特許 6061378 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6061378

(24)【登録日】2016年12月22日

(45)【発行日】2017年1月18日

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20170106BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20170106BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/306 J

   H01L21/304 642D

   H01L21/304 647Z

   H01L21/306 D

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-243596(P2012-243596)

(22)【出願日】2012年11月5日

(65)【公開番号】特開2014-93449(P2014-93449A)

(43)【公開日】2014年5月19日

【審査請求日】2015年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100087701

【弁理士】

【氏名又は名称】稲岡 耕作

(74)【代理人】

【識別番号】100101328

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 実夫

(74)【代理人】

【識別番号】100137062

【弁理士】

【氏名又は名称】五郎丸 正巳

(72)【発明者】

【氏名】太田 喬

(72)【発明者】

【氏名】橋詰 彰夫

(72)【発明者】

【氏名】日野出 大輝

【審査官】 鈴木 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０７９２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５４６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６６４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１６１６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１６２１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３５３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８０３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０３１１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１９９４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２３６４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０４２８２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リン酸水溶液を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽内のリン酸水溶液に基板を浸漬させた状態で、当該基板を水平姿勢に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と対向する発熱部を有し、当該基板を、前記発熱部からの熱輻射および熱伝達により、前記貯留槽に貯留されている前記リン酸水溶液以上の温度まで加熱する加熱手段とを含み、
前記加熱手段は、前記基板保持手段に保持されている基板を、上方側から加熱する、基板処理装置。

【請求項2】

前記加熱手段は赤外線ランプを有し、
前記赤外線ランプは、前記基板保持手段に保持されている基板の表面に対向配置されて、当該表面に向けて赤外線を照射する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記基板保持手段は、前記貯留槽に対して非接触状態で、基板を支持する基板支持部を有し、
前記基板支持部に支持された基板を回転させる基板回転手段をさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

リン酸水溶液を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に対して非接触状態で基板を支持する基板支持部を有し、前記貯留槽内のリン酸水溶液に前記基板を浸漬させた状態で、当該基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
前記基板支持部に支持された基板を回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板と対向する発熱部を有し、当該基板を、前記発熱部からの熱輻射および熱伝達により、前記貯留槽に貯留されている前記リン酸水溶液以上の温度まで加熱する加熱手段とを含む、基板処理装置。

【請求項5】

前記加熱手段は、前記基板保持手段に保持されている基板を、下方側から加熱する、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記貯留槽は底面を有し、
前記貯留槽の前記底面が前記発熱部を構成している、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記貯留槽に貯留されているリン酸水溶液に水を供給する水供給手段と、
前記水供給手段からの水の供給／供給停止を制御することにより、前記貯留槽に貯留されているリン酸水溶液の濃度を制御する濃度制御手段とを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記水供給手段は、水の液滴を吐出する多数の吐出口を有する多孔ノズルを含む、請求項７に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記水供給手段は、前記貯留部にスプレー状の水を噴射するスプレーノズルを含む、請求項７に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基板処理装置に関する。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。

【背景技術】

【0002】

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜とが形成された基板の表面にエッチング液としての高温のリン酸水溶液を供給して、シリコン窒化膜を選択的に除去するリン酸エッチング処理が必要に応じて行われる。
複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の基板処理装置では、高温のリン酸水溶液が貯留された処理槽に複数枚の基板が一定時間浸漬される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−２５８４０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バッチ式の基板処理装置では、均一なエッチング処理を行うために、処理槽に貯留されたリン酸水溶液に基板を一定間以上浸漬させる必要がある。したがって、複数枚の基板を一括して処理する場合でも、一枚の基板を処理する場合でも同じ処理時間が必要である。
一方、枚葉式の基板処理装置では、一枚の基板を短時間で均一に処理することができる。

【0005】

シリコン窒化膜のエッチングレート（単位時間当たりの除去量）は、基板に供給されたリン酸水溶液の温度が沸点付近のときに最も高い。しかしながら、枚葉式の基板処理装置では、リン酸水溶液の温度をタンク内で沸点付近に調節したとしても、基板に供給されるまでの間にリン酸水溶液の温度が低下するから、シリコン窒化膜のエッチングレートが低下する。このため、エッチングに要する時間が長くなり、スループットが低下するおそれがあり、エッチングレートの向上が求められている。

【0006】

また、リン酸エッチングでは、シリコン窒化膜のエッチングレートを高めることだけでなく、シリコン窒化膜の選択比（シリコン窒化膜の除去量／シリコン酸化膜の除去量）を高めることも求められている。
そこで、この発明の目的は、窒化膜のエッチングレートを高めつつ、同時に窒化膜の選択比を高く保つことができる基板処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、リン酸水溶液を貯留する貯留槽（２０４）と、前記貯留槽内のリン酸水溶液に基板（Ｗ）を浸漬させた状態で、当該基板を水平姿勢に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と対向する発熱部（２０９；３０４Ａ）を有し、当該基板を、前記発熱部からの熱輻射および熱伝達により、前記貯留槽に貯留されている前記リン酸水溶液以上の温度まで加熱する加熱手段（２０３；３０３）とを含み、前記加熱手段は、前記基板保持手段に保持されている基板を、上方側から加熱する、基板処理装置（２０１；３０１）である。

【0008】

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、貯留槽内のリン酸水溶液に基板が浸漬される。浸漬状態にある基板に、熱伝導によって発熱部からの熱が与えられると同時に、熱輻射（熱ふく射）によって熱が与えられる。

【0009】

一方、基板を浸漬しているリン酸水溶液は、発熱部からの熱により沸点に維持されている。
ここで、基板がリン酸水溶液の沸点以上に加熱されている場合、基板表面とリン酸水溶液とが接する境界では、局所的には極めて高温で、かつ全体としてリン酸濃度が低く維持された状態を実現することができ、その状態のリン酸水溶液を、基板の表面の窒化膜に作用させることができる。これにより、エッチングレートを非常に高めることができ、同時に窒化膜の選択比を高く維持することができる。

【0010】

また、基板を水平姿勢に保持させつつ、その基板を、貯留槽内のリン酸水溶液に浸漬させることにより、少ない液量のリン酸水溶液で基板の浸漬を実現することができる。また、基板が水平姿勢であるために、リン酸水溶液での対流の発生等を抑制することができ、これにより、リン酸水溶液の温度やリン酸濃度を均一に保つことができる。

【0011】

請求項２に記載のように、前記加熱手段（３０３）は赤外線ランプ（３０４）を有し、前記赤外線ランプは、前記基板保持手段に保持されている基板の表面に対向配置されて、当該表面に向けて赤外線を照射してもよい。
請求項３に記載の発明は、前記基板保持手段は、前記貯留槽に対して非接触状態で、基板を支持する基板支持部（１３）を有し、前記基板支持部に支持された基板を回転させる基板回転手段（１４）をさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板に対して回転処理（たとえばスピンドライ）を施すことができる。

