JP6188139B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
請求項4に記載の発明は、第1温度の薬液を基板の主面に供給する薬液供給工程と、前記薬液供給工程の後に、第1温度よりも低い第2温度のリンス液を基板の主面に供給することにより、基板に残留している液体を洗い流すリンス液供給工程と、前記薬液供給工程の後でかつ前記リンス液供給工程の前に、薬液と混ざり合うことにより発熱反応を発生させる、液温が第1温度よりも低く第2温度以上の反応液を、前記薬液供給工程で基板に供給された薬液が基板に残留している状態で基板の主面に供給する反応液供給工程とを含み、前記反応液供給工程は、基板への薬液の供給が開始されてから基板への反応液の供給が開始される前までの少なくとも一部の期間における基板の回転速度よりも大きい回転速度で基板が回転している状態で、反応液を基板の主面に向けて吐出する工程を含む、基板処理方法である。
この方法によれば、請求項1に関して述べた効果に加えて、次の効果を奏することができる。具体的には、この方法によれば、反応液は、相対的に大きい回転速度、すなわち基板への薬液の供給が開始されてから基板への反応液の供給が開始される前までの少なくとも一部の期間における基板の回転速度よりも大きい回転速度で基板が回転している状態で、基板の主面に向けて吐出される。したがって、基板に付着している液体に加わる遠心力が増加する。そのため、基板に残留している薬液が基板の周囲に速やかに振り切られると共に、基板に供給された反応液が速やかに基板の主面全域に行き渡る。これにより、基板の主面全域の温度が均一に低下するので、温度差に起因する基板の変形を抑制または防止できる。
請求項5に記載の発明は、第1温度の薬液を基板の主面に供給する薬液供給工程と、前記薬液供給工程の後に、第1温度よりも低い第2温度のリンス液を基板の主面に供給することにより、基板に残留している液体を洗い流すリンス液供給工程と、前記薬液供給工程の後でかつ前記リンス液供給工程の前に、薬液と混ざり合うことにより発熱反応を発生させる、液温が第1温度よりも低く第2温度以上の反応液を、前記薬液供給工程で基板に供給された薬液が基板に残留している状態で基板の主面に供給する反応液供給工程と、前記薬液供給工程と並行して、基板の上方に配置されたヒータによって、基板に保持されている薬液を第1温度よりも高い加熱温度で加熱する加熱工程と、前記反応液供給工程と並行して、基板の上方に配置された前記ヒータによって、前記加熱温度よりも低い後加熱温度で、基板に保持されている液体を加熱する後加熱工程とを含む、基板処理方法である。
この方法によれば、請求項1に関して述べた効果に加えて、次の効果を奏することができる。具体的には、この方法によれば、基板および薬液の温度が、基板に供給される前の薬液の温度(第1温度)よりも高い加熱温度まで上昇するので、反応液が供給される前の基板とリンス液との温度差がさらに広がる。したがって、リンス液を供給する前に反応液を基板に供給することにより、リンス液が基板に供給されたときに、基板の温度が局所的に低下し、大きな温度差が基板内で生じることを抑制または防止できる。これにより、基板の変形量を低減できる。
請求項6に記載の発明は、前記反応液供給工程は、基板の主面に対して傾いた吐出方向に反応液を吐出する工程を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、反応液は、基板の主面に対して傾いた方向に基板の主面に向けて吐出される。したがって、反応液は、基板の主面に対して斜めに入射する。そのため、反応液が基板の主面に垂直に入射する場合よりも、反応液が基板に着液したときの衝撃が小さい。基板の主面にパターンが形成されている場合、基板に加わる衝撃が低減されると、パターンに加わる衝撃も低減される。したがって、パターン倒壊などの損傷の発生を抑制または防止できる。
この方法によれば、反応液は、基板の主面に近づくに従って基板の中心側に位置するように基板の主面に対して傾いた方向に基板の主面に向けて吐出される。したがって、反応液は、基板上を主として着液位置から内方(基板の中心側)に流れる。そのため、反応液が基板の主面に垂直な方向に吐出される場合や、基板の主面に対して外向きに傾いた方向に吐出される場合よりも短時間で着液位置よりも内方の領域に反応液を広げることができる。さらに、これらの場合よりも着液位置から内方に流れる反応液の流量が増加するので、基板上での反応液の滞在時間が増加する。そのため、反応液を効率的に利用できる。
