JPWO2018079494A1 - Liquid processing method and liquid processing apparatus - Google Patents
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Abstract
平坦な膜を基板に精度良く形成することができる液処理方法及び液処理装置を提供する。液処理方法は、第１の工程Ｓ１及び第２の工程Ｓ２を含む。第１の工程Ｓ１では、基板（ウエハ）を回転させながら外周部に形成された中心部より厚い膜にエッチング液を供給する。第１の工程Ｓ１では、エッチング液が供給される位置よりも基板の中心側にエッチング液による膜のエッチングを阻害するエッチング阻害液を供給して外周部の膜をエッチングする。第２の工程Ｓ２は第１の工程Ｓ１の後に行われ、第２の工程Ｓ２では回転する基板にエッチング液を供給して予め設定された膜厚までエッチングする。Provided are a liquid processing method and a liquid processing apparatus capable of accurately forming a flat film on a substrate. The liquid processing method includes a first step S1 and a second step S2. In the first step S1, an etching solution is supplied to a film thicker than the central portion formed on the outer peripheral portion while rotating the substrate (wafer). In the first step S1, an etching inhibiting liquid that inhibits etching of the film by the etching liquid is supplied to the center side of the substrate from the position where the etching liquid is supplied to etch the outer peripheral film. The second step S2 is performed after the first step S1, and in the second step S2, an etching solution is supplied to the rotating substrate to perform etching to a preset film thickness.
Description
本発明は、基板に形成された膜を平坦化する液処理方法及び液処理装置に関する。 The present invention relates to a liquid processing method and a liquid processing apparatus for planarizing a film formed on a substrate.
一般に、半導体デバイスの製造工程では、処理対象の半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と称する）の表面において酸化膜や窒化膜等の薄膜が絶縁膜として形成されている。この薄膜を形成する方法として化学蒸着法（ＣＶＤ）等が広く用いられている。ウエハの周縁部における薄膜の厚さが中心部における薄膜の厚さよりも大きくなって、薄膜が全体として擂り鉢状に形成されることがある。このような不均一な膜厚を有する薄膜は種々の不具合を招き、例えば薄膜にコンタクトホールを形成する場合には、コンタクトホールの径がばらついて製品歩留まりが低下することがある。 Generally, in the process of manufacturing a semiconductor device, a thin film such as an oxide film or a nitride film is formed as an insulating film on the surface of a semiconductor wafer to be processed (hereinafter, simply referred to as a "wafer"). Chemical vapor deposition (CVD) is widely used as a method of forming this thin film. The thickness of the thin film at the peripheral portion of the wafer may be larger than the thickness of the thin film at the central portion, and the thin film may be formed in a bowl shape as a whole. A thin film having such a non-uniform film thickness causes various problems, and, for example, in the case of forming a contact hole in the thin film, the diameter of the contact hole may vary and the product yield may be reduced.
特許文献１は、擂り鉢状の膜に対して処理液を供給し、当該膜を平坦にエッチングする技術を開示する。 Patent Document 1 discloses a technique for supplying a treatment liquid to a bowl-like film and etching the film flat.
しかしながら特許文献１に開示された技術では、擂り鉢状の膜の外周部を処理液により所望量だけエッチングして、膜全体を精度良く平坦にすることは容易ではなかった。このように、基板の全体にわたって平坦な膜を精度良く形成するためには更なる改善が求められていた。 However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, it is not easy to etch the outer peripheral portion of the bowl-like film by a desired amount with a processing solution and flatten the entire film accurately. Thus, further improvement has been required to form a flat film precisely over the entire substrate.
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、平坦な膜を基板に精度良く形成することができる液処理方法及び液処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a liquid processing method and a liquid processing apparatus capable of forming a flat film on a substrate with high accuracy.
本発明の一態様は、中心部の膜より外周部の膜が厚い基板に対してエッチング液を供給して当該膜をエッチングする液処理方法であって、基板を回転させながら外周部に形成された中心部より厚い膜にエッチング液を供給するとともにエッチング液が供給される位置よりも基板の中心側にエッチング液による膜のエッチングを阻害するエッチング阻害液を供給して外周部の膜をエッチングする第１の工程と、第１の工程の後に、回転する基板にエッチング液を供給して予め設定された膜厚までエッチングする第２の工程と、を備える液処理方法に関する。 One embodiment of the present invention is a liquid processing method in which an etching solution is supplied to a substrate having a thicker film at the outer periphery than the film at the central part to etch the film, and the film is formed at the outer periphery while rotating the substrate. The etching solution is supplied to the film thicker than the central portion, and the etching inhibiting solution for inhibiting the etching of the film by the etching solution is supplied to the center side of the substrate than the position where the etching solution is supplied. The present invention relates to a liquid processing method including a first step and a second step of supplying an etching solution to a rotating substrate and etching the substrate to a predetermined film thickness after the first step.
本発明の他の態様は、中心部の膜より外周部の膜が厚い基板に対してエッチング液を供給して膜をエッチングする液処理装置であって、基板を回転可能に保持する基板保持部と、基板保持部を回転させる回転機構と、基板保持部に保持される基板に形成された膜に液を供給する液供給機構と、少なくとも液供給機構を制御するコントローラと、を備え、コントローラは、基板保持部により保持されて回転する基板の膜に対して液供給機構からエッチング液及びエッチング阻害液を供給する第１の工程であって、基板を回転させながら外周部に形成された中心部より厚い膜にエッチング液を供給するとともにエッチング液が供給される位置よりも基板の中心側にエッチング液による膜のエッチングを阻害するエッチング阻害液を供給して外周部の膜をエッチングする第１の工程と、第１の工程の後に、回転する基板にエッチング液を供給して予め設定された膜厚までエッチングする第２の工程と、を行う液処理装置に関する。 Another aspect of the present invention is a liquid processing apparatus for supplying an etching solution to a substrate having a thicker film at the outer peripheral portion than the central film and etching the film, wherein the substrate holding portion rotatably holds the substrate. A rotation mechanism for rotating the substrate holding unit, a liquid supply mechanism for supplying a liquid to a film formed on the substrate held by the substrate holding unit, and a controller for controlling at least the liquid supply mechanism; A first step of supplying an etching liquid and an etching inhibition liquid from a liquid supply mechanism to a film of a substrate held and rotated by a substrate holding unit, wherein a central portion formed on an outer peripheral portion while rotating the substrate While supplying the etching solution to a thicker film and supplying the etching inhibition solution that inhibits the etching of the film by the etching solution to the center side of the substrate than the position where the etching solution is supplied, the outer peripheral portion A first step of etching the film, after the first step, a second step of etching a rotating substrate to a thickness that is set in advance by supplying an etching liquid to a liquid processing apparatus for performing.
