JP6593591B2 - Substrate processing method - Google Patents
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Description
本発明は、基板を処理する基板処理方法に関する。処理対象の基板には、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、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。 The present invention relates to a substrate processing method for processing a substrate. Examples of substrates to be processed include semiconductor wafers, liquid crystal display substrates, plasma display substrates, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, and photomask substrates. Substrates, ceramic substrates, solar cell substrates and the like are included.
特許文献1には、基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が開示されている。この基板処理装置は、基板を水平に保持しながら基板の中央を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持されている基板の上面に向けて処理液を吐出する複数のノズルとを備えている。この基板処理装置では、硫酸および過酸化水素水の混合液であるSPMが基板の上面に供給され、その後、過酸化水素水が基板の上面に供給される。 Patent Document 1 discloses a single-wafer type substrate processing apparatus that processes substrates one by one. The substrate processing apparatus includes a spin chuck that rotates around a vertical rotation axis passing through the center of the substrate while holding the substrate horizontally, and a plurality of processing liquids that are discharged toward the upper surface of the substrate held by the spin chuck. And a nozzle. In this substrate processing apparatus, SPM, which is a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, is supplied to the upper surface of the substrate, and then hydrogen peroxide solution is supplied to the upper surface of the substrate.
パターンが形成された基板の表面からレジスト膜を除去するために、高温のSPMと室温の過酸化水素水とを基板の表面に順次供給すると、パターン倒れが発生する場合がある。本発明者らの研究によると、このようなパターン倒れは、基板上のSPMを過酸化水素水に置換するときに、目視できる大きさの気泡が過酸化水素水の液膜内に形成される場合に発生することが分かった。 If a high temperature SPM and a room temperature hydrogen peroxide solution are sequentially supplied to the surface of the substrate in order to remove the resist film from the surface of the substrate on which the pattern is formed, pattern collapse may occur. According to the study by the present inventors, such a pattern collapse is caused when bubbles of a size that can be visually observed are formed in the liquid film of the hydrogen peroxide solution when the SPM on the substrate is replaced with the hydrogen peroxide solution. It turns out that it happens in some cases.
SPMは、硫酸と過酸化水素水との混合液であり、カロ酸(Caro's acid)を含む。本発明者らの研究によると、気泡の原因となる気体は、主として、カロ酸の分解により発生していると考えられる。さらに、本発明者らの研究によると、基板上のSPMを過酸化水素水に置換するときに、基板の各部で急激な温度変化が発生すると、液膜内に気泡が発生し易いことが分かった。 SPM is a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, and contains caro's acid. According to the study by the present inventors, it is considered that the gas causing bubbles is mainly generated by the decomposition of caroic acid. Furthermore, according to the research by the present inventors, it is found that when the SPM on the substrate is replaced with hydrogen peroxide water, if a sudden temperature change occurs in each part of the substrate, bubbles are likely to be generated in the liquid film. It was.
さらにまた、過酸化水素水を基板に供給しているときの基板の回転速度が小さいと、基板から排出される液体の流量が小さいため、気体が液膜内に徐々に溜まり、目視できる大きさの気泡が発生することが分かった。基板の回転速度を高めれば、基板上で気体の滞留を軽減できるが、基板の回転速度が大きいと、基板から排出される液体の流量が大きいため、基板が部分的に露出することを防止するために、過酸化水素水を大流量で基板に供給しなければならない。そのため、過酸化水素水の消費量が増加してしまう。 Furthermore, if the rotation speed of the substrate when supplying hydrogen peroxide solution to the substrate is small, the flow rate of the liquid discharged from the substrate is small, so that the gas gradually accumulates in the liquid film and can be visually observed. It was found that bubbles were generated. Increasing the rotation speed of the substrate can reduce gas stagnation on the substrate. However, if the rotation speed of the substrate is high, the flow rate of the liquid discharged from the substrate is large, thereby preventing the substrate from being partially exposed. Therefore, the hydrogen peroxide solution must be supplied to the substrate at a large flow rate. Therefore, the consumption of hydrogen peroxide water increases.
そこで、本発明の目的の一つは、基板上のSPMを過酸化水素水に置換するときに、過酸化水素水の液膜内で気泡が発生することを抑制することである。 Accordingly, one of the objects of the present invention is to suppress the generation of bubbles in the liquid film of hydrogen peroxide solution when replacing the SPM on the substrate with the hydrogen peroxide solution.
前記目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板の上面に形成されたパターンを覆うレジストを前記基板から除去する基板処理方法であって、前記基板を回転させながら、硫酸と過酸化水素水との混合液であるSPMの液膜で前記基板の上面を覆うSPM供給工程と、前記SPM供給工程の後に、前記基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置が前記基板の中央と前記基板の外周との間の前記基板の中間に位置するように、SPMの液膜で覆われた前記基板の上面に向けて過酸化水素水を吐出しながら、20〜50rpm(revolution per minute)の低回転速度で前記基板を回転させる過酸化水素水供給工程と、を含む、基板処理方法である。 The invention according to claim 1 for achieving the above object is a substrate processing method for removing a resist covering a pattern formed on an upper surface of a substrate from the substrate, wherein the substrate is rotated with sulfuric acid and peroxide. An SPM supplying step of covering the upper surface of the substrate with a liquid film of SPM that is a mixed solution with hydrogen water, and after the SPM supplying step, the position of the hydrogen peroxide solution landing on the upper surface of the substrate is the center of the substrate 20-50 rpm (revolution per minute) while discharging hydrogen peroxide solution toward the upper surface of the substrate covered with the liquid film of SPM so as to be located in the middle of the substrate between the outer periphery of the substrate And a hydrogen peroxide solution supply step of rotating the substrate at a low rotation speed.
この方法によれば、パターン上のレジストを除去するために、SPMが基板の上面に供給される。その後、SPMの液膜で覆われた基板の上面に過酸化水素水が供給される。過酸化水素水は、基板の上面に着液した後、遠心力によって基板の上面に沿って外方に流れる。SPMの大部分は、基板への過酸化水素水の供給によって、基板から外方に排出される。また、SPMの一部は、基板上で過酸化水素水と混ざり合った後、過酸化水素水と共に基板から外方に排出される。このようにして、基板上のSPMが過酸化水素水に置換される。 According to this method, SPM is supplied to the upper surface of the substrate in order to remove the resist on the pattern. Thereafter, hydrogen peroxide solution is supplied to the upper surface of the substrate covered with the liquid film of SPM. The hydrogen peroxide solution lands on the upper surface of the substrate and then flows outward along the upper surface of the substrate by centrifugal force. Most of the SPM is discharged outward from the substrate by supplying hydrogen peroxide water to the substrate. A part of the SPM is mixed with the hydrogen peroxide solution on the substrate, and then discharged to the outside together with the hydrogen peroxide solution. In this way, the SPM on the substrate is replaced with the hydrogen peroxide solution.
過酸化水素水は、基板の中央と基板の外周との間の基板の中間に向けて吐出される。後述するように、基板の中間に向けて過酸化水素水を吐出すると、基板の中央に向けて過酸化水素水を吐出した場合と比較して、基板の中央の急激な温度低下を抑えることができる。これにより、気泡の発生を抑えることができ、基板の上面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。 The hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the substrate between the center of the substrate and the outer periphery of the substrate. As will be described later, when the hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the substrate, the rapid temperature drop at the center of the substrate can be suppressed compared to the case where the hydrogen peroxide solution is discharged toward the center of the substrate. it can. Thereby, generation | occurrence | production of a bubble can be suppressed and collapse of the pattern formed in the upper surface of a board | substrate can be suppressed.
さらに、過酸化水素水は、20〜50rpmの低回転速度で回転している基板の上面に向けて吐出される。基板の中間に向けて過酸化水素水を吐出すると、急激な温度低下に起因する気泡の発生を抑えることができるが、気泡の発生が完全になくるわけではない。基板の回転速度が極めて小さいと、気体が液膜内に徐々に溜まり、目視できる大きさの気泡が発生する。 Further, the hydrogen peroxide solution is discharged toward the upper surface of the substrate rotating at a low rotation speed of 20 to 50 rpm. When the hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the substrate, the generation of bubbles due to a rapid temperature drop can be suppressed, but the generation of bubbles is not completely eliminated. When the rotation speed of the substrate is extremely low, the gas gradually accumulates in the liquid film, and bubbles of a size that can be visually observed are generated.
