薬液処理装置および薬液処理方法
【課題】高温の薬液による処理により基板の裏面をエッチングする際に、エッチングの均一性を高くすることができる基板処理装置を提供すること。
【解決手段】基板であるウエハＷに形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理装置１は、ウエハＷを裏面を下側にして水平にした状態で回転可能に保持するスピンチャック３と、スピンチャック３を鉛直に延びる中空の回転軸１２を介して回転させる回転機構４と、回転軸１２の中に設けられ下方から上方に向けて高温薬液を吐出してウエハＷ裏面に高温薬液を供給する薬液吐出ノズル５と、薬液吐出ノズル５に薬液を供給する薬液供給機構６とを具備し、薬液吐出ノズル５は、薬液を吐出し、ウエハＷ裏面の中心以外の、互いにウエハＷ裏面の中心からの距離が異なる位置に高温薬液を当てる複数の吐出口１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有する。
【解決手段】基板であるウエハＷに形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理装置１は、ウエハＷを裏面を下側にして水平にした状態で回転可能に保持するスピンチャック３と、スピンチャック３を鉛直に延びる中空の回転軸１２を介して回転させる回転機構４と、回転軸１２の中に設けられ下方から上方に向けて高温薬液を吐出してウエハＷ裏面に高温薬液を供給する薬液吐出ノズル５と、薬液吐出ノズル５に薬液を供給する薬液供給機構６とを具備し、薬液吐出ノズル５は、薬液を吐出し、ウエハＷ裏面の中心以外の、互いにウエハＷ裏面の中心からの距離が異なる位置に高温薬液を当てる複数の吐出口１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に形成された膜を高温の薬液でエッチング除去する薬液処理装置および薬液処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に形成された膜を薬液によりエッチング除去する処理が存在する。例えばハードマスクとして用いられるＳｉＮ膜をフッ酸で除去する処理や、Ｓｉ系膜をアンモニアやアンモニア過水（ＳＣ１）で除去する。
【０００３】
このような処理を枚葉式で行う場合、スピンチャックに保持したウエハを回転させながらウエハに薬液を供給するが、ウエハの裏面のエッチングにおいては、スピンチャックの中心から下方に延びる中空の回転軸の中にノズルを設け、このノズルから上方へ薬液を吐出し、回転しているウエハの裏面中心から外周に広げて薬液処理を行う（例えば特許文献１）。
【０００４】
ところで、このような薬液によるエッチング処理においては、処理のスループットを上昇させる観点から、常温よりも高温、例えば５０℃以上とした高温薬液を用いて、エッチング速度を上昇させることが行われている。しかしながら、上記特許文献１に開示された技術のように、ウエハの裏面中心に高温の薬液を吐出する場合には、ウエハの裏面中心では薬液温度が高く、ウエハの外周に広がっていく過程で薬液の温度が低下するため、ウエハ中心のエッチング量が大きくなり、ウエハの外周ではエッチング量が低下し、エッチングの均一性が低いという問題がある。そして、最近のウエハの大型化にともなって、このような傾向は益々顕著なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−３２６５６９号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高温の薬液による処理により基板の裏面をエッチングする際に、エッチングの均一性を高くすることができる薬液処理装置および薬液処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板に形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理装置であって、基板を裏面を下側にして水平にした状態で回転可能に保持する基板保持機構と、前記保持機構を鉛直に延びる中空の回転軸を介して回転させる回転機構と、下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する薬液吐出ノズルと、前記薬液吐出ノズルに薬液を供給する薬液供給機構とを具備し、前記薬液吐出ノズルは、薬液を吐出し、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる位置に前記高温薬液を当てる複数の吐出口を有することを特徴とする薬液処理装置を提供する。
【０００８】
上記第１の観点において、前記薬液吐出ノズルは、前記回転軸の中に設けられ、鉛直に延びるノズル孔を有し、前記複数の吐出口は、前記ノズル孔に接続されている構成とすることができる。
【０００９】
また、少なくとも一つの吐出口は、そこから吐出された薬液の基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後の基板裏面での薬液の広がりにより、薬液が基板裏面の中心に届くような位置になるように設けられている構成とすることができる。また、複数の薬液吐出口は、これらから吐出された薬液の基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後に基板裏面で薬液が広がった際に、基板裏面の熱履歴が面内で均一になる位置になるように設けられている構成とすることができる。この場合に、一つの吐出口から薬液が吐出され、基板裏面に当たって広がった際に温度が下がり始める位置に他の吐出口からの薬液が当たるようにすることにより、基板裏面の熱履歴を面内でより均一にすることができる。
【００１０】
また、前記薬液吐出ノズルは、その上端部が基板支持部となっており、昇降可能に設けられ、前記基板支持部に前記複数の吐出口が形成されており、前記薬液吐出ノズルを上昇させた搬送位置で前記支持部に対する基板の授受が行われ、かつ処理中には下降位置に位置され、処理後に上昇して基板を前記搬送位置に上昇させる構成とすることができる。
【００１１】
また、前記基板保持部に保持された基板の上方にスキャン可能に設けられ、基板表面に薬液を吐出する表面薬液吐出ノズルと、前記表面薬液吐出ノズルに薬液を供給する表面薬液供給機構とをさらに具備し、基板の表面および裏面に高温薬液を供給してエッチング処理を行う構成とすることができる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、基板に形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理方法であって、基板を裏面を下側にして水平にした状態で保持する工程と、その状態の基板を回転させつつ、下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する工程とを有し、前記高温薬液を供給する際に、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる複数の位置に前記高温薬液を当てることを特徴とする薬液処理方法を提供する。
【００１３】
上記第２の観点において、少なくとも一つの薬液が基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後の基板裏面での薬液の広がりにより、薬液が基板裏面の中心に届くような位置とすることができる。また、薬液が基板裏面に当たる前記複数の位置が、薬液が当たった後に基板裏面で薬液が広がった際に、基板裏面の熱履歴が面内で均一になる位置とすることができる。この場合に、基板裏面の一つの位置に薬液が当たって広がった際に温度が下がり始める位置が、薬液が当たる他の位置になるようにすることで、基板裏面の熱履歴が面内でより均一になるようにすることができる。
【００１４】
上記第２の観点において、基板裏面に高温薬液を供給する際に、基板表面に高温薬液をスキャンさせながら吐出させる工程をさらに有するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、裏面を下側にして水平にした状態にした基板を回転させつつ、薬液吐出ノズルにより下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する際に、薬液吐出ノズルとして、薬液を吐出し、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる位置に高温薬液を当てる複数の吐出口を有するものを用いたので、高温薬液が基板裏面の中心に当たって基板裏面中心の温度が高くなることを防止しつつ、短時間で高温薬液を基板全面に行き渡らせることができる。このため、基板裏面の面内温度差を小さくすることができ、高いエッチング速度でエッチングすることができる高温薬液により均一性の高いエッチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薬液処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の薬液処理装置に用いられた薬液吐出ノズルの断面図である。
