JP6276979B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
SPM供給工程では、図8Aに示すように、硫酸バルブ207および過酸化水素水バルブ209が同時に開かれる。これにより、硫酸配管206の内部を流通する硫酸が混合部205に供給されるとともに、過酸化水素水配管208を流通する過酸化水素水が混合部205に供給される。混合部205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、そのSPMが、SPM供給配管204の内部を通ってSPMノズル203に与えられ、SPMノズル203から吐出される。SPMノズル203からのSPMは、基板の上面に供給される。
また、前記の目的を達成するための請求項2記載の発明は、疎水性を示す基板(W)を、硫酸過酸化水素水混合液を用いて処理するための基板処理装置(1;101)であって、混合部(12;115)と、前記混合部に接続された硫酸配管(17)を有し、前記硫酸配管を通して前記混合部に硫酸を供給する硫酸供給ユニット(15)と、前記混合部に接続された過酸化水素水配管(24)を有し、前記過酸化水素水配管を通して前記混合部に過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給ユニット(16)と、前記過酸化水素水配管に接続され、当該過酸化水素水配管の内部を吸引するための過酸化水素水吸引配管(27)を有し、前記過酸化水素水吸引配管を通して、前記過酸化水素水配管の内部を吸引する吸引ユニット(23,27,28)とを含み、前記混合部は、前記硫酸配管から供給される硫酸と前記過酸化水素水配管から供給される過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水混合液を生成するものであり、前記硫酸供給ユニット、前記過酸化水素水供給ユニットおよび前記吸引ユニットを制御して、硫酸配管を通して硫酸を前記混合部に供給するとともに過酸化水素水配管を通して過酸化水素水を前記混合部に供給することにより、前記混合部で生成された硫酸過酸化水素水混合液を前記基板に供給する硫酸過酸化水素水混合液供給工程と、前記硫酸過酸化水素水混合液供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管を通して過酸化水素水を前記混合部に供給することにより過酸化水素水を前記基板に供給する過酸化水素水供給工程と、前記過酸化水素水供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管の内部を吸引する吸引工程とを実行する制御手段(3)とを含み、前記制御手段は、当該基板の次の基板に対する処理において、硫酸過酸化水素水混合液の供給に先行して硫酸を当該次の基板に供給する工程を実行する、基板処理装置を提供する。
これらの構成によれば、硫酸過酸化水素水混合液を基板に供給する際には、硫酸が、硫酸配管の内部を流通して混合部に供給されるとともに、過酸化水素水が、過酸化水素水配管の内部を流通して混合部に供給される。そして、混合部で生成された硫酸過酸化水素水混合液が基板に供給される。
過酸化水素水の供給終了後、過酸化水素水配管の内部に存在している過酸化水素水が吸引される。これにより、過酸化水素水配管内から全部または一部の過酸化水素水が排除され、その結果、過酸化水素水配管内の過酸化水素水の先端面が後退する。
請求項4に記載のように、前記混合部は、硫酸と過酸化水素水とを混合するための混合室(54)と、前記混合室で混合されて生成された硫酸過酸化水素水混合液を吐出するための吐出口(56)とを有する混合液ノズル(12)を含み、前記混合室に前記過酸化水素水配管が接続されていてもよい。
請求項5に記載のように、前記硫酸過酸化水素水混合液を吐出するための混合液ノズル(113)と、前記混合部(115)と前記混合液ノズルとを接続し、前記混合部によって生成された硫酸過酸化水素水混合液を、前記混合液ノズルに供給する混合液供給配管(114)とを含んでいてもよい。
これらの方法によれば、請求項1または2に関連して述べた作用効果と同様な作用効果を奏する。
請求項8に記載の発明は、前記吸引工程が前記過酸化水素水配管の内部を吸引することにより、前記過酸化水素水配管中の過酸化水素水の先端面を、前記過酸化水素水配管の下流端との間の距離が、前記硫酸配管中の硫酸の先端面と前記硫酸配管の下流端との間の距離よりも大きくなるように後退させる、請求項6または7に記載の基板処理方法である。
請求項9に記載の発明は、前記硫酸過酸化水素水混合液供給工程は、前記硫酸配管を開閉するための硫酸バルブ(18)と、前記過酸化水素水配管を開閉するための過酸化水素水バルブ(25)とを同時に開成するバルブ同時開成工程を含む、請求項6〜8のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1の模式的な平面図である。図2は、基板処理装置1に備えられたチャンバ4の内部を水平に見た模式図である。
