JP2006237502A - 半導体基板処理装置及び半導体基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エッチング液等の処理液が半導体基板の裏面側に廻り込むのを防止して製品の品質の向上を図ることができる半導体基板処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板１１を保持するテーブル部１２を有する半導体基板固定手段１３と、半導体基板１１を回転及び昇降する回転駆動昇降手段１４と、半導体基板１１の表面１５にエッチング液１７を供給するエッチング液供給手段１８を備え、テーブル部１２に搭載された半導体基板１１の裏面１９側下方に設けられ、半導体基板１１の裏面１９外周部の半径方向外側に向けて斜め上方向に気体２０を均一に噴出するリング状スリット２１と、噴出された気体２０をテーブル部１２に搭載された半導体基板１１の裏面１９側に沿って半導体基板１１の厚み方向中心位置Ｔの外側端部Ｓまで導くガイド部２２とを有するリングブローノズル２３を、半導体基板固定手段１３と完全に独立して設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エッチング液等の処理液が半導体基板（ウエハー）のエッジ部の裏側に廻り込むのを防止する半導体基板処理装置及び半導体基板処理方法に関する。

半導体基板の表面の加工歪み除去等のために、半導体基板をエッチング液で枚葉エッチング処理する場合には、図３に示すような形態の方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
図３に示す方法においては、半導体基板７０の表面７１をエッチング液７２でエッチング処理する際、回転する半導体基板７０の表面７１にエッチング液７２を供給しながら、エッチング液７２が半導体基板７０のエッジ部７３ (断面が半円形）の外周７４に沿って裏面７５に廻り込まないように、半導体基板７０の直下に配置されたリングブローノズル７６に形成されたリング状スリット７７から、窒素ガス等の不活性ガス７８を半導体基板７０の裏面７５に半径方向外側に向けて吹き付けている。

特願２００３−３４１１２１号

しかしながら、このエッチング方法においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
エッチング液７２は半導体基板７０の裏面７５までは廻り込まないものの、エッチング処理後の半導体基板７０のエッジ部７３の断面形状は、図３に示すように、外周７４の下側、即ち、エッチング液７２が廻り込んだ部分までエッチングされる為、片面ずつ両面をエッチングした場合に、二重エッチングされる部分ができ、エッジ部７３の均一なエッチングが難しい。このように、エッチング液７２の裏面７５への廻り込みは防止できるが、エッジ部７３におけるエッチング液７２の液切れの位置は半導体基板７０の裏面７５の外端とエッジ部７３の外周７４の下端との境界位置Ｋ付近となっていた。
エッチング液７２の廻り込みの原因として、エッチング液７２に作用する表面張力が、エッチング液７２に作用する遠心力及び重力の合力より大きいためと考えられる。特に、半導体基板７０の回転速度が遅い場合には、エッチング液７２が廻り込み易くなる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、エッチング液の廻り込みを半導体基板の厚み方向中心位置までとし、両面エッチング時の処理範囲を両面均一にすることにより、製品の品質の向上を図ることができる半導体基板処理装置及び半導体基板処理方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る半導体基板処理装置は、円板状の半導体基板の中央部を真空吸引させて保持するテーブル部を有する半導体基板固定手段と、該半導体基板固定手段ごと前記半導体基板を回転させ更に昇降も行う回転駆動昇降手段と、前記半導体基板固定手段に保持された前記半導体基板の表面にノズルからエッチング液を供給するエッチング液供給手段とを備える半導体基板処理装置において、前記テーブル部の外側位置でかつ該テーブル部に搭載された前記半導体基板の裏面側下方に設けられ、前記テーブル部に載置された前記半導体基板の裏面外周部の半径方向外側に向けて斜め上方向に気体を均一に噴出するリング状スリットと、該噴出された気体を前記テーブル部に搭載された前記半導体基板の裏面側に沿って該半導体基板の厚み方向中心位置の外側端部まで導くガイド部とを有するリングブローノズルを、前記半導体基板固定手段と完全に独立して設けている。

