JP2002170810A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】処理液の再利用が可能な基板処理装置および基
板処理方法を提供する。 【解決手段】この処理液による処理をウエハＷの下面に
施している間、ウエハＷの上面の上方に遮断板３が配置
され、この遮断板３とウエハＷとの間に窒素ガスが供給
されるようになっている。遮断板３は、遮断板３とウエ
ハＷとの間を流れる窒素ガスが引き起こすベルヌーイ効
果により、ウエハＷの上面から一定距離だけ離れた位置
に浮上した状態でウエハＷの回転にほぼ同期して回転す
る。この状態で、処理液供給ノズル２１，２２からウエ
ハＷの下面に処理液が供給される。

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、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネ
ル用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの各
種基板に対して、処理液（たとえば、エッチング液）を
用いた処理を施すための基板処理装置および基板処理方
法に関する。

【０００２】

【背景技術】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、裏面
および端面の全域に銅薄膜などの金属薄膜を形成した
後、この金属薄膜の不要部分をエッチング除去する処理
が行われる場合がある。たとえば、配線形成のための銅
薄膜は、ウエハの表面の素子形成領域に形成されていれ
ばよいから、ウエハの表面の周縁部（たとえば、ウエハ
の周縁から幅５mm程度の部分）、裏面および端面に形成
された銅薄膜は不要となる。

【０００３】ウエハの周縁部に形成されている金属薄膜
を除去するための装置（ベベルエッチング装置）として
は、たとえば、スピンチャックでウエハを保持するとと
もに、これを鉛直軸線まわりに回転させる一方、ウエハ
の上面に純水を供給しつつ、ウエハの周縁部に処理液
（エッチング液）を供給する構成が提案されている。純
水の供給により、ウエハの中央部付近に処理液の飛沫が
達しても、この処理液は速やかに洗い流される。したが
って、ウエハの中央付近の金属薄膜を侵すことなく、周
縁部の金属薄膜を選択的に除去できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来装
置では、ウエハの中央付近の保護のために供給される純
水によって処理液が希釈されてしまうから、この処理液
を回収して再利用することができない。そのため、処理
液は使い捨てになり、その消費量が多くなるのが欠点で
あった。そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題
を解決し、処理液の再利用が可能な基板処理装置および
基板処理方法を提供することである。

【０００５】

【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、基板
（Ｗ）をほぼ水平に保持しつつ回転させる基板保持回転
手段（１）と、この基板保持回転手段により回転される
基板の下面に向けて処理液を供給する処理液供給手段
（２１，２２）と、基板の下面から上面への処理液の回
り込みを制御するための気体を基板の上面に供給するた
めのノズル（４１）と、このノズルからの気体を基板の
上面に導く開口（３４）を中心に有し、上記ノズルから
基板の上面に向けて気体を供給したときに生じるベルヌ
ーイ効果により、上記基板保持回転手段によって回転さ
れている基板の上面から所定間隔を開けた状態で当該基
板に吸着されて回転する遮断板（３）とを含むことを特
徴とする基板処理装置である。

【０００６】なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態
における対応構成要素等を表す。以下、この項において
同じである。この発明によれば、基板保持回転手段にほ
ぼ水平に保持された基板の上方に遮断板が配置され、遮
断板の中央の開口から基板に向けて気体（たとえば、窒
素ガスなどの不活性ガス）を供給して、遮断板をベルヌ
ーイ効果により基板に吸着させて回転させるとともに、
基板の上面を気体で保護する一方で、基板の下面に処理
液が供給される。これにより、基板の上面が処理液で侵
されることがなく、基板の下面に処理液による処理を良
好に施すことができる。また、基板の下面に処理液を供
給している時に、基板に純水を供給する必要がないの
で、処理液が純水で希釈されることがなく、この処理液
を回収して再利用することができる。したがって、処理
液の消費量を著しく低減することができる。

