TW201902619A - 基板處理裝置及包含基板處理裝置的基板處理系統 - Google Patents

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Abstract

提供一種能夠盡可能不產生催化劑的機械劣化的基板處理裝置以及包括基板處理裝置的基板處理系統。提供一種基板處理裝置，用於在處理液的存在下使催化劑與基板靠近或接觸，從而對基板的被處理區域進行蝕刻，該基板處理裝置具有：用於固持基板的基板固持部；以及用於固持催化劑的催化劑固持部，所述催化劑固持部具有：高剛性的基部板；與所述基部板相鄰配置的壓電元件；與所述壓電元件相鄰配置的高剛性的催化劑固持基部；以及固持於所述催化劑固持基部的催化劑、所述基板處理裝置還具有用於控制向所述壓電元件施加的驅動電壓的控制裝置。

Description

基板處理裝置及包含基板處理裝置的基板處理系統
本發明是關於一種基板處理裝置及包含基板處理裝置的基板處理系統。
在半導體器件的製造中，公知的是對基板的表面進行研磨的化學機械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)裝置。在CMP裝置中，在研磨台的上表面貼附有研磨墊，形成研磨面。該CMP裝置使利用頂圈固持的基板的被研磨面向研磨面按壓，一邊向研磨面供給作為研磨液的料漿，一邊使研磨台和頂圈旋轉。由此，研磨面與被研磨面滑動地相對移動，對被研磨面進行研磨。
在此，關於包含CMP的平坦化技術，近年來，被研磨材料多樣，另外，對其研磨性能(例如平坦性、研磨損傷，進而生產率)的要求逐漸嚴格。在這樣的背景中，提出新的平坦化方法，催化劑基準蝕刻(catalyst referred etching：以下CARE)法就是其中之一。CARE法能夠通過在處理液的存在下，僅在催化劑材料附近從處理液中生成與被處理面反應的反應物種，並使催化劑材料與被處理面靠近或接觸，從而在與催化劑材料靠近或接觸的靠近面或接觸面，選擇性地產生處理面的蝕刻反應。例如，在具有凹凸的被處理面，通過使凸部與催化劑材料靠近或接觸，能夠對凸部進行選擇性的蝕刻，因此能夠進行被處理面的平坦化。本CARE方法是在當初 SiC、GaN等、為了化學穩定而不容易利用CMP高效率地平坦化的下一代基板材料的平坦化中所提出的(例如，下述的專利文獻1、2)，但近年來，確認了還能加工矽氧化膜等，能夠適用於現狀的矽基板材料。
先前技術文獻：
專利文獻1：(日本)特開2008-121099號公報。
專利文獻2：國際公開WO2015/159973號。
在CARE中，僅在催化劑表面附近從處理液中生成反應物種，通過使催化劑與被處理面以nm級別靠近或接觸，能夠選擇性地在本區域產生蝕刻反應。因此，在具有凹凸的被處理面，能夠對被處理面的凸部選擇性地進行蝕刻。另外，由於僅在靠近或接觸部產生蝕刻反應，因此蝕刻速度受到催化劑材料的接觸面積的影響。在以上述文獻為代表的方式中，採取使催化劑材料與被處理面接觸的方式，例如在對具有凹凸的被處理面有效地進行處理的過程中，為了既維持凹凸的選擇性，又確保催化劑材料與被處理面的均勻接觸，提出了使用彈性體(例如橡膠)來實現催化劑與蝕刻物件物(例如半導體晶片)的靠近距離(nm級別)的方法。例如在專利文獻2中，使催化劑配置於彈性部件表面，並與被處理區域接觸。在利用作為彈性部件所具有的剛性的性質而實現與處理物件物的凸部選擇性地接觸或靠近的同時，利用彈性部件所具有的彈性的性質，實現催化劑與被處理區域的均勻接觸。但是，在該方式中，催化劑與 被處理面的靠近狀態依賴於彈性部件(橡膠)的特性以及表面狀態，該特性以及表面狀態在接觸區域難以精度良好地控制，因此有限度。在該情況下，雖然與催化劑面(彈性體)的形狀有關，但是在催化劑(彈性部件)與被處理面的接觸區域內產生接觸狀態不均勻。特別是在催化劑(彈性部件)側的凸部，成為催化劑被加壓成需要以上的狀態。在這樣的加壓狀態下，為了將處理液導入催化劑與被處理面之間，在使催化劑與被處理面通過旋轉等而相對運動時，有時產生催化劑面被摩擦而剝離、磨損這樣的催化劑的機械劣化。由於產生催化劑的劣化，因此催化劑的壽命變短，另外，由於催化劑與被處理面的接觸狀態不均勻，因此在接觸區域的蝕刻速度不均勻，蝕刻性能劣化。
本發明的目的在於解決或緩和上述問題中的至少一部分。
〔方式1〕根據方式1，提供一種基板處理裝置，該基板處理裝置用於在處理液的存在下使催化劑與基板靠近或接觸，從而對基板的被處理區域進行蝕刻，所述基板處理裝置具有：用於固持基板的基板固持部；以及用於固持催化劑的催化劑固持部，所述催化劑固持部具有：高剛性的基部板；與所述基部板相鄰配置的壓電元件；與所述壓電元件相鄰配置的高剛性的催化劑固持基部；以及固持於所述催化劑固持基部的催化劑，所述基板處理裝置還具有用於控制向所述壓電元件施加的驅動電壓的控制裝置。
