JP2004273852A

JP2004273852A - Substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP2004273852A
Application number: JP2003064051A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Hongo; 明久本郷; Kenya Ito; 賢也伊藤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing apparatus which comparatively easily manages treating liquid such as etching liquid, and much more enhances the uniformity of processing such as etching. <P>SOLUTION: The substrate processing apparatus includes: a substrate holder 10 for supporting and turning a substrate W; a freely turnable turning plate 30 located while facing the front side of the rear side of the substrate W supported by the substrate holder 10 apart by a prescribed interval; and a first liquid supply unit 34a for supplying a first treatment liquid Q between the turning plate 30 and the substrate W supported by the substrate holder 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に係り、特に半導体ウエハ、ガラス基板、液晶パネルなどの基板の表面及び／または裏面に所定のエッチング液（処理流体）を供給して湿式エッチングを行うのに使用される基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エッチング液を使用して半導体ウエハ等の基板をエッチング処理する湿式エッチングとしては、ポリシリコン，ＳｉＯ_２，ＳｉＮなどのシリコン系膜のエッチング、無電解めっき前処理の銅酸化膜やタンタル酸化膜などのエッチング等があり、いずれも、基板面内のエッチング量の均一性については、１σ＝１％以下の厳しいエッチング性能が要求されている。
【０００３】
この種の湿式エッチングとしては、エッチング槽などに入れたエッチング液中に基板を浸漬させて処理する浸漬式エッチングや、空気中に置かれた基板に、スプレーノズル等から噴射されるエッチング液の噴流を当てて処理するスピン式エッチング等が一般に知られている。ここで、浸漬式エッチングにあっては、エッチング液中に基板を浸漬させた状態で、基板を回転させることで、エッチングの均一性、すなわちエッチング速度（エッチングレート）の均一性を高めることができ、またスピン式エッチングにあっては、基板を回転させつつ、該基板にエッチング液の噴流を当てることで、エッチングの均一性を高めることができることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の浸漬式エッチングにあっては、エッチング槽などに入れて基板を浸漬させるエッチング液が経時的に劣化したり変質したりするため、エッチング槽内のエッチング液の液質を管理して常に一定に維持する必要があり、この液の維持管理がかなり困難かつ面倒であった。
【０００５】
また、スピン式エッチングにあっては、エッチングの均一性を高めるため、基板を回転させながら該基板にエッチング液の噴流を当てると、エッチング液は基板上を遠心力により外方に移動し、基板の回転速度を更に上げていくと、空気抵抗の影響を受けてエッチング液の液膜表面が波状となり、特に周速が速くなる基板外周部でこの現象が顕著となって、エッチングムラに繋がってしまう。すなわち、図６に示すように、基板Ｗを回転させつつ、基板Ｗの被処理面にエッチング液Ｑの噴流を当ててエッチング処理すると、エッチング液Ｑは、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて基板Ｗの被処理面に沿って外方に移動し、基板Ｗの最外周部でその液膜の厚さが最小となる。また、エッチング液Ｑの液面は大気と接触しているため、空気との粘性抵抗により周速が速くなるほど波状となり、エッチング液Ｑの液膜厚さが薄いほど、波状の液面がエッチングムラ等の処理ムラとなって表れる。このため、基板の回転速度を上げてエッチングの均一性を高めようとしても、一定の限界があるのが現状であった。
【０００６】
なお、このことは、処理流体（処理液）を使用した浸漬式処理またはスピン式処理によって、半導体ウエハ等の基板にエッチング以外の他の処理を施す場合にあっても同様であった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、エッチング液等の処理流体の管理が比較的容易で、しかもエッチング等の処理の均一性をより高めることができるようにした基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板を保持し回転させる基板ホルダと、前記基板ホルダで保持した基板の表面または裏面の一方に、所定間隔離間して対向して配置される回転自在な回転板と、前記基板ホルダで保持した基板と前記回転板との間に第１処理流体を供給する第１流体供給部を有することを特徴とする基板処理装置である。
【０００９】
このように、基板ホルダで保持して回転させた基板に向けて、第１流体供給部からエッチング液等の第１処理流体を供給することで、原則的にスピン式を採用した処理を行い、しかも、基板ホルダで保持した基板と回転板との間に第１流体供給部から供給された処理流体を保持し該処理流体が空気と触れることを極力阻止することで、基板の回転速度を上昇させても、基板外周部に処理ムラが生じることを防止し、更に、本来の浸漬式で得られる基板の回転効果をスピン式でも発揮させて、基板のエッチング等の処理の均一性をより高めることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記基板ホルダと前記回転板は、互いに逆方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。これにより、基板ホルダで保持した基板と回転板との相対移動速度を速め、基板の被処理面の拡散形成層をより均一にすることができる。なお、基板の回転速度を遅く、回転板の回転速度を速くする方が、基板の損傷を防止する上で好ましい。
