TWI448334B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種用以對基板實施使用處理液進行處理之基板處理裝置及基板處理方法。成為處理對象之基板，係包含有例如半導體晶圓、液晶顯示裝置用玻璃基板、電漿顯示器用基板、FED(Field Emission Display：場發射顯示器)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板、太陽能電池用基板等基板。
於半導體裝置或液晶顯示裝置之製造步驟中，對半導體晶圓或液晶顯示面板用玻璃基板等基板進行使用處理液之處理。逐一地對基板進行處理之單一晶圓處理(single wafer process)之基板處理裝置，係具備有：旋轉卡盤(spin chuck)，其保持基板為水平之姿勢而旋轉；及噴嘴，其用以對基板之表面(處理對象面)供給處理液。基板以使其表面朝向上方之狀態保持於旋轉卡盤。而且，一面藉由旋轉卡盤使基板旋轉，一面自噴嘴對該基板表面之中央部供給處理液。供給至基板表面之處理液，受到因基板之旋轉所產生之離心力而於基板表面上自中央部向周緣部擴散(參照US 2009/0032067A1)。
若一面藉由旋轉卡盤使基板旋轉，一面使處理液自噴嘴吐出，則來自噴嘴之處理液係供給至基板表面之中央部。藉此，於基板表面上將形成大致圓形之處理液之液膜。此液膜受到因基板之旋轉所產生之離心力而向基板表面之周緣部擴散。
然而，有時處理液之液膜不會以大致圓形之狀態擴散至基板周緣部，而於到達基板之表面周緣部之前呈放射狀擴散。處理液液膜之擴散被表示於圖9。在基板表面上擴散之大致圓形之處理液之液膜上，形成有自其外延沿直徑方向延伸之複數條處理液之條痕L。此原因在於，處理液之液膜之外延沿基板表面之親水度較高之部分擴散所致。
例如，若以大流量(例如2.0 L/min以上)使處理液自噴嘴吐出，則可藉由處理液確實地覆蓋基板表面之整個區域。然而，於此情形時，處理1片基板所需之處理液量會變多，處理成本亦會隨著變高。
因此，本發明之目的在於提供一種可實現處理液消耗量之降低，同時使處理液遍佈於基板寬廣之範圍的基板處理裝置及基板處理方法。
本發明之基板處理裝置係對基板實施利用處理液進行之處理者，其包含有：基板旋轉單元，其使基板一面保持為水平姿勢一面進行旋轉；噴嘴，其具有對向面及吐出口，該對向面與藉由上述基板旋轉單元而旋轉之基板之表面的較基板周端更靠近內側且包含旋轉中心之區域隔開間隔而對向，該吐出口形成於上述對向面，且與上述旋轉中心對向；處理液供給單元，其用以將上述處理液供給至上述吐出口；液體供給單元，其用以對上述基板之表面與上述對向面之間供給液體；液體供給控制單元，其控制上述液體供給單元，使上述區域與上述對向面之間之空間成為液密狀態，並且其後停止液體之供給，而於該空間形成積蓄液；及處理液供給控制單元，其於形成上述積蓄液之後，控制上述處理液供給單元，使處理液自上述吐出口吐出。
根據此構成，液體係供給至基板之表面對向面之間。又，基板會旋轉。又，對向面與基板之表面之與對向面對向之區域之間的空間於藉由液體成為液密狀態之後將停止液體之供給。藉此，於上述區域與對向面之間之空間形成積蓄液。此積蓄液分別與基板之表面及對向面接觸。此積蓄液相對於噴嘴處於靜止狀態，因此，其相對於處於旋轉狀態之基板而相對性地旋轉。而且，對積蓄液之與基板之接觸面，作用有因與基板表面之間之摩擦所產生旋轉方向之摩擦力。因此，於積蓄液之與基板之接觸面之周緣各部分，係朝向基板之旋轉方向而作用有該各部分之沿該周緣之切線之方向的力(以下，稱為「切線方向力」)。
於此狀態下，若自噴嘴之吐出口吐出處理液，則形成積蓄液之液體將被推出至上述空間之側方，而受到因基板之旋轉所產生之離心力而向基板表面之周緣部擴散。由於對積蓄液之與基板之接觸面之周緣各部分作用有切線方向力，因此形成積蓄液之液體，係以其周長成為最短狀態之形狀、即以大致圓形之狀態向周緣部擴散。而且，後續之處理液之液膜，被先行液體牽引而以大致圓形之狀態於基板表面上向周緣部擴散。藉此，可以處理液之液膜覆蓋基板之表面。因此，可一面以較小之流量供給處理液，一面使處理液遍佈於基板上表面寬廣之範圍。
