JP2014038979A - 基板処理装置、および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周縁部の化学処理幅の均一性と処理効率とのそれぞれの悪化を抑制しつつ化学処理幅を細くする。
【解決手段】基板処理装置は、基板を略水平姿勢にて保持する基板保持部と、基板保持手段に保持された基板を略水平面内にて回転させる回転部と、基板の周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置にそれぞれ対向するように配置されて、複数の位置において前記周縁部をそれぞれ加熱する複数の加熱部と、複数の加熱部によって加熱された周縁部に上方から処理液を供給して周縁部の化学処理を行う周縁処理部とを備える。周縁部が複数箇所において加熱されるので各箇所における径方向の加熱幅が細い場合でも、基板の周縁部の温度低下が抑制されて処理液の反応速度の低下が抑制される。これにより、周縁部の化学処理幅の均一性と処理効率とのそれぞれの悪化を抑制しつつ化学処理幅を細くできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を回転させつつ、その基板に処理液を供給してエッチング処理などの化学処理を行う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、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。

半導体ウエハ等の基板の一連の処理工程においては、基板の表面（「上面」）に金属やフォトレジスト等の薄膜を形成するための成膜工程を複数工程有しているが、この成膜工程では基板の裏面（「下面」）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り、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。

そこで、略水平状態に保持した基板を回転させながら基板の周縁部に予め温度調整された処理液を供給して基板表面の周縁部に形成された薄膜を除去する、いわゆるベベルエッチング処理を行う装置が提案されている。

例えば、特許文献１に記載された装置は、略水平状態に保持した基板を回転させながら、基板の下面のうち中央部分に対向する形状のノズルから基板下面にエッチング液を供給し、遠心力の作用により周縁部に広がったエッチング液を基板の上面の周縁部に回り込ませることで基板上面のうち周縁部のエッチング処理を行う。

また、特許文献２に記載された装置は、基板の上方に基板表面と対向する遮断部材を有し、基板を略水平面内にて回転させながら遮断部材の周縁部に配置されたノズルから、基板上面の周縁部に向けて処理液を供給して基板上面のうち周縁部のエッチング処理を行う。

この種の技術においては、基板上のできるだけ広い面積をデバイスとして有効に活用するために、基板上面の周縁部（「端部」）におけるエッチング幅をできるだけ小さく、かつ均一にすることが求められる。特に半導体デバイス製造の技術分野においては、半導体ウエハの大口径化に伴って増加するウエハ周縁部のロスを抑えるため、従来２〜３ｍｍであったエッチング幅を、例えば、１ｍｍ以下にまで減少させることが望まれる。

特開２００４−６６７２号公報 特開２００８−４７６２９号公報

特許文献１の装置によりエッチング幅を小さくするための手法としては、基板上面への処理液の回り込み量を少なくするために処理液の供給量を少なくし基板の回転速度を高めることが考えられる。この手法によれば、平均的なエッチング幅を小さくすることはできるものの、周縁部への処理液の回り込み量の制御が困難となって局所的に大きくエッチングされる部分が出現するなど、エッチング幅の均一性が悪化する。また、周縁部と、周縁部における処理液との温度が低下してエッチングレートが低下するといった問題もある。

特許文献２の装置によりエッチング幅を小さくするためには、周縁部に供給する処理液の供給量を少なくする必要がある。しかしながら、処理液の液量の減少と、該減少による配管中での処理液の温度の低下とによって、基板の周縁部におけるエッチングレートが低下するといった問題がある。

そしてこれらは、エッチング液を用いたエッチング処理に限らず、温度が高いほど反応速度が速くなる処理液を用いて基板の化学処理を行う処理一般に生じる問題である。

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、略水平状態に保持した基板を回転させながら、基板の周縁部に温度が高いほど反応速度が速くなる処理液を供給して基板の周縁部の化学処理（エッチング処理など）を行う装置において、化学処理幅（エッチング幅など）の均一性と処理効率（エッチングレートなど）とのそれぞれの悪化を抑制しつつ化学処理幅を細くできる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、第１の態様に係る基板処理装置は、温度が高いほど反応速度が速くなる処理液を用いて基板の化学処理を行う基板処理装置であって、基板を略水平姿勢にて保持する基板保持部と、前記基板保持手段に保持された前記基板を略水平面内にて回転させる回転部と、前記基板の周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置にそれぞれ対向するように配置されて、前記複数の位置において前記周縁部をそれぞれ加熱する複数の加熱部と、前記複数の加熱部によって加熱された前記周縁部に上方から処理液を供給して前記周縁部の化学処理を行う周縁処理部とを備える。

第２の態様に係る基板処理装置は、第１の態様に係る基板処理装置であって、前記複数の加熱部は、(1) 前記基板の前記周縁部に対して、加熱された流体を供給する熱流体供給手段、および(2) 前記基板の前記周縁部に対して、光を照射する光照射手段のうち少なくとも一方を含み前記加熱された流体と前記光とは、空間的にその一部が前記基板の前記周縁部に当てられ、前記加熱された流体は、前記基板の前記周縁部に存在する物質に対して化学反応性を持たない素材の流体である。

第３の態様に係る基板処理装置は、第１または第２の態様に係る基板処理装置であって、前記複数の加熱部のそれぞれは、前記加熱された流体としての加熱用の水蒸気をそれぞれ前記複数の位置に噴射して前記周縁部をそれぞれ加熱する。

第４の態様に係る基板処理装置は、第３の態様に係る基板処理装置であって、前記水蒸気が、過熱水蒸気である。

第５の態様に係る基板処理装置は、第３または第４の態様に係る基板処理装置であって、前記複数の加熱部は、前記基板の内側から外側に向かう斜め下向き方向の噴射経路に沿って前記水蒸気を前記周縁部にそれぞれ噴射する。

