JP5667592B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を回転させながら基板の周縁部分に処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置に関する。

半導体装置の製造においては、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と呼ぶ）等の被処理基板に様々な膜が形成される。ウエハ搬送時にはデバイスの非形成領域であるウエハの周縁部分が搬送アームにより支持され、また、ウエハの処理時にはしばしばウエハの周縁部分がチャックにより保持される。このため、ウエハの周縁部分に膜を付着させたままにしておくと、それが剥離することによりクロスコンタミネーションの原因となりうる。このため、ウエハ周縁部分の不要な膜を除去するための処理（周縁膜除去処理）が必要に応じて行われる。このような周縁膜除去処理を実行するための周縁膜除去装置が、例えば、特許文献１に開示されている。周縁膜除去装置は、ウエハをスピンチャックにより水平に保持して回転させた状態で、ノズルからウエハ周縁部分に薬液を供給することにより周縁膜除去処理を行う。処理中、ウエハから飛散する処理液は、ウエハ周囲に配置されたカップにより受け止められる。

このとき飛散した処理液がカップに勢いよく衝突すると、ウエハから飛散した処理液がカップから跳ね返ってウエハに再付着してしまう。ウエハに再付着した処理液はパーティクルの発生原因となる。

特開２００１−１１８８２４号

本発明は、カップから跳ね返った処理液が基板に再付着することを防止することができる基板処理装置を提供する。

本発明によれば、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる回転駆動部と、前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲むカップと、前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分における第１位置に第１処理液を供給する第１処理液ノズルと、前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分における第２位置に第２処理液を供給する第２処理液ノズルと、を備え、前記カップの側周壁は、前記第１位置に対応する第１角度位置と、前記基板の回転方向に前記第１角度位置から所定角度進んだ第１中間角度位置との間にある第１区域内において、前記カップの側周壁と前記基板の回転中心との間の距離が前記基板の回転方向に進むに従って大きくなるように形成されており、前記カップの側周壁は、前記第２位置に対応する第２角度位置と、前記基板の回転方向に前記第２角度位置から所定角度進んだ第２中間角度位置との間にある第２区域内において、前記カップの側周壁と前記基板の回転中心との間の距離が前記基板の回転方向に進むに従って大きくなるように形成されている、基板処理装置が提供される。

本発明によれば、カップの側周壁に衝突した処理液が跳ね返ることによって基板に再付着することを防止することができる。

本発明による基板処理装置の一例である周縁膜除去装置を備えた基板処理システムの全体構成を概略的に示す平面図である。 周縁膜除去装置の構成を示す縦断面図である。 図２の断面から９０度回転させた断面で切断した周縁膜除去装置の構成を示す縦断面図である。 図２および図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であって、（ａ）は処理液の飛散状態を説明するための図であり、（ｂ）はカップの底壁の傾斜を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

まず、本発明による基板処理装置の一実施形態としての、ベベルウエットエッチング装置などと呼ばれる周縁膜除去装置１０を含む基板処理システムについて説明する。図１に示すように、基板処理システムは、外部から被処理基板としての半導体ウエハ等の基板Ｗ（以下、「ウエハＷ」ともいう）を収容したキャリアを載置するための載置台１０１と、キャリアに収容されたウエハＷを取り出すための搬送アーム１０２と、搬送アーム１０２によって取り出されたウエハＷを載置するための棚ユニット１０３と、棚ユニット１０３に載置されたウエハＷを受け取り、当該ウエハＷを周縁膜除去装置１０内に搬送する搬送アーム１０４と、を備えている。図１に示すように、基板処理システムには、複数（図示例では１２個）の周縁膜除去装置１０が設けられている。

次に、周縁膜除去装置１０の構成について説明する。図２および図３に示すように、周縁膜除去装置１０は、ケーシング１２を有しており、ケーシング１２の天井部には、ケーシング１２により囲まれた空間内に清浄空気のダウンフローを形成するファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が設けられている。ケーシング１２の側壁（図２の紙面に向かって正面の側壁）にはウエハＷをケーシング１２に搬出入するために開口１５（図１を参照；図２、図３には図示せず）が形成されており、当該開口はシャッター（図示せず）により開閉される。

ケーシング１２内には、ウエハＷを水平姿勢で保持する基板保持部１６が設けられている。基板保持部１６は、ウエハＷの裏面（下面）の中央部を真空吸着することによりウエハＷを保持するバキュームチャックとして構成されている。基板保持部１６の下方には、基板保持部１６を回転駆動して基板保持部１６に保持されたウエハＷを回転させる回転駆動部１８、具体的には回転モータが設けられている。