〔方式2〕根據方式2，在方式1的基板處理裝置中，所述催化劑固持部具有第一區域以及第二區域，所述第一區域具有第 一催化劑、第一催化劑固持基部以及第一壓電元件，所述第二區域具有第二催化劑、第二催化劑固持基部以及第二壓電元件，所述控制裝置構成為能夠向所述第一壓電元件以及所述第二壓電元件分別獨立地施加驅動電壓。
〔方式3〕根據方式3，在方式1或方式2的基板處理裝置中，所述控制裝置構成為向所述壓電元件施加用於使所述催化劑固持基部以及所述催化劑共振的頻率的驅動電壓。
〔方式4〕根據方式4，在方式1至方式3中任一方式的基板處理裝置中，所述催化劑固持部具有用於監視所述壓電元件的振動振幅的振動感測器。
〔方式5〕根據方式5，在方式1至方式4中任一方式的基板處理裝置中，具有用於使所述催化劑固持部向所述基板固持部的方向運動的第一驅動機構。
〔方式6〕根據方式6，在方式1至方式5中任一方式的基板處理裝置中，具有用於使所述催化劑固持部在與所述基板固持部的基板固持面平行的方向運動的第二驅動機構。
〔方式7〕根據方式7，在方式6的基板處理裝置中，利用所述第二驅動機構進行的所述催化劑固持部的運動包括旋轉運動、直線運動以及旋轉運動與直線運動組合後的運動中的至少一種運動。
〔方式8〕根據方式8，在方式1至方式7中任一方式的基板處理裝置中，具有用於使所述基板固持部在與所述基板固持部的基板固持面平行的方向運動的第三驅動機構。
〔方式9〕根據方式9，在方式8的基板處理裝置中，利用 所述第三驅動機構進行的所述基板固持部的運動包括旋轉運動、直線運動以及旋轉運動與直線運動組合後的運動中的至少一種運動。
〔方式10〕根據方式10，提供一種基板處理系統，該基板處理系統具有：方式1至9中任一方式的基板處理裝置；用於在利用所述基板處理裝置進行處理後清洗基板的清洗裝置；用於在利用所述清洗部進行清洗後使基板乾燥的乾燥裝置；用於在所述基板處理系統內輸送基板的輸送機構；以及用於控制所述基板處理裝置、所述清洗部、所述乾燥部以及所述輸送機構的動作的控制裝置。
〔方式11〕根據方式11，在方式10的基板處理系統中，具有用於對基板進行CMP處理的CMP裝置。
40‧‧‧載物台
500‧‧‧CARE頭
502‧‧‧萬向接頭機構
504‧‧‧外周部件
506‧‧‧頭主體
508‧‧‧基部板
510‧‧‧軸
512‧‧‧壓電元件
514‧‧‧催化劑固持基部
516‧‧‧催化劑
518‧‧‧催化劑電極
520‧‧‧對電極
522‧‧‧振動感測器
550‧‧‧彈簧
600‧‧‧固持臂
602‧‧‧垂直驅動機構
620‧‧‧橫驅動機構
702‧‧‧處理液供給噴嘴
900‧‧‧控制裝置
1000‧‧‧基板處理裝置
1100‧‧‧基板處理系統
1200‧‧‧CMP裝置
1300‧‧‧清洗裝置
1400‧‧‧乾燥裝置
1500‧‧‧輸送機構
Wf‧‧‧基板
圖1是表示一實施例的基板處理系統的整體結構的方塊圖。
圖2是表示執行一實施例的CARE的基板處理裝置的結構的立體圖。
圖3A是概略表示一實施例的CARE頭的構造的側面剖視圖。
圖3B是概略表示一實施例的CARE頭的構造的側面剖視圖。
圖4是概略表示一實施例的CARE頭的構造的側面剖視圖。
圖5是概略表示一實施例的CARE頭的構造的一部分的側面剖視圖。
圖6是概略表示一實施例的CARE頭的構造的一部分的側面剖視圖。
圖7A是表示從催化劑側觀察CARE頭的圖，表示壓電元件的配置示例圖。
圖7B是表示從催化劑側觀察CARE頭的圖，表示壓電元件的配置示例圖。
圖7C是表示從催化劑側觀察CARE頭的圖，表示壓電元件的配置示例圖。
圖7D是表示從催化劑側觀察CARE頭的圖，表示壓電元件的配置示例圖。
圖8是表示使CARE頭向基板的被處理區域靠近之後，向壓電元件施加驅動電壓，使催化劑與基板的被處理面接觸的狀態圖。
圖9是表示向壓電元件施加交流電壓時的振動感測器的信號的曲線圖。
以下，參照附圖對本發明的基板處理裝置以及基板處理系統的實施例進行說明。在附圖中，對相同或類似的要素標註相同或類似的附圖標記，在各實施例的說明中，有時會省略與相同或類似的要素相關的重複說明。另外，各實施例中所示的特徵只要不相互矛盾，能夠適用於其他實施例。
圖1是表示一實施例的基板處理系統1100的整體結構的方塊圖。如圖1所示，基板處理系統1100具有用於執行CARE處理的基板處理裝置1000、用於執行CMP處理的CMP裝置1200、清洗裝置1300、乾燥裝置1400、輸送機構1500以及控制裝置900。基板處理系統1100的基板處理裝置1000能夠是進行CARE的具有本說明書中說明的任意特徵的基板處理裝置1000。
CMP裝置1200能夠是任意的CMP裝置。例如CMP裝置 1200能夠是使用具有比作為處理物件的基板Wf大的面積的研磨墊對基板進行研磨的研磨裝置、以及使用具有比作為處理物件的基板Wf小的面積的研磨墊對基板Wf進行研磨的研磨裝置中的任一方或雙方。