本発明に係る半導体基板処理装置において、前記リングブローノズルの前記ガイド部には、その上端位置から半径方向外側に水平に対して１０〜６０度の下り傾斜面を設けてもよい。
本発明に係る半導体基板処理装置において、前記リングブローノズルの前記ガイド部の内側は断面円弧状の曲面に形成してもよい。

前記目的に沿う本発明に係る半導体基板処理方法は、回転する半導体基板の表面にエッチング液を供給し、該半導体基板の裏面外周部の半径方向外側に向けて斜め上方向に気体を均一に噴出しながら該半導体基板の片面ずつ両面をエッチングする方法であって、前記半導体基板の裏面外周部に均一に噴出された気体は、前記半導体基板の裏面側に沿って該半導体基板の厚み方向中心位置の外側端部まで導かれ、前記エッチング液が前記外側端部より下面側に廻り込むのを防止し、前記半導体基板の厚み方向中心位置でエッチングを止める。
本発明に係る半導体基板処理方法において、前記気体は空気又は窒素ガスでもよい。

請求項１〜３記載の半導体基板処理装置及び請求項４、５記載の半導体基板処理方法においては、半導体基板の裏面外周部に均一に噴出される気体が半導体基板の厚み方向中心位置の外側端部まで導かれるので、この外側端部より下面側にエッチング液が廻り込むのを防ぎ、半導体基板の厚み方向中心位置でエッチングを止めることができる為、両面をエッチングした場合において、エッジ部を均一にエッチングすることができる。

特に、請求項２記載の半導体基板処理装置においては、リングブローノズルのガイド部の上端位置から半径方向外側に水平に対して１０〜６０度の下り傾斜面を設けているので、エッチング液を下り傾斜面に沿って容易に排出でき、この結果、エッチング液は半導体基板の下面側に廻り込み難くなる。
請求項３記載の半導体基板処理装置においては、リングブローノズルのガイド部の内側は断面円弧状の曲面に形成しているので、気体の流路が滑らかとなり、流れの乱れ（渦発生）が無いガス層を作ることができ、廻り込み防止効果が高まる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る半導体基板処理装置の模式的な構成図、図２は同半導体基板処理装置における半導体基板とリングブローノズルとの関係を示す説明図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る半導体基板処理装置１０は、半導体基板１１の表面１５を片面ずつエッチングし、両面をエッチングする装置であって、円板状の半導体基板１１の中央部を真空吸引させて保持するテーブル部１２を有する半導体基板固定手段の一例である真空吸引チャック１３と、真空吸引チャック１３ごと半導体基板１１を回転させ更に昇降も行う回転駆動昇降手段１４と、真空吸引チャック１３に保持された半導体基板１１の表面１５にノズル１６からエッチング液１７を供給するエッチング液供給手段１８とを備えている。

半導体基板処理装置１０は、更に、テーブル部１２の外側位置でかつテーブル部１２に搭載された半導体基板１１の裏面１９側下方に設けられ、テーブル部１２に載置された半導体基板１１の裏面１９外周部の半径方向外側に向けて斜め上方向に気体の一例である窒素ガス２０を均一に噴出するリング状スリット２１と、噴出された窒素ガス２０をテーブル部１２に搭載された半導体基板１１の裏面１９側に沿って半導体基板１１の厚み方向中心位置Ｔの外側端部Ｓまで導くガイド部２２とを有するリングブローノズル２３を、真空吸引チャック１３と完全に独立して備えている。以下、これらについて詳細に説明する。

