JP6784546B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、例えば、半導体ウエハのような、外形が略円形の形状を有する基板の周縁部に対して処理を実行する基板処理装置に関する。
このような基板の表面に形成されるデバイスパターンは、基板の周縁から一定距離だけ離隔した内側領域に形成される。一方、デバイスパターンを形成するための成膜工程においては、基板の表面全域に対して成膜が実行されることになる。このため、基板の周縁領域に形成された膜は不要であるばかりではなく、この膜が後段の処理工程で基板から離脱してデバイスパターン領域に付着した場合等においては、基板の処理品質が低下する。また、この膜が後段の処理工程の障害となることもある。
このため、ベベルとも呼称される基板におけるデバイスパターンの外側の周縁部に対してエッチング液等を供給することにより、周縁部に形成された膜を除去する基板処理装置も採用されている（特許文献１および特許文献２参照）。
このような基板処理装置においては、基板をスピンチャックにより保持した状態で基板の中心を回転中心として回転させる。そして、基板の周縁部の上方に処理液吐出ノズルを配置し、この処理液吐出ノズルから連続して回転する基板の周縁部に処理液を供給する。これにより、基板の周縁部に形成された膜がエッチングされ、除去される。
特開２０１１−０６６１９４号公報号 特開２００９−０７０９４６号公報
特許文献１または特許文献２に記載された基板処理装置においては、スピンチャックにより保持されて回転する基板の周縁部に連続して処理液を吐出する構成であることから、処理液吐出ノズルより基板の周縁部に吐出された処理液は、基板の回転に伴って、基板の周縁部上面における供給位置から、基板の外側に飛散する。このため、スピンチャックに保持されて回転する基板の外周部には、基板より飛散する処理液を捕獲するためのカップが配設されている。
ところで、このような基板処理装置においては、基板の回転に伴って、カップ内に基板の回転方向と同一方向に周回する空気の流れが発生している。このため、基板から飛散し、カップにより捕獲される処理液がカップとの衝突時に飛散し、この処理液の一部が空気の流れに乗って基板の表面に到達する場合がある。この処理液が基板の表面におけるデバイスパターン領域に付着した場合においては、デバイスパターンに欠陥が生じるという問題が発生する。
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、処理液が基板表面のデバイスパターン領域に到達することを抑制し、基板の周縁部の処理を適正に実行することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、外形が略円形の形状を有する基板の主面を略水平とした状態で保持するとともに、前記基板を当該基板の中心を回転中心として回転させるスピンチャックと、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の外周部に配設され、前記基板より飛散する処理液を捕獲するカップと、を備えた基板処理装置において、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面より上方において、前記基板より飛散した処理液が前記カップと衝突する衝突位置と前記基板との間に配設され、前記カップと衝突した処理液が前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面に到達することを防止するための反射防止部材を備える。前記反射防止部材は、前記カップの基板側の端縁から下方に延びる円筒状の壁部を備えるとともに、前記壁部における前記処理液吐出ノズルと対向する領域に開口部が形成される。前記開口部は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側の位置から、前記基板の回転方向の下流側の位置に亘って形成される。前記開口部の前記基板の回転方向の上流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側に配置されるとともに、前記開口部の前記基板の回転方向の下流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の下流方向に離隔した位置に配置される。前記開口部の前記基板の回転方向の下流側の端縁は、前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置から、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線が前記基板の周縁と交差する位置における前記基板の外周により構成される円の接線方向の位置より前記基板の回転方向の下流方向に配置される。
