特開 2024-145593 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024145593

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 R

H01L21/306 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023058023

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000002428

【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】上田 弦

(72)【発明者】

【氏名】小曽根 彰紀

(72)【発明者】

【氏名】笹平 幸之介

(72)【発明者】

【氏名】小山 裕貴

【テーマコード（参考）】

5F043

【Ｆターム（参考）】

5F043DD07

5F043DD13

5F043EE07

5F043EE08

5F043EE09

5F043EE10

5F043EE12

(57)【要約】

【課題】基板の面内における処理レートの均一性を向上させることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、基板Ｗを保持し、回転可能とする保持部１０と、基板Ｗに、第１の処理液と、第１の処理液よりも温度の低い第２の処理液とを供給する処理液供給部２１と、基板Ｗの外周縁に沿う形状の内周縁を有し、全周に亘って一体的に形成された円環状のリング部材３１であって、その周方向に液体が流動する流路３３を有するリング部材３１と、流路３３に液体を供給する液体供給部３４と、を備え、液体供給部３４が、流路３３に液体を供給することで、リング部材３１の温度を第１の処理液の温度より小さく、第２の処理液の温度より大きくなるように設定された所定の温度に調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持し、回転可能とする保持部と、
前記基板に、第１の処理液と、前記第１の処理液よりも温度の低い第２の処理液とを供給する処理液供給部と、
前記基板の外周縁に沿う形状の内周縁を有し、全周に亘って一体的に形成された円環状のリング部材であって、その周方向に液体が流動する流路を有するリング部材と、
前記流路に液体を供給する液体供給部と、
を備え、
前記液体供給部が、前記流路に液体を供給することで、前記リング部材の温度を第１の処理液の温度より小さく、第２の処理液の温度より大きくなるように設定された所定の温度に調整する基板処理装置。

【請求項2】

前記流路は、前記所定の温度より高温の第１の液体が流動する第１の流路と、前記所定の温度より低温の第２の液体が流動する第２の流路と、を有し、
前記第１の流路に供給される前記第１の液体の流量と、前記第２の流路に供給される前記第２の液体の流量と、を制御することで、前記リング部材の温度を所定の温度に調整する制御部と、
を備える請求項１記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記リング部材は、前記リング部材の温度を検出する検出部を有し、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記リング部材の温度に応じて、前記第１の流路に供給される前記第１の液体の流量、及び前記第２の流路に供給される前記第２の液体の流量の少なくとも一方を制御する請求項２記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１の流路に供給される前記第１の液体の流量が、前記第２の流路に供給される前記第２の液体の流量より多くなるように制御する請求項２記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記リング部材を昇降可能とするリング部材昇降機構と、
を備え、
前記リング部材昇降機構は、前記リング部材を、前記リング部材の内周縁が前記基板の外周縁に近接した接近位置と、前記リング部材の内周縁が前記基板の外周縁から退避した退避位置との間で移動させる請求項１記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記基板の外径よりも大きい径を有し、前記基板の面に対向する加熱部と、
を備える請求項１記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記液体供給部が前記流路に供給する前記液体は、前記第１の処理液である請求項１記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記液体供給部が前記第１の流路に供給する前記第１の液体は、前記第１の処理液である請求項２記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの製造工程においては、ウェーハやガラス基板などの基板の表面に設けられた膜に、エッチング液を供給して所望のパターンを形成している。このようなエッチング処理を行う装置として、回転させた基板の中心領域に、エッチング液を供給する基板処理装置が提案されている。この場合、基板の中心領域に供給されたエッチング液は、遠心力により基板の外周縁に向けて広がるので、基板の表面が供給されたエッチング液でエッチング処理されることになる。

【0003】

ここで、エッチング処理は、エッチング液とエッチング対象の除去部分との化学反応により行われるため、エッチング液が除去部分に接触している時間を確保する必要がある。この場合、基板の単位時間当たりの回転数を高くすると、エッチング液の流速が速くなるので、エッチング反応が進まない。そこで、エッチング処理を行う際には、純水等の洗浄液による洗浄処理などの場合に比べて、基板の回転数を低くしている。基板の回転数を低くすれば、エッチング液の流速は遅くなるので、エッチング液が除去部分に接触している時間を長くすることができる。これにより、除去部分に対して、エッチング反応を促進することができる。

【0004】

ところが、基板の外周縁においては、表面張力により、エッチング液が外方に排出され難くなる。しかも、基板の回転数を低くすると、径方向外側に働く遠心力が小さくなり、さらに基板からエッチング液が排出され難くなる。そのため、基板の外周縁では、エッチング液が滞留しやすくなる。ここで、基板の中心領域に供給されたエッチング液は、除去部分との化学反応を行いつつ、基板の外周縁に向けて流れる。基板の外周縁に流れてきたエッチング液は、既に使用されたエッチング液、すなわち、除去部分との反応性が低下したエッチング液となる。反応性が低下したエッチング液が、基板の外周縁に滞留すると、基板の外周縁における処理レートが低下して、基板の面内における処理レートの均一性が損なわれることになる。

