(57)【要約】【課題】処理の面内均一性を向上させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供すること。【解決手段】基板Ｗを腐食させない非腐食性の処理液である純水を処理液ノズル９から水平に保持された基板Ｗの上面に供給して、当該基板Ｗ上に純水による液膜を形成する。そして、基板Ｗが収容された密閉空間である処理室Ｃ１内に、基板Ｗを腐食させる腐食性のガスまたは蒸気であるフッ酸の蒸気をガス／蒸気ノズル１２から供給する。処理室Ｃ１内に供給されたフッ酸の蒸気は、基板Ｗ上の純水に溶け込んでいき、純水の液膜がフッ酸の液膜に変化する。これにより、基板Ｗの上面全域が均一にエッチングされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を腐食させる腐食性のガスまたは蒸気を溶け込ませることができ、基板を腐食させない非腐食性の処理液を水平に保持された基板の上面に供給して、当該基板上に前記非腐食性の処理液による液膜を形成する工程と、
基板が収容された密閉空間内に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給して、当該基板上に形成された前記液膜に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程とを含む、基板処理方法。
【請求項２】
前記非腐食性の処理液による液膜を形成する工程は、水を溶け込ませることができる非腐食性の処理液を基板の上面に供給する工程を含み、
前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程は、水蒸気を含む腐食性のガスまたは蒸気を前記液膜に供給する工程を含む、請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記水蒸気を含む腐食性のガスまたは蒸気を前記液膜に供給する工程は、腐食性の水溶液から生じた蒸気を前記液膜に供給する工程を含む、請求項２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程は、基板が静止された状態で、前記密閉空間内に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程は、基板を所定温度に加熱する工程と、基板が前記所定温度に加熱された状態で、基板に対する腐食性が温度により変化する腐食性のガスまたは蒸気を前記液膜に供給する工程とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程は、前記腐食性のガスまたは蒸気を前記密閉空間内に分散させる工程を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
基板を収容するための密閉空間を形成する処理室と、
前記処理室内において基板を水平に保持する基板保持手段と、
基板を腐食させる腐食性のガスまたは蒸気を溶け込ませることができ、基板を腐食させない非腐食性の処理液を前記基板保持手段に保持された基板の上面に供給する処理液供給手段と、
前記処理室内に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給して、前記基板保持手段に保持された基板に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給するガス／蒸気供給手段と、
前記処理液供給手段および前記ガス／蒸気供給手段を制御して、前記処理室内において、前記非腐食性の処理液による液膜がその上面に保持された基板に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給させる制御手段とを含む、基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を処理するための基板処理方法および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、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板の表面をエッチングするエッチング処理が必要に応じて行われる。基板を１枚ずつエッチング処理する枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板の上面（表面）にエッチング液を供給するエッチング液ノズルとを備えている。
【０００３】
この基板処理装置で基板をエッチング処理する場合は、たとえば、スピンチャックによって基板の中心を通る鉛直軸線まわりに基板を回転させつつ、当該基板の上面中央部に向けてエッチング液ノズルからエッチング液を連続吐出させる。エッチング液ノズルから吐出されたエッチング液は、基板の上面中央部に着液し、基板の回転による遠心力を受けて、基板の上面周縁部に向かって瞬時に広がっていく。これにより、基板の上面全域にエッチング液が供給され、基板の表面にエッチング処理が行われる。
