基板处理装置和基板处理方法与流程

1.本公开涉及一种基板处理装置和基板处理方法。


背景技术：

2.专利文献1所记载的液处理装置具备喷嘴构件。喷嘴构件以非旋转状态设置于基板的下方。喷嘴构件在其上表面具有用于喷出处理液的处理液喷出喷嘴、以及用于喷出干燥气体的气体喷出喷嘴。处理液喷出喷嘴对基板的下表面轮番地供给药液和冲洗液。之后，在处理液喷出喷嘴喷出冲洗液的状态下，气体喷出喷嘴喷出干燥气体，形成冲洗液的雾。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2010-186859号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.本公开的一个方式提供以下一种技术：在向基板的第一主表面供给再利用的预定的处理液时，抑制在与第一主表面为相反方向的第二主表面产生微粒，并且抑制处理液的浓度的变动。
8.用于解决问题的方案
9.本公开的一个方式所涉及的基板处理装置具备保持部、液供给部、回收部、循环路、气体供给部以及控制部。所述保持部用于保持基板。所述液供给部用于对保持于所述保持部的所述基板的第一主表面供给处理液。所述回收部回收在所述基板的处理中使用过的已使用的所述处理液。所述循环路用于使由所述回收部回收到的所述处理液返回到所述液供给部。所述气体供给部对保持于所述保持部的所述基板的与所述第一主表面为相反方向的第二主表面供给气体。所述控制部控制所述液供给部和所述气体供给部。所述控制部在使得对所述第一主表面供给通过所述循环路返回到所述液供给部的预定的所述处理液时，使得对所述第二主表面供给所述气体。
10.发明的效果
11.根据本公开的一个方式，在向基板的第一主表面供给再利用的预定的处理液时，能够抑制在与第一主表面为相反方向的第二主表面产生微粒，并且能够抑制处理液的浓度的变动。
附图说明
12.图1是表示一个实施方式所涉及的基板处理装置的图。
13.图2是表示一个实施方式所涉及的基板处理方法的表。
14.图3是表示图2的s101的一例的图。
15.图4是表示图2的s102和s104的一例的图。
16.图5是表示图2的s103的一例的图。
17.图6是表示图2的s105的一例的图。
18.图7是表示图2的s106的一例的图。
19.图8是表示对第二主表面供给的n2气的流量与第二主表面中的微粒数之间的关系的一例的图。
20.图9是表示变形例所涉及的基板处理装置的图。
21.图10是表示形成于基板的第一主表面的液膜的温度分布的一例的图。
22.图11是表示气体供给部的喷嘴的第一例的图。
23.图12是表示气体供给部的喷嘴的第二例的图。
24.图13是表示气体供给部的喷嘴的第三例的图。
25.图14是表示气体供给部的喷嘴的第四例的图。
26.图15是表示气体供给部的喷嘴的第五例的图。
27.图16是表示气体供给部的喷嘴的第六例的图。
28.图17是沿着图16的xvii-xvii线的截面图。
具体实施方式
29.下面，参照附图来说明本公开的实施方式。此外，在各附图中，对相同或对应的结构标注相同的附图标记，有时省略说明。
30.基板处理方法例如包括在基板的第一主表面(例如上表面)形成药液的液膜、将药液的液膜置换为冲洗液的液膜、将冲洗液的液膜置换为干燥液的液膜、以及使第一主表面从干燥液的液膜露出。这些处理在同一处理容器内实施。将药液、冲洗液以及干燥液也统称为处理液。
31.药液被供给到旋转的基板的第一主表面的中心，通过离心力扩展到第一主表面的整个径向而形成液膜。作为药液，例如使用bhf(缓冲氢氟酸)等。可以轮番地供给多种药液，在该情况下，在第一药液的液膜的形成与第二药液的液膜的形成之间还进行冲洗液的液膜的形成。
32.冲洗液被供给到旋转的基板的第一主表面的中心，通过离心力扩展到第一主表面的整个径向而将液膜中包含的药液置换为冲洗液。冲洗液冲洗掉第一主表面上残留的药液。作为冲洗液，例如使用diw(去离子水)等纯水。
