JP4293366B2

JP4293366B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP4293366B2
Application number: JP2004313607A
Authority: JP
Inventors: 幸宏高村; 一樹梶野; 幹雄増市; 隆河村
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: JP2005045287A

Description

本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に、エッチング液を供給して基板にエッチング処理等の所定の処理を行う基板処理装置に関する。

半導体ウエハ等の基板の一連の処理工程においては、基板の表面にフォトレジスト等の薄膜を形成するための成膜工程を複数工程有しているが、この成膜工程では基板の裏面あるいは表面端部にも成膜されることがある。しかし、一般的には基板において成膜が必要なのは基板の表面のみであり、基板の裏面あるいは表面端部に成膜されてしまうと、成膜工程の後工程において、他の装置との接触により基板の裏面あるい表面端部に形成された薄膜が剥がれたりすることがあり、これが原因となって歩留まりの低下や基板処理装置自体のトラブルが起こることがある。

そこで、基板の裏面あるいは表面端部に形成された薄膜を除去するために、従来の基板処理装置では次のような除去方法が採用されている。

図５は、従来の基板処理装置の概略構成図である。図５に示す中空の回転軸１０１は、図示しないモータに伝導連結されていて、鉛直軸回りに回転可能である。この回転軸１０１の上端部には、ベース部材としての円板状のスピンベース１０２が一体的に連結されている。このスピンベース１０２の周縁部付近には基板の外周端部を３箇所以上で保持する保持部材１０３が設けられている。この保持部材１０３は、スピンベース１０２に対して回転可能な基部１０３ａと、基部１０３ａの中央上部から突出し、かつ基板Ｗの裏面に当接する支持部材１０３ｂと、基部１０３ａの上部から突出し基板Ｗの外周端部に当接するチャックピン１０３ｃとを備えている。なお、基部１０３ａは、支持部材１０３ｂを中心として回転可能である。

また、中空の回転軸１０１には、回転軸１０１と同軸で、かつ内周にエッチング液供給管１０４が設けられている。このエッチング液供給管１０４は、エッチング液供給源１０５に連通接続されており、このエッチング液供給管１０４の途中には開閉弁１０６が設けられている。この開閉弁１０６は、基板Ｗの裏面へのエッチング液供給量を制御する。そして、基板Ｗの裏面および表面端部のエッチング処理を行う際には、基板Ｗを回転させた状態で、開閉弁１０６を開状態にして、エッチング液をエッチング液供給源１０５からエッチング液供給管１０４を通して、吐出部１０７から基板Ｗの裏面へ供給される。

特開平１０−９２９１２号公報（[００２１] 〜[００２６]、図１、図２）

しかしながら、上述した従来の基板処理装置では、確かに基板Ｗの裏面をエッチングすることは可能であるが、チャックピン１０３ｃと基板Ｗの外周端部とが当接しているので、当接している部分においては、エッチング液が基板Ｗの外周端部に到達しないという問題がある。そのため、図６に示すように、基板Ｗの表面の外周端部でエッチングされない部分が発生し、その結果、基板Ｗの表面にエッチングむらが発生してしまうことになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板の表面の端部に形成された薄膜を確実に除去でき、エッチングむらの発生を防止する基板処理装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる基板処理装置は、基板にエッチング処理を行う基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板の全外周の端部のうちの一部に当接する複数の第１保持部と、第１保持部とは異なる位置で基板の端部のうちの一部に当接する複数の第２保持部とを備え、裏面を下に向けた基板に複数の第１保持部または複数の第２保持部を当接させることにより基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、第１保持部または第２保持部に保持された基板を回転駆動する回転駆動手段と、回転駆動された基板の裏面中央部にエッチング液を供給することにより、基板の裏面および表面端部をエッチングするエッチング液供給手段と、前記第１保持部による基板の端部の保持と前記第２保持部による基板の端部の保持とを切り換える切り換え手段と、第１保持部で保持した基板にエッチング液供給手段からエッチング液を供給する第１エッチング処理を行うとともに、該第１エッチング処理が終了すると、基板の回転を停止させて切り換え手段を制御し、第２保持部で基板を保持して該基板にエッチング液供給手段からエッチング液を供給する第２エッチング処理を行う制御部とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明では、基板の全外周の端部のうちの一部を第１保持部で保持した状態で第１エッチング処理を行うことによって基板の裏面および保持部分を除く表面端部をエッチングした後に、切り換え手段により基板の保持状態を切り換えて、第１保持部とは異なる位置で第２保持部により基板の端部を保持した状態で第２エッチング処理を行っている。これにより、第１エッチング処理終了時に基板の表面端部に発生したエッチングされていない部分を消滅させることができる。したがって、基板の表面の端部に形成された薄膜を確実に除去でき、エッチングむらの発生を防止できる。

