TW201620062A - 基板液體處理方法及基板液體處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明旨在提供一種基板液體處理方法，其生成pH值5～9範圍內之預定值的處理液，使用該處理液，處理露出金屬之基板。 基板液體處理方法具備：處理液生成步驟，生成含純水、二氧化碳及氨之pH值5～9範圍內之預定值的處理液；及液體處理步驟，使用該處理液以處理基板。

Description

基板液體處理方法及基板液體處理裝置
本發明係關於基板液體處理方法及基板液體處理裝置。
於半導體裝置之製程中，藉由對如半導體晶圓等之基板供給化學液，而對基板進行濕蝕刻處理或清洗處理。於利用化學液之處理後，為了將殘留之化學液及反應生成物從基板去除，而對基板施加沖洗處理。沖洗處理一般係藉由將由純水(DIW)所成之沖洗液供給至基板而進行。此時，於對已形成在基板上之元件構成要素有產生靜電破壞之虞之情況下，則使用藉由如氣泡產生法等將二氧化碳氣體溶解於純水而成之二氧化碳溶解水、或於純水中添加微量氨水而成之稀氨水等之具有導電性之水溶液作為沖洗液。(例如參考專利文獻1)。
為了抑制元件構成要素之如腐蝕等不良影響，最好將上述沖洗液之pH值調整為5～9範圍內之適當值。然而，例如為稀氨水之情形時，當pH值為9以下，因pH值會隨著少量氨濃度改變而大幅改變，因此很難調整pH值為9以下之期望值之稀氨水。又，同樣地，pH值為5以上之期望值之二氧化碳溶解水亦很難調整。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開2004－273799號公報
［發明欲解決之問題］
本發明之目的旨在於提供一種技術，其生成pH值5～9範圍內之預定值的處理液，並使用處理液以處理基板。 ［解決問題之方法］
依據本發明之一實施形態，提供一種基板液體處理方法，其對露出金屬之基板進行液體處理，該方法具備：處理液生成步驟，生成含純水、二氧化碳及氨之pH值5～9範圍內之預定值的處理液；及液體處理步驟，使用該處理液以處理基板。
依據本發明之另一實施形態，提供一種基板液體處理裝置，其具備：處理部，使用處理液對基板進行液體處理；處理液生成部，生成處理液；處理液供給部，將於該處理液生成部所生成之處理液供給至該處理部；及控制部，該處理液生成部包含：純水供給部，供給純水；二氧化碳氣體供給部，供給二氧化碳氣體；及氨水供給部，供給氨水，該控制部藉由控制該處理液生成部，使純水、二氧化碳氣體及氨水相混合，而生成pH值5～9範圍內之預定值的處理液，並控制該處理液供給部，將該處理液供給至該處理部以處理基板。 ［發明效果］
藉由使二氧化碳與氨溶解於純水，而可容易生成pH值5～9之範圍內之期望值之處理液，藉由使用如此之處理液，而可以於穩定條件下處理基板。
本案發明人於生成pH值5～9範圍內之期望值之處理液時，著眼於如下之事。若使二氧化碳氣體及氨水溶解於純水中，則利用中和反應產生碳酸銨，而使下述離子存於溶液中。 【數1】
亦即，上述溶液為弱鹼與其鹽類之緩衝溶液。如一般所知之緩衝溶液特性，相較於NH3單獨溶於水之溶液，緩衝溶液之pH值小(接近中性)，且於溶液添加酸或鹼時之pH值變化亦變小。本案發明人推得：藉由利用此緩衝溶液之特性，可容易且穩定生成pH值5～9範圍內之期望值之處理液。
以下，參考附加圖式，說明基於上述想法之本發明之實施形態。
圖1係本實施形態之基板處理系統之概略構成圖。以下，為了使位置關係明確，規定X軸、Y軸及Z軸相互垂直，並將Z軸正方向設為鉛直向上方向。
如圖1所示，基板處理系統1具備搬出入站2與處理站3。搬出入站2與處理站3相鄰設置。
搬出入站2具備載具載置部11與搬運部12。載具載置部11上，載置著複數個以水平狀態收容複數片晶圓W之載具C。
搬運部12相鄰於載具載置部11而設置，於內部具備基板搬運裝置13與傳遞部14。基板搬運裝置13具備固持晶圓W之基板固持機構。又，基板搬運裝置13可進行往水平方向與鉛直方向之移動、及以鉛直軸為中心之旋轉，使用基板固持機構於載具C與傳遞部14之間，進行晶圓W之搬運。
處理站3相鄰於搬運部12而設置。處理站3具備搬運部15與複數個處理單元16。複數個處理單元16並排設置於搬運部15之兩側。
搬運部15之內部具備基板搬運裝置17。基板搬運裝置17具備固持晶圓W之基板固持機構。又，基板搬運裝置17可進行往水平方向與鉛直方向之移動、及以鉛直軸為中心之旋轉，並使用基板固持機構，於傳遞部14與處理單元16之間，進行晶圓W之搬運。