【図３】図１の薬液処理装置に用いられた薬液吐出ノズルの平面図である。
【図４】図１の薬液処理装置に設けられた制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図１の薬液処理装置における処理動作を説明するための図である。
【図６】従来の薬液吐出ノズルの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る薬液処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】薬液吐出ノズルの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る薬液処理装置の概略構成を示す断面図である。ここでは、基板として半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）を用い、その裏面に形成された膜を高温薬液でエッチング除去する場合について説明する。
【００１９】
この薬液処理装置１は、チャンバ（図示せず）と、チャンバのベースとなるベースプレート２と、チャンバ内に設けられたスピンチャック（基板保持機構）３と、スピンチャック３を回転させる回転機構４と、薬液を吐出する薬液吐出ノズル５と、薬液吐出ノズル５に薬液を供給する薬液供給機構６と、排液を受け止める排液カップ７とを有している。
【００２０】
スピンチャック３は、回転プレート１１と、回転プレート１１の中央部に接続された回転軸１２と、回転プレート１１の周縁に３個等間隔で取り付けられたウエハＷを保持する保持ピン１３とを有している。保持ピン１３は、ウエハＷが回転プレート１１から浮いた状態で保持するようになっており、ウエハＷを保持する保持位置と後方に回動して保持を解除する解除位置との間で移動可能となっている。そして、スピンチャック３は、ウエハＷを裏面を下側にして水平にした状態で保持するようになっている。ここで、ウエハＷの裏面とは、ウエハＷのデバイスが形成されていない面をいう。
【００２１】
回転機構４は、モータ１４と、モータ１４により回転されるプーリー１５と、プーリー１５と回転軸１２の下端に巻き掛けられたベルト１６とを有し、モータ１４の回転によりプーリー１５およびベルト１６を介して回転軸１２を回転するようになっている。
【００２２】
回転軸１２は円筒状（中空）をなしベースプレート２を貫通して下方に延びている。回転プレート１１の中心部には、回転軸１２内の孔１２ａに連通する円形の孔１１ａが形成されている。そして、薬液吐出ノズル５は、孔１２ａおよび孔１１ａ内を昇降可能に設けられている。
【００２３】
図２、図３に示すように、薬液吐出ノズル５は、その内部に長手方向に沿って延びるノズル孔１８が形成されており、薬液吐出ノズル５の上端部を構成する後述するウエハ支持部１９には、ノズル孔１８に連続する３つの吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが接続されている。そして、薬液供給機構６からの薬液がノズル孔１８を介して上方に供給され、３つの吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃからウエハＷの裏面へ吐出されるようになっている。これら吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、ウエハＷ裏面の中心以外の、互いにウエハＷ裏面の中心からの距離が異なる位置に薬液が当たるように設けられている。
【００２４】
具体的には、吐出口１８ａは例えば４５°程度の角度で設けられ、ウエハＷ裏面の中心に近い位置に吐出した薬液が当たるようになっており、吐出口１８ｃは例えば５°程度の角度で設けられ、ウエハＷ裏面の外縁に近い位置に吐出した薬液が当たるようになっている。吐出口１８ｂは例えば１５°程度の角度で設けられ、上記２つの吐出口から吐出された薬液が当たる位置の中間位置に薬液が当たるようになっている。
【００２５】
これら吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、薬液がウエハＷの裏面に当たった後の薬液の広がりによって、薬液がウエハＷの裏面の全面を速やかに覆うように形成されることが好ましい。例えば、ウエハＷの直径が３００ｍｍの場合には、薬液が当たる位置を中心から１５ｍｍ、６０ｍｍ、１３０ｍｍの位置に設けることが好ましい。
【００２６】
少なくとも一つの吐出口、例えばウエハＷ裏面の中心に最も近い位置に薬液を吐出する吐出口１８ａは、そこから吐出された薬液がウエハＷの裏面に当たる位置が、薬液が当たった後のウエハＷ裏面での薬液の広がりにより、薬液がウエハＷ裏面の中心に届くような位置になるように設けられていることが好ましい。これにより、薬液はウエハＷ裏面の中心には当たらないが、薬液によりウエハ裏面の中心を洗浄することができる。
【００２７】
吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、これらから吐出された薬液のウエハＷ裏面に当たる位置が、薬液が当たった後にウエハＷ裏面で薬液が広がった際に、ウエハＷ裏面の熱履歴が面内で均一になる位置になるように設けられていることがより好ましい。具体的には、ある吐出口から吐出された薬液がウエハＷ裏面に当たって広がった際には、当たった部分の温度が最も高く、そこから所定距離だけ離れた位置で温度が下がり始めるから、一つの吐出口から薬液が吐出され、ウエハＷ裏面に当たって広がった際に温度が下がり始める位置に他の吐出口からの薬液が当たるようにすることにより、ウエハＷ裏面の熱履歴をより均一なものとすることができる。
【００２８】
薬液吐出ノズル５はウエハ昇降部材としての機能を兼備しており、薬液吐出ノズル５の上端部がウエハＷを支持するウエハ支持部１９となっている。ウエハ支持部１９は杯状に上方に広がっており、その上面には、ウエハＷを支持するための３本のウエハ支持ピン１９ａ（２本のみ図示）が設けられている。そして、薬液吐出ノズル５の下端には接続部材２０を介してシリンダ機構２１が接続されており、このシリンダ機構２１によって薬液吐出ノズル５を昇降させることによりウエハＷを昇降させてウエハＷのローディングおよびアンローディングが行われる。ウエハＷに薬液を供給する際には、ウエハ支持部１９は、その上面の高さ位置が回転プレート１１の上面の高さ位置とほぼ同じになるように位置調節される。
【００２９】
薬液供給機構６は、薬液吐出ノズル５の下端に接続された薬液配管２２と、この薬液配管２２に接続された高温薬液を貯留する高温薬液タンク２３と、薬液配管２２に設けられた開閉バルブ２４とを有している。高温薬液タンク２３にはヒーター２３ａが設けられ、図示しないコントローラによりヒーター２３ａを制御して高温薬液タンク２３内の薬液を所定の温度に保つようになっている。ここで、高温とは２０〜２５℃の常温よりも高い温度を意味し、典型的には５０℃以上をさす。ただし、あまり高くても薬液が揮発してしまうため、薬液によっても異なるが８０℃程度が上限となる。薬液としてはフッ酸（ＨＦ）、アンモニア、アンモニア過水（ＳＣ１）等を挙げることができる。これらのうちフッ酸（ＨＦ）はウエハＷに形成された膜がＳｉＮ膜のときに用いられ、アンモニアやアンモニア過水（ＳＣ１）はＳｉ系膜、例えばポリシリコン膜のときに用いられる。
【００３０】
薬液配管２２にはリンス液配管２５が接続されている。リンス液配管２５はリンス液である純水（ＤＩＷ）を供給する純水供給源２６に接続されている。リンス液配管２５には、開閉バルブ２７が設けられている。そして、純水供給源２６からリンス液配管２５および薬液配管２２を介して薬液吐出ノズル５のノズル孔１８に純水を供給し吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃから純水を吐出することにより、ウエハＷ裏面に対して薬液処理後のリンス処理が行われるようになっている。
【００３１】
排液カップ７は、回転プレート１１の外側に、回転プレート１１に保持されたウエハＷの周縁部を囲繞するように設けられており、ウエハＷから飛散した排液を受け止める機能を有している。排液カップ７の底部には排液口７ａが形成されており、排液口７ａには下方に延びる排液配管２８が接続されている。
【００３２】
