JP2011211094A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板上面の周縁部における処理幅を精密に制御することができる基板処理装置および基板処理方法を提供すること。
【解決手段】ウエハＷはスピンチャックにより水平姿勢で保持されている。スピンチャックに保持されたウエハＷの下面の中央部には、下ノズル６からの処理液が供給される。下下ノズル６は、ウエハＷの下面から間隔Ｇ１を隔てて対向する上面５２を有している。上面５２には、処理液吐出口６ａが形成されている。ウエハＷを回転させつつ、処理液吐出口６ａから処理液を吐出すると、その吐出された処理液によって、ウエハＷの下面と下ノズル６の上面５２との間の空間５３が液密状態にされる。ウエハＷの下面に接液する処理液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて回転半径外方側へと広がり、ウエハＷの周端面１０２から上面に回り込む。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板の周縁部に対する洗浄処理のための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、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、太陽電池用基板などの基板が含まれる。
半導体装置の製造工程においては、ほぼ円形の基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）のデバイス形成面などに金属薄膜を形成した後、この金属薄膜の不要部分をエッチング除去する処理が行われる場合がある。たとえば、ウエハの周縁部に金属薄膜が形成されていると、搬送ロボットによるハンドリングの際に、ハンドの金属汚染を起こし、この金属汚染がさらに他のウエハに転移するという不具合を生じるおそれがある。そのため、ウエハの周縁部に形成された不要な金属薄膜は除去される。
ウエハの周縁部から金属薄膜を除去するための基板処理装置は、たとえば、ウエハを水平に保持して回転するスピンチャックと、ウエハの下面にエッチング液を供給するエッチング液ノズルとを備えている。ウエハは、その表面（デバイス形成領域が形成される面）を上方に向けてスピンチャックに保持される。エッチング液ノズルとして、たとえば、スピンチャックの回転軸内に挿通された中心軸ノズルが用いられる。この中心軸ノズルの上端の吐出口は、スピンチャックに保持されたウエハの下面中央に対向している。吐出口から吐出されたエッチング液がウエハの下面に達すると、そのエッチング液は遠心力を受けて回転半径外方側へと広がり、ウエハの周端から上面に回り込み、このウエハの上面の周縁部の不要物をエッチングする。エッチング液ノズルからのエッチング液の吐出流量やスピンチャックの回転数を調節することによって、ウエハの上面の周縁部の所定幅（たとえば０．５〜１．５ｍｍ）の領域にエッチング処理を施すことができる（いわゆるベベルエッチング処理）。
特開２００４−６６７２号公報
ところが上述のような構成では、ウエハの上面の金属薄膜が除去される領域の幅（処理幅）の精密な制御が困難であるという問題がある。
すなわち、ウエハの下面（または、ウエハの下面に形成された薄膜の表面）の面内で親水度がばらつく場合は、エッチング液はウエハの下面における親水度の高い部分に沿って周縁部に向けて移動する。そのため、エッチング液が必ずしも均等に広がらず、放射状の筋状をなしながら広がるので、ウエハ周縁部の各部に供給されるエッチング液の流量が均一にならない。したがって、エッチング液の回り込み量がウエハ周縁部の各部で不均一になる。
また、たとえばエッチング液の吐出開始時はエッチング液ノズルからのエッチング液の吐出流量が安定しない場合があり、エッチング液の吐出後ある程度の時間が経過した後も、ポンプの脈動などによりエッチング液ノズルのエッチング液の吐出流量が瞬間的に変動することがある。エッチング液ノズルからのエッチング液の吐出流量がエッチング処理中に変化すると、ウエハの周縁部へのエッチング液の供給流量も変化する。そのため、ウエハの上面におけるエッチング液の回り込み量が、所期の回り込み量とは異なるおそれがある。
同様の問題は、ベベルエッチング処理だけでなく、ウエハの上面の周縁部を洗浄用薬液などの薬液を用いてウエハの周縁部を処理（洗浄）する場合にも生じる。
そこで、この発明の目的は、基板上面の周縁部における処理幅を精密に制御することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の周縁部（１０１，１０２）に処理液を用いた処理を施す基板処理装置（１；１１０）であって、基板を水平姿勢で保持するための基板保持手段（３）と、前記基板保持手段に保持された基板を、鉛直軸線まわりに回転させる回転手段（１０）と、前記回転手段により回転される基板の下面における前記周縁部よりも内側の領域（Ａ１）に当該基板の下面から間隔（Ｇ１）を隔てて対向する第１対向面（５２；１１５，１１６）と、前記第１対向面に形成された処理液吐出口（６ａ；１１７；１３０；１３１）とを有し、前記処理液吐出口から吐出された処理液によって、基板の下面と前記第１対向面との間の空間（５３）を液密状態にする第１ノズル（６；１１１）とを含む、基板処理装置である。
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が、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
この構成によれば、処理液吐出口から吐出された処理液によって、基板の下面と第１ノズルの第１対向面との間の空間が液密状態にされ、基板の下面における第１対向面と対向する領域の全域に処理液が接液される。基板の下面に接液する処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板下面における第１対向面と対向しない領域（Ａ２）を伝って回転半径外方側へと広がり、基板の周端から上面に回り込む。
基板の下面に供給された処理液は、基板の下面を周縁部に向けて移動する際に、基板の下面における第１対向面と対向する領域と第１ノズルの第１対向面との間の空間が液密状態となるため、基板の下面における第１対向面と対向する領域の全域に処理液が供給される。そのため、基板の下面における当該領域の表面状態（親水性のばらつきなど）の影響を受けない。したがって、基板の下面に供給された処理液が回転半径方向外方に均等に広がり易くなるから、基板の周縁部の各部に供給される処理液流量が均等になる。これにより、基板の周端からの処理液の回り込み量を、基板周縁部の各部で均一にすることができる。
また、第１ノズルからの処理液の吐出状態では、基板の下面と第１ノズルの第１対向面との間に処理液の液溜まりが形成される。そのため、基板の下面に供給される処理液の流量に変化があっても、基板の下面に形成された処理液の液溜まりによって、その供給流量の変化が吸収される。したがって、第１ノズルの処理液の吐出流量に変化があった場合であっても、基板の周縁部における処理液の供給流量の急激な変化を抑制することができ、これにより、基板の周端からの処理液の回り込み量を所期の値に維持することができる。
以上により、基板上面の周縁部における処理幅を精密に制御することができる。
請求項２に記載のように、前記第１対向面が、前記基板保持手段によって保持された基板の下面に対向する平坦面（５２）を含むものであってよい。
また、請求項３に記載のように、前記第１対向面が、前記処理液吐出口（１１７）が形成された内側対向面（１１５）と、前記内側対向面の周囲を取り囲む環状に形成され、前記基板保持手段に保持された基板の下面に対して、前記内側対向面よりも接近した位置で対向する外側対向面（１１６）とを含むものであってもよい。
請求項４に記載のように、前記第１ノズルにおける前記第１対向面を含む領域が、親水性材料を用いて形成されていてもよい。
