JP6183705B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
給液ノズルは、保持部に保持されている。保持部は回転支軸に支持され、回転支軸は正・逆回転モータの回転軸に連結されている。また、給液ノズルには、給液配管が接続され、給液配管には、エッチング液供給部に接続されたエッチング液供給管が接続されている。給液ノズルには、エッチング液が供給される。給液ノズルから吐出されたエッチング液は、スピンチャックが基板を回転させている状態で基板に供給される。
より具体的に、センター吐出工程において基板主面に供給されたエッチング液の温度は、気化熱の影響により、基板主面の周縁部に向かうにしたがって低下する。そのため、基板主面の中央部は基板主面の周縁部よりも深くエッチングされ、基板主面の周縁部から基板主面の中央部に向かって同心円状にエッチング量は多くなる。これとは反対に、スキャン工程では、基板主面の周縁部は、基板主面の中央部よりも長時間、エッチング液に接するので、基板主面の中央部よりも深くエッチングされ、基板主面の中央部から基板主面の周縁部に向かって同心円状にそのエッチング量は多くなる。
しかしながら、センター吐出工程でのエッチング液の供給条件(センター吐出条件)が変わると、センター吐出工程によって得られるエッチング状態(エッチング量の分布)も変化する。したがって、スキャン速度などのスキャン工程でのエッチング液の供給条件(スキャン条件)をセンター吐出条件の変化に応じて変更しないと、最終的なエッチングの均一性が低下してしまう場合がある。特許文献1の基板処理装置では、このような点が考慮されていないので、エッチング条件によっては均一性が低下する場合がある。
特許文献2には、一定の計算式(V1=V0/R)に従い、スキャン速度を変化させる方法が開示されている。同様に、特許文献3には、一定の計算式(V(r)×Ra=一定)に従い、スキャン速度を変化させる方法が開示されている。
さらに、これらの方法は、スキャン速度を連続的に変化させている。スキャン速度が連続的に変化する場合、スキャン速度が一定である場合またはスキャン速度が段階的に変化する場合に比べて、制御が複雑化する。したがって、スキャン速度は、一定または段階的に変化することが好ましい。
この発明によれば、ノズルから吐出されたエッチング液が、回転軸線まわりに回転している基板に供給される。具体的には、基板主面に対するエッチング液の着液位置が、基板主面の周縁部から基板主面の中央部まで所定の移動速度で移動するようにノズルが駆動される(スキャン工程)。その後、着液位置が基板主面の中央部に位置している状態でノズルからのエッチング液の吐出が継続される(センター吐出工程)。スキャン工程での着液位置の移動速度(スキャン速度)は、着液位置が基板主面の中央部に位置している状態での基板へのエッチング液の供給条件、つまり、センター吐出工程でのエッチング液の供給条件(センター吐出条件)に応じて予め決定される(スキャン速度決定工程)。したがって、センター吐出条件が変更されたとしても、それに応じたスキャン工程が行われるので、基板主面の全域を均一にエッチングできる。これにより、全てのエッチング条件で基板の面内均一性を高めることができる。
図1は、この発明の第1実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理室内の構成を水平に見た模式図である。図2は、この発明の第1実施形態に係るスピンチャックの模式的な平面図である。図3は、この発明の第1実施形態に係る制御装置の機能的な構成を説明するためのブロック図である。
基板処理装置1は、スピンチャック2(基板保持回転手段)と、エッチング液供給機構3(エッチング液供給手段)と、ノズル移動機構4(ノズル移動手段)と、リンス液供給機構5(リンス液供給手段)と、制御装置6(制御手段)とを含む。スピンチャック2は、図示しない隔壁によって区画された処理室7内に収容されている。
回転軸22の下端は、モータ21に取り付けられている。すなわち、スピンベース23およびスピンベース23に保持された基板Wは、モータ21が駆動されることより、当該基板Wの中心を通る鉛直な回転軸線L1まわりに一体的に回転する。なお、この実施形態では、複数の基板挟持部材24で基板Wを水平方向に挟んで当該基板Wを水平に挟持する挟持式のスピンチャック2を例示しているが、スピンチャック2は、基板Wの下面(裏面
)を吸着保持するバキューム式のチャックであってもよい。
エッチング液バルブ33が開かれると、エッチング液供給配管32からエッチング液ノズル31にエッチング液が供給される。また、エッチング液バルブ33が閉じられると、エッチング液供給配管32からエッチング液ノズル31へのエッチング液の供給が停止される。エッチング液ノズル31から吐出されたエッチング液は、スピンチャック2に保持された基板Wの表面(上面)に供給される。
リンス液バルブ53が開かれると、リンス液供給配管52からリンス液ノズル51にリンス液が供給される。また、リンス液バルブ53が閉じられると、リンス液供給配管52からリンス液ノズル51へのリンス液の供給が停止される。リンス液ノズル51から吐出されたリンス液は、スピンチャック2に保持された基板Wの表面中央部に供給される。
ionized Water)、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、または、希釈濃度(たとえば10〜100ppm程度)の塩酸水などを例示することができる。
図3に示すように、制御装置6は、CPU61(中央処理装置61)と、記憶装置62とを含み、指示部63と接続されている。また、制御装置6は、スピンチャック2、エッチング液供給機構3、ノズル移動機構4、および、リンス液供給機構5に接続されている。CPU61は、記憶装置62に記憶されたプログラムを順次実行して、諸々の機能を発揮する。また、CPU61は、指示部63からの入力信号に応じて、記憶装置62にデータを記憶させる。