【0012】

前記の目的を達成するための請求項４に記載の発明は、リン酸水溶液を貯留する貯留槽（４；２０４；４０４）と、前記貯留槽に対して非接触状態で基板（Ｗ）を支持する基板支持部（１３）を有し、前記貯留槽内のリン酸水溶液に前記基板を浸漬させた状態で、当該基板を水平姿勢に保持する基板保持手段（３；４０２）と、前記基板支持部に支持された基板を回転させる基板回転手段（１４）と、前記基板保持手段に保持されている基板と対向する発熱部（２９；２０９；３０４Ａ；４０９）を有し、当該基板を、前記発熱部からの熱輻射および熱伝達により、前記貯留槽に貯留されている前記リン酸水溶液以上の温度まで加熱する加熱手段（４；２０３；３０３；４０４）とを含む、基板処理装置（１；１０１；２０１；３０１；４０１）を提供する。

【0013】

この構成によれば、貯留槽内のリン酸水溶液に基板が浸漬される。浸漬状態にある基板に、熱伝導によって発熱部からの熱が与えられると同時に、熱輻射（熱ふく射）によって熱が与えられる。
一方、基板を浸漬しているリン酸水溶液は、発熱部からの熱により沸点に維持されている。
ここで、基板がリン酸水溶液の沸点以上に加熱されている場合、基板表面とリン酸水溶液とが接する境界では、局所的には極めて高温で、かつ全体としてリン酸濃度が低く維持された状態を実現することができ、その状態のリン酸水溶液を、基板の表面の窒化膜に作用させることができる。これにより、エッチングレートを非常に高めることができ、同時に窒化膜の選択比を高く維持することができる。

【0014】

また、基板を水平姿勢に保持させつつ、その基板を、貯留槽内のリン酸水溶液に浸漬させることにより、少ない液量のリン酸水溶液で基板の浸漬を実現することができる。また、基板が水平姿勢であるために、リン酸水溶液での対流の発生等を抑制することができ、これにより、リン酸水溶液の温度やリン酸濃度を均一に保つことができる。
また、基板に対して回転処理（たとえばスピンドライ）を施すことができる。

【0015】

請求項５に記載のように、前記加熱手段（４；４０４）は、前記基板保持手段に保持されている基板を、下方側から加熱するものであってもよい。
請求項６に記載の発明は、前記貯留槽（４；４０４）は底面（２９；４０９）を有し、前記貯留槽の前記底面が前記発熱部を構成している、請求項５に記載の基板処理装置である。

【0016】

この構成によれば、貯留槽の底面が発熱部であるので、貯留槽内のリン酸水溶液に浸漬されている基板に対し、簡単な構成で、発熱部から熱輻射または熱伝導により熱を与えることができる。
請求項７に記載の発明は、前記貯留槽に貯留されているリン酸水溶液に水を供給する水供給手段（５０；１０２）と、前記水供給手段からの水の供給／供給停止を制御することにより、前記貯留槽に貯留されているリン酸水溶液の濃度を制御する濃度制御手段（４０）とを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

【0017】

貯留槽に貯留されているリン酸水溶液を発熱部によって加熱することにより、リン酸水溶液は沸騰状態に維持されている。リン酸水溶液が沸騰状態にあると、リン酸水溶液に含まれる水の蒸発により、リン酸水溶液のリン酸濃度が徐々に濃くなる。その結果、リン酸水溶液の沸点の上昇により、リン酸水溶液の液温がさらに上昇し、リン酸水溶液のリン酸濃度がさらに高くなってしまう。
請求項７記載の構成によれば、加熱手段からの加熱により沸騰状態に維持されているリン酸水溶液に対して水を供給することにより、リン酸水溶液のリン酸濃度の上昇が抑制される。すなわち、リン酸水溶液に対する水の供給／供給停止を制御することにより、リン酸水溶液の濃度を制御することができる。これにより、適度に濃度制御されたリン酸水溶液を基板に供給することができ、ゆえに、窒化膜の選択比をより一層高く維持することができる。

【0018】

請求項８に記載のように、前記水供給手段は、水の液滴を吐出する多数の吐出口を有する多孔ノズル（５０）を含んでいてもよい。
この場合、多数の吐出口のそれぞれから水の液滴が吐出されるので、貯留槽に貯留されているリン酸水溶液に、ほぼ均一に水を供給することができる。その結果、リン酸水溶液のリン酸濃度を均一に保つことができる。これにより、窒化膜の選択比を、基板の全域で一様に保つことができる。
請求項９に記載のように、前記水供給手段は、前記貯留部にスプレー状の水を噴射するスプレーノズル（１０２）を含んでいてもよい。
この場合、スプレー状の水を噴射することにより、貯留槽に貯留されているリン酸水溶液に、より細かい水の液滴が供給される。
水とリン酸水溶液とは、それらの比重や粘度等の相違のために、比較的混ざりにくい傾向にある。しかしながら、液滴の大きさが細かければ細かいほど混ざり易いので、細かい液滴の状態の水をリン酸水溶液に供給することにより、水とリン酸水溶液とをスムーズに混合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図2】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3】図１に示す基板処理装置によって実行されるリン酸エッチング処理の処理例について説明するための工程図である。

【図4A-4B】図３の処理例を説明するための模式的な図である。

【図4C-4D】図４Ｂに続く工程を説明するための模式的な図である。

【図4E-4F】図４Ｄに続く工程を説明するための模式的な図である。

【図5】貯留槽の底面によるウエハの加熱状態を示す図である。

【図6】リン酸水溶液におけるリン酸濃度と、リン酸水溶液の沸点との関係を示すグラフである。

【図7】リン酸水溶液におけるリン酸濃度およびリン酸水溶液の温度と、シリコン窒化膜のエッチングレートとの関係を示すグラフである。

【図8】本発明の第２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9】本発明の第３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10】本発明の第４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11】本発明の第５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。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１の構成を模式的に示す断面図である。
この基板処理装置１は、基板の一例としての円形の半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という）におけるデバイス形成領域側の表面に対して、シリコン酸化膜（酸化膜）およびシリコン窒化膜（窒化膜）のエッチング処理を施すための枚葉型の装置である。このエッチング処理は、ウエハＷの表面から、窒化膜を選択的にエッチングするための処理であり、エッチング液としてリン酸水溶液が用いられる。

【0021】

図１に示すように、基板処理装置１は、隔壁（図示しない）により区画された処理室２内に、リン酸水溶液を貯留するための貯留槽（加熱手段）４と、貯留槽４内にリン酸水溶液に浸漬させた状態で、ウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック３とを備えている。貯留槽４はヒータ２８が埋設されており、貯留槽４の底面２９がウエハＷを加熱するための発熱部として機能する。また、基板処理装置１は、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面（上面）にリン酸水溶液を吐出するためのリン酸水溶液ノズル５と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面に水の液滴を滴下させるためのバーノズル（多孔ノズル）５０と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面に水を吐出するための水ノズル３０と、スピンチャック３を収容するカップ８とを備えている。

【0022】

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。スピンチャック３は、鉛直に延びる筒状の回転軸１１と、回転軸１１の上端に水平姿勢に取り付けられた円板状のスピンベース１２と、スピンベース１２にたとえば等間隔で配置された複数個（少なくとも３個。たとえば６個）の挟持部材（基板支持部）１３と、回転軸１１に連結されたスピンモータ（基板回転手段）１４とを備えている。

