CN117015848A - 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,对基板进行处理,该基板具有包含形成凹部的凹部形成面的主面,且在上述凹部内形成了被去除层。上述基板处理方法包含:蚀刻步骤,将含有蚀刻离子的蚀刻液供给至上述基板的主面,对上述被去除层进行蚀刻;浓缩步骤,将上述基板的主面上的上述蚀刻液进行浓缩;亲水化步骤,将通过上述蚀刻液的浓缩而露出的上述凹部形成面进行亲水化;离子扩散步骤,在上述亲水化步骤后,通过对上述基板的主面供给冲洗液,使上述蚀刻离子扩散至上述冲洗液中;以及,冲洗液去除步骤,从上述基板的主面去除上述冲洗液。
Description
技术领域
本发明涉及处理基板的基板处理方法及处理基板的基板处理装置。
成为处理对象的基板包含例如半导体晶片、液晶显示设备及有机EL(Electroluminescence,电致发光)显示设备等的FPD(Flat Panel Display,平板显示器)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
通过蚀刻所形成的图案形状为各式各样。随着图案的细微化或电子零件的三维构造化,而要求通过蚀刻形成开口狭窄的凹部。
因此,下述专利文献1揭示为了促进蚀刻液进入至开口狭窄的凹部,而将凹部表面亲水化的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-155612号公报
发明内容
发明所要解决的问题
蚀刻液在狭窄处移动受限。因此,专利文献1中,有进入至开口狭窄的凹部中的蚀刻液无法从凹部内被充分去除的担心。
因此,本发明的一个目的在于提供一种基板处理方法及基板处理装置,在对形成于基板主面的凹部内的被去除层进行蚀刻的构成中,可抑制凹部内的蚀刻液残存。
用于解决问题的手段
本发明的一实施方式提供一种基板处理方法,对基板进行处理,该基板具有包含形成凹部的凹部形成面的主面,且在上述凹部内形成了被去除层。
上述基板处理方法包含:蚀刻步骤,将含有蚀刻离子的蚀刻液供给至上述基板的主面,对上述被去除层进行蚀刻;浓缩步骤,将上述基板的主面上的上述蚀刻液进行浓缩;亲水化步骤,将通过上述蚀刻液的浓缩而露出的上述凹部形成面进行亲水化;离子扩散步骤,在上述亲水化步骤后,通过对上述基板的主面供给冲洗液,使上述蚀刻离子扩散至上述冲洗液中;以及,冲洗液去除步骤,从上述基板的主面去除上述冲洗液。
根据此基板处理方法,将金属层等被去除层由蚀刻液去除后,使蚀刻液浓缩。因此,蚀刻液残存于凹部内,另一方面,露出凹部形成面。因此,通过其后的亲水化步骤,可使凹部形成面良好地亲水化。
凹部形成面被亲水化后,在基板的主面供给冲洗液,故冲洗液容易进入至凹部内。由于进入至凹部内的冲洗液与被浓缩的蚀刻液接触,故产生离子浓度的差(离子浓度梯度)。详细而言,因浓缩而蚀刻离子浓度增高的蚀刻液、与不含蚀刻离子的冲洗液接触。因此,为了蚀刻离子浓度的均匀化,蚀刻离子扩散至冲洗液中。由此,蚀刻离子移动至凹部外,可抑制凹部内的蚀刻液残存。其后,通过从基板的主面将冲洗液去除,可从基板的主面上去除蚀刻离子。因此,可抑制冲洗液被浓缩而蚀刻离子残留于凹部内的情形。
本发明一实施方式中,凹部的宽度为5nm以下。如此,冲洗液向凹部内的移动受到限制。因此,若在蚀刻液的浓缩后将凹部形成面亲水化,可促进冲洗液向凹部内的进入。
本发明一实施方式中,在上述冲洗液去除步骤后,将上述离子扩散步骤及上述冲洗液去除步骤各重复至少一次。根据此方法,即使有仅通过一次的利用冲洗液进行的扩散仍无法将残存于凹部内的蚀刻离子充分去除的情况,通过将利用冲洗液进行的扩散执行多次,可将残存于凹部内的蚀刻离子充分去除。
本发明一实施方式中,上述亲水化步骤包含:对上述凹部形成面进行氧化的氧化步骤。
本发明一实施方式中,上述氧化步骤包含;对上述基板的主面供给液状氧化剂的液状氧化剂供给步骤。根据此方法,在蚀刻液的供给、及冲洗液的供给之间所执行的凹部形成面的亲水化通过液状氧化剂、亦即液体的供给而达成。因此,与通过气体状氧化剂的供给或紫外线的照射而对凹部形成面进行亲水化的情况不同,不需要为了亲水化而将基板移动至其他腔室。因此,可迅速执行基板处理。
本发明一实施方式中,上述基板处理方法还包含:在上述离子扩散步骤前,将供给至上述基板的主面的液状氧化剂从上述基板的主面去除的氧化剂去除步骤。
根据此方法,在对基板的主面供给冲洗液前,从基板的主面去除液状氧化剂。因此,可抑制在供给于基板的主面的冲洗液中混入氧化剂而冲洗液中的离子浓度上升的情形。从而,可抑制被浓缩的蚀刻液与冲洗液接触而发生的离子浓度梯度减少的情形。其结果,可抑制凹部内的蚀刻液残存。
本发明一实施方式中,上述氧化步骤包含:执行气体状氧化剂对上述基板的主面的供给、及光对上述基板的主面的照射中的至少任一者的干式氧化步骤。根据此方法,不需使用液体而可将凹部形成面亲水化。因此,可防止基板亲水化所使用的液体混入至冲洗液而造成冲洗液中的离子浓度上升的情形。
本发明一实施方式中,上述浓缩步骤包含:使上述基板的主面干燥的干燥步骤。
本发明一实施方式中,上述蚀刻步骤包含:从蚀刻液喷嘴朝基板保持构件所保持的上述基板的主面喷出上述蚀刻液,将上述蚀刻液供给至上述基板的主面的蚀刻液供给步骤。并且,上述干燥步骤包含:通过使上述基板保持构件围绕通过上述基板的主面的中心部且与上述基板的主面正交的旋转轴线进行旋转而使上述基板旋转,使上述蚀刻液所含有的溶媒成分从上述基板的主面蒸发的旋转蒸发步骤。
蚀刻液对基板的主面的供给、以及蚀刻液的溶媒成分从基板的主面的蒸发,均在由基板保持构件保持着基板的状态下执行。因此,在蚀刻结束后,可迅速地将蚀刻液进行浓缩。
本发明一实施方式中,上述干燥步骤包含:通过对与上述基板的主面接触的空间进行减压,使上述蚀刻液所含有的溶媒成分从上述基板的主面蒸发的减压蒸发步骤。根据此方法,通过与基板的主面接触的空间的减压可迅速地将蚀刻液进行浓缩。
本发明的其他实施方式,提供一种基板处理装置,对基板进行处理,该基板具有包含形成凹部的凹部形成面的主面,且在上述凹部内形成了被去除层。上述基板处理装置包含:蚀刻液供给构件,将含有蚀刻离子并对上述被去除层进行蚀刻的蚀刻液供给至上述基板的主面;蚀刻液浓缩构件,将上述基板的主面上的上述蚀刻液进行浓缩;亲水化构件,对通过上述蚀刻液的浓度而露出的上述凹部形成面进行亲水化;冲洗液供给构件,将使上述蚀刻离子扩散至液体中的冲洗液供给至上述基板的主面;以及,冲洗液去除构件,从上述基板的主面去除上述冲洗液。根据此基板处理装置,可发挥与上述基板处理方法相同的效果。
本发明的上述、或进而其他目的、特征及效果,将通过参照附图、下述的实施方式的说明而进一步阐明。
附图说明
图1A为用于说明成为处理对象的基板的器件面的表层部构造的概略性剖面图。
图1B为从图1A所示箭头IB观察的图。
图2A为用于说明本发明第1实施方式的基板处理装置的构成的俯视图。
