WO2020189072A1 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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WO2020189072A1
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substrate
flow rate
gas
liquid
chemical solution
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PCT/JP2020/004588
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淳靖 三浦
徹 江戸
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株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus.
  • a semiconductor substrate (hereinafter, simply referred to as "substrate")
  • various treatments are applied to the substrate.
  • an etching process is performed in which an etching solution is supplied to a peripheral region (that is, a bevel portion) of a substrate on which a film is formed on the surface, and a film in the peripheral region is removed.
  • the etching solution is discharged from the nozzle toward the upper peripheral peripheral region with the film-formed main surface of the substrate facing upward. By doing so, the film in the peripheral region is removed from the substrate.
  • the film in the peripheral region is formed by supplying an etching solution to the upper surface of the substrate and wrapping around the peripheral region of the lower surface with the main surface on which the substrate is formed facing downward. Is removed from the substrate.
  • the top and bottom of the substrate on which the peripheral region is etched are opposite to those in Document 3.
  • the sealing gas is supplied to the central portion of the lower surface of the substrate, and an air flow of the sealing gas is formed along the lower surface in the radial direction to form an air flow of the sealing gas. That is, a technique for controlling the etching width) has been proposed.
  • Document 4 proposes a technique for suppressing the anisotropic spread of the etching solution by supplying DIW (De-ionized Water) to the lower surface of the substrate before supplying the etching solution to the lower surface of the substrate. ing.
  • DIW De-ionized Water
  • the present invention is directed to a substrate processing method, and an object of the present invention is to suitably perform chemical treatment in a peripheral region of a substrate while suppressing splashing of the chemical liquid.
  • the substrate processing method includes a) a step of rotating a substrate held in a horizontal state about a central axis facing in the vertical direction, and b) upper and lower surfaces of the rotating substrate. Gas is supplied to the central portion of one of the main surfaces, and the rinse liquid is supplied to the central portion of the other main surface of the substrate at the first flow rate so as to wrap around the peripheral region of the one main surface. The step of forming a gas-liquid interface between the gas and the rinse liquid on the one main surface, and c) the central portion of the other main surface of the substrate during rotation after the step b).
  • the chemical solution By supplying the chemical solution at a second flow rate smaller than the first flow rate and wrapping around the peripheral region of the one main surface, the chemical solution reaches the gas-liquid interface on the one main surface. Is provided, and the step of performing the chemical treatment of the peripheral region is provided. According to the substrate processing method, the chemical solution treatment in the peripheral region of the substrate can be suitably performed while suppressing the splashing of the chemical solution.
  • the chemical solution is a solution in which a solute is dissolved in the rinse solution.
  • the substrate processing method has a flow rate smaller than that of the first flow rate in the central portion of the other main surface of the substrate during rotation between d) the b) step and the c) step.
  • a step of supplying the rinse liquid at a third flow rate, wrapping around the peripheral region of the one main surface, and supplying the rinse liquid to the gas-liquid interface is further provided.
  • the chemical solution at the second flow rate in the step c) is produced by dissolving the solute in the rinse solution at the third flow rate.
  • the rotational speed of the substrate is reduced between the steps b) and c), or in parallel with the start of step c).
  • the present invention is also directed to a substrate processing apparatus.
  • the substrate processing apparatus includes a substrate holding portion that holds the substrate in a horizontal state, a substrate rotating mechanism that rotates the substrate holding portion about a central axis that faces in the vertical direction, and a rotating substrate.
  • a gas supply unit that supplies gas to the central portion of one of the upper and lower surfaces of the substrate and a rinse liquid that supplies the rinse liquid to the central portion of the other main surface of the rotating substrate at a first flow rate are supplied.
  • a rinse liquid supply unit that forms a gas-liquid interface between the gas and the rinse liquid on the one main surface by wrapping around the peripheral region of the one main surface, and the other of the rotating substrate.
  • the gas on the one main surface By supplying a chemical solution to the central portion of the main surface at a second flow rate smaller than the first flow rate and wrapping around the peripheral region of the one main surface, the gas on the one main surface. It is provided with a chemical solution supply unit that supplies the chemical solution to the liquid interface and performs the chemical solution treatment in the peripheral region. According to the substrate processing apparatus, the chemical solution treatment in the peripheral region of the substrate can be suitably performed while suppressing the splashing of the chemical solution.
  • the rinse liquid supply unit is rotating on the substrate.
  • the rinse liquid is supplied to the central portion of the other main surface at a third flow rate smaller than the first flow rate, wraps around the peripheral region of the one main surface, and rinses to the gas-liquid interface. Supply the liquid.
  • the chemical solution supply unit includes a chemical solution generation unit that produces the chemical solution in the second flow rate by dissolving the solute in the rinse solution in the third flow rate.
  • FIG. 1 is a side view showing the configuration of the substrate processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the substrate processing apparatus 1 is a single-wafer processing apparatus that processes semiconductor substrates 9 (hereinafter, simply referred to as “substrates 9”) one by one.
  • the substrate processing apparatus 1 supplies a processing liquid to the substrate 9 to perform processing.
  • FIG. 1 a part of the configuration of the substrate processing apparatus 1 is shown in cross section.
  • the substrate processing device 1 includes a substrate holding unit 31, a substrate rotating mechanism 33, a cup unit 4, a processing liquid supply unit 5, a gas supply unit 6, a control unit 7, and a housing 11.
  • the substrate holding portion 31, the substrate rotating mechanism 33, the cup portion 4, and the like are housed in the internal space of the housing 11.
  • the housing 11 is drawn in cross section.
  • the canopy portion of the housing 11 is provided with an airflow forming portion 12 that supplies gas to the internal space to form an airflow (so-called downflow) that flows downward.
  • an FFU fan filter unit
  • the control unit 7 is arranged outside the housing 11 and controls the substrate holding unit 31, the substrate rotation mechanism 33, the processing liquid supply unit 5, the gas supply unit 6, and the like.
  • the control unit 7 includes, for example, a normal computer including a processor, a memory, an input / output unit, and a bus.
  • a bus is a signal circuit that connects a processor, memory, and an input / output unit.
  • the memory stores programs and various information.
  • the processor executes various processes (for example, numerical calculation) while using the memory or the like according to a program or the like stored in the memory.
  • the input / output unit includes a keyboard and mouse that receive input from the operator, a display that displays output from the processor, and a transmission unit that transmits output from the processor.
  • the control unit 7 includes a storage unit 71 and a supply control unit 72.
  • the storage unit 71 is mainly realized by a memory and stores various information such as processing recipes of the substrate 9.
  • the supply control unit 72 is realized mainly by the processor and controls the processing liquid supply unit 5 and the like according to the processing recipe and the like stored in the storage unit 71.
  • the board holding portion 31 faces the main surface (that is, the lower surface 92) on the lower side of the board 9 in the horizontal state, and holds the board 9 from the lower side.
  • the substrate holding portion 31 is, for example, a mechanical chuck that mechanically supports the substrate 9.
  • the substrate holding portion 31 is rotatably provided about a central axis J1 that faces in the vertical direction.
  • the substrate holding portion 31 includes a holding portion main body and a plurality of (for example, six) chuck pins.
  • the holding portion main body is a substantially disk-shaped member facing the lower surface 92 of the substrate 9.
  • the plurality of chuck pins are arranged at substantially equal angular intervals in the circumferential direction (hereinafter, also simply referred to as “circumferential direction”) about the central axis J1 at the peripheral edge of the holding portion main body.
  • Each chuck pin projects upward from the upper surface of the holding portion main body and comes into contact with a portion near the peripheral edge of the lower surface 92 of the substrate 9 and a side surface to support the substrate 9.
  • the substrate 9 is held by three of the six chuck pins in the first half of the chemical treatment on the peripheral region of the substrate 9, which will be described later, and the remaining three are held in the latter half of the chemical treatment.
  • the substrate 9 is held by the chuck pin.
  • the uniformity of the chemical treatment on the peripheral region of the substrate 9 in the circumferential direction can be improved.
  • the plurality of chuck pins are similarly driven.
  • the board rotation mechanism 33 is arranged below the board holding portion 31.
  • the substrate rotation mechanism 33 rotates the substrate 9 together with the substrate holding portion 31 about the central axis J1.
  • the substrate rotation mechanism 33 includes, for example, an electric rotary motor in which a rotation shaft is connected to a holding portion main body of the substrate holding portion 31.
  • the substrate rotation mechanism 33 may have another structure such as a hollow motor.
  • the treatment liquid supply unit 5 individually supplies a plurality of types of treatment liquids to the substrate 9.
  • the plurality of types of treatment solutions include, for example, chemical solutions and rinse solutions described later.
