JP5243307B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板の表面周縁部に付着する薄膜をエッチング除去する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。なお、基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、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などの各種基板（以下、単に「基板」という）が含まれる。

基板の表面周縁部に付着する薄膜を除去するために、例えば特許文献１に記載された装置が提案されている。この装置では、表面を上方に向けた水平姿勢で基板がスピンチャックに配置されるとともに、当該基板の上方位置で遮断部材が基板表面と対向して配置される。そして、この遮断部材の周縁部に設けられたノズル挿入孔にノズルが挿入され、回転する基板の表面周縁部に向けて薬液が供給されて薄膜が表面周縁部からエッチング除去される。このように特許文献１には、基板に対してベベルエッチング処理を施す装置が記載されている。

特開２００８−４７６２９号公報（図１、図７）

ところで、近年、ＴａＮ（窒化タンタル）層やＷ（タングステン）層などの難溶性層がベベルエッチング処理の対象薄膜のひとつとなっている。これらのうちＴａＮ層は基板にバリア膜を形成するために形成される薄膜であり、Ｗ層は電極層として形成される薄膜である。このような難溶性層をエッチング除去するためには高濃度の薬液を用いる必要があるが、そのエッチングレートは低い。これに対し、難溶性層の下地として基板表面に設けられるＴｈ-Ｏｘ（熱酸化）層などの下地層や基板基体のエッチングレートは難溶性層に比べて高く、例えばＴｈ-Ｏｘ層のエッチング選択比はＷ層のエッチング選択比に対して３．４となっている。このため、次のような課題が発生することがあった。なお、「エッチング選択比」とは薬液でエッチング除去される度合いの比を意味している。

基板の表面周縁部に形成された難溶性層をエッチング除去するためには、上記したように高濃度の薬液、例えばフッ硝酸を用いる必要があるが、そのエッチング反応は二次反応的であり、薬液が難溶性層に接液した時点からエッチング処理が開始されるわけではなく、基板表面への接液後暫くしてからエッチング処理が開始される。そのため、難溶性層のエッチング除去は基板の端面側から基板の表面中央側に向かって進行することが確認されている。つまり、薬液供給開始後、難溶性層の基板端面側がまずエッチング除去されて基板基体や下地層が露出し、さらに難溶性層のエッチング除去部分が接液部に広がっていく。したがって、基板の表面周縁部からの難溶性層のエッチング除去中に難溶性層の基板端面側で基板基体や下地層に薬液が接液して本来的にはエッチングすべきでない非処理部（基板基体や下地層のうち露出している表面部）をエッチングしてしまうことがあった。

また、基板端面や基板端面近傍で基板基体や下地層が露出するように難溶性層が基板の表面周縁部に形成されている場合（後で説明する図８（ａ）参照）、難溶性層のエッチング除去よりも早く基板基体や下地層のエッチング除去が開始される。しかも、そのエッチング進行速度は難溶性層よりも基板基体や下地層の方が数倍速い。その結果、難溶性層をエッチング除去するために薬液を接液させた接液部よりもさらに基板中心側にまで基板基体や下地層のエッチング除去が進行してしまうことがあった。この予期しないエッチング処理が発生すると、難溶性層のうちエッチング除去せずに基板表面に残すべき非除去部分、つまり接液部よりも基板中央側の難溶性層が浮いた状態、いわゆるオーバーハング状態となってしまう。そして、その後の製造プロセス中に上記のように浮いた難溶性層が剥離することがあり、当該剥離物が基板表面に再付着すると、基板に形成される回路などに重大な欠陥が発生する可能性がある。

さらに、上記したように基板基体の端面や端面近傍が溶解すると、当該基板の搬送不良や破損などが発生することがあり、これらが製造ラインの重大な損失要因となっている。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の表面周縁部に形成された上層のみを選択的にエッチング除去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を目的とする。

この発明にかかる基板処理装置は、表面周縁部で下層の少なくとも一部が下層よりもエッチングレートの小さい上層により覆われた基板を回転させながら上層を除去する基板処理装置であって、上記目的を達成するため、次のように構成している。すなわち、この発明にかかる基板処理装置は、上層に薬液を供給して上層をエッチング除去する薬液供給手段と、薬液が上層に接液する、接液部の基板端面側にリンス液を供給して下層のうち上層で覆われていない非処理部をリンス液で覆うカバーリンス手段とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、表面周縁部で下層の少なくとも一部が下層よりもエッチングレートの小さい上層により覆われた基板を回転させながら上層に薬液を供給して上層をエッチング除去するエッチング工程と、エッチング工程中に、薬液が上層に接液する、接液部の基板端面側にリンス液を供給して下層のうち上層で覆われていない非処理部をリンス液で覆うカバーリンス工程とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（基板処理装置および基板処理方法）では、基板の表面周縁部に形成された上層に薬液が供給されて上層がエッチング除去される際、当該上層の基板端面側にリンス液が供給されて表面周縁部のうち上層で覆われていない非処理部がリンス液で覆われる。したがって、薬液が非処理部に及んだとしてもリンス液の保護によって非処理部が薬液によりエッチングされるのを防止することができる。