エッチング液供給手段１８のノズル１６はＬ形の支持アーム２４の先端部に固定されており、支持アーム２４の基部はモータ２５により旋回可能に構成され、ノズル１６は回転する半導体基板１１の中心位置から半径方向外側に沿ってスキャンできるようになっている。
真空吸引チャック１３のテーブル部１２に搭載された半導体基板１１の外側周囲には、昇降可能なリング状のカップ２６が設けられており、半導体基板１１の回転による遠心力により半導体基板１１の半径方向外側に飛散するエッチング液１７を回収し、回収された使用済みのエッチング液１７を外部に排出するようになっている。リングブローノズル２３及びカップ２６を内部に収納する有底のシンク２７が設けられており、シンク２７底部の中心部を貫通して回転駆動昇降手段１４の支持部２８が設けられている。

図２に示すように、リングブローノズル２３は２分割構造となっており、リングブローノズル２３は、外周部２９の下側に半径方向外側に沿って上側に傾斜した上傾斜面３０を備えたリング板状の上側ノズル分割体３１と、上側ノズル分割体３１の上傾斜面３０に対向して僅少の平行な隙間（スリット幅）Ｇをあけて配置された下傾斜面３２を備えた下側ノズル分割体３３とを有している。対向する上傾斜面３０と下傾斜面３２によってリング状スリット２１が形成され、厚さｔ (例えば、０．６〜１．２ｍｍ）を有する半導体基板１１の裏面１９の外周部に窒素ガス２０が均一にブローされるようになっている。

リングブローノズル２３にはガイド部２２の上端Ｕから半径方向外側に、水平に対して傾斜角度βが１０〜６０°（本実施の形態では、４５°）の下り傾斜面３５が設けられている。下り傾斜面３５の垂直方向の距離ｃは１．５〜３ｍｍ（本実施の形態では、２ｍｍ）としている。ガイド部２２の上端Ｕと半導体基板１１の外側端部Ｓとの水平方向の距離ｄは、０．１〜０．７ｍｍ（本実施の形態では、０．５ｍｍ）としている。
リングブローノズル２３のガイド部２２の内側は断面円弧状（半径Ｒ＝１〜３ｍｍ、本実施の形態では、２ｍｍ）の曲面に形成されている。

かかる構成により、図１の拡大図に示すように、リングブローノズル２３のリング状スリット２１から窒素ガス２０が半導体基板１１の裏面１９の外周部に均一に噴出され、ガイド部２２と半導体基板１１の裏面１９の外周部との間に形成される微小隙間にガイドされて、ガイド部２２の上端Ｕ及び半導体基板１１の外側端部Ｓにより形成された噴出口位置で、エッチング液１７がこの噴出口に流入するのを阻止することができる。従って、従来のように、エッチング液１７がエッジ部３６の上側から下側に廻り込むことはない。即ち、窒素ガス２０により、半導体基板１１の表面１５側のエッチング液１７が遠心力及び自重に抗して表面張力により、半導体基板１１のエッジ部３６の裏面１９側に廻り込むのを防止することができる。

次いで、半導体基板処理装置１０を用いた本発明の一実施の形態に係る半導体基板処理方法について説明する。なお、半導体基板１１の外径Ｄ＝２００ｍｍ、厚さｔ＝０．８ｍｍとする。
真空吸引チャック１３のテーブル部１２に半導体基板１１を搭載して、真空吸引によりテーブル部１２に半導体基板１１を固定する。
回転駆動昇降手段１４を操作して、半導体基板１１の中心軸を垂直として半導体基板１１を回転速度＝６００ｒｐｍ以下で回転する。

モータ２５を駆動して、支持アーム２４に固定されたノズル１６を半導体基板１１の上方で、半導体基板１１の中心位置から半径方向外側に回動させながら、半導体基板１１の表面１５にエッチング液１７を供給する。同時に、リングブローノズル２３のリング状スリット２１から窒素ガス２０を半導体基板１１の裏面１９の外周部に噴出させる。
これにより、リング状スリット２１から噴出した窒素ガス２０は、ガイド部２２の内側と半導体基板１１の裏面１９の外周部との間の微小隙間にガイドされて、ガイド部２２の上端Ｕ及び半導体基板１１の外側端部Ｓで形成される微小隙間を陽圧とするので、微小隙間にエッチング液１７が流入するのを阻止することができる。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の半導体基板処理装置及び半導体基板処理方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

