TWI818524B - 基板處理方法以及基板處理裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明的基板處理方法係具備:將基板保持為水平姿勢之工序;供給處理液至基板的上表面,使基板以鉛直軸為軸而旋轉,並於基板的上表面形成處理液的液膜之工序;檢測液膜的膜厚之工序;以及當膜厚的檢測結果為預定目標值時,將電漿產生源配置為與基板的上表面對向,並從電漿產生源對液膜進行電漿照射之工序。根據本發明,能抑制處理液的消耗量,並能良好地處理基板。
Description
本發明係關於使用處理液來處理基板之技術,例如藉由處理液來去除基板表面的阻劑(resist)膜之基板處理方法以及基板處理裝置。
以半導體基板、玻璃基板等各種基板的表面處理為目的,藉由處理液對基板廣泛地進行處理。例如,於剝離去除形成於半導體基板的表面的阻劑膜之程序中,係使用濃硫酸與過氧化氫水的混合液(SPM (Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture;硫酸過氧化氫水))。例如,記載於日本特開2021-005648號公報(專利文獻1)之技術中,將基板保持為水平姿勢並以預定速度旋轉,並從配置於基板的上方的噴嘴噴吐硫酸過氧化氫水。
本案發明人發現,使藉由電漿產生源而產生的活性物種作用於用來剝離去除阻劑膜之程序中的處理液,藉此使得阻劑膜的剝離效率提升。研究結果確認到,即使在使用硫酸來取代濃硫酸與過氧化氫水的混合液而作為處理液時,仍能剝離去除阻劑膜。據推測,此乃由於由電漿產生源所產生之活性物種係作用於硫酸,藉此使得具有去除阻劑膜作用之卡洛酸(Caro's acid)產生的緣故。
[發明所欲解決之課題]
本案發明人獲得了以下發現:當在使由電漿產生源產生的活性物種作用於包括硫酸的各種處理液時,形成於阻劑膜上的液膜厚度係對阻劑膜的剝離效率有很大的影響。形成於基板上的阻劑膜係根據阻劑的種類、基板的處理工序、形成於基板的電路圖案的形狀等而使得有各式各樣的表面的形狀以及性質。因此,要恆常地將形成於阻劑膜上的處理液的膜厚保持為固定是困難的。即使將照射至基板上的處理液之電漿產生源的照射狀況保持為固定,若處理液的膜厚與所期望的膜厚不同,則阻劑膜的剝離結果就會變動。
由於這些情況,希望確立一種控制的技術,以使得從電漿產生源對基板上的處理液的液膜進行電漿照射之處理得到所需的結果。
[用以解決課題之手段]
本發明係有鑒於上述課題而完成,目的在於提供一種技術,能在使用處理液來處理基板之技術中使處理液的處理穩定化,並將處理最佳化。
為了達成上述目的,本發明的基板處理方法的一態樣係具備:將基板保持為水平姿勢之工序;供給處理液至前述基板的上表面,使前述基板以鉛直軸為軸而旋轉,並於前述基板的上表面形成前述處理液的液膜之工序;檢測前述液膜的膜厚之工序;當前述膜厚的檢測結果為預定目標值時,將電漿產生源配置為與前述基板的上表面對向,並從前述電漿產生源對前述液膜進行電漿照射之工序。
此外,為了達成上述目的,本發明的基板處理裝置的一態樣係具備:基板保持部,係將基板保持為水平姿勢,並使前述基板以鉛直軸為軸而旋轉;處理液供給部,係將處理液供給至由前述基板保持部所保持的前述基板的上表面;控制部,係使前述處理液供給部供給預定量的前述處理液,並藉由前述基板保持部而使前述基板旋轉,從而使前述處理液的液膜形成於前述基板的上表面;膜厚測量部,係測量前述液膜的膜厚;反應器(reactor),係使電漿產生;以及移動機構,係使前述反應器於對向位置與待機位置之間移動,前述對向位置係前述反應器與前述基板的上表面接近並對向之位置,前述待機位置係前述反應器從前述基板的上表面離開之位置;前述控制部係具有膜厚演算部,前述膜厚演算部係根據來自前述膜厚測量部的訊號計算前述膜厚,且當前述膜厚的計算結果為預定的目標值時,前述控制部係使前述反應器位於前述對向位置並使前述反應器對前述基板的上表面的前述液膜進行電漿照射。
於如此構成的發明中,藉由電漿照射而使處理液活化,藉此能促進基板處理的化學反應。惟,根據本案發明人的發現,液膜的厚度(膜厚)對處理品質有很大的影響,因此必須根據處理內容而適當地控制膜厚。具體地說,必須充分地供給有助於基板的處理之處理液中的化學物種,就此點來看,構成液膜之液體的量較佳為多一些。另一方面又必須讓液膜薄到能使藉由電漿點亮所產生的活性物種抵達至基板表面的程度。
於此,於本發明中,藉由使水平姿勢的基板旋轉而供給處理液,而於基板的上表面形成液膜之後,設置檢測所形成的液膜的膜厚之工序。而且,若為適當膜厚,就進行電漿照射。藉此作法能良好地進行使用處理液的基板的處理。此外,只要能以薄的液膜來覆蓋基板即可,不需持續地供給處理液,結果使得處理液的消耗量也減少。
[發明功效]
如上所述,根據本發明,形成用來覆蓋基板之處理液的液膜,並確認該膜厚為適當再進行電漿照射。因此,能將處理液活化,良好地進行處理。