【0005】

そのため、基板の外周に、基板の外周縁に沿う形状の内周縁が形成された円環状のリング部材を設け、リング部材によって基板の表面が拡張されるようにした基板処理装置が提案されている（特許文献１）。これにより、基板の外周縁に流れてきたエッチング液に対して表面張力が働かなくなるので、エッチング液を基板の外側に円滑に排出することができる。このようにすれば、反応性が低下したエッチング液が、基板の外周縁に滞留することを抑制できるので、基板の面内における処理レートの均一性を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２２－１５５３７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、このような、基板の外周縁にリング部材を設けた基板処理装置では、エッチング処理中に基板に供給された高温のエッチング液が、基板の回転によって基板の外周縁へと広がることで、リング部材が高温に熱せられる。エッチング処理後、エッチング液を低温の洗浄液に置換するため、基板に供給された低温の洗浄液が、基板の回転によって基板の外周縁へと広がることで、リング部材が冷却される。このような温度変動によって、リング部材は、熱膨張及び熱収縮を引き起こす。これにより、リング部材は歪んでしまうことがある。リング部材に歪みが生じると、基板の外周縁と均一に近接することが困難となる。

【0008】

リング部材と基板の外周縁が近接していない箇所が存在すると、その箇所では基板の表面が拡張されていない状態、すなわち、リング部材が設けられていない状態と同様になるため、エッチング液が基板の外周縁に滞留してしまい、基板の外周縁における処理レートが低下してしまう。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、基板の面内における処理レートの均一性を向上させることができる基板処理装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施形態に係る基板処理装置は、基板を保持し、回転可能とする保持部と、前記基板に、第１の処理液と、前記第１の処理液よりも温度の低い第２の処理液とを供給する処理液供給部と、前記基板の外周縁に沿う形状の内周縁を有し、全周に亘って一体的に形成された円環状のリング部材であって、その周方向に液体が流動する流路を有するリング部材と、前記流路に液体を供給する液体供給部と、を備え、前記液体供給部が、前記流路に液体を供給することで、前記リング部材の温度を第１の処理液の温度より小さく、第２の処理液の温度より大きくなるように設定された所定の温度に調整する。

【発明の効果】

【0011】

本発明の実施形態によれば、基板の面内における処理レートの均一性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】リング部材を例示するための模式平面図（Ａ）、図２（Ａ）におけるリング部材を矢印Ａの方向から見た図（Ｂ）である。

【図3】エッチング処理中の各部材の位置を説明する断面図（Ａ）、洗浄処理中の各部材の位置を説明する断面図（Ｂ）である。

【図4】図２（Ａ）のＢ－Ｂ線の断面位置でのエッチング処理中におけるエッチング液の流動状態を示す模式断面図である。

【図5】実施形態の基板処理の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［構成］
以下、本発明の実施形態に係る基板処理装置１について、図１から図４を参照して説明する。基板Ｗについて、処理対象となる面を表面とし、その反対側の面を裏面とする。なお、本実施形態により処理される基板Ｗの表面には、例えば、窒化膜が形成されている。図１に示すように、基板処理装置１は、保持部１０、供給部２０、リング部３０、回転機構４０、回収部５０及び制御部６０を備える。

【0014】

保持部１０は、基板Ｗを回転可能に水平保持する。保持部１０は、載置部１１、シャフト１２、保持ピン１３及びピン開閉機構１４を備える。

【0015】

載置部１１は、円柱状を成しており、径方向の大きさは、基板Ｗよりも大きい。載置部１１は、基板Ｗの裏面と対向する面１１ａを有する。また、面１１ａの中央領域は、開口している。

【0016】

シャフト１２は、載置部１１よりも径が小さい円柱状を成しており、載置部１１の面１１ａとは反対側の面に、軸線が合うように接続されている。また、シャフト１２は、中空となっており、平面視において面１１ａの開口とシャフト１２の中空が重なるように形成されている。

【0017】

保持ピン１３は、基板Ｗの外周縁と接することで、基板Ｗを水平に保持する。保持ピン１３は、載置部１１の面１１ａに等間隔で複数設けられる。図２（Ａ）に示すように、本実施形態では、保持ピン１３は、６つ設けられている。

【0018】

ピン開閉機構１４は、複数の保持ピン１３を、基板Ｗから離れた開位置と、基板Ｗの外周縁に接して基板Ｗを保持する閉位置との間で移動させる。

【0019】

供給部２０は、図１に示すように、保持部１０の上方に設けられている。供給部２０は、処理液供給部２１、加熱部２２及び供給部昇降機構２３を備える。

【0020】

処理液供給部２１は、保持部１０によって保持された基板Ｗの表面に処理液を供給する。本実施形態において、処理液は、第１の処理液及び第２の処理液である。第１の処理液とは、例えば、リン酸を含む水溶液（以下、リン酸溶液とする）、フッ化水素を含む水溶液等のエッチング液Ｌｐである。第２の処理液とは、例えば、純水、ＩＰＡ等の洗浄液Ｌｗである。また、第１の処理液の温度は、例えば１６０℃、第２の処理液の温度は、例えば２５℃とすることができる。本実施形態では、エッチング液Ｌｐにリン酸溶液、洗浄液Ｌｗに純水を用いる。処理液供給部２１は、処理液ノズル２１１、処理液槽２１２、処理液供給管２１３、ポンプ２１４、バルブ２１５及び流量計２１６を備える。

【0021】

処理液ノズル２１１は、第１の処理液ノズル２１１ａ及び第２の処理液ノズル２１１ｂを備える。第１の処理液ノズル２１１ａは、エッチング液Ｌｐを基板Ｗの表面に供給する。第２の処理液ノズル２１１ｂは、洗浄液Ｌｗを基板Ｗの表面に供給する。

