(57)【要約】【課題】処理液の基板の非処理面への回り込みを防止することができ、基板の製造品質維持を容易にすることができる基板処置装置を提供すること、信頼性の高い半導体基板、半導体部品および半導体装置を提供することにある。【解決手段】基板Ｗに処理液を付与する基板処理装置１００は、基板Ｗを回転させる基板回転部１０１と、基板Ｗを雰囲気から遮蔽する遮蔽部１０３とを有する。基板回転部１０１は、基板Ｗの基板回転部１０１と対向する面に処理液を供給する処理液供給部１１０と、基板回転部１０１に対する基板Ｗの相対的な動きを規制する規制部１０５とを有する。遮蔽部１０３は、基板Ｗと遮蔽部１０３との間に気体を吐出する気体供給部と、その周縁部にわたって、前記基板に近接する近接部とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理液を付与する基板処理装置であって、
前記基板を回転させる基板回転部と、
前記基板を雰囲気から遮蔽する遮蔽部とを有し、
前記基板回転部は、前記基板の前記基板回転部と対向する面に前記処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板回転部に対する前記基板の相対的な動きを規制する規制部とを有し、
前記遮蔽部は、前記基板の前記処理液を供給する面と反対側の面に気体を吐出する気体吐出部と、
その周縁部にわたって、前記基板に近接する近接部とを有しており、
前記気体吐出部は、前記基板の周縁部に向けて前記気体を吐出することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記気体吐出部は、前記基板の周縁部と略同時に中心部付近に向けて前記気体を吐出する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記遮蔽部の前記近接部が設けられている部分を除いた部分と、前記基板との距離Ｘ１は、１．１ｍｍ以上となるよう構成されている請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記近接部と前記基板との距離Ｘ２は、１ｍｍ以下となるよう構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置により処理されたことを特徴とする半導体基板。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体基板を用いて製造されたことを特徴とする半導体部品。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体部品が実装されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、半導体基板、半導体部品および半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、円盤状の半導体ウエハ等の基板では、通常、片面に半導体の素子が設けられている。このような基板において、半導体の素子が設けられていない面（裏面または処理面ともいう）を処理液によってエッチング等の処理を施す際、半導体の素子が処理液によって侵されないようにするため、半導体の素子が設けられている面（表面または非処理面ともいう）への処理液の回り込みを防止する必要がある。
【０００３】
従来より、処理液の非処理面への回り込みを防止するため様々な対策がなされてきた。
このような対策の１つとして、ベルヌーイの原理を利用した機構、すなわちベルヌーイチャックが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このようなベルヌーイの原理を利用した基板固定機構を用いた基板処理装置においては、以下のような欠点が見られた。すなわち、（１）処理基板固定時の初期噴流の乱れにより、処理基板がチャック部材に接触し、不良の原因となる、（２）裏面処理専用の装置となり、表面または表面および裏面を同時に処理することが困難であり、専用装置化により装置台数の増大をまねいた。
【０００４】
また、処理基板表面に雰囲気を遮蔽するための部材、すなわち遮蔽板を近接させ、該遮蔽板と処理基板との間に、窒素ガス等の気体を流すことにより、周辺雰囲気の遮断を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような装置を用いることによっても、処理液の表面への廻り込みを防ぎ、表面に設けられている半導体素子にダメージを与えることなく、裏面処理が可能である。
【０００５】
