JP4963994B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents

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Description

この発明は、基板の表面から不要になったレジストを除去するために用いられる基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、FED(Field Emission Display)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等が含まれる。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method used for removing unnecessary resist from the surface of a substrate. Examples of substrates to be processed include semiconductor wafers, liquid crystal display substrates, glass substrates for plasma displays, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, A photomask substrate or the like is included.
半導体装置の製造工程には、たとえば、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)の表面にリン、砒素、硼素などの不純物(イオン)を局所的に注入する工程が含まれる。この工程では、不所望な部分に対するイオン注入を防止するため、ウエハの表面に感光性樹脂からなるレジストがパターン形成されて、イオン注入を所望しない部分がレジストによってマスクされる。ウエハの表面上にパターン形成されたレジストは、イオン注入の後は不要になるから、イオン注入後には、そのウエハの表面上の不要となったレジストを除去するためのレジスト除去処理が行われる。   The manufacturing process of a semiconductor device includes, for example, a step of locally implanting impurities (ions) such as phosphorus, arsenic, and boron into the surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”). In this step, in order to prevent ion implantation into an undesired portion, a resist made of a photosensitive resin is patterned on the surface of the wafer, and a portion where ion implantation is not desired is masked by the resist. Since the resist patterned on the surface of the wafer becomes unnecessary after the ion implantation, a resist removal process for removing the unnecessary resist on the surface of the wafer is performed after the ion implantation.
この処理の方式としては、複数枚のウエハを一括して処理するバッチ式と、ウエハを1枚ずつ処理する枚葉式とがある。従来は、バッチ式が主流であったが、バッチ式は複数枚のウエハを収容することのできる大きな処理槽を必要とするため、最近では、処理対象のウエハが大型化してきていることもあって、そのような大きな処理槽を必要としない枚葉式が注目されている。   As a method of this processing, there are a batch type in which a plurality of wafers are processed at once and a single wafer type in which wafers are processed one by one. Conventionally, the batch type has been the mainstream, but since the batch type requires a large processing tank capable of accommodating a plurality of wafers, recently, wafers to be processed have become larger. Thus, a single-wafer type that does not require such a large treatment tank has attracted attention.
レジスト除去処理を実施するための枚葉式の基板処理装置は、たとえば、ウエハをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャックを備えている。このスピンチャックの代表的なものとして、樹脂製のチャックピンを基板の端面に当接させて、ウエハを挟持する端面挟持型のスピンチャックを挙げることができる。
一方、レジスト除去処理では、スピンチャックに保持されて回転されるウエハの表面に、SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture:硫酸と過酸化水素水の混合液)が供給される。ウエハの表面に供給されたSPMは、ウエハの遠心力を受けて表面の全域に行き渡る。SPMに含まれるペルオキソ硫酸(H2SO5)の強酸化力によって、ウエハの表面からレジストが剥離して除去される。SPMの供給の終了後は、回転中のウエハの表面に対して、リンス液が供給されて、ウエハの表面に付着したSPMが洗い流される。その後、ウエハの表面のリンス液の液滴が振り切られる回転速度でウエハを回転させるスピンドライが行われる。
A single-wafer type substrate processing apparatus for performing resist removal processing includes, for example, a spin chuck for rotating a wafer while holding the wafer substantially horizontal. A typical example of this spin chuck is an end surface holding type spin chuck in which a chuck pin made of resin is brought into contact with an end surface of a substrate to hold a wafer.
On the other hand, in the resist removal process, SPM (sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture) is supplied to the surface of the wafer held and rotated by the spin chuck. The SPM supplied to the surface of the wafer spreads over the entire surface under the centrifugal force of the wafer. The strong oxidizing power of the peroxomonosulfuric acid (H 2 SO 5) contained in the SPM, the resist from the surface of the wafer is removed by peeling. After the supply of the SPM is completed, the rinse liquid is supplied to the surface of the rotating wafer, and the SPM adhering to the surface of the wafer is washed away. Thereafter, spin drying is performed in which the wafer is rotated at a rotation speed at which the rinse liquid droplets on the surface of the wafer are spun off.
SPMのレジスト剥離能力を十分に発揮させるためには、ウエハの表面に供給されるSPMが高温(約170℃以上)であることが望ましい。
しかしながら、高温のSPMがウエハの表面に供給されると、その高温のために、ウエハを強固に挟持するチャックピンに変形を生じるおそれがある。チャックピンが変形すると、基板を安定して保持することができないため、スピンドライなど、ウエハを比較的高速で回転させて処理する回転処理を実行することはできない。
In order to sufficiently exhibit the resist stripping ability of SPM, it is desirable that the SPM supplied to the surface of the wafer is at a high temperature (about 170 ° C. or higher).
However, if the high temperature SPM is supplied to the surface of the wafer, the high temperature may cause deformation of the chuck pins that firmly hold the wafer. When the chuck pins are deformed, the substrate cannot be stably held, so that it is not possible to execute a rotation process such as spin drying that rotates the wafer at a relatively high speed.
そこで、この発明の目的は、基板に対して高温処理および回転処理を実施することができる、基板処理装置および基板処理方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of performing high temperature processing and rotation processing on a substrate.
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、常温よりも高温の流体を用いて基板(W)を処理する高温処理および前記高温処理時よりも低温環境下で基板を回転させて処理する回転処理を実施するための基板処理装置であって、前記高温処理時に、基板の下面に当接し当該下面を支持して、基板を保持する高温処理用基板保持手段(2)と、前記高温処理用基板保持手段とは別の基板保持手段であって、前記回転処理時に、基板を保持しつつ回転させる回転処理用基板保持手段(3)とを含むことを特徴とする、基板処理装置である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that a substrate (W) is processed using a fluid having a temperature higher than room temperature, and the substrate is rotated in a lower temperature environment than during the high temperature processing. the substrate processing apparatus for performing a rotation process to process, during the high temperature treatment, and supports the abutting said lower surface to the lower surface of the substrate, a high temperature treatment substrate holding means for holding a substrate (2), wherein A substrate processing apparatus, comprising: a substrate holding unit different from the high temperature processing substrate holding unit, wherein the substrate holding unit (3) is configured to rotate while holding the substrate during the rotation process. It is.
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。
この構成によれば、高温処理時には、高温処理用基板保持手段に基板が保持される。高温処理用基板保持手段は、基板の下面を支持するので、基板の重量以上の力を受けない。そのため、高温処理が実行されても、高温処理用基板保持手段は、変形を生じず、基板を安定して保持し続けることができる。一方、回転処理時には、回転処理用基板保持手段に基板が保持される。回転処理は高温処理時よりも低温な環境下で実行されるので、回転処理用基板保持手段によって基板を強固に保持しても、回転処理用基板保持手段の変形を生じない。したがって、回転処理用基板保持手段では、基板を強固に保持しつつ、その基板を比較的高速で回転させることができる。よって、基板に対して高温処理および回転処理を実施することができる。
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
According to this configuration, at the time of high temperature processing, the substrate is held by the high temperature processing substrate holding means. Since the high temperature processing substrate holding means supports the lower surface of the substrate, it does not receive a force exceeding the weight of the substrate. Therefore, even when the high temperature processing is executed, the high temperature processing substrate holding means does not cause deformation and can keep holding the substrate stably. On the other hand, during the rotation processing, the substrate is held by the rotation processing substrate holding means. Since the rotation process is performed in a lower temperature environment than during the high temperature process, even if the substrate is held firmly by the rotation process substrate holding unit, the rotation process substrate holding unit is not deformed. Accordingly, the rotation processing substrate holding means can rotate the substrate at a relatively high speed while firmly holding the substrate. Therefore, high-temperature processing and rotation processing can be performed on the substrate.
請求項2記載の発明は、前記回転処理用基板保持手段は、前記高温処理用基板保持手段の上方に対向して配置され、前記高温処理用基板保持手段から上方に離間した離間位置と、前記高温処理用基板保持手段との間で基板を受渡し可能な近接位置とに昇降可能に設けられていることを特徴とする、請求項1記載の基板処理装置である。
この構成によれば、回転処理用基板保持手段は、高温処理用基板保持手段から上方に離間した離間位置と、高温処理用基板保持手段との間で基板を受渡し可能な近接位置とに昇降可能に設けられている。これにより、高温処理時には、回転処理用基板保持手段を離間位置に配置して、回転処理用基板保持手段が処理動作の邪魔になったり回転処理用基板保持手段が高温の流体の影響を受けたりすることを防止することができる。また、回転処理用基板保持手段を近接位置に配置して、高温処理用基板保持手段と回転処理用基板保持手段との間で基板を受け渡すことができる。
According to a second aspect of the present invention, the rotation processing substrate holding means is disposed so as to face the upper side of the high temperature processing substrate holding means, and is spaced apart from the high temperature processing substrate holding means. 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is provided so as to be movable up and down to a proximity position where the substrate can be delivered to and from the high temperature processing substrate holding means.
According to this configuration, the rotation processing substrate holding means can be moved up and down to a separation position spaced upward from the high temperature processing substrate holding means and a close position where the substrate can be delivered between the high temperature processing substrate holding means. Is provided. As a result, during high temperature processing, the rotation processing substrate holding means is arranged at a separate position so that the rotation processing substrate holding means interferes with the processing operation, or the rotation processing substrate holding means is affected by a high temperature fluid. Can be prevented. Further, the rotation processing substrate holding means can be disposed in the proximity position so that the substrate can be transferred between the high temperature processing substrate holding means and the rotation processing substrate holding means.
請求項3記載の発明は、前記回転処理用基板保持手段は、基板の上面に対向する基板対向面(39)を有した板状のベース(40)と、前記ベースの基板対向面に配設され、基板の周縁と当接して当該基板を挟持するための複数の挟持部材(37)とを備えることを特徴とする、請求項2記載の基板処理装置である。
この構成によれば、回転処理用基板保持手段は、複数の挟持部材が基板を挟持することにより、基板を強固に保持することができる。したがって、回転処理用基板保持手段は、回転処理時に基板を比較的高速で回転させることができる。たとえば、基板の表面の液滴が振り切られる回転速度で基板を回転させるスピンドライを実行することもできる。
According to a third aspect of the present invention, the rotation processing substrate holding means is disposed on a plate-like base (40) having a substrate facing surface (39) facing the upper surface of the substrate, and the substrate facing surface of the base. The substrate processing apparatus according to claim 2, further comprising a plurality of clamping members (37) for contacting the peripheral edge of the substrate and clamping the substrate.
According to this configuration, the rotation processing substrate holding means can firmly hold the substrate by the plurality of holding members holding the substrate. Therefore, the rotation processing substrate holding means can rotate the substrate at a relatively high speed during the rotation processing. For example, it is possible to execute spin drying in which the substrate is rotated at a rotation speed at which droplets on the surface of the substrate are shaken off.
請求項4記載の発明は、前記高温処理は、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いて、基板の上面からレジストを除去する処理であることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成では、硫酸と過酸化水素水の混合液(以下、硫酸過酸化水素水)を用いて、基板の上面からレジストが除去される。硫酸過酸化水素水は、その液温が高くなるにつれてレジスト剥離能力が向上する。このため、高温(約170℃以上)の硫酸過酸化水素水を基板の上面に供給することにより、その上面に形成されているレジストを良好に除去することができる。
The invention according to claim 4 is characterized in that the high temperature treatment is a treatment for removing the resist from the upper surface of the substrate using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. A substrate processing apparatus according to claim 1.
In this configuration, the resist is removed from the upper surface of the substrate using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (hereinafter referred to as sulfuric acid hydrogen peroxide solution). The sulfuric acid hydrogen peroxide solution improves the resist stripping ability as the liquid temperature increases. For this reason, by supplying high-temperature (about 170 ° C. or higher) sulfuric acid hydrogen peroxide solution to the upper surface of the substrate, the resist formed on the upper surface can be satisfactorily removed.