再者，所謂「以大致圓形之狀態擴散」係指除了以圓形之狀態擴散的情形以外，自圓形之外延沿直徑方向延伸之複數條處理液之條痕的大小約為基板半徑之1/5以下。
上述對向面亦可為包含與藉由上述基板旋轉單元所保持之基板之表面平行之平坦面者。
又，上述對向面亦可為包含隨著離開上述吐出口而接近上述基板表面之曲面者。根據此構成，於該空間為液密狀態之情形時，自吐出口所吐出之處理液一面沿著曲面一面供給至基板表面。因此，可抑制或防止於吐出口與基板表面之間產生漩渦，藉此，可防止於處理液中產生氣泡。
本發明之基板處理方法係包含有：對向面配置步驟，係將形成有吐出口之噴嘴之對向面，與水平姿勢之基板之表面隔開間隔而對向配置；旋轉步驟，係使基板繞鉛垂軸線旋轉；積蓄液形成步驟，係對基板之表面與上述對向面之間供給液體，使基板表面之與上述對向面對向之區域與上述對向面之間的空間成為液密狀態，並且其後停止液體之供給，而於該空間形成積蓄液；及處理液吐出步驟，係與上述旋轉步驟並行地執行，且於上述積蓄液形成步驟後，自上述吐出口將吐出處理液。
根據本發明之方法，液體係供給至基板表面與對向面之間。又，基板會旋轉。又，對向面與基板表面之與對向面對向之區域之間的空間於藉由液體成為液密狀態之後將停止液體之供給。藉此，於上述區域與對向面之間之空間形成積蓄液。此積蓄液分別與基板表面及對向面接觸。此積蓄液相對於噴嘴處於靜止狀態，因此，其相對於處於旋轉狀態之基板而相對性地旋轉。而且，對積蓄液之與基板之接觸面，作用有因與基板表面之間之摩擦所產生旋轉方向之摩擦力。因此，於積蓄液之與基板之接觸面之周緣各部分，係朝向基板之旋轉方向而作用有切線方向力。
於此狀態下，若自噴嘴之吐出口吐出處理液，則形成積蓄液之液體被推出至上述空間之側方，受到因基板之旋轉所產生之離心力而向基板表面之周緣部擴散。由於對積蓄液之與基板之接觸面之周緣各部分作用有切線方向力，因此形成積蓄液之液體，係以其周長成為最短狀態之形狀、即以大致圓形之狀態向周緣部擴散。而且，後續之處理液之液膜，被先行之液體牽引而以大致圓形之狀態向基板表面擴散。藉此，可以處理液之液膜覆蓋基板之表面。因此，可一面以較小之流量供給處理液，一面使處理液遍佈於基板上表面寬廣之範圍。
上述積蓄液形成步驟亦可包含對上述基板之表面與上述對向面之間供給水，而於上述空間形成水之積蓄液之積水形成步驟。於此情形時，上述處理液吐出步驟亦可包含自上述吐出口吐出藥液之藥液吐出步驟。
根據此一方法，由於積蓄液係使用水所形成，因此藉由形成於對向面、與基板之表面之與對向面對向之區域之間的空間之積蓄液，並無法對該區域實施處理。因此，可抑制或防止基板表面發生處理之不均勻。
又，上述方法亦可包含水吐出步驟，該水吐出步驟係與上述旋轉步驟並行地執行，且於上述積水形成步驟之後且上述藥液吐出步驟之前，自上述吐出口吐出水。於此情形時，上述藥液吐出步驟之藥液之吐出，亦可緊接著上述水吐出步驟之水之吐出而執行。
根據此一方法，於對向面、與基板之表面之與對向面對向之區域之間的空間形成水之積蓄液之後，且於自吐出口吐出藥液之前，自吐出口將吐出水。
若自噴嘴之吐出口吐出水，則形成積蓄液之水被推出至該空間之側方，受到因基板之旋轉所產生之離心力而向基板表面之周緣部擴散。由於對積蓄液之與基板表面之接觸面之周緣各部分作用有切線方向力，因此形成積蓄液之水，係以其周長成為最短狀態之形狀、即以大致圓形之狀態向周緣部擴散。而且，後續之水之液膜，被先行之水牽引而以大致圓形之狀態覆蓋基板表面向周緣部擴散。藉此，藉由水之液膜覆蓋基板之表面。
其後，藥液繼水之吐出後接著自吐出口吐出，使該藥液供給至該空間。因此，一面使該空間維持為液密狀態，一面將該空間之水置換成藥液，而使覆蓋基板表面之液膜由水置換成藥液。藉此，可順利地使藥液遍佈於基板表面寬廣之範圍。
又，於上述處理液吐出步驟包含有自上述吐出口吐出藥液之藥液吐出步驟之情形時，上述積蓄液形成步驟亦可為包含藥液積蓄液形成步驟者，該藥液積蓄液形成步驟係對上述基板之表面與上述對向面之間，供給與於上述藥液吐出步驟中所吐出之藥液相同之藥液，而於上述空間形成該藥液之積蓄液。
