JP4997058B2

JP4997058B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP4997058B2
Application number: JP2007266820A
Authority: JP
Inventors: 倫正舟橋; 哲也清水; 正記佐藤; 雄二熊谷; 敏明富澤; 将彦稲堂丸
Original assignee: Jet Co Ltd
Current assignee: Jet Co Ltd
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: JP2009099599A

Description

本発明は半導体ウェーハ等の各種基板のベベル部を含むエッジ部を処理する基板処理装置に係り、特に、このエッジ部に付着した不要物を除去・洗浄する基板処理装置に関するものである。

半導体素子は、半導体ウェーハ（以下、ウェーハという）の表面に各種の成膜を施す成膜工程、この成膜した薄膜から不要な部分を除去するエッチング工程などを含む一連の処理工程を経て製造されている。ところが成膜されたウェーハの端縁部、すなわちベベル部を含むエッジ部には、絶縁膜やメタル膜等の不要な膜が形成され、また、このエッジ部はこれらの成膜がめくりあがり或いは一部が剥離しかかっている等の不安定な状態になっていることがある。この状態がそのまま放置されると、次工程へ搬送するなどの過程において膜の端部が欠け或いは剥離して剥離片等が粉塵となって飛散することがある。

また、ウェーハ中央平面部は回路が形成されているため洗浄及びその後のチェック等の管理が十分行なわれていますが、ウェーハ端縁部は十分洗浄されたかどうかのチェックも回路平面に比べて実施されておらず、異物が付着していても見落とされる可能性があり、粉塵の原因となることがある。さらに、ドライエッチング等では回路面の加工後に、ドライエッチングガスやフォトレジスト及び被加工膜等に起因して、端縁部に側壁保護膜やポリマー残渣等の反応生成物が生成されることがある。この反応生成物もウェーハ端縁部から剥離すれば粉塵の原因となる。このような粉塵が装置内で飛散すると、既に処理した処理済みのウェーハデバイス面に再付着してパーティクルの原因となる等の課題がある。

そこで、この課題を解決するために、これまで様々な処理方法が開発されている。その１つの処理方法としては、ウェーハを水平に保持して回転させながら、噴射ノズルからウェーハのエッジ部に向かって処理液（エッチング液）を吹付けると共に純水を上方からウェーハ中心部近傍に供給してエッジ部を処理する方法がある。この処理方法によれば、ウェーハの回転数、処理液の供給量及び純水の流量を調整することにより、ウェーハのエッジ部を一定幅でエッチング処理することができる。また、他の処理方法としては、ウェーハのエッジ部を挿入できる大きさの溝を有する処理部材を用い、この溝内にウェーハのエッジ部を挿入し、この処理部材に処理液を供給してエッジ部を処理する方法がある。この処理方法を採用した基板処理装置が、例えば下記特許文献１に開示されている。

図６は下記特許文献１に記載された基板処理装置の概要図、図７（ａ）は図６の処理装置を構成する処理部材の平面図、図７（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。
基板処理装置３０は、ほぼ円筒状の洗浄カップ３１と、この洗浄カップ３１内にあってウェーハＷを水平に保持して回転するスピンチャック３２と、を備え、スピンチャック３２に保持されたウェーハＷの側方には、２つのエッチング処理部材３３、３４が配置された構成を有している。これらのエッチング処理部材３３、３４は、ウェーハＷ側の側面にウェーハＷの表面に沿う水平方向に延びる溝３３Ａ、３４Ａが形成されて、これらの溝３３Ａ、３４ＡはウェーハＷのエッジ部が挿入できる大きさになっている。各エッチング処理部材３３、３４には、それぞれエッチング液排出配管３５、３６及びエッチング液供給配管３７、３８が連結され、エッチング液排出配管３５、３６は、エッチング液供給配管３７、３８よりウェーハＷの回転進行方向下流側に配置されている（図７（ａ）参照）。各エッチング処理部材３３、３４の各溝３３Ａ、３４Ａの内部空間には、エッチング液供給配管３７、３８を介してエッチング液が供給され、各溝３３Ａ、３４Ａの内部空間に供給されたエッチング液は、エッチング液排出配管３５、３６を介して外部へ排出されるようになっている。

