TW202224784A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種基板處理裝置及基板處理方法，在將邊緣部的膜施以液體處理時，達成期望的製程性能。基板處理裝置，具備：基板固持部；旋轉驅動部，使基板固持部繞旋轉軸線旋轉；以及噴吐部，朝向在基板邊緣部設定的附著點噴吐處理液。噴吐部，包含可噴吐相同處理液的複數個噴嘴，其中一個噴嘴與另一個噴嘴，使第1角度θ及第2角度φ中之至少一方彼此不同。定義以從附著點拉至旋轉軸線之垂線的垂足為中心，以將該垂足與附著點連結之線段為半徑，且位於和旋轉軸線正交之平面上的圓，並定義附著點中的該圓之切線。把將從處理液吐出點拉至基板表面之垂線的垂足與附著點連結之直線，和附著點中的該圓之切線所構成的角度，並定義為第1角度θ；把將該垂線的垂足與附著點連結之直線，和將吐出點與附著點連結之直線所夾的角度，定義為第2角度φ。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種基板處理裝置及基板處理方法。
於半導體元件之製造中，施行斜角切割（Bevel cut）處理：使半導體晶圓（以下單稱作「晶圓」）等基板在水平地固持的狀態下繞鉛直軸線旋轉，對該基板之邊緣部供給化學液等處理液，藉以將存在於該邊緣部的氧化膜等薄膜局部性地去除。
於專利文獻1，揭露可抑制基板之邊緣部中的斜角切割處理之切割寬度的變動之基板處理裝置。基板處理裝置，具備變動寬度取得部與噴吐控制部。變動寬度取得部，取得關於基板之邊緣部的變形量之變動寬度。藉由變動寬度取得部，與上述資訊相應地，使噴吐控制部控制來自處理液噴吐部的處理液之對於邊緣部的噴吐角度及噴吐位置。 [習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開第2018－46105號公報
[本發明所欲解決的問題]
本發明提供一種基板處理技術，在將邊緣部的膜施以液體處理時，可達成期望的製程性能。 [解決問題之技術手段]
依本發明之一實施形態，則提供一種基板處理裝置，藉由處理液將基板的表面之邊緣部施以液體處理，其具備：基板固持部，固持基板；旋轉驅動部，使該基板固持部繞旋轉軸線旋轉；以及噴吐部，朝向在該基板的表面之邊緣部設定的附著點噴吐該處理液；定義以從該附著點拉至該旋轉軸線之垂線的垂足為中心，以將該垂線的垂足與該附著點連結之線段為半徑，且位於和該旋轉軸線正交之平面上的圓，並定義在該附著點處的該圓之切線；使將從該處理液的吐出點拉至該基板的表面之垂線的垂足與該附著點連結之直線，和在該附著點處的該圓之切線所夾的角度，為第1角度θ，使將從該處理液的吐出點拉至該基板的表面之該垂線的垂足與該附著點連結之直線，和將該吐出點與該附著點連結之直線所夾的角度，為第2角度φ時，該噴吐部，包含可噴吐相同之第1處理液作為該處理液的複數個噴嘴，該複數個噴嘴中之某一個噴嘴與另一個噴嘴，構成為該第1角度θ及該第2角度φ中之至少一方彼此不同。 [本發明之效果]
依上述實施形態，則在將邊緣部的膜施以液體處理時，可達成期望的製程性能。
參考添附圖式，說明基板處理裝置的一實施形態。
以下，參考添附圖式，針對作為基板處理裝置的一實施形態之斜角蝕刻裝置予以說明。斜角蝕刻裝置，係將半導體裝置所形成的圓形基板即半導體晶圓W（以下單稱作「晶圓」）的位於邊緣部之不需要的膜，藉由濕蝕刻處理去除之裝置。斜角蝕刻處理中的係蝕刻對象之邊緣部，一般指從晶圓W的APEX（邊緣彎曲部之最外周）至約5mm程度內側之區域（但並未限定於此範圍）。
如圖1所示，濕蝕刻裝置（以下單稱作「蝕刻裝置」）1，具備旋轉吸盤（基板固持旋轉部）2、處理杯4、及處理流體噴吐部（噴吐部）6。旋轉吸盤2，將處理對象的基板(此處為晶圓W)以水平位態固持，使其繞鉛直軸旋轉。處理杯4，包圍固持在旋轉吸盤2的晶圓W之周圍，承接（回收）從晶圓W飛散的處理液。噴吐部6，對藉由旋轉吸盤2固持的晶圓W噴吐處理液、處理氣體等處理流體。
旋轉吸盤2、處理杯4及噴吐部6，收納於1個殼體10內。於殼體10之頂棚部附近，設置潔淨氣體導入單元（FFU（風扇過濾單元））12。於處理杯4之底部，設置排液口41與排氣口42，排液口41用於將回收的處理液往蝕刻裝置1之外部排出，排氣口42用於將處理杯4之內部空間排氣。藉由經由排氣口42將處理杯4之內部空間排氣，而將從FFU12導入的潔淨氣體（例如乾淨空氣）往處理杯4內導入。潔淨氣體，在晶圓W之邊緣部附近大致於半徑方向向外通過並往處理杯4內導入，藉此抑制從晶圓W飛散出的處理液之液滴的往晶圓W之再附著。
旋轉吸盤2，具備吸盤部（基板固持部）21及旋轉驅動部22，吸盤部21構成為真空吸盤，旋轉驅動部22使吸盤部21繞鉛直軸線旋轉。將晶圓W之底面（背面），吸附於吸盤部21之頂面。
噴吐部6，具備：噴嘴61，噴吐處理流體；噴嘴移動機構62，使噴嘴61移動；以及處理流體供給機構（處理液供給機構）63，對噴嘴61供給處理流體。處理流體供給機構63，可由下述元件等構成：儲存槽、工廠設施等處理流體供給源；及從處理流體供給源對噴嘴61供給處理流體之管路、設置於管路之流量計、開閉閥、及流量控制閥等流量調節機器等。作為處理流體，例示：化學液（蝕刻液）、沖洗液、乾燥輔助用之有機溶劑例如IPA（異丙醇）、低濕度氣體（例如乾空氣、氮氣等）。然而，下述內容中，作為從噴嘴61噴吐的處理流體，僅針對液體（特別是化學液、沖洗液）進行說明。