請求項２に記載の発明は、外形が略円形の形状を有する基板の主面を略水平とした状態で保持するとともに、前記基板を当該基板の中心を回転中心として回転させるスピンチャックと、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の外周部に配設され、前記基板より飛散する処理液を捕獲するカップと、を備えた基板処理装置において、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面より上方において、前記基板より飛散した処理液が前記カップと衝突する衝突位置と前記基板との間に配設され、前記カップと衝突した処理液が前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面に到達することを防止するための反射防止部材を備える。前記反射防止部材は、前記カップの基板側の端縁から下方に延びる円筒状の壁部を備えるとともに、前記壁部における前記処理液吐出ノズルと対向する領域に開口部が形成される。前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置よりも前記基板の回転方向の上流側の位置において、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部に気体を吐出する気体吐出ノズルをさらに備える。前記開口部の前記基板の回転方向の上流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記気体吐出ノズルによる前記基板への気体の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側に配置される。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記開口部は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側の位置から、前記基板の回転方向の下流側の位置に亘って形成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記開口部の前記基板の回転方向の上流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側に配置されるとともに、前記開口部の前記基板の回転方向の下流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の下流方向に離隔した位置に配置される。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記開口部の前記基板の回転方向の下流側の端縁は、前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置から、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線が前記基板の周縁と交差する位置における前記基板の外周により構成される円の接線方向の位置より前記基板の回転方向の下流方向に配置される。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置よりも前記基板の回転方向の上流側の位置において、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部に気体を吐出する気体吐出ノズルをさらに備える。
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の発明において、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部の上方の処理液供給位置と、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の上方から離隔した退避位置との間を揺動可能なアームの先端に複数の処理液吐出ノズルが配設され、前記複数の処理液吐出ノズルが選択的に使用される。
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の発明において、前記カップは、前記基板より飛散する処理液が衝突する衝突面を備え、前記衝突面は、上部が前記スピンチャックに保持されて回転する基板に近接し、下部が前記スピンチャックに保持されて回転する基板から離隔する傾斜面から構成される。
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の発明において、前記壁部の下端部は、上部が前記スピンチャックに保持されて回転する基板に近接し、下部が前記スピンチャックに保持されて回転する基板から離隔する傾斜面を有する。
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、反射防止部材の作用により、処理液が基板表面のデバイスパターン領域に到達することを抑制することができ、基板の周縁部の処理を適正に実行することが可能となる。
請求項１に記載の発明によれば、壁部の作用により処理液が基板表面のデバイスパターン領域に到達することを抑制することが可能となる。このとき、基板から飛散する処理液は開口部を介して壁部の外側の領域に到達することから、処理液と壁部との衝突を防止することが可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、気体吐出ノズルからの気体で基板の周縁部に残存する処理液を除去することにより、基板の周縁部に残存する処理液と処理液吐出ノズルより吐出される処理液とが衝突して液跳ねが生じ、この処理液が基板表面のデバイスパターン領域に到達することを抑制することが可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、複数の処理液を選択的に基板の周縁部に供給して、基板の周縁部の処理を好適に実行することが可能となる。
