JP2009194089A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制して、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる基板処理装置を提供すること。
【解決手段】ウエハＷの周縁部上の処理位置に刷毛部材７が配置される。カーボンファイバにより形成された弾性線状体１６が、ウエハＷ上のフッ硝酸の液膜に接触する。可撓性を有する弾性線状体１６は、フッ硝酸の液膜に接触すると、その先端部がウエハＷの回転半径方向外方側に向く湾曲線状に弾性変形する。弾性変形後の弾性線状体１６が、そのフッ硝酸をウエハＷ外に向けて案内する。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などの基板の主面に対し、エッチング液を用いたエッチング処理を施すための基板処理装置に関する。

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に対して処理液を用いた液処理が行われる。このような液処理の一つは、エッチング液をウエハの主面に供給して行うエッチング処理である。ここでいうエッチング処理には、ウエハの主面（ウエハ自体またはウエハ上に形成された薄膜）にパターンを形成するためのエッチング処理、ウエハの主面の表層領域を均一に除去するためのエッチング処理のほか、エッチング作用を利用してウエハの主面の異物を除去する洗浄処理が含まれる。

ウエハの主面に対し処理液による処理を施すための基板処理装置には、複数枚のウエハに対して一括して処理を施すバッチ式のものと、ウエハを一枚ずつ処理する枚葉式のものとがある。枚葉式の基板処理装置は、たとえば、ウエハをほぼ水平姿勢に保持しつつ回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持されているウエハの主面に向けて処理液を供給する処理液ノズルと、この処理液ノズルをウエハ上で移動させるノズル移動機構とを備えている。

たとえば、ウエハにおいてデバイスが形成されるデバイス形成面に対してエッチング処理を施したい場合には、ウエハはデバイス形成面を上向きにしてスピンチャックに保持される。そして、スピンチャックによって回転されるウエハの上面に処理液ノズルからエッチング液が吐出されるとともに、ノズル移動機構によって処理液ノズルが移動される。処理液ノズルの移動にともなって、ウエハの上面におけるエッチング液の着液点が移動する。この着液点を、ウエハの上面の回転中心と周縁部との間でスキャンさせることにより、ウエハの上面の全域にエッチング液を行き渡らせることができる。
特開２００７−８８３８１号公報

ところが、ウエハの上面の中央部に供給されたエッチング液は、ウエハの回転による遠心力を受けて、ウエハの上面の回転半径方向外方に向けて移動する。そのため、処理液ノズルからのエッチング液に加えて、上面の中央部から移動するエッチング液が与えられるウエハの上面の周縁部には、過剰な量のエッチング液が供給される。このため、エッチングレートは、ウエハの上面の周縁部の方が中央部よりも高くなり、ウエハの上面内に処理の不均一が生じるという問題がある。

本願発明者らは、枚葉式の基板処理装置を用いたエッチング処理によってウエハを薄型化（シンニング）する処理を検討してきた。より具体的には、ウエハの裏面（デバイスが形成されていない非デバイス形成面）を上方に向けるとともに、エッチング力の高いフッ硝酸が、エッチング液として、ウエハ裏面（上面）に供給される。フッ硝酸によってウエハ裏面の表層部のウエハ材料がエッチング除去され、これにより、ウエハが薄型化される。

本願発明者らは、エッチング処理時におけるウエハの回転速度が高ければ高いほど、ウエハの上面の周縁部と中央部とのエッチングレートの差が大きくなることを見出した。そして、ウエハを所定の低回転速度（４０〜６０ｒｐｍ）で回転させれば、周縁部と中央部との間のエッチングレートの差が小さくなり、エッチング処理の面内均一性が比較的良好になることを見出した。

ところが、かかる低回転速度でウエハを回転させると、ウエハの上面上のエッチング液に作用する遠心力が小さく、ウエハの周縁部に移動したエッチング液が、ウエハの上面の周縁部からウエハの側方に排除され難い。そのため、ウエハの上面の周縁部にエッチング液が滞留し、かかる領域にエッチング液の厚い液膜（液溜まり）が形成される。この厚い液膜は、失活したエッチング液を高い比率で含んでおり、エッチング力が低いばかりでなく、ウエハの周縁部から熱を奪い、ウエハの上面の周縁部に温度低下を生じさせる。その結果、ウエハの上面の周縁部でエッチングレートが低下するという問題があった。そのため、ウエハの周縁部においてもエッチングレートを向上させ、エッチング処理の面内均一性をさらに高める必要がある。

