專利名稱：濕式處理裝置以及濕式處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對半導(dǎo)體基板等進(jìn)行濕式清洗、用濕式藥液進(jìn)行蝕刻的濕式處理裝置以及濕式處理方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件等精密基板的制造中，清洗和蝕刻等濕式處理是不可或缺的工序。 為了實(shí)現(xiàn)節(jié)約清洗液、節(jié)省清洗裝置的占地面積，近年來，開展了單片式濕式處理裝置的開發(fā)。在大多數(shù)單片式濕式處理裝置中，具有使被處理基板保持在水平狀態(tài)下，且可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)保持單元。作為被處理基板的保持方法，如專利文獻(xiàn)1公開的那樣，能夠?qū)⒈惶幚砘迮c旋轉(zhuǎn)工作臺以非接觸的方式保持的、利用了伯努利(Bernoulli)定理的伯努利吸盤是有效的。伯努利吸盤是通過在被處理基板的背面(下表面)，使氣體從基板中心流向基板周邊，根據(jù)伯努利定理使被處理基板的背面為負(fù)壓，從而吸住被處理基板。為了在這樣的伯努利吸盤中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地吸住，需要從被處理基板的中心軸軸對稱地流過氣體。但是，在該情況下，由于被處理基板的背面為負(fù)壓，所以被處理基板會因表面與背面的壓力差而向下方彎曲凹陷。專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-85242號公報。若通過伯努利吸盤向中央部稍凹陷的被處理基板供給濕式處理液，則存在濕式處理液停留于被處理基板的中央部，特別是被處理基板中央部的工序均勻性惡化的問題。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠防止由于伯努利吸盤的使用而導(dǎo)致被處理基板的工藝均勻性的惡化的濕式處理裝置以及濕式處理方法。根據(jù)本發(fā)明的第1方式，提供一種將被處理基板保持在工作臺上，使上述工作臺旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行濕式處理的濕式處理裝置。在本濕式處理裝置中，上述被處理基板構(gòu)成為通過其中心從上述工作臺的旋轉(zhuǎn)中心偏離，并且至少使用向該被處理基板的背面排放氣體的伯努利吸盤來將其保持在上述工作臺上，從而隨著上述工作臺的旋轉(zhuǎn)，上述被處理基板偏心旋轉(zhuǎn)，在上述工作臺內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸部分設(shè)置有用于上述伯努利吸盤的第一氣體供給路，在上述工作臺還設(shè)置有與上述第一氣體供給路連通，且用于向上述被處理基板的背面導(dǎo)入氣體的第二氣體供給路，該第二氣體供給路相對于上述被處理基板的中心軸呈軸對稱。在基于上述方式的濕式處理裝置中優(yōu)選的方式如下。上述伯努利吸盤在下述區(qū)域中帶有凹陷部分，即在上述工作臺的上表面、且與包含處于保持狀態(tài)的上述被處理基板的背面的中央部的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域。上述凹陷部分由設(shè)置在上述工作臺的上表面的環(huán)狀突起形成，該環(huán)狀突起具有下述剖面形成，即處于保持狀態(tài)的上述被處理基板與該環(huán)狀突起的上表面之間的距離隨著從上述被處理基板的內(nèi)側(cè)向外側(cè)而逐漸變小。
