JP2003109936A - 基板周縁処理装置および基板周縁処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板の帯電を抑制し、デバイスや配線などへの
ダメージの低減を図る。 【解決手段】バキュームチャック１１の上方にはさら
に、バキュームチャック１１に保持されたウエハＷの上
面の中央部に還元水を供給するための還元水ノズル１３
が配置されている。エッジリンスノズル１２４からウエ
ハＷの上面の周縁部にエッチング液が供給されている
間、還元水ノズル１３からウエハＷの上面の中央部に還
元水が供給されるようになっている。これにより、ウエ
ハＷの上面の中央部のデバイス形成領域は還元水に覆わ
れた状態となり、ウエハＷの上面の周縁部に供給された
エッチング液は、ウエハＷの上面の中央部から周縁に向
けて流れる還元水により押し流される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板の周縁から
不要物を除去するための装置および方法に関する。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
などが含まれる。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、半導
体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）のデバイス
形成面、非デバイス形成面および端面の全域に銅薄膜な
どの金属薄膜を形成した後、この金属薄膜の不要部分を
エッチング除去する処理が行われる場合がある。たとえ
ば、配線形成のための銅薄膜はウエハのデバイス形成面
のデバイス形成領域に形成されていればよく、デバイス
形成面の周縁部（たとえば、ウエハの周縁から幅３mm程
度の部分）、非デバイス形成面および端面に形成された
銅薄膜は不要となるから、この不要な銅薄膜を除去する
処理が行われる。

【０００３】また、ウエハのデバイス形成面に金属薄膜
が選択的に形成された場合であっても、デバイス形成面
の金属薄膜を形成した領域以外の領域やウエハの端面お
よび非デバイス形成面に付着した金属イオンを除去する
処理が行われる場合がある。たとえば、ウエハのデバイ
ス形成面の周縁部に形成されている金属薄膜または金属
イオンを除去する装置は、ウエハをほぼ水平に保持した
状態で回転するスピンチャックと、このスピンチャック
に保持されているウエハの上面（デバイス形成面）の周
縁部に向けてエッチング液を吐出するエッジリンスノズ
ルと、スピンチャックに保持されたウエハの上面のほぼ
中心に純水を供給するための純水ノズルとを備えてい
る。

【０００４】金属薄膜を除去する際には、スピンチャッ
クによってウエハが回転され、その回転しているウエハ
の上面の周縁部に向けてエッジリンスノズルからエッチ
ング液が吐出される。エッジリンスノズルからエッチン
グ液が吐出されている間、純水ノズルからウエハの上面
の中心に向けて純水が供給される。これにより、ウエハ
の上面の中央部の領域（デバイス形成領域）は純水に覆
われた状態となり、エッジリンスノズルからウエハの上
面に供給されたエッチング液は、ウエハの上面の中央部
から周縁に向けて流れる純水により押し流される。した
がって、ウエハの上面中央部のデバイス形成領域に向け
てエッチング液のミストが飛散しても、そのエッチング
液のミストは、デバイス形成領域上に形成された金属薄
膜に直に付着するおそれがない。ゆえに、デバイス形成
領域の金属薄膜がエッチング液による腐食を受けるおそ
れがない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近になっ
て、デバイス形成領域を覆っている純水が原因でウエハ
が帯電し、このウエハの帯電がデバイス形成領域に作り
込まれているデバイスや配線（とくに、銅配線）などに
ダメージを及ぼすおそれがあることが判ってきた。そこ
で、この発明の目的は、基板の帯電を抑制でき、デバイ
スや配線などへのダメージの低減が図られた基板周縁処
理装置および基板周縁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、表面処理
液を用いて基板（Ｗ）の周縁部を表面処理する基板周縁
処理装置であって、基板をほぼ水平に保持する基板保持
手段（１１；２１）と、この基板保持手段に保持された
基板の周縁部に表面処理液を供給する表面処理液供給手
段（１２；２２，２２１）と、上記基板保持手段に保持
された基板の上面の中央部に還元水を供給する還元水供
給手段（１３，１３１；２３；２３１）とを含むことを
特徴とする基板周縁処理装置である。

