【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を保持し回転するスピンチャックと、当該スピンチャックに保持された前記基板の表面に薬液を供給する薬液供給手段とを有する基板処理装と基板処理方法に関し、特に前記基板処理装置を互いに独立した前記薬液供給手段を２系統以上有する構成とすることで、半導体基板等のエッチング処理、或いは現像処理等を行う際に発生する基板処理の面内分布を極力抑えることができる基板処理装置とその基板処理装置を用いた基板処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の基板装置の一例を説明するための模式図である。
従来の基板処理装置は、図４に示すように、基板１を真空吸着等により保持するスピンチャック２、このスピンチャックを任意の回転数で回転駆動させるための回転手段３、基板１上に配置され基板１の中央に薬液或いはリンス液を吐出して全面に広げる薬液吐出ノズル１６及びリンス液吐出ノズル３６、基板１の周囲を囲んで固定され基板１上に吐出された薬液或いはリンス液が外部に飛散することを防ぐための外カップ４、及び処理後の薬液及びリンス液を廃液口６に導くための内カップ５、廃液口６から排出された廃液を回収するための廃液タンク７等を備えている。
【０００３】
この薬液吐出ノズル１６からは、薬液タンク１１内に用意された薬液１２が薬液ポンプ１３、薬液供給弁１４を具備した薬液供給配管１５を経由して供給され、リンス液吐出ノズル３６からは、リンス液供給機構３１から供給されるリンス液がリンス液供給弁３４を具備したリンス液供給配管３５を経由して供給される。また、図中破線で示すように、回転手段３の起動及び停止、薬液ポンプ１３の起動及び停止、薬液供給弁１４及びリンス液供給弁３４の開閉操作等は制御装置８によって制御される。
【０００４】
この装置を用いて、例えば半導体基板としてシリコンウエハをエッチング処理して薄型化する場合、半導体基板の裏面を上に向けてスピンチャック２に載置して該スピンチャック２を数１００ｒｐｍで回転させた状態で薬液吐出ノズル１６から薬液１２を一定時間吐出させて裏面のエッチング処理を行う。この場合、薬液１２には硝酸とフッ化水素酸を含むエッチング液が一般に用いられる。
【０００５】
前述したエッチング処理が完了した後は、同様にスピンチャック２を回転させながらリンス液供給機構３１のリンス液を一定時間リンス液吐出ノズル３６から吐出させて半導体基板裏面に残留したエッチング液を洗浄する。この場合リンス液としては純水が用いられる。
【０００６】
次に、リンス液の供給を停止した状態でスピンチャック２を数１０００ｒｐｍで回転させて、半導体基板裏面に残留したリンス液を回転による遠心力で飛散させて半導体基板を乾燥させる。乾燥時の汚染、異物の付着等を防止することを目的として、スピンチャック２を数１０００ｒｐｍで回転させながら半導体基板裏面に対して窒素ガス等の不活性ガスを供給することもある。
【０００７】
上記のような、スピンチャック２の回転の開始、停止、及びその回転数や、エッチング液の供給、停止、リンス液の供給、及び停止等の工程は制御装置８によって制御される。
【０００８】
しかし、以上のような従来の基板処理装置において基板の全面に対して均一な処理効果が得られない場合がある。その理由を以下に述べる。
前述したような硝酸とフッ化水素酸による半導体基板裏面のエッチング処理の場合、薬液１２は基板１の中央部から基板１の回転運動によって基板１の周辺部に向かって拡散すると同時に、エッチング反応によって発熱する。そのため、この反応熱の蓄積によって基板１の中央部に比較して基板１の周辺部の温度が高くなり、基板１の周辺部でのエッチング反応が促進される傾向がある。さらに基板１の周辺部は基板１の中央部に比較して基板の回転による運動速度が速いため、薬液の拡散による反応促進の効果も加えられる。その結果として、半導体基板の薄型化を目的とした場合、基板１の中央部に対して基板１の周辺部がより薄くなってしまうという問題がある。この傾向は半導体基板の大型化に伴ってより顕著になる。
【０００９】
この問題を改善するために、第１の手段として、図には示さないが、前述した図４の構成における薬液吐出ノズル１６を基板１の中央部から基板１の周辺部にかけて移動させながら薬液を供給する方法がある（例えば、特許文献１を参照。）。この方法によれば、エッチング速度の速い基板１の周辺部では前記薬液吐出ノズル１６の移動速度を早くし、エッチング速度の遅い基板１の中央部では前記薬液吐出ノズル１６の移動速度を遅くするようにそのノズルを制御したり、そのノズルの移動範囲を制御することで、半導体基板における面内分布を極力抑えたエッチングを可能とする。
【００１０】
また、同じ効果を目的とした第２の手段として、薬液吐出ノズル１６を基板１の中央部から基板１の周辺部にかけて複数個配置し、１つの薬液タンク１１からそれぞれ複数個の薬液吐出ノズル１６，２６に薬液１２を供給する方法が報告されている（例えば、特許文献２を参照。）。
図５はエッチングの際の基板１の面内バラツキを極力抑えることができる従来の基板処理装置の他の例を説明するための模式図である。
この図５に示す通り、同一の薬液タンク１１から複数の薬液吐出ノズル１６及び２６に薬液１２を分岐させて、基板１の表面にその薬液１２を供給させるようになっている。即ち薬液１２の一方は薬液ポンプ１３から薬液供給弁１４を具備した薬液供給配管１５を経由して基板１の中央部に位置する薬液吐出ノズル１６に供給され、同じ薬液１２の他方は薬液ポンプ１３から薬液供給弁２４を具備した薬液供給配管２５を経由して基板１の周辺部に位置する薬液吐出ノズル２６に供給される。
【００１１】
この基板処理装置では、各々の薬液供給弁１４及び２４を制御して薬液吐出ノズル１６及び２６から吐出される薬液１２の供給量を任意に変化させることによって、基板１の中央部と基板１の周辺部とで生じる反応による温度差を抑制することを目的としている。つまり、半導体基板をエッチング処理して薄型化する場合、基板１の中央部に位置する薬液吐出ノズル１６からの薬液１２によるエッチング反応によって基板１の周辺部は反応熱の蓄積によって基板１の中央部に比較して温度が高くなる傾向にあるが、同時に薬液吐出ノズル２６から供給される薬液１２によって基板１の周辺部は冷却され、基板１の全体の温度を均一化することができ、半導体基板の面内分布を極力抑えたエッチングを可能とする。
【００１２】
【特許文献１】特開平３−２２４２８号公報（第１−２頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−６４０７９号公報（第３−４頁、図１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した第１の手段における基板処理装置では、基板の大きさに応じて薬液吐出ノズルの移動範囲や移動速度を設定しなければならず、非等速に前記薬液吐出ノズルを移動させる場合には制御が非常に複雑なものとなる。
【００１４】
また、図５に示した第２の手段における基板処理装置では、前述の通り薬液の一部が基板の冷却を目的として使用されるため過剰な薬液の消費を招く虞がある。さらに大型の基板に対して全面に均一な処理を行うためには、その基板の大きさに応じて多数の薬液吐出ノズルを配置する必要があり、処理槽内が機械的に複雑化するという問題が生じる。
【００１５】
本発明は、上記課題を解決し、基板の中心部と外周部の処理速度の差を確実に小さくすることができ、効率良く均一な基板処理が可能とする基板処理装置と基板処理方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板処理装置は、基板の表面に薬液を吐出するための薬液吐出ノズルと、薬液タンクから前記薬液吐出ノズルまで連通する薬液供給配管を含む薬液供給手段と、前記基板を保持し回転するスピンチャックとを有する基板処理装置において、互いに独立した前記薬液供給手段を複数個有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の基板処理装置は、前記複数の薬液供給手段における２つのうちの一方の薬液供給手段の前記薬液吐出ノズルは前記基板の中央部に位置し、他方の薬液供給手段の前記薬液吐出ノズルは前記基板の周辺部に位置することを特徴としている。
【００１８】
さらに、本発明の基板処理装置は、前記それぞれの薬液供給手段における前記各薬液供給配管にはリンス液供給手段が接続され、その両方の供給手段が一つの配管となり前記各薬液吐出ノズルに薬液またはリンス液を供給可能とすることを特徴としている。
【００１９】
さらに、本発明の基板処理装置は、前記それぞれの薬液供給手段における前記各薬液供給配管にはリンス液供給手段が接続され、その両方の供給手段が一つの配管で連通し前記各薬液吐出ノズルに薬液またはリンス液を供給可能とすることを特徴としている。