この方法によれば、液温が第1温度よりも低く第2温度以上である反応薬液と、反応薬液と混ざり合うことにより発熱する発熱薬液とが混合される。これにより、発熱薬液および反応薬液が、発熱薬液の発熱によって第1温度まで温度上昇し、第1温度の薬液が生成される。そして、薬液が基板に残留している状態で、反応液としての反応薬液が基板の主面に供給される。したがって、反応液としての反応薬液が、基板上の薬液に含まれる発熱薬液と混ざり合い、反応液の着液位置およびその近傍の位置で発熱反応が発生する。そのため、着液位置近傍領域での基板の温度低下量が低減される。さらに、薬液に含まれる成分薬液(ここでは、反応薬液)と同種の薬液、つまり薬液と親和性の高い液体が、反応液として用いられるので、薬液と反応液とを効率的に混合させることができる。
この方法によれば、反応液は、基板が回転している状態で、基板の中心からの距離がそれぞれ異なる基板の主面内の複数の位置に向けて同時に吐出される。より具体的には、基板の主面中央部、主面中間部、および主面周縁部に向けて、反応液が同時に吐出される。したがって、基板が1回転以上回転すると、反応液が基板の主面全域に行き渡る。そのため、反応液が短時間で基板の主面全域に行き渡り、基板の主面全域の温度が均一に低下する。これにより、温度差に起因する基板の変形を抑制または防止できる。
この方法によれば、反応液は、基板が回転している状態で、基板の半径を含む基板の主面内の領域全体に向けて同時に吐出され、この領域全体に同時に着液する。すなわち、反応液は、基板の中心から基板の周縁まで基板の径方向に連続した領域全体に同時に供給される。したがって、基板が1回転以上回転すると、反応液が基板の主面全域に行き渡る。そのため、反応液が短時間で基板の主面全域に行き渡り、基板の主面全域の温度が均一に低下する。これにより、温度差に起因する基板の変形を抑制または防止できる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る基板処理装置1の模式的な平面図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る基板処理装置1に備えられたチャンバー4の内部を水平に見た模式図である。図3は、スピンベース7およびこれに関連する構成の模式的な平面図である。図4は、赤外線ヒータ58の縦断面図である。
図2に示すように、反応液ノズルを兼ねる第1薬液ノズル11は、内向き姿勢で第1ノズルアーム12に保持されている。内向き姿勢は、処理液吐出口よりも内方(基板回転軸線A1側)の位置に処理液が着液するように基板Wの上面に対して傾いた吐出方向に処理液が吐出される姿勢である。第1薬液ノズル11は、内向き姿勢に限らず、基板Wの上面に垂直な方向に処理液を吐出する垂直姿勢で第1ノズルアーム12に保持されていてもよいし、処理液吐出口よりも外方(基板回転軸線A1とは反対側)の位置に処理液が着液するように基板Wの上面に対して傾いた吐出方向に処理液を吐出する外向き姿勢で第1ノズルアーム12に保持されていてもよい。
図2に示すように、処理ユニット2は、発熱薬液の一例である硫酸(液体)を収容する硫酸タンク17と、硫酸を加熱することにより硫酸タンク17内の硫酸の温度を室温よりも高い温度(60〜90℃の範囲内の一定温度。たとえば、80℃)に維持する第1ヒータ21と、硫酸タンク17内の硫酸を混合バルブ16に案内する硫酸配管18と、硫酸配管18の内部を開閉する硫酸バルブ19と、硫酸配管18から混合バルブ16に供給される硫酸の流量を増減させる硫酸流量調整バルブ20とを含む。図示はしないが、硫酸流量調整バルブ20は、弁座が内部に設けられたバルブボディと、弁座を開閉する弁体と、開位置と閉位置との間で弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他の流量調整バルブについても同様である。
図2に示すように、赤外線ヒータ58は、赤外線を含む光を発する赤外線ランプ61と、赤外線ランプ61を収容するランプハウジング62とを含む。赤外線ランプ61は、ランプハウジング62内に配置されている。図3に示すように、ランプハウジング62は、平面視で基板Wよりも小さい。したがって、赤外線ヒータ58は、平面視で基板Wよりも小さい。赤外線ランプ61およびランプハウジング62は、ヒータアーム59に取り付けられている。したがって、赤外線ランプ61およびランプハウジング62は、ヒータアーム59と共に移動する。
図5は、処理ユニット2によって行われる第1処理例の概略を示すタイムチャートである。図6は、第1処理例の一部の具体的なタイムチャートである。以下では、図2および図5を参照して、不要になったレジストパターンを基板Wから除去するレジスト除去工程について説明する。図6については適宜参照する。
