JP4854597B2

JP4854597B2 - 基板処理装置及び基板処理方法

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Publication number: JP4854597B2
Application number: JP2007142589A
Authority: JP
Inventors: 嘉文天野; 治郎東島; 聡金子; 正巳飽本; 孝之戸島
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: JP2008300452A

Description

本発明は、基板の周縁部に対してエッチング又は洗浄などの処理を行うための基板処理装置及び基板処理方法に関するものである。

半導体ウエハや液晶基板などの製造工程においては、基板に積層形成した各種膜の周縁部の剥離を防止するとともに基板と膜との密着性を向上させるために、基板の周縁部の膜をエッチング液で除去するエッチング処理を行っている。また、基板の周縁部に付着したパーティクルによって基板が汚染されてしまうのを防止するために、基板の周縁部のパーティクルを洗浄液で除去する洗浄処理を行っている。

これら基板の周縁部に対してエッチングや洗浄などの各種の処理を行うために、従来より、基板処理装置が用いられている。この従来の基板処理装置は、基板の周縁部上方にエッチング液や洗浄液などの処理液を供給するノズルを配設し、回転機構で基板を回転させながらノズルから処理液を基板の周縁部に向けて供給して、処理液で基板の周縁部を処理するように構成している（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２０３９００号公報

ところが、上記従来の基板処理装置では、基板の周縁部上方に配置したノズルから処理液を基板の周縁部に向けて供給していたために、ノズルから供給された処理液が基板の周縁部よりも内側にまで流れ出てしまうことがあり、エッチングや洗浄などの処理を行う必要のない範囲まで処理されて、基板の処理不良が発生するおそれがあった。

そこで、請求項１に係る本発明では、基板の周縁部に対してエッチング又は洗浄などの処理を行う基板処理装置において、基板の周縁部を処理するための周縁処理装置と、周縁処理装置に対して相対的に回転する基板を保持するための基板保持装置とを有し、周縁処理装置は、基板の周縁部に処理液を供給する処理液供給部と、基板に向けてガスを噴出するガス噴出部とを有し、ガス噴出部を処理液供給部よりも基板の周縁部に対して内側に隣設し、前記処理液供給部に、貯留した処理液に前記基板を浸漬させるための処理液貯留室を形成し、前記処理液貯留室に処理液を供給する処理液供給口と前記処理液貯留室から処理液を排出する処理液排出口とを前記基板を挟んで反対側にそれぞれ形成し、前記処理液供給口を前記基板の端部よりも外側に形成し、前記処理液排出口を前記基板の端部よりも内側に形成することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記周縁処理装置は、前記処理液供給部にリンス液を供給可能に構成することにした。

また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記周縁処理装置は、前記処理液供給部に処理液供給部を乾燥させるための乾燥ガスを供給可能に構成することにした。

また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１〜請求項３のいずれかに係る本発明において、前記周縁処理装置は、前記ガス噴出部で噴出したガスを吸引可能に構成することにした。

また、請求項５に係る本発明では、前記請求項１〜請求項４のいずれかに係る本発明において、前記周縁処理装置は、前記ガス噴出部を前記基板を挟んで反対側にそれぞれ形成することにした。

また、請求項６に係る本発明では、前記請求項１〜請求項５のいずれかに係る本発明において、前記周縁処理装置は、前記基板の周縁部に対して内側に向けて相対的に移動可能に構成することにした。

また、請求項７に係る本発明では、前記請求項１〜請求項６のいずれかに係る本発明において、前記周縁処理装置は、前記処理液供給部とガス噴出部を前記基板が挿通可能な形状に形成するとともに、前記ガス噴出部の前記基板と対向する幅を前記処理液供給部の前記基板と対向する幅よりも狭くすることにした。

また、請求項８に係る本発明では、前記請求項１〜請求項７のいずれかに係る本発明において、前記周縁処理装置は、前記処理液供給部の表面を親水性素材で形成するとともに、前記ガス噴出部の表面を撥水性素材で形成することにした。