【0023】

各挟持部材１３は、側面視Ｌ形の支持アーム４２の先端に、ウエハＷの周縁部を挟持するための挟持ピン３４を下向きに配設して構成されている。
複数の挟持ピン３４には、挟持ピン駆動機構４３が結合されている。挟持ピン駆動機構４３は、複数の挟持ピン３４を、ウエハＷの端面と当接してウエハＷを挟持することができる挟持位置と、この挟持位置よりもウエハＷの径方向外方の開放位置とに導くことができるようになっている。スピンチャック３は、各挟持ピン３４をウエハＷの周端面に接触させて挟持することにより、ウエハＷがスピンチャック３に強固に保持される。ウエハＷが複数個の挟持部材１３に保持された状態で、スピンモータ１４の回転駆動力が回転軸１１に入力されることにより、ウエハＷの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりにウエハＷが回転する。スピンチャック３はウエハＷを、最大２５００ｒｐｍの回転速度で回転させることができる。

【0024】

リン酸水溶液ノズル５は、たとえば、連続流の状態でリン酸水溶液を下方に向けて吐出するストレートノズルである。リン酸水溶液ノズル５には、リン酸水溶液供給源からの沸点（たとえば約１４０℃）近くのリン酸水溶液が供給されるリン酸供給管１６が接続されている。リン酸供給管１６には、リン酸供給管１６を開閉するためのリン酸バルブ１７が介装されている。リン酸バルブ１７が開かれると、リン酸供給管１６からリン酸水溶液ノズル５にリン酸水溶液が供給され、また、リン酸バルブ１７が閉じられると、リン酸供給管１６からリン酸水溶液ノズル５へのリン酸水溶液の供給が停止される。

【0025】

バーノズル５０は直線状に延びるノズルであって、スピンチャック３の上方で水平姿勢に保持されている。バーノズル５０は、スピンチャック３に保持されたウエハＷの半径方向に沿って延び、かつ当該ウエハＷの回転軸線Ａ１上を通っている。バーノズル５０は、先端が閉塞された円筒状のノズル配管５１を有している。バーノズル５０の先端は、閉塞されている。

【0026】

ノズル配管５１の周面の下端縁には、水の液滴を滴下するための多数の吐出口５２が、一列または複数列に並んで形成されている。各吐出口５２はノズル配管５１の管壁に開口する小孔からなり、各吐出口５２はノズル配管５１の内部空間と連通している。これら複数の吐出口５２はほぼ同じ大きさを有し、ほぼ等密度で配置されている。
ノズル配管５１の基端には、水供給源からの水が供給される第１水供給管５３が接続されている。ノズル配管５１の内部が第１水供給管５３の内部と連通している。第１水供給管５３には、第１水供給管５３を開閉するための第１水バルブ５４が介装されている。第１水バルブ５４が開かれると、第１水供給管５３からバーノズル５０に水が供給され、各吐出口５２から水が下方に向けて吐出される。各吐出口が小孔より形成されているので、各吐出口５２は液滴となって滴下する。このとき、各吐出口５２からの水の吐出流量は均一である。各吐出口５２から滴下された水は、スピンチャック３の貯留槽４に降り注がれる。

【0027】

水ノズル３０は、たとえば、連続流の状態でリンス用のＤＩＷ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、その供給口をウエハＷの回転中心付近に向けて固定的に配置されている。水ノズル３０には、水供給源からの水が供給される第２水供給管３１が接続されている。第２水供給管３１の途中部には、水ノズル３０からの水の供給／供給停止を切り換えるための第２水バルブ３２が介装されている。

【0028】

カップ８は、ウエハＷの処理に用いられた後のリン酸水溶液や水を処理するためのものであり、有底円筒容器状に形成されている。
貯留槽４は、たとえば略円筒の有底容器状をなし、セラミックや炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いて形成されている。貯留槽４は、スピンベース１２の上面と、スピンチャック３に保持されるウエハＷの下面との間に水平姿勢で配置されている。貯留槽４は、水平平坦な円形の底面（発熱部）２９と、底面２９の周縁部から鉛直上方に立ち上がる外周壁３８とを備えている。貯留槽４の底面２９と外周壁３８の内周面とによって、底面２９の上方に液を溜めるための浅溝の貯留溝４１が区画されており、底面２９の上方に液を溜めることができるようになっており、外周壁３８の高さは、貯留溝４１に溜められる液の厚みが２ｍｍ〜１１ｍｍの範囲内で、たとえば約７ｍｍになるように設定されている。貯留槽４の底面２９の内部には、抵抗式のヒータ２８が埋設されている。

【0029】

次に述べる貫通穴２４等を挿通する給電線（図示しない）を介してヒータ２８に対する給電が行われている。貯留槽４は回転可能な構成ではなく、したがって、ヒータ２８への給電のために回転電気接点が不要である。そのため、貯留槽４を回転させる場合と比較して、貯留槽４への給電量が制限されない。これにより、ウエハＷを所望の高温まで加熱することが可能である。

【0030】

ヒータ２８のオン状態では、ヒータ２８への給電により当該ヒータ２８が発熱し、貯留槽４全体が発熱状態になり、底面２９全域が発熱する。底面２９の全域において、ヒータ２８のオン状態における底面２９の単位面積当たりの発熱量は均一に設定されている。
支持ロッド２５は、スピンベース１２および回転軸１１を上下方向に貫通する貫通穴２４を回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向（スピンベース１２の厚み方向）に挿通し、その上端が、貯留槽４に固定されている。支持ロッド２５は貫通穴２４においてスピンベース１２または回転軸１１と接触していない。支持ロッド２５の下端（他端）は、スピンチャック３の下方の周辺部材に固定され、これにより、支持ロッド２５が姿勢保持されている。このように、貯留槽４がスピンチャック３に支持されていないので、ウエハＷの回転中であっても、貯留槽４は回転せずに静止（非回転状態）している。

【0031】

支持ロッド２５は中空軸であり、その内部には、ＤＩＷ（脱イオン水）等の水が流通するための水供給路６１が形成されている。水供給路６１は、貯留槽４の底面２９で開口する下吐出口６２に連通している。下吐出口６２は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの下面中心に対向している。
水供給路６１には、水供給源から水が供給される水下供給管６３が接続されている。水下供給管６３には、この水下供給管６３を開閉するための水下バルブ６４が介装されている。水下バルブ６４が開かれると、水下供給管６３から水供給路６１を介して下吐出口６２に水が供給される。これにより、下吐出口６２から水が吐出される。

【0032】

支持ロッド２５には、貯留槽４を昇降させるための昇降機構２７が結合されている。貯留槽４は、昇降機構２７により水平姿勢を維持したまま昇降される。昇降機構２７は、たとえばボールねじやモータによって構成されている。昇降機構２７の駆動により、貯留槽４は、その下面がスピンベース１２の上面に近接する下位置（離反位置。図４Ａ等参照）と、貯留槽４の上面が、ウエハＷの下面に微小間隔Ｗ１を隔てて対向配置される上位置（近接位置。図４Ｄ等参照）との間で昇降させられる。これにより、貯留槽４とウエハＷとの間隔を変更させることが可能である。