33.干燥液被供给到旋转的基板的第一主表面的中心，通过离心力扩展到第一主表面的整个径向而将液膜中包含的冲洗液置换为干燥液。作为干燥液，使用具有比冲洗液的表面张力低的表面张力的干燥液。能够抑制由表面张力引起的凹凸图案的倒塌。干燥液例如为ipa(异丙醇)等。
34.在形成干燥液的液膜之后，使基板的第一主表面从干燥液的液膜露出。通过基板的旋转将干燥液从第一主表面甩出。此时，也可以使干燥液的供给位置从第一主表面的中心向周缘移动。通过干燥液的供给位置的移动，在干燥液的液膜的中心形成开口，该开口从中心位置向周缘位置逐渐扩展。为了抑制干燥液的液膜的开口缘，也可以向开口缘供给氮气等干燥气体。干燥气体的供给位置追随干燥液的供给位置而移动。
35.另外，在药液的供给时，药液的液膜气化而产生药液的蒸气。如果药液的蒸气从基
板的第一主表面绕到与第一主表面为相反方向的第二主表面(例如下表面)，则会在第二主表面产生微粒。微粒主要产生于第二主表面的周缘部。在本说明书中，周缘部例如是距周缘在50mm以内的部分。
36.为了抑制微粒的产生，在对基板的第一主表面供给药液时对基板的第二主表面供给冲洗液是有效的。但是，由于同时对基板供给药液和冲洗液，因此处理后的药液与冲洗液混合，使药液的浓度改变。如果药液的浓度改变，则药液的性能、例如蚀刻速率改变。其结果，难以进行药液的再利用。
37.因此，在本实施方式中，在对基板的第一主表面供给再利用的预定的药液等时，对基板的第二主表面供给气体。所供给的气体沿着基板的第二主表面扩展，抑制药液的蒸气绕到第二主表面。因此，能够抑制在第二主表面产生微粒。另外，由于同时对基板供给药液和气体，因此与同时对基板供给药液和冲洗液的情况相比，能够抑制药液的浓度的变动。是因为药液与气体几乎不会混合。
38.作为再利用的预定的药液，例如能够举出bhf。bhf用于氧化膜的蚀刻等。bhf昂贵，因此如果再利用，则能够削减成本。除了成本的削减以外，还能够削减废液。此外，再利用的预定的药液不限定于bhf，也可以是dhf(稀氢氟酸)、或者dsp(diluted sulfuric peroxide)等。
39.接着，参照图1，来对本实施方式的基板处理装置1进行说明。在图1中，x轴方向、y轴方向、z轴方向是相互垂直的方向。x轴方向和y轴方向是水平方向，z轴方向是铅垂方向。
40.基板处理装置1用于对基板w进行处理。基板w例如包括硅晶圆或化合物半导体晶圆等。此外，基板w也可以是玻璃基板。基板处理装置1例如具备保持部2、旋转机构3、第一液供给部4、回收部5、循环路6、气体供给部7、第二液供给部8以及控制部9。
41.保持部2用于保持基板w。基板w具有第一主表面wa以及与第一主表面wa为相反方向的第二主表面wb。保持部2例如使基板w的第一主表面wa朝上且水平地保持基板w。保持部2具有在与基板w的第二主表面wb之间形成空间的基座板21、以及把持基板w的周缘的开闭爪22。基座板21为圆盘状，水平地配置。在基座板21的中心部形成有孔，在该孔配置有流体供给轴11。开闭爪22沿着基座板21的周缘以隔开间隔的方式配置有多个。
42.旋转机构3用于使保持部2旋转。旋转机构3例如包括从保持部2的基座板21的中心部向下方延伸的旋转轴31、用于使旋转轴31旋转的旋转马达32、以及将旋转马达32的旋转驱动力传递到旋转轴31的带33。旋转轴31为筒状，在旋转轴31的内部配置有流体供给轴11。流体供给轴11不与旋转轴31一同旋转。
43.第一液供给部4用于对保持于保持部2的基板w的第一主表面wa供给第一处理液。第一液供给部4例如具有用于喷出第一处理液的喷嘴41、用于使喷嘴41在基板w的径向上移动的移动机构42、以及用于对喷嘴41供给第一处理液的供给线43。喷嘴41设置于保持部2的上方，所述喷嘴41具有向下喷出第一处理液的喷出口。