薬液処理装置１は制御部３０を備えている。この制御部３０は、図４のブロック図に示すように、コントローラ３１と、ユーザーインターフェース３２と、記憶部３３とを有している。コントローラ３１は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなり、薬液処理装置１の各構成部、例えば開閉バルブ２４，２７、モータ１４、シリンダ機構２１等を制御する。ユーザーインターフェース３２はコントローラ３１に接続され、オペレータが薬液処理装置１を管理するためにコマンド等の入力操作を行うキーボードや、薬液処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる。記憶部３３もコントローラ３１に接続され、その中に薬液処理装置１の各構成部の制御対象を制御するためのプログラムや、薬液処理装置１に所定の処理を行わせるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。処理レシピは記憶部３３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、コントローラ３１は、必要に応じて、ユーザーインターフェース３２からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部３３から呼び出して実行させることで、コントローラ３１の制御下で、所定の処理が行われる。
【００３３】
次に、このような薬液処理装置１によりウエハＷ裏面の膜をエッチング除去する動作について説明する。
図５はこのようなウエハ裏面の膜をエッチング除去する際の動作を説明するための模式図である。
【００３４】
まず、図５の（ａ）に示すように、薬液吐出ノズル５を上昇させた状態で、図示しない搬送アームからウエハ支持部１９の支持ピン１９ａ上にウエハＷを受け渡す。次いで、図５の（ｂ）に示すように、薬液吐出ノズル５を、ウエハＷを保持部材１３により保持可能な位置まで下降させ、保持部材１３によりウエハＷをチャッキングする。
【００３５】
この状態で、図５の（ｃ）に示すように、回転機構４によりスピンチャック３をウエハＷとともに回転させながら、薬液吐出ノズル５から高温薬液を供給してエッチング処理を行う。このときのウエハＷの回転数は３００〜１０００ｒｐｍ程度とする。
【００３６】
このとき、薬液は３つの吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃからウエハＷの裏面へ吐出され、ウエハＷ裏面に当たった薬液はウエハＷの回転にともなってウエハＷ裏面の全面に広がり、エッチング処理が進行する。
【００３７】
従来は、図６に示すように、薬液吐出ノズル５として、ノズル孔１８の先端に１個の吐出口１８ｄが設けられ、吐出口１８ｄからウエハＷ裏面の中心に薬液を吐出するものが用いられていたが、このような薬液吐出ノズルを用いて高温薬液でエッチング処理を行う場合には、吐出した高温薬液はウエハＷの裏面中心に当たり続け、しかもウエハＷ裏面の中心は熱が逃げにくいので、その部分の温度は高くなるのに対し、ウエハＷの回転によりウエハＷ裏面の中心から外側に広がる薬液は外側に行くほど時間の経過により温度が低下し、しかもウエハＷ裏面の外周部分は熱が逃げやすいので、ウエハＷ裏面の温度は外側に行くほど中心に比べて温度が低下する。このため、ウエハＷ裏面の中央部と外周部とではエッチング量が大きく異なることとなる。特に、最近のウエハＷの大型化により、このような傾向が顕著となる。
【００３８】
これに対し、本実施形態の場合には、これら吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃはウエハＷ裏面の中心以外の、互いにウエハＷ裏面の中心からの距離が異なる位置に薬液が当たるように設けられているため、特定の箇所、特にウエハＷ裏面中心の温度が高くなることを防止しつつ、短時間で高温薬液をウエハＷ全面に行き渡らせることができる。すなわち、吐出口から吐出した高温薬液がウエハＷ裏面の中心以外に当たるようになっているため、高温薬液はウエハＷ裏面の中心には直接は当たらず、薬液が当たった位置から広がって供給されるだけであるので、ウエハＷ裏面の中心の温度上昇が緩和される。しかも互いにウエハＷ裏面の中心からの距離が異なる位置に薬液が当たるように複数の吐出口が設けられているため、高温薬液を短時間でウエハＷ裏面の全面に到達させることができ、ウエハＷ裏面の面内温度差を小さくすることができる。このため、高温薬液による高いエッチング速度を維持しつつ、ウエハＷ裏面におけるエッチング量のばらつきを小さくしてエッチングの均一性を高めることができる。
【００３９】
また、吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、回転軸１２の内部に設けられた薬液吐出ノズル５のノズル孔に連続するように、薬液吐出ノズル５の上端部を構成するウエハ支持部１９に、薬液が所望の角度でウエハＷに供給されるように形成されており、薬液を吐出するための特別な部品を設ける必要がないので、回転プレートとウエハＷとの間の距離を小さくすることができる。また、回転軸１２の内部に設けられた薬液吐出ノズル５の一本のノズル孔１８に接続するように、吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃを所定の角度で設けるだけであるので、構造が簡単である。さらに、薬液吐出ノズル５の上端部がウエハ支持部１９になっており、そこに吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが形成されているので、これらを別個に設ける場合よりも部品点数を少なくすることができる。
【００４０】
以上のような高温薬液によるエッチング処理が終了後、高温薬液の供給を停止し、図５の（ｄ）に示すように、ウエハＷを３００〜１０００ｒｐｍ程度の回転数で回転させながらリンス液としての純水（ＤＩＷ）を薬液吐出ノズル５の吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃからウエハＷ裏面に供給してリンス処理を行う。その後、図５の（ｅ）に示すように、純水の供給を停止し、ウエハＷを５００〜１０００ｒｐｍ程度の回転数で回転して振り切り乾燥した後、図５の（ｆ）に示すように、保持部材１３を退避させ、薬液吐出ノズル５を上昇させて、ウエハ支持部１９によりウエハＷを上昇させ、図示しない搬送アームによりウエハＷを搬出する。
【００４１】
次に、本実施形態の効果を確認した実験について説明する。
ここでは、フッ酸（ＨＦ）によりウエハＷ裏面のＳｉＮ膜をエッチングした例について説明する。
【００４２】
ここでは、従来のウエハ裏面中心に薬液を吐出する薬液吐出ノズルを用いた常温（２５℃）のフッ酸（ＨＦ）によるエッチング（実験１）、同じく従来の薬液吐出ノズルを用いた高温（６０℃）フッ酸によるエッチング（実験２）、および本実施形態の薬液吐出ノズルを用いた高温（６０℃）フッ酸によるエッチング（実験３）を行った。このときの条件は、ウエハＷの回転数：１０００ｒｐｍ、フッ酸供給量：１．５Ｌ／ｍｉｎ、時間：３０ｓｅｃとした。
【００４３】
その際のエッチング量をウエハ裏面全面の４９点で測定した。その際のエッチング量の最大値（Ｍａｘ）、最小値（Ｍｉｎ）、平均値（Ａｖｅ）、レンジ（Ｒｅｎｇｅ）、ばらつき（Ｒｅｎｇｅ／２Ａｖｅ）を表１に示す。表１に示すように、従来の薬液吐出ノズルを用いても薬液温度が常温の場合（実験１）には、エッチング量の面内ばらつきは小さいが、エッチング量自体が極めて少ない。これに対して、薬液温度を６０℃にした実験２では、エッチング量が多くなるものの、ウエハ裏面中心のエッチング量が多く、外周部のエッチング量が少ないため、エッチング量のばらつきが１５．０％と極めて大きい値となった。これに対して、本実施形態の薬液吐出ノズルを用いて高温（６０℃）フッ酸によるエッチングを行った実験３では、エッチング量のばらつきが１０．１％とエッチングの面内均一性が高まることが確認された。また、エッチング量の平均値も実験２よりも高いものとなった。この結果から、本実施形態の効果が確認された。
【００４４】
【表１】
【００４５】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図７は本発明の第２の実施形態に係る薬液処理装置の概略構成を示す断面図である。本実施形態では、第１の実施形態と同様にウエハＷ裏面のエッチングを実施すると同時に、ウエハＷ表面（デバイス形成面）のエッチングも行う表裏面処理装置であり、図１の薬液処理装置と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の薬液処理装置１′は、図１に示す第１の実施形態の薬液処理装置１に、ウエハＷの表面に高温薬液を供給する表面薬液吐出ノズル８と、表面薬液吐出ノズル８へ高温薬液を供給する表面薬液供給機構６′が付加されている。
【００４７】
