基板处理装置以及基板处理方法_3

文档序号:9490591阅读:来源:国知局
以并行供给作为药液13的多种药液。作为液体14,优选采用纯水或药液13。
[0179]纯水供给源131、132、药液供给源133、以及液体供给源134各自内置有能够对要供给的液体进行加热的加热器、能够检测液体的温度的温度传感器和输送该液体的栗等的输送单元(分别省略图示)。
[0180]控制部161对各加热器的发热量进行控制,来对纯水供给源131、132、药液供给源133以及液体供给源134要供给的纯水11、纯水12、药液13、以及液体14的温度进行控制,以使各温度传感器所检测的液体的温度为目标温度。
[0181]更具体地说,控制部161基于纯水供给源131、132各自的温度传感器的检测温度对各自的加热器进行控制,由此,将纯水供给源131要供给的纯水11的温度设定为第一温度,并且将纯水供给源132要供给的纯水12的温度设定为比第一温度高的第二温度。控制部161根据预先设定的设定信息,将第一温度和第二温度自由地控制在规定的温度范围内。控制部161、纯水供给源131的温度传感器以及加热器、纯水供给源132的温度传感器以及加热器构成能够将纯水11的第一温度和纯水12的第二温度自由地控制在规定的温度范围内的温度控制部164。S卩,温度控制部164进行对纯水供给源131中的纯水11的温度(第一温度)和纯水供给源132中的纯水12的温度(第二温度)进行控制的温度控制。
[0182]另外,控制部161通过对药液供给源133、液体供给源134各自内置的加热器进行控制,能够将药液13、液体14各自的温度根据预先设定的设定信息自由控制在规定的温度范围内。控制部161优选将液体14的温度和药液13的温度(在药液供给源133供给多种药液作为药液13的情况下,为各药液的温度)控制在彼此相同的温度。
[0183]基板处理装置100还具有混合部191和混合部192。混合部191、混合部192例如分别由混合阀构成。混合部191通过配管381与药液供给源133相连接,并且通过配管382与纯水供给源131相连接。另外,混合部191通过配管386与到达喷嘴旋转机构155的下端的配管臂280的一端相连接。
[0184]混合部192通过配管382的一部分和从配管382的路径途中分支的配管383与纯水供给源131相连接,并且通过配管384与液体供给源134相连接。另外,混合部192通过配管387与供给管281相连接。
[0185]配管382中的比分支出配管383的分支部更靠下游侧的部分,将纯水供给源131供给的纯水11分配为一方纯水(“一方第一纯水”)11a。配管383将纯水11分配为另一方纯水(“另一方第一纯水”)lib。配管382和配管383构成配管系统380。S卩,配管系统380是将一端与纯水供给源131连接并且在管路的途中进行分支的分支配管。配管系统380将纯水供给源131供给的纯水11分配为纯水I Ia和纯水11b,将纯水Ila导入混合部191,将纯水Ilb导入混合部192。
[0186]此外,配管系统380也可以取代从配管382的途中分支的配管383,而具有一端与纯水供给源131连接并且另一端与混合部192连接的配管,通过该配管和配管382,将纯水供给源131供给的纯水11分配为纯水Ila和纯水lib。
[0187]另外,纯水供给源132通过配管385与供给管282相连接,将纯水12作为液体52经由配管385供给至供给管282。
[0188]在配管381的路径途中设置有流量控制器181、开闭阀171,在配管382的路径途中设置有流量控制器182、开闭阀172,在配管383的路径途中设置有流量控制器183、开闭阀173,在配管384的路径途中设置有流量控制器184、开闭阀174。另外,在配管385的路径途中设置有流量控制器185、开闭阀175,在配管386的路径途中设置有开闭阀176。在药液供给源133并行供给作为药液13的多种药液的情况下,配管381由多个配管构成,在各配管上设置有流量控制器和开闭阀。即,在该情况下,流量控制器181和开闭阀171分别由多个流量控制器和多个开闭阀构成。