基板保持部１６により保持されたウエハＷの半径方向外側において、ウエハＷの周囲を囲むように全体として長円または楕円形状の断面を有する筒形のカップ２０が設けられている（図４も参照のこと）。カップ２０の上端部には処理対象のウエハＷよりもやや大きい直径の円形の開口が形成されている。カップ２０は、ウエハＷから遠心力により飛散する処理液を受け止めて、処理液の半径方向外側への飛散を防止する。カップ２０は側周壁２１と、底壁２２と、整流壁２３とを有している。図３に示すように、底壁２２の側周壁２１の近傍には２つの排液口、すなわち第１排液口２４Ａおよび第２排液口２４Ｂが設けられている。第１排液口２４Ａは、第１排液路２５Ａを介して、アルカリ性廃液用の適当な廃液系（ＤＲＡ）例えば工場廃液系に接続されている。また、第２排液口２４Ｂは、第２排液路２５Ｂを介して、酸性廃液用の適当な廃液系（ＤＲＢ）例えば工場廃液系に接続されている。また、底壁２２の中央部には、２つの排気管２６が設けられている。排気管２６は、例えば微減圧の工場排気系（ＥＸＨ）に接続されている。排気管２６内には、弁２７、本例ではバタフライ弁が設けられており、この弁２７の開度を調節することにより、カップ２０内の減圧の程度を調節することができる。この周縁膜除去装置１０によりウエハＷの処理が実行されている時には、カップ２０の内部空間が排気系（ＥＸＨ）の負圧により吸引されている。

カップ２０は、図２に概略的に示されたカップ昇降機構２８により昇降させることができる。カップ２０が図２に示すように「上昇位置」にあるときには、カップ２０の上部開口端よりもウエハＷが下方に位置してカップ２０がウエハＷの周縁を囲む。図２の状態からカップ２０を「下降位置（図示せず）」まで下降させると、カップ２０の上部開口端よりもウエハＷが上方に位置して、カップ２０に邪魔されることなく、ケーシング１２内に進入してきた搬送アーム１０４と基板保持部１６との間でウエハＷの受け渡しが可能な状態となる。なお、カップ２０を昇降可能とすることに代えて、基板保持部１６を昇降可能にしてもよく、この場合は、基板保持部１６を図２に示す位置から上昇させることにより、カップ２０に邪魔されることなく、搬送アーム１０４と基板保持部１６との間でウエハＷの受け渡しが可能な状態となる。このような機能を実現するには、回転駆動部１８に基板保持部昇降機構（図示せず）を付設すればよい。

図２に示すように、基板保持部１６により保持されたウエハＷの上面全体を上方から覆うことができる天板３０が設けられている。天板３０は、ウエハＷの周縁部分と天板３０との隙間にウエハＷの外側に向けて流れる気流を形成し、ウエハＷの中央部分のデバイス形成領域に処理液が浸入することを防止するために設けられている。また天板３０は、処理液のミストがウエハＷから特に上方向に飛散することも防止する。天板３０は、エアシリンダ等からなる天板昇降機構３１（図２にのみ示す）により、アーム３２（図２にのみ示す）を介して昇降させることができる。天板３０は、基板の処理が行われている際には図２に示す下降位置（ウエハＷに近接してウエハＷを覆う「処理位置」）にあり、このとき天板３０はカップ２０の上部開口端を閉塞する。詳細には、天板３０の下面の周縁部分と上昇位置にあるカップ２０の上端部とが部位３６において相互に接触するか、あるいは僅かな隙間を空けて近接し、部位３６からの処理液またはそのミストの漏洩を防止する。搬送アーム１０４と基板保持部１６との間でウエハＷの受け渡しが可能な状態とするには、天板３０を上昇位置（「処理位置」から離れた「退避位置」）に位置させる。なお、天板昇降機構３１を設けることに加えて、天板旋回機構（図示せず）を設け、天板３０を水平方向に移動させることにより「処理位置」と「退避位置」との間で移動させてもよい。

天板３０は、基板保持部１６により保持されたウエハＷの上面（表面）に対向(対面）する下面３４を有している。天板３０の中央部には、ＦＦＵ１４からの清浄空気のダウンフローを、ウエハＷの上面と天板３０の下面との間の空間に取り込むための吸入口３５が設けられている。

天板３０の下面３４の周縁部分には、ウエハＷの周縁部分に処理液を供給するためのノズルが、ウエハＷ周縁部分の上方の空間に進入させるためのノズル格納空間である２つの切除部、すなわち第１切除部３６Ａおよび第２切除部３６Ｂに設けられている。第１切除部３６Ａおよび第２切除部３６Ｂは、天板３０の直径方向に対向する位置（円周方向に１８０度ずれた位置）に設けられている。第１および第２切除部３６Ａ、３６Ｂは、例えば、天板３０の下面３４に形成された直方体形状の凹部である。