【特許文献１】特開２００３−３１８１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このようなエッチング処理では、基板の表面に対するエッチング処理が面内で不均一になってしまうという問題があった。より具体的には、基板上のエッチング液に作用する遠心力は、回転中心から離れるほど大きくなる。したがって、基板上でのエッチング液の流速も回転中心から離れるほど大きくなり、基板に対するエッチング液の供給状態が面内で不均一となる。また、基板上の処理液は、回転中心から離れるほど温度が低下していくので、基板上の処理液に温度むらが生じてしまう。これらの原因等により、基板の表面中央部と表面周縁部とでエッチング速度に差が生じてしまい、基板の表面に対するエッチング処理が面内で不均一になってしまう。また、前述のようなエッチング処理では、エッチング速度が比較的大きいので、基板のエッチング量を微小量で精密に制御できないという問題もあった。
【０００５】
前述の問題は、回転状態の基板にエッチング液を供給して当該基板をエッチング処理する場合だけでなく、基板を腐食させる腐食性の処理液を回転状態の基板に供給して処理する場合に共通に生じ、基板処理の面内不均一などの原因となっている。
【０００６】
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、処理の面内均一性を向上させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、この発明の他の目的は、基板の腐食量を微小量で精密に制御できる基板処理方法および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】
【０００８】
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を腐食させる腐食性のガスまたは蒸気を溶け込ませることができ、基板を腐食させない非腐食性の処理液を水平に保持された基板の上面に供給して、当該基板上に前記非腐食性の処理液による液膜を形成する工程と、基板が収容された密閉空間（Ｃ１）内に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給して、当該基板上に形成された前記液膜に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程とを含む、基板処理方法である。
【０００９】
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等を表すものとする。
【００１０】
この発明によれば、基板を腐食させない非腐食性の処理液を水平に保持された基板の上面に供給して、当該基板上に非腐食性の処理液による液膜を形成する。そして、基板が収容された密閉空間内に、基板を腐食させる腐食性のガスまたは蒸気を供給する。基板上に非腐食性の処理液による液膜を形成することで、基板の上面を非腐食性の処理液によって覆うことができる。また、腐食性のガスまたは蒸気を密閉空間内に供給することで、当該空間内に腐食性のガスまたは蒸気を充満させて、非腐食性の処理液による液膜に腐食性のガスまたは蒸気を均一に供給することができる。
【００１１】
この発明に係る非腐食性の処理液は、腐食性のガスまたは蒸気を溶け込ませることができる処理液である。そのため、基板上の非腐食性の処理液に腐食性のガスまたは蒸気を供給することにより、当該非腐食性の処理液に腐食性のガスまたは蒸気を溶け込ませることができる。その結果、基板上に形成された非腐食性の処理液による液膜を、濃度が均一な腐食性の処理液による液膜に変化させることができる。これにより、濃度が均一な腐食性の処理液を基板の上面に供給して、基板の上面を均一に腐食させることができる。また、腐食性のガスまたは蒸気は、基板上の非腐食性の処理液に少しずつ溶け込んでいくので、腐食性のガスまたは蒸気の濃度や供給量などの条件を制御すれば、基板上の非腐食性の処理液を極低濃度の腐食性の処理液に変化させることができる。これにより、基板が腐食される速度を小さくして、基板の腐食量を微小量で精密に制御することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記非腐食性の処理液による液膜を形成する工程は、水を溶け込ませることができる非腐食性の処理液を基板の上面に供給する工程を含み、前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程は、水蒸気を含む腐食性のガスまたは蒸気を前記液膜に供給する工程を含む、請求項１記載の基板処理方法である。
【００１３】
この発明によれば、水を溶け込ませることができる非腐食性の処理液よる液膜に対して、水蒸気を含む腐食性のガスまたは蒸気を供給する。すなわち、処理液に対して親和性のよい腐食性のガスまたは蒸気が基板上の液膜に供給される。したがって、基板上の非腐食性の処理液に腐食性のガスまたは蒸気を速やかに溶け込ませて、基板上に形成された非腐食性の処理液による液膜を、濃度が均一な腐食性の処理液による液膜に速やかに変化させることができる。これにより、基板の腐食を速やかに開始させることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記水蒸気を含む腐食性のガスまたは蒸気を前記液膜に供給する工程は、腐食性の水溶液から生じた蒸気を前記液膜に供給する工程を含む、請求項２記載の基板処理方法である。
【００１５】
この発明によれば、腐食性の水溶液から生じた蒸気を基板上の非腐食性の処理液に供給するので、基板上の非腐食性の処理液に対して水蒸気を含む腐食性のガスまたは蒸気を容易に供給することができる。これにより、基板上の非腐食性の処理液に腐食性のガスまたは蒸気を速やかに溶け込ませて、基板上に形成された非腐食性の処理液による液膜を、濃度が均一な腐食性の処理液による液膜に速やかに変化させることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程は、基板が静止された状態で、前記密閉空間内に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