若一邊參照附錄的圖式一邊閱讀下面的詳細說明,應能更完全地闡明本發明的上述目的以及其他的目的與新穎的特徵。惟,圖式僅為用來解說,並非用來限定本發明的範圍。
圖1係顯示本發明的基板處理裝置的一實施形態的概略構成之圖。此基板處理裝置1係用來對於半導體基板、玻璃基板等各種基板執行使用處理液的濕式處理之裝置。例如,基於去除形成於半導體基板的表面之光阻劑膜之目的,能適用該基板處理裝置1。基板處理裝置1係具備:上部單元20,係配置於處理腔室10內,並成為基板處理的主體;下部單元30;液供給單元40;膜厚測量單元50;以及控制單元90,係控制裝置整體的動作。
下部單元30係具備用於保持基板S之自轉夾具(spin chuck)機構。具體地說,下部單元30係設置有平板狀的自轉座(spin base)31,該自轉座31係具有與基板S的平面尺寸大致相同的平面尺寸。自轉座31的上表面中接近外周部的位置係配置有複數個夾具銷32。夾具銷32係藉由與基板S抵接而將基板S保持為水平姿勢。
自轉座31的下表面係與沿鉛直方向延伸的旋轉支撐軸33結合。旋轉支撐軸33係被旋轉驅動機構34以鉛直軸為軸而可旋轉地支撐。旋轉驅動機構34係固定於處理腔室10的底面,並根據來自設置於控制單元90的旋轉控制部98的控制指令而作動,並以預定的旋轉速度使自轉座31旋轉。藉此使得水平姿勢的基板S以鉛直軸為軸而旋轉。一點鏈線係表示基板S的旋轉,當基板S為圓形時,較佳為使基板S的中心與旋轉中心一致。
此外,以包圍自轉座31的側邊的方式配置防濺具(splash guard)35。防濺具35係根據來自設置於控制單元90的升降控制部99的控制指令而升降。於防濺具35的上端上升至比基板S還上方的狀態下,防濺具35會將基板S的周圍予以包圍。藉此,防濺具35於後述的基板處理中接住並回收從基板S的上表面飛散至周圍的處理液等液體。另一方面,於防濺具35的上端下降至比基板S還下方且基板S露出的狀態下,例如能夠接受來自外部的基板搬送用手部的進出(access)。
於下部單元30的上方係配置有上部單元20。上部單元20係具有平板狀的板構件21,板構件21具有比基板S的平面尺寸還稍大的平面尺寸。亦即,板構件21的面積係比基板S的面積還大,於將板構件21與基板S重疊時的俯視下,板構件21係覆蓋基板S的整體。板構件21的上部係與軸件22結合,軸件22係被固定於處理腔室10的頂面之升降機構23所支撐而可沿鉛直方向升降。
升降機構23係根據來自設置於控制單元90的升降控制部91的控制指令而作動,藉此使得板構件21升降移動。藉此,板構件21係於待機位置與對向位置之間移動,待機位置為板構件21從自轉座31往上方大幅隔開之如圖1所示的位置,對向位置為板構件21與如後所述般被自轉座31所保持的基板S的上表面接近並對向之位置。
板構件21的下表面亦即與基板S對向之側的表面係安裝有於大氣壓下作為電漿產生源而作用之電漿反應器24。電漿反應器24係具有基板S的平面尺寸以上的平面尺寸之平板形狀,並與基板S的整個上表面對向。亦即,電漿反應器24係具有比基板S還大的面積,且從上方或從下方觀察的俯視下成為將整個基板S覆蓋隱藏的狀態。例如若基板S為圓形,則能使用比基板S還大尺徑的圓板狀的電漿反應器24。電漿反應器24係從設置於控制單元90的電漿電源92接受給電,並將附近的氣體電漿化。
於板構件21的下表面中比電漿反應器24還外側的周緣部係設置有氣體噴嘴25。氣體噴嘴25係連接至控制單元90的供氣部93,並噴吐從供氣部93所供給的氣體。如點線箭頭所示,氣體的噴吐方向為沿著電漿反應器24的下表面之方向,更具體地說為大致水平方向且朝向基板S的旋轉軸之方向。藉此,能進行於電漿反應器24的正下方的電漿產生空間中的氛圍(atmosphere)控制。
氣體噴嘴25至少有一個即可,惟較佳為相對於基板S的旋轉軸等角度地設置複數個。此外,如後述般,可能會有因處理對象物而不需要氣體供給的情況,若僅設想為那樣的情況即能夠省去氣體噴嘴。
下部單元30的側邊係設置有至少一個液供給單元40。液供給單元40係具有:轉動機構41,係具有以鉛直軸為軸而轉動的可動軸42;臂43,係安裝於可動軸42;以及液體噴嘴44,係安裝於臂43的前端。液體噴嘴44係選擇性地噴吐處理液以及沖洗液,該處理液係從設置於控制單元90的處理液供給部94供給,該沖洗液係從沖洗液供給部95供給。另外,於此係以一組液供給單元40來處理兩種類的液體,惟亦可依各個液體的種類來設置液供給單元。此外,亦可為於一個臂設置複數個噴嘴,並依各個液體的種類而分開使用該複數個噴嘴之構成。
轉動機構41係根據來自控制單元90的轉動控制部96的控制指令而轉動。藉此,液體噴嘴44係於處理位置與待機位置之間移動,處理位置為液體噴嘴44位於基板S的上方以將液體供給至基板S的上表面之位置,待機位置為液體噴嘴44退避至基板S的側邊之位置。此外,也可使液體噴嘴44一邊噴吐液體,一邊使液體噴嘴44沿著基板S的上表面掃描移動。