第６の態様に係る基板処理装置は、第３から第５の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記基板の上面のうち前記基板の前記周縁部の回転軌跡で囲まれた範囲内に規定された所定の噴射目標領域に向けて前記基板の上方から気体を噴射することにより、前記噴射目標領域から前記基板の前記周縁部に向かって流れる気体流を基板上に生成させる気体噴射部をさらに備える。

第７の態様に係る基板処理方法は、温度が高いほど反応速度が速くなる処理液を用いて基板の化学処理を行う基板処理方法であって、基板を略水平姿勢にて保持して略水平面内にて回転させる回転ステップと、前記回転ステップと並行して、前記基板の周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置において前記周縁部をそれぞれ加熱する加熱ステップと、
前記加熱ステップにおいて加熱された前記周縁部に上方から処理液を供給して前記周縁部の化学処理を行う周縁処理ステップとを備える。

本発明によれば、基板の周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置において周縁部がそれぞれ加熱されて、周縁部に上方から処理液が供給されるので、周縁部における径方向の加熱幅が細い場合でも周縁部の温度低下が抑制される。そして、処理液の液量が少ないとしても、基板上面の周縁部のうち加熱部により加熱された細幅の領域における処理液の反応速度の低下を抑制して処理液の反応性を上げることができる。従って、化学処理幅の均一性と処理効率とのそれぞれの悪化を抑制しつつ化学処理幅を細くできる。

実施形態に係る基板処理装置の概略構成の一例を模式的に示す図である。 基板の表面に対するノズルユニットの配置を模式的に示す上面図である。 ノズルユニットの構成の一例を示す側面図である。 ノズルユニットの構成の一例を示す側面図である。 ノズルユニットの構成の一例を示す側面図である。 水蒸気の噴射目標領域と基板の周縁部との位置関係の一例を示す図である。 比較技術を示す図である。 加熱部の有無による基板上の温度分布の違いをグラフで例示する図である。 加熱部の有無による基板上のエッチング幅の違い一例を示す図である。 基板の断面図の一例を示す図である。 図１０の基板のエッチング処理後の断面図の一例を示す図である。 比較技術を示す図である。 実施形態における基板処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。また、各図面は模式的に示されたものであり、例えば、各図面における表示物のサイズおよび位置関係等は必ずしも正確に図示されたものではない。

＜実施形態について＞
＜１．基板処理装置の構成＞
図１は実施形態に係る基板処理装置１００の概略構成の一例を模式的に示す図である。この基板処理装置１００は、温度が高いほど反応速度が速くなる処理液を用いて基板の化学処理を行う。具体的には、基板処理装置１００は、化学処理用の処理液としてエッチング液を用いて半導体ウエハ等の基板Ｗの表面（「上面」とも称する）Ｓ１のうち基板の周縁部（「表面周縁部」とも称する）Ｓ３のエッチング処理を行って、表面周縁部Ｓ３に形成されている薄膜（不要物）の除去を行う。表面周縁部Ｓ３は、基板Ｗの表面Ｓ１のうち基板Ｗの周端縁から、例えば、幅０．５〜３．０ｍｍの環状の領域である。なお、表面Ｓ１と反対側の裏面Ｓ２は、「下面」とも称される。基板Ｗの表面形状は略円形であり、基板Ｗの表面Ｓ１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。

なお、エッチング処理に用いられるエッチング液に限らず、化学的な処理液の多くは、温度が上昇するに伴って反応速度が速くなるという一般的なアレニウスの式に従う。つまり、多くの処理液が、「温度が高いほど反応速度が速くなる処理液」に属する。

図１０は、基板Ｗの断面図の一例を示す図である。図１０に示されるように基板Ｗの中心層１１は、シリコン（Ｓｉ）により構成されている。中心層１１の上に熱酸化膜（Ｔｈ−ＳｉＯ_２）、もしくはＨｆ（ハフニューム）または酸化Ｈｆなどの電気を通さない絶縁膜が、下膜１２として成膜されている。そして、下膜１２の上に、ＴｉＮ膜またはＴａＮ膜などのバリアメタル膜、もしくはＡｌ膜、Ｗ膜、ＮｉＳｉ膜、またはＣｕ膜などのメタル膜が、上膜１３として成膜されている。基板Ｗにおいては、表面周縁部Ｓ３のうち周端縁側の領域（処理領域）における上膜１３がエッチング処理により除去される。基板Ｗとして、例えば、中心層１１の上に下膜１２のみが成膜された基板が採用され、表面周縁部の処理領域における下膜１２が除去されてもよい。

図１に示されるように、基板処理装置１００は、表面Ｓ１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（「基板保持部」）１１１を備えている。スピンチャック１１１は、円筒状の回転支軸１１３がモータを含むチャック回転機構（「回転部」）１５４の回転軸に連結されており、チャック回転機構１５４の駆動により回転軸ａ１（鉛直軸）回りに、すなわち略水平面内にて回転可能となっている。

回転支軸１１３の上端部には、円盤状のスピンベース１１５がネジなどの締結部品によって一体的に連結されている。したがって、装置全体を制御する制御部１５１からの動作指令に応じてチャック回転機構１５４が作動することによりスピンベース１１５が回転軸ａ１回りに回転する。また、制御部１５１はチャック回転機構１５４を制御して回転速度を調整する。制御部１５１は、例えば、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することなどにより実現される。

スピンベース１１５の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１１７が立設されている。チャックピン１１７は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１１５の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１１７のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン１１７は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

スピンベース１１５に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１１７を解放状態とし、基板Ｗに対してエッチング処理を行う際には、複数個のチャックピン１１７を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１１７は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１１５から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面（パターン形成面）Ｓ１を上方に向け、裏面Ｓ２を下方に向けた状態で支持される。なお、基板を保持する手段としてはチャックピンによるものに限らず、裏面Ｓ２を吸引して基板Ｗを支持する真空チャックを用いてもよい。