この基板処理装置３０を用いたウェーハエッジ部の処理は、まず、アーム移動操作機構を作動させて、それぞれのエッチング処理部材３３、３４を移動させ、ウェーハＷのエッジ部Ｄ（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）を各処理部材の溝３３Ａ、３４Ａに挿入させて、ウェーハＷを所定の回転数で図１０の時計方向へ回転させる。この状態において、ノズル３９からウェーハＷの上方へ純水が供給されると共に、各エッチング液供給配管３７、３８から所定量のエッチング液Ｌが各溝３３Ａ、３４Ａ内に供給されて、これらの溝内に所定量のエッチング液が満たされた状態でウェーハのエッジ部が処理されるようになっている。なお、処理済みの処理液はエッチング液排出配管３５、３６を介して回収されるようになっている。

この基板処理装置３０によれば、各エッチング液排出配管３５、３６がエッチング液供給配管３７、３８よりウェーハＷの回転進行方向下流側に配置されているので、それぞれのエッチング処理部材の各溝３３Ａ、３４Ａ内では、エッチング液の流れの方向とウェーハＷの回転進行方向とが同一方向、すなわちエッチング液の流れ方向とウェーハの回転方向が同じになる。その結果、各溝３３Ａ、３４Ａ内のエッチング液とウェーハＷとの間の相対的な移動速度が小さくなって、エッチング液が回転するウェーハＷによってかき乱され難くなり、ウェーハＷのエッチングを施す領域（エッジ部）とエッジ部以外のエッチングを施さない領域（デバイス形成領域）との境界が明確に区分されて処理される。また、各溝３３Ａ、３４Ａ内部においてエッチング液が跳ね飛ばされても、ウェーハＷ表面には純水が流されているので、ウェーハＷ表面内方の領域の銅薄膜がエッチング液によってエッチングされることがないなどの優れた作用効果を奏するものとなっている。
特開２００３−２８６５９７公報（図２、図３、段落〔００４６〕、〔００４７〕）

ところが、上記従来技術の処理方法は、処理液（エッチング液）及び純水をウェーハに直接吹付けるので、これらの液体がウェーハに衝突して洗浄カップ内壁などの周囲へ飛散して回転乾燥時にウェーハに再付着する恐れがある。また、エッジ部の処理領域は、純水と処理液（エッチング液）とが接触する境界部分の位置で決定されるが、この処理領域はウェーハの回転数、エッチング液の流量及び純水の流量等によって変化するので、その領域決定には極めて難しい制御が必要となっている。

また、上記特許文献１に開示された基板処理装置は、ウェーハのエッジ部がエッチング処理部材の溝内で処理されるので、処理液の周囲への飛散が低減されるが、それでもウェーハのエッジ部が挿入される溝の開口入口が大きく開放されており、しかも、処理時には各溝内に所定量のエッチング液が満たされた状態でエッジ部が処理されるので、処理液が溝から飛び出して周囲へ飛散する恐れがある。また、各溝内では、エッチング液が回転するウェーハＷによってかき乱され難くするために、エッチング液とウェーハＷとの間の相対的な移動速度を小さくしなければならないので、ウェーハのエッジ部に当たる処理液などの流速が遅くなり、処理時間短縮等の処理能力を向上させるには限界がある。

本発明は、このような従来技術が抱える課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、処理精度及び処理能力を著しく向上させることができる基板処理装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、処理領域の処理幅を精度よく設定して処理できる基板処理装置を提供することにある。

