CN108701609B - 基板处理方法及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种基板处理方法,包含:含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤,从喷嘴对保持在基板保持单元的基板的一个主面,喷出在氢氟酸溶液中溶解有臭氧而成的含臭氧氢氟酸溶液;以及刷清洗步骤,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后、或与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,使清洗刷抵接上述基板的上述一个主面而对该一个主面进行清洗。

Description

基板处理方法及基板处理装置
技术领域
本发明涉及对基板的主面进行处理的基板处理方法及基板处理装置。成为处理对象的基板包括例如半导体晶片、液晶显示装置用基板、等离子显示器用基板、FED(FieldEmission Display,场发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩模用基板、陶瓷基板、太阳电池用基板等。
背景技术
在半导体装置的制造步骤中,在步骤之间,不可或缺的是半导体晶片等的基板的清洗处理。一张一张地清洗基板的单张式的基板处理装置,例如具备:几乎水平地保持基板并使该基板旋转的旋转卡盘;对通过旋转卡盘所保持并旋转的基板的主面(例如上表面)进行擦洗(scrub)的例如海绵状的清洗刷;用于对通过旋转卡盘所保持并旋转的基板供给清洗药液的喷嘴。
上述清洗处理包括利用药液的蚀刻作用而去除半导体晶片主面的异物的处理。如下述专利文献1所记载那样,在使用SC1(氨-过氧化氢水混合液)作为清洗药液对由硅基板所构成的基板进行处理的情况下,由于SC1所含的过氧化氢成分的氧化作用使基板主面氧化,在该主面形成氧化硅膜。然后,通过SC1所含的氨成分,将基板主面的氧化硅膜与附着在该主面的异物一起去除。此外,通过以清洗刷擦洗基板主面,可有效去除附着在基板主面的异物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-278957号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在使用SC1作为清洗药液时,由于通过氧化力较弱的过氧化氢水将基板主面氧化,故形成在基板主面的氧化膜的量较少。即,SC1的蚀刻性能(异物去除性能)并不高。此时,即使与SC1的供给并行地进行清洗刷对该主面的擦洗,清洗效率仍较低。从而,在清洗对象的基板主面附着了大量异物等的情况下,为了清洗该主面将需要冗长时间,而有产率恶化的问题。
因此,本发明的目的在在提供一种可高效地清洗基板的一个主面的基板处理方法及基板处理装置。
解决问题的手段
本发明提供一种基板处理方法,包含:含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤,从喷嘴对保持在基板保持单元的基板的一个主面,喷出在氢氟酸溶液中溶解有臭氧而成的含臭氧氢氟酸溶液;以及刷清洗步骤,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后、或与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,使清洗刷接触上述基板的上述一个主面而对该一个主面进行清洗。
根据此方法,在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后、或与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,执行刷清洗步骤。
在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤,从喷嘴喷出的含臭氧氢氟酸溶液供给至基板的一个主面。通过含臭氧氢氟酸溶液所含的臭氧的氧化作用在基板的一个主面形成氧化膜。另外,通过含臭氧氢氟酸溶液所含的氢氟酸的氧化膜蚀刻作用,使形成在基板一个主面的氧化膜从该一个主面剥离(lift off)。由此,可将附着或形成在基板一个主面的异物(颗粒、杂质、该一个主面的剥离物等)去除,或将形成在基板一个主面的损伤(缺损、凹陷等)去除。由于使用氧化力较强的臭氧,故可在基板一个主面形成多量的氧化膜,由此,可将多量氧化膜从基板一个主面剥离。如此,可高效地去除基板一个主面的异物及/或损伤。
另外,在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后、或与含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行执行的刷清洗步骤,通过将清洗刷抵接在基板一个主面,通过清洗刷刮取已剥离的异物。由此,可从基板一个主面去除剥离后的异物。由此,可高效地清洗基板一个主面。
本发明的一实施方式为权利要求1所述的基板处理方法,其中,上述刷清洗步骤在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤之后执行。
根据此方法,在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后执行刷清洗步骤。
在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤,从喷嘴喷出的含臭氧氢氟酸溶液供给至基板的一个主面。通过含臭氧氢氟酸溶液所含的臭氧的氧化作用在基板的一个主面形成氧化膜。另外,通过含臭氧氢氟酸溶液所含的氢氟酸的氧化膜蚀刻作用,使形成在基板一个主面的氧化膜从该一个主面剥离(lift off)。由此,可将附着或形成在基板一个主面的异物(颗粒、杂质、该一个主面的剥离物等)去除,或将形成在基板一个主面的损伤(缺损、凹陷等)去除。由于使用氧化力较强的臭氧,故可在基板一个主面形成大量的氧化膜,由此,可将大量氧化膜从基板一个主面剥离。如此,可高效地去除基板一个主面的异物及/或损伤。
在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后执行的刷清洗步骤,通过将清洗刷抵接在基板一个主面,通过清洗刷刮取已剥离的异物。由此,可从基板一个主面去除剥离后的异物。
另外,在通过含有具疏水化作用的氢氟酸的药液对基板主面进行处理的情况下,有通过该药液所含的氢氟酸的作用而导致基板一个主面被疏水化的担心。若在基板一个主面呈疏水性的状态下对该一个主面抵接清洗刷,则有被清洗刷所刮取的异物经由该清洗刷再次附着在基板一个主面的担心。
相对于此,本发明中由于含臭氧氢氟酸溶液所含的臭氧具有亲水化作用,故在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,因氢氟酸所造成的基板一个主面的疏水化受到抑制。其结果,在刷清洗步骤开始时,可将基板一个主面保持为亲水性。由此,可抑制或防止经由清洗刷的异物对基板一个主面的再次附着。此外,可效率更佳地清洗基板一个主面。
在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,从上述喷嘴喷出的上述含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度可为0.01wt%以上且0.5wt%以下。
根据此方法,由于所喷出的含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度为上述范围内,故在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,可一边抑制基板一个主面的疏水化,一边良好地清洗该一个主面。由此,可抑制或防止经由清洗刷的异物对基板一个主面的再次附着。
若上述含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度小于0.01wt%,由于无法良好剥离形成在基板一个主面的氧化膜,故无法良好清洗该一个主面。另外,若上述含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度超过0.5wt%,则该含臭氧氢氟酸溶液所含的氢氟酸变得过量,而有使基板一个主面疏水化的担心。
在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,从上述喷嘴所喷出的上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度可为22.5ppm以上且67.2ppm以下。
根据此方法,由于所喷出的上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度为上述范围内,故在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,可良好且安全地清洗基板一个主面。
上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度若小于22.5ppm,则无法将基板一个主面充分氧化,故无法良好地形成氧化膜,无法良好地清洗该一个主面。另外,随着臭氧浓度变高,臭氧毒性变高,故从安全角度考虑,并不希望上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度超过67.2ppm。另外,若臭氧浓度超过67.2ppm,由于上述含臭氧氢氟酸溶液含有大量气泡,故不适合基板处理。
本发明也可为权利要求4所述的基板处理方法,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,从上述喷嘴喷出的上述含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度为0.093wt%以上且0.221wt%以下。
根据此方法,由于所喷出的含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度为上述范围内,故在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,异物不致再次附着在基板一个主面的外周部,可良好清洗该一个主面。
若上述含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度小于0.093wt%,由于形成在基板一个主面的氧化膜无法良好剥离,故无法良好清洗该一个主面。另外,上述含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度超过0.221wt%,则有对基板一个主面的外周部供给大量氢氟酸,使该外周部呈疏水性的担心。若在基板一个主面的外周部呈疏水性的状态下执行刷清洗步骤,则有经由清洗刷而异物再次附着在该一个主面的外周部的担心。
在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,从上述喷嘴所喷出的上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度可为22.5ppm~42.0ppm。
根据此方法,由于所喷出的上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度为上述范围内,故在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,异物不致再次附着在基板一个主面的外周部,可良好清洗该一个主面。
上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度若小于22.5ppm,则由于含臭氧氢氟酸溶液所含的臭氧较少,故无法到达基板一个主面的外周面。因此,有该一个主面的外周部因氢氟酸所造成的疏水化而呈疏水性的担心。若在基板一个主面的外周部呈疏水性的状态下执行刷清洗步骤,则有异物再次附着在该一个主面的外周部的担心。另外,若臭氧浓度超过42.0ppm,由于上述含臭氧氢氟酸溶液含有大量气泡,故不适合基板处理。
上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤也可包含朝保持在上述基板保持单元的上述基板的一个主面的中央部喷出含臭氧氢氟酸溶液的步骤,上述基板处理方法也可进一步包含基板旋转步骤,该基板旋转步骤与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,在该基板旋转步骤中,使上述基板围绕规定的旋转轴线进行旋转。
根据此方法,供给至基板一个主面的中央部的含臭氧氢氟酸溶液,受到基板旋转所产生的离心力,在基板一个主面朝外周部放射状地扩展。因此,可使含臭氧氢氟酸溶液遍及基板一个主面全域(整个区域),换言之,可使氢氟酸及臭氧遍及基板一个主面全域。
上述基板处理方法进一步包含:在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后,将上述基板的上述一个主面的含臭氧氢氟酸溶液由水置换的水冲洗步骤;上述刷清洗步骤也可与上述水冲洗步骤并行地执行。
根据此方法,对基板一个主面供给水。由此,可通过水冲走被清洗刷所刮取的异物。因此,可防止被清洗刷所刮取的异物残留在基板一个主面。
另外,接着含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤执行水冲洗步骤,并与该水冲洗步骤并行地执行刷清洗步骤。从而,相较于在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤与水冲洗步骤之间加入其他步骤的情况,可缩短一连串清洗处理所需要的时间,由此,可达到产率的提升。
上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的上述含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量、该含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度、该含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度、该含臭氧氢氟酸溶液中的氢氟酸与臭氧的成分比及/或上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的上述基板的旋转速度,可设定为在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤结束时臭氧遍及上述基板的上述一个主面全域。
根据此方法,在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤的至少结束时,可将基板全面保持为亲水面。由此,在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后所执行的刷清洗步骤中,可防止异物再次附着在基板一个主面的外周部。
上述基板处理方法也可进一步包含保护流体供给步骤,该保护流体供给步骤与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,在该保护流体供给步骤中,为了抑制或防止上述含臭氧氢氟酸溶液绕到另一个主面,而对上述另一个主面供给保护流体。
根据此方法,通过供给至另一个主面的保护流体,可抑制或防止供给至基板一个主面的含臭氧氢氟酸溶液绕到另一个主面。从而,可一边保护基板的另一个主面,一边对基板一个主面实施使用了含臭氧氢氟酸溶液及清洗刷的清洗处理。
通过上述基板处理方法所处理的上述基板,也可包含半导体基板;上述基板的上述另一个主面也可为用于形成器件的器件形成面;上述基板的上述一个主面也可为不形成上述器件的非器件形成面。
根据此方法,可对基板的非器件形成面,实施使用了含臭氧氢氟酸溶液及清洗刷的清洗处理,由此,可将附着或形成在非器件形成面的异物或形成在该非器件形成面的损伤去除。
另外,通过供给至基板的器件形成面的保护流体,可保护基板的器件形成面。
从而,可一边保护基板的器件形成面,一边对基板的非器件形成面实施使用含臭氧氢氟酸溶液及清洗刷的清洗处理。
上述保护流体供给步骤也可包含对上述另一个主面供给保护液的保护液供给步骤。
根据此方法,对另一个主面供给保护液。因此,不论含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量大小,可确实防止该含臭氧氢氟酸溶液绕到基板下表面。由此,也可使含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量设为大流量。通过将含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量设为大流量,由于可丰富地保持该含臭氧氢氟酸溶液所含的臭氧量,故可使臭氧到达基板一个主面的外周部。由此,在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后所执行的刷清洗步骤中,可防止异物对基板一个主面的外周部的再次附着。