表面薬液吐出ノズル８は、ウエハＷ表面の上方に設けられ、図示しない駆動機構によりスキャン可能となっている。また、表面薬液供給機構６′は、表面薬液吐出ノズル８に接続された薬液配管４１と、この薬液配管４１に接続された高温薬液を貯留する高温薬液タンク４２と、薬液配管４１に設けられた開閉バルブ４３とを有している。高温薬液タンク４２にはヒーター４２ａが設けられ、図示しないコントローラによりヒーター４２ａを制御して高温薬液タンク４２内の薬液を所定の温度に保つようになっている。
【００４８】
薬液配管４１にはリンス液配管４４が接続されている。リンス液配管４４はリンス液である純水（ＤＩＷ）を供給する純水供給源４５に接続されている。リンス液配管４４には、開閉バルブ４６が設けられている。そして、純水供給源４５からリンス液配管４４および薬液配管４１を介して表面薬液吐出ノズル８に純水を供給し表面薬液吐出ノズル８から純水を吐出することにより、ウエハＷの表面に対して薬液処理後のリンス処理が行われるようになっている。
【００４９】
この第２の実施形態の薬液処理装置１′においては、スキャン可能な表面薬液吐出ノズル８を有しているので、ウエハＷ表面の温度の均一性が良好になるように表面薬液ノズル８をスキャンしながらウエハＷ表面に高温薬液を吐出することができる。例えば、温度が高くなりやすいウエハＷ表面の中心への高温薬液の供給時間をウエハＷ裏面の外周部よりも短くする等により温度均一性を高めることができる。
【００５０】
裏面側の薬液吐出ノズル５が従来のようにウエハＷ裏面の中心に高温薬液を吐出するタイプの場合には、上述したようにウエハＷ裏面の温度のばらつきが大きくなり、表面側にもその影響が及ぼされるため、表面側薬液吐出ノズル８をスキャンさせてもウエハＷ表面における温度の均一性に限界があり、ウエハＷ表面側において十分なエッチング均一性を得られないおそれがあったが、本実施形態では、裏面側の薬液吐出ノズル５には、ウエハＷの中心以外の、互いにウエハＷの中心からの距離が異なる位置に薬液が当たるように３つの吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられているため、ウエハＷ裏面の温度均一性を高めることができ、ウエハＷ表面のエッチング均一性をより高めることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、薬液吐出ノズル５に３つの吐出口を設けた例を示したが、吐出口は複数であればよく、２つでも４つ以上でもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、一つのノズル孔に複数の吐出口を設けた場合について示したが、複数のノズル孔を設け、各ノズル孔に複数の吐出口を設けてもよい。例えば、図８に示すように、薬液吐出ノズル５の内部に長手方向に沿って延びる３本のノズル孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃを設け、これらノズル孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃのそれぞれに、吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが接続されるようにし、薬液タンクからノズル孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃへ、それぞれ薬液配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介して個別的に薬液を供給するようにし、これら薬液配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃに個別的に流量制御器４９ａ、４９ｂ、４９ｃを設けるように構成することができる。これにより、各吐出孔から吐出する薬液の流量を別個に調整することができ、ウエハＷ裏面の温度制御をよりきめ細かく行うことができる。
【００５３】
さらに、エッチング対象膜と高温薬液の組み合わせは上記例に限るものではない。さらにまた、上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板等、他の基板に適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１、１′；薬液処理装置
２；ベースプレート
３；スピンチャック
４；回転機構
５；薬液吐出ノズル
６、６′；薬液供給機構
７；排液カップ
８；表面薬液吐出ノズル
１１；回転プレート
１２；回転軸
１３；保持ピン
１４；モータ
１８；ノズル孔
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ；吐出口
１９；ウエハ支持部
１９ａ；ウエハ支持ピン
２１；シリンダ機構
２２、４１；薬液配管
２３、４２；高温薬液タンク
２８；排液配管
３０；制御部
３１；コントローラ
３２；ユーザーインターフェース
３３；記憶部
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に形成された膜を高温の薬液でエッチング除去する薬液処理装置および薬液処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に形成された膜を薬液によりエッチング除去する処理が存在する。例えばハードマスクとして用いられるＳｉＮ膜をフッ酸で除去する処理や、Ｓｉ系膜をアンモニアやアンモニア過水（ＳＣ１）で除去する。
【０００３】
このような処理を枚葉式で行う場合、スピンチャックに保持したウエハを回転させながらウエハに薬液を供給するが、ウエハの裏面のエッチングにおいては、スピンチャックの中心から下方に延びる中空の回転軸の中にノズルを設け、このノズルから上方へ薬液を吐出し、回転しているウエハの裏面中心から外周に広げて薬液処理を行う（例えば特許文献１）。
【０００４】
ところで、このような薬液によるエッチング処理においては、処理のスループットを上昇させる観点から、常温よりも高温、例えば５０℃以上とした高温薬液を用いて、エッチング速度を上昇させることが行われている。しかしながら、上記特許文献１に開示された技術のように、ウエハの裏面中心に高温の薬液を吐出する場合には、ウエハの裏面中心では薬液温度が高く、ウエハの外周に広がっていく過程で薬液の温度が低下するため、ウエハ中心のエッチング量が大きくなり、ウエハの外周ではエッチング量が低下し、エッチングの均一性が低いという問題がある。そして、最近のウエハの大型化にともなって、このような傾向は益々顕著なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−３２６５６９号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高温の薬液による処理により基板の裏面をエッチングする際に、エッチングの均一性を高くすることができる薬液処理装置および薬液処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板に形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理装置であって、基板を裏面を下側にして水平にした状態で回転可能に保持する基板保持機構と、前記保持機構を鉛直に延びる中空の回転軸を介して回転させる回転機構と、下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する薬液吐出ノズルと、前記薬液吐出ノズルに薬液を供給する薬液供給機構とを具備し、前記薬液吐出ノズルは、薬液を吐出し、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる位置に前記高温薬液を当てる複数の吐出口を有することを特徴とする薬液処理装置を提供する。
【０００８】
上記第１の観点において、前記薬液吐出ノズルは、前記回転軸の中に設けられ、鉛直に延びるノズル孔を有し、前記複数の吐出口は、前記ノズル孔に接続されている構成とすることができる。
【０００９】
また、少なくとも一つの吐出口は、そこから吐出された薬液の基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後の基板裏面での薬液の広がりにより、薬液が基板裏面の中心に届くような位置になるように設けられている構成とすることができる。また、複数の薬液吐出口は、これらから吐出された薬液の基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後に基板裏面で薬液が広がった際に、基板裏面の熱履歴が面内で均一になる位置になるように設けられている構成とすることができる。この場合に、一つの吐出口から薬液が吐出され、基板裏面に当たって広がった際に温度が下がり始める位置に他の吐出口からの薬液が当たるようにすることにより、基板裏面の熱履歴を面内でより均一にすることができる。
【００１０】