請求項３に記載の発明は、前記第１処理流体は、エッチング液であることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記基板ホルダで保持した基板の表面または裏面の他方に、所定間隔離間して対向して配置される対向板と、前記基板ホルダで保持した基板と前記対向板との間に第２処理流体を供給する第２流体供給部を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置である。これにより、基板ホルダで保持した基板の表裏両面を、第１処理流体と第２処理流体で同時に処理したり、第２処理流体を介して、第１処理流体が基板の端部から回り込んで反被処理面側に達してしまうことを防止したりすることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記第２処理流体は、気体であることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置である。第２処理流体として、例えばドライエアを使用することで、第１処理流体が基板の端部から回り込んで反被処理面側に達してしまうことを防止することができる。
請求項６に記載の発明は、前記対向板は、回転自在に構成されていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置である。これにより、基板ホルダで保持した基板の表裏両面を、エッチング等の処理の均一性を高めながら、同時に処理することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記対向板は、前記基板ホルダと逆方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置である。これにより、基板ホルダで保持した基板と対向板との相対移動速度を速めることができる。
請求項８に記載の発明は、前記第２処理流体は、エッチング液であることを特徴とする請求項６または７記載の基板処理装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す。この基板処理装置（エッチング装置）は、基板Ｗをその被処理面を下向きにして着脱自在に保持し回転させる基板ホルダ１０を有している。この基板ホルダ１０は、円板状の基板ステージ１２と、この基板ステージ１２の外周縁部に立設した複数の支持体１４を有しており、この支持体１４の上端には、基板Ｗの周縁部を把持して基板Ｗを着脱自在に保持するチャック爪等の把持部（図示せず）が設けられている。
【００１５】
基板ステージ１２は、中空の主軸１６の上端に連結され、この主軸１６は、この下端に取付けた従動プーリ１８と、モータ２０に取付けた駆動プーリ２２と、両プーリ１８，２２間に掛け渡したタイミングベルト２４とを有する第１駆動機構２６を介して回転するよう構成されている。これによって、基板ホルダ１０は、第１駆動装置２６のモータ２０の駆動に伴って、基板Ｗを保持した状態で該基板Ｗと一体に回転するようになっている。
【００１６】
基板ホルダ１０で保持した基板Ｗのやや下方に位置して、基板Ｗよりやや小さな外径を有する円板状の回転板３０が平行に配置され、これによって、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの下面（被処理面）と回転板３０の上面との間に、間隔Ａの第１処理空間３２が区画形成されるようになっている。この回転板３０は、主軸１６の内部を延びる回転軸３４の上端に連結され、この回転軸３４は、この下端に取付けた従動プーリ３６と、モータ３８に取付けた駆動プーリ４０と、両プーリ３６，４０間に掛け渡したタイミングベルト４２とを有する第２駆動機構４４を介して回転するよう構成されている。
【００１７】
基板Ｗと回転板３０との間の間隔Ａは、第１処理空間３２に供給される処理流体で該第１処理空間３２が満たされるように、処理流体の供給量に応じて任意に設定される。
回転軸３４の中心部には、軸方向に上下に貫通して延び、エッチング液供給源３５から供給されるエッチング液（第１処理流体）Ｑを前記第１処理空間３２に導く第１流体供給部としての貫通孔３４ａが設けられている。
【００１８】
基板ホルダ１０の上方に位置して、上下動自在で、下降して基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの上方から側方を一体に包囲し、更に下方に延出するとともに、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗとの間に、間隔Ｂの第２処理空間４６を区画形成する対向板４８が配置されている。
この対向板４８の中央には、上下に貫通し、空気供給源４９から供給される空気（第２処理流体）を前記第２処理空間４６に導く第２流体供給部としての通孔４８ａが設けられている。
【００１９】
次に、このエッチング装置によるエッチング処理について説明する。
先ず、対向板４８を上昇させた状態で、基板ホルダ１０の支持体１４で基板Ｗを保持し、しかる後、対向板４８を所定の位置まで下降させる。この状態で、第１駆動機構２６を駆動して基板Ｗを基板ホルダ１０と一体に回転させ、同時に、第２駆動機構４４を駆動して回転板３０を回転させる。この時、基板Ｗと回転板３０の回転方向を逆にして、基板Ｗと回転板３０との相対移動速度を速めることが好ましく、これにより、基板Ｗの被処理面の拡散形成層をより均一にすることができる。ここで、基板Ｗの回転速度を遅く、回転板３０の回転速度を速くする方が、基板Ｗの損傷を防止する上で好ましい。なお、基板Ｗと回転板３０とを同じ方向に回転させる場合には、両者の回転速度が異なるようにして、両者の間に相対移動速度が得られるようにする。
【００２０】
このように基板Ｗと回転板３０とを、好ましくは逆方向に回転させつつ、回転軸３４の中心に設けた貫通孔３４ａを通して、例えばＳｉＮをエッチングする場合には、ＤＨＦ等のエッチング液Ｑを基板ホルダ１０で保持し回転させた基板Ｗの被処理面（下面）に向けて噴射して、基板Ｗと回転板３０との間に区画形成された第１処理空間３２内に導入する。
【００２１】
