JP2021141241A - 基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】エッチングプロファイルの自由度を高める。【解決手段】基板処理方法は、基板を回転させる工程と、回転している基板の中央部に、中央ノズルを用いて第１の処理液を吐出する工程と、回転している基板の、中央部を平面視で囲む周縁部に、周縁ノズルを用いて第２の処理液を吐出する工程とを備え、周縁ノズルは、基板の主面に対して傾斜する方向から、基板の回転の順方向に沿って第２の処理液を吐出し、周縁ノズルは、平面視において基板の中心と中央ノズルとを結ぶ線から基板の回転の順方向に半周進んだ位置以降の基板の周縁部に、第２の処理液を吐出する。【選択図】図１
Description
本願明細書に開示される技術は、基板処理方法に関するものである。処理対象となる基板には、たとえば、半導体基板、液晶表示装置用基板、有機ＥＬ(ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)表示装置などのｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）用基板、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、セラミック基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
従来より、半導体基板（以下、単に「基板」と称する）の製造工程では、基板処理装置を用いて基板に対して様々な処理が行われている。当該処理には、当該基板の上面を除去するエッチング処理が含まれる。
上記のエッチング処理においては、様々なエッチングプロファイルの要請がある。たとえば、前工程でのエッチングの不均一を相殺するようなエッチングプロファイルが求められる場合もある。
そうすると、たとえば、基板の中央部と周縁部とでエッチングプロファイルが大きく異なるエッチング処理を行うことで、エッチングの不均一を相殺しつつ基板処理を行うことが考えられる。
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、基板処理におけるエッチングプロファイルの自由度を高めるための技術である。
本願明細書に開示される基板処理方法に関する技術の第１の態様は、基板保持部に保持されている基板を回転させる工程と、回転している前記基板の中央部に、中央ノズルを用いて第１の処理液を吐出する工程と、回転している前記基板の、前記中央部を平面視で囲む周縁部に、周縁ノズルを用いて第２の処理液を吐出する工程とを備え、前記周縁ノズルは、前記基板の主面に対して傾斜する方向から、前記基板の回転の順方向に沿って前記第２の処理液を吐出し、前記周縁ノズルは、平面視において前記基板の中心と前記中央ノズルとを結ぶ線から前記基板の回転の順方向に半周進んだ位置以降の前記基板の周縁部に、前記第２の処理液を吐出する。
本願明細書に開示される技術の第２の態様は、基板保持部に保持されている基板を回転させる工程と、回転している前記基板の中央部に、中央ノズルを用いて第１の処理液を吐出する工程と、回転している前記基板の周縁部に、周縁ノズルを用いて第２の処理液を吐出する工程と、前記第２の処理液の液膜の、前記基板の周縁部における径方向の幅である液膜幅を検知する工程と、検知された前記液膜幅に基づいて、回転している前記基板の回転数および前記周縁ノズルからの前記第２の処理液の吐出量を制御する工程とを備え、前記周縁ノズルは、前記基板の主面に対して傾斜する方向から、前記基板の回転の順方向に沿って前記第２の処理液を吐出する。
本願明細書に開示される技術の第３の態様は、第１または２の態様に関連し、前記周縁ノズルは、前記第１の処理液の液膜が前記基板の中央部に形成された後に、前記第２の処理液を吐出する。
本願明細書に開示される技術の第４の態様は、第１から３のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記第１の処理液と前記第２の処理液とが異なる種類の処理液である。
本願明細書に開示される技術の第５の態様は、第１から４のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記中央ノズルは、前記基板の前記径方向に揺動可能である。