【００１７】
この発明によれば、基板が静止された状態で密閉空間に腐食性のガスまたは蒸気を供給するので、密閉空間内に漂う腐食性のガスまたは蒸気の流れに乱れが生じることを抑制または防止しつつ、基板上の非腐食性の処理液に腐食性のガスまたは蒸気を供給することができる。これにより、基板上に形成された非腐食性の処理液による液膜に腐食性のガスまたは蒸気をより均一に供給することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程は、基板を所定温度に加熱する工程と、基板が前記所定温度に加熱された状態で、基板に対する腐食性が温度により変化する腐食性のガスまたは蒸気を前記液膜に供給する工程とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
【００１９】
この発明によれば、基板を所定温度に加熱することにより、基板上に形成された非腐食性の処理液による液膜の温度を上昇させることができる。したがって、基板が所定温度に加熱された状態で、基板に対する腐食性が温度により変化する腐食性のガスまたは蒸気を密閉空間内に供給することにより、昇温された非腐食性の処理液に腐食性のガスまたは蒸気を供給することができる。これにより、基板上の非腐食性の処理液を昇温された腐食性の処理液に変化させて、腐食性の処理液による基板の処理状態を変化させることができる。したがって、基板の加熱温度を調整することにより、基板の処理状態を制御することができる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、前記腐食性のガスまたは蒸気を供給する工程は、前記腐食性のガスまたは蒸気を前記密閉空間内に分散させる工程を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
【００２１】
この発明によれば、腐食性のガスまたは蒸気を密閉空間内に分散させることにより、基板上に形成された非腐食性の処理液による液膜に対して腐食性のガスまたは蒸気をより均一に供給することができる。これにより、基板上に形成された非腐食性の処理液による液膜を、濃度がより均一な腐食性の処理液による液膜に変化させることができる。これにより、基板の上面をより均一に腐食させることができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、基板（Ｗ）を収容するための密閉空間を形成する処理室（Ｃ１）と、前記処理室内において基板を水平に保持する基板保持手段（３）と、基板を腐食させる腐食性のガスまたは蒸気を溶け込ませることができ、基板を腐食させない非腐食性の処理液を前記基板保持手段に保持された基板の上面に供給する処理液供給手段（４）と、前記処理室内に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給して、前記基板保持手段に保持された基板に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給するガス／蒸気供給手段（５）と、前記処理液供給手段および前記ガス／蒸気供給手段を制御して、前記処理室内において、前記非腐食性の処理液による液膜がその上面に保持された基板に前記腐食性のガスまたは蒸気を供給させる制御手段（８）とを含む、基板処理装置である。
【００２３】
この発明によれば、請求項１の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下では、本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。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニット１の概略構成を示す模式図である。
【００２６】
基板処理装置は、半導体ウエハなどの基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置は、基板Ｗを１枚ずつ処理する複数（たとえば８つ）の処理ユニット１を有している。８つの処理ユニット１は、水平に離れた４つの場所に２つずつで配置されている。それぞれの場所において、２つの処理ユニット１は上下に積層されている。
【００２７】
各処理ユニット１は、基板Ｗを処理するための処理室Ｃ１を形成する隔壁２と、処理室Ｃ１内に配置された基板保持機構３（基板保持手段）と、基板保持機構３に保持された基板Ｗに処理液を供給する処理液供給機構４（処理液供給手段）と、基板Ｗを処理するためのガスまたは蒸気（以下、「ガス等」という。）を処理室Ｃ１内に供給するガス／蒸気供給機構５（ガス／蒸気供給手段）と、処理室Ｃ１内の雰囲気を排気させるとともに、処理室Ｃ１内に気体を供給して、処理室Ｃ１内の雰囲気を置換する置換機構６とを備えている。隔壁２は、縦断面が矩形の箱型に形成されており、その内部に密閉空間を有している。この密閉空間が処理室Ｃ１となっている。
【００２８】