とくに、シリコンウエハなどエッチング液に対する疎液性が高いウエハに対してエッチング処理が施される場合に、ウエハの上面の周縁部上に形成される液膜（液溜まり）の膜厚が大きくなり、ウエハの上面の周縁部におけるエッチングレートの低下が顕著になるという問題があった。
そこで、この発明の目的は、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制して、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる基板処理装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持しつつ回転させる基板回転手段（４）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段（５）と、可撓性を有する複数の弾性線状体（１６，１６Ａ）を有し、前記主面の周縁部で、前記主面上のエッチング液の液膜と接触して、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する刷毛部材（７）とを含む、基板処理装置（１，１Ａ）である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、基板主面の周縁部上の液膜に接触するように刷毛部材が設けられている。刷毛部材は可撓性を有する複数の弾性線状体を備えており、これらの弾性線状体は基板上のエッチング液の液膜に接触して弾性変形（たとえば湾曲線状に変形）し、エッチング液を基板外に向けて案内する。こうして、基板の主面の周縁部におけるエッチング液を、基板外にスムーズに排出させることができる。特にこれらの弾性線状体は基板の主面にも接触可能であるので、基板の主面に付着しているエッチング液をも基板外に吐き出すことが可能である。これにより、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制することができる。したがって、基板の主面の周縁部でのエッチングレートの低下を抑制または防止でき、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる。

また、弾性線状体が基板上のエッチング液の液膜に接触して弾性変形するので、刷毛部材が基板の主面に対し、当該主面に直交する方向にずれていても、その位置ずれが弾性線状体により吸収されている。そのため、刷毛部材の基板の主面に直交する方向の位置調整を、厳密に行う必要がない。
たとえば、エッチング液によって基板の薄型化を図るエッチング処理では、基板の主面の基板材料がエッチング除去されるため、エッチング処理の進行にともなって、基板の主面が刷毛部材から遠ざかる。この場合、弾性変形している弾性線状体は、基板の主面位置の変化に追従してその形状を変化させる。したがって、エッチング処理の全期間を通じて、弾性線状体とエッチング液の液膜との接触状態を維持することができる。

請求項２に記載したように、前記刷毛部材を冷却する冷却手段（２６，２７，２８）をさらに含むことが好ましい。
基板に対するエッチング処理では、エッチング液と基板の主面との反応により発熱が生じ、基板の主面が高温になることがある。このとき、刷毛部材によるエッチング液の排出によって、基板の周縁部におけるエッチング液の液膜が薄くなっていると、基板の周縁部でエッチング液に奪われる熱量が減少する。その結果、基板の周縁部がその中央部よりも高温になり、基板の主面の周縁部におけるエッチングレートが、基板の主面の中央部におけるエッチングレートに比べて高くなるおそれがある。

そこで、冷却手段により刷毛部材を冷却することにより、刷毛部材およびエッチング液の液膜を介して、基板の周縁部を間接的に冷却することができる。これにより、基板の主面の周縁部における過剰な昇温を抑制することができ、エッチング処理における面内均一性を高めることができる。
たとえば、前記の刷毛部材が前記複数の弾性線状体を支持するための支持部（１５）を備えている場合には、前記冷却手段は、前記支持部に設けられていてもよい。この場合、冷却手段は、支持部の内部に冷却液を流通させる機構（２６，２７，２８）有していてもよいし、支持部に内蔵される冷却源（冷却用のペルチェ素子や、エッチング液よりも低い温度の冷却水を循環させる冷却配管など）を有していてもよい。

前記弾性線状体は、エッチング液に対する耐薬液性を有し、かつ、可撓性を有する材料により形成されていることが好ましい。このような材料で形成された弾性線状体は、基板の周縁部上で、弾性変形した状態でエッチング液に接触する。この弾性線状体は、請求項３に記載したようにカーボンファイバにより形成されていてもよいし、請求項４に記載したようにフッ素樹脂により形成されていてもよい。

とくに、基板処理装置が前記冷却手段を含む場合には、前記弾性線状体がカーボンファイバにより形成されていることが好ましい。この場合、弾性線状体が、熱伝達率が優れたカーボンファイバにより形成されているので、基板の周縁部がより効率的に冷却されるようになる。これにより、基板の周縁部における過剰な昇温を効果的に抑制することができる。