ここで、第１エッチング処理が終了すると基板の回転を停止させて、切り換え手段の制御により第２保持部で基板を保持させるようにすると、第１保持部による基板の保持から第２保持部による基板の保持へ一度に切り換えることで第１エッチング処理終了時に基板の表面端部に発生したエッチングされていない部分を消滅させることができる。

本発明に係る基板処理装置によれば、第１保持部で基板の端部を保持した状態で第１エッチング処理を行うことによって基板の裏面および保持部分を除く表面端部をエッチングした後に、切り換え手段により基板の保持状態を切り換えて、第２保持部で基板の端部を保持した状態で第２エッチング処理を行っているので、基板の表面端部に形成された薄膜を確実に除去でき、エッチングむらの発生を防止できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦断面図である。なお、この基板処理装置は、基板の表面に形成された薄膜をエッチング処理するエッチング処理装置である。

中空の回転軸１は、モータ１０（図３）に伝導連結されていて、鉛直軸回りに回転可能である。この回転軸１の上端部には、ベース部材としての円板状のスピンベース２が一体的に連結されている。このスピンベース２の周縁部付近には基板の一種であるウエハＷの外周端部を３箇所以上で保持する保持部材３が設けられている。ウエハＷは、その外周端部が保持部材３に保持されることで、スピンベース２の対向面から所定の間隔だけ離れた状態で水平姿勢で保持され、モータ１０（図３参照）の回転駆動によって鉛直軸回りに回転されるようになっている。なお、この基板処理装置のように、ウエハＷをスピンベース２の上方で保持する装置は、通常ウエハＷの表面を上にして、すなわち、図１に示すウエハＷの上面が表面に、下面が裏面になるような状態で保持部材３に保持される。なお、モータ１０の回転駆動の制御は制御部５０で行われる。

回転軸１の中空部には、この回転軸１と同軸で、かつ内周にエッチング液供給管４が設けられている。このエッチング液供給管４は、エッチング液供給源５に連通接続されており、このエッチング液供給管４の途中には開閉弁６が設けられている。この開閉弁６はウエハＷの裏面へのエッチング液の供給量を制御する。そして、エッチング液はエッチング液供給源５からエッチング液供給管４を通して吐出口７からウエハＷの裏面へ供給される。

保持部材３は、スピンベース２の対向面（表面）においてスピンベース２に対して回転自在なベース部３１（基部）を備えている。このベース部３１は、スピンベース２に設けられた孔２１に貫通された軸３２（軸部）と一体的に成形されている。この軸３２の上端部は、ウエハＷの裏面を支持している。そうすれば、ウエハＷの裏面の汚染が抑制されるという効果がある。このベース部３１の上面には、ウエハＷの外周端部に当接する第１保持部に相当する第１のピン３３ａと第２保持部に相当する第２のピン３３ｂとが設けられている。第１のピン３３ａおよび第２のピン３３ｂにはウエハＷの保持を維持するために、先端に突出部が形成されている。これにより、ウエハＷが第１のピン３３ａによるウエハＷの外周端部の保持および第２のピン３３ｂによるウエハＷの外周端部の保持が解除されることはない。

また、保持部材３は、スピンベース２の裏面側においてスピンベース２に対して回転自在な、回転部材３４を備えている。この回転部材３４は、スピンベース２に設けられた孔２１に貫通された軸３２に取り付けられている。この回転部材３４の下側は、引張バネ３５を介してスピンベース２の裏面に設けられたピン２２に取り付けられている。この回転部材３４の両側には、図２に示すように、第１突出部３４ａと第２突出部３４ｂとが設けられている。なお、第１突出部３４ａと第２突出部３４ｂとは、回転部材３４本体に対して対向した位置に設けられている。

