TWI487052B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Hiroki Tsujikawa
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Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種將抗蝕劑剝離液供給至基板之表面的基板處理裝置及基板處理方法，上述抗蝕劑剝離液係對硫酸與過氧化氫水溶液進行混合而生成者。於成為處理對象的基板中，例如包含：半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、電漿顯示器用基板、場發射顯示器(Field Emission Display，FED)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板、及太陽電池用基板等。
於半導體裝置等之製造程序中，為了選擇性地進行蝕刻或選擇性地進行離子注入，於基板之表面形成抗蝕劑之圖案。然後進行用以將抗蝕劑自基板上予以剝離之抗蝕劑剝離處理。例如使用硫酸與過氧化氫水溶液之混合液(硫酸過氧化氫水溶液混合液。SPM：sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture)，作為利用液體處理進行抗蝕劑剝離時所使用之抗蝕劑剝離液。SPM包含具有強氧化力之過硫酸(Caro's acid)，且液溫會因硫酸與過氧化氫水溶液混合時所產生之反應熱而上升，因此，發揮高抗蝕劑除去能力。
使用SPM進行抗蝕劑剝離處理之基板處理裝置之一例已揭示於日本專利特開2010-225789號公報。該基板處理裝置包括：硫酸供給路徑，其朝噴嘴輸送已升溫之硫酸；過氧化 氫水溶液供給路徑，其分別連接於硫酸供給路徑上之互不相同之位置所設置之複數個混合點；以及控制手段，其分別於上述複數個混合點處，個別地對自上述過氧化氫水溶液供給路徑流入至硫酸供給路徑之過氧化氫水溶液之流量進行控制。由於自複數個混合點至噴嘴為止之路徑長度不同，因此，自硫酸與過氧化氫水溶液混合至到達噴嘴為止之時間不同。藉此，例如，藉由根據混合前之硫酸之溫度而適當地選擇混合點，可利用由混合時之反應熱所引起之升溫，使抗蝕劑剝離液升溫，從而使適當溫度之抗蝕劑剝離液自噴嘴吐出。又，藉由對自過氧化氫水溶液供給路徑流入至硫酸供給路徑之過氧化氫水溶液之流量進行控制，可調節過氧化氫水溶液與硫酸之混合比。
若硫酸與過氧化氫水溶液混合，則會產生反應熱，因此，上述硫酸與過氧化氫水溶液之混合液(SPM)之溫度隨著自混合算起之時間經過，暫時上升而迎來峰值，然後下降。又，SPM中之氧化劑(過硫酸等)之濃度隨著自混合算起之時間經過而減少。混合後之SPM之溫度變化及氧化劑濃度之變化依存於混合前之硫酸之溫度。因此，根據混合前之硫酸之溫度而選擇最佳之混合點，藉此，可使自噴嘴吐出之SPM之抗蝕劑剝離性能最大化。
另一方面，用以使SPM之抗蝕劑剝離性能達到最大之硫酸及過氧化氫水溶液之混合比亦依存於混合前之硫酸之溫 度。因此，根據混合前之硫酸之溫度而將混合比予以最佳化，藉此，可使最大性能之抗蝕劑剝離液自噴嘴吐出。於該情形時，若僅改變過氧化氫水溶液之流量而調節混合比，則自噴嘴吐出之抗蝕劑剝離液之流量會過多或過少。因此，不僅需要調節過氧化氫水溶液流量，而且亦需要一併調節硫酸之流量。
然而，能夠自動控制之流量控制器僅對應於常溫之流體。因此，雖利用流量控制器調整過氧化氫水溶液流量，但必須藉由手動之針閥調整硫酸流量。因此，即便為日本專利特開2010-225789號公報中之構成，於變更使用之硫酸之溫度之情形時，需要對介裝於硫酸供給路徑之針閥進行手動調整。更詳細而言，需要反覆地對針閥進行手動調整及反覆地進行如下的評價(試驗性之基板處理)，從而找出針閥之適當之開度位置，上述評價係實際地吐出SPM液而進行之評價。如上所述之調整要求由熟練之作業者進行長時間之作業。
本發明之一個實施形態提供能夠容易地與硫酸之溫度之變更相對應之基板處理裝置及基板處理方法。
本發明之一個實施形態提供一種基板處理裝置，其係將對硫酸與過氧化氫水溶液進行混合而生成之抗蝕劑剝離液供給至基板之表面的基板處理裝置，該基板處理裝置包括：噴嘴，其朝基板吐出上述抗蝕劑剝離液；過氧化氫水溶液供給 路徑，其使過氧化氫水溶液朝上述噴嘴流通；複數個硫酸供給路徑，其於上述過氧化氫水溶液供給路徑上，分別連接於直至上述噴嘴為止之流路長度不同之複數個混合位置；以及硫酸供給路徑選擇單元，其將來自硫酸供給源之硫酸導入至選自上述複數個硫酸供給路徑之硫酸供給路徑。