本発明によれば、平坦な膜を基板に精度良く形成することができる。 According to the present invention, a flat film can be accurately formed on a substrate.
図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
以下では、基板としてウエハを使用し、ウエハに形成された酸化膜を処理液により平坦化する液処理方法及び液処理装置に対して本発明を適用する場合を例示する。 Below, the case where this invention is applied with respect to the liquid processing method and liquid processing apparatus which planarize the oxide film formed in the wafer using a wafer as a board | substrate with a process liquid is illustrated.
［液処理装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る液処理装置１００の構成の概略を示す概念図である。液処理装置１００は、表面に酸化膜５０が形成されたウエハＷを水平に且つ回転可能に保持する基板保持部１と、基板保持部１を回転させるモータによって構成される回転機構２と、基板保持部１に保持されるウエハＷの酸化膜５０に処理液（特にエッチング液）及びリンス液（すなわちエッチング阻害液）を供給する液供給機構４と、基板保持部１に保持されたウエハＷを囲繞するように設けられたカップ３とを備える。[Configuration of liquid processing apparatus]
FIG. 1 is a conceptual view showing an outline of the configuration of a
基板保持部１は、回転機構２の回転軸２ａに連結されて回転軸２ａとともに回転する回転プレート１１と、回転プレート１１の周縁部に取り付けられた３つの支持ピン１２ａ及び３つの保持ピン１２ｂとを有する。各保持ピン１２ｂは、搬送アーム（図示せず）と基板保持部１との間でのウエハＷの受け渡しを妨げないように、回転プレート１１の外側の退避位置とウエハＷを保持する保持位置との間で回動可能となっている。各保持ピン１２ｂを退避位置に配置した状態で各支持ピン１２ａがウエハＷを受け取った後、各保持ピン１２ｂを回動させて保持位置に配置することで、ウエハＷが各支持ピン１２ａ及び各保持ピン１２ｂによって保持される。なお、基板保持部１は図示しない昇降機構によって昇降させられる。
The substrate holding unit 1 is connected to the
液供給機構４は、水平方向へ移動可能な第１の液吐出ノズル２１及び第２の液吐出ノズル２２を有する。第１の液吐出ノズル２１は、酸化膜５０を溶解してエッチング処理を行うための処理液（例えば希フッ酸（ＤＨＦ））を吐出することができる。第２の液吐出ノズル２２は、処理液（例えば希フッ酸）及びリンス液（例えば純水（ＤＩＷ））を選択的に吐出することができる。
The liquid supply mechanism 4 has a first
第１の液吐出ノズル２１には第１の液供給ライン２３が接続され、第２の液吐出ノズル２２には第２の液供給ライン２８が接続されている。第１の液供給ライン２３には、バルブ２４を介して処理液供給ライン２６が接続されている。第２の液供給ライン２８には、バルブ２９を介して処理液供給ライン３１が接続されるとともに、バルブ３０を介してリンス液供給ライン３２が接続されている。バルブ２４の開閉を切り換えることで、処理液供給ライン２６から第１の液供給ライン２３への処理液の供給の有無、及び第１の液吐出ノズル２１からの処理液の吐出の有無を切り換えることができる。同様に、バルブ２９及びバルブ３０の開閉を切り換えることで、処理液供給ライン３１から第２の液供給ライン２８への処理液の供給の有無、リンス液供給ライン３２から第２の液供給ライン２８へのリンス液の供給の有無、及び第２の液吐出ノズル２２からの処理液又はリンス液の吐出の有無を切り換えることができる。なお、液供給機構４に含まれるこれらのバルブ２４、バルブ２９及びバルブ３０は、コントローラ１０１によって制御される。また図示は省略しているが、処理液供給ライン２６、処理液供給ライン３１及びリンス液供給ライン３２の各々には、液を送り出すためのポンプ及び流量制御装置等が設けられている。
A first liquid supply line 23 is connected to the first
このようにして設けられる第１の液吐出ノズル２１は、後述の第１の工程（図３の符合「Ｓ１」参照）において、ウエハＷの外周部の酸化膜５０に向けて処理液を吐出する第１処理液吐出ノズルとして使われる。一方、第２の液吐出ノズル２２は、後述の第１の工程ではウエハＷの中央部の酸化膜５０に向けてリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルとして使われ、後述の第２の工程（図３の符合「Ｓ２」参照）ではウエハＷの中央部の酸化膜５０に向けて処理液を吐出する第２処理液吐出ノズルとして使われる。したがって、第１の液吐出ノズル２１は相対的にウエハＷの外周側に配置される一方で、第２の液吐出ノズル２２は相対的にウエハＷの内側に配置される。ここでいう内側とは、ウエハＷの回転軸線側を指し、図１に示す液処理装置１００では回転軸２ａに近い側を意味する。また外周側とは、ウエハＷの回転軸線から遠ざかる側を意味する。
The first
第１の液吐出ノズル２１は、第２の液吐出ノズル２２よりも小径で相対的に吐出流量が少なくなるように設計されている。例えば、第２の液吐出ノズル２２の径を１／４インチ程度に設定する一方で、第１の液吐出ノズル２１の径を第２の液吐出ノズル２２の径の１／２（すなわち１／８インチ）程度に設定することも可能である。小径の第１の液吐出ノズル２１は、小流量の処理液を吐出するため、ウエハＷの酸化膜５０に対して所望量の処理液を精度良く供給することができるとともに、処理液の消費量を抑えることができる。
The first
