JP7603517B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents
Substrate processing method and substrate processing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP7603517B2 JP7603517B2 JP2021074416A JP2021074416A JP7603517B2 JP 7603517 B2 JP7603517 B2 JP 7603517B2 JP 2021074416 A JP2021074416 A JP 2021074416A JP 2021074416 A JP2021074416 A JP 2021074416A JP 7603517 B2 JP7603517 B2 JP 7603517B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- processing
- polymer film
- polymer
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 863
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 635
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 431
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 338
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 333
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 298
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 274
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 154
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 129
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 124
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 99
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 70
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 35
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 31
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 29
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 22
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 14
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 10
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 137
- 230000008569 process Effects 0.000 description 101
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 98
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 66
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 66
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 46
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 46
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 44
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 42
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 37
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 21
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 20
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 description 2
- 229920001444 polymaleic acid Polymers 0.000 description 2
- 229940005642 polystyrene sulfonic acid Drugs 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001631 carbomer Drugs 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N hydrate;hydrochloride Chemical compound O.Cl DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QOSATHPSBFQAML-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;hydrate Chemical compound O.OO QOSATHPSBFQAML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Weting (AREA)
Description
この発明は、基板を処理する基板処理方法、および、基板を処理する基板処理装置に関する。
処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウェハ、液晶表示装置および有機EL(Electroluminescence)表示装置等のFPD(Flat Panel Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板等が含まれる。
The present invention relates to a substrate processing method for processing a substrate, and a substrate processing apparatus for processing a substrate.
Substrates to be processed include, for example, semiconductor wafers, substrates for FPDs (Flat Panel Displays) such as liquid crystal displays and organic EL (Electroluminescence) displays, substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, substrates for magneto-optical disks, substrates for photomasks, ceramic substrates, substrates for solar cells, and the like.
下記特許文献1では、過酸化水素水(H2O2水)等の酸化流体を基板に供給して酸化金属層を形成する工程と、希フッ酸(DHF)等のエッチング液を基板に供給して酸化金属層を除去する工程とを繰り返すことで所望のエッチング量を達成する基板処理が開示されている。
The following
特許文献1の基板処理では、酸化金属層の形成および酸化金属層の除去を繰り返すことで酸化金属層をエッチングするので、多量の酸化金属層を一度に除去する場合と比較して、酸化金属層を精度良くエッチングできる。
しかしながら、特許文献1の基板処理では、酸化金属層の形成および除去において、それぞれ、連続流の希フッ酸および過酸化水素水による処理が採用されている。そのため、基板処理において、希フッ酸、過酸化水素水等の薬液を多量に使用する必要があるため、環境負荷が問題となる。
In the substrate processing of
However, in the substrate processing of
そこで、この発明の1つの目的は、基板のエッチングに用いられる物質の使用量を低減できる基板処理方法、および、基板処理装置を提供することである。 Therefore, one object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus that can reduce the amount of material used in etching a substrate.
この発明の一実施形態は、酸化層が露出する主面を有する基板を準備する基板準備工程と、酸性ポリマーを含有するポリマー膜を前記基板の主面上に形成するポリマー膜形成工程と、前記酸性ポリマーに対して親和性を有する処理液のミストおよび前記処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を、前記基板の主面上に形成されている前記ポリマー膜に供給する処理流体供給工程と、前記処理流体供給工程の後、前記基板の主面に向けてリンス液を供給するリンス工程とを含む、基板処理方法を提供する。 One embodiment of the present invention provides a substrate processing method including a substrate preparation step of preparing a substrate having a main surface on which an oxide layer is exposed, a polymer film formation step of forming a polymer film containing an acidic polymer on the main surface of the substrate, a processing fluid supply step of supplying a processing fluid containing at least one of a mist of a processing liquid having affinity for the acidic polymer and a vapor of the processing liquid to the polymer film formed on the main surface of the substrate, and a rinsing step of supplying a rinsing liquid toward the main surface of the substrate after the processing fluid supply step.
この方法によれば、基板の主面上にポリマー膜が形成される。そのため、基板がエッチングされて、基板から酸化層が除去される。その際、処理液のミストおよび処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体がポリマー膜に供給される。ポリマー膜が処理流体に接触することによって、処理液の微小な液滴がポリマー膜の表面に付着する。そのため、ポリマー膜を基板の主面上に維持しつつ、ポリマー膜に適度に処理液を供給することができる。処理液は、酸性ポリマーに対する親和性を有するため、処理液がポリマー膜の内部に入り込む。これにより、酸性ポリマーのプロトン(水素イオン)の放出を促進することができる。すなわち、基板のエッチングを促進できる。その後、リンス液によって基板の主面を洗浄することで基板の主面からポリマー膜が除去されるので、基板のエッチングを停止することができる。 According to this method, a polymer film is formed on the main surface of the substrate. Therefore, the substrate is etched and the oxide layer is removed from the substrate. At this time, a processing fluid containing at least one of a mist of the processing fluid and a vapor of the processing fluid is supplied to the polymer film. When the polymer film comes into contact with the processing fluid, minute droplets of the processing fluid adhere to the surface of the polymer film. Therefore, the processing fluid can be appropriately supplied to the polymer film while maintaining the polymer film on the main surface of the substrate. Since the processing fluid has an affinity for the acidic polymer, the processing fluid penetrates into the inside of the polymer film. This can promote the release of protons (hydrogen ions) from the acidic polymer. In other words, the etching of the substrate can be promoted. After that, the main surface of the substrate is washed with a rinse liquid to remove the polymer film from the main surface of the substrate, and the etching of the substrate can be stopped.
基板のエッチングに用いられるポリマー膜は、酸性ポリマーを含有するため、フッ酸等の液体よりも粘度が高い。そのため、ポリマー膜は、基板の主面上に留まりやすい。そのため、基板をエッチングする間の全期間において基板の主面に酸性ポリマーを連続的に供給する必要がない。言い換えると、少なくともポリマー膜を形成した後においては、酸性ポリマーを基板の主面に追加的に供給する必要がない。したがって、環境負荷を低減できる。 The polymer film used to etch the substrate contains an acidic polymer and therefore has a higher viscosity than liquids such as hydrofluoric acid. As a result, the polymer film is likely to remain on the main surface of the substrate. This means that there is no need to continuously supply the acidic polymer to the main surface of the substrate throughout the entire period during which the substrate is etched. In other words, at least after the polymer film is formed, there is no need to additionally supply the acidic polymer to the main surface of the substrate. This reduces the environmental impact.
この発明の一実施形態では、前記基板準備工程が、前記基板の主面の表層部を酸化して酸化層を形成する酸化層形成工程を含む。
この方法によれば、基板の主面の表層部を酸化することで、表層部に酸化層が形成された基板が準備される。したがって、主面の表層部に酸化層が形成されていない基板を用いて基板処理を開始することができる。
In one embodiment of the present invention, the substrate preparation step includes an oxide layer formation step of oxidizing a surface layer portion of the main surface of the substrate to form an oxide layer.
According to this method, a substrate having an oxide layer formed on the surface layer portion of a main surface of the substrate is prepared by oxidizing the surface layer portion of the main surface of the substrate. Therefore, substrate processing can be started using a substrate having no oxide layer formed on the surface layer portion of the main surface.