また、請求項９に係る本発明では、基板の周縁部に対してエッチング又は洗浄などの処理を行う基板処理方法において、基板の周縁部に配設した周縁処理装置を基板に対して相対的に回転させ、周縁処理装置に形成した処理液供給部から基板の周縁部に処理液を供給するとともに、前記処理液供給部よりも基板の内側に隣設したガス噴出部から基板に向けてガスを噴出して、処理液貯留室に貯留した処理液に基板を浸漬させ、基板を挟んで一方側かつ基板の端部よりも外側で処理液を処理液貯留室に供給するとともに、基板を挟んで反対側かつ基板の端部よりも内側で処理液を処理液貯留室から排出しながら基板の周縁部の処理を行うことにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、基板の周縁部に周縁処理装置を配設し、周縁処理装置は、基板の周縁部に処理液を供給する処理液供給部と、基板に向けてガスを噴出するガス噴出部とを有し、ガス噴出部を処理液供給部よりも基板の周縁部に対して内側に隣設しているために、ガス噴出部から噴出するガスによって、基板の反りを矯正して基板の周縁部近傍を平坦に位置精度良く保持することができ、これによって、基板の周縁部の所定範囲を精度良く処理することができる。

以下に、本発明に係る基板処理装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、基板処理装置１は、ケーシング２の内部に基板（ここでは、半導体ウエハ（以下、「ウエハＷ」という。））をターンテーブルＴで吸引保持しながらモーターＭで回転させる基板保持装置３を収容するとともに、この基板保持装置３で保持したウエハＷの周縁部に周縁処理装置４を配設している。なお、以下の基板処理装置１では、周縁処理装置４を固定する一方、基板保持装置３でウエハＷを回転するように構成しているが、本発明では周縁処理装置４がウエハＷに対して相対的に回転できる構造となっていればよく、ウエハＷを固定し、周縁処理装置４を回転可能に構成してもよい。

周縁処理装置４は、進退機構５の先端部に処理ヘッド６を取付けており、進退機構５によって処理ヘッド６を全体的にウエハＷの半径方向へ前進又は後退させることができるようになっている。なお、以下の基板処理装置１では、進退機構５によって処理ヘッド６を進退移動可能に構成しているが、本発明では、周縁処理装置４がウエハＷに対して相対的に進退移動できる構造となっていればよく、ウエハＷを処理ヘッド６に向けて進退移動可能に構成してもよい。

この処理ヘッド６は、図３及び図４に示すように、矩形箱型状のケーシング７の先端部（前端部）にウエハＷの厚みよりも広い上下幅のスリット８をウエハＷと平行に水平状に形成しており、ウエハＷとの間にわずかな間隙（ここでは、約50μm。）を形成した状態でスリット８にウエハＷを挿通させることができ、しかも、その状態で基板保持装置３によってウエハＷを回転させることができ、また、進退機構５によって処理ヘッド６を進退させることができるようになっている。

また、処理ヘッド６には、ウエハＷの周縁部に洗浄液やエッチング液などの処理液を供給するための処理液供給部９とウエハＷに向けて空気や不活性ガスなどのガスを噴出するためのガス噴出部10とを隣り合わせた状態で設けており、処理ヘッド６の中央部に処理液供給部９を形成するとともに、処理液供給部９よりもウエハＷの周縁部に対して内側にガス噴出部10を形成している。ここで、処理液供給部９及びガス噴出部10は、それぞれ所定の上下幅を有してウエハＷを挿通可能な形状に形成しており、ガス噴出部10のウエハＷと対向する上下幅を処理液供給部９のウエハＷと対向する上下幅よりも狭くしている。また、処理液供給部９は、表面を親水性素材でコーティングしており、一方、ガス噴出部10は、表面を撥水性素材でコーティングしている。

