JP5270263B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に対する処理液を用いた処理のための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の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。

半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板の大型化に伴って、枚葉式の基板処理装置が用いられてきている。
枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板を水平な姿勢に保持して回転させるスピンチャックと、基板の表面に処理液を供給するためのノズルとを備えている。基板は、その表面（処理対象面）を上方に向けた状態でスピンチャックに保持される。そして、スピンチャックにより基板が回転されつつ、その基板の表面の中央部にノズルから処理液が供給される。基板の表面に供給された処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の表面上をその中央部から周縁に向けて流れる。

半導体装置の製造工程では、枚葉式の基板処理装置を用いて、シリコンからなる半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面からシリコン酸化膜を除去する処理が行われることがある。この場合、処理液には、ＨＦ（フッ酸）またはＢＨＦ（Buffered Hydrogen Fluoride：バッファードフッ酸）およびＤＩＷ（deionized water）が用いられる。ウエハが回転されつつ、ウエハの表面にＨＦまたはＢＨＦが供給されることにより、ウエハの表面に形成されているシリコン酸化膜が除去される。その後、ウエハの回転が持続された状態で、ウエハの表面にＤＩＷが供給されることにより、ウエハの表面に付着しているＨＦまたはＢＨＦが洗い流される。このＤＩＷによる水洗後は、ＤＩＷがウエハの高速回転によりウエハから振り切られ、ウエハが乾燥すると、シリコン酸化膜を除去するための一連の処理が終了する。
特開２００８−１５３４５２号公報

ウエハの表面からシリコン酸化膜が除去されると、そのウエハの表面には、シリコンが露出する。このシリコンの表面は、水素終端化されており、疎水性を示す。そのため、ウエハの表面におけるシリコン酸化膜が除去された部分（シリコンが露出した部分）では、その表面に対する処理液の接触角が大きくなる。その結果、ウエハの表面に処理液で覆われない部分が生じ、その部分に雰囲気中に浮遊する水滴や固形異物が付着することによるウエハの汚染を招くおそれがある。とくに、ウエハの周縁部上では、処理液に作用する遠心力が弱いので、処理液が筋状をなして流れ、処理液で覆われない部分が生じやすい。

ウエハの表面の全域が処理液により確実に覆われるようにするために、ウエハに供給される処理液の流量およびウエハの回転速度を増大させることが考えられるが、その方策では、１枚のウエハの処理に要するコストが増えてしまう。また、ウエハから飛散する処理液がスピンチャックの周囲に配置されている部材に高速で衝突することにより、処理液のミストが多量に発生してしまう。処理液のミストは、処理後のウエハの乾燥状態を悪化させるほか、処理後のウエハの表面に付着することによりウォータマークの発生の原因となる。

そこで、本発明の目的は、基板に供給される処理液の流量および基板の回転速度を増大させることなく、基板の表面の全域に処理液をむらなく行き渡らせることができる、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。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を水平姿勢に保持し、その基板の中心を通る軸線まわりに回転させる基板回転手段（２）と、前記基板回転手段により回転される基板の上面（表面）の中央部に処理液を供給する処理液供給手段（３）と、前記基板回転手段により回転される基板の上面に対向配置される対向部材（１３）と、前記処理液供給手段による処理液の供給と並行して、前記対向部材を基板の中央部に対向する位置から周縁部に対向する位置へと移動させ、その移動によって、当該基板の中央部を覆っている処理液の液膜を基板の周縁に向けて拡張させる液膜拡張手段（１４，１５，１６）とを含み、前記対向部材は、基板の上面と平行な下面（１３２）を有する略長方形板状をなすと共に、その長手方向が基板の回転半径方向に沿う対向板（１３）であり、前記対向板は、その下面から基板の回転方向の上流側に向けて延設され、外側に凸湾曲する湾曲面（１３３）を有しており、前記液膜拡張手段は、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触するように前記対向板を配置し、前記対向板と前記液膜との接触状態を維持しつつ、前記対向板を基板の周縁部に対向する位置に向けて前記長手方向に沿う方向に移動させる、基板処理装置（１）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。
この構成によれば、基板回転手段により、基板が水平姿勢に保持された状態でその中心を通る軸線まわりに回転される。この回転中の基板の上面の中央部に、処理液供給手段により処理液が供給される。たとえ基板の上面が疎水性を示していても、処理液供給手段により処理液が供給されている間は、少なくとも基板の上面における処理液の供給位置付近、つまり中央部に処理液の液膜が形成される。その一方で、対向部材が基板の上面の中央部に対向配置される。そして、対向部材が基板の中央部に対向する位置から周縁部に対向する位置へと移動され、その移動によって、基板の中央部を覆っている処理液の液膜が基板の周縁に向けて拡張される。この液膜の拡張のために、処理液供給手段により基板に供給される処理液の流量および基板回転手段による基板の回転速度を増大させる必要はない。