上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的上述含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量,优选为0.8升/分钟以上。此时,可使臭氧到达基板一个主面的外周部,由此,可防止刷清洗步骤中异物再次附着在基板一个主面的外周部。另外,该喷出流量更优选为1.0升/分钟以上,此时,可使多量的臭氧到达基板一个主面的外周部,由此,可更确实地防止刷清洗步骤中异物再次附着在基板一个主面的外周部。
上述基板处理方法也可进一步包含:在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后且上述刷清洗步骤前,对上述基板的上述一个主面供给臭氧水的臭氧水供给步骤。
根据此方法,在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后且刷清洗步骤之前,对基板一个主面供给臭氧水,由此使基板一个主面全域亲水化。从而,即使在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后基板的一部分呈疏水性,通过臭氧水的供给,该呈疏水性的部分变为亲水性。由此,可在刷清洗步骤中防止异物对基板一个主面的再次附着。
上述基板保持步骤也可包含将上述基板保持为水平姿势的步骤;上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤也可包含对上述基板的上表面喷出上述含臭氧氢氟酸溶液的步骤;上述刷清洗步骤也可包含对上述基板的上述上表面进行清洗的步骤。
根据此方法,在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,可对基板的上表面进行使用了含臭氧氢氟酸溶液及清洗刷的处理。
利用上述基板处理方法所处理的上述基板的上述一个主面也可包含含硅成分的含硅面。
根据此方法,通过含臭氧氢氟酸溶液所含的臭氧的氧化作用在基板一个主面形成氧化硅膜。另外,通过含臭氧氢氟酸溶液所含的氢氟酸的氧化膜蚀刻作用,使形成在基板一个主面的氧化硅膜从该一个主面剥离。由此,可将附着或形成在基板一个主面的异物(颗粒、杂质、该一个主面的剥离物等)去除,或将形成在基板一个主面的损伤(缺损、凹陷等)去除。由于使用氧化力较强的臭氧,故可在基板一个主面形成大量的氧化硅膜,由此,可将大量的氧化硅膜由基板一个主面剥除。由此,可高效地去除基板一个主面的异物及/或损伤。
利用上述基板处理方法所处理的上述基板的上述一个主面也可包含含氮化钛的含氮化钛面。
利用上述基板处理方法所处理的上述基板的上述一个主面也可包含含铱金属残渣的含铱金属残渣面。
另外,本发明提供一种基板处理装置,包含:基板保持单元,保持基板;喷嘴,用于朝保持在上述基板保持单元的基板的一个主面喷出含臭氧氢氟酸溶液;含臭氧氢氟酸溶液供给装置,用于对上述喷嘴供给上述含臭氧氢氟酸溶液;清洗刷,用于接触上述一个主面并对该一个主面进行清洗;清洗刷驱动单元,用于驱动上述清洗刷,该基板处理装置还包含控制装置,该控制装置控制上述含臭氧氢氟酸溶液供给装置及上述清洗刷驱动单元,并执行:含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤,从上述喷嘴对保持在上述基板保持单元的上述基板的一个主面,喷出在氢氟酸溶液中溶解有臭氧而成的含臭氧氢氟酸溶液;刷清洗步骤,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后、或与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,使上述清洗刷接触上述基板的上述一个主面对该一个主面进行清洗。
根据此方法,从喷嘴喷出的含臭氧氢氟酸溶液供给至基板的一个主面。通过含臭氧氢氟酸溶液所含的臭氧的氧化作用在基板的一个主面形成氧化膜。另外,通过含臭氧氢氟酸溶液所含的氢氟酸的氧化膜蚀刻作用,使形成在基板一个主面的氧化膜由该一个主面剥离(lift off)。由此,可将附着或形成在基板一个主面的异物(颗粒、杂质、该一个主面的剥离物等)去除,或将形成在基板一个主面的损伤(缺损、凹陷等)去除。由于使用氧化力较强的臭氧,故可在基板一个主面形成大量的氧化膜,由此,可将大量氧化膜由基板一个主面剥离。如此,可高效去除基板一个主面的异物及/或损伤。
其后,通过将清洗刷抵接在基板一个主面,通过清洗刷刮取已剥离的异物。由此,可从基板一个主面去除剥离后的异物。
另一方面,由于含臭氧氢氟酸溶液所含的氢氟酸,有基板一个主面被疏水化的担心。若在基板一个主面呈疏水性的状态下使清洗刷抵接该一个主面,则有利用清洗刷所刮取的异物再次附着在基板一个主面的担心。
然而,通过含臭氧氢氟酸溶液所含的臭氧的亲水化作用,阻止因含臭氧氢氟酸溶液所含的氢氟酸所造成的基板一个主面的疏水化。其结果,可在含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后将基板一个主面全域保持为亲水性。即,在刷清洗步骤开始时,基板一个主面全域保持为亲水性。由此,可抑制或防止经由清洗刷的异物对基板一个主面的再次附着。
如以上,可高效地清洗基板一个主面。
上述喷嘴也可具有:用于将氢氟酸溶液与臭氧水混合而生成上述含臭氧氢氟酸溶液的混合室和用于将在上述混合室所生成的上述含臭氧氢氟酸溶液喷出的喷出口;上述含臭氧氢氟酸溶液供给装置也可包含:将来自氢氟酸溶液供给源的上述氢氟酸溶液供给至上述混合室的氢氟酸配管和将来自臭氧水供给源的上述臭氧水供给至上述混合室的臭氧水配管。
根据该结构,在将含臭氧氢氟酸溶液供给至基板时,将氢氟酸溶液及臭氧水供给至混合室。在混合室,氢氟酸溶液及臭氧水在混合室中混合,生成含臭氧氢氟酸溶液。由此,可以简单的结构,从喷嘴喷出含臭氧氢氟酸溶液。
另外,由于在喷嘴内部混合氢氟酸溶液及臭氧水,故可将刚混合后(刚生成)的含臭氧氢氟酸溶液从喷嘴喷出。溶解在氢氟酸溶液的臭氧在溶解后立即开始分解,但由于可将刚混合后(刚生成)的含臭氧氢氟酸溶液从喷嘴喷出,故可将臭氧尚未分解的含臭氧氢氟酸溶液供给至基板。
本发明的上述内容或其他目的、特征及效果,将参照附图由下述实施方式的说明所阐明。
附图说明
图1为用于说明本发明第1实施方式的基板处理装置的内部配置的图解性俯视图。
图2为用于说明上述基板处理装置所具备的处理单元的结构例的图解性剖视图。
图3为表示FOM喷嘴的结构的图解性剖视图。
图4为用于说明清洗刷的移动的图解性俯视图。
图5为用于说明上述基板处理装置的主要部分的电气结构的框图。
图6为用于说明通过上述基板处理装置执行的清洗处理的一例的流程图。
图7A至7C为用于说明上述清洗处理的一例的图解性图。
图7D至7E为用于说明接续图7B的步骤的图解性图。
图8为用于说明本发明第2实施方式的基板处理装置所具备的处理单元的结构例的图解性剖视图
图9为用于说明上述基板处理装置所具备的旋转卡盘的更具体结构的俯视图。
图10为图9的结构的仰视图。
图11为从图9的切剖面线XI-XI所观察的剖视图。
图12为将图11的一部分结构放大表示的放大剖视图。
图13为将旋转卡盘所具备的可动销的附近结构放大表示的剖视图。
图14为表示FOM喷嘴的结构的图解性剖视图。
图15为用于说明清洗刷的移动的图解性俯视图。
图16为用于说明上述基板处理装置的主要部分的电气结构的框图。
图17为用于说明通过上述基板处理装置执行的清洗处理的一例的流程图。
图18A及18B为用于说明上述清洗处理的一例的图解性图。
图18C及18D为用于说明接续图18B的步骤的图解性图。
图18E及18F为用于说明接续图18D的步骤的示意图。
图19为表示基板外周部的FOM及非活性气体的流动的剖视图。
图20为表示第1清洗试验的试验结果的图表。
图21A为表示第2清洗试验的试验结果的图表。
图21B及21C为表示第2清洗试验的试验结果的影像图。
图21D为表示第2清洗试验的试验结果的影像图。
图22为表示第3清洗试验的试验结果的图表。
图23A为表示第4清洗试验的试验结果的图表。
图23B及23C为表示第4清洗试验的试验结果的影像图。
图24为用于说明本发明第3实施方式的基板处理装置所具备的处理单元的结构例的图解性剖视图
图25A至25C为用于说明通过上述基板处理装置执行的清洗处理的一例的图解性图。
图25D及25E为用于说明接着图25C的步骤的图解性图。
图26为用于说明上述清洗处理的其他例的图解性图。
图27为表示第5清洗试验的试验结果的图。
具体实施方式
图1为用于说明执行本发明第1实施方式的基板处理装置1的内部配置的图解性俯视图。
基板处理装置1对由半导体晶片(半导体基板)所构成的圆板状的基板W,通过处理液或处理气体一张一张进行处理的单张式装置。基板处理装置1包含:装载埠LP,保持多个容纳架C;反转单元TU,使基板W的姿势上下反转;多个处理单元2,对基板W进行处理。装载埠LP及处理单元2在水平方向上隔着间隔配置。反转单元TU配置在在装载埠LP与处理单元2之间所搬送的基板W的搬送路径上。
如图1所示,基板处理装置1进一步包含:分度器机械手IR,配置在装载埠LP与反转单元TU之间;中央机械手CR,配置在反转单元TU与处理单元2之间;控制装置3,控制基板处理装置1所具备的装置的动作或阀的开闭。分度器机械手IR从装载埠LP所保持的容纳架C将多张基板W一张一张搬送至反转单元TU,并从反转单元TU将多张基板W一张一张搬送至由装载埠LP所保持的容纳架C。同样地,中央机械手CR从反转单元TU将多张基板W一张一张搬送至处理单元2,并从处理单元2将多张基板W一张一张搬送至反转单元TU。中央机械手CR还在多个处理单元2之间搬送基板W。
分度器机械手IR具备水平支撑基板W的手部H1。分度器机械手IR使手部H1水平移动。进而,分度器机械手IR使手部H1升降,使该手部H1围绕铅垂轴线旋转。同样地,中央机械手CR具备水平支撑基板W的手部H2。中央机械手CR使手部H2水平移动。进而中央机械手CR使手部H2升降,使该手部H2围绕铅垂轴线旋转。
在容纳架C中,以作为器件形成面的基板W的表面Wa朝上的状态(向上姿势)收容基板W。控制装置3通过分度器机械手IR,以表面Wa朝上的状态从容纳架C将基板W搬送至反转单元TU。然后,控制装置3通过反转单元TU,使基板W反转。由此,基板W的背面Wb朝上。其后,控制装置3通过中央机械手CR,以背面Wb朝上的状态从反转单元TU将基板W搬送至处理单元2。然后,控制装置3通过处理单元2处理基板W的背面Wb。
在基板W的背面Wb经处理后,控制装置3通过中央机械手CR,以背面Wb朝上的状态从处理单元2将基板W搬送至反转单元TU。然后,控制装置3通过反转单元TU使基板W反转。由此,基板W的表面Wa朝上。其后,控制装置3通过分度器机械手IR,以表面Wa朝上的状态从反转单元TU将基板W搬送至容纳架C。由此,处理完毕的基板W收容在容纳架C。控制装置3通过使分度器机械手IR等重复执行此一连串动作,而一张一张处理多张基板W。
图2为用于说明基板处理装置1所具备的处理单元2的结构例的图解性剖视图。图3为表示FOM喷嘴(喷嘴)6的结构的图解性剖视图。图4为用于说明清洗刷10的移动的图解性俯视图。
处理单元2具备:具有内部空间的箱形的处理腔室4;在处理腔室4内以水平姿势保持一张基板W,并使基板W围绕通过基板W中心的铅垂的旋转轴线A1进行旋转的旋转卡盘(基板保持单元)5;用于朝由旋转卡盘5所保持的基板W上表面(背面(一个主面)Wb),喷出含臭氧氢氟酸溶液(以下称为FOM)的FOM喷嘴6;用于对FOM喷嘴6供给FOM的FOM供给装置7;用于对由旋转卡盘5所保持的基板W上表面供给水的水供给单元8;用于与基板W上表面(背面Wb)接触而对该上表面进行擦洗清洗的清洗刷10;用于驱动清洗刷10的清洗刷驱动单元11;用于对由旋转卡盘5所保持的基板W的下表面(表面(另一个主面)Wa)供给保护液的保护液供给单元12;包围旋转卡盘5的筒状的处理杯(未图示)。
处理腔室4包含:箱状的隔壁(未图示);从隔壁上部对隔壁内(相当于处理腔室4内)吹送清洁空气的作为送风单元的FFU(fan filter unit,风扇过滤单元,未图示);从隔壁下部将处理腔室4内气体排出的排气装置(未图示)。通过FFU及排气装置,在处理腔室4内形成下降流(down flow)。
作为旋转卡盘5采用在水平方向夹持基板W并水平保持基板W的夹持式卡盘。具体而言,旋转卡盘5包含旋转马达15、与该旋转马达15的驱动轴一体化的旋转轴16、大致水平地安装在旋转轴16上端的圆板状的旋转基座17。
旋转基座17包含具有较基板W外径大的外径的水平的圆形上表面17a。上表面17a在其周缘部配置了多个(3个以上,例如6个)的夹持构件18。多个夹持构件18在旋转基座17的上表面17a的周缘部,在对应基板W外周形状的圆周上隔着适当间隔、例如等间隔地配置。
旋转轴16为铅垂配置的中空轴,其内部插通着上下延伸的下表面供给配管19。对下表面供给配管19供给保护液。另外,在下表面供给配管19的上端部,形成有喷出对下表面供给配管19所供给的保护液的下表面喷嘴20。
作为保护液,采用例如水。水为例如去离子水(DIW)。但不限在DIW,可为碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水及稀释浓度(例如10ppm~100ppm左右)的盐酸水中的任一者。
如图2所示,FOM喷嘴6例如是以连续流的状态选择性地喷出FOM及臭氧水的直流喷嘴,以在与基板W上表面垂直的方向喷出处理液的垂直姿势,安装在沿水平方向延伸的喷嘴臂21的顶端部。此外,FOM喷嘴6也可保持为以使FOM或臭氧水着落在较喷出口37(参照图3)更靠内侧(旋转轴线A1侧)的位置的方式朝相对于基板W上表面倾斜的喷出方向喷出FOM或臭氧水的向内姿势而保持在喷嘴臂21,也可保持为以使FOM或臭氧水着落在较喷出口37更靠外侧(与旋转轴线A1相反侧)的位置的方式朝相对于基板W上表面倾斜的喷出方向喷出FOM或臭氧水的向外姿势而保持在喷嘴臂21。在喷嘴臂21结合着喷嘴移动单元22。
喷嘴移动单元22通过使喷嘴臂21围绕摆动轴线(未图示)进行转动,而使FOM喷嘴6沿着俯视下通过基板W上表面中央部的轨迹水平地移动。喷嘴移动单元22在从FOM喷嘴6所喷出的FOM或臭氧水着落在基板W上表面的处理位置、与FOM喷嘴6在俯视下设定在旋转卡盘5周围的待机位置之间,使FOM喷嘴6水平移动。进而,喷嘴移动单元22在从FOM喷嘴6所喷出的FOM或臭氧水着落在基板W上表面中央部的中央位置、与从FOM喷嘴6所喷出的FOM或臭氧水着落在基板W上表面外周部的周缘位置之间,使FOM喷嘴6水平移动。中央位置及周缘位置均为处理位置。另外,基板W的上表面(背面Wb)的外周部例如在直径300mm的基板W的上表面(背面Wb)中,为沿着该基板W的周缘的宽10mm左右的环状区域。
FOM供给装置7包括连接在FOM喷嘴6并被供给来自稀氢氟酸供给源(未图示)的稀氢氟酸(浓度较淡的氢氟酸水溶液)的氢氟酸配管23、与连接在FOM喷嘴6并被供给来自臭氧水供给源(例如包含臭氧产生装置的结构,未图示)的臭氧水的臭氧水配管24。
在氢氟酸配管23的中途部,安装有用于开关氢氟酸配管23的氢氟酸阀25、及氢氟酸流量调整阀26。氢氟酸阀25通过控制装置3的控制而开关。虽未图示,氢氟酸流量调整阀26包含:在内部设有阀座的阀体;开关阀座的阀芯;与使阀芯在开位置与关位置之间移动的致动器。关于其他的流量调整阀也相同。
在臭氧水配管24的中途部,安装有用于开关臭氧水配管24的臭氧水阀27、与调整臭氧水配管24的开度而调整臭氧水配管24的流通流量的臭氧水流量调整阀28。对FOM喷嘴6经由臭氧水配管24供给臭氧水。
如图3所示,FOM喷嘴6具有例如所谓直流喷嘴的结构。FOM喷嘴6具备形成大致圆筒状的壳体31。FOM喷嘴6以壳体31的中心轴线沿铅垂方向延伸的铅垂姿势,安装在喷嘴臂21(参照图2)。壳体31具备第1圆筒部38、与较第1圆筒部38口径小且与第1圆筒部38同轴的圆筒形状的第2圆筒部39。由于第2圆筒部39较第1圆筒部38口径小,故第2圆筒部39内的内部的流路剖面的面积比第1圆筒部38的流路剖面的面积小。第1圆筒部38及第2圆筒部39具有沿铅垂方向的内壁。
在壳体31的第1圆筒部38的下部分,形成有用于导入稀氢氟酸的氢氟酸导入口32、与用于导入臭氧水的臭氧水导入口33。氢氟酸导入口32及臭氧水导入口33的位置关系如图3所示,可将氢氟酸导入口32配置在较臭氧水导入口33更上方,也可为相反。
若打开氢氟酸阀25(参照图2)及臭氧水阀27(参照图2),则来自氢氟酸配管23的稀氢氟酸从氢氟酸导入口32供给至混合室35,并且,来自臭氧水配管24的臭氧水从臭氧水导入口33供给至混合室35。流入至混合室35的稀氢氟酸及臭氧水在混合室35的下部分充分混合(搅拌)。通过此混合,稀氢氟酸与臭氧水均匀混合,生成氢氟酸及臭氧水的混合液(FOM)。在壳体31的第2圆筒部39的顶端(下端),具有用于将所生成的FOM朝外部空间36喷出的喷出口37。在混合室35所生成的FOM,通过第2圆筒部39内部而从喷出口37喷出。由此,可以简单的结构从FOM喷嘴喷出FOM。