後述するように、基板の回転速度が20〜50rpmの場合、目視できる大きさの気泡は確認されない又は殆ど確認されなかった。したがって、基板の上面に形成されたパターンの倒壊を減らすことができる。さらに、基板の回転速度が比較的小さいので、過酸化水素水を大流量で供給しなくても、基板の上面が部分的に露出することを防止できる。したがって、過酸化水素水の消費量を抑えながら、パターンの倒壊を減らすことができる。
さらに、この方法によれば、基板の中間に向けて過酸化水素水が吐出された後、基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置が、基板の中間から基板の中央に移動する。回転している基板の中間に向けて過酸化水素水が吐出されているとき、基板の上面に着液した過酸化水素水の一部は、基板の上面に沿って内方に流れる。これにより、基板の中央からSPMが除去される。さらに、過酸化水素水の着液位置が基板の中間から基板の中央に移動すると、基板の中間から基板の中央までの円形の領域に過酸化水素水が直接当たる。そのため、隣接する2つのパターンの間に過酸化水素水を確実に到達させることができる。これにより、基板上のSPMを効率的に過酸化水素水に置換できる。
As will be described later, when the rotation speed of the substrate was 20 to 50 rpm, no visible bubbles were confirmed or hardly confirmed. Therefore, the collapse of the pattern formed on the upper surface of the substrate can be reduced. Furthermore, since the rotation speed of the substrate is relatively low, it is possible to prevent the upper surface of the substrate from being partially exposed without supplying the hydrogen peroxide solution at a large flow rate. Therefore, the collapse of the pattern can be reduced while suppressing the consumption amount of the hydrogen peroxide solution.
Furthermore, according to this method, after the hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the substrate, the position of the hydrogen peroxide solution landing on the upper surface of the substrate moves from the middle of the substrate to the center of the substrate. When the hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the rotating substrate, a part of the hydrogen peroxide solution that has landed on the upper surface of the substrate flows inward along the upper surface of the substrate. Thereby, SPM is removed from the center of the substrate. Further, when the position where the hydrogen peroxide solution is deposited moves from the middle of the substrate to the center of the substrate, the hydrogen peroxide solution directly hits a circular region from the middle of the substrate to the center of the substrate. Therefore, the hydrogen peroxide solution can surely reach between two adjacent patterns. Thereby, the SPM on the substrate can be efficiently replaced with the hydrogen peroxide solution.
請求項2に記載の発明は、前記過酸化水素水供給工程において、前記基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置が前記基板の中間に位置しているときの前記基板の回転速度は、前記基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置が前記基板の中央に位置しているときの前記基板の回転速度よりも小さい、請求項1に記載の基板処理方法である。
基板の回転速度が低下すると、基板の上面を覆う液膜の厚み(膜厚)が増加する。この方法によれば、過酸化水素水の着液位置が基板の中間に位置しているとき、基板の回転速度が相対的に小さいので、基板の上面を覆う液膜の厚みが相対的に大きい。目視できない程度の微小な気泡が液膜内に発生したとしても、膜厚を大きくすれば、液膜中における気泡の密度が低下する。これにより、気泡がパターンに及ぼす影響を小さくすることができる。
In the invention according to claim 2 , in the hydrogen peroxide solution supply step, the rotation speed of the substrate when the landing position of the hydrogen peroxide solution with respect to the upper surface of the substrate is located in the middle of the substrate, 2. The substrate processing method according to claim 1 , wherein the hydrogen peroxide solution landing position with respect to the upper surface of the substrate is smaller than a rotation speed of the substrate when located at a center of the substrate.
When the rotation speed of the substrate decreases, the thickness (film thickness) of the liquid film covering the upper surface of the substrate increases. According to this method, when the landing position of the hydrogen peroxide solution is located in the middle of the substrate, the rotation speed of the substrate is relatively small, so the thickness of the liquid film covering the upper surface of the substrate is relatively large. . Even if minute bubbles that cannot be visually observed are generated in the liquid film, if the film thickness is increased, the density of the bubbles in the liquid film decreases. Thereby, the influence which a bubble has on a pattern can be made small.
その一方で、過酸化水素水の着液位置が基板の中央に位置しているときは、基板の回転速度が相対的に大きく、膜厚が相対的に小さいが、殆ど全てのSPMが基板から除去されているので、気泡の発生量が少ない。さらに、基板の回転速度が相対的に大きいので、液膜中に微小な気泡が発生したとしても、この気泡は、過酸化水素水と共に基板から比較的速やかに排出される。そのため、気泡がパターンに及ぼす影響を回避しながら、基板の中央にあるSPMを効率的に過酸化水素水に置換することができる。 On the other hand, when the landing position of the hydrogen peroxide solution is located at the center of the substrate, the rotation speed of the substrate is relatively large and the film thickness is relatively small, but almost all SPM is separated from the substrate. Since it is removed, the amount of bubbles generated is small. Further, since the rotation speed of the substrate is relatively high, even if minute bubbles are generated in the liquid film, the bubbles are discharged from the substrate together with the hydrogen peroxide solution relatively quickly. Therefore, it is possible to efficiently replace the SPM at the center of the substrate with the hydrogen peroxide solution while avoiding the influence of bubbles on the pattern.
請求項3に記載の発明は、前記過酸化水素水供給工程において、過酸化水素水は、前記基板の上面に近づくにしたがって前記基板の中央から遠ざかるように、前記基板の上面に対して斜めに傾いた吐出方向に吐出される、請求項1または2に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、過酸化水素水の吐出方向が、基板の上面に対して外方に傾いているので、基板の上面に向かって吐出方向に飛散する過酸化水素水は、基板の外周に向かう方向の運動エネルギーを有している。したがって、基板の上面に着液した過酸化水素水は、過酸化水素水が基板の上面に垂直な方向に吐出される場合と比較して、速やかに外方に流れる。そのため、着液位置の外側の環状の領域にあるSPMを効率的に過酸化水素水に置換することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the hydrogen peroxide solution supplying step, the hydrogen peroxide solution is inclined with respect to the upper surface of the substrate so as to move away from the center of the substrate as it approaches the upper surface of the substrate. 3. The substrate processing method according to claim 1, wherein the substrate is discharged in an inclined discharge direction.
According to this method, since the discharge direction of the hydrogen peroxide solution is inclined outward with respect to the upper surface of the substrate, the hydrogen peroxide solution that is scattered in the discharge direction toward the upper surface of the substrate is placed on the outer periphery of the substrate. It has kinetic energy in the direction of heading. Accordingly, the hydrogen peroxide solution that has landed on the upper surface of the substrate flows outward more quickly than when the hydrogen peroxide solution is discharged in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate. Therefore, the SPM in the annular region outside the landing position can be efficiently replaced with the hydrogen peroxide solution.
さらに、基板の上面に対して外方に傾いた方向に過酸化水素水を吐出することにより、基板の外周に向かう過酸化水素水の流れを基板上に形成できるので、基板の回転速度を低下させたとしても、基板上のSPMを効率的に置換できる。基板の回転速度を低下させると、基板から排出される液体の流量が減少するので、基板の上面を覆う液膜の厚みが増加する。したがって、膜厚を増加させることができると共に、基板上のSPMを効率的に置換できる。 Furthermore, by discharging the hydrogen peroxide solution in a direction inclined outward with respect to the upper surface of the substrate, a flow of the hydrogen peroxide solution toward the outer periphery of the substrate can be formed on the substrate, thereby reducing the rotation speed of the substrate. Even if it makes it, SPM on a board | substrate can be substituted efficiently. When the rotation speed of the substrate is lowered, the flow rate of the liquid discharged from the substrate is decreased, so that the thickness of the liquid film covering the upper surface of the substrate is increased. Therefore, the film thickness can be increased and the SPM on the substrate can be efficiently replaced.
前記基板が300mmの直径を有する円板状である場合、請求項4に記載の発明のように、前記基板の中間は、半径が58〜108mmの位置であってもよい。この場合、後述するように、基板の中央の急激な温度低下が軽減されることが確認された。したがって、急激な温度低下に伴う気泡の発生を軽減できる。
請求項5に記載の発明は、基板の上面に形成されたパターンを覆うレジストを前記基板から除去する基板処理方法であって、前記基板を回転させながら、硫酸と過酸化水素水との混合液であるSPMを前記基板の上面に向けて吐出することにより、SPMの液膜で前記基板の上面を覆う液膜形成工程と、SPMの液膜で覆われた前記基板の上面に向けてSPMを吐出しながら、前記基板の回転速度を第1回転速度から第2回転速度に低下させる減速工程と、を含むSPM供給工程と、前記SPM供給工程の後に、前記基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置が前記基板の中央と前記基板の外周との間の前記基板の中間に位置するように、SPMの液膜で覆われた前記基板の上面に向けて過酸化水素水を吐出しながら、前記第2回転速度で前記基板を回転させる吐出工程、を含む過酸化水素水供給工程と、を含む、基板処理方法である。
請求項6に記載の発明は、前記第2回転速度は、20〜50rpmである、請求項5に記載の基板処理方法である。
請求項7に記載の発明は、前記過酸化水素水供給工程は、前記吐出工程の後に、前記基板の上面に向けて過酸化水素水を吐出しながら、前記基板の回転速度を前記第2回転速度から第3回転速度に上昇させる加速工程をさらに含む、請求項5または6に記載の基板処理方法である。
If the substrate is a disc shape having a diameter of 300 mm, as in the invention according to claim 4, an intermediate of the substrate, the radius may be a position of 58~108Mm. In this case, as will be described later, it was confirmed that a rapid temperature decrease at the center of the substrate was reduced. Therefore, it is possible to reduce the generation of bubbles due to a rapid temperature drop.