処理液供給部９は、処理ヘッド６の平面視中央部に処理ヘッド６の進退方向（ウエハＷの半径方向）へ向けて伸延させるとともにスリット８（ガス噴出部10）に連通させた処理液貯留室11を形成し、この処理液貯留室11の上下幅をスリット８よりも広い上下幅に形成している。処理液貯留室11の上部には、処理液を供給するための処理液供給口12を形成し、処理液貯留室11の後部には、処理液を排出するための処理液排出口13を形成している。ここで、処理液供給口12は、ウエハＷの端部よりも外側に形成して、ウエハＷの表面に処理液が直接供給されないようにし、また、処理液排出口13は、ウエハＷの表面よりも上方に形成して、供給された処理液が処理液貯留室11の内部で貯留するようにしている。なお、処理液供給口12は、処理液貯留室11に連通して形成していればよく、処理液貯留室11の上部に形成した場合に限られず、処理液貯留室11の下部に形成してもよい。また、処理液排出口13も、処理液貯留室11に連通していればよく、処理液貯留室11の上部に形成した場合に限られず、処理液貯留室11の下部に形成してもよい。さらに、図６に図示するように、処理液供給口12と処理液排出口13は、ウエハＷを挟んで反対側に対向させた位置にそれぞれ形成してもよく、また、処理液排出口13は、ウエハＷの端部よりも内側に形成してもよい。

また、処理液供給部９は、処理液供給口12に処理液供給源14とリンス液供給源15と乾燥ガス供給源16とを切替バルブ17を介して連通連結する一方、処理液排出口13に吸引機18を連通連結している。なお、リンス液供給源15や乾燥ガス供給源16からのリンス液や乾燥ガスを供給するための供給口を処理液供給口12とは別個に処理液貯留室11に形成してもよい。

そして、処理液供給部９は、処理液供給源14から供給される処理液を処理液貯留室11に一時的に貯留し、処理液貯留室11において貯留した処理液にウエハＷの周縁部を浸漬させることでウエハＷの周縁部を処理液で処理することができ、吸引機18によって処理液を処理液貯留室11から排出することができるようになっている。また、処理液供給部９は、リンス液供給源15から供給されるリンス液を処理液貯留室11に一時的に貯留し、処理液貯留室11において貯留したリンス液にウエハＷの周縁部を浸漬させることでウエハＷの周縁部をリンス処理することもでき、吸引機18によってリンス液を処理液貯留室11から排出することもできるようになっている。さらに、処理液供給部９は、乾燥ガス供給源16から供給されるガスで処理液貯留室11を乾燥させることができるようになっている。

一方、ガス噴出部10は、処理液貯留室11よりも狭い上下幅のスリット８にガスを噴出するガス噴出口19と噴出したガスを吸引するガス吸引口20とを交互に格子点上に上下にそれぞれ形成し、ガス噴出口19にガス供給源21を圧力制御弁24を介して連通連結するとともに、ガス吸引口20に吸引機22を圧力制御弁25を介して連通連結している。

そして、ガス噴出部10は、ガス供給源21から供給されるガスをガス噴出口19からウエハＷの表面（上面及び下面）に向けて噴出することができ、噴出したガスを吸引機22によってガス吸引口20から外部に排出することができるようになっている。

なお、基板処理装置１は、周縁処理装置４の処理ヘッド６を上下に自由に可動可能に構成するとともに、ガス噴出部10のガス噴出口19からウエハＷの上面及び下面に向けてガスを噴出して、噴出したガスの圧力によってウエハＷとスリット８との間隔を一定に保持するようにしてもよい。

基板処理装置１は、以上に説明したように構成しており、以下に説明するようにしてウエハＷの周縁部を処理するようにしている。

まず、基板処理装置１は、基板保持装置３の上部の所定位置にウエハＷを載置し、基板保持装置３でウエハＷを吸引保持する。

次に、基板処理装置１は、周縁処理装置４の進退機構５によって処理ヘッド６をウエハＷに向けて所定位置まで前進させ、ウエハＷとの間にわずかな間隙を形成した状態でスリット８にウエハＷを挿通させる。