【0022】

処理液槽２１２は、複数の処理液を処理液ごとに貯留する。処理液槽２１２は、エッチング液Ｌｐを貯留する第１の処理液槽２１２ａ及び洗浄液Ｌｗを貯留する第２の処理液槽２１２ｂを備える。また、第１の処理液槽２１２ａは、内部に加熱部（図示せず）が設けられている。加熱部は、基板Ｗへの処理に応じてエッチング液Ｌｐを加熱し、エッチング液Ｌｐの温度を調整する。本実施形態では、加熱部は、リン酸溶液を、例えば１６０℃程度となるように加熱する。

【0023】

処理液供給管２１３は、処理液槽２１２に貯留されている処理液を処理液ノズル２１１に送るための配管である。すなわち、処理液供給管２１３の一端は、処理液ノズル２１１に接続され、処理液供給管２１３の他端は、処理液槽２１２に接続されている。処理液供給管２１３は、第１の処理液供給管２１３ａ及び第２の処理液供給管２１３ｂを備える。第１の処理液供給管２１３ａは、一端が第１の処理液槽２１２ａに接続され、他端が第１の処理液ノズル２１１ａに接続されている。第２の処理液供給管２１３ｂは、一端が第２の処理液槽２１２ｂに接続され、他端が第２の処理液ノズル２１１ｂに接続されている。

【0024】

ポンプ２１４は、処理液供給管２１３に設けられる。ポンプ２１４は、処理液槽２１２に貯留されている処理液を処理液ノズル２１１に供給する。

【0025】

バルブ２１５は、処理液供給管２１３に設けられる。バルブ２１５は、処理液の供給開始及び供給停止する機能と、流量を調整する機能を有する。

【0026】

流量計２１６は、処理液供給管２１３に設けられる。流量計２１６は、処理液供給管２１３を流動する処理液の流量を検出する。

【0027】

加熱部２２は、基板Ｗの表面上のエッチング液Ｌｐを例えば、１８０℃に加熱する。なお、基板Ｗの表面に供給されたエッチング液Ｌｐを加熱する、とは、基板Ｗを加熱し、基板Ｗを介してエッチング液Ｌｐを間接的に加熱する態様も含むものとする。加熱部２２は、プレート２２１及びヒータ２２２を備える。

【0028】

プレート２２１は、円形状を成しており、基板Ｗの表面と対向して水平に設けられている。プレート２２１の外径は、基板Ｗの外径よりも大きい。プレート２２１は、耐熱性と耐薬性を備えていることが好ましく、例えば、石英により形成される。本実施形態においては、プレート２２１は、２つの供給口２２１ａを有する。供給口２２１ａは、プレート２２１において、基板Ｗの回転軸に対応する位置から少しずれた位置に処理液ノズル２１１ごとに形成される。これにより、基板Ｗの回転に伴って、基板Ｗにおける供給口２２１ａの対向する位置が逐次変化し、エッチング液Ｌｐの温度を均一化することができる。また、２つの供給口２２１ａには、第１の処理液ノズル２１１ａ及び第２の処理液ノズル２１１ｂの先端がそれぞれ挿通されている。

【0029】

ヒータ２２２は、円形でシート状を成している。ヒータ２２２は、同心円状に複数設けられていても良い。この場合、円形状のヒータ片の外側に円環状のヒータ片を複数設ける。ヒータ２２２は、通電することにより、熱を発生させる。また、複数のヒータ２２２は、径方向外側に向かうほど高温になるように熱を発生させてもよい。これにより、基板Ｗの外周縁が放熱によって温度が低下することを抑制する。ヒータ２２２は、貫通孔２２２ａを有する。貫通孔２２２ａは、ヒータ２２２において、基板Ｗの回転軸から少しずれた位置であり、平面視において供給口２２１ａと同位置に処理液ノズル２１１ごとに形成される。２つの貫通孔２２２ａには、第１の処理液ノズル２１１ａ及び第２の処理液ノズル２１１ｂがそれぞれ挿通されている。

【0030】

供給部昇降機構２３は、供給部２０を基板Ｗに対して接離する方向に移動させる。例えば、供給部昇降機構２３は、供給部２０を、図１に示すように、基板Ｗの搬入出が可能となるように基板Ｗから離れた待機位置と、図３（Ａ）に示すように、エッチング処理時にエッチング液Ｌｐを加熱できるように基板Ｗと所定の間隔を空けて近接した加熱位置との間で移動させる。

【0031】

リング部３０は、リング部材３１、リング部材昇降機構３２、流路３３、液体供給部３４、液体排出管３５及び検出部３６を備える。

【0032】

リング部材３１は、図２（Ａ）に示すように、基板Ｗの外周縁に沿う形状の内周縁が全周に亘って一体的に形成された円環状の部材である。リング部材３１は、板状を成しており、その外径は、加熱部２２のプレート２２１の外径より小さい。リング部材３１は、耐熱性と耐薬性を備えていることが好ましく、その材質は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）とすることができる。リング部材３１は、後述するリング部材昇降機構３２により昇降可能に、載置部１１の面１１ａ上に設けられている。リング部材３１は、基板Ｗの外周縁と非接触で近接することで、基板Ｗの回転によって基板Ｗの外周縁に広がったエッチング液Ｌｐを基板Ｗ外に円滑に排出する。なお、リング部材３１における加熱部２２のプレート２２１と対向する面を表面、その反対側の面を裏面とする。リング部材３１の表面は、水平面であることが好ましい。リング部材３１は、カバー部３１ａ、切欠３１ｂ及び孔３１ｃを有する。