また第１の液吐出ノズル２１は、ウエハＷの延在方向に対して傾斜して設けられている。第１の液吐出ノズル２１から吐出される処理液は、ウエハＷの外周側に向かって吐出される。これにより、処理液がウエハＷの酸化膜５０上に着地した際の、ウエハＷの内側への処理液の跳ね返りを抑えることができる。また第１の液吐出ノズル２１から吐出される処理液は、ウエハＷの回転方向に対して非垂直な方向であって、ウエハＷの回転方向に関してはウエハＷの回転方向と同方向に吐出される。これにより、第１の液吐出ノズル２１からの処理液のウエハＷに対する相対速度が小さくなり、酸化膜５０上における処理液の跳ね返りや、酸化膜５０上での処理液の意図しない方向への広がりを抑えることができる。なお、第１の液吐出ノズル２１からの処理液の吐出方向の詳細については、後述する（図４及び図５参照）。
The first
一方、第２の液吐出ノズル２２はウエハＷの延在方向に対して垂直に配置されており、第２の液吐出ノズル２２から吐出された処理液及びリンス液は、ウエハＷの酸化膜５０に向かって鉛直方向に飛翔する。ただし、第２の液吐出ノズル２２はウエハＷの延在方向に対して傾斜して設けられてもよく、第２の液吐出ノズル２２から非鉛直方向へ処理液及びリンス液が吐出されてもよい。
On the other hand, the second
第１の液吐出ノズル２１は第１のノズルホルダー２１ａに保持され、第２の液吐出ノズル２２は第２のノズルホルダー２２ａにより保持されている。第１のノズルホルダー２１ａには駆動機構４８が接続され、第２のノズルホルダー２２ａには駆動機構５２が接続されている。第１の液吐出ノズル２１及び第１のノズルホルダー２１ａは駆動機構４８によって移動させられ、第２の液吐出ノズル２２及び第２のノズルホルダー２２ａは駆動機構５２によって移動させられる。
The first
なお、上述の液供給機構４は一例にすぎない。例えば、上述の液吐出ノズル２２はリンス液吐出ノズル及び処理液吐出ノズルとして共用されるが、第２の液吐出ノズル２２の代わりに、バルブ２９を介して処理液供給ライン３１に接続される処理液吐出ノズルと、バルブ３０を介してリンス液供給ライン３２に接続されるリンス液吐出ノズルとが別個に設けられてもよい。
In addition, the above-mentioned liquid supply mechanism 4 is only an example. For example, the above-described
カップ３は、遠心力の影響を受けて回転するウエハＷから飛翔する処理液やリンス液を受け止め、外部へ排出する。カップ３の底部には排気通路３ａ及びドレイン管３ｂ、３ｃが設けられており、排気通路３ａは排気ポンプ（図示せず）の吸い込み側に連通する。
The
液処理装置１００の各構成部は、ＣＰＵ等の計算機（コンピュータ）及びメモリを含むコントローラ１０１に接続され、当該コントローラ１０１によって制御される。図１に示す液処理装置１００では、バルブ２４、バルブ２９、バルブ３０、駆動機構４８、駆動機構５２及び回転機構２が、コントローラ１０１によって制御される。またコントローラ１０１には、ユーザインターフェース１０２及び記憶部１０３も接続されている。ユーザインターフェース１０２には、液処理装置１００の各構成部を管理するために管理者がコマンドの入力操作等を行うためのキーボード、及び液処理装置１００の各構成部の稼働状況を表示するディスプレイ等が含まれる。記憶部１０３は、コンピュータによって読み取り可能な任意の非一時的な記録媒体によって構成され、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、或いは不揮発性メモリなどによって構成可能である。この記憶部１０３には、液処理装置１００で実行される各種処理をコントローラ１０１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピ、及び各構成部の制御に必要な他の情報が格納されている。したがってコントローラ１０１は、例えば、ユーザインターフェース１０２を介して管理者からの指示等を受けて、対応のレシピを記憶部１０３から呼び出して実行することができる。本実施形態の記憶部１０３には、後述の液処理方法の各種手順をコントローラ１０１に実行させるためのプログラムも記録されている。
Each component of the
［基板の表面プロファイル］
図２は、処理対象のウエハＷの水平方向位置と厚みとの関係例を概念的に示すグラフである。図２は、ウエハＷのある断面を基準としており、横軸は、ウエハＷの回転軸線からの水平方向への距離を表す「水平方向位置」を示し、縦軸は、基準水平面からの高さ方向への距離を表す「ウエハの厚み」を示す。したがってウエハＷの回転軸線上の位置は、図２の横軸の「０」によって示される。なお、図２ではウエハＷの厚さが線形的に変化しているが、図２は理解を容易にするために簡略的に示されたグラフに過ぎず、実際のウエハＷの厚さは、より不規則的に変化しうる。Substrate surface profile
FIG. 2 is a graph conceptually showing an example of the relationship between the horizontal position and the thickness of the wafer W to be processed. FIG. 2 is based on a cross section of the wafer W, and the horizontal axis indicates “horizontal position” representing the distance in the horizontal direction from the rotation axis of the wafer W, and the vertical axis indicates the height from the reference horizontal surface. Indicates the "wafer thickness" that represents the distance in the direction. Therefore, the position of the wafer W on the rotation axis is indicated by "0" on the horizontal axis of FIG. Although the thickness of the wafer W changes linearly in FIG. 2, FIG. 2 is only a graph schematically shown for ease of understanding, and the actual thickness of the wafer W is It may change more irregularly.