44.移动机构42例如具有保持喷嘴41的回转臂42a以及用于使回转臂42a回转的回转机构42b。回转机构42b也可以兼作使回转臂42a升降的机构。回转臂42a水平地配置，在其长边方向一端部保持喷嘴41，回转臂42a以从其长边方向另一端部向下方延伸的回转轴为中心回转。此外，移动机构42也可以具有导轨和直线运动机构来代替回转臂42a和回转机构42b。导轨水平地配置，直线运动机构用于使喷嘴41沿着导轨移动。
45.在供给线43的中途设置有用于对第一处理液的流路进行开闭的开闭阀45、以及用于对第一处理液的流量进行控制的流量控制器46等。对第一处理液的每个种类设置开闭阀45和流量控制器46。
46.第一处理液是对基板w的第一主表面wa供给的处理液。作为第一处理液，例如使用第一药液、第二药液、冲洗液以及干燥液。第一药液是bhf，第二药液是sc1(过氧化氢和氢氧化铵的混合液)。
47.此外，对第一处理液的种类没有特别限定。另外，在图1中，多个种类的第一处理液从一个喷嘴41喷出，但也可以从不同的喷嘴41喷出。在喷嘴41的数量为多个的情况下，也可以设置多个移动机构42，以使多个喷嘴41能够单独地移动。
48.回收部5回收在基板w的处理中使用过的已使用的第一处理液。此外，回收部5还回收后述的第二处理液。回收部5例如是杯，包括圆筒部51、底盖部52以及倾斜部53。圆筒部51具有比基板w的直径大的内径，铅垂地配置。底盖部52封闭圆筒部51的下端的开口。倾斜部53遍及圆筒部51的上端整周地形成，越去向圆筒部51的径向内侧越向上方倾斜。在底盖部52设置有用于将积存于杯的内部的第一处理液等排出的排液管54、以及用于将积存于杯的内部的气体排出的排气管55。
49.循环路6用于使由回收部5回收到的第一处理液返回到第一液供给部4。第一液供给部4对另外的基板w的第一主表面wa供给通过循环路6返回到第一液供给部4的第一处理液，再利用于基板w的处理。再利用的第一处理液例如为第一药液。第二药液、冲洗液以及干燥液在由回收部5回收后不返回到第一液供给部4而是废弃掉，不进行再利用。循环路6在其中途具有缓冲槽61等。缓冲槽61例如贮存已使用的第一药液。
50.气体供给部7对保持于保持部2的基板w的第二主表面wb供给气体。作为气体，使用n2气等非活性气体。气体供给部7例如具有用于喷出n2气的喷嘴71、以及用于对喷嘴71供给n2气的供给线72。喷嘴71例如设置于流体供给轴11的上端，具有向上喷出n2气的喷出口。该喷出口也可以朝向基板w的第二主表面wb的中心斜向上地喷出n2气。
51.在供给线72的中途设置有用于对n2气的流路进行开闭的开闭阀75、以及用于对n2气的流量进行控制的流量控制器76等。也可以设置多个开闭阀75和流量控制器76，以进行n2气的流量的切换。作为一组的开闭阀75和流量控制器76向喷嘴71供给流量q1的n2气。作为另一组的开闭阀75和流量控制器76向喷嘴71供给流量q2(q2《q1)的n2气。
52.另外，在供给线72的中途设置有调节n2气的温度的温度调节机构77。温度调节机构77包括对n2气进行加热的加热机构。通过温度调节机构77，能够抑制由n2气的供给引起的基板w的温度下降。
53.第二液供给部8对保持于保持部2的基板w的第二主表面wb供给第二处理液。第二液供给部8例如具有用于喷出第二处理液的喷嘴81a、81b、以及用于对喷嘴81a、81b供给第二处理液的供给线82a、82b。
54.喷嘴81a、81b例如设置于流体供给轴11的上端，具有向上喷出第二处理液的喷出口。喷嘴81a、81b配置于第二主表面wb的中心附近，以能够在旋转的基板w的整个第二主表面wb形成液膜。
55.在供给线82a、82b的中途设置有用于对第二处理液的流路进行开闭的开闭阀85、以及用于对第二处理液的流量进行控制的流量控制器86等。对第二处理液的每个种类设置
开闭阀85和流量控制器86。