下部單元30的側邊進一步設置有膜厚測量單元50。如後述般,膜厚測量單元50係以光學方式來對形成於基板S之液膜的膜厚進行測量。具體地說,膜厚測量單元50係具有:轉動機構51,係具有以鉛直軸為軸轉動的可動軸52;臂53,係安裝於可動軸52;以及感測器54,係安裝於臂53的前端。感測器54係將光照射至測量對象物並接收此反射光,並將與所接收的光相應的訊號輸出至控制單元90的膜厚演算部97。
膜厚演算部97係根據來自感測器54的輸出訊號而檢測膜厚。作為檢測方式,能適用例如使用光干涉式、反射率分光式等各種光學測量原理之方式。另外,若為能以非接觸方式於短時間測量液膜的膜厚之方法,也可為基於上述光學式之外的測量原理之方法。
轉動機構51係根據來自控制單元90的轉動控制部96的控制指令而轉動。據此,感測器54係於位於基板S上方之測量位置與退避至基板S的側邊之待機位置之間移動。此外,也可使感測器54沿著基板S的上表面掃描移動。
除此之外,於基板處理裝置1的控制單元90係具備程序控制部900,該程序控制部900係依照預先決定的處理處方(processing recipe)而控制裝置各部並使裝置各部執行預定的基板處理。程序控制部900係具有CPU(Central Processing Unit;中央處理器)以及儲存部,並藉著由CPU來執行預先儲存於儲存部的控制程序,來實現以下所說明的基板處理。
接著,說明如上述般構成的基板處理裝置1的動作。基板處理裝置1係能夠利用於各種用途。於此說明阻劑去除處理的一例,該阻劑去除處理係將形成於半導體基板的表面的阻劑膜予以剝離去除。當阻劑膜為有機物時,例如有藉由濃硫酸的強氧化力來將阻劑膜氧化分解之方法。因此,於此係使用常溫的硫酸水溶液以作為處理液。
以往,作為利用硫酸的氧化力之阻劑去除處理,廣泛使用硫酸與過氧化氫水的混合液(SPM)作為處理液之方法。然而,於硫酸與過氧化氫的化學反應中,水所產生的硫酸濃度係隨時間降低,因此必須持續地供給處理液。此情況係導致硫酸的使用量增加,結果增加了環境的負荷。此外,高濃度的過氧化氫水在使用處理上必須注意。
於此實施形態中,藉由電漿照射將作為處理液之硫酸活化。藉此作法,使得在不使用過氧化氫水的情況下就可獲得與使用了SPM之處理同等的阻劑去除功效。根據本案發明人的發現,於此情況下不需持續地供給處理液,只要用將基板的表面用阻劑去除所需量的處理液的液膜來覆蓋就足夠。因此,作為處理液的硫酸的所需量只要少量即可。有鑑於此,於本實施形態中,於基板S的上表面係形成處理液的液膜,並藉由對該液膜進行電漿照射,以執行阻劑去除。
圖2係顯示此實施形態中的基板處理之流程圖。此外,圖3A至圖3C以及圖4A至圖4D係示意性顯示該處理中各部的動作之圖。一開始將裝置整體初始化(步驟S101)。於基板處理裝置1的初期狀態中,如圖1以及圖3A所示,上部單元20的板構件21、液供給單元40的液體噴嘴44以及膜厚測量單元50的感測器54皆位於待機位置。此外,並未進行從氣體噴嘴25噴吐氣體以及從液體噴嘴44噴吐液體。此外,防濺具35係位於下部位置,自轉座31的上部係處於露出的狀態。
由此狀態來接收作為處理對象之基板S,並執行適當的預處理(步驟S102)。具體地說,將藉由外部的搬送機器人所搬送來的基板S經由未圖示的閘門搬入至處理腔室10內。將基板S中形成有應去除的阻劑膜之被處理面朝向上,並以水平姿勢載放於自轉夾具31。預處理的內容雖為任意,但能夠適用例如使用了藥液之蝕刻處理以及清洗處理、後續的沖洗處理等。另外,也可為將於外部進行了預處理後的基板S搬入該基板處理裝置1之態樣。亦即,亦可省略於基板處理裝置1中執行預處理。
接著執行本發明的基板處理方法。亦即,首先使用處理液形成液膜(步驟S103)。如圖3B所示,防濺具35係往上方移動並圍繞基板S的周圍。然後,液供給單元40的液體噴嘴44係定位至基板S的旋轉中心上方,亦即定位至一點鏈線所示的基板S的旋轉軸上。於此狀態下,從液體噴嘴44噴吐處理液Lq。所噴吐的液量的總量係預先決定的。具體地說,形成於基板S的液膜的膜厚的目標值係預先決定的。並且,將該目標值與基板S的表面積的乘積加上一定加幅後的量設定為供給液量。當結束噴吐處理液時,液體噴嘴44係返回至待機位置。
進一步地,自轉座31係以預定速度旋轉一定時間之後停止旋轉。藉此,基板S旋轉且因離心力的作用使得處理液擴散至基板S的整個上表面。最後從基板S的周緣部將處理液的一部分甩出。被甩出的處理液被防濺具35接住,並被未圖示的回收部所回收。於基板S結束旋轉之後,防濺具35係下降。
最後殘留於基板S上的處理液係形成覆液(paddle)狀的液膜LP。液膜的厚度係由基板S的旋轉速度、旋轉加速度以及旋轉的持續時間所決定。另外,液膜的厚度的最佳值係根據基板S的表面狀態而改變,具體來說根據阻劑膜的種類以及厚度、覆蓋基板表面的覆蓋率等而改變,此外也根據處理液的種類及濃度等而改變。因此,膜厚的目標值係以根據處理的目的而適當變更設定較佳。伴隨於此,也可適當變更處理液的供給量、基板S的旋轉速度、旋轉加速度以及旋轉的持續時間等各種參數。