本發明上述、或進一步之其他目的、特徵及效果，可藉由參照附圖進行如下所述實施形態之說明而明瞭化。
圖1係以圖解表示本發明第1實施形態之基板處理裝置1之構成的圖。此基板處理裝置1係用以對作為基板之一例之圓形半導體晶圓W(以下，簡稱為「晶圓W」)的表面(處理對象面)實施利用處理液(藥液及淋洗液(於該實施形態中，使用DIW(Deionized Water：去離子水)作為淋洗液之一例))進行處理之單一晶圓處理裝置。
基板處理裝置1係具備有：旋轉卡盤(基板旋轉單元)2，其於藉由隔板(未圖示)所劃分之處理室10內，使晶圓W保持為水平姿勢並進行旋轉；及噴嘴3，其用以對保持於旋轉卡盤2之晶圓W之上表面(表面)供給處理液。
旋轉卡盤2具備有：旋轉馬達4；旋轉軸5，其與此旋轉馬達4之驅動軸為一體化；圓板狀之旋轉底盤6，其大致水平地安裝於旋轉軸5之上端；及複數個挾持構件7，其等以大致等間隔地設置於旋轉底盤6之周緣部之複數個部位。旋轉卡盤2係以藉由複數個挾持構件7挾持晶圓W之狀態，利用旋轉馬達4之旋轉驅動力使旋轉底盤6旋轉，藉此可使該晶圓W以保持在大致水平姿勢之狀態下，與旋轉底盤6一併繞旋轉軸線C旋轉。
作為旋轉卡盤2，並不限定於挾持式卡盤，亦可採用例如真空吸附式卡盤(真空卡盤)，該真空吸附式卡盤係藉由吸附晶圓W之背面，將晶圓W保持為水平之姿勢，進一步藉由以該狀態繞鉛垂之旋轉軸線旋轉，而可使該所保持之晶圓W進行旋轉。
於噴嘴3連接有藥液供給管8及DIW供給管9。於藥液供給管8之中途部，插裝有用以開關藥液供給管8之藥液閥11。於DIW供給管9之中途部，插裝有用以開關DIW供給管9之DIW閥13。
藉此，利用一面關閉DIW閥13一面打開藥液閥11，可使來自藥液供給源之藥液通過藥液供給管8供給至噴嘴3，而可自噴嘴3之吐出口26(參照圖2)吐出藥液。又，利用一面關閉藥液閥11一面打開DIW閥13，可使來自DIW供給源之DIW通過DIW供給管9供給至噴嘴3，而可自噴嘴3之吐出口26吐出DIW。
再者，作為藥液，可使用與對晶圓W表面進行處理之內容對應者。例如，於進行用以自晶圓W表面去除微粒之清洗處理時，可使用SC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture：氨-過氧化氫混合物)等。又，於進行用以自晶圓W表面對氧化膜等進行蝕刻之清洗處理時，可使用氫氟酸或BHF(Buffered HF：緩衝氫氟酸)等，於進行用以剝離形成於晶圓W之表面之光阻膜之光阻劑剝離處理、或用以去除於光阻劑剝離後之晶圓W之表面成為聚合物而殘留之光阻劑殘渣的聚合物去除處理時，可使用SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：硫酸/過氧化氫混合物)或SC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture：氨-過氧化氫混合物)等光阻劑剝離液或聚合物去除液。於去除金屬污染物之清洗處理，可使用氫氟酸或SC2(hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：鹽酸/過氧化氫混合物)或SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：硫酸/過氧化氫混合物)等。
又，於在基板處理裝置1所執行之處理中，自噴嘴3所吐出之藥液及DIW係分別為小流量(分別為例如0.5 L/min左右)。
噴嘴3係安裝於手臂14之前端部。手臂14係水平地延伸於旋轉卡盤2之上方。於手臂14上結合有包含馬達等噴嘴移動機構12。藉由噴嘴移動機構12，可使手臂14以設定於旋轉卡盤2側方之鉛垂之旋動軸線為中心而於水平面內擺動。伴隨手臂14之擺動，噴嘴3水平地移動於旋轉卡盤2之上方。又，藉由噴嘴移動機構12可使手臂14升降。噴嘴3係伴隨手臂14之升降而升降。如上述，噴嘴移動機構12係構成用以使噴嘴3接近/離開晶圓W之接離驅動機構。
於對晶圓W進行處理中，藉由手臂14之擺動及升降使噴嘴3配置於後述接近位置。於不對晶圓W進行處理時，噴嘴3配置於晶圓W之旋轉範圍外之退避位置。
