TW201535561A - 液處理裝置、液處理方法及記憶媒體 - Google Patents

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Shogo Mizota
Tatsuya Nagamatsu
Daisuke Saiki
Kazuhiro Teraoka
Takashi Yabuta
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

實現在從噴嘴將處理液供給至旋轉的基板而 進行液處理時，抑制基板之中央側與周緣側之間的溫度差，而在基板之面內進行均勻性高的處理。 一邊使基板(W)保持於基板保持部 (31)並使其旋轉，藉由噴嘴移動機構，使主噴嘴部(40a)的主噴嘴(411A)在蝕刻液通過基板(W)之中心的第1位置與比該第1位置更往基板(W)之周緣側的第2位置之間移動，一邊吐出蝕刻液。而且，從被設定為比第1位置更往基板之周緣側之第3位置之副噴嘴部(40b)的副噴嘴(411B)，以多於主噴嘴(411A)的吐出流量，將蝕刻液吐出至基板(W)。

Description

液處理裝置、液處理方法及記憶媒體
本發明，係關於一邊使保持於基板保持部的基板旋轉一邊從噴嘴供給處理液，而對基板進行液處理的技術。
針對半導體基板的液處理中，已知供給蝕刻液進行蝕刻的處理、供給洗淨液進行洗淨的處理、供給鍍敷液或包含有絕緣膜之前驅體的液體而形成塗佈膜的處理等。作為進行像這樣的液處理之一種手法，已知將基板保持於基板保持部而使其旋轉，從噴嘴將處理液供給至基板的中心部，藉由基板的離心力使處理液朝基板之表面全體擴散的手法。
且，根據液處理之類別，處理結果被基板之表面的溫度分布左右，例如在蝕刻處理時，擔心基板之表面的蝕刻速度因溫度分布而在面內變得不均勻，成為元件之良率下降的一個原因。因此，在從噴嘴將處理液供給至基板時，期望有一種使基板面內之溫度分布之均勻性提高的技術。
在專利文獻1中，係記載有下述手法：在對旋轉的基板供給鍍敷液的手法中，使用第1噴嘴與通過比第1噴嘴更接近基板之中心部之位置的第2噴嘴，且設定為從第1噴嘴吐出之鍍敷液的溫度比從第2噴嘴吐出之鍍敷液的溫度高。但是，該手法，係在針對基板之面內溫度分布被要求相當高的均勻性時，不能說是充分的手法。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2013-10994號公報(第0010、0112段、圖17)
本發明，係有鑑於像這樣之情事進行研究者，其目的，係提供下述技術：在從噴嘴將處理液供給至旋轉的基板而進行液處理時，可抑制基板的中央側與周緣側之間的溫度差，而在基板的面內進行均勻性高的處理。
本發明之液處理裝置，其特徵係，具備有：基板保持部，用於水平地保持基板；旋轉機構，用於使該基板保持部繞垂直軸旋轉；主噴嘴，用於將處理液供給至被保持於前述基板保持 部之基板的表面；噴嘴移動機構，用於使前述主噴嘴在所吐出之處理液通過基板之中心的第1位置與比該第1位置更往基板之周緣側的第2位置之間往返移動，並且使其在基板的上方與待機位置之間移動；及副噴嘴，將處理液吐出至比前述第1位置更往基板之周緣側的第3位置，前述副噴嘴之處理液的吐出流量，係設定為比主噴嘴之處理液的吐出流量多。
前述液處理裝置，係亦可具備下述構成。
(a)前述第3位置，係被設定為由基板的中心觀看，從前述主噴嘴之基板上之處理液的吐出位置，在旋轉方向僅相距比180度大且270度以下之開啟角度的位置。
(b)前述第3位置之離基板之中心的距離，係與前述第2位置之離基板之中心的距離相同。
(c)從前述基板之中心部至周緣部之基板之溫度的最大值與最小值的差為1.5℃以內。又，將從前述基板之中心部至周緣部之基板之溫度的最大值設成為Max，將最小值設成為Min時，則〔(Max-Min)/{(Max+Min)/2}〕×100≦5.0%。
(d)前述第2位置，係位於比從基板之周緣起接近中心側45mm的位置更往中心側。
根據本發明，可抑制基板的中央側與周緣側之間的溫度差，而在基板之面內進行均勻性高的處理。
W‧‧‧晶圓
40a‧‧‧主噴嘴部
40b‧‧‧副噴嘴部
41A、41B‧‧‧噴嘴頭
411A、411B‧‧‧蝕刻噴嘴
412A、412B‧‧‧沖洗噴嘴
42A、42B‧‧‧噴嘴臂
43‧‧‧滑動器
44‧‧‧導引軌
45‧‧‧旋轉軸
46‧‧‧驅動部
701‧‧‧蝕刻液供給源
702‧‧‧沖洗液供給源
71a~71d‧‧‧流量調整部
〔圖1〕表示具備有本發明之實施形態之處理單元之基板處理系統之概略的平面圖。
〔圖2〕表示前述處理單元之概略的縱剖側視圖。
〔圖3〕被保持於保持部之晶圓之附近區域的放大圖。
