CN108695205A - 基板处理装置以及包括基板处理装置的基板处理系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够尽可能不产生催化剂的机械劣化的基板处理装置以及包括基板处理装置的基板处理系统。提供一种基板处理装置，用于在处理液的存在下使催化剂与基板靠近或接触，从而对基板的被处理区域进行蚀刻，该基板处理装置具有：用于保持基板的基板保持部；以及用于保持催化剂的催化剂保持部，所述催化剂保持部具有：高刚性的基部板；与所述基部板相邻配置的压电元件；与所述压电元件相邻配置的高刚性的催化剂保持基部；以及保持于所述催化剂保持基部的催化剂、所述基板处理装置还具有用于控制向所述压电元件施加的驱动电压的控制装置。

Description

基板处理装置以及包括基板处理装置的基板处理系统
技术领域
本发明涉及一种基板处理装置以及包括基板处理装置的基板处理系统。
背景技术
在半导体器件的制造中，公知的是对基板的表面进行研磨的化学机械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)装置。在CMP装置中，在研磨台的上表面贴附有研磨垫，形成研磨面。该CMP装置使利用顶圈保持的基板的被研磨面向研磨面按压，一边向研磨面供给作为研磨液的料浆，一边使研磨台和顶圈旋转。由此，研磨面与被研磨面滑动地相对移动，对被研磨面进行研磨。
在此，关于包含CMP的平坦化技术，近年来，被研磨材料多样，另外，对其研磨性能(例如平坦性、研磨损伤，进而生产率)的要求逐渐严格。在这样的背景中，提出新的平坦化方法，催化剂基准蚀刻(catalyst referred etching：以下CARE)法就是其中之一。 CARE法能够通过在处理液的存在下，仅在催化剂材料附近从处理液中生成与被处理面反应的反应物种，并使催化剂材料与被处理面靠近或接触，从而在与催化剂材料靠近或接触的靠近面或接触面，选择性地产生处理面的蚀刻反应。例如，在具有凹凸的被处理面，通过使凸部与催化剂材料靠近或接触，能够对凸部进行选择性的蚀刻，因此能够进行被处理面的平坦化。本CARE方法是在当初SiC、GaN等、为了化学稳定而不容易利用CMP高效率地平坦化的下一代基板材料的平坦化中所提出的(例如，下述的专利文献1、2)，但近年来，确认了还能加工硅氧化膜等，能够适用于现状的硅基板材料。
专利文献1：(日本)特开2008-121099号公报
专利文献2：国际公开2015/159973号
发明要解决的技术课题
在CARE中，仅在催化剂表面附近从处理液中生成反应物种，通过使催化剂与被处理面以nm级别靠近或接触，能够选择性地在本区域产生蚀刻反应。因此，在具有凹凸的被处理面，能够对被处理面的凸部选择性地进行蚀刻。另外，由于仅在靠近或接触部产生蚀刻反应，因此蚀刻速度受到催化剂材料的接触面积的影响。在以上述文献为代表的方式中，采取使催化剂材料与被处理面接触的方式，例如在对具有凹凸的被处理面有效地进行处理的过程中，为了既维持凹凸的选择性，又确保催化剂材料与被处理面的均匀接触，提出了使用弹性体(例如橡胶)来实现催化剂与蚀刻对象物(例如半导体晶片)的靠近距离(nm 级别)的方法。例如在专利文献2中，使催化剂配置于弹性部件表面，并与被处理区域接触。在利用作为弹性部件所具有的刚性的性质而实现与处理对象物的凸部选择性地接触或靠近的同时，利用弹性部件所具有的弹性的性质，实现催化剂与被处理区域的均匀接触。但是，在该方式中，催化剂与被处理面的靠近状态依赖于弹性部件(橡胶)的特性以及表面状态，该特性以及表面状态在接触区域难以精度良好地控制，因此有限度。在该情况下，虽然与催化剂面(弹性体)的形状有关，但是在催化剂(弹性部件)与被处理面的接触区域内产生接触状态不均匀。特别是在催化剂(弹性部件)侧的凸部，成为催化剂被加压成需要以上的状态。在这样的加压状态下，为了将处理液导入催化剂与被处理面之间，在使催化剂与被处理面通过旋转等而相对运动时，有时产生催化剂面被摩擦而剥离、磨损这样的催化剂的机械劣化。由于产生催化剂的劣化，因此催化剂的寿命变短，另外，由于催化剂与被处理面的接触状态不均匀，因此在接触区域的蚀刻速度不均匀，蚀刻性能劣化。
发明内容
本发明的目的在于，解决或缓和上述问题中的至少一部分。
用于解决技术课题的技术方案
[方式1]根据方式1，提供一种基板处理装置，该基板处理装置用于在处理液的存在下使催化剂与基板靠近或接触，从而对基板的被处理区域进行蚀刻，所述基板处理装置的特征在于，具有：用于保持基板的基板保持部；以及用于保持催化剂的催化剂保持部，所述催化剂保持部具有：高刚性的基部板；与所述基部板相邻配置的压电元件；与所述压电元件相邻配置的高刚性的催化剂保持基部；以及保持于所述催化剂保持基部的催化剂，所述基板处理装置还具有用于控制向所述压电元件施加的驱动电压的控制装置。