惟,由於處理的偏差,不一定僅藉由這些參數設定就會確實地形成適當膜厚的液膜。於後將詳細說明,於本實施形態的阻劑去除處理中,液膜LP的膜厚係對處理品質有很大的影響。較佳的膜厚為約莫數百微米(micrometer)級。因此,測量所形成的液膜LP的膜厚(步驟S104)。
具體地,如圖3C所示,膜厚測量單元50的感測器54係於基板S上移動並向基板S上的液膜LP照射光,並接收反射光。膜厚演算部97係根據來自感測器54的輸出訊號而計算膜厚。較佳地,如圖3C虛線箭頭所示,感測器54係沿著基板S的上表面掃描移動,並於複數個位置測量膜厚。於測量膜厚之後,感測器54係返回待機位置。
接著,判斷膜厚演算部97所計算出的膜厚是否處於包含最佳值之適當範圍內(步驟S105)。例如,能設定相對於最佳值為(±20%)左右。如上述般,關於膜厚的目標值,可設定為單一的值,亦可規定為一定的範圍。膜厚的目標值係儲存於程序控制部900的儲存部。程序控制部900的CPU係從儲存部取得膜厚的目標值並適用於判斷膜厚。作為膜厚的目標值,可根據基板的種類、處理液的種類或是處理液的處理內容而儲存不同的值。當於儲存部儲存有複數種的目標值時,可將目標值與基板的種類、處理液的種類或是處理液的處理內容賦予關聯。
若膜厚並不在適當範圍內(於步驟S105中為否),則返回步驟S103再次執行液膜形成。此時,可將與膜厚有關的參數與先前液膜形成時差別化,亦即將處理液的供給量、基板的旋轉速度、基板的旋轉持續時間、基板的旋轉加速度中的至少其中之一與先前液膜形成時差別化。藉由以此方式變更液膜形成條件,能達到對再形成的液膜中的膜厚進行優化。
當膜厚在適當範圍內時(於步驟S105中為是),執行步驟S106。具體地說,如圖4A中以實線箭頭所示般,開始從氣體噴嘴25噴吐氣體,並從電漿電源92對電漿反應器24施加電漿點亮用的高電壓。此外,如虛線箭頭所示,板構件21係從待機位置下降至對向位置,電漿反應器24係定位至與基板S的上表面接近並對向的位置。兩者最後接近至數釐米(millimeter)的距離。結果如圖4B所示,藉由施加電壓使得產生於電漿反應器24的下表面附近的電漿P被照射至基板S上的液膜LP(步驟S107)。
藉由將氣體從氣體噴嘴25供給至電漿反應器24與基板S之間,能控制兩者之間的間隙空間中的氛圍。作為用於促進電漿產生的氛圍控制,較佳為供給含有氦氣或氬氣等稀有氣體之氣體。此外,已知當為使用含硫酸之處理液進行阻劑去除處理時,於含氧氣氛圍下所作的電漿照射對提升處理品質係有效。因此,能從氣體噴嘴25噴吐例如氧氣與稀有氣體的混合氣體。
此外,根據阻劑膜的種類以及厚度,也有僅利用大氣中的氧氣就能夠良好地進行處理之情況。於如此情況時,也可不進行從氣體噴嘴25噴吐氣體。此外,若為僅進行不需要噴吐氣體之處理之裝置,則也能夠省去氣體噴嘴本身。
當電漿照射持續了預定時間時,電漿反應器24係與板構件21一起上升(步驟S108),接著進行沖洗處理(步驟S109)。亦即,如圖4C所示,防濺具35係上升,並從沖洗液供給部95經由液供給單元40的液體噴嘴44而向基板S供給適合的沖洗液Lr,例如供給去離子水(De-ionized water;DIW)。藉此,停止使用處理液進行基板處理。基板S係以預定的旋轉速度旋轉,且將沖洗液Lr從基板S的周緣部甩出。
於處理處方中,當有指定重複步驟S103至步驟S109時(於步驟S110中為是),則返回步驟S103,重複上述處理。根據阻劑膜的種類以及厚度,有可能會有僅執行一次上述處理無法完全去除的情況。於那樣的情況下,藉由重複執行形成液膜以及電漿照射,能夠更確實地去除阻劑膜。
若不需要重複處理(於步驟S110中為否),則進行適合的後處理(步驟S111),最後進行使基板S乾燥之乾燥處理(步驟S112)。後處理的內容是任意的,並且也能夠省略。例如,為了防止形成於基板S的微細圖案的倒塌,能執行將附著至基板S的液體替換為表面張力較低的液體之處理作為後處理。此外,如圖4D所示,乾燥處理係藉由使基板S以高速旋轉並甩出殘留附著於基板S的液體成分來進行。
能從處理腔室10搬出處理後的基板S。當有下個要處理的基板時(於步驟S113為是),返回步驟S101,從初始狀態重新接收基板並執行上述處理。若沒有下個基板(於步驟S113中為否),則結束處理。以上為本實施形態中阻劑去除處理的概要。
圖5係顯示各部的動作時序之時序圖。步驟S106中,電漿反應器24係從待機位置(時刻T1)下降至對向位置(時刻T2),於此期間進行從氣體噴嘴25噴吐氣體以及電漿反應器24中的電漿點亮。於此例子中,於電漿反應器24開始下降之時刻T1之後才開始噴吐氣體,惟亦可比時刻T1還要早開始噴吐氣體。
氣體供給量在一開始相對較多,於時刻T2之前改變為較小流量。可如圖中的實線所示般階段式地改變流量,此外,亦可如虛線所示般為氣體供給量與時間一起逐漸減少之態樣。一開始藉由以大流量供給氣體,即使於電漿反應器24與基板S之間的距離大(例如10釐米以上)的狀態下,仍能良好地對電漿反應器24的正下方的電漿產生空間進行氛圍控制。