請求項５記載の発明は、前記基板保持手段に保持された基板の上面の周縁部の一部に向けて処理液を吐出する第２ノズル（５）をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第２ノズルから処理液が吐出されると、第２ノズルからの処理液は、基板の上面の周縁部に供給される。また、基板の下面に第１ノズルから処理液が供給される。この場合、基板の上面の周縁部には、第１ノズルから吐出され、基板の周端から回り込んだ処理液と、第２ノズルから吐出された処理液とが供給される。
この構成の場合、処理液の回り込み量が多いと、基板の周端から回り込んだ処理液と、第２のノズルから吐出された処理液とが激しく衝突し、処理液が周囲に飛散して基板上面の中央領域（たとえば周縁部の内側の領域）に付着するおそれがある。
これに対し、請求項５の発明によれば、基板の周端から回り込む処理液による基板上面の回り込み幅を、精密に制御することができる。これにより、第１ノズルからの処理液と、第２ノズルからの処理液との干渉を抑制することができ、処理液の周囲への飛散を防止することができる。ゆえに、基板の表面（上面）の中央領域に悪影響を与えることがない。
前記の目的を達成するための請求項６記載の発明は、基板（Ｗ）の下面に間隔（Ｇ１）を隔てて対向する対向面（５２；１１５，１１６）を有する第１ノズル（６）から処理液を吐出して、基板の周縁部（１０１，１０２）に処理液を用いた処理を施す基板処理方法であって、基板を鉛直軸線まわりに回転させる回転工程（Ｓ５）と、前記回転工程と並行して実行され、処理液を前記対向面に形成された処理液吐出口（６ａ,１１７）を通じて、基板の下面と前記対向面との間に供給し、基板の下面と前記対向面との間の空間（５３）を液密状態にして、基板の下面に当該処理液を接液させる下面接液工程（Ｓ８）とを含む、基板処理方法である。
この発明の方法によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同様の作用効果を奏する。
請求項７記載の発明は、前記回転工程および前記下面接液工程と並行して実行され、第２ノズルから、基板の上面の周縁部の一部に向けて処理液を吐出する上面処理液供給工程（Ｓ８，Ｓ９）をさらに含む、請求項６記載の基板処理方法である。
この発明の方法によれば、請求項５に関連して説明した作用効果と同様の作用効果を奏する。
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１に示すスピンチャックおよびこれに関連する構成の平面図である。 図１に示す下ノズルの斜視図である。 図１に示す下ノズルから吐出された処理液による処理の様子を示す図である。 図１に示す遮断板の底面図である。 図１に示す当接ピンおよびこれに関連する構成の側面図である。 図１に示す当接ピンおよびこれに関連する構成の側面図である。 図１に示す基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図１に示す基板処理装置による基板の処理例を説明するための工程図である。 同時エッチング処理または同時リンス処理の様子を示す図である。 第１のエッチング試験におけるエッチング液の回り込み量の円周方向分布を示すグラフである（その１）。 第１のエッチング試験におけるエッチング液の回り込み量の円周方向分布を示すグラフである（その２）。 第２のエッチング試験におけるウエハの表面の周縁部を示す光学顕微鏡写真である（その１）。 第２のエッチング試験におけるウエハの表面の周縁部を示す光学顕微鏡写真である（その２）。 本発明の第２実施形態に係る基板処理装置の下ノズルの斜視図である。 下ノズルの変形例を示す平面図である。 下ノズルの他の変形例を示す平面図である。
以下では、本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（第１実施形態）に係る基板処理装置１の概略構成を示す断面図である。この基板処理装置１は、ウエハＷの表面（デバイス形成領域が形成された面）の周縁部（たとえば、ウエハＷの周端縁から幅１．０〜３．０ｍｍの環状領域をいう。以下、「表面周縁部」という）１０１およびウエハＷの周端面１０２に形成されている薄膜を除去することができるものである。表面周縁部１０１の内側の中央領域とは、トランジスタその他の素子（デバイス）が形成されるデバイス形成領域を含む。
基板処理装置１は、隔壁（図示せず）によって区画された処理室（図示せず）内に、ウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック（基板保持手段）３と、スピンチャック３の上方に配置された遮断板（対向部材）４と、ウエハＷの上面の周縁部（表面周縁部１０１）に向けて処理液を吐出する２つの上ノズル（第２ノズル）５と、ウエハＷの下面中央部に向けて処理液を吐出する下ノズル（第１ノズル）６とを備えている。
スピンチャック３は、ほぼ鉛直に延びる回転軸７と、回転軸７の上端にほぼ水平な姿勢で取り付けられた円板状のスピンベース８と、スピンベース８の上面の周縁部に配置された複数の当接ピン９とを備えている。複数の当接ピン９は、スピンベース８の上面における回転軸７の中心軸線を中心とする円周上に等角度間隔で配置されている。各当接ピン９をウエハＷの下面周縁部に当接させることにより、ウエハＷがスピンベース８の上方で水平姿勢で載置される。そして、遮断板４の気体吐出口２７（後述する）から吹き付けられる不活性ガスによって複数の当接ピン９に押し付けられる。各当接ピン９の上部とウエハＷの下面との間に生じる摩擦力によって、ウエハＷは当接ピン９に支持される。なお、薄膜の除去処理では、ウエハＷは、その表面を上方に向けて当接ピン９に支持される。
回転軸７には、モータ（図示せず）などを含むチャック回転機構（回転手段）１０から回転力が入力されるようになっている。ウエハＷを複数の当接ピン９に支持させた状態で、回転軸７にチャック回転機構１０から回転力を入力することにより、ウエハＷを、スピンベース８とともに回転軸７の中心軸線まわりに回転させることができる。
図２は、スピンチャック３およびこれに関連する構成の平面図である。図１および図２を参照して、当接ピン９およびこれに関連する構成について説明する。
各当接ピン９は、鉛直に延びるロッド１１と、ロッド１１の上端部に連結された第１支持部１２と、ロッド１１を取り囲む筒状のベローズ１３と、ロッド１１および第１支持部１２を一体的に昇降させるピン昇降機構１４とを含む。各第１支持部１２は、ウエハＷの下面の周縁部に点接触するように構成されている。各第１支持部１２は、対応するピン昇降機構１４によって、支持位置と、支持位置の真下の位置である退避位置との間で鉛直方向に昇降される。複数の第１支持部１２の支持位置は同じ高さであり、複数の第１支持部１２の退避位置は、同じ高さである。複数の当接ピン９により支持されたウエハＷは、複数の当接ピン９が同期して昇降されることにより、スピンベース８の上方で鉛直方向に昇降される。複数の当接ピン９は、それぞれ３つ以上の当接ピン９により構成される第１当接ピン群９ａおよび第２当接ピン群９ｂに二分される。第１当接ピン群９ａを構成する複数の当接ピン９は、同期して昇降される。同様に、第２当接ピン群９ｂを構成する複数の当接ピン９は、同期して昇降される。第１当接ピン群９ａを構成する複数の当接ピン９と、第２当接ピン群９ｂを構成する複数の当接ピン９とは、スピンベース８の周方向に交互に配置されている。
再び図１を参照して説明する。回転軸７は中空に形成されている。回転軸７内には、下側処理液供給管１５が挿通している。下側処理液供給管１５の上端には、下ノズル６が固定されている。
下側処理液供給管１５には、下側エッチング液供給管１９および下側純水供給管２０が接続されている。下側エッチング液供給管１９には、エッチング液供給源からのエッチング液が供給されている。下側エッチング液供給管１９の途中部には、下側エッチング液供給管１９を開閉するための下側エッチング液バルブ２１が介装されている。下側純水供給管２０には、純水供給源からの純水が供給されている。下側純水供給管２０の途中部には、下側純水供給管２０を開閉するための下側純水バルブ２２が介装されている。エッチング液および純水は、下側エッチング液バルブ２１および下側純水バルブ２２の開閉が制御されることにより選択的に下側処理液供給管１５に供給される。