[方式2]根据方式2，在方式1的基板处理装置中，所述催化剂保持部具有第一区域以及第二区域，所述第一区域具有第一催化剂、第一催化剂保持基部以及第一压电元件，所述第二区域具有第二催化剂、第二催化剂保持基部以及第二压电元件，所述控制装置构成为能够向所述第一压电元件以及所述第二压电元件分别独立地施加驱动电压。
[方式3]根据方式3，在方式1或方式2的基板处理装置中，所述控制装置构成为向所述压电元件施加用于使所述催化剂保持基部以及所述催化剂共振的频率的驱动电压。
[方式4]根据方式4，在方式1至方式3中任一方式的基板处理装置中，所述催化剂保持部具有用于监视所述压电元件的振动振幅的振动传感器。
[方式5]根据方式5，在方式1至方式4中任一方式的基板处理装置中，具有用于使所述催化剂保持部向所述基板保持部的方向运动的第一驱动机构。
[方式6]根据方式6，在方式1至方式5中任一方式的基板处理装置中，具有用于使所述催化剂保持部在与所述基板保持部的基板保持面平行的方向运动的第二驱动机构。
[方式7]根据方式7，在方式6的基板处理装置中，利用所述第二驱动机构进行的所述催化剂保持部的运动包括旋转运动、直线运动以及旋转运动与直线运动组合后的运动中的至少一种运动。
[方式8]根据方式8，在方式1至方式7中任一方式的基板处理装置中，具有用于使所述基板保持部在与所述基板保持部的基板保持面平行的方向运动的第三驱动机构。
[方式9]根据方式9，在方式8的基板处理装置中，利用所述第三驱动机构进行的所述基板保持部的运动包括旋转运动、直线运动以及旋转运动与直线运动组合后的运动中的至少一种运动。
[方式10]根据方式10，提供一种基板处理系统，该基板处理系统具有：方式1至9中任一方式的基板处理装置；用于在利用所述基板处理装置进行处理后清洗基板的清洗装置；用于在利用所述清洗部进行清洗后使基板干燥的干燥装置；用于在所述基板处理系统内输送基板的输送机构；以及用于控制所述基板处理装置、所述清洗部、所述干燥部以及所述输送机构的动作的控制装置。
[方式11]根据方式11，在方式10的基板处理系统中，具有用于对基板进行CMP处理的CMP装置。
附图说明
图1是表示一实施方式的基板处理系统的整体结构的框图。
图2是表示执行一实施方式的CARE的基板处理装置的结构的概略图。
图3中的(A)是概略表示一实施方式的CARE头的构造的侧面剖视图。
图3中的(B)是概略表示一实施方式的CARE头的构造的侧面剖视图。
图4是概略表示一实施方式的CARE头的构造的侧面剖视图。
图5是概略表示一实施方式的CARE头的构造的一部分的侧面剖视图。
图6是概略表示一实施方式的CARE头的构造的一部分的侧面剖视图。
图7A是表示从催化剂侧观察CARE头的图，表示压电元件的配置的示例的图。
图7B是表示从催化剂侧观察CARE头的图，表示压电元件的配置的示例的图。
图7C是表示从催化剂侧观察CARE头的图，表示压电元件的配置的示例的图。
图7D是表示从催化剂侧观察CARE头的图，表示压电元件的配置的示例的图。
图8是表示使CARE头向基板的被处理区域靠近之后，向压电元件施加驱动电压，使催化剂与基板的被处理面接触的状态的图。
图9是表示向压电元件施加交流电压时的振动传感器的信号的曲线图。
附图说明
400…载物台
500…CARE头
502…万向接头机构
504…外周部件
506…头主体
508…基部板
510…轴
512…压电元件
514…催化剂保持基部
516…催化剂
518…催化剂电极
520…对电极
522…振动传感器
550…弹簧
600…保持臂
602…垂直驱动机构
620…横驱动机构
702…处理液供给喷嘴
900…控制装置
1000…基板处理装置
1100…基板处理系统
1200…CMP装置
1300…清洗装置
1400…干燥装置
1500…输送机构
Wf…基板
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的基板处理装置以及基板处理系统的实施方式进行说明。在附图中，对相同或类似的要素标注相同或类似的附图标记，在各实施方式的说明中，有时会省略与相同或类似的要素相关的重复说明。另外，各实施方式中所示的特征只要不相互矛盾，能够适用于其他实施方式。
图1是表示一实施方式的基板处理系统1100的整体结构的框图。如图1所示，基板处理系统1100具有用于执行CARE处理的基板处理装置1000、用于执行CMP处理的CMP 装置1200、清洗装置1300、干燥装置1400、输送机构1500以及控制装置900。基板处理系统1100的基板处理装置1000能够是进行CARE的具有本说明书中说明的任意特征的基板处理装置1000。
CMP装置1200能够是任意的CMP装置。例如CMP装置1200能够是使用具有比作为处理对象的基板Wf大的面积的研磨垫对基板进行研磨的研磨装置、以及使用具有比作为处理对象的基板Wf小的面积的研磨垫对基板Wf进行研磨的研磨装置中的任一方或双方。
