定時に処理液のうねりの影響を受けることな
く膜厚の検出を行うことができる。よって、エッチング
終了検出が精度高く行われる。

【００２１】

【発明の実施の形態】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。＜第１実施例＞本実施例で説明する薬液処理方法及び薬
液処理装置は、処理対象の半導体ウエハや液晶基板等の
基板（以下、単に基板と称す）表面に対して薬液や純水
を用いた湿式洗浄や湿式エッチングを行うものである。

【００２２】図１は本発明の一実施形態に係る基板処理
装置の構成を示す縦断面図である。基板Ｗは、基板保持
手段としてのスピンチャック１に水平姿勢で保持され
る。このスピンチャック１は、回転軸２の上端に一体回
転可能に取り付けられた回転支持板としてのスピンベー
ス３と、スピンベース３上に保持させた基板Ｗに薬液等
を供給する上処理液供給手段７と下処理液供給手段７０
とを備えている。そして、基板Ｗの外周部位には、エッ
チングの処理終点を光学的に検出する終点検出手段４０
が配備されている。

【００２３】スピンベース３の上面には、基板Ｗの外周
端縁を３箇所以上で保持する駆動ピン４が、スピンベー
ス３の周縁に沿って等間隔で立設されている。なお、図
１以下では、図面が煩雑になることを避けるために、２
個の駆動ピン４のみを示している。各駆動ピン４は、基
板Ｗの外周端縁を下方から支持する支持面４ａと支持面
４ａに支持された基板Ｗの外周端面に当接して基板Ｗの
移動を規制する案内立ち上がり面４ｂとを備えている。

【００２４】回転軸２の下端付近には、ベルト伝動機構
５などによって回転駆動手段としての電動モータ６が連
動連結されていて、電動モータ６を駆動することによっ
て、回転軸２、スピンチャック１とともに、スピンチャ
ック１に保持された基板Ｗを鉛直方向の軸芯Ｊ周りで回
転させる。

【００２５】また、回転軸２は中空を有する筒状の部材
で構成され、この中空部に処理液供給管７ａが貫通さ
れ、その上端部の処理液供給部７ｂからスピンチャック
１に保持された基板Ｗの下面の回転中心付近に洗浄液を
供給できるように下処理液供給手段７が構成されてい
る。

【００２６】処理液供給管７ａは配管８に連通接続され
ている。この配管８の基端部は分岐されていて複数種類
の供給源が接続された構成になっている。分岐配管８ａ
には第１の薬液供給源９ａが連通接続され、分岐配管８
ｂには第２の薬液供給源９ｂが連通接続され、分岐配管
８ｃには純水供給源１０が連通接続されている。各分岐
配管８ａ、８ｂ、８ｃには開閉バルブ１１ａ、１１ｂ、
１１ｃが設けられていて、これら開閉バルブ１１ａ、１
１ｂ、１１ｃの開閉を切り換えることで、処理液供給部
７ｂから薬液と純水とを選択的に切り換えて供給できる
ようになっている。

【００２７】また、回転軸２の中空部の内壁面と処理液
供給管７ａの外壁面との間の隙間は、気体供給路１２と
なっている。この気体供給路１２は、開閉バルブ１３が
設けられた配管１４を介して気体供給源１５に連通接続
されていて、気体供給路１２の上端部の気体供給部１２
ａからスピンベース３と基板Ｗの下面との間の空間に、
清浄な空気や清浄な不活性ガス（窒素ガスなど）などの
清浄な気体を供給できるように構成されている。

【００２８】そして、回転軸２やベルト伝動機構５、電
動モータ６などは、この処理装置の底板としてのベース
部材２０上に設けられた円筒状のケーシング１６内に収
容されている。ベース部材２０は略円盤状で、その上面
でケーシング１６の周囲には壁部材２１が固定的に取り
付けられている。

【００２９】壁部材２１は、円筒状に立設されていて、
壁部材２１の内壁面とケーシング１６の外壁面とによっ
て、平面視でドーナツ形状の排液槽２４が形成されてい
る。そして、この排液槽２の底部には廃棄ドレイン２７
に連通接続された排液口２８が設けらている。この排液
口２８は、排気ダクトにも連通接続され排気口としても
機能し、排液口２８から排液槽２４内の気体も吸引され
るように構成されている。

