JP2007297657A - 吸着パット及び基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板表面のみを薬液で処理する基板処理方法において、基板の脱離の際に基板表面に所望しない異物の付着を防止し得る吸着パット及びこれを有する基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板と吸着した状態で該基板を溶液に浸漬して処理を行う基板処理装置に使用する吸着パットであって、該基板と吸着する主面と、該基板の外周に沿って配置される外側面と、該主面に形成される吸引孔とを有し、該主面と該外側面とを含む断面形状において、該主面に対応する線と、該外側面に対応する線とでなす角は、鋭角であることを特徴とする。
【選択図】図1A

Description

本発明は、基板を保持する吸着パット及びこれを有する基板処理装置に係り、特に基板の裏面が処理されないように真空吸着を用いて基板裏面の周縁部を保持する吸着パット及びこれを有する基板処理装置に関する。
溶液中に基板を浸漬した状態で、基板の裏面が処理されないように、基板の表面側のみを処理する基板処理装置としては、例えば、特許文献1に開示の陽極化成装置がある。
図5は、特許文献1に示す基板処理装置の概略図である。この陽極化成装置は、HF溶液107を貯溜する陽極化成槽108と、陽極化成槽108に一体化されたホルダ102と、陽極化成槽108に配置されシリコン基板101に電圧を印加して陽極化成を行い電極106a、106bとを有する。ホルダ102には、開口部103が設けられ、この開口部103に沿って、溝が設けられ、この溝に、吸着パット104がはめ込まれている。
吸着パット104は、シリコン基板101の裏面の一部と吸着する保持部と、断面形状が凹型またはU型の吸着溝104aと、この吸着溝の空間を減圧して基板を吸着させるための吸引孔105とを有する。
陽極化成装置を用いた基板処理において、まず、シリコン基板101は、吸引孔105にラインを介して接続されたポンプ(図示せず)を介して吸着パット104と真空吸着された状態で、HF溶液107に浸漬される。HF溶液107に浸漬されたシリコン基板101には、電極106a、106bに電圧を印加することにより、電流が流される。その後、電圧の印加によりシリコン基板101の処理が終了すると、陽極化成槽108からHF溶液107を排出して、シリコン基板101を大気中に露出する。このシリコン基板101は、陽極化成槽108から脱離されるべく、吸引孔105を介して吸着パット104と吸着させていた真空雰囲気を破壊するように、窒素などの不活性ガスがラインに注入される。これにより、シリコン基板101の陽極化成処理が完了する。
吸着パット104は、上述のような形状及びシリコン基板101等との関係を有することにより、シリコン基板101をHF溶液107に浸漬した状態であっても、HF溶液107がシリコン基板101の表面のみに接触することとなる。従って、シリコン基板101の裏面にHF溶液107が接触することを防止する。この状態で、電極106a、106bに電圧を印加してシリコン基板101に電流を流すことで、シリコン基板101の表面にのみ多孔質層が形成され、シリコン基板101の裏面には、HF溶液107が接触し得ないので、多孔質層が形成されない。
図6A、図6Bに示すように、このような基板処理において、HF溶液107は、シリコン基板101と吸着パット104との間を介して、ラインに混入する場合がある。混入したHF溶液107は、真空破壊の際、不活性ガスに押し戻されるかたちで、真空吸着ラインを逆流することとなる。この場合、逆流した溶液は、更に吸着パット104とシリコン基板101との隙間、ないしは、吸着パット104とホルダ102との隙間を通り抜け、基板の端部付近に噴き出してくる場合がある。特に、HF溶液107の噴き出し部がシリコン基板101より上部にある場合には、噴き出したHF溶液107がシリコン基板101の表面まで回りこみ、シリコン基板表面をつたって落下することになる。真空吸着ラインへ混入する溶液中には、反応副生成物を主とする異物が多く含まれる為、シリコン基板101の表面をつたうと、その部位に、異物付着残留したり、液滴が基板表面に残留し、乾燥するために、ウォーターマークを形成する場合があった。