前記エッチング液供給手段が、所定のスキャン経路（たとえば、円弧状あるいは直線状の経路）に沿って当該基板の主面上にエッチング液を走査させるものである場合には、請求項５に記載したように、前記刷毛部材が、前記主面の前記スキャン経路の延長線上で前記液膜に接触するように設けられていることが好ましい。
かかるエッチング液供給手段から基板の主面上に供給されたエッチング液は、基板の周縁部の所定領域に集まるようになる。とくに、基板を低回転速度（４０〜６０ｒｐｍ）で回転させる場合には、スキャン経路の延長線上の基板周縁部にエッチング液が集まるようになる。そのため、刷毛部材を、基板の主面におけるスキャン経路の延長線上に位置するように配置することで、基板の主面上の周縁部におけるエッチング液の滞留をより一層効果的に防止または抑制することができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の構成を模式的に示す断面図である。
この基板処理装置１は、たとえばシリコンウエハからなる円形のウエハＷにおけるデバイス形成領域側の表面とは反対側の裏面（非デバイス形成面）に対して、ウエハＷのシンニング（薄型化）のためのエッチング処理を施すための枚葉式の装置である。この実施形態では、エッチング液として、たとえばフッ硝酸（フッ酸と硝酸との混合液）が用いられる。

この基板処理装置１は、隔壁（図示せず）により区画された処理室２内に、ウエハＷをその裏面を上面としてほぼ水平姿勢に保持しつつ、ウエハＷを鉛直軸線まわりに回転させる基板回転手段としてのスピンチャック４と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの上面にフッ硝酸を供給するためのフッ硝酸ノズル（エッチング液供給手段）５と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの上面に向けてリンス液としてのＤＩＷ（deionized water：脱イオン化された水）を供給するためのＤＩＷノズル６と、ウエハＷの上面の周縁部でフッ硝酸の液膜に接触し、ウエハＷの周縁部からフッ硝酸を排除するための刷毛部材７とを備えている。ウエハＷの周縁部とは、たとえば、ウエハＷの回転中心Ｃ（図２参照）を中心とし、ウエハＷの半径の２／３程度の径を有する円（直径２００ｍｍのウエハＷで、ウエハＷの回転中心Ｃを中心とする半径７０ｍｍ程度の円）の外側の環状領域をいう。

スピンチャック４は、真空吸着式チャックである。このスピンチャック４は、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸９と、このスピン軸９の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース１０と、スピン軸９と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ１１とを備えている。これにより、ウエハＷの裏面が吸着ベース１０に吸着保持された状態で、スピンモータ１１が駆動されると、ウエハＷがスピン軸９の中心軸線まわりに回転する。

フッ硝酸ノズル５は、たとえば連続流の状態でフッ硝酸を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック４の上方でほぼ水平に延びる第１アーム１２の先端に取り付けられている。この第１アーム１２は、スピンチャック４の側方でほぼ鉛直に延びた第１アーム支持軸１３に支持されている。第１アーム支持軸１３には、フッ硝酸ノズル駆動機構１４が結合されており、このフッ硝酸ノズル駆動機構１４の駆動力によって、第１アーム支持軸１３を回転させて、第１アーム１２を揺動させることができるようになっている。

フッ硝酸ノズル５には、フッ硝酸供給管１７が接続されている。フッ硝酸供給管１７には、フッ硝酸供給源からのフッ硝酸が供給されるようになっており、その途中部には、フッ硝酸ノズル５へのフッ硝酸の供給および供給停止を切り換えるためのフッ硝酸バルブ１８が介装されている。
ＤＩＷノズル６は、たとえば連続流の状態でＤＩＷを吐出するストレートノズルであり、スピンチャック４の上方で、その吐出口をウエハＷの中央部に向けて配置されている。このＤＩＷノズル６には、ＤＩＷ供給管１９が接続されており、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷがＤＩＷ供給管１９を通して供給されるようになっている。ＤＩＷ供給管１９の途中部には、ＤＩＷノズル６へのＤＩＷの供給および供給停止を切り換えるためのＤＩＷバルブ２０が介装されている。

