JP5996381B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、処理液を用いて基板の周縁部分を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。
半導体装置の製造のための一連の処理には、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と呼ぶ）の周縁部分（半導体装置製品を取ることができない外周縁の近傍の部分）から不要な膜を除去する処理が含まれる。不要な膜を除去する方法として、例えば、ウエハを水平姿勢で回転させた状態で薬液を周縁部分に供給するウエットエッチング法が多く用いられている。ウエットエッチングで不要膜を除去する際には、比較的高温のエッチング液（例えば６０℃程度のＳＣ−１液）を用いる場合がある。このとき、ウエハが冷えているとエッチング液が冷却されてしまい、十分な反応速度が得られないという問題がある。この問題を解決するために、ウエハの周縁部分のウエットエッチングを行う際に、ウエハの少なくとも周縁部分に加熱されたガスを吹き付けて当該周縁部分の温度を上昇させるための構成が特許文献１に記載されている。
複数の膜が積層されたウエハの周縁除去処理を行う際に、各膜のエッチング時のウエハ温度を変更しなければならない場合がある。すなわち、例えば、上層を第１のエッチング液を用いて高温で処理し、その後下層を第２のエッチング液を用いて低温で処理しなければならない場合である。特許文献１に記載の装置では、ウエハを一旦昇温した後に迅速に降温することが困難であり、この点においてさらなる改善の余地がある。
特開２０１１−５４９３２号公報
本発明は、基板の周縁部分を処理液で処理する際に、基板の温度を迅速に昇降させることができる技術を提供する。
本発明は、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる回転駆動部と、前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分に第１処理液を供給する第１処理液ノズルと、前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分に第１処理液より低い温度の第２処理液を供給する第２処理液ノズルと、前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分に第１温度の第１ガスを供給する第１ガス供給手段と、前記基板保持部により保持された前記基板に対して前記第１ガスの供給位置よりも半径方向中心側に第１温度より低い第２温度の第２ガスを供給する第２ガス供給手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
また、本発明は、基板を水平に保持して回転させることと、回転する前記基板の周縁部分に第１ガスを供給しつつ、前記基板の周縁部分に第１温度の第１処理液を供給することと、回転する前記基板に前記第１温度より低い第２温度の第２ガスを前記第１ガスの供給位置よりも半径方向中心側に供給しつつ、前記基板の周縁部分に第１処理液よりも低い温度の第２処理液を供給することと、を備えた基板処理方法を提供する。
本発明によれば、温度の異なる第１ガスおよび第２ガスを適宜切り換えて供給することにより、基板の周縁部分の温度を迅速に昇降させることが可能となる。
本発明による基板処理装置の第１実施形態に係る周縁膜除去装置を備えた基板処理システムの全体構成を概略的に示す平面図である。 第１実施形態に係る周縁膜除去装置の構成を示す縦断面図である。 周縁膜除去装置により実行される処理を説明するためのウエハの概略断面図である。 天板、第１ガス供給手段、第２ガス供給手段の別の実施形態を示す概略図である。 天板、第１ガス供給手段、第２ガス供給手段のさらに別の実施形態を示す概略図である。 天板、第１ガス供給手段、第２ガス供給手段のさらに別の実施形態を示す概略図であって、天板の中央上部を示す図である。 天板、第１ガス供給手段、第２ガス供給手段のさらに別の実施形態を示す概略図であって、天板の中央上部を示す図である。 本発明による基板処理装置の第２実施形態に係る周縁膜除去装置の構成を示す縦断面図である。 第２実施形態の周縁膜除去装置の第１ガス供給手段の変形例を示す図である。 本発明による基板処理装置の第３実施形態に係る周縁膜除去装置の構成を示す縦断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明による基板処理装置の第１実施形態としての、ベベルウエットエッチング装置などと呼ばれる周縁膜除去装置１０を含む基板処理システムについて説明する。図１に示すように、基板処理システムは、外部から被処理基板としての半導体ウエハ等の基板Ｗ（以下、「ウエハＷ」ともいう）を収容したキャリアを載置するための載置台１０１と、キャリアに収容されたウエハＷを取り出すための搬送アーム１０２と、搬送アーム１０２によって取り出されたウエハＷを載置するための棚ユニット１０３と、棚ユニット１０３に載置されたウエハＷを受け取り、当該ウエハＷを周縁膜除去装置１０内に搬送する搬送アーム１０４と、を備えている。図１に示すように、基板処理システムには、複数（図示例では１２個）の周縁膜除去装置１０が設けられている。
