(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸を中心に基板を保持しつつ回転させる保持回転部と、
この保持回転部によって保持されている基板の一方面に対して、処理液とガスとが混合されて生成された液滴を供給する液滴ノズルと、
この液滴ノズルとは別に設けられ、上記基板の一方面の上記回転軸近傍に向けて、上記液滴ノズルからの液滴に含まれる処理液と同種の処理液を供給する処理液ノズルと、を備え、
基板の一方面に対して、上記液滴ノズルから液滴を供給しつつ、上記処理液ノズルから処理液を供給することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記液滴ノズルが基板の上記回転軸に対して接近および離隔するように液滴ノズルを移動させる液滴ノズル移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
上記処理液は薬液であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記薬液はエッチング液またはポリマー除去液であることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
上記処理液は薬液を洗い流すためのリンス液であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
上記リンス液は純水であることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
上記液滴ノズルからの液滴の吐出方向は基板の一方面に対してほぼ垂直であり、上記処理液ノズルからの処理液の吐出方向は基板の一方面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項８】
上記処理液ノズルから供給される処理液を温度調節する温度調節機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から７までのうちのいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
処理液とガスとが混合されて生成された液滴を回転する基板の一方面に供給する液滴供給工程と、
この液滴供給工程が行われている期間において、この液滴供給工程で供給される液滴に含まれる処理液と同種の処理液を、基板の一方面における回転中心の近傍に供給する処理液供給工程と、を含み、
上記処理液供給工程は、基板の一方面のほぼ全域が処理液で覆われるように処理液を供給することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は処理液を用いて回転する各種基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。特に、薬液やリンス液を用いて各種基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。各種基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク、および磁気ディスクなどが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板を処理するもの、たとえばウエハを処理するものとして、回転するウエハに処理液を供給して種々の処理を施すものがあるが、その処理性能を向上させるために、この処理液に高い圧力をかけたり、処理液に超音波振動を付与したりしていた。ところが近年のデバイスの高精細化に伴い、この高い圧力エネルギーや超音波振動エネルギーがウエハ上のデバイスに損傷を与えてしまうという問題が生じた。
【０００３】
そこでさらに、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高く維持できる方法として、処理液とガスとをノズルの内部あるいは外部で混合させて液滴とし、この液滴をウエハに供給して処理を行うものが注目されている。なお、この液滴ノズルを用いたウエハの処理においては、処理性能を高く維持するために、液滴ノズルとウエハの処理面との距離をできるだけ接近させ、また、液滴ノズルからの液滴の供給角度をできるだけ狭く絞る必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの液滴ノズルによるウエハ処理の場合、ウエハの処理面において液滴が実際に供給される範囲は非常に限られた範囲（たとえば円形の範囲）となってしまう。そこで、この液滴の供給範囲を回転するウエハ全域に広げるためには、液滴ノズルを少なくともウエハの半径方向全域に渡って比較的ゆっくりと移動させねばならない。すなわち、液滴ノズルはウエハの半径方向全域にわたってスキャン移動させることが前提となる。この場合、ある瞬間でウエハの処理面に液滴が供給されていない部分では全く処理が行われないので、ウエハ全体の処理速度が非常に遅いという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズルによる基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の処理速度を向上させることが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、所定の回転軸（Ｏ）を中心に基板（Ｗ）を保持しつつ回転させる保持回転部（１０）と、この保持回転部によって保持されている基板の一方面（Ｗａ）に対して、処理液とガスとが混合されて生成された液滴を供給する液滴ノズル（２１）と、この液滴ノズルとは別に設けられ、上記基板の一方面の上記回転軸近傍に向けて、上記液滴ノズルからの液滴に含まれる処理液と同種の処理液を供給する処理液ノズル（３１）と、を備え、基板の一方面に対して、上記液滴ノズルから液滴を供給しつつ、上記処理液ノズルから処理液を供給することを特徴とする基板処理装置である。