図7は、処理ユニット2によって行われる第2処理例の一部の具体的なタイムチャートである。以下では、図2および図7を参照する。
第2処理例は、反応液供給工程において基板Wの上面に対する反応液の着液位置を周縁部から中央部に移動させる点で第1処理例と異なる。言い換えると、反応液供給工程以外の工程については、第1処理例と同様である。したがって、以下では、反応液が過酸化水素水である場合の反応液供給工程(図7のステップS5)と、反応液が純水である場合の反応液供給工程(図7のステップS5a)とについて説明する。
図8は、処理ユニット2によって行われる第3処理例の一部の具体的なタイムチャートである。以下では、図2および図8を参照する。
第3処理例は、反応液供給工程での基板Wの回転速度が、パドル工程での基板Wの回転速度V2よりも大きく、第1リンス液処理工程での基板Wの回転速度V3よりも小さい第3薬液回転速度V4である点で第1処理例と異なる。言い換えると、反応液供給工程以外の工程については、第1処理例と同様である。したがって、以下では、反応液が過酸化水素水である場合の反応液供給工程(図8のステップS5)と、反応液が純水である場合の反応液供給工程(図8のステップS5a)とについて説明する。
また、図8は、反応液が純水である場合の第3薬液回転速度V4aが、反応液が過酸化水素水である場合の第3薬液回転速度V4よりも小さい例を示している。これは、反応液の種類以外の条件が同じであれば、SPMの発熱量は、反応液が過酸化水素水である場合よりも純水である場合の方が小さいためである。反応液が純水である場合の第3薬液回転速度V4aを、反応液が過酸化水素水である場合の第3薬液回転速度V4よりも小さくすることによって、基板W上での純水の滞在時間を増加させることにより、SPMの発熱量を増加させて、基板WおよびSPMの急激な温度変化を好適に抑制することができる。
「第4処理例」
図9は、処理ユニット2によって行われる第4処理例の一部の具体的なタイムチャートである。以下では、図2および図9を参照する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の図10〜図14において、前述の図1〜図9に示された各部と同等の構成部分については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図10は、本発明の第2実施形態に係るスピンチャック5の平面図である。図11は、本発明の第2実施形態に係るスピンチャック5の正面図である。図12は、下面ノズル245を示す模式的な平面図である。図13は、下面ノズル245の内部構造を示す模式的な断面図である。
図14は、処理ユニット2によって行われる第5処理例の一部の具体的なタイムチャートである。以下では、図10、図11、および図14を参照する。
第5処理例は、第1温度低下抑制工程(図14のステップS6)において基板Wの下面に対する加熱液の着液位置を基板Wの半径方向に移動させる点で第1処理例と異なる。言い換えると、第1温度低下抑制工程以外の工程については、第1処理例と同様である。したがって、以下では、第1処理例と異なる点について主として説明する。また、以下では、第1薬液供給工程と並行して行われる第1温度低下抑制工程について主として説明するが、第2薬液供給工程と並行して行われる第2温度低下抑制工程についても第1温度低下抑制工程と同様の制御が行われてもよい。
反応液供給工程(図14のステップS5)では、図14に示すように、制御装置3は、第1ノズル移動装置13を制御することにより、基板Wが第2薬液回転速度V2で回転している状態で、基板Wの上面に対する過酸化水素水(反応液の一例)の着液位置を中間部から中央部に移動させる。第1温度低下抑制工程(図14のステップS6)では、図14に示すように、制御装置3は、加熱液流量調整バルブ48の開度を変更することにより、すなわち、伸縮アーム271の伸縮量を変更することにより、基板Wの上面中間部から上面中央部への過酸化水素水の着液位置の移動と同期するように、基板Wの下面に対する純水(加熱液の一例)の着液位置を中間部から中央部に移動させる。そして、制御装置3は、第2過酸化水素水バルブ27および加熱液バルブ47を閉じて、第1薬液ノズル11および下面ノズル245からの過酸化水素水および純水の吐出を停止させる。その後、制御装置3は、気体バルブ55を開閉することより、窒素ガスを気体吐出口53から一時的に吐出させる。これにより、基板Wとスピンベース7との間から純水が排出される。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下の図15〜図16において、前述の図1〜図14に示された各部と同等の構成部分については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図15は、本発明の第3実施形態に係る基板処理装置1に備えられたチャンバー4の内部を水平に見た模式図である。