次に、周縁膜除去装置１０の構成について説明する。図２に示すように、周縁膜除去装置１０は、ケーシング１２を有しており、ケーシング１２の天井部には、ケーシング１２により囲まれた空間内に清浄空気のダウンフローを形成するファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が設けられている。ケーシング１２の側壁（図２の紙面に向かって正面の側壁）にはウエハＷをケーシング１２に搬出入するために開口１５（図１を参照；図２には図示せず）が形成されており、当該開口はシャッター（図示せず）により開閉される。
ケーシング１２内には、ウエハＷを水平姿勢で保持する基板保持部１６が設けられている。基板保持部１６は、ウエハＷの裏面（下面）の中央部を真空吸着することによりウエハＷを保持する所謂バキュームチャックとして構成されている。基板保持部１６の下方には、基板保持部１６を回転駆動して基板保持部１６に保持されたウエハＷを回転させる回転駆動部１８、具体的には回転モータが設けられている。
基板保持部１６により保持されたウエハＷの半径方向外側において、ウエハＷの周囲を囲むように全体として円筒形のカップ２０が設けられている。カップ２０は、ウエハＷから遠心力により飛散する処理液を受け止めて、処理液の半径方向外側への飛散を防止する。カップ２０の底部には排出口２２が設けられており、排出口２２には排出管路２４が接続されており、この排出管路２４を介してカップ２０内にある液体および気体が排出される。排出管路２４には気液分離器（ミストセパレータ）２６が介設されており、カップ２０から排出された前記の液体および気体は相互に分離されて、それぞれ排気部（ＥＸＨ）および排液部（ＤＲ）へと排出される。なお、カップ２０の内部に液体と気体とを相互に分離する構造を設けるとともに、カップ２０底部に液体排出用の排液口および気体排出用の排気口を別個に設けてもよい。このような構造は当該技術分野において周知であり、その詳細な説明は省略する。いずれの場合も、この周縁膜除去装置１０の運転中においては、カップ２０の内部空間が排気部（ＥＸＨ）の負圧により吸引されている。
カップ２０は、図２に概略的に示されたカップ昇降機構２８により昇降させることができる。カップ２０が図２に示すように「上昇位置」にあるときには、カップ２０の上部開口端よりもウエハＷが下方に位置してカップ２０がウエハＷの周縁を囲む。図２の状態からカップ２０を「下降位置（図示せず）」まで下降させると、カップ２０の上部開口端よりもウエハＷが上方に位置して、カップ２０に邪魔されることなく、ケーシング１２内に進入してきた搬送アーム１０４と基板保持部１６との間でウエハＷの受け渡しが可能な状態となる。なお、カップ２０を昇降可能とすることに代えて、基板保持部１６を昇降可能にしてもよく、この場合は、基板保持部１６を図２に示す位置から上昇させることにより、カップ２０に邪魔されることなく、搬送アーム１０４と基板保持部１６との間でウエハＷの受け渡しが可能な状態となる。このような機能を実現するには、回転駆動部１８に基板保持部昇降機構（図示せず）を付設すればよい。
図２に示すように、基板保持部１６により保持されたウエハＷの上面全体を覆うことができる天板３０が設けられている。天板３０は、ウエハＷの周縁部分と天板３０との隙間にウエハＷの外側に向けて流れる気流を形成し、ウエハＷの中央部分のデバイス形成領域に処理液が浸入することを防止するために設けられている。また天板３０は、処理液のミストがウエハＷから特に上方向に飛散することも防止する。天板３０は、エアシリンダ等からなる天板昇降機構３２により、アーム３４を介して昇降させることができる。天板３０は、基板の処理が行われている際には図２に示す下降位置（ウエハＷに近接してウエハＷを覆う「処理位置」）にあり、このとき天板３０はカップ２０の上部開口端を閉塞する。詳細には、天板３０の下面の周縁部と上昇位置にあるカップ２０の上端部とが部位３６において相互に接触するか、あるいは僅かな隙間を空けて近接し、部位３６からの処理液またはそのミストの漏洩を防止する。搬送アーム１０４と基板保持部１６との間でウエハＷの受け渡しが可能な状態とするには、天板３０を上昇位置（「処理位置」から離れた「退避位置」）に位置させる。なお、天板昇降機構３２を設けることに加えて、天板旋回機構（図示せず）を設け、天板３０を水平方向に移動させることにより「処理位置」と「退避位置」との間で移動させてもよい。
天板３０は、基板保持部１６により保持されたウエハＷの上面（表面）に対向(対面）する下面３８を有している。下面３８は、ウエハＷの中央部分に対向する中央領域３８ａと、ウエハＷの周縁部分に対向する周縁領域３８ｂとを有している。天板３０は、下面３８の中央領域３８ａを提供する下部中央部材４０と、下面３８の周縁領域３８ｂを提供する上部周縁部材５０とを有している。下部中央部材４０および上部周縁部材５０は一体的に結合されているか或いは一体構造である。但し、両者の接続部の図示は省略している。
天板３０の周縁部分の一部、詳細には上部周縁部材５０の周縁部分の一部には、ウエハＷの周縁部分に処理液を供給するためのノズルをウエハＷ周縁部分の上方の空間に進入させるための切除部５７が設けられている。切除部５７は、例えば、上部周縁部材５０の下面に形成された直方体形状の凹部である。