本実施形態の液処理方法及び液処理装置１００の処理対象のウエハＷは、中心部よりも外周部の方が相対的に大きな厚みを有する。より具体的には、ウエハＷに形成された酸化膜５０の厚みが、中心部よりも外周部の方が大きい。したがって図２に示すように、ウエハＷの中心部である回転軸線が通過する位置（図２の横軸の「０」参照）から水平方向に一定の範囲ではウエハＷはほぼ同じ厚みを有するのに対し、ウエハＷの最外周部近傍の位置（図２の横軸の左右両端部近傍参照）ではウエハＷの厚みが急激に増大している。
The wafer W to be processed by the liquid processing method and
このようなウエハＷの酸化膜５０を平坦にするため、以下に説明する液処理方法では、まず、酸化膜５０の外周部のうち内側部から盛り上がっている部分（図２の符合「Ｑ」参照）が処理液によりエッチングされ、酸化膜５０の外周部と中心部との厚み差が低減される。その後、内側部及び外周部を含む酸化膜５０の全体が処理液によりエッチングされ、酸化膜５０の全体が所望の厚さになるようにエッチング処理が行われる。このように２段階に分けてエッチング処理を行うことによって、外周部と中心部との厚み差を効果的に低減して、酸化膜５０の全体を精度良く平坦化することができる。
In order to flatten the
［液処理方法のフロー］
次に、上述の液処理装置１００を使って行われる液処理方法について説明する。[Flow of liquid processing method]
Next, a liquid processing method performed using the above-described
以下の第１の工程及び第２の工程を含む液処理方法は、コントローラ１０１が各部を適宜制御することによって行われる。コントローラ１０１は、ウエハＷの酸化膜５０の表面プロファイルに関するデータ（以下、「表面プロファイルデータ」とも称する）を取得し、当該データに基づいてバルブ２４、バルブ２９及びバルブ３０の開閉を制御する。コントローラ１０１は、表面プロファイルデータを任意の方法で取得することができる。例えば、ウエハＷが液処理装置１００に搬入される前に酸化膜５０の表面プロファイルが測定されることにより取得された表面プロファイルデータを、コントローラ１０１は外部装置から取得してもよい。またコントローラ１０１は、基板保持部１に保持されたウエハＷの酸化膜５０の表面プロファイルを図示しない計測装置により測定させて、当該計測装置から表面プロファイルデータを取得してもよい。
The liquid processing method including the following first step and second step is performed by the
図３は、液処理方法の一例を示すフローチャートである。以下に説明する液処理方法では、中心部に形成された酸化膜５０の厚みよりも外周部に形成された酸化膜５０の厚みの方が大きい基板に対して処理液が供給され、酸化膜５０のエッチングが行われる。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the liquid processing method. In the liquid processing method described below, the processing liquid is supplied to a substrate in which the thickness of the
図３に示す液処理方法では、まず、ウエハＷの外周部における酸化膜５０の厚みを調整する第１の工程Ｓ１が行われ、その後、ウエハＷの酸化膜５０の全体の厚みを調整する第２の工程Ｓ２が行われる。第１の工程Ｓ１では、ウエハＷを回転させながら、外周部に形成された中心部より厚い酸化膜５０に処理液が供給されるとともに、当該処理液が供給される位置よりもウエハＷの中心側に、処理液による酸化膜５０のエッチングを阻害するリンス液を供給して外周部の酸化膜５０のエッチングが行われる。そして、第１の工程Ｓ１の後に行われる第２の工程Ｓ２では、回転するウエハＷに処理液を供給し、予め設定された膜厚までエッチングが行われる。
In the liquid processing method shown in FIG. 3, first, a first step S1 of adjusting the thickness of
すなわち第１の工程Ｓ１では、回転するウエハＷに形成された酸化膜５０に対し、第１の液吐出ノズル２１から処理液を供給する一方で、第２の液吐出ノズル２２からリンス液を供給する。この際、第１の液吐出ノズル２１から吐出された処理液が供給されるウエハＷの外周側の酸化膜５０上の位置よりも、ウエハＷの中心側の酸化膜５０上の位置に、第２の液吐出ノズル２２から吐出されたリンス液が供給される。すなわち第１の工程Ｓ１では、処理液の着地位置よりもリンス液の着地位置の方がウエハＷの中心側となる。これにより、処理液によってウエハＷの外周側の酸化膜５０のエッチングを進行させることができる。このように第１の工程Ｓ１では、ウエハＷの外周側の酸化膜５０のみが重点的にエッチングされる。さらに、ウエハＷの内側の酸化膜５０をリンス液によって保護することができる。すなわち、ウエハＷの外周部（特に最外周部近傍の位置）に処理液を供給する場合に、ウエハＷ上において処理液の供給位置よりも中心側にリンス液を供給しないと、ウエハＷに着地した処理液が中心側にも広がって、本来であればエッチングが望まれていないウエハＷの中心側部分もエッチングされる可能性がある。一方、本実施形態のように、中心側にリンス液を供給した状態でウエハＷの外周部に処理液を供給することで、ウエハＷの中心側部分をリンス液で覆って処理液から保護することができる。
That is, in the first step S1, while the processing liquid is supplied from the first
なお第１の工程Ｓ１は、酸化膜５０に対するリンス液の供給が開始された後に、酸化膜５０に対する処理液の供給が開始されることで行われる。すなわち、図３に示す液処理方法がスタートすると、第２の液吐出ノズル２２から酸化膜５０へのリンス液の供給が開始され（図３のＳ１１参照）、その後、第１の液吐出ノズル２１からの処理液の供給が開始される（Ｓ１２）。具体的には、上述のステップＳ１１の前は、図１に示すバルブ２４、バルブ２９及びバルブ３０の全てが閉状態である。そして、コントローラ１０１の制御下でバルブ３０が開かれることによってステップＳ１１が開始され、ウエハＷの中央部の酸化膜５０に向けて第２の液吐出ノズル２２からリンス液が吐出される。酸化膜５０上に供給されたリンス液は、ウエハＷの回転に伴って外周側に広がり、酸化膜５０の表面全体を被覆する。続いて、コントローラ１０１の制御下でバルブ２４が開かれることによってステップＳ１２が開始され、ウエハＷの外周側の酸化膜５０に向けて第１の液吐出ノズル２１から処理液が吐出される。
