JP6282250B2 - Substrate liquid processing apparatus and substrate liquid processing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体用基板をエッチング及び洗浄する基板液処理装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate liquid processing apparatus for etching and cleaning a semiconductor substrate.
半導体素子製造のためには、基板上に多層の薄膜を形成しており、エッチング及び洗浄工程は必須である。 In order to manufacture a semiconductor device, a multilayer thin film is formed on a substrate, and etching and cleaning processes are essential.
一般に、湿式エッチング及び洗浄装置は、基板を支持するチャックが設けられたテーブルを回転させながら、処理液を基板に供給し、エッチング、洗浄及び乾燥工程を行い、テーブルの周りにカップ構造を有する処理液回収部を利用して処理液を回収している。 In general, a wet etching and cleaning apparatus supplies a processing liquid to a substrate while rotating a table provided with a chuck that supports the substrate, and performs etching, cleaning, and drying processes, and has a cup structure around the table. The processing liquid is recovered using the liquid recovery unit.
一方、基板に蒸着された窒化膜、酸化膜、金属膜などの薄膜やフォトレジストなどを基板から速やかに除去するためには、工程を高温状態に保持する必要があった。 On the other hand, in order to quickly remove a thin film such as a nitride film, an oxide film, and a metal film deposited on the substrate, a photoresist, and the like from the substrate, it is necessary to maintain the process at a high temperature.
このように、高温で処理液を供給する場合、処理液に含まれた水分は、他の成分より沸点が低く急速に蒸発し、処理液の濃度が高くなる。これにより、基板液処理装置内パーティクルが多量発生し、処理液の濃度変化によって処理効率が低くなる問題点があった。 Thus, when supplying a processing liquid at high temperature, the water | moisture content contained in the processing liquid evaporates rapidly with a boiling point lower than other components, and the density | concentration of a processing liquid becomes high. As a result, a large amount of particles in the substrate liquid processing apparatus is generated, and there is a problem that the processing efficiency is lowered due to a change in the concentration of the processing liquid.
前述した背景技術の問題点を解決するために、本発明は、高温での基板液処理工程時、処理液の濃度を均一に維持する基板液処理装置及び基板液処理方法を提供することにその目的がある。 In order to solve the above-described problems of the background art, the present invention provides a substrate liquid processing apparatus and a substrate liquid processing method for maintaining a uniform concentration of a processing liquid during a substrate liquid processing step at a high temperature. There is a purpose.
前述した課題を解決するための本発明の基板液処理装置は、テーブル上部に基板を離隔し、支持する基板支持部と、前記テーブルを回転させる回転軸を駆動する回転駆動部と、前記基板の処理面を処理する処理液を供給する処理液供給部と、前記基板又は前記処理液の少なくとも一つを加熱する加熱部と、前記テーブルの周りに設けられ、基板から排出される処理液を回収する処理液回収部と、前記処理液が供給される空間に水分を供給する水分供給部と、を含む。 A substrate liquid processing apparatus of the present invention for solving the above-described problems includes a substrate support unit that separates and supports a substrate on an upper part of a table, a rotation drive unit that drives a rotation shaft that rotates the table, A processing liquid supply unit that supplies a processing liquid for processing the processing surface, a heating unit that heats at least one of the substrate or the processing liquid, and a processing liquid that is provided around the table and is discharged from the substrate is collected. And a moisture supply unit that supplies moisture to a space to which the treatment liquid is supplied.
好ましくは、前記水分供給部は、水分をミスト又は蒸気状態で噴射する。 Preferably, the moisture supply unit injects moisture in a mist or vapor state.
好ましくは、前記水分供給部の水分を噴射する噴射口は1以上のホール又はスリット形態に形成される。 Preferably, the spray port for spraying moisture from the moisture supply unit is formed in one or more holes or slits.
好ましくは、前記基板は、処理面が上部に向かって支持され、前記処理液と前記水分は、前記基板の上部空間に供給される。 Preferably, the processing surface of the substrate is supported upward, and the processing liquid and the moisture are supplied to the upper space of the substrate.
好ましくは、前記基板の上部で前記処理液供給部を往復駆動させる駆動手段と更に含み、前記水分供給部は、前記基板の上部空間に設けられる。 Preferably, the apparatus further includes driving means for reciprocatingly driving the processing liquid supply unit above the substrate, and the moisture supply unit is provided in an upper space of the substrate.