【００２０】
さらに、本発明の基板処理装置は、前記薬液吐出ノズルの各々に供給される前記薬液の供給量と供給時間のいずれか、または両方を任意に調整可能とするための制御手段を有することを特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明の基板処理装置は、前記制御手段には、リンス液の供給量と供給時間のいずれか、または両方を任意に調整可能とする機能をさらに有することを特徴としている。
【００２２】
基板処理装置を上記構成として、各々の薬液タンクから薬液供給配管を経由した薬液吐出ノズルまでの系統を完全に独立させることによって、基板の中央部及び基板の周辺部の各々に供給される薬液の供給量及び供給時間を個別に制御できるばかりでなく、各々の薬液の濃度、及び成分も個別に設定することが可能になる。また、基板の中央部から基板の周辺部に渡って位置する複数個の薬液吐出ノズルにおいて、各々独立に薬液の供給量や供給時間を制御して各々の薬液を吐出させることができると同時に、さらに、例えばある１個の薬液吐出ノズルにおいて、工程の途中で薬液の供給からリンス液の供給に切り替えることや、薬液とリンス液を同時に供給して薬液の濃度を希釈させること等を可能にしている。
【００２３】
さらに、本発明の基板処理装置は、前記薬液供給手段のうち、少なくとも１系統の前記薬液供給手段には前記薬液の温度を調節するための温度調節機構を有することを特徴としている。
【００２４】
つまり、薬液タンクから薬液供給配管を経由した薬液吐出ノズルまでの各々の薬液供給手段が互いに完全に独立していることにより、各々の系統の薬液供給手段に薬液の温度を調節するための温度調節機構を設けることが可能となり、このことにより各々の薬液吐出ノズルから供給される薬液の温度を個別に制御することが容易となる。
【００２５】
さらに、前述の基板処理装置を用いて行う本発明の基板処理方法は、前記基板の中央部と当該基板の周辺部のそれぞれに異なる濃度、異なる成分のいずれか一つに設定された前記薬液を同時に供給する工程を含むことを特徴としている。
【００２６】
さらに、本発明の基板処理方法は、前記基板の中央部と当該基板の周辺部のそれぞれに異なる温度に設定された前記薬液を同時に供給する工程を含むことを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明に従って作成された基板処理装置の第１の実施の形態を説明するための模式図を示す。
この基板処理装置の処理槽部分には、従来の構成（図５）と同様に処理すべき基板１を真空吸着等によって保持するスピンチャック２、このスピンチャック２に回転軸が接続されて任意の回転数で回転駆動する回転手段３、基板１上に配置され基板１の表面に薬液を吐出するための薬液吐出ノズル１６及び２６、基板１の周囲を囲んで固定され基板１上に吐出された薬液が外部に飛散することを防ぐための外カップ４、基板１上に吐出された薬液を外カップ４とともに廃液口６に案内するための内カップ５、及び廃液口６から流出した薬液を回収する廃液タンク７を備えている。
【００２８】
それに加えて本発明の第１の実施の形態の基板処理装置は、薬液吐出ノズル１６を薬液１２が基板１の中央部に吐出されるように配置し、この薬液吐出ノズル１６には薬液タンク１１から薬液ポンプ１３、薬液供給弁１４を具備した薬液供給配管１５を経由して薬液１２が供給される。一方、薬液吐出ノズル２６は薬液２２が基板１の周辺部に吐出されるように配置され、薬液吐出ノズル２６には薬液タンク２１から薬液ポンプ２３、薬液供給弁２４を具備した薬液供給配管２５を経由して供給される。さらに、薬液吐出ノズル１６、２６にはリンス液供給機構３１からリンス液供給弁３４ａ、３４ｂのそれぞれを具備したリンス液供給配管３５を経由してリンス液も供給されるようになっている。そして基板１の処理工程は、すべて制御装置８によって制御される。即ち、回転手段３の回転の開始と停止、及びその回転数、薬液ポンプ１３、２３それぞれの起動と停止、薬液供給弁１４、２４、リンス液供給弁３４ａ、３４ｂそれぞれの開閉のタイミング等は制御装置８に予めプログラムされた工程に基づいて作動するようになっている。
【００２９】
ここで、この基板処理装置を用いたシリコンウエハの裏面エッチング処理する工程について説明する。この処理は半導体素子が形成されたシリコンウエハを裏面側からエッチング処理して極薄型の半導体基板を作製するための手段であり、処理の均一性が非常に高く要求されものである。
【００３０】
まず基板１として半導体素子が形成されたシリコンウエハをその半導体素子面を下向きにしてスピンチャック２に載置し、真空吸着等の手段によって保持させる。続いて、回転手段３によって基板１を数１００ｒｐｍで回転させながら、基板１上に薬液吐出ノズル１６、２６から薬液を吐出させてエッチング処理を行う。エッチング処理の薬液としては硝酸とフッ化水素酸の混合液を用いる。
【００３１】
このエッチング反応は発熱反応であるため、反応熱の蓄積によって基板１の中央部に比較して基板１の周辺部の温度が高くなる傾向にある。また、相対的に周速が速い基板１の周辺部は薬液の拡散効果によってさらに反応が促進され、その結果、基板１の周辺部が基板１の中央部より薄くなるという傾向がある。この問題を解決するため、ここでは本発明の基板処理装置を用いて薬液吐出ノズル１６及び２６からそれぞれ異なる濃度の薬液を吐出させて行ったエッチング処理工程について説明する。
【００３２】
あらかじめ、基板１の中央部に供給される薬液１２として硝酸とフッ化水素酸の混合液を薬液タンク１１内に用意し、基板１の周辺部に供給される薬液２２としては、硝酸とフッ化水素酸の混合液に純水を加えて希釈した溶液を薬液タンク２１に用意する。先ず、前述のように基板１として半導体素子が形成されたシリコンウエハをその半導体素子面を下向きにしてスピンチャック２に載置し、真空吸着等によって保持させる。続いて回転手段３によって基板１を約５００ｒｐｍで回転させながら、基板１上に基板１の中央部の薬液吐出ノズル１６から薬液１２を、基板１の周辺部の薬液吐出ノズル２６からは薬液２２を吐出させる。
【００３３】
基板１の中央部に吐出された薬液１２は基板１の回転によって基板１の周辺部へ向かって拡散され、同時にエッチング反応の進行に伴いその反応熱の蓄積によって基板１の周辺部の温度がより上昇するが、基板１の周辺部で薬液吐出ノズル２６から吐出された薬液２２によって冷却される。さらに薬液２２は薬液１２より濃度の低い溶液であるため、基板１の周辺部での過剰なエッチング反応がより抑制される。薬液１２、及び薬液２２の供給は制御装置８によって制御された薬液ポンプ１３、薬液供給弁１４と薬液ポンプ２３、薬液供給弁２４を経由して行われるため、各々の薬液の供給流量、供給時間、供給開始及び停止のタイミングはそれぞれ任意に設定することができる。
【００３４】
続いて、同様に基板１を回転させながら基板１上にリンス液を供給する。本実施の形態では、基板１を回転させながら基板１上に薬液を吐出させている状態から、基板１の回転を継続させたまま各々の薬液吐出ノズル１６、２６から吐出されている薬液１２、２２をリンス液に切り替えてリンス工程を行った。即ち、制御装置８によって先にリンス液供給弁３４ａ、３４ｂを開とし、その後に薬液供給弁１４、２４を閉じることによって、薬液吐出ノズル１６、２６から吐出される液は連続的に薬液からリンス液へと切り替えることができる。これらの開閉操作を同時に行うように制御することも可能である。本実施例ではリンス液として純水を使用した。
【００３５】
また、これらの弁の開閉操作によって、例えば基板１の中央部には薬液吐出ノズル１６から薬液１２を吐出させた状態で、先にリンス液供給弁３４ｂのみを開き、薬液供給弁２４を閉じて基板１の周辺部に位置する薬液吐出ノズル２６から吐出される液を薬液２２から純水に切り替えることにより、基板１の周辺部に拡散された薬液１２を基板１上で希釈することによって、基板１の周辺部での過剰な反応を抑制することも可能である。この後にリンス液供給弁３４ａと薬液供給弁１４の制御によって薬液吐出ノズル１６からも純水を吐出させて、基板１の全体をリンスすればよい。
【００３６】
最後にリンス液供給弁３４ａ、３４ｂを閉じて純水の供給を停止し、基板１を回転手段３によって２０００〜３０００ｒｐｍで高速回転させて基板１上に残留したリンス液、ここでは純水を遠心力によって飛散させて基板１を乾燥させる。同時に、図示しないが、窒素ガス等の不活性ガスを基板１の上面及び下面に供給して乾燥時の汚染をより確実に防止することが望ましい。
【００３７】