清洗装置1300是用于清洗处理后的基板Wf的装置。清洗装置1300能够在任意时刻对基板Wf进行清洗。例如在基板处理装置1000的CARE处理之后，能够在CMP装置的研磨后进行清洗。清洗装置1300能够使用任意公知的清洗装置，因此本说明书中不详细说明。
干燥装置1400是用于使清洗后的基板Wf干燥的装置。干燥装置1400能够使用任意公知的干燥组件，因此本说明书中不详细说明。
输送机构1500是用于在基板处理系统1100内输送基板的机构，使基板在基板处理装置1000、CMP装置1200、清洗装置1300以及干燥装置1400之间进行基板Wf的交接。另外，输送机构1500也使基板Wf向基板处理系统1100的内外出入。作为输送机构1500 能够使用任意公知的输送机构，因此本说明书中不详细说明。
控制装置900控制基板处理系统1100内的各个装置的动作。控制装置900能够由具有存储装置、输入输出装置、存储器、CPU等硬件的通常的通用计算机以及专用计算机等构成。控制装置900也可以由一个硬件构成，也可以由多个硬件构成。
图2是表示执行一实施方式的CARE的基板处理装置1000的结构的概略图。如图2所示，基板处理装置1000构成于基面1002上。基板处理装置1000也可以构成为一个独立的装置，另外，也可以构成为包含基板处理装置1000和CMP装置1200的基板处理系统1100的一部分的组件(参照图1)。基板处理装置1000设置于未图示的框体内。框体具有未图示的排气机构，并构成为在研磨处理中使研磨液等不向框体的外部暴露。
如图2所示，作为基板保持部，基板处理装置1000具有将基板Wf向上保持的载物台400。在一实施方式中，基板Wf能够利用输送机构1500配置于载物台400。图示的基板处理装置1000在载物台400的周围具有能够上下移动的四个升降销402，在升降销402 上升了的状态下，能够从输送机构1500将基板Wf接收到四个升降销402上。在基板Wf 载置于升降销402上之后，升降销402通过下降到向台阶400交接基板的基板交接位置，从而使基板Wf暂时放置在载物台。因此，能够将基板Wf定位于限制在四个升降销402 的内侧的区域内。但是，在需要更高精度的定位的情况下，也可以另外利用定位机构404 将基板Wf定位在载物台400上的规定位置。在图1所示的实施方式中，能够利用定位销 (未图示)和定位垫406进行基板Wf的定位。定位机构404具有能够沿基板Wf的平面内的方向移动的定位垫406。隔着载物台400，在定位垫406的相反侧具有多个定位销(未图示)。在基板Wf载置于升降销402上的状态下，将定位垫406向基板Wf按压，能够利用定位垫406、定位销进行基板Wf的定位。在进行基板Wf的定位时，将基板Wf固定于载物台400上，然后，使升降销402下降而能够将基板Wf配置在载物台400上。载物台 400例如能够利用真空吸附将Wf固定于载物台400上。基板处理装置1000具有检测部408。检测部408用于检测配置于载物台400上的基板Wf的位置。例如，能够检测形成于基板 Wf的切口、定位平面、基板外周部，来检测基板Wf在载物台400上的位置。通过以切口、定位平面的位置为基准，能够指定基板Wf的任意的点，由此能够进行所期望的区域的处理。另外，也可以根据基板外周部的位置信息获得基板Wf在载物台400上的位置信息(例如相对于理想位置的偏移量)，从而基于本信息，利用控制装置900修正CARE头500的移动位置。此外，在使基板Wf从载物台400脱离时，在使升降销402向从载物台400接收基板的基板接收位置移动后，释放载物台400的真空吸附。然后，使升降销402上升，并使基板Wf移动到基板向输送机构1500交接的基板交接位置之后，输送机构1500能够接收升降销402的基板Wf。然后，基板Wf能够通过输送机构1500输送到任意位置以进行后续的处理。
基板处理装置1000的载物台400具有旋转驱动机构410，并构成为能够以旋转轴400A 为中心旋转运动。在此，“旋转运动”是指向一定的方向连续旋转以及在规定的角度范围内周向运动(包含往复运动)。此外，作为其他实施方式，载物台400也可以具有在被保持的基板Wf上施加直线运动的移动机构。作为施加直线运动的移动机构，例如也可以使用所谓的XY载物台。
图2所示的基板处理装置1000具有作为催化剂保持部的CARE头500。基板处理装置1000具有保持CARE头500的保持臂600。另外，基板处理装置1000具有用于使保持臂 600在与基板Wf的表面垂直的方向(图2中z方向)移动的垂直驱动机构602。利用垂直驱动机构602，能够使CARE头500以及催化剂516与保持臂600一起在与基板Wf的表面垂直的方向移动。垂直驱动机构602是用于在对基板Wf进行CARE处理时使CARE头500 向基板Wf靠近的粗动用的驱动机构。在图2所示的实施方式中，垂直驱动机构602是利用马达以及滚珠丝杠的机构，但是，作为其他实施方式，也可以是利用气压式或液压式的驱动机构、弹簧的驱动机构。