図２に示すように、スピンベース２の側方には、切り換え機構４０が設けられている。この切り換え機構４０は、軸心４２を中心として、スピンベース２の下方の第１の位置とスピンベース２の下方外の第２の位置とに移動可能なアーム部材４１を備えている。このアーム部材４１は、第１突出部３４ａおよび第２突出部３４ｂにそれぞれ当接する当接部４３を有している。このアーム部材４１の移動は、図１および図２に示すように、ステッピングモータ４４により矢印Ａに示すように移動する。なお、３つの回転部材３４は、スピンベース２の裏面にて図示しないリングで連結されており、１つの切り換え機構４０が１つの回転部材３４を作動すれば、自動的に３つの回転部材３４が回動し、３つの保持部材３が同時にウエハＷの保持およびその解除を行うことになる。

次に、基板処理装置の制御系について説明する。図３は、基板処理装置の制御系を示す図である。制御部５０は、モータ１０の制御を行って、ウエハＷの駆動制御を行い、ウエハＷの回転数を制御する。また、制御部５０は、１つのステッピングモータ４４の制御を行って、第１のピン３３ａと第２のピン３３ｂとの切り換えを行う。さらに、制御部５０は、開閉弁６の制御を行って、エッチング液の供給とその停止の制御を行う。

次に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の処理動作について説明する。まず、制御部５０がステッピングモータ４４を制御して、アーム部材４１を第２の位置から第１の位置へ移動させて、アーム部材４１の当接部４３と第１突出部３４ａとを当接させ、第１突出部３４ａを半押し込みして、３つの保持部材３を「開」の状態にする。そして、表面に薄膜Ｆが形成されたウエハＷを軸心３２の上端部へ載置する。次に、制御部５０がステッピングモータ４４を制御して、アーム部材４１の当接部４３と第１突出部３４ａとを当接させた状態で第１突出部３４ａを最後まで押し込んで、図４（ａ）に示すように、第１のピン３３ａをウエハＷの外周端部へ当接させ、ウエハＷを保持する。その後、制御部５０がステッピングモータ４４を制御して、アーム部材４１を第１の位置から第２の位置へ移動させ、アーム部材４１を一旦スピンベース２の下側の位置から退避させる。

アーム部材４１の退避が終了すると、第１エッチング処理が開始される。この第１エッチング処理では、まず、制御部５０がモータ１０を制御して所定の回転数でウエハＷの回転を開始する。そして、それと同時に、制御部５０は、開閉弁６を「閉」の状態から「開」の状態へ切り換え、ウエハＷを回転させた状態で吐出口７からエッチング液をウエハＷの裏面中央部へ供給する。ウエハＷの裏面中央部へ供給されたエッチング液は、ウエハＷの回転およびスピンベース２の回転にともなって、ウエハＷの裏面とスピンベース２の対向面との空間をウエハＷの外周側へ移動し、その結果、ウエハＷの裏面及び表面端部がエッチングされる。なお、このとき、図４（ａ）に示すように、ウエハＷの表面端部にエッチングされていない部分Ｂが発生する。

第１エッチング処理が行われて所定の時間経過すると、制御部５０が、モータ１０を制御してウエハＷの回転を停止するとともに、開閉弁６を「開」の状態から「閉」の状態へ切り換え、エッチング液のウエハＷの裏面への供給を停止する。これにより、第１エッチング処理が終了する。

第１エッチング処理が終了すると、制御部５０がステッピングモータ４４を制御して、アーム部材４１を第２の位置から第１の位置へ移動させて、アーム部材４１の当接部４３と第２突出部３４ｂとを当接させた状態で図４（ｂ）に示すように最後まで押し込んで、第２のピン３３ｂをウエハＷの外周端部へ当接させ、ウエハＷを保持する。その後、制御部５０がステッピングモータ４４を制御して、アーム部材４１を第１の位置から第２の位置へ移動させ、アーム部材４１を一旦スピンベース２の下側の位置から退避させる。

アーム部材４１の退避が終了すると、第２エッチング処理が開始される。この第２エッチング処理では、まず、制御部５０がモータ１０を制御して所定の回転数でウエハＷの回転を開始する。そして、それと同時に、制御部５０は、開閉弁６を「閉」の状態から「開」の状態へ切り換え、ウエハＷを回転させた状態で吐出口７からエッチング液をウエハＷの裏面中央部へ供給する。ウエハＷの裏面中央部へ供給されたエッチング液は、ウエハＷの回転およびスピンベース２の回転にともなって、ウエハＷの裏面とスピンベース２の対向面との空間をウエハＷの外周側へ移動し、その結果、ウエハＷの裏面及び表面端部がエッチングされる。