酸化層は、たとえば、ウェット酸化処理またはドライ酸化処理によって形成することができる。ウェット酸化処理は、たとえば、液状酸化剤を基板の主面に供給する処理である。ドライ酸化処理は、たとえば、光照射、加熱、および、ガス状酸化剤の供給の少なくともいずれかによって、酸化層を形成する処理である。
この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記リンス工程の後、前記基板の主面の表層部を酸化して酸化層を形成する再形成工程をさらに含む。前記リンス工程の後、前記再形成工程、前記ポリマー膜形成工程、前記処理流体供給工程および前記リンス工程がこの順番で少なくとも1回ずつ実行される。
The oxide layer can be formed by, for example, a wet oxidation process or a dry oxidation process. The wet oxidation process is, for example, a process in which a liquid oxidizing agent is supplied to the main surface of the substrate. The dry oxidation process is, for example, a process in which an oxide layer is formed by at least one of light irradiation, heating, and supply of a gaseous oxidizing agent.
In one embodiment of the present invention, the substrate processing method further includes a reforming step of oxidizing a surface layer of the main surface of the substrate to form an oxide layer after the rinsing step, and the reforming step, the polymer film forming step, the processing fluid supplying step, and the rinsing step are each performed at least once in this order after the rinsing step.
この方法によれば、酸化層の形成および除去が交互に繰り返される。そのため、基板を精度良くエッチングできる。
この発明の一実施形態では、前記ポリマー膜形成工程において形成される前記ポリマー膜が、アルカリ成分をさらに含有する。前記基板処理方法が、前記処理流体供給工程の開始に、前記ポリマー膜を加熱するポリマー膜加熱工程をさらに含む。
According to this method, the formation and removal of the oxide layer are alternately repeated, so that the substrate can be etched with high precision.
In one embodiment of the present invention, the polymer film formed in the polymer film forming step further contains an alkaline component. The substrate processing method further includes a polymer film heating step of heating the polymer film at the start of the processing fluid supplying step.
この方法によれば、酸性ポリマーとともにアルカリ成分がポリマー膜に含有されている。そのため、ポリマー膜が形成された後、ポリマー膜が加熱されるまでの間、酸性ポリマーは、アルカリ成分によって中和されており、ほぼ失活している。そのため、ポリマー膜が形成された後、ポリマー膜が加熱されるまでの間、酸化層の除去はほとんど開始されない。ポリマー膜を加熱してアルカリ成分を蒸発させることによって、ポリマー膜中の酸性ポリマーが活性を取り戻す。そのため、基板のエッチングの開始のタイミングを制御しやすい。 According to this method, the polymer film contains an alkaline component along with the acidic polymer. Therefore, after the polymer film is formed, the acidic polymer is neutralized by the alkaline component and is almost inactivated until the polymer film is heated. Therefore, after the polymer film is formed, removal of the oxide layer hardly starts until the polymer film is heated. By heating the polymer film to evaporate the alkaline component, the acidic polymer in the polymer film regains its activity. Therefore, it is easy to control the timing of the start of etching of the substrate.
この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、溶媒および前記酸性ポリマーを少なくとも含有するポリマー含有液を前記基板の主面に供給するポリマー含有液供給工程をさらに含む。前記ポリマー膜形成工程が、前記基板の主面上のポリマー含有液中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させることによって前記ポリマー膜を形成する工程を含む。
この方法によれば、基板に供給されたポリマー含有液から溶媒を蒸発させることによって、ポリマー膜を形成することができる。そのため、溶媒の蒸発によってポリマー膜中の酸性ポリマーの濃度(密度)を高めることができる。したがって、高濃度(高密度)の酸性ポリマーによって基板を速やかにエッチングすることができる。
In one embodiment of the present invention, the substrate processing method further includes a polymer-containing liquid supplying step of supplying a polymer-containing liquid containing at least a solvent and the acidic polymer to the main surface of the substrate, and the polymer film forming step includes a step of forming the polymer film by evaporating at least a part of the solvent in the polymer-containing liquid on the main surface of the substrate.
According to this method, a polymer film can be formed by evaporating the solvent from the polymer-containing liquid supplied to the substrate. Therefore, the concentration (density) of the acidic polymer in the polymer film can be increased by the evaporation of the solvent. Therefore, the substrate can be quickly etched by the high-concentration (high-density) acidic polymer.
この発明の一実施形態では、前記溶媒が、前記処理液と混和する液体である。
ポリマー膜は、ポリマー含有液から溶媒の少なくとも一部が蒸発することによって形成されるため、ポリマー膜には溶媒が残留する場合がある。溶媒が処理液と混和する液体であれば、ポリマー膜が処理流体に接触することによってポリマー膜に付着する処理液が、ポリマー膜に残留する溶媒と混ざり合う。そのため、処理液がポリマー膜の内部に入り込みやすい。そのため、基板のエッチングを促進できる。
In one embodiment of the present invention, the solvent is a liquid that is miscible with the processing liquid.
Since the polymer film is formed by evaporating at least a part of the solvent from the polymer-containing liquid, the solvent may remain in the polymer film. If the solvent is a liquid that is miscible with the processing liquid, the processing liquid that adheres to the polymer film when the polymer film comes into contact with the processing fluid mixes with the solvent remaining in the polymer film. Therefore, the processing liquid easily penetrates into the inside of the polymer film. This can promote etching of the substrate.
この発明の一実施形態では、前記処理液が水である。処理流体の湿度が、50%よりも高く、100%以下であれば、ポリマー膜に液体状態の水を適度に供給できる。
処理流体の湿度は、80%以上で、かつ、100%以下であることが一層好ましい。処理流体の湿度が80%以上で、かつ、100%以下であれば、液体状態の水をポリマー膜に充分に供給することができる。
In one embodiment of the present invention, the treatment liquid is water. If the humidity of the treatment fluid is higher than 50% and not higher than 100%, water in a liquid state can be appropriately supplied to the polymer membrane.
It is more preferable that the humidity of the treatment fluid is 80% or more and 100% or less. If the humidity of the treatment fluid is 80% or more and 100% or less, water in a liquid state can be sufficiently supplied to the polymer membrane.
処理流体の湿度は、85%以上で、かつ、95%以下であることがより一層好ましい。処理流体の湿度が85%以上で、かつ、95%以下であれば、液体状態の水をポリマー膜に充分に供給しつつ、ポリマー膜への液体状態の水の供給量を制御しやすい。
この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記基板の主面に対向する対向面、および、前記対向面で開口し前記処理流体を吐出する吐出口を有する対向部材を配置する対向部材配置工程をさらに含む。前記処理流体供給工程が、前記吐出口から前記処理流体を吐出させることで、前記対向面と前記基板の主面との間の空間に前記処理流体を供給する工程を含む。
It is more preferable that the humidity of the treatment fluid is 85% or more and 95% or less. If the humidity of the treatment fluid is 85% or more and 95% or less, it is easy to control the amount of liquid water supplied to the polymer membrane while supplying a sufficient amount of liquid water to the polymer membrane.
In one embodiment of the present invention, the substrate processing method further includes a step of arranging a facing member having a facing surface facing the main surface of the substrate and a discharge port opening in the facing surface and discharging the processing fluid, and the processing fluid supply step includes a step of supplying the processing fluid to a space between the facing surface and the main surface of the substrate by discharging the processing fluid from the discharge port.
この方法によれば、対向部材に設けられた吐出口から処理流体が吐出される。そのため基板が配置される空間の全体を処理流体で置換する構成と比較して、対向面と基板の主面との間の空間の雰囲気を処理流体で速やかに置換することができる。
この発明の一実施形態では、前記処理流体供給工程が、前記基板の主面上の前記ポリマー膜に接する空間に向けて、処理流体ノズルから前記処理流体を吐出させながら、前記処理流体ノズルを前記基板の主面に沿って移動させる工程を含む。
According to this method, the processing fluid is discharged from a discharge port provided in the facing member, and therefore the atmosphere in the space between the facing surface and the main surface of the substrate can be replaced with the processing fluid more quickly than in a configuration in which the entire space in which the substrate is placed is replaced with the processing fluid.