レシピ64は、所定の基板処理工程を実行するための制御プログラムである。レシピ64には、たとえば、モータ21の回転速度、モータ21の回転時間、モータ21の回転角、エッチング処理時間、エッチング液の流量、ノズルアーム41の回動速度、ノズルアーム41の回動時間、ノズルアーム41の回動範囲、リンス液の供給時間、およびリンス液の流量等のうちの2つ以上を含む複数の条件が含まれている。
処理対象である基板Wは、図示しない基板搬送ロボットからスピンチャック2に渡される。このとき、スピンチャック2は回転停止状態に制御されている。基板Wは、挟持されていない状態で、基板挟持部材24に取り囲まれるようにスピンベース23上方において水平に載置される(基板搬入工程。ステップS1)。その後、基板搬送ロボットが退避すると共に、基板Wが基板挟持部材24に挟持される。その後、スピンチャック2のモータ21が駆動され、スピンベース23および基板Wが、回転軸線L1まわりに一体的に回転される(基板保持回転工程。ステップS2)。
スキャン工程およびセンター吐出工程において基板Wの表面に供給されたエッチング液は、基板Wの回転に伴う遠心力によって基板Wの表面中央部から基板Wの表面周縁部に向けて拡がる。そして、エッチング液の化学的作用によって基板Wの表面全域にエッチング処理が施される(エッチング工程)。
。
基板Wにエッチング液が供給されるエッチング処理時間、つまり、エッチング液ノズル31から基板Wに向けてエッチング液が吐出されている時間(前述のスキャン工程とセンター吐出工程との和)は、たとえば、ユーザが指示部63(たとえば、タッチパネルなどの表示・入力装置)を操作することにより設定または変更される。
テーブル65に含まれるスキャン速度の値は、エッチング処理時間に応じて決定される値であり、センター吐出工程だけが行われたときのエッチング量の分布(具体的には、中央部と周縁部のエッチング量の差)に基づいて設定されている。したがって、以下では、センター吐出工程だけが行われたときのエッチング量の分布について説明する。
図6のグラフは、エッチング処理時間を一定にして、エッチング液の流量を変化させた場合における基板Wの表面のエッチング量の分布を表している。図6において折れ線で示す4つの測定値は、同一のエッチング条件の下でエッチング液の流量だけを変えた場合における基板Wのエッチング量の分布を示している。4つの測定値のエッチング液の流量は、2.0L/min,1.5L/min,1.0L/min,0.5L/minである。各折れ線は、共通の直径上の複数の位置におけるエッチング量を結んだものである。
また、エッチング液の流量を少なくする(省液)に伴い、基板Wの表面周縁部のエッチング量は基板Wの表面中央部のエッチング量よりも少なくなることが分かる。すなわち、省液に応じて、基板Wの表面中央部(Center)と基板Wの表面周縁部(Edge)とのエッチング量の差(C−Eエッチング量の差)は大きくなり、エッチングの均一性が低下していることが分かる。
図6と図8とを比較すると分かるように、スキャン工程およびセンター吐出工程が行われる図8のいずれの条件において、エッチングの均一性が、センター吐出工程だけを行った場合よりも向上している。すなわち、エッチング処理時間に応じて決定されたスキャン速度でスキャン工程を行うことにより、センター吐出工程だけを行った場合よりも、基板Wの表面が平坦化されている。
図9で示された折れ線は、図4に示す基板Wの処理工程において、エッチングが均一に行われるときのエッチング処理時間とスキャン速度との関係を示している。図9の折れ線は、テーブル65を構成するテーブルデータとして制御装置6(記憶装置62)に記憶されている。つまり、テーブル65は、図9の折れ線に基づいて作成されたものである。
この発明の第1実施形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の第1実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
また、前述の第1実施形態では、ノズル移動機構4が、円弧状の軌跡Tに沿ってエッチング液ノズル31を水平に移動させることにより、着液位置を基板Wの上面内で移動させる場合について説明したが、ノズル移動機構4は、エッチング液ノズル31の下端部を揺動させることにより、着液位置を基板Wの上面中央部と基板Wの上面周縁部との間で移動させてもよい。すなわち、着液位置の移動は、エッチング液ノズル31全体の移動によって行われてもよいし、エッチング液ノズル31の姿勢変更によって行われてもよい。
具体的には、制御装置6は、先ず、処理する膜種・処理液情報から、一段階走査および二段階走査のいずれを行うかを判断する。判断情報は、ルックアップテーブルに格納されている。また、判断情報の値は、実験的に求められている。
次に、制御装置6は、図12に示すルックアップテーブルを参照して、第1スキャン速度V1および第2スキャン速度V2を決定する。図12に示すルックアップテーブルは、エッチング処理時間Tと第1スキャン速度V1および第2スキャン速度V2との関係を格納している。
2 スピンチャック
3 ノズル移動機構
4 エッチング液供給機構
5 リンス液供給機構
6 制御装置
31 エッチング液ノズル
42 ノズルアーム駆動機構
61 CPU
62 記憶装置
65 テーブル
W 基板
Claims (10)
- エッチング液が着液する着液位置を基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部に移動させた後、前記着液位置を前記基板主面の中央部に位置させた状態で前記基板主面へのエッチング液の供給を継続する基板処理方法であって、
前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記基板へのエッチング液の供給時間に応じて、前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部への前記着液位置の移動速度を決定するスキャン速度決定工程と、