處理單元16對於以基板搬運裝置17搬運而來之晶圓W，進行既定之基板處理。
又，基板處理系統1具備控制裝置4。控制裝置4例如為電腦，具備控制部18與記憶部19。於記憶部19中，儲存著用以控制於基板處理系統1中所執行之各種處理之程式。控制部18藉由讀出記憶於記憶部19之程式並執行，而控制基板處理系統1之動作。
又，所述程式係記錄於可利用電腦讀取之記憶媒體，亦可從該記憶媒體安裝於控制裝置4之記憶部19。可藉由電腦讀取之記憶媒體，如硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。
於如上述所構成之基板處理系統1中，首先，搬出入站2之基板搬運裝置13從載置於載具載置部11之載具C取出晶圓W，將取出之晶圓W載置於傳遞部14。載置於傳遞部14之晶圓W，藉由處理站3之基板搬運裝置17從傳遞部14取出，而搬入至處理單元16。
搬入至處理單元16之晶圓W，由處理單元16進行處理後，再由基板搬運裝置17從處理單元16搬出，而載置於傳遞部14。載置於傳遞部14之已處理完成之晶圓W，藉由基板搬運裝置13而返回至載具載置部11之載具C。
其次，參考圖2，說明處理單元16之概略構成。圖2係處理單元16之概略構成圖。
如圖2所示，處理單元16具備：腔室20；基板固持機構30；處理流體供給部40；及回收杯50。
腔室20收容有：基板固持機構30；處理流體供給部40；及回收杯50。於腔室20之頂棚部，設置FFU(Fan　Filter　Unit，風扇過濾器單元)21。FFU21於腔室20內形成降流。
基板固持機構30具備：固持部31；支柱部32；及驅動部33。固持部31水平固持著晶圓W。支柱部32為於鉛直方向延伸之構件，其基端部藉由驅動部33以可旋轉之方式支撐，而於其前端部水平支撐著固持部31。驅動部33令支柱部32圍繞著鉛直軸旋轉。該基板固持機構30使用驅動部33使支柱部32旋轉，藉而使支撐於支柱部32之固持部31旋轉，藉此，而使固持於固持部31之晶圓W旋轉。
處理流體供給部40對晶圓W供給處理流體。處理流體供給部40連接至處理流體供給源70。
回收杯50以包圍固持部31之方式配置，並收集因固持部31之旋轉而從晶圓W飛散之處理液。於回收杯50之底部，形成排液口51，回收杯50所收集之處理液，從該排液口51排出至處理單元16外部。又，於回收杯50之底部，形成將從FFU21所供給之氣體排出至處理單元16外部之排氣口52。
其次，參考圖3，說明處理流體供給源70之構成。
處理流體供給源70係生成pH值約5～9左右之水溶液(於上述處理液供給部40所使用之處理液)之處理液生成部，該水溶液係對純水添加氨水並溶解二氧化碳氣體而成。如後所述，氨與二氧化碳於純水中反應而形成碳酸銨(鹽)，由於碳酸銨之存在，水溶液用作為緩衝溶液。以下，為了簡化記載，將對純水添加氨水及二氧化碳氣體所成之水溶液稱為「緩衝溶液」。
處理流體供給源70具有：槽體701，貯存作為處理液之緩衝溶液；二氧化碳溶解水供給部710，對槽體701供給作為緩衝溶液原料之二氧化碳溶解水(碳酸水)；氨水供給部720，對槽體701供給作為緩衝溶液原料之氨水；及循環管線702，連接至槽體701。
於循環管線702設置泵703與過濾器704。藉由使泵703作動，使得貯存於槽體701之緩衝溶液於循環管線702中循環。於循環管線702中循環之緩衝溶液所含之微粒等污染物質，則藉由過濾器704去除。
於循環管線702，設置電阻計715’(電導計亦可)與pH計719。
循環管線702經由分支管線705與前述複數個處理單元16連接。依所需，將設於各分支管線705之開關閥(未圖示)打開，以控制的流量對所對應之處理單元16送出緩衝溶液。處理單元16以此緩衝溶液作為沖洗液(處理液)，經由上述處理流體供給部40(此係包含如處理液噴嘴等)噴注至晶圓W，而進行晶圓W之沖洗處理。
二氧化碳溶解水供給部710具有：純水管線712，連接至純水(DIW)供給源711；及二氧化碳氣體管線717，連接至二氧化碳氣體供給源716。
於純水管線712上，從上游側起依序設置：定壓閥713a、開關閥713b、可變節流閥713c、二氧化碳氣體溶解模組714及電阻計715(電導計亦可)。定壓閥713a、開關閥713b及可變節流閥713c，構成純水流量控制機構713。
於二氧化碳氣體管線717上，從上游側起依序設置：定壓閥718a、開關閥718b及可變節流閥718c。於二氧化碳氣體管線717之下游端，設置二氧化碳氣體溶解模組714。定壓閥718a、開關閥718b及可變節流閥718c，構成二氧化碳氣體流量控制機構718。