The first step S1 is performed by starting the supply of the processing liquid to the
ステップＳ１２における処理液の供給開始は、第２の液吐出ノズル２２から吐出されたリンス液が酸化膜５０上の十分な範囲を被覆した後（より好ましくは、少なくとも第１の液吐出ノズル２１から吐出される処理液の着地地点よりも内側の範囲をリンス液が被覆した後）に行われることが好ましい。これにより、ウエハＷの内側における酸化膜５０がリンス液によって保護された状態で処理液が供給されるため、処理液の跳ね返りの影響を抑制することができる。
The supply of the treatment liquid in step S12 is started after the rinse liquid discharged from the second
また特に、第１の工程Ｓ１において酸化膜５０に供給される処理液は、以下の条件１及び条件２を満たすように、第１の液吐出ノズル２１から吐出される。
In particular, the processing liquid supplied to the
図４は、第１の液吐出ノズル２１及びウエハＷを側方から見た場合の配置関係例を示す概念図である。第１の工程Ｓ１において第１の液吐出ノズル２１から吐出された処理液は、符合「Ｄ１」によって示される吐出方向に沿ってウエハＷの外周側に向かって飛翔し、ウエハＷの外周部における酸化膜５０上に着地する（条件１）。とりわけ、第１の工程Ｓ１における第１の液吐出ノズル２１からの処理液の吐出方向Ｄ１が、ウエハＷが延在する方向Ｄ２に対して成す鋭角の角度αは、「２０°≦α≦７０°」を満たすことが好ましい。この角度αが当該範囲にある場合、特に効果的に、ウエハＷの内側への処理液の跳ね返りを抑えることができる。
FIG. 4 is a conceptual view showing an example of the arrangement relationship when the first
図５は、第１の液吐出ノズル２１及びウエハＷを上方から見た場合の配置関係例を示す概念図である。第１の工程Ｓ１において第１の液吐出ノズル２１から酸化膜５０に供給される処理液は、ウエハＷの回転方向Ｒに関しては、ウエハＷの回転方向Ｒと同じ方向へ飛翔して酸化膜５０上に着地する（条件２）。とりわけ、第１の工程Ｓ１において、処理液の進路がウエハＷに投影されて形成される投影進行路Ｐの方向と、当該投影進行路Ｐの延長線ＰＥとウエハＷの最外周部との交点ＣにおけるウエハＷの接線の方向Ｔとによって形成される鋭角の角度βは、「４０°≦β≦８０°」を満たすことが好ましい。この角度βが当該範囲にある場合、酸化膜５０上における処理液の跳ね返りや、酸化膜５０上での処理液の意図しない方向への広がりを、特に効果的に抑えることができる。
FIG. 5 is a conceptual view showing an example of an arrangement relationship when the first
そして、図３に示す第１の工程Ｓ１における処理液及びリンス液の供給は、ウエハＷの外周部における酸化膜５０の厚みが中心部と同じ厚さになるまで続けられる。そして、ウエハＷの外周部における酸化膜５０の厚みが中心部と同じ厚さに達したら、第１の液吐出ノズル２１からの処理液の供給が停止され（Ｓ１３）、その後、第２の液吐出ノズル２２からのリンス液の供給が停止される（Ｓ１４）。具体的には、コントローラ１０１の制御下でバルブ２４及びバルブ３０が閉じられることで、第１の液吐出ノズル２１からの処理液の吐出及び第２の液吐出ノズル２２からのリンス液の吐出が止められる。
Then, the supply of the processing liquid and the rinse liquid in the first step S1 shown in FIG. 3 is continued until the thickness of the
そして、この第１の工程Ｓ１の後に行われる第２の工程Ｓ２では、回転するウエハＷの酸化膜５０に対し、第２の液吐出ノズル２２から処理液が供給される。すなわち、上述のステップＳ１４の直後に、コントローラ１０１の制御下でバルブ２９が開かれ、第２の液吐出ノズル２２から酸化膜５０に対する処理液の供給が開始される（Ｓ１５）。そして、ウエハＷの表面側Ｆ１の全体にわたる酸化膜５０の厚みが予め設定された厚さになるまで、第２の液吐出ノズル２２からの処理液の供給は続けられる。
Then, in the second step S2 performed after the first step S1, the processing liquid is supplied from the second
なお第２の工程Ｓ２では、酸化膜５０のエッチングをウエハＷの全体にわたって行うため、処理液が酸化膜５０の表面の全体を覆うように、第２の液吐出ノズル２２から酸化膜５０上に処理液が供給される。そのため、第２の液吐出ノズル２２及び第２のノズルホルダー２２ａは水平方向に関してウエハＷの回転軸線Ａ上に又は回転軸線Ａの近傍に配置され、第２の液吐出ノズル２２から吐出された処理液は、酸化膜５０のうちの回転軸線Ａ上の位置又は回転軸線Ａの近傍位置に着地させられる。特に、酸化膜５０の全体を均一にエッチングするには、処理液の着地した際の広がりを考慮し、回転軸線Ａから少し離れた酸化膜５０上の位置に、第２の液吐出ノズル２２からの処理液を着地させることが好ましい。なお、回転軸線Ａが通過するウエハＷの中心に第２の液吐出ノズル２２からの処理液を着地させると、遠心力が作用しない場所に常に新鮮な処理液が供給され、ウエハＷの中心でのエッチングが他の部分のエッチングよりも進んでしまうため、酸化膜５０の全体を均一にエッチングする観点からは好ましくない。このように第２の工程Ｓ２では、ウエハＷのうち、第１の工程Ｓ１で処理液が供給されていた位置には処理液は供給されず、第１の工程Ｓ１で処理液が供給されていた位置よりもウエハＷの中心側に処理液が供給される。
In the second step S2, since the etching of the