また、特許文献2に開示されるようなELTRANと呼ばれるSOIウェーハ作製方法では、特許文献1に記載の方法で形成される多孔質シリコン層を利用してSOIウェーハを作製する。上記したような異物は、SOIウェーハの品質に影響を及ぼすことがある。例えば、作成した多孔質シリコンに、一度、真空吸着ラインへ吸い込まれた溶液が逆流し、付着すると、異物が多孔質シリコンの表面に残る。その結果、この異物の付着部位ではエピタキシャルシリコン層が形成されないため、SOIウェーハでは、SOI層が欠落した欠陥となる。斯かるSOI層の欠落は、デバイスチップを作製した場合、回路の動作不良を引き起こす可能性がある。
即ち、多孔質シリコン表面の異物、ウォーターマークを減少させるため、上述のような真空吸着ラインから逆流する溶液が基板表面に回り込まないようにすることが求められていた。
特許第3376258号公報 特許第2608351号公報
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、基板表面のみを薬液で処理する基板処理方法において、基板の脱離の際に基板表面に所望しない異物の付着を防止し得る吸着パット及びこれを有する基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明による吸着パットは、基板と吸着した状態で該基板を溶液に浸漬して処理を行う基板処理装置に使用する吸着パットであって、該基板と吸着する主面と、該基板の外周に沿って配置される外側面と、該主面に形成される吸引孔とを有し、該主面と該外側面とを含む断面形状において、該主面に対応する線と、該外側面に対応する線とでなす角は、鋭角であることを特徴とする。
一方、本発明による基板処理装置は、溶液を貯溜する陽極化成槽と、基板と吸着する吸着パットと、該基板と該吸着パットとを吸着させる吸引圧を印加するポンプと、を有する基板処理装置であって、該吸着パットは、該基板を吸着する主面と、該基板の外周に沿って配置される外側面と、該主面に形成される吸引孔とを有し、該主面と該外側面とを含む断面形状において、該主面に対応する線と、該外側面に対応する線とでなす角は、鋭角であることを特徴とする。
本発明によれば、基板の表面に、所望しない異物やウォーターマークの付着を防止することが可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態につき説明する。
(本発明による吸着パット)
本発明による吸着パットは、基板と吸着した状態で該基板を溶液に浸漬して処理を行う基板処理装置に使用する吸着パットであって、該基板と吸着する主面と、該基板の外周に沿って配置される外側面と、該主面に形成される吸引孔とを有し、該主面と該外側面とを含む断面形状において、該主面に対応する線と、該外側面に対応する線とでなす角は、鋭角であることを特徴とする。
図1Aは、本発明による吸着パットを有する基板処理装置の概略図を示し、図1Bは、本発明による吸着パットの縦断面図を示す。まず、図1Bを主に参照しながら、本発明による吸着パットについて、詳述する。
図1Bは、円環形を有する本発明による吸着パットにおいて、この円環の中心軸を含む縦断面図であって、(A)及び(B)は、それぞれ、接地面に対して最も上方及び下方に位置する吸着パットの縦断面である。
図1Bに示すように、本発明による吸着パット304は、基板301と吸着する主面3041と、基板301の外周に沿って配置される外側面3043とを有する。吸着パット304の外側面3043の形状は、主面3041と外側面3043とを含む断面形状において、主面3041に対応する線と、外側面3043に対応する線とでなす角が鋭角であるような形状を有する。つまり、外側面3043は、図1Bに記載のαが0°を越えて90°未満となるような形状を有する。特に、接地面に対して上方に位置する吸着パットにおいて、αがこのような範囲となるように、外側面3043を有することが好ましい。本発明による吸着パット304は、このような形状を有することにより、基板301と吸着パット304とを吸着させる真空雰囲気の破壊時にラインに混入した溶液が逆流しても、この溶液が基板301の表面側に回り込むことを防止することが可能となる。αが0°以下であると、本発明による吸着パットは、外側面3043を有し得ず、90°以上となると、本発明による上述の効果が奏し得ない。
