JP3749848B2 - 基板周縁処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板の周縁部を表面処理するための装置に関する。各種基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル用ガラス基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）のデバイス形成面、非デバイス形成面および端面の全域に銅薄膜などの金属薄膜を形成した後、この金属薄膜の不要部分をエッチング除去する処理が行われる場合がある。たとえば、配線形成のための銅薄膜はウエハのデバイス形成面のデバイス形成領域に形成されていればよく、デバイス形成面の周縁部（たとえば、ウエハの周縁から幅３mm程度の部分）、非デバイス形成面および端面に形成された銅薄膜は不要となるから、この不要な銅薄膜を除去する処理が行われる。
【０００３】
また、ウエハのデバイス形成面に金属薄膜が選択的に形成された場合であっても、デバイス形成面の金属薄膜を形成した領域以外の領域やウエハの端面および非デバイス形成面に付着した金属イオンを除去する処理が行われる場合がある。
たとえば、ウエハのデバイス形成面の周縁部に形成されている金属薄膜を除去する装置は、ウエハをほぼ水平に保持した状態で回転するスピンチャックと、このスピンチャックに保持されているウエハの上面（デバイス形成面）の周縁部に向けてエッチング液を吐出するエッジリンスノズルと、スピンチャックに保持されたウエハの上面のほぼ中心に純水を供給するための純水ノズルとを備えている。
【０００４】
金属薄膜を除去する際には、スピンチャックによってウエハが回転され、その回転しているウエハの上面の周縁部に向けてエッジリンスノズルからエッチング液が吐出される。エッジリンスノズルからエッチング液が吐出されている間、純水ノズルからウエハの上面の中心に向けて純水が供給される。
これにより、ウエハの上面の中央部の領域（デバイス形成領域）は純水に覆われた状態となり、エッジリンスノズルからウエハの上面に供給されたエッチング液は、ウエハの上面の中央部から周縁に向けて流れる純水により押し流される。したがって、ウエハの上面中央部のデバイス形成領域に向けてエッチング液のミストが飛散しても、そのエッチング液のミストは、デバイス形成領域上に形成された金属薄膜に直に付着するおそれがない。ゆえに、デバイス形成領域の金属薄膜がエッチング液による腐食を受けるおそれがない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の従来装置では、ウエハの上面の純水で覆われたデバイス形成領域とエッチング液によって金属薄膜が除去される領域との境界付近において、エッチング液が純水で希釈されるために金属薄膜が良好に除去されず、ウエハの表面に残る金属薄膜の端面が下方に向けて広がる傾斜面となるという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板の周縁部に表面処理液による表面処理を良好に施すことができる基板周縁処理装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、表面処理液を用いて基板（Ｗ）の周縁部を表面処理する基板周縁処理装置であって、基板の下面を吸着して基板をほぼ水平に保持する基板吸着保持手段（２）と、この基板吸着保持手段に保持された基板の下面の周縁部に表面処理液を供給する表面処理液供給手段（３）と、ほぼ円錐形状の外形を有し、かつ、上記基板吸着保持手段に保持された基板の上面にほぼ平行に対向する基板対向面（５３）を有し、この基板対向面の基板の周縁部に対応する環状の領域内に設けられた気体吐出口（５３２；５３３）から、基板の上面の周縁部に向けて気体を供給する気体供給機構（５）と、上記気体供給機構の円錐面（５５）に洗浄液を供給する洗浄液供給手段（６１）とを含むことを特徴とする基板周縁処理装置である。
【０００８】
括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、たとえば、基板吸着保持手段に保持された基板の下面周縁部に表面処理液を供給しつつ、その基板の上面の周縁部に向けて気体吐出口から気体を供給して、基板の下面から上面への表面処理液の回り込み量を制御することにより、基板の周縁部に表面処理液による表面処理を施すことができる。
【０００９】
また、基板の上面中央部を純水で保護する構成とは異なり、基板の上面の中央部と表面処理液による表面処理を施すべき周縁部との境界付近で表面処理液が希釈されるといったことがないから、基板の上面周縁部に対して良好な表面処理を施すことができる。
しかも、表面処理液が希釈されていないから、表面処理液を再利用することができ、この再利用によって、表面処理液の消費量の低減を図ることができる。