また、前記薬液吐出ノズルは、その上端部が基板支持部となっており、昇降可能に設けられ、前記基板支持部に前記複数の吐出口が形成されており、前記薬液吐出ノズルを上昇させた搬送位置で前記支持部に対する基板の授受が行われ、かつ処理中には下降位置に位置され、処理後に上昇して基板を前記搬送位置に上昇させる構成とすることができる。
【００１１】
また、前記基板保持部に保持された基板の上方にスキャン可能に設けられ、基板表面に薬液を吐出する表面薬液吐出ノズルと、前記表面薬液吐出ノズルに薬液を供給する表面薬液供給機構とをさらに具備し、基板の表面および裏面に高温薬液を供給してエッチング処理を行う構成とすることができる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、基板に形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理方法であって、基板を裏面を下側にして水平にした状態で保持する工程と、その状態の基板を回転させつつ、下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する工程とを有し、前記高温薬液を供給する際に、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる複数の位置に前記高温薬液を当てることを特徴とする薬液処理方法を提供する。
【００１３】
上記第２の観点において、少なくとも一つの薬液が基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後の基板裏面での薬液の広がりにより、薬液が基板裏面の中心に届くような位置とすることができる。また、薬液が基板裏面に当たる前記複数の位置が、薬液が当たった後に基板裏面で薬液が広がった際に、基板裏面の熱履歴が面内で均一になる位置とすることができる。この場合に、基板裏面の一つの位置に薬液が当たって広がった際に温度が下がり始める位置が、薬液が当たる他の位置になるようにすることで、基板裏面の熱履歴が面内でより均一になるようにすることができる。
【００１４】
上記第２の観点において、基板裏面に高温薬液を供給する際に、基板表面に高温薬液をスキャンさせながら吐出させる工程をさらに有するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、裏面を下側にして水平にした状態にした基板を回転させつつ、薬液吐出ノズルにより下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する際に、薬液吐出ノズルとして、薬液を吐出し、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる位置に高温薬液を当てる複数の吐出口を有するものを用いたので、高温薬液が基板裏面の中心に当たって基板裏面中心の温度が高くなることを防止しつつ、短時間で高温薬液を基板全面に行き渡らせることができる。このため、基板裏面の面内温度差を小さくすることができ、高いエッチング速度でエッチングすることができる高温薬液により均一性の高いエッチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薬液処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の薬液処理装置に用いられた薬液吐出ノズルの断面図である。
【図３】図１の薬液処理装置に用いられた薬液吐出ノズルの平面図である。
【図４】図１の薬液処理装置に設けられた制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図１の薬液処理装置における処理動作を説明するための図である。
【図６】従来の薬液吐出ノズルの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る薬液処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】薬液吐出ノズルの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る薬液処理装置の概略構成を示す断面図である。ここでは、基板として半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）を用い、その裏面に形成された膜を高温薬液でエッチング除去する場合について説明する。
【００１９】
この薬液処理装置１は、チャンバ（図示せず）と、チャンバのベースとなるベースプレート２と、チャンバ内に設けられたスピンチャック（基板保持機構）３と、スピンチャック３を回転させる回転機構４と、薬液を吐出する薬液吐出ノズル５と、薬液吐出ノズル５に薬液を供給する薬液供給機構６と、排液を受け止める排液カップ７とを有している。
【００２０】
スピンチャック３は、回転プレート１１と、回転プレート１１の中央部に接続された回転軸１２と、回転プレート１１の周縁に３個等間隔で取り付けられたウエハＷを保持する保持ピン１３とを有している。保持ピン１３は、ウエハＷが回転プレート１１から浮いた状態で保持するようになっており、ウエハＷを保持する保持位置と後方に回動して保持を解除する解除位置との間で移動可能となっている。そして、スピンチャック３は、ウエハＷを裏面を下側にして水平にした状態で保持するようになっている。ここで、ウエハＷの裏面とは、ウエハＷのデバイスが形成されていない面をいう。
【００２１】
回転機構４は、モータ１４と、モータ１４により回転されるプーリー１５と、プーリー１５と回転軸１２の下端に巻き掛けられたベルト１６とを有し、モータ１４の回転によりプーリー１５およびベルト１６を介して回転軸１２を回転するようになっている。
【００２２】
回転軸１２は円筒状（中空）をなしベースプレート２を貫通して下方に延びている。回転プレート１１の中心部には、回転軸１２内の孔１２ａに連通する円形の孔１１ａが形成されている。そして、薬液吐出ノズル５は、孔１２ａおよび孔１１ａ内を昇降可能に設けられている。
【００２３】
図２、図３に示すように、薬液吐出ノズル５は、その内部に長手方向に沿って延びるノズル孔１８が形成されており、薬液吐出ノズル５の上端部を構成する後述するウエハ支持部１９には、ノズル孔１８に連続する３つの吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが接続されている。そして、薬液供給機構６からの薬液がノズル孔１８を介して上方に供給され、３つの吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃからウエハＷの裏面へ吐出されるようになっている。これら吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、ウエハＷ裏面の中心以外の、互いにウエハＷ裏面の中心からの距離が異なる位置に薬液が当たるように設けられている。
【００２４】
具体的には、吐出口１８ａは例えば４５°程度の角度で設けられ、ウエハＷ裏面の中心に近い位置に吐出した薬液が当たるようになっており、吐出口１８ｃは例えば５°程度の角度で設けられ、ウエハＷ裏面の外縁に近い位置に吐出した薬液が当たるようになっている。吐出口１８ｂは例えば１５°程度の角度で設けられ、上記２つの吐出口から吐出された薬液が当たる位置の中間位置に薬液が当たるようになっている。
【００２５】
これら吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、薬液がウエハＷの裏面に当たった後の薬液の広がりによって、薬液がウエハＷの裏面の全面を速やかに覆うように形成されることが好ましい。例えば、ウエハＷの直径が３００ｍｍの場合には、薬液が当たる位置を中心から１５ｍｍ、６０ｍｍ、１３０ｍｍの位置に設けることが好ましい。
【００２６】
少なくとも一つの吐出口、例えばウエハＷ裏面の中心に最も近い位置に薬液を吐出する吐出口１８ａは、そこから吐出された薬液がウエハＷの裏面に当たる位置が、薬液が当たった後のウエハＷ裏面での薬液の広がりにより、薬液がウエハＷ裏面の中心に届くような位置になるように設けられていることが好ましい。これにより、薬液はウエハＷ裏面の中心には当たらないが、薬液によりウエハ裏面の中心を洗浄することができる。
【００２７】
吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、これらから吐出された薬液のウエハＷ裏面に当たる位置が、薬液が当たった後にウエハＷ裏面で薬液が広がった際に、ウエハＷ裏面の熱履歴が面内で均一になる位置になるように設けられていることがより好ましい。具体的には、ある吐出口から吐出された薬液がウエハＷ裏面に当たって広がった際には、当たった部分の温度が最も高く、そこから所定距離だけ離れた位置で温度が下がり始めるから、一つの吐出口から薬液が吐出され、ウエハＷ裏面に当たって広がった際に温度が下がり始める位置に他の吐出口からの薬液が当たるようにすることにより、ウエハＷ裏面の熱履歴をより均一なものとすることができる。