本発明による吸着パットは、基板301の外周に沿って形成された形状を有すれば特に制約はなく、基板301の形状が例えば円形である場合、吸着パットは、円環形を有する。吸着パットが円環形を有する場合を例として、以下に説明する。
本発明による吸着パットにおいて、外側面3043は、溝3045を有することが好ましい。また、この溝3045は、吸着パットを基板処理装置に装着した際に外側面3043が基板処理装置の接地面から上方向に向くように、外側面3043に形成されることがより好ましい。また、溝3045は、吸着パットの外周全域に渡って形成されることが好ましい。本発明による吸着パットは、このような形状を有することにより、ラインに混入した溶液がこの外側面3043の溝3045を流動することで、基板301の表面側への回り込みを防止する。
本発明による吸着パットは、吸着パット304の主面3041に、吸引圧を印加するポンプ309に連通する吸引孔3046を有する。吸引孔3046は、主面3041と外側面3043とを含む断面形状において、吸引孔に対応する断面が見出されるように、主面に形成されていることが好ましい。つまり、円形の主面3041の円周方向の全体に渡って、帯状に形成されていてもよい。吸着パットがこのような形状を有することにより、吸着パットと基板との吸着力をさらに増大させ得る。
また、吸引孔3046は、主面3041から裏面3042まで貫通されてもよい。さらに、本発明による吸着パットは、基板301の周縁に沿った第1の部材と、この第1の部材の内周側に隙間をおいて配置された第2の部材とにより構成されてもよい。このように第1の部材と第2の部材とで構成された吸着パットの場合、これら第1の部材と第2の部材との間で形成される隙間部(吸引孔3046に相当)に、吸引圧を印加するポンプに連通するラインを接続してもよい。このようにして、斯かる隙間部を減圧することにより、基板301と吸着パット304とを密着させてもよい。
さらに、本発明による吸着パットの外周は、基板の外周以上の大きさを有することが好ましい。つまり、円形の基板を想定した場合、このような大きさを有すると、円環形の吸着パットの外周は、基板と吸着パットとを吸着させた際、基板の外周の外側に配置されることとなる。このような形状を有することにより、上述の効果を奏するとともに、基板の表面を効率的に処理することが可能となる。
本発明による吸着パットは、上述の通りであれば、特にその形状は制約されない。図2B、図3B及び図4Bは、図1Bに記載の吸着パットの変形例であって、本発明による吸着パットの縦断面図の例示的な形状を示したものである。なお、これらの縦断面図は、上述の図1Bに説明したものに対応する。
本発明による吸着パット404は、例えば、主面4041と外側面4043とでなす角度αが0°を越えて90°未満であれば、内側面4044の形状は、制約されない。また、吸引孔5046は、上述のように、主面5041から裏面5042へと延びるように形成されていてもよい。さらに、吸着パット604のように、吸着パットを基板処理装置に装着した際、接地面に平行する吸着パットの中心面の上方に位置する外側面6043の形状が0°<α<90°を満たせば、この中心面の下方にある外側面6043の形状は、特に限定されない。
本発明による吸着パットの材質は、特に限定されないが、陽極化成法用いる溶液(HF)に耐性を有する点、及び基板と効率よく密着させ得る点を考慮して、ゴム材であることが好ましい。このような例としては、例えば、バイトン、カルレッツ等が挙げられる。
(本発明による基板処理装置)
本発明による基板処理装置は、溶液を貯溜する陽極化成槽と、基板と吸着する吸着パットと、該基板と該吸着パットとを吸着させる吸引圧を印加するポンプと、を有する基板処理装置であって、該吸着パットは、該基板を吸着する主面と、該基板の外周に沿って配置される外側面と、該主面に形成される吸引孔とを有し、該主面と該外側面とを含む断面形状において、該主面に対応する線と、該外側面に対応する線とでなす角は、鋭角であることを特徴とする。
図1Aは、本発明による基板処理装置の断面概略図である。本発明による基板処理装置は、フッ化水素酸(以下、HF)溶液などの溶液307を貯溜する陽極化成槽308と、基板301と吸着する上述の吸着パット304と、基板301と吸着パット304とを吸着させる吸引圧を印加するポンプ309とを有する。