このように基板Ｗを保持したスピンチャック１１１をチャック回転機構１５４により回転駆動することで基板Ｗを所定の回転速度で回転させながら、後述する処理液供給ノズル１２６から基板の表面Ｓ１の表面周縁部Ｓ３に対し処理液が供給されて、所定の化学処理（エッチング処理）が施される。

図２は、基板Ｗの表面Ｓ１に対するノズルユニット１２０（１６０）の配置を模式的に示す上面図である。図示の都合上、ノズルユニット１２０（１６０）のサイズは、基板Ｗに対して実際よりも大きく表示されている。図３、図４は、ノズルユニット１２０の構成の一例を示す側面図である。図５は、ノズルユニット１６０の構成の一例を示す側面図である。

図１、図２に示されるように、スピンチャック１１１に保持された基板Ｗの側方には、モータを備えたノズル回転機構１５５、１５６が設けられており、ノズル回転機構１５５、１５６の動作は、制御部１５１により制御される。ノズル回転機構１５５（１５６）には、剛性のある管状の配管アーム１８０（１９０）がノズル回転機構１５５（１５６）を回転中心として略水平面内にて旋回可能に取付けられている。

配管アーム１８０（１９０）の一端は、ノズル回転機構１５５（１５６）を貫通してその下面に達しており、他端は、配管アーム１８０（１９０）がノズル回転機構１５５（１５６）により旋回されることによって基板Ｗの表面周縁部Ｓ３の上方に位置決め可能である。該他端には、ノズルユニット１２０（１６０）が取付けられている。スピンベース１１５に対する基板Ｗの受渡しなどの際には、配管アーム１８０（１９０）が旋回されてノズルユニット１２０（１６０）が基板Ｗの搬入経路上から退避される。また、エッチング処理やリンス処理などを行う際のノズルユニット１２０（１６０）の位置（処理位置）がサーボ制御により正確に調整されることにより、加熱される表面周縁部Ｓ３の幅や、エッチング幅などが調整される。

図２〜図４に示されるように、ノズルユニット１２０は、水蒸気噴射ノズル１２５を有する加熱部１２１と、処理液供給ノズル１２６およびリンス液供給ノズル１２７を有する処理液吐出部（「周縁処理部」）１２２と、窒素ガス噴射ノズル１２８を有する窒素ガス噴出部１２４とを備えて構成されている。水蒸気噴射ノズル１２５、処理液供給ノズル１２６、リンス液供給ノズル１２７および窒素ガス噴射ノズル１２８には、配管１８１〜１８４がそれぞれ接続されている。配管１８１〜１８４は、それぞれ、ノズルユニット１２０の内部を経て、配管アーム１８０の内部を通され、ノズル回転機構１５５の下面の下方まで配設されている。

また、図５に示されるように、ノズルユニット１６０は、水蒸気噴射ノズル１６５を有する加熱部１６１と、窒素ガス噴射ノズル１６８を有する窒素ガス噴出部１６４とを備えて構成されている。水蒸気噴射ノズル１６５および窒素ガス噴射ノズル１６８には、配管１９１、１９４がそれぞれ接続されている。配管１９１、１９４は、それぞれ、ノズルユニット１６０の内部を経て、配管アーム１９０の内部を通され、ノズル回転機構１５６の下面の下方まで配設されている。図２〜図５に示されるように、加熱部１２１および１６１は、基板Ｗの周縁部の回転軌跡における互いに異なる２つの位置に対してそれぞれ対向するように配置されている。

図１に示されるように、基板処理装置１００の外部の水蒸気供給源１３１は、配管３８５と連通接続されている。配管３８５のうち基板処理装置１００における配管の途中部には、ヒーター１３９と開閉バルブ１７５とが設けられている。なお、配管３８５は、開閉バルブ１７５よりも下流側（スピンチャック１１１側）で２つに分岐している。分岐した配管３８５の一方は、配管１８１（図３）と連通接続され、他方は、配管１９１（図５）と連通接続されている。

ヒーター１３９は、制御部１５１の制御に応じて配管３８５内を通過する水蒸気を加熱する。水蒸気供給源１３１においては、純水などが加熱されることにより基板Ｗの周縁部を加熱するための水蒸気が生成される。生成された加熱用の水蒸気は、ヒーター１３９によって、例えば、１００℃よりも高温の過熱水蒸気として供給される。

水蒸気供給源１３１からは、例えば、１１０℃の過熱水蒸気がヒーター１３９に供給され、ヒーター１３９により加熱された直後の過熱水蒸気の温度は、好ましくは、例えば、１４０℃〜１６０℃などに設定される。表面周縁部Ｓ３に供給される水蒸気は、ノズルユニット１２０（１６０）に供給される経路中で冷却され、さらに表面周縁部Ｓ３の加熱時にも表面周縁部Ｓ３に熱を奪われて冷却される。しかしながら、このような高温の過熱水蒸気は、水蒸気噴射ノズル１２５（１６５）から噴射されて表面周縁部Ｓ３の加熱に供された後においてもなお高温に保たれ得る。そして、表面周縁部Ｓ３における加熱用の水蒸気５１（図３、図５）のミスト化が抑制される。従って、水蒸気５１が凝縮したミストによる基板Ｗの非処理領域への付着が抑制される。

また、該高温の過熱水蒸気が用いられれば、例えば、１００℃までの温度の飽和水蒸気が加熱部１２１（１６１）に供給される場合に比べて基板Ｗの表面周縁部Ｓ３をより高温にすることができ、エッチングレートをより上げることができる。なお、図３（図５）に示されるように、加熱用の水蒸気５１は、基板Ｗの内側から外側に向かう斜め下向き方向の噴射経路に沿って水蒸気噴射ノズル１２５（１６５）から表面周縁部Ｓ３に噴射される。これによっても、水蒸気５１が凝縮したミストが基板Ｗ側に戻ることによる表面Ｓ１の非処理領域へのミストの付着が抑制される。