請求項5記載の発明は、前記高温処理用基板保持手段によって保持される基板の上面に向けて、硫酸を吐出する硫酸ノズル(16)と、前記高温処理用基板保持手段によって保持される基板の上面に向けて、過酸化水素水を吐出する過水ノズル(17)と、をさらに含むことを特徴とする、請求項4記載の基板処理装置である。
この構成によれば、硫酸ノズルから吐出される硫酸と、過水ノズルから吐出された過酸化水素水とが基板の上面上において混合されて硫酸過酸化水素水が生成される。硫酸過酸化水素水は、液温が高くなるにつれてレジスト剥離能力が向上する。その反面、硫酸過酸化水素水は、液温が高くなるにつれて、硫酸過酸化水素水に含まれるペルオキソ硫酸の減衰による劣化の速度が速くなる。このため、たとえば、ノズルの上流側で硫酸と過酸化水素水とが混合されて硫酸過酸化水素水が生成され、ノズルから約200℃の高温の硫酸過酸化水素水が吐出される構成では、硫酸過酸化水素水が基板の表面上に達した時点で、硫酸過酸化水素水が十分なペルオキソ硫酸を含まない状態まで劣化しているおそれがある。この場合、基板の上面に形成されたレジストを良好に除去することができない。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sulfuric acid nozzle (16) for discharging sulfuric acid toward an upper surface of a substrate held by the high temperature processing substrate holding means, and a substrate held by the high temperature processing substrate holding means. The substrate processing apparatus according to claim 4, further comprising an overwater nozzle (17) for discharging hydrogen peroxide solution toward the upper surface.
According to this configuration, the sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle and the hydrogen peroxide solution discharged from the super-water nozzle are mixed on the upper surface of the substrate to generate the sulfuric acid hydrogen peroxide solution. The sulfuric acid hydrogen peroxide solution improves the resist stripping ability as the liquid temperature increases. On the other hand, sulfuric acid hydrogen peroxide solution, as the solution temperature increases, the rate of deterioration due to attenuation of peroxomonosulfuric acid contained in the sulfuric acid hydrogen peroxide solution is increased. For this reason, for example, in a configuration in which sulfuric acid and hydrogen peroxide solution are mixed on the upstream side of the nozzle to generate sulfuric acid hydrogen peroxide solution, and high temperature sulfuric acid hydrogen peroxide solution of about 200 ° C. is discharged from the nozzle. when the sulfuric acid hydrogen peroxide solution reaches on the surface of the substrate, which may have deteriorated to a state where sulfuric acid hydrogen peroxide solution does not contain enough peroxomonosulfuric acid. In this case, the resist formed on the upper surface of the substrate cannot be removed well.
これに対し、硫酸と過酸化水素水とを基板の上面上において混合して硫酸過酸化水素水を生成する構成では、その液温が高くても、硫酸過酸化水素水は、劣化する前に、基板の上面に形成されたレジストに作用する。その結果、その基板の上面に形成されているレジストを良好に除去することができる。
請求項6記載の発明は、前記過水ノズルから吐出される過酸化水素水の吐出方向は、前記硫酸ノズルから吐出される硫酸の吐出方向よりも、鉛直方向に対する傾斜角度が大きいことを特徴とする、請求項5記載の基板処理装置である。
On the other hand, in the configuration in which sulfuric acid and hydrogen peroxide solution are mixed on the upper surface of the substrate to generate sulfuric acid hydrogen peroxide solution, even if the liquid temperature is high, the sulfuric acid hydrogen peroxide solution is It acts on the resist formed on the upper surface of the substrate. As a result, the resist formed on the upper surface of the substrate can be removed satisfactorily.
The invention according to claim 6 is characterized in that the discharge direction of the hydrogen peroxide solution discharged from the super-water nozzle has a larger inclination angle with respect to the vertical direction than the discharge direction of sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle. The substrate processing apparatus according to claim 5.
この構成では、基板の上面において、過水ノズルから吐出される過酸化水素水を、硫酸ノズルから吐出される硫酸の下方に潜り込ませることができる。そのため、たとえば、過水ノズルからの過酸化水素水の吐出量が硫酸ノズルからの硫酸の吐出量よりも少ない場合に、少量の過酸化水素水を多量の硫酸と良好に接触させることができ、硫酸過酸化水素水を効率よく生成させることができる。   In this configuration, the hydrogen peroxide solution discharged from the overwater nozzle can be made to enter under the sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle on the upper surface of the substrate. Therefore, for example, when the discharge amount of hydrogen peroxide water from the overwater nozzle is smaller than the discharge amount of sulfuric acid from the sulfuric acid nozzle, a small amount of hydrogen peroxide solution can be brought into good contact with a large amount of sulfuric acid, Sulfuric acid and hydrogen peroxide water can be generated efficiently.
請求項7記載の発明は、前記硫酸ノズルからの硫酸の吐出および吐出停止を切り換えるための硫酸バルブ(24)と、前記過水ノズルからの過酸化水素水の吐出および吐出停止を切り換えるための過水バルブ(26)と、前記硫酸バルブおよび前記過水バルブを制御して、硫酸と過酸化水素水とを、交互に、繰り返し吐出させる制御手段(53)とを、さらに含むことを特徴とする、請求項5または6記載の基板処理装置である。   The invention according to claim 7 is a sulfuric acid valve (24) for switching discharge and discharge stop of sulfuric acid from the sulfuric acid nozzle, and an excessive flow for switching discharge and discharge stop of hydrogen peroxide water from the superwater nozzle. It further includes a water valve (26), and a control means (53) for controlling the sulfuric acid valve and the overwater valve to alternately and repeatedly discharge sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. A substrate processing apparatus according to claim 5 or 6.
この構成によれば、基板の上面に、過酸化水素水と硫酸とが、交互に繰り返し供給される。これにより、基板の上面に過酸化水素水の液膜が形成されている状態で、その液膜に硫酸が供給され、また、基板の上面に硫酸の液膜が形成されている状態で、その液膜に過酸化水素水が供給される。そのため、基板の上面において、過酸化水素水と硫酸とを確実に混合させることができる。その結果、硫酸過酸化水素水を効率よく生成させることができる。   According to this configuration, hydrogen peroxide solution and sulfuric acid are alternately and repeatedly supplied onto the upper surface of the substrate. As a result, sulfuric acid is supplied to the liquid film in a state in which a hydrogen peroxide solution is formed on the upper surface of the substrate, and in the state in which a sulfuric acid liquid film is formed on the upper surface of the substrate. Hydrogen peroxide water is supplied to the liquid film. Therefore, the hydrogen peroxide solution and sulfuric acid can be reliably mixed on the upper surface of the substrate. As a result, the sulfuric acid hydrogen peroxide solution can be generated efficiently.
請求項8記載の発明は、基板(W)下面に当接し当該下面を支持して、基板を保持する高温処理用基板保持手段(2)と、前記高温処理用基板保持手段とは別の基板保持手段であって、基板を保持しつつ回転させる回転処理用基板保持手段(3)とを備える基板処理装置において実行される基板処理方法であって、前記高温処理用基板保持手段によって保持される基に対して、常温よりも高温の流体を用いた高温処理を施す高温処理工程(S1)と、前記高温処理用基板保持手段と前記回転処理用基板保持手段との間で基板を受け渡す工程(S4)と、前記高温処理工程時よりも低温な環境下において、前記回転処理用基板保持手段によって基板を回転させて処理する回転処理を実行する回転処理工程(S5,S6,S7)とを含むことを特徴とする基板処理方法である。 The invention according to claim 8 is different from the high temperature processing substrate holding means, which is in contact with the lower surface of the substrate (W) and supports the lower surface, and holds the substrate. a substrate holding means, and rotation processing for the substrate holding means for rotating the substrate while holding the substrate (3), a substrate processing method performed in a substrate processing apparatus including a holding by the high temperature treatment for the substrate holding means to the base plate that is, the high temperature processing step of performing high temperature treatment using the hot fluid than normal temperature (S1), the substrate between the high-temperature processing substrate holding means and the rotation processing for the substrate holding means A delivering process (S4) and a rotating process process (S5, S6, S7) for executing a rotating process in which the substrate is rotated by the rotating process substrate holding means in an environment at a temperature lower than that during the high temperature process. ) And including A substrate processing method comprising.
この方法によれば、請求項1に関連した効果と同様の効果を奏することができる。
請求項9記載の発明は、前記高温処理工程は、基板の上面に向けて硫酸を吐出する硫酸吐出工程と、基板の上面に向けて過酸化水素水を吐出する過水吐出工程とを含み、前記硫酸吐出工程と前記過水吐出工程とは、交互に、繰り返し実行されることを特徴とする請求項8記載の基板処理方法である。
According to this method, the same effect as that of the first aspect can be obtained.
The invention according to claim 9 is characterized in that the high temperature treatment step includes a sulfuric acid discharge step of discharging sulfuric acid toward the upper surface of the substrate, and an overwater discharge step of discharging hydrogen peroxide solution toward the upper surface of the substrate, 9. The substrate processing method according to claim 8, wherein the sulfuric acid discharge step and the excessive water discharge step are alternately and repeatedly executed.
この方法によれば、請求項7に関連した効果と同様の効果を奏することができる。   According to this method, the same effect as that of the seventh aspect can be obtained.
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図解的に示す断面図である。この基板処理装置は、基板の一例であるウエハWの表面に不純物を注入するイオン注入処理後に、そのウエハWの表面から不要になったレジストを除去するための処理に用いられる枚葉式の装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus is a single wafer type apparatus used for processing for removing unnecessary resist from the surface of the wafer W after ion implantation processing for injecting impurities into the surface of the wafer W as an example of the substrate. It is.
処理室1内には、ウエハWを下方から保持するための基板下保持部2と、基板下保持部2の上方に配置されて、ウエハWを上方から保持するための基板上保持部3と、基板下保持部2に保持されたウエハWの表面に対して硫酸(H2SO4)と過酸化水素水(H22)とを混合して作成されるSPMを供給するためのSPM用ノズルユニット5と、ウエハWの表面に対して超音波振動が付与された硫酸を供給するための超音波硫酸ノズル6と、ウエハWの中央部に向けてDIW(脱イオン化された純水)を吐出するためのDIWノズル34とが収容されている。 In the processing chamber 1, a lower substrate holding unit 2 for holding the wafer W from below, and an upper substrate holding unit 3 arranged above the lower substrate holding unit 2 for holding the wafer W from above. SPM for supplying SPM prepared by mixing sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) with respect to the surface of the wafer W held by the lower substrate holding unit 2. Nozzle unit 5, ultrasonic sulfuric acid nozzle 6 for supplying sulfuric acid with ultrasonic vibration applied to the surface of wafer W, and DIW (deionized pure water) toward the center of wafer W And a DIW nozzle 34 for discharging the liquid.
基板下保持部2は、ウエハWの裏面(レジストが形成されている表面と反対側の面)を支持するためのプレート4を備えている。
図2は、プレート4の平面図である。プレート4は、たとえば、ウエハWよりも大径な円板状に形成され、ほぼ水平に配置されている。このプレート4の上面にウエハWを載置して、ウエハWをその表面が上方を向いて保持することができる。このプレート4の上面には、図2に示すように、リング状の当接部材7が、プレート4の周縁よりもやや内方位置に配設されている。当接部材7は、たとえば、樹脂製であり、その表面にフッ素樹脂加工が施されている。プレート4の上面にウエハWを載置すると、ウエハWの下面(裏面)が当接部材7の上部と当接し、この当接部材7の上部とウエハWの下面との間に生じる摩擦力によって、ウエハWは基板下保持部2に保持される。プレート4の上面の周縁には、ウエハWの周縁に沿う円弧状の複数(図2では、たとえば6つ)のガイド8が、ほぼ等角度間隔で配置されている。これらのガイド8によって、プレート4の上面に載置されたウエハWの水平方向の移動が規制される。
The lower substrate holding unit 2 includes a plate 4 for supporting the back surface of the wafer W (the surface opposite to the surface on which the resist is formed).
