(57)【要約】【課題】エッチング液等の処理流体の管理が比較的容易で、しかもエッチング等の処理の均一性をより高めることができるようにする。【解決手段】基板Ｗを保持し回転させる基板ホルダ１０と、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの表面または裏面の一方に、所定間隔離間して対向して配置される回転自在な回転板３０と、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗと回転板３０との間に第１処理流体Ｑを供給する第１流体供給部３４ａ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】
基板を保持し回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダで保持した基板の表面または裏面の一方に、所定間隔離間して対向して配置される回転自在な回転板と、
前記基板ホルダで保持した基板と前記回転板との間に第１処理流体を供給する第１流体供給部を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板ホルダと前記回転板は、互いに逆方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第１処理流体は、エッチング液であ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。
【請求項４】
前記基板ホルダで保持した基板の表面または裏面の他方に、所定間隔離間して対向して配置される対向板と、前記基板ホルダで保持した基板と前記対向板との間に第２処理流体を供給する第２流体供給部を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記第２処理流体は、気体であることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記対向板は、回転自在に構成されていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記対向板は、前記基板ホルダと逆方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第２処理流体は、エッチング液であることを特徴とする請求項６または７記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に係り、特に半導体ウエハ、ガラス基板、液晶パネルなどの基板の表面及び／または裏面に所定のエッチング液（処理流体）を供給して湿式エッチングを行うのに使用される基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エッチング液を使用して半導体ウエハ等の基板をエッチング処理する湿式エッチングとしては、ポリシリコン，ＳｉＯ２，ＳｉＮなどのシリコン系膜のエッチング、無電解めっき前処理の銅酸化膜やタンタル酸化膜などのエッチング等があり、いずれも、基板面内のエッチング量の均一性については、１σ＝１％以下の厳しいエッチング性能が要求されている。
【０００３】
この種の湿式エッチングとしては、エッチング槽などに入れたエッチング液中に基板を浸漬させて処理する浸漬式エッチングや、空気中に置かれた基板に、スプレーノズル等から噴射されるエッチング液の噴流を当てて処理するスピン式エッチング等が一般に知られている。ここで、浸漬式エッチングにあっては、エッチング液中に基板を浸漬させた状態で、基板を回転させることで、エッチングの均一性、すなわちエッチング速度（エッチングレート）の均一性を高めることができ、またスピン式エッチングにあっては、基板を回転させつつ、該基板にエッチング液の噴流を当てることで、エッチングの均一性を高めることができることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の浸漬式エッチングにあっては、エッチング槽などに入れて基板を浸漬させるエッチング液が経時的に劣化したり変質したりするため、エッチング槽内のエッチング液の液質を管理して常に一定に維持する必要があり、この液の維持管理がかなり困難かつ面倒であった。
【０００５】
また、スピン式エッチングにあっては、エッチングの均一性を高めるため、基板を回転させながら該基板にエッチング液の噴流を当てると、エッチング液は基板上を遠心力により外方に移動し、基板の回転速度を更に上げていくと、空気抵抗の影響を受けてエッチング液の液膜表面が波状となり、特に周速が速くなる基板外周部でこの現象が顕著となって、エッチングムラに繋がってしまう。すなわち、図６に示すように、基板Ｗを回転させつつ、基板Ｗの被処理面にエッチング液Ｑの噴流を当ててエッチング処理すると、エッチング液Ｑは、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて基板Ｗの被処理面に沿って外方に移動し、基板Ｗの最外周部でその液膜の厚さが最小となる。また、エッチング液Ｑの液面は大気と接触しているため、空気との粘性抵抗により周速が速くなるほど波状となり、エッチング液Ｑの液膜厚さが薄いほど、波状の液面がエッチングムラ等の処理ムラとなって表れる。このため、基板の回転速度を上げてエッチングの均一性を高めようとしても、一定の限界があるのが現状であった。