【0033】

カバー部３１ａは、図４に示すように、リング部材３１の外周縁の全周に亘って一体的に載置部１１側に突出した部材である。カバー部３１ａは、リング部材３１が基板Ｗの外周縁に近接しているとき、リング部材３１より径方向外側に飛散したエッチング液Ｌｐが、基板Ｗの裏面に回り込むことを防ぐ。

【0034】

切欠３１ｂは、リング部材３１の内周側の側面に設けられた凹部である。また、切欠３１ｂは、図２（Ａ）に示すように、保持ピン１３との干渉を避けることができるよう、閉位置にある保持ピン１３が入るような形状である。本実施形態では、Ｕ字形の例を示しているが、このような形状には限定されない。切欠３１ｂは、平面視において、保持ピン１３と同様の位置に同数設けられている。よって、本実施形態では、６つ設けられている。

【0035】

孔３１ｃは、図２（Ｂ）に示すように、リング部材３１の外周側のカバー部３１ａを含む側面に形成されている。孔３１ｃの一端は、後述する第１の流路３３ａの先端又は第２の流路３３ｂの先端に接続される。また、孔３１ｃの他端は、後述する第１の液体供給管３４１ａの先端又は第２の液体供給管３４１ｂの先端が接続されている。なお、図２（Ｂ）では、後述する液体供給管３４１及び液体排出管３５の図示を省略している。

【0036】

リング部材昇降機構３２は、基板Ｗの回転軸方向におけるリング部材３１の位置を移動させる。例えば、リング部材昇降機構３２は、リング部材３１を、図３（Ａ）に示すように、リング部材３１の内周縁が基板Ｗの外周縁に近接した接近位置と、図３（Ｂ）に示すように、リング部材３１の内周縁が基板Ｗの外周縁から退避した退避位置とに移動させる。

【0037】

接近位置とは、具体的には、エッチング液Ｌｐが基板Ｗとリング部材３１の隙間から概ね落下しない程度まで、リング部材３１の内周縁と基板Ｗの外周縁が近接している位置のことをいう。リング部材３１が接近位置にあるとき、リング部材３１の表面は、基板Ｗの表面と面一、もしくは基板Ｗの表面よりも僅かに低い位置にある。

【0038】

退避位置とは、具体的には、基板Ｗが搬入出可能であり、基板Ｗの外周縁及び基板Ｗの外周縁付近の処理液がリング部材３１からの輻射熱によって加熱されないよう、リング部材３１が基板Ｗの外周縁から離れている位置のことをいう。リング部材３１が退避位置にあるとき、載置部１１の面１１ａとリング部材３１との間には、後述する液体供給管３４１及び液体排出管３５が通る隙間が形成されている。

【0039】

流路３３は、図４に示すように、リング部材３１の内部に設けられる。より好ましくは、リング部材３１のカバー部３１ａを含む外周縁の内部の全周に設けられる。流路３３は、処理液が流動することで、リング部材３１を所定の温度に保つ。所定の温度とは、基板Ｗに供給される複数の処理液のうち、最も高温で処理するときの処理液の温度より小さく、最も低温で処理するときの処理液の温度より大きくなるように設定された温度である。また、所定の温度とは、リング部材３１が退避位置にあるとき、リング部材３１の輻射熱によって基板Ｗに意図しないエッチング処理を引き起こさない温度のうち、最も高い温度であることが好ましい。流路３３は、第１の流路３３ａ及び第２の流路３３ｂを有する。

【0040】

第１の流路３３ａは、第１の処理液槽２１２ａに貯留されているエッチング液Ｌｐが供給される。第２の流路３３ｂは、第２の処理液槽２１２ｂに貯留されている洗浄液Ｌｗが供給される。第１の流路３３ａは、基板Ｗの外周縁に熱が伝達しやすいよう、第２の流路３３ｂと比べ、リング部材３１の内周縁に直線距離で近い位置に設けられることが好ましい。図４に示すように、本実施形態では、リング部材３１の回転軸方向に並べて設けられた２つの流路３３のうち、リング部材３１の表面に近い側を第１の流路３３ａ、載置部１１に近い側を第２の流路３３ｂとしている。また、第１の流路３３ａ及び第２の流路３３ｂは、それぞれ複数設けられていてもよい。この場合、第１の流路３３ａ、第２の流路３３ｂが交互に配置されることが好ましい。

【0041】

液体供給部３４は、液体供給管３４１、ポンプ３４２、バルブ３４３及び流量計３４４を備える。

【0042】

液体供給管３４１は、流路３３に液体を供給するための配管である。本実施形態において、流路３３に供給する液体は、処理液槽２１２に貯留されている処理液である。すなわち、液体供給管３４１は、一端が処理液槽２１２に接続され、他端が孔３１ｃを介して流路３３に接続されている。液体供給管３４１は、図１に示すように、面１１ａの開口及びシャフト１２の中空に挿通されている。液体供給管３４１の途中には、載置部１１の回転を阻害しないようにロータリージョイント（図示せず）が設けられている。また、液体供給管３４１は、載置部１１とリング部材３１の裏面との隙間を通して、流路３３に処理液を供給するように接続されている。液体供給管３４１は、第１の液体供給管３４１ａ及び第２の液体供給管３４１ｂを有する。第１の液体供給管３４１ａは、一端が第１の処理液槽２１２ａに接続され、他端が第１の流路３３ａに接続されている。また、第２の液体供給管３４１ｂは、一端が第２の処理液槽２１２ｂに接続され、他端が第２の流路３３ｂに接続されている。