この発明によれば、接液部の基板端面側にリンス液を供給して表面周縁部のうち上層で覆われていない非処理部をリンス液で覆ってカバーリンス部を形成しているため、非処理部が当該カバーリンス部で保護され、当該非処理部がエッチングされることなく、基板の表面周縁部に形成された上層のみを選択的にエッチング除去することができる。

この発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。 図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。 遮断部材の底面図である。 薬液吐出ノズルおよび遮断部材に設けられたノズル挿入孔の構成を示す図である。 図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。 図５の部分断面図である。 本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態の動作を示す模式図である。 図７の部分断面図である。

図１はこの発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の略円形基板Ｗの表面Ｗｆの周縁部ＴＲに存在するＴａＮ層やＷ層などの難溶性層をエッチング除去する装置である。なお、この実施形態では、後述するように基板表面ＷｆにＴｈ-Ｏｘ（熱酸化）層などの下地層が形成され、さらに当該下地層上にＷ層などの難溶性層が形成された基板Ｗを処理対象としており、基板Ｗの表面周縁部ＴＲでは難溶性層が最上位に位置して本発明の「上層」に相当している。

この基板処理装置は、基板表面Ｗｆ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１と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの下面（裏面Ｗｂ）の中央部に向けてリンス液を供給する下面処理ノズル２と、基板表面Ｗｆ側からスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面周縁部ＴＲに薬液を供給する薬液吐出ノズル３と、薬液が接液する接液部（図６中の符号Ｐｅ）の基板端面側にＤＩＷ（deionized Water：脱イオン水）などのリンス液を供給するリンス液吐出ノズル４と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに対向配置された遮断部材５とを備えている。

スピンチャック１は中空の回転支軸１１がモータを含むチャック回転機構１３の回転軸に連結されており、チャック回転機構１３の駆動により回転中心Ａ０を中心に回転可能となっている。この回転支軸１１の上端部にはスピンベース１５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット８からの動作指令に応じてチャック回転機構１３を駆動させることによりスピンベース１５が回転中心Ａ０を中心に回転する。このスピンベース１５の上面１５１には、基板Ｗの下面に当接して基板Ｗを下方から支持するための支持ピン１５２が上向きに突設されている。支持ピン１５２の本数は特に限定されないが、例えば等角度間隔で３本以上設けることにより、ウエハＷを水平にかつ安定して支持することが可能となる。

中空の回転支軸１１にはリンス液供給管２１が挿通されており、その上端に下面処理ノズル２が結合されている。リンス液供給管２１はリンス液供給ユニット１７と接続されており、リンス液としてＤＩＷが供給される。また、回転支軸１１の内壁面とリンス液供給管２１の外壁面との隙間は環状のガス供給路２３を形成している。このガス供給路２３はガス供給ユニット１８と接続されており、当該ガス供給路２３を介して窒素ガスが基板裏面Ｗｂと該基板裏面Ｗｂに対向するスピンベース１５の上面１５１とに挟まれた空間ＳＰ１に供給される。なお、この実施形態では、ガス供給ユニット１８から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。

スピンチャック１の上方には、支持ピン１５２に支持された基板Ｗに対向する円盤状の遮断部材５が水平に配設されている。遮断部材５はスピンチャック１の回転支軸１１と同軸上に配置された回転支軸５１の下端部に一体回転可能に取り付けられている。この回転支軸５１には遮断部材回転機構５３が連結されており、制御ユニット８からの動作指令に応じて遮断部材回転機構５３のモータを駆動させることで遮断部材５を回転中心Ａ０を中心に回転させる。制御ユニット８は遮断部材回転機構５３をチャック回転機構１３と同期するように制御することで、スピンチャック１と同じ回転方向および同じ回転速度で遮断部材５を回転駆動できる。

また、遮断部材５は遮断部材昇降機構５５と接続され、遮断部材昇降機構５５の昇降駆動用アクチュエータ（例えばエアシリンダーなど）を作動させることで、遮断部材５をスピンベース１５に保持された基板Ｗに近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御ユニット８は遮断部材昇降機構５５を駆動させることで、基板処理装置に対して基板Ｗが搬入出される際には、スピンチャック１から上方に十分に離れた離間位置に遮断部材５を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対してエッチング処理などの所定の処理を施す際には、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆのごく近傍に設定された対向位置まで遮断部材５を下降させる。これにより、遮断部材５の下面５０１（基板対向面）と基板表面Ｗｆとが近接した状態で対向配置される。

遮断部材５の中心の開口および回転支軸５１の中空部は、ガス供給路５７を形成している。ガス供給路５７はガス供給ユニット１８と接続されており、後述するガス流通空間５０３およびガス吐出口５０２を介して基板表面Ｗｆと遮断部材５の下面５０１とに挟まれた空間ＳＰ２に窒素ガスを供給可能となっている。