周縁膜除去装置１０は、第１薬液としてＳＣ−１液を吐出する第１薬液ノズル６１と、第２薬液としてＤＨＦ（希フッ酸）液を吐出する第２薬液ノズル６２と、リンス液としてのＤＩＷ（純水）を吐出するリンス液ノズル６３とを供えている。各ノズル（６１，６２，６３）の吐出口は、ウエハＷの中央部分のデバイス形成領域に向けての液はねが生じることを防止するために、ウエハの外側に向けて斜め下方に液を吐出するように形成されている。第１薬液ノズル６１には、当該第１薬液ノズル６１の吐出口付近の先端部分を切除部５７内に進入させ切除部５７から退出させる第１薬液ノズル移動機構(詳細は図示せず)、第１薬液ノズル６１に第１薬液を供給する第１薬液供給源（詳細は図示せず）、第１薬液ノズル６１と第１薬液供給源とを接続する第１薬液供給管路（詳細は図示せず）、第１薬液供給管路に介設された開閉弁および流量制御弁（詳細は図示せず）、第１薬液を加熱するヒータ（詳細は図示せず）などが付設されており、これらの部材は参照符号６１Ａを付けたボックスでまとめて概略的に示している。第２薬液ノズル６２には、当該第２薬液ノズル６２の吐出口付近の先端部分を切除部５７内に進入させ切除部５７から退出させる第２薬液ノズル移動機構(詳細は図示せず)、第２薬液ノズル６２に第２薬液を供給する第２薬液供給源（詳細は図示せず）、第２薬液ノズル６２と第２薬液供給源とを接続する第２薬液供給管路（詳細は図示せず）、第２薬液供給管路に介設された開閉弁および流量制御弁（詳細は図示せず）などが付設されており、これらの部材は参照符号６２Ａを付けたボックスでまとめて概略的に示している。リンス液ノズル６３には、当該リンス液ノズル６３の吐出口付近の先端部分を切除部５７内に進入させ切除部５７から退出させるリンス液ノズル移動機構(詳細は図示せず)、リンス液ノズル６３にリンス液を供給するリンス液供給源（詳細は図示せず）、リンス液ノズル６３とリンス液供給源とを接続するリンス液供給管路（詳細は図示せず）、リンス液供給管路に介設された開閉弁および流量制御弁（詳細は図示せず）などが付設されており、これらの部材は参照符号６３Ａを付けたボックスでまとめて概略的に示している。第１薬液ノズル６１と、第２薬液ノズル６２およびリンス液ノズル６３は図示の便宜上上下に並べて表示されているが、実際には同じ高さにあり、ウエハＷの円周方向ないし接線方向に並べて設けられている。なお、各ノズル（６１，６２，６３）専用の切除部（５７）を天板３０の円周方向の異なる位置に設けてもよい。
下部中央部材４０は、全体として円盤状の部材である。下部中央部材４０の中心部には、常温のＮ２（窒素）ガス（第２ガス）を吐出するための吐出口としての開口４１が形成されている。下部中央部材４０の中心部には上下方向に延びる中空のガス通流管４２が接続されており、ガス通流管４２の内部に形成されたガス通路４２ａは開口４１に通じている。ガス通路４２ａには、ガス供給管４３を介して、加圧された常温のＮ２ガスの供給源である加圧ガス供給源４４に接続されている。ガス供給管４３には、Ｎ２ガスの供給、供給停止を切り替える切替手段としての開閉弁４５が介設されている。開閉弁４５を開くことにより、加圧された常温のＮ２ガスが開口４１からウエハＷの上面と下部中央部材４０の下面との間の空間に流れ込み、このＮ２ガスは図２中白抜き矢印で示すようにウエハＷの周縁部分に向かって流れる。なお、開口４１から吐出させるガス（第２ガス）としては、Ｎ２ガスに限らず、他のガス、例えばクリーンエア、不活性ガス等の清浄でウエハＷに悪影響を与えることのない任意のガスを用いることができる。
上部周縁部材５０にはヒータ（加熱手段）５１が埋設されている。本例ではヒータ５１は抵抗加熱ヒータからなり、電力供給源５２から給電されて発熱する。ヒータ５１の設定温度は例えば１３０〜１５０℃である。従って、上部周縁部材５０は、加熱ブロックとして機能する。下部中央部材４０と上部周縁部材５０との間には、全体として概ね円盤形のガス通流空間５３が形成されている。ガス通流空間５３に面した上部周縁部材５０の下面から複数のフィン５４が突出している。フィン５４は、ガス通流空間５３内のガスと上部周縁部材５０との間の熱交換を促進するために設けられている。ガス通流空間５３は、ガス通流管４２の外側において、上部周縁部材５０の上面すなわち、天板３０の上面に開口する開口端からなる吸入口５５を有している。なお、図２では、吸入口５５は上部周縁部材５０の上面よりやや上方にあるが、上部周縁部材５０の上面と同じ高さにあってもよい。但し、ケーシング１２内の雰囲気はＦＦＵに近い上部の方がより清浄であるため、吸入口５５は上方にある方が好ましい。
天板３０とカップ２０とが図２に示すような位置関係（接触ないし近接）にあり、かつ、加圧ガス供給源４４から加圧されたガス（第２ガス）が供給されていないときには、カップ２０の内部空間は排出口２２を介して常時吸引されているため、カップ２０の内部空間は負圧となる。これに起因して、天板３０より上方の空間の雰囲気、特にファンフィルタユニット１４から供給されるクリーンエアが吸入口５５を介してガス通流空間５３に引き込まれる。この引き込まれたクリーンエア（第１ガス）は、図２中黒塗り矢印で示すようにガス通流空間５３を通って概ね半径方向外側に向かって流れ、下面３８の中央領域３８ａの外側で流出口５６から処理対象部位であるウエハＷの周縁部分に向けて流出し、さらにウエハＷの外側に流出する。このウエハＷの外側に流出する気流は、前述したウエハＷの回転により天板３０とウエハＷの周縁部分との間に生じるウエハＷの外側に流出する気流との相乗作用により、ウエハＷの中央部分のデバイス形成領域に処理液が浸入することをより確実に防止する。なお、流出口５６は円周方向に連続的に延びる１つの開口であってもよいし、円周上に断続的に配置された複数の開口であってもよい。ガス（本例においてはケーシング１２内のクリーンエア）はガス通流空間５３を流れていく途中で、ヒータ５１により加熱された上部周縁部材５０の下面およびフィン５４との熱交換により温度が上昇する。（例えば１００℃程度）その後、流出口５６からウエハＷの周縁部分に向けて流出し、これによってウエハＷが加熱される（例えば６０℃程度）。流出口５６は、加熱されたガス（第１ガス）がウエハＷの周縁部分に対して、ウエハＷの外側に向けて斜め下方に入射するように形成されているので、ウエハＷの中央部分のデバイス形成領域に処理液が浸入することをさらに確実に防止することができる。また、加熱されたガスが、ウエハＷの上面と平行ではなく、ウエハＷの上面と角度を成して入射するようになっているため、ウエハＷの周縁部分の加熱効率が向上する。
