JP2020136296A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液を所望の入射角度にて基板に供給する。【解決手段】基板処理装置１は、基板保持部３１と、第２ノズル５２と、角度調節部７１と、を備える。基板保持部３１は、水平状態で基板９を保持する。第２ノズル５２は、基板９に向けて処理液の液柱を吐出する。角度調節部７１は、第２ノズル５２から帯電した状態で吐出される処理液の液柱に対して、電位が付与された状態で近接して配置され、当該液柱に引力または斥力を作用させることにより、当該液柱の基板９に対する入射角度を調節する。これにより、処理液を所望の入射角度にて基板９に供給することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上に成膜が行われた基板のベベル部に対してエッチング液を供給し、ベベル部の膜を除去するエッチング処理が行われる。具体的には、例えば、基板のベベル部の上方に配置されたノズルから、ベベル部に向けて下方かつ径方向外方へとエッチング液の液柱が吐出され、エッチング液と接触したベベル部の膜が基板のベベル部から除去される。

一方、特許文献１では、基板に処理液を供給して基板の処理を行う基板液処理装置において、ノズルの外表面に付着した液体を除去するために、ノズル近傍に配置された帯電部材をノズルに対して相対的に移動する技術が開示されている。

特開２０１６−１３６５９０号公報

ところで、基板のベベル部の膜を除去するエッチング処理では、基板上方からのダウンフローや基板から飛散するエッチング液を受けるカップ部の帯電等により、基板に対するエッチング液の液柱の入射角度等が不安定になるおそれがある。現在、エッチング処理が行われるベベル部の幅は、例えば２ｍｍ〜３ｍｍであり、当該処理幅の精度として、例えば０．０５ｍｍ〜１ｍｍが要求される。したがって、エッチング液の入射角度の変動は好ましくない。また、基板に対するエッチング液の液柱の入射角度を調節することにより、ベベル部の膜を除去した後に基板上に残置される膜の端縁の角度を所望の角度とすることも求められている。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、処理液を所望の入射角度にて基板に供給することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板処理装置であって、水平状態で基板を保持する基板保持部と、前記基板に向けて処理液の液柱を吐出する液吐出部と、前記液吐出部から帯電した状態で吐出される前記処理液の前記液柱に対して、電位が付与された状態で近接して配置され、前記液柱に引力または斥力を作用させることにより、前記液柱の前記基板に対する入射角度を調節する角度調節部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記角度調節部は、導体部と、前記導体部の表面を被覆する絶縁部とを備え、前記導体部に電位が付与されることにより、前記絶縁部が帯電する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記液吐出部は、前記基板の周縁領域に向けて、前記基板のエッジよりも径方向内側から径方向外方に向かって前記処理液を斜め下方に吐出する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記角度調節部は、前記液吐出部の吐出口よりも径方向外側にて、平面視において前記処理液の前記液柱と重なる位置に配置され、前記液柱に対して斥力を作用させる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記液吐出部は、前記処理液の前記液柱を前記基板の周縁領域に向けて吐出し、前記基板処理装置は、前記基板の前記周縁領域よりも径方向内側から径方向外方へとガスを送出するガス送出部をさらに備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、上下方向を向く中心軸を中心として前記基板保持部を回転する基板回転機構と、前記基板回転機構の回転速度を制御する回転制御部とをさらに備える。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記角度調節部を除電する除電部をさらに備える。

請求項８に記載の発明は、基板処理方法であって、ａ）水平状態で保持された基板に向けて処理液の液柱を吐出する工程と、ｂ）前記ａ）工程と並行して、帯電した状態で吐出される前記処理液の前記液柱に対して、角度調節部を電位が付与された状態で近接して配置し、前記液柱に引力または斥力を作用させることにより、前記液柱の前記基板に対する入射角度を調節する工程とを備える。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の基板処理方法であって、前記角度調節部は、導体部と、前記導体部の表面を被覆する絶縁部とを備え、前記ｂ）工程において、前記導体部に電位が付与されることにより、前記絶縁部が帯電する。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の基板処理方法であって、前記ａ）工程において、前記処理液は、前記基板の周縁領域に向けて、前記基板のエッジよりも径方向内側から径方向外方に向かって斜め下方に吐出される。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の基板処理方法であって、前記ｂ）工程において、前記角度調節部は、平面視において前記処理液の前記液柱と重なる位置に配置され、前記液柱に対して斥力を作用させる。

請求項１２に記載の発明は、請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、前記ａ）工程において、前記処理液は前記基板の周縁領域に向けて吐出され、前記基板処理方法は、前記ａ）工程と並行して、前記基板の前記周縁領域よりも径方向内側から径方向外方へとガスを送出する工程をさらに備える。

請求項１３に記載の発明は、請求項８ないし１２のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、前記ａ）工程と並行して、上下方向を向く中心軸を中心として回転する前記基板の回転速度が制御される。

請求項１４に記載の発明は、請求項８ないし１３のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、前記ｂ）工程の終了後、前記角度調節部が除電される。

