JPH11330041A - エッチング液による基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エッチング液とリンス液とを用いて基板を処理
する場合に、液の跳ね返りを防止し、また、基板の主面
の各部に均一な処理を施す。 【解決手段】スピンチャック２１に水平に保持されたウ
エハＷの主面に対向して、洗浄液ノズル３２が配置され
ている。洗浄液ノズル３２は、エッチング液供給路４１
からのエッチング液と、リンス液供給路４２からのエッ
チング液とで共有される吐出路４３を有している。エッ
チング液およびリンス液の両方を供給する期間には、両
液は、吐出路４３で混合され、同じ方向からウエハＷの
主面に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板、液
晶表示装置用基板等のフラットパネルディスプレイ（Ｆ
ＰＤ）用基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板に対
して、エッチング液を用いて洗浄処理などを施すための
基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造工程におい
ては、半導体ウエハ「以下単に「ウエハ」という。）の
表面に薄膜の微細パターンを形成する工程が繰り返し行
われる。このような半導体装置の製造工程においては、
必要に応じて、ウエハ自体またはウエハの表面に形成さ
れた薄膜の表面（以下、「ウエハの表面」などと総称す
る。）から汚染物質を除去するための洗浄処理が行われ
る。このような洗浄処理を行うための基板洗浄装置の典
型的な構成例は、特開平４−２８７９２２号公報に開示
されている。この公報に開示された装置は、シリコンウ
エハを水平に保持して回転するスピンチャックと、この
スピンチャックに保持されて回転されているウエハの表
面に斜め上方から洗浄用エッチング液（ふっ酸など）お
よび純水をそれぞれ供給する薬液ノズルおよび純水ノズ
ルとを備えている。この構成により、まず、エッチング
液をウエハＷの表面に供給することによって、エッチン
グ作用を利用した薬液洗浄処理が行われ、その後、ウエ
ハに純水を供給して、ウエハ上のエッチング液を洗い流
すリンス処理が行われる。

【０００３】薬液洗浄工程とリンス工程との間には、エ
ッチング液および純水の両方をウエハＷに供給するオー
バーラップ工程が設けられており、これにより、薬液洗
浄処理によって活性化したウエハ表面が大気にさらされ
ることを防止している。その結果、活性化されたシリコ
ンと大気中のエアロゾルとの反応に起因して生じるコロ
イダルシリカ（パーティクル）がウエハ上に残留するこ
とを防止できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３は、オーバーラッ
プ工程における処理の様子を示す図解的な斜視図であ
り、図４は、オーバーラップ工程時のウエハ表面の様子
を説明するための図解図である。薬液ノズルＮＣおよび
純水ノズルＮＷは、ウエハＷの上面の中心に向けて、斜
め上方からエッチング液Ｃおよび純水ＤＩＷをそれぞれ
供給する。そのため、ウエハＷの表面では、エッチング
液Ｃと純水ＤＩＷとがぶつかり合い、その結果、エッチ
ング液や純水の飛沫１００がウエハＷの表面から跳ね出
ることになる。この飛沫１００が、処理チャンバの天面
などの内部構造物に付着して液滴を構成すると、この液
滴がやがてウエハＷの表面に落下し、ウエハＷを汚染す
るおそれがある。また、特に、バッファードふっ酸など
のエッチング液が内部構造物に付着すると、このエッチ
ング液が乾燥して結晶化し、この結晶がウエハＷの表面
に達してパーティクルの原因となるおそれがある。

【０００５】また、図３に示すように、エッチング液Ｃ
と純水ＤＩＷとは、ぶつかり合った後に、互いに離反す
る方向に向かってウエハＷ上を流れるから、ウエハＷの
表面におけるエッチング液濃度が不均一になる。そのた
め、ウエハＷの表面内における処理均一性が必ずしもよ
くないという問題があった。

【０００６】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、基板に対するエッチング液を用いた処理
を良好に行うことができる基板処理装置を提供すること
である。

【０００７】この発明のさらに具体的な目的は、エッチ
ング液とリンス液とを用いて基板を処理する場合に、液
の跳ね返りを可及的に防止することによって、基板の汚
染を防止した基板処理装置を提供することである。

