TWI826134B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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TWI826134B
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Abstract

本發明之課題在於提供一種在基板之上表面形成90 wt%以上濃硫酸之液膜的基板處理方法及基板處理裝置。 本發明之解決手段在於一種基板處理方法，該基板處理方法係在具有被保持為呈大致水平之上表面的基板之上表面形成90 wt%以上濃硫酸之液膜。該基板處理方法具備有：第1製程，其將濃硫酸供給至上表面；第2製程，其在當液膜厚度之目標值為既定值以上的情形時，與第1製程同時或者在第1製程完成之後，使基板以不使上表面上之濃硫酸自上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉；及第3製程，其在目標值為未滿既定值的情形下，與第1製程同時或者在第1製程完成之後，使基板以使濃硫酸自上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本說明書所揭示之技術係有關一種基板處理裝置及基板處理方法。
已知有如下一種技術：藉由使電漿作用於基板上之藥液之液膜，而使基板上之藥液變化為產生具有強氧化力之自由基的藥液。例如，於專利文獻1所記載之裝置其具有電極群組及介電體。介電體具有第1主面、及與第1主面相反側的第2主面。電極群組包含藉由介電體被密封且在與第1主面平行的排列面內交替地所排列的至少一個第1電極及至少一個第2電極，且使藉由第1電極與第2電極之間施加之高頻電壓而所產生的電場作用於較第1主面更靠外側。在此一專利文獻1所記載之裝置其在小電壓下可產生電漿。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2021-125283號公報
(發明所欲解決之問題)
專利文獻1所記載之裝置，在基板之上表面存在藥液作為液膜的狀態下產生電漿。電漿作用於藥液之液膜。藉此，在藥液之液膜中，產生具有強氧化力的自由基。藉此，其可有效率地使用藥液進行基板處理。
作為此種藥液，被認為較佳者為含有硫酸。其原因在於，在含有硫酸的情形下，藉由對硫酸照射電漿以生成過氧單硫酸(卡羅酸)。此時，則無需通常被使用於生成過氧單硫酸的雙氧水。
然而，硫酸於常溫下黏度較高，因此例如難以利用90 wt%以上之濃硫酸在基板上表面均一地形成液膜，或者難以控制液膜之厚度。另一方面，由於可藉由強氧化力對基板有效率地進行處理，因此被期望在基板之上表面均一地形成所需厚度之濃硫酸的液膜。
本說明書所揭示之技術係鑒於如上所記載之問題所完成者。該技術係有關一種在基板之上表面形成90 wt%以上之濃硫酸的液膜之基板處理方法及基板處理裝置的技術。 (解決問題之技術手段)
於本說明書所揭示之基板處理方法之第1態樣係在具有被保持為呈大致水平之上表面的基板之上述上表面形成90 wt%以上之濃硫酸的液膜者，該基板處理方法具備有：第1製程，其將上述濃硫酸供給至上述上表面；第2製程，其在當上述液膜之厚度之目標值為既定值以上的情形時，與上述第1製程同時或者在上述第1製程完成之後，使上述基板以不使上述上表面之上述濃硫酸自上述上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉；及第3製程，其在上述目標值為未滿上述既定值的情形下，與上述第1製程同時或者在上述第1製程完成之後，使上述基板以使上述濃硫酸自上述上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉。
於本說明書所揭示之基板處理方法之第2態樣係如第1態樣，其中，在上述第1製程中，在上述目標值為上述既定值以上時，將相當於上述目標值與上述上表面之面積的乘積之量的上述濃硫酸供給至上述上表面，在當上述目標值為未滿上述既定值時，則將相當於大於上述乘積之值的量之上述濃硫酸供給至上述上表面。
本說明書所揭示之基板處理方法之第3態樣係如第1或第2態樣，其中，上述既定值在300 μm～400 μm之間。
本說明書所揭示之基板處理方法之第4態樣係如第1至第3態樣中之任一態樣，其中，更進一步具備第4製程，該第4製程係在上述第2製程之後或者在上述第3製程之後，以上述上表面之周緣作為基準在上述上表面之中心，當上述上表面之凹陷量越大則使上述基板以越高之旋轉速度旋轉。
本說明書所揭示之基板處理方法之第5態樣係如第1至第3態樣中之任一態樣，其中，更進一步具備第5製程，該第5製程係在上述第2製程之後或者在上述第3製程之後，對藉由上述第2製程或上述第3製程所獲得的上述液膜照射電漿。
於本說明書所揭示之基板處理方法之第6態樣係如第5態樣，其中，在上述第5製程中，隨時間性地測量上述上表面之周緣作為基準之上述上表面之中心的上述上表面之凹陷量，而使上述基板伴隨著上述凹陷量之增大而以增大旋轉速度旋轉。