また、本発明のさらに他の目的は、処理部から処理液などの飛散をなくし高品質の処理ができる基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の基板処理装置に係る発明は、被処理基板を回転させながら保持する基板保持機構と、該基板保持機構に保持された上記被処理基板の周縁部の一部が挿入される溝を有する処理ヘッドと、を備え、該溝内に上記被処理基板の周縁部を挿入して処理する基板処理装置を前提にする。
そして、処理ヘッドの上記溝内には、処理液を供給する処理液供給手段に連結されて上記溝内に処理液を導くための供給口と、減圧吸引手段に連結されて上記溝内を減圧・吸引するための吸引口とを設けるとともに、この溝内に進入した被処理基板の外周縁と対向する溝の面と、溝内に進入した被処理基板の外周縁と、の間に形成される間隔を狭くする高速気流発生手段を、上記供給口と吸引口とを結ぶ通路上に設けている。

請求項２に記載の基板処理装置に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、上記高速気流発生手段が上記溝内の気流を変化させる構造物からなり、該構造物は突起又は窪みからなる。

請求項３に記載の基板処理装置に係る発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置において、上記溝には、そこに進入する被処理基板の平面と対向する面に、溝の他の部分よりも被処理基板に近接する狭隙突起を設け、この狭隙突起で、溝内の処理液が処理基板の処理領域に飛散するのを防ぐ構成にしている。

本発明は、上記構成を備えることにより以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１及び２の発明によれば、処理ヘッドには、供給口を溝の被処理基板の周縁部が進入する進入側に、吸引口をこの周縁部が脱出する側それぞれ設けられているので、減圧・吸引手段を作動させて溝内を減圧・吸引することにより、処理ヘッドの溝内に処理液を含む気体の高速流を発生させることができる。この高速流の流速は、１００〜１０００ｍ／ｓｅｃの範囲に設定される。そして、被処理基板処理時には、この高速流が被処理基板の周縁部に当たるので、被処理基板の周縁部、特にベベル部を高精度に処理できると共に処理能力を上げることが可能になる。また、溝内の被処理基板の周縁部が進入する側から処理液を供給し、この周縁部が脱出する側から溝内を減圧・吸引するので、処理液がこの吸引によって発生している高速気流にスムーズに混入されて、従来技術のように、溝内に所定量の処理液を満たした状態で処理する必要がないので、処理液が溝から飛び出して周囲へ飛散するようなことがない。勿論、他の従来技術のように処理液同士、例えば純水と他の処理液とが衝突して飛散することもなく、処理液や除去された汚染物を効率よく排出することができる。また、進入する側から供給し、脱出する側から減圧・吸引するので、基板の周縁部に沿った流れを形成でき、この高速の流れによって処理流体が基板周縁部をこする作用をもたらすので、処理液と基板・不用物との反応を加速することができる。

特に、処理ヘッドの溝内に高速気流発生手段を設けたことにより、被処理基板周縁部の処理時に、供給口から処理液を供給するとこの処理液は高速気流に混入されて霧化され、この霧化された処理液が混入された高速気流が被処理基板の周縁部に接触するので、この周縁部、特にベベル部の処理ムラを軽減し高精度に且つ高効率で洗浄などの処理をすることができる。

また、請求項３の発明によれば、処理ヘッドに狭隙突起を設けたことにより、周縁部の処理幅を狭隙突起で規制できるので、区画が正確になる。また、溝の幅が狭まっているので、溝から処理液が飛散することを阻止できるので、被処理基板の非処理面を汚染することがない。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための基板処理装置を例示するものであって、本発明をこの基板処理装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。

図１及び図２を参照して本発明の実施例１に係る基板処理方法を実現する基板処理装置の概要を説明する。なお、図１は本発明の実施例１に係る基板処理装置を示す概略断面図、図２は図１の基板処理装置内に収容された処理ヘッドとウェーハとの位置関係を示す平面図である。

