JP5832329B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

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（電界放出ディスプレイ：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等に対してエッチング液を用いてエッチング処理を施す基板処理技術に関するものである。

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、基板の表面に形成されるポリシリコン層、絶縁層や金属層などの被加工層をエッチングするプロセス工程が含まれている。このエッチングプロセスでは、略水平姿勢で回転する基板の表面にエッチング液を供給し、遠心力を利用して基板表面の周縁部にエッチング液を行き渡らせることで、被加工層を有する基板表面全体に対してエッチング処理を施している。このように基板を回転させながらエッチング液を供給する場合、基板表面の周縁側で温度低下が発生し、基板表面の中央部と周縁部とでエッチング液の温度が異なることがあり、この温度差がエッチングプロセスにおける面内均一性を低下させる主要因のひとつとなっている。というのも、エッチング性能はエッチング液の温度と密接に関連しているからである。例えばコンマ数℃の温度差で、エッチング性能において数［ｎｍ］の差が生じることがある。

そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、次のように構成することで温度差の抑制を図っている。複数のノズルを基板の回転中心から外周方向へ向かって互いに異なる距離に配置し、各ノズルから基板表面にエッチング液を供給可能となっている。そして、放射温度計により基板表面の温度分布を検出し、その温度分布に応じて各ノズルからのエッチング液の流量を調整することで、温度が低下している周縁部分へのエッチング液の供給量を中心部分への供給量よりも増やし、これによってエッチング液の温度均一性を確保している。

特開平１１−１６５１１４号公報（図１）

しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、エッチング液の供給量によって基板表面各部でのエッチング液の温度制御しているため、必然的に大量のエッチング液が必要となり、少量のエッチング液で所望のエッチング処理を行うことが難しく、パフォーマンスの低下は避けられない。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、エッチング液を過剰に供給することなく、基板表面に供給されたエッチング液の温度分布を均一化して優れた品質でエッチングを行う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、上記目的を達成するため、基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持される基板を回転させる基板回転手段と、回転する基板の表面にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、基板の裏面に水蒸気を供給して基板裏面に凝縮させることで基板を加熱する基板加熱手段とを備える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、略水平姿勢で基板を回転させながら基板の表面にエッチング液を供給してエッチング処理するエッチング液供給工程と、エッチング工程中に基板の裏面に水蒸気を供給して基板裏面に凝縮させることで基板を加熱する基板加熱工程とを備える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、回転する基板の表面にエッチング液が供給されてエッチングが実行されるが、そのエッチング中にエッチング液の温度が不均一になることがある。従来技術では、この問題を解決するために、温度低下部分へのエッチング液の供給を増量しており、エッチング液が過剰に使用されていた。これに対し、本発明では、エッチング液の部分的な温度低下に伴って基板温度が低下した箇所を水蒸気により加熱している。すなわち、水蒸気が基板の裏面に供給されて基板裏面に凝縮し、その時に発生する凝縮熱が基板を部分的に加熱し、さらには基板の部分加熱領域上のエッチング液を加熱する。その結果、エッチング中に発生したエッチング液の温度低下が凝縮熱により補償されてエッチング液の温度が均一化される。このように水蒸気の凝縮熱を用いる場合、次のような利点がある。このように基板を部分加熱する手段としては、加熱された剛体を基板に接触させる、いわゆる接触加熱方式も考えられるが、回転している基板に剛体を接触させることは困難である。しかしながら、水蒸気を用いた直接加熱では、容易に使用することができ、基板を介してエッチング液を効率的に部分加熱することができる。また、凝縮現象は温度の低い部分で強く生じるため、基板裏面に水蒸気を供給した際には、温度低下した部分が優先的に加熱される。このことは温度の均一化を図る上で非常に有利である。

ところで、基板を回転させながらエッチング処理を行う場合、基板表面の中心部よりも周縁部でのエッチング液の温度低下が大きい。そこで、水蒸気の凝縮熱による温度上昇が基板の中心部よりも周縁部で大きくなるように構成し、これによってエッチング液の温度均一化をより確実なものとしてもよい。具体的には、次のような構成を採用することができる。