好ましくは、前記基板の上部で前記処理液供給部を往復駆動させる駆動手段を更に含み、前記水分供給部は、前記駆動手段により前記処理液供給部と共に往復駆動される。 Preferably, the apparatus further includes a driving unit that reciprocates the processing liquid supply unit above the substrate, and the water supply unit is reciprocated by the driving unit together with the processing liquid supply unit.
好ましくは、前記基板の上部で前記処理液供給部を往復駆動させる駆動手段を更に含み、前記処理液回収部は、内側が突出された1以上のカップを備え、前記水分供給部は、前記カップに設けられる1以上のノズルからなる。 Preferably, the apparatus further includes driving means for reciprocatingly driving the processing liquid supply unit above the substrate, wherein the processing liquid recovery unit includes one or more cups protruding inside, and the moisture supply unit includes the cup. It consists of one or more nozzles provided in.
好ましくは、前記基板は、処理面が下部に向かって支持され、前記処理液と前記水分は、前記基板とテーブル間の空間に供給される。 Preferably, the processing surface of the substrate is supported toward a lower portion, and the processing liquid and the moisture are supplied to a space between the substrate and the table.
好ましくは、前記処理液供給部と前記水分供給部は、それぞれ前記テーブルの上部中央部分に設けられる1以上のノズルからなる。 Preferably, each of the processing liquid supply unit and the water supply unit includes one or more nozzles provided at an upper center portion of the table.
好ましくは、前記処理液供給部は、前記テーブルの上部中央部分に設けられる1以上のノズルからなり、前記処理液回収部は、内側が突出された1以上のカップを備え、前記水分供給部は、前記カップに設けられる1以上のノズルからなる。 Preferably, the processing liquid supply unit includes one or more nozzles provided at an upper center portion of the table, the processing liquid recovery unit includes one or more cups protruding inside, and the moisture supply unit includes And one or more nozzles provided in the cup.
好ましくは、前記水分供給部のノズルは、前記基板の水平面に対して0゜〜20゜傾いて水分を噴射する。 Preferably, the nozzle of the moisture supply unit injects moisture at an angle of 0 ° to 20 ° with respect to the horizontal plane of the substrate.
好ましくは、前記処理液は、SPM(硫酸と過酸化水素水の混合物)である。 Preferably, the treatment liquid is SPM (a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution).
好ましくは、前記水分は、DIW(脱イオン水)を不活性ガスと混合して供給するか、DIWに不活性ガスを溶解させて供給する。 Preferably, the water is supplied by mixing DIW (deionized water) with an inert gas or by dissolving the inert gas in DIW.
好ましくは、前記水分を、常温より高く、沸点より低い温度で供給する。 Preferably, the moisture is supplied at a temperature higher than room temperature and lower than the boiling point.
上述した課題を解決するための本発明の基板液処理方法は、前記基板又は前記基板に提供される処理液の少なくとも一つを加熱しながら、前記処理液が供給される空間に水分を供給する。 In the substrate liquid processing method of the present invention for solving the above-described problems, moisture is supplied to the substrate or a space to which the processing liquid is supplied while heating at least one of the processing liquids provided to the substrate. .
好ましくは、前記処理液は、前記処理面のエッチング工程又はPRストリップ工程に用いられる薬液である。 Preferably, the processing liquid is a chemical liquid used in the etching process or PR strip process of the processing surface.
好ましくは、前記水分は、前記処理液と同時に噴射される。 Preferably, the moisture is sprayed simultaneously with the treatment liquid.
好ましくは、前記処理液を供給する時間と前記水分を供給する時間が少なくとも一部重なることを特徴とする。 Preferably, the time for supplying the treatment liquid and the time for supplying the moisture overlap at least partially.
本発明の基板液処理装置によれば、高温液処理工程で、処理液を供給する空間に水分を供給することによって、処理液の濃度を均一に維持させ、処理効率を向上させることができる。 According to the substrate liquid processing apparatus of the present invention, in the high-temperature liquid processing step, by supplying moisture to the space for supplying the processing liquid, the concentration of the processing liquid can be maintained uniformly and the processing efficiency can be improved.
