JP5544985B2 - 液処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の下面側に処理液を供給して液処理を行う液処理装置に関する。

例えばホットウォールタイプの熱処理装置は、ウエハボートに基板であるウエハを多数枚保持して反応管内に搬入した後、減圧雰囲気下で成膜ガスを供給し、反応管の周囲に配置したヒータなどによりウエハや成膜ガスを加熱してウエハへの成膜を行うＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの成膜プロセスを適用することができる。

反応管内に搬入されたウエハは、互いに間隔を開けて並列となるようにウエハボートに保持されているので、反応管内に供給された成膜ガスによって半導体装置が形成されるウエハの表面のみならず、ウエハの裏面側にも膜が形成されてしまうことがある。ウエハの裏面側に形成された膜は、熱処理などの際にウエハに反りを生じる要因ともなるので除去する必要がある。

ここで従来、例えば特許文献１に示すように、ウエハの周端部を持ってその裏面側が露出するようにウエハをほぼ水平に保持し、当該ウエハを鉛直軸周りに回転させながらその裏面に有機溶剤を供給することにより、ウエハの裏面に付着したパーティクルを除去する技術が知られている。ここで以下の説明では、ウエハの表面を上面、裏面を下面として説明を行う。

特許文献１に記載の技術を応用してウエハの下面に薬液を供給すると、この薬液はウエハの回転に伴う遠心力などによってウエハの下面全体に広がり、やがて終端部に達してウエハの周囲に振り落とされ、装置外へと排出される。ところがウエハの周囲に振り落とされた薬液は、その一部が気化してガスとなったりミストとなって上方側に巻き上げられ、ウエハの上面側に回り込んで付着してしまう場合がある。この結果、ウエハの上面に形成された膜が一部エッチングされて、半導体装置にダメージを与えてしまうおそれがあるといった問題がある。

特開平０３−３０４２６号公報：２ページ右下欄４行目〜３ページ左上欄１５行目、第１図、第２図

本発明は、処理液が供給される基板の下面側の雰囲気から、処理液が供給されない基板の上面側への雰囲気の周り込みを防止する共に、上下両面側の雰囲気を分離するために供給されるパージガスの消費量を抑制することが可能な液処理装置を提供する。

本発明に係る液処理装置は、基板を水平に保持した状態で回転させるための基板保持部と、
回転している基板の下面に処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲むように設けられると共に吸引排気口が形成され、基板から飛散した処理液を受け止めるための囲み部材と、
前記基板保持部に保持された基板の上面に対向するように設けられた天板部と、
前記基板の中央部に対向して設けられ、前記天板部と当該基板との間に形成される空間に加圧されたガスを供給するためのガス供給部と、
このガス供給部から供給されるガスの流れに伴って前記天板部と基板との間に形成される空間内の負圧により、この空間の外部の雰囲気の気体を当該空間内に取り込むための気体取り込み口と、を備えたことを特徴とする。

前記液処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記気体取り込み口は、前記天板部に開口していること。またこのとき前記天板部の上面側には、清浄空気の下降流が形成されていること。
（ｂ）前記天板部には吸気管が接続され、前記気体取り込み口は、当該吸気管に開口していること。またこのとき清浄空気が供給される空間を備え、前記吸気管は、当該清浄空気が供給される空間内に向けて前記気体取り込み口を開口させるように延伸されていること。
（ｃ）前記天板部の周囲に設けられ、基板の上面周縁部との間に、中央部側の空間よりも狭い狭隘な隙間を形成するための隙間形成部材を備えたこと。この場合、前記囲み部材には、前記吸引排気口を備え、当該吸引排気口を介して吸引排気される気体と、基板から飛散した処理液とが流れ込む液受け空間が、当該囲み部材の内周に沿って形成され、前記液受け空間は、前記吸引排気口からの吸引排気により前記天板部の上面側の雰囲気に対して負圧に維持され、当該囲み部材と前記隙間形成部材との間には、前記天板部の上面側の雰囲気の気体を前記液受け空間に取り込むための隙間が設けられていること。
（ｄ）前記基板保持部は、前記処理液供給部から供給された処理液を基板の下面全体に広げるために、当該基板の下面に対向するガイド板を備えていること。
（ｅ）前記処理液は、基板の下面に形成された膜を除去するためのフッ酸水溶液であること。

本発明によれば、基板保持部上に保持された基板の上面に対向するように天板部が設けられ、当該天板部と基板との間に形成される空間へ向けて、当該空間の外部の雰囲気の気体を取り込むための気体取り込み口が設けられているので、基板を回転させながら当該天板部と基板との間に形成された空間の中央部からガスを供給すると、ウエハの回転やガスの流れに伴うベルヌイ効果によって当該天板部と基板との間に形成された空間内が負圧となり、外部の雰囲気の気体を取り込むことができる。この結果、気体取り込み口を設けない場合と比較してガスの供給量を減らしても基板の下面側からの処理液のガスやミストの回り込みを抑えることができる。

