JP2004281463A

JP2004281463A - Method and device for treating substrate

Info

Publication number: JP2004281463A
Application number: JP2003067122A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Araki; 浩之荒木
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for treating substrate by which satisfactory treatment can be performed on the surface of a substrate in accordance with the surface condition of the substrate. <P>SOLUTION: When treatment is performed on the surface of a wafer W by using APM (ammonia/hydrogen peroxide water), pure water is sent to a pure water introducing patch 5 from a pure water syringe 57 at a fixed flow rate. On the other hand, NH<SB>4</SB>OH is sent to an NH<SB>4</SB>OH introducing path 6 from a liquid chemical syringe 66 for NH<SB>4</SB>OH and, at the same time, H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>is sent to an H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>introducing path 6 from a liquid chemical syringe 66 for H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>. At the time of starting the supply of the APM, the flow rate of the H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>is larger than that of the NH<SB>4</SB>OH. Thereafter, the flow rate of the H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>is gradually reduced and, at the same time, the flow rate of the NH<SB>4</SB>OH is gradually increased so that the flow rate of the NH<SB>4</SB>OH may become larger than that of the H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>during the later half of the supplying period of the APM to the wafer W. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数種の処理液の混合液を用いて基板を処理するための方法および装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板に対して処理液を用いた処理が施される。この基板の処理には、単一種の処理液が使用されることは少なく、複数種の処理液（薬液または純水）を適当な比率で混合させた混合液が使用されることが多い。
混合液を用いた処理を実施するための装置には、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の基板処理装置と、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置とがある。
【０００３】
バッチ式の基板処理装置の構成は、たとえば、特開平９−２６０３３３号公報（特許文献１）に開示されている。すなわち、複数枚の基板を一度に混合液に浸漬させるための処理槽と、この処理槽に向けて薬液を供給するための薬液供給路と、処理槽に向けて純水を供給するための純水供給路と、薬液供給路から供給される薬液と純水供給路から供給される純水とを混合させて混合液を作成し、その作成した混合液を処理槽に供給するための混合液供給路とを備えている。薬液供給路には、シリンジから一定流量で薬液が送り出されるようになっており、また、純水供給路では、その純水供給路を流れる純水の流圧（流量）がレギュレータによって一定に保たれるようになっている。これにより、混合液供給路において薬液と純水とがその流量比に応じた一定の混合比で混ざり合い、その一定の混合比で薬液と純水とが混合された混合液が処理槽に供給される。
【０００４】
一方、枚葉式の基板処理装置は、たとえば、１枚の基板をほぼ水平に保持して回転するスピンチャックと、基板に供給すべき混合液を貯留しておくためのタンクとを備えている。タンクには、薬液と純水とを一定の混合比で混合して作成された混合液が貯留されており、このタンク内の混合液が、ポンプによって汲み出されて、混合液供給路を通してノズルに供給され、このノズルからスピンチャックに保持されて回転している基板の表面に供給される構成になっている。また、他の構成では、ノズルに向けて薬液を一定流量で供給するための薬液供給路と、ノズルに向けて純水を一定流量で供給するための純水供給路と、薬液供給路から供給される薬液と純水供給路から供給される純水とを混合させて混合液を作成し、その作成した混合液をノズルに供給するための混合液供給路とが備えられていて、混合液供給路で薬液と純水とを一定の流量比（混合比）で混合して作成された混合液がノズルに供給され、このノズルからスピンチャックに保持されて回転している基板の表面に供給されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２６０３３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のバッチ式および枚葉式の基板処理装置のいずれの構成であっても、薬液と純水とを一定の混合比で混合して作成された混合液が基板の表面に供給される。そして、基板の表面に混合液を供給する時間（基板を混合液中に浸漬させておく時間）を調整することにより、基板の表面に施される処理の量（たとえば、基板表面の不要物のエッチング量など）が制御されるようになっている。
【０００７】
しかしながら、基板表面への混合液の供給時間を調整するだけでは、基板の表面に過剰な処理が施されて、基板の表面がダメージを受けたり、逆に、基板の表面に十分な処理を施すことができずに、基板の表面に不要物が残留するなどの処理不足を生じたりすることがあった。
そこで、この発明の目的は、基板の表面に良好な処理を施すことができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、１つの処理槽（Ｃ；１００）内で、互いに性質の異なる複数の処理液の混合液を処理対象の基板（Ｗ）に供給する混合液供給工程と、この混合液供給工程の実行中に、上記混合液中の複数の処理液の混合比を変更する混合比変更工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【０００９】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
上記の方法によれば、基板への混合液の供給中に、その混合液中の複数の処理液の混合比が変更される。これにより、基板への混合液の供給中に基板表面に対する処理を変化させることができ、基板の表面状態に応じた処理を行うことができるので、基板表面に良好な処理を施すことができる。なお、混合比の変更は、基板への混合液の供給中に、徐々に行われてもよいし、急速に行われてもよく、または、連続的に行われてもよいし、不連続的、段階的もしくは間欠的に行われてもよい。
【００１０】
たとえば、ＮＨ_４ＯＨ、Ｈ_２Ｏ_２および純水の混合液を用いてシリコン基板の表面に付着している不要物を除去する場合に、ＮＨ_４ＯＨよりもＨ_２Ｏ_２の多く含まれた混合液を基板に供給して、基板の表面にシリコン酸化膜を形成しておき、その後、Ｈ_２Ｏ_２よりもＮＨ_４ＯＨの多く含まれた混合液を基板の表面に供給して、基板の表面に付着している不要物（たとえば、パーティクル、不要な金属薄膜など）をシリコン酸化膜とともに基板表面から除去（リフトオフ）するといったことが可能になる。こうすれば、基板の表面にダメージを与えることなく、基板の表面に付着している不要物を良好に除去することができる。
【００１１】
また、たとえば、エッチング液（たとえば、フッ酸等）および純水の混合液を用いてシリコン基板の表面の不要膜（たとえば、シリコン酸化膜等）をエッチング除去する場合に、まずエッチング液の混合比の高い混合液（高濃度のエッチング液）を基板に供給して、基板の表面の不要膜を急速にエッチング除去する。その後、不要膜が所定量だけ除去された際に（たとえば、不要膜が完全に除去される直前に）混合液の混合比を変更して、よりエッチング液の混合比が低い混合液（低濃度のエッチング液）を基板の表面に供給し、基板表面の不要膜に対するエッチング除去速度を低下させるといったことが可能になる。こうすれば、エッチング処理時間をほとんど低下させることなく、基板表面の不要膜の除去量（厚み）を精密に制御することができる。これは、エッチング液の混合比を変更して、温度を変化させ、高温のエッチング液を基板に供給した後に、低温のエッチング液を供給することによっても実現できる。
【００１２】
上記の方法が適用される基板処理装置は、いわゆる枚葉式の基板処理装置であってもよく、その場合、処理対象の基板への混合液の供給は、基板回転手段によって保持されて回転している基板に対して行われてもよい。すなわち、請求項２に記載のように、上記基板処理方法は、上記混合液供給工程に並行して行われ、基板回転手段（１）によって処理対象の基板を保持しつつ回転させる基板回転工程をさらに含んでいてもよい。このような構成によれば、混合液が貯留された処理槽内に基板を浸漬させて基板を処理する場合に比べ、混合液の混合比の変更をより迅速に行うことができ、また、混合比を変更している期間において、基板表面における混合比の均一性をより向上させることができる。
【００１３】
また、上記複数の処理液は、ＮＨ_４ＯＨ、Ｈ_２Ｏ_２および純水のように、互いに種類の異なる処理液であってもよいし（請求項３）、互いに温度の異なる同一種の処理液であってもよい（請求項４）。さらには、互いに濃度の異なる同一種の処理液であってもよい（請求項５）。なお、混合液の混合比を変更すれば、上記請求項３の場合には、基板表面に対する処理の内容を変化させることができ、また、上記請求項４の場合には、混合液の温度を変化させて、基板表面に対する処理の速度や強度を変化させることができ、さらに、上記請求項５の場合には、混合液の濃度を変化させて基板表面に対する処理の速度や強度を変化させることができる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、上記基板処理方法は、上記複数の処理液をミキシングバルブ（４；１２０）で混合して混合液を作成する混合液作成工程をさらに含み、上記混合比変更工程は、上記ミキシングバルブに流入する上記複数の処理液の各流量を変更することにより、そのミキシングバルブで作成される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する工程であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１５】
この方法によれば、ミキシングバルブに流入する複数の処理液の各流量を変更することにより、混合液中の複数の処理液の混合比が変更される。
