JP2021061274A - 基板処理ノズル - Google Patents
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Abstract
Description
例えば特許文献1では、基板中心(回転軸線)を中心とする基板表面の円状の起伏部をエッチングするため、回転軸線周りで基板を回転させながら、上記起伏部の頂上部にエッチング液をノズルで供給しつつ、頂上部よりも回転軸線から遠い位置に別のノズルでエッチング抑制液を供給する装置が記載されている。
また、従来のWet処理装置において、浸漬方式では基板表面と化学溶液が全面的に接触するため部分的なエッチングは不可能である。また、枚葉方式の場合も、基板表面に供給した化学溶液は液体質量や液体供給方向の影響もあるため、基板表面で化学溶液を部分的に留めて制御することは不可能であった。
前記基板のエッチング対象領域に薬液を吐出する薬液吐出口と、該薬液吐出口に前記薬液を供給する薬液供給ラインと、前記薬液吐出口と前記薬液供給ラインが設けられたノズルボディとを有しており、
前記ノズルボディは、さらに、前記基板のエッチング対象領域以外の領域におけるエッチングを防ぐための抑制流体を吐出する1つ以上の抑制流体吐出口と、該抑制流体吐出口に前記抑制流体を供給する抑制流体供給ラインが設けられており、
前記抑制流体吐出口は、前記薬液吐出口を中心として周囲に設けられており、
前記抑制流体吐出口から吐出された前記抑制流体による抑制流体壁が前記基板に向けて形成可能なものであり、該抑制流体壁に囲まれた前記基板のエッチング対象領域に前記薬液吐出口から前記薬液が吐出されて前記エッチング対象領域のみエッチング処理が可能なものであることを特徴とする基板処理ノズルを提供する。
該1つのリング形状の抑制流体吐出口からの円筒形状の前記抑制流体壁が前記基板のエッチング対象領域を囲むものとすることができる。
前記導入ラインは単経路又は複数経路であり、
前記整流ラインは、前記抑制流体吐出口と連結する円筒形状の吐出路と、前記導入ラインと連結する円環路と、前記吐出路から外側に向かって放射状に伸びて前記円環路と連結する複数の放射路とを有するものとすることができる。
該3つ以上の矩形状の抑制流体吐出口の各々からの前記抑制流体壁が、隣り合う抑制流体壁同士で合流して前記基板のエッチング対象領域を囲むものとすることができる。
前記整流ラインは、スリット形状であり、かつ、前記導入ライン側から前記抑制流体吐出口側に向かって幅広となるものとすることができる。
(第一の実施態様)
図1は本発明における基板処理ノズル(単に、ノズルとも言う)1の一例を示す縦断面図である。
まず、ノズル1の主な構成について述べる。図1に示すように、ノズル1の本体であるノズルボディ2には基板Wのエッチング対象領域(エッチング対象領域TR)に薬液を吐出する薬液吐出口3、薬液吐出口3に薬液を供給する薬液供給ライン4が設けられている。また、この他、ノズルボディ2には基板のエッチング対象領域以外の領域(非対称領域NR)におけるエッチングを防ぐための抑制流体を吐出する1つ以上の抑制流体吐出口5、抑制流体吐出口5に抑制流体を供給する抑制流体供給ライン6が設けられている。図1では薬液供給ライン4や抑制流体供給ライン6に網掛けが施されている。
なお抑制流体吐出口5は、薬液吐出口3を中心として周囲に設けられている。薬液の吐出と抑制流体の吐出を1つのノズルで可能であり簡便である。
したがって、基板Wにおいて抑制流体壁7の内側、つまりは抑制流体壁に囲まれたエッチング対象領域TRでは薬液が留まってエッチング処理を行うことができ、その一方で抑制流体壁7の外側、つまりは非対称領域NRには薬液が届かず、エッチング処理を防ぐことができる。あるいは薬液が届いたとしても、抑制流体により希釈されていてエッチングを極めて抑制可能である。
以下、本発明のノズル1の各構成について詳述する。
また、薬液供給ライン4の材質は、セラミックス、フッ素系樹脂、PEEK、PPS、PE、およびPPのうちのいずれかの材質からなるものとすることができる。薬液による腐食を効果的に防ぐことができるので好ましい。当然、使用する薬液により適宜決定することができる。
このような比較的少ない流量で吐出可能なものであったり、間欠的な吐出が可能なものであれば、基板Wの表面上、吐出された薬液が抑制流体壁7で囲まれた内側で撹拌される状態を維持し易く、より確実に、より効率的にエッチング対象領域TRのみをエッチング処理することができる。
このリング形状の抑制流体吐出口5により、円筒形状の抑制流体壁7を基板Wに向けて形成することができ、基板Wのエッチング対象領域TRを囲むことができる。平面視においてリング形状でエッチング対象領域TRをより確実に囲むことができる。したがって、円状の凸領域に対して特に有効である。
導入ライン10は単経路とすることもできるし、複数経路とすることもできる。抑制流体供給口9から整流ライン11まで適切に抑制流体を供給できるものであれば良い。
このような構成によって、抑制流体供給口9から供給されて導入ライン10を通って入ってきた抑制流体が、整流ライン11を介して抑制流体吐出口5からより均一に吐出され易くなり、より均一な抑制流体壁7を形成することが可能になる。したがって、より確実に、基板Wのエッチング対象領域TRを抑制流体壁7で囲って非対象領域NRと隔てることができ、ひいてはエッチング対象領域TRのみのエッチング処理を一層確実なものとすることができる。