また酸化膜５０の十分な範囲を処理液によって覆うためには、第２の液吐出ノズル２２からの処理液の吐出量を十分に大きくするとともに、ウエハＷの回転数を十分に大きくすることが好ましい。したがって、第２の工程Ｓ２における第２の液吐出ノズル２２からの処理液の酸化膜５０に対する単位時間当たりの供給量は、第１の工程Ｓ１における第１の液吐出ノズル２１からの処理液の酸化膜５０に対する単位時間当たりの供給量よりも大きい。また、第２の工程Ｓ２におけるウエハＷの回転数は、第１の工程Ｓ１におけるウエハＷの回転数よりも速い。
In addition, in order to cover a sufficient range of the
例えば、上述のステップＳ１１〜ステップＳ１２の間は、比較的低速である第１の回転速度（例えば２００ｒｐｍ（revolution per minute））で回転するウエハＷに対し、比較的多量である第１の供給量（例えば１５００ｍｌ／ｍｉｎ（ミリリットル／分））のリンス液を第２の液吐出ノズル２２から供給することで、酸化膜５０の表面全体をリンス液で覆うことができる。そして上述のステップＳ１２〜ステップＳ１３の間は、比較的低速である第２の回転速度（例えば２００ｒｐｍ）で回転するウエハＷに対し、比較的少量である第２の供給量（例えば５００ｍｌ／ｍｉｎ）のリンス液を第２の液吐出ノズル２２から供給し、且つ、比較的少量である第３の供給量（例えば４００ｍｌ／ｍｉｎ）の処理液を第１の液吐出ノズル２１から供給することができる。そして上述のステップＳ１３〜ステップＳ１４の間は、上述の第２の回転速度よりも高速である第３の回転速度（例えば７５０ｒｐｍ）で回転するウエハＷに対し、比較的多量である第４の供給量（例えば１５００ｍｌ／ｍｉｎ）のリンス液を第２の液吐出ノズル２２から供給することで、酸化膜５０の表面全体をリンス液で覆うことができる。
For example, during steps S11 to S12 described above, the first supply amount is relatively large for a wafer W rotating at a relatively low first rotation speed (for example, 200 rpm (revolution per minute)). The entire surface of the
なお、上述のステップＳ１２〜ステップＳ１３の間におけるウエハＷの具体的な回転速度は、ウエハＷの外周部の酸化膜５０のプロファイルに応じて設定されることが好ましい。すなわちステップＳ１２〜ステップＳ１３において、ウエハＷ上に供給されたリンス液は、遠心力を受けてウエハＷの外周部に向かって広がるが、リンス液に作用する遠心力の大きさはウエハＷの回転速度に応じて変わる。その一方で、ウエハＷ上におけるリンス液と処理液との境界の状態は、リンス液が受ける遠心力の大きさによって変わり、リンス液が大きな遠心力を受けるほど、ウエハＷの外周部に供給される処理液のエッチング作用がリンス液によって阻害される。そのため、ウエハＷの回転速度が速くなるほど、ウエハＷの外周部におけるリンス液の影響が大きくなり、処理液とリンス液との境界近傍におけるエッチング量の変化が緩やかになって、ウエハＷの径方向に関するエッチングプロファイルは緩やかな角度を形成する。一方、ウエハＷの回転速度が遅くなるほど、ウエハＷの外周部におけるリンス液の影響が小さくなり、処理液とリンス液との境界近傍におけるエッチング量の変化が急激になって、ウエハＷの径方向に関するエッチングプロファイルは急な角度を形成する。したがってステップＳ１２〜ステップＳ１３の間の工程は、このようなエッチング特性を考慮し、ウエハＷの外周部における酸化膜５０を中心部の酸化膜５０と同じ厚さにエッチングするのに適した回転速度で、ウエハＷが回転されることが好ましい。
Preferably, the specific rotational speed of wafer W between steps S12 to S13 described above is set in accordance with the profile of
そして上述のステップＳ１４とステップＳ１５とをほぼ同時に行うことで、第２の液吐出ノズル２２から吐出される液体を、間断なく、リンス液から処理液に切り換えることができる。そしてステップＳ１５〜ステップＳ１６の間は、ウエハＷの回転速度を上記の第３の速度から第４の速度（例えば５００ｒｐｍ）に徐々に低下させつつ、比較的多量である第５の供給量（例えば１５００ｍｌ／ｍｉｎ）の処理液を第２の液吐出ノズル２２からウエハＷに供給することで、酸化膜５０の表面全体を処理液で覆うことができる。
Then, by performing the above-described step S14 and step S15 almost simultaneously, it is possible to switch the liquid discharged from the second
そして、ウエハＷの全体にわたる酸化膜５０の厚みが所望厚に達したら、コントローラ１０１の制御下でバルブ２９が閉じられて、第２の液吐出ノズル２２からの処理液の供給が停止される（Ｓ１６）。その後、コントローラ１０１の制御下でバルブ３０が開かれて、第２の液吐出ノズル２２から酸化膜５０にリンス液が供給される（Ｓ１７）。そして、酸化膜５０上に残存する処理液がリンス液によって洗い流された後に、コントローラ１０１の制御下でバルブ３０が閉じられて、第２の液吐出ノズル２２から酸化膜５０に対するリンス液の供給が停止される（Ｓ１８）。なお、上述のステップＳ１７〜ステップＳ１８の間は、上述の第４の速度よりも高速な第５の速度（例えば１５００ｒｐｍ）で回転するウエハＷに対し、比較的多量である第６の供給量（例えば１５００ｍｌ／ｍｉｎ）のリンス液を第２の液吐出ノズル２２から供給することで、酸化膜５０の表面全体をリンス液で覆うことができる。
Then, when the thickness of the
そして上述のステップＳ１８の後は、第１の液吐出ノズル２１及び第２の液吐出ノズル２２からの液体の吐出を停止させた状態で比較的高速（例えば１５００ｍｌ／ｍｉｎ）でウエハＷを回転させることで、ウエハＷのスピンドライが行われる。上述の一連の処理ステップを経ることによって、ウエハＷの酸化膜５０は平坦化される。