〔圖4〕前述處理單元的平面圖。
〔圖5〕表示蝕刻液之吐出位置之差異所引起之晶圓之面內溫度分布之變化的說明圖。
〔圖6〕表示從主噴嘴及副噴嘴吐出之處理液之流動的說明圖。
〔圖7〕表示主噴嘴之移動範圍與副噴嘴之配置位置之關係的平面圖。
〔圖8〕表示主噴嘴之移動路徑之變形例與副噴嘴之配置位置之關係的平面圖。
〔圖9〕表示蝕刻液之吐出方法與晶圓之溫度分布之關係的說明圖。
〔圖10〕表示主噴嘴之移動範圍與晶圓之溫度分布之關係的說明圖。
圖1，係表示本實施形態之基板處理系統之概略構成的圖。在下述中，係為了使位置關係明確，而加以規定互相正交的X軸、Y軸及Z軸，並將Z軸正方向設成為垂直向上方向。
如圖1所示，基板處理系統1，係具備有搬入搬出站2與處理站3。搬入搬出站2與處理站3，係相鄰而設。
搬入搬出站2，係具備有載體載置部11與搬送部12。在載體載置部11，係載置有以水平狀態收容有複數片基板(在本實施形態中為半導體晶圓(以下稱晶圓W))的複數個載體C。
搬送部12，係相鄰於載體載置部11而設置，在內部具備有基板搬送裝置13與收授部14。基板搬送裝置13，係具備有保持晶圓W的晶圓保持機構。又，基板搬送裝置13，係可朝向水平方向及垂直方向移動及以垂直軸為中心旋轉，並使用晶圓保持機構，在載體C與收授部14之間進行晶圓W之搬送。
處理站3，係相鄰於搬送部12而設置。處理站3，係具備有搬送部15與複數個處理單元16。複數個處理單元16，係排列設置於搬送部15的兩側。
搬送部15，係在內部具備有基板搬送裝置17。基板搬送裝置17，係具備有保持晶圓W的晶圓保持機構。又，基板搬送裝置17，係可朝向水平方向及垂直 方向移動及以垂直軸為中心旋轉，並使用晶圓保持機構，在收授部14與處理單元16之間進行晶圓W之搬送。
處理單元16，係對於由基板搬送裝置17所搬送的晶圓W進行預定之基板處理。
又，基板處理系統1，係具備有控制裝置4。控制裝置4，係例如為電腦，具備有控制部18與記憶部19。在記憶部19，係儲存有控制在基板處理系統1所執行之各種處理的程式。控制部18，係藉由讀出而執行記憶於記憶部19的程式，來控制基板處理系統1的動作。
另外，該程式，係記錄於可藉由電腦進行讀取的記憶媒體者，亦可為由該記憶媒體安裝於控制裝置4之記憶部19者。作為可藉由電腦進行讀取的記憶媒體，係例如有硬碟(HD)、軟碟片(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。
在如上述所構成的基板處理系統1中，首先，搬入搬出站2之基板搬送裝置13，係從載置於載體載置部11的載體C取出晶圓W，而將取出的晶圓W載置於收授部14。載置於收授部14的晶圓W，係藉由處理站3的基板搬送裝置17，從收授部14被取出，而搬入至處理單元16。
被搬入至處理單元16的晶圓W，係在藉由處理單元16予以處理後，被基板搬送裝置17從處理單元16搬出，載置於收授部14。且，被載置於收授部14之處理完畢的晶圓W，係藉由基板搬送裝置13返回到載體載 置部11的載體C。
如圖2所示，處理單元16，係具備有腔室20、基板保持機構30、處理流體供給部40及回收杯體50。
腔室20，係收容有基板保持機構30、處理流體供給部40及回收杯體50。在腔室20之頂部，係設置有FFU(Fan Filter Unit)21。FFU21，係在腔室20內形成降流。
基板保持機構30，係具備有保持部31、支柱部32及驅動部33。保持部31，係水平地保持晶圓W。支柱部32，係延伸於垂直方向的構件，基端部係藉由驅動部33可旋轉地支撐，而在前端部水平地支撐保持部31。驅動部33，係使支柱部32繞垂直軸旋轉。該基板保持機構30，係藉由使用驅動部33來使支柱部32旋轉的方式，使支撐於支柱部32的保持部31旋轉，藉此，使保持於保持部31的晶圓W旋轉。
處理流體供給部40，係對晶圓W供給處理流體。處理流體供給部40，係被連接於處理流體供給源70。
回收杯體50，係被配置為包圍保持部31，且捕捉因保持部31之旋轉而從晶圓W飛散的處理液。在回收杯體50的底部，係形成有排液口51，由回收杯體50所捕捉的處理液，係從該排液口51被排出至處理單元16的外部。又，在回收杯體50的底部，係形成有排氣口 52，該排氣口52，係將從FFU21所供給的氣體排出至處理單元16的外部。
說明了上述概略構成之處理單元16，係相當於本實施形態之液處理裝置。該處理單元16，係形成為在將處理液供給至晶圓W的表面時，為了將晶圓W面內之溫度的最大值與最小值的差△T抑制為1.5℃以內例如1℃以內，而使用2種類之噴嘴部40a、40b(相當於圖2所示之處理流體供給部40)來進行液處理的構成。