噴嘴移動機構62，構成為至少可調節從噴嘴61噴吐出的處理液在晶圓W表面上的附著點之半徑方向位置。附著點，係指從噴嘴61噴吐出的處理液之液柱的中心軸線與晶圓W的表面之交點，在圖2以參考符號P F表示。
噴吐部6，由設置於晶圓W之圓周方向的不同位置之2個以上（例如4個）的噴嘴61構成。另，圖1中，從噴嘴61往斜下方延伸之箭頭，係指從噴嘴61噴吐的處理液。
噴吐部6之基本構成，係將由1個噴嘴61、附設於該1個噴嘴之1個噴嘴移動機構62及1個處理液供給機構63構成的噴吐機構套組，設置複數套。後述蝕刻裝置1的作用之說明，係在採用此基本構成之前提下進行。然而，若在實現後述作用上不具有障礙，則亦可在1個噴嘴61，連接2個以上的處理液供給機構63（例如化學液供給用之處理液供給機構與沖洗液供給用之處理液供給機構）。具體而言，來自在蝕刻處理時為了實現短斜面寬度所需的噴嘴61之處理液的噴吐角度，與來自在沖洗處理時為了實現良好的沖洗微粒性能（細節後述）所需的噴嘴61之處理液的噴吐角度相同。此一情況，亦可採用從相同噴嘴61選擇性地噴吐蝕刻液與沖洗液之構成。此外，同樣地，若在實現後述作用上不具有障礙，則亦可藉由1個共通的噴嘴移動機構62，使2個以上的噴嘴61移動。此一情況，藉由1個共通的噴嘴架座，固持2個以上的噴嘴61。另，自然亦可對供給相同處理液的複數個噴嘴61，經由連接至共通的處理液供給源之複數個處理液供給機構63，對各噴嘴61供給相同處理液。
作為蝕刻裝置1之詳細構成，可使用本案申請人的習知申請案之日本特願2012－235974號的申請公開公報，即日本特開2014－086638號所揭露之裝置。在此一習知申請案，將3個噴嘴，藉由1個共通的噴嘴架座固持，藉由1個共通的噴嘴移動機構移動，但自然亦可於該習知申請案中採用上述基本構成。
接著，列舉使噴嘴61噴吐化學液CHM（蝕刻液）作為處理液之情況為例，針對用於說明從噴嘴61往晶圓W之表面的化學液CHM之噴吐條件的各種參數，參考圖2而予以說明。
圖2中，各符號之定義如同下述。 A X：晶圓W的旋轉軸線 WC：晶圓W之表面與旋轉軸線A X的交點（晶圓W之表面上的晶圓W之旋轉中心） P E：化學液CHM的吐出點（噴嘴61的吐出口） P F：化學液CHM之晶圓W表面上的附著點（由從噴嘴61噴吐出之處理液形成的液柱之中心軸線和晶圓W之表面相交的交點） ω：晶圓W的角速度 r：從旋轉中心WC至附著點P F的距離 L T：以旋轉中心WC為中心而具有半徑「r」的圓（其與晶圓W的表面位於同一平面上）之圓周上的附著點P F中之切線 V T：附著點P F中之晶圓W的切線方向速度（＝ωr） V C：化學液CHM之從吐出點P E往附著點P F的速度（速度向量的大小） F 1：從吐出點P E拉至晶圓W的表面之垂線L P1的垂足 F 2：從垂足F 1拉至切線L T之垂線L P2的垂足 第2角度φ：線段P EP F與線段F 1P F所夾的角度（包含晶圓W的表面之平面，與由從噴嘴61噴吐的處理液形成之液柱所夾的角度） 第1角度θ：線段F 1P F與線段F 2P F所夾的角度 另，化學液CHM之速度向量的切線方向成分（V T方向成分）之朝向，宜與晶圓W的旋轉方向相同。若與晶圓W的旋轉方向相反，則變得難以控制化學液CHM之飛散（液體飛濺）。然則，若在化學液CHM之飛散的控制不發生問題，則化學液CHM之速度向量的切線方向成分亦可與晶圓W的旋轉方向相反。
上述各參數，不限於從噴嘴61噴吐的處理液為化學液之情況，在係其他處理液，例如沖洗液之情況，亦同樣地定義。
若以附著點P F沿著半徑方向之方式，使噴嘴移動機構62移動噴嘴61，則無論附著點P F之半徑方向位置，可使第1角度θ及第2角度φ實質上為一定。
在後述具體例中，為了噴吐相同處理液（此處為HF），準備至少2個，例如4個噴嘴61。較佳態樣中，由複數個噴嘴61選出的任意2個噴嘴61，至少第1角度θ及第2角度φ中之一方彼此不同。另，此處「相同處理液」，係指包含濃度、溫度在內完全相同的處理液。
依據處理液的附著點P F及其附近之「晶圓W本身或形成在晶圓W之表面的膜之屬性（以下，為了方便簡稱為「附著部屬性」）」、「重視之製程性能」，選擇能夠施行可達成重視之製程性能的第1角度θ及第2角度φ所進行的處理液之噴吐的噴嘴61。
作為上述附著部屬性，例示下述屬性。例如，於晶圓W的表面形成1層以上的膜之情況，係指位於最表面側的膜（例如SiOx）其本身或其表面之性質、狀態。作為「膜的表面之性質、狀態」，例如例示：對處理液之親和性（可潤濕性）、表面粗糙度（形貌）等。此外，作為「膜其本身之性質」，例示：處理液為蝕刻液之情況中的蝕刻液之蝕刻率。於晶圓（矽晶圓）W的表面未形成任何膜時，將晶圓W的表面之性質（上述可潤濕性等）、或晶圓W本身之性質（上述蝕刻率等），作為附著部屬性而考慮。
作為製程性能，例示：微粒量少（少的微粒）（其常被稱作「微粒性能」）、以高的切割精度進行斜角蝕刻（高的切割精度）、斜角蝕刻時留下而未受蝕刻的膜之最外周的斜面寬度小（短斜面寬度）等。作為「重視之製程性能」，可從此處例示列舉出的製程性能中選擇被認為最重要者。