【００３０】なお、図１以下では、図面が煩雑になるこ
とを避けるために、ケーシング１６及び壁部材２１は、
断面形状のみを示している。そして、このベース部材２
０に設置される構造を含むベース部材２０が、この処理
装置の処理カップに相当する。

【００３１】そして、壁部材２１は、軸芯Ｊに対して回
転対称な形状を有する内壁面を有している。この内壁面
には、上部に形成された傾斜面により、断面がくの字状
の回収案内部２９が形成されている。この回収案内部２
９は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの高さ位置
に位置し、回転される基板Ｗから振り切られる処理液が
受け止められ、回収案内部２９に沿って排液槽２４に導
かれ、排液口２８から排液するための部位である。

【００３２】スピンチャック１の上方には中心部に開口
を有する上部回転板６０が配置されている。この上部回
転板６０は、基板Ｗの径より若干大きく、中空を有する
筒状の支持軸６１の下端部に一体回転可能に取り付けら
れている。

【００３３】支持軸６１は、支持アーム６２に回転自在
に支持されている。支持軸６１には従動プーリ６３が一
体回転可能に取り付けられている。その従動プーリ６３
と、電動モータ６４の駆動軸に連結された主動プーリ６
５との間に無端ベルト６６が架け渡されていて、電動モ
ータ６４を駆動することにより支持軸６１とともに上部
回転板６０が鉛直方向の軸芯Ｊ周りに回転されるように
構成されている。

【００３４】また、支持アーム６２は、接離機構６７に
よって昇降され、この支持アーム６２の昇降によって、
スピンチャック１に対して上部回転板６０が接離される
ように構成されている。この装置では、上部回転板６０
がスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面に対して
近接する近接位置と、上部回転板６０がスピンチャック
１に保持された基板Ｗの上面から上方に離れた退避位置
との間で昇降できるように構成されている。このような
接離動を実現する接離機構６７は、螺軸などを用いた機
構や、あるいは、エアシリンダなどで構成されている。
そして、図３に示すように、この接離制御も制御部５０
によって行われるように構成されている。この上部回転
板６０が、基板Ｗに対して近接位置する時に、基板Ｗは
雰囲気遮断による雰囲気制御された状態となる。

【００３５】図１に戻って、上部回転板６０の中心の開
口及び支持軸６１の中空部には、処理洗浄液供給管７０
ａが貫通され、その下端部の処理液供給部７０ｂからス
ピンチャック１に保持された基板Ｗの上面の回転中心付
近に処理液を供給できるように上処理液供給手段７０が
構成されている。

【００３６】洗浄液供給管７０ａは配管７１に連通接続
されている。この配管７１の基端部は分岐されていて、
分岐配管７１ａには第１の薬液供給源９ａが連通接続さ
れ、分岐配管７１ｂには第２の薬液供給源９ｂが連通接
続され、分岐配管７１ｃには純水供給源１０が連通接続
されている。各分岐配管７１ａ、７１ｂ、７１ｃには開
閉バルブ７２ａ、７２ｂ、７２ｃが設けられていて、こ
れら開閉バルブ７２ａ、７２ｂ、７２ｃの開閉を切り換
えることで、処理液供給部７０ｂから薬液と純水とを選
択的に切り換えて供給できるようになっている。

【００３７】また、上部回転板６０の中心の開口の内壁
面及び支持軸６１の中空部の内壁面と、処理液供給管７
０ａの外壁面との間の隙間は、気体供給路７３となって
いる。この気体供給路７３は、開閉バルブ７４が設けら
れた配管７５を介して気体供給源１５に連通接続されて
いて、気体供給路７３の下端部の気体供給部７３ａから
上部回転板６０と基板Ｗの上面との間の空間に清浄な気
体を供給できるように構成されている。

【００３８】次に、終点検出手段４０について、図２も
参照して説明する。図２は、処理装置の一部拡大図であ
る。本実施例において、終点検出手段４０における膜厚
測定部４１は、反射式のものが用いられており、発光素
子４２からの光を投光用ファイバー４３ａを介してレン
ズ４４で集光して基板の表面に照射し、その反射光を受
光用ファイバー４３ｂを介して受光素子４６に導く。