本発明にかかる基板処理装置の第１態様では、基板加熱手段が、基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に配置されて基板裏面と対向するノズル口から水蒸気を吐出する複数のノズルと、複数のノズルを相互に接続して水蒸気を各ノズルに流通させる配管とを有し、各ノズル口が、距離が長くなるにしたがって大きく開口する。また、本発明にかかる基板処理方法の第１態様では、基板加熱工程は、基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルのそれぞれから、所定時間の間に吐出される水蒸気の総量が距離に伴って多くなるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する工程を有している。このように基板の周縁部に対し、基板の中心部よりも多くの水蒸気が供給されてエッチング液の温度上昇が基板の中心部よりも周縁部で大きくなり、エッチング中の温度低下が効率的に補償される。

本発明にかかる基板処理装置の第２態様では、基板裏面への水蒸気の供給を制御する制御手段をさらに備え、基板加熱手段が、基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルを有し、制御手段が、所定時間の間に各ノズルから吐出される水蒸気の総量が距離に伴って多くなるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する。また、本発明にかかる基板処理方法の第２態様では、基板加熱工程は、基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルのそれぞれから、所定時間の間に吐出される水蒸気の総量が距離に伴って多くなるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する工程を有している。このように基板各部に与える水蒸気の総量が制御されることで基板各部の温度をきめ細かく制御することができ、エッチング液の温度均一化を向上させることができる。なお、この「所定時間の間」とは、エッチングの全期間または一部期間を意味しており、「所定時間の間に各ノズルから吐出される水蒸気の総量」はエッチング中に基板各部に与える凝縮熱の総量に相当する。

本発明にかかる基板処理装置の第３態様では、基板の温度の分布を検出する検出手段と、検出手段により検出された基板温度の分布に基づいて基板裏面への水蒸気の供給を制御する制御手段をさらに備え、基板加熱手段が、基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルを有し、制御手段が、所定時間の間に各ノズルから吐出される水蒸気の総量が最低基板温度となっている裏面領域に最も近いノズルで最大となるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する。また、本発明にかかる基板処理方法の第３態様では、基板の温度の分布を検出する検出工程を備え、加熱工程は、検出工程により検出された基板温度の分布に基づいて、基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルのそれぞれから、所定時間の間に吐出される水蒸気の総量が最低基板温度となっている裏面領域に最も近いノズルで最大となるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する工程を有している。この場合、エッチング中に最も温度低下した基板の裏面領域に多くの水蒸気が供給されて温度上昇が図られるため、エッチング液の温度均一化をさらに向上させることができる。

なお、制御手段は、各ノズルからの水蒸気の吐出時間を調整することで所定時間当たりの水蒸気の総量を調整してもよく、また各ノズルからの水蒸気の吐出流量を調整することで所定時間当たりの水蒸気の総量を調整してもよい。このように吐出流量や吐出時間を制御することで基板を介してエッチング液に与える熱量を調整し、エッチング液の温度均一化を高精度に行うことができる。

以上のように、回転する基板の表面にエッチング液を供給してエッチング処理を行うときに部分的な温度低下が発生するが、その基板の裏面に水蒸気を供給し、基板裏面に凝縮させて温度低下した部分を優先的に加熱している。したがって、エッチング液を過剰に供給することなく、温度低下を補償してエッチング液の温度を均一化することができ、その結果、優れた品質でエッチングを行うことができる。

本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の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。 水蒸気供給部の一部およびスピンベースの構造を示す図である。 本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。

図１は、本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の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。さらに、図３は水蒸気供給部の一部およびスピンベースの構造を示す図である。この基板処理装置１は半導体ウエハ等の基板Ｗに対してエッチング処理を施す基板処理装置である。より具体的には、被加工層（図示省略）を有する基板表面Ｗｆに対してエッチング液を供給して被加工層をエッチングし、さらに基板表面Ｗｆに純水やＤＩＷ（deionized water；脱イオン水）等のリンス液でリンスした後、基板Ｗをスピン乾燥する装置である。