よって、供給される処理液の流量および基板の回転速度を増大させることなく、基板の表面の全域に処理液をむらなく行き渡らせることができる。

さらに、この構成によれば、対向板の下面が液膜に接触した状態で、対向板が移動されると、液膜（処理液）の表面張力により、液膜を形成している処理液が対向板につられて移動する。基板が回転されているので、対向板が基板の中央部に対向する位置から基板の周縁部に対向する位置に向けて移動されると、対向板の下面と接触している処理液が液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。その結果、液膜を拡張させることができる。

さらに、この構成によれば、対向板は、基板の回転により、基板の上面の液膜に対してその回転方向の上流側へ移動する。そのため、対向板が湾曲面を有していれば、湾曲面により、液膜を形成している処理液を対向板の下面と基板の上面との間にスムーズに入り込ませることができる。その結果、対向板と処理液との接触状態を良好に維持することができる。
請求項２に記載のように、前記液膜拡張手段は、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触する位置まで前記対向板を下降させ、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触する高さに前記対向板を維持した状態で、前記対向板が基板の周縁部に対向する位置まで前記対向板を前記長手方向に移動させてもよい。
また、請求項３に記載のように、前記液膜拡張手段は、基板の中央部を覆っている処理液の液膜を基板の周縁に向けて拡張させることにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成してもよい。
また、請求項４に記載のように、前記処理液供給手段は、基板に向けて処理液を吐出するノズル（８）を含み、前記対向部材は、前記ノズルから離れた位置に配置されていてもよい。
また、請求項５に記載のように、前記対向板の前記湾曲面は、基板の回転方向の上流側を向いていてもよい。

対向板と処理液との接触状態をさらに良好に維持するため、請求項６に記載のように、前記対向板は、前記液膜と接触する面が親水化処理されていることが好ましい。
また、前記対向部材が前記対向板でない場合、前記対向部材は、多孔質材料からなる多孔質部材（６１）であり、前記液膜拡張手段は、前記多孔質部材を前記液膜に接触するように配置し、前記多孔質部材と前記液膜との接触状態を維持しつつ、前記多孔質部材を基板の周縁部に対向する位置に向けて移動させてもよい。

多孔質部材が液膜に接触した状態で、多孔質部材が移動されると、多孔質部材の吸液性および液膜（処理液）の表面張力により、液膜を形成している処理液が対向部材につられて移動する。基板が回転されているので、多孔質部材が基板の中央部に対向する位置から基板の周縁部に対向する位置に向けて移動されると、多孔質部材と接触している処理液が液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。その結果、液膜を拡張させることができる。

また、前記対向部材が前記対向板でない場合、前記対向部材は、スリット状の吐出口（４１１）を有し、当該吐出口からガスを吐出するガスノズル（４１）であり、前記液膜拡張手段は、前記吐出口から吐出されるガスが前記液膜に吹き付けられるように前記ガスノズルを配置し、前記液膜の表層部分がガスにより押し潰された状態を維持しつつ、前記ガスノズルを基板の周縁部に対向する位置に向けて移動させてもよい。

液膜の表層部分がガスノズルからのガスにより押し潰された状態、つまり表面張力により形成される液膜の表面の一部がガスノズルからのガスにより決壊された状態で、ガスノズルが移動されると、その決壊された部分から処理液が基板の周縁に向けて流れる。基板が回転されているので、ガスノズルが基板の中央部に対向する位置から基板の周縁部に対向する位置に向けて移動されると、液膜から流れ出る処理液が液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。その結果、液膜を拡張させることができる。

また、前記対向部材が前記対向板でない場合、前記対向部材は、前記処理液供給手段により供給される処理液と同種の処理液を吐出する処理液ノズル（６１）であり、前記液膜拡張手段は、前記処理液ノズルから吐出される処理液が前記液膜に吹き付けられるように前記処理液ノズルを配置し、前記液膜の表層部分が前記処理液ノズルからの処理液により押し潰された状態を維持しつつ、前記処理液ノズルを基板の周縁部に対向する位置に向けて移動させてもよい。

液膜の表層部分が処理液ノズルからの処理液により押し潰された状態、つまり表面張力により形成される液膜の表面の一部が処理液ノズルからの処理液により決壊された状態で、処理液ノズルが移動されると、その決壊された部分から処理液が基板の周縁に向けて流れる。基板が回転されているので、処理液ノズルが基板の中央部に対向する位置から基板の周縁部に対向する位置に向けて移動されると、液膜から流れ出る処理液が液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。その結果、液膜を拡張させることができる。

