JP6268410B2

JP6268410B2 - 基板処理装置および基板処理方法

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Publication number: JP6268410B2
Application number: JP2013202141A
Authority: JP
Inventors: 基行島井
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: JP2015070074A

Description

この発明は、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、太陽電池用基板等が含まれる。

半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、たとえば、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が用いられる。この枚葉式の基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を回転させるスピンチャックと、このスピンチャックによって回転される基板の表面に向けて処理液を吐出するノズルとを備えている。基板は、その表面（処理対象面）を上方に向けた状態で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り基板が回転されつつ、その基板の表面の中央部にノズルから処理液が供給される。基板の表面に供給された処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の表面上をその中央部から周縁部に向けて流れる。

半導体装置の製造工程では、枚葉式の基板処理装置を用いて、シリコンからなる基板（半導体基板）の表面からシリコン酸化膜を除去する酸化膜エッチング処理が行われることがある。この場合、処理液には、エッチング液（たとえば希フッ酸）およびリンス液が用いられる。基板が回転されつつ、基板の表面にエッチング液が供給されることにより、基板の表面に形成されているシリコン酸化膜が除去される。その後、基板の回転が持続された状態で、基板の表面にリンス液が供給されることにより、基板の表面に付着しているエッチング液が洗い流される。このリンス液による水洗後は、リンス液が基板の高速回転により基板から振り切られ、基板が乾燥すると、シリコン酸化膜を除去するための一連の処理が終了する。

特開２００５−２５２１７７号公報

基板の表面からシリコン酸化膜が除去されると、その基板の表面には、シリコンが露出する。このシリコンの表面は、水素終端化されており、疎水性を示す。そのため、基板の表面におけるシリコン酸化膜が除去された部分（シリコンが露出した部分）では、その表面に対する処理液の接触角が大きくなる。その結果、基板の表面に処理液で覆われない部分が生じ、その部分に雰囲気中に浮遊する水滴や固形異物が付着することによる基板の汚染を招くおそれがある。とくに、基板の周縁部上では、処理液に作用する遠心力が弱いので、処理液が筋状をなして流れ、処理液で覆われない部分が生じやすい。処理対象となる基板が大型基板（たとえば、外径450mmの円形基板）である場合、この問題がより一層顕在化する。

基板の表面の全域が処理液により確実に覆われるようにするために、基板に供給される処理液の流量および基板の回転速度を増大させることが考えられるが、その方策では、１枚の基板の処理に要するコストが増えてしまう。また、基板から飛散する処理液がスピンチャックの周囲に配置されている部材に高速で衝突することにより、処理液のミストが多量に発生してしまう。処理液のミストは、処理後の基板の乾燥状態を悪化させるほか、処理後の基板の表面に付着することによりパーティクルの発生の原因となるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、基板の表面の全域を薬液の液膜で覆った状態に維持でき、かつ基板の表面の全域をリンス液の液膜で覆った状態に維持できる、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。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板（Ｗ）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を、所定の回転軸線（Ａ１）まわりに回転させるための基板回転手段（７）と、前記基板保持手段によって保持されている前記基板の表面に、微細気泡を含有する薬液を供給するための微細気泡薬液供給手段（４）と、前記基板保持手段によって保持されている前記基板の表面に、微細気泡を含有するリンス液を前記基板に供給する微細気泡リンス液供給手段（５）と、前記基板回転手段、前記微細気泡薬液供給手段および前記微細気泡リンス液供給手段を制御する制御装置（４０）とを含み、前記制御装置は、前記基板回転手段により、所定の回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転工程（Ｓ２）と、前記基板回転工程に並行して、前記微細気泡薬液供給手段によって、回転中の前記基板の表面に、微細気泡を含有する薬液を、２．０リットル／分以下の供給流量で供給して、前記基板の表面に薬液の液膜を保持する微細気泡薬液供給工程（Ｓ３）と、前記微細気泡薬液供給工程の後において、前記基板回転工程に並行して、前記微細気泡リンス液供給手段によって、回転中の前記基板の表面に、微細気泡を含有するリンス液を、２．０リットル／分以下の供給流量で供給して、前記基板の表面にリンス液の液膜を保持する微細気泡リンス液供給工程（Ｓ４）とを実行し、前記基板の表面は、前記微細気泡薬液供給工程の前から疎水性を呈しているか、あるいは、前記微細気泡薬液供給工程により疎水性を呈するようになる、基板処理装置（１）を提供する。
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合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実施形態に限定する趣旨ではない。