【０００７】また、遮断板はベルヌーイ効果により回転
され、遮断板を個別に回転させるための駆動機構が不要
であるから、遮断板を回転させるための駆動機構を基板
保持回転手段の上方に配置した場合の欠点、すなわち、
装置コストの上昇や駆動機構から発生するパーティクル
による基板の汚染などの不都合の発生を回避することが
できる。請求項２記載の発明は、基板保持回転手段
（１）により回転されている基板（Ｗ）の下面に向けて
処理液を供給する処理液供給工程と、上記基板保持回転
手段により回転されている基板の上面に向けて、基板の
下面から上面への処理液の回り込みを制御するための気
体を、基板の上方に配置された遮断板（３）の中心の開
口（３４）から供給する気体供給工程と、この気体供給
工程の実行時に生じるベルヌーイ効果により、上記遮断
板を基板の上面から所定間隔を開けた状態で当該基板に
吸着させて回転させる遮断板回転工程とを含むことを特
徴とする基板処理方法である。

【０００８】この発明によれば、請求項１に関連して述
べた効果と同様な効果を得ることができる。

【０００９】

【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。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図解的に
示す断面図である。この基板処理装置は、ほぼ円形の基
板であるウエハＷの裏面に対して、処理液による表面処
理を施すためのものである。この場合、処理液とは、ウ
エハＷの裏面に形成されている薄膜（たとえば、銅薄
膜）を剥離するためのエッチング液であってもよい。

【００１０】この基板処理装置は、ウエハＷをほぼ水平
に保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸
線まわりにウエハＷを回転させるためのスピンチャック
１を備えている。このスピンチャック１は、モータなど
を含む回転駆動機構（図示せず）により回転される回転
軸１１と、この回転軸１１の上端からほぼ水平方向に延
びたチャックベース１２と、チャックベース１２上に立
設された複数本（たとえば、６本）のチャックピン１３
とを有している。

【００１１】チャックピン１３には、たとえば、ウエハ
Ｗを下方から支持するための載置面１３１と、ウエハＷ
の端面を規制するための規制面１３２と、規制面１３２
の上端から上方に向かうにつれて外方へ広がる傾斜面１
３３とが形成されている。ウエハＷは、載置面１３１に
支持された状態で規制面１３２によって端面が規制され
ることにより、ほぼ水平な状態で保持される。そして、
チャックピン１３でウエハＷを保持した状態で回転軸１
１を回転させることにより、ウエハＷをほぼ水平な面内
で、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線まわりに回転さ
せることができる。

【００１２】スピンチャック１は、このスピンチャック
１の周囲を取り囲むように配設された処理カップ２内に
収容されている。処理カップ２は、たとえば、有底円筒
状に形成されていて、その底面には、スピンチャック１
に保持されたウエハＷの下面（裏面）に向けて処理液を
供給するための処理液供給ノズル２１，２２が配置され
ている。この構成により、スピンチャック１に保持され
たウエハＷを回転させ、その一方で、処理液供給ノズル
２１，２２からウエハＷの下面に向けて処理液を供給す
ることにより、ウエハＷの下面に処理液による処理を施
すことができる。

【００１３】この処理液による処理をウエハＷの下面に
施している間、ウエハＷの上面（表面）の上方に遮断板
３が配置され、この遮断板３の中央の開口３４から、遮
断板３とウエハＷとの間に窒素ガスが供給されるように
なっている。これにより、ウエハＷの上面が窒素ガスで
覆われて、この窒素ガスで覆われた領域へのエッチング
液の回り込みが防止され、ウエハＷの上面に形成されて
いる薄膜がエッチング液で侵されることが防止される。

【００１４】遮断板３は、スピンチャック１に保持され
たウエハＷの上面とほぼ平行に対向する円板部３１と、
この円板部の中心に形成された開口３４の周縁から立ち
上がった円筒状の軸部３２と、軸部３２の上端から円板
部３１と平行に張り出したフランジ部３３とを有してい
る。フランジ部３３には、軸部３２の内部と連通する開
口３５が形成されており、この開口３５を介して、図外
の窒素ガス供給源から供給されてくる窒素ガスが流通す
る窒素ガス供給管４が軸部３２に挿通されている。この
窒素ガス供給管４の先端は、円板部３１の開口３４内に
達して、ウエハＷの上面に窒素ガスを供給するための窒
素ガス供給ノズル４１を形成している。この窒素ガス供
給ノズル４１による窒素ガスの供給およびその停止は、
窒素ガス供給管４の途中部に介装された窒素ガス供給バ
ルブ４２の開閉によって切り替えることができる。