[0189]流量控制器181?185各自具有对例如在设置有流量控制器的配管中流经的液体的流量进行检测的流量计和能够根据阀的开闭量来调节该液体的流量的可变阀。针对各流量控制器181?185,控制部161经由省略图示的阀控制机构对流量控制器181?185的可变阀的开闭量进行控制,使得流量计检测的流量为目标流量。控制部161根据预先设定的设定信息在规定的范围内设定目标流量,由此能够将通过流量控制器181?185的各液体的流量自由控制在规定的范围内。另外,控制部161经由该阀控制机构将开闭阀171?177控制在开状态或闭状态。
[0190]控制部161将通过流量控制器181的药液13的流量控制在规定的范围内,并且将开闭阀171控制在开状态,由此将药液13供给到混合部191。另外,控制部161将通过流量控制器182的纯水Ila的流量控制在规定的范围内,并且将开闭阀172控制在开状态,由此将纯水Ila供给到混合部191。
[0191]控制部161以使通过流量控制器182的纯水Ila的流量和通过流量控制器181的药液13的流量(在药液13为多种药液的情况下,为各药液的各流量)为预先设定的流量比的方式,对流量控制器181、182进行控制。该流量比是纯水Ila的流量比药液13的流量多的流量比。例如在通过混合氢氧化钱、过氧化氢和纯水来调制作为处理液53的SC-1液的情况下,氢氧化钱、过氧化氢和纯水(纯水Ila)例如以1:4:20的流量比供给至混合部191。控制部161也能根据药液13的种类、温度等,并根据预先设定的设定信息,来变更该流量比。
[0192]供给至混合部191的纯水Ila和药液13由混合部191以与纯水Ila和药液13的流量比相等的混合比混合,来调制出处理液53。控制部161将开闭阀176控制在开状态,由此,处理液53从混合部191经由配管386、配管臂280供给至上喷嘴120,并从上喷嘴120的喷出口喷出至基板W的上表面SI的中央区。
[0193]混合部191、配管386、开闭阀176、喷嘴旋转机构155、配管臂280和上喷嘴120构成处理液供给部303。S卩,处理液供给部303被从配管系统380中的配管382供给纯水11a,并且,将以主要包含纯水Ila的方式混合纯水Ila和药液13而成的处理液53供给至基板W的上表面SI。
[0194]控制部161将通过流量控制器183的纯水Ilb的流量控制在规定的范围内,并且将开闭阀173控制在开状态,由此将纯水Ilb供给至混合部192。另外,控制部161将通过流量控制器184的液体14的流量控制在规定的范围内,并且将开闭阀174控制在开状态,由此将液体14供给至混合部192。控制部161以使纯水Ilb的流量和液体14的流量为预先设定的流量比的方式,对流量控制器183、184进行控制。该流量比是纯水Ilb的流量比液体14的流量多的流量比。控制部161也能够根据预先设定的设定信息来变更该流量比。
[0195]控制部161能够一边保持纯水Ilb和液体14的流量比一边以使纯水Ilb和液体14的流量变动的方式控制流量控制器183、184,并且,也能够伴随该流量比的变动,以使纯水Ilb和液体14的流量变动的方式控制流量控制器183、184。
[0196]另外,在药液13和液体14的温度相等的情况下,控制部161优选以向混合部192供给的纯水Ilb和液体14的流量比与向混合部191供给的纯水IIa和药液13的流量比相等的方式,控制纯水Ilb和液体14的流量比。
