JP7487013B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
<基板処理装置の概略構成>
図1は、基板処理装置100の構成の一例を概略的に示す平面図である。図1で示されるように、基板処理装置100は、例えば、基板の一例としての半導体基板(ウエハ)Wの表面に付着した有機系の残渣を除去する処理に用いることができる枚葉式の装置である。有機系の残渣としては、例えば、基板Wの表面に不純物を注入するイオン注入処理等の後において基板Wの表面に残っている不要になったレジスト、あるいは基板Wの表面のうちの外周部の近傍に付着しているレジスト等に由来する有機系のゴミ等、が含まれる。また、基板処理装置100は無機系の残渣除去および基板Wのエッチングにも用いることができる。
図2は、処理ユニット10の構成の一例を概略的に示す側面図である。処理ユニット10は、基板保持部の一例であるスピンチャック20と、混合液供給部30と、薬液供給部70と、リンス液供給部80と、処理カップ40とを備える。
スピンチャック20は、基板Wを水平姿勢に保持する。水平姿勢とは、基板Wの厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢をいう。スピンチャック20は、鉛直方向に沿って延びる回転軸24の上端に水平姿勢で固定された円板形状のスピンベース21を備える。スピンベース21の下方には回転軸24を回転させるスピンモータ22が設けられる。スピンモータ22は、回転軸24を介してスピンベース21を水平面内にて回転させる。また、スピンモータ22および回転軸24の周囲を取り囲むように筒状のカバー部材23が設けられている。
混合液供給部30は、スピンチャック20に保持されている基板Wに向けて、混合液(後述)を供給する。ここでは、混合液供給部30は、混合液にガスを衝突させて混合液の液滴を生成して、これを噴出するノズル31を備える。
処理ユニット10は、図2に示されるように、待機ポッド39を含んでいる。待機ポッド39はノズル31の待避位置の鉛直下方に設けられている。待機ポッド39は、例えば鉛直上方に開口する箱状の形状を有しており、ノズル31から吐出された処理液を受け止める。
図2の例では、処理ユニット10は薬液供給部70を含んでいる。薬液供給部70はノズル71を含む。ノズル71は例えば一流体ノズルであり、スピンチャック20によって保持された基板Wに向かって薬液を吐出する。図5は、薬液供給部70の構成の一例を概略的に示す図である。ノズル71には、これに薬液を供給する配管系である薬液配管系72が接続されている。薬液配管系72は薬液供給管721を含む。薬液供給管721の上流端は薬液供給源725に接続されており、薬液供給管721の下流端はノズル71に接続されている。薬液供給源725は薬液の供給源である。薬液は、例えば、希フッ酸(dHF)、または、有機物の除去用の薬液等であってもよい。
図2の例では、処理ユニット10はリンス液供給部80を含んでいる。リンス液供給部80はノズル81を含む。ノズル81は例えば一流体ノズルであり、基板Wの上面にリンス液を吐出する。ノズル81は、スピンチャック20によって保持された基板Wよりも上方空間において、基板Wと鉛直方向で向かい合う位置に設けられている。ノズル81は、比較的面積の大きな下面を有しており、当該下面が基板Wの上面と向かい合って配置される。ノズル81の下面は例えば平面視で円形状を有しており、その径は例えば基板Wの径の半分以上である。
処理カップ40は、スピンチャック20に保持されて回転される基板Wから飛散する処理液を受け止める。
制御部90は、基板処理装置100内の各部の動作を制御する。図6は、制御部90の構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。制御部90のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同一である。すなわち、制御部90は、各種演算処理を行うCPUなどの処理部91と、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAM(Random Access Memory)などの一時的な記憶媒体92と、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM(Rea Only Memory)および制御用ソフトウェアまたはデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどである非一時的な記憶媒体93とを備えて構成される。制御部90の処理部91が所定の処理プログラムを実行することによって、基板処理装置100の各動作機構が制御部90に制御され、基板処理装置100における処理が進行する。なお、制御部90において実現される一部あるいは全部の機能部は、専用の論理回路等でハードウェア的に実現されてもよい。また、制御部90の記憶媒体92には、基板処理装置100の処理内容を定めた処理レシピが記憶されている。