【０００７】
なお、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。以下、この項において同じ。
【０００８】
この発明によれば、処理液とガスとを混合させることによって生じた液滴が、液滴ノズルから基板の一方面に供給されるとともに、液滴に含まれる処理液と同種の処理液が処理液ノズルから基板一方面に供給される。すなわち、液滴を供給するとともに、この液滴に含まれるのと同じ種類の処理液を基板の一方面に供給できる。これにより、ある瞬間において、基板一方面上の液滴が供給されない領域に向けて処理液を供給することができる。よって、基板一方面上で処理が進行する領域を広げることができ、したがって、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズルによる基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の処理速度を向上させることができる。
【０００９】
なお、「液滴ノズル」とは、処理液とガスから液滴を発生させるものであれば何でもよく、たとえば、内管（２１１）とこの内管を包囲するように設けられた外管（２１０および２１２）とからなる２重管構造のものであってもよい。この場合、内管の先端が外管の内部にあり、処理液とガスとが液滴ノズルの内部において混合されるもの（以下、内部混合ノズルという）であってもよいし、内管の先端が外管の先端と同じかそれよりも長く、処理液とガスとが液滴ノズルの外部において混合されるもの（以下、外部混合ノズルという）であってもよい。さらに、内管内を処理液が、外管と内管との隙間をガスが流通するもの（以下、内液タイプという）であってもよく、また、内管内をガスが、外管と内管との隙間を処理液が流通するもの（以下、外液タイプという）であってもよい。またここで、「同種の処理液」とは、含まれる成分が実質的に同一のものであればよく、濃度、温度、比重などが異なっていてもよい。ただし、均一な基板の処理を行うためには、濃度、温度、比重なども実質的に同一である方が好ましい。なお、さらに、基板の一方面に請求項７および８のようなリンス液を供給するリンスノズルが、液滴ノズルや処理液ノズルとは別に設けられ、基板表面に残留する処理液を洗い流すようにしてもよい。
【００１１】
また、この発明によれば、液滴と処理液とを同時に基板の一方面に供給できるので、基板一方面上で処理が同時に進行する領域を広げることができ、したがって、さらに基板の処理速度を向上させることができる。
【００１２】
なお、この供給タイミングについて、処理液と液滴の供給開始から供給終了までの供給期間をまったく同一にしてもよいし、処理液および液滴のうちのいずれか一方を先に供給開始させてもよく、また、処理液および液滴のうちのいずれか一方を先に供給終了させてもよい。ただし、基板のより均一な処理を行うためには、処理液を先に供給開始し、液滴を先に供給終了させるのが好ましい。また、この供給動作は実際には、液滴ノズルや処理液ノズルに接続された流通配管の途中部に介装されたバルブの開閉を制御することで行われる。
【００１４】
さらに、この発明によれば、処理液ノズルから処理液が基板の一方面の回転軸近傍に向けて供給される。これにより、基板の回転による遠心力によって基板の回転中心から基板の周縁部に至る基板全域に処理液が広がるので、基板の一方面全域を処理液で処理するとともに液滴で処理することができる。したがって、基板の一方面の処理を隈なく行うことができ、基板の一方面全域の処理速度をさらに向上させることができる。
【００１５】
なお、この場合、処理液が基板全域に広がるので、処理液が基板表面への液滴の到達を妨げて、液滴による処理性能が低下することが懸念される。しかしながら、液滴とともに噴出されるガスによって基板表面の処理液が押しよけられるので、基板表面に液滴を直接当てることができ、したがって、液滴による処理性能を維持できる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、上記液滴ノズルが基板の上記回転軸に対して接近および離隔するように液滴ノズルを移動させる液滴ノズル移動手段（２５）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置である。
【００１７】
この発明によれば、液滴ノズルを基板の回転半径方向に関して移動させることができ、基板の一方面上における液滴の供給位置を、基板の中央部から周辺部にかけて移動させることができる。これにより、液滴を基板一方面全域に供給することができ、基板の一方面全域の処理速度を向上させることができる。
【００１８】
またここで、請求項３に記載の発明のように、処理液は薬液であってもよい。また、請求項４に記載の発明のように、「薬液」はエッチング液またはポリマー除去液であってもよい。ここで、「エッチング液」としては、弗酸、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸、蓚酸、クエン酸、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）、アンモニア、およびこれらの過酸化水素水溶液のうちの少なくともいずれか１つが例示される。あるいは、これらのうちの少なくとも２つの混合液、たとえば、弗硝酸（弗酸と硝酸の混合溶液）や王水（塩酸と硝酸の混合溶液であってもよい。
【００１９】