このように、基板ホルダ１０で保持して回転させた基板Ｗに向けてエッチング液Ｑを噴射することで、原則的にスピン式を採用したエッチングを行うことができる。しかも、図２（ａ）に示すように、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗと回転板３０との間に区画形成される第１処理空間３２内をエッチング液で満たし、この第１処理空間３２内を通過したエッチング液Ｑが基板Ｗの最外周から遠心力により外側に飛散するようにすることで、第１処理空間３２内のエッチング液の液面が空気と触れて波状となることを極力阻止して、基板Ｗの回転速度を上昇させても、基板Ｗの外周部にエッチングムラが生じることを防止することができる。更に、基板Ｗと回転板３０とを、両者の間に相対移動速度を有するように回転させることで、本来の浸漬式で得られる基板Ｗの回転効果をスピン式でも発揮させて、基板Ｗのエッチング処理の均一性をより高めることができる。
【００２２】
同時に、対向板４８に設けた通孔４８ａを通して、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの反被処理面（上面）と対向板４８との間に区画形成された第２処理空間４６内に空気（ドライエア）を導入し、この空気を基板Ｗの反被処理面（上面）から外周端面に沿って流す。これにより、エッチング液Ｑが基板Ｗの外周端面に沿って上方に回り込んで基板Ｗの反被処理面（上面）に達することを防止することができる。
【００２３】
なお、基板Ｗと回転板３０で区画形成される第１処理空間３２を、エッチング液Ｑ等の処理流体で完全に満たすようにする必要はなく、図２（ｂ）に示すように、基板Ｗ外周部に対応する部分に空気浸入部Ｓが例えできたとしても、空気浸入部Ｓの圧力が大気より低ければ、エッチング液Ｑの液面が波立つのを防止して、エッチングムラが生じることを防止することができる。
【００２４】
エッチング終了後、第１処理空間３２内へのエッチング液Ｑの供給及び第２処理空間４６内への空気の供給を停止し、しかる後、基板Ｗの回転及び回転板３０の回転を停止し、対向板４８を上昇させた後、エッチング後の基板Ｗを基板ホルダ１０の支持体１４からロボットハンド等で受け取って、次工程に搬送する。
【００２５】
なお、上記の例では、基板Ｗと対向板４８との間に区画形成された第２処理空間４６内に空気（ドライエア）を導入するようにした例を示しているが、この第２処理空間４６内にエッチング液を導入して、基板ホルダ１０で保持し回転させた基板Ｗの上面にもエッチング液を噴射することで、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの表裏両面に同時にエッチング処理を行うようにしてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の第２の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す。この例の図１に示す例と異なる点は、以下の通りである。すなわち、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗとほぼ同じ大きさの円板状の対向板４８と基板Ｗとの間に第２処理空間４６が区画形成されるように構成するとともに、この対向板４８を、上端に取付けた従動プーリ５０と、モータ５２に取付けた駆動プーリ５４と、両プーリ５０，５４間に掛け渡したタイミングベルト５６とを有する第３駆動機構５８を介して回転するよう構成した第２回転軸６０の下端に連結している。更に、第２回転軸６０の中心部には、軸方向に上下に貫通して延び、第２エッチング液供給源６２から供給されるエッチング液（第２処理流体）を前記第２処理空間４６に導く第２流体供給部としての貫通孔６０ａが設けられている。その他の構成は、図１に示す例と同様である。
【００２７】
この例は、前述と同様に、基板Ｗと回転板３０とを、好ましくは逆方向に回転させつつ、回転軸３４の中心に設けた貫通孔３４ａを通して、基板ホルダ１０で保持し回転させた基板Ｗの一方の被処理面（下面）に向けてエッチング液（第１処理流体）を噴射して該被処理面（下面）のエッチング処理を行い、同時に、基板Ｗと対向板４８とを、好ましくは逆方向に回転させつつ、第２回転軸６０の中心に設けた貫通孔６０ａを通して、基板ホルダ１０で保持し回転させた基板Ｗの他方の被処理面（下面）に向けてエッチング液（第２処理流体）を噴射して該被処理面（上面）のエッチング処理を行うのであり、これにより、基板Ｗの表裏両面に同時かつ面内均一性をより高めたエッチング処理を施すことができる。
【００２８】
この場合、基板Ｗと回転板３０と対向板４８のそれぞれの回転方向、回転速度は、エッチング工程、リンス工程、乾燥工程のそれぞれのプロセス条件により最適値が決められる。
【００２９】
この例は、基板Ｗの表裏両面の同時エッチングが必要で、しかも両面とも高度なエッチングの面内均一性が要求される場合に特に有効である。特に回転板３０と対向板４８の回転速度を個別に制御することで、基板ホルダ１０で保持されて回転する基板Ｗとの間の相対回転速度を最適にすることができる。
【００３０】
図４は、本発明の第３の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す。この例の図１に示す例と異なる点は、以下の通りである。すなわち、基板ホルダ１０で被処理面を上向きにして基板Ｗを保持し回転させるとともに、この基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの上方に、第２駆動機構４４を介して回転自在な回転板３０を配置して、基板Ｗの上面側の回転板３０との間に第１処理空間３２を区画形成し、更に、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの下方に円板状の対向板４８を配置して、基板Ｗの下側の対向板４８との間に第２処理空間４６を区画形成するようにしている。対向板４８は、固定軸６４の上端に連結され、この固定軸６４の内部には、上下方向に貫通して延び、空気供給源４９から供給される空気（第２処理流体）を前記第２処理空間４６に導く第２流体供給部としての貫通孔６４ａが設けられている。その他の構成は、図１に示すものと同様である。またエッチング処理も同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００３１】
この例によれば、基板の被処理面を上向きにした状態で該被処理面（上面）にエッチング処理を施すことで、例えば被処理面を上向きにした状態で搬送されてきた基板を、１８０゜回転させることなく、そのままの状態で基板ホルダに受け渡してエッチング処理を行うことができる。
【００３２】