  • the processing liquid supply unit 5 includes a first nozzle 51 and a second nozzle 52.
  • Each of the first nozzle 51 and the second nozzle 52 supplies the processing liquid from above the substrate 9 toward the central portion of the upper main surface (hereinafter, referred to as “upper surface 91”) of the substrate 9.
  • the first nozzle 51 and the second nozzle 52 are formed of, for example, a resin having high chemical resistance such as Teflon (registered trademark).
  • the first nozzle 51 and the second nozzle 52 may each be a part of one common nozzle.
  • the cup portion 4 is an annular member centered on the central axis J1.
  • the cup portion 4 is arranged around the entire circumference of the substrate 9 and the substrate holding portion 31 and covers the sides of the substrate 9 and the substrate holding portion 31.
  • the cup portion 4 is a liquid receiving container that receives a liquid such as a processing liquid that scatters from the rotating substrate 9 toward the surroundings.
  • the inner surface of the cup portion 4 is formed of, for example, a water repellent material.
  • the cup portion 4 is stationary in the circumferential direction regardless of the rotation and stationary of the substrate 9.
  • the bottom of the cup portion 4 is provided with a drainage port (not shown) for discharging the treatment liquid or the like received by the cup portion 4 to the outside of the housing 11.
  • the cup portion 4 can be moved in the vertical direction between a processing position, which is a position around the substrate 9 shown in FIG. 1, and a retracting position below the processing position, by an elevating mechanism (not shown).
  • the cup portion 4 has a laminated structure in which a plurality of cups are laminated in the radial direction (hereinafter, simply referred to as “diameter direction”) about the central axis J1. May be good.
  • the plurality of cups can move independently in the vertical direction, and the plurality of cups are switched to receive the treatment liquid according to the type of the treatment liquid scattered from the substrate 9. Used for liquids.
  • the gas supply unit 6 supplies gas to the substrate 9.
  • the gas supply unit 6 includes a third nozzle 63.
  • the third nozzle 63 supplies gas from below the substrate 9 toward the lower surface 92 of the substrate 9.
  • the third nozzle 63 is arranged inside the rotating shaft of the substrate rotating mechanism 33, penetrates the holding portion main body of the substrate holding portion 31, and extends upward.
  • the discharge port at the upper end of the third nozzle 63 faces the central portion of the lower surface 92 of the substrate 9 in the vertical direction.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a processing liquid supply unit 5 and a gas supply unit 6 of the substrate processing apparatus 1.
  • the treatment liquid supply unit 5 includes a chemical liquid supply unit 54 and a rinse liquid supply unit 55.
  • the rinse liquid supply unit 55 includes a first nozzle 51, a second nozzle 52, and a mixing unit 545.
  • the first nozzle 51 is connected to the rinse liquid supply source 551 via the pipe 552.
  • the second nozzle 52 is connected to the rinse liquid supply source 551 via the pipe 542, the mixing portion 545, and the pipe 544.
  • Each of the first nozzle 51 and the second nozzle 52 is a rinse liquid discharge unit that discharges the rinse liquid delivered from the rinse liquid supply source 551 toward the upper surface 91 of the substrate 9.
  • an aqueous treatment liquid such as DIW (De-ionized Water), carbonated water, ozone water or hydrogen water is used.
  • the rinse liquid supply source 551 may be included in the rinse liquid supply unit 55.
  • the chemical solution supply unit 54 includes a second nozzle 52 and a mixing unit 545.
  • the second nozzle 52 is shared by the chemical liquid supply unit 54 and the rinse liquid supply unit 55.
  • the second nozzle 52 is connected to the mixing unit 545 via the above-mentioned pipe 542.
  • the mixing unit 545 is connected to the stock solution supply source 546 via the pipe 543 and is connected to the rinse liquid supply source 551 via the above-mentioned pipe 544.
  • the mixing unit 545 the chemical solution stock solution (that is, solute) sent from the stock solution supply source 546 is dissolved in the rinse solution (that is, the solvent) sent from the rinse solution supply source 551 to generate the chemical solution.
  • the mixing section 545 is a drug solution generating section that produces a drug solution by dissolving the drug solution stock solution in a rinse solution.
  • the mixing unit 545 includes, for example, a static mixer that mixes the rinse solution and the drug solution stock solution.
  • the mixing unit 545 may include various other liquid mixing devices.
  • the chemical solution generated by the mixing unit 545 is supplied to the second nozzle 52 via the pipe 542, and is discharged from the second nozzle 52 toward the upper surface 91 of the substrate 9.
  • the solvent for dissolving the drug solution stock solution does not necessarily have to be a rinse solution, and may be a liquid of a different type from the rinse solution. Further, in the example shown in FIG. 2, one stock solution supply source 546 is connected to the mixing section 545, but a plurality of stock solution supply sources 546 are connected to the mixing section 545, and a plurality of types of drug solution stock solutions are connected to the mixing section 545. It may be supplied.
  • the rinse liquid is sent from the rinse liquid supply source 551 to the mixing unit 545 in a state where the supply of the chemical stock solution from the stock solution supply source 546 is stopped, so that the rinse liquid is sent from the second nozzle 52 to the substrate 9
  • the rinse solution is discharged toward the upper surface 91 of the.
  • the second nozzle 52 is a rinse liquid discharge unit that discharges the rinse liquid toward the upper surface 91 of the substrate 9, and is also a chemical liquid discharge unit that discharges the chemical liquid toward the upper surface 91 of the substrate 9.
  • the stock solution supply source 546 may be included in the chemical solution supply unit 54.
  • the chemical solution and the rinsing solution supplied from the second nozzle 52 to the upper surface 91 of the substrate 9 wrap around to the lower surface 92 via the peripheral edge of the substrate 9 and are supplied to the peripheral area 93 of the lower surface 92 (see FIG. 3 described later). ..
  • the chemical solution is, for example, an etching solution that etches and removes a portion on the peripheral region 93 of the thin film formed over substantially the entire lower surface 92 of the substrate 9.
  • FIG. 3 is a bottom view showing the substrate 9.
  • parallel diagonal lines are provided on the inner region 94, which is the radial inner region of the peripheral region 93, on the lower surface 92 of the substrate 9, and the peripheral region 93 and the inner region 94 are The boundary of is indicated by a two-dot chain line.
  • the peripheral region 93 (that is, the bevel portion) is a substantially annular region centered on the central axis J1.
  • the inner region 94 is a substantially circular region centered on the central axis J1.
  • a structure for example, a circuit pattern used in a product, which is a collection of a large number of fine structure elements, is formed in advance in the inner region 94.
  • the structure is not formed in the peripheral region 93.
  • the diameter and thickness of the substrate 9 are 300 mm and 775 ⁇ m, respectively.
  • the vertical cross section of the peripheral edge of the substrate 9 is substantially arcuate, and the radius of the peripheral edge is 300 ⁇ m.
  • the radial width of the peripheral region 93 is substantially constant in the circumferential direction, for example, 2 mm to 3 mm.
  • the chemical solution is, for example, a mixed solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO3), concentrated hydrofluoric acid, dilute hydrofluoric acid, and ammonium hydroxide (NH4OH).
  • HF hydrofluoric acid
  • HNO3 nitric acid
  • NH4OH ammonium hydroxide
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • SC1 a mixed aqueous solution of ammonia (NH3) and nitric acid (H2O2)
  • the chemical solution is, for example, SC2 (that is, hydrogen chloride (HCl)).
  • SC2 that is, hydrogen chloride (HCl)
  • a mixed aqueous solution of hydrogen fluoride) or FPM that is, a mixed aqueous solution of hydrogen fluoride and hydrogen peroxide
  • SiO2 silicon oxide
  • dilute hydrofluoric acid or FPM is used as the chemical solution.
  • the gas supply unit 6 includes a third nozzle 63.
  • the third nozzle 63 is connected to the gas supply source 65 via the pipe 64.
  • the third nozzle 63 is a gas discharge unit that discharges the gas delivered from the gas supply source 65 toward the central portion of the lower surface 92 of the substrate 9.
  • an inert gas such as nitrogen (N2) gas, dry air or the like is used.
  • the gas supply source 65 may be included in the gas supply unit 6.
  • the substrate processing apparatus 1 first, the substrate 9 on which the film is formed over substantially the entire surface of the lower surface 92 is held in a horizontal state by the substrate holding portion 31. Subsequently, the substrate rotation mechanism 33 starts the rotation of the substrate 9 (step S11). Then, by controlling the gas supply unit 6 by the supply control unit 72, gas (for example, nitrogen gas) is discharged from the third nozzle 63 to the rotating substrate 9. The gas from the third nozzle 63 is supplied to the central portion of the lower surface 92 of the substrate 9 and spreads radially outward along the lower surface 92 of the substrate 9 (step S12). As a result, on the lower surface 92 of the substrate 9, the air flow of the gas from the central portion to the outer side in the radial direction is formed over the entire circumferential direction.