図３は遮断部材の底面図である。遮断部材５の下面５０１の平面サイズは基板Ｗの直径と同等以上の大きさに形成されている。このため、遮断部材５が対向位置に配置されると、基板表面全体を覆って基板表面Ｗｆ上の雰囲気を外部雰囲気から遮断可能となっている。また、遮断部材５の周縁部には遮断部材５を上下方向（鉛直軸方向）に貫通する、略円筒状の内部空間を有するノズル挿入孔５Ａ，５Ｂが形成されており、ノズル３、４を個別に挿入可能となっている。ノズル挿入孔５Ａとノズル挿入孔５Ｂは回転中心Ａ０に対して対称位置に同一形状に形成されている。一方で、薬液吐出ノズル３とリンス液吐出ノズル４は同一のノズル外径を有している。このため、両ノズル３，４をそれぞれノズル挿入孔５Ａ，５Ｂのいずれにも挿入可能となっている。

また、遮断部材５の下面５０１には複数のガス吐出口５０２が形成されている。複数のガス吐出口５０２はスピンチャック１に保持される基板Ｗの表面中央部、つまり表面周縁部ＴＲより径方向内側の非処理領域に対向する位置に、回転中心Ａ０を中心とする円周に沿って等角度間隔に形成されている。これらのガス吐出口５０２は遮断部材５の内部に形成されたガス流通空間５０３（図１）に連通しており、ガス供給路５７を介してガス流通空間５０３に窒素ガスが供給されると、複数のガス吐出口５０２を介して窒素ガスが空間ＳＰ２に供給される。

そして、遮断部材５が対向位置に位置決めされた状態で、複数のガス吐出口５０２から空間ＳＰ２に窒素ガスが供給されると、空間ＳＰ２の内部圧力を高めて基板Ｗをその裏面Ｗｂに当接する支持ピン１５２に押圧する。この状態で制御ユニット８の動作指令に応じてスピンベース１５が回転すると、基板裏面Ｗｂと支持ピン１５２との間に発生する摩擦力によって基板Ｗが支持ピン１５２に支持されながらスピンベース１５とともに回転する。なお、空間ＳＰ２に供給された窒素ガスは基板Ｗの径方向外側へと流れていく。

図１に戻って説明を続ける。薬液吐出ノズル３は薬液供給ユニット１６と接続されており、制御ユニット８からの動作指令に応じて薬液供給ユニット１６から薬液吐出ノズル３に薬液を供給する。薬液としては、ＴａＮ層やＷ層などの難溶性層のエッチングに適した薬液、例えばフッ硝酸等が用いられる。

薬液吐出ノズル３は水平方向に延びるノズルアーム３１の一方端に取り付けられている。また、ノズルアーム３１の他方端は第１ノズル移動機構３３に接続されている。第１ノズル移動機構３３は薬液吐出ノズル３を水平方向に所定の回動軸回りに揺動させるとともに、薬液吐出ノズル３を昇降させることができる。このため、制御ユニット８からの動作指令に応じて第１ノズル移動機構３３が駆動されることで、薬液吐出ノズル３を遮断部材５のノズル挿入孔５Ａに挿入して表面周縁部ＴＲに薬液を供給可能な処理位置（薬液供給位置）Ｐ３１と、基板Ｗから離れた待機位置Ｐ３２とに移動させることができる。また、薬液吐出ノズル３を遮断部材５のノズル挿入孔５Ａに挿入した状態で薬液供給ユニット１６から薬液が圧送されると、薬液が薬液吐出ノズル３から表面周縁部ＴＲに供給されて難溶性層のエッチング除去が行われる。なお、このように表面周縁部ＴＲのうち薬液が難溶性層に接液する領域を「接液部Ｐｅ」と称する。

また、リンス液吐出ノズル４はリンス液供給ユニット１７と接続されており、制御ユニット８からの動作指令に応じてリンス液供給ユニット１７からリンス液吐出ノズル４にＤＩＷを供給する。リンス液吐出ノズル４は表面周縁部ＴＲへの薬液の接液部Ｐｅよりも基板端面側にリンス液を供給可能となっている。また、リンス液吐出ノズル４を駆動するために第２ノズル移動機構４３が設けられている。第２ノズル移動機構４３は第１ノズル移動機構３３と同様な構成を有している。すなわち、第２ノズル移動機構４３はノズルアーム４１の先端に取り付けられたリンス液吐出ノズル４を水平方向に所定の回動軸回りに揺動させるとともに、リンス液吐出ノズル４を昇降させることができる。このため、制御ユニット８からの動作指令に応じて第２ノズル移動機構４３が駆動されることで、リンス液吐出ノズル４を遮断部材５のノズル挿入孔５Ｂに挿入して表面周縁部ＴＲにリンス液を供給可能な処理位置（リンス液供給位置）Ｐ４１と、基板Ｗから離れた待機位置Ｐ４２とに移動させることができる。

ここで、ノズル挿入孔５Ａとノズル挿入孔５Ｂは遮断部材５に同一形状で、しかも回転中心Ａ０に対して対称位置に形成されており、平面視で回転中心Ａ０から処理位置Ｐ３１に延びる方向と回転中心Ａ０から処理位置Ｐ４１に延びる方向とが形成する角度は１８０°となっている。また、両ノズル３，４は吐出する液の種類が異なる点を除いて同一に構成されている。また、両ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂは遮断部材５に同一形状で、しかも回転中心Ａ０に対して対称位置に形成されている。このため、薬液吐出ノズル３およびノズル挿入孔５Ａの構成のみを図４を参照しつつ説明する。