根據上述構成，複數個硫酸供給路徑分別連接於過氧化氫水溶液供給路徑上之複數個混合位置。因此，於任一個混合位置，硫酸與過氧化氫水溶液混合，從而生成包含上述硫酸與過氧化氫水溶液之混合液之抗蝕劑剝離液。該抗蝕劑剝離液於自混合點到達噴嘴之流路內，因混合所引起之發熱反應而升溫，升溫後之抗蝕劑剝離液自噴嘴朝基板吐出。硫酸供給路徑選擇單元自複數個硫酸供給路徑選擇一個或複數個(較佳為一個)硫酸供給路徑，將來自硫酸供給源之硫酸導入至所選擇之硫酸供給路徑。藉由選擇硫酸供給路徑而同時選擇混合位置。藉此，於硫酸及過氧化氫水溶液混合之後，當經過與自上述選擇之混合位置至噴嘴為止之流路長度相對應的時間後，自噴嘴吐出抗蝕劑剝離液。於該時間之期間，抗蝕劑剝離液因硫酸及過氧化氫水溶液混合所引起之發熱而升溫。如此，可藉由選擇硫酸供給路徑而選擇自硫酸及過氧化氫水溶液之混合點至噴嘴為止之流路長度。又，只要預先個別地決定複數個硫酸供給路徑中之硫酸之流量，則即便不使用流量控制器，僅對硫酸供給路徑進行切換，便可對硫 酸流量進行切換。藉此，容易調整硫酸流量。因此，若根據硫酸之溫度而需要將混合位置予以變更或將硫酸流量予以變更，則可立即應對此種要求。
上述複數個硫酸供給路徑亦可構成為使硫酸以個別地設定之流量，朝對應之混合位置流通。根據上述構成，由於個別地對複數個硫酸供給路徑中之流量進行設定，因此，可藉由將硫酸供給路徑予以變更而容易地將硫酸流量予以變更。
上述複數個硫酸供給路徑之流量及對應之混合位置亦可設定為與不同溫度之硫酸相對應。根據上述構成，只要根據硫酸之溫度而選擇硫酸供給路徑，則可同時且適當地設定混合位置及硫酸流量。藉此，更容易應對硫酸之溫度之變更。
又，本發明之一個實施形態之基板處理裝置較佳為進而包括控制單元，該控制單元根據來自上述硫酸供給源之硫酸之溫度而控制上述硫酸供給路徑選擇單元。根據上述構成，由於藉由控制單元而控制硫酸供給路徑選擇單元，因此，可使與硫酸之溫度相對應之混合位置及硫酸流量之變更實現自動化。
又，本發明之一個實施形態之基板處理裝置較佳為進而包括複數個流量調整閥，上述複數個流量調整閥分別介裝於上述複數個硫酸供給路徑。根據上述構成，可藉由分別介裝於複數個硫酸供給路徑之複數個流量調整閥(例如針閥等之手動流量調整閥)，個別地對複數個硫酸供給路徑中之流量進 行設定。例如，只要預先以獲得與複數個不同之硫酸溫度相對應之流量之方式，適當地對複數個流量調整閥之開度進行個別調整即可。藉此，當使用之硫酸之溫度變更時，只要對硫酸供給路徑之選擇進行切換，便可以與上述溫度相對應之流量而供給硫酸。
又，本發明之一個實施形態之基板處理裝置較佳為進而包括流量控制器，該流量控制器對在上述過氧化氫水溶液供給路徑中流通之過氧化氫水溶液之流量進行控制。根據上述構成，由於過氧化氫水溶液之流量由流量控制器控制，因此，可以適當之混合比而對硫酸及過氧化氫水溶液進行混合，且可使抗蝕劑剝離液以必需之吐出流量自噴嘴吐出。
又，本發明之一個實施形態之基板處理裝置較佳為進而包括攪拌單元，該攪拌單元於上述過氧化氫水溶液供給路徑中，配置於最下游之混合位置與最上游之混合位置之間，且對硫酸與過氧化氫水溶液之混合液進行攪拌。根據上述構成，可藉由在過氧化氫水溶液供給路徑中配置於較最上游之混合位置更靠下游處之攪拌單元，促進抗蝕劑剝離液之混合，因此，可促進伴隨硫酸與過氧化氫水溶液之混合之發熱，從而可使抗蝕劑剝離液之剝離性能提高。由於攪拌單元配置於較最下游之混合位置更靠上流處，因此，亦能夠使超過攪拌單元之耐熱溫度之抗蝕劑剝離液於自最下游之混合位置至噴嘴為止之流路中流通。因此，可不受攪拌單元之耐 熱溫度之限制，進行使用高溫之抗蝕劑剝離液之基板處理(抗蝕劑剝離處理)。
上述攪拌單元亦可於最上游之混合位置、與相對於上述最上游之混合位置而在下游側鄰接之另一混合位置之間，配置於上述過氧化氫水溶液供給路徑。根據上述構成，由於在最上游之混合位置、與鄰接於上述最上游之混合位置之混合位置之間配置有攪拌單元，因此，可使超過攪拌單元之耐熱溫度之高溫之抗蝕劑剝離液於較上述鄰接之混合位置更靠下游側處流通。當硫酸之溫度低時，需要使自硫酸及過氧化氫水溶液混合至吐出為止之反應時間變長，以確保由反應熱引起之升溫之時間。因此，較佳為於使用溫度比較低之硫酸之情形時，選擇連接於最上游之混合位置之硫酸供給路徑。藉此，即便將攪拌單元配置於最上游之混合位置與鄰接於該最上游之混合位置之混合位置之間，攪拌單元之耐熱溫度亦不會成為問題。又，藉由將攪拌單元配置於如上所述之位置，即便於使用低溫之硫酸之情形時，亦可充分地利用由混合引起之反應熱而生成剝離性能高之抗蝕劑剝離液，使該抗蝕劑剝離液自噴嘴吐出。
上述硫酸供給源亦可包括用以使供給至上述複數個硫酸供給路徑之硫酸升溫之升溫單元。根據上述構成，由於可使硫酸升溫，因此，可使抗蝕劑剝離液之性能進一步提高。又，可藉由使升溫單元之驅動狀態發生變化而將硫酸之溫度予 以變更。