FIG. 2 is a plan view of the plate 4. For example, the plate 4 is formed in a disk shape larger in diameter than the wafer W, and is disposed substantially horizontally. The wafer W can be placed on the upper surface of the plate 4 and the wafer W can be held with the surface facing upward. On the upper surface of the plate 4, as shown in FIG. 2, a ring-shaped contact member 7 is disposed at a position slightly inward from the peripheral edge of the plate 4. The contact member 7 is made of, for example, resin, and the surface thereof is subjected to fluororesin processing. When the wafer W is placed on the upper surface of the plate 4, the lower surface (back surface) of the wafer W comes into contact with the upper portion of the contact member 7, and the frictional force generated between the upper portion of the contact member 7 and the lower surface of the wafer W is caused. The wafer W is held by the lower substrate holder 2. On the periphery of the upper surface of the plate 4, a plurality of arcuate (for example, six in FIG. 2) guides 8 along the periphery of the wafer W are arranged at substantially equal angular intervals. These guides 8 regulate the horizontal movement of the wafer W placed on the upper surface of the plate 4.
図1を参照して、プレート4の下面には、鉛直方向に延びる回転軸10が結合されている。この回転軸10には、モータなどを含むプレート回転駆動機構11から回転力が入力されるようになっている。ウエハWをプレート4の上面に保持した状態で、回転軸10にプレート回転駆動機構11から回転力を入力することにより、ウエハWをプレート4とともに、鉛直軸線周りに回転させることができる。   Referring to FIG. 1, a rotating shaft 10 extending in the vertical direction is coupled to the lower surface of plate 4. A rotational force is input to the rotary shaft 10 from a plate rotation drive mechanism 11 including a motor and the like. The wafer W can be rotated around the vertical axis together with the plate 4 by inputting a rotational force from the plate rotation drive mechanism 11 to the rotary shaft 10 while the wafer W is held on the upper surface of the plate 4.
このように、ウエハWの裏面と当接部材7の上部との間に生じる摩擦力によって、ウエハWがプレート4に保持される。このため、当接部材7は、ウエハWの重量よりも大きな力を受けない。したがって、たとえば約200℃の高温環境下でウエハWを保持しても、当接部材7に変形などの不具合が生じることがない。これにより、基板下保持部2は、高温環境下であっても、ウエハWを安定して保持することができる。   Thus, the wafer W is held on the plate 4 by the frictional force generated between the back surface of the wafer W and the upper portion of the contact member 7. For this reason, the contact member 7 does not receive a force larger than the weight of the wafer W. Therefore, even if the wafer W is held in a high temperature environment of about 200 ° C., for example, the contact member 7 does not have a problem such as deformation. Thereby, the lower substrate holder 2 can stably hold the wafer W even in a high temperature environment.
回転軸10は中空軸となっていて、回転軸10の内部には、下面供給管12が挿通されている。下面供給管12には、アンモニア過水下バルブ13およびDIW下バルブ14を介して、室温のSC1(アンモニア過酸化水素水)および室温のDIW(脱イオン化された純水)が、それぞれ供給されるようになっている。下面供給管12は、基板下保持部2に保持されたウエハWに近接する位置まで延びており、その先端には、ウエハWの下面(裏面)の中央部に向けてSC1およびDIWを選択的に吐出する下面ノズル15が形成されている。   The rotating shaft 10 is a hollow shaft, and a lower surface supply pipe 12 is inserted into the rotating shaft 10. Room temperature SC1 (ammonia hydrogen peroxide solution) and room temperature DIW (deionized pure water) are supplied to the lower surface supply pipe 12 via an ammonia overwater lower valve 13 and a DIW lower valve 14, respectively. It is like that. The lower surface supply pipe 12 extends to a position close to the wafer W held by the lower substrate holding unit 2, and SC1 and DIW are selectively directed toward the center of the lower surface (back surface) of the wafer W at the front end. A lower surface nozzle 15 for discharging the ink is formed.
基板上保持部3は、プレート4の上方で、プレート4と対向するスピンベース40を備えている。スピンベース40は、ウエハWよりも大径の円板状のものである。
スピンベース40は、プレート4の上面に対向する基板対向面39を下方に向けて配置されている。スピンベース40の基板対向面39の周縁部には、ウエハWの端面と当接して、ウエハWを挟持するための複数(たとえば、6つ)の挟持ピン37が、等角度間隔で配設されている。これらの挟持ピン37は、スピンベース40が後述する近接位置で、プレート4の周縁に設けられたガイド8と接触しないように、このガイド8と対向しない位置に設けられている。
The on-substrate holding unit 3 includes a spin base 40 facing the plate 4 above the plate 4. The spin base 40 has a disk shape larger in diameter than the wafer W.
The spin base 40 is disposed with the substrate facing surface 39 facing the upper surface of the plate 4 facing downward. A plurality of (for example, six) pinching pins 37 for holding the wafer W in contact with the end surface of the wafer W are arranged at equiangular intervals on the peripheral portion of the substrate facing surface 39 of the spin base 40. ing. These pinching pins 37 are provided at positions not facing the guide 8 so that the spin base 40 does not come into contact with the guide 8 provided at the peripheral edge of the plate 4 at a proximity position described later.
複数の挟持ピン37には、挟持ピン駆動機構38が結合されている。挟持ピン駆動機構38は、複数の挟持ピン37を、ウエハWの端面と当接してウエハWを挟持することができる挟持位置と、この挟持位置よりもウエハWの径方向外方の開放位置とに導くことができるようになっている。スピンベース40の基板対向面39がウエハWの上面に対向しつつ、複数の挟持ピン37によってウエハWが挟持されることにより、ウエハWが基板上保持部3に強固に保持される。このため、基板上保持部3は、ウエハWを保持しつつ、そのウエハを、最大2500rpmの回転速度で回転させることができる。   A plurality of clamping pins 37 are coupled to a clamping pin drive mechanism 38. The clamping pin drive mechanism 38 has a clamping position in which the plurality of clamping pins 37 can be brought into contact with the end surface of the wafer W to clamp the wafer W, and an opening position radially outward of the wafer W from the clamping position. Can be led to. The wafer W is held by the plurality of holding pins 37 while the substrate facing surface 39 of the spin base 40 is opposed to the upper surface of the wafer W, whereby the wafer W is firmly held by the on-substrate holding unit 3. For this reason, the substrate holding unit 3 can rotate the wafer W at a maximum rotation speed of 2500 rpm while holding the wafer W.
スピンベース40の上面には、プレート4に取り付けられた回転軸10と共通の軸線に沿うスピン軸41が固定されている。スピン軸41は、ほぼ水平に延びて設けられたスピンベース用アーム47の先端付近から垂下した状態に取り付けられている。そして、このスピンベース用アーム47に関連して、スピンベース40をプレート4の上方に大きく退避した退避位置と、プレート4との間でウエハWを受渡し可能な近接位置との間で昇降させるためのスピンベース昇降駆動機構48が設けられている。また、スピンベース用アーム47に関連して、スピンベース40をスピン軸41周りに回転させるためのスピンベース回転駆動機構49が設けられている。   On the upper surface of the spin base 40, a spin shaft 41 is fixed along an axis common to the rotary shaft 10 attached to the plate 4. The spin shaft 41 is attached in a state where it is suspended from the vicinity of the tip of a spin base arm 47 that extends substantially horizontally. In relation to the spin base arm 47, the spin base 40 is moved up and down between a retracted position where the spin base 40 is largely retracted above the plate 4 and a close position where the wafer W can be delivered to and from the plate 4. The spin base lifting / lowering drive mechanism 48 is provided. Further, a spin base rotation drive mechanism 49 for rotating the spin base 40 around the spin axis 41 is provided in association with the spin base arm 47.
スピン軸41は中空に形成されていて、スピン軸41の内部には、基板上保持部3に保持されたウエハWの上面の中央部に向けてSC1およびDIWを選択的に吐出する上面ノズル42が形成されている。上面ノズル42には、アンモニア過水上バルブ43およびDIW上バルブ44を介して、室温のSC1および室温のDIWが供給されるようになっている。   The spin shaft 41 is formed hollow, and an upper surface nozzle 42 that selectively discharges SC1 and DIW toward the center of the upper surface of the wafer W held by the on-substrate holding unit 3 inside the spin shaft 41. Is formed. The upper surface nozzle 42 is supplied with SC1 at room temperature and DIW at room temperature via an ammonia overwater valve 43 and a DIW valve 44.
また、スピン軸41の内壁面と上面ノズル42の外壁面との間は、ウエハWの中央部に向けて不活性ガスとしてのN2ガスを供給するためのN2流通路45を形成している。このN2流通路45には、N2上バルブ46を介して、室温のN2ガスが供給されるようになっている。
超音波硫酸ノズル6は、プレート4の上方でほぼ水平に延びる超音波硫酸用アーム27の先端に取り付けられている。この超音波硫酸用アーム27は、プレート4の側方でほぼ鉛直に延びた超音波硫酸用アーム支持軸28に支持されている。また、超音波硫酸用アーム支持軸28には、超音波硫酸ノズル駆動機構29が結合されており、この超音波硫酸ノズル駆動機構29の駆動力によって、超音波硫酸用アーム支持軸28を回動させて、超音波硫酸用アーム27を揺動させることができるようになっている。
Further, an N 2 flow passage 45 for supplying N 2 gas as an inert gas toward the central portion of the wafer W is formed between the inner wall surface of the spin shaft 41 and the outer wall surface of the upper surface nozzle 42. Yes. The N 2 flow passage 45 is supplied with N 2 gas at room temperature via an N 2 upper valve 46.
The ultrasonic sulfuric acid nozzle 6 is attached to the tip of an ultrasonic sulfuric acid arm 27 extending substantially horizontally above the plate 4. The ultrasonic sulfuric acid arm 27 is supported by an ultrasonic sulfuric acid arm support shaft 28 extending substantially vertically on the side of the plate 4. An ultrasonic sulfuric acid nozzle drive mechanism 29 is coupled to the ultrasonic sulfuric acid arm support shaft 28, and the ultrasonic sulfuric acid arm support shaft 28 is rotated by the driving force of the ultrasonic sulfuric acid nozzle drive mechanism 29. Thus, the ultrasonic sulfuric acid arm 27 can be swung.
超音波硫酸ノズル6には、硫酸供給源からの高濃度(たとえば98wt%)の硫酸が供給される第1硫酸供給管30が接続されている。第1硫酸供給管30の途中部には、超音波硫酸ノズル6への硫酸の供給および供給停止を切り換えるための超音波硫酸ノズル用硫酸バルブ31が介装されている。第1硫酸供給管30に供給される硫酸は、硫酸供給源において室温(約25℃)程度の液温を有している。   The ultrasonic sulfuric acid nozzle 6 is connected to a first sulfuric acid supply pipe 30 to which high concentration (for example, 98 wt%) sulfuric acid from a sulfuric acid supply source is supplied. A sulfuric acid valve 31 for an ultrasonic sulfuric acid nozzle for switching between supply and stoppage of sulfuric acid to the ultrasonic sulfuric acid nozzle 6 is interposed in the middle of the first sulfuric acid supply pipe 30. The sulfuric acid supplied to the first sulfuric acid supply pipe 30 has a liquid temperature of about room temperature (about 25 ° C.) in the sulfuric acid supply source.
