JP6489475B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
前記処理液供給システムは、上流ヒータと、供給流路と、複数の上流流路と、複数の吐出口と、複数の低温液流路と、を含む。前記上流ヒータは、前記供給流路に供給される高温液を加熱する。前記供給流路は、高温液を前記複数の上流流路に向けて案内する。前記複数の上流流路は、外側上流流路と複数の内側上流流路とを含み、前記供給流路から分岐しており、前記供給流路から供給された高温液を前記複数の吐出口に向けて案内する。前記複数の吐出口は、前記外側上流流路に接続されており、前記基板の上面周縁部に向けて処理液を吐出する外側吐出口と、前記複数の内側上流流路に接続されており、前記上面周縁部の内側である前記基板の上面内の複数の位置に向けてそれぞれ処理液を吐出する複数の内側吐出口とを含み、前記回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されており、前記複数の上流流路を介して供給された処理液を前記基板の上面に向けて吐出する。前記複数の低温液流路は、前記複数の内側吐出口よりも上流の位置で前記複数の内側上流流路のみにそれぞれ接続されており、前記供給流路を流れる高温液と同種の液体であり、前記高温液よりも温度が低い低温液を、前記複数の内側上流流路のみに向けて案内し、前記外側吐出口からは前記高温液を、前記複数の内側吐出口からは前記複数の内側上流流路で混合された前記高温液および前記低温液の混合液を、前記処理液として前記基板の上面に向けて吐出する。
図1および図2は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1の処理液供給システムを示す模式図である。図1は、吐出状態の処理液供給システムを示しており、図2は、吐出停止状態の処理液供給システムを示している。
基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置1は、処理液で基板Wを処理する処理ユニット2と、処理ユニット2に基板Wを搬送する搬送ロボット(図示せず)と、基板処理装置1を制御する制御装置3とを含む。制御装置3は、演算部と記憶部とを含むコンピュータである。
図3に示すように、処理ユニット2は、箱型のチャンバー7と、チャンバー7内で基板Wを水平に保持しながら基板Wの中央部を通る鉛直な回転軸線A1まわりに基板Wを回転させるスピンチャック11と、基板Wから排出された処理液を受け止める筒状のカップ15と含む。
図4に示すように、複数のアーム部28は、第1ノズル26A〜第4ノズル26Dの順番で、長手方向D1に直交する水平な配列方向D2に並んでいる。複数のアーム部28は、同じ高さに配置されている。配列方向D2に隣接する2つのアーム部28の間隔は、他のいずれの間隔と同じであってもよいし、他の間隔の少なくとも一つと異なっていてもよい。図4は、複数のアーム部28が等間隔で配置されている例を示している。
ノズル移動ユニット24は、カップ15のまわりで鉛直に延びるノズル回動軸線A2まわりにホルダ25を回動させることにより、平面視で基板Wを通る円弧状の経路に沿って複数のノズル26を移動させる。これにより、処理位置と待機位置との間で複数のノズル26が水平に移動する。処理ユニット2は、複数のノズル26の待機位置の下方に配置された有底筒状の待機ポット35を含む。待機ポット35は、平面視でカップ15のまわりに配置されている。
以下の説明では、第1ノズル26Aに対応する構成の先頭および末尾に、それぞれ「第1」および「A」を付ける場合がある。たとえば、第1ノズル26Aに対応する上流流路48を、「第1上流流路48A」という場合がある。第2ノズル26B〜第4ノズル26Dに対応する構成についても同様である。
ノズル本体27は、ノズル本体27に沿って延びる1つの流路を形成している。ノズルヘッド33は、ノズル本体27から供給された処理液を案内する複数の流路を形成している。ノズル本体27の流路は、ノズル本体27の外面で開口する吐出口34を形成している。ノズルヘッド33の複数の流路は、ノズルヘッド33の外面で開口する複数の吐出口34を形成している。ノズル本体27の流路は、後述する上流流路48の一部に相当する。ノズルヘッド33の各流路は、後述する下流流路52に相当する。第1上流流路48A〜第4上流流路48Dの下流端は、回転軸線A1からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。
以下で説明する高温薬液および低温薬液は、互いに温度が異なる同種の薬液である。薬液の具体例は、TMAHである。高温薬液は、室温よりも高温の薬液であり、低温薬液は、高温薬液よりも低温の薬液である。高温薬液より低温であれば、低温薬液は、室温以上であってもよいし、室温未満であってもよい。
