JPH0837143A - 半導体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、基板温度を良好に制御し、高
速で信頼性の高いエッチングあるいは現像処理などの基
板処理を行うことのできる半導体処理装置を提供する。 【構成】 被処理基体１を保持し、所定速度で回転せし
める回転保持機構と、前記回転保持機構に保持された被
処理基体表面に処理液を吹き付ける処理液噴射機構と、
前記被処理基体を洗浄する洗浄液噴射機構と、前記被処
理基体の裏面側に、前記処理液と同等もしくはそれ以上
の温度に加熱された液体からなる熱媒体を噴射する熱媒
体噴射機構とを具備し、前記処理液を噴射する間、ある
いは噴射中に前記熱媒体噴射機構を駆動し、前記熱媒体
を前記被処理基体裏面に噴射するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体処理装置に係
り、特に、ガラス基板等の大面積絶縁性基板上に微細パ
ターンを形成するに際して用いられるウェットエッチン
グ装置あるいはレジストなどの現像装置における基板温
度の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハの現像あるいはエッ
チングに用いられる処理装置としては、ウェハを保持し
回転させる手段と、現像液あるいはエッチング液をウェ
ハに向けて噴射せしめる噴射手段とから構成されてい
た。しかしながら、加熱により反応を促進して処理を行
わなければならない処理液も出現しており、そのために
ウェハの表面温度を一定に保つべく、基板保持台内部
に、加熱または冷却された液体を流し温度を制御する装
置が提案されている（特開平４−２９８０１７号）。

【０００３】しかしながらこの装置は、大面積基板の現
像あるいはエッチング処理に用いるためには、大きい基
板保持台を配設するとともに、この基板保持台上での温
度分布が均一となるようにしなければならず、保持台内
部での液体の対流などにより、基板保持台の温度を一定
に保持するのは極めて困難であるという問題があった。
また、このような装置で用いられる処理液が、強酸や強
塩基など反応性の高いものであった場合、基板保持台お
よびその温度制御機構の構成部材の材質は、耐酸性およ
び耐塩基性の特に高い材料でなければならず、また、基
板に対して熱伝導性の高い材料である必要があり、この
ような条件を満たす構成を得るのは極めて困難であり、
また装置が複雑で大きなものとなるという問題もあっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の装置では、装置が複雑となる上、大面積基板にな
ると、基板支持台全体を均一に加熱するのは極めて困難
であるという問題があった。さらにまた、装置構成が複
雑であり、弗酸などの反応性の高いエッチング液を用い
る場合には、このような基板支持台を配設するのは不可
能に近い。

【０００５】また、表面からのエッチング液等の回り込
みにより、基板の裏面側が汚染されやすいという問題も
あった。

【０００６】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成で、基板温度を良好に制御し、高速で信
頼性の高いエッチングあるいは現像処理などの基板処理
を行うことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、被処理
基体を保持し、所定速度で回転せしめる回転保持機構
と、前記回転保持機構に保持された被処理基体表面に処
理液を吹き付ける処理液噴射機構と、前記被処理基体を
洗浄する洗浄液噴射機構と、前記被処理基体の裏面側
に、前記処理液と同等もしくはそれ以上の温度に加熱さ
れた液体からなる熱媒体を噴射する熱媒体噴射機構とを
具備し、前記処理液を噴射するに先立ち、あるいは噴射
中に前記熱媒体噴射機構を駆動し、前記熱媒体を前記被
処理基体裏面に噴射するように構成したことにある。

【０００８】望ましくは、前記熱媒体は純水とする。

【０００９】また、熱媒体として、被処理基体裏面を洗
浄するための洗浄液を所望の温度に加熱して用いること
を特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、熱媒体を被処理基体の裏面側
から吹き付けることにより、被処理基体を均一に加温す
ることができる。これにより、被処理基体は現像あるい
はエッチング処理を行う前に室温より高い温度にするこ
とができる。このため、従来必要であった、現像液また
はエッチング液の熱により、被処理基体が所定の温度に
加熱され、実用的な速度での現像またはエッチングが始
まるまでの待ち時間が不要となる。これにより、安定で
かつ高速の現像あるいはエッチング処理を行うことが可
能となる。またこの付随的効果として、使用する処理液
が少なくて済む。