請求項７に記載の発明は、基板（Ｗ）を水平姿勢でその基板の中心を通る軸線まわりに回転させる基板回転工程と、回転中の基板の上面の中央部に処理液を供給する処理液供給工程と、前記処理液供給工程と並行して、対向部材（１３，４１，５１，６１，７１）を基板の上面に対向配置し、前記対向部材を基板の中央部に対向する位置から周縁部に対向する位置へと移動させ、その移動によって、当該基板の中央部を覆っている処理液の液膜を基板の周縁に向けて拡張させる液膜拡張工程とを含み、前記対向部材は、基板の上面と平行な下面を有する略長方形板状をなすと共に、その長手方向が基板の回転半径方向に沿う対向板であり、前記対向板は、その下面から基板の回転方向の上流側に向けて延設され、外側に凸湾曲する湾曲面を有しており、前記液膜拡張工程では、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触するように前記対向板が配置され、前記対向板と前記液膜との接触状態が維持されつつ、前記対向板が基板の周縁部に対向する位置に向けて前記長手方向に沿う方向に移動される、基板処理方法である。

この方法は、請求項１に記載の基板処理装置において実施することができ、この方法の実施により、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項８に記載のように、前記液膜拡張工程は、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触する位置まで前記対向板を下降させ、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触する高さに前記対向板を維持した状態で、前記対向板が基板の周縁部に対向する位置まで前記対向板を前記長手方向に移動させてもよい。
また、請求項９に記載のように、前記液膜拡張工程は、基板の中央部を覆っている処理液の液膜を基板の周縁に向けて拡張させることにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成してもよい。
また、請求項１０に記載のように、前記処理液供給工程は、ノズルから処理液を吐出させることにより、回転中の基板の上面の中央部に処理液を供給する工程であり、前記対向部材は、前記ノズルから離れた位置に配置されていてもよい。
また、請求項１１に記載のように、前記対向板の前記湾曲面は、基板の回転方向の上流側を向いていてもよい。
また、請求項１２に記載のように、前記対向板は、前記液膜と接触する面が親水化処理されていてもよい。

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。
図１は、本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断面図である。
基板処理装置１は、基板の一例としてのウエハＷをほぼ水平な姿勢に保持して回転させるためのウエハ回転機構２と、ウエハ回転機構２に保持されたウエハＷの上面（表面）に処理液を供給するための処理液供給機構３とを備えている。

ウエハ回転機構２としては、たとえば、挟持式のものが採用されている。具体的には、ウエハ回転機構２は、モータ４と、このモータ４の駆動軸と一体化されたスピン軸５と、スピン軸５の上端にほぼ水平に取り付けられた円板状のスピンベース６と、スピンベース６の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられた複数個の挟持部材７とを備えている。

複数個の挟持部材７により、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で挟持することができる。この状態で、モータ４が駆動されると、その駆動力によって、そのスピンベース６とともに、ウエハＷがほぼ水平な姿勢を保った状態でスピン軸５の中心軸線まわりに回転される。
処理液供給機構３は、ノズル８と、ノズル８に接続された供給管９と、供給管９の途中部に介装されたバルブ１０とを備えている。

ノズル８は、アーム１１の先端部に取り付けられている。アーム１１は、ウエハ回転機構２の上方で水平に延びている。アーム１１には、モータなどを含むノズル移動機構１２が結合されている。ノズル移動機構１２により、アーム１１をウエハ回転機構２の側方に設定された軸線を中心に水平面内で揺動させることができる。アーム１１の揺動に伴って、ノズル８は、ウエハ回転機構２の上方で水平移動する。

供給管９には、図示しない処理液供給源から処理液が供給される。バルブ１０が開かれると、供給管９に供給される処理液が供給管９からノズル８に供給され、ノズル８から下方に向けて処理液が吐出される。
また、ウエハ回転機構２の上方には、対向部材の一例としての対向板１３が設けられている。対向板１３は、ウエハ回転機構２の上方で水平に延びるアーム１４の先端部に取り付けられている。アーム１４には、モータなどを含む対向部材移動機構１５が結合されている。対向部材移動機構１５により、アーム１４をウエハ回転機構２の側方に設定された軸線を中心に水平面内で揺動させることができる。アーム１４は、アーム１１との干渉を避けるため、その揺動軌跡がアーム１１の揺動軌跡と鉛直方向および水平方向において重ならない位置に配置されている。アーム１４の揺動に伴って、対向板１３がウエハ回転機構２の上方で水平移動する。また、対向部材移動機構１５により、アーム１４を昇降させることができる。アーム１４の昇降に伴って、対向板１３が昇降する。