純水流量控制機構713及二氧化碳氣體流量控制機構718之構成不限於圖示，只要能以二氧化碳氣體溶解模組714所控制之期望流量，流入純水及二氧化碳氣體者即可。
二氧化碳氣體溶解模組714之構成包含：內部液體流路(未示於圖中)，連接至純水管線712；及注入部(未示於圖中)，對該內部液體流路中之純水，注入二氧化碳氣體。注入部可以例如中空纖維膜模組所構成。若將已加壓之二氧化碳氣體送入中空纖維膜內，則二氧化碳氣體溶入「於內部液體流路內流通之純水」中，藉此，而生成二氧化碳溶解水。利用中空纖維膜模組而使氣體(不限於二氧化碳氣體)溶入液體(不限於水)之氣體溶解模組之構成為周知，故省略其詳細說明。二氧化碳氣體溶解模組714之形式，不限於使用中空纖維膜模組而成者，可使用「能將控制之量的二氧化碳氣體溶解於純水之任意形式者」。
氨水供給部720具有連接至氨水供給源721之氨水管線722，於氨水管線722上，從上游側起依序設置：定壓閥723a、開關閥723b、可變節流閥723c及流量計724。定壓閥723a、開關閥723b、可變節流閥723c，構成氨水流量控制機構723。從氨水供給源721，供給例如氨濃度30%之工業用氨水。
其次，說明緩衝溶液供給方法，該緩衝溶液具有預先設定於處理流體供給源70之槽體701及循環管線702之期望電阻率(對元件構成要素不造成靜電破壞之電阻率，例如0.05MΩ・cm以下)，且具有預先設定之期望pH值(pH值5～9之範圍內之任意範圍，在此例如為微鹼性之pH值7～8範圍內之值)。
進行初步實驗(使用處理流體供給源70之測試運轉)，預先確認生成具有期望電阻率及pH值之緩衝溶液之必要條件。在此，必要條件為下： (1)於二氧化碳溶解水供給部710中生成二氧化碳溶解水時之流過純水管線712的純水流量、流過二氧化碳氣體管線717的二氧化碳氣體流量、及所得之二氧化碳溶解水的電阻率。 (2)於根據上述(1)所生成之二氧化碳溶解水中所應混合之氨水量(混合比)。
圖11係顯示二氧化碳溶解水中之二氧化碳氣體濃度與二氧化碳溶解水之pH值之關係圖。又，圖12係顯示二氧化碳氣體濃度與二氧化碳溶解水之電阻率之關係圖。在此，將作為目標之二氧化碳溶解水之電阻率設為0.2MΩ・cm。此時，二氧化碳溶解水中之二氧化碳濃度為約15mg/L，二氧化碳溶解水之pH值為約4.9。於電阻率0.2MΩ・cm附近，相對於二氧化碳氣體濃度之變化，電阻率之變化與pH值之變化較為平緩，較容易將二氧化碳溶解水之電阻率與pH值調整成期望值。
首先，於二氧化碳溶解水供給部710之純水管線712中，以於上述(1)所定之流量流過純水，又，於二氧化碳氣體管線717中，以於上述(1)所定之流量流過二氧化碳氣體。於二氧化碳氣體溶解模組714內，使二氧化碳氣體溶解於純水中而生成二氧化碳溶解水。二氧化碳溶解水流入槽體701。此時，以電阻計715監測二氧化碳溶解水之電阻率，並從連接至槽體701之排放管線701a，排放出二氧化碳溶解水，直至電阻率達到作為目標之值(在此為0.2MΩ・cm)為止。當藉由電阻計715所檢測之電阻率達到作為目標之值時，關閉排放管線701a，並將二氧化碳溶解水貯存於槽體701。除上述方法外，亦可於純水管線712上例如經由三通閥連接排放管線712a(圖3中以虛線表示)，將二氧化碳溶解水不送至槽體701而從排放管線712a排棄，直至由電阻計715所檢測之電阻率達到作為目標之值為止。
以上述步驟所生成之二氧化碳溶解水之pH值小於5(例如4.9)。若將二氧化碳氣體溶解於純水中，則產生H＋ 離子與CO3 2 － 離子，二氧化碳溶解水之電阻率成為相應於二氧化碳溶解水中所含之離子濃度之值。因此，根據電阻計715之檢測值，可確認預定量之二氧化碳氣體已溶入於純水中。
當以液位計706檢測出預定量之二氧化碳溶解水已貯存於槽體701時，則啟動泵703，使二氧化碳溶解水於循環管線702中循環。亦可藉由設置於循環管線702之電阻計715’，確認實際流於循環管線702之二氧化碳溶解水之電阻率。
其次，藉由氨水供給部720對槽體701供給於上述(2)所定之量之氨水。藉此，對循環於槽體701與循環管線702之二氧化碳溶解水，混入氨水，使兩者充分混合。藉由流量計724之測量值之時間積分值，可確實掌握對槽體701是否已供給預定量之氨。亦可於氨水管線722設置排放管線722a，於直至流量達穩定為止之期間，將氨水不送至槽體701而從排放管線722a排棄。因送往槽體701之氨水總量少，故藉由以流量穩定之狀態將氨水送至槽體701，可更精確地控制送至槽體701之氨水總量。