圖2係噴嘴3之剖視圖。下面參照圖1及圖2針對噴嘴3之構成進行說明。
噴嘴3係具備有：圓筒狀之管狀部20；圓板部21，其與管狀部20同心地固定於管狀部20下端；及罩蓋22，其包圍覆蓋管狀部20之側方。
管狀部20及圓板部21係使用氯乙烯、PCTFE(Poly Chloro Tri Furuoro Ethylene：聚三氟氯乙烯)、PVDF(PolyVinylidene DiFluoride：聚偏二氟乙烯)、PTFE(polytetrafluoroethylene：聚四氟乙烯)等樹脂材料所形成。
於圓板部21之下表面，形成有用以與保持於旋轉卡盤2之晶圓W之表面對向之圓形的對向面23。對向面23為水平平坦面，其半徑係設定為比保持於旋轉卡盤2之晶圓W之半徑(旋轉半徑)小(例如晶圓W之半徑之1/10~1/8左右)，即其外周端係位於較基板周端更靠近內側。對對向面23則實施有親液化處理。
於管狀部20及圓板部21內，形成有沿鉛垂方向延伸之流通道24。流通道24於管狀部20之基端側作為導入口25而開口，同時於對向面23之中心，作為吐出口26而呈大致圓形狀地開口。經由導入口25導入至流通道24之藥液或DIW，係於流通過流通道24之後，自吐出口26吐出。
又，罩蓋22之內壁與管狀部20之外壁之間，形成有用以對晶圓W之表面供給作為惰性氣體之一例之氮氣(N2
)的圓筒狀之氮氣流通道27。氮氣流通道27具有於管狀部20之外壁下端部呈環狀開口之氮氣吐出口28。於罩蓋22上形成有貫通其內外壁所形成之貫通孔29。貫通孔29於罩蓋22之內壁開口並形成有導入口30。於導入口30上，經由接頭31連接有氮氣供給管32。於氮氣供給管32之中途部，插裝有用以開關氮氣供給管32之氮氣閥33(參照圖1)。當氮氣閥33開啟，就會自氮氣吐出口28朝圓板部21之直徑方向外側橫向地吐出氮氣。
如圖1所示，基板處理裝置1係具備有包含微電腦之控制部18。控制部18根據預先所設定之程式，分別對旋轉馬達4及噴嘴移動機構12進行控制。又，控制部18分別對藥液閥11、DIW閥13及氮氣閥33之開關進行控制。
圖3係表示於基板處理裝置1所進行之處理例1之步驟圖。圖4A～圖4F係以圖解表示開始處理例1之藥液處理步驟時之情況的剖視圖。以下，參照圖1～圖4F針對處理例1進行說明。
處理對象之晶圓W係藉由搬送機器人(未圖示)搬入至處理室10內(步驟S1)，並以將其表面朝向上方之狀態保持於旋轉卡盤2。此時，為了不會成為晶圓W之搬入之阻礙，噴嘴3係配置於晶圓W之旋轉範圍外之退避位置。
於晶圓W保持於旋轉卡盤2之後，控制部18對噴嘴移動機構12進行控制而使手臂14擺動。藉由此手臂14之擺動，使噴嘴3自退避位置移動至晶圓W之旋轉軸線C上。又，控制部18對噴嘴移動機構12進行控制使噴嘴3下降至接近位置。如圖4A所示，於此接近位置上，噴嘴3之對向面23係與晶圓W之表面隔開微小間隔S(例如5～10 mm左右)而對向。又，於此狀態下，對向面23之中心係位於晶圓W之旋轉軸線C上。
又，控制部18係控制旋轉馬達4，使晶圓W開始旋轉。
於晶圓W剛開始旋轉後，控制部18就會於關閉藥液閥11之狀態下開啟DIW閥13，而自噴嘴3之吐出口26吐出DIW。藉此，如圖4B所示，使DIW供給至對向面23、與晶圓W之表面之與對向面23對向之區域(以下，稱為「對向區域」)A1之間的空間SP，使對向面23與對向區域A1之間之空間SP藉由DIW而成為液密狀態，同時自空間SP所溢出之DIW被推出至側方。被推出之DIW係受到因晶圓W之旋轉所產生之離心力，而於晶圓W之表面上向周緣部擴散。
於對向面23與對向區域A1之間之空間SP成為液密狀態後(例如，自DIW開始吐出開始經過0.5～1.0秒鐘後)，控制部18就會關閉DIW閥13而停止DIW之吐出。藉此，雖然對空間SP之DIW之供給停止，但另一方面，晶圓W之旋轉則繼續進行。藉此，存在於空間SP外之DIW，將受到因晶圓W之旋轉所產生之離心力而自晶圓W之周緣部飛散，如圖4C所示，係於空間SP內形成DIW之積蓄液DL。