請求項７記載の発明は、上記混合比変更工程は、シリンジ（５７，６６）を用いて、基板に向けて供給される上記複数の処理液のうちの少なくとも１つの処理液の流量を変更することにより、基板に供給される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する工程であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１６】
この方法によれば、シリンジを用いることにより、複数の処理液のうちの少なくとも１つの処理液の流量を正確に変更することができる。よって、複数の処理液の混合比を正確に制御することができ、複数の処理液を基板の処理に最も適した混合比で混合させた混合液を基板に供給することができる。
なお、複数の処理液の混合比をより正確に制御するためには、複数の処理液の流量がそれぞれ処理液ごとに対応して備えられたシリンジを用いて変更されることが好ましい。
【００１７】
請求項８記載の発明は、互いに性質の異なる複数の処理液の混合液を基板（Ｗ）に供給して、その基板を処理する基板処理装置であって、基板を収容して、その収容した基板に混合液を供給するための処理槽（Ｃ，１００）と、この処理槽内で上記混合液を基板に供給している間に、その基板に供給される混合液中の上記複数の処理液の混合比を変更する混合比変更手段（７；１６０）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【００１８】
この構成によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を簡略化して示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置であって、チャンバＣ内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１を備えている。ウエハＷに対する処理は、互いに性質の異なる処理液を混合した混合液を用いた処理であれば、たとえば、ウエハＷの表面からパーティクルや各種金属不純物などの不要物を除去するエッチング（洗浄）処理であってもよいし、ウエハＷの表面に酸化膜を形成させる酸化処理であってもよい。あるいは、ウエハＷの表面のレジストを除去するレジスト剥離処理であってもよいし、ウエハＷの表面のレジスト残渣（ポリマー）を除去するポリマー除去装置であってもよい。
【００２０】
スピンチャック１は、たとえば、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数個の挟持部材１３とを有している。複数個の挟持部材１３は、ウエハＷの外形に対応した円周上に配置されていて、ウエハＷの周面を異なる複数の位置で挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができる。また、モータなどの駆動源を含む回転駆動機構１４がスピン軸１１に結合されていて、複数個の挟持部材１３でウエハＷを保持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に駆動力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００２１】
なお、スピンチャック１としては、このような構成のものに限らず、たとえば、ウエハＷの下面を真空吸着することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持し、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
スピンチャック１の上方には、そのスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）に混合液を供給するためのノズル２が設けられている。ノズル２は、たとえば、スピンチャック１の上方でほぼ水平な方向に延びたアーム（図示せず）の先端に、処理液を吐出するための吐出口を下方に向けて取り付けられており、そのアームをほぼ水平な面内で揺動（所定角度範囲内で往復回転）させることによって、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、ノズル２からの混合液のスキャン（移動）させることができるようになっている。
【００２２】
ノズル２には、薬液とＤＩＷ（脱イオン化された純水）またはＨＤＩＷ（脱イオン化された温純水）との混合液が混合液供給路３から供給されるようになっている。混合液供給路３の途中部には、この混合液供給路３を流れる混合液中の異物を除去するためのフィルタ３１が介装されている。
混合液供給路３を流れる混合液（ウエハＷの処理に用いられる混合液）は、ミキシングバルブ４において、薬液導入バルブ４１，４２，４３，４４のうちの所定の薬液導入バルブを介して導入される薬液と純水導入路５から導入される純水（ＤＩＷまたはＨＤＩＷ）とを所定の混合比で混合することによって作成される。
【００２３】
たとえば、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＤＨＦ（希釈フッ酸溶液）である場合には、ミキシングバルブ４において、薬液導入バルブ４１を介して導入されるＨＦ（フッ酸）と、純水導入路５から導入される純水とが混合される。また、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＡＰＭ（アンモニア／過酸化水素水）である場合には、ミキシングバルブ４において、薬液導入バルブ４１を介して導入されるＮＨ_４ＯＨ（アンモニア水）と、薬液導入バルブ４２を介して導入されるＨ_２Ｏ_２と、純水導入路５から導入される純水とが混合される。さらに、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＨＰＭ（塩酸／過酸化水素水）である場合には、ミキシングバルブ４において、薬液導入バルブ４１を介して導入されるＨＣｌ（塩酸）と、薬液導入バルブ４２を介して導入されるＨ_２Ｏ_２と、純水導入路５から導入される純水とが混合される。
【００２４】
純水導入路５には、ＤＩＷ供給源バルブ５１またはＨＤＩＷ供給源バルブ５２を介して、純水（ＤＩＷまたはＨＤＩＷ）が選択的に供給されるようになっている。また、純水導入路５には、純水の流通方向に関して上流側から順に、純水導入路５に供給されてくる純水の流圧を調節するためのレギュレータ５３と、純水導入路５を開閉するためのシリンジ上流側バルブ５４およびシリンジ下流側バルブ５５とが介装されている。さらに、純水導入路５には、シリンジ上流側バルブ５４とシリンジ下流側バルブ５５の間において、吸引／吐出路５６の一端が分岐接続されている。吸引／吐出路５６の他端は、純水シリンジ５７に接続されており、吸引／吐出路５６の途中部には、シリンジ導入出バルブ５８が介装されている。
【００２５】
純水シリンジ５７は、中空円筒状のシリンダ５７１と、このシリンダ５７１内に挿入されていて、シリンダ５７１の内周面に対して液密性を保持しながら摺動可能なピストン５７２とで構成されている。シリンダ５７１は、その先端に吸引／吐出口５７１ａを有しており、この吸引／吐出口５７１ａに吸引／吐出路５６が接続されている。また、シリンダ５７１は、中空部分の内径（ピストン５７２の摺動方向に直交する平面で切断したときの断面積）がピストン５７２の摺動方向の各部分で一定に形成されている。
【００２６】
ピストン５７２は、ボールねじ機構５９によって、シリンダ５７１に対して往復動されるようになっており、この実施形態では、純水シリンジ５７およびボールねじ機構５９によって純水シリンジ機構が構成されている。ボールねじ機構５９は、ピストン５７２の摺動方向に沿って配置されたねじ軸５９１と、このねじ軸５９１に螺合されたナット５９２と、ねじ軸５９１を回転駆動するためのモータ（たとえば、ステッピングモータ）Ｍ１とを含む。ピストン５７２の後端部（シリンダ５７１外に出ている部分）がナット５９２に連結されており、これにより、モータＭ１によってねじ軸５９１を正逆回転させると、ナット５９２がねじ軸５９１に対して往復動し、このナット５９２の往復動に伴って、ピストン５７２がシリンダ５７１に対して往復動する。
【００２７】
シリンジ上流側バルブ５４とシリンジ下流側バルブ５５の間の純水導入路５に純水が存在している状態で、モータＭ１によってねじ軸５９１を回転させて、ピストン５７２をシリンダ５７１から引き抜く方向に摺動させることにより、純水導入路５に存在している純水を吸引／吐出路５６を通してシリンダ５７１内に吸い上げることができる。また、シリンダ５７１内に純水が存在している状態で、モータＭ１によってねじ軸５９１を純水をシリンダ５７１内に吸い上げる時とは逆方向に回転させて、ピストン５７２をシリンダ５７１に押し込む（挿入する）方向に摺動させることにより、シリンダ５７１内の純水を吸引／吐出路５６を通して純水導入路５に流入させることができる。
【００２８】
一方、ミキシングバルブ４の薬液導入バルブ４１には、薬液が貯留されている薬液タンク６１から延びた薬液導入路６の先端が接続されている。薬液タンク６１には、窒素ガス供給路６２が接続されており、この窒素ガス供給路６２から窒素ガス（Ｎ_２）が供給されるようになっている。薬液タンク６１に窒素ガスが供給されて、薬液タンク６１内の圧力が高められることにより、薬液タンク６１に貯留されている薬液が薬液導入路６上に送り出される。
【００２９】
薬液導入路６には、薬液タンク６１側から順に、薬液導入路６を流れる薬液中の異物を除去するためのフィルタ６３と、薬液導入路６を開閉するための薬液タンク側バルブ６４とが介装されている。さらに、薬液導入路６には、薬液タンク側バルブ６４と薬液導入バルブ４１との間において、吸引／吐出路６５の一端が分岐接続されており、この吸引／吐出路６５の他端は、薬液シリンジ６６に接続されている。
【００３０】
薬液シリンジ６６は、純水シリンジ５７と同様な構成であり、中空円筒状のシリンダ６６１と、このシリンダ６６１内に挿入されていて、シリンダ６６１の内周面に対して液密性を保持しながら摺動可能なピストン６６２とで構成されている。シリンダ６６１は、その先端に吸引／吐出口６６１ａを有しており、この吸引／吐出口６６１ａに吸引／吐出路６５が接続されている。また、シリンダ６６１は、中空部分の内径（ピストン６６２の摺動方向に直交する平面で切断したときの断面積）がピストン６６２の摺動方向の各部分で一定に形成されている。
【００３１】
ピストン６６２は、ボールねじ機構６７によって、シリンダ６６１に対して往復動されるようになっており、この実施形態では、薬液シリンジ６６およびボールねじ機構６７によって薬液シリンジ機構が構成されている。ボールねじ機構６７は、ピストン６６２の摺動方向に沿って配置されたねじ軸６７１と、このねじ軸６７１に螺合されたナット６７２と、ねじ軸６７１を回転駆動するためのモータ（たとえば、ステッピングモータ）Ｍ２とを含む。ピストン６６２の後端部（シリンダ６６１外に出ている部分）がナット６７２に連結されており、これにより、モータＭ２によってねじ軸６７１を正逆回転させると、ナット６７２がねじ軸６７１に対して往復動し、このナット６７２の往復動に伴って、ピストン６６２がシリンダ６６１に対して往復動する。
【００３２】
薬液タンク側バルブ６４と薬液導入バルブ４１との間の薬液導入路６に薬液が存在している状態で、モータＭ２によってねじ軸６７１を回転させて、ピストン６６２をシリンダ６６１から引き抜く方向に摺動させることにより、薬液導入路６に存在している薬液を吸引／吐出路６５を通してシリンダ６６１内に吸い上げることができる。また、こうして吸い上げた薬液がシリンダ６６１内に存在している状態で、モータＭ２によってねじ軸６７１をシリンダ６６１内に薬液を吸い上げる時とは逆方向に回転させて、ピストン６６２をシリンダ６６１に押し込む方向に摺動させることにより、シリンダ６６１内の薬液を吸引／吐出路６５を通して薬液導入路６に流入させることができる。
【００３３】
なお、薬液導入バルブ４２，４３，４４を介してミキシングバルブ４に薬液を導入するための構成は、薬液導入バルブ４１を介してミキシングバルブ４に薬液を導入するための構成と同様である。すなわち、薬液導入バルブ４２，４３，４４にも薬液導入路６が接続されており、薬液導入バルブ４２，４３，４４を介してミキシングバルブ４に導入される薬液は、各薬液導入路６に接続されたシリンジから供給されるようになっている。これらの構成については、詳細な説明を省略するとともに、図面が煩雑になるのを避けるために図示も省略する。
【００３４】
図２は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置７を備えている。