另一方面,於電漿反應器24與基板S(例如至3釐米以下)接近的狀態下,為了防止形成於基板S的上表面之液膜LP崩壞,將氣體供給量降低。由於間隙空間的容積變小,因此即使是小流量仍能進行良好的氛圍控制。
為了使電漿點亮狀態穩定,用來使電漿點亮而對電漿反應器24所作的施加電壓係於比時刻T2含還要來得夠早的時序開始。於此例子中,為了於電漿產生空間中進行氛圍控制的狀態下使電漿點亮,從氣體噴嘴25開始噴吐氣體後開始施加電壓。然而,亦可為例如比噴吐氣體還要早點亮電漿,且亦可設為恆常點亮的狀態。
電漿反應器24係配置於與基板S為接近並對向的位置,於進行著電漿反應器24與基板S之間的氛圍控制的狀態下點亮電漿。藉此使得電漿反應器24與基板S之間的間隙空間係成為電漿產生空間,且間隙空間內的氣體係電漿化。
圖6A以及圖6B係示意性顯示藉由電漿點亮的阻劑去除處理的原理之圖。如圖6A所示,產生於電漿反應器24與基板S之間的間隙空間G的電漿P係照射至液膜LP。藉此而溶進液中的活性物種A係促進液中的硫酸所造成的阻劑膜R的氧化分解反應。藉此,進行阻劑膜R的去除處理。
關於液膜LP的厚度Tp必須厚度達至下述程度:成為氧化分解反應的主體之硫酸被充分地供給達至至少使阻劑膜R分解的量。另一方面,如圖6B所示,當液膜LP過厚時,溶進液中的活性物種A在抵達與阻劑膜膜R間的界面前就失活,削弱電漿照射的功效。為了提升此功效,液膜LP以薄者為佳。基於此點,液膜LP的厚度Tp係存在適當範圍。
例如,於本案發明人所實驗的系統中,藉由對厚度200微米的液膜進行電漿照射,獲得了100%的阻劑去除率。然而也發現到,於相同的電漿照射條件下,當設定膜厚為220微米時阻劑去除率降低為98%左右,當設定為300微米左右時阻劑去除率降低為52%左右。如上述般,因膜厚的小幅差異就產生阻劑去除性能的大幅差異。
也可想到僅用供給至基板S的處理液的量來控制液膜LP的厚度之方法。例如,為了於直徑300釐米的圓形基板形成厚度200微米的液膜,所需的液量為約14釐米。惟,基板表面係存在有凹凸、位置所造成的潤濕性差異等情況,因此實際很難僅藉由供給所需量的液體就形成相同液膜。因此,較佳為供給比所需量還多的處理液,並藉由旋轉基板S來將一部分甩出,藉此調整膜厚。於此情況下,能夠藉由控制旋轉速度、加速度、旋轉的持續時間等來實現所需的膜厚。
較佳地,於進行電漿照射的期間停止旋轉基板S。為了使藉由電漿照射而產生於液中的活性物種有足夠的量抵達至與阻劑膜之間的界面,先使液膜LP處於靜止狀態是具功效的。另外,例如為了達到基板整體中的處理的均勻化,亦可在不會使液膜LP產生崩壞之程度的低速下使基板S旋轉。若將此時的旋轉速度設定為比液膜形成時的旋轉速度還小,就能防止處理液從基板S掉落,並避免形成於基板S的液膜LP崩壞。
於本實施形態的阻劑去除處理中,於步驟S110中判斷是否需要重複處理。並且,當需要重複時,執行複數次液膜形成、膜厚測量、電漿照射之一系列的處理。藉此能獲得下述功效。
第一,能使阻劑去除功效更為確實。具體如下所述。例如,當阻劑膜較厚時,或是當接受離子注而入使得阻劑膜進行固化之類的情況時,可能會有以一次處理並不會完全去除所有的阻劑膜的情況。於此,若為了要提升阻劑去除作用而增厚液膜,則將減弱電漿照射的功效,結果也不一定會提升阻劑去除功效。藉由重複複數次薄的液膜與電漿照射的組合,能更具功效地實現阻劑去除。
第二,能依每次處理而使液膜的厚度差異化。基板表面係由於存在凹凸以及離子注入密度的差異等而使得阻劑膜的狀態根據基板內的位置而有所不同。因此,為了去除阻劑膜的處理所需的適當的液膜的厚度並非於基板內都一樣。當進行複數次形成液膜時,能根據目的來視情況設定液膜的膜厚的目標值。因此,能夠於基板整體獲得良好的處理結果。
第三,雖然處理液中的硫酸濃度因消耗於與阻劑膜之間的化學反應而降低,但藉由重新形成液膜而能對處理液中的硫酸濃度進行重置。藉由用重新供給的新鮮處理液來進行基板的處理,能夠獲得良好的處理品質。
於上述重複處理中,能夠依每個處理來設定供給至基板S的處理液的供給量、基板S的旋轉速度及/或加速度、旋轉持續時間、膜厚的目標值、電漿照射條件等各種參數。
如上所述般,於此實施形態中,去除形成於基板S的阻劑膜之處理係使用以硫酸為主體的處理液所作的液膜形成以及電漿照射的組合來進行。由於藉由電漿照射係能將處理液活化,因此不需添加過氧化氫,也不需要持續地供給處理液。進一步地,為了使電漿活性物種抵達處理液與阻劑膜之間的界面,液膜係以薄者為佳,藉此能進一步地削減處理液的使用量。
如上述說明般,於上述實施形態中,自轉夾具機構(自轉座31、夾具銷32、旋轉支撐軸33、旋轉驅動機構34)係作為本發明的「基板保持部」發揮作用,電漿反應器24係作為本發明的「反應器」發揮作用。再者,電漿反應器24以及電漿電源92係作為本發明的「電漿產生源」發揮作用。此外,控制單元90係作為本發明的「控制部」發揮作用。
