JP5276420B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
シリコンウエハの主面自体をエッチングするエッチング反応は発熱反応であり、かかるエッチング処理ではウエハの上面が非常に高温になるため、エッチング処理が一層促進されるようになる。しかしながら、ウエハの上面に厚い液膜が形成されていると、この液膜によってウエハから熱が奪われ、ウエハの上面温度が低下してしまう。これにより、エッチングレートがより一層低下してしまう。
この構成によれば、ノズル体移動機構によりノズル体が移動されて、基板の主面におけるエッチング液の着液位置が移動される。ノズル体の移動にともなって、第1シートが、基板の主面における着液位置の進行方向一方側領域に接触しつつ移動される。また、ノズル体の移動にともなって、第2シートが、主面における着液位置の進行方向他方側領域に接触しつつ移動される。
また、失活したエッチング液が排除された後の基板の主面に新鮮なエッチング液が供給されるので、新鮮なエッチング液と失活したエッチング液との混食を防止または抑制することができる。したがって、基板の主面上にエッチング力が比較的低いエッチング液の液膜が形成されることを防止することができ、これにより、エッチング処理のレートを向上させることができる。以上により、基板の主面の全域に対し、高いレートでかつ均一なエッチング処理を施すことができる。
この構成によれば、第1シートおよび第2シートを基板の主面の全域に接触させることができる。このため、失活したエッチング液を基板の主面の全域で排除することができるとともに、薄くてかつ厚みの均一な新鮮なエッチング液の液膜を、基板の主面の全域に形成することができる。
請求項3記載の発明のように、前記第1シートおよび前記第2シートが、前記進行方向に直交する方向に沿うように前記ノズル体に取り付けられたものであってもよい。
この構成によれば、基板の主面に、所定方向に幅を有する帯状のエッチング液が吐出される。この帯状のエッチング液が、同じ方向に沿う第2シートにより均されるので、ノズル体の吐出口からのエッチング液の吐出流量を比較的少量にしても、基板の主面の全域にエッチング液を行き渡らせることができる。これにより、エッチング液の使用流量を低減させつつ、基板の主面に対して良好なエッチング処理を施すことができる。
この構成によれば、ノズル体の進行方向への移動にともなって、第1シートおよび第2シートを基板の主面の全域に接触させることができる。これにより、基板の主面の全域に対し、高いレートでかつ均一なエッチング処理を施すことができる。
この構成によれば、第1シートに接触したエッチング液の一部が、多数の通過孔を通って基板の主面上に残留する。また、第2シートに接触したエッチング液の一部が、小孔を通って基板の主面上に残留する。そのため、第1シートまたは第2シートが通過した直後における基板の主面の乾燥を防止することができる。基板の主面の乾燥が防止されることにより、エッチング処理における面内均一性の低下およびエッチングレートの低下を防止することができる。
この構成によれば、第2シートの移動とともに移動するエッチング液が規制面によって受け止められる。そして、この規制面によって受け止められたエッチング液は、基板の主面上に付与される。そのため、基板の主面の乾燥を抑制または防止することができる。これにより、エッチング処理における面内均一性の低下およびエッチングレートの低下を防止することができる。
この構成によれば、段部にエッチング液が溜められる。段部に溜められたエッチング液は、基板の主面に付与される。このため、比較的多量のエッチング液を基板の主面に付与することができる。これにより、基板の主面の乾燥を、より一層効果的に防止することができる。
また、請求項10に記載のように、前記基板保持手段が、前記支持部(87)および前記規制面(89)を有するベース部材(84)を含んでいてもよい。
請求項12に記載のように、前記基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転手段(7,82)をさらに含んでいてもよい。この場合、基板回転手段によって、ノズル体の進行方向に対する姿勢を変更することができる。これにより、エッチング処理を、基板の主面にムラなく施すことができる。
図1Aは、本発明の一実施形態(第1の実施形態)に係る基板処理装置1の構成を模式的に示す断面図である。図1Bは、図1Aに示す基板処理装置1の構成を模式的に示す平面図である。
この基板処理装置1は、たとえばシリコンウエハからなる円形のウエハWにおけるデバイス形成領域側の表面とは反対側の裏面(上面)に対して、ウエハWのシンニング(薄型化)のためのエッチング処理を施すための枚葉式の装置である。この実施形態では、エッチング液として、たとえばフッ硝酸(フッ酸と硝酸との混合液)が用いられる。