DIW之積蓄液DL係分別與晶圓W之對向區域A1之整個區域及噴嘴3之對向面23之整個區域接觸。對向面23由於在非旋轉狀態下靜止，因此DIW之積蓄液DL受到噴嘴3之對向面23之牽引力而相對於噴嘴3處於靜止狀態。因此，積蓄液DL係相對於晶圓W進行相對旋轉。因此，對DIW之積蓄液DL之下表面，作用有因與晶圓W之對向區域A1之間之摩擦產生之旋轉方向之摩擦力，因此於DIW之積蓄液DL下表面之周緣各部分，朝向晶圓W之旋轉方向而作用有切線方向力(該各部分之沿該周緣之切線之方向的力)。
其後，於晶圓W之旋轉速度到達特定之液體處理速度(例如500 rpm左右)後若成為特定之供給開始時序時，控制部18係於關閉藥液閥11之狀態下開啟DIW閥13，而自噴嘴3之吐出口26吐出DIW。藉此，對對向面23與對向區域A1之間之空間SP供給DIW。因此，DIW之積蓄液DL被推出至空間SP之側方，而受到因晶圓W之旋轉所產生之離心力而向晶圓W之周緣部移動。此時之DIW之液膜之擴散係圖示於圖5。由於對DIW之積蓄液DL之下表面的外延之各部分作用有切線方向力，因此形成積蓄液DL之DIW係以使其周長成為最短狀態之形狀、即以大致圓形之狀態向周緣部擴散。而且，後續之DIW之液膜，被形成積蓄液DL之先行之DIW牽引，而以大致圓形之狀態於晶圓W表面上向周緣部擴散。因此，如圖4D所示，DIW之液膜係覆蓋晶圓W表面之大致整個區域。
當自來自吐出口26之DIW開始吐出並經過特定的時間(例如2秒鐘)，控制部18就會關閉DIW閥13停止來自吐出口26之DIW之吐出。又，控制部18將以與DIW閥13之關閉相同之時序開啟藥液閥11，而自吐出口26吐出藥液(S2：藥液處理)。藉此，使藥液繼DIW吐出後接著自吐出口26吐出，使該藥液供給至對向面23與晶圓W表面之對向區域A1之間之空間SP。此時之藥液之吐出流量為小流量(例如0.5 L/min左右)。如圖4E所示，供給至空間SP之藥液，係於因DIW而成為液密狀態之空間SP內，一面壓退DIW一面擴散。而且，一面使空間SP維持為液密狀態，一面將空間SP內之DIW置換為藥液。又，藥液之液膜係以使其周長成為最短狀態之形狀、即以大致圓形之狀態向周緣部擴散，後續之藥液之液膜被先行之藥液之液膜牽引，而以大致圓形之狀態於晶圓W表面上向晶圓W之周緣部擴散。而且，如圖4F所示，藥液之液膜係覆蓋晶圓W表面之大致整個區域。即，覆蓋晶圓W表面之液膜自DIW被置換成藥液。
於藥液處理過程中，氮氣閥33被開啟，而自氮氣吐出口28向側方放射狀地吐出氮氣。氮氣係供給至晶圓W上之藥液之液膜之周圍，藉此可於氮氣環境下對晶圓W實施藥液處理。因此，可抑制或防止晶圓W上之藥液之氧化，而對晶圓W實施良好之處理。再者，此氮氣之吐出並非絕對需要。
當自來自吐出口26之藥液開始吐出並經過特定時間，控制部18就會關閉藥液閥11停止來自吐出口26之藥液之吐出。又，控制部18將以與藥液閥11之關閉相同之時序開啟DIW閥13，而自吐出口26吐出DIW(S3：淋洗處理)。藉此，使DIW繼藥液接著自吐出口26吐出，使該DIW供給至對向面23與晶圓W表面之對向區域A1之間之空間SP。此時之DIW之吐出流量為小流量(例如0.5 L/min左右)。供給至空間SP之DIW，係於因藥液而成為液密狀態之空間SP內，一面壓退藥液一面擴散。而且，一面使空間SP維持為液密狀態，一面使空間SP內之藥液置換為DIW。又，DIW之液膜係以使其周長成為最短狀態之形狀、即以大致圓形之狀態向周緣部擴散，後續之DIW之液膜被先行之DIW之液膜牽引，而以大致圓形之狀態於晶圓W表面上向晶圓W之周緣部擴散。而且，DIW之液膜係覆蓋晶圓W表面之大致整個區域。即，覆蓋晶圓W表面之液膜自藥液置換成DIW。
當自DIW開始吐出開始並經過特定時間，控制部18就會關閉DIW閥13停止自吐出口26吐出DIW。又，控制部18對噴嘴移動機構12進行控制，使手臂14上升及擺動，而使噴嘴3返回至旋轉卡盤2側方之退避位置。而且，控制部18將旋轉卡盤2加速至高旋轉速度(例如2500 rpm左右)。藉此，實施旋轉乾燥(S4：旋轉乾燥)，該旋轉乾燥係藉由離心力將附著於利用DIW淋洗後之晶圓W之上表面之DIW甩掉而進行乾燥。當旋轉乾燥進行特定時間後，旋轉卡盤2之旋轉就會停止。其後，藉由搬送機器人(未圖示)將晶圓W搬出(步驟S5)。