另，關於微粒，有在斜角蝕刻時產生者（下稱「化學液微粒」）、在沖洗處理時產生者（下稱「沖洗微粒」）、因凹口噴濺而產生者（下稱「凹口噴濺微粒」），細節於之後內容詳述。
於晶圓W的斜角液體處理（邊緣部處理）中，製程性能彼此常具有取捨折衷之關係，而有難以決定可同時達成不同製程性能的第1角度θ及第2角度φ之情況。此處，決定首先滿足「重視之製程性能」的第1角度θ及第2角度φ。
在本實施形態，例如，使第1角度θ及第2角度φ之組合的標準值為（θ, φ）＝（10°, 20°），以使重視之製程性能以外的製程性能之劣化收束在容許範圍內的方式，變更第1角度θ及第2角度φ中之至少一方。（θ, φ）＝（10°, 20°），為在係評價對象之製程性能的全部項目中可獲得容許範圍內之結果的條件。
若將第1角度θ及第2角度φ設定為大幅偏離標準值的值，則重視之製程性能以外的製程性能成為容許範圍外之可能性高，因而在本實施形態，將第1角度θ對於標準值在－10°～＋10°之範圍變更，將第2角度φ對於標準值在－5°～0°之範圍變更。然而，若在製程性能上不具有問題（取決於附著部屬性），則亦可增大角度變更範圍。
此處，參考圖3～圖5，針對處理液所附著之晶圓W的表面（意指晶圓W本身之表面或形成在晶圓W之表面的膜之表面兩者）為疏水面之情況與親水面之情況的緊接液體附著後之處理液的行為先予以說明。
晶圓W的表面為疏水面之情況，如圖3所示，從噴嘴61噴吐出的處理液不易於表面上擴散。因此，從附著點P F，往半徑方向內側及外側，由處理液潤濕的區域之半徑方向寬度皆狹窄。另，「附著點」係指，如同前述，從噴嘴61噴吐出的處理液之液柱（在圖3及圖4給予參考符號「L1」）的中心點。此外，於疏水面上附著的處理液，有在緊接附著後因液體飛濺而從晶圓W的表面脫離、或從附著後在短時間從晶圓W的表面脫離之傾向。因此，有產生大量處理液的微小液滴之傾向。在晶圓W之周圍漂浮的微小液滴，可能成為微粒的產生原因。
晶圓W的表面為親水面之情況，如圖4所示，從噴嘴61噴吐出的處理液容易於表面上擴散。因此，從附著點P F，往半徑方向內側及外側，由處理液潤濕的區域之半徑方向寬度皆寬。此外，處理液，有在附著後（相較於疏水面之情況）涵蓋較長時間存在於晶圓W的表面上並往APEX側擴散後，因離心力而從晶圓W脫離之傾向。因此，未產生太多處理液之微小液滴。另一方面，不易充分控制處理液之往半徑方向內側的擴散，若未抑制往半徑方向內側的擴散，則有在切割精度、斜面寬度等發生問題的可能性。為了抑制處理液之往半徑方向內側的擴散，使處理液的運動之半徑方向向外成分增加即可，其可藉由調節前述第1角度θ及第2角度φ（特別是第1角度θ）而實現。
另，如圖5所示，在較半徑方向位置Q更外側為疏水性的表面，內側為親水性的表面之情況，處理液之往半徑方向外側的擴散，較疏水性的表面更受到抑制，故處理液之往半徑方向內側區域的擴散變得更大。
根據上述內容，針對和重視之製程性能對應的第1角度θ及第2角度φ之設定予以說明。
重視化學液微粒性能（化學液微粒少）之情況，將第1角度θ維持為標準值，將第2角度φ減小。在化學液處理時（斜角蝕刻時）產生的微粒，主要因在緊接化學液（蝕刻液）附著於晶圓W的表面後液體飛濺而產生。因此，藉由使對液體飛濺造成影響的第2角度φ較標準值更小，而抑制液體飛濺。特別是，晶圓W的表面為容易發生液體飛濺的疏水面時，因第2角度φ減小而產生之液體飛濺抑制效果大。第2角度φ之減小，亦有抑制使化學液往較附著點更半徑方向內側之區域擴散的效果。
重視化學液微粒性能之情況，亦可將第1角度θ在0°≦θ≦20°之範圍內適當決定，將第2角度φ在5°≦φ≦20°之範圍內適當決定。
另，即便在處理液為沖洗液之情況，處理液所附著的表面為疏水面之情況，仍可能發生液體飛濺。若沖洗液之液體飛濺成為問題，亦考慮在沖洗處理時亦將第2角度φ減小為較標準值更小。
重視沖洗微粒性能（沖洗微粒少）之情況，將第2角度φ維持為標準值，將第1角度θ增大。與主要以液體飛濺為原因而產生的化學液微粒不同，沖洗微粒，係因微粒聚集在沖洗處理中的沖洗液之氣液界面（沖洗液的液膜之最內邊緣），聚集的微粒殘留在晶圓W表面而產生。
評價沖洗微粒性能時，特別考慮邊緣排除區域。如同於該技術領域中眾所皆知，邊緣排除區域，係不成為微粒等缺陷之評價的對象之區域，例如從APEX，擴展至從APEX往半徑方向內側距離2mm的位置之間的環狀區域。為了確實地洗去在化學液處理（蝕刻處理）使用的化學液（蝕刻液），將沖洗液的附著點，設定於較化學液的附著點更往0.5mm程度半徑方向內側。如同上述，產生最多沖洗微粒者，係在沖洗液之氣液界面附近，因而宜使沖洗處理時之氣液界面的位置盡可能位於半徑方向外側，進一步更宜位於邊緣排除區域內。另，氣液界面，如圖3～圖5所示，係指緊接附著後的處理液之截面（圖3～圖5中給予參考符號L2之半橢圓部分）的半徑方向內側端。
首先，如同參考圖3～圖5所說明，沖洗液所附著之表面為親水面的情況，附著的沖洗液在附著後立即平坦化而容易往附著點周圍擴散。疏水面的情況，沖洗液因表面張力而不易平坦化，故不易往附著點周圍擴散。第1角度θ小之情況（接近零度之情況），從噴嘴噴吐出的沖洗液之半徑方向向外的速度成分變小，故沖洗液所附著之表面為親水面的情況，沖洗液容易往較附著點更為半徑方向內側的區域擴散。為了抑制沖洗液之往半徑方向內側的擴散，有效方法為將第1角度θ增大，將沖洗液之半徑方向向外的速度成分增大。藉此，可將沖洗處理中的沖洗液之氣液界面維持在接近附著點的位置，使沖洗液之氣液界面位於邊緣排除區域內。此處，使第1角度θ為20°。