図1に示すように、基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置1は、処理液や処理ガスによって基板Wを処理する複数の処理ユニット2と、各処理ユニット2のチャンバ4に対して基板Wの搬入および搬出を行う基板搬送ロボットCRと、基板処理装置1に備えられた装置の動作やバルブの開閉などを制御する制御装置(制御手段)3とを含む。
図2に示すように、SPM供給装置6は、SPMを基板Wの上面に向けて吐出するSPMノズル(混合液ノズル。混合部)12と、SPMノズル12が先端部に取り付けられた第1ノズルアーム13と、第1ノズルアーム13を移動させることにより、SPMノズル12を移動させる第1ノズル移動ユニット14とを含む。
過酸化水素水供給ユニット16は、SPMノズル12に接続され、過酸化水素リンス液供給源(図示しない)から過酸化水素が供給される過酸化水素水配管24と、過酸化水素水配管24の途中部において、SPMノズル12側からこの順に介装された過酸化水素水バルブ25および過酸化水素水流量調節バルブ26とを含む。SPMノズル12には、温度調節されていない室温(約25℃)程度の過酸化水素水が、過酸化水素水配管24を通して供給される。
図2に示すように、処理ユニット2は、SC1(NH4OHとH2O2とを含む混合液)を基板Wの上面に向けて吐出するSC1ノズル33と、SC1ノズル33が先端部に取り付けられた第2ノズルアーム34と、第2ノズルアーム34を移動させることにより、SC1ノズル33を移動させる第2ノズル移動ユニット35とを含む。
図2に示すように、処理ユニット2は、エッチング液を基板Wの上面に向けて吐出するエッチング液ノズル41を含む。エッチング液ノズル41は、たとえば連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック5の上方で、その吐出口を基板Wの上面の中央部に向けて固定的に配置されている。エッチング液ノズル41には、エッチング液供給源からのエッチング液が供給されるエッチング液配管42が接続されている。エッチング液配管42の途中部には、エッチング液ノズル41からのエッチング液の供給/供給停止を切り換えるためのエッチング液バルブ43が介装されている。エッチング液として、たとえばフッ酸(HF)が採用される。
図4Aに示すように、基板Wは、たとえば、表面上にレジスト302が配置された半導体ウエハである。フォトリソグラフィ工程では、基板Wの表面上にレジスト302が配置され、そのレジストに光照射(UV照射)を行うこと(フォトリソグラフィ)により、レジスト302に対してパターン転写が行われる。図4Aに示すように、たとえば基板Wの表面に酸化シリコン膜301が形成され、その酸化シリコン膜301上にレジスト302が配置されている。パターン転写後のレジスト302は、フォトリソグラフィ工程にて形成されたパターン溝303を有している。以下では、このような基板Wの表面から、不要になったレジスト302を除去するレジスト除去処理の一の処理例について説明する。なお、以下の処理例では、レジスト除去処理に先立って、酸化シリコン膜301を所定パターンにエッチングする。
処理ユニット2によって基板Wにレジスト除去処理が施されるときには、チャンバ4の内部にイオン注入処理後の基板W(図4A参照)が搬入される(図5のステップS1)。具体的には、制御装置3は、全てのノズル等がスピンチャック5の上方から退避している状態で、基板Wを保持している基板搬送ロボットCRのハンドをチャンバ4の内部に進入させることにより、基板Wがその表面を上方に向けた状態でスピンチャック5に受け渡される。その後、制御装置3は、スピンモータ8によって基板Wの回転を開始させる(図5のステップS2)。基板Wは予め定める液処理速度(300〜1000rpmの範囲内で、たとえば500rpm)まで上昇させられ、その液処理速度に維持される。
これにより、硫酸配管17の内部を流通する硫酸がSPMノズル12に供給されるとともに、過酸化水素水配管24を流通する過酸化水素水がSPMノズル12に供給される。そして、SPMノズル12の混合室54において硫酸と過酸化水素水とが混合され、高温(たとえば、160℃)のSPMが生成される。そのSPMを、液処理速度で回転している基板Wの上面に向けて、図6Aに示すように、SPMノズル12の吐出口56から吐出させる。制御装置3は、第1ノズル移動ユニット14を制御することにより、この状態で基板Wの上面に対するSPMの着液位置を中央部と周縁部との間で移動させる。