如說明最先所述，藉由對二氧化碳溶解水混入氨水，產生中和反應，而可使混合液之pH值從前述pH值而成為7～8範圍內之期望值。再者，電阻率亦可成為期望值(0.05MΩ・cm以下)。又，藉由此中和反應，可於混合液中，使存有下述離子。 【數2】
亦即，混合液係弱鹼與其鹽類之緩衝溶液。因此，如為人所知之緩衝溶液特性，與NH3 單獨溶於水之溶液相比，緩衝溶液之pH值小(接近中性)，且於液中添加酸或鹼時之pH值變化亦變小。
亦可藉由設於循環管線702之電阻計715’，經常或定期監測緩衝溶液之電阻率。又，亦可藉由設於循環管線702之pH計719，定期監測緩衝溶液之pH值。於處理單元16開始進行晶圓W之處理前，最好先確認流過循環管線702之緩衝溶液之電阻率(導電率)與pH值。又，於進行pH值監測之情形時，最好於循環管線702連接取樣管線(未示於圖中)，從取樣管線定期取出緩衝溶液，而於他處進行pH值測量。又，因緩衝溶液之pH值穩定，故於基板處理系統1為一般運轉狀態之情形時，不需頻繁進行pH值監測。又，亦可以電阻計715’或pH計719所測得之測量值為基礎，回授控制供給至槽體701之氨量。
其次，說明上述實施形態之優點。
圖4係藉由對純水添加氨水所得之稀氨水中之氨濃度與pH值之關係圖。圖橫軸之氨濃度(mg/L)係表示：每1L純水中所添加之30%濃度之氨水之重量(mg)。如此圖所示，隨著愈接近中性，相對於氨濃度變化所產生之pH值變化更為急遽，故可知生成pH值7～8左右之稀氨水為非常困難之事。
圖5係藉由對純水添加氨水所得之稀氨水中之氨濃度(mg/L)與電阻率(MΩ・cm)之關係圖。如此圖所示，當氨濃度愈低，則電阻率急遽上升。又，將圖5與圖4之圖相對照比較可知：於如pH值9以下之氨濃度為低之條件下，達成低電阻率為非常困難或不可能之事。
又，如從先前參考之圖11之圖形所明白顯示，隨著愈接近中性，相對於二氧化碳氣體濃度之變化所產生之pH值變化更為急遽，故可知調整pH值5以上之期望濃度之二氧化碳溶解水為非常困難之事。又，如從圖12之圖形所明確顯示，當二氧化碳氣體濃度變低則電阻率急遽上升，故可知：於如pH值5以上之二氧化碳氣體濃度為低之條件下，達成低電阻率為非常困難或不可能之事。
圖6係藉由對純水添加氨水所得之稀氨水中，溶入二氧化碳氣體使成為pH值10時之二氧化碳氣體添加量(mg/L))與pH值之關係圖。圖橫軸之CO2 添加量係表示：每1L純水中以氣泡產生法所得之二氧化碳氣體之重量(mg)。得知：可於較寬的二氧化碳氣體溶解量之範圍內，得到7～8左右之pH值。此係前述緩衝溶液之特性。
圖7係於將藉由對純水添加氨水所得之稀氨水中，溶入二氧化碳氣體使成為pH值10時之二氧化碳氣體添加量(mg)與電阻率(MΩ・cm)之關係圖。從圖4及圖5之圖可知，pH值10之稀氨水中之氨濃度約10mg/L，此時之稀氨水之電阻率約0.05MΩ・cm。若對此狀態之稀氨水添加二氧化碳氣體，則如圖6所示，pH值略呈單調降低，但如圖7所示，電阻率亦降低，維持在較未添加二氧化碳氣體時之約0.05MΩ・cm為低之值。此係因於緩衝溶液中含有許多電解質之故。
依據上述實施形態，可得到低電阻率之微～弱鹼性(pH值為7～8左右)之緩衝溶液。因此，當有可能被鹼侵蝕之元件構成要素(例如金屬配線)露出於基板表面之情形時，可將元件構成要素之腐蝕減至最低限度。再者，可防止元件構成要素之靜電破壞。而且，於對純水添加氨水與二氧化碳氣體之其一後再添加另一個之過程中，因隨著添加量改變所產生之pH值變化不明顯，故不必嚴格(非常精密地)管理氨水或二氧化碳氣體之添加量。因對於在中性附近調整對純水僅添加氨水(不溶解二氧化碳氣體)所成之稀氨水之pH值時所需之微小流量之超精密控制變成不必要，故不必使用高價之流量控制裝置。當然，亦可藉由改變二氧化碳氣體添加量與氨水添加量之比率，得到pH值為8～9左右之弱鹼性緩衝溶液，且可能得到pH值為5～7左右之微～弱酸性之緩衝溶液。亦即，依據上述實施形態，藉由對純水僅添加氨水，或對純水僅添加二氧化碳氣體，而可容易製得難以製造之pH值為5～9左右之溶液。
於上述實施形態中，首先，將二氧化碳氣體溶解於純水而生成二氧化碳溶解水，其後，藉由對此二氧化碳溶解水添加氨水而生成緩衝溶液，但不限於此。亦可先對純水添加氨水而生成稀氨水，其後，再藉由將二氧化碳氣體溶解於此稀氨水而生成緩衝溶液。