この構成によれば、回転状態にある基板の表面に、微細気泡を含有する薬液が供給される。微細気泡は疎水性を示すから、基板の表面が疎水性を示している場合には、微細気泡と基板の表面との間の疎水性相互作用によって、微細気泡を含有する薬液の分子が、基板の表面に引き付けられて、微細気泡を含有する薬液が基板の表面上に凝集する。そのため、基板に供給された薬液は、基板の周囲から排出されずに基板上に溜まる。これにより、基板の表面が疎水性を示す場合であっても、基板の表面の全域を薬液の液膜を覆った状態に維持できる。薬液の液膜を基板の表面の全域に行き渡らせるために、基板に供給される薬液の流量および基板回転手段による基板の回転速度を増大させる必要はない。したがって、供給される薬液の流量および基板の回転速度を増大させることなく、基板の表面の全域を薬液の液膜で覆った状態に維持できる。
また、回転状態にある基板の表面に、微細気泡を含有するリンス液が供給される。微細気泡は疎水性を示すから、基板の表面が疎水性を示している場合には、微細気泡と基板の表面との間の疎水性相互作用によって、微細気泡を含有するリンス液の分子が、基板の表面に引き付けられて、微細気泡を含有するリンス液が基板の表面上に凝集する。そのため、基板に供給されたリンス液は、基板の周囲から排出されずに基板上に溜まる。これにより、基板の表面が疎水性を示す場合であっても、基板の表面の全域をリンス液の液膜を覆った状態に維持できる。リンス液の液膜を基板の表面の全域に行き渡らせるために、基板に供給されるリンス液の流量および基板回転手段による基板の回転速度を増大させる必要はない。したがって、供給されるリンス液の流量および基板の回転速度を増大させることなく、基板の表面の全域をリンス液の液膜で覆った状態に維持できる。

なお、本願の明細書および明細書において、「微細気泡」とは、マイクロバブルやナノバブルを含む趣旨である。マイクロバブルは、１０〜数十（μｍ）の直径を有する気泡を言い、ナノバブルは、数百（ｎｍ）の直径を有する気泡を言う。

前記薬液は、エッチング液を含んでいてもよい。エッチング液を用いた処理は、基板の表面（基板自体または基板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、基板の表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基板の表面の異物を除去する洗浄処理を含む。
請求項２に記載のように、前記基板保持手段によって保持されている基板は、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板であり、前記微細気泡薬液供給手段によって前記基板の表面に供給される前記薬液は、フッ化水素を含有するエッチング液であってもよい。

前記の目的を達成するための請求項３に記載の発明は、基板（Ｗ）を、所定の回転軸（Ａ１）線まわりに回転させる基板回転工程（Ｓ２）と、前記基板回転工程に並行して、回転中の前記基板の表面に、微細気泡を含有する薬液を、２．０リットル／分以下の供給流量で供給して、前記基板の表面に薬液の液膜を保持する微細気泡薬液供給工程（Ｓ３）と、前記微細気泡薬液供給工程の後において、前記基板回転工程に並行して、回転中の前記基板の表面に、微細気泡を含有するリンス液を、２．０リットル／分以下の供給流量で供給して、前記基板の表面にリンス液の液膜を保持する微細気泡リンス液供給工程（Ｓ４）とを含み、前記基板の表面は、前記微細気泡薬液供給工程の前から疎水性を呈しているか、あるいは、前記微細気泡薬液供給工程により疎水性を呈するようになる、基板処理方法である。
この方法によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。

請求項４に記載のように、前記基板回転工程において回転される基板は、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板であり、前記微細気泡薬液供給工程において前記基板の表面に供給される前記薬液は、フッ化水素を含有するエッチング液であってもよい。

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よって実行されるエッチング処理の処理例を示す工程図である。図３の処理例に含まれる各工程における基板の回転速度の変化を示す図である。図３に示すエッチング工程における、基板の上面を覆うエッチング液の液膜の状態を示す図である。図４に示す回転リンス工程における、基板の上面を覆うリンス液の液膜の状態を示す図である。