図５は、前述のエッチング装置（基板処理装置）を備えた基板処理ユニットの概略平面図を示す。図５に示すように、基板処理ユニットは、複数の基板Ｗが収納される２基の基板カセット１５１ａ，１５１ｂと、基板Ｗをエッチング処理するエッチング装置（基板処理装置）１５２と、エッチング処理の終了した基板Ｗを洗浄する基板洗浄装置１５３と、洗浄が終了した基板Ｗを乾燥させる基板乾燥装置１５４とを備えている。また、基板処理ユニットは、上述した各装置間で基板Ｗを搬送するための第１搬送ロボット１５５ａ及び第２搬送ロボット１５５ｂと、これらの搬送ロボット間で基板Ｗを受け渡すために一時的に基板Ｗを仮置きする搬送バッファステージ１５６とを備えている。
【００３３】
各基板カセット１５１ａ，１５１ｂには、基板Ｗを収納する収納棚（図示せず）が複数段設けられており、各収納棚には１枚ずつ処理対象となる基板Ｗが収納されている。基板カセット１５１ａ，１５１ｂに収納された基板Ｗは、第１搬送ロボット１５５ａにより取り出され、搬送バッファステージ１５６を介して第２搬送ロボット１５５ｂに受け渡される。第２搬送ロボット１５５ｂに受け渡された基板Ｗは、まず、エッチング装置１５２の基板ホルダ１０（図１等参照）で保持され、このエッチング装置１５２においてエッチング処理が行われる。
【００３４】
ここで、エッチング処理に使用するエッチング液としては、例えば、基板Ｗに付着乃至成膜された銅をエッチング処理対象とする場合は、酸溶液と酸化剤溶液とを組み合わせたものが挙げられる。この場合、酸溶液としては非酸化成性の酸であればよく、例えば、フッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸、硝酸またはこれらの混合液などが用いられ、酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水などが用いられる。ＳｉＯ_２膜ならばフッ酸、ＳｉＮ膜ならばフッ酸と塩酸の混合液、ポリシリコン膜ならばフッ酸と硝酸の混合液、無電解めっきの前処理としては硫酸、クエン酸、蓚酸、ＴＭＡＨ、ＮＨ_４ＯＨなどが用いられる。
【００３５】
エッチング装置１５２においてエッチング処理がなされた後、基板Ｗは第２搬送ロボット１５５ｂにより基板洗浄装置１５３に搬入される。基板洗浄装置１５３は、基板Ｗを洗浄するためのロールスポンジ（図示せず）を備えており、基板を保持して回転させながら基板にロールスポンジを接触させることにより基板を洗浄するように構成されている。そして、この基板洗浄装置１５３により、エッチング処理により生成された生成物などが洗浄される。洗浄後の基板Ｗは、第２搬送ロボット１５５ｂにより基板洗浄装置１５３から基板乾燥装置１５４に搬送される。基板乾燥装置１５４は、基板Ｗを高速回転させて乾燥させるスピンドライ処理部（図示せず）を備えており、このスピンドライ処理部により基板Ｗに付着した洗浄液などが乾燥処理される。乾燥処理が終了した基板Ｗは、第１搬送ロボット１５５ａにより搬送されて、基板カセット１５１ａ，１５１ｂに戻され、これで、一連の処理工程が終了する。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板ホルダで保持して回転させた基板に向けて、第１流体供給部からエッチング液等の第１処理流体を供給することで、原則的にスピン式を採用し、しかも、基板ホルダで保持した基板と回転板との間に第１流体供給部から供給された処理流体を保持し該処理流体が空気と触れることを極力阻止して、基板の回転速度を上昇させても、基板外周部に処理ムラが生じることを防止し、更に、本来の浸漬式で得られる基板の回転効果をスピン式でも発揮させて、基板のエッチング等の処理の均一性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す概要図である。
【図２】（ａ）は、図１の要部を拡大して示す要部拡大図で、（ｂ）は、その変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置の要部を示す概要図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す概要図である。
【図５】本発明の実施の形態のエッチング装置（基板処理装置）を備えた基板処理ユニットの概略平面図である。
【図６】従来のスピン式エッチングが有する問題の説明に付する図（図２相当図）である。
【符号の説明】
１０基板ホルダ
１２基板ステージ
１４支持体
１６主軸
２４タイミングベルト
２６第１駆動機構
３０回転板
３２第１処理空間
３４回転軸
３４ａ貫通孔（第１流体供給部）
３５，６２エッチング液供給源
４４第２駆動機構
４６第２処理空間
４８対向板
４８ａ通孔（第２流体供給部）
４９空気供給源
５８第３駆動機構
６０第２回転軸
６０ａ貫通孔（第２流体供給部）
６４固定軸
６４ａ貫通孔（第２流体供給部）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a substrate processing apparatus such as a semiconductor wafer, a glass substrate, and a liquid crystal panel, which is used for supplying a predetermined etching solution (processing fluid) to a front surface and / or a back surface to perform wet etching. The present invention relates to a substrate processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
For example, wet etching for etching a substrate such as a semiconductor wafer using an etchant includes etching of a silicon-based film such as polysilicon, SiO ₂ , and SiN, and a copper oxide film and a tantalum oxide film before electroless plating. In each case, a severe etching performance of 1σ = 1% or less is required for the uniformity of the etching amount in the substrate surface.
