特許 6985981 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】6985981

(24)【登録日】2021年11月30日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20211213BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/306 R

   H01L21/304 643A

   H01L21/304 648L

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-102435(P2018-102435)

(22)【出願日】2018年5月29日

(65)【公開番号】特開2019-207940(P2019-207940A)

(43)【公開日】2019年12月5日

【審査請求日】2020年12月18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】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】安藤 幸嗣

(72)【発明者】

【氏名】前川 直嗣

(72)【発明者】

【氏名】武明 励

(72)【発明者】

【氏名】安武 陽介

(72)【発明者】

【氏名】吉冨 大地

【審査官】 田中 崇大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１１５７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１８５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００９３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１３１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１１０１５（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】

基板処理装置であって、
水平状態の基板の下面の中央部を吸着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、
前記基板の上面または外周縁に対して処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板保持部の周囲を囲むとともに、上端が前記基板の前記外周縁に近接する円筒状であり、前記処理液から発生するガスの前記下面近傍への回り込みを抑制する防護周壁部と、
前記基板保持部の周囲において前記基板の前記下面に近接し、前記下面を加熱する環状加熱部と、
を備え、
前記環状加熱部の外周縁部が、前記防護周壁部の前記上端を含む部位を兼ねることを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記防護周壁部の下側開口を閉塞する閉塞部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
前記基板保持部の周囲を囲む円筒状であり、上端が前記環状加熱部の内周縁部に近接する内側周壁部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。

【請求項4】

請求項３に記載の基板処理装置であって、
前記基板保持部と前記環状加熱部との間に配置される前記内側周壁部の上端に設けられ、不活性ガスを噴出するガス噴出部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。

【請求項5】

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記防護周壁部に囲まれる空間の内部に、不活性ガスを噴出するガス噴出部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記防護周壁部の外側に配置され、前記防護周壁部の周囲のガスを排気する排気口をさらに備え、
前記処理液を前記基板に供給する際に、前記防護周壁部の下端が、前記排気口よりも下方に配置されることを特徴とする基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板の表面に対して各種処理が行われる。例えば、特許文献１では、基板の上面周縁部における処理領域に薬液を供給して、当該処理領域に対してエッチング等の処理を行う基板処理装置が開示されている。当該基板処理装置では、スピンチャックにより基板が下方から吸着保持され、スピンチャックの周りには、基板の周縁部を下面側から加熱するヒーターが設けられる。基板の加熱により、薬液による基板の処理レートを向上することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−１１０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の基板処理装置では、基板の回転による気流により、薬液の雰囲気が基板の下面近傍へと回り込み、基板の下面に形成された薄膜が薬液雰囲気によりエッチングされたり、変質する（汚染される）場合がある。また、薬液成分が基板の下面に付着した状態で、当該基板がフープ等に収容された場合に、当該基板に対向する他の基板に当該薬液成分が転写され、当該他の基板上の薄膜が変質する可能性もある。

【0005】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理液から発生するガスが、基板に悪影響を及ぼすことを抑制することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の発明は、基板処理装置であって、水平状態の基板の下面の中央部を吸着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、前記基板の上面または外周縁に対して処理液を供給する処理液供給部と、前記基板保持部の周囲を囲むとともに、上端が前記基板の前記外周縁に近接する円筒状であり、前記処理液から発生するガスの前記下面近傍への回り込みを抑制する防護周壁部と、前記基板保持部の周囲において前記基板の前記下面に近接し、前記下面を加熱する環状加熱部とを備え、前記環状加熱部の外周縁部が、前記防護周壁部の前記上端を含む部位を兼ねる。

【0007】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記防護周壁部の下側開口を閉塞する閉塞部をさらに備える。

【0009】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部の周囲を囲む円筒状であり、上端が前記環状加熱部の内周縁部に近接する内側周壁部をさらに備える。

【0010】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部と前記環状加熱部との間に配置される前記内側周壁部の上端に設けられ、不活性ガスを噴出するガス噴出部をさらに備える。

【0011】

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記防護周壁部に囲まれる空間の内部に、不活性ガスを噴出するガス噴出部をさらに備える。

【0012】

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記防護周壁部の外側に配置され、前記防護周壁部の周囲のガスを排気する排気口をさらに備え、前記処理液を前記基板に供給する際に、前記防護周壁部の下端が、前記排気口よりも下方に配置される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、処理液から発生するガスが基板の下面近傍に回り込むことを抑制することにより、当該ガスが基板に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】基板処理装置の構成を示す図である。

【図2】基板処理装置の一部を拡大して示す図である。

【図3】基板処理装置が基板を処理する流れを示す図である。

【図4】比較例の基板処理装置を示す図である。

【図5】基板の下面におけるエッチング量の測定結果を示す図である。

【図6】基板処理装置の他の例を示す図である。

【図7】基板処理装置のさらに他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す図である。図１では、基板処理装置１における一部の構成を、後述の中心軸Ｊ１を含む面における断面にて示している（他の図において同様）。基板処理装置１は、基板９に処理液を供給して基板９を処理する装置である。基板処理装置１は、スピンチャック２１と、スピンモータ２２と、ケーシング２３と、カップ部３と、処理液供給部４と、上面ガス供給部５と、加熱ユニット６と、図示省略の制御部とを備える。制御部は、基板処理装置１の全体制御を担う。