56.第二处理液是对基板w的第二主表面wb供给的处理液。喷嘴81a喷出第二药液或冲洗液作为第二处理液。另一方面，喷嘴81b喷出冲洗液作为第二处理液。
57.此外，对第二处理液的种类没有特别限定。另外，对喷嘴的数量也没有特别限定。多个种类的第二处理液可以从一个喷嘴喷出，也可以从不同的喷嘴喷出。
58.控制部9控制旋转机构3、第一液供给部4、气体供给部7以及第二液供给部8等。控制部9例如是计算机，具备存储器等存储介质92和cpu(central processing unit：中央处理单元)91。在存储介质92保存有用于控制在基板处理装置1中执行的各种处理的程序。控制部9通过使cpu 91执行存储于存储介质92的程序来控制基板处理装置1的动作。
59.接着，参照图2等来对本实施方式的基板处理方法进行说明。图2等所示的各工序在控制部9的控制下实施。在图2的s101～s106中，旋转机构3使保持部2旋转，来使保持于保持部2的基板w旋转。
60.在图2的s101中，如图3所示，喷嘴41对基板w的第一主表面wa供给再利用的预定的第一药液l1。第一药液l1被供给到第一主表面wa的中心部，通过离心力润湿扩展到整个第一主表面wa而形成液膜f1。第一药液l1例如是bhf。此外，如上所述，再利用的预定的第一药液l1不限定于bhf。
61.另外，在s101中，喷嘴71对基板w的第二主表面wb供给n2气。n2气沿着基板w的第二主表面wb扩展，抑制第一药液l1的蒸气绕到第二主表面wb。因此，能够抑制在第二主表面wb产生微粒。另外，与对第二主表面wb供给冲洗液等的情况不同，能够防止第一药液l1与冲洗液等混合，从而能够抑制第一药液l1的浓度的变动。因而，能够抑制第一药液l1的性能的变动，从而能够进行第一药液l1的再利用。
62.通过实验等设定n2气的流量以抑制第一药液l1的蒸气绕到第二主表面wb。s101中的n2气的流量q1比其它s102～s106中的n2气的流量q2大。q1例如为10l/min～60l/min，q2例如为0.5l/min～2l/min。
63.另外，在s101中，控制部9禁止通过喷嘴81a、81b对第二主表面wb供给第二处理液。禁止供给的是与再利用的预定的第一药液l1不同的液，例如是第二药液和冲洗液。由于禁止供给第二药液和冲洗液，因此能够抑制第一药液的浓度的变动。此外，在没有第二液供给部8的情况下，当然也不需要禁止第二处理液的供给。
64.另外，在s101中，控制部9可以通过传感器12(参照图1)来测定第一药液l1的液膜f1的温度，并基于测定出的液膜f1的温度来调节n2气的温度。传感器12例如是红外线传感器等。通过n2气的温度调节，能够抑制由n2气的供给引起的基板w的温度下降。
65.接着，在图2的s102中，如图4所示，喷嘴41对基板w的第一主表面wa供给冲洗液l3。冲洗液l3被供给到第一主表面wa的中心部，通过离心力润湿扩展到整个第一主表面wa而置换第一药液l1，形成冲洗液l3的液膜f3。冲洗液l3例如为diw。
66.另外，在s102中，喷嘴81a对基板w的第二主表面wb供给冲洗液l3。冲洗液l3被供给到第二主表面wb的中心部，通过离心力润湿扩展到整个第二主表面wb而形成液膜f3。液膜f3同时形成于第一主表面wa和第二主表面wb双方。
67.另外，在s102中，喷嘴71喷出n2气，以使冲洗液l3不进入喷嘴71。该n2气的流量为q2。通过将n2气的流量从q1减少为q2，能够抑制由n2气的供给引起的基板w的温度下降。与
s102同样，在后述的s103～s106中，喷嘴71也喷出n2气，以使各种处理液不进入喷嘴71。
68.接着，在图2的s103中，如图5所示，喷嘴41对基板w的第一主表面wa供给第二药液l2。第二药液l2被供给到第一主表面wa的中心部，通过离心力润湿扩展到整个第一主表面wa而置换冲洗液l3，形成第二药液l2的液膜f2。第二药液l2例如是sc1。
