JP5920867B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板から異物を除去する洗浄工程が行われる。たとえば、トランジスタやキャパシタ等のデバイスが作り込まれた半導体ウエハの表面に多層配線を形成するバックエンドプロセス（ＢＥＯＬ：Back End of the Line）では、ドライエッチングやアッシングによって発生したポリマー残渣を除去するポリマー除去工程が行われる。

ポリマー除去工程では、金属配線（たとえば、銅配線）が露出した基板の表面にポリマー除去液が供給される。ところが、酸素濃度の高いポリマー除去液が基板に供給されると、ポリマー除去液中の溶存酸素により基板上の金属配線が酸化され、金属酸化物が形成される。この金属酸化物はポリマー除去液によって腐食（エッチング）されるので、この基板から作成されるデバイスの品質が低下するおそれがある。金属配線のエッチング量は、ポリマー除去液の酸素濃度の増加に伴って増加する。そのため、たとえば特許文献１では、基板に供給される薬液の酸素濃度を低下させることが提案されている。

具体的には、特許文献１に記載の枚葉式の基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持されている基板の上面に対向する遮断板と、遮断板と基板との間に不活性ガスを供給するガス配管と、ポリマー除去液などの薬液を遮断板の下面中央部から基板の上面中央部に向けて吐出する処理液ノズルと、処理液ノズルに供給される薬液から酸素を脱気する脱気ユニットとを含む。

処理液ノズルから吐出された薬液は、遮断板と基板との間が不活性ガスによって満たされた状態で、回転状態の基板の上面中央部に供給される。基板に供給される薬液の酸素濃度は、脱気ユニットによって予め低減されている。さらに、遮断板と基板との間が不活性ガスによって満たされている状態で薬液が基板に供給されるので、遮断板と基板との間で雰囲気中の酸素が薬液に溶け込んで、薬液の酸素濃度が上昇することが抑制または防止される。これにより、酸素濃度の低い薬液が基板に供給される。

特開２０１０−５６２１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の基板処理装置では、処理液ノズルから基板の上面中央部に向けて基板に対して垂直な方向に薬液が吐出される。基板に対する薬液の入射角が大きい場合（９０°付近のとき）、薬液の物理的なエネルギーが薬液の着液位置に集中するので、薬液が着液位置で強制的に撹拌される。そのため、エッチングによって発生した反応生成物が着液位置から除去され、新鮮な薬液（活性の高い薬液）が着液位置に随時供給される。したがって、エッチング量が、基板の上面中央部で局所的に増加してしまう。よって、所定の品質を満たさない半導体装置が基板の上面中央部で製造され、歩留まりが低下してしまう場合がある。

基板の上面中央部でのエッチング量を減少させるために、処理液ノズルを移動させることにより、薬液の着液位置を基板の上面中央部と上面周縁部との間で移動させるスキャン処理を行うことが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の基板処理装置では、処理液ノズルの周囲に遮断板が配置されているので、スキャン処理を行う場合には、処理液ノズルだけでなく、遮断板も移動させる必要がある。したがって、遮断板の周囲に十分なスペースが確保されていない場合には、スキャン処理を行うことができない。

特許文献１に記載の基板処理装置のように、遮断板を基板に対向させることにより、不活性ガスによって雰囲気が置換される空間の体積を減少させることができる。これにより、基板上の雰囲気を短時間で置換できる共に、不活性ガスの消費量を低減できる。しかしながら、前述のように、遮断板が設けられている場合には、処理液ノズルから基板への薬液の供給方法が制限されてしまい、スキャン処理を行うことができない。したがって、特許文献１に記載の基板処理装置は、雰囲気が置換される空間の体積を減少させることができるものの、基板のエッチング量を面内全域で低減することができない。

そこで、この発明の目的は、雰囲気が置換される空間の体積を減少させることができ、基板のエッチング量を面内全域で低減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である。

前記目的を達成するための本発明の一実施形態は、内部空間（Ｓ１）を有するチャンバー（２）と、前記チャンバー内で基板を保持する基板保持手段（３）と、前記基板保持手段に保持されている基板の主面中央部に交差する回転軸線（Ａ１）まわりに前記基板を回転させる基板回転手段（３）と、前記チャンバー内に配置されており、前記基板保持手段に保持されている基板の主面に対向する対向部材（４、２０４）と、前記対向部材と前記基板保持手段に保持されている基板との間に不活性ガスを供給するガス供給手段（５、２０５）と、前記基板保持手段に保持されている基板に対して傾いた方向（Ｄ１）に処理液を吐出することにより、前記基板の主面中央部に斜めに処理液を供給する処理液ノズル（２９、２２９）と、前記処理液ノズルに供給される処理液から酸素を脱気する脱気手段（４５、５２）とを含み、前記対向部材は、前記基板の主面に対向する対向部（１５）と、前記基板の周囲を全周に亘って取り囲む筒状部（１６）と、前記基板の主面中央部に対向しており、前記基板の主面中央部に近づくに従って広がる筒状の案内面（２２）と、前記案内面の周囲に配置されており、前記基板の主面に平行に対向する対向面（１８）とを含み、前記ガス供給手段は、前記案内面の内側に不活性ガスを供給するガス吐出口（３６、３９）を含み、前記処理液ノズルは、前記案内面の内側に配置された処理液吐出口（４２）を含む、基板処理装置（１、２０１）を提供する。ガス吐出口は、案内面の内側に配置されていてもよいし、案内面に対して基板とは反対側に配置されていてもよい。

この構成によれば、ガス供給手段からの不活性ガスが、チャンバー内で基板保持手段に保持されている基板と、チャンバー内で基板の主面に対向する対向部材との間に供給される。これにより、遮断板と基板との間の雰囲気が不活性ガスによって置換される。基板回転手段は、遮断板と基板との間が不活性ガスによって満たされた状態で、基板保持手段に保持されている基板を回転軸線まわりに回転させる。処理液ノズルは、この状態で、脱気手段によって脱気された処理液を回転状態の基板の主面中央部に向けて吐出する。処理液ノズルから吐出された処理液は、基板の主面中央部に供給された後、基板の回転による遠心力を受けて基板の主面に沿って外方に広がる。これにより、基板の主面全域に処理液が供給される。

このように、酸素が脱気された処理液が基板の主面に供給されるので、処理液中の溶存酸素によって基板が酸化されることを抑制または防止できる。さらに、遮断板と基板との間が不活性ガスによって満たされるので、雰囲気中の酸素が処理液に溶け込んで、処理液の酸素濃度が上昇することを抑制または防止できる。したがって、酸化物を腐食させる薬液が、処理液として用いられている場合でも、基板の主面がエッチングされることを抑制または防止できる。さらに、遮断板を基板の主面に対向させることにより、雰囲気が置換される空間の体積を減少させることができる。しかも、処理液ノズルから吐出された処理液が、基板の主面中央部に斜めに供給されるので、処理液が基板の主面中央部に垂直に供給される場合よりも、基板の上面中央部に供給される処理液の勢いが弱まる。そのため、基板の主面中央部でのエッチング量を減少させることができる。これにより、基板の主面全域でエッチング量を減少させることができる。

さらにこの構成によれば、基板の主面が対向部に対向すると共に、基板の周囲が全周に亘って筒状部に取り囲まれる。したがって、対向部材と基板との間の空間が、その周囲の空間から隔離される。そのため、酸素を含む雰囲気が、対向部材と基板との間に進入して、基板に接する雰囲気の酸素濃度が上昇することを抑制または防止できる。これにより、基板に既に供給されている処理液や、基板に供給される処理液の酸素濃度の上昇を抑制または防止できる。

さらにここの構成によれば、ガス吐出口から吐出された不活性ガスが、基板の主面中央部に対向する筒状の案内面の内側に供給される。この不活性ガスは、案内面によって基板の主面側に案内される。案内面が、基板の主面に近づくに従って広がっているから、不活性ガスは、基板の主面に平行な方向に広がりながら、基板の主面に近づく。対向面は、案内面の周囲で基板に平行に対向している。したがって、案内面の内側を流れる不活性ガスは、対向部と基板との間に移動し、基板の主面に沿って外方に流れる。