图2B为用于说明上述基板处理装置的构成的正视图。
图3为用于说明上述基板处理装置所具备的湿式处理单元的构成例的剖面图。
图4为用于说明有关上述基板处理装置的控制的构成例的框图。
图5为用于说明通过上述基板处理装置所执行的基板处理一例的流程图。
图6A为用于说明进行上述基板处理时的基板情况的概略图。
图6B为用于说明进行上述基板处理时的基板情况的概略图。
图6C为用于说明进行上述基板处理时的基板情况的概略图。
图6D为用于说明进行上述基板处理时的基板情况的概略图。
图7为用于说明上述基板处理中的基板上表面附近情况的概略图。
图8为用于说明上述基板处理的其他例的流程图。
图9为用于说明本发明第2实施方式的基板处理装置的构成的俯视图。
图10为用于说明第2实施方式的基板处理装置所具备的气体氧化处理单元的概略性剖面图。
图11为用于说明通过第2实施方式的基板处理装置所执行的基板处理一例的流程图。
图12为用于说明第2实施方式的基板处理中的基板上表面附近情况的概略图。
图13为用于说明第2实施方式的基板处理装置所具备的光照射处理单元的构成例的概略性剖面图。
图14为用于说明通过第2实施方式的基板处理装置所执行的基板处理其他例的流程图。
具体实施方式
<成为处理对象的基板的表层部的构造>
图1A为用于说明成为处理对象的基板W的器件面的表层部构造的概略性剖面图。图1B为从图1A所示箭头IB观察的图。基板W为硅晶片等基板,具有一对主面。一对主面中的至少一面是形成了凹凸图案的器件面。一对主面中的一面可为未形成凹凸图案的非器件面,亦可是一对主面均为器件面、且形成了彼此不同的凹凸图案的情形。
在至少一面的器件面的表层部,形成有例如:形成了多个凹部100的构造物102;以及,分别埋设于多个凹部100中的多个金属层103。构造物102可例如为氧化硅(SiO2)层、氮化硅(SiN)等绝缘层、多晶硅等半导体层、或它们的组合。金属层103例如为氮化钛。金属层103为被去除层的一例,但被去除层并不限定于金属层。
构造物102具有分别形成多个凹部100的多个凹部形成面104。凹部形成面104构成基板W的主面的一部分。凹部形成面104具有:形成凹部100底部的底面104a和形成凹部100开口的侧面104b。
凹部100从凹部100的深度方向D观察时,例如为四角形状,凹部100的短边的宽W1为1nm以上且5nm以下,凹部100的长边的宽W2为10nm以上且50nm以下。不同于图1B,凹部100从深度方向D观察时亦可为圆形状。此时,凹部100的直径(宽)为1nm以上且5nm以下。
<第1实施方式的基板处理装置的构成>
图2A为用于说明本发明第1实施方式的基板处理装置1的构成的俯视图。图2B为用于说明基板处理装置1的构成的正视图。
基板处理装置1是对基板W逐片进行处理的单片式装置。在此实施方式中,基板W具有圆板状。在此实施方式中,基板W以使在表层部形成了构造物102的器件面朝上方的姿势被处理。
基板处理装置1具备:对基板W进行处理的多个处理单元2;装载埠LP,载置用于收容由处理单元2处理的多片基板W的运送器CA;在装载埠LP与处理单元2之间搬送基板W的搬送机械手IR及CR;以及,控制基板处理装置1的控制器3。
搬送机械手IR在运送器CA与搬送机械手CR之间搬送基板W。搬送机械手CR在搬送机械手IR与处理单元2之间搬送基板W。
各搬送机械手IR、CR例如均为包含一对多关节臂AR及以彼此上下离开的方式分别设于一对多关节臂AR的顶端的一对手部H的多关节臂机械手。
多个处理单元2形成分别配置于水平上分离的4个位置的4个处理塔。各处理塔包含在上下方向层叠的多个(此实施方式中为3个)处理单元2(参照图2B)。4个处理塔在从装载埠LP朝搬送机械手IR、CR延伸的搬送路径TR的两侧各配置2个(参照图2A)。
第1实施方式中,处理单元2是利用液体对基板W进行处理的湿式处理单元2W。各湿式处理单元2W具备:腔室4;以及,配置于腔室4内的处理杯7。在处理杯7内执行对基板W的处理。
在腔室4,形成有用于通过搬送机械手CR将基板W搬入或将基板W搬出的出入口(未图示)。腔室4具备有对该出入口进行开关的挡门单元(未图示)。
图3为用于说明湿式处理单元2W的构成例的概略性剖面图。
湿式处理单元2W还具备:一边将基板W保持于规定的第1保持位置,一边使基板W围绕旋转轴线A1(铅垂轴线)旋转的旋转卡盘5;以及,与保持于旋转卡盘5的基板W从上方相对向的对向构件6。旋转轴线A1通过基板W中心部并与基板W的主面正交。亦即,旋转轴线A1铅垂延伸。第1保持位置是图3所示的基板W的位置,为以水平姿势保持基板W的位置。
旋转卡盘5包含:沿水平方向的具有圆板形状的旋转基台21;在旋转基台21上方把持基板W并在第1保持位置保持基板W的多个卡盘销20;上端连结于旋转基台21并朝铅垂方向延伸的旋转轴22;以及,使旋转轴22围绕其中心轴线(旋转轴线A1)旋转的旋转驱动构件23。旋转卡盘5为基板保持构件的一例。
多个卡盘销20在旋转基台21的周向上隔着间隔配置于旋转基台21上表面。旋转驱动构件23例如为电动马达等致动器。旋转驱动构件23通过使旋转轴22旋转而使旋转基台21及多个卡盘销20围绕旋转轴线A1旋转。由此,基板W与旋转基台21及多个卡盘销20一起围绕旋转轴线A1进行旋转。
多个卡盘销20可在接触基板W周缘部而把持基板W的闭位置、与由基板W周缘部退避的开位置之间移动。多个卡盘销20由开关机构(未图示)移动。在多个卡盘销20位于闭位置时,其把持基板W周缘部而水平保持基板W。开关机构例如包含连杆机构及对连杆机构赋予驱动力的致动器。
对向构件6是将其与保持于旋转卡盘5的基板W的上表面之间的空间内环境气体与该空间的外部环境气体加以阻断的板状构件。因此,对向构件6亦称为阻断板。
对向构件6具有与保持于旋转卡盘5的基板W的上表面从上侧相对向的对向面6a。对向构件6形成为具有与基板W几乎相同直径或其以上的直径的圆板状。在对向构件6中,在与对向面6a的相反侧固定着支撑轴33。
对向构件6连接至使对向构件6升降的对向构件升降机构34。对向构件升降机构34例如可具有对支撑轴33进行升降驱动的电动马达或气缸,亦可具有这些以外的致动器。对向构件6亦可围绕旋转轴线A1而旋转。
处理杯7承接从保持于旋转卡盘5的基板W所飞散的液体。处理杯7包含:承接从保持于旋转卡盘5的基板W飞散至外方的液体的多个(图3例中为2个)挡板30;承接由多个挡板30引导至下方的液体的多个(图3例中为2个)杯31;包围多个挡板30及多个杯31的圆筒状的外壁构件32。多个挡板30通过挡板升降驱动机构(未图示)个别地进行升降。挡板升降驱动机构例如可具有对各挡板30进行升降驱动的电动马达或气缸,亦可具有这些以外的致动器。
湿式处理单元2W还具备:对保持于旋转卡盘5的基板W的上表面(上侧主面)供给蚀刻液的蚀刻液喷嘴10;对保持于旋转卡盘5的基板W的上表面供给液状氧化剂的液状氧化剂喷嘴11;以及,对保持于旋转卡盘5的基板W的上表面供给冲洗液的冲洗液喷嘴12。