In one embodiment of the present invention, the processing fluid supplying step includes a step of moving the processing fluid nozzle along the main surface of the substrate while ejecting the processing fluid from the processing fluid nozzle toward a space on the main surface of the substrate that is in contact with the polymer film.
この方法によれば、処理流体ノズルは、基板の主面に沿って移動しながら、基板の主面上のポリマー膜に接する空間に向けて処理流体を吐出する。したがって、基板の主面に接する空間の一部のみに向けて処理流体を供給する場合と比較して、基板の主面上のポリマー膜の全体に速やかに処理流体を供給することができる。
この発明の他の実施形態は、酸性ポリマーを含有するポリマー膜を基板の主面上に形成するポリマー膜形成ユニットと、前記酸性ポリマーに対して親和性を有する処理液のミストおよび前記処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を、前記基板の主面に向けて供給する処理流体供給ユニットと、前記基板の主面に向けてリンス液を供給するリンス液供給ユニットとを含む、基板処理装置を提供する。
According to this method, the processing fluid nozzle ejects the processing fluid toward the space in contact with the polymer film on the main surface of the substrate while moving along the main surface of the substrate, and therefore, the processing fluid can be supplied quickly to the entire polymer film on the main surface of the substrate, compared to the case where the processing fluid is supplied toward only a part of the space in contact with the main surface of the substrate.
Another embodiment of the present invention provides a substrate processing apparatus including: a polymer film forming unit that forms a polymer film containing an acidic polymer on a main surface of a substrate; a processing fluid supply unit that supplies a processing fluid containing at least one of a mist of a processing liquid having affinity for the acidic polymer and vapor of the processing liquid toward the main surface of the substrate; and a rinsing liquid supply unit that supplies a rinsing liquid toward the main surface of the substrate.
この構成によれば、ポリマー膜形成ユニットによって、基板の主面上にポリマー膜を形成できる。基板の主面上にポリマー膜を形成することによって、基板がエッチングされて、基板から酸化層が除去される。
また、基板の主面上にポリマー膜が形成された状態で、処理液のミストおよび蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を処理流体供給ユニットから基板の主面に向けて供給することができる。ポリマー膜が処理流体に接触することによって、処理液の微小な液滴がポリマー膜の表面に付着する。そのため、ポリマー膜を基板の主面上に維持しつつ、ポリマー膜に適度に処理液を供給することができる。処理液は、酸性ポリマーに対する親和性を有するため、処理液がポリマー膜の内部に入り込む。これにより、酸性ポリマーのプロトン(水素イオン)の放出を促進することができる。すなわち、基板のエッチングを促進できる。
According to this configuration, the polymer film can be formed on the main surface of the substrate by the polymer film forming unit. By forming the polymer film on the main surface of the substrate, the substrate is etched and the oxide layer is removed from the substrate.
In addition, in a state where a polymer film is formed on the main surface of the substrate, a processing fluid containing at least one of a mist and a vapor of the processing fluid can be supplied from a processing fluid supply unit toward the main surface of the substrate. When the polymer film comes into contact with the processing fluid, minute droplets of the processing fluid adhere to the surface of the polymer film. Therefore, the processing fluid can be appropriately supplied to the polymer film while maintaining the polymer film on the main surface of the substrate. Since the processing fluid has an affinity for the acidic polymer, the processing fluid penetrates into the inside of the polymer film. This can promote the release of protons (hydrogen ions) from the acidic polymer. That is, etching of the substrate can be promoted.
ポリマー膜によって基板がエッチングされた後、リンス液供給ユニットから基板の主面に向けてリンス液を供給すれば、基板の主面が洗浄されて基板の主面からポリマー膜が除去される。そのため、ポリマー膜の形成によって基板のエッチングを開始でき、基板の主面からポリマー膜を除去して、基板のエッチングを停止できる。
したがって、ポリマー膜の形成および除去によって基板のエッチング量を調整できるので、基板を良好にエッチングすることができる。
After the substrate is etched by the polymer film, a rinse liquid is supplied from the rinse liquid supply unit toward the main surface of the substrate, whereby the main surface of the substrate is cleaned and the polymer film is removed from the main surface of the substrate. Therefore, etching of the substrate can be started by the formation of the polymer film, and etching of the substrate can be stopped by removing the polymer film from the main surface of the substrate.
Therefore, the amount of etching of the substrate can be adjusted by forming and removing the polymer film, so that the substrate can be etched satisfactorily.
基板のエッチングに用いられるポリマー膜は、酸性ポリマーを含有するため、フッ酸等の液体よりも粘度が高い。そのため、ポリマー膜は、基板の主面上に留まりやすい。そのため、基板をエッチングする間の全期間において基板の主面に酸性ポリマーを連続的に供給する必要がない。言い換えると、少なくともポリマー膜を形成した後においては、酸性ポリマーを基板の主面に追加的に供給する必要がない。したがって、環境負荷を低減できる。 The polymer film used to etch the substrate contains an acidic polymer and therefore has a higher viscosity than liquids such as hydrofluoric acid. As a result, the polymer film is likely to remain on the main surface of the substrate. This means that there is no need to continuously supply the acidic polymer to the main surface of the substrate throughout the entire period during which the substrate is etched. In other words, at least after the polymer film is formed, there is no need to additionally supply the acidic polymer to the main surface of the substrate. This reduces the environmental impact.
この発明の他の実施形態では、前記基板処理装置が、前記基板の主面の中心部を通る回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転ユニットをさらに含む。そして、前記ポリマー膜形成ユニットが、溶媒および前記酸性ポリマーを少なくとも含有し前記溶媒の蒸発によって前記ポリマー膜を形成するポリマー含有液を前記基板の主面に向けて吐出するポリマー含有液ノズルを含む。 In another embodiment of the present invention, the substrate processing apparatus further includes a substrate rotation unit that rotates the substrate about a rotation axis that passes through the center of the main surface of the substrate. The polymer film forming unit includes a polymer-containing liquid nozzle that ejects toward the main surface of the substrate a polymer-containing liquid that contains at least a solvent and the acidic polymer and forms the polymer film by evaporating the solvent.
この構成によれば、ポリマー含有液ノズルからポリマー含有液を吐出して基板の主面にポリマー含有液を供給しながら、または、基板の主面にポリマー含有液を供給した後に、基板回転ユニットによって基板を回転させることができる。それによって、基板の主面のほぼ全域にポリマー含有液を広げると同時に、ポリマー含有液からの溶媒の蒸発を促進させてポリマー膜を形成することができる。そのため、溶媒の蒸発によってポリマー膜中の酸性ポリマーの濃度(密度)を高めることができる。したがって、高濃度(高密度)の酸性ポリマーによって基板を速やかにエッチングすることができる。 According to this configuration, the substrate can be rotated by the substrate rotation unit while the polymer-containing liquid is being discharged from the polymer-containing liquid nozzle to supply the polymer-containing liquid to the main surface of the substrate, or after the polymer-containing liquid is supplied to the main surface of the substrate. This allows the polymer-containing liquid to be spread over almost the entire main surface of the substrate, while at the same time promoting evaporation of the solvent from the polymer-containing liquid to form a polymer film. Therefore, the concentration (density) of the acidic polymer in the polymer film can be increased by the evaporation of the solvent. Therefore, the substrate can be quickly etched by the high-concentration (high-density) acidic polymer.