制御装置７には、たとえば、回転駆動機構１４、モータＭ１、モータＭ２、薬液導入バルブ４１，４２，４３，４４、シリンジ上流側バルブ５４、シリンジ下流側バルブ５５、シリンジ導入出バルブ５８および薬液タンク側バルブ６４などが制御対象として接続されている。制御装置７は、ウエハＷの処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４、モータＭ１およびモータＭ２の動作を制御し、また、薬液導入バルブ４１，４２，４３，４４、シリンジ上流側バルブ５４、シリンジ下流側バルブ５５、シリンジ導入出バルブ５８および薬液タンク側バルブ６４の開閉を制御する。
【００３５】
図３は、ウエハＷの処理について説明するための図である。以下では、図１および図３を参照しつつ、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＡＰＭであり、ミキシングバルブ４に薬液導入バルブ４１を介してＮＨ_４ＯＨが導入され、薬液導入バルブ４２を介してＨ_２Ｏ_２が導入される場合を例にとって説明する。図３は、ウエハＷの処理時にミキシングバルブ４に流入するＮＨ_４ＯＨおよびＨ_２Ｏ_２の各流量の時間変化を示している。
【００３６】
なお、この説明においては、薬液導入バルブ４１に接続されている薬液導入路６を「ＮＨ_４ＯＨ導入路６」といい、このＮＨ_４ＯＨ導入路６に接続または介装されている薬液タンク６１、薬液タンク側バルブ６４および薬液シリンジ６６には「ＮＨ_４ＯＨ用」の語を付す。また、薬液導入バルブ４２に接続されている薬液導入路６を「Ｈ_２Ｏ_２導入路６」といい、このＨ_２Ｏ_２導入路６に接続または介装されている薬液タンク６１、薬液タンク側バルブ６４および薬液シリンジ６６には「Ｈ_２Ｏ_２用」の語を付す。
【００３７】
処理対象のウエハＷがスピンチャック１に搬入される前に、シリンジ下流側バルブ５５が閉じられた状態で、シリンジ上流側バルブ５４およびシリンジ導入出バルブ５８が開かれることにより、ＤＩＷ供給源バルブ５１またはＨＤＩＷ供給源バルブ５２を介して、シリンジ下流側バルブ５５よりも上流側の純水導入路５に純水が供給され、その一方で、モータＭ１が駆動されて、純水シリンジ５７のピストン５７２がシリンダ５７１に対して最も奥まで挿入された状態から引き抜く方向に動かされることにより、純水導入路５から所定量の純水がシリンダ５７１内に吸い上げられる。
【００３８】
また、薬液導入バルブ４１，４２が閉じられ、ＮＨ_４ＯＨ用薬液タンク側バルブ６４およびＨ_２Ｏ_２用薬液タンク側バルブ６４が開かれた状態で、ＮＨ_４ＯＨ用薬液タンク６１およびＨ_２Ｏ_２用薬液タンク６１に窒素ガスが供給されることによって、各薬液タンク６１からＮＨ_４ＯＨ導入路６およびＨ_２Ｏ_２導入路６にそれぞれＮＨ_４ＯＨおよびＨ_２Ｏ_２が供給され、その一方で、ＮＨ_４ＯＨ用シリンジ６６およびＨ_２Ｏ_２用シリンジ６６のピストン６６２がシリンダ６６１に対して最も奥まで挿入された状態から引き抜く方向に動かされることにより、ＮＨ_４ＯＨ用シリンジ６６およびＨ_２Ｏ_２用シリンジ６６のシリンダ６６１内にそれぞれ所定量のＮＨ_４ＯＨおよびＨ_２Ｏ_２が吸い上げられる。
【００３９】
その後、処理対象のウエハＷが搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、そのウエハＷが搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡されると、まず、回転駆動機構１４が駆動されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定速度で回転される。そして、純水シリンジ５７のピストン５７２がシリンダ５７１内に押し込む方向に動かされることにより、純水シリンジ５７内の純水が純水導入路５に送り出される。また一方で、ＮＨ_４ＯＨ用薬液シリンジ６６およびＨ_２Ｏ_２用薬液シリンジ６６のピストン６６２がそれぞれシリンダ６６１内に押し込む方向に動かされることにより、ＮＨ_４ＯＨ用薬液シリンジ６６内のＮＨ_４ＯＨがＮＨ_４ＯＨ導入路６に送り出されるとともに、Ｈ_２Ｏ_２用薬液シリンジ６６内のＨ_２Ｏ_２がＨ_２Ｏ_２導入路６に送り出される。このとき、シリンジ上流側バルブ５４、ＮＨ_４ＯＨ用薬液タンク側バルブ６４およびＨ_２Ｏ_２用薬液タンク側バルブ６４は閉じられて、シリンジ下流側バルブ５５および薬液導入バルブ４１，４２は開かれおり、純水導入路５に送り出された純水、ならびにＮＨ_４ＯＨ導入路６およびＨ_２Ｏ_２導入路６にそれぞれ送り出されたＮＨ_４ＯＨおよびＨ_２Ｏ_２は、ミキシングバルブ４に流入し、このミキシングバルブ４内で混合されてＡＰＭとなり、混合液供給路３を通ってノズル２に供給され、ノズル２から回転中のウエハＷの表面に供給される。さらに、ウエハＷの表面にＡＰＭが供給されている間、ノズル２を保持しているアームが揺動されて、ノズル２からのＡＰＭが、ウエハＷの回転中心付近から周縁部に至る範囲内を、円弧状の軌跡を描きつつスキャンする。このように回転中のウエハＷの表面上でＡＰＭをスキャンさせることにより、ウエハＷの表面の全域にＡＰＭをむらなく供給することができる。
【００４０】
ウエハＷの表面へのＡＰＭの供給期間中、純水シリンジ５７のピストン５７２の移動速度は一定に保持され、純水シリンジ５７からの純水は、たとえば、一定の流量２００００ｍｌ／ｍｉｎで純水導入路５に送り出される。一方、ＮＨ_４ＯＨ用薬液シリンジ６６のピストン６６２の移動速度は、たとえば、ウエハＷの表面へのＡＰＭの供給開始から供給終了までの６００秒間に、ＮＨ_４ＯＨ用薬液シリンジ６６からＮＨ_４ＯＨ導入路６に送り出されるＮＨ_４ＯＨの流量が１００ｍｌ／ｍｉｎから２００ｍｌ／ｍｉｎまで増加するように制御される。また、Ｈ_２Ｏ_２用薬液シリンジ６６のピストン６６２の移動速度は、たとえば、ウエハＷの表面へのＡＰＭの供給開始から供給終了までの６００秒間に、Ｈ_２Ｏ_２用薬液シリンジ６６からＨ_２Ｏ_２導入路６に送り出されるＨ_２Ｏ_２の流量が２００ｍｌ／ｍｉｎから１００ｍｌ／ｍｉｎまで減少するように制御される。
【００４１】
これにより、ノズル２からウエハＷの表面に供給されるＡＰＭ中のＮＨ_４ＯＨ、Ｈ_２Ｏ_２および純水の混合比は、ＡＰＭの供給期間中に、ＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：純水＝１：２：２００からＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：純水＝２：１：２００まで変化する。すなわち、ＡＰＭの供給開始時には、ＮＨ_４ＯＨよりもＨ_２Ｏ_２の多く含まれたＡＰＭがウエハＷの表面に供給され、その後、ＡＰＭに含まれるＨ_２Ｏ_２が徐々に減少するとともにＮＨ_４ＯＨが徐々に増加していき、最終的には、Ｈ_２Ｏ_２よりもＮＨ_４ＯＨの多く含まれたＡＰＭがウエハＷの表面に供給される。よって、ＡＰＭ供給期間の前半には、ＡＰＭ中にＮＨ_４ＯＨよりも多く含まれるＨ_２Ｏ_２の作用により、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）が成長していき、ＡＰＭ供給期間の後半には、ＡＰＭ中にＨ_２Ｏ_２よりも多く含まれるＮＨ_４ＯＨの作用によって、ウエハＷの表面に付着している不要物（たとえば、パーティクル、不要な金属薄膜など）がシリコン酸化膜とともにウエハＷの表面から除去（リフトオフ）される。
【００４２】
ＡＰＭによる処理の後は、ウエハＷの表面に純水が供給されて、ウエハＷの表面に付着しているＡＰＭが純水によって洗い流される。すなわち、モータＭ１，Ｍ２の停止とともに、シリンジ導入出バルブ５８および薬液導入バルブ４１，４２が閉じられる。そして、シリンジ上流側バルブ５４が開かれる。ＤＩＷ供給源バルブ５１またはＨＤＩＷ供給源バルブ５２、およびシリンジ下流側バルブ５５は開かれたままであり、シリンジ上流側バルブ５４が開かれることによって、純水導入路５を流れる純水が、ミキシングバルブ４および混合液供給路３を通ってノズル２に供給され、ノズル２から回転中のウエハＷの表面に供給される。
【００４３】
純水によるウエハＷの水洗が予め定める期間にわたって行われると、シリンジ上流側バルブ５４およびシリンジ下流側バルブ５５が閉じられて、ノズル２からウエハＷの表面への純水の供給が停止される。この後は、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が予め定める高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）まで上げられて、洗浄後のウエハＷの表面に付着している純水を遠心力で振り切って乾燥させる処理が行われる。この乾燥処理が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、図示しない搬送ロボットにより、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００４４】
以上のように、この実施形態によれば、まず、ＮＨ_４ＯＨよりもＨ_２Ｏ_２の多く含まれたＡＰＭをウエハＷの表面に供給することにより、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜を形成して、ウエハＷの表面をシリコン酸化膜で保護しておき、その後、ＡＰＭに含まれるＨ_２Ｏ_２を徐々に減らすとともにＮＨ_４ＯＨを徐々に増やしていき、Ｈ_２Ｏ_２よりもＮＨ_４ＯＨの多く含まれたＡＰＭをウエハＷの表面に供給することにより、ウエハＷの表面に付着している不要物をリフトオフさせる。よって、ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、ウエハＷの表面に付着している不要物を良好に除去することができる。ウエハＷの表面にダメージを与えるおそれがないので、ウエハＷの表面の各層間におけるコンタクト不良の発生を防止することができ、ウエハＷの電気的特性の劣化を防止することができる。
【００４５】
図４は、この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を簡略化して示す図である。この基板処理装置は、複数枚のウエハＷを一括して処理するバッチ式の基板処理装置であって、複数枚のウエハＷを一度に混合液に浸漬させるための処理槽１００を備えている。
処理槽１００には、薬液と純水（ＤＩＷまたはＨＤＩＷ）との混合液が混合液供給路１１０から供給されるようになっている。この混合液供給路１１０を流れる混合液は、ミキシングバルブ１２０において、薬液導入バルブ１２１，１２２，１２３，１２４のうちの所定の薬液導入バルブを介して導入される薬液と純水導入路１３０から導入される純水とを混合することによって作成される。
【００４６】
純水導入路１３０には、ＤＩＷ供給源バルブ１３１またはＨＤＩＷ供給源バルブ１３２を介して、純水が選択的に供給されるようになっている。また、純水導入路１３０には、純水の流通方向に関して上流側から順に、純水導入路１３０に供給されてくる純水の流圧を調節するためのレギュレータ１３３と、純水導入路５を流れる純水の流量を検出する純水流量計１３４と、純水導入路５を開閉するための純水導入バルブ１３５とが介装されている。
【００４７】
ミキシングバルブ１２０の薬液導入バルブ１２１には、薬液が貯留されている薬液タンク１４１から延びた薬液導入路１４０の先端が接続されている。薬液タンク１４１には、窒素ガス供給路１５０が接続されており、この窒素ガス供給路１５０から窒素ガス（Ｎ_２）が供給されるようになっている。窒素ガス供給路１５０には、窒素ガスの流通方向に関して上流側から順に、窒素ガス供給路１５０を開閉するための窒素ガス供給源バルブ１５１と、窒素ガス供給路１５０を流れる窒素ガス中の異物を除去するためのフィルタ１５２と、薬液タンク１４１に供給される窒素ガスの流圧を調整するためのレギュレータ１５３とが介装されている。レギュレータ１５３は、エア供給管１５４から供給されるエア（ＡＩＲ）の圧力に応じて開度が変化する機械式のレギュレータであり、エア供給管１５４から供給されるエアの圧力は、エア供給管１５４に介装された電気式レギュレータ１５５によって制御されるようになっている。
【００４８】