蚀刻液例如为氢氟酸、或APM液(氨-过氧化氢水混合液),是含有蚀刻离子,对金属层103进行蚀刻的液体。蚀刻离子例如为HF2-、NH4+等,为用于将金属层103氧化并去除的成分。在蚀刻液为氢氟酸的情况下,蚀刻离子为HF2-,在蚀刻液为APM液的情况,蚀刻离子为NH4+。蚀刻液所含有的溶媒成分例如为水。蚀刻液亦可含有促进蚀刻离子在凹部100内的移动的氯化铵等移动促进剂。
液状氧化剂为对基板W的主面进行亲水化的亲水化液一例。液状氧化剂例如为通过对基板W的主面进行氧化而将基板W的主面亲水化的液状氧化剂。液状氧化剂例如为APM液、过氧化氢水、臭氧水、或它们的混合液。液状氧化剂中含有过氧化氢、臭氧等作为氧化剂。
冲洗液较佳为主要由与蚀刻液的溶媒成分(例如水)相同的成分所构成。冲洗液例如为含有去离子水(DIW)、碳酸水、电解离子水、稀释浓度(例如1ppm以上且100ppm以下)的盐酸水、稀释浓度(例如1ppm以上且100ppm以下)的氨水、还原水(氢水)中至少一者的成分。更佳为在冲洗液中不含电解质,且更佳为使用DIW作为冲洗液。
蚀刻液喷嘴10及液状氧化剂喷嘴11均为至少可在水平方向移动的移动喷嘴。蚀刻液喷嘴10及液状氧化剂喷嘴11通过多个喷嘴移动机构(第1喷嘴移动机构35及第2喷嘴移动机构36)分别在水平方向上移动。各喷嘴移动机构包含:支撑对应的喷嘴的臂(未图示);以及,使对应的臂在水平方向上移动的臂移动机构(未图示)。各臂移动机构可具有电动马达或气缸,亦可具有这些以外的致动器。不同于此实施方式,蚀刻液喷嘴10及液状氧化剂喷嘴11亦可构成为通过共通的喷嘴移动机构而一体移动。
蚀刻液喷嘴10及液状氧化剂喷嘴11亦可构成为在铅垂方向上移动。
在此实施方式中,冲洗液喷嘴12是水平位置及铅垂位置被固定的固定喷嘴,但亦可如同蚀刻液喷嘴10及液状氧化剂喷嘴11那样为移动喷嘴。
蚀刻液喷嘴10连接于将蚀刻液引导至蚀刻液喷嘴10的蚀刻液配管40的一端。蚀刻液配管40的另一端连接于蚀刻液槽(未图示)。在蚀刻液配管40,安装着对蚀刻液配管40内的流路进行开关的蚀刻液阀50A、以及对该流路内的蚀刻液的流量进行调整的蚀刻液流量调整阀50B。
当打开蚀刻液阀50A时,以与蚀刻液流量调整阀50B的开度相应的流量,使蚀刻液从蚀刻液喷嘴10的喷出口朝下方以连续流喷出。蚀刻液喷嘴10为蚀刻液供给构件的一例。
液状氧化剂喷嘴11连接于将液状氧化剂引导至液状氧化剂喷嘴11的液状氧化剂配管41的一端。液状氧化剂配管41的另一端连接于液状氧化剂槽(未图示)。在液状氧化剂配管41,安装着对液状氧化剂配管41内的流路进行开关的液状氧化剂阀51A、以及对该流路内的液状氧化剂的流量进行调整的液状氧化剂流量调整阀51B。
当打开液状氧化剂阀51A时,以与液状氧化剂流量调整阀51B的开度相应的流量,使液状氧化剂从液状氧化剂喷嘴11的喷出口朝下方以连续流喷出。液状氧化剂喷嘴11为液状氧化剂供给构件的一例。
冲洗液喷嘴12连接于将冲洗液引导至冲洗液喷嘴12的冲洗液配管42的一端。冲洗液配管42的另一端连接于冲洗液槽(未图示)。在冲洗液配管42,安装着对冲洗液配管42内的流路进行开关的冲洗液阀52A、以及对该流路内的冲洗液的流量进行调整的冲洗液流量调整阀52B。
当打开冲洗液阀52A时,以与冲洗液流量调整阀52B的开度相应的流量,使冲洗液从冲洗液喷嘴12的喷出口以连续流喷出。冲洗液喷嘴12为冲洗液供给构件的一例。
图4为用于说明有关基板处理装置1的控制的构成例的框图。
控制器3具备微电脑,依照规定控制程序对基板处理装置1所具备的控制对象进行控制。具体而言,控制器3包含处理器(CPU)3A、与储存程序的存储器3B,构成为通过处理器3A执行程序,而执行用于基板处理的各种控制处理。
尤其,控制器3被程序化为控制构成湿式处理单元2W的各构件(阀、马达等)、搬送机械手IR、CR等。控制器3亦同样地控制构成后述的干式处理单元2D的构件(阀、马达、电源等)。
通过由控制器3控制阀,而控制来自对应的喷嘴的流体有无喷出、或来自对应的喷嘴的流体喷出流量。以下各步骤,通过由控制器3控制这些构成而执行。换言之,控制器3被程序化为执行以下各步骤。
<基板处理的一例>
图5为用于说明通过基板处理装置1所执行的基板处理一例的流程图。图5主要表示通过由控制器3执行程序而实现的处理。图6A~图6D是用于说明通过基板处理装置1所执行的基板处理的各步骤情况的概略图。
在由基板处理装置1进行的基板处理中,例如如图5所示,依序执行基板搬入步骤(步骤S1)、蚀刻液供给步骤(步骤S2)、蚀刻液去除步骤(步骤S3)、液状氧化剂供给步骤(步骤S4)、氧化剂去除步骤(步骤S5)、冲洗液供给步骤(步骤S6)、冲洗液去除步骤(步骤S7)及基板搬出步骤(步骤S8)。
以下,针对由基板处理装置1所执行的基板处理,主要参照图3及图5进行说明。适当参照图6A~图6D。
首先,使未处理的基板W由搬送机械手IR、CR(参照图2A)从运送器CA搬入至湿式处理单元2W,交至旋转卡盘5(基板搬入步骤:步骤S1)。由此,基板W由旋转卡盘5水平保持(基板保持步骤)。由旋转卡盘5进行的基板W的保持,持续至冲洗液去除步骤(步骤S7)结束为止。在基板W被搬入至湿式处理单元2W时,对向构件6配置于使喷嘴可通过基板W与对向构件6之间的离开位置(图3所示的对向构件6的位置)。在旋转卡盘5保持着基板W的状态下,旋转驱动构件23开始基板W的旋转(基板旋转步骤)。
接着,搬送机械手CR退避至处理单元2外后,执行对基板W的上表面供给蚀刻液的蚀刻液供给步骤(步骤S2)。
具体而言,第1喷嘴移动机构35使蚀刻液喷嘴10移动至处理位置,在蚀刻液喷嘴10位于处理位置的状态,打开蚀刻液阀50A。由此,如图6A所示,朝基板W的上表面,从蚀刻液喷嘴10喷出蚀刻液(蚀刻液喷出步骤)。从蚀刻液喷嘴10喷出的蚀刻液着落于基板W的上表面。蚀刻液利用离心力的作用而扩展至基板W的上表面上整体,供给至基板W的上表面整体(蚀刻液供给步骤)。
在此基板处理中,蚀刻液喷嘴10的处理位置是蚀刻液喷嘴10的喷出口与基板W的上表面的中央区域相对向的中央位置。因此,蚀刻液将着落于基板W的上表面的中央区域。不同于此基板处理,蚀刻液喷嘴10亦可沿着基板W的上表面一边水平移动一边喷出蚀刻液。
蚀刻液的喷出以规定喷出流量,在规定的蚀刻液喷出期间内持续进行。蚀刻液喷出期间例如为5秒以上且180秒以下。蚀刻液的喷出流量例如为500mL/min以上且2000mL/min以下。蚀刻液的喷出中,基板W以例如300rpm以上且1200rpm以下的旋转速度进行旋转。
在蚀刻液供给步骤后,执行从基板W的上表面去除蚀刻液的蚀刻液去除步骤(步骤S3)。
具体而言,关闭蚀刻液阀50A而停止蚀刻液的喷出,且由旋转驱动构件23使基板W的旋转加速而使基板W高速旋转。在蚀刻液去除步骤中,基板W以例如1500rpm以上且2500rpm以下的旋转速度、在例如60秒以上且180秒以下的期间内进行旋转。通过基板W高速旋转,蚀刻液从基板W的上表面被甩除而蚀刻液的大部分被排出至基板W外,并且使蚀刻液中的溶媒成分从基板W的上表面蒸发(第1旋转排出步骤、第1旋转蒸发步骤)。由此,蚀刻液从基板W的上表面被去除,使基板W的上表面干燥(第1干燥步骤)。