次に、基板処理装置１は、基板保持装置３でウエハＷを回転させ、処理液供給部９の処理液貯留室11に処理液供給源14から処理液を供給し、ガス噴出部10のガス噴出口19からガスを噴出するとともにガス吸引口20からガスを吸引する。そして、基板処理装置１では、処理液供給部９よりもウエハＷの周縁部に対して内側に隣設したガス噴出部10によってウエハＷの表面に向けてガスを噴出することで、噴出するガスの圧力でウエハＷの周縁部近傍を押圧して、ウエハＷとスリット８との間隙を確保しながらウエハＷの周縁部近傍の反りを矯正し、ウエハＷの周縁部を平坦な状態にして処理液貯留室11に浸漬してウエハＷの周縁部の所定範囲を精度良く処理できるようにしている。

このときに、図５に示すように、処理液は、処理液供給部９において、処理液供給口12から供給され、処理液貯留室11に一時的に貯留し、処理液排出口13からオーバーフローして排出される。ここで、処理液貯留室11に供給された処理液は、周縁処理装置４とウエハＷとの相対的な回転により作用する遠心力や処理液供給部９よりもガス噴出部10の上下幅が狭いことにより作用する表面張力によって、ガス噴出部10への浸入が阻害され、処理液貯留室11に一時的に貯留することになる。これにより、基板処理装置１では、処理液貯留室11に貯留した処理液にウエハＷの周縁部が浸漬し、ウエハＷの周縁部の所定範囲だけを処理液で処理することができる。一方、ガスは、ガス噴出部10において、ガス噴出口19からウエハＷの表面に吹き付けられ、ウエハＷとスリット８との間隙に沿って流れ、ガス吸引口20から外部に吸引される。

また、基板処理装置１では、処理液供給部９よりもウエハＷの周縁部に対して内側にガス噴出部10を隣設しているために、ガス噴出口19から噴出されるガスの圧力によって処理液貯留室11に貯留した処理液がウエハＷの内側に向けて流れ出るのを防止する効果もある。また、上下幅の異なる処理液貯留室11とスリット８との境界部分に形成されたエッジ部23に処理液とガスとの境界が形成されるために、基板処理装置１では、進退機構５で処理ヘッド６を進出又は後退させることで、処理液で処理するウエハＷの周縁部の範囲を調節することができるようにしている。なお、基板処理装置１では、処理液供給部９の表面を親水性素材で形成して処理液供給部９に処理液を満たしやすくする一方、ガス噴出部10を撥水性素材で形成して処理液供給部９から処理液がガス噴出部10に流れ出るのを阻害している。

次に、基板処理装置１は、吸引機18で処理液貯留室11に貯留した処理液を強制的に排出し、切替バルブ17で流路を切替えて処理液供給源14からの処理液の供給を停止するとともにリンス液供給源15からリンス液を処理液貯留室11に供給し、リンス液でウエハＷの周縁部の所定範囲をリンス処理する。このときも、上述した処理液での処理と同様に、ガス噴出部10から噴出されるガスの作用でウエハＷの周縁部の所定範囲を精度良くリンス処理することができる。

次に、基板処理装置１は、吸引機18で処理液貯留室11に貯留したリンス液を強制的に排出し、切替バルブ17によってリンス液供給源15からのリンス液の供給を停止し、進退機構５によって処理ヘッド６をウエハ２から離れた位置まで後退させ、ウエハＷの回転によりウエハＷの周縁部を乾燥させるとともに、切替バルブ17によって乾燥ガス供給源16から乾燥ガスを処理液貯留室11に供給して、乾燥ガスで処理液貯留室11の内部を乾燥させる。

以上に説明したように、ウエハＷの周縁部に対してエッチング又は洗浄などの処理を行う上記基板処理装置１では、ウエハＷの周縁部を処理するための周縁処理装置４と、周縁処理装置４に対して相対的に回転するウエハＷを保持するための基板保持装置３とを設けるとともに、周縁処理装置４に、ウエハＷの周縁部に処理液を供給する処理液供給部９と、ウエハＷに向けてガスを噴出するガス噴出部10とを形成し、しかも、ガス噴出部10を処理液供給部９よりもウエハＷの周縁部に対して内側に隣設した構成としている。