  • gas for example, nitrogen gas
  • a predetermined flow rate for example, 1000 ml / min to 2000 ml / min
  • the rinse liquid is discharged at the “first flow rate”.
  • DIW is used as the rinsing solution.
  • the rotation speed of the substrate 9 is, for example, 800 rpm.
  • the rinse liquid 81 from the first nozzle 51 is supplied to the central portion of the upper surface 91 of the substrate 9, and spreads radially outward on the upper surface 91 of the substrate 9 by centrifugal force.
  • the rinse liquid 81 that has reached the peripheral edge of the substrate 9 wraps around to the lower surface 92 via the peripheral edge and is supplied to the peripheral edge region 93.
  • a liquid film of a rinse liquid 81 continuous from the central portion of the upper surface 91 to the peripheral region 93 of the lower surface 92 is formed.
  • the thickness of the substrate 9 and the like is drawn larger than the size in the radial direction. Further, the radial width of the peripheral region 93 is drawn larger than the actual width. The same applies to FIGS. 6 and 7 described later.
  • the movement of the rinse liquid 81 around the lower surface 92 of the substrate 9 inward in the radial direction is stopped by the above-mentioned airflow 82 outward in the radial direction.
  • the interface between the rinse liquid 81 and the air flow 82 that is, the gas (hereinafter, “gas”).
  • the liquid interface 83 is formed (step S13).
  • the shape of the gas-liquid interface 83 in a plan view is a substantially circular shape centered on the central axis J1.
  • the rinse liquid supply unit 55 is controlled by the supply control unit 72, so that the discharge of the rinse liquid 81 from the first nozzle 51 is stopped, and at the same time, the first A predetermined flow rate (for example, 300 ml / min to 800 ml / min) that is smaller than the flow rate of the rinse liquid 81 in step S13 with respect to the substrate 9 rotating from the two nozzles 52, and is referred to as “third flow rate” in the following description.
  • the rinse liquid 81 is discharged at (also referred to as). In other words, the discharge of the rinse liquid 81 from the first nozzle 51 is switched to the discharge of the rinse liquid 81 having a small flow rate from the second nozzle 52.
  • the rinse liquid 81 is supplied from the rinse liquid supply source 551 to the second nozzle 52 via the mixing unit 545.
  • DIW is used as the rinsing solution 81.
  • the rotation speed of the substrate 9 is reduced so as to be slightly slower than step S13 (for example, 700 rpm).
  • the rinse liquid 81 from the second nozzle 52 is supplied to the central portion of the upper surface 91 of the substrate 9, and the liquid film of the rinse liquid 81 formed on the substrate 9 in step S13 (FIG. 5). (See), and it spreads radially outward on the upper surface 91 of the substrate 9 by centrifugal force.
  • the rinse liquid 81 that has reached the peripheral edge of the substrate 9 wraps around to the lower surface 92 via the peripheral edge and is supplied to the peripheral edge region 93.
  • the rinse liquid 81 that wraps around the lower surface 92 of the substrate 9 reaches the above-mentioned gas-liquid interface 83 and comes into contact with the air flow 82 at the gas-liquid interface 83 (step S14). In other words, in step S14, the flow rate of the rinse liquid 81 supplied to the upper surface 91 of the substrate 9 is reduced while maintaining the radial position of the gas-liquid interface 83.
  • the gas-liquid interface 83 is stably formed by the rinse liquid 81 having a relatively large flow rate in step S13, the gas-liquid interface 83 is formed even if the flow rate of the rinse liquid 81 is reduced in step S14.
  • the radial position of is maintained.
  • the supply of the rinse liquid from the second nozzle 52 to the substrate 9 is continued for a predetermined time (for example, 3 seconds), so that the rinse liquid 81 having a relatively small flow rate is supplied to the upper surface 91 of the substrate 9. ,
  • the position of the gas-liquid interface 83 in the radial direction can be stabilized.
  • the drug solution supply unit 54 is controlled by the supply control unit 72, so that the drug solution stock solution is sent from the stock solution supply source 546 to the mixing unit 545.
  • the mixing unit 545 the above-mentioned chemical solution is produced by dissolving the chemical solution stock solution in the rinse solution supplied from the rinse solution supply source 551 to the mixing section 545.
  • the chemical solution is discharged from the second nozzle 52 to the rotating substrate 9.
  • the flow rate of the rinse liquid supplied from the rinse liquid supply source 551 to the mixing unit 545 is, for example, the same as the flow rate in step S14.
  • the flow rate of the chemical solution supplied to the substrate 9 (also referred to as “second flow rate” in the following description) is the sum of the flow rate of the rinse solution in step S14 and the flow rate of the chemical solution stock solution from the stock solution supply source 546. Is.
  • the flow rate of the chemical solution stock solution added to the rinse solution in the mixing unit 545 is much smaller than the flow rate of the rinse solution
  • the flow rate of the chemical solution supplied to the substrate 9 is the same as the flow rate of the rinse solution in step S14. It is virtually the same.
  • the rotation speed of the substrate 9 when supplying the chemical solution is, for example, the same as in step S14.
  • the chemical solution 84 from the second nozzle 52 is supplied to the central portion of the upper surface 91 of the substrate 9, and the liquid film of the rinse solution 81 formed on the substrate 9 in step S14 (see FIG. 6). ), And spreads radially outward on the upper surface 91 of the substrate 9 by centrifugal force.
  • the chemical solution 84 that has reached the peripheral edge of the substrate 9 wraps around to the lower surface 92 via the peripheral edge and is supplied to the peripheral edge region 93.
  • the chemical solution 84 that wraps around the lower surface 92 of the substrate 9 reaches the above-mentioned gas-liquid interface 83 and comes into contact with the air flow 82 at the gas-liquid interface 83 (step S15).
  • step S15 the liquid film of the rinse liquid 81 on the upper surface 91 and the lower surface 92 of the substrate 9 is replaced with the chemical liquid 84 while maintaining the radial position of the gas-liquid interface 83. Then, by continuing the supply of the chemical solution 84 to the substrate 9 for a predetermined time, the chemical solution treatment (for example, etching treatment with an etching solution) is performed on the peripheral region 93.
  • the chemical solution treatment for example, etching treatment with an etching solution
  • the chemical solution supply unit 54 and the rinse solution supply unit 55 are controlled by the supply control unit 72, so that the discharge of the chemical solution from the second nozzle 52 is stopped, and at the same time, the first nozzle 51
  • the rinse liquid is discharged from the rotating substrate 9.
  • the discharge of the chemical liquid from the second nozzle 52 is switched to the discharge of the rinse liquid from the first nozzle 51.
  • the upper surface 91 and the lower surface 92 of the substrate 9 are rinsed (step S16).
  • the supply of the rinsing liquid is stopped, and the substrate 9 is dried (step S17).
  • the rotation speed of the substrate 9 is increased, and the processing liquid remaining on the substrate 9 is scattered from the edge of the substrate 9 to the outside in the radial direction by centrifugal force and is removed from the substrate 9.
  • the treatment liquids such as the chemical liquid and the rinsing liquid scattered radially outward from the substrate 9 during the above steps S13 to S17 are received by the cup portion 4 and discharged to the outside of the housing 11.
  • the substrate 9 that has been dried is carried out from the substrate processing apparatus 1.
  • the processes of steps S11 to S17 described above are sequentially performed on the plurality of substrates 9.
  • the processing liquid that is, the rinsing liquid and the chemical liquid
  • the gas is supplied to the lower surface 92 of the substrate 9.
  • the chemical solution treatment of the peripheral region 93 of the lower surface 92 is performed, but the treatment for the substrate 9 may be upside down.
  • the first nozzle 51 and the second nozzle 52 are arranged so as to face the lower surface 92 of the substrate 9, and the third nozzle 63 is arranged so as to face the upper surface 91 of the substrate 9. ..
  • step S12 gas is supplied to the central portion of the lower surface 92 of the substrate 9, and in steps S13 to S16, a rinse solution or a chemical solution is supplied to the central portion of the upper surface 91 of the substrate 9. Then, a gas-liquid interface 83 is formed at the boundary between the peripheral region 93 of the upper surface 91 of the substrate 9 and the inner region 94, and the chemical treatment is performed on the peripheral region 93 of the upper surface 91.
  • the above-described substrate processing method includes a step (step S11) of rotating the substrate 9 held in the horizontal state about the central axis J1 facing in the vertical direction, and an upper surface of the rotating substrate 9.