図7は、基板処理の流れの一例を示すフローチャートである。初期的には、処理ユニット10内のノズル31、ノズル71、ノズル81および処理カップ40は各々の待避位置で停止している。
ところで、混合液には気泡が生じ得る。これは、異なる2種の液体に対する気体(例えば空気)の溶解度の差に起因する、と考えられる。以下に具体的に説明する。
そこで、本実施の形態では、混合液中の気泡の発生を抑制するために、液滴処理が終了してから次の液滴処理が開始するまでに、押し出し処理を行う。押し出し処理とは、純水およびIPAのいずれか一方の処理液(以下、置換液と呼ぶ)を供給し、混合部324および混合管323の内部の混合液を当該置換液で押し出して、ノズル31から吐出させる処理である。この押し出し処理は、例えば、ノズル31が待避位置で停止した状態で行われる。これによれば、ノズル31から吐出される混合液は待機ポッド39で受け止められて、回収または廃棄される。
水に対する酸素の溶解度はIPAに対する酸素の溶解度よりも高く、水に対する窒素の溶解度はIPAに対する窒素の溶解度よりも高い。よって、空気は水よりもIPAに多く溶解することが可能である。
さて、液滴処理の後の混合部324および混合管323の内部では、混合液が存在しているので、気泡が生じ得る。そして、押し出し処理では、置換液(ここでは純水)が混合液を押し出してノズル31から吐出させる。このとき、混合液中の気泡も混合液および純水の流れにしたがって移動して、ノズル31から吐出される。しかしながら、一部の気泡が残留する可能性もある。
押し出し処理において、混合管323に設けられた供給バルブ3231の開閉を繰り返し切り替えてもよい。図12は、供給バルブ3231の開閉の一例を示すタイミングチャートである。図12の例では、液滴処理(ステップS5)において、供給バルブ3231が比較的長期間に亘って開状態を維持するのに対して、押し出し処理(ステップS8)において、供給バルブ3231は開閉を繰り返し切り替える。
図10を参照して、押し出し処理(ステップS8)は、液滴処理(ステップS5)の終了から次の液滴処理(ステップS5)の開始までに実行されればよい。つまり、押し出し処理(ステップS8)は、液滴待機時間T1が経過するまでに実行されればよい。
混合管323の容量が大きくなるにつれて、混合管323の内部の混合液を置換液に置換するために必要な置換液の量が大きくなる。これにより、置換液の消費量が増加する。そこで、混合管323の容量は例えば20mL以下、好ましくは10mL以下となるように、設定されるとよい。これにより、置換液の消費量を低減させることができる。
溶解度の高いIPAの濃度が高くなると、気泡の量が大きくなり得る。よって、IPAの濃度が高い場合に合わせて基準時間Trefを設定すると、基準時間Trefはより小さい値に設定される。この場合、液滴処理で吐出される混合液のIPA濃度が低くてもよければ、液滴待機時間T1が基準時間Tref以上であっても、次の液滴処理の開始時の気泡の量は許容量未満である可能性もある。この場合、不要な押し出し処理が実行される。
混合部324および混合管323は、その内部における段差または曲がり角が少なくなるように、設計されるとよい。これによれば、気泡が段差または曲がり角に引っかかることを抑制でき、気泡の排出を容易にすることができる。
第1の実施の形態では、液滴待機時間T1に基づいて押し出し処理の要否を判断した。具体的には、液滴待機時間T1が、予め設定された基準時間Tref以上であるときに、押し出し処理が必要であると判断した。ところで、気泡の発生量にはばらつきがあるので、次の液滴処理における不具合をより確実に避けるためには、基準時間Trefを少し短く設定することが望ましい。しかしながら、このように基準時間Trefを短く設定すれば、気泡の発生量が小さい場合でも、押し出し処理が行われる場合がある。このような不要な押し出し処理は望ましくない。
処理ユニット10による基板処理に関する動作の一例は、第1の実施の形態と同様であり、例えば図7のフローチャートと同様である。ただし、第2の実施の形態では、混合管323の内部において、気泡検出部60が、許容できない程度の気泡を検出したときに、押し出し処理が実行される。
図14は、処理ユニット10の動作の一例を示すフローチャートである。この一連の処理は、繰り返し実行される。例えば、制御部90は液滴処理(ステップS5)が終了したか否かを判断する(ステップS21)。液滴処理が未だ終了していないときには、制御部90は再びステップS21を実行する。