ウエハＷに対する処理時には、対向板１３は、ウエハＷの上面に対向する位置に配置される。
また、基板処理装置１は、マイクロコンピュータで構成される制御部１６を備えている。制御部１６は、予め定められたプログラムに従って、モータ４、ノズル移動機構１２および対向部材移動機構１５の駆動を制御し、また、バルブ１０の開閉を制御する。

図２は、対向板の構成を図解的に示す斜視図である。
対向板１３は、石英、塩ビ、またはＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等からなる。対向板１３は、略長方形板状をなし、平面視長方形状の上面１３１および下面１３２を有している。下面１３２は、上面１３１と比較して、長手方向と直交する幅方向の寸法が小さく形成されている。下面１３２の幅方向の一端縁は、上面１３１の幅方向の一端縁と鉛直方向において重なっている。一方、下面１３２の幅方向の他端縁は、上面１３１の幅方向の他端縁と幅方向にずれている。そして、その下面１３２の他端縁と上面１３１の他端縁との間には、外側に凸湾曲する湾曲面１３３が形成されている。

そして、対向板１３の全表面には、処理液の接触角を下げるための親水化処理が施されている。この親水化処理としては、研磨またはエッチングによる表面凹凸加工（粗面加工）を例示することができる。
図３Ａ〜３Ｃは、基板処理装置における処理時の様子を示す図解的な側面図である。
基板処理装置１は、たとえば、ウエハＷの表面からシリコン酸化膜を除去する処理に用いられる。この場合、処理液として、ＨＦおよびＤＩＷが用いられる。ＨＦに代えて、ＢＨＦが用いられてもよい。以下、ＨＦおよびＤＩＷを用いてシリコン酸化膜を除去する処理が行われる場合を例にとって、基板処理装置１の各部の動作について説明する。

ウエハＷは、そのシリコン酸化膜が形成された表面を上方に向けて、ウエハ回転機構２に保持される。ウエハ回転機構２にウエハＷが保持されると、モータ４が駆動されて、ウエハＷの回転が開始される。その一方で、ノズル移動機構１２により、ノズル８がウエハ回転機構２に保持されたウエハＷの中央部に対向する位置に移動される。
ノズル８の移動が完了すると、バルブ１０が開かれて、処理液として供給管９に供給されるＨＦがノズル８から所定回転速度（たとえば、３００ｒｐｍ）で回転中のウエハＷの上面（表面）の中央部に供給される。ウエハＷの上面に供給されたＨＦは、その供給位置である中央部を少なくとも覆う液膜を形成する。

図３Ａに示すように、ＨＦの液膜は、表面張力およびウエハＷの回転による遠心力の作用により、その中央側よりも周縁部が盛り上がった形状となる。
なお、図３Ａ〜３Ｃでは、図面の理解を容易にするために、液膜にハッチングを付している。
ＨＦの供給開始にタイミングを合わせて、対向部材移動機構１５により、対向板１３がウエハＷの上面に形成されている液膜と対向する位置に移動される。この移動が完了した状態で、対向板１３の長手方向がウエハＷの回転半径方向に沿い、湾曲面１３３（図２参照）がウエハＷの回転方向の上流側を向いている。その後、対向部材移動機構１５により、対向板１３がウエハＷの上面に近づけられ（下降され）、対向板１３の下面１３２がウエハＷの上面の中央部に形成されている液膜に接触（接液）される。すると、図３Ｂに示すように、液膜を形成しているＨＦがその表面張力により対向板１３の下面１３２とウエハＷの上面との間に入り込む。このとき、対向板１３の湾曲面１３３がウエハＷの回転方向の上流側を向いているので、ＨＦが対向板１３の下面１３２とウエハＷの上面との間にスムーズに入り込む。また、対向板１３の下面１３２および湾曲面１３３に親水化処理が施されていることによっても、ＨＦは、湾曲面１３３に案内されて、ＨＦが対向板１３の下面１３２とウエハＷの上面との間にスムーズに入り込む。

その後、ウエハＷの上面へのＨＦの供給が継続されたまま、対向部材移動機構１５により、対向板１３がウエハＷの周縁部と対向する位置に向けて水平移動される。対向板１３が移動されると、液膜（ＨＦ）の表面張力により、液膜を形成しているＨＦが対向板１３につられて移動する。ウエハＷが回転されているので、対向板１３がウエハＷの中央部に対向する位置からウエハＷの周縁部に対向する位置に向けて移動されると、対向板１３の下面１３２と接触しているＨＦが液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。対向板１３の移動速度は、対向板１３の下面１３２からＨＦが離れないような速度、たとえば、５ｃｍ／ｓｅｃに設定される。対向板１３が湾曲面１３３を有し、また、その湾曲面１３３および下面１３２に親水化処理が施されているので、対向板１３の移動時においても、対向板１３の下面１３２とＨＦとの接触状態が良好に維持される。