周縁膜除去装置１０は、第１薬液としてアルカリ性のＳＣ−１液を吐出する第１薬液ノズル４１と、第２薬液として酸性のＤＨＦ（希フッ酸）液を吐出する第２薬液ノズル４２と、それぞれがリンス液としてのＤＩＷ（純水）を吐出する第１リンス液ノズル４３および第２リンス液ノズル４４とを供えている。各ノズル（４１，４２，４３，４４）の吐出口は、ウエハＷの中央部分のデバイス形成領域に向けての液はねが生じることを防止するために、ウエハの外側に向けて斜め下方に液を吐出するように形成されている。第１薬液ノズル４１には、当該第１薬液ノズル４１の吐出口付近の先端部分を第１切除部３６Ａ内に進入させ第１切除部３６Ａから退出させる第１薬液ノズル移動機構(詳細は図示せず)、第１薬液ノズル４１に第１薬液を供給する第１薬液供給源（詳細は図示せず）、第１薬液ノズル４１と第１薬液供給源とを接続する第１薬液供給管路（詳細は図示せず）、第１薬液供給管路に介設された開閉弁および流量制御弁（詳細は図示せず）、第１薬液を加熱するヒータ（詳細は図示せず）などが付設されており、これらの部材は参照符号４１Ａを付けたボックスでまとめて概略的に示している。第２薬液ノズル４２には、当該第２薬液ノズル４２の吐出口付近の先端部分を第２切除部３６Ｂ内に進入させ第２切除部３６Ｂから退出させる第２薬液ノズル移動機構(詳細は図示せず)、第２薬液ノズル４２に第２薬液を供給する第２薬液供給源（詳細は図示せず）、第２薬液ノズル４２と第２薬液供給源とを接続する第２薬液供給管路（詳細は図示せず）、第２薬液供給管路に介設された開閉弁および流量制御弁（詳細は図示せず）などが付設されており、これらの部材は参照符号４２Ａを付けたボックスでまとめて概略的に示している。第１リンス液ノズル４３には、当該第１リンス液ノズル４３の吐出口付近の先端部分を第１切除部３６Ａ内に進入させ第１切除部３６Ａから退出させるリンス液ノズル移動機構(詳細は図示せず)、第１リンス液ノズル４３にリンス液を供給するリンス液供給源（詳細は図示せず）、第１リンス液ノズル４３とリンス液供給源とを接続するリンス液供給管路（詳細は図示せず）、リンス液供給管路に介設された開閉弁および流量制御弁（詳細は図示せず）などが付設されており、これらの部材は参照符号４３Ａを付けたボックスでまとめて概略的に示している。第２リンス液ノズル４４には、当該第２リンス液ノズル４４の吐出口付近の先端部分を第２切除部３６Ｂ内に進入させ第２切除部３６Ｂから退出させるリンス液ノズル移動機構(詳細は図示せず)、第２リンス液ノズル４４にリンス液を供給するリンス液供給源（詳細は図示せず）、第２リンス液ノズル４４とリンス液供給源とを接続するリンス液供給管路（詳細は図示せず）、リンス液供給管路に介設された開閉弁および流量制御弁（詳細は図示せず）などが付設されており、これらの部材は参照符号４４Ａを付けたボックスでまとめて概略的に示している。第１薬液ノズル４１および第１リンス液ノズル４３、並びに第２薬液ノズル４２および第２リンス液ノズル４４は図示の便宜上上下に並べて表示されているが、実際には同じ高さにあり、ウエハＷの円周方向ないし接線方向に並べて設けられている。

天板３０とカップ２０とが図２、図３に示すような位置関係（接触ないし近接）にあるときには、カップ２０の内部空間は排気管２６を介して常時吸引されているため、カップ２０の内部空間の負圧に起因して、天板３０より上方の空間の雰囲気、特にファンフィルタユニット１４からの清浄な気体、具体的にはクリーンエアのダウンフローが吸入口３５を介してウエハＷの上面と天板３０の下面３４との間の空間に引き込まれ、この引き込まれたクリーンエアは、図２、図３において黒塗り矢印で示すように半径方向外側に向かって流れ、ウエハＷの外側に流出する。このウエハＷの外側に流出する気流は、前述したウエハＷの回転により天板３０とウエハＷの周縁部分との間に生じるウエハＷの外側に流出する気流との相乗作用により、ウエハＷの中央部分のデバイス形成領域に処理液が浸入することをより確実に防止する。ウエハＷの外側に流出したエアは、図３に示すように、カップ内に存在するミスト（処理中に生じる薬液またはリンス液のミスト）を随伴して流れ、微減圧の排気系に接続された排気管２６に流れ込む。排気管２６に流れ込む直前において、エアとミストからなる混相流は、排気管２６の外周面と整流壁２３の内面（下面）との間の空間を流れる際に急角度で複数回転向され、これにより排気管２６の外周面または整流壁２３の内面（下面）にミストが付着して、エアから分離される。分離されたミストは、重力によりカップ２０の底壁２２に落ちる。