【0016】

スピンチャック２１は、円板状の部材である。スピンチャック２１の外径は、円板状の基板９の外径よりも小さい。スピンチャック２１の上面は、水平方向に広がる。基板９は、その中心がスピンチャック２１の中心軸上に位置するように、スピンチャック２１の上面に載置される。スピンチャック２１は、基板９の下方を向く主面９２（以下、「下面９２」という。）の中央部に対向する。基板９の下面９２において中央部よりも外側の領域は、スピンチャック２１と対向しない。スピンチャック２１の上面には、図示省略の複数の吸引穴が設けられる。基板９の下面９２の中央部は、複数の吸引穴により吸着保持される。このようにして、基板保持部であるスピンチャック２１により、基板９が水平状態で（すなわち、水平な姿勢で）保持される。

【0017】

スピンチャック２１の下面には、軸部２２１の上端が接続される。軸部２２１は、上下方向（鉛直方向）を向く中心軸Ｊ１を有する。軸部２２１の中心軸Ｊ１は、スピンチャック２１の中心軸と一致する。基板回転機構であるスピンモータ２２は、軸部２２１を回転することにより、スピンチャック２１および基板９を、中心軸Ｊ１を中心として回転する。ケーシング２３は、有蓋の円筒状であり、軸部２２１の下部、および、スピンモータ２２を内部に収容する。ケーシング２３の上面には、有蓋の円筒状である中央突出部２３１が設けられる。軸部２２１は、中央突出部２３１の上面から上方に突出する。図１の例では、中央突出部２３１の外径は、スピンチャック２１の外径よりも大きい。中央突出部２３１の上面、および、ケーシング２３の上面は水平方向に広がる。

【0018】

カップ部３は、カップ可動部３１と、カップ固定部３２と、カップ昇降部（図示省略）と、排気部３４とを備える。カップ可動部３１は、スピンチャック２１の周囲を囲む略筒状である。カップ可動部３１は、内側円筒部３１１と、外側円筒部３１２と、上側傾斜部３１３とを備える。内側円筒部３１１および外側円筒部３１２は、共に中心軸Ｊ１を中心とする円筒状の部位である。外側円筒部３１２の内径は、内側円筒部３１１の外径よりも大きく、外側円筒部３１２は、内側円筒部３１１の外周面との間に隙間を空けて、内側円筒部３１１の周囲を囲む。内側円筒部３１１の上端部、および、外側円筒部３１２の上端部は互いに接続する。上側傾斜部３１３は、内側円筒部３１１と外側円筒部３１２との接続部から中心軸Ｊ１に向かって広がる円環板状の部位である。正確には、上側傾斜部３１３は、中心軸Ｊ１に近づくに従って上側に位置するように僅かに傾斜する。上側傾斜部３１３の内周縁３１４は、およそ全周に亘って下方に向かって突出する。中心軸Ｊ１を中心とする径方向において、内周縁３１４は、スピンチャック２１に保持される基板９の外周縁よりも外側に位置する。

【0019】

カップ固定部３２は、ケーシング２３の周囲を囲む略筒状である。カップ固定部３２は、固定円筒部３２１と、環状底部３２２とを備える。固定円筒部３２１は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒状の部位である。固定円筒部３２１の内径は、内側円筒部３１１の外径よりも大きく、固定円筒部３２１の外径は、外側円筒部３１２の内径よりも小さい。固定円筒部３２１の上部は、内側円筒部３１１と外側円筒部３１２との間の隙間に配置される。環状底部３２２は、固定円筒部３２１の下端部から中心軸Ｊ１に向かって広がる円環板状の部位である。環状底部３２２の内周縁は、全周に亘ってケーシング２３の外周面に接続する。環状底部３２２には、排出管（図示省略）が設けられる。排出管は、気液排出部に接続され、環状底部３２２近傍におけるガスおよび液体が外部に排出される。

【0020】

カップ昇降部は、カップ可動部３１を上下方向に昇降して、カップ可動部３１を上位置と下位置とに選択的に配置する。図１では、上位置に配置されたカップ可動部３１を実線で示し、下位置に配置されたカップ可動部３１を二点鎖線で示している。後述の処理液による処理では、カップ可動部３１を上位置に配置することにより、基板９から飛散する処理液がカップ可動部３１の内周面により受けられる。また、基板処理装置１への基板９の搬入搬出時に、カップ可動部３１が下位置に配置されることにより、カップ可動部３１が外部の搬送機構と干渉することが防止される。カップ部３では、カップ可動部３１が上位置と下位置との間の任意の位置に配置可能であってよい。

【0021】

排気部３４は、例えばカップ可動部３１に接続される。排気部３４は、固定円筒部３２１と外側円筒部３１２との間の隙間、および、固定円筒部３２１と内側円筒部３１１との間の隙間を減圧することにより、カップ部３の内部（すなわち、カップ部３により周囲が囲まれる空間内）のガスを排気する。換言すると、内側円筒部３１１の下端と固定円筒部３２１との間に、環状の排気口３４１が設けられる。

【0022】

処理液供給部４は、ノズルヘッド４１と、ヘッド移動機構４２と、複数の処理液供給源４３１〜４３３とを備える。ノズルヘッド４１は、複数のノズル部４１１〜４１３を備える。複数のノズル部４１１〜４１３には、弁を介して複数の処理液供給源４３１〜４３３がそれぞれ接続される。図１の例では、複数のノズル部４１１〜４１３（および複数の処理液供給源４３１〜４３３）の個数は３であるが、１、２、または、４以上であってもよい。

