JP4988621B2

JP4988621B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP4988621B2
Application number: JP2008032043A
Authority: JP
Inventors: 健一郎新居; 和成灘
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: JP2009194088A

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。

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）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、前記基板回転手段により回転される基板の前記主面の周縁部に向けて帯状のガスを吹き付けて、前記主面の周縁部に滞留するエッチング液を基板外に排出させるガスナイフ手段（７）とを含み、前記ガスナイフ手段が、当該ガスナイフ手段からのガスの前記主面における吹付け領域（Ｅ）の姿勢を変更可能に設けられている、基板処理装置（１）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、基板の主面の周縁部に存在するエッチング液に対して、帯状のガスが吹き付けられる。このため、エッチング液をスムーズに基板外に排出することができる。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、基板の主面におけるガスの吹付け領域の姿勢が、たとえば前記基板回転手段により回転される基板回転半径方向に関して変更可能にされている。この場合、基板の主面のエッチング液の流れに対する前記吹付け領域の向きを変更することができる。そして、前記吹付け領域が基板の周縁部上のエッチング液を基板外へと効率よく導くことのできる姿勢（向き）となるようにガスナイフ手段を設けることにより、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。

たとえば、ガスナイフ手段を支持するための支持部材（２２）に対して、当該支持部材に対する相対姿勢を変更可能に、ガスナイフ手段を取り付ける取り付け手段（２６）を設けてもよい。この場合、取付け手段（２６）は、たとえばガスナイフ手段を、前記基板回転手段により保持された基板の主面に沿って回転可能となるように前記支持部材に取り付けるものであってもよい。さらに、ガスナイフ手段を駆動するための駆動機構を設け、制御手段による駆動機構の制御により、ガスナイフ手段を基板の主面に沿って回転させることにより、前記主面上の帯状の前記吹付け領域の姿勢を変更させるようにしてもよい。また、駆動手段が設けられずに、支持部材に対するガスナイフ手段の相対姿勢を手動により変更させることにより、ガスナイフ手段を基板の主面に沿って回転させて、前記主面上の帯状の前記吹付け領域の姿勢を変更させる構成であってもよい。

前記の目的を達成するための請求項２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、前記基板回転手段により回転される基板の前記主面の周縁部に向けて帯状のガスを吹き付けて、前記主面の周縁部に滞留するエッチング液を基板外に排出させるガスナイフ手段（７）とを含み、前記ガスナイフ手段が、当該ガスナイフ手段からのガスの前記主面に対する吹付け角度を変更可能に設けられている、基板処理装置である。
この構成によれば、基板の主面の周縁部に存在するエッチング液に対して、帯状のガスが吹き付けられる。このため、エッチング液をスムーズに基板外に排出することができる。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、基板の主面におけるガスの吹付け角度を変更することができる。そして、前記吹付け角度が基板の主面の周縁部上のエッチング液を基板外へと効率よく導くことのできる角度となるようにガスナイフ手段を設けることにより、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。

たとえば、ガスナイフ手段を支持するための支持部材（２２）に対して、当該支持部材に対する相対姿勢を変更可能に、ガスナイフ手段を取り付ける取り付け手段（２７）を設けてもよい。この場合、取付け手段（２７）は、たとえばガスナイフ手段を、前記基板回転手段により保持された基板の主面に直交する面に沿って回転可能となるように前記支持部材に取り付けるものであってもよい。さらに、ガスナイフ手段を駆動するための駆動機構を設け、制御手段による駆動機構の制御により、ガスナイフ手段を基板の主面に直交する面に沿って回転させることにより、前記主面におけるガスの吹付け角度を変更させるようにしてもよい。また、駆動手段が設けられずに、支持部材に対するガスナイフ手段の相対姿勢を手動により変更させることにより、ガスナイフ手段を基板の主面に直交する面に沿って回転させて、前記主面におけるガスの吹付け角度を変更させる構成であってもよい。