於先將二氧化碳氣體溶解於純水之情形時，首先，於將二氧化碳氣體溶解於純水時，以電阻計確認所得之二氧化碳溶解水之電阻率是否成為作為目標之值。作為目標之二氧化碳溶解水之電阻率可設為對應於pH值小於5之值(例如pH值4.9)之電阻率。其後，對二氧化碳溶解水添加氨水而生成緩衝溶液。為了得到具有作為目標之電阻率與pH值之緩衝溶液所需之氨水添加量，可藉由實驗預先求得。其後，於實際生成緩衝溶液時，氨水添加量使用可根據其測量值而求得氨水總添加量之機器(例如流量計)來管理。緩衝溶液生成後，於將所生成之緩衝溶液實際供給至晶圓W前，使用電阻計與pH計測量(確認)此緩衝溶液之實際電阻率與pH值。
於先將二氧化碳氣體溶解於純水之情形時，可根據以易於管線內測量之電阻計(或電導計)所得之電阻率(或導電率)之測量值，來進行二氧化碳氣體溶解量之管理。氨水添加量可藉由如流量計724之測量值之時間積分值而直接(就如二氧化碳氣體溶解量之測量一樣，意指並非經由電阻率之間接測量，而是利用流量計724所得之液量之直接測量)且精確地測量。
又，於將二氧化碳氣體溶解於純水時，亦可基於利用pH計所得之pH值測量值，來管理二氧化碳氣體之溶解量。或者，亦可使用如流量計等之可測量二氧化碳氣體之添加量本身之測量機器，來管理二氧化碳氣體之溶解量。此情形時，為了得到作為目標之電阻率或pH值所需之對純水之二氧化碳氣體添加量，可藉由實驗預先求得(參考圖11、圖12之圖)。
又，於圖3之構成中，不需管理流過二氧化碳氣體管線717之二氧化碳氣體流量本身，僅需進行可達到作為目標之二氧化碳溶解量之二氧化碳氣體流量控制機構718之初期設定，對應電阻計715之檢測值而回授控制二氧化碳氣體流量控制機構718(僅調整緊縮或打開流路)即可。
於先將氨水溶解於純水之情形時，首先，將預定量之氨水溶解於純水。氨水添加量使用可根據其測量值而求得氨水總添加量之機器(例如流量計)來管理。此情形時，可預先藉由實驗先求得可得到例如大於pH值9之值(例如pH值10)之氨水添加量即可。除預先訂定氨水添加量外，亦可於一邊監測電阻率與pH值一邊對純水添加氨水，直至得到作為目標之電阻率與作為目標之pH值(例如pH值10)為止。其後，將二氧化碳氣體溶解於以氨水添加於純水而成之稀氨水，而生成緩衝溶液。於此時，一邊監測電阻率與pH值，一邊溶入二氧化碳氣體，直至得到作為目標之電阻率或作為目標之pH值為止。
於先將氨水溶解於純水之情形時，於將二氧化碳氣體溶解於稀氨水之時，亦可將預定量之二氧化碳氣體溶解於稀氨水中。藉由在二氧化碳氣體管線717設置流量計，以測量二氧化碳氣體之氣泡產生量，且於事前掌握氣泡產生量與實際溶解量之關係，而可測量二氧化碳氣體對純水之溶解量。
除上述方法外，亦可藉由設置用以測量二氧化碳氣體管線717上之二氧化碳氣體溶解模組714之一次側壓力之壓力計(未示於圖中)，而可推定(運算)二氧化碳氣體之氣泡產生量(對純水之注入量)。亦即，若預先藉由實驗先求得利用此壓力計所得之壓力測量值之時間積分值與二氧化碳氣體之氣泡產生量(流過二氧化碳氣體管線717之二氧化碳氣體之總流量)之關係，根據壓力計之測量值，可利用運算求得二氧化碳氣體之氣泡產生量，更進一步求得二氧化碳氣體之對純水之溶解量。
若使用pH計進行緩衝溶液之組成管理，則於純水中先溶解二氧化碳氣體或先溶解氨水皆可。但是，先溶解二氧化碳氣體後再添加氨水，較容易進行緩衝溶液之組成管理。
處理流體供給源70之構成不限於圖3所示，亦可為如圖8所示。亦即，亦可從純水管線712去除二氧化碳氣體溶解模組714，而於循環管線702設置二氧化碳氣體溶解模組714。圖8中，對於與圖3為相同之構成要素賦予相同之參考符號，而省略重複說明。
以下，說明圖8之處理流體供給源70之運用之一例。首先，對槽體701從純水管線712供給既定量之純水，並從氨水管線722供給既定量之氨水。藉由驅動泵703，使槽體701內之液體(純水＋氨)於循環管線702循環，使純水與氨水充分混合，而生成稀氨水。其後，使循環管線702內之稀氨水之循環持續進行，同時從二氧化碳氣體管線717對二氧化碳氣體溶解模組714供給二氧化碳氣體，使二氧化碳氣體溶解於稀氨水中，而生成緩衝溶液。此情形時，設於循環管線702之電阻計715’，可用於確認預定量之氨水已添加至純水中。
以下，說明圖8之處理流體供給源70之運用之其他例。首先，對槽體701從純水管線712供給既定量之純水。使槽體701內之純水於循環管線702循環之同時，從二氧化碳氣體管線717對二氧化碳氣體溶解模組714供給二氧化碳氣體，使二氧化碳氣體溶解於純水中，而生成二氧化碳溶解液。其後，使二氧化碳溶解液之循環持續進行，同時從氨水管線722對槽體701供給既定量之氨水。藉由使循環管線702內之液體循環持續進行，而使氨水充分混合於二氧化碳溶解液，而生成緩衝溶液。此情形時，設於循環管線702之電阻計715’，可用於確認預定量之二氧化碳氣體已添加至純水中。