実施の形態に係る液処理装置を備えた液処理システムの全体構成を示す横断平面図である。 前記液処理システムの縦断側面図である。 前記液処理システム内に設けられている液処理装置の構成を示す縦断側面図である。 前記液処理装置の内部構成を示す縦断斜視図である。 前記液処理装置の作用を示す第１の説明図である。 前記液処理装置の作用を示す第２の説明図である。 前記液処理装置を格納する筐体の変形例を示す縦断側面図である。 前記液処理装置の他の例を示す縦断側面図である。 比較例に係る液処理装の構成を示す拡大縦断面図である。 実施例に係るウエハの表面側のエッチング量を示す説明図である。 比較例に係るウエハの表面側のエッチング量を示す第１の説明図である。 比較例に係るウエハの表面側のエッチング量を示す第２の説明図である。

本発明に係る実施の形態として、表面側に半導体装置が形成される基板であるウエハの裏面側に付着した、例えばＳｉＮ膜などの不要な膜をＨＦ（HydroFluoric acid）溶液にて除去する液処理を実行する液処理装置について説明する。
図１は本実施の形態に係る液処理装置を備えた液処理システム１の全体構成を示す横断平面図であり、図２はその縦断側面図である。液処理システム１は、ウエハＷの裏面からＳｉＮ膜を除去する液処理を実行する液処理部１１と、外部と液処理部１１との間でのウエハＷの搬入出を行う搬入出部１２とを備えている。以下の説明においては搬入出部１２の設けられている方向を前方、液処理部１１の設けられている向きを後方として説明する。

搬入出部１２には、複数枚、例えば２５枚のウエハＷを収容するＦＯＵＰ（Front Opening unified Pod）７を載置するための載置台１３と、載置台１３に載置されたＦＯＵＰ７と液処理部１１との間でウエハＷの受け渡しが行われる空間である搬送室１４とが設けられている。ＦＯＵＰ７には、複数枚のウエハＷがほぼ水平姿勢で保持され、鉛直方向に所定の間隔で並ぶように収容されている。

載置台１３は、液処理システム１の外装体を形成する筐体の前面に設けられた側壁部１４１に沿って、例えば３個のＦＯＵＰ７を所定の位置に載置可能に構成されている。載置台１３に隣接する側壁部１４１には、ＦＯＵＰ７の載置場所に対応する位置に開口部１４２が設けられており、この開口部１４２はシャッター１４３により開閉自在となっている。ＦＯＵＰ７は、側面部に設けられた開閉自在の蓋体を前記開口部１４２に対向させるように載置台１３上に載置され、例えばシャッター１４３に設けられた不図示の開閉機構によりこの蓋体が取り外されてウエハＷの搬入出が行われる。

搬送室１４内には、載置台１３上のＦＯＵＰ７と液処理部１１との間でウエハＷを搬送する第１のウエハ搬送機構１５が設けられている。第１のウエハ搬送機構１５は、進退自在、昇降自在、及び回転自在に構成されたピック１５１を備えており、ウエハＷはこのピック１５１上に保持されて搬送される。また、第１のウエハ搬送機構１５は搬送室１４内の空間を手前から見て左右方向に移動自在に構成されており、これにより載置台１３上に載置された各ＦＯＵＰ７内の任意の高さ位置にピック１５１を進入させ、また液処理部１１に設けられた後述のウエハ受け渡しユニット１１４にピック１５１を進入させてウエハＷの搬送や受け渡しを行うことができる。

液処理部１１は、搬送室１４との間で受け渡されるウエハＷを一時的に載置するウエハ受け渡しユニット１１４と、ウエハＷに対して液処理を実行する液処理装置を格納した例えば４台の液処理ユニット２０１〜２０４と、液処理後のウエハＷの温度調節を行う加熱／冷却ユニット１１５と、進退自在、回転自在及び昇降自在に構成され、ピック１６１上にウエハＷを載置して各ユニット１１４〜１１５、２０１〜２０４間でウエハＷを搬送する第２のウエハ搬送機構１６と、を備えている。

この他、液処理部１１には、液処理ユニット２０１〜２０４へ送液する薬液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット１１１と、液処理システム１全体への電力供給を行う電源ユニット１１２と、液処理システム１を構成する各ユニットおよび液処理システム１全体の動作を制御する機械制御ユニット１１３と、が設けられている。また図２に示すように、液処理部１１の天井部には、各ユニット１１４〜１１５、２０１〜２０４や第２のウエハ搬送機構１６の設けられている空間に清浄空気のダウンフローを形成するためのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）１１６が設けられている。

次に各液処理ユニット２０１〜２０４内に設けられている液処理装置２の構成について図３、図４を参照しながら説明する。図３の縦断側面図に示すように、液処理装置２は、ウエハＷを回転可能に保持する基板保持部であるウエハ保持機構３と、ウエハ保持機構３上に保持されたウエハＷの周囲を囲むように設けられ、ウエハＷから飛散した薬液等を受けるための囲み部材であるカップ体４と、を筐体２１内に配置した構造となっている。