[0197]供给到混合部192的纯水Ilb和液体14由混合部192以与纯水Ilb和液体14的流量比相等的混合比混合,由此调制出液体51。控制部161将开闭阀177控制在开状态,由此液体51从混合部192经由配管387、供给管281并从导入口 244导入下喷嘴240的流路246,从喷出口 241向基板W的下表面S2的中央区Kl喷出。
[0198]混合部192、配管387、开闭阀177、供给管281、下喷嘴240的流路246和喷出口 241构成第一供给部301。S卩,第一供给部301被从配管系统380中的配管383供给纯水11b,并且将主要包含纯水Ilb的液体51向基板W的下表面S2的中央区Kl供给。另外,第一供给部301优选将纯水Ilb和具有与药液13相同的温度的温度调整用的液体14,以处理液53中的纯水Ila和药液13的混合比与液体51中的纯水Ilb和液体14的混合比相等的方式进行混合,来调制出液体51。由此,能够进一步抑制液体51和处理液53的温度差。
[0199]控制部161将通过流量控制器185的纯水12的流量控制在规定的范围内,并且将开闭阀175控制在开状态,由此作为液体52的纯水12从纯水供给源132经由配管385供给至供给管282。并且,液体52从与供给管282相连接的导入口 245导入下喷嘴240的流路247,从喷出口 242、243喷出到基板W的下表面S2的中间区K2、周边区K3。此外,可以在配管385的路径途中还设置有混合阀等混合部,并且,以比向该混合部供给的纯水12的流量更少的流量向该混合部还供给药液,通过混合纯水12和该药液,调制出液体52。S卩,液体52既可以是纯水12自身,也可以是以主要包含纯水12的方式混合纯水12和药液得到的液体。纯水12自身也是主要包含纯水12的液体。
[0200]配管385、流量控制器185、开闭阀175、供给管282、下喷嘴240中的流路247、喷出口 242、243构成第二供给部302。S卩,第二供给部302将主要包含从纯水供给源132供给的纯水12的液体52,分别供给至基板W的下表面S2的周边区K3、周边区K3和中央区Kl之间的下表面S2的中间区K2。
[0201]另外,控制部161和流量控制器183?185构成流量控制部163。流量控制部163独立控制纯水Ilb和液体14通过混合部192混合的液体51的流量与液体52 (纯水12)的流量,由此,能够独立控制第一供给部301向基板W供给的热量和第二供给部302向基板W供给的热量,以便能够变更基板W的径向的温度分布。
[0202]另外,上述的温度控制部164通过独立控制纯水供给源131中的纯水11的温度(第一温度)和纯水供给源132中的纯水12的温度(第二温度),从而能够独立控制第一供给部向基板W供给的热量和第二供给部302向基板W供给的热量,以便能够变更基板W的径向的温度分布。
[0203]流量控制部163和温度控制部164构成热量控制部162。因此,热量控制部162能够独立控制第一供给部向基板W供给的热量和第二供给部302向基板W供给的热量,以便能够变更基板W的径向的温度分布。
[0204]基板处理装置100中的各结构要素中的除了例如纯水供给源131、132、药液供给源133、液体供给源134以外的各结构要素容纳在共用的筐体内,纯水供给源131、132、药液供给源133、液体供给源134设置在例如除了设置有该筐体的设置室以外的其他楼层。在该情况下,配管系统380中的从配管382分支配管383的分支部优选容纳在筐体内。此外,纯水供给源131、132、药液供给源133、液体供给源134也可以容纳在该筐体内。
[0205]另外,在基板处理装置100中,旋转卡盘111使基板W旋转、通过第一供给部301向基板W的下表面S2的中央区Kl供给液体51、通过第二供给部302向下表面S2的中间区K2以及周边区K3供给液体52、通过处理液供给部303向基板W的上表面SI供给处理液53相互并行进行。基板处理装置100也能仅将液体51和液体52中的液体51供给至基板W的下表面S2。另外,既可以通过纯水供给源131和将纯水供给源131供给的纯水11加热至第二温度的加热器等构成纯水供给源132,也可以通过纯水供给源132和将纯水供给源132供给的纯水12与比第一温度低的纯水混合来调制第一温度的纯水的混合部,来构成纯水供给源131。