前記の目的を達成するための請求項３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、前記基板回転手段により回転される基板の前記主面の周縁部に向けて帯状のガスを吹き付けて、前記主面の周縁部に滞留するエッチング液を基板外に排出させるガスナイフ手段（７）とを含み、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る場合には、請求項３に記載のように、前記ガスナイフ手段が、当該ガスナイフ手段からのガスの前記主面の吹付け領域の基板回転方向上流側端部が前記スキャン経路（Ｔ）の延長線上に位置するように設けられている、基板処理装置である。
この構成によれば、基板の主面の周縁部に存在するエッチング液に対して、帯状のガスが吹き付けられる。このため、エッチング液をスムーズに基板外に排出することができる。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、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、ガスナイフ手段を、基板の主面における吹付け領域の基板回転方向上流側端部がスキャン経路の延長線上に位置するように設けることで、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。
また、請求項４に記載したように、前記ガスナイフ手段が、当該ガスナイフ手段からのガスの前記主面における吹付け領域（Ｅ）が、その基板回転方向の上流側端部位置における基板回転半径方向と直交する方向に延びるように設けられていてもよい。基板回転手段による基板の回転に伴って、基板の周縁部上のエッチング液は、周方向に沿って移動する。基板の主面上におけるガスの吹付け領域を基板回転半径方向と直交する方向に沿うようにすることにより、基板の周方向に沿って移動するエッチング液を、基板外へとすり出すように押し出すことができ、基板の周縁部上のエッチング液を基板外に円滑に排出させることができる。

また、前記ガスナイフ手段からの帯状のガスは、エッチング処理時における基板温度よりも低温であることが好ましい。たとえば、エッチング液による基板上での反応が発熱反応である場合には、室温のガスをガスナイフ手段から供給することにより、基板周縁部の冷却を図ることができる。
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、ガスナイフ手段による基板の周縁部への不活性ガスの吹付けのために、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、基板の周縁部からエッチング液に奪われる熱量が減少して、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、ガスナイフ手段からのガスの温度をエッチング処理時における基板温度よりも低くしておくことにより、ガスナイフ手段から吹き付けられるガスによって、基板の主面の周縁部が冷却される。これにより、基板の主面の周縁部における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。

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の上面の周縁部に向けて不活性ガスを直線帯状に吐出するためのガスナイフノズル（ガスナイフ手段）７とを備えている。

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、第１アーム揺動駆動機構１４が結合されており、この第１アーム揺動駆動機構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。

ガスナイフノズル７は、直線状に開口するスリット吐出口２１を有するスリットノズルからなる。ガスナイフノズル７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、第２アーム揺動駆動機構２４が結合されており、この第２アーム揺動駆動機構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。第２アーム支持軸２３には、第２アーム昇降駆動機構２５が結合されており、この第２アーム昇降駆動機構２５の駆動力によって、第２アーム支持軸２３を昇降させて、第２アーム２２を昇降させることができるようになっている。

第２アーム２２の先端部には、第１ホルダ２７が、第２アーム２２に対し鉛直面に沿う方向に回転可能に取り付けられている。第１ホルダ２７には、第１ホルダ駆動機構２８が結合されており、この第１ホルダ駆動機構２８の駆動力によって、第１ホルダ２７を第２アーム２２に対して回動させることができるようになっている。
第１ホルダ２７には、たとえば一対の軸受（図示しない）を介して、円柱状の第２ホルダ２６が回転可能に取り付けられている。第２ホルダ２６の下端部には、ガスナイフノズル７の上部が固定されている。第２ホルダ２６には、ガスナイフノズル７ごと第２ホルダ２６を回転させるための第２ホルダ駆動機構２９が結合されている。より具体的には、第２ホルダ２６は、ガスナイフノズル７の吐出口２１の長手方向に直交するほぼ鉛直な回転軸線（後述する吹付け角度θに平行な軸線）まわりに回転可能とされている。