本說明書所揭示之基板處理裝置之第1態樣係在具有被保持為呈大致水平之上表面的基板之上述上表面形成90 wt%以上濃硫酸之液膜者；該基板處理裝置具備有：保持部，其以使上述上表面呈大致水平之方式保持上述基板；供給部，其將上述濃硫酸供給至上述上表面；旋轉部，其使上述基板旋轉；及控制部；上述控制部在當上述液膜之厚度之目標值為既定值以上的情形下，以如下方式控制上述旋轉部，即，在將上述濃硫酸供給至上述上表面時或者在將上述濃硫酸供給至上述上表面之後，使上述基板以不使上述濃硫酸自上述上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉；在當上述目標值為未滿上述既定值的情形下，以如下方式控制上述旋轉部，即，在將上述濃硫酸供給至上述上表面時或者在將上述濃硫酸供給至上述上表面之後，使上述基板以使上述濃硫酸自上述上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉。
本說明書所揭示之基板處理裝置之第2態樣係如第1態樣，其中，上述控制部在當上述目標值為上述既定值以上的情形時，以將相當於上述目標值與上述上表面之面積之乘積之量的上述濃硫酸供給至上述上表面之方式控制上述供給部，在當上述目標值為未滿上述既定值的情形下，以將相當於大於上述乘積之值的量之上述濃硫酸供給至上述上表面之方式控制上述供給部。
本說明書所揭示之基板處理裝置之第3態樣係如第1或第2態樣，其中，上述既定值在300 μm～400 μm之間。
本說明書所揭示之基板處理裝置之第4態樣係如第1至第3態樣中之任一態樣，其中，更進一步具備對上述液膜照射電漿的電漿照射部。
本說明書所揭示之基板處理裝置之第5態樣係如第4態樣，其中，上述控制部以如下方式控制上述旋轉部，即，以上述上表面之周緣作為基準，在當上述上表面之中心的上述上表面之凹陷量越大則使上述基板以越高之旋轉速度旋轉。
本說明書所揭示之基板處理裝置之第6態樣係如第1至第5態樣中之任一態樣，其中，更進一步具備凹陷測量部，該凹陷測量部測量以上述上表面之周緣作為基準在上述上表面之中心的上述上表面之凹陷量。 (對照先前技術之功效)
根據於本說明書所揭示之第1至第6態樣之基板處理方法、及第1至第6態樣之基板處理裝置，其提供一種在基板之上表面形成90 wt%以上之濃硫酸之液膜的基板處理方法及基板處理裝置。
本說明書所揭示之技術有關的目的、特徵、態樣、及優點可藉由以下所示之詳細說明與附圖而更加明確。
以下，一面參照附圖一面對實施形態進行說明。再者，附圖係概略性地被表示，為方便說明已適當省略其構成及簡化構成。又，附圖所示之構成大小及位置之相互關係未必正確地被記載，且其可適當地被變更。
又，在以下所示之說明中，對相同之構成要素被標註相同之符號而加以圖示，其等之名稱與功能亦相同。因此，對其等之詳細說明為了避免重複而具有被省略的情形。
又，在以下所記載之說明中，即便具有使用「第1」或「第2」等序數的情形，該等用語係為了可容易理解實施形態之內容所方便使用的用語，本發明並非被限定在例如藉由該等序數所產生之順序。
本發明中在表示相對性或絕對性之位置關係時之表述(例如，「於一方向」「沿著一方向」「平行」「正交」「中心」「同心」「同軸」) 只要未特別地說明，則不僅嚴格地表示其位置關係，而且亦表示在公差或可獲得相同程度之功能的範圍內相對性地在角度或距離上發生位移的狀態。表示為相等狀態的表述(例如「同一」「相等」「均質」) 只要未特別說明，則不僅定量地且嚴格地表示相等的狀態，而且亦表示存在公差或可獲得相同程度之功能之差的狀態。表示形狀的表述(例如「四角形狀」或「圓筒形狀」) 只要未特別地說明，則不僅在幾何學上嚴格地表示其形狀，而且亦表示在可獲得相同程度效果之範圍內所變形的形狀，例如具有凹凸或倒角的形狀。當一個構成要件以「具備有」「擁有」「具備」「包含」或「具有」表述時，並非為將其他構成要素之存在排除之排他性的表達。所謂「A、B及C中之至少任一者」的表述包含僅A、僅B、僅C、A、B及C中之任意兩者、以及A、B及C之全部。
＜第1實施形態＞ ＜基板處理系統之整體構成＞ 圖1係概略性地表示基板處理系統100構成之一例的俯視圖。基板處理系統100係對處理對象即基板W逐片進行處理的單片式處理裝置。基板處理系統100對圓板狀之半導體基板即基板W進行處理之後，進行乾燥處理。對基板W作處理之其中之一者，包含使用電漿的處理。雖然使用電漿之處理並無特別之限制，但是更具體之例為包含有機物去除處理。所謂有機物去除處理係指將基板W之主面上之有機物去除的處理，其可適用抗蝕劑作為該有機物。於有機物作為抗蝕劑之情形下，有機物去除處理亦可稱為抗蝕劑去除處理。再者，此處，以基板W之主面形成有抗蝕劑，而基板處理系統100對基板W的處理以去除抗蝕劑的例子來進行說明。
再者，基板W未必被限定於半導體基板。例如，光罩用玻璃基板、液晶顯示用玻璃基板、電漿顯示用玻璃基板、場發射顯示裝置(FED，Field Emission Display)用基板、光碟用基板、磁碟用基板及磁光碟用基板所例示的各種基板均可適用為基板W。又，基板之形狀亦並不被限定於圓板形狀，其可採用各種形狀，例如矩形之板狀形狀。
基板處理系統100包含裝載埠101、傳載機器人110、主搬送機器人120、複數個處理單元130、及控制部90。