本発明では、処理液を所望の入射角度にて基板に供給することができる。

一の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す側面図である。 処理液供給部を示すブロック図である。 基板を示す平面図である。 第２ノズル近傍を示す側面図である。 基板の処理の流れの一例を示す図である。 基板の周縁領域近傍を拡大して示す断面図である。 基板の周縁領域近傍を拡大して示す断面図である。 第２ノズル近傍を示す側面図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す側面図である。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板９に処理液を供給して処理を行う。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。

基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３３と、カップ部４と、処理液供給部５と、制御部６と、ハウジング１１と、を備える。基板保持部３１、基板回転機構３３およびカップ部４等は、ハウジング１１の内部空間に収容される。ハウジング１１の天蓋部には、当該内部空間にガスを供給して下方に流れる気流（いわゆる、ダウンフロー）を形成する気流形成部１２が設けられる。気流形成部１２としては、例えば、ＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）が利用される。

制御部６は、ハウジング１１に外部に配置され、基板保持部３１、基板回転機構３３、処理液供給部５等を制御する。制御部６は、例えば、プロセッサと、メモリと、入出力部と、バスとを備える通常のコンピュータを含む。バスは、プロセッサ、メモリおよび入出力部を接続する信号回路である。メモリは、プログラムおよび各種情報を記憶する。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラム等に従って、メモリ等を利用しつつ様々な処理（例えば、数値計算）を実行する。入出力部は、操作者からの入力を受け付けるキーボードおよびマウス、プロセッサからの出力等を表示するディスプレイ、並びに、プロセッサからの出力等を送信する送信部を備える。

制御部６は、記憶部６１と、回転制御部６２とを備える。記憶部６１は、主にメモリにより実現され、基板９の処理レシピ等の各種情報を記憶する。回転制御部６２は、主にプロセッサにより実現され、記憶部に格納されている処理レシピ等に従って、基板回転機構３３を制御する。

基板保持部３１は、水平状態の基板９の下側の主面（すなわち、下面）と対向し、基板９を下側から保持する。基板保持部３１は、例えば、基板９を機械的に支持するメカニカルチャックである。基板保持部３１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として回転可能に設けられる。

基板保持部３１は、保持部本体と、複数のチャックピンとを備える。保持部本体は、基板９の下面と対向する略円板状の部材である。複数のチャックピンは、保持部本体の周縁部にて中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」とも呼ぶ。）に略等角度間隔にて配置される。各チャックピンは、保持部本体の上面から上方へと突出し、基板９の下面の周縁領域および側面に接触して基板９を支持する。なお、基板保持部３１は、基板９の下面中央部を吸着して保持するバキュームチャック等であってもよい。

基板回転機構３３は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３３は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。基板回転機構３３は、例えば、回転シャフトが基板保持部３１の保持部本体に接続された電動モータを備える。基板回転機構３３は、中空モータ等の他の構造を有していてもよい。

処理液供給部５は、基板９に複数種類の処理液を個別に供給する。当該複数種類の処理液には、例えば、後述する薬液、リンス液、除去液が含まれる。処理液供給部５は、第１ノズル５１と、第２ノズル５２とを備える。第１ノズル５１および第２ノズル５２はそれぞれ、基板９の上方から基板９の上側の主面（以下、「上面９１」という。）に向けて処理液を供給する。第１ノズル５１および第２ノズル５２は、例えば、テフロン（登録商標）等の高い耐薬品性を有する樹脂により形成される。

図１に示す状態では、第１ノズル５１が基板９の中央部の上方に位置し、第１ノズル５１から基板９の中央部に処理液の供給が行われる。このとき、第２ノズル５２は、中心軸Ｊ１を中心とする径方向（以下、単に「径方向」とも呼ぶ。）において、基板９のエッジ（すなわち、周縁）よりも外側の退避位置へと退避している。第２ノズル５２から基板９に処理液の供給が行われる際には、第１ノズル５１が基板９のエッジよりも径方向外側の退避位置へと退避し、第２ノズル５２が基板９の周縁領域９３の上方に位置する。図１に示す例では、第１ノズル５１および第２ノズル５２の退避位置はそれぞれ、カップ部４の径方向外側に位置する。

図１に示すカップ部４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部材である。カップ部４は、基板９および基板保持部３１の周囲において全周に亘って配置され、基板９および基板保持部３１の側方および下方を覆う。カップ部４は、回転中の基板９から周囲に向かって飛散する処理液等の液体を受ける受液容器である。カップ部４の内側面は、例えば撥水性材料により形成される。カップ部４は、基板９の回転および静止に関わらず、周方向において静止している。カップ部４の底部には、カップ部４にて受けられた処理液等をハウジング１１の外部へと排出する排液ポート（図示省略）が設けられる。カップ部４は、図１に示す基板９の周囲の位置である処理位置と、当該処理位置よりも下側の退避位置との間を、図示省略の昇降機構により上下方向に移動可能である。