下側処理液供給管１５に供給されるエッチング液としては、ウエハＷの周縁部から除去しようとする薄膜の種類に応じた種類のものが適用される。たとえば、ウエハＷの周縁部から銅薄膜等の金属膜を除去するときには、ＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）、フッ酸と過酸化水素水との混合液、または硝酸がエッチング液として用いられる。また、ポリシリコン膜、アモルファスシリコン膜またはシリコン酸化膜をウエハＷから除去するときには、たとえば、フッ酸硝酸混合液がエッチング液として用いられる。さらに、ウエハＷ上の酸化膜または窒化膜を除去するときには、たとえば、ＤＨＦ（希フッ酸）や５０％フッ酸などのフッ酸類がエッチング液として用いられる。
図３は、下ノズル６の斜視図である。図４は、下ノズル６から吐出された処理液による処理の様子を示す図である。
図１、図３および図４を参照して、下ノズル６について説明する。下ノズル６は、下側処理液供給管１５の上端に固定された円筒部５０と、円筒部５０の上端に固定された円板部５１とを備えている。円板部５１は、回転軸７の中心軸線を中心とする円板状をなしている。円板部５１の直径Ｄ１は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの直径より小径（たとえばウエハＷの直径の１／３程度）に設定されている。円板部５１の上面（第１対向面、対向面、平坦面）５２は、平坦な水平面をなしており、スピンチャック３に保持されたウエハＷの下面に対向している。下ノズル６の鉛直方向の高さ位置は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの下面と、円板部５１の上面５２との間に所定の間隔Ｇ１が形成されるように設定されている。
円板部５１の上面５２の中央部には、処理液（エッチング液または純水）を吐出するための円形の処理液吐出口６ａが形成されている。処理液吐出口６ａは、回転軸７の中心軸線上に位置している。処理液吐出口６ａと下側処理液供給管１５とは、円板部５１および円筒部５０に形成される接続路５４によって接続されている。そのため、下側処理液供給管１５から接続路５４に供給された処理液が、処理液吐出口６ａから上方に向けて吐出される。円板部５１および円筒部５０は、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルエチレン）などの耐薬液性を有する材料を用いて一体的に形成されている。
ウエハＷの回転状態で、処理液吐出口６ａから上方に向けて処理液（エッチング液または純水）が吐出されると、処理液吐出口６ａからの処理液はウエハＷの下面に当たり、ウエハＷの下面と下ノズル６の上面５２との間の空間５３が液密状態にされる。そして、ウエハＷの下面における上面５２と対向する領域（周縁部よりも内側の領域。以下、「対向領域」という）Ａ１の全域に処理液が接液される。これにより、ウエハＷの下面には、下ノズル６の上面５２との間に処理液の液溜まりが形成される。
ウエハＷの下面に接液する処理液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷ下面における上ノズルの上面５２と対向しない領域（以下、「非対向領域」という）Ａ２を伝って回転半径外方側へと広がり、ウエハＷの周端面１０２に至る。そして、処理液は、この周端面１０２を回り込んでウエハＷの上面の周縁部（表面周縁部１０１）に至る。
図５は、遮断板４の底面図である。
図１および図５を参照して、遮断板４について説明する。遮断板４は、中空に形成された円板状の部材である。遮断板４は、中空に形成された支軸２５の下端に水平な姿勢で連結されている。遮断板４の内部空間は、支軸２５の内部空間に連通している。遮断板４の中心軸線は、スピンチャック３の回転中心Ｌ１上に配置されている。遮断板４は、円形で平坦な下面（第２対向面）２６と、遮断板４の下面２６に形成された複数の気体吐出口２７と、遮断板４の内部に設けられた流通空間２８と、遮断板４の周縁部に形成された２つの挿入孔２９とを含む。遮断板４の下面２６は、ウエハＷとほぼ同じ直径、あるいはウエハＷよりも少し大きい直径を有している。遮断板４は、遮断板４の下面２６が水平になるように配置されている。遮断板４は、遮断板４の下面２６がスピンチャック３に保持されたウエハＷの上面に対向するように構成されている。
また、複数の気体吐出口２７は、遮断板４の中心軸線上に中心を有する所定の円周上で間隔を空けて配置されている。各気体吐出口２７は、遮断板４の径方向に関して中央部よりも外側に配置されている。各気体吐出口２７は、それぞれ、流通空間２８に連通している。また、流通空間２８は、対応する連通路３０を介して各挿入孔２９に連通している。各挿入孔２９は、遮断板４の周縁部を遮断板４の厚み方向（図１では上下方向）に貫通している。後述するように、２つの上ノズル５は、それぞれ、２つの挿入孔２９に挿入される。２つの挿入孔２９は、遮断板４の中心軸線に関して対称に配置されている。
また、上側気体供給管３１は、支軸２５の上端部に接続されている。上側気体バルブ３２は、上側気体供給管３１に介装されている。気体の一例である窒素ガスは、上側気体供給管３１を介して支軸２５に供給される。そして、支軸２５に供給された窒素ガスは、遮断板４の流通空間２８を介して複数の気体吐出口２７から下方に吐出される。また、遮断板４の流通空間２８に供給された窒素ガスは、各連通路３０を介して各挿入孔２９に供給される。各挿入孔２９に供給された窒素ガスは、各挿入孔２９の上端および下端からそれぞれ上方および下方に吐出される。複数の当接ピン９によってウエハＷが支持されており、かつ遮断板４が近接位置（図１に示す位置）にある状態で、複数の気体吐出口２７から窒素ガスが吐出されると、当該ウエハＷは、遮断板４から吹き付けられる窒素ガスによって各当接ピン９に押し付けられる。
また、遮断板昇降機構３３および遮断板回転機構３４は、支軸２５に結合されている。支軸２５および遮断板４は、遮断板昇降機構３３の駆動力が支軸２５に入力されることにより、遮断板４の下面２６がスピンチャック３に保持されたウエハＷの上面に近接する近接位置と、遮断板４がスピンチャック３の上方に大きく退避した退避位置との間で一体的に昇降される。また、支軸２５および遮断板４は、遮断板回転機構３４の駆動力が支軸２５に入力されることにより、スピンチャック３の回転中心Ｌ１まわりに一体的に回転される。遮断板回転機構３４は、たとえば、遮断板４の回転がウエハＷの回転と同期するように、またはウエハＷの回転速度とは異なる速度で遮断板４が回転するように制御されてもよい。また、遮断板回転機構３４は省略されてもよく、遮断板４は、非回転状態で固定されていてもよい。
各上ノズル５は、たとえば、円柱状に形成されている。各上ノズル５は、鉛直姿勢に配置されている。上ノズル５には、上側エッチング液供給管５６および上側純水供給管５７が接続されている。上側エッチング液供給管５６には、エッチング液供給源からのエッチング液が供給されている。上側エッチング液供給管５６の途中部には、上側エッチング液供給管５６を開閉するための上側エッチング液バルブ５８が介装されている。上側純水供給管５７には、純水供給源からの純水が供給されている。上側純水供給管５７の途中部には、上側純水供給管５７を開閉するための上側純水バルブ５９が介装されている。エッチング液および純水は、上側エッチング液バルブ５８および上側純水バルブ５９の開閉が制御されることにより選択的に上ノズルに５に供給される。