図16は、処理ユニット2によって行われる第6処理例の一部の具体的なタイムチャートである。以下では、図15および図16を参照する。
第6処理例は、反応液供給工程において複数の反応液ノズルを静止させた状態で基板Wの上面内の複数の位置に向けて反応液を吐出する点で第1処理例と異なる。言い換えると、反応液供給工程以外の工程については、第1処理例と同様である。したがって、以下では、反応液が過酸化水素水である場合の反応液供給工程(図16のステップS5)と、反応液が純水である場合の反応液供給工程(図16のステップS5a)とについて説明する。
たとえば、前述の各処理例では、第1薬液ノズル11からのSPMの吐出を停止させた状態で基板WとSPMとを反応させるパドル工程が行われる場合について説明したが、パドル工程が省略され、第1薬液供給工程の終了に引き続いて反応液供給工程が開始されてもよい。
また、前述の実施形態では、スピンチャック5が、複数のチャックピン8を備える挟持式のチャックである場合について説明したが、スピンチャック5は、スピンベース(吸着ベース)の上面に基板Wの下面(裏面)を吸着させるバキューム式のチャックであってもよい。
また、前述の実施形態では、加熱液の一例である温水(第1中間温度に加熱された純水)を基板Wの下面に供給する場合について説明したが、加熱液に代わりに加熱ガスを基板Wの下面に供給してもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
3 :制御装置
5 :スピンチャック
11 :第1薬液ノズル
18 :硫酸配管
23 :第1過酸化水素水配管
26 :第2過酸化水素水配管
36 :リンス液ノズル
39 :第1リンス液配管
42 :第2リンス液配管
45 :下面ノズル
45a :吐出口
46 :加熱液配管
52 :気体流路
53 :気体吐出口
54 :気体配管
58 :赤外線ヒータ
61 :赤外線ランプ
62 :ランプハウジング
245 :下面ノズル
271 :伸縮アーム
272 :伸縮配管
277 :第1バネ
278 :第2バネ
283 :流体吐出口
311A :中央ノズル
311B :中間ノズル
311C :周縁ノズル
311X :反応液ノズル
311Y :反応液ノズル
311a :中央吐出口
311b :中間吐出口
311c :周縁吐出口
311x :吐出口
311y :吐出口
390 :過酸化水素水配管
392 :純水配管
Claims (11)
- 第1温度の薬液を基板の主面に供給する薬液供給工程と、
前記薬液供給工程の後に、第1温度よりも低い第2温度のリンス液を基板の主面に供給することにより、基板に残留している液体を洗い流すリンス液供給工程と、
前記薬液供給工程の後でかつ前記リンス液供給工程の前に、薬液と混ざり合うことにより発熱反応を発生させる、液温が第1温度よりも低く第2温度以上の反応液を、前記薬液供給工程で基板に供給された薬液が基板に残留している状態で基板の主面に供給する反応液供給工程とを含み、
前記反応液供給工程は、回転している基板の主面全域が薬液で覆われている状態で基板の主面に対する反応液の供給を中央部以外の位置で開始する供給開始工程と、前記供給開始工程の後に、回転している基板の主面全域が薬液および反応液で覆われている状態で基板の主面に対する反応液の着液位置を中央部に移動させる着液位置移動工程とを含む、基板処理方法。 - 前記供給開始工程は、回転している基板の主面全域が薬液で覆われている状態で基板の主面に対する反応液の供給を中央部と周縁部との間の中間部で開始する工程であり、
前記着液位置移動工程は、前記供給開始工程の後に、回転している基板の主面全域が薬液および反応液で覆われている状態で基板の主面に対する反応液の着液位置を中間部から中央部に移動させる工程である、請求項1に記載の基板処理方法。 - 前記供給開始工程は、回転している基板の主面全域が薬液で覆われている状態で基板の主面に対する反応液の供給を周縁部で開始する工程であり、
前記着液位置移動工程は、前記供給開始工程の後に、回転している基板の主面全域が薬液および反応液で覆われている状態で基板の主面に対する反応液の着液位置を周縁部から中央部に移動させる工程である、請求項1に記載の基板処理方法。 - 第1温度の薬液を基板の主面に供給する薬液供給工程と、