この発明の他の実施形態では、前記溶媒が、前記処理液と混和する液体である。
ポリマー膜は、ポリマー含有液から溶媒の少なくとも一部が蒸発することによって形成されるため、ポリマー膜には溶媒が残留する場合がある。溶媒が処理液と混和する液体であれば、ポリマー膜が処理流体に接触することによってポリマー膜に付着する処理液が、ポリマー膜に残留する溶媒と混ざり合う。そのため、処理液がポリマー膜の内部に入り込みやすい。そのため、基板のエッチングを促進できる。
In another embodiment of the invention, the solvent is a liquid that is miscible with the processing liquid.
Since the polymer film is formed by evaporating at least a part of the solvent from the polymer-containing liquid, the solvent may remain in the polymer film. If the solvent is a liquid that is miscible with the processing liquid, the processing liquid that adheres to the polymer film when the polymer film comes into contact with the processing fluid mixes with the solvent remaining in the polymer film. Therefore, the processing liquid easily penetrates into the inside of the polymer film. This can promote etching of the substrate.
この発明の他の実施形態では、前記ポリマー膜形成ユニットによって形成される前記ポリマー膜が、アルカリ成分をさらに含有する。前記基板処理装置が、前記基板を介して前記ポリマー膜を加熱する加熱ユニットをさらに含む。
この装置によれば、酸性ポリマーとともにアルカリ成分がポリマー膜に含有されている。そのため、酸性ポリマーは、アルカリ成分によって中和されており、ほぼ失活しており、酸化層の除去はほとんど開始されない。
In another embodiment of the present invention, the polymer film formed by the polymer film forming unit further contains an alkaline component.The substrate processing apparatus further includes a heating unit for heating the polymer film through the substrate.
According to this device, an alkaline component is contained in the polymer film together with the acidic polymer, so that the acidic polymer is neutralized by the alkaline component and is almost inactivated, and removal of the oxide layer hardly starts.
加熱ユニットによって、基板を介してポリマー膜を加熱することで、アルカリ成分を蒸発させることができる。これにより、ポリマー膜中の酸性ポリマーが活性を取り戻す。そのため、基板のエッチングの開始のタイミングを制御しやすい。
この発明の他の実施形態では、前記処理流体供給ユニットが、前記基板の主面に対向する対向面と、前記対向面で開口し前記基板の主面に向けて前記処理流体を吐出する吐出口とを有する対向部材を含む。
The alkaline components can be evaporated by heating the polymer film through the substrate using a heating unit. This allows the acidic polymer in the polymer film to regain its activity. This makes it easier to control the timing of the start of etching the substrate.
In another embodiment of the present invention, the processing fluid supply unit includes an opposing member having an opposing surface facing the main surface of the substrate and an outlet opening in the opposing surface for ejecting the processing fluid toward the main surface of the substrate.
この構成によれば、対向部材に設けられた吐出口から処理流体を吐出させることができる。そのため基板が配置される空間の全体を処理流体で置換する構成と比較して、対向面と基板の主面との間の空間の雰囲気を処理流体で速やかに置換することができる。
この発明の他の実施形態では、記処理液が水である。前記基板処理装置が、前記処理流体の湿度を調整する加湿ユニットと、前記加湿ユニットによって湿度が調整された前記処理流体を前記吐出口に供給する供給経路と、前記供給経路を通過する前記処理流体の湿度を測定する湿度測定ユニットとをさらに含む。
According to this configuration, the processing fluid can be discharged from the discharge port provided in the facing member, and therefore the atmosphere in the space between the facing surface and the main surface of the substrate can be replaced with the processing fluid more quickly than in a configuration in which the entire space in which the substrate is placed is replaced with the processing fluid.
In another embodiment of the present invention, the processing liquid is water. The substrate processing apparatus further includes a humidification unit that adjusts humidity of the processing fluid, a supply path through which the processing fluid whose humidity has been adjusted by the humidification unit is supplied to the discharge port, and a humidity measuring unit that measures humidity of the processing fluid passing through the supply path.
そのため、湿度測定ユニットによって測定される湿度に基づいて、湿度調整ユニットによって、供給経路を通過する処理流体の湿度を調整することができる。これにより、供給経路を通過する処理流体の湿度、すなわち、吐出口から吐出される処理流体の湿度が所望の湿度となるよう処理流体の湿度を調整できる。その結果、対向面と基板の主面との間の空間の雰囲気の湿度を、ポリマー膜による基板のエッチングを効果的に促進できる湿度に調整ことができる。 Therefore, the humidity of the processing fluid passing through the supply path can be adjusted by the humidity adjustment unit based on the humidity measured by the humidity measurement unit. This allows the humidity of the processing fluid passing through the supply path, i.e., the humidity of the processing fluid discharged from the discharge port, to be adjusted to a desired humidity. As a result, the humidity of the atmosphere in the space between the opposing surface and the main surface of the substrate can be adjusted to a humidity that can effectively promote etching of the substrate by the polymer film.
この発明の他の実施形態では、前記処理流体供給ユニットが、前記基板の主面に向けて、前記処理流体を吐出し、前記基板の主面に沿って移動可能な処理流体ノズルを含む。
この方法によれば、処理流体ノズルは、基板の主面に沿って移動しながら、基板の主面に接する空間に向けて処理流体を吐出する。したがって、基板の主面に接する空間の一部のみに向けて処理流体を供給する場合と比較して、基板の主面上のポリマー膜の広範囲に速やかに処理流体を供給することができる。
In another embodiment of the present invention, the processing fluid supply unit includes a processing fluid nozzle that ejects the processing fluid toward the main surface of the substrate and is movable along the main surface of the substrate.
According to this method, the processing fluid nozzle ejects the processing fluid toward the space adjacent to the main surface of the substrate while moving along the main surface of the substrate, and therefore, the processing fluid can be supplied quickly to a wide area of the polymer film on the main surface of the substrate, compared to a case where the processing fluid is supplied toward only a part of the space adjacent to the main surface of the substrate.
この発明の他の実施形態では、前記処理液が水である。前記基板処理装置が、前記処理流体の湿度を調整する加湿ユニットと、前記加湿ユニットによって湿度が調整された前記処理流体を前記処理流体ノズルの吐出口に供給する供給経路と、前記供給経路を通過する前記処理流体の湿度を測定する湿度測定ユニットとをさらに含む。
そのため、湿度測定ユニットによって測定される湿度に基づいて、湿度調整ユニットによって、供給経路を通過する処理流体の湿度を調整することができる。これにより、供給経路を通過する処理流体の湿度、すなわち、処理流体ノズルの吐出口から吐出される処理流体の湿度が所望の湿度となるよう処理流体の湿度を調整できる。その結果、基板の主面上のポリマー膜に接する雰囲気の湿度を、ポリマー膜による基板のエッチングを効果的に促進できる湿度に調整ことができる。
In another embodiment of the present invention, the substrate processing apparatus further includes a humidification unit that adjusts humidity of the processing fluid, a supply path through which the processing fluid, the humidity of which has been adjusted by the humidification unit, is supplied to an outlet of the processing fluid nozzle, and a humidity measuring unit that measures humidity of the processing fluid passing through the supply path.
Therefore, the humidity of the processing fluid passing through the supply path can be adjusted by the humidity adjustment unit based on the humidity measured by the humidity measurement unit. This allows the humidity of the processing fluid passing through the supply path, i.e., the humidity of the processing fluid discharged from the discharge port of the processing fluid nozzle, to be adjusted to a desired humidity. As a result, the humidity of the atmosphere in contact with the polymer film on the main surface of the substrate can be adjusted to a humidity that can effectively promote etching of the substrate by the polymer film.