如圖1所例示，複數個裝載埠101被並排配置。載具C被搬入至各裝載埠101。作為載具C，可採用將基板W收納於密閉空間的前開式晶圓盒(FOUP，Front Opening Unified Pod)、標準機械界面(SMIF，Standard Mechanical Inter Face)盒、或將基板W曝露於外部大氣的開放式晶圓匣(OC，Open Cassette)。傳載機器人110於載具C與主搬送機器人120之間搬送基板W。主搬送機器人120將基板W搬送至處理單元130。
處理單元130對基板W進行處理。有關本實施形態之基板處理系統100，被配置有12個處理單元130。
具體而言，其包含，分別沿著鉛直方向被積層之3個處理單元130的4個塔，以包圍主搬送機器人120之周圍之方式被配置。
在圖1中，概略性地顯示被重疊成3層的處理單元130之1者。再者，基板處理系統100中之處理單元130之數量亦可被適當地變更，而並未被限定於12個。
主搬送機器人120被設置在積層有處理單元130的4個塔之中央。主搬送機器人120將自傳載機器人110所接取之處理對象的基板W搬入至各個處理單元130內。又，主搬送機器人120自各個處理單元130搬出處理完畢之基板W並遞交至傳載機器人110。控制部90控制基板處理系統100之各個構成要素之動作。
圖2係概略性地表示控制部90之內部構成之一例的功能方塊圖。控制部90為電子線路，例如具有資料處理部91及記憶媒體92。在圖2之具體例中，資料處理部91與記憶媒體92經由匯流排93而相互地被連接。資料處理部91亦可為以CPU(Central Processor Unit，中央處理單元)所例示的運算處理裝置。記憶媒體92亦可具有非暫時性記憶媒體(例如唯讀記憶體(ROM，Read Only Memory)或硬碟)921及暫時性記憶媒體(例如隨機存取記憶體(RAM，Random Access Memory))922。於非暫時性記憶媒體921中，例如亦可記憶有規定控制部90所執行之處理的程式。藉由資料處理部91執行該程式，從而控制部90可執行程式所規定的處理。當然，控制部90所執行之處理之一部分或全部亦可藉由硬體被執行。在圖2之具體例中，概略性地顯示傳載機器人110、主搬送機器人120及處理單元130被連接於匯流排93的態樣之一例。
＜處理單元＞ 圖3係概略性地表示處理單元130之構成一例的圖。再者，其無需使屬於基板處理系統100的所有處理單元130具有圖3所示之構成，而只要至少一個處理單元130具有該構成即可。
圖3所示之處理單元130係使用電漿對基板W進行處理的裝置。基板W例如具有圓板形狀。基板W之尺寸雖然並未特別地被限制，但是其直徑R1例如約為300 mm。
處理單元130包含電漿反應器1、基板保持部3及擋板7。在圖3之例中，處理單元130亦包含腔室80。腔室80形成有用以處理基板W的處理室，其收納下述之各種構成要素。
在圖3之例中，基板保持部3以使基板W之上表面呈大致水平之方式保持基板W。基板保持部3更進一步包含旋轉機構33，使基板W繞著旋轉軸線Q1旋轉。旋轉軸線Q1係通過基板W之中心部且沿著鉛直方向的軸。旋轉機構33例如包含軸體34及馬達35。軸體34之上端被連結至旋轉基座31之下面。馬達35使軸體34繞著旋轉軸線Q1旋轉，從而使旋轉基座31旋轉。藉此，藉由複數個夾盤銷32所保持的基板W繞著旋轉軸線Q1旋轉。此種基板保持部3亦可被稱為旋轉夾頭。以下，將旋轉軸線Q1之徑向簡稱為徑向。
在圖3之例中，處理單元130亦包含噴嘴4。噴嘴4被設置於腔室80內，用於對基板W之上表面供給處理液。噴嘴4經由供給管41被連接至處理液供給源44。處理液供給源44例如包含貯存處理液的槽(未圖示)。處理液例如為90 wt%以上之濃硫酸，較佳為96 wt%之濃硫酸。於供給管41介裝有閥42。藉由開啟閥42而來自處理液供給源44的處理液通過供給管41被供給至噴嘴4，且自噴嘴4之吐出口4a被吐出。被供給至基板W之上表面的濃硫酸處理液則形成液膜。
在圖3之例中，噴嘴4被設為藉由噴嘴移動機構45可移動。噴嘴移動機構45使噴嘴4在噴嘴處理位置與噴嘴待機位置之間移動。所謂噴嘴處理位置係指噴嘴4朝向基板W之上表面吐出處理液的位置。噴嘴處理位置例如係較基板W更靠鉛直上方且在鉛直方向上與基板W之中心部相對向的位置。噴嘴待機位置例如係較基板W之周緣更靠徑向外側的位置。在圖3中，顯示有在噴嘴待機位置停止的噴嘴4。
噴嘴移動機構45例如具有滾珠螺桿機構或臂迴旋機構。臂迴旋機構包含皆未圖示之臂、支撐柱、及馬達。臂具有於水平延伸的棒狀形狀，於臂之前端連結有噴嘴4，臂之基端被連結至支撐柱。支撐柱沿著鉛直方向延伸，且被設置為可繞著其中心軸旋轉。藉由馬達使支撐柱旋轉，從而臂迴旋，噴嘴4繞著中心軸沿著圓周方向移動。以使噴嘴處理位置與噴嘴待機位置位於該噴嘴4之移動路徑上之方式設置支撐柱。
若在噴嘴4位於噴嘴處理位置的狀態下開啟閥42，則自噴嘴4朝向基板W之上表面吐出處理液。藉由基板保持部3使基板W旋轉，從而處理液藉由離心力在基板W之上表面擴散，自基板W之周緣向外側飛散。藉此，於基板W之上表面則形成處理液之液膜。
噴嘴4亦可依序地吐出複數種類之處理液。於該情形下，噴嘴4亦可通過自供給管41所分支的供給管(未圖示)被連接至其他處理液供給源(未圖示)。或者，亦可設置複數個噴嘴4，且各噴嘴4分別被連接至複數個處理液供給源。噴嘴移動機構45使複數個噴嘴4可一體地移動，亦可個別地移動。除硫酸以外之處理液，例如亦可適用純水及異丙醇等沖洗液。