清洗裝置1300是用於清洗處理後的基板Wf的裝置。清洗裝置1300能夠在任意時刻對基板Wf進行清洗。例如在基板處理裝置1000的CARE處理之後，能夠在CMP裝置的研磨後進行清洗。清洗裝置1300能夠使用任意公知的清洗裝置，因此本說明書中不詳細說明。
乾燥裝置1400是用於使清洗後的基板Wf乾燥的裝置。乾燥裝置1400能夠使用任意公知的乾燥元件，因此本說明書中不詳細說明。
輸送機構1500是用於在基板處理系統1100內輸送基板的機構，使基板在基板處理裝置1000、CMP裝置1200、清洗裝置1300以及乾燥裝置1400之間進行基板Wf的交接。另外，輸送機構1500也使基板Wf向基板處理系統1100的內外出入。作為輸送機構1500能夠使用任意公知的輸送機構，因此本說明書中不詳細說明。
控制裝置900控制基板處理系統1100內的各個裝置的動作。控制裝置900能夠由具有存儲裝置、輸入輸出裝置、記憶體、CPU等硬體的通常的通用電腦以及專用電腦等構成。控制裝置900也可以由一個硬體構成，也可以由多個硬體構成。
圖2是表示執行一實施例的CARE的基板處理裝置1000的結構的立體圖。如圖2所示，基板處理裝置1000構成於基面1002 上。基板處理裝置1000也可以構成為一個獨立的裝置，另外，也可以構成為包含基板處理裝置1000和CMP裝置1200的基板處理系統1100的一部分的元件(參照圖1)。基板處理裝置1000設置於未圖示的框體內。框體具有未圖示的排氣機構，並構成為在研磨處理中使研磨液等不向框體的外部暴露。
如圖2所示，作為基板固持部，基板處理裝置1000具有將基板Wf向上固持的載物台400。在一實施例中，基板Wf能夠利用輸送機構1500配置於載物台400。圖示的基板處理裝置1000在載物台400的周圍具有能夠上下移動的四個升降銷402，在升降銷402上升了的狀態下，能夠從輸送機構1500將基板Wf接收到四個升降銷402上。在基板Wf載置於升降銷402上之後，升降銷402通過下降到向臺階400交接基板的基板交接位置，從而使基板Wf暫時放置在載物台。因此，能夠將基板Wf定位於限制在四個升降銷402的內側的區域內。但是，在需要更高精度的定位的情況下，也可以另外利用定位機構404將基板Wf定位在載物台400上的規定位置。在圖1所示的實施例中，能夠利用定位銷(未圖示)和定位墊406進行基板Wf的定位。定位機構404具有能夠沿基板Wf的平面內的方向移動的定位墊406。隔著載物台400，在定位墊406的相反側具有多個定位銷(未圖示)。在基板Wf載置於升降銷402上的狀態下，將定位墊406向基板Wf按壓，能夠利用定位墊406、定位銷進行基板Wf的定位。在進行基板Wf的定位時，將基板Wf固定於載物台400上，然後，使升降銷402下降而能夠將基板Wf配置在載物台400上。載物台400例如能夠利用真空吸附將Wf固定於載物台400上。基板處理裝置1000具有檢測部408。檢測部 408用於檢測配置於載物台400上的基板Wf的位置。例如，能夠檢測形成於基板Wf的切口、定位平面、基板外周部，來檢測基板Wf在載物台400上的位置。通過以切口、定位平面的位置為基準，能夠指定基板Wf的任意的點，由此能夠進行所期望的區域的處理。另外，也可以根據基板外周部的位置資訊獲得基板Wf在載物台400上的位置資訊(例如相對於理想位置的偏移量)，從而基於本資訊，利用控制裝置900修正CARE頭500的移動位置。此外，在使基板Wf從載物台400脫離時，在使升降銷402向從載物台400接收基板的基板接收位置移動後，釋放載物台400的真空吸附。然後，使升降銷402上升，並使基板Wf移動到基板向輸送機構1500交接的基板交接位置之後，輸送機構1500能夠接收升降銷402的基板Wf。然後，基板Wf能夠通過輸送機構1500輸送到任意位置以進行後續的處理。
基板處理裝置1000的載物台400具有旋轉驅動機構410，並構成為能夠以旋轉軸400A為中心旋轉運動。在此，“旋轉運動”是指向一定的方向連續旋轉以及在規定的角度範圍內周向運動(包含往復運動)。此外，作為其他實施例，載物台400也可以具有在被固持的基板Wf上施加直線運動的移動機構。作為施加直線運動的移動機構，例如也可以使用所謂的XY載物台。
圖2所示的基板處理裝置1000具有作為催化劑固持部的CARE頭500。基板處理裝置1000具有固持CARE頭500的固持臂600。另外，基板處理裝置1000具有用於使固持臂600在與基板Wf的表面垂直的方向(圖2中z方向)移動的垂直驅動機構602。利用垂直驅動機構602，能夠使CARE頭500以及催化劑516與固 持臂600一起在與基板Wf的表面垂直的方向移動。垂直驅動機構602是用於在對基板Wf進行CARE處理時使CARE頭500向基板Wf靠近的粗動用的驅動機構。在圖2所示的實施例中，垂直驅動機構602是利用馬達以及滾珠絲杠的機構，但是，作為其他實施例，也可以是利用氣壓式或液壓式的驅動機構、彈簧的驅動機構。