図３は、処理液の基板Ｗの非処理面への回り込み防止の対策がなされた従来の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。以下の説明では、図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図３において、基板処理装置３００は、基板Ｗの下方において平行に配置された円盤状の回転ベース部材３０１と、該回転ベース部材３０１を支持するとともにその中心を軸に回転させる回転支持軸３０２と、該回転ベース部材３０１の上面において円周方向に関して等間隔に配置されて基板Ｗを支持する３つの支持部材３０３と、基板Ｗの上方に配置された円形の近接遮蔽板３０４とを有している。ここで、回転ベース部材３０１は、基板Ｗを保持して回転する。
【０００６】
また、近接遮蔽板３０４は、下面側中央部に設けられて基板Ｗの中心部に向かって不活性ガスを吐出するガス吹出し口３０５とを有している。
また、回転ベース部材３０１は、基板Ｗに対向する面に配設されて処理の内容に応じてエッチング液、現像液、洗浄液等の処理液を基板Ｗの下面へ供給する処理液ノズル３０６を有している。
【０００７】
基板処理装置３００を用いて基板Ｗの処理を行うときは、回転ベース部材３０１上の支持部材３０３によって支持された基板Ｗに近接遮蔽板３０４を近接させた状態で、基板Ｗを回転させながら基板Ｗの下面へ処理液を供給し、近接遮蔽板３０４中心のガス吹出し口３０５から基板Ｗの中心部に向かって窒素ガス等の不活性ガスを吹き出させる。
基板Ｗの上面と近接遮蔽板３０４との間に導入された不活性ガスは、基板Ｗの周縁部に向かって流れ、基板Ｗの周縁から外に向かって吹き出す。
このように特許文献２に記載の基板処理装置を用いて裏面処理を行う場合、処理中に基板Ｗの周縁から処理液が基板Ｗの非処理面側へ回り込もうとしても、基板Ｗの周縁から外向きに吹き出す不活性ガスの流れによって押し戻されるため、処理液は基板Ｗの上面側へ回り込むことがない。
【０００８】
しかしながら、上述した基板処理装置３００では、基板Ｗの処理の際、ベルヌーイチャックと同様の現象により、基板Ｗが近接遮蔽板３０４の下面に吸い寄せられ、処理基板のたわみ、また、非常に近接した状態で回転するため、回転支持軸３０２の僅かなぶれによって基板Ｗと近接遮蔽板３０４とが接触し、基板Ｗの表面などに傷が付くという問題があった。
また、このような基板処理装置では、基板Ｗの周縁部付近での不活性ガスの流速を制御するのが困難であり、処理液の基板Ｗの非処理面側へ回り込みを十分にかつ確実に防止するのが困難であった。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１８１０２６号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、処理液の基板の非処理面への回り込みを防止することができるとともに、基板の製造品質維持を容易にすることができる基板処置装置を提供すること、信頼性の高い半導体基板、半導体部品および半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の基板処理装置は、基板に処理液を付与する基板処理装置であって、
前記基板を回転させる基板回転部と、
前記基板を雰囲気から遮蔽する遮蔽部とを有し、
前記基板回転部は、前記基板の前記基板回転部と対向する面に前記処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板回転部に対する前記基板の相対的な動きを規制する規制部とを有し、
前記遮蔽部は、前記基板の前記処理液を供給する面と反対側の面に気体を吐出する気体吐出部と、
その周縁部にわたって、前記基板に近接する近接部とを有しており、
前記気体吐出部は、前記基板の周縁部に向けて前記気体を吐出することを特徴とする。
これにより、処理液の基板の非処理面への回り込みを防止することができるとともに、基板の製造品質維持を容易にすることができる。
【００１２】
本発明の基板処理装置では、前記気体吐出部は、前記基板の周縁部と略同時に中心部付近に向けて前記気体を吐出することが好ましい。
これにより、基板と遮蔽部との間の空間の圧力を大気圧以上とすることができ、その結果、ベルヌーイ効果を効果的に抑制することができる。
本発明の基板処理装置では、前記遮蔽部の前記近接部が設けられている部分を除いた部分と、前記基板との距離Ｘ１は、１．１ｍｍ以上となるよう構成されていることが好ましい。
これにより、ベルヌーイ効果を効果的に抑制しつつ、遮蔽部と基板との間の空間を移動する気体の流速に比べ、近接部と基板との間の空間を移動する気体の流速をより速いものとすることができる。その結果、基板の処理面側に供給した処理液が、非処理面側に回り込むのをより効果的に防止することができる。
【００１３】
本発明の基板処理装置では、前記近接部と前記基板との距離Ｘ２は、１ｍｍ以下となるよう構成されていることが好ましい。
これにより、基板の処理面側に供給した処理液が、非処理面側に回り込むのをより効果的に防止することができる。