このような一連の工程により、薬液吐出ノズル１６及び２６からそれぞれ異なる濃度の薬液１２及び薬液２２を吐出させることによって、基板１の中央部及び基板１の周辺部各々におけるエッチング反応を個別に制御することができ、且つ薬液成分を過剰に消費することなく、基板１の中央部と基板１の周辺部での反応熱による温度差を抑制して基板１の全体に均一なエッチング処理を施すことが可能となる。
【００３８】
また、本実施の形態によれば各々の薬液タンク１２、２２から薬液供給配管１５、２５を経由した薬液吐出ノズル１６、２６までの各々の薬液供給手段が互いに完全に独立していることにより、薬液１１、及び２１の濃度だけでなく成分についても各々別個に設定することができる。例えば、何れか一方の薬液に反応を抑制させる成分、或いは反応を促進させる成分を添加することや、各々の薬液に全く異なる成分の薬品を用いることも本発明の構成上可能である。
【００３９】
さらに、上記の実施の形態ではシリコンウエハの裏面エッチング処理を例として、基板の中央部に比較して基板の周辺部の過剰な反応を抑制させる手法について説明したが、逆に、反応熱が小さい処理等の場合は基板の回転による放熱効果によって基板の周辺部の方がより冷却されてしまうため、基板の周辺部の反応が弱くなるような処理の種類もある。ガラス基板上の透明電極膜のエッチング処理等がその一例であるが、このような場合でも本発明の基板処理装置によれば、基板の周辺部での処理反応をより促進するために基板の周辺部に位置する薬液吐出ノズル２６から吐出させる薬液の濃度を高くしたり、またこの薬液に反応を促進させる成分を添加する等の方法が可能となる。
【００４０】
以上、基板の中央部及び基板の周辺部に位置する各々の薬液吐出ノズルとそれらに対応する２系統の互いに独立した薬液供給手段について説明したが、本発明の基板処理装置は、２系統に限らずさらに複数個の薬液吐出ノズルを基板の中央部から基板の周辺部にかけて配置し、その各々に独立して対応した薬液供給手段を備えることが可能であり、特に大型の基板を均一に処理するために有効な構成であることが判る。
【００４１】
また、本発明の基板処理装置は各独立した薬液供給手段にて異なる濃度の薬液を基板に供給してエッチングを行う構成を採用しているので、同一の薬液タンクから複数本の薬液吐出ノズルに供給し、その複数本のノズルから基板のエッチングを均一に行う従来の構成に比べ、最小限のノズル数で均一な基板処理が可能となる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では薬液タンク１１、及び２１にあらかじめ調整、準備される薬液１２と薬液２２をそれぞれ異なる濃度に設定した例について説明したが、第２の実施の形態においては、図１に示した本発明の構成例をそのまま適用し、各々の薬液１２と２２の成分や濃度を同一として、前述のようにリンス液供給弁３４ａ、３４ｂ及び薬液供給弁１４、２４の開閉操作を任意に制御することによって、薬液吐出ノズル１６、及び２６から吐出される薬液の濃度を任意に変化させる方法について説明する。
【００４３】
即ち、基板１の周辺部に位置する薬液吐出ノズル２６に対して、薬液供給弁２４を制御することによって一定流量の薬液２２を供給すると同時に、リンス液供給弁３４ｂも開閉制御して一定流量のリンス液も供給することによって、薬液２２は薬液供給配管２５内で希釈されて薬液吐出ノズル２６から吐出されることとなる。この方法によっても基板１の中央部と基板１の周辺部とでの薬液濃度を変化させて処理の均一化を図ることが可能である。
【００４４】
このような各々の薬液供給弁２４及びリンス液供給弁３４ｂの開閉制御のみによっても、薬液吐出ノズル１６及び２６からそれぞれ異なる濃度の薬液を吐出させることができ、第１の実施の形態の場合と同様に基板１の全体に均一なエッチング処理を施すことが可能となる。
【００４５】
なお、基板１の周辺部の反応が弱くなるような処理場合は、薬液供給弁１４とリンス液供給弁３４ａを制御してそれぞれの薬液吐出ノズル１６及び２６から吐出される薬液の濃度を変えることもできることは云うまでもない。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図２は、さらに他の実施の形態について説明するための模式図である。
本実施の形態の基板処理装置は、先に説明した第１および第２の実施の形態における本発明の基板処理装置の構成に加えて、薬液タンク２１内に熱交換器４２と温度センサー４３を備えている。この構成により、薬液タンク２１内の薬液２２の温度を一定に温度調節器４１により設定、保持することが可能となる。また、図中破線で示すように、温度調節器４１を装置全体の制御機構である制御装置８によって制御することも可能である。
【００４７】
以下、図２の基板処理装置を用いたシリコンウエハの裏面エッチング処理工程について説明する。
前述の図１の説明の場合と同様に、薬液には硝酸とフッ化水素酸の混合液を用いるが、薬液タンク１１内の薬液１２と薬液タンク２１内の薬液２２は同一成分、同一濃度の混合液を用意する。また、薬液２２の温度を室温以下に冷却するため、温度調節器４１としては水のチラーユニットを設置し、薬液タンク２１内に配置される熱交換器４２としては耐薬品性に優れたテフロン（登録商標）製の冷却用投げ込み型チューブを配置した。このように冷却水を熱交換器４２に循環させることによって、薬液タンク２１内の薬液２２を約１５℃に保持するよう設定した。薬液タンク１１内の薬液１２は室温のままである。
【００４８】
先ず、前述の場合と同様に基板１として半導体素子が形成されたシリコンウエハをその半導体素子面を下向きにしてスピンチャック２に載置し、真空吸着等によって保持させる。続いて回転手段３によって基板１を約５００ｒｐｍで回転させながら、基板１上に基板１の中央部の薬液吐出ノズル１６から薬液１２を、基板１の周辺部の薬液吐出ノズル２６からは薬液２２を吐出させる。基板１の中央部に吐出された薬液１２は基板１の回転によって基板１の周辺部へ向かって拡散され、同時にエッチング反応の進行に伴いその反応熱の蓄積によって基板１の周辺部の温度がより上昇するが、基板１の周辺部で薬液吐出ノズル２６から吐出された薬液２２によって冷却される。ここで、薬液２２は約１５℃に冷却されているため、基板１の周辺部での過剰なエッチング反応がより抑制される。薬液１２、及び薬液２２の供給は制御装置８によって制御された薬液ポンプ１３、薬液供給弁１４と薬液ポンプ２３、薬液供給弁２４を経由して行われるため、各々の薬液の供給流量、供給時間、供給開始、及び停止のタイミングはそれぞれ任意に設定することが可能であり、効率良く基板１の周辺部の過剰なエッチング反応を抑制することができる。
【００４９】
例えば、図４に示した従来の構成のように基板１の中央部に位置する薬液吐出ノズル１６のみで上記の裏面エッチング処理を行った場合、基板１の中央部の温度は室温レベルの２５℃であるのに対して、基板１の周辺部では反応熱によって約６０℃或いはそれ以上に温度上昇してしまう。それに対して本実施の形態によれば、薬液吐出ノズル１６、２６から吐出される各々の薬液の供給流量、供給時間、供給開始及び停止のタイミングを最適に制御することにより、基板１の周辺部の温度を３０℃以下に抑えることが可能となる。
【００５０】
このエッチング処理後は先に示した実施の形態と同様に、リンス液供給弁３４ａ、３４ｂを開とし、その後に薬液供給弁１４、２４を閉じて薬液吐出ノズル１６、２６から吐出される液を薬液からリンス液に切り替えることによりリンス工程を行い、その後リンス液の供給も停止させて乾燥工程を行う。
【００５１】
このように、基板１の周辺部に吐出される薬液２２をあらかじめ冷却しておくことにより、反応熱によって高温になり易い基板１の周辺部を効率よく冷却することが可能となり、過剰な薬液を消費することなく基板１の全体に均一なエッチング処理を施すことが可能となる。
【００５２】
ここでは、基板１の周辺部に冷却した薬液を吐出させる例について説明したが、基板１の中央部と基板１の周辺部に吐出させる各々の薬液に温度差をもたせる方法としては、基板１の中央部に吐出される薬液を加熱するようにしてもよい。この場合、薬液２２は室温状態として、薬液タンク１１内に熱交換器４２としてヒーター等を配置し薬液１２の温度を室温より高い一定の温度で保持するようにする。また、薬液タンク１１内、２１内の両方に温度調節機構をもたせて薬液１２及び２２の温度をそれぞれ最適に設定することも可能である。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図３は、本願発明のさらに他の実施の形態を説明するための模式図である。
本実施の形態では、同様に薬液吐出ノズル２６から吐出される薬液２２の温度を調節する方法として、薬液タンク２１から薬液吐出ノズル２６に至る薬液供給配管２５の途中に熱交換器４２と温度センサー４３を設けることのみが第３の実施の形態とは異なり、他の構成は同じである。
【００５４】