【0043】

ポンプ３４２は、液体供給管３４１に設けられる。ポンプ３４２は、処理液槽２１２に貯留されている処理液を流路３３に供給する。

【0044】

バルブ３４３は、液体供給管３４１に設けられる。バルブ３４３は、処理液の供給開始及び供給停止する機能と、流量を調整する機能を有する。

【0045】

流量計３４４は、液体供給管３４１に設けられる。流量計３４４は、液体供給管３４１を流動する処理液の流量を検出する。

【0046】

液体排出管３５は、流路３３を流動した液体を回収するための配管である。本実施形態において、流路３３を流動する液体は、処理液槽２１２に貯留されている処理液である。液体排出管３５を介して回収された液体は、処理液槽２１２に送られる。すなわち、液体排出管３５は、一端が孔３１ｃを介して流路３３に接続され、他端が処理液槽２１２に接続されている。液体排出管３５は、図１に示すように、面１１ａの開口及びシャフト１２の中空に挿通されている。液体排出管３５は、載置部１１とリング部材３１の裏面との隙間を通して、流路３３から処理液を排出するように接続される。また、液体排出管３５には、載置部１１の回転を阻害しないようにロータリージョイント（図示せず）が設けられている。液体排出管３５は、第１の液体排出管３５ａ及び第２の液体排出管３５ｂを有する。第１の液体排出管３５ａは、一端が第１の流路３３ａに接続され、他端が第１の処理液槽２１２ａに接続されている。また、第２の液体排出管３５ｂは、一端が第２の流路３３ｂに接続され、他端が第２の処理液槽２１２ｂに接続されている。

【0047】

検出部３６は、流路３３に処理液が供給されている状態のリング部材３１の温度を検出する。検出部３６は、加熱部２２からの放射熱の影響を直接受けない位置、例えば、リング部材３１の裏面に設けられていることが好ましい。また、検出部３６は、図４に示すように、基板Ｗ、及び基板Ｗに供給されたエッチング液Ｌｐからの放射熱の影響を直接受けない位置、例えば、リング部材３１の裏面のカバー部３１ａ付近に設けられていることが好ましい。検出部３６としては、例えば、熱電対、測温抵抗体を用いることができる。また、検出部３６が導線（図示せず）等を必要とする熱電対である場合、導線は液体供給管３４１及び液体排出管３５と同様に、面１１ａの開口及びシャフト１２の中空に挿通される。

【0048】

回転機構４０は、保持部１０及びリング部材３１を共に所定の回転数で回転させる。回転機構４０は、モータ等の駆動源（図示せず）を有し、駆動源が保持部１０及びリング部材３１を回転させる。

【0049】

回収部５０は、カップ５１及びカップ昇降機構５２を備える。

【0050】

カップ５１は、円筒状を成しており、保持部１０とリング部材３１を囲むように設けられる。カップ５１の周壁の上部は、径方向の内側に向かって傾斜しており、保持部１０が露出するように開口している。カップ５１は、基板Ｗの回転によって、保持部１０より径方向外側に飛散した処理液を回収する。また、カップ５１は、回収した処理液を、配管（図示せず）を介して、回収タンク（図示せず）へと送る。

【0051】

カップ昇降機構５２は、基板Ｗの回転軸方向におけるカップ５１の位置を移動させる。例えば、カップ昇降機構５２は、カップ５１を、図１に示すように、基板Ｗの搬入出が可能となるように下降した下降位置と、図３に示すように、飛散した処理液を回収できるように上昇した上昇位置とに移動させる。

【0052】

制御部６０は、基板処理装置１の各部を制御する。制御部６０は、プログラムを実行する演算部（図示せず）、プログラムや動作条件などの各種情報を記憶する記憶部（図示せず）、各種情報を入力する入力部（図示せず）、各種情報を表示する表示部（図示せず）及び各要素を駆動する駆動回路（図示せず）を有する。すなわち、制御部６０は、ピン開閉機構１４、供給部昇降機構２３、リング部材昇降機構３２、回転機構４０、カップ昇降機構５２、ポンプ２１４、３４２、バルブ２１５、３４３、及びヒータ２２２を制御する。

【0053】

例えば、制御部６０は、処理液供給管２１３及び液体供給管３４１を流動する処理液を所定の流量となるようにバルブ２１５，３４３を制御する。制御部６０は、第１の液体供給管３４１ａを流動するエッチング液Ｌｐの流量が、第２の液体供給管３４１ｂを流動する洗浄液Ｌｗの流量より多くなるようにバルブ３４３を制御することが好ましい。

【0054】

また、制御部６０は、流量計２１６、３４４により検出された処理液供給管２１３又は液体供給管３４１を流動する処理液が所定の流量に満たない場合、所定の流量を満たすようにバルブ２１５、３４３を制御することで、基板Ｗの表面又は流路３３に供給される処理液の流量を調整する。例えば、制御部６０は、流量計２１６により検出されたエッチング液Ｌｐの流量が所定の流量よりも少ない場合、バルブ２１５を制御し、基板Ｗの表面に供給されるエッチング液Ｌｐの流量を多くすることで、所定の流量を満たすように制御する。