上述第一氣體供給路形成為相對于上述工作臺的中心呈軸對稱。在上述工作臺的、與上述被處理基板的周邊對應(yīng)的位置上，設(shè)置有多個固定銷，通過這些多個固定銷，上述被處理基板被保持在上述工作臺上的規(guī)定的位置。上述工作臺的旋轉(zhuǎn)中心與上述被處理基板的中心之間的距離A和上述被處理基板的直徑B在C = 0. 0375士0. 0045時滿足A = CXB的關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的其它方式，提供一種濕式處理方法，其特征在于，通過設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸部分的第一氣體供給路，將伯努利吸盤用的氣體導(dǎo)入用于保持被處理基板的上述旋轉(zhuǎn)工作臺內(nèi)的中央部，將所導(dǎo)入的氣體通過與上述第一氣體供給路連通且相對于上述被處理基板的中心軸呈軸對稱地設(shè)置的第二氣體供給路后，向上述被處理基板的背面?zhèn)裙┙o，從而保持上述被處理基板，通過使上述旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)，使上述被處理基板以其中心從上述旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)中心偏離的狀態(tài)進(jìn)行偏心旋轉(zhuǎn)，在使進(jìn)行上述偏心旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，進(jìn)行上述被處理基板的濕式處理。在基于上述的其它方式的濕式處理方法中優(yōu)選方式如下。在上述工作臺的上面、且與包含處于保持狀態(tài)的上述被處理基板的背面的中央部的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域形成環(huán)狀突起，使該環(huán)狀突起的剖面形狀成為處于保持狀態(tài)的上述被處理基板與該環(huán)狀突起的上表面之間的距離隨著從上述被處理基板的內(nèi)側(cè)向外側(cè)而逐漸變小，并且使向上述被處理基板的背面?zhèn)裙┙o的氣體的流速在上述被處理基板的外側(cè)比上述被處理基板的內(nèi)側(cè)大。根據(jù)本發(fā)明，在單片式的基板濕式處理裝置中，提高工序均勻性。
圖1是應(yīng)用了本發(fā)明的濕式處理裝置的工作臺周邊部分的縱向剖視圖(圖la)以及俯視圖(圖lb)。圖2是內(nèi)置圖1所示的工作臺的濕式處理裝置的縱向剖視圖(圖2a)以及俯視圖 (圖 2b)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例參照圖1對本發(fā)明的濕式處理裝置的第1實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1是具有伯努利吸盤的濕式處理裝置的工作臺周邊部分的縱向剖視圖(圖la)以及俯視圖(圖lb)。濕式處理裝置將直徑300mm的圓形的被處理基板107保持在圓形的工作臺101 上，并使工作臺101旋轉(zhuǎn)從而進(jìn)行濕式處理。工作臺101以固定中心軸102為中心旋轉(zhuǎn)。以 112表示的被處理基板107的中心和以111表示的工作臺101的中心相距11. 25mm。S卩，工作臺101的中心111和被處理基板107的中心112的距離，即偏心量A和被處理基板107 的直徑B在C = 0. 0375時，滿足A = CXB的關(guān)系。103是用于伯努利吸盤的惰性氣體導(dǎo)入口。110是用于伯努利吸盤的惰性氣體、這里是氮?dú)獾牡谝粴怏w供給路，其被工作臺下部的圓筒內(nèi)壁和固定中心軸102的外壁包圍，形成相對于工作臺101的中心111軸對稱的圓筒狀空間。圓筒狀的第1氣體供給路110與形成于工作臺101內(nèi)的中央部的空間104連通。在形成空間104的工作臺101的上表面壁形成有第二氣體供給路105。第二氣體供給路105 是用于向放置在工作臺101上的被處理基板107的背面導(dǎo)入伯努利吸盤用的惰性氣體的氣體供給路。這里是由直徑3mm的多個孔相對被處理基板107的中心112大致軸對稱地配置形成。被處理基板107被伯努利吸盤保持，同時也被固定在靠近工作臺101的上表面的外周的多個固定銷106保持。S卩，在工作臺101的上表面的外周附近，圓形排列有大致向垂直方向突出的多個銷106，來將被處理基板107的周圍支承。由多個銷106形成的圓形的中心與要支承的被處理基板107的中心112 —致。另外，在基于多個銷106的圓形內(nèi)側(cè)的工作臺上表面配置有環(huán)狀突起113。至少環(huán)狀突起113的內(nèi)徑比被處理基板107的外徑小。 環(huán)狀突起113的剖面形狀可任意，但優(yōu)選環(huán)狀突起上表面與被處理基板107的間隙隨著從被處理基板107的內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐漸變小的情況。