図４は薬液吐出ノズルおよび遮断部材に設けられたノズル挿入孔の構成を示す図である。薬液吐出ノズル３は遮断部材５に設けられたノズル挿入孔５Ａの形状に合わせて略円筒状に形成され、ノズル挿入孔５Ａに挿入されることで、薬液吐出ノズル３の先端側が表面周縁部ＴＲに対向して配置される。薬液吐出ノズル３の内部には液供給路３０１が形成されており、液供給路３０１の先端部（下端部）が薬液吐出ノズル３の吐出口３０１ａを構成している。薬液吐出ノズル３のノズル外径は必要以上にノズル挿入孔５Ａの孔径を大きくすることのないように、例えばφ５〜６ｍｍ程度に形成される。薬液吐出ノズル３は、略円筒状に形成されたノズル胴部の断面積がノズル先端側と後端側で異なるように構成されている。具体的には、ノズル先端側の胴部３０２の断面積がノズル後端側の胴部３０３の断面積より小さくなるように構成されており、ノズル先端側の胴部３０２とノズル後端側の胴部３０３との間に段差面３０４が形成されている。すなわち、ノズル先端側の胴部３０２の外周面（側面）とノズル後端側の胴部３０３の外周面（側面）は段差面３０４を介して結合されている。段差面３０４はノズル先端側の胴部３０２を取り囲むように、しかもスピンチャック１に保持された基板表面Ｗｆに略平行に形成されている。

ノズル挿入孔５Ａの内壁には薬液吐出ノズル３の段差面３０４と当接可能な円環状の当接面５０４が形成されている。そして、薬液吐出ノズル３がノズル挿入孔５Ａに挿入されると、段差面３０４と当接面５０４とが当接することで、薬液吐出ノズル３が処理位置Ｐ３１に位置決めされる。薬液吐出ノズル３が処理位置Ｐ３１に位置決めされた状態で、薬液吐出ノズル３の吐出口３０１ａ周囲の先端面は遮断部材５の対向面５０１と面一になっている。当接面５０４は遮断部材５の対向面５０１と略平行に、つまり基板表面Ｗｆと略平行に形成されており、薬液吐出ノズル３の段差面３０４と面接触するようになっている。このため、薬液吐出ノズル３を処理位置Ｐ３１に位置決めする際に、薬液吐出ノズル３が遮断部材５に当接して位置固定され、薬液吐出ノズル３を安定して位置決めすることができる。

薬液吐出ノズル３の吐出口３０１ａは基板Ｗの径方向外側に向けて開口しており、吐出口３０１ａから薬液を基板Ｗの回転中心上方から基板端面側に向かう方向（図６、図８の矢印方向）に吐出して表面周縁部ＴＲに供給可能になっている。液供給路３０１はノズル後端部において薬液供給ユニット１６に接続されている。このため、薬液供給ユニット１６から薬液が液供給路３０１に圧送されると、薬液吐出ノズル３から薬液が基板Ｗの径方向外側に向けて吐出される。これにより、表面周縁部ＴＲに供給された薬液は基板Ｗの径方向外側に向かって流れ、基板外に排出される。したがって、薬液の供給位置よりも径方向内側の非処理領域には薬液は供給されず、基板Ｗの端面から内側に向かって一定の幅（周縁エッチング幅）で薄膜がエッチング除去される。また、リンス液吐出ノズル４の吐出口についても薬液吐出ノズル３と同様にして基板Ｗの径方向外側に向けて開口しており、該吐出口から表面周縁部ＴＲにＤＩＷを吐出可能となっている。このため、リンス液供給ユニット１７からリンス液吐出ノズル４にＤＩＷが圧送されると、リンス液吐出ノズル４からＤＩＷが基板Ｗの径方向外側に向けて吐出される。これにより、表面周縁部ＴＲにＤＩＷが供給されるとともに、基板Ｗの径方向外側に向かって流れ、基板外に排出される。

また、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの孔径はノズル３、４の外径よりも大きく形成されている。このため、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内部空間でノズル３、４を水平方向に互いに異なる位置に位置決めしたり、ノズル挿入孔５Ａ、５Ｂ内でノズルを移動することが可能となっている。本実施形態では、後で詳述するように、リンス液吐出ノズル４の処理位置Ｐ４１を薬液吐出ノズル３の処理位置Ｐ３１に対して基板Ｗの径方向外側に設定し、表面周縁部ＴＲへの薬液の接液部Ｐｅよりも基板端面側にリンス液を供給する。また、薬液による難溶性層のエッチング除去の進行に伴って第２ノズル移動機構４３がリンス液吐出ノズル４を基板Ｗの回転中心側に移動させる。