エア供給管１５４に介装されたエア供給バルブ１５６を開成するとともに、窒素ガス供給路１５０に介装された窒素ガス供給源バルブ１５１を開成する。この状態で、電気式レギュレータ１５５を制御して、エア供給管１５４からレギュレータ１５３に供給されるエアの圧力を調整することにより、レギュレータ１５３の開度を調整することができ、窒素ガス供給路１５０を通って薬液タンク１４１に供給される窒素ガスの圧力を調整することができる。こうして薬液タンク１４１に供給される窒素ガスの圧力を調整することにより、薬液タンク１４１内の圧力を調整することができ、その結果、薬液タンク１４１から薬液導入路１４０に送り出される薬液の流量を調整することができる。
【００４９】
薬液導入路１４０には、薬液タンク１４１側から順に、薬液導入路１４０を流れる薬液中の異物を除去するためのフィルタ１４２と、薬液導入路１４０を流れる薬液の流量を検出する薬液流量計１４３と、薬液導入路１４０を流れる薬液の流量を一定以下に制限するための流量調整バルブ１４４とが介装されている。流量調整バルブ１４４は、手動式のものであり、この基板処理装置の設置時などに開度が調整され、ウエハＷに対する処理が行われている間にその開度が調整されることはない。
【００５０】
なお、薬液導入バルブ１２２，１２３，１２４を介してミキシングバルブ１２０に薬液を導入するための構成は、薬液導入バルブ１２１を介してミキシングバルブ１２０に薬液を導入するための構成と同様である。すなわち、薬液導入バルブ１２２，１２３，１２４にも薬液導入路１４０が接続されており、薬液導入バルブ１２２，１２３，１２４を介してミキシングバルブ１２０に導入される薬液は、各薬液導入路１４０に接続されたシリンジから供給されるようになっている。これらの構成については、詳細な説明を省略するとともに、図面が煩雑になるのを避けるために図示も省略する。
【００５１】
薬液流量計１４３による検出結果は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置１６０に与えられるようになっている。制御装置１６０は、薬液流量計１４３による検出結果に基づいて、電気式レギュレータ１５５を制御することにより、薬液タンク１４１から薬液導入路１４０に送り出される薬液の流量を調整する。
たとえば、ウエハＷの処理に用いられる混合液がＡＰＭであり、ミキシングバルブ１２０に薬液導入バルブ１２１を介してＮＨ_４ＯＨが導入され、薬液導入バルブ１２２を介してＨ_２Ｏ_２が導入される場合を例にとって、制御装置１６０によって行われる制御について説明する。なお、この説明においては、薬液導入バルブ１２１に接続されている薬液導入路１４０を「ＮＨ_４ＯＨ導入路１４０」といい、このＮＨ_４ＯＨ導入路１４０に関連して設けられた各部の名称には「ＮＨ_４ＯＨ用」の語を付す。また、薬液導入バルブ１２２に接続されている薬液導入路１４０を「Ｈ_２Ｏ_２導入路１４０」といい、このＨ_２Ｏ_２導入路１４０に関連して設けられた各部の名称には「Ｈ_２Ｏ_２用」の語を付す。
【００５２】
ウエハＷが処理槽１００に浸漬される前に、ミキシングバルブ１２０に流入するＨ_２Ｏ_２、ＮＨ_４ＯＨおよび純水の流量比がＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：純水＝１：２：２００となるように、ＮＨ_４ＯＨ用電気式レギュレータ１５５およびＨ_２Ｏ_２用電気式レギュレータ１５５が制御される。そして、そのミキシングバルブ１２０でＨ_２Ｏ_２、ＮＨ_４ＯＨおよび純水を混合して作成されたＡＰＭが処理槽１００に供給されることにより、処理槽１００に混合比ＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：純水＝１：２：２００のＡＰＭが貯留される。
【００５３】
ウエハＷが処理槽１００に浸漬されると、ＮＨ_４ＯＨ用電気式レギュレータ１５５およびＨ_２Ｏ_２用電気式レギュレータ１５５が制御されて、ＮＨ_４ＯＨ導入路１４０を流れるＮＨ_４ＯＨの流量が徐々に増やされ、その一方で、Ｈ_２Ｏ_２導入路１４０を流れるＨ_２Ｏ_２の流量が徐々に減らされる。純水導入路１３０を流れる純水の流量は、ウエハＷが処理槽１００に浸漬される前と同じ流量に保持される。これにより、処理槽１００に供給されるＡＰＭに含まれるＨ_２Ｏ_２が徐々に減少するとともにＮＨ_４ＯＨが徐々に増加していき、これに伴って、処理槽１００に貯留されているＡＰＭ中のＨ_２Ｏ_２、ＮＨ_４ＯＨおよび純水の混合比が変化していく。ウエハＷは処理槽１００内のＡＰＭに予め定める時間（たとえば、１０分間）にわたって浸漬され、この間に、処理槽１００内のＡＰＭの混合比は、ＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：純水＝１：２：２００からＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：純水＝２：１：２００に変化する。よって、ウエハＷがＡＰＭに浸漬されている期間の前半には、ＡＰＭ中にＮＨ_４ＯＨよりも多く含まれるＨ_２Ｏ_２の作用により、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜が成長していき、ウエハＷがＡＰＭに浸漬されている期間の後半には、ＡＰＭ中にＨ_２Ｏ_２よりも多く含まれるＮＨ_４ＯＨの作用によって、ウエハＷの表面に付着している不要物がシリコン酸化膜とともにウエハＷの表面から除去される。
【００５４】
したがって、このバッチ式の基板処理装置によっても、ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、ウエハＷの表面に付着している不要物を良好に除去することができ、ウエハＷの表面にダメージを与えるおそれがないので、ウエハＷの表面の各層間におけるコンタクト不良の発生を防止することができ、ウエハＷの電気的特性の劣化を防止することができる。
また、ＮＨ_４ＯＨ、Ｈ_２Ｏ_２および純水がＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：純水＝１：２：２００の混合比で混合されたＡＰＭを貯留した処理槽と、この処理槽とは別に、ＮＨ_４ＯＨ、Ｈ_２Ｏ_２および純水がＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：純水＝２：１：２００の混合比で混合されたＡＰＭを貯留した処理槽とを備えていれば、一方の処理槽にウエハＷを浸漬させて、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜を形成した後、そのウエハＷを他方の処理槽に浸漬させて、ウエハＷの表面に付着している不要物をリフトオフさせることができる。しかしながら、複数の処理槽が必要なため、基板処理装置のサイズが大きくなってしまう上に、処理槽間を渡るウエハＷの搬送に時間を要してしまう。これに対し、この実施形態に係る構成であれば、処理槽は１つでよいから、複数の処理槽を備えた構成に比べて基板処理装置のサイズが小さくてすみ、また基板の処理に要する時間を短縮することができる。
【００５５】
以上、この発明の２つの実施形態を説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の各実施形態では、互いに種類の異なる複数の処理液を混合した混合液を用いてウエハＷを処理する場合を例に挙げたが、ウエハＷの処理に用いる混合液は、互いに性質の異なる複数の処理液を混合したものであれば、互いに種類の異なる複数の処理液を混合したものに限らず、互いに温度の異なる複数の同一種の処理液を混合したものを用いてもよいし、互いに濃度の異なる複数の同一種の処理液を混合したものを用いてもよい。互いに温度または濃度の異なる複数の同一種の薬液を純水と混合したものをウエハＷの処理に用いる場合、たとえば、その温度または濃度の異なる処理液をそれぞれ異なる薬液タンク６１，１４１に貯留しておけばよい。
【００５６】
このように、互いに温度や濃度の異なる複数の同一種の処理液を混合したものを用いた場合、ウエハＷ表面に対する処理の速度や強度を変化させることができる。具体的な利用例としては、たとえば、エッチング液としてのフッ酸および純水の混合液を用いてシリコンウエハの表面のシリコン酸化膜をエッチング除去する場合などがある。まず、高濃度のフッ酸を基板に供給して、基板の表面のシリコン酸化膜を急速にエッチング除去し、その後、シリコン酸化膜が完全に除去される直前に、混合液の混合比を変更して、低濃度のフッ酸を基板の表面に供給し、ウエハＷ表面のシリコン酸化膜に対するエッチング速度を低下させる。こうすれば、エッチング処理時間をほとんど低下させることなく、ウエハＷ表面のシリコン酸化膜だけを精密に除去することができる。あるいはまた、フッ酸などのエッチング液の温度を高温と低温とで変化させることでも、ウエハＷ表面に対するエッチング速度を制御できるので、同様にウエハＷ表面の膜に対するエッチング量を精密に制御できる。
【００５７】
また、上記の各実施形態では、混合液の供給中に混合比を徐々に変更する構成としたが、たとえば所定時間だけ一定の混合比で基板処理した後、混合比を急速に変更してもよい。また、上記の各実施形態では、混合比を連続的に変更する構成としたが、これに限らず、不連続的、連続的、または間欠的に行われてもよい。
また、上記の各実施形態では、処理対象となる基板の一例としてウエハＷを取り上げたが、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの他の種類の基板が処理の対象とされてもよい。
【００５８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を簡略化して示す図である。
【図２】上記基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】上記基板処理装置における基板（ウエハ）の処理について説明するための図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１スピンチャック
２ノズル
４ミキシングバルブ
７制御装置
５７純水シリンジ
６６薬液シリンジ
１００処理槽
１１０混合液供給路
１２０ミキシングバルブ
１６０制御装置
Ｃチャンバ
Ｗシリコン半導体ウエハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for processing a substrate using a mixture of a plurality of types of processing liquids. Substrates to be processed include, for example, semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal displays, glass substrates for plasma displays, substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, substrates for magneto-optical disks, substrates for photomasks, and the like. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a process using a processing liquid is performed on a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display panel. A single type of processing solution is rarely used for the processing of the substrate, and a mixed solution obtained by mixing a plurality of types of processing solutions (chemical solution or pure water) at an appropriate ratio is often used.
Apparatuses for performing processing using a mixed liquid include a batch type substrate processing apparatus for processing a plurality of substrates collectively and a single-wafer type substrate processing apparatus for processing substrates one by one. .