【0023】

処理液供給源４３１は、ＳＣ−１（アンモニアと過酸化水素水の混合液）を処理液としてノズル部４１１に供給する。処理液供給源４３２は、ＤＨＦ（希フッ酸）を処理液としてノズル部４１２に供給する。処理液供給源４３３は、リンス液を処理液としてノズル部４１３に供給する。リンス液は、例えば純水である。ＳＣ−２（塩酸と過酸化水素水の混合液）や、フッ硝酸等の他の種類の処理液が、ノズル部４１１〜４１３に供給されてもよい。各ノズル部４１１〜４１３では、処理液が下方に向かって吐出される。ノズル部４１１〜４１３から吐出される処理液は、例えば液柱状であり、液滴状であってもよい。

【0024】

ヘッド移動機構４２は、上下方向を向く中心軸を中心としてアーム４２１を回動する。アーム４２１の先端には、ノズルヘッド４１が取り付けられており、ヘッド移動機構４２によりノズルヘッド４１が、水平方向に移動する。本実施の形態では、ヘッド移動機構４２は、ノズルヘッド４１を処理位置と待機位置とに選択的に配置する。

【0025】

処理位置では、スピンチャック２１に保持される基板９の上方を向く主面９１（以下、「上面９１」という。）にノズルヘッド４１が対向する。詳細には、処理位置に配置されたノズルヘッド４１の複数のノズル部４１１〜４１３は、周方向に沿って並んだ状態で、上面９１の周縁部に対向する。上面９１の周縁部は、基板９の外周縁近傍の環状領域である。基板９の半径が１５０ｍｍである場合、周縁部は、外周縁から幅が数ｍｍの範囲の領域である。後述するように、複数のノズル部４１１〜４１３は、順に上面９１の周縁部（正確には、ほぼ外周縁）に対して処理液を供給するため、複数のノズル部４１１〜４１３により処理液が供給される径方向の位置が同じとなるように、ヘッド移動機構４２によりノズルヘッド４１の位置が微調整されてもよい。待機位置では、例えばノズルヘッド４１が、径方向におけるカップ部３の外側に配置される。

【0026】

上面ガス供給部５は、遮断板５１と、ガスノズル５２と、保持部材５３と、ガス供給源５４と、遮断板移動機構（図示省略）とを備える。遮断板５１は、円板状の部材である。遮断板５１の下面は、水平方向に広がる。保持部材５３は、遮断板５１と同心の円柱状の部材であり、遮断板５１の上面に取り付けられる。保持部材５３および遮断板５１には、その中心軸の位置に貫通孔が設けられる。ガスノズル５２は、当該貫通孔に挿入されて固定される。ガスノズル５２の噴出口は、遮断板５１の下面において開口する。

【0027】

ガスノズル５２には、弁を介してガス供給源５４が接続される。ガス供給源５４は、不活性ガスを保護ガスとしてガスノズル５２に供給する。不活性ガスは、基板９の材質、および、その表面に形成された薄膜との反応性に乏しいガスであり、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等である。他の種類の保護ガスが、ガスノズル５２に供給されてもよい。ガスノズル５２では、保護ガスが下方に向かって噴出される。

【0028】

遮断板移動機構は、例えばヘッド移動機構４２と同様の構造を有し、遮断板５１（並びに、ガスノズル５２および保持部材５３）を水平方向に移動する。本実施の形態では、遮断板移動機構は、遮断板５１を対向位置と待機位置とに選択的に配置する。対向位置では、スピンチャック２１に保持される基板９の上面９１に対して、遮断板５１の下面が対向する。詳細には、遮断板５１が対向位置に配置された状態では、ガスノズル５２が、上下方向において基板９の中心に対向する。また、遮断板５１の下面は、基板９の上面９１と平行であり、上面９１と近接する。待機位置では、例えば遮断板５１が、径方向におけるカップ部３の外側に配置される。

【0029】

後述の処理液による処理では、ガスノズル５２が基板９の上面９１の中心に向かって保護ガスを噴出することにより、上面９１と遮断板５１の下面との間の隙間を通って外側へと広がる保護ガスの流れが形成される。保護ガスの流れは、上面９１の中央部から全周に亘って周縁部へと向かう。これにより、基板９の上面９１において、周縁部よりも内側の領域（非処理領域）に処理液が入り込むことが防止または抑制され、当該領域が処理液から保護される。

【0030】

図２は、基板処理装置１の一部を拡大して示す図である。図１に示すように、加熱ユニット６は、環状加熱部６１と、ガス供給源６２と、加熱部昇降機構（図示省略）とを備える。図２に示すように、環状加熱部６１は、加熱本体部６１１と、発熱体６１２とを備える。加熱本体部６１１は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックにて形成される。加熱本体部６１１は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状の部材であり、スピンチャック２１の周囲を囲む。加熱本体部６１１の内径は、スピンチャック２１の外径よりも大きい。加熱本体部６１１の上面は、水平方向に広がり、スピンチャック２１に保持される基板９の下面９２に平行である。加熱本体部６１１の外径は、基板９の外径よりも僅かに小さい。加熱本体部６１１の外周縁は、上下方向において基板９の周縁部と重なっている。発熱体６１２は、例えば、ニクロム線等の抵抗発熱体が内蔵されたヒーターである。発熱体６１２は、水平方向に広がる円環板状であり、加熱本体部６１１の内部に設けられる。発熱体６１２と加熱本体部６１１の上面との間の距離は、全周に亘ってほぼ一定である。環状加熱部６１は、抵抗発熱体以外の熱源を利用するものであってもよい。