次いで、過酸化水素水を基板Wに供給する過酸化水素水供給工程(図5のステップS6)が行われる。具体的には、制御装置3は、第1ノズル移動ユニット14を制御することにより、基板Wの上面中央部の上方にSPMノズル12を配置し、その後、図6Bに示すように、硫酸バルブ18を閉じた状態に維持しながら過酸化水素水バルブ25を開く。これにより、硫酸配管17の内部を硫酸が流通せずに、過酸化水素水だけが過酸化水素水配管24の内部を流通してSPMノズル12に供給される。SPMノズル12に供給された過酸化水素水は、SPMノズル12の内部を通ってSPMノズル12の吐出口56から吐出される。その過酸化水素水が、液処理速度で回転している基板Wの上面中央部に向けて、図6Bに示すように、SPMノズル12の吐出口56から吐出される。
なお、SPM供給工程(図5のステップS5)から過酸化水素水供給工程(図5のステップS6)への移行時に過酸化水素水バルブ25を一旦閉じるものとして説明したが、SPM供給工程(図5のステップS5)の終了後、過酸化水素水バルブ25を開いた状態に維持しつつ硫酸バルブ18だけを閉じることにより、過酸化水素水供給工程(図5のステップS6)に移行するようにしてもよい。
SPMノズル12からの過酸化水素水の吐出停止後、過酸化水素水配管24の内部に存在する過酸化水素水が吸引される。具体的には、図6Cに示すように、制御装置3は、過酸化水素水バルブ25を閉じた状態に維持しながら、過酸化水素水吸引バルブ28を開く。これにより、常時作動状態とされている吸引装置23の働きが有効化され、過酸化水素水バルブ25よりも下流側の過酸化水素水配管24の内部に存在する過酸化水素水が、過酸化水素水吸引配管27を介して吸引装置23により吸引される。吸引装置23による過酸化水素水配管24の内部の吸引により、過酸化水素水配管24内から一部の過酸化水素水が排除され、図6Cに示すように、過酸化水素水の先端面が、過酸化水素水配管24の先端から大きく後退する。制御装置3は、所定の時間が経過した後に過酸化水素水吸引バルブ28を閉じ、これにより、過酸化水素水配管24の内部の吸引が終了する。
なお、硫酸バルブ18の閉成後において、硫酸配管17からSPMノズル12内へと、少量ながら硫酸が進入(硫酸の液落ち)することがある。過酸化水素水よりも硫酸の比重が大きいので、液落ちした硫酸は、SPMノズル12内を下方に向けて移動する。
過酸化水素水の吐出開始から予め定める過酸化水素水供給時間が経過すると、次に、DIW等のリンス液を基板Wに供給する第2リンス液供給工程(図5のステップS7)が行われる。具体的には、制御装置3は、リンス液バルブ40を開いて、基板Wの上面中央部に向けてリンス液ノズル38からリンス液を吐出させる。リンス液ノズル38から吐出されたリンス液は、過酸化水素水によって覆われている基板Wの上面中央部に着液する。基板Wの上面中央部に着液したリンス液は、基板Wの回転による遠心力を受けて基板Wの上面上を基板Wの周縁部に向けて流れる。これにより、基板W上の過酸化水素水が、リンス液によって外方に押し流され、基板Wの周囲に排出される。そのため、基板W上の過酸化水素水の液膜が、基板Wの上面全域を覆うリンス液の液膜に置換される。これにより、基板Wの上面の全域において過酸化水素水が洗い流される。そして、リンス液バルブ40が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、リンス液バルブ40を閉じて、リンス液ノズル38からのリンス液の吐出を停止させる。
次の基板Wに対するレジスト除去処理におけるSPM供給工程(図5のステップS5)の開始時点には、図6Cに示すように、過酸化水素水の先端面は、過酸化水素水配管24の先端から大きく後退している。一方、硫酸の先端面は硫酸配管17の先端(混合ノズル12と接続する位置)に位置している。そのため、SPM供給工程(図5のステップS5)において、制御装置3が、図6Dに示すように、硫酸バルブ18および過酸化水素水バルブ25を同時に開くと、SPMノズル12には、過酸化水素水配管24からの過酸化水素水よりも先に、硫酸配管17からの硫酸が供給され、その結果、表面が疎水面である基板Wに対して、SPMノズル12の吐出口56から硫酸が先行して吐出される。
以上のように、この実施形態によれば、基板WにSPMを供給する際には、硫酸が、硫酸配管17の内部を流通してSPMノズル12に供給されるとともに、過酸化水素水が、過酸化水素水配管24の内部を流通してSPMノズル12に供給される。そして、SPMノズル12で生成されたSPMが基板Wに供給される。
過酸化水素水の供給終了後、過酸化水素水配管24の内部に存在している過酸化水素水が吸引される。これにより、過酸化水素水配管24内から全部または一部の過酸化水素水が排除され、その結果、過酸化水素水配管24内の過酸化水素水の先端面が後退する。
図7の実施形態において、前述の実施形態と同等の構成は、図1〜図6Eの場合と同一の参照符号を付し、説明を省略する。
SPM供給装置106は、SPMを吐出するためのSPMノズル(混合液ノズル)113と、硫酸と過酸化水素水とを混合させるための混合部115と、混合部115とSPMノズル113との間に接続されたSPM供給配管(混合液供給配管)114とを含む。