本願明細書に開示される技術の第１から５の態様によれば、基板処理におけるエッチングプロファイルの自由度を高めることができる。
また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
また、以下に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
また、以下に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合を含むものとする。
また、以下に記載される説明において、等しい状態であることを示す表現、たとえば、「同一」、「等しい」、「均一」または「均質」などは、特に断らない限りは、厳密に等しい状態であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において差が生じている場合を含むものとする。
また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。
また、以下に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体または下面自体に加えて、対象となる構成要素の上面または下面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。
＜実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する基板処理装置および基板処理方法について説明する。
以下、本実施の形態に関する基板処理装置および基板処理方法について説明する。
＜基板処理装置の構成について＞
図１は、本実施の形態１に関する基板処理装置１の構成の例を概略的に示す平面図である。図１に例が示されるように、基板処理装置１は、キャリア載置部３と、インデクサロボットＩＲと、センターロボットＣＲと、制御装置９（コントローラ）と、少なくとも１つの処理ユニット７（図１においては４つの処理ユニット）とを含む。複数の処理ユニット７は、基板Ｗ（ウエハ）を処理するためのものである。
図１は、本実施の形態１に関する基板処理装置１の構成の例を概略的に示す平面図である。図１に例が示されるように、基板処理装置１は、キャリア載置部３と、インデクサロボットＩＲと、センターロボットＣＲと、制御装置９（コントローラ）と、少なくとも１つの処理ユニット７（図１においては４つの処理ユニット）とを含む。複数の処理ユニット７は、基板Ｗ（ウエハ）を処理するためのものである。
基板処理装置１は、基板処理に用いることができる枚葉式の装置であり、例えば、ウェットエッチング装置である。基板処理装置１は、チャンバ８０を有している。チャンバ８０内の雰囲気を制御することによって、所望の雰囲気中での基板処理を行うことができる。制御装置９は、基板処理装置１に備えられた各部の動作を制御することができる。キャリアＣＡの各々は、基板Ｗを収容する収容器である。キャリア載置部３は、複数のキャリアＣＡを保持するための機構である。インデクサロボットＩＲは、キャリア載置部３と基板載置部ＰＳとの間で基板Ｗを搬送することができる。センターロボットＣＲは、基板載置部ＰＳおよび少なくとも１つの処理ユニット７のいずれかひとつから他のひとつへと基板Ｗを搬送することができる。以上の構成により、インデクサロボットＩＲ、基板載置部ＰＳおよびセンターロボットＣＲは、処理ユニット７の各々とキャリア載置部３との間で基板Ｗを搬送する搬送機構として機能する。
未処理の基板ＷはキャリアＣＡからインデクサロボットＩＲによって取り出され、基板載置部ＰＳを介してセンターロボットＣＲに受け渡される。センターロボットＣＲはこの未処理の基板Ｗを処理ユニット７に搬入する。処理ユニット７は、基板Ｗに対して処理を行う。処理済みの基板Ｗは、センターロボットＣＲによって処理ユニット７から取り出され、必要に応じて他の処理ユニット７を経由した後、基板載置部ＰＳを介してインデクサロボットＩＲに受け渡される。インデクサロボットＩＲは、処理済みの基板ＷをキャリアＣＡに搬入する。以上により、基板Ｗに対する処理が行われる。
＜制御装置について＞
図２は、基板処理装置１の制御装置９の構成の例を概念的に示す図である。制御装置９は、インデクサロボットＩＲと、センターロボットＣＲと、処理ユニット７とに対し通信可能に接続される。