基板保持機構３は、上面を露出させた状態で１枚の基板Ｗを水平に保持するものである。基板保持機構３としては、たとえば、基板Ｗの周端面に複数の挟持部材を当接させて、当該基板Ｗを挟持する挟持式のもの（いわゆるメカニカルチャック）であってもよいし、基板Ｗの下面を吸着して当該基板Ｗを保持する（いわゆるバキュームチャック）であってもよいし、その他の形式のものであってもよい。基板保持機構３にはヒータ７が内蔵されており、このヒータ７によって基板保持機構３に保持された基板Ｗが所定温度に昇温される。ヒータ７による加熱温度は、制御部８（制御手段）によって制御されるようになっている。また、基板処理装置に備えられたバルブの開閉は、制御部８によって制御されるようになっている。
【００２９】
処理液供給機構４は、処理液を吐出する処理液ノズル９と、この処理液ノズル９に処理液を供給する処理液供給管１０とを備えている。処理液ノズル９は、処理室Ｃ１内において、吐出口を下方に向けて基板保持機構３の上方に配置されている。処理液ノズル９は、処理液供給管１０から供給された処理液を基板Ｗの上面中央部に向けて吐出することができる。また、処理液供給管１０には、処理液ノズル９への処理液の供給および供給停止を制御する処理液バルブ１１が介装されている。
【００３０】
処理液ノズル９に供給される処理液としては、基板Ｗを腐食させる腐食性のガスまたは蒸気（以下、「腐食性のガス等」という。）を溶け込ませることができ、基板Ｗを腐食させない（基板Ｗに薄膜が積層形成されている場合には、最表面に位置する薄膜を腐食させない）非腐食性の処理液が用いられている。具体的には、たとえば、純水（脱イオン水）、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などのアルコール類、電解イオン水、磁気水、および水素水のうちのいずれか一つが処理液ノズル９に供給されるようになっている。ＩＰＡは、純水よりも揮発性が高く、純水を容易に溶け込ませることができるアルコール類の一例である。
【００３１】
処理液バルブ１１を開いて処理液ノズル９から処理液を吐出させることにより、吐出された処理液を基板Ｗの上面中央部に着液させることができる。また、処理液ノズル９から処理液を連続吐出させることにより、基板Ｗの上面中央部に着液した処理液を、後続の処理液によって押し流して、基板Ｗ上で外方に移動させることができる。したがって、処理液ノズル９から処理液を連続吐出させることにより、基板Ｗ上に処理液を溜めて（液盛り）、基板Ｗ上に処理液の液膜を形成することができる。これにより、基板Ｗの上面全域を処理液の液膜によって覆うことができる。
【００３２】
ガス／蒸気供給機構５は、ガス等を吐出するガス／蒸気ノズル１２と、ガス／蒸気ノズル１２にガス等を供給するガス／蒸気供給管１３とを備えている。この実施形態では、ガス／蒸気ノズル１２およびガス／蒸気供給管１３がそれぞれ２つずつ備えられている。２つのガス／蒸気ノズル１２は、たとえば、水平方向に関して基板保持機構３を間に挟んで対向する位置で隔壁２の側壁２ａに取り付けられている。各ガス／蒸気ノズル１２は、吐出口１２ａが処理室Ｃ１内に位置するように隔壁２に取り付けられている。各ガス／蒸気ノズル１２は、処理室Ｃ１内においてたとえば水平な方向にガス／蒸気を吐出することができる。
【００３３】
処理室Ｃ１内には、２つのガス／蒸気ノズル１２の吐出口１２ａにそれぞれ対向する２つの分散板１４が設けられている。分散板１４は、たとえば、その中心部がガス／蒸気ノズル１２の吐出口１２ａに対向するように鉛直な姿勢で保持されている。各ガス／蒸気ノズル１２から吐出されたガス／蒸気は、対応する分散板１４に当たって、当該分散板１４の周囲に分散していく。ガス／蒸気を分散させることにより、処理室Ｃ１内にガス／蒸気を速やかに行き渡らせることができる。
【００３４】
また、隔壁２には、処理室Ｃ１内の圧力（気圧）を調整するための圧力調整配管１５が接続されている。圧力調整配管１５には、圧力調整バルブ１６が介装されている。処理室Ｃ１内の圧力が所定値以上になると、この圧力調整バルブ１６が開いて、処理室Ｃ１内の雰囲気が排気される。したがって、２つのガス／蒸気ノズル１２からガス／蒸気を吐出させ続けると、処理室Ｃ１内の圧力が高まり、処理室Ｃ１内の雰囲気が処理室Ｃ１内から排気される。そのため、２つのガス／蒸気ノズル１２からガス／蒸気を吐出させ続けると、処理室Ｃ１内の雰囲気が排気され、処理室Ｃ１内の雰囲気がガス／蒸気に置換される。
【００３５】
ガス／蒸気ノズル１２には、ガス／蒸気供給配管１９介してガス／蒸気供給源からのガス等が供給される。ガス／蒸気ノズル１２に供給されるガス等としては、基板Ｗを腐食させる（基板Ｗに薄膜が積層形成されている場合には、最表面に位置する薄膜を腐食させる）腐食性のガス等が用いられている。この実施形態では、キャリアガスとともに腐食性水溶液の蒸気がガス／蒸気供給配管１９に供給されるようになっている。２つのガス／蒸気供給配管１９の上流端は集合配管１７の下流端に接続されており、この集合配管１７に供給された腐食性水溶液の蒸気がキャリアガスとともに２つのガス／蒸気供給配管１９に供給される。
【００３６】
集合配管１７には、集合配管１７にキャリアガスを供給するキャリアガス供給配管１８と、集合配管１７に腐食性水溶液の蒸気を供給する蒸気供給配管１９とが接続されている。キャリアガス供給配管１８には、その上流側から順に、キャリアガス流量調整バルブ２０およびキャリアガスバルブ２１が介装されている。キャリアガスバルブ２１を開くことにより、キャリアガス供給源から供給されるキャリアガスを所定流量で集合配管１７に供給することができる。
【００３７】