そして、図３Ｃに示すように、対向板１３がウエハＷの周縁部と対向する位置まで移動されると、対向板１３の下面が液膜に接した状態のまま、その周縁部と対向する位置で対向板１３が停止される。これにより、ウエハＷの上面の全域がＨＦの液膜に覆われた状態が維持され、ＨＦのエッチング作用により、ウエハＷの上面からシリコン酸化膜が良好に除去される。

ＨＦの供給開始から所定時間（たとえば、３０秒間）が経過すると、バルブ１０が閉じられて、そのＨＦの供給が停止される。そして、対向部材移動機構１５により、対向板１３がウエハＷの上方から外れた位置に一旦移動される。
その後、バルブ１０が開かれて、処理液として供給管９に供給されるＤＩＷがノズル８から回転中のウエハＷの上面（表面）の中央部に供給される。ウエハＷの上面に供給されたＤＩＷは、その供給位置である中央部を少なくとも覆う液膜を形成する。

なお、基板処理装置１に２つの処理液供給機構３が設けられて、一方の処理液供給機構３がＨＦ供給用として使用され、他方の処理液供給機構３がＤＩＷ供給用として使用されてもよい。
図３Ａに示すように、ＤＩＷの液膜は、表面張力およびウエハＷの回転による遠心力の作用により、その中央側よりも周縁部が盛り上がった形状となる。シリコン酸化膜が除去されたことにより、ウエハＷの表面には、水素終端化されたシリコンが露出する。このシリコンが露出したウエハＷの表面は、疎水性を示す。そのため、ＤＩＷの液膜の周縁部での盛り上がりはとくに大きく、ウエハＷの表面に対する液膜（ＤＩＷ）の接触角は７０°以上となる。

その後、ＨＦの供給時と同様に、対向部材移動機構１５により、対向板１３がウエハＷの上面に形成されている液膜と対向する位置に移動され、図３Ｂに示すように、対向板１３の下面１３２がウエハＷの上面の中央部に形成されている液膜に接触（接液）される。そして、ウエハＷの上面へのＨＦの供給が継続されたまま、対向部材移動機構１５により、対向板１３がウエハＷの周縁部と対向する位置に向けて水平移動される。対向板１３が移動されると、液膜（ＤＩＷ）の表面張力により、液膜を形成しているＤＩＷが対向板１３につられて移動する。ウエハＷが回転されているので、対向板１３がウエハＷの中央部に対向する位置からウエハＷの周縁部に対向する位置に向けて移動されると、対向板１３の下面１３２と接触しているＤＩＷが液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。対向板１３の移動速度は、対向板１３の下面１３２からＤＩＷが離れないような速度、たとえば、５ｃｍ／ｓｅｃに設定される。対向板１３が湾曲面１３３を有し、また、その湾曲面１３３および下面１３２に親水化処理が施されているので、対向板１３の移動時においても、対向板１３の下面１３２とＤＩＷとの接触状態が良好に維持される。

図３Ｃに示すように、対向板１３がウエハＷの周縁部と対向する位置まで移動されると、対向板１３の下面が液膜に接した状態のまま、その周縁部と対向する位置で対向板１３が停止される。これにより、ウエハＷの上面の全域がＤＩＷの液膜に覆われた状態が維持される。そして、ウエハＷの上面へのＤＩＷの供給が続けられることにより、液膜が保たれた状態で、ＤＩＷがウエハＷに付着していたＨＦとともにウエハＷの周縁から流下する。その結果、液膜中でＨＦとＤＩＷとの置換が生じ、ウエハＷの上面からＨＦが除去される。

ＤＩＷの供給開始から所定時間（たとえば、３０秒間）が経過すると、バルブ１０が閉じられて、そのＤＩＷの供給が停止される。その後、ノズル移動機構１２および対向部材移動機構１５により、それぞれノズル８および対向板１３がウエハＷの上方から外れた位置に移動される。そして、ウエハＷが高速回転されることにより、ウエハＷに付着しているＤＩＷが振り切られ、ウエハが乾燥すると、シリコン酸化膜を除去するための一連の処理が終了する。

以上のように、回転中のウエハＷの上面の中央部に、ノズル８から処理液（ＨＦ、ＤＩＷ）が供給される。ウエハＷの上面が疎水性を示していても、ノズル８から処理液が供給されている間は、少なくともウエハＷの上面における処理液の供給位置付近、つまり中央部に処理液の液膜が形成される。その一方で、対向板１３がウエハＷの上面の中央部に対向配置される。そして、対向板１３がウエハＷの中央部に対向する位置から周縁部に対向する位置へと移動され、その移動によって、ウエハＷの中央部を覆っている処理液の液膜がウエハＷの周縁に向けて拡張される。この液膜の拡張のために、ノズル８からウエハＷに供給される処理液の流量およびウエハＷの回転速度を増大させる必要はない。