以下，一邊參閱圖3~圖7，以列舉出將前述處理單元16構成為蝕刻單元的情形為例而進行說明，該蝕刻單元，係例如在半導體裝置的配線工程，對形成於晶圓W表面的金屬膜供給有機系的蝕刻液，而進行不需要之金屬的剝離及異物的去除。
圖3，係示意地表示放大保持於圖2所示之處理單元16之保持部31之晶圓W之附近區域的圖。如該圖所示，在處理單元16，係具備有：主噴嘴部40a，對晶圓W全面供給蝕刻液；及副噴嘴部40b，用於調整藉由從主噴嘴部40a所供給的蝕刻液而形成於晶圓W之面內的溫度分布。
主噴嘴部40a，形成為在共通的噴嘴頭41A設置蝕刻噴嘴411A與沖洗噴嘴412A的構造，該蝕刻噴嘴411A，係對晶圓W供給蝕刻液，該沖洗噴嘴412A，係供給DIW(DeIonized Water)等的沖洗液。如圖3、圖6所示，該些噴嘴411A、412A，係朝向下方側，直線狀地 吐出各處理液(蝕刻液、沖洗液)(在副噴嘴部40b亦相同)。
如圖4所示，主噴嘴部40a的噴嘴頭41A，係被設置於沿著保持於保持部31之晶圓W而延伸之噴嘴臂42A的前端部，且被配置於晶圓W之上面(被處理面)的上方側。該噴嘴臂42A的基端部，係藉由在導引軌44上行走自如的滑動器43予以支撐，而使滑動器43在導引軌44上移動，藉此，可在從該晶圓W之中央側至周緣側的區域，沿著晶圓W的半徑方向，使主噴嘴部40a往橫方向自由地移動。又，主噴嘴部40a，係亦可往從晶圓W之上方退避至側方的待機位置移動。導引軌44或滑動器43、噴嘴臂42A或噴嘴頭41A，係相當於蝕刻噴嘴411A的噴嘴移動機構，該蝕刻噴嘴411A，係被設置於主噴嘴部40a。另外，如後述之圖8，為了使滑動器43以曲線狀的方式移動，而亦可構成為可使導引軌44往縱方向移動。
另一方面，針對副噴嘴部40b，成為：在共通的噴嘴頭41B設置對晶圓W供給蝕刻液之蝕刻噴嘴411B與供給沖洗液之沖洗噴嘴412B的構造，該點是與主噴嘴部40a相同。
副噴嘴部40b的噴嘴頭41B，係被設置於沿著保持於保持部31之晶圓W而延伸之噴嘴臂42B的前端部，且被配置於該晶圓W的上方側。如圖4所示，噴嘴臂42B的基端部，係藉由驅動部46被支撐於旋轉自如的 旋轉軸45，且可在晶圓W周緣側之事先被設定的處理位置(圖4中，以實線表示)與從晶圓W之上方退避至側方的待機位置(同圖中，以虛線表示)之間移動。驅動部46或噴嘴臂42B、噴嘴頭41B，係相當於蝕刻噴嘴411B之與主噴嘴部40a側不同的噴嘴移動機構，該蝕刻噴嘴411B，係被設置於副噴嘴部40b。
主噴嘴部40a及副噴嘴部40b的蝕刻噴嘴411A、B，係經由噴嘴頭41A、B或噴嘴臂42A、B連接於蝕刻液供給源701(相當於圖2之處理液流體供給源70)。在蝕刻液供給源701，係設置有：儲存部(未圖示)，儲存蝕刻液；及加熱器等的溫度調整部(未圖示)，進行儲存部內之蝕刻液的溫度調整，且可將溫度被調整為20~70℃之範圍的例如50℃的蝕刻液供給至各蝕刻噴嘴411A、B。在蝕刻液供給源701的出口部，係設置有流量調整部71a、71b，該流量調整部71a、71b，係進行送液至各蝕刻噴嘴411A、B之蝕刻液的流量調整。
又，針對主噴嘴部40a及副噴嘴部40b的沖洗噴嘴412，亦連接於沖洗液供給源702(相當於圖2之處理液流體供給源70)，該沖洗液供給源702，係具備有儲存沖洗液的儲存部(未圖示)等。可從沖洗液供給源702供給由各流量調整部71c、71d所流量調整的沖洗液。
該些蝕刻液或沖洗液之流量調整、蝕刻液之溫度調整或主噴嘴部40a、副噴嘴部40b之移動動作的控制，係藉 由前述的控制裝置4予以控制。
具備有上述說明之構成的主噴嘴部40a及副噴嘴部40b，係在相對於晶圓W而相互不同的位置，進行來自蝕刻噴嘴411A、B之蝕刻液的吐出，藉此，可均勻地調整蝕刻處理時之晶圓W的面內溫度分布。以下，一邊參閱圖5，一邊說明為了使晶圓W的面內溫度分布均勻，而設定來自各蝕刻噴嘴411A、B之蝕刻液之吐出位置的手法。
又，為了方便說明，在下述的說明中，係亦將從主噴嘴部40a、副噴嘴部40b的各蝕刻噴嘴411A、B吐出蝕刻液稱為「從主噴嘴部40a、副噴嘴部40b吐出蝕刻液」。
圖5，係示意地表示使蝕刻液之吐出位置改變時之晶圓W之面內溫度分布改變的狀態。圖5之橫軸，係表示從中心(C)至周緣(E)之晶圓W表面之半徑方向的位置；縱軸，係表示各位置之晶圓W的溫度。
在圖5中，賦予(1)之編號的曲線(以細的實線所示)，係表示從1個蝕刻噴嘴411A，對包含有前述中心C之晶圓W的中央區域，吐出調整為事先被決定之溫度(在例如圖4的蝕刻液供給源701的例子中，係50℃)的蝕刻液時之晶圓W的面內溫度分布。
如(1)的面內溫度分布所示，在僅對晶圓W的中央區域吐出蝕刻液時，由於蝕刻液的溫度會隨著擴展於旋轉之晶圓W的表面而下降，故晶圓W的溫度會從中央側朝向周緣側逐漸變低。當該溫度變化較大時，會導致 蝕刻處理的結果在面內變得不均勻。