この基板処理装置１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２と、スピンチャック２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３とを有している。このスピンチャック２は、回転支軸２１がモータを含むチャック回転機構２２の回転軸に連結されており、チャック回転機構２２の駆動により回転中心を中心に回転可能となっている。回転支軸２１の上端部には、円盤状のスピンベース２３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４（図２）からの動作指令に応じてチャック回転機構２２を駆動させることによりスピンベース２３が回転中心軸ＡＸを中心に回転する。

スピンベース２３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２４が立設されている。チャックピン２４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２３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２４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２４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。

そして、スピンベース２３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２４を解放状態とし、基板Ｗに対してエッチング処理（エッチング−リンス−スピン乾燥）を行う際には、複数個のチャックピン２４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２４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２３から所定間隔を隔て、しかも基板Ｗの回転中心を通る鉛直軸がスピンベース２３の回転中心軸ＡＸと一致した状態で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（被加工面）Ｗｆを上方に向け、裏面Ｗｂを下方に向けた状態で保持される。

スピンチャック２の上方には、中心部に開口を有する円盤状の遮断部材３が設けられている。遮断部材３は、その下面（底面）が基板表面Ｗｆと略平行に対向する基板対向面となっており、そ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。遮断部材３は円筒形状の外管３１の下端部に略水平に取り付けられ、外管３１は水平方向に延びるアーム（図示省略）によりスピンベース２３の回転中心軸ＡＸ回りに回転可能に保持されている。なお、このアームには、遮断部材回転機構３２と遮断部材昇降機構３３が接続されている。

遮断部材回転機構３２は、制御ユニット４からの動作指令に応じて外管３１を基板Ｗの中心を通る鉛直軸ＡＸ回りに回転させる。また、遮断部材回転機構３２は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの回転に応じて基板Ｗと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で遮断部材３を回転させるように構成されている。

また、遮断部材昇降機構３３は、制御ユニット４からの動作指令に応じて、遮断部材３をスピンベース２３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４は遮断部材昇降機構３３を作動させることで、基板処理装置１に対して基板Ｗを搬入出させる際には、スピンチャック２の上方の離間位置に遮断部材３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を施す際には、スピンチャック２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３を下降させる（図１に示す位置）。

外管３１は中空に仕上げられ、その下方端は遮断部材３の開口に連通している。また、外管３１の内部には内管３４が挿通されている。この内管３４は液供給管として機能する。つまり、内管３４の下方端は遮断部材３の開口に連通する。一方、内管３４の上方端は、開閉弁５１を介してエッチング液供給部５２と接続されるとともに、開閉弁６１を介してＤＩＷ供給部６２と接続されている。そして、制御ユニット４からの開指令に応じて開閉弁５１が開くと、エッチング液が内管３４に圧送されて遮断部材３の開口から基板表面Ｗｆの中央部に供給される。また、制御ユニット４からの開指令に応じて開閉弁６１が開くと、ＤＩＷが内管３４に圧送されて遮断部材３の開口から基板表面Ｗｆの中央部にリンス液として供給される。

外管３１の内壁面と内管３４の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路３５を形成している。そして、このガス供給路３５の下方端は遮断部材３の開口に連通している。また、ガス供給路３５の上方端は開閉弁７１を介して窒素ガス供給部７２と接続されている。このため、制御ユニット４からの開指令に応じて開閉弁７１が開くと、窒素ガス供給部７２から供給される窒素ガスが乾燥ガスとしてガス供給路３５の下方端から遮断部材３と基板表面Ｗｆとの間に形成される上方空間ＳＰｆに窒素ガスを供給する。

スピンチャック２の回転支軸２１は中空軸からなる。回転支軸２１の内部には、基板Ｗの裏面Ｗｂに水蒸気を供給するための水蒸気供給管８１の垂直配管８１１が基板Ｗの回転中心軸ＡＸと一致するように挿通されている。また、この垂直配管８１１の上方端部は、図３に示すように、スピンベース２３と基板Ｗとの間に形成される下方空間ＳＰｂまで延設され、さらに垂直配管８１１の上方端部から水平方向に水平配管８１２が基板Ｗの径方向にチャックピン２４の移動経路の手前まで延設されている。このため、スピンベース２３とともに基板Ｗが回転する際も、水蒸気供給管８１はスピンベース２３、基板Ｗおよびチャックピン２４と干渉することなく、チャックピン２４に支持される基板Ｗの裏面Ｗｂと対向しながら固定配置される。