【００１１】ここでは、噴出したものを、そのまま被処
理基体裏面に噴射するのみであるため、噴射する分の熱
媒体のみを安定に加温するようにすればよく、安定で熱
損失の少ない温度制御が可能となる。

【００１２】さらに、熱媒体として、バックリンス液す
なわち基板洗浄液を用いるようにすれば、被処理基体裏
面に回り込んだ処理液を即時に除去することができ、被
処理基体裏面に残留した処理液による汚染によって次工
程で生じる不具合を防ぐことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。

【００１４】図１は、本発明実施例のエッチング装置を
示す断面図、図２(a) および(b) は同装置における回転
保持機構の要部上面図および下面図、図３(a) および
(b) に処理液噴射機構の正面図および側面図を示す。

【００１５】この装置は、基板１を保持するチャック１
１と、このチャック１１を所定速度で回転せしめる回転
手段１２とからなる回転保持機構と、前記チャック１１
に保持された基板１にエッチング液を吹き付けるエッチ
ング液噴射ノズル１４と、リンス液噴射ノズル１５とが
アーム１３に保持せしめられスキャン可能に構成された
処理液噴射機構と、前記基板１の裏面側に、前記エッチ
ング液と同等もしくはそれ以上の温度に加熱された純水
からなる熱媒体を噴射する熱媒体噴射ノズル１６とを具
備し、前記エッチング液を噴射するに先立ち、あるいは
噴射中に前記熱媒体噴射ノズル１６を駆動し、前記熱媒
体を前記基板１裏面に噴射し、基板１の温度を所望の温
度に保持し、エッチング速度を高めるように構成したこ
とを特徴とするものである。ここで１７はエッチング液
排出口である。

【００１６】このエッチング液２４は、Ｎ₂ 加圧された
加圧タンク２１から熱交換器２２を介して処理液噴射機
構に導かれるようになっており、一方熱媒体としての純
水もやはり熱交換器２３を介して熱媒体噴射ノズル１６
から基板裏面に向けて噴射せしめられる。

【００１７】また、回転保持機構としてのチャック１１
は、図２(a) および(b) に示すように、基板保持部１１
ｓと、回転手段１２に固定された保持アーム１１ａ，ｂ
とで構成され、基板裏面はほとんど露出した状態で保持
されている。

【００１８】次に、このエッチング装置を用いたエッチ
ング工程について説明する。

【００１９】まず３２０mm×３４０mmのガラス基板１表
面にスパッタリング法により膜厚２００nmのチタン薄膜
を形成した後、フォトリソグラフィによりこのチタン薄
膜表面にレジストパターンを形成する。

【００２０】このガラス基板１を回転保持機構のチャッ
ク１１に固定し、回転手段１２を回転速度１３３ｒ．
ｐ．ｍ．で回転させながら、熱媒体噴射ノズル１６を駆
動し、ガラス基板１の裏面に、熱交換器２３により４５
℃に加熱された熱媒体としての純水を数分間にわたり噴
射する。これによりガラス基板１は４５℃に昇温せしめ
られる。

【００２１】続いて、この裏面からの純水の噴射を続行
したまま、処理液噴射機構を駆動し熱交換器２２で４５
℃に加熱されたエッチング液を、エッチング液噴射ノズ
ル１４から噴射せしめ、エッチングを行う。ここでエッ
チング液としてはＮＨ₄ ＯＨ−Ｈ₂ Ｏ₂ 系溶液を用い
る。そしてエッチング終了後、回転手段１２を回転速度
２３５ｒ．ｐ．ｍ．で回転させながら、リンス液噴射ノ
ズル１５からリンス液を噴射させ３０秒間洗浄を行う。
このときも裏面からの純水の噴射は続行したままとす
る。

【００２２】このようにして極めて高速かつ均一で信頼
性の高いエッチングが可能となり、高精度のチタン薄膜
パターンを得ることが可能となる。また本発明によれば
従来の装置にノズルを付加するのみでよく、構成が極め
て簡単である。また反応性の高いエッチング液を用いる
場合にも、直接熱媒体を吹き付けて被処理基体の温度を
制御する構成であるため、装置内の構成物は、耐酸性あ
るいは耐塩基性部材で構成すればよく、熱伝導性等を考
慮する必要が無い。従って従来例の基板支持台の温度を
制御する構造に比べ、装置が極めて安価である。