さらに、洗浄液供給手段を備えたことにより、気体供給機構の円錐面を洗浄液で洗浄することができる。ゆえに、円錐面に付着した表面処理液のミストが乾燥して結晶化することを防止でき、表面処理液の結晶による基板の汚染を防止することができる。
また、請求項２記載の発明は、上記気体供給機構の円錐面（５５）に向けてガスを供給するガス供給手段（６２）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板周縁処理装置である。
この発明によれば、ガス供給手段を備えたことにより、気体供給機構の円錐面に付着した洗浄液を除去して乾燥させることができる。ゆえに、表面処理液の結晶による基板の汚染をさらに防止することができる。さらに、上記気体供給機構の円錐面に向けて供給されたガスは、装置内に広がって装置内の雰囲気を清浄に維持することができる。
請求項３記載の発明は、表面処理液を用いて基板（Ｗ）の周縁部を表面処理する基板周縁処理装置であって、基板の下面を吸着して基板をほぼ水平に保持する基板吸着保持手段（２）と、この基板吸着保持手段に保持された基板の下面の周縁部に表面処理液を供給する表面処理液供給手段（３）と、ほぼ円錐形状の外形を有し、かつ、上記基板吸着保持手段に保持された基板の上面にほぼ平行に対向する基板対向面（５３）を有し、この基板対向面の基板の周縁部に対応する環状の領域内に設けられた気体吐出口（５３２；５３３）から、基板の上面の周縁部に向けて気体を供給する気体供給機構（５）と、上記気体供給機構の円錐面（５５）に向けてガスを供給するガス供給手段（６２）とを含むことを特徴とする基板周縁処理装置。
この発明によれば、たとえば、基板吸着保持手段に保持された基板の下面周縁部に表面処理液を供給しつつ、その基板の上面の周縁部に向けて気体吐出口から気体を供給して、基板の下面から上面への表面処理液の回り込み量を制御することにより、基板の周縁部に表面処理液による表面処理を施すことができる。
また、基板の上面中央部を純水で保護する構成とは異なり、基板の上面の中央部と表面処理液による表面処理を施すべき周縁部との境界付近で表面処理液が希釈されるといったことがないから、基板の上面周縁部に対して良好な表面処理を施すことができる。
しかも、表面処理液が希釈されていないから、表面処理液を再利用することができ、この再利用によって、表面処理液の消費量の低減を図ることができる。
さらに、上記気体供給機構の円錐面に向けて供給されたガスは、装置内に広がって装置内の雰囲気を清浄に維持することができる。
【００１０】
表面処理液を再利用する場合、請求項８に記載のように、上記基板吸着保持手段の側方を取り囲むように設けられて、基板から飛散する表面処理液を捕獲するための処理液捕獲手段（４）をさらに含むことが好ましい。この処理液捕獲手段を備えることにより、基板から飛散する表面処理液を捕獲することができ、この捕獲した表面処理液を再利用に供することができる。上記気体吐出口は、請求項４に記載のように、上記環状の領域に沿って形成された長穴であって、上記環状の領域内に複数設けられていてもよい。さらに請求項５に記載のように、上記気体吐出口は、上記環状の領域内に複数設けられていて、これらの複数の気体吐出口は、上記環状の領域に沿った複数の列をなしていて、互いに隣接する列で千鳥配置となるように設けられていてもよい。
【００１１】
また、請求項７に記載のように、上記気体供給機構の基板対向面は、基板よりも大きなサイズに形成されていてもよい。
【００１２】
また、請求項９に記載のように、上記気体供給機構は、上記表面処理液供給手段によって基板の下面の周縁部に表面処理液が供給されている間、基板対向面が基板の上面に２mm以下の間隔を空けた近接位置に配置されるものであってもよい。
さらに、請求項１０に記載のように、上記基板吸着保持手段は、上記表面処理液供給手段によって基板の下面の周縁部に表面処理液が供給されている間、当該基板を５０〜５００rpmの回転速度で回転させる基板回転手段（２４）を含むものであってもよい。
【００１３】
請求項６記載の発明は、上記気体供給機構の基板対向面には、ほぼ中心に、基板の上面の中央部に向けて気体を吐出する中央気体吐出口（５３１）がさらに形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板周縁処理装置である。
この発明によれば、基板の上面と基板対向面との間に気体を供給することができ、基板の上面中央部を気体で覆うことができる。これにより、基板の上面中央部が表面処理液で侵されるのを良好に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板周縁処理装置の構成を具体的に示す断面図である。この基板周縁処理装置は、ほぼ円形の基板であるウエハＷの周縁部および端面に形成されている不要な金属薄膜（たとえば、銅薄膜）をエッチング液によって除去するための装置である。