処理液供給システムは、供給流路47から供給された液体を複数の吐出口34に向けて案内する複数の上流流路48と、複数の上流流路48内を流れる液体の流量を検出する複数の流量計49と、複数の上流流路48内を流れる液体の流量を変更する複数の第1流量調整バルブ50と、複数の上流流路48をそれぞれ開閉する複数の吐出バルブ51とを含む。図示はしないが、第1流量調整バルブ50は、流路を開閉するバルブ本体と、バルブ本体の開度を変更するアクチュエータとを含む。アクチュエータは、空圧アクチュエータまたは電動アクチュエータであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。
図1および図2では、分岐上流流路が2つの下流流路52に分岐している例を示している。図5では、分岐上流流路が3つの下流流路52に分岐している例を示している。第2上流流路48Bから分岐した3つの下流流路52は、それぞれ、同じノズルヘッド33に設けられた3つの吐出口34に接続されている。第3上流流路48Cおよび第4上流流路48Dについても、第2上流流路48Bと同様である。第1上流流路48Aは、第1ノズル26Aに設けられた第1吐出口34Aに接続されている。
処理液供給システムは、第2薬液流路62の下流端で分岐した複数の低温液流路71(第1低温液流路71A、第2低温液流路71B、および第3低温液流路71C)と、複数の低温液流路71内を流れる液体の流量を検出する複数の流量計72と、複数の低温液流路71内を流れる液体の流量を変更する複数の第2流量調整バルブ73と、複数の低温液流路71をそれぞれ開閉する複数の低温液バルブ74とを含む。第2流量調整バルブ73の構造については、第1流量調整バルブ50と同様である。
吐出状態では、第1薬液タンク41内の高温薬液は、第1薬液流路42から供給流路47に流れ、供給流路47から複数の上流流路48に流れる。第2上流流路48B〜第4上流流路48Dに供給された高温薬液は、複数の下流流路52に流れる。
第1上流流路48A内の薬液は、第1ノズル26Aに設けられた1つの第1吐出口34Aに供給される。第2上流流路48B内の薬液は、複数の下流流路52を介して、第2ノズル26Bに設けられた複数の第2吐出口34B(図5参照)に供給される。第3上流流路48Cおよび第4上流流路48Dについても、第2上流流路48Bと同様である。これにより、全ての吐出口34から薬液が吐出される。
吐出停止状態では、第1薬液タンク41内の高温薬液が、第1ポンプ44によって第1薬液流路42に送られる。第1ポンプ44によって送られた高温薬液は、第1上流ヒータ43によって加熱された後、第1循環流路40を介して第1薬液タンク41に戻る。このとき、第1薬液供給バルブ45が閉じられているので、第1薬液流路42内の高温薬液は、複数の上流流路48に供給されない。
処理ユニット2によって基板Wが処理されるときには、複数のノズル26がスピンチャック11の上方から退避しており、スプラッシュガード17が下位置に位置している状態で、搬送ロボットのハンド(図示せず)によって、基板Wがチャンバー7内に搬入される。これにより、表面が上に向けられた状態で基板Wが複数のチャックピン13の上に置かれる。その後、搬送ロボットのハンドがチャンバー7の内部から退避し、チャンバー7の搬入搬出口8aがシャッター9で閉じられる。
図8に示す測定値A〜測定値Cにおける基板Wの処理条件は、薬液を吐出するノズルを除き、同一である。
測定値Aは、複数のノズル26を静止させながら、複数の吐出口34(10個の吐出口34)に薬液を吐出させて、基板Wをエッチングしたときのエッチング量の分布を示している。
測定値Cでは、基板Wの中央部から離れるにしたがってエッチング量が減少しており、エッチング量の分布が山形の曲線を示している。つまり、エッチング量は、薬液の着液位置で最も大きく、着液位置から離れるにしたがって減少している。これに対して、測定値Aおよび測定値Bでは、測定値Cと比較して、基板Wの中央部以外の位置でのエッチング量が増加しており、エッチングの均一性が大幅に改善されている。
供給流路47を流れる処理液は、上流流路48または下流流路52から吐出口34に供給され、回転軸線A1まわりに回転する基板Wの上面に向けて吐出される。複数の吐出口34は、回転軸線A1からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。したがって、1つの吐出口34だけに処理液を吐出させる場合と比較して、基板W上の処理液の温度の均一性を高めることができる。これにより、処理液の消費量を低減しながら、処理の均一性を高めることができる。
たとえば、前記実施形態では、ノズル26の数が、4本である場合について説明したが、ノズル26の数は、2または3本であってもよいし、5本以上であってもよい。
前記実施形態では、ノズルヘッド33が第1ノズル26Aに設けられておらず、第1ノズル26A以外の全てのノズル26にノズルヘッド33が取り付けられている場合について説明したが、第1ノズル26Aを含む全てのノズル26にノズルヘッド33が設けられていてもよい。これとは反対に、全てのノズル26にノズルヘッド33が設けられていなくてもよい。
前記実施形態では、分岐上流流路(第1上流流路48A以外の上流流路48)が、チャンバー7内で複数の下流流路52に分岐している場合について説明したが、分岐上流流路は、チャンバー7の外で分岐していてもよい。