在圖2所示的基板處理裝置1000中，具有用於使固持臂600橫向(圖2中y方向)移動的橫驅動機構620。利用橫驅動機構620，能夠使CARE頭500以及催化劑516與固持臂600一起橫向移動。此外，該橫向(y方向)是與基板Wf的表面平行的方向。在圖2所示的實施例中，橫驅動機構620是使固持臂600與垂直驅動機構602一起移動的結構。如上所述，基板處理裝置1000的載物台400能夠使基板Wf在與基板Wf的處理面平行的方向移動。因此，通過適當操作載物台400的移動機構以及固持臂600的橫驅動機構620，能夠使CARE頭500向基板Wf上的任意位置移動。
圖2所示的實施例的基板處理裝置1000具有處理液供給噴嘴702。處理液供給噴嘴702與用於CARE處理的處理液的供給源流體連接。另外，在圖2所示的實施例的基板處理裝置1000中，處理液供給噴嘴702固持於固持臂600。因此，通過處理液供給噴嘴702，能夠將處理液有效地僅供給到基板Wf上的處理區域。此外，處理液也可以通過CARE頭500的內部，而能夠從CARE頭500的內側供給到基板Wf上。這種情況下，處理液的供給路設於軸510以及CARE頭500內，處理液供給噴嘴702設於CARE頭500。作為設置有用於將處理液從軸510供給到催化劑516的表面的管路的CARE頭，也可以採用例如專利文獻2(WO2015/159973)所公開的 構造。
圖3A是概略表示一實施例的CARE頭500的構造的側面剖視圖。在圖3A所示的實施例中，CARE頭500經由萬向接頭機構502(例如球面滑動軸承)與軸510連結。軸510與圖2所示的固持臂600連結。CARE頭500也能夠利用未圖示的旋轉馬達旋轉。如圖3A所示，CARE頭500具有外周部件504。外周部件504能夠形成為一方的端部封閉的大致圓筒形狀。
在外周部件504的內側配置有頭主體506。在頭主體506的下側配置有基部板508。基部板508利用例如螺栓等能夠拆卸地安裝於頭主體506。為了實現平坦表面、防止後述壓電元件512在驅動時因反作用力導致的變形，利用例如金屬材料那樣的、切削性為50GPa以上、較佳100GPa以上且表面加工狀態好的高剛性的材料形成基部板508。基部板508能夠利用例如陶瓷、不銹鋼(SUS)等形成。
在基部板508的下側面設置有壓電元件512。壓電元件512能夠利用例如黏接劑等固定於基部板508的下表面。在壓電元件512連接有用於施加驅動電壓的配線530。壓電元件512配置為通過施加驅動電壓，而在與基部板508的下表面垂直的方向膨脹/收縮。壓電元件512的膨脹/收縮的最大量在與基部板508的下表面垂直的方向上可以為數10μ~100μm程度，但是較佳壓電元件512的膨脹/收縮的解析度為10nm以下。此外，如上所述，基部板508能夠從頭主體506拆卸。因此，較佳構成為，在將基部板508安裝於頭主體506時確定電氣配線530向壓電元件512的安裝。為了電氣配線530向壓電元件512的安裝，能夠使用接觸探頭等(參照 WO2015/159973等)。
在壓電元件512的下側設置有催化劑固持基部514。基於賦予催化劑後也能維持表面粗糙度、形狀精度、和維持相對於壓電元件512的變形的強度、以及向催化劑施加電壓的觀點，較佳由金屬材料形成催化劑固持基部514。例如催化劑固持基部514能夠由SUS箔等厚度為100μm以下的金屬箔形成。
在催化劑固持基部514的下表面設置有催化劑516。催化劑516例如能夠通過蒸鍍在催化劑固持基部514的表面成膜。作為催化劑516的成膜方法，有電阻加熱式蒸鍍、濺射蒸鍍這樣的物理蒸鍍以及CVD等化學蒸鍍的方式。另外，也可以利用電解鍍、無電解鍍等其他成膜方法將催化劑516形成於催化劑固持基部514。另外，催化劑516的厚度較佳為從100nm到數10μm程度。這是由於，在催化劑與基板接觸並且進行相對運動的情況下有磨損導致的劣化，而在催化劑的厚度極薄的情況下，催化劑的更換頻度增加。另外，也可以將板狀的催化劑516固定於催化劑固持基部514。此外，也可以將催化劑固持基部514浸漬於含有催化劑的溶液中，在催化劑固持基部514的表面形成催化劑516的層。
圖3B是概略表示一實施例的CARE頭500的構造的側面剖視圖。在圖3B所示的實施例中，CARE頭500與軸510連結。軸510如圖2所示那樣地與固持臂600連結。CARE頭500也可以能夠利用未圖示的旋轉馬達旋轉。如圖3B所示，CARE頭500具有外周部件504。外周部件504能夠形成為一方的端部封閉的大致圓筒形狀。另外，軸510安裝於外周部件504。在圖3B的實施例中，基部板508經由彈簧550與頭主體506連接。如後所述，在將交流電 壓作為驅動電壓施加於壓電元件512而使之振動以使得催化劑固持基部514以及催化劑516振動時，通過利用彈簧550使振動衰減，能夠使振動不傳遞到軸510以及固持臂600。此外，在圖3B的實施例中，作為振動衰減的方式使用彈簧550，但是，作為其他實施例，也可以使用減振橡膠等彈性體等其他任意的振動衰減機構。
