JPH04154122A - 基板処理装置及び同方法 - Google Patents

基板処理装置及び同方法

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JPH04154122A
JPH04154122A JP2277677A JP27767790A JPH04154122A JP H04154122 A JPH04154122 A JP H04154122A JP 2277677 A JP2277677 A JP 2277677A JP 27767790 A JP27767790 A JP 27767790A JP H04154122 A JPH04154122 A JP H04154122A
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    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0402Apparatus for fluid treatment
    • H10P72/0404Apparatus for fluid treatment for general liquid treatment, e.g. etching followed by cleaning

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  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、流体(主に液体)を用いた基板の処理装置に
および処理方法に関するもので、特に半導体装置や液晶
表示装置等の製造時に用いられる平板状基板の片面のみ
を液体で処理する際に好適する。
(従来の技術) (イ)薬液を用いた従来の基板処理法を、H2SO4と
H2O2を混合加熱した薬液で基板洗浄やレジスト除去
を行なう方法を例として、第8図を用いて説明する。石
英等で作られた薬液槽11内に薬液12としてHSo 
 とH202を10対1の比で全量で2’l入れる。1
50℃前後にまでランプヒーター13で加熱した薬液1
2中に複数枚の被処理基板14(本例では150+am
径のレジストパターンが形成されている複数枚例えば2
5枚のシリコンウェーl\がウェーノーホルダー15に
入れられている)を浸漬し、約15分間で処理か終了し
た。前述の25N薬液で約500枚のウェーハ14が処
理できた。
この装置とほぼ同じもので、フッ化アンモニウム(NH
4F)液や希釈したフッ酸(HF)を用いてガラス層を
エツチングしたり、洗浄工程に供したりすることがある
。また有機アルカリの水溶液でシリコン層をエツチング
する工程に用いられることもある。また、シリコンウェ
ーl\裏面に形成された酸化膜をエツチング除去するた
め、ウェーハ表面全面をレジストでおおい、前述薬液処
理槽に浸漬させることもある。さらにはまた、飽和状態
まで溶解させたH  S iF e水溶液中にAg等を
溶解させ、SiO2を基板上に堆積させる方法があるが
、この方法にも第8図に示したような溶槽が用いられる
液晶表示装置等の製造時には、さらに大型基板が用いら
れるため、該薬液処理槽はさらに大きくなる。
(ロ)シリコンウェーハ上にTABプロセスで用いられ
るAuバンブをメツキ法で形成する場合を第9図を用い
て説明する。第9図のようなメツキ溶槽21にAuメッ
キ液22を入れ、60〜70℃に加温し、ウェーハ23
に対向させて電極24を設置し、直流電源25により電
流を流し、ウェーハ23上にメツキをする。
(ハ)ポジタイプのフォトレジストと基板の付着力を向
上させるために、HMDS (ヘキサメチレンジシラン
)等のシランカップリング剤処理がレジスト塗布前に行
なわれることが多い。この処理法として第10図に示す
ように、密閉可能な容器内31にHMDS液体32と被
処理基板33を入れ、密閉した後、HMDSを加熱手段
34により温め、HMDSを蒸発させ、該蒸気35で基
板33上にHMDS膜を形成し、カップリング剤処理が
なされる。
(ニ)ポジ型フォトレジストの現像方法を第11図を用
いて説明する。シリコンウェーハ41を回転チャック4