【００３９】受光素子４６からの出力を増幅器４７で増
幅した後、Ａ／Ｄ変換器４８に入力し、制御部５０にお
いて、光干渉波形の変化から基板Ｗの表面の薄膜の除
去、つまり、薄膜の膜厚を検出する。こうして膜厚が所
定の値になったら制御部５０にてエッチング処理のエッ
チング終了時点と判別される。なお、後述するように本
実施例での薄膜は、具体的にシリコン酸化膜であり、シ
リコン酸化膜の膜厚を検出する。

【００４０】符号４９は、膜厚測定部４１の基板Ｗ表面
上からの接離動を実現する接離機構であり、螺軸などを
用いた機構や、あるいは、エアシリンダなどで構成され
ている。投光用ファイバー４３ａと受光用ファイバー４
３ｂが結合されるファイバー部４３ｃが支持アーム４９
ａにより保持され、この支持アーム４９ａが接離機構４
９によって昇降され、この支持アーム４９ａの昇降によ
って、スピンチャック１に対してファイバー部４３ｃが
接離されるように構成されている。

【００４１】この装置では、ファイバー部４３ｃがスピ
ンチャック１に保持された基板Ｗの端部上面に対して近
接する測定位置と、スピンチャック１に保持された基板
Ｗの上面から上方に離れた待機位置との間で移動でき、
図２中点線で示すように旋回して待機位置に移動するよ
うに構成されている。このような、接離制御も制御部５
０によって行われるように構成されている。

【００４２】図３は、本装置の制御系の構成を示すブロ
ック図であり、スピンチャック１を回転制御するための
電動モータ６と、上部回転板６０の回転制御するための
電動モータ６４と、洗浄液供給部７ａ、７０ａと気体供
給部１２ａ、７３ａからの薬液、純水、気体の供給制御
をするための開閉バルブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１
３、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７４と、上部回転板６０
の接離制御をするための接離機構６７と、ファイバー部
４３ｃの接離制御するための接離機構４９と、膜厚測定
部４１における発光素子４２の点灯を制御するための構
成が示されている。

【００４３】そして、基板Ｗに応じた処理条件が、処理
プログラム（レシピーとも呼ばれれる）として予め制御
部５０に格納されており、各基板Ｗごとの処理プログラ
ムに準じて前記各部が制御されている。さらに、制御部
５０は、処理プログラムに従って供給される薬液の種類
や供給量、そして薬液の供給開始及び供給停止のタイミ
ングを制御する。この制御部５０が本発明の制御手段に
相当する。なお、制御部５０には、さらに処理プログラ
ムの作成・変更や、複数の処理プログラムの中から所望
のものを選択するために用いる指示部５１が接続されて
いる。

【００４４】次に、以上のような構成を有する装置の動
作を図４を参照して説明する。図４はスピンチャック１
に対する基板Ｗの薬液処理フローの状態を示すフローチ
ャートである。なお、一例として、シリコンからなる基
板Ｗ表面のパーティクルを除去するための湿式洗浄処理
の実施例として、図１に示す処理装置を用いて基板Ｗの
シリコン酸化膜をフッ酸の処理液でエッチング処理する
場合について説明する。よって、前述の第１の薬液とし
てオゾンを純水中に溶解させたオゾン水によるオゾン水
処理と、第２の薬液としてフッ酸水溶液によるフッ酸処
理とを行う洗浄処理を行った。

【００４５】まず、所定の基板Ｗに応じた洗浄プログラ
ムを指示部５１から選択して実行する。そうすると、未
処理の基板Ｗをスピンチャック１に搬入する。制御部５
０は、接離機構６７を制御して、上部回転板６０を上昇
させ退避位置に位置させ、上部回転板６０とスピンチャ
ック１との間の間隔を広げる。これに伴い、上部回転板
６０とこれに関連して設けられている洗浄液供給管７０
ａや各種の配管７１などが上昇する。こうして、上部回
転板６０とスピンベース３との間に、基板Ｗの搬入経路
が確保される。