【００１５】この基板処理装置にはさらに、遮断板３を
ウエハＷに対して接近および離間させるための遮断板接
離機構５が備えられている。遮断板接離機構５は、処理
カップ２の外側でほぼ鉛直に延びた支持軸５１と、支持
軸５１の上端からほぼ水平に延びたアーム５２と、この
アーム５２の先端付近に設けられた軸受５３と、支持軸
５１を昇降（上下動）させるためのシリンダを含む昇降
駆動部５４と、支持軸５１をその中心軸まわりに回転さ
せて、アーム５２を揺動させるためのモータ（たとえ
ば、ステッピングモータ）などを含む揺動駆動部５５と
を備えている。軸受５３は、たとえば磁気軸受で構成さ
れていて、この軸受５３には、遮断板３の軸部３２が非
接触で受け取られている。

【００１６】スピンチャック１に対するウエハＷの搬入
時には、遮断板３は、スピンチャック１の上方から外れ
たホームポジション（図示せず）に移動されている。図
示しないウエハ搬送ロボットによってウエハＷが搬入さ
れてきて、そのウエハＷがスピンチャック１に保持され
ると、揺動駆動部５５の働きにより、図２(a)に示すよ
うに、遮断板３がホームポジションからスピンチャック
１の上方に移動される。そして、昇降駆動部５４の働き
により、スピンチャック１の上方に移動された遮断板３
が、スピンチャック１に保持されているウエハＷに近づ
けられていく。

【００１７】遮断板３がウエハＷに近づけられていく過
程で、窒素ガス供給バルブ４２が開かれて、窒素ガス供
給ノズル４１からの窒素ガスのブローが開始される。こ
の窒素ガスのブローにより、遮断板３がウエハＷの上面
から一定の距離まで近づけられると、遮断板３とウエハ
Ｗとの間を流れる窒素ガスが引き起こすベルヌーイ効果
により、遮断板３は、ウエハＷの上面から一定距離だけ
離れた位置に浮上した状態でウエハＷに吸着される。こ
のベルヌーイ効果はウエハＷの回転が開始されても持続
され、その後、スピンチャック１に保持されたウエハＷ
の回転が開始されると、図２(b)に示すように、遮断板
３は、ウエハＷの上面から一定距離だけ離れた位置に浮
上した状態で、ベルヌーイ効果によってウエハＷの回転
にほぼ同期して回転し始める。

【００１８】ウエハＷおよび遮断板３の回転速度が所定
速度に達すると、図２(c)に示すように、処理液供給ノ
ズル２１，２２からウエハＷの下面への処理液の供給が
開始される。ウエハＷの下面に向けて供給されたエッチ
ング液は、ウエハＷが高速回転されていることにより、
ウエハＷの裏面を伝って中心から周縁部に向かう方向に
流れる。しかし、ウエハＷと遮断板３との間は窒素ガス
供給ノズル４１からブローされる窒素ガスで満たされて
いるから、エッチング液がウエハＷの上面に回り込むこ
とは防止される。

【００１９】ウエハＷの下面へのエッチング液の供給が
所定時間だけ続けられると、処理液供給ノズル２１，２
２からのエッチング液の吐出が停止され、スピンチャッ
ク１の回転が停止される。そして、昇降駆動部５４の働
きにより、遮断板３がウエハＷの上方へと離間され、さ
らに、揺動駆動部５５の働きにより、ウエハＷの上方へ
と移動された遮断板３はホームポジションへ戻される。
また、この遮断板３のホームポジションへの移動の途中
で、窒素ガス供給バルブ４２が閉じられて、窒素ガス供
給ノズル４１からの窒素ガスのブローが停止される。そ
の後、スピンチャック１に保持されているウエハＷが、
図示しないウエハ搬送ロボットによって処理カップ２外
へ搬出される。

【００２０】以上のようにこの実施形態によれば、スピ
ンチャック１にほぼ水平に保持されたウエハＷに対向し
て遮断板３を配置し、遮断板３の中央の開口３４からウ
エハＷに向けて窒素ガスを供給して、遮断板３をベルヌ
ーイ効果により回転させるとともに、ウエハＷの上面を
窒素ガスで保護する一方で、ウエハＷの下面に処理液を
供給するようにしている。これにより、ウエハＷの上面
が処理液で侵されることがなく、ウエハＷの下面に形成
されている薄膜を良好に剥離することができる。また、
ウエハＷの下面に処理液を供給している時に、ウエハＷ
に純水を供給する必要がないので、処理液が純水で希釈
されることがなく、この処理液を回収して再利用するこ
とができる。したがって、処理液の消費量を著しく低減
することができる。