但是,如后面详述那样,蚀刻液并未从基板W的上表面完全去除,在到后述的冲洗液去除步骤(步骤S7)结束为止的期间,仍残留于凹部100内。
针对基板W旋转所造成的溶媒成分蒸发进行详细说明。基板W的高速旋转时的离心力不仅作用于基板W的上表面的液体,亦作用于与基板W的上表面相接触的环境气体。因此,如图6B所示,通过基板W的离心力的作用,在与基板W上的蚀刻液相接的空间SP1,形成从基板W的上表面的中心侧朝向周缘侧的气流F。通过此气流F,与基板W上的蚀刻液相接的气体状态的溶媒从基板W上被排除。因此,促进蚀刻液中的溶媒成分的蒸发(第1旋转蒸发步骤)。
蚀刻液去除步骤中,如图6B所示,对向构件6配置于较离开位置更接近基板W的上表面的减压位置。在对向构件6位于减压位置的状态下,使基板W高速旋转而形成气流F,可将对向构件6与基板W间的空间SP1进行减压。由此,可促进蚀刻液中的溶媒成分蒸发(第1减压蒸发步骤)。
使蚀刻液的喷出停止后,蚀刻液喷嘴10通过第1喷嘴移动机构35移动至退避位置。蚀刻液喷嘴10的退避位置是未与基板W的上表面相对向,且在俯视下位于处理杯7的外方的位置。
蚀刻液去除步骤后,执行对基板W的上表面供给液状氧化剂的液状氧化剂供给步骤(步骤S4)。
具体而言,由对向构件升降机构34将对向构件6配置于离开位置。在对向构件6位于离开位置的状态下,由第2喷嘴移动机构36使液状氧化剂喷嘴11移动至处理位置。然后,在液状氧化剂喷嘴11位于处理位置的状态下,打开液状氧化剂阀51A。由此,如图6C所示,朝基板W的上表面,从液状氧化剂喷嘴11喷出液状氧化剂(液状氧化剂喷出步骤)。从液状氧化剂喷嘴11喷出的液状氧化剂着落于基板W的上表面。液状氧化剂通过离心力作用而扩展至基板W的上表面上整体,供给至基板W的上表面整体(液状氧化剂供给步骤)。
在此基板处理中,液状氧化剂喷嘴11的处理位置是喷出口与基板W的上表面的中央区域相对向的中央位置。因此,液状氧化剂将着落于基板W的上表面的中央区域。不同于此基板处理,液状氧化剂喷嘴11亦可沿着基板W的上表面一边水平移动一边喷出液状氧化剂。
液状氧化剂的喷出以规定喷出流量,在规定的液状氧化剂喷出期间内持续进行。液状氧化剂喷出期间例如为5秒以上且180秒以下。液状氧化剂的喷出流量例如为500mL/min以上且2000mL/min以下。液状氧化剂的喷出中,基板W以例如300rpm以上且1200rpm以下的旋转速度进行旋转。
在液状氧化剂供给步骤后,执行从基板W的上表面去除液状氧化剂的液状氧化剂去除步骤(步骤S5)。
具体而言,关闭液状氧化剂阀51A而停止液状氧化剂的喷出,且由旋转驱动构件23使基板W的旋转加速而使基板W高速旋转。在液状氧化剂去除步骤中,基板W以例如1500rpm以上且2500rpm以下的旋转速度、在例如60秒以上且180秒以下的期间内进行旋转。通过基板W高速旋转,液状氧化剂从基板W的上表面被甩除而液状氧化剂的大部分被排出至基板W外,并且使液状氧化剂从基板W的上表面蒸发(第2旋转排出步骤、第2旋转蒸发步骤)。由此,液状氧化剂从基板W的上表面被去除,使基板W的上表面干燥(第2干燥步骤)。
在氧化剂去除步骤中,亦与液状氧化剂供给步骤同样地,通过因基板W的高速旋转时的离心力作用而形成的气流F,促进液状氧化剂的蒸发。另外,在氧化剂去除步骤中,亦如图6B所示那样,亦可将对向构件6配置于减压位置(第2减压蒸发步骤)。
使液状氧化剂的供给停止后,液状氧化剂喷嘴11通过第2喷嘴移动机构36移动至退避位置。液状氧化剂喷嘴11的退避位置是未与基板W的上表面相对向,且在俯视下位于处理杯7的外方的位置。
从基板W的上表面去除液状氧化剂后,执行对基板W的上表面供给冲洗液的冲洗液供给步骤(步骤S6)。
具体而言,由对向构件升降机构34将对向构件6配置于离开位置。在对向构件6位于离开位置的状态下,打开冲洗液阀52A。由此,如图6D所示,朝基板W的上表面,从冲洗液喷嘴12喷出冲洗液(冲洗液喷出步骤)。从冲洗液喷嘴12喷出的冲洗液着落于基板W的上表面。冲洗液通过离心力作用而扩展至基板W的上表面上整体,供给至基板W的上表面整体(冲洗液供给步骤)。
冲洗液的喷出以规定喷出流量,在规定的冲洗液喷出期间内持续进行。液状氧化剂喷出期间例如为10秒以上且180秒以下。冲洗液的喷出流量例如为500mL/min以上且2000mL/min以下。冲洗液的喷出中,基板W以例如300rpm以上且1200rpm以下的旋转速度进行旋转。
在冲洗液供给步骤后,执行从基板W的上表面去除冲洗液的冲洗液去除步骤(步骤S7)。
具体而言,关闭冲洗液阀52A而停止冲洗液的喷出,且由旋转驱动构件23使基板W的旋转加速而使基板W高速旋转。在冲洗液去除步骤中,基板W以例如1500rpm以上且2500rpm以下的旋转速度、在例如60秒以上且180秒以下的期间内进行旋转。通过基板W高速旋转,冲洗液从基板W的上表面被甩除而冲洗液的大部分被排出至基板W外,并且使冲洗液中的溶媒成分从基板W的上表面蒸发(第3旋转排出步骤、第3旋转蒸发步骤)。由此,冲洗液从基板W的上表面被去除,使基板W的上表面干燥(第3干燥步骤)。
在冲洗液去除步骤中,亦与蚀刻液去除步骤同样地,通过因基板W的高速旋转时的离心力作用而形成的气流F,促进冲洗液的蒸发。另外,在冲洗液去除步骤中,亦如图6B所示那样,亦可将对向构件6配置于减压位置(第3减压蒸发步骤)。
冲洗液去除步骤(步骤S7)后,由对向构件升降机构34使对向构件6移动至离开位置,且由旋转驱动构件23使基板W的旋转停止。其后,搬送机械手CR进入至湿式处理单元2W,从旋转卡盘5拾取处理完毕的基板W,搬出至湿式处理单元2W外(基板搬出步骤:步骤S8)。此基板W从搬送机械手CR交至搬送机械手IR,通过搬送机械手IR收纳于运送器CA。
图7为用于说明基板处理中的基板W的上表面附近情况的概略图。
通过在蚀刻液供给步骤(步骤S2)中对基板W的上表面供给蚀刻液,如图7的(a)所示,凹部100内的金属层103被去除(蚀刻步骤)。在蚀刻液供给步骤结束时,较佳为如图7的(b)所示那样,凹部100内的金属层103被完全去除。
其后,在蚀刻液去除步骤(步骤S3)中,将蚀刻液110排出至基板W外,且使蚀刻液110中的溶媒成分蒸发。因此,蚀刻液被浓缩,如图7的(c)所示那样,被浓缩的蚀刻液110残留于凹部100内(浓缩步骤)。
若设于基板W的主面的凹部100的宽W1为5nm以下,则凹部100非常狭窄。因此,因溶媒成分的蒸发而蚀刻液110的蚀刻离子111的浓度上升,且溶媒的蒸气压降低。再者,在凹部100那样的狭窄处,溶媒的蒸气压降低。因此,即使在蚀刻液去除步骤中,蚀刻液110亦未被完成去除,容易残存于凹部100的底部。