本発明の半導体基板は、本発明の基板処理装置により処理されたことを特徴とする。
これにより、各部位での特性のバラツキの小さい半導体基板を提供することができる。
本発明の半導体部品は、本発明の半導体基板を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い半導体部品を提供することができる。
本発明の半導体装置は、本発明の半導体部品が実装されたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の基板処理装置の好適な実施形態について説明する。
まず、本発明の基板処理装置の第１実施形態について、図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の基板処理装置の第１実施形態の部分縦断面図である。また、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
なお、本実施形態では、一例として、処理液によってウエットエッチング処理が施される面Ｗ１（処理面）と、ウエットエッチング処理を施さない面Ｗ２（非処理面）とを有する円盤状の基板Ｗに適用する場合について説明する。
【００１５】
基板処理装置１００は、図１に示すように、基板Ｗの面Ｗ１に対向して平行に配置された円盤状の基板回転部１０１と、該基板回転部１０１をその中心部において支持するとともに、その中心部を軸として回転させる回転部支持軸１０２と、該回転部支持軸１０２に回転力を付与するモータ（図示せず）と、基板Ｗの面Ｗ２に対向して平行に配置された円盤状の遮蔽部１０３と、該遮蔽部１０３をその中心部において図中上方より支持するとともに、その中心部を軸に回転させる遮蔽部支持軸１０４と、該遮蔽部支持軸１０４に回転力を付与するモータ（図示せず）とを有している。
【００１６】
基板回転部１０１は、その上面１０１ａの周縁部に、等間隔に配置（固定）された４つのピン１０５（規制部）を有している。また、これらピン１０５は、それぞれ、基板Ｗを基板回転部１０１に設置した際に、基板Ｗと上面１０１ａとの距離を、所定の距離となるように基板Ｗを把持する把持爪１０６を有する。これにより、基板Ｗを上面１０１ａに対して略平行に保持できるとともに、基板Ｗの基板回転部１０１に対する相対的な動き（上下方向への動きも含む）を規制することができる。また、基板回転部１０１は回転部支持軸１０２によってその中心部を軸に回転するので、基板回転部１０１に保持された基板Ｗも面Ｗ１に略平行な面内において基板回転部１０１の中心部を軸に回転する。
基板回転部１０１および回転部支持軸１０２には、それらの回転軸上において基板回転部１０１および回転部支持軸１０２を貫通する管状の処理液供給路１１０（処理液供給部）が設けられている。
【００１７】
処理液供給路１１０は、図中下方において処理液供給ポンプ（図示せず）に接続される。該処理液供給ポンプからは、所定の圧力で処理液が処理液供給路１１０に圧送され、処理液供給路１１０は基板Ｗの面Ｗ１に向けて圧送された処理液を噴出する。
処理液供給路１１０は、基板回転部１０１の上面１０１ａに開口する部分において、処理液を基板Ｗの所定の部位に吐出するノズル（図示せず）を有している。このようなノズルは、例えば、面Ｗ１全域に拡散して噴出するものであってもよいし、面Ｗ１の中心付近に向けて吐出するものであってもよい。なお、処理液供給路１１０が面Ｗ１へ吐出する処理液としては、面Ｗ１の処理内容に応じて、エッチング液、現像液、洗浄液などを用いることができる。
【００１８】
遮蔽部１０３は、基板Ｗと略同じ外径を有している。
遮蔽部１０３は、基板回転部１０１に基板Ｗを設置した際に、基板Ｗと略平行となるように設置され、遮蔽部１０３の後述する近接部１０７が設けられている部分を除いた部分と、基板Ｗ（面Ｗ２）とが、所定の距離Ｘ１だけ離れるように設置されている。この遮蔽部１０３は、面Ｗ２を雰囲気から遮蔽する機能を有している。
【００１９】
また、遮蔽部１０３は、基板Ｗの非処理面と対向する側の面の中心付近に、基板Ｗと遮蔽部１０３との間の空間１０８に気体を吐出する中心ガス吐出口１１１（気体吐出部）が設けられている。また、遮蔽部１０３は、その周縁の全周にわたって、周縁ガス吐出口１１２（気体吐出部）が設けられる。
中心ガス吐出口１１１は、遮蔽部支持軸１０４の回転軸を貫通する中心ガス供給路１１３に接続され、該中心ガス供給路１１３は、図中上方において不活性ガス供給ライン（図示せず）に接続されている。
【００２０】
また、周縁ガス吐出口１１２は、周縁ガス供給路１１４に接続されている。周縁ガス供給路１１４は、中心ガス吐出口１１１と略平行に配置されるとともに、遮蔽部１０３内部において中心から外周へ向けて放射状に配置されている。また、周縁ガス供給路１１４は、中心ガス供給路１１３と同様に図中上方において不活性ガス供給ラインに接続されている。