另一方面，沖洗液所附著之表面為疏水面的情況，沖洗液幾乎未往晶圓W之中心側擴散，在附著後立即因離心力而向晶圓W之邊緣流動。因此，表面為疏水面的情況，從抑制沖洗液之往半徑方向內側區域的擴散之觀點來看，將第1角度θ增大幾乎無意義。
重視沖洗微粒性能之情況，亦可將第1角度θ在15°≦θ≦30°之範圍內適當決定，將第2角度φ在5°≦φ≦30°之範圍內適當決定。
重視短斜面寬度之情況，將第2角度φ維持為標準值，將第1角度θ增大。斜面寬度，係於圖6中以參考符號「SW」表示的寬度。第1角度θ小之情況，蝕刻液變得容易往較附著點更為半徑方向內側之區域擴散。其理由與在沖洗微粒性能的段落所說明之理由相同。蝕刻液若往較附著點（圖6中的點P F）更為半徑方向內側之區域擴散，則較附著點更為半徑方向內側的膜受到些許蝕刻。此時，蝕刻量越接近附著點則越大，從附著點越往半徑方向內側遠離則變小。因此，若從蝕刻液的附著點往半徑方向內側之區域的擴散變大，則容易形成較平緩的斜面（亦即斜面寬度變大）。相對於此，藉由將第1角度θ增大，附著後蝕刻液幾乎未往半徑方向內側之區域擴散，故幾乎不形成斜面，或即便形成斜面寬度仍小（斜面的角度接近90度）。另，即便第2角度φ有些許變動，斜面寬度仍幾乎無變化。
重視短斜面寬度之情況，亦可將第1角度θ在10°≦θ≦40°之範圍內適當決定，將第2角度φ在5°≦φ≦30°之範圍內適當決定。
重視防鋸齒形切割之情況，將第2角度φ維持為標準值，將第1角度θ增大。「鋸齒形切割」，係指蝕刻對象面粗糙之情況（亦即，表面形貌大或表面具有凹凸之情況），於切割界面（於蝕刻後留下的膜之最外邊緣）成為鋸齒形狀。另，防鋸齒形切割，亦可說包含在高切割精度之達成中，但此處，將後述的「高切割精度」與「防鋸齒形切割」記載為不同項目。
如同前述，若將第1角度θ增大，則在緊接附著後蝕刻液變得不易往較附著點更為半徑方向內側擴散。粗糙表面之情況，蝕刻液往較附著點更為半徑方向內側之區域擴散時，微觀來看，擴散變得不均勻。亦即，微觀來看，則侵入至凹部之蝕刻液變多因而凹部附近的蝕刻量變大，侵入至凸部之蝕刻液的量變少因而凸部附近的蝕刻量變小，作為其結果，產生鋸齒形切割界面。相對於此，藉由將第1角度θ增大，緊接附著後之蝕刻液大多未往較附著點更為半徑方向內側擴散。亦即，蝕刻液直接附著處成為切割界面，故切割界面的形狀不易受到粗糙表面的影響，不易形成鋸齒狀切割界面。
重視防鋸齒形切割之情況，亦可將第1角度θ在10°≦θ≦40°之範圍內適當決定，將第2角度φ在5°≦φ≦30°之範圍內適當決定。
另，關於上述沖洗微粒性能、短斜面寬度及防鋸齒形切割，皆藉由防止或抑制處理液往較附著點更為半徑方向內側擴散而實現。可兼顧此等3個製程性能。
重視凹口噴濺微粒性能（因凹口噴濺而產生的微粒少）之情況，將第2角度φ維持為標準值，將第1角度θ增大。凹口之深度（半徑方向長度），一般為1～1.3mm程度，取決於附著點之半徑方向位置，從噴嘴噴吐出的處理液，直接（或於緊接附著後）碰撞凹口之邊緣。由於此一碰撞而發生噴濺，而後由於此一噴濺而可能產生微粒，故凹口噴濺的抑制，有助於微粒性能的改善。將第1角度θ增大者，處理液之對於凹口之邊緣的入射角變得較小，故可抑制與凹口之邊緣的碰撞所造成之處理液的飛散。另，在俯視下，凹口之邊緣與來自噴嘴的處理液之噴吐方向所夾的角度為90度附近時，凹口噴濺有特別受到抑制之傾向，故在一般之形狀的凹口之情況，第1角度θ宜為約20度～25度的角度。
重視凹口噴濺微粒性能之情況，亦可將第1角度θ在20°≦θ≦25°之範圍內適當決定，將第2角度φ在5°≦φ≦30°之範圍內適當決定。
重視高的切割精度（於斜角蝕刻時留下而未受蝕刻的膜之最外邊緣的位置精度）之情況，將第2角度φ維持為標準值，將第1角度θ減小。藉由真空吸盤固持晶圓W之背面中心部的情況，若使晶圓W旋轉，則因晶圓W的翹曲或晶圓W的垂直方向振動，而使晶圓W的表面上之蝕刻液的附著點之高度有所改變。此時，第1角度θ為標準值程度或較其更大之情況，如圖7所示，伴隨晶圓W的垂直方向振動（VO）之處理液（L）的附著點（P F）之半徑方向位置較大地改變，切割精度變低。另一方面，若第1角度θ為零（或大致為零），則如圖8所示，伴隨晶圓W的垂直方向振動（VO）之處理液（L）的附著點（P F）之半徑方向位置的變化微小，獲得高的切割精度。
另，若將第2角度φ減小，則緊接附著後的附著點附近之處理液的擴散（俯視時往噴吐方向的擴散）變大，由於晶圓W之邊緣部的垂直方向之位移或來自噴嘴之處理液的噴吐流量之變動，切割精度有惡化的傾向。因此，如同上述，宜使第2角度φ為較大的角度，例如為20度程度。
重視切割精度之情況，亦可將第1角度θ在－10°≦θ≦10°之範圍內適當決定，將第2角度φ在5°≦φ≦30°之範圍內適當決定。
對於上述6種不同之要求製程性能，（θ, φ）的組合不必非得為6種，亦可為使和2種以上之要求製程性能對應的（θ, φ）之組合相同。具體而言，例如，亦可使和凹口噴濺微粒之抑制對應的（θ, φ）之組合，與和短的斜面寬度對應的（θ, φ）之組合相同。