請求項８に記載の発明によれば、衝突面に衝突した処理液の多くが下方に向けて飛散することから、基板表面に向けて飛散する処理液の量を少ないものとすることが可能となる。
請求項９に記載の発明によれば、壁部に付着した処理液の液切りを好適に実行することが可能となる。
この発明に係る基板処理装置を模式的に示す正面概要図である。 この発明に係る基板処理装置の要部を示す平面概要図である。 この発明に係る基板処理装置の要部を示す斜視図である。 処理液吐出ノズル４２、４３、４４から半導体ウエハＷの周縁部に処理液を供給する状態を示す模式図である。 上カップ１１と半導体ウエハＷとの配置を示す平面図である。 上カップ１１と半導体ウエハＷとの配置を示す部分的な縦断面図である。 ノズルヘッド３１が半導体ウエハＷの周縁部付近への窒素ガスまたは処理液の供給位置に配置されたときの、ノズルヘッド３１と開口部との配置関係を示す平面図である。 ノズルヘッド３１が半導体ウエハＷの周縁部付近への窒素ガスまたは処理液の供給位置に配置されたときに、第１窒素ガス吐出ノズル４１および処理液吐出ノズル４２、４３、４４と壁部１０１に形成された開口部１００とを上カップ１１の内側から見た概要図である。 上カップ１１における壁部１０１とスピンチャック１３に吸着保持されて回転する半導体ウエハＷとの配置関係を示す説明図である。 ノズルヘッド３１が半導体ウエハＷの周縁部付近への窒素ガスまたは処理液の供給位置に配置されたときに、第１窒素ガス吐出ノズル４１および処理液吐出ノズル４２、４３、４４と壁部１０１に形成された他の形態に係る開口部１００とを上カップ１１の内側から見た概要図である。 第２実施形態に係る上カップ１１と半導体ウエハＷとの配置を示す部分的な縦断面図である。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る基板処理装置を模式的に示す正面概要図である。また、図２は、この発明に係る基板処理装置の要部を示す平面概要図である。さらに、図３は、この発明に係る基板処理装置の要部を示す斜視図である。
この基板処理装置は、外形が略円形の形状を有する基板としての半導体ウエハＷの周縁部に対して処理を実行するものである。この基板処理装置は、半導体ウエハＷの主面を略水平とし、半導体ウエハＷの下面を吸着保持した状態で、この半導体ウエハＷを半導体ウエハＷの中心を回転中心として回転させるスピンチャック１３を備える。このスピンチャック１３は、軸１４を介して、ケーシング１６内に配設されたモータ等の回転駆動機構１５と接続されている。
スピンチャック１３に保持されて回転する半導体ウエハＷの外周部には、半導体ウエハＷより飛散する処理液を捕獲するためのカップ１０が配設されている。このカップ１０は、上カップ１１と下カップ１２とから構成されている。上カップ１１は、図示を省略した昇降機構により、下カップ１２に対して昇降可能となっている。この上カップ１１は、半導体ウエハＷに対して処理液を供給するときには、その上部がスピンチャック１３に吸着保持された半導体ウエハＷの上面より上方となる高さ位置に配置され、半導体ウエハＷの搬入搬出時には、その上部がスピンチャック１３に吸着保持された半導体ウエハＷの正面より下方となる高さ位置に配置される。
スピンチャック１３に吸着保持された半導体ウエハＷの下方における半導体ウエハＷの周縁部と対向する位置には、ヒータ１７が配設されている。このヒータ１７は、半導体ウエハＷの処理効率を向上させるために半導体ウエハＷの周縁部を加熱するためのものである。このヒータは、半導体ウエハＷの搬入搬出時には、図示を省略した昇降機構により、搬送機構と緩衝しない位置まで下降する。
この基板処理装置は、第１窒素ガス吐出ノズル４１と、複数の処理液吐出ノズル４２、４３、４４（図２および図３参照）を備えたノズルヘッド３１を備える。このノズルヘッド３１は、支持部２２を中心として揺動可能なアーム２１の先端に支持されている。このアーム２１は、モータ２３の駆動により、図２において実線で示す半導体ウエハＷの周縁部付近への窒素ガスまたは処理液の供給位置と、図２において仮想線で示す待機位置との間を揺動可能となっている。
第１窒素ガス吐出ノズル４１は、図１に示す開閉弁６８を介して、不活性ガスとしての窒素ガスの供給源６４と接続されている。また、処理液吐出ノズル４２は、図１に示す開閉弁６７を介して、処理液であるＳＣ１の供給源６３と接続されている。また、処理液吐出ノズル４３は、図１に示す開閉弁６６を介して、処理液である純水（ＤＩＷ）の供給源６２と接続されている。さらに、処理液吐出ノズル４４は、図１に示す開閉弁６５を介して、処理液であるＨＦと純水の混合液の供給源６１と接続されている。
図４は、処理液吐出ノズル４２、４３、４４から半導体ウエハＷの周縁部に処理液を供給する状態を示す模式図である。
この図に示すように、処理液吐出ノズル４２、４３、４４に形成された処理液流通路の下端部は、スピンチャック１３に吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの周縁部方向を向くように偏向する構成を有する。このため、処理液吐出ノズル４２、４３、４４自体を鉛直方向に配置した場合においても、これらの処理液吐出ノズル４２、４３、４４から吐出される処理液に対して、半導体ウエハＷの周縁方向に向けた斜め方向を向く流れを形成することが可能となる。