また、「ポリマー除去液」としては、有機アルカリ液を含む液体、無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体のうちの少なくともいずれか１つが使用できる。その内、有機アルカリ液を含む液体としてはＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ヒドロキシルアミンのうちの少なくともいずれか１つが挙げられる。また無機酸を含む液体としては弗酸および燐酸のうちの少なくともいずれか１つが挙げられる。その他、ポリマー除去液としては１−メチル−２ピロリドン、テトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシド、イソプロパノールアミン、モノエタノールアミン、２−（２アミノエトキシ）エタノール、カテコール、Ｎ−メチルピロリドン、アロマテイックジオール、パーフレン、フェノールを含む液体などのうちの少なくともいずれか１つがあり、より具体的には、１−メチル−２ピロリドンとテトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシドとイソプロパノールアミンとの混合液、ジメチルスルホシキドとモノエタノールアミンとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとＮ−メチルピロリドンとの混合液、モノエタノールアミンと水とアロマテイックジオールとの混合液、パーフレンとフェノールとの混合液などのうちの少なくともいずれか１つが挙げられる。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明のように、処理液は薬液を洗い流すためのリンス液であってもよい。リンス液としては、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶剤、ならびに純水（請求項６に記載）、炭酸水、オゾン水、磁気水、還元水（水素水）、およびイオン水のうちの少なくともいずれか１つが挙げられる。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、上記液滴ノズルからの液滴の吐出方向は基板の一方面に対してほぼ垂直であり、上記処理液ノズルからの処理液の吐出方向は基板の一方面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれかに記載の基板処理装置である。
【００２２】
この発明によれば、基板の一方面に対して、液滴がほぼ垂直に供給され、処理液が斜め方向に供給される。これにより、液滴の衝突エネルギーが最大となるとともに、処理液が基板上で広い範囲に広がるようになる。したがって、さらに、液滴による処理性能を向上させつつ、基板の一方面の広い範囲の処理速度を向上させることができる。
【００２３】
また、請求項８に記載の発明は、上記処理液ノズルから供給される処理液を温度調節する温度調節機構（２２０ｂ，２２１ｂ）をさらに備えることを特徴とする請求項１から７までのうちのいずれかに記載の基板処理装置である。
【００２４】
この発明によれば、温度調節機構によって処理液が適切な温度調節される。この場合、処理液は基板の広い範囲にわたって広がるので、基板の一方面の温度を面内でより均一にすることができる。特に請求項３または請求項９に係る請求項１０に記載の発明の場合は、さらにその効果が顕著である。なお、上記液滴ノズルから供給される液滴に含まれる処理液およびガスを温度調節する温度調節機構をさらに備えることがより好ましい。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明は、処理液とガスとが混合されて生成された液滴を回転する基板の一方面に供給する液滴供給工程（Ｓ２／Ｓ４）と、この液滴供給工程が行われている期間において、この液滴供給工程で供給される液滴に含まれる処理液と同種の処理液を基板の一方面における回転中心の近傍に供給する処理液供給工程（Ｓ１／Ｓ３）と、を含み、上記処理液供給工程は、基板の一方面のほぼ全域が処理液で覆われるように処理液を供給することを特徴とする基板処理方法である。
【００２６】
この発明によれば、少なくとも所定の期間において、基板の一方面に液滴と処理液との両方をともに供給できる。これにより、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズルによる基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の処理速度を向上させることができる。
【００２８】
また、基板の一方面に隈なく処理液を供給できる。これにより、基板の一方面全域を処理液で処理するとともに液滴で処理することができる。したがって、基板の一方面の処理を隈なく行うことができ、基板の一方面全域の処理速度を向上させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
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。
【００３０】
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す側面図である。また、図２は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す平面図である。この基板処理装置は、ほぼ円形の基板であるウエハＷの表面、特にその上面Ｗａの不要なゴミやパーティクルまたは不要な金属膜（以下、不要物という）をエッチング除去するための装置である。
【００３１】