若對每一不同的要求製程性能設定最佳的（θ, φ）之組合，則必須設置和組合的數量相應之數量的噴嘴61（未設置噴嘴位態變更機構（後述）之情況）。如此一來，則斜角蝕刻裝置的零件件數增加，斜角蝕刻裝置的製造成本增大。因此，和某一要求製程性能對應的最佳之（θ, φ）值，與和另一要求製程性能對應的最佳之（θ, φ）值近似的情況，亦可對於此等要求製程性能，使（θ, φ）之組合相同。換而言之，若藉由利用可滿足某一要求製程性能的（θ, φ）值之處理，可亦滿足另一要求製程性能，則亦可對於此等要求製程性能，使（θ, φ）之組合相同。具體而言，例如，重視凹口噴濺微粒的抑制、短的斜面寬度、沖洗微粒的抑制及防鋸齒形切割之情況的第1角度θ及第2角度φ的最佳值之組合較為近似，因而亦可使和此等要求製程性能對應的（θ, φ）之組合彼此相同。藉由此一方式，藉由1個噴嘴61，可和複數要求製程性能對應，可降低裝置成本。從裝置構成及裝置成本的觀點來看若可接受，則亦可於每一要求製程性能個別地設定（θ, φ）之組合。
亦可設置能夠將噴嘴61之位態無段式或多段式地變更的噴嘴位態變更機構64。具體而言，例如如圖9所示，噴嘴位態變更機構64，可由第1旋轉機構641與第2旋轉機構642構成：第1旋轉機構641，使固持噴嘴61之噴嘴架座621對於噴嘴移動機構62之可進退的桿622繞水平軸線旋轉；第2旋轉機構642，使噴嘴61對於噴嘴架座621繞鉛直軸線旋轉。亦可取代第1旋轉機構641，設置使桿631本身繞水平軸線旋轉之機構。亦可設置使噴嘴移動機構62整體，繞水平擺動軸線而擺動之擺動機構。藉由設置此等噴嘴位態變更機構64，可變更第1角度θ及第2角度φ中之至少一方。如同上述，若使噴嘴位態變更機構64具備雙軸之旋轉機構，則可變更第1角度θ及第2角度φ雙方。藉由設置噴嘴位態變更機構64，可減少噴嘴61之數量。另，從噴嘴61往斜下方延伸之箭頭，意指從噴嘴61噴吐的處理液。
接著，針對使用處理單元16之斜角蝕刻的具體例予以說明。以下說明的具體例中，使用具備4個噴嘴61之蝕刻裝置1。將4個噴嘴61，區分稱作噴嘴A、噴嘴B、噴嘴C、噴嘴D。噴嘴A、噴嘴B、噴嘴C及噴嘴D，如圖10所概示，位於晶圓W之邊緣部的上方。
圖10，顯示從噴嘴A噴吐處理液之狀態，概略顯示附著於晶圓W之表面的處理液之行為。處理液附著於晶圓W之表面後，往半徑方向擴散並流動（親水性的情況），最後因離心力而往晶圓之外側脫離。此一情況，觀察到與晶圓W邊緣平行地延伸的處理液帶。晶圓W之表面為疏水性的情況，處理液在緊接附著晶圓W的表面後、或在附著後於短時間從晶圓W脫離，故未觀察到與晶圓W邊緣平行地延伸的處理液帶，或即便觀察到其長度仍非常短。
噴嘴A、噴嘴B、噴嘴C、噴嘴D中，第1角度θ及第2角度φ之組合如同下述。 噴嘴A：（θ, φ）＝（5°, 20°） 噴嘴B：（θ, φ）＝（10°, 10°） 噴嘴C：（θ, φ）＝（25°, 20°） 噴嘴D：（θ, φ）＝（25°, 20°）
於噴嘴61（A～D），藉由各自附設之噴嘴移動機構62，可使各噴嘴61，以從該噴嘴噴吐出的處理液之附著點P F的位置於晶圓W之半徑方向移動的方式移動。各噴嘴61，無論噴嘴61之半徑方向位置，以使第1角度θ及第2角度φ之值實質上成為一定的方式，藉由噴嘴移動機構62支持。
下述說明內容中，晶圓W之表面上的點之半徑方向位置（例如處理液的附著點之半徑方向位置），以晶圓W的從APEX至該點之晶圓半徑方向（半徑方向向內為負）。例如若記載為某點之Dr＝－1.0mm，則意指該點位於從APEX往半徑方向向內1.0mm之位置。
在下述具體例中，固定各噴嘴61之位態，使第1角度θ及第2角度φ為噴嘴61固有的值。
[第1具體例] 第1具體例，係於疏水面（例如裸晶圓（Bare silicon）的表面）之上，形成親水性膜（例如矽氧化膜）的情況中，將晶圓W之邊緣部的親水性膜藉由化學液（氫氟酸）去除。
首先，使晶圓W旋轉。晶圓W之旋轉繼續至處理結束為止。
接著，從噴嘴A以使附著點P F之位置成為Dr＝－1.0mm的方式開始HF（氫氟酸）之噴吐。在噴嘴A，（θ, φ）＝（5°, 20°），其和重視切割精度之條件一致。另，HF所附著之面為親水面的情況，即便改變第1角度θ，液體飛濺狀況仍幾乎無變化，對於化學液微粒性能不成為問題。
而後，將噴嘴A移動，使附著點P F緩緩地漸往半徑方向外側移動。若附著點P F之位置Dr往較－0.8mm更為半徑方向外側前進，則從噴嘴B以使附著點P F之位置成為Dr＝－0.8mm的方式開始HF之噴吐，並停止來自噴嘴A的HF之噴吐。在位置Dr＝－0.8mm的附近，已藉由從噴嘴A噴吐出的HF將親水性膜去除，故從噴嘴B噴吐出的HF，附著於疏水面。在噴嘴B，（θ, φ）＝（10°, 10°），其和重視化學液微粒性能（特別是對於疏水面的化學液微粒性能）之情況對應。由於防止附著於疏水面的HF之液體飛濺，故可抑制微粒的產生。
而後，將噴嘴A移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。若於期望的區域（至較APEX略下側之位置）中露出疏水表面，則從噴嘴D以使附著點P F之位置成為Dr＝－1.5mm的方式開始沖洗液（DIW）之噴吐，停止來自噴嘴B的HF之噴吐。在噴嘴D，（θ, φ）＝（25°, 20°），其和重視沖洗微粒性能之條件對應。而後，將噴嘴D移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。若必要的區域之沖洗處理結束，則停止來自噴嘴D的沖洗液之噴吐，施行晶圓W的甩乾乾燥。