開閉バルブ１７５は、制御部１５１により制御されたバルブ制御機構１５２によって開閉制御される。バルブ制御機構１５２が、必要に応じて開閉バルブ１７５を開くことにより、加熱部１２１（１６１）に水蒸気供給源１３１から供給された加熱用の水蒸気５１が、加熱部１２１（１６１）の水蒸気噴射ノズル１２５（１６５）から表面周縁部Ｓ３に噴射される。そして、表面周縁部Ｓ３が加熱される。

上述したように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、基板Ｗの周縁部の回転軌跡における互いに異なる２つの位置に対してそれぞれ対向するように配置された２つの加熱部１２１、１６１を備えており、これらの加熱部から基板Ｗの表面周縁部Ｓ３に加熱用の水蒸気を噴射して表面周縁部Ｓ３を加熱する。なお、基板処理装置１００が、これらの加熱部と同様の加熱部を３以上備えることによって表面周縁部Ｓ３を加熱しても良い。すなわち、基板処理装置１００は、基板Ｗの周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置にそれぞれ対向するように配置されて、当該複数の位置において基板Ｗの周縁部をそれぞれ加熱する複数の加熱部を備える。

ここで、加熱用の水蒸気、すなわち加熱用の流体としては、基板の周縁部に存在する物質に対して化学反応性を持たない素材の流体であれば、水蒸気以外の流体が採用されても良い。また、基板処理装置１００の加熱部が、レーザ光や、ハロゲンランプなどのランプから照射される光を表面周縁部Ｓ３に照射して、表面周縁部Ｓ３を加熱してもよい。すなわち、基板Ｗの周縁部に対して加熱された流体を供給して当該周縁部を加熱する熱流体供給部、および基板Ｗの周縁部に対して光を照射して当該周縁部を加熱する光照射部のうち少なくとも一方を含むことによって、基板処理装置１００の複数の加熱部が実現されても良い。

図６は、加熱部１２１、１６１からそれぞれ噴射される水蒸気の噴射目標領域７１ａ、７１ｂと基板の表面周縁部Ｓ３との位置関係の一例を示す図である。図６に示されるように、加熱部１２１、１６１からそれぞれ噴射される加熱用の水蒸気は、表面周縁部Ｓ３に掠って当たるように噴射されて、空間的にその一部が表面周縁部Ｓ３に当てられる。幅３１は、加熱用の水蒸気が表面周縁部Ｓ３に当たる基板の径方向の幅である。加熱された流体に代えて、加熱用の光が加熱部から照射される場合にも、同様に、空間的にその一部が基板Ｗの表面周縁部Ｓ３に当てられる。

換言すれば、基板処理装置１００の加熱部１２１、１６１は、加熱用の水蒸気などの熱媒体を噴射し熱媒体の流束の断面の一部を基板Ｗの周縁部に当てることによって周縁部を加熱する熱流体供給部、および光を照射して当該光の光線束の断面の一部を基板Ｗの周縁部に当てることによって周縁部をそれぞれ加熱する光照射部のうち少なくとも一方を含んで実現される。

例えば、図７に示される噴射目標領域７２ａ、７２ｂのように、噴射された加熱用の流体等の全てが、表面周縁部Ｓ３に当てられる場合には、加熱用の流体等が表面周縁部Ｓ３に当たる基板の径方向の幅３２は、図６に示される幅３１のように、加熱用の流体等の一部が表面周縁部Ｓ３に当てられる場合の幅に比べて広くなってしまいエッチング幅も広くなる。

対して、基板処理装置１００によれば、複数の加熱部からそれぞれ噴射される加熱された流体（照射される光）は、空間的にその一部が基板Ｗの表面周縁部Ｓ３に当てられる。これにより、表面周縁部Ｓ３を効率よく加熱しつつ、表面周縁部Ｓ３の加熱幅をより狭くすることができる。温度が高いほど反応速度が速くなるエッチング液（処理液）が用いられる場合には、表面周縁部Ｓ３の加熱幅を狭くすることによってエッチング幅（化学処理幅）を狭くすることが出来る。そして、表面周縁部Ｓ３に加熱用の水蒸気が噴射される場合には、エッチング幅を、例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度にまで減少させることができる。

なお、ハロゲンランプから照射される光と比較すると加熱用の水蒸気の持つ熱量の方が大きいため、加熱部１２１、１６１から加熱用の水蒸気が噴射される場合には、ハロゲンランプなどから照射される光によって表面周縁部Ｓ３が加熱される場合に比べて効率良く表面周縁部Ｓ３を加熱することが出来る。また、光が用いられる場合と異なり、加熱部にガラスが不要となる。このため、処理液として、例えば、ＨＦ液が用いられる場合でも長期間の連続使用が可能となる。

また、図１に示されるように、基板処理装置１００には、貯留されたエッチング液（処理液）を供給する処理液供給源１３２と、貯留されたリンス液を供給するリンス液供給源１３３も設けられている。エッチング液としては、例えば、ＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）、ＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）、またはＨＦ（フッ酸）などが採用される。なお、他の製造装置内部や搬送系におけるウエハとの接触部分、あるいはウエハを保持するＦＯＵＰ／ＦＯＳＢの内側などに、ＭｏやＣｏなどのメタル成分が付着すると、汚染原因となる。このため、付着したメタル成分を除去することを目的として、例えば、ＳＣ２が、ウエハのベベル部や裏面の洗浄に用いられる。このように、処理液供給源１３２に貯留される処理液が、エッチング以外の目的のためにウエハに供給される場合もある。