上述硫酸供給路徑選擇單元亦可包括分別介裝於上述複數個硫酸供給路徑之開閉閥。根據上述構成，由於開閉閥分別介裝於複數個硫酸供給路徑，因此，可藉由上述開閉閥之開閉而選擇硫酸供給路徑。由於能夠適應高溫流體之耐熱規格之開閉閥為市售品，因此，只要將此種規格之耐熱規格之開閉閥配置於硫酸供給路徑即可。開閉閥較佳為如空氣驅動式之閥(空氣閥)般，具有能夠由控制單元進行自動控制之構成。
本發明之一個實施形態提供將對硫酸與過氧化氫水溶液進行混合而生成之抗蝕劑剝離液自噴嘴供給至基板之表面的基板處理方法。該基板處理方法包括：讀入程序，其將硫酸溫度設定值讀入至控制單元；選擇程序，其自分別介裝於複數個硫酸供給路徑之複數個開閉閥中，將與上述讀入程序中所讀入之上述硫酸溫度設定值相對應之一個開閉閥打開，藉此，選擇上述複數個硫酸供給路徑中之一個硫酸供給路徑；流通程序，其使過氧化氫水溶液於過氧化氫水溶液供給路徑中流通，上述過氧化氫水溶液供給路徑於直至上述噴嘴為止之流路長度不同之複數個混合位置，分別結合有上述複數個硫酸供給路徑；生成程序，其使經由上述選擇之硫酸供給路徑之硫酸於與上述選擇之硫酸供給路徑相對應之混合位置，與在上述過氧化氫水溶液供給路徑中流通之過氧化 氫水溶液合流而混合，藉此，生成抗蝕劑剝離液；以及供給程序，將上述生成程序中所生成之上述抗蝕劑剝離液自上述噴嘴供給至基板之表面。
本發明中之上述或其他目的、特徵及效果藉由實施形態之說明而變得明確，該實施形態之說明係參照隨附圖式而下述之實施形態之說明。
圖1係表示本發明之一個實施形態之基板處理裝置之構成的模式性剖面圖。為了抗蝕劑除去(抗蝕劑剝離)處理而使用上述基板處理裝置，上述抗蝕劑除去(抗蝕劑剝離)處理用以將半導體晶圓等之基板W之表面所形成之抗蝕劑膜予以除去(剝離)。上述基板處理裝置係逐塊地對基板W進行處理之單片式基板處理裝置。於上述基板處理裝置中，使用硫酸與過氧化氫水溶液之混合液即硫酸過氧化氫水溶液混合液(SPM：sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture)作為抗蝕劑剝離液。
上述基板處理裝置包括：作為基板保持機構之旋轉夾頭1，其將基板W保持為大致水平姿勢，且使該基板W圍繞鉛垂軸線旋轉；以及噴嘴2，其朝保持於旋轉夾頭1之基板W之表面(上表面)吐出SPM。基板處理裝置除了包括上述構件之外，亦可包括：將純水(脫離子水)供給至保持於旋轉夾頭1之基板W之表面的噴嘴、將碳酸水供給至基板W之表 面之噴嘴、將碳酸水等之液滴噴霧至基板W之表面之雙流體噴嘴、以及將氮氣等之惰性氣體供給至基板W之表面之惰性氣體噴嘴等。
旋轉夾頭1包括：旋轉軸3，其沿著鉛垂方向配置；圓盤狀之旋轉基座4，其固定於旋轉軸3之上端；以及複數個夾頭銷5，其立設於旋轉基座4之周緣部。來自作為基板旋轉機構之夾頭旋轉機構6之旋轉力傳遞至旋轉軸3。夾頭銷5係構成為能夠切換(可開閉)至夾持狀態與開放狀態，上述夾持狀態係抵接於基板W之周端面而夾持該基板W之狀態，上述開放狀態係離開基板W之周端面而將基板W之夾持予以解除之狀態。根據如上所述之構成，若於利用夾頭銷5而夾持基板W之狀態下，將夾頭旋轉機構6予以驅動，則基板W會圍繞通過其中心之鉛垂軸線J旋轉。夾頭旋轉機構6及旋轉軸3收容於圓筒狀之外殼7內。再者，於圖1中，例示有機械地保持著基板W之機械夾頭，但亦可使用對基板W之下表面進行抽吸而保持該基板W之真空夾頭等之其他形態的基板保持機構。
於外殼7之周圍，固定地設置有處理液承接部8，該處理液承接部8用以集中地將用於基板W之處理之處理液(藥液或淋洗液)予以排出或回收。處理液承接部8例如包括複數個環狀槽，該複數個環狀槽係由形成為同軸狀之複數個圓筒狀分隔板劃分而成。於處理液承接部8之上方，以能夠上下 運動之方式而設置有防濺擋板9，該防濺擋板9用以阻擋自基板W飛散之處理液，且將該處理液引導至處理液承接部8之環狀槽。防濺擋板9利用擋板升降機構10而上下運動，藉此，阻擋因離心力而自基板W飛出而來之處理液，使該處理液流下至處理液承接部8之任一個環狀槽。處理液承接部8及防濺擋板9形成處理杯13，該處理杯13對收容有旋轉夾頭1之處理空間進行劃分。
噴嘴2具有藉由噴嘴移動機構11而沿基板W之表面(上表面)移動之掃描噴嘴之形態。噴嘴移動機構11亦可包括：沿水平方向延伸之搖動臂、結合於搖動臂之基端部且沿鉛垂方向延伸之旋轉軸、以及使旋轉軸圍繞鉛垂軸線旋轉之旋轉驅動機構。於該情形時，噴嘴2固定於搖動臂之前端部。若將旋轉驅動機構予以驅動而使旋轉軸旋轉，則搖動臂會於水平面內搖動，據此，噴嘴2於基板W之上方水平移動。噴嘴移動機構11例如係以描繪出如下之軌跡之方式而構成，上述軌跡係自噴嘴2吐出之處理液(抗蝕劑剝離液)之著液點通過基板W之旋轉中心與基板W之周端緣而成的軌跡。藉此，可使基板W上之處理液(抗蝕劑剝離液)之著液點於基板W之旋轉中心與周端緣之間進行掃描。
