(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上面の周縁部に対して選択的にエッチング処理を施すためのベベルエッチング装置であって、
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上面の周縁部にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
上記基板保持回転手段により回転される基板の上面に向けて、基板上面の周縁部以外の領域をエッチング液から保護するための純水を供給する表面保護用純水ノズルと、
この表面保護用純水ノズルから基板の上面に供給される純水が流通する純水配管と、
この純水配管の途中に介装されて、上記純水配管内の純水流通方向下流側の圧力をほぼ一定に保持するための自動圧力調整弁とを含み、
上記自動圧力調整弁は、純水が流入する流入室と、純水が流出する流出室と、上記流入室および上記流出室を連通する連通路と、上記連通路に挿通された弁体とを備え、上記流入室に流入する純水の流量または圧力が増大したときには、上記流入室から上記連通路を通して上記流出室に流入する純水の流量が減少するように上記弁体が移動し、上記流入室に流入する純水の流量または圧力が減少したときには、上記流入室から上記連通路を通して上記流出室に流入する純水の流量が増大するように上記弁体が移動することにより、上記流出室から流出する純水の圧力の変動を抑えることを特徴とするベベルエッチング装置。
【請求項２】
上記純水配管の途中に介装されて、上記表面保護用純水ノズルから基板上面に供給される純水の流量を調整するための流量調整弁をさらに含み、
上記自動圧力調整弁は、上記流量調整弁よりも純水流通方向上流側に介装されているこ
とを特徴とする請求項１記載のベベルエッチング装置。
【請求項３】
上記自動圧力調整弁は、第１および第２のダイアフラムと、上記第１のダイアフラムを挟んで上記流入室に隣接し、一定圧力のエアが封入された第１のエア室と、上記第２のダイアフラムを挟んで上記流出室に隣接し、定常状態における上記弁体の位置を設定するための設定用エアが供給される第２のエア室とをさらに備え、上記弁体は、上記第１および第２のダイアフラムに両端が接着されていることを特徴とする請求項１または２記載のベベルエッチング装置。
【請求項４】
上記第２のエア室に供給される設定用エアの圧力を調整するための精密減圧弁をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のベベルエッチング装置。
【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、いわゆるベベルエッチング処理を施すためのベベルエッチング装置に関する。
【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】
ウエハの周辺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、ウエハの周辺部に薬液（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薬液の飛沫が達しても、この薬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、周辺部の金属薄膜を選択的に除去できる。
【０００４】
ウエハの周縁部の処理領域（薬液によって金属薄膜が除去される領域）の幅は、たとえば、ウエハに供給される純水の流量により決定される。そこで、ウエハに供給すべき純水が流通する純水配管の途中部には、純水の流量を調整するための流量調整エア弁が介装されていて、この流量調整エア弁の開度を調整することにより、ウエハの周縁部の処理領域の幅を制御できるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ウエハの周縁部の処理領域の幅が所望の幅となるように流量調整エア弁の開度を調整していても、純水配管内での純水の脈動によって純水配管内の圧力が変動し、この圧力変動に伴って、ウエハに供給される純水の流量が変動するおそれがあった。そのため、従来のベベルエッチング装置では、ユーザが要求する精度（たとえば、ウエハの周縁から幅５mm±０．５mm）を満たすことはできなかった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板の周縁部に対してエッチング処理を精度良く施すことができるベベルエッチング装置を提供することである。
【０００７】