本実施例に係る基板処理装置１は、図１に示すように、所定の直径を有する円板状の１枚のウェーハＷをほぼ水平に保持して回転させる回転テーブル２と、このウェーハＷの周縁部を処理する処理ヘッド７と、を備え、これらの回転テーブル２及び処理ヘッド７等を所定大きさのチャンバー６に収容した構成を有している。チャンバー６は、その天井にチャンバー６内へ供給する気体をコントロールする不図示の空調機が設置されフィルター６Ａを通して気体を供給し、下方に内部の気体を排出させる排気口６Ｂが形成されている。また、チャンバー６周辺が気体（雰囲気）コントロールされている場合は、フィルター６Ａを省略する場合もある。このチャンバー６内に供給される気体には、例えば空気、二酸化炭素や窒素、アルゴンなどの不活性ガスが使用される。排気口６Ｂは配管を介して不図示の排気処理装置に接続されている。

回転テーブル２は、図１に示すように、ウェーハＷが載置される保持台３と、この保持台３に連結された回転軸４と、を有し、この回転軸４が回転駆動機構５に連結されて、この回転駆動機構５により回転テーブル２が所定方向（図２の矢印方向）へ回転するようになっている。処理ヘッド７は、図２に示すように、ウェーハＷの周縁部に１個ないし複数個設けられている。複数個の処理ヘッド７を用いると、複数箇所でウェーハＷの処理ができるので、処理能力を上げることができるとともに、高品質の処理が可能になる。ウェーハＷの周縁部は、円板状ウェーハＷの最外周縁で面取り或いは所定角度のＲがついた領域（以下、ベベル部という）及びこの周縁にあって半導体デバイスが形成されていない領域（以下、エッジ部という）を含んだ箇所となっている。

処理ヘッド７は、所定長さの不図示の支持腕に支持されている。この支持腕はその基部が支持台（図示省略）に固定されている。また、この支持腕はヘッド駆動機構（図示省略）に連結されて、このヘッド駆動機構により、支持腕が所定方向へ移動されて、その先端に固定された処理ヘッド７がウェーハＷの周縁部に接近或いは離反できるようになっている。この処理ヘッド７には、コ字状の溝９（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）内へ各種の処理液を供給する処理液供給装置１５Ａ及びこの溝９内を減圧しながら吸引する吸引装置１５Ｂが連結されている。すなわち、処理ヘッド７と処理液供給装置１５Ａとは、途中に制御弁Ｖ_１を介在して配管Ｔ_１で連結され、また吸引装置１５Ｂとは制御弁Ｖ_２を介在して配管Ｔ_２で連結されている。

処理液供給装置１５Ａから供給される処理液には、アルカリ性溶液（例えばアンモニア、ＫＯＨあるいはＴＭＡＨ等）、酸性溶液（例えば塩酸、フッ酸、硫酸、燐酸あるいは酢酸等）、有機溶剤（例えばＩＰＡ、アセトンあるいはエタノール等）、界面活性剤、キレート剤、過酸化水素水、オゾン水、水素水、電解水、純水のうちの１種類若しくは複数種類を混合したものが使用され、これらの処理液は処理されるウェーハによって選択される。また、吸引装置１５Ｂには真空ポンプや真空ブロアー等が使用される。

次に、図３及び図４を参照して処理ヘッドの構造を説明する。なお、図３は処理ヘッドを示し、図３（ａ）は処理ヘッドの斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）の処理ヘッドにウェーハを挿入した状態のＡ−Ａ線断面図、図４は図３（ａ）にウェーハを挿入した状態のＢ−Ｂ線断面図である。

処理ヘッド７は、ウェーハＷの周縁部の一部が挿入される幅長及び深さを有する略コ字状の溝９を有する直方体形状のブロックからなり、合成樹脂成型体で形成されている。この溝９は、所定の面積を有し所定の隙間Ｄ_１をあけて対向配置した板状体からなる一対の第１、第２鍔辺部８Ａ、８Ｂと、これらの第１、第２鍔辺部８Ａ、８Ｂの一端を繋ぐ奥壁部８Ｃと、他端を開放させた開口９Ａと、で形成されている。なお、本実施例においては処理ヘッド７を合成樹脂成型体の一体構造で形成したものを例にとって説明するが、例えば複数の部材を組み立ててなる組立複合体で形成するようにしてもよい。第１、第２鍔辺部８Ａ、８Ｂは、図３（ａ）に示すように、ウェーハＷの処理時には上下方向に対向配置される。また、開口９ＡはウェーハＷの周縁部が挿入される挿入口となっている。処理ヘッド７の大きさは、例えばその幅長Ｌ_１が５０ｍｍ、長さＬ_２が３０ｍｍに設定される。