[0003]
Examples of this type of wet etching include immersion etching in which a substrate is immersed in an etching solution placed in an etching bath or the like, or jetting of an etching solution sprayed from a spray nozzle or the like onto a substrate placed in air. Is generally known. Here, in the case of the immersion etching, the uniformity of the etching, that is, the uniformity of the etching rate (etching rate) can be improved by rotating the substrate while the substrate is immersed in the etching solution. In spin etching, it is known that etching uniformity can be improved by applying a jet of an etching solution to a substrate while rotating the substrate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional immersion etching, since the etching solution for immersing the substrate in an etching bath or the like deteriorates or deteriorates with time, the quality of the etching solution in the etching bath is controlled. It must be kept constant at all times, and the maintenance of this solution has been quite difficult and cumbersome.
[0005]
In the case of spin etching, when a jet of an etching solution is applied to the substrate while rotating the substrate in order to enhance the uniformity of the etching, the etching solution moves outward on the substrate by centrifugal force, and As the rotation speed of the substrate is further increased, the surface of the liquid film of the etching solution becomes wavy under the influence of air resistance, and this phenomenon becomes remarkable particularly at the outer peripheral portion of the substrate where the peripheral speed is increased, leading to etching unevenness. I will. That is, as shown in FIG. 6, when the etching process is performed by rotating the substrate W and applying a jet of the etching solution Q to the surface to be processed of the substrate W, the etching solution Q receives centrifugal force caused by the rotation of the substrate W. Then, the liquid film moves outward along the surface to be processed of the substrate W, and the thickness of the liquid film becomes minimum at the outermost peripheral portion of the substrate W. Also, since the liquid surface of the etching liquid Q is in contact with the atmosphere, the liquid surface becomes more wavy due to the higher peripheral speed due to the viscous resistance to air, and the thinner the liquid film thickness of the etching liquid Q, the more the wavy liquid surface becomes uneven in etching. And so on. For this reason, even if the rotation speed of the substrate is increased to improve the uniformity of etching, there is a certain limit at present.
[0006]
This is the same even when a process other than etching is performed on a substrate such as a semiconductor wafer by immersion processing or spin processing using a processing fluid (processing liquid).
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a substrate processing apparatus capable of relatively easily controlling a processing fluid such as an etchant and improving the uniformity of processing such as etching. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a rotatable rotating plate that is arranged to face and hold a substrate holder for holding and rotating the substrate and one of a front surface and a back surface of the substrate held by the substrate holder with a predetermined space therebetween. And a first fluid supply unit for supplying a first processing fluid between the substrate held by the substrate holder and the rotary plate.
[0009]
As described above, by supplying the first processing fluid such as the etching solution from the first fluid supply unit to the substrate held and rotated by the substrate holder, a process employing a spin method is performed in principle, In addition, the processing fluid supplied from the first fluid supply unit is held between the substrate held by the substrate holder and the rotating plate, and the processing fluid is prevented from coming into contact with air as much as possible, thereby increasing the rotation speed of the substrate. Even when it is performed, it is possible to prevent the occurrence of processing unevenness in the outer peripheral portion of the substrate, and to further exert the spinning effect of the substrate obtained by the original immersion type in the spin type, thereby further improving the uniformity of processing such as etching of the substrate. be able to.
[0010]
The invention according to claim 2 is the substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate holder and the rotating plate are configured to rotate in mutually opposite directions. Thus, the relative movement speed between the substrate held by the substrate holder and the rotary plate can be increased, and the diffusion forming layer on the surface to be processed of the substrate can be made more uniform. Note that it is preferable to reduce the rotation speed of the substrate and increase the rotation speed of the rotating plate in order to prevent damage to the substrate.
The invention according to claim 3 is the substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first processing fluid is an etchant.
[0011]
The invention according to claim 4, wherein the opposing plate is disposed to face the other of the front surface or the back surface of the substrate held by the substrate holder with a predetermined space therebetween, and the substrate held by the substrate holder and the opposing plate 4. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a second fluid supply unit that supplies a second processing fluid between the first and second substrates. Thereby, the front and back surfaces of the substrate held by the substrate holder are simultaneously processed with the first processing fluid and the second processing fluid, or the first processing fluid flows from the end of the substrate via the second processing fluid. It can be prevented from reaching the non-processed surface side.
[0012]
The invention according to claim 5 is the substrate processing apparatus according to claim 4, wherein the second processing fluid is a gas. By using, for example, dry air as the second processing fluid, it is possible to prevent the first processing fluid from wrapping around from the end of the substrate and reaching the non-processed surface side.
The invention according to claim 6 is the substrate processing apparatus according to claim 4, wherein the opposed plate is configured to be rotatable. Thereby, both the front and back surfaces of the substrate held by the substrate holder can be simultaneously processed while improving the uniformity of the processing such as etching.
[0013]
The invention according to claim 7 is the substrate processing apparatus according to claim 6, wherein the opposed plate is configured to rotate in a direction opposite to the substrate holder. Thereby, the relative movement speed between the substrate held by the substrate holder and the opposing plate can be increased.