【０００６】
なお、このことは、処理流体（処理液）を使用した浸漬式処理またはスピン式処理によって、半導体ウエハ等の基板にエッチング以外の他の処理を施す場合にあっても同様であった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、エッチング液等の処理流体の管理が比較的容易で、しかもエッチング等の処理の均一性をより高めることができるようにした基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板を保持し回転させる基板ホルダと、前記基板ホルダで保持した基板の表面または裏面の一方に、所定間隔離間して対向して配置される回転自在な回転板と、前記基板ホルダで保持した基板と前記回転板との間に第１処理流体を供給する第１流体供給部を有することを特徴とする基板処理装置である。
【０００９】
このように、基板ホルダで保持して回転させた基板に向けて、第１流体供給部からエッチング液等の第１処理流体を供給することで、原則的にスピン式を採用した処理を行い、しかも、基板ホルダで保持した基板と回転板との間に第１流体供給部から供給された処理流体を保持し該処理流体が空気と触れることを極力阻止することで、基板の回転速度を上昇させても、基板外周部に処理ムラが生じることを防止し、更に、本来の浸漬式で得られる基板の回転効果をスピン式でも発揮させて、基板のエッチング等の処理の均一性をより高めることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記基板ホルダと前記回転板は、互いに逆方向に回転するように構成されてい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。これにより、基板ホルダで保持した基板と回転板との相対移動速度を速め、基板の被処理面の拡散形成層をより均一にすることができる。なお、基板の回転速度を遅く、回転板の回転速度を速くする方が、基板の損傷を防止する上で好ましい。
請求項３に記載の発明は、前記第１処理流体は、エッチング液であ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。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記基板ホルダで保持した基板の表面または裏面の他方に、所定間隔離間して対向して配置される対向板と、前記基板ホルダで保持した基板と前記対向板との間に第２処理流体を供給する第２流体供給部を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置である。これにより、基板ホルダで保持した基板の表裏両面を、第１処理流体と第２処理流体で同時に処理したり、第２処理流体を介して、第１処理流体が基板の端部から回り込んで反被処理面側に達してしまうことを防止したりすることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記第２処理流体は、気体であることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置である。第２処理流体として、例えばドライエアを使用することで、第１処理流体が基板の端部から回り込んで反被処理面側に達してしまうことを防止することができる。
請求項６に記載の発明は、前記対向板は、回転自在に構成されていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置である。これにより、基板ホルダで保持した基板の表裏両面を、エッチング等の処理の均一性を高めながら、同時に処理することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記対向板は、前記基板ホルダと逆方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置である。これにより、基板ホルダで保持した基板と対向板との相対移動速度を速めることができる。
請求項８に記載の発明は、前記第２処理流体は、エッチング液であることを特徴とする請求項６または７記載の基板処理装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す。この基板処理装置（エッチング装置）は、基板Ｗをその被処理面を下向きにして着脱自在に保持し回転させる基板ホルダ１０を有している。この基板ホルダ１０は、円板状の基板ステージ１２と、この基板ステージ１２の外周縁部に立設した複数の支持体１４を有しており、この支持体１４の上端には、基板Ｗの周縁部を把持して基板Ｗを着脱自在に保持するチャック爪等の把持部（図示せず）が設けられている。
【００１５】