【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。この発明によれば、基板の上面の中央部に供給さ
れる還元水は、比抵抗が純水に比べて電気を通しやすい
ので、たとえば、基板の周縁部に表面処理液を供給する
間、基板のデバイス形成面の中央部に還元水を供給し
て、このデバイス形成面の中央部に表面処理液が付着す
るのを防止するようにしても、基板の帯電を引き起こす
おそれがない。ゆえに、デバイス形成面に作り込まれた
デバイスや配線などに帯電によるダメージを与えるおそ
れがない。

【０００８】なお、上記還元水は、比抵抗が０．０１〜
１．０ＭΩ／cmであることが好ましい（請求項２）。さ
らに、上記還元水は、純水に水素を溶解して生成された
ものであり、溶存水素量が０．５〜１．０ppmであるこ
とが好ましく（請求項３）、また、酸化還元電位が−２
００ｍＶよりも低いことが好ましい（請求項４）。さら
にまた、上記還元水は、水素イオン濃度がｐＨ７〜９に
調整されていることが好ましく（請求項５）、この水素
イオン濃度の調整は、たとえば、アンモニアを加えるこ
とにより行われてもよい（請求項６）。

【０００９】また、上記基板保持手段は、基板の下面を
吸着して保持するものであってもよい（請求項７）。さ
らに、上記表面処理液供給手段は、上記基板保持手段に
保持された基板の上面の周縁部に表面処理液を供給する
ものであってもよい（請求項８）。請求項９記載の発明
は、表面処理液を用いて基板（Ｗ）の周縁部を表面処理
する方法であって、基板をほぼ水平に保持する基板保持
工程と、この基板保持手段に保持された基板の周縁部に
表面処理液を供給する表面処理液供給工程と、上記基板
保持手段に保持された基板の上面の中央部に還元水を供
給する還元水供給工程とを含むことを特徴とする基板周
縁処理方法である。

【００１０】この方法によれば、請求項１に関連して述
べた効果と同様な効果を達成することができる。

【００１１】

【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（第１の実施形態）に係る基板周縁処
理装置の構成を図解的に示す図である。この基板周縁処
理装置は、ほぼ円形の基板であるウエハＷのデバイス形
成面の周縁部および端面に形成されている不要な金属薄
膜（たとえば、銅薄膜）をエッチング液によって除去す
るための装置である。

【００１２】この基板周縁処理装置には、バキュームチ
ャック１１が備えられている。バキュームチャック１１
は、ほぼ鉛直に配置されたチャック軸１１１と、このチ
ャック軸１１１の上端にほぼ水平に固定された円板状の
吸着ベース１１２とを含む。チャック軸１１１は、たと
えば、円筒状に形成されることによって吸気路１１３を
内部に有しており、この吸気路１１３の上端は、吸着ベ
ース１１２の内部に形成された吸着路を介して、吸着ベ
ース１１２の上面に形成された吸着口に連通されてい
る。また、チャック軸１１１には、モータなどを含む回
転駆動機構１１４から回転力が入力されるようになって
いる。

【００１３】これにより、バキュームチャック１１は、
吸着ベース１１２上にウエハＷがデバイス形成面を上方
に向けて載置された状態で、吸気路１１３の内部を排気
することにより、ウエハＷの非デバイス形成面を真空吸
着して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１１４からチャック軸１１１に回
転力を入力することにより、吸着ベース１１２で吸着保
持したウエハＷを、そのほぼ中心を通る鉛直軸線（チャ
ック軸１１１の中心軸線）Ｏまわりに回転させることが
できる。

【００１４】バキュームチャック１１の上方には、バキ
ュームチャック１１に保持されたウエハＷの上面の周縁
部にエッチング液を供給するためのエッジリンス装置１
２が配置されている。エッジリンス装置１２は、バキュ
ームチャック１１に保持されたウエハＷの上方でほぼ水
平に延びたアーム１２１と、このアーム１２１の先端に
固定されたノズル取付ブロック１２２と、ノズル取付ブ
ロック１２２にブラケット１２３を介して取り付けられ
たエッジリンスノズル１２４とを有している。