吸着パット304は、基板保持具302に設けられた溝にはめ込まれてもよい。基板保持具302は、円形の開口部(図1Aにおいて、上部の基板保持具302と、下部の基板保持具302との間の部位に相当)を有してもよい。吸着パット304は、吸着パット304の吸引孔3046に接続されたラインを介して、ポンプ309と接続される。なお、このラインは、真空圧に耐え得るものであることが好ましい。
次に、本発明による基板処理装置の基板処理方法について、説明する。基板301は、吸着パット304を介して接続されたポンプ309が印加する吸引圧により、吸着パット304と吸着する。基板301は、吸着パット304を介して基板保持具302に保持される。基板301は、この状態で溶液307に浸漬される。基板301は、基板301を挟むように例えば陽極化成槽308の壁部に配置された電極(図示せず)間に電圧を印加して、処理される。その後、溶液307を陽極化成槽308から排出し、基板301と吸着パット304との吸着が解除される。このようにして、基板の処理が完了する。
本発明において、基板処理の対象となる基板301としては、特に限定されないが、上記した陽極化成法であれば、シリコン、より好ましくは単結晶シリコンが例示される。基板の形状は、円板状のシリコンデバイスプロセス用いられるいわゆるシリコンウェーハが好適に用いられる。
本発明において、基板301と吸着パット304とを吸着する圧力としては、溶液307中で上述の電圧等の印加中においても、基板301と吸着パット304とが吸着され得る圧力であれば、特に制約はないが、略真空であることが好ましい。なお、この目的を達成し得る圧力であれば、0気圧に限りなく近い必要はない。
本発明において、「基板処理」とは、例えば、陽極化成法が挙げられるが、特にこれに限定されない。
陽極化成反応によるシリコン基板の多孔質化、即ち細孔の形成処理は、例えばHF溶液中で行なわれる。基板の表面側と裏面側とのそれぞれの溶液に白金等で形成された電極を配置し、両電極間に基板表面側が陽極となるように電流を流すことにより陽極化成反応が進行し、基板表面側に多孔質層が形成される。
陽極化成以外の処理としては、メッキ、エッチング等が挙げられるが、特に基板の表面のみを選択的に処理する場合に好適に用いられる。
基板と吸着パットとの吸着を解除する方法としては、吸着パットとポンプとを接続したラインに予め接続した供給ラインから不活性ガス等のガスを供給し、この供給ライン内の圧力を復圧することにより、行ってもよい。供給するガスは、窒素の他、酸素、空気などであってもよいし、アルゴン、ヘリウムなどであってもよく、特に制限はない。また、吸着パットと吸着した状態の基板を、大気中に載置して、真空開放する方法であってもよい。
本発明による基板処理装置は、このような態様を有するものであれば、特に制約はなく、図2A、図3A及び図4Aは、本発明による基板処理装置の断面概略図の例を示す。なお、これらの基板処理装置を構成する各要素は、上述と同様の機能を有する。
(実施例1)
本発明の実施例を、図3Bを用いて説明する。
基板501の大きさが200mmであるシリコンウェーハを、陽極化成槽508内の基板保持具502にはめられた吸着パット504に吸着させる。吸着パット504は、減圧可能な配管でポンプ509と接続される。なお、吸着パット504の寸法等は、以下の通りである。
吸着パット504の内径:φ186mm
吸着パット504の外径:φ205mm
吸着パット504の厚み:4.4mm
基板501と吸着するために基板501の外形に沿って吸着パット504に形成される吸引孔の幅:1.5mm
この吸引孔の深さ:0.7mm
周方向に均等に配置され、吸引孔とポンプとを接続する、吸着パッドの裏面に貫通する孔の直径:0.5mm
基板より外側の側面の凹部は、少なくとも1つは有し、厚み方向で、基板の裏面と吸着する側より厚み方向1.1mmの位置に1つ設け、同時に内側の側面の同位置にも凹部を1つ設ける。(図1B)
基板501の吸着パット504への貼り付け位置は、基板501の中心線と吸着パット504の中心線とが同一線上に乗るように配置する。このように配置した状態で、ポンプ509を用いて吸引圧を印加することにより、基板501と吸着パット504とを保持する。