この水平配管８１２の上面（基板Ｗの裏面Ｗｂと対向する面）には、４個のノズル８２ａ〜８２ｄが基板Ｗの回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に配置されている。つまり、基板Ｗの回転中心軸ＡＸからノズル８２ａ〜８２ｄまでの距離Ｌａ〜Ｌｄは、
Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌｄ
となっている。また、各ノズル８２ａ〜８２ｄは基板裏面Ｗｂと対向するノズル口（図示省略）を有しており、ノズル８２ａ〜８２ｄのノズル口はそれぞれ距離Ｌａ〜Ｌｄに応じて大きく開口している。すなわち、基板Ｗの回転中心に最も近くに配置されるノズル８２ａのノズル口の口径が最も小さく、ノズル８２ｂ、８２ｃ、８２ｄの順序で次第に口径が大きくなっている。

垂直配管８１１の下方端部は、図１に示すように、開閉弁８２を介して水蒸気発生器８４と接続されている。この水蒸気発生器８４はＤＩＷ供給部６２からＤＩＷの供給を受けており、制御ユニット４からの動作指令に応じてＤＩＷを加熱して水蒸気を発生させる。そして、制御ユニット４からの開指令に応じて開閉弁８３が開くと、水蒸気発生器８４で発生した水蒸気が水蒸気供給管８１を流通し、各ノズル８２ａ〜８２ｄのノズル口からチャックピン２４に支持される基板Ｗの裏面Ｗｂに向けて吐出される。ノズル８２ａ〜８２ｄから吐出された水蒸気は基板裏面Ｗｂで凝縮して液体に変化するとともに、その際に発生する凝縮熱により基板Ｗおよび基板表面Ｗ上のエッチング液の液膜ＥＦを加熱する。このように本実施形態では、水蒸気供給管８１、ノズル８２ａ〜８２ｄおよび水蒸気発生器８４からなる水蒸気供給部８が本発明の「基板加熱手段」として機能している。なお、その詳しい動作については、後で詳述する。

回転支軸２１の内壁面と垂直配管８１１の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路２５を形成している。そして、このガス供給路２５の上方端は下方空間ＳＰｂに連通している。また、ガス供給路２５の下方端は開閉弁７３を介して窒素ガス供給部７２と接続されている。このため、制御ユニット４からの開指令に応じて開閉弁７１が開くと、窒素ガス供給部７２から供給される窒素ガスが乾燥ガスとしてガス供給路２５の上方端から下方空間ＳＰｂに窒素ガスを供給する。

次に、上記のように構成された基板処理装置におけるエッチング処理動作について説明する。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４が装置各部を制御して該基板Ｗに対して一連のエッチング処理が実行される。ここで、基板Ｗがその表面Ｗｆに被加工層を有するものである場合、該基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック２に保持される。なお、遮断部材３は離間位置にあり、基板Ｗとの干渉を防止している。

スピンチャック２に未処理の基板Ｗが保持されると、遮断部材３が対向位置まで降下され、基板表面Ｗｆに近接配置される。これにより、基板表面Ｗｆが遮断部材３の基板対向面に近接した状態で覆われ、基板Ｗの周辺雰囲気から遮断される。そして、制御ユニット４はチャック回転機構２２を駆動させてスピンチャック２を回転させるとともに、開閉弁５１を開成し、エッチング液を内管３４に圧送して遮断部材３の開口から基板表面Ｗｆの中央部に供給する。すると、基板表面Ｗｆに供給されたエッチング液には、基板Ｗの回転に伴う遠心力が作用し、基板Ｗの径方向外向きに均一に広げられる。これによって、基板表面Ｗｆの全面にわたって所定厚みのエッチング液の液膜ＥＦが形成され、被加工層のエッチングが進行する。