【００１７】
この基板周縁処理装置は、処理室１内に、バキュームチャック２を備えている。バキュームチャック２は、ほぼ鉛直に配置されたチャック軸２１と、このチャック軸２１の上端にほぼ水平に固定された円板状の吸着ベース２２とを含む。チャック軸２１は、たとえば、円筒状に形成されることによって吸気路２３を内部に有しており、この吸気路２３の上端は、吸着ベース２２の内部に形成された吸着路を介して、吸着ベース２２の上面に形成された吸着口に連通されている。また、チャック軸２１には、モータなどを含む回転駆動機構２４から回転力が入力されるようになっている。
【００１８】
これにより、バキュームチャック２は、吸着ベース２２上にウエハＷがデバイス形成面を上方に向けて載置された状態で、吸気路２３の内部を排気することにより、ウエハＷの非デバイス形成面（下面）を真空吸着してほぼ水平に保持することができる。そして、この状態で回転駆動機構２４からチャック軸２１に回転力を入力することにより、吸着ベース２２に吸着保持したウエハＷを、そのほぼ中心を通る鉛直軸線（チャック軸２１の中心軸線）まわりにほぼ水平な面内で回転させることができる。
【００１９】
バキュームチャック２の側方には、バキュームチャック２に保持されたウエハＷの下面周縁部にエッチング液を供給するためのエッジリンスノズル３が配置されている。エッジリンスノズル３には、図示しないエッチング液供給源から延びたエッチング液配管３１が接続されており、このエッチング液配管３４１の途中部に介装された図示しないバルブを開閉することによって、エッジリンスノズル３の先端の吐出口からウエハＷの下面周縁部にエッチングを供給したり、そのエッチング液の供給を停止したりすることができるようになっている。
【００２０】
エッジリンスノズル３からウエハＷの下面周縁部にエッチング液が供給されている間、回転駆動機構２４からチャック軸２１に回転力が入力されて、ウエハＷは所定の回転方向にほぼ一定の回転速度で回転される。これにより、ウエハＷの下面周縁部に供給されたエッチング液は、ウエハＷの下面を伝って周縁に向かって流れる。ウエハＷの周縁に至ったエッチング液は、その一部がウエハＷの端面を伝って上面へと回り込み、残りはウエハＷの周縁から側方へと飛散する。
【００２１】
なお、ウエハＷの回転速度は、５０〜５００rpmの範囲内で設定されるとよく、好ましくは１００〜２００rpmの範囲内で設定されるとよい。
このウエハＷの周縁から側方へ飛散するエッチング液を捕獲するために、バキュームチャック２の周囲を取り囲むようにエッチング液捕獲壁４が形成されている。エッチング液捕獲壁４は、ウエハＷの回転軸線に対してほぼ回転対称の形状を有しており、バキュームチャック２に保持されたウエハＷの端面に対向する上方部の内面は、ウエハＷの回転軸線に対向するように開いた断面く字状のエッチング液捕獲部４１となっている。ウエハＷの周縁から側方に飛散したエッチング液は、エッチング液捕獲部４１に捕獲され、このエッチング液捕獲部４１からエッチング液捕獲壁４の内面を伝って下方へ流れる。そして、エッチング液捕獲壁４の最下部まで流下したエッチング液は、図示しない回収ラインへと流れ込んで回収されるようになっている。
【００２２】
一方、バキュームチャック２の上方には、ほぼ円錐形状の外形を有する遮断板５が配置されている。遮断板５は、アーム５１の先端に固定された取付ブロック５２に、下面５３（基板対向面）がバキュームチャック２に保持されたウエハＷの上面とほぼ平行をなして対向するように取り付けられている。また、アーム５１に関連して、遮断板５を昇降させるための昇降駆動機構５６が設けられており、この昇降駆動機構５６によって、バキュームチャック２に対するウエハＷの搬入出時には、遮断板５が上方に大きく上昇され、ウエハＷに対する処理時には、ウエハＷの上面に微小な間隔（好ましくは、２．０mm以下）を空けた近接した位置まで下降される。
【００２３】
遮断板５の内部は、中空となっており、この遮断板５の内部空間には、取付ブロック５２に形成された窒素ガス供給路５２１と連通している。窒素ガス供給路５２１には、図示しない窒素ガス供給源から延びた窒素ガス供給管５４が接続されていて、遮断板５の内部空間には、窒素ガス供給管５４を流れてくる窒素ガスが窒素ガス供給路５２１を通して供給されるようになっている。また、遮断板５の下面５３には、ほぼ中心にたとえば円形の中央気体吐出口５３１が形成され、バキュームチャック２に保持されたウエハＷの周縁部に対向する円環状の領域内に、複数の周縁気体吐出口５３２が形成されている。複数の周縁気体吐出口５３２は、図２に示すように、下面５３の周縁に沿った円弧状の長穴であって、ウエハＷの周縁部に対向する円環状の領域に沿って２列に形成されている。そして、内側（下面５３の中心側）形成された周縁気体吐出口５３２と外側（下面５３の周縁側）に形成された周縁気体吐出口５３２とは、下面５３の周方向にずれて、いわゆる千鳥状に並んでいる。