また、遮断部材５のノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内壁には、ガス導入口５０５が開口されており、ガス導入口５０５からノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内部空間に窒素ガスを供給可能となっている。ガス導入口５０５は遮断部材５の内部に形成されたガス流通空間５０３を介してガス供給ユニット１８に連通している。したがって、ガス供給ユニット１８から窒素ガスが圧送されると、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内部空間に窒素ガスが供給される。これにより、ノズル３、４が待機位置Ｐ３２、Ｐ４２に位置決めされた状態、つまり、ノズル３，４がノズル挿入孔５Ａ，５Ｂに未挿入の状態では、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの上下双方の開口から窒素ガスが噴出される。このため、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂにノズルが未挿入の状態でも、薬液やリンス液がノズル挿入孔５Ａ，５Ｂの内壁に付着するのが防止される。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図５および図６を参照しつつ説明する。図５は図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。図６は図５の部分断面図である。この装置では、未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると、制御ユニット８が装置各部を制御して該基板Ｗに対して一連の膜除去処理（エッチング処理工程＋リンス工程＋乾燥工程）が実行される。ここで、基板表面Ｗｆの全面に下地層ＤＬが形成されるとともに下地層ＤＬ上に難溶性層ＵＬが形成されている（図６）。この実施形態では、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入される。なお、遮断部材５は離間位置にあり、基板Ｗとの干渉を防止している。

未処理の基板Ｗが支持ピン１５２に載置されると、遮断部材５が対向位置まで降下されて基板表面Ｗｆに近接配置される。そして、ガス吐出口５０２から窒素ガスを吐出させる。これによって、遮断部材５の下面５０１と基板表面Ｗｆとに挟まれた空間ＳＰ２の内部圧力が高められ、基板Ｗはその下面（裏面Ｗｂ）に当接する支持ピン１５２に押圧されてスピンベース１５に保持される。また、基板表面Ｗｆは遮断部材５の下面５０１に覆われて、基板周囲の外部雰囲気から確実に遮断される。なお、この時、遮断部材５は回転せず停止したままである。

続いて、基板Ｗに対してエッチング処理が実行される。このエッチング処理工程では、薬液吐出ノズル３が待機位置Ｐ３２から処理位置Ｐ３１に位置決めされる。具体的には、薬液吐出ノズル３を水平方向に沿って遮断部材５のノズル挿入孔５Ａの上方位置に移動させる。そして、薬液吐出ノズル３を降下させてノズル挿入孔５Ａに挿入する。また、後述するようにエッチング処理中にカバーリンス処理を並行して行うためにリンス液吐出ノズル４が薬液吐出ノズル３と同様にして待機位置Ｐ４２から処理位置Ｐ４１に位置決めされるが、この実施形態では図５（ａ）に示すように、基板Ｗの回転中心Ａ０からリンス液吐出ノズル４までの距離は薬液吐出ノズル３よりも長く、リンス液吐出ノズル４は薬液吐出ノズル３に比べて基板端面側に位置している。このため、後述するようにリンス液吐出ノズル４から吐出されるリンス液が表面周縁部ＴＲに接液する接液部Ｐｒは薬液吐出ノズル３から吐出される薬液の接液部Ｐｅよりも基板端面側に位置する。

このようにノズル３、４の位置決めが完了すると、遮断部材５を停止させた状態で基板Ｗを回転させる。このとき、支持ピン１５２に押圧された基板Ｗは支持ピン１５２と基板裏面Ｗｂとの間に発生する摩擦力でスピンベース１５に保持されながらスピンベース１５とともに回転する。そして、基板Ｗの回転速度が所定速度（例えば６００ｒｐｍ）に達すると、回転する基板Ｗの表面周縁部ＴＲに薬液吐出ノズル３から薬液を連続的に供給する。これにより、薬液吐出ノズル３から吐出される薬液が接液部Ｐｅに供給され、図５（ａ）の斜線領域で示すように基板Ｗの表面周縁部ＴＲに薬液が供給されて難溶性層ＵＬのエッチング除去が開始される。

この実施形態では難溶性層ＵＬをエッチング除去するために高濃度のフッ硝酸などの薬液を使用しているため、上記したように薬液の接液部Ｐｅで直ちにエッチング処理は実行されず、当該接液部Ｐｅよりも基板端面側でエッチング処理が開始される。また、難溶性層ＵＬは基板端面側で薄くなっている。このため、表面周縁部ＴＲのうち基板端面側で難溶性層ＵＬが真っ先にエッチング除去されて下地層ＤＬが露出する。そして、下地層ＤＬを露出させたままエッチング処理を継続すると、薬液吐出ノズル３から供給される薬液により下地層ＤＬが高エッチングレートでエッチング除去されてしまう。この下地層ＤＬはエッチング除去すべきものではなく、このように難溶性層ＵＬで覆われていない非処理部に対してエッチング処理を施してしまうと、上記した課題が発生してしまう。

そこで、本実施形態では下地層ＤＬが露出した段階で制御ユニット８はリンス液供給ユニット１７を作動させてリンス液吐出ノズル４からリンス液を吐出させる。これにより、薬液の接液部Ｐｅよりも基板端面側にリンス液が供給されて露出した下地層ＤＬに付着した薬液がリンス液で薄められるとともに洗い流されて下地層ＤＬのエッチングが阻止される。また、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示すように、リンス液供給により下地層ＤＬの露出部がリンス液で覆われてカバーリンス部ＣＬにより保護される。そして、カバーリンス部ＣＬにより下地層ＤＬの露出部を薬液から保護したまま難溶性層ＵＬのエッチング除去が継続される。