此外,液供給單元40以及處理液供給部94係作為本發明的「處理液供給部」發揮作用。此外,膜厚測量單元50係作為本發明的「膜厚測量部」發揮作用。再者,氣體噴嘴25以及供氣部93係作為本發明的「氣體供給部」發揮作用。
另外,本發明並不限於上述實施形態,在不脫離本發明主旨的前提下,可為上述內容之外的各種變更。例如,於上述實施形態中,對基板S供給處理液係藉由從定位於基板S的旋轉中心上方的液體噴嘴44噴吐處理液來進行。然而,處理液的供給態樣並不限於此,例如亦可為使用噴灑噴嘴(spray nozzle)進行噴灑塗佈之方法、一邊使噴嘴相對於基板S進行掃描移動一邊噴吐處理液之方法。
此外,於上述實施形態中的電漿反應器24係具有基板S的平面尺寸以上的平面尺寸之平板狀的構件。也能夠如下所示般使用更小型的電漿反應器來取而代之。
圖7A以及圖7B係例示電漿反應器的另一形態之俯視圖。於圖7A所示的例子中,比基板S還小型的電漿反應器24a係安裝於擺動臂24b的前端。藉由未圖示的驅動機構的作動使擺動臂24b擺動,藉此使得電漿反應器24a沿著基板S的上表面掃描移動。由於電漿點亮係限定於電漿反應器24a與基板S之間的空間,因此藉由使電漿反應器24a相對於基板S進行掃描移動,能處理整個基板S。此外,也能僅對基板S上的特定位置進行處理。為了以短時間處理整個基板S,也可於低速下旋轉基板S。此時的旋轉速度理想上係比液膜形成時的旋轉速度還要低速。
此外,於圖7B所示的例子中,設置有於一方向比基板S的尺寸大且於正交方向比基板S的尺寸小之細長的電漿反應器24c。未圖示的掃描移動機構係使電漿反應器24c於與基板S的長度方向相交的方向相對於基板S掃描移動,藉此處理基板S的整個表面。掃描移動機構係具備馬達以及用於將電漿反應器24c與馬達結合之結合構件。於此例子中,不一定要旋轉S基板。
此外,於上述實施形態中,基於去除作為形成於基板S的表面之有機物的阻劑膜之目的,使用硫酸作為處理液,並將含有氧的氣體導入至電漿產生空間。這些材料係作為處理的一例而示出,本發明的基板處理裝置以及基板處理方法也可適用於使用這些材料以外的各種材料之處理。
以上,如同至此例示具體實施形態所說明般,於本發明的基板處理方法中,能於例如形成液膜之後,停止旋轉基板並進行電漿照射。根據如此構成,能抑制形成於基板的液體崩壞,並能藉由電漿照射而使溶進液中的活性物種有效率地抵達基板表面。
此外,例如電漿產生源可具備具基板的平面尺寸以上的平面尺寸之反應器。亦即,反應器可具有比基板大的面積,並為於俯視下覆蓋整個基板之形狀。藉由如此構成,能同時處理基板的整個表面。此外,例如電漿產生源可具備具小於基板的平面尺寸的平面尺寸之反應器。亦即,電漿產生源係具有小於基板之面積,並為於俯視下使基板將整個電漿產生源覆蓋之形狀。於此情況下,能設為一邊使基板以形成液膜時以下的旋轉速度旋轉,一邊使反應器相對於基板掃描移動並進行電漿照射之構成。根據如此構成,藉由依序變更反應器與基板之間的對向位置,能夠處理整個基板。此外,能夠視所需而僅處理基板上的特定位置。
此外,例如於形成液膜之後,能停止旋轉基板並進行檢測膜厚。藉由在停止旋轉基板的狀態下進行膜厚檢測,能夠不受旋轉帶來的振動、離心力所造成對膜厚變動的影響而檢測膜厚。
此外,例如能對膜厚的檢測結果與目標值不同的基板再次執行形成液膜。藉由上述方式,能於將液膜的厚度優化的狀態下執行電漿照射。於此情況下,可在將以下至少其中之一與先前液膜形成時差異化而再次執行形成液膜,亦即:處理液的供給量、基板的旋轉速度、基板的旋轉持續時間、基板的旋轉加速度。根據如此構成,藉由改變液膜形成條件而再次執行形成液膜,能達成對重新形成的液膜的膜厚進行優化。
此外,例如於形成液膜的工序中,能供給比構成膜厚為目標值時的液膜之液量還要多的預定量的處理液至基板的上表面,並藉由旋轉甩出該處理液的一部分。藉由如此構成,使得用於決定液膜的厚度之參數主要將會是與基板旋轉有關的參數。亦即,藉由適當地進行基板的旋轉控制,而能夠實現所需的膜厚。
此外,例如能依照形成液膜、檢測膜厚以及電漿照射之順序重覆執行複數次。根據如此構成,重複進行複數次處理,能得到更確實的處理結果。此外,也能依每次執行而差異化處理條件,藉此進一步提高處理功效。
於此,處理液可含有硫酸。作為使用硫酸的基板處理,已知使用與過氧化氫水混合而成的硫酸過氧化氫水,然而透過進行電漿照射的活化,能不需過氧化氫水。
於此情況下,於進行電漿照射之工序中,能將含氧的氣體供給至電漿產生源與基板的上表面之間。根據本案發明人的發現,得知於用以硫酸作為主體的處理液來進行的處理中,藉由於含氧氛圍下進行電漿點亮來提升處理功效。因此,藉由將電漿產生源與基板的上表面之間設為氧氛圍,能夠提升處理功效。