[0003]
The configuration of a batch type substrate processing apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-260333 (Patent Document 1). That is, a processing tank for immersing a plurality of substrates in the mixed solution at a time, a chemical supply path for supplying a chemical to the processing tank, and a pure water for supplying pure water to the processing tank. A mixed solution for mixing the chemical supplied from the water supply channel, the chemical supplied from the chemical supply channel, and the pure water supplied from the pure water supply channel to form a mixed liquid, and supplying the generated mixed liquid to the processing tank. And a supply path. The chemical solution is supplied from the syringe to the chemical solution supply path at a constant flow rate. In the pure water supply path, the flow pressure (flow rate) of pure water flowing through the pure water supply path is kept constant by a regulator. It is designed to drip. As a result, the chemical solution and the pure water are mixed at a constant mixing ratio according to the flow rate ratio in the mixed solution supply path, and the mixed solution in which the chemical solution and the pure water are mixed at the constant mixing ratio is supplied to the treatment tank. Is done.
[0004]
On the other hand, a single-wafer-type substrate processing apparatus includes, for example, a spin chuck that rotates while holding one substrate substantially horizontally, and a tank that stores a mixed liquid to be supplied to the substrate. . In the tank, a mixed solution prepared by mixing a chemical solution and pure water at a fixed mixing ratio is stored. The mixed solution in this tank is pumped out by a pump, and is passed through a mixed solution supply passage through a nozzle. And supplied from the nozzle to the surface of the rotating substrate held by the spin chuck. In another configuration, a chemical solution supply path for supplying a chemical solution at a constant flow rate to a nozzle, a pure water supply path for supplying pure water to a nozzle at a constant flow rate, and a chemical solution supply path. And a mixed liquid supply path for supplying the prepared mixed liquid to the nozzle by mixing the chemical solution to be supplied and the pure water supplied from the pure water supply path. A mixed solution prepared by mixing a chemical solution and pure water at a constant flow ratio (mixing ratio) in a supply path is supplied to a nozzle, and supplied from the nozzle to the surface of a rotating substrate held by a spin chuck. It is supposed to be.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-260333
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In any of the above-described batch-type and single-wafer-type substrate processing apparatuses, a mixed solution prepared by mixing a chemical solution and pure water at a fixed mixing ratio is supplied to the surface of the substrate. Then, by adjusting the time for supplying the mixed solution to the surface of the substrate (the time for immersing the substrate in the mixed solution), the amount of processing performed on the surface of the substrate (for example, removing unnecessary substances on the substrate surface). The amount of etching is controlled.
[0007]
However, simply adjusting the supply time of the mixed liquid to the substrate surface may cause excessive processing on the substrate surface, damaging the substrate surface, or conversely, performing sufficient processing on the substrate surface. In some cases, the processing may be insufficient, such as unnecessary substances remaining on the surface of the substrate.
Therefore, an object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of performing a favorable processing on the surface of a substrate.
[0008]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to the first aspect of the present invention, a mixed solution of a plurality of processing solutions having different properties is supplied to a substrate (W) to be processed in one processing tank (C; 100). A substrate processing method comprising: a mixed liquid supply step; and a mixing ratio changing step of changing a mixing ratio of a plurality of processing liquids in the mixed liquid during the execution of the mixed liquid supply step.
[0009]
It should be noted that the alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components and the like in embodiments described later. Hereinafter, the same applies in this section.
According to the above method, the mixing ratio of the plurality of processing liquids in the mixed liquid is changed while the mixed liquid is supplied to the substrate. Accordingly, the processing on the substrate surface can be changed while the mixed liquid is supplied to the substrate, and the processing according to the surface state of the substrate can be performed, so that the substrate surface can be favorably processed. The change of the mixing ratio may be performed gradually, rapidly, or continuously during the supply of the mixed liquid to the substrate, or may be performed continuously or discontinuously. May be performed stepwise or intermittently.
[0010]
For example, NH ₄ OH, H ₂ O ₂ And unnecessary water adhering to the surface of the silicon substrate using a mixed solution of ₄ H over OH ₂ O ₂ Is supplied to the substrate to form a silicon oxide film on the surface of the substrate. ₂ O ₂ Than NH ₄ A mixture containing a large amount of OH is supplied to the surface of the substrate, and unnecessary substances (for example, particles, unnecessary metal thin films, etc.) attached to the surface of the substrate are removed from the substrate surface together with the silicon oxide film (lift-off). It becomes possible to do. This makes it possible to satisfactorily remove unnecessary substances adhering to the surface of the substrate without damaging the surface of the substrate.
[0011]
For example, when an unnecessary film (for example, a silicon oxide film) on the surface of a silicon substrate is removed by etching using a mixed solution of an etching solution (for example, hydrofluoric acid) and pure water, first, the mixing ratio of the etching solution Is supplied to the substrate to rapidly remove unnecessary films on the surface of the substrate by etching. Thereafter, when a predetermined amount of the unnecessary film is removed (for example, immediately before the unnecessary film is completely removed), the mixture ratio of the mixed solution is changed so that the mixture ratio of the etchant is lower (low concentration). Is supplied to the surface of the substrate to reduce the etching removal rate of unnecessary films on the substrate surface. This makes it possible to precisely control the removal amount (thickness) of the unnecessary film on the substrate surface without substantially reducing the etching time. This can also be realized by changing the mixing ratio of the etching solution, changing the temperature, supplying the high-temperature etching solution to the substrate, and then supplying the low-temperature etching solution.
[0012]
The substrate processing apparatus to which the above method is applied may be a so-called single-wafer-type substrate processing apparatus. In this case, the supply of the mixed liquid to the substrate to be processed is performed while the substrate is rotated by being held by the substrate rotating unit. May be performed on the substrate that is being used. That is, as set forth in claim 2, the substrate processing method includes a substrate rotating step performed in parallel with the mixed liquid supply step, wherein the substrate rotating unit (1) rotates the substrate to be processed while holding the substrate to be processed. Further, it may be included. According to such a configuration, the mixing ratio of the mixed solution can be changed more quickly than in the case where the substrate is processed by immersing the substrate in the processing tank in which the mixed solution is stored. During the period in which the ratio is being changed, the uniformity of the mixing ratio on the substrate surface can be further improved.
[0013]
Further, the plurality of processing liquids may be NH 3 ₄ OH, H ₂ O ₂ These may be different types of processing liquids, such as pure water and pure water (claim 3), or may be the same type of processing liquids having different temperatures (claim 4). Furthermore, the same type of processing liquid having different concentrations may be used (claim 5). By changing the mixture ratio of the mixed solution, the content of the treatment on the substrate surface can be changed in the case of the third aspect, and the temperature of the mixed solution can be changed in the case of the fourth aspect. It is possible to change the speed and intensity of the processing on the substrate surface by changing it, and in the case of the above-mentioned claim 5, it is possible to change the speed and intensity of the processing on the substrate surface by changing the concentration of the mixed solution. Can be.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, the substrate processing method further includes a mixed liquid preparation step of mixing the plurality of processing liquids with a mixing valve (4; 120) to form a mixed liquid. A step of changing a mixing ratio of the plurality of processing liquids in a mixed liquid created by the mixing valve by changing respective flow rates of the plurality of processing liquids flowing into the mixing valve. The substrate processing method according to any one of claims 1 to 5, wherein
[0015]
According to this method, the mixing ratio of the plurality of processing solutions in the mixed solution is changed by changing the flow rates of the plurality of processing solutions flowing into the mixing valve.
In the invention according to claim 7, in the mixing ratio changing step, a flow rate of at least one of the plurality of processing liquids supplied toward the substrate is changed using a syringe (57, 66). 7. The substrate processing method according to claim 1, wherein the step of changing the mixing ratio of the plurality of processing liquids in the mixed liquid supplied to the substrate is performed.
[0016]
According to this method, the flow rate of at least one of the plurality of processing liquids can be accurately changed by using the syringe. Therefore, the mixing ratio of the plurality of processing liquids can be accurately controlled, and a mixed liquid obtained by mixing the plurality of processing liquids at a mixing ratio most suitable for processing the substrate can be supplied to the substrate.
Note that, in order to more accurately control the mixing ratio of the plurality of processing liquids, it is preferable that the flow rates of the plurality of processing liquids be changed using syringes provided for each processing liquid.
[0017]
An eighth aspect of the present invention is a substrate processing apparatus for processing a substrate by supplying a mixed liquid of a plurality of processing liquids having different properties to a substrate (W), wherein the substrate is stored and the substrate is stored. A processing tank (C, 100) for supplying the mixed liquid to the substrate, and the plurality of processing steps in the mixed liquid supplied to the substrate while the mixed liquid is supplied to the substrate in the processing tank. And a mixing ratio changing means (7; 160) for changing a mixing ratio of the liquid.
[0018]
According to this configuration, the same effect as the effect described in relation to claim 1 can be obtained.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a simplified diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus is a single-wafer type substrate processing apparatus that processes a silicon semiconductor wafer W (hereinafter, simply referred to as “wafer W”), which is an example of a substrate, one by one. Is provided with a spin chuck 1 that rotates while holding the main body substantially horizontally. The processing for the wafer W may be an etching (cleaning) processing for removing unnecessary substances such as particles and various metal impurities from the surface of the wafer W, for example, if the processing is a processing using a mixed liquid obtained by mixing processing liquids having different properties. Or an oxidation process for forming an oxide film on the surface of the wafer W. Alternatively, a resist removal process for removing the resist on the surface of the wafer W may be used, or a polymer removing device for removing a resist residue (polymer) on the surface of the wafer W may be used.
[0020]
The spin chuck 1 includes, for example, a spin shaft 11 extending in a substantially vertical direction, a spin base 12 attached to an upper end of the spin shaft 11, and a plurality of holding members disposed on a peripheral portion of the spin base 12. 13 are provided. The plurality of holding members 13 are arranged on a circumference corresponding to the outer shape of the wafer W, and hold the wafer W in a substantially horizontal posture by holding the peripheral surface of the wafer W at a plurality of different positions. be able to. Further, a rotation driving mechanism 14 including a driving source such as a motor is coupled to the spin shaft 11, and a driving force is applied from the rotation driving mechanism 14 to the spin shaft 11 in a state where the wafer W is held by the plurality of holding members 13. By inputting, the wafer W can be rotated about the center axis of the spin shaft 11 in a substantially horizontal posture.
[0021]
The spin chuck 1 is not limited to the one having such a configuration. For example, the lower surface of the wafer W may be held in a substantially horizontal posture by vacuum-sucking the lower surface of the wafer W. A vacuum suction type (vacuum chuck) that can rotate the held wafer W by rotating around may be employed.