筐体２１の天井部には、液処理システム１の既述の液処理部１１に設けられたＦＦＵ１１６からの気流が導入される空間である気流導入部２４が設けられている。この気流導入部２４に流入した空気が筐体２１の天井面に設けられた多数の通流孔２１１を介して筐体２１内に流れ込むことにより、筐体２１内には上方側から下方側へ向けて流れる清浄空気のダウンフローを形成することができる。筐体２１に設けられた２３は、第２のウエハ搬送機構１６のピック１６１上に載置されたウエハＷが搬入出される搬入出口、２２は搬入出口２３を開閉するシャッター、２１２は筐体２１内の雰囲気を排気する排気口である。

ウエハ保持機構３は、ほぼ水平に保持されるウエハＷの下面側に、当該ウエハＷと対向するように設けられたガイド板３１と、このガイド板３１の中央部を下面側から支持し、鉛直下方に伸びる円筒形状の回転軸３２と、この回転軸３２内に上下方向に貫挿され、ガイド板３１中央部の開口部からその上端部が突没可能に設けられたリフター３４と、を備えている。

ガイド板３１は、周縁部上面側の角を落として曲面を形成した円盤形状の部材として構成され、当該曲面を設けた周縁部の下面側には周方向に溝部３１１が形成されている。図３及び図４の分解斜視図に示すようにガイド板３１の上面側には、曲面を設けた周縁部よりも中央寄りの平坦な領域に、ウエハＷをほぼ水平な状態で支持するための、例えば３個の支持ピン３１２が周方向に等間隔で設けられている。支持ピン３１２はウエハＷの外周部を底面側から支持するための切り欠き部３１３を備えている。

ガイド板３１を下面側から支持する回転軸３２は、ベアリング等を内蔵した軸受け部３３を介してカップ体４及び筐体２１の底面に支持されている。回転軸３２の下端部は筐体２１の底面から下方側に突出しており、その下端部にはプーリー３６４が設けられている一方、回転軸３２の側方位置には回転モータ３６１が配設されていて、この回転モータ３６１の回転軸にもプーリー３６２が設けられている。そしてこれら２つのプーリー３６２、３６４に駆動ベルト３６３を捲回することにより回転軸３２の回転機構が構成され、回転モータ３６１を駆動させることで回転軸３２を所望の回転速度で回転させ、これによりガイド板３１及びこのガイド板３１上に保持されたウエハＷを回転させることができる。

また回転軸３２内に貫挿されたリフター３４の上端部には、すり鉢状に広がる開口部３４１が設けられており、図３に示すようにこの開口部３４１の傾斜面にはリフター３４をガイド板３１の上面から突出させた際にウエハＷを下面から支持する例えば３本の支持ピン３４２が設けられている。一方、リフター３４の下端部には昇降板３５２を介してシリンダモータ３５１が接続されており、このシリンダモータ３５１を駆動させることによって昇降板３５２及びリフター３４を上下方向に移動させ、ガイド板３１の上面からリフター３４を突没させて、リフター３４の上方に進入してきたピック１６１と支持ピン３４２との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。

さらにリフター３４の内部には、当該リフター３４を上下方向に貫通するように液流路３４３が形成されている。液流路３４３は不図示のＨＦ溶液貯留部から供給されたＨＦ溶液やＤＩＷ（DeIonized Water）、ＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）などの処理液をリフター３４の上端部に設けられた開口部３４１を介してウエハＷの下面へと供給する役割を果たしている。従って本実施の形態に係るリフター３４は、ウエハＷの下面に処理液であるＨＦ溶液を供給するための本発明の処理液供給部に相当している。

さらにまた図３、図４に示すように、既述のガイド板３１の曲面を設けた周縁部の上方位置には、案内板３７が配置されている。案内板３７は、その下面側に、ガイド板３１側の曲面（凸曲面）に対応する凹曲面が形成された板材からなる円環形状の部材であり、その中央領域にはウエハＷよりもひと回り大きな径を有する開口部３７２が形成されている。図３に示すようにガイド板３１の支持ピン３１２上に載置されたウエハＷは、この案内板３７の開口部３７２の内側に配置されることとなる。

案内板３７は、ガイド板３１の上面側の曲面と案内板３７の底面側の曲面との間に隙間が形成されるように、ガイド板３１の上方位置に固定ピン３７１によって固定されている。リフター３４の開口部３４１から供給されウエハＷの下面とガイド板３１の上面との間の隙間を広がるＨＦ溶液は、これらガイド板３１と案内板３７との間の隙間内を流れてカップ体４側へと案内されるようになっている。