【０００８】また、この発明の具体的な目的は、エッチ
ング液とリンス液とを用いて基板を処理する場合に、基
板の主面の各部に均一な処理を施すことができる基板処
理装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、エッチン
グ液を用いて基板を処理するための装置であって、基板
を回転させるための基板回転手段と、この基板回転手段
によって回転されている基板の主面に向けて液を吐出す
ることができるように配置されたノズルと、このノズル
にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、上
記ノズルにリンス液を供給するリンス液供給手段と、上
記エッチング液供給手段が上記ノズルにエッチング液を
供給するエッチング液供給期間と、上記リンス液供給手
段が上記ノズルにリンス液を供給するリンス液供給期間
とが所定時間だけ重複するように、上記エッチング液供
給手段およびリンス液供給手段を制御する制御手段とを
含むことを特徴とする基板処理装置である。

【００１０】上記の構成によれば、エッチング液とリン
ス液とは共通のノズルから基板に供給されるようになっ
ているので、エッチング液供給期間とリンス液供給期間
との重複期間においては、エッチング液とリンス液とが
共通のノズルから混合されながら、基板に供給されるこ
とになる。つまり、エッチング液とリンス液との供給方
向が同じであるので、両液のぶつかり合いに起因する液
の飛び散りが生じることがない。これにより、液滴が処
理チャンバ内の構造物から基板上に落下したりして基板
を汚染したりすることがない。また、エッチング液とリ
ンス液とが混合されて基板に供給されるので、基板の主
面の各部においてエッチング液とリンス液との混合比に
大きなばらつきが生じることがない。そのため、基板の
主面の全域に対して、均一な処理を施すことができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記制御手段は、
上記エッチング液供給手段による上記ノズルへのエッチ
ング液の供給を開始させ、その後に、上記リンス液供給
手段による上記ノズルへのエッチング液の供給を開始さ
せるものであることを特徴とする請求項１記載の基板処
理装置である。

【００１２】この構成によれば、エッチング液を基板に
供給し、その後にリンス液が基板に供給されることにな
るが、エッチング液供給期間とリンス液供給期間とは所
定時間だけ重複しているので、エッチング液によって活
性化された基板の表面が空気に露出することなくリンス
液によって覆われる。これにより、活性化された基板表
面と空気との接触に起因するパーティクルの発生を防止
できる。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記ノズルは、基
板に向けて液を吐出するための吐出口が形成された吐出
路を有しており、この吐出路が、上記エッチング液供給
手段からのエッチング液と上記リンス液供給手段からの
リンス液とで共有されていることを特徴とする請求項１
または２記載の基板処理装置である。

【００１４】この構成によれば、エッチング液供給期間
とリンス液供給期間との重複期間には、吐出路内におい
て、エッチング液とリンス液とが混合されるので、基板
上には十分に混合された混合液を供給できる。

【００１５】したがって、吐出路は、エッチング液とリ
ンス液とが混合するのに十分な長さを有していることが
好ましい。ただし、液の吐出を停止したときに吐出路に
残留する液は無駄になるので、吐出路の長さは、エッチ
ング液とリンス液とを混合するのに必要な長さにとどめ
ることが好ましい。

【００１６】請求項４記載の発明は、上記エッチング液
供給手段は、上記吐出路にエッチング液を導くエッチン
グ液供給路を開閉する開閉手段と、この開閉手段がエッ
チング液供給路を閉成するときに上記吐出路からエッチ
ング液を退避させるサックバックバルブとを含むことを
特徴とする請求項３記載の基板処理装置である。

【００１７】この構成によれば、サックバックバルブの
働きにより、エッチング液供給路を閉成する際に、ノズ
ルの吐出路からエッチング液を退避させるようにしてい
る。そのため、リンス液のみが供給される際に、エッチ
ング液のリンス液中への混入を防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は、この発明の一実施形態に係る基板
処理装置の構成を示す図解的な断面図である。この基板
処理装置は、ウエハＷを一枚ずつ洗浄するための枚葉型
基板洗浄装置であり、処理チャンバ１内に、ウエハＷを
水平に保持して回転することができるスピンチャック２
（基板回転手段）を備えている。

【００２０】処理チャンバ１は、有底筒状のカップ部１
１と、このカップ部１１の上方開口を開閉できるように
上下動自在に設けられた蓋体１２とを有している。この
蓋体１２は、昇降機構１３によって、図示の処理位置
と、この処理位置よりも上方の退避位置との間で昇降さ
れるようになっている。蓋体１２が処理位置にあるとき
には、この蓋体１２の下面は、スピンチャック２に保持
されたウエハＷの表面に近接した位置にあり、ウエハＷ
の上方の空間を制限している。一方、スピンチャック２
が図外の基板搬送ロボットとの間で基板の授受を行うと
きには、蓋体１２は、昇降機構１３によって、上記退避
位置に導かれることになる。