リンス液供給源１３３が供給するリンス液としては、純水（ＤＩＷ：脱イオン水）などが採用される。リンス液として機能水や温水が採用されてもよい。

処理液吐出部１２２の処理液供給ノズル１２６と接続された配管１８２は、処理液供給源１３２から配設された配管３８３と連通接続されており、配管３８３の途中部には開閉バルブ１７３が設けられている。処理液吐出部１２２のリンス液供給ノズル１２７と接続された配管１８３は、リンス液供給源１３３から配設された配管３８４と連通接続されている。配管３８４の途中部には、開閉バルブ１７４が設けられている。

開閉バルブ１７３、１７４は、制御部１５１により制御されたバルブ制御機構１５２によって開閉制御されており、バルブ制御機構１５２が、必要に応じて開閉バルブ１７３と開閉バルブ１７４とを選択的に開く。

開閉バルブ１７３が開かれれば、処理液供給源１３２から供給された処理液５２（図３）が、処理液吐出部１２２の処理液供給ノズル１２６から吐出されて表面周縁部Ｓ３に供給される。すなわち、処理液吐出部１２２は、複数の加熱部によって加熱された基板Ｗの周縁部に上方から処理液５２を供給して周縁部の化学処理（エッチング処理）を行う。表面周縁部Ｓ３に供給される処理液の流量は、例えば、毎分１０ｍｌ〜１００ｍｌ程度の少流量に設定される。

また、開閉バルブ１７４が開かれればリンス液供給源１３３から供給されたリンス液５３（図４）が、処理液吐出部１２２のリンス液供給ノズル１２７から吐出されて表面周縁部Ｓ３に供給される。これにより、基板Ｗの周縁部のリンス処理が行われる。

図８は、基板Ｗの表面周縁部Ｓ３を加熱する加熱部１２１（１６１）の有無による基板Ｗ上の温度分布の違いをグラフで例示する図である。グラフ８１は、比較のために基板Ｗの裏面Ｓ２側に設けられた図示省略の円盤状ノズルから、所定の回転速度で回転している基板Ｗの裏面Ｓ２に向けて処理液が吐出された場合の基板Ｗの表面Ｓ１上の温度分布の一例を示している。裏面Ｓ２に吐出される処理液は、予め、例えば、９０℃などに温度調整されており、遠心力の作用によって基板Ｗの周縁部にまで供給される。グラフ８２は、グラフ８１と同様に裏面Ｓ２に処理液が供給され、さらに加熱部１２１（１６１）により表面周縁部Ｓ３の加熱が行われた場合の基板Ｗの表面Ｓ１上の温度分布の一例を示している。

図８の各グラフに示されるように、基板Ｗの中心部から離れるにつれて基板Ｗの回転によって処理液の温度が低下し、表面Ｓ１上の温度も低下するが、加熱部１２１（１６１）による表面周縁部Ｓ３の加熱も行われた場合には、グラフ８２に示されるように、表面周縁部Ｓ３部分の温度を高くすることが出来る。水蒸気は、空間的にその一部が表面周縁部Ｓ３の周端縁に当たるように噴射されるため、グラフ８２に示されるように、表面周縁部Ｓ３のうち周端縁から、例えば、幅１ｍｍ以下の細幅の領域を、基板Ｗの表面Ｓ１の他の領域に比べて高温にすることが出来る。

図９は、基板の表面周縁部Ｓ３を加熱する加熱部１２１（１６１）および表面周縁部Ｓ３に処理液を供給する処理液吐出部１２２の動作の有無による図１０に例示された基板Ｗの表面Ｓ１上のエッチング幅の違いを示す図である。図示の都合上、各エッチング幅は実際よりも大きく記載されている。

略円形の境界４１は、加熱部１２１（１６１）による表面周縁部Ｓ３の加熱が行われつつ、処理液供給ノズル１２６から表面周縁部Ｓ３に処理液が供給された場合において、エッチングされた領域と、回転軸ａ１側のエッチングされなかった非処理領域との境界の一例を示している。また、図１１は、この場合のエッチング処理後の基板Ｗの断面図の一例を示す図である。なお、基板Ｗの裏面Ｓ２には、処理液は供給されていない。幅２１（図９、図１１）は、境界４１上の一つの点におけるエッチング幅を示している。エッチング幅２１は、例えば、０．５〜１．０ｍｍ程度になり、そのばらつきは、例えば、エッチング幅２１の平均値の１／１０以下程度に抑えられる。

境界４２は、比較のために基板Ｗの裏面Ｓ２側に設けられた図示省略の円盤状ノズルから、回転している基板Ｗの裏面Ｓ２に吐出された処理液によって表面周縁部Ｓ３のエッチング処理が行われた場合の基板Ｗの表面Ｓ１におけるエッチングされた領域と、非処理領域との境界の一例を示している。図１２は、この場合のエッチング処理後の基板Ｗの断面図の一例を示す図である。表面周縁部Ｓ３は、裏面Ｓ２に吐出された処理液に遠心力が作用することで、処理液が基板Ｗの周縁部に広がり、さらに表面周縁部Ｓ３にまで回り込むことによってエッチングされている。加熱部１２１（１６１）による表面周縁部Ｓ３の加熱と、処理液吐出部１２２による表面周縁部Ｓ３への処理液の供給とは行われていない。

幅２２は、境界４２上の一つの点におけるエッチング幅を示している。遠心力の作用によって処理液が表面周縁部Ｓ３に回り込む量の制御が困難であるために、境界４２の形状は、略円形の境界４１に比べて大きく波打っており、エッチング幅２２は、例えば、２〜３ｍｍ程度であり、エッチング幅２１に比べて大きくなる。また、エッチング幅２２のばらつきも、エッチング幅２１のばらつきに比べて大きくなる。

図９、図１１、および図１２に示されるように、加熱部１２１（１６１）による加熱と、処理液吐出部１２２による処理液の供給とが行われた場合には、裏面Ｓ２側からの処理液の回り込みによるエッチング処理が行われる場合に比べて、表面周縁部Ｓ３におけるエッチング幅は小さく、また、エッチング幅のばらつきも小さくなる。