カップ部４は、図１に示す単層構造とは異なり、径方向に複数のカップが積層される積層構造であってもよい。カップ部４が積層構造を有する場合、複数のカップはそれぞれ独立して上下方向に移動可能であり、基板９から飛散する処理液の種類に合わせて、複数のカップが切り替えられて処理液の受液に使用される。

図２は、基板処理装置１の処理液供給部５を示すブロック図である。図２では、処理液供給部５以外の構成も併せて示す。第１ノズル５１は、薬液供給源５７１およびリンス液供給源５７２に接続される。第２ノズル５２は、除去液供給源５７３に接続される。第１ノズル５１は、基板９に向けて薬液およびリンス液をそれぞれ液柱状にて吐出する液吐出部である。第２ノズル５２は、基板９に向けて除去液を液柱状にて吐出する液吐出部である。

第１ノズル５１は、薬液供給源５７１から送出された薬液を、基板９の上面９１の中央部に供給する。薬液としては、例えば、希フッ酸（ＤＨＦ）またはアンモニア水を含む洗浄液が利用される。なお、薬液供給源５７１からは、他の種類の洗浄液、または、洗浄液以外の薬液が第１ノズル５１へと送出されてもよい。また、第１ノズル５１は、薬液供給源５７１からの薬液の送出が停止された状態で、リンス液供給源５７２から送出されたリンス液を、基板９の上面９１の中央部に供給する。リンス液としては、例えば、ＤＩＷ（Ｄｅ−ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）、炭酸水、オゾン水または水素水等の水性処理液が利用される。本実施の形態では、ＤＩＷがリンス液として利用される。

第１ノズル５１は、基板９の上面９１に薬液を供給する薬液供給部に含まれる。当該薬液供給部には、上述の薬液供給源５７１も含まれてよい。また、第１ノズル５１は、基板９の上面９１にリンス液を供給するリンス液供給部にも含まれる。当該リンス液供給部には、上述のリンス液供給源５７２も含まれてよい。第１ノズル５１の下端には、例えば、薬液用の吐出口、および、リンス液用の吐出口が個別に設けられており、種類の異なる処理液は、異なる配管および吐出口を介して基板９の上面９１に供給される。また、第１ノズル５１は、薬液用の処理液ノズルと、リンス液用の処理液ノズルとを備えていてもよい。

第２ノズル５２は、除去液供給源５７３から送出された除去液を、基板９の上面９１の周縁領域９３（すなわち、ベベル部）に供給する。除去液は、例えば、基板９の上面９１上に形成された薄膜（例えば、酸化膜）をエッチングして除去するエッチング液である。除去液としては、例えば、純水に微量のフッ化水素（ＨＦ）が溶解している希フッ酸である。除去液は、純水とフッ化水素との混合時の摩擦、並びに、配管および第２ノズル５２通過時の摩擦等により、帯電した状態で第２ノズル５２から吐出される。基板９の周縁領域９３から除去される薄膜の種類、および、当該周縁領域９３に供給される除去液の種類は、様々に変更されてよい。例えば、除去液としてＳＣ１（すなわち、アンモニアと過酸化水素との混合水溶液）が利用されてもよい。除去液の導電率は、例えば０ｍＳ／ｃｍ〜２０００ｍＳ／ｃｍである。

図３は、基板９を示す平面図である。図３では、図の理解を容易にするために、基板９の上面９１において周縁領域９３の径方向内側の領域である内側領域９４上に平行斜線を付し、周縁領域９３と内側領域９４との境界を二点鎖線にて示す。周縁領域９３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の領域である。周縁領域９３の径方向の幅は、例えば、２ｍｍ〜３ｍｍである。内側領域９４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円形の領域である。基板９の上面９１では、多数の微細な構造体要素の集合である構造体（例えば、製品にて使用される回路パターン）が、内側領域９４に予め形成されている。周縁領域９３には、当該構造体は形成されていない。

図３では、基板９の周縁領域９３の上方の処理位置に配置されている第２ノズル５２等も併せて描いている。図４は、図３中の第２ノズル５２およびその近傍を示す側面図である。図３および図４では、第２ノズル５２から吐出される液柱状の除去液５５も併せて描いている。図３および図４に示す例では、第２ノズル５２は、略水平方向に延びる棒状のアーム５６により上方から支持されている。アーム５６は、図示省略のアーム移動機構に接続されている。当該アーム移動機構は、アーム５６を上下方向に移動するアーム昇降機構と、カップ部４の径方向外方に設けられた支柱を中心としてアーム５６を水平方向に回転させるアーム回転機構とを備える。アーム昇降機構は、例えば、エアシリンダまたは電動リニアモータを備える。アーム回転機構は、例えば、電動モータを備える。

第２ノズル５２の全体は、下端に位置する吐出口も含めて、基板９のエッジよりも径方向内側に位置する。第２ノズル５２は、上端から下端の吐出口に向かうに従って、径方向外方へと延びる。また、第２ノズル５２は、平面視において、径方向に対して基板９の回転方向（図３中に矢印Ｒにて示す。）の前側へと傾斜する。第２ノズル５２の吐出口は、例えば、基板９の周縁領域９３の内周縁（すなわち、周縁領域９３と内側領域９４との境界）よりも径方向内側に位置する。