過氧化氫水溶液供給路徑30結合於噴嘴2，該過氧化氫水溶液供給路徑30朝噴嘴2供給來自過氧化氫水溶液供給源20之過氧化氫水溶液。過氧化氫水溶液供給源20供給常 溫(室溫)之過氧化氫水溶液。自過氧化氫水溶液供給源20側起，過氧化氫水溶液閥21及流量控制器22依序介裝於過氧化氫水溶液供給路徑30。過氧化氫水溶液閥21係使過氧化氫水溶液供給路徑30之流路開閉之開閉閥，且例如係如空氣驅動式閥等之能夠藉由自動控制而開閉之閥。流量控制器22係以如下方式構成，即，可根據來自外部之設定信號而設定流量，且使設定之流量之流體通過。亦即，流量控制器22係能夠藉由自動控制而調整流量之流量調整器。
於過氧化氫水溶液供給路徑30上，設定有直至噴嘴2之前端(吐出口)為止之流路長度不同之複數個混合位置MP1、MP2、MP3、MP4。第1混合位置MP1配置於過氧化氫水溶液供給路徑30中之過氧化氫水溶液之流動方向的最上游。第2混合位置MP2相對於第1混合位置MP1隔開間隔地在下游側鄰接。第3混合位置MP3相對於第2混合位置MP2隔開間隔地在下游側鄰接。第4混合位置MP4相對於第3混合位置MP3隔開間隔地在下游側鄰接，於該實施形態中，處於最下游之混合位置。藉此，關於自混合位置MP1、MP2、MP3、MP4至噴嘴為止之流路長度X1、X2、X3、X4，X1>X2>X3>X4成立。
於第1混合位置MP1、與相對於該第1混合位置MP1而在下游側鄰接之第2混合位置MP2之間，作為攪拌單元之附攪拌翼之流通管23介裝於過氧化氫水溶液供給路徑30。 附攪拌翼之流通管23為如下之構成，即，於管構件內，使圍繞沿液體流通方向之管中心軸之旋轉角度交替地錯開90度地配置有複數個攪拌翼，上述複數個攪拌翼分別包含以液體流通方向為軸地大致扭轉180度的長方形板狀體。例如可使用Advance電氣工業股份有限公司製造之商品名「MX系列：管路混合器」作為如上所述之附攪拌翼之流通管23。上述管路混合器採用Noritake股份有限公司製造之零件。
複數個硫酸供給路徑31、32、33、34分別於複數個混合位置MP1、MP2、MP3、MP4，連接於過氧化氫水溶液供給路徑30。來自硫酸供給源25之硫酸自供給源管路27供給至複數個硫酸供給路徑31、32、33、34。更具體而言，複數個硫酸供給路徑31、32、33、34係自供給源管路27分支出之分支路徑。於供給源管路27中，在較朝向硫酸供給路徑31、32、33、34之分支點更靠上游側，介裝有硫酸閥28。硫酸閥28係使供給源管路27之流路開閉之開閉閥，且例如係如空氣驅動式閥等之能夠藉由自動控制而開閉之閥。於該實施形態中，硫酸供給源25包括介裝於供給源管路27之升溫單元26。升溫單元26係以如下方式構成，即，使來自供給源(例如積存有硫酸之儲槽)之硫酸升溫至高於室溫之溫度，使該硫酸朝下游側流動。因此，升溫至高於室溫之溫度之硫酸供給至複數個硫酸供給路徑31、32、33、34。
自上游側起，開閉閥41、42、43、44及流量調整閥51、 52、53、54之各對依序介裝於複數個硫酸供給路徑31、32、33、34。開閉閥41、42、43、44係分別使硫酸供給路徑31、32、33、34開閉之閥，且例如係如空氣驅動式閥等之能夠藉由自動控制而開閉之閥。流量調整閥51、52、53、54係如針閥等之可藉由手動而對開度進行調整之閥。流量控制器通常構成為對室溫之流體之流量進行控制，因此，無法配置於升溫之硫酸所流通之硫酸供給路徑31、32、33、34。
分別介裝於複數個硫酸供給路徑31、32、33、34之開閉閥41、42、43、44係自複數個硫酸供給路徑31、32、33、34選擇任一個硫酸供給路徑31、32、33、34，從而構成使來自供給源管路27之硫酸流通之硫酸供給路徑選擇單元35。亦即，只要使介裝於任一個硫酸供給路徑之開閉閥打開，則來自供給源管路27之硫酸會流入至該硫酸供給路徑。典型而言，係自複數個硫酸供給路徑31、32、33、34選擇一個硫酸供給路徑31、32、33、34，但亦可使2個以上之硫酸供給路徑之開閉閥同時打開，藉此，選擇2個以上之硫酸供給路徑。
使任一個硫酸供給路徑31、32、33、34之開閉閥打開，藉此，於對應之混合位置MP1、MP2、MP3、MP4，硫酸流入至過氧化氫水溶液供給路徑30。藉此，於上述混合位置，硫酸與過氧化氫水溶液混合，從而生成包含上述硫酸與過氧化氫水溶液之混合液之抗蝕劑剝離液(硫酸過氧化氫水溶液 混合液：SPM)。上述SPM經由較上述混合位置更靠下游之過氧化氫水溶液供給路徑30而到達噴嘴2，自該噴嘴2朝基板W吐出。於SPM自混合位置到達噴嘴2為止，橫跨流路長度X1、X2、X3或X4地經由過氧化氫水溶液供給路徑30之期間，進行SPM中之硫酸及過氧化氫水溶液之混合反應，SPM因伴隨上述反應之反應熱而逐步升溫。藉此，溫度高於硫酸供給源25所供給之硫酸之溫度的SPM自噴嘴2吐出。