さらに、超音波硫酸ノズル6には、超音波振動発振器54(図2参照)からの発振信号を受けて、所定の周波数(たとえば、40〜750kHz)で振動する超音波振動子32が組み込まれている。第1硫酸供給管30から超音波硫酸ノズル6に硫酸が供給されている状態で、超音波振動子32を振動させることにより、超音波硫酸ノズル6に供給される硫酸に超音波振動を付与することができる。これにより、超音波硫酸ノズル6から、超音波が付与された硫酸を吐出することができる。   Furthermore, an ultrasonic vibrator 32 that receives an oscillation signal from an ultrasonic vibration oscillator 54 (see FIG. 2) and vibrates at a predetermined frequency (for example, 40 to 750 kHz) is incorporated in the ultrasonic sulfuric acid nozzle 6. Yes. In the state where sulfuric acid is supplied from the first sulfuric acid supply pipe 30 to the ultrasonic sulfuric acid nozzle 6, the ultrasonic vibrator 32 is vibrated to impart ultrasonic vibration to the sulfuric acid supplied to the ultrasonic sulfuric acid nozzle 6. be able to. Thereby, sulfuric acid to which ultrasonic waves are applied can be discharged from the ultrasonic sulfuric acid nozzle 6.
DIWノズル34は、プレート4の斜め上方において、吐出口をウエハWの中央部に向けて配置されている。このDIWノズル34には、DIW供給管35が接続されており、DIW供給源からのリンス液としてのDIWがDIW供給管35を通して供給されるようになっている。DIW供給管35の途中部には、DIWノズル34へのDIWの供給および供給停止を切り換えるためのDIWノズル用DIWバルブ36が介装されている。   The DIW nozzle 34 is disposed obliquely above the plate 4 with the discharge port directed toward the center of the wafer W. A DIW supply pipe 35 is connected to the DIW nozzle 34, and DIW as a rinsing liquid from a DIW supply source is supplied through the DIW supply pipe 35. In the middle of the DIW supply pipe 35, a DIW valve for DIW nozzle 36 for switching the supply and stop of supply of DIW to the DIW nozzle 34 is interposed.
SPM用ノズルユニット5には、基板下保持部2に保持されたウエハWの上面に対して硫酸を供給するための硫酸ノズル16と、基板下保持部2に保持されたウエハWの上面に対して過酸化水素水を供給するための過水ノズル17と、過水ノズル17から吐出される過酸化水素水に対してN2を吹き付けるためのN2ノズル18と、これら硫酸ノズル16、過水ノズル17およびN2ノズル18を上方から保持するブロック19とが設けられている。 The SPM nozzle unit 5 includes a sulfuric acid nozzle 16 for supplying sulfuric acid to the upper surface of the wafer W held by the lower substrate holder 2, and an upper surface of the wafer W held by the lower substrate holder 2. A hydrogen peroxide solution 17 for supplying hydrogen peroxide water, an N 2 nozzle 18 for spraying N 2 against the hydrogen peroxide solution discharged from the hydrogen peroxide nozzle 17, the sulfuric acid nozzle 16, A block 19 that holds the nozzle 17 and the N 2 nozzle 18 from above is provided.
SPM用ノズルユニット5は、プレート4の上方でほぼ水平に延びるSPM用アーム20の先端に取り付けられている。このSPM用アーム20は、プレート4の側方でほぼ鉛直に延びたSPM用アーム支持軸21に支持されている。また、SPM用アーム支持軸21には、SPM用ノズルユニット駆動機構22が結合されており、このSPM用ノズルユニット駆動機構22の駆動力によって、SPM用アーム支持軸21を回動させて、SPM用アーム20を揺動させることができるようになっている。   The SPM nozzle unit 5 is attached to the tip of an SPM arm 20 that extends substantially horizontally above the plate 4. The SPM arm 20 is supported by an SPM arm support shaft 21 extending substantially vertically on the side of the plate 4. Further, an SPM nozzle unit drive mechanism 22 is coupled to the SPM arm support shaft 21, and the SPM arm support shaft 21 is rotated by the driving force of the SPM nozzle unit drive mechanism 22, so that the SPM The arm 20 can be swung.
硫酸ノズル16には、硫酸供給源からの高濃度(たとえば98wt%)の硫酸が供給される第2硫酸供給管23が接続されている。第2硫酸供給管23の途中部には、硫酸ノズル16への硫酸の供給および供給停止を切り換えるための硫酸ノズル用硫酸バルブ24が介装されている。第2硫酸供給管23に供給される硫酸は、硫酸供給源において、その液温が所定の高温(160〜180℃)に温度調節されている。   The sulfuric acid nozzle 16 is connected to a second sulfuric acid supply pipe 23 to which high concentration (for example, 98 wt%) sulfuric acid from a sulfuric acid supply source is supplied. In the middle of the second sulfuric acid supply pipe 23, a sulfuric acid nozzle sulfuric acid valve 24 for switching between supply and stoppage of sulfuric acid to the sulfuric acid nozzle 16 is interposed. The sulfuric acid supplied to the second sulfuric acid supply pipe 23 is temperature-controlled at a predetermined high temperature (160 to 180 ° C.) in the sulfuric acid supply source.
過水ノズル17には、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水が供給される過水供給管25が接続されている。また、過水供給管25の途中部には、過水ノズル17への過酸化水素水の供給および供給停止を切り換えるための過水バルブ26が介装されている。過水供給管25に供給される過酸化水素水は、室温(約25℃)程度の液温を有している。
2ノズル18には、N2供給源からのN2ガスが供給されるN2供給管55が接続されている。N2供給管55に供給されるN2ガスは、室温(約25℃)程度の温度を有している。また、N2供給管55の途中部には、N2ノズル18へのN2ガスの供給および供給停止を切り換えるためのN2ノズル用N2バルブ56が介装されている。
An overwater supply pipe 25 to which hydrogen peroxide solution from a hydrogen peroxide solution supply source is supplied is connected to the overwater nozzle 17. Further, an overwater valve 26 for switching between supply and stoppage of the hydrogen peroxide solution to the overwater nozzle 17 is interposed in the middle of the overwater supply pipe 25. The hydrogen peroxide solution supplied to the overwater supply pipe 25 has a liquid temperature of about room temperature (about 25 ° C.).
An N 2 supply pipe 55 to which N 2 gas from an N 2 supply source is supplied is connected to the N 2 nozzle 18. N 2 gas supplied to the N 2 supply pipe 55 has a temperature of about room temperature (about 25 ° C.). Further, an N 2 nozzle N 2 valve 56 for switching between supply and stop of supply of N 2 gas to the N 2 nozzle 18 is interposed in the middle of the N 2 supply pipe 55.
図3は、SPM用ノズルユニット5の構成を説明するための図である。
硫酸ノズル16および過水ノズル17は、ブロック19の下面から下方に臨むように、並んで配置されている。硫酸ノズル16および過水ノズル17は、基板下保持部2に保持されたウエハWの上面上のほぼ同じ位置に、硫酸ノズル16から吐出された硫酸と、過水ノズル17から吐出された過酸化水素水とが着液するように、それぞれ所定の吐出方向に向けてブロック19に取り付けられている。この実施形態では、硫酸ノズル16は、その吐出口から吐出される硫酸の吐出方向がほぼ鉛直方向となるように取り付けられている。また、過水ノズル17は、その吐出口から吐出される過酸化水素水の吐出方向が、鉛直方向からたとえば45°傾斜するように取り付けられている。したがって、過水ノズル17から吐出される過酸化水素水の吐出方向は、硫酸ノズル16から吐出される硫酸の吐出方向よりも、鉛直方向に対する傾斜角度が大きい。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the SPM nozzle unit 5.
The sulfuric acid nozzle 16 and the excessive water nozzle 17 are arranged side by side so as to face downward from the lower surface of the block 19. The sulfuric acid nozzle 16 and the super water nozzle 17 are the sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle 16 and the peroxidation discharged from the super water nozzle 17 at substantially the same position on the upper surface of the wafer W held by the lower substrate holder 2. Each is attached to the block 19 in a predetermined discharge direction so that the hydrogen water is deposited. In this embodiment, the sulfuric acid nozzle 16 is attached so that the discharge direction of sulfuric acid discharged from its discharge port is substantially vertical. Further, the overwater nozzle 17 is attached such that the discharge direction of the hydrogen peroxide solution discharged from the discharge port is inclined by 45 °, for example, from the vertical direction. Accordingly, the discharge direction of the hydrogen peroxide solution discharged from the excess water nozzle 17 has a larger inclination angle with respect to the vertical direction than the discharge direction of sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle 16.
2ノズル18は、過水ノズル17に対して硫酸ノズル16と反対側に配置されている。N2ノズル18は、その吐出口から吐出されるN2ガスの吐出方向が、過水ノズル17から吐出される過酸化水素水の吐出方向よりも、鉛直方向に対する傾斜角度が大きくなるように、ブロック19に保持されている。この実施形態では、N2ノズル18は、N2ガスの吐出方向が鉛直方向からたとえば60°傾斜するように取り付けられている。過水ノズル17から吐出される過酸化水素水ガスは、N2ノズル18からのN2ガスを受けて、硫酸ノズル16から吐出される硫酸に寄せられながらウエハWの上面に着液する。これらにより、基板下保持部2に保持されたウエハWの上面において、過水ノズル17から吐出される過酸化水素水を、硫酸ノズル16から吐出される硫酸の下方に潜り込ませることができる。 The N 2 nozzle 18 is disposed on the opposite side to the sulfuric acid nozzle 16 with respect to the super-water nozzle 17. The N 2 nozzle 18 is configured such that the discharge direction of the N 2 gas discharged from the discharge port has a larger inclination angle with respect to the vertical direction than the discharge direction of the hydrogen peroxide solution discharged from the overwater nozzle 17. It is held in block 19. In this embodiment, the N 2 nozzle 18 is attached so that the discharge direction of the N 2 gas is inclined by 60 °, for example, from the vertical direction. The hydrogen peroxide water gas discharged from the overwater nozzle 17 receives the N 2 gas from the N 2 nozzle 18 and is deposited on the upper surface of the wafer W while being drawn by the sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle 16. As a result, the hydrogen peroxide solution discharged from the excess water nozzle 17 can be made to enter under the sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle 16 on the upper surface of the wafer W held by the lower substrate holder 2.
図4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CPU50、ROM51およびRAM52を含む構成の制御装置53を備えている。
制御装置53には、プレート回転駆動機構11、SPM用ノズルユニット駆動機構22 挟持ピン駆動機構38、超音波硫酸ノズル駆動機構29、スピンベース昇降駆動機構48、スピンベース回転駆動機構49、超音波振動発振器54、アンモニア過水下バルブ13、DIW下バルブ14、硫酸ノズル用硫酸バルブ24、過水バルブ26、N2ノズル用N2バルブ56、超音波硫酸ノズル用硫酸バルブ31、アンモニア過水上バルブ43、DIW上バルブ44、N2上バルブ46およびDIWノズル用DIWバルブ36などが制御対象として接続されている。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus includes a control device 53 having a configuration including a CPU 50, a ROM 51, and a RAM 52.
The control device 53 includes a plate rotation driving mechanism 11, an SPM nozzle unit driving mechanism 22, a pin pin driving mechanism 38, an ultrasonic sulfuric acid nozzle driving mechanism 29, a spin base lifting / lowering driving mechanism 48, a spin base rotation driving mechanism 49, and an ultrasonic vibration. oscillator 54, ammonia peroxide mixture under valve 13, DIW under the valve 14, sulfate valve 24 for sulfuric nozzle, hydrogen peroxide valve 26, N 2 nozzle N 2 valves 56, sulfuric valve 31 ultrasonic sulfate nozzle, ammonia peroxide water valve 43 and DIW on the valve 44, N 2 upper valve 46 and DIW nozzle DIW valve 36 is connected as a control target.