第２ノズル５２からは、基板９の周縁領域９３に向けて除去液５５が吐出される。第２ノズル５２から吐出される除去液５５の液柱は、上側から下側に向かうに従って径方向外方へと延びる。側面視における吐出直後の除去液５５の吐出方向（すなわち、第２ノズル５２から吐出された直後の除去液５５の液柱が延びる方向）と鉛直方向との成す角度は、例えば３０°〜６０°であり、本実施の形態では約４５°である。また、第２ノズル５２から吐出される除去液５５は、平面視において、第２ノズル５２の吐出口および中心軸Ｊ１を通る径方向に対して、基板９の回転方向前側へと傾斜する。平面視における吐出直後の除去液５５の吐出方向と当該径方向との成す角度は、例えば１５°〜４５°であり、本実施の形態では約３０°である。すなわち、図３および図４に示す例では、第２ノズル５２から基板９の周縁領域９３に対して、径方向外方かつ下方（すなわち、斜め下方）を向く除去液５５の液柱が、径方向前側に向かって供給される。

第２ノズル５２の近傍には、ガスノズル５４が設けられる。ガスノズル５４は、基板９に向けてガス（例えば、窒素ガス等の不活性ガス）を送出するガス送出部である。ガスノズル５４は、第２ノズル５２と同様に、アーム５６により上方から支持されており、第２ノズル５２に対して相対的に固定されている。ガスノズル５４の全体は、基板９のエッジ、第２ノズル５２、および、基板９の周縁領域９３よりも径方向内側に配置される。ガスノズル５４は、上端から下端のガス送出口に向かうに従って、径方向外方へと延びる。また、ガスノズル５４は、平面視において、径方向に対して基板９の回転方向の前側へと傾斜する。ガスノズル５４のガス送出口は、例えば、基板９の周縁領域９３の内周縁（すなわち、周縁領域９３と内側領域９４との境界）、および、第２ノズル５２の吐出口よりも径方向内側に位置する。

ガスノズル５４からは、基板９の周縁領域９３の内周縁近傍に向けてガスが送出される。ガスノズル５４から吐出されるガスは、上側から下側に向かうに従って径方向外方へと向かう。また、ガスノズル５４から吐出されるガスは、平面視において、ガスノズル５４のガス送出口および中心軸Ｊ１を通る径方向に対して、基板９の回転方向前側へと傾斜する。すなわち、図３および図４に示す例では、ガスノズル５４から基板９の周縁領域９３の内周縁近傍に対して、径方向外方かつ下方（すなわち、斜め下方）を向くガスが、径方向前側に向かって供給される。後述するように、ガスノズル５４からのガスの送出は、第２ノズル５２からの除去液５５の供給と並行して行われる。これにより、第２ノズル５２から吐出された除去液５５が、周縁領域９３の内周縁よりも径方向内側へと（すなわち、内側領域９４へと）広がることが抑制される。なお、ガスノズル５４は、第２ノズル５２に対して相対的に移動可能であってもよい。

また、第２ノズル５２の近傍には、角度調節部７１が設けられる。角度調節部７１は、例えば、断面が略円形の棒状（すなわち、略円柱状）の部材である。角度調節部７１は、略円柱状の導体部７１１と、導体部７１１の表面を被覆する両端が閉塞された略円筒状の絶縁部７１２とを備える。絶縁部７１２は、導体部７１１の表面を略全面に亘って被覆する。導体部７１１は、図示省略の配線を介して電源に接続されている。当該電源から導体部７１１に電位が付与されることにより、絶縁部７１２が帯電する。角度調節部７１、導体部７１１および絶縁部７１２の形状は、適宜変更されてよい。例えば、角度調節部７１は、角柱状または球状であってもよい。

角度調節部７１は、第２ノズル５２から吐出される除去液５５の液柱に対して近接して配置される。角度調節部７１は、除去液５５の液柱に接触しないように、当該液柱との間に僅かな間隙を空けて配置される。角度調節部７１は、第２ノズル５２と同様に、アーム５６により上方から支持されており、第２ノズル５２に対して相対的に固定されている。角度調節部７１の全体は、基板９のエッジよりも径方向内側に位置する。角度調節部７１は、第２ノズル５２の下端の吐出口よりも径方向外側に配置される。角度調節部７１は、平面視において除去液５５の液柱と重なる位置に配置される。平面視において、角度調節部７１は、第２ノズル５２から吐出される除去液５５の液柱と交差する。平面視において角度調節部７１と除去液５５の液柱との成す角度は、例えば約９０°である。