  • a gas is supplied to the central portion of one of the main surfaces (for example, the lower surface 92) of the 91 and the lower surface 92, and the rinse liquid is supplied to the central portion of the other main surface (for example, the upper surface 91) of the substrate 9 at a first flow rate.
  • step S13 To form a gas-liquid interface 83 between the gas and the rinse liquid on the one main surface by wrapping around the peripheral region 93 of the one main surface (step S13), and more than step S13.
  • step S15 of supplying the chemical solution to the gas-liquid interface 83 on the one main surface and performing the chemical solution treatment in the peripheral region 93 is provided.
  • the flow rate of the chemical solution supplied to the substrate 9 is set to a relatively small flow rate (that is, the second flow rate), so that the chemical solution scattered from the substrate 9 to the surroundings can be generated. It is possible to prevent the cup portion 4 or the like from bouncing back and adhering to the substrate 9 or the like (so-called liquid splashing). Further, before the chemical treatment on the peripheral region 93 is performed, a relatively large flow rate (that is, the first flow rate) of the rinse liquid is supplied to the substrate 9 to form a gas-liquid interface 83 on the inner peripheral edge of the peripheral region 93.
  • the chemical solution can reach the inner peripheral edge of the peripheral edge region 93 over the entire circumference and can be applied to the entire peripheral edge region 93. Therefore, the chemical treatment of the peripheral region 93 of the substrate 9 can be suitably performed while suppressing the splashing of the chemical liquid.
  • the chemical solution is applied to the inner peripheral edge of the peripheral edge region 93 all around. It is difficult to reach the gas-liquid interface 83 over, and it is also difficult to stably form the gas-liquid interface 83 on the inner peripheral edge.
  • the chemical solution is preferably a rinse solution in which a solute (for example, a drug solution stock solution) is dissolved.
  • a solute for example, a drug solution stock solution
  • the chemical solution can be easily produced by generating the chemical solution using the rinse solution used in the treatment of the substrate 9.
  • the structure of the processing liquid supply unit 5 in the above-mentioned substrate processing apparatus 1 can be simplified.
  • the solvent of the chemical solution is the same type of liquid as the liquid film of the rinse solution formed on the substrate 9 in step S14, it is easy to replace the rinse solution with the chemical solution on the substrate 9 in step S15. You can also do it.
  • the above-mentioned substrate processing method preferably has a flow rate smaller than that of the first flow rate in the central portion of the other main surface (for example, the upper surface 91) of the rotating substrate 9 between steps S13 and S15.
  • a step (step S14) of supplying the rinse liquid at the third flow rate, wrapping around the peripheral region 93 of the one main surface (for example, the lower surface 92), and supplying the rinse liquid to the gas-liquid interface 83 is further provided.
  • the liquid film of the rinse liquid on the substrate 9 can be thinned.
  • the rinse solution is replaced by the chemical solution in step S15, it is possible to prevent the mixed solution of the chemical solution and the rinse solution from rebounding at the cup portion 4 or the like and adhering to the substrate 9 or the like.
  • the second flow rate of the chemical solution in step S15 is preferably produced by dissolving the solute in the rinse solution of the third flow rate.
  • the control of the chemical liquid supply unit 54 by the supply control unit 72 can be simplified.
  • step S15 the rinse solution on the substrate 9 can be easily replaced with the chemical solution.
  • step S15 it is possible to further suppress the splashing of the chemical solution during the chemical treatment of the substrate 9.
  • the rotation speed of the substrate 9 is reduced between step S13 and step S14, the radial direction of the gas-liquid interface 83 is performed when the rinse liquid having a relatively small flow rate is supplied in step S14.
  • the position of can be easily maintained on the inner peripheral edge of the peripheral area 93.
  • the reduction of the rotation speed of the substrate 9 may be performed in parallel with the start of step S15. Even in this case, similarly to the above, in step S15, the rinse solution on the substrate 9 can be easily replaced with the chemical solution. In addition, it is possible to further suppress the splashing of the chemical solution during the chemical treatment of the substrate 9.
  • the above-mentioned substrate processing device 1 includes a substrate holding unit 31, a substrate rotating mechanism 33, a gas supply unit 6, a rinse liquid supply unit 55, and a chemical liquid supply unit 54.
  • the substrate holding portion 31 holds the substrate 9 in a horizontal state.
  • the substrate rotation mechanism 33 rotates the substrate holding portion 31 around the central axis J1 that faces in the vertical direction.
  • the gas supply unit 6 supplies gas to the central portion of one of the main surfaces (for example, the lower surface 92) of the upper surface 91 and the lower surface 92 of the rotating substrate 9.
  • the rinse liquid supply unit 55 supplies the rinse liquid to the central portion of the other main surface (for example, the upper surface 91) of the rotating substrate 9 at the first flow rate and wraps around the peripheral region 93 of the one main surface.
  • a gas-liquid interface 83 between the gas and the rinse liquid is formed on the one main surface.
  • the chemical supply unit 54 supplies the chemical liquid to the central portion of the other main surface of the rotating substrate 9 at a second flow rate smaller than the first flow rate, and supplies the chemical liquid to the peripheral region 93 of the one main surface.
  • the chemical solution is supplied to the gas-liquid interface 83 on the one main surface, and the chemical solution treatment of the peripheral region 93 is performed.
  • the chemical treatment of the peripheral region 93 of the substrate 9 can be suitably performed while suppressing the splashing of the chemical liquid.
  • step S15 the flow rate of the rinse liquid supplied from the rinse liquid supply source 551 to the mixing unit 545 does not necessarily have to be the same as the flow rate of the rinse liquid in step S14, and may be changed as appropriate.
  • the reduction in the rotation speed of the substrate 9 between steps S13 and S15 does not necessarily have to be performed.
  • the rotation speed of the substrate 9 in steps S13 to S15 may be the same.
  • step S14 may be omitted and step S15 may be performed.
  • the chemical solution does not necessarily have to be generated in the mixing unit 545, and the chemical solution may be sent to the second nozzle 52 from the chemical solution supply source that stores the previously generated chemical solution.
  • the mixing unit 545 may be omitted.
  • the rinse liquid discharge in step S14 may be performed by the first nozzle 51. Further, the rinse liquid discharge in steps S13 to S14 and the chemical liquid discharge in step S15 may be performed by the same nozzle.
  • the above-mentioned substrate processing device 1 is used for a liquid crystal display device, a glass substrate used for a flat display device (Flat Panel Display) such as an organic EL (Electro Luminescence) display device, or another display device. It may be used for processing a glass substrate to be processed. Further, the above-mentioned substrate processing device 1 may be used for processing an optical disk substrate, a magnetic disk substrate, a magneto-optical disk substrate, a photomask substrate, a ceramic substrate, a solar cell substrate, and the like.
  • a flat display device such as an organic EL (Electro Luminescence) display device
  • the above-mentioned substrate processing device 1 may be used for processing an optical disk substrate, a magnetic disk substrate, a magneto-optical disk substrate, a photomask substrate, a ceramic substrate, a solar cell substrate, and the like.