図２に概略的に示すように、周縁膜除去装置１０は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）２００を有している。コントローラ２００は、周縁膜除去装置１０の全ての機能部品（例えば、基板保持部１６、回転駆動部１８、カップ昇降機構２８、天板昇降機構３１各ノズル４１〜４３の駆動機構、開閉弁、流量調整弁等）の動作を制御する。コントローラ２００は、ハードウエアとして例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラムおよび処理レシピ等）とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。このような記憶媒体が図２において参照符号２０１で示されている。プロセッサ２０２は必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体２０１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ２００の制御の下で液処理装置１０の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。コントローラ２００は、図１に示す基板処理システム全体を制御するシステムコントローラであってもよい。

次に、カップ２０の構成について、図３に加えて図４も参照してさらに詳細に説明する。図４は、図３中の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。ウエハＷを図４における時計方向に回転させた状態で天板３０の第１切除部３６Ａ内に第１薬液ノズル４１を位置させて第１薬液を吐出させると、図４（ａ）に示すウエハＷ上の参照符号４１Ｂで示す×印の位置（第１位置４１Ｂ）に第１薬液が衝突する。この第１薬液は、遠心力によりウエハＷの外側にほぼ水平に飛散する。第１薬液の主飛散方向は、図４（ａ）中の第１位置４１Ｂ付近から出発した３本の太い矢印により表すことができる（但し、第１薬液は、他の方向にも量は多くないが飛散する。）。また、第２切除部３６Ｂ内に第２薬液ノズル４２を位置させて第２薬液を吐出させると、図４（ａ）に示すウエハＷ上の参照符号４２Ｂで示す×印の位置（第２位置４２Ｂ）に第２薬液が衝突する。この第２薬液は、遠心力によりウエハＷの外側にほぼ水平に飛散する。第２薬液の主飛散方向は、図４（ａ）中の第２位置４２Ｂ付近から出発した太い３本の矢印により表すことができる（但し、第２薬液は、他の方向にも量は多くないが飛散する。）。なお、第１切除部３６Ａ内に第１リンス液ノズル４１を位置させてリンス吐出させた場合、並びに第２切除部３６Ｂ内に第２リンス液ノズル４２を位置させてリンス吐出させた場合も、リンス液は薬液と同様の飛散挙動を示す。

図２および図３に示すように、カップ２０の側周壁２１の上端部のウエハＷとほぼ同じ高さにある領域において、側周壁２１の内面はウエハの外周に向けて斜め下方を向いて傾斜する傾斜部２１ａとなっており、これにより、ウエハＷから水平方向に飛散してくる処理液（薬液、リンス液）が、ウエハＷに向けて跳ね返らずに、下方に転向されるようになっている。

また、図４に示すように、カップ２０の側周壁２１は長円または楕円の形状の断面を有している。図４（ａ）に示すように、側周壁２１は、第１位置４１Ｂ（第２位置４２Ｂ）から出発して処理液の主飛散方向に延びる直線と側周壁２１との交点の位置において、第１位置４１Ｂ（第２位置４２Ｂ）と側周壁２１との距離Ｌ１が概ね最大になるように形成されることが好ましい。これによって、側周壁２１のうち最も多く処理液が衝突する部分に衝突する処理液は、長い距離を飛行することにより失速しているため、側周壁２１と衝突しても殆ど跳ね返らない。このため、跳ね返りによって処理液がミスト化することが抑制される。上記のことは、例えば、カップ２０の側周壁２１とウエハＷの回転中心Ｏとの間の距離Ｌ２が、第１位置４１Ｂに対応する側周壁２１の第１角度位置２１Ａ（ウエハの回転中心Ｏと第１位置４１Ｂとを結ぶ直線と側周壁２１との交点の位置）から、ウエハＷの回転方向（矢印Ｒで示す）に第１角度位置２１Ａから所定角度進んだ側周壁２１の第１中間角度位置（図示例では９０度進んだ角度位置である位置２１Ｂ）との間にある第１区域（図示例では位置２１Ａと位置２１Ｂとの間の区域）内において、カップ２０の側周壁２１とウエハＷの回転中心Ｏとの間の距離Ｌ２がウエハＷの回転方向Ｒに進むに従って大きくなるように形成されていることにより実現することができる。また、この場合、カップ２０の側周壁２１は、前記の第１中間角度位置（図示例では位置２１Ｂ）と、前記の第１中間角度位置からウエハＷ回転方向に進んだ第２位置４２Ｂに対応する第２角度位置２１Ｃ（ウエハの回転中心Ｏと第２位置４２Ｂとを結ぶ直線と側周壁２１との交点の位置）との間にある区域（図示例では位置２１Ｂと位置２１Ｃとの間の区域）において、カップ２０の側周壁２１とウエハＷの回転中心Ｏとの間の距離Ｌ２がウエハＷの回転方向Ｒに進むに従って小さくなるように形成されていることが好ましい。同様に、カップ２０の側周壁２１とウエハＷの回転中心Ｏとの間の距離Ｌ２が、第１位置４２Ｂに対応する側周壁２１の第２角度位置２１Ｃから、ウエハＷの回転方向Ｒに第２角度位置２１Ｃから所定角度進んだ側周壁２１の第２中間角度位置（図示例では９０度進んだ角度位置である位置２１Ｄ）との間にある第２区域（図示例では位置２１Ｃと位置２１Ｄとの間の区域）内において、カップ２０の側周壁２１とウエハＷの回転中心Ｏとの間の距離Ｌ２がウエハＷの回転方向Ｒに進むに従って大きくなるように形成することができる。また、カップ２０の側周壁２１は、前記の第２中間角度位置（図示例では位置２１Ｄ）と、前記の第２中間角度位置からウエハＷ回転方向に進んだ第１位置４１Ｂに対応する第１角度位置２１Ａとの間にある区域（図示例では位置２１Ｄと位置２１Ａとの間の区域）において、カップ２０の側周壁２１とウエハＷの回転中心Ｏとの間の距離Ｌ２がウエハＷの回転方向Ｒに進むに従って小さくなるように形成することができる。