【００２１】また、遮断板３を個別に回転させるための
駆動機構が不要であるから、遮断板３を回転させるため
の駆動機構をスピンチャック１の上方に配置した場合の
欠点、すなわち、装置コストの上昇や駆動機構から発生
するパーティクルによるウエハＷの汚染などの不都合の
発生を回避することができる。なお、ウエハＷの下面の
みに処理を施す場合、またはウエハＷの下面および端面
のみに処理を施す場合には、遮断板３の直径は、ウエハ
Ｗの直径とほぼ等しいか、またはウエハＷの直径よりも
大きく設定されるとよい。遮断板３の直径がウエハＷの
直径よりも大きく設定された場合、遮断板３の周縁部に
は、スピンチャック１のチャックピン１３を避けるため
の切欠が形成されるとよい。また、ウエハＷの上面の周
縁部、下面および端面に処理を施す場合には、遮断板３
の直径は、ウエハＷの上面の処理すべき領域の幅に応じ
て定められるとよい。

【００２２】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、この発明は、他の形態で実施することもでき
る、たとえば、上述の実施形態では、遮断板３の軸部３
２が軸受５３に受け取られているとしたが、軸受５３が
省略されて、アーム５２に形成された貫通孔に軸部３２
が遊びを持った状態で挿通されていてもよい。また、軸
受５３は、磁気軸受に限らず、遮断板３の軸部３２と接
触して、その軸部３２を回転自在に受ける接触型の軸受
であってもよく、この場合、支持軸５１とアーム５２と
が互いに一定の角度範囲で動かすことができるユニバー
サルジョイントで連結してもよい。すなわち、遮断板接
離機構５は、遮断板３がベルヌーイ効果によってウエハ
Ｗ上に浮上した状態で、その遮断板３がウエハＷに対し
て所定範囲内で上下動できるように構成されていればよ
い。

【００２３】また、上述の実施形態では、遮断板接離機
構５には昇降駆動部５４および揺動駆動部５５が備えら
れているとしたが、昇降駆動部５４の働きによって、ス
ピンチャック１に対するウエハＷの搬出入に遮断板３が
邪魔にならない位置（高さ）まで、遮断板３をウエハＷ
から大きく引き離すことができれば、揺動駆動部５５は
省略されてもよい。さらに、上述の実施形態では、遮断
板３とウエハＷとの間に窒素ガスを供給するとしたが、
窒素ガスに限らず、たとえば、ヘリウムガスやアルゴン
ガスなどの他の不活性ガスを供給するようにしてもよ
い。

【００２４】また、処理対象の基板は、ウエハＷに限ら
ず、たとえば、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマデ
ィスプレイパネル用ガラス基板および磁気／光ディスク
用基板などの他の種類の基板であってもよい。その他、
特許請求の範囲に記載された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
成を図解的に示す断面図である。

【図２】処理時の動作を説明するための図である。

【符号の説明】 １ スピンチャック ２ 処理カップ ３ 遮断板 ２１ 処理液供給ノズル ２２ 処理液供給ノズル ４１ 窒素ガス供給ノズル Ｗ ウエハ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板をほぼ水平に保持しつつ回転させる基
   板保持回転手段と、 この基板保持回転手段により回転される基板の下面に向
   けて処理液を供給する処理液供給手段と、 基板の下面から上面への処理液の回り込みを制御するた
   めの気体を基板の上面に供給するためのノズルと、 このノズルからの気体を基板の上面に導く開口を中心に
   有し、上記ノズルから基板の上面に向けて気体を供給し
   たときに生じるベルヌーイ効果により、上記基板保持回
   転手段によって回転されている基板の上面から所定間隔
   を開けた状態で当該基板に吸着されて回転する遮断板と
   を含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】基板保持回転手段により回転されている基
   板の下面に向けて処理液を供給する処理液供給工程と、 上記基板保持回転手段により回転されている基板の上面
   に向けて、基板の下面から上面への処理液の回り込みを
   制御するための気体を、基板の上方に配置された遮断板
   の中心の開口から供給する気体供給工程と、 この気体供給工程の実行時に生じるベルヌーイ効果によ
   り、上記遮断板を基板の上面から所定間隔を開けた状態
   で当該基板に吸着させて回転させる遮断板回転工程とを
   含むことを特徴とする基板処理方法。