このように、案内面が、基板の主面に近づくに従って広がっているから、不活性ガスが、案内面の内側から対向部と基板との間にスムーズに移動する。そのため、対向部材と基板との間の雰囲気が不活性ガスによって速やかに置換される。さらに、気体の滞留領域の発生が抑制または防止されるから、対向部材と基板との間から酸素が確実に排出され、酸素濃度がさらに低減される。しかも、処理液ノズルの処理液吐出口が、案内面の内側に配置されているから、処理液吐出口が形成された処理液ノズルの一部を対向部材に接触させることなく傾けられる。これにより、処理液ノズルは、基板に対して傾いた方向に処理液を吐出できる。

本発明の他の実施形態は、内部空間を有するチャンバーと、前記チャンバー内で基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持されている基板の主面中央部に交差する回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段と、前記チャンバー内に配置されており、前記基板保持手段に保持されている基板の主面に対向する対向部材と、前記対向部材と前記基板保持手段に保持されている基板との間に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記基板保持手段に保持されている基板に対して傾いた方向に処理液を吐出することにより、前記基板の主面中央部に斜めに処理液を供給する処理液ノズルと、前記処理液ノズルに供給される処理液から酸素を脱気する脱気手段とを含み、前記対向部材は、前記基板保持手段に保持されている基板全体を収容する密閉空間（Ｓ２０１）を形成する密閉チャンバー（２０４）を含む、基板処理装置を提供する。
この構成によれば、基板保持手段に保持されている基板が、密閉チャンバーによって形成された密閉空間に配置されている。そのため、酸素を含む雰囲気が、密閉チャンバー内に進入して、基板に接する雰囲気の酸素濃度が上昇することを抑制または防止できる。これにより、基板に既に供給されている処理液や、基板に供給される処理液の酸素濃度の上昇を抑制または防止できる。

請求項２に記載の発明のように、前記基板処理装置は、前記ガス吐出口と共に前記対向部材を移動させることにより、前記対向部材と前記基板との間隔を変更する対向部材移動手段をさらに含み、前記ガス吐出口は、前記案内面の内側に配置されていてもよい。
処理液ノズルは、処理液吐出口から基板の主面内の狙い位置に向けて処理液を吐出する。処理液ノズルから吐出された処理液は、狙い位置に着液した後、その勢いで基板の主面に沿って広がる。基板の主面の中心が、着液した勢いによって処理液が広がる範囲内に含まれていれば、狙い位置は、基板の主面中央部のいずれの位置であってもよい。たとえば、狙い位置は、基板の主面の中心であってもよいし、中心から離れた基板の主面中央部内の位置であってもよい。すなわち、請求項３に記載の発明のように、前記処理液ノズルは、前記基板保持手段に保持されている基板の主面の中心から離れた狙い位置（Ｐ１）に向けて処理液を吐出してもよい。この場合、基板の主面の中心に供給される処理液の勢いがさらに弱まるので、基板の主面の中心でのエッチング量をさらに減少させることができる。これにより、基板の主面全域でエッチング量を減少させることができる。

請求項４に記載の発明は、前記ガス供給手段は、前記対向部材と前記基板との間に不活性ガスを供給することにより、前記対向部材と前記基板との間の雰囲気の酸素濃度を１％以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下まで低下させ、前記処理液ノズルは、前記基板に対して６０°以下、好ましくは３０°以下の角度で傾いた方向に処理液を吐出することにより、前記基板の主面中央部に斜めに処理液を供給する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板に接する雰囲気の酸素濃度が１％以下に維持された状態で、処理液ノズルから吐出された処理液が、６０°以下の角度で基板の主面の中央部に斜めに入射する。後述するように、この条件で基板が処理されることにより、基板の主面全域でエッチング量を確実に減少させることができる。
請求項５に記載の発明は、基板の主面に対向する対向部と、前記基板の周囲を全周に亘って取り囲む筒状部と、前記基板の主面中央部に対向しており、前記基板の主面中央部に近づくに従って広がる筒状の案内面と、前記案内面の周囲に配置されており、前記基板の主面に平行に対向する対向面と、を含む対向部材を用いて基板を処理する基板処理方法であって、前記案内面の内側に不活性ガスを供給するガス吐出口から、チャンバー内で前記基板の主面に対向する前記対向部材と前記基板との間に不活性ガスを供給する雰囲気置換工程と、前記雰囲気置換工程と並行して、前記基板の主面中央部を通る回転軸線まわりに基板を回転させる基板回転工程と、前記雰囲気置換工程および基板回転工程と並行して、前記案内面の内側に配置された処理液吐出口から、酸素が脱気された処理液を前記基板に対して傾いた方向に吐出することにより、前記基板の主面中央部に斜めに処理液を供給する処理液供給工程とを含む、基板処理方法である。この構成によれば、請求項１の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。

請求項８に記載の発明のように、前記基板は、表面に金属パターンが露出した基板であってもよい。金属パターンは、金属配線であってもよいし、銅やタングステンその他の金属の単膜であってもよいし、複数の金属膜を積層した多層膜であってもよい。多層膜の一例としては、銅膜の表面に拡散防止のためのバリアメタル膜を形成した積層膜を挙げることができる。処理対象の基板が、表面に金属パターンが露出した基板である場合、酸素濃度が低減された処理液が基板の表面に供給されるので、金属パターンの酸化を抑制または防止できる。これにより、金属パターンのエッチングを抑制または防止できる。
請求項７に記載の発明のように、前記基板処理方法は、前記雰囲気置換工程の前に、対向部材移動手段で前記ガス吐出口と共に前記対向部材を移動させることにより、前記対向部材と前記基板との間隔を変更する対向部材移動工程をさらに含み、前記ガス吐出口は、前記案内面の内側に配置されていてもよい。

なお、この項において、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の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す模式図である。 図１の一部を拡大した模式的な断面図である。 処理液供給装置の概略構成を示す模式図である。 基板処理装置によって処理される基板の表面状態の一例を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置による基板の処理例を説明するための工程図である。 前記処理例を説明するための工程図である。 前記処理例を説明するための工程図である。 前記処理例を説明するための工程図である。 前記処理例を説明するための工程図である。 基板の中心からの距離と銅膜のエッチング量との関係を示すグラフである。 基板の中心からの距離と銅膜のエッチング量との関係を示すグラフである。 基板の中心からの距離と銅膜のエッチング量との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る基板処理装置による基板の処理例を説明するための工程図である。 前記処理例を説明するための工程図である。 前記処理例を説明するための工程図である。 前記処理例を説明するための工程図である。 前記処理例を説明するための工程図である。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、図１の一部を拡大した模式的な断面図である。図３は、処理液供給装置４１の概略構成を示す模式図である。後述するように、遮断板４は、処理位置と退避位置との間で上下に移動可能である。図１および図２では、遮断板４が処理位置に配置されている状態が示されている。以下では、遮断板４が処理位置に配置されている状態について説明する。

基板処理装置１は、薬液やリンス液などの処理液によって半導体ウエハ等の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。図１に示すように、基板処理装置１は、内部空間Ｓ１を有するチャンバー２と、チャンバー２内で基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック３（基板保持手段、基板回転手段）と、チャンバー２内でスピンチャック３の上方に配置された遮断板４（対向部材）と、遮断板４と基板Ｗとの間に不活性ガスを供給するガス供給機構５（ガス供給手段）と、基板Ｗに処理液を供給する処理液供給機構６とを備えている。さらに、基板処理装置１は、スピンチャック３などの基板処理装置１に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置７を備えている。

図１に示すように、スピンチャック３は、たとえば、基板Ｗを挟持して保持する挟持式のチャックである。スピンチャック３は、水平に配置された円盤状のスピンベース８と、スピンベース８上に配置された複数個の挟持部材９と、スピンベース８の下方で上下方向に延びる筒状のカバー１０と、カバー１０によって覆われたスピンモータ１１とを含む。スピンチャック３は、各挟持部材９を基板Ｗの周端面に接触させることにより、基板Ｗを周囲から挟むことができる。さらに、スピンチャック３は、基板Ｗを保持した状態でスピンモータ１１の駆動力をスピンベース８に入力することにより、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させることができる。スピンチャック３は、挟持式のチャックに限らず、基板Ｗの下面（裏面）を吸着して保持するバキューム式のチャックであってもよい。