如此一來，為了改善晶圓W之周緣側的溫度變低之(1)的面內溫度分布，而存在有下述手法：使蝕刻噴嘴411A往比晶圓W之中央更靠近周緣方向移動，將已進行溫度調整的蝕刻液直接供給至比前述中央區域更往周緣側的區域。另一方面，當設成為使蝕刻噴嘴411A維持從晶圓W的中央移動的狀態時，則蝕刻液不會遍及至晶圓W的中央區域，而無法進行該區域的蝕刻處理。
因此，為了一邊進行晶圓W之中央區域的蝕刻處理，一邊使晶圓W之面內溫度分布均勻，而一邊使蝕刻噴嘴411A重複在所吐出之蝕刻液到達晶圓W中心之中央側的位置(以下，稱為「第1位置」)與比該中央側的位置更往晶圓W之周緣側的位置(以下，稱為「第2位置」)之間往返，一邊吐出蝕刻液即可。
例如，使晶圓W之中央側之第1位置與周緣側之第2位置的距離從0的狀態逐漸增大，並在各條件中計測面內溫度分布。在該情況下，隨著第1位置與第2位置的距離變大，晶圓W之中央側的溫度會變低，另一方面，中央側與周緣側的溫度差會變小，使得面內溫度分布的斜率逐漸平緩。
然而，即使進一步使第1位置與第2位置的距離增大，中央側與周緣側之溫度差的縮小幅度亦會慢慢地變小，而不久後會有中央部的溫度過度下降使得溫度差變大之虞。在圖5中，以賦予(2)之編號的曲線(細的 虛線)表示該狀態的面內溫度分布。
如圖5所示，使來自蝕刻噴嘴411A之蝕刻液的吐出位置在中央側之第1位置與周緣側的第2位置之間移動，適當地設定該些位置，藉此，相較於僅對中央側供給蝕刻液的情形，可改善晶圓W之面內溫度分布的均勻性。另一方面，在要求更均勻的面內溫度分布時，係不僅使蝕刻噴嘴411A在第1位置與第2位置之間往返移動，亦需要其他手法。
因此，在本實施形態的處理單元16中，係除了具備有在第1位置與第2位置之間往返移動之蝕刻噴嘴411A(主噴嘴)的主噴嘴部40a外，亦設置具備有蝕刻噴嘴411B(副噴嘴)的副噴嘴部40b，從而調整晶圓W的面內溫度分布，該蝕刻噴嘴411B，係直接將蝕刻液吐出至比前述第1位置更往晶圓W之周緣側之事先被設定的位置(第3位置)。
在圖5中賦予(3)之編號的面內溫度分布(以粗虛線所示)，係表示僅從副噴嘴部40b將蝕刻液吐出至比第1位置更往晶圓W之周緣側的預定位置(第3位置)時的例子。如果直接將蝕刻液供給至晶圓W之周緣側的位置，則會形成為：蝕刻液到達晶圓W之位置的溫度變得最高，且比該到達位置更往中央側及周緣側之溫度下降之山型的面內溫度分布，會沿著晶圓W的圓周方向而以圓環狀的方式擴散。
因此，只要在(2)的面內溫度分布中以朝向 與中央側之溫度差變大的區域吐出蝕刻液的方式設置副噴嘴部40b，則(2)、(3)的面內溫度分布會被合成，從而可形成晶圓W之溫度的最大值與最小值之差被以更小的方式均勻化之賦予(4)之編號的面內溫度分布(以粗虛線表示)。
在此，從副噴嘴部40b吐出蝕刻液的位置，係設定於可將例如晶圓W之溫度的最大值與最小值的差△T設成為事先設定的目標溫度差例如1.0℃以內之值的位置。
又，在著眼於晶圓W之溫度的面內均勻性，將從晶圓W之中心部至周緣部之晶圓W之溫度的最大值設成為Max且將最小值設成為Min時，係亦可設定於滿足下述式的位置，該下述式，係表示溫度之面內均勻性的指標。
〔(Max-Min)/{(Max+Min)/2}〕×100≦2.0%
可實現上述之目標溫度差或目標面內均勻性之蝕刻液的吐出位置，係亦可藉由例如從主噴嘴部40a及副噴嘴部40b吐出蝕刻液，且實際上進行測定晶圓W之溫度的實驗，此時，使副噴嘴部40b的吐出位置從第1位置朝向周緣側逐漸移動的方式，進行實現上述之目標值之位置的搜尋。又，亦可藉由使用了流體分析軟體等的模擬，來求出可實現前述目標值的來自副噴嘴部40b之蝕刻液的吐出位置。
又，如此一來，即使為不進行蝕刻液之吐出位置之周密的搜尋時，亦只要朝向比晶圓W的中心(C)與周緣(E)之間的中央位置更往周緣側的區域吐出蝕刻液，則相較於不進行吐出至該區域的情形，可至少減低晶圓W面內之溫度的最大值與最小值之差△T。
在此，在圖5之(1)、(4)之面內溫度分布的各處理中，係以使供給至晶圓W之熱量一致的方式，讓該些處理所供給之處理液的溫度一致。又，在(1)之處理中朝向晶圓W之中央區域所吐出之蝕刻液的吐出流量F1與來自主噴嘴部40a及副噴嘴部40b之蝕刻液之吐出流量的合計值F2，係設成為相互一致(F1=F2)。因此，從主噴嘴部40a吐出與(1)的處理相同之吐出流量F1之蝕刻液時之晶圓W的面內溫度分布，係與(2)的面內溫度分布情形相比，全體性地往高溫側移動。
接下來，說明主噴嘴部40a與副噴嘴部40b之間之蝕刻液之吐出流量的關係。例如，考慮關於下述情形：在事先被決定的吐出位置配置副噴嘴部40b，使來自主噴嘴部40a的吐出流量f1與來自副噴嘴部40b的吐出流量f2的合計值f1+f2=F2成為固定，而從f2=0之狀態逐漸使主噴嘴部40b的吐出流量增加。