在圖3之例中，處理單元130亦包含膜厚測量部5。膜厚測量部5被設置於腔室80內，用於測量被形成於基板W上表面的液膜之厚度。膜厚測量部5係被利用眾所周知之技術即距離測定裝置。作為距離測定裝置，例如可使用利用雷射光的光波式、電波式、及超音波式者。膜厚測量部5係與控制部90相連接，膜厚測量部5所測量的液膜之厚度被記憶在控制部90之RAM922。
在圖3之例中，膜厚測量部5被設為可藉由膜厚測量部移動機構51移動。膜厚測量部移動機構51使膜厚測量部5在測量位置與待機位置之間移動。測量位置係膜厚測量部5測量被形成於基板W上表面的液膜之厚度的位置。測量位置例如係較基板W更靠鉛直上方且在鉛直方向上與基板W之中心部相對向的位置。待機位置係不與電漿反應器1相干涉的位置。待機位置例如係較基板W之周緣更靠徑向外側之位置。再者，膜厚測量部移動機構51可利用眾所周知之移動技術。
擋板7被設於腔室80內，具有包圍基板保持部3、及藉由基板保持部3所保持之基板W的筒狀形狀。擋板7承接來自基板W之周緣所飛散的處理液。
在圖3之例中，擋板7均包含有包圍基板保持部3的筒部71、傾斜部72及上端部73。傾斜部72以隨著朝向鉛直上方而接近至旋轉軸線Q1之方式傾斜。亦即，傾斜部72之內徑及外徑隨著朝向鉛直上方而變小。筒部71之上端連接至傾斜部72之下端，筒部71沿著鉛直方向延伸。在圖3之例中，傾斜部72之上端連接至上端部73之外周緣。上端部73具有於水平延伸的環狀之板狀形狀。在圖3之例中，上端部73之上面及下面平行於水平面。上端部73之內周緣形成擋板7之上部開口。
在圖3之例中，處理單元130包含複數個擋板7。複數個擋板7被設置為同心狀，且皆包圍基板保持部3。在圖3之例中，設置有2個擋板7，以下，最外周之擋板7被稱為擋板7A，最內周之擋板7被稱為擋板7B。
擋板7被設置為可藉由擋板升降機構75升降。擋板升降機構75使擋板7在上位置與擋板待機位置之間升降。上位置係擋板7承接處理液的位置，具體而言，擋板7之內周面之上端711成為較基板W之上表面更靠鉛直上方的位置。擋板待機位置例如係擋板7之上端部73之上面成為較旋轉基座31之上面更靠鉛直下方的位置。在圖3之例中，顯示有在擋板待機位置停止的擋板7。擋板升降機構75例如可包含滾珠螺桿機構、及對該滾珠螺桿機構賦予驅動力的馬達，或者，亦可包含缸筒。在設置有複數個擋板7的情形下，擋板升降機構75使擋板7個別地升降。
在擋板升降機構75使擋板7A及擋板7B上升至上位置的狀態下，自基板W之周緣所飛散的處理液利用擋板7B之內周面所承接，沿著擋板7B之內周面流下。沿著擋板7B之內周面所流下的處理液藉由杯體76承接。處理液通過被連接至杯體76的回收配管77被回收至例如相同種類之處理液供給源之槽。
在擋板升降機構75使擋板7B下降至擋板待機位置且使擋板7A上升至上位置的狀態下，自基板W之周緣所飛散的處理液利用擋板7A之內周面所承接，沿著擋板7A之內周面流下。沿著擋板7A之內周面所流下的處理液藉由杯體(未圖示)承接。處理液通過被連接至該杯體的未圖示之回收配管被回收至例如相同種類之處理液供給源之槽。
如上，藉由設置複數個擋板7，可將處理液根據其種類進行回收。
電漿反應器1係產生電漿的電漿產生裝置，在腔室80內，被設置於在鉛直方向上與藉由基板保持部3所保持的基板W之上表面相對向的位置。電漿反應器1被連接至電漿用電源16，接收來自電源16的電力而使周圍之氣體電漿化。再者，此處作為一例，電漿反應器1在大氣壓下產生電漿。此處所謂大氣壓例如係指標準氣壓之80%以上且標準氣壓之120%以下。
電漿反應器1係具有扁平形狀之平型電漿反應器。電漿反應器1在俯視下朝向較基板W之周緣更靠徑向外側擴展。電漿反應器1之外周緣在俯視下例如具有圓形狀，其外徑R2大於基板W之直徑R1。在圖3之例中，電漿反應器1之外徑R2大於擋板7之上端部73之內徑(相當於上部開口徑)R3。根據該構造，電漿反應器1中較基板W之周緣更靠外側的部分在鉛直方向上與擋板7之上端部73相對向。有關電漿反應器1之具體之內部構成之一例，將於下文中詳細敍述。
電漿反應器1在噴嘴4退避至噴嘴待機位置且所有擋板7下降至例如擋板待機位置的狀態下，可自電漿待機位置移動至電漿處理位置。電漿反應器1例如在基板W之上表面形成有處理液之液膜F1的狀態下，移動至電漿處理位置(亦參照圖11)。
電漿反應器1在擋板7位於下位置(例如擋板待機位置)且電漿反應器1位於電漿處理位置的處理狀態下，對基板W之上表面照射電漿。若電漿反應器1產生電漿，則產生各種活性種。例如，藉由使空氣電漿化，可產生氧自由基、羥基自由基及臭氧氣體等各種活性種。該等活性種作用於基板W之上表面。作為具體之一例，活性種作用於基板W上表面之處理液(此處為硫酸)之液膜。藉此，處理液之處理性能被提高。具體而言，藉由活性種與硫酸之反應而生成處理性能(此處為氧化力)較高之卡羅酸。卡羅酸亦被稱為過氧單硫酸。藉由該卡羅酸作用於基板W之抗蝕劑而抗蝕劑被氧化去除。
電漿反應器1周圍之溫度因電漿之產生而升高。例如，溫度達到至攝氏數百度，作為更具體之一例，達到至攝氏200度至攝氏350度左右。藉此，基板W上表面之處理液則容易蒸發，從而在基板W正上方之環境氣體中含有大量處理液之揮發成分。若此種處理液環境氣體於腔室80內擴散，則處理液之揮發成分附著於腔室80內之構件而可能產生不適之情形。因此，在處理單元130設置有供氣部(省略圖示)及排氣部82。