再度、図１から図３を参照して、この基板処理装置は、第２窒素ガス吐出ノズル４５（図２および図３参照）を備えたノズルヘッド３３を備える。このノズルヘッド３３は、支持部２５を中心として揺動可能なアーム２４の先端に支持されている。このアーム２４は、モータ２６の駆動により、図２において実線で示す半導体ウエハＷの周縁部付近への窒素ガスの供給位置と、図２において仮想線で示す待機位置との間を揺動可能となっている。第２窒素ガス吐出ノズル４５は、図１に示す開閉弁５６を介して、不活性ガスとしての窒素ガスの供給源５４と接続されている。
また、この基板処理装置は、窒素ガス吐出部３２を備える。この窒素ガス吐出部３２は、支持部２８を中心として揺動可能なアーム２７の先端に支持されている。このアーム２７は、モータ２９の駆動により、図２において実線で示す半導体ウエハＷの回転中心付近への窒素ガスの供給位置と、図２において仮想線で示す待機位置との間を揺動可能となっている。この窒素ガス吐出部３２は、円筒状部材の下端部に遮蔽板を付設した構成を有し、スピンチャック１３により吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの回転中心付近からその表面に沿って周縁部に至る窒素ガスの流れを形成する構成を有する。図１に示すように、窒素ガス吐出部３２は、開閉弁５３を介して、不活性ガスとしての窒素ガスの供給源５１と接続されている。
この基板処理装置においては、ベベルとも呼称される半導体ウエハＷにおけるデバイスパターンの外側の周縁部に対して、処理液吐出ノズル４２、４３、４４から処理液を供給することにより、周縁部に形成された膜をエッチングして除去する構成を有する。すなわち、この基板処理装置においては、半導体ウエハＷをスピンチャック１３により保持した状態で半導体ウエハＷの中心を回転中心として回転させる。そして、半導体ウエハＷの周縁部の上方に処理液吐出ノズル４２、４３、４４のいずれかを配置し、この処理液吐出ノズル４２、４３、４４から連続して回転する半導体ウエハＷの周縁部に処理液を供給する。これにより、半導体ウエハＷの周縁部に形成された膜がエッチングされ、除去されることになる。
このとき、処理液吐出ノズル４２、４３、４４から半導体ウエハＷの周縁部に処理液が供給された後、半導体ウエハＷの周縁部に供給された処理液が半導体ウエハＷの周縁部に残留している状態で、さらに、この周縁部が処理液吐出ノズル４２、４３、４４と対向する位置まで移動して処理液を供給された場合には、処理液吐出ノズル４２、４３、４４から新たに吐出された処理液が、半導体ウエハＷの周縁部に残留している処理液に当たって液跳ねを生ずる。この液跳ねにより生じた処理液の液滴が半導体ウエハＷの表面におけるデバイスパターン領域に付着した場合においては、デバイスパターンに欠陥が生じるという問題が発生する。
このため、この基板処理装置においては、処理液吐出ノズル４２、４３、４４から半導体ウエハＷの表面に処理液を供給する前に、半導体ウエハＷの周縁部に残存する処理液を、第１窒素ガス吐出ノズル４１および第２窒素ガス吐出ノズル４５により除去する構成を採用している。
このとき、半導体ウエハＷの周縁部に残存する処理液を速やかに除去するためには、半導体ウエハＷの周縁部に対して大流量の窒素ガスを供給すれば良い。しかしながら、大流量の窒素ガスが半導体ウエハＷの周縁部に残存する処理液と衝突した場合においては、処理液に液跳ねを生じ、この液跳ねにより生じた処理液の液滴が半導体ウエハＷの表面におけるデバイスパターン領域に付着する可能性がある。一方、半導体ウエハＷの周縁部に供給する窒素ガスの流量を小さなものとした場合には、半導体ウエハＷの周縁部に残留する処理液を十分に除去し得ない。
このため、この基板処理装置においては、第２窒素ガス吐出ノズル４５から半導体ウエハＷの周縁部に小流量または流速の小さい窒素ガスを供給して半導体ウエハＷの周縁部から処理液をある程度除去した後、第１窒素ガス吐出ノズル４１から半導体ウエハＷの周縁部に大流量または流速の大きい窒素ガスを供給することにより、半導体ウエハＷの周縁部に残存する処理液を完全に除去する構成を採用している。
なお、このように半導体ウエハＷの周縁部の処理液を窒素ガスにより除去する構成を採用するときには、処理液が半導体ウエハＷの周縁部から内側に移動することを防止する必要がある。このため、半導体ウエハＷの周縁部に対する処理液吐出ノズル４２、４３、４４からの処理液の吐出位置より半導体ウエハＷの中心側の位置に対して窒素ガスを供給する必要がある。
すなわち、図２および後述する図７に示すように、第１窒素ガス吐出ノズル４１は、処理液吐出ノズル４２、４３、４４よりも、スピンチャック１３に吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの回転中心に近い位置に配置されている。これは、第２窒素ガス吐出ノズル４５についても同様である。
さらに、この基板処理装置においては、窒素ガス吐出部３２により、スピンチャック１３により吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの回転中心付近からその表面に沿って周縁部に至る窒素ガスの流れを形成する構成を採用している。このため、この窒素ガス吐出部３２から吐出される窒素ガスにより、液跳ねにより生じた処理液の液滴が半導体ウエハＷの表面におけるデバイスパターン領域に付着する可能性をさらに低下させることが可能となる。
次に、この発明の特徴部分であるカップ１０における上カップ１１の構成について説明する。図５は、上カップ１１と半導体ウエハＷとの配置を示す平面図である。また、図６は、上カップ１１と半導体ウエハＷとの配置を示す部分的な縦断面図である。なお、図６（ａ）は、図５におけるＡ−Ａ縦断面を示し、図６（ｂ）は、図５におけるＢ−Ｂ断面を示している。