また、蒸気供給配管１９には、その上流側から順に、蒸気流量調整バルブ２２、第１蒸気バルブ２３、タンク２４、第２蒸気バルブ２５が介装されている。蒸気供給配管１９は、その上流端がキャリアガス供給配管１８に接続されている。蒸気供給配管１９には、キャリアガス供給配管１８と共通のキャリアガス供給源からキャリアガスが供給される。
【００３８】
タンク２４には、室温程度の腐食性水溶液、または所定温度に温調された腐食性水溶液が貯留されている。タンク２４には、腐食性水溶液の蒸気が充満している。第１蒸気バルブ２３を開くことにより、キャリアガス供給源から供給されるキャリアガスを所定流量でタンク２４内に供給することができる。また、第１および第２蒸気バルブ２５を開くことにより、タンク２４内に漂う腐食性水溶液の蒸気をキャリアガスの流れに乗せて、蒸気供給配管１９の下流側に移動させることができる。
【００３９】
蒸気供給配管１９の下流側に供給される流体中における腐食性水溶液の蒸気の濃度は、タンク２４に供給するキャリアガスの流量により調整することができる。具体的には、蒸気流量調整バルブ２２の開度を増加させてタンク２４に供給するキャリアガスの流量を増加させることにより、腐食性水溶液の蒸気の濃度を上昇させることができる。また、蒸気流量調整バルブ２２の開度を減少させてタンク２４に供給するキャリアガスの流量を減少させることにより、腐食性水溶液の蒸気の濃度を低下させることができる。
【００４０】
キャリアガスバルブ２１、第１蒸気バルブ２３および第２蒸気バルブ２５を開くことにより、腐食性水溶液の蒸気およびキャリアガスを集合配管１７に供給することができる。そして、集合配管１７に供給された腐食性水溶液の蒸気をキャリアガスの流れに乗せて、２つのガス／蒸気供給配管１９に送り込むことができる。これにより、２つのガス／蒸気ノズル１２からキャリアガスとともに腐食性水溶液の蒸気を吐出させて、処理室Ｃ１内に腐食性水溶液の蒸気を充満させることができる。
【００４１】
ガス／蒸気ノズル１２から処理室Ｃ１内に供給される流体中における腐食性水溶液の蒸気の濃度は、たとえば、キャリアガス流量調整バルブ２０および蒸気流量調整バルブ２２の開度を変更することにより調整することができる。また、キャリアガス流量調整バルブ２０の開度を増加させることにより、ガス／蒸気ノズル１２から吐出される流体の速度を高めて、処理室Ｃ１内に腐食性水溶液の蒸気を一層速やかに分散させることができる。
【００４２】
キャリアガス供給配管１８に供給されるキャリアガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスを例示することができる。また、タンク２４に貯留される腐食性水溶液としては、たとえば、フッ酸、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、酢酸、アンモニア水、過酸化水素水、クエン酸、蓚酸、ＴＭＡＨ、王水のうちの少なくともいずれか１つを含むエッチング液を例示することができる。基板Ｗの表面に薄膜が形成されており、その最表面に位置する薄膜がＳｉＯ２の薄膜である場合には、たとえば、フッ酸をエッチング液として用いることができる。また、基板Ｗがたとえばシリコンウエハでありその表面に薄膜が形成されていない場合には、たとえば、アンモニア水をエッチング液として用いることができる。
【００４３】
置換機構６は、処理室Ｃ１内の雰囲気を排気するための排気配管２６と、処理室Ｃ１内に気体を供給するための気体ノズル２７と、気体ノズル２７に接続された気体供給管２８とを備えている。排気配管２６には、排気バルブ２９が介装されており、この排気バルブ２９を開くことにより、処理室Ｃ１内の雰囲気を排気することができる。また、気体供給管２８には、気体バルブ３０が介装されており、この気体バルブ３０を開くことにより、気体供給管２８から気体ノズル２７に気体を供給することができる。気体ノズル２７に供給される気体としては、不活性ガス、乾燥空気、クリーンエア（清浄化された空気）などを例示することができる。
【００４４】
気体ノズル２７は、吐出口が処理室Ｃ１内に位置するように隔壁２に取り付けられている。気体ノズル２７は、気体供給管２８から供給された気体を処理室Ｃ１内で吐出することができる。排気バルブ２９を開いた状態で、気体ノズル２７から気体を吐出させることにより、気体ノズル２７から吐出された気体によって処理室Ｃ１内の雰囲気を排気配管２６に送り込みつつ、処理室Ｃ１内に気体を充満させることができる。これにより、処理室Ｃ１内の雰囲気を気体ノズル２７から吐出された気体に置換することができる。
【００４５】
図２は、処理ユニット１による基板Ｗの処理の一例を説明するための工程図である。また、図３〜図５は、それぞれ、基板Ｗの処理状態を説明するための処理ユニット１の模式図である。以下では、図１および図２を参照して、基板Ｗの表面をフッ酸によりエッチング処理するときの処理の一例について説明する。また、この処理の一例の各工程において、図３〜図５を適宜参照する。
【００４６】
未処理の基板Ｗは、図示しない搬送ロボットによって処理室Ｃ１に搬入され、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けて基板保持機構３に渡される。そして、制御部８により処理液バルブ１１が開かれて、非腐食性の処理液としての純水が処理液ノズル９から連続吐出される。処理液ノズル９から吐出された純水は、図３に示すように、静止状態の基板Ｗの上面中央部に着液し、後続の処理液によって押されて基板Ｗ上で外方に広がっていく。これにより、基板Ｗ上に純水が溜まり（液盛り）、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜が形成される（ステップＳ１）。
