基板处理装置以及基板处理方法_5

文档序号:9490591阅读:来源:国知局
供给处理液53,由此对上表面SI和下表面S2进行药液处理。另外,基板处理装置100A也能够仅对上表面SI和下表面S2中的下表面S2进行药液处理。另外,基板处理装置100A也能依次进行上表面SI的药液处理和下表面S2的药液处理。药液处理中的基板W的旋转速度例如设定为300rpm。处理时间例如设定为30秒钟ο
[0267]<2-2-3.冲洗处理〉
[0268]当药液处理结束时,基板处理装置100A对基板W进行冲洗处理(图26的步骤S30)。上表面SI的冲洗处理通过从例如与上喷嘴120并排设置的省略图示的喷嘴向上表面SI喷出设定为例如24°C的纯水等的冲洗液来进行。下表面S2的冲洗处理通过将例如基于纯水调制并且温度被调整为24°C的液体51、液体52作为冲洗液,并从下喷嘴240向下表面S2喷出等来进行。作为冲洗液,可以使用纯水、臭氧水、磁化水、还原水(含氢水)、各种有机溶剂(离子水、IPA(异丙醇)、功能水等。上表面SI的冲洗处理和下表面S2的冲洗处理既可以并行进行,也可以依次进行。在药液处理中,优选在向下表面S2供给处理液53的情况下,必定进行下表面S2的冲洗处理。在未向下表面S2供给处理液53的情况下,也可以进行下表面S2的冲洗处理。冲洗处理中的基板W的旋转速度例如设定为1200rpm,冲洗处理的时间例如设定为10秒?15秒。
[0269]<2-2-4.下喷嘴的清洗处理〉
[0270]当冲洗处理结束时,基板处理装置100A对下喷嘴240进行清洗处理(图26的步骤S40)。在药液处理中,优选在向下表面S2喷出处理液53的情况下,必定进行下喷嘴240的清洗处理。在下喷嘴240的清洗处理中,基板处理装置100A使基板W的旋转速度小于冲洗处理中的旋转速度(更准确地说,药液处理中的旋转速度)。另外,基板处理装置100A通过流量控制部163A的控制,将向中央区Kl供给的作为冲洗液的液体51的流量设定为第一流量,并且将向周边侧区域供给的作为冲洗液的液体52的流量设定为比第一流量大的第二流量。另外,优选与下喷嘴240的清洗处理并行,也向上表面SI供给冲洗液。也可以在基板W未旋转的状态下,进行下喷嘴的清洗处理,但是为了抑制基板W的下表面S2的清洗不匀,更优选在基板W例如以1rpm等低速旋转的状态下,进行下喷嘴的清洗处理。
[0271]基板处理装置100A首先将第一流量、第二流量、以及向上表面SI供给冲洗液的供给流量分别设定为例如400ml/分钟、1200ml/分钟、以及2000ml/分钟,并进行3秒钟的下喷嘴240的清洗处理。接着,基板处理装置100A将第一流量、第二流量、以及向上表面SI供给冲洗液的供给流量分别设定为例如800ml/分钟、1200ml/分钟、以及2000ml/分钟,再进行3秒钟的下喷嘴240的清洗处理。
[0272]图12是示意性地表示用于确认下喷嘴240Z在清洗处理后有无残留药液的多个部位A?G的图。下喷嘴240Z除了取代下喷嘴240的沉孔部251而具有沉孔部254之外,具有与下喷嘴240同样的结构。下喷嘴240Z具有与基板W的下表面S2的中央区Kl相向的一端侧部分(基部)271Z和从一端侧部分271Z沿着基板W的径向延伸设置到下表面S2的周边区K3的下方的延伸设置部272。沉孔部251在一端侧部分271Z的上表面和一端侧的侧面开口,但是沉孔部254与沉孔部253同样,仅在一端侧部分271Z的上表面和该侧面中的该上表面开口。因此,在沉孔部254的底面上,形成有具有与沉孔部253的排水孔253a同样的结构的排水孔254a。排水孔254a在下喷嘴240Z的下表面中的不与底座119相向的部分开口。