若選擇與配置於最上游之第1混合位置MP1相對應之第1硫酸供給路徑31(亦即，若第1開閉閥41打開)，則硫酸及過氧化氫水溶液於混合後，經由附攪拌翼之流通管23。藉此，進一步促進混合，易於產生由混合引起之反應熱。
複數個混合位置MP1、MP2、MP3、MP4係設定為與不同溫度之硫酸相對應。具體而言，設想4種硫酸溫度，第1混合位置MP1對應於其中最低之硫酸溫度(第1硫酸溫度。例如80℃)，第2混合位置MP2對應於第二低之硫酸溫度(第2硫酸溫度。例如100℃)，第3混合位置MP3對應於第三低之硫酸溫度(第3硫酸溫度。例如130℃)，第4混合位置MP4對應於第四低(於該實施形態中為最高)之硫酸溫度(第4硫酸溫度。例如180℃)。亦即，硫酸溫度越低，則自混合位置至噴嘴2之前端為止之流路長度越長。自各混合位置至噴嘴2之前端之流路長度係根據在相關混合位置與過氧化 氫水溶液合流之硫酸之溫度，以達到最佳值之方式進行設計。
另一方面，預先對手動之流量調整閥51、52、53、54之開度進行調整，使得與對應之硫酸供給路徑31、32、33、34中所設想之硫酸溫度相對應。更具體而言，對流量調整閥51、52、53、54之開度進行手動調整，使得硫酸及過氧化氫水溶液以與上述硫酸溫度相對應之混合比混合，且使得SPM以必需之吐出流量自噴嘴2吐出。
圖2係用以對上述基板處理裝置之電氣構成進行說明之方塊圖。基板處理裝置包括用以對裝置之各部分進行控制之控制單元15。控制單元15具有作為電腦之基本構成，且經程式，以控制夾頭旋轉機構6、擋板升降機構10、噴嘴移動機構11、過氧化氫水溶液閥21、流量控制器22、升溫單元26、硫酸閥28、以及第1開閉閥~第4開閉閥41、42、43、44等。
圖3係用以對與控制單元15之SPM(抗蝕劑剝離液)供給相關之控制動作進行說明的流程圖。控制單元15將應與過氧化氫水溶液混合之硫酸之溫度之設定值予以讀入(步驟S1)。硫酸溫度之設定值係基板處理裝置之使用者所預先輸入之值。亦可於記述有基板處理條件之配方(recipe)內，指定硫酸溫度設定值。控制單元15根據硫酸溫度設定值而控制升溫單元26(步驟S2)。藉此，自硫酸供給源25供給已升 溫至硫酸溫度設定值為止之硫酸。進而，控制單元15根據硫酸溫度設定值而將第1開閉閥~第4開閉閥41、42、43、44中之任一個(較佳為任意一個)打開(步驟S3)。進而，控制單元15根據硫酸溫度設定值而控制流量控制器22(步驟S4)。然後，控制單元15於應將SPM吐出至基板W之時間點(步驟S5)，將硫酸閥28及過氧化氫水溶液閥21打開(步驟S6)，然後，於應停止朝基板W吐出SPM之時間點(步驟S7)，將硫酸閥28及過氧化氫水溶液閥21關閉(步驟S8)。其後之控制返回至步驟S1。
除了如上所述之控制之外，控制單元15亦控制夾頭旋轉機構6而控制旋轉夾頭1之旋轉速度，控制擋板升降機構10而控制防濺擋板9之位置，且控制噴嘴移動機構11而控制噴嘴2之位置。藉此，可一面自噴嘴2將SPM供給至旋轉狀態之基板W之表面(上表面)，一面使基板W上之SPM之著液點移動。如此，可藉由SPM之著液點對基板W之表面(上表面)之整個區域進行掃描，從而可對基板W之表面之整個區域實施均一之抗蝕劑剝離處理。
圖4A表示以1：0.3之混合比，對80℃之硫酸與室溫(RT：Room Temperature)之過氧化氫水溶液進行混合而調製出SPM時之SPM溫度(Temperature)的時間變化及SPM中之氧化劑(Oxidant)之濃度之時間變化(測定結果)。又，圖4B表示以1：0.3之混合比，對180℃之硫酸與室溫(RT：Room Temperature)之過氧化氫水溶液進行混合而調製出SPM時之SPM溫度(Temperature)的時間變化及SPM中之氧化劑(Oxidant)之濃度之時間變化(測定結果)。橫軸均為自混合算起之經過時間(elapsed time after mixing SPM)。溫度越高，另外，氧化劑濃度越高，則SPM之抗蝕劑剝離性能越高。因此，於硫酸溫度為80℃之情形時(圖4A)，若於自混合算起之經過時間為20秒左右之時點，SPM到達基板之表面，則最佳。又，於硫酸溫度為180℃之情形時(圖4B)，若於自混合算起之經過時間為5秒左右之時點，SPM到達基板之表面，則最佳。