另外,由于在FOM喷嘴6内部混合稀氢氟酸与臭氧水,故可将刚混合后(刚生成)的FOM从FOM喷嘴6喷出。溶解在稀氢氟酸的臭氧在溶解后立即开始分解,但由于可将刚混合后(刚生成)的含臭氧氢氟酸溶液从FOM喷嘴6喷出,故可将臭氧尚未分解的FOM供给至基板W。
水供给单元8包含水喷嘴41。水喷嘴41是例如以连续流的状态喷出液体的直流喷嘴,在旋转卡盘5的上方,将其喷出口37朝基板W上表面中央部而固定配置。在水喷嘴41,连接着供给来自水供给源的水的水配管42。在水配管42的中途部,安装有用于切换来自水喷嘴41的水供给/停止供给的水阀43。若打开水阀43,则从水配管42供给至水喷嘴41的连续流的水从设定在水喷嘴41下端的喷出口37喷出。另外,若关闭水阀43,则停止从水配管42对水喷嘴41供给水。水为例如去离子水(DIW)。但不限在DIW,可为碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水及稀释浓度(例如10ppm~100ppm左右)的盐酸水中的任一者。
此外,水喷嘴41未必分别相对于旋转卡盘5固定配置,也可采用例如所谓的扫描喷嘴的形态,即,安装于在旋转卡盘5上方可在水平面内摆动的臂上,通过该臂的摆动使水在基板W上表面的着落位置进行扫描。
保护液供给单元12包含上述的下表面供给配管19及下表面喷嘴20、连接在下表面供给配管19的保护液配管44、用于开关保护液配管44的保护液阀45、调整保护液配管44开度而调整保护液配管44的流通流量的保护液流量调整阀46。作为从下表面喷嘴20所喷出的保护液的水,为例如去离子水(DIW)。但不限在DIW,可为碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水及稀释浓度(例如10ppm~100ppm左右)的盐酸水中的任一者。若打开保护液阀45,则经由保护液配管44及下表面供给配管19对下表面喷嘴20供给保护液。下表面喷嘴20将所供给的保护液朝几乎铅垂向上喷出,从下表面喷嘴20所喷出的保护液向由旋转卡盘5所保持的基板W的下表面中央部几乎垂直入射。从下表面喷嘴20所喷出的保护液的流量构成为通过保护液流量调整阀46而调节。
清洗刷10是由例如PVA(聚乙烯醇)所构成的海绵状的擦洗构件,形成为圆柱状。清洗刷10在其下表面具有平坦状的清洗面10a。清洗面10a作为与基板W上表面接触的接触面而发挥功能。
清洗刷驱动单元11包含:将清洗刷10保持在顶端部的摆动臂47;用于驱动摆动臂47的臂驱动单元48。臂驱动单元48构成为可使摆动臂47围绕沿铅垂方向延伸的摆动轴线A2进行摆动、或使摆动臂47上下移动。通过此结构,在基板W被保持在旋转卡盘5而旋转时,可使清洗刷10在基板W的上方位置、与设定在旋转卡盘5侧方的待机位置之间水平地移动。
再者,也可将清洗刷10的清洗面10a按压在基板W上表面,使清洗刷10的按压位置如图4所示那样,在基板W的中央部(图4中由实线所示位置)、与基板W的外周部(图4中由双点划线表示)之间在基板W的半径方向上移动(扫描)。
在该擦洗清洗时,通过从水喷嘴41供给水(例如纯水(deionized Water:去离子水)),而使基板W的上表面(背面Wb)的异物容易脱离,或可将通过清洗刷10所擦落的异物排出至基板W外。
图5为用于说明基板处理装置1的主要部分的电气结构的框图。
控制装置3依照事先决定的程序,控制旋转马达15、喷嘴移动单元22、臂驱动单元48等的动作。再者,控制装置3控制氢氟酸阀25、氢氟酸流量调整阀26、臭氧水阀27、臭氧水流量调整阀28、水阀43、保护液阀45、保护液流量调整阀46等的开关动作等。
图6为用于说明通过处理单元2所执行的清洗处理的一例的流程图。图7A~7E为用于说明清洗处理的一例的图解性图。
以下参照图1、图2、图5及图6进行说明。另外,适当参照图7A~7E。图7B~7E中,由于说明的关系,省略记载旋转基座17及夹持构件18的结构。
处理单元2例如以由退火装置或成膜装置等的前处理装置处理后的基板W(以下有时称为“未清洗基板”)作为清洗对象。作为基板W的一例可举例如圆形的硅基板。基板W也可为大型基板(例如外径300mm的圆形基板)。处理单元2是用于对基板W的与表面Wa(另一个主面,器件形成面)相反一侧的背面Wb(一个主面,非器件形成面)进行清洗的单张式的清洗处理单元。
搬入至处理单元2的基板W的背面Wb是硅基板W的裸硅面。处理对象面也可包含聚硅及非晶硅中的至少一者。此实施方式中,在基板W的背面Wb,形成有例如在前处理装置中的夹痕(例如静电卡盘所造成的夹痕)。此夹痕包括基板W的背面Wb的缺损、凹陷等的损伤、或该背面Wb的局部剥离等。此夹痕形成在基板W的背面Wb全域。处理单元2通过清洗而去除形成在基板W的背面Wb的夹痕。另外,此清洗处理的目的并非从基板W的背面Wb将夹痕完全去除,而是以将大部分夹痕从基板W的背面Wb去除为目的。
收容了未清洗基板W的容纳架C,从前处理装置搬送至基板处理装置1,载置在装载埠LP。在容纳架C,以基板W的表面Wa朝上的状态收容基板W。控制装置3利用分度器机械手IR,以表面Wa朝上的状态从容纳架C将基板W搬送至反转单元TU。然后,控制装置3将搬送来的基板W通过反转单元TU反转(S1:基板反转)。由此,基板W的背面Wb朝上。其后,控制装置3利用中央机械手CR的手部H2,从反转单元TU取出基板W,以其背面Wb朝上的状态被搬入至处理单元2中(步骤S2)。搬入至处理单元2内的未清洗基板W交接至旋转卡盘5,通过使夹持构件18切换为夹持姿势,而保持在旋转卡盘5(基板保持步骤)。如图7A所示,基板W以其表面Wa朝下、且其背面Wb朝上的状态保持在旋转卡盘5。
在基板W搬入前,FOM喷嘴6退避至设定在旋转卡盘5侧方的待机位置。另外,清洗刷10也退避至设定在旋转卡盘5侧方的待机位置。使基板W保持在旋转卡盘5后,控制装置3驱动旋转马达15而开始旋转基座17的旋转,由此,如图7B所示,使基板W围绕旋转轴线A1旋转(步骤S3)。基板W的旋转速度上升至事先决定的液处理速度(300~1500rpm的范围内,例如500rpm),维持该液处理速度。
在基板W的旋转速度到达液处理速度后,控制装置3开始保护液的供给(S4:保护液供给步骤)。具体而言,控制装置3打开保护液阀45。由此,来自保护液配管44的保护液被供给至下表面喷嘴20。如图7B所示,从下表面喷嘴20朝上方喷出保护液。从下表面喷嘴20所喷出的保护液着落在基板W的表面Wa的中央部。此时的保护液的喷出流量通过保护液流量调整阀46设定为0.5(升/分钟)左右。供给至基板W的表面Wa的保护液受到基板W的旋转所产生的离心力而扩展至基板W全域,在基板W的表面Wa形成覆盖该表面Wa全域的保护液的液膜LF1。通过此保护液的液膜,器件形成面即基板W的表面Wa受到保护。在基板W的表面Wa流动的保护液,从基板W外周部朝基板W侧方飞散。
在从保护液开始喷出起经过事先决定的期间(足以在基板W的表面Wa形成保护液的液膜LF1的期间)时,接着,控制装置3进行将FOM供给至基板W的背面Wb的含臭氧氢氟酸溶液供给步骤(以下称为“FOM供给步骤”)(步骤S5)。FOM供给步骤(S5)中,控制装置3通过控制喷嘴移动单元22,使FOM喷嘴6从待机位置移动至中央位置。由此,FOM喷嘴6配置在基板W中央部上方。在FOM喷嘴6配置在基板W上方后,控制装置3同时打开氢氟酸阀25及臭氧水阀27。由此,在氢氟酸配管23内部流通的稀氢氟酸供给至FOM喷嘴6,并且在臭氧水配管24流通的臭氧水供给至FOM喷嘴6。然后,在FOM喷嘴6的壳体内使稀氢氟酸与臭氧水混合,生成FOM。此FOM如图7C所示,从FOM喷嘴6的喷出口37喷出,着落在基板W的背面Wb中央部。供给至基板W的背面Wb中央部的FOM,受到基板W的旋转所产生的离心力,在基板W的背面Wb朝外周部以放射状扩展。因此,可使FOM遍及基板W的背面Wb全域,换言之,可使氢氟酸及臭氧水遍及基板W的背面Wb全域。其结果,如图7C所示,在基板W上形成覆盖基板W的背面Wb全域的FOM液膜LF2。
在对基板W的背面Wb供给FOM时,通过FOM所含的臭氧的氧化作用,在硅基板即基板W的背面Wb形成氧化硅膜。另外,通过FOM所含的氢氟酸的氧化膜蚀刻作用,使形成在基板W的背面Wb的氧化硅膜从该背面Wb剥离(lift off)。由此,形成在基板W的背面Wb的损伤(缺损、凹陷等)被去除。此外,从基板W的背面Wb也去除异物(颗粒、杂质、该基板W的背面Wb的剥离物等)。即,可清洗基板W的背面Wb。
另外,使用FOM作为清洗药液的情况,相较使用SC1作为清洗药液的情况,可使形成在基板W的背面Wb的氧化硅膜量增多,从而,发挥高蚀刻性能(异物去除性能)。此外,相较于SC1所含的过氧化氢水,FOM所含的臭氧水运转成本较低。因此,可实现清洗处理所需的成本降低。
从FOM喷嘴6喷出的FOM的氢氟酸浓度,为0.01wt%以上且0.5wt%以下。更优选为0.093wt%以上且0.221wt%以下。若所喷出的FOM的氢氟酸浓度小于0.093wt%,则由于形成在基板W的背面Wb的氧化硅膜无法良好剥离,故无法良好清洗基板W的背面Wb。另外,若所喷出的FOM的氢氟酸浓度超过0.221wt%,则对基板W的背面Wb外周部供给大量氢氟酸,有该外周部呈疏水性的担心。
即,在通过含有具疏水化作用的氢氟酸的药液对基板W的背面Wb进行处理的情况下,有由于该药液所含的氢氟酸的作用而使基板W的背面Wb疏水化的担心。具体而言,溶解在氢氟酸溶液的臭氧在溶解后立即开始分解,故在朝呈旋转状态的基板W的背面Wb的中央部喷出FOM时,根据FOM喷出流量及/或FOM的臭氧浓度,在FOM供给步骤(S5)中,有臭氧未到达基板W的背面Wb的外周部的担心。此时,有基板W的背面Wb的外周部因到达至基板W的背面Wb的外周部的氢氟酸而呈疏水性的担心。尤其是在供给至基板W的背面Wb的FOM的氢氟酸浓度为较高的情况,由于仅有氢氟酸到达基板W的背面Wb的外周部,故基板W的背面Wb的外周部呈疏水性的可能性变高。
而且,若在基板W的背面Wb的外周部呈疏水性的状态用清洗刷10执行擦洗,则经由清洗刷10使异物再次附着在基板W的背面Wb的外周部,因此,有在清洗处理后,在基板W的背面Wb的外周部产生颗粒形成为圆环状的外周样式的担心。
从FOM喷嘴6喷出的FOM的臭氧浓度为22.5ppm以上且67.2ppm以下。更优选为22.5ppm以上且42.0ppm以下。若喷出的FOM的臭氧浓度小于22.5ppm,则FOM所含的臭氧较少,无法到达基板W的背面Wb的外周部。因此,有基板W的背面Wb的外周部因氢氟酸所造成的疏水化而呈疏水性的担心。若以基板W的背面Wb的外周部呈疏水性的状态执行刷清洗步骤,则有异物再次附着在基板W的背面Wb的外周部的担心。另外,若臭氧浓度超过42.0ppm,则由于FOM中包含大量气泡,故不适合基板处理。另外,若FOM的臭氧浓度超过42.0ppm,则穿透由PFA配管所构成的臭氧水配管24的管壁,有臭氧从臭氧水配管24露出的担心。再者,随着臭氧浓度变高,臭氧的毒性也变高。从安全角度而言,并不期望喷出的FOM的臭氧浓度超过42.0ppm。
从FOM喷嘴6所喷出的FOM的喷出流量较佳为0.8(升/分钟)以上。此时,可使臭氧到达基板W的背面Wb的外周部,由此,可在刷清洗步骤(S7)中防止异物再次附着在基板W的背面Wb的外周部。另外,该喷出流量更优选为1.0(升/分钟)以上,此时,可在FOM供给步骤(S5)中使大量的臭氧到达基板W的背面Wb的外周部。
此实施方式中,使用保护液作为供给至基板W的表面Wa的保护流体。因此,通过对基板W的表面Wa供给保护液,不论FOM供给步骤(S5)中的FOM的供给流量大小,皆可确实防止FOM绕到基板W的表面Wa。由此,也可将FOM供给步骤(S5)中的FOM供给流量设为大流量。因此,此实施方式中,将从FOM喷嘴6所喷出的FOM的供给流量设定为大流量(例如2.0(升/分钟))。通过将FOM的供给流量设为大流量,由于可丰富地保持该FOM所含的臭氧量,故可使臭氧到达基板W的背面Wb的外周部。由此,在FOM供给步骤(S5)结束时,可将基板W的背面Wb保持为亲水面。
与FOM供给步骤(S5)的执行并行地,在基板W的表面Wa形成保护液的液膜LF1,通过该保护液的液膜LF1保护基板W的表面Wa全域。而且,保护液的供给流量为大流量(例如2(升/分钟))。因此,可确实防止供给至基板W的背面Wb的FOM绕到基板W的表面Wa。由此,可一边确实保护基板W的表面Wa(器件形成面),一边对基板W的背面Wb进行FOM处理。
在从FOM的喷出开始起经过事先决定的期间时,结束FOM供给步骤(S5)。FOM供给步骤(S5)结束后接着开始对基板W的背面Wb供给作为冲洗液的水(步骤S6)。
具体而言,如图7D所示,控制装置3打开水阀43,从水喷嘴41朝基板W的背面Wb中央部喷出水。从水喷嘴41喷出的水着落在被FOM覆盖的基板W的背面Wb中央部。着落在基板W的背面Wb中央部的水受到因基板W旋转所产生的离心力而在基板W的背面Wb上朝基板W外周部流动,扩展至基板W的背面Wb全域。因此,基板W上的FOM被水推挤流动至外侧,排出至基板W周围。由此,基板W上的FOM的液膜LF2被置换为覆盖基板W的背面Wb全域的水的液膜LF3。另外,此时,来自水喷嘴41的水喷出流量为例如0.5(升/分钟)~2(升/分钟)。
在从水喷嘴41的水喷出开始起经过事先决定的时间(将基板W上的FOM液膜LF2置换为水液膜LF3所需的充分期间)时,控制装置3控制臂驱动单元48,如图7E所示,执行清洗刷10对基板W的背面Wb的擦洗清洗(S7:刷清洗步骤)。由此,对基板W的背面Wb,一边供给水、一边进行利用清洗刷10的擦洗清洗。具体而言,控制装置3控制臂驱动单元48,使摆动臂47围绕摆动轴线A2进行摆动,使清洗刷10由待机位置配置在基板W上方,并且使清洗刷10下降,将清洗刷10的清洗面10a按压在基板W的背面Wb。然后,控制装置3控制臂驱动单元48,使清洗刷10的按压位置在基板W中央部(图4中实线所示位置)、与基板W外周部(图4中双点划线所示位置)之间移动(扫描)。由此,清洗刷10的按压位置扫描基板W的背面Wb全域,通过清洗刷10擦洗基板W的背面Wb全域。清洗刷10的从基板W中央部至外周部的前往移动,需要例如6.5秒。在FOM供给步骤(S5)后所执行的刷清洗步骤(S7)中,在FOM供给步骤(S5)被剥离的异物通过清洗刷10的擦洗而被刮取。然后,利用清洗刷10所刮取的异物被水冲走。由此,可从基板W的背面Wb去除被剥离的异物。
另外,此实施方式中,将摆动臂47的扫描幅度设定为,可通过清洗刷10清洗至基板W的极接近周缘的位置。
但是,在基板W的背面Wb呈疏水性的状态下,若利用清洗刷10擦洗基板W的背面Wb,则有被清洗刷10所刮取的异物移动至疏水化的背面Wb,而附着在该背面Wb的担心。即,有经由清洗刷10而再次附着在基板W的背面Wb的担心。
然而,本实施方式中,通过将FOM供给步骤(S5)的FOM供给流量设为大流量(例如2.0(升/分钟)),而在FOM供给步骤(S5)结束时使基板W的背面Wb全域保持为亲水性。从而,在刷清洗步骤(S7)开始时,基板W的背面Wb全域保持为亲水性,因此,在FOM供给步骤(S5)中,不致产生经由清洗刷10而异物对基板W的背面Wb的再次附着。
由此,在刷清洗步骤(S7)中,可一边避免或抑制异物对该基板W的背面Wb的再次附着,一边执行对基板W的背面Wb的刷清洗(擦洗清洗)。
在清洗刷10的前往移动进行了事先决定的次数(例如4次)后,控制装置3控制臂驱动单元48,使清洗刷10从旋转卡盘5上方回到待机位置。另外,控制装置3关闭水阀43,使来自水喷嘴41的水喷出停止。控制装置3关闭保护液阀45,使来自下表面喷嘴20的保护液喷出停止。由此,结束刷清洗步骤(S7)。
通过连续进行FOM供给步骤(S5)及刷清洗步骤(S7),可从基板W的背面Wb全域将夹痕的大部分去除。由此,可提升一连串的清洗处理后的下一步骤(例如曝光步骤)中的产率。
接着,进行使基板W干燥的旋转干燥步骤(步骤S8)。具体而言,控制装置3控制旋转马达15,由此将基板W加速至较FOM供给步骤(S5)及刷清洗步骤(S7)的旋转速度大的干燥旋转速度(例如数千rpm),以干燥旋转速度使基板W旋转。由此,对基板W上的液体施加较大离心力,使附着在基板W的液体被甩除至基板W周围。如此,从基板W去除液体,基板W干燥。
例如,在基板W的处理对象面(即基板W的背面Wb)呈疏水性的状态下,若对基板W实施旋转干燥步骤,则在旋转干燥步骤中水滴在该处理对象面移动,结果有产生基板处理不良的担心。
相对于此,本实施方式中在FOM供给步骤(S5)结束时将基板W的背面Wb全域保持为亲水性。因此,以基板W的背面Wb呈亲水性的状态,对基板W执行旋转干燥步骤(S8)。由此,可抑制或防止旋转干燥步骤(S8)中的基板处理不良的产生。
然后,在从开始基板W的高速旋转起经过规定的时间时,控制装置3控制旋转马达15,由此使旋转卡盘5对基板W的旋转停止(步骤S9)。
接着,从处理腔室4内搬出基板W(步骤S10)。具体而言,控制装置3在所有的喷嘴等从旋转卡盘5上方退避开的状态下,控制中央机械手CR,使其手部H2进入至处理腔室4内部。夹持构件18从夹持姿势切换为非夹持姿势,由此,基板W可从旋转卡盘5脱离。然后,控制装置3使中央机械手CR的手部H2保持旋转卡盘5上的基板W。其后,控制装置3使中央机械手CR的手部H2从处理腔室4内退出。由此,从处理腔室4搬出清洗处理完毕的基板W。控制装置3通过中央机械手CR的手部H2,将清洗处理完毕的基板W搬送至反转单元TU。然后,控制装置3将搬送而来的基板W通过反转单元TU反转(步骤S11)。由此,使基板W的表面Wa朝上。其后,控制装置3通过分度器机械手IR的手部H1,从反转单元TU取出基板W,将清洗处理完毕的基板W以其表面Wa朝上的状态收容在容纳架C。收容了清洗处理完毕的基板W的容纳架C,从基板处理装置1向露光装置等后续处理装置搬送。