工作臺101在其上表面放置有被處理基板 107的狀態(tài)下通過馬達(dá)(省略圖示)旋轉(zhuǎn)。該濕式處理裝置的特征在于，通過將工作臺101的旋轉(zhuǎn)中心111與被處理基板107 的中心112偏離地配置，隨著工作臺101的旋轉(zhuǎn)，被處理基板107偏心旋轉(zhuǎn)。在工作臺101 的上表面載置被處理基板107，使工作臺101旋轉(zhuǎn)。在該狀態(tài)下，通過惰性氣體導(dǎo)入口 103 導(dǎo)入惰性氣體，并經(jīng)由第一氣體供給路110以及空間104，從第二氣體供給路105將惰性氣體以規(guī)定的流量向被處理基板107的背面(下表面)噴射。這樣，被處理基板107從工作臺101的上表面以及環(huán)狀突起113離開并浮起，惰性氣體從第二氣體供給路105流過工作臺101與被處理基板107的間隙114而流向被處理基板107的背面。并且，在被處理基板 107的外周附近，惰性氣體經(jīng)由環(huán)狀突起113的上表面與被處理基板107的間隙向被處理基板107的周圍流出。此時，惰性氣體因被處理基板107與工作臺101之間的間隙比較窄，流速變得比較快，特別是在環(huán)狀突起113的位置，與被處理基板107之間的間隙變得非常小， 因此流速變得非常大。另一方面，惰性氣體在流出到被處理基板107外后，由于向被處理基板107的外方擴(kuò)散所以流速變小。因此，根據(jù)伯努利定理，被處理基板107的背面?zhèn)?下表面?zhèn)?的壓力與被處理基板107的表面?zhèn)?上表面?zhèn)?相比成為負(fù)壓。其結(jié)果，被處理基板107被向下方吸引，沿著旋轉(zhuǎn)的工作臺101的上表面以非接觸的方式被吸住。尤其，如果有環(huán)狀突起113， 則與無環(huán)狀突起的情況相比，在環(huán)狀突起113部分的氣體流速變大，因此被處理基板107的背面?zhèn)扰c表面?zhèn)鹊膲毫Σ钭兇?，保持被處理基?07的力變大。惰性氣體的流量是被處理基板107能夠生成基于伯努利定理的負(fù)壓的流量，其因被處理基板107的大小和重量而不同，但在被處理基板107為直徑200mm至300mm、厚度 0. 7mm的硅晶片時，優(yōu)選50升/分鐘左右。接下來，利用圖2詳細(xì)說明向被處理基板供給清洗液的方法。圖2是內(nèi)置圖1所示的工作臺101的濕式處理裝置的縱向剖視圖(圖2a)以及俯視圖(圖2b)。在本實(shí)施例中，工作臺101被收納在處理容器201內(nèi)。處理容器201在其上方具有噴淋板209。該濕式處理裝置通過從噴淋板209向遮擋大氣的處理容器201內(nèi)供給高純度的氮?dú)獾龋軌驅(qū)怏w進(jìn)行精密控制。由此，例如在硅晶片的清洗時，能夠防止晶片表面的自然氧化膜形成。在處理容器201內(nèi)配置有清洗液供給管202、203。清洗液供給管202、203以被固定在清洗液噴射臂205的上側(cè)，且位于被處理基板107的上方的方式與上部噴嘴206、207 分別連結(jié)，清洗液噴射臂205借助旋轉(zhuǎn)支承部204能夠在處理容器201內(nèi)轉(zhuǎn)動。在旋轉(zhuǎn)支承部204的下方配置有驅(qū)動馬達(dá)208，通過使驅(qū)動馬達(dá)208驅(qū)動，清洗液噴射臂205以旋轉(zhuǎn)支承部204為中心在被處理基板107的上方進(jìn)行圓弧運(yùn)動。然后，若從清洗液供給管202、 203供給清洗液，則能夠從上部噴嘴206、207向被處理基板107的被清洗面分別噴射所希望的清洗液。在本實(shí)施例中，進(jìn)行硅晶片的高速蝕刻。使用的蝕刻液是氟硝醋酸溶液(HF :30重量％，HNO3 21重量％，CH3COOH 10重量％，H2O 39重量％ )。使工作臺101以200轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)，將上部噴嘴206設(shè)定在距硅晶片90mm的位置(高度)處，使其以50° /秒進(jìn)行圓弧運(yùn)動。將蝕刻液的溫度設(shè)為30°C。通過伯努利吸盤被保持在工作臺101的硅晶片隨著工作臺101的旋轉(zhuǎn)而偏心旋轉(zhuǎn)。