図１に示すように、遮断板４は、円板状である。遮断板４の直径は、基板Ｗの直径よりも大きい。遮断板４は、遮断板４の中心軸線がスピンチャック３の回転軸線Ａ１上に位置するように水平に配置されている。遮断板４の下面は、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの上面に対向している。支軸１２は、遮断板４を水平な姿勢で支持している。遮断板昇降機構１３および遮断板回転機構１４は、支軸１２を介して遮断板４に連結されている。遮断板回転機構１４は、遮断板４および支軸１２を回転軸線Ａ１まわりに回転させる。遮断板昇降機構１３は、遮断板４および支軸１２を鉛直方向に昇降させる。遮断板昇降機構１３は、遮断板４の下面がスピンチャック３に保持されている基板Ｗの上面に近接する処理位置（図１に示す位置）と、処理位置の上方に設けられた退避位置（図５Ａに示す位置）との間で遮断板４を昇降させる。

図１に示すように、遮断板４は、水平に配置された円板状の対向部１５と、対向部１５の外周縁から下方に延びる筒状部１６と、対向部１５の上面中央部から上方に突出する円板状の被支持部１７とを含む。筒状部１６は、対向部１５の外周縁から外方に向かって斜め下に延びていてもよいし、対向部１５の外周縁から鉛直下方に延びていてもよい。対向部１５の直径は、基板Ｗの直径よりも大きい。したがって、筒状部１６の内径は、基板Ｗの直径よりも大きい。筒状部１６の下端の内径は、スピンベース８の外径よりも大きい。対向部１５の下面１８（対向面）は、基板Ｗの上面に対向している。筒状部１６の内周面は、全周に亘って対向部１５の下面１８に連なっており、対向部１５の下面１８の外周縁から下方に延びている。基板Ｗの周端面は、全周に亘って筒状部１６に取り囲まれている。

また、図２に示すように、遮断板４は、遮断板４の中央部を上下方向に貫通する貫通孔を区画する内周面２１、２２を含む。遮断板４の内周面は、上下方向に延びる円筒面２１と、円筒面２１の下端から下向きに広がる円錐状の傾斜面２２（案内面）とを含む。傾斜面２２は、基板Ｗの上面中央部に対向している。対向部１５の下面１８は、傾斜面２２の下端の周囲に配置されている。傾斜面２２の下端は、全周に亘って対向部１５の下面１８の内周縁に連なっている。支軸１２は、遮断板４の貫通孔に嵌合された内軸２３と、内軸２３を取り囲む外軸２４とを含む。内軸２３および外軸２４は、いずれも筒状であり、上下方向に延びている。外軸２４は、被支持部１７の上方に配置された環状の外フランジ２５を含む。外フランジ２５は、被支持部１７に連結されている。また、内軸２３は、被支持部１７の上方に配置された環状の内フランジ２６と、遮断板４の貫通孔に嵌合された下端部２７とを含む。内フランジ２６は、被支持部１７に連結されている。内軸２３の下端部２７は、内フランジ２６の内周部から下方に延びている。内軸２３の下端部２７は、円筒面２１内に配置されている。下端部２７の外周面と遮断板４の内周面（円筒面２１）との間の隙間は、下端部２７の外周部に保持されているＯリング２８によってシールされている。

図２に示すように、処理液供給機構６は、遮断板４の中心軸線（回転軸線Ａ１）に沿って延びる筒状の処理液ノズル２９を含む。また、ガス供給機構５は、遮断板４の中心軸線に沿って延びる筒状のガスノズル３０を含む。処理液ノズル２９およびガスノズル３０は、遮断板４の中心軸線に沿って延びる筒状のケース３１内に収容されている。処理液ノズル２９およびガスノズル３０は、ケース３１によって保持されている。ケース３１は、遮断板４および支軸１２と共に昇降する。したがって、処理液ノズル２９およびガスノズル３０は、遮断板４および支軸１２と共に昇降する。また、ケース３１は、遮断板回転機構１４とは連結されていない。したがって、ケース３１、処理液ノズル２９、およびガスノズル３０は、遮断板４および支軸１２が回転軸線Ａ１まわりに回転する際、静止している。ケース３１は、内軸２３内に挿入されており、ケース３１の下端は、内軸２３から下方に突出している。ケース３１の下端は、遮断板４の貫通孔に達している。同様に、処理液ノズル２９およびガスノズル３０の下端は、内軸２３から下方に突出しており、遮断板４の貫通孔に達している。処理液ノズル２９、ガスノズル３０、およびケース３１は、遮断板４の中心軸線に沿って延びる中心軸ノズル３２を構成している。

図２に示すように、ケース３１は、内軸２３の内周面に対して非接触状態で内軸２３内に挿入されている。したがって、ケース３１の外周面と内軸２３の内周面との間には、上下方向に延びる筒状の空間（ガス供給路３３）が形成されている。図１に示すように、ガス供給機構５は、ガス供給路３３に相当するこの筒状の空間に接続された第１ガス配管３４と、第１ガス配管３４に介装された第１ガスバルブ３５とを含む。第１ガスバルブ３５が開かれると、第１ガス配管３４を流れる不活性ガスが、ガス供給路３３に供給され、内軸２３の下端で開口する環状ガス吐出口３６（図２参照）から下方に吐出される。ガス供給路３３を区画するケース３１の外周面および内軸２３の内周面が鉛直方向に延びているので、ガス供給路３３に供給された不活性ガスは、環状ガス吐出口３６から鉛直下方に吐出される。これにより、遮断板４と基板Ｗとの間に不活性ガスが供給される。

また、図１に示すように、ガス供給機構５は、ガスノズル３０の上端部に接続された第２ガス配管３７と、第２ガス配管３７に介装された第２ガスバルブ３８とをさらに含む。第２ガスバルブ３８が開かれると、第２ガス配管３７を流れる不活性ガスが、ガスノズル３０に供給され、ガスノズル３０の下端で開口するガス吐出口３９（図２参照）から吐出される。図２に示すように、ガスノズル３０の下端部は、鉛直方向に延びており、ガス吐出口３９は、遮断板４の下面（対向部１５の下面１８）よりも上方に配置されている。ガス吐出口３９は、基板Ｗの上面中央部の上方に配置されている。ガスノズル３０の下端部が鉛直方向に延びているので、ガスノズル３０は、ガス吐出口３９から基板Ｗの上面中央部に向けて鉛直下方に不活性ガスを吐出する。したがって、ガスノズル３０は、基板Ｗの上面に対して垂直な方向に不活性ガスを吐出する。これにより、遮断板４と基板Ｗとの間に不活性ガスが供給される。

遮断板４と基板Ｗとの間に供給される不活性ガスは、水素ガス、ヘリウムガス、窒素ガス、およびアルゴンガスのいずれかであってもよいし、これらの不活性ガスのうちの少なくとも２つを含む混合ガスであってもよい。具体的には、窒素ガス、窒素ガスと水素ガスの混合ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、および窒素ガスとヘリウムガスの混合ガスのうちのいずれかが、不活性ガスとして用いられてもよい。

また、図１に示すように、処理液供給機構６は、処理液ノズル２９の上端部に接続された処理液配管４０と、処理液配管４０を介して処理液ノズル２９に接続された処理液供給装置４１とを含む。後述するように、処理液供給装置４１は、処理液ノズル２９に薬液およびリンス液を選択的に供給する。処理液ノズル２９に供給された処理液（薬液またはリンス液）は、処理液ノズル２９の下端で開口する処理液吐出口４２（図２参照）から吐出される。図２に示すように、処理液ノズル２９の下端部は、ケース３１の下端部に形成された切欠き４３から斜め下に突出している。処理液ノズル２９の下端部は、鉛直方向に対して傾いた方向に延びており、処理液吐出口４２は、遮断板４の下面（対向部１５の下面１８）よりも上方に配置されている。処理液吐出口４２は、基板Ｗの上面中央部の上方に配置されている。処理液ノズル２９は、処理液吐出口４２から基板Ｗの上面中央部内の狙い位置Ｐ１に向けて処理液を吐出する。狙い位置Ｐ１は、処理液吐出口４２の真下から離れた位置である。したがって、処理液ノズル２９は、基板Ｗに対して傾いた処理液吐出方向Ｄ１に処理液を吐出する。そのため、処理液ノズル２９から吐出された処理液は、基板Ｗの上面に斜めに入射する。

