(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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、当該遮断板を当該基板に吸着させて回転させる遮断板回転工程と、
上記基板保持回転手段により回転されている基板の下面に向けて処理液を供給する処理液供給工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【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、当該遮断板を当該基板に吸着させて回転させる遮断板回転工程と、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１３３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１１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２１，２２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３２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
【図１】
0003660581.tif 000002
【図２】
0003660581.tif 000003