そして、上記構成の基板処理装置１では、周縁処理装置４をウエハＷに対して相対的に回転させ、処理液供給部９からウエハＷの周縁部に処理液を供給するとともに、処理液供給部９よりもウエハＷの内側に隣設したガス噴出部10からウエハＷに向けてガスを噴出して、ウエハＷの周縁部の処理を行うようにしている。

そのため、上記構成の基板処理装置１では、処理液供給部９よりもウエハＷの内側に隣設したガス噴出部10から噴出するガスによって、ウエハＷの反りを矯正してウエハＷの周縁部近傍を平坦に位置精度良く保持することができ、これによって、ウエハＷの周縁部の所定範囲を精度良く処理することができる。

特に、上記構成の基板処理装置１では、貯留した処理液にウエハＷを浸漬させるための処理液貯留室11を処理液供給部９に形成しているために、処理液貯留室11に貯留した処理液にウエハＷの周縁部を浸漬させた状態でウエハＷの周縁部を処理することができるので、ウエハＷの周縁部に処理液を確実に接触させることができ、ウエハＷの周縁部の処理を良好に行うことができる。

また、上記基板処理装置１では、処理液供給部９に処理液を供給する処理液供給口12をウエハＷの端部よりも外側に形成しているために、処理液供給口12から供給した処理液が直接的にウエハＷの表面に供給されず、これにより、処理液がウエハＷの表面で飛散してしまうのを防止することができる。

また、図６に示したように、処理液供給部９に処理液を供給する処理液供給口12と処理液供給部９から処理液を排出する処理液排出口13とをウエハＷを挟んで反対側にそれぞれ形成した場合には、新規な処理液をウエハＷの一方側（図６では、ウエハＷの上面側）から供給するとともに処理済の処理液をウエハＷの他方側（図６では、ウエハＷの下面側）から排出することができ、処理液を円滑に流動させることができ、処理するウエハＷの周縁部に常に新規な処理液を供給することができて、ウエハＷの周縁部の処理を良好に行うことができる。

また、図６に示したように、処理液供給部９から処理液を排出する処理液排出口13をウエハＷの端部よりも内側に形成した場合には、ウエハＷの周縁部に処理液を円滑に流動させることができ、これによっても、処理するウエハＷの周縁部に常に新規な処理液を供給することができて、ウエハＷの周縁部の処理を良好に行うことができる。

また、上記構成の基板処理装置１では、処理液供給部９にリンス液を供給可能に構成しているために、処理液での処理を行った後にリンス液でのリンス処理を続けて行うことができ、リンス液によるリンス処理においても処理液と同様に所定範囲を精度良く良好に処理することができる。

また、上記構成の基板処理装置１では、処理液供給部９に処理液供給部９を乾燥させるための乾燥ガスを供給可能に構成しているために、処理液やリンス液を満たした処理液供給部９を良好に乾燥させることができ、新規な処理液に処理後の処理液やリンス液が混入して処理能力が低下するのを防止することができる。

また、上記構成の基板処理装置１では、ガス噴出部10で噴出したガスを吸引可能に構成しているために、噴出したガスをウエハＷの中央部まで拡散させることなく回収することができるとともに、ガスを噴出する圧力を吸引力で微調整して、ウエハＷの周縁を位置精度良く、また、平坦に保持することができる。

また、上記構成の基板処理装置１では、ガス噴出部10をウエハＷを挟んで反対側にそれぞれ形成しているために、それぞれのガス噴出部10でのガスを噴出する圧力を調整することができ、ウエハＷとスリット８との間隙を確保することができるとともに、ウエハＷの周縁を平坦に保持することができる。

また、上記構成の基板処理装置１では、処理液供給部９とガス噴出部10をウエハＷを挿通可能な形状に形成するとともに、ガス噴出部10のウエハＷと対向する幅を処理液供給部９のウエハＷと対向する幅よりも狭くしているために、処理液供給部９からガス噴出部10に処理液が流れ込むのを防止することができ、ウエハＷの周縁部の所定範囲を精度良く処理することができる。