なお、カップ２０の側周壁２１を円形にして、カップ２０の側周壁２１とウエハＷの回転中心Ｏとの間の距離（角度位置に関わらず一定である）を図示例における距離Ｌ２の最大値と同じにしても跳ね返り防止効果は得られるが、カップ２０が大きくなり、その結果、周縁膜除去装置、ひいては基板処理システムも大きくなり、フットプリントの観点から好ましくない。

図示された例示的実施形態においては、第１位置４１Ｂと第２位置４２Ｂとを結ぶ直線（すなわち位置２１Ａと位置２１Ｃとを結ぶ直線）が長円または楕円の短軸になり、前記直線と直交する直線（すなわち位置２１Ｂと位置２１Ｄとを結ぶ直線）が長円または楕円の短軸となるように、側周壁２１が形成されている。上記の幾何学的条件は、カップ２０の側周壁２１を楕円または長円にすることにより満足することができ、楕円または長円形状はカップ２０の製造の容易性からも好ましいのであるが、側周壁２１の形状は楕円または長円に限定されるものではない。

上記の構成により、第１薬液ノズル４１からウエハＷ上に吐出された第１薬液は、その大半がカップ２０内の図４中の右半分の領域（第１領域２２Ａ）に落ちることになる。一方、第２薬液ノズル４２からウエハＷ上に吐出された第２薬液は、その大半がカップ２０内の図４中の左半分の領域（第２領域２２Ｂ）に落ちることになる。もちろん、第１薬液のうちミスト化された一部は第２領域にも落ちるし、第２薬液のうちミスト化された一部は第１領域にも落ちる。しかしながら、上記の傾斜部２１ａの設置およびカップ２０の長円または楕円形状化により、第１薬液が第２領域に落ちる量および第２薬液が第１領域に落ちる量はカップ２０が一般的な円筒形である場合に比べて大幅に低減されている。

上記の事実を考慮して、カップ２０内において第１薬液が第２薬液と混ざり合うことを防止ないし抑制するため、図４中の右半分の第１領域２２Ａに落ちた液が専ら第１排液口２４Ａに流れ込むように、カップ２０の底壁２２の第１領域２２Ａの部分に、図４（ｂ）にて矢印で示すように第１排液口２４Ａに向かって低くなる傾斜が設けられている。また、同様に、図４中の左半分の第２領域２２Ｂに落ちた液が専ら第２排液口２４Ｂに流れ込むように、カップ２０の底壁２２の第２領域２２Ｂの部分に、図４（ｂ）にて矢印で示す第２排液口２４Ｂに向かって低くなる傾斜が設けられている。カップ２０の底壁２２の第１領域２２Ａと第２領域２２Ｂとの境界は最も高い稜線２２Ｃ、２２Ｄとなっている。

次に、上述した周縁膜除去装置１０を用いて行う一連の処理の一例について説明する。以下に示す洗浄処理の一連の工程は、コントローラ２００が周縁膜除去装置１０の各機能部品の動作を制御することにより行われる。以下においては、シリコンウエハＷの上に、ＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）が形成され、さらにその上にＡｌ膜が形成された積層構造体から、周縁部分のＡｌ膜を完全に除去し、次いでＡｌで汚染された（Ａｌが拡散した）ＳｉＯ２膜の最表面を除去する一連の処理について説明する。

［ウエハ搬入］
まず、ウエハＷを周縁膜除去装置１０に搬入する。搬入に先立ち、カップ２０が下降位置に下降し、天板３０が退避位置に上昇する。この状態で、ウエハＷを保持した搬送アーム１０４が開口１５（図１にのみ表示）を介してケーシング１２内に進入し、ウエハＷを基板保持部１６上に置く。バキュームチャックとして形成された基板保持部１６がウエハＷを吸着した後、搬送アーム１０４はケーシング１２内から退出する。その後、図２に示されるように、カップ２０が上昇位置に上昇するとともに天板３０が処理位置に下降する。このカップ２０および天板３０の位置はウエハ搬出の開始前まで維持される。前述したようにカップ２０の内部空間は排気管２７を介して常時吸引されているため、
吸入口３５から引き込まれたエアは、ウエハＷの上面と天板３０の下面３４との間を図２、図３の黒塗り矢印で示すように流れる。