【0031】

加熱本体部６１１の内部には、後述する加熱ガスのガス流路６１３が形成される。ガス流路６１３は、発熱体６１２と加熱本体部６１１の下面との間において、加熱本体部６１１の全周に亘って設けられる。例えば、ガス流路６１３は、加熱本体部６１１を複数回周回するように一繋がりに形成される。加熱本体部６１１の上面における内周縁の近傍には、複数の内側噴出口６１４が周方向に等間隔に設けられる。また、当該上面における外周縁の近傍には、複数の外側噴出口６１５が周方向に等間隔に設けられる。複数の内側噴出口６１４および複数の外側噴出口６１５はガス流路６１３に接続される。図２の例では、各内側噴出口６１４は、ガス流路６１３の最内周の部分から上方に延びる孔部の開口であり、後述の内周縁部６１９に設けられる。各外側噴出口６１５は、ガス流路６１３の最外周の部分から上方に延びる孔部の開口であり、後述の外周縁部６１０に設けられる。

【0032】

環状加熱部６１には、ガス流路６１３の所定位置から下方に延びるガス導入孔（図示省略）が形成される。ガス導入孔は、環状加熱部６１の下面にて開口する。ガス導入孔には、弁を介してガス供給源６２（図１参照）が接続される。ガス供給源６２は、ガス流路６１３に不活性ガスを供給する。加熱本体部６１１を複数回周回するガス流路６１３において、例えば、内側噴出口６１４に接続される位置と外側噴出口６１５に接続される位置との中間に、ガス導入孔が形成される。したがって、ガス供給源６２から供給される不活性ガスの一部は、ガス流路６１３の最内周の部分に向かって流れ、複数の内側噴出口６１４から噴出される。不活性ガスの残りは、ガス流路６１３の最外周の部分に向かって流れ、複数の外側噴出口６１５から噴出される。

【0033】

このとき、ガス流路６１３を流れる不活性ガスは、発熱体６１２により加熱されるため、複数の内側噴出口６１４および複数の外側噴出口６１５では、加熱された不活性ガス（以下、「加熱ガス」という。）が上方に向かって噴出される。基板９の下面９２と環状加熱部６１との間の空間に噴出された加熱ガスは、環状加熱部６１の周囲に存在するガスが、当該空間に入り込むことを抑制するとともに、基板９の下面９２も加熱する。

【0034】

加熱部昇降機構は、環状加熱部６１を上下方向に昇降する。本実施の形態では、加熱部昇降機構は、環状加熱部６１を近接位置と離間位置とに選択的に配置する。図１では、近接位置に配置された環状加熱部６１を実線で示し、離間位置に配置された環状加熱部６１を二点鎖線で示している。

【0035】

近接位置では、スピンチャック２１に保持される基板９の下面９２に対して、環状加熱部６１の上面が近接する。詳細には、環状加熱部６１の上面は、基板９の下面９２において中央部よりも外側の領域と対向する。近接位置に配置された環状加熱部６１の上面と、基板９の下面９２との間の間隔は、例えば、２〜５ｍｍである。既述のように、環状加熱部６１の外周縁は、上下方向において基板９の周縁部と重なっており、環状加熱部６１が近接位置に配置された状態では、環状加熱部６１の上面の外周縁は、基板９の外周縁に近接する。後述の処理液による処理では、近接位置に配置された環状加熱部６１により基板９が下面９２側から加熱されることにより、処理液による基板９の処理レートを向上することが可能となる。離間位置における上記間隔は、例えば近接位置における上記間隔の数倍となる。基板処理装置１への基板９の搬入搬出時には、環状加熱部６１が離間位置に配置されることにより、環状加熱部６１が外部の搬送機構と干渉することが防止される。加熱ユニット６では、環状加熱部６１が近接位置と離間位置との間の任意の位置に配置可能であってよい。

【0036】

図２に示すように、基板処理装置１は、外側周壁部７１と、内側周壁部７２と、ガス噴出部７３とをさらに備える。外側周壁部７１は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒部材であり、全周に亘って一定の厚さを有する。外側周壁部７１は、ケーシング２３の上面における外周縁に沿って設けられ、外側周壁部７１の下端は、当該上面に固定される。外側周壁部７１は、ケーシング２３の上面から上方に突出する。例えば、外側周壁部７１の内径は、スピンチャック２１に保持される基板９の外径よりも小さく、外側周壁部７１の外径は当該基板９の外径よりも大きい。また、外側周壁部７１の内径は、環状加熱部６１の外径よりも僅かに大きい。外側周壁部７１の上端は、近接位置に配置された環状加熱部６１の下面よりも上方に位置し、環状加熱部６１の上面よりも下方に位置する。外側周壁部７１の上端部の内周面は、環状加熱部６１の外周面と微小な隙間を介して径方向に対向する。上記隙間の幅は、全周に亘ってほぼ一定である。

【0037】

既述のように、環状加熱部６１の上面の外周縁は、基板９の外周縁に近接する。上下方向に沿って見た環状加熱部６１において、外周縁、および、当該外周縁の近傍を含む部位を「外周縁部６１０」と呼ぶと、環状加熱部６１の外周縁部６１０は、基板９の外周縁に近接する。また、環状加熱部６１の外周縁部６１０と外側周壁部７１の上端部との間の隙間の幅は僅かである。したがって、環状加熱部６１の外周縁部６１０および外側周壁部７１により、基板９下側の空間の周囲を囲む周壁部７１０が構成される。後述するように、周壁部７１０は、基板９の下面９２を防護するためのものであり、以下、「防護周壁部７１０」という。防護周壁部７１０は、上端が基板９の外周縁に近接する円筒状であると捉えることができる。防護周壁部７１０の下端は、ケーシング２３の上面と接し、中央突出部２３１の上面よりも下方に位置する。