因溶媒成分的蒸发而蚀刻液110存在于凹部100内,另一方面,凹部形成面104的侧面104b露出。另外,亦有不同于图7的(c),凹部形成面104的底面104a的一部分露出的情形。
如图7的(d)所示,蚀刻液110被浓缩后,执行液状氧化剂供给步骤(步骤S4),对基板W的上表面供给液状氧化剂112。由于通过蚀刻液去除步骤使凹部形成面104露出,故使液状氧化剂112进入至凹部100内,由此可使凹部形成面104(尤其是侧面104b)良好地亲水化(亲水化步骤)。液状氧化剂喷嘴11(参照图3)作为对通过蚀刻液110浓缩而露出的凹部形成面104进行亲水化的亲水化构件发挥功能。
其后,如图7的(e)所示,在氧化剂去除步骤(步骤S5)中去除液状氧化剂112。在氧化剂去除步骤后,蚀刻离子111仍残留于凹部100内。
进而其后,在冲洗液供给步骤(步骤S6)中,将冲洗液113供给至基板W的上表面。由此,如图7的(f)所示,冲洗液113进入至凹部100内。
由于通过蚀刻液110的浓缩而在凹部100内形成气液界面,故从凹部100的开口起至气液界面为止的冲洗液113的导入路径呈气相状态。因此,相较于凹部100整体被液体所充满的情况,此时冲洗液113较容易进入至凹部100内。其中,若凹部100的宽W1为5nm以下,则容易限制冲洗液113向凹部100内的移动。然而,凹部形成面104的侧面104b被液状氧化剂112亲水化。因此,可使冲洗液113顺畅地进入至凹部100内。
宽W1为5nm以下的凹部100构成离子扩散而非流体移动起支配作用的扩散层。进入至凹部100内的冲洗液113由于与蚀刻液110接触,故在凹部100内,产生冲洗液113与蚀刻液110的离子浓度差(浓度梯度)。更详细而言,蚀刻离子111的浓度高的蚀刻液110、与不含蚀刻离子111的冲洗液113接触。因此,为了蚀刻离子111的浓度均匀化,如图7的(g)所示,蚀刻离子111扩散至冲洗液113中(离子扩散步骤)。如此,在亲水化骤后,执行通过对基板W的上表面供给冲洗液113,使蚀刻离子111扩散至冲洗液113中的离子扩散步骤。接着,大部分的蚀刻离子111移动至凹部100外,残留于凹部100内的蚀刻离子111量降低。
其后,在冲洗液去除步骤(步骤S7)中从基板W的上表面去除冲洗液。在冲洗液供给步骤中,蚀刻离子111扩散至冲洗液113中,大部分的蚀刻离子111与冲洗液113一起被排出至基板W外。因此,如图7的(h)所示,可从凹部100去除冲洗液113。进而,可抑制在冲洗液去除步骤中冲洗液113被浓缩而蚀刻离子111残留于凹部100内的情形。如此,冲洗液113作为通过产生蚀刻离子111的浓度梯度而使蚀刻离子111扩散至液体中的液体发挥功能。
上述基板处理中,在蚀刻液110的供给、及冲洗液113的供给之间所执行的凹部形成面104的亲水化通过液状氧化剂112、亦即液体的供给所达成。因此,不同于通过气体状氧化剂的供给或光照射而执行凹部形成面104的亲水化的情形(例如后述的第2实施方式),不需要为了亲水化而将基板W移动至其他腔室。因此,可迅速执行基板处理。
另外,上述基板处理中,在对基板W的上表面供给冲洗液113前,从基板W的上表面使液状氧化剂112通过蒸发去除。因此,可抑制液状氧化剂112中的氧化剂(臭氧或过氧化氢)混入至对基板W的上表面所供给的冲洗液113中,而使冲洗液113中的离子浓度上升的情形。从而,可抑制被浓缩的蚀刻液110与冲洗液113之间的离子浓度梯度的减少。其结果,可抑制凹部100内的蚀刻液110的残存。
再者,在上述基板处理中,蚀刻液110对基板W的上表面的供给、与蚀刻液110的溶媒成分从基板W的上表面的蒸发,均在使基板W保持于旋转卡盘5的状态下执行。因此,蚀刻结束后,可迅速地将蚀刻液110进行浓缩。另外,通过一边将对向构件6配置于减压位置一边使旋转卡盘5高速旋转,可利用与基板W的上表面相接触的空间SP1的减压迅速地进行蚀刻液110的浓缩。
蚀刻液110的浓缩主要利用旋转卡盘5对基板W的旋转而执行。从而,旋转卡盘5作为蚀刻液浓缩构件发挥功能。再者,关于冲洗液的去除,也主要利用旋转卡盘5对基板W的旋转而执行。从而,旋转卡盘5亦作为冲洗液去除构件发挥功能。
利用冲洗液113进行的蚀刻离子111的扩散,可视为蚀刻液110的无限稀释。而且,根据能斯特方程式“R=D·S·(C0-C)/δ”,由扩散造成的稀释速度R,浓度梯度越大则越高。在此,“D”表示扩散系数,“S”表示固体表面积。“C0”表示被浓缩的蚀刻液110中的离子浓度,“C”表示冲洗液113中的离子浓度。“(C0-C)/δ”表示扩散层的浓度梯度。
被浓缩的蚀刻液110中的离子浓度与冲洗液113中的离子浓度的差越大,则蚀刻液110的置换效率越提升。因此,通过对基板W供给冲洗液113,可从凹部100有效率地去除蚀刻液110。另外,为了更加提升置换效率,作为冲洗液113,较佳为使用尽量不含有离子的水,更佳为使用DIW。
图8为用于说明第1实施方式的基板处理的其他例的流程图。图8所示的基板处理中,在冲洗液去除步骤(步骤S6)后,将冲洗液供给步骤(步骤S6)及冲洗液供给步骤(步骤S7)各重复至少1次。换言之,将冲洗液供给步骤(离子扩散步骤)及冲洗液去除步骤交替重复执行多次。详细而言,在冲洗液去除步骤中,将冲洗液排出至基板W外后,从冲洗液喷嘴12朝基板W的上表面再度供给冲洗液。另外,图8中的“N”指1以上的自然数。
根据此变形例的基板处理,可执行多次的利用冲洗液113进行的扩散。因此,即使在仅通过一次的利用冲洗液113进行的扩散而无法将残存于凹部100内的蚀刻离子111充分去除的情况下,仍可将残存于凹部100内的蚀刻离子111充分去除。
<第2实施方式的基板处理装置的构成>
图9为用于说明本发明第2实施方式的基板处理装置1P的构成的俯视图。
第2实施方式的基板处理装置1P与第1实施方式的基板处理装置1(参照图3)的主要差异点在于:处理单元2包含湿式处理单元2W及干式处理单元2D。图9中,关于与上述图1~图8所示构成相同的构成加注与图1相同的附图标记并省略其说明。后述的图10~图14中亦相同。
在图9所示例中,搬送机械手IR侧的2个处理塔由多个湿式处理单元2W所构成,搬送机械手IR的相反侧的2个处理塔由多个干式处理单元2D所构成。第2实施方式的湿式处理单元2W与第1实施方式的湿式处理单元2W的构成(图3所示构成)相同。另外,在第2实施方式的湿式处理单元2W中可省略液状氧化剂喷嘴11(参照图3等)。干式处理单元2D配置于腔室4内,包含通过气体状氧化剂对基板W进行氧化的气体氧化处理单元80。
图10为用于说明气体氧化处理单元80的构成例的概略性剖面图。气体氧化处理单元80具备:具有载置基板W的加热面82a的加热器单元82;以及,收容加热器单元82的热处理腔室81。
加热器单元82是具有圆板状的加热板形态。加热器单元82包含板本体82A及加热器85。加热器单元82亦称为加热构件。