【００４６】この状態で、図示しない基板搬送ロボット
が未処理の基板Ｗをスピンチャック１に引き渡す。スピ
ンチャック１は受け取った基板Ｗを保持する。基板搬送
ロボットの基板保持ハンドがスピンチャック１内に入り
込み、駆動ピン４の上に未処理の基板Ｗをおき、その
後、スピンチャック１外に退避する。この過程で、上述
のように、基板Ｗは、駆動ピン４の案内立ち上がり面４
ｂによって、支持面４ａへと落とし込まれる。

【００４７】続いて、基板Ｗの受け取りが終わると、図
２に示すように、制御部５０は、上部回転板６０を退避
位置のままで、駆動制御信号を与え、電動モータ６を回
転させる。これにより、回転軸２が回転され、回転軸２
に固定されているスピンベース３がその中心を通る鉛直
軸芯Ｊまわりに一体的に回転することになる。したがっ
て、スピンベース３に保持されている基板Ｗは、水平に
保持された状態で、そのほぼ中心を通る鉛直軸芯Ｊまわ
りに回転されることになる。

【００４８】次いで、この状態で、制御部５０は、洗浄
液供給部７０ｂから処理液を基板Ｗの上面に供給して本
発明の薬液処理、すなわちエッチング処理工程を開始す
る。制御部５０は、開閉バルブ１１ａを開成することに
より、洗浄液供給管７０ａの洗浄液供給部７０ｂから回
転させた基板Ｗの表面上に、第１の薬液としてオゾン水
Ｌ１を供給する。オゾン水Ｌ１は酸化膜形成用薬液とし
て作用する。

【００４９】オゾン水Ｌ１は処理時間Ｔ１の間、基板Ｗ
上に供給され、基板Ｗの表面でオゾン水Ｌ１を流動させ
オゾン水Ｌ１による基板Ｗ表面の処理を行った後、オゾ
ン水Ｌ１の供給を停止する。これにより、基板Ｗの表面
にシリコン酸化膜の薄膜が形成される。供給されたオゾ
ン水Ｌ１は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって回転半
径方向外方側へと導かれるので、結果として、基板Ｗの
表面の全域に対して隈無く処理を行うことができる。

【００５０】この処理の際に、回転される基板Ｗの周縁
から振り切られて周囲に飛散するオゾン水Ｌ１は、回収
案内部２９で受け止められ、排液槽２４に導かれ、排液
口２８から排液され、廃棄ドレイン２７を経て廃棄され
ることになる。

【００５１】次に、タイムラグ期間Ｔ２の後、回転させ
た基板Ｗの表面上に、開閉バルブ７２ｃを開成して純水
Ｌ３を供給する。すなわち、処理時間Ｔ３の間、純水Ｌ
３を基板Ｗ上に供給して基板Ｗの表面で純水を流動させ
た後、純水による基板Ｗの表面のリンス処理を行う。な
お、このオゾン水Ｌ１と純水Ｌ３による表面処理は複数
回繰り返すように適宜設定される。

【００５２】次に、リンス処理が終了しタイムラグ期間
Ｔ４の経過の後、回転させた基板Ｗの表面上に、第２の
薬液としてフッ酸Ｌ２を複数回に分けて供給する。すな
わち、処理時間Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１１の間、フッ酸
Ｌ２を基板Ｗ上に供給して基板Ｗの表面でフッ酸Ｌ２を
流動させる。すなわち、開閉バルブ７２ａを閉成し開閉
バルブ７２ｂを開成することにより、洗浄液供給管７０
ａの洗浄液供給部７０ｂからエッチング液としてフッ酸
Ｌ２を吐出させる。

【００５３】これにより、基板Ｗの表面の中央に向けて
フッ酸Ｌ２が供給される。供給されたフッ酸Ｌ２は、基
板Ｗの回転に伴う遠心力によって回転半径方向外方側へ
と導かれるので、結果として、基板Ｗの表面の全域に対
して隈無くエッチング処理を行うことができる。このエ
ッチング処理によりオゾン水Ｌ１により形成されたシリ
コン酸化膜が削り取られる。