刷毛部材７は、ほぼ直方体状のブロック（支持部）１５と、このブロック１５に植設され、当該ブロック１５の底部から鉛直下向きに延びる多数の弾性線状体１６とを備えている。ブロック１５は、スピンチャック４の上方でほぼ水平に延びる第２アーム２２の先端部に保持されている。この第２アーム２２は、スピンチャック４の側方でほぼ鉛直に延びた第２アーム支持軸２３に支持されている。第２アーム支持軸２３には、刷毛部材駆動機構２４が結合されており、この刷毛部材駆動機構２４の駆動力によって、第２アーム支持軸２３を回転させて、第２アーム２２を揺動させることができるようになっている。これにより、刷毛部材７をウエハＷ上方の処理位置と、ウエハＷ上方から側方に退避した退避位置との間で移動させることができる。また、ウエハＷ上方における処理位置の変更も可能である。

ブロック１５の内部（後述する冷却水流通路２８（図３参照））には、冷却水供給管２６が接続されている。冷却水供給管２６には、冷却水供給源からの冷却水が供給されるようになっており、その途中部には、ブロック１５への冷却水の供給および供給停止を切り換えるための冷却水バルブ２７が介装されている。この冷却水供給管２６には、基板処理装置１の室温よりも低温（たとえば、１８℃）に温度調節された冷却水が供給されるようになっている。なお、ウエハＷの周縁部温度は、エッチング液の種類（比熱）やウエハＷの材質、ウエハＷの回転速度、エッチング液の吐出流量などに依存するので、これらに応じて、この冷却水の温度や流量を適切に設定するとよい。

図２は、エッチング処理時における基板処理装置１の図解的な平面図である。
エッチング処理時には、フッ硝酸ノズル５からフッ硝酸が吐出されつつ、フッ硝酸ノズル５が、ウエハＷの回転半径に沿って、近接位置Ｔ１と基板周端位置Ｔ２との間を往復移動（スキャン）される。近接位置Ｔ１は、ウエハＷの回転中心Ｃに近接し、着液したフッ硝酸がウエハＷ上で拡がって回転中心Ｃを通過することができるように定めた位置であり、回転中心Ｃから間隔Ｌ２だけ隔てられている。外径２００ｍｍのウエハＷを用いる場合には、間隔Ｌ２としてたとえば２２．５ｍｍ程度を例示することができる。このとき、フッ硝酸のウエハＷの上面における着液点Ｐは、ウエハＷの回転中心Ｃを通る円弧形状の軌道のうち、近接位置Ｔ１から基板周端位置Ｔ２に至る範囲を円弧状の経路（スキャン経路Ｔ）を描きつつ移動する。なお、スキャン経路Ｔは、円弧状でなく、直線状の経路であってもよい。

エッチング処理時には、刷毛部材７は、刷毛部材駆動機構２４が駆動されることによって、ウエハＷの周縁部上の処理位置（図２参照）に配置される。この刷毛部材７の処理位置では、ブロック１５が、その長手方向がスキャン経路Ｔに沿う回転半径の延長線に対してほぼ直交する直線状に沿うように配置される。つまり、ブロック１５は、処理位置に配置されたときに、スキャン経路Ｔに沿う回転半径の延長線に対してほぼ直交する方向に延びる長尺形状に形成されている。このブロック１５の底面において、複数本の弾性線状体１６が、当該ブロック１５の長手方向に延びた長方形領域に植設されている。

刷毛部材７が処理位置にあるとき、弾性線状体１６は、その先端部がウエハＷの主面に向けて押し付けられ、これにより、ウエハＷの回転半径方向外方側に向く湾曲線状に弾性変形する（図３参照）。複数の弾性線状体１６は、全体として、ブロック１５の長手方向に平行な長尺形状の接液領域において、ウエハＷ主面上のフッ硝酸液膜に接する。この接液領域は、スキャン経路Ｔに沿う回転半径の延長線に対してほぼ直交する方向に延在することになる。特にこれらの弾性線状体１６はウエハＷ主面にも接触可能であるので、ウエハ主面に付着している（密着している）フッ硝酸をもウエハＷ外に吐き出すことが可能である。

図３は、図２の切断面線Ｄ−Ｄから見た図解的な断面図である。
ブロック１５は、フッ硝酸に対する耐薬液性を有する材料（樹脂材料）、たとえば、塩化ビニル（polyvinyl chloride）によって形成されている。ブロック１５の内部には、冷却水が流通するための冷却水流通路２８が形成されている。冷却水流通路２８の一端には冷却水供給管２６が接続されており、この冷却水供給路２６を通して冷却水が冷却水流通路２８に供給されるようになっている。また、冷却水流通路２８の他端には、図示しない冷却水回収管が接続されており、冷却水流通路２８を流通した冷却水が冷却水回収管を通して回収されるようになっている。