以下では、本発明の実施例を、図面を参考して、具体的に説明する。本発明の基板液処理装置は、第1〜第5の実施例に分けられ、各実施例の構成要素は基本的に同じであるが、一部構成において差がある。また、発明の実施例中の同じ機能と作用をする構成要素に対しては図面上、同じ符号を付する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The substrate liquid processing apparatus of the present invention is divided into first to fifth embodiments, and the components of each embodiment are basically the same, but there are differences in some configurations. In the drawings, the same reference numerals are given to components having the same functions and operations in the embodiments of the present invention.
本発明の第1の実施例に係る基板液処理装置は、図1に示されるように、大きく、基板支持部10、回転駆動部20、処理液供給部30、加熱部40、処理液回収部50及び水分供給部60からなる。
As shown in FIG. 1, the substrate liquid processing apparatus according to the first embodiment of the present invention is largely divided into a
基板支持部10は、テーブル11上部に基板Wを離隔して支持する。テーブル11上部の外郭には複数個のチャックピン12が設けられ、基板Wを内側で支持し、基板Wの処理面は上部に向かって支持される。この時、液処理するための基板だけでなく、ダミー基板を使用してもよい。
The
回転駆動部20は、テーブル11下部の回転軸を駆動させ、テーブル11を回転させる。
The
処理液供給部30は、基板Wの上部面をエッチング、洗浄又は乾燥するための処理液を供給する1以上の処理液供給ノズル31を備える。処理液供給ノズル31は、基板Wの上部空間に設けられ、駆動手段により往復駆動してもよい。この時、処理液は、SPM(硫酸と過酸化水素水の混合物)を用いてもよい。
The processing
加熱部40は、基板Wの液処理効率を向上させるために、基板Wの上部にヒーターを設けることができる。ヒーターは、駆動手段によりスイング形態に移動し、回転する基板Wを均一に加熱させる。図示されていないが、基板に処理液を供給する前、処理液の混合による発熱反応を利用するか、処理液を直接加熱することによって、高温の処理液を基板に直接供給する処理液方式を使用することができる。
The
このような処理液加熱方式と前述したヒーター加熱方式は、単独又は複合的に使用できる。 Such a treatment liquid heating method and the heater heating method described above can be used alone or in combination.
処理液回収部50は、テーブル11の周りに設けられ、基板Wから排出される処理液を回収できるように上部が内側に突出された1以上のカップ51、52を備える。図示されていないが、基板の積載や、処理液の分離回収のために、回転軸又はカップは相対的に昇降するように設けられてもよい。
The processing
水分供給部60は、基板Wの上部空間に処理液供給部30と別個に設けられた水分供給ノズル61を備え、水分供給ノズル61は駆動手段によりスイング形態に往復駆動される。
The
水分供給ノズル61は、処理液が供給される基板Wの上部空間に水分を噴射して、処理液中、蒸発される水分量を補充することで、基板W処理面に作用する処理液の濃度を均一に維持させ、基板Wの処理効率を向上させることができる。一方、水分供給ノズル61は、1以上のホール又はスリット形態で形成され、水分をミスト又は蒸気状態で噴射し、水分の供給効率を上げることができる。供給される水分は、DIW(脱イオン水)を使用でき、85℃〜95℃の水分を供給することが好ましいが、常温より高く、沸点より低い温度であればよい。
The
ここで、‘ミスト状態’とは、DIWが気体と混合され、液滴状態で処理空間に噴射された状態を意味し、‘蒸気状態’とは、DIWが臨界温度より低い温度で気化された状態を意味する。 Here, the “mist state” means a state in which DIW is mixed with gas and injected into the processing space in a droplet state, and the “vapor state” means that the DIW is vaporized at a temperature lower than the critical temperature. Means state.
水分は、DIWを窒素のような不活性ガスと混合して噴射する2流体ノズルを介して供給するか、不活性ガスが溶解されたDIW噴射ノズルを介して供給してもよい。 Moisture may be supplied through a two-fluid nozzle that mixes and jets DIW with an inert gas such as nitrogen, or through a DIW jet nozzle in which the inert gas is dissolved.