ガスナイフノズル７には、不活性ガス供給管３０が接続されている。不活性ガス供給管３０には、不活性ガス供給源からの不活性ガスが供給されるようになっており、その途中部には、ガスナイフノズル７への不活性ガスの供給および供給停止を切り換えるための不活性ガスバルブ３１が介装されている。この不活性ガス供給管３０に不活性ガス供給源から室温（基板処理装置１内の室温（たとえば２５℃））の不活性ガスが供給される。この不活性ガスとして、Ｎ_２ガスや空気などを例示することができる。エッチング処理時には、ガスナイフノズル７は、ウエハＷ上における周縁部の内側領域の上方で、そのスリット吐出口２１を、ウエハＷの上面の周縁部に形成された吹付け領域Ｅに向けて配置される。

なお、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３参照）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。
図２は、ガスナイフノズル７の構成を示す斜視図である。
ガスナイフノズル７は、ほぼ直方体状の外形を有したノズル体３２を備えている。ノズル体３２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。ノズル体３２の幅方向に沿う縦断面形状は、その下方部が先尖状に形成されている。スリット吐出口２１は、ノズル体３２の下端面に形成されている。スリット吐出口２１の長手方向の長さＬ１は、スピンチャック４に保持されるウエハＷの半径（たとえば１００ｍｍ）の半分程度の大きさ（４０〜５０ｍｍ程度）に設定されている。スリット吐出口２１の開口幅Ｗ１は、たとえば約０．５ｍｍに設定されている。スリット吐出口２１は、室温の不活性ガスを帯状に吐出する。

図３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、ガスナイフノズル７は、そのスリット吐出口２１を吹付け領域Ｅに向けて、ガス吹付け領域ＥよりもウエハＷの回転半径方向における内側に配置される。そのため、ガスナイフノズル７から吹き付けられる不活性ガスは、平面視において、ウエハＷのその内側から外側に向かう。
ウエハＷの上面における不活性ガスの吹付け領域Ｅ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直線帯状をなしている。この吹付け領域Ｅのウエハ回転方向上流側端部が、ウエハＷの上面のスキャン経路Ｔからウエハ回転方向下流側の１８０°の位置に位置している。この吹付け領域Ｅのウエハ回転方向上流側端部と、ウエハＷの回転中心Ｃとの間隔はＬ３である。外径２００ｍｍのウエハＷを用いる場合には、距離Ｌ３としてたとえば７０ｍｍ程度を例示することができる。

図４は、図３の切断面線Ｄ−Ｄから見た図解的な断面図である。
ウエハＷの上面の吹付け領域Ｅに対して、ガスナイフノズル７の吐出口２１から吹き出される不活性ガスの吹付け方向は、角度（吹き付け角度。ウエハＷの主面に対する角度）θをなしている。この吹付け角度θとしてたとえば４５°を例示することができる。この吹付け角度θは、たとえば２０〜７０°の範囲内で可変とされている。ウエハＷ周縁部におけるエッチング液の滞留状態は、エッチング液の種類（粘性等の特性）や、ウエハＷの回転速度に依存するので、それらに応じて、吹付け角度θを適切な値に制御するとよい。具体的には、第１ホルダ駆動機構２８による第１ホルダ２７の回動により、鉛直面に沿ってガスナイフノズル７を回動させることにより、吹付け領域Ｅへの吹付け角度θを変化させることができる。このとき、吐出口２１からのウエハＷ上面までの距離を一定にするために、第１ホルダ２７の回動に併せて、第２アーム２２を昇降させる。より具体的には、吹付け領域Ｅへの吹付け角度θが大きくする場合には、第１ホルダ駆動機構２８による第１ホルダ２７の回動にともなって、第２アーム昇降駆動機構２５が駆動されて第２アーム２２が上昇される。また、吹付け領域Ｅへの吹付け角度θを小さくする場合には、第１ホルダ駆動機構２８による第１ホルダ２７の回動にともなって、第２アーム昇降駆動機構２５が駆動されて第２アーム２２が下降される。図４に、吹付け角度θが変化した後の状態を二点鎖線で図示する。