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
<処理対象となる基板の表層部の構造>
図1は、処理対象となる基板Wの表層部の構造を説明するための模式的な断面図である。基板Wは、シリコンウエハ等の基板であり、一対の主面を有する。一対の主面のうち少なくとも一方が、凹凸パターン120が形成されたデバイス面である。一対の主面のうちの一方は、デバイスが形成されていない非デバイス面であってもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<Structure of the surface layer of the substrate to be processed>
1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a surface layer of a substrate W to be processed. The substrate W is a substrate such as a silicon wafer, and has a pair of main surfaces. At least one of the pair of main surfaces is a device surface on which a concave-
デバイス面の表層部には、たとえば、複数のトレンチ122が形成された絶縁層105と、表面が露出するように各トレンチ122内に形成された処理対象層102とが形成されている。絶縁層105は、隣接するトレンチ122同士の間に位置する微細な凸状の構造体121と、トレンチ122の底部を区画する底区画部123とを有する。複数の構造体121および複数のトレンチ122によって凹凸パターン120が構成されている。処理対象層102の表面および絶縁層105(構造体121)の表面は、基板Wの主面の少なくとも一部を構成している。
On the surface layer of the device surface, for example, an insulating
絶縁層105は、たとえば、酸化シリコン(SiO2)層または低誘電率層である。低誘電率層は、酸化シリコンよりも誘電率の低い材料である低誘電率(Low-k)材料からなる。低誘電率層は、具体的には、酸化シリコンに炭素を加えた絶縁材料(SiOC)からなる。
処理対象層102は、たとえば、金属層、シリコン層等であり、典型的には、銅配線である。金属層は、たとえば、スパッタリング等の手法によりトレンチ122内に形成されたシード層(図示せず)を核として、電気めっき技術等によって結晶成長させることによって形成される。金属層の形成手法は、この手法に限られない。金属層は、スパッタリングのみによって形成されてもよいし、他の手法で形成されてもよい。
The insulating
The
処理対象層102が酸化されることによって、酸化層103が形成される(図1の二点鎖線を参照)。酸化層103は、たとえば、酸化金属層であり、典型的には、酸化銅層である。
図示しないが、トレンチ122内において処理対象層102と絶縁層105との間には、バリア層およびライナ層が設けられていてもよい。バリア層は、たとえば、窒化タンタル(TaN)であり、ライナ層は、たとえば、ルテニウム(Ru)またはコバルト(Co)である。
The
Although not shown, a barrier layer and a liner layer may be provided between the
トレンチ122は、たとえば、ライン状である。ライン状のトレンチ122の幅Lは、トレンチ122が延びる方向および基板Wの厚さ方向Tに直交する方向におけるトレンチ122の大きさのことである。
複数のトレンチ122の幅Lは全て同一というわけではなく、基板Wの表層部付近には、少なくとも2種類以上の幅Lのトレンチ122が形成されている。幅Lは、処理対象層102の幅でもあり、酸化層103の幅でもある。トレンチ122は、ライン状には限られない。
The
The width L of the plurality of
トレンチ122の幅Lは、たとえば、20nm以上500nm以下である。トレンチ122の深さDは、厚さ方向Tにおけるトレンチ122の大きさであり、たとえば、200nm以下である。
トレンチ122が平面視で(基板Wの主面に対する法線方向から見て)円形状である場合、幅Lは、トレンチ122の直径に相当する。
The width L of the
When the
処理対象層102は、たとえば、スパッタリング等の手法によりトレンチ122内に形成されたシード層(図示せず)を核として、電気めっき技術等によって結晶成長させることによって形成される。
処理対象層102および酸化層103は、複数の結晶粒110によって構成されている。結晶粒110同士の界面のことを結晶粒界111という。結晶粒界111とは、格子欠陥の一種であり、原子配列の乱れによって形成される。
The
The
結晶粒110は、トレンチ122の幅Lが狭いほど成長しにくく、トレンチ122の幅Lが広いほど成長しやすい。そのため、トレンチ122の幅Lが狭いほど小さい結晶粒110ができやすく、トレンチ122の幅Lが広いほど大きい結晶粒110ができやすい。すなわち、トレンチ122の幅Lが狭いほど結晶粒界密度が高くなり、トレンチ122の幅Lが広いほど結晶粒界密度が低くなる。
The narrower the width L of the
<第1実施形態に係る基板処理装置の構成>
図2Aは、この発明の第1実施形態に係る基板処理装置1の構成を説明するための平面図である。図2Bは、基板処理装置1の構成を説明するための立面図である。
基板処理装置1は、基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Wは、円板状を有する。この実施形態では、基板Wは、デバイス面を上方に向けた姿勢で処理される。
<Configuration of the Substrate Processing Apparatus According to the First Embodiment>
Fig. 2A is a plan view for explaining the configuration of the
The
基板処理装置1は、基板Wを処理する複数の処理ユニット2と、処理ユニット2で処理される複数枚の基板Wを収容するキャリアCが載置されるロードポートLPと、ロードポートLPと処理ユニット2との間で基板Wを搬送する搬送ロボットIRおよびCRと、基板処理装置1を制御するコントローラ3とを備える。
搬送ロボットIRは、キャリアCと搬送ロボットCRとの間で基板Wを搬送する。搬送ロボットCRは、搬送ロボットIRと処理ユニット2との間で基板Wを搬送する。
The
The transport robot IR transports the substrate W between the carrier C and the transport robot CR. The transport robot CR transports the substrate W between the transport robot IR and the
各搬送ロボットIR,CRは、たとえば、いずれも、一対の多関節アームARと、上下に互いに離間するように一対の多関節アームARの先端にそれぞれ設けられた一対のハンドHとを含む多関節アームロボットである。
複数の処理ユニット2は、水平に離れた4つの位置にそれぞれ配置された4つの処理タワーを形成している。各処理タワーは、上下方向に積層された複数(この実施形態では、3つ)の処理ユニット2を含む(図2Bを参照)。4つの処理タワーは、ロードポートLPから搬送ロボットIR,CRに向かって延びる搬送経路TRの両側に2つずつ配置されている(図2Aを参照)。
Each of the transport robots IR, CR is, for example, a multi-joint arm robot including a pair of multi-joint arms AR and a pair of hands H respectively provided at the tips of the pair of multi-joint arms AR so as to be spaced apart from each other vertically.