【００２４】
バキュームチャック２に保持されて回転しているウエハＷの下面周縁部にエッジリンスノズル３からエッチング液が供給されている間、窒素ガス供給管５４を流れてくる窒素ガスが、窒素ガス供給路５２１を通して遮断板５の内部空間に供給される。そして、この遮断板５の内部空間に供給された窒素ガスは、下面５３に形成された中央気体吐出口５３１および周縁気体吐出口５３２からウエハＷの上面に向けて吐出される。これにより、ウエハＷの下面から上面へと回り込むエッチング液は、ウエハＷの上面の周縁から中心に向けて所定幅だけ入り込んだところで、周縁気体吐出口５３２から吐出される窒素ガスにより、その所定幅の周縁部領域よりも内方の領域に流れ込むことが阻止される。また、上記所定幅の周縁部領域よりも内方の領域（デバイス形成領域）は、中央気体吐出口５３１から吐出される窒素ガスにより満たされている。したがって、ウエハＷの上面中央部のデバイス形成領域にエッチング液が流れ込むおそれがなく、デバイス形成領域にエッチング液によるダメージを与えることなく、ウエハＷの下面周縁部から端面を伝って上面に回り込むエッチング液により、ウエハＷの下面周縁部、端面および上面周縁部に形成された金属薄膜を除去することができる。
【００２５】
また、ウエハＷの上面中央部のデバイス形成領域を純水で保護する構成とは異なり、ウエハＷの上面のデバイス形成領域と周縁部領域との境界付近でエッチング液が希釈されるといったことがないから、ウエハＷの上面周縁部の金属薄膜を良好に除去することができ、ウエハＷの上面にほぼ直交した端面を有する金属薄膜が残されたウエハＷを得ることができる。
さらに、エッチング液が希釈されていないから、ウエハＷから飛散してエッチング液捕獲壁４に捕獲されたエッチング液を再利用することができ、エッチング液を再利用することにより、エッチング液の消費量を著しく低減することができる。
【００２６】
さらにまた、この実施形態では、処理室１の天面に、遮断板５の円錐面５５に洗浄液を供給するための２つの遮断板洗浄ノズル６１、および遮断板５の円錐面５５に向けて窒素ガスなどの不活性ガスを供給するためのガスノズル６２が取り付けられている。そして、所定枚数のウエハＷに対して処理を行う度に、遮断板洗浄ノズル６１から遮断板５の円錐面５５に洗浄液を供給して、その円錐面５５を洗浄液で洗浄する処理が行われるようになっている。これにより、遮断板５の円錐面５５に付着したエッチング液のミストが乾燥して結晶化することを防止でき、エッチング液の結晶によるウエハＷの汚染を防止することができる。
【００２７】
なお、ガス供給ノズル６２からの不活性ガスは、常時、円錐面５５に向けて供給されている。また、この不活性ガスの作用により、円錐面５５上の洗浄液を除去し、乾燥させることができるとともに、処理室１内の雰囲気をクリーンな状態に維持することができる。
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、遮断板５の下面５３に形成されている周縁気体吐出口５３２は、円弧状の長穴であるとしたが、図３に示すように、ほぼ円形の小さな開口であってもよい。すなわち、遮断板５の下面５３には、ほぼ中心にたとえば円形の中央気体吐出口５３１が形成され、ウエハＷの周縁部に対応する円環状の領域内に、ほぼ円形の小さな開口からなる周縁気体吐出口５３３が形成されていてもよい。
【００２８】
また、エッチング液捕獲壁４の上方部の内面には、ウエハＷの回転軸線に対向するように開いた断面く字状のエッチング液捕獲部４１が形成されているとしたが、エッチング液捕獲壁４の形状は変更可能であり、エッチング液捕獲壁４は、たとえば、図４に示すように、上端部がバキュームチャック２（図１参照）に保持されたウエハＷの端面に向かってほぼ水平に延びた断面逆Ｌ字状に形成されて、その内面上端部がウエハＷの下面とほぼ同一平面上に含まれるように配置されていてもよい。この構成によっても、ウエハＷの下面周縁から側方に飛散するエッチング液をエッチング液捕獲壁４で良好に捕獲することができる。
【００２９】
さらに、上述の実施形態では、ウエハＷの上面に窒素ガスを供給するとしたが、窒素ガスに限らず、たとえば、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの他の不活性ガスを供給するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、ウエハＷに対する表面処理の一例として、ウエハＷの周縁部に形成された金属薄膜をエッチング液で除去する処理を取り上げたが、ウエハＷに対する表面処理は、ウエハＷの周縁部を洗浄液で洗浄する周縁部洗浄処理であってもよい。
【００３０】