前記基板主面を通る回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記着液位置が前記スキャン速度決定工程で決定された前記移動速度で前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部に移動するように、ノズルからエッチング液を吐出させながら前記ノズルを移動させるスキャン工程と、
前記回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記着液位置を前記基板主面の中央部に位置させた状態で前記基板主面へのエッチング液の供給を継続するセンター吐出工程とを含み、
前記スキャン速度決定工程は、前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記エッチング液の供給時間と前記着液位置の移動速度との対応関係を示すテーブル、または、前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記エッチング液の供給時間と前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部までの前記着液位置の移動時間との対応関係を示すテーブルから、前記着液位置の移動速度を決定する工程である、基板処理方法。 - エッチング液が着液する着液位置を基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部に移動させた後、前記着液位置を前記基板主面の中央部に位置させた状態で前記基板主面へのエッチング液の供給を継続する基板処理方法であって、
前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記基板へのエッチング液の供給時間に応じて、前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部への前記着液位置の移動速度を決定するスキャン速度決定工程と、
前記基板主面を通る回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記着液位置が前記スキャン速度決定工程で決定された前記移動速度で前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部に移動するように、ノズルからエッチング液を吐出させながら前記ノズルを移動させるスキャン工程と、
前記回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記着液位置を前記基板主面の中央部に位置させた状態で前記基板主面へのエッチング液の供給を継続するセンター吐出工程とを含み、
前記スキャン速度決定工程は、前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記エッチング液の供給時間と前記着液位置の移動速度との対応関係を示すテーブル、または、前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記エッチング液の供給時間と前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部までの前記着液位置の移動時間との対応関係を示すテーブルから、前記着液位置の移動速度を決定する工程であり、
前記テーブルは、前記テーブルから決定された前記着液位置の移動速度で前記スキャン工程およびセンター吐出工程が行われたときのエッチングの均一度を含み、
前記スキャン速度決定工程は、前記スキャン工程およびセンター吐出工程が行われる前に、前記テーブルに含まれる前記エッチングの均一度が許容範囲内か否かを判断する工程を含む、基板処理方法。 - 前記テーブルは、前記センター吐出工程において基板に供給されるエッチング液の供給流量ごとに設けられた複数のルックアップテーブルを含み、
前記スキャン速度決定工程は、前記複数のルックアップテーブルのうちでエッチング液の供給流量が最も小さいときのルックアップテーブルから順番に、前記エッチングの均一度が許容範囲内になる前記着液位置の移動速度を検索する工程と、前記エッチングの均一度が許容範囲内になる前記着液位置の移動速度が見つかると前記着液位置の移動速度の検索を停止する工程と、見つかった前記着液位置の移動速度を、前記スキャン工程における前記着液位置の移動速度として決定する工程と、を含む、請求項2に記載の基板処理方法。 - 前記スキャン速度決定工程は、前記基板主面の周縁部と前記基板主面の中央部との間の複数の区間ごとに前記着液位置の移動速度を決定する工程である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記スキャン速度決定工程は、前記基板主面の周縁部と前記基板主面の中央部との間の複数の区間ごとに設定された複数の移動速度を示すテーブルから、前記基板主面の周縁部と前記基板主面の中央部との間の複数の区間ごとに前記着液位置の移動速度を決定する、請求項4に記載の基板処理方法。
- ノズルから吐出されたエッチング液が着液する着液位置を基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部に移動させた後、前記着液位置を前記基板主面の中央部に位置させた状態で前記基板主面へのエッチング液の供給を継続する基板処理装置であって、
前記基板を保持すると共に、前記基板主面を通る回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板保持回転手段と、
前記基板保持回転手段に保持されている前記基板の主面に向けてエッチング液を吐出するノズルを含むエッチング液供給手段と、
前記ノズルを移動させることにより、前記着液位置を前記基板の主面内で移動させるノズル移動手段と、