【００１５】エッジリンスノズル１２４には、エッチン
グ液配管１２５が接続されており、このエッチング液配
管１２５からエッチング液が供給されるようになってい
る。また、エッジリンスノズル１２４は、ウエハＷの半
径方向外方に向かうにつれて下方に傾斜した状態に取り
付けられており、エッチング液配管１２５からエッジリ
ンスノズル１２４に供給されたエッチング液は、その先
端の吐出口からエッジリンスノズル１２４の傾斜方向に
吐出されて、ウエハＷの上面の中央部のデバイス形成領
域を取り囲むウエハ周縁領域（たとえば、ウエハＷの周
縁から幅３mm程度の部分）上のエッチング液供給位置に
供給されるようになっている。そして、エッジリンスノ
ズル１２４からウエハＷの上面にエッチング液が供給さ
れている間、ウエハＷは、所定の回転方向にほぼ一定の
速度で回転されている。これにより、ウエハ周縁領域上
のエッチング液供給位置に供給されたエッチング液がウ
エハＷの中央部に向けて流れることを防止しつつ、ウエ
ハ周縁領域内の金属薄膜を除去すべき領域にエッチング
液をむらなく供給することができる。よって、ウエハＷ
の周縁部および端面の不要な金属薄膜を良好に除去する
ことができる。

【００１６】バキュームチャック１１の上方にはさら
に、バキュームチャック１１に保持されたウエハＷの上
面の中央部に還元水を供給するための還元水ノズル１３
が配置されている。還元水ノズル１３には、還元水配管
１３１が接続されており、この還元水配管１３１から還
元水が供給されるようになっている。還元水ノズル１３
は、還元水配管１３１から供給される還元水を、バキュ
ームチャック１１に保持されたウエハＷの表面のほぼ中
心に向けて供給することができる。

【００１７】エッジリンスノズル１２４からウエハＷの
上面の周縁部にエッチング液が供給されている間、還元
水ノズル１３からウエハＷの上面の中央部に還元水が供
給されるようになっている。これにより、ウエハＷの上
面の中央部のデバイス形成領域は還元水に覆われた状態
となり、ウエハＷの上面の周縁部に供給されたエッチン
グ液は、ウエハＷの上面の中央部から周縁に向けて流れ
る還元水により押し流される。また、ウエハＷの上面の
デバイス形成領域に向けてエッチング液のミストが飛散
しても、そのエッチング液のミストは、デバイス形成領
域上に形成された金属薄膜に直に付着するおそれがな
い。ゆえに、デバイス形成領域の金属薄膜がエッチング
液による腐食を受けるおそれがない。

【００１８】ここで、還元水とは、純水に水素ガスを溶
解して生成された水素水であって、この基板周縁処理装
置で用いられている還元水は、たとえば、溶存水素量が
０．５〜１．０ppmであり、ＯＲＰ（Oxidation Reducti
on Potential：酸化還元電位）が−２００ｍＶ以下とい
う性質を有している。また、アンモニアを加えることに
より、水素イオン濃度がｐＨ７〜９の弱アルカリ性に調
整されている。このような性質を有する還元水は、比抵
抗が０．０１〜１．０ＭΩ／cm程度であり、比抵抗が約
１７ＭΩの純水に比べて電気を通しやすい。よって、ウ
エハＷの上面の周縁部にエッチング液が供給されている
間、ウエハＷの上面中央部のデバイス形成領域を還元水
で覆っても、ウエハＷの帯電を引き起こすおそれがな
く、デバイス形成領域に作り込まれたデバイスや配線な
どに帯電によるダメージを与えるおそれがない。

【００１９】なお、還元水は、溶存水素量が１．０ppm
程度、ＯＲＰが−２００ｍＶ以下、水素イオン濃度がｐ
Ｈ９程度であって、比抵抗が０．５〜１．０ＭΩ／cm程
度であることがより好ましい。図２は、この発明の他の
実施形態（第２の実施形態）に係る基板周縁処理装置の
構成を図解的に示す図である。この実施形態に係る基板
周縁処理装置は、上述の実施形態に係る基板周縁処理装
置においてウエハＷのデバイス形成面の周縁部および端
面に形成されている不要な金属薄膜が除去された後、そ
のウエハＷの非デバイス形成面から不要な金属イオン
（金属汚染）または金属薄膜を除去するためのものであ
る。