図２は、基板処理装置１の制御装置９の構成の例を概念的に示す図である。制御装置９は、インデクサロボットＩＲと、センターロボットＣＲと、処理ユニット７とに対し通信可能に接続される。
制御装置９は、インデクサロボットＩＲ、センターロボットＣＲおよび処理ユニット７における各動作部の動作を制御する制御部９０を備える。また、制御装置９は、検知部９１を備えていてもよい。検知部９１は、後述の記憶媒体に記憶されている基板Ｗの処理レシピを参照して、処理ユニット７で行われる基板処理における設定値を検知する。また、検知部９１は、後述のカメラによって撮像される画像に基づいて画像解析を行うことによって、処理ユニット７で行われる基板処理における設定値を検知する。この場合、制御部９０は、検知部９１において検知された設定値を参照しつつ、処理ユニット７における各動作部の動作を制御することができる。
制御装置９は、各種処理を実行する中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、すなわち、ＣＰＵ）、演算処理の作業領域となるランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）、または、固定ディスクなどの記憶媒体などによって実現される。記憶媒体は、各種の情報をあらかじめ格納している。記憶媒体は、たとえば、インデクサロボットＩＲ、センターロボットＣＲおよび処理ユニット７の動作条件に関する情報を記憶する。処理ユニット７の動作条件に関する情報は、たとえば、基板Ｗを処理するための処理レシピ（処理プログラム）である。記憶媒体は、たとえば、それぞれの基板Ｗを識別するための情報を記憶する。
＜処理ユニットについて＞
図３は、本実施の形態に関する基板処理装置１における、処理ユニット７およびその関連する構成の例を概略的に示す側面図である。
図３は、本実施の形態に関する基板処理装置１における、処理ユニット７およびその関連する構成の例を概略的に示す側面図である。
基板処理装置１は、１枚の基板Ｗを略水平姿勢で保持しつつ、基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ｚ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック１０と、基板Ｗの主に中央部に処理液１２０を吐出する中央ノズル２０と、中央ノズル２０に処理液１２０を供給する処理液供給源２９と、処理液供給源２９から中央ノズル２０への処理液１２０の供給および供給停止を切り替えるバルブ２５と、中央ノズル２０が端部に取り付けられたノズルアーム２２と、基板Ｗの主に周縁部（すなわち、平面視において基板Ｗの中央部を囲んでいる、基板Ｗの中央部以外の部分）に処理液１５０を吐出する周縁ノズル５０と、周縁ノズル５０に処理液１５０を供給する処理液供給源５９と、処理液供給源５９から周縁ノズル５０への処理液１５０の供給および供給停止を切り替えるバルブ５５と、周縁ノズル５０が端部に取り付けられたノズルアーム５２と、基板Ｗの回転軸線Ｚ１まわりにスピンチャック１０を取り囲む筒状の処理カップ１２と、基板Ｗの主に周縁部を上方から撮像する、たとえば、ＣＭＯＳカメラまたはＣＣＤカメラなどであるカメラ７０とを備える。
ここで、図３においては、中央ノズル２０は基板Ｗの上面に直交する方向に処理液１２０を吐出するものとして示されているが、中央ノズル２０の吐出方向は、図３に示される場合に限られない。また、基板Ｗの周縁部とは、たとえば、基板Ｗの外周から１０ｍｍ程度の範囲をいうものとする。
また、処理液１２０または処理液１５０は、たとえば、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、純水（ＤＩＷ）、過酸化水素水、有機酸（たとえば、クエン酸、または、蓚酸など）、有機アルカリ（たとえば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）など）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液であってもよい。これらを混合した薬液の例としては、硫酸と過酸化水素水との混合溶液（ＳＰＭ）、アンモニアと過酸化水素水との混合液（ＳＣ１）、フッ化水素酸（ＨＦ）を純水で希釈した希フッ酸（ＤＨＦ）などが挙げられる。
また、処理液供給源２９から供給される処理液１２０と処理液供給源５９から供給される処理液１５０とは、同じ種類の処理液であってもよいし異なる種類の処理液であってもよい。