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Abstract

基板処理方法は、上下方向を向く中心軸を中心として基板を回転させる工程（ステップＳ１１）と、回転中の基板の上面および下面のうち一方の主面の中央部にガスを供給するとともに、基板の他方の主面の中央部に第１流量にてリンス液を供給して一方の主面の周縁領域に回り込ませることにより、一方の主面上においてガスとリンス液との気液界面を形成する工程（ステップＳ１３）と、ステップＳ１３よりも後に、回転中の基板の他方の主面の中央部に、第１流量よりも小流量の第２流量にて薬液を供給して一方の主面の周縁領域に回り込ませることにより、一方の主面上において気液界面まで薬液を供給して周縁領域の薬液処理を行う工程（ステップＳ１５）と、を備える。これにより、基板の周縁領域の薬液処理を、薬液の液跳ねを抑制しつつ好適に行うことができる。

Description

基板処理方法および基板処理装置
　本発明は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
　従来、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上に成膜が行われた基板の周縁領域（すなわち、ベベル部）に対してエッチング液を供給し、当該周縁領域の膜を除去するエッチング処理が行われる。特開２０１０－９３０８２号公報（文献１）および特開２０１７－５９６７６号公報（文献２）では、基板の成膜された主面を上側に向け、上面周縁領域に向けてノズルからエッチング液を吐出することにより、周縁領域の膜が基板から除去される。
　また、特開２００３－２７３０６３号公報（文献３）では、基板の成膜された主面を下方に向け、基板上面にエッチング液を供給して下面周縁領域に回り込ませることにより、周縁領域の膜が基板から除去される。特開２００９－２６６９５１号公報（文献４）および特表２００８－５４６１８４号公報（文献５）では、周縁領域のエッチングが行われる基板の上下が、文献３と反対になっている。
　文献３では、基板の下面中央部にシールガスを供給し、当該下面に沿って径方向外方へと向かうシールガスの気流を形成することにより、基板の下面周縁領域におけるエッチング液の回り込み幅（すなわち、エッチング幅）を制御する技術が提案されている。文献４では、基板の下面にエッチング液を供給する前に、当該下面にＤＩＷ（Ｄｅ－ｉｏｎｉｚｅｄ　Ｗａｔｅｒ）を供給しておくことにより、エッチング液の非等方的な広がりを抑制する技術が提案されている。
　ところで、基板の上面および下面のうち一方の主面に薬液を供給し、他方の主面の周縁領域を薬液処理する場合、薬液の供給流量が大きいと、回転する基板から周囲に飛散する薬液がカップ部等にて跳ね返り、基板に付着するおそれがある。一方、薬液の供給流量が小さい場合、他方の主面への薬液の回り込み幅（すなわち、薬液処理幅）が不足するおそれがある。また、薬液の供給流量が小さい場合、他方の主面に供給されるガス（いわゆる、シールガス）と、他方の主面に回り込んだ薬液との境界が安定せず、薬液処理が不安定になるおそれもある。
　本発明は、基板処理方法に向けられており、基板の周縁領域の薬液処理を、薬液の液跳ねを抑制しつつ好適に行うことを目的としている。
　本発明の好ましい一の形態に係る基板処理方法は、ａ）水平状態で保持された基板を、上下方向を向く中心軸を中心として回転させる工程と、ｂ）回転中の前記基板の上面および下面のうち一方の主面の中央部にガスを供給するとともに、前記基板の他方の主面の中央部に第１流量にてリンス液を供給して前記一方の主面の周縁領域に回り込ませることにより、前記一方の主面上において前記ガスと前記リンス液との気液界面を形成する工程と、ｃ）前記ｂ）工程よりも後に、回転中の前記基板の前記他方の主面の中央部に、前記第１流量よりも小流量の第２流量にて薬液を供給して前記一方の主面の前記周縁領域に回り込ませることにより、前記一方の主面上において前記気液界面まで前記薬液を供給して前記周縁領域の薬液処理を行う工程とを備える。当該基板処理方法によれば、基板の周縁領域の薬液処理を、薬液の液跳ねを抑制しつつ好適に行うことができる。
　好ましくは、前記薬液は、前記リンス液に溶質を溶解させたものである。
　好ましくは、前記基板処理方法は、ｄ）前記ｂ）工程と前記ｃ）工程との間に、回転中の前記基板の前記他方の主面の中央部に、前記第１流量よりも小流量の第３流量にて前記リンス液を供給して前記一方の主面の前記周縁領域に回り込ませ、前記気液界面まで前記リンス液を供給する工程をさらに備える。
　好ましくは、前記ｃ）工程における前記第２流量の前記薬液は、前記第３流量の前記リンス液に溶質を溶解させることにより生成される。
　好ましくは、前記ｂ）工程と前記ｃ）工程との間において、または、前記ｃ）工程の開始と並行して、前記基板の回転速度が低減される。
　本発明は、基板処理装置にも向けられている。本発明の好ましい一の形態に係る基板処理装置は、水平状態で基板を保持する基板保持部と、上下方向を向く中心軸を中心として前記基板保持部を回転する基板回転機構と、回転中の前記基板の上面および下面のうち一方の主面の中央部にガスを供給するガス供給部と、回転中の前記基板の他方の主面の中央部に第１流量にてリンス液を供給して前記一方の主面の周縁領域に回り込ませることにより、前記一方の主面上において前記ガスと前記リンス液との気液界面を形成するリンス液供給部と、回転中の前記基板の前記他方の主面の中央部に、前記第１流量よりも小流量の第２流量にて薬液を供給して前記一方の主面の前記周縁領域に回り込ませることにより、前記一方の主面上において前記気液界面まで前記薬液を供給して前記周縁領域の薬液処理を行う薬液供給部とを備える。当該基板処理装置によれば、基板の周縁領域の薬液処理を、薬液の液跳ねを抑制しつつ好適に行うことができる。
　好ましくは、前記リンス液供給部による前記第１流量での前記リンス液の供給と、前記薬液供給部による前記薬液の供給との間において、前記リンス液供給部が、回転中の前記基板の前記他方の主面の中央部に、前記第１流量よりも小流量の第３流量にて前記リンス液を供給して前記一方の主面の前記周縁領域に回り込ませ、前記気液界面まで前記リンス液を供給する。
　好ましくは、前記薬液供給部は、前記第３流量の前記リンス液に溶質を溶解させることにより前記第２流量の前記薬液を生成する薬液生成部を備える。
　上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。
一の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す側面図である。 処理液供給部およびガス供給部を示すブロック図である。 基板を示す底面図である。 基板の処理の流れの一例を示す図である。 基板の一部を示す断面図である。 基板の一部を示す断面図である。 基板の一部を示す断面図である。
　図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す側面図である。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板９に処理液を供給して処理を行う。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。
　基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３３と、カップ部４と、処理液供給部５と、ガス供給部６と、制御部７と、ハウジング１１と、を備える。基板保持部３１、基板回転機構３３およびカップ部４等は、ハウジング１１の内部空間に収容される。図１では、ハウジング１１を断面にて描いている。ハウジング１１の天蓋部には、当該内部空間にガスを供給して下方に流れる気流（いわゆる、ダウンフロー）を形成する気流形成部１２が設けられる。気流形成部１２としては、例えば、ＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）が利用される。
　制御部７は、ハウジング１１の外部に配置され、基板保持部３１、基板回転機構３３、処理液供給部５およびガス供給部６等を制御する。制御部７は、例えば、プロセッサと、メモリと、入出力部と、バスとを備える通常のコンピュータを含む。バスは、プロセッサ、メモリおよび入出力部を接続する信号回路である。メモリは、プログラムおよび各種情報を記憶する。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラム等に従って、メモリ等を利用しつつ様々な処理（例えば、数値計算）を実行する。入出力部は、操作者からの入力を受け付けるキーボードおよびマウス、プロセッサからの出力等を表示するディスプレイ、並びに、プロセッサからの出力等を送信する送信部を備える。
　制御部７は、記憶部７１と、供給制御部７２とを備える。記憶部７１は、主にメモリにより実現され、基板９の処理レシピ等の各種情報を記憶する。供給制御部７２は、主にプロセッサにより実現され、記憶部７１に格納されている処理レシピ等に従って、処理液供給部５等を制御する。
　基板保持部３１は、水平状態の基板９の下側の主面（すなわち、下面９２）と対向し、基板９を下側から保持する。基板保持部３１は、例えば、基板９を機械的に支持するメカニカルチャックである。基板保持部３１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として回転可能に設けられる。