在圖3之例中，排氣部82包含筒構件83及排氣管84。筒構件83被設置於腔室80內。筒構件83具有筒狀之形狀，自較最外周之擋板7更靠外周側來包圍擋板7。筒構件83被設置於腔室80之地板面。於筒構件83之下部連接有排氣管84之上游端，於排氣管84之下游端連接有未圖示之抽吸機構。較基板W更靠上方的處理液環境氣體通過擋板7之內部而流入至排氣管84之上游端，且通過排氣管84而被排出至腔室80之外部。在圖3中，以虛線箭頭示意性地表示該氣流之流動。
再者，上述旋轉機構33、閥42、噴嘴移動機構45、及電漿產生裝置藉由控制部90所控制。又，膜厚測量部5及膜厚測量部移動機構51亦藉由控制部90所控制。
圖4係將基板保持部3之旋轉基座31與夾盤銷32放大表示的前視圖。圖5係表示基板W上表面之凹陷量t的概略圖。處理單元130更進一步具備凹陷測量部36。在圖4之例中，凹陷測量部36被安裝在夾盤銷32。眾所周知之技術即距離測定裝置被利用作為凹陷測量部36。作為距離測定裝置，例如可使用利用雷射光的光波式、電波式、超音波式者。
凹陷測量部36測量：以基板W上表面之周緣作為基準，在上表面之中心的上表面之凹陷量。繼而，藉由凹陷測量部36測量圖5所示之基板W上表面的凹陷量t。再者，凹陷測量部36亦與控制部90相連接，利用凹陷測量部36所測量的凹陷量t被記憶於控制部90之RAM922。
＜基板處理裝置之動作例＞ 其次，說明處理單元130動作之一例。此處，特別是濃硫酸在常溫(20℃±15℃)下黏度較高，因此並不容易控制液膜之厚度。另一方面，基板W上表面之處理液的膜厚會影響基板W之圖案的粗細，因而需要以μm為單位進行控制。因此，藉由將液膜之厚度、處理液之供給量、及基板W之旋轉速度建立關聯連結，則可控制液膜之厚度。
在本實施形態中，液膜之形成方法根據液膜厚度之目標值T而不同。因此，在本實施形態中，處理單元130之動作亦根據目標值T而不同。圖6係表示處理單元130之動作一例的流程圖。首先，基板保持部3保持基板W(步驟S1：保持製程)。具體而言，主搬送機器人120將未處理之基板W遞交至基板保持部3，基板保持部3保持該基板W。此時，基板保持部3以使基板W之上表面呈大致水平之方式保持基板W之周緣部。
處理液之供給量與基板W之旋轉速度藉由控制部90被控制。具體而言，決定用以控制處理液之液膜厚度的液膜控制配方(步驟S2：液膜控制配方決定製程)。圖7係表示液膜控制配方決定製程之具體一例的流程圖。首先將目標值T輸入至控制部90(步驟S11：目標值輸入製程)。在控制部90判定在步驟S11所被輸入的目標值T是否為既定值以上(步驟S12)。再者，既定值例如為在300 μm～400 μm之間。
在步驟S12中，在當被判斷為目標值T為既定值以上的情形時，將處理液之供給量決定為相當於目標值T與基板W上表面之面積之乘積的量(步驟S13)。例如，在目標值T為400 μm、基板W之直徑為300 mm的情形下，將400 μm×(150 mm×150 mm×π)≒28.3 ml決定為處理液之供給量。其後，將旋轉速度決定為不使基板W上表面上之處理液自基板W之上表面被甩掉的程度(步驟S14)。此時，亦可藉由膜厚測量部5測量液膜之厚度。不使處理液自基板W之上表面被甩掉之程度的旋轉速度係預先藉由實驗以求出其關係。再者，旋轉速度亦必須為使處理液藉由離心力所擴散之程度。因此，旋轉速度較佳為不使處理液被甩掉之程度且藉由離心力所擴散之程度。
另一方面，在步驟S12中，在當被判斷為目標值T為未滿既定值的情形時，將處理液之供給量決定為相當於大於目標值T與基板W上表面之面積之乘積值的量(步驟S15)。例如，在目標值T為200 μm、基板W之直徑為300 mm的情形下，將處理液之供給量決定為大於200 μm×(150 mm×150 mm×π)≒14.3 ml之值。在步驟S15中，在決定處理液之供給量之後，將旋轉速度決定為使基板W上表面上之處理液自基板W之上表面被甩掉之程度(步驟S16)。與步驟S14同樣，亦可藉由膜厚測量部5測量液膜之厚度。使處理液自基板W之上表面被甩掉之程度的旋轉速度係預先藉由實驗來求出其關係。
圖8係表示用以製作液膜控制配方之實驗資料的曲線圖。在圖8中，於縱軸表示藉由膜厚測量部5所測量的液膜F1之厚度m(μm)，於橫軸表示時間(sec)。膜厚測量部5在與基板W之中心相對向的位置和與基板W之邊緣(周緣)相對向的位置之間交替地持續移動。由於此種移動，因此橫軸之時間週期性地表示基板W之中心與邊緣之間的位置。例示者為花費約45秒在基板W之中心與邊緣之間往返一次的情形，以箭頭表示與基板W之中心相對向的位置、與基板W之邊緣相對向的位置。