【００２８】
薬液吐出ノズル５はウエハ昇降部材としての機能を兼備しており、薬液吐出ノズル５の上端部がウエハＷを支持するウエハ支持部１９となっている。ウエハ支持部１９は杯状に上方に広がっており、その上面には、ウエハＷを支持するための３本のウエハ支持ピン１９ａ（２本のみ図示）が設けられている。そして、薬液吐出ノズル５の下端には接続部材２０を介してシリンダ機構２１が接続されており、このシリンダ機構２１によって薬液吐出ノズル５を昇降させることによりウエハＷを昇降させてウエハＷのローディングおよびアンローディングが行われる。ウエハＷに薬液を供給する際には、ウエハ支持部１９は、その上面の高さ位置が回転プレート１１の上面の高さ位置とほぼ同じになるように位置調節される。
【００２９】
薬液供給機構６は、薬液吐出ノズル５の下端に接続された薬液配管２２と、この薬液配管２２に接続された高温薬液を貯留する高温薬液タンク２３と、薬液配管２２に設けられた開閉バルブ２４とを有している。高温薬液タンク２３にはヒーター２３ａが設けられ、図示しないコントローラによりヒーター２３ａを制御して高温薬液タンク２３内の薬液を所定の温度に保つようになっている。ここで、高温とは２０〜２５℃の常温よりも高い温度を意味し、典型的には５０℃以上をさす。ただし、あまり高くても薬液が揮発してしまうため、薬液によっても異なるが８０℃程度が上限となる。薬液としてはフッ酸（ＨＦ）、アンモニア、アンモニア過水（ＳＣ１）等を挙げることができる。これらのうちフッ酸（ＨＦ）はウエハＷに形成された膜がＳｉＮ膜のときに用いられ、アンモニアやアンモニア過水（ＳＣ１）はＳｉ系膜、例えばポリシリコン膜のときに用いられる。
【００３０】
薬液配管２２にはリンス液配管２５が接続されている。リンス液配管２５はリンス液である純水（ＤＩＷ）を供給する純水供給源２６に接続されている。リンス液配管２５には、開閉バルブ２７が設けられている。そして、純水供給源２６からリンス液配管２５および薬液配管２２を介して薬液吐出ノズル５のノズル孔１８に純水を供給し吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃから純水を吐出することにより、ウエハＷ裏面に対して薬液処理後のリンス処理が行われるようになっている。
【００３１】
排液カップ７は、回転プレート１１の外側に、回転プレート１１に保持されたウエハＷの周縁部を囲繞するように設けられており、ウエハＷから飛散した排液を受け止める機能を有している。排液カップ７の底部には排液口７ａが形成されており、排液口７ａには下方に延びる排液配管２８が接続されている。
【００３２】
薬液処理装置１は制御部３０を備えている。この制御部３０は、図４のブロック図に示すように、コントローラ３１と、ユーザーインターフェース３２と、記憶部３３とを有している。コントローラ３１は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなり、薬液処理装置１の各構成部、例えば開閉バルブ２４，２７、モータ１４、シリンダ機構２１等を制御する。ユーザーインターフェース３２はコントローラ３１に接続され、オペレータが薬液処理装置１を管理するためにコマンド等の入力操作を行うキーボードや、薬液処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる。記憶部３３もコントローラ３１に接続され、その中に薬液処理装置１の各構成部の制御対象を制御するためのプログラムや、薬液処理装置１に所定の処理を行わせるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。処理レシピは記憶部３３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、コントローラ３１は、必要に応じて、ユーザーインターフェース３２からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部３３から呼び出して実行させることで、コントローラ３１の制御下で、所定の処理が行われる。
【００３３】
次に、このような薬液処理装置１によりウエハＷ裏面の膜をエッチング除去する動作について説明する。
図５はこのようなウエハ裏面の膜をエッチング除去する際の動作を説明するための模式図である。
【００３４】
まず、図５の（ａ）に示すように、薬液吐出ノズル５を上昇させた状態で、図示しない搬送アームからウエハ支持部１９の支持ピン１９ａ上にウエハＷを受け渡す。次いで、図５の（ｂ）に示すように、薬液吐出ノズル５を、ウエハＷを保持部材１３により保持可能な位置まで下降させ、保持部材１３によりウエハＷをチャッキングする。
【００３５】
この状態で、図５の（ｃ）に示すように、回転機構４によりスピンチャック３をウエハＷとともに回転させながら、薬液吐出ノズル５から高温薬液を供給してエッチング処理を行う。このときのウエハＷの回転数は３００〜１０００ｒｐｍ程度とする。
【００３６】
このとき、薬液は３つの吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃからウエハＷの裏面へ吐出され、ウエハＷ裏面に当たった薬液はウエハＷの回転にともなってウエハＷ裏面の全面に広がり、エッチング処理が進行する。
【００３７】
従来は、図６に示すように、薬液吐出ノズル５として、ノズル孔１８の先端に１個の吐出口１８ｄが設けられ、吐出口１８ｄからウエハＷ裏面の中心に薬液を吐出するものが用いられていたが、このような薬液吐出ノズルを用いて高温薬液でエッチング処理を行う場合には、吐出した高温薬液はウエハＷの裏面中心に当たり続け、しかもウエハＷ裏面の中心は熱が逃げにくいので、その部分の温度は高くなるのに対し、ウエハＷの回転によりウエハＷ裏面の中心から外側に広がる薬液は外側に行くほど時間の経過により温度が低下し、しかもウエハＷ裏面の外周部分は熱が逃げやすいので、ウエハＷ裏面の温度は外側に行くほど中心に比べて温度が低下する。このため、ウエハＷ裏面の中央部と外周部とではエッチング量が大きく異なることとなる。特に、最近のウエハＷの大型化により、このような傾向が顕著となる。
【００３８】
これに対し、本実施形態の場合には、これら吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃはウエハＷ裏面の中心以外の、互いにウエハＷ裏面の中心からの距離が異なる位置に薬液が当たるように設けられているため、特定の箇所、特にウエハＷ裏面中心の温度が高くなることを防止しつつ、短時間で高温薬液をウエハＷ全面に行き渡らせることができる。すなわち、吐出口から吐出した高温薬液がウエハＷ裏面の中心以外に当たるようになっているため、高温薬液はウエハＷ裏面の中心には直接は当たらず、薬液が当たった位置から広がって供給されるだけであるので、ウエハＷ裏面の中心の温度上昇が緩和される。しかも互いにウエハＷ裏面の中心からの距離が異なる位置に薬液が当たるように複数の吐出口が設けられているため、高温薬液を短時間でウエハＷ裏面の全面に到達させることができ、ウエハＷ裏面の面内温度差を小さくすることができる。このため、高温薬液による高いエッチング速度を維持しつつ、ウエハＷ裏面におけるエッチング量のばらつきを小さくしてエッチングの均一性を高めることができる。
【００３９】
また、吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、回転軸１２の内部に設けられた薬液吐出ノズル５のノズル孔に連続するように、薬液吐出ノズル５の上端部を構成するウエハ支持部１９に、薬液が所望の角度でウエハＷに供給されるように形成されており、薬液を吐出するための特別な部品を設ける必要がないので、回転プレートとウエハＷとの間の距離を小さくすることができる。また、回転軸１２の内部に設けられた薬液吐出ノズル５の一本のノズル孔１８に接続するように、吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃを所定の角度で設けるだけであるので、構造が簡単である。さらに、薬液吐出ノズル５の上端部がウエハ支持部１９になっており、そこに吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが形成されているので、これらを別個に設ける場合よりも部品点数を少なくすることができる。
【００４０】