本実施の形態の基板処理装置における薬液２２は、薬液供給配管２５途中で冷却或いは加熱され、温度調節器４１によってある一定の温度に制御されて薬液吐出ノズル２６から吐出される。また、先に説明した実施の形態と同様にシリコンウエハの裏面エッチング処理を行う場合は、基板１の周辺部に吐出される薬液２２を冷却するために、熱交換器４２として冷水タンクを配置し、この冷水タンク内に薬液供給弁２４と薬液タンク２１との間であり、薬液供給配管２５の一部を通過させ、冷水タンク内の水を温度調節器４１である水のチラーユニットを介して冷却し、この冷却された水中を薬液供給配管２５が通過することによって同配管内の薬液２２が所定の温度に冷却されるようにした。
ここで、冷却部として冷水タンクを通過させる薬液供給配管２５の一部分はコイル状等の形状にして、冷却距離をできるだけ長く取ることが有効である。また、温度センサー４３を薬液供給配管２５上の熱交換器４２からの出口近傍に配置し、ここでの温度が１５℃となるように温度調節器４１である水のチラーユニットを調整した。
【００５５】
この方法によっても冷却された薬液２２を基板１の周辺部に吐出させることができ、基板１の周辺部を効率よく冷却して基板１の全体に均一なエッチング処理を施すことができた。また、この方法は省スペース、省エネルギーの面で先の実施の形態に比べさらに有効である。
【００５６】
また、薬液２２を冷却することばかりでなく、逆に薬液供給配管１５上に熱交換器４２として温水タンクやヒーター等を配置すれば、基板１の中央部に吐出される薬液１２を加熱することもできる。第３の実施の形態で説明した方法と同様に、この方法によっても必要に応じて薬液供給配管１５、２５のいずれか、或いは両方に温度調節機構を設けることによって、薬液吐出ノズル１６、２６から吐出される薬液１２、２２を任意に冷却または加熱することが可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の第１の実施の形態の基板処理装置は、スピンチャックに保持された基板を回転させながらその基板表面に複数の薬液吐出ノズルから薬液を供給して基板を処理する装置であるが、これら複数の薬液吐出ノズルは基板の中央部から基板の周辺部にかけて配置され、各々の薬液吐出ノズルに対応した薬液供給手段が互いに独立しているため、各々の薬液吐出ノズルに供給される薬液は、その供給量、供給時間ばかりでなく各々の薬液の濃度、及び成分等も独立して任意に設定することが可能である。従って、この基板処理装置はあらゆる種類の基板処理に対応して、各々の薬液吐出ノズルから供給される薬液のこれらの因子を最適に設定することにができ、その基板の中央部と基板の周辺部での処理速度の差を解消し、基板の全体に均一な処理を施すことが可能となる。また、大型の基板を処理するに際して特に均一処理を施すことに有効な構成であると云える。
【００５８】
また、本発明の基板処理装置は各独立した薬液供給手段にて異なる濃度の薬液を基板に供給してエッチングを行う構成を採用しているので、同一の薬液から複数本の薬液吐出ノズルに供給し、その複数本のノズルから基板のエッチングを均一に行う従来の構成に比べ、最小限のノズル数で均一な基板処理が可能となる。
【００５９】
さらに、第１、第２の実施の形態において示したように、各々の薬液吐出ノズルへはリンス液供給弁を介してリンス液も供給可能な構成としているため、処理反応の抑制に際しては、薬液に代わってリンス液を供給することや、薬液とリンス液を同時に供給することによって過剰な薬液の消費を防ぐことができる。
【００６０】
さらに、第３の実施の形態の基板処理装置は、複数の薬液供給手段のうちの一方の薬液供給手段に温度調節機構を設けた一例であるが、本発明によれば、各々の薬液供給手段に必要に応じて温度調節機構を設けることによって、基板の中央部から基板の周辺部にかけて配置された薬液吐出ノズルの各々から供給される薬液の温度を、その位置に応じて最適に設定することが可能である。これによって、あらゆる種類の基板処理に対応して、効率の良い、均一な処理を施すことが可能である。
【００６１】
さらに、第４の実施の形態は第３の実施の形態と同様に、一方の薬液供給手段に温度調節機構を設けた一例であるが、このように温度調節機構を薬液供給配管上に設けることによって、さらに省スペース化、省エネルギー化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板処理装置の一実施の形態を説明するための模式図である。
【図２】本発明の基板処理装置の他の実施の形態を説明するための模式図である。
【図３】本発明の基板処理装置のさらに他の実施の形態を説明するための模式図である。
【図４】従来の基板処理装置の一例を説明するための模式図である。
【図５】従来の基板処理装置の他の例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ スピンチャック
３ 回転手段
４ 外カップ
５ 内カップ
６ 廃液口
７ 廃液タンク
８ 制御装置
１１，２１ 薬液タンク
１２，２２ 薬液
１３，２３ 薬液ポンプ
１４，２４ 薬液供給弁
１５，２５ 薬液供給配管
１６，２６ 薬液吐出ノズル
３１ リンス液供給機構
３４，３４ａ，３４ｂ リンス液供給弁
３５ リンス液供給配管
３６ リンス液吐出ノズル
４１ 温度調節器
４２ 熱交換器
４３ 温度センサー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method including a spin chuck that holds and rotates a substrate, and a chemical solution supply unit that supplies a chemical solution to a surface of the substrate held by the spin chuck, and particularly to the substrate processing apparatus. Having two or more chemical solution supply means independent of each other, substrate processing that can minimize the in-plane distribution of substrate processing that occurs when performing an etching process, a development process, or the like of a semiconductor substrate or the like. The present invention relates to an apparatus and a substrate processing method using the substrate processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of a conventional substrate device.
As shown in FIG. 4, a conventional substrate processing apparatus includes a spin chuck 2 for holding a substrate 1 by vacuum suction or the like, a rotating unit 3 for rotating the spin chuck at an arbitrary number of rotations, and disposed on the substrate 1. Then, a chemical solution or a rinsing solution is discharged to the center of the substrate 1 and spread over the entire surface of the substrate 1 and a rinsing solution discharging nozzle 36. The outer cup 4 for preventing the liquid from being scattered to the inside, the inner cup 5 for guiding the treated chemical solution and the rinsing liquid to the waste liquid port 6, the waste liquid tank 7 for collecting the waste liquid discharged from the waste liquid port 6, and the like. Have.