カップ体４は、例えば図４に示すように扁平な円筒形状の部材内に、当該部材の上面側中央領域に開口する凹部（以下、当該凹部の開口した部分を開口部４４という）と、この凹部を取り囲むように形成され、当該凹部の上端部から円筒形状の部材の周縁側下端部に向けて末広がりに伸びると共に、縦断面がＵ字形状に形成された内周面を持つ液受け空間４１とが形成された構成となっている。

ガイド板３１及び案内板３７は、既述のようにカップ体４の底面を貫通する回転軸３２に支持されてカップ体４の凹部内に格納されており、これらガイド板３１及び案内板３７の周縁部は、液受け空間４１の上部側の空間内まで伸びだしている。そして、液受け空間４１の上部側の内面には、案内板３７の上面側の曲面（凸曲面）に対応する凹曲面が形成されており、案内板３７がカップ体４内に配置された状態で、これら案内板３７の上面と液受け空間４１の内面との間にも隙間が形成され、後述するパージガスなどを通流させることができるようになっている。また図３中の４５は、ガイド板３１の底面側に形成された溝部３１１内に伸びだして狭隘な空間を形成し、液受け空間４１内を流れる気体が回転軸３２側への流れ込むことを抑えるための突起部である。

液受け空間４１の底部には、液受け空間４１内に溜まったＨＦ溶液を排出するための排液口４２が設けられており、また例えば液受け空間４１の側壁面には、液受け空間４１内に流れこんだ気体を排気するための吸引排気口４３が設けられている。この吸引排気口４３には不図示のコンプレッサーなどが接続されており、液受け空間４１内の気体を吸引排気して当該液受け空間４１内をカップ体４外部の筐体２１内の圧力よりも負圧に維持することができる。

以上に説明した各構成に加え液処理装置２は、カップ体４の開口部４４を閉じ、ガイド板３１上に保持されたウエハＷとの間に扁平な空間を形成するための例えば円板形状の天板部５を備えている。天板部５の上面は例えば支持梁５４によって片持ち支持され、当該支持梁５４はシリンダモータ５５に接続されている。そしてこのシリンダモータ５５を駆動させることによってカップ体４内のウエハＷの上面に対向する処理位置と、この位置から上方に移動した退避位置との間を移動することができるようになっている。

また天板部５の中央部には、ウエハＷと天板部５との間に形成される空間内にパージガスである例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するためのパージガス供給口５３１が設けられており、このパージガス供給口５３１には不図示のパージガス供給源へと繋がるパージガス供給管５３が接続されている。これらパージガス供給口５３１及びパージガス供給管５３は、本実施の形態に係る液処理装置２のガス供給部に相当している。

一方、天板部５の下面側には、カップ体４の開口部４４の内側に嵌合可能に構成され、天板部５の下方側に向けて突出する円環状の突起部５１が形成されている。突起部５１には、外周側から内周側へ向けて下方に伸びる例えば２段階の段差が形成されており、この段差の最下端面はウエハＷの上面周縁部に対向して、中央部側の空間よりも狭い狭隘な隙間を形成している。本例では、突起部５１の最下端面とウエハＷの周縁部との間の隙間は例えば０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に形成されている。

突起部５１の段差の形成されている領域よりもさらに内周側には、外周側から内周側へ向けて上方に伸びるテーパ状の傾斜面が形成されており、ウエハＷと天板部５との間に形成される空間内に供給されたガスを前記の隙間へ向けて案内することができるようになっている。このように突起部５１は、ウエハＷとの間で狭隘な隙間を形成し、中央側の空間内のガスを液受け空間４１側へと排気するという観点においては隙間形成部材としての役割を果たしている。また突起部５１は、液受け空間４１側の雰囲気をウエハＷと天板部５との間に形成される空間から区画して、液受け空間４１からのＨＦガスやミストの逆流を防ぐ区画部材としての役割も果たしている。

ここで天板部５を処理位置まで下降させた状態において、開口部４４の内周縁と、この開口部４４内に嵌め込まれる突起部５１の外周面との間及び、カップ体４の上面と天板部５の下面との間には液受け空間４１へと繋がる隙間が形成されていて、筐体２１内の雰囲気、即ち天板部５の上面側の雰囲気の気体を液受け空間４１側へ取り込む流れを形成することができるようになっている。

以上の構成を備えた天板部５には、パージガスの使用量を削減するための気体取り込み口５２が設けられている。本例に係る気体取り込み口５２は、天板部５を上下面に貫通する例えば円形の開口部として構成されている。気体取り込み口５２は、突起部５１とウエハＷとの間に形成される狭隘な隙間よりも中央部側の領域に、パージガス供給口５３１の周囲を取り囲むように例えば６個設けられている。これにより後述の作用説明にて述べるようにウエハＷと天板部５との間に形成される空間が負圧になると、気体取り込み口５２を介して天板部５の上面側の雰囲気の気体が取り込まれることとなる。