藉由以上內容並根據此實施形態，藥液或DIW之液膜係以大致圓形之狀態於晶圓W之表面上向周緣部擴散。藉此，可由藥液或DIW之液膜覆蓋晶圓W表面。因此，可一面以較小之流量供給藥液或DIW，一面使藥液或DIW遍佈於晶圓W之上表面寬廣之範圍。
又，由於積蓄液DL係由DIW所形成，因此藉由此積蓄液DL，無法對對向區域A1實施處理。因此，可抑制或防止晶圓W之表面發生處理不均勻。
接著，針對在基板處理裝置1所進行之處理例2進行說明。圖6A～圖6C係以圖解表示開始進行處理例2之藥液處理步驟時之情況的剖視圖。以下，參照圖1～圖3及圖6A～圖6C，針對處理例2進行說明。省略對處理例2與處理例1共通之部分之說明。
處理例2與處理例1不同之處在於：於在晶圓W之對向區域A1與噴嘴3之對向面23之間形成DIW之積蓄液DL後，自吐出口26並非吐出DIW，自吐出口26係吐出藥液。
於自吐出口26吐出DIW使對向面23與對向區域A1之間之空間SP藉由DIW而成為液密狀態後，藉由停止自吐出口26吐出DIW，如圖6A所示，就會形成DIW之積蓄液DL。
其後，當於晶圓W之旋轉速度到達特定之液體處理速度(例如500 rpm左右)後成為特定之供給開始時序時，控制部18係於關閉DIW閥13之狀態下開啟藥液閥11，使藥液自噴嘴3之吐出口26吐出。因此，DIW之積蓄液DL被推出至空間SP之側方，而受到因晶圓W之旋轉所產生之離心力而向晶圓W之周緣部移動。由於對DIW之積蓄液DL之下表面之外延的各部分作用有切線方向力，因此形成積蓄液DL之DIW，係以使其周長成為最短狀態之形狀、即以大致圓形之狀態向周緣部擴散。而且，後續之藥液之液膜被形成有積蓄液DL之先行之DIW牽引，而以大致圓形之狀態於晶圓W之表面上向周緣部擴散(參照圖6B)。因此，如圖6C所示，藥液之液膜係覆蓋晶圓W之表面之大致整個區域。
接著，針對在基板處理裝置1所進行之處理例3進行說明。圖7A～圖7D係以圖解表示開始進行處理例3之藥液處理步驟時之情況的剖視圖。以下，參照圖1～圖3及圖7A～圖7D針對處理例3進行說明。又省略對處理例3與處理例1共通之部分之說明。
處理例3與處理例1主要之不同處在於：代替DIW之積蓄液DL將藥液之積蓄液CL形成於對向面23與對向區域A1之間之空間SP。
如圖7A所示，噴嘴3係配置於接近位置上，同時晶圓W開始旋轉。如圖7B所示，於晶圓W剛開始旋轉後，控制部18於關閉DIW閥13之狀態下開啟藥液閥11而將藥液自噴嘴3之吐出口26吐出。藉此，對對向面23與對向區域A1之間之空間SP供給藥液，空間SP係藉由藥液而成為液密狀態，同時自空間SP所溢出之藥液將被推出至側方。被推出之藥液受到因晶圓W之旋轉所產生之離心力而於晶圓W之表面上向周緣部擴散。
於空間SP成為液密狀態後(例如自藥液開始吐出經過0.5～1.0秒鐘後)，控制部18係關閉藥液閥11停止藥液之吐出。因此，停止將藥液供給至空間SP。另一方面，晶圓W將繼續旋轉。藉此，使存在於空間SP外之藥液受到因晶圓W之旋轉所產生之離心力而自晶圓W之周緣部飛散，如圖7C所示，於晶圓W之對向區域A1與噴嘴3之對向面23之間，形成有藥液之積蓄液CL。
藥液之積蓄液CL分別與晶圓W之對向區域A1之整個區域及噴嘴3之對向面23之整個區域接觸。藥液之積蓄液CL受到噴嘴3之對向面23之牽引力相對於噴嘴3係處於靜止狀態，因此與晶圓W進行相對旋轉。由於對此藥液之積蓄液CL之下表面作用有因與晶圓W之對向區域A1間之摩擦所產生之旋轉方向的摩擦力，因此於藥液之積蓄液CL下表面之周緣的各部分，朝向晶圓W之旋轉方向而作用有切線方向力。
其後，當於晶圓W之旋轉速度達到特定之液體處理速度(例如500 rpm左右)後成為特定之供給開始時序時，控制部18就會於關閉DIW閥13之狀態下開啟藥液閥11而自噴嘴3之吐出口26吐出藥液。因此，藥液之積蓄液CL被推出至空間SP之側方，而受到因晶圓W之旋轉所產生之離心力而向晶圓W之周緣部移動。由於對藥液之積蓄液CL之下表面之外延的各部分作用有切線方向力，因此形成積蓄液CL之藥液係以使其周長成為最短狀態之形狀、即以大致圓形之狀態向周緣部擴散。而且，後續之藥液之液膜被形成有積蓄液CL之先行之藥液牽引而以大致圓形之狀態於晶圓W之表面上向周緣部擴散。因此，如圖7D所示，藥液之液膜係覆蓋晶圓W之表面之大致整個區域。