The invention according to claim 5 is a substrate processing method for removing a resist covering a pattern formed on an upper surface of a substrate from the substrate, wherein the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution is rotated while the substrate is rotated. The SPM is discharged toward the upper surface of the substrate to form a liquid film forming step of covering the upper surface of the substrate with the liquid film of SPM, and the SPM toward the upper surface of the substrate covered with the liquid film of SPM. A decelerating step of reducing the rotation speed of the substrate from the first rotation speed to the second rotation speed while discharging, and after the SPM supply step, the hydrogen peroxide solution to the upper surface of the substrate While discharging the hydrogen peroxide solution toward the upper surface of the substrate covered with the liquid film of SPM, the liquid deposition position is located in the middle of the substrate between the center of the substrate and the outer periphery of the substrate. At the second rotational speed Discharge step of rotating the serial board, including a hydrogen peroxide supply step including a substrate processing method.
The invention according to
In the invention according to
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1に備えられた処理ユニット2の内部を水平に見た模式図である。図2は、第1薬液ノズル11の鉛直断面を示す模式図である。
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、処理液や処理ガスなどの処理流体で基板Wを処理する処理ユニット2と、処理ユニット2に基板Wを搬送する搬送ロボット(図示せず)と、基板処理装置1を制御する制御装置3とを含む。制御装置3は、演算部と記憶部とを含むコンピュータである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view of the inside of a processing unit 2 provided in a substrate processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention viewed horizontally. FIG. 2 is a schematic diagram showing a vertical cross section of the
As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 is a single-wafer type apparatus that processes a disk-shaped substrate W such as a semiconductor wafer one by one. The substrate processing apparatus 1 controls the processing unit 2 that processes the substrate W with a processing fluid such as processing liquid or processing gas, a transfer robot (not shown) that transfers the substrate W to the processing unit 2, and the substrate processing apparatus 1. And a
処理ユニット2は、内部空間を有するチャンバー4と、チャンバー4内で基板Wを水平に保持しながら基板Wの中央部を通る鉛直な回転軸線A1まわりに回転させるスピンチャック5と、基板Wに向けて処理液を吐出する複数のノズルと、基板Wから外方に飛散する処理液を受け止めるカップ41とを含む。複数のノズルは、第1薬液ノズル11と、第2薬液ノズル23と、第1リンス液ノズル31と、第2リンス液ノズル36とを含む。
The processing unit 2 includes a chamber 4 having an internal space, a spin chuck 5 that rotates around a vertical rotation axis A1 that passes through a central portion of the substrate W while holding the substrate W horizontally in the chamber 4, and the substrate W A plurality of nozzles that discharge the processing liquid and a
スピンチャック5は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース7と、スピンベース7の上方で基板Wを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン6と、複数のチャックピン6を開閉させるチャック開閉機構(図示せず)とを含む。スピンチャック5は、さらに、スピンベース7の中央部から下方に延びるスピン軸8と、スピン軸8を回転させることにより基板Wおよびスピンベース7を回転軸線A1まわりに回転させるスピンモータ9とを含む。スピンチャック5は、複数のチャックピン6を基板Wの周端面に接触させる挟持式のチャックに限らず、非デバイス形成面である基板Wの裏面(下面)をスピンベース7の上面に吸着させることにより基板Wを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。
The spin chuck 5 is a disc-shaped
第1薬液ノズル11は、チャンバー4内で移動可能なスキャンノズルである。第1薬液ノズル11は、チャンバー4内で水平に延びる第1ノズルアーム19の先端部に取り付けられている。第1薬液ノズル11は、第1ノズルアーム19を移動させることにより、第1薬液ノズル11を鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に移動させる第1ノズル移動ユニット20に接続されている。第1ノズル移動ユニット20は、カップ41のまわりで鉛直に延びる回動軸線まわりに第1薬液ノズル11を回動させる旋回機構である。第1ノズル移動ユニット20は、第1薬液ノズル11から吐出された液体が基板Wの上面に着液する処理位置と、平面視で第1薬液ノズル11がスピンチャック5のまわりに位置する退避位置との間で、第1薬液ノズル11を移動させる。
The
第1薬液ノズル11は、第1薬液ノズル11に供給される硫酸を案内する硫酸配管12と、第1薬液ノズル11に供給される過酸化水素水を案内する過酸化水素水配管16とに接続されている。第1薬液ノズル11に対する硫酸の供給および供給停止を切り替える硫酸バルブ13と、第1薬液ノズル11に供給される硫酸の流量を変更する硫酸流量調整バルブ14とは、硫酸配管12に介装されている。同様に、第1薬液ノズル11に対する過酸化水素水の供給および供給停止を切り替える過酸化水素水バルブ17と、第1薬液ノズル11に供給される過酸化水素水の流量を変更する過酸化水素水流量調整バルブ18とは、過酸化水素水配管16に介装されている。
The first chemical
硫酸および過酸化水素水は、いずれも、酸性薬液の一例である。第1薬液ノズル11には、ヒータ15によって室温よりも高い温度(たとえば、60〜90℃の範囲内の一定温度)に温度調節された硫酸が硫酸配管12から供給される。また、第1薬液ノズル11には、たとえば室温(20〜30℃の範囲内の一定温度)の過酸化水素水が過酸化水素水配管16から供給される。制御装置3が硫酸流量調整バルブ14および過酸化水素水流量調整バルブ18の開度を変更すると、第1薬液ノズル11に供給される硫酸および過酸化水素水の流量が変更される。
Both sulfuric acid and hydrogen peroxide are examples of acidic chemicals. Sulfuric acid whose temperature is adjusted to a temperature higher than room temperature (for example, a constant temperature in the range of 60 to 90 ° C.) by the
硫酸バルブ13および過酸化水素水バルブ17の一方だけが開かれると、硫酸および過酸化水素水の一方だけが第1薬液ノズル11に供給される。硫酸バルブ13および過酸化水素水バルブ17の両方が開かれると、硫酸および過酸化水素水の両方が、第1薬液ノズル11に供給される。これにより、硫酸および過酸化水素水が第1薬液ノズル11内で混ざり合い、酸化力が強いカロ酸(ペルオキソ一硫酸ともいう)を含むSPMが生成される。さらに、SPMは、硫酸および過酸化水素水の混合によって発生する熱で、混合前の硫酸の温度よりも高い温度(100℃以上。たとえば、170℃)に加熱される。したがって、硫酸バルブ13および過酸化水素水バルブ17の両方が開かれると、酸性薬液の一例であるSPMが第1薬液ノズル11から吐出される。
When only one of the
図2に示すように、第1薬液ノズル11は、硫酸配管12から供給された硫酸と過酸化水素水配管16から供給された過酸化水素水とを混合する混合部21と、混合部21内で混合された硫酸および過酸化水素水の混合液を下方に吐出する吐出部22とを含む。硫酸配管12および過酸化水素水配管16は、可撓性のチューブである。第1薬液ノズル11は、硫酸配管12および過酸化水素水配管16よりも剛性が高い。
As shown in FIG. 2, the