【００２０】この基板周縁処理装置には、スピンチャッ
ク２１が備えられている。スピンチャック２１は、ほぼ
鉛直に配置されたチャック軸２１１と、このチャック軸
２１１の上端にほぼ水平に固定されたスピンベース２１
２と、スピンベース２１２上に立設された複数本のチャ
ックピン２１３とを有している。スピンベース２１２
は、たとえば、平面視において放射状に延びた複数本
（たとえば、６本）のアームを有しており、各アームの
先端にチャックピン２１３が立設されている。たとえ
ば、一本おきのアーム（たとえば、全部で３本のアー
ム）の先端には、ウエハＷの下面（非デバイス形成面）
の周縁部を受ける水平面と、ウエハＷの端面に対向して
ウエハＷの移動を規制する鉛直面とを有する固定チャッ
クピン２１３が固定されている。そして、残余の一本お
きのアーム（たとえば、全部で３本のアーム）の先端に
は、鉛直軸まわりに回転（自転）可能な可動チャックピ
ン２１３が取り付けられている。この可動チャックピン
２１３は、ウエハＷの下面の周縁部を受ける水平面と、
この水平面から立ち上がり、ウエハＷの端面に当接し
て、対向する固定チャックピン２１３と協働してウエハ
Ｗを挟持する第１鉛直面と、同じく当該水平面から立ち
上がり、第１鉛直面よりもウエハＷの半径方向外方に後
退してウエハＷの端面を規制可能な第２鉛直面とを有し
ている。したがって、可動チャックピン２１３を、鉛直
軸まわりに回転させることにより、第１鉛直面または第
２鉛直面をウエハＷの端面に対向させることができ、こ
れにより、ウエハＷを挟持したり、ウエハＷの挟持を弛
めたりすることができる。

【００２１】また、チャック軸２１１には、たとえばモ
ータなどの駆動源を含む回転駆動機構２１４が結合され
ている。これにより、複数本のチャックピン２１３でウ
エハＷを狭持した状態で、回転駆動機構２１４によって
チャック軸２１１を回転させることにより、ウエハＷを
水平面内で回転させることができる。さらに、チャック
軸２１１は、円筒状に形成されており、その内部には、
下面リンス配管２２が非回転状態に挿通されている。下
面リンス配管２２の先端は、チャック軸２１１の先端で
開口していて、これにより、チャック軸２１１の先端
に、チャックピン２１３で挟持されたウエハＷの下面中
央にエッチング液を供給するための下面リンスノズル２
２１が形成されている。

【００２２】スピンチャック２１の上方には、スピンチ
ャック２１に保持されたウエハＷの表面の中央部に還元
水を供給するための還元水ノズル２３が配置されてい
る。還元水ノズル２３には、還元水配管２３１が接続さ
れており、この還元水配管２３１から還元水が供給され
るようになっている。還元水ノズル２３は、還元水配管
２３１から供給される還元水を、スピンチャック２１に
保持されたウエハＷの表面のほぼ中心に向けて供給する
ことができる。

【００２３】この基板周縁処理装置における処理におい
ては、スピンチャック２１に保持されているウエハＷ
が、所定の回転方向にほぼ一定の速度で回転され、この
回転中のウエハＷの下面に向けて、下面リンスノズル２
２１からエッチング液が吐出される。また、還元水ノズ
ル２３からウエハＷの表面に還元水が供給される。これ
により、ウエハＷの下面全域にまんべんなくエッチング
液を供給することができ、このエッチング液により、ウ
エハＷの下面に形成されている不要な金属薄膜を除去す
ることができる。また、ウエハＷの表面に供給された還
元水は、ウエハＷの回転による遠心力でウエハＷの周縁
へ向かって流れ、ウエハＷの周縁から流下する。ゆえ
に、下面リンスノズル２２１から吐出されたエッチング
液がウエハＷの表面に回り込むことはなく、この基板周
縁処理装置における処理で、ウエハＷの表面に形成され
た薄膜がエッチングされることはない。