スリットノズル5には、基板支持部材3に保持されたウエハWの上面に対向し、所定のY方向に沿う直線状に開口するスリット吐出口15が形成されている。スリットノズル5は、保持レール(図示せず)によって、Y方向に直交するX方向に沿って往復移動可能に保持されている。X方向およびY方向は、ともに、ウエハWの上面に沿う方向(水平方向)である。スリットノズル5には、スリットノズル駆動機構(ノズル体移動機構)16が結合されている。このスリットノズル駆動機構16の駆動力によって、スリットノズル5を、X方向に沿って往復移動させることができるようになっている。
DIWノズル6は、たとえば連続流の状態でDIWを吐出するストレートノズルであり、スピンチャック4の上方で、その吐出口をウエハWの中央部に向けて配置されている。このDIWノズル6には、DIW供給管19が接続されており、DIW供給源からのDIWがDIW供給管19を通して供給されるようになっている。DIW供給管19の途中部には、DIWノズル6へのDIWの供給および供給停止を切り換えるためのDIWバルブ20が介装されている。なお、図1Bでは、フッ硝酸供給管17、フッ硝酸バルブ18、DIWノズル6、DIW供給管19およびDIWバルブ20の図示を省略している。
スリットノズル5は、Y方向に長い直方体状の外形を有したノズル体22を備えている。ノズル体22のX方向に沿う断面形状は、その下方部が先尖状に形成されている。スリット吐出口15は、ノズル体22の下端面に形成されている。スリット吐出口15の長手方向(Y方向)の長さは、ウエハWの直径よりも大きく設定されている。スリット吐出口15の開口幅は、たとえば約0.5mmである。スリット吐出口15は、Y方向に沿う帯状にフッ硝酸を吐出する。
基板支持部材3は、フッ硝酸に対する耐薬液性を有する材料(樹脂材料)、たとえば、塩化ビニル(polyvinyl chloride)によって形成されている。
収容凹部13の底部28の上面には、ウエハWを支持する支持部としての円環状のシール部材29が、底部28の周縁に沿って配置されている。このシール部材29によってウエハWの下面が支持される。シール部材29は、図3Bに示すようなリップパッキンであってもよいし、面パッキンであってもよい。シール部材29としてリップパッキンを用いる場合にはシール部材29の内周面に剛性を持たせることにより、ウエハWの上面高さを精度よく規定することができる。
収容凹部13の底部28の中央には、吸引用の吸引孔33が形成されている。吸引孔33には、第1吸引管34の一端が接続されている。第1吸引管34には逆止弁31が介装されている。逆止弁31は、吸引孔33から次に述べる真空発生装置35側に吸引されるエアの通過を許容するとともに、逆方向へのエアの流れを阻止している。この第1吸引管34の他端には、第2吸引管48の一端が接続可能になっている。第2吸引管48の他端は、吸引手段としての真空発生装置35に接続されている。第2吸引管48の途中部には、吸引管34の開閉を切り換えるための吸引バルブ36が介装されている。
この基板処理装置1は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置50を備えている。
この制御装置50には、チャック回転駆動機構7、スリットノズル駆動機構16、フッ硝酸バルブ18およびDIWバルブ20などが、制御対象として接続されている。
ウエハWの処理に先立って、未処理のウエハWが基板支持部材3に支持される。具体的には、基板支持部材3の上面12を上向きにし、収容凹部13にウエハWを収容した後、リリーフバルブ47を閉じたまま吸引バルブ36が開かれる。これにより、ウエハWの下面(デバイス形成面)が吸着保持される。
スリットノズル5がウエハWの上方に到達すると、制御装置50は、フッ硝酸バルブ18を開き、スリット吐出口15から、Y方向に幅を有する帯状のプロファイルでフッ硝酸を吐出する。また、制御装置50は、スリットノズル駆動機構16を駆動して、スリットノズル5を、基板支持部材3の上方領域外にあるスキャン開始位置P1(図6(a)にて二点鎖線で図示)と、このスキャン開始位置P1とウエハWの回転中心を挟んだ反対側に位置し、基板支持部材3の上方領域外にあるリターン位置P2(図6(a)にて二点鎖線で図示)との間を、X方向に沿って往復移動(往復スキャン)させる(ステップS2)。
具体的に説明すると、図6(a)に示すように、スリットノズル5がX方向の一方向X1に向けて移動する際には、第1シート24が、ウエハWの上面におけるフッ硝酸の着液位置よりも進行方向X1の前方側の領域に接触する。このとき、第1シート24は、進行方向X1の前方側に凸となるように撓み、第1シート24の先端縁がウエハWの上面に密着する。そして、スリットノズル5の移動にともなって、第1シート24がウエハWの上面に接触しつつ移動する。これにより、ウエハWの上面から失活したフッ硝酸を掻き取り、排除することができる。