まず、部分エッチングを必要とする基板Wを用意する。そして、光干渉式膜厚計や分光干渉レーザー変位計などで、基板Wの表面での結晶構造単位で数える程度の凸領域(エッチング対象領域TR)の位置の座標を認識する。
この座標情報をもとに、基板Wの凸領域上方に基板処理ノズル1を移動して配置する。
抑制流体供給口9に抑制流体(例えば純水)を供給し、抑制流体供給ライン6(導入ライン10および整流ライン11)を経由してリング形状の抑制流体吐出口5から吐出し、円筒形状の抑制流体壁7(純水壁)を基板Wに向けて形成する。これにより、エッチング対象領域TRを抑制流体壁7で囲う。
薬液供給口8に薬液を供給し、薬液供給ライン4を経由して薬液吐出口3から吐出し、薬液を基板Wのエッチング対象領域TRに向けて供給する。
規定時間エッチング処理を行い、薬液供給終了後に純水供給を終了する。
以上の工程により、非対象領域NRでのエッチング処理を防ぎつつ、凸領域であるエッチング対象領域TRのみエッチング処理を行うことができ平坦化することができる。
図1、2の第一の実施態様では抑制流体吐出口の形状が1つのリング形状のものを例に挙げて説明したが、これとは別の実施態様の例を以下に説明する。
図3は本発明における基板処理ノズル101の別の一例を上面から見た透視図である。また図4は図3のA−A縦断面図であり、図5は図3のB−B縦断面図である。
ノズル101の主な構成は、ノズルボディ102、薬液吐出口103.薬液供給ライン104、抑制流体吐出口105、抑制流体供給ライン106である。図3−5では抑制流体供給ライン106に網掛けが施されている。
なお抑制流体吐出口105は、薬液吐出口103を中心として周囲に設けられている。
また、抑制流体吐出口105から抑制流体壁107が基板Wに向けて形成可能であり、該抑制流体壁107に囲まれた基板Wのエッチング対象領域TRに薬液吐出口103から薬液が吐出されてエッチング対象領域TRのみエッチング処理が可能なものである。
ノズルボディ102には、抑制流体供給口109が設けられており、ここから抑制流体供給ライン106へ抑制流体を供給可能になっている。なお、ポンプが配設されており、ノズルボディ102内への抑制流体の供給流量、ひいては抑制流体吐出口105からの吐出流量を適宜調整することが可能である。
なお、抑制流体吐出口105の各々からの吐出により形成される抑制流体壁107が、隣り合うもの同士が合流してエッチング対象領域TRを囲うことができるものであればよく、隣り合う抑制流体吐出口105同士はつながっていなくて良い。
このような第二の実施態様では、平面視において多角形状の凸領域に対して有効である。
以下では、図3−5のように、抑制流体吐出口が4つの場合を例に挙げて説明する。
図3に示すように、平面視において、薬液供給口108(および薬液供給ライン104)を中心とし、該中心に向かって四方のノズルボディ102の側面から導入ライン110が伸びている。
(実施例)
図1−2に示す本発明の基板処理ノズル1を用いて、以下に示す手順1〜10でSOIウエハの表面層であるSi層(SOI層)の部分エッチングを行い、エッチング量の測定を行った。
1.ウエハ断面がSi、SiO2、Siで形成されたSOIウエハ(直径200mm)を用意し、表面のSOI層について光干渉方式センサーを使用して面内の厚み分布を測定した。
2.ノズル1を有するエッチング処理装置に、分布測定したSOI層を上にしてSOIウエハを水平置きにした。
3.ノズル1をSOI層中央付近に垂直に設置した。
4.抑制流体である純水を、抑制流体供給口9から供給し、抑制流体供給ライン6を介して抑制流体吐出口5から吐出し、SOIウエハに向けて円筒形状の純水壁(抑制流体壁7)を形成した(吐出流量:1.5L/min)。この純水壁を維持しつつ、薬液として酸(具体的にはフッ酸)を薬液供給口8から供給し、薬液供給ライン4を介して薬液吐出口3から吐出した(吐出流量:0.4L/min)。このとき、薬液は純水壁に囲まれた領域に吐出された。
5.上記の純水および酸の供給を停止し、SOIウエハに向けてオゾン水を供給してSOIウエハの表面上に薄い酸化膜を形成させた。
6.オゾン水の供給を停止した。
7.4−6の操作を5回繰り返し、SOIウエハの表面層であるSOI層に対し、部分的な僅かなエッチング処理を行った。
8.7の操作・処理後にリンス溶液を供給し、その後SOIウエハを乾燥した。
9.処理後のSOI層について、面内厚み分布を光干渉方式センサーを使用して確認した。
10.処理前と処理後のSOI層の膜厚を差し引きして、面内のエッチング量を図6に算出した。
このように、本発明のノズル1を用いれば、所望の箇所のみ部分的に簡便にエッチング処理することができる。
3、103…薬液吐出口、 4、104…薬液供給ライン、
5、105…抑制流体吐出口、 6、106…抑制流体供給ライン、
7、107…抑制流体壁、 8、108…薬液供給口、
9、109…抑制流体供給口、
10、110…導入ライン、 11、111…整流ライン、
12…吐出路、 13…円環路、 14…放射路、
TR…エッチング対象領域、 NR…エッチング対象領域以外の領域
W…基板。
Claims (16)
- 基板をエッチングする薬液を吐出する基板処理ノズルであって、