このようなSPM供給装置106を備える基板処理装置101では、図5の処理例と同等のレジスト除去処理が行われる。レジスト除去処理において、基板処理装置101の特徴的な部分のみを説明する。
以上、この発明の2つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の処理例では、基板WへのSPMの供給後に、過酸化水素水配管24内のみを吸引する場合を例に挙げたが、過酸化水素水配管24の内部だけでなく、硫酸配管17内も併せて吸引してもよい。この場合、具体的には、制御装置3は、硫酸バルブ18を閉じた状態に維持しながら、硫酸吸引バルブ22を開く。これにより、常時作動状態とされている吸引装置23の働きが有効化され、硫酸バルブ18よりも下流側の硫酸配管17の内部に存在する硫酸が、硫酸吸引配管21を介して吸引装置23により吸引される。このとき、硫酸配管17の内部の吸引により硫酸の先端面が硫酸配管17の先端から大きく後退するが、硫酸の先端面の硫酸配管17の先端からの後退距離が前述の過酸化水素水の先端面の過酸化水素水配管24の先端からの後退距離よりも短くなるように、硫酸吸引バルブ22の開放時間が設定されている必要があり、この場合において、次回のSPM供給工程(図5のステップS5)の開始時に、基板WにSPMに先行して硫酸が供給される。
また、前述の各実施形態では、基板処理装置1,101が、円板状の基板Wを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置1,101は、液晶表示装置用基板などの多角形の基板Wを処理する装置であってもよい。
3 制御装置(制御手段)
12 SPMノズル(混合液ノズル。混合部)
15 硫酸供給ユニット
16 過酸化水素水供給ユニット
17 硫酸配管
18 硫酸バルブ
23 吸引装置(吸引ユニット)
24 過酸化水素水配管
25 過酸化水素水バルブ
27 過酸化水素水吸引配管(吸引ユニット)
28 過酸化水素水吸引バルブ(吸引ユニット)
54 混合室
56 吐出口
100 基板処理装置
113 SPMノズル(混合液ノズル)
114 SPM供給配管(混合液供給配管)
115 混合部
W 基板
Claims (9)
- 疎水性を示す基板を、硫酸過酸化水素水混合液を用いて処理するための基板処理装置であって、
混合部と、
前記混合部に接続された硫酸配管を有し、前記硫酸配管を通して前記混合部に硫酸を供給する硫酸供給ユニットと、
前記混合部に接続された過酸化水素水配管を有し、前記過酸化水素水配管を通して前記混合部に過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給ユニットと、
前記過酸化水素水配管に接続され、当該過酸化水素水配管の内部を吸引するための過酸化水素水吸引配管を有し、前記過酸化水素水吸引配管を通して、前記過酸化水素水配管の内部を前記混合部の上流側から吸引する吸引ユニットとを含み、
前記混合部は、前記硫酸配管から供給される硫酸と前記過酸化水素水配管から供給される過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水混合液を生成するものであり、
前記硫酸供給ユニット、前記過酸化水素水供給ユニットおよび前記吸引ユニットを制御して、硫酸配管を通して硫酸を前記混合部に供給するとともに過酸化水素水配管を通して過酸化水素水を前記混合部に供給することにより、前記混合部で生成された硫酸過酸化水素水混合液を前記基板に供給する硫酸過酸化水素水混合液供給工程と、前記硫酸過酸化水素水混合液供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管を通して過酸化水素水を前記混合部に供給することにより過酸化水素水を前記基板に供給する過酸化水素水供給工程と、前記過酸化水素水供給工程の実行終了後、前記吸引ユニットによって前記過酸化水素水配管の内部および前記混合部の内部を吸引する吸引工程とを実行する制御手段とを含む、基板処理装置。 - 疎水性を示す基板を、硫酸過酸化水素水混合液を用いて処理するための基板処理装置であって、
混合部と、
前記混合部に接続された硫酸配管を有し、前記硫酸配管を通して前記混合部に硫酸を供給する硫酸供給ユニットと、
前記混合部に接続された過酸化水素水配管を有し、前記過酸化水素水配管を通して前記混合部に過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給ユニットと、
前記過酸化水素水配管に接続され、当該過酸化水素水配管の内部を吸引するための過酸化水素水吸引配管を有し、前記過酸化水素水吸引配管を通して、前記過酸化水素水配管の内部を吸引する吸引ユニットとを含み、