一方、天板３０とカップ２０とが図２に示すような位置関係にあり、かつ、加圧ガス供給源４４から加圧されたガス（第２ガス）が供給されている場合には、ウエハＷの上面と天板３０の下面３８との間を外側に向かって大流量で常温のガスが流れる（図２の白抜き矢印を参照）。これにより、ウエハ周縁部分の温度を上げた後に、ウエハ周縁部分のみならずウエハ全体が、常温で供給される第２薬液による処理に適した温度まで冷却される。さらに、このときには、図２の白抜き矢印で示されるウエハＷの周縁部分の近傍を流れる常温の加圧ガス（第２ガス）の影響により、図２の黒塗り矢印で示される流出口５６からの加熱されたガス（第１ガス）の流出が無くなるか或いは非常に少なくなり、かつ、加熱されたガスが流出口５６から多少流出したとしても、常温の加圧ガスの流れがウエハＷの周縁部分の表面を覆っているため、ウエハＷの周縁部分が加熱されたガスにより影響を受けることは殆どなく、ウエハＷの周縁部分の温度は専ら常温の加圧ガスの影響を受けて変化することになる。すなわち、ウエハＷの周縁部分が既に加熱されていたとしたならば、ウエハＷの周縁部分の温度は下降する。従って、開閉弁４５により加圧ガス供給源４４からの加圧されたガスの供給、停止を切り換えることのみによって、ウエハＷの周縁部分の加熱、冷却の切換を行うことができる。なお、加圧ガス供給源４４からの常温のガスは開口４１からウエハＷの中央部分に吹き付けられるので、バキュームチャックからなる基板保持部１６およびウエハＷの被チャック部分の温度上昇を防止することができ、その結果、当該部分の熱変形によるチャック不良を防止することができる。
図２に概略的に示すように、周縁膜除去装置１０は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）２００を有している。コントローラ２００は、周縁膜除去装置１０の全ての機能部品（例えば、基板保持部１６、回転駆動部１８、カップ昇降機構２８、天板昇降機構３２、開閉弁４５、電力供給源５２、各ノズル６１〜６３の駆動機構、開閉弁、流量調整弁等）の動作を制御する。コントローラ２００は、ハードウエアとして例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラムおよび処理レシピ等）とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。このような記憶媒体が図２において参照符号２０１で示されている。プロセッサ２０２は必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体２０１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ２００の制御の下で液処理装置１０の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。コントローラ２００は、図１に示す基板処理システム全体を制御するシステムコントローラであってもよい。
次に、上述した周縁膜除去装置１０を用いて行う一連の処理の一例について説明する。以下に示す洗浄処理の一連の工程は、コントローラ２００が周縁膜除去装置１０の各機能部品の動作を制御することにより行われる。以下においては、図３に模式的に示すように、シリコンウエハＷの上に、ＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）が形成され、さらにその上にＡｌ膜が形成された積層構造体から、周縁部分のＡｌ膜を完全に除去し、次いでＡｌで汚染された（Ａｌが拡散した）ＳｉＯ２膜の最表面を除去する一連の処理について説明する。
［ウエハ搬入］
まず、ウエハＷを周縁膜除去装置１０に搬入する。搬入に先立ち、カップ２０が下降位置に下降し、天板３０が退避位置に上昇する。この状態で、ウエハＷを保持した搬送アーム１０４が開口１５（図１にのみ表示）を介してケーシング１２内に進入し、ウエハＷを基板保持部１６上に置く。バキュームチャックとして形成された基板保持部１６がウエハＷを吸着した後、搬送アーム１０４はケーシング１２内から退出する。ウエハＷの搬入に先立ち、電力供給源５２からヒータ５１に給電がされてヒータ５１は１５０℃程度に既に加熱されており、上部周縁部材５０のガス通流空間に面する表面は高温になっている。その後、図２に示されるように、カップ２０が上昇位置に上昇するとともに天板３０が処理位置に下降する。このカップ２０および天板３０の位置はウエハ搬出の開始前まで維持される。前述したようにカップ２０の内部空間は排出口２２を介して常時吸引されているため、吸入口５５から引き込まれたエアは上部周縁部材５０により加熱されながら図２中黒塗り矢印で示すようにガス通流空間５３内を流れる。１００℃程度になったエア（第１ガス）は流出口５６から吐出され、ウエハＷの周縁部分に衝突し、ウエハＷの周縁部分を加熱する。なお、このときには、加圧ガス供給源４４から加圧された常温のＮ２ガスは供給されていない。
［ＳＣ−１処理］