そして、スリットノズル5がウエハWの周縁部に到達すると、図6(b)に示すように、第1シート24および第2シート26の先端縁が、基板支持部材3の上面12に乗り上げるようになる。このとき、第2シート26とともに移動するフッ硝酸が、第2円筒面42によって受け止められて、環状段部43に溜められる。ウエハWとほぼ面一な環状段部43に溜められたフッ硝酸は、スリットノズル5の通過後にウエハWの上面に向けて移動するようになる。これにより、第1シート24および第2シート26が通過した直後におけるウエハWの上面、特にウエハW上面の周縁部の乾燥を抑制または防止することができる。
スリットノズル5がX方向の他方向X2に向けて移動する際には、第2シート26が、ウエハWの上面におけるフッ硝酸の着液位置よりも進行方向X2の前方側の領域に接触する。そして、スリットノズル5の移動にともなって、第2シート26がウエハWの上面に接触しつつ移動する。これにより、ウエハWの上面から失活したフッ硝酸を掻き取り、排除することができる。
次に、制御装置50は、チャック回転駆動機構7を制御して、スピンチャック4の回転速度を所定のリンス処理回転速度(100rpm程度)に加速するとともに、DIWバルブ20を開いて、DIWノズル6から、回転状態のウエハWの上面の回転中心に向けてDIWを供給する(ステップS3)。これにより、ウエハW上のフッ硝酸が洗い流されて、ウエハWにリンス処理が施される。このリンス処理におけるDIWノズル6からのDIWの吐出流量は、たとえば2.0L/minである。
次に、実施例および比較例について説明する。
このエッチング試験では、スリットノズルを、ウエハWのX方向の両端縁間で往復移動させた。硝酸とフッ酸とを容積比5:1の割合で混合して作製したフッ硝酸を、1.2L/minの流量でスリットノズル5からウエハWに吐出させた。エッチング処理時間は600秒間であり、エッチング処理中におけるスキャン速度はたとえば150mm/secである。エッチング処理時におけるウエハWの回転速度は5rpmであり、ウエハWのエッチング量に基づいてエッチングレートを算出した。
比較例では、図1の基板処理装置1から第1シート24および第2シート26を省略したものを用いてエッチング処理を行った。
エッチング試験の結果は、実施例および比較例とも、回転中心からの距離が変化しても、エッチングレートのプロファイルはほぼ均一であった。このことから、実施例および比較例の双方で、エッチングによる面内均一性が優れていることが理解される。
以上によりこの実施形態によれば、スリットノズル駆動機構16によりスリットノズル5が移動されて、ウエハWの上面におけるフッ硝酸の着液位置が移動される。スリットノズル5の移動にともなって、第1シート24がウエハWの上面における着液位置の進行方向X1の前方側の領域に接触しつつ移動される。また、スリットノズル5の移動にともなって、第2シート26が、ウエハWの上面における着液位置の進行方向X1の後方側の領域に接触しつつ移動される。
図7は、この発明の他の実施形態(第2の実施形態)に係る基板処理装置60の構成を模式的に示す平面図である。この第2の実施形態において、第1の実施形態に示された各部に対応する部分には、第1の実施形態と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第3の実施形態では、基板保持手段として、基板支持部材3およびスピンチャック4に代えて、基板保持機構81を採用する。この基板保持機構81により、ウエハWを保持しつつ回転させる。
また、収容凹部85の底部86の中央には、吸引解除用のリリーフ孔96が形成されている。リリーフ孔96には、第3エア供給管97の一端が接続されている。第3エア供給管97はエア供給源に接続されており、このエア供給源からのエアが、第3エア供給管97を通してリリーフ孔96に供給されるようになっている。第3エア供給管97の途中部には、第3エア供給管97を開閉するためのリリーフバルブ98が介装されている。
また、図8に二点鎖線で示す状態から、リフトピン昇降駆動機構106が駆動されて、支持リング105が下降すると、リフトピン99および支持板101が下降し、これらの下降に伴ってベローズ102が伸張する。そして、支持リング105の下降が続行されることにより、支持板101と支持リング105との係合が解除される。これにより、各リフトピン99が支持リング105から離脱して、ベローズ102に支持される。
図9は、基板処理装置80の電気的構成を示すブロック図である。
この基板処理装置80は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置107を備えている。制御装置107には、回転駆動機構82、リフトピン昇降駆動機構106、スリットノズル駆動機構16、フッ硝酸バルブ18およびDIWバルブ20などが、制御対象として接続されている。