30 混合液供給部
31 ノズル
321 第1供給管
322 第2供給管
323 混合管
60 気泡検出部
90 制御部
100 基板処理装置
S1 保持工程(ステップ)
S5 混合液供給工程(ステップ)
S6 乾燥工程(ステップ)
S8 置換工程(ステップ)
Tref 基準時間
W 基板
Claims (11)
- 基板を保持する保持工程と、
水を含む処理液およびイソプロピルアルコールを、それぞれ第1供給管および第2供給管を通じて混合管に供給し、前記処理液および前記イソプロピルアルコールが混合された混合液を、前記混合管を通じてノズルから、前記基板に吐出して前記基板からパーティクルを除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、前記処理液および前記イソプロピルアルコールのいずれか一方である置換液を供給して前記混合管における前記混合液を前記置換液で押し出して前記ノズルから吐出させ、前記混合液を前記置換液に置換する置換工程と、
前記洗浄工程の後に、前記基板を乾燥させる乾燥工程と
を備え、
前記置換工程は、前記洗浄工程の後、前記乾燥工程が終了するまでに開始され、前記置換工程にて、平面視において前記基板よりも外側の待避位置に前記ノズルを移動させた状態で、前記置換液を供給して前記混合液を前記置換液に置換する、基板処理方法。 - 基板を保持する保持工程と、
水を含む処理液およびイソプロピルアルコールを、それぞれ第1供給管および第2供給管を通じて混合管に供給し、前記処理液および前記イソプロピルアルコールが混合された混合液を、前記混合管を通じてノズルから、前記基板に吐出して前記基板からパーティクルを除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、前記処理液および前記イソプロピルアルコールのいずれか一方である置換液を供給して前記混合管における前記混合液を前記置換液で押し出して前記ノズルから吐出させ、前記混合液を前記置換液に置換する置換工程と、
前記洗浄工程の後に、前記基板を乾燥させる乾燥工程と
を備え、
前記置換工程は、前記洗浄工程の後、前記乾燥工程が終了するまでに開始され、
前記置換液は、前記処理液である、基板処理方法。 - 基板を保持する保持工程と、
水を含む処理液およびイソプロピルアルコールを、それぞれ第1供給管および第2供給管を通じて混合管に供給し、前記処理液および前記イソプロピルアルコールが混合された混合液を、前記混合管を通じてノズルから、前記基板に吐出する混合液供給工程と、
前記混合液供給工程の後に、前記処理液および前記イソプロピルアルコールのいずれか一方である置換液を供給して前記混合管における前記混合液を前記置換液で押し出して前記ノズルから吐出させ、前記混合液を前記置換液に置換する置換工程と、
を備え、
前記置換工程では、前記混合液供給工程の後、基準時間内に前記混合液が供給されないときに、前記置換液を供給して前記混合管における前記混合液を前記置換液に置換し、
前記基準時間は、前記混合液における前記イソプロピルアルコールの濃度が高いほど、短く設定される、基板処理方法。 - 請求項1または請求項2に記載の基板処理方法であって、
前記混合管における気泡を気泡検出部で検出する検出工程をさらに備え、
前記置換工程では、前記気泡検出部によって検出された気泡の量が許容量よりも大きいときに、前記置換液を供給して、前記混合管における前記混合液を前記置換液に置換する、基板処理方法。 - 請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
前記混合液は、前記処理液と前記イソプロピルアルコールとを混合することにより生じた気泡を含んでいる、基板処理方法。 - 基板を保持する保持工程と、
水を含む処理液およびイソプロピルアルコールを、それぞれ第1供給管および第2供給管を通じて混合管に供給し、前記処理液および前記イソプロピルアルコールが混合された混合液を、前記混合管を通じてノズルから、前記基板に吐出して前記基板からパーティクルを除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、前記処理液および前記イソプロピルアルコールのいずれか一方である置換液を供給して前記混合管における前記混合液を前記置換液で押し出して前記ノズルから吐出させ、前記混合液を前記置換液に置換する置換工程と
を備え、
前記置換工程において、前記置換液の供給および停止を繰り返して、前記混合液を前記置換液に置換する、基板処理方法。 - 請求項1、請求項2、請求項4および請求項6のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