於圖3及圖8之實施形態中，氨水供給部720係對槽體701供給氨水，但並不限於此，亦可如圖8之符號720’所示，設置於循環管線702之適當位置而對槽體701之下游側且泵之上游側供給氨水。
於圖3及圖8之實施形態中，處理流體供給源70係具備槽體701及循環管線702，但不限於此。例如，如圖9所概略顯示，亦可使二氧化碳溶解水供給部710之二氧化碳氣體管線717與氨水供給部720之氨水管線722合流，並將利用於此合流部使二氧化碳溶解水與氨水相混合而生成之緩衝溶液，直接供給至處理單元16。此情形時，最好於二氧化碳氣體管線717與氨水管線722之合流部或其附近，設置可促進混合之混合閥(未示於圖中)。又，於圖9之實施形態之情形時，最好將從氨水供給部720所供給之氨水濃度設為較低，例如1%左右。
於處理單元16中，例如，依序進行下述步驟： (步驟1)化學液清洗處理或濕蝕刻處理，於利用基板固持機構30將晶圓W固持於水平之狀態下，於一邊使其繞著鉛直軸線周圍旋轉，一邊將從化學液供給源70’(參考圖3、圖8)供給之化學液，從處理流體供給部40(例如噴嘴)供給至晶圓W； (步驟2)沖洗處理，接著於一邊使晶圓W旋轉，一邊將上述緩衝溶液，從處理流體供給部40(例如其他之噴嘴)供給至晶圓；及 (步驟3)旋轉乾燥(甩脫乾燥)處理，接著，於一邊使晶圓W旋轉，一邊停止對晶圓W之液體供給。
因為若使碳酸銨溶液乾燥，則會變成固體粉末，故若從步驟(2)直接移至步驟(3)，則未從晶圓W甩脫而殘留於晶圓W上之緩衝溶液因為乾燥而生成固體粉末，此可能會成為微粒。若此微粒會造成問題，則亦可於步驟(2)與步驟(3)之間，追加(步驟2.1)沖洗處理，一邊使晶圓W旋轉，一邊從處理流體供給部40(例如另外其他之噴嘴)對晶圓W供給純水或稀氨水(例如pH值9～10左右)。供給純水或稀氨水(例如pH值9～10左右)之沖洗處理，最好以相較於供給緩衝液之沖洗處理為短之時間進行。
進行純水沖洗之情形時，有可能因純水與晶圓表面之摩擦，而產生成為靜電破壞原因之帶電。然而，若殘留於晶圓W上之緩衝溶液完全置換成純水之後，立即停止純水沖洗，則可避免成為問題程度之帶電。
上述緩衝溶液，可用為用以去除高分子之化學液清洗處理(化學液處理)之前處理。在此，所謂高分子係指：如該領域具有通常知識者所熟知，於以光阻膜作為光罩，對形成於半導體晶圓表面之鋁、銅、鈦、鎢等金屬膜或矽氧化膜、矽氮化膜、有機絕緣膜等，進行乾蝕刻時，於晶圓表面所生成之反應生成物。為了去除如此之高分子而使用之化學液，如為：含二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、羥胺等有機鹼液之液體、含單乙醇胺、烷醇胺等有機胺之液體、含氟酸、磷酸等無機酸之液體、含氟化銨系物質之液體等。
圖10係將上述緩衝溶液用於高分子去除處理之前處理之基板處理系統之構成。圖10之基板處理系統，除了圖3之基板處理系統所具有之構成要素外，更具備：溶劑供給部730，對槽體701供給IPA(異丙醇)等溶劑；及沖洗液供給部70”，對各處理單元16供給沖洗液。溶劑供給部730具有溶劑管線732：將溶劑槽731連接至槽體701；及開關閥733與流量計734，插設於溶劑管線732。沖洗液供給部70”所供給之沖洗液，亦可為前述之緩衝溶液。
以下針對圖10之基板處理系統之運用加以說明。於處理流體供給源70中，依據先前所述方法生成具有既定導電率及既定pH值之緩衝溶液後，從溶劑供給部730對槽體701供給IPA。IPA以IPA與緩衝溶液之體積比率為1：1之條件供給，兩者於流通於由槽體701及循環管線702所成之循環系統期間充分混合。
於處理單元16之表面，搬入附著有上述乾蝕刻後之高分子之晶圓W，晶圓W藉由基板固持機構30加以固持。使晶圓W旋轉，對此旋轉之晶圓W表面，供給上述之IPA與緩衝溶液之混合液，而進行高分子去除處理之前處理步驟。藉由此混合液，將附著於晶圓W表面之分子等級大小之殘留氣體成分(例如於前步驟之乾蝕刻所使用之氟系氣體)，利用混合液中之緩衝溶液成分而加以去除。又，混合液中之IPA滲透至高分子，使得較易將高分子從晶圓W表面去除。
其次，使晶圓W持續旋轉，(停止供給混合液)並從化學液供給部70’以上述高分子去除用化學液作為化學液，將其供給至晶圓W而進行高分子去除步驟(化學液清洗步驟)。藉由前處理步驟而從晶圓W表面去除殘留氣體成分，且因IPA滲透至高分子，故可容易將高分子從晶圓W表面去除。