陽極化成槽508にHFとアルコールとからなる溶液507を供給し、基板501を溶液507中に浸漬した後、基板501が陽極になるように5Aの直流電流を3分間、10Aの直流電流を1分間の順で印加し、基板501の表面に多孔質シリコン層を形成する。
その後、溶液507を陽極化成槽508より排液し、基板501表面を大気中に露出する。さらに、基板501を吸着パット504から脱離すべく、ポンプ509による真空吸引を停止し、配管に窒素ガスを注入する。窒素ガスの注入中、基板501を目視観察したところ、基板501の上側の吸着パット504と基板保持具502との隙間からは、配管から逆流した液滴が出てくる様子が観察された。しかしながら、この液滴は、基板501表面に流れることなく、吸着パット504の外側面5043に形成された溝5045を通って下方に流れ落ちた。
陽極化成槽508から取り外した基板501は、水洗槽(図示せず)でリンスしたのち、スピン乾燥法により乾燥した。かかるウェーハを、レーザー散乱式異物検出装置SP1(KLA−Tencor社製)で観察したところ、観測された異物の個数は3個であって、特に局在した様子は見られなかった。
(比較例)
比較として、吸着パットの側面に溝を設けない形状(図6A)のパッドを用い、同様にして多孔質シリコン層を形成した。基板を10枚処理したところ、2枚の基板において、吸着パットから取り外すために配管に窒素ガスを導入した際、液滴が基板表面を流れる様子が観察された。かかる基板を同様に上記のSP1装置で観察したところ、液滴の流れる様子の観察されなかった基板の異物数は、1〜8個であったのに対し、液滴の流れた基板の異物数はそれぞれ42個と87個であった。増加した異物の大半は、液滴が流れた部位に相当する位置に連鎖状に並んでいた。
かかる基板を用い、特許文献2に記載の方法に従い、SOI膜厚70nmのSOIウェーハを作製した。作製したSOIウェーハは、本実施例のパッドを用いたものが200枚であり、比較例のパッドを用いたものが195枚である。これらSOIウェーハを上記のSP1装置で観察した。その結果、SOI層が欠落している異物に相当する直径1μmのポリスチレン粒子相当以上の大きさをもつ異物の個数は、本発明による吸着パットを用いたものでは、平均5個であったのに対し、比較例では、平均40個であった。従って、本発明による吸着パットを用いた場合には、異物の個数が有意に減少していた。
(実施例2)
基板の大きさが200mmであるシリコンウェーハを用い、以下の寸法等を有する吸着パットを用いた。
吸着パットの内径:φ186mm
吸着パットの外径:φ205mm
吸着パットの厚み:4.4mm
基板と吸着するために基板の外形に沿って吸着パットに形成される吸引孔の幅:1.5mm
この吸引孔の深さ:0.7mm
基板より外側の側面の凹部は、少なくとも1つは有し、厚み方向で、基板の裏面と吸着する側より厚み方向1.1mmの位置に1つ設ける。
基板の吸着パットへの貼り付け位置は、基板の中心線と吸着パットの中心線とが同一線上に乗るように配置する。HFを主とする溶液を陽極化成槽より回収し基板表面が溶液中から大気中に露出した後、基板を脱離すべく例えば不活性ガスを注入する。
(実施例3)
基板の大きさが200mmであるシリコンウェーハを用いる。また、以下の寸法等を有する円環状の2つの部材(基板の中心から遠い側に配置される部材を、外側の部材と称し、中心に近い側に配置される部材を、内側の部材と称する。)からなる、バイトン製の吸着パットを用いる。
外側の部材の内径:φ198mm
外側の部材の外径:φ205mm
外側の部材の厚み:4.4mm
基板より外側の側面の凹部は、少なくとも1つは有し、厚み方向で、基板の裏面と吸着する側より厚み方向1.1mmの位置に1つ設ける。
内側の部材の内径:φ186mm
内側の部材の外径:φ196mm
内側の部材の厚み:4.4mm
基板の吸着パットへの貼り付け位置は、基板の中心線と吸着パットの中心線とが同一線上に乗るように配置する。HFを主とする溶液を陽極化成槽より回収し基板表面が溶液中から大気中に露出した後、基板を脱離すべく例えば不活性ガスを注入する。
(実施例4)
基板の大きさが200mmであるシリコンウェーハを用い、以下の寸法等を有するバイトン製の吸着パットを用いた。