[0003]
From the chemical solution discharge nozzle 16, the chemical solution 12 prepared in the chemical solution tank 11 is supplied via a chemical solution pump 13 and a chemical solution supply pipe 15 equipped with a chemical solution supply valve 14, and a rinse solution discharge nozzle 36 The rinsing liquid supplied from the liquid supply mechanism 31 is supplied via a rinsing liquid supply pipe 35 having a rinsing liquid supply valve 34. Further, as shown by a broken line in the figure, the start and stop of the rotating means 3, the start and stop of the chemical liquid pump 13, the opening and closing operations of the chemical liquid supply valve 14 and the rinse liquid supply valve 34, and the like are controlled by the control device 8.
[0004]
For example, when a silicon wafer as a semiconductor substrate is etched and thinned using this apparatus, the semiconductor substrate is placed on the spin chuck 2 with the back surface facing upward, and the spin chuck 2 is rotated at several hundred rpm. In this state, the chemical liquid 12 is discharged from the chemical liquid discharge nozzle 16 for a certain period of time to perform an etching process on the back surface. In this case, an etching solution containing nitric acid and hydrofluoric acid is generally used as the chemical solution 12.
[0005]
After the above-described etching process is completed, the rinsing liquid of the rinsing liquid supply mechanism 31 is discharged from the rinsing liquid discharge nozzle 36 for a certain period of time while rotating the spin chuck 2 to clean the etching liquid remaining on the back surface of the semiconductor substrate. . In this case, pure water is used as the rinsing liquid.
[0006]
Next, the spin chuck 2 is rotated at several thousand rpm while the supply of the rinsing liquid is stopped, and the rinsing liquid remaining on the back surface of the semiconductor substrate is scattered by centrifugal force due to the rotation to dry the semiconductor substrate. In order to prevent contamination during drying, adhesion of foreign matter, and the like, an inert gas such as nitrogen gas may be supplied to the back surface of the semiconductor substrate while rotating the spin chuck 2 at several thousand rpm.
[0007]
As described above, the control device 8 controls the start and stop of the rotation of the spin chuck 2, the number of rotations thereof, and the steps of supplying and stopping the etchant, supplying and stopping the rinse liquid, and the like.
[0008]
However, in the above-described conventional substrate processing apparatus, a uniform processing effect may not be obtained on the entire surface of the substrate. The reason is described below.
In the case of etching the back surface of the semiconductor substrate with nitric acid and hydrofluoric acid as described above, the chemical solution 12 is diffused from the central portion of the substrate 1 toward the peripheral portion of the substrate 1 by the rotational movement of the substrate 1, and at the same time, by the etching reaction. Fever. Therefore, the temperature of the peripheral portion of the substrate 1 becomes higher than the central portion of the substrate 1 due to the accumulation of the reaction heat, and the etching reaction in the peripheral portion of the substrate 1 tends to be accelerated. Further, the peripheral portion of the substrate 1 has a higher movement speed due to the rotation of the substrate than the central portion of the substrate 1, so that the effect of accelerating the reaction by diffusion of the chemical solution is added. As a result, when aiming to reduce the thickness of the semiconductor substrate, there is a problem that the peripheral portion of the substrate 1 becomes thinner than the central portion of the substrate 1. This tendency becomes more remarkable as the size of the semiconductor substrate increases.
[0009]
In order to solve this problem, as a first means, although not shown in the drawing, the chemical solution is dispensed while moving the chemical solution discharge nozzle 16 in the above-described configuration of FIG. 4 from the central portion of the substrate 1 to the peripheral portion of the substrate 1. There is a supply method (for example, see Patent Document 1). According to this method, the moving speed of the chemical solution discharging nozzle 16 is increased in the peripheral portion of the substrate 1 having a high etching rate, and the moving speed of the chemical solution discharging nozzle 16 is reduced in the central portion of the substrate 1 having a low etching speed. By controlling the nozzle or controlling the moving range of the nozzle, it is possible to perform etching with the in-plane distribution on the semiconductor substrate suppressed as much as possible.
[0010]
As a second means for achieving the same effect, a plurality of chemical solution discharge nozzles 16 are arranged from the central portion of the substrate 1 to the peripheral portion of the substrate 1, and a plurality of chemical solution discharge nozzles 16 are respectively provided from one chemical solution tank 11. , 26 are supplied (for example, see Patent Document 2).
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining another example of a conventional substrate processing apparatus capable of minimizing in-plane variation of the substrate 1 during etching.
As shown in FIG. 5, the chemical solution 12 is branched from the same chemical solution tank 11 to a plurality of chemical solution discharge nozzles 16 and 26, and the chemical solution 12 is supplied to the surface of the substrate 1. That is, one of the chemicals 12 is supplied from a chemical pump 13 to a chemical discharge nozzle 16 located at the center of the substrate 1 through a chemical supply pipe 15 having a chemical supply valve 14, and the other of the same chemical 12 is supplied to the chemical pump 13. Is supplied to a chemical solution discharge nozzle 26 located at the peripheral portion of the substrate 1 through a chemical solution supply pipe 25 having a chemical solution supply valve 24.
[0011]
In this substrate processing apparatus, by controlling each of the chemical liquid supply valves 14 and 24 to arbitrarily change the supply amount of the chemical liquid 12 discharged from the chemical liquid discharge nozzles 16 and 26, the central portion of the substrate 1 and the substrate 1 The purpose is to suppress a temperature difference due to a reaction occurring with the peripheral portion. In other words, when the semiconductor substrate is etched to be thinned, the peripheral portion of the substrate 1 is etched by the chemical solution 12 from the chemical solution discharge nozzle 16 located at the central portion of the substrate 1 and the peripheral portion of the substrate 1 is accumulated by reaction heat. However, at the same time, the peripheral portion of the substrate 1 is cooled by the chemical solution 12 supplied from the chemical solution discharge nozzle 26, and the entire temperature of the substrate 1 can be made uniform. Is possible to minimize the in-plane distribution of the etching.
[0012]
[Patent Document 1] JP-A-3-22428 (page 1-2, FIG. 1)
[Patent Document 2] JP-A-2002-64079 (page 3-4, FIG. 1)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the substrate processing apparatus of the first means described above, it is necessary to set the moving range and the moving speed of the chemical solution discharging nozzle according to the size of the substrate. Control becomes very complicated.
[0014]
Further, in the substrate processing apparatus of the second means shown in FIG. 5, since a part of the chemical solution is used for cooling the substrate as described above, there is a possibility that excessive consumption of the chemical solution may be caused. In order to perform uniform processing over the entire surface of a large-sized substrate, it is necessary to arrange a large number of chemical solution ejection nozzles according to the size of the substrate, which causes a problem that the inside of the processing tank becomes mechanically complicated. Occurs.
[0015]
The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a substrate processing apparatus and a substrate processing method that can surely reduce a difference in processing speed between a central portion and an outer peripheral portion of a substrate, and that enables efficient and uniform substrate processing. The purpose is to do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A substrate processing apparatus according to the present invention includes a chemical solution discharge nozzle for discharging a chemical solution onto a surface of a substrate, a chemical solution supply unit including a chemical solution supply pipe communicating from a chemical solution tank to the chemical solution discharge nozzle, and holds and rotates the substrate. In a substrate processing apparatus having a spin chuck, a plurality of the chemical liquid supply units independent of each other are provided.
[0017]
Further, in the substrate processing apparatus of the present invention, the chemical solution discharge nozzle of one of the two chemical solution supply units in the plurality of chemical solution supply units is located at a central portion of the substrate, and the chemical solution discharge nozzle of the other chemical solution supply unit is The nozzle is located at a peripheral portion of the substrate.
[0018]
Further, in the substrate processing apparatus of the present invention, a rinsing liquid supply unit is connected to each of the chemical liquid supply pipes in the respective chemical liquid supply units, and both supply units become one pipe, and a chemical liquid or a chemical liquid is supplied to each of the chemical liquid discharge nozzles. A rinsing liquid can be supplied.
[0019]
Further, in the substrate processing apparatus of the present invention, a rinsing liquid supply unit is connected to each of the chemical liquid supply pipes in each of the chemical liquid supply units, and both of the supply units communicate with each other by one pipe, and each of the chemical liquid discharge nozzles is connected to each of the chemical liquid discharge nozzles. It is characterized in that a chemical solution or a rinsing solution can be supplied.