【0038】

防護周壁部７１０の上側開口は、基板９によりおよそ閉塞される。したがって、基板９の上面９１近傍、および、防護周壁部７１０の周囲に存在するガスが、防護周壁部７１０の上側から防護周壁部７１０の内部に入り込むことが抑制される。また、防護周壁部７１０の下側開口は、ケーシング２３の上面により閉塞される。すなわち、ケーシング２３は、防護周壁部７１０の下側開口を閉塞する閉塞部である。これにより、防護周壁部７１０の周囲に存在するガスが、防護周壁部７１０の下側から防護周壁部７１０の内部に入り込むことが抑制される。なお、防護周壁部７１０の外側周壁部７１では、各種配管やケーブル用の貫通孔が必要に応じて設けられてもよい。

【0039】

内側周壁部７２は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒部材であり、全周に亘って一定の厚さを有する。内側周壁部７２は、ケーシング２３の中央突出部２３１の上面における外周縁に沿って設けられ、内側周壁部７２の下端は、当該上面に固定される。内側周壁部７２は、中央突出部２３１の上面から上方に突出する。例えば、内側周壁部７２の内径は、スピンチャック２１の外径よりも大きい。また、内側周壁部７２の外径は、環状加熱部６１の内径よりも僅かに小さい。内側周壁部７２の上端は、近接位置に配置された環状加熱部６１の下面よりも上方に位置し、環状加熱部６１の上面よりも下方に位置する。内側周壁部７２の上端部の外周面は、環状加熱部６１の内周面と微小な隙間を介して径方向に対向する。上記隙間の幅は、全周に亘ってほぼ一定である。内側周壁部７２により、スピンチャック２１と環状加熱部６１との間の空間がある程度埋められる。

【0040】

上下方向に沿って見た環状加熱部６１において、内周縁、および、当該内周縁の近傍を含む部位を「内周縁部６１９」と呼ぶと、上記のように、内側周壁部７２の上端は、環状加熱部６１の内周縁部６１９に近接する。また、内側周壁部７２の下側開口は、軸部２２１の周囲において中央突出部２３１の上面により閉塞される。したがって、環状加熱部６１の下側に存在するガスが、環状加熱部６１の内周面に囲まれる空間（以下、「内周側の空間」という。）に入り込む、または、巻き込まれることが、内側周壁部７２により抑制される。環状加熱部６１の内周側の空間の上側は、基板９により覆われる。これにより、基板９の上面９１近傍に存在するガスが、環状加熱部６１の内周側に入り込むことが防止される。

【0041】

ガス噴出部７３は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の中空部材である。例えば、ガス噴出部７３は、環状のパイプである。ガス噴出部７３の直径は、内側周壁部７２の直径とほぼ同じであり、ガス噴出部７３は、内側周壁部７２の上端面に固定される。ガス噴出部７３は、径方向外側に向かって開口する複数の噴出口７３１を有する。複数の噴出口７３１は、周方向に等間隔に設けられる。ガス噴出部７３では、径方向外側に向かって開口するとともに周方向に延びるスリットが、複数の噴出口７３１に代えて設けられてもよい。図１に示すように、ガス噴出部７３には、弁を介してガス供給源６２が接続される。ガス供給源６２は不活性ガスをガス噴出部７３に供給する。これにより、複数の噴出口７３１から径方向外側に向かって不活性ガスが噴出され、環状加熱部６１の内周側の空間に充填される。基板処理装置１では、ガス噴出部７３と、環状加熱部６１のガス流路６１３とに対して個別のガス供給源から不活性ガスが供給されてもよい。また、ガス噴出部７３に供給されるガスが加熱されていてもよい。

【0042】

図３は、基板処理装置１が基板９を処理する流れを示す図である。まず、処理対象の基板９が、外部の搬送機構により図１の基板処理装置１へと搬送され、スピンチャック２１により基板９の下面９２が吸引吸着により保持される（ステップＳ１１）。本実施の形態では、基板９の下面９２には所定の薄膜（例えば、酸化珪素または窒化珪素の薄膜）が形成されている。基板処理装置１への基板９の搬送時には、カップ可動部３１が下位置に配置され、環状加熱部６１が離間位置に配置される。また、ノズルヘッド４１および遮断板５１もそれぞれ待機位置に配置される。これにより、カップ可動部３１、環状加熱部６１、ノズルヘッド４１および遮断板５１が当該搬送機構と干渉することが防止される。

【0043】

基板９が搬入されると、ノズルヘッド４１が処理位置に移動し、遮断板５１が対向位置に移動する。また、カップ可動部３１が上位置に配置され、環状加熱部６１が近接位置に配置される。このように、カップ可動部３１、環状加熱部６１、ノズルヘッド４１および遮断板５１が、図１中に実線で示す位置に配置される。本実施の形態では、環状加熱部６１において、発熱体６１２（図２参照）の一定温度での加熱、および、内側噴出口６１４および外側噴出口６１５からの加熱ガスの噴出が常時行われる。したがって、環状加熱部６１が近接位置に配置されることにより、基板９の加熱が開始される。環状加熱部６１における加熱ガスの噴出量は、例えば毎分２０〜１００Ｌ（リットル）である。基板９の目標加熱温度は、例えば４０〜８０℃である。また、遮断板５１に設けられたガスノズル５２からの保護ガスの噴出、および、ガス噴出部７３からの不活性ガスの噴出も開始される。ガスノズル５２における保護ガスの噴出量は、例えば毎分１０〜５０Ｌである。ガス噴出部７３における不活性ガスの噴出量は、例えば毎分６０〜２００Ｌである。