上述のように、除去液５５の液柱は、第２ノズル５２の吐出口から帯電した状態で吐出される。角度調節部７１において、導体部７１１に電位が付与され、絶縁部７１２のうち除去液５５の液柱に近接する部位が、除去液５５の液柱表面と正負反対（すなわち、異符号）に帯電すると、当該液柱と角度調節部７１との間に電気的な引力が作用する。これにより、除去液５５の液柱の延びる方向が、角度調節部７１に近づくように変更される。また、角度調節部７１において、導体部７１１に電位が付与され、絶縁部７１２のうち除去液５５の液柱に近接する部位が、除去液５５の液柱表面と正負同じ（すなわち、同符号）に帯電すると、当該液柱と角度調節部７１との間に電気的な斥力が作用する。これにより、除去液５５の液柱の延びる方向が、角度調節部７１から離れるように変更される。図４では、上記電気的な斥力が作用している状態を示す。

このように、基板処理装置１では、電位が付与された状態の角度調節部７１が、第２ノズル５２から吐出される除去液５５の液柱に近接して配置され、当該液柱に電気的な引力または斥力（すなわち、クーロン力）を作用させることにより、除去液５５の液柱の延びる方向が変更され、当該液柱の基板９に対する入射角度が調節される。当該入射角度は、角度調節部７１に付与される電位を変更することにより、容易に変更可能である。なお、基板処理装置１では、角度調節部７１を第２ノズル５２に対して相対的に移動する移動機構（例えば、電動リニアモータまたはエアシリンダ）が設けられ、第２ノズル５２から吐出される除去液５５の液柱と、角度調節部７１との間の距離を変更することにより、角度調節部７１に付与される電位を変更することなく、当該液柱の基板９に対する入射角度を変更することもできる。

基板処理装置１における基板９の処理は、例えば、薬液処理、リンス処理、周縁領域９３の膜除去処理（すなわち、ベベル処理）、リンス処理および乾燥処理の順で行われる。図５は、基板処理装置１における基板９の処理の流れの一例を示す図である。

具体的には、まず、上面９１に上述の構造体が形成された基板９が、基板保持部３１により水平状態で保持される（ステップＳ１１）。続いて、基板９の回転が開始され、比較的高い回転速度（例えば、８００ｒｐｍ）にて回転中の基板９に対して、第１ノズル５１から薬液が供給される。そして、薬液の供給が所定時間継続されることにより、基板９に対する薬液処理（例えば、洗浄液による洗浄処理）が行われる（ステップＳ１２）。

薬液処理が終了すると、比較的高い回転速度（例えば、ステップＳ１２と同様の８００ｒｐｍ）にて回転中の基板９に対して、第１ノズル５１からリンス液が供給される。そして、リンス液の供給が所定時間継続されることにより、基板９に対するリンス処理が行われる（ステップＳ１３）。リンス処理では、基板９上の薬液が、第１ノズル５１から供給されるリンス液（例えば、ＤＩＷ）により洗い流される。

リンス処理が終了すると、第１ノズル５１が、基板９の上方の処理位置から上述の退避位置へと退避し、基板９上のリンス液が遠心力により基板９上から除去される。その後、制御部６の回転制御部６２により基板回転機構３３が制御されることにより基板９の回転速度が減少され、上述の回転速度よりも低い回転速度（以下、「ベベル処理速度」）とされる。なお、当該ベベル処理速度は、上述の回転速度以上であってもよい。ベベル処理速度は、例えば１００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍである。また、第２ノズル５２が、退避位置から基板９の周縁領域９３上方の処理位置へと移動する。

そして、当該ベベル処理速度にて回転中の基板９の周縁領域９３に対して、第２ノズル５２から除去液５５が供給される（ステップＳ１４）。また、除去液５５の供給と並行して、ガスノズル５４から周縁領域９３の内周縁近傍に向けてガスが送出される（ステップＳ１５）。基板９上では、当該ガスにより径方向外方へと向かう気流が形成され、周縁領域９３に着液した除去液５５が径方向内側へと移動することが抑制される。これにより、除去液５５が周縁領域９３の内周縁よりも内側へと広がって内側領域９４の薄膜にダメージを与えることを防止または抑制することができる。

図６は、基板９の周縁領域９３近傍を拡大して示す断面図である。基板処理装置１では、ステップＳ１４における第２ノズル５２からの除去液５５の供給と並行して、角度調節部７１による除去液５５の液柱の入射角度の調節が行われる（ステップＳ１６）。

具体的には、上述の電源から角度調節部７１の導体部７１１に所定の電位が付与されることにより、絶縁部７１２が帯電する。図６に示す例では、絶縁部７１２のうち除去液５５の液柱に近接する部位が、除去液５５の液柱表面と正負同じ（すなわち、同符号）に帯電する。これにより、除去液５５の液柱と角度調節部７１との間に電気的な斥力が作用する。このため、角度調節部７１近傍において、除去液５５の液柱の延びる方向が、第２ノズル５２からの吐出直後の除去液５５の液柱の延びる方向から変更され、除去液５５の液柱が角度調節部７１から離れる方向へと移動する。その結果、除去液５５の液柱の基板９に対する入射角度α（すなわち、基板９の上面９１近傍における当該液柱と、基板９の上面９１の法線との成す角度）が、所望の角度に調節される。当該入射角度αは、角度調節部７１からの斥力が作用しない場合に比べて小さくなる。また、基板９上における除去液５５の液柱の着液位置（すなわち、径方向および周方向の位置）が、所望の位置に調節される。