【0055】

また、制御部６０は、検出部３６により検出されたリング部材３１の温度に応じて、バルブ３４３を制御することで、流路３３に供給されるエッチング液Ｌｐ及び洗浄液Ｌｗの少なくとも一方の流量を調整する。例えば、制御部６０は、基板処理装置１の動作中、検出部３６により検出された温度が所定の温度よりも低い場合、バルブ３４３を制御することで、第１の流路３３ａに供給される高温のエッチング液Ｌｐの流量が多くなるように制御する。もしくは、第２の流路３３ｂに供給される低温の洗浄液Ｌｗの流量が少なくなるように制御する。

【0056】

［動作］
以上のような本実施形態の基板処理装置１の動作を、上記の図１～図４に加えて、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、リング部材３１に設けられた流路３３には、基板処理装置１の動作中、常に処理液槽２１２から液体供給管３４１を通じて、エッチング液Ｌｐ及び洗浄液Ｌｗが供給されている。すなわち、リング部材３１は、基板Ｗが搬入される以前から、流路３３を流動するエッチング液Ｌｐ及び洗浄液Ｌｗによって所定の温度で保たれている。

【0057】

まず、供給部２０は待機位置に配置され、保持ピン１３は開位置にあり、リング部材３１は退避位置にあり、カップ５１は下降位置にある。また、予め加熱部２２のヒータ２２２に通電することにより、プレート２２１は、例えば、１８０℃に保たれている。この状態で、基板Ｗが保持部１０と供給部２０との間に搬入され（ステップＳ０１）、保持ピン１３が開位置から閉位置に移動することで、図１に示すように、基板Ｗが保持部１０によって保持される（ステップＳ０２）。その後、カップ昇降機構５２によって、カップ５１が下降位置から上昇位置に移動する。また、リング部材昇降機構３２によって、リング部材３１が退避位置から接近位置に移動する（ステップＳ０３）。

【0058】

リング部材３１が接近位置に移動すると、基板Ｗ、保持部１０及びリング部材３１が、回転機構４０によって所定の回転数で回転する（ステップＳ０４）。このときの回転数は、例えば、１００ｒｐｍ以下である。その後、図３（Ａ）に示すように、供給部２０は加熱位置に移動し、処理液供給部２１は基板Ｗの表面の中心領域にエッチング液Ｌｐを供給する（ステップＳ０５）。また、供給部２０に設けられた加熱部２２によって、基板Ｗの表面上のエッチング液Ｌｐが加熱される。このとき、リング部材３１は、予め流路３３を流動するエッチング液Ｌｐ及び洗浄液Ｌｗによって所定の温度で保たれている。そのため、加熱位置に位置する加熱部２２による急激な加熱によって引き起こされるリング部材３１の熱膨張を抑制することができる。

【0059】

供給されたエッチング液Ｌｐは、基板Ｗの回転によって基板Ｗの中心領域から外周縁に向けて流れる。これにより、基板Ｗの表面全体にエッチング液Ｌｐが広がり、加熱されたエッチング液Ｌｐによって基板Ｗに形成された窒化膜が除去される。基板Ｗの外周縁に流れたエッチング液Ｌｐは、リング部材３１によって基板Ｗの外周縁における流速の変化が小さくなるので、図４に示すように、基板Ｗの外周縁で滞留せず、リング部材３１の表面に流れる。このとき、リング部材３１は、予め流路３３のエッチング液Ｌｐ及び洗浄液Ｌｗによって所定の温度で保たれている。そのため、高温のエッチング液Ｌｐによる急激な加熱によって引き起こされるリング部材３１の熱膨張を抑制することができる。また、リング部材３１が所定の温度に保たれているため、基板Ｗの外周縁の温度、及び基板Ｗの外周縁上のエッチング液Ｌｐの温度が下がりにくくなる。したがって、基板Ｗの外周縁における処理レートが向上する。そして、リング部材３１の表面に流れたエッチング液Ｌｐは、リング部材３１の外周縁から外方に排出される。

【0060】

所定の時間が経過したら、処理液供給部２１は、基板Ｗへのエッチング液Ｌｐの供給を停止する（ステップＳ０６）。エッチング液Ｌｐの供給停止後、リング部材昇降機構３２によって、接近位置にあるリング部材３１が退避位置に移動する（ステップＳ０７）。これにより、基板Ｗ上に残留したエッチング液Ｌｐ、又は後述する基板Ｗの表面に供給され基板Ｗの外周縁に広がった洗浄液Ｌｗが、リング部材３１の輻射熱によって加熱され、基板Ｗの外周縁で意図しないエッチング処理が生じることを抑制することができる。また、エッチング処理後に基板Ｗのベベル部に残存したエッチング液Ｌｐを、洗浄処理中に洗浄液Ｌｗによって洗い流すことができる。