【0044】

続いて、スピンチャック２１の回転が開始される（ステップＳ１２）。スピンチャック２１の回転速度は、例えば、８００〜２０００ｒｐｍに設定される。所定時間の経過により、基板９の周縁部の温度が上昇して安定した後、ノズル部４１２から基板９の上面９１の外周縁に対してＤＨＦ（希フッ酸）が処理液として供給される（ステップＳ１３）。基板９の上面９１に形成された薄膜において、周縁部上の部分がＤＨＦにより除去（エッチング）される。ＤＨＦは、回転する基板９の外周縁から外側に飛散し、カップ可動部３１の内周面により受けられる。なお、図１の上面ガス供給部５により基板９の上面９１の中央部に噴出された保護ガスは、基板９の回転に伴う遠心力の影響により、全周に亘って周縁部へと向かうため、周縁部よりも内側の領域（非処理領域）にＤＨＦが入り込むことが防止または抑制される。図２では、上面ガス供給部５の遮断板５１等の図示を省略している。

【0045】

このとき、環状加熱部６１により基板９が加熱されていることにより、ＤＨＦによる基板９の薄膜のエッチングレートが高くなり、ＤＨＦの消費量を削減することが可能となる。一方、基板９を介してＤＨＦが加熱されることにより、比較的多くのフッ化水素ガスが発生する。フッ化水素ガスは、カップ部３における排気動作により、基板９の外周縁と上側傾斜部３１３の内周縁３１４との間の隙間からカップ部３の内部へと導かれる。図２では、ガスの流れを符号Ａ１を付す太い矢印で模式的に示している。

【0046】

カップ部３の内部では、上端が基板９の外周縁に近接する防護周壁部７１０の存在により、フッ化水素ガスが、防護周壁部７１０の上側から防護周壁部７１０の内部に入り込むことが抑制される。また、防護周壁部７１０の下側開口は、ケーシング２３の上面により閉塞されることにより、フッ化水素ガスが、防護周壁部７１０の下側から防護周壁部７１０の内部に入り込むことが抑制される。さらに、防護周壁部７１０の外側に配置される排気口３４１により、フッ化水素ガスを含む、防護周壁部７１０の周囲のガスが排気される。

【0047】

基板９の回転に伴う遠心力の影響により、基板９の下面９２近傍、すなわち、当該下面９２と環状加熱部６１の上面との間の空間に存在するガスが、全周に亘って基板９の外周縁へと向かう。上記空間には、ガス噴出部７３からの不活性ガス、および、環状加熱部６１からの加熱ガス（加熱された不活性ガス）が入り込むため、当該空間が過度に低い圧力となることはない。また、上端が環状加熱部６１の内周縁部６１９に近接する内側周壁部７２の存在により、環状加熱部６１よりも下側に存在するガス（不活性ガス以外のガス）が、環状加熱部６１の内周側の空間に入り込んで、下面９２と環状加熱部６１の上面との間の空間へと流れ込むことが抑制される。基板処理装置１では、基板９の下側において、外側周壁部７１、内側周壁部７２およびガス噴出部７３により、ガスの流れが制御されていると捉えることも可能である。

【0048】

ＤＨＦの供給は所定時間継続され、その後、停止される。続いて、ノズル部４１３から基板９の外周縁に対してリンス液が処理液として供給される。リンス液は、基板９の外周縁から外側に飛散し、カップ可動部３１の内周面により受けられる。リンス液の供給により、基板９の周縁部に付着するＤＨＦが除去される。ＤＨＦの供給時と同様に、上面ガス供給部５からの保護ガスにより、基板９の上面９１において周縁部よりも内側の領域にリンス液が入り込むことが防止または抑制される。また、防護周壁部７１０の周囲に存在するガスが、防護周壁部７１０の内部に入り込むことが抑制される。

【0049】

リンス液の供給は所定時間継続された後、停止される。続いて、スピンチャック２１の回転速度を処理液の供給時よりも高くすることにより、基板９の乾燥処理が開始される（ステップＳ１４）。乾燥処理が完了すると、スピンチャック２１の回転が停止される（ステップＳ１５）。また、上面ガス供給部５からの保護ガスの噴出、および、ガス噴出部７３からの不活性ガスの噴出が停止される。続いて、図１中に二点鎖線で示すように、カップ可動部３１が下位置に配置され、環状加熱部６１が離間位置に配置される。また、ノズルヘッド４１および遮断板５１が、待機位置にそれぞれ移動する。そして、スピンチャック２１による基板９の保持が解除されるとともに、外部の搬送機構により、処理後の基板９が搬出される（ステップＳ１６）。これにより、基板処理装置１による基板９の処理が完了する。上記の処理例では、基板９の外周縁に対してＤＨＦおよびリンス液が供給されるが、例えば、ＤＨＦおよびリンス液の供給前に、基板９の外周縁に対してノズル部４１１からＳＣ−１が供給されてもよい。

【0050】

図４は、比較例の基板処理装置８を示す図である。図４では、ガスの流れを符号Ａ２を付す太い矢印で模式的に示している。比較例の基板処理装置８では、図１の基板処理装置１における外側周壁部７１、内側周壁部７２およびガス噴出部７３が省略される。既述のように、基板９が回転することにより、基板９の下面９２と環状加熱部６１の上面との間の空間に存在するガスが基板９の外周縁へと向かうため、比較例の基板処理装置８では、環状加熱部６１の内周側の空間に、周囲のガスが巻き込まれる。したがって、基板９の外周縁にエッチング液であるＤＨＦを供給する際に、ＤＨＦから発生するフッ化水素ガスが、カップ部３の内部において環状加熱部６１の下側を通過して、環状加熱部６１の内周側の空間に入り込む。そして、基板９の下面９２と環状加熱部６１の上面との間の空間を通過して、基板９の外周縁へと向かう。