[0020]
Further, the substrate processing apparatus according to the present invention is characterized in that the substrate processing apparatus further includes a control unit for arbitrarily adjusting one or both of a supply amount and a supply time of the chemical solution supplied to each of the chemical solution discharge nozzles. And
[0021]
Further, the substrate processing apparatus according to the present invention is characterized in that the control means further has a function of allowing any one or both of the supply amount and the supply time of the rinsing liquid to be adjusted.
[0022]
With the above-described configuration of the substrate processing apparatus, by completely independent systems from each chemical solution tank to a chemical solution discharge nozzle via a chemical solution supply pipe, a chemical solution supplied to each of a central portion of the substrate and a peripheral portion of the substrate is provided. Not only can the supply amount and supply time be individually controlled, but also the concentration and components of each chemical solution can be individually set. Further, in a plurality of chemical solution discharge nozzles located from the center of the substrate to the peripheral portion of the substrate, each of the chemical solutions can be discharged by controlling the supply amount and supply time of the chemical solution independently, Furthermore, for example, in a certain chemical liquid discharge nozzle, it is possible to switch the supply of the chemical liquid to the supply of the rinse liquid in the middle of the process, or to simultaneously supply the chemical liquid and the rinse liquid to dilute the concentration of the chemical liquid. I have.
[0023]
Further, the substrate processing apparatus of the present invention is characterized in that at least one of the chemical liquid supply means has a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the chemical liquid.
[0024]
In other words, since each of the chemical liquid supply means from the chemical liquid tank to the chemical liquid discharge nozzle via the chemical liquid supply pipe is completely independent of each other, temperature control for adjusting the temperature of the chemical liquid to each of the chemical liquid supply means is performed. A mechanism can be provided, which makes it easy to individually control the temperature of the chemical supplied from each of the chemical discharge nozzles.
[0025]
Further, the substrate processing method of the present invention performed by using the above-described substrate processing apparatus, the different concentration in each of the central portion of the substrate and the peripheral portion of the substrate, the chemical solution set to any one of the different components It is characterized by including a step of supplying simultaneously.
[0026]
Further, the substrate processing method of the present invention is characterized by including a step of simultaneously supplying the chemicals set at different temperatures to a central portion of the substrate and a peripheral portion of the substrate.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a first embodiment of a substrate processing apparatus manufactured according to the present invention.
In a processing tank portion of the substrate processing apparatus, a spin chuck 2 for holding a substrate 1 to be processed by vacuum suction or the like in the same manner as in the conventional configuration (FIG. 5). A rotating means 3 for rotating and driving at a rotational speed, chemical solution discharge nozzles 16 and 26 arranged on the substrate 1 for discharging a chemical solution onto the surface of the substrate 1, fixed around the periphery of the substrate 1 and discharged on the substrate 1; An outer cup 4 for preventing the chemical solution from scattering to the outside, an inner cup 5 for guiding the chemical solution discharged onto the substrate 1 together with the outer cup 4 to the waste liquid port 6, and a chemical liquid flowing out of the waste liquid port 6 is collected. A waste liquid tank 7 is provided.
[0028]
In addition, in the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, the chemical liquid discharge nozzle 16 is disposed so that the chemical liquid 12 is discharged to the center of the substrate 1. The chemical solution 12 is supplied from a chemical solution pump 13 and a chemical solution supply pipe 15 provided with a chemical solution supply valve 14. On the other hand, the chemical solution discharge nozzle 26 is arranged so that the chemical solution 22 is discharged to the peripheral portion of the substrate 1, and the chemical solution discharge nozzle 26 has a chemical solution supply pipe 25 provided with a chemical solution pump 23 and a chemical solution supply valve 24 from the chemical solution tank 21. Supplied via Further, the rinsing liquid is also supplied to the chemical liquid discharge nozzles 16 and 26 from the rinsing liquid supply mechanism 31 via a rinsing liquid supply pipe 35 provided with rinsing liquid supply valves 34a and 34b. All the processing steps of the substrate 1 are controlled by the control device 8. That is, the start and stop of the rotation of the rotating means 3 and the number of rotation thereof, the start and stop of each of the chemical liquid pumps 13 and 23, the timing of opening and closing each of the chemical liquid supply valves 14 and 24, and the rinsing liquid supply valves 34a and 34b are controlled. The apparatus 8 operates based on a step programmed in advance.
[0029]
Here, a process of etching the back surface of a silicon wafer using this substrate processing apparatus will be described. This process is a means for producing an ultra-thin semiconductor substrate by etching a silicon wafer on which semiconductor elements are formed from the back side, and is required to have extremely high process uniformity.
[0030]
First, a silicon wafer on which semiconductor elements are formed as a substrate 1 is placed on a spin chuck 2 with its semiconductor element surface facing downward, and held by means such as vacuum suction. Subsequently, while rotating the substrate 1 at several hundred rpm by the rotating means 3, a chemical solution is discharged from the chemical solution discharge nozzles 16 and 26 onto the substrate 1 to perform an etching process. As a chemical solution for the etching treatment, a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid is used.
[0031]
Since the etching reaction is an exothermic reaction, the temperature of the peripheral portion of the substrate 1 tends to be higher than that of the central portion of the substrate 1 due to accumulation of the reaction heat. Further, the peripheral portion of the substrate 1 having a relatively high peripheral speed is further promoted by the diffusion effect of the chemical solution, and as a result, the peripheral portion of the substrate 1 tends to be thinner than the central portion of the substrate 1. In order to solve this problem, an etching process performed by using the substrate processing apparatus of the present invention to discharge chemical solutions having different concentrations from the chemical solution discharge nozzles 16 and 26 will be described.
[0032]
In advance, a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid is prepared in the chemical solution tank 11 as the chemical solution 12 to be supplied to the central portion of the substrate 1, and nitric acid and fluoride are provided as the chemical solution 22 to be supplied to the peripheral portion of the substrate 1. A solution obtained by adding pure water to the mixed solution of hydronic acid and diluting the solution is prepared in the chemical solution tank 21. First, a silicon wafer on which semiconductor elements are formed as the substrate 1 as described above is placed on the spin chuck 2 with its semiconductor element surface facing downward, and held by vacuum suction or the like. Subsequently, while rotating the substrate 1 at about 500 rpm by the rotating means 3, the chemical liquid 12 is supplied onto the substrate 1 from the chemical liquid discharge nozzle 16 at the center of the substrate 1, and the chemical liquid 22 is supplied from the chemical liquid discharge nozzle 26 around the substrate 1. Discharge.
[0033]
The chemical solution 12 discharged to the central portion of the substrate 1 is diffused toward the peripheral portion of the substrate 1 by the rotation of the substrate 1, and at the same time, the temperature of the peripheral portion of the substrate 1 increases due to accumulation of the reaction heat as the etching reaction proceeds. Although it rises, it is cooled by the chemical solution 22 discharged from the chemical solution discharge nozzle 26 at the peripheral portion of the substrate 1. Further, since the chemical solution 22 is a solution having a lower concentration than the chemical solution 12, an excessive etching reaction in the peripheral portion of the substrate 1 is further suppressed. The supply of the chemical liquid 12 and the chemical liquid 22 is performed via the chemical liquid pump 13, the chemical liquid supply valve 14, the chemical liquid pump 23, and the chemical liquid supply valve 24 controlled by the control device 8. , Supply start and stop timings can be set arbitrarily.
[0034]
Subsequently, a rinsing liquid is supplied onto the substrate 1 while rotating the substrate 1 in the same manner. In the present embodiment, from the state where the chemical liquid is discharged onto the substrate 1 while rotating the substrate 1, the chemical liquid 12 discharged from each of the chemical liquid discharge nozzles 16 and 26 while the rotation of the substrate 1 is continued. The rinsing step was performed by switching 22 to a rinsing liquid. That is, the control device 8 opens the rinse liquid supply valves 34a and 34b first and then closes the chemical liquid supply valves 14 and 24, so that the liquid discharged from the chemical liquid discharge nozzles 16 and 26 can be continuously rinsed from the chemical liquid. Can be switched to liquid. It is also possible to control such opening and closing operations to be performed simultaneously. In this embodiment, pure water was used as the rinsing liquid.