上ノズル５に供給されるエッチング液としては、ウエハＷの表面周縁部１０１から除去しようとする薄膜の種類に応じた種類のものが適用される。たとえば、ウエハＷの表面周縁部１０１から銅薄膜等の金属膜を除去するときには、ＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）、フッ酸と過酸化水素水との混合液、または硝酸がエッチング液として用いられる。また、ポリシリコン膜、アモルファスシリコン膜またはシリコン酸化膜をウエハＷから除去するときには、たとえば、フッ酸硝酸混合液がエッチング液として用いられる。さらに、ウエハＷ上の酸化膜または窒化膜を除去するときには、たとえば、ＤＨＦ（希フッ酸）や５０％フッ酸などのフッ酸類がエッチング液として用いられる。
各上ノズル５の上端部は、対応するノズル回転機構３５に連結されている。また、各ノズル回転機構３５は、対応するノズルアーム３６（図１には一方のみ図示）に連結されている。各上ノズル５は、対応するノズルアーム３６によって支持されている。各上ノズル５は、対応するノズル回転機構３５によって、上ノズル５の中心軸線Ｌ２（回転軸線）まわりに回転される。各中心軸線Ｌ２は、スピンチャック３に保持されたウエハＷの上面を通る鉛直な軸線である。各ノズル回転機構３５は、モータなどのアクチュエータを含む。
また、各ノズルアーム３６は、対応するアーム回転機構３７（図１には一方のみ図示）に連結されている。各アーム回転機構３７は、対応するアーム昇降機構３８（図１には一方のみ図示）に連結されている。各アーム回転機構３７は、スピンチャック３の周囲に設けられた鉛直な回動軸線Ｌ３まわりに対応するノズルアーム３６を回動させるように構成されている。また、各アーム昇降機構３８は、対応するノズルアーム３６を鉛直方向に昇降させるように構成されている。各ノズルアーム３６が回動軸線Ｌ３まわりに回動されることにより、各上ノズル５が水平移動される。また、各ノズルアーム３６が鉛直方向に昇降されることにより、各上ノズル５が鉛直方向に移動される。
各上ノズル５は、対応するアーム回転機構３７によって、退避位置と中間位置との間で水平移動される。また、各上ノズル５は、対応するアーム昇降機構３８によって、中間位置と処理位置（図１において実線で示す位置）との間で鉛直方向に移動される。退避位置は、スピンチャック３および遮断板４から大きく離れた位置である。また、中間位置は、遮断板４の真上の位置である。また、処理位置は、各上ノズル５が挿入孔２９内に配置され、かつ、各上ノズル５の下面５ａが遮断板４の下面２６と同一平面上に配置される位置である。各上ノズル５が処理位置に配置されるとき、遮断板４は、遮断板回転機構３４によって回転されて、ノズル挿入姿勢（図１に示す位置）に姿勢変更される。ノズル挿入姿勢は、２つの挿入孔２９がそれぞれ２つの上ノズル５の中間位置の真下にくる位置である。各上ノズル５は、遮断板４がノズル挿入姿勢にある状態で降下される。これにより、各上ノズル５が対応する挿入孔２９に入り込んで、各上ノズル５が処理位置に配置される。
各上ノズル５が処理位置にある状態で吐出口から処理液を吐出させながら、スピンチャック３によってウエハＷを回転させると、ウエハＷの表面周縁部１０１の全周に処理液が供給される。また、このときウエハＷに供給された処理液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて外方に広がっていく。これにより、ウエハＷの表面周縁部１０１が処理される。
図６および図７は、それぞれ、当接ピン９およびこれに関連する構成の側面図である。図６は、当接ピン９が支持位置にある状態を示しており、図７は、当接ピン９が退避位置にある状態を示している。
図２、図６および図７を参照しながら説明する。基板処理装置１は、ウエハＷを所定位置に位置決めするように構成された位置決め機構４０をさらに備えている。位置決め機構４０は、スピンベース８上に配置された２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２と、押圧ブロック４３と、ブロック移動機構４４とを含む（図２参照）。２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２は、それぞれ、スピンベース８の上面の周縁部において隣接する当接ピン９の間に配置されている。一方の固定ピン４１は、一方のストッパ４２に対して、回転軸線まわりの位相が概ね１８０度異なる位置に配置されている。同様に、他方の固定ピン４１は、他方のストッパ４２に対して、回転軸線まわりの位相が概ね１８０度異なる位置に配置されている。
各固定ピン４１は、当該固定ピン４１の上端部に設けられた第２支持部４５を有している。各ストッパ４２は、当該ストッパ４２の上端部に設けられた第３支持部４６と、ウエハＷの周端面１０２に当接されるストッパ面４７とを有している。各第２支持部４５および各第３支持部４６は、同じ高さでウエハＷの下面の周縁部に点接触するように構成されている。２つの第２支持部４５および２つの第３支持部４６は、ウエハＷの下面周縁部に当接することにより協働してウエハＷを支持するように構成されている。また、各ストッパ面４７は、２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２に支持されたウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１上に配置されているときに、当該ウエハＷの周端面１０２に当接する位置に設けられている。したがって、２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２に支持されたウエハＷの周端面１０２が２つのストッパ面４７に当接されることにより、当該ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１上に配置される。
各第２支持部４５の上端位置は、支持位置に配置された各第１支持部１２の上端位置より低い（図６参照）。また、各第２支持部４５の上端位置は、退避位置に配置された各第１支持部１２の上端位置より高い（図７参照）。図示はしないが、各第３支持部４６の上端位置も、各第２支持部４５と同様に、支持位置に配置された各第１支持部１２の上端位置より低く、かつ退避位置に配置された各第１支持部１２の上端位置より高い。したがって、複数の当接ピン９が同期して昇降されることにより、複数の当接ピン９と２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
また、押圧ブロック４３は、たとえば、円柱状に形成されている。押圧ブロック４３は、スピンベース８よりも高い位置で鉛直に配置されている。押圧ブロック４３は、ブロック移動機構４４によって、当接位置（図２において二点鎖線で示す位置）と非当接位置（図２において実線で示す位置）との間で水平移動される。当接位置は、２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２に支持されたウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１上に配置されているときに、押圧ブロック４３の外周面がウエハＷの周端面１０２に当接する位置である。また、非当接位置は、当接位置よりもスピンチャック３の回転中心Ｌ１から離れた位置である。２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２に支持されたウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１に対してずれている状態で、押圧ブロック４３が非当接位置から当接位置に移動されると、ウエハＷが押圧ブロック４３によって２つのストッパ面４７の方へ水平に押される。