制御装置53は、CPU50に格納されているプログラムに従って、プレート回転駆動機構11、SPM用ノズルユニット駆動機構22 挟持ピン駆動機構38、超音波硫酸ノズル駆動機構29、スピンベース昇降駆動機構48、スピンベース回転駆動機構49および超音波振動発振器54の動作を制御する。
制御装置53は、また、アンモニア過水下バルブ13、DIW下バルブ14、硫酸ノズル用硫酸バルブ24、過水バルブ26、N2ノズル用N2バルブ56、超音波硫酸ノズル用硫酸バルブ31、アンモニア過水上バルブ43、DIW上バルブ44、N2上バルブ46およびDIWノズル用DIWバルブ36の開閉を制御する。
In accordance with a program stored in the CPU 50, the control device 53 includes a plate rotation driving mechanism 11, an SPM nozzle unit driving mechanism 22, a pin pin driving mechanism 38, an ultrasonic sulfuric acid nozzle driving mechanism 29, a spin base lifting / lowering driving mechanism 48, and a spin base. The operations of the rotation drive mechanism 49 and the ultrasonic vibration oscillator 54 are controlled.
Controller 53, also, the ammonia peroxide mixture under valve 13, DIW under the valve 14, sulfate valve 24 for sulfuric nozzle, hydrogen peroxide valve 26, N 2 nozzle N 2 valve 56, ultrasonic sulfate nozzle sulfate valve 31, the ammonia controls the opening and closing of the over-water valve 43, DIW on the valve 44, N 2 upper valve 46 and DIW nozzle DIW valve 36.
図5は、基板処理装置におけるレジスト除去処理の流れを説明するための工程図である。
以下、図1および図5を参照して、この基板処理装置のレジスト除去処理について説明する。
レジスト除去処理に際しては、図示しない搬送ロボットによって、処理室1にイオン注入処理後のウエハWが搬入されてくる。このウエハWは、レジストをアッシング(灰化)するための処理を受けておらず、その表面上のレジストの表面には、イオン注入によって変質した硬化層が存在している。なお、このウエハWの搬入時においては、基板上保持部3のスピンベース40は、基板下保持部2のプレート4から上方に離間した離間位置にある。
FIG. 5 is a process diagram for explaining the flow of resist removal processing in the substrate processing apparatus.
Hereinafter, with reference to FIG. 1 and FIG. 5, the resist removal processing of this substrate processing apparatus will be described.
During the resist removal process, the wafer W after the ion implantation process is carried into the process chamber 1 by a transfer robot (not shown). The wafer W has not been subjected to a process for ashing the resist, and a hardened layer that has been altered by ion implantation is present on the surface of the resist on the surface thereof. When the wafer W is carried in, the spin base 40 of the upper substrate holder 3 is in a spaced position spaced upward from the plate 4 of the lower substrate holder 2.
ウエハWは、その表面を上方に向けて、プレート4の上面に載置されて、基板下保持部2に保持される。ウエハWが基板下保持部2に保持されると、プレート回転駆動機構11が駆動されて、プレート4の回転が開始される。プレート4の回転に伴って、プレート4に保持されたウエハWも回転される。前述のように、プレート4は、当接部材7の上部とウエハWの下面(裏面)との間に生じる摩擦力によってウエハWを保持するため、ウエハWに対する保持力はそれほど高くない。したがって、このときのプレート4の回転速度は、たとえば100rpm程度に設定されている。   The wafer W is placed on the upper surface of the plate 4 with its surface facing upward, and is held by the lower substrate holder 2. When the wafer W is held by the lower substrate holder 2, the plate rotation drive mechanism 11 is driven to start the rotation of the plate 4. As the plate 4 rotates, the wafer W held on the plate 4 is also rotated. As described above, since the plate 4 holds the wafer W by the frictional force generated between the upper portion of the contact member 7 and the lower surface (back surface) of the wafer W, the holding force with respect to the wafer W is not so high. Therefore, the rotational speed of the plate 4 at this time is set to about 100 rpm, for example.
ウエハWの回転開始後、SPM用ノズルユニット駆動機構22が制御されて、SPM用ノズルユニット5が、プレート4の側方に設定された待機位置からプレート4に保持されているウエハWの上方に移動される。そして、硫酸ノズル用硫酸バルブ24が開かれて、SPM用ノズルユニット5の硫酸ノズル16から回転中のウエハWの上面に向けて、所定の高温(160〜180℃)の硫酸が吐出される。また、過水バルブ26が開かれて、SPM用ノズルユニット5の過水ノズル17から回転中のウエハWの上面に向けて、室温の過酸化水素水が吐出される。さらに、N2ノズル用N2バルブ56が開かれて、N2ノズル18からN2ガスが、過水ノズル17から吐出される過酸化水素水に向けて吹き付けられる。過水ノズル17から吐出される過酸化水素水は、N2ノズル18からのN2ガスを受けて、硫酸ノズル16から吐出される硫酸の下方に潜り込む。 After the rotation of the wafer W is started, the SPM nozzle unit drive mechanism 22 is controlled so that the SPM nozzle unit 5 moves from the standby position set on the side of the plate 4 to above the wafer W held on the plate 4. Moved. Then, the sulfuric acid valve 24 for sulfuric acid nozzle is opened, and sulfuric acid having a predetermined high temperature (160 to 180 ° C.) is discharged from the sulfuric acid nozzle 16 of the SPM nozzle unit 5 toward the upper surface of the rotating wafer W. Further, the overwater valve 26 is opened, and room temperature hydrogen peroxide solution is discharged from the overwater nozzle 17 of the SPM nozzle unit 5 toward the upper surface of the rotating wafer W. Further, the N 2 nozzle N 2 valve 56 is opened, and N 2 gas is blown from the N 2 nozzle 18 toward the hydrogen peroxide solution discharged from the super-water nozzle 17. Hydrogen peroxide water discharged from the hydrogen peroxide solution nozzle 17 receives the N 2 gas from the N 2 nozzle 18, slips below the sulfuric acid discharged from the sulfuric nozzle 16.
硫酸ノズル16から吐出された所定の高温の硫酸と、過水ノズル17から吐出された室温の過酸化水素水とは、ウエハWの上面上のほぼ同じ位置に着液する。ウエハW上において、硫酸と過酸化水素水とが混合されて反応し、多量のペルオキソ硫酸(H2SO5)を含むSPMが生成される。160〜180℃の硫酸と、室温の過酸化水素水との反応による反応熱のために、SPMは昇温されて、SPMの液温はその生成直後に約200℃に達する。この生成後間もない約200℃のSPMが、ウエハWの上面のレジストに作用する(ステップS1:SPM処理)。 The predetermined high-temperature sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle 16 and the room temperature hydrogen peroxide solution discharged from the super-water nozzle 17 are deposited on substantially the same position on the upper surface of the wafer W. On the wafer W, it reacts is mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, the SPM containing a large amount of peroxomonosulfuric acid (H 2 SO 5) is generated. Due to the heat of reaction caused by the reaction between 160 to 180 ° C. sulfuric acid and hydrogen peroxide solution at room temperature, the SPM is heated, and the liquid temperature of the SPM reaches about 200 ° C. immediately after its generation. SPM at about 200 ° C. shortly after the generation acts on the resist on the upper surface of the wafer W (step S1: SPM processing).
SPMは、液温が高くなるにつれてレジスト剥離能力が向上する。その反面、SPMは、液温が高くなるにつれて、SPMに含まれるペルオキソ硫酸の減衰による劣化の速度が速くなる。
ウエハWの上面において、硫酸と過酸化水素水とが混合されてSPMが生成されるので、そのSPMは、約200℃の高温であっても、劣化する前に、ウエハWの上面に形成されたレジストに作用する。その結果、そのウエハWの上面に形成されているレジストを良好に除去することができる。
SPM improves the resist stripping ability as the liquid temperature increases. On the other hand, SPM, as the liquid temperature increases, the rate of deterioration due to attenuation of peroxomonosulfuric acid contained in the SPM is increased.
Since SPM is produced by mixing sulfuric acid and hydrogen peroxide solution on the upper surface of the wafer W, the SPM is formed on the upper surface of the wafer W before deterioration even at a high temperature of about 200 ° C. Act on resist. As a result, the resist formed on the upper surface of the wafer W can be satisfactorily removed.
このレジスト剥離処理に用いられるSPMは、硫酸と過酸化水素水との混合比が20:1とされている。このため、硫酸ノズル16から吐出される硫酸の吐出量が1(L/min)であるのに対し、過水ノズル17から吐出される過酸化水素水の吐出量は0.05(L/min)と少量である。
前述のように、ウエハWの上面において、過水ノズル17から吐出される過酸化水素水を、硫酸ノズル16から吐出される硫酸の下方に潜り込ませることができる。そのため、少量の過酸化水素水を多量の硫酸と良好に接触させることができ、SPMを効率よく生成させることができる。
The SPM used for this resist stripping process has a mixing ratio of sulfuric acid and hydrogen peroxide water of 20: 1. For this reason, while the discharge amount of the sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle 16 is 1 (L / min), the discharge amount of the hydrogen peroxide solution discharged from the overwater nozzle 17 is 0.05 (L / min). ) And a small amount.
As described above, on the upper surface of the wafer W, the hydrogen peroxide solution discharged from the excess water nozzle 17 can be submerged below the sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle 16. Therefore, a small amount of hydrogen peroxide solution can be satisfactorily brought into contact with a large amount of sulfuric acid, and SPM can be generated efficiently.
このSPM処理では、SPM用ノズルユニット駆動機構22が制御されて、SPM用アーム20が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、SPM用ノズルユニット5からの硫酸および過酸化水素水が導かれるウエハWの上面上の供給位置は、ウエハWの回転中心からウエハWの周縁部に至る範囲内を、ウエハWの回転方向と交差する円弧状の軌跡を描きつつ往復移動する。したがって、ウエハWの上面の全域に、高温で新鮮なSPMが供給される。   In this SPM process, the SPM nozzle unit drive mechanism 22 is controlled to swing the SPM arm 20 within a predetermined angle range. Thus, the supply position on the upper surface of the wafer W to which the sulfuric acid and hydrogen peroxide solution from the SPM nozzle unit 5 are guided is within the range from the rotation center of the wafer W to the peripheral edge of the wafer W. Reciprocating while drawing an arc-shaped trajectory that intersects the direction. Accordingly, fresh SPM is supplied at a high temperature over the entire upper surface of the wafer W.
ウエハWの上面上のSPMは、硬化層に形成された多数の微細孔を通って、硬化層の内部に浸透する。その結果、硬化層の内側の生レジスト(未硬化のレジスト)にSPMの強酸化力が作用し、生レジストが除去される。このため、ウエハWの表面には、空洞化した硬化層だけが残存する。
SPM処理では、基板上保持部3は、基板下保持部2のプレート4から上方に離間した離間位置に配置されているので、基板上保持部3がSPM用アーム20の揺動の邪魔になったり、基板上保持部3が高温のSPMの影響を受けたりすることを防止することができる。
The SPM on the upper surface of the wafer W penetrates the inside of the hardened layer through a large number of fine holes formed in the hardened layer. As a result, the strong oxidizing power of SPM acts on the raw resist (uncured resist) inside the hardened layer, and the raw resist is removed. For this reason, only the hollow hardened layer remains on the surface of the wafer W.
In the SPM process, the substrate holding unit 3 is disposed at a spaced apart position away from the plate 4 of the substrate holding unit 2, so that the substrate holding unit 3 obstructs the swing of the SPM arm 20. It is possible to prevent the on-substrate holder 3 from being affected by the high temperature SPM.
SPM供給位置の往復移動が所定回数行われると、硫酸ノズル用硫酸バルブ24および過水バルブ26が閉じられ、ウエハWへの硫酸および過酸化水素水の供給が停止されて、SPM用ノズルユニット5がプレート4の側方の退避位置に戻される。
次に、超音波硫酸ノズル駆動機構29が制御されて、超音波硫酸ノズル6が、プレート4の側方に設定された待機位置からウエハWの上方に移動される。そして、超音波硫酸ノズル用硫酸バルブ31が開かれるとともに、超音波振動発振器54からの発振信号を受けて超音波振動子32が振動されて、超音波硫酸ノズル6から超音波振動が付与された硫酸が、回転中のウエハWの上面に向けて吐出される(S2:超音波硫酸処理)。
When the SPM supply position is reciprocated a predetermined number of times, the sulfuric acid nozzle sulfuric acid valve 24 and the superwater valve 26 are closed, the supply of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution to the wafer W is stopped, and the SPM nozzle unit 5 Is returned to the retracted position on the side of the plate 4.
