JP7309485B2 - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents
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Description
まず、昇降機構6によりカバー部材5を退避位置(図1に示した位置よりも上方の位置)に位置させるとともに、カップ昇降機構のリフタ65によりカップ体2を下降させる。次いで、ハウジング11のシャッター12を開いて図示しない外部のウエハ搬送機構の搬送アーム(図示せず)をハウジング11内に進入させ、搬送アームにより保持されたウエハWをウエハ保持部3の真上に位置させる。次いで、搬送アームをウエハ保持部3の上面より低い位置まで降下させて、ウエハWをウエハ保持部3の上面に載置する。次いで、ウエハ保持部3によりウエハを吸着する。その後、空の搬送アームをハウジング11内から退出させる。次いで、カップ体2を上昇させ図1に示す位置に戻すとともに、カバー部材5を図1に示す処理位置まで降下させる。以上の手順により、ウエハの搬入が完了し、図1に示す状態となる。すなわち、ウエハWは、表面が上向きに、裏面が下向きになるようにウエハ保持部3により保持される。
次に、ウエハWに対するエッチング処理が行われる。ウエハWを回転させ、また、カップ体2のガス吐出口212、213からホットN2ガスを吐出させて、ウエハW、特に被処理領域であるウエハW周縁部をエッチング処理に適した温度(例えば60℃程度)まで加熱する。なお、ウエハWの加熱を必要としない薬液処理を行う場合には、ヒーター216を動作させずに常温のN2ガスを吐出してもよい。ウエハWが十分に加熱されたら、ウエハWを回転させたままで薬液ノズル71からエッチング液(エッチング用の薬液、例えばHF)をウエハWの表面の周縁部に供給し、ウエハWの表面の周縁部にある不要な膜を除去する。これと同時に、必要に応じて、裏面ノズル76から薬液をウエハWの裏面の周縁部に供給し、ウエハ裏面の周縁部にある不要な膜を除去してもよい。薬液は、除去された膜由来の物質(反応生成物)と一緒にウエハWの外方に飛散し、カップ体2により回収される。ウエハWへのエッチング液の供給条件およびエッチング液の挙動は後に詳述する。
所定時間薬液処理を行った後、引き続きウエハWの回転およびガス吐出口212、213からのN2ガスの吐出を継続し、薬液ノズル71および薬液用の裏面ノズル76からの薬液の吐出を停止して、リンスノズル72およびリンス液用の裏面ノズル76からリンス液(DIW)をウエハWの周縁部に供給し、リンス処理を行う。このリンス処理により、ウエハWの表面上および裏面上に残存する薬液および反応生成物等が洗い流される。
所定時間リンス処理を行った後、引き続きウエハWの回転およびガス吐出口212、213からのN2ガスの吐出を継続し、リンスノズル72およびリンス液用の裏面ノズル76からのリンス液の吐出を停止して、ガスノズル73から乾燥用ガス(N2ガス)をウエハWの周縁部に供給し、乾燥処理を行う。以上により1枚のウエハWに対する一連の液処理が終了する。
その後、カバー部材5を上昇させて退避位置に位置させるとともにカップ体2を下降させる。次いで、ハウジング11のシャッター12を開いて図示しない外部のウエハ搬送機構の搬送アーム(図示せず)をハウジング11内に進入させ、空の搬送アームをウエハ保持部3に保持されたウエハWの下方に位置させた後に上昇させ、ウエハWの吸着を停止した状態のウエハ保持部3から搬送アームがウエハWを受け取る。その後、ウエハを保持した搬送アームがハウジング11内から退出する。
図6において、各符号の定義は以下の通りである。
AX:ウエハWの回転軸線
WC:ウエハWの表面と回転軸線AXとの交点(ウエハWの表面上におけるウエハWの回転中心)
PE:エッチング液CHMの吐出点(薬液ノズル71の吐出口)
PF:エッチング液CHMのウエハW表面上の着液点
ω:ウエハWの角速度
r:回転中心WCから着液点PFまでの距離
LT:回転中心WCを中心として半径rを有する円(これはウエハWの表面と同一平面上にある)の円周上の着液点PFにおける接線
VT:着液点PFにおけるウエハWの接線方向速度(=ωr)
VC:吐出点PEから着液点PFに向かうエッチング液CHMの速度(速度ベクトルの大きさ)
F1:吐出点PEからウエハWの表面に引いた垂線LP1の足
F2:足F1から接線LTに引いた垂線LP2の足
φ:線分PEPFと線分F1PFとが成す角度
θ:線分F1PFと線分F2PFとが成す角度
なお、エッチング液CHMの速度ベクトルの接線方向成分(VT方向成分)の向きは、ウエハWの回転方向と同じであることが好ましい。ウエハWの回転方向と逆であると、エッチング液CHMの飛散(液はね)を制御するのが困難となる。但し、エッチング液CHMの飛散の制御に問題が生じないのならば、エッチング液CHMの速度ベクトルの接線方向成分とウエハWの回転方向とは逆であってもよい。
なお、上記の記載より明らかなように、即時離脱条件とは、薬液ノズル71から吐出されたエッチング液CHMがウエハWの周縁部の着液点P F に着液した後にウエハWから離脱するまでの時間が相対的に短くかつエッチング液CHMのウエハWの表面上への広がりが相対的に小さい第1条件であるとも言え、濡れ広がり条件とは、薬液ノズル71から吐出されたエッチング液CHMがウエハWの周縁部の着液点P F に着液した後にウエハWから離脱するまでの時間が相対的に長くかつエッチング液CHMのウエハWの表面上への広がりが相対的に大きい第2条件であるとも言える。