次に、回転駆動部１８によりウエハＷを回転させる。そして、第１薬液ノズル６１の吐出口近傍部分を上部周縁部材５０の下面に形成された切除部５７内に進入させ、ウエハＷの周縁部分に６０℃程度に加熱されたＳＣ−１液（相対的に高い温度の処理液）を吐出させる（図３（ａ）のＳＣ−１の矢印を参照）。これにより周縁部分のＡｌ膜がエッチングされて除去される（図３（ｂ）を参照）。このとき、ウエハＷの周縁部分が高温のエアにより加熱されているため、エッチング反応が促進される。また、ウエハＷの外側に向かうエアの流れにより、ＳＣ−１液がウエハＷの中央部分に浸入することが防止される。なお、このときには、加圧ガス供給源４４から加圧された常温のＮ２ガスは供給されていない。
［ＤＩＷリンス処理（１回目）］
次に、第１薬液ノズル６１を切除部５７内から退出させ、リンス液ノズル６３を切除部５７内に進入させる。また、加圧ガス供給源４４から加圧された常温のＮ２ガス（第２ガス）を供給し、ウエハＷと天板３０との間の空間内に図２中白抜き矢印で示す気流を形成する。これにより、前述したように図２中黒塗り矢印で示す加熱されたエアの気流は無くなるか或いは無視できる程度に低減されるので、ウエハＷの周縁部分が冷却される。また、ウエハＷの周縁部分だけでなくウエハＷの全体も冷却される。そして、引き続きウエハＷを回転させた状態で、リンス液ノズル６３から常温のＤＩＷをウエハ周縁部分に吐出させる。これにより、ＳＣ−１処理のエッチング残渣および残留するＳＣ−１液などがウエハＷの周縁部分から除去される。なお、リンス液ノズル６３から供給される常温のＤＩＷによってもウエハＷの周縁部分は冷却される。また、このとき、ウエハＷの外側に向かうＮ２ガスの流れ（図２の白抜き矢印参照）により、処理液（ＤＩＷ）がウエハＷの中央部分に浸入することが防止される（以下のＤＨＦ処理、ＤＩＷリンス処理時においても同じである）。
［ＤＨＦ処理］
次に、リンス液ノズル６３を切除部５７内から退出させ、第２薬液ノズル６２を切除部５７内に進入させる。引き続き加圧ガス供給源４４から加圧された常温のＮ２ガスを供給するとともにウエハＷを回転させた状態で、第２薬液ノズル６２から常温のＤＨＦ液（相対的に低い温度の処理液）をウエハＷの周縁部分に吐出させる。これにより、Ａｌで汚染されたＳｉＯ２膜の最表面層（図３（ｂ）の太い実線で示す部分）が除去される。なおこのＤＨＦ処理をウエハＷが高温の状態のまま行うと、オーバーエッチング等の不具合が生じる可能性があるが、本実施形態においては、ウエハＷの周縁部分に常温のＮ２ガスが吹き付けられた状態でＤＨＦ処理が行われるのでそのような不具合は生じるおそれはない。
さらに、前工程のＤＩＷリンス処理においても、ウエハＷの温度を低減する措置がとられているため、上記の不具合をより確実に防止することができる。
［ＤＩＷリンス処理（２回目）］
次に、第２薬液ノズル６２を切除部５７内から退出させ、リンス液ノズル６３を切除部５７内に進入させる。引き続き加圧ガス供給源４４から加圧された常温のＮ２ガスを供給するとともにウエハＷを回転させた状態で、リンス液ノズル６３から常温のＤＩＷをウエハＷの周縁部分に吐出させる。これによりＤＨＦ処理のエッチング残渣および残留するＤＨＦ液などがウエハＷの周縁部分から除去される。
［スピン乾燥］
次に、リンス液ノズル６３を切除部５７内から退出させ、引き続き加圧ガス供給源４４から加圧された常温のＮ２ガスを供給するとともに、ウエハＷの回転速度を増す。これにより、ウエハＷの周縁部分が振り切り乾燥される。このとき、図２中の白抜き矢印で示す常温のＮ２ガスの流れにより、乾燥が促進される。このとき、更に乾燥効率を上げるために、加圧ガス供給源４４から加圧された常温のＮ２ガスの供給を停止することにより、第１ガス（加熱されたガス）を流出口５６からウエハＷの周縁部分に吐出させてもよい。
［ウエハ搬出］
スピン乾燥が終了したら、ウエハＷの回転を停止させ、加圧ガス供給源４４からの加圧された常温のＮ２ガスの供給を停止する。次いで、カップ２０を下降位置に下降させるともに、天板３０を退避位置に上昇させる。搬送アーム１０４が、開口１５（図１にのみ表示）を介してケーシング１２内に進入してウエハＷを基板保持部１６から取り去った後、ケーシング１２内から退出する。以上により、ウエハに対する一連の処理が終了する。
上記実施形態によれば、以下の有利な効果が得られる。
上記実施形態によれば、ウエハ（基板）Ｗの周縁部分に、加熱されたガス（第１ガス）と常温のガス（第１ガスより温度の低い第２ガス）を流せるようになっているため、ウエハＷの温度を迅速に昇降させることができ、処理に応じてウエハＷの周縁部分の温度を最適な温度に迅速に調節することができる。
また、上記実施形態においては、温度の高いガス（第１ガス）を供給する手段（第１ガス供給手段）は、カップ２０内の負圧を利用してガスの流れを形成しているため、ガスの流れを形成するための専用の加圧ガス供給源または動力源を必要としない。そして、温度の低いガス（第２ガス）を供給する手段（第２ガス供給手段）のみが、専用の加圧ガス供給源４４を用いている。そして、先に説明したように、加圧ガス供給源４４によって加圧されたガスの供給を行うことによって、第１ガス供給手段による相対的に高い温度のガスのウエハＷへの供給が停止されたのと等価な状態が実現される。要するに、上記実施形態においては、温度の低い第２ガスの流れを制御することにより、温度の高い第１ガスの流れが制御されることになり、第１ガスの流れを制御（特にＯＮ／ＯＦＦ）するための電気的ないし機械的な手段が必要ない。このため装置を廉価に構築することができる。
