(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回転させる基板回転手段と、
基板から見て上記基板回転手段とは反対側に配置され、上記所定の回転軸と実質的に同軸上に設けられた回転軸を中心に回転するとともに周縁部に吹き出し口が形成された中空の回転部材と、
この回転部材の内部に設けられ、この回転部材の回転によって、少なくとも基板の周縁部から基板の外方に向かう気流を上記吹き出し口から吹き出させる気流発生手段と、
上記基板回転手段によって回転される基板に処理液を供給する処理液供給機構とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記気流発生手段は、上記回転部材に一体的に設けられた回転羽根を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
上記回転部材の回転軸は空気通路が内部に形成された中空の回転軸であり、
上記回転部材は、回転中心に気体取り込み口を有し、上記気流発生手段は、上記回転部材の回転に伴って、上記空気通路から上記気体取り込み口を介して内部に取り込まれた空気を基板の周縁部付近から上記吹き出し口を介して外方に向かって排気するポンプ作用を生じる排気部材を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記基板処理装置は、上記基板回転手段により回転される基板の周縁部の不要物を除去するためのものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
上記基板処理装置は、上記基板回転手段により回転される基板の周縁部に形成された不要な薄膜をエッチング除去するためのものであることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】
上記処理液供給機構は、上記基板回転手段に保持された基板の周縁部にエッチング液を供給するエッチング液供給機構を含むことを特徴とする請求項４または５記載の基板処理装置。
【請求項７】
上記基板回転手段によって回転される基板の回転中心に向けて不活性ガスを供給する不活性ガス供給ノズルをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、磁気ディスク用基板などに代表される各種の被処理基板に処理液（薬液または純水）を供給してその表面（とくに周縁部）の処理（洗浄処理またはエッチング処理等）を行うための基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の配線材料には従来からアルミニウムが用いられてきたが、信号の高速化に伴う配線の低抵抗化への要求に応えるために、アルミニウムに代えて銅が用いられるようになってきている。そのため、半導体の製造工程では、半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という。）の一方面（デバイス形成面）または両方面の全域に銅薄膜が形成される。
【０００３】
半導体製造装置内においてウエハをハンドリングする際に、搬送ロボットのハンドが銅薄膜または銅イオンに触れて汚染されると、このハンドが新たな汚染源となり、半導体装置の歩留まりの低下を招く。
そこで、銅薄膜が形成された後のウエハに対しては、裏面および表面の周縁部（周端面を含む）の銅薄膜または銅イオンを除去するためのエッチング処理または洗浄処理が不可欠である。
【０００４】
このようなエッチング処理または洗浄処理を実行するための基板処理装置は、たとえば、ウエハの周縁部をチャックピンで握持することによりウエハを保持するスピンチャックと、このスピンチャックを回転駆動するための回転駆動機構と、スピンチャックに保持されたウエハにエッチング液または純水等の処理液を供給する処理液ノズルとを備えている。
処理液ノズルは、たとえば、ウエハの裏面中央に向けて処理液を供給するように構成されている。ウエハの裏面中央に供給された処理液は、遠心力によって回転半径方向外方へと導かれてウエハの裏面全域に広がるとともに、周端面を伝って表面側へと回り込み、当該表面の周縁部にも供給される。
【０００５】
デバイス形成領域に処理液の飛沫が到達することを防ぐために、スピンチャックに保持されたウエハに対向して、スピンチャックとともに回転する遮断板が設けられる場合がある。さらに、遮断板の中央から窒素ガス等の不活性ガスがウエハの表面中央に向けて噴き出され、これにより、デバイス形成領域への処理液の到来が防止されるとともに、ウエハ周縁部における処理幅（半径方向幅）の制御が図られる場合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スピンチャックによってウエハが高速回転されているときには、遠心力を受けてウエハ外に飛び出す処理液は大きな運動エネルギーを受けている。このような処理液の飛沫がスピンチャックやチャンバ壁等からウエハの表面に向けて跳ね返ってくると、そのデバイス形成面への到達を完全に防止することは容易ではない。