【0051】

その結果、比較例の基板処理装置８では、基板９の下面９２において中央部（スピンチャック２１）よりも外側の領域における薄膜の部分が、フッ化水素ガスによりエッチングされる。ＤＨＦ以外の処理液（例えば、ＳＣ−１、ＳＣ−２またはフッ硝酸等）を用いる場合でも、当該処理液から発生するガスが下面９２に形成された薄膜との反応性を有するときには、当該薄膜のエッチングや変質等が生じてしまう。また、処理液成分が基板９の下面９２に付着した状態で、当該基板９がフープ等に収容された場合、当該基板９に対向する他の基板に当該処理液成分が転写され、当該他の基板上の薄膜が当該処理液成分により変質する可能性もある。

【0052】

図５は、基板９の下面９２におけるエッチング量の測定結果を示す図である。図５の縦軸は、エッチング量を示し、横軸は、下面９２の半径位置を示す。また、下面９２においてスピンチャック２１と接触する中央部を、符号Ｈ１を付す矢印で示している。比較例の基板処理装置８において図３と同様の処理を行う場合、図５中に符号Ｄ２を付す点で示すように、下面９２の中央部よりも外側の領域においてエッチング量が大きくなる。特に、当該外側の領域における中央部近傍では、エッチング量が最も大きくなっている。これにより、処理液のガスが、環状加熱部６１の内周側の空間に入り込み、下面９２と環状加熱部６１の上面との間の空間を通過して基板９の外周縁へと向かっていることが推測される。また、基板９の外周縁近傍においてもエッチング量が大きくなっており、処理液のガスは、基板９の外周縁側からも下面９２と環状加熱部６１の上面との間の空間に入り込んでいると推測される。一方、スピンチャック２１と接触する中央部は、ほとんどエッチングされない。なお、比較例の基板処理装置８において環状加熱部６１を省略する場合でも、下面９２の中央部よりも外側の領域においてエッチング量が大きくなることが確認されている。

【0053】

これに対し、図１の基板処理装置１において図３の処理を行う場合、図５中に符号Ｄ１を付す点（図５では、点Ｄ１同士が互いに重なるため、太い線状となっている。）で示すように、下面９２の中央部よりも外側の領域におけるエッチング量が、比較例の基板処理装置８に比べて大幅に小さくなり、全ての半径位置においてほぼ０となる。したがって、基板処理装置１では、環状加熱部６１の内周側の空間への処理液のガスの入り込み、および、下面９２と環状加熱部６１の上面との間の空間への基板９の外周縁側からの当該ガスの入り込みが、抑制されていると考えられる。なお、基板処理装置１では、ガス噴出部７３から不活性ガスを噴出しない場合でも、下面９２の中央部よりも外側の領域におけるエッチング量が、比較例の基板処理装置８に比べて大幅に小さくなることが確認されている。

【0054】

以上に説明したように、基板処理装置１では、水平状態の基板９の下面９２の中央部がスピンチャック２１により吸着保持される。また、スピンチャック２１の周囲を囲むとともに、上端が基板９の外周縁に近接する円筒状の防護周壁部７１０が設けられる。これにより、処理液から発生するガスの下面９２近傍への回り込みを抑制する、すなわち、当該ガスから基板９の下面９２を防護することができる。その結果、当該ガスが、基板９の下面９２上の薄膜に対してエッチングや変質等の悪影響を及ぼすことを抑制することができる。基板９がフープ等に収容された場合に、他の基板が変質することも防止することができる。また、防護周壁部７１０の下側開口がケーシング２３により閉塞されることにより、処理液のガスが下面９２近傍に回り込むことをさらに抑制することができる。

【0055】

基板処理装置１では、基板９の下面９２を加熱する環状加熱部６１が設けられ、環状加熱部６１の外周縁部６１０が、防護周壁部７１０の上端を含む部位を兼ねる。これにより、基板９を加熱して処理液による処理レートを向上しつつ、処理液のガスが下面９２近傍に回り込むことを抑制することが可能となる。

【0056】

基板処理装置１では、スピンチャック２１の周囲を囲む円筒状であり、上端が環状加熱部６１の内周縁部６１９に近接する内側周壁部７２がさらに設けられる。これにより、環状加熱部６１の内周側に処理液のガスが入り込み、基板９の下面９２と環状加熱部６１の上面との間の空間を通過することを抑制することができる。また、内側周壁部７２がスピンチャック２１と環状加熱部６１との間に配置され、不活性ガスを噴出するガス噴出部７３が、内側周壁部７２の上端に設けられる。これにより、環状加熱部６１の内周側の空間を埋めつつ、不活性ガスにより当該空間の圧力を高くして、処理液のガスが環状加熱部６１の内周側に入り込むことをさらに抑制することができる。