図５は、吹付け領域Ｅの姿勢変更を説明するための平面図である。
ウエハＷの上面における直線状の吹付け領域Ｅは、図３に示す姿勢から、ウエハ回転方向上流側端部（またはその付近）上の軸線Ｃ１まわりに回動されることにより、その姿勢を変更することができるようになっている。図５（ａ）は、図３に示す姿勢から、吹付け領域Ｅをウエハ回転方向の反対方向に回動させた状態を示す。すなわち、吹付け領域Ｅは、スキャン経路Ｔに沿う回転半径の延長線に対してそのウエハＷ回転方向下流側端部がウエハＷの外側へと傾斜していて、ウエハＷの周端面に対して比較的大きな角度をなしている。一方、図５（ｂ）は、図３に示す姿勢から、吹付け領域Ｅをウエハ回転方向に回動させた状態を示している。すなわち、吹付け領域Ｅは、スキャン経路Ｔに沿う回転半径の延長線に対してそのウエハＷ回転方向下流側端部がウエハＷの内側へと傾斜していて、ウエハＷの周端面に対して比較的小さな角度をなしている。ウエハＷ周縁部におけるエッチング液の滞留状態は、エッチング液の種類（粘性等の特性）や、ウエハＷの回転速度に依存するので、それらに応じて、吹付け領域Ｅを適切な姿勢に制御するとよい。吹付け領域Ｅの姿勢変更は、具体的には、第２アーム揺動駆動機構２４による第２アーム２２の揺動と、第２ホルダ駆動機構２９による第２ホルダ２６の回転とによって達成できる。

図６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、第１アーム揺動駆動機構１４、フッ硝酸バルブ１８、ＤＩＷバルブ２０、第２アーム揺動駆動機構２４、第２アーム昇降駆動機構２５、第１ホルダ駆動機構２８、第２ホルダ駆動機構２９および不活性ガスバルブ３１などが、制御対象として接続されている。

図７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およびガスナイフノズル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および不活性ガスバルブ３１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、第１アーム揺動駆動機構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、制御装置５０は、第２アーム揺動駆動機構２４および第２アーム昇降駆動機構２５を駆動して、ガスナイフノズル７をウエハＷ上方の所定高さの処理位置（図３参照）に導く。また、制御装置５０は、第１ホルダ駆動機構２８、第２ホルダ駆動機構２９および第２アーム昇降駆動機構２５を制御することによって、ガスナイフノズル７の吹付け角度θを予め定める角度に制御し、吹付け領域Ｅの姿勢を予め定める姿勢に制御する。

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、第１アーム揺動駆動機構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）。
また、ガスナイフノズル７がウエハＷの上方の処理位置（図３参照）に到達すると、制御装置５０は、不活性ガスバルブ３１を開き、スリット吐出口２１から室温の不活性ガスを帯状に吹き出す。これにより、ウエハＷの上面の直線状の吹付け領域Ｅに不活性ガスが吹付けられる。スリット吐出口２１から吹き出される不活性ガスの吐出流量は、たとえば５０Ｌ／ｍｉｎである。

ウエハＷの上面における着液点Ｐは、スキャン経路Ｔ（図３参照）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３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、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に到達するようになる。

ウエハＷの周縁部に到達したフッ硝酸は、ガスナイフノズル７からの不活性ガスを受けて、ウエハＷ外へと案内される。ウエハＷ上の吹付け領域Ｅが、そのウエハ回転方向上流側端部位置におけるウエハ回転半径方向と直交する方向に沿っているので、ウエハＷの円周方向に沿って移動しているフッ硝酸が、ウエハＷ外へとすり出すように案内される。これにより、ウエハＷの上面の周縁部からフッ硝酸がウエハＷ外に円滑に排出される。したがって、ウエハＷの周縁部に顕著な液溜まりが生じることがない。