本実施の形態において、リングブローノズル２３のガイド部２２の上端Ｕから半径方向外側に水平に対して１０〜６０度の下り傾斜面３５を設けたが、これに限定されず、必要に応じて、下り傾斜面を省略することもできる。
リングブローノズル２３のガイド部２２の内側は断面円弧状の曲面に形成したが、これに限定されず、必要に応じて、その他の形状とすることもできる。また、半導体基板の裏面外周部の半径方向外側に向けて噴出する気体を窒素ガスとしたが、空気であってもよい。

本発明の一実施の形態に係る半導体基板処理装置の模式的な構成図である。 同半導体基板処理装置における半導体基板とリングブローノズルとの関係を示す説明図である。 従来例に係る半導体基板処理装置における半導体基板とリングブローノズルとの関係を示す説明図である。

符号の説明

１０：半導体基板処理装置、１１：半導体基板、１２：テーブル部、１３：真空吸引チャック（半導体基板固定手段）、１４：回転駆動昇降手段、１５：表面、１６：ノズル、１７：エッチング液、１８：エッチング液供給手段、１９：裏面、２０：窒素ガス（気体）、２１：リング状スリット、２２：ガイド部、２３：リングブローノズル、２４：支持アーム、２５：モータ、２６：カップ、２７：シンク、２８：支持部、２９：外周部、３０：上傾斜面、３１：上側ノズル分割体、３２：下傾斜面、３３：下側ノズル分割体、３５：下り傾斜面、３６：エッジ部

Claims (5)

1. 円板状の半導体基板の中央部を真空吸引させて保持するテーブル部を有する半導体基板固定手段と、該半導体基板固定手段ごと前記半導体基板を回転させ更に昇降も行う回転駆動昇降手段と、前記半導体基板固定手段に保持された前記半導体基板の表面にノズルからエッチング液を供給するエッチング液供給手段とを備える半導体基板処理装置において、
   前記テーブル部の外側位置でかつ該テーブル部に搭載された前記半導体基板の裏面側下方に設けられ、前記テーブル部に載置された前記半導体基板の裏面外周部の半径方向外側に向けて斜め上方向に気体を均一に噴出するリング状スリットと、該噴出された気体を前記テーブル部に搭載された前記半導体基板の裏面側に沿って該半導体基板の厚み方向中心位置の外側端部まで導くガイド部とを有するリングブローノズルを、前記半導体基板固定手段と完全に独立して設けたことを特徴とする半導体基板処理装置。
2. 請求項１記載の半導体基板処理装置において、前記リングブローノズルの前記ガイド部には、その上端位置から半径方向外側に水平に対して１０〜６０度の下り傾斜面が設けられていることを特徴とする半導体基板処理装置。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の半導体基板処理装置において、前記リングブローノズルの前記ガイド部の内側は断面円弧状の曲面に形成されていることを特徴とする半導体基板処理装置。
4. 回転する半導体基板の表面にエッチング液を供給し、該半導体基板の裏面外周部の半径方向外側に向けて斜め上方向に気体を均一に噴出しながら該半導体基板の片面ずつ両面をエッチングする方法であって、
   前記半導体基板の裏面外周部に均一に噴出された気体は、前記半導体基板の裏面側に沿って該半導体基板の厚み方向中心位置の外側端部まで導かれ、前記エッチング液が前記外側端部より下面側に廻り込むのを防止し、前記半導体基板の厚み方向中心位置でエッチングを止めることを特徴とする半導体基板処理方法。
5. 請求項４記載の半導体基板処理方法において、前記気体は空気又は窒素ガスであることを特徴とする半導体基板処理方法。

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