上記実施形態は、下記の通り変形することができる。
例えば、図４に概略的に示すように、第１ガス（温度の高いガス）を供給する通路に第１ガスの供給、供給停止を切り替える切替手段としての開閉弁７０を設けてもよい。この構成によれば、温度の低い第２ガスを供給している際に温度の高い第１ガスがウエハＷ周縁部分の近傍の空間に流れ込むことを完全に防止することができるため、より迅速にウエハＷの温度を下げることが可能となる。この構成は、第１処理液（第１薬液）と第２処理液（第２薬液）との温度差が大きいとき（例えば第１処理液の温度が１００℃以上で、第２処理液の温度が室温であるとき）に特に有利である。なお、この場合、周縁膜除去装置１０の他の部分の構成は図２に示した実施形態の構成を援用することができる。開閉弁７０に代えて、吸入口５５を開閉する開閉機構を設けることもできる。
また、図４に示す変形実施形態をさらに変形して、図５に示すように、天板３０内に設けていたヒータ５１に代えてヒータ５１’を天板３０の外部に設けることができる。この場合、熱交換のための空間を天板３０内に設ける必要がなくなるため、天板３０の構成を簡素化することができる。なお、この場合には、第２ガス（温度の低いガス）に熱影響を及ぼさないように、第１ガス（温度の高いガス）を供給するためのヒータ５１’が介設された管路７１を天板３０の周縁部分に接続することが好ましい。また、この場合、図５に示すように、管路７１から分岐した分岐管路７１ａを天板３０の円周方向に間隔を空けて設けることが好ましい。もちろん、各分岐管路７１ａに連通する流出口５６’も、図２に示す流出口５６と同様に、ウエハＷの外側に向けて斜め下方を向くように形成されている。
また例えば、図６に概略的に示すように、第２ガス（温度の低いガス）を供給する手段から、加圧ガス供給源４４を取り除き、第２ガスもファンフィルタユニット１４から供給されるクリーンエア由来のものとすることができる。この構成は、第１処理液（第１薬液）と第２処理液（第２薬液）との温度差が小さいとき（例えば第１処理液の温度が４０℃程度で、第２処理液の温度が室温であるとき）に、装置コストの低減の観点から有利である。このような場合には、強力な冷却能力は必要ないからである。但しこの場合、図２に示す実施形態において加圧された第２ガスを供給することにより得られていた第１ガスの吐出を実質的に遮断する機能は失われてしまうので、温度の高い第１ガスと温度の低い第２ガスとを択一的に流す機能を設けることが好ましい。このため、図６に示すように、ガス通流管４２およびガス通流空間５３へのクリーンエアの流入を択一的に切り換える切替機構７２が設けられる。切替機構７２は、例えば、図６に示すように１つの三方切替弁から構成することができる。この場合、単一の吸入口７３から吸入されたクリーンエアが、切替機構７２を介してガス通流管４２およびガス通流空間５３のうちのいずれか一方のみに択一的に供給される。切替機構７２は、第１ガスの供給および供給停止を切り替える切替手段でもあり、第２ガスの供給および供給停止を切り替える切替手段でもある。切替機構７２は、ガス通流管４２およびガス通流空間５３に各々通じる管路に設けられた開閉弁から構成することもできる。なお、ウエハＷを高温にする必要が無い場合には温度の低い第２ガスは常時流していても構わないため、図７に示すように、ガス通流空間５３へのクリーンエアの流入、非流入のみを切り換える開閉機構７４を設けてもよい。なお、図６および図７の変形実施形態は、図２に示した実施形態をベースとして、吸入口５５の高さ位置でガス通流管４２をカットし、そこに切替機構７２または開閉機構７４等の切替手段をなすデバイスを設けることにより構築することができる。この場合も、周縁膜除去装置１０の他の部分の構成は図２に示した実施形態の構成を援用することができる。
上記実施形態においては、（比較的）高温で使用する薬液としてＳＣ−１、（比較的）低温（例えば常温）で使用する薬液としてＤＨＦを例示したが、これに限定されるものではなく、高温で使用する薬液はＳＣ−２であってもよく、低温で使用する薬液は、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）、ＮＨ４ＯＨ（水酸化アンモニウム）およびこれらの混合物などであってもよい。
次に図８を参照して第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、第１実施形態で用いていたウエハＷの上面の全面を覆う天板３０の代わりに、ウエハＷ上面の周縁部分を覆い、その内側の中央部分を覆わずに露出させるリング形状のカバー部材３００が設けられている。カバー部材３００の下面３０２は、ウエハ保持部１６に保持されたウエハＷ上面の周縁部分と対向する。カバー部材３００の下面３０２には、ウエハＷの上面周縁部分に加熱されたクリーンエア（Ｎ２ガスでもよい）、すなわち第１ガスを供給するための第１ガス吐出口３０４が形成されている。第１ガス吐出口３０４は、カバー部材３００の円周方向に連続的に延びる１つの開口であってもよいし、円周状に断続的に配置された複数の開口であってもよい。カバー部材３００の内部には、円周方向に延びる拡散室３０６が形成されている。拡散室３０６には、ガス供給管３１０を介してクリーンエア（ＣＡ）またはＮ２ガスの供給源３０８が接続されている。供給源３０８からは加圧されたクリーンエア（ＣＡ）またはＮ２ガスが供給される。ガス供給管３１０には、開閉弁３１２と、ガス供給管３１０内を流れるガスを加熱するヒータ３１４とが介設されている。