上述したように、カップ１０を構成する上カップ１１は、スピンチャック１３に保持されて回転する半導体ウエハＷの外周部に配設され、半導体ウエハＷより飛散する処理液を捕獲するためのものである。この上カップ１１は、半導体ウエハＷを囲む形状を有する。この上カップ１１は、半導体ウエハＷ側の端縁から下方に延びる円筒状の壁部１０１を備えている。この壁部１０１は、上カップ１１における半導体ウエハＷの外周部に対向する領域のうちの一部の領域には設けられておらず、その領域は開口部１００となっている。この領域は、後述するように、処理液吐出ノズル４２、４３、４４から半導体ウエハＷに処理液が吐出される位置の近傍の領域である。そして、図６（ａ）に示すように、壁部１０１の下端部は、上部がスピンチャック１３に保持されて回転する半導体ウエハＷに近接し、下部がこの半導体ウエハＷから離隔する傾斜面１０２を有している。
上カップ１１における壁部１０１以外の領域は、上端の水平方向を向く水平部と、この水平部に接続する傾斜部と、この傾斜部から下方向に延びる垂直部とから構成されている。そして、傾斜部は、上部がスピンチャック１３に保持されて回転する半導体ウエハＷに近接し、下部がこの半導体ウエハＷから離隔する傾斜面から構成される。この傾斜部は、基板から飛散する処理液が衝突する、この発明に係る衝突面を構成する。
図７は、ノズルヘッド３１が、図２において実線で示す半導体ウエハＷの周縁部付近への窒素ガスまたは処理液の供給位置に配置されたときの、ノズルヘッド３１と開口部１００との配置関係を示す平面図である。また、図８は、そのときの第１窒素ガス吐出ノズル４１および処理液吐出ノズル４２、４３、４４と壁部１０１に形成された開口部１００とを上カップ１１の内側から見た概要図である。
スピンチャック１３に吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの周縁部に向けて処理液吐出ノズル４２、４３、４４から処理液を吐出したときには、半導体ウエハＷに供給された処理液は遠心力により半導体ウエハＷの外側に向けて飛散する。この処理液の飛散領域において、図６(ａ)に示すように上カップ１１における壁部１０１が配置されていた場合には、半導体ウエハＷから飛散した処理液が壁部１０１に衝突することになる。このため、このような領域においては、図６(ｂ)および図８に示すように、壁部１０１に対して開口部１００を形成している。そして、このような領域以外の領域に対しては、図６(ａ)に示すように、壁部１０１を配置して、上カップ１１に衝突して飛散して処理液が半導体ウエハＷの表面に到達することを防止している。
この開口部１００は、半導体ウエハＷの回転中心と処理液吐出ノズル４２、４３、４４による半導体ウエハＷへの処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より半導体ウエハＷの回転方向の上流側の位置から、半導体ウエハＷの回転方向の下流側の位置に亘って形成される必要がある。より具体的には、開口部１００の半導体ウエハＷの回転方向の上流側の端縁は、半導体ウエハＷの回転中心と処理液吐出ノズル４２、４３、４４による半導体ウエハＷへの処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より半導体ウエハＷの回転方向の上流側に配置されるとともに、開口部１００の半導体ウエハＷの回転方向の下流側の端縁は、半導体ウエハＷの回転中心と処理液吐出ノズル４２、４３、４４による半導体ウエハＷへの処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より半導体ウエハＷの回転方向の下流方向に離隔した位置に配置される必要がある。
このとき、処理液吐出ノズル４２、４３、４４から半導体ウエハＷの周縁部に吐出された処理液は、スピンチャック１３に吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの遠心力により外側に飛散するだけではなく、半導体ウエハＷの回転中心を中心とする円の接線方向に向けて飛散することになる。このため、図７において矢印で示すように、開口部１００の半導体ウエハＷの回転方向の下流側の端縁は、処理液吐出ノズル４２、４３、４４による半導体ウエハＷへの処理液の供給位置から、半導体ウエハＷの回転中心と処理液吐出ノズル４２、４３、４４による半導体ウエハＷへの処理液の供給位置とを結ぶ直線が半導体ウエハＷの周縁と交差する位置における半導体ウエハＷの接線方向の位置より半導体ウエハＷの回転方向の下流方向に配置されることが好ましい。
そして、上述した実施形態においては、処理液吐出ノズル４２、４３、４４による半導体ウエハＷへの処理液の供給位置よりも半導体ウエハＷの回転方向の上流側の位置において、半導体ウエハＷの周縁部に気体を吐出する第１窒素ガス吐出ノズル４１をさらに備えている。これにより、この第１窒素ガス吐出ノズル４１から吐出される窒素ガスの作用により、先に処理液吐出ノズル４２、４３、４４により半導体ウエハＷの周縁部に吐出され半導体ウエハＷ上に残存する処理液が除去され、半導体ウエハＷの外側に飛散する。このため、この実施形態においては、開口部１００の半導体ウエハＷの回転方向の上流側の端縁は、半導体ウエハＷの回転中心と第１窒素ガス吐出ノズルによる半導体ウエハＷへの窒素ガスの供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より半導体ウエハＷの回転方向の上流側に配置されることが好ましい。