ウエハWの処理に先立って、スリットノズル5は、基板保持機構81の側方の退避位置に退避させられている。また、リフトピン99は、突出位置(図8で二点鎖線で示す位置)に上昇させられている。さらに、フッ硝酸バルブ18、DIWバルブ20、吸引バルブ95およびリリーフバルブ98は、いずれも閉状態に制御されている。
スリットノズル5がウエハWの上方に到達すると、制御装置107は、フッ硝酸バルブ18を開き、スリット吐出口15から、Y方向に幅を有する帯状のプロファイルでフッ硝酸を吐出する。また、制御装置107は、スリットノズル駆動機構16を駆動して、スリットノズル5を、スピンベース84の上方領域外にあるスキャン開始位置P5(図11(a)にて二点鎖線で図示)と、このスキャン開始位置P5とウエハWの回転中心を挟んだ反対側に位置し、スピンベース84の上方領域外にあるリターン位置P6(図11(a)にて二点鎖線で図示)との間を、X方向に沿って往復移動(往復スキャン)させる(ステップS13)。
具体的に説明すると、図11(a)に示すように、スリットノズル5がX方向の一方向X1に向けて移動する際には、第1シート24が、ウエハWの上面におけるフッ硝酸の着液位置よりも進行方向X1の前方側の領域に接触する。このとき、第1シート24は、進行方向X1の前方側に凸となるように撓み、第1シート24の先端縁がウエハWの上面に密着する。そして、スリットノズル5の移動にともなって、第1シート24がウエハWの上面に接触しつつ移動する。これにより、ウエハWの上面から失活したフッ硝酸を掻き取り、排除することができる。
そして、スリットノズル5がウエハWの周縁部に到達すると、図11(b)に示すように、第1シート24および第2シート26の先端縁が、スピンベース84の上面91に乗り上げるようになる。このとき、第2シート26とともに移動するフッ硝酸が、第4円筒面89によって受け止められて、環状段部90に溜められる。ウエハWとほぼ面一な環状段部90に溜められたフッ硝酸は、スリットノズル5の通過後にウエハWの上面に向けて移動するようになる。これにより、第1シート24および第2シート26が通過した直後におけるウエハWの上面、特にウエハW上面の周縁部の乾燥を抑制または防止することができる。
スリットノズル5がX方向の他方向X2に向けて移動する際には、第2シート26が、ウエハWの上面におけるフッ硝酸の着液位置よりも進行方向X2の前方側の領域に接触する。そして、スリットノズル5の移動にともなって、第2シート26がウエハWの上面に接触しつつ移動する。これにより、ウエハWの上面から失活したフッ硝酸を掻き取り、排除することができる。
次に、制御装置107は、回転駆動機構82を制御して、スピンベース84の回転速度を所定のリンス処理回転速度(100rpm程度)に加速するとともに、DIWバルブ20を開いて、DIWノズル6から、回転状態のウエハWの上面の回転中心に向けてDIWを供給する(ステップS14)。これにより、ウエハW上のフッ硝酸が洗い流されて、ウエハWにリンス処理が施される。このリンス処理におけるDIWノズル6からのDIWの吐出流量は、たとえば2.0L/minである。
次いで、制御装置107は、リフトピン昇降駆動機構106を駆動して、リフトピン99を突出位置まで上昇させる。これにより、処理済みのウエハWが、収容凹部85から上方に離脱される。
以上、この発明の3つの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
前述の各実施形態では、スリットノズル5を往復スキャンさせる場合を例にとって説明したが、一方向スキャンであってもよい。とくに、第2実施形態で一方向スキャンを行う場合には、アーム61を一方向に回転させ続け、スリットノズル5がウエハW上を通過するときにだけ、フッ硝酸を吐出させるようにしてもよい。
また、前記各実施形態では、スリット吐出口15の長手方向の長さが、処理対象となるウエハWの直径よりも大きいものとして説明した。しかしながら、スリット吐出口15の長手方向の長さはウエハWの径よりも小さくてもよい。この場合、スリット吐出口15の長手方向の長さとしてたとえば20mm程度を例示することができる。この場合であっても、ウエハWの上面に供給されたフッ硝酸は、第2シート26により均されて、ウエハWの上面の全域にフッ硝酸の薄い液膜を形成することができる。
また、回転せずに停止状態にあるウエハWに対して、フッ硝酸を供給しつつノズル(好ましくはスリットノズル5)を移動(スキャン)させることにより、エッチング処理を施す構成であってもよい。かかる場合には、図1Aのスピンチャック4および図8の基板保持機構81に、チャック回転駆動機構7や回転駆動機構82が結合されていない構成とすることもできる。