溝９は、ウェーハＷの周縁部が所定幅挿入される深さを有するとともにウェーハＷの周縁部の肉厚より幅広な開口９Ａを有している。この開口９Ａ、すなわち挿入口には、その隙間を狭くする狭隙突起８ａ、８ｂが形成されている。これらの狭隙突起８ａ、８ｂは、第１、第２鍔辺部８Ａ、８Ｂの先端部を***させた所定の幅長及び高さを有する土手状の突起で形成し、その隙間Ｄ_２は内部の隙間Ｄ_１より狭くしてある。この構造により、溝９は、開口９Ａが狭隙突起８ａ、８ｂで狭められ、内部に所定大きさの溝空間Ｓが形成され、しかも両端部９Ｌ、９Ｒが開放された筒状体となっている。この開口９Ａの隙間Ｄ_２は、この隙間Ｄ_２部分にウェーハＷの周縁部が挿入されたとき、この周縁部の上下面との間に狭い隙間Ｇ_２が形成されるようになっている。この隙間Ｇ_２は０．１〜１０ｍｍの範囲に設定される。

各狭隙突起８ａ、８ｂは、溝９の隙間を狭めると共に、この溝内部から処理液が飛散するのを制限する規制堰となっている。すなわち、開口９Ａ部分に狭隙突起８ａ、８ｂを設けると、ウェーハＷ処理時に溝空間Ｓ内に供給された処理液が隙間Ｄ_２から外方へ飛び出そうとしてもこれらの狭隙突起８ａ、８ｂに衝突して内部へ戻される。その結果、この隙間Ｄ_２から処理液が飛び出して外へ飛散することが殆どなくなりウェーハＷの非処理面を汚染することがなくなる。また、これらの狭隙突起８ａ、８ｂによって、ウェーハＷの周縁部がこの狭隙突起８ａ、８ｂで区画された溝空間Ｓ内で処理されるので、周縁部の処理領域と非処理領域とを正確に区分できると共に、ウェーハＷ周縁部の挿入度合いにより処理領域の設定が容易に行えるようになる。なお、この実施例では、第１、第２鍔辺部８Ａ、８Ｂの双方に狭隙突起８ａ、８ｂを設けたが、いずれか一方の鍔辺部にのみ形成してもよい。このような構成とすれば、ウェーハＷ周縁部の片面を区画して処理することが可能になる。

奥壁部８Ｃは、その開口部９Ａ側の壁面８Ｃ'において、長手方向の一端近傍に処理液を供給する供給口１０Ａと、他端に気体及び処理液などを吸引する吸引口１１Ａと、供給口１０Ａと吸引口１１Ａとの間に溝９内を流れる流体の流速を変化させる構造物１２と、が形成されている。このうち、供給口１０Ａは、図３（ａ）及び図４に示すように、回転するウェーハＷの周縁部が溝９に侵入する側、すなわちウェーハＷの未処理側（回転進行方向の上流側）に形成されている。第１鍔辺部８Ａの表面には、開口１０Ｂが形成されてこの開口１０Ｂと供給口１０Ａとは奥壁部８Ｃ内を貫通する貫通穴１０で連結されている。開口１０Ｂには処理液供給装置１５Ａに結合されている。