2上に載置・固着し、該ウェーハ上のパターン露光され
たレジストに現像液43をスプレーノズル44から射出
させながらウェーハ41を回転させて現像を行なう方法
や、ノズルから現像液を滴下させ、ウェーハ表面上に表
面張力を用いて現像液を溜めて静止状態で現像する方法
等がある。
(ホ)フォトレジストの従来の塗布方法を同じく第11
図を用いて説明する。
スプレーノズル44から現像液のかわりにフォトレジス
ト43を滴下し、ウェーハ41上にレジストを盛るよう
にする。その後ウェーハを回転チャック42で回転させ
、不要のフォトレジストを飛散させ所望の膜厚のレジス
ト層を得る。
(発明が解決しようとする課題) 上述の(イ)項の処理液槽11中に基板14を浸漬させ
る方法では、多量の処理液12を用いるため、これを複
数回利用するのが常である。しかし、被処理基板14が
汚れていたり、基板ホルダー15が汚染していたりする
と、この汚染が処理液中に溶けていき、この汚染がなさ
れた以降に処理された基板は、汚染されてしまうことに
なる。
このような汚染をクロスコンタミネーションと言ってい
る。これを回避するためには1個の処理毎に処理液を取
り換えればよいが、コストが高くかかりすぎ現実的でな
い。また、よしんば1回ごとに処理液を交換したとして
も基板裏面が汚れている場合には表面にまでこの汚染が
回わり込むことになり、クロスコンタミネーションを回
避することは不可能である。
また大量の処理液を処理液槽に入れて加熱したりして使
用するため、もし槽が破損した場合には大事故となり、
安全面に関しても問題がある。
前記(ロ)項の処理の場合、シリコンウェーハ裏面がメ
ツキ液にさらされるため、裏面をレジスト等でおおう必
要が生じ、このため数多くの工程が必要となる。また、
他の問題点としては、ウェーハ23に給電する方法であ
るが、給電部26がメッキ液22中になるため、該給電
部にAuがメツキされ、多数枚のウェーハを連続して処
理できなくなることである。さらに、多量のメツキ液2
2を用いるため、多数枚の基板を処理するのであるが、
前記(イ)項で述べたのと同じようにクロスコンタミネ
ーションの問題も回避できなく、この場合は汚染原因に
よってはメツキそのものの品質が再現しなくなることも
ある。
前記(ハ)項の処理法の問題点としては、HMDS膜が
不要なウェーハ裏面にまで形成され、これが後工程でパ
ーティクル発生や汚染の原因となる。また容器内壁にH
MDSが累積して厚く付着し、該付着膜がはがれ、パー
ティクルの原因となることもある。さらには容器全体を
HMDS蒸気で満たすとき、濃度を均一にすることが困
難でHMDS膜厚にバラツキが生じやすい。
上記の(ニ)項の現像方法の問題点は、まずスプレーで
射出させながら現像すると、放射状の現像むらが生じる
。静止状態で現像したほうがむらに関しては良好である
が、現像液がレジスト表面をゆっくり延展していくと、
理由はよくわからないが現像むらが生じやすく、このた
めできるだけ速く現像液を基板表面に延展す゛るのが望
ましい。
しかしあまり速く延展させると表面張力が破れ現像液が
静止しなくウェーハ表面からもれてしまう。
また、ウェーハ保持が水平でないともれが生じたり、風
や機械的な振動・ゆれ等で現像液がもれることがある。
さらに、ウェーハ41が大きくなり、200 mm直径
まで大きくなると、もはや表面張力だけで現像液43を
静止保持させておくことは困難である。
上記(ホ)項の問題点としては、レジストを回転飛散さ
せる時レジスト中の溶剤も揮発していくためレジストの
粘度が高くなっていく。このため溶剤揮発速度と飛散速
度が調和しないと膜厚ばらつきが大きくなる。この現象
をストリエーションと言っている。このストリエーショ
ンを最小にするため、ウェーハ上のレジスト盛り量を多
くしたり回転速度や加速度を大きくすることにより解決
しているが、ウェーハ直径が大きくなってくるともはや
これらだけでは解決できなくなってきている。
そこで本発明の目的は、上記クロスコンタミネーション
の問題、大量の処理液を使用する問題点等を改善するこ
とにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段と作用) 本発明は、被処理基板の処理面に近接対向するように配