再者，為了抑制利用藥液之積蓄液CL對晶圓W之對向區域A1之過度處理，較理想為自形成藥液之積蓄液CL後至藥液開始吐出為止之期間非常短。
圖8係本發明之另一實施形態(第2實施形態)之基板處理裝置之噴嘴100的剖視圖。
於此第2實施形態中，針對對應於圖2所示各部分之部分，附上與圖2相同之參照符號進行表示，並省略其說明。
比圖8所示之噴嘴100，與圖2所示之噴嘴3主要之不同處在於：在形成於圓板部21之下表面之圓形之對向面104的中央部形成有凸彎曲面(曲面)101。對對向面104實施親液化處理。
凸彎曲面101係隨著自對向面104之中心朝向直徑方向外側而成為位於下方之形狀。又，流通道24作為吐出口102係以大致圓形狀朝對向面104之中心開口。於對向面104之周緣部，形成有接著凸彎曲面101之環狀之水平平坦面103。因此，於將噴嘴100配置於上述接近位置時，凸彎曲面101係成為隨著自吐出口102朝向直徑方向外側而接近晶圓W表面之形狀。
經由導入口25導入流通道24之藥液或DIW，係於流過流通道24後，自吐出口102吐出。於對向面104與對向區域A1之間之空間藉由藥液或DIW成為液密狀態之情形時，一面自吐出口102所吐出之藥液或DIW一面沿凸彎曲面101供給至晶圓W之表面。因此，於對向面104與對向區域A1間之空間為液密狀態之情形時，可抑制或防止於吐出口102與晶圓W表面之旋轉中心附近之間產生漩渦，藉此可防止在液體中產生氣泡。
又，噴嘴100亦於不具備以下構成之處而與噴嘴3不同：不具備罩蓋22、接頭31、氮氣供給管32等用以吐出氮氣之構成。
以上，雖然已針對本發明之2個實施形態進行說明，但本發明亦可藉由其他形態實施。
例如，於與第1實施形態相關而說明之各處理例中，亦可將用以形成積蓄液DL、CL之DIW或藥液開始吐出之時序設為晶圓W開始旋轉前，而非晶圓W開始旋轉後。
又，亦可自第1實施形態之噴嘴3排除罩蓋22、接頭31、氮氣供給管32等用以吐出氮氣之構成。
又，於上述各處理例中，雖然作為形成積蓄液DL之水之一例，以使用DIW之情形為例進行說明，但亦可採用碳酸水、電解離子水、臭氧水、還原水(氫水)、磁化水等取代DIW。
又，於上述各實施形態中，雖然提出噴嘴3、100之對向面23、104相對於晶圓W之上表面隔開微小間隔而對向配置之構成，但亦可採用如下之構成：噴嘴之對向面相對於晶圓W之下表面隔開微小間隔而對向配置；或噴嘴之對向面相對於晶圓W之上下兩個面隔開微小間隔而對向配置。
又，如於圖1中以單點鏈線所示，亦可設置與噴嘴3不同之DIW噴嘴110，藉由此DIW噴嘴110對晶圓W表面之旋轉中心供給淋洗處理用之DIW。
又，雖然以使用DIW作為淋洗液之情形為例進行說明，但並不限定於DIW，亦可採用碳酸水、電解離子水、臭氧水、還原水(氫水)、磁化水等作為淋洗液。
又，本發明之效果，於基板(晶圓W)表面顯示為疏水性之情形時尤為明顯。例如，實施去除氧化膜(氧化矽膜)之處理或去除光阻劑之處理後之基板表面將顯示為疏水性。
上面雖然已詳細地針對本發明之實施形態進行說明，但此等實施形態只不過用以明確本發明之技術內容所使用之具體例，本發明不受限於此等具體例之解釋，本發明之範圍僅由隨附之申請專利範圍而限定。
本申請案係對應於2010年9月29日向日本專利局申請之日本專利特願2010-219048號，該申請案之所有揭示均在此引用並併入本文。
1．．．基板處理裝置
2．．．旋轉卡盤
3、100．．．噴嘴
4．．．旋轉馬達
5．．．旋轉軸
6．．．旋轉底盤
7．．．挾持構件
8．．．藥液供給管
9．．．DIW供給管
10．．．處理室
11．．．藥液閥
12．．．噴嘴移動機構
13．．．DIW閥
14．．．手臂
18．．．控制部
20．．．管狀部
21．．．圓板部
22．．．罩蓋
23、104．．．對向面
24．．．流通道
25、30．．．導入口
26、102．．．吐出口