在图2所示的基板处理装置1000中，具有用于使保持臂600横向(图2中y方向) 移动的横驱动机构620。利用横驱动机构620，能够使CARE头500以及催化剂516与保持臂600一起横向移动。此外，该横向(y方向)是与基板Wf的表面平行的方向。在图2 所示的实施方式中，横驱动机构620是使保持臂600与垂直驱动机构602一起移动的结构。如上所述，基板处理装置1000的载物台400能够使基板Wf在与基板Wf的处理面平行的方向移动。因此，通过适当操作载物台400的移动机构以及保持臂600的横驱动机构620，能够使CARE头500向基板Wf上的任意位置移动。
图2所示的实施方式的基板处理装置1000具有处理液供给喷嘴702。处理液供给喷嘴702与用于CARE处理的处理液的供给源流体连接。另外，在图2所示的实施方式的基板处理装置1000中，处理液供给喷嘴702保持于保持臂600。因此，通过处理液供给喷嘴702，能够将处理液有效地仅供给到基板Wf上的处理区域。此外，处理液也可以通过 CARE头500的内部，而能够从CARE头500的内侧供给到基板Wf上。这种情况下，处理液的供给路设于轴510以及CARE头500内，处理液供给喷嘴702设于CARE头500。作为设置有用于将处理液从轴510供给到催化剂516的表面的管路的CARE头，也可以采用例如专利文献2(WO2015/159973)所公开的构造。
图3中的(A)是概略表示一实施方式的CARE头500的构造的侧面剖视图。在图3 中的(A)所示的实施方式中，CARE头500经由万向接头机构502(例如球面滑动轴承) 与轴510连结。轴510与图2所示的保持臂600连结。CARE头500也能够利用未图示的旋转马达旋转。如图3中的(A)所示，CARE头500具有外周部件504。外周部件504能够形成为一方的端部封闭的大致圆筒形状。
在外周部件504的内侧配置有头主体506。在头主体506的下侧配置有基部板508。基部板508利用例如螺栓等能够拆卸地安装于头主体506。为了实现平坦表面、防止后述压电元件512在驱动时因反作用力导致的变形，利用例如金属材料那样的、切削性为50GPa 以上、优选100GPa以上且表面加工状态好的高刚性的材料形成基部板508。基部板508 能够利用例如陶瓷、不锈钢(SUS)等形成。
在基部板508的下侧面设置有压电元件512。压电元件512能够利用例如粘接剂等固定于基部板508的下表面。在压电元件512连接有用于施加驱动电压的配线530。压电元件512配置为通过施加驱动电压，而在与基部板508的下表面垂直的方向膨胀/收缩。压电元件512的膨胀/收缩的最大量在与基部板508的下表面垂直的方向上可以为数10μ～ 100μm程度，但是优选压电元件512的膨胀/收缩的分辨率为10nm以下。此外，如上所述，基部板508能够从头主体506拆卸。因此，优选构成为，在将基部板508安装于头主体506时确定电气配线530向压电元件512的安装。为了电气配线530向压电元件512 的安装，能够使用接触探头等(参照WO2015/159973等)。
在压电元件512的下侧设置有催化剂保持基部514。基于赋予催化剂后也能维持表面粗糙度、形状精度、和维持相对于压电元件512的变形的强度、以及向催化剂施加电压的观点，优选由金属材料形成催化剂保持基部514。例如催化剂保持基部514能够由SUS箔等厚度为100μm以下的金属箔形成。
在催化剂保持基部514的下表面设置有催化剂516。催化剂516例如能够通过蒸镀在催化剂保持基部514的表面成膜。作为催化剂516的成膜方法，有电阻加热式蒸镀、溅射蒸镀这样的物理蒸镀以及CVD等化学蒸镀的方式。另外，也可以利用电解镀、无电解镀等其他成膜方法将催化剂516形成于催化剂保持基部514。另外，催化剂516的厚度优选为从100nm到数10μm程度。这是由于，在催化剂与基板接触并且进行相对运动的情况下有磨损导致的劣化，而在催化剂的厚度极薄的情况下，催化剂的更换频度增加。另外，也可以将板状的催化剂516固定于催化剂保持基部514。此外，也可以将催化剂保持基部514 浸渍于含有催化剂的溶液中，在催化剂保持基部514的表面形成催化剂516的层。
图3中的(B)是概略表示一实施方式的CARE头500的构造的侧面剖视图。在图3 中的(B)所示的实施方式中，CARE头500与轴510连结。轴510如图2所示那样地与保持臂600连结。CARE头500也可以能够利用未图示的旋转马达旋转。如图3中的(B)所示，CARE头500具有外周部件504。外周部件504能够形成为一方的端部封闭的大致圆筒形状。另外，轴510安装于外周部件504。在图3中的(B)的实施方式中，基部板508 经由弹簧550与头主体506连接。如后所述，在将交流电压作为驱动电压施加于压电元件 512而使之振动以使得催化剂保持基部514以及催化剂516振动时，通过利用弹簧550使振动衰减，能够使振动不传递到轴510以及保持臂600。此外，在图3中的(B)的实施方式中，作为振动衰减的方式使用弹簧550，但是，作为其他实施方式，也可以使用减振橡胶等弹性体等其他任意的振动衰减机构。