以下では、この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の表面（処理対象面）に対して、エッチング処理の一例である酸化膜エッチング処理を施すための枚葉型の装置である。
基板処理装置１は、それぞれ隔壁により区画された処理室２Ａ、薬液供給室２Ｂおよび気体供給室２Ｃを含む。処理室２Ａ内には、基板Ｗを保持して回転させるスピンチャック（基板保持手段）３と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの表面（上面）に、（多数の）マイクロバブル（１０〜数十（μｍ）の直径を有する気泡）を含む微細気泡を含有するエッチング液を供給するための微細気泡エッチング液供給ユニット（微細気泡薬液供給手段）４と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの表面（上面）に、（多数の）マイクロバブルを含む微細気泡を含有するリンス液を供給するための微細気泡リンス液供給ユニット（微細気泡リンス液供給手段）５と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗの表面（上面）に、低表面張力を有する有機溶媒の一例としてのイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）液を供給するための有機溶媒ノズル６とが収容されている。

スピンチャック３として、たとえば挟持式のものが採用されている。具体的には、スピンチャック３は、スピンモータ（基板回転手段）７と、このスピンモータ７の駆動軸と一体化されたスピン軸（図示しない）と、スピン軸の上端にほぼ水平に取り付けられた円板状のスピンベース８と、スピンベース８の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられた複数個の挟持部材９とを備えている。複数個の挟持部材９は、基板Ｗをほぼ水平な姿勢で挟持する。この状態で、スピンモータ７が駆動されると、その駆動力によってスピンベース８が所定の回転軸線Ａ１まわりに回転され、そのスピンベース８とともに、基板Ｗがほぼ水平な姿勢を保った状態で回転軸線Ａ１まわりに回転される。

なお、スピンチャック３としては、挟持式のものに限らず、たとえば、ウエハＷの裏面を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、スピンチャック３に保持されたウエハＷを回転させる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
微細気泡エッチング液供給ユニット４は、微細気泡エッチング液ノズル１０と、エッチング液に微細気泡を混入させて微細気泡エッチング液を生成する微細気泡エッチング液生成部１２と、微細気泡エッチング液生成部１２と微細気泡エッチング液ノズル１０との間に接続された微細気泡エッチング液配管１１とを備えている。微細気泡エッチング液ノズル１０は、たとえば、連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。

微細気泡エッチング液生成部１２は、筒状の本体を有し、本体内でエッチング液に微細気泡を混入させることにより、微細気泡を含有するエッチング液を生成する。微細気泡エッチング液生成部１２の本体部には、エッチング液供給配管１３および第１不活性ガス配管１４が接続されている。微細気泡エッチング液生成部１２は、具体的には、特許５０２３７０５号公報に記載のナノバルブ発生装置と同等の構成を採用しており、微細気泡エッチング液生成部１２についての詳細な説明を省略する。

エッチング液配管１３には、エッチング液供給源からエッチング液が供給される。エッチング液配管１３には、エッチング液配管１３を開閉するためのエッチング液バルブ１５が介装されている。エッチング液供給源およびエッチング液バルブ１５は、薬液供給室２Ｂ内に収容されている。エッチング液配管１３に供給されるエッチング液としては、希フッ酸（ＤＨＦ）、濃フッ酸（ｃｏｎｃＨＦ）、フッ硝酸（フッ酸と硝酸（ＨＮＯ_３）との混合液）、バファードフッ酸（ＢＨＦ）、フッ化アンモニウム等が挙げられる。一方、第１不活性ガス配管１４には、不活性ガス供給源から不活性ガス（たとえば窒素ガス（Ｎ_２））が供給される。第１不活性ガス配管１４には、第１フィルタ１６、第１ニードルバブル１７、第１開閉バルブ１８および第１レギュレータ１９が、微細気泡エッチング液生成部１２からこの順に介装されている。第１開閉バルブ１８が開かれると、第１不活性ガス配管１４から微細気泡エッチング液生成部１２に窒素ガスが供給される。第１レギュレータ１９による圧力調整により、微細気泡エッチング液生成部１２に供給される不活性ガスの流量が調整されるようになっている。エッチング液バルブ１５および第１開閉バルブ１８の双方が開かれることにより、微細気泡エッチング液生成部１２の本体内を通るエッチング液に微細気泡が混入されて、微細気泡を含有するエッチング液が生成される。第１ニードルバブル１７の開度の調整により、生成されるエッチング液に含まれる微細気泡の粒径が調整される。窒素ガス供給源、第１フィルタ１６、第１ニードルバブル１７、第１開閉バルブ１８および第１レギュレータ１９は、気体供給室２Ｃ内に収容されている。