【０００７】
対策として、遮断板とウエハとの間に供給される不活性ガスの流量を増大させることが考えられるかもしれないが、不活性ガスの消費量の増大に伴ってランニングコストが高くなるから、結果として、半導体装置の製造コストが高くなる。また、遮断板とウエハとの間隔を縮めることも有効であろうが、主として機械的な設計の限界や遮断板の経時変化に起因して、所要の信頼性を確保することが困難である。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ランニングコストを増加させることなく、良好な信頼性で、基板表面への処理液飛沫の到来を防ぐことができる基板処理装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、所定の回転軸を中心に基板を回転させる基板回転手段（１）と、基板から見て上記基板回転手段とは反対側に配置され、上記所定の回転軸と実質的に同軸上に設けられた回転軸を中心に回転するとともに周縁部に吹き出し口（４３）が形成された中空の回転部材（４）と、この回転部材の内部に設けられ、この回転部材の回転によって、少なくとも基板の周縁部から基板の外方に向かう気流を上記吹き出し口から吹き出させる気流発生手段（４２）と、上記基板回転手段によって回転される基板に処理液を供給する処理液供給機構（３，３１，３２，３３）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。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。
【００１０】
この構成によれば、基板の一方側において基板回転手段が基板を回転させるとともに、当該基板の反対側においては、中空の回転部材が実質的に同軸上で回転させられる。この回転部材の内部には、当該回転部材の回転を利用して基板の周縁部から基板の外方に向かう気流を上記吹き出し口から吹き出させる気流発生手段が設けられている。したがって、処理液供給機構によって基板に供給された後の処理液の飛沫が基板に向かってきても、このような飛沫は、気流発生手段が発生する気流によって排除することができる。
【００１１】
これにより、基板に向かって供給すべき不活性ガス等の流量を増加したり、回転部材と基板との間隔を縮めたりすることなく、良好な信頼性で、基板表面への処理液飛沫の到来を防止できる。
上記気流発生手段は、請求項２に記載のように、上記回転部材に一体的に設けられた回転羽根（４２）を含むものであってもよい。
また、請求項３に記載のように、上記回転部材の回転軸は空気通路（４８）が内部に形成された中空の回転軸であり、上記回転部材は、回転中心に気体取り込み口（４４）を有し、上記気流発生手段は、上記回転部材の回転に伴って、上記空気通路から上記気体取り込み口を介して内部に取り込まれた空気を基板の周縁部付近から上記吹き出し口を介して外方に向かって排気するポンプ作用を生じる排気部材（４２）を含むものであってもよい。このような排気部材は、請求項２に記載されたような回転羽根であってもよい。
【００１２】
請求項４記載の発明は、上記基板処理装置は、上記基板回転手段により回転される基板の周縁部の不要物を除去するためのものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
この発明によれば、基板の周縁部にのみ選択的に処理液を供給して基板の周縁部の不要物を除去する際に、基板の中央領域に処理液の飛沫が到来することを確実に防止できる。
【００１３】
基板の周縁部の不要物は、金属イオン等であってもよいし、基板に形成された薄膜の不要部分であってもよい。すなわち、請求項５に記載のように、上記基板処理装置は、上記基板回転手段により回転される基板の周縁部に形成された不要な薄膜をエッチング除去するためのものであってもよい。
この場合、上記処理液供給機構は、請求項６に記載のように、上記処理液供給機構は、上記基板回転手段に保持された基板の周縁部にエッチング液を供給するエッチング液供給機構（３，３１，３２）を含むものであることが好ましい。
【００１４】
この構成により、基板の周縁部のみにエッチング液を供給でき、基板の中央領域には、処理液の飛沫が到来しないようにすることができる。
請求項７記載の発明は、上記基板回転手段によって回転される基板の回転中心に向けて不活性ガスを供給する不活性ガス供給ノズル（７）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１５】