如圖3A、圖3B所示，CARE頭500具有催化劑電極518，以向催化劑516施加電壓。催化劑電極518與催化劑516或催化劑固持基部514電連接。催化劑電極518通過CARE頭500以及軸510與配線531連接。構成為，在將基部板508安裝於頭主體506時，確定電氣配線531向催化劑電極518安裝。另外，在外周部件504設置有對電極520。對電極520為環狀形狀。對電極520通過CARE頭500以及軸510與配線532連接。催化劑電極518以及對電極520通過CARE頭500與配線531、531連接，並與未圖示的電源連接。因此，能夠經由處理液使催化劑516與對電極520電連接。通過向催化劑516施加電壓，能夠控制催化劑516的活性狀態，因此，能夠使基板Wf的蝕刻速度變化。此外，在圖3A，圖3B中，對電極520配置於CARE頭500內，但是，由於催化劑516與對電極520經由處理液電連接即可，因此也可以不設於CARE頭500內，而設於CARE頭500的外部。
如上所述，基板處理裝置1000具有用於使CARE頭500向基板Wf靠近的垂直驅動機構602。在利用垂直驅動機構602使CARE頭500移動以使催化劑516到達基板Wf的表面附近。之後，通過向壓電元件512施加驅動電壓，能夠精細地控制催化劑516與基板Wf之間的距離。
此外，CARE頭500具有振動感測器522。振動感測器522用於檢測向壓電元件512施加驅動電壓以施加振動時的振動振幅。通常，振動感測器有壓電式、電容式、渦電流式等，在圖3A的實施例中，振動感測器522為壓電式，埋設於基部板508或頭主體506。如後所述，在將交流電壓作為驅動電壓施加於壓電元件512而使之振動以使得催化劑固持基部514以及催化劑516振動時，通過監視由於催化劑516與基板Wf是否接觸而導致的向基部板508或者頭主體506的反作用力的變化，能夠監視振動振幅的變化。另外，在圖3B的實施例中，振動感測器522為電容式或渦電流式的感測器，通過監視基部板508與頭主體506之間的距離，能夠監視振動振幅的變化。此外，振動感測器522只要能夠檢測與壓電元件512的振動相當的振幅位移，也可以設於其他位置。
圖4是概略表示一實施例的CARE頭500的構造的側面剖視圖。圖4所示的CARE頭500除了壓電元件512、催化劑固持基部514以及催化劑516分隔為多個區域以外，形成為與具有圖3所示的CARE頭500相同的構造。如圖4所示，在基部板508安裝有多個壓電元件512。在各壓電元件512的下表面分別安裝有催化劑固持基部514，在催化劑固持基部514的下表面設置有催化劑516。如圖4所示，各催化劑516分別連接有用於施加電壓的配線531。各壓電元件512分別連接有用於獨立地施加驅動電壓的配線530。因此，通過控制施加於各壓電元件512的驅動電壓，能夠獨立地控制各壓電元件512與基板Wf的接觸狀態或靠近距離。另外，即便在由於加工精度的影響等，而使各區域的催化劑516的表面的高度不均勻的情況下，也能夠通過控制施加於各壓電元件512的驅 動電壓使各區域的催化劑516均勻地與基板Wf接觸或靠近。
圖5是概略表示一實施例的CARE頭500的構造的一部分的側面剖視圖。圖5表示CARE頭500中的、某區域的基部板508、壓電元件512、催化劑固持基部514、催化劑516，另外，概略表示被處理的基板Wf。圖5也可以說是圖4所示的分隔為多個區域的壓電元件512、催化劑固持基部514以及催化劑516中的一個區域的示例。在圖5所示的實施例中，能夠形成為，CARE頭500整體上具有一個基部板508，在基部板508下方安裝有多個壓電元件512。在圖5的實施例中，催化劑固持基部514為切頭圓錐形狀或切頭棱錐形狀，並以頂點朝向基板Wf側的方式配置。因此，能夠減小配置於催化劑固持基部514的表面的催化劑516與基板Wf的接觸面積。例如，在處理物件的基板Wf的被處理區域為在半導體基板的面內製作的觸頭內的一部分那樣的微小區域的情況下，如圖5的實施例，在催化劑516具有微小接觸面積時有效。圖5表示如下情況：作為一例，在形成於基板Wf上的被處理膜的一部分具有凸部分，利用CARE使該凸部分平坦化。另外，在圖5所示的實施例中，各壓電元件512能夠構成為能夠與其他壓電元件512獨立地施加驅動電壓。此外，在圖5所示的實施例中，催化劑516構成為能夠與其他催化劑516獨立地施加電壓。