処理液ノズル２９は、たとえば、合成樹脂などの耐薬性を有する耐薬性材料によって形成されている。処理液ノズル２９は、変形可能である。基板Ｗに対する処理液ノズル２９の下端部の傾き角度や、基板Ｗに対する処理液ノズル２９の下端部の位置は、処理液ノズル２９の形状や位置によって調整される。具体的には、基板Ｗに対する処理液吐出方向Ｄ１の傾き角度は、基板Ｗに対する処理液ノズル２９の下端部の傾き角度によって調整される。さらに、狙い位置Ｐ１は、基板Ｗに対する処理液ノズル２９の下端部の位置によって調整される。したがって、処理液ノズル２９は、中心を含む基板Ｗの上面中央部内の任意の位置に任意の角度で処理液を入射させることができる。図１および図２では、基板Ｗの中心から離れた位置に６０°の入射角θ（基板Ｗの上面と処理液吐出方向Ｄ１とがなす角。図２参照）で処理液が入射するように処理液ノズル２９が設定されている。

図３に示すように、処理液供給装置４１は、不活性ガス溶存水と薬液原液とを調合する調合ユニット４４と、調合ユニット４４に不活性ガス溶存水を供給するガス溶存水生成ユニット４５（脱気手段）と、調合ユニット４４に薬液原液を供給する薬液供給ユニット４６とを含む。ガス溶存水生成ユニット４５は、ガス溶存水配管４７によって調合ユニット４４に接続されており、薬液供給ユニット４６は、薬液配管４８によって調合ユニット４４に接続されている。不活性ガス溶存水は、ガス溶存水配管４７を介してガス溶存水生成ユニット４５から調合ユニット４４に供給される。また、薬液原液は、薬液配管４８を介して薬液供給ユニット４６から調合ユニット４４に供給される。

ガス溶存水生成ユニット４５は、純水供給源から供給された純水（脱イオン水）から酸素を脱気すると共に、不活性ガスの一例である窒素ガスを純水に添加することにより、不活性ガス溶存水を生成する。具体的には、ガス溶存水生成ユニット４５は、純水の酸素濃度が、たとえば２０ｐｐｂ以下になるまで酸素を脱気する。さらに、ガス溶存水生成ユニット４５は、高純度の窒素ガス（濃度が、たとえば９９．９９９％〜９９．９９９９９９９９９％の窒素ガス）を純水中に添加することにより、窒素濃度が、たとえば７ｐｐｍ〜２４ｐｐｍの不活性ガス溶存水を生成する。ガス溶存水生成ユニット４５は、たとえば、気体透過性および液体不透過性を有する中空糸分離膜によって、純水からの酸素の脱気および純水への不活性ガスの添加を行う。ガス溶存水生成ユニット４５の具体的な構成は、たとえば特開２００４−２２５７２号公報に示されている。

また、図３に示すように、薬液供給ユニット４６は、薬液原液を貯留する薬液タンク４９と、薬液配管４８に介装されたポンプ５０、フィルタ５１、および脱気ユニット５２（脱気手段）と、薬液タンク４９に薬液を補充する薬液補充配管５３と、薬液タンク４９に不活性ガスを供給することにより、薬液タンク４９の内部を加圧する加圧配管５５とを含む。薬液タンク４９は、内部が密閉された密閉容器である。薬液タンク４９内には、薬液原液が貯留されている。「薬液原液」は、不活性ガス溶存水との混合前の薬液を意味する。薬液原液の例としては、フッ酸（ＨＦ）、塩酸（ＨＣＬ）、フッ酸とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の混合液、フッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）を例示できる。薬液原液としてフッ酸を用いた場合には、フッ酸と不活性ガス溶存水とが調合ユニット４４によって所定の割合で混合（調合）され、希フッ酸（ＤＨＦ）が生成される。

希フッ酸は、ポリマー除去液の一例である。ポリマー除去液としては、有機アルカリ液を含む液体、有機酸を含む液体、無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体のうちの少なくとも１つが使用できる。
そのうち、有機アルカリ液を含む液体としては、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ヒドロキシルアミン、コリンのうちの少なくとも１つを含む液体が挙げられる。

また、有機酸を含む液体としては、クエン酸、蓚酸、イミノジ酸、および琥珀酸のうちの少なくとも１つを含む液体が挙げられる。
また、無機酸を含む液体としては、フッ酸および燐酸のうちの少なくとも１つを含む液体が挙げられる。
その他、ポリマー除去液としては、１−メチル−２ピロリドン、テトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシド、イソプロパノールアミン、モノエタノールアミン、２−（２アミノエトキシ）エタノール、カテコール、Ｎ−メチルピロリドン、アロマティックジオール、パークレン（テトラクロロエチレン）、フェノールを含む液体などのうちの少なくとも１つを含む液体が挙げられる。

より具体的には、ポリマー除去液としては、１−メチル−２ピロリドンとテトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシドとイソプロパノールアミンとの混合液、ジメチルスルホキシドとモノエタノールアミンとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとＮ−メチルピロリドンとの混合液、モノエタノールアミンと水とアロマティックジオールとの混合液、パークレン（テトラクロロエチレン）とフェノールとの混合液などのうちの少なくとも１つが挙げられる。

これら以外のポリマー除去液としては、トリエタノールアミン、ペンタメチルジエチレントリアミンなどのアミン類、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのうちの少なくとも１つを含む液体が挙げられる。
図３に示すように、薬液配管４８の一端部は、薬液タンク４９に接続されている。ポンプ５０、フィルタ５１、および脱気ユニット５２は、薬液タンク４９側からこの順番で薬液配管４８に介装されている。薬液タンク４９内の薬液原液は、薬液配管４８を介して調合ユニット４４に送られる。フィルタ５１は、薬液配管４８を流れる薬液原液をろ過する。これにより、薬液原液に含まれる異物が除去される。また、脱気ユニット５２は、薬液配管４８を流れる薬液原液から酸素を脱気する。これにより、調合ユニット４４に供給される薬液原液の酸素濃度が低減される。脱気ユニット５２は、不活性ガスの添加を行う構成を除き、ガス溶存水生成ユニット４５と同様の構成を備えている。

図３に示すように、薬液補充配管５３は、薬液タンク４９に接続されている。薬液補充バルブ５４は、薬液補充配管５３に介装されている。薬液補充バルブ５４が開かれると、薬液原液供給源からの未使用の薬液原液が、薬液補充配管５３を介して薬液タンク４９に供給される。これにより、薬液原液が薬液タンク４９に補充される。薬液タンク４９内の液量は、図示しない液量センサによって検出される。制御装置７は、液量センサの検出値に基づいて薬液補充バルブ５４を開閉する。これにより、薬液タンク４９内の液量が所定量以上に維持される。

また、図３に示すように、加圧配管５５は、薬液タンク４９に接続されている。加圧バルブ５６は、加圧配管５５に介装されている。加圧バルブ５６は、常時開のバルブである。したがって、ガス供給手段源からの不活性ガスは、加圧配管５５を介して、常時、薬液タンク４９内に供給されている。不活性ガスが薬液タンク４９内に供給されることにより、薬液タンク４９内の空気が排出される。これにより、薬液タンク４９内の空気に含まれる酸素が、薬液タンク４９内の薬液原液に溶け込んで、薬液原液中の溶存酸素量が増加することを抑制または防止できる。さらに、不活性ガスが薬液タンク４９内に供給されることにより、薬液タンク４９内が加圧される。これにより、薬液タンク４９内の薬液原液が薬液配管４８に圧送される。すなわち、薬液タンク４９内の薬液原液は、ポンプ５０の吸引力と不活性ガスによる圧力とによって薬液配管４８に送られる。これにより、薬液タンク４９内の薬液原液が調合ユニット４４に送られる。

図３に示すように、調合ユニット４４は、不活性ガス溶存水と薬液原液とを混合する混合配管５７と、ガス溶存水配管４７に介装されたガス溶存水バルブ５８およびガス溶存水流量調整バルブ５９と、薬液配管４８に介装された薬液バルブ６０および薬液流量調整バルブ６１とを備えている。処理液配管４０、ガス溶存水配管４７、および薬液配管４８は、混合配管５７に接続されている。ガス溶存水バルブ５８が開かれると、ガス溶存水流量調整バルブ５９の開度に対応する所定流量の不活性ガス溶存水が混合配管５７に供給される。また、薬液バルブ６０が開かれると、薬液流量調整バルブ６１の開度に対応する所定流量の薬液原液が混合配管５７に供給される。混合配管５７に供給された処理液は、処理液配管４０を介して処理液ノズル２９に供給される。