よって、供給される処理液の流量およびウエハＷの回転速度を増大させることなく、ウエハＷの表面の全域に処理液をむらなく行き渡らせることができる。
図４は、対向部材の他の例としてのガスノズルの構成を図解的に示す斜視図である。
ガスノズル４１は、対向板１３に代えて、アーム１４の先端部に取り付けられる。ガスノズル４１は、略直方体形状をなし、その下端面にスリット状の吐出口４１１を有している。吐出口４１１は、たとえば、０．２ｍｍ×６０ｍｍの寸法で形成されている。ガスノズル４１の内部には、吐出口４１１と連通するガス流路（図示せず）が形成されている。このガス流路には、図示しないガス供給管を通してガスが供給される。ガス流路に供給されるガスは、吐出口４１１から下方に向けて吐出される。ガスとしては、たとえば、窒素ガスなどの不活性ガスが採用される。

ガスノズル４１は、対向部材移動機構１５（図１参照）により、回転中のウエハＷの上面に形成されている液膜（ウエハＷの中央部）と対向する位置に移動される。この移動が完了した状態で、吐出口４１１の長手方向がウエハＷの回転半径方向に沿っている。その後、吐出口４１１からガスが吐出される。すると、その吐出口４１１から吐出されるガスにより、液膜の表層部分の一部が押し潰される。言い換えれば、液膜の表面の一部が吐出口４１１から吐出されるガスにより決壊される。そして、その状態で、対向部材移動機構１５により、ガスノズル４１がウエハＷの周縁部と対向する位置に向けて水平移動される。ガスノズル４１が移動されると、その決壊された部分から処理液がウエハＷの周縁に向けて流れる。ウエハＷが回転されているので、ガスノズル４１がウエハＷの中央部に対向する位置からウエハＷの周縁部に対向する位置に向けて移動されると、液膜から流れ出る処理液が液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。その結果、液膜を拡張させることができる。

よって、ガスノズル４１が採用される構成によっても、対向板１３が採用された構成と同様に、供給される処理液の流量およびウエハＷの回転速度を増大させることなく、ウエハＷの表面の全域に処理液をむらなく行き渡らせることができる。
図５は、対向部材の他の例としてのツイスト部材が採用された構成を図解的に示す平面図である。

ツイスト部材５１は、略円柱状をなしている。アーム１４の先端部には、水平方向に延びる軸５１１が保持されており、ツイスト部材５１は、その軸５１１に回転自在に支持されている。ツイスト部材５１の周面には、螺旋状の溝５１２が形成されている。また、ツイスト部材５１は、塩ビまたはＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）からなり、その周面には、親水化処理が施されている。

ツイスト部材５１は、対向部材移動機構１５（図１参照）により、回転中のウエハＷの上面に形成されている液膜（ウエハＷの中央部）と対向する位置に移動される。この移動が完了した状態で、ツイスト部材５１の長手方向（回転軸線方向）がウエハＷの回転半径方向に沿っている。その後、対向部材移動機構１５により、ツイスト部材５１がウエハＷの上面に近づけられ（下降され）、ツイスト部材５１の周面がウエハＷの上面の中央部に形成されている液膜に接触（接液）される。このとき、ウエハＷが回転しているので、液膜を形成している処理液は、ツイスト部材５１の溝５１２に入り込む。そして、溝５１２に処理液が入り込むことにより、ツイスト部材５１が軸５１１を中心に回転し、このツイスト部材５１の回転により、ツイスト部材５１とウエハＷの上面との間に処理液が引き込まれる。

その後、ウエハＷの上面への処理液の供給が継続されたまま、対向部材移動機構１５により、ツイスト部材５１が、その回転軸線方向に沿って、ウエハＷの周縁部と対向する位置に向けて水平移動される。ツイスト部材５１が移動されると、液膜の表面張力により、液膜を形成している処理液がツイスト部材５１につられて移動する。ウエハＷが回転されているので、ツイスト部材５１がウエハＷの中央部に対向する位置からウエハＷの周縁部に対向する位置に向けて移動されると、ツイスト部材５１と接触している処理液が液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。その結果、液膜を拡張させることができる。なお、ツイスト部材５１が回転し、また、ツイスト部材５１の周面に親水化処理が施されているので、ツイスト部材５１の移動時においても、ツイスト部材５１の周面と処理液との接触状態が良好に維持される。