Then, after step S18 described above, the wafer W is rotated at a relatively high speed (for example, 1500 ml / min) in a state where the discharge of the liquid from the first
以上説明したように本実施形態の液処理装置１００及び液処理方法によれば、上述の第１の工程Ｓ１及び第２の工程Ｓ２が順次行われることによって、平坦な酸化膜５０をウエハＷに精度良く形成することができる。
As described above, according to the
特に、上述の条件１（図４参照）及び条件２（図５参照）を満たすように第１の液吐出ノズル２１から処理液を吐出させることによって、意図しない箇所で酸化膜５０がエッチングされてしまうことを効果的に防ぐことができるとともに処理液の跳ね返りや広がりを抑えることができる。
In particular, by discharging the processing liquid from the first
本件発明者は、第１の液吐出ノズル２１からの処理液の吐出角度を変えながら酸化膜５０のエッチング量を水平方向位置と関連づけて測定し、酸化膜５０のエッチング量と水平方向位置との関係を評価した。具体的には、上述の条件１及び条件２を満たす範囲で処理液の吐出角度を変えて複数回の測定を行った検証１と、上述の条件１及び／又は条件２を満たさない範囲で処理液の吐出角度を変えて複数回の測定を行った検証２とを行った。その結果、上述の条件１及び条件２が満たされる検証１では、いずれの場合においても、「処理液によって酸化膜５０の除去が観察された酸化膜５０上の最も内側の位置」と「当該処理液が酸化膜５０上に着地した位置」との差（以下、「処理液ずれ量」と称する）は、概ね１０ｍｍ（ミリメートル）以内の範囲に収まっていた。一方、上述の条件１及び条件２以外の条件は上記の検証１とほぼ同じにして且つ上述の条件１及び条件２が満たされない検証２では、殆どの場合で処理液ずれ量が１０ｍｍを超えており、多くの場合で処理液ずれ量が２０ｍｍを超えていた。これらの検証１及び検証２の結果からも、上述の条件１及び条件２を満たすように第１の液吐出ノズル２１から処理液を吐出させることによって、処理液の跳ね返りや広がりを抑えることができ、酸化膜５０のうち狙った箇所を精度良くエッチングすることができることが分かる。
The inventor of the present invention measures the etching amount of the
なお、処理液によりエッチングされたウエハＷの面は疎水化される。疎水化された面上に処理液膜を適切に形成するには、多量の処理液を供給したり、ウエハＷを高速に回転させたりすることが必要である。その一方で、上述の第１の工程Ｓ１では、ウエハＷの内側への処理液の液跳ねを防止する観点から、多量の処理液を供給したり、ウエハＷの回転速度を高速に設定したりすることが難しい。したがって、まず上述の第２の工程Ｓ２を行って、その後に上述の第１の工程Ｓ１を行う手法は、第１の工程Ｓ１のエッチング処理が不安定になるため、好ましくない。一方、第２の工程Ｓ２に先立って第１の工程Ｓ１が行われる図３に示す手法は、第１の工程Ｓ１及び第２の工程Ｓ２を安定的に行うことができるため、好ましい。 The surface of the wafer W etched by the processing liquid is hydrophobized. In order to properly form the processing liquid film on the hydrophobized surface, it is necessary to supply a large amount of processing liquid and to rotate the wafer W at high speed. On the other hand, in the first step S1 described above, from the viewpoint of preventing the processing liquid from splashing inside the wafer W, a large amount of processing liquid is supplied, or the rotational speed of the wafer W is set high. It is difficult to do. Therefore, the method in which the above-described second step S2 is performed first and then the above-described first step S1 is performed is not preferable because the etching process in the first step S1 becomes unstable. On the other hand, the method shown in FIG. 3 in which the first step S1 is performed prior to the second step S2 is preferable because the first step S1 and the second step S2 can be stably performed.
［変形例］
本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, but may include various embodiments to which various modifications that can be conceived by those skilled in the art are added, and the effects exhibited by the present invention are also described above. It is not limited to the matter of. Therefore, various additions, modifications, and partial deletions can be made to the elements described in the claims and the specification without departing from the technical concept and spirit of the present invention.