[0273]图12所示的部位A是下喷嘴240Z的延伸设置部272中的基板W的旋转方向下游侧的侧面,部位B是下喷嘴240Z的一端侧部分271Z以及延伸设置部272中的旋转方向上游侧的侧面。部位C是一端侧部分271Z中的基板W的旋转方向下游侧的侧面。部位D是沉孔部252的凹陷的表面,部位E是沉孔部253、254的凹陷的表面。部位F是下喷嘴240Z的上表面。另外,部位G是旋转基座115(参照图11)的上表面。关于在部位A?G有无残留药液,参照图15?图18在后面说明。
[0274]图13是示意性地表示从下喷嘴240向基板W的下表面S2喷出的液体的扩散方式的一例的剖视图。在图13中,作为例子,示出从下喷嘴240的喷出口 241向中央区Kl喷出液体51的情况。
[0275]如图13所示,从喷出口 241向基板W的下表面S2喷出的液体51在碰撞到下表面S2时,在下表面S2与下喷嘴240的上表面之间的空间V中沿着下表面S2扩散之后,从基板W的下表面S2向下喷嘴240的上表面供给。就向下表面S2喷出的液体51而言,其流量越多,则沿着基板W的下表面S2扩散到越远处。下表面S2与下喷嘴240的上表面的间隔例如为1.5mm。在图13的例子中,没有供给液体51的部分存在于空间V的下方,更准确地说存在于液体51的下方。在该部分存在药液的情况下,由于该药液没有被液体51置换,所以导致药液残留于下喷嘴240。
[0276]因此,在基板处理装置100A中,将作为冲洗液的液体51从喷出口 241以第一流量向下表面S2的中央区Kl喷出,并且将作为冲洗液的液体52从喷出口 242、243向下表面S2的中间区K2、周边区K3以比第一流量大的第二流量喷出。与喷出口 241相比,喷出口 242、243距下喷嘴240的一端侧部分271的距离更远,但第二流量比第一流量多。因此,就从喷出口 241喷出并沿基板W的下表面S2扩散的液体51和从喷出口 242、243喷出并沿基板W的下表面S2扩散的液体52双方而言,即使使各自的流量充分增加,也在基板W的下表面S2中的下喷嘴240的一端侧部分271的上方部分或其附近部分互相碰撞,液体51、52 —起落下至下喷嘴。由此,能够将大量的液体51、52供给至一端侧部分271。因此,能够通过液体51、52充分置换残留于一端侧部分271的药液来清洗一端侧部分271。由此,能够抑制药液残留于一端侧部分271。
[0277]第二流量是能够将从下喷嘴240的周边侧喷出口(喷出口 242、243)向周边侧区域喷出的液体52经由周边侧区域供给至一端侧部分271的流量。第一流量和第二流量通过预先实验等确定并存储在控制部161A的存储器等中。
[0278]另外,在基板处理装置100A中,优选使下喷嘴240的一端侧部分271的水平面与基板W基板的下表面S2之间的空间V处于被包含从下喷嘴240喷出的液体51、52的液体(具体地说,例如包含药液13和液体51、52的液体)充满的液密状态的同时,清洗一端侧部分 271。
[0279]图14是示意性地表示在下喷嘴240设置的沉孔部253和排水孔253a的剖视图。如图14所示,在下喷嘴240的一端侧部分271形成有用于容纳螺钉264的沉孔部253,所述螺钉264将一端侧部分271固定于底座119。如已经叙述的那样,沉孔部253仅在一端侧部分271的上表面和侧面中的上表面开口。因此,在沉孔部253的底面形成有在上下方向上贯通一端侧部分271的排水孔253a。如已经叙述的那样,排水孔253a在下喷嘴240的下表面中的不与底座119相向的部分开口。基板处理装置100A在下喷嘴240的清洗处理中,将在一端侧部分271附着的药液与向一端侧部分271供给的液体51、液体52 —起从排水孔253a排出到下喷嘴240的外部。此外,与排水孔253a同样的排水孔也可以设置在一端侧部分271中的除了沉孔部253以外的部位。