吸着パットの内径:φ186mm
吸着パットの外径:φ205mm
吸着パットの厚み:4.4mm
基板と吸着するために基板の外形に沿って吸着パットに形成される吸引孔の幅:1.5mm
この溝の深さ:0.7mm
基板より外側の側面の凹部は、少なくとも1つは有し、厚み方向で、基板の裏面と吸着する側より厚み方向1.1mmの位置に1つ設け、且つ凹部は、基板の上半周分のみ設置する。
基板の吸着パットへの貼り付け位置は、基板の中心線と吸着パットの中心線とが同一線上に乗るように配置する。HFを主とする溶液を処理槽より回収し基板表面が溶液中から大気中に露出した後、基板を脱離すべく例えば不活性ガスを注入する。
本発明による基板処理装置の断面概略図である。 本発明による吸着パットの縦断面図である。 本発明による基板処理装置の断面概略図である。 本発明による吸着パットの縦断面図である。 本発明による基板処理装置の断面概略図である。 本発明による吸着パットの縦断面図である。 本発明による基板処理装置の断面概略図である。 本発明による吸着パットの縦断面図である。 特許文献1に示す基板処理装置の概略図である。 従来技術の問題点を説明する図である。 従来技術の問題点を説明する図である。
符号の説明
101 シリコン基板
102 ホルダ
103 開口部
104 吸着パット
104a 吸着溝
105 吸引孔
106a 電極
106b 電極
107 HF溶液
108 陽極化成槽
301 基板
302 基板保持具
304 吸着パット
307 溶液
308 陽極化成槽
309 ポンプ
401 基板
402 基板保持具
404 吸着パット
407 溶液
408 陽極化成槽
409 ポンプ
501 基板
502 基板保持具
504 吸着パット
507 溶液
508 陽極化成槽
509 ポンプ
601 基板
602 基板保持具
604 吸着パット
607 溶液
608 陽極化成槽
609 ポンプ
3041 主面
3042 裏面
3043 外側面
3044 内側面
3045 溝
3046 吸引孔
4041 主面
4042 裏面
4043 外側面
4044 内側面
4045 溝
4046 吸引孔
5041 主面
5042 裏面
5043 外側面
5044 内側面
5045 溝
5046 吸引孔
6041 主面
6042 裏面
6043 外側面
6044 内側面
6045 溝
6046 吸引孔
α 主面と外側面とでなす角度

Claims (6)

  1. 基板と吸着した状態で該基板を溶液に浸漬して処理を行う基板処理装置に使用する吸着パットであって、
    該基板と吸着する主面と、
    該基板の外周に沿って配置される外側面と、
    該主面に形成される吸引孔と
    を有し、
    該主面と該外側面とを含む断面形状において、該主面に対応する線と、該外側面に対応する線とでなす角は、鋭角であることを特徴とする吸着パット。
  2. 前記外側面は、溝を有する、請求項1に記載の吸着パット。
  3. 前記吸引孔は、該吸引孔に対応する断面が前記断面形状のいずれにおいても見出されるように、形成されている、請求項1又は2に記載の吸着パット。
  4. 前記吸引孔は、当該吸着パットの裏面に貫通されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の吸着パット。
  5. 当該吸着パットの外周は、前記基板の外周以上の大きさを有する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の吸着パット。
  6. 溶液を貯溜する陽極化成槽と、
    基板と吸着する吸着パットと、
    該基板と該吸着パットとを吸着させる吸引圧を印加するポンプと、
    を有する基板処理装置であって、
    該吸着パットは、
    該基板を吸着する主面と、
    該基板の外周に沿って配置される外側面と、
    該主面に形成される吸引孔と
    を有し、
    該主面と該外側面とを含む断面形状において、該主面に対応する線と、該外側面に対応する線とでなす角は、鋭角であることを特徴とする基板処理装置。
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