因此，例如，自第1混合位置MP1至噴嘴2之前端為止之流路長度X1可以如下方式決定，即，使SPM自第1混合位置MP1到達噴嘴2之前端為止所需之時間為20秒左右。藉此，可使第1硫酸供給路徑31對應於80℃之硫酸溫度。又，例如，自第4混合位置MP4至噴嘴2之前端為止之流路長度X4可以如下方式決定，即，使SPM自第4混合位置MP4到達噴嘴2之前端為止所需之時間為5秒左右。藉此，可使第4硫酸供給路徑34對應於180℃之硫酸溫度。只要以對應於其他硫酸溫度之方式，同樣地決定第2混合位置MP2及第3混合位置MP3即可。
圖5表示相對於硫酸溫度(H2 SO4 temperature)及混合比(SPM ratio)之抗蝕劑剝離性能(測定結果)。當將硫酸之體積 設為1時，以混合於該硫酸之過氧化氫水溶液之體積之比例表示混合比。於直徑為300 mm之圓形晶圓之表面的整個區域形成一定膜厚之抗蝕劑膜，利用使SPM以一定流量且以一定時間朝晶圓中心吐出時之抗蝕劑剝離面積比率(抗蝕劑膜已剝離之區域之面積/晶圓表面之面積。單位%)，對抗蝕劑剝離性能(removal area around 300 mm)進行評價。於分別以橫軸為硫酸溫度，且以縱軸為混合比之二維平面中，若將獲得相等之抗蝕劑剝離性能之點予以連結，則可獲得等剝離性能線。根據圖5之測定結果，已知：抗蝕劑剝離性能不僅依存於硫酸溫度，而且亦依存於混合比。而且，已知：以與硫酸溫度相對應之適當之混合比，對硫酸及過氧化氫水溶液進行混合，藉此，可使抗蝕劑剝離性能最大化。
只要以相對於複數個溫度之硫酸而獲得相等流量之方式，對介裝於硫酸供給路徑31、32、33、34之流量調整閥51、52、53、54之開度進行設定，另一方面，使於過氧化氫水溶液供給路徑30中流動之過氧化氫水溶液之流量發生變化，則可使混合比發生變化。然而，於該情形時，自噴嘴2吐出之SPM之流量會根據混合比而發生變化。當使於過氧化氫水溶液供給路徑30中流動之過氧化氫水溶液流量一定，使硫酸供給路徑31、32、33、34之硫酸流量不同時，亦存在同樣之問題。因此，為了不依存於混合比地使一定流量之SPM自噴嘴2吐出，需要使硫酸及過氧化氫水溶液之 兩者之流量發生變化。即便當SPM之吐出流量不一定時(例如，當根據硫酸之溫度而將吐出流量予以變更時)，為了不依存於混合比地獲得所期望之吐出流量，亦需要使硫酸及過氧化氫水溶液之兩者之流量發生變化。
因此，於該實施形態中，個別地介裝於硫酸供給路徑31、32、33、34之流量調整閥51、52、53、54，可個別地對經由硫酸供給路徑31、32、33、34之硫酸之流量進行設定。又，流量控制器22介裝於過氧化氫水溶液供給路徑30，從而亦可控制過氧化氫水溶液之流量。而且，根據混合前之硫酸之溫度而選擇硫酸供給路徑，且利用流量控制器22控制過氧化氫水溶液流量，藉此，與硫酸之溫度相對應之混合比、及來自噴嘴2之所期望之吐出流量均會實現。
如上所述，根據該實施形態，複數個硫酸供給路徑31、32、33、34分別連接於過氧化氫水溶液供給路徑30上之複數個混合位置MP1、MP2、MP3、MP4。因此，於任一個混合位置，硫酸與過氧化氫水溶液混合，從而生成包含上述硫酸與過氧化氫水溶液之混合液之抗蝕劑剝離液(SPM)。該SPM於自混合位置到達噴嘴2之前端之流路內，因混合所引起之發熱反應而升溫，升溫後之SPM自噴嘴2朝基板W吐出。
控制單元15控制硫酸供給路徑選擇單元35(開閉閥41、42、43、44)，藉此，自複數個硫酸供給路徑31、32、33、 34中選擇一個或複數個(較佳為一個)硫酸供給路徑，將來自硫酸供給源25之硫酸導入至所選擇之硫酸供給路徑。藉由選擇硫酸供給路徑而同時選擇混合位置。藉此，於硫酸及過氧化氫水溶液混合之後，當經過與自所選擇之混合位置至噴嘴2為止之流路長度相對應的時間後，SPM自噴嘴2朝基板W吐出。於該時間之期間，SPM因硫酸及過氧化氫水溶液混合所引起之發熱而升溫。
另一方面，流量調整閥51、52、53、54分別介裝於複數個硫酸供給路徑31、32、33、34，可個別地調整硫酸之流量。因此，即便不使用流量控制器，亦可藉由對硫酸供給路徑進行切換而對硫酸流量進行切換。可以獲得與導入至對應之硫酸供給路徑之硫酸之溫度相對應的流量之方式，預先調節流量調整閥51、52、53、54之開度。因此，於將硫酸之溫度予以變更之情形時，僅對硫酸供給路徑進行切換，便可立即切換為與變更後之硫酸溫度相對應之硫酸之流量及混合位置。亦即，只要根據硫酸之溫度而選擇硫酸供給路徑，則可同時且適當地設定混合位置及硫酸流量。藉此，容易應對硫酸之溫度之變更。而且，藉由能夠自動控制之開閉閥41、42、43、44選擇硫酸供給路徑。因此，可使與硫酸之溫度相對應之混合位置及硫酸流量之變更實現自動化。
另一方面，可藉由流量控制器22對以常溫供給之過氧化氫水溶液之流量進行自動控制。藉此，可以與硫酸溫度相對 應之混合比，對硫酸及過氧化氫水溶液進行混合，且可以所期望之吐出流量，將SPM自噴嘴2吐出至基板W。