以上のような高温薬液によるエッチング処理が終了後、高温薬液の供給を停止し、図５の（ｄ）に示すように、ウエハＷを３００〜１０００ｒｐｍ程度の回転数で回転させながらリンス液としての純水（ＤＩＷ）を薬液吐出ノズル５の吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃからウエハＷ裏面に供給してリンス処理を行う。その後、図５の（ｅ）に示すように、純水の供給を停止し、ウエハＷを５００〜１０００ｒｐｍ程度の回転数で回転して振り切り乾燥した後、図５の（ｆ）に示すように、保持部材１３を退避させ、薬液吐出ノズル５を上昇させて、ウエハ支持部１９によりウエハＷを上昇させ、図示しない搬送アームによりウエハＷを搬出する。
【００４１】
次に、本実施形態の効果を確認した実験について説明する。
ここでは、フッ酸（ＨＦ）によりウエハＷ裏面のＳｉＮ膜をエッチングした例について説明する。
【００４２】
ここでは、従来のウエハ裏面中心に薬液を吐出する薬液吐出ノズルを用いた常温（２５℃）のフッ酸（ＨＦ）によるエッチング（実験１）、同じく従来の薬液吐出ノズルを用いた高温（６０℃）フッ酸によるエッチング（実験２）、および本実施形態の薬液吐出ノズルを用いた高温（６０℃）フッ酸によるエッチング（実験３）を行った。このときの条件は、ウエハＷの回転数：１０００ｒｐｍ、フッ酸供給量：１．５Ｌ／ｍｉｎ、時間：３０ｓｅｃとした。
【００４３】
その際のエッチング量をウエハ裏面全面の４９点で測定した。その際のエッチング量の最大値（Ｍａｘ）、最小値（Ｍｉｎ）、平均値（Ａｖｅ）、レンジ（Ｒｅｎｇｅ）、ばらつき（Ｒｅｎｇｅ／２Ａｖｅ）を表１に示す。表１に示すように、従来の薬液吐出ノズルを用いても薬液温度が常温の場合（実験１）には、エッチング量の面内ばらつきは小さいが、エッチング量自体が極めて少ない。これに対して、薬液温度を６０℃にした実験２では、エッチング量が多くなるものの、ウエハ裏面中心のエッチング量が多く、外周部のエッチング量が少ないため、エッチング量のばらつきが１５．０％と極めて大きい値となった。これに対して、本実施形態の薬液吐出ノズルを用いて高温（６０℃）フッ酸によるエッチングを行った実験３では、エッチング量のばらつきが１０．１％とエッチングの面内均一性が高まることが確認された。また、エッチング量の平均値も実験２よりも高いものとなった。この結果から、本実施形態の効果が確認された。
【００４４】
【表１】
【００４５】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図７は本発明の第２の実施形態に係る薬液処理装置の概略構成を示す断面図である。本実施形態では、第１の実施形態と同様にウエハＷ裏面のエッチングを実施すると同時に、ウエハＷ表面（デバイス形成面）のエッチングも行う表裏面処理装置であり、図１の薬液処理装置と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の薬液処理装置１′は、図１に示す第１の実施形態の薬液処理装置１に、ウエハＷの表面に高温薬液を供給する表面薬液吐出ノズル８と、表面薬液吐出ノズル８へ高温薬液を供給する表面薬液供給機構６′が付加されている。
【００４７】
表面薬液吐出ノズル８は、ウエハＷ表面の上方に設けられ、図示しない駆動機構によりスキャン可能となっている。また、表面薬液供給機構６′は、表面薬液吐出ノズル８に接続された薬液配管４１と、この薬液配管４１に接続された高温薬液を貯留する高温薬液タンク４２と、薬液配管４１に設けられた開閉バルブ４３とを有している。高温薬液タンク４２にはヒーター４２ａが設けられ、図示しないコントローラによりヒーター４２ａを制御して高温薬液タンク４２内の薬液を所定の温度に保つようになっている。
【００４８】
薬液配管４１にはリンス液配管４４が接続されている。リンス液配管４４はリンス液である純水（ＤＩＷ）を供給する純水供給源４５に接続されている。リンス液配管４４には、開閉バルブ４６が設けられている。そして、純水供給源４５からリンス液配管４４および薬液配管４１を介して表面薬液吐出ノズル８に純水を供給し表面薬液吐出ノズル８から純水を吐出することにより、ウエハＷの表面に対して薬液処理後のリンス処理が行われるようになっている。
【００４９】
この第２の実施形態の薬液処理装置１′においては、スキャン可能な表面薬液吐出ノズル８を有しているので、ウエハＷ表面の温度の均一性が良好になるように表面薬液ノズル８をスキャンしながらウエハＷ表面に高温薬液を吐出することができる。例えば、温度が高くなりやすいウエハＷ表面の中心への高温薬液の供給時間をウエハＷ裏面の外周部よりも短くする等により温度均一性を高めることができる。
【００５０】
裏面側の薬液吐出ノズル５が従来のようにウエハＷ裏面の中心に高温薬液を吐出するタイプの場合には、上述したようにウエハＷ裏面の温度のばらつきが大きくなり、表面側にもその影響が及ぼされるため、表面側薬液吐出ノズル８をスキャンさせてもウエハＷ表面における温度の均一性に限界があり、ウエハＷ表面側において十分なエッチング均一性を得られないおそれがあったが、本実施形態では、裏面側の薬液吐出ノズル５には、ウエハＷの中心以外の、互いにウエハＷの中心からの距離が異なる位置に薬液が当たるように３つの吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられているため、ウエハＷ裏面の温度均一性を高めることができ、ウエハＷ表面のエッチング均一性をより高めることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、薬液吐出ノズル５に３つの吐出口を設けた例を示したが、吐出口は複数であればよく、２つでも４つ以上でもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、一つのノズル孔に複数の吐出口を設けた場合について示したが、複数のノズル孔を設け、各ノズル孔に複数の吐出口を設けてもよい。例えば、図８に示すように、薬液吐出ノズル５の内部に長手方向に沿って延びる３本のノズル孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃを設け、これらノズル孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃのそれぞれに、吐出口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが接続されるようにし、薬液タンクからノズル孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃへ、それぞれ薬液配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介して個別的に薬液を供給するようにし、これら薬液配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃに個別的に流量制御器４９ａ、４９ｂ、４９ｃを設けるように構成することができる。これにより、各吐出孔から吐出する薬液の流量を別個に調整することができ、ウエハＷ裏面の温度制御をよりきめ細かく行うことができる。
【００５３】
さらに、エッチング対象膜と高温薬液の組み合わせは上記例に限るものではない。さらにまた、上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板等、他の基板に適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１、１′；薬液処理装置
２；ベースプレート
３；スピンチャック
４；回転機構
５；薬液吐出ノズル
６、６′；薬液供給機構
７；排液カップ
８；表面薬液吐出ノズル
１１；回転プレート
１２；回転軸
１３；保持ピン
１４；モータ
１８；ノズル孔
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ；吐出口
１９；ウエハ支持部
１９ａ；ウエハ支持ピン
２１；シリンダ機構
２２、４１；薬液配管
２３、４２；高温薬液タンク
２８；排液配管
３０；制御部
３１；コントローラ
３２；ユーザーインターフェース
３３；記憶部
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理装置であって、
基板を裏面を下側にして水平にした状態で回転可能に保持する基板保持機構と、
前記保持機構を鉛直に延びる中空の回転軸を介して回転させる回転機構と、
下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する薬液吐出ノズルと、
前記薬液吐出ノズルに薬液を供給する薬液供給機構と
を具備し、
前記薬液吐出ノズルは、薬液を吐出し、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる位置に前記高温薬液を当てる複数の吐出口を有することを特徴とする薬液処理装置。
【請求項２】
前記薬液吐出ノズルは、前記回転軸の中に設けられ、鉛直に延びるノズル孔を有し、前記複数の吐出口は、前記ノズル孔に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の薬液処理装置。