Next, the ultrasonic sulfuric acid nozzle drive mechanism 29 is controlled, and the ultrasonic sulfuric acid nozzle 6 is moved above the wafer W from the standby position set on the side of the plate 4. Then, the sulfuric acid valve 31 for the ultrasonic sulfuric acid nozzle is opened, the ultrasonic vibrator 32 is vibrated in response to the oscillation signal from the ultrasonic vibration oscillator 54, and ultrasonic vibration is applied from the ultrasonic sulfuric acid nozzle 6. Sulfuric acid is discharged toward the upper surface of the rotating wafer W (S2: ultrasonic sulfuric acid treatment).
この超音波硫酸処理においては、超音波硫酸ノズル駆動機構29が制御されて、超音波硫酸用アーム27が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、超音波硫酸ノズル6からの硫酸が導かれるウエハWの上面上の供給位置は、ウエハWの回転中心からウエハWの周縁部に至る範囲内を、ウエハWの回転方向と交差する円弧状の軌跡を描きつつ往復移動する。したがって、ウエハWの上面の全域に、超音波が付与された硫酸が供給される。   In this ultrasonic sulfuric acid treatment, the ultrasonic sulfuric acid nozzle drive mechanism 29 is controlled to swing the ultrasonic sulfuric acid arm 27 within a predetermined angle range. As a result, the supply position on the upper surface of the wafer W from which the sulfuric acid from the ultrasonic sulfuric acid nozzle 6 is guided is within a range from the rotation center of the wafer W to the peripheral edge of the wafer W and intersects with the rotation direction of the wafer W. Reciprocates while drawing an arcuate trajectory. Therefore, sulfuric acid to which ultrasonic waves are applied is supplied to the entire upper surface of the wafer W.
超音波振動が付与された硫酸がウエハWの表面に供給されると、超音波振動の物理的なエネルギーによって、ウエハWの表面上に残存するレジストの硬化層が破壊されて、粉砕される。粉砕された硬化層は、硫酸とともに、ウエハWの表面から除去されていく。
次に、ウエハWの回転が継続されたまま、DIWノズル用DIWバルブ36が開かれる。これにより、回転中のウエハWの上面の中央部に向けてDIWノズル34からDIWが吐出される(S3:リンス処理)。ウエハWの中央部に供給されたDIWは、ウエハWの上面上を流れ、ウエハWの上面に付着している硫酸がDIWによって洗い流される。
When sulfuric acid to which ultrasonic vibration is applied is supplied to the surface of the wafer W, the cured layer of the resist remaining on the surface of the wafer W is broken and pulverized by the physical energy of the ultrasonic vibration. The pulverized cured layer is removed from the surface of the wafer W together with sulfuric acid.
Next, the DIW nozzle DIW valve 36 is opened while the rotation of the wafer W is continued. Thereby, DIW is discharged from the DIW nozzle 34 toward the center of the upper surface of the rotating wafer W (S3: rinse process). The DIW supplied to the central portion of the wafer W flows on the upper surface of the wafer W, and sulfuric acid adhering to the upper surface of the wafer W is washed away by the DIW.
DIWの吐出の開始から所定時間が経過すると、DIWノズル用DIWバルブ36が閉じられて、ウエハWの上面へのDIWの供給が停止されるとともに、プレート回転駆動機構11の駆動が停止されて、プレート4およびウエハWの回転が止められる。
その後、ウエハWに対してステップS5のSC1処理、ステップS6のリンス処理およびステップS7のスピンドライが施されるが、これらの処理は、基板下保持部2ではなく、基板上保持部3にウエハWを保持させた状態で実施される。このため、ステップS3のリンス処理の終了後は、基板下保持部2から基板上保持部3へのウエハWの受渡しが行われる(ステップS4)。
When a predetermined time has elapsed from the start of DIW discharge, the DIW nozzle DIW valve 36 is closed, the supply of DIW to the upper surface of the wafer W is stopped, and the drive of the plate rotation drive mechanism 11 is stopped. The rotation of the plate 4 and the wafer W is stopped.
Thereafter, the SC1 process in step S5, the rinse process in step S6, and the spin dry process in step S7 are performed on the wafer W. These processes are performed not on the substrate lower holding unit 2 but on the substrate upper holding unit 3. This is performed with W held. For this reason, after completion of the rinsing process in step S3, the wafer W is transferred from the lower substrate holder 2 to the upper substrate holder 3 (step S4).
このウエハWの受渡しは、スピンベース昇降駆動機構48が駆動されて、スピンベース40が、プレート4の上面に載置されたウエハWの上面に近接する近接位置まで下降される(図6(a)参照)。スピンベース昇降駆動機構48が駆動されて、スピンベース40がウエハWの上面に近接する近接位置まで下降される。この近接位置では、複数の挟持ピン37がウエハWの周縁の側方に位置する。この近接位置において、挟持ピン駆動機構38が駆動されて、複数の挟持ピン37が、開放位置から挟持位置に導かれる。これにより、ウエハWが基板上保持部3に保持されて、基板下保持部2から基板上保持部3へのウエハWの受渡しが達成される。   In the delivery of the wafer W, the spin base lifting / lowering drive mechanism 48 is driven, and the spin base 40 is lowered to a close position close to the upper surface of the wafer W placed on the upper surface of the plate 4 (FIG. 6A). )reference). The spin base lifting / lowering drive mechanism 48 is driven, and the spin base 40 is lowered to a close position close to the upper surface of the wafer W. At this close position, the plurality of pinching pins 37 are positioned on the side of the periphery of the wafer W. In this proximity position, the pinching pin driving mechanism 38 is driven, and the plurality of pinching pins 37 are guided from the open position to the pinching position. Thereby, the wafer W is held by the substrate holding unit 3, and the transfer of the wafer W from the substrate lower holding unit 2 to the substrate holding unit 3 is achieved.
ウエハWが基板上保持部3に保持された後、スピンベース昇降駆動機構48が駆動されて、スピンベース40が、ウエハWごと、近接位置から上方の処理位置まで上昇される。
この処理位置は、近接位置よりも微少距離だけ上方に位置しており、このため、下面ノズル15から吐出された液は、処理位置にあるウエハWの下面の中央部に供給される。また、この処理位置では、ウエハWは、当該ウエハWを保持するスピンベース40の基板対向面39によってその上面の近傍の空間が制限されているだけでなく、プレート4の上面によって当該ウエハWの下面の近傍の空間が制限されている。スピンベース40が処理位置まで上昇されると、スピンベース回転駆動機構49が駆動されて、ウエハWの回転が開始される。
After the wafer W is held by the on-substrate holder 3, the spin base lifting / lowering drive mechanism 48 is driven to raise the spin base 40 from the proximity position to the upper processing position for each wafer W.
This processing position is located a slight distance above the proximity position, so that the liquid discharged from the lower surface nozzle 15 is supplied to the central portion of the lower surface of the wafer W at the processing position. In this processing position, the wafer W is not only limited in space near the upper surface by the substrate facing surface 39 of the spin base 40 that holds the wafer W, but also by the upper surface of the plate 4. The space near the lower surface is limited. When the spin base 40 is raised to the processing position, the spin base rotation drive mechanism 49 is driven and rotation of the wafer W is started.
ウエハWの回転速度が所定の高速(たとえば800rpm)に達すると、アンモニア過水上バルブ43が開かれて、上面ノズル42の開口からウエハWの上面の中央部に向けて室温のSC1が吐出される。また、アンモニア過水下バルブ13が開かれて、下面ノズル15からウエハWの下面の中央部に向けて室温のSC1が吐出される(S5:SC1処理、図6(b)参照)。   When the rotational speed of the wafer W reaches a predetermined high speed (for example, 800 rpm), the ammonia overwater valve 43 is opened, and room temperature SC1 is discharged from the opening of the upper surface nozzle 42 toward the center of the upper surface of the wafer W. . In addition, the ammonia excess water lower valve 13 is opened, and room temperature SC1 is discharged from the lower surface nozzle 15 toward the center of the lower surface of the wafer W (S5: SC1 processing, see FIG. 6B).
ウエハWの上面に供給されたSC1は、ウエハWの回転による遠心力を受けて、ウエハWの上面の中央部から周縁に向けて流れ、ウエハWの上面全域に拡がる。また、ウエハWの下面に供給されるSC1は、ウエハWの回転による遠心力を受けて、ウエハWの下面を伝って中央部から周縁に向けて流れ、ウエハWの下面全域に拡がる。これにより、ウエハWの上面に付着したレジスト残渣が除去される。   The SC 1 supplied to the upper surface of the wafer W receives a centrifugal force due to the rotation of the wafer W, flows from the center of the upper surface of the wafer W toward the periphery, and spreads over the entire upper surface of the wafer W. The SC 1 supplied to the lower surface of the wafer W receives centrifugal force due to the rotation of the wafer W, flows along the lower surface of the wafer W from the central portion toward the peripheral edge, and spreads over the entire lower surface of the wafer W. Thereby, the resist residue adhering to the upper surface of the wafer W is removed.
とくに、ウエハWの回転速度が所定の高速(たとえば800rpm)であるために、ウエハWに供給されたSC1が受ける遠心力は比較的大きく、このため、ウエハWの下面の中央部に供給されたSC1を、ウエハWの下面の周縁へと行き渡らせることができる。DIWの吐出の開始から所定時間が経過すると、アンモニア過水上バルブ43およびアンモニア過水下バルブ13が閉じられる。   In particular, since the rotation speed of the wafer W is a predetermined high speed (for example, 800 rpm), the centrifugal force received by the SC 1 supplied to the wafer W is relatively large. Therefore, the rotation is supplied to the central portion of the lower surface of the wafer W. SC1 can be distributed to the periphery of the lower surface of the wafer W. When a predetermined time has elapsed from the start of DIW discharge, the ammonia overwater upper valve 43 and the ammonia overwater lower valve 13 are closed.
次に、ウエハWの回転が継続されたまま、DIW上バルブ44が開かれて、上面ノズル42からウエハWの上面の中央部に向けて、室温のDIWが吐出される。また、DIW下バルブ14が開かれて、下面ノズル15からウエハWの下面の中央部に向けて、室温のDIWが吐出される(S6:リンス処理、図6(c)参照)。ウエハWの上面に供給されたDIWは、ウエハWの回転による遠心力を受けて、ウエハWの上面を中央部から周縁に向けて流れ、ウエハWの上面全域に拡がる。また、ウエハWの下面に供給されるDIWは、ウエハWの回転による遠心力を受けて、ウエハWの下面を伝って中央部から周縁に向けて流れ、ウエハWの下面全域に拡がる。これにより、ウエハWの上面および下面に付着したSC1が洗い流される。   Next, while the rotation of the wafer W is continued, the DIW upper valve 44 is opened, and room temperature DIW is discharged from the upper surface nozzle 42 toward the center of the upper surface of the wafer W. Also, the DIW lower valve 14 is opened, and room temperature DIW is discharged from the lower surface nozzle 15 toward the center of the lower surface of the wafer W (S6: rinse treatment, see FIG. 6C). The DIW supplied to the upper surface of the wafer W receives centrifugal force due to the rotation of the wafer W, flows from the central portion toward the peripheral edge of the wafer W, and spreads over the entire upper surface of the wafer W. The DIW supplied to the lower surface of the wafer W receives a centrifugal force due to the rotation of the wafer W, flows along the lower surface of the wafer W from the central portion toward the periphery, and spreads over the entire lower surface of the wafer W. Thereby, SC1 adhering to the upper surface and the lower surface of wafer W is washed away.