スピンチャック１０は、略水平姿勢の基板Ｗの下面に対向する円板状のスピンベース１０Ａと、スピンベース１０Ａの外周部から基板Ｗを挟持する複数のチャックピン１０Ｅと、スピンベース１０Ａの中央部から下方に延びる回転軸１０Ｃと、回転軸１０Ｃを回転させることによって、スピンベース１０Ａに保持されている基板Ｗを回転させるスピンモータ１０Ｄとを備える。複数のチャックピン１０Ｅは、円形の基板Ｗの円周上に沿って、均等な間隔をあけて配置される。なお、スピンチャック１０の代わりに、基板Ｗの下面を真空吸着する吸着式のチャックが用いられてもよい。
ノズルアーム２２は、アーム部２２Ａと、軸体２２Ｂと、アクチュエータ２２Ｃとを備える。アクチュエータ２２Ｃは、軸体２２Ｂの軸周りの角度を調整する。アーム部２２Ａの一方の端部は軸体２２Ｂに固定されており、アーム部２２Ａの他方の端部は軸体２２Ｂの軸から離れて配置される。また、アーム部２２Ａの他方の端部には、中央ノズル２０が取り付けられている。アクチュエータ２２Ｃによる軸体２２Ｂの角度調整によって、中央ノズル２０は、基板Ｗの径方向に揺動可能に構成される。なお、揺動による中央ノズル２０の移動方向は、基板Ｗの径方向の成分を有していればよく、基板Ｗの径方向に厳密に平行である必要はない。
ノズルアーム５２は、アーム部５２Ａと、基部５２Ｂとを備える。アーム部５２Ａの一方の端部は基部５２Ｂに固定されており、アーム部５２Ａの他方の端部には、周縁ノズル５０が取り付けられている。ノズルアーム５２の配置位置は、処理カップ１２の周方向において変更可能である。なお、図３においては、ノズルアーム５２は配置された位置において周縁ノズル５０を固定するものとして示されているが、ノズルアーム５２が、ノズルアーム２２と同様に、周縁ノズル５０を揺動可能に保持するものであってもよい。
また、上記の例では、処理ユニット７におけるノズルの数は２つとされているが、基板Ｗの中央部または周縁部に処理液を吐出するためのノズルがさらに備えられていてもよい。
図４は、周縁ノズル５０と基板Ｗとの位置関係の例を示す側面図である。図４に例が示されるように、周縁ノズル５０から吐出される処理液の吐出方向Ｘ１は、基板Ｗの上面に対して鋭角である角度θをなして傾斜している。
基板Ｗに対してこのような角度で処理液が吐出されることによって、たとえば、吐出方向Ｘ１が基板Ｗの上面と直交する方向である場合と比較して、吐出された処理液が基板Ｗの上面で跳ね返る量を軽減することができる。
図５は、中央ノズル２０および周縁ノズル５０の、基板Ｗの上面における位置関係の例を示す平面図である。図５に例が示されるように、中央ノズル２０は軸体２２Ｂ周りの経路Ｙ１に沿って揺動可能である。一方で、周縁ノズル５０は、基板Ｗの周方向における任意の位置に配置可能である。
ここで、周縁ノズル５０から吐出される処理液の吐出方向Ｘ１は、望ましくは、処理液が吐出される位置の基板Ｗの回転方向（すなわち、当該位置の基板Ｗの外周に接する方向）に平面視において平行である。吐出方向Ｘ１がそのような方向である場合には、基板Ｗの回転の順方向に沿って処理液が吐出されることとなるため、処理液の基板Ｗにおける跳ね返りを抑制することができる。また、吐出方向Ｘ１がそのような方向である場合には、吐出される処理液が基板Ｗの径方向に流れにくくなるため、処理液が、スピンベース１０Ａの外周部から基板Ｗを挟持するチャックピン１０Ｅに弾かれて飛散することが抑制される。
＜基板処理装置の動作について＞
次に、基板処理装置１の動作の例について、図６を参照しつつ説明する。なお、図６は、基板処理装置の動作のうちの、処理ユニットにおける動作を示すフローチャートである。
次に、基板処理装置１の動作の例について、図６を参照しつつ説明する。なお、図６は、基板処理装置の動作のうちの、処理ユニットにおける動作を示すフローチャートである。
インデクサロボットＩＲは、キャリア載置部３上のキャリアＣＡから基板載置部ＰＳに基板Ｗを搬送する。センターロボットＣＲは、基板載置部ＰＳから１つの処理ユニット７に基板Ｗを搬送する。処理ユニット７は、基板Ｗを処理する。センターロボットＣＲは、処理ユニット７から基板載置部ＰＳに基板Ｗを搬送する。インデクサロボットＩＲは、基板載置部ＰＳからキャリア載置部３上のキャリアＣＡに基板Ｗを搬送する。