The
第1実施形態では、処理ユニット2は、液体で基板Wを処理するウェット処理ユニット2Wである。各ウェット処理ユニット2Wは、チャンバ4と、チャンバ4内に配置された処理カップ7とを備えており、処理カップ7内で基板Wに対する処理を実行する。
チャンバ4には、搬送ロボットCRによって、基板Wを搬入したり基板Wを搬出したりするための出入口(図示せず)が形成されている。チャンバ4には、この出入口を開閉するシャッタユニット(図示せず)が備えられている。
In the first embodiment, the
The
<ウェット処理ユニットの構成>
図3は、ウェット処理ユニット2Wの構成例を説明するための模式的な断面図である。
ウェット処理ユニット2Wは、基板Wを所定の保持位置に基板Wを保持しながら、回転軸線A1(鉛直軸線)まわりに基板Wを回転させるスピンチャック5と、スピンチャック5に保持されている基板Wを加熱するヒータユニット6とをさらに備える。回転軸線A1は、基板Wの中心部を通る鉛直な直線である。所定の保持位置は、図3に示す基板Wの位置であり、基板Wが水平な姿勢で保持される位置である。
<Configuration of Wet Processing Unit>
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the configuration of the
The
スピンチャック5は、基板Wを所定の保持位置に保持する基板保持ユニットの一例であり、回転軸線A1まわりに基板Wを回転させる基板回転ユニットの一例でもある。スピンチャック5は、基板回転保持ユニットともいう。
スピンチャック5は、水平方向に沿う円板形状を有するスピンベース21と、スピンベース21の上方で基板Wを把持し保持位置に基板Wを保持する複数のチャックピン20と、スピンベース21に上端が連結され鉛直方向に延びる回転軸22と、回転軸22の中心軸線(回転軸線A1)まわりに回転軸22を回転させるスピンモータ23とを含む。
The
The
複数のチャックピン20は、スピンベース21の周方向に間隔を空けてスピンベース21の上面に配置されている。スピンモータ23は、電動モータである。スピンモータ23は、回転軸22を回転させることでスピンベース21および複数のチャックピン20が回転軸線A1まわりに回転する。これにより、基板Wは、スピンベース21および複数のチャックピン20と共に、回転軸線A1まわりに回転される。
The multiple chuck pins 20 are arranged on the upper surface of the
複数のチャックピン20は、閉位置および開位置の間で移動可能である。複数のチャックピン20は、開閉機構25によって移動される。複数のチャックピン20は、閉位置に位置するとき、基板Wの周縁部に接触して基板Wを把持する。複数のチャックピン20は、開位置に位置するとき、基板Wの周縁部の把持を解放する一方で、基板Wの下面(下側の主面)の周縁部に接触して基板Wを下方から支持する。
The multiple chuck pins 20 are movable between a closed position and an open position. The multiple chuck pins 20 are moved by an opening/
開閉機構25は、たとえば、複数のチャックピン20を移動させるリンク機構と、リンク機構に駆動力を付与する駆動源とを含む。駆動源は、たとえば、電動モータを含む。
ヒータユニット6は、基板Wの全体を加熱する基板加熱ユニットの一例である。ヒータユニット6は、円板状のホットプレートの形態を有している。ヒータユニット6は、スピンベース21の上面と基板Wの下面との間に配置されている。ヒータユニット6は、基板Wの下面に下方から対向する加熱面6aを有する。
The opening/
The
ヒータユニット6は、プレート本体61およびヒータ62を含む。プレート本体61は、平面視において、基板Wよりも僅かに小さい。プレート本体61の上面が加熱面6aを構成している。ヒータ62は、プレート本体61に内蔵されている抵抗体であってもよい。ヒータ62に通電することによって、加熱面6aが加熱される。ヒータ62は、ヒータ62の温度とほぼ等しい温度に基板Wを加熱できる。
The
ヒータ62は、基板Wを常温(たとえば、5℃以上で、かつ、25℃以下の温度)以上で、かつ、400℃以下の温度範囲で加熱できるように構成されている。ヒータ62には、給電線63を介して通電ユニット64が接続されている。通電ユニット64からヒータ62に供給される電流が調整されることによって、ヒータ62の温度が調整される。
ヒータユニット6の下面には、昇降軸66が接続されている。昇降軸66は、スピンベース21の中央部に形成された貫通孔21aと、回転軸22の内部空間とに挿入される。ヒータユニット6は、ヒータ昇降機構65によって昇降される。
The
A
ヒータ昇降機構65は、たとえば、昇降軸66を昇降駆動する電動モータまたはエアシリンダ等のアクチュエータ(図示せず)を含む。ヒータ昇降機構65は、昇降軸66を介してヒータユニット6を昇降させる。ヒータユニット6は、基板Wの下面とスピンベース21の上面との間で昇降可能である。
ヒータユニット6は、上昇する際に、開位置に位置する複数のチャックピン20から基板Wを受け取ることが可能である。ヒータユニット6は、加熱面6aが基板Wの下面に接触する接触位置、または、基板Wの下面に非接触で近接する近接位置に配置されることによって、基板Wを加熱することができる。ヒータユニット6による基板Wの加熱が停止される程度に基板Wの下面から充分に退避する位置を退避位置という。
The
When the
処理カップ7は、スピンチャック5に保持されている基板Wから飛散する液体を受ける。処理カップ7は、スピンチャック5に保持された基板Wから外方に飛散する液体を受け止める複数(図3の例では2つ)のガード30と、複数のガード30によって下方に案内された液体を受け止める複数(図3の例では2つ)のカップ31と、複数のガード30および複数のカップ31を取り囲む円筒状の外壁部材32とを含む。
The
複数のガード30は、ガード昇降機構(図示せず)によって個別に昇降される。各ガード30は、その上端が基板Wの上面(上側の主面)よりも上方に位置する上位置と、その上端が基板Wの上面よりも下方に位置する下位置と、上位置および下位置の間の任意の位置とに移動できる。
処理ユニット2は、スピンチャック5に保持された基板Wの上面に過酸化水素水等の液状酸化剤を供給する酸化剤ノズル9と、酸性ポリマー、および、アルカリ成分を含有するポリマー含有液を、スピンチャック5に保持された基板Wの上面に供給するポリマー含有液ノズル10と、スピンチャック5に保持された基板Wの上面にDIW(Deionized Water)等のリンス液を供給するリンス液ノズル11とをさらに備える。
The
The
液状酸化剤は、基板Wの上面から露出する処理対象層の表層部を酸化させて、処理対象層の表層部に酸化層を形成する液体である。液状酸化剤によって形成される酸化層は、たとえば、1nm以上2nm以下の厚みを有する。しかしながら、液状酸化剤によって形成される酸化層は、1nmよりも小さくてもよいし、2nmよりも大きくてもよい。
液状酸化剤は、たとえば、酸化剤として過酸化水素(H2O2)を含有する過酸化水素水(H2O2水)、または、酸化剤としてオゾン(O3)を含有するオゾン水(O3水)である。
The liquid oxidizing agent is a liquid that oxidizes a surface portion of the layer to be treated that is exposed from the upper surface of the substrate W, thereby forming an oxide layer on the surface portion of the layer to be treated. The oxide layer formed by the liquid oxidizing agent has a thickness of, for example, 1 nm or more and 2 nm or less. However, the oxide layer formed by the liquid oxidizing agent may be smaller than 1 nm or larger than 2 nm.
The liquid oxidizing agent is, for example, hydrogen peroxide water (H 2 O 2 water) containing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) as an oxidizing agent, or ozone water (O 3 water) containing ozone (O 3 ) as an oxidizing agent.
酸化剤は、必ずしも過酸化水素またはオゾンである必要はない。たとえば、液状酸化剤には、複数の酸化剤が含有されていてもよく、具体的には、液状酸化剤は、過酸化水素およびオゾンの両方をDIWに溶解させることによって形成される液体であってもよい。酸化剤ノズル9は、基板酸化ユニットの一例である。
酸化剤ノズル9は、少なくとも水平方向に移動可能な移動ノズルである。酸化剤ノズル9は、第1ノズル移動機構33によって、水平方向に移動される。第1ノズル移動機構33は、酸化剤ノズル9に結合され水平に延びるアーム(図示せず)と、アームを水平方向に移動させるアーム移動ユニット(図示せず)とを含む。アーム移動ユニットは、電動モータまたはエアシリンダを有していてもよいし、これら以外のアクチュエータを有していてもよい。以下で説明するノズル移動機構についても同様の構成を有する。
The oxidizer does not necessarily have to be hydrogen peroxide or ozone. For example, the liquid oxidizer may contain multiple oxidizers, and specifically, the liquid oxidizer may be a liquid formed by dissolving both hydrogen peroxide and ozone in DIW. The oxidizer nozzle 9 is an example of a substrate oxidation unit.