このとき、基板Ｗの周縁部でのエッチング液の温度が基板表面Ｗｆの中央部よりも低下する。そこで、本実施形態では、制御ユニット４は、エッチング開始前または同時に水蒸気発生器８４の作動を開始させて水蒸気を発生させるとともに、エッチング開始と同時、または若干遅れて開閉弁８３を開いて水蒸気発生器８４で発生した水蒸気を各ノズル８２ａ〜８２ｄに送り込んで各ノズル８２ａ〜８２ｄのノズル口から水蒸気を下方空間ＳＰｂに供給する。こうして供給された水蒸気は基板裏面Ｗｂで凝縮されてＤＩＷに戻るが、このときに発生する凝縮熱によって基板Ｗが加熱され、エッチング液の液膜ＥＦが加熱される。そして、エッチング開始から所定時間が経過して被加工層が所望量だけエッチングされると、制御ユニット４は、開閉弁５１、８３を閉成してエッチング液および水蒸気の供給を停止して水蒸気によるエッチング液の加熱を停止する。なお、このように本実施形態では、エッチング完了と同時に水蒸気の供給を停止しているが、水蒸気供給の停止タイミングはこれに限定されるものではなく、エッチングの完了前に開閉弁８３を閉成して水蒸気供給を停止してもよい。要は、エッチングの全期間または一部期間の間、水蒸気を供給することでエッチング液の温度低下を補償すればよい。

こうして被加工層のエッチングが完了すると、制御ユニット４は開閉弁６１を開成してＤＩＷをリンス液として回転している基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に供給する。このＤＩＷは遠心力により径方向に広げられ、基板表面Ｗｆ上のエッチング液およびエッチング生成物などを洗い流す。これに続いて、基板表面ＷｆへのＤＩＷの供給を停止し、基板を乾燥させる。すなわち、遮断部材３に設けられた開口およびスピンベース２３に設けられた開口から窒素ガスを吐出させながら基板Ｗを高速度で回転させることにより、基板表面Ｗｆに残留するＤＩＷ（リンス液）および基板裏面Ｗｂに残留するＤＩＷ（水蒸気の凝縮物）を振り切り基板Ｗを乾燥させる。こうして乾燥処理が終了すると、処理済みの基板Ｗを搬出することによって１枚の基板に対する処理が完了する。

以上のように、本実施形態によれば、回転する基板Ｗの表面Ｗｆにエッチング液を供給して行われる被加工層のエッチング中に発生するエッチング液の温度低下を、基板裏面Ｗｂへの水蒸気の供給によって補償している。すなわち、基板裏面Ｗｂに供給された水蒸気が温度低下した箇所で優先的に凝縮し、その時に発生する凝縮熱が基板Ｗを加熱し、さらにエッチング液に伝達されてエッチング液を加熱する。その結果、エッチング処理中に発生したエッチング液の温度低下が凝縮熱により補償されてエッチング液の温度を均一化することができる。

また、エッチング中におけるエッチング液の温度低下を詳しく調べると、基板表面Ｗｆの中心部よりも周縁部でのエッチング液の温度低下が大きくなる。これに対し、本実施形態では、ノズル８２ａ〜８２ｄのノズル口をそれぞれ距離Ｌａ〜Ｌｄに応じて大きく開口させ、これによって単時間当たりの各ノズル８２ａ〜８２ｄからの水蒸気の吐出流量が距離Ｌａ〜Ｌｄに応じて大きくなる。したがって、基板Ｗの回転中心から周縁部に離れるにしたがってエッチング液の液膜ＥＦに与えられる凝縮熱の総量も増大する。その結果、エッチング液の温度は基板表面Ｗｆの全体にわたって均一化され、基板表面Ｗｆの被加工層を均一にエッチングすることができる。

このように、本実施形態では、スピンチャック２が本発明の「基板保持手段」として機能している。また、チャック回転機構２２が本発明の「基板回転手段」として機能している。また、エッチング液供給部５２が本発明の「エッチング液供給手段」として機能している。