【請求項３】
少なくとも一つの吐出口は、そこから吐出された薬液の基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後の基板裏面での薬液の広がりにより、薬液が基板裏面の中心に届くような位置になるように設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薬液処理装置。
【請求項４】
複数の薬液吐出口は、これらから吐出された薬液の基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後に基板裏面で薬液が広がった際に、基板裏面の熱履歴が面内で均一になる位置になるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薬液処理装置。
【請求項５】
一つの吐出口から薬液が吐出され、基板裏面に当たって広がった際に温度が下がり始める位置に他の吐出口からの薬液が当たるようにすることを特徴とする請求項４に記載の薬液処理装置。
【請求項６】
前記薬液吐出ノズルは、その上端部が基板支持部となっており、昇降可能に設けられ、前記基板支持部に前記複数の吐出口が形成されており、前記薬液吐出ノズルを上昇させた搬送位置で前記支持部に対する基板の授受が行われ、かつ処理中には下降位置に位置され、処理後に上昇して基板を前記搬送位置に上昇させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薬液処理装置。
【請求項７】
前記基板保持部に保持された基板の上方にスキャン可能に設けられ、基板表面に薬液を吐出する表面薬液吐出ノズルと、前記表面薬液吐出ノズルに薬液を供給する表面薬液供給機構とをさらに具備し、基板の表面および裏面に高温薬液を供給してエッチング処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薬液処理装置。
【請求項８】
基板に形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理方法であって、
基板を裏面を下側にして水平にした状態で保持する工程と、
その状態の基板を回転させつつ、下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する工程とを有し、
前記高温薬液を供給する際に、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる複数の位置に前記高温薬液を当てることを特徴とする薬液処理方法。
【請求項９】
少なくとも一つの薬液が基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後の基板裏面での薬液の広がりにより、薬液が基板裏面の中心に届くような位置であることを特徴とする請求項８に記載の薬液処理方法。
【請求項１０】
薬液が基板裏面に当たる前記複数の位置が、薬液が当たった後に基板裏面で薬液が広がった際に、基板裏面の熱履歴が面内で均一になる位置であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の薬液処理方法。
【請求項１１】
基板裏面の一つの位置に薬液が当たって広がった際に温度が下がり始める位置が、薬液が当たる他の位置になるようにすることを特徴とする請求項１０に記載の薬液処理方法。
【請求項１２】
基板裏面に高温薬液を供給する際に、基板表面に高温薬液をスキャンさせながら吐出させる工程をさらに有することを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の薬液処理方法。
【請求項１】
基板に形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理装置であって、
基板を裏面を下側にして水平にした状態で回転可能に保持する基板保持機構と、
前記保持機構を鉛直に延びる中空の回転軸を介して回転させる回転機構と、
下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する薬液吐出ノズルと、
前記薬液吐出ノズルに薬液を供給する薬液供給機構と
を具備し、
前記薬液吐出ノズルは、薬液を吐出し、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる位置に前記高温薬液を当てる複数の吐出口を有することを特徴とする薬液処理装置。
【請求項２】
前記薬液吐出ノズルは、前記回転軸の中に設けられ、鉛直に延びるノズル孔を有し、前記複数の吐出口は、前記ノズル孔に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の薬液処理装置。
【請求項３】
少なくとも一つの吐出口は、そこから吐出された薬液の基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後の基板裏面での薬液の広がりにより、薬液が基板裏面の中心に届くような位置になるように設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薬液処理装置。
【請求項４】
複数の薬液吐出口は、これらから吐出された薬液の基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後に基板裏面で薬液が広がった際に、基板裏面の熱履歴が面内で均一になる位置になるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薬液処理装置。
【請求項５】
一つの吐出口から薬液が吐出され、基板裏面に当たって広がった際に温度が下がり始める位置に他の吐出口からの薬液が当たるようにすることを特徴とする請求項４に記載の薬液処理装置。
【請求項６】
前記薬液吐出ノズルは、その上端部が基板支持部となっており、昇降可能に設けられ、前記基板支持部に前記複数の吐出口が形成されており、前記薬液吐出ノズルを上昇させた搬送位置で前記支持部に対する基板の授受が行われ、かつ処理中には下降位置に位置され、処理後に上昇して基板を前記搬送位置に上昇させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薬液処理装置。
【請求項７】
前記基板保持部に保持された基板の上方にスキャン可能に設けられ、基板表面に薬液を吐出する表面薬液吐出ノズルと、前記表面薬液吐出ノズルに薬液を供給する表面薬液供給機構とをさらに具備し、基板の表面および裏面に高温薬液を供給してエッチング処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薬液処理装置。
【請求項８】
基板に形成された膜を高温薬液によるエッチングにより除去する薬液処理方法であって、
基板を裏面を下側にして水平にした状態で保持する工程と、
その状態の基板を回転させつつ、下方から上方に向けて高温薬液を吐出して基板裏面に高温薬液を供給する工程とを有し、
前記高温薬液を供給する際に、基板裏面の中心以外の、互いに基板裏面の中心からの距離が異なる複数の位置に前記高温薬液を当てることを特徴とする薬液処理方法。
【請求項９】
少なくとも一つの薬液が基板裏面に当たる位置が、薬液が当たった後の基板裏面での薬液の広がりにより、薬液が基板裏面の中心に届くような位置であることを特徴とする請求項８に記載の薬液処理方法。
【請求項１０】
薬液が基板裏面に当たる前記複数の位置が、薬液が当たった後に基板裏面で薬液が広がった際に、基板裏面の熱履歴が面内で均一になる位置であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の薬液処理方法。
【請求項１１】
基板裏面の一つの位置に薬液が当たって広がった際に温度が下がり始める位置が、薬液が当たる他の位置になるようにすることを特徴とする請求項１０に記載の薬液処理方法。
【請求項１２】
基板裏面に高温薬液を供給する際に、基板表面に高温薬液をスキャンさせながら吐出させる工程をさらに有することを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の薬液処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１９２８７５（Ｐ２０１０−１９２８７５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８２４６６（Ｐ２００９−２８２４６６）
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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