吸引口１１Ａは、ウェーハＷの周縁部が溝９から脱出する側、すなわちウェーハＷの処理済み側（回転進行方向の下流側）に形成されている。奥壁部８Ｃの外面には、図４に示すように、開口１１Ｂが形成されて、この開口１１Ｂと吸引口１１Ａとは奥壁部８Ｃ内を貫通する貫通穴１１で連結されている。この開口１１Ｂは吸引装置１５Ｂに結合されている。吸引口１１Ａの開口面積は、供給口１０Ａより大きく形成されている。よって、吸引口１１Ａの開口面積を大きくするために開口部分の周囲に直径を大きくした窪みを設けるのが好ましい。このように吸引口１１Ａの開口面積を大きくすることにより、より多くの流体を吸引することが可能になる。この吸引力の増大により溝９内を流れる流体の流速を速めることが可能になる。また、吸引口１１Ａを奥壁部８Ｃに設けると、ウェーハＷ処理時にウェーハＷ周縁部と吸引口１１Ａとの距離が短縮されて処理済みの処理液などが他へ飛散することがなくなるとともに、ベベル部の端部（頂部）に高速気流を集中させることができる。

構造物１２は、奥壁部８Ｃ'の表面を***させた突起で形成されている。この突起１２は、供給口１０Ａから吸引口１１Ａへ向かって所定の角度で傾斜する傾斜面１２_１を有する三角形状をなしている。そして、この構造物１２は、溝９内に進入したウェーハＷの外周縁との対向面と、ウェーハＷの外周縁との間に形成される間隔を狭くするものである。
さらに、上記構造物１２に傾斜面１２_１を設けることにより、後述する気体（流体）の流れがスムーズになる。この構造物、すなわち突起１２は、溝９内を通過する流体を加速する働きをする。すなわち、図３（ｂ）及び図４に示すように、溝９内の溝空間ＳにウェーハＷの周縁部が挿入されたときに、その挿入深さを奥壁部８Ｃの壁面８Ｃ'までの距離がギャップＧとなるようにし、しかも突起１２の高さをＨにして、この突起１２の頂部との間を狭いギャップＧ_１になるようにする。このときのギャップＧ_１は、例えば０．１〜３．０ｍｍの範囲に設定する。このように、突起１２によりウェーハＷ周縁部との隙間を狭いギャップＧ_１に設定すると、吸引装置１５Ｂが作動されて溝９の溝空間Ｓ内が減圧・吸引されたとき、気体が溝９の一端側９_Ｌ及びウェーハＷと一対の狭隙突起８ａ、８ｂ間のギャップＧ_２部分から溝空間Ｓ内へ吸い込まれる（なお、他端部９_Ｒ側からも溝空間Ｓ内へ吸い込まれるが、ここでの説明は省略する）。この吸い込まれた気体は溝空間Ｓの広いギャップＧから突起１２頂部の狭いギャップＧ_１部分で絞られて、この狭いギャップＧ_１部分を通過するときに流速が速められて高速気流となり、吸引口１１Ａに吸い込まれる。このような構造により、流速が早められたときの流速は１００〜１０００ｍ／ｓｅｃの範囲の高速気流に設定される。この範囲の流速は、溝９の大きさ、ギャップＧ_１などの調節及び吸引装置１５Ｂの制御によって設定される。