如上所述,根据本实施方式,在FOM供给步骤(S5)之后接着执行刷清洗步骤(S7)。在FOM供给步骤(S5)中,对基板W的背面Wb供给从FOM喷嘴6喷出的FOM,通过FOM所含的臭氧水的氧化作用,在作为硅基板的基板W的背面Wb形成氧化硅膜。另外,通过FOM所含的氢氟酸的氧化膜蚀刻作用,使形成在基板W的背面Wb的氧化硅膜从该背面Wb剥离(lift off)。由此,可从基板W的背面Wb去除异物(颗粒、杂质、该基板W的背面Wb的剥离物等),或将形成在基板W的背面Wb的损伤(缺损、凹陷等)去除。由于使用氧化力较强的臭氧,故可在基板W的背面Wb形成大量的氧化膜,由此,可从基板W的背面Wb剥离大量的氧化膜。如此,可效率良好地去除基板W的背面Wb的异物及/或损伤。
在FOM供给步骤(S5)后所执行的刷清洗步骤(S7)中,通过将清洗刷10抵接至基板W的背面Wb,而以清洗刷10刮取被剥离的异物。由此,可从基板W的背面Wb去除被剥离的异物。
另外,在利用含有具疏水化作用的氢氟酸的药液对基板W的背面Wb进行处理的情况下,有由于该药液所含的氢氟酸的作用而使基板W的背面Wb疏水化的担心。若在基板W的背面Wb呈疏水性的状态下在该背面Wb抵接清洗刷10,则有被清洗刷10所刮取的异物经由该清洗刷10再次附着在基板W的背面Wb的担心。
相对于此,本实施方式中,由于FOM以稀氢氟酸作为溶媒而氢氟酸浓度低、及FOM所含的臭氧具有亲水化作用,故在FOM供给步骤(S5)可防止因氢氟酸所造成的基板W的背面Wb的疏水化。其结果,在FOM供给步骤(S5)结束后可将基板W的背面Wb全域保持为亲水性。即,在刷清洗步骤(S7)开始时,将基板W的背面Wb全域保持为亲水性。由此,可抑制或防止经由清洗刷10而使异物对基板W的背面Wb的再次附着。
另外,FOM供给步骤(S5)与刷清洗步骤(S7)彼此不并行执行,在将供给至基板W的FOM置换为水后,再使用清洗刷执行擦洗清洗。因此,可防止因FOM所含的氢氟酸或臭氧而使清洗刷10被腐蚀的情形,由此,可达到清洗刷10的长寿命化。
另外,在FOM供给步骤(S5)后接着执行水冲洗步骤(S6、S7),与该水冲洗步骤(S6、S7)并行地执行刷清洗步骤(S7)。从而,相较于在FOM供给步骤(S5)与水冲洗步骤之间加入其他步骤的情况,可缩短一连串清洗处理所需的时间,由此可达到产率提升。
另外,在对基板W的背面Wb供给FOM的情况下,也可考虑设置喷出稀氢氟酸的稀氢氟酸喷嘴、与喷出臭氧水的臭氧水喷嘴,通过将来自稀氢氟酸喷嘴的稀氢氟酸、与来自臭氧水喷嘴的臭氧水在基板W的背面Wb上混合而生成FOM的情况。然而,此时,难以在基板W的背面Wb的各处将FOM的氢氟酸浓度及臭氧浓度保持为均一。因此,有在基板W的背面Wb各处产生清洗不均的担心。
相对于此,本实施方式从1个喷嘴(FOM喷嘴6)喷出FOM。因此,可将浓度被调整为所需的氢氟酸浓度及臭氧浓度的FOM供给至基板W的背面Wb。
图8为用于说明第2实施方式的基板处理装置201所具备的处理单元202的结构例的图解性剖视图。
处理单元202具备:具有内部空间的箱形的处理腔室204;在处理腔室204内以水平姿势保持一张基板W并使基板W围绕通过基板W中心的铅垂的旋转轴线A1进行旋转的旋转卡盘(基板保持单元)205;用于朝由旋转卡盘205所保持的基板W上表面(背面(一个主面)Wb),选择性喷出FOM及臭氧水的FOM喷嘴(喷嘴)206;用于对FOM喷嘴206选择性供给FOM及臭氧水的FOM供给装置207;用于对由旋转卡盘205所保持的基板W上表面供给水的水供给单元208;用于与基板W上表面接触而对该上表面进行擦洗清洗的清洗刷210;用于驱动清洗刷210的清洗刷驱动单元211;用于对由旋转卡盘205所保持的基板W的下表面(表面(另一个主面)Wa)供给非活性气体(保护气体)的保护气体供给单元212;与包围旋转卡盘205的筒状的处理杯(未图示)。通过FOM喷嘴206与FOM供给装置207构成FOM供给单元。另外,此实施方式中,通过FOM喷嘴206与FOM供给装置207构成用于对基板供给臭氧水的臭氧水供给单元。即,FOM供给单元兼作臭氧水供给单元。
处理腔室204包含:箱状的隔壁(未图示);从隔壁上部对隔壁内(相当于处理腔室204内)吹送清洁空气的作为送风单元的FFU(fan filter unit,风扇过滤单元,未图示);从隔壁下部将处理腔室204内气体排出的排气装置(未图示)。通过FFU及排气装置,在处理腔室204内形成下降流(down flow)。
旋转卡盘205具备可围绕沿着铅垂方向的旋转轴线A1旋转的旋转台107。在旋转台107的旋转中心的下表面经由毂(boss)109结合着旋转轴108。旋转轴108为中空轴,沿着铅垂方向延伸,受到来自旋转驱动单元103的驱动力,围绕旋转轴线A1旋转。旋转驱动单元103可以为例如以旋转轴108为驱动轴的电动马达。旋转卡盘205进一步具备在旋转台107的上表面的周缘部沿着周向并隔着间隔设置的多根(此实施方式中为6根)的保持销110。保持销110构成为,在与具有几乎水平的上表面的旋转台107隔着一定间隔的上方的基板保持高度,水平地保持基板W。
旋转卡盘205进一步具备保护盘115,其配置在旋转台107上表面与保持销110的基板保持高度之间。保护盘115相对旋转台107可上下移动地结合着,可在接近旋转台107上表面的下位置、与较该下位置靠上方并与由保持销110所保持的基板W下表面隔着微小间隔而接近的接近位置之间移动。保护盘115是具有直径较基板W的直径稍大的圆盘状构件,并在对应保持销110的位置形成有用于回避该保持销110的缺口。
旋转轴108为中空轴,在其内部插通着非活性气体供给管170。在非活性气体供给管170下端结合着用于引导来自非活性气体供给源的、作为保护气体一例的非活性气体的非活性气体供给路径172。作为导入至非活性气体供给路径172的非活性气体,可例示CDA(低湿度的清洁空气)或氮气等的非活性气体。在非活性气体供给路径172途中,安装着非活性气体阀173及非活性气体流量调整阀174。非活性气体阀173开关非活性气体供给路径172。通过打开非活性气体阀173,将非活性气体送入至非活性气体供给管170。此非活性气体通过后述的结构,供给至保护盘115与基板W下表面之间的空间。如此,通过非活性气体供给管170、非活性气体供给路径172及非活性气体阀173等,构成上述的保护气体供给单元212。
图9为用于说明基板处理装置201所具备的旋转卡盘205的更具体结构的俯视图。图10为图9的结构的仰视图。图11为从图9的切剖面线XI-XI观察的剖视图。图12为将图11的一部分结构放大表示的放大剖视图。图13为将旋转卡盘205所具备的可动销112的附近结构放大表示的剖视图。图14为表示FOM喷嘴206的结构的图解性剖视图。图15为用于说明清洗刷210的移动的图解性剖视图。
旋转台107形成为沿着水平面的圆盘状,与结合在旋转轴108的毂109结合。多根保持销110在旋转台107上表面的周缘部沿着周向等间隔配置。保持销110包含相对于旋转台107不动的固定销111和相对于旋转台107可动的可动销112。此实施方式中,相邻配置的2根保持销110设为可动销112。如图11及图13所示,保持销110分别包含结合至旋转台107的下轴部151、及与下轴部151的上端一体形成的上轴部152,下轴部151及上轴部152分别形成为圆柱形状。上轴部152从下轴部151的中心轴线偏心设置。连接下轴部151的上端与上轴部152的下端之间的表面,形成从上轴部152朝下轴部151的周面下降的锥面153。
如在图13中图解那样,可动销112以下轴部151可围绕与其中心轴线同轴的旋转轴线112a进行旋转的方式结合至旋转台107。更详细地说,在下轴部151的下端部,设置有经由轴承154支撑于旋转台107的支撑轴155。在支撑轴155下端,结合着保持了销驱动用永久磁铁156的磁铁保持构件157。销驱动用永久磁铁156例如配置成使磁极方向朝向与可动销112的旋转轴线112a正交的方向。
保护盘115是具有与基板W相同程度的尺寸的几乎圆盘状的构件。在保护盘115外周部,在对应于保持销110的位置,以与保持销110外周面确保一定间隔而围绕该保持销110的方式形成缺口116。在保护盘115的中央区域,形成与毂109对应的圆形的开口。
如图9及图11所示,在较毂109更远离旋转轴线A1的位置,在保护盘115下表面,结合有与旋转轴线A1平行地沿铅垂方向延伸的引导轴117。在此实施方式中,引导轴117在保护盘115的周向上配置在隔着等间隔的3处。更具体而言,从旋转轴线A1观察时,在与每隔1根的保持销110对应的角度位置分别配置有3根引导轴117。引导轴117与设置在旋转台107的对应部位的线性轴承118结合,一边被该线性轴承118引导,一边可沿铅垂方向、即与旋转轴线A1平行的方向移动。从而,引导轴117及线性轴承118构成对保护盘115沿着与旋转轴线A1平行的上下方向进行引导的引导单元119。
引导轴117贯通线性轴承118,在其下端具备朝外突出的凸缘120。通过凸缘120抵接在线性轴承118的下端,而限制引导轴117朝上方的移动、即保护盘115朝上方的移动。即,凸缘120限制保护盘朝上方移动的限制构件。
在较引导轴117更远离旋转轴线A1的外侧、且较保持销110更靠近旋转轴线A1的内侧的位置,将保持了保护盘侧永久磁铁160的磁铁保持构件161固定在保护盘115下表面。在此实施方式中,保护盘侧永久磁铁160使磁极方向朝向上下方向而由磁铁保持构件161保持。例如,保护盘侧永久磁铁160能够以在下侧具有S极、在上侧具有N极的方式固定在磁铁保持构件161。在此实施方式中,磁铁保持构件161在周向隔着等间隔而设置在6处。更具体而言,从旋转轴线A1观察时,在与相邻的保持销110之间(在此实施方式中为中间)对应的角度位置,配置各磁铁保持构件161。进而,从旋转轴线A1观察时,由6个磁铁保持构件161所分割(在此实施方式中为等分)的6个角度区域中,在每隔一个的角度区域内(此实施方式中为该角度区域的中央位置)分别配置有3根引导轴117。
如图10所示,在旋转台107上,在对应于6个磁铁保持构件161的6处,形成有贯通孔162。各贯通孔162形成为可使对应的磁铁保持构件161分别沿与旋转轴线A1平行的铅垂方向插通。在保护盘115位于下位置时,磁铁保持构件161插通贯通孔162而突出至较旋转台107下表面更下方的位置,保护盘侧永久磁铁160位于较旋转台107下表面更下方的位置。
如图8所示,在旋转台107下方,配置有升降永久磁铁125。在升降永久磁铁125连结着使该升降永久磁铁125进行升降的磁铁升降单元126。磁铁升降单元126是例如包含设定成可在上下方向伸缩的气缸的结构,并由该气缸所支撑。
升降永久磁铁125形成为与旋转轴线A1同轴的圆环状,沿着与旋转轴线A1正交的平面(水平面)配置。更具体而言,升降永久磁铁125相对于旋转轴线A1,配置在较保护盘侧永久磁铁160更远、且较销驱动用永久磁铁156更近的位置。即,在俯视时,圆环状的升降永久磁铁125位于保护盘侧永久磁铁160与销驱动用永久磁铁156之间。另外,升降永久磁铁125配置在较保护盘侧永久磁铁160更低的位置。升降永久磁铁125的磁极方向在此实施方式中沿着水平方向、即沿着旋转台107的旋转半径方向。在保护盘侧永久磁铁160在下表面具有S极的情况,升降永久磁铁125构成为在旋转半径方向内侧具有相同磁极、即环状地具有S极。
在升降永久磁铁125配置在使环状的磁极与销驱动用永久磁铁156在水平方向上相对的上位置(参照图18B)的状态,通过升降永久磁铁125与销驱动用永久磁铁156之间所作用的磁力,使可动销112朝保持位置驱动,并保持在该保持位置。
可动销112在从旋转轴线112a偏心的位置具有上轴部152(参照图13)。从而,通过下轴部151的旋转,上轴部152在远离旋转轴线A1的开放位置、与接近旋转轴线A1的保持位置之间进行变位。可动销112的上轴部152,通过弹簧等的弹性按压构件(未图示)的弹性按压力而偏压至开放位置。从而,在销驱动用永久磁铁156未受到来自升降永久磁铁125的吸引磁力时,可动销112位于远离旋转轴线A1的开放位置。
销驱动用永久磁铁156在受到来自升降永久磁铁125的吸引磁力(大于弹性按压构件的弹性按压力的磁力)时,使上轴部152朝接近旋转轴线A1的保持位置移动。升降永久磁铁125由于形成为与旋转轴线A1同轴的圆环状,故不论可动销112的围绕旋转轴线A1的旋转位置如何、即即使旋转台107为旋转中,升降永久磁铁125与销驱动用永久磁铁156之间的吸引磁力仍保持,由此,可动销112被保持在保持基板W的保持位置。
另一方面,在升降永久磁铁125位于上位置(参照图18B)时,在升降永久磁铁125与保护盘侧永久磁铁160之间作用互斥磁力,保护盘侧永久磁铁160受到朝上的外力。由此,保护盘115从保持着保护盘侧永久磁铁160的磁铁保持构件161受到朝上的力,而被保持在接近基板W下表面的处理位置。
升降永久磁铁125在被配置在从上位置(参照图18B)朝下方离开的下位置(参照图18A等)的状态下,升降永久磁铁125与保护盘侧永久磁铁160之间的互斥磁力较小,因此,保护盘115通过自重而保持在接近旋转台107上表面的下位置。另外,由于升降永久磁铁125未与销驱动用永久磁铁156相向,故在可动销112并未作用将该可动销112偏压至开放位置的外力。
因此,在升降永久磁铁125位于下位置时,保护盘115位于接近旋转台107上表面的下位置,可动销112保持在其开放位置。在此状态,相对于旋转卡盘205搬入及搬出基板W的中央机械手CR,能够使手部H2进入至保护盘115与基板W下表面之间的空间。
保护盘侧永久磁铁160、升降永久磁铁125与磁铁升降单元126,构成通过永久磁铁125、160之间的互斥力使保护盘115从旋转台107表面朝上方浮起而导向处理位置的磁浮单元141。另外,销驱动用永久磁铁156、升降永久磁铁125与磁铁升降单元126,构成通过永久磁铁125、156之间的磁力将可动销112保持在保持位置的磁驱动单元142。
即,磁浮单元141及磁驱动单元142共有升降永久磁铁125与磁铁升降单元126。而且,在升降永久磁铁125位于上位置时,通过升降永久磁铁125与保护盘侧永久磁铁160间的磁互斥力使保护盘115保持在接近位置,且通过升降永久磁铁125与销驱动用永久磁铁156间的磁吸引力使可动销112保持在保持位置。
如图12放大表示那样,结合在旋转轴108上端的毂109,保持着用于支撑非活性气体供给管170上端部的轴承单元175。轴承单元175具备:嵌入至在毂109形成的凹处176而被固定的间隔件177;配置在间隔件177与非活性气体供给管170之间的轴承178;在该间隔件177与非活性气体供给管170之间设在较轴承178更上方的磁性流体轴承179。
如图11所示,毂109一体地具有沿水平面朝外侧突出的凸缘181,在该凸缘181结合着旋转台107。进而在凸缘181,以夹持旋转台107的内周缘部的方式固定着上述间隔件177,在该间隔件177结合着保护件184。保护件184形成为大致圆盘状,在中央具有用于使非活性气体供给管170的上端露出的开口,以此开口为底面的凹处185形成在其上表面。凹处185具有水平的底面、与从该底面的周缘朝外侧斜上立起的倒立圆锥面状的倾斜面183。在凹处185的底面,结合着整流构件186。整流构件186具有围绕旋转轴线A1沿着周向隔着间隔而分散配置的多个(例如4个)的脚部187,并具有通过该脚部187从凹处185的底面隔着间隔配置的底面188。从底面188的周缘部起,形成由朝外侧斜上延伸的倒立圆锥面所构成的倾斜面189。
如图11及图12所示,在保护件184的上表面外周缘朝外形成凸缘184a。此凸缘184a与形成在保护盘115内周缘的阶梯部115a整合。即,在保护盘115位于接近基板W下表面的接近位置时,凸缘184a与阶梯部115a匹配,保护件184的上表面与保护盘115的上表面位于同一平面内,形成平坦的非活性气体流路。
通过该结构,从非活性气体供给管170上端流出的非活性气体,流入至在保护件184的凹处185内由整流构件186的底面188划分出的空间中。该非活性气体进一步经由通过凹处185的倾斜面183及整流构件186的倾斜面189划分出的放射状的流路182,朝远离旋转轴线A1的放射方向吹出。该非活性气体在保护盘115与由保持销110所保持的基板W下表面之间的空间形成非活性气体气流,从该空间朝基板W的旋转半径方向朝外侧吹出。
如图11所示,保护盘115的上表面的周缘部及保护盘115的周端,由圆环状的保护件191所保护。保护件191包含:从上表面的周缘部朝径方向内侧在水平方向伸出的圆环板部192;从圆环板部192的周端下垂的圆筒部193。圆环板部192的外周位于较旋转台107周端更靠外侧的位置。圆环板部192及圆筒部193例如使用具有耐药性的树脂材料一体地形成。圆环板部192的内周中,在与保持销110对应的位置,形成有用于回避该保持销110的缺口194。缺口194形成为与保持销110外周面确保一定间隔而围绕该保持销110。