第1薬液ノズル11の混合部21は、硫酸配管12が取り付けられた第1取付部21aと、過酸化水素水配管16が取り付けられた第2取付部21bと、硫酸および過酸化水素水を混合する混合室21cとを含む。第1取付部21aおよび第2取付部21bは、第1薬液ノズル11の吐出部22よりも上方に配置されている。吐出部22は、混合部21内で混合された硫酸および過酸化水素水の混合液を吐出口11aから下方向に連続的に吐出する。
The mixing
図1に示すように、第2薬液ノズル23は、第2薬液ノズル23に供給されるアルカリ性薬液を案内する第2薬液配管24に接続されている。第2薬液ノズル23に対するアルカリ性薬液の供給および供給停止を切り替える第2薬液バルブ25は、第2薬液配管24に介装されている。第2薬液バルブ25が開かれると、アルカリ性薬液が、第2薬液ノズル23から下方向に連続的に吐出される。アルカリ性薬液は、たとえば、SC1(アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液)である。アルカリ性の薬液であれば、アルカリ性薬液は、SC1以外の液体であってもよい。
As shown in FIG. 1, the second chemical
第2薬液ノズル23は、スキャンノズルである。第2薬液ノズル23は、チャンバー4内で水平に延びる第2ノズルアーム26の先端部に取り付けられている。第2薬液ノズル23は、第2ノズルアーム26を移動させることにより、第2薬液ノズル23を鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に移動させる第2ノズル移動ユニット27に接続されている。第2ノズル移動ユニット27は、カップ41のまわりで鉛直に延びる回動軸線まわりに第2薬液ノズル23を回動させる旋回機構である。第2ノズル移動機構は、処理位置と退避位置との間で第2薬液ノズル23を移動させる。
The second chemical
第1リンス液ノズル31は、第1リンス液ノズル31に供給されるリンス液を案内する第1リンス液配管32に接続されている。第1リンス液ノズル31に対するリンス液の供給および供給停止を切り替える第1リンス液バルブ33は、第1リンス液配管32に介装されている。第1リンス液バルブ33が開かれると、リンス液が、第1リンス液ノズル31から下方向に連続的に吐出される。第1リンス液ノズル31から吐出されるリンス液は、たとえば、炭酸水である。炭酸水は、SPMよりも比抵抗が大きい導電性の除電液の一例でもある。リンス液は、純水(脱イオン水:Deionized water)、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度(たとえば、10〜100ppm程度)の塩酸水のいずれかであってもよい。
The first rinse
第1リンス液ノズル31は、スキャンノズルである。第1リンス液ノズル31は、チャンバー4内で水平に延びる第3ノズルアーム34の先端部に取り付けられている。第1リンス液ノズル31は、第3ノズルアーム34を移動させることにより、第1リンス液ノズル31を鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に移動させる第3ノズル移動ユニット35に接続されている。第3ノズル移動ユニット35は、カップ41のまわりで鉛直に延びる回動軸線まわりに第1リンス液ノズル31を回動させる旋回機構である。第3ノズル移動ユニット35は、処理位置と退避位置との間で第1リンス液ノズル31を移動させる。
The first rinse
第2リンス液ノズル36は、チャンバー4内の所定位置に固定された固定ノズルである。第2リンス液ノズル36は、スキャンノズルであってもよい。第2リンス液ノズル36は、第2リンス液ノズル36に供給されるリンス液を案内する第2リンス液配管37に接続されている。第2リンス液ノズル36に対するリンス液の供給および供給停止を切り替える第2リンス液バルブ38は、第2リンス液配管37に介装されている。第2リンス液バルブ38が開かれると、リンス液が、第2リンス液ノズル36から基板Wの上面中央部に向けて下方に吐出される。第2リンス液ノズル36から吐出されるリンス液は、たとえば、純水である。
The second rinse
カップ41は、スピンチャック5の周囲を取り囲んでいる。カップ41は、基板Wから外方に飛散する処理液を受け止める複数のガード42と、複数のガード42によって下方に案内される処理液を受け止める複数のトレー43とを含む。複数のガード42は、スピンチャック5の周囲を取り囲むように同心円状に配置されている。ガード42は、回転軸線A1に向かって斜め上に延びる筒状の傾斜部42aと、傾斜部42aの下端部(外端部)から下方に延びる円筒状の案内部42bとを含む。ガード42の上端に相当する傾斜部42aの上端は、基板Wの外径よりも大きい内径を有している。複数の傾斜部42aは、上下方向に重なっている。複数のトレー43は、それぞれ、複数のガード42に対応している。トレー43は、案内部42bの下端の下方に位置する環状の溝を形成している。
The
複数のガード42は、複数のガード42を個別に昇降させるガード昇降ユニット44に接続されている。ガード昇降ユニット44は、処理位置と退避位置との間でガード42を鉛直に昇降させる。処理位置は、ガード42の上端が基板Wよりも上方に位置する上位置である。退避位置は、ガード42の上端が基板Wよりも下方に位置する下位置である。図1は、外側の2つのガード42が処理位置に配置され、残り2つのガード42が退避位置に配置されている状態を示している。回転している基板Wに処理液が供給されるとき、ガード昇降ユニット44は、いずれかのガード42を処理位置に位置させ、基板Wの周端面に対してガード42の内周面を水平に対向させる。
The plurality of
図3は、処理ユニット2よって処理される前と後の基板Wの断面の一例を示す模式図である。図3の左側は、処理ユニット2よって処理される前の基板Wの断面を示しており、図3の右側は、処理ユニット2によって処理された後の基板Wの断面を示している。
図3に示すように、複数のパターンは、基板Wの一例であるシリコンウエハの表面に形成されており、レジスト層の内部に配置されている。パターンは、たとえば幅が高さよりも小さいライン状である。隣接する2つのパターンの間隔は、パターンの高さよりも小さい。レジストの表層は、イオン注入によって硬化した硬化層を形成している。以下では、このようなレジストをデバイスが形成される基板Wの表面(上面)から除去するレジスト剥離処理について説明する。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a cross section of the substrate W before and after being processed by the processing unit 2. The left side of FIG. 3 shows a cross section of the substrate W before being processed by the processing unit 2, and the right side of FIG. 3 shows a cross section of the substrate W after being processed by the processing unit 2.
As shown in FIG. 3, the plurality of patterns are formed on the surface of a silicon wafer which is an example of the substrate W, and are arranged inside the resist layer. The pattern is, for example, a line having a width smaller than the height. The interval between two adjacent patterns is smaller than the pattern height. The surface layer of the resist forms a hardened layer hardened by ion implantation. Below, the resist peeling process which removes such a resist from the surface (upper surface) of the board | substrate W in which a device is formed is demonstrated.
図4は、処理ユニット2によって行われる基板Wの処理の一例を示すフローチャートである。以下では、図1および図4を参照する。
処理ユニット2によって基板Wが処理されるときには、チャンバー4内に基板Wを搬入する搬入工程(図4のステップS1)が行われる。
具体的には、制御装置3は、全てのノズル等が退避位置に位置している状態で、基板Wを保持している搬送ロボットのハンドをチャンバー4内に進入させる。そして、制御装置3は、搬送ロボットに基板Wを複数のチャックピン6上に載置させる。その後、制御装置3は、搬送ロボットのハンドをチャンバー4内から退避させる。また、制御装置3は、基板Wが複数のチャックピン6上に載置された後、複数のチャックピン6に基板Wを把持させる。その後、制御装置3は、スピンモータ9を回転させる。これにより、基板Wの回転が開始される。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing of the substrate W performed by the processing unit 2. In the following, reference is made to FIG. 1 and FIG.
When the substrate W is processed by the processing unit 2, a carry-in process (step S1 in FIG. 4) for carrying the substrate W into the chamber 4 is performed.
Specifically, the
次に、リンス液および除電液の一例である炭酸水を基板Wに供給する炭酸水供給工程(図4のステップS2)が行われる。
具体的には、制御装置3は、第3ノズル移動ユニット35を制御することにより、除電液ノズルとしての第1リンス液ノズル31を退避位置から処理位置に移動させる。その後、制御装置3は、第1リンス液バルブ33を開いて、室温の炭酸水を基板Wの上面中央部に向けて第1リンス液ノズル31に吐出させる。第1リンス液バルブ33が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、第1リンス液バルブ33を閉じて、第1リンス液ノズル31からの炭酸水の吐出を停止させる。その後、制御装置3は、第3ノズル移動ユニット35を制御することにより、第1リンス液ノズル31を基板Wの上方から退避させる。
Next, a carbonated water supply step (step S2 in FIG. 4) for supplying carbonated water, which is an example of a rinse solution and a charge eliminating solution, to the substrate W is performed.