また、難溶性層ＵＬのエッチング除去が進行すると、下地層ＤＬの露出部は基板Ｗの回転中心Ａ０側に広がっていく。そこで、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように、この露出部の広がり、つまりエッチング処理の進行に伴って制御ユニット８は第２ノズル移動機構４３を制御してリンス液吐出ノズル４を基板Ｗの回転中心Ａ０側に移動させる。これにより露出部全体をカバーリンス部ＣＬで覆った状態で難溶性層ＵＬのエッチング除去が進められる。

そして、表面周縁部ＴＲに形成されていた難溶性層ＵＬのエッチング除去が完了すると、リンス液吐出ノズル４からのリンス液供給を継続させる一方、薬液供給ユニット１６からの薬液供給を停止して薬液吐出ノズル３からの薬液吐出を停止させる。これにより、表面周縁部ＴＲに対するリンス処理が実行される。このとき、下面処理ノズル２から回転する基板Ｗの裏面Ｗbにリンス液を同時に供給してもよい。また、上記リンス処理の後に特許文献１に記載の装置と同様に下面処理ノズル２から処理液およびリンス液を順次供給して基板裏面Ｗbに対して裏面洗浄処理を実行してもよい。

こうして、所定時間のリンス処理が完了すると、リンス液吐出ノズル４へのリンス液の供給が停止され、リンス液吐出ノズル４が処理位置Ｐ４１から待機位置Ｐ４２に位置決めされる。続いて、スピンベース１５の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に遮断部材５を高速（例えば１５００ｒｐｍ）に回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥が実行される。このとき、基板表面Ｗｆへの窒素ガス供給と併せてガス供給路２３からも窒素ガスを供給して基板Ｗの表裏面に窒素ガスを供給することで、基板Ｗの乾燥処理が促進される。

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、遮断部材５の回転を停止させるとともに、基板Ｗの回転を停止させる。そして、ガス吐出口５０２からの窒素ガスの供給を停止することで、基板Ｗの支持ピン１５２への押圧保持を解除する。その後、遮断部材５が上昇され、処理済の基板Ｗが装置から搬出される。

以上のように、本実施形態では、基板Ｗの表面周縁部ＴＲに形成された難溶性層ＵＬに薬液を供給して難溶性層ＵＬをエッチング除去している間、難溶性層ＵＬの基板端面側にリンス液を供給してカバーリンス部ＣＬを形成し、難溶性層ＵＬのエッチング除去により露出してしまった下地層ＤＬをリンス液で覆っている。このため、下地層ＤＬに流れてくる薬液を薄めるとともに洗い流して下地層ＤＬの露出部が薬液によりエッチングされるのを抑制することができる。このように難溶性層ＵＬの基板端面側にカバーリンス部ＣＬを設けて露出した下地層ＤＬを保護した状態でエッチング処理を行っているため、基板Ｗの表面周縁部ＴＲに形成された難溶性層ＵＬのみを選択的にエッチング除去することができる。

このように本実施形態では、基板表面Ｗｆ上に形成された下地層ＤＬが本発明の「下層」に相当し、当該下地層ＤＬ上に形成された難溶性層ＵＬが本発明の「上層」に相当している。また、下地層ＤＬのうち難溶性層ＵＬのエッチング除去により露出した領域、つまり下地層ＤＬの露出部が本発明の「非処理部」に相当している。また、薬液吐出ノズル３と薬液供給ユニット１６とで本発明の「薬液供給手段」が構成されて上層に薬液を供給し、またリンス液吐出ノズル４とリンス液供給ユニット１７とで本発明の「カバーリンス手段」が構成されて非処理部にリンス液で覆うカバーリンス部ＣＬを形成している。さらに、「カバーリンス手段」には第２ノズル移動機構４３が含まれており、リンス液吐出ノズル４を基板Ｗの径方向に移動させるように構成されている。

また、基板表面Ｗｆ上に直接難溶性層ＵＬが形成された基板Ｗに対して上記基板処理装置によりエッチング処理を実行することができる。つまり、基板基体が本発明の「下層」に相当し、難溶性層ＵＬのエッチング除去により露出した基板基体の表面領域が本発明の「非処理部」に相当しており、難溶性層ＵＬの基板端面側にリンス液を供給してカバーリンス部ＣＬを形成することで基板基体がエッチングされるの効果的に防止しながら難溶性層ＵＬのみを選択的にエッチング除去することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、下地層ＤＬの全面に難溶性層ＵＬが形成された基板Ｗに対して表面周縁部ＴＲから難溶性層ＵＬを選択的にエッチングする、いわゆるベベルエッチング処理を施しているが、本発明に適用対象はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば図７（ａ）および図８（ａ）に示すように基板端面や基板端面近傍で下地層ＤＬが露出するように難溶性層ＵＬが基板Ｗの表面周縁部ＴＲに形成されている場合にも、本発明を適用することができる。より詳しくは、図１に示す基板処理装置の動作を一部変更することで図７（ａ）や図８（ａ）に示す基板Ｗについても、表面周縁部ＴＲから難溶性層ＵＬのみを選択的にエッチング除去することができる。以下、図７および図８を参照しつつ本発明の第２実施形態について説明する。