又，於該實施形態中，於最上游之第1混合位置MP1與鄰接於該第1混合位置MP1之第2混合位置MP2之間，介裝有附攪拌翼之流通管23。藉此，於導入有溫度比較低之硫酸之第1混合位置MP1所生成的SPM藉由附攪拌翼之流通管23而經攪拌，從而充分地混合。藉此，可促進伴隨硫酸與過氧化氫水溶液之混合之發熱，從而可使SPM之剝離性能提高。而且，可於較附攪拌翼之流通管23更靠下游側處，使溫度超過附攪拌翼之流通管23之耐熱溫度之SPM流通，因此，可將溫度超過附攪拌翼之流通管23之耐熱溫度之SPM自噴嘴2供給至基板W。藉此，可將抗蝕劑剝離性能高之SPM供給至基板W。
以上，已對本發明之一個實施形態進行說明，但本發明亦可以其他形態實施。例如，於上述實施形態中，在第1混合位置MP1及第2混合位置MP2之間介裝有附攪拌翼之流通管23，但亦可將該附攪拌翼之流通管23予以省略。又，亦可將附攪拌翼之流通管介裝於第1混合位置MP1與第2混合位置MP2之間、第2混合位置MP2與第3混合位置MP3之間、第3混合位置MP3與第4混合位置MP4之間、以及第4混合位置MP4與噴嘴2之間中的任一個或複數個位置。
又，於上述實施形態中，藉由流量調整閥51、52、53、 54而設定複數個硫酸供給路徑31、32、33、34中之硫酸流量，但例如亦可個別地設定硫酸供給路徑31、32、33、34之流路剖面積(例如，個別地選擇具有不同流路剖面積之配管)，藉此，形成流量與不同硫酸溫度相對應之複數個硫酸供給路徑31、32、33、34。
已詳細地對本發明之實施形態進行說明，但上述實施形態僅為用以使本發明之技術內容變得明確之具體例，不應限定於上述具體例地解釋本發明，本發明之範圍僅由隨附之申請專利範圍限定。
本申請案對應於2011年7月12日向日本專利廳提出之特願2011-154020號，該申請案之全部揭示內容藉由引用而併入於本申請案。
1‧‧‧旋轉夾頭
2‧‧‧噴嘴
3‧‧‧旋轉軸
4‧‧‧旋轉基座
5‧‧‧夾頭銷
6‧‧‧夾頭旋轉機構
7‧‧‧外殼
8‧‧‧處理液承接部
9‧‧‧防濺擋板
10‧‧‧擋板升降機構
11‧‧‧噴嘴移動機構
13‧‧‧處理杯
15‧‧‧控制單元
20‧‧‧過氧化氫水溶液供給源
21‧‧‧過氧化氫水溶液閥
22‧‧‧流量控制器
23‧‧‧附攪拌翼之流通管
25‧‧‧硫酸供給源
26‧‧‧升溫單元
27‧‧‧供給源管路
28‧‧‧硫酸閥
30‧‧‧過氧化氫水溶液供給路徑
31‧‧‧硫酸供給路徑
32‧‧‧硫酸供給路徑
33‧‧‧硫酸供給路徑
34‧‧‧硫酸供給路徑
35‧‧‧硫酸供給路徑選擇單元
41‧‧‧開閉閥
42‧‧‧開閉閥
43‧‧‧開閉閥
44‧‧‧開閉閥
51‧‧‧流量調整閥
52‧‧‧流量調整閥
53‧‧‧流量調整閥
54‧‧‧流量調整閥
W‧‧‧基板
MP1~MP4‧‧‧混合位置
X1~X4‧‧‧流路長度
J‧‧‧鉛垂軸線
S1~S8‧‧‧步驟
圖1係表示本發明之一個實施形態之基板處理裝置之構成的模式性剖面圖。
圖2係用以對上述基板處理裝置之電氣構成進行說明之方塊圖。
圖3係用以對上述基板處理裝置之控制單元之控制動作進行說明之流程圖。
圖4A係表示對80℃之硫酸與室溫之過氧化氫水溶液進行混合而調製出SPM時之SPM溫度的時間變化及SPM中之氧化劑濃度之時間變化之曲線圖。
圖4B係表示對180℃之硫酸與室溫之過氧化氫水溶液進行混合而調製出SPM時之SPM溫度的時間變化及SPM中之氧化劑濃度之時間變化之曲線圖。
圖5係表示相對於硫酸溫度及混合比之抗蝕劑剝離性能之曲線圖。
1‧‧‧旋轉夾頭
2‧‧‧噴嘴
3‧‧‧旋轉軸
4‧‧‧旋轉基座
5‧‧‧夾頭銷
6‧‧‧夾頭旋轉機構
7‧‧‧外殼
8‧‧‧處理液承接部
9‧‧‧防濺擋板
10‧‧‧擋板升降機構
11‧‧‧噴嘴移動機構
13‧‧‧處理杯
20‧‧‧過氧化氫水溶液供給源
21‧‧‧過氧化氫水溶液閥
22‧‧‧流量控制器
23‧‧‧附攪拌翼之流通管
25‧‧‧硫酸供給源
26‧‧‧升溫單元
27‧‧‧供給源管路
28‧‧‧硫酸閥
30‧‧‧過氧化氫水溶液供給路徑
31‧‧‧硫酸供給路徑
32‧‧‧硫酸供給路徑
33‧‧‧硫酸供給路徑
34‧‧‧硫酸供給路徑
35‧‧‧硫酸供給路徑選擇單元
41‧‧‧開閉閥
42‧‧‧開閉閥
43‧‧‧開閉閥
44‧‧‧開閉閥
51‧‧‧流量調整閥
52‧‧‧流量調整閥
53‧‧‧流量調整閥
54‧‧‧流量調整閥
W‧‧‧基板
MP1~MP4‧‧‧混合位置
X1~X4‧‧‧流路長度
J‧‧‧鉛垂軸線

Claims (16)