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℃）に昇温する。ウエハＷの周縁部では、ガスナイフノズル７による不活性ガスの吹付けにより、フッ硝酸の液膜が薄くなる。そのため、ウエハＷの周縁部では、フッ硝酸に奪われる熱量が減少する一方、ウエハＷ中央部よりも多くのフッ硝酸が供給される状態となる。これにより、ウエハＷの周縁部がその中央部よりも高温になり、ウエハＷの上面の周縁部におけるエッチングレートが、ウエハＷの上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、この実施形態では、エッチング処理中に、ガスナイフノズル７からウエハＷの周縁部に室温の不活性ガスが吹き付けられる。つまり、ウエハＷの温度（５０〜７０℃）よりも低温の不活性ガスの吹付けによって、ウエハＷの周縁部が冷却される。これにより、ウエハＷ周縁部における過剰なエッチング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、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させる。また、制御装置５０は、不活性ガスバルブ３１を閉じ、ガスナイフノズル７からの不活性ガスの吐出を停止させる。さらに、制御装置５０は、第１アーム揺動駆動機構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、第２アーム揺動駆動機構２４および第２アーム昇降駆動機構２５を駆動して、ガスナイフノズル７をスピンチャック４の側方の退避位置に退避させる。

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）。
次に、実施例および比較例について説明する。
回転状態にある外径２００ｍｍのシリコンウエハからなるウエハＷの上面（裏面）に対し、図１に示すスキャンノズルの形態に構成されたフッ硝酸ノズル５からのフッ硝酸を供給して、シンニングのためのエッチング処理を施す試験を行った。

このエッチング試験では、フッ硝酸ノズルからのフッ硝酸の着液点Ｐを、前述の図３に示すスキャン経路Ｔに沿って、回転中心Ｃから２２．５ｍｍ隔てた近接位置Ｔ１と、ウエハＷの周端縁上の基板周端位置Ｔ２との間で往復スキャンさせた。硝酸とフッ酸とを体積比５：１の比率で混合して作製したフッ硝酸を、０．８５Ｌ／ｍｉｎの流量でフッ硝酸ノズル５からウエハＷに吐出させた。エッチング処理中におけるフッ硝酸ノズル５の移動速度はたとえば１６０ｍｍ／ｓｅｃであり、エッチング処理時におけるウエハＷの回転速度は５２ｒｐｍであった。エッチング処理時間は３００秒間であった。そして、シリコンウエハＷのエッチングレートの面内分布（半径方向位置とエッチングレートとの関係）を求めた。

実施例では、基板処理装置１を用いてエッチング処理を行った。
比較例では、基板処理装置１からガスナイフノズル７を省略した構成を用いてエッチング処理を行った。
エッチング試験の結果、実施例ではウエハＷの周縁部（ウエハＷの回転中心Ｃから７０ｍｍよりも外側の位置）におけるエッチングレートの悪化を抑制することができた。

また、下記（１）式で表されるエッチング均一性を評価した。実施例ではエッチング均一性は９．５％であり、比較例ではエッチング均一性は１９．４％であった。

このことから、実施例で、エッチング処理の面内均一性が優れていることが理解される。

以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷの上面の周縁部に存在するフッ硝酸に対して、ガスナイフノズル７からの帯状の不活性ガスが吹き付けられる。このため、フッ硝酸をスムーズにウエハＷ外に排出することができる。これにより、ウエハＷの上面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、ガスナイフノズル７から吹き出される不活性ガスが室温であるので、ガスナイフノズル７により吹き付けられる不活性ガスによって、ウエハＷの上面の周縁部が冷却される。これにより、ウエハＷの上面の周縁部における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。
以上、本発明の一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。