前述のように、処理液供給部30と水分供給部60の噴射位置が異なっても、基板の回転によって処理液と水分は十分に混合される。
As described above, even if the spray positions of the processing
本発明の第2の実施例は、図2に示されるように、基板支持部10、回転駆動部20、処理液供給部30及び処理液回収部50の構造は、第1の実施例と同じであり、加熱部40及び水分供給部60の構造において差がある。
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the structures of the
加熱部40は、基板Wの上部に設けられたヒーターを備える。ヒーターは、基板Wの領域と同じであるか、基板Wの領域より大きく形成され、基板Wの全体領域を均一に加熱させることができる。
The
水分供給部60は、基板Wの上部空間に水分供給ノズル62を備え、水分供給ノズル62は、駆動手段により処理液供給ノズル32と共に往復駆動される。即ち、第1の実施例に係る処理液供給ノズル31と水分供給ノズル61は、それぞれ往復運動をするが、第2の実施例に係る処理液供給ノズル32と水分供給ノズル62は、一つの駆動手段により往復運動をするという差がある。この時処理液供給ノズル32と水分供給ノズル62の噴射口が、交互に形成され、処理液と水分の混合を容易にする。
The
本発明の第3の実施例は、図3に示されるように、基板支持部10、回転駆動部20、処理液供給部30、加熱部40及び処理液回収部50の構造は第1の実施例と同じであり、水分供給部の構造において差がある。
In the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the structure of the
水分供給部は、処理液供給ノズル33により処理液が供給される基板Wの上部空間に水分を供給するように、1以上の水分供給ノズル63を備え、水分供給ノズル63は、処理液回収部50を構成するカップ52に設けられる。
The moisture supply unit includes one or more
本発明の第4の実施例は、図4に示されるように、基板支持部10、加熱部40及び処理液回収部50の構造は第2の実施例と同じであり、回転駆動部20、処理液供給部、水分供給部の構造と基板Wの支持方向において差がある。
In the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the structure of the
基板Wは、処理面が下部に向かって基板支持部10に支持される。
The substrate W is supported by the
回転駆動部20は、回転軸内部に基板Wを液処理するための処理液や冷却流体、不活性ガスなどを供給するための中空が形成されている。
The
処理液供給部は、基板Wの下部面をエッチング、洗浄又は乾燥するための処理液を供給する1以上の処理液供給ノズル34を備える。処理液供給ノズル34は、テーブル11の上部中央部分に設けられ、基板Wとテーブル11と間の空間に処理液を供給できる。処理液は、回転駆動部20の中空を介して供給される。
The processing liquid supply unit includes one or more processing
水分供給部は、処理液が供給される空間に水分を供給する1以上の水分供給ノズル64を備える。水分供給ノズル64は、テーブル11の上部中央部分に設けられ、基板Wとテーブル11と間の空間に処理液を供給できる。水分は、回転駆動部20の中空を介して供給される。
The moisture supply unit includes one or more
本発明の第5の実施例は、図5に示されるように、基板支持部10、回転駆動部20、処理液供給部、加熱部40及び処理液回収部50の構造は第4の実施例と同じであり、水分供給部の構造において差がある。
In the fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the structure of the
水分供給部は、処理液供給ノズル35により処理液が供給される基板Wとテーブル11と間の空間に水分を供給するように1以上の水分供給ノズル65を備え、水分供給ノズル65は、処理液回収部50を構成するカップ51に設けられる。水分供給ノズル65は、基板Wの水平面に対して0゜〜20゜傾いて水分を噴射でき、20゜を超えると、水分が基板W全体に十分に供給されなく、処理液中、蒸発される水分量を補充することができないので、基板W処理面に作用する処理液の濃度を均一に維持し難い問題があり得る。
The moisture supply unit includes one or more
本発明の他の側面に該当する基板液処理方法は、基板Wを回転させながら基板W又は基板Wに提供される処理液の少なくとも一つを加熱し、基板Wの処理面に処理液を供給し、処理液が供給される空間に水分を供給し、基板Wの処理面を液処理する。 The substrate liquid processing method according to another aspect of the present invention heats at least one of the substrate W or the processing liquid provided to the substrate W while rotating the substrate W, and supplies the processing liquid to the processing surface of the substrate W. Then, moisture is supplied to the space to which the processing liquid is supplied, and the processing surface of the substrate W is liquid processed.