不活性ガス供給ラインからは、例えば、希ガスや窒素ガス等の不活性ガスが中心ガス供給路１１３や周縁ガス供給路１１４へ圧送され、圧送された不活性ガスは、中心ガス吐出口１１１や周縁ガス吐出口１１２から吐出される。
【００２１】
また、遮蔽部１０３は、その周縁部の全周にわたって、基板回転部１０１に基板Ｗを設置した際に、基板Ｗに近接する近接部１０７を有している。すなわち、近接部１０７と面Ｗ２との距離Ｘ２が、前述した所定の距離Ｘ１よりも小さくなるよう構成されている。このような構成とすることにより、基板Ｗと遮蔽部１０３との間に形成される空間１０８から、近接部１０７と面Ｗ２との間の空間１０９に移動する気体は、その流路が狭くなるため、気体が単位時間当たりに移動する距離、すなわち、気体の流速が大きくなり、結果として、基板Ｗの面Ｗ１側に供給した処理液が、面Ｗ２側に回り込むのを効果的に防止することが可能となる。
【００２２】
ところで、通常、基板Ｗの周縁から外側に向かって気体が吹き出されると、基板Ｗが遮蔽部１０３側に引きつけられる、いわゆるベルヌーイ効果が発生する。このようなベルヌーイ効果が発生すると、基板Ｗが撓み等が生じ、面Ｗ１に対して均一に処理液を付与するのが困難となる場合があった。また、基板Ｗの撓み等で、遮蔽部１０３と接触し、基板Ｗを傷つけてしまう場合もあった。しかし、本発明では、基板と遮蔽部との間の空間の圧力を大気圧以上となるため、ベルヌーイ効果を効果的に抑制することができる。その結果、基板Ｗの撓み等を効果的に抑制し、面Ｗ１に対し、均一な処理を施すことが可能となる。特に、本実施形態のように、中心ガス吐出口１１１を有していると、その効果がより顕著なものとなる。
【００２３】
基板回転部１０１に基板Ｗを設置した際の、遮蔽部１０３（近接部１０７が設けられている部分を除く）と基板Ｗとの距離Ｘ１（図１中、Ｘ１で示す距離）は、１．１ｍｍ以上となるのが好ましく、２ｍｍ以上となるのがより好ましい。これにより、より効果的に基板Ｗと遮蔽部１０３の接触を防ぐことができる。
また、基板回転部１０１に基板Ｗを設置した際の、近接部１０７と面Ｗ２（基板Ｗ）との距離Ｘ２（図１中、Ｘ２で示す距離）は、１．０ｍｍ以下となるのが好ましく、０．５ｍｍ以下となるのがより好ましい。これにより、基板Ｗの面Ｗ１側に供給した処理液が、面Ｗ２側に回り込むのをより効果的に、従来の半分以下の不活性ガス量で防止することができる。これに対して、距離Ｘ２が前記上限値を超えると、前述の効果が十分に得られない可能性がある。
【００２４】
次に、以上説明したような基板処理装置１００を用いて、基板Ｗを処理する場合の一例について説明する。
まず、把持爪１０６により基板Ｗをその周縁部の４点を把持し、基板Ｗの基板回転部１０１に固定する。
その後、回転部支持軸１０２が基板回転部１０１を中心周りに回転させるとともに、遮蔽部支持軸１０４も遮蔽部１０３を中心周りに回転させる。基板回転部１０１の回転数が安定すると、処理液供給ポンプから、処理液供給路１１０に処理液が供給され、処理液供給部１１１より、基板Ｗの面Ｗ１に向けて処理液が吐出される。
【００２５】
吐出された処理液は、面Ｗ１に付着すると、基板Ｗの回転による遠心力によって面Ｗ１の表面に拡散する。このようにして、基板Ｗの面Ｗ１の全面対してウエットエッチング処理等の処理が施され、所望の処理が終了するまで、処理液供給路１１０は処理液を面Ｗ１に吐出しつづける。なお、基板Ｗの周縁部に到達した処理液は遠心力により基板Ｗから分離される。
【００２６】
一方、処理液供給路１１０の処理液の供給開始に先立ちまたは同時に、中心ガス吐出口１１１および周縁ガス吐出口１１２が空間１０８へ不活性ガス（気体）を略同時に吐出する。このとき、空間１０８の圧力は吐出された不活性ガスによって大気圧以上に維持される。これにより、ベルヌーイ効果を効果的に抑制することができるとともに、空間１０８内へ大気とともに処理液の飛沫が混入するのを防止することができる。
【００２７】
中心ガス吐出口１１１と周縁ガス吐出口１１２とは、不活性ガスを連続して吐出し、吐出された不活性ガスは基板Ｗの周縁部へ移動する。移動した不活性ガスは近接部１０７と面Ｗ２との間、すなわち空間１０９を通過するが、近接部１０７と非処理面との間隔は、遮蔽部１０３の対向面と非処理面との間隔と比較して遙かに小さいため、空間１０９を通過する際の不活性ガスの流速は、空間１０８における不活性ガスの速度よりも遙かに速くなる。
【００２８】
このように、基板Ｗの周縁部付近での不活性ガスの流速が速くなると、基板Ｗに吐出された処理液が空間１０９に回り込もうとしても、流速の高い不活性ガスによって押し戻され、空間１０８には処理液が侵入できなくなる。