【００２１】蓋体１２の中央には、複合ノズル３が組み
込まれている。この複合ノズル３は、蓋体１２の下面の
中央に形成された凹所３１と、この凹所３１の天面部３
１ａを通るように蓋体１２を貫く洗浄液ノズル３２とを
有しており、洗浄液ノズル３２と凹所３１の側面３１ｂ
との間の空間は、不活性ガスとしての窒素ガスを吐出す
るための不活性ガスノズル３３をなしている。この不活
性ガスノズル３３には、窒素ガス供給源３５から、窒素
ガス用バルブ３６を介して、窒素ガスを供給できるよう
になっている。

【００２２】洗浄液ノズル３２は、スピンチャック１に
保持されたウエハＷの主面（上面）の中央付近に吐出口
４０を有する吐出路４３を備えている。この吐出路４３
には、第一の洗浄液としてのエッチング液（ふっ酸、バ
ッファードふっ酸、アンモニアなど）が流通するエッチ
ング液供給路４１の一端と、第二の洗浄液としてのリン
ス液（純水、オゾン水、電解イオン水など）が流通する
リンス液供給路４２の一端とが共通に接続されている。
エッチング液供給路４１の他端は、エッチング液タンク
４６に接続されており、リンス液供給路４２の他端は、
リンス液タンク４７に接続されている。エッチング液供
給路４１の途中部には、第１サックバックバルブＳＢＶ
１、エッチング液用バルブ４８およびエッチング液を供
給するポンプ（図示せず）などが介装されており、同様
に、リンス液供給路４２の途中部には、第２サックバッ
クバルブＳＢＶ２、リンス液用バルブ４９およびリンス
液を供給するポンプ（図示せず）などが介装されてい
る。上記エッチング液供給路４１、エッチング液タンク
４６、第１サックバックバルブＳＢＶ１およびエッチン
グ液用バルブ４８（開閉手段）などがエッチング液供給
手段を構成しており、同様に、上記リンス液供給路４
２、リンス液タンク４７、第２サックバックバルブＳＢ
Ｖ２およびリンス液用バルブ４９などがリンス液供給手
段を構成している。

【００２３】サックバックバルブとは、流路の閉成時
に、一定量だけ液を吸い込む機能を有するバルブであ
る。具体的には、エッチング液用バルブ４８がエッチン
グ液供給路４１を閉成したとき、第１サックバックバル
ブＳＢＶ１がエッチング液供給路４１内のエッチング液
を一定量だけ吸い込むことによって、吐出路４３への他
からの液体の流入がなければ、エッチング液の吐出路４
３側の液面７１は、吐出路４３の入口４３ａから所定距
離δ１だけ後退した位置となる。同様に、リンス液用バ
ルブ４９がリンス液供給路４２を閉成したとき、第２サ
ックバックバルブＳＢＶ２がリンス液供給路４２内のリ
ンス液を一定量だけ吸い込むことによって、吐出路４３
への他からの液体の流入がなければ、リンス液の吐出路
４３側の液面７２は、吐出路４３の入口４３ａから所定
距離δ２だけ後退した位置となる。

【００２４】スピンチャック２は、鉛直方向に沿って配
置された回転軸２１と、この回転軸２１の上端に水平に
固定されたスピンベース２２と、このスピンベース２２
において回転軸２１から離隔した位置に立設された複数
のチャックピン２３とを備え、チャックピン２３によっ
てウエハＷの周端縁を把持する構成となっている。そし
て、回転軸２１には、モータなどを含む回転駆動機構２
５からの回転力が与えられるようになっている。

【００２５】上記回転駆動機構２５、不活性ガス用バル
ブ３６、第１サックバックバルブＳＢＶ１、エッチング
液用バルブ４８、第２サックバックバルブＳＢＶ２、リ
ンス液用バルブ４９および昇降機構１３の動作は、マイ
クロコンピュータなどを含む制御装置５０（制御手段）
によって制御されるようになっている。