【0057】

ところで、環状加熱部６１では、温度を急激に上下させることが困難であるため、通常、基板９の有無にかかわらず、環状加熱部６１の温度を一定に保つ制御が行われる。基板処理装置１において、ガス噴出部７３を省略しつつ、環状加熱部６１における加熱ガスの噴出量を増大することも考えられるが、この場合、スピンチャック２１に基板９が保持された直後に、環状加熱部６１の温度が急激に上昇し、環状加熱部６１の温度が不安定となる。その結果、処理液による処理レート（例えば、エッチングレート）が不安定となる。したがって、環状加熱部６１を有する基板処理装置１において、安定して処理を行うには、環状加熱部６１における加熱ガスの噴出量を、環状加熱部６１の温度の変動が小さくなる最適値に設定し、不活性ガスを噴出するガス噴出部７３を別途設けることが好ましい。なお、環状加熱部６１の周囲が外側周壁部７１により囲まれる基板処理装置１では、外乱による環状加熱部６１の温度の変動を抑制することが可能となる。

【0058】

基板処理装置１において求められる基板９の処理レート（処理液による処理レート）によっては、環状加熱部６１が省略されてもよい。図６は、基板処理装置１の他の例を示す図である。図６の基板処理装置１では、図１の基板処理装置１と比較して、環状加熱部６１および内側周壁部７２が省略される。また、外側周壁部７１ａの上端が基板９の外周縁に近接し、ガス噴出部７３が中央突出部２３１の上面に取り付けられる。他の構成は、図１の基板処理装置１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付している。

【0059】

図６の基板処理装置１では、外側周壁部７１ａの上端面が、上下方向において基板９の外周縁に近接しつつ直接的に対向する。これにより、外側周壁部７１ａが、単体で防護周壁部となり、処理液から発生するガスの下面９２近傍への回り込みを抑制する。その結果、当該ガスが、基板９の下面９２に（および、フープ内で他の基板に）悪影響を及ぼすことを抑制することができる。また、不活性ガスを噴出するガス噴出部７３が、外側周壁部７１ａにより囲まれる空間の内部に設けられる。これにより、当該空間の圧力を高くして、処理液のガスが下面９２近傍に回り込むことをさらに抑制することができる。

【0060】

図７は、基板処理装置１のさらに他の例を示す図である。図７の基板処理装置１では、図１の環状加熱部６１、内側周壁部７２およびガス噴出部７３が省略され、厚さが大きい円筒状の外側周壁部７１ｂが用いられる。図７の基板処理装置１においても、外側周壁部７１ｂの上端が基板９の外周縁に近接する。これにより、外側周壁部７１ｂが、単体で防護周壁部となり、処理液から発生するガスの下面９２近傍への回り込みを抑制する。その結果、当該ガスが、基板９の下面９２に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。また、外側周壁部７１ｂの上端がスピンチャック２１の外周縁にも近接する。図７の基板処理装置１では、基板９の下面９２の中央部から外側の領域に対する下側の空間を、外側周壁部７１ｂにより埋めることができ、当該下側の空間に多くの処理液のガスが入り込むことを、より確実に防止することができる。

【0061】

上記基板処理装置１では様々な変形が可能である。

【0062】

基板処理装置１において、防護周壁部７１０（または、防護周壁部である外側周壁部７１ａ，７１ｂ）の下側開口は必ずしも閉塞される必要はなく、処理液から発生するガスの下面９２近傍への回り込みが抑制可能であるならば、下側開口が部分的、または、全体的に開放されていてもよい。例えば、処理液を基板９に供給する際に、防護周壁部（外側周壁部７１，７１ａ，７１ｂ）の下端が、排気口３４１よりも下方に配置される図１、図６および図７の基板処理装置１では、下側開口が閉塞されていない場合でも、処理液のガスの下面９２近傍への回り込みがある程度抑制可能である。なお、排気口３４１は、カップ固定部３２に設けられてもよい。

【0063】

防護周壁部７１０（または、防護周壁部である外側周壁部７１ａ，７１ｂ）により、処理液から発生するガスの下面９２近傍への回り込みを低減する基板処理装置１では、必要に応じて内側周壁部７２およびガス噴出部７３が設けられるのみであってもよい。すなわち、図１の基板処理装置１において、内側周壁部７２およびガス噴出部７３が省略されてもよく、図６の基板処理装置１においてガス噴出部７３が省略されてもよい。

【0064】

図１の基板処理装置１において、環状加熱部６１の外周面の一部に、上下方向に延びる凹部が形成されてもよい。この場合でも、外側周壁部７１を有する基板処理装置１では、比較例の基板処理装置８に比べて、処理液から発生するガスの下面９２近傍への回り込みが低減されるため、当該ガスが基板９に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能である。

【0065】

処理液供給部４は、基板９の外周縁に対して、径方向の外側、または、下側から処理液を供給してもよい。また、処理液供給部４は、基板９の上面９１の中央部等に処理液を供給するものであってもよい。基板９の上面９１において周縁部よりも内側の領域を処理液から保護する上面ガス供給部５は、必要に応じて設けられればよい。

【0066】

基板９の下面９２を吸着保持する基板保持部は、真空チャックであるスピンチャック２１以外に、静電チャック等であってもよい。

【0067】

基板処理装置１において処理が行われる基板は半導体基板には限定されず、ガラス基板や他の基板であってもよい。

【0068】

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。

【符号の説明】

【0069】

１ 基板処理装置
４ 処理液供給部
９ 基板
２１ スピンチャック
２２ スピンモータ
２３ ケーシング
６１ 環状加熱部
７１，７１ａ，７１ｂ 外側周壁部
７２ 内側周壁部
７３ ガス噴出部
９１ （基板の）上面
９２ （基板の）下面
３４１ 排気口
６１０ （環状加熱部の）外周縁部
６１９ （環状加熱部の）内周縁部
７１０ 防護周壁部
Ｊ１ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】