搬送ロボット（図示せず）からスピンチャック３にウエハＷが渡されるとき、たとえば、全ての当接ピン９が予め退避位置に配置される。そして、この状態で、スピンチャック３にウエハＷが渡される。すなわち、２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２にウエハＷが載置される。ウエハＷが載置された後は、押圧ブロック４３がブロック移動機構４４によって当接位置に向けて水平移動させられる。このとき、ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１に対してずれていれば、押圧ブロック４３がウエハＷの周端面１０２に当接して、ウエハＷが水平に押される。そして、ウエハＷの周端面１０２が２つのストッパ面４７に当接するまでウエハＷが水平に移動される。これにより、ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１上に配置される。そして、押圧ブロック４３が非当接位置まで戻された後、複数の当接ピン９が支持位置まで上昇される。２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２に支持されたウエハＷは、複数の当接ピン９が支持位置まで上昇される過程で、当該複数の当接ピン９に支持される。これにより、ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１上に配置された状態で、当該ウエハＷが複数の当接ピン９により支持される。
図８は、基板処理装置１の電気的構成を説明するためのブロック図である。
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６６を備えている。制御装置６６は、チャック回転機構１０、ピン昇降機構１４、遮断板昇降機構３３、遮断板回転機構３４、アーム回転機構３７、アーム昇降機構３８、ブロック移動機構４４などの動作を制御する。また、基板処理装置１に備えられた各バルブ２１，２２，３２，５８，５９の開閉は、制御装置６６によって制御される。
図９は、基板処理装置１によるウエハＷの処理の一例を説明するための工程図である。図１０は、エッチング処理またはリンス処理の様子を示す図である。
薄膜の除去に際しては、遮断板４などの処理室内の構成がそれぞれの退避位置に配置された状態で、搬送ロボット（図示せず）によって、薄膜形成後のウエハＷが処理室に搬入されてくる。このウエハＷの表面および端面には薄膜が形成されている。ウエハＷは、処理室に搬入され（ステップＳ１）、その表面を上方に向けて２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２の上に載置される（ステップＳ２）。そして、制御装置６６はブロック移動機構４４を制御して、押圧ブロック４３を当接位置に向けて水平移動させる。このとき、ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１に対してずれていれば、押圧ブロック４３が当接位置に移動する過程でウエハＷが水平に押されて、ウエハＷの周端面１０２が２つのストッパ面４７に当接される。これにより、ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１上に配置される。
次いで、制御装置６６はブロック移動機構４４を制御して、押圧ブロック４３を非当接位置に向けて水平移動させる。これにより、押圧ブロック４３が当接位置から退避される。その後、制御装置６６は、ピン昇降機構１４を制御して、複数の当接ピン９を支持位置まで上昇させる。２つの固定ピン４１および２つのストッパ４２に支持されたウエハＷは、複数の当接ピン９が支持位置まで上昇される過程で、当該複数の当接ピン９に支持される。これにより、ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心Ｌ１上に配置された状態で、当該ウエハＷが複数の当接ピン９により支持される。
次いで、制御装置６６が上側気体バルブ３２を開くと、遮断板４の下面２６に形成された複数の気体吐出口２７から下方に向けて窒素ガスが吐出される（ステップＳ３）。また、制御装置６６は遮断板昇降機構３３を制御して、遮断板４を退避位置から近接位置まで下降させる（ステップＳ４）。これにより、複数の気体吐出口２７から吐出された窒素ガスがスピンチャック３に保持されたウエハＷの上面に吹き付けられ、当該ウエハＷが複数の当接ピン９に押し付けられる。
この状態で、制御装置６６はチャック回転機構１０を制御して、スピンベース８を鉛直軸線まわりに回転させる。これにより、複数の当接ピン９に支持されたウエハＷが、複数の当接ピン９との間に生じる摩擦力によって複数の当接ピン９と一体回転する（ステップＳ５）。スピンチャック３は、ウエハＷを当接ピン９との間に生じる摩擦力によって支持しているので、エッチング処理およびリンス処理の際にウエハＷを高速で回転させることはできない。スピンチャック３により、ウエハＷは５００〜１０００ｒｐｍの回転速度で回転される。
次いで、制御装置６６は遮断板回転機構３４を制御して、遮断板４をノズル挿入姿勢になるように回転させる（ステップＳ６）。そして、制御装置６６により２つのアーム回転機構３７および２つのアーム昇降機構３８が制御されて、各上ノズル５が、退避位置から処理位置に移動される（ステップＳ７）。これにより、２つの上ノズル５がそれぞれ２つの挿入孔２９に挿入される。遮断板４は、この処理例のように近接位置に配置された後にノズル挿入姿勢に配置されてもよいし、近接位置に配置される前にノズル挿入姿勢に配置されてもよい。
次いで、ウエハＷの表面周縁部１０１およびウエハＷの周端面１０２にエッチング処理が施される（ステップＳ８）。この実施形態では、ウエハＷの表面周縁部１０１をエッチングするための上ノズル５からのエッチング液の供給と、主としてウエハＷの下面とウエハＷの周端面１０２とをエッチングするための下ノズル６からのエッチング液の供給とが同時に行われる（同時エッチング処理）。
具体的には、制御装置６６は、上側エッチング液バルブ５８を開いて、回転状態のウエハＷの表面周縁部１０１に向けて上ノズル５の吐出口からエッチング液を吐出する（ステップＳ８）。これにより、ウエハＷの表面周縁部１０１にエッチング液が供給される。なお、上ノズル５からのエッチング液の吐出に先立って、制御装置６６による各ノズル回転機構３５の制御により、各上ノズル５の回転角が予め定める処理角に設定されている。
また、制御装置６６は、下側エッチング液バルブ２１を開いて、回転状態のウエハＷの下面中央部に向けて下ノズル６の処理液吐出口６ａからエッチング液を吐出する（ステップＳ８）。処理液吐出口６ａから吐出されたエッチング液によって、ウエハＷの下面と下ノズル６の上面５２との間の空間５３が液密状態にされ、ウエハＷの下面の対向領域Ａ１（図１および図３参照）の全域にエッチング液が接液される。
ウエハＷの下面に接液するエッチング液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの下面の非対向領域Ａ２（図１および図３参照）を伝って回転半径外方側へと広がり、ウエハＷの周端面１０２に至る。そして、エッチング液は、この周端面１０２を回り込んでウエハＷの表面周縁部１０１に至る。これにより、ウエハＷの表面周縁部１０１およびウエハＷの周端面１０２にエッチング処理を施すことができ、各部に形成された薄膜を除去することができる。
ウエハＷの下面の中央部に供給されたエッチング液は、ウエハＷの下面を周縁部に向けて移動する際に、ウエハＷの下面における対向領域Ａ１と下ノズル６の上面５２との間の空間５３が液密状態となるため、対向領域Ａ１の全域にエッチング液が供給される。そのため、ウエハＷの下面における当該領域Ａ１の表面状態（親水性のばらつきなど）の影響を受けない。したがって、ウエハＷの下面に供給されたエッチング液が回転半径方向外方に均等に広がり、ウエハＷの周縁部の各部に供給されるエッチング液の流量が均等になる。これにより、ウエハＷの周端面１０２からのエッチング液の回り込み量を、ウエハＷ周縁部の各部で均一にすることができる。
かかる処理では、上ノズル５からのエッチング液が表面周縁部１０１に供給された後、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの径方向外方側へ促されるのに対し、ウエハＷの周端面１０２から上面（表面）に回り込んだエッチング液は、その表面張力によりウエハＷの回転半径方向内方へ移動しようとする。そのため、ウエハＷの周端面１０２からのエッチング液の回り込み量が多いと、ウエハＷの周端面１０２から回り込んだエッチング液と、上ノズル５から吐出されたエッチング液とが激しく衝突し、エッチング液が周囲に飛散して、ウエハＷのデバイス形成領域に付着するおそれがある。