The invention according to claim 8 is the substrate processing apparatus according to claim 6 or 7, wherein the second processing fluid is an etchant.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a substrate processing apparatus applied to the etching apparatus according to the first embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus (etching apparatus) includes a substrate holder 10 for detachably holding and rotating a substrate W with its surface to be processed facing downward. The substrate holder 10 has a disk-shaped substrate stage 12 and a plurality of supports 14 erected on the outer peripheral edge of the substrate stage 12. A grip portion (not shown) such as a chuck claw for gripping the peripheral portion and detachably holding the substrate W is provided.
[0015]
The substrate stage 12 is connected to an upper end of a hollow main shaft 16. The main shaft 16 extends between a driven pulley 18 attached to the lower end, a driving pulley 22 attached to a motor 20, and the pulleys 18, 22. It is configured to rotate via a first drive mechanism 26 having a timing belt 24. Thus, the substrate holder 10 rotates integrally with the substrate W while holding the substrate W in accordance with the driving of the motor 20 of the first driving device 26.
[0016]
A disk-shaped rotary plate 30 having an outer diameter slightly smaller than the substrate W is disposed in parallel with the substrate W held by the substrate holder 10 and slightly below the substrate W. A first processing space 32 having an interval A is formed between the lower surface (the surface to be processed) and the upper surface of the rotating plate 30. The rotating plate 30 is connected to an upper end of a rotating shaft 34 extending inside the main shaft 16. The rotating shaft 34 is driven by a driven pulley 36 attached to the lower end, a driving pulley 40 attached to a motor 38, and both pulleys 36. , 40 via a second drive mechanism 44 having a timing belt 42 spanned there between.
[0017]
The distance A between the substrate W and the rotating plate 30 is arbitrarily set according to the supply amount of the processing fluid so that the first processing space 32 is filled with the processing fluid supplied to the first processing space 32. You.
At the center of the rotating shaft 34, a first fluid supply that extends vertically in the axial direction and guides an etching solution (first processing fluid) Q supplied from an etching solution supply source 35 to the first processing space 32. A through hole 34a is provided as a part.
[0018]
It is located above the substrate holder 10, is vertically movable, and descends to integrally surround the side from above the substrate W held by the substrate holder 10, further extends downward, and is held by the substrate holder 10. An opposing plate 48 that defines the second processing space 46 at the interval B is disposed between the substrate W and the substrate W.
In the center of the opposing plate 48, a through-hole 48a is provided as a second fluid supply unit that penetrates vertically and guides air (second processing fluid) supplied from an air supply source 49 to the second processing space 46. Have been.
[0019]
Next, an etching process performed by the etching apparatus will be described.
First, the substrate W is held by the support 14 of the substrate holder 10 with the opposing plate 48 raised, and then the opposing plate 48 is lowered to a predetermined position. In this state, the first drive mechanism 26 is driven to rotate the substrate W integrally with the substrate holder 10, and at the same time, the second drive mechanism 44 is driven to rotate the rotary plate 30. At this time, it is preferable to increase the relative movement speed between the substrate W and the rotating plate 30 by reversing the rotation direction of the substrate W and the rotating plate 30, so that the diffusion forming layer on the surface of the substrate W to be processed is more uniform. Can be Here, it is preferable to reduce the rotation speed of the substrate W and increase the rotation speed of the rotating plate 30 in order to prevent damage to the substrate W. When the substrate W and the rotating plate 30 are rotated in the same direction, the two are rotated at different speeds so that a relative moving speed can be obtained between the two.
[0020]
When etching the SiN, for example, through the through hole 34a provided at the center of the rotating shaft 34 while rotating the substrate W and the rotating plate 30 preferably in the opposite directions, an etching solution Q such as DHF is applied. The liquid is ejected toward the processing surface (lower surface) of the substrate W held and rotated by the substrate holder 10 and introduced into the first processing space 32 defined between the substrate W and the rotating plate 30.
[0021]
As described above, by spraying the etching solution Q toward the substrate W held and rotated by the substrate holder 10, etching using a spin method can be performed in principle. In addition, as shown in FIG. 2A, the inside of the first processing space 32 defined between the substrate W held by the substrate holder 10 and the rotary plate 30 is filled with an etching solution, and the first processing space 32 is filled. The etching liquid Q that has passed through the inside of the substrate W is scattered outward from the outermost periphery of the substrate W by centrifugal force, so that the liquid surface of the etching liquid in the first processing space 32 comes into contact with air and becomes wavy as much as possible. Even if the rotation speed of the substrate W is increased by preventing the unevenness, it is possible to prevent the occurrence of uneven etching on the outer peripheral portion of the substrate W. Further, by rotating the substrate W and the rotating plate 30 so as to have a relative moving speed between the two, the rotating effect of the substrate W obtained by the original immersion method is also exerted by the spin method, and The uniformity of the etching process can be further improved.
[0022]
At the same time, the air (through the through holes 48 a provided in the opposed plate 48) enters the second processing space 46 defined between the non-processed surface (upper surface) of the substrate W held by the substrate holder 10 and the opposed plate 48. Dry air) is introduced, and the air flows from the non-processed surface (upper surface) of the substrate W along the outer peripheral end surface. Thus, it is possible to prevent the etchant Q from flowing upward along the outer peripheral end surface of the substrate W and reaching the non-processed surface (upper surface) of the substrate W.