如图3中的(A)、图3中的(B)所示，CARE头500具有催化剂电极518，以向催化剂516施加电压。催化剂电极518与催化剂516或催化剂保持基部514电连接。催化剂电极518通过CARE头500以及轴510与配线531连接。构成为，在将基部板508安装于头主体506时，确定电气配线531向催化剂电极518安装。另外，在外周部件504设置有对电极520。对电极520为环状形状。对电极520通过CARE头500以及轴510与配线532 连接。催化剂电极518以及对电极520通过CARE头500与配线531、531连接，并与未图示的电源连接。因此，能够经由处理液使催化剂516与对电极520电连接。通过向催化剂 516施加电压，能够控制催化剂516的活性状态，因此，能够使基板Wf的蚀刻速度变化。此外，在图3中的(A)、图3中的(B)中，对电极520配置于CARE头500内，但是，由于催化剂516与对电极520经由处理液电连接即可，因此也可以不设于CARE头500内，而设于CARE头500的外部。
如上所述，基板处理装置1000具有用于使CARE头500向基板Wf靠近的垂直驱动机构602。在利用垂直驱动机构602使CARE头500移动以使催化剂516到达基板Wf的表面附近。之后，通过向压电元件512施加驱动电压，能够精细地控制催化剂516与基板Wf 之间的距离。
此外，CARE头500具有振动传感器522。振动传感器522用于检测向压电元件512 施加驱动电压以施加振动时的振动振幅。通常，振动传感器有压电式、电容式、涡电流式等，在图3中的(A)的实施方式中，振动传感器522为压电式，埋设于基部板508或头主体506。如后所述，在将交流电压作为驱动电压施加于压电元件512而使之振动以使得催化剂保持基部514以及催化剂516振动时，通过监视由于催化剂516与基板Wf是否接触而导致的向基部板508或者头主体506的反作用力的变化，能够监视振动振幅的变化。另外，在图3中的(B)的实施方式中，振动传感器522为电容式或涡电流式的传感器，通过监视基部板508与头主体506之间的距离，能够监视振动振幅的变化。此外，振动传感器522只要能够检测与压电元件512的振动相当的振幅位移，也可以设于其他位置。
图4是概略表示一实施方式的CARE头500的构造的侧面剖视图。图4所示的CARE 头500除了压电元件512、催化剂保持基部514以及催化剂516分隔为多个区域以外，形成为与具有图3所示的CARE头500相同的构造。如图4所示，在基部板508安装有多个压电元件512。在各压电元件512的下表面分别安装有催化剂保持基部514，在催化剂保持基部514的下表面设置有催化剂516。如图4所示，各催化剂516分别连接有用于施加电压的配线531。各压电元件512分别连接有用于独立地施加驱动电压的配线530。因此，通过控制施加于各压电元件512的驱动电压，能够独立地控制各压电元件512与基板Wf 的接触状态或靠近距离。另外，即便在由于加工精度的影响等，而使各区域的催化剂516 的表面的高度不均匀的情况下，也能够通过控制施加于各压电元件512的驱动电压使各区域的催化剂516均匀地与基板Wf接触或靠近。
图5是概略表示一实施方式的CARE头500的构造的一部分的侧面剖视图。图5表示CARE头500中的、某区域的基部板508、压电元件512、催化剂保持基部514、催化剂516，另外，概略表示被处理的基板Wf。图5也可以说是图4所示的分隔为多个区域的压电元件512、催化剂保持基部514以及催化剂516中的一个区域的示例。在图5所示的实施方式中，能够形成为，CARE头500整体上具有一个基部板508，在基部板508下方安装有多个压电元件512。在图5的实施方式中，催化剂保持基部514为切头圆锥形状或切头棱锥形状，并以顶点朝向基板Wf侧的方式配置。因此，能够减小配置于催化剂保持基部514 的表面的催化剂516与基板Wf的接触面积。例如，在处理对象的基板Wf的被处理区域为在半导体基板的面内制作的触头内的一部分那样的微小区域的情况下，如图5的实施方式，在催化剂516具有微小接触面积时有效。图5表示如下情况：作为一例，在形成于基板Wf上的被处理膜的一部分具有凸部分，利用CARE使该凸部分平坦化。另外，在图5 所示的实施方式中，各压电元件512能够构成为能够与其他压电元件512独立地施加驱动电压。此外，在图5所示的实施方式中，催化剂516构成为能够与其他催化剂516独立地施加电压。