【0033】

貯留槽４の底面２９の周縁部には、貯留槽４が次に述べる上位置にあるときに、挟持部材１３の挟持ピン３４を収容するための環状溝３７が形成されている。環状溝３７は、スピンチャック３（スピンベース１２）の回転中に挟持部材１３の挟持ピン３４を収容できるように、回転軸線Ａ１を中心とする円環状をなしている。環状溝３７の溝深さは、貯留槽４が次に述べる上位置にあるときに、挟持ピン３４と環状溝３７の底壁とが干渉しない程度の深さに設定されている。また、環状溝３７の溝幅は、挟持ピン３４の外径よりも広く設定されている。また、図１では、環状溝３７と外周壁３８とが内外に隣接して設けられている。すなわち、環状溝３７の外周面と外周壁３８の内周面とが連続し、鉛直面をなしている。

【0034】

貯留槽４が上位置にある状態で、かつ貯留溝４１に液が満たされた状態では、貯留溝４１に溜められている液によって、表面を上向きの状態で挟持部材１３に挟持されたウエハＷが浸漬される。つまり、貯留溝４１に溜められている液の液面がウエハＷの表面よりも上方に位置し、その結果、貯留溝４１に溜められている液によってウエハＷの表面の全域が覆われる。

【0035】

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部（温度制御手段）４０を備えている。制御部４０は、ヒータ２８への通電／切断の切換えにより、ヒータ２８のオン／オフを制御する。また、制御部４０は、スピンモータ１４、挟持ピン駆動機構４３、昇降機構２７等の動作を制御する。また、制御部４０は、リン酸バルブ１７、第１水バルブ５４、第２水バルブ３２等の開閉動作を制御する。

【0036】

図３は、基板処理装置１によって実行されるリン酸エッチング処理の処理例について説明するための工程図である。図４Ａ〜図４Ｆは、この処理例について説明するための模式的な図である。
以下では、図１〜図４Ｆを参照して、リン酸エッチング処理の処理例について説明する。

【0037】

図４Ａに示すように、ウエハＷの搬入に先立って、制御部４０はヒータ２８をオン（駆動状態）にしておく。また、制御部４０は、リン酸バルブ１７を開いて、リン酸水溶液ノズル５から沸点に近い高温のリン酸水溶液を吐出し、吐出されるリン酸水溶液を、下位置にある貯留槽４の貯留溝４１に溜める。リン酸水溶液が満たされると、制御部４０はリン酸バルブ１７を閉じる。ヒータ２８のオン状態では底面２９が発熱状態にあり、この底面２９によってリン酸水溶液が加熱される。底面２９からの加熱により、リン酸水溶液は沸点（たとえば約１４０℃）まで昇温させられ、その後沸騰状態に維持される。加熱状態の維持により、リン酸水溶液に含まれる水が蒸発して、リン酸水溶液のリン酸濃度が徐々に濃くなる。

【0038】

次いで、図４Ｂに示すように、制御部４０は、第１水バルブ５４を開いて、バーノズル５０の各吐出口５２から水の液滴を滴下する。各吐出口５２から滴下される液滴は、貯留槽４内のリン酸水溶液に供給される。多数の吐出口５２のそれぞれから水の液滴が吐出されるので、貯留槽４に貯留されているリン酸水溶液に、ほぼ均一に水が供給される。沸騰状態にあるリン酸水溶液に水を供給することにより、貯留槽４内のリン酸水溶液のリン酸濃度の上昇が抑制される。リン酸水溶液への水の供給は、ウエハＷの搬入に先立って行われる。

【0039】

制御部４０は第１水バルブ５４を開閉して、バーノズル５０からの供給／供給停止を切り換えることにより、リン酸水溶液に供給する水の量を調節する。リン酸水溶液のリン酸濃度の調整のための水供給であるので、バーノズル５０から供給されるリン酸水溶液の流量は小流量で足りる。このような水の供給により、貯留槽４内のリン酸水溶液のリン酸濃度および温度が、それぞれ予め定めるリン酸濃度（一例として８１％）および温度（一例として約１４０℃）に一定に制御される。

【0040】

貯留槽４内のリン酸水溶液の温度およびリン酸濃度がそれぞれ所期の温度および濃度に制御された状態で、搬送ロボット（図示しない）が制御されて、処理室２内に未処理のウエハＷが搬入される。未処理のウエハＷの表面にはシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が形成されている。搬入されたウエハＷは、貯留槽４の底面２９に対向する所定の受渡位置に配置され、制御部４０は挟持ピン駆動機構４３を駆動して、複数の挟持ピン３４を開放位置から挟持位置に導く。これにより、図４Ｃに示すように、搬入されたウエハＷは、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック３に保持される。なお、ウエハＷが受渡位置にある状態で、ウエハＷの下面と底面２９との間隔がたとえば５０ｍｍ程度とされている。

【0041】

スピンチャック３にウエハＷが保持されると、図４Ｄに示すように、制御部４０は昇降機構２７を制御して、貯留槽４を上位置まで上昇させる。貯留槽４が上位置にある状態では、貯留槽４のリン酸水溶液中にウエハＷが浸漬される。このとき、貯留槽４のリン酸水溶液の液面がウエハＷの表面よりも上方に位置し、その結果、リン酸水溶液によってウエハＷの表面の全域が覆われる。リン酸水溶液へのウエハＷの浸漬によって、ウエハＷの表面にリン酸エッチング処理が施される（ステップＳ１）。リン酸エッチング処理は、予め定めるエッチング時間が経過するまで実行される。

【0042】

貯留槽４が上位置にある状態で、ウエハＷの下面と貯留槽４の底面２９との間隔Ｗ１は、たとえば３ｍｍ程度に設定されている。この状態で、ウエハＷの約３ｍｍ上方に、リン酸水溶液の液面が位置している。なお、ウエハＷの厚みは、たとえば０．７７５ｍｍである。なお、間隔Ｗ１は０．３〜３ｍｍの範囲内で適宜設定できる。
ウエハＷの下面と貯留槽４の底面２９とが接近しているので、スピンチャック３に保持されているウエハＷは、貯留槽４の底面２９から熱輻射により加熱される。貯留槽４が上位置にある状態で、底面２９とウエハＷの下面とが平行をなしているので、ウエハＷに貯留槽４から与えられる単位面積当たりの熱量は、ウエハＷの全域においてほぼ均一である。

【0043】

また、図４Ｅに示すように、リン酸エッチング工程中には、適宜、貯留槽４のリン酸水溶液に水が供給される。制御部４０は、第１水バルブ５４を開いて、バーノズル５０の各吐出口５２から水の液滴を滴下する。多数の吐出口５２のそれぞれから水の液滴が吐出されるので、貯留槽４に貯留されているリン酸水溶液に、ほぼ均一に水が供給される。
これにより、貯留槽４内のリン酸水溶液のリン酸濃度および温度が、それぞれ予め定めるリン酸濃度（一例として８１％）および温度（一例として約１４０℃）に一定に制御される。