[0023]
It is not necessary to completely fill the first processing space 32 defined by the substrate W and the rotary plate 30 with a processing fluid such as an etching solution Q. As shown in FIG. Even if the air entry portion S can be compared to the portion corresponding to the outer peripheral portion, if the pressure of the air entry portion S is lower than the atmosphere, the liquid surface of the etching solution Q is prevented from waving, and etching unevenness may occur. Can be prevented.
[0024]
After the end of the etching, the supply of the etching liquid Q into the first processing space 32 and the supply of the air into the second processing space 46 are stopped. After that, the rotation of the substrate W and the rotation of the rotating plate 30 are stopped. After raising the opposing plate 48, the substrate W after the etching is received from the support 14 of the substrate holder 10 by a robot hand or the like, and transported to the next step.
[0025]
In the above example, air (dry air) is introduced into the second processing space 46 defined between the substrate W and the opposing plate 48, but the second processing space is introduced. The etching solution is introduced into the substrate 46, and the etching solution is sprayed on the upper surface of the substrate W held and rotated by the substrate holder 10, thereby simultaneously performing the etching process on both the front and back surfaces of the substrate W held by the substrate holder 10. You may do so.
[0026]
FIG. 3 shows a substrate processing apparatus applied to the etching apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference between this example and the example shown in FIG. 1 is as follows. That is, the second processing space 46 is formed between the substrate W and a disk-shaped opposing plate 48 having substantially the same size as the substrate W held by the substrate holder 10. Are rotated via a third drive mechanism 58 having a driven pulley 50 attached to the upper end, a drive pulley 54 attached to the motor 52, and a timing belt 56 stretched between the pulleys 50 and 54. It is connected to the lower end of the second rotating shaft 60. Further, an etching liquid (second processing fluid) supplied from a second etching liquid supply source 62 extends in the center of the second rotating shaft 60 so as to penetrate vertically in the axial direction, and is supplied to the second processing space 46. A through hole 60a is provided as a second fluid supply unit for guiding. Other configurations are the same as those in the example shown in FIG.
[0027]
In this example, as described above, the substrate W and the rotary plate 30 are preferably rotated in the opposite directions, and the substrate W held and rotated by the substrate holder 10 through the through hole 34a provided at the center of the rotary shaft 34. An etching solution (first processing fluid) is sprayed toward one processing surface (lower surface) of W to etch the processing surface (lower surface), and at the same time, the substrate W and the opposing plate 48 are preferably While rotating in the opposite direction, the etching solution (the lower surface) is directed toward the other processing surface (lower surface) of the substrate W held and rotated by the substrate holder 10 through the through hole 60 a provided at the center of the second rotation shaft 60. The two-process fluid is sprayed to perform the etching process on the surface to be processed (upper surface), whereby it is possible to perform the etching process on both the front and back surfaces of the substrate W simultaneously and with higher in-plane uniformity.
[0028]
In this case, the optimum values of the rotation direction and rotation speed of the substrate W, the rotating plate 30 and the opposing plate 48 are determined by the respective process conditions of the etching step, the rinsing step, and the drying step.
[0029]
This example is particularly effective when simultaneous etching of both the front and back surfaces of the substrate W is required, and high in-plane uniformity of etching is required for both surfaces. In particular, by controlling the rotation speeds of the rotating plate 30 and the opposing plate 48 individually, the relative rotation speed between the substrate W held by the substrate holder 10 and rotating can be optimized.
[0030]
FIG. 4 shows a substrate processing apparatus applied to the etching apparatus according to the third embodiment of the present invention. The difference between this example and the example shown in FIG. 1 is as follows. That is, the substrate W is held and rotated by the substrate holder 10 with the surface to be processed facing upward, and the rotatable rotating plate 30 is rotated via the second drive mechanism 44 above the substrate W held by the substrate holder 10. The first processing space 32 is defined between the substrate W and the rotating plate 30 on the upper surface side of the substrate W, and a disk-shaped opposing plate 48 is disposed below the substrate W held by the substrate holder 10. Thus, the second processing space 46 is defined between the substrate W and the opposing plate 48 on the lower side. The opposing plate 48 is connected to the upper end of the fixed shaft 64, and extends inside the fixed shaft 64 in a vertically extending manner to supply air (second processing fluid) supplied from the air supply source 49 to the second processing fluid. A through-hole 64a is provided as a second fluid supply unit leading to the processing space 46. Other configurations are the same as those shown in FIG. Since the etching process is the same, the description is omitted here.
[0031]
According to this example, by etching the processing surface (upper surface) with the processing surface of the substrate facing upward, for example, the substrate transported with the processing surface facing upward can be removed by 180. (4) The etching process can be performed while being transferred to the substrate holder without being rotated.