次に、図１〜図４を参照して基板処理装置１を用いたウェーハＷ周縁部の処理方法を説明する。
先ず、回転テーブル２の保持台３上に、１枚のウェーハＷをその中心が回転軸４の軸心の延長線上に位置するように載置して、この載置面に不図示のチャックによりウェーハＷを保持台３上に固定する。チェンバー６内には、不図示の気体供給源から所定の気体、例えばＮ_２ガスが供給される。そして、不図示のヘッド駆動機構を作動させて処理ヘッド７をウェーハＷの周縁部へ移動させ、ウェーハＷ周縁部の一部を処理ヘッド７の溝９内に挿入する。この周縁部の挿入により、周縁部の最外縁部、すなわちベベル部と突起１２とのギャップＧ_１が０．１〜３．０ｍｍの範囲に調整される。この状態で回転駆動機構５により回転軸４を回転させて保持台３に保持されたウェーハＷを所定の速度、例えば２０秒で１回転する速度で時計方向へ回転させる。次いで、吸引装置１５Ｂを作動させて、処理ヘッド７の溝９の溝空間Ｓ内を減圧しながら吸引する。
溝９の溝空間Ｓ内が減圧吸引されると、溝９の一端側９_Ｌ及びギャップＧ_２部分からＮ_２ガスが溝空間Ｓ内へ吸い込まれる。そして、このように吸い込まれたＮ_２ガスが突起１２とベベル部との間の狭いギャップＧ_１部分に到達すると、溝空間Ｓに流れるＮ_２ガスの流速が加速されて高速気流となりギャップＧ_１部分を通過する。この高速気流の流速は、ギャップＧ_１の設定及び吸引装置１５Ｂの作動状態によって制御される。そして、高速気流を発生させた状態で制御弁Ｖ_１を開く。制御弁Ｖ _１が開けば、処理液供給装置１５Ａから所定の処理液が供給口１０Ａに吸引されるとともに、この吸引された処理液は、高速気流とともに高速を保ちながら上記溝９内を流れる。
上記のようにして処理液が溝９内に流れると、先ず吸引により発生する気流によって処理液の一部が飛沫となり、その後突起１２に衝突して粉砕され、飛沫となって搬送される。処理液はこの狭ギャップＧ_１部分を通過するときに気圧の変化によって更に粉砕微細化されて霧状になる。そして、この霧化された処理液を含んだ高速気流がウェーハＷの周縁部に当たり、この高速気流によって、ウェーハＷの周縁部、特にベベル部に処理液が物理的に強く当たると同時に新しい処理液が次々と供給されるため、化学反応も促進されて不用膜の剥離作用が高まり、このベベル部の不要物が効率よく除去される。最後に、狭ギャップＧ_１を通過した処理液を含むＮ_２ガスは吸気口１１Ａへ吸い込まれて外部へ搬出される。ウェーハＷ周縁部が吸引口１１Ａを通過すると、他端部９_Ｒから吸い込まれた気流がウェーハＷ周縁部表面に吹き付けられて処理液を乾燥するので、ウェーハＷ周縁部が処理ヘッド７を脱出するときには完全に乾燥状態となっている。

この基板処理装置を使用した処理方法は、高速気流の流速が重要になるが、処理液の種類、流量を固定して、同じサンプルを用いて半導体製造工程で付着した残渣の除去状態を観察したところ、流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下では殆ど除去されず、流速が５０ｍ／ｓｅｃにすると３０％以下の除去となり、更に、その流速を１００ｍ／ｓｅｃにすると９０％以上除去され、２００ｍ／ｓｅｃで殆ど完全に除去されたことが確認された。そして、流速の最高値は１０００ｍ／ｓｅｃ以下が好ましいことも確認されている。

この処理方法によると、上述のように霧化された高速気流がウェーハＷの周縁部に当たるので、この周縁部、特にベベル部に強い剥離作用が働き、この周縁部の不要物を効率よく略完全に除去することができる。また、ウェーハＷ処理時には、溝空間Ｓ内に処理液が供給されるが、この供給された処理液が隙間Ｄ_２から外方へ飛び出そうとしても狭隙突起８ａ、８ｂに衝突し、あるいは開口部９Ａから吸い込まれる気体に押されて内部へ戻される。その結果、この隙間Ｄ_２から処理液が飛び出して外へ飛散することが殆どなくなりウェーハＷの非処理面を汚染することがなくなる。更に、これらの狭隙突起８ａ、８ｂによって、ウェーハＷの周縁部がこの狭隙突起８ａ、８ｂで区画された溝空間Ｓ内で処理されるので、周縁部の処理領域と非処理領域とを正確に区分できると共に、ウェーハＷ周縁部の挿入度合いを調節することで処理領域の設定が容易に行えるようになる。また、処理液に、アルカリ性溶液、酸性溶液、有機溶剤、界面活性剤、キレート剤、過酸化水素水、オゾン水、水素水、電解水、純水のうちの１種類若しくは複数種類を混合したものを使用することにより、ウェーハＷに合わせた処理が可能になる。