とくに、ウエハWの回転速度が所定の高速(たとえば800rpm)であるために、ウエハWに供給されたDIWが受ける遠心力は比較的大きく、このため、ウエハWの下面の中央部に供給されたDIWを、ウエハWの下面の周縁へと行き渡らせることができる。
このように、ステップS5のSC1処理およびステップS6のリンス処理では、第2保持部40によって所定の高速で回転されるウエハWに対して、SC1およびDIWがそれぞれ供給されるので、ウエハWの上面および下面の全域に対して、SC1処理およびリンス処理を均一に施すことができる。
In particular, since the rotation speed of the wafer W is a predetermined high speed (for example, 800 rpm), the centrifugal force received by the DIW supplied to the wafer W is relatively large. Therefore, the wafer W is supplied to the central portion of the lower surface of the wafer W. The DIW can be distributed to the periphery of the lower surface of the wafer W.
Thus, in the SC1 process in step S5 and the rinse process in step S6, SC1 and DIW are respectively supplied to the wafer W rotated at a predetermined high speed by the second holding unit 40. Further, the SC1 treatment and the rinsing treatment can be uniformly applied to the entire area of the lower surface.
リンス処理の開始から所定時間が経過すると、DIW上バルブ44およびDIW下バルブ14が閉じられる。その後スピンベース回転駆動機構49が制御されて、ウエハWの回転速度が所定の高回転速度(たとえば、3000rpm)に上げられる。これにより、ウエハWに対して、その上面および下面に付着しているDIWの液滴を振り切る回転速度でウエハWを回転させるスピンドライが施される(ステップS7、図6(d)参照)。このスピンドライによって、ウエハWに付着していたDIWが完全に除去される。   When a predetermined time has elapsed from the start of the rinsing process, the DIW upper valve 44 and the DIW lower valve 14 are closed. Thereafter, the spin base rotation drive mechanism 49 is controlled to increase the rotation speed of the wafer W to a predetermined high rotation speed (for example, 3000 rpm). As a result, spin dry is performed on the wafer W to rotate the wafer W at a rotational speed at which the DIW droplets adhering to the upper and lower surfaces of the wafer W are spun off (see step S7, FIG. 6D). By this spin drying, DIW adhering to the wafer W is completely removed.
スピンドライの際には、プレート回転駆動機構11が駆動されて、プレート4がウエハWの回転方向と同方向に、かつ、ウエハWと同じ回転速度(3000rpm)で回転される。また、N2上バルブ46が開かれて、N2流通路45の開口から、スピンベース40とウエハWとの間の空間に室温のN2ガスが供給される。
ウエハWの下面に近接しつつ対向しているプレート4がウエハWの回転方向と同方向に回転するので、ウエハWとプレート4との間の空間に乱流が発生しない。このため、乾燥の過程でウエハWの下面にDIWの跡などが残らない。
During spin drying, the plate rotation drive mechanism 11 is driven, and the plate 4 is rotated in the same direction as the rotation direction of the wafer W and at the same rotation speed (3000 rpm) as the wafer W. Further, the N 2 upper valve 46 is opened, and N 2 gas at room temperature is supplied from the opening of the N 2 flow passage 45 to the space between the spin base 40 and the wafer W.
Since the plate 4 facing the lower surface of the wafer W is rotated in the same direction as the rotation direction of the wafer W, no turbulent flow is generated in the space between the wafer W and the plate 4. For this reason, a DIW mark or the like does not remain on the lower surface of the wafer W during the drying process.
また、N2ガスの供給により、スピンベース40とウエハWとの間の空間にN2ガスの安定した気流が生じる。このため、乾燥後のウエハWの上面にDIWの跡などを残すことがない。これらにより、ウエハWを良好に乾燥させることができる。
スピンドライが所定時間にわたって行われると、スピンベース回転駆動機構49の駆動が停止されて、スピンベース40およびウエハWの回転が止められる。スピンベース昇降駆動機構48が駆動されて、スピンベース40が、ウエハWごと、退避位置に退避された後、一連のレジスト除去処理が施されたウエハWは図示しない搬送ロボットによって搬出されていく。
Further, N by the supply of 2 gas, stable air flow space of the N 2 gas between the spin base 40 and the wafer W occurs. For this reason, a DIW mark or the like is not left on the upper surface of the dried wafer W. As a result, the wafer W can be satisfactorily dried.
When the spin dry is performed for a predetermined time, the drive of the spin base rotation drive mechanism 49 is stopped, and the rotation of the spin base 40 and the wafer W is stopped. After the spin base lifting / lowering drive mechanism 48 is driven and the spin base 40 is retracted to the retracted position together with the wafer W, the wafer W subjected to a series of resist removal processing is unloaded by a transfer robot (not shown).
以上により、この実施形態では、約200℃のSPMが用いられるSPM処理時には、基板下保持部2にウエハWが保持される。基板下保持部2は、ウエハWの下面を支持するので、ウエハWの重量以上の力を受けない。そのため、高温環境下でも、基板下保持部2は、変形を生じず、ウエハWを安定して保持し続けることができる。一方、SC1処理時およびスピンドライ時には、基板上保持部3にウエハWが保持される。SC1処理およびスピンドライは、SPM処理時よりも低温な環境下で実行されるので、基板上保持部3によってウエハWを強固に保持しても、基板上保持部3の変形を生じない。したがって、基板上保持部3では、ウエハWを強固に保持しつつ、そのウエハWを比較的高速で回転させることができる。よって、ウエハWに対してSPM処理、SC1処理およびスピンドライを実施することができる。   As described above, in this embodiment, the wafer W is held by the lower substrate holder 2 during the SPM process in which the SPM of about 200 ° C. is used. Since the lower substrate holding unit 2 supports the lower surface of the wafer W, the substrate lower holding unit 2 does not receive a force exceeding the weight of the wafer W. Therefore, even under a high temperature environment, the lower substrate holding part 2 does not deform and can keep holding the wafer W stably. On the other hand, the wafer W is held by the on-substrate holding unit 3 during the SC1 process and spin drying. Since the SC1 process and the spin dry are performed in a lower temperature environment than the SPM process, even if the wafer W is firmly held by the substrate holding unit 3, the substrate holding unit 3 is not deformed. Therefore, the on-substrate holding unit 3 can rotate the wafer W at a relatively high speed while holding the wafer W firmly. Therefore, the SPM process, the SC1 process, and the spin dry can be performed on the wafer W.
また、基板上保持部3は、基板下保持部2から上方に離間した離間位置と、基板下保持部2との間でウエハWを受渡し可能な近接位置とに昇降可能に設けられている。これにより、SPM処理時には、基板上保持部3を離間位置に配置して、基板上保持部3が処理動作の邪魔になったり基板上保持部3が高温のSPMの影響を受けたりすることを防止することができる。また、基板上保持部3を近接位置に配置して、基板下保持部2と基板上保持部3との間でウエハWを受け渡すことができる。   The on-substrate holding unit 3 is provided so as to be movable up and down to a separation position spaced upward from the lower substrate holding unit 2 and a close position where the wafer W can be delivered to and from the lower substrate holding unit 2. As a result, during the SPM process, the substrate holding unit 3 is arranged at a separated position so that the substrate holding unit 3 interferes with the processing operation or the substrate holding unit 3 is affected by the high temperature SPM. Can be prevented. Further, the upper substrate holding unit 3 can be disposed in the proximity position so that the wafer W can be transferred between the lower substrate holding unit 2 and the upper substrate holding unit 3.
さらに、ウエハWの上面において、硫酸と過酸化水素水とが混合されてSPMが生成されるので、そのSPMは、約200℃の高温であっても、劣化する前に、ウエハWの上面に形成されたレジストに作用する。その結果、そのウエハWの上面に形成されているレジストを良好に除去することができる。
この発明の一実施形態の説明は以上の通りであるが、この発明は他の実施形態で実施することもできる。
Further, since SPM is generated by mixing sulfuric acid and hydrogen peroxide solution on the upper surface of the wafer W, the SPM is applied to the upper surface of the wafer W before deterioration even at a high temperature of about 200 ° C. It acts on the formed resist. As a result, the resist formed on the upper surface of the wafer W can be satisfactorily removed.
The description of one embodiment of the present invention is as described above, but the present invention can also be implemented in other embodiments.
図7は、SPM処理の他の処理例を説明するための図である。この図7において、前述した各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した各部についての詳細な説明を省略する。
図7に示すSPM処理では、硫酸ノズル16からの硫酸の吐出と、過水ノズル17からの過酸化水素水の吐出とが、交互に繰り返し行われる。
FIG. 7 is a diagram for explaining another process example of the SPM process. In FIG. 7, portions corresponding to the above-described portions are denoted by the same reference numerals as those portions. Further, in the following, detailed description of each part given the same reference numeral is omitted.
In the SPM process shown in FIG. 7, the discharge of sulfuric acid from the sulfuric acid nozzle 16 and the discharge of hydrogen peroxide water from the overwater nozzle 17 are alternately repeated.
具体的には、過水バルブ26が2秒間だけ開かれる。このとき、過水ノズル17から過酸化水素水がウエハWの上面に向けて吐出される。ウエハWは100rpmで回転されており、このため、ウエハWの表面の吐出された過酸化水素水は、ウエハWの回転による遠心力を受けて、ウエハWの周縁に向けて移動する。このため、ウエハWの上面に過酸化水素水の液膜が作成される(図7(a)参照)。   Specifically, the overwater valve 26 is opened for 2 seconds. At this time, the hydrogen peroxide solution is discharged from the overwater nozzle 17 toward the upper surface of the wafer W. The wafer W is rotated at 100 rpm. For this reason, the hydrogen peroxide solution discharged on the surface of the wafer W receives centrifugal force due to the rotation of the wafer W and moves toward the periphery of the wafer W. For this reason, a liquid film of hydrogen peroxide solution is formed on the upper surface of the wafer W (see FIG. 7A).
過水バルブ26が閉じられた後に、硫酸ノズル用硫酸バルブ24が2秒間だけ開かれる。このとき、ウエハWの上面の過酸化水素水の液膜に向けて、硫酸ノズル16から、過酸化水素水の液膜に向けて、硫酸が吐出される(図7(b)参照)。これにより、ウエハWの上面において、硫酸と過酸化水素水化とが混合されてSPMが生成される。SPMは、ウエハWの上面の全域に拡がる。その後、ウエハWの上面に供給された硫酸が、ウエハWの回転による遠心力を受けて、ウエハWの周縁に向けて移動する。このため、ウエハWの上面に硫酸の液膜が作成される(図7(c)参照)。   After the super-water valve 26 is closed, the sulfuric acid nozzle sulfuric acid valve 24 is opened for 2 seconds. At this time, sulfuric acid is discharged from the sulfuric acid nozzle 16 toward the liquid film of the hydrogen peroxide solution on the upper surface of the wafer W (see FIG. 7B). Thereby, on the upper surface of the wafer W, sulfuric acid and hydrogen peroxide solution are mixed to generate SPM. The SPM extends over the entire upper surface of the wafer W. Thereafter, the sulfuric acid supplied to the upper surface of the wafer W receives a centrifugal force due to the rotation of the wafer W and moves toward the periphery of the wafer W. For this reason, a liquid film of sulfuric acid is formed on the upper surface of the wafer W (see FIG. 7C).