微細気泡リンス液供給ユニット５は、微細気泡リンス液ノズル２０と、リンス液に微細気泡を混入させて、微細気泡を含有するリンス液を生成する微細気泡リンス液生成部２２と、微細気泡リンス液生成部２２と微細気泡リンス液ノズル２０との間に接続された微細気泡リンス液配管２１とを備えている。微細気泡リンス液ノズル２０は、たとえば、連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。微細気泡リンス液生成部２２に供給されるリンス液としては、ＤＩＷ（deionized water）、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、還元水（水素水）等を例示することができる。

微細気泡リンス液生成部２２は、筒状の本体を有し、本体内でリンス液に微細気泡を混入させることにより、微細気泡を含有するリンス液を生成する。微細気泡リンス液生成部２２の本体部には、リンス液供給配管２３および第２不活性ガス配管２４が接続されている。微細気泡リンス液生成部２２は、具体的には、特許５０２３７０５号公報に記載のナノバルブ発生装置と同等の構成を採用しており、微細気泡リンス液生成部２２についての詳細な説明を省略する。

リンス液供給配管２３には、リンス液供給源からリンス液が供給される。リンス液供給配管２３には、リンス液供給配管２３を開閉するためのリンス液バルブ２５が介装されている。一方、第２不活性ガス配管２４には、不活性ガス供給源から不活性ガス（たとえば窒素ガス（Ｎ_２））が供給される。第２不活性ガス配管２４には、第２フィルタ２６、第２ニードルバブル２７、第２開閉バルブ２８および第２レギュレータ２９が微細気泡リンス液生成部２２からこの順に介装されている。第２開閉バルブ２８が開かれると、第２不活性ガス配管２４から微細気泡リンス液生成部２２に窒素ガスが供給される。第２レギュレータ２９による圧力調整により、微細気泡リンス液生成部２２に供給される不活性ガスの流量が調整されるようになっている。リンス液バルブ２５および第２開閉バルブ２８の双方が開かれることにより、微細気泡リンス液生成部２２の本体内を通るエッチング液に微細気泡が混入されて、微細気泡を含有するリンス液が生成される。第２ニードルバブル２７の開度の調整により、生成されるリンス液に含まれる微細気泡の粒径が調整される。窒素ガス供給源、第２フィルタ２６、第２ニードルバブル２７、第２開閉バルブ２８および第２レギュレータ２９は、気体供給室２Ｃ内に収容されている。

有機溶媒ノズル６は、たとえば、連続流の状態でＩＰＡ液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック３の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。有機溶媒ノズル６には、ＩＰＡ液供給源からのＩＰＡ液が供給される有機溶媒供給配管３０が接続されている。有機溶媒供給配管３０の途中部には、有機溶媒ノズル６からのＩＰＡ液の供給／供給停止を切り換えるための有機溶媒バルブ３１が介装されている。ＩＰＡ液供給源および有機溶媒バルブ３１は、薬液供給室２Ｂに収容されている。

なお、微細気泡エッチング液ノズル１０、微細気泡リンス液ノズル２０および有機溶媒ノズル６は、それぞれ、スピンチャック３に対して固定的に配置されている必要はなく、たとえば、スピンチャック３の上方において水平面内で揺動可能なアームに取り付けられて、このアームの揺動により基板Ｗの上面における薬液の着液位置がスキャンされる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。

図２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。
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４０を備えている。制御装置４０は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ７等の動作を制御する。さらに、制御装置４０は、エッチング液バルブ１５、第１開閉バルブ１８、リンス液バルブ２５、第２開閉バルブ２８、有機溶媒バルブ３１等の開閉動作を制御し、第１および第２ニードルバルブ１７，２７の開度を制御するとともに、第１および第２レギュレータ１９，２９の制御圧力を制御する。

図３は、基板処理装置１によって実行されるエッチング処理の処理例を示す工程図である。図４は、図３の処理例に含まれる各工程における基板Ｗの回転速度の変化を示す図である。
以下、図１〜図４を参照しつつ、エッチング処理の一例である酸化膜エッチング処理の処理例について説明する。