Specifically, the
第1リンス液ノズル31から吐出された炭酸水は、基板Wの上面に着液した後、遠心力によって基板Wの上面に沿って外方に流れる。これにより、炭酸水が基板Wの上面全域に供給され、基板Wの上面全域を覆う炭酸水の液膜が基板W上に形成される。そのため、基板Wが帯電している場合には、基板Wから炭酸水に電荷が移動し、電荷が基板Wから除去される。特に、炭酸水の比抵抗がSPMの比抵抗よりも大きいので、電荷が基板Wから炭酸水にゆっくりと移動する。そのため、急激な電荷の移動による発熱や放電により基板Wに形成されたデバイスが損傷することを防止できる。
The carbonated water discharged from the first rinse
制御装置3は、第1リンス液ノズル31が炭酸水を吐出しているときに、基板Wの上面に対する炭酸水の着液位置を中央部で静止させてもよいし、中央部と外周部との間で移動させてもよい。また、制御装置3は、炭酸水の液膜が基板W上に形成された後、基板Wを所定の回転速度(たとえば1〜30rpm)で回転させる、もしくは基板Wの回転を停止させると共に、第1リンス液ノズル31からの炭酸水の吐出を停止させることにより、炭酸水の吐出が停止された状態で、基板Wの上面全域を覆う炭酸水の液膜を基板W上に保持させてもよい。
When the first rinsing
次に、レジスト剥離液および酸性薬液の一例であるSPMを基板Wに供給するSPM供給工程(図4のステップS3)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20を制御することにより、第1薬液ノズル11を退避位置から処理位置に移動させる。その後、制御装置3は、硫酸バルブ13および過酸化水素水バルブ17を開いて、高温のSPMを基板Wの上面に向けて吐出させる。第1薬液ノズル11がSPMを吐出しているとき、制御装置3は、基板Wの上面に対するSPMの着液位置を中央部で静止させてもよいし、中央部と外周部との間で移動させてもよい。
Next, an SPM supply step (step S3 in FIG. 4) for supplying SPM, which is an example of a resist stripping solution and an acidic chemical solution, to the substrate W is performed.
Specifically, the
第1薬液ノズル11から吐出されたSPMは、基板Wの上面に着液した後、基板Wの上面に沿って外方に流れる。基板W上の炭酸水は、SPMによって外方に押し流され、基板Wの周囲に排出される。これにより、基板W上の炭酸水の液膜が、基板Wの上面全域を覆うSPMの液膜に置換される。さらに、制御装置3が基板Wの上面に対するSPMの着液位置を中央部と外周部との間で移動させる場合は、SPMの着液位置が、基板Wの上面全域を通過し、基板Wの上面全域が走査される。このようにして、SPMが基板Wの上面全域に供給される。これにより、レジストが基板Wから除去される。
The SPM discharged from the first chemical
次に、酸性薬液の一例である室温の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4のステップS4)が行われる。
具体的には、制御装置3は、第1薬液ノズル11が基板Wの上方でSPMを吐出している状態、つまり硫酸バルブ13および過酸化水素水バルブ17が開かれている状態で、硫酸バルブ13を閉じる。これにより、第1薬液ノズル11への硫酸の供給が停止され、室温の過酸化水素水だけが、回転している基板Wの上面に向けて第1薬液ノズル11から吐出される。第1薬液ノズル11から吐出された過酸化水素水は、基板Wの上面に着液した後、基板Wの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板W上のSPMが過酸化水素水に置換され、基板Wの上面全域を覆う過酸化水素水の液膜が形成される。硫酸バルブ13が閉じられてから所定時間が経過すると、制御装置3は、過酸化水素水バルブ17を閉じて、第1薬液ノズル11からの過酸化水素水の吐出を停止させる。その後、制御装置3は、第1ノズル移動ユニット20を制御することにより、第1薬液ノズル11を基板Wの上方から退避させる。
Next, a hydrogen peroxide solution supply step (step S4 in FIG. 4) for supplying room temperature hydrogen peroxide solution, which is an example of an acidic chemical solution, to the substrate W is performed.
Specifically, the
次に、リンス液の一例である室温の純水を基板Wに供給する第2リンス液供給工程(図4のステップS5)が行われる。
具体的には、制御装置3は、第2リンス液バルブ38を開いて、室温の純水を回転している基板Wの上面中央部に向けて第2リンス液ノズル36に吐出させる。第2リンス液ノズル36から吐出された純水は、基板Wの上面中央部に着液した後、基板Wの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板W上の過酸化水素水が純水によって洗い流され、基板Wの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。第2リンス液バルブ38が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、第2リンス液バルブ38を閉じて、第2リンス液ノズル36からの純水の吐出を停止させる。
Next, the 2nd rinse liquid supply process (step S5 of FIG. 4) which supplies the pure water of room temperature which is an example of the rinse liquid to the board | substrate W is performed.
Specifically, the
次に、アルカリ性薬液の一例である室温のSC1を基板Wに供給するSC1供給工程(図4のステップS6)が行われる。
具体的には、制御装置3は、第2ノズル移動ユニット27を制御することにより、第2薬液ノズル23を退避位置から処理位置に移動させる。制御装置3は、第2薬液ノズル23が基板Wの上方に配置された後、第2薬液バルブ25を開いて、回転している基板Wの上面に向けてSC1を第2薬液ノズル23に吐出させる。第2薬液ノズル23がSC1を吐出しているとき、制御装置3は、基板Wの上面に対するSC1の着液位置を中央部で静止させてもよいし、中央部と外周部との間で移動させてもよい。第2薬液バルブ25が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、第2薬液バルブ25を閉じてSC1の吐出を停止させる。その後、制御装置3は、第2ノズル移動ユニット27を制御することにより、第2薬液ノズル23を基板Wの上方から退避させる。
Next, the SC1 supply process (step S6 in FIG. 4) for supplying room temperature SC1, which is an example of the alkaline chemical solution, to the substrate W is performed.
Specifically, the
第2薬液ノズル23から吐出されたSC1は、基板Wの上面に着液した後、基板Wの上面に沿って外方に流れる。基板W上の純水は、SC1によって外方に押し流され、基板Wの周囲に排出される。これにより、基板W上の純水の液膜が、基板Wの上面全域を覆うSC1の液膜に置換される。さらに、制御装置3が基板Wの上面に対するSC1の着液位置を中央部と外周部との間で移動させる場合は、SC1の着液位置が、基板Wの上面全域を通過し、基板Wの上面全域が走査される。そのため、第2薬液ノズル23から吐出されたSC1が、基板Wの上面全域に供給され、基板Wの上面全域が均一に処理される。
The SC 1 discharged from the second chemical
次に、リンス液の一例である室温の純水を基板Wに供給する第2リンス液供給工程(図4のステップS7)が行われる。
具体的には、制御装置3は、第2リンス液バルブ38を開いて、室温の純水を回転している基板Wの上面中央部に向けて第2リンス液ノズル36に吐出させる。第2リンス液ノズル36から吐出された純水は、基板Wの上面中央部に着液した後、基板Wの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板W上のSC1が純水によって洗い流され、基板Wの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。第2リンス液バルブ38が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、第2リンス液バルブ38を閉じて、第2リンス液ノズル36からの純水の吐出を停止させる。
Next, the 2nd rinse liquid supply process (step S7 of FIG. 4) which supplies the pure water of room temperature which is an example of a rinse liquid to the board | substrate W is performed.
Specifically, the
次に、基板Wを乾燥させる乾燥工程(図4のステップS8)が行われる。
具体的には、制御装置3は、スピンモータ9を制御することにより、炭酸水供給工程(図4のステップS2)から第2リンス液供給工程(図4のステップS7)までの回転速度よりも大きい乾燥回転速度(たとえば数千rpm)まで基板Wを加速させ、乾燥回転速度で基板Wを回転させる。これにより、大きな遠心力が基板W上の液体に加わり、基板Wに付着している液体が基板Wの周囲に振り切られる。このようにして、基板Wから液体が除去され、基板Wが乾燥する。そして、基板Wの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、制御装置3は、スピンモータ9を制御することにより、スピンチャック5による基板Wの回転を停止させる。
Next, a drying process (step S8 in FIG. 4) for drying the substrate W is performed.
Specifically, the
次に、基板Wをチャンバー4内から搬出する搬出工程(図4のステップS9)が行われる。
具体的には、制御装置3は、各チャックピン6を閉位置から開位置に移動させて、複数のチャックピン6による基板Wの把持を解除させる。その後、制御装置3は、全てのノズル等が退避位置に位置している状態で、搬送ロボットのハンドをチャンバー4内に進入させる。そして、制御装置3は、搬送ロボットのハンドにスピンチャック5上の基板Wを保持させる。その後、制御装置3は、搬送ロボットのハンドをチャンバー4内から退避させる。これにより、処理済みの基板Wがチャンバー4から搬出される。
Next, an unloading step (Step S9 in FIG. 4) for unloading the substrate W from the chamber 4 is performed.
Specifically, the
図5は、図4に示す基板Wの処理の一例において基板W上のSPMを過酸化水素水に置換するとき(図4のステップS4)の基板Wの回転速度等を示すタイムチャートである。
図5に示すように、制御装置3は、基板Wをたとえば200rpmで回転させながら、基板Wの上面に向けてSPMを第1薬液ノズル11に吐出させる。200rpmでの基板Wの回転が開始されてから所定時間(たとえば、25秒)が経過すると、制御装置3は、第1薬液ノズル11にSPMを吐出させながら、基板Wの回転速度をたとえば20rpmに低下させる(時刻T1)。このとき、制御装置3は、基板Wの回転速度を50rpmに低下させてもよい。いずれの場合でも、基板Wの回転速度が低下するので、基板Wから排出されるSPMの流量が減少する。そのため、基板Wの上面全域を覆うSPMの液膜の厚みが増加する。
FIG. 5 is a time chart showing the rotation speed and the like of the substrate W when the SPM on the substrate W is replaced with hydrogen peroxide water in the example of the processing of the substrate W shown in FIG. 4 (step S4 in FIG. 4).