　基板保持部３１は、保持部本体と、複数（例えば、６つ）のチャックピンとを備える。保持部本体は、基板９の下面９２と対向する略円板状の部材である。複数のチャックピンは、保持部本体の周縁部にて中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」とも呼ぶ。）に略等角度間隔にて配置される。各チャックピンは、保持部本体の上面から上方へと突出し、基板９の下面９２の周縁近傍の部位および側面に接触して基板９を支持する。基板処理装置１では、例えば、後述する基板９の周縁領域に対する薬液処理の前半において、６つのチャックピンのうち３つのチャックピンにより基板９が保持され、当該薬液処理の後半において、残りの３つのチャックピンにより基板９が保持される。これにより、基板９の周縁領域に対する薬液処理の周方向における均一性を向上することができる。また、基板９の周縁領域に対するリンス液の付与の際等にも、複数のチャックピンが同様に駆動される。
　基板回転機構３３は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３３は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。基板回転機構３３は、例えば、回転シャフトが基板保持部３１の保持部本体に接続された電動回転式モータを備える。基板回転機構３３は、中空モータ等の他の構造を有していてもよい。
　処理液供給部５は、基板９に複数種類の処理液を個別に供給する。当該複数種類の処理液には、例えば、後述する薬液およびリンス液が含まれる。処理液供給部５は、第１ノズル５１と、第２ノズル５２とを備える。第１ノズル５１および第２ノズル５２はそれぞれ、基板９の上方から基板９の上側の主面（以下、「上面９１」という。）の中央部に向けて処理液を供給する。第１ノズル５１および第２ノズル５２は、例えば、テフロン（登録商標）等の高い耐薬品性を有する樹脂により形成される。なお、第１ノズル５１および第２ノズル５２はそれぞれ、１つの共通ノズルの一部であってもよい。
　カップ部４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部材である。カップ部４は、基板９および基板保持部３１の周囲において全周に亘って配置され、基板９および基板保持部３１の側方を覆う。カップ部４は、回転中の基板９から周囲に向かって飛散する処理液等の液体を受ける受液容器である。カップ部４の内側面は、例えば撥水性材料により形成される。カップ部４は、基板９の回転および静止に関わらず、周方向において静止している。カップ部４の底部には、カップ部４にて受けられた処理液等をハウジング１１の外部へと排出する排液ポート（図示省略）が設けられる。カップ部４は、図１に示す基板９の周囲の位置である処理位置と、当該処理位置よりも下側の退避位置との間を、図示省略の昇降機構により上下方向に移動可能である。
　カップ部４は、図１に示す単層構造とは異なり、中心軸Ｊ１を中心とする径方向（以下、単に「径方向」と呼ぶ。）に複数のカップが積層される積層構造であってもよい。カップ部４が積層構造を有する場合、複数のカップはそれぞれ独立して上下方向に移動可能であり、基板９から飛散する処理液の種類に合わせて、複数のカップが切り替えられて処理液の受液に使用される。
　ガス供給部６は、基板９にガスを供給する。ガス供給部６は、第３ノズル６３を備える。第３ノズル６３は、基板９の下方から基板９の下面９２に向けてガスを供給する。第３ノズル６３は、基板回転機構３３の回転シャフトの内部に配置され、基板保持部３１の保持部本体を貫通して上方へと延びる。第３ノズル６３の上端の吐出口は、基板９の下面９２の中央部と上下方向に対向する。
　図２は、基板処理装置１の処理液供給部５およびガス供給部６を示すブロック図である。図２では、処理液供給部５およびガス供給部６以外の構成も併せて示す。処理液供給部５は、薬液供給部５４と、リンス液供給部５５とを備える。
　リンス液供給部５５は、第１ノズル５１と、第２ノズル５２と、混合部５４５とを備える。第１ノズル５１は、配管５５２を介してリンス液供給源５５１に接続される。第２ノズル５２は、配管５４２、混合部５４５および配管５４４を介してリンス液供給源５５１に接続される。第１ノズル５１および第２ノズル５２はそれぞれ、リンス液供給源５５１から送出されたリンス液を、基板９の上面９１に向けて吐出するリンス液吐出部である。リンス液としては、例えば、ＤＩＷ（Ｄｅ－ｉｏｎｉｚｅｄ　Ｗａｔｅｒ）、炭酸水、オゾン水または水素水等の水性処理液が利用される。なお、リンス液供給源５５１は、リンス液供給部５５に含まれてもよい。
　薬液供給部５４は、第２ノズル５２と、混合部５４５とを備える。第２ノズル５２は、薬液供給部５４とリンス液供給部５５とにより共有される。第２ノズル５２は、上述の配管５４２を介して混合部５４５に接続される。混合部５４５は、配管５４３を介して原液供給源５４６に接続されるとともに、上述の配管５４４を介してリンス液供給源５５１に接続される。
　混合部５４５では、リンス液供給源５５１から送出されたリンス液（すなわち、溶媒）に、原液供給源５４６から送出された薬液原液（すなわち、溶質）を溶解させて薬液が生成される。すなわち、混合部５４５は、薬液原液をリンス液に溶解させて薬液を生成する薬液生成部である。混合部５４５は、例えば、リンス液と薬液原液とを混合するスタティックミキサを備える。混合部５４５は、他の様々な液体混合装置を備えていてもよい。混合部５４５により生成された薬液は、配管５４２を介して第２ノズル５２に供給され、第２ノズル５２から基板９の上面９１に向けて吐出される。なお、薬液原液を溶解させる溶媒は、必ずしもリンス液である必要はなく、リンス液と異なる種類の液体であってもよい。また、図２に示す例では、１つの原液供給源５４６が混合部５４５に接続されているが、複数の原液供給源５４６が混合部５４５に接続され、複数種類の薬液原液が混合部５４５に供給されてもよい。
　処理液供給部５では、原液供給源５４６からの薬液原液の供給が停止されている状態で、リンス液供給源５５１から混合部５４５にリンス液を送出することにより、第２ノズル５２から基板９の上面９１に向けてリンス液が吐出される。第２ノズル５２は、基板９の上面９１に向けてリンス液を吐出するリンス液吐出部であり、基板９の上面９１に向けて薬液を吐出する薬液吐出部でもある。なお、原液供給源５４６は、薬液供給部５４に含まれてもよい。
　第２ノズル５２から基板９の上面９１に供給される薬液およびリンス液は、基板９の周縁を経由して下面９２に回り込み、下面９２の周縁領域９３（後述する図３参照）に供給される。当該薬液は、例えば、基板９の下面９２の略全面に亘って形成されている薄膜のうち、周縁領域９３上の部位をエッチングして除去するエッチング液である。
　図３は、基板９を示す底面図である。図３では、図の理解を容易にするために、基板９の下面９２において周縁領域９３の径方向内側の領域である内側領域９４上に平行斜線を付し、周縁領域９３と内側領域９４との境界を二点鎖線にて示す。周縁領域９３（すなわち、ベベル部）は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の領域である。内側領域９４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円形の領域である。基板９の下面９２では、多数の微細な構造体要素の集合である構造体（例えば、製品にて使用される回路パターン）が、内側領域９４に予め形成されている。周縁領域９３には、当該構造体は形成されていない。本実施の形態では、基板９の直径および厚さはそれぞれ、３００ｍｍおよび７７５μｍである。基板９の周縁の縦断面は略円弧状であり、当該周縁の半径は３００μｍである。周縁領域９３の径方向の幅は、周方向において略一定であり、例えば２ｍｍ～３ｍｍである。
　基板９の下面９２上の薄膜がポリシリコン膜である場合、薬液として、例えば、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）との混合液、濃フッ酸、希フッ酸、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、または、ＳＣ１（すなわち、アンモニア（ＮＨ３）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）との混合水溶液）が利用される。基板９の下面９２上の薄膜が窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）またはタングステン（Ｗ）の膜である場合、薬液として、例えば、ＳＣ２（すなわち、塩化水素（ＨＣｌ）と過酸化水素との混合水溶液）、または、ＦＰＭ（すなわち、フッ化水素と過酸化水素との混合水溶液）が利用される。基板９の下面９２上の薄膜が酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜である場合、薬液として、例えば、希フッ酸またはＦＰＭが利用される。
　図２に示すように、ガス供給部６は、第３ノズル６３を備える。第３ノズル６３は、配管６４を介してガス供給源６５に接続される。第３ノズル６３は、ガス供給源６５から送出されたガスを、基板９の下面９２の中央部に向けて吐出するガス吐出部である。当該ガスとしては、窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガス、または、ドライエア等が利用される。なお、ガス供給源６５は、ガス供給部６に含まれてもよい。
　次に、図４を参照しつつ、基板処理装置１における基板９の処理について説明する。基板処理装置１では、まず、下面９２の略全面に亘って膜が形成された基板９が、基板保持部３１により水平状態で保持される。続いて、基板回転機構３３により、基板９の回転が開始される（ステップＳ１１）。そして、供給制御部７２によりガス供給部６が制御されることにより、回転中の基板９に対して、第３ノズル６３からガス（例えば、窒素ガス）が吐出される。第３ノズル６３からのガスは、基板９の下面９２の中央部に供給され、基板９の下面９２に沿って径方向外方へと広がる（ステップＳ１２）。これにより、基板９の下面９２において、中央部から径方向外方へと向かう上記ガスの気流が、周方向の全体に亘って形成される。