[0032]
FIG. 5 is a schematic plan view of a substrate processing unit including the above-described etching apparatus (substrate processing apparatus). As shown in FIG. 5, the substrate processing unit includes two substrate cassettes 151a and 151b for accommodating a plurality of substrates W, an etching apparatus (substrate processing apparatus) 152 for etching the substrates W, and an end of the etching processing. A substrate cleaning device 153 for cleaning the cleaned substrate W and a substrate drying device 154 for drying the cleaned substrate W are provided. The substrate processing unit includes a first transfer robot 155a and a second transfer robot 155b for transferring the substrate W between the above-described devices, and a substrate for temporarily transferring the substrate W between these transfer robots. And a transfer buffer stage 156 for temporarily storing W.
[0033]
Each of the substrate cassettes 151a and 151b is provided with a plurality of storage shelves (not shown) for storing substrates W, and each of the storage shelves stores one substrate W to be processed. The substrates W stored in the substrate cassettes 151a and 151b are taken out by the first transfer robot 155a and transferred to the second transfer robot 155b via the transfer buffer stage 156. The substrate W transferred to the second transfer robot 155b is first held by the substrate holder 10 (see FIG. 1 and the like) of the etching device 152, and the etching process is performed in the etching device 152.
[0034]
Here, as an etchant used for the etching process, for example, when copper adhered or formed on the substrate W is to be subjected to the etching process, a combination of an acid solution and an oxidizing agent solution is used. In this case, the acid solution may be any non-oxidizing acid, for example, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, citric acid, oxalic acid, nitric acid, or a mixture thereof is used. Water, hydrogen peroxide solution, nitric acid solution, sodium hypochlorite solution and the like are used. A mixture of hydrofluoric acid and hydrochloric acid for a SiO ₂ film, a mixture of hydrofluoric acid and hydrochloric acid for a SiN film, a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid for a polysilicon film, and sulfuric acid, citric acid, oxalic acid, TMAH, NH ₄ OH or the like is used.
[0035]
After the etching process is performed in the etching device 152, the substrate W is carried into the substrate cleaning device 153 by the second transfer robot 155b. The substrate cleaning device 153 includes a roll sponge (not shown) for cleaning the substrate W, and is configured to clean the substrate by bringing the roll sponge into contact with the substrate while holding and rotating the substrate. ing. Then, the products and the like generated by the etching process are cleaned by the substrate cleaning device 153. The cleaned substrate W is transferred from the substrate cleaning device 153 to the substrate drying device 154 by the second transfer robot 155b. The substrate drying device 154 includes a spin-dry processing unit (not shown) that rotates the substrate W at a high speed to dry the substrate W. The spin-dry processing unit performs a drying process on a cleaning liquid and the like attached to the substrate W. The substrate W after the drying processing is transferred by the first transfer robot 155a and returned to the substrate cassettes 151a and 151b, and a series of processing steps is completed.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first processing fluid such as the etching solution is supplied from the first fluid supply unit toward the substrate held and rotated by the substrate holder, and thus the spin is basically supplied. The processing fluid supplied from the first fluid supply unit is held between the substrate held by the substrate holder and the rotary plate, and the processing fluid is prevented from coming into contact with air as much as possible. Even if the rotation speed is increased, processing unevenness is prevented from occurring on the outer peripheral portion of the substrate, and the rotation effect of the substrate obtained by the original immersion method is also exerted by the spin method, so that the processing such as etching of the substrate is uniform. Sex can be further enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a substrate processing apparatus applied to an etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is an enlarged view of a main part of FIG. 1 showing an enlarged main part, and FIG. 2B is a view showing a modified example thereof.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a main part of a substrate processing apparatus applied to an etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a substrate processing apparatus applied to an etching apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic plan view of a substrate processing unit including an etching apparatus (substrate processing apparatus) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram (a diagram corresponding to FIG. 2) for explaining the problem of the conventional spin etching.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 substrate holder 12 substrate stage 14 support 16 main shaft 24 timing belt 26 first drive mechanism 30 rotating plate 32 first processing space 34 rotating shaft 34a through hole (first fluid supply unit)
35, 62 Etching liquid supply source 44 Second drive mechanism 46 Second processing space 48 Opposing plate 48a Through hole (second fluid supply unit)
49 Air supply source 58 Third drive mechanism 60 Second rotation shaft 60a Through hole (second fluid supply unit)
64 Fixed shaft 64a Through hole (second fluid supply unit)

Claims

A substrate holder for holding and rotating the substrate,
A rotatable rotating plate that is disposed on one of the front surface or the back surface of the substrate held by the substrate holder and is opposed to the substrate at a predetermined interval.
A substrate processing apparatus, comprising: a first fluid supply unit that supplies a first processing fluid between a substrate held by the substrate holder and the rotating plate.

The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate holder and the rotating plate are configured to rotate in mutually opposite directions.

The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the first processing fluid is an etchant.

On the other of the front surface or the back surface of the substrate held by the substrate holder, an opposing plate that is disposed to face with a predetermined spacing, and a second processing fluid is applied between the substrate held by the substrate holder and the opposing plate. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a second fluid supply unit that supplies the fluid.

The substrate processing apparatus according to claim 4, wherein the second processing fluid is a gas.

The substrate processing apparatus according to claim 4, wherein the opposed plate is configured to be rotatable.

The substrate processing apparatus according to claim 6, wherein the opposed plate is configured to rotate in a direction opposite to the direction of the substrate holder.

The substrate processing apparatus according to claim 6, wherein the second processing fluid is an etchant.