【００５４】フッ酸Ｌ２の供給は、図４のタイムチャー
トに示すように、タイムラグ期間Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１０の
間、停止する。すなわち、フッ酸Ｌ２の供給停止を複数
回のタイムラグ期間を挟んで順次行う。

【００５５】ここで、各処理時間Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ
１１の間に供給されたフッ酸Ｌ２を、タイムラグ期間Ｔ
６、Ｔ８、Ｔ１０を設けて基板Ｗ上から除去されるよう
にしている。すなわち、このタイムラグ期間は新たなフ
ッ酸Ｌ２が供給されず、基板Ｗ表面上のフッ酸Ｌ２は基
板Ｗの回転に伴う遠心力によって回転半径方向外方側へ
と導かれるので、結果として、基板Ｗの表面の全域に対
して除去されるか、万遍なく減少される。このため、基
板Ｗ上のフッ酸Ｌ２の流動における表面うねりは減少さ
れ、平坦面を呈する。そしてこの複数のタイムラグ期間
に膜厚測定工程が行われる。

【００５６】膜厚測定工程は、最初の測定がエッチング
処理を行う始めのタイムラグ期間Ｔ４の間に実施され
る。制御部５０によりエッチング処理の開始とともに接
離機構４９が作動され、ファイバー部４３ｃは図２に示
す基板Ｗ表面上の測定位置に移動される。この状態で発
光素子４２が点灯され、基板Ｗ表面からの反射光を受光
して、受光素子４６からの検出信号が入力されると、制
御部５０はその光量からシリコン酸化膜の膜厚を測定す
る第１の膜厚測定工程Ｔ２０が行われる。第１の膜厚測
定工程Ｔ２０が完了した後、第１処理期間Ｔ５が開始さ
れる。

【００５７】そして、第１処理期間Ｔ５と第２処理期間
Ｔ７との間のタイムラグ期間Ｔ６、第２処理期間Ｔ７と
第３処理期間Ｔ９との間のタイムラグ期間Ｔ８、第３処
理期間Ｔ９と第４処理期間Ｔ１１との間のタイムラグ期
間Ｔ１０において第２の膜厚測定工程Ｔ２１、第３の膜
厚測定工程Ｔ２２、第４の膜厚測定工程Ｔ２３として膜
厚測定が繰り返し続行われる。

【００５８】制御部５０は、仮に第５の膜厚測定工程Ｔ
２４において、膜厚が所定の値になったらエッチング処
理の終了と判断する。よって、期間Ｔ１３では、フッ酸
Ｌ２の供給は行われず開閉バルブ７２ｂは閉成される。
すなわち、エッチング処理工程中に断続的に膜厚測定を
行うことでエッチング終点検出が行われるので、膜厚が
所定の値になった時に速やかにエッチング処理を終了さ
せることができ、不必要にエッチング処理時間を長くす
ることを防止できる。

【００５９】なお、タイムラグ期間に膜厚測定工程を実
施する場合、タイムラグ期間になった時点で測定を開始
しても良いし、フッ酸Ｌ２の供給を停止して液面のうね
りが減少し平坦を呈する時間の経過後に測定を行うよう
に、測定タイミングをずらすようにしてもよい。いずれ
にしろ、このタイムラグ期間Ｔ６〜Ｔ１２では新たなフ
ッ酸Ｌ２の供給が行われず、基板Ｗが回転しているので
膜厚測定において好適な液面状態で精度の高い測定が実
現される。

【００６０】エッチング処理工程が終了すると、開閉用
バルブ７２ｂを閉成して洗浄液供給部７０ｂからのフッ
酸Ｌ２の供給を停止し、エッチング処理過程を終了する
とともに、続いて、制御部５０は、接離機構４９を作動
してファイバー部４３ｃを壁部材２２の外側の待機位置
へ移動させる。さらに、上部回転板６０を下降して位置
させて、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面に
近接する高さ、図１に示す状態に位置させる。