エッチング処理に際しては、搬送ロボット（図示しない）が制御されて、処理室２Ａ（図１参照）内に未処理の基板Ｗが搬入される（ステップＳ１）。基板Ｗは、大型（たとえば、外径450mmの円形基板）のシリコンウエハであり、搬入される基板Ｗの表面（デバイスが形成されるべき面）には酸化膜が形成されている。基板Ｗは、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック３に受け渡される。

スピンチャック３に基板Ｗが保持されると、制御装置４０はスピンモータ７を制御して、基板Ｗを回転開始させる（ステップＳ２）。基板Ｗは予め定める液処理速度（３００〜１２００ｒｐｍの範囲内で、たとえば図４に示すように３００ｒｐｍ）まで上昇させられ、その液処理速度に維持される。
基板Ｗの回転速度が液処理速度に達すると、制御装置４０は、エッチング液バルブ１５および第１開閉バルブ１８を開いて、微細気泡エッチング液ノズル１０から、基板Ｗの上面中央部に向けて、微細気泡を含有するエッチング液を吐出する（Ｓ３：エッチング工程（微細気泡処理液供給工程）。このとき、第１レギュレータ１９の調整により、微細気泡エッチング液ノズル１０からのエッチング液の吐出流量は、比較的小流量（たとえば２．０（リットル／分））に設定されている。回転状態にある基板Ｗの上面に、微細気泡を含むエッチング液が供給される。これにより、基板Ｗの上面にエッチング液の液膜が形成される。エッチング液により基板Ｗの表面（上面）からシリコン酸化膜が除去され、その基板Ｗの表面（上面）にシリコンが露出する。このシリコンの表面は水素終端化されており、疎水性を示す。そのため、基板Ｗの表面（上面）におけるシリコン酸化膜が除去された部分（シリコンが露出した部分）では、その表面（上面）に対するエッチング液の接触角が大きくなる。

図５は、エッチング工程（Ｓ３）における、基板Ｗの上面を覆うエッチング液の液膜の状態を示す図である。
基板Ｗの上面の中央部に供給されたエッチング液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面上を基板Ｗの周縁部に向けて流れる。エッチング液に含まれる個々の微細気泡４１は、媒体であるエッチング液の流動と同じ挙動を呈する。微細気泡４１は疎水性を示すから、基板Ｗの上面においてシリコンが露出している場合には、微細気泡４１とシリコン表面との間の疎水性相互作用によって、微細気泡４１を含むエッチング液の分子が、基板Ｗの上面においてシリコンが露出している部分に引き付けられて、微細気泡４１を含むエッチング液が基板Ｗの上面上に凝集する。そのため、基板Ｗに供給されたエッチング液は、基板Ｗの周囲から排出されずに基板Ｗ上に溜まる。このように、基板Ｗの回転速度（液処理速度）が３００ｒｐｍという低速度であっても、基板Ｗの上面の全域がエッチング液の液膜によって覆われ、このカバレッジ状態が維持される。また、微細気泡エッチング液ノズル１０からのエッチング液の吐出流量が比較的小流量（たとえば２．０（リットル／分））に設定されているので、エッチング液の省液を図ることができる。そればかりか、基板Ｗからスピンチャック３に飛散するエッチング液の量を抑制することができ、これにより、エッチング液のミストに起因するパーティクルの発生を抑制することができる。

エッチング液の吐出開始から、予め定めるエッチング時間（たとえば約３０秒間）が経過すると、制御装置４０は、エッチング液バルブ１５および第１開閉バルブ１８を閉じる。これにより、微細気泡エッチング液ノズル１０からのエッチング液の吐出が停止される。エッチング液として、希フッ酸、濃フッ酸、フッ硝酸、バファードフッ酸、フッ化アンモニウム等が用いられる場合、ステップＳ３のエッチング工程後は、基板Ｗの上面全域においてシリコンが露出しているので、上面全域が疎水性を示すようになる。