Above the spin chuck 1, a nozzle 2 for supplying a mixed liquid to the surface (upper surface) of the wafer W held by the spin chuck 1 is provided. The nozzle 2 is attached, for example, to a tip of an arm (not shown) extending in a substantially horizontal direction above the spin chuck 1 with a discharge port for discharging a processing liquid facing downward. Is swung in a substantially horizontal plane (reciprocating rotation within a predetermined angle range), so that the mixed liquid can be scanned (moved) from the nozzle 2 on the surface of the wafer W held by the spin chuck 1. I can do it.
[0022]
To the nozzle 2, a mixed liquid of a chemical and DIW (deionized pure water) or HDIW (deionized warm pure water) is supplied from a mixed liquid supply path 3. A filter 31 for removing foreign matter in the mixed liquid flowing through the mixed liquid supply path 3 is provided in the middle of the mixed liquid supply path 3.
The mixed liquid (mixed liquid used for processing the wafer W) flowing through the mixed liquid supply path 3 is introduced into the mixing valve 4 via a predetermined one of the chemical liquid introduction valves 41, 42, 43, and 44. It is prepared by mixing a chemical solution and pure water (DIW or HDIW) introduced from the pure water introduction path 5 at a predetermined mixing ratio.
[0023]
For example, when the mixed liquid used for processing the wafer W is DHF (dilute hydrofluoric acid solution), the mixing valve 4 introduces HF (hydrofluoric acid) introduced through the chemical liquid introduction valve 41 and pure water introduction The pure water introduced from the passage 5 is mixed. When the mixed solution used for processing the wafer W is APM (ammonia / hydrogen peroxide solution), the NH introduced into the mixing valve 4 through the chemical solution introducing valve 41 is used. ₄ OH (ammonia water) and H introduced through the chemical solution introduction valve 42 ₂ O ₂ And pure water introduced from the pure water introduction path 5 are mixed. Further, when the mixed liquid used for processing the wafer W is HPM (hydrochloric acid / hydrogen peroxide solution), the mixing valve 4 introduces HCl (hydrochloric acid) introduced through the chemical liquid introduction valve 41 and the chemical liquid introduction. H introduced via valve 42 ₂ O ₂ And pure water introduced from the pure water introduction path 5 are mixed.
[0024]
Pure water (DIW or HDIW) is selectively supplied to the pure water introduction path 5 via a DIW supply source valve 51 or an HDIW supply source valve 52. A regulator 53 for adjusting the flow pressure of the pure water supplied to the pure water introduction path 5 is provided in the pure water introduction path 5 in order from the upstream side with respect to the flow direction of the pure water. A syringe upstream valve 54 and a syringe downstream valve 55 for opening and closing the valve are interposed. Further, one end of a suction / discharge path 56 is branched and connected to the pure water introduction path 5 between a syringe upstream valve 54 and a syringe downstream valve 55. The other end of the suction / discharge path 56 is connected to a pure water syringe 57, and a syringe introduction / discharge valve 58 is interposed in the middle of the suction / discharge path 56.
[0025]
The pure water syringe 57 includes a hollow cylindrical cylinder 571 and a piston 572 that is inserted into the cylinder 571 and that can slide while maintaining liquid tightness with respect to the inner peripheral surface of the cylinder 571. ing. The cylinder 571 has a suction / discharge port 571a at its tip, and the suction / discharge path 56 is connected to the suction / discharge port 571a. In the cylinder 571, the inner diameter of the hollow portion (the cross-sectional area when cut along a plane perpendicular to the sliding direction of the piston 572) is formed to be constant at each portion in the sliding direction of the piston 572.
[0026]
The piston 572 is reciprocated with respect to the cylinder 571 by a ball screw mechanism 59. In this embodiment, the pure water syringe 57 and the ball screw mechanism 59 constitute a pure water syringe mechanism. The ball screw mechanism 59 includes a screw shaft 591 arranged along the sliding direction of the piston 572, a nut 592 screwed to the screw shaft 591, and a motor (for example, a stepping motor) for driving the screw shaft 591 to rotate. Motor) M1. The rear end of the piston 572 (the portion protruding outside the cylinder 571) is connected to the nut 592. When the screw shaft 591 is rotated forward and reverse by the motor M1, the nut 592 is moved relative to the screw shaft 591. The piston 572 reciprocates with the cylinder 571 as the nut 592 reciprocates.
[0027]
In a state where pure water is present in the pure water introduction path 5 between the syringe upstream valve 54 and the syringe downstream valve 55, the screw shaft 591 is rotated by the motor M1 to pull out the piston 572 from the cylinder 571. By sliding, pure water existing in the pure water introduction path 5 can be sucked into the cylinder 571 through the suction / discharge path 56. Further, in a state where pure water is present in the cylinder 571, the screw shaft 591 is rotated by the motor M1 in a direction opposite to the direction in which pure water is sucked into the cylinder 571, and the piston 572 is pushed into the cylinder 571 (insertion). 2), the pure water in the cylinder 571 can flow into the pure water introduction path 5 through the suction / discharge path 56.
[0028]
On the other hand, the tip of the chemical solution introduction passage 6 extending from the chemical solution tank 61 storing the chemical solution is connected to the chemical solution introduction valve 41 of the mixing valve 4. A nitrogen gas supply path 62 is connected to the chemical liquid tank 61, and a nitrogen gas (N ₂ ) Is supplied. The nitrogen gas is supplied to the chemical liquid tank 61 and the pressure in the chemical liquid tank 61 is increased, so that the chemical liquid stored in the chemical liquid tank 61 is sent out onto the chemical liquid introduction path 6.
[0029]
In the chemical solution introduction path 6, a filter 63 for removing foreign matter in the chemical solution flowing through the chemical solution introduction path 6 and a chemical solution tank side valve 64 for opening and closing the chemical solution introduction path 6 are arranged in order from the chemical solution tank 61 side. Is equipped. Further, one end of a suction / discharge path 65 is branched and connected to the chemical liquid introduction path 6 between the chemical liquid tank side valve 64 and the chemical liquid introduction valve 41, and the other end of the suction / discharge path 65 is connected to the chemical liquid. It is connected to a syringe 66.
[0030]
The chemical syringe 66 has the same configuration as the pure water syringe 57, and has a hollow cylindrical cylinder 661 and is inserted into the cylinder 661 while maintaining liquid tightness with respect to the inner peripheral surface of the cylinder 661. And a slidable piston 662. The cylinder 661 has a suction / discharge port 661a at its tip, and the suction / discharge path 65 is connected to the suction / discharge port 661a. In the cylinder 661, the inner diameter of the hollow portion (the cross-sectional area when cut along a plane orthogonal to the sliding direction of the piston 662) is formed to be constant in each portion of the piston 662 in the sliding direction.
[0031]
The piston 662 is reciprocated with respect to the cylinder 661 by the ball screw mechanism 67. In this embodiment, the chemical syringe 66 and the ball screw mechanism 67 constitute a chemical syringe mechanism. The ball screw mechanism 67 includes a screw shaft 671 disposed along the sliding direction of the piston 662, a nut 672 screwed to the screw shaft 671, and a motor (for example, a stepping motor) for driving the screw shaft 671 to rotate. Motor) M2. The rear end of the piston 662 (the portion protruding outside the cylinder 661) is connected to the nut 672. When the screw shaft 671 is rotated forward and reverse by the motor M2, the nut 672 moves with respect to the screw shaft 671. The piston 662 reciprocates with the cylinder 661 as the nut 672 reciprocates.
[0032]
In a state in which the chemical liquid is present in the chemical liquid introduction path 6 between the chemical liquid tank side valve 64 and the chemical liquid introduction valve 41, the screw shaft 671 is rotated by the motor M <b> 2, and the piston 662 is slid in a direction to pull out from the cylinder 661. By doing so, the chemical liquid existing in the chemical liquid introduction path 6 can be sucked into the cylinder 661 through the suction / discharge path 65. Further, in a state where the chemical solution thus sucked is present in the cylinder 661, the screw shaft 671 is rotated by the motor M2 in a direction opposite to the direction in which the chemical solution is sucked into the cylinder 661, and the piston 662 is pushed into the cylinder 661. The chemical solution in the cylinder 661 can be caused to flow into the chemical solution introduction passage 6 through the suction / discharge passage 65 by sliding the cylinder 661.
[0033]
The configuration for introducing the chemical solution to the mixing valve 4 via the chemical solution introduction valves 42, 43, and 44 is the same as the configuration for introducing the chemical solution to the mixing valve 4 via the chemical solution introduction valve 41. That is, the chemical solution introducing passage 6 is also connected to the chemical solution introducing valves 42, 43, 44, and the chemical solution introduced into the mixing valve 4 via the chemical solution introducing valves 42, 43, 44 is connected to each of the chemical solution introducing passages 6. It is supplied from a designated syringe. These components are not described in detail, and are not shown in the drawings to avoid complicating the drawings.
[0034]
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus further includes a control device 7 configured by, for example, a microcomputer.
The control device 7 includes, for example, a rotation drive mechanism 14, a motor M1, a motor M2, a chemical liquid introduction valve 41, 42, 43, 44, a syringe upstream valve 54, a syringe downstream valve 55, a syringe introduction / exit valve 58, and a chemical liquid tank. The side valve 64 and the like are connected as control targets. The control device 7 controls the operations of the rotation drive mechanism 14, the motor M1, and the motor M2 in accordance with a predetermined program for processing the wafer W, and also controls the chemical solution introduction valves 41, 42, 43, 44, and the syringe. The opening and closing of the upstream valve 54, the syringe downstream valve 55, the syringe introduction / exit valve 58, and the chemical liquid tank side valve 64 are controlled.
[0035]
FIG. 3 is a diagram for explaining the processing of the wafer W. In the following, referring to FIGS. 1 and 3, the mixed liquid used for processing the wafer W is APM, and NH 3 is supplied to the mixing valve 4 via the chemical liquid introducing valve 41. ₄ OH is introduced, and H is introduced through the chemical solution introduction valve 42. ₂ O ₂ The following describes an example in which is introduced. FIG. 3 shows NH flowing into the mixing valve 4 when the wafer W is processed. ₄ OH and H ₂ O ₂ Of each flow rate with time.
[0036]
In this description, the chemical solution introduction path 6 connected to the chemical solution introduction valve 41 is referred to as “NH ₄ OH introduction path 6 " ₄ The chemical liquid tank 61, the chemical liquid tank side valve 64 and the chemical liquid syringe 66 connected or interposed in the OH introduction path 6 have “NH” ₄ OH ". Also, the chemical solution introduction path 6 connected to the chemical solution introduction valve 42 is set to “H ₂ O ₂ "Introduction path 6" ₂ O ₂ The chemical liquid tank 61, the chemical liquid tank side valve 64, and the chemical liquid syringe 66 connected or interposed in the introduction path 6 have “H” ₂ O ₂ "For".