保护件191的圆环板部192在上表面具有在由保持销110所保持的基板W的外周部缩小非活性气体的流路的缩小部190(参照图19)。通过缩小部190,从保护件191与基板W下表面(表面Wa)间的空间朝外侧吹出的非活性气体流的流速成为高速,故可确实地避免或抑制基板W上表面(背面Wb)的处理液(FOM)进入至基板W下表面(表面Wa)侧的情形。
如图8所示,FOM喷嘴206是例如以连续流的状态选择性地喷出FOM及臭氧水的直流喷嘴,以向与基板W上表面垂直的方向喷出处理液的垂直姿势,安装在沿水平方向延伸的喷嘴臂221的顶端部。此外,FOM喷嘴206也可保持为以使FOM或臭氧水着落在较喷出口237(参照图9)更靠内侧(旋转轴线A1侧)的位置的方式朝相对于基板W上表面倾斜的喷出方向喷出FOM或臭氧水的向内姿势而保持在喷嘴臂221,也可保持为以使FOM或臭氧水着落在较喷出口237更靠外侧(与旋转轴线A1相反侧)的位置的方式朝相对于基板W上表面倾斜的喷出方向喷出FOM或臭氧水的向外姿势而保持在喷嘴臂221。在喷嘴臂221结合着喷嘴移动单元222。
喷嘴移动单元222通过使喷嘴臂221围绕摆动轴线(未图示)进行转动,而使FOM喷嘴206沿着俯视下通过基板W上表面中央部的轨迹水平地移动。喷嘴移动单元222在从FOM喷嘴206所喷出的FOM或臭氧水着落在基板W上表面的处理位置、与FOM喷嘴206在俯视下设定在旋转卡盘205周围的待机位置之间,使FOM喷嘴206水平移动。进而,喷嘴移动单元222在从FOM喷嘴206所喷出的FOM或臭氧水着落在基板W上表面中央部的中央位置、与从FOM喷嘴206所喷出的FOM或臭氧水着落在基板W上表面外周部的周缘位置之间,使FOM喷嘴206水平移动。中央位置及周缘位置均为处理位置。
FOM供给装置207包含:连接在FOM喷嘴206并供给来自稀氢氟酸供给源(未图示)的稀氢氟酸的氢氟酸配管223;连接在FOM喷嘴206并供给来自臭氧水供给源(例如包含臭氧产生装置的结构。未图示)的臭氧水的臭氧水配管224。
在氢氟酸配管223的中途部,安装有用于开关氢氟酸配管223的氢氟酸阀225、及氢氟酸流量调整阀226。氢氟酸阀225通过控制装置203的控制而开关。虽未图示,氢氟酸流量调整阀226包含:在内部设有阀座的阀体;开关阀座的阀芯;与使阀芯在开位置与关位置之间移动的致动器。关于其他的流量调整阀也相同。
在臭氧水配管224的中途部,安装有用于开关臭氧水配管224的臭氧水阀227、与调整臭氧水配管224的开度而调整臭氧水配管224的流通流量的臭氧水流量调整阀228。对FOM喷嘴206经由臭氧水配管224供给臭氧水。
如图14所示,FOM喷嘴206具备形成为大致圆筒状的壳体231。FOM喷嘴206以壳体231的中心轴线沿着铅垂方向延伸的铅垂姿势,安装在喷嘴臂221(参照图8)。壳体231具备第1圆筒部238、与较第1圆筒部238口径小且与第1圆筒部238同轴的圆筒形状的第2圆筒部239。由于第2圆筒部239的直径比第1圆筒部238的直径小,故第2圆筒部239内的内部的流路剖面的面积比第1圆筒部238的流路剖面的面积小。第1圆筒部238及第2圆筒部239具有沿铅垂方向的内壁。
在壳体231的第1圆筒部238的下部分,形成有用于导入稀氢氟酸的氢氟酸导入口232、与用于导入臭氧水的臭氧水导入口233。氢氟酸导入口232及臭氧水导入口233的位置关系如图14所示,可将氢氟酸导入口232配置在较臭氧水导入口233更上方的位置,也可为相反。
若打开氢氟酸阀225(参照图8)及臭氧水阀227(参照图8),则来自氢氟酸配管223的稀氢氟酸从氢氟酸导入口232供给至混合室235,并且来自臭氧水配管224的臭氧水从臭氧水导入口233供给至混合室235。流入至混合室235的稀氢氟酸及臭氧水在混合室235的下部分充分混合(搅拌)。通过该混合,稀氢氟酸与臭氧水均匀混合,生成氢氟酸及臭氧水的混合液(FOM)。在壳体231的第2圆筒部239的顶端(下端),具有用于将所生成的FOM朝外部空间236喷出的喷出口237。在混合室235所生成的FOM,通过第2圆筒部239内部而从喷出口237喷出。由此,可以简单的结构从FOM喷嘴206喷出FOM。
另外,由于在FOM喷嘴206内部混合稀氢氟酸与臭氧水,故可将刚混合后(刚生成)的FOM从FOM喷嘴206喷出。溶解在氢氟酸溶液的臭氧在溶解后立即开始分解,但由于可将刚混合后(刚生成)的FOM从FOM喷嘴206喷出,故可将臭氧尚未分解的FOM供给至基板W。
如图8所示,水供给单元208包含水喷嘴241。水喷嘴241是例如以连续流的状态喷出液体的直流喷嘴,在旋转卡盘205的上方,将其喷出口237朝基板W上表面中央部而固定配置。在水喷嘴241,连接着供给来自水供给源的水的水配管242。在水配管242的中途部,安装有用于切换来自水喷嘴241的水供给/停止供给的水阀243。若打开水阀243,则从水配管242供给至水喷嘴241的连续流的水从设定在水喷嘴241下端的喷出口喷出。另外,若关闭水阀243,则停止从水配管242对水喷嘴241的水供给。水为例如去离子水(DIW)。但不限在DIW,可为碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水及稀释浓度(例如10ppm~100ppm左右)的盐酸水中的任一者。
此外,水喷嘴241未必分别相对于旋转卡盘205固定配置,也可采用例所谓的扫描喷嘴的形态,即,安装于在旋转卡盘205上方可在水平面内摆动的臂上,通过该臂的摆动使基板W上表面的水的着落位置进行扫描。
清洗刷210是由例如PVA(聚乙烯醇)所构成的海绵状的擦洗构件,形成为圆柱状。清洗刷210在其下表面具有平坦状的清洗面210a。清洗面210a作为与基板W上表面接触的接触面而发挥功能。
清洗刷驱动单元211包含:将清洗刷210保持在顶端部的摆动臂247;用于驱动摆动臂247的臂驱动单元248。臂驱动单元248构成为可使摆动臂247围绕沿铅垂方向延伸的摆动轴线A2进行摆动、或使摆动臂247上下移动。通过该结构,在基板W被保持在旋转卡盘205而旋转时,可使清洗刷210在基板W的上方位置、与设定在旋转卡盘205侧方的待机位置之间水平地移动。
再者,也可将清洗刷210的清洗面210a按压在基板W上表面,使清洗刷210的按压位置如图15所示那样,在基板W的中央部(图15中由实线所示位置)、与基板W的外周部(图15中由双点划线表示)之间在基板W的半径方向上移动(扫描)。
在该擦洗清洗时,通过从水喷嘴241供给水(例如纯水(deionized Water:去离子水)),而使基板W的上表面(背面Wb)的异物容易脱离,或可将通过清洗刷210所擦落的异物排出至基板W外。
图16为用于说明基板处理装置201的主要部分的电气结构的框图。
控制装置203依照事先决定的程序,控制旋转驱动单元103、喷嘴移动单元222、臂驱动单元248、磁铁升降单元126等的动作。再者,控制装置203控制氢氟酸阀225、氢氟酸流量调整阀226、臭氧水阀227、臭氧水流量调整阀228、水阀243、非活性气体阀173、非活性气体流量调整阀174等的开关动作等。
图17为用于说明通过处理单元202所进行的清洗处理的一例的流程图。图18A~18F为用于说明清洗处理的处理例的图解性图。图19为表示基板W外周部的FOM及非活性气体的流动的剖视图。
以下参照图1、图8~图13及图17进行说明。另外,适当参照图18A~18F及图19。另外,基板W的背面Wb的外周部例如在直径300mm的基板W的背面Wb中,为沿着该基板W的周缘的宽10mm左右的环状区域。
处理单元202例如以由退火装置或成膜装置等的前处理装置处理后的基板W(以下有时称为“未清洗基板”)作为清洗对象。作为基板W的一例可举例如圆形的硅基板。基板W也可为大型基板(例如外径300mm的圆形基板)。处理单元202用于对基板W的与表面Wa(另一个主面,器件形成面)相反侧的背面Wb(一个主面,非器件形成面)进行清洗的单张式的清洗处理单元。
搬入至处理单元202的基板W的背面Wb是硅基板W的裸硅面。处理对象面也可包含聚硅及非晶硅中的至少一者。此实施方式中,在基板W的背面Wb,形成有例如在前处理装置中的夹痕(例如静电卡盘所造成的夹痕)。此夹痕包括基板W的背面Wb的缺损、凹陷等的损伤、或该背面Wb的局部剥离等。此夹痕形成在基板W的背面Wb全域。处理单元202通过清洗而去除形成在基板W的背面Wb的夹痕。另外,此清洗处理的目的并非从基板W的背面Wb将夹痕完全去除,而是以将大部分夹痕从基板W的背面Wb去除(将夹痕大致去除)为目的。
另外,此实施方式中,在基板W的表面Wa形成有金属层M。金属层M包含Cu、TiN、W及Al中的至少一者。由于在基板W的表面Wa形成有金属层M,故无法对基板W的表面Wa供给水。从而,在对基板W的背面Wb进行药液处理的药液处理(例如FOM供给步骤(含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤)T6)中,无法通过水等保护液保护基板W的表面Wa(无法进行覆盖冲洗)。
收容了未清洗基板W的容纳架C,从前处理装置搬送至基板处理装置201,载置在装载埠LP。在容纳架C,以基板W的表面Wa朝上的状态收容基板W。控制装置203利用分度器机械手IR,以表面Wa朝上的状态从容纳架C将基板W搬送至反转单元TU。然后,控制装置203将搬送来的基板W通过反转单元TU反转(T1:基板反转)。由此,基板W的背面Wb朝上。其后,控制装置203利用中央机械手CR的手部H2,从反转单元TU取出基板W,以其背面Wb朝上的状态被搬入至处理单元202中(步骤T2)。搬入至处理单元202内的未清洗基板W交接至旋转卡盘205,如图18A所示,基板W以其表面Wa朝下、且其背面Wb朝上的状态载置在旋转卡盘205上。
在基板W搬入前,FOM喷嘴206退避至设定在旋转卡盘205侧方的待机位置。另外,清洗刷210也退避至设定在旋转卡盘205侧方的待机位置。另外,升降永久磁铁125配置在下位置,因此升降永久磁铁125从旋转台107朝下方大幅远离,故作用在升降永久磁铁125与保护盘侧永久磁铁160间的互斥磁力小。因此,保护盘115位于接近旋转台107上表面的下位置。由此,在保持销110的基板保持高度与保护盘115的上表面之间,确保了可使中央机械手CR的手部H2进入的充分空间。另外,由于升降永久磁铁125从旋转台107朝下方大幅远离,故销驱动用永久磁铁156未受到来自升降永久磁铁125吸引磁力,由此,可动销112保持在开放位置。
中央机械手CR的手部H2在较保持销110上端更高的位置保持着基板W的状态下,将该基板W搬送至旋转卡盘205上方。其后,中央机械手CR的手部H2朝旋转台107的上表面下降。在该过程中,基板W从中央机械手CR的手部H2交接至保持销110。中央机械手CR的手部H2下降至基板W的表面Wa(下表面)与保护盘115之间的空间,其后,通过保护销110之间而退避至旋转卡盘205侧方。
接着,控制装置203控制磁铁升降单元126,使升降永久磁铁125上升至上位置(步骤T3)。在升降永久磁铁125上升至上位置的过程中,升降永久磁铁125从下方接近保护盘侧永久磁铁160,永久磁铁125、160之间的距离缩短,因此,它们之间作用的互斥磁力变大。利用此互斥磁力,保护盘115从旋转台107上表面朝基板W上浮。然后,在升降永久磁铁125到达上位置时,保护盘115到达与基板W的表面Wa(下表面)隔着微小间隔而接近的接近位置,形成在引导轴117下端的凸缘120抵接至线性轴承118。由此,保护盘115保持在上述接近位置。由此,可动销112从开放位置被驱动至保持位置,保持在该保持位置。如此,通过固定销111及可动销112把持基板W(基板保持步骤)。
在该状态下,控制装置203打开非活性气体阀173,如图18B所示,开始供给非活性气体(T4:保护流体供给步骤)。所供给的非活性气体从非活性气体供给管170的上端喷出,通过整流构件186等的作用,朝位于接近位置的保护盘115与基板W的表面Wa(下表面)间的狭窄空间,以旋转轴线A1为中心依放射状吹出。如图19所示,此非活性气体进一步通过缩小部190(第1阶梯部190a及第2阶梯部190b)与基板W外周部间所形成的孔口而被加速,在基板W侧方形成高速的吹出气流,该缩小部190形成在配置于保护盘115的周缘部的保护件191的圆环板部192。在此实施方式,来自非活性气体供给管170上端的非活性气体的喷出流量,设为大流量(例如180(升/分钟))。
其后,控制装置203控制旋转驱动单元103,开始旋转台107的旋转,由此,如图18C所示,使基板W围绕旋转轴线A1旋转(步骤T5)。基板W的旋转速度上升至事先决定的液处理速度(300~1500rpm的范围内,例如500rpm),维持此液处理速度。
在基板W的旋转速度到达液处理速度后,控制装置203进行将FOM供给至基板W的背面Wb的FOM供给步骤(步骤T6)。FOM供给步骤(T6)中,控制装置203通过控制喷嘴移动单元222,使FOM喷嘴206从待机位置移动至中央位置。由此,FOM喷嘴206配置在基板W中央部上方。在FOM喷嘴206配置在基板W上方后,控制装置203同时打开氢氟酸阀225及臭氧水阀227。由此,在氢氟酸配管223内部流通的稀氢氟酸供给至FOM喷嘴206,并且在臭氧水配管224流通的臭氧水供给至FOM喷嘴206。然后,在FOM喷嘴206的壳体内使稀氢氟酸与臭氧水混合,生成FOM。此FOM如图18C所示,从FOM喷嘴206喷出口喷出,着落在基板W的背面Wb中央部。供给至基板W的背面Wb中央部的FOM,受到基板W的旋转所产生的离心力,在基板W的背面Wb朝外周部以放射状扩展。因此,可使FOM遍及基板W的背面Wb全域,换言之,可使氢氟酸及臭氧水遍及基板W的背面Wb全域。其结果,如图18C所示,在基板W上形成覆盖基板W的背面Wb全域的FOM液膜LF2。
在对基板W的背面Wb供给FOM时,通过FOM所含的臭氧的氧化作用,在作为硅基板的基板W的背面Wb形成氧化硅膜。另外,通过FOM所含的氢氟酸的氧化膜蚀刻作用,使形成在基板W的背面Wb的氧化硅膜从该背面Wb剥离(lift off)。由此,形成在基板W的背面Wb的损伤(缺损、凹陷等)被去除。此外,由基板W的背面Wb也去除异物(颗粒、杂质、该基板W的背面Wb的剥离物等)。即,可清洗基板W的背面Wb。
另外,使用FOM作为清洗药液的情况,相较于使用SC1作为清洗药液的情况,可使形成在基板W的背面Wb的氧化硅膜量增多,从而,发挥高蚀刻性能(异物去除性能)。此外,相较于SC1所含的过氧化氢水,FOM所含的臭氧水运转成本较低。因此,可达到清洗处理所需的成本减低。
与FOM供给步骤(T6)并行地,通过非活性气体(保护气体)保护基板W的表面Wa。来自非活性气体供给管170的非活性气体的喷出流量如上述那样设为大流量,故在供给至基板W的背面Wb的FOM流量为小流量的情况,不致有FOM绕到至基板W的表面Wa的情形。
然而,若FOM供给步骤(T6)中的FOM供给流量较多,则有FOM反抗在基板W的表面Wa所形成的气体而绕到至基板W的表面Wa的担心。因此,FOM供给步骤(T6)中的FOM供给流量受到限制。
FOM供给步骤(T6)中的FOM供给流量优选为0.5(升/分钟)以上且1.0(升/分钟)以下。此时,可防止FOM绕到基板W的表面Wa。另外,该喷出流量更优选为0.8(升/分钟)以下,此时,可更确实防止FOM绕到基板W的表面Wa。
从FOM喷嘴206喷出的FOM的氢氟酸浓度,为0.01wt%以上且0.5wt%以下。更优选为0.093wt%以上且0.221wt%以下。
从FOM喷嘴206喷出的FOM的臭氧浓度为22.5ppm以上且67.2ppm以下。更优选为22.5ppm以上且42.0ppm以下。若臭氧浓度超过42.0ppm,由于FOM中包含大量气泡,故不适合基板处理。另外,若FOM的臭氧浓度超过42.0ppm,则穿透由PFA配管所构成的臭氧水配管224的管壁,有臭氧从臭氧水配管224露出的担心。再者,随着臭氧浓度变高,臭氧的毒性也变高。从安全角度而言,并不期望喷出的FOM的臭氧浓度超过42.0ppm。
即,在通过含有具疏水化作用的氢氟酸的药液对基板W的背面Wb进行处理的情况下,有由于该药液所含的氢氟酸的作用而使基板W的背面Wb疏水化的担心。具体而言,溶解在稀氢氟酸的臭氧在溶解后立即开始分解,故在朝呈旋转状态的基板W的背面Wb的中央部喷出FOM时,根据FOM喷出流量及/或FOM的臭氧浓度,在FOM供给步骤(T6)中,有臭氧未到达基板W的背面Wb的外周部的担心。此时,有基板W的背面Wb的外周部因到达至基板W的背面Wb的外周部的氢氟酸而呈疏水性的担心。尤其是在供给至基板W的背面Wb的FOM的氢氟酸浓度为较高的情况,由于仅有氢氟酸到达基板W的背面Wb的外周部,故基板W的背面Wb的外周部呈疏水性的可能性变高。
尤其是此实施方式中,并非通过保护液而是通过保护气体保护基板W的表面Wa,因此,FOM供给步骤(T6)中,为了使FOM不绕到基板W的表面Wa侧,FOM的供给流量存在限制(上限)。在此种FOM的供给流量存在限制的状况下,在FOM供给步骤(T6)结束时,基板W的背面Wb的外周部呈疏水性的担心较大。
而且,若在基板W的背面Wb的外周部呈疏水性的状态利用清洗刷210执行擦洗,则经由清洗刷210使异物再次附着在基板W的背面Wb的外周部,因此,有在清洗处理后,在基板W的背面Wb的外周部产生颗粒形成为圆环状的外周样式的担心。