ガス溶存水バルブ５８が開かれている状態で、薬液バルブ６０が開かれると、混合配管５７内を流通している不活性ガス溶存水に薬液原液が注入（インジェクション）され、薬液原液と不活性ガス溶存水とが混合される。そのため、制御装置７は、混合配管５７に対する薬液原液の供給流量と不活性ガス溶存水の供給流量とを調整することにより、所定割合に調合された薬液を調合ユニット４４によって生成させることができる。また、薬液バルブ６０が閉じられ、ガス溶存水バルブ５８が開かれると、不活性ガス溶存水だけが、混合配管５７に供給される。そのため、不活性ガス溶存水だけがリンス液として処理液配管４０に供給される。

図４は、基板処理装置１によって処理される基板Ｗの表面状態の一例を説明するための断面図である。
以下に説明するように、基板処理装置１に搬入される基板Ｗは、たとえば、表面にポリマー残渣（ドライエッチングやアッシング後の残渣）が付着しており、金属パターンが露出した半導体ウエハである。金属パターンは、銅やタングステンその他の金属の単膜であってもよいし、複数の金属膜を積層した多層膜であってもよい。多層膜は、たとえば、銅膜と、この銅膜上に積層されたＣｏＷＰ(cobalt-tungsten- phosphorus)膜とを含む積層膜であってもよい。ＣｏＷＰ膜は、拡散防止のためのキャップ膜である。

図４に示すように、基板Ｗの表面上には、層間絶縁膜６２が形成されている。層間絶縁膜６２には、下配線溝６３がその上面から掘り下げて形成されている。下配線溝６３には、銅配線６４が埋設されている。層間絶縁膜６２上には、エッチストッパ膜６５を介して、被加工膜の一例としての低誘電率絶縁膜６６が積層されている。低誘電率絶縁膜６６には、上配線溝６７がその上面から掘り下げて形成されている。さらに、低誘電率絶縁膜６６には、上配線溝６７の底面から銅配線６４の表面に達するヴィアホール６８が形成されている。上配線溝６７およびヴィアホール６８には、銅が一括して埋め込まれる。

上配線溝６７およびヴィアホール６８は、低誘電率絶縁膜６６上にハードマスクが形成された後、ドライエッチング処理が行われ、低誘電率絶縁膜６６におけるハードマスクから露出した部分が除去されることにより形成される。上配線溝６７およびヴィアホール６８が形成された後、アッシング処理が行われ、低誘電率絶縁膜６６上から不要となったハードマスクが除去される。ドライエッチング時およびアッシング時には、低誘電率絶縁膜６６やハードマスクの成分を含む反応生成物（ポリマー残渣）が、低誘電率絶縁膜６６の表面（上配線溝６７およびヴィアホール６８の内面を含む。）などに付着する。そのため、アッシング後には、基板Ｗの表面にポリマー除去液を供給して、低誘電率絶縁膜６６の表面からポリマー残渣を除去するポリマー除去工程が行われる。以下では、このような基板Ｗの表面からポリマー残渣を除去する処理例について説明する。

図５Ａ〜図５Ｅは、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１による基板Ｗの処理例を説明するための工程図である。以下では、図１を参照する。図５Ａ〜図５Ｅについては適宜参照する。
基板Ｗが処理されるときには、制御装置７が、遮断板昇降機構１３を制御することにより、遮断板４を退避位置に移動させる。図５Ａに示すように、制御装置７は、この状態で、基板Ｗを搬送する搬送ロボットＲ１のハンドＨ１をチャンバー２内に進入させることにより、表面が上に向けられた基板Ｗをチャンバー２内に搬入させる。そして、制御装置７は、搬送ロボットＲ１によって、表面が上に向けられた基板Ｗをスピンチャック３上に載置させる。その後、制御装置７は、チャンバー２内から搬送ロボットＲ１を退避させる。制御装置７は、スピンチャック３上に基板Ｗが載置された後、複数の挟持部材９を基板Ｗの周端面に接触させることにより、スピンチャック３によって基板Ｗを水平に保持させる。さらに、制御装置７は、スピンチャック３上に基板Ｗが載置された後、遮断板昇降機構１３を制御することにより、遮断板４を処理位置に移動させる。これにより、遮断板４の下面（対向部１５の下面１８）が基板Ｗの上面に近接すると共に、基板Ｗの周囲が遮断板４の下面（筒状部１６の内周面）によって取り囲まれる。

次に、遮断板４と基板Ｗとの間に不活性ガスを供給することにより、基板Ｗ上の雰囲気を置換する雰囲気置換工程が行われる。具体的には、図５Ｂに示すように、制御装置７は、第１ガスバルブ３５を開いて、ガス供給路３３から下方に不活性ガス（たとえば、窒素ガス）を吐出させる。さらに、図５Ｂに示すように、制御装置７は、第２ガスバルブ３８を開いて、ガスノズル３０から下方に不活性ガスを吐出させる。ガス供給路３３およびガスノズル３０から吐出された不活性ガスは、傾斜面２２によって基板Ｗの上面中央部に案内された後、遮断板４の下面（対向部１５の下面１８）と基板Ｗの上面との間を外方に流れる。そのため、遮断板４と基板Ｗとの間の雰囲気は、不活性ガスによって外方に押し流され、遮断板４と基板Ｗとの間から排出される。これにより、酸素を含む雰囲気が遮断板４と基板Ｗとの間から排出され、遮断板４と基板Ｗとの間が不活性ガスで満たされる。そのため、基板Ｗ上の酸素濃度が低減される。ガス供給路３３およびガスノズル３０からの不活性ガスの吐出は、後述する乾燥工程が終了するまで継続される。不活性ガスの吐出は、遮断板４および基板Ｗの少なくとも一方が回転している状態で行われてもよいし、遮断板４および基板Ｗが回転していない状態で行われてもよい。

次に、薬液およびポリマー除去液の一例である希フッ酸を基板Ｗに供給する薬液工程（ポリマー除去工程）が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンチャック３を制御することにより、遮断板４が基板Ｗに近接している状態で、基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させる。このとき、制御装置７は、遮断板回転機構１４によって遮断板４を回転軸線Ａ１まわりに回転させてもよいし、回転させなくてもよい。図５Ｃに示すように、制御装置７は、この状態で、処理液供給装置４１から処理液ノズル２９に希フッ酸を供給させて、処理液ノズル２９から斜め下に希フッ酸を吐出させる。処理液ノズル２９から吐出された希フッ酸は、基板Ｗの上面中央部に斜めに入射し、基板Ｗ上で広がる。そして、基板Ｗの上面に供給された希フッ酸は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面に沿って外方に広がる。これにより、酸素の含有量が極めて少ない希フッ酸が、基板Ｗ上の酸素濃度が極めて低い状態で基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗ上のポリマー残渣が除去される。制御装置７は、処理液ノズル２９からの希フッ酸の吐出が所定時間に亘って行われた後、処理液ノズル２９からの希フッ酸の吐出を停止させる。

次に、リンス液の一例である純水（不活性ガス溶存水）を基板Ｗに供給するリンス工程が行われる。具体的には、図５Ｄに示すように、制御装置７は、遮断板４が基板Ｗに近接しており、基板Ｗが回転している状態で、処理液供給装置４１から処理液ノズル２９に純水を供給させて、処理液ノズル２９から斜め下に純水を吐出させる。このとき、制御装置７は、遮断板回転機構１４によって遮断板４を回転軸線Ａ１まわりに回転させてもよいし、回転させなくてもよい。処理液ノズル２９から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に斜めに入射し、基板Ｗ上で広がる。そして、基板Ｗの上面に供給された純水は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面に沿って外方に広がる。これにより、酸素の含有量が極めて少ない純水が、基板Ｗ上の酸素濃度が極めて低い状態で基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗ上の希フッ酸が洗い流される。制御装置７は、処理液ノズル２９からの純水の吐出が所定時間に亘って行われた後、処理液ノズル２９からの純水の吐出を停止させる。

次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（スピンドライ）が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンチャック３を制御することにより、遮断板４が基板Ｗに近接している状態で、基板Ｗを高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させる。このとき、制御装置７は、遮断板回転機構１４によって遮断板４を回転軸線Ａ１まわりに回転させてもよいし、回転させなくてもよい。図５Ｅに示すように、基板Ｗに付着している純水は、基板Ｗの高速回転による遠心力によって基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから純水が除去され、基板Ｗが乾燥する。制御装置７は、基板Ｗの高速回転が所定時間にわたって行われた後、スピンチャック３を制御することにより、スピンチャック３による基板Ｗの回転を停止させる。さらに、制御装置７は、第１ガスバルブ３５および第２ガスバルブ３８を閉じて、不活性ガスの吐出を停止させる。その後、処理済みの基板Ｗが搬送ロボットＲ１によってチャンバー２内から搬出される。