［ＳＣ−１処理］
次に、回転駆動部１８によりウエハＷを回転させる。そして、第１薬液ノズル４１の吐出口近傍部分を天板３０の第１切除部３６Ａ内に進入させ、第１薬液ノズル４１からウエハＷの周縁部分に６０℃程度に加熱されたＳＣ−１液を吐出させる。これにより周縁部分のＡｌ膜がエッチングされて除去される。このとき、ウエハＷの外側に向かうエアの流れにより、ＳＣ−１液がウエハＷの中央部分のデバイス形成領域に浸入することが防止される（この点については、以下のＤＩＷリンス処理、ＤＨＦ処理においても同じである。）。また、前述したようにウエハＷから飛散したＳＣ−１液の大部分は、カップ２０の底壁２２の第１領域２２Ａ内に落ち、第１排液口２４Ａを介してカップ２０の外部に排出される。

［ＤＩＷリンス処理（１回目）］
次に、第１薬液ノズル４１を第１切除部３６Ａ内から退出させ、第１リンス液ノズル４３を第１切除部３６Ａ内に進入させる。引き続きウエハＷを回転させた状態で、リンス液ノズル４３から常温のＤＩＷ（純水）をウエハ周縁部分に吐出させる。これにより、ＳＣ−１処理のエッチング残渣および残留するＳＣ−１液などがウエハＷの周縁部分から除去される。このときも、ウエハＷから飛散したＤＩＷの大部分は、カップ２０の底壁２２の第１領域２２Ａ内に落ち、第１排液口２４Ａを介してカップ２０の外部に排出される。これにより、カップ２０の第１領域２２Ａ内（側周壁２１および底壁２２の上）に残存しているＳＣ−１処理のエッチング残渣およびＳＣ−１液がＤＩＷにより洗い流される。なお、このＤＩＷリンス処理において、第２リンス液ノズル４４も第２切除部３６Ｂ内に進入させ、第１リンス液ノズル４３だけでなく第２リンス液ノズル４４からもウエハＷにＤＩＷを吐出させてもよい。これによれば、ＳＣ−１処理においてウエハＷから飛散したＳＣ−１液が、少量でも第２領域２２Ｂ内に進入して側周壁２１および底壁２２の上に付着していたとしても、第２リンス液ノズル４４から供給されるＤＩＷにより洗い流し、第２排液口２４Ｂを介してカップ２０の外部に排出することができる。

［ＤＨＦ処理］
次に、第１リンス液ノズル４３を第１切除部３６Ａ内から退出させ、第２薬液ノズル４２を第２切除部３６Ｂ内に進入させる。引き続きウエハＷを回転させた状態で、第２薬液ノズル４２から常温のＤＨＦ液をウエハＷの周縁部分に吐出させる。これにより、Ａｌで汚染されたＳｉＯ２膜の最表面層が除去される。このとき、前述したようにウエハＷから飛散したＤＨＦ液の大部分は、カップ２０の底壁２２の第２領域２２Ｂ内に落ち、第２排液口２４Ｂを介してカップ２０の外部に排出される。またこのとき、第２領域２２Ｂ内にはＳＣ−１液は存在しないか、存在しても非常に僅かな量であるので、第２領域２２Ｂ内でＳＣ−１液とＤＨＦ液との反応により塩が発生することを防止ないし抑制することができる。

［ＤＩＷリンス処理（２回目）］
次に、第２薬液ノズル４２を第２切除部３６Ｂ内から退出させ、第２リンス液ノズル４４を第２切除部３６Ｂ内に進入させる。引き続きウエハＷを回転させた状態で、第２リンス液ノズル４４から常温のＤＩＷをウエハＷの周縁部分に吐出させる。これによりＤＨＦ処理のエッチング残渣および残留するＤＨＦ液などがウエハＷの周縁部分から除去される。なお、この２回目のＤＩＷリンス処理においても１回目のリンス処理と同様に、第１リンス液ノズル４３も第１切除部３６Ａ内に進入させ、第２リンス液ノズル４４だけでなく第１リンス液ノズル４３からもウエハＷにＤＩＷを吐出させてもよい。これによれば、ＤＨＦ処理においてウエハＷから飛散したＤＨＦ液が、少量でも第１領域２２Ａ内に進入して側周壁２１および底壁２２の上に付着していたとしても、第１リンス液ノズル４３から供給されるＤＩＷにより洗い流し、第１排液口２４Ｂを介してカップ２０の外部に排出することができる。このようにすることにより、次のウエハＷを処理する際に、第１領域２２Ａ内にＤＨＦ液が存在しないか、存在しても非常に僅かな量となるため、第１領域２２Ａ内でＳＣ−１液とＤＨＦ液との反応により塩が発生することを防止ないし抑制することができる。