よって、ツイスト部材５１が採用される構成によっても、対向板１３が採用された構成と同様に、供給される処理液の流量およびウエハＷの回転速度を増大させることなく、ウエハＷの表面の全域に処理液をむらなく行き渡らせることができる。
図６は、対向部材の他の例としてのディスク部材が採用された構成を図解的に示す平面図である。

ディスク部材６１は、ＰＶＡ（polyvinyl alcohol）、ＰＥ（Polyethylene）、ウレタン、あるいはシリコン等の材質でできたスポンジなどの多孔質材料からなり、ディスク状（扁平な略円柱状）をなしている。アーム１４の先端部には、鉛直方向に沿って垂下する軸６１１が回転自在に保持されており、ディスク部材６１は、その軸６１１に取り付けられている。軸６１１には、図示しない回転駆動源からの回転駆動力が入力されるようになっている。

ディスク部材６１は、対向部材移動機構１５（図１参照）により、回転中のウエハＷの上面に形成されている液膜（ウエハＷの中央部）と対向する位置に移動される。その後、対向部材移動機構１５により、ディスク部材６１がウエハＷの上面に近づけられ（下降され）、ディスク部材６１の下面がウエハＷの上面の中央部に形成されている液膜に接触（接液）される。また、軸６１１に入力される回転駆動力により、ディスク部材６１は、ウエハＷの回転方向と同方向に回転される。

その後、ウエハＷの上面への処理液の供給が継続されたまま、対向部材移動機構１５により、ディスク部材６１が、その回転軸線方向に沿って、ウエハＷの周縁部と対向する位置に向けて水平移動される。ディスク部材６１が移動されると、多孔質材料の吸水性および液膜の表面張力により、液膜を形成している処理液がディスク部材６１につられて移動する。ウエハＷが回転されているので、ディスク部材６１がウエハＷの中央部に対向する位置からウエハＷの周縁部に対向する位置に向けて移動されると、ディスク部材６１と接触している処理液が液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。その結果、液膜を拡張させることができる。なお、ディスク部材６１の周面に親水化処理が施されているので、ディスク部材６１の移動時においても、ディスク部材６１の周面と処理液との接触状態が良好に維持される。

よって、ディスク部材６１が採用される構成によっても、対向板１３が採用された構成と同様に、供給される処理液の流量およびウエハＷの回転速度を増大させることなく、ウエハＷの表面の全域に処理液をむらなく行き渡らせることができる。
図７は、対向部材の他の例としての処理液ノズルが採用された基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。

処理液ノズル７１は、対向板１３に代えて、アーム１４の先端部に取り付けられる。処理液ノズル７１には、ノズル８から吐出される処理液と同種の処理液が供給される供給管７１１が接続されている。供給管７１１には、制御部１６により開閉が制御されるバルブ７１２が介装されている。
処理液ノズル７１は、対向部材移動機構１５により、回転中のウエハＷの上面に形成されている液膜（ウエハＷの中央部）と対向する位置に移動される。その後、バルブ７１２が開かれて、処理液ノズル７１から処理液が吐出される。すると、その処理液ノズル７１から吐出される処理液により、液膜の表層部分の一部が押し潰される。言い換えれば、液膜の表面の一部が吐出口４１１から吐出される処理液により決壊される。そして、その状態で、対向部材移動機構１５により、処理液ノズル７１がウエハＷの周縁部と対向する位置に向けて水平移動される。処理液ノズル７１が移動されると、その決壊された部分から処理液がウエハＷの周縁に向けて流れる。ウエハＷが回転されているので、処理液ノズル７１がウエハＷの中央部に対向する位置からウエハＷの周縁部に対向する位置に向けて移動されると、液膜から流れ出る処理液が液膜の周囲に渦を描き、これにより液膜の径が増大していく。その結果、液膜を拡張させることができる。

よって、処理液ノズル７１が採用される構成によっても、対向板１３が採用された構成と同様に、供給される処理液の流量およびウエハＷの回転速度を増大させることなく、ウエハＷの表面の全域に処理液をむらなく行き渡らせることができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することも可能である。

たとえば、本発明に係る基板処理装置は、基板の表面からシリコン酸化膜を除去する処理に限らず、処理液を用いる処理に広く使用することができる。ただし、本発明の効果は、基板の表面が疎水性を示す場合にとくに顕著に発揮される。表面が疎水性を示す基板に対する処理としては、シリコン酸化膜を除去する処理以外に、（酸化性処理液を用いずに）レジストを除去する処理を例示することができる。