また、上記構成の基板処理装置１では、処理液供給部９の処理液貯留室11の表面を親水性素材で形成するとともに、ガス噴出部10のスリット８の表面を撥水性素材で形成しているために、これによっても、処理液供給部９からガス噴出部10に処理液が流れ込むのを防止することができ、ウエハＷの周縁部の所定範囲を精度良く処理することができる。

さらに、上記構成の基板処理装置１では、周縁処理装置４をウエハＷの内側に向けて相対的に移動可能に構成しているために、周縁処理装置４を進退移動させることで、周縁処理装置４で処理するウエハＷの周縁部の範囲を容易に調整することができる。

基板処理装置を示す平面図。同側面図。周縁処理装置を示す平面図。同断面側面図。周縁処理装置での処理方法を示す説明図。周縁処理装置を示す断面側面図。

符号の説明

１基板処理装置２ケーシング
３基板保持装置４周縁処理装置
５進退機構６処理ヘッド
７ケーシング８スリット
９処理液供給部 10 ガス噴出部
11 処理液貯留室 12 処理液供給口
13 処理液排出口 14 処理液供給源
15 リンス液供給源 16 乾燥ガス供給源
17 切替バルブ 18 吸引機
19 ガス噴出口 20 ガス吸引口
21 ガス供給源 22 吸引機
23 エッジ部 24,25 圧力制御弁
ＭモーターＴターンテーブル
Ｗウエハ

Claims

基板の周縁部に対してエッチング又は洗浄などの処理を行う基板処理装置において、
基板の周縁部を処理するための周縁処理装置と、周縁処理装置に対して相対的に回転する基板を保持するための基板保持装置とを有し、
周縁処理装置は、基板の周縁部に処理液を供給する処理液供給部と、基板に向けてガスを噴出するガス噴出部とを有し、ガス噴出部を処理液供給部よりも基板の周縁部に対して内側に隣設し、
前記処理液供給部に、貯留した処理液に前記基板を浸漬させるための処理液貯留室を形成し、
前記処理液貯留室に処理液を供給する処理液供給口と前記処理液貯留室から処理液を排出する処理液排出口とを前記基板を挟んで反対側にそれぞれ形成し、
前記処理液供給口を前記基板の端部よりも外側に形成し、前記処理液排出口を前記基板の端部よりも内側に形成したことを特徴とする基板処理装置。
前記周縁処理装置は、前記処理液供給部にリンス液を供給可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記周縁処理装置は、前記処理液供給部に処理液供給部を乾燥させるための乾燥ガスを供給可能に構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
前記周縁処理装置は、前記ガス噴出部で噴出したガスを吸引可能に構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。
前記周縁処理装置は、前記ガス噴出部を前記基板を挟んで反対側にそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板処理装置。
前記周縁処理装置は、前記基板の周縁部に対して内側に向けて相対的に移動可能に構成したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
前記周縁処理装置は、前記処理液供給部とガス噴出部を前記基板が挿通可能な形状に形成するとともに、前記ガス噴出部の前記基板と対向する幅を前記処理液供給部の前記基板と対向する幅よりも狭くしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の基板処理装置。
前記周縁処理装置は、前記処理液供給部の表面を親水性素材で形成するとともに、前記ガス噴出部の表面を撥水性素材で形成したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の基板処理装置。
基板の周縁部に対してエッチング又は洗浄などの処理を行う基板処理方法において、
基板の周縁部に配設した周縁処理装置を基板に対して相対的に回転させ、周縁処理装置に形成した処理液供給部から基板の周縁部に処理液を供給するとともに、前記処理液供給部よりも基板の内側に隣設したガス噴出部から基板に向けてガスを噴出して、処理液貯留室に貯留した処理液に基板を浸漬させ、基板を挟んで一方側かつ基板の端部よりも外側で処理液を処理液貯留室に供給するとともに、基板を挟んで反対側かつ基板の端部よりも内側で処理液を処理液貯留室から排出しながら基板の周縁部の処理を行うことを特徴とする基板処理方法。