在从FOM开始喷出起经过事先决定的FOM处理时间时,结束FOM供给步骤(T6)。FOM供给步骤(T6)结束后,接着进行对基板W供给臭氧水的臭氧水供给步骤(步骤T7)。
具体而言,控制装置203在将FOM喷嘴206配置在基板W的背面Wb中央部上方的状态下,维持打开臭氧水阀227的状态而仅关闭氢氟酸阀225。由此,仅将臭氧水供给至FOM喷嘴206。供给至FOM喷嘴206的臭氧水,通过FOM喷嘴206的壳体内,如图18D所示,从FOM喷嘴206的喷出口237(参照图14)喷出。此臭氧水着落在以液处理速度进行旋转的基板W的背面Wb中央部。即,从FOM喷嘴206朝基板W的背面Wb中央部喷出的处理液,从FOM切换为臭氧水(中央部臭氧水喷出步骤)。
着落在基板W的背面Wb中央部的臭氧水,朝基板W的周缘而在基板W上流向外侧。基板W上的FOM被置换为臭氧水,最终使基板W的背面Wb全域被臭氧水的液膜LF4覆盖。由此,对基板W的背面Wb全域供给臭氧水,使该全域亲水化。即使在FOM供给步骤(T6)中基板W的背面Wb的外周部被疏水化的情况下,仍可将该被疏水化的区域(外周部)改变为亲水性。
在臭氧水供给步骤(T7)中,供给至基板W的背面Wb的臭氧水的臭氧浓度为50ppm以上。因此,可使基板W的背面Wb全域良好地亲水化。另外,臭氧水供给步骤(T7)中的臭氧水的喷出流量虽然尽可能较多较佳,但为了防止臭氧水绕到基板W的表面Wa侧,较佳为例如0.8(升/分钟)以下。
如上所述,在FOM供给步骤(T6)结束后,有基板W的背面Wb的外周部被疏水化的担心。然而,通过以臭氧水将基板W的背面Wb全域亲水化,可将被疏水化的背面Wb的外周部亲水化。
在从FOM喷嘴206开始喷出臭氧水起经过事先决定的臭氧水供给时间时,控制装置203关闭臭氧水阀227,使来自FOM喷嘴206的臭氧水喷出停止。臭氧水供给时间较佳为5秒以上,此时,可将基板W的背面Wb全域(包含外周部)良好地亲水化。另外,控制装置203使FOM喷嘴206从中央位置移动至待机位置。由此,使FOM喷嘴206从基板W上方退避开。
在臭氧水供给步骤(T7)结束后,接着开始对基板W的背面Wb供给作为冲洗液的水。
具体而言,如图18E所示,控制装置203打开水阀243,从水喷嘴241朝基板W的背面Wb中央部喷出水。从水喷嘴241喷出的水着落在被臭氧水覆盖的基板W的背面Wb中央部。着落在基板W的背面Wb中央部的水受到因基板W旋转所产生的离心力而在基板W的背面Wb上朝基板W外周部流动,扩展至基板W的背面Wb全域。因此,基板W上的臭氧水被水推挤流动至外侧,排出至基板W周围。由此,基板W上的臭氧水的液膜LF4被置换为覆盖基板W的背面Wb全域的水的液膜LF3。
在从水喷嘴241开始喷出水起经过事先决定的时间(将基板W上的臭氧水液膜LF4置换为水液膜LF3所需的充分期间)时,控制装置203控制臂驱动单元248,如图18F所示,利用清洗刷210执行基板W的背面Wb的擦洗清洗(T9:刷清洗步骤)。由此,对基板W的背面Wb,一边供给水、一边进行利用清洗刷210的擦洗清洗。具体而言,控制装置203控制臂驱动单元248,使摆动臂247围绕摆动轴线A2进行摆动,使清洗刷210从待机位置配置在基板W上方,并且使清洗刷210下降,将清洗刷210的清洗面210a按压在基板W的背面Wb。然后,控制装置203控制臂驱动单元248,使清洗刷210的按压位置在基板W中央部(图15中实线所示位置)、与基板W外周部(图15中双点划线所示位置)之间移动(扫描)。由此,清洗刷210的按压位置扫描基板W的背面Wb全域,通过清洗刷210擦洗基板W的背面Wb全域。清洗刷210的从基板W中央部至外周部的前往移动,需要例如6.5秒。在刷清洗步骤(T9)中,在FOM供给步骤(T6)被剥离的异物通过清洗刷210的擦洗而被刮取。然后,由清洗刷210所刮取的异物,被水冲走。由此,可从基板W的背面Wb去除被剥离的异物。
在冲洗步骤(T8、T9)中供给至基板W的背面Wb的水的喷出流量,虽然较佳为尽可能较大的流量,但为了防止水绕到表面Wa侧,较佳为例如0.8(升/分钟)以下。
另外,此实施方式中,将摆动臂247的扫描幅度设定为,可通过清洗刷210清洗至基板W的极接近周缘的位置。
但是,在基板W的背面Wb呈疏水性的状态下,若利用清洗刷210擦洗基板W的背面Wb,则有被清洗刷210所刮取的异物移动至疏水化的背面Wb,而附着在该背面Wb的担心。即,有经由清洗刷210而再次附着在基板W的背面Wb的担心。
然而,本实施方式中,在刷清洗步骤(T9)之前执行臭氧水供给步骤(T7)。从而,在刷清洗步骤(T9)开始时,基板W的背面Wb全域保持为亲水性,因此,在FOM供给步骤(T6)中,不致产生经由清洗刷210而异物对基板W的背面Wb的再次附着。
由此,在刷清洗步骤(T9)中,可一边避免或抑制异物对该基板W的背面Wb的再次附着,一边执行对基板W的背面Wb的刷清洗(擦洗清洗)。
在清洗刷210的前往移动进行了事先决定的次数(例如4次)后,控制装置203控制臂驱动单元248,使清洗刷210从旋转卡盘205上方回到待机位置。另外,控制装置203关闭水阀243,使来自水喷嘴241的水喷出停止。控制装置203关闭非活性气体阀17,使来自非活性气体供给管170的保护气体(非活性气体)喷出停止。由此,结束刷清洗步骤(T9)。
通过连续进行从FOM供给步骤(T6)至刷清洗步骤(T9)的一连串的步骤,可从基板W的背面Wb全域将夹痕的大部分去除。由此,可提升一连串的清洗处理后的下一步骤(例如曝光步骤)中的产率。
接着,进行使基板W干燥的旋转干燥步骤(步骤T10)。具体而言,控制装置203控制旋转驱动单元103,由此将基板W加速至较FOM供给步骤(T6)至刷清洗步骤(T9)的旋转速度大的干燥旋转速度(例如数千rpm),以干燥旋转速度使基板W旋转。由此,对基板W上的液体施加较大的离心力,使附着在基板W的液体被甩除至基板W周围。如此,从基板W去除液体,使基板W干燥。
例如,在基板W的处理对象面(即基板W的背面Wb)呈疏水性的状态下,若对基板W实施旋转干燥步骤,则在旋转干燥步骤中水滴在该处理对象面移动,结果有产生基板处理不良的担心。
相对于此,本实施方式中由于在FOM供给步骤(T6)后执行臭氧水供给步骤(T7),故在基板W的背面Wb呈亲水性的状态下,对基板W执行旋转干燥步骤(T10)。由此,可抑制或防止旋转干燥步骤(T10)中的基板处理不良的产生。
然后,在从开始基板W的高速旋转起经过规定的时间时,控制装置203控制旋转驱动单元103,由此使旋转卡盘205对基板W的旋转停止(步骤T11)。
然后,控制装置203通过控制磁铁升降单元126,使升降永久磁铁125下降至下方位置(步骤T12)。由此,升降永久磁铁125与保护盘侧永久磁铁160间的距离扩大,它们之间的磁互斥力减少。伴随于此,保护盘115朝旋转台107的上表面下降。由此,在保护盘115上表面与基板W的表面Wa(下表面)之间,确保仅可使中央机械手CR的手部H2进入的空间。另一方面,由于升降永久磁铁125变成未与销驱动用永久磁铁156相向,故失去将可动销112偏压至保持位置的外力,受到来自弹性按压构件(未图示)的弹性按压力,可动销112被偏压至开放位置。由此,解除基板W的把持。
接着,从处理腔室204内搬出基板W(步骤T13)。具体而言,控制装置203在所有喷嘴等从旋转卡盘205上方退避的状态下,控制中央机械手CR,使手部H2进入至在保护盘115与基板W的表面Wa(下表面)之间所确保的空间中。然后,手部H2举起保持在保持销110的基板W,其后,退避至旋转卡盘205侧方。由此,从处理腔室204搬出清洗处理完毕的基板W。
具体而言,控制装置203在所有的喷嘴等从旋转卡盘205上方退避开的状态下,使中央机械手CR的手部进入处理腔室204内部。夹持构件218从夹持姿势切换为非夹持姿势,由此,基板W可从旋转卡盘205脱离。然后,控制装置203使中央机械手CR的手部保持旋转卡盘205上的基板W。其后,控制装置203使中央机械手CR的手部H2从处理腔室204内退避出。由此,从处理腔室204搬出清洗处理完毕的基板W。控制装置203通过中央机械手CR的手部H2,将清洗处理完毕的基板W搬送至反转单元TU。然后,控制装置203将搬送而来的基板W通过反转单元TU反转(步骤T14)。由此,使基板W的表面Wa朝上。其后,控制装置203通过分度器机械手IR的手部H1,从反转单元TU取出基板W,将清洗处理完毕的基板W以其表面Wa朝上的状态收容在容纳架C。收容了清洗处理完毕的基板W的容纳架C,从基板处理装置201向露光装置等后续处理装置搬送。
如上所述,根据本实施方式,在FOM供给步骤(T6)之后且刷清洗步骤(T9)开始之前,执行对基板W的背面Wb供给臭氧水的臭氧水供给步骤(T7)。
在FOM供给步骤(T6)中,对基板W的背面Wb供给FOM,通过FOM所含的臭氧水的氧化作用,在作为硅基板的基板W的背面Wb形成氧化硅膜。另外,通过FOM所含的氢氟酸的氧化膜蚀刻作用,使形成在基板W的背面Wb的氧化硅膜从该背面Wb剥离(lift off)。由此,可从基板W的背面Wb去除异物(颗粒、杂质、该基板W的背面Wb的剥离物等),或将形成在基板W的背面Wb的损伤(缺损、凹陷等)去除。由于使用氧化力强的臭氧,故可在基板W的背面Wb形成大量的氧化膜,由此,可从基板W的背面Wb剥离大量的氧化膜。如此,可效率良好地去除基板W的背面Wb的异物及/或损伤。
再者,在刷清洗步骤(T9)开始之前,执行对基板W的背面Wb供给臭氧水的臭氧水供给步骤(T7)。从而,即使在FOM供给步骤(T6)结束后基板W的背面Wb的外周部呈疏水性,通过在FOM供给步骤(T6)后进行臭氧水供给步骤(T7),可将该呈疏水性的区域亲水化。因此,在刷清洗步骤(T9)开始时,基板W的背面Wb全域呈亲水性,从而,可在基板W的背面Wb全域被亲水化的状态下进行刷清洗步骤(T9)。如此,在刷清洗步骤(T9)中,可防止经由清洗刷210而使异物对基板W的背面Wb的再次附着。
在FOM供给步骤(T6)中,臭氧未遍及基板W的背面Wb的外周部的结果,有基板W的背面Wb的外周部的清洗效率(清洗率)降低的担心。在臭氧水供给步骤(T7)中,虽然将暂时被疏水化的区域通过臭氧水的供给进行氧化,而有使该区域亲水化的作用,但由于不供给FOM,故基板W的背面Wb的处理未进行。从而,在此一连串的清洗处理中,有在基板W的背面Wb的外周部产生清洗残留的担心。
然而,如上述那样,此清洗处理以从基板W的背面Wb去除大部分夹痕(将夹痕大致去除)为目的,若为少量,则即使在基板W的背面Wb的外周部有清洗残留,仍无特别问题。
另外,在臭氧水供给步骤(T7)中供给至基板W的背面Wb的臭氧水的臭氧浓度为50ppm以上。因此,可将基板W的背面Wb全域良好地亲水化。由此,可在基板W的背面Wb全域被亲水化的状态下,进行刷清洗步骤(T9)。
另外,FOM供给步骤(T6)与刷清洗步骤(T9)彼此不并行执行,在将供给至基板W的FOM置换为水后,再使用清洗刷执行擦洗清洗。因此,可防止因FOM所含的氢氟酸或臭氧而清洗刷210被腐蚀的情形,由此,可达到清洗刷210的长寿命化。
另外,也可考虑不在FOM供给步骤(T6)之后进行臭氧水对基板W的背面Wb的供给,而在FOM供给步骤(T6)执行之前先进行。然而,此情况下,在FOM供给步骤(T6)开始时,由于在基板W的背面Wb上存在臭氧水,故供给至基板W的背面Wb上的FOM的氢氟酸浓度及臭氧浓度分别难以保持为所需浓度。即,难以适当保持供给至基板W的背面Wb上的FOM的浓度平衡。
<第1清洗试验>
接着,说明第1清洗试验。第1清洗试验对合计11个样品,进行下述
实施例1、实施例2或比较例的方式的清洗试验。
实施例1:采用在处理对象面(非器件形成面)形成了静电夹的夹痕的裸硅晶片(直径300mm)W作为样品,将作为清洗药液的FOM供给至处理对象面。实施例1中,对晶片W的处理对象面执行与图17所示清洗处理同等的处理。此时,在FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM的氢氟酸浓度为0.093wt%,该FOM的臭氧浓度为22.5ppm,该FOM的供给流量为0.5(升/分钟)。另外,在臭氧水供给步骤(T7)中供给至处理对象面的臭氧水的臭氧浓度为50ppm,该臭氧水的供给流量为0.8(升/分钟)。下述的图20的样品1(No.1)~样品3(No.3)是相当于实施例1的样品。
实施例2:采用在处理对象面(非器件形成面)形成了静电夹的夹痕的裸硅晶片(直径300mm)W作为样品,将作为清洗药液的FOM供给至处理对象面。实施例2中,对晶片W实施从第2实施方式的图17所示的清洗处理删除了步骤T7的步骤的处理。此时,在FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM的氢氟酸浓度为0.093wt%,该FOM的臭氧浓度为50ppm,该FOM的供给流量为0.5(升/分钟)。下述的图20的样品4(No.4)~样品9(No.9)是相当于实施例2的样品。
比较例:采用在处理对象面(非器件形成面)形成了静电夹的夹痕的裸硅晶片(直径300mm)W作为样品,将作为清洗药液的SC1供给至处理对象面。比较例中,对晶片W实施从第2实施方式的图17所示的清洗处理删除了步骤T7、且取代FOM而使用SC1作为清洗药液的处理。下述的图20的样品10(No.10)及样品11(No.11)是相当于比较例的样品。
然后,针对样品1(No.1)~样品11(No.11)的各样品,调查由清洗处理所得的颗粒去除率。该去除率通过将利用清洗处理从晶片W的处理对象面上减少的颗粒数、除以在该处理对象面上在清洗处理前即存在的颗粒数的值。其结果示在图20。
由图20可得知,相较于使用SC1作为清洗药液的比较例,在使用FOM作为清洗药液的实施例中,清洗处理的颗粒去除率显著提升。
<第2清洗试验>
接着说明第2清洗试验。第2清洗试验的目的在于,调查颗粒去除率(清洗性能)对供给至晶片W的FOM的流量依存性。在第2清洗试验,采用非晶硅晶片(直径300mm)W作为样品,在第2清洗试验,对晶片W实施从第2实施方式的图17所示的清洗处理删除了步骤T7的步骤的处理。此时,在FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM是使氢氟酸浓度为0.559wt%(氢氟酸与水的体积比1:100)的稀释氢氟酸与30ppm臭氧水以1:3的比例混合而生成的。此时,FOM的氢氟酸浓度为0.140wt%,该FOM的臭氧浓度为22.5ppm。
另外,FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM的供给流量,设为相异的0.4(LPM,升/分钟)、0.8(LPM)、1.0(LPM)、1.1(LPM)、1.3(LPM)、1.5(LPM)及2.0(LPM)。
然后,对各清洗处理后的晶片W,调查80nm以上的颗粒及0.5μm以上的颗粒的去除率。该去除率通过将利用清洗处理从晶片W的处理对象面上减少的颗粒数、除以在该处理对象面上在清洗处理前即存在的颗粒数的值。其结果示在图21A。另外,图21A中的“PRE”为去除率(Particle Removal Efficiency)的简称。
另外,观察各清洗处理后的晶片W的处理对象面的状态。将在FOM的供给流量为0.4(LPM)的情况的晶片W的处理对象面的影像图表示在图21B,将在FOM的供给流量为0.8(LPM)的情况的晶片W的处理对象面的影像图表示在图21C,将在FOM的供给流量为1.0(LPM)的情况的晶片W的处理对象面的影像图表示在图21D。FOM的供给流量为1.1(LPM)以上的情况的图,与该供给流量为1.0(LPM)的情况相同,故省略图示。
从图21A可知,在供给流量为0.8(LPM)以下的情况,清洗处理的颗粒去除率低,尤其是在供给流量为0.4(LPM)的情况下,清洗处理的颗粒去除率显著较低。
另一方面,可知在供给流量为1.0(LPM)以上的情况,清洗处理的颗粒去除率较高。尤其是供给流量为1.5(LPM)以上的情况,不仅是0.5μm以上的较大颗粒,即使是80nm以上的细微颗粒也良好地去除。
由图21B、21C可知,在供给流量为0.8(LPM)以下的情况,在基板W的处理对象面的外周部产生了颗粒形成为圆环状的外周样式。尤其是供给流量为0.4(LPM)的情况,形成外周样式的区域的宽度也较大。
另一方面,如图21D所示,供给流量为1.0(LPM)以上时,未发现外周样式的产生。
<第3清洗试验>
进而,本案发明人等检讨了对第2实施方式的基板处理装置201(处理对象面的相反面(以下有时简称为“相反面”)使用非活性气体等保护气体进行保护,并实施从第2实施方式的图17所示清洗处理删除了步骤T7的步骤的处理。
然而,在使用保护气体保护基板W的相反面的情况,若FOM供给步骤(T6)中的FOM供给流量较多,有FOM反抗形成在基板W的相反面的气流而绕到基板W的相反面的担心。因此,FOM供给步骤(T6)中的FOM供给流量有限制。从而,必须将FOM供给流量抑制得低,本案发明人等为了调查FOM供给流量的下限,进行第3清洗试验。