また液処理装置２を含む液処理システム１には、図２、図３に示すように制御部６が接続されている。制御部６は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部にはこれら液処理システム１や液処理装置２の作用、つまり、各液処理装置２内にウエハＷを搬入し、液処理装置２にて液処理を行いウエハＷの裏面側のＳｉＮ膜を除去してから、ウエハＷを搬出するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。制御部６は例えば液処理システム１の機械制御ユニット１１３内に設けられる。

以上の構成を備えた本実施の形態に係る液処理システム１の作用について説明する。液処理システム１にて処理が開始されると、第１のウエハ搬送機構１５は載置台１３に載置されたＦＯＵＰ７からウエハＷを取り出し、液処理部１１側のウエハ受け渡しユニット１１４にウエハＷを順次載置する。第２のウエハ搬送機構１６はウエハ受け渡しユニット１１４から処理前のウエハＷを取り出して、このウエハＷをいずれかの液処理ユニット２０１〜２０４に搬入する。

液処理ユニット２０１〜２０４では、図５（ａ）に示すように天板部５を退避位置まで退避させておくと共に、筐体２１のシャッター２２を開くと、ウエハＷを保持したピック１６１が退避位置の天板部５とカップ体４の開口部４４との間の位置に進入する。次いで図５（ｂ）に示すようにリフター３４を上昇させてピック１６１と交差させ、リフター３４の支持ピン３４２上にウエハＷを受け渡した後、ピック１６１を筐体２１の外へ退出させてシャッター２２を閉じる。

そして、リフター３４が回転軸３２内に没入して支持ピン３１２上にウエハＷが保持されると共に天板部５を処理位置まで降下させて液処理を開始する準備を終える。このとき筐体２１内には清浄空気のダウンフローが継続的に形成されている。また図５（ａ）、図５（ｂ）、図６では軸受け部３３の記載を省略してある。

以上の動作を終えたら、図６に示すように回転軸３２を例えば数百ｒｐｍ程度の回転速度で回転させると共に液流路３４３からＨＦ溶液の供給を開始する。開口部３４１から吐出されたＨＦ溶液はガイド板３１の回転に伴う遠心力によってウエハＷとガイド板３１との間の空間内を中央側から周縁側へ向けて流れウエハＷの下面側全体に広がる。これによりＨＦ溶液がウエハＷの下面と接触してＳｉＮ膜を溶解してこの不要な膜が除去される。またＨＦ溶液がウエハＷとガイド板３１との間の空間内を中央側から周縁側へ向けて流れることにより、ウエハＷをガイド板３１側に引き付けるベルヌイ効果が働きウエハＷが固定される。そしてウエハＷの下面を通り抜けたＨＦ溶液は、ガイド板３１と案内板３７との間の隙間に流れ込んで液受け空間４１内へと振り落とされる。このように、本例ではベルヌイチャックの要領でウエハＷを固定しているが、メカチャックを用いてウエハＷを固定してもよいことは勿論である。

一方でウエハＷの上面側では加圧されたパージガスがパージガス供給管５３からウエハＷと天板部５との間の空間内に供給され、このパージガスはウエハＷの中央部側から周縁部側へ向けて流れていく。またガイド板３１上のウエハＷが回転することによってもパージガスに遠心力が働き、これによってもウエハＷの中央部側から周縁部側へ向けてのパージガスの流れが促進される。

こうしたガイド板３１の回転やパージガスの流れに伴うベルヌイ効果によりガイド板３１とウエハＷとの間の空間が負圧となり、気体取り込み口５２を介して天板部５の上面側の雰囲気の気体（清浄空気）が当該空間内に取り込まれる。天板部５の上面側の清浄空気が取り込まれることにより、気体取り込み口５２を設けない場合に比べてパージガス供給管５３から供給されるパージガスの供給量を削減することが可能となる。

パージガス及び清浄空気は、ガイド板３１とウエハＷとの間の空間を中央部側から周縁部側へ向けて流れ、突起部５１が設けられている領域に到達し、吸引排気により負圧になっている液受け空間４１内へと流れ込む。詳細には、これらのガスはウエハＷと突起部５１との間の狭隘な隙間を通りぬけ、案内板３７と液受け空間４１との間の隙間を通って液受け空間４１内の下方側の空間へ流れ込む。

さらに、開口部４４と突起部５１との間のからカップ体４と天板部５のとの間へと続く隙間からは、負圧に維持されている液受け空間４１内へ向けて天板部５の上面側から清浄空気が取り込まれる。この清浄空気は、突起部５１の下方を通り抜けてきたパージガスと清浄空気との混合ガスの流れと合流して案内板３７の上面側を通り抜け、液受け空間４１内の下方側の空間へ流れ込む。