【００６１】そして、制御部５０は、共通の駆動制御信
号を与え、電動モータ６、６４を同期回転させる。ただ
し、電動モータ６、６４は互いに反対方向に回転する。
これにより、上下の回転軸２、６１が同じ方向に回転さ
れ、これらの回転軸２、６１に固定されている上部回転
板６０およびスピンベース３がそれぞれの中心を通る鉛
直軸芯Ｊまわりに一体的に同期回転することになる。し
たがって、スピンベース３に保持されている基板Ｗは、
水平に保持された状態で、そのほぼ中心を通る鉛直軸芯
Ｊまわりに回転されることになる。

【００６２】そして、開閉バルブ１１ｃ、７２ｃを開成
する。これにより、洗浄液供給部７ｂ、７０ｂからは、
洗浄液として純水Ｌ３が、基板Ｗの上下面の中央に向け
て供給されることになる。よって、基板Ｗに付着してい
るフッ酸Ｌ２を純水Ｌ３で洗い落とす洗浄処理工程Ｔ１
３を行う。なお、洗浄液としては、他に電解イオン水な
どであってもよい。

【００６３】この洗浄処理の際に、回転される基板Ｗの
周縁から振り切られて周囲に飛散する廃液（薬液が混ざ
った純水Ｌ３）は、回収案内部２９で受け止められ、排
液槽２４に導かれ、排液口２８から排液され、廃棄ドレ
イン２７を経て廃棄されることになる。

【００６４】次に、制御部５０は開閉バルブ１１ｃ、７
２ｃを閉成し、洗浄液供給部７ｂ、７０ｂから純水の供
給を停止させ、電動モータ６、６４を高速回転させるた
めの制御信号を与える。これにより、基板Ｗの回転が加
速され、その表面の液成分が遠心力によって振り切られ
る。こうして、乾燥工程が行われる。

【００６５】この乾燥工程の際、制御部５０は、開閉用
バルブ１３、７４を開成し、気体供給部１２ａ、７３ａ
から基板Ｗの上下面に窒素ガスを供給させる。これによ
り、上部回転板６０とスピンベース３との間の制限され
た小容積の空間の空気は、すみやかに窒素ガスに置換さ
れるので、洗浄処理後の基板Ｗの上下面に不所望な酸化
膜が成長することはない。

【００６６】乾燥工程の終了後には、制御部５０は、電
動モータ６、６４の回転を停止させ、さらに、接離機構
６７によって上部回転板６０を上方の退避位置に上昇さ
せる。この状態で、基板搬送ロボットが、洗浄および乾
燥処理済みの基板Ｗを駆動ピン４から受け取って、スピ
ンチャック１外に搬出することになる。従って、１枚の
基板Ｗに対する回転処理を終了する。

【００６７】以上、上記実施例によれば、基板Ｗを水平
面内で回転させながら、基板に薬液処理を施す装置であ
る。そして、薬液を供給して基板表面をエッチングする
エッチング工程中に薬液の供給を停止して、基板上の薄
膜の膜厚を測定しエッチング処理の終点を検出する。よ
って、膜厚の測定中は薬液の供給が停止されるので、基
板表面上での液のうねりの影響を受けることがない。そ
の結果、エッチング処理の終点検出を精度高く行うこと
ができる。

【００６８】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、本発明は他の形態で実施することもできる。＜第２実施例＞図５は、第２実施例に係る薬液処理方法
を示すフローチャートである。なお、第１実施例と同様
の構成に関しては、同符号を付与し説明を省略する。第
２実施例のこの方法は、エッチング終点の検出方法にお
いて第１実施例と異なる手法を用いた実施例である。

【００６９】この実施例方法においては、まず、エッチ
ング処理工程開始後に第１処理時間Ｔ３０は、所定時間
が経過した時点でフッ酸Ｌ２の供給を停止してタイムラ
グ期間Ｔ３１が開始する。このタイムラグ期間Ｔ３１中
に第２の膜厚測定工程Ｔ４０により膜厚が測定される。

【００７０】ここで制御部５０は、第１の膜厚測定工程
Ｔ２０における膜厚Ｘ１と第２の膜厚測定工程Ｔ４０お
ける膜厚Ｘ２から所定時間α（第１処理時間Ｔ３０に相
当）による、エッチングレートＲを、（Ｘ１−Ｘ２）／
αとして算出する。そして、算出されたエッチングレー
トＲより、エッチング終点の所定の値として目標膜厚を
Ｙとおくと、必要以上にエッチング処理されない処理時
間βとして（Ｒβ＜Ｘ２−Ｙ）を設定する。