圖6是概略表示一實施例的CARE頭500的構造的一部分的側面剖視圖。圖6表示CARE頭500中的、某區域的基部板508、壓電元件512、催化劑固持基部514、催化劑516，另外，概略表示被處理的基板Wf。圖6也可以說是圖4所示的分隔為多個區域的壓電元件512、催化劑固持基部514以及催化劑516中的一個區域 的示例。在圖6所示的實施例中，能夠形成為，CARE頭500整體上具有一個基部板508，在基部板508下方安裝有多個壓電元件512。在圖6的實施例中，催化劑固持基部514能夠形成為圓柱形狀或棱柱形狀，並以一方的端部朝向基板Wf側的方式配置。在圖6的實施例中，與圖5的實施例同樣地，能夠減小催化劑固持基部514以及配置於其表面的催化劑516的基板Wf的接觸面積。例如，在處理物件的基板Wf的被處理區域為在半導體基板的面內製作的觸頭內的一部分那樣的微小區域的情況下，如圖6的實施例，在催化劑516具有微小的接觸面積時有效。圖6表示如下情況：作為一例，在形成於基板Wf上的被處理膜的一部分具有凸部分，並利用CARE使該凸部分平坦化。在圖5、圖6的實施例中，催化劑固持基部514的形狀能夠根據待處理的基板Wf的被處理區域的面積適當變更。另外，在圖6所示的實施例中，各壓電元件512能夠構成為能夠與其他壓電元件512獨立地施加驅動電壓。此外，在圖6所示的實施例中，催化劑516構成為能夠與其他催化劑516獨立地施加電壓。
圖7A~圖7D是表示壓電元件512的配置示例圖。圖7A是從催化劑側觀察CARE頭500的圖。但是，圖7A僅表示安裝於基部板508的壓電元件512，其他構造省略。在圖7A中，在圓形的基部板508僅配置有一個圓板形狀的壓電元件512。圖7B是從催化劑側觀察CARE頭500的圖。但是，圖7B僅表示安裝於基部板508的壓電元件512，其他構造省略。在圖7B中，在圓形的基部板508的中心配置有圓形的壓電元件512，在其外側呈同心圓狀地配置有多個環狀的壓電元件512。圖7C是從催化劑側觀察CARE頭 500的圖。但是，圖7C僅表示安裝於基部板508的壓電元件512，其他構造省略。在圖7C中，在圓形的基部板508上，四邊形狀的壓電元件512呈格子狀地配置多個。圖7D是從催化劑側觀察CARE頭500的圖。但是，圖7D僅表示安裝於基部板508的壓電元件512，其他構造省略。在圖7D中，在圓形的基部板508上，圓形的壓電元件512呈格子狀地配置多個。圖7A~圖7D表示CARE頭500的壓電元件512的配置的模型的示例，安裝於各壓電元件512下的催化劑固持基部514以及催化劑516的形狀任意。例如，能夠是圖5、圖6所示的實施例的催化劑固持基部514以及催化劑516。另外，在圖7A~圖7D所示的實施例中，由於壓電元件512分隔為多個區域，因此能夠構成為在每個區域能夠獨立地向壓電元件512施加驅動電壓。關於這些壓電元件512的配置，可以基本根據被處理區域的形狀適當確定，例如在被處理區域沿基板Wf的半徑方向具有分佈的情況下，可以是圖7B所示的同心圓狀的壓電配置，另外，在對各基板Wf的各觸頭進行處理的情況下，也可以使配置於圖7C、7D的壓電元件512以及配置於其下方的催化劑固持基部514、催化劑516為觸頭尺寸。
以下，對使用了本說明書中公開的基板處理裝置1000以及包括基板處理裝置1000的基板處理系統1100的CARE處理進行說明。如上所述，基板處理裝置1000以及基板處理系統1100具有控制裝置900，基板處理裝置1000以及基板處理系統1100內的各要素能夠構成為能夠利用控制裝置900控制。
首先，將作為處理物件的基板Wf設置於載物台400。並且，使催化劑固持部即CARE頭500向基板Wf上的被處理區域移 動。此時，使固持臂600的移動與載物台400的旋轉等移動組合，而能夠使CARE頭500向基板Wf的被處理區域移動。此外，預先實施基板Wf的表面的狀態檢測(例如膜厚等)，能夠確定被處理區域的位置。此外，如與圖1一起說明地那樣，基板處理裝置1000具有檢測部408，能夠指定基板Wf的任意點，由此能夠進行所期望的區域的處理。另外，能夠根據從被處理區域獲得的資訊與基板處理的目標值的差量確定處理條件。
在使CARE頭500向基板Wf上的被處理位置移動時，使CARE頭500在與基板Wf的面垂直的方向移動，而使催化劑516向基板Wf的被處理區域靠近。此時，不向CARE頭500的壓電元件512施加驅動電壓，而使壓電元件512不驅動。並且，進行移動以使得催化劑516的表面與基板Wf的被處理區域的表面之間的距離在由壓電元件512產生的移動範圍內。
之後，通過向壓電元件512施加驅動電壓，使壓電元件512變形，而使催化劑516與基板Wf的被處理區域接觸或靠近。此時，能夠向壓電元件512施加交流電壓。壓電元件512以被施加的交流電壓的頻率振動(膨脹/收縮)。施加的交流電壓的頻率能夠任意。另外，也可以施加與固持催化劑516的催化劑固持基部514共振的固有振動數相當的頻率的交流電壓。施加的交流電壓的模型能夠是矩形波、正弦波等。另外，也可以將直流電壓施加於壓電元件512。圖8是表示使CARE頭500接近基板Wf的被處理區域後，向壓電元件512施加驅動電壓，並使催化劑516與基板Wf的被處理面接觸的狀態圖。圖8表示使形成於基板Wf的表面的膜的凸部平坦化的情況。圖8左側的圖表示使CARE頭500接近基板Wf的 被處理區域，並向壓電元件512施加驅動電壓前的狀態。圖8右側的圖表示使CARE頭500接近基板Wf的被處理區域，並向壓電元件512施加驅動電壓的狀態。如圖8所示，通過向壓電元件512施加驅動電壓，從而壓電元件512變形，能夠使催化劑516與基板Wf的被處理區域接觸或靠近。