ブロック１５の底面には、複数の弾性線状体１６が植設されている。弾性線状体１６は、カーボンファイバによって形成されている。そのため、弾性線状体１６は、高い可撓性および高い伝熱性を有し、しかも、フッ硝酸に対する耐薬性も優れている。弾性線状体１６の自由状態の長さＬ１はたとえば５０ｍｍである。
エッチング処理時には、刷毛部材７が、ウエハＷの上方の処理位置（図２参照）に配置される。この処理位置におけるブロック１５の底面とウエハＷの上面との距離Ｌ（図３参照）は、弾性線状体１６の長さＬ１よりも短い。そのため、刷毛部材７が処理位置にあるときには、弾性線状体１６は、ウエハＷの主面に押し付けられるので、湾曲線状に弾性変形するようになる。

ブロック１５に形成された冷却水流通路２８を冷却水が流通することにより、ブロック１５が冷却され、それに応じて弾性線状体１６も冷却される。そして、弾性線状体１６が高い伝熱性を有するので、刷毛部材７が処理位置（図２参照）にあり、弾性線状体１６がウエハＷの上面のフッ硝酸に接触しているときには、ウエハＷの周縁部が、冷却水流通路２８を流通する冷却水によって、弾性線状体１６およびウエハＷ上のフッ硝酸を介して、冷却されるようになる。

図４は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
この基板処理装置1は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置５０を備えている。
この制御装置５０には、スピンモータ１１、フッ硝酸ノズル駆動機構１４、フッ硝酸バルブ１８、ＤＩＷバルブ２０、刷毛部材駆動機構２４および冷却水バルブ２７などが、制御対象として接続されている。

図５は、基板処理装置１におけるウエハＷの処理の一例を示すフローチャートである。
未処理のウエハＷが、図示しない搬送ロボットによって処理室２内に搬入されて、スピンチャック４に受け渡される（ステップＳ１）。このとき、フッ硝酸ノズル５および刷毛部材７は、スピンチャック４の側方の退避位置に退避させられている。また、フッ硝酸バルブ１８、ＤＩＷバルブ２０および冷却水バルブ２７は、いずれも閉状態に制御されている。

ウエハＷがスピンチャック４へ受け渡された後、制御装置５０は、スピンモータ１１を駆動して、スピンチャック４を低回転速度（たとえば５０ｒｐｍ）で等速回転させる。また、制御装置５０は、フッ硝酸ノズル駆動機構１４を駆動して、フッ硝酸ノズル５をウエハＷの上方へと導く。さらに、フッ硝酸ノズル５がウエハＷの上方に到達すると、制御装置５０は、フッ硝酸バルブ１８を開き、フッ硝酸ノズル５からフッ硝酸を吐出させる。

また、制御装置５０は、刷毛部材駆動機構２４を駆動して、ウエハＷの外方で刷毛部材７の高さ位置を制御する。その後、制御装置５０は、刷毛部材駆動機構２４を駆動して、刷毛部材７をウエハＷの面内に進入させる。これにより、刷毛部材７をウエハＷ上面の周縁部上の処理位置（図２参照）へと導く。そのため、弾性線状体１６は、ウエハＷの上面に接触して、その先端部がウエハＷの回転半径方向外方側に向く湾曲線状に弾性変形する。

また、制御装置５０は、フッ硝酸ノズル駆動機構１４を駆動して、フッ硝酸ノズル５を近接位置Ｔ１と、基板周端位置Ｔ２の上方位置との間を等速で往復スキャンさせる（ステップＳ２）。さらに、制御装置５０は、冷却水バルブ２７を開き、冷却水供給管２６からの冷却水を、ブロック１５の冷却水流通路２８に供給させる。これにより、ブロック１５の冷却水流通路２８に冷却水が流通するようになる。なお、冷却水バルブ２７は常時開いておき、ブロック１５の冷却水流通路２８に常時冷却水が流通するようになっていてもよい。