[第2具體例] 第2具體例，係於形成在晶圓W的表面之親水性膜之上，進一步形成疏水性膜的情況中，將晶圓W之邊緣部的親水性膜及疏水性膜藉由化學液（氫氟酸）去除。
使晶圓W旋轉。晶圓W之旋轉繼續至處理結束為止。
接著，從噴嘴B以使附著點P F之位置Dr成為－1.0mm的方式開始HF（氫氟酸）之噴吐。在噴嘴B，（θ, φ）＝（10°, 10°），其和重視化學液微粒性能之條件對應。由於防止附著於疏水面的HF之液體飛濺，故可抑制微粒的產生。
而後，將噴嘴B移動，使附著點P F緩緩地漸往半徑方向外側移動。而後，若於期望的區域（至較APEX略下側之位置）中將疏水性膜去除，則從噴嘴A以使附著點之位置Dr成為－1.0mm的方式開始HF（氫氟酸）之噴吐，停止來自噴嘴B的HF之噴吐。在噴嘴A，（θ, φ）＝（5°, 20°），其和重視切割精度之條件一致。由於從噴嘴A噴吐出的HF附著於親水面，因而亦可不考慮液體飛濺。
而後，將噴嘴A移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。若於期望的區域（至較APEX略下側之位置）中將親水性膜去除，則從噴嘴D以使附著點之位置Dr成為－1.5mm的方式開始沖洗液（DIW）之噴吐，停止來自噴嘴A的HF之噴吐。在噴嘴D，（θ, φ）＝（25°, 20°），其和重視沖洗微粒性能之條件一致。而後，將噴嘴D移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。若必要的區域之沖洗處理結束，則停止來自噴嘴D的沖洗液之噴吐，施行晶圓W的甩乾乾燥。
[第3具體例] 第3具體例，係於形成在晶圓W的表面之低蝕刻率的膜（下稱「低ER膜」）之上，進一步形成高蝕刻率的膜（下稱「高ER膜」）之情況中，將晶圓W之邊緣部的低ER膜及高ER膜藉由化學液（氫氟酸）去除。
使晶圓W旋轉。晶圓W之旋轉繼續至處理結束為止。
接著，從噴嘴C以使附著點P F之位置成為Dr＝－1.0mm的方式開始HF（氫氟酸）之噴吐。在噴嘴C，（θ, φ）＝（25°, 20°），其和重視短斜面寬度之條件對應。低ER膜略和蝕刻液接觸即受到蝕刻，故有斜面寬度因往半徑方向內側擴散的蝕刻液而變大之傾向。為了防止斜面寬度的擴大，採用上述條件。
而後，將噴嘴C移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。而後，若於期望的區域（至較APEX略下側之位置）中將低ER膜去除，則從噴嘴A以使附著點P F之位置成為Dr＝－1.0mm的方式開始HF（氫氟酸）之噴吐，停止來自噴嘴C的HF之噴吐。在噴嘴A，（θ, φ）＝（5°, 20°），其和重視切割精度之條件對應。高ER膜，有斜面寬度變得較小的傾向，因而不考慮斜面寬度，以重視切割精度之條件施行蝕刻。
而後，將噴嘴A移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。若於期望的區域（至較APEX略下側之位置）中將親水性膜去除，則從噴嘴D以使附著點之位置成為Dr＝－1.5mm的方式開始沖洗液（DIW）之噴吐，停止來自噴嘴A的HF之噴吐。在噴嘴D，（θ, φ）＝（25°, 20°），其和重視沖洗微粒性能之條件對應。而後，將噴嘴D移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。若必要的區域之沖洗處理結束，則停止來自噴嘴D的沖洗液之噴吐，施行晶圓W的甩乾乾燥。
[第4具體例] 第4具體例，係於形成在晶圓W的表面之表面形貌小的膜（微觀來看，表面平坦的膜（平坦表面膜））之上，進一步形成表面形貌大的膜（微觀來看，表面為粗糙膜（粗糙表面膜））之情況中，將晶圓W之邊緣部的平坦表面膜及粗糙表面膜藉由化學液（氫氟酸）去除。
使晶圓W旋轉。晶圓W之旋轉繼續至處理結束為止。
接著，從噴嘴C以使附著點之位置成為Dr＝－1.0mm的方式開始HF（氫氟酸）之噴吐。在噴嘴C，（θ, φ）＝（25°, 20°），其和重視防鋸齒形切割之條件對應。
而後，將噴嘴C移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。而後，若於期望的區域（至較APEX略下側之位置）中將粗糙表面膜去除，則從噴嘴A以使附著點之位置成為Dr＝－1.0mm的方式開始HF（氫氟酸）之噴吐，停止來自噴嘴C的HF之噴吐。於噴嘴A中，（θ, φ）＝（5°, 20°），其和重視切割精度之條件對應。平坦表面膜，不具有鋸齒形切割的問題，因而以重視切割精度之條件施行蝕刻。
而後，將噴嘴A移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。若於期望的區域（至較APEX略下側之位置）中將平坦表面膜去除，則從噴嘴D以使附著點之位置成為Dr＝－1.5mm的方式開始沖洗液（DIW）之噴吐，停止來自噴嘴A的HF之噴吐。在噴嘴D，（θ, φ）＝（25°, 20°），其和重視沖洗微粒性能之條件對應。而後，將噴嘴D移動，使附著點緩緩地漸往半徑方向外側移動。若必要的區域之沖洗處理結束，則停止來自噴嘴D的沖洗液之噴吐，施行晶圓W的甩乾乾燥。