図６〜図８は、基板Ｗの中心からの距離（半径）と銅膜のエッチング量との関係を示すグラフである。図６は、基板Ｗ上の酸素濃度を変化させたときの測定値を示しており、図７は、基板Ｗに対する薬液の入射角θ（図２参照）を変化させたときの測定値を示している。また、図８は、基板Ｗの上面の中心から狙い位置Ｐ１（図２参照）までの距離（オフセット量）を変化させたときの測定値を示している。

図６において太線、破線、および細線で示す３つの測定値は、前述の処理例で説明した一連の処理（雰囲気置換工程から乾燥工程）が行われた基板Ｗの測定値である。ただし、基板Ｗに対する薬液（希フッ酸）の入射角θ（図２参照）は、９０°であり、狙い位置Ｐ１は、基板Ｗの上面の中心である。図６に示す３つの測定値の処理条件は、基板Ｗ上の酸素濃度を除き、同一である。すなわち、図６において太線、破線、および細線で示す３つの測定値は、それぞれ、基板Ｗ上の酸素濃度が２０％、１％、および１００ｐｐｍのときの測定値である。図６に示す３つの測定値は、いずれも比較例である。

同様に、図７において太線、破線、および細線で示す３つの測定値は、前述の処理例で説明した一連の処理が行われた基板Ｗの測定値である。図７に示す３つの測定値は、基板Ｗ上の酸素濃度が１００ｐｐｍのときの測定値である。図７に示す３つの測定値の処理条件は、基板Ｗに対する薬液の入射角θを除き、同一である。すなわち、図７において太線、破線、および細線で示す３つの測定値は、それぞれ、基板Ｗに対する薬液の入射角θが９０°、６０°、および３０°のときの測定値である。狙い位置Ｐ１は、いずれの測定においても基板Ｗの上面の中心である。図７において太線で示す測定値は、比較例であり、図７において破線および細線で示す測定値は、実施例である。

同様に、図８において太線、破線、および細線で示す３つの測定値は、前述の処理例で説明した一連の処理が行われた基板Ｗの測定値である。図８に示す３つの測定値は、基板Ｗ上の酸素濃度が１００ｐｐｍであり、基板Ｗに対する薬液の入射角θが６０°のときの測定値である。図８に示す３つの測定値の処理条件は、オフセット量を除き、同一である。すなわち、図８において太線、破線、および細線で示す３つの測定値は、それぞれ、オフセット量が０ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍのときの測定値である。図８に示す３つの測定値は、いずれも実施例である。

図６において白色の矢印で示すように、基板Ｗの上面周縁部（中心からの距離の絶対値が１００以上の領域）でのエッチング量は、酸素濃度の低下に伴って大幅に減少している。これに対して、基板Ｗの上面中央部（中心からの距離の絶対値が５０以下の領域）でのエッチング量は、酸素濃度の低下に伴って減少しているものの、その減少幅は、周縁部よりも小さい。そのため、エッチング量の最大値と最小値との差、すなわち、エッチングの均一性は、酸素濃度が低下しても、大幅に向上していない。

一方、図７に示すように、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量は、基板Ｗに対する薬液の入射角θの減少に伴って減少している。また、基板Ｗの上面周縁部でのエッチング量は、基板Ｗに対する薬液の入射角θが変化しても、殆ど変化していない。そのため、エッチングの均一性は、基板Ｗに対する薬液の入射角θの減少に伴って向上している。特に、基板Ｗに対する薬液の入射角θが３０°のときには、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量が、基板Ｗの上面周縁部でのエッチング量とほぼ等しくなっており、エッチングの均一性が大幅に向上している。

また、図８に示すように、オフセット量が１０ｍｍの場合、オフセット量が０ｍｍの場合よりも、エッチング量の最大値が、僅かに減少しており（中心からの距離の絶対値が１０以下の領域を参照）、エッチング量の最小値が、僅かに増加している（中心からの距離が約−８０の領域を参照）。そのため、オフセット量が０ｍｍの場合よりもエッチングの均一性が向上している。また、オフセット量が２０ｍｍの場合、オフセット量が０ｍｍの場合よりも、エッチング量の最大値が大幅に減少している（中心からの距離の絶対値が１０以下の領域を参照）。その一方で、中央部以外の基板Ｗの上面内の領域でのエッチング量は、オフセット量が０ｍｍの場合と殆ど変らない。そのため、エッチングの均一性は、オフセット量の増加に伴って向上している。特に、オフセット量が２０ｍｍの場合には、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量が、基板Ｗの上面周縁部でのエッチング量とほぼ等しくなっており、エッチングの均一性が大幅に向上している。

このように、基板Ｗに接する雰囲気の酸素濃度を低下させることにより、基板Ｗの上面周縁部でのエッチング量を減少させることができる。さらに、基板Ｗに対する薬液の入射角θを減少させることにより、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量を減少させることができる。すなわち、基板Ｗに対する薬液の入射角θが大きい場合（９０°付近のとき）には、薬液の物理的なエネルギーが薬液の狙い位置Ｐ１に集中するので、薬液が狙い位置Ｐ１で強制的に撹拌される。その一方で、基板Ｗに対する薬液の入射角θを減少させると、基板Ｗの上面中央部に供給される薬液の勢いが弱まるので、基板Ｗ上での薬液の撹拌が弱まる。

同様に、狙い位置Ｐ１を基板Ｗの上面の中心からオフセットさせると、基板Ｗの上面の中心に供給される薬液の勢いが弱まるので、中心での薬液の撹拌が弱まる。そのため、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量が減少し、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量と基板Ｗの上面周縁部でのエッチング量との差が減少する。したがって、基板Ｗに接する雰囲気の酸素濃度を低下させると共に、基板Ｗに対して斜めに薬液を入射させることにより、エッチングの均一性を向上させることができる。また、酸素濃度の低下と薬液の斜め供給とに加えて、狙い位置Ｐ１を基板Ｗの上面の中心からオフセットさせることにより、エッチングの均一性をさらに向上させることができる。

以上のように第１実施形態では、酸素が脱気された処理液（薬液およびリンス液）が基板Ｗの上面に供給されるので、処理液中の溶存酸素によって基板Ｗが酸化されることを抑制または防止できる。さらに、遮断板４と基板Ｗとの間が不活性ガスによって満たされている状態で、処理液が基板Ｗの上面に供給されるので、雰囲気中の酸素が処理液に溶け込んで、処理液の酸素濃度が上昇することを抑制または防止できる。したがって、基板Ｗの上面が薬液によってエッチングされることを抑制または防止できる。さらに、遮断板４を基板Ｗの上面に対向させることにより、雰囲気が置換される空間の体積を減少させることができる。しかも、処理液ノズル２９から吐出された処理液が、基板Ｗの上面中央部に斜めに供給されるので、処理液が基板Ｗの上面中央部に垂直に供給される場合よりも、基板Ｗの上面中央部に供給される処理液の勢いが弱まる。そのため、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量を減少させることができる。これにより、基板Ｗの上面全域でエッチング量を減少させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
この第２実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、遮断板４に代えて、密閉チャンバー２０４が設けられていることである。
以下の図９〜図１０Ｅにおいて、前述の図１〜図８に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図９は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置２０１の概略構成を示す模式図である。後述するように、蓋部材２７４は、閉位置と開位置との間で移動可能であり、スピンチャック３は、処理位置と受渡位置との間で移動可能である。図９では、蓋部材２７４が閉位置に配置されており、スピンチャック３が処理位置に配置されている状態が示されている。以下では、蓋部材２７４が閉位置に配置されており、スピンチャック３が処理位置に配置されている状態について説明する。

基板処理装置２０１は、チャンバー２と、スピンチャック３と、制御装置７とを含む。さらに、基板処理装置２０１は、スピンチャック３に保持されている基板Ｗを収容する密閉チャンバー２０４（対向部材）と、密閉チャンバー２０４とスピンチャック３との間をシールするシール機構２７０と、スピンチャック３を昇降させるチャック昇降機構２７１と、密閉チャンバー２０４の内部に不活性ガスを供給するガス供給機構２０５（ガス供給手段）と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗに処理液を供給する処理液供給機構２０６とを含む。