[0206]<1-2.基板的径向的温度分布和蚀刻量的分布〉
[0207]图5?图7分别是将使用作为处理液53的蚀刻液时的基板W的径向的温度分布与蚀刻量的分布的关系的一例以曲线形式表示的图。蚀刻量与蚀刻速率成比例。
[0208]在图5中,在基板W上形成的处理对象的膜是热氧化膜(Th — Oxide),在图6中,处理对象的膜是非晶娃(a_Si),在图7中,处理对象的膜是多晶娃(poly-Si)。
[0209]在图5?图7的例子中,蚀刻液从基板的中央区的上方供给,作为蚀刻液,使用氢氧化钱(NH4OH)和纯水以I比5的比例混合而成的40°C的希氢氧化钱。蚀刻时间为30秒。基板的温度分布预先设定为图5?图7所示的温度分布。在蚀刻处理前,使用氢氟酸(HF)和纯水以I比100的比例混合而成的希氢氟酸(DHF),进行30秒的清洗处理。
[0210]在图5的例子中,可以说基板的径向的温度和蚀刻量的相关关系非常高。但是,在图6的例子中,基板的径向的温度分布被设定为越接近基板的周缘则温度越高的分布,蚀刻量的分布勉强变为大致均匀。也就是可以说,因基板的径向的位置的不同,温度和蚀刻量的关系存在大的差异。在图7的例子中,基板的径向的温度分布均匀,但是蚀刻量的分布变得不均匀。具体地说,蚀刻量在基板的周边区最小,在中间区最大。基板的中央区的蚀刻量比周边区大而比中间区小。也就是可以说,因基板的径向的位置不同,温度和蚀刻量的关系存在大的差异。
[0211]如图5?图7所示,因在基板上形成的处理对象的膜质的不同,即使使基板的径向的温度分布均匀,蚀刻量的分布也有时变得不均匀。在该情况下,为了使蚀刻量变得均匀,必须使温度分布变得不均匀。
[0212]<1-3.向基板W供给的热量的供给样式和蚀刻量的分布〉
[0213]图8、图9分别是将下喷嘴240向基板W供给的热量的供给样式和基板W的径向的蚀刻量的分布的关系的一例以曲线形式表示的图。在图8中,通过对下喷嘴240向基板W的下表面S2的中央区Kl喷出的液体51 (第一液体)和向下表面S2的中间区K2、周边区K3喷出的液体52 (第二液体)的温度进行变更,能够变更向基板W供给的热量。在图9中,通过变更液体51和液体52的流量比,能够变更向基板W供给的热量。作为液体51、52,使用纯水。
[0214]在图8、图9的例子中,作为处理液53的蚀刻液从基板的中央区的上方供给。作为蚀刻液,使用氢氟酸(HF)和纯水以I比50的比例混合并且温度被调整为24°C的希氢氟酸(DHF)。处理时间为300秒。在基板W上形成的处理对象的膜为热氧化膜(Th-Oxide)。
[0215]在图8中,液体51和液体52的温度的组合被设定为三种样式。在该三种样式中的两种样式中,液体51和液体52都分别以100ml/分钟的流量供给。液体51的温度在该两种样式中都被调整为24°C,另一方面,液体52的温度在该两种样式中的一种样式中被调整为27°C,在另一种样式中被调整为26°C。另外,在该三种温度的组合样式中的剩余一种样式中,液体51、52中的仅液体51以2000ml/分钟的流量供给。液体51的温度被调整为24。。。
[0216]在三种温度的组合样式中的任一样式中,在基板W的上表面SI的中央区到中间区的部分,中央区的蚀刻量稍大,但是得到整体上大致均匀的蚀刻量的分布。另一方面,中间区到周边区的部分的蚀刻量的分布在三种温度的组合样式中相互不同。在未供给液体52的情况下,越接近周缘侧,则蚀刻量越小。在供给26°C的液体52的情况下,得到大致均匀的蚀刻量的分布。在供给27°C的液体52的情况下,越接近周缘侧则蚀刻量越大。