As shown in FIG. 5, the
基板Wの回転速度を低下させてから所定時間(たとえば、5秒)が経過すると、制御装置3は、基板WへのSPMの供給を停止し、基板Wへの過酸化水素水の供給を開始する(時刻T2)。このとき、制御装置3は、基板Wの上面に対する過酸化水素水の供給を基板Wの中間で開始する。基板Wの中間は、基板Wの中央と基板Wの外周との間の位置である。基板Wの直径が300mmである場合、基板Wの中間は、たとえば半径が58〜108mmの位置である。後述するように、過酸化水素水の供給を基板Wの中間で開始することにより、基板Wの各部の急激な温度低下を抑えることができる。
When a predetermined time (for example, 5 seconds) elapses after the rotation speed of the substrate W is reduced, the
過酸化水素水の供給を開始してから所定時間(たとえば、5秒)が経過すると、制御装置3は、基板Wを20rpmで回転させながら、基板Wの上面に対する過酸化水素水の着液位置を基板Wの中間から基板Wの中央に移動させる(時刻T3)。そのため、基板Wの中間から基板Wの中央までの円形の領域に過酸化水素水が直接当たる。そして、過酸化水素水の着液位置が基板Wの中央に移動してから所定時間(たとえば、5秒)が経過すると、制御装置3は、基板Wへの過酸化水素水の供給を停止する(時刻T4)。その後、前述のように、制御装置3は、基板Wへの純水の供給(図4のステップS5)を開始する。
When a predetermined time (for example, 5 seconds) elapses after the supply of the hydrogen peroxide solution is started, the
図6は、基板Wの中央で基板Wの上面に対する過酸化水素水の供給を開始したときの基板Wの中央および外周の温度の推移を示すグラフである。図7は、基板Wの中間で基板Wの上面に対する過酸化水素水の供給を開始したときの基板Wの中央および外周の温度の推移を示すグラフである。図6および図7に示す測定結果において、過酸化水素水の着液位置以外の測定条件は同一である。測定に用いた基板Wの直径は300mmである。図7は、半径が75mmの位置で基板Wの上面に対する過酸化水素水の供給を開始したときの測定結果を示している。 FIG. 6 is a graph showing the transition of the temperature at the center and the outer periphery of the substrate W when the supply of the hydrogen peroxide solution to the upper surface of the substrate W is started at the center of the substrate W. FIG. 7 is a graph showing the transition of the temperature at the center and the outer periphery of the substrate W when the supply of hydrogen peroxide solution to the upper surface of the substrate W is started in the middle of the substrate W. In the measurement results shown in FIG. 6 and FIG. 7, the measurement conditions are the same except for the hydrogen peroxide solution landing position. The diameter of the substrate W used for the measurement is 300 mm. FIG. 7 shows a measurement result when supply of hydrogen peroxide water to the upper surface of the substrate W is started at a position where the radius is 75 mm.
図6に示すように、基板Wの上面に対する過酸化水素水の着液位置が基板Wの中央である場合、基板Wの中央の温度は、基板Wの外周と比較して、急激に低下している。特に、過酸化水素水の供給開始直後に、基板Wの中央の温度が急激に低下している。さらに、基板Wの中央と基板Wの外周との温度差が大きく、基板Wの外周の温度の振幅(数秒間での温度の変化量)が大きい。 As shown in FIG. 6, when the hydrogen peroxide solution landing position with respect to the upper surface of the substrate W is at the center of the substrate W, the temperature at the center of the substrate W rapidly decreases compared to the outer periphery of the substrate W. ing. In particular, immediately after the start of supply of the hydrogen peroxide solution, the temperature at the center of the substrate W is drastically decreased. Further, the temperature difference between the center of the substrate W and the outer periphery of the substrate W is large, and the temperature amplitude (the amount of change in temperature in several seconds) of the outer periphery of the substrate W is large.
図7に示すように、基板Wの上面に対する過酸化水素水の着液位置が基板Wの中間である場合、過酸化水素水の着液位置が基板Wの中央である場合と比較して、基板Wの中央の温度が、緩やかに低下している。さらに、基板Wの外周の温度は、基板Wの中央と同じように低下しており、基板Wの中央と基板Wの外周との温度差が小さい。過酸化水素水の着液位置が基板Wの中央である場合と比較すると、基板Wの外周の温度の振幅が小さくなっている。 As shown in FIG. 7, when the hydrogen peroxide solution landing position with respect to the upper surface of the substrate W is in the middle of the substrate W, compared to the case where the hydrogen peroxide solution landing position is at the center of the substrate W, The temperature at the center of the substrate W is gradually decreased. Further, the temperature of the outer periphery of the substrate W is lowered in the same manner as the center of the substrate W, and the temperature difference between the center of the substrate W and the outer periphery of the substrate W is small. Compared with the case where the hydrogen peroxide solution landing position is at the center of the substrate W, the temperature amplitude of the outer periphery of the substrate W is smaller.
このように、基板Wの上面に対する過酸化水素水の供給を開始するときの過酸化水素水の着液位置を、基板Wの中央から基板Wの中間に変更することにより、基板Wの中央における温度の変化の割合を小さくすることができる。これにより、基板Wの中央での気泡の発生を抑えることができる。さらに、過酸化水素水の着液位置を、基板Wの中央から基板Wの中間に変更することにより、基板Wの外周の温度の振幅を小さくできるので、基板Wの外周での気泡の発生を抑えることができる。 In this way, by changing the landing position of the hydrogen peroxide solution when starting the supply of the hydrogen peroxide solution to the upper surface of the substrate W from the center of the substrate W to the middle of the substrate W, The rate of temperature change can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the bubble in the center of the board | substrate W can be suppressed. Furthermore, by changing the liquid hydrogen peroxide landing position from the center of the substrate W to the middle of the substrate W, the temperature amplitude of the outer periphery of the substrate W can be reduced, so that bubbles are generated on the outer periphery of the substrate W. Can be suppressed.
図8は、基板W上のSPMを過酸化水素水で置換するときに、基板W上の過酸化水素水内に気泡が発生しているか否かを目視で確認した実験結果を示す表である。この実験では、基板Wの上面に対する過酸化水素水の供給を基板Wの中間で開始した。図8に示す4つの実験結果において、基板Wの回転速度以外の測定条件は同一である。
基板Wの回転速度が10rpmの場合、多数の大きな気泡が基板Wの上面全域で発生し、基板W上の過酸化水素水が沸騰しているような状態にあることが目視で確認された。
FIG. 8 is a table showing experimental results for visually confirming whether or not bubbles are generated in the hydrogen peroxide solution on the substrate W when the SPM on the substrate W is replaced with the hydrogen peroxide solution. . In this experiment, the supply of hydrogen peroxide water to the upper surface of the substrate W was started in the middle of the substrate W. In the four experimental results shown in FIG. 8, the measurement conditions other than the rotation speed of the substrate W are the same.
When the rotation speed of the substrate W was 10 rpm, it was visually confirmed that many large bubbles were generated over the entire upper surface of the substrate W and the hydrogen peroxide solution on the substrate W was boiling.
基板Wの回転速度が20rpmの場合、基板Wの外周付近で気泡が発生していることが目視で確認されたが、10rpmの場合と比較すると単位面積あたりの気泡の数が大幅に減少しており、液面はほとんど波打っていなかった。
基板Wの回転速度が30rpmの場合、基板Wの外周付近でわずかに気泡が発生していることが目視で確認されたが、20rpmの場合と比較すると、単位面積あたりの気泡の数が減少していた。
When the rotation speed of the substrate W was 20 rpm, it was visually confirmed that bubbles were generated in the vicinity of the outer periphery of the substrate W. However, the number of bubbles per unit area was greatly reduced compared to the case of 10 rpm. The liquid level was almost not rippled.
When the rotation speed of the substrate W was 30 rpm, it was visually confirmed that bubbles were slightly generated near the outer periphery of the substrate W, but the number of bubbles per unit area decreased compared to the case of 20 rpm. It was.