在圖8中，以實線表示在將處理液之供給量設為30 ml，將旋轉速度以1秒鐘自0 rpm加速至70 rpm，其後在70 rpm維持2秒鐘，更進一步以1秒鐘自70 rpm減速至0 rpm的條件(以下，稱為「條件A」)下測量至130秒為止厚度m的結果。又，以虛線表示在將處理液之供給量設為30 ml，將旋轉速度於1秒鐘自0 rpm加速至70 rpm，其後在70 rpm維持3秒鐘，更進一步以1秒鐘自70 rpm減速至0 rpm的條件(以下，稱為「條件B」)下測量至130秒為止厚度m的結果。又，以一點鏈線表示在將處理液之供給量設為50 ml，將旋轉速度以1秒鐘自0 rpm加速至70 rpm，其後在70 rpm維持2秒鐘，更進一步以1秒鐘自70 rpm減速至0 rpm的條件(以下，稱為「條件C」)下測量至130秒為止厚度m的結果。又，以二點鏈線表示在將處理液之供給量設為50 ml，將旋轉速度以1秒鐘自0 rpm加速至70 rpm，其後在70 rpm維持3秒鐘，更進一步以1秒鐘自70 rpm減速至0 rpm的條件(以下，稱為「條件D」)下測量至130秒為止厚度m的結果。
如圖8所示，即使在供給量互不相同的條件A與條件C之任一條件下，至130秒為止，厚度m皆維持在200 μm左右。另一方面，在供給量互不相同的條件B與條件D之任一條件下，至130秒為止，厚度m皆維持在250 μm左右。根據該等結果可知，在目標值T為未滿既定值的情形下，厚度m相較於供給量更受到維持既定旋轉速度之時間的影響。其被採用以下之控制：即對於較高(較厚)之目標值T，將維持既定旋轉速度的時間延長，對於較低(較薄)之目標值T，將維持既定旋轉速度的時間縮短。具體而言，例如將既定旋轉速度設為70 rpm，在目標值T為200 μm的情形下，以在70 rpm維持3秒鐘之方式被決定使基板W旋轉的液膜控制配方。又，在目標值T為250 μm的情形下，以在70 rpm維持2秒鐘之方式被決定使基板W旋轉的液膜控制配方。
如上，在當形成如目標值T為未滿既定值之類的相對較薄之液膜的情形時，供給使處理液自基板W之上表面被甩掉之程度之相對較多的處理液。特別是硫酸為黏度較高之液體，因此在利用硫酸濃度較高之液體的情形下則難以控制液膜之厚度，但是液膜之厚度m可以上述方式被控制。藉由與目標值T為既定值以上之情形相比其可提高旋轉速度，並可實現至基板W之周緣部為止的大致均一之厚度m的液膜。亦即，在目標值T為既定值以上的情形下，使基板W以不使處理液被甩掉之程度之相對較低的旋轉速度進行旋轉，相對於此，當在目標值T為未滿既定值的情形時，使基板W以使處理液被甩掉之程度之相對較高的旋轉速度進行旋轉。又，藉由調整維持該旋轉速度的時間可被用來控制液膜F1之厚度m。
其次，處理單元130於基板W之上表面形成處理液之液膜(步驟S3：液膜形成製程)。圖9係概略性地表示在液膜處理製程中之處理單元130之狀況之一例的圖。如圖9所例示，噴嘴移動機構45使噴嘴4移動至噴嘴處理位置，擋板升降機構75使擋板7上升至上位置。在圖9之例中，擋板7A及擋板7B兩者位於上位置。繼而，基板保持部3使基板W繞著旋轉軸線Q1旋轉，閥42被開啟。藉此，自噴嘴4之吐出口4a朝向旋轉中之基板W之上表面供給處理液。此處，供給濃硫酸作為處理液。基板W之旋轉速度係在步驟S2之液膜控制配方決定製程所被決定的旋轉速度，處理液之供給量係在步驟S2之液膜控制配方決定製程所被決定的量。
附著於基板W上表面的處理液在基板W之上表面擴散。藉此，於基板W之上表面形成處理液之液膜F1。再者，若被供給所被決定之量的處理液，則閥42關閉而停止處理液之供給，噴嘴移動機構45使噴嘴4移動至噴嘴待機位置。
其次，處理單元130對基板W進行電漿處理(步驟S4：電漿處理製程)。圖10係表示電漿處理製程之具體之一例的流程圖，圖11係概略性地表示在電漿處理製程中之處理單元130之狀況之一例的圖。
在圖10之例中，首先，擋板升降機構75使擋板7下降至下位置(步驟S21：擋板移動製程)。此處所謂下位置係指最外周之擋板7A之內周面的上端711成為較藉由基板保持部3所保持的基板W之上表面更靠鉛直下方的位置。作為下位置之具體之一例，可採用擋板7A之上端711成為較基板W之下面更靠鉛直下方的位置，亦可採用擋板7A之上端711成為較旋轉基座31之上面更靠下方的位置，或者，亦可採用擋板待機位置。此處採用擋板待機位置作為下位置。亦即，擋板升降機構75使擋板7A及擋板7B下降至擋板待機位置。
其次，電源16將電漿用電壓輸出至電漿反應器1(步驟S22：點燈製程)。藉此，於電漿反應器1之周圍產生電漿。再者，點燈製程亦可在擋板移動製程之前被執行。
其次，電漿升降機構15使電漿反應器1自電漿待機位置下降至電漿處理位置(步驟S23：電漿移動製程)。在電漿反應器1位於電漿處理位置的狀態下，電漿反應器1可對基板W照射電漿(步驟S24：電漿照射製程)。換言之，電漿處理位置係在可對基板W照射電漿之程度接近至基板W的位置。
圖11表示電漿照射製程中之處理單元130的狀況。在圖11之例中，電漿反應器1位於電漿處理位置，對基板W上表面之液膜F1照射電漿，從而對液膜F1供給活性種。藉此，處理液之處理性能被提昇，處理液以較高之處理性能作用於基板W。更具體而言，氧自由基與硫酸反應而生成卡羅酸，卡羅酸將基板W之抗蝕劑去除。
在該電漿照射製程中，基板保持部3使基板W旋轉(步驟S25：旋轉製程)。圖12係表示照射電漿P時基板W之狀態的概略圖。藉由照射電漿P，基板W之溫度上升。藉此，具有於基板W產生朝向上方凹陷的情形。如圖12所示，若於基板W產生凹陷，則暫時在面內均一地所被形成的液膜F1因重力而會朝向凹陷側移動。其結果，液膜F1之厚度在中央部較基板W之邊緣變厚，從而在面內則變得不均一。