処理ユニット７における基板処理としては、まず、基板Ｗの上面に薬液を供給して所定の薬液処理を行う（図６におけるステップＳＴ０１）。その後、基板Ｗの上面に純水（ＤＩＷ）などを供給してリンス処理を行う（図６におけるステップＳＴ０２）。さらに、基板Ｗを高速回転させることによって純水を振り切り、それによって基板Ｗを乾燥させる（図６におけるステップＳＴ０３）。
上記の基板処理のうち、薬液処理においては、スピンチャック１０に保持され、かつ、回転している基板Ｗの上面に、中央ノズル２０および周縁ノズル５０から所定の処理液が吐出される。中央ノズル２０および周縁ノズル５０から吐出される処理液の種類、吐出量、濃度、温度または吐出タイミングなどは、記憶媒体に記憶されている処理レシピに基づいて制御装置９における制御部９０によって制御される。
たとえば、中央ノズル２０と周縁ノズル５０とから同一種類の処理液（ＳＰＭなど）が同一または異なるタイミングで吐出される。この際、中央ノズル２０と周縁ノズル５０とから吐出される処理液の濃度または温度を異なるものとすることで、基板Ｗの中央部と周縁部とでエッチングレートを異なるものとすることができるため、たとえば、前工程（ドライエッチング工程など）までに基板Ｗの中央部と周縁部とでエッチングレートに不均一が生じていることが処理レシピから把握される場合であっても、本工程において当該不均一を相殺することができる。
また、たとえば、中央ノズル２０と周縁ノズル５０とから異なる種類の処理液（ＳＰＭと純水との組み合わせなど）が同一または異なるタイミングで吐出される。このようにすれば、基板Ｗの中央部と周縁部とでエッチングレートを大きく異なるものとすることができるため、たとえば、前工程（ドライエッチング工程など）までに基板Ｗの中央部と周縁部とでエッチングレートに不均一が生じていることが処理レシピから把握される場合であっても、本工程において当該不均一を相殺することができる。
なお、基板処理を行う際の中央ノズル２０は、基板Ｗの中央部の上方に固定されていてもよいし、アクチュエータ２２Ｃによる軸体２２Ｂの角度調整によって基板Ｗの径方向に揺動していてもよい。
また、周縁ノズル５０から処理液が吐出されるタイミングは、中央ノズル２０から吐出される処理液によって基板Ｗの上面の中央部に液膜が張られた後であることが望ましい。そのような状態であれば、周縁ノズル５０から吐出される処理液によって基板Ｗの上面の中央部が影響を受けにくくなるため、当該処理液の作用に起因する基板Ｗの中央部における不具合を抑制することができる。
＜周縁ノズルによる処理液の吐出位置について＞
次に、周縁ノズル５０による処理液の吐出位置について、以下説明する。上記のとおり周縁ノズル５０は、基板Ｗの周方向における任意の位置に配置可能であるが、中央ノズル２０から吐出された処理液が基板Ｗの上面を拡がる場合に、周縁ノズル５０は、中央ノズル２０から吐出された処理液によって形成される液膜が相対的に薄くなる箇所に周縁ノズル５０からの処理液が吐出されるように、配置されることが望ましい。
次に、周縁ノズル５０による処理液の吐出位置について、以下説明する。上記のとおり周縁ノズル５０は、基板Ｗの周方向における任意の位置に配置可能であるが、中央ノズル２０から吐出された処理液が基板Ｗの上面を拡がる場合に、周縁ノズル５０は、中央ノズル２０から吐出された処理液によって形成される液膜が相対的に薄くなる箇所に周縁ノズル５０からの処理液が吐出されるように、配置されることが望ましい。
図７は、中央ノズル２０および周縁ノズル５０の、基板Ｗの上面における位置関係の例を示す平面図である。
図７に示される位置に中央ノズル２０が配置される場合、中央ノズル２０から吐出される処理液は基板Ｗの回転方向Ｒ１の方向に拡がって液膜を形成する。この際、中央ノズル２０から吐出された処理液は、基板Ｗの回転による遠心力によって徐々に基板Ｗの周縁部に流され、基板Ｗの外周から流れ落ちるとともに基板Ｗの上面における液膜も薄くなる。
そうすると、周縁ノズル５０は、たとえば、中央ノズル２０と基板Ｗの中心位置ＣＰとを結ぶ直線Ｄ１の、中心位置ＣＰに対して中央ノズル２０とは反対側の基板Ｗの周縁部（すなわち、中央ノズル２０の位置から回転方向Ｒ１に半周進んだ位置の基板Ｗの周縁部）よりも回転方向Ｒ１に進む位置に処理液を吐出するように配置されることが望ましい。