図４は、本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態では、第１実施形態と同様に、４個のノズル８２ａ〜８２ｄが基板Ｗの回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に配置されている。一方、第１実施形態と異なり、第２実施形態では、各ノズル８２ａ〜８２ｄのノズル口（図示省略）は同一口径であり、基板裏面Ｗｂに向けて同一の吐出流量で水蒸気を吐出するように構成されている。さらに、各ノズル８２ａ〜８２ｄはそれぞれ開閉弁８３ａ〜８３ｄを介して水蒸気発生器８４と接続されており、各ノズル８２ａ〜８２ｄから略同一流量の水蒸気の吐出および吐出停止を制御可能となっている。

そして、第２実施形態では、回転している基板Ｗの表面Ｗｆにエッチング液を供給してエッチングを行っている間に、制御ユニット４は各開閉弁８３ａ〜８３ｄを開成して水蒸気を基板裏面Ｗｂに供給し、凝縮熱によってエッチング液の温度低下を補償する。より詳しくは、制御ユニット４は、エッチング中の開閉弁８３ａ〜８３ｄの開成時間をそれぞれ距離Ｌａ〜Ｌｄに応じて長く設定しており、これによって基板Ｗの回転中心から周縁部に離れるにしたがってエッチング液の液膜ＥＦに与えられる凝縮熱の総量を増大させている。その結果、エッチング液の温度は基板表面Ｗｆの全体にわたって均一化され、基板表面Ｗｆの被加工層を均一にエッチングすることができる。なお、その他の点については、第１実施形態と同様である。

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。例えば特許文献１に記載の装置と同様に、放射温度計などの検出手段を設けて基板Ｗの温度の分布を検出するとともに、検出結果に基づいて基板裏面Ｗｂへの水蒸気の供給を制御してもよい。より詳しくは、エッチング中に各ノズル８２ａ〜８２ｄから吐出される水蒸気の総量が最低基板温度となっている裏面領域に最も近いノズルで最大となるように、制御ユニット４が各ノズル８２ａ〜８２ｄからの水蒸気の吐出を調整する。これによって、エッチング液の温度均一化をさらに向上させることができる。

また、上記第２実施形態では、開閉弁８３ａ〜８３ｄの開成時間、つまり吐出時間を独立して制御することで各ノズル８２ａ〜８２ｄから基板裏面Ｗｂに供給する水蒸気の総量を調整しているが、各ノズル８２ａ〜８２ｄに対して流量調整手段を設け、各ノズル８２ａ〜８２ｄに与える水蒸気の流量を制御することで水蒸気の総量を調整するように構成してもよい。また、吐出時間および吐出流量の両方を制御することで水蒸気の総量を調整するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、ノズルを４個設けているが、ノズル個数はこれに限定されるものではなく、任意である。また、ノズル８２ａ〜８２ｄを径方向に一列に配置しているが、ノズルの配置態様もこれに限定されるものではなく、複数のノズルを設ける場合、基板Ｗの回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に配置すればよい。

また、上記実施形態では、チャックピン２４により基板Ｗを保持しているが、基板Ｗの保持方式はこれに限定されるものではなく、任意である。特に複数の支持ピンで基板Ｗの裏面を支持しながら窒素ガスなどの気体により基板表面を下方に押圧して基板を保持する、いわゆる押付チャック方式を採用した基板処理装置に対して本発明を適用することは非常に有益である。というのも、押付チャック方式においては基板表面側での気体供給によってエッチング液の温度低下を招き易いという問題を効果的に解消することができるからである。

また、上記実施形態の基板処理装置は、基板Ｗの上方に近接配置される遮断部材３を有するものであるが、本発明は遮断部材を有しない装置にも適用可能である。

この発明は、半導体ウエハ等の基板の表面に形成された被加工層をエッチング液でエッチング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。

１…基板処理装置
２…スピンチャック（基板保持手段）
４…制御ユニット（制御手段）
８…水蒸気供給部（基板加熱手段）
２２…チャック回転機構（基板回転手段）
５２…エッチング液供給部
８１…水蒸気供給管
８２ａ〜８２ｄ…ノズル
８４…水蒸気発生器
８１１…垂直配管
８１２…水平配管
ＥＦ…（エッチング液の）液膜
Ｗ…基板
Ｗｂ…（基板の）裏面
Ｗｆ…（基板の）表面