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１は、本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断面図である。 図２は、図１に示す対向板の斜視図である。 図３Ａは、基板処理装置における処理時の様子（対向板が基板に対向配置されていないときの様子）を示す図解的な側面図である。 図３Ｂは、基板処理装置における処理時の様子（対向板が液膜に接触しているときの様子）を示す図解的な側面図である。 図３Ｃは、基板処理装置における処理時の様子（液膜が拡張されるときの様子）を示す図解的な側面図である。 図４は、対向部材の他の例としてのガスノズルの構成を図解的に示す斜視図である。 図５は、対向部材の他の例としてのツイスト部材が採用された構成を図解的に示す平面図である。 図６は、対向部材の他の例としてのディスク部材（多孔質部材）が採用された構成を図解的に示す平面図である。 図７は、対向部材の他の例としての処理液ノズルが採用された基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
２ ウエハ回転機構
３ 処理液供給機構
１３ 対向板
１４ アーム
１５ 対向部材移動機構
１６ 制御部
４１ ガスノズル
５１ ツイスト部材
６１ ディスク部材
７１ 処理液ノズル
１３２ 下面
１３３ 湾曲面
４１１ 吐出口
Ｗ ウエハ

Claims (12)

1. 基板を水平姿勢に保持し、その基板の中心を通る軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
   前記基板回転手段により回転される基板の上面の中央部に処理液を供給する処理液供給手段と、
   前記基板回転手段により回転される基板の上面に対向配置される対向部材と、
   前記処理液供給手段による処理液の供給と並行して、前記対向部材を基板の中央部に対向する位置から周縁部に対向する位置へと移動させ、その移動によって、当該基板の中央部を覆っている処理液の液膜を基板の周縁に向けて拡張させる液膜拡張手段とを含み、
   前記対向部材は、基板の上面と平行な下面を有する略長方形板状をなすと共に、その長手方向が基板の回転半径方向に沿う対向板であり、前記対向板は、その下面から基板の回転方向の上流側に向けて延設され、外側に凸湾曲する湾曲面を有しており、
   前記液膜拡張手段は、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触するように前記対向板を配置し、前記対向板と前記液膜との接触状態を維持しつつ、前記対向板を基板の周縁部に対向する位置に向けて前記長手方向に沿う方向に移動させる、基板処理装置。
2. 前記液膜拡張手段は、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触する位置まで前記対向板を下降させ、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触する高さに前記対向板を維持した状態で、前記対向板が基板の周縁部に対向する位置まで前記対向板を前記長手方向に移動させる、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記液膜拡張手段は、基板の中央部を覆っている処理液の液膜を基板の周縁に向けて拡張させることにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記処理液供給手段は、基板に向けて処理液を吐出するノズルを含み、
   前記対向部材は、前記ノズルから離れた位置に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記対向板の前記湾曲面は、基板の回転方向の上流側を向いている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記対向板は、前記液膜と接触する面が親水化処理されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 基板を水平姿勢でその基板の中心を通る軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
   回転中の基板の上面の中央部に処理液を供給する処理液供給工程と、
   前記処理液供給工程と並行して、対向部材を基板の上面に対向配置し、前記対向部材を基板の中央部に対向する位置から周縁部に対向する位置へと移動させ、その移動によって、当該基板の中央部を覆っている処理液の液膜を基板の周縁に向けて拡張させる液膜拡張工程とを含み、
   前記対向部材は、基板の上面と平行な下面を有する略長方形板状をなすと共に、その長手方向が基板の回転半径方向に沿う対向板であり、前記対向板は、その下面から基板の回転方向の上流側に向けて延設され、外側に凸湾曲する湾曲面を有しており、
   前記液膜拡張工程では、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触するように前記対向板が配置され、前記対向板と前記液膜との接触状態が維持されつつ、前記対向板が基板の周縁部に対向する位置に向けて前記長手方向に沿う方向に移動される、基板処理方法。
8. 前記液膜拡張工程は、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触する位置まで前記対向板を下降させ、前記対向板の前記下面が前記液膜に接触する高さに前記対向板を維持した状態で、前記対向板が基板の周縁部に対向する位置まで前記対向板を前記長手方向に移動させる、請求項７に記載の基板処理方法。
9. 前記液膜拡張工程は、基板の中央部を覆っている処理液の液膜を基板の周縁に向けて拡張させることにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する、請求項７または８に記載の基板処理方法。
10. 前記処理液供給工程は、ノズルから処理液を吐出させることにより、回転中の基板の上面の中央部に処理液を供給する工程であり、
    前記対向部材は、前記ノズルから離れた位置に配置されている、請求項７〜９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
11. 前記対向板の前記湾曲面は、基板の回転方向の上流側を向いている、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
12. 前記対向板は、前記液膜と接触する面が親水化処理されている、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。

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