69.另外，在s103中，喷嘴81a对基板w的第二主表面wb供给第二药液l2。第二药液l2被供给到第二主表面wb的中心部，通过离心力润湿扩展到整个第二主表面wb而置换冲洗液l3，形成第二药液l2的液膜f2。液膜f2同时形成于第一主表面wa和第二主表面wb双方。
70.接着，在图2的s104中，再次如图4所示那样，喷嘴41对基板w的第一主表面wa供给冲洗液l3，并且喷嘴81a对基板w的第二主表面wb供给冲洗液l3。冲洗液l3的液膜f3同时形成于第一主表面wa和第二主表面wb双方。
71.接着，在图2的s105中，如图6所示，喷嘴41对基板w的第一主表面wa供给干燥液l4。干燥液l4被供给到第一主表面wa的中心部，通过离心力润湿扩展到整个第一主表面wa而置换冲洗液l3，形成干燥液l4的液膜f4。干燥液l4例如为ipa。
72.另外，在s105中，喷嘴81b对基板w的第二主表面wb供给冲洗液l3。冲洗液l3被供给到第二主表面wb的中心部，通过离心力润湿扩展到整个第二主表面wb而形成液膜f3。冲洗液l3的液膜f3形成于第二主表面wb，干燥液l4的液膜f4形成于第一主表面wa。
73.接着，在图2的s106中，如图7所示，旋转机构3使基板w旋转，来将残留于基板w的第一主表面wa的干燥液l4和残留于基板w的第二主表面wb的冲洗液l3从基板w甩出。由此，使基板w干燥。
74.此外，在s106中，如上所述，也可以使干燥液l4的供给位置从第一主表面wa的中心向周缘移动。在干燥液l4的液膜f4的中心部形成开口，该开口从中心位置向周缘位置逐渐扩展。
75.接着，参照图8，来对向第二主表面供给的n2气的流量q1与在第二主表面产生的微粒数之间的关系进行说明。在图8的实验中，实施了图2所示的s101、s104、s105以及s106。未实施图2所示的s102和s103。
76.图8的实验条件如下所示。q1为0l/min、10l/min、20l/min、30l/min、40l/min、50l/min或60l/min。另一方面，q2为2l/min。第一药液为bhf，bhf的温度为20℃，bhf的流量为1.0l/min，bhf的供给时间为25秒。冲洗液为diw，diw的温度为20℃，diw的流量为1.5l/min，diw的供给时间为30秒。干燥液为ipa。
77.图8的实验结果如下所示。在q1为10l/min的情况下，与q1为0l/min的情况相比，在第二主表面wb产生的微粒数约减少到1/20。另外，q1越大，微粒数越减少。但是，当q1超过50l/min时，则几乎未确认到微粒数的减少。为了抑制n2气的无用消耗，q1可以为50l/min以下。
78.接着，参照图9，来对变形例所涉及的基板处理装置1进行说明。下面，主要对本变形例的基板处理装置1与上述实施方式的基板处理装置1的不同点进行说明。本变形例的气体供给部7具有多个喷嘴71a、71b、多个供给线72a、72b以及多个温度调节机构77a、77b。
79.喷嘴71a与上述实施方式的喷嘴71同样，具有用于向基板w的第二主表面wb的中心部喷出n2气的喷出口。中心部例如是指距中心50mm以内的部分。喷嘴71a例如设置于流体供给轴11的上端，相对于第二主表面wb垂直或倾斜地喷出n2气。
80.另一方面，喷嘴71b具有向基板w的第二主表面wb的周缘部喷出n2气的喷出口。周缘部例如是指距周缘50mm以内的部分。喷嘴71b例如设置于保持部2的基座板21，与保持部2一同旋转。喷嘴71b相对于第二主表面wb垂直或倾斜地喷出n2气。
81.由于喷嘴71b在基板w的第二主表面wb的周缘部形成n2气流，因此能够进一步抑制第一药液l1的蒸气绕到第二主表面wb。因此，能够进一步抑制在第二主表面wb产生微粒。