【0044】

さらに、リン酸エッチング工程では、制御部４０はスピンモータ１４を制御して、ウエハＷを予め定める低速度（たとえば１０〜３００rpmの範囲）で回転させる。ウエハＷの回転により、貯留溝４１に溜められたリン酸水溶液が撹拌される。これにより、リン酸水溶液のリン酸濃度および温度が均一に分布するようになる。
図５は、貯留槽４の底面２９によるウエハＷの加熱状態を示す図である。

【0045】

前述のように、貯留槽４の底面２９とウエハＷの下面のほぼ全面に対向している。また、貯留槽４の底面２９と、ウエハＷの下面との間隔Ｗ１は、たとえば０．３〜３ｍｍの範囲でたとえば３ｍｍ程度に設定されている。したがって、ウエハＷは、貯留槽４の底面２９からの熱が熱伝導によって与えられるとともに、熱輻射によって熱が与えられる。これにより、ウエハＷが１６０℃程度まで昇温していると考えられる。

【0046】

図６は、リン酸水溶液におけるリン酸濃度（Ｈ_３ＰＯ_４ concentration）と、リン酸水溶液の沸点（沸騰点；Boiling Point）との関係を示すグラフである。図６中の曲線は飽和濃度曲線を示し、当該曲線よりも下方の領域は、リン酸水溶液が存在可能な領域（Ｈ_３ＰＯ_４ existence region）である。
図６に示すように、リン酸水溶液におけるリン酸濃度が高くなるにつれて、リン酸水溶液の沸点が高くなっている。たとえば８１％の濃度を有するリン酸水溶液では、その沸点が約１４０℃である。通常、８１％の濃度のリン酸水溶液は、液相において、１４０℃以上に昇温しない。

【0047】

一方、１６０℃の温度を有するリン酸水溶液の最大濃度は約８６％である。したがって、１６０℃の温度を有するリン酸水溶液において、その濃度が約８６％未満になることは通常の状態では発生しない。
図７は、リン酸水溶液におけるリン酸濃度およびリン酸水溶液の温度とシリコン窒化膜のエッチングレートとの関係を示すグラフである。図７では、１５０℃、１６０℃および１７０℃の温度を有するリン酸水溶液を用いてシリコン窒化膜をエッチングしたときのエッチングレートを実線で示している。また、図７では、リン酸水溶液の沸点を破線で示している。

【0048】

図７に示すように、リン酸濃度が一定であれば、リン酸水溶液の温度が１７０℃のときのエッチングレートが最も高く、リン酸水溶液の温度が１６０℃のときのエッチングレートが二番目に高い。したがって、リン酸濃度が一定であれば、リン酸水溶液の温度が高いほどエッチングレートが高い。
一方、リン酸水溶液の温度が１５０℃のとき、エッチングレートは、リン酸濃度の増加に伴って減少する。リン酸水溶液の温度が１６０℃および１７０℃のときについても同様である。したがって、リン酸水溶液の温度が一定であれば、リン酸濃度が低いほどエッチングレートが高い。また、図示はしていないが、リン酸水溶液の温度が１４０℃のときについても同様である。

【0049】

図５〜図７を併せて参照して、リン酸エッチング工程における貯留槽４内のリン酸水溶液の状態について説明する。貯留槽４には、８１％に濃度調節されたリン酸水溶液が貯留されている。このリン酸水溶液の沸点は約１４０℃である。貯留槽４に貯留されたリン酸水溶液は、貯留槽４の底面２９によって加熱され、沸点である約１４０℃の状態を維持している。

【0050】

貯留槽４の底面２９による加熱により、ウエハＷは約１６０℃に昇温される。この状態で、ウエハＷ表面との境界部分のリン酸水溶液に、ウエハＷの表面に近づくほど高くなる温度勾配が形成される。その結果、ウエハＷ表面とリン酸水溶液とが接する境界では、たとえば約１６０℃の高温状態が実現される。
換言すると、ウエハＷ表面とリン酸水溶液とが接する境界では、局所的には極めて高温で、かつリン酸濃度が低く維持された状態を実現することができる。具体的には、当該境界において、温度が約１６０℃で濃度が約８１％という、通常では存在しない高温低濃度の状態を実現することができる（この状態におけるシリコン窒化膜のエッチングレートおよびシリコン窒化膜の選択比の一例を「実施例」として図７中に示す）。この状態のリン酸水溶液が、ウエハＷの表面のシリコン窒化膜に作用するから、シリコン窒化膜のエッチングレートを非常に高めることができ、同時にシリコン窒化膜の選択比を高く維持することができる。

【0051】

ところで、ウエハＷのリン酸水溶液に対する浸漬開始から、予め定めるエッチング時間が経過すると、図４Ｆに示すように、制御部４０は、制御部４０は昇降機構２７を制御して、貯留槽４を下位置まで下降させる。これにより、貯留槽４の底面２９からの熱輻射によるウエハＷの加熱は終了する。
次いで、制御部４０は、スピンモータ１４を制御して、ウエハＷの回転速度を所定のリンス処理速度（３００〜１５００rpmの範囲で、たとえば１０００rpm）に上げるとともに、第２水バルブ３２を開いて、水ノズル３０の吐出口からウエハＷの回転中心付近に向けてＤＩＷを供給する（ステップＳ２：リンス工程）。ウエハＷの表面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面上をウエハＷの周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの表面に付着しているリン酸水溶液がＤＩＷによって洗い流される。

【0052】

また、このリンス工程と並行して、貯留槽４の内壁面（底面２９、環状溝３７の壁面および外周壁３８の内周面）を水で洗浄する貯留槽洗浄が実行される。この貯留槽洗浄では、制御部４０は、水下バルブ６４を開いて、下吐出口６２から水を吐出する。下吐出口６２から吐出される水は、貯留槽４の貯留溝４１に溜められる。下吐出口６２からの水の吐出は、貯留溝４１が溢れた後も続行される。これにより、貯留槽４の内壁面に付着していたリン酸水溶液が水で洗い流される。

【0053】

ＤＩＷの供給が所定のリンス時間にわたって続けられると、第２水バルブ３２が閉じられて、ウエハＷの表面へのＤＩＷの供給が停止される。また、ＤＩＷの供給停止に併せて、水下バルブ６４が閉じられて、貯留槽４１への水の供給が停止される。
その後、制御部４０は、スピンモータ１４を駆動して、ウエハＷの回転速度を所定の高回転速度（たとえば１５００〜２５００rpm）に上げて、ウエハＷに付着しているＤＩＷを振り切って乾燥されるスピンドライが行われる（ステップＳ３）。ステップＳ３のスピンドライによって、ウエハＷに付着しているＤＩＷが除去される。

【0054】

スピンドライが予め定めるスピンドライ時間にわたって行われると、制御部４０は、スピンモータ１４を駆動して、スピンチャック３の回転を停止させる。これにより、１枚のウエハＷに対するレジスト除去処理が終了する。その後、制御部４０は挟持ピン駆動機構４３を駆動して、複数の挟持ピン３４を挟持位置から開放位置に導き、処理済みのウエハＷが搬送ロボットに受け渡される。搬送ロボットによってウエハＷが処理室２から搬出される。