密閉チャンバー２０４は、密閉空間Ｓ２０１（密閉チャンバー２０４の内部空間）を形成している。密閉チャンバー２０４は、基板Ｗを収容する筒状の本体２７２と、本体２７２の上部に設けられた開口部２７３を塞ぐ蓋部材２７４とを含む。本体２７２は、スピンチャック３の周囲を取り囲む筒状の周壁２７５と、周壁２７５の下端部から内方に延びる環状の底壁２７６とを含む。底壁２７６は、スピンチャック３の一部（カバー１０）を取り囲んでいる。スピンベース８は、底壁２７６と開口部２７３との間の高さに配置されている。本体２７２の開口部２７３は、周壁２７５の上端部に設けられている。蓋部材２７４は、周壁２７５の上方に配置されている。蓋部材２７４は、基板Ｗの上面に対向している。蓋部材２７４の下面と周壁２７５の上面との間の隙間は、図示しないシール機構によって密閉されている。蓋部材２７４は、蓋昇降機構２７７によって支持されている。蓋昇降機構２７７は、開口部２７３が閉じられる閉位置と、開口部２７３が開かれる開位置との間で蓋部材２７４を昇降させる。

シール機構２７０は、底壁２７６の内周部とカバー１０との間に配置されている。シール構造は、たとえば、ウォータシールである。シール機構２７０は、純水を貯留する環状の貯水部材２７８と、貯水部材２７８に貯留されている純水に浸水している筒状の浸水部材２７９とを含む。貯水部材２７８は、底壁２７６の内周部に連結されており、浸水部材２７９は、スピンチャック３に連結されている。貯水部材２７８は、上向きに開いた環状の貯水溝２８０を形成している。浸水部材２７９は、上下方向に延びる円筒部２７９ａと、円筒部２７９ａの上端部から内方に延びる環状部２７９ｂとを含む。円筒部２７９ａは、貯水部材２７８の上方に配置されており、円筒部２７９ａの一部は、貯水部材２７８に貯留されている純水に浸水している。これにより、底壁２７６の内周部とカバー１０との間が水封されている。

チャック昇降機構２７１は、スピンチャック３に連結されている。チャック昇降機構２７１は、スピンベース８が本体２７２の内部に位置する処理位置と、スピンベース８が本体２７２の上方に位置する受渡位置（図１０Ａ参照）との間で昇降させる。処理位置は、基板Ｗの処理が行われる位置であり、受渡位置は、搬送ロボットＲ１（図１０Ａ参照）とスピンチャック３との間での基板Ｗの受け渡しが行われる位置である。受渡位置は、処理位置の上方の位置である。制御装置７は、スピンチャック３を受渡位置に移動させる前に、蓋昇降機構２７７によって蓋部材２７４を開位置に移動させる。そして、制御装置７は、チャック昇降機構２７１を制御することにより、開口部２７３が開かれている状態でスピンチャック３を上昇させる。これにより、スピンベース８が開口部２７３を通過し、本体２７２の上方に移動する。

シール機構２７０の浸水部材２７９は、スピンチャック３と共に上下方向に移動する。貯水部材２７８および浸水部材２７９は、貯水部材２７８および浸水部材２７９の間が水封された状態で、上下方向に相対移動可能である。貯水部材２７８および浸水部材２７９は、スピンチャック３が処理位置と受渡位置との間の何れの位置に位置している状態でも、浸水部材２７９が、貯水部材２７８に貯留されている純水に浸水するように設定されている。したがって、スピンチャック３が処理位置と受渡位置との間の何れの位置に位置している状態でも、本体２７２の底壁２７６とスピンチャック３との間が密閉されている状態が維持される。これにより、密閉チャンバー２０４の密閉性が高められている。

ガス供給機構２０５は、蓋部材２７４を上下方向に貫通するガス供給路２３３に接続された第１ガス配管２３４と、第１ガス配管２３４に介装された第１ガスバルブ２３５とを含む。蓋部材２７４が閉位置に位置している状態で第１ガスバルブ２３５が開かれると、第１ガス配管２３４を流れる不活性ガスが、ガス供給路２３３に供給され、蓋部材２７４の下面で開口するガス吐出口２３９から密閉チャンバー２０４の内部に不活性ガスが供給される。密閉チャンバー２０４内の空気は、不活性ガスが密閉チャンバー２０４の内部に供給されることにより、底壁２７６で開口するガス排出口２８１から排出される。これにより、酸素を含む雰囲気が密閉チャンバー２０４の内部から排出され、密閉チャンバー２０４の内部が不活性ガスで満たされる。そのため、密閉チャンバー２０４内の酸素濃度が低減される。

処理液供給機構２０６は、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの上面に向けて処理液を吐出する処理液ノズル２２９と、処理液ノズル２２９に接続された処理液配管４０、処理液配管４０を介して処理液ノズル２２９に接続された処理液供給装置４１とを含む。処理液ノズル２２９は、密閉チャンバー２０４の内部に配置されている。処理液ノズル２２９は、スピンチャック３の周囲で周壁２７５に取り付けられている。処理液ノズル２２９は、処理液供給装置４１から供給された処理液（薬液またはリンス液）を処理液吐出口４２から基板Ｗの上面中央部内の狙い位置Ｐ１に向けて吐出する。処理液ノズル２２９の処理液吐出口４２は、スピンチャック３の周囲に配置されている。したがって、処理液ノズル２２９は、基板Ｗに対して傾いた処理液吐出方向Ｄ１に処理液を吐出する。基板Ｗに対する処理液の入射角θおよび狙い位置Ｐ１は、処理液ノズル２２９の角度を変更することにより調整可能である。

図１０Ａ〜図１０Ｅは、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置２０１による基板Ｗの処理例を説明するための工程図である。以下では、金属パターンが形成された基板Ｗの表面からポリマー残渣を除去するときの処理例について説明する。以下では、図９を参照する。図１０Ａ〜図１０Ｅについては適宜参照する。
基板Ｗが処理されるときには、制御装置７が、蓋昇降機構２７７を制御することにより、蓋部材２７４を開位置に移動させる。さらに、制御装置７は、チャック昇降機構２７１を制御することにより、スピンチャック３を受渡位置に移動させる。図１０Ａに示すように、制御装置７は、この状態で、搬送ロボットＲ１のハンドＨ１をチャンバー２内に進入させることにより、表面が上に向けられた基板Ｗをチャンバー２内に搬入させる。そして、制御装置７は、搬送ロボットＲ１によって、表面が上に向けられた基板Ｗをスピンチャック３上に載置させる。その後、制御装置７は、チャンバー２内から搬送ロボットＲ１を退避させる。制御装置７は、スピンチャック３上に基板Ｗが載置された後、複数の挟持部材９を基板Ｗの周端面に接触させることにより、スピンチャック３によって基板Ｗを水平に保持させる。さらに、制御装置７は、スピンチャック３上に基板Ｗが載置された後、チャック昇降機構２７１を制御することにより、スピンチャック３を処理位置に移動させる。その後、制御装置７は、蓋昇降機構２７７を制御することにより、蓋部材２７４を閉位置に移動させる。これにより、蓋部材２７４と本体２７２とが密着し、密閉チャンバー２０４の内部が密閉される。

次に、密閉チャンバー２０４の内部に不活性ガスを供給することにより、基板Ｗ上の雰囲気を置換する雰囲気置換工程が行われる。具体的には、図１０Ｂに示すように、制御装置７は、第１ガスバルブ２３５を開いて、密閉チャンバー２０４の内部が密閉されている状態でガス吐出口２３９から下方に不活性ガスを吐出させる。これにより、密閉チャンバー２０４の内部に不活性ガスが供給される。密閉チャンバー２０４内の空気は、不活性ガスが密閉チャンバー２０４の内部に供給されることにより、底壁２７６で開口するガス排出口２８１から排出される。これにより、酸素を含む雰囲気が密閉チャンバー２０４の内部から排出され、密閉チャンバー２０４の内部が不活性ガスで満たされる。そのため、基板Ｗ上の酸素濃度が低減される。ガス吐出口２３９からの不活性ガスの吐出は、後述する乾燥工程が終了するまで継続される。不活性ガスの吐出は、基板Ｗが回転している状態で行われてもよいし、基板Ｗが回転していない状態で行われてもよい。