本実施例では、構造物１２を三角形状の突起としたが、図５に示すように、他の形状の構造物にしてもよい。なお、図５は構造物の例を示した概略断面図である。
この構造物１２の断面は、上記実施例に示した直角三角形状（図５（ａ））は勿論、図５（ｂ）〜図５（ｅ）に示すように、四角形状の突起１２Ａ、以下、同様にかまぼこ形状のもの１２Ｂ、三角形状のもの１２Ｃ、及び楕円形状のもの１２Ｄ、また、突起に代えて気圧の変化を利用する凹状溝１２Ｅにしてもよい。構造物の形状を正三角形状、四角形状、円形乃至楕円形状、かまぼこ形状にすると、これらの構造物は、ウェーハＷ処理時にウェーハＷ周縁部との間隔を狭めて周縁部との間で高速気流を発生させることができる。また、凹状溝１２Ｅによっても気圧や流速の変化を利用して高速気流を発生させることができる。なお、図５の矢印は、気流の方向を示している。

なお、上記実施例では、奥壁部８Ｃに供給口１０Ａ及び吸引口１１Ａを設けたが、他の箇所、例えば、第１、第２鍔辺部８Ａ、８Ｂのいずれか一方或いは両方に設けてもよい。すなわち、第１、第２鍔辺部８Ａ、８ＢのウェーハＷが侵入する側に供給口１０Ａ、脱出側に吸引口１１Ａを設けてもよい。また、第１、第２鍔辺部８Ａ、８Ｂの狭隙突起８ａ、８ｂは、必須のものでなく省いてもよい。さらに、構造物１２は奥壁部８Ｃ'に加えて第１、第２鍔辺部８Ａ、８Ｂの溝空間Ｓ側内壁部に設けても良い。

図１は本発明の実施例１に係る基板処理装置を示す概略断面図である。図２は図１の装置内に収容された処理ヘッドとウェーハとの位置関係を示した平面図である。図３は処理ヘッドを示し、図３（ａ）は処理ヘッドの斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）の処理ヘッドにウェーハを挿入した状態のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図３（ａ）の処理ヘッドにウェーハが挿入された状態のＢ−Ｂ線断面図である。図５は構造物の変形例を説明した説明図である。図６は従来技術の基板処理装置の概要図である。図７（ａ）は図６の処理装置を構成する処理部材の平面図、図７（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１基板処理装置
２回転テーブル
３保持台
４回転軸
５回転駆動機構
６チャンバー
７処理ヘッド
８Ａ、８Ｂ第１、第２鍔辺部
８ａ、８ｂ狭隙突起
９コ字状の溝
９Ａ開口
１０Ａ供給口
１２、１２Ａ〜１２Ｅ構造物
１１Ａ吸引口
Ｓ溝空間
Ｗウェーハ（被処理基板）

Claims

被処理基板を回転させながら保持する基板保持機構と、該基板保持機構に保持された上記被処理基板の周縁部の一部が挿入される溝を有する処理ヘッドと、を備え、該溝内に上記被処理基板の周縁部を挿入して処理する基板処理装置において、処理ヘッドの上記溝内には、処理液を供給する処理液供給手段に連結されて上記溝内に処理液を導くための供給口と、減圧吸引手段に連結されて上記溝内を減圧・吸引するための吸引口とを設けるとともに、この溝内に進入した被処理基板の外周縁と対向する溝の面と、溝内に進入した被処理基板の外周縁と、の間に形成される間隔を狭くする高速気流発生手段を、上記供給口と吸引口とを結ぶ通路上に設けた基板処理装置。
上記高速気流発生手段は上記溝内の気流を変化させる構造物からなり、該構造物は突起又は窪みからなることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
上記溝には、そこに進入する被処理基板の平面と対向する面に、溝の他の部分よりも被処理基板に近接する狭隙突起を設け、この狭隙突起で、溝内の処理液が処理基板の処理領域に飛散するのを防ぐ構成にした請求項１または２に記載の基板処理装置。