图6是概略表示一实施方式的CARE头500的构造的一部分的侧面剖视图。图6表示CARE头500中的、某区域的基部板508、压电元件512、催化剂保持基部514、催化剂516，另外，概略表示被处理的基板Wf。图6也可以说是图4所示的分隔为多个区域的压电元件512、催化剂保持基部514以及催化剂516中的一个区域的示例。在图6所示的实施方式中，能够形成为，CARE头500整体上具有一个基部板508，在基部板508下方安装有多个压电元件512。在图6的实施方式中，催化剂保持基部514能够形成为圆柱形状或棱柱形状，并以一方的端部朝向基板Wf侧的方式配置。在图6的实施方式中，与图5的实施方式同样地，能够减小催化剂保持基部514以及配置于其表面的催化剂516的基板Wf的接触面积。例如，在处理对象的基板Wf的被处理区域为在半导体基板的面内制作的触头内的一部分那样的微小区域的情况下，如图6的实施方式，在催化剂516具有微小的接触面积时有效。图6表示如下情况：作为一例，在形成于基板Wf上的被处理膜的一部分具有凸部分，并利用CARE使该凸部分平坦化。在图5、图6的实施方式中，催化剂保持基部514的形状能够根据待处理的基板Wf的被处理区域的面积适当变更。另外，在图6所示的实施方式中，各压电元件512能够构成为能够与其他压电元件512独立地施加驱动电压。此外，在图6所示的实施方式中，催化剂516构成为能够与其他催化剂516独立地施加电压。
图7A～图7D是表示压电元件512的配置的示例的图。图7A是从催化剂侧观察CARE头500的图。但是，图7A仅表示安装于基部板508的压电元件512，其他构造省略。在图7A中，在圆形的基部板508仅配置有一个圆板形状的压电元件512。图7B是从催化剂侧观察CARE头500的图。但是，图7B仅表示安装于基部板508的压电元件512，其他构造省略。在图7B中，在圆形的基部板508的中心配置有圆形的压电元件512，在其外侧呈同心圆状地配置有多个环状的压电元件512。图7C是从催化剂侧观察CARE头500的图。但是，图7C仅表示安装于基部板508的压电元件512，其他构造省略。在图7C中，在圆形的基部板508上，四边形状的压电元件512呈格子状地配置多个。图7D是从催化剂侧观察CARE头500的图。但是，图7D仅表示安装于基部板508的压电元件512，其他构造省略。在图7D中，在圆形的基部板508上，圆形的压电元件512呈格子状地配置多个。图7A～图7D表示CARE头500的压电元件512的配置的模型的示例，安装于各压电元件 512下的催化剂保持基部514以及催化剂516的形状任意。例如，能够是图5、图6所示的实施方式的催化剂保持基部514以及催化剂516。另外，在图7A～图7D所示的实施方式中，由于压电元件512分隔为多个区域，因此能够构成为在每个区域能够独立地向压电元件512施加驱动电压。关于这些压电元件512的配置，可以基本根据被处理区域的形状适当确定，例如在被处理区域沿基板Wf的半径方向具有分布的情况下，可以是图7B所示的同心圆状的压电配置，另外，在对各基板Wf的各触头进行处理的情况下，也可以使配置于图7C、7D的压电元件512以及配置于其下方的催化剂保持基部514、催化剂516为触头尺寸。
以下，对使用了本说明书中公开的基板处理装置1000以及包括基板处理装置1000的基板处理系统1100的CARE处理进行说明。如上所述，基板处理装置1000以及基板处理系统1100具有控制装置900，基板处理装置1000以及基板处理系统1100内的各要素能够构成为能够利用控制装置900控制。
首先，将作为处理对象的基板Wf设置于载物台400。并且，使催化剂保持部即CARE头500向基板Wf上的被处理区域移动。此时，使保持臂600的移动与载物台400的旋转等移动组合，而能够使CARE头500向基板Wf的被处理区域移动。此外，预先实施基板 Wf的表面的状态检测(例如膜厚等)，能够确定被处理区域的位置。此外，如与图1一起说明地那样，基板处理装置1000具有检测部408，能够指定基板Wf的任意的点，由此能够进行所期望的区域的处理。另外，能够根据从被处理区域获得的信息与基板处理的目标值的差量确定处理条件。
在使CARE头500向基板Wf上的被处理位置移动时，使CARE头500在与基板Wf的面垂直的方向移动，而使催化剂516向基板Wf的被处理区域靠近。此时，不向CARE头500 的压电元件512施加驱动电压，而使压电元件512不驱动。并且，进行移动以使得催化剂 516的表面与基板Wf的被处理区域的表面之间的距离在由压电元件512产生的移动的范围内。