なお、上述した第２窒素ガス吐出ノズル４５から吐出される窒素ガスの作用によっても、先に処理液吐出ノズル４２、４３、４４により半導体ウエハＷの周縁部に吐出され半導体ウエハＷ上に残存する処理液が除去され、半導体ウエハＷの外側に飛散することになる。しかしながら、上述したように、第２窒素ガス吐出ノズル４５からは、第１窒素ガス吐出ノズル４１から吐出される窒素ガスと比較して、小流量または流速の小さい窒素ガスを供給する構成を採用していることから、第２窒素ガス吐出ノズル４５に対向する領域に開口部を形成する必要はない。すなわち、半導体ウエハＷの外側に飛散する処理液は、その大部分が開口部１００を介して上カップ１１に飛散することになる。
例えば、半導体ウエハＷの直径を３００ｍｍとし、半導体ウエハＷの回転数を１３００ｒｐｍとした場合においては、図７に示すように、半導体ウエハＷの回転中心に対して、開口部１００の半導体ウエハＷの回転方向の上流側の端縁と第１窒素ガス吐出ノズル４１とのなす角度θ１は２度程度であることが好ましく、開口部１００の半導体ウエハＷの回転方向の上流側の端縁と処理液吐出ノズル４２とのなす角度θ２は４度程度であることが好ましく、開口部１００の半導体ウエハＷの回転方向の上流側の端縁と処理液吐出ノズル４４とのなす角度θ３は２０度程度であることが好ましく、開口部１００の半導体ウエハＷの回転方向の上流側の端縁と下流側の端縁とのなす角度θ４は４５度程度であることが好ましい。
図９は、上カップ１１における壁部１０１とスピンチャック１３に吸着保持されて回転する半導体ウエハＷとの配置関係を示す説明図である。
上カップ１１における壁部１０１の下端部とスピンチャック１３に吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの表面との距離Ｈは、数ｍｍ程度であることが好ましい。この距離Ｈを小さくした場合には、半導体ウエハＷから飛散する処理液が壁部１０１に衝突する可能性がある。一方、この距離Ｈを大きくした場合には、上カップ１１に衝突した処理液が半導体ウエハＷの表面に到達する可能性がある。また、上カップ１１における壁部１０１の内側面とスピンチャックに吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの端部との距離Ｄは、上カップ１１の昇降時に上カップ１１と半導体ウエハＷとが干渉しない範囲で小さいことが好ましい。
なお、上述した実施形態においては、開口部１００は、図８に示すように、矩形状の形状をしている。しかしながら、この発明に係る開口部１００は、このような形状に限定されるものではない。図１０は、ノズルヘッド３１が半導体ウエハＷの周縁部付近への窒素ガスまたは処理液の供給位置に配置されたときに、第１窒素ガス吐出ノズル４１および処理液吐出ノズル４２、４３、４４と壁部１０１に形成された他の形態に係る開口部１００とを上カップ１１の内側から見た概要図である。
この図に示すように、開口部１００の上端は、曲線状であってもよい。このとき、この開口部１００の上端の位置は、処理液がより多く飛散する半導体ウエハＷの回転方向の上流側で高く、回転方向の下流側で低くすることが好ましい。
以上のような構成を有する基板処理装置により半導体ウエハＷの周縁部に対してエッチング処理を実行する場合においては、半導体ウエハＷをスピンチャック１３により吸着保持した状態で、ノズルヘッド３１、ノズルヘッド３３および窒素ガス吐出部３２を図２において実線で示す位置に配置する。しかる後、上カップ１１が図１および図６に示す位置まで上昇する。
この状態において、半導体ウエハＷをスピンチャック１３とともに回転させる。そして、処理液吐出ノズル４２より半導体ウエハＷの周縁部に、最初に、ＳＣ１を供給する。半導体ウエハＷに供給されたＳＣ１は、半導体ウエハＷの端縁より飛散し、上カップ１１における壁部１０１に形成された開口部１００を通過した後、上カップ１１における傾斜した衝突面と衝突する。この衝突面に衝突した処理としてのＳＣ１の多くは下方に向けて飛散することから、半導体ウエハＷの表面に向けて飛散するＳＣ１の量を少ないものとすることが可能となる。
また、飛散したＳＣ１の一部は、半導体ウエハＷの回転方向と同一方向に周回する空気の流れに乗って浮遊する。しかしながら、このＳＣ１は、図６(ａ)に示すように、半導体ウエハＷの表面より上方において半導体ウエハＷより飛散したＳＣ１が上カップ１１における衝突面と衝突する衝突位置と半導体ウエハＷとの間に配設された壁部１０１により捕獲される。そして、このＳＣ１は、壁部１０１の下端部より滴下する。このとき、壁部１０１の下端部は、上部が半導体ウエハＷに近接し、下部が半導体ウエハＷから離隔する傾斜面１０２を有することから、壁部１０１に付着したＳＣ１の液切りを好適に実行することが可能となる。
半導体ウエハＷの端縁に残存するＳＣ１は、第２窒素ガス吐出ノズル４５から半導体ウエハＷの周縁部に供給された小流量または流速の小さい窒素ガスによりある程度除去された後、第１窒素ガス吐出ノズル４１から半導体ウエハＷの周縁部に供給された大流量または流速の大きい窒素ガスにより完全に除去される。これにより、処理液吐出ノズル４２から供給されたＳＣ１が半導体ウエハＷの周縁部残留している状態で、さらに、ＳＣ１が供給されて生ずる液跳ねの発生を防止することが可能となる。