【００２４】また、ウエハＷの表面を還元水で覆う構成
であるから、上述の第１の実施形態の場合と同様に、処
理中におけるウエハＷの帯電を防止でき、このウエハの
帯電に起因したデバイス不良や配線不良の発生を抑制す
ることができる。なお、この実施形態では、下面リンス
ノズル２２１がチャック軸２１１の先端に設けられてい
る構成を取り上げたが、ウエハＷの下面にエッチング液
を供給するための下面リンスノズルは、ウエハＷの下面
に下方からエッチング液を供給できる場所であれば、た
とえば、チャック軸２１１の側方に配置されていてもよ
い。

【００２５】以上、この発明の２つの実施形態について
説明したが、この発明はさらに他の形態で実施すること
も可能である。たとえば、上述の実施形態では、アンモ
ニアを加えることにより、還元水が水素イオン濃度ｐＨ
７〜９の弱アルカリ性に調整されているとしたが、アン
モニアに限らず、水酸化ナトリウムなどの他のアルカリ
を加えることにより、還元水を弱アルカリ性に調整して
もよい。また、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、プラ
ズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガ
ラス基板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。

【００２６】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（第１の実施形態）に係
る基板周縁処理装置の構成を図解的に示す図である。

【図２】この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に
係る基板周縁処理装置の構成を図解的に示す図である。

【符号の説明】

１１ バキュームチャック １２ エッジリンス装置 １３ 還元水ノズル １３１ 還元水配管 ２１ スピンチャック ２２ 下面リンス配管 ２２１ 下面リンスノズル ２３ 還元水ノズル ２３１ 還元水配管 Ｗ ウエハ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面処理液を用いて基板の周縁部を表面処
   理する基板周縁処理装置であって、 基板をほぼ水平に保持する基板保持手段と、 この基板保持手段に保持された基板の周縁部に表面処理
   液を供給する表面処理液供給手段と、 上記基板保持手段に保持された基板の上面の中央部に還
   元水を供給する還元水供給手段とを含むことを特徴とす
   る基板周縁処理装置。
2. 【請求項２】上記還元水は、比抵抗が０．０１〜１．０
   ＭΩ／cmであることを特徴とする請求項１記載の基板周
   縁処理装置。
3. 【請求項３】上記還元水は、純水に水素を溶解して生成
   されたものであり、溶存水素量が０．５〜１．０ppmで
   あることを特徴とする請求項１または２記載の基板周縁
   処理装置。
4. 【請求項４】上記還元水は、酸化還元電位が−２００ｍ
   Ｖよりも低いことを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載の基板周縁処理装置。
5. 【請求項５】上記還元水は、水素イオン濃度がｐＨ７〜
   ９に調整されていることを特徴とする請求項１ないし４
   のいずれかに記載の基板周縁処理装置。
6. 【請求項６】上記還元水は、アンモニアを加えることに
   より、水素イオン濃度がｐＨ７〜９に調整されたもので
   あることを特徴とする請求項５記載の基板周縁処理装
   置。
7. 【請求項７】上記基板保持手段は、基板の下面を吸着し
   て保持するものである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周縁処理装置。
8. 【請求項８】上記表面処理液供給手段は、上記基板保持
   手段に保持された基板の上面の周縁部に表面処理液を供
   給するものであることを特徴とする請求項１ないし７の
   いずれかに記載の基板周縁処理装置。
9. 【請求項９】表面処理液を用いて基板の周縁部を表面処
   理する方法であって、 基板をほぼ水平に保持する基板保持工程と、 この基板保持手段に保持された基板の周縁部に表面処理
   液を供給する表面処理液供給工程と、 上記基板保持手段に保持された基板の上面の中央部に還
   元水を供給する還元水供給工程とを含むことを特徴とす
   る基板周縁処理方法。