【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）の上面の周縁部に対して選択的にエッチング処理を施すためのベベルエッチング装置であって、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（１）と、この基板保持回転手段により回転される基板の上面の周縁部にエッチング液を供給するエッチング液供給手段（４，４１，４２）と、上記基板保持回転手段により回転される基板の上面に向けて、基板上面の周縁部以外の領域をエッチング液から保護するための純水を供給する表面保護用純水ノズル（５）と、この表面保護用純水ノズルから基板の上面に供給される純水が流通する純水配管（５１）と、この純水配管の途中に介装されて、上記純水配管内の純水流通方向下流側の圧力をほぼ一定に保持するための自動圧力調整弁（６）とを含み、上記自動圧力調整弁は、純水が流入する流入室（６３１）と、純水が流出する流出室（６３２）と、上記流入室および上記流出室を連通する連通路（６３３）と、上記連通路に挿通された弁体（６２）とを備え、上記流入室に流入する純水の流量または圧力が増大したときには、上記流入室から上記連通路を通して上記流出室に流入する純水の流量が減少するように上記弁体が移動し、上記流入室に流入する純水の流量または圧力が減少したときには、上記流入室から上記連通路を通して上記流出室に流入する純水の流量が増大するように上記弁体が移動することにより、上記流出室から流出する純水の圧力の変動を抑えることを特徴とするベベルエッチング装置である。
【０００８】
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、自動圧力調整弁の働きにより、この自動圧力調整弁よりも純水流通方向下流側における純水配管内の圧力が一定に保たれる。したがって、表面保護用純水ノズルから吐出される純水の流量が脈動により変動することを抑制でき、基板の上面の周縁部の処理領域（純水によって保護される領域以外の領域、エッチング液による処理を受ける領域）の幅を常に所望の幅に維持することができる。ゆえに、基板の周縁部に対して、エッチング処理を精度良く施すことができる。
【０００９】
なお、請求項２に記載のように、上記純水配管の途中に介装されて、上記表面保護用純水ノズルから基板上面に供給される純水の流量を調整するための流量調整弁（５２）をさらに含み、上記自動圧力調整弁は、上記流量調整弁よりも純水流通方向上流側に介装されていることが好ましい。こうすることにより、流量調整弁に供給される純水の流量を一定に保つことができるから、流量調整弁による流量の調整を良好に行うことができ、基板の上面の周縁部の処理領域の幅をより高精度に設定することができる。
請求項３記載の発明は、上記自動圧力調整弁は、第１および第２のダイアフラム（６４，６５）と、上記第１のダイアフラム（６４）を挟んで上記流入室に隣接し、一定圧力のエアが封入された第１のエア室（６６）と、上記第２のダイアフラム（６５）を挟んで上記流出室に隣接し、定常状態における上記弁体の位置を設定するための設定用エアが供給される第２のエア室（６７）とをさらに備え、上記弁体は、上記第１および第２のダイアフラムに両端が接着されていることを特徴とする請求項１または２記載のベベルエッチング装置である。
この発明によれば、第２のエア室に供給される設定用エアの圧力を調整することにより、定常状態における弁体の位置を設定することができる。
請求項４記載の発明は、上記第２のエア室に供給される設定用エアの圧力を調整するための精密減圧弁（７２）をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のベベルエッチング装置である。
この発明によれば、第２のエア室に供給される設定用エアの圧力を精度良く調整することができ、自動圧力調整弁から表面保護用純水ノズルに供給される純水の流量を精度良く設定することができる。
【００１０】
【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ベベルエッチング装置の構成を示す図解的な断面図である。このベベルエッチング装置は、処理対象の基板であるウエハＷに対して、ウエハＷの周縁部の不要な薄膜を除去するためのベベルエッチング処理を施すものである。
【００１１】
このベベルエッチング装置は、基板保持回転手段としてのスピンチャック１を備えている。スピンチャック１は、モータなどを含む回転駆動機構１１により回転される回転軸１２と、この回転軸１２の上端からほぼ水平方向に延びたチャックベース１３と、チャックベース１３上に立設された複数個のチャック１４とを有している。チャック１４は、ウエハＷの周縁部に当接して、このウエハＷを水平な状態で保持することができるものである。この構成により、チャック１４でウエハＷを保持した状態で、回転駆動機構１１により回転軸１２を回転させることによって、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の上方には、大略的に円筒状に形成されたスプラッシュガード３が設けられている。スプラッシュガード３は、処理カップ２に対して上下動可能に構成されており、ウエハＷに対する処理を行う際には、図１に示すように上方に配置され、スピンチャック１に対してウエハＷを着脱する際には、ウエハＷの搬送の邪魔にならないように下方へ移動される。
【００１３】