【0061】

その後、図３（Ｂ）に示すように、処理液供給部２１によって基板Ｗの表面の中心領域に洗浄液Ｌｗが供給される（ステップＳ０８）。供給された洗浄液Ｌｗは、基板Ｗの回転によって基板Ｗの中心領域から外周縁に向けて流れる。これにより、基板Ｗの表面のエッチング液Ｌｐが洗い流される。このときの回転数は、例えば、１５０ｒｐｍ～３００ｒｐｍ程度である。また、リング部材３１は、予め流路３３のエッチング液Ｌｐ及び洗浄液Ｌｗによって所定の温度で保たれている。そのため、低温の洗浄液Ｌｗによる急激な冷却によって引き起こされるリング部材３１の熱収縮を抑制することができる。所定の時間が経過したら、処理液供給部２１は洗浄液Ｌｗの供給を停止し、供給部２０は待機位置に移動する（ステップＳ０９）。

【0062】

洗浄液Ｌｗの供給停止後、基板Ｗ及びリング部材３１は、回転機構４０によって回転が停止される（ステップＳ１０）。その後、カップ５１は上昇位置から下降位置に移動する。また、保持ピン１３は閉位置から開位置に移動する（ステップＳ１１）。その後、基板Ｗが搬出される（ステップＳ１２）。

【0063】

[効果]
このように、本実施形態の基板処理装置１によれば、基板Ｗを保持し、回転可能とする保持部１０と、基板Ｗに、第１の処理液と、第１の処理液よりも温度の低い第２の処理液とを供給する処理液供給部２１と、基板Ｗの外周縁に沿う形状の内周縁を有し、全周に亘って一体的に形成された円環状のリング部材３１であって、その周方向に液体が流動する流路３３を有するリング部材３１と、流路３３に液体を供給する液体供給部３４と、を備え、液体供給部３４が、流路３３に液体を供給することで、リング部材３１の温度を第１の処理液の温度より小さく、第２の処理液の温度より大きくなるように設定された所定の温度に調整する。すなわち、液体供給部３４によって、リング部材３１の周方向に設けられた流路３３に液体が供給されることで、リング部材３１は所定の温度を保つことができる。

【0064】

これにより、基板Ｗに供給されたエッチング液Ｌｐ及び洗浄液Ｌｗが基板Ｗの外周縁に広がること、又は加熱部２２が加熱位置に位置することによって引き起こされるリング部材３１の急激な加熱及び冷却を抑制することができる。すなわち、リング部材３１の熱膨張及び熱収縮を抑制することができる。そのため、リング部材３１は、基板Ｗの外周縁に均一に近接することができ、基板Ｗの外周縁でのエッチング液Ｌｐの滞留を抑制することができる。よって、基板Ｗの面内における処理レートの均一性を向上させることができる。

【0065】

流路３３は、所定の温度より高温の第１の液体が流動する第１の流路３３ａと、所定の温度より低温の第２の液体が流動する第２の流路３３ｂと、を有する。また、基板処理装置１は、第１の流路３３ａに供給される第１の液体の流量と、第２の流路３３ｂに供給される第２の液体の流量と、を制御することで、リング部材３１の温度を所定の温度に調整する制御部６０と、を備える。本実施形態では、第１の液体をエッチング液Ｌｐとし、第２の液体を洗浄液Ｌｗとしている。これにより、リング部材３１は、所定の温度を保つことができ、リング部材３１の熱膨張及び熱収縮を抑制することができる。

【0066】

リング部材３１の温度を検出する検出部３６を有するリング部３０を備え、制御部６０は、検出部３６により検出された温度に応じて、第１の流路３３ａに供給されるエッチング液Ｌｐの流量、及び第２の流路３３ｂに供給される洗浄液Ｌｐの流量の少なくとも一方を制御する。例えば、制御部６０は、基板処理中、検出部３６により検出されたリング部材３１の温度が所定の温度よりも低い場合、第１の流路３３ａに供給されるエッチング液Ｌｐの流量が多くなるように制御する。もしくは、第２の流路３３ｂに供給される洗浄液Ｌｗの流量が少なくなるように制御する。これにより、リング部材３１の温度が所定の温度から外れることがあっても、検出部３６により検出された温度に基づいて、リング部材３１の温度が所定の温度になるように調整することができる。したがって、リング部材３１の熱膨張及び熱収縮をより抑制することができる。

【0067】

制御部６０は、第１の流路３３ａに供給されるエッチング液Ｌｐの流量が、第２の流路３３ｂに供給される洗浄液Ｌｗの流量より多くなるように制御する。これにより、リング部材３１の温度は比較的高温に保たれるため、基板Ｗの外周縁、及び基板Ｗの表面上のエッチング液Ｌｐが加熱され、エッチング処理時における基板Ｗの外周縁の処理レートを向上させることができる。

【0068】

基板処理装置１は、リング部材３１を昇降可能とするリング部材昇降機構３２を備え、リング部材昇降機構３２は、リング部材３１を、リング部材３１の内周縁が基板Ｗの外周縁に近接した接近位置と、リング部材３１の内周縁が基板Ｗの外周縁から退避した退避位置との間で移動させる。例えば、流路３３を流動するエッチング液Ｌｐ及び洗浄液Ｌｗによって比較的高温に保たれたリング部材３１が、洗浄処理時にも接近位置にあると、基板Ｗの外周縁は加熱される。その加熱された基板Ｗの外周縁に向けて基板Ｗの中心領域から洗浄液Ｌｗが流れることにより、基板Ｗの外周縁はエッチングされる。このように、エッチング処理時では、加熱部２２及びリング部材３１によって基板Ｗの全面を保温していたとしても、洗浄処理時には基板Ｗの外周縁のみ加熱されることにより、基板Ｗの面内における処理レートが不均一になる恐れがある。