於此情況下,較佳地,進一步地於檢測膜厚之後,一邊使電漿產生源從基板的上方之待機位置下降至與基板對向之對向位置,一邊將氣體供給至電漿產生源與基板之間的間隙空間,並隨著電漿產生源下降而使氣體的供給量隨時間而減少。電漿產生源係從距離基板大幅遠離之待機位置往與基板接近並對向之對向位置移動。此時,藉由將氣體供給至電漿產生源與基板之間的間隙空間,能適當地控制間隙空間的氛圍。
於氛圍控制的觀點下,當電漿產生源與基板之間的間隙大時,以相對較大流量來供給氣體是有效的,然而另一方面當間隙小時,會有氣體的流動破壞形成於基板的液膜之風險。為了防止此情況,使氣體的供給量隨著時間而減少是有效的。
此外,例如本發明係適用於藉由處理液來去除形成於基板的上表面之阻劑膜之處理。亦即,為了將阻劑膜分解去除,能適用組合了用處理液來形成液膜以及電漿照射之處理。由於藉由電漿照射能使處理液中的反應物種活化,因此能夠以少量的液量良好地執行去除阻劑。
此外,例如亦可進一步具備:目標值取得工序,係取得目標值,目標值可根據基板的種類、處理液的種類以及用處理液所作處理的內容中的至少其中之一而改變。根據如此構成,能夠根據用途設定膜厚的目標值,例如能切換並適用複數個目標值。
此外,於本發明的基板處理裝置中,例如能將反應器構成為具有基板的平面尺寸以上的平面尺寸,並於對向位置中與基板的整個上表面對向。根據如此構成,能夠同時地處理基板的整個表面。
此外,例如可進一步設置用於將氣體供給至反應器與基板的上表面之間之氣體供給部。根據如此構成,能夠將反應器與基板之間的氛圍控制為適於電漿點亮之條件,並能夠穩定地使電漿產生。此外,能控制藉由電漿點亮所產生的活性物種的種類。
於此,氣體供給部可具有與反應器結合為一體並噴吐氣體之氣體噴嘴,且進一步地氣體噴嘴可為從基板的周緣部側往旋轉中心沿水平方向噴吐氣體之構成。由於藉由使氣體噴嘴與反應器一體化而固定兩者的位置關係,因此能更確實地進行於反應器的下表面中的氛圍控制。此外,藉由從基板的周緣部側往旋轉中心沿大致水平方向噴吐氣體,能使反應器與基板之間的氛圍一致,而此有助於電漿點亮的穩定。
以上依循特定的實施例說明了本發明,惟該說明並不旨在以限定的意義來解釋。對於精通此技術者來說,在參照發明的說明之下,所揭示實施形態的變形例就如同本發明其他的實施形態般顯而易見。因此,附錄的申請專利範圍將被理解為在不脫離發明真實範圍內包括了該變形例或實施形態。
[產業上的可利用性]
本發明能夠適用於藉由處理液來處理基板之各種的基板處理,例如能適切地適用於從基板去除阻劑膜之處理。
1:基板處理裝置
10:處理腔室
20:上部單元
21:板構件
22:軸件
23:升降機構
24:電漿反應器(電漿產生源、反應器)
24a:電漿反應器
24b:擺動臂
24c:電漿反應器
25:氣體噴嘴(氣體供給部)
30:下部單元
31:自轉座(基板保持部)
32:夾具銷(基板保持部)
33:旋轉支撐軸(基板保持部)
34:旋轉驅動機構(基板保持部)
35:防濺具
40:液供給單元
41:轉動機構
42:可動軸
43:臂
44:液體噴嘴
50:膜厚測量單元(膜厚測量部)
51:轉動機構
52:可動軸
53:臂
54:感測器
90:控制單元(控制部)
91:升降控制部
92:電漿電源(電漿產生源)
93:供氣部(氣體供給部)
94:處理液供給部
95:沖洗液供給部
96:轉動控制部
97:膜厚演算部
98:旋轉控制部
99:升降控制部
900:程序控制部
A:活性物種
G:間隙空間
LP:液膜
Lq:處理液
Lr:沖洗液
P:電漿
R:阻劑膜
S:基板
S101至S113:步驟
T1:時刻
T2:時刻
Tp:厚度
[圖1]係顯示本發明的基板處理裝置的一實施形態的概略構成之圖。
[圖2]係顯示此實施形態中的基板處理之流程圖。
[圖3A]係示意性顯示此處理中的各構件的動作之圖。
[圖3B]係示意性顯示此處理中的各構件的動作之圖。
[圖3C]係示意性顯示此處理中的各構件的動作之圖。
[圖4A]係示意性顯示此處理中的各構件的動作之圖。
[圖4B]係示意性顯示此處理中的各構件的動作之圖。
[圖4C]係示意性顯示此處理中的各構件的動作之圖。
[圖4D]係示意性顯示此處理中的各構件的動作之圖。
[圖5]係顯示各構件的動作時序之時序圖。
[圖6A]係示意性顯示基於電漿點亮的阻劑去除處理的原理之圖。
[圖6B]係示意性顯示基於電漿點亮的阻劑去除處理的原理之圖。
[圖7A]係例示電漿反應器的另一形態之俯視圖。
[圖7B] 係例示電漿反應器的另一形態之俯視圖。
S101至S113:步驟
Claims (21)
- 一種基板處理方法,係具備:將基板保持為水平姿勢之工序;供給處理液至前述基板的上表面,使前述基板以鉛直軸為軸而旋轉,並於前述基板的上表面形成前述處理液的液膜之工序;檢測前述液膜的膜厚之工序;當前述膜厚的檢測結果為預定目標值時,使電漿產生源從已從前述基板的上方離開之待機位置朝與前述基板接近並對向之對向位置移動之工序;以及從前述電漿產生源對前述液膜進行電漿照射之工序。
- 如請求項1所記載之基板處理方法,其中於形成前述液膜之後,停止旋轉前述基板並進行前述電漿照射。