之后，通过向压电元件512施加驱动电压，使压电元件512变形，而使催化剂516 与基板Wf的被处理区域接触或靠近。此时，能够向压电元件512施加交流电压。压电元件512以被施加的交流电压的频率振动(膨胀/收缩)。施加的交流电压的频率能够任意。另外，也可以施加与保持催化剂516的催化剂保持基部514共振的固有振动数相当的频率的交流电压。施加的交流电压的模型能够是矩形波、正弦波等。另外，也可以将直流电压施加于压电元件512。图8是表示使CARE头500接近基板Wf的被处理区域后，向压电元件512施加驱动电压，并使催化剂516与基板Wf的被处理面接触的状态的图。图8表示使形成于基板Wf的表面的膜的凸部平坦化的情况。图8的左侧的图表示使CARE头500 接近基板Wf的被处理区域，并向压电元件512施加驱动电压前的状态。图8的右侧的图表示使CARE头500接近基板Wf的被处理区域，并向压电元件512施加驱动电压的状态。如图8所示，通过向压电元件512施加驱动电压，从而压电元件512变形，能够使催化剂 516与基板Wf的被处理区域接触或靠近。
图9是表示向压电元件512施加交流电压时的振动传感器522的信号的曲线图。在图 9的曲线图中，横轴为时间，纵轴为振动传感器522的信号输出，如果是压电式的振动传感器522，则为与压力相当的信号输出，如图3中的(B)的实施方式，如果是电容式或涡电流式的振动传感器522，则为与基部板508与头主体506之间的距离相当的信号输出。通常，压电元件根据施加的驱动电压的大小而使形状变化。在催化剂516与基板Wf接触时，对压电元件512的变形产生物理/机械限制。由此，在一边利用振动传感器522监视与压电元件512的位移相当的信号一边增大施加于压电元件512的驱动电压的大小时，位移不会产生一定程度以上的变化。此时，能够判断为催化剂516与基板Wf的表面接触。或者，也可以一边向压电元件512施加规定的大小的交流电压，一边使CARE头500向基板Wf移动。在该情况下，在催化剂516未与基板Wf接触时，从振动传感器522输出与施加于压电元件512的驱动电压对应的位移。在催化剂516与基板接触时，由于对压电元件 512的变形产生限制，因此利用振动传感器522观察的位移的振幅减小(参照图9)。由此，在利用振动传感器522观察的位移的振幅减小时，也可以判断为催化剂516与基板Wf接触。此外，在压电元件512，催化剂保持基部514，以及催化剂516分隔为多个区域的实施方式中，也可以在每个区域判断为催化剂516与基板Wf接触。
在判断为利用压电元件512的驱动，压电元件512能够与基板Wf的接触或靠近时，将用于CARE处理的处理液供给到催化剂516与基板Wf的表面之间。在图2的实施方式中，能够从设于CARE头500的外部的处理液供给喷嘴702供给处理液。但是，在其他实施方式中，也可以在CARE头500的内部设置处理液供给喷嘴702，而从CARE头500供给处理液。例如，能够设置用于将处理液从旋转轴510供给到催化剂516的表面的管路，而从催化剂516的表面供给处理液。作为设置有用于将处理液从旋转轴510供给到催化剂516 的表面的管路的CARE头，例如也可以采用专利文献2(WO2015/159973)所公开的构造。此外，也可以构成为在催化剂保持基部514以及催化剂516设置用于将处理液均匀地供给到催化剂516的表面的槽部的构造。槽部例如也可以是在催化剂516的表面形成的同心圆状的多个槽，另外，也可以是纵横形成的格子状的槽，另外，能够是从催化剂516的表面的中心呈放射状延伸的多个槽、螺旋形上延伸的槽等。
另外，在CARE反应中，根据选择的催化剂材料，通过向催化剂表面施加电压而改变蚀刻速度。因此，也可以与处理液的供给一起向催化剂516施加电压。
在能够利用压电元件512的驱动使催化剂516与基板Wf的被处理区域接触的状态下，通过供给处理液而产生CARE反应。此时，也可以使催化剂516与基板Wf的被处理区域相对运动。例如，通过使CARE头500的保持臂600移动，或者使配置有基板Wf的载物台 400旋转，能够使催化剂516与基板Wf的被处理区域相对运动。或者，也可以使CARE头 500旋转。一边使压电元件512振动一边进行催化剂516与基板Wf的被处理区域的相对运动。如上所述，以判断催化剂516与基板Wf的接触的点为基准，控制施加于压电元件 512的驱动电压，以使得在压电元件512的最大移位时催化剂516与基板Wf的被处理面之间的距离为数10nm以下，更优选为10nm以下。另外，也可以以判断催化剂516与基板 Wf的接触的点为基准，控制压电元件512的驱动电压的振幅，而控制催化剂516与基板 Wf的接触量。
这样一来，能够利用压电元件512精细地控制催化剂516与基板Wf的被处理面之间的距离，因此能够减小向催化剂516的表面的被处理面接触或靠近的接触量或靠近量。因此，能够减轻对催化剂516的表面造成的机械损伤，能够减轻催化剂的劣化。
在进行了CARE处理之后，利用输送机构1500将处理后的基板Wf向清洗装置1300输送，进行基板Wf的清洗。基板Wf的清洗能够利用任意公知的方法进行。在清洗了基板Wf之后，利用输送机构1500将基板Wf向干燥装置1400输送。基板Wf的干燥能够利用任意公知的方法进行。在使基板Wf干燥之后，利用输送机构1500将基板Wf配置在规定的位置。此外，基板处理装置1000进行的CARE处理也可以在利用基板处理系统1100的 CMP装置1200进行了CPM处理之后实施。