例えば、上述の実施形態ではウエハＷの表面側Ｆ１の酸化膜５０のみが処理液によるエッチングの対象となっていたが、ウエハＷの表面側Ｆ１に対する処理液及び／又はリンス液の供給とともにウエハＷの裏面側Ｆ２に対する処理液及び／又はリンス液の供給が行われてもよい。この場合、ウエハＷの裏面側Ｆ２に対する液の供給開始は、ウエハＷの表面側Ｆ１に対して液が既に供給されている状態で行われることが好ましい。これにより、ウエハＷの裏面側Ｆ２に供給された液が、表面側Ｆ１に回り込んでしまうことを、効果的に防ぐことができる。
For example, in the above embodiment, only the
例えば上述の第１の工程Ｓ１ではリンス液及び処理液がウエハＷの表面側Ｆ１の酸化膜５０に供給され、第２の工程では処理液がウエハＷの表面側Ｆ１の酸化膜５０に供給される。これらの第１の工程Ｓ１及び第２の工程Ｓ２のうち少なくともいずれか一方において、ウエハＷの裏面側Ｆ２にも処理液及び／又はリンス液が供給されてもよい。この場合、第１の工程Ｓ１及び第２の工程Ｓ２のうち少なくともいずれか一方における処理液がウエハＷの表面側Ｆ１に供給されている状態で、ウエハＷの裏面側Ｆ２に対する処理液及び／又はリンス液の供給が開始される。一例として、第１の工程Ｓ１では比較的多量（例えば１０００ｍｌ／ｍｉｎ）のリンス液をウエハＷの裏面側Ｆ２に供給してもよく、また第２の工程Ｓ２では比較的多量（例えば１０００ｍｌ／ｍｉｎ）の処理液をウエハＷの裏面側Ｆ２に形成された酸化膜に供給してもよい。なおウエハＷの裏面側Ｆ２に対する処理液及び／又はリンス液の供給は、表面側Ｆ１に設けられたノズル２１、２２及びバルブ２４、２９、３０と同様の構成を有するノズル及びバルブを裏面側Ｆ２に設けて、当該ノズルからウエハＷの裏面側Ｆ２に向けて処理液及び／又はリンス液を吐出させることで行うことができる。
For example, the rinse liquid and the processing liquid are supplied to the
また、上述の処理液及びリンス液の具体的な組成も特に限定されず、ウエハＷ等の基板に形成された酸化膜５０等の膜を除去することができる液体を処理液として使用することが可能であり、そのような処理液を適切に洗い流すことができる液体をリンス液として使用することが可能である。また第１の液吐出ノズル２１から吐出される処理液と第２の液吐出ノズル２２から吐出される処理液とは、相互に同じ組成の液体であってもよいし、相互に異なる組成の液体であってもよい。またウエハＷの裏面側に供給される処理液は、第１の液吐出ノズル２１及び／又は第２の液吐出ノズル２２から吐出される処理液と同じ組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。またウエハＷの裏面側に供給されるリンス液は、第２の液吐出ノズル２２から吐出されるリンス液と同じ組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。
Further, the specific composition of the above-described processing liquid and rinse liquid is not particularly limited, and a liquid capable of removing a film such as
１ 基板保持部
２ 回転機構
４ 液供給機構
５０ 酸化膜
１００ 液処理装置
１０１ コントローラ
Ｗ ウエハ
Ｓ１ 第１の工程
Ｓ２ 第２の工程DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
基板を回転させながら外周部に形成された中心部より厚い膜にエッチング液を供給するとともに前記エッチング液が供給される位置よりも前記基板の中心側に前記エッチング液による前記膜のエッチングを阻害するエッチング阻害液を供給して前記外周部の膜をエッチングする第１の工程と、
前記第１の工程の後に、回転する前記基板にエッチング液を供給して予め設定された膜厚までエッチングする第２の工程と、を備える液処理方法。It is a liquid processing method in which an etching solution is supplied to a substrate having a thicker film in the outer peripheral portion than in the central film, and the film is etched,
The etching solution is supplied to a film thicker than the central portion formed on the outer peripheral portion while rotating the substrate, and the etching of the film by the etching solution is inhibited closer to the center of the substrate than the position where the etching solution is supplied. A first step of supplying an etching inhibiting solution to etch the film of the outer peripheral portion;
After the first step, supplying an etching solution to the rotating substrate to etch the substrate to a predetermined film thickness.
前記第２の工程において、前記エッチング液は、前記基板の前記表面側に供給され、
前記第１の工程及び前記第２の工程のうち少なくともいずれか一方において、前記基板の裏面側に第２の液が供給され、
前記第２の液は、前記第１の工程及び前記第２の工程のうち少なくともいずれか一方における前記エッチング液が前記基板の前記表面側に供給されている状態で、前記基板の前記裏面側に供給される請求項１〜５のいずれか一項に記載の液処理方法。In the first step, the etching inhibiting solution and the etching solution are supplied to the surface side of the substrate,
In the second step, the etching solution is supplied to the surface side of the substrate,
In at least one of the first step and the second step, a second liquid is supplied to the back surface side of the substrate,
The second liquid is applied to the back surface side of the substrate in a state where the etching liquid in at least one of the first step and the second step is supplied to the front surface side of the substrate. The liquid processing method according to any one of claims 1 to 5, which is supplied.
基板を回転可能に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持される前記基板に形成された膜に液を供給する液供給機構と、
少なくとも前記液供給機構を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記基板保持部により保持されて回転する前記基板の前記膜に対して前記液供給機構からエッチング液及びエッチング阻害液を供給する第１の工程であって、前記基板を回転させながら外周部に形成された中心部より厚い膜にエッチング液を供給するとともに前記エッチング液が供給される位置よりも前記基板の中心側に前記エッチング液による前記膜のエッチングを阻害するエッチング阻害液を供給して前記外周部の膜をエッチングする第１の工程と、
前記第１の工程の後に、回転する前記基板にエッチング液を供給して予め設定された膜厚までエッチングする第２の工程と、を行う液処理装置。A liquid processing apparatus that supplies an etching solution to a substrate having a thicker film at the outer peripheral portion than a central film, and etches the film,
A substrate holding unit that rotatably holds the substrate;
A rotation mechanism for rotating the substrate holding unit;
A liquid supply mechanism that supplies a liquid to a film formed on the substrate held by the substrate holding unit;
A controller that controls at least the liquid supply mechanism;
The controller
It is a first step of supplying an etching solution and an etching inhibiting solution from the liquid supply mechanism to the film of the substrate held and rotated by the substrate holding unit, wherein the substrate is formed on the outer periphery while rotating the substrate The etching solution is supplied to a film thicker than the central portion, and the etching inhibiting solution for preventing the etching of the film by the etching solution is supplied to the center side of the substrate than the position where the etching solution is supplied. A first step of etching a portion of the film;
A liquid processing apparatus for performing an etching process up to a predetermined film thickness by supplying an etching solution to the rotating substrate after the first process;
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