前記混合部は、前記硫酸配管から供給される硫酸と前記過酸化水素水配管から供給される過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水混合液を生成するものであり、
前記硫酸供給ユニット、前記過酸化水素水供給ユニットおよび前記吸引ユニットを制御して、硫酸配管を通して硫酸を前記混合部に供給するとともに過酸化水素水配管を通して過酸化水素水を前記混合部に供給することにより、前記混合部で生成された硫酸過酸化水素水混合液を前記基板に供給する硫酸過酸化水素水混合液供給工程と、前記硫酸過酸化水素水混合液供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管を通して過酸化水素水を前記混合部に供給することにより過酸化水素水を前記基板に供給する過酸化水素水供給工程と、前記過酸化水素水供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管の内部を吸引する吸引工程とを実行する制御手段とを含み、
前記制御手段は、当該基板の次の基板に対する処理において、硫酸過酸化水素水混合液の供給に先行して硫酸を当該次の基板に供給する工程を実行する、基板処理装置。 - 前記制御手段が、前記吸引工程において前記過酸化水素水配管の内部を吸引させることにより、前記過酸化水素水配管中の過酸化水素水の先端面を、前記過酸化水素水配管の下流端との間の距離が、前記硫酸配管中の硫酸の先端面と前記硫酸配管の下流端との間の距離よりも大きくなるように後退させる、請求項1または2に記載の基板処理装置。
- 前記混合部は、硫酸と過酸化水素水とを混合するための混合室と、前記混合室で混合されて生成された硫酸過酸化水素水混合液を吐出するための吐出口とを有する混合液ノズルを含み、前記混合室に前記過酸化水素水配管が接続されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記硫酸過酸化水素水混合液を吐出するための混合液ノズルと、
前記混合部と前記混合液ノズルとを接続し、前記混合部によって生成された硫酸過酸化水素水混合液を、前記混合液ノズルに供給する混合液供給配管とを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 疎水性を示す基板を、硫酸過酸化水素水混合液を用いて処理するための基板処理方法であって、
硫酸を、硫酸配管を通して混合部に供給するとともに、過酸化水素水を、過酸化水素水配管を通して前記混合部に供給し、硫酸と過酸化水素水とが前記混合部で混合されて生成された硫酸過酸化水素水混合液を、前記基板に供給する硫酸過酸化水素水混合液供給工程と、
前記硫酸過酸化水素水混合液供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管を通して過酸化水素水を前記混合部に供給することにより過酸化水素水を前記基板に供給する過酸化水素水供給工程と、
前記過酸化水素水供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管の内部および前記混合部の内部を吸引する吸引工程とを含む、基板処理方法。 - 疎水性を示す基板を、硫酸過酸化水素水混合液を用いて処理するための基板処理方法であって、
硫酸を、硫酸配管を通して混合部に供給するとともに、過酸化水素水を、過酸化水素水配管を通して前記混合部に供給し、硫酸と過酸化水素水とが前記混合部で混合されて生成された硫酸過酸化水素水混合液を、前記基板に供給する硫酸過酸化水素水混合液供給工程と、
前記硫酸過酸化水素水混合液供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管を通して過酸化水素水を前記混合部に供給することにより過酸化水素水を前記基板に供給する過酸化水素水供給工程と、
前記過酸化水素水供給工程の実行終了後、前記過酸化水素水配管の内部を吸引する吸引工程とを含み、
当該基板の次の基板に対する処理において、硫酸過酸化水素水混合液の供給に先行して硫酸を当該次の基板に供給する工程をさらに含む、基板処理方法。 - 前記吸引工程が前記過酸化水素水配管の内部を吸引することにより、前記過酸化水素水配管中の過酸化水素水の先端面を、前記過酸化水素水配管の下流端との間の距離が、前記硫酸配管中の硫酸の先端面と前記硫酸配管の下流端との間の距離よりも大きくなるように後退させる、請求項6または7に記載の基板処理方法。
- 前記硫酸過酸化水素水混合液供給工程は、前記硫酸配管を開閉するための硫酸バルブと、前記過酸化水素水配管を開閉するための過酸化水素水バルブとを同時に開成するバルブ同時開成工程を含む、請求項6〜8のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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