【0055】

以上によりこの実施形態によれば、貯留槽４の底面２９によるウエハＷへの加熱により、ウエハＷが約１６０℃に昇温される。この状態で、ウエハＷ表面との境界部分のリン酸水溶液に、ウエハＷの表面に近づくほど高くなる温度勾配が形成される。その結果、ウエハＷの表面との境界部分におけるリン酸水溶液において、極めて高温で、かつリン酸濃度が低く維持された状態（温度が約１６０℃で濃度が約８１％という、高温で、かつリン酸濃度が低く維持された状態）を実現することができる。この状態のリン酸水溶液が、ウエハＷの表面のシリコン窒化膜に作用するから、シリコン窒化膜のエッチングレートを非常に高めることができ、同時にシリコン窒化膜の選択比を高く維持することができる。

【0056】

図８は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置１０１の構成を模式的に示す図である。図８において、第１実施形態に示された各部に対応する部分には、図１〜図７の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
基板処理装置１０１が、第１実施形態に係る基板処理装置１と相違する点は、水を供給するための水供給手段として、バーノズル５０に代えて、水の液滴をスプレー状に吐出（噴霧）するスプレーノズル１０２を採用した点である。スプレーノズル１０２には、水供給源からの水が供給される第３水供給管１０３が接続されている。第３水供給管１０３には、第３水供給管１０３を開閉するための第３水バルブ１０４が介装されている。第３水バルブ１０４が開かれると、第３水供給管１０３からスプレーノズル１０２に水が供給され、スプレーノズル１０２から下方に向けて水の液滴がスプレー状に吐出（噴霧）される。スプレーノズル１０２から吐出される水の液滴は、前述の第１実施形態のバーノズルから吐出される水の液滴よりも細かい（小さい）。

【0057】

第２実施形態によれば、スプレーノズル１０２からスプレー状に水の液滴が吐出されるので、貯留槽４に貯留されているリン酸水溶液に、ほぼ均一に水を供給することができ、その結果、リン酸水溶液のリン酸濃度を均一に保つことができる。
また、スプレーノズル１０２からリン酸水溶液に対し、より細かい水の液滴が供給される。水とリン酸水溶液とは、それらの比重や粘度等の相違のために、比較的混ざりにくい傾向にある。しかしながら、液滴の大きさが細かければ細かいほど混ざり易いので、細かい液滴の状態の水をリン酸水溶液に供給することにより、水とリン酸水溶液とをスムーズに混合させることができる。

【0058】

なお、図８では、スプレーノズル１０２を１つだけ設ける場合を示しているが、左右方向に関しそれぞれ異なる位置にある複数のスプレーノズルから、水をスプレー状に吐出することもできる。
図９は、本発明の第３実施形態に係る基板処理装置２０１の構成を模式的に示す図である。図９において、第１実施形態に示された各部に対応する部分には、図１〜図７の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。

【0059】

基板処理装置２０１が、第１実施形態に係る基板処理装置１と相違する点は、貯留槽として、非加熱型の貯留槽２０４を採用した点である。また、スピンチャック３の上方に、ウエハＷの表面を加熱するためのヒータヘッド２０３を設けた点も、基板処理装置１と相違している。
貯留槽２０４は、たとえば、セラミックやＳｉＣ、耐熱樹脂を用いて形成されている。貯留槽２０４の構成は、ヒータ２８（図１参照）が埋設されておらず加熱手段として機能しない点を除いて、図１に示す貯留槽４と共通の構成である。つまり、貯留槽２０４は水平姿勢で配置され、その水平姿勢を維持したまま昇降される。昇降機構（図１参照）２７の駆動により、貯留槽２０４は、その下面がスピンベース１２の上面に近接する下位置と、貯留槽２０４の底面２９が、ウエハＷの下面に微小間隔Ｗ１を隔てて対向配置される上位置との間で昇降させられる。これにより、貯留槽２０４とウエハＷとの間隔を変更することが可能である。

【0060】

貯留槽２０４の底面２９と外周壁３８の内周面とによって、底面２９の上方に液を溜めるための貯留溝４１が区画されている。貯留槽２０４が上位置にある状態で、かつ貯留溝４１に液が満たされた状態では、貯留溝４１に溜められている液によって、表面上向きのウエハＷが浸漬される。つまり、貯留溝４１に溜められている液によってウエハＷの表面の全域が覆われる。また、ウエハＷの回転中であっても、貯留溝４１は回転せずに静止（非回転状態）している。

【0061】

ヒータヘッド２０３は、ウエハＷと同等の径を有する円板状をなし、たとえばセラミック等を用いて形成されている。ヒータヘッド２０３は、ホルダ２０５によって上方から、水平姿勢で保持されている。ヒータヘッド２０３の内部には、抵抗式のヒータ２０８が埋設されている。ヒータヘッド２０３は、水平平坦面からなる下面（発熱部）２０９を有している。ヒータヘッド２０３の下面２０９は、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面の全域に対向配置されている。ヒータ２０８のオン状態では、ヒータ２０８への給電により当該ヒータ２０８が発熱し、下面２０９全域が発熱する。下面２０９の全域において、ヒータ２８のオン状態における下面２０９の単位面積当たりの発熱量は均一に設定されている。

【0062】

ホルダ２０５には、ヒータヘッド２０３を昇降させるためのヒータ昇降機構２０６が結合されている。ヒータ昇降機構２０６は制御部４０（図２参照）に電気的に接続されている。
このような基板処理装置２０１で実行されるリン酸エッチング処理では、第１実施形態と同様に（図４Ａ参照）、貯留槽２０４の貯留溝４１にリン酸水溶液が溜められる。その後、処理室２内に未処理のウエハＷが搬入され、スピンチャック３（の挟持部材１３）にウエハＷが、その表面を上方に向けた状態に保持される。

【0063】

スピンチャック３にウエハＷが保持されると、制御部４０は昇降機構２７（図１参照）を制御して、貯留槽２０４を上位置まで上昇させる。貯留槽２０４が上位置にある状態では、貯留槽２０４のリン酸水溶液中にウエハＷが浸漬される。このとき、貯留槽２０４のリン酸水溶液の液面がウエハＷの表面よりも上方に位置し、その結果、リン酸水溶液によってウエハＷの表面の全域が覆われる。リン酸水溶液へのウエハＷの浸漬によって、ウエハＷの表面にリン酸エッチング処理が施される（図３のステップＳ１に相当）。

【0064】

また、制御部４０はヒータ昇降機構２０６を制御して、ヒータヘッド２０３を、ヒータヘッド２０３の下面２０９がウエハＷの表面（上面）に近接する近接位置まで下降させる。ヒータヘッド２０３が近接位置にある状態で、ウエハＷの表面（上面）とヒータヘッド２０３の下面２０９との間隔は、たとえば約２ｍｍ程度に設定されている。ヒータヘッド２０３がリン酸水溶液に対する耐薬性を有する材質を用いて形成されている場合には、ヒータヘッド２０３の下部を、貯留槽２０４のリン酸水溶液に漬けることができ、この状態でウエハＷを加熱することができる。