第２エッチング処理が行われて所定の時間経過すると、制御部５０が、モータ１０を制御してウエハＷの回転を停止するとともに、開閉弁６を「開」の状態から「閉」の状態へ切り換え、エッチング液のウエハＷの裏面への供給を停止する。これにより、第２エッチング処理が終了する。なお、第２エッチング処理の終了により、図４（ｂ）に示すように、第１エッチング処理終了時に発生したウエハＷの表面端部にエッチングされていない部分Ｂは消滅する。

上述しました本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成によれば次のような効果がある。

エッチング処理を行う際に、第１エッチング処理として、第１のピン３３ａでウエハＷの外周端部を保持した状態でエッチング処理を行い、切り換え機構４０によりウエハＷの外周端部の保持を第１のピン３３ａから第２のピン３３ｂへ切り換え、さらに、第２エッチング処理として、第２のピン３３ｂでウエハＷの外周端部を保持した状態でエッチング処理を行っているので、ウエハＷの表面の端部に形成された薄膜Ｆを確実に除去でき、エッチングむらの発生を防止できる。

また、第１エッチング処理が行われて所定の時間経過すると、制御部５０が、モータ１０を制御してウエハＷの回転を停止するとともに、開閉弁６を「開」の状態から「閉」の状態へ切り換え、エッチング液のウエハＷの裏面への供給を停止しているので、エッチング液を効率よく使用することができる。

また、ベース部３１の上面に第１のピン３３ａおよび第２のピン３３ｂを設け、ベース部材３１を回転自在にさせる軸３２に回転部材３４を取り付け、この回転部材３４に第１突出部３４ａと第２突出部３４ｂを設け、切り換え機構４０が第１突出部３４ａと第２突出部３４ｂとに接触して、ウエハＷの保持を切り換えているので、簡素な構成で、保持部材３を構成することができる。

さらに、切り換え機構４０は、第１の位置と第２の位置との間を移動するアーム部材４１と、このアーム部材４１を移動させるステッピングモータ４４とを備えているので、簡素な構成で、切り換え機構４０を構成することができる。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に、エッチング液を供給して基板にエッチング処理等の所定の処理を行う基板処理装置に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦断面図である。切り換え機構および保持部材を示す図である。基板処理装置の制御系を示す図である。（ａ）は、第１のピンがウエハの外周端部に当接してウエハを保持している状態を示す図、（ｂ）は、第２のピンがウエハの外周端部に当接してウエハを保持している状態を示す図である。従来の基板処理装置の概略構成図である。従来の基板処理装置の問題点を説明する図である。

符号の説明

１回転軸
２スピンベース
３保持部材
４エッチング液供給管
７吐出口
１０モータ
３１ベース部
３２軸
３３ａ第１のピン
３３ｂ第２のピン
３４回転部材
３４ａ第１突出部
３４ｂ第２突出部
４０切り換え機構
４１アーム部材
４２軸
４３当接部
４４ステッピングモータ
Ｆ薄膜
Ｗウエハ

Claims

基板にエッチング処理を行う基板処理装置において、
基板の全外周の端部のうちの一部に当接する複数の第１保持部と、前記第１保持部とは異なる位置で基板の端部のうちの一部に当接する複数の第２保持部とを備え、裏面を下に向けた基板に前記複数の第１保持部または前記複数の第２保持部を当接させることにより基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
前記第１保持部または前記第２保持部に保持された基板を回転駆動する回転駆動手段と、
回転駆動された基板の裏面中央部にエッチング液を供給することにより、基板の裏面および表面端部をエッチングするエッチング液供給手段と、
前記第１保持部による基板の端部の保持と前記第２保持部による基板の端部の保持とを切り換える切り換え手段と、
前記第１保持部で保持した基板に前記エッチング液供給手段からエッチング液を供給する第１エッチング処理を行うとともに、該第１エッチング処理が終了すると、基板の回転を停止させて前記切り換え手段を制御し、前記第２保持部で基板を保持して該基板に前記エッチング液供給手段からエッチング液を供給する第２エッチング処理を行う制御部と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。