このようにパージガス供給口５３１から供給されたパージガスや気体取り込み口５２から取り込まれた清浄空気、天板部５とカップ体４との間の隙間から取り込まれた清浄空気が合流し、案内板３７の上面側を流れることにより、ガイド板３１から液受け空間４１内に飛散したＨＦ溶液のミストやＨＦが揮発して発生したＨＦガスは前記のパージガスなどの流れに逆らってウエハＷの上面側まで流れ込むことが殆どできない。この結果、半導体装置が形成されるウエハＷの上面側がこれらＨＦ溶液のミストやＨＦガスによってエッチングされてしまう不具合の発生を抑えることができる。

以上の作用によりウエハＷの下面側（裏面側）に形成された不要なＳｉＮ膜のみが除去されると、液処理装置２はＨＦ溶液の供給を停止し、次いで例えばウエハＷを回転させたまま液流路３４３から開口部３４１を介してＤＩＷを供給してウエハＷの裏面を洗浄し、その後、ウエハＷの振切乾燥を行って液処理を終える。

ウエハＷの振切乾燥を終えたら回転軸３２の回転を停止し、パージガス供給口５３１からのパージガスの供給を止めた後、天板部５を退避位置まで上昇させ、搬入時とは逆の動作でリフター３４からピック１６１にウエハＷを受け渡し、ウエハＷを液処理装置２から搬出する。

そしてウエハ受け渡しユニット１１４を介して搬入時とは逆の経路でウエハＷを搬送室１４へと搬送し、ＦＯＵＰ７内にウエハＷを格納して一連の動作を終える。液処理システム１は上述の動作を複数のウエハＷに対して連続的に実行することにより、載置台１３上に載置されたＦＯＵＰ７内の全ウエハＷに対して液処理を実行する。

本実施の形態に係る液処理装置２によれば以下の効果がある。ウエハ保持機構３上に保持されたウエハＷの上面に対向するように天板部５が設けられ、当該天板部５には例えばその上面側の雰囲気の気体を取り込むための気体取り込み口５２が設けられているので、ウエハＷを回転させると、ウエハＷの回転やパージガスの流れに伴うベルヌイ効果によって前記空間内が負圧となり、天板部５の上面側の雰囲気の気体（本例では筐体２１内に形成されたダウンフローの清浄空気）を取り込むことができる。この結果、ウエハＷの上面側から下面側へと向かう気体の流れが形成され、この流れによってウエハＷの上面側の雰囲気を下面側から分離し、ウエハＷの下面側からのＨＦガスやＨＦミストの回り込みを抑え、半導体装置の形成されるウエハＷの上面側にて不必要なエッチングが進行する不具合の発生を抑えることができる。

また本実施の形態に係る液処理装置２では、ウエハＷの上下面の雰囲気をより確実に分離するため、ウエハＷの中央部から天板部と当該ウエハＷとの間に形成される空間に向けて加圧されたパージガスを供給するためのパージガス供給口５３１及びパージガス供給管５３が設けられている。この結果、気体取り込み口５２から取り込まれた気体とパージガスとが合流してウエハＷの表面を流れるので、例えば気体取り込み口５２を設けない場合などと比較して、パージガスの供給量を減らしてもＨＦガスやＨＦミストの回り込みを抑制する効果を発揮できる。

上述の実施の形態ではＨＦ溶液によりウエハＷの下面に形成されたＳｉＮ膜を除去する液処理の例を示したが、除去する膜や処理液の種類はこの例に限られるものではなく希ＨＣｌなど他の処理液によりＣｕ膜など他の膜を除去してもよい。また、液処理の種類もウエハＷの下面に形成された膜の除去に限られず、例えば洗浄処理など他の種類の処理をおこなってもよい。

ここで気体取り込み口５２の合計の面積は例えばウエハＷに対向する天板部５の面積の５％〜５０％程度の範囲が好適であると考えられる。また気体取り込み口５２の形状は図４に示した例に限定されず、扇型や多角形であってもよい。気体取り込み口５２の大きさ、設置個数についても上述の例に限られず、これらを増減させてもよい。

これらの他、天板部５を昇降する支持梁５４やシリンダモータ５５を設けずに、天板部５をカップ体４の上面に固定する構成としてもよい。この場合には例えばカップ体４の側周面にシャッターを備えたウエハＷの搬入出口を設け、この搬入出口にピック１６１を進入させてウエハＷの受け渡しが行われる。

そして液処理を行う領域についてもウエハＷの下面全体に処理液を供給する場合に限定されず、例えばウエハＷの下面の周縁部のみに液処理を施してもよい。この場合にはガイド板３１に替えて真空チャックなどで例えばウエハＷの下面中央部を保持し、ウエハＷの周縁部に処理液の吐出ノズルを対向させてウエハＷを回転させ、当該周縁部下面のみに処理液を供給する構成としてもよい。

ここで図３ではカップ体４の全体を筐体２１内に格納した例を示したが、図７に示すように小型の筐体２１をカップ体４の上面に載置して液処理装置２全体を小型化した構成としてもよい。この場合には筐体２１内の雰囲気を排気する排気口２１２は例えば筐体２１の側周壁面などに設けられる。