基板ステージ１２は、中空の主軸１６の上端に連結され、この主軸１６は、この下端に取付けた従動プーリ１８と、モータ２０に取付けた駆動プーリ２２と、両プーリ１８，２２間に掛け渡したタイミングベルト２４とを有する第１駆動機構２６を介して回転するよう構成されている。これによって、基板ホルダ１０は、第１駆動装置２６のモータ２０の駆動に伴って、基板Ｗを保持した状態で該基板Ｗと一体に回転するようになっている。
【００１６】
基板ホルダ１０で保持した基板Ｗのやや下方に位置して、基板Ｗよりやや小さな外径を有する円板状の回転板３０が平行に配置され、これによって、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの下面（被処理面）と回転板３０の上面との間に、間隔Ａの第１処理空間３２が区画形成されるようになっている。この回転板３０は、主軸１６の内部を延びる回転軸３４の上端に連結され、この回転軸３４は、この下端に取付けた従動プーリ３６と、モータ３８に取付けた駆動プーリ４０と、両プーリ３６，４０間に掛け渡したタイミングベルト４２とを有する第２駆動機構４４を介して回転するよう構成されている。
【００１７】
基板Ｗと回転板３０との間の間隔Ａは、第１処理空間３２に供給される処理流体で該第１処理空間３２が満たされるように、処理流体の供給量に応じて任意に設定される。
回転軸３４の中心部には、軸方向に上下に貫通して延び、エッチング液供給源３５から供給されるエッチング液（第１処理流体）Ｑを前記第１処理空間３２に導く第１流体供給部としての貫通孔３４ａが設けられている。
【００１８】
基板ホルダ１０の上方に位置して、上下動自在で、下降して基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの上方から側方を一体に包囲し、更に下方に延出するとともに、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗとの間に、間隔Ｂの第２処理空間４６を区画形成する対向板４８が配置されている。
この対向板４８の中央には、上下に貫通し、空気供給源４９から供給される空気（第２処理流体）を前記第２処理空間４６に導く第２流体供給部としての通孔４８ａが設けられている。
【００１９】
次に、このエッチング装置によるエッチング処理について説明する。
先ず、対向板４８を上昇させた状態で、基板ホルダ１０の支持体１４で基板Ｗを保持し、しかる後、対向板４８を所定の位置まで下降させる。この状態で、第１駆動機構２６を駆動して基板Ｗを基板ホルダ１０と一体に回転させ、同時に、第２駆動機構４４を駆動して回転板３０を回転させる。この時、基板Ｗと回転板３０の回転方向を逆にして、基板Ｗと回転板３０との相対移動速度を速めることが好ましく、これにより、基板Ｗの被処理面の拡散形成層をより均一にすることができる。ここで、基板Ｗの回転速度を遅く、回転板３０の回転速度を速くする方が、基板Ｗの損傷を防止する上で好ましい。なお、基板Ｗと回転板３０とを同じ方向に回転させる場合には、両者の回転速度が異なるようにして、両者の間に相対移動速度が得られるようにする。
【００２０】
このように基板Ｗと回転板３０とを、好ましくは逆方向に回転させつつ、回転軸３４の中心に設けた貫通孔３４ａを通して、例えばＳｉＮをエッチングする場合には、ＤＨＦ等のエッチング液Ｑを基板ホルダ１０で保持し回転させた基板Ｗの被処理面（下面）に向けて噴射して、基板Ｗと回転板３０との間に区画形成された第１処理空間３２内に導入する。
【００２１】
このように、基板ホルダ１０で保持して回転させた基板Ｗに向けてエッチング液Ｑを噴射することで、原則的にスピン式を採用したエッチングを行うことができる。しかも、図２（ａ）に示すように、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗと回転板３０との間に区画形成される第１処理空間３２内をエッチング液で満たし、この第１処理空間３２内を通過したエッチング液Ｑが基板Ｗの最外周から遠心力により外側に飛散するようにすることで、第１処理空間３２内のエッチング液の液面が空気と触れて波状となることを極力阻止して、基板Ｗの回転速度を上昇させても、基板Ｗの外周部にエッチングムラが生じることを防止することができる。更に、基板Ｗと回転板３０とを、両者の間に相対移動速度を有するように回転させることで、本来の浸漬式で得られる基板Ｗの回転効果をスピン式でも発揮させて、基板Ｗのエッチング処理の均一性をより高めることができる。
【００２２】
同時に、対向板４８に設けた通孔４８ａを通して、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの反被処理面（上面）と対向板４８との間に区画形成された第２処理空間４６内に空気（ドライエア）を導入し、この空気を基板Ｗの反被処理面（上面）から外周端面に沿って流す。これにより、エッチング液Ｑが基板Ｗの外周端面に沿って上方に回り込んで基板Ｗの反被処理面（上面）に達することを防止することができる。
【００２３】
なお、基板Ｗと回転板３０で区画形成される第１処理空間３２を、エッチング液Ｑ等の処理流体で完全に満たすようにする必要はなく、図２（ｂ）に示すように、基板Ｗ外周部に対応する部分に空気浸入部Ｓが例えできたとしても、空気浸入部Ｓの圧力が大気より低ければ、エッチング液Ｑの液面が波立つのを防止して、エッチングムラが生じることを防止することができる。