ウエハＷの上面における着液点Ｐは、スキャン経路Ｔ（図２参照）に沿って往復スキャンする。フッ硝酸の着液点ＰがウエハＷ上を、近接位置Ｔ１から基板周端位置Ｔ２を経由して再び近接位置Ｔ１まで戻るのにたとえば約１．５秒間要する。その後、予め定める処理時間が経過するまで、フッ硝酸の着液点Ｐの往復スキャンが繰り返し行われる。なお、この往復スキャン中において、フッ硝酸ノズル５から吐出されるフッ硝酸の吐出流量は一定（たとえば０．８５Ｌ／ｍｉｎ）に保たれている。

この往復スキャン中に、ウエハＷの上面に供給されたフッ硝酸は、図２に示すように、ウエハＷ上を、回転中心Ｃを中心とする大きな渦を描きながらウエハＷの外方へ向けて移動する。ウエハＷの回転速度が前記の低回転速度であるので、スキャン経路Ｔに沿って吐出されたフッ硝酸は、主として、基板周端位置Ｔ２よりもウエハＷの回転方向下流側に９０〜２７０°の角度領域のウエハＷ周縁部に供給されるようになる。とくに、基板周端位置Ｔ２よりもウエハＷの回転方向下流側に１８０°の位置の周辺領域付近に多量のフッ硝酸が到達するようになる。

刷毛部材７が処理位置（図２参照）にあるとき、弾性線状体１６が、ウエハＷ上のフッ硝酸の液膜に接触する。このとき、ウエハＷ上にはフッ硝酸の液流が形成されているので、弾性線状体１６は、ウエハＷの上面には接触せずに、フッ硝酸の液膜に漂っている。可撓性を有する弾性線状体１６は、フッ硝酸の液膜に接触すると、その先端部がウエハＷの回転半径方向外方側に向く湾曲線状に弾性変形する。そして、その弾性変形後の弾性線状体１６は、そのフッ硝酸をウエハＷ外に向けて案内するようになる。

エッチング処理の進行にともなって、ウエハＷ上面のウエハ材料がエッチング除去されて、ウエハＷの上面位置が微小距離だけ下降する。このとき、湾曲線状に弾性変形しつつ液膜に接触している弾性線状体１６が、ウエハＷの上面位置の下降に追従してその形状を変化させる。したがって、エッチング処理の全期間を通じて、弾性線状体１６とフッ硝酸との接触状態が維持される。

シリコンウエハからなるウエハＷに対するフッ硝酸を用いたシンニング（エッチング処理）では、フッ硝酸とウエハＷの上面との反応により発熱が生じ、ウエハＷの上面が高温（５０〜７０℃）に昇温している。そして、刷毛部材７によるフッ硝酸の排出により、ウエハＷの周縁部におけるフッ硝酸の液膜が薄くなると、ウエハＷの周縁部からフッ硝酸に奪われる熱量が減少する。一方、フッ硝酸の着液点がウエハＷの中央部にある場合でもウエハＷの周縁部にフッ硝酸が到達するから、結果として、ウエハＷ周縁部におけるエッチングレートが過剰になるおそれがある。そこで、この実施形態では、ウエハＷの周縁部上のフッ硝酸の液膜に接触している弾性線状体１６が、ブロック１５内の冷却水流通路２８を流通する冷却水によって冷却されるようになっている。これにより、ブロック１５、弾性線状体１６およびウエハＷ上のフッ硝酸の液膜を介して、ウエハＷの周縁部が冷却される。このため、ウエハＷの周縁部における過剰な昇温が抑制され、ウエハＷ周縁部におけるエッチングレートを抑制することができる。

エッチング処理を所定時間（たとえば３００秒間）だけ行った後、制御装置５０は、刷毛部材駆動機構２４を駆動して、刷毛部材７をスピンチャック４の側方の退避位置に退避させる。また、制御装置５０は、フッ硝酸バルブ１８を閉じ、フッ硝酸ノズル５からのフッ硝酸の吐出を停止する。さらに、制御装置５０は、フッ硝酸ノズル駆動機構１４を駆動して、フッ硝酸ノズル５をスピンチャック４の側方の退避位置に退避させる。さらにまた、制御装置５０は、冷却水バルブ２７を閉じ、ブロック１５の冷却水流通路２８への冷却水の供給を停止させる。なお、上述したように、冷却水を常時流通させる場合には、冷却水バルブ２７は開いたままとし、冷却水流通路２８への冷却水の供給を停止させなくてもよい。