The oxidizer nozzle 9 is a movable nozzle that is movable at least in the horizontal direction. The oxidizer nozzle 9 is moved in the horizontal direction by a first
酸化剤ノズル9は、鉛直方向に移動可能であってもよい。酸化剤ノズル9は、鉛直方向への移動によって、基板Wの上面に接近したり、基板Wの上面から上方に退避したりできる。酸化剤ノズル9は、この実施形態とは異なり、水平位置および鉛直位置が固定された固定ノズルであってもよい。
酸化剤ノズル9は、酸化剤ノズル9に液状酸化剤を案内する酸化剤配管40の一端に接続されている。酸化剤配管40の他端は、液状酸化剤を貯留する酸化剤タンク(図示せず)に接続されている。酸化剤配管40には、酸化剤配管40内の流路を開閉する酸化剤バルブ50Aと、当該流路内の液状酸化剤の流量を調整する酸化剤流量調整バルブ50Bとが介装されている。
The oxidant nozzle 9 may be movable in the vertical direction. By moving in the vertical direction, the oxidant nozzle 9 can approach the upper surface of the substrate W or retract upward from the upper surface of the substrate W. Unlike this embodiment, the oxidant nozzle 9 may be a fixed nozzle whose horizontal and vertical positions are fixed.
The oxidizer nozzle 9 is connected to one end of an
酸化剤バルブ50Aが開かれると、酸化剤流量調整バルブ50Bの開度に応じた流量で、液状酸化剤が、酸化剤ノズル9の吐出口から下方に連続流で吐出される。
ポリマー含有液は、溶質と、溶質を溶解させる溶媒とを含有している。ポリマー含有液の溶質は、酸性ポリマー、および、アルカリ成分を含む。
酸性ポリマーは、処理対象層を酸化させることなく、酸化層を溶解する酸性ポリマーである。酸性ポリマーは、常温で固体または液体であり、溶媒中でプロトンを放出して酸性を示す。
When the
The polymer-containing liquid contains a solute and a solvent that dissolves the solute. The solute of the polymer-containing liquid includes an acidic polymer and an alkaline component.
The acidic polymer is an acidic polymer that dissolves an oxidized layer without oxidizing the layer to be treated. The acidic polymer is a solid or liquid at room temperature, and exhibits acidity by releasing protons in a solvent.
酸性ポリマーの分子量は、たとえば、1000以上で、かつ、100000以下である。酸性ポリマーは、ポリアクリル酸に限られない。酸性ポリマーは、たとえば、カルボキシ基含有ポリマー、スルホ基含有ポリマーまたはこれらの混合物である。カルボン酸ポリマーは、たとえば、ポリマレイン酸、ポリアクリル酸、カルボキシビニルポリマー(カルボマー)、カルボキシメチルセルロール、またはこれらの混合物である。言い換えると、カルボン酸ポリマーは、たとえば、ポリマレイン酸、ポリアクリル酸、カルボキシビニルポリマー、および、カルボキシメチルセルロールのうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。スルホ基含有ポリマーは、たとえば、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、または、これらの混合物である。スルホ基含有ポリマーは、たとえば、ポリスチレンスルホン酸、および、ポリビニルスルホン酸の内の少なくとも一種を含んでいてもよい。 The molecular weight of the acidic polymer is, for example, 1000 or more and 100,000 or less. The acidic polymer is not limited to polyacrylic acid. The acidic polymer is, for example, a carboxy group-containing polymer, a sulfo group-containing polymer, or a mixture thereof. The carboxylic acid polymer is, for example, polymaleic acid, polyacrylic acid, a carboxyvinyl polymer (carbomer), carboxymethyl cellulose, or a mixture thereof. In other words, the carboxylic acid polymer may contain, for example, at least one of polymaleic acid, polyacrylic acid, a carboxyvinyl polymer, and carboxymethyl cellulose. The sulfo group-containing polymer is, for example, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, or a mixture thereof. The sulfo group-containing polymer may contain, for example, at least one of polystyrene sulfonic acid and polyvinyl sulfonic acid.
ポリマー含有液に含有される溶媒は、常温で液体であり、酸性ポリマーに対して親和性を有し、基板Wの回転または加熱によって蒸発する物質であることが好ましい。酸性ポリマーに対して親和性を有するとは、酸性ポリマーを溶解または膨潤させることができることを意味する。
ポリマー含有液に含有される溶媒は、DIWに限られないが、水系の溶媒であることが好ましい。溶媒は、DIW、炭酸水、電解イオン水、希釈濃度(たとえば、1ppm以上で、かつ、100ppm以下)の塩酸水、希釈濃度(たとえば、1ppm以上で、かつ、100ppm以下)のアンモニア水、還元水(水素水)のうちの少なくとも1つを含有する。
The solvent contained in the polymer-containing liquid is preferably a substance that is liquid at room temperature, has affinity for the acidic polymer, and evaporates by rotation or heating of the substrate W. Having affinity for the acidic polymer means that the solvent can dissolve or swell the acidic polymer.
The solvent contained in the polymer-containing liquid is not limited to DIW, but is preferably an aqueous solvent. The solvent contains at least one of DIW, carbonated water, electrolytic ion water, diluted hydrochloric acid water (e.g., 1 ppm or more and 100 ppm or less), diluted ammonia water (e.g., 1 ppm or more and 100 ppm or less), and reduced water (hydrogen water).
アルカリ成分は、たとえば、アンモニアである。アルカリ成分は、アンモニアに限られない。具体的には、アルカリ成分は、たとえば、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、ジメチルアミン、またはこれらの混合物を含む。言い換えると、アルカリ成分は、たとえば、アンモニア、TMAHおよびジメチルアミンのうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。 The alkaline component is, for example, ammonia. The alkaline component is not limited to ammonia. Specifically, the alkaline component includes, for example, ammonia, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), dimethylamine, or a mixture thereof. In other words, the alkaline component may include, for example, at least one of ammonia, TMAH, and dimethylamine.
アルカリ成分は、溶媒中でアルカリ性を示し、溶媒の沸点未満の温度に加熱されることによって蒸発する成分であることが好ましい。アルカリ成分は、常温で気体である成分によって構成されていることが好ましい。したがって、アルカリ成分は、アンモニア、ジメチルアミン、または、これらの混合物であることが特に好ましい。
ポリマー含有液ノズル10は、少なくとも水平方向に移動可能な移動ノズルである。ポリマー含有液ノズル10は、第1ノズル移動機構33と同様の構成の第2ノズル移動機構34によって、水平方向に移動される。ポリマー含有液ノズル10は、鉛直方向に移動可能であってもよい。ポリマー含有液ノズル10は、この実施形態とは異なり、水平位置および鉛直位置が固定された固定ノズルであってもよい。
The alkaline component is preferably a component that exhibits alkalinity in the solvent and evaporates when heated to a temperature below the boiling point of the solvent. The alkaline component is preferably composed of a component that is in a gaseous state at room temperature. Therefore, the alkaline component is particularly preferably ammonia, dimethylamine, or a mixture thereof.
The polymer-containing
ポリマー含有液ノズル10は、ポリマー含有液ノズル10にポリマー含有液を案内するポリマー含有液配管41の一端に接続されている。ポリマー含有液配管41の他端は、ポリマー含有液タンク(図示せず)に接続されている。ポリマー含有液配管41には、ポリマー含有液配管41内の流路を開閉するポリマー含有液バルブ51Aと、当該流路内のポリマー含有液の流量を調整するポリマー含有液流量調整バルブ51Bとが介装されている。
The polymer-containing
ポリマー含有液バルブ51Aが開かれると、ポリマー含有液流量調整バルブ51Bの開度に応じた流量で、ポリマー含有液が、ポリマー含有液ノズル10の吐出口から下方に連続流で吐出される。
基板Wの上面に供給されたポリマー含有液から溶媒の少なくとも一部が蒸発することによって、基板W上のポリマー含有液が半固体状または固体状のポリマー膜に変化する。半固体状とは、固体成分と液体成分とが混合している状態、または、基板W上で一定の形状を保つことができる程度の粘度を有する状態である。固体状とは、液体成分が含有されておらず、固体成分のみによって構成されている状態である。溶媒が残存しているポリマー膜は、半固体状であり、溶媒が完全に消失しているポリマー膜は、固体状である。
When the polymer-containing
At least a part of the solvent evaporates from the polymer-containing liquid supplied to the upper surface of the substrate W, and the polymer-containing liquid on the substrate W changes into a semi-solid or solid polymer film. The semi-solid state refers to a state in which a solid component and a liquid component are mixed, or a state in which the polymer has a viscosity sufficient to maintain a certain shape on the substrate W. The solid state refers to a state in which no liquid component is contained and which is composed only of solid components. A polymer film in which the solvent remains is semi-solid, and a polymer film in which the solvent has completely disappeared is solid.