しかしながら、この実施形態では、図１０に示すように、ウエハＷの周端から回り込むエッチング液による回り込み幅が非常に小幅（たとえば１．０ｍｍ未満）に制御されており、そのため、下ノズル６から供給されたエッチング液と、上ノズル５から供給されたエッチング液との干渉を抑制することができ、これにより、エッチング液の周囲への飛散を防止することができる。したがって、ウエハＷの表面のデバイス形成領域に悪影響を与えることなく、ウエハＷの表面周縁部１０１、裏面（Ａ１およびＡ２）および周端面１０２に同時にエッチング処理を施すことができる。
また、下ノズル６からのエッチング液の供給中は、制御装置６６は、ピン昇降機構１４を制御して、第１当接ピン群９ａおよび第２当接ピン群９ｂを交互に昇降させる。これにより、ウエハＷの支持状態が、第１当接ピン群９ａだけに支持された状態と、第２当接ピン群９ｂだけに支持された状態とに交互に切り替えられる。ウエハＷの下面の周縁部に達したエッチング液は、ウエハＷの下面周縁部において各当接ピン９が当接される部分にもエッチング液が供給される。
そして、エッチング液の吐出開始から所定時間が経過すると、制御装置６６は、上側エッチング液バルブ５８および下側エッチング液バルブ２１を閉じて、エッチング液の吐出が停止される。
次いで、ウエハＷの表面周縁部１０１、ウエハＷの周端面１０２およびウエハＷの裏面にリンス処理が施される（ステップＳ９）。この実施形態では、ウエハＷの表面周縁部１０１をリンスするための上ノズル５からの純水の供給と、主としてウエハＷの下面とウエハＷの周端面１０２とをリンスするための下ノズル６からの純水の供給とが同時に行われる（同時リンス処理）。
具体的には、制御装置６６は、上側純水バルブ５９を開いて、回転状態のウエハＷの表面周縁部１０１に向けて上ノズル５の吐出口から純水を吐出する（ステップＳ９）。これにより、ウエハＷの表面周縁部１０１に純水が供給される。なお、上ノズル５からの純水の吐出に先立って、制御装置６６による各ノズル回転機構３５の制御により、各上ノズル５の回転角が予め定める処理角に設定されている。
また、制御装置６６は、下側純水バルブ２２を開いて、回転状態のウエハＷの下面中央部に向けて下ノズル６の処理液吐出口６ａから純水を吐出する（ステップＳ９）。処理液吐出口６ａから吐出された純水によって、ウエハＷの下面と下ノズル６の上面５２との間の空間５３が液密状態にされ、ウエハＷの下面の対向領域Ａ１の全域に純水が接液される。ウエハＷの下面に接液する純水は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷ下面の非対向領域Ａ２を伝って回転半径外方側へと広がり、ウエハＷの周端面１０２に至る。そして、純水は、この周端面１０２を回り込んでウエハＷの表面周縁部１０１に至る。これにより、ウエハＷの表面周縁部１０１、ウエハＷの周端面１０２およびウエハＷの裏面に付着したエッチング液を洗い流すことができる。
ウエハＷの下面中央部に供給された純水は、ウエハＷの下面を周縁部に向けて移動する際に、ウエハＷの下面の対向領域Ａ１と下ノズル６の上面５２との間の空間５３が液密状態となるため、対向領域Ａ１の全域にエッチング液が供給される。そのため、ウエハＷの下面における当該領域Ａ１の表面状態（親水性のばらつきなど）の影響を受けない。したがって、ウエハＷの下面に供給された純水が回転半径方向外方に均等に広がり、ウエハＷの周縁部の各部に供給される純水の流量が均等になる。これにより、ウエハＷの周端面１０２からの純水の回り込み量を、ウエハＷ周縁部の各部で均一にすることができる。
この処理では、上ノズル５からの純水が表面周縁部１０１に供給された後、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの径方向外方側へ促されるのに対し、ウエハＷの周端面１０２から上面に回り込んだ純水は、その表面張力によりウエハＷの回転半径方向内方へ移動しようとする。そのため、ウエハＷの周端面１０２からの純水の回り込み量が多いと、ウエハＷの周端面１０２から回り込んだ純水と、上ノズル５から吐出された純水とが激しく衝突し、純水が周囲に飛散して、ウエハＷのデバイス形成領域に付着するおそれがある。
しかしながら、この実施形態では、図１０に示すように、ウエハＷの周端から回り込む純水による回り込み幅が非常に小幅（たとえば１．０ｍｍ未満）に制御されており、そのため、下ノズル６から供給された純水と、上ノズル５から供給された純水との干渉を抑制することができ、これにより、純水の周囲への飛散を防止することができる。したがって、ウエハＷの表面のデバイス形成領域に悪影響を与えることなく、ウエハＷの表面周縁部１０１、裏面（Ａ１およびＡ２）および周端面１０２に同時にリンス処理を施すことができる。
また、下ノズル６からの純水の供給中は、制御装置６６は、ピン昇降機構１４を制御して、第１当接ピン群９ａおよび第２当接ピン群９ｂを交互に昇降させる。これにより、ウエハＷの支持状態が、第１当接ピン群９ａだけに支持された状態と、第２当接ピン群９ｂだけに支持された状態とに交互に切り替えられる。ウエハＷの下面周縁部に達した純水は、ウエハＷの下面周縁部において各当接ピン９が当接される部分にも純水が供給されて、その部分に付着したエッチング液が洗い流される。
そして、純水の吐出開始から所定時間が経過すると、制御装置６６は、上側純水バルブ５９および下側純水バルブ２２を閉じて、純水の吐出が停止される。
その後、制御装置６６は、２つのアーム回転機構３７および２つのアーム昇降機構３８を制御して、各上ノズル５を退避位置に移動する（ステップＳ１０）。これにより、各上ノズル５が挿入孔２９から抜け出る。そして、各上ノズル５が退避位置に移動した後、ウエハＷを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる。
具体的には、制御装置６６は、複数の気体吐出口２７から窒素ガスを吐出させた状態で、チャック回転機構１０および遮断板回転機構３４を制御して、ウエハＷおよび遮断板４を高回転速度（たとえば１０００〜１５００ｒｐｍ）で回転させる（ステップＳ１１）。これにより、ウエハＷに付着している処理液に大きな遠心力が作用して、処理液がウエハＷの周囲に振り切られる。このようにして、ウエハＷから処理液が除去され、ウエハＷが乾燥する。そして、乾燥処理が所定時間にわたって行われた後は、制御装置６６はチャック回転機構１０および遮断板回転機構３４を制御して、ウエハＷおよび遮断板４の回転を停止する（ステップＳ１２）。また、制御装置６６は遮断板昇降機構３３を制御して、遮断板４を退避位置まで上昇させる（ステップＳ１３）。さらに、制御装置６６は上側気体バルブ３２を閉じて、複数の気体吐出口２７からの窒素ガスの吐出が停止される（ステップＳ１４）。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から搬出される（ステップＳ１５）。
以上により、この実施形態によれば、処理液吐出口６ａから吐出された処理液（エッチング液または純水）によって、ウエハＷの下面と下ノズル６の上面５２との間の空間５３が液密状態にされ、ウエハＷの下面における対向領域Ａ１の全域に処理液が接液される。ウエハＷの下面に接液する処理液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷ下面における非対向領域Ａ２を伝って回転半径外方側へと広がり、ウエハＷの周端面１０２から上面に回り込む。
ウエハＷの下面中央部に供給された処理液（エッチング液または純水）は、ウエハＷの下面を周縁部に向けて移動する際に、ウエハＷの下面における対向領域Ａ１と下ノズル６の上面５２との間の空間５３が液密状態となるため、対向領域Ａ１の全域にエッチング液が供給される。そのため、ウエハＷの下面における当該領域Ａ１の表面状態の影響を受けない。したがって、ウエハＷの下面に供給された処理液が回転半径方向外方に均等に広がり、ウエハＷの周縁部の各部に供給される処理液流量が均等になる。これにより、ウエハＷの周端からの処理液の回り込み量を、ウエハＷ周縁部の各部で均一にすることができる。