次に、制御装置５０は、スピンモータ１１を制御して、スピンチャック４の回転速度を所定のリンス処理回転速度（１００ｒｐｍ程度）に加速するとともに、ＤＩＷバルブ２０を開いて、ＤＩＷノズル６から、回転状態のウエハＷの上面の回転中心に向けてＤＩＷを供給する（ステップＳ３）。これにより、ウエハＷ上のフッ硝酸が洗い流されて、ウエハＷにリンス処理が施される。このリンス処理におけるＤＩＷノズル６からのＤＩＷの吐出流量は、たとえば２．０Ｌ／ｍｉｎである。

このリンス処理を所定時間（たとえば６０秒間）行った後に、制御装置５０は、ＤＩＷバルブ２０を閉じてリンス処理を終了させる。制御装置５０は、さらにスピンモータ１１を制御して、スピンチャック４の回転速度を所定の乾燥回転速度（１０００〜２０００ｒｐｍ程度）に加速する。これによって、ウエハＷの上面のＤＩＷが遠心力によって振り切られ、ウエハＷがスピンドライされる（ステップＳ４）。

スピンドライを所定時間（たとえば３０秒間）行った後、制御装置５０は、スピンモータ１１を制御して、スピンチャック４の回転を停止させる。その後、処理済みのウエハＷが、搬送ロボットによって処理室２から搬出される（ステップＳ５）。
以上のとおり、この実施形態では、ウエハＷの主面にフッ硝酸を供給してエッチング処理を行う際に、ウエハＷの周縁部上の処理位置に、刷毛部材７が配置される。この刷毛部材７に備えられた可撓性を有する弾性線状体１６は、ウエハＷ上のフッ硝酸の液膜に接触して湾曲線状に変形し、そのフッ硝酸をウエハＷ外に向けて案内する。こうして、ウエハＷの上面の周縁部におけるフッ硝酸、特にウエハＷの上面に付着しているフッ硝酸をも、ウエハＷ外にスムーズに排出させることができる。これにより、ウエハＷの周縁部におけるフッ硝酸の滞留を防止または抑制することができる。したがって、ウエハＷの上面の周縁部でのエッチングレートの低下を抑制または防止でき、ウエハＷの上面に対して均一なエッチング処理を施すことができる。

また、弾性線状体１６がウエハＷ上のフッ硝酸の液膜に接触することにより、ブロック１５の内部を流通する冷却水によって、ブロック１５、弾性線状体１６およびウエハＷ上のフッ硝酸を介して、ウエハＷの周縁部が冷却されるようになる。これにより、ウエハＷの周縁部における過剰な昇温を抑制することができ、ウエハＷ周縁部におけるエッチングレートが過剰になることを抑制または防止できるので、エッチング処理における面内均一性を高めることができる。

図６Ａは、本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す平面図である。図６Ｂは、図６Ａに示す基板処理装置の刷毛部材の構成を示す斜視図である。この第２の実施形態において、図１〜図５に示す実施形態（第１の実施形態）に示された各部に対応する部分には、図１〜図５の実施形態と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。

この第２の実施形態に係る基板処理装置１Ａでは、図３の刷毛部材７に代えて、刷毛部材７Ａが採用されている。この刷毛部材７Ａは、ブロック１５と、フロック１５の底面に植設された多数の弾性線状体１６Ａを備えている。複数の弾性線状体１６Ａは、１列または複数列に配列されており、各弾性線状体１６Ａの先端部には、塑性変形されたＵ字状の湾曲線部３０が設けられている。刷毛部材７Ａの処理位置（図６Ａ参照）では、ブロック１５が、その長手方向がスキャン経路Ｔに沿う回転半径の延長線に対してほぼ直交する直線状に沿うように、かつ、複数の弾性線状体１６Ａの上流側端部が、当該延長線上に位置するように配置される。この状態で、湾曲線部３０の先端３１は、ウエハＷの外方で鉛直上方に向けて延びる。

ブロック１５の底面と自由状態における弾性線状体１６Ａの下端との距離Ｌ２は、処理位置におけるブロック１５の底面とウエハＷの上面との距離Ｌより長い。そのため、刷毛部材７Ａが処理位置にあるときには、弾性線状体１６Ａは、ウエハＷの主面に押し付けられるので弾性変形するようになる。弾性線状体１６Ａは、その途中部である下端部３１で、ウエハＷ上面のフッ硝酸の液膜と接触する。そして、同じ向きに湾曲する複数の湾曲線部３０により、ウエハＷ外へとフッ硝酸を案内方向Ｅに向けて案内する半筒状の案内路３２が形成される。