在蝕刻液未從副噴嘴部40b被吐出時，調整面內溫度分布的作用不會作用。接下來，當使來自副噴嘴部40b的吐出流量增加時，則與來自主噴嘴部40a之吐出 流量減少的作用配合，藉由副噴嘴部40b使得調整面內溫度分布的效果變大。而且，如果增加副噴嘴部40b的吐出流量，而使該吐出流量多於主噴嘴部40a的吐出流量(f2>f1)，則會相對地增大來自副噴嘴部40b之處理液對面內溫度分布的影響，且周緣側之晶圓W的溫度會大幅上升。該結果，如圖5的(4)所示，可實現晶圓W之溫度之最大值與最小值的差△T為更小的面內溫度分布。因此，在本實施形態中，來自主噴嘴部40a、副噴嘴部40b之蝕刻液之吐出流量的關係，係加以選擇：副噴嘴部40b的吐出流量會比主噴嘴部40a的吐出流量多，且可實現上述之目標溫度差或目標面內均勻性的吐出流量。
如上述說明，使用在第1位置與第2位置之間往返移動的主噴嘴部40a與配置於事先被設定之位置(第3位置)的副噴嘴部40b，來吐出蝕刻液，藉此，可在使面內溫度分布更均勻的狀態下，進行蝕刻處理，而有助於蝕刻處理之面內均勻性的提升。
另一方面，亦存在有下述情形：當使用複數個蝕刻噴嘴411A、B對晶圓W吐出蝕刻液時，蝕刻液之流動會在晶圓W的表面相互碰撞而導致飛濺發生，且飛散之噴霧會成為晶圓W的污染源。
例如在圖6中，係以虛線的箭頭表示從主噴嘴部40a吐出至晶圓W之表面之蝕刻液的流動，以實線的箭頭表示從副噴嘴部40b吐出至晶圓W之表面之蝕刻液的流動。在晶圓W之中央側的第1位置與周緣側的第2 位置之間往返移動的主噴嘴部40a中，主噴嘴部40a往周緣側移動時所供給之蝕刻液的流動，係與在中央側所供給的情形相比，蝕刻液的厚度會增大。又，相較於中央側，周緣側所施加至蝕刻液的離心力較大。因此，在施加較大的離心力且變厚之蝕刻液的流動與從副噴嘴部40b所供給之蝕刻液的流動匯流之位置(在圖6中，賦予S1、S2的符號)，會容易產生較大的飛濺。
因此，在本例的處理單元16中，係以相對於從往周緣側移動之主噴嘴部40a所供給之蝕刻液的流動，在儘可能遠離晶圓W之旋轉方向之下游側的位置配置副噴嘴部40b的方式，來加以設定沿晶圓W之圓周方向觀看之該些噴嘴部40a、40b的配置。亦即，副噴嘴部40b之晶圓W上之蝕刻液的吐出位置，係被設定為由晶圓W的中心觀看，從主噴嘴部40a之晶圓W上之蝕刻液的吐出位置，在旋轉方向僅相距比180度大且270度以下之開啟角度的位置。另外，在本實施形態中，副噴嘴部40b的位置(第3位置)之離基板中心的距離，係與第2位置之離基板中心的距離相同。
在圖7中，表示副噴嘴部40b之吐出位置的可設定範圍6。由於從往返移動之主噴嘴部40a所供給之蝕刻液的流動有具有更大能量的情形，故較佳的是將前述開啟角度設成為185度以上、270度以下的範圍即可。當前述開啟角度大於270度時，則有副噴嘴部40b接近往外緣側移動的主噴嘴部40a，且S2之位置的飛濺變大之 虞。
又，飛濺之發生，係亦會受到往返移動之主噴嘴部40a之第2位置之設定位置的影響。亦即，可以實驗的方式確認，越使第2位置的設定位置朝向晶圓W的周緣側移動，飛濺變得越大(參閱後述之(實驗2))。另一方面，越使第2位置接近晶圓W的中央側，則(2)之面內溫度分布會變得越接近(1)的面內溫度分布，從而導致(4)之面內溫度分布中之最高溫度-最低溫度間的溫度差△T變大。
因此，為了抑制飛濺之發生，而亦可在滿足上述之目標溫度差或目標面內均勻性的範圍中，使主噴嘴部40a的第2位置往中央側移動。如後述之實驗結果(實驗2)所示，從減低飛濺的觀點來看，前述第2位置，係設定為使其位於比從晶圓W之周緣起接近中心側45mm的位置更往中心側為較佳。另外，副噴嘴部40b之位置(第3位置)之離基板中心的距離，係不限於與第2位置相同距離，為了更減少飛濺之影響，而亦可使其位於更周緣側等，適當地進行調整。
說明關於具備有上述說明之構成的處理單元16的作用。藉由基板搬送裝置17被搬送至各處理單元16的晶圓W，係經由未圖示的搬入搬出口，被搬入至腔室20內。基板保持機構30(基板保持部)，係在經由未圖示的升降銷等，將處理對象的晶圓W從基板搬送裝置17的晶圓保持機構收授至保持部31的保持面311上後，從 腔室20內退避。
如果晶圓W被載置於保持部31，則藉由驅動部33(旋轉機構)使保持部31旋轉，並且使主噴嘴部40a從待機位置進入至第1位置，又，使副噴嘴部40b從待機位置移動至事先被設定的吐出位置。
而且，如果晶圓W之旋轉速度到達預定的設定速度，則從主噴嘴部40a、副噴嘴部40b開始吐出蝕刻液，並且使主噴嘴部40a往返移動。主噴嘴部40a的移動速度，係設定為每分鐘例如在第1位置與第2位置之間可移動數次~數十次左右。