【００２６】図２は、上述の基板処理装置による基板洗
浄動作を説明するための図であり、スピンチャック２の
回転速度の時間変化が、エッチング液およびリンス液の
吐出タイミングとともに示されている。蓋体１２が退避
位置にある状態でウエハＷが基板搬送ロボットによって
スピンチャック２に受け渡されると、制御装置５０は、
昇降機構１３を制御して、蓋体１２を処理位置まで下降
させ、処理チャンバ１の上方の開口を閉じる。その後、
制御装置５０は、回転駆動機構２５を制御して、スピン
チャック２の回転を開始させ、薬液洗浄速度まで加速す
る。

【００２７】スピンチャック２の回転速度が薬液洗浄速
度に達すると、制御装置５０は、エッチング液用バルブ
４８を開成する。このとき、不活性ガス用バルブ３６お
よびリンス液用バルブ４９は閉成状態に保持されてい
る。こうして、エッチング効果を利用した薬液洗浄工程
が開始される。

【００２８】制御装置５０は、スピンチャック２の回転
速度を一定時間だけ薬液洗浄速度に保持した後、このス
ピンチャック２の回転速度をリンス処理速度まで減速さ
せる。この減速の開始と同時に、制御装置５０は、リン
ス液用バルブ４９を開成する。したがって、この後は、
エッチング液供路４１からのエッチング液とリンス液供
給路４２からのリンス液とが吐出路４３に共通に供給さ
れ、この吐出路４３で混合した後に、ウエハＷの主面の
中央に供給されることになる。こうして、薬液洗浄工程
が終了し、エッチング液とリンス液との混合液がウエハ
Ｗに供給されるオーバーラップ工程が開始される。

【００２９】スピンチャック２の回転速度がリンス処理
速度となる時刻の近傍において、制御装置５０は、エッ
チング液用バルブ４８を閉成する。したがって、この後
は、吐出口４０からは、専らリンス液がウエハＷに供給
されることになる。こうしてオーバーラップ工程が終了
し、リンス工程が開始される。このとき、第１サックバ
ックバルブＳＢＶ１によって、エッチング液供給路４１
のエッチング液用バルブ４８よりも吐出路４３側に存在
しているエッチング液は、一定量だけ、第１サックバッ
クバルブＳＢＶ１の内部に向けて引き込まれることにな
る。そのため、その後にリンス液が吐出路４３に供給さ
れても、ウエハＷに供給されるリンス液にはエッチング
液はほとんど混入していない。

【００３０】スピンチャック２がリンス処理速度で回転
し、かつ、リンス液用バルブ４９が開成している状態が
一定時間経過すると、制御装置５０は、スピンチャック
５０の回転を減速させるとともに、リンス液用バルブ４
９を閉成する。こうして、リンス工程が終了する。その
後は、スピンチャック２の回転が停止されることにな
る。

【００３１】なお、リンス工程の後に、スピンチャック
２の回転速度を上げてウエハＷの表面の液成分を振り切
るとともに、不活性ガス用バルブ３６を開いて乾燥した
不活性ガスをウエハＷの表面に供給することにより、ウ
エハＷの乾燥処理が行われてもよい。このとき、蓋体１
２の下面がウエハＷの主面に迫っているので、ウエハＷ
の上方の空間を効率的に窒素ガス雰囲気とすることがで
き、ウエハＷの乾燥を速やかに進行させることができ
る。

【００３２】以上のようにこの実施形態によれば、洗浄
液ノズル３２の吐出路４３に、エッチング液とリンス液
とが共通に導かれて、ウエハＷの主面の中央に対してほ
ぼ垂直上方からエッチング液およびリンス液が供給され
るようになっている。したがって、オーバーラップ工程
においては、エッチング液とリンス液とが吐出路４３で
混合された後に、同じ方向からウエハＷの主面に供給さ
れる。したがって、ウエハＷ上においてエッチング液と
リンス液とがぶつかり合うこともなく、ウエハＷの各部
においてエッチング液とリンス液の混合比に大きなばら
つきが生じることもない。これにより、パーティクルの
発生を防止できるとともに、ウエハＷの主面の全域に対
して均一な処理を施すことが可能となる。

【００３３】また、エッチング液供給路４１およびリン
ス液供給路４２に第１サックバックバルブＳＢＶ１およ
び第２サックバックバルブＳＢＶ２をそれぞれ設けてい
るので、薬液洗浄工程およびリンス工程において、エッ
チング液とリンス液との混合を防ぐことができるので、
エッチング液とリンス液とで吐出路４３を共有しながら
も、各工程の処理を良好に行うことができる。