この基板処理装置には、スピンチャック１０が備えられている。スピンチャック１０は、ほぼ鉛直に配置されたチャック軸１１と、このチャック軸１１の上端にほぼ水平に固定された円板状のスピンベース１２と、このスピンベース１３の周辺に設けられてウエハＷの下面Ｗｂおよび端面を保持するチャックピン１３を含む。チャック軸１１は、たとえば、円筒状に形成されることによって裏面ノズル１４が内部に挿通されており、この裏面ノズル１４の上端はスピンベース１２の上面よりも少し上の位置で開口している。また、チャック軸１１には、モータなどを含む回転駆動機構１５から回転力が伝達されて、ウエハＷのほぼ中心を通る鉛直軸線（ウエハＷの回転軸Ｏ）まわりに回転されるようになっている。
【００３２】
なお、裏面ノズル１４は、配管１４０，１４１によりそれぞれ、エッチング液としての弗酸を供給するエッチング液供給源、およびリンス液としての純水を供給するリンス液供給源に接続されている。なお、このエッチング液供給源は、たとえばエッチング液の貯留タンクまたは工場設備の供給口であってもよく、エッチング液供給源は、たとえばリンス液の貯留タンクまたは工場設備の供給口であってもよい。そして、配管１４０，１４１途中のバルブ１４０ａ，１４１ａを開閉することで、ウエハＷの下面Ｗｂ中央に対して弗酸または純水を選択的に供給開始／停止できるようになっている。
【００３３】
これにより、スピンチャック１０は、スピンベース１２上にウエハＷをほぼ水平に保持することができる。そして、この状態で、回転駆動機構１５からチャック軸１１に回転力を伝達することにより、スピンベース１２で吸着保持したウエハＷを、そまわりに回転させることができる。
【００３４】
また、スピンチャック１０の左側方に、ウエハＷの上面Ｗａに対してエッチング液の液滴を供給するための液滴ノズル機構２０が設けられ、スピンチャック１０の左側方に、ウエハＷの上面Ｗａに対して処理液としての弗酸および純水を供給する処理液ノズル機構３０が設けられている。
【００３５】
また、液滴ノズル機構２０は、エッチング液としての弗酸またはリンス液としての純水と窒素ガスとが混合されて生成された液滴を、ウエハＷの上面Ｗａの液滴供給位置Ｐ１に供給するための液滴ノズル２１と、この液滴ノズル２１がブラケット２２を介して先端に取付けられてほぼ水平方向に延びるアーム２３と、このアーム２３の根元に取付けられてほぼ鉛直な軸Ｇを中心に回転可能な旋回軸２４と、この旋回軸２４を軸Ｇまわりに旋回駆動させる旋回駆動機構２５（たとえば、ＡＣサーボモータやステッピングモータなど）とを有している。なお、ブラケット２２の取付けを調整することで、アーム２３に対する液滴ノズル２１の位置や角度を変更できる。
【００３６】
これら液滴ノズル機構２０の構成により、図２の平面図にも示すように、その先端に取付けられた液滴ノズル２１を軸Ｇを中心に、平面視で時計回りおよび反時計回りに旋回させることができ、液滴供給位置Ｐ１を変化させることができる。すなわち、ウエハＷ上方において液滴ノズル２１をウエハＷの回転軸Ｏに対して接近および離隔させることができるようになっている。言い換えれば、回転軸Ｏとウエハ上面Ｗａとの交点ＷＯ（以下、回転中心ＷＯという）を通ってウエハＷをまたぐような軌跡で液滴供給位置Ｐ１を移動させることができる。具体的には、図２のように、ウエハＷ外周のＰ１Ｌから回転中心ＷＯを経てウエハＷ外周のＰ１Ｒを結ぶ円弧Ｃを少なくとも含む範囲で液滴供給位置Ｐ１を移動させることができる。
【００３７】
なお、液滴ノズル２１から供給される液滴は、弗酸または純水および窒素ガスにかかる圧力によって、ウエハ上面Ｗａに対してコーン状に勢いよく噴霧される。この場合、ウエハ上面Ｗａの液滴が供給される範囲は所定の円形または楕円形に広がる範囲となるが、上述の液滴供給位置Ｐ１はその供給範囲のほぼ中心付近を指すものとする。
【００３８】
さらに、液滴ノズル機構２０全体を昇降させるための昇降駆動機構４０が備えられており、これにより液滴ノズル２１をウエハＷの上面に対して近づけたり遠ざけたりすることができるようになっている。すなわち、ウエハＷと液滴ノズル２１の先端との距離を変更することができる。
【００３９】
また、処理液ノズル機構３０は、エッチング液としての弗酸およびリンス液としての純水をウエハＷの上面Ｗａの処理液供給位置Ｐ２に供給するための処理液ノズル３１と、この処理液ノズル３１がブラケット３２を介して先端に取付けられてほぼ水平方向に延びるアーム３３とからなる。ただし、このアーム３３には上述のような旋回駆動機構は接続されておらず、処理液ノズル３１は固定されて移動しない。すなわち、処理液供給位置Ｐ２は図２の位置のまま固定されている。
【００４０】
なお、この処理液の処理液供給位置Ｐ２は、図２のように、回転中心ＷＯよりも少しずれた回転中心ＷＯ近傍となっているが、処理液供給位置Ｐ２に供給された処理液（弗酸または純水）はその後、回転中心ＷＯを含む領域に広がり、そしてウエハＷ回転による遠心力でウエハＷの上面Ｗａ全域に広がる。また、処理液供給位置Ｐ２は回転中心ＷＯと一致させてもよく、また、回転中心ＷＯから離れた位置としてもよく、少なくとも回転中心ＷＯに処理液が供給されるように処理液供給位置Ｐ２を定めればよい。
【００４１】
ここで液滴ノズル２１は、図１に示すように、エッチング液供給源、リンス液供給源および窒素ガス供給源に対して配管２２０，２２１，２２２によって接続されており、その途中にはそれぞれ、開閉可能なバルブ２２０ａ，２２１ａ，２２２ａが介装されている。また、処理液ノズル３１は、図１に示すように、エッチング液供給源およびリンス液供給源に対して配管３２０，３２１によって接続されており、その途中にはそれぞれ、開閉可能なバルブ３２０ａ，３２１ａが介装されている。
【００４２】