上述したように、基板処理装置１００では、基板Ｗの周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置において周縁部がそれぞれ加熱されて、周縁部に上方から処理液が供給されるので、周縁部における基板Ｗの径方向の加熱幅が細い場合でも周縁部の温度低下が抑制される。このため、周縁部に供給される処理液の液量が少ないとしても、基板上面の周縁部のうち加熱部により加熱された細幅の領域における処理液の反応速度の低下を抑制して処理液の反応性を上げることができる。従って、化学処理幅の均一性と処理効率とのそれぞれの悪化を抑制しつつ化学処理幅を細くできる。

なお、図２に示されるように、基板Ｗの表面周縁部Ｓ３の回転軌跡の所定の位置（第１位置）において加熱部１２１からの水蒸気５１（図）が表面周縁部Ｓ３に噴射される。そして、当該回転軌跡に沿って当該所定の位置の後方に位置する他の所定の位置（第２位置）において処理液吐出部１２２からの処理液５２が表面周縁部Ｓ３に供給される。従って、加熱部１２１によって加熱された表面周縁部Ｓ３の部位には、加熱された直後に、処理液吐出部１２２から処理液５２が供給される。そして、当該部位のエッチング処理が行われる。このように、加熱部１２１によって加熱された表面周縁部Ｓ３の温度降下が抑制されつつ表面周縁部Ｓ３のエッチング処理が行われるので、エッチングレートが向上する。

なお、複数の加熱部１２１、１６１が第１位置の近傍において互いに近接していれば、図２に示されるように複数の加熱部が離間している場合に比べて、第２位置において処理液吐出部１２２から処理液が供給される部位の温度をさらに効率よく上げることが出来きる。従って、複数の加熱部１２１、１６１が第１位置の近傍において互いに近接するとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、図１に示されるように、基板処理装置１００の外部には窒素ガス供給源１３４が設けられている。そして、図３〜図５に示されるように、基板処理装置１００の窒素ガス噴出部１２４（１６４）（「気体噴射部」）に接続された配管１８４（１９４）には、窒素ガス供給源１３４から配管３８１を介して窒素ガスが供給される。基板処理装置１００における配管３８１の途中部にはバルブ制御機構１５２により開閉制御される開閉バルブ１７１が設けられている。配管３８１は、開閉バルブ１７５よりも下流側（スピンチャック１１１側）で２つに分岐している。分岐した配管３８１のうち一方は、配管１８４と連通接続され、他方は、配管１９４と連通接続されている。

制御部１５１がバルブ制御機構１５２を介して開閉バルブ１７１を開くことにより、窒素ガス供給源１３４から窒素ガス噴出部１２４（１６４）に窒素ガスが供給される。窒素ガス噴出部１２４（１６４）は、例えば、基板Ｗの周方向に沿って細長い円弧状の断面形状を有して構成される。窒素ガス噴射ノズル１２８（１６８）は、窒素ガス噴出部１２４（１６４）の下面において基板Ｗの周方向に細長い円弧状の開口を有する噴射ノズル、若しくは、窒素ガス噴出部１２４（１６４）の下面において所定の間隔で設けられた円筒状の複数の噴射ノズルなどによって構成される。窒素ガス噴出部１２４（１６４）に供給された窒素ガスは、窒素ガス噴射ノズル１２８（１６８）から窒素ガスＧ１（パージ用ガス）として回転している基板Ｗの表面Ｓ１に噴出される。

より詳細には、窒素ガスＧ１は、基板Ｗの表面Ｓ１のうち表面周縁部Ｓ３の回転軌跡で囲まれた範囲内に規定された所定の噴射目標領域に向けて基板Ｗの上方の窒素ガス噴射ノズル１２８（１６８）から噴射される。そして、表面Ｓ１に噴射された窒素ガスＧ１は、噴射目標領域から基板Ｗの表面周縁部Ｓ３に向かって流れる気体流となる。窒素ガスＧ１による当該気体流によって、加熱部１２１（１６１）から表面周縁部Ｓ３に噴射された水蒸気５１が凝縮したミストや、処理液吐出部１２２の処理液供給ノズル１２６から吐出された処理液５２などが基板Ｗの表面Ｓ１のうちエッチング処理が行われない非処理領域に付着することが抑制される。従って、ミストの付着による非処理領域の劣化を抑制しつつ、基板Ｗの周縁部の加熱に十分な量の水蒸気を供給することができる。

また、リンス処理が終了した後の基板Ｗの表面Ｓ１の乾燥処理においても、窒素ガス噴射ノズル１２８（１６８）から供給される窒素ガスＧ１によって、基板Ｗの乾燥が促進されるとともに、基板Ｗの高速回転により作用する遠心力によって表面周縁部Ｓ３から基板外に振り切られたリンス液が基板Ｗに戻って表面Ｓ１の非処理領域に付着することも抑制される。なお、基板処理装置１００が窒素ガス供給源１３４、窒素ガス噴出部１２４、１６４を備えていないとしても、エッチング幅の均一性とエッチングレートとのそれぞれの悪化を抑制しつつエッチング幅を細くできるので、本発明の有用性を損なうものではない。

＜２．基板処理装置の動作＞
図１３は、実施形態に係る基板処理装置１００による基板処理の流れの一例を示すフローチャートである。処理の開始前には、各開閉バルブは、いずれも閉じられており、スピンチャック１１１は静止している。また、ノズルユニット１２０、１６０は、基板Ｗの搬入経路上以外の待機位置に位置決めされている。まず、図示省略の基板搬送ロボットにより１枚の基板Ｗが、スピンチャック１１１が設置された図示省略の処理室（チャンバー）内に搬入されてスピンチャック１１１に載置され、チャックピン１１７により保持される（ステップＳ１１０）。