【００２４】
エッチング終了後、第１処理空間３２内へのエッチング液Ｑの供給及び第２処理空間４６内への空気の供給を停止し、しかる後、基板Ｗの回転及び回転板３０の回転を停止し、対向板４８を上昇させた後、エッチング後の基板Ｗを基板ホルダ１０の支持体１４からロボットハンド等で受け取って、次工程に搬送する。
【００２５】
なお、上記の例では、基板Ｗと対向板４８との間に区画形成された第２処理空間４６内に空気（ドライエア）を導入するようにした例を示しているが、この第２処理空間４６内にエッチング液を導入して、基板ホルダ１０で保持し回転させた基板Ｗの上面にもエッチング液を噴射することで、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの表裏両面に同時にエッチング処理を行うようにしてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の第２の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す。この例の図１に示す例と異なる点は、以下の通りである。すなわち、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗとほぼ同じ大きさの円板状の対向板４８と基板Ｗとの間に第２処理空間４６が区画形成されるように構成するとともに、この対向板４８を、上端に取付けた従動プーリ５０と、モータ５２に取付けた駆動プーリ５４と、両プーリ５０，５４間に掛け渡したタイミングベルト５６とを有する第３駆動機構５８を介して回転するよう構成した第２回転軸６０の下端に連結している。更に、第２回転軸６０の中心部には、軸方向に上下に貫通して延び、第２エッチング液供給源６２から供給されるエッチング液（第２処理流体）を前記第２処理空間４６に導く第２流体供給部としての貫通孔６０ａが設けられている。その他の構成は、図１に示す例と同様である。
【００２７】
この例は、前述と同様に、基板Ｗと回転板３０とを、好ましくは逆方向に回転させつつ、回転軸３４の中心に設けた貫通孔３４ａを通して、基板ホルダ１０で保持し回転させた基板Ｗの一方の被処理面（下面）に向けてエッチング液（第１処理流体）を噴射して該被処理面（下面）のエッチング処理を行い、同時に、基板Ｗと対向板４８とを、好ましくは逆方向に回転させつつ、第２回転軸６０の中心に設けた貫通孔６０ａを通して、基板ホルダ１０で保持し回転させた基板Ｗの他方の被処理面（下面）に向けてエッチング液（第２処理流体）を噴射して該被処理面（上面）のエッチング処理を行うのであり、これにより、基板Ｗの表裏両面に同時かつ面内均一性をより高めたエッチング処理を施すことができる。
【００２８】
この場合、基板Ｗと回転板３０と対向板４８のそれぞれの回転方向、回転速度は、エッチング工程、リンス工程、乾燥工程のそれぞれのプロセス条件により最適値が決められる。
【００２９】
この例は、基板Ｗの表裏両面の同時エッチングが必要で、しかも両面とも高度なエッチングの面内均一性が要求される場合に特に有効である。特に回転板３０と対向板４８の回転速度を個別に制御することで、基板ホルダ１０で保持されて回転する基板Ｗとの間の相対回転速度を最適にすることができる。
【００３０】
図４は、本発明の第３の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す。この例の図１に示す例と異なる点は、以下の通りである。すなわち、基板ホルダ１０で被処理面を上向きにして基板Ｗを保持し回転させるとともに、この基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの上方に、第２駆動機構４４を介して回転自在な回転板３０を配置して、基板Ｗの上面側の回転板３０との間に第１処理空間３２を区画形成し、更に、基板ホルダ１０で保持した基板Ｗの下方に円板状の対向板４８を配置して、基板Ｗの下側の対向板４８との間に第２処理空間４６を区画形成するようにしている。対向板４８は、固定軸６４の上端に連結され、この固定軸６４の内部には、上下方向に貫通して延び、空気供給源４９から供給される空気（第２処理流体）を前記第２処理空間４６に導く第２流体供給部としての貫通孔６４ａが設けられている。その他の構成は、図１に示すものと同様である。またエッチング処理も同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００３１】
この例によれば、基板の被処理面を上向きにした状態で該被処理面（上面）にエッチング処理を施すことで、例えば被処理面を上向きにした状態で搬送されてきた基板を、１８０゜回転させることなく、そのままの状態で基板ホルダに受け渡してエッチング処理を行うことができる。
【００３２】