- 如請求項2所記載之基板處理方法,其中前述電漿產生源具備:反應器,係具有前述基板的平面尺寸以上的平面尺寸。
- 如請求項1所記載之基板處理方法,其中前述電漿產生源具備:反應器,係具有小於前述基板的平面尺寸的平面尺寸;前述基板處理方法係一邊使前述基板以形成前述液膜時的旋轉速度以下的旋轉速度旋轉,一邊使前述反應器相對於前述基板掃描移動並進行前述電漿照射。
- 如請求項1所記載之基板處理方法,其中於形成前述液膜之後,停止旋轉前述基板並進行檢測前述膜厚。
- 如請求項1至5中任一項所記載之基板處理方法,其中當前述膜厚的檢測結果與前述目標值不同時,再次執行對前述基板形成前述液膜。
- 如請求項6所記載之基板處理方法,其中將前述處理液的供給量、前述基板的旋轉速度、前述基板的旋轉持續時間、前述基板的旋轉加速度中的至少其中之一,與先前形成前述液膜時差異化而再次執行形成前述液膜。
- 如請求項1至5中任一項所記載之基板處理方法,其中於形成前述液膜之工序中,當前述膜厚為前述目標值時,將比構成前述液膜的液量還多的預定量的前述處理液供給至前述基板的上表面,藉由旋轉將前述處理液的一部分甩出。
- 如請求項1至5中任一項所記載之基板處理方法,其中依照形成前述液膜、檢測前述膜厚以及前述電漿照射之順序反覆執行複數次。
- 如請求項1至5中任一項所記載之基板處理方法,其中前述處理液係包含硫酸。
- 如請求項10所記載之基板處理方法,其中於進行前述電漿照射之工序中,將含有氧的氣體供給至前述電漿產生源與前述基板的上表面之間。
- 如請求項11所記載之基板處理方法,其中於檢測前述膜厚之後,將前述電漿產生源從前述基板的上方之前述待機位置下降至與前述基板對向之前述對向位置,並將前述氣體供給至前述電漿產生源與前述基板之間的間隙空間,並隨著前述電漿產生源的下降使前述氣體的供給量隨著時間而減少。
- 如請求項1至5中任一項所記載之基板處理方法,其中藉由前述處理液將形成於前述基板的上表面之阻劑膜去除。
- 如請求項1至5中任一項所記載之基板處理方法,其中進一步具備:目標值取得工序,係取得前述目標值;前述目標值係根據前述基板的種類、前述處理液的種類以及使用前述處理液之處理的內容中的至少其中之一而改變。
- 一種基板處理方法,係具備:將基板保持為水平姿勢之工序;供給處理液至前述基板的上表面,使前述基板以鉛直軸為軸而旋轉,並於前述基板的上表面形成前述處理液的液膜之工序;檢測前述液膜的膜厚之工序;以及當前述膜厚的檢測結果為預定目標值時,將電漿產生源配置為與前述基板的上表面對向,並從前述電漿產生源對前述液膜進行電漿照射之工序;於形成前述液膜之工序中,當前述膜厚為前述目標值時,將比構成前述液膜的液量還多的預定量的前述處理液供給至前述基板的上表面,藉由旋轉將前述處理液的一部分甩出。
- 一種基板處理方法,係具備:將基板保持為水平姿勢之工序;供給處理液至前述基板的上表面,使前述基板以鉛直軸為軸而旋轉,並於前述基板的上表面形成前述處理液的液膜之工序;檢測前述液膜的膜厚之工序;以及當前述膜厚的檢測結果為預定目標值時,將電漿產生源配置為與前述基板的上表面對向,並從前述電漿產生源對前述液膜進行電漿照射之工序; 於形成前述液膜之後,停止旋轉前述基板並進行前述電漿照射;前述電漿產生源具備:反應器,係具有前述基板的平面尺寸以上的平面尺寸。
- 一種基板處理裝置,係具備:基板保持部,係將基板保持為水平姿勢,並使前述基板以鉛直軸為軸而旋轉;處理液供給部,係將處理液供給至由前述基板保持部所保持的前述基板的上表面;控制部,係使前述處理液供給部供給預定量的前述處理液,並藉由前述基板保持部而使前述基板旋轉,從而使前述處理液的液膜形成於前述基板的上表面;膜厚測量部,係測量前述液膜的膜厚;反應器,係使電漿產生;以及移動機構,係使前述反應器於對向位置與待機位置之間移動,前述對向位置為前述反應器與前述基板的上表面接近並對向之位置,前述待機位置為前述反應器從前述基板的上表面離開之位置;前述控制部係具有膜厚演算部,前述膜厚演算部係根據來自前述膜厚測量部的訊號計算前述膜厚,且當前述膜厚的計算結果為預定的目標值時,前述控制部係使前述反應器位於前述對向位置並使前述反應器對前述基板的上表面的前述液膜進行電漿照射。
- 如請求項17所記載之基板處理裝置,其中前述反應器係具有前述基板的平面尺寸以上的平面尺寸,且於前述對向位置中與前述基板的整個上表面對向。
- 如請求項17或18所記載之基板處理裝置,其中具備:氣體供給部,係將氣體供給至前述反應器與前述基板的上表面之間。
- 如請求項19所記載之基板處理裝置,其中前述氣體供給部係具有:氣體噴嘴,係與前述反應器結合為一體並噴吐前述氣體。
- 如請求項20所記載之基板處理裝置,其中前述氣體噴嘴係從前述基板的周緣部側朝向旋轉中心沿水平方向噴吐前述氣體。
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