在第3清洗试验,采用在处理对象面(非器件形成面)形成了静电夹的夹痕的裸硅晶片(直径300mm)W作为样品,对晶片W实施从第2实施方式的图17所示的清洗处理删除了步骤T7的步骤的处理。此时,在FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM是使氢氟酸浓度为0.559wt%(氢氟酸与水的体积比1:100)的稀释氢氟酸与55ppm臭氧水以1:3的比例混合而生成的。此时,FOM的氢氟酸浓度为0.140wt%,该FOM的臭氧浓度为41.2ppm。另外,刷清洗步骤(T9)中的水(DIW)的供给流量为500(毫升/分钟)。
另外,FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM的供给流量设为相异的800(毫升/分钟)及900(毫升/分钟)。
然后,对各清洗处理后的晶片W,使用颗粒计数器调查26nm以上的颗粒数。其结果示在图22。
从图22可知,FOM供给流量为900(毫升/分钟)的情况,相较该供给流量为800(毫升/分钟)的情况,其产生的颗粒量格外少。由此可知,FOM的供给流量800(毫升/分钟)左右为下限,但若使该供给流量上升至900(毫升/分钟),则清洗性能更加提升。
<第4清洗试验>
另外,本案发明人等认为,若使所供给的FOM中的氢氟酸浓度降低,则应可抑制外周样式产生,其结果提升清洗效率。另外,本案发明人等认为,若使所供给的FOM中的臭氧浓度上升,则清洗效率应提升。而且认为,通过将它们组合,可将FOM供给流量抑制得低,并实现抑制或防止外周样式的产生。
为了加以证实而进行了第4清洗试验。第4清洗试验在第2清洗试验中的“FOM供给流量为0.8(LPM)”的条件(与下述实施例3相同的条件)下,分别使FOM的氢氟酸浓度及臭氧浓度改变,实施实施例3~实施例6。实施例3~实施例6中,FOM供给流量为0.8(LPM)。
实施例3:采用在处理对象面(非器件形成面)形成了静电夹的夹痕的裸硅晶片(直径300mm)W作为样品,对晶片W实施从第2实施方式的图17所示清洗处理删除了步骤T7的步骤的处理。此时,在FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM是使氢氟酸浓度为0.559wt%(氢氟酸与水的体积比1:100)的稀释氢氟酸与30ppm臭氧水以1:3的比例混合而生成的。此时,FOM的氢氟酸浓度为0.140wt%,该FOM的臭氧浓度为22.5ppm。
实施例4:采用在处理对象面(非器件形成面)形成了静电夹的夹痕的裸硅晶片(直径300mm)W作为样品,对晶片W实施从第2实施方式的图17所示清洗处理删除了步骤T7的步骤的处理。此时,在FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM是使氢氟酸浓度为0.559wt%(氢氟酸与水的体积比1:100)的稀释氢氟酸与50ppm臭氧水以1:3的比例混合而生成的。此时,FOM的氢氟酸浓度为0.140wt%,该FOM的臭氧浓度为37.5ppm。
实施例5:采用在处理对象面(非器件形成面)形成了静电夹的夹痕的裸硅晶片(直径300mm)W作为样品,对晶片W实施从第2实施方式的图17所示的清洗处理删除了步骤T7的步骤的处理。此时,在FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM是使氢氟酸浓度为0.559wt%(氢氟酸与水的体积比1:100)的稀释氢氟酸与30ppm臭氧水以1:5的比例混合而生成的。此时,FOM的氢氟酸浓度为0.093wt%,该FOM的臭氧浓度为25.0ppm。
实施例6:采用在处理对象面(非器件形成面)形成了静电夹的夹痕的裸硅晶片(直径300mm)W作为样品,对晶片W实施从第2实施方式的图17所示清洗处理删除了步骤T7的步骤的处理。此时,在FOM供给步骤(T6)中供给至处理对象面的FOM是使氢氟酸浓度为0.559wt%(氢氟酸与水的体积比1:100)的稀释氢氟酸与50ppm臭氧水以1:5的比例混合而生成的。此时,FOM的氢氟酸浓度为0.093wt%,该FOM的臭氧浓度为41.67ppm。
然后,对实施例3~实施例6的清洗处理后的晶片W,调查80nm以上的颗粒及0.5μm以上的颗粒的去除率。该去除率通过将利用清洗处理从晶片W的处理对象面上减少的颗粒数、除以在该处理对象面上在清洗处理前即存在的颗粒数的值。其结果示在图23A。
另外,对实施例3~实施例6的清洗处理后的晶片W,观察清洗处理后的晶片W的处理对象面的状态。在图23B表示实施例3的晶片W的处理对象面的影像图,在图23C表示实施例4的晶片W的处理对象面的影像图。实施例5及实施例6分别与实施例4的情况相同的图,故省略图示。
如图23B、23C所示,在实施例3所产生的外周样式,并未产生在实施例4~实施例6。另外,从图23A可知,相较于实施例3,实施例4~实施例6中80nm以上的细微颗粒的产生程度较低。根据第4清洗试验可知,若使所供给的FOM中的氢氟酸浓度降低,则可抑制外周样式产生,其结果可提升清洗效率。另外可知,若使所供给的FOM中的臭氧浓度提升,可提升清洗效率。
接着说明本发明的第3实施方式。
图24为用于说明本发明第3实施方式的基板处理装置301所含的处理单元302的结构例的图解性剖视图。
在第3实施方式中,对应于第1实施方式所示各部的部分,标注与图1~图7E的情况相同的附图标记,并省略说明。
第3实施方式的基板处理装置301、与上述第1实施方式的基板处理装置1(参照图2)的相异处在于,取代处理单元2(参照图2)而设置处理单元302。第3实施方式的处理单元302、与第1实施方式的处理单元2的相异处在于,基板W的处理对象面(背面Wb)含有含铱(iridium,Ir)金属残渣的含铱金属残渣面。例如,在干式蚀刻后的基板W,有在基板W的非器件形成面(背面Wb)外周部附着了铱金属残渣的情形。铱对酸性药液或碱性药液显示不溶性,另一方面则具有可溶在氢氟酸浓度高的FOM或FPM(氢氟酸-过氧化氢水混合液)的性质。因此,本案发明人等发现,为了去除此种铱金属残渣,有效的是氢氟酸浓度高的FOM或FPM。因此,处理单元302取代对FOM喷嘴6供给氢氟酸浓度低的FOM的FOM供给装置7,而具备对FOM喷嘴6供给氢氟酸浓度高的FOM的FOM供给装置307。
FOM供给装置307包括连接在FOM喷嘴6并被供给来自浓氢氟酸供给源(未图示)的浓氢氟酸(浓度较浓的氢氟酸水溶液)的氢氟酸配管323、与连接在FOM喷嘴6并被供给来自臭氧水供给源(例如包含臭氧产生装置的结构,未图示)的臭氧水的臭氧水配管24。在氢氟酸配管323的中途部,安装有用于开关氢氟酸配管323的氢氟酸阀325、及氢氟酸流量调整阀326。氢氟酸阀325通过控制装置3(参照图5)的控制而开关。
处理单元302例如以在背面Wb附着了铱金属残渣的基板W为清洗对象。利用处理单元302所进行的清洗处理,在曝光处理或成膜处理等的后续步骤之前执行。图25A~25E为用于说明通过处理单元302所执行的清洗处理的一例的图解性图。此清洗处理与图6所示的在处理单元2所执行的清洗处理相同。以下,针对第3实施方式的清洗处理,参照图6、图24及图25A~25E进行说明。
如图25A所示,基板W以其表面Wa朝下、且其背面Wb朝上的状态保持在旋转卡盘5(图6的步骤S2)。在旋转卡盘5保持了基板W后,控制装置3驱动旋转马达15使旋转基座17旋转,如图25B所示,使基板W围绕旋转轴线A1进行旋转(图6的步骤S3)。
接着,控制装置3开始供给保护液(S4:保护液供给步骤)。由此,如图25B所示,在基板W的表面Wa形成覆盖该表面Wa全域的保护液的液膜LF11。通过此保护液的液膜LF11,作为器件形成面的基板W的表面Wa受到保护。
接着,控制装置3进行将FOM供给至基板W的背面Wb的FOM供给步骤(图6的步骤S5)。FOM供给步骤(S5)中,FOM喷嘴6配置在基板W中央部上方。在FOM喷嘴6配置在基板W上方后,控制装置3同时打开氢氟酸阀325及臭氧水阀227。由此,在氢氟酸配管323内部流通的浓氢氟酸供给至FOM喷嘴6,并且在臭氧水配管24流通的臭氧水供给至FOM喷嘴6。然后,在FOM喷嘴6的壳体内使浓氢氟酸与臭氧水混合,生成氢氟酸浓度高的FOM。如图25C所示,氢氟酸浓度高的FOM从FOM喷嘴6的喷出口37喷出,供给至基板W的背面Wb中央部。供给至基板W的背面Wb中央部的FOM,受到基板W的旋转所产生的离心力,在基板W的背面Wb朝外周部以放射状扩展,由此,可使氢氟酸浓度高的FOM遍及基板W的背面Wb全域。其结果,如图25C所示,在基板W上形成覆盖基板W的背面Wb全域的FOM液膜LF12。通过氢氟酸浓度高的FOM,将附着在基板W的背面Wb(尤其是外周部)的铱金属残渣良好去除。由此,可良好清洗基板W的背面Wb。
从FOM喷嘴6喷出的FOM的氢氟酸浓度,为10wt%以上且30wt%以下。由于所喷出的FOM的氢氟酸浓度为10wt%以上,故可使附着在基板W的背面Wb的铱金属残渣良好剥离。
从FOM喷嘴6喷出的FOM中的浓氢氟酸与臭氧水的混合比,为约1:1~约1:3的范围。
从FOM喷嘴6喷出的FOM的臭氧浓度为例如约50ppm。
在从FOM的喷出开始起经过事先决定的期间时,结束FOM供给步骤(图6的S5)。FOM供给步骤(S5)结束后接着开始对基板W的背面Wb供给作为冲洗液的水(图6的步骤S6)。
控制装置3打开水阀43,从水喷嘴41朝基板W的背面Wb中央部喷出水。由此,如图25D所示,基板W上的FOM的液膜LF12被置换为覆盖基板W的背面Wb全域的水的液膜LF13。在水喷嘴41的水喷出开始起经过事先决定的时间时,控制装置3控制臂驱动单元48,如图25E所示,利用清洗刷10执行基板W的背面Wb的擦洗清洗(图6的S7:刷清洗步骤)。由此,对基板W的背面Wb,一边供给水、一边进行利用清洗刷10的擦洗清洗。利用清洗刷10所进行的擦洗清洗与第1实施方式的清洗处理中的刷清洗步骤(图6的S7)的情况相同,因此省略说明。
在清洗刷10的前方移动进行了事先决定的次数后,结束刷清洗步骤(图6的S7)。
通过连续进行FOM供给步骤(S5)及刷清洗步骤(S7),可从基板W的背面Wb全域将夹痕的大部分去除。由此,可提升一连串的清洗处理后的下一步骤(例如曝光步骤)中的产率。
接着,进行使基板W干燥的旋转干燥步骤(步骤S8)。具体而言,控制装置3控制旋转马达15,由此将基板W加速至较FOM供给步骤(S5)及刷清洗步骤(S7)的旋转速度大的干燥旋转速度(例如数千rpm),以干燥旋转速度使基板W旋转。由此,对基板W上的液体施加较大离心力,使附着在基板W的液体被甩除至基板W周围。如此,从基板W去除液体,使基板W干燥。
例如,在基板W的处理对象面(也即基板W的背面Wb)呈疏水性的状态下,若对基板W实施旋转干燥步骤,则在旋转干燥步骤中水滴在该处理对象面移动,结果有产生基板处理不良的担心。
相对于此,本实施方式中在FOM供给步骤(S5)结束时将基板W的背面Wb全域保持为亲水性。因此,在基板W的背面Wb呈亲水性的状态下,对基板W执行旋转干燥步骤(S8)。由此,可抑制或防止旋转干燥步骤(S8)中的基板处理不良的产生。
然后,在从开始基板W的高速旋转起经过规定的时间时,控制装置3控制旋转马达15,由此使由旋转卡盘5进行的基板W旋转停止(步骤S9)。
接着,从处理腔室4内搬出基板W(步骤S10)。所搬出的基板W通过反转单元TU(参照图1)反转(图6的步骤S11),将清洗处理完毕的基板W以其表面Wa朝上的状态收容在容纳架C。收容了清洗处理完毕的基板W的容纳架C,从基板处理装置1向露光装置等后续处理装置搬送。
另外,也可如图26所示变形例的清洗处理那样,与FOM供给步骤(图6的S5)并行地执行刷清洗步骤(图6的S7)。此时,作为清洗刷10,使用耐药刷。作为耐药刷的材质,可例示PTFE等。通过使用此种耐药刷作为清洗刷10,可抑制或防止因FOM所造成的清洗刷10腐蚀。
<第5清洗试验>
接着说明第5清洗试验。第5清洗试验中,进行下述实施例7~实施例9及比较例1、比较例2的合计5个试验。
在该5个试验中,采用在由氮化硅所构成的处理对象面(非器件形成面)外周部附着了铱金属残渣的硅晶片(直径300mm)W作为样品。作为供给至处理对象面的清洗药液,使用浓氢氟酸或氢氟酸浓度高的FOM。
实施例7:将作为清洗药液的FOM供给至处理对象面,实施例7中,对晶片W的处理对象面实施与图25A~图25E所示的清洗处理相同的处理。此时,在FOM供给步骤(图6的S5)中,供给至处理对象面的FOM的浓氢氟酸与臭氧水的混合比为约1:1,此时的氢氟酸浓度为约26.26wt%。另外,此FOM的臭氧浓度为约50ppm。图27中,“FOM→刷A”的记载指在FOM供给步骤(图6的S5)后执行刷清洗步骤(图6的S7)。关于图27中的其他相同标记也相同。另外,“刷A”指使用不具耐药性的刷作为在刷清洗步骤(图6的S7)中所使用的清洗刷10。
实施例8:将作为清洗药液的FOM供给至处理对象面,实施例8中,对晶片W的处理对象面实施与图25A~图25E所示的清洗处理相同的处理。此时,在FOM供给步骤(图6的S5)中,供给至处理对象面的FOM的浓氢氟酸与臭氧水的混合比为约1:3,此时的氢氟酸浓度为约13.62wt%。另外,此FOM的臭氧浓度为约50ppm。
实施例9:将作为清洗药液的FOM供给至处理对象面,实施例9中,对晶片W的处理对象面实施与图26所示清洗处理相同的处理。此时,在FOM供给步骤(图6的S5)中,供给至处理对象面的FOM的浓氢氟酸与臭氧水的混合比为约1:1,此时的氢氟酸浓度为约26.26wt%。另外,此FOM的臭氧浓度为约50ppm。图27中,“FOM+刷B”的记载指与FOM供给步骤(图6的S5)并行地执行刷清洗步骤(图6的S7)。关于图27中的其他相同标记也相同。另外,“刷B”指使用具耐药性的耐药刷作为在刷清洗步骤(图6的S7)中所使用的清洗刷10。
比较例1:将作为清洗药液的FOM供给至处理对象面,比较例1中,对晶片W实施对晶片W的处理对象面从图25A~图25E所示的清洗处理中删除了刷清洗步骤(图6的S7)的处理。此时,在FOM供给步骤(图6的S5)中,供给至处理对象面的FOM的浓氢氟酸与臭氧水的混合比为约1:1,此时的氢氟酸浓度为约26.26wt%。另外,此FOM的臭氧浓度为约50ppm。
比较例2:将作为清洗药液的浓氢氟酸供给至处理对象面,比较例2中,除了使用浓氢氟酸作为清洗药液之外,实施与图26所示清洗处理相同的处理。此时,在供给清洗药液的步骤中,供给至处理对象面的氢氟酸浓度为几乎100wt%。
然后,针对实施例7~实施例9及比较例1、比较例2的各样品,在清洗处理后,进行全反射萤光X射线分析(TXRF),调查晶片W的处理对象面(的外周部)的铱的波峰强度。其结果表示在图27。
从图27可知,实施例7~实施例9中,在晶片W未检测出铱波峰、或即使检测出其波峰强度仍较小。从而,可知通过实施例7~实施例9的清洗处理,可从晶片W良好去除铱残渣。
以上说明了本发明的3个实施方式,但本发明也可以其他方式实施。
另外,第1实施方式中,通过将FOM供给步骤(S5)的FOM供给流量控制为大流量,而在FOM供给步骤(S5)结束时使臭氧遍及基板W的背面Wb全域。然而,也可通过控制FOM供给步骤(S5)中的FOM的氢氟酸浓度、该FOM的臭氧浓度、该FOM中的氢氟酸与臭氧的成分比、及FOM供给步骤(S5)中的上述基板的旋转速度中的至少一者,而在FOM供给步骤(S5)结束时使臭氧遍及基板W的背面Wb全域。
另外,第2实施方式中,说明了将臭氧水供给步骤(T7)设定为在FOM供给步骤(T6)之后且刷清洗步骤(T9)开始之前执行,但也可与刷清洗步骤(T9)并行执行臭氧水供给步骤(T7)。换言之,也可接着FOM供给步骤(T6),一边供给臭氧水、一边使清洗刷10对基板W的背面Wb进行擦洗。此时,作为清洗刷10的材质,并非PVA,优选使用PTFE。PTFE由于对臭氧水具有耐性,故可抑制或防止因臭氧水所造成的清洗刷10腐蚀。
另外,以上列举了在第1及第2实施方式的FOM供给步骤(S5、T6)中,使FOM着落在基板W的背面Wb中央部为例而进行了说明,但也可与FOM供给步骤(S5、T6)的执行并行地,使FOM对基板W的背面Wb的着落位置在中央部与外周部之间移动,而使FOM的着落位置扫描基板W的背面Wb全域。
另外,在第1~第3实施方式的FOM供给步骤(S5、T6)中,也可不使基板W旋转。另外,在刷清洗步骤(S7、T9)中,也可不使基板W旋转,通过移动清洗刷10、210,而使清洗刷10、210对基板W的按压位置在基板W面内移动。
另外,第2实施方式的清洗处理中,也可在FOM供给步骤(T6)之前及/或之后,追加对基板W的背面Wb供给氢氟酸的氢氟酸供给步骤。此实施方式中,控制装置203通过维持打开臭氧水阀227的状态并仅关闭氢氟酸阀225,而可从FOM喷嘴206的喷出口237喷出臭氧水。
作为氢氟酸供给步骤的第1例,可例示出在基板W的旋转开始(T5)后、FOM供给步骤(T6)之前所执行的氢氟酸供给步骤。
另外,作为氢氟酸供给步骤的第2例,可例示出在FOM供给步骤(T6)结束后、臭氧水供给步骤(T7)之前所执行的氢氟酸供给步骤。
再者,作为氢氟酸供给步骤的第3例,可例示出在基板W的旋转开始(T5)后且在FOM供给步骤(T6)之前执行氢氟酸供给步骤,并在FOM供给步骤(T6)结束后且在臭氧水供给步骤(T7)之前执行氢氟酸供给步骤的情况。