前記基板のエッチング対象領域に薬液を吐出する薬液吐出口と、該薬液吐出口に前記薬液を供給する薬液供給ラインと、前記薬液吐出口と前記薬液供給ラインが設けられたノズルボディとを有しており、
前記ノズルボディは、さらに、前記基板のエッチング対象領域以外の領域におけるエッチングを防ぐための抑制流体を吐出する1つ以上の抑制流体吐出口と、該抑制流体吐出口に前記抑制流体を供給する抑制流体供給ラインが設けられており、
前記抑制流体吐出口は、前記薬液吐出口を中心として周囲に設けられており、
前記抑制流体吐出口から吐出された前記抑制流体による抑制流体壁が前記基板に向けて形成可能なものであり、該抑制流体壁に囲まれた前記基板のエッチング対象領域に前記薬液吐出口から前記薬液が吐出されて前記エッチング対象領域のみエッチング処理が可能なものであることを特徴とする基板処理ノズル。 - 前記抑制流体吐出口は、前記薬液吐出口を囲う1つのリング形状のものであり、
該1つのリング形状の抑制流体吐出口からの円筒形状の前記抑制流体壁が前記基板のエッチング対象領域を囲むものであることを特徴とする請求項1に記載の基板処理ノズル。 - 前記抑制流体供給ラインは、前記ノズルボディ内に前記抑制流体を導入する導入ラインと、該導入ラインと前記抑制流体吐出口とを連結する整流ラインとを有しており、
前記導入ラインは単経路又は複数経路であり、
前記整流ラインは、前記抑制流体吐出口と連結する円筒形状の吐出路と、前記導入ラインと連結する円環路と、前記吐出路から外側に向かって放射状に伸びて前記円環路と連結する複数の放射路とを有するものであることを特徴とする請求項2に記載の基板処理ノズル。 - 前記抑制流体吐出口からの前記抑制流体の吐出流量が3L/min以下のものであることを特徴とする請求項3に記載の基板処理ノズル。
- 前記整流ラインは、PEEK、PPS、PET、および石英のうちのいずれかの材質からなるものであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の基板処理ノズル。
- 前記抑制流体吐出口は、前記薬液吐出口の周囲に設けられた3つ以上の矩形状のものであり、
該3つ以上の矩形状の抑制流体吐出口の各々からの前記抑制流体壁が、隣り合う抑制流体壁同士で合流して前記基板のエッチング対象領域を囲むものであることを特徴とする請求項1に記載の基板処理ノズル。 - 前記矩形状の抑制流体吐出口が4つあり、前記薬液吐出口の四方に設けられているものであることを特徴とする請求項6に記載の基板処理ノズル。
- 前記抑制流体供給ラインは、前記抑制流体吐出口ごとに設けられており、各々、前記ノズルボディ内に前記抑制流体を導入する導入ラインと、該導入ラインと前記抑制流体吐出口とを連結する整流ラインとを有しており、
前記整流ラインは、スリット形状であり、かつ、前記導入ライン側から前記抑制流体吐出口側に向かって幅広となるものであることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の基板処理ノズル。 - 前記抑制流体吐出口からの前記抑制流体の吐出速度が1m/sec以上のものであることを特徴とする請求項8に記載の基板処理ノズル。
- 前記整流ラインは、PEEK、PPS、PET、および石英のうちのいずれかの材質からなるものであることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の基板処理ノズル。
- 前記薬液供給ラインは単経路であり、セラミックス、フッ素系樹脂、PEEK、PPS、PE、およびPPのうちのいずれかの材質からなるものであることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の基板処理ノズル。
- 前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出流量が1L/min以下のものであることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の基板処理ノズル。
- 前記薬液吐出口からの前記薬液の吐出が間欠的なものであることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の基板処理ノズル。
- 前記基板が、フォトマスク、ガラスディスク、Siウエハ、Geウエハ、GaAsウエハ、およびSiCウエハのうちのいずれか、または、フラットパネル、および多層セラミックスのうちのいずれか、の製造工程に使用される基板であることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の基板処理ノズル。
- 前記薬液が、無機酸溶液、無機アルカリ溶液、有機酸溶液、有機アルカリ溶液、オゾン水、および電解水のうちのいずれかであるか、または、これらのうち2種類以上を混合した溶液であることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の基板処理ノズル。
- 前記抑制流体が、純水または不活性ガスであることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の基板処理ノズル。
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