図５は、前述のエッチング装置（基板処理装置）を備えた基板処理ユニットの概略平面図を示す。図５に示すように、基板処理ユニットは、複数の基板Ｗが収納される２基の基板カセット１５１ａ，１５１ｂと、基板Ｗをエッチング処理するエッチング装置（基板処理装置）１５２と、エッチング処理の終了した基板Ｗを洗浄する基板洗浄装置１５３と、洗浄が終了した基板Ｗを乾燥させる基板乾燥装置１５４とを備えている。また、基板処理ユニットは、上述した各装置間で基板Ｗを搬送するための第１搬送ロボット１５５ａ及び第２搬送ロボット１５５ｂと、これらの搬送ロボット間で基板Ｗを受け渡すために一時的に基板Ｗを仮置きする搬送バッファステージ１５６とを備えている。
【００３３】
各基板カセット１５１ａ，１５１ｂには、基板Ｗを収納する収納棚（図示せず）が複数段設けられており、各収納棚には１枚ずつ処理対象となる基板Ｗが収納されている。基板カセット１５１ａ，１５１ｂに収納された基板Ｗは、第１搬送ロボット１５５ａにより取り出され、搬送バッファステージ１５６を介して第２搬送ロボット１５５ｂに受け渡される。第２搬送ロボット１５５ｂに受け渡された基板Ｗは、まず、エッチング装置１５２の基板ホルダ１０（図１等参照）で保持され、このエッチング装置１５２においてエッチング処理が行われる。
【００３４】
ここで、エッチング処理に使用するエッチング液としては、例えば、基板Ｗに付着乃至成膜された銅をエッチング処理対象とする場合は、酸溶液と酸化剤溶液とを組み合わせたものが挙げられる。この場合、酸溶液としては非酸化成性の酸であればよく、例えば、フッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸、硝酸またはこれらの混合液などが用いられ、酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水などが用いられる。ＳｉＯ２膜ならばフッ酸、ＳｉＮ膜ならばフッ酸と塩酸の混合液、ポリシリコン膜ならばフッ酸と硝酸の混合液、無電解めっきの前処理としては硫酸、クエン酸、蓚酸、ＴＭＡＨ、ＮＨ４ＯＨなどが用いられる。
【００３５】
エッチング装置１５２においてエッチング処理がなされた後、基板Ｗは第２搬送ロボット１５５ｂにより基板洗浄装置１５３に搬入される。基板洗浄装置１５３は、基板Ｗを洗浄するためのロールスポンジ（図示せず）を備えており、基板を保持して回転させながら基板にロールスポンジを接触させることにより基板を洗浄するように構成されている。そして、この基板洗浄装置１５３により、エッチング処理により生成された生成物などが洗浄される。洗浄後の基板Ｗは、第２搬送ロボット１５５ｂにより基板洗浄装置１５３から基板乾燥装置１５４に搬送される。基板乾燥装置１５４は、基板Ｗを高速回転させて乾燥させるスピンドライ処理部（図示せず）を備えており、このスピンドライ処理部により基板Ｗに付着した洗浄液などが乾燥処理される。乾燥処理が終了した基板Ｗは、第１搬送ロボット１５５ａにより搬送されて、基板カセット１５１ａ，１５１ｂに戻され、これで、一連の処理工程が終了する。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板ホルダで保持して回転させた基板に向けて、第１流体供給部からエッチング液等の第１処理流体を供給することで、原則的にスピン式を採用し、しかも、基板ホルダで保持した基板と回転板との間に第１流体供給部から供給された処理流体を保持し該処理流体が空気と触れることを極力阻止して、基板の回転速度を上昇させても、基板外周部に処理ムラが生じることを防止し、更に、本来の浸漬式で得られる基板の回転効果をスピン式でも発揮させて、基板のエッチング等の処理の均一性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す概要図である。
【図２】（ａ）は、図１の要部を拡大して示す要部拡大図で、（ｂ）は、その変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置の要部を示す概要図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のエッチング装置に適用した基板処理装置を示す概要図である。
【図５】本発明の実施の形態のエッチング装置（基板処理装置）を備えた基板処理ユニットの概略平面図である。
【図６】従来のスピン式エッチングが有する問題の説明に付する図（図２相当図）である。
【符号の説明】
１０  基板ホルダ
１２  基板ステージ
１４  支持体
１６  主軸
２４  タイミングベルト
２６  第１駆動機構
３０  回転板
３２  第１処理空間
３４  回転軸
３４ａ  貫通孔（第１流体供給部）
３５，６２  エッチング液供給源
４４  第２駆動機構
４６  第２処理空間
４８  対向板
４８ａ  通孔（第２流体供給部）
４９  空気供給源
５８  第３駆動機構
６０  第２回転軸
６０ａ  貫通孔（第２流体供給部）
６４  固定軸
６４ａ  貫通孔（第２流体供給部）
【図１】
2004273852.tif 000003
【図２】
2004273852.tif 000004
【図３】
2004273852.tif 000005
【図４】
2004273852.tif 000006
【図５】
2004273852.tif 000007
【図６】
2004273852.tif 000008