板本体82A的上表面构成加热面82a。加热器85亦可为内置于板本体82A的电阻。加热器85可将基板W加热至与加热器85温度几乎相等的温度。加热器85例如构成为可对载置于加热面82a的基板W在常温以上且400℃以下的温度范围进行加热。具体而言,在加热器85连接电源等通电机构86,通过调整由通电机构86所供给的电流,使加热器85的温度变化为温度范围内的温度。
热处理腔室81具备:朝上方开口的腔室本体87;在腔体本体87的上方进行上下移动而堵塞腔室本体87的开口的盖88。气体氧化处理单元80具备使盖88升降(在上下方向移动)的盖升降驱动机构89。腔室本体87与盖88之间,由O型环等弹性构件90密封。
盖88通过盖升降驱动机构89,在堵塞腔室本体87的开口而在内部形成密闭处理空间SP2的下位置(图10中实线所示的位置)、以及退避至上方而使开口开放的上位置(图10中以双点划线所示的位置)之间进行上下移动。密闭处理空间SP2是与基板W的上表面相接触的空间。在盖88位于上位置时,搬送机械手CR的手部H可进出热处理腔室81内。
基板W通过载置于加热器单元82上,而水平保持于规定的第2保持位置。第2保持位置是图10所示的基板W的位置,为以水平姿势保持基板W的位置。
盖升降驱动机构89可具有电动马达或气缸,亦可具有这些以外的致动器。
气体氧化处理单元80还具备:贯通板本体82A并上下移动的多个升降销83;以及,使多个升降销83在上下方向移动的销升降驱动机构84。多个升降销83由连结板91所连结。多个升降销83通过由销升降驱动机构84使连结板91升降,而在较加热面82a更上方支撑基板W的上位置(图10中以双点划线所示的位置)、以及顶端部(上端部)没入至较加热面82a更下方的下位置(图10中以实线所示的位置)之间上下移动。销升降驱动机构84可具有电动马达或气缸,亦可具有这些以外的致动器。
多个升降销83分别插入至贯通加热器单元82及腔室本体87的多个贯通孔92。亦可通过包围升降销83的波纹管(未图示)等防止流体从热处理腔室81外进入至贯通孔92。
气体氧化处理单元80具备对热处理腔室81内的密闭处理空间SP2导入气体状氧化剂的多个气体导入口94。各气体导入口94是贯通盖88的贯通孔。
气体状氧化剂为对基板W的主面进行亲水化的亲水化气体的一例。气体状氧化剂例如为臭氧(O3)气体。气体状氧化剂并不限定于臭氧气体,亦可例如为氧化性水蒸气、过热水蒸气等。
在多个气体导入口94,连接着将气体状氧化剂供给至气体导入口94的气体状氧化剂配管95。气体状氧化剂配管95在从气体状氧化剂供给源(未图示)起朝向多个气体导入口94的途中分支。在气体状氧化剂配管95,安装着对其流路进行开关的气体状氧化剂阀96A、以及调整气体状氧化剂配管95内的气体状氧化剂流量的气体状氧化剂流量调整阀96B。
当打开气体状氧化剂阀96A时,从多个气体导入口94对密闭处理空间SP2导入气体状氧化剂,朝基板W的上表面供给气体状氧化剂。多个气体导入口94为气体状氧化剂供给构件的一例。
多个气体导入口94亦可构成为除了气体状氧化剂之外,还供给非活性气体(参照图10的双点划线)。另外,亦可对导入至密闭处理空间SP2的气体状氧化剂中混入非活性气体,通过非活性气体的混入程度可调整氧化剂的浓度(分压)。
气体氧化处理单元80具备:形成于腔室本体87,对热处理腔室81的内部环境气体进行排气的多个排出口97。在各排出口97,连接着排出配管98,在排气配管98安装着对其流路进行开关的排出阀99。
<第2实施方式的基板处理的一例>
图11为用于说明通过第2实施方式的基板处理装置1P执行基板处理一例时的基板W的情况的概略图。第2实施方式的基板处理与第1实施方式的基板处理(参照图5)的主要差异点,在于通过干式处理单元2D进行基板W的亲水化。
以下主要参照图10及图11,针对第2实施方式的基板处理与第1实施方式的基板处理(参照图5)的差异点进行详细说明。
首先,未处理的基板W由搬送机械手IR、CR(亦参照图9)从运送器CA搬入至湿式处理单元2W,交至旋转卡盘5(第1搬入步骤:步骤S10)。由此,基板W由旋转卡盘5水平保持(第1基板保持步骤)。然后,如图6A及图6B所示那样,执行蚀刻液供给步骤(步骤S2)及蚀刻液去除步骤(步骤S3)。
在蚀刻液去除步骤后,搬送机械手CR进入至湿式处理单元2W,从旋转卡盘5接收基板W,搬出至湿式处理单元2W外(第1搬出步骤:步骤S11)。从湿式处理单元2W搬出的基板W由搬送机械手CR搬入至干式处理单元2D,交给位于上位置的多个升降销83(第2搬入步骤:步骤S12)。通过销升降驱动机构84使多个升降销83移动至下位置,使基板W载置于加热面82a。由此,基板W被保持为水平(第2基板保持步骤)。
其后,通过使盖88下降,成为在由腔室本体87与盖88所形成的密闭处理空间SP2内,在加热器单元82的加热面82a上载置了基板W的状态。载置于加热面82a上的基板W,由加热器单元82加热至规定的氧化温度(基板加热步骤、加热器加热步骤)。规定的氧化温度例如为100℃以上、且400℃以下的温度。
在形成了密闭处理空间SP2的状态下,打开气体状氧化剂阀96A。由此,执行气体氧化处理。更详细而言,从多个气体导入口94对密闭处理空间SP2导入臭氧气体等气体状氧化剂,朝基板W的上表面供给气体状氧化剂(气体状氧化剂供给步骤:步骤S13)。由此,其细节将在后述,凹部形成面104(尤其是侧面104b)被氧化(气体氧化步骤、干式氧化步骤)。亦即,凹部形成面104(尤其是侧面104b)被亲水化(亲水化步骤)。多个气体导入口94作为对通过蚀刻液110的浓缩而露出的凹部形成面104进行亲水化的亲水化构件发挥功能。
基板W在加热器单元82上加热至氧化温度。因此,在气体状氧化剂供给步骤中,执行一边将基板W加热至氧化温度,一边朝基板W的上表面供给气体状氧化剂的加热氧化步骤。
在气体状氧化剂的供给中,打开排出阀99。因此,密闭处理空间SP2内的气体状氧化剂从排出配管98被排出。
通过气体状氧化剂对基板W的上表面进行处理后,关闭气体状氧化剂阀96A。由此,停止气体状氧化剂对密闭处理空间SP2的供给。其后,将盖88移动至上位置。
一定时间的气体氧化处理后,搬送机械手CR进入至干式处理单元2D,从基台72接收被氧化的基板W,搬出至干式处理单元2D外(第2搬出步骤:步骤S14)。具体而言,由销升降驱动机构84使多个升降销83移动至上位置,多个升降销83将基板W从加热器单元82上举。搬送机械手CR从多个升降销83接收基板W。
从干式处理单元2D搬出的基板W,由搬送机械手CR搬入至湿式处理单元2W,交给旋转卡盘5(第3搬入步骤:步骤S15)。由此,基板W被旋转卡盘5水平保持(第3基板保持步骤)。在旋转卡盘5保持着基板W的状态下,由旋转驱动构件23开始基板W的旋转(基板旋转步骤)。
其后,如图6C及图6D所示,执行冲洗液供给步骤(步骤S6)及冲洗液去除步骤(步骤S7)。
然后,由旋转驱动构件23使基板W的旋转停止。搬送机械手CR进入至湿式处理单元2W,从多个卡盘销20接收基板W,搬出至湿式处理单元2W外(第3搬出步骤:步骤S16)。此基板W从搬送机械手CR交至搬送机械手IR,由搬送机械手IR收纳于运送器CA。