このようにしてＳＣ１による処理を実行した後に、同様の処理を他の処理液についても実行する。すなわち、引き続き、処理液吐出ノズル４３から半導体ウエハＷの周縁部に純水を供給して洗浄処理を行い、次に、処理液吐出ノズル４４から半導体ウエハＷの周縁部にＨＦと純水の混合液を供給してエッチング処理を行い、さらに、処理液吐出ノズル４３から半導体ウエハＷの周縁部に再度純水を供給して洗浄処理を行う。これらの処理液により処理を実行するときにも、ＳＣ１の場合と同様、壁部１０１の作用により各処理液が半導体ウエハＷ表面のデバイスパターン領域に到達することを抑制することが可能となる。このとき、半導体ウエハＷから飛散する処理液は開口部１００を介して壁部１０１の外側の領域に到達することから、処理液と壁部１０１との衝突を効果的に防止することが可能となる。
なお、これらの処理時においては、常に、窒素ガス吐出部３２から窒素ガスを供給することにより、スピンチャック１３により吸着保持されて回転する半導体ウエハＷの回転中心付近からその表面に沿って周縁部に至る窒素ガスの流れを形成する。これにより、処理液の液滴が半導体ウエハＷの表面におけるデバイスパターン領域に付着する可能性をさらに低下させることが可能となる。
図１１は、この発明の第２実施形態に係る上カップ１１と半導体ウエハＷとの配置を示す部分的な縦断面図である。
上述した第１実施形態においては、スピンチャック１３に保持されて回転する半導体ウエハＷの表面より上方において、半導体ウエハＷ基板より飛散した処理液が上カップ１１と衝突する衝突位置と半導体ウエハＷとの間に配設され、上カップ１１と衝突した処理液が半導体ウエハＷの表面に到達することを防止するための反射防止部材として、上カップ１１の半導体ウエハＷ側の端縁から下方に延びる円筒状の壁部１０１を使用している。これに対して、この第２実施形態においては、半導体ウエハＷの外側で、かつ、上カップ１１の上端の下方に配置された反射防止部材１０３を使用している。
この反射防止部材１０３は、図１１（ａ）に示すように、第１実施形態における壁部１０１の開口部１００以外の領域と相当する領域に配設されている。第１実施形態における壁部１０１の開口部１００と対向する領域には、図１１（ｂ）に示すように、反射防止部材１０３は配設されていない。そして、この反射防止部材１０３の下端部は、第１実施形態に係る壁部１０１の下端部と同様、上部がスピンチャック１３に保持されて回転する半導体ウエハＷに近接し、下部がこの半導体ウエハＷから離隔する傾斜面１０４を有している。
この反射防止部材１０３を使用した場合においても、壁部１０１を使用した場合と同様、反射防止部材１０３の作用により各処理液が半導体ウエハＷ表面のデバイスパターン領域に到達することを抑制することが可能となる。このとき、半導体ウエハＷから飛散する処理液は反射防止部材１０３が存在しない領域を介して外側の領域に到達することから、処理液と反射防止部材１０３との衝突を効果的に防止することが可能となる。
１０ カップ
１１ 上カップ
１２ 下カップ
１３ スピンチャック
１５ 回転駆動機構
３１ ノズルヘッド
３２ 窒素ガス吐出部
３３ ノズルヘッド
４１ 第１窒素ガス吐出ノズル
４２ 処理液吐出ノズル
４３ 処理液吐出ノズル
４４ 処理液吐出ノズル
４５ 第２窒素ガス吐出ノズル
６１ ＨＦと純水の混合液の供給源
６２ 純水の供給源
６３ ＳＣ１の供給源
６４ 窒素ガスの供給源
１００ 開口部
１０１ 壁部
１０２ 傾斜面
１０３ 反射防止部材
１０４ 傾斜面
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (9)

  1. 外形が略円形の形状を有する基板の主面を略水平とした状態で保持するとともに、前記基板を当該基板の中心を回転中心として回転させるスピンチャックと、
    前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、
    前記スピンチャックに保持されて回転する基板の外周部に配設され、前記基板より飛散する処理液を捕獲するカップと、
    を備えた基板処理装置において、
    前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面より上方において、前記基板より飛散した処理液が前記カップと衝突する衝突位置と前記基板との間に配設され、前記カップと衝突した処理液が前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面に到達することを防止するための反射防止部材を備え、
    前記反射防止部材は、前記カップの基板側の端縁から下方に延びる円筒状の壁部を備えるとともに、
    前記壁部における前記処理液吐出ノズルと対向する領域に開口部が形成され、
    前記開口部は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側の位置から、前記基板の回転方向の下流側の位置に亘って形成され、
    前記開口部の前記基板の回転方向の上流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側に配置されるとともに、
    前記開口部の前記基板の回転方向の下流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の下流方向に離隔した位置に配置され、