[0217]从图8的处理条件(基板的膜质、蚀刻液的供给方法等)可知,通过将液体51设定为24°C,将液体52设定为26°C,能够使基板的径向的蚀刻量大致均匀。在基板处理装置100中,针对各处理条件,预先通过实验等求出能够使基板的径向的蚀刻量大致均匀的液体
51和液体52的温度条件,并作为设定信息存储在控制部161的存储器等。控制部161读取与处理对象的基板W的处理条件对应的液体51和液体52的温度条件,利用温度控制部164进行控制。
[0218]在图9中,液体51和液体52的流量比设定为三种。具体地说,流量比设定为如下三种,即,仅供给液体51、52中的液体51而不供给液体52 ;液体51和液体52的流量相等;液体51和液体52的流量比为I比3。在该3种样式中的任一种中,液体51和液体52的温度分别为24°C。供给液体51、52的情况下的液体51的流量为100ml/分钟。另外,仅供给液体51、52中的液体51的情况下的液体51的流量为2000ml/分钟。
[0219]在三种流量比的设定样式的任一种中,在基板W的上表面SI的中央区至中间区的部分,中央区的蚀刻量稍大,但是得到整体上大致均匀的蚀刻量的分布。另一方面,中间区至周边区的部分的蚀刻量的分布在3种样式中相互不同。在未供给液体52的情况下,越接近周缘侧则蚀刻量越小。在流量比为I比I的情况下,得到大致均匀的蚀刻量的分布。在流量比为I比3的情况下,越接近基板W的周缘侧则蚀刻量越大。
[0220]从图9的处理条件(基板的膜质、蚀刻液的供给方法等)可知,通过将液体51和液体52的流量比设定为I比1,能够使基板的径向的蚀刻量大致均匀。在基板处理装置100中,针对各处理条件,预先通过实验等求出能够使基板的径向的蚀刻量大致均匀的液体51和液体52的流量比(流量条件),并作为设定信息存储在控制部161的存储器等。控制部161读取与处理对象的基板W的处理条件对应的液体51和液体52的流量条件,利用流量控制部163进行控制。
[0221]<1-4.上喷嘴120 (处理液53的供给位置)的扫描>
[0222]图10是示意性地示出在使上喷嘴120的位置(即,处理液53的供给位置)扫描(移动)的情况下,基板处理装置100根据上喷嘴120的位置使液体51 (第一液体)和液体
52(第二液体)的流量变动的状态的图。
[0223]如上述所示,嘴旋转机构155也能作为使正向上表面SI喷出处理液53的处理液供给部303的上喷嘴120在基板W的上表面SI的上方扫描的扫描部进行动作。在该情况下,热量控制部162根据由喷嘴旋转机构155扫描(移动)的处理液供给部303的上喷嘴120的位置,使第一供给部301向基板W供给的热量和第二供给部302向基板W供给的热量之比变动。
[0224]更优选,热量控制部162的流量控制部163通过使液体51的流量和液体52的流量之比根据由喷嘴旋转机构155扫描(移动)的上喷嘴120的位置来变动,从而使第一供给部301向基板W供给的热量和第二供给部302向基板W供给的热量之比变动。S卩,流量控制部163使它们的热量之比在空间上以及时间上变动。由于流量能以高的响应性变动,所以即使在上喷嘴120的扫描速度快的情况下,也能够在更短时间内变更基板的温度分布。可以根据上喷嘴120的扫描位置使液体51、液体52的温度变动。在图10所示的例子中,流量控制部163在上喷嘴120位于基板W的中央区的上方的情况下,相比向基板W的下表面S2的中央区Kl喷出的液体51的流量,使向下表面S2的中间区K2、周边区K3喷出的液体52的流量变多。该状态下的液体51、52以液体51a、52a示出。另外,流量控制部163在上喷嘴120位于基板W的周缘区的上方的情况下,相比向中央区Kl喷出的液体51的流量,使向中间区K2、周边区K3喷出的液体52的流量变
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