图12为用于说明第2实施方式的基板处理中的基板W的上表面附近情况的概略图。不同于第1实施方式的基板处理,第2实施方式的基板处理在基板W的主面氧化时使用气体状氧化剂。
在蚀刻液供给步骤(步骤S2)中,通过对基板W的上表面供给蚀刻液,如图12的(a)所示,凹部100内的金属层103被去除(蚀刻步骤)。在蚀刻液供给步骤结束时,如图12的(b)所示,较佳为凹部100内的金属层103被完全去除。
其后,在蚀刻液去除步骤(步骤S3)中,蚀刻液110被排出至基板W外,且使蚀刻液110中的溶媒成分蒸发。因此,蚀刻液被浓缩,如图12的(c)所示,被浓缩的蚀刻液110残留于凹部100内(浓缩步骤)。
如第1实施方式中所说明那样,若设于基板W的主面的凹部100的宽W1为5nm以下,则凹部100非常狭窄,蚀刻液110容易残存于凹部100底部。
通过溶媒成分的蒸发而蚀刻液110存在于凹部100内,另一方面,凹部形成面104的侧面104b露出。亦有不同于图12的(c),凹部形成面104的底面104a的一部分露出的情形。蚀刻液110被浓缩后,将基板W从湿式处理单元2W搬送至干式处理单元2D。如图12的(d)所示,通过干式处理单元2D,执行气体状氧化剂供给步骤(步骤S13),对基板W的上表面供给气体状氧化剂114。由于通过蚀刻液去除步骤使凹部形成面104露出,故使气体状氧化剂114进入至凹部100内,由此可使凹部形成面104(尤其是侧面104b)良好地亲水化(亲水化步骤)。
其后,将基板W从干式处理单元2D搬送至湿式处理单元2W。然后,在冲洗液供给步骤(步骤S6)中,对基板W的主面供给冲洗液113。由此,如图12的(e)所示,冲洗液113进入至凹部100内。
由于通过蚀刻液110的浓缩而在凹部100内形成气液界面,故从凹部100的开口起至气液界面为止的冲洗液的导入路径呈气相状态。因此,相较于凹部100整体被液体所充满的情况,此时冲洗液113较容易进入至凹部100内。但是,若凹部100的宽W1为5nm以下,则容易限制冲洗液113向凹部100内的移动。然而,凹部形成面104的侧面104b被气体状氧化剂114亲水化。因此,可使冲洗液113顺畅地进入至凹部100内。
宽W1为5nm以下的凹部100构成离子扩散而非流体移动起支配作用的扩散层。进入至凹部100内的冲洗液113由于与蚀刻液110接触,故产生冲洗液113与蚀刻液110的离子浓度差(浓度梯度)。更详细而言,蚀刻离子111的浓度高的蚀刻液110、与不含蚀刻离子111的冲洗液113接触。因此,为了蚀刻离子111的浓度均匀化,如图12的(f)所示,蚀刻离子111扩散至冲洗液113中(离子扩散步骤)。如此,在亲水化骤后,执行通过对基板W的上表面供给冲洗液113,使蚀刻离子111扩散至冲洗液113中的离子扩散步骤。接着,大部分的蚀刻离子111移动至凹部100外,残留于凹部100内的蚀刻离子111量降低。
其后,在冲洗液去除步骤(步骤S7)中由基板W的上表面去除冲洗液。因此,如图12的(g)所示,可从凹部100去除冲洗液113。在冲洗液供给步骤中,蚀刻离子111扩散至冲洗液113中,大部分的蚀刻离子111与冲洗液113一起被排出至基板W外。因此,可抑制冲洗液113被浓缩而蚀刻离子111残留于凹部100内的情形。
如此,第2实施方式的基板处理中,可不使用液体而对凹部形成面104进行亲水化。因此,可防止基板W亲水化所使用的液体(第1实施方式的液状氧化剂)混入至冲洗液113中而冲洗液113中的离子浓度上升的情形。
再者,在上述基板处理中,蚀刻液110对基板W的上表面的供给、与蚀刻液110的溶媒成分从基板W的上表面的蒸发,均在使基板W保持于旋转卡盘5的状态执行。因此,蚀刻结束后,可迅速地将蚀刻液110进行浓缩。另外,通过一边将对向构件6配置于减压位置一边使旋转卡盘5高速旋转,可通过与基板W的上表面相接的空间SP1的减压迅速地进行蚀刻液的浓缩。
<干式处理单元的变形例>
干式处理单元2D中,亦可取代气体氧化处理单元80,而具备通过光照射产生氧化剂而使基板W氧化的光照射处理单元70。图13为用于说明光照射处理单元70的构成例的概略性剖面图。
光照射处理单元70具备:具有载置基板W的载置面72a的基台72;收容基台72的光处理腔室71;对载置于载置面72a的基板W的上表面照射紫外线等光的光照射构件73;贯通基台72并上下移动的多个升降销75;以及,使多个升降销75在上下方向移动的销升降驱动机构76。
在光处理腔室71的侧壁,设有基板W的搬入搬出口71a,光处理腔室71具有使搬入搬出口71a开关的闸阀71b。在搬入搬出口71a打开时,搬送机械手CR的手部H可进出光处理腔室71内。在此变形例中,基板W通过载置于基台72上,而水平保持于规定的第2保持位置。第2保持位置是图13所示的基板W的位置,为以水平姿势保持基板W的位置。
光照射构件73包含多个光照射灯。光照射灯例如为氙气灯、水银灯、氘灯等。光照射构件73构成例如为照射1nm以上且400nm以下、较佳为1nm以上且300nm以下的紫外线。具体而言,在光照射构件73连接电源等通电机构74,由通电机构74供给电力,由此使光照射构件73(的光照射灯)照射光。通过光照射,在与基板W的主面相接的环境气体中产生臭氧,利用该臭氧使基板W的上表面氧化。
多个升降销75分别插入至贯通基台72及光处理腔室71的多个贯通孔78。多个升降销75由连结板77所连结。多个升降销75通过由销升降驱动机构76使连结板77升降,而在较载置面72a更上方支撑基板W的上位置(图13中以双点划线所示的位置)、以及顶端部(上端部)没入至较载置面72a更下方的下位置(图13中以实线所示的位置)之间上下移动。销升降驱动机构76可具有电动马达或气缸,亦可具有这些以外的致动器。
<第2实施方式的基板处理的其他例>
图14为用于说明第2实施方式的基板处理的其他例的流程图。图14所示的基板处理与图11所示的基板处理的差异点,在于取代气体状氧化剂供给步骤(步骤S13),执行光照射步骤(步骤S20)作为干式氧化步骤。
以下主要参照图13及图14,针对图14所示的基板处理,以其与图1所示的基板处理间的差异点为中心进行说明。
第1搬入步骤(步骤S10)~第1搬出步骤(步骤S12)为止的各步骤,与图11所示的基板处理相同。
从湿式处理单元2W搬出的基板W由搬送机械手CR搬入至干式处理单元2D,交给位于上位置的多个升降销75(第2搬入步骤:步骤S12)。通过由销升降驱动机构76使多个升降销75移动至下位置,使基板W载置于载置面72a。由此,基板W保持为水平(第2基板保持步骤)。
搬送机械手CR退避至干式处理单元2D外后,执行对基板W的上表面照射光的光照射步骤(步骤S20)。具体而言,由通电机构74对光照射构材73供给电力,开始对基板W的光照射。由此,使凹部形成面104(尤其是侧面104b)氧化(光照射步骤、干式氧化步骤)。亦即,凹部形成面104(尤其是侧面104b)被亲水化(亲水化步骤)。光照射构件73作为对通过蚀刻液110的浓缩而露出的凹部形成面104进行亲水化的亲水化构件发挥功能。