硫酸ノズル用硫酸バルブ24が閉じられた後に、再度、過水バルブ26が2秒間だけ開かれる。このとき、ウエハWの上面の硫酸の液膜に向けて、過水ノズル17から過酸化水素水が吐出される(図7(d)参照)。これにより、ウエハWの上面において、硫酸と過酸化水素水化とが混合されてSPMが生成される。SPMは、ウエハWの上面の全域に拡がる。このように、硫酸ノズル16からの硫酸の吐出と、過水ノズル17からの過酸化水素水の吐出とが、交互に繰り返し行われる。   After the sulfuric acid valve 24 for the sulfuric acid nozzle is closed, the superwater valve 26 is opened again for 2 seconds. At this time, hydrogen peroxide solution is discharged from the super-water nozzle 17 toward the sulfuric acid liquid film on the upper surface of the wafer W (see FIG. 7D). Thereby, on the upper surface of the wafer W, sulfuric acid and hydrogen peroxide solution are mixed to generate SPM. The SPM extends over the entire upper surface of the wafer W. In this manner, the discharge of sulfuric acid from the sulfuric acid nozzle 16 and the discharge of hydrogen peroxide water from the super-water nozzle 17 are repeated alternately.
このSPM処理では、ウエハWの上面に過酸化水素水の液膜が形成されている状態で、その液膜に硫酸が供給され、また、ウエハWの上面に硫酸の液膜が形成されている状態で、その液膜に過酸化水素水が供給される。そのため、ウエハWの上面において、過酸化水素水と硫酸とを確実に混合させることができる。その結果、SPMを効率よく生成させることができる。   In this SPM process, sulfuric acid is supplied to the liquid film in a state where a liquid film of hydrogen peroxide solution is formed on the upper surface of the wafer W, and a liquid film of sulfuric acid is formed on the upper surface of the wafer W. In this state, hydrogen peroxide solution is supplied to the liquid film. Therefore, the hydrogen peroxide solution and sulfuric acid can be reliably mixed on the upper surface of the wafer W. As a result, SPM can be generated efficiently.
以上、この発明の2つの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
硫酸ノズル16には、少量の温水や少量の過酸化水素水が混入され、そのときの反応生成熱や希釈熱を利用して昇温された硫酸が供給される構成であってもよい。この場合、硫酸の劣化を抑制または防止するために、温水や過酸化水素水の硫酸への混入は、第2硫酸供給管23の途中部で行われることが望ましい。
As mentioned above, although two embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
The sulfuric acid nozzle 16 may have a configuration in which a small amount of warm water or a small amount of hydrogen peroxide water is mixed, and sulfuric acid that has been heated using the heat of reaction generation or the heat of dilution at that time is supplied. In this case, in order to suppress or prevent the deterioration of sulfuric acid, it is desirable that the mixing of warm water or hydrogen peroxide into sulfuric acid is performed in the middle of the second sulfuric acid supply pipe 23.
また、SPM用ノズルユニット5は、前述の構成に限られない。たとえば、SPM用ノズルユニットが外筒、内筒の2重筒で構成されていて、内筒から過酸化水素水が吐出され、外筒と内筒との間からは硫酸が吐出される構成であってもよい。
前述の実施形態では、ウエハWにSPM処理が施された後に、ウエハWに超音波硫酸処理が施されるとして説明したが、ウエハWに超音波硫酸処理が施された後に、ウエハWにSPM処理が施されてもよい。かかる場合であっても、ウエハWの表面からレジストを除去することができる。
Further, the SPM nozzle unit 5 is not limited to the above-described configuration. For example, the SPM nozzle unit is composed of a double cylinder of an outer cylinder and an inner cylinder, hydrogen peroxide solution is discharged from the inner cylinder, and sulfuric acid is discharged from between the outer cylinder and the inner cylinder. There may be.
In the above-described embodiment, it has been described that the wafer W is subjected to the ultrasonic sulfuric acid treatment after the wafer W is subjected to the SPM treatment. However, after the wafer W is subjected to the ultrasonic sulfuric acid treatment, the wafer W is subjected to the SPM treatment. Processing may be performed. Even in such a case, the resist can be removed from the surface of the wafer W.
また、前述の実施形態では、レジスト残渣を除去するレジスト残渣除去処理液としてSC1を用いたが、これに代えて、温水、コリン(TMI)を用いてもよい。
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。
In the above-described embodiment, SC1 is used as the resist residue removal processing solution for removing the resist residue, but hot water or choline (TMI) may be used instead.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. プレートの平面図である。It is a top view of a plate. SPM用ノズルユニットの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the nozzle unit for SPM. 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。It is a block diagram which shows the electric constitution of this substrate processing apparatus. 基板処理装置におけるレジスト除去処理の流れを説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the flow of the resist removal process in a substrate processing apparatus. ウエハの受渡し、リンス処理およびスピンドライの各処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of each process of the delivery of a wafer, a rinse process, and a spin dry. SPM処理の他の処理例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other process example of a SPM process.
符号の説明Explanation of symbols
1 処理室
2 基板下保持部(高温処理用基板保持手段)
3 基板上保持部(回転処理用基板保持手段)
4 プレート
16 硫酸ノズル
17 過水ノズル
24 硫酸ノズル用硫酸バルブ(硫酸バルブ)
26 過水バルブ
37 挟持ピン(挟持部材)
39 基板対向面
40 スピンベース(ベース)
53 制御装置
W ウエハ(基板)
1 Processing chamber 2 Substrate holding part (High temperature processing substrate holding means)
3 Substrate holder (rotating substrate holder)
4 Plate 16 Sulfuric acid nozzle 17 Super-water nozzle 24 Sulfuric acid valve for sulfuric acid nozzle (sulfuric acid valve)
26 Overwater valve 37 Clamping pin (Clamping member)
39 Substrate facing surface 40 Spin base (base)
53 Controller W Wafer (Substrate)

Claims (9)

  1. 常温よりも高温の流体を用いて基板を処理する高温処理および前記高温処理時よりも低温環境下で基板を回転させて処理する回転処理を実施するための基板処理装置であって、
    前記高温処理時に、基板の下面に当接し当該下面を支持して、基板を保持する高温処理用基板保持手段と、
    前記高温処理用基板保持手段とは別の基板保持手段であって、前記回転処理時に、基板を保持しつつ回転させる回転処理用基板保持手段とを含むことを特徴とする、基板処理装置。
    A substrate processing apparatus for performing a high temperature process for processing a substrate using a fluid higher than normal temperature and a rotation process for rotating and processing a substrate in a lower temperature environment than during the high temperature process,
    During the high temperature treatment, and it supports the abutting said lower surface to the lower surface of the substrate, and the high temperature processing substrate holding means for holding a substrate,
    A substrate processing apparatus, comprising: a substrate holding unit different from the high temperature processing substrate holding unit, wherein the substrate holding unit rotates while holding the substrate during the rotation process.
  2. 前記回転処理用基板保持手段は、前記高温処理用基板保持手段の上方に対向して配置され、前記高温処理用基板保持手段から上方に離間した離間位置と、前記高温処理用基板保持手段との間で基板を受渡し可能な近接位置とに昇降可能に設けられていることを特徴とする、請求項1記載の基板処理装置。   The rotation processing substrate holding means is disposed to face the upper side of the high temperature processing substrate holding means, and is spaced apart from the high temperature processing substrate holding means, and the high temperature processing substrate holding means. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is provided so as to be able to be raised and lowered to a proximity position where the substrate can be delivered between the two.
  3. 前記回転処理用基板保持手段は、基板の上面に対向する基板対向面を有した板状のベースと、前記ベースの基板対向面に配設され、基板の周縁と当接して当該基板を挟持するための複数の挟持部材とを備えることを特徴とする、請求項2記載の基板処理装置。   The rotation processing substrate holding means is disposed on a substrate-facing surface of the base having a substrate-facing surface facing the upper surface of the substrate, and holds the substrate by contacting the peripheral edge of the substrate. The substrate processing apparatus according to claim 2, further comprising a plurality of clamping members.
  4. 前記高温処理は、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いて、基板の上面からレジストを除去する処理であることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置。   4. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the high-temperature treatment is a treatment for removing the resist from the upper surface of the substrate using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.
  5. 前記高温処理用基板保持手段によって保持される基板の上面に向けて、硫酸を吐出する硫酸ノズルと、
    前記高温処理用基板保持手段によって保持される基板の上面に向けて、過酸化水素水を吐出する過水ノズルと、をさらに含むことを特徴とする、請求項4記載の基板処理装置。
    A sulfuric acid nozzle for discharging sulfuric acid toward the upper surface of the substrate held by the high temperature processing substrate holding means;
    The substrate processing apparatus according to claim 4, further comprising an overwater nozzle that discharges a hydrogen peroxide solution toward an upper surface of the substrate held by the high temperature processing substrate holding means.
  6. 前記過水ノズルから吐出される過酸化水素水の吐出方向は、前記硫酸ノズルから吐出される硫酸の吐出方向よりも、鉛直方向に対する傾斜角度が大きいことを特徴とする、請求項5記載の基板処理装置。   The substrate according to claim 5, wherein the discharge direction of the hydrogen peroxide solution discharged from the overwater nozzle has a larger inclination angle with respect to the vertical direction than the discharge direction of sulfuric acid discharged from the sulfuric acid nozzle. Processing equipment.
  7. 前記硫酸ノズルからの硫酸の吐出および吐出停止を切り換えるための硫酸バルブと、
    前記過水ノズルからの過酸化水素水の吐出および吐出停止を切り換えるための過水バルブと、
    前記硫酸バルブおよび前記過水バルブを制御して、硫酸と過酸化水素水とを、交互に、繰り返し吐出させる制御手段とを、さらに含むことを特徴とする、請求項5または6記載の基板処理装置。
    A sulfuric acid valve for switching between discharge and stoppage of sulfuric acid from the sulfuric acid nozzle;
    An overwater valve for switching discharge and discharge stop of the hydrogen peroxide solution from the overwater nozzle;
    The substrate processing according to claim 5, further comprising a control unit that controls the sulfuric acid valve and the overwater valve to alternately and repeatedly discharge sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. apparatus.
  8. 基板の下面に当接し当該下面を支持して、基板を保持する高温処理用基板保持手段と、前記高温処理用基板保持手段とは別の基板保持手段であって、基板を保持しつつ回転させる回転処理用基板保持手段とを備える基板処理装置において実行される基板処理方法であって、
    前記高温処理用基板保持手段によって保持される基板に対して、常温よりも高温の流体を用いた高温処理を施す高温処理工程と、
    前記高温処理用基板保持手段と前記回転処理用基板保持手段との間で基板を受け渡す工程と、
    前記高温処理工程時よりも低温な環境下において、前記回転処理用基板保持手段によって基板を回転させて処理する回転処理を実行する回転処理工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
    A high temperature processing substrate holding means for holding the substrate by contacting and supporting the lower surface of the substrate, and a substrate holding means different from the high temperature processing substrate holding means , wherein the substrate is rotated while holding the substrate. and rotation processing for the substrate holding means, a substrate processing method performed in a substrate processing apparatus including a
    A high temperature processing step of performing a high temperature processing using a fluid higher than normal temperature on the substrate held by the high temperature processing substrate holding means;
    Delivering the substrate between the high temperature processing substrate holding means and the rotation processing substrate holding means;
    A substrate processing method comprising: a rotation processing step of performing rotation processing in which the substrate is rotated by the substrate processing means for rotation processing in an environment at a temperature lower than that during the high temperature processing step.
  9. 前記高温処理工程は、基板の上面に向けて硫酸を吐出する硫酸吐出工程と、基板の上面に向けて過酸化水素水を吐出する過水吐出工程とを含み、
    前記硫酸吐出工程と前記過水吐出工程とは、交互に、繰り返し実行されることを特徴とする請求項8記載の基板処理方法。
    The high-temperature treatment step includes a sulfuric acid discharge step for discharging sulfuric acid toward the upper surface of the substrate, and an overwater discharge step for discharging hydrogen peroxide solution toward the upper surface of the substrate,
    The substrate processing method according to claim 8, wherein the sulfuric acid discharge step and the excessive water discharge step are alternately and repeatedly executed.
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