圖9是表示向壓電元件512施加交流電壓時的振動感測器522的信號的曲線圖。在圖9的曲線圖中，橫軸為時間，縱軸為振動感測器522的信號輸出，如果是壓電式的振動感測器522，則為與壓力相當的信號輸出，如圖3B的實施例，如果是電容式或渦電流式的振動感測器522，則為與基部板508與頭主體506之間的距離相當的信號輸出。通常，壓電元件根據施加的驅動電壓的大小而使形狀變化。在催化劑516與基板Wf接觸時，對壓電元件512的變形產生物理/機械限制。由此，在一邊利用振動感測器522監視與壓電元件512的位移相當的信號一邊增大施加於壓電元件512的驅動電壓的大小時，位移不會產生一定程度以上的變化。此時，能夠判斷為催化劑516與基板Wf的表面接觸。或者，也可以一邊向壓電元件512施加規定的大小的交流電壓，一邊使CARE頭500向基板Wf移動。在該情況下，在催化劑516未與基板Wf接觸時，從振動感測器522輸出與施加於壓電元件512的驅動電壓對應的位移。在催化劑516與基板接觸時，由於對壓電元件512的變形產生限制，因此利用振動感測器522觀察的位移的振幅減小(參照圖9)。由此，在利用振動感測器522觀察的位移的振幅減小時，也可以判斷為催化劑516與基板Wf接觸。此外，在壓電元件512，催化劑固持基部514，以及催化劑516分隔為多個區域的實施例中， 也可以在每個區域判斷為催化劑516與基板Wf接觸。
在判斷為利用壓電元件512的驅動，壓電元件512能夠與基板Wf的接觸或靠近時，將用於CARE處理的處理液供給到催化劑516與基板Wf的表面之間。在圖2的實施例中，能夠從設於CARE頭500的外部的處理液供給噴嘴702供給處理液。但是，在其他實施例中，也可以在CARE頭500的內部設置處理液供給噴嘴702，而從CARE頭500供給處理液。例如，能夠設置用於將處理液從旋轉軸510供給到催化劑516的表面的管路，而從催化劑516的表面供給處理液。作為設置有用於將處理液從旋轉軸510供給到催化劑516的表面的管路的CARE頭，例如也可以採用專利文獻2(WO2015/159973)所公開的構造。此外，也可以構成為在催化劑固持基部514以及催化劑516設置用於將處理液均勻地供給到催化劑516的表面的槽部構造。槽部例如也可以是在催化劑516的表面形成的同心圓狀的多個槽，另外，也可以是縱橫形成的格子狀的槽，另外，能夠是從催化劑516的表面的中心呈放射狀延伸的多個槽、螺旋形上延伸的槽等。
另外，在CARE反應中，根據選擇的催化劑材料，通過向催化劑表面施加電壓而改變蝕刻速度。因此，也可以與處理液的供給一起向催化劑516施加電壓。
在能夠利用壓電元件512的驅動使催化劑516與基板Wf的被處理區域接觸的狀態下，通過供給處理液而產生CARE反應。此時，也可以使催化劑516與基板Wf的被處理區域相對運動。例如，通過使CARE頭500的固持臂600移動，或者使配置有基板Wf的載物台400旋轉，能夠使催化劑516與基板Wf的被處理區域 相對運動。或者，也可以使CARE頭500旋轉。一邊使壓電元件512振動，一邊進行催化劑516與基板Wf的被處理區域的相對運動。如上所述，以判斷催化劑516與基板Wf的接觸點為基準，控制施加於壓電元件512的驅動電壓，以使得在壓電元件512的最大移位時催化劑516與基板Wf的被處理面之間的距離為數10nm以下，更佳為10nm以下。另外，也可以以判斷催化劑516與基板Wf的接觸的點為基準，控制壓電元件512的驅動電壓的振幅，而控制催化劑516與基板Wf的接觸量。
這樣一來，能夠利用壓電元件512精細地控制催化劑516與基板Wf的被處理面之間的距離，因此能夠減小向催化劑516的表面的被處理面接觸或靠近的接觸量或靠近量。因此，能夠減輕對催化劑516的表面造成的機械損傷，能夠減輕催化劑的劣化。
在進行了CARE處理之後，利用輸送機構1500將處理後的基板Wf向清洗裝置1300輸送，進行基板Wf的清洗。基板Wf的清洗能夠利用任意公知的方法進行。在清洗了基板Wf之後，利用輸送機構1500將基板Wf向乾燥裝置1400輸送。基板Wf的乾燥能夠利用任意公知的方法進行。在使基板Wf乾燥之後，利用輸送機構1500將基板Wf配置在規定的位置。此外，基板處理裝置1000進行的CARE處理也可以在利用基板處理系統1100的CMP裝置1200進行了CPM處理之後實施。