【００４７】
基板Ｗ上に純水の液膜が形成された後は、制御部８により処理液バルブ１１が閉じられて、処理液ノズル９からの純水の吐出が停止される。また、基板保持機構３に基板Ｗが保持されている間、ヒータ７は、制御部８に制御されて発熱しており、基板保持機構３に保持された基板Ｗ、および基板Ｗ上に保持された純水の液膜を所定温度（たとえば、８０℃以下）で加熱している。
【００４８】
次に、排気バルブ２９が閉じられた状態で、制御部８によりキャリアガスバルブ２１、第１蒸気バルブ２３および第２蒸気バルブ２５が開かれて、腐食性のガス等としてのフッ酸の蒸気がキャリアガスとしての窒素ガスとともに各ガス／蒸気ノズル１２から吐出される。各ガス／蒸気ノズル１２から吐出されたフッ酸の蒸気は、図４に示すように、分散板１４に当たって密閉状態の処理室Ｃ１内に分散していく。また、それとともに、処理室Ｃ１内の圧力が高まって、処理室Ｃ１内の雰囲気が圧力調整配管１５から排気される。これにより、処理室Ｃ１内の雰囲気が置換され、処理室Ｃ１内にフッ酸の蒸気が充満する（ステップＳ２）。
【００４９】
処理室Ｃ１内に供給されたフッ酸の蒸気は、フッ化水素の水溶液であるフッ酸から生じたものある。したがって、このフッ酸の蒸気には、水蒸気が含まれている。また、フッ酸の蒸気は、純水に溶け込んでいくことができる。そのため、処理室Ｃ１内にフッ酸の蒸気を充満させることにより、基板Ｗ上に保持された純水の液膜に、親和性のよいフッ酸の蒸気を均一に供給して、速やかに溶け込ませることができる。
【００５０】
また、処理室Ｃ１内にフッ酸の蒸気が供給されているとき、基板保持機構３に保持された基板Ｗや処理室Ｃ１内の構成は静止状態にされている。したがって、処理室Ｃ１内に漂うフッ酸の蒸気の流れに乱れを生じさせることなく基板Ｗ上の純水の液膜にフッ酸の蒸気を均一に溶け込ませていくことができる。これにより、基板Ｗ上の純水の液膜にフッ酸の蒸気を極微少量ずつ均一に溶け込ませて、基板Ｗ上の純水の液膜を、濃度が極めて低く均一なフッ酸の液膜に変化させることができる。したがって、このフッ酸の液膜によって、エッチング量が微小で、その全域にわたって均一なエッチング処理を基板Ｗの表面に施すことができる。
【００５１】
基板Ｗのエッチング速度は、処理室Ｃ１に供給されるフッ酸の蒸気の濃度などの処理条件に応じて変化する。また、フッ酸は、基板Ｗに対する腐食性が温度により変化するエッチング液であるから、ヒータ７による加熱温度を変更して基板Ｗ上のフッ酸の温度を上昇または降下させることにより、基板Ｗのエッチング速度を変化させることができる。したがって、処理室Ｃ１に供給されるフッ酸の蒸気の濃度や、ヒータ７による加熱温度などの処理条件を調整することにより、基板Ｗのエッチング速度を制御することができる。
【００５２】
処理室Ｃ１へのフッ酸の蒸気の供給が開始されてから所定時間が経過すると、制御部８によりキャリアガスバルブ２１、第１蒸気バルブ２３および第２蒸気バルブ２５が閉じられて、処理室Ｃ１へのフッ酸の蒸気の供給が停止される。そして、後述するように、処理室Ｃ１内の雰囲気が置換された後、基板Ｗ上のフッ酸の液膜が洗い流されて、基板Ｗの表面に対するエッチング処理が終了する。この基板処理装置によりエッチング処理を行うことにより、微小なエッチング量で基板Ｗを均一にエッチングすることができる。
【００５３】
エッチング処理の具体的な処理条件を例示すると、基板Ｗ上に１００ｍＬ程度の純水を保持させて、濃度が４０％のフッ酸から生じた蒸気を１ｍｉｎ〜２ｍｉｎの吐出時間でガス／蒸気ノズル１２から吐出させる。このような条件でエッチング処理を行うことにより、たとえば数Åから数十Å程度の微小なエッチング量で基板Ｗを均一にエッチングすることができる。
【００５４】
次に、制御部８により排気バルブ２９および気体バルブ３０が開かれて、図５に示すように、気体の一例である窒素ガスが気体ノズル２７から吐出される。気体ノズル２７から吐出された窒素ガスは、処理室Ｃ１内に広がっていく。また、気体ノズル２７から吐出された窒素ガスは、処理室Ｃ１内の雰囲気を排気配管２６に送り込んで排気させる。これにより、処理室Ｃ１内の雰囲気が置換され、処理室Ｃ１内に窒素ガスが充満する（ステップＳ３）。処理室Ｃ１内の雰囲気を窒素ガスによって置換することにより、基板Ｗ上のフッ酸の液膜にフッ酸の蒸気が溶け込んでいくことを停止させることができる。
【００５５】
次に、制御部８により処理液バルブ１１が開かれて、再び、処理液ノズル９から純水が連続吐出される。処理液ノズル９から吐出された純水は、フッ酸の液膜により覆われた静止状態の基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗ上のフッ酸を外方へ押し流していく。そして、基板Ｗの周縁部からフッ酸や純水が排出され、基板Ｗ上のフッ酸が純水によって洗い流される。また、基板Ｗから排出された処理液は、隔壁２に取り付けられた図示しない排液配管を介して処理室Ｃ１から排液される。このようにして、リンス処理が行われ、基板Ｗ上からフッ酸が除去される（ステップＳ４）。リンス処理が所定時間にわたって行われた後は、制御部８により処理液バルブ１１が閉じられて、処理液ノズル９からの純水の吐出が停止される。そして、純水で濡れた基板Ｗを乾燥させる乾燥処理が行われる（ステップＳ５）。
【００５６】