次に、薬液およびポリマー除去液の一例である希フッ酸を基板Ｗに供給する薬液工程が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンチャック３を制御することにより、密閉チャンバー２０４の内部が密閉されている状態で、基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させる。図１０Ｃに示すように、制御装置７は、この状態で、処理液供給装置４１から処理液ノズル２２９に希フッ酸を供給させて、処理液ノズル２２９から斜め下に希フッ酸を吐出させる。処理液ノズル２２９から吐出された希フッ酸は、基板Ｗの上面中央部に斜めに入射し、基板Ｗ上で広がる。そして、基板Ｗの上面に供給された希フッ酸は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面に沿って外方に広がる。これにより、酸素の含有量が極めて少ない希フッ酸が、基板Ｗ上の酸素濃度が極めて低い状態で基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗ上のポリマー残渣が除去される。制御装置７は、処理液ノズル２２９からの希フッ酸の吐出が所定時間に亘って行われた後、処理液ノズル２２９からの希フッ酸の吐出を停止させる。

次に、リンス液の一例である純水（不活性ガス溶存水）を基板Ｗに供給するリンス工程が行われる。具体的には、図１０Ｄに示すように、制御装置７は、密閉チャンバー２０４の内部が密閉されており、基板Ｗが回転している状態で、処理液供給装置４１から処理液ノズル２２９に純水を供給させて、処理液ノズル２２９から斜め下に純水を吐出させる。処理液ノズル２２９から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に斜めに入射し、基板Ｗ上で広がる。そして、基板Ｗの上面に供給された純水は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面に沿って外方に広がる。これにより、酸素の含有量が極めて少ない純水が、基板Ｗ上の酸素濃度が極めて低い状態で基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗ上の希フッ酸が洗い流される。制御装置７は、処理液ノズル２２９からの純水の吐出が所定時間に亘って行われた後、処理液ノズル２２９からの純水の吐出を停止させる。

次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（スピンドライ）が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンチャック３を制御することにより、密閉チャンバー２０４の内部が密閉されている状態で、基板Ｗを高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させる。これにより、基板Ｗに付着している純水に大きな遠心力が作用し、図１０Ｅに示すように、基板Ｗに付着している純水が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから純水が除去され、基板Ｗが乾燥する。制御装置７は、基板Ｗの高速回転が所定時間にわたって行われた後、スピンチャック３を制御することにより、スピンチャック３による基板Ｗの回転を停止させる。さらに、制御装置７は、第１ガスバルブ２３５を閉じて、ガス吐出口２３９からの不活性ガスの吐出を停止させる。続いて、制御装置７は、蓋部材２７４を開位置に移動させ、スピンチャック３を受渡位置に移動させる。その後、処理済みの基板Ｗが搬送ロボットＲ１によってチャンバー２内から搬出される。

以上のように第２実施形態では、第１実施形態と同様に、酸素が脱気された処理液が基板Ｗの上面中央部に斜めに供給される。そのため、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量を減少させることができる。さらに、基板Ｗを収容する密閉チャンバー２０４内が不活性ガスによって満たされている状態で、基板Ｗに処理液が供給されるので、雰囲気中の酸素が処理液に溶け込んで、処理液の酸素濃度が上昇することを抑制または防止できる。しかも、密閉チャンバー２０４がチャンバー２内で空間を区画しているので、チャンバー２の内部空間Ｓ１全域に不活性ガスを充填させる場合よりも、雰囲気が置換される空間の体積が小さい。そのため、基板Ｗ上の雰囲気を短時間で置換できる共に、不活性ガスの消費量を低減できる。

この発明の実施形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の第１および第２実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述の第１および第２実施形態では、共通のノズル（処理液ノズル２９、２２９）から基板Ｗに薬液およびリンス液を供給する場合について説明して、薬液およびリンス液が別々のノズルから基板Ｗにされてもよい。すなわち、基板Ｗに薬液を供給する薬液ノズルと、基板Ｗにリンス液を供給するリンス液ノズルとが設けられていてもよい。

また、前述の第１および第２実施形態では、基板処理装置１、２０１が、円板状の基板Ｗを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１、２０１は、液晶表示装置用基板などの多角形の基板を処理する装置であってもよい。
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。

１ ：基板処理装置
２ ：チャンバー
３ ：スピンチャック（基板保持手段、基板回転手段）
４ ：遮断板（対向部材）
５ ：ガス供給機構（ガス供給手段）
１５ ：対向部
１６ ：筒状部
１８ ：下面（対向面）
２２ ：傾斜面（案内面）
２９ ：処理液ノズル
３６ ：環状ガス吐出口
３９ ：ガス吐出口
４２ ：処理液吐出口
４５ ：ガス溶存水生成ユニット（脱気手段）
５２ ：脱気ユニット（脱気手段）
２０１ ：基板処理装置
２０４ ：密閉チャンバー（対向部材）
２０５ ：ガス供給機構（ガス供給手段）
２２９ ：処理液ノズル
Ａ１ ：回転軸線
Ｄ１ ：処理液吐出方向
Ｐ１ ：狙い位置
Ｓ１ ：内部空間
Ｓ２０１ ：密閉空間

Claims (7)

1. 内部空間を有するチャンバーと、
   前記チャンバー内で基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持されている基板の主面中央部に交差する回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段と、
   前記チャンバー内に配置されており、前記基板保持手段に保持されている基板の主面に対向する対向部材と、
   前記対向部材と前記基板保持手段に保持されている基板との間に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
   前記基板保持手段に保持されている基板に対して傾いた方向に処理液を吐出することにより、前記基板の主面中央部に斜めに処理液を供給する処理液ノズルと、
   前記処理液ノズルに供給される処理液から酸素を脱気する脱気手段とを含み、
   前記対向部材は、前記基板の主面に対向する対向部と、前記基板の周囲を全周に亘って取り囲む筒状部と、前記基板の主面中央部に対向しており、前記基板の主面中央部に近づくに従って広がる筒状の案内面と、前記案内面の周囲に配置されており、前記基板の主面に平行に対向する対向面とを含み、
   前記ガス供給手段は、前記案内面の内側に不活性ガスを供給するガス吐出口を含み、
   前記処理液ノズルは、前記案内面の内側に配置された処理液吐出口を含む、基板処理装置。
2. 前記基板処理装置は、前記ガス吐出口と共に前記対向部材を移動させることにより、前記対向部材と前記基板との間隔を変更する対向部材移動手段をさらに含み、
   前記ガス吐出口は、前記案内面の内側に配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記処理液ノズルは、前記基板保持手段に保持されている基板の主面の中心から離れた狙い位置に向けて処理液を吐出する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記ガス供給手段は、前記対向部材と前記基板との間に不活性ガスを供給することにより、前記対向部材と前記基板との間の雰囲気の酸素濃度を１％以下まで低下させ、
   前記処理液ノズルは、前記基板に対して６０°以下の角度で傾いた方向に処理液を吐出することにより、前記基板の主面中央部に斜めに処理液を供給する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 基板の主面に対向する対向部と、前記基板の周囲を全周に亘って取り囲む筒状部と、前記基板の主面中央部に対向しており、前記基板の主面中央部に近づくに従って広がる筒状の案内面と、前記案内面の周囲に配置されており、前記基板の主面に平行に対向する対向面と、を含む対向部材を用いて基板を処理する基板処理方法であって、
   前記案内面の内側に不活性ガスを供給するガス吐出口から、チャンバー内で前記基板の主面に対向する前記対向部材と前記基板との間に不活性ガスを供給する雰囲気置換工程と、
   前記雰囲気置換工程と並行して、前記基板の主面中央部を通る回転軸線まわりに基板を回転させる基板回転工程と、
   前記雰囲気置換工程および基板回転工程と並行して、前記案内面の内側に配置された処理液吐出口から、酸素が脱気された処理液を前記基板に対して傾いた方向に吐出することにより、前記基板の主面中央部に斜めに処理液を供給する処理液供給工程とを含む、基板処理方法。
6. 前記基板は、表面に金属パターンが露出した基板である、請求項５に記載の基板処理方法。
7. 前記基板処理方法は、前記雰囲気置換工程の前に、対向部材移動手段で前記ガス吐出口と共に前記対向部材を移動させることにより、前記対向部材と前記基板との間隔を変更する対向部材移動工程をさらに含み、
   前記ガス吐出口は、前記案内面の内側に配置されている、請求項５または６に記載の基板処理方法。

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