また、下ノズル６からの処理液（エッチング液または純水）の吐出状態では、ウエハＷの下面と下ノズル６の上面５２との間に処理液の液溜まりが形成される。そのため、ウエハＷの下面に供給される処理液の流量に変化があっても、ウエハＷの下面に形成された処理液の液溜まりによって、その供給流量の変化が吸収される。したがって、処理液吐出口６ａからの処理液の吐出流量に変化があった場合であっても、ウエハＷの周縁部における処理液の供給流量の急激な変化を抑制することができ、これにより、ウエハＷの周端からの処理液の回り込み量を所期の大きさに維持することができる。
また、前述のように、スピンチャック３は、ウエハＷを当接ピン９との間に生じる摩擦力によって支持しているので、エッチング処理およびリンス処理の際にウエハＷを高速で回転させることはできない。しかしながら、この実施形態では、ウエハＷを高速回転させることなく、処理液の回り込み量をウエハＷ周縁部の各部で均一にすることができるので、かかる押し付け方式のスピンチャック３を用いる場合であっても、ウエハＷの表面周縁部１０１の処理幅を精密に制御することができる。
次いで、第１のエッチング試験について説明する。
表面および周端面に銅薄膜が形成されたシリコンウエハＷを試料として用い、スピンチャック３に保持されて回転状態にあるこの試料に対し、図４に示す下ノズル６からエッチング液としてのフッ酸を供給して銅薄膜を除去する試験を行った。ウエハＷを６００ｒｐｍの回転速度で回転させるとともに、下ノズル６からウエハＷの下面に対し０．５Ｌ／ｍｉｎの流量のエッチング液を吐出させ、以下の各試験において、下ノズル６として、円板部５１の直径Ｄ１（以下、「下ノズル径Ｄ１」という。）が異なる２種類のものを使用し、また、エッチング処理時におけるウエハＷの裏面と円板部５１の上面５２との間の間隔Ｇ１（以下、「間隔Ｇ１」という。）を変化させた。
そして、ウエハＷの表面周縁部１０１を周方向に１２等分した各点におけるエッチング液の回り込み量を計測し、その周方向分布（前記各点の周方向位置（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（°））と、ウエハＷの周端面１０２からのエッチング液の回り込み量（ｍｍ）との関係）を求めた。
＜試験１＞
下ノズル径Ｄ１を７２ｍｍとし、間隔Ｇ１を４．５ｍｍとした。
＜試験２＞
下ノズル径Ｄ１を７２ｍｍとし、間隔Ｇ１を３．５ｍｍとした。
＜試験３＞
下ノズル径Ｄ１を７２ｍｍとし、間隔Ｇ１を３．０ｍｍとした。
＜試験４＞
下ノズル径Ｄ１を７２ｍｍとし、間隔Ｇ１を２．５ｍｍとした。
＜試験５＞
下ノズル径Ｄ１を１００ｍｍとし、間隔Ｇ１を４．５ｍｍとした。
図１１は、試験１〜４におけるエッチング液の回り込み量の円周方向分布を示すグラフである。図１２は、試験１および５によって計測された回り込み量を示している。
試験１では、前記各点における回り込み量の平均値（Ａｖｅ．）は０．９０ｍｍであり、最大の回り込み量と最小の回り込み量との差（Ｒａｎｇｅ．）は０．５１ｍｍであった。
試験２では、前記各点における回り込み量の平均値（Ａｖｅ．）は０．７４ｍｍであり、最大の回り込み量と最小の回り込み量との差（Ｒａｎｇｅ．）は０．５１ｍｍであった。
試験３では、前記各点における回り込み量の平均値（Ａｖｅ．）は０．６０ｍｍであり、最大の回り込み量と最小の回り込み量との差（Ｒａｎｇｅ．）は０．４８ｍｍであった。
試験４では、前記各点における回り込み量の平均値（Ａｖｅ．）は０．６０ｍｍであり、最大の回り込み量と最小の回り込み量との差（Ｒａｎｇｅ．）は０．２６ｍｍであった。
試験５では、前記各点における回り込み量の平均値（Ａｖｅ．）は０．５９ｍｍであり、最大の回り込み量と最小の回り込み量との差（Ｒａｎｇｅ．）は０．３４ｍｍであった。
図１１に示す結果から、間隔Ｇ１が２．５ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲内にあれば、エッチング液の回り込み量がウエハＷの周縁部の各部で均一であるが、とくに間隔Ｇ１が３．０ｍｍ以下で、回り込み量の均一性が優れ、かつ回り込み量も少ないことが理解される。
次いで、第２のエッチング試験について説明する。
表面および周端面に銅薄膜が形成されたシリコンウエハＷを試料として用い、スピンチャック３に保持されて回転状態にあるこの試料に対し、エッチング液としてのフッ酸を供給して銅薄膜を除去する試験を行った。この第２のエッチング試験では、図１に示す遮断板４および上ノズル５を、スピンチャック３に保持されたウエハＷの上面に対向させた。ウエハＷを６００ｒｐｍの回転速度で回転させるとともに、上ノズル５および下ノズル６からエッチング液を吐出させた。このとき、上ノズル５からのエッチング液の吐出流量は１５〜２０ｃｃ／ｍｉｎであり、下ノズル６からのエッチング液の吐出流量は０．５Ｌ／ｍｉｎであった。
＜実施例＞
図２に示す下ノズル６を用いて、ウエハＷの下面の中央部に向けて処理液を吐出した。下ノズル径Ｄ１を７２ｍｍとし、間隔Ｇ１を２．５ｍｍとした。
＜比較例＞
ウエハＷの下面の回転中心に向けて処理液を吐出する中心軸ノズルを用いて、ウエハＷの下面の回転中心に向けて処理液を吐出した。このときのウエハＷの裏面と中心軸ノズルの上端との間の間隔を2.5〜4.5ｍｍとした。
図１３は、実施例におけるウエハＷの表面周縁部１０１を示す光学顕微鏡写真である。図１４は、比較例におけるウエハＷの表面周縁部１０１を示す光学顕微鏡写真である。図１３および図１４に表れている白い帯状部分は、上ノズル５からのエッチング液と下ノズル６からのエッチング液が衝突する処理液の境界部分である。
図１４に示す比較例では、エッチング液の回り込み量が多いだけでなく、処理液の境界部分の幅が比較的太いことから、エッチング液同士が激しく衝突していることがわかる。さらに、エッチング液が飛散してデバイス形成領域に付着している。
これに対し、図１３に示す実施例では、このときのウエハＷの周端面１０２からのエッチング液の回り込み量は小量に保たれており、そのため、ウエハＷの表面周縁部１０１における環状の回り込み幅は、非常に小さい幅である。そして、処理液の境界部分の幅が比較的細いことから、エッチング液同士の干渉がほとんどないことが理解される。また、エッチング液のデバイス形成領域内への付着もない。
図１５は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置１１０の下ノズル（第１ノズル）１１１の斜視図である。この第２実施形態において、図１〜図１４に示す実施形態（第１実施形態）に示された各部に対応する部分には、第１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。基板処理装置１１０では、第１実施形態に示す下ノズル６に代えて下ノズル１１１が用いられる。
下ノズル１１１は、下側処理液供給管１５（図１参照）の上端に固定された円筒部１１２と、円筒部１１２の上端に固定された本体部１１３とを備えている。本体部１１３は、回転軸７の中心軸線を中心とするやや厚肉の略円板状をなしている（厚みは、たとえば１０〜１５ｍｍ程度）。なお、本体部１１３および円筒部１１２は、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルエチレン）などの耐薬液性を有する材料を用いて一体的に形成されている。
本体部１１３の上面の中央部には、回転軸線を中心とする円筒状の凹部１１４が形成されている。凹部１１４の深さは、たとえば５〜１０ｍｍ程度に設定されている。凹部１１４の底部には、水平平坦面からなる底面（内側対向面）１１５が形成されている。凹部１１４の内径は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの直径より小径（たとえば、ウエハＷの直径の１／３程度）に設定されている。本体部１１３の上面には、凹部１１４の周囲を取り囲む水平平坦面からなる円環状の上端面（外側対向面）１１６が形成されている。凹部１１４の底面１１５には、円形の処理液吐出口１１７が形成されている。処理液吐出口１１７は、回転軸７の中心軸線上に位置している。下ノズル１１１の高さ位置は、スピンチャック３に保持されたウエハＷの下面と、本体部１１３の上端面１１６との間に所定の間隔が形成されるように設定されている。