続いて、ノズルユニット１２０、１６０が基板Ｗの表面周縁部Ｓ３の上方の所定位置に位置決めされる。そして、開閉バルブ１７１が開かれて、窒素ガス噴出部１２４および１６４は、窒素ガス供給源１３４から供給された窒素ガスを窒素ガスＧ１（パージ用ガス）として基板Ｗの表面周縁部Ｓ３に向けて噴射する（ステップＳ１２０）。

続いて、制御部１５１がチャック回転機構１５４を制御することにより、スピンチャック１１１の回転速度が、例えば、５０ｒｐｍ〜８００ｒｐｍの所定の高速の回転速度になるように、スピンチャック１１１の回転が開始される（ステップＳ１３０）。その後、開閉バルブ１７５が開かれることにより、水蒸気供給源１３１で生成されてヒーター１３９により加熱された加熱用の水蒸気が、ノズルユニット１２０、１６０に供給される。ノズルユニット１２０、１６０は、水蒸気噴射ノズル１２５、１６５から表面周縁部Ｓ３の周端縁側の細幅領域に向けて加熱用の水蒸気の噴射を開始することにより（ステップＳ１４０）、表面周縁部Ｓ３の加熱を開始する。水蒸気噴射ノズル１２５、１６５から噴射される加熱用の水蒸気は、空間的にその一部が表面周縁部Ｓ３に当たるように噴射される。

続いて、基板Ｗの表面周縁部Ｓ３のエッチング処理が行われる（ステップＳ１５０）。具体的には、開閉バルブ１７３が開かれて処理液供給源１３２からノズルユニット１２０の処理液吐出部１２２に処理液が供給されて処理液供給ノズル１２６から加熱された表面周縁部Ｓ３の周端縁側の細幅領域に吐出される。そして、吐出された処理液によって基板Ｗの表面周縁部Ｓ３のエッチング処理が行われる。

所定の時間が経過して表面周縁部Ｓ３のエッチング処理が完了すると、開閉バルブ１７３が閉じられて基板Ｗへの処理液の供給が停止される。そして、開閉バルブ１７５が閉じられて、加熱用の水蒸気の噴射が停止される（ステップＳ１６０）。

続いて、基板Ｗの表面周縁部Ｓ３のリンス処理が行われる（ステップＳ１７０）。具体的には、開閉バルブ１７４が開かれてリンス液供給源１３３からリンス液の供給が開始される。そして、処理液吐出部１２２のリンス液供給ノズル１２７から表面周縁部Ｓ３にリンス液が吐出されて表面周縁部Ｓ３のリンス処理が行われる。所定時間が経過して表面周縁部Ｓ３のリンス処理が完了すると、開閉バルブ１７４が閉じられてリンス液の供給が停止される。

続いて、スピンチャック１１１の回転速度が、１０００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍの高回転速度に設定された状態でスピンチャック１１１の回転が所定の時間継続される。これにより、表面周縁部Ｓ３に残留しているリンス液が遠心力の作用によって基板Ｗの外に振り切られて基板Ｗの表面Ｓ１の乾燥処理（スピン乾燥）が行われる（ステップＳ１８０）。なお、スピン乾燥の際には、窒素ガス噴出部１２４、１６４の窒素ガス噴射ノズル１２８、１６８から表面周縁部Ｓ３への窒素ガスＧ１の供給は継続される。これにより、表面周縁部Ｓ３に付着しているリンス液の乾燥が促進されるとともに、振り切られたリンス液が基板Ｗ側に戻って表面Ｓ１の非処理領域に付着することが抑制される。

乾燥処理の開始から所定の時間が経過すると、スピンチャック１１１の回転が停止されて乾燥処理が終了される（ステップＳ１９０）。続いて、開閉バルブ１７１が閉じられて窒素ガス噴出部１２４、１６４からの窒素ガスＧ１（パージ用ガス）の噴射が停止される（ステップＳ２００）。

窒素ガス噴出部１２４、１６４からのガスの噴射が停止されると、制御部１５１はノズル回転機構１５５、１５６を制御してノズルユニット１２０、１６０を待機位置に移動させる。その後、図示省略の搬送ロボットによって処理済みの基板Ｗがスピンチャック１１１から取り外されて処理室外へ搬出され（ステップＳ２１０）、基板処理装置１００による基板処理が終了する。

以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、基板Ｗの周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置において周縁部がそれぞれ加熱されて、周縁部に上方から処理液が供給される。これにより、周縁部における径方向の加熱幅が細い場合でも周縁部の温度低下が抑制される。そして、周縁部に供給される処理液の液量が少ないとしても、基板Ｗの表面Ｓ１の周縁部のうち加熱部により加熱された周端縁側の細幅の領域における処理液の反応速度の低下を抑制して処理液の反応性を上げることができる。従って、化学処理幅（エッチング幅）の均一性と処理効率とのそれぞれの悪化を抑制しつつ化学処理幅を細くできる。

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、基板Ｗの周縁部に存在する物質に対して化学反応性を持たない素材の加熱された流体を当該周縁部に対して供給して当該周縁部を加熱する熱流体供給部、および基板Ｗの周縁部に対して光を照射して当該周縁部を加熱する光照射部のうち少なくとも一方を含むことによって、複数の加熱部が実現される。そして、当該加熱された流体と光とは、空間的にその一部が基板Ｗの周縁部に当てられる。従って、表面周縁部Ｓ３を効率よく加熱しつつ、表面周縁部Ｓ３の加熱幅をより狭くすることができるので、温度が高いほど反応速度が速くなるエッチング液（処理液）が用いられる場合には、表面周縁部Ｓ３の加熱幅を狭くすることによってエッチング幅（化学処理幅）を狭くすることが出来る。

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、加熱用の流体として加熱用の水蒸気が複数の加熱部のそれぞれから基板Ｗの周縁部に噴射されて、周縁部が加熱される。従って、ハロゲンランプなどから照射される光によって表面周縁部Ｓ３が加熱される場合に比べて効率良く表面周縁部Ｓ３を加熱することが出来る。また、光が用いられる場合と異なり、加熱部にガラスが不要となる。このため、ガラスに対する反応性を有する処理液が用いられる場合でも長期間の連続使用が可能となる。