該結果，如圖6所示，從各噴嘴部40a、40b所吐出之蝕刻液會擴散至旋轉的晶圓W表面，而進行晶圓W的蝕刻處理。此時，藉由使用往返移動晶圓W之中央側與周緣側的主噴嘴部40a與面內溫度分布調整用的副噴嘴部40b來供給蝕刻液的方式，一邊形成如圖5之(4)所示之均勻的面內溫度分布，一邊進行蝕刻處理。又，如圖6、圖7所示，將主噴嘴部40a、副噴嘴部40b之吐出位置之間的開啟角度設成為大於180度、270度以下的範圍，且將規定主噴嘴部40a進行往返移動之範圍的第2位置設定於比從晶圓W之周緣起接近中心側45mm的位置更往中心側，藉此，可抑制飛濺之發生，從而抑制晶圓W之污染。
如此一來，如果進行晶圓W之蝕刻處理僅預定時間，則停止來自主噴嘴部40a、副噴嘴部40b之蝕刻 液的吐出，而從各噴嘴部40a、40b的沖洗噴嘴412A、B吐出沖洗液。在此，在熱沖洗處理等、藉由沖洗液進行沖洗洗淨時之晶圓W的面內溫度分布會影響蝕刻處理的結果時，係與蝕刻液的供給時相同，使用在第1位置與第2位置之間往返移動的主噴嘴部40a及面內溫度分布調整用的副噴嘴部40b兩者，來供給沖洗液。此時，亦可進行與使用圖5說明之例子相同的探討，將主噴嘴部40a之第1位置或第2位置、副噴嘴部40b之吐出位置設定為與蝕刻液之吐出時不同的位置。
又，在沖洗洗淨時之晶圓W的面內溫度分布影響蝕刻處理的結果較小時，係亦可例如使主噴嘴部40a停止在晶圓W之中央部上方側，僅從該主噴嘴部40a進行沖洗液供給，而不藉由副噴嘴部40b進行面內溫度分布的調整。
如此一來，執行沖洗洗淨從而進行甩乾後，則使保持部31的旋轉停止。而且，以與搬入時相反的順序，將晶圓W收授至已進入腔室20內的晶圓保持機構，從處理單元16搬出晶圓W。
根據本實施形態之處理單元，具有以下的效果。相對於旋轉的基板，一邊使主噴嘴部40a之蝕刻噴嘴411A(主噴嘴)在蝕刻液通過晶圓W中心的位置與比該位置更往周緣側的位置之間移動，一邊吐出蝕刻液，並且為了抑制晶圓W之周緣側的溫度下降，而從副噴嘴部40b的蝕刻噴嘴411B(副噴嘴)，以比主噴嘴部40a側多的 吐出流量，吐出蝕刻液。因此，可抑制晶圓W的中央側與周緣側之間的溫度差，而在晶圓W之面內進行均勻性高的處理。
在此，在晶圓W之中央側的第1位置與外周側的第2位置之間往返移動之主噴嘴部40a的移動路徑，係不限定於朝向晶圓W之半徑方向而以直線狀的方式進行移動的情形。例如，如圖8所示，從中央側的第1位置往晶圓W的旋轉方向飛出之後，亦可以描繪返回至比前述第1位置更往周緣側的第2位置之曲線狀之軌道的方式，使主噴嘴40a移動。在該情況下，主噴嘴部40a之吐出位置與副噴嘴部40b之吐出位置的開啟角度，係如圖8所示，以主噴嘴部40a往圓61上移動的時點作為基準，使前述開啟角度大於180度且270以下即可，該圓61，係通過配置有副噴嘴部40b之位置且與晶圓W同心。
又，為了調整晶圓W的面內溫度分布而設置之副噴嘴411B的位置(第3位置)，係不限於如副噴嘴部40b般被予以固定的位置。例如在蝕刻液之吐出的期間，亦可在比第1位置更往周緣側的區域中，使副噴嘴411B從中央側朝向周緣側，或者從周緣側朝向中央側移動，或者在該些區域間往返移動。
除此之外，配置副噴嘴411B的位置(第3位置)並不限於晶圓W的上方側，亦可將副噴嘴411B配置於例如保持於保持部31之晶圓W的側方，將處理液朝向配置有晶圓W之方向而往斜下方側吐出，而將處理液供給至晶 圓W上之事先被設定的位置。
又，可使用本實施形態之主噴嘴411A及副噴嘴411B來調整晶圓W之面內溫度分布之處理液的種類，係不限定於蝕刻液。亦可為在塗佈、顯像裝置中被供給至晶圓W的光阻液或用於使光阻液在晶圓W之表面擴散的稀釋劑、反射防止膜的原料液或供給至顯像後之光阻膜的顯像液。又，在進行晶圓W之洗淨處理的洗淨裝置所供給之酸性或鹼性的藥液、用於在晶圓W形成金屬膜的鍍敷裝置所供給的鍍敷液等、各種處理液的供給，亦可適用本發明。在該些情況下，各種處理液，係不僅在以高於處理液供給時之晶圓W的溫度之溫度予以供給的情形，亦可以低於晶圓W的溫度進行供給，在該情況下，亦可藉由設置副噴嘴411B的方式，來調整晶圓W的面內溫度分布。
且，可使用本實施形態之處理單元(液處理裝置)而進行處理之基板的種類，係不限定於半導體晶圓。本發明亦可適用於進行例如平板顯示器用之玻璃基板之液處理的處理單元。
〔實施例〕
(實驗1)
一邊改變吐出法，一邊將作為模擬用之處理液的DIW供給至旋轉之晶圓W的表面，從而計測晶圓W之表面的 面內溫度分布。
A.實驗條件