実施例1では、ウエハWの表面側の周縁部のフラット部およびラウンド部の両方を即時離脱条件でエッチングする。まず、図7(A)に示すように、ラウンド部(図7(A)において参照符号WRで示した半円の円弧の輪郭を有する部分)のエッチングを行う(第1エッチング工程)。このとき、ラウンド部に沿って着液点PFを移動させてゆくと、エッチング液のウエハW表面(ラウンド部の表面)に対する入射角(これは概ね角度φに相当する)が変化する。このため、着液点PFの位置に関わらず即時離脱条件が維持されるように、薬液ノズル71の向きを変化させながら着液点PFを移動させてゆく。この場合、前述した角度φおよび角度θのうちの少なくともいずれか一方(例えば角度φのみ)が変化するように薬液ノズル71の向きを変化させればよい。着液点PFの移動に伴いウエハWの回転速度、あるいは薬液ノズル71からのエッチング液の吐出流量を変化させてもよい。着液点PFはフラット部(ラウンド部に続く平坦な部分)から遠ざかるように移動させてもよいし、フラット部に近づくように移動させてもよい。
実施例2では、まず図8(A)に示すようにウエハWの裏面側のラウンド部を即時離脱条件でエッチングし(第1エッチング工程)、引き続き図8(B)に示すようにフラット部を即時離脱条件でエッチングする(第2エッチング工程)。この場合、裏面ノズル76の吐出部材76a(図5を参照)を動かして着液点PFを移動させながらラウンド部およびフラット部のエッチングを行う。なお、図5に示した裏面ノズル76は、構造上、着液点PFに依存して角度φおよび角度θが決まってしまい、着液点PFと角度φおよび角度θとを独立して調節できない。このため、着液点PFの移動に応じてウエハWの回転速度あるいは裏面ノズル76からのエッチング液の吐出流量を調節することにより、即時離脱条件の維持を行うことになる。図5に示した裏面ノズル76において、裏面ノズル76の吐出口の仰角を変更する機構を追加すれば、前述した角度φを独立して調節することができるようになるため、即時離脱条件の維持を容易に行うことができる。
図9および図10を参照して実施例3について説明する。実施例3について説明する前に、実施例3の比較例について説明する。図10(A)に示したような形態の膜が形成されているウエハWに対して、着液点をラウンド部よりもやや半径方向内側の位置(図9のグラフ中の領域A2内)に固定した状態で濡れ広がり条件でエッチングを行うと、図9に示すようなエッチング量の分布が生じる。図9において領域A1,A2,A3は被エッチング領域である。領域A1はラウンド部、領域A2はラウンド部よりも僅かに半径方向内側にあるフラット部、領域A3は領域A2よりも僅かに半径方向内側にあるフラット部である。
実施例4は、図11に示すように、フラット部と、ラウンド部の表面側の一部にしか除去対象膜が存在していないウエハWのベベルウエットエッチングに関する。このような膜厚分布は、ベベルドライエッチングによりラウンド部にある除去対象膜の大部分が予め除去されている場合、フォーカスリングにラウンド部まで除去対象膜が形成されないようにCVD成膜を行った場合等に生じる。
3 基板保持部
46 回転駆動部
71,711,76,77,74,75 液吐出部
8 制御部
Claims (3)
- エッチング装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転軸線回りに回転させる回転駆動部と、
前記基板保持部により保持された基板の周縁部に向けてエッチング液を吐出する液吐出部と、
少なくとも前記回転駆動部と前記液吐出部とを制御することによって前記エッチング装置の動作を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記液吐出部により吐出されたエッチング液が基板の周縁部の着液点に着液した後に基板から離脱するまでの時間が相対的に短くかつエッチング液の基板上への広がりが相対的に小さい第1条件でのエッチングと、前記液吐出部により吐出されたエッチング液が基板の周縁部の着液点に着液した後に基板から離脱するまでの時間が相対的に長くかつエッチング液の基板上への広がりが相対的に大きい第2条件でのエッチングとを組み合わせて一枚の基板が処理されるように、前記回転駆動部により回転させられる基板の回転速度、前記液吐出部からのエッチング液の吐出速度、前記液吐出部からのエッチング液の吐出方向のうちの少なくとも1つを変化させるように構成されている、エッチング装置。 - 前記制御部は、前記第2条件でエッチングがされた領域の少なくとも一部に残存するエッチング対象膜が前記第1条件でエッチングされるように、前記回転駆動部および前記液吐出部を制御するように構成されている、請求項1に記載のエッチング装置。
- エッチング方法であって、
液吐出部により、回転する基板の周縁部に向けてエッチング液を吐出することにより行われる第1液処理工程と、
前記液吐出部により、回転する前記基板の周縁部に向けてエッチング液を吐出することにより行われる第2液処理工程と、
を備え、
前記第1液処理工程が前記液吐出部により吐出されたエッチング液が基板の周縁部の着液点に着液した後に基板から離脱するまでの時間が相対的に短くかつエッチング液の基板上への広がりが相対的に小さい第1条件で行われるとともに、前記第2液処理工程が前記液吐出部により吐出されたエッチング液が基板の周縁部の着液点に着液した後に基板から離脱するまでの時間が相対的に長くかつエッチング液の基板上への広がりが相対的に大きい第2条件で行われるように、前記第1液処理工程と前記第2液処理工程との間で、前記基板の回転速度、前記液吐出部からのエッチング液の吐出速度、および前記液吐出部からのエッチング液の吐出方向のうちの少なくとも1つを変化させる、エッチング方法。
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