基板処理装置１では、基板９の周縁領域９３に対する除去液５５の供給が所定時間継続されることにより、基板９に対する膜除去処理が行われる。このとき、上述のように、除去液５５の液柱の基板９に対する入射角度αが調節されることにより、図７に示すように、膜除去処理後に内側領域９４上に残置される薄膜９５の端縁９６の傾斜角度β（すなわち、当該端縁９６と基板９の上面９１との成す角度）が、所望の角度とされる。また、除去液５５の液柱の着液位置が所望の位置に調節されることにより、基板９上における薄膜９５の除去幅（すなわち、略円環状の除去領域の径方向の幅）が、所望の幅とされる。なお、図７では、基板９および薄膜９５の厚さを実際よりも大きく描いている（図６においても同様）。

基板処理装置１では、膜除去処理が行われている間、角度調節部７１に付与される電位は一定であってもよく、変更されてもよい。例えば、基板９の周縁領域９３近傍を撮像する撮像部（例えば、ＣＣＤカメラ）が基板処理装置１に設けられ、膜除去処理中の基板９の周縁領域９３およびその近傍が継続的に撮像される。撮像部により取得された画像は制御部６へと送られ、制御部６において当該画像に基づいて薄膜９５の除去幅が求められる。

そして、薄膜９５の除去幅が所望の幅よりも小さい場合、角度調節部７１に付与される電位が増大され、角度調節部７１と除去液５５の液柱との間に作用する斥力が増大する。これにより、除去液５５の液柱の入射角度αが減少し、基板９上における除去液５５の着液位置が径方向内側へと移動する。その結果、薄膜９５の除去幅が増大するとともに、薄膜９５の端縁９６の傾斜角度βも増大する。また、薄膜９５の除去幅が所望の幅よりも大きい場合、角度調節部７１に付与される電位が減少され、角度調節部７１と除去液５５の液柱との間に作用する斥力が減少する。これにより、除去液５５の液柱の入射角度αが増大し、基板９上における除去液５５の着液位置が径方向外側へと移動する。その結果、薄膜９５の除去幅が減少するとともに、薄膜９５の端縁９６の傾斜角度βも減少する。

基板処理装置１では、膜除去処理において、回転制御部６２により基板回転機構３３の回転速度が制御されることにより、薄膜９５の端縁９６の傾斜角度βが調節されてもよい。具体的には、基板回転機構３３による基板９の回転速度が増大されることにより、除去液５５によるエッチングの下方への進行速度が減少し、薄膜９５の端縁９６の傾斜角度βが減少する。また、基板回転機構３３による基板９の回転速度が減少されることにより、除去液５５によるエッチングの下方への進行速度が増大し、薄膜９５の端縁９６の傾斜角度βが増大する。

膜除去処理が終了すると、第２ノズル５２からの除去液５５の吐出、ガスノズル５４からのガスの送出、および、角度調節部７１への電位の付与が停止される。角度調節部７１では、電位の付与停止により帯電が解消される（すなわち、角度調節部７１が除電される）ため、パーティクル等の角度調節部７１への付着が防止または抑制される。その後、第２ノズル５２が退避位置へと退避され、第１ノズル５１が処理位置へと移動する。そして、基板９の回転速度が増大され、第１ノズル５１からリンス液が供給されることにより、基板９のリンス処理が行われる（ステップＳ１７）。その後、リンス処理の供給が停止され、基板９の乾燥処理が行われる（ステップＳ１８）。乾燥処理では、基板９の回転速度がさらに増大され、基板９上に残っている処理液が、遠心力により基板９のエッジから径方向外方へとへと飛散し、基板９上から除去される。上述のステップＳ１２〜Ｓ１８中に基板９上から径方向外方へと飛散した薬液、リンス液および除去液等の処理液は、カップ部４により受けられ、ハウジング１１の外部へと排出される。基板処理装置１では、上述のステップＳ１１〜Ｓ１８の処理が、複数の基板９に対して順次行われる。

基板処理装置１では、角度調節部７１により基板９に対する入射角度αが調整される処理液は、必ずしも第２ノズル５２から周縁領域９３に吐出される除去液である必要はない。例えば、第１ノズル５１から基板９の中央部に向けて吐出される処理液の液柱に対して、角度調節部７１が近接して配置され、当該処理液の液柱の入射角度αが調節されてもよい。あるいは、他の液吐出部である他のノズルから基板９の任意の領域に吐出される処理液の液柱に対して、角度調節部７１が近接して配置され、当該処理液の液柱の入射角度αが調節されてもよい。

以上に説明したように、基板処理装置１は、基板保持部３１と、液吐出部（例えば、第２ノズル５２）と、角度調節部７１と、を備える。基板保持部３１は、水平状態で基板９を保持する。液吐出部は、基板９に向けて処理液の液柱を吐出する。角度調節部７１は、液吐出部から帯電した状態で吐出される処理液の液柱に対して、電位が付与された状態で近接して配置され、当該液柱に引力または斥力を作用させることにより、当該液柱の基板９に対する入射角度αを調節する。