さらにまた、気体取り込み口５２は、天板部５の上面に直接開口させる場合に限られず、例えば図８に示すように天板部５に吸気管５６を接続し、当該吸気管５６に気体取り込み口５２を設けることにより、当該天板部５から離れた位置の雰囲気の気体を取り込んでもよい。図８に示したように気流導入部２４は板部材などにより周囲を囲まれた空間であって、筐体２１から区画された別の空間となっており、この空間に清浄な気流を取り込むことができるようになっている。そこで本例では吸気管５６は、天板部５の上方側へ向けて筐体２１内の空間を煙突状に伸び出しており、気体取り込み口５２は、この吸気管５６の上端部に開口している。一方、ＦＦＵ１１６からの清浄空気の気流が導入される気流導入部２４には、下端部が筐体２１内へ向けて開口する短管状のスリーブ部２５が設けられており、吸気管５６の上端部は当該スリーブ部２５内に挿入されている。

この結果、気体取り込み口５２は、気流導入部２４内へ向けて開口することとなり、ＦＦＵ１１６からの清浄な気流を取り込むことができる。したがって、例えばウエハＷの搬入出口２３に設けられたシャッター２２の開閉動作や、天板部５の昇降動作などに伴ってパーティクルが発生した場合でも、これらのパーティクルが気体取り込み口５２から取り込まれてウエハＷの表面に付着するといった不具合の発生を低減することができる。ここでパージガス供給管５３からのパージガスと、気流導入部２４から取り込まれる清浄空気の下降流とを比較すると、パージガスの方が圧力は高く、流量も大きい。また図８に示した例では、吸気管５６の上端部は、スリーブ部２５を介して気流導入部２４の内部に進入させることが可能となっており、天板部５を昇降させる際の吸気管５６と筐体２１との干渉を避けている。

ここで気体取り込み口５２への気体の取り込みは、スリーブ部２５を介して吸気管５６を気流導入部２４内に挿入して行う場合に限定されるものではない。例えば天板５に設けられた通流孔２１１の下方側近傍位置にて気体取り込み口５２を開口させることにより、当該気体取り込み口５２を気流導入部２４内へ向けて開口させる構成としてもよい。この場合には、吸気管５６は、例えば天板５の昇降時に吸気管５６と筐体２１の天井部とが干渉しない範囲で通流孔２１１の下方側近傍位置まで延伸される。また、吸気管５６を筐体２１内で例えばＬ字状に屈曲させ、搬入出口２３が設置されている位置とは反対の方向へ向けて気体取り込み口５２を開口させるようにしてもよい。

（実験）
カップ体４上に天板部５を配置し、ウエハＷの下面側のＳｉＮ膜を除去する液処理を実施し、気体取り込み口５２の有無に応じてウエハＷの上面側の４９箇所（例えば図１０に白抜きのドットで示してある）においてエッチング量を計測した。

Ａ．実験条件
図３に示した気体取り込み口５２を有する天板部５を備えた液処理装置２と、図９に示すように気体取り込み口５２を設けていない天板部５を備えた液処理装置２０とを用い、上下両面に１５００ÅのＳｉＮ膜が形成されたウエハＷの下面側にのみＨＦ溶液を供給してＳｉＮ膜を除去する実験を行った。ウエハＷを８５０ｒｐｍで回転させながら濃度約５０ｗｔ％、温度６０℃のＨＦ溶液を１．０Ｌ／分で３０秒間供給し、その後リンス洗浄、振切乾燥を行ってウエハＷの上面側のエッチング状態を計測した。なお図９に記載の液処理装置２０では筐体２１等の記載を省略してある。
（実施例１）図３に記載の気体取り込み口５２を有する天板部５を備えた液処理装置２を用いて液処理を行った。パージガス供給管５３からのパージガス（窒素ガス）の供給量は２００Ｌ／分とした。
（比較例１）図９に記載の気体取り込み口５２を設けていない天板部５を備えた液処理装置２０を用いて液処理を行った。図９に記載の液処理装置２０は突起部５１からウエハＷの周縁部に向けてもパージガスが供給されるようにパージガス供給管５３ａが設けられており、中央部のパージガス供給口５３１からは２００Ｌ／分、周縁部の突起部５１からは１００Ｌ／分でパージガスを供給した。図９に示した５７はウエハＷ表面に大量のパージガスを吹きつけることに伴うベルヌイ効果によってウエハＷが浮き上がってしまうことを防止するための緩衝板である。
（比較例２）図９に示した液処理装置２０において中央部のパージガス供給口５３１からのみ２００Ｌ／分のパージガスを供給した。緩衝板５７は設けなかった。