3 基板支持部材(基板保持手段)
4 スピンチャック
5 スリットノズル
7 チャック回転駆動機構(基板回転手段)
9 スピンベース(ベース部材)
15 スリット吐出口
16 スリットノズル駆動機構(ノズル体移動機構)
22 ノズル体
24 第1シート
26 第2シート
29 シール部材(支持部)
41 第1円筒面(対向面)
42 第2円筒面(規制面)
43 環状段部
81 基板保持機構(基板保持手段)
82 回転駆動機構(基板回転手段)
84 スピンベース(ベース部材)
87 シール部材(支持部)
88 第3円筒面(対向面)
89 第4円筒面(規制面)
90 環状段部
W ウエハ
X1 進行方向
X2 進行方向
Claims (13)
- 基板を保持するための基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の主面に向けてエッチング液を吐出するための吐出口を有するノズル体と、
前記主面におけるエッチング液の着液位置が移動するように、前記ノズル体を所定の進行方向に向けて移動させるノズル体移動機構と、
前記ノズル体に取り付けられた可撓性シートであって、前記主面におけるエッチング液の着液位置よりも前記進行方向一方側の領域に接触する第1シートと、
前記ノズル体に取り付けられた可撓性シートであって、前記主面におけるエッチング液の着液位置から見て前記進行方向一方側とは反対の進行方向他方側の領域に接触する第2シートとを含む、基板処理装置。 - 前記第1シートおよび前記第2シートが、前記ノズル体移動機構による前記ノズル体の移動にともなって、前記主面の全域に接触可能に設けられている、請求項1記載の基板処理装置。
- 前記第1シートおよび前記第2シートが、前記進行方向に直交する方向に沿うように前記ノズル体に取り付けられている、請求項1または2記載の基板処理装置。
- 前記吐出口が、所定方向に沿って直線状に開口するスリット吐出口を含み、
前記第2シートが、前記所定方向に沿うように前記ノズル体に取り付けられている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記ノズル体移動手段が、前記第2シートが基板の前記主面に接触しなくなるまで、前記進行方向に向けて前記ノズル体を移動させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記第1シートおよび前記第2シートには、前記主面に供給されたエッチング液が通過可能な多数の通過孔が形成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段が、基板を水平姿勢に支持する支持部と、この支持部に支持された基板の主面の側方に設けられて、前記第2シートとともに移動するエッチング液を受け止めるための規制面とを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段が、前記支持部に支持された基板の端面に対向する対向面と、当該対向面と前記規制面とを接続し、前記規制面によって受け止められたエッチング液を溜めておくための段部とを含む、請求項7記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段が、基板支持部材と、前記基板支持部材を支持するベース部材とを含み、前記支持部および前記規制面が前記支持部材に設けられている、請求項7または8記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段が、前記支持部および前記規制面を有するベース部材を含む、請求項7または8記載の基板処理装置。
- 前記ノズル体移動機構が、前記進行方向に沿って前記ノズル体を往復移動させる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転手段をさらに含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 基板保持手段に保持された基板の主面に向けて、ノズル体の吐出口からエッチング液を吐出させる工程と、
前記主面におけるエッチング液の着液位置が移動するように、前記ノズル体を所定の進行方向に向けて移動させる工程と、
前記ノズル体に取り付けられた可撓性を有する第1シートを、前記主面におけるエッチング液の着液位置よりも前記進行方向一方側の領域に接触させて、当該領域から液を排除する工程と、
前記ノズル体に取り付けられた可撓性を有する第2シートを、前記主面におけるエッチング液の着液位置から見て前記進行方向一方側とは反対の進行方向他方側の領域に接触させて、前記主面に供給されたエッチング液を均す工程とを含む、基板処理方法。
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