通过氢氟酸供给步骤,可将形成在基板W的背面Wb的氧化硅膜去除。此时,通过执行氢氟酸供给步骤,由于基板W的背面Wb被疏水化,故在氢氟酸供给步骤之后必定执行臭氧水供给步骤(T7),在其臭氧水供给步骤(T7)中,使基板W的背面Wb亲水化。因此,由于未有对被疏水化的基板W的背面Wb利用清洗刷10实施擦洗处理的情形,故在刷清洗步骤(T9)中并无异物再次附着在基板W的背面Wb的担心。另外,由于未有基板W的背面Wb在疏水化的状态下进行干燥的情况,故可抑制或防止在旋转干燥步骤(10)中基板处理不良的产生。
另外,第1~第3实施方式中,作为FOM供给单元,以在FOM喷嘴6、206内部进行稀氢氟酸及臭氧水的混合的喷嘴混合式的供给单元为例而进行了说明,但也可采用在FOM喷嘴6、206上游侧设置经由配管连接的混合部,在此混合部中进行稀氢氟酸与臭氧水的混合的配管混合式的供给单元。
另外,并不限于使稀氢氟酸与臭氧水混合而生成FOM的方法,也可通过使臭氧直接溶解在稀氢氟酸中而生成FOM。
再者,第2实施方式中,也可设置喷出稀氢氟酸的稀氢氟酸喷嘴、与喷出臭氧水的臭氧水喷嘴,将来自稀氢氟酸喷嘴的稀氢氟酸、与来自臭氧水喷嘴的臭氧水在基板W的背面Wb上混合,由此生成FOM。
另外,第2实施方式中,虽使FOM供给单元兼作为臭氧水供给单元,但也可在FOM供给单元之外另外设置臭氧水供给单元。此时,可以在FOM喷嘴206之外另外设置喷出臭氧水的臭氧水喷嘴,在臭氧水供给步骤(T7)中,将来自臭氧水喷嘴的臭氧水供给至基板W的背面Wb。
此时,也可将臭氧水喷嘴配置成其喷出口朝向基板W的背面Wb的外周部,在臭氧水供给步骤(T7)中,从臭氧水喷嘴朝基板W的背面Wb的外周部喷出臭氧水。此时,朝基板W的背面Wb的外周部所喷出的臭氧水,通过基板W的旋转,供给至基板W的背面Wb的外周部全域。由此,可高效地使基板W的背面Wb的外周部亲水化,故可在刷清洗步骤(T9)中抑制或防止异物对基板W的背面Wb的再次附着。
另外,第1及第3实施方式中,也可如第2实施方式那样使用保护气体(例如非活性气体)作为保护流体。此时,可以在通过保护气体所保护的基板W的表面Wa(处理对象面)形成金属层M。另外,此时,也可取代旋转卡盘5,而采用旋转卡盘205作为保持基板W的基板保持单元。
另外,第3实施方式中,也可取代FOM而采用FPM作为供给至处理对象面的清洗药液。
另外,第1~第3实施方式中,也可废止利用保护流体保护处理对象面的相反面的结构。
另外,第1及第2实施方式中,说明了一连串的清洗处理的目的在于基板W的背面Wb的异物的去除、尤其是形成在背面Wb的夹痕的去除,但一连串的清洗处理并不仅限于夹痕,也可将去除膜剥离或包括微小刮痕等的缺陷为目的。
另外,第1及第2实施方式中,以处理对象面为基板(硅基板)W的裸硅面进行了说明,但处理对象面并不仅限于裸硅面,也可包括氧化硅膜及氮化硅膜中的任一种。
再者,第1~第3实施方式中,以处理对象面为基板W的背面(非器件形成面)Wb进行了说明,但也可以基板W的表面(器件形成面)Wa作为处理对象面。在此情况,处理对象面包括氧化硅膜、氮化硅膜、金属膜(例如氮化钛等)。另外,在此情况下,一连串的清洗处理的目的并不仅限于异物去除,也将金属的去除、埋设在膜中的杂质的去除为目的。
另外,第1~第3实施方式中,以处理对象面为基板W的上表面进行了说明,但也可以将基板W的下表面作为处理对象面。
另外,第1~第3实施方式中,针对基板处理装置1、201、301为对圆板状的半导体基板进行处理的装置的情况进行了说明,但基板处理装置1、201、301也可为对液晶显示装置用玻璃基板等的多边形基板进行处理的装置。
虽针对本发明的实施方式进行了详细说明,但这些仅为用于阐明本发明的技术内容的具体例,本发明并不应限定在这些具体例而解释,本发明的范围仅由随附的权利要求书限定。
本申请案分别与在2016年3月25日向日本专利局提出的日本特愿2016-61910号及在2017年2月28日向日本专利局提出的日本特愿2017-37543号对应,该申请案的所有揭示内容均通过引用而并入本文中。
附图标记的说明
1 基板处理装置
2 处理单元
3 控制装置
4 处理腔室
5 旋转卡盘
6 FOM喷嘴(喷嘴)
7 FOM供给装置
8 水供给单元
10 清洗刷
10a 清洗面
21 喷嘴臂
22 喷嘴移动单元
23 氢氟酸配管
24 臭氧水配管
25 氢氟酸阀
26 氢氟酸流量调整阀
27 臭氧水阀
28 臭氧水流量调整阀
47 摆动臂
48 臂驱动单元
103 旋转驱动单元
107 旋转台
110 保持销
111 固定销
112 可动销
115 保护盘
170 非活性气体供给管
172 非活性气体供给路径
173 非活性气体阀
174 非活性气体流量调整阀
190 缩小部
191 保护件
192 圆环板部
193 圆筒部
201 基板处理装置
202 处理单元
203 控制装置
204 处理腔室
205 旋转卡盘
206 FOM喷嘴(喷嘴)
207 FOM供给装置
208 水供给单元
210 清洗刷
210a 清洗面
221 喷嘴臂
222 喷嘴移动单元
223 氢氟酸配管
224 臭氧水配管
225 氢氟酸阀
226 氢氟酸流量调整阀
227 臭氧水阀
228 臭氧水流量调整阀
247 摆动臂
248 臂驱动单元
301 基板处理装置
302 处理单元
307 FOM供给装置
323 氢氟酸配管
325 氢氟酸阀
326 氢氟酸流量调整阀
M 金属层
W 基板
Wa 表面
Wb 背面

Claims (31)

1.一种基板处理方法,包含:
基板保持步骤,通过基板保持单元保持基板;
含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤,从喷嘴对保持在上述基板保持单元的上述基板的一个主面,喷出在氢氟酸溶液中溶解有臭氧而成的含臭氧氢氟酸溶液,上述含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度为0.093wt%以上且0.140wt%以下,上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度为22.5ppm以上且67.2ppm以下;以及
刷清洗步骤,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后、或与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,使清洗刷抵接上述基板的上述一个主面而对该一个主面进行清洗。
2.如权利要求1所述的基板处理方法,其中,上述刷清洗步骤在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤之后执行。
3.如权利要求1所述的基板处理方法,其中,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,从上述喷嘴喷出的上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度为22.5ppm~42.0ppm。
4.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤包含朝保持在上述基板保持单元的上述基板的上述一个主面的中央部喷出上述含臭氧氢氟酸溶液的步骤,
上述基板处理方法进一步包含基板旋转步骤,该基板旋转步骤与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,在该基板旋转步骤中,使上述基板围绕规定的旋转轴线进行旋转。
5.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,进一步包含:在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后,将上述基板的上述一个主面的上述含臭氧氢氟酸溶液由水置换的水冲洗步骤;
上述刷清洗步骤与上述水冲洗步骤并行地执行。
6.如权利要求4所述的基板处理方法,其中,上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的上述含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量、该含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度、该含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度、该含臭氧氢氟酸溶液中的氢氟酸与臭氧的成分比及/或上述基板旋转步骤中的上述基板的旋转速度设定为,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤结束时臭氧遍及上述基板的上述一个主面全域。
7.如权利要求5所述的基板处理方法,其中,进一步包含保护流体供给步骤,该保护流体供给步骤与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,在该保护流体供给步骤中,为了抑制或防止上述含臭氧氢氟酸溶液绕到上述基板的与上述一个主面相反侧的另一个主面,而对上述另一个主面供给保护流体。
8.如权利要求6所述的基板处理方法,其中,上述基板包含半导体基板;
上述基板的与上述一个主面相反侧的另一个主面是用于形成器件的器件形成面;
上述基板的上述一个主面是不形成上述器件的非器件形成面。
9.如权利要求7所述的基板处理方法,其中,上述保护流体供给步骤包含对上述另一个主面供给保护液的保护液供给步骤。
10.如权利要求9所述的基板处理方法,其中,上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的上述含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量为0.8升/分钟以上。
11.如权利要求2所述的基板处理方法,其中,进一步包含:在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后且上述刷清洗步骤前,对上述基板的上述一个主面供给臭氧水的臭氧水供给步骤。
12.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,上述基板被保持为水平姿势;
上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤包含对上述基板的上表面喷出上述含臭氧氢氟酸溶液的步骤;
上述刷清洗步骤包含对上述基板的上述上表面进行清洗的步骤。
13.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,上述基板的上述一个主面包含含硅成分的含硅面。
14.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,上述基板的上述一个主面包含含氮化钛的含氮化钛面。
15.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,上述基板的上述一个主面包含含铱金属残渣的含铱金属残渣面。
16.一种基板处理装置,包含:
基板保持单元,保持基板;
喷嘴,用于朝保持在上述基板保持单元的上述基板的一个主面喷出在氢氟酸溶液中溶解有臭氧而成的含臭氧氢氟酸溶液,上述含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度为0.093wt%以上且0.140wt%以下,上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度为22.5ppm以上且67.2ppm以下;
含臭氧氢氟酸溶液供给装置,用于对上述喷嘴供给上述含臭氧氢氟酸溶液;
清洗刷,用于接触上述一个主面并对该一个主面进行清洗;
清洗刷驱动单元,用于驱动上述清洗刷;
控制装置,该控制装置控制上述含臭氧氢氟酸溶液供给装置及上述清洗刷驱动单元,并执行:含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤,从上述喷嘴对保持在上述基板保持单元的上述基板的上述一个主面,喷出含臭氧氢氟酸溶液;刷清洗步骤,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后、或与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,使上述清洗刷抵接上述基板的上述一个主面而对该一个主面进行清洗。
17.如权利要求16所述的基板处理装置,其中,
上述喷嘴包含混合喷嘴;
上述混合喷嘴具有用于将氢氟酸溶液与臭氧水混合而生成上述含臭氧氢氟酸溶液的混合室和用于将在上述混合室所生成的上述含臭氧氢氟酸溶液喷出的喷出口;
上述含臭氧氢氟酸溶液供给装置包含:
将来自氢氟酸溶液供给源的上述氢氟酸溶液供给至上述混合室的氢氟酸配管;
将来自臭氧水供给源的上述臭氧水供给至上述混合室的臭氧水配管。
18.如权利要求16或17所述的基板处理装置,其中,上述控制装置在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤之后执行上述刷清洗步骤。
19.如权利要求16所述的基板处理装置,其中,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中,从上述喷嘴喷出的上述含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度为22.5ppm~42.0ppm。
20.如权利要求16或17所述的基板处理装置,其中,上述控制装置在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中执行朝保持在上述基板保持单元的上述基板的上述一个主面的中央部喷出上述含臭氧氢氟酸溶液的步骤,
上述控制装置进一步执行基板旋转步骤,该基板旋转步骤与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,在该基板旋转步骤中,使上述基板围绕规定的旋转轴线进行旋转。
21.如权利要求16或17所述的基板处理装置,其中,上述控制装置在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后,进一步执行将上述基板的上述一个主面的含臭氧氢氟酸溶液由水置换的水冲洗步骤;
上述控制装置与上述水冲洗步骤并行地执行上述刷清洗步骤。
22.如权利要求21所述的基板处理装置,其中,上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的上述含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量、该含臭氧氢氟酸溶液的氢氟酸浓度、该含臭氧氢氟酸溶液的臭氧浓度、该含臭氧氢氟酸溶液中的氢氟酸与臭氧的成分比及/或上述基板旋转步骤中的上述基板的旋转速度设定为,在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤结束时臭氧遍及上述基板的上述一个主面全域。
23.如权利要求21所述的基板处理装置,其中,上述控制装置进一步执行保护流体供给步骤,该保护流体供给步骤与上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤并行,在该保护流体供给步骤中,为了抑制或防止上述含臭氧氢氟酸溶液绕到上述基板的与上述一个主面相反侧的另一个主面,而对上述另一个主面供给保护流体。
24.如权利要求22所述的基板处理装置,其中,上述基板包含半导体基板;
上述基板的与上述一个主面相反侧的另一个主面是用于形成器件的器件形成面;
上述基板的上述一个主面是不形成上述器件的非器件形成面。
25.如权利要求23所述的基板处理装置,其中,上述控制装置在上述保护流体供给步骤中执行对上述另一个主面供给保护液的保护液供给步骤。
26.如权利要求25所述的基板处理装置,其中,上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤中的上述含臭氧氢氟酸溶液的喷出流量为0.8升/分钟以上。
27.如权利要求18所述的基板处理装置,其中,上述控制装置在上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤后且上述刷清洗步骤前,进一步执行对上述基板的上述一个主面供给臭氧水的臭氧水供给步骤。
28.如权利要求16或17所述的基板处理装置,其中,上述基板被保持为水平姿势;
上述含臭氧氢氟酸溶液喷出步骤包含对上述基板的上表面喷出上述含臭氧氢氟酸溶液的步骤;
上述刷清洗步骤包含对上述基板的上述上表面进行清洗的步骤。
29.如权利要求16或17所述的基板处理装置,其中,上述基板的上述一个主面包含含硅成分的含硅面。
30.如权利要求16或17所述的基板处理装置,其中,上述基板的上述一个主面包含含氮化钛的含氮化钛面。
31.如权利要求16或17所述的基板处理装置,其中,上述基板的上述一个主面包含含铱金属残渣的含铱金属残渣面。
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