  1. 一種基板處理裝置，其係將對硫酸與過氧化氫水溶液進行混合而生成之抗蝕劑剝離液供給至基板之表面者，該基板處理裝置包括：噴嘴，其朝基板吐出上述抗蝕劑剝離液；過氧化氫水溶液供給路徑，其使過氧化氫水溶液朝上述噴嘴流通；複數個硫酸供給路徑，其於上述過氧化氫水溶液供給路徑上，分別連接於直至上述噴嘴為止之流路長度不同之複數個混合位置；以及硫酸供給路徑選擇單元，其將來自硫酸供給源之硫酸導入至選自上述複數個硫酸供給路徑之硫酸供給路徑；上述複數個硫酸供給路徑係構成為使硫酸以個別地設定之流量，朝對應之混合位置流通；上述複數個硫酸供給路徑之流量及對應之混合位置係設定為與不同溫度之硫酸相對應。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，進而包括控制單元，該控制單元根據來自上述硫酸供給源之硫酸之溫度而控制上述硫酸供給路徑選擇單元。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，進而包括流量控制器，該流量控制器對在上述過氧化氫水溶液供給路徑中流通之過氧化氫水溶液之流量進行控制。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，進而包括攪拌單元，該攪拌單元於上述過氧化氫水溶液供給路徑中，配置於最下游之混合位置與最上游之混合位置之間，且對硫酸與過氧化氫水溶液之混合液進行攪拌。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，上述攪拌單元於最上游之混合位置、與相對於上述最上游之混合位置而在下游側鄰接之另一混合位置之間，配置於上述過氧化氫水溶液供給路徑。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，上述硫酸供給源包括升溫單元，該升溫單元用以使供給至上述複數個硫酸供給路徑之硫酸升溫。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，上述硫酸供給路徑選擇單元包括分別介裝於上述複數個硫酸供給路徑之開閉閥。
  8. 一種基板處理方法，其係將對硫酸與過氧化氫水溶液進行混合而生成之抗蝕劑剝離液自噴嘴供給至基板之表面者，該基板處理方法包括：讀入程序，其將硫酸溫度設定值讀入至控制單元；選擇程序，其自分別介裝於複數個硫酸供給路徑之複數個開閉閥中，將與上述讀入程序中所讀入之上述硫酸溫度設定值相對應之一個開閉閥打開，藉此，選擇上述複數個硫酸供給路徑中之一個硫酸供給路徑； 流通程序，其使過氧化氫水溶液於過氧化氫水溶液供給路徑中流通，上述過氧化氫水溶液供給路徑於直至上述噴嘴為止之流路長度不同之複數個混合位置，分別結合有上述複數個硫酸供給路徑；生成程序，其使經由上述選擇之硫酸供給路徑之硫酸於與上述選擇之硫酸供給路徑相對應之混合位置，與在上述過氧化氫水溶液供給路徑中流通之過氧化氫水溶液合流而混合，藉此，生成抗蝕劑剝離液；以及供給程序，將上述生成程序中所生成之上述抗蝕劑剝離液自上述噴嘴供給至基板之表面。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板處理方法，其中，上述複數個硫酸供給路徑係構成為使硫酸以個別地設定之流量，朝對應之混合位置流通。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理方法，其中，上述複數個硫酸供給路徑之流量及對應之混合位置係設定為與不同溫度之硫酸相對應。
  11. 如申請專利範圍第8項之基板處理方法，其中，上述硫酸溫度設定值於記述有基板處理條件之配方內指定。
  12. 如申請專利範圍第8至11項中任一項之基板處理方法，其中，進而包括藉由分別介裝於上述複數個硫酸供給路徑之複 數個流量調整閥而進行流量調節之程序。
  13. 如申請專利範圍第8至11項中任一項之基板處理方法，其中，進而包括流量控制程序，該流量控制程序對在上述過氧化氫水溶液供給路徑中流通之過氧化氫水溶液之流量進行控制。
  14. 如申請專利範圍第8至11項中任一項之基板處理方法，其中，進而包括攪拌程序，該攪拌程序係於上述過氧化氫水溶液供給路徑中之最下游之混合位置與最上游之混合位置之間，對硫酸與過氧化氫水溶液之混合液進行攪拌。
  15. 如申請專利範圍第14項之基板處理方法，其中，於最上游之混合位置、與相對於上述最上游之混合位置而在下游側鄰接之另一混合位置之間，進行上述攪拌程序。
  16. 如申請專利範圍第8至11項中任一項之基板處理方法，其中，進而包括升溫程序，該升溫程序用以使供給至上述複數個硫酸供給路徑之硫酸升溫。
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