【００７１】この処理時間βを第２処理時間Ｔ３２とし
てフッ酸Ｌ２を供給するエッチング処理を行う。この
後、タイムラグ期間Ｔ３３で第３の膜厚測定工程Ｔ４１
を行い、目標膜厚Ｙであればエッチング処理の終点検出
として処理を終了する。

【００７２】しかしながら、処理時間βは短く設定して
いるので、以後、調整工程を実施する。これは、第３の
膜厚測定工程Ｔ４１による膜厚がＸ３であれば、（Ｒγ
＝Ｘ３−Ｙ）より調整処理時間γを算出する。その調整
処理時間γを調整エッチング処理として処理時間Ｔ３４
を行う。そして、タイムラグ期間Ｔ３５における第４の
膜厚測定工程Ｔ４２で目標膜厚Ｙであればエッチング処
理の終点検出として処理を終了する。このように断続的
にライムラグ期間を設定し膜厚測定工程を実施し、エッ
チングレートＲから処理時間を設定し目標膜厚になるま
で終点検出を継続する。

【００７３】以上、上記実施例によれば、この薬液処理
方法は、エッチング処理の初期に少なくとも２回の膜厚
測定工程よりエッチング進行度（エッチングレート）を
算出し、その結果でもって、残りの必要なエッチング処
理時間を設定し実施する。その結果、膜厚測定工程を少
なくすることができ、処理時間を短縮することができ
る。

【００７４】また、上記実施例においては、第２処理時
間Ｔ３２を必要以上にエッチング処理されない処理時間
βとして設定したが、（Ｒβ＝Ｘ２−Ｙ）と設定して目
標膜厚Ｙになる処理時間として設定してもよい。そうす
ることで、後の調整工程をなくすようにしてもよい。

【００７５】＜第３実施例＞図６は、第３実施例に係る
薬液処理方法を示すフローチャートである。なお、第１
実施例と同様の構成に関しては、同符号を付与し説明を
省略する。第２実施例のこの方法は、エッチング終点の
検出方法において第１実施例とさらに異なる手法を用い
た実施例である。

【００７６】この実施例方法においては、まず、シリコ
ン酸化膜の形成される前の初期値を第１の膜厚測定工程
Ｔ５０で測定する。次にシリコン酸化膜が形成されリン
ス処理が終了したタイムラグ期間Ｔ４に第２の膜厚測定
工程Ｔ５１を行い生成されたシリコン酸化膜厚を求め
る。そして、オゾン水Ｌ１による処理時間Ｔ１（断続的
に行う場合はその合計時間）により酸化膜レートを算出
する。

【００７７】この酸化膜レートをエッチングレートとし
て、第２実施例と同様に目標膜厚から第１処理時間Ｔ６
０の処理時間を設定して実施する。そして、第１処理時
間Ｔ６０に続くタイムラグ期間Ｔ６１に第３の膜厚測定
工程Ｔ５２を行い、目標膜厚であればエッチング処理の
終点検出として処理を終了する。

【００７８】以上、この実施例においては、シリコン酸
化膜の生成速度と、シリコン酸化膜をエッチング速度が
近似する処理液を使用する場合に、より短時間で正確な
処理終点の検出を行うことができる。

【００７９】なお、本発明は、上述した実施例および変
形例に限定されるものではなく、以下のように他の形態
でも実施することができる。

【００８０】（１）上記の実施例においては反射式で処
理終点検出を行う場合を示したが、例えば、光を透過し
ないアルミニウムなどの金属薄膜のエッチング処理終了
検出ででは、透過式の検出手段が用いられる薬液処理装
置にも同様に適用することができる。

【００８１】（２）上述の実施形態では、受光素子は反
射光全体の光量を検出するものとしたが、本実施例の形
態はこれに限らず被エッチング薄膜及び基板の反射率に
応じて、任意の波長の強度あるいはスペクトルパターン
の変化を検出するようにしてもよい。