この構成により、気流発生手段によって基板の周縁部から基板の外方へ向かう気流を発生させるとともに、基板の回転中心に向けて不活性ガスを供給し、この不活性ガスによって、基板の周縁部における処理幅を制御するとともに、基板中央領域への処理液飛沫の到来をより確実に防止することができる。
【００１６】
【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。
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説明するための図解図である。この基板処理装置は、表面の全域および周端面に銅薄膜等の薄膜が形成された半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という。）Ｗの周縁部（ウエハＷの表面の周縁部およびウエハＷの周端面を含む。）における不要な薄膜をエッチング除去するとともに、ウエハＷの裏面に付着している金属イオン（銅イオン等）等の不要物を洗浄除去するための装置である。ウエハＷの表面だけでなく、その裏面にも薄膜が形成されている場合には、この裏面の薄膜のエッチング除去を併せて行うこともできる。
【００１７】
この基板処理装置は、ウエハＷを、その表面を上方に向けてほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１を回転駆動するためのチャック回転駆動機構２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの裏面（下面）の中央に向けて処理液（エッチング液等の薬液または純水）を吐出する中心軸ノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に対向して配置された遮断板４と、この遮断板４を回転駆動するための遮断板回転駆動機構５と、遮断板４をスピンチャック１に対して昇降させるための遮断板昇降駆動機構６と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面中央に向けて窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給ノズル７とを備えている。
【００１８】
スピンチャック１は、鉛直方向に沿って配置された中空の回転軸１１と、この回転軸１１の上端に水平に固定されたスピンベース１２と、このスピンベース１２に立設されて、ウエハＷを把持する複数本のチャックピン１３とを備えている。
中空の回転軸１１には、処理液供給管３１が挿通されており、その上端に中心軸ノズル３が結合されている。処理液供給管３１には、エッチング液供給源からのエッチング液をエッチング液供給バルブ３２を介して供給できるとともに、純水供給源からの純水を純水供給バルブ３３を介して供給することができる。
【００１９】
遮断板４は、スピンチャック１の回転軸１１と同軸上に配置された回転軸４１を備えている。この回転軸４１は、中空に形成されていて、その内部に不活性ガス供給管７１が挿通されている。この不活性ガス供給管７１の先端が、不活性ガス供給ノズル７を形成している。不活性ガス供給管７１には、窒素ガス供給源からの窒素ガスが不活性ガス供給バルブ７２を介して供給されるようになっている。
【００２０】
遮断板昇降駆動機構６は、当該基板処理装置に対してウエハＷが搬入または搬出される時には、スピンチャック１のはるか上方の待機位置に遮断板４を上昇させる。その一方で、ウエハＷに対する処理が行われる時には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面のごく近傍に設定された処理位置まで遮断板４を下降させる。遮断板回転駆動機構５は、チャック回転駆動機構２と同期するように制御されていて、スピンチャック１と同じ回転方向および同じ回転速度で遮断板４を回転駆動する。
【００２１】
スピンチャック１および遮断板４を回転駆動している状態で、中心軸ノズル３からウエハＷの裏面中央に処理液を供給すると、この処理液は、ウエハＷ上で遠心力を受けて、ウエハＷの裏面の全域に広がる。この処理液は、さらに、ウエハＷの周端面を回り込んでウエハＷの表面に至ることになる。この時、不活性ガス供給ノズル７から不活性ガスを噴出させておくと、ウエハＷの表面への処理液の回り込み量を制御することができ、ウエハＷの表面の周縁部を所望の処理幅（回転半径方向に沿う幅）で処理することができる。遮断板４は、このとき、不活性ガスによる処理幅の制御を補助するとともに、ウエハＷから外方に飛び出した処理液の飛沫がウエハＷの中央領域に至ることを防止する。
【００２２】