27．．．氮氣流通道
28．．．氮氣吐出口
29．．．貫通孔
31．．．接頭
32．．．氮氣供給管
33．．．氮氣閥
101．．．凸彎曲面
103．．．水平平坦面
110．．．DIW噴嘴
A1．．．對向區域
C．．．旋轉軸線
CL．．．藥液之積蓄液
DL．．．DIW之積蓄液
L．．．條痕
S．．．間隔
SP．．．空間
W．．．晶圓
圖1係以圖解表示本發明第1實施形態之基板處理裝置之構成的圖。
圖2係圖1所示之噴嘴之剖視圖。
圖3係表示於圖1所示之基板處理裝置所進行之處理例1之步驟圖。
圖4A至4F係以圖解表示於開始處理例1之藥液處理步驟時之情況的剖視圖。
圖5係以圖解表示處理例1之DIW之液膜擴散的俯視圖。
圖6A至6C係以圖解表示於開始處理例2之藥液處理步驟時之情況的剖視圖。
圖7A至7D係以圖解表示於開始處理例3之藥液處理步驟時之情況的剖視圖。
圖8係本發明第2實施形態之基板處理裝置之噴嘴的剖視圖。
圖9係以圖解表示供給至基板之表面之處理液擴散的俯視圖。
3．．．噴嘴
8．．．藥液供給管
9．．．DIW供給管
11．．．藥液閥
13．．．DIW閥
22．．．罩蓋
23．．．對向面
24．．．流通道
26．．．吐出口
28．．．氮氣吐出口
A1．．．對向區域
C．．．旋轉軸線
DL．．．DIW之積蓄液
SP．．．空間
W．．．晶圓
Claims (7)
- 一種基板處理裝置，係對基板實施利用處理液進行之處理者，其包含有：基板旋轉單元，其用以使基板一面保持為水平姿勢一面進行旋轉；噴嘴，其具有對向面及吐出口，該對向面與藉由上述基板旋轉單元而旋轉之基板之表面的包含旋轉中心之區域隔開間隔而對向，且外周端係位於較基板周端更靠近內側，該吐出口形成於上述對向面，且與上述旋轉中心相對向；處理液供給單元，其用以將上述處理液供給至上述吐出口；液體供給單元，其用以對上述基板之表面與上述對向面之間供給液體；液體供給控制單元，其控制上述液體供給單元，使上述區域與上述對向面之間之空間成為液密狀態，並且其後停止液體之供給，而於該空間形成積蓄液；及處理液供給控制單元，其於形成上述積蓄液之後，控制上述處理液供給單元，使處理液自上述吐出口吐出。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述對向面係包含與藉由上述基板旋轉單元所保持之基板之表面平行之平坦面。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述對 向面係包含隨著離開上述吐出口而接近上述基板表面之曲面。
- 一種基板處理方法，其包含有：對向面配置步驟，係將形成有吐出口之噴嘴之對向面，與水平姿勢之基板之表面隔開間隔而以外周端位於較基板周端更靠近內側之方式對向配置；旋轉步驟，係使基板繞鉛垂軸線旋轉；積蓄液形成步驟，係對基板之表面與上述對向面之間供給液體，使基板表面之與上述對向面對向之區域與上述對向面之間的空間成為液密狀態，並且其後停止液體之供給，而於該空間形成積蓄液；及處理液吐出步驟，係與上述旋轉步驟並行地執行，且於上述積蓄液形成步驟後，自上述吐出口吐出處理液。
- 如申請專利範圍第4項之基板處理方法，其中，上述積蓄液形成步驟係包含對上述基板之表面與上述對向面之間供給水，而於上述空間形成水之積蓄液之積水形成步驟，且上述處理液吐出步驟係包含自上述吐出口吐出藥液之藥液吐出步驟。
- 如申請專利範圍第5項之基板處理方法，其中，包含有與上述旋轉步驟並行地執行，且於上述積水形成步驟之後且上述藥液吐出步驟之前，自上述吐出口吐出水之水吐出步驟， 上述藥液吐出步驟中之藥液之吐出，係緊接著上述水吐出步驟中之水之吐出而執行。
- 如申請專利範圍第4項之基板處理方法，其中，上述處理液吐出步驟係包含自上述吐出口吐出藥液之藥液吐出步驟，上述積蓄液形成步驟係包含藥液積蓄液形成步驟，該藥液積蓄液形成步驟係對上述基板之表面與上述對向面之間，供給與於上述藥液吐出步驟中所吐出之藥液相同之藥液，而於上述空間形成該藥液之積蓄液。
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