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、加熱用の水蒸気として、高温の過熱水蒸気が用いられるので、水蒸気噴射ノズルから噴射されて表面周縁部Ｓ３の加熱に供された後においてもなお水蒸気が高温に保たれて、周縁部におけるミスト化が抑制される。従って、水蒸気が凝縮したミストによる基板Ｗの非処理領域への付着が抑制される。また、このように高温の過熱水蒸気が用いられれば、例えば、１００℃までの温度の飽和水蒸気が加熱処理に用いられる場合に比べて基板Ｗの表面周縁部をより高温にすることができ、エッチングレートをより上げることができる。

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、加熱用の水蒸気は、基板Ｗの内側から外側に向かう斜め下向き方向の噴射経路に沿って各水蒸気噴射ノズルから周縁部に噴射される。これにより、基板Ｗの表面周縁部から基板の外側に向かう水蒸気の気体流が生成されるので、水蒸気が凝縮したミストが基板Ｗ側に戻ることによる基板表面の非処理領域へのミストの付着が抑制される。

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、基板Ｗの表面のうち基板の表面周縁部の回転軌跡で囲まれた範囲内に規定された所定の噴射目標領域に向けて基板Ｗの上方から気体（窒素ガスＧ１）を噴射させて、当該噴射目標領域から基板Ｗの表面周縁部に向かって流れる気体流を基板Ｗ上に生成させる。これにより、水蒸気が凝縮したミストやミスト状の処理液による基板Ｗの表面における非処理領域への付着が抑制される。従って、ミストの付着による非処理領域の劣化を抑制しつつ、基板Ｗの周縁部の加熱に十分な量の水蒸気を供給することができる。

本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば、窒素ガス供給源１３４から窒素ガス噴出部１２４（１６４）に窒素ガスＧ１を供給する配管３８１に窒素ガス加熱部がさらに設けられて、加熱された窒素ガスＧ１が基板Ｗの表面周縁部Ｓ３に供給されても良い。加熱された窒素ガスＧ１が供給されれば、エッチングレートをさらに向上させることができる。また、例えば、窒素ガス供給源１３４や水蒸気供給源１３１が基板処理装置１００内に設けられても良い。窒素ガス供給源１３４による窒素ガスの供給に代えて、乾燥空気などの乾燥気体や窒素ガス以外の不活性ガスが供給される構成が採用されてもよい。また、ノズルユニット１２０、１６０における各ノズル等は、基板Ｗに対して一体的に移動されるが、それぞれ個別に移動可能に構成されても良い。

１００ 基板処理装置
１１１ スピンチャック（基板保持部）
１２０，１６０ ノズルユニット
１２１，１６１ 加熱部
１２２ 処理液吐出部（周縁処理部）
１２５，１６５ 水蒸気噴射ノズル
１２６ 処理液供給ノズル
１２７ リンス液供給ノズル
１５４ チャック回転機構（回転部）
１５５，１５６ ノズル回転機構
５１ 水蒸気
５２ 処理液
５３ リンス液
Ｇ１ 窒素ガス
Ｓ１ 表面（上面）
Ｓ２ 裏面（下面）
Ｓ３ 表面周縁部
Ｗ 基板

Claims (7)

1. 温度が高いほど反応速度が速くなる処理液を用いて基板の化学処理を行う基板処理装置であって、
   基板を略水平姿勢にて保持する基板保持部と、
   前記基板保持手段に保持された前記基板を略水平面内にて回転させる回転部と、
   前記基板の周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置にそれぞれ対向するように配置されて、前記複数の位置において前記周縁部をそれぞれ加熱する複数の加熱部と、
   前記複数の加熱部によって加熱された前記周縁部に上方から処理液を供給して前記周縁部の化学処理を行う周縁処理部と、
   を備えた基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記複数の加熱部は、
   (1) 前記基板の前記周縁部に対して、加熱された流体を供給する熱流体供給手段、および
   (2) 前記基板の前記周縁部に対して、光を照射する光照射手段
   のうち少なくとも一方を含み
   前記加熱された流体と前記光とは、空間的にその一部が前記基板の前記周縁部に当てられ、
   前記加熱された流体は、前記基板の前記周縁部に存在する物質に対して化学反応性を持たない素材の流体である基板処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記複数の加熱部のそれぞれは、
   前記加熱された流体としての加熱用の水蒸気をそれぞれ前記複数の位置に噴射して前記周縁部をそれぞれ加熱する基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記水蒸気が、過熱水蒸気である基板処理装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の基板処理装置であって、
   前記複数の加熱部は、
   前記基板の内側から外側に向かう斜め下向き方向の噴射経路に沿って前記水蒸気を前記周縁部にそれぞれ噴射する基板処理装置。
6. 請求項３から請求項５の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
   前記基板の上面のうち前記基板の前記周縁部の回転軌跡で囲まれた範囲内に規定された所定の噴射目標領域に向けて前記基板の上方から気体を噴射することにより、前記噴射目標領域から前記基板の前記周縁部に向かって流れる気体流を基板上に生成させる気体噴射部、
   をさらに備える基板処理装置。
7. 温度が高いほど反応速度が速くなる処理液を用いて基板の化学処理を行う基板処理方法であって、
   基板を略水平姿勢にて保持して略水平面内にて回転させる回転ステップと、
   前記回転ステップと並行して、前記基板の周縁部の回転軌跡における異なる複数の位置において前記周縁部をそれぞれ加熱する加熱ステップと、
   前記加熱ステップにおいて加熱された前記周縁部に上方から処理液を供給して前記周縁部の化学処理を行う周縁処理ステップと、
   を備えた基板処理方法。

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