通過偏心旋轉(zhuǎn)，硅晶片的中心點(diǎn)以偏心量(工作臺101的中心和硅晶片的中心距離)A= 11. 25mm為旋轉(zhuǎn)(回旋)半徑，持續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(回旋)運(yùn)動。 使上部噴嘴206 —邊進(jìn)行圓弧運(yùn)動一邊對偏心旋轉(zhuǎn)的硅晶片供給蝕刻液。本發(fā)明者們在使這樣的硅晶片偏心旋轉(zhuǎn)時，如以下說明那樣，發(fā)現(xiàn)蝕刻率的均勻性戲劇性地提高的情況。在偏心量A = Omm,即、不使硅晶片偏心地旋轉(zhuǎn)時的硅晶片內(nèi)的蝕刻率平均值以及面內(nèi)均勻性(以(蝕刻最大值-蝕刻最小值)/(蝕刻平均值)定義)分別是192.8μπι/分鐘以及128. 1%。尤其，在硅晶片中心點(diǎn)蝕刻率非常高，使面內(nèi)均勻性惡化。其起因于硅晶片背面因伯努利吸盤而成為負(fù)壓，因此硅晶片稍許彎曲，若從硅晶片表面觀察，則為中央部凹陷，導(dǎo)致蝕刻液停留在硅晶片中央部，進(jìn)而導(dǎo)致中央部的蝕刻率與周邊部相比上升。另一方面，在偏心量A= 11. 25mm的情況下進(jìn)行硅晶片的偏心旋轉(zhuǎn)時，蝕刻率平均值以及面內(nèi)均勻性分別為188. 0 μ m/分鐘、47. 1 %，能夠使蝕刻率不下降太多，而使面內(nèi)均勻性提高。另外，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)在偏心量A和硅晶片的直徑B在C = 0.0375士0.0045時滿足A = CXB的關(guān)系時，面內(nèi)均勻性提高的效果較大。換句話說，通過使用于向硅晶片背面導(dǎo)入氣體的第二氣體供給路105(圖1)相對硅晶片中心軸呈軸對稱，使硅晶片的彎曲以硅晶片中心為中心凹陷，并且從工作臺旋轉(zhuǎn)中心偏離，而使硅晶片中心(凹陷的中心)與旋轉(zhuǎn)中心偏離，從而能夠使蝕刻率的均勻性提高。另一方面，為了不使工作臺旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)復(fù)雜化就能簡便地將伯努利吸盤用的惰性氣體供給至工作臺101的上表面，優(yōu)選第一氣體供給路 110相對工作臺101的中心111呈軸對稱。以上，對通過使硅晶片偏心旋轉(zhuǎn)來提高蝕刻率的均勻性的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但不言而喻，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。在權(quán)利要求記載的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，能夠?qū)Ρ景l(fā)明的構(gòu)成和詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的各種變更。
權(quán)利要求
1.一種濕式處理裝置，是一種將被處理基板保持在工作臺上，并使上述工作臺旋轉(zhuǎn)從而進(jìn)行濕式處理的濕式處理裝置，其特征在于，上述被處理基板構(gòu)成為通過其中心從上述工作臺的旋轉(zhuǎn)中心偏離，并且至少使用向該被處理基板的背面排放氣體的伯努利吸盤將其保持在上述工作臺上，從而上述被處理基板隨著上述工作臺的旋轉(zhuǎn)而偏心旋轉(zhuǎn)，在上述工作臺內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸部分設(shè)置有上述伯努利吸盤所使用的第一氣體供給路，在上述工作臺還設(shè)置有與上述第一氣體供給路連通，并用于向上述被處理基板的背面導(dǎo)入氣體的第二氣體供給路，該第二氣體供給路相對于上述被處理基板的中心軸呈軸對稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕式處理裝置，其特征在于，上述伯努利吸盤在上述工作臺的上表面的下述區(qū)域具有凹陷部分，即與包含處于保持狀態(tài)的上述被處理基板的背面的中央部的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕式處理裝置，其特征在于，上述凹