[0280]图15?图18是针对图12所示的多个部位A?G将残留药液的有无的确认结果以表形式表示的图。在图15?图18的例子中,进行三次测定,每次针对各部位A?G,在未检测到药液的残留的情况下,标注“0K”,在检测到药液的残留的情况下,标注“NG”。在图15?图18的表的任一个中,在下喷嘴240Z的清洗处理中的来自喷出口 241的纯水的流量设定为400ml/分钟。另外,从各喷出口 242、243喷出的纯水的流量在图15?图18中,分别设定为无喷出、400ml/分钟、800ml/分钟、1200ml/分钟。
[0281]从图15?图18所示的结果可知,凹陷的沉孔部252(部位D)、沉孔部253(部位E)、以及沉孔部254 (部位E)与其他的平坦的部位A?C、F、G相比,下喷嘴240Z的清洗处理后的残留药液多。进而可知,不仅在下喷嘴240Z的上表面而且在侧面也开口的沉孔部252与在侧面未开口的沉孔部253、254相比,容易除去残留药液。
[0282]进而可知,沉孔部253、254尽管分别设置有排水孔253a、排水孔254a,但在部位A?G之中还是最难以除去药液。并且可知,在从喷出口 241以400ml/分钟喷出纯水的情况下,为了除去残留药液直到无法从沉孔部253、254检测出来的程度,需要从各喷出口 242、243以1200ml/分钟的流量喷出纯水。
[0283]<2-2-5.甩掉处理〉
[0284]当下喷嘴240的清洗处理结束时,基板处理装置100A进行甩掉在基板W以及下喷嘴240上附着的冲洗液等的液体来使基板W以及下喷嘴240干燥的甩掉处理(“液体甩掉处理”)(图26的步骤S50)。
[0285]<2-2-6.停止基板的旋转>
[0286]当甩掉处理结束时,基板处理装置100A控制卡盘旋转机构156来停止旋转卡盘111的旋转(图26的步骤S60),结束一系列的基板处理。此外,在针对旋转卡盘111所保持的基板W依次进行多种药液处理的情况下,在步骤S40的甩掉处理结束后,反复进行步骤S20?S40的处理即可。
[0287]〈2-3.关于下喷嘴240的温度上升的影响和对策>
[0288]基板处理装置100A能够使用分别包含多种药液的多种处理液对基板W依次实施多个药液处理。作为这种药液处理的例子,具体地说,能够举出如下的药液处理等,即,依次进行使用将氢氟酸(HF)和纯水以规定的比例混合而成的24°C的希氢氟酸(DHF)作为处理液53的药液处理、和使用将氢氧化铵(NH4OH)和高温的纯水以规定的比例混合而成的60°C的希氢氧化铵作为处理液53的药液处理。
[0289]基板处理装置100A能够使用省略图示的搬送臂更换基板W,并对多张基板W分别依次进行使用这种低温的处理液53的低温药液处理和使用高温的处理液53的高温药液处理。
[0290]在该情况下,基板处理装置100A首先对第一张基板W使用低温的处理液53依次进行图26的流程图的步骤SlO?S30的处理(开始基板的旋转、药液处理(低温药液处理)、冲洗处理)。在低温药液处理时,与上喷嘴120喷出处理液53并行,下喷嘴240将例如温度与低温的处理液53相同的液体51、52向基板W的下表面S2喷出,来调整基板W的温度分布。
[0291]接着,基板处理装置100A使用高温的处理液53依次进行步骤S20?S30的处理(药液处理(高温药液处理)、冲洗处理)。在高温药液处理时,与通过上喷嘴120喷出高温的处理液53并行,下喷嘴240将例如温度与高温的处理液53相同的液体51、52向基板W的下表面S2喷出,来调整基板W的温度分布。然后,基板处理装置100A依次进行步骤S40?S60的处理(下喷嘴的清洗处理、甩掉处理、停止基板的旋转),结束对当前的处理对象的基板W的处理。此外,在下喷嘴的清洗处理和甩掉处理中,基板处理装置100A例如将温度与低温的处理液53相同的低温的液体51、52作为冲洗液,从下喷嘴240向基板W的下表面S2嗔出。
[0292]基板处理装置100A更换基板W,并对多张基板W反复进行包含上述的低温药液处理和高温药液处理双方的一系列的基板处理。在高温药液处理中,与喷出高温的处理液53并行,从下喷嘴240将高温的液体51、52向基板W的下表面S2喷出,因此,高温药液处理后的下喷嘴240的温度与刚刚之前的低温药液处理后的温度相比上升。