[0037]
Before the wafer W to be processed is loaded into the spin chuck 1, the DIW supply valve 51 is opened by opening the syringe upstream valve 54 and the syringe introduction / ejection valve 58 with the syringe downstream valve 55 closed. Alternatively, pure water is supplied to the pure water introduction path 5 upstream of the syringe downstream valve 55 via the HDIW supply source valve 52, while the motor M1 is driven to drive the piston 572 of the pure water syringe 57. Is moved in a pulling-out direction from a state where it is inserted as far as possible into the cylinder 571, so that a predetermined amount of pure water is sucked into the cylinder 571 from the pure water introduction path 5.
[0038]
Further, the chemical solution introduction valves 41 and 42 are closed, and NH ₄ OH chemical tank side valve 64 and H ₂ O ₂ With the chemical liquid tank side valve 64 open, NH ₄ OH chemical liquid tank 61 and H ₂ O ₂ When the nitrogen gas is supplied to the chemical solution tank 61, NH 3 is supplied from each chemical solution tank 61. ₄ OH introduction path 6 and H ₂ O ₂ NH on the introduction path 6 ₄ OH and H ₂ O ₂ Is supplied, while NH 3 ₄ OH syringe 66 and H ₂ O ₂ When the piston 662 of the syringe 66 for use is moved in a direction in which the piston 662 is pulled out of the cylinder 661 from the state where it is inserted as far as possible, NH 3 ₄ OH syringe 66 and H ₂ O ₂ A predetermined amount of NH in the cylinder 661 of the ₄ OH and H ₂ O ₂ Is sucked up.
[0039]
Thereafter, the wafer W to be processed is carried in by a transfer robot (not shown), and when the wafer W is transferred from the transfer robot to the spin chuck 1, first, the rotation drive mechanism 14 is driven to rotate the spin chuck. The wafer W held at 1 is rotated at a predetermined speed. Then, the piston 572 of the pure water syringe 57 is moved in a direction to be pushed into the cylinder 571, so that the pure water in the pure water syringe 57 is sent out to the pure water introduction path 5. On the other hand, NH ₄ OH chemical syringe 66 and H ₂ O ₂ When the pistons 662 of the liquid syringe 66 are moved in the direction of pushing them into the cylinder 661, NH ₄ NH in OH chemical syringe 66 ₄ OH is NH ₄ OH introduction path 6 and H ₂ O ₂ In the liquid syringe 66 ₂ O ₂ Is H ₂ O ₂ It is sent out to the introduction path 6. At this time, the syringe upstream valve 54, NH ₄ OH chemical tank side valve 64 and H ₂ O ₂ The chemical liquid tank side valve 64 is closed, the syringe downstream valve 55 and the chemical liquid introduction valves 41 and 42 are open, and the pure water sent to the pure water introduction path 5 and NH3 ₄ OH introduction path 6 and H ₂ O ₂ NH sent out to the inlet 6 ₄ OH and H ₂ O ₂ Flows into the mixing valve 4, is mixed in the mixing valve 4 to form APM, is supplied to the nozzle 2 through the mixed liquid supply path 3, and is supplied from the nozzle 2 to the surface of the rotating wafer W. Further, while the APM is being supplied to the surface of the wafer W, the arm holding the nozzle 2 is swung so that the APM from the nozzle 2 moves within the range from the vicinity of the rotation center of the wafer W to the peripheral edge. Scan while drawing an arc-shaped trajectory. By scanning the APM on the surface of the rotating wafer W in this manner, the APM can be uniformly supplied to the entire surface of the wafer W.
[0040]
During the supply period of the APM to the surface of the wafer W, the moving speed of the piston 572 of the pure water syringe 57 is kept constant, and pure water from the pure water syringe 57 is introduced at a constant flow rate of 20000 ml / min, for example. It is sent to Road 5. On the other hand, NH ₄ The moving speed of the piston 662 of the OH chemical syringe 66 is, for example, NH2 for 600 seconds from the start of supply of APM to the surface of the wafer W to the end of supply. ₄ NH from OH chemical syringe 66 ₄ NH sent out to OH introduction path 6 ₄ The flow rate of OH is controlled to increase from 100 ml / min to 200 ml / min. Also, H ₂ O ₂ The moving speed of the piston 662 of the liquid chemical syringe 66 is, for example, H for 600 seconds from the start of supply of APM to the surface of the wafer W to the end of supply. ₂ O ₂ Liquid syringe 66 to H ₂ O ₂ H sent out to the introduction path 6 ₂ O ₂ Is controlled to decrease from 200 ml / min to 100 ml / min.
[0041]
Thereby, NH in APM supplied to the surface of wafer W from nozzle 2 ₄ OH, H ₂ O ₂ And the mixing ratio of pure water are such that NH 3 ₄ OH: H ₂ O ₂ : Pure water = 1: 2: 200 to NH ₄ OH: H ₂ O ₂ : Pure water = 2: 1: 200. That is, at the start of APM supply, NH ₄ H over OH ₂ O ₂ Is supplied to the surface of the wafer W, and then the H ₂ O ₂ Gradually decreases and NH ₄ OH gradually increases, and finally H ₂ O ₂ Than NH ₄ APM containing much OH is supplied to the surface of the wafer W. Therefore, during the first half of the APM supply period, NH3 ₄ H contained more than OH ₂ O ₂ Of silicon oxide film (SiO 2) on the surface of wafer W ₂ ) Grows, and during the second half of the APM supply period, H ₂ O ₂ NH contained more than ₄ By the action of the OH, unnecessary substances (for example, particles, unnecessary metal thin films, etc.) attached to the surface of the wafer W are removed (lifted off) from the surface of the wafer W together with the silicon oxide film.
[0042]
After the processing by the APM, pure water is supplied to the surface of the wafer W, and the APM adhering to the surface of the wafer W is washed away by the pure water. That is, when the motors M1 and M2 are stopped, the syringe introduction / exit valve 58 and the chemical solution introduction valves 41 and 42 are closed. Then, the syringe upstream side valve 54 is opened. The DIW supply valve 51 or HDIW supply valve 52 and the syringe downstream valve 55 are kept open, and when the syringe upstream valve 54 is opened, pure water flowing through the pure water introduction path 5 is mixed with the mixing valve 4. The liquid is supplied to the nozzle 2 through the mixed liquid supply path 3, and supplied from the nozzle 2 to the surface of the rotating wafer W.
[0043]
When the cleaning of the wafer W with pure water is performed for a predetermined period, the syringe upstream valve 54 and the syringe downstream valve 55 are closed, and the supply of the pure water from the nozzle 2 to the surface of the wafer W is stopped. Thereafter, the rotation speed of the wafer W by the spin chuck 1 is increased to a predetermined high rotation speed (for example, 3000 rpm), and the pure water adhering to the surface of the washed wafer W is shaken off by centrifugal force and dried. Is performed. When the drying process is completed, the rotation of the wafer W by the spin chuck 1 is stopped, and the processed wafer W is unloaded from the spin chuck 1 by a transfer robot (not shown).
[0044]
As described above, according to this embodiment, first, NH 3 ₄ H over OH ₂ O ₂ Is supplied to the surface of the wafer W to form a silicon oxide film on the surface of the wafer W, and the surface of the wafer W is protected by the silicon oxide film, and then included in the APM. H ₂ O ₂ And gradually reduce NH ₄ OH is gradually increased, and H ₂ O ₂ Than NH ₄ By supplying the APM containing a large amount of OH to the surface of the wafer W, unnecessary substances adhering to the surface of the wafer W are lifted off. Therefore, unnecessary substances adhering to the surface of the wafer W can be satisfactorily removed without damaging the surface of the wafer W. Since there is no possibility of damaging the surface of the wafer W, it is possible to prevent the occurrence of contact failure between the layers on the surface of the wafer W, and to prevent the electrical characteristics of the wafer W from deteriorating.
[0045]
FIG. 4 is a diagram showing a simplified configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus is a batch type substrate processing apparatus for processing a plurality of wafers W at a time, and includes a processing bath 100 for immersing a plurality of wafers W in a mixed solution at a time.
A mixture of a chemical and pure water (DIW or HDIW) is supplied to the treatment tank 100 from a mixture supply channel 110. In the mixing valve 120, the mixed liquid flowing through the mixed liquid supply passage 110 is introduced from a pure water introduction passage 130 with a chemical introduced through a predetermined one of the chemical introduction valves 121, 122, 123, and 124. It is created by mixing with pure water.
[0046]
Pure water is selectively supplied to the pure water introduction path 130 via a DIW supply source valve 131 or an HDIW supply source valve 132. A regulator 133 for adjusting the flow pressure of the pure water supplied to the pure water introduction path 130, and a pure water introduction path 5 A pure water flow meter 134 for detecting the flow rate of pure water flowing through the water and a pure water introduction valve 135 for opening and closing the pure water introduction path 5 are provided.
[0047]
The tip of a chemical solution introducing path 140 extending from a chemical solution tank 141 storing a chemical solution is connected to the chemical solution introducing valve 121 of the mixing valve 120. A nitrogen gas supply path 150 is connected to the chemical liquid tank 141, and a nitrogen gas (N ₂ ) Is supplied. In the nitrogen gas supply path 150, a nitrogen gas supply source valve 151 for opening and closing the nitrogen gas supply path 150 and a foreign substance in the nitrogen gas flowing through the nitrogen gas supply path 150 are arranged in order from the upstream side with respect to the flow direction of the nitrogen gas. A filter 152 for removal and a regulator 153 for adjusting the flow pressure of the nitrogen gas supplied to the chemical solution tank 141 are provided. The regulator 153 is a mechanical regulator whose opening changes in accordance with the pressure of the air (AIR) supplied from the air supply pipe 154. The pressure of the air supplied from the air supply pipe 154 is Is controlled by an electric regulator 155 interposed in the controller.
[0048]
The air supply valve 156 provided in the air supply pipe 154 is opened, and the nitrogen gas supply source valve 151 provided in the nitrogen gas supply path 150 is opened. In this state, by controlling the electric regulator 155 to adjust the pressure of the air supplied from the air supply pipe 154 to the regulator 153, the opening of the regulator 153 can be adjusted. The pressure of the nitrogen gas supplied to the chemical liquid tank 141 through the gas reservoir 141 can be adjusted. By adjusting the pressure of the nitrogen gas supplied to the chemical solution tank 141 in this manner, the pressure in the chemical solution tank 141 can be adjusted, and as a result, the flow rate of the chemical solution sent from the chemical solution tank 141 to the chemical solution introduction path 140 can be adjusted. can do.