なお、配管１４０，２２０および３２０が合流するエッチング液供給源側の配管の途中部には、弗酸の温度を２０〜８０℃の範囲で調整できる温度調節器２２０ｂが介装されている。また、配管１４１，２２１および３２１が合流する純水供給源側の配管の途中部には、純水の温度を２０〜８０℃の範囲で調整できる温度調節器２２１ｂが介装されている。また、配管２２２のエッチング液供給源側の途中部には、窒素ガスの温度を２０〜８０℃の範囲で調整できる温度調節器２２２ｂが介装されている。ここで、温度調節器２２０ｂ，２２１ｂ，２２２ｂは、たとえば、温度センサで温度を検知して温度を制御する熱交換器あるいはヒータなどである。
【００４３】
なお、エッチング液供給源に接続された配管１４０，２２０および３２０それぞれの途中部には、弗酸の圧力を１〜１０ｋｇ／ｃｍ２の範囲で調整できる圧力調整弁（図示せず）が介装されている。また、リンス液供給源に接続された配管１４１，２２１および３２１の途中部には、純水の圧力を１〜１０ｋｇ／ｃｍ２の範囲で調整できる圧力調整弁（図示せず）が介装されている。また、窒素ガス供給源に接続された配管２２２の途中部には、窒素ガスの圧力を１〜１０ｋｇ／ｃｍ２の範囲で調整できる圧力調整弁（図示せず）が介装されている。
【００４４】
また、液滴ノズル２１は、本体部２１０と、この本体部２１０に上方から圧入された第１パイプ２１１と、本体部２１０に上方から圧入された第２パイプ２１２とからなっている。また、本体部２１０はその左側方に配管２２０および２２１が接続され、第１パイプ２１１はその上端に配管２２２が接続されている。そして、本体部２１０の左方には貫通路２１０ａ形成されている。また、第１パイプ２１１の内径は下方に行くほど小さくなっている。さらに、第２パイプ２１２は、下方に行くほど内径が小さくなるテーパ部２１２ａと、このテーパ部２１２ａの下方に連なる直管状のストレート部２１２ｂとで構成されている。
【００４５】
また、第１パイプ２１１の下端部周囲の本体部２１０で囲まれた部分にはほぼ円筒状の空間ＳＰ１が形成され、第１パイプ２１１の下端周囲のテーパ部２１２ａで囲まれた部分には円筒状の微少な隙間空間ＳＰ２が形成され、また、テーパ部２１２ａの内部にはほぼ円錐状の空間ＳＰ３が形成されている。なお、これらの空間ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３は下方に向かってこの順に連通している。
【００４６】
これにより、バルブ２２０ａを開成すれば、エッチング液供給源から供給された弗酸は、配管２２０を流通して、液滴ノズル２１の本体部２１０内の貫通路２１０ａ、空間ＳＰ１および空間ＳＰ２を順に通過して、空間ＳＰ３に供給される。バルブ２２１ａを開成すれば、リンス液供給源から供給された純水は、配管２２１を流通して、液滴ノズル２１の本体部２１０内の貫通路２１０ａ、空間ＳＰ１および空間ＳＰ２を順に通過して、空間ＳＰ３に供給される。さらに、バルブ２２２ａを開成すれば、窒素ガス供給源から供給された窒素ガスは、配管２２２を流通して、液滴ノズル２１の第１パイプ２１１内を通過して、空間ＳＰ３に供給される。
【００４７】
したがって、バルブ２２０ａおよび２２２ａをともに開成すれば、弗酸および窒素ガスが空間ＳＰ３に至って、この空間ＳＰ３内で混合され、弗酸の液滴となってストレート部２１２ｂからウエハＷに向けて吐出されることとなる。また、バルブ２２１ａおよび２２２ａをともに開成すれば、純水および窒素ガスが空間ＳＰ３に至って、この空間ＳＰ３内で混合され、純水の液滴となってストレート部２１２ｂからウエハＷに向けて吐出されることとなる。
【００４８】
なお、内管（第１パイプ２１１）の先端が外管（本体部２１０および第２パイプ２１２）の内部にあり、処理液（弗酸または純水）とガス（窒素ガス）とが液滴ノズル２１の内部において混合されるので、この液滴ノズル２１は内部混合ノズルであるといえる。また、内管（第１パイプ２１１）内をガス（窒素ガス）が、外管（本体部２１０および第２パイプ２１２）と内管（第１パイプ２１１）との隙間を処理液（弗酸または純水）が流通するものであるので、この液滴ノズル２１は外液タイプのノズルであるといえる。
【００４９】
ここで、液滴ノズル２１のストレート部２１２ｂの内径は、０．１〜５．０ｍｍ程度、たとえば本実施形態では３ｍｍに細く形成されている。また、この液滴ノズル２１から吐出される液滴の吐出方向は、ブラケット２２によって角度を調節可能になっており、たとえば、ウエハＷの上面Ｗａと液滴ノズル２１からの液滴の吐出方向とのなす角度を１０〜９０度の範囲で調節できるようになっている。ただし、本実施形態では、液滴による処理性能を最大限に発揮させるため、この角度を９０度としている。また、液滴ノズル２１のストレート部２１２ｂ先端（下端）とウエハＷ上面Ｗａとの距離は、昇降駆動機構４０およびブラケット２２によって３〜７０ｍｍの範囲で設定できるようになっており、本実施形態では１０ｍｍに設定されている。さらに、本体部２１０、第１パイプ２１１、および第２パイプ２１２を含む液滴ノズル２１の材質としては、弗酸に対する耐液性を考慮してふっ素系樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ等）から構成されている。
【００５０】
＜一実施形態の処理手順＞
【００５１】
次に、この基板処理装置における処理手順について、図３の処理フロー図を用いて説明する。なお、図３のグラフの横軸は時間軸であり、各処理ステップＳ１〜Ｓ５ごとの処理期間を縦軸方向にずらして表現している。
【００５２】
まず、ウエハＷ表面の不要物を除去すべきウエハＷが、図示しない搬送ロボットによって搬入されてきて、スピンチャック１０に受け渡される。スピンチャック１０にウエハＷが保持されると、スピンチャック１０およびウエハＷが予め定める回転速度で回転方向Ｒの方向に回転され始める。この際、液滴ノズル２１は、ウエハＷ外方の位置（図２の２点鎖線で示すＡ位置）に退避している。