[0035]
Further, by opening and closing these valves, for example, in a state where the chemical liquid discharge nozzle 16 discharges the chemical liquid 12 at the center of the substrate 1, only the rinse liquid supply valve 34b is opened first, and the chemical liquid supply valve 24 is closed. By switching the liquid discharged from the chemical liquid discharge nozzle 26 located at the peripheral part of the substrate 1 from the chemical liquid 22 to pure water, the chemical liquid 12 diffused to the peripheral part of the substrate 1 is diluted on the substrate 1, and It is also possible to suppress an excessive reaction in the peripheral part of No. 1. Thereafter, pure water may be discharged from the chemical liquid discharge nozzle 16 by controlling the rinse liquid supply valve 34a and the chemical liquid supply valve 14, and the entire substrate 1 may be rinsed.
[0036]
Finally, the rinse liquid supply valves 34a and 34b are closed to stop the supply of pure water, and the substrate 1 is rotated at a high speed of 2000 to 3000 rpm by the rotating means 3 to centrifuge the rinse liquid remaining on the substrate 1, here pure water. The substrate 1 is dried by being scattered by force. At the same time, although not shown, it is desirable to supply an inert gas such as a nitrogen gas to the upper and lower surfaces of the substrate 1 to more reliably prevent contamination during drying.
[0037]
By discharging the chemical solution 12 and the chemical solution 22 having different concentrations from the chemical solution discharge nozzles 16 and 26 through such a series of processes, the etching reaction in the central portion of the substrate 1 and the peripheral portion of the substrate 1 is individually controlled. It is possible to perform a uniform etching process on the entire substrate 1 by suppressing a temperature difference due to reaction heat between a central portion of the substrate 1 and a peripheral portion of the substrate 1 without excessive consumption of a chemical component. It becomes possible.
[0038]
Further, according to the present embodiment, the respective chemical solution supply means from the respective chemical solution tanks 12 and 22 to the chemical solution discharge nozzles 16 and 26 via the chemical solution supply pipes 15 and 25 are completely independent of each other, The components as well as the concentrations of the chemicals 11 and 21 can be separately set. For example, it is possible to add a component for suppressing the reaction or a component for accelerating the reaction to any one of the chemical solutions, or to use a chemical having a completely different component for each of the chemical solutions.
[0039]
Further, in the above-described embodiment, the method of suppressing excessive reaction in the peripheral portion of the substrate as compared with the central portion of the substrate has been described by taking the back surface etching process of the silicon wafer as an example. In the case of processing or the like, there is a type of processing in which the peripheral portion of the substrate is cooled more by the heat radiation effect due to the rotation of the substrate, so that the reaction of the peripheral portion of the substrate is weakened. An example of this is etching of a transparent electrode film on a glass substrate. However, even in such a case, according to the substrate processing apparatus of the present invention, in order to further promote a processing reaction in a peripheral portion of the substrate, This makes it possible to increase the concentration of the chemical solution discharged from the chemical solution discharge nozzle 26 located in the portion, or to add a component that promotes the reaction to the chemical solution.
[0040]
As described above, each of the chemical solution discharge nozzles located at the central portion of the substrate and the peripheral portion of the substrate and the two independent chemical solution supply means corresponding thereto have been described. However, the substrate processing apparatus of the present invention is limited to two systems. In addition, a plurality of chemical solution discharge nozzles can be arranged from the central portion of the substrate to the peripheral portion of the substrate, and each of them can be provided with a corresponding chemical solution supply means independently, and particularly, a large substrate can be uniformly processed. Therefore, it is found that the configuration is effective.
[0041]
Further, since the substrate processing apparatus of the present invention employs a configuration in which chemicals having different concentrations are supplied to the substrate by independent chemical liquid supply means to perform etching, the same chemical liquid tank is used to perform a plurality of chemical liquid discharge nozzles. In comparison with the conventional configuration in which the substrate is supplied and the substrate is uniformly etched from the plurality of nozzles, uniform substrate processing can be performed with a minimum number of nozzles.
[0042]
(Second embodiment)
In the first embodiment, an example is described in which the chemical solutions 12 and 22 prepared and adjusted in advance in the chemical solution tanks 11 and 21 are set to different concentrations. However, in the second embodiment, FIG. By applying the illustrated configuration example of the present invention as it is, assuming that the components and concentrations of the chemical solutions 12 and 22 are the same, the opening / closing operation of the rinse solution supply valves 34a and 34b and the chemical solution supply valves 14 and 24 can be arbitrarily performed as described above. A method for arbitrarily changing the concentration of the chemical solution discharged from the chemical solution discharge nozzles 16 and 26 by controlling will be described.
[0043]
In other words, the chemical liquid supply valve 24 is controlled to supply the chemical liquid 22 at a constant flow rate to the chemical liquid discharge nozzle 26 located at the peripheral portion of the substrate 1, and at the same time, the rinsing liquid supply valve 34b is opened and closed to control the chemical liquid supply valve 34b at a constant flow rate By also supplying the rinsing liquid, the chemical liquid 22 is diluted in the chemical liquid supply pipe 25 and discharged from the chemical liquid discharge nozzle 26. This method also makes it possible to change the concentration of the chemical solution in the central portion of the substrate 1 and in the peripheral portion of the substrate 1 to achieve uniform processing.
[0044]
Only by controlling the opening and closing of each of the chemical liquid supply valves 24 and the rinse liquid supply valve 34b, it is possible to discharge chemical liquids of different concentrations from the chemical liquid discharge nozzles 16 and 26, respectively, as compared with the case of the first embodiment. Similarly, a uniform etching process can be performed on the entire substrate 1.
[0045]
In the case where the reaction in the peripheral portion of the substrate 1 is weakened, the concentration of the chemical solution discharged from the respective chemical solution discharge nozzles 16 and 26 is changed by controlling the chemical solution supply valve 14 and the rinse solution supply valve 34a. Needless to say, it can be done.
[0046]
(Third embodiment)
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining still another embodiment.
The substrate processing apparatus of the present embodiment includes a heat exchanger 42 and a temperature sensor 43 in the chemical liquid tank 21 in addition to the configuration of the substrate processing apparatus of the present invention in the first and second embodiments described above. Have. With this configuration, the temperature of the chemical solution 22 in the chemical solution tank 21 can be set and maintained by the temperature controller 41 at a constant value. Further, as shown by a broken line in the figure, the temperature controller 41 can be controlled by the control device 8 which is a control mechanism of the entire device.
[0047]
Hereinafter, the back surface etching process of the silicon wafer using the substrate processing apparatus of FIG. 2 will be described.
As in the case of FIG. 1 described above, a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid is used for the chemical solution, but the chemical solution 12 in the chemical solution tank 11 and the chemical solution 22 in the chemical solution tank 21 have the same components and the same concentration. Prepare a mixture. Further, in order to cool the temperature of the chemical solution 22 to room temperature or lower, a water chiller unit is installed as the temperature controller 41, and Teflon (excellent in chemical resistance) is used as the heat exchanger 42 disposed in the chemical solution tank 21. (Registered trademark) was placed. By circulating the cooling water through the heat exchanger 42 in this manner, the chemical solution 22 in the chemical solution tank 21 was set to be maintained at about 15 ° C. The chemical 12 in the chemical tank 11 remains at room temperature.
[0048]
First, as in the case described above, a silicon wafer on which semiconductor elements are formed as the substrate 1 is placed on the spin chuck 2 with the semiconductor element surface facing downward, and held by vacuum suction or the like. Subsequently, while rotating the substrate 1 at about 500 rpm by the rotating means 3, the chemical liquid 12 is supplied onto the substrate 1 from the chemical liquid discharge nozzle 16 at the center of the substrate 1, and the chemical liquid 22 is supplied from the chemical liquid discharge nozzle 26 around the substrate 1. Discharge. The chemical solution 12 discharged to the central portion of the substrate 1 is diffused toward the peripheral portion of the substrate 1 by the rotation of the substrate 1, and at the same time, the temperature of the peripheral portion of the substrate 1 increases due to accumulation of the reaction heat as the etching reaction proceeds. Although it rises, it is cooled by the chemical solution 22 discharged from the chemical solution discharge nozzle 26 at the peripheral portion of the substrate 1. Here, since the chemical solution 22 is cooled to about 15 ° C., an excessive etching reaction in the peripheral portion of the substrate 1 is further suppressed. The supply of the chemical liquid 12 and the chemical liquid 22 is performed via the chemical liquid pump 13, the chemical liquid supply valve 14, the chemical liquid pump 23, and the chemical liquid supply valve 24 controlled by the control device 8. , Supply start and stop timings can be set arbitrarily, and an excessive etching reaction in the peripheral portion of the substrate 1 can be efficiently suppressed.