図７においては、周縁ノズル５０は上記のような位置に配置されているため、周縁ノズル５０から吐出される処理液は、中央ノズル２０から吐出された処理液によって形成される液膜が相対的に薄くなる箇所に吐出されることとなる。この場合、周縁ノズル５０から吐出された処理液が中央ノズル２０から吐出された処理液の干渉を受けにくくなるため、周縁ノズル５０から吐出された処理液が基板Ｗの上面に到達し、基板Ｗの上面に作用しやすくなる。よって、周縁ノズル５０から吐出される処理液の処理作用が高まり、たとえば、基板Ｗの中央部と周縁部とで大きく異なるエッチングレートである基板処理を行う場合であっても、中央ノズル２０から吐出される処理液と周縁ノズル５０から吐出される処理液との干渉が抑制されるため、所望のエッチングレートを実現しやすくなる。
図８は、中央ノズル２０および周縁ノズル５０の、基板Ｗの上面における位置関係の例を示す平面図である。
図８に示される位置に中央ノズル２０が配置される場合にも、中央ノズル２０から吐出される処理液は基板Ｗの回転方向Ｒ１の方向に拡がって液膜を形成する。この際、中央ノズル２０から吐出された処理液は、基板Ｗの回転による遠心力によって徐々に基板Ｗの周縁部に流され、基板Ｗの外周から流れ落ちるとともに基板Ｗの上面における液膜も薄くなる。
そうすると、周縁ノズル５０は、たとえば、中央ノズル２０と基板Ｗの中心位置ＣＰとを結ぶ直線Ｄ２の、中心位置ＣＰに対して中央ノズル２０とは反対側の基板Ｗの周縁部（すなわち、中央ノズル２０の位置から回転方向Ｒ１に半周進んだ位置の基板Ｗの周縁部）よりも回転方向Ｒ１に進む位置に処理液を吐出するように配置されることが望ましい。
＜周縁ノズルによる処理液の液膜幅の制御について＞
図９は、周縁ノズル５０から吐出された処理液１５０の液膜幅Ｗ１の例を示す平面図である。なお、図９に例が示される処理液１５０の液膜幅Ｗ１は、基板Ｗ全体に対する液膜幅Ｗ１の比率を含めて単なる例示である。
図９は、周縁ノズル５０から吐出された処理液１５０の液膜幅Ｗ１の例を示す平面図である。なお、図９に例が示される処理液１５０の液膜幅Ｗ１は、基板Ｗ全体に対する液膜幅Ｗ１の比率を含めて単なる例示である。
図９に例が示されるように、周縁ノズル５０から吐出された処理液１５０は、基板Ｗの回転方向Ｒ１に拡がりながら、基板Ｗの径方向の内側および外側にも拡がる。ここで、周縁ノズル５０から吐出された処理液１５０が拡がって形成された液膜の、基板Ｗの径方向において幅を液膜幅Ｗ１とする。
液膜幅Ｗ１は、以下のいずれかの方法またはそれらの組み合わせによって制御することができる。なお、当該制御は、制御装置９によって行われる。
第１の方法としては、まず、カメラ７０（図３を参照）を用いて基板Ｗの上面に形成された上記の液膜を撮像する。そして、カメラ７０によって撮像された画像の画像データが、制御装置９における検知部９１（図２を参照）に入力される。そして、検知部９１は、当該画像データを画像解析することによって、上記の液膜幅Ｗ１を検知する。
次に、制御装置９における制御部９０が、検知部９１によって検知された液膜幅Ｗ１を参照しつつ、基板Ｗの回転数、および、周縁ノズル５０から吐出される処理液１５０の吐出量を調整する。
具体的には、液膜幅Ｗ１を狭くする場合には、制御部９０は、基板Ｗの回転数を上げて基板Ｗの遠心力を増大させる。一方で、液膜幅Ｗ１を広くする場合には、制御部９０は、基板Ｗの回転数を下げて基板Ｗの遠心力を減少させる。そして、基板Ｗの回転数を上げた場合には、処理液１５０の吐出量は必要に応じて下げる、一方で、基板Ｗの回転数を下げた場合には、処理液１５０の吐出量は必要に応じて上げる。さらに、処理液１５０の吐出量を下げた場合には、処理液１５０の濃度または温度を上げてもよい。同様に、処理液１５０の吐出量を上げた場合には、処理液１５０の濃度または温度を下げてもよい。
第２の方法としては、まず、制御装置９における検知部９１が、基板Ｗを処理するための処理レシピを制御装置９の記憶媒体などから参照する。そして、本工程に対応する処理レシピのエッチングプロファイルなどから、処理液１５０によって形成されるべき液膜幅Ｗ１を検知する。
次に、制御装置９における制御部９０が、検知部９１によって検知された液膜幅Ｗ１および後述の対応テーブルを参照しつつ、基板Ｗの回転数、および、周縁ノズル５０から吐出される処理液１５０の吐出量を調整する。
ここで、上記の対応テーブルは、処理液１５０によって形成される液膜幅Ｗ１と、基板Ｗの回転数および処理液１５０の吐出量との関係を示すテーブルであり、実験などによってあらかじめ作成される。