図７は本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態の動作を示す模式図である。図８は図７の部分断面図である。第２実施形態にかかる基板処理装置の構成は上記したように第１実施形態と同一であり、基板処理動作のみが一部相違している。以下、相違点を中心に説明する。

この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、未処理の基板Ｗが装置内に搬入されて支持ピン１５２に載置されると、遮断部材５が対向位置まで降下されて基板表面Ｗｆに近接配置される。そして、ガス吐出口５０２から窒素ガスを吐出させて基板Ｗをスピンベース１５に保持される。

そして、薬液吐出ノズル３およびリンス液吐出ノズル４がそれぞれ処理位置Ｐ３１、Ｐ４１に位置決めされる（図７（ａ）および図８（ａ））。それに続いて、遮断部材５を停止させた状態で基板Ｗを回転させるとともに、リンス液吐出ノズル４からリンス液を吐出させてカバーリンス部ＣＬを形成しながら薬液吐出ノズル３から薬液を接液部Ｐｅに供給してエッチング処理を開始する（図７（ｂ）および図８（ｂ））。このように第２実施形態では、薬液とリンス液を同時に供給し、表面周縁部ＴＲのうち難溶性層ＵＬに対して薬液が供給されるとともに難溶性層ＵＬで覆われていない下地層ＤＬの露出部、つまり本発明の「非処理部」に対してリンス液が供給されてカバーリンス部ＣＬが形成される。そして、カバーリンス部ＣＬで下地層ＤＬの露出部を保護しながら薬液による難溶性層ＵＬのエッチング除去が実行される。

また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に難溶性層ＵＬの周縁部がまず下地層ＤＬから完全に剥離された後に基板Ｗの回転中心Ａ０側、つまり薬液の接液部Ｐｅに向かってエッチング除去が進行していき、下地層ＤＬの露出部は基板Ｗの回転中心Ａ０側に広がっていく。そこで、第１実施形態と同様に、この露出部の広がり、つまりエッチング処理の進行に伴って制御ユニット８は第２ノズル移動機構４３を制御してリンス液吐出ノズル４を基板Ｗの回転中心Ａ０側に移動させる（図７（ｃ）および図８（ｃ））。これにより下地層ＤＬの露出部全体をカバーリンス部ＣＬで覆った状態で難溶性層ＵＬのエッチング除去が進められる。

そして、表面周縁部ＴＲに形成されていた難溶性層ＵＬのエッチング除去が完了すると、第１実施形態と同様にリンス処理および乾燥処理が実行された後、処理済の基板Ｗが装置から搬出される。

以上のように、第２実施形態によれば、難溶性層ＵＬの基板端面側にリンス液を供給して下地層ＤＬの露出部をカバーリンス部ＣＬで保護しながら難溶性層ＵＬに対してエッチング処理を行っているため、下地層ＤＬが薬液によりエッチングされることなく、基板Ｗの表面周縁部ＴＲに形成された難溶性層ＵＬのみを選択的にエッチング除去することができる。

また、上記第２実施形態では、下地層ＤＬ上に難溶性層ＵＬが形成された基板Ｗに対してエッチング処理が施されているが、基板表面Ｗｆ上に直接難溶性層ＵＬが形成された基板Ｗに対して上記基板処理装置によりエッチング処理を実行することができる。つまり、この場合、基板基体が本発明の「下層」に相当し、基板表面Ｗｆのうち難溶性層ＵＬが形成されていない表面領域および難溶性層ＵＬのエッチング除去により露出した基板基体の表面領域が本発明の「非処理部」に相当しており、第２実施形態と同様にエッチング処理の開始時点からエッチング終了時点までカバーリンス部ＣＬを形成することで、基板基体がエッチングされるの効果的に防止しながら難溶性層ＵＬのみを選択的にエッチング除去することができる。この点に関しては、基板表面Ｗｆ全体に直接難溶性層ＵＬが形成された基板Ｗに対して上記基板処理装置によりエッチング処理を実行する場合も同様である。つまり、第１実施形態と同様にして難溶性層ＵＬのエッチング除去により露出した基板基体の表面領域にカバーリンス部ＣＬを形成することで、基板基体がエッチングされるの効果的に防止しながら難溶性層ＵＬのみを選択的にエッチング除去することができる。

また、上記実施形態では、リンス液としてＤＩＷを用いているが、これ以外の液体をリンス液として用いてもよく、下地層ＤＬや基板基体を保護することができる液体である限り任意の液体を用いることができる。

また、上記実施形態では、上層（難溶性層ＵＬ）としてＷ層が、また下層（下地層ＤＬ）としてＴｈ-Ｏｘ（熱酸化）層が形成されており、Ｔｈ-Ｏｘ層（非処理部）のエッチング選択比がＷ層のエッチング選択比に対して３．４となっている基板Ｗに対してエッチング処理を行っている。本発明の適用対象はこのようなエッチング選択比を有する基板Ｗに限定されるものではなく、下層のエッチング選択比が上層のエッチング選択比に対して３．４以下である基板に対して本発明は特に有効である。