上述各具體例中，使用的噴嘴之選擇，可遵循預先決定的製程配方而施行。亦即，此一情況，在製程配方，於每一處理步驟預先決定和「晶圓轉速：XXrpm；　使用噴嘴：噴嘴A；　噴吐的處理液：HF；　附著點：移動至Dr＝－1.0mm～APEX；　移動速度：YYmm/sec」等各種製程條件對應的參數值。而後，藉由使控制部14控制旋轉驅動部22、噴嘴移動機構62、處理液供給機構63等施行斜角部之液體處理，俾實現在製程配方定義之製程條件。
亦可取代預先以製程配方決定全部製程條件，而使上述基板處理裝置1、或具備作為處理單元的上述基板處理裝置1之基板處理系統，具有因應晶圓W之處理對象面的狀態之檢查結果而決定製程條件的至少一部分之功能。具體而言，例如設置檢查晶圓W之處理對象面的狀態之檢查部。此檢查部，可為獨立式檢查裝置，亦可為組裝至上述基板處理系統的殼體內之檢查單元。作為檢查部所檢查的晶圓W之處理對象面的狀態，例如例示：表面形貌、凹口形狀、翹曲狀態、接觸角（其係在液體處理時例如藉由高速度攝影機等觀察）等。
檢查部所產生之檢查結果，輸入至控制部14（參考圖1）。此外，將求出之處理結果（重視之製程性能），輸入至控制部14。求出之處理結果的往控制部14之輸入，可經由來自上位電腦的通訊而施行，亦可由操作者，經由基板處理裝置1或基板處理系統的使用者介面（觸控面板、鍵盤等）而以手動方式施行。控制部14之運算部142，例如參考儲存在記憶部141的角度表（記憶有和求出之處理結果對應的噴嘴之噴吐角度（第1角度θ、第2角度φ）的資料庫），求出第1角度θ及第2角度φ之適當值，選擇具有該值的噴嘴61。噴嘴61之選擇以外，可遵循製程配方而實行。
如同上述，藉由適當變更來自噴嘴61的處理液之噴吐角度（第1角度θ、第2角度φ），而可獲得實現最重視之製程性能的期待之處理結果。
另，在上述說明中，單提及晶圓W的正面側之處理，但亦可同時施行晶圓W的背面側之處理與晶圓W的正面側之處理。
應知曉本次揭露之實施形態，其全部的點僅為例示而非用於限制本發明。上述實施形態，亦可不脫離添附之發明申請專利範圍及其主旨地，以各式各樣的形態進行省略、置換、變更。
1:基板處理裝置(蝕刻裝置) 10:殼體 12:潔淨氣體導入單元(FFU(風扇過濾單元)) 14:控制部 141:記憶部 142:運算部 16:處理單元 2:旋轉吸盤(基板固持旋轉部) 21:吸盤部(基板固持部) 22:旋轉驅動部 4:處理杯 41:排液口 42:排氣口 6:處理流體噴吐部(噴吐部) 61,A,B,C,D:噴嘴 62:噴嘴移動機構 621:噴嘴架座 622:桿 63:處理流體供給機構(處理液供給機構) 631:桿 64:噴嘴位態變更機構 641:第1旋轉機構 642:第2旋轉機構 θ:第1角度 φ:第2角度 ω:角速度 A X:旋轉軸線 APEX:邊緣彎曲部之最外周 L:處理液 L1:處理液之液柱 L2:處理液之截面 L P1,L P2:垂線 L T:切線 P E:吐出點 P F:附著點 Q:位置 r:半徑 SW:斜面寬度 V C:速度向量的大小 V T:切線方向速度 VO:垂直方向振動 W:晶圓 WC:旋轉中心
圖1係基板處理裝置的一實施形態之斜角蝕刻裝置的概略縱剖面圖。 圖2係針對與處理液之噴吐相關的各種參數予以說明之圖。 圖3係針對依晶圓之表面狀態而變化的處理液之緊接附著後的行為予以說明之概略圖。 圖4係針對依晶圓之表面狀態而變化的處理液之緊接附著後的行為予以說明之概略圖。 圖5係針對依晶圓之表面狀態而變化的處理液之緊接附著後的行為予以說明之概略圖。 圖6係針對斜面寬度予以說明之概略圖。 圖7係針對切割精度的改善手法予以說明之概略圖。 圖8係針對切割精度的改善手法予以說明之概略圖。 圖9係顯示噴嘴位態變更機構之構成的一例之概略圖。 圖10係顯示具體例中之噴嘴的配置之概略立體圖。
PF:附著點
SW:斜面寬度
W:晶圓

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，藉由處理液將基板的表面之邊緣部施以液體處理，包含： 基板固持部，固持基板； 旋轉驅動部，使該基板固持部繞旋轉軸線旋轉；以及 噴吐部，朝向在該基板的表面之邊緣部設定的附著點噴吐該處理液； 定義以從該附著點拉至該旋轉軸線之垂線的垂足為中心，以將該垂線的垂足與該附著點連結之線段為半徑，且位於和該旋轉軸線正交之平面上的圓，並定義在在該附著點處的該圓之切線； 令將從該處理液的吐出點拉至該基板的表面之垂線的垂足與該附著點連結之直線，和在該附著點處的該圓之切線所夾的角度，為第1角度θ， 令將從該處理液的吐出點拉至該基板的表面之該垂線的垂足與該附著點連結之直線，和將該吐出點與該附著點連結之直線所夾的角度，為第2角度φ時， 該噴吐部，包含可噴吐相同之第1處理液作為該處理液的複數個噴嘴，該複數個噴嘴中之某一個噴嘴與另一個噴嘴，構成為該第1角度θ及該第2角度φ中之至少一方彼此不同。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中， 更包含至少控制該噴吐部的動作之控制部； 該控制部，依據從該噴吐部噴吐的該第1處理液所附著之該基板或形成在該基板上的膜之屬性、重視之製程性能，控制該噴吐部，俾使用由該複數個噴嘴選出的可達成該重視之製程性能的噴嘴，以施行該第1處理液之噴吐。