処理液吐出口１１７と下側処理液供給管１５とは、本体部１１３および円筒部１１２に形成される接続路１１８によって接続されている。そのため、下側処理液供給管１５から接続路１１８に供給されたエッチング液または純水が、処理液吐出口１１７から上方に向けて吐出される。
スピンチャック３にウエハＷが保持された状態で、ウエハＷを回転させつつ、処理液吐出口１１７から上方に向けて処理液（エッチング液または純水）が吐出されると、ウエハＷの下面と下ノズル１１１の底面１１５および上端面１１６との間の空間が液密状態にされる。そして、ウエハＷの下面における底面１１５および上端面１１６と対向する領域の全域に処理液が接液される。ウエハＷの下面に接液する処理液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷ下面における底面１１５および上端面１１６と対向しない領域を伝って回転半径外方側へと広がり、ウエハＷの周端面１０２に至る。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態でも実施することができる。
また、前述の各実施形態では、処理液吐出口６ａ，１１７が１つ形成されている場合について説明した。しかし、処理液吐出口の数は、２つ以上であってもよい。この場合、図１６に示すように、下ノズル６の上面５２に、複数（たとえば、５つの）処理液吐出口１３０が、ウエハＷの回転半径方向に沿って配列して形成されていてもよい。また、図１７に示すように、下ノズル６の上面５２に、多数の処理液吐出口１３１が、ウエハＷの回転中心から放射状に配列して形成されていてもよい。これら図１６および図１７の場合、複数の処理液吐出口１３０，１３１のうち少なくとも１つの処理液吐出口１３０，１３１がウエハＷの回転軸線上に形成されていることが必要である。
また、下ノズル１１１の底面１１５に、複数の処理液吐出口がウエハＷの回転半径方向に沿って配列して形成されていてもよいし、また、複数の処理液吐出口がウエハＷの回転中心から放射状に配列して形成されていてもよい。これらの場合においても、複数の処理液吐出口のうち少なくとも１つの処理液吐出口がウエハＷの回転軸線上に形成されていることが必要である。
また、下ノズル６，１１１が、ＰＶＣ（塩化ビニル）などの親水性材料を用いて形成されていてもよい。この場合、処理液吐出口６ａおよび処理液吐出口１１７から吐出された処理液が、下ノズル６の上面５２ならびに下ノズル６の底面１１５および上端面１１６と、それぞれなじみ易い。そのため、ウエハＷの下面と上面５２との間の空間５３またはウエハＷの下面と底面１１５および上端面１１６との間の空間を、容易に液密状態とすることができる。
また、第２実施形態において、凹部１１４の底面１１５に吸引口が形成されていてもよい。この場合、吸引口には吸引装置から延びる吸引路の一端が接続されており、ウエハＷの処理時において吸引口の内部が吸引されることにより、凹部１１４の底面１１５とウエハＷとの間の処理液の一部が吸引口から吸引路に吸引される。そのため、凹部１１４に溜められる処理液の量を調節することができ、これにより、ウエハＷの下面に処理液を良好に供給することができる。
また、前述の実施形態では、上ノズル５と下ノズル６とから同時に処理液を吐出する処理を例に挙げて説明したが、上ノズル５から吐出された処理液によるウエハＷの表面周縁部１０１の洗浄と、下ノズル６から吐出された処理液によるウエハＷの表面周縁部１０１の洗浄とは、別の工程（別のユニット）で行われていてもよい。
また、前述の実施形態では、ウエハＷの表面周縁部１０１の処理は、上ノズル５から吐出される処理液によって行われているが、下ノズル６から吐出された処理液をウエハＷの表面周縁部１０１まで回り込ませることによってウエハＷの表面周縁部１０１の処理が行われてもよい。
また、前述の実施形態では、遮断板４がウエハＷの上面に対向し、上ノズル５が遮断板４の挿入孔２９に挿入される構成としているが、遮断板４を備えず、ウエハＷの表面周縁部１０１に向けて処理液を吐出する上ノズル５のみを備える構成であってもよい。
また、下ノズル６，１１１の処理液吐出口６ａ，１１７から吐出される処理液としては、エッチング液や純水のほか、ＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などの洗浄用薬液を用いることができる。
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。
１ 基板処理装置
３ スピンチャック（基板保持手段）
４ 遮断板（対向部材）
５ 上ノズル（第２ノズル）
６ 下ノズル（第１ノズル）
６ａ 処理液吐出口
１０ チャック回転機構（回転手段）
２９ 挿入孔
５２ 上面（第１対向面、対向面、平坦面）
５３ 空間
１０１ 表面周縁部（周縁部）
１０２ 周端面（周縁部）
１１０ 基板処理装置
１１１ 下ノズル（第１ノズル）
１１５ 底面（内側対向面）
１１６ 上端面（外側対向面）
１１７ 処理液吐出口
１３０ 処理液吐出口
１３１ 処理液吐出口
Ａ１ 対向領域（周縁部よりも内側の領域）
Ａ２ 非対向領域（第１対向面と対向しない領域）
Ｇ１ 間隔
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (7)

  1. 基板の周縁部に処理液を用いた処理を施す基板処理装置であって、
    基板を水平姿勢で保持するための基板保持手段と、
    前記基板保持手段に保持された基板を、鉛直軸線まわりに回転させる回転手段と、
    前記回転手段により回転される基板の下面における前記周縁部よりも内側の領域に当該基板の下面から間隔を隔てて対向する第１対向面と、前記第１対向面に形成された処理液吐出口とを有し、前記処理液吐出口から吐出された処理液によって、基板の下面と前記第１対向面との間の空間を液密状態にする第１ノズルとを含む、基板処理装置。
  2. 前記第１対向面が、前記基板保持手段によって保持された基板の下面に対向する平坦面を含む、請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記第１対向面が、
    前記処理液吐出口が形成された内側対向面と、
    前記内側対向面の周囲を取り囲む環状に形成され、前記基板保持手段に保持された基板の下面に対して、前記内側対向面よりも接近した位置で対向する外側対向面とを含む、請求項１または２記載の基板処理装置。
  4. 前記第１ノズルにおける前記第１対向面を含む領域が、親水性材料を用いて形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板保持手段に保持された基板の上面の周縁部の一部に向けて処理液を吐出する第２ノズルをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 基板の下面に間隔を隔てて対向する対向面を有する第１ノズルから処理液を吐出して、基板の周縁部に処理液を用いた処理を施す基板処理方法であって、
    基板を鉛直軸線まわりに回転させる回転工程と、
    前記回転工程と並行して実行され、処理液を前記対向面に形成された処理液吐出口を通じて、基板の下面と前記対向面との間に供給し、基板の下面と前記対向面との間の空間を液密状態にして、基板の下面に当該処理液を接液させる下面接液工程とを含む、基板処理方法。
  7. 前記回転工程および前記下面接液工程と並行して実行され、第２ノズルから、基板の上面の周縁部の一部に向けて処理液を吐出する上面処理液供給工程をさらに含む、請求項６記載の基板処理方法。
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