乾燥処理は、処理室Ｃ１内で行われてもよいし、処理室Ｃ１とは別の処理室で行われてもよい。処理室Ｃ１内で乾燥処理を行う場合には、たとえば、光源から基板Ｗに光を照射して基板Ｗに付着している純水を蒸発させてもよいし、送風機から窒素ガスや清浄化された乾燥空気などを基板Ｗに吹き付けて基板Ｗから純水を除去してもよい。また、処理室Ｃ１とは別の処理室で乾燥処理を行う場合には、処理室Ｃ１内において基板Ｗから純水を概ね除去して、基板Ｗの搬送時に処理液が落下しないようにしてもよい。この処理の一例において、リンス処理に引き続いて処理室Ｃ１内で乾燥処理を行えば、窒素ガス雰囲気中で基板Ｗを乾燥させることができるので、ウォータマークなどの乾燥不良が基板Ｗに生じることを抑制または防止することができる。
【００５７】
以上のように本実施形態では、処理室Ｃ１内に腐食性のガス等を供給して、基板Ｗ上に形成された非腐食性の処理液による液膜に当該腐食性のガス等を均一に供給する。本実施形態に係る非腐食性の処理液は、腐食性のガス等を溶け込ませることができる処理液であるから、基板Ｗ上の非腐食性の処理液に腐食性のガス等を供給することにより、当該非腐食性の処理液に腐食性のガス等を溶け込ませて、基板Ｗ上に形成された非腐食性の処理液による液膜を、濃度が均一な腐食性の処理液による液膜に変化させることができる。これにより、濃度が均一な腐食性の処理液を基板Ｗの上面全域に供給して、基板Ｗの上面を均一に腐食させることができる。また、腐食性のガス等は、基板Ｗ上の非腐食性の処理液に少しずつ溶け込んでいくので、腐食性のガス等の濃度や供給量などの条件を制御すれば、基板Ｗ上の非腐食性の処理液を極低濃度の腐食性の処理液に変化させることができる。これにより、基板Ｗが腐食される速度を小さくして、基板Ｗの腐食量を微小量で精密に制御することができる。
【００５８】
処理の均一性に関しては、たとえば、腐食性の処理液を基板Ｗに直接供給して、腐食性の処理液による液膜を基板Ｗ上に形成すれば、基板Ｗに対する腐食性の処理液の供給状態を均一にできるので、回転状態の基板Ｗに腐食性の処理液を連続供給する場合に比べて、処理の均一性を向上させられると考えられる。しかしながら、このような場合であっても、基板Ｗに対して腐食性の処理液を供給するときに、腐食性の処理液が着液する位置とその他の位置とで、腐食性の処理液の供給状態が異なるので、処理が面内で不均一になってしまう場合がある。一方、本実施形態では、基板Ｗ上に非腐食性の処理液による液膜を形成し、この液膜に対して腐食性のガス等を均一に溶け込ませるので、処理の開始から終了まで、基板Ｗに対する腐食性の処理液の供給状態を面内にわたって均一にすることができる。したがって、腐食性の処理液を基板Ｗに直接供給して、腐食性の処理液による液膜を基板Ｗ上に形成する場合に比べて、処理の面内均一性を向上させることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、基板Ｗ上に形成された非腐食性の処理液による液膜に腐食性のガス等を供給して基板Ｗを処理するので、たとえば基板Ｗに腐食性の処理液を連続供給しつつ基板Ｗを処理する場合に比べて、処理流体（処理液やガス等）の消費量を低減することができる。これにより、基板Ｗの処理に要する費用を低減することができる。また、基板Ｗに供給される処理液の量が、基板Ｗに処理液を連続供給して基板Ｗを処理する場合に比べて少ないので、処理液中に溶け込んでいる溶存ガスにより基板Ｗが汚染されることを抑制または防止することができる。具体的には、たとえば、処理液に溶け込んでいる二酸化炭素や酸素などにより基板Ｗが酸化されることを抑制または防止することができる。したがって、たとえばシリコンウエハに薄膜を形成する前の処理（成膜前処理）などのように、基板が酸化されることを非常に嫌う処理においても十分な処理品質を確保することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、処理室Ｃ１内において基板Ｗを回転させずに処理を行うので、処理室Ｃ１内に気流の乱れが生じて、処理室Ｃ１内に漂うパーティクルなどの異物が基板Ｗに付着して当該基板Ｗが汚染されることを抑制または防止することができる。また、処理室Ｃ１内において基板Ｗを回転させずに処理を行うので、基板Ｗを回転させるための回転機構や、回転に伴って基板Ｗから振り切られる処理液を受け止めて捕獲するための捕獲部材や、基板Ｗの上方の雰囲気の流通を遮断して、異物から基板Ｗ上面を保護する遮断部材などを処理室Ｃ１内に設けなくてもよい。そのため、処理ユニット１の大きさを低減することができ、基板処理装置のフットプリント（占有面積）や高さの増加を抑制または防止しつつ、処理ユニット１の数を増加させることができる。したがって、基板処理装置によって並行して処理できる基板Ｗの枚数を増加させて、基板処理装置のスループット（単位時間当たりの基板Ｗの処理枚数）を増加させることができる。
【００６１】
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、隔壁２の側壁２ａに２つのガス／蒸気ノズル１２が取り付けられて、各ガス／蒸気ノズル１２からガス等が水平に吐出される場合について説明したが、これに限らない。具体的には、たとえば図６に示すように、隔壁２の上壁２ｂにガス／蒸気ノズル１２を取り付けて、処理室Ｃ１の上部から下方に向けてガス／蒸気ノズル１２からガス等を吐出させてもよい。また、図７に示すように、隔壁２０２の下端部にガス／蒸気ノズル１２を取り付けて、処理室Ｃ１の下部から上方に向けてガス／蒸気ノズル１２からガス等を吐出させてもよい。
【００６２】