其次，使晶圓W持續旋轉，(停止供給高分子去除液)並從沖洗液供給部以緩衝溶液(不含IPA)作為沖洗液，將其供給至晶圓W而進行沖洗步驟。又，亦可將IPA與緩衝溶液之混合液用作為沖洗液。
其次，停止供給沖洗液，使晶圓W持續旋轉，並進行藉由甩脫殘留於晶圓W上之沖洗液而使其乾燥之乾燥步驟。於乾燥步驟之前，亦可實施將IPA供給至晶圓W，而將晶圓W上之沖洗液置換成IPA之溶劑置換步驟。
於上述各實施形態中，處理對象之基板係為半導體晶圓，但不限於此，亦可為其他基板，例如液晶顯示器用之玻璃基板、陶瓷基板等。又，於光阻顯影處理後所進行之沖洗處理中，亦可使用上述緩衝溶液作為沖洗液。
1‧‧‧基板處理系統 2‧‧‧搬出入站 3‧‧‧處理站 4‧‧‧控制部(控制裝置) 11‧‧‧載置部 12‧‧‧搬運部 13‧‧‧基板搬運裝置 14‧‧‧傳遞部 15‧‧‧搬運部 16‧‧‧處理部(處理單元) 17‧‧‧基板搬運裝置 18‧‧‧控制部 19‧‧‧記憶部 20‧‧‧腔室 21‧‧‧FFU 30‧‧‧基板固持機構 31‧‧‧固持部 32‧‧‧支柱部 33‧‧‧驅動部 40‧‧‧處理液供給部(處理流體供給部) 50‧‧‧回收杯 51‧‧‧排液口 52‧‧‧排氣口 70‧‧‧處理液生成部(處理流體供給源) 70’‧‧‧化學液供給部 70”‧‧‧沖洗液供給部 701‧‧‧槽體 701a‧‧‧排放管線 702‧‧‧循環管線 703‧‧‧泵 704‧‧‧過濾器 705‧‧‧分支管線 706‧‧‧液位計 710‧‧‧二氧化碳溶解水供給部 711‧‧‧純水(DIW)供給源 712‧‧‧純水管線 712a‧‧‧排放管線 713‧‧‧純水流量控制機構 713a‧‧‧定壓閥 713b‧‧‧開關閥 713c‧‧‧可變節流閥 714‧‧‧二氧化碳氣體溶解部(二氧化碳氣體溶解模組) 715‧‧‧測量電阻率或導電率之測量器(電阻計) 715’‧‧‧電阻計 716‧‧‧二氧化碳氣體供給源 717‧‧‧二氧化碳氣體管線 718‧‧‧二氧化碳氣體流量控制機構 718a‧‧‧定壓閥 718b‧‧‧開關閥 718c‧‧‧可變節流閥 719‧‧‧pH計 720‧‧‧氨水供給部 720’‧‧‧氨水供給部 721‧‧‧氨水供給源 722‧‧‧氨水管線 722a‧‧‧排放管線 723‧‧‧氨水流量控制機構 723a‧‧‧定壓閥 723b‧‧‧開關閥 723c‧‧‧可變節流閥 724‧‧‧流量計 730‧‧‧溶劑供給部 731‧‧‧溶劑槽 732‧‧‧溶劑管線 733‧‧‧開關閥 734‧‧‧流量計 C‧‧‧載具 W‧‧‧晶圓
［圖1］本發明之基板液體處理裝置之一實施形態之基板處理系統之概略構成之頂視圖。 ［圖2］圖1之處理單元之概略構成之縱剖面圖。 ［圖3］圖2之處理液供給部之一構成例之配管圖。 ［圖4］稀氨水中之氨濃度與pH值之關係圖。 ［圖5］稀氨水中之氨濃度與電阻率之關係圖。 ［圖6］將二氧化碳氣體溶入pH值10之氨水時，二氧化碳氣體添加量與pH值之關係圖。 ［圖7］將二氧化碳氣體溶入pH值10之氨水時，二氧化碳氣體添加量與電阻率之關係圖。 ［圖8］圖2之處理液供給部之一其他構成例之配管圖。 ［圖9］圖2之處理液供給部之另一其他構成例之配管圖。 ［圖10］可於以將IPA(異丙醇)混合於緩衝溶液而成之混合液進行處理時可用之處理液供給部之一構成例之配管圖。 ［圖11］二氧化碳溶解水中之二氧化碳濃度與pH值之關係圖。 ［圖12］二氧化碳溶解水中之二氧化碳濃度與電阻率之關係圖。
16‧‧‧處理單元
70‧‧‧處理流體供給源
70’‧‧‧化學液供給部
701‧‧‧槽體
701a‧‧‧排放管線
702‧‧‧循環管線
703‧‧‧泵
704‧‧‧過濾器
705‧‧‧分支管線
706‧‧‧液位計
710‧‧‧二氧化碳溶解水供給部
711‧‧‧純水(DIW)供給源
712‧‧‧純水管線
712a‧‧‧排放管線
713‧‧‧純水流量控制機構
713a‧‧‧定壓閥
713b‧‧‧開關閥
713c‧‧‧可變節流閥
714‧‧‧二氧化碳氣體溶解模組
715‧‧‧電阻計
715’‧‧‧電阻計
716‧‧‧二氧化碳氣體供給源
717‧‧‧二氧化碳氣體管線
718‧‧‧二氧化碳氣體流量控制機構
718a‧‧‧定壓閥
718b‧‧‧開關閥
718c‧‧‧可變節流閥
719‧‧‧pH計
720‧‧‧氨水供給部
721‧‧‧氨水供給源
722‧‧‧氨水管線
722a‧‧‧排放管線
723‧‧‧氨水流量控制機構
723a‧‧‧定壓閥
723b‧‧‧開關閥