スプラッシュガード３の上方には、スプラッシュガード３の上面の開口を介して、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面にエッチング液を供給するためのエッチング液供給ノズル４と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に純水を供給するための純水供給ノズル５とが配置されている。エッチング液供給ノズル４は、ウエハＷの上面の周縁部に向けてエッチング液を吐出するように配置されている。一方、純水供給ノズル５は、ウエハＷの上面の中央部に向けて純水を吐出するように配置されている。
【００１４】
ウエハＷに対してベベルエッチング処理を施す際には、回転駆動機構１１が作動されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定の速度で回転される。その一方で、純水供給ノズル５からウエハＷの上面の中央部に向けて純水が供給されるとともに、エッチング液供給ノズル４からウエハＷの上面の周縁部に向けてエッチング液が供給される。ウエハＷの上面に供給された純水にはウエハＷの回転による遠心力が作用するから、ウエハＷの上面には、ウエハＷの中心から外方へと向かう水流が形成される。したがって、ウエハＷの上面の周縁部では、エッチング液供給ノズル４から供給されるエッチング液がウエハＷの表面まで達し、このエッチング液によってウエハＷの表面に形成されている不要な薄膜が除去される一方、ウエハＷの上面の中央部は、たとえエッチング液の飛沫が達しても、そのエッチング液は純水の水流により速やかに洗い流されるから、エッチング液によって薄膜が侵されることはない。
【００１５】
エッチング液供給ノズル４には、エッチング液配管４１が接続されており、このエッチング液配管４１を通してエッチング液が供給されるようになっている。エッチング液配管４１の途中部には、このエッチング液配管４１内におけるエッチング液の流量を調整するためのエッチング液流量調整弁４２が介装されている。エッチング液流量調整弁４２の開度を調整することにより、エッチング液供給ノズル４からウエハＷにエッチング液を供給したり、そのエッチング液の供給を停止したりすることができる。
【００１６】
また、純水供給ノズル５には、純水配管５１が接続されており、この純水配管５１を通して純水が供給されるようになっている。純水配管５１の途中部には、この純水配管５１内における純水の流量を調整するための純水流量調整弁５２が介装されている。この純水流量調整弁５２の開度を調整することにより、純水供給ノズル５からウエハＷに純水を供給したり、その純水の供給を停止したりすることができる。さらに、純水流量調整弁５２の開度を調整して、純水供給ノズル５からウエハＷに供給される純水の流量を調整することにより、ウエハＷの上面で純水が形成する水流の強さを制御することができ、ウエハＷの上面の周縁部の処理領域（エッチング液による処理を受ける領域）の幅を制御することができる。
【００１７】
ウエハＷの上面の周縁部の処理領域の幅が所望の幅（たとえば、ウエハＷの周縁から５mm）になるように純水流量調整弁５２の開度を調整していても、純水配管５１内を流れる純水の脈動により、純水配管５１内の圧力が変動し、この圧力変動に伴って、純水供給ノズル５から吐出される純水の流量が変動するおそれがある。そこで、この実施形態では、純水配管５１の途中部であって、純水の流通方向に関して純水流量調整弁５２よりも上流側に、純水流量調整弁５２に供給される純水の圧力を一定に保持するための自動圧力調整弁６が介装されている。
【００１８】
自動圧力調整弁６は、図２に示すように、バルブ本体６１と、このバルブ本体６１内に収容された弁体６２とを有している。
バルブ本体６１内には、弁体６２を収容する弁室６３と、この弁室６３からダイアフラム６４，６５によってそれぞれ仕切られたエア室６６，６７とが形成されている。弁室６３は、ダイアフラム６４を挟んでエア室６６に隣接した流入室６３１と、ダイアフラム６５を挟んでエア室６７と隣接した流出室６３２と、流入室６３１および流出室６３２を連通する連通路６３３とで構成されている。連通路６３３は、流入室６３１と流出室６３２とを隔てるブロック６８に貫通して形成されている。
【００１９】
弁体６２は、流入室６３１内に収容された小径部６２１と、流出室６３２内に収容された大径部６２２と、小径部６２１および大径部６２２を連結する連結部６２３とを有している。小径部６２１は、ダイアフラム６４に接着されており、大径部６２２は、ダイアフラム６５に接着されている。また、連結部６２３は、連通路６３３に挿通されている。流入室６３１は、図外の純水供給源から純水が供給されるインレット６３４と連通されており、このインレット６３４から流入室６３１に流入した純水は、小径部６２１とブロック６８の流入室６３１に臨む面との間から、連通路６３３と連結部６２３との間に流入し、連通路６３３と連結部６２３との間を通って流出室６３２に流入する。そして、この流出室６３２から、アウトレット６３５を介して純水流量調整弁５２（図１参照）に向けて流出するようになっている。