【００５３】
その後、旋回駆動機構２５によって、液滴ノズル２１が図２の平面視で時計回りに旋回移動されて、回転中心ＷＯ上に液滴供給位置Ｐ１がくるように、ウエハＷの回転中心ＷＯの上方に移動される。もちろん、処理液ノズル３１からの処理液供給位置Ｐ２は回転中心ＷＯ近傍で固定されている。また、裏面ノズル１４からの処理液供給位置は、ウエハ下面Ｗｂと回転軸Ｏとの交点に固定されている。
【００５４】
そして、この状態からまず最初に、バルブ３２０ａ，１４０ａがともに開成されて、ウエハ両面ＷａおよびＷｂに向けて裏面ノズル１４および処理液ノズル３１から弗酸が供給される（弗酸供給工程：ステップＳ１）。この直後、バルブ２２０ａ，２２２ａがともに開成されて、ウエハ上面Ｗａの回転中心ＷＯに向けて液滴ノズル２１から弗酸の液滴が供給される（弗酸液滴供給ステップＳ２）。これと同時に、旋回駆動機構２５によって、ウエハＷ外周のＰ１ＲからウエハＷ外周のＰ１Ｒを結ぶ円弧Ｃの範囲で液滴供給位置Ｐ１が往復移動するように、液滴ノズル２１が繰り返し旋回移動される。このステップＳ１およびＳ２を所定時間（たとえば、１５秒間）行うことで、ウエハ両面Ｗａ，Ｗｂの不要物が良好に除去される。
【００５５】
なお、回転中心ＷＯ上に液滴供給位置Ｐ１が来た時に液滴ノズル２１の旋回移動が停止され、この状態で、バルブ２２０ａ，２２２ａがともに閉成されて液滴ノズル２１からの弗酸の液滴の供給が停止され、次に、バルブ３２０ａ，１４０ａが閉成されて裏面ノズル１４および処理液ノズル３１からウエハ両面Ｗａ，Ｗｂへの弗酸の供給が停止される。これにより、ステップＳ１およびＳ２を終了する。
【００５６】
次に、バルブ３２１ａ，１４１ａがともに開成されて、裏面ノズル１４および処理液ノズル３１からウエハ両面Ｗａ，Ｗｂに向けて純水が供給される（純水供給ステップＳ３）。この直後、バルブ２２１ａ，２２２ａがともに開成されて、ウエハ上面Ｗａの回転中心ＷＯに向けて液滴ノズル２１から純水の液滴が供給される（純水液滴供給ステップＳ４）このステップＳ３およびＳ４を所定時間（たとえば、４０秒間）行うことで、ウエハ両面Ｗａ，Ｗｂに残っていた弗酸を洗い流すことができる。
【００５７】
なお、バルブ２２０ａ，２２２ａがともに閉成されて液滴ノズル２１からの弗酸の液滴の供給が停止されて液滴ノズル２１が旋回移動されてウエハＷ外方（図２のＡ位置）へ退避し、、次に、バルブ３２１ａ，１４１ａが閉成されて裏面ノズル１４および処理液ノズル３１からウエハ両面Ｗａ，Ｗｂへの純水の供給が停止される。これにより、ステップＳ３およびＳ４を終了する。
【００５８】
次に、図示しないガスノズルからウエハ両面Ｗａ，Ｗｂに向けて乾燥用の窒素ガスを供給しつつ、ウエハＷの回転数をそれまでより高めて、ウエハ両面Ｗａ，Ｗｂに残っていた水分を除去し乾燥させ（スピン乾燥ステップＳ５）、所定時間（たとえば、１５秒間）の経過後、ウエハＷの回転を停止させる。
【００５９】
以上のステップＳ１〜Ｓ５の一連の処理によって処理は終了するが、ステップＳ５の終了後は、図示しない搬送ロボットによって搬出され、次の処理装置に搬送されていく。
【００６０】
＜一実施形態の効果＞
【００６１】
以上のように、この一実施形態に係る基板処理装置では、処理液としての弗酸または純水窒素ガスとを混合させることによって生じた液滴が、液滴ノズル２１からウエハ上面Ｗａに供給されるとともに、液滴に含まれる処理液と同種の処理液が処理液ノズル３１からウエハ上面Ｗａに供給される。これにより、ウエハ上面Ｗａ上で処理が進行する領域を広げることができ、したがって、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズル２１によるウエハ処理の利点を維持しつつ、さらにウエハＷの処理速度（ウエハＷ上の不要物の除去速度またはリンス処理速度）を向上させることができる。
【００６２】
さらに、弗酸の液滴と弗酸の液とを同時に、また、純水の液滴と純水の液とを同時にウエハ上面Ｗａに供給できる。よって、弗酸による不要物のエッチング除去処理、または純水によるリンス処理がウエハ上面Ｗａ上で同時に進行する領域を広げることができ、したがって、さらにウエハＷの処理速度を向上させることができる。
【００６３】
また、この一実施形態に係る基板処理装置では、処理液ノズル３１から処理液としての弗酸または純水がウエハ上面Ｗａの回転軸Ｏ近傍の位置Ｐ２に向けて供給される。これにより、ウエハＷの回転による遠心力によってウエハＷの回転中心ＷＯからウエハＷの周縁部に至るウエハＷ全域に処理液が広がるので、ウエハ上面Ｗａ全域を処理液の液滴で処理することができる。したがって、ウエハ上面Ｗａの処理を隈なく行うことができ、ウエハ上面Ｗａ全域の処理速度をさらに向上させることができる。
【００６４】
また、この一実施形態に係る基板処理装置では、液滴ノズル２１を回転軸Ｏに対して接近および離隔するように移動させることができ、ウエハ上面Ｗａにおける液滴の供給位置Ｐ１を、ウエハＷの中央部から周辺部にかけて移動させることができる。これにより、液滴をウエハ上面Ｗａ全域に供給することができ、ウエハ上面Ｗａ全域の処理速度を向上させることができる。
【００６５】
また、この一実施形態に係る基板処理装置では、ウエハ上面Ｗａに対して、液滴ノズル２１から弗酸または純水の液滴がほぼ垂直に供給され、処理液ノズル３１から弗酸または純水の液が斜め方向に供給されている。これにより、弗酸または純水の液滴の衝突エネルギーが最大となるとともに、弗酸または純水の液がウエハ上面Ｗａで広い範囲に広がるようになる。したがって、さらに、液滴による処理性能を向上させつつ、ウエハ上面Ｗａの広い範囲の処理速度を向上させることができる。
【００６６】