前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記エッチング液の供給時間と前記着液位置の移動速度との対応関係を示すテーブル、または、前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記エッチング液の供給時間と前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部までの前記着液位置の移動時間との対応関係を示すテーブルが記憶された記憶装置を含み、前記基板保持回転手段、エッチング液供給手段、およびノズル移動手段を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部への前記着液位置の移動速度を前記テーブルから決定するスキャン速度決定工程と、
前記基板保持回転手段によって前記回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記着液位置が前記スキャン速度決定工程で決定された前記移動速度で前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部に移動するように、前記ノズルからエッチング液を吐出させながら前記ノズル移動手段によって前記ノズルを移動させるスキャン工程と、
前記基板保持回転手段によって前記回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記着液位置を前記基板主面の中央部に位置させた状態で前記基板主面へのエッチング液の供給を継続するセンター吐出工程とを行う、基板処理装置。 - ノズルから吐出されたエッチング液が着液する着液位置を基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部に移動させた後、前記着液位置を前記基板主面の中央部に位置させた状態で前記基板主面へのエッチング液の供給を継続する基板処理装置であって、
前記基板を保持すると共に、前記基板主面を通る回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板保持回転手段と、
前記基板保持回転手段に保持されている前記基板の主面に向けてエッチング液を吐出するノズルを含むエッチング液供給手段と、
前記ノズルを移動させることにより、前記着液位置を前記基板の主面内で移動させるノズル移動手段と、
前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記エッチング液の供給時間と前記着液位置の移動速度との対応関係を示すテーブル、または、前記着液位置が前記基板主面の中央部に位置している状態での前記エッチング液の供給時間と前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部までの前記着液位置の移動時間との対応関係を示すテーブルが記憶された記憶装置を含み、前記基板保持回転手段、エッチング液供給手段、およびノズル移動手段を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部への前記着液位置の移動速度を前記テーブルから決定するスキャン速度決定工程と、
前記基板保持回転手段によって前記回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記着液位置が前記スキャン速度決定工程で決定された前記移動速度で前記基板主面の周縁部から前記基板主面の中央部に移動するように、前記ノズルからエッチング液を吐出させながら前記ノズル移動手段によって前記ノズルを移動させるスキャン工程と、
前記基板保持回転手段によって前記回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記着液位置を前記基板主面の中央部に位置させた状態で前記基板主面へのエッチング液の供給を継続するセンター吐出工程とを行い、
前記テーブルは、前記テーブルから決定された前記着液位置の移動速度で前記スキャン工程およびセンター吐出工程が行われたときのエッチングの均一度を含み、
前記スキャン速度決定工程は、前記スキャン工程およびセンター吐出工程が行われる前に、前記テーブルに含まれる前記エッチングの均一度が許容範囲内か否かを判断する工程を含む、基板処理装置。 - 前記テーブルは、前記センター吐出工程において基板に供給されるエッチング液の供給流量ごとに設けられた複数のルックアップテーブルを含み、
前記スキャン速度決定工程は、前記複数のルックアップテーブルのうちでエッチング液の供給流量が最も小さいときのルックアップテーブルから順番に、前記エッチングの均一度が許容範囲内になる前記着液位置の移動速度を検索する工程と、前記エッチングの均一度が許容範囲内になる前記着液位置の移動速度が見つかると前記着液位置の移動速度の検索を停止する工程と、見つかった前記着液位置の移動速度を、前記スキャン工程における前記着液位置の移動速度として決定する工程と、を含む、請求項7に記載の基板処理装置。 - 前記制御手段は、前記スキャン速度決定工程において、前記基板主面の周縁部と前記基板主面の中央部との間の複数の区間ごとに前記着液位置の移動速度を決定する、請求項6〜8のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記制御手段は、前記基板主面の周縁部と前記基板主面の中央部との間の複数の区間ごとに設定された複数の移動速度を示すテーブルが記憶された記憶装置を含み、前記スキャン速度決定工程において、前記テーブルから、前記基板主面の周縁部と前記基板主面の中央部との間の複数の区間ごとに前記着液位置の移動速度を決定する、請求項9に記載の基板処理装置。
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