前記薬液供給工程の後に、第1温度よりも低い第2温度のリンス液を基板の主面に供給することにより、基板に残留している液体を洗い流すリンス液供給工程と、
前記薬液供給工程の後でかつ前記リンス液供給工程の前に、薬液と混ざり合うことにより発熱反応を発生させる、液温が第1温度よりも低く第2温度以上の反応液を、前記薬液供給工程で基板に供給された薬液が基板に残留している状態で基板の主面に供給する反応液供給工程とを含み、
前記反応液供給工程は、基板への薬液の供給が開始されてから基板への反応液の供給が開始される前までの少なくとも一部の期間における基板の回転速度よりも大きい回転速度で基板が回転している状態で、反応液を基板の主面に向けて吐出する工程を含む、基板処理方法。 - 第1温度の薬液を基板の主面に供給する薬液供給工程と、
前記薬液供給工程の後に、第1温度よりも低い第2温度のリンス液を基板の主面に供給することにより、基板に残留している液体を洗い流すリンス液供給工程と、
前記薬液供給工程の後でかつ前記リンス液供給工程の前に、薬液と混ざり合うことにより発熱反応を発生させる、液温が第1温度よりも低く第2温度以上の反応液を、前記薬液供給工程で基板に供給された薬液が基板に残留している状態で基板の主面に供給する反応液供給工程と、
前記薬液供給工程と並行して、基板の上方に配置されたヒータによって、基板に保持されている薬液を第1温度よりも高い加熱温度で加熱する加熱工程と、
前記反応液供給工程と並行して、基板の上方に配置された前記ヒータによって、前記加熱温度よりも低い後加熱温度で、基板に保持されている液体を加熱する後加熱工程とを含む、基板処理方法。 - 前記反応液供給工程は、基板の主面に対して傾いた吐出方向に反応液を吐出する工程を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記反応液供給工程は、基板の主面に近づくに従って基板の中心側に位置するように基板の主面に対して傾いた吐出方向に反応液を吐出する工程を含む、請求項6に記載の基板処理方法。
- 前記薬液供給工程で基板に供給される薬液は、液温が第1温度よりも低く第2温度以上である反応薬液と、反応薬液と混ざり合うことにより発熱する発熱薬液と、の混合液であり、
前記反応液供給工程は、反応液としての反応薬液を基板の主面に供給する工程を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記反応液供給工程は、基板が回転している状態で、基板の主面中央部、主面中間部、および主面周縁部に向けて反応液を同時に吐出する工程を含む、請求項4または5に記載の基板処理方法。
- 前記反応液供給工程は、基板が回転している状態で、基板の半径を含む基板の主面内の領域全体に反応液を同時に着液させる工程を含む、請求項4または5に記載の基板処理方法。
- 基板を保持して回転させる基板保持手段と、
第1温度の薬液を前記基板保持手段に保持されている基板の主面に向けて吐出する薬液供給手段と、
第1温度よりも低い第2温度のリンス液を前記基板保持手段に保持されている基板の主面に向けて吐出するリンス液供給手段と、
液温が第1温度よりも低く第2温度以上であり、薬液と混ざり合うことにより発熱反応を発生させる反応液を、前記基板保持手段に保持されている基板の主面に向けて吐出する反応液供給手段と、
前記基板保持手段、薬液供給手段、リンス液供給手段、および反応液供給手段を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、
第1温度の薬液を基板の主面に供給する薬液供給工程と、
前記薬液供給工程の後に、第2温度のリンス液を基板の主面に供給することにより、基板に残留している液体を洗い流すリンス液供給工程と、
前記薬液供給工程の後でかつ前記リンス液供給工程の前に、液温が第1温度よりも低く第2温度以上の反応液を、前記薬液供給工程で基板に供給された薬液が基板に残留している状態で基板の主面に供給する反応液供給工程とを実行し、
前記反応液供給工程は、回転している基板の主面全域が薬液で覆われている状態で基板の主面に対する反応液の供給を開始する供給開始工程と、前記供給開始工程の後に、回転している基板の主面全域が薬液および反応液で覆われている状態で基板の主面に対する反応液の着液位置を中央部に移動させる着液位置移動工程とを含む、基板処理装置。
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