この時、処理液は処理面のエッチング工程又はPRストリップ工程に用いられる薬液であり、例えば、SPM(硫酸と過酸化水素水の混合物)が用いられる。この時、基板Wの処理面に処理液と水分とを同時に供給することができる。 At this time, the processing liquid is a chemical liquid used in the etching process or PR strip process of the processing surface, and for example, SPM (mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution) is used. At this time, the processing liquid and moisture can be simultaneously supplied to the processing surface of the substrate W.
また、処理液を供給する時間と水分を供給する時間が少なくとも一部重なるようにすることができ、水分を断続的(intermittent)に供給することができる。 Further, the time for supplying the treatment liquid and the time for supplying the water can be at least partially overlapped, so that the water can be supplied intermittently.
このような水分供給を通じて、高温エッチング工程でも基板処理面と接触して、液処理する処理液の濃度を均一に維持させることによって、優れた選択比を得ることができる。 Through such moisture supply, an excellent selectivity can be obtained by maintaining a uniform concentration of the processing liquid to be liquid processed by contacting the substrate processing surface even in the high temperature etching process.
以上では、本発明の具体的な実施例を、図面を中心にして説明したが、本発明の権利範囲は、特許請求範囲に記載された技術的思想を中心にして、その変形物又は均等物にまで及ぼすことは自明であろう。 In the above, specific embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings. However, the scope of the right of the present invention is based on the technical idea described in the claims and is a modification or equivalent thereof. It will be obvious that it affects
10 基板支持部
20 回転駆動部
30 処理液供給部
40 加熱部
50 処理液回収部
51、52 カップ
60 水分供給部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記テーブルを回転させる回転軸を駆動する回転駆動部と、
前記基板の処理面にエッチング工程又はPR(フォトレジスト)ストリップ工程用の薬液を供給する処理液供給部と、
前記基板又は前記処理液の少なくとも一つを加熱する加熱部と、
前記テーブルの周りに設けられ、基板から排出される処理液を回収する処理液回収部と、
前記処理液が供給される空間に水分を供給する水分供給部を含み、
前記処理液回収部は、内側が突出された1以上のカップを備え、
前記水分供給部は、前記カップに設けられる1以上のノズルからなり、かつ、前記水分をミスト又は蒸気状態で噴射し、
前記処理液供給部と前記水分供給部は、前記処理面に前記処理液と前記水分とを同時に供給して蒸発する水分を補充することにより前記処理液の濃度を均一に維持するように構成されることを特徴とする基板液処理装置。 A substrate support unit for separating and supporting the substrate on the table top;
A rotation drive unit for driving a rotation shaft for rotating the table;
A processing liquid supply unit for supplying a chemical for an etching process or a PR (photoresist) strip process to the processing surface of the substrate;
A heating unit for heating at least one of the substrate or the treatment liquid;
A processing liquid recovery unit that is provided around the table and recovers the processing liquid discharged from the substrate;
Including a moisture supply unit for supplying moisture to the space to which the treatment liquid is supplied;
The treatment liquid recovery unit includes one or more cups whose inner sides protrude.
The moisture supply unit is composed of one or more nozzles provided in the cup , and sprays the moisture in a mist or vapor state,
The treatment liquid supply unit and the water supply unit are configured to maintain a uniform concentration of the treatment liquid by supplying the treatment liquid and the water simultaneously to the treatment surface and replenishing the evaporated water. substrate solution treatment and wherein the that.
前記処理液と前記水分は、前記基板の上部空間に供給されることを特徴とする請求項1に記載の基板液処理装置。 The substrate has a processing surface supported toward the top,
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the processing liquid and the moisture are supplied to an upper space of the substrate.
前記処理液と前記水分は、前記基板とテーブル間の空間に供給されることを特徴とする請求項1に記載の基板液処理装置。 The substrate has a processing surface supported toward the bottom,
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the processing liquid and the moisture are supplied to a space between the substrate and the table.
前記基板又は前記基板に提供される処理液の少なくとも一つを加熱しながら、前記処理液が供給される空間に水分を供給することを特徴とする基板液処理方法。 In the substrate liquid processing method using the substrate liquid processing apparatus according to claim 1, wherein the processing surface is subjected to liquid processing while rotating the substrate.
A substrate liquid processing method comprising supplying moisture to a space to which the processing liquid is supplied while heating at least one of the substrate and the processing liquid provided to the substrate.
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