なお、処理液供給路１１０の処理面への処理液の吐出終了後も、中心ガス吐出口１１１および周縁ガス吐出口１１２より、所定の時間、不活性ガスの吐出を継続させるのが好ましい。これにより、処理液の噴出終了後に、面Ｗ１に残存する処理液が空間１０９へ回り込もうとしても、空間１０９からは流速の速い不活性ガスが吐出され続けるため、処理液の回り込みを効果的に防止することができる。
【００２９】
以上のようにして、本発明の半導体基板が得られる。
このようにして得られた半導体基板を、切り出すことによって、半導体部品が得られる。この半導体部品を回路基板に実装することで半導体装置が得られる。
上記のようにして得られた半導体基板は、各部位における特性のバラツキが小さいから、得られる半導体部品およびそれを備える半導体装置は、信頼性の高いものとなる。
【００３０】
次に、本発明の基板処理装置の第２実施形態について、図２に基づいて説明する。
以下、基板処理装置について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図２は、本発明の基板処理装置の第２実施形態を示す部分縦断面図である。
本実施形態の基板処理装置１００では、周縁ガス吐出口１１２が基板Ｗの周縁部に斜め方向から不活性ガスを直接吐出する構成となっている。これにより、吐出された不活性ガスが非処理面と近接部１０７との間の空間１０９に到達するまでの距離を短縮することができ、不活性ガスの運動エネルギーの消費を抑え、不活性ガスが空間１０９を通過するまで不活性ガスの流速を維持することができる。その結果、より効率よく処理液の面Ｗ２への回り込みを防止することができる。
【００３１】
以上、本発明の基板処理装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、本発明の基板処理装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、基板Ｗ、基板回転部１０１および遮蔽部１０３が全て平行に配置されているものとして説明したが、配置方向はこれに限られず、例えば、基板Ｗ、基板回転部１０１および遮蔽部１０３が相互に平行を保ちつつ、全体が所定の角度だけ傾いていてもよい。
【００３２】
また、前述した実施形態では、４つのピン１０５（規制部）で基板Ｗを保持するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、３つの規制部で保持するものであってもよいし、５つ以上の規制部で保持するものであってもよい。
また、前述した実施形態では、面Ｗ１のみを処理する構成として説明したが、面Ｗ２についても処理するものであってもよい。このような場合、例えば、面Ｗ１を処理した後、面Ｗ１と面Ｗ２とを入れ替えて処理を施してもよい。また、このように入れ替えた場合、同じ処理液で処理してもよいし、異なる処理液で処理してもよい。
【００３３】
また、前述した実施形態では、基板処理装置１００が２つのガス供給路１１３、１１４を有するものとして説明したが、例えば、もともとは１つのものが、途中で分岐して２つ以上のガス供給路となるような構成であってもよい。
また、本発明の基板処理装置によって処理が施される基板Ｗは、半導体ウエハに限られず、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、フォトマスク用基板、光ディスク用基板などの各種の基板などが該当する。基板Ｗの形状も、円盤状に限られず、例えば、基板ＷがＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等の場合は、その形状は四角状となり、これに対応して基板回転部１０１や遮蔽部１０３も四角であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の基板処理装置の第１実施形態を示す部分縦断面図である。
【図２】本発明の基板処理装置の第２実施形態を示す部分縦断面図である。
【図３】従来の基板処理装置の概略構成を示す断面図である
【符号の説明】
【００３５】
１００……基板処理装置  １０１……基板回転部  １０１ａ……上面  １０２……回転部支持軸  １０３……遮蔽部  １０４……遮蔽部支持軸  １０５……ピン  １０６……把持爪  １０７……近接部  １０８……空間  １０９……空間  １１０……処理液供給路  １１１……中心ガス吐出口  １１２……周縁ガス吐出口  １１３……中心ガス供給路  １１４……周縁ガス供給路  ３００……基板処理装置  ３０１……回転ベース部材  ３０２……回転支持軸  ３０３……支持部材  ３０４……近接遮蔽板  ３０５……ガス吹出し口  ３０６……処理液ノズル  Ｗ……基板  Ｗ１……面  Ｗ２……面  Ｘ１……距離  Ｘ２……距離
【図１】
2006080392.tif 000003
【図２】
2006080392.tif 000004
【図３】
2006080392.tif 000005