【0069】

そこで、本実施形態では、エッチング処理時、リング部材３１を接近位置に、洗浄処理時、リング部材３１を退避位置に移動させる。接近位置では、所定の温度に保たれたリング部材３１によって、基板Ｗの外周縁に均一に近接することができ、基板Ｗの外周縁でのエッチング液Ｌｐの滞留が抑制される。よって、基板Ｗの面内における処理レートの均一性を向上させることができる。退避位置では、基板Ｗ上に残留したエッチング液Ｌｐ、又は基板Ｗの表面に供給され基板Ｗの外周縁に広がった洗浄液Ｌｗが、リング部材３１の輻射熱によって加熱され、基板Ｗの外周縁で意図しないエッチング処理が生じることを抑制することができる。また、エッチング処理後に基板Ｗのベベル部に残存したエッチング液Ｌｐを、洗浄処理中に洗浄液Ｌｗによって洗い流すことができる。よって、基板Ｗの面内における処理レートの均一性を向上させることができる。

【0070】

基板処理装置１は、基板Ｗの外径よりも大きい径を有し、基板Ｗの面に対向する加熱部２２を備える。加熱部２２は、基板Ｗの表面に供給されたエッチング液Ｌｐを加熱する。これにより、エッチング液Ｌｐと除去部分との反応が促進され、基板Ｗの面内の処理レートを向上させることができる。

【0071】

液体供給部３４が第１の流路３３ａに供給する第１の液体は、第１の処理液とすることができる。これにより、処理液槽２１２とは別に、第１の流路３３ａに供給するための第１の液体を貯留する槽を設ける必要がないため、構成の簡素化、省スペース化が可能となる。

【0072】

[変形例]
以下、本発明の実施形態に係る基板処理装置１について、変形例を説明する。

【0073】

流路３３に供給される液体は、リング部材３１を所定の温度で保つことができれば、基板Ｗに供給される処理液でなくてもよい。例えば、リング部材３１の所定の温度と同等の温度の液体を供給してもよい。

【0074】

流路３３に供給される液体の流量は、リング部材３１を所定の温度に保つことができれば、リング部材３１の温度に応じて制御しなくてもよい。例えば、予め実験やシミュレーションを行うことで求めた最適な流量で、流路３３に液体を供給してもよい。

【0075】

リング部材３１に設けられる流路３３は、リング部材３１を所定の温度で保つことができれば、複数でなくてもよい。例えば、１つの流路３３に対して、所定の温度以上の１種の液体又はエッチング液Ｌｐを供給し、流量を制御することで所定の温度を保つようにしてもよい。また、１つの流路３３に対して、所定の温度になるように高温の液体と低温の液体を選択的に供給してもよい。さらに、１つの流路３３に対して、所定の温度になるように高温の液体と低温の液体を混合した液体を供給してもよい。

【0076】

リング部材３１に設けられる流路３３は、リング部材３１の内部でなくでもよい。例えば、リング部材３１の裏面に接するように設け、リング部材３１を所定の温度で保つようにしてもよい。

【0077】

リング部材３１に設けられる流路３３は、リング部材３１全体を所定の温度で保つことができれば、リング部材３１の全周に設けられなくてもよい。例えば、リング部材３１の半周にのみ流路３３が設けられていてもよい。

【0078】

リング部材３１に設けられる流路３３の形状は、リング部材３１の外周に相似する形状でなくてもよい。例えば、流路３３が、蛇行するような形状であってもよい。

【0079】

リング部材３１に設けられる流路３３への供給は、ロータリージョイントを用いる方法に限定されない。すなわち、載置部１１の回転を阻害せず、流路３３に処理液を供給し、排出できればよい。

【0080】

基板処理装置１の処理内容及び基板Ｗに供給される処理液は、上記で例示したものには限定されない。処理対象となる基板Ｗ及び膜についても、上記で例示した物には限定されない。

【0081】

[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨や逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

【符号の説明】

【0082】

１ 基板処理装置
１０ 保持部
１１ 載置部
１１ａ 面
１２ シャフト
１３ 保持ピン
１４ ピン開閉機構
２０ 供給部
２１ 処理液供給部
２２ 加熱部
２３ 供給部昇降機構
３０ リング部
３１ リング部材
３１ａ カバー部
３１ｂ 切欠
３１ｃ 孔
３２ リング部材昇降機構
３３ 流路
３３ａ 第１の流路
３３ｂ 第２の流路
３４ 液体供給部
３５ 液体排出管
３５ａ 第１の液体排出管
３５ｂ 第２の液体排出管
３６ 検出部
４０ 回転機構
５０ 回収部
５１ カップ
５２ カップ昇降機構
６０ 制御部
２１１ 処理液ノズル
２１１ａ 第１の処理液ノズル
２１１ｂ 第２の処理液ノズル
２１２ 処理液槽
２１２ａ 第１の処理液槽
２１２ｂ 第２の処理液槽
２１３ 処理液供給管
２１３ａ 第１の処理液供給管
２１３ｂ 第２の処理液供給管
２１４ ポンプ
２１５ バルブ
２１６ 流量計
２２１ プレート
２２１ａ 供給口
２２２ ヒータ
２２２ａ 貫通孔
３４１ 液体供給管
３４１ａ 第１の液体供給管
３４１ｂ 第２の液体供給管
３４２ ポンプ
３４３ バルブ
３４４ 流量計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】