置される処理用流体保持具に、その基板対向部の一面か
ら他面へ貫通する処理用流体通過孔を有したことを特徴
とする基板処理装置である。
即ち本発明は、例えば平板状の被処理基板と該基板の処
理面に対向するように基板とほぼ同じ大きさの平板状で
かつ多数の孔が形成された処理液保持具を近接して配置
し、該保持具に処理液を保持させ所望の処理を施こすも
ので、本発明では被処理基板の処理面にのみ処理液を保
持させて処理できるため処理液はごく少量ですみ、処理
毎に処理液を廃棄することができるため、クロスコンタ
ミネーションを抑止することができ、かつ安全性および
経済性も高い。
(実施例) 以下HSo  とH2O2混合液を用いてしシスト除去
や基板洗浄をする方法および装置の実施例について第1
図を用いて述べる。
石英で作られた基板支持台111上に150 mm径の
被処理シリコンウェーハ112か載置されている。図で
は省略したが、該ウェーハ112には、除去されるレジ
ストがウェーハ表面(本実施例では上面)に付着してい
る。直径1.5mmの貫通孔110が3關間隔で150
關のほぼ円形全面(但しウェーハのオリフラ部は除く)
に設けられたカーボンで製作された厚さ2 mm s直
径170 mmの処理液保持具113を、HSo  と
H20□混合液(10:]混合比)に浸漬し、貫通孔1
10を処理液115て満たしておく。この保持具113
をウェーハ112と0.5關はどの間隔114をあけて
配置すると、表面張力でもって保持具とウェーハの間隔
部114が処理液115で満たされる。
しかして基板支持台下方に配置されているランプヒータ
ー116を点灯することにより、赤外線を吸収しやすい
カーボンで作られている保持具113か加熱されて、す
ばやく処理液115も昇温し、レジストを高速で除去す
る。この時の温度は150〜200℃に設定した。2〜
3分てレジスト除去は終了した。終了後、保持具113
を持ちあげ、ウェーハ112をとり出し、次の処理され
るウェーハを基板支持台に載置し、上述の工程を繰りか
えしていく。
第1図のものにあっては、保持具113か多数の孔11
0を有しているため、上述間隔部114に充分な処理液
115か保持されるのであり、かつ保持具113と基板
112をはがす時、多数孔110を通して空気が流入す
るため、はがしやすくなっている。このような保持具1
13は多孔質の材料で作製しても同様の効果は得られる
。当然のことながら保持具113は処理液におかれない
材料を選定すべきである。または表面処理を施こし、耐
薬性を向上させるのが望ましい。さらに保持具は、カー
ボンやガラスのファイバーで編んだものを用いてもよい
し、紙のように漉いたものを用いてもよい。これらのも
のを用いた場合は折れ曲げが可能であるため、基板から
はがす時さらに容易になる。さらに、折れ曲げができな
い材料のものでも丸棒状のものを、すのこ状に糸等で編
んでもよいし、適当な連結具を用いて束ねてもよい。
本実施例では処理液に保持具113を浸漬してから基板
112上に載置したが、基板上に保持具を載置後、処理
液を保持具上に滴下してもよい。
また保持具にレジスト除去時の汚染物が付着してクロス
コンタミネーションを懸念する場合は、必要に応じて保
持具113を別途手段で洗浄すればよい。この時は、保
持具を複数個用意しておけば工程か滞こおることはない
第1図の装置を用いた変形例としては、加熱リン酸(H
3PO4)を用いてウェーハ上のSi3N4膜を除去す
る処理がある。この場合、リン酸使用量はごく少量で可
能であるため、安全性が確保され、さらにプラズマを用
いて処理方法に比べ、はるかに安価な装置で可能であり
、さらに下地基板をおかすこともなく、ダメージもまっ
たく入らなかった。
さらに別の変形例としては処理液にフッ化アンモニウム
(NH4F)溶液や希釈フッ酸を用いてSiO2膜をエ
ツチング除去したり、有機系アルカル溶液を用いてシリ
コンをエツチング除去したりした。本実施例では、保持
具を高純度のCVD法で形成されたSiC膜で作製した
次にウェーハ裏面の酸化膜を除去する処理工程に適用し
た実施例を第2図を用いて説明する。第2図(b)は同
図(a)の部分Aの拡大図である。
10龍の厚さで、150mmの直径のカーボン板211