Claims (8)

1. 基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持される基板を回転させる基板回転手段と、
   回転する基板の表面にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   前記基板の裏面に水蒸気を供給して前記基板裏面に凝縮させることで前記基板を加熱する基板加熱手段とを備え、
   前記基板加熱手段は、前記基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に配置されて前記基板裏面と対向するノズル口から水蒸気を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルを相互に接続して水蒸気を各ノズルに流通させる配管とを有し、
   各ノズル口は、前記距離が長くなるにしたがって大きく開口している
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持される基板を回転させる基板回転手段と、
   回転する基板の表面にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   前記基板の裏面に水蒸気を供給して前記基板裏面に凝縮させることで前記基板を加熱する基板加熱手段と、
   前記基板裏面への水蒸気の供給を制御する制御手段とを備え、
   前記基板加熱手段は、前記基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して前記基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルを有し、
   前記制御手段は、所定時間の間に各ノズルから吐出される水蒸気の総量が前記距離に伴って多くなるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する
   ことを特徴とする基板処理装置。
3. 基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持される基板を回転させる基板回転手段と、
   回転する基板の表面にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   前記基板の裏面に水蒸気を供給して前記基板裏面に凝縮させることで前記基板を加熱する基板加熱手段と、
   前記基板の温度の分布を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された基板温度の分布に基づいて前記基板裏面への水蒸気の供給を制御する制御手段とを備え、
   前記基板加熱手段は、前記基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して前記基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルを有し、
   前記制御手段は、所定時間の間に各ノズルから吐出される水蒸気の総量が最低基板温度となっている裏面領域に最も近いノズルで最大となるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する
   ことを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項２または３に記載の基板処理装置であって、
   前記制御手段は、各ノズルからの水蒸気の吐出時間を調整することで所定時間当たりの水蒸気の総量を調整する基板処理装置。
5. 請求項２ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記制御手段は、各ノズルからの水蒸気の吐出流量を調整することで所定時間当たりの水蒸気の総量を調整する基板処理装置。
6. 略水平姿勢で基板を回転させながら前記基板の表面にエッチング液を供給してエッチング処理するエッチング液供給工程と、
   前記エッチング工程中に前記基板の裏面に水蒸気を供給して前記基板裏面に凝縮させることで前記基板を加熱する基板加熱工程とを備え、
   前記基板加熱工程は、前記基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に配置されて前記基板裏面と対向し、前記距離が長くなるにしたがって大きく開口しているノズル口から水蒸気を吐出する工程を有する
   ことを特徴とする基板処理方法。
7. 略水平姿勢で基板を回転させながら前記基板の表面にエッチング液を供給してエッチング処理するエッチング液供給工程と、
   前記エッチング工程中に前記基板の裏面に水蒸気を供給して前記基板裏面に凝縮させることで前記基板を加熱する基板加熱工程とを備え、
   前記基板加熱工程は、前記基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して前記基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルのそれぞれから、所定時間の間に吐出される水蒸気の総量が前記距離に伴って多くなるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する工程を有する
   ことを特徴とする基板処理方法。
8. 略水平姿勢で基板を回転させながら前記基板の表面にエッチング液を供給してエッチング処理するエッチング液供給工程と、
   前記エッチング工程中に前記基板の裏面に水蒸気を供給して前記基板裏面に凝縮させることで前記基板を加熱する基板加熱工程と、
   前記基板の温度の分布を検出する検出工程と、
   を備え、
   前記加熱工程は、前記検出工程により検出された基板温度の分布に基づいて、前記基板の回転中心から径方向に向かって互いに異なる距離に位置して前記基板裏面に向けて水蒸気を吐出する複数のノズルのそれぞれから、所定時間の間に吐出される水蒸気の総量が最低基板温度となっている裏面領域に最も近いノズルで最大となるように、各ノズルからの水蒸気の吐出を調整する工程を有する
   ことを特徴とする基板処理方法。

Images