(實施例1)以150rpm的旋轉速度使直徑300mm的晶圓W旋轉，從圖3、圖4所示的主噴嘴部40a、副噴嘴部40b供給溫度被調整為50℃的處理液。處理液之總計的吐出流量，係設成為F2=1.5L/分(來自主噴嘴部40a的吐出流量f1=0.6L/分，來自副噴嘴部40b的吐出流量f2=0.9L/分)。主噴嘴部40a之移動範圍，係設成為從晶圓W之中心起距離30mm外緣側的位置(第1位置)~120mm外緣側的位置(第2位置)，副噴嘴部40b之配置位置，係設成為從晶圓W之中心起距離90mm外緣側的位置。即使將第1位置設成為從晶圓W中心(晶圓W中心位置上方)起距離30mm晶圓W之半徑方向的位置，亦只要是上述的吐出流量，則處理液可到達基板中心。又，與將第1位置設成為0mm(中心位置)相比，由於可將與其他位置同等之流量的處理液供給至中心位置，故從面內均勻性的觀點來看為較佳。主噴嘴部40a的移動速度，係150mm/秒，進行處理液之吐出2分鐘。另外，為了簡單起見，在下述的說明中，第1位置、第2位置，係將「位於從晶圓W之中心距離Xmm外緣側的位置」僅記載為「Xmm」。
(比較例1-1)除了僅使用固定配置於晶圓W之中央部上方的蝕刻噴嘴411A，以吐出流量1.5L/分吐出處理液 之外，其他以與(實施例1)相同的條件進行實驗。
(比較例1-2)除了僅使用在第1位置與第2位置之間往返移動的主噴嘴部40a，以吐出流量1.5L/分吐出處理液之外，其他以與(實施例1)相同的條件進行實驗。
B.實驗結果
在圖9中表示(實施例1、比較例1-1、1-2)的結果。圖9之橫軸，係表示從晶圓W之中心(C)距離半徑方向的位置，縱軸，係表示各測定位置之晶圓W的溫度。以四方形之描點表示(實施例1)的結果，而以粗線連結各描點(相當於圖5之面內溫度分布(4))。以菱形之描點表示(比較例1-1)的結果，而以細線連結各描點(相當於圖5之面內溫度分布(1))。又，以X標記之描點表示(比較例1-2)的結果，而以細虛線連結各描點(相當於圖5之面內溫度分布(2))。
根據(實施例1)的結果，晶圓W面內之溫度的最大值(Max=54.5℃)與最小值(Min=53.8℃)的差△T，係0.7℃。又，溫度分布之面內均勻性，係1.3%。相對於此，在僅從中央部供給處理液之(比較例1-1)中，與(實施例1)相比，中央側的溫度會大幅上升，溫度差△T具有最大值2.2℃，面內均勻性變成為4.0%。另一方面，在僅以往返移動的主噴嘴部40a吐出處理液之(比較例1-1)中，與(實施例1)相比，晶圓W之周緣側的溫度會下降，溫度差△T增大至1.2℃，面內均勻性 亦變成為2.2%。
從該些實驗結果，已知能夠以組合往返移動的主噴嘴部40a與面內溫度分布調整用之副噴嘴部40b來吐出處理液的方式，實現更均勻的面內溫度分布。
(實驗2)
使主噴嘴部40a的第2位置產生各種變化，進行與(實施例1)相同的實驗，從而調查飛濺的發生狀況。
A.實驗條件
(實施例2-1)除了將主噴嘴部40a之第2位置設成為60mm之外，其他以與(實施例1)相同的條件吐出處理液。相對於主噴嘴部40a之副噴嘴部40b的開啟角度，係210度。以高速攝影機對此時之晶圓W的表面進行攝影，觀察飛濺之發生狀況。
(實施例2-2)除了將主噴嘴部40a之第2位置設成為75mm之外，其他以與(實施例2-1)相同的條件來觀察飛濺的發生狀況。又，除了將主噴嘴部40a之第1位置設成為15mm、將第2位置設成為75mm之外，其他以與(實施例2-1)相同的條件來測定晶圓W的面內溫度分布。
(實施例2-3)除了將主噴嘴部40a之第2位置設成為90mm之外，其他以與(實施例2-1)相同的條件來觀察飛濺的發生狀況。又，除了將主噴嘴部40a之第1位置 設成為15mm、將第2位置設成為90mm之外，其他以與(實施例2-1)相同的條件來測定晶圓W的面內溫度分布。
(實施例2-4)除了將主噴嘴部40a之第2位置設成為105mm之外，其他以與(實施例2-1)相同的條件來觀察飛濺的發生狀況。
(實施例2-5)以與(實施例2-1)相同的條件來觀察飛濺的發生狀況。又，除了將主噴嘴部40a之第1位置設成為15mm之外，其他以與(實施例2-1)相同的條件來測定晶圓W的面內溫度分布。
B.實驗結果
在(表1)中表示(實施例2-1~2-5)之飛濺的發生狀況之評估。又，在圖10中表示(實施例2-2、2-3、2-5)之晶圓W的面內溫度分布。圖10之橫軸及縱軸，係與圖9相同。各別以菱形之描點表示(實施例2-2)的結果，以四方形之描點表示(實施例2-3)的結果，以三角形之描點表示(實施例2-5)的結果。
根據(表1)所示之飛濺的觀察結果，主噴嘴部40a的第2位置，係比90mm小，亦即在從晶圓W之周緣起接近中心側60mm以上之(實施例2-1~2-3)中並未觀察到飛濺。又，在前述第2位置為105mm(從晶圓W之周緣起接近中心側45mm)的(實施例2-4)中，係確認有少量的飛濺。而且，在前述第2位置為120mm(從晶圓W之周緣起接近中心側30mm)的(實施例2-5)中，係發生了比較大的飛濺。