[0049]
The chemical solution introduction path 140 includes, in order from the chemical solution tank 141 side, a filter 142 for removing foreign substances in the chemical solution flowing through the chemical solution introduction path 140, a chemical solution flow meter 143 for detecting the flow rate of the chemical solution flowing through the chemical solution introduction path 140, and In addition, a flow control valve 144 for limiting the flow rate of the chemical solution flowing through the chemical solution introduction path 140 to a certain value or less is provided. The flow control valve 144 is of a manual type, and its opening is adjusted when the substrate processing apparatus is installed or the like, and the opening is not adjusted while the processing on the wafer W is being performed.
[0050]
The configuration for introducing the chemical solution to the mixing valve 120 via the chemical solution introduction valves 122, 123, and 124 is the same as the configuration for introducing the chemical solution to the mixing valve 120 via the chemical solution introduction valve 121. That is, the chemical solution introduction path 140 is also connected to the chemical solution introduction valves 122, 123, and 124, and the chemical solution introduced into the mixing valve 120 via the chemical solution introduction valves 122, 123, and 124 is connected to each of the chemical solution introduction paths 140. It is supplied from a designated syringe. These components are not described in detail, and are not shown in the drawings to avoid complicating the drawings.
[0051]
The detection result by the chemical solution flow meter 143 is provided to the control device 160 constituted by a microcomputer, for example. The control device 160 adjusts the flow rate of the chemical solution sent from the chemical solution tank 141 to the chemical solution introduction path 140 by controlling the electric regulator 155 based on the detection result of the chemical solution flow meter 143.
For example, the mixed solution used for processing the wafer W is APM, and NH 3 is supplied to the mixing valve 120 via the chemical solution introducing valve 121. ₄ OH is introduced, and H is introduced through the chemical solution introduction valve 122. ₂ O ₂ The control performed by the control device 160 will be described with reference to an example in which is introduced. In this description, the chemical solution introduction path 140 connected to the chemical solution introduction valve 121 is referred to as “NH ₄ OH introduction path 140 " ₄ The name of each part provided in connection with the OH introduction path 140 is "NH ₄ OH ". Further, the chemical solution introduction path 140 connected to the chemical solution introduction valve 122 is set to “H”. ₂ O ₂ "Introduction path 140" ₂ O ₂ The name of each part provided in connection with the introduction path 140 is "H ₂ O ₂ "For".
[0052]
Before the wafer W is immersed in the processing bath 100, the H flowing into the mixing valve 120 ₂ O ₂ , NH ₄ The flow ratio of OH and pure water is NH ₄ OH: H ₂ O ₂ : Pure water = 1: 2: 200, NH ₄ OH electric regulator 155 and H ₂ O ₂ The electric regulator 155 is controlled. Then, the mixing valve 120 ₂ O ₂ , NH ₄ APM produced by mixing OH and pure water is supplied to the processing tank 100, so that the mixing ratio NH is added to the processing tank 100. ₄ OH: H ₂ O ₂ : Pure water = 1: 2: 200 APM is stored.
[0053]
When the wafer W is immersed in the processing tank 100, NH ₄ OH electric regulator 155 and H ₂ O ₂ Is controlled by the electric regulator 155 for NH. ₄ NH flowing through OH introduction path 140 ₄ The flow rate of OH is gradually increased while the flow rate of H ₂ O ₂ H flowing through the introduction path 140 ₂ O ₂ Is gradually reduced. The flow rate of the pure water flowing through the pure water introduction path 130 is maintained at the same flow rate as before the wafer W is immersed in the processing bath 100. Thereby, H contained in the APM supplied to the processing tank 100 is removed. ₂ O ₂ Gradually decreases and NH ₄ OH gradually increases, and accordingly, H in the APM stored in the processing tank 100 is increased. ₂ O ₂ , NH ₄ The mixing ratio of OH and pure water changes. The wafer W is immersed in the APM in the processing bath 100 for a predetermined time (for example, 10 minutes). During this time, the mixing ratio of the APM in the processing bath 100 is NH ₄ OH: H ₂ O ₂ : Pure water = 1: 2: 200 to NH ₄ OH: H ₂ O ₂ : Pure water = 2: 1: 200. Therefore, during the first half of the period during which the wafer W is immersed in the APM, NH ₄ H contained more than OH ₂ O ₂ , A silicon oxide film grows on the surface of the wafer W, and during the latter half of the period when the wafer W is immersed in the APM, H ₂ O ₂ NH contained more than ₄ Unnecessary substances adhering to the surface of the wafer W are removed from the surface of the wafer W together with the silicon oxide film by the action of the OH.
[0054]
Therefore, even with this batch type substrate processing apparatus, unnecessary substances adhering to the surface of the wafer W can be satisfactorily removed without damaging the surface of the wafer W. Since there is no fear of giving, it is possible to prevent the occurrence of a contact failure between the layers on the surface of the wafer W, and to prevent the electrical characteristics of the wafer W from deteriorating.
Also, NH ₄ OH, H ₂ O ₂ And pure water is NH ₄ OH: H ₂ O ₂ : Pure water = 1: 2: 200, a processing tank storing APM mixed at a mixing ratio, and separate from this processing tank, NH ₄ OH, H ₂ O ₂ And pure water is NH ₄ OH: H ₂ O ₂ : Pure water = a processing tank storing APM mixed at a mixing ratio of 2: 1: 200, the wafer W is immersed in one of the processing tanks, and a silicon oxide film is formed on the surface of the wafer W. After the formation, the wafer W can be immersed in the other processing bath to lift off unnecessary substances attached to the surface of the wafer W. However, since a plurality of processing tanks are required, the size of the substrate processing apparatus becomes large, and it takes time to transfer the wafer W between the processing tanks. On the other hand, in the configuration according to this embodiment, only one processing tank is required, so that the size of the substrate processing apparatus can be smaller than that in a configuration including a plurality of processing tanks, and it is necessary for processing the substrate. Time can be shortened.
[0055]
Although the two embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in other forms. For example, in each of the above embodiments, the case where the wafer W is processed using a mixed liquid obtained by mixing a plurality of different processing liquids with each other has been described as an example. As long as a plurality of different treatment liquids are mixed, not only a mixture of a plurality of different treatment liquids but also a mixture of a plurality of the same treatment liquids having different temperatures may be used. Alternatively, a mixture of a plurality of treatment liquids of the same type having different concentrations may be used. When a mixture of a plurality of the same type of chemical solutions having different temperatures or concentrations and pure water is used for processing the wafer W, for example, the processing solutions having different temperatures or concentrations are stored in different chemical solution tanks 61 and 141, respectively. It is good.
[0056]
As described above, when a mixture of a plurality of processing liquids of the same type having different temperatures and concentrations is used, the processing speed and intensity on the surface of the wafer W can be changed. As a specific application example, for example, there is a case where a silicon oxide film on the surface of a silicon wafer is removed by etching using a mixed solution of hydrofluoric acid and pure water as an etching solution. First, a high concentration of hydrofluoric acid is supplied to the substrate to rapidly etch away the silicon oxide film on the surface of the substrate, and then, immediately before the silicon oxide film is completely removed, the mixing ratio of the mixed solution is changed. Thus, a low concentration of hydrofluoric acid is supplied to the surface of the substrate to lower the etching rate for the silicon oxide film on the surface of the wafer W. By doing so, only the silicon oxide film on the surface of the wafer W can be precisely removed without substantially reducing the etching time. Alternatively, by changing the temperature of the etchant such as hydrofluoric acid between a high temperature and a low temperature, the etching rate on the surface of the wafer W can be controlled, and similarly, the amount of etching on the film on the surface of the wafer W can be precisely controlled.
[0057]
Further, in each of the above embodiments, the configuration is such that the mixing ratio is gradually changed during the supply of the mixed liquid. However, for example, after the substrate is processed at a constant mixing ratio for a predetermined time, the mixing ratio may be rapidly changed. Good. Further, in each of the above embodiments, the mixing ratio is continuously changed. However, the present invention is not limited to this, and the mixing ratio may be changed discontinuously, continuously, or intermittently.
In each of the above embodiments, the wafer W is taken as an example of a substrate to be processed. However, the present invention is not limited to the wafer W, but a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a plasma display panel, and a glass substrate for a photomask. Other types of substrates, such as magnetic / optical disk substrates, may be processed.
[0058]
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a simplified configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the substrate processing apparatus.
FIG. 3 is a view for explaining processing of a substrate (wafer) in the substrate processing apparatus.
FIG. 4 is a simplified diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Spin chuck
2 nozzles
4 Mixing valve
7 Control device
57 Pure Water Syringe
66 Chemical syringe
100 processing tank
110 Mixed liquid supply path
120 mixing valve
160 control device
C chamber
W Silicon semiconductor wafer

Claims

A mixed liquid supply step of supplying a mixed liquid of a plurality of processing liquids having different properties to a substrate to be processed in one processing tank;
A mixing ratio changing step of changing a mixing ratio of a plurality of processing liquids in the mixed liquid during the execution of the mixed liquid supplying step.

2. The substrate processing method according to claim 1, further comprising a substrate rotating step performed in parallel with the mixed liquid supply step, wherein the substrate rotating means rotates the substrate to be processed while holding the substrate.

3. The substrate processing method according to claim 1, wherein the plurality of processing liquids are different types of processing liquids.

3. The substrate processing method according to claim 1, wherein the plurality of processing liquids are the same type of processing liquid having different temperatures.

The substrate processing method according to claim 1, wherein the plurality of processing liquids are processing liquids of the same type having different concentrations from each other.

The substrate processing method further includes a mixed solution creating step of creating a mixed solution by mixing the plurality of processing solutions with a mixing valve,
The mixing ratio changing step is a step of changing a mixing ratio of the plurality of processing liquids in the mixed liquid created by the mixing valve by changing respective flow rates of the plurality of processing liquids flowing into the mixing valve. The substrate processing method according to any one of claims 1 to 5, wherein

The mixing ratio changing step includes, using a syringe, changing a flow rate of at least one processing liquid of the plurality of processing liquids supplied to the substrate, thereby changing the flow rate of the mixed liquid supplied to the substrate. 7. The substrate processing method according to claim 1, wherein the step is a step of changing a mixing ratio of a plurality of processing liquids.

A substrate processing apparatus that supplies a mixed solution of a plurality of processing liquids having different properties to a substrate and processes the substrate,
A processing tank for storing the substrate and supplying a mixed liquid to the stored substrate,
A mixing ratio changing unit that changes a mixing ratio of the plurality of processing liquids in the mixed liquid supplied to the substrate while the mixed liquid is being supplied to the substrate in the processing tank. Substrate processing equipment.