カバー部材３００の中央部の開口部３０１内には、加圧ガス供給源４４から、ウエハＷの中央部に向けて常温のＮ２ガス、すなわち第２ガスを供給する第２ガスノズル３１６が設けられている。第２ガスノズル３１６は、アーム３１８を介してノズル移動機構３２０に接続されている。ノズル移動機構３２０により、第２ガスノズル３１６は、ガスの吐出を行うときにウエハＷ表面近くまで下降し、ガスの吐出を行わないときにはウエハＷ表面から離れた位置（例えば、カバー部材３００より上側、若しくはカバー部材３００よりも上側かつ半径方向外側の位置）に退避することができる。なお、第２ガスノズル３１６は、カバー部材３００の中央部の開口部３０１内の所定位置（例えば図８に示す位置）に常時位置するように、カバー部材３００にアームを介して固定することもできる。
上述した点以外は、第２実施形態の構成は第１実施形態の構成と同じである。第２実施形態を示す図８において、第１実施形態と同一の部材には同一符号を付し、重複説明は省略する。
加熱した薬液によりウエハＷの処理を行うときには（例えば前述したＳＣ−１処理のとき）、第２ガスノズル３１６からの常温の第２ガスの供給は行わず、カバー部材３００の第１ガス吐出口３０４から加熱された第１ガスをウエハＷ周縁部分に吐出し（黒塗りの矢印を参照）、ウエハＷの周縁部分を加熱する。このとき、カップ２０内の負圧により、ファンフィルタユニット１４からのダウンフローが、カバー部材３０２の中央部の開口部３０１を介して、ウエハＷの上面周縁部分とカバー部材３００の下面３０２との間の隙間を通って、カップ２０内に引き込まれる。第１ガス吐出口３０４から加熱されたガスの量が多くすれば、カップ２０内に取り込まれるファンフィルタユニット１４からの常温のクリーンエアの量は少なくなる。
この状態からウエハＷを冷却するときには（例えば、前述したＤＩＷリンス処理のとき）、第１ガス吐出口３０４からの加熱されたガスの吐出を停止して、第２ガスノズル３１６の吐出口から常温の第２ガスの供給を行うことにより、ウエハＷの冷却を促進する。また、ウエハＷの冷却が終了した後に常温の薬液を用いてウエハＷの処理を行うときにも（例えば前述したＤＨＦ処理のとき）、第１ガス吐出口３０４からの加熱された第１ガスの吐出を停止して、第２ガスノズル３１６から常温の第２ガスの供給を行うことができる。第２ガスノズル３１６からウエハＷの中央に向けて吐出された第２ガスは、白抜きの矢印で示すように、ウエハＷの周縁に向かって流れ、ウエハＷから熱を奪う。
上記第２実施形態においても、ウエハ（基板）Ｗの周縁部分に、加熱されたガス（第１ガス）と常温のガス（第１ガスより温度の低い第２ガス）を流せるようになっているため、ウエハＷの温度を迅速に昇降させることができ、処理に応じてウエハＷの周縁部分の温度を最適な温度に迅速に調節することができる、という第１実施形態と同様の有利な効果を奏する。
上記の第２実施形態において、単一の吐出口を有する第２ガスノズル３１６に代えて、図９に示すような複数の流出口（吐出口）を有するガスノズル３３０を用いることができる。ガスノズル３３０は、ガス供給源４４から供給されたガスを受け入れる拡散室３３２を有している。拡散室３３２の底壁は多数の吐出口３３６を有する吐出板３３４として形成されている。吐出口３３６は、図９（ｂ）に示すように、例えば格子（グリッド）状に配置されている。このように比較的大面積の吐出板３３４をウエハＷの上方に配置してＮ２ガスをウエハＷに供給することにより、Ｎ２ガスと比較すると高湿度高酸素濃度のクリーンエア（ファンフィルタユニット１４から流下してくる）がウエハＷの表面に到達する量を減らすことができるので、低湿度低酸素濃度が要求される処理（例えば上記のスピン乾燥処理）を効率良く行うことができる。
次に図１０を参照して第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、第２実施形態においてウエハＷの上面にガスを供給することにより行っていたウエハＷの加熱及び冷却を、ウエハＷの下面にガスを供給することにより行うこととした点が異なる。第３実施形態では、カップ２０の内側部分（ウエハＷの下方に位置する部分）にウエハＷの下面にガスを供給する構成が設けられている。カップ２０の内側部分には、基板保持部１６に保持されたウエハＷの下面の周縁部分に加熱された第１ガス（クリーンエアまたはＮ２ガス）を吐出する外側第１ガス吐出口３４１と、この外側第１ガス吐出口３４１の半径方向内側に配置された内側第１ガス吐出口３４２が形成されている。外側及び内側第１ガス吐出口３４１，３４２は、カップ２０の円周方向に連続的に延びる１つの開口であってもよいし、円周状に断続的に配置された複数の開口であってもよい。
ウエハの周縁部分の加熱を行うときには、加圧された常温のクリーンエアまたはＮ２ガスが、ガス供給源３４８から、開閉弁３５２が介設された管路３５０を介して、カップ２０の内側部分の内部に設けられたガス拡散空間（ガス拡散室）３４４内に供給される。ガス拡散空間３４４に隣接してヒータ３４６が設けられており、ガス拡散空間３４４に供給されたガスは、加熱されながらガス拡散空間３４４を円周方向に拡散し、外側及び内側第１ガス吐出口３４１，３４２から加熱された第１ガスとしてウエハＷの下面の周縁部分に向けて吐出され（黒塗りの矢印を参照）、ウエハＷの周縁部分を加熱する。なお、第２実施形態においても、上記のヒータ３４６と同様に、カバー部材３００内の拡散室３０６に隣接する位置にヒータ（図示せず）を設けて、拡散室３０６内でガスを加熱してもよい。