また、この一実施形態に係る基板処理装置では、処理液ノズル３１から供給される弗酸や純水などの処理液を温度調節する温度調節器２２０ｂ，２２１ｂ，２２２ｂが備えられている。これにより処理液はウエハ上面Ｗａの広い範囲にわたって広がるので、ウエハＷの温度を面内でより均一にすることができる。
【００６７】
また、この一実施形態に係る基板処理方法では、弗酸の液滴を回転するウエハ上面Ｗａに供給する弗酸液滴供給ステップＳ２と、この弗酸液滴供給ステップＳ２が行われている期間において、弗酸の液をウエハ上面Ｗａに供給する弗酸供給ステップＳ１と、を備えている。また、純水の液滴を回転するウエハ上面Ｗａに供給する純水液滴供給ステップＳ４と、この純水液滴供給ステップＳ４が行われている期間において、純水の液をウエハ上面Ｗａに供給する純水供給ステップＳ３と、を備えている。これらにより、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズル２１によるウエハ処理の利点を維持しつつ、さらにウエハＷの処理速度（ウエハＷ上の不要物の除去速度またはリンス処理速度）を向上させることができる。
【００６８】
また、この一実施形態に係る基板処理方法では、弗酸供給ステップＳ１および純水供給ステップＳ３では、ウエハ上面Ｗａのほぼ全域が弗酸または純水で覆われる。したがって、ウエハ上面Ｗａの処理を隈なく行うことができ、ウエハ上面Ｗａ全域の処理速度を向上させることができる。
【００６９】
＜一実施形態の変形例＞
【００７０】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の一実施形態では、液滴ノズル２１は、内部混合ノズルとなっているが、上述の外部混合ノズルとしてもよい。また、液滴ノズル２１は、外液タイプのノズルとなっているが、上述の内液タイプのノズルとしてもよい。
【００７１】
また、上述の一実施形態では、液滴ノズル２１は、エッチング液（弗酸）の液滴とリンス液（純水）の液滴の両方をバルブ切替えによって吐出できるような共用のノズルとなっているが、それぞれ別のノズルとなっていてもよく、すなわち、液滴ノズル２１の代わりに、エッチング液の液滴を吐出する第１液滴ノズルとリンス液の液滴を吐出する第２液滴ノズルとが別々に備えられていてもよい。また、処理液ノズル３１および裏面ノズル１４についても同様に、エッチング液を吐出ずる第１処理液ノズルとリンス液を吐出する第２処理液ノズルとが別々に備えられていてもよい。
【００７２】
また、上述の一実施形態では、ウエハＷに対してエッチング処理（Ｓ１，Ｓ２）とリンス処理（Ｓ３，Ｓ４）とスピン乾燥処理（Ｓ５）の３つの処理を順に行う装置および方法について説明したが、本発明はエッチング処理のみを行う装置および方法、リンス処理のみを行う装置および方法、エッチング処理およびリンス処理のみを行う装置および方法、ならびにリンス処理およびスピン乾燥処理のみを行う装置および方法のいずれにも適用可能である。
【００７３】
また、上述の一実施形態では、液滴ノズル２１は、ウエハＷの上面Ｗａに液滴を供給するようになっているが、ウエハＷの下面Ｗｂに液滴を供給するものであってもよく、さらには、ウエハＷの両面ＷａおよびＷｂに液滴を供給するものであってもよい。
【００７４】
また、上述の一実施形態では、液滴ノズル２１からの液滴に含まれるエッチング液、および処理液ノズル３１および裏面ノズル１４からのエッチング液は、弗酸となっているが、このエッチング液としては、弗酸の他、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸、蓚酸、クエン酸、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）、アンモニア、およびこれらの過酸化水素水溶液のうちの少なくともいずれか１つ、あるいは、これらのうちの少なくとも２つの混合液、たとえば、弗硝酸（弗酸と硝酸の混合溶液）や王水（塩酸と硝酸の混合溶液であってもよい。
【００７５】
また、上述の一実施形態では、液滴ノズル２１からの液滴に含まれるリンス液、ならびに処理液ノズル３１および裏面ノズル１４からのリンス液は、純水となっているが、このリンス液としては、その他、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶剤、炭酸水、オゾン水、磁気水、還元水（水素水）、およびイオン水のうちのいずれであってもよい。さらに液滴ノズル２１に導入される気体として窒素ガスが用いられているが、その他、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスおよびクリーンエアのうちのいずれであってもよい。さらには、上述の一実施形態では、液滴ノズル２１からの液滴に含まれる薬液、および処理液ノズル３１および裏面ノズル１４からの薬液は、エッチング液（弗酸）となっているが、その他ウエハＷを処理可能な液体であればなんでもよく、たとえば、ウエハＷ上の不要なレジスト残渣を除去するためのポリマー除去液であってもよい。
【００７６】
また、上述の一実施形態では、図３に示したように、処理液ノズル３１から処理液の供給を開始した後に、液滴ノズル２１からの液滴の供給を開始しているが、液滴ノズル２１からの液滴の供給の方を先に行ってもよい。また、処理液ノズル３１から処理液の供給を停止させる前に、液滴ノズル２１からの液滴の供給が終了されているが、液滴ノズル２１からの液滴の供給の方を後で終了させてもよい。
【００７７】