前記の実施形態では、ガスナイフノズル７のスリット吐出口２１が直線状に開口しているものとして説明したが、スリット吐出口２１が曲線状に開口していてもよい。この場合、スリット吐出口２１を、その処理位置（図３参照）でウエハＷの周端形状に沿う湾曲状に形成してもよい。
また、ガスナイフノズル７の下端面に、直線状のスリット吐出口２１に代えて、所定の直線あるいは曲線に沿って配列された複数の吐出口を形成した構成としてもよい。この場合、複数の吐出口から同時に不活性ガスが吐出されることにより、ウエハＷの主面に対して帯状の不活性ガスを供給できる。

また、前述の実施形態では、制御装置５０によって制御される第１ホルダ駆動機構２８によって吹付け角度θを制御できるようになっているが、ガスナイフノズル７を一定の角度（ここでは鉛直面に沿う角度）で第２アーム２２に固定し、吹付け角度θを固定した構成としてもよい。また、ガスナイフノズル７を、取付け角度（鉛直面に沿う角度）が可変な取り付け機構を介して第２アーム２２に取り付けることにより、取り付け機構の調整によって吹付け角度θを手動で変更できる構成としてもよい。

同様に、前述の実施形態では、制御装置５０によって制御される第２ホルダ駆動機構２９により吹付け領域Ｅの姿勢制御を行えるようになっているが、ガスナイフノズル７を一定の角度（ここでは水平面に沿う角度）で第２アーム２２に固定し、吹付け領域Ｅの姿勢を固定した構成としてもよい。また、ガスナイフノズル７を、取付け角度（水平面に沿う角度）が可変な取り付け機構を介して第２アーム２２に取り付けることにより、取り付け機構の調整によって吹付け領域Ｅの姿勢を手動で変更できる構成としてもよい。

また、前記の実施形態では、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の周端面を超えて、その外方までスキャンさせてもよい。
また、前記の実施形態では、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、前記の実施形態では、スピンチャック４として真空吸着式のチャックを用いたが、スピンチャック４は、このような真空吸着式のチャックに限られない。たとえば、ウエハＷの周端面を複数個の挟持ピンを用いて挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができるメカ式のチャックが採用されていてもよい。
また、前記の実施形態では、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。図１に示す基板処理装置のガスナイフノズルの構成を示す斜視図である。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３の切断面線Ｄ−Ｄから見た図解的な断面図である。ウエハの吹付け領域の姿勢の変更を説明するための平面図である。図１に示す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。

符号の説明

１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ガスナイフノズル（ガスナイフ手段）
Ｅ吹付け領域
Ｔスキャン経路
Ｗウエハ（基板）

Claims

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、
前記基板回転手段により回転される基板の前記主面の周縁部に向けて帯状のガスを吹き付けて、前記主面の周縁部に滞留するエッチング液を基板外に排出させるガスナイフ手段とを含み、
前記ガスナイフ手段が、当該ガスナイフ手段からのガスの前記主面における吹付け領域の姿勢を変更可能に設けられている、基板処理装置。
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、
前記基板回転手段により回転される基板の前記主面の周縁部に向けて帯状のガスを吹き付けて、前記主面の周縁部に滞留するエッチング液を基板外に排出させるガスナイフ手段とを含み、
前記ガスナイフ手段が、当該ガスナイフ手段からのガスの前記主面に対する吹付け角度を変更可能に設けられている、基板処理装置。
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、
前記基板回転手段により回転される基板の前記主面の周縁部に向けて帯状のガスを吹き付けて、前記主面の周縁部に滞留するエッチング液を基板外に排出させるガスナイフ手段とを含み、
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、
前記ガスナイフ手段が、当該ガスナイフ手段からのガスの前記主面の吹付け領域の基板回転方向上流側端部が前記スキャン経路の延長線上に位置するように設けられている、基板処理装置。
前記ガスナイフ手段が、当該ガスナイフ手段からのガスの前記主面における吹付け領域が、その基板回転方向の上流側端部位置における基板回転半径方向と直交する方向に延びるように設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。