［スピン乾燥］
次に、第２リンス液ノズル４４を第２切除部３６Ｂ内から退出させ、ウエハＷの回転速度を増す。これにより、ウエハＷの周縁部分が振り切り乾燥される。なお、乾燥を促進するため、ウエハのＷの高速回転とあわせて、ウエハＷの周縁部分にＮ２ガス等の乾燥ガスを供給してもよい。このような乾燥ガスは、図２に示したノズル（４１〜４４）と同様にウエハの外側に向けて斜め下方に乾燥ガスを供給する乾燥ガスノズル（図示せず）を設け、この乾燥ガスノズルを第１または第２切除部３６Ａ，３６Ｂに進入させて、乾燥ガスをウエハＷに吐出させればよい。

［ウエハ搬出］
スピン乾燥が終了したら、ウエハＷの回転を停止させる。次いで、カップ２０を下降位置に下降させるともに、天板３０を退避位置に上昇させる。搬送アーム１０４が、開口１５（図１にのみ表示）を介してケーシング１２内に進入してウエハＷを基板保持部１６から取り去った後、ケーシング１２内から退出する。以上により、ウエハに対する一連の処理が終了する。

上記実施形態によれば、以下の有利な効果が得られる。
カップ２０の側周壁２１が、ウエハＷ上の処理液が供給される位置（４１Ｂ，４２Ｂ）に対応する角度位置（２１Ａ，２１Ｃ）と、ウエハＷの回転方向に前記角度位置（２１Ａ，２１Ｃ）から所定角度済んだ角度位置（２１Ｂ，２１Ｄ）との間にある所定の区域内において、カップ２０の側周壁２１とウエハＷの回転中心Ｏとの間の距離がウエハＷの回転方向Ｒに進むに従って大きくなるように形成されているので、ウエハＷ上に供給された後遠心力により外方に飛散してカップ２０の側周壁２１に衝突した処理液が、ウエハＷに向けて跳ね返ることによりウエハＷに再付着することを防止または抑制することができる。しかも、上記のカップ２０の側周壁２１の形状は、アルカリ性薬液であるＳＣ−１液（第１薬液）が飛散してくる部分と、酸性薬液であるＤＨＦ液（第２薬液）が飛散してくる部分の両方に適用されているため、カップ２０の側周壁２１に衝突して跳ね返った一方の処理液が他方の処理液の飛散領域に侵入することを防止または抑制することもできる。

また、上記実施形態によれば、アルカリ性薬液であるＳＣ−１液（第１薬液）と酸性薬液であるＤＨＦ液（第２薬液）とをカップ内の別々の領域（第１領域２２Ａおよび第２領域２２Ｂ）に飛散させるようにするとともに、各飛散領域に専用の排液口（第１排液口２４Ａおよび第２排液口２４Ｂ）を設けているので、アルカリ性薬液と酸性薬液とが混合して反応することにより塩が生成することを防止または抑制することができる。これによって塩に由来するパーティクルの発生を防止または大幅に抑制することができる。しかも各領域（第１領域２２Ａおよび第２領域２２Ｂ）におけるカップ２０の底壁２２は各排液口（第１排液口２４Ａおよび第２排液口２４Ｂ）に向けて傾斜しているので、アルカリ性薬液と酸性薬液との混合をより確実に防止することができる。

なお、上記実施形態においては、第１薬液および第２薬液をそれぞれウエハの直径方向に対向する位置（１８０度ずれた位置）に供給することにより、カップ２０内の異なる領域に第１薬液および第２薬液がそれぞれ飛散するようにした。しかしながら、これに限定されるものではなく、第１薬液および第２薬液を同じ位置に供給してもよい。この場合には、第１薬液を供給するときと第２薬液供給するときとでウエハＷの回転方向を逆にすればよい。こうすれば、第１薬液をカップ２０の第１領域２２Ａに、第２薬液をカップ２０の第２領域２２Ｂに、それぞれ飛散させることができる。

また、上記実施形態においては、第１薬液（第１処理液）がアルカリ性薬液であるＳＣ−１液であり、第２薬液（第２処理液）が酸性薬液であるＤＨＦ液であったが、これには限定されない。第１処理液および第２処理液は、互いに反応して半導体製造プロセスにおける有害な汚染物質を形成しうる任意の処理液であってもよい。

また、上記実施形態においては基板は半導体ウエハであったが、これに限定されるものでなく、基板は、半導体装置製造に用いられる任意の円形の基板とすることができる。

Ｗ 基板（ウエハ）
１６ 基板保持部
１８ 回転駆動部
２０ カップ
２１ カップの側周壁
２１Ａ 側周壁の第１角度位置
２１Ｂ 側周壁の第１中間角度位置
２１Ｃ 側周壁の第２角度位置
２１Ｄ 側周壁の第２中間角度位置
２２ カップの底壁
２２Ａ 底壁の第１領域
２２Ｂ 底壁の第２領域
２４Ａ 第１排液口
２４Ｂ 第２排液口
４１ 第１処理液ノズル
４２ 第２処理液ノズル
４１Ｂ 基板上の第１位置
４２Ｂ 基板上の第２位置