【００２０】
小径部６２１がダイアフラム６４に接着され、大径部６２２がダイアフラム６５に接着されていることにより、弁体６２は、ダイアフラム６４，６５の変形によって上下動する。定常状態における弁体６２の位置は、エア室６７に供給される設定用エアの圧力を調整することにより設定できる。なお、エア室６６は、ある一定圧力のエアが封入されており、エア室６６内の圧力は不変にされている。弁体６２の位置によって小径部６２１とブロック６８の流入室６３１に臨む面との間の間隔が定まり、これにより、流入室６３１から連通路６３３を通って流出室６３２に流入する純水の流量が定まるから、エア室６７に供給される設定用エアの圧力は、純水供給ノズル５（図１参照）から吐出される純水の流量に応じて設定される。
【００２１】
たとえば、流入室６３１に流入する純水の流量または圧力が増大すると、流入室６３１から連通路６３３を通って流出室６３２に流入する純水の圧力が増大し、弁体６２の大径部６２２がダイアフラム６５をエア室６７に押す方向の力を受ける。これにより、ダイアフラム６４，６５が変形して、弁体６２がエア室６７側に移動し、小径部６２１とブロック６８の流入室６３１に臨む面との間の間隔が小さくなる。その結果、流入室６３１から連通路６３３を通って流出室６３２に流入する純水の流量が減少するから、流出室６３２から純水流量調整弁５２（図１参照）に向けて流出する純水の流量および圧力の変動が抑えられる。
【００２２】
また逆に、流入室６３１に流入する純水の流量または圧力が減少すると、流入室６３１から連通路６３３を通って流出室６３２に流入する純水の圧力が減少し、弁体６２の大径部６２２が純水から受ける圧力がエア室６７内の圧力よりも小さくなる。これにより、ダイアフラム６４，６５が変形して、弁体６２がエア室６６側に移動し、小径部６２１とブロック６８の流入室６３１に臨む面との間の間隔が大きくなる。その結果、流入室６３１から連通路６３３を通って流出室６３２に流入する純水の流量が増大するから、流出室６３２から純水流量調整弁５２（図１参照）に向けて流出する純水の流量および圧力の変動が抑えられる。
【００２３】
このような自動圧力調整弁６が純水流通方向に関して純水流量調整弁５２よりも上流側に介装されていることにより、純水流量調整弁５２に供給される純水の圧力および流量を常に一定に保つことができる。したがって、純水供給ノズル５から吐出される純水の流量が脈動により変動することを抑制でき、ウエハＷの上面の周縁部の処理領域の幅を常に所望の幅に維持することができる。
また、この実施形態では、自動圧力調整弁６のエア室６７に供給される設定用エアは、図示しないエア供給源からエア供給管７１を介して供給されるようになっており、このエア供給管７１には、エア室６７に供給されるエアの圧力を精密に調整可能な精密減圧弁７２が介装されている。これにより、エア室６７に供給される設定用エアの圧力を精度良く調整することができ、自動圧力調整弁６から純水流量調整弁５２に供給される純水の流量を精度良く設定することができる。
【００２４】
なお、ウエハＷの裏面に対してもエッチング処理を施すことができるようにするために、図１に示すように、処理カップ２の底部に、スピンチャック１に保持されたウエハＷの裏面にエッチング液を供給するためのノズル８１，８２が配設されてもよい。また、スピンチャック１の回転軸１２の上端に、スピンチャック１に保持されたウエハＷの裏面の中央部に向けてエッチング液を供給するためのノズル８３が配設されてもよい。
【００２５】
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可能である。たとえば、上述の実施形態では、ウエハＷの周縁部を保持するスピンチャックが用いられているが、ウエハＷの上面の周縁部および端面に対してのみエッチング処理を施す装置であれば、ウエハＷの下面を吸着するバキュームチャックが適用されてもよい。
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。
【００２６】
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ベベルエッチング装置の構成を示す図解的な断面図である。
【図２】自動圧力調整弁の構成を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
１      スピンチャック
４      エッチング液供給ノズル
５      純水供給ノズル
６      自動圧力調整弁
４１    エッチング液配管
４２    エッチング液流量調整弁
５１    純水配管
５２    純水流量調整弁
６２    弁体
６４    ダイアフラム
６５    ダイアフラム
６６    エア室
６７    エア室
７２    精密減圧弁
６３１  流入室
６３２  流出室
６３３  連通路
Ｗ      ウエハ
【図１】
0003771440.tif 000002
【図２】
0003771440.tif 000003