[0293]这样,在下喷嘴240的温度已上升的高温药液处理后的冲洗处理中,对如下情况进行研讨,即,在向下表面S2的中央区Kl喷出液体51和向中间区K2、周边区K3喷出液体52中,下喷嘴240仅进行液体51的喷出。其原因在于,通常,冲洗处理中的基板W的主面内的温度均匀性与蚀刻时的温度均匀性相比要求度比较低,无需向周缘部供给温度调整用的液体。在该情况下,冲洗处理后的下喷嘴240的温度通常不会下降到刚刚之前的低温药液处理开始时的温度。另外,步骤S40中的下喷嘴的清洗处理的期间与冲洗处理的期间相比,通常比较短,因此,即使经过了下喷嘴的清洗处理,下喷嘴240的温度也不会下降到刚刚之前的低温药液处理开始时的温度。因此,当对多张基板W依次反复进行一系列的基板处理时,随着所处理的基板W的张数增加,下喷嘴240的温度上升,在低温药液处理中下喷嘴240喷出的液体51、52的温度也在液体51、52通过下喷嘴240的内部的流路246、247的过程中上升。由此,基板的处理张数越增加,则低温药液处理中的基板W的温度越上升,难以对基板W的各部分以所希望的处理量进行均匀处理。
[0294]因此,基板处理装置100A在高温药液处理后的冲洗处理中,从下喷嘴240的喷出口 241将低温的液体51向基板W的下表面S2的中央区Kl喷出,并且从喷出口 242、243将低温的液体52向下表面S2的中间区K2、周边区K3喷出。若采用该冲洗处理,则与在高温药液处理后的冲洗处理中仅喷出液体51、52中的液体51的情况相比,能够降低因高温药液处理而上升的下喷嘴240的温度。因此,即使在对多张基板W依次反复进行包括低温药液处理和高温药液处理的一系列的基板处理的情况下,也能更容易地对各基板W的各部分以所希望的处理量进行均匀处理。
[0295]图19是将对多张(25张)基板W依次进行包括使用蚀刻液作为处理液53的低温药液处理和基板W的加热处理在内的一系列基板处理时的被处理的基板W的累计张数与基板W的蚀刻量的关系的一例,以曲线形式表示的图。在各基板W上形成的处理对象的膜是厚度为10nm以下的热氧化膜(Th-Oxide)。一系列的基板处理是如下处理,即,在基板W旋转中,依次进行低温药液处理、冲洗处理(第一冲洗处理)、基板W的加热处理、冲洗处理(第二冲洗处理)、以及甩掉处理。
[0296]作为低温药液处理,进行蚀刻处理,即,将氢氟酸(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)以2000ml/分钟的流量向基板W供给30秒钟。低温药液处理中的基板W的转速为800rpm。在低温药液处理中,与向基板W供给希氢氟酸并行,从下喷嘴240的喷出口 241?243将24°C的纯水(液体51、52)以设定的流量向基板W的下表面S2供给。
[0297]第一冲洗处理是从下喷嘴240向以1200rpm的旋转速度旋转的基板W的下表面S2喷出18秒的24°C的纯水的处理。
[0298]另外,在实验中,在不从上喷嘴120向基板W喷出处理液53的情况下,从下喷嘴240向基板W的下表面S2喷出60秒的高温的液体51 (具体地说,67°C的纯水)和高温的液体52 (具体地说,800C的纯水)。高温的液体51以500ml/分钟的流量向下表面S2的中央区Kl喷出,高温的液体52以1900ml/分钟的流量向下表面S2的中间区K2、周边区K3喷出。基板W的转速被设定为500rpm。即使通过该加热处理,也能够与将高温的处理液53、液体51、52向基板W喷出的高温药液处理同样地使基板W以及下喷嘴240的温度上升。因此,在图19所示的曲线涉及的数据测定时,取代高温药液处理而进行基板W的加热处理。