此外，在本说明书中公开的基板处理装置1000中，能够使用各种催化剂以及处理液对各种基板进行处理。基板Wf的被处理区域的示例为，例如以SiO2、Low-k材料为代表的绝缘膜、以Cu、W为代表的配线金属、以Ta、Ti、TaN、TiN、Co等为代表的阻挡金属、以GaAs等为代表的III-V族材料。作为催化剂516的材质，例如能够是贵金属、过度金属、陶瓷类固体催化剂、碱性固体催化剂、酸性固体催化剂等。处理液例如能够是溶氧水、臭氧水、酸、碱溶液、H2O2水、氢氟酸溶液等。此外，催化剂516以及处理液能够根据基板Wf的被处理区域的材质适当设定。例如，在被处理区域的材质为Cu的情况下，作为催化剂516也可以使用酸性固体催化剂，作为处理液也可以使用臭氧水。另外，在被处理区域的材质为SiO2的情况下，催化剂516也可以使用白金、镍，处理液也可以使用酸。另外，在被处理区域的材质为III-V族金属(例如，GaAs)的情况下，催化剂516也可以使用铁，处理液也可以使用H2O2水。
以上，基于几个示例对本发明的实施方式进行了说明，但是，上述发明的实施方式是为了容易理解本发明而作出的，并不对本发明进行限定。本发明在不脱离其要旨的范围内能够进行变更、改良，本发明当然包含其等同物。另外，在能够解决上述课题的至少一部分的范围内，或获得效果的至少一部分的范围内，能够将要求保护的范围以及说明书所记载的各构成要素进行任意组合或省略。

Claims (11)

1.一种基板处理装置，该基板处理装置用于在处理液的存在下使催化剂与基板靠近或接触，从而对基板的被处理区域进行蚀刻，所述基板处理装置的特征在于，具有：
用于保持基板的基板保持部；以及
用于保持催化剂的催化剂保持部，
所述催化剂保持部具有：
高刚性的基部板；
与所述基部板相邻配置的压电元件；
与所述压电元件相邻配置的高刚性的催化剂保持基部；以及
保持于所述催化剂保持基部的催化剂，
所述基板处理装置还具有用于控制向所述压电元件施加的驱动电压的控制装置。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述催化剂保持部具有第一区域以及第二区域，
所述第一区域具有第一催化剂、第一催化剂保持基部以及第一压电元件，
所述第二区域具有第二催化剂、第二催化剂保持基部以及第二压电元件，
所述控制装置构成为能够向所述第一压电元件以及所述第二压电元件分别独立地施加驱动电压。
3.如权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述控制装置构成为向所述压电元件施加用于使所述催化剂保持基部以及所述催化剂共振的频率的驱动电压。
4.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述催化剂保持部具有用于监视所述压电元件的振动振幅的振动传感器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
具有用于使所述催化剂保持部向所述基板保持部的方向运动的第一驱动机构。
6.如权利要求1至5中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
具有用于使所述催化剂保持部在与所述基板保持部的基板保持面平行的方向运动的第二驱动机构。
7.如权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于，
利用所述第二驱动机构进行的所述催化剂保持部的运动包括旋转运动、直线运动以及旋转运动与直线运动组合后的运动中的至少一种运动。
8.如权利要求1至7中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
具有用于使所述基板保持部在与所述基板保持部的基板保持面平行的方向运动的第三驱动机构。
9.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，
利用所述第三驱动机构进行的所述基板保持部的运动包括旋转运动、直线运动以及旋转运动与直线运动组合后的运动中的至少一种运动。
10.一种基板处理系统，其特征在于，具有：
权利要求1至9中任一项所述的基板处理装置；
用于在利用所述基板处理装置进行处理后清洗基板的清洗装置；
用于在利用所述清洗部进行清洗后使基板干燥的干燥装置；
用于在所述基板处理系统内输送基板的输送机构；以及
用于控制所述基板处理装置、所述清洗部、所述干燥部以及所述输送机构的动作的控制装置。
11.如权利要求10所述的基板处理系统，其特征在于，
具有用于对基板进行CMP处理的CMP装置。
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