[0049]
For example, when the above-described back surface etching process is performed only with the chemical solution discharge nozzle 16 located at the center of the substrate 1 as in the conventional configuration shown in FIG. 4, the temperature at the center of the substrate 1 is 25 ° C. at room temperature level. On the other hand, the temperature around the substrate 1 rises to about 60 ° C. or more due to the heat of reaction. On the other hand, according to the present embodiment, the supply flow rate, supply time, supply start and stop timings of the respective chemicals discharged from the chemical discharge nozzles 16 and 26 are optimally controlled, so that the peripheral portion of the substrate 1 is Can be suppressed to 30 ° C. or less.
[0050]
After this etching process, the rinsing liquid supply valves 34a and 34b are opened, and then the chemical liquid supply valves 14 and 24 are closed to discharge the liquid discharged from the chemical liquid discharge nozzles 16 and 26, as in the above-described embodiment. The rinsing step is performed by switching from the chemical liquid to the rinsing liquid, and then the supply of the rinsing liquid is stopped to perform the drying step.
[0051]
As described above, by pre-cooling the chemical solution 22 discharged to the peripheral portion of the substrate 1, it becomes possible to efficiently cool the peripheral portion of the substrate 1, which tends to become high in temperature due to the reaction heat, and to remove excess chemical solution. It is possible to perform a uniform etching process on the entire substrate 1 without consuming it.
[0052]
Here, an example in which the cooled chemical solution is discharged to the peripheral portion of the substrate 1 has been described. However, as a method of giving a temperature difference between each of the chemical solutions discharged to the central portion of the substrate 1 and the peripheral portion of the substrate 1, The chemical discharged to the center may be heated. In this case, the chemical liquid 22 is kept at room temperature, and a heater or the like is arranged as a heat exchanger 42 in the chemical liquid tank 11 so that the temperature of the chemical liquid 12 is maintained at a constant temperature higher than room temperature. In addition, it is also possible to provide a temperature control mechanism in both the inside of the chemical tanks 11 and 21 to optimally set the temperatures of the chemicals 12 and 22 respectively.
[0053]
(Fourth embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining still another embodiment of the present invention.
In the present embodiment, as a method of similarly adjusting the temperature of the chemical solution 22 discharged from the chemical solution discharge nozzle 26, a heat exchanger 42 and a temperature sensor are provided in the middle of the chemical solution supply pipe 25 from the chemical solution tank 21 to the chemical solution discharge nozzle 26. Only the provision of 43 is different from the third embodiment, and the other configuration is the same.
[0054]
The chemical solution 22 in the substrate processing apparatus of the present embodiment is cooled or heated in the middle of the chemical solution supply pipe 25 and is discharged from the chemical solution discharge nozzle 26 while being controlled at a certain temperature by the temperature controller 41. When the back surface etching process of the silicon wafer is performed in the same manner as in the above-described embodiment, a cold water tank is arranged as the heat exchanger 42 in order to cool the chemical solution 22 discharged to the peripheral portion of the substrate 1. In the cold water tank, between the chemical solution supply valve 24 and the chemical solution tank 21, a part of the chemical solution supply pipe 25 is passed, and the water in the cold water tank is passed through a water chiller unit which is the temperature controller 41. After cooling, the chemical solution supply pipe 25 passes through the cooled water, so that the chemical solution 22 in the pipe is cooled to a predetermined temperature.
Here, it is effective that a part of the chemical solution supply pipe 25 that passes through the cold water tank as a cooling unit is formed in a coil shape or the like so that the cooling distance is as long as possible. Further, the temperature sensor 43 was arranged near the outlet from the heat exchanger 42 on the chemical supply pipe 25, and the water chiller unit, which is the temperature controller 41, was adjusted so that the temperature here became 15 ° C.
[0055]
Also by this method, the cooled chemical solution 22 can be discharged to the peripheral portion of the substrate 1, and the peripheral portion of the substrate 1 can be efficiently cooled, and the entire substrate 1 can be uniformly etched. Further, this method is more effective than the previous embodiment in terms of space saving and energy saving.
[0056]
In addition to cooling the chemical solution 22, if a hot water tank, a heater, or the like is disposed as the heat exchanger 42 on the chemical solution supply pipe 15, the chemical solution 12 discharged to the center of the substrate 1 can be heated. You can also. Similarly to the method described in the third embodiment, by providing a temperature control mechanism in one or both of the chemical supply pipes 15 and 25 as necessary, this method also allows the chemical discharge nozzles 16 and 26 It is possible to arbitrarily cool or heat the discharged chemicals 12, 22.
[0057]
【The invention's effect】
The substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention is an apparatus for processing a substrate by supplying a chemical solution from a plurality of chemical solution discharge nozzles to the surface of the substrate while rotating the substrate held by the spin chuck, The plurality of chemical liquid discharge nozzles are arranged from the center of the substrate to the peripheral part of the substrate, and the chemical liquid supply means corresponding to each of the chemical liquid discharge nozzles is independent of each other. In addition to the supply amount and the supply time, the concentration of each chemical solution, the components, and the like can be independently and arbitrarily set. Therefore, the substrate processing apparatus can optimally set these factors of the chemical solution supplied from each of the chemical solution discharge nozzles in correspondence with all types of substrate processing, and can set the central portion of the substrate and the periphery of the substrate. It is possible to eliminate the difference in processing speed between the sections and to perform uniform processing on the entire substrate. In addition, it can be said that this configuration is particularly effective in performing uniform processing when processing a large-sized substrate.
[0058]
Further, the substrate processing apparatus of the present invention employs a configuration in which different concentrations of chemicals are supplied to the substrate by independent chemical solution supply means to perform etching, so that the same chemical solution is supplied to a plurality of chemical solution discharge nozzles. However, compared to the conventional configuration in which the substrate is etched uniformly from the plurality of nozzles, uniform substrate processing can be performed with a minimum number of nozzles.
[0059]
Furthermore, as shown in the first and second embodiments, a rinsing liquid can be supplied to each of the chemical discharge nozzles via the rinsing liquid supply valve. By supplying a rinsing liquid instead of the rinsing liquid, or simultaneously supplying a chemical liquid and a rinsing liquid, excessive consumption of the chemical liquid can be prevented.
[0060]
Further, the substrate processing apparatus according to the third embodiment is an example in which a temperature control mechanism is provided in one of a plurality of chemical liquid supply units, but according to the present invention, each of the chemical liquid supply units is provided. The temperature of the chemical supplied from each of the chemical discharge nozzles arranged from the central part of the substrate to the peripheral part of the substrate can be set optimally according to its position by providing a temperature adjusting mechanism as necessary. Is possible. This makes it possible to perform efficient and uniform processing for all types of substrate processing.
[0061]
Further, the fourth embodiment is an example in which a temperature control mechanism is provided on one of the chemical liquid supply means as in the third embodiment, but the temperature control mechanism is provided on the chemical liquid supply pipe as described above. This is effective for further space saving and energy saving.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining still another embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of a conventional substrate processing apparatus.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining another example of a conventional substrate processing apparatus.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2 Spin chuck
3 rotating means
4 Outer cup
5 Inner cup
6 Waste liquid outlet
7 Waste liquid tank
8 Control device
11,21 Chemical solution tank
12,22 Chemical solution
13,23 Chemical pump
14,24 Chemical supply valve
15, 25 Chemical supply piping
16,26 Chemical solution discharge nozzle
31 Rinse liquid supply mechanism
34, 34a, 34b Rinse liquid supply valve
35 Rinse liquid supply piping
36 Rinse liquid discharge nozzle
41 Temperature controller
42 heat exchanger
43 Temperature sensor