【００３４】さらに、図２に示すように、エッチング液
供給期間とリンス液供給期間とはオーバーラップ工程に
おいて重複しているから、エッチング液による処理によ
って活性化したウエハＷの主面が空気にさらされること
がない。そのため、空気中のエアロゾルと活性化したウ
エハＷの材料（シリコン）との反応に起因するパーティ
クルの残留を抑制できる。これによっても、パーティク
ルの低減が図られる。この発明の一実施形態について説
明したが、この発明は、他の形態でも実施することが可
能である。たとえば、上述の実施形態では、スピンチャ
ック２の回転の減速と同時にリンス液の吐出を開始する
ようにしているが、この両者のタイミングが一致してい
る必要はない。同様に、エッチング液の吐出停止とスピ
ンチャック２の回転の減速終了とのタイミングが一致し
ている必要もない。要するに、エッチング液供給期間と
リンス液供給期間とがオーバーラップする期間が存在し
ていれば、パーティクルの残留を抑制することができ
る。

【００３５】さらに、上記の実施形態では、エッチング
液供給路４１およびリンス液供給路４２の両方にサック
バックバルブを設けているが、薬液洗浄工程中におい
て、エッチング液へのリンス液の多少の混入が問題とな
らない場合には、リンス液供給路４２には、サックバッ
クバルブを設けなくてもよい。

【００３６】また、上記の実施形態では、ウエハＷを洗
浄する装置を例にとったが、この発明は、たとえば、エ
ッチング装置のように、基板に対してエッチング液およ
びリンス液を供給して処理を施す他の基板処理装置に対
しても適用可能である。また、被処理基板の種類もウエ
ハに限らず、液晶表示装置用ガラス基板などの他の種類
の基板であってもよい。

【００３７】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構
成を示す図解的な断面図である。

【図２】上記基板処理装置の動作を説明するための図で
ある。

【図３】従来技術の構成を示す図解的な斜視図である。

【図４】上記従来技術におけるウエハの表面の処理状態
を示す図解図である。

【符号の説明】

１ 処理チャンバ １１ カップ部 １２ 蓋体 ２ スピンチャック ２５ 回転駆動機構 ３ 複合ノズル ３２ 洗浄液ノズル ４０ 吐出口 ４１ エッチング液供給路 ４２ リンス液供給路 ４３ 吐出路 ４６ エッチング液タンク ４７ リンス液タンク ４８ エッチング液用バルブ ４９ リンス液用バルブ ５０ 制御装置 ＳＢＶ１ 第１サックバックバルブ ＳＢＶ２ 第２サックバックバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｈ０５Ｋ 3/06 Ｈ０５Ｋ 3/06 Ｑ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エッチング液を用いて基板を処理するため
   の装置であって、 基板を回転させるための基板回転手段と、 この基板回転手段によって回転されている基板の主面に
   向けて液を吐出することができるように配置されたノズ
   ルと、 このノズルにエッチング液を供給するエッチング液供給
   手段と、 上記ノズルにリンス液を供給するリンス液供給手段と、 上記エッチング液供給手段が上記ノズルにエッチング液
   を供給するエッチング液供給期間と、上記リンス液供給
   手段が上記ノズルにリンス液を供給するリンス液供給期
   間とが所定時間だけ重複するように、上記エッチング液
   供給手段およびリンス液供給手段を制御する制御手段と
   を含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】上記制御手段は、上記エッチング液供給手
   段による上記ノズルへのエッチング液の供給を開始さ
   せ、その後に、上記リンス液供給手段による上記ノズル
   へのエッチング液の供給を開始させるものであることを
   特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】上記ノズルは、基板に向けて液を吐出する
   ための吐出口が形成された吐出路を有しており、この吐
   出路が、上記エッチング液供給手段からのエッチング液
   と上記リンス液供給手段からのリンス液とで共有されて
   いることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理
   装置。
4. 【請求項４】上記エッチング液供給手段は、上記吐出路
   にエッチング液を導くエッチング液供給路を開閉する開
   閉手段と、この開閉手段がエッチング液供給路を閉成す
   るときに上記吐出路からエッチング液を退避させるサッ
   クバックバルブとを含むことを特徴とする請求項３記載
   の基板処理装置。