　次に、供給制御部７２によりリンス液供給部５５が制御されることにより、回転中の基板９に対して、第１ノズル５１から所定流量（例えば、１０００ｍｌ／ｍｉｎ～２０００ｍｌ／ｍｉｎであり、以下の説明では「第１流量」とも呼ぶ。）にてリンス液が吐出される。本実施の形態では、リンス液としてＤＩＷが用いられる。また、基板９の回転速度は、例えば８００ｒｐｍである。図５に示すように、第１ノズル５１からのリンス液８１は、基板９の上面９１の中央部に供給され、遠心力により基板９の上面９１上を径方向外方へと広がる。基板９の周縁に到達したリンス液８１は、当該周縁を経由して下面９２へと回り込み、周縁領域９３に供給される。基板９上では、上面９１の中央部から下面９２の周縁領域９３まで連続するリンス液８１の液膜が形成される。なお、図５では、基板９等の厚さを、径方向の大きさに比べて大きく描いている。また、周縁領域９３の径方向の幅を実際よりも大きく描いている。後述する図６および図７においても同様である。
　基板９の下面９２に回り込んだリンス液８１の径方向内方への移動は、上述の径方向外方へと向かう気流８２により停止される。基板９の下面９２では、周縁領域９３と内側領域９４との境界（すなわち、周縁領域９３の内周縁）上において、リンス液８１と気流８２（すなわち、上記ガス）との界面（以下、「気液界面８３」と呼ぶ。）が形成される（ステップＳ１３）。気液界面８３の平面視における形状は、中心軸Ｊ１を中心とする略円形である。基板９に対する第１流量のリンス液８１の供給が所定時間（例えば、５秒）継続されることにより、基板９の下面９２において、気液界面８３の径方向における位置を安定させることができる。
　ステップＳ１３における気液界面８３の形成が終了すると、供給制御部７２によりリンス液供給部５５が制御されることにより、第１ノズル５１からのリンス液８１の吐出が停止されると略同時に、第２ノズル５２から回転中の基板９に対して、ステップＳ１３におけるリンス液８１の流量よりも小流量の所定流量（例えば、３００ｍｌ／ｍｉｎ～８００ｍｌ／ｍｉｎであり、以下の説明では「第３流量」とも呼ぶ。）にてリンス液８１が吐出される。換言すれば、第１ノズル５１からのリンス液８１の吐出が、第２ノズル５２からの小流量のリンス液８１の吐出に切り替えられる。当該リンス液８１は、上述のように、リンス液供給源５５１から混合部５４５を介して第２ノズル５２に供給される。本実施の形態では、上述のように、リンス液８１としてＤＩＷが用いられる。また、基板９の回転速度は、ステップＳ１３よりも少し遅く（例えば、７００ｒｐｍ）なるように低減される。
　図６に示すように、第２ノズル５２からのリンス液８１は、基板９の上面９１の中央部に供給され、ステップＳ１３において基板９上に形成されているリンス液８１の液膜（図５参照）に合流し、遠心力により基板９の上面９１上を径方向外方へと広がる。基板９の周縁に到達したリンス液８１は、当該周縁を経由して下面９２へと回り込み、周縁領域９３に供給される。基板９の下面９２に回り込んだリンス液８１は、上述の気液界面８３まで到達し、気液界面８３にて気流８２と接触する（ステップＳ１４）。換言すれば、ステップＳ１４では、気液界面８３の径方向の位置を維持しつつ、基板９の上面９１に供給されるリンス液８１の流量が減少される。
　当該基板処理方法では、ステップＳ１３において比較的大流量のリンス液８１により気液界面８３が安定的に形成されているため、ステップＳ１４においてリンス液８１の流量を減少させても、気液界面８３の径方向の位置が維持される。そして、第２ノズル５２から基板９に対するリンス液の供給が所定時間（例えば、３秒）継続されることにより、比較的小流量のリンス液８１が基板９の上面９１に供給される状態においても、気液界面８３の径方向における位置を安定させることができる。
　次に、供給制御部７２により薬液供給部５４が制御されることにより、原液供給源５４６から混合部５４５に薬液原液が送出される。混合部５４５では、当該薬液原液が、リンス液供給源５５１から混合部５４５に供給されるリンス液に溶解することにより、上述の薬液が生成される。当該薬液は、第２ノズル５２から回転中の基板９に対して吐出される。リンス液供給源５５１から混合部５４５に供給されるリンス液の流量は、例えば、ステップＳ１４における当該流量と同じである。この場合、基板９に供給される薬液の流量（以下の説明では「第２流量」とも呼ぶ。）は、ステップＳ１４におけるリンス液の流量と、原液供給源５４６からの薬液原液の流量との合計である。なお、混合部５４５においてリンス液に添加される薬液原液の流量が、リンス液の上記流量に比べて非常に小さい場合、基板９に供給される薬液の流量は、ステップＳ１４におけるリンス液の流量と実質的に同じである。薬液供給時の基板９の回転速度は、例えば、ステップＳ１４と同じである。
　図７に示すように、第２ノズル５２からの薬液８４は、基板９の上面９１の中央部に供給され、ステップＳ１４において基板９上に形成されているリンス液８１の液膜（図６参照）に合流し、遠心力により基板９の上面９１上を径方向外方へと広がる。基板９の周縁に到達した薬液８４は、当該周縁を経由して下面９２へと回り込み、周縁領域９３に供給される。基板９の下面９２に回り込んだ薬液８４は、上述の気液界面８３まで到達し、気液界面８３にて気流８２と接触する（ステップＳ１５）。換言すれば、ステップＳ１５では、気液界面８３の径方向の位置を維持しつつ、基板９の上面９１および下面９２のリンス液８１の液膜が、薬液８４に置換される。そして、基板９に対する薬液８４の供給が所定時間継続されることにより、周縁領域９３に対する薬液処理（例えば、エッチング液によるエッチング処理）が行われる。
　当該薬液処理が終了すると、供給制御部７２により薬液供給部５４およびリンス液供給部５５が制御されることにより、第２ノズル５２からの薬液の吐出が停止されると略同時に、第１ノズル５１から回転中の基板９に対してリンス液が吐出される。換言すれば、第２ノズル５２からの薬液の吐出が、第１ノズル５１からのリンス液の吐出に切り替えられる。これにより、基板９の上面９１および下面９２のリンス処理が行われる（ステップＳ１６）。リンス処理が終了すると、リンス液の供給が停止され、基板９の乾燥処理が行われる（ステップＳ１７）。乾燥処理では、基板９の回転速度が増大され、基板９上に残っている処理液が、遠心力により基板９のエッジから径方向外方へとへと飛散し、基板９上から除去される。上述のステップＳ１３～Ｓ１７中に基板９上から径方向外方へと飛散した薬液およびリンス液等の処理液は、カップ部４により受けられ、ハウジング１１の外部へと排出される。乾燥処理が終了した基板９は、基板処理装置１から搬出される。基板処理装置１では、上述のステップＳ１１～Ｓ１７の処理が、複数の基板９に対して順次行われる。
　図１に例示する基板処理装置１では、上述のように、基板９の上面９１に処理液（すなわち、リンス液および薬液）が供給され、基板９の下面９２にガスが供給されることにより、下面９２の周縁領域９３の薬液処理が行われるが、基板９に対する処理は上下逆であってもよい。具体的には、基板処理装置１において、第１ノズル５１および第２ノズル５２が基板９の下面９２に対向して配置され、第３ノズル６３が基板９の上面９１に対向して配置される。また、ステップＳ１２において、基板９の下面９２の中央部にガスが供給され、ステップＳ１３～Ｓ１６において、基板９の上面９１の中央部にリンス液または薬液が供給される。そして、基板９の上面９１の周縁領域９３と内側領域９４との境界に気液界面８３が形成され、上面９１の周縁領域９３に対して薬液処理が行われる。
　以上に説明したように、上述の基板処理方法は、水平状態で保持された基板９を、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として回転させる工程（ステップＳ１１）と、回転中の基板９の上面９１および下面９２のうち一方の主面（例えば、下面９２）の中央部にガスを供給するとともに、基板９の他方の主面（例えば、上面９１）の中央部に第１流量にてリンス液を供給して上記一方の主面の周縁領域９３に回り込ませることにより、当該一方の主面上においてガスとリンス液との気液界面８３を形成する工程（ステップＳ１３）と、ステップＳ１３よりも後に、回転中の基板９の上記他方の主面の中央部に、第１流量よりも小流量の第２流量にて薬液を供給して上記一方の主面の周縁領域９３に回り込ませることにより、当該一方の主面上において気液界面８３まで薬液を供給して周縁領域９３の薬液処理を行う工程（ステップＳ１５）と、を備える。
　このように、周縁領域９３の薬液処理の際に、基板９に供給される薬液の流量を比較的小流量（すなわち、第２流量）とすることにより、基板９から周囲へと飛散した薬液がカップ部４等にて跳ね返って基板９等に付着すること（いわゆる、液跳ね）を抑制することができる。また、周縁領域９３に対する薬液処理が行われるよりも前に、比較的大流量（すなわち、第１流量）のリンス液を基板９に供給して周縁領域９３の内周縁上に気液界面８３を予め形成しておくことにより、薬液の流量が比較的小流量であっても、当該薬液を周縁領域９３の内周縁まで全周に亘って到達させ、周縁領域９３全体に付与することができる。したがって、基板９の周縁領域９３の薬液処理を、薬液の液跳ねを抑制しつつ好適に行うことができる。なお、仮に、ステップＳ１３における気液界面８３の形成を行うことなく、第２流量の薬液を基板９の上面９１の中央部に供給したとすると、薬液は周縁領域９３の内周縁に全周に亘って到達することは難しく、当該内周縁上において気液界面８３を安定的に形成することも難しい。