また、上述の一実施形態では、液滴供給位置Ｐ１を変更するために液滴ノズル２１を移動させる液滴ノズル移動手段として、液滴ノズル２１を旋回移動させるための旋回駆動機構２５（ＡＣサーボモータやステッピングモータなど）が用いられているが、これに限るものではない。たとえば、液滴ノズル２１を直線移動させるための直線駆動機構（モータやシリンダなど）であってもよい。またたとえば、液滴ノズル２１を移動させるものに限らず、液滴ノズル２１の向きを変更して液滴の吐出方向を変更するものであってもよい。
【００７８】
なお、この旋回駆動機構２５による液滴供給位置Ｐ１の移動に応じて液滴ノズル２１による処理性能（エッチング力やリンス洗浄力）を変化させてもよい。具体的には、液滴ノズル２１に導入されるガス（窒素ガス）の圧力や流量、液滴ノズル２１の移動速度、スピンチャック１０によるウエハＷの回転数を変化させてもよい。たとえば、液滴供給位置Ｐ１が、ウエハ上面Ｗａのデバイス形成領域内（図２の境界ｄよりも内方）にあるときは、デバイス形成領域外（図２の境界ｄよりも外方）にあるときよりも、ガスの圧力や流量を小さくしたり、液滴ノズル２１の移動速度を早くしたり、ウエハＷの回転数を遅くしたりするのがよい。これは、デバイス形成領域Ｄ１内のデバイスにできるだけ損傷を与えないようにするためである。
【００７９】
さらには、基板の一例として半導体ウエハを取り上げたが、この発明は、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク、および磁気ディスクなどの他の種類の基板に対して処理を施すための装置にも適用することができる。
【００８０】
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。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１に係る発明の基板処理装置によると、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズルによる基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の処理速度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８２】
また、基板の処理速度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８３】
さらに、基板の一方面全域の処理速度をさらに向上させることができるという効果を奏する。
【００８４】
また、請求項２に係る発明の基板処理装置によると、基板の一方面全域の処理速度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８５】
また、請求項７に係る発明の基板処理装置によると、さらに、液滴による処理性能を向上させつつ、基板の一方面の広い範囲の処理速度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８６】
また、請求項８に係る発明の基板処理装置によると、基板の一方面の温度を面内でより均一にすることができるという効果を奏する。
【００８７】
また、請求項９に係る発明の基板処理方法によると、デバイスに損傷を与えることなく処理性能を高く維持できるという液滴ノズルによる基板処理の利点を維持しつつ、さらに基板の処理速度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８８】
また、基板の一方面の処理を隈なく行うことができ、基板の一方面全域の処理速度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す側面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す平面図である。
【図３】図１の基板処理装置における処理手順について説明するための処理フロー図である。
【符号の説明】
１０      スピンチャック
１１      チャック軸
１２      スピンベース
１３      チェックピン
１４      裏面ノズル
１４０，１４１  配管
１４０ａ，１４１ａ  バルブ
１５      回転駆動機構
２０      液滴ノズル機構
２１      液滴ノズル
２２      ブラケット
２３      アーム
２４      旋回軸
２５      旋回駆動機構
２１０      本体部
２１０ａ      貫通路
２１１      第１パイプ
２１２      第２パイプ
２１２ａ      テーパ部
２１２ｂ      ストレート部
２２０，２２１，２２２  配管
２２０ａ，２２１ａ，２２２ａ  バルブ
２２０ｂ，２２１ｂ，２２２ｂ  温度調節器
３０      処理液ノズル機構
３１      処理液ノズル
３２０，３２１  配管
３２０ａ，３２１ａ  バルブ
３２      ブラケット
３３      アーム
４０      昇降駆動機構
Ｃ        円弧
ｄ        境界
Ｏ        ウエハＷの回転軸
Ｇ        旋回軸
Ｐ１      液滴供給位置
Ｐ２      処理液供給位置
Ｒ        ウエハＷの回転方向
Ｓ１        弗酸供給ステップ
Ｓ２        弗酸液滴供給ステップ
Ｓ３        純水供給ステップ
Ｓ４        純水液滴供給ステップ
Ｓ５        スピン乾燥ステップ
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３      空間
Ｗ        ウエハ
Ｗａ      ウエハの上面
Ｗｂ      ウエハの下面
ＷＯ      ウエハの回転中心
【図１】
0003725809.tif 000002
【図２】
0003725809.tif 000003
【図３】
0003725809.tif 000004