前記置換工程において、前記洗浄工程における前記混合液の流量よりも大きい流量で前記置換液を供給する、基板処理方法。 - 基板を保持する基板保持部と、
ノズルと、水を含む処理液が供給される第1供給管と、イソプロピルアルコールが供給される第2供給管と、前記第1供給管から供給された前記処理液と、前記第2供給管から供給された前記イソプロピルアルコールとの混合液を前記ノズルに供給する混合管とを含む混合液供給部と、
前記ノズルを移動させるノズル駆動部と、
前記ノズルから前記混合液を吐出させて前記基板からパーティクルを除去した後に、前記処理液および前記イソプロピルアルコールのいずれか一方である置換液を前記混合管に供給して、前記混合管における前記混合液を前記置換液で押し出して前記ノズルから吐出させ、前記混合液を前記置換液で置換するように、前記混合液供給部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記パーティクルを除去した後に前記基板を乾燥させる乾燥処理を行い、前記置換液による置換を、前記混合液供給部による前記混合液の供給の後、前記乾燥処理が終了するまでに開始し、前記置換にて、平面視において前記基板よりも外側の待避位置に前記ノズルを移動させた状態で、前記置換液を供給して前記混合液を前記置換液に置換するように前記ノズル駆動部および前記混合液供給部を制御する、基板処理装置。 - 基板を保持する基板保持部と、
ノズルと、水を含む処理液が供給される第1供給管と、イソプロピルアルコールが供給される第2供給管と、前記第1供給管から供給された前記処理液と、前記第2供給管から供給された前記イソプロピルアルコールとの混合液を前記ノズルに供給する混合管とを含む混合液供給部と、
前記ノズルから前記混合液を吐出させて前記基板からパーティクルを除去した後に、前記処理液および前記イソプロピルアルコールのいずれか一方である置換液を前記混合管に供給して、前記混合管における前記混合液を前記置換液で押し出して前記ノズルから吐出させ、前記混合液を前記置換液で置換するように、前記混合液供給部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記パーティクルを除去した後に前記基板を乾燥させる乾燥処理を行い、前記置換液による置換を、前記混合液供給部による前記混合液の供給の後、前記乾燥処理が終了するまでに開始するように前記混合液供給部を制御し、
前記置換液は、前記処理液である、基板処理装置。 - 基板を保持する基板保持部と、
ノズルと、水を含む処理液が供給される第1供給管と、イソプロピルアルコールが供給される第2供給管と、前記第1供給管から供給された前記処理液と、前記第2供給管から供給された前記イソプロピルアルコールとの混合液を前記ノズルに供給する混合管とを含む混合液供給部と、
前記ノズルからの前記混合液の吐出が終了してから、前記処理液および前記イソプロピルアルコールのいずれか一方である置換液を前記混合管に供給して、前記混合管における前記混合液を前記置換液で押し出して前記ノズルから吐出させ、前記混合液を前記置換液で置換するように、前記混合液供給部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記混合液供給部による前記混合液の供給の後、基準時間内に前記混合液が供給されないときに、前記置換液を供給して前記混合管における前記混合液を前記置換液に置換するように前記混合液供給部を制御し、
前記基準時間は、前記混合液における前記イソプロピルアルコールの濃度が高いほど、短く設定される、基板処理装置。 - 基板を保持する基板保持部と、
ノズルと、水を含む処理液が供給される第1供給管と、イソプロピルアルコールが供給される第2供給管と、前記第1供給管から供給された前記処理液と、前記第2供給管から供給された前記イソプロピルアルコールとの混合液を前記ノズルに供給する混合管とを
含む混合液供給部と、
前記ノズルから前記混合液を吐出させて、前記基板からパーティクルを除去した後に、前記処理液および前記イソプロピルアルコールのいずれか一方である置換液を前記混合管に供給して、前記混合管における前記混合液を前記置換液で押し出して前記ノズルから吐出させ、前記混合液を前記置換液で置換するように、前記混合液供給部を制御する制御部と
を備え、
制御部は、前記パーティクルを除去した後に、前記置換液の供給および停止を繰り返して、前記混合液を前記置換液に置換するように前記混合液供給部を制御する、基板処理装置。
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