陷部分由設(shè)置在上述工作臺的上表面的環(huán)狀突起形成，該環(huán)狀突起具有下述那樣的剖面形狀，即處于保持狀態(tài)的上述被處理基板與該環(huán)狀突起的上表面之間的距離隨著從上述被處理基板的內(nèi)側(cè)向外側(cè)而逐漸變小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的濕式處理裝置，其特征在于，上述第一氣體供給路形成為相對于上述工作臺的中心呈軸對稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的濕式處理裝置，其特征在于，在上述工作臺的上表面中的、與上述被處理基板的周邊對應(yīng)的位置上設(shè)置有多個固定銷，通過這些多個固定銷，上述被處理基板被保持在上述工作臺上的規(guī)定的位置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的濕式處理裝置，其特征在于，上述工作臺的旋轉(zhuǎn)中心與上述被處理基板的中心之間的距離A和上述被處理基板的直徑B在C = 0. 0375士0. 0045時滿足A = CXB的關(guān)系。
7.一種濕式處理方法，其特征在于，通過設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸部分的第一氣體供給路，將伯努利吸盤用的氣體導(dǎo)入用于保持被處理基板的上述旋轉(zhuǎn)工作臺內(nèi)的中央部，使導(dǎo)入的氣體與上述第一氣體供給路連通，且通過相對于上述被處理基板的中心軸呈軸對地設(shè)置的第二氣體供給路后，向上述被處理基板的背面?zhèn)裙┙o，從而保持上述被處理基板，通過使上述旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)，使上述被處理基板以其中心從上述旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)中心偏離的狀態(tài)進(jìn)行偏心旋轉(zhuǎn)，在上述偏心旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，進(jìn)行上述被處理基板的濕式處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濕式處理方法，其特征在于，在上述工作臺的上表面、且與包含處于保持狀態(tài)的上述被處理基板的背面的中央部的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域形成環(huán)狀突起，并使該環(huán)狀突起的剖面形狀成為處于保持狀態(tài)的上述被處理基板與該環(huán)狀突起的上表面之間的距離隨著從上述被處理基板的內(nèi)側(cè)向外側(cè)而逐漸變小，從而使向上述被處理基板的背面?zhèn)裙┙o的氣體的流速在上述被處理基板的外側(cè)比在上述被處理基板的內(nèi)側(cè)大。
全文摘要
一種濕式處理裝置，其將被處理基板保持在工作臺上，并使上述工作臺旋轉(zhuǎn)從而進(jìn)行濕式處理。上述被處理基板通過其中心從上述工作臺的旋轉(zhuǎn)中心偏離，并且使用向該被處理基板的背面排放惰性氣體的伯努利吸盤將其保持在上述工作臺上，從而隨著上述工作臺的旋轉(zhuǎn)，上述被處理基板偏心旋轉(zhuǎn)。在上述工作臺內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸部分設(shè)置有用于上述伯努利吸盤的第一氣體供給路，在上述工作臺中還設(shè)置有與上述第一氣體供給路連通，且用于向上述被處理基板的背面導(dǎo)入惰性氣體的第二氣體供給路，該第二氣體供給路相對于上述被處理基板的中心軸呈軸對稱。
文檔編號H01L21/306GK102473626SQ20108002979
公開日2012年5月23日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者吉川和博, 后藤哲也, 大見忠弘, 村川順之, 松岡孝明, 根本剛直 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社, 國立大學(xué)法人東北大學(xué)