弾性線状体１６Ａの途中部である下端部３１が、ウエハＷ上面のフッ硝酸の液膜と接触するので、ウエハＷの上面を弾性線状体１６Ａにより傷付けてしまうことを防止することができる。
また、ウエハＷの周縁部上のフッ硝酸の液流が案内路３２によってウエハＷ外へと案内される。このため、ウエハＷ上の周縁部でフッ硝酸をより円滑にウエハＷ外に排出させることができる。

以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
前述の各実施形態では、弾性線状体１６がカーボンファイバにより形成されているとして説明したが、他の材料で形成されていてもよい。この場合、弾性線状体１６をフッ硝酸に対する耐薬性を有するフッ素系樹脂（たとえば、ＰＦＡ（perfluoro−alkylvinyl−ether−tetrafluoro−ethlene−copolymer）樹脂）によって形成することもできる。

また、弾性線状体１６を、ブロック１５の底面のケーシングを貫通して、その根元側の端部が冷却水流通路２８内に達するように設けることもできる。この場合、弾性線状体１６が冷却水によって直接的に冷却されるので、ウエハＷの上面の周縁部をより効果的に冷却することができる。なお、この場合には、冷却水が弾性線状体１６を伝って水漏れしないように、複数の弾性線状体１６の根元部分を封止手段によりシールしつつ、ブロック１５の底面に植設しておくこともできる。

また、ブロック１５の内部に冷却水以外の冷却液を流通させて、ブロック１５を冷却させてもよいし、ブロック１５に温度調節用のペルチェ素子などを埋設し、このペルチェ素子によりブロック１５を冷却させてもよい。
また、前述の各実施形態では、ウエハＷの面内範囲内でスキャンさせているが、フッ硝酸ノズル５からのフッ硝酸の着液点ＰをウエハＷの周端を超えて、その外方までスキャンさせてもよい。

また、前述の各実施形態では、フッ硝酸ノズル５を往復スキャンさせる場合を例にとって説明したが、フッ硝酸ノズル５を一方向スキャンさせるものであってもよい。一方向スキャンとは、この場合、一方向へのノズル移動時にのみフッ硝酸をノズル５から吐出し、他方向へのノズル移動時にはノズル５からのフッ硝酸の吐出を停止することをいう。
また、前述の各実施形態では、ウエハＷに対し、ウエハＷのシンニングのためのエッチング処理を施す基板処理装置１を例にとって説明したが、たとえば酸化膜シリコンウエハからなる円板状のウエハＷにおけるデバイス形成領域側の上面（下面）に対して、酸化膜の除去のためのエッチング処理を施す構成であってもよい。かかる場合、エッチング液としてたとえばフッ酸が用いられることが望ましい。また、ウエハＷの窒化膜の除去のためのエッチング処理を施す場合には、エッチング液として燐酸を用いることもできる。

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

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す断面図である。 エッチング処理時における基板処理装置の図解的な平面図である。 図２の切断面線Ｄ−Ｄから見た図解的な断面図である。 基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す基板処理装置におけるウエハ処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す平面図である。 図６Ａに示す基板処理装置の刷毛部材の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ 基板処理装置
４ スピンチャック（基板回転手段）
５ フッ硝酸ノズル（エッチング液供給手段）
７ 刷毛部材
１５ ブロック（支持部）
１６，１６Ａ 弾性線状体
２６ 冷却水供給管（冷却手段）
２７ 冷却水バルブ（冷却手段）
２８ 冷却水流通管（冷却手段）
Ｔ スキャン経路
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (5)

1. 基板を保持しつつ回転させる基板回転手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   可撓性を有する複数の弾性線状体を有し、前記主面の周縁部で、前記主面上のエッチング液の液膜と接触して、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する刷毛部材とを含む、基板処理装置。
2. 前記刷毛部材を冷却する冷却手段をさらに含む、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記弾性線状体が、カーボンファイバにより形成されている、請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記弾性線状体が、フッ素樹脂により形成されている、請求項１または２記載の基板処理装置。
5. 前記エッチング液供給手段が、所定のスキャン経路に沿って当該基板の主面上にエッチング液を走査させるものであり、
   前記刷毛部材が、前記主面の前記スキャン経路の延長線上で前記液膜に接触するように設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。

Images