    前記開口部の前記基板の回転方向の下流側の端縁は、前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置から、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線が前記基板の周縁と交差する位置における前記基板の外周により構成される円の接線方向の位置より前記基板の回転方向の下流方向に配置されることを特徴とする基板処理装置。
  2. 外形が略円形の形状を有する基板の主面を略水平とした状態で保持するとともに、前記基板を当該基板の中心を回転中心として回転させるスピンチャックと、
    前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、
    前記スピンチャックに保持されて回転する基板の外周部に配設され、前記基板より飛散する処理液を捕獲するカップと、
    を備えた基板処理装置において、
    前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面より上方において、前記基板より飛散した処理液が前記カップと衝突する衝突位置と前記基板との間に配設され、前記カップと衝突した処理液が前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面に到達することを防止するための反射防止部材を備え、
    前記反射防止部材は、前記カップの基板側の端縁から下方に延びる円筒状の壁部を備えるとともに、
    前記壁部における前記処理液吐出ノズルと対向する領域に開口部が形成され、
    前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置よりも前記基板の回転方向の上流側の位置において、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部に気体を吐出する気体吐出ノズルをさらに備え、
    前記開口部の前記基板の回転方向の上流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記気体吐出ノズルによる前記基板への気体の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側に配置される基板処理装置。
  3. 請求項２に記載の基板処理装置において、
    前記開口部は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側の位置から、前記基板の回転方向の下流側の位置に亘って形成される基板処理装置。
  4. 請求項３に記載の基板処理装置において、
    前記開口部の前記基板の回転方向の上流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の上流側に配置されるとともに、
    前記開口部の前記基板の回転方向の下流側の端縁は、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線の延長上の位置より前記基板の回転方向の下流方向に離隔した位置に配置される基板処理装置。
  5. 請求項４に記載の基板処理装置において、
    前記開口部の前記基板の回転方向の下流側の端縁は、前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置から、前記基板の回転中心と前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置とを結ぶ直線が前記基板の周縁と交差する位置における前記基板の外周により構成される円の接線方向の位置より前記基板の回転方向の下流方向に配置される基板処理装置。
  6. 請求項１に記載の基板処理装置において、
    前記処理液吐出ノズルによる前記基板への処理液の供給位置よりも前記基板の回転方向の上流側の位置において、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部に気体を吐出する気体吐出ノズルをさらに備える基板処理装置。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の基板処理装置において、
    前記スピンチャックに保持されて回転する基板の周縁部の上方の処理液供給位置と、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の上方から離隔した退避位置との間を揺動可能なアームの先端に複数の処理液吐出ノズルが配設され、前記複数の処理液吐出ノズルが選択的に使用される基板処理装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の基板処理装置において、
    前記カップは、前記基板より飛散する処理液が衝突する衝突面を備え、
    前記衝突面は、上部が前記スピンチャックに保持されて回転する基板に近接し、下部が前記スピンチャックに保持されて回転する基板から離隔する傾斜面から構成される基板処理装置。
  9. 請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の基板処理装置において、
    前記壁部の下端部は、上部が前記スピンチャックに保持されて回転する基板に近接し、下部が前記スピンチャックに保持されて回転する基板から離隔する傾斜面を有する基板処理装置。
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