使基板W旋轉可有助於液膜F1厚度m之均一化。圖13係表示液膜F1之厚度m與時間之關係的曲線圖。在圖13中，於縱軸表示液膜F1之厚度m(μm)，於橫軸表示時間(sec)。又，與圖8同樣，膜厚測量部5在與基板W之中心相對向的位置和與基板W之邊緣(周緣)相對向的位置之間交替地持續移動。在圖13中，亦例示有花費約45秒在基板W之中心與邊緣之間往返一次的情形，以箭頭表示與基板W之中心相對向的位置和與基板W之邊緣相對向的位置。
在圖13中，顯示圖5中之凹陷量t為1.3 μm的情形。又，在圖13中，顯示在分別使液膜F1在面內均一之後維持不同旋轉速度的條件下測量至130秒為止厚度m的結果。以實線表示在將旋轉速度維持在0 rpm的條件(以下，稱為「條件1」)下所測量的結果，以虛線表示在將旋轉速度維持在6 rpm的條件(以下，稱為「條件2」)下所測量的結果，以一點鏈線表示在將旋轉速度維持在9 rpm的條件(以下，稱為「條件3」)下所測量的結果，以二點鏈線表示在將旋轉速度維持在10 rpm的條件(以下，稱為「條件4」)下所測量的結果，以粗實線表示在將旋轉速度維持在11 rpm的條件(以下，稱為「條件5」)下所測量的結果，以粗虛線表示在將旋轉速度維持在12 rpm的條件(以下，稱為「條件6」)下所測量的結果。
如圖13所示，在條件1的情形下，於100秒以後，中央部液膜F1之厚度m成為450 μm，相對於此，邊緣部(周緣部)液膜F1之厚度m為100 μm以下。又，在條件2的情形下，於100秒以後，中央部液膜F1之厚度m成為300 μm，相對於此，邊緣部(周緣部)液膜F1之厚度m為150 μm左右。又，在條件3的情形下，於100秒以後，中央部液膜F1之厚度m成為230 μm，相對於此，邊緣部(周緣部)液膜F1之厚度m為150 μm左右。根據以上可知，在條件1至條件3的情形下，隨著時間經過，液膜F1之厚度m在面內變得不均一。另一方面，在條件4或條件5的情形下，皆於100秒以後，液膜F1之厚度m在面內仍維持大致均一。然而，在條件6的情形下，中央部液膜F1之厚度隨著時間經過而自約200 μm左右降低至175 μm左右。而且可知其受到因旋轉速度變大所導致的離心力增加的影響，中心部之液膜逐漸地朝向邊緣部(周邊部) 偏靠。根據以上可知，其存在有用以將液膜厚度在面內維持均一的適當旋轉速度。
當在基板保持部3使基板W旋轉以使液膜F1之厚度m維持均一的情形時，活性種更均一地作用於基板W。因此，其可提高對基板W之處理的均一性。再者，凹陷量t與基板W之旋轉速度的相關關係亦可預先被儲存於控制部90。凹陷測量部36亦可隨時間變化地測量凹陷量t，並基於上述相關關係，使基板W以伴隨凹陷量t之增大所增大的旋轉速度來進行旋轉。又，亦可基於上述相關關係，凹陷量t越大則使基板W以越高之旋轉速度進行旋轉。
繼而，去除基板W之抗蝕劑後，電漿升降機構15使電漿反應器1上升至電漿待機位置，電源16停止輸出電壓(步驟S26)。又，在步驟S26之前後，基板保持部3使基板W之旋轉停止(步驟S27)。
其次，處理單元130對基板W之上表面進行沖洗處理(步驟S5：沖洗製程)。具體而言，處理單元130自噴嘴4將沖洗液供給至旋轉中之基板W之上表面，將基板W上表面之處理液置換為沖洗液。
其次，處理單元130對基板W進行乾燥處理(步驟S6：乾燥製程)。例如基板保持部3使基板W以較電漿處理製程高的旋轉速度進行旋轉，藉此使基板W乾燥(所謂之旋轉乾燥)。其次，主搬送機器人120將處理完畢之基板W自處理單元130搬出。
＜其他＞ 在上述實施形態中，雖然對基板W之直徑為300 mm的情形進行說明，但是基板W之直徑並不被限定於300 mm的情形。亦可採用其他尺寸之基板W。
又，在上述實施形態中，雖然在電漿處理製程中使基板W基於凹陷量t與旋轉速度的相關關係進行旋轉，但是其並不被限定於該構成。由於近年來基板W之可撓性提高，因此在基板保持部3保持基板W之周緣的情形下，其具有因基板W之自重亦會導致中央部凹陷的情形。在此種情形下，即使在電漿處理製程之前，基板保持部3亦使基板W基於凹陷量t與旋轉速度的相關關係而旋轉。藉此，可使液膜F1之厚度m在面內維持大致均一。
又，在上述實施形態中，雖然在步驟S3之液膜形成製程中，與基板W之旋轉同時地供給處理液，但是其並不被限定於此。其亦可在供給處理液之後使基板W旋轉。
上述所揭示之實施形態均為例示性者，本發明並非僅被限定於上述之內容。本發明之範圍係藉由申請專利範圍所表示，且其意圖包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。
1:電漿反應器 3:基板保持部 4:噴嘴 4a:吐出口 5:膜厚測量部 7,7A,7B:擋板 15:電漿升降機構 16:電源 31:旋轉基座 32:夾盤銷 33:旋轉機構 34:軸體 35:馬達 36:凹陷測量部 41:供給管 42:閥 44:處理液供給源 45:噴嘴移動機構 51:膜厚測量部移動機構 71:筒部 72:傾斜部 73:上端部 75:擋板升降機構 76:杯體 77:回收配管 80:腔室 82:排氣部 83:筒構件 84:排氣管 90:控制部 91:資料處理部 92:記憶媒體 93:匯流排 100:基板處理系統 101:裝載埠 110:傳載機器人 120:主搬送機器人 130:處理單元 711:上端 921:非暫時性記憶媒體 922:暫時性記憶媒體 C:載具 F1:液膜 m:厚度 P:電漿 Q1:旋轉軸線 R1:直徑 T:目標值 t:凹陷量 W:基板