さらにまた、処理対象の基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板などの他の種類の基板であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板周縁処理装置の構成を具体的に示す断面図である。
【図２】遮断板（気体供給機構）の下面の構成を示す図である。
【図３】遮断板の下面の他の構成を示す図である。
【図４】エッチング液捕獲壁の他の形状について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 処理室
２ バキュームチャック
２４ 回転駆動機構
３ エッジリンスノズル
３１ エッチング液配管
４ エッチング液捕獲壁
４１ エッチング液捕獲部
５ 遮断板
５３ 下面
５５ 円錐面
５３１ 中央気体吐出口
５３２ 周縁気体吐出口
５３３ 周縁気体吐出口
６１ 遮断板洗浄ノズル
６２ ガスノズル
Ｗ ウエハ

Claims (10)

1. 表面処理液を用いて基板の周縁部を表面処理する基板周縁処理装置であって、
   基板の下面を吸着して基板をほぼ水平に保持する基板吸着保持手段と、
   この基板吸着保持手段に保持された基板の下面の周縁部に表面処理液を供給する表面処理液供給手段と、
   ほぼ円錐形状の外形を有し、かつ、上記基板吸着保持手段に保持された基板の上面にほぼ平行に対向する基板対向面を有し、この基板対向面の基板の周縁部に対応する環状の領域内に設けられた気体吐出口から、基板の上面の周縁部に向けて気体を供給する気体供給機構と、
   上記気体供給機構の円錐面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを含むことを特徴とする基板周縁処理装置。
2. 上記気体供給機構の円錐面に向けてガスを供給するガス供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板周縁処理装置。
3. 表面処理液を用いて基板の周縁部を表面処理する基板周縁処理装置であって、
   基板の下面を吸着して基板をほぼ水平に保持する基板吸着保持手段と、
   この基板吸着保持手段に保持された基板の下面の周縁部に表面処理液を供給する表面処理液供給手段と、
   ほぼ円錐形状の外形を有し、かつ、上記基板吸着保持手段に保持された基板の上面にほぼ平行に対向する基板対向面を有し、この基板対向面の基板の周縁部に対応する環状の領域内に設けられた気体吐出口から、基板の上面の周縁部に向けて気体を供給する気体供給機構と、
   上記気体供給機構の円錐面に向けてガスを供給するガス供給手段とを含むことを特徴とする基板周縁処理装置。
4. 上記気体吐出口は、上記環状の領域に沿って形成された長穴であって、上記環状の領域内に複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板周縁処理装置。
5. 上記気体吐出口は、上記環状の領域内に複数設けられていて、
   これらの複数の気体吐出口は、上記環状の領域に沿った複数の列をなしていて、互いに隣接する列で千鳥配置となるように設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板周縁処理装置。
6. 上記気体供給機構の基板対向面には、ほぼ中心に、基板の上面の中央部に向けて気体を吐出する中央気体吐出口がさらに形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板周縁処理装置。
7. 上記気体供給機構の基板対向面は、基板よりも大きなサイズに形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板周縁処理装置。
8. 上記基板吸着保持手段の側方を取り囲むように設けられて、基板から飛散する表面処理液を捕獲するための処理液捕獲手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板周縁処理装置。
9. 上記気体供給機構は、上記表面処理液供給手段によって基板の下面の周縁部に表面処理液が供給されている間、基板対向面が基板の上面に２mm以下の間隔を空けた近接位置に配置されるものであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板周縁処理装置。
10. 上記基板吸着保持手段は、上記表面処理液供給手段によって基板の下面の周縁部に表面処理液が供給されている間、当該基板を５０〜５００rpmの回転速度で回転させる基板回転手段を含むものであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の基板周縁処理装置。

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