Ｂ．実験結果
（実施例１）の結果を図１０に示し、（比較例１、２）の結果を各々図１１、図１２に示す。図１０〜図１２はウエハＷの表面側のＳｉＮ膜の膜厚の計測結果をウエハＷ上にプロットした結果を示している。これらの図はウエハＷの上面側の膜厚変化量を平均膜厚から±０．４Åの範囲の変化量に対応させてカラープロットした結果を示している。実際のカラープロットでは−０．４Å→平均膜厚→＋０．４Åと膜厚が変化するに従って、プロットの色を青→緑→赤へと変化させている。図１０〜図１２はこのカラープロットの出力をグレースケールに変換して表したものである。

（実施例１）の結果を示す図１０によれば、ウエハＷ表面のＳｉＮ膜のエッチング量は平均膜厚からおよそ±０．２Åの範囲内であり、ウエハＷの全面がほぼ緑色のカラープロットとなった。これは、ウエハＷの上面側にＨＦガスなどが回りこんでおらず、上面側ではエッチングが進行していないことからＳｉＮ膜の表面に顕著な凹凸が形成されていないことを示している。

(比較例１)の結果を示す図１１の結果によれば、パージガスを合計で３００Ｌ／分で供給することにより、（実施例１）の場合とほぼ同様にウエハＷ表面のＳｉＮ膜のエッチング量が平均膜厚からおよそ±０．２Åの範囲内に抑えられ、ウエハＷの全面がほぼ緑色のカラープロットが得られた。しかしながら（比較例１）では（実施例１）の１．５倍のパージガスを必要とすることから、気体取り込み口５２を設けていない天板部５を用いた場合には、ＨＦガスの上面側への回り込みを防ぐためには多量のパージガスを必要とすることが分かる。

(比較例２)の結果を示す図１２の結果によれば、ウエハＷの周縁部に平均膜厚に対して＋４Å以上の赤色の領域（※の記号を付してある）と、−４Å以下の青色の領域（△の記号を付してある）とが交互に形成されている。これはＨＦガスが回り込んでウエハＷの上面側でもＳｉＮ膜のエッチングが進行し段差の大きな凹凸が形成されていることを示している。したがって気体取り込み口５２の無い天板部５を用いた場合には、（実施例１）と同じ量のパージガスを供給しただけではＨＦガスの上面側への回り込みを十分に抑制できないことが分かる。

以上の（実施例１）、（比較例１、２）の結果から、天板部５に気体取り込み口５２を設けることにより、パージガスの供給量を減らしても下面側からのＨＦガスなどの回り込みを抑え、ウエハＷの上面側での不必要なエッチングの進行を防止できることが確認できた。

Ｗ ウエハ
２、２０ 液処理装置
２１ 筐体
３ ウエハ保持機構
３１ ガイド板
４ カップ体
４１ 液受け空間
５ 天板部
５１ 突起部
５２ 気体取り込み口
６ 制御部
７ ＦＯＵＰ

Claims (9)

1. 基板を水平に保持した状態で回転させるための基板保持部と、
   回転している基板の下面に処理液を供給する処理液供給部と、
   前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲むように設けられると共に吸引排気口が形成され、基板から飛散した処理液を受け止めるための囲み部材と、
   前記基板保持部に保持された基板の上面に対向するように設けられた天板部と、
   前記基板の中央部に対向して設けられ、前記天板部と当該基板との間に形成される空間に加圧されたガスを供給するためのガス供給部と、
   このガス供給部から供給されるガスの流れに伴って前記天板部と基板との間に形成される空間内の負圧により、この空間の外部の雰囲気の気体を当該空間内に取り込むための気体取り込み口と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
2. 前記気体取り込み口は、前記天板部に開口していることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
3. 前記天板部の上面側には、清浄空気の下降流が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液処理装置。
4. 前記天板部には吸気管が接続され、前記気体取り込み口は、当該吸気管に開口していることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
5. 清浄空気が供給される空間を備え、前記吸気管は、当該清浄空気が供給される空間内に向けて前記気体取り込み口を開口させるように延伸されていることを特徴とする請求項４に記載の液処理装置。
6. 前記天板部の周囲に設けられ、基板の上面周縁部との間に、中央部側の空間よりも狭い狭隘な隙間を形成するための隙間形成部材を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の液処理装置。
7. 前記囲み部材には、前記吸引排気口を備え、当該吸引排気口を介して吸引排気される気体と、基板から飛散した処理液とが流れ込む液受け空間が、当該囲み部材の内周に沿って形成され、前記液受け空間は、前記吸引排気口からの吸引排気により前記天板部の上面側の雰囲気に対して負圧に維持され、当該囲み部材と前記隙間形成部材との間には、前記天板部の上面側の雰囲気の気体を前記液受け空間に取り込むための隙間が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液処理装置。
8. 前記基板保持部は、前記処理液供給部から供給された処理液を基板の下面全体に広げるために、当該基板の下面に対向するガイド板を備えていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一つに記載の液処理装置。
9. 前記処理液は、基板の下面に形成された膜を除去するためのフッ酸水溶液であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の液処理装置。

Images