82.在图2的s101中，控制部9可以通过传感器12在多个点测定第一药液l1的液膜f1的温度，并在测定出的液膜f1的温度幅度(最大值与最小值之间的幅度)为阈值以上的情况下，通过温度调节机构77a、77b调节n2气的温度，以使该温度幅度小于阈值。通过调节n2气的温度，能够减小液膜f1的温度不均，从而能够抑制基板w的处理不均。在测定出的液膜f1的温度幅度为阈值以上的情况下，控制部9通过温度调节机构77a、77b中的至少任一方来变更n2气的温度。另一方面，在测定出的液膜f1的温度幅度小于阈值的情况下，控制部9可以不通过温度调节机构77a、77b来变更n2气的温度。
83.在不调节n2气的温度的情况下，如图10中双点划线所示，越是从基板w的中心去向周缘，液膜f1的温度越低。因此，在基板w的径向多个点测定液膜f1的温度，并在测定出的液膜f1的温度幅度为阈值以上的情况下，控制部9将从喷嘴71b喷出的n2气的温度控制为比从喷嘴71a喷出的n2气的温度高。其结果，如图10中实线所示，能够抑制液膜f1的温度不均。此外，在测定出的液膜f1的温度幅度小于阈值的情况下，控制部9也可以将从喷嘴71b喷出的n2气的温度控制为与从喷嘴71a喷出的n2气的温度相同。
84.多个温度调节机构77a、77b独立地调节从多个喷嘴71a、71b喷出的n2气的温度。容易调节液膜f1的温度分布。但是，即使温度调节机构77的数量为一个，也能够使从喷嘴71b喷出的n2气的温度比从喷嘴71a喷出的n2气的温度高。例如，在温度调节机构77b对从喷嘴71b喷出的n2气进行加热的情况下，也可以没有其它温度调节机构77a。
85.接着，参照图11来说明喷嘴71b的配置。喷嘴71b沿着保持于保持部2的基板w的周缘例如以点状配置有多个。点状的喷嘴71b具有圆形状的喷出口。能够遍及基板w的整个周向地在第二主表面wb的周缘部形成n2气流。
86.此外，也可以如图12所示，喷嘴71b沿着保持于保持部2的基板w的周缘例如以圆弧状配置有多个。圆弧状的喷嘴71b具有圆弧状的喷出口。
87.另外，也可以如图13所示，喷嘴71b沿着保持于保持部2的基板w的周缘例如配置为圆环状。圆环状的喷嘴71b具有圆环状的喷出口。
88.也可以如图14所示，除了设置有喷嘴71a、71b之外还设置喷嘴71c。喷嘴71c配置于喷嘴71a与喷嘴71b之间，与喷嘴71b呈同心圆状地配置。
89.喷嘴71c在保持于保持部2的基板w的周向上既可以如图14所示那样以点状配置有多个，也可以如图15所示那样以圆弧状配置有多个，虽然未图示，但也可以配置为圆环状。也就是说，喷嘴71c的喷出口可以是圆形状，也可以是圆弧状，还可以是圆环状。
90.接着，参照图16和图17来说明喷嘴71b的配置。如图17所示，喷嘴71b突出设置于保持部2的基座板21的上表面，与保持于保持部2的基板w的第二主表面wb平行且朝向基板w的径向外方地喷出n2气。能够进一步抑制第一药液l1的蒸气绕到第二主表面wb。
91.此外，喷嘴71b可以如图16所示那样配置为圆环状，也可以配置为多个圆弧状，还可以配置为多个点状。也就是说，喷嘴71b的喷出口可以是圆形状，也可以是圆弧状，还可以
是圆环状。
92.另外，喷嘴71b可以如图16所示那样突出设置于保持部2的基座板21的上表面，但也可以突出设置于流体供给轴11的上表面。在前者的情况下，喷嘴71b与基座板21一同旋转。另一方面，在后者的情况下，喷嘴71b不与基座板21一同旋转。
93.以上，对本公开所涉及的基板处理装置及基板处理方法的实施方式等进行了说明，但本公开不限定于上述实施方式等。能够在权利要求书所记载的范围内进行各种变更、修改、置换、附加、删除以及组合。这些当然也属于本公开的技术范围。
94.本技术主张2020年2月25日向日本专利局申请的日本特愿2020-029483号的优先权，在本技术中援引日本特愿2020-029483号的全部内容。
95.附图标记说明
96.1：基板处理装置；2：保持部；4：第一液供给部(液供给部)；5：回收部；6：循环路；7：气体供给部；9：控制部；w：基板；wa：第一主表面；wb：第二主表面。