【００８２】（３）さらに、反射光量を検出するに当た
り、対応する膜の反射光の特性差が無い場合、検出する
反射光は薄膜の反射光とを区別するため、フィルターを
用いて波長を制限して検出するようにしてもよい。

【００８３】（４）さらに、上述の実施形態では、半導
体ウエハを洗浄する装置を例にとったが、この発明は、
洗浄以外の処理を行う装置にも適用でき、また、ウエハ
以外にも液晶表示装置用ガラス基板やフォトマスク用の
ガラス基板、光ディスク用の基板などの各種の基板に対
して処理する装置にも同様に適用することができる。

【００８４】なお、薬液供給源９ｂから基板Ｗに供給さ
れるエッチング液としては、フッ酸（ＨＦ）以外に、例
えば、ＢＨＦ（希フッ酸）、Ｈ_３ＰＯ_４、ＨＮＯ_３、Ｈ
Ｆ＋Ｈ_２Ｏ_２（フッ酸過水）、Ｈ_３ＰＯ_４＋Ｈ_２Ｏ
_２（リン酸過水）、Ｈ_２ＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ_２（硫酸過
水）、ＨＣｌ＋Ｈ_２Ｏ_２（アンモニア過水）、Ｈ_３Ｐ
Ｏ_４＋ＣＨ_３ＣＯＯＨ＋ＨＮＯ_３、ヨウ素＋ヨウ化アン
モニウム、しゅう酸系やクエン酸系の有機酸、ＴＭＡＨ
（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイ
ド）やコリンなどの有機アルカリを例示することができ
る。

【００８５】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【００８６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、薬液を基板表面に供給して基板表面をエッチ
ングするエッチング工程中に薬液の供給を停止して、基
板上の薄膜の膜厚を測定しエッチング処理の終点を検出
する。よって、膜厚の測定中は薬液の供給が停止される
ので、液の基板表面上でのうねりの影響を受けることが
ない。その結果、エッチング処理の終点検出を精度高く
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る基板処理装置の構成
を示す縦断面図である。

【図２】基板処理装置の要部拡大断面図である。

【図３】第１実施形態に係る装置の制御系の構成を示す
ブロック図である。

【図４】第１実施形態に係る装置の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図５】第２実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図６】第３実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図７】従来装置の構成を示す縦断面図である。

【符号の説明】

Ｗ基板１、１０１スピンチャック３スピンベース６、６４電動モータ９ａ第１の薬液供給源９ｂ第２の薬液供給源１０純水供給源４０終点検出手段４１膜厚測定部４２、１０３発光素子４６、１０５受光素子４９、６７接離機構５０制御部５１指示部６０上部回転板Ｌ１オゾン水Ｌ２フッ酸Ｌ３純水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面で薬液を流動させる薬液処理方
法において、薬液を基板表面に供給して基板表面上の薄膜を削り取る
エッチング工程と、前記エッチング工程中に薬液の供給を停止して、基板上
の薄膜の膜厚を測定しエッチング処理の終点を検出する
終点検出工程と、を具備したことを特徴とする薬液処理
方法。
【請求項２】請求項１に記載の薬液処理方法におい
て、前記エッチング工程中、基板を回転させ、前記基板表面
における薬液の流動は、当該基板表面の回転で生じる遠
心力によることを特徴とする薬液処理方法。
【請求項３】請求項１および請求項２に記載の薬液処
理方法において、前膜厚の測定を断続的に行い、エッチングの進行状況を
監視することを特徴とする薬液処理方法。
【請求項４】請求項１および請求項２に記載の薬液処
理方法において、前記膜厚の測定を少なくとも２回行い、その時点におけ
る膜厚から進行度を算出し、薄膜の膜厚が所定の値とな
る処理時間を決定することを特徴とする薬液処理方法。
【請求項５】薬液が供給された基板を回転させなが
ら、基板に所要の処理を施す薬液処理装置において、基板を略水平に保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板処理面にエッチング
液を供給する処理液供給手段と、前記処理液供給手段が供給された基板の表面の薄膜の膜
厚を測定する膜厚測定手段と、前記膜厚測定手段による測定を処理液供給手段による処
理液の供給を停止した状態で行うように制御する制御手
段と、を具備したことを特徴とする薬液処理装置。