另一方面，根據圖10所示之晶圓W之面內溫度分布的測定結果，相較於以與(實施例1)大致相同的條件進行實驗之(實施例2-5)，在使第2位置朝向晶圓W之中心側移動之(實施例2-2、2-3)，係晶圓W之中央側的溫度會稍稍上升。然而，即使在(實施例2-2、2-3、2-5)之任一，皆使溫度差△T的值被調整為1℃以內，從而形成良好的面內溫度分布。
根據(表1)及圖10的實驗結果已知，即使使第2位置往比120mm更靠內側移動，亦存在有可將晶圓W面內之最大的溫度差△T的值調整為1℃以內之條件。又已知，在一邊均勻地保持晶圓W的面內溫度分布，一邊欲抑制飛濺的發生時，係在該面內溫度分布滿足目標值的範圍內，例如將主噴嘴部40a的第2位置設成為比105mm小的位置，亦即從晶圓W之周緣起接近中心側45mm以上的位置即可。
16‧‧‧處理單元
30‧‧‧基板保持機構
31‧‧‧保持部
32‧‧‧支柱部
40‧‧‧處理流體供給部
40a‧‧‧主噴嘴部
40b‧‧‧副噴嘴部
41A‧‧‧噴嘴頭
41B‧‧‧噴嘴頭
50‧‧‧回收杯體
411A‧‧‧蝕刻噴嘴
411B‧‧‧蝕刻噴嘴
412A‧‧‧沖洗噴嘴
412B‧‧‧沖洗噴嘴
W‧‧‧晶圓

Claims (11)

  1. 一種液處理裝置，其特徵係，具備有：基板保持部，用於水平地保持基板；旋轉機構，用於使該基板保持部繞垂直軸旋轉；主噴嘴，用於將處理液供給至被保持於前述基板保持部之基板的表面；噴嘴移動機構，用於使前述主噴嘴在所吐出之處理液到達基板中心的第1位置與比該第1位置更往基板之周緣側的第2位置之間往返移動，及使其在基板的上方與待機位置之間移動；及副噴嘴，將處理液吐出至比前述第1位置更往基板之周緣側的第3位置，前述副噴嘴之處理液的吐出流量，係設定為比主噴嘴之處理液的吐出流量多。
  2. 如申請專利範圍第1項之液處理裝置，其中，前述第1位置，係離開基板之中心位置的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之液處理裝置，其中，前述第3位置，係被設定為由基板的中心觀看，從前述主噴嘴之基板上之處理液的吐出位置，在旋轉方向僅相距比180度大且270度以下之開啟角度的位置。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之液處理裝置，其中，前述第3位置之離基板之中心的距離，係與前述第2位置之離基板之中心的距離相同。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之液處理裝置，其中，從前述基板之中心部至周緣部之基板之溫度的最大值與最小值的差，係1.5℃以內。
  6. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之液處理裝置，其中，當將從前述基板之中心部至周緣部之基板之溫度的最大值設成為Max，將最小值設成為Min時，為〔(Max-Min)/{(Max+Min)/2}〕×100≦5.0%。
  7. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之液處理裝置，其中，前述第2位置，係位於比從基板之周緣起接近中心側45mm的位置更往中心側。
  8. 一種液處理方法，其特徵係，包含有：將基板水平地保持於基板保持部的工程；在使該基板保持部繞垂直軸旋轉的狀態下，一邊從主噴嘴將處理液吐出至基板的表面，一邊使主噴嘴在處理液到達基板之中心的第1位置與比該第1位置更往基板之周緣側的第2位置之間往返移動的工程；及在藉由前述主噴嘴進行處理液之吐出時，從副噴嘴，以多於主噴嘴之處理液之吐出流量的吐出流量，將處理液吐出至比前述第1位置更往基板之周緣側的第3位置，來調整從前述主噴嘴所供給的處理液所致之基板之面內溫度分布的工程。
  9. 如申請專利範圍第8項之液處理方法，其中，前述第1位置，係離開基板之中心位置的位置。
  10. 如申請專利範圍第8項之液處理方法，其中，前述副噴嘴之基板上之處理液的吐出位置，係被設定為由基板的中心觀看，從前述主噴嘴之基板上之處理液的吐出位置，在旋轉方向僅相距比180度大且270度以下之開啟角度的位置。
  11. 一種記憶媒體，係儲存有將處理液供給至基板而進行液處理之液處理裝置所使用的電腦程式，該記憶媒體，其特徵係，前述程式，係編組有步驟以實施申請專利範圍第8~10項中任一項所記載之液處理方法。
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