これにより、基板９の上方からのダウンフローやカップ部４の帯電等の影響によって処理液の液柱の基板９に対する入射角度αが不安定になることを抑制することができる。その結果、処理液を所望の入射角度αにて基板９に供給することができ、当該処理液による基板９に対する処理の質を向上することができる。

上述のように、角度調節部７１は、導体部７１１と、導体部７１１の表面を被覆する絶縁部７１２と、を備えることが好ましい。角度調節部７１では、導体部７１１に電位が付与されることにより、絶縁部７１２が帯電する。このため、導体部７１１に付与される電位を変更することにより、絶縁部７１２の帯電量を容易に変更することができる。したがって、液吐出部から吐出される処理液の液柱の基板９に対する入射角度αを容易に変更することができる。

上述のように、液吐出部である第２ノズル５２は、基板９の周縁領域９３に向けて、基板９のエッジよりも径方向内側から径方向外方に向かって処理液（すなわち、除去液５５）を斜め下方に吐出することが好ましい。これにより、第２ノズル５２から吐出された除去液５５が、周縁領域９３よりも径方向内側へと広がることを抑制することができる。

より好ましくは、角度調節部７１は、第２ノズル５２の吐出口よりも径方向外側にて、平面視において除去液５５の液柱と重なる位置に配置され、当該液柱に対して斥力を作用させる。これにより、角度調節部７１が液柱と接触する可能性を低減しつつ、除去液５５の基板９に対する入射角度αを容易に調節することができる。また、当該入射角度αを容易に小さくする（すなわち、０°に近づける）こともできる。

上述のように、液吐出部である第２ノズル５２は、除去液５５の液柱を基板９の周縁領域９３に向けて吐出する。基板処理装置１は、基板９の周縁領域９３よりも径方向内側から径方向外方へとガスを送出するガス送出部（すなわち、ガスノズル５４）をさらに備えることが好ましい。これにより、第２ノズル５２から吐出された除去液５５が、周縁領域９３よりも径方向内側へと広がることを抑制することができる。

上述のように、基板処理装置１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として基板保持部３１を回転する基板回転機構３３と、基板回転機構３３の回転速度を制御する回転制御部６２と、をさらに備えることが好ましい。基板処理装置１では、基板９に対する処理液の供給と並行して基板９の回転速度が制御されることにより、基板９に対する処理液による処理を制御することができる。例えば、第２ノズル５２から周縁領域９３への除去液５５の供給（ステップＳ１４）と並行して基板９の回転速度が制御されることにより、上述のように、基板９上における薄膜９５の端縁９６の傾斜角度βを制御することができる。

基板処理装置１では、角度調節部７１の構造は、上述のものには限定されず、様々に変更されてよい。例えば、角度調節部７１は、絶縁体により形成された棒状部材であり、仕事関数の異なる摩擦部材により摩擦されることにより帯電してもよい。この場合、図８に示すように、第２ノズル５２の退避位置近傍に除電部７２が設けられ、膜除去処理後の角度調節部７１が除電されることが好ましい。除電部７２は、例えば、角度調節部７１の帯電とは逆符号の電荷を角度調節部７１に向けて吹き付けることにより、角度調節部７１の帯電を解消するイオナイザである。このように、基板処理装置１が角度調節部７１を除電する除電部７２をさらに備えることにより、パーティクル等が角度調節部７１に付着することを防止または抑制することができる。

角度調節部７１は、例えば、絶縁体により形成された筒状部材であり、当該筒状部材の内部にガスが流されることにより、当該ガスとの摩擦により角度調節部７１が帯電してもよい。この場合も、上記と同様に、退避位置に除電部７２が設けられ、膜除去処理後の角度調節部７１が除電されることが好ましい。これにより、上記と同様に、パーティクル等が角度調節部７１に付着することを防止または抑制することができる。

上述の基板処理方法は、水平状態で保持された基板９に向けて処理液の液柱を吐出する工程（ステップＳ１４）と、ステップＳ１４と並行して、帯電した状態で吐出される処理液の液柱に対して、角度調節部７１を電位が付与された状態で近接して配置し、当該液柱に引力または斥力を作用させることにより、当該液柱の基板９に対する入射角度αを調節する工程（ステップＳ１６）と、を備える。これにより、上述のように、処理液を所望の入射角度αにて基板９に供給することができ、当該処理液による基板９に対する処理の質を向上することができる。

好ましくは、ステップＳ１４において、処理液は基板９の周縁領域９３に向けて吐出され、当該基板処理方法は、ステップＳ１４と並行して、基板９の周縁領域９３よりも径方向内側から径方向外方へとガスを送出する工程（ステップＳ１５）をさらに備える。これにより、上述のように、当該処理液が、周縁領域９３よりも径方向内側へと広がることを抑制することができる。