次いで、制御装置４０はリンス工程（ステップＳ４。微細気泡リンス液供給工程）の実行を開始する。図４に示すように、ステップＳ４のリンス工程は、ステップＳ３のエッチング工程に引き続いて、基板Ｗを前記の液処理速度で回転させながら基板Ｗの上面にリンス液を供給する回転リンス工程（ステップＳ４１）と、基板Ｗの回転速度を、前記の液処理速度（たとえば３００ｐｍ）からパドル速度（０〜１００ｒｐｍの範囲内で１０ｒｐｍ）まで連続的に落とす減速リンス工程（ステップＳ４２）と、基板Ｗの上面の全域にリンス液の液膜をパドル状に保持するパドルリンス工程（ステップＳ４３）とを含む。以下、ステップＳ４のリンス工程について具体的に説明する。

エッチング液バルブ１５および第１開閉バルブ１８が閉じられた後、制御装置４０は、基板Ｗの回転速度を前記の液処理速度に維持しながら、リンス液バルブ２５および第２開閉バルブ２８を開いて、微細気泡リンス液ノズル２０から基板Ｗの回転中心付近に向けて、微細気泡を含むリンス液を吐出開始する。これにより、ステップＳ４１の回転リンス工程（Ｓ４１）の実行が開始される。このとき、第２レギュレータ２９の調整により、微細気泡リンス液ノズル２０からのリンス液の吐出流量は、小流量（たとえば２．０（リットル／分））に設定されている。回転状態にある基板Ｗの上面に、微細気泡を含むリンス液が供給され、これにより、基板Ｗの上面にリンス液の液膜が形成される。

図６は、ステップＳ４１の回転リンス工程における、基板Ｗの上面を覆うリンス液の液膜の状態を示す図である。
基板Ｗの上面の中央部に供給されたリンス液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面上を基板Ｗの周縁部に向けて流れる。リンス液に含まれる個々の微細気泡５１は、媒体であるリンス液の流動と同じ挙動を呈する。微細気泡５１は疎水性を示すから、基板Ｗの上面が疎水性を示している場合には、微細気泡５１と基板Ｗの上面との間の疎水性相互作用によって、微細気泡５１を含むリンス液の分子が、基板Ｗの上面に引き付けられて、微細気泡５１を含むリンス液が基板Ｗの上面上に凝集する。そのため、基板Ｗに供給されたリンス液は、基板Ｗの周囲から排出されずに基板Ｗ上に溜まる。これにより、基板Ｗの上面の全域がリンス液の液膜によって覆われ、このカバレッジ状態が維持される。このリンス膜の液膜によって、基板Ｗの上面に付着していたエッチング液が洗い流される。このように、基板Ｗの回転速度（液処理速度）が３００ｒｐｍという低速度であっても、基板Ｗの上面の全域がリンス液の液膜によって覆われ、このカバレッジ状態が維持される。また、微細気泡リンス液ノズル２０からのリンス液の吐出流量が比較的小流量（たとえば２．０（リットル／分））に設定されているので、リンス液の省液を図ることができる。

微細気泡リンス液ノズル２０のリンス液の吐出開始から予め定める回転リンス期間（たとえば２５．５秒間）が経過すると、制御装置４０は、微細気泡リンス液ノズル２０からのリンス液の吐出流量を２．０（リットル／分）に維持しながら、スピンモータ７を制御して、液処理速度（３００ｒｐｍ）で回転している基板Ｗを、パドル速度（たとえば１０ｒｐｍ）までたとえば３段階（３００ｒｐｍ→１００ｒｐｍ→５０ｒｐｍ→１０ｒｐｍ）で減速させ、ステップＳ４２の減速工程を実行する。

この減速工程では、基板Ｗの上面のリンス液に作用する遠心力が低減するが、ステップＳ４１の回転リンス工程（図６に示す場合）と同様、微細気泡と基板Ｗの上面との間の疎水性相互作用によって、微細気泡を含むリンス液の分子が、基板Ｗの上面に引き付けられて、微細気泡を含むリンス液が基板Ｗの上面上に凝集するから、基板Ｗの上面のリンス液が、上面全域を覆う状態（カバレッジ状態）に維持される。すなわち、基板Ｗの上面周縁部でリンス液の液膜が放射状に広がることがなく、ゆえに基板Ｗの上面が露出することがない。そして、速工程の全期間に亘って、基板Ｗの上面の全域をリンス液の液膜で覆った状態に維持できる。