  3. 如請求項2之基板處理裝置，其中， 該控制部，遵循規定該基板之製程條件及應使用之噴嘴的處理配方，控制該噴吐部，俾使用由該複數個噴嘴選出的可達成該重視之製程性能的噴嘴，以施行該第1處理液之噴吐。
  4. 如請求項2之基板處理裝置，其中， 該控制部，具有依據從該噴吐部噴吐的該第1處理液所附著之該基板或形成在該基板上的膜之屬性、該重視之處理結果，由該複數個噴嘴選擇可達成該重視之製程性能的噴嘴之功能，並控制該噴吐部，俾使用選出的噴嘴進行該第1處理液之噴吐。
  5. 如請求項2之基板處理裝置，其中， 該控制部，控制該噴吐部，俾在對於相同基板，從該複數個噴嘴中的該某一個噴嘴噴吐該第1處理液後，從該另一個噴嘴噴吐該第1處理液。
  6. 如請求項1～5中任一項之基板處理裝置，其中， 該噴吐部構成為，包含和該複數個噴嘴不同的另一噴嘴，其可噴吐與該第1處理液不同之第2處理液作為該處理液，抑或，使可噴吐該第1處理液之該複數個噴嘴中的一個噴嘴亦噴吐該第2處理液。
  7. 一種基板處理裝置，藉由處理液將基板的表面之邊緣部施以液體處理，包含： 基板固持部，固持基板； 旋轉驅動部，使該基板固持部繞旋轉軸線旋轉； 噴吐部，朝向在該基板的表面之邊緣部設定的附著點噴吐該處理液；以及 控制部，至少控制該噴吐部的動作； 該控制部構成為：依據從該噴吐部噴吐的該處理液所附著之該基板或形成在該基板上的膜之屬性、重視之製程性能，控制該噴吐部，俾實現可達成該重視之製程性能的第1角度θ及第2角度φ； 定義以從該附著點拉至該旋轉軸線之垂線的垂足為中心，以將該垂線的垂足與該附著點連結之線段為半徑，且位於和該旋轉軸線正交之平面上的圓，並定義在該附著點處的該圓之切線的情況， 該第1角度θ，係將從該處理液的吐出點拉至該基板的表面之垂線的垂足與該附著點連結之直線，和在該附著點處的該圓之切線所夾的角度； 該第2角度φ，係將從該處理液的吐出點拉至該基板的表面之該垂線的垂足與該附著點連結之直線，和將該吐出點與該附著點連結之直線所夾的角度。
  8. 如請求項7之基板處理裝置，其中， 該噴吐部，包含可噴吐相同處理液的複數個噴嘴，該複數個噴嘴中之某一個噴嘴與另一個噴嘴，構成為該第1角度θ及該第2角度φ中之至少一方彼此不同。
  9. 如請求項7之基板處理裝置，其中， 該噴吐部，包含：噴嘴，噴吐該處理液；以及噴嘴位態變更機構，藉由變更該噴嘴之位態而可改變該噴嘴的該第1角度θ及該第2角度φ中之至少一方。
  10. 如請求項2～5、7～9中任一項之基板處理裝置，其中， 於該基板或形成在該基板上的膜之屬性，包含下述中之至少一種： －對該處理液之親和性、 －表面粗糙度、及 －對該處理液之蝕刻率； 於該重視之製程性能，包含下述中之至少一種： －少的微粒量、 －短的斜面寬度、及 －高的切割精度。
  11. 一種基板處理方法，藉由處理液將基板的表面之邊緣部施以液體處理，包含如下步驟： 基板旋轉步驟，使基板旋轉；以及 處理液噴吐步驟，從噴吐部，朝向在旋轉之該基板的表面之邊緣部設定的附著點噴吐該處理液； 於該處理液噴吐步驟中，依據從該噴吐部噴吐的該處理液所附著之該基板或形成在該基板上的膜之屬性、重視之製程性能，控制該噴吐部，俾實現可達成該重視之製程性能的第1角度θ及第2角度φ； 定義以從該附著點拉至該旋轉軸線之垂線的垂足為中心，以將該垂線的垂足與該附著點連結之線段為半徑，且位於和該旋轉軸線正交之平面上的圓，並定義在該附著點處的該圓之切線的情況， 該第1角度θ，係將從該處理液的吐出點拉至該基板的表面之垂線的垂足與該附著點連結之直線，和在該附著點處的該圓之切線所夾的角度； 該第2角度φ，係將從該處理液的吐出點拉至該基板的表面之該垂線的垂足與該附著點連結之直線，和將該吐出點與該附著點連結之直線所夾的角度。
  12. 如請求項11之基板處理方法，其中， 該噴吐部，包含可噴吐相同處理液的複數個噴嘴，該複數個噴嘴中之某一個噴嘴與另一個噴嘴，構成為該第1角度θ及該第2角度φ中之至少一方彼此不同；而可達成該重視之製程性能的第1角度θ及第2角度φ之實現，係藉由從複數個噴嘴，選擇可實現可達成該重視之製程性能的第1角度θ及第2角度φ之噴嘴而施行。
  13. 如請求項11之基板處理方法，其中， 該噴吐部，包含噴吐該處理液的噴嘴、及藉由變更該噴嘴之位態而可改變該噴嘴的該第1角度θ及該第2角度φ中之至少一方的噴嘴位態變更機構；而可達成該重視之製程性能的第1角度θ及第2角度φ之實現，係藉由調節該噴嘴之位態俾實現可達成該重視之製程性能的第1角度θ及第2角度φ而施行。
  14. 如請求項11～13中任一項之基板處理方法，其中， 於該基板或形成在該基板上的膜之屬性，包含下述中之至少一種： －對該處理液之親和性、 －表面粗糙度、及 －對該處理液之蝕刻率； 於該重視之製程性能，包含下述中之至少一種： －少的微粒量、 －短的斜面寬度、及 －高的切割精度。
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