前記実施形態では、複数のノズル26を静止させながら、複数のノズル26に薬液を吐出させる場合について説明したが、複数のノズル26をノズル回動軸線A2まわりに回動させながら、複数のノズル26に薬液を吐出させてもよい。
前記実施形態では、供給流路47に薬液を供給する第1薬液流路42が設けられている場合について説明したが、供給流路47に液体を供給する複数の処理液流路が設けられていてもよい。同様に、第2薬液流路62に液体を供給する複数の処理液流路が設けられていてもよい。
図11は、処理前後における薄膜の厚みと基板Wに供給される処理液の温度とのイメージを示すグラフである。図11の一点鎖線は、処理前の膜厚を示しており、図11の二点鎖線は、処理後の膜厚を示している。図11の実線は、基板Wに供給される処理液の温度を示している。図11の横軸は、基板Wの半径を示している。処理前の膜厚は、基板処理装置1以外の装置(たとえば、ホストコンピュータ)から基板処理装置1に入力されてもよいし、基板処理装置1に設けられた測定機によって測定されてもよい。
3 :制御装置
5 :流体ボックス
7 :チャンバー
11 :スピンチャック(基板保持ユニット)
24 :ノズル移動ユニット
25 :ホルダ
26A〜26D :第1〜第4ノズル
27 :ノズル本体
28 :アーム部
28a :先端
29 :先端部
33 :ノズルヘッド
34A :第1吐出口(内側吐出口)
34B :第2吐出口(内側吐出口)
34C :第3吐出口(内側吐出口)
34D :第4吐出口(外側吐出口)
41 :第1薬液タンク
42 :第1薬液流路
43 :第1上流ヒータ
45 :第1薬液供給バルブ
47 :供給流路
48A :第1上流流路(内側上流流路)
48B :第2上流流路(内側上流流路)
48C :第3上流流路(内側上流流路)
48D :第4上流流路(外側上流流路)
50 :第1流量調整バルブ(混合比変更ユニット)
51 :吐出バルブ
52 :下流流路
61 :第2薬液タンク
62 :第2薬液流路
71A〜71C :第1〜第3低温液流路
73 :第2流量調整バルブ(混合比変更ユニット)
A1 :回転軸線
D1 :長手方向
D2 :配列方向
Dr :径方向
W :基板
Claims (3)
- 基板を水平に保持しながら基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持ユニットと、
上流ヒータと、供給流路と、複数の上流流路と、複数の吐出口と、複数の低温液流路と、を含み、前記基板保持ユニットに保持されている基板に処理液を供給する処理液供給システムとを含み、
前記上流ヒータは、前記供給流路に供給される高温液を加熱し、
前記供給流路は、高温液を前記複数の上流流路に向けて案内し、
前記複数の上流流路は、外側上流流路と複数の内側上流流路とを含み、前記供給流路から分岐しており、前記供給流路から供給された高温液を前記複数の吐出口に向けて案内し、
前記複数の吐出口は、前記外側上流流路に接続されており、前記基板の上面周縁部に向けて処理液を吐出する外側吐出口と、前記複数の内側上流流路に接続されており、前記上面周縁部の内側である前記基板の上面内の複数の位置に向けてそれぞれ処理液を吐出する複数の内側吐出口とを含み、前記回転軸線からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置されており、前記複数の上流流路を介して供給された処理液を前記基板の上面に向けて吐出し、
前記複数の低温液流路は、前記複数の内側吐出口よりも上流の位置で前記複数の内側上流流路のみにそれぞれ接続されており、前記供給流路を流れる高温液と同種の液体であり、前記高温液よりも温度が低い低温液を、前記複数の内側上流流路のみに向けて案内し、
前記外側吐出口からは前記高温液を、前記複数の内側吐出口からは前記複数の内側上流流路で混合された前記高温液および前記低温液の混合液を、前記処理液として前記基板の上面に向けて吐出する、基板処理装置。 - 前記処理液供給システムは、複数の温度センサと、混合比変更ユニットと、をさらに含み、
前記複数の温度センサは、前記複数の内側上流流路にそれぞれ接続されており、前記複数の内側上流流路での前記混合液の温度を検出し、
前記混合比変更ユニットは、前記複数の温度センサによって検出された温度に基づいて、前記複数の内側上流流路で混合される高温液および低温液の混合比を前記内側上流流路ごとに独立して変更する、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記混合比変更ユニットは、
前記複数の低温液流路よりも上流の位置で前記複数の内側上流流路にそれぞれ接続されており、低温液と混合される高温液の流量を前記内側上流流路ごとに独立して調整する複数の第1流量調整バルブと、
前記複数の低温液流路にそれぞれ接続されており、高温液と混合される低温液の流量を前記低温液流路ごとに独立して調整する複数の第2流量調整バルブと、の少なくとも一つを含む、請求項2に記載の基板処理装置。
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