周縁ノズル５０から吐出される処理液１５０の液膜幅Ｗ１を制御することによって、処理液１５０によってエッチングレートが定められる範囲を高い精度で特定することができるため、所望のエッチングプロファイルを実現することができる。
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
以上に記載された実施の形態によれば、基板処理方法は、基板保持部に保持されている基板Ｗを回転させる工程と、回転している基板Ｗの中央部に、中央ノズル２０を用いて第１の処理液を吐出する工程と、回転している基板Ｗの周縁部に、周縁ノズル５０を用いて第２の処理液を吐出する工程とを備える。ここで、基板保持部は、たとえば、スピンチャック１０などに対応するものである。また、第１の処理液は、たとえば、処理液１２０などに対応するものである。また、第２の処理液は、たとえば、処理液１５０などに対応するものである。ここで、周縁ノズル５０は、基板Ｗの主面に対して角度θだけ傾斜する方向から、基板Ｗの回転の順方向に沿って処理液１５０を吐出する。また、周縁ノズル５０は、平面視において基板Ｗの中心位置ＣＰと中央ノズル２０とを結ぶ直線Ｄ１から基板Ｗの回転の順方向に半周進んだ位置以降の基板Ｗの周縁部に、処理液１５０を吐出する。
このような構成によれば、エッチングプロファイルの自由度を高めることができる。具体的には、周縁ノズル５０から吐出される処理液１５０が、中央ノズル２０から吐出された処理液１２０によって形成される液膜が相対的に薄くなる箇所に吐出される。よって、処理液１５０が処理液１２０の干渉を受けにくくなるため、処理液１５０が基板Ｗの上面に到達し、基板Ｗの上面に作用しやすくなる。よって、処理液１５０の処理作用が高まり、たとえば、基板Ｗの中央部と周縁部とで大きく異なるエッチングレートなどの所望のエッチングレートを実現しやすくなる。その結果、たとえば、ドライエッチングのエッチングレートを均一化させるためのフォーカスリングが当該ドライエッチングによって形状が変化してしまい、基板Ｗの周縁部のエッチングガス濃度が不均一となるようなエッチング工程が前工程である場合にも、基板の中央部と周縁部とでエッチングプロファイルが大きく異なるエッチング処理を行うことで、エッチングの不均一を相殺しつつ基板処理を行うことができる。
なお、特段の制限がない場合には、それぞれの処理が行われる順序は変更することができる。
また、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗを回転させる工程と、回転している基板Ｗの中央部に、中央ノズル２０を用いて処理液１２０を吐出する工程と、回転している基板Ｗの周縁部に、周縁ノズル５０を用いて処理液１５０を吐出する工程と、処理液１５０の液膜の、基板Ｗの周縁部における径方向の幅である液膜幅Ｗ１を検知する工程と、検知された液膜幅Ｗ１に基づいて、回転している基板Ｗの回転数および周縁ノズル５０からの処理液１５０の吐出量を制御する工程とを備える。ここで、周縁ノズル５０は、基板Ｗの主面に対して角度θだけ傾斜する方向から、基板Ｗの回転の順方向に沿って処理液１５０を吐出する。
このような構成によれば、エッチングプロファイルの自由度を高めることができる。具体的には、周縁ノズル５０から吐出される処理液１５０の液膜幅Ｗ１を制御することによって、処理液１５０によってエッチングレートが定められる範囲を高い精度で特定することができるため、所望のエッチングプロファイルを実現することができる。
なお、特段の制限がない場合には、それぞれの処理が行われる順序は変更することができる。
また、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、周縁ノズル５０は、処理液１２０の液膜が基板Ｗの中央部に形成された後に、処理液１５０を吐出する。このような構成によれば、周縁ノズル５０から吐出される処理液１５０によって基板Ｗの上面の中央部が影響を受けにくくなるため、処理液１５０の作用に起因する基板Ｗの中央部における不具合を抑制することができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、処理液１２０と処理液１５０とが異なる種類の処理液である。このような構成によれば、基板Ｗの中央部と周縁部とでエッチングレートを大きく異なるものとすることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、中央ノズル２０は、基板Ｗの径方向に揺動可能である。このような構成によれば、中央ノズル２０から吐出される処理液１２０をすばやく均一に拡散させることができる。
＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、処理レシピから予想されるエッチングレートの不均一を相殺するように、中央ノズル２０および周縁ノズル５０の処理液の吐出量、濃度または温度などが制御されたが、中央ノズル２０および周縁ノズル５０を用いる基板処理を行う前に、基板Ｗの上面に形成されている膜の厚さまたは溝の深さなどを光学式センサーなどを用いて実測し、当該実測値を参照することによって、中央ノズル２０および周縁ノズル５０の処理液の吐出量、濃度または温度などを制御してもよい。
以上に記載された実施の形態では、処理レシピから予想されるエッチングレートの不均一を相殺するように、中央ノズル２０および周縁ノズル５０の処理液の吐出量、濃度または温度などが制御されたが、中央ノズル２０および周縁ノズル５０を用いる基板処理を行う前に、基板Ｗの上面に形成されている膜の厚さまたは溝の深さなどを光学式センサーなどを用いて実測し、当該実測値を参照することによって、中央ノズル２０および周縁ノズル５０の処理液の吐出量、濃度または温度などを制御してもよい。
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
１ 基板処理装置
３ キャリア載置部
７ 処理ユニット
９ 制御装置
１０ スピンチャック
１０Ａ スピンベース
１０Ｃ 回転軸
１０Ｄ スピンモータ
１０Ｅ チャックピン
１２ 処理カップ
２０ 中央ノズル
２２，５２ ノズルアーム
２２Ａ，５２Ａ アーム部
２２Ｂ 軸体
２２Ｃ アクチュエータ
２５，５５ バルブ
２９，５９ 処理液供給源
５０ 周縁ノズル
５２Ｂ 基部
７０ カメラ
８０ チャンバ
９０ 制御部
９１ 検知部
１２０，１５０ 処理液
３ キャリア載置部
７ 処理ユニット
９ 制御装置
１０ スピンチャック
１０Ａ スピンベース
１０Ｃ 回転軸
１０Ｄ スピンモータ
１０Ｅ チャックピン
１２ 処理カップ
２０ 中央ノズル
２２，５２ ノズルアーム
２２Ａ，５２Ａ アーム部
２２Ｂ 軸体
２２Ｃ アクチュエータ
２５，５５ バルブ
２９，５９ 処理液供給源
５０ 周縁ノズル
５２Ｂ 基部
７０ カメラ
８０ チャンバ
９０ 制御部
９１ 検知部
１２０，１５０ 処理液
Claims (5)
- 基板保持部に保持されている基板を回転させる工程と、
回転している前記基板の中央部に、中央ノズルを用いて第１の処理液を吐出する工程と、
回転している前記基板の、前記中央部を平面視で囲む周縁部に、周縁ノズルを用いて第２の処理液を吐出する工程とを備え、
前記周縁ノズルは、前記基板の主面に対して傾斜する方向から、前記基板の回転の順方向に沿って前記第２の処理液を吐出し、
前記周縁ノズルは、平面視において前記基板の中心と前記中央ノズルとを結ぶ線から前記基板の回転の順方向に半周進んだ位置以降の前記基板の周縁部に、前記第２の処理液を吐出する、
基板処理方法。 - 基板保持部に保持されている基板を回転させる工程と、
回転している前記基板の中央部に、中央ノズルを用いて第１の処理液を吐出する工程と、
回転している前記基板の周縁部に、周縁ノズルを用いて第２の処理液を吐出する工程と、
前記第２の処理液の液膜の、前記基板の周縁部における径方向の幅である液膜幅を検知する工程と、
検知された前記液膜幅に基づいて、回転している前記基板の回転数および前記周縁ノズルからの前記第２の処理液の吐出量を制御する工程とを備え、
前記周縁ノズルは、前記基板の主面に対して傾斜する方向から、前記基板の回転の順方向に沿って前記第２の処理液を吐出する、
基板処理方法。 - 請求項１または２に記載の基板処理方法であり、
前記周縁ノズルは、前記第１の処理液の液膜が前記基板の中央部に形成された後に、前記第２の処理液を吐出する、
基板処理方法。 - 請求項１から３のうちのいずれか１つに記載の基板処理方法であり、
前記第１の処理液と前記第２の処理液とが異なる種類の処理液である、
基板処理方法。 - 請求項１から４のうちのいずれか１つに記載の基板処理方法であり、
前記中央ノズルは、前記基板の前記径方向に揺動可能である、
基板処理方法。
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