に、直径2IIIIIS深さ21II11のザグリ孔(
有底孔)212を4 mrgピッチでほぼ全面に設け、
そのうち約30%の孔の底部に1 mm直径の貫通孔2
13を形成した。このようなカーボン板211の全面j
m CV D法テS i C膜を約50t1m堆積し、
処理液保持具214とした。この保持具外周部に間隔的
に例えば3ケ所の凸起部215を設け、ウェーハ217
との間隙調整に利用した。本実施例では凸起部215を
1.5mm高さにした。また上述の処理液保持具214
上にフッ化アンモニウム(NH4F)水溶液216を、
ザグリ孔212から少し盛りあがる程度にまで滴下した
。次に被処理基板217の処理面(この場合はウェーハ
裏面)をNH4F水溶液に接するようにしながら、上述
凸起部215上に載置した。表面張力により図示するよ
うにNH4F水溶液216は、ウェーハ裏面全体に拡が
る。処理液216をザグリ孔212に滴下している時、
貫通孔213の内部にも処理液は流入するが、表面張力
により下部にもれていくことはない。ただしウェーハ裏
面が処理液に接した時にその時の圧力で貫通孔213内
の処理液がもれない程度に滴下量を調整するのが望まし
い。
また、処理液と基板処理面が接する時、空気(気泡)が
まきこまれないように、互に傾斜を持たせてウェーハと
保持具を接するようにしていくとよい。上記の基板を、
処理が終了して持ちあげる際、基板と保持具で形成され
る空隙部に、貫通孔213を通して空気が流入し、比較
的容易に両者を引きはがすことができる。
第2の変形例として、第3図に示すように上述の処理液
保持具214の底部に密閉空間251を設け、該空間内
の圧力を調整できる機構(図示ではN2ボンベ254と
圧力調整弁255)を併設しておく。処理液216を保
持具に滴下した後、該空間内の圧力を調整して基板処理
面と処理液か接するようにしたり、処理中に空間内圧力
を増減させて処理液216に振動を与え、処理液の拡が
りを促進させることもできる。
さらに、基板を持ちあげる場合、空間251内の圧力を
調整して貫通孔213を通してのガスの流入を容易にす
るなど有用である。また、空間251内にガスでなく処
理液そのものを入れ、貫通孔213を通して処理液21
6の供給を行い、かつ処理終了後、処理液を回収するこ
とも可能である。さらに該密閉空間の底部252に超音
波発振子253を付設し、処理液に振動を与えたり、温
度調整機構を設け、処理液および処理中の温度制御を行
なうことも可能である。
次にシリコンウェーハにTAB用Auバンブメツキ処理
を行なった実施例を、第4図を用いて説明する。直径1
75璽■の石英で作られた基板支持容器311とこれと
ほぼ同径の処理液保持具312かあり、これらで密閉空
間が形成できるように、容器外周には0リング313が
埋設されている。容器311の中央部に凸起部310を
設け、Auメツキ処理がなされる125mm直径のウェ
ーハ314が載置される。凸起部310にはメツキ用電
極315が設けられており、ウェーハと該電極の接触を
良好にするため、ウェーハの真空チャック機構316を
併設してもよい。また該凸起部310にはウェーハ31
4の上げ下げを容易にするため、切り込み317を設け
てもよい。密閉容器内圧力を調整するためのガス供給機
構318やドレイン(ガス排出)機構319が容器に設
けられている。前述の処理液保持具312はステンレス
で作られ、すべての面はテフロン加工がなされているが
、ウェーハと対向する面はpt膜が表面処理されている
。また、ウェーハとの対向面には多数の貫通孔309が
開口されている。また上記保持具の処理液内蔵空間32
0に連結するように処理液供給機構321があり、該供
給機構で上記内蔵空間320の処理液圧力を調整が可能
になっている。しかして、密閉容器内圧力と処理液圧力
のバランスをとりながら、被処理基板314と保持具3
12の間隙にメツキ液322を満たす。そして保持具3
12と凸起部メツキ用電極315間に直流電源323を
接続しメツキを行なう。この時、メツキ液の循環を改善
するため、保持具他面に超音波振動子324を付設し超
音波を加えてもよいし、メツキ液供給機構゛321を用
いて、メツキ途中で前記間隙のメツキ液を内蔵空間32