图14所示的变形例的基板处理中,除了通过紫外线等的光照射而将凹部形成面104进行亲水化之外,基板处理中的基板W的上表面附近的情况与图12相同。更详细而言,图12的(a)中供给气体状氧化剂114,但图14所示的基板处理中,则取代气体状氧化剂114的供给,进行紫外线等的光照射。
如以上,可视需要选择由液状氧化剂进行的湿式氧化(第1实施方式的基板处理)、与由光照射或气体状氧化剂进行的干式氧化(第2实施方式的基板处理)。
如图11及图14中以双点划线所示那样,在第2实施方式的基板处理中,亦可与第1实施方式的基板处理同样地,在冲洗液去除步骤(步骤S6)后,将冲洗液供给步骤(步骤S6)及冲洗液供给步骤(步骤S7)各重复至少1次。图11及图14中的“N”亦与图8同样地,指1以上的自然数。
<其他实施方式>
本发明并不限定于以上说明的实施方式,可以其他方式实施。
例如,即使在凹部100的短边(宽W1)大于5nm的情况下,亦可执行上述各实施方式的基板处理。然而,在凹部100的短边(宽W1)为5nm以下的情况下,由于在蚀刻液去除步骤中蚀刻液容易残留于凹部100内,故使用上述各实施方式的基板处理使蚀刻离子扩散至冲洗液时特别有效。
另外,在蚀刻液去除步骤(步骤S3),并不一定需要执行利用基板W旋转将蚀刻液甩除。例如,亦可使湿式处理单元2W的腔室4内减压,使蚀刻液内的溶媒成分蒸发(减压蒸发步骤)。或者,亦可在蚀刻液供给步骤后,将基板W搬送至干式处理单元2D的热处理腔室81,在热处理腔室81内使蚀刻液的溶媒成分蒸发(减压蒸发步骤)。此时,必须设置用于将热处理腔室81内的空间减压的真空泵等减压装置(未图示)。
蚀刻液去除步骤(步骤S3)中,可一边将热处理腔室81减压、一边加热基板W,亦可不对热处理腔室81进行减压而加热基板W(加热蒸发步骤)。
另外,上述各实施方式的基板处理,对基板W的上表面执行。然而,各基板处理亦可对基板W的下表面执行。
另外,处理单元2中,亦可取代湿式处理单元2W及干式处理单元2D,具有分别储存蚀刻夜、液状氧化剂、冲洗液的多个处理液储存槽。亦即,基板处理装置1亦可为批次式的基板处理装置。此时,可通过将基板W依序浸渍于各处理液储存槽内的处理液中而执行基板处理。
尚且,上述实施方式中使用了“水平”、“铅垂”等表现,但并不需要为严格的“水平”、“铅垂”。亦即,这些各种表现容许制造精度、设置精度等的偏差。
以上详细说明了本发明实施方式,但这些仅限于用于说明本发明技术内容的具体例,并非将本发明限定性解释于这些具体例。本发明范围仅由权利要求书所限定。
本申请对应于2021年3月18日提出至日本特许厅的特愿2021-045187号,其申请的所有揭示内容引用于此。
【附图标记的说明】
1:基板处理装置
1P:基板处理装置
5:旋转卡盘(基板保持构件、蚀刻液浓缩构件、冲洗液去除构件)
10:蚀刻液喷嘴(蚀刻液供给构件)
11:液状氧化剂喷嘴(亲水化构件)
12:冲洗液喷嘴(冲洗液供给构件)
73:光照射构件(亲水化构件)
94:气体导入口(亲水化构件)
100:凹部
103:金属层(被去除层)
104:凹部形成面
110:蚀刻液
111:蚀刻离子
112:液状氧化剂
113:冲洗液
114:气体状氧化剂
A1:旋转轴线
W:基板
Claims (13)
1.一种基板处理方法,对基板进行处理,该基板具有包含形成凹部的凹部形成面的主面,且在上述凹部内形成了被去除层,该基板处理方法包含:
蚀刻步骤,将含有蚀刻离子的蚀刻液供给至上述基板的主面,对上述被去除层进行蚀刻;
浓缩步骤,将上述基板的主面上的上述蚀刻液进行浓缩;
亲水化步骤,将通过上述蚀刻液的浓缩而露出的上述凹部形成面进行亲水化;
离子扩散步骤,在上述亲水化步骤后,通过对上述基板的主面供给冲洗液,使上述蚀刻离子扩散至上述冲洗液中;以及
冲洗液去除步骤,从上述基板的主面去除上述冲洗液。
2.如权利要求1所述的基板处理方法,其中,上述凹部的宽度为5nm以下。
3.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,上述被去除层为金属层。
4.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理方法,其中,上述离子扩散步骤包含:利用通过在上述凹部内上述冲洗液与上述蚀刻液接触而产生的离子浓度梯度,使上述蚀刻离子扩散至上述冲洗液中的步骤。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基板处理方法,其中,在上述冲洗液去除步骤后,将上述离子扩散步骤及上述冲洗液去除步骤各重复至少一次。
6.如权利要求1至5中任一项所述的基板处理方法,其中,上述亲水化步骤包含:对上述凹部形成面进行氧化的氧化步骤。
7.如权利要求6所述的基板处理方法,其中,上述氧化步骤包含:对上述基板的主面供给液状氧化剂的液状氧化剂供给步骤。
8.如权利要求7所述的基板处理方法,其中,还包含:在上述离子扩散步骤前,将供给至上述基板的主面的液状氧化剂从上述基板的主面去除的氧化剂去除步骤。
9.如权利要求6所述的基板处理方法,其中,上述氧化步骤包含:执行气体状氧化剂对上述基板的主面的供给、及光对上述基板的主面的照射中的至少任一者的干式氧化步骤。
10.如权利要求1至9中任一项所述的基板处理方法,其中,上述浓缩步骤包含:使上述基板的主面干燥的干燥步骤。
11.如权利要求10所述的基板处理方法,其中,
上述蚀刻步骤包含:从蚀刻液喷嘴朝基板保持构件所保持的上述基板的主面喷出上述蚀刻液,将上述蚀刻液供给至上述基板的主面的蚀刻液供给步骤;
上述干燥步骤包含:通过使上述基板保持构件围绕通过上述基板的主面的中心部且与上述基板的主面正交的旋转轴线进行旋转而使上述基板旋转,使上述蚀刻液所含有的溶媒成分从上述基板的主面蒸发的旋转蒸发步骤。
12.如权利要求10或11所述的基板处理方法,其中,上述干燥步骤包含:通过对与上述基板的主面接触的空间进行减压,使上述蚀刻液所含有的溶媒成分从上述基板的主面蒸发的减压蒸发步骤。
13.一种基板处理装置,对基板进行处理,该基板具有包含形成凹部的凹部形成面的主面,且在上述凹部内形成了被去除层,其中,该基板处理装置包含:
蚀刻液供给构件,将含有蚀刻离子并对上述被去除层进行蚀刻的蚀刻液供给至上述基板的主面;
蚀刻液浓缩构件,将上述基板的主面上的上述蚀刻液进行浓缩;
亲水化构件,对通过上述蚀刻液的浓缩而露出的上述凹部形成面进行亲水化;
冲洗液供给构件,将使上述蚀刻离子扩散至液体中的冲洗液供给至上述基板的主面;以及
冲洗液去除构件,从上述基板的主面去除上述冲洗液。
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