図６に示す処理ユニット１０１では、ガス／蒸気ノズル１２がその吐出口１２ａを下方に向けて隔壁２の上壁２ｂに取り付けられており、基板保持機構３は、ガス／蒸気ノズル１２の下方に位置している。処理室Ｃ１内には、分散板１４が水平姿勢で保持されており、ガス／蒸気ノズル１２の吐出口１２ａに下方から対向している。また、分散板１４の周囲には、ガス等の流れを整流する整流板３１が水平姿勢で保持されている。整流板３１は、その全域にわたって形成された多数の貫通孔３２を有しており、気体をその厚み方向に流通させることができる。ガス／蒸気ノズル１２から吐出されたガス等は、分散板１４に当たってその周囲に分散し、多数の貫通孔３２を通って下方に流れていく。これにより、ガス／蒸気ノズル１２から吐出されたガス等の流れを整流して、処理室Ｃ１内に下方に向かう均一なガス等の流れを形成することができる。したがって、基板Ｗ上に非腐食性の処理液による液膜が形成されている状態で、ガス／蒸気ノズル１２から腐食性のガス等を吐出させることにより、基板Ｗ上の非腐食性の処理液に腐食性のガス等を上方から均一に供給することができる。
【００６３】
また、図７に示す処理ユニット２０１では、隔壁２０２の縦断面が上方に向かって広がる扇形にされている。ガス／蒸気ノズル１２は、その吐出口１２ａを上方に向けて隔壁２０２の下端部に取り付けられており、基板保持機構３は、ガス／蒸気ノズル１２の上方に位置している。処理室Ｃ１内には、分散板１４が水平姿勢で保持されており、ガス／蒸気ノズル１２の吐出口１２ａに上方から対向している。ガス／蒸気ノズル１２から吐出されたガス等は、分散板１４に当たってその周囲に分散し、隔壁２０２の側壁２０２ａに沿って流れる。そして、縦断面が上方に凸となる円弧状の上壁２０２ｂに沿ってガス等が流れていく。ガス等が隔壁２０２の側壁２０２ａおよび上壁２０２ｂに沿って流れていくことで、ガス／蒸気ノズル１２から吐出されたガス等が処理室Ｃ１内に分散する。
【００６４】
また、前述の基板Ｗの処理の一例では、基板Ｗを静止させた状態で、当該基板Ｗに処理流体（純水およびフッ酸の蒸気）を供給する場合について説明したが、これに限らず、たとえば、基板保持機構３に保持された基板Ｗをその中心を通る鉛直軸線まわりに回転させるための回転機構を設けて、基板Ｗを所定の回転速度（たとえば、１０〜３０ｒｐｍ程度の低回転速度）で回転させた状態で、当該基板Ｗに純水を供給してもよい。また、基板Ｗを所定の回転速度で回転させた状態で、処理室Ｃ１内にフッ酸の蒸気を供給して、当該基板Ｗ上の純水にフッ酸の蒸気を供給してもよい。さらに、回転機構を設ける場合には、処理室Ｃ１内において乾燥処理を行うときに、回転機構によって基板Ｗを高速回転させて、基板Ｗに付着している処理液を排除してもよい（スピンドライ）。
【００６５】
また、前述の基板Ｗの処理の一例では、非腐食性の処理液として純水を用いる場合について説明したが、これに限らず、たとえば、非腐食性の処理液としてＩＰＡ（isopropyl alcohol；たとえば、濃度が５％のＩＰＡ）を用いてもよい。ＩＰＡは、純水を容易に溶け込ませることができるアルコール類であるから、非腐食性の処理液として純水を用いた場合に比べて、水蒸気を含む腐食性のガスまたは蒸気としてのフッ酸の蒸気を速やかに基板Ｗ上の液膜に溶け込ませることができる。これにより、基板Ｗ上に形成されたＩＰＡによる液膜を速やかにフッ酸による液膜に変化させることができる。したがって、基板Ｗのエッチングを速やかに開始させることができる。
【００６６】
また、前述の基板Ｗの処理の一例では、腐食性の蒸気としてのフッ酸の蒸気を用いる場合について説明したが、これに限らず、たとえば、無水フッ酸ガス、アンモニアガス、塩化水素ガス、二酸化窒素ガス、およびＳＯ３ガスのうちのいずれか１つを含むガス、あるいはこれらのうちの２種以上のガスの混合ガスなどを腐食性のガスとして用いてもよい。また、前述のガスとメタノールなどの有機溶剤の蒸気とが混合されたものや、前述のガスおよび有機溶剤の蒸気を不活性ガスなどのキャリアガスに混合させたものを腐食性のガスとして用いてもよい。
【００６７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図２】処理ユニットによる基板の処理の一例を説明するための工程図である。
【図３】基板の処理状態を説明するための処理ユニットの模式図である。
【図４】基板の処理状態を説明するための処理ユニットの模式図である。
【図５】基板の処理状態を説明するための処理ユニットの模式図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る処理ユニットの模式図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る処理ユニットの模式図である。
【符号の説明】
【００６９】
１      処理ユニット
３      基板保持機構
４      処理液供給機構
５      ガス／蒸気供給機構
８      制御部
１０１      処理ユニット
２０１      処理ユニット
Ｃ１      処理室
Ｗ      基板
【図１】
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【図２】
2010118498.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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