図２は、遮断板４の斜視図であり、図３は、チャックピン１３の近傍における遮断板４の部分断面図である。さらに、図４は、遮断板４の横断面図である。遮断板４は、中空の円盤状に形成されていて、内部には、ほぼ等角度間隔で回転羽根４２が形成されている。より具体的には、遮断板４は、回転軸４１の下端に結合された上板部４５と、この上板部４５に回転羽根４２を介して結合された下板部４６とを有し、下板部４６の下面がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に至近距離で対向するように構成されている。上板部４５と下板部４６とは、周縁部において微小なギャップをあけて対向しており、このギャップ部に、全周にわたって開口する吹き出し口４３が形成されている。上板部４５の下面の周縁部には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの周縁部の上方に対応する位置に段差部４５ａが形成されている。これにより、吹き出し口４３が、ウエハＷの周縁部の上方に配置されている。
【００２３】
上板部４５の中央には空気取り込み口４４が開口されている。この空気取り込み口４４から放射状に回転羽根４２が形成されている。個々の回転羽根４２は、遮断板４の半径方向外方に向かうに従って遮断板４の回転方向とは反対方向に向かって湾曲する形状を有している。そして、隣接する回転羽根４２，４２間には、半径方向外方に向かうに従って広がる空気流路４７が形成されている。
このような構成により、遮断板４が回転駆動されると、回転羽根４２は、空気取り込み口４４から空気を取り込んで、空気流路４７を介して空気吹き出し口４３へと排気するポンプ作用を生じることになる。したがって、不活性ガス供給管７１と回転軸４１との間に形成された空気通路４８から、空気取り込み口４４を介して空気が取り込まれ、吹き出し口４３から回転半径方向外方に向かって空気が吹き出されることになる。
【００２４】
スピンチャック１とともに遮断板４が高速回転されれば、回転羽根４２によるポンプ作用は強まるから、吹き出し口４３からの吹き出し流量が増加する。したがって、スピンチャック１が高速回転されることによって大きな運動量を得た処理液がチャックピン１３やチャンバ内壁にぶつかって処理液の飛沫を生じたとしても、このような飛沫は、吹き出し口４３からの空気流５０により、確実に排除される。したがって、ウエハＷの中央領域に処理液の飛沫が到達することがない。無論、不活性ガス供給ノズル７から供給される不活性ガスは、処理液による処理幅の制御に寄与するのみならず、処理液飛沫を排除する役割を、空気流５０とともに担うことになる。
【００２５】
以上のように、この実施形態によれば、遮断板４の内部に回転羽根４２を設け、遮断板４の回転を利用してウエハＷの周縁部から外方に向かう空気流５０を形成するようにしている。これにより、不活性ガスの流量を増加したり、遮断板４とウエハＷとの間の距離を縮めたりすることなく、処理液の飛沫がウエハＷの中央領域に到達することを確実に防止でき、基板処理装置のランニングコストを低減できる。
【００２６】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、遮断板４の内部をくり抜いて回転羽根４２を形成することとしたが、回転羽根４２の代わりに、回転中心から半径方向外方に向かうに従って流路断面積が増大する管状の空気流路を遮断板４内に放射状に形成することによっても、遮断板４の回転に伴ってポンプ作用を生じさせることができる。
【００２７】
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】
【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説明するための図解図である。
【図２】遮断板の斜視図である。
【図３】チャックピンの近傍における遮断板の部分断面図である。
【図４】遮断板の横断面図である。
【符号の説明】
１    スピンチャック
１３  チャックピン
２    チャック回転駆動機構
３    中心軸ノズル
３１  処理液供給管
３２  エッチング液供給バルブ
３３  純水供給バルブ
４    遮断板
４１  回転軸
４２  回転羽根
４３  吹き出し口
４４  空気取り込み口
４５  上板部
４６  下板部
４７  空気流路
４８  空気通路
５０  空気流
５    遮断板回転駆動機構
７    不活性ガスノズル
７１  不活性ガス供給管
７２  不活性ガス供給バルブ
Ｗ    ウエハ
【図１】
0003917393.tif 000002
【図２】
0003917393.tif 000003
【図３】
0003917393.tif 000004
【図４】
0003917393.tif 000005