上述の基板処理装置１および基板処理方法は、様々な変更が可能である。

例えば、第２ノズル５２、ガスノズル５４および角度調節部７１は、必ずしも、基板９のエッジよりも径方向内側に配置される必要はなく、基板９のエッジの上方、または、基板９のエッジよりも径方向外側に配置されてもよい。また、角度調節部７１は、第２ノズル５２の吐出口よりも径方向内側に配置されてもよい。

第２ノズル５２からの除去液５５は、必ずしも径方向外方に向かって斜め下方に吐出される必要はなく、除去液５５の吐出方向は適宜変更されてよい。ガスノズル５４からのガスも同様に、必ずしも径方向外方に向かって斜め下方に送出される必要はなく、当該ガスの送出方向は適宜変更されてよい。なお、基板処理装置１では、ガスノズル５４は省略されてもよい。

上述のように、角度調節部７１の構造は様々に変更されてよい。例えば、角度調節部７１は、処理液の液柱を挟んで水平方向に配置される電磁石のＮ極およびＳ極を有する構造であってもよい。当該電磁石に電荷が付与されることにより、Ｎ極とＳ極との間に磁界が発生する。そして、帯電した状態で下方へと流れる処理液の液柱が電流に相当するため、フレミングの左手の法則により、当該処理液の液柱に対して引力または斥力が作用し、当該処理液の液柱の基板９に対する入射角度αが調節される。

上述の基板処理装置１は、半導体基板以外に、液晶表示装置または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等の平面表示装置（Flat Panel Display）に使用されるガラス基板、あるいは、他の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。また、上述の基板処理装置１は、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、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 基板処理装置
９ 基板
３１ 基板保持部
３３ 基板回転機構
５１ 第１ノズル
５２ 第２ノズル
５４ ガスノズル
５５ 除去液
６２ 回転制御部
７１ 角度調節部
７２ 除電部
９３ 周縁領域
７１１ 導体部
７１２ 絶縁部
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ１８ ステップ
α 入射角度

Claims (14)

1. 基板処理装置であって、
   水平状態で基板を保持する基板保持部と、
   前記基板に向けて処理液の液柱を吐出する液吐出部と、
   前記液吐出部から帯電した状態で吐出される前記処理液の前記液柱に対して、電位が付与された状態で近接して配置され、前記液柱に引力または斥力を作用させることにより、前記液柱の前記基板に対する入射角度を調節する角度調節部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記角度調節部は、
   導体部と、
   前記導体部の表面を被覆する絶縁部と、
   を備え、
   前記導体部に電位が付与されることにより、前記絶縁部が帯電することを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
   前記液吐出部は、前記基板の周縁領域に向けて、前記基板のエッジよりも径方向内側から径方向外方に向かって前記処理液を斜め下方に吐出することを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記角度調節部は、前記液吐出部の吐出口よりも径方向外側にて、平面視において前記処理液の前記液柱と重なる位置に配置され、前記液柱に対して斥力を作用させることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   前記液吐出部は、前記処理液の前記液柱を前記基板の周縁領域に向けて吐出し、
   前記基板処理装置は、前記基板の前記周縁領域よりも径方向内側から径方向外方へとガスを送出するガス送出部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   上下方向を向く中心軸を中心として前記基板保持部を回転する基板回転機構と、
   前記基板回転機構の回転速度を制御する回転制御部と、
   をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   前記角度調節部を除電する除電部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
8. 基板処理方法であって、
   ａ）水平状態で保持された基板に向けて処理液の液柱を吐出する工程と、
   ｂ）前記ａ）工程と並行して、帯電した状態で吐出される前記処理液の前記液柱に対して、角度調節部を電位が付与された状態で近接して配置し、前記液柱に引力または斥力を作用させることにより、前記液柱の前記基板に対する入射角度を調節する工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。
9. 請求項８に記載の基板処理方法であって、
   前記角度調節部は、
   導体部と、
   前記導体部の表面を被覆する絶縁部と、
   を備え、
   前記ｂ）工程において、前記導体部に電位が付与されることにより、前記絶縁部が帯電することを特徴とする基板処理方法。
10. 請求項８または９に記載の基板処理方法であって、
    前記ａ）工程において、前記処理液は、前記基板の周縁領域に向けて、前記基板のエッジよりも径方向内側から径方向外方に向かって斜め下方に吐出されることを特徴とする基板処理方法。
11. 請求項１０に記載の基板処理方法であって、
    前記ｂ）工程において、前記角度調節部は、平面視において前記処理液の前記液柱と重なる位置に配置され、前記液柱に対して斥力を作用させることを特徴とする基板処理方法。
12. 請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、
    前記ａ）工程において、前記処理液は前記基板の周縁領域に向けて吐出され、
    前記基板処理方法は、前記ａ）工程と並行して、前記基板の前記周縁領域よりも径方向内側から径方向外方へとガスを送出する工程をさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
13. 請求項８ないし１２のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、
    前記ａ）工程と並行して、上下方向を向く中心軸を中心として回転する前記基板の回転速度が制御されることを特徴とする基板処理方法。
14. 請求項８ないし１３のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、
    前記ｂ）工程の終了後、前記角度調節部が除電されることを特徴とする基板処理方法。

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