基板Ｗの回転速度がパドル速度まで落とされると、制御装置４０は、スピンモータ７を制御して、基板Ｗの回転速度をそのパドル速度に維持する。これにより、基板Ｗの上面の全域にリンス液の液膜がパドル状に保持されるステップＳ４３のパドルリンス工程が実行される。
基板Ｗの回転速度がパドル速度まで落とされてから、予め定めるパドルリンス期間（たとえば７．５秒間）が経過すると、制御装置４０は、リンス液バルブ２５および第２開閉バルブ２８を閉じる。これにより、微細気泡リンス液ノズル２０からのリンス液の吐出が停止される。

次いで、制御装置４０は、基板Ｗの回転速度をパドル速度に維持しつつ、有機溶媒バルブ３１を開いて、有機溶媒ノズル６から基板Ｗの回転中心付近に向けてＩＰＡ液を吐出する。このときの有機溶媒ノズル６からのＩＰＡ液の吐出流量は、たとえば０．１（リットル／分）に設定されている。基板Ｗの上面にＩＰＡ液が供給され、これにより基板Ｗの上面のリンス液の液膜に含まれるリンス液がＩＰＡ液に順次置換されていく。これにより、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面全域を覆うＩＰＡ液の液膜がパドル状に保持される。

ＩＰＡ液の吐出開始から予め定めるＩＰＡパドル時間（たとえば約３．５秒間）が経過すると、制御装置４０は、ＩＰＡ液の吐出を継続しながら、スピンモータ７を制御して基板Ｗをパドル速度から高回転速度（たとえば約１０００ｒｐｍ）までたとえば４段階（１０ｒｐｍ→５０ｒｐｍ→７５ｒｐｍ→１００ｒｐｍ→１０００ｒｐｍ）で加速させる。制御装置４０は、基板Ｗが高回転速度に到達した後、ＩＰＡ液の吐出開始からＩＰＡ処理時間（たとえば約７秒間）が経過したことを条件として、有機溶媒バルブ３１を閉じて有機溶媒ノズル６からのＩＰＡ液の吐出を停止する。

ＩＰＡ液の吐出が停止されると、制御装置４０は、乾燥工程（ステップＳ６）を実行する。すなわち、制御装置４０は、基板Ｗの回転速度を１５００ｒｐｍまで加速し、１５００ｒｐｍに維持する。これにより、基板Ｗに付着しているＩＰＡ液が振り切られて基板Ｗが乾燥される。
ステップＳ６の乾燥工程が予め定める乾燥時間に亘って行われると、制御装置４０は、スピンモータ７を駆動して、スピンチャック３の回転（基板Ｗの回転）を停止させる（ステップＳ７）。これにより、１枚の基板Ｗに対するエッチング処理が終了し、搬送ロボットによって、処理済みの基板Ｗが処理室２Ａから搬出される（ステップＳ８）。

以上により、この実施形態によれば、回転状態にある基板Ｗの上面に、微細気泡を含有する処理液（エッチング液またはリンス液）が供給される。微細気泡は疎水性を示すから、基板Ｗの上面が疎水性を示している場合には、微細気泡と基板Ｗの上面との間の疎水性相互作用によって、微細気泡を含有する処理液の分子が、基板Ｗの上面に引き付けられて、微細気泡を含有する処理液が基板Ｗの上面上に凝集する。そのため、基板Ｗに供給された処理液は、基板Ｗの周囲から排出されずに基板Ｗ上に溜まる。これにより、基板Ｗの上面が疎水性を示す場合であっても、基板Ｗの上面の全域を処理液の液膜を覆った状態に維持できる。処理液の液膜を基板Ｗの上面の全域に行き渡らせるために、基板Ｗに供給される処理液の流量およびスピンチャック３による基板Ｗの回転速度を増大させる必要はない。したがって、供給される処理液の流量および基板Ｗの回転速度を増大させることなく、基板Ｗの上面の全域に処理液の液膜で覆った状態に維持できる基板処理装置１を提供することができる。

以上この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、処理液（エッチング液またはリンス液）に含まれる微細気泡をマイクロバブルとして説明したが、処理液に含まれる微細気泡をナノバブル（数百（ｎｍ）の直径を有する気泡）とすることもできる。