0のメツキ液と入れかえるような操作を行なってもよい
。また必要に応じ、加熱ランプ325により基板314
を加熱することができるし、加温したメツキ液を供給し
てもよい。
本実施例ではウェーハ裏面がメツキ液322に接しない
ため、前記従来例のように裏面が汚れることも、電極に
Auがメツキされることもなく、良好にAuバンプメツ
キが行なえた。さらにメッキ液が密閉空間にあるため、
メツキ液蒸気が外音にもれることもなく、安全上にも利
点があった。
上述の第4図の装置を用いて、メツキ液のか才りに現像
液を用いて現像することも可能であり尤当然この場合は
メツキ用電源323や電極は不月である。本実施例では
現像液が瞬時にウェーハ■をおおうことが可能となるた
め、現像むらがなく均一な現像が達成できた。さらに2
00 +a+s直径Cウェーハ上でも何ら問題なく、均
一性よく現像カ可能となった。
さらに第4図の他の変形例として、現像液のカわりに、
飽和状態まで溶解させたH2SiF6が溶液にAl1等
を溶解させた処理液を用いることにより、基板上に51
02膜を堆積させることが可能であった。この場合、基
板のみを加温(60〜80℃)できるため、異状析出等
の問題もなく、堆積速度も大きくとることが可能であっ
た。
更に他の変形例として、シランカップリング剤(例えば
ウェーハとフォトレジストの接着用)処理に上述装置を
適用したものについて説明する。
ユニてンランカップリング剤溶液を適当に希釈して該溶
液を直接塗布処理してもよいし、従来例と同様に蒸気で
処理する場合には、第5図に示すように前述処理液保持
具312の前面を多孔質物体351ておおうようにして
、本発明での流体として、蒸気のみが通過してくるよう
にして処理してもよい。該多孔質物体351としては、
カーボンやセラミックなどからなる多孔質物質を用いて
もよいし、紙や布等を用いてもよい。この実施例ではシ
ランカップリング剤はウェーハ裏面には塗布されないた
めパーティクルの発生がなく良好であった。
次にフォトレジストの塗布を行う実施例を第6図を用い
て説明する。すなわち、回転および上下移動可能なウェ
ーハ支持チャック411にウェーハ412を、真空チャ
ック等の手段で固着する。
フォトレジストを保持する保持具413にはレジストの
供給機構414、レジスト415を内蔵できる空間かあ
る。またウェーハ412と対向する面416は、多孔質
物体(実施例では紙状に漉かれたテフロンシートを用い
た)で作られている。
しかしてウェーハ412と保持具413を近接させ、該
保持具からフォトレジストをにじみ出させてウェーハ上
にレジスト層を形成する。その後、ウェーハ支持チャッ
ク411を下方に移動させゆっくり回転させることによ
り余剰レジストを飛散させ、ウェーハ上に所望膜厚のレ
ジスト層を得ることかできた。
本実施例によると、レジスト飛散時、ウェーハ上方にレ
ジストを大量に内蔵した保持具が存在しているため、こ
れからレジスト溶剤が揮発し、ウェーハ近傍はレジスト
溶剤で充満している。このためレジスト乾燥が起こりに
くくなり、低速回転で所望の膜厚を得ることができ、か
つレジストの消費量も従来方法に比べて1/3〜1/1
oで塗布が行えた。ところでウェーハ近傍のレジスト溶
剤濃度がいつまでも高いとレジストが乾燥せず、一定膜
厚になりにくい。
このため所望膜厚になった後に、前述ウェーハチャック
411をさらに下方に移動させ、レジスト溶剤濃度を減
少させる。
第6図による本装置を用いて、シランカップリング剤処
理を行なうことも可能であり、また現像処理にも適して
いるこたは自明である。
液晶表示装置等の製造に用いられるガラス等の大型基板
の処理の実施例を第7図を用いて説明する。ガラス基板
511が基板転送ローラー512上に載置され、転送可
能にしである。該基板511の上方に処理液でおかされ
ない布(例えば漉かし法で製作されたテフロン紙やポリ
アミド、ポリエーテルケトン等のいわゆるエンジニアリ
ングプラスチック繊維で編まれたメツシュや布状のもの
でもよい)で作られた無端布ベルト513があり、これ
は複数個のベルト回転用ローラー514で回転するよう
になっている。この布ベルトに処理液を供給する処理液
供給機構515も併設されている。