内側第１ガス吐出口３４２のさらに半径方向内側には、ウエハＷの下面の中央部に常温のＮ２ガス、すなわち第２ガスを吐出する第２ガス吐出口３６０が形成されている。この第２ガス吐出口３６０は、カップ２０の円周方向に連続的に延びる１つの開口であってもよいし、円周状に断続的に配置された複数の開口であってもよい。
ウエハＷの冷却を行う場合（あるいは常温でウエハＷの処理を行う場合）には、加圧された常温の第２ガスであるＮ２ガスが、Ｎ２ガスの供給源３６４から、開閉弁３６８が介設されたガス供給管３６６を介して、カップ２０の内側部分の内部に設けられたガス拡散空間（ガス拡散室）３６２内に供給される。Ｎ２ガスは、ガス拡散空間３６２内を円周方向に拡散し、第２ガス吐出口３６０から吐出される（白抜きの矢印を参照）。常温の第２ガスは、ウエハＷ周縁部分に向かって流れ、このときウエハＷから熱を奪う。第２ガス吐出口３６０は、外側第１ガス吐出口３４１と内側第１ガス吐出口３４２との間に設けることもできる。
上述した点以外は、第３実施形態の構成は第１及び第２実施形態の構成と同じである。第２実施形態を示す図１０において、第１及び第２実施形態と同一の部材には同一符号を付し、重複説明は省略する。第３実施形態においても、ウエハＷの温度を迅速に昇降させることができ、処理に応じてウエハＷの周縁部分の温度を最適な温度に迅速に調節することができる、という第１及び第２実施形態と同様の有利な効果を奏する。
１６ 基板保持部
１８ 回転駆動部
３０ 天板
３８ （天板の）下面
４１ 第２ガス吐出口（開口）
４２ ガス通流管（第２ガス供給手段）
４４ 加圧ガス供給源
４５ 切換手段（開閉弁）
５１ ヒータ（第１ガス供給手段）
５３ 第１ガス通流空間（第１ガス供給手段）
５６ 開口（流出口）
６１ 第１薬液（処理液）ノズル
６２ 第２薬液（処理液）ノズル
７２ 切替機構
３００ カバー部材
３０４ 第１ガス吐出口（第１ガス供給手段）
３１６ 第２ガスノズル（第２ガス供給手段）
３４１，３４１ 第１ガス吐出口（第１ガス供給手段）
３６０ 第２ガス吐出口（第２ガス供給手段）

Claims (6)

  1. 基板を水平に保持する基板保持部と、
    前記基板保持部を回転させる回転駆動部と、
    前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分に第１処理液を供給する第１処理液ノズルと、
    前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分に第１処理液より低い温度の第２処理液を供給する第２処理液ノズルと、
    前記基板保持部により保持された前記基板の周縁部分に第１温度の第１ガスを供給する第１ガス供給手段と、
    前記基板保持部により保持された前記基板に対して前記第１ガスの供給位置よりも半径方向中心側に第１温度より低い第２温度の第２ガスを供給する第２ガス供給手段と、
    を備え、
    前記第１ガス供給手段および前記第２ガス供給手段は、前記基板保持部により保持された前記基板の下方から、前記基板の下面に前記第１ガス及び前記第２ガスを供給し、
    前記第１処理液ノズルから第１処理液を供給するとき前記第１ガス供給手段が前記第１ガスを供給し、前記第２処理液ノズルから第２処理液を供給するとき前記第２ガス供給手段が前記第２ガスを供給する、
    基板処理装置。
  2. 前記第１ガス供給手段は、前記第１ガスの供給および供給停止を切り替える第１切替手段を有し、前記第２ガス供給手段は、前記第２ガスの供給および供給停止を切り替える第２切替手段を有し、
    前記第１処理液ノズルから第１処理液を供給するとき前記第１切替手段が前記第１ガスを供給するよう切替えるとともに前記第２切替手段が前記第２ガスを供給停止するよう切替え、前記第２処理液ノズルから第２処理液を供給するとき前記第１切替手段が前記第１ガスを供給停止するよう切替えるとともに前記第２切替手段が前記第２ガスを供給するよう切替える、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記第２ガス供給手段は、加圧ガス供給源に接続されている、請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記第１ガス供給手段の前記開口は、円周に沿って設けられている請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 基板を水平に保持して回転させることと、
    回転する前記基板の下方から前記基板の下面の周縁部分に第１ガスを供給しつつ、前記基板の周縁部分に第１温度の第１処理液を供給することと、
    回転する前記基板の下方から前記基板の下面の前記第１ガスの供給位置よりも半径方向中心側に前記第１温度より低い第２温度の第２ガスを供給しつつ、前記基板の周縁部分に第１処理液よりも低い温度の第２処理液を供給することと、
    を備えた基板処理方法。
  6. 前記第１ガスの供給および供給停止の切り替えが、第１ガスの供給手段に設けられた切替手段を用いて行われ、前記第２ガスの供給および供給停止の切り替えが、第２ガスの供給手段に設けられた切替手段を用いて行われ、
    前記第１処理液を供給するとき前記第１ガスを供給するよう切替えるとともに前記第２ガスを供給停止するよう切替え、前記第２処理液を供給するとき前記第１ガスを供給停止するよう切替えるとともに前記第２ガスを供給するよう切替える、請求項５に記載の基板処理方法。
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