【0065】

ウエハＷの表面（上面）とヒータヘッド２０３の下面２０９との間隔が２ｍｍ程度であるので、スピンチャック３に保持されているウエハＷは、ヒータヘッド２０３の下面２０９から熱輻射により加熱される。ヒータヘッド２０３の下面２０９とウエハＷの表面とが平行をなしているので、ヒータヘッド２０３からウエハＷに与えられる単位面積当たりの熱量は、ウエハＷの全域においてほぼ均一である。ヒータヘッド２０３による加熱により、ウエハＷの温度は、リン酸水溶液の液温よりもやや高温（約１６０℃であると予想される）まで昇温されて、その温度のまま維持される。この状態で、ウエハＷ表面との境界部分のリン酸水溶液に、ウエハＷの表面に近づくほど高くなる温度勾配が形成される。その後、予め定めるエッチング時間が経過すると、ヒータ昇降機構２０６が制御されてヒータヘッド２０３が近接位置から上方に大きく退避させられ、これにより、ヒータヘッド２０３によるウエハＷの加熱は停止される。

【0066】

その後、第１実施形態の場合と同様、リンス処理（図３のステップＳ２に相当）およびスピンドライ（図３のステップＳ３に相当）が実行される。
第３実施形態によれば、貯留槽２０４のリン酸水溶液に浸漬されているウエハＷを、その上方に近接配置されたヒータヘッド２０３を用いて加熱する。そのため、貯留槽２０４にヒータを内蔵する等の複雑な構成を採用することなく、ウエハＷを良好に加熱することができる。

【0067】

図１０は、本発明の第４実施形態に係る基板処理装置３０１の構成を模式的に示す図である。図１０において、第１実施形態に示された各部に対応する部分には、図１〜図７の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
基板処理装置３０１が、第１実施形態に係る基板処理装置１と相違する点は、基板処理装置３０１が、第３実施形態に係る基板処理装置２０１と相違する点は、ウエハＷの表面を加熱するためのヒータとして、ヒータヘッド２０３に代えて赤外線ヒータ（加熱手段）３０３を設けた点にある。

【0068】

赤外線ヒータ３０３は、ウエハＷよりも小径（たとえば、ウエハＷの径の１/５〜１/１０程度）を有する平面視円形状をなし、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面に対し、上方に対向配置されている。赤外線ヒータ３０３は、赤外線照射面（発熱部）３０４Ａを下面に有する赤外線ランプ３０４を内蔵している。赤外線照射面３０４Ａは、ウエハＷの表面に略全域に対向している赤外線照射面３０４Ａは、ウエハＷの表面に対向している。赤外線ランプ３８は、フィラメントを石英配管内に収容して構成されている。赤外線ランプ３８として、ハロゲンランプやカーボンヒータに代表される短・中・長波長の赤外線ヒータを採用することができる。

【0069】

ホルダ２０５には、赤外線ヒータ３０３を、ウエハＷの面外に設けられた所定の鉛直の揺動軸線まわりに揺動させるためのヒータ揺動機構３０６が結合されている。ヒータ揺動機構３０６が制御されることにより、赤外線ヒータ３０３が、ウエハＷの表面の回転中心（回転軸線Ａ１上）と周縁部との間を、ウエハＷの回転方向と交差する円弧状の軌跡を描くように移動可能に設けられている。

【0070】

リン酸エッチング処理（図３のステップＳ１に相当）では、ヒータ昇降機構２０６が制御されて、赤外線ヒータ３０３が、その赤外線照射面３０４ＡがウエハＷの表面（上面）に近接する近接位置まで下降させられる。赤外線ヒータ３０３が近接位置にある状態で、ウエハＷの表面（上面）と赤外線ヒータ３０３の赤外線照射面３０４Ａとの間隔は、たとえば１０ｍｍ程度に設定されている。この実施形態では、近接位置にある赤外線ヒータ３０３の赤外線照射面３０４Ａが、貯留槽２０４のリン酸水溶液に接液することはない。

【0071】

ウエハＷの表面と赤外線照射面３０４Ａとが近接されるので、スピンチャック３に保持されているウエハＷは、赤外線ヒータ３０３の赤外線照射面３０４Ａから熱輻射により加熱される。赤外線ヒータ３０３による加熱により、ウエハＷの温度は、リン酸水溶液の液温よりもやや高温（約１６０℃であると予想される）まで昇温されて、この温度のまま維持される。この状態で、ウエハＷ表面との境界部分のリン酸水溶液に、ウエハＷの表面に近づくほど高くなる温度勾配が形成される。その後、予めエッチング時間が経過すると、ヒータ昇降機構２０６が制御されて赤外線ヒータ３０３が近接位置から上方に大きく退避させられ、これにより、赤外線ヒータ３０３によるウエハＷの加熱は停止される。

【0072】

なお、赤外線ヒータ３０３による赤外線照射時には、赤外線ヒータ３０３を、ウエハＷの回転中心の上方とウエハＷの周縁部の上方との間でスキャンさせるか、あるいは、赤外線ヒータ３０３を、ウエハＷの回転中心を除く位置の上方に静止配置させる。ウエハＷが回転軸線Ａ１まわりに回転するので、赤外線ヒータ３０３からの赤外線の照射によりウエハＷの略全域を加熱することができる。

【0073】

第４実施形態によれば、貯留槽２０４のリン酸水溶液に浸漬されているウエハＷを、その上方に近接配置された赤外線ヒータ３０３を用いて加熱する。そのため、貯留槽２０４にヒータを内蔵する等の複雑な構成を採用することなく、ウエハＷを良好に加熱することができる。
また、大きな熱量を与えることが可能な赤外線ヒータ３０３を加熱手段として設けるので、加熱手段として簡便な構成を採用しつつ、ウエハＷを加熱することができる。

【0074】

なお、第４実施形態において、赤外線ヒータ３０３の径を、ウエハＷと同等の径に形成することもできる。この場合、赤外線ヒータ３０３の下面が、ウエハＷの表面の全域に対向するように、赤外線ヒータ３０３が設けられている。
図１１は、本発明の第５実施形態に係る基板処理装置４０１の構成を模式的に示す図である。図１１において、第１実施形態に示された各部に対応する部分には、図１〜図７の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。

【0075】

基板処理装置４０１は、ウエハＷを保持するための基板保持手段として、基板保持台４０２を備えている。基板保持台４０２は、第１実施形態のスピンチャック３に代えて用いられる。
基板保持台４０２は、リン酸水溶液を溜めるための貯留槽４０４（加熱手段）を備えている。貯留槽４０４は、たとえば略円筒の有底容器状をなし、セラミックや炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いて形成されている。貯留槽４０４は、水平平坦な円形の底面４０９を有する底面部４０９Ａと、底面４０９の周縁部から鉛直上方に立ち上がる外周壁４０８とを備えている。貯留槽４０４の底面４０９と外周壁４０８の内周面とによって、底面２９の上方に液を溜めるための貯留溝４０５が区画されており、底面４０９の上方に液を溜めることができるようになっており、外周壁４０８の高さは、貯留溝４０５に溜められる液の厚みが所定の厚み（２ｍｍ〜１１ｍｍの範囲内で、たとえば約７ｍｍ）になるように設定されている。貯留槽４０４の底面部４０９Ａには、抵抗式のヒータ４０６が埋設されている。