また、上記実施形態では、平面視で回転中心Ａ０から薬液吐出ノズル３の処理位置Ｐ３１（薬液供給位置）に延びる方向と回転中心Ａ０からリンス液吐出ノズル４の処理位置Ｐ４１（リンス液供給位置）に延びる方向とが形成する角度を１８０°としているが、該角度はこれに限定されない。

また、上記実施形態では、ノズル３、４を表面周縁部ＴＲに薬液およびリンス液を供給可能な処理位置Ｐ３１、Ｐ４１にそれぞれ位置決めする際に、遮断部材５に形成されたノズル挿入孔５Ａ，５Ｂにノズル３、４を挿入しているが、ノズル挿入孔５Ａ，５Ｂにノズル３、４を挿入することは必ずしも必要でない。例えば基板Ｗの平面サイズよりも小さな平面サイズを有する遮断部材を基板表面Ｗｆに対向配置して、ノズル３、４を該遮断部材の側壁に近接して配置してもよい。さらに、遮断部材５を基板表面Ｗｆに対向配置させることなく、ノズル３、４のみを基板表面Ｗｆ側に位置決めしてもよい。

また、上記実施形態では、基板Ｗをその裏面Ｗｂに当接する支持ピン１５２などの支持部材に押圧支持させて基板Ｗを保持しているが、チャックピンなどの保持部材を基板Ｗの外周端部に当接させて基板Ｗを保持してもよい。

また、上記実施形態では、基板処理装置は薬液吐出ノズル３とリンス液吐出ノズル４とをそれぞれ、１本ずつ装備しているが、ノズルの本数は１本に限定されず、複数本装備してもよい。

さらに、遮断部材５のノズル挿入孔についても、上記実施形態では、ノズル３、４に対応して遮断部材５に２つのノズル挿入孔を形成しているが、３つ以上のノズル挿入孔を形成してもよい。例えば、平面視で回転中心Ａ０から第１処理位置に延びる方向と回転中心Ａ０から第２処理位置に延びる方向とが形成する角度が互いに異なる位置に３つ以上のノズル挿入孔を形成してもよい。特に、基板Ｗによって難溶性層や下地層の形成状態や寸法などが異なる場合があるが、予めノズル挿入孔の形成位置やノズル挿入孔内でリンス液吐出ノズル４が移動できる範囲などをノズル挿入孔毎に相違させておくと、難溶性層や下地層の形成状態や寸法などに応じて３つ以上のノズル挿入孔のいずれかにノズル３、４を適宜、挿入して処理を行うことで、カバーリンス部ＣＬを基板Ｗに応じた位置に形成することができ、種々の基板Ｗに対応可能となり、汎用性を高めることができる。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、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などを含む基板の表面周縁部に付着する薄膜をエッチング除去する基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。

３…薬液吐出ノズル
４…リンス液吐出ノズル
１６…薬液供給ユニット
１７…リンス液供給ユニット
４３…第２ノズル移動機構
ＣＬ…カバーリンス部
ＤＬ…下地層（下層）
Ｐ３１…処理位置（薬液供給位置）
Ｐ４１…処理位置（リンス液供給位置）
ＴＲ…表面周縁部
ＵＬ…難溶性層（上層）
Ｗｆ…基板表面
Ｗ…基板

Claims (7)

1. 表面周縁部で下層の少なくとも一部が前記下層よりもエッチングレートの小さい上層により覆われた基板を回転させながら前記上層を除去する基板処理装置において、
   前記上層に薬液を供給して前記上層をエッチング除去する薬液供給手段と、
   前記薬液が前記上層に接液する、接液部の基板端面側にリンス液を供給して前記下層のうち前記上層で覆われていない非処理部を前記リンス液で覆うカバーリンス手段と
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記カバーリンス手段は前記基板の回転中心上方から前記基板の端面側に向かう方向に前記リンス液を供給する請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記カバーリンス手段は、前記リンス液を前記非処理部に吐出するノズルと、前記ノズルを前記基板の径方向に移動させる移動機構とを有する請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記移動機構は、エッチング処理の進行により前記非処理部が前記基板端面側から前記基板の回転中心側に広がるのに伴って前記ノズルを前記基板の回転中心側に移動させる請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記薬液供給手段が前記薬液を供給する薬液供給位置と、前記カバーリンス手段が前記リンス液を供給するリンス液供給位置とは、前記基板の回転中心を挟んで互いに反対側に配置されている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 表面周縁部で下層の少なくとも一部が前記下層よりもエッチングレートの小さい上層により覆われた基板を回転させながら前記上層に薬液を供給して前記上層をエッチング除去するエッチング工程と、
   前記エッチング工程中に、前記薬液が前記上層に接液する、接液部の基板端面側にリンス液を供給して前記下層のうち前記上層で覆われていない非処理部を前記リンス液で覆うカバーリンス工程と
   を備えたことを特徴とする基板処理方法。
7. 前記非処理部のエッチング選択比が前記上層のエッチング選択比に対して３．４以下である請求項６記載の基板処理方法。

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