圖1係概略性地表示基板處理系統之構成之一例的俯視圖。 圖2係概略性地表示控制部之內部構成之一例的功能方塊圖。 圖3係概略性地表示處理單元之構成之一例的圖。 圖4係將基板保持部之旋轉基座與夾盤銷放大表示的前視圖。 圖5係表示基板上表面之凹陷量的概略圖。 圖6係表示處理單元之動作之一例的流程圖。 圖7係表示液膜控制配方決定製程之具體之一例的流程圖。 圖8係表示用以製作液膜控制配方之實驗資料的曲線圖。 圖9係概略性地表示在液膜處理製程中之處理單元之狀況之一例的圖。 圖10係表示電漿處理製程之具體之一例的流程圖。 圖11係概略性地表示在電漿處理製程中之處理單元之狀況之一例的圖。 圖12係表示照射電漿時基板之狀態的概略圖。 圖13係表示液膜之厚度與時間之關係的曲線圖。

Claims (12)

  1. 一種基板處理方法，其係在具有被保持為呈大致水平之上表面的基板之上述上表面形成90 wt%以上濃硫酸之液膜；該基板處理方法具備有： 第1製程，其將上述濃硫酸供給至上述上表面； 第2製程，其在當上述液膜之厚度之目標值為既定值以上的情形時，與上述第1製程同時或者在上述第1製程完成之後，使上述基板以不使上述上表面上之上述濃硫酸自上述上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉；及 第3製程，其在當上述目標值為未滿上述既定值的情形時，與上述第1製程同時或者在上述第1製程完成之後，使上述基板以使上述濃硫酸自上述上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中，在上述第1製程中， 在當上述目標值為上述既定值以上的情形時，將相當於上述目標值與上述上表面之面積之乘積之量的上述濃硫酸供給至上述上表面， 在當上述目標值為未滿上述既定值的情形時，將相當於大於上述乘積之值之量的上述濃硫酸供給至上述上表面。
  3. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，上述既定值在300 μm～400 μm之間。
  4. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，更進一步具備第4製程，該第4製程係在上述第2製程之後或者在上述第3製程之後，以上述上表面之周緣作為基準之在上述上表面之中心的上述上表面之凹陷量越大則使上述基板以越高之旋轉速度旋轉。
  5. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，更進一步具備第5製程，該第5製程係在上述第2製程之後或者在上述第3製程之後，對藉由上述第2製程或上述第3製程所獲得的上述液膜照射電漿。
  6. 如請求項5之基板處理方法，其中，在上述第5製程中， 隨時間經過地測量以上述上表面之周緣作為基準之在上述上表面之中心的上述上表面之凹陷量， 使上述基板以隨著上述凹陷量之增大而增大的旋轉速度旋轉。
  7. 一種基板處理裝置，其係在具有被保持為呈大致水平之上表面的基板之上述上表面形成90 wt%以上之濃硫酸之液膜；該基板處理裝置具備有： 保持部，其使上述上表面呈大致水平之方式保持上述基板； 供給部，其將上述濃硫酸供給至上述上表面； 旋轉部，其使上述基板旋轉；及 控制部； 上述控制部控制上述旋轉部，使在上述液膜之厚度之目標值為既定值以上的情形時，在將上述濃硫酸供給至上述上表面時或者在將上述濃硫酸供給至上述上表面之後，使上述基板以不使上述濃硫酸自上述上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉， 上述控制部控制上述旋轉部，使在上述目標值為未滿上述既定值的情形下，在將上述濃硫酸供給至上述上表面時或者在將上述濃硫酸供給至上述上表面之後，使上述基板以使上述濃硫酸自上述上表面被甩掉之程度的旋轉速度進行旋轉。
  8. 如請求項7之基板處理裝置，其中，上述控制部在上述目標值為上述既定值以上的情形下，以將相當於上述目標值與上述上表面之面積之乘積之量的上述濃硫酸供給至上述上表面之方式控制上述供給部， 在當上述目標值為未滿上述既定值的情形時，以將相當於大於上述乘積之值之量的上述濃硫酸供給至上述上表面之方式控制上述供給部。
  9. 如請求項7或8之基板處理裝置，其中，上述既定值在300 μm～400 μm之間。
  10. 如請求項7或8之基板處理裝置，其中，更進一步具備對上述液膜照射電漿的電漿照射部。
  11. 如請求項10之基板處理裝置，其中，上述控制部控制上述旋轉部，使以上述上表面之周緣作為基準，當上述上表面之中心的上述上表面之凹陷量越大則使上述基板以越高之旋轉速度旋轉。
  12. 如請求項7、8、或11之基板處理裝置，其中，更進一步具備凹陷測量部，該凹陷測量部測量以上述上表面之周緣作為基準在上述上表面之中心的上述上表面之凹陷量。
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