以上からなる処理液保持具516を基板511に近接し
て設置し、処理液が523基板処理面に接するようにす
る。そして基板511を転送させなから処理を行なう。
処理終了後の基板表面に残存している処理液523を除
去・洗浄するため、洗浄機構517がある。これは中心
部に洗浄水518を供給する洗浄水供給部519、これ
を囲むように、使用済み洗浄水および残存処理液を回収
する減圧状態の回収部520からできており、供給部先
端には洗浄水量調整のために多孔質物体521があり、
これで水量を調整し、基板表面が洗浄できるようにする
。さらに洗浄水の残存を除去するために、含水性に富ん
だ布からなる払きとり機構522があり、必要に応じさ
らに乾燥機構も設けてもよい。
このようにすれば大型基板511でも、ごく少量の処理
液で効率よく処理することができた。
[発明の効果] 本発明の処理装置及び処理方法を用いれば、少量の処理
用流体で安全かつ効率的に基板処理が行なえるし、さら
に基板裏面からの汚染もまったく問題にならなくなった
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明の各実施例の構成図、第8
図ないし第11図は従来の基板処理を示す構成図である
。 112.217,314,412,511・・・被処理
基板、113,214,312,413゜516・・・
流体保持具、110,213,309・・流体通過孔、
115,216,322.415523・・・処理用流
体、212・・・ザグリ孔(有底孔)、215・・・凸
起部、320・・・流体貯蔵部。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦篤 図 (a) 第 図 第 図 篤 図 第 図 第 図 第 図 第 図 = (Q (N (’l’)(’l   の F)  、−C’J +s +−s  く

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被処理基板の処理面に近接対向するように配置さ
    れる処理用流体保持具に、その基板対向部の一面から他
    面へ貫通する処理用流体通過孔を有したことを特徴とす
    る基板処理装置。
  2. (2)前記保持具の前記被処理基板との対向面とは反対
    の面側に処理用流体の貯蔵部を有した請求項1に記載の
    基板処理装置。
  3. (3)前記保持具が折り曲げ可能である請求項1に記載
    の基板処理装置。
  4. (4)前記保持具は、その一部が被処理基板に近接しな
    がら転送される無端ベルト状を有し、該ベルト面に処理
    用流体の供給部を有した請求項1に記載の基板処理装置
  5. (5)前記保持具の前記被処理基板との対向面部には多
    数の有底孔が設けてある請求項1に記載の基板処理装置
  6. (6)前記保持具の前記被処理基板との対向面部には、
    間隔的に前記被処理基板との間隙調整用の凸起部が設け
    られている請求項1に記載の基板処理装置。
  7. (7)前記処理用流体は、膜体除去用、膜体形成用、現
    像用、洗浄用のうちのいずれか1つである請求項1に記
    載の基板処理装置。
  8. (8)請求項1において処理用流体は処理用流体保持具
    に滴下されるものであることを特徴とする基板処理方法
  9. (9)請求項1において処理用流体は該流体に保持具が
    浸漬され保持されるものであることを特徴とする基板処
    理方法。
  10. (10)請求項2において、処理用流体は該流体の貯蔵
    部から保持具に送られるものであることを特徴とする基
    板処理方法。
  11. (11)請求項2において、処理用流体は該流体にかか
    る圧力が調整されるものであることを特徴とする基板処
    理方法。
  12. (12)請求項1または2において、処理用流体の温度
    制御を行なうことを特徴とする基板処理方法。
  13. (13)請求項1または2において、処理用流体に振動
    を与えることを特徴とする基板処理方法。
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