基板Wの回転速度が40rpmの場合、基板Wの上面のいずれの位置においても気泡が発生していないことが目視で確認された。
このように、図8に示す実験結果によると、基板W上のSPMを過酸化水素水で置換するときに、基板Wを20rpm以上の回転速度で回転させることにより、基板W上の過酸化水素水内に発生する気泡の数を劇的に減少させることができる。さらに、気泡の数は、基板Wの回転速度が高まるにしたがって減少する。特に、基板Wの回転速度が40rpmの場合は、目視できる大きさの気泡が確認されなかった。したがって、40rpmを超える回転速度においても目視できる大きさの気泡が発生しないと考えられる。
When the rotation speed of the substrate W was 40 rpm, it was visually confirmed that no bubbles were generated at any position on the upper surface of the substrate W.
As described above, according to the experimental results shown in FIG. 8, when replacing the SPM on the substrate W with the hydrogen peroxide solution, the hydrogen peroxide on the substrate W is rotated by rotating the substrate W at a rotation speed of 20 rpm or more. The number of bubbles generated in the water can be dramatically reduced. Furthermore, the number of bubbles decreases as the rotation speed of the substrate W increases. In particular, when the rotation speed of the substrate W was 40 rpm, no visible bubbles were observed. Therefore, it is considered that bubbles having a size that can be visually observed are not generated even at a rotational speed exceeding 40 rpm.
以上のように本実施形態では、パターン上のレジストを除去するために、SPMが基板Wの上面に供給される。その後、SPMの液膜で覆われた基板Wの上面に過酸化水素水が供給される。過酸化水素水は、基板Wの上面に着液した後、遠心力によって基板Wの上面に沿って外方に流れる。SPMの大部分は、基板Wへの過酸化水素水の供給によって、基板Wから外方に排出される。また、SPMの一部は、基板W上で過酸化水素水と混ざり合った後、過酸化水素水と共に基板Wから外方に排出される。このようにして、基板W上のSPMが過酸化水素水に置換される。 As described above, in this embodiment, SPM is supplied to the upper surface of the substrate W in order to remove the resist on the pattern. Thereafter, hydrogen peroxide solution is supplied to the upper surface of the substrate W covered with the liquid film of SPM. After the hydrogen peroxide solution has landed on the upper surface of the substrate W, it flows outward along the upper surface of the substrate W by centrifugal force. Most of the SPM is discharged outward from the substrate W by supplying hydrogen peroxide water to the substrate W. A part of the SPM is mixed with the hydrogen peroxide solution on the substrate W, and then discharged outward from the substrate W together with the hydrogen peroxide solution. In this way, the SPM on the substrate W is replaced with the hydrogen peroxide solution.
過酸化水素水は、基板Wの中央と基板Wの外周との間の基板Wの中間に向けて吐出される。前述のように、基板Wの中間に向けて過酸化水素水を吐出すると、基板Wの中央に向けて過酸化水素水を吐出した場合と比較して、基板Wの中央の急激な温度低下を抑えることができる。これにより、気泡の発生を抑えることができ、基板Wの上面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。 The hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the substrate W between the center of the substrate W and the outer periphery of the substrate W. As described above, when the hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the substrate W, compared with the case where the hydrogen peroxide solution is discharged toward the center of the substrate W, a rapid temperature drop at the center of the substrate W is caused. Can be suppressed. Thereby, generation | occurrence | production of a bubble can be suppressed and collapse of the pattern formed in the upper surface of the board | substrate W can be suppressed.
さらに、過酸化水素水は、20〜50rpmの低回転速度で回転している基板Wの上面に向けて吐出される。基板Wの中間に向けて過酸化水素水を吐出すると、急激な温度低下に起因する気泡の発生を抑えることができるが、気泡の発生が完全になくるわけではない。基板Wの回転速度が極めて小さいと、気体が液膜内に徐々に溜まり、目視できる大きさの気泡が発生する。 Further, the hydrogen peroxide solution is discharged toward the upper surface of the substrate W rotating at a low rotation speed of 20 to 50 rpm. When the hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the substrate W, the generation of bubbles due to a rapid temperature drop can be suppressed, but the generation of bubbles is not completely eliminated. When the rotation speed of the substrate W is extremely low, the gas gradually accumulates in the liquid film, and bubbles of a size that can be visually observed are generated.
前述のように、基板Wの回転速度が20〜50rpmの場合、目視できる大きさの気泡は確認されない又は殆ど確認されなかった。したがって、基板Wの上面に形成されたパターンの倒壊を減らすことができる。さらに、基板Wの回転速度が比較的小さいので、過酸化水素水を大流量で供給しなくても、基板Wの上面が部分的に露出することを防止できる。したがって、過酸化水素水の消費量を抑えながら、パターンの倒壊を減らすことができる。 As described above, when the rotation speed of the substrate W was 20 to 50 rpm, no visible bubbles were observed, or almost no bubbles were confirmed. Therefore, the collapse of the pattern formed on the upper surface of the substrate W can be reduced. Further, since the rotation speed of the substrate W is relatively low, it is possible to prevent the upper surface of the substrate W from being partially exposed without supplying the hydrogen peroxide solution at a large flow rate. Therefore, the collapse of the pattern can be reduced while suppressing the consumption amount of the hydrogen peroxide solution.
本実施形態では、基板Wの中間に向けて過酸化水素水が吐出された後、基板Wの上面に対する過酸化水素水の着液位置が、基板Wの中間から基板Wの中央に移動する。回転している基板Wの中間に向けて過酸化水素水が吐出されているとき、基板Wの上面に着液した過酸化水素水の一部は、基板Wの上面に沿って内方に流れる。これにより、基板Wの中央からSPMが除去される。さらに、過酸化水素水の着液位置が基板Wの中間から基板Wの中央に移動すると、基板Wの中間から基板Wの中央までの円形の領域に過酸化水素水が直接当たる。そのため、隣接する2つのパターンの間に過酸化水素水を確実に到達させることができる。これにより、基板W上のSPMを効率的に過酸化水素水に置換できる。 In this embodiment, after the hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the substrate W, the position of the hydrogen peroxide solution landing on the upper surface of the substrate W moves from the middle of the substrate W to the center of the substrate W. When the hydrogen peroxide solution is discharged toward the middle of the rotating substrate W, a part of the hydrogen peroxide solution that has landed on the upper surface of the substrate W flows inward along the upper surface of the substrate W. . As a result, the SPM is removed from the center of the substrate W. Further, when the position where the hydrogen peroxide solution is deposited moves from the middle of the substrate W to the center of the substrate W, the hydrogen peroxide solution directly hits a circular region from the middle of the substrate W to the center of the substrate W. Therefore, the hydrogen peroxide solution can surely reach between two adjacent patterns. Thereby, the SPM on the substrate W can be efficiently replaced with the hydrogen peroxide solution.
基板Wの回転速度が低下すると、基板Wの上面を覆う液膜の厚み(膜厚)が増加する。本実施形態では、過酸化水素水の着液位置が基板Wの中間に位置しているとき、基板Wの回転速度が相対的に小さいので、基板Wの上面を覆う液膜の厚みが相対的に大きい。目視できない程度の微小な気泡が液膜内に発生したとしても、膜厚を大きくすれば、液膜中における気泡の密度が低下する。これにより、気泡がパターンに及ぼす影響を小さくすることができる。 When the rotation speed of the substrate W decreases, the thickness (film thickness) of the liquid film covering the upper surface of the substrate W increases. In the present embodiment, when the hydrogen peroxide solution landing position is located in the middle of the substrate W, the rotational speed of the substrate W is relatively small, so the thickness of the liquid film covering the upper surface of the substrate W is relatively small. Big. Even if minute bubbles that cannot be visually observed are generated in the liquid film, if the film thickness is increased, the density of the bubbles in the liquid film decreases. Thereby, the influence which a bubble has on a pattern can be made small.
その一方で、過酸化水素水の着液位置が基板Wの中央に位置しているときは、基板Wの回転速度が相対的に大きく、膜厚が相対的に小さいが、殆ど全てのSPMが基板Wから除去されているので、気泡の発生量が少ない。さらに、基板Wの回転速度が相対的に大きいので、液膜中に微小な気泡が発生したとしても、この気泡は、過酸化水素水と共に基板Wから比較的速やかに排出される。そのため、気泡がパターンに及ぼす影響を回避しながら、基板Wの中央にあるSPMを効率的に過酸化水素水に置換することができる。 On the other hand, when the hydrogen peroxide solution landing position is located at the center of the substrate W, the rotational speed of the substrate W is relatively large and the film thickness is relatively small. Since it is removed from the substrate W, the amount of bubbles generated is small. Furthermore, since the rotation speed of the substrate W is relatively high, even if minute bubbles are generated in the liquid film, the bubbles are discharged from the substrate W together with the hydrogen peroxide solution relatively quickly. Therefore, it is possible to efficiently replace the SPM at the center of the substrate W with the hydrogen peroxide solution while avoiding the influence of bubbles on the pattern.