此外，在本說明書中公開的基板處理裝置1000中，能夠使用各種催化劑以及處理液對各種基板進行處理。基板Wf的被處理區域的示例為，例如以SiO2、Low-k材料為代表的絕緣膜、以Cu、W為代表的配線金屬、以Ta、Ti、TaN、TiN、Co等為代表的阻擋 金屬、以GaAs等為代表的III-V族材料。作為催化劑516的材質，例如能夠是貴金屬、過渡金屬、陶瓷類固體催化劑、鹼性固體催化劑、酸性固體催化劑等。處理液例如能夠是溶氧水、臭氧水、酸、堿溶液、H2O2水、氫氟酸溶液等。此外，催化劑516以及處理液能夠根據基板Wf的被處理區域的材質適當設定。例如，在被處理區域的材質為Cu的情況下，作為催化劑516也可以使用酸性固體催化劑，作為處理液也可以使用臭氧水。另外，在被處理區域的材質為SiO2的情況下，催化劑516也可以使用白金、鎳，處理液也可以使用酸。另外，在被處理區域的材質為III-V族金屬(例如，GaAs)的情況下，催化劑516也可以使用鐵，處理液也可以使用H2O2水。
以上，基於幾個示例對本發明的實施例進行了說明，但是，上述發明的實施例是為了容易理解本發明而作出的，並不對本發明進行限定。本發明在不脫離其要旨的範圍內能夠進行變更、改良，本發明當然包含其等同物。另外，在能夠解決上述課題的至少一部分的範圍內，或獲得效果的至少一部分的範圍內，能夠將申請專利範圍以及說明書所記載的各構成要素進行任意組合或省略。

Claims (11)

  1. 一種基板處理裝置，該基板處理裝置用於在一處理液的存在下使一催化劑與一基板靠近或接觸，從而對該基板的一被處理區域進行蝕刻，所述基板處理裝置具有：一基板固持部，用於固持該基板；以及一催化劑固持部，用於固持催化劑，所述催化劑固持部具有：一具高剛性的基部板；一壓電元件，與所述基部板相鄰配置；一具高剛性之催化劑固持基部，與所述壓電元件相鄰配置；以及固持於所述催化劑固持基部的催化劑，所述基板處理裝置還具有用於控制向所述壓電元件施加的一驅動電壓的一控制裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中所述催化劑固持部具有一第一區域以及一第二區域，所述第一區域具有一第一催化劑、一第一催化劑固持基部以及一第一壓電元件，所述第二區域具有一第二催化劑、一第二催化劑固持基部以及一第二壓電元件，所述控制裝置構成為能夠向所述第一壓電元件以及所述第二壓電元件分別獨立地施加一驅動電壓。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板處理裝置，其中所述控制裝置構成為向所述壓電元件施加用於使所述催化劑固持基部以及所述催化劑共振的一頻率的一驅動電壓。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之基板處理裝置，其中所述催化劑固持部具有用於監視所述壓電元件的振動振幅的一振動感測器。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之基板處理裝置，其中具有用於使所述催化劑固持部向所述基板固持部的一方向運動的一第一驅動機構。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之基板處理裝置，其中具有用於使所述催化劑固持部在與所述基板固持部的一基板固持面平行的方向運動的一第二驅動機構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之基板處理裝置，其中利用所述第二驅動機構進行的所述催化劑固持部的運動包括旋轉運動、直線運動以及旋轉運動與直線運動組合後的運動中的至少一種運動。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之基板處理裝置，其中具有用於使所述基板固持部在與所述基板固持部的一基板固持面平行的方向運動的一第三驅動機構。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之基板處理裝置，其中利用所述第三驅動機構進行的所述基板固持部的運動包括一旋轉運動、一直線運動以及該旋轉運動與該直線運動組合後的一運動中的至少一種運動。
  10. 一種基板處理系統，具有：申請專利範圍第1至9項中任一項所述之基板處理裝置；一清洗裝置，用於在利用所述基板處理裝置進行處理後清洗該基板；一乾燥裝置，用於在利用所述清洗部進行清洗後使該基板乾燥；一輸送機構，用於在所述基板處理系統內輸送該基板；以及一控制裝置，用於控制所述基板處理裝置、所述清洗部、所述乾燥部以及所述輸送機構的動作。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之基板處理系統，其中具有用於對該基板進行CMP處理的一CMP裝置。
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