　上述のように、当該薬液は、リンス液に溶質（例えば、薬液原液）を溶解させたものであることが好ましい。このように、基板９の処理の際に利用されるリンス液を用いてい薬液生成を行うことにより、薬液を容易に生成することができる。また、上述の基板処理装置１における処理液供給部５の構造を簡素化することができる。さらに、薬液の溶媒が、ステップＳ１４において基板９上に形成されているリンス液の液膜と同じ種類の液体であるため、ステップＳ１５において、基板９上におけるリンス液から薬液への置換を容易に行うこともできる。
　上述の基板処理方法は、好ましくは、ステップＳ１３とステップＳ１５との間に、回転中の基板９の上記他方の主面（例えば、上面９１）の中央部に、第１流量よりも小流量の第３流量にてリンス液を供給して上記一方の主面（例えば、下面９２）の周縁領域９３に回り込ませ、気液界面８３までリンス液を供給する工程（ステップＳ１４）をさらに備える。これにより、基板９上のリンス液の液膜を薄くすることができる。その結果、ステップＳ１５においてリンス液が薬液により置換される際に、薬液とリンス液との混合液がカップ部４等にて跳ね返って基板９等に付着することを抑制することができる。
　上述のように、ステップＳ１５における第２流量の薬液は、上記第３流量のリンス液に溶質を溶解させることにより生成されることが好ましい。これにより、ステップＳ１４からステップＳ１５に移行する際に、リンス液の流量を変更する必要がないため、基板９の処理を簡素化することができる。また、基板処理装置１において、供給制御部７２による薬液供給部５４の制御を簡素化することができる。
　上述の基板処理方法では、ステップＳ１３とステップＳ１５との間において、基板９の回転速度が低減されることが好ましい。これにより、ステップＳ１５において、基板９上におけるリンス液から薬液への置換を容易に行うことができる。また、基板９の薬液処理の際に、薬液の液跳ねをさらに抑制することができる。上述のように、基板９の回転速度の低減が、ステップＳ１３とステップＳ１４との間において行われる場合、ステップＳ１４における比較的小流量のリンス液の供給の際に、気液界面８３の径方向の位置を、周縁領域９３の内周縁上に容易に維持することができる。なお、基板９の回転速度の低減は、ステップＳ１５の開始と並行して行われてもよい。この場合であっても、上記と同様に、ステップＳ１５において、基板９上におけるリンス液から薬液への置換を容易に行うことができる。また、基板９の薬液処理の際に、薬液の液跳ねをさらに抑制することができる。
　上述の基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３３と、ガス供給部６と、リンス液供給部５５と、薬液供給部５４とを備える。基板保持部３１は、水平状態で基板９を保持する。基板回転機構３３は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として基板保持部３１を回転する。ガス供給部６は、回転中の基板９の上面９１および下面９２のうち一方の主面（例えば、下面９２）の中央部にガスを供給する。リンス液供給部５５は、回転中の基板９の他方の主面（例えば、上面９１）の中央部に第１流量にてリンス液を供給して上記一方の主面の周縁領域９３に回り込ませることにより、当該一方の主面上においてガスとリンス液との気液界面８３を形成する。薬液供給部５４は、回転中の基板９の上記他方の主面の中央部に、第１流量よりも小流量の第２流量にて薬液を供給して上記一方の主面の周縁領域９３に回り込ませることにより、当該一方の主面上において気液界面８３まで薬液を供給して周縁領域９３の薬液処理を行う。これにより、上記と同様に、基板９の周縁領域９３の薬液処理を、薬液の液跳ねを抑制しつつ好適に行うことができる。
　上述の基盤処理方法および基板処理装置１では、様々な変更が可能である。
　例えば、ステップＳ１５において、リンス液供給源５５１から混合部５４５に供給されるリンス液の流量は、必ずしもステップＳ１４におけるリンス液の流量と同じである必要はなく、適宜変更されてよい。
　ステップＳ１３とステップＳ１５との間における基板９の回転速度の低減は、必ずしも行われる必要はない。例えば、ステップＳ１３～Ｓ１５における基板９の回転速度は同じであってもよい。
　ステップＳ１４におけるリンス液の流量の低減は、必ずしも行われる必要はなく、ステップＳ１３の終了後、ステップＳ１４が省略されてステップＳ１５が行われてもよい。
　基板処理装置１では、必ずしも混合部５４５において薬液が生成される必要はなく、予め生成された薬液を貯溜する薬液供給源から、第２ノズル５２に薬液が送出されてもよい。この場合、混合部５４５は省略されてよい。
　基板処理装置１では、ステップＳ１４のリンス液吐出は、第１ノズル５１により行われてもよい。また、ステップＳ１３～Ｓ１４のリンス液吐出、および、ステップＳ１５の薬液吐出は、同一のノズルにより行われてもよい。
　上述の基板処理装置１は、半導体基板以外に、液晶表示装置または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等の平面表示装置（Flat Panel Display）に使用されるガラス基板、あるいは、他の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。また、上述の基板処理装置１は、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、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。
　上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
　発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。
　１　　基板処理装置
　６　　ガス供給部
　９　　基板
　３１　　基板保持部
　３３　　基板回転機構
　５４　　薬液供給部
　５５　　リンス液供給部
　８１　　リンス液
　８２　　気流
　８３　　気液界面
　８４　　薬液
　９１　　上面
　９２　　下面
　９３　　周縁領域
　５４５　　混合部
　Ｊ１　　中心軸
　Ｓ１１～Ｓ１７　　ステップ

Claims (8)

  1. 　基板処理方法であって、
    　ａ）水平状態で保持された基板を、上下方向を向く中心軸を中心として回転させる工程と、
    　ｂ）回転中の前記基板の上面および下面のうち一方の主面の中央部にガスを供給するとともに、前記基板の他方の主面の中央部に第１流量にてリンス液を供給して前記一方の主面の周縁領域に回り込ませることにより、前記一方の主面上において前記ガスと前記リンス液との気液界面を形成する工程と、
    　ｃ）前記ｂ）工程よりも後に、回転中の前記基板の前記他方の主面の中央部に、前記第１流量よりも小流量の第２流量にて薬液を供給して前記一方の主面の前記周縁領域に回り込ませることにより、前記一方の主面上において前記気液界面まで前記薬液を供給して前記周縁領域の薬液処理を行う工程と、
    を備える。
  2. 　請求項１に記載の基板処理方法であって、
    　前記薬液は、前記リンス液に溶質を溶解させたものである。
  3. 　請求項１または２に記載の基板処理方法であって、
    　ｄ）前記ｂ）工程と前記ｃ）工程との間に、回転中の前記基板の前記他方の主面の中央部に、前記第１流量よりも小流量の第３流量にて前記リンス液を供給して前記一方の主面の前記周縁領域に回り込ませ、前記気液界面まで前記リンス液を供給する工程をさらに備える。
  4. 　請求項３に記載の基板処理方法であって、
    　前記ｃ）工程における前記第２流量の前記薬液は、前記第３流量の前記リンス液に溶質を溶解させることにより生成される。
  5. 　請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、
    　前記ｂ）工程と前記ｃ）工程との間において、または、前記ｃ）工程の開始と並行して、前記基板の回転速度が低減される。
  6. 　基板処理装置であって、
    　水平状態で基板を保持する基板保持部と、
    　上下方向を向く中心軸を中心として前記基板保持部を回転する基板回転機構と、
    　回転中の前記基板の上面および下面のうち一方の主面の中央部にガスを供給するガス供給部と、
    　回転中の前記基板の他方の主面の中央部に第１流量にてリンス液を供給して前記一方の主面の周縁領域に回り込ませることにより、前記一方の主面上において前記ガスと前記リンス液との気液界面を形成するリンス液供給部と、
    　回転中の前記基板の前記他方の主面の中央部に、前記第１流量よりも小流量の第２流量にて薬液を供給して前記一方の主面の前記周縁領域に回り込ませることにより、前記一方の主面上において前記気液界面まで前記薬液を供給して前記周縁領域の薬液処理を行う薬液供給部と、
    を備える。
  7. 　請求項６に記載の基板処理装置であって、
    　前記リンス液供給部による前記第１流量での前記リンス液の供給と、前記薬液供給部による前記薬液の供給との間において、前記リンス液供給部が、回転中の前記基板の前記他方の主面の中央部に、前記第１流量よりも小流量の第３流量にて前記リンス液を供給して前記一方の主面の前記周縁領域に回り込ませ、前記気液界面まで前記リンス液を供給する。
  8. 　請求項７に記載の基板処理装置であって、
    　前記薬液供給部は、前記第３流量の前記リンス液に溶質を溶解させることにより前記第２流量の前記薬液を生成する薬液生成部を備える。
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