【0076】

ヒータ４０６のオン状態では、ヒータ４０６への給電により当該ヒータ４０６が発熱し、貯留槽４０４全体が発熱状態になる。これにより、底面４０９全域が発熱する。底面４０９の全域において、ヒータ４０６のオン状態における底面４０９の単位面積当たりの発熱量は均一に設定されている。
このような基板処理装置４０１では、貯留槽４０４に関連して、貯留槽４０４に対してウエハＷを昇降させる複数本（たとえば、３本）のリフトピン４０３が設けられている。複数本のリフトピン４０３は、貯留槽４０４の底面部４０９Ａを上下に貫通して形成された貫通孔４１２に挿通されて、その貯留槽４０４の底面４０９に対して昇降可能に設けられている。また、各リフトピン４０３は共通の支持部材４１０に支持されている。支持部材４１０には、シリンダを含むリフトピン昇降機構４１１が結合されている。リフトピン昇降機構４１１は、複数本のリフトピン４０３の先端が基板保持台４０２の上方に突出する位置と、複数本のリフトピン４０３の先端が基板保持台４０２の下方に退避する位置との間で、複数本のリフトピン４０３を一体的に昇降させる。

【0077】

このような基板処理装置４０１で実行されるリン酸エッチング処理では、まず、リフトピン昇降機構４１１が制御されて、複数本のリフトピン４０３の先端が基板保持台４０２の上方に突出する。そして、未処理のウエハＷが搬入され、このウエハＷが複数本のリフトピン４０３の先端上に載置される。このとき、リフトピン昇降機構４１１が制御されて、複数本のリフトピン４０３が降下し、ウエハＷが複数本のリフトピン４０３から基板保持台４０２に引き渡される。これにより、貯留槽４０４の底面４０９上に、ウエハＷが、その表面を上方に向けた状態で載置される。この状態で、ウエハＷの下面は、貯留槽４０４の底面４０９に接している。また、この状態で、各貫通孔４１２がウエハＷによって塞がれる。

【0078】

次いで、貯留槽４０４の貯留溝４０５にリン酸水溶液が溜められる。貫通孔４１２がウエハＷによって塞がれているので、貯留溝４０５からリン酸水溶液は漏出しない。そして、貯留槽４０４のリン酸水溶液中にウエハＷが浸漬される。このとき、貯留槽４０４のリン酸水溶液の液面がウエハＷの表面よりも上方に位置し、その結果、リン酸水溶液によってウエハＷの表面の全域が覆われる。リン酸水溶液へのウエハＷの浸漬によって、ウエハＷの表面にリン酸エッチング処理が施される（図３のステップＳ１に相当）。

【0079】

したがって、基板保持台４０２に保持されているウエハＷは、貯留槽４０４からの熱伝導により加熱される。貯留槽４０４による加熱により、ウエハＷの温度は約２００℃まで昇温され、維持される。この状態で、ウエハＷ表面との境界部分のリン酸水溶液に、ウエハＷの表面に近づくほど高くなる温度勾配が形成される。
第５実施形態によれば、貯留槽４０４の底面４０９の熱伝導によるウエハＷへの加熱により、ウエハＷが約２００℃に昇温される。この状態で、ウエハＷ表面との境界部分のリン酸水溶液に、ウエハＷの表面に近づくほど高くなる温度勾配が形成される。その結果、ウエハＷの表面との境界部分におけるリン酸水溶液において、極めて高温で、かつリン酸濃度が低く維持された状態を実現することができる。この状態のリン酸水溶液が、ウエハＷの表面のシリコン窒化膜に作用するから、シリコン窒化膜のエッチングレートを非常に高めることができ、同時にシリコン窒化膜の選択比を高く維持することができる。

【0080】

なお、第５実施形態において、図１１に破線で示すように各リフトピン４０３に代えて、貫通孔４１２をシールするためのシール部４２０を有するリフトピン４０３Ａを採用してもよい。シール部４２０は、リフトピン４０３Ａの先端部（上端部）に設けられ、上方に向かう程拡径する円錐台状をなしている。この場合、貫通孔４１２の開口端部には、上方に向かう程拡径する円錐面からなるテーパ面４２１を有している。

【0081】

リフトピン４０３ＡがウエハＷの下方に退避する退避位置にある状態で、リフトピン４０３Ａのシール部４２０は貫通孔４１２の開口端部に収容される。この状態で、シール部４２０の外周面がテーパ面４２１と接触し、シール部４２０が貫通孔４１２をシールする（塞ぐ）。リフトピン４０３Ａのシール部４２０によって貫通孔４１２がシールされているので、貯留溝４０５からリン酸水溶液の漏出をより確実に防止することができる。

【0082】

以上、本発明の５つの実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、第２実施形態と第５実施形態とを組み合わせることができる。すなわち、第２実施形態において、バーノズル５０（図１参照）に代えて、水の液滴をスプレー状に吐出（噴霧）するスプレーノズル１０２を採用してもよい。

【0083】

なお、第２実施形態において、図８では、スプレーノズル１０２を１つだけ設ける場合を示しているが、左右方向に関し異なる位置にある複数のスプレーノズルから、水をスプレー状に吐出することもできる。
また、第１、第２および第５実施形態において、バーノズル５０またはスプレーノズル１０２を用いて、貯留槽４，４０４のリン酸水溶液に水を供給するものを例に挙げて説明したが、リンス用の水ノズル３０を用いて貯留槽４，４０４内のリン酸水溶液に水（ＤＩＷ）を供給するようにしてもよい。

【0084】

また、第１、第２および第５実施形態において、貯留槽４，４０４内のリン酸水溶液に供給する水としてＤＩＷを例に挙げて説明したが、リン酸水溶液に供給する水として、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、還元水（水素水）、磁気水などを採用してもよい。
また、第１、第２および第５実施形態において、貯留槽４，４０４にヒータの機能を持たせる場合について説明したが、貯留槽４，４０４とヒータとを分離した構成であってもよい。この場合、たとえば、貯留槽４，４０４の下方からヒータにより加熱する構成であってもよい。

【0085】

また、第３および第４実施形態において、ヒータヘッド２０３および赤外線ヒータ３０３をウエハＷの径よりも十分に小径に形成し、オン状態のヒータヘッド２０３および赤外線ヒータ３０３をウエハＷの表面に対向配置しつつ、当該ヒータヘッド２０３および赤外線ヒータ３０３をウエハＷの表面に沿って移動させるようにしてもよい。
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。

【符号の説明】

【0086】

１；１０１；２０１；３０１；４０１ 基板処理装置
３ スピンチャック（基板保持手段）
４ 貯留槽
１３ 挟持部材（基板支持部）
１４ スピンモータ（基板回転手段）
２９ 底面
４０ 制御部（温度制御手段）
５０ バーノズル（多孔ノズル）
１０２ スプレーノズル
２０３ 抵抗式ヒータ
２０４ 貯留槽
２０９ 下面（発熱部）
３０３ 赤外線ヒータ（加熱手段）
３０４Ａ 赤外線照射面（発熱部）
３０４ 赤外線ランプ
４０２ 基板保持台（基板保持手段）
４０４ 貯留槽（加熱手段）
４０９ 底面
Ｗ ウエハ（基板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A-4B】

【図4C-4D】

【図4E-4F】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】