また、本発明は、基板Ｗの表面からシリコン酸化膜を除去するエッチング処理に限らず、基板Ｗの表面（基板Ｗ自体または基板Ｗ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や、基板Ｗ表面の表層領域を均一に除去するためのエッチング処理、エッチング作用を利用して基板Ｗの表面の異物を除去する洗浄処理に広く適用できる。
また、基板Ｗにエッチング処理以外の処理を施すために基板Ｗの表面に供給する薬液に微細気泡を含ませ、その薬液を基板Ｗの表面に供給することもできる。ただし、本発明の効果は、基板Ｗの表面が疎水性を示す場合にとくに顕著に発揮される。基板Ｗの表面が疎水性を示すような基板Ｗに対する処理に用いられる薬液としては、ＳＰＭ（sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水混合液）、ＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水混合液）およびＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水混合液）を例示することができる。ＳＰＭは、たとえば、基板Ｗの表面に形成されたレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理や金属汚染物を除去する洗浄処理に用いられる。ＳＣ１は、たとえば、基板Ｗの表面からパーティクルを除去するための洗浄処理やレジスト剥離後の基板Ｗの表面にポリマーとなって残留しているレジスト残渣を除去するためのポリマー除去処理に用いられる。ＳＣ２は、たとえば、金属汚染物を除去する洗浄処理に用いられる。

また、前述の実施形態では、ステップＳ３のエッチング工程で基板Ｗの表面に微細気泡を含有するエッチング液を供給し、かつステップＳ４のリンス工程で基板Ｗの表面に微細気泡を含有するリンス液を供給するものとして説明したが、基板Ｗの表面に微細気泡を含有する処理液を供給するのは、エッチング工程およびリンス工程の双方でなく、エッチング工程およびリンス工程の一方のみであってもよい。

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
３スピンチャック（基板保持手段）
４微細気泡エッチング液ユニット（微細気泡薬液供給手段）
５微細気泡リンス液ユニット（微細気泡リンス液供給手段）
７スピンモータ（基板回転手段）
Ａ１回転軸線
Ｗ基板

Claims

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を、所定の回転軸線まわりに回転させるための基板回転手段と、
前記基板保持手段によって保持されている前記基板の表面に、微細気泡を含有する薬液を供給するための微細気泡薬液供給手段と、
前記基板保持手段によって保持されている前記基板の表面に、微細気泡を含有するリンス液を前記基板に供給する微細気泡リンス液供給手段と、
前記基板回転手段、前記微細気泡薬液供給手段および前記微細気泡リンス液供給手段を制御する制御装置とを含み、
前記制御装置は、
前記基板回転手段により、所定の回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転工程と、
前記基板回転工程に並行して、前記微細気泡薬液供給手段によって、回転中の前記基板の表面に、微細気泡を含有する薬液を、２．０リットル／分以下の供給流量で供給して、前記基板の表面に薬液の液膜を保持する微細気泡薬液供給工程と、
前記微細気泡薬液供給工程の後において、前記基板回転工程に並行して、前記微細気泡リンス液供給手段によって、回転中の前記基板の表面に、微細気泡を含有するリンス液を、２．０リットル／分以下の供給流量で供給して、前記基板の表面にリンス液の液膜を保持する微細気泡リンス液供給工程とを実行し、
前記基板の表面は、前記微細気泡薬液供給工程の前から疎水性を呈しているか、あるいは、前記微細気泡薬液供給工程により疎水性を呈するようになる、基板処理装置。
前記基板保持手段によって保持されている基板は、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板であり、
前記微細気泡薬液供給手段によって前記基板の表面に供給される前記薬液は、フッ化水素を含有するエッチング液である、請求項１に記載の基板処理装置。
基板を、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
前記基板回転工程に並行して、回転中の前記基板の表面に、微細気泡を含有する薬液を、２．０リットル／分以下の供給流量で供給して、前記基板の表面に薬液の液膜を保持する微細気泡薬液供給工程と、
前記微細気泡薬液供給工程の後において、前記基板回転工程に並行して、回転中の前記基板の表面に、微細気泡を含有するリンス液を、２．０リットル／分以下の供給流量で供給して、前記基板の表面にリンス液の液膜を保持する微細気泡リンス液供給工程とを含み、
前記基板の表面は、前記微細気泡薬液供給工程の前から疎水性を呈しているか、あるいは、前記微細気泡薬液供給工程により疎水性を呈するようになる、基板処理方法。
前記基板回転工程において回転される基板は、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板であり、
前記微細気泡薬液供給工程において前記基板の表面に供給される前記薬液は、フッ化水素を含有するエッチング液である、請求項３に記載の基板処理方法。