Claims (8)

1. 基板を水平に保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を回転させる回転駆動部と、
   前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲むカップと、
   前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分における第１位置に第１処理液を供給する第１処理液ノズルと、
   前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分における第２位置に第２処理液を供給する第２処理液ノズルと、
   を備え、
   前記カップの側周壁は、前記第１位置に対応する第１角度位置と、前記基板の回転方向に前記第１角度位置から所定角度進んだ第１中間角度位置との間にある第１区域内において、前記カップの側周壁と前記基板の回転中心との間の距離が前記基板の回転方向に進むに従って大きくなるように形成されており、
   前記カップの側周壁は、前記第２位置に対応する第２角度位置と、前記基板の回転方向に前記第２角度位置から所定角度進んだ第２中間角度位置との間にある第２区域内において、前記カップの側周壁と前記基板の回転中心との間の距離が前記基板の回転方向に進むに従って大きくなるように形成されており、
   前記カップの底壁は、前記側周壁の前記第１区域を含む前記第１角度位置と第２角度位置との間にある領域に対応する前記底壁の第１領域内に第１排液口を有しており、前記第１領域において前記カップの底壁は前記第１排液口に向けて傾斜しており、
   前記カップの底壁は、前記第２区域を含む前記第２角度位置と第１角度位置との間の第２領域内に第２排液口を有しており、前記第２領域において前記カップの底壁は前記第２排液口に向けて傾斜している、基板処理装置。
2. 前記カップの側周壁は、前記第１中間角度位置と、前記第１中間角度位置から前記基板の回転方向に進んだ前記第２角度位置との間にある区域、並びに前記第２中間角度位置と、前記第２中間角度位置から前記基板の回転方向に進んだ前記第１角度位置との間にある区域において、前記カップの側周壁と前記基板の回転中心との間の距離が前記基板の回転方向に進むに従って小さくなるように形成されている、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記カップの側周壁は、前記第１角度位置と前記第２角度位置とを接続する直線を短軸とし、前記第１中間角度位置と前記第２中間角度位置とを接続する直線を長軸とする長円または楕円の形状に形成されている、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記基板に前記第２処理液を供給するときの基板の回転方向が、前記基板に前記第１処理液を供給するときの基板の回転方向と同じになるように、前記回転駆動部を制御する制御部をさらに備え、前記第１位置および前記第２位置が基板の直径方向に対向する位置にある、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記基板に前記第２処理液を供給するときの基板の回転方向が、前記基板に前記第１処理液を供給するときの基板の回転方向と逆になるように、前記回転駆動部を制御する制御部をさらに備え、前記第１位置と前記第２位置とが同じ位置である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 基板を水平に保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を回転させる回転駆動部と、
   前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲むカップと、
   前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分における第１位置に第１処理液を供給する第１処理液ノズルと、
   前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分における第２位置に第２処理液を供給する第２処理液ノズルと、
   を備え、
   前記カップの側周壁は、前記第１位置に対応する第１角度位置と、前記基板の回転方向に前記第１角度位置から所定角度進んだ第１中間角度位置との間にある第１区域内において、前記カップの側周壁と前記基板の回転中心との間の距離が前記基板の回転方向に進むに従って大きくなるように形成されており、
   前記カップの側周壁は、前記第２位置に対応する第２角度位置と、前記基板の回転方向に前記第２角度位置から所定角度進んだ第２中間角度位置との間にある第２区域内において、前記カップの側周壁と前記基板の回転中心との間の距離が前記基板の回転方向に進むに従って大きくなるように形成されており、
   前記基板に前記第２処理液を供給するときの基板の回転方向が、前記基板に前記第１処理液を供給するときの基板の回転方向と逆になるように、前記回転駆動部を制御する制御部をさらに備え、前記第１位置と前記第２位置とが同じ位置である、基板処理装置。
7. 前記カップの側周壁は、前記第１中間角度位置と、前記第１中間角度位置から前記基板の回転方向に進んだ前記第２角度位置との間にある区域、並びに前記第２中間角度位置と、前記第２中間角度位置から前記基板の回転方向に進んだ前記第１角度位置との間にある区域において、前記カップの側周壁と前記基板の回転中心との間の距離が前記基板の回転方向に進むに従って小さくなるように形成されている、請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記カップの側周壁は、前記第１角度位置と前記第２角度位置とを接続する直線を短軸とし、前記第１中間角度位置と前記第２中間角度位置とを接続する直線を長軸とする長円または楕円の形状に形成されている、請求項７に記載の基板処理装置。

Images