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述の実施形態では、SPMおよび過酸化水素水が同じノズル(第1薬液ノズル11)から吐出される場合について説明したが、SPMおよび過酸化水素水は、別々のノズルから吐出されてもよい。
The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the SPM and the hydrogen peroxide solution are discharged from the same nozzle (the first chemical solution nozzle 11) has been described, but the SPM and the hydrogen peroxide solution may be discharged from separate nozzles. Good.
前述の実施形態では、第1薬液ノズル11が、基板Wの上面に垂直な方向に過酸化水素水を下方に吐出する場合について説明したが、図9に示すように、過酸化水素水を斜めに吐出する斜めノズル(図9の例では、第1薬液ノズル11)は、基板Wの上面に近づくにしたがって基板Wの中央から遠ざかるように、基板Wの上面に対して斜めに傾いた吐出方向に過酸化水素水を吐出してもよい。斜めノズルは、第1薬液ノズル11とは別のノズルであってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the first chemical
この構成によれば、過酸化水素水の吐出方向が、基板Wの上面に対して外方に傾いているので、基板Wの上面に向かって吐出方向に飛散する過酸化水素水は、基板Wの外周に向かう方向の運動エネルギーを有している。したがって、基板Wの上面に着液した過酸化水素水は、過酸化水素水が基板Wの上面に垂直な方向に吐出される場合と比較して、速やかに外方に流れる。そのため、着液位置の外側の環状の領域にあるSPMを効率的に過酸化水素水に置換することができる。 According to this configuration, since the discharge direction of the hydrogen peroxide solution is inclined outward with respect to the upper surface of the substrate W, the hydrogen peroxide solution scattered in the discharge direction toward the upper surface of the substrate W It has kinetic energy in the direction toward the outer periphery. Accordingly, the hydrogen peroxide solution that has landed on the upper surface of the substrate W flows outward more quickly than when the hydrogen peroxide solution is discharged in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate W. Therefore, the SPM in the annular region outside the landing position can be efficiently replaced with the hydrogen peroxide solution.
さらに、基板Wの上面に対して外方に傾いた方向に過酸化水素水を吐出することにより、基板Wの外周に向かう過酸化水素水の流れを基板W上に形成できるので、基板Wの回転速度を低下させたとしても、基板W上のSPMを効率的に置換できる。基板Wの回転速度を低下させると、基板Wから排出される液体の流量が減少するので、基板Wの上面を覆う液膜の厚みが増加する。したがって、図9の構成では、膜厚を増加させることができると共に、基板W上のSPMを効率的に置換できる。 Furthermore, by discharging the hydrogen peroxide solution in a direction inclined outward with respect to the upper surface of the substrate W, a flow of the hydrogen peroxide solution toward the outer periphery of the substrate W can be formed on the substrate W. Even if the rotation speed is lowered, the SPM on the substrate W can be efficiently replaced. When the rotation speed of the substrate W is decreased, the flow rate of the liquid discharged from the substrate W is decreased, so that the thickness of the liquid film covering the upper surface of the substrate W is increased. Therefore, in the configuration of FIG. 9, the film thickness can be increased and the SPM on the substrate W can be efficiently replaced.
前述の実施形態では、基板Wの上面に対する過酸化水素水の着液位置を基板Wの中間から基板Wの中央に移動させる場合について説明したが、過酸化水素水の着液位置を基板Wの中央に移動させずに、基板Wに対する過酸化水素水の供給を終了してもよい。
前述の実施形態では、過酸化水素水の着液位置が基板Wの中間に位置しているときの基板Wの回転速度(中間回転速度)が、過酸化水素水の着液位置が基板Wの中央に位置しているときの基板Wの回転速度(中央回転速度)よりも小さい場合について説明したが、中間回転速度は、中央回転速度以上であってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the hydrogen peroxide solution landing position with respect to the upper surface of the substrate W is moved from the middle of the substrate W to the center of the substrate W has been described. The supply of the hydrogen peroxide solution to the substrate W may be terminated without moving to the center.
In the above-described embodiment, the rotation speed (intermediate rotation speed) of the substrate W when the hydrogen peroxide solution landing position is located in the middle of the substrate W is the same as the hydrogen peroxide solution landing position of the substrate W. Although the case where the rotation speed is lower than the rotation speed (central rotation speed) of the substrate W when positioned at the center has been described, the intermediate rotation speed may be equal to or higher than the central rotation speed.
前述の全ての構成の2つ以上が組み合わされてもよい。前述の全ての工程の2つ以上が組み合わされてもよい。
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。
Two or more of all the aforementioned configurations may be combined. Two or more of all the above steps may be combined.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1 :基板処理装置
3 :制御装置
5 :スピンチャック
11 :第1薬液ノズル
11a :吐出口
12 :硫酸配管
13 :硫酸バルブ
14 :硫酸流量調整バルブ
15 :ヒータ
16 :過酸化水素水配管
17 :過酸化水素水バルブ
18 :過酸化水素水流量調整バルブ
19 :第1ノズルアーム
20 :第1ノズル移動ユニット
21 :混合部
21a :第1取付部
21b :第2取付部
21c :混合室
22 :吐出部
A1 :回転軸線
W :基板
1: substrate processing device 3: control device 5: spin chuck 11: first
Claims (7)
前記基板を回転させながら、硫酸と過酸化水素水との混合液であるSPMの液膜で前記基板の上面を覆うSPM供給工程と、
前記SPM供給工程の後に、前記基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置が前記基板の中央と前記基板の外周との間の前記基板の中間に位置するように、SPMの液膜で覆われた前記基板の上面に向けて過酸化水素水を吐出しながら、20〜50rpmの低回転速度で前記基板を回転させる過酸化水素水供給工程と、を含み、
前記過酸化水素水供給工程は、前記基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置を前記基板の中間で静止させた後、前記低回転速度で前記基板を回転させながら、前記基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置を前記基板の中間から前記基板の中央に移動させる、基板処理方法。 A substrate processing method for removing a resist covering a pattern formed on an upper surface of a substrate from the substrate,
An SPM supplying step of covering the upper surface of the substrate with a liquid film of SPM, which is a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, while rotating the substrate;
After the SPM supply step, the SPM liquid film is covered so that the hydrogen peroxide solution landing position on the upper surface of the substrate is located in the middle of the substrate between the center of the substrate and the outer periphery of the substrate. while discharging the hydrogen peroxide toward the upper surface of the substrate cracks, seen containing a hydrogen peroxide supply step of rotating the substrate at a low rotational speed of 20~50Rpm, a,
In the hydrogen peroxide solution supplying step, the hydrogen peroxide solution landing position with respect to the upper surface of the substrate is stopped in the middle of the substrate, and then the substrate is rotated at the low rotation speed while the substrate is rotated with respect to the upper surface of the substrate. A substrate processing method of moving a hydrogen peroxide solution landing position from the middle of the substrate to the center of the substrate.
前記基板の中間は、半径が58〜108mmの位置である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理方法。 The substrate has a disk shape with a diameter of 300 mm,
Intermediate of the substrate, a radius of the position of 58~108Mm, the substrate processing method according to any one of claims 1-3.
前記基板を回転させながら、硫酸と過酸化水素水との混合液であるSPMを前記基板の上面に向けて吐出することにより、SPMの液膜で前記基板の上面を覆う液膜形成工程と、SPMの液膜で覆われた前記基板の上面に向けてSPMを吐出しながら、前記基板の回転速度を第1回転速度から第2回転速度に低下させる減速工程と、を含むSPM供給工程と、 A liquid film forming step of covering the upper surface of the substrate with a liquid film of SPM by discharging SPM, which is a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, toward the upper surface of the substrate while rotating the substrate; A decelerating step of reducing the rotation speed of the substrate from the first rotation speed to the second rotation speed while discharging SPM toward the upper surface of the substrate covered with the liquid film of SPM;
前記SPM供給工程の後に、前記基板の上面に対する過酸化水素水の着液位置が前記基板の中央と前記基板の外周との間の前記基板の中間に位置するように、SPMの液膜で覆われた前記基板の上面に向けて過酸化水素水を吐出しながら、前記第2回転速度で前記基板を回転させる吐出工程、を含む過酸化水素水供給工程と、を含む、基板処理方法。 After the SPM supply step, the SPM liquid film is covered so that the hydrogen peroxide solution landing position on the upper surface of the substrate is located in the middle of the substrate between the center of the substrate and the outer periphery of the substrate. A hydrogen peroxide solution supply step including a discharge step of rotating the substrate at the second rotation speed while discharging the hydrogen peroxide solution toward the upper surface of the broken substrate.
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