723c‧‧‧可變節流閥
724‧‧‧流量計
W‧‧‧晶圓

Claims (13)

  1. 一種基板液體處理方法，其係對露出金屬之基板進行液體處理，其具備： 處理液生成步驟，生成含純水、二氧化碳及氨之pH值5～9範圍內之預定值的處理液；及 液體處理步驟，使用該處理液來處理基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，其中， 該處理液生成步驟包含： 二氧化碳氣體溶解步驟，使二氧化碳氣體溶解於純水，直至達到預定之電阻率或導電率為止；及 氨水添加步驟，於該二氧化碳氣體溶解步驟之後，對已溶解二氧化碳氣體之純水添加氨水，使成為pH值5～9範圍內之該預定值。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板液體處理方法，其中， 預先求得為了得到該預定之電阻率或導電率所需之二氧化碳氣體之溶解量，於該二氧化碳氣體溶解步驟中，將該預先求得之溶解量之二氧化碳氣體，溶解於純水。
  4. 如申請專利範圍第2項之基板液體處理方法，其中， 於該二氧化碳氣體溶解步驟中，量測已溶解二氧化碳氣體之純水之電阻率或導電率，並控制二氧化碳氣體對純水之溶解量，俾使該量測值成為預定值以下。
  5. 如申請專利範圍第2項之基板液體處理方法，其中， 於該氨水添加步驟中，對已溶解二氧化碳氣體之純水，添加預定量之氨水，氨水添加量根據可量測氨水添加量本身之量測裝置之檢測值來管理。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，其中， 該處理液生成步驟包含： 氨水添加步驟，對純水添加氨水，使pH值成為大於9之預定值；及 二氧化碳氣體溶解步驟，於該氨水添加步驟之後，將二氧化碳氣體溶解於已添加氨水之純水，使pH值成為5～9範圍內之該預定值，並成為預定之電阻率或導電率。
  7. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之基板液體處理方法，其中， 該處理液係用於對該基板進行化學液處理後，對該基板進行沖洗處理。
  8. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之基板液體處理方法，其中， 該處理液係用於進行作為對該基板之化學液處理之前處理之處理，該前處理係於進行該化學液處理之處理部中，對該基板所進行之首次之液體處理。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板液體處理方法，其中， 包含下述步驟：於將該處理液供給至該基板前，將有機溶劑混合於該處理液。
  10. 一種基板液體處理裝置，其具備： 處理部，使用處理液對基板進行液體處理； 處理液生成部，生成處理液； 處理液供給部，將於該處理液生成部所生成之處理液供給至該處理部；及 控制部， 該處理液生成部包含： 純水供給部，供給純水； 二氧化碳氣體供給部，供給二氧化碳氣體；及 氨水供給部，供給氨水， 該控制部藉由控制該處理液生成部，使純水、二氧化碳氣體及氨水相混合，而生成pH值5～9範圍內之預定值的處理液，並控制該處理液供給部，將該處理液供給至該處理部以處理基板。
  11. 申請專利範圍第10項之基板液體處理裝置，其中， 該處理液生成部更具備： 槽體，貯存處理液； 循環管線，該槽體內之處理液循環於其中； 純水管線，對該槽體供給純水；及 二氧化碳氣體溶解部，使從該二氧化碳氣體供給部所供給之二氧化碳氣體溶解於純水， 該二氧化碳氣體溶解部插設於該純水管線或該循環管線，使二氧化碳氣體溶解於流通在該純水管線或該循環管線之純水，直至成為預定之電阻率或導電率為止， 該氨水供給部對該槽體或該純水管線供給氨水，使pH值成為5～9範圍內之該預定值。
  12. 如申請專利範圍第11項之基板液體處理裝置，其中，該二氧化碳氣體溶解部插設於該純水管線，該氨水供給部對該槽體供給氨水。
  13. 如申請專利範圍第10至12項中任一項之基板液體處理裝置，其中，更具備： 測量器，測量已溶解二氧化碳氣體之純水之電阻率或導電率， 該控制部進行下述控制，藉由該二氧化碳氣體溶解部，使二氧化碳氣體溶解於不含氨水之純水，並藉由該測量器，確認已溶解此二氧化碳氣體之不含氨水之純水之電阻率或導電率成為預定值後，藉由該氨水供給部，對已溶解二氧化碳氣體之不含氨水之純水，添加氨水。
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