【００２３】なお、裏面からの熱媒体（純水）の噴射
は、エッチング液の噴射に先立って行うようにしたが、
同時に行うようにしてもよい。さらにまた、エッチング
液の噴射に先立ちあるいはエッチング初期のみ裏面から
熱媒体の噴射を行うようにし、その後の加熱はエッチン
グ液により行うようにしても効果的である。

【００２４】さらに、従来のエッチングの場合と本発明
の場合との基板温度の変化を図５に示す。曲線ａは熱媒
体の噴射を行わない従来の方法の場合の基板温度の変化
を示し、曲線ｂはエッチング液の温度と熱媒体の温度を
同じにした場合の基板温度の変化、曲線ｃはエッチング
液の温度よりも熱媒体の温度をやや高めにした場合の基
板温度の変化を示す。この図からわかるように、裏面か
ら供給する熱媒体の温度は、エッチングに先立ち被処理
基板の温度をすみやかに高めておくためにはエッチング
液よりもやや高めがよい。またエッチング中にはエッチ
ング液の温度とほぼ同程度とし、基板温度が変動しない
ようにするのが望ましい。さらにエッチング終了後リン
ス工程で裏面から噴射する場合は、リンス効果に熱媒体
（純水）の温度はあまり効かないために、常温の液体で
よい。

【００２５】さらにまた、本発明の第２の実施例として
現像装置を図４に示すように、裏面から噴射する液体は
現像槽ＥＳの内壁に配設された複数の噴出孔６から噴射
させるようにしてもよい。４は現像液噴射ノズルであ
る。かかる装置を用いることにより、現像液３４による
現像は、現像過多や現像不足のないものとなり、均一で
良好なレジストパターンを得ることが可能となる。

【００２６】なお、基板保持機構に構造については前記
実施例に限定されることなく、適宜変更可能であるが、
できるだけ多く被処理基板裏面が露出している構造をと
るのが望ましい。他の部分の構造については前記第１の
実施例と同様に形成されている。

【００２７】また、熱媒体としては純水の他、エッチン
グや現像に用いる処理液や被エッチング物の化学的な性
質に応じてアセトンなどの有機溶剤を用いてもよい。

【００２８】さらに、ノズルの形状や数など他の装置部
分の構成についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
で、適宜変更可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、大面積基板上に、均一で信頼性の高いパターン形成
を速やかに行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のエッチング装置の概要図。

【図２】同エッチング装置の回転保持機構を示す図

【図３】同エッチング装置のノズルを示す図

【図４】本発明の第２の実施例の現像装置の概要図

【図５】本発明の装置を用いた場合と従来の装置を用い
たいた場合の基板温度の変化を示す比較図

【符号の説明】

１ ガラス基板 １１ チャック １１ｓ 枠体 １１ａ，ｂ 保持アーム １２ 回転手段 １３ アーム １４ エッチング液噴射ノズル １５ リンス液噴射ノズル １６ 熱媒体噴射ノズル １７ エッチング液排出口 ２１ 加圧タンク ２２ 熱交換器 ２３ 熱交換器 ２４ エッチング液 ＥＳ 現像槽 ４ 現像液噴射ノズル ６ 噴出孔 ３４ 現像液

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基体を保持し、所定速度で回転せ
   しめる回転保持機構と前記回転保持機構に保持された被
   処理基体表面に処理液を吹き付ける処理液噴射機構と、 前記被処理基体を洗浄する洗浄液噴射機構と、 前記被処理基体の裏面側に、前記処理液と同等もしくは
   それ以上の温度に加熱された液体からなる熱媒体を噴射
   する熱媒体噴射機構とを具備し、 前記処理液を噴射するに先立ちあるいは前記処理液噴射
   中に、前記熱媒体噴射機構を駆動し、前記熱媒体を前記
   被処理基体裏面に噴射するように構成したことを特徴と
   する半導体処理装置。