[0299]第二冲洗处理是从下喷嘴240向基板W的下表面S2喷出22.5秒钟的24°C的纯水的处理。第二冲洗处理中的基板W的转速设定为1200rpm。在第二冲洗处理中向下表面S2供给的纯水(液体51、液体52)的流量的组合设定为后述两种,以验证向下表面S2的中间区K2、周边区K3有无喷出液体52对蚀刻量造成的影响。针对该两种流量的组合,分别测定被处理的基板W的累计张数与基板W的蚀刻量的关系,在图19中以曲线(以黑色的菱形表示的曲线和以黑色的方形表示的曲线)表示。
[0300]另外,在甩掉处理中,在未将液体51、52喷出到基板W的下表面S2的状态下,基板W以2500rpm的转速旋转26.5秒钟。在处理完的基板W的累计张数未达到25张的情况下,在甩掉处理结束后,将处理完的基板W更换为未处理的基板W,再次对未处理的基板W进行一系列的基板处理。
[0301]在图19的以黑色的菱形表示的曲线中,在第二冲洗处理中,从喷出口 241以2000ml/分钟的流量将纯水供给到基板W的下表面S2中央区K1,而不从喷出口 242、喷出口243供给纯水(C 2000-E0ml/min) 0在以黑色的方形表示的曲线中,在第二冲洗处理中,从喷出口 241以2000ml/分钟的流量将纯水向中央区Kl供给,并且从喷出口 242、243以合计2000ml/分钟的流量将纯水向中间区K2、周边区K3供给(C 2000-E2000ml/min)。
[0302]另外,在图19中,作为参考数据,通过黑色的三角表示未通过下喷嘴240对基板W进行加热处理而利用24°C的DHF连续反复仅进行蚀刻处理(Ref.(24°CDHF处理))的情况下的、处理完的基板张数的累计与蚀刻量的关系。
[0303]当基于图19的曲线,从第25张基板W的蚀刻量减去第I张基板W的蚀刻量得到的蚀刻量的增量除以处理完的基板W的总数即25张,求出基板处理张数每增加I张的蚀刻量的增量的平均值时,则如下。在以黑色的三角表示的曲线中,蚀刻量的增量的平均值为0.0011,在三条曲线的该平均值中最小。在黑色的方形的数据中,该平均值为0.0013,比未进行基板的加热处理的情况稍大。相对于此,以黑色的菱形表示的曲线中的该平均值为0.0040,比其他两个数据显著变大。
[0304]基于该结果可知,在基板的加热处理后的第二冲洗处理中,在未从喷出口 242、243向中间区K2、周边区K3喷出低温的纯水的情况下,反复进行一系列的基板处理时的基板W的温度上升率与未进行基板W的加热处理的情况相比,显著变高。另一方面可知,在第二冲洗处理中,在从喷出口 242、243至少以合计2000ml/分钟的流量将24°C的纯水向基板W的周边侧区域喷出的情况下,反复进行一系列的基板处理时的基板W的温度上升率比未进行基板W的加热处理的情况相比稍高,但是将温度上升率抑制在大致相同程度。
[0305]图20是将更换基板W并对多张基板W连续反复进行在图19说明中已经叙述的一系列的基板处理时的、在第二冲洗处理中向基板W的下表面S2供给的冲洗液的流量与蚀刻量的增加率(更详细地说,基板处理张数每增加一张的蚀刻量的增量的平均值)(AER)的关系的一例,以柱形形式表示的图。
[0306]更具体地说,图20是以与图19的数据同样的处理条件对25张基板W进行处理,并测定蚀刻量,基于测定结果求出基板处理张数每增加I张的蚀刻量的增量的平均值,并以柱形形式表示的图。在图20的柱形涉及的数据测定中,第二冲洗处理中的从喷出口 241向中央区Kl喷出纯水的喷出流量与从喷出口 242、243向中间区K2、周边区K3喷出纯水的喷出流量的组合,比图19的曲线涉及的数据测定时增加。图20的横轴中的例如C2000-E500的记载是表示,从喷出口 241喷出的低温的纯水(液体51)的喷出流量为2000ml/分钟,从喷出口 242、243喷出的低温的纯水(液体52)的喷出流量的合计为500ml/分钟。另外,横轴为“Ref”的柱形
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