ポリマー含有液には、溶質として、酸性ポリマーに加えて、アルカリ成分が含有されている。そのため、ポリマー膜には、酸性ポリマー、および、アルカリ成分が含有されている。
ポリマー膜にアルカリ成分と酸性ポリマーとが含有されている状態では、ポリマー膜は中性となっている。すなわち、酸性ポリマーは、アルカリ成分によって中和されておりほぼ失活している。そのため、酸性ポリマーの作用による基板Wの酸化層の溶解が行われない。ポリマー膜を加熱してポリマー膜からアルカリ成分を蒸発させれば、酸性ポリマーが活性を取り戻す。すなわち、酸性ポリマーの作用によって基板Wの酸化層が溶解される。
The polymer-containing liquid contains an alkaline component as a solute in addition to the acidic polymer, and therefore the polymer film contains both the acidic polymer and the alkaline component.
When the polymer film contains an alkaline component and an acidic polymer, the polymer film is neutral. That is, the acidic polymer is neutralized by the alkaline component and is almost inactivated. Therefore, the oxidized layer of the substrate W is not dissolved by the action of the acidic polymer. If the polymer film is heated to evaporate the alkaline component from the polymer film, the activity of the acidic polymer is restored. That is, the oxidized layer of the substrate W is dissolved by the action of the acidic polymer.
ポリマー膜中には、溶媒が完全に蒸発し尽くされずに残存していることが好ましい。そうであれば、ポリマー膜中の酸性ポリマーが酸としての機能を充分に発現できるため、酸化層を効率よく除去することができる。溶媒が残存していれば、アルカリ成分がポリマー膜に存在しているときに、ポリマー膜が中性を呈し、アルカリ成分が蒸発した後には、ポリマー膜が酸性を呈する。 It is preferable that the solvent does not evaporate completely but remains in the polymer film. If this is the case, the acidic polymer in the polymer film can fully exhibit its acidic function, and the oxide layer can be removed efficiently. If the solvent remains, the polymer film will be neutral when alkaline components are present in the polymer film, and will be acidic after the alkaline components have evaporated.
また、ポリマー膜中の溶媒を適度に蒸発させることによって、ポリマー膜中の溶媒に溶解されている酸性ポリマー成分の濃度を高めることができる。これにより、酸化層を効率よく除去することができる。また、ポリマー膜の温度が高くなるほど、酸性ポリマーによって酸化層を除去(溶解)する化学反応が促進される。すなわち、酸性ポリマーは、温度が高いほど酸化層の除去速度が高くなる性質を有する。そのため、基板Wの上面に形成されたポリマー膜を加熱することで酸化層を効率よく除去できる。 In addition, by evaporating the solvent in the polymer film appropriately, the concentration of the acidic polymer component dissolved in the solvent in the polymer film can be increased. This allows the oxide layer to be removed efficiently. In addition, the higher the temperature of the polymer film, the more the chemical reaction by the acidic polymer to remove (dissolve) the oxide layer is promoted. In other words, the acidic polymer has the property that the higher the temperature, the faster the oxide layer is removed. Therefore, the oxide layer can be removed efficiently by heating the polymer film formed on the upper surface of the substrate W.
リンス液は、基板Wの上面に付着している液状酸化剤を除去する(洗い流す)酸化剤除去液として機能し、基板Wの上面に形成されたポリマー膜を溶解させて基板Wの主面から除去するポリマー除去液としても機能する。
リンス液は、DIWに限られない。リンス液は、DIW、炭酸水、電解イオン水、希釈濃度(たとえば、1ppm以上で、かつ、100ppm以下)の塩酸水、希釈濃度(たとえば、1ppm以上で、かつ、100ppm以下)のアンモニア水、還元水(水素水)のうちの少なくとも1つを含有する。すなわち、リンス液としては、ポリマー含有液の溶媒と同様の液体を用いることができる。リンス液、および、ポリマー含有液の溶媒として、ともにDIWを用いれば、使用する液体(物質)の種類を少なくすることができる。
The rinsing liquid functions as an oxidizing agent removal liquid that removes (washes away) the liquid oxidizing agent adhering to the upper surface of the substrate W, and also functions as a polymer removal liquid that dissolves the polymer film formed on the upper surface of the substrate W and removes it from the main surface of the substrate W.
The rinse liquid is not limited to DIW. The rinse liquid contains at least one of DIW, carbonated water, electrolytic ion water, hydrochloric acid water with a dilute concentration (for example, 1 ppm or more and 100 ppm or less), ammonia water with a dilute concentration (for example, 1 ppm or more and 100 ppm or less), and reduced water (hydrogen water). That is, the rinse liquid may be a liquid similar to the solvent of the polymer-containing liquid. If DIW is used as both the rinse liquid and the solvent of the polymer-containing liquid, the number of types of liquids (substances) used can be reduced.
リンス液ノズル11は、基板Wの上面にリンス液を供給するリンス液供給ユニットの一例である。リンス液ノズル11は、この実施形態では、水平位置および鉛直位置が固定された固定ノズルである。リンス液ノズル11は、この実施形態とは異なり、少なくとも水平方向に移動可能な移動ノズルであってもよい。
リンス液ノズル11は、リンス液ノズル11にリンス液を案内するリンス液配管42の一端に接続されている。リンス液配管42の他端は、リンス液タンク(図示せず)に接続されている。リンス液配管42には、リンス液配管42内の流路を開閉するリンス液バルブ52Aと、当該流路内のリンス液の流量を調整するリンス液流量調整バルブ52Bとが介装されている。リンス液バルブ52Aが開かれると、リンス液ノズル11の吐出口から連続流で吐出されたリンス液が基板Wの上面に着液する。
The rinsing
The rinsing
ウェット処理ユニット2Wは、スピンチャック5に保持されている基板Wの上面から間隔を空けて基板Wの上面に対向する対向部材8をさらに備える。対向部材8は、スピンチャック5に保持された基板Wの上面に上側から対向する対向面8aを有する。対向部材8は、基板Wとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状に形成されている。対向部材8において対向面8aとは反対側には、支持軸28が固定されている。
The
対向部材8は、対向部材8を昇降させる対向部材昇降機構26に接続されている。対向部材昇降機構26は、たとえば、支持軸28を昇降駆動する電動モータまたはエアシリンダ等のアクチュエータ(図示せず)を含む。対向部材8は、回転軸線A1まわりに回転可能であってもよい。
対向部材8は、対向部材昇降機構26によって、対向部材8の可動範囲の上限位置である上位置と対向部材8の可動範囲の下限位置である下位置との間で昇降される。対向部材8は、対向部材8と基板Wとの間を各移動ノズル(酸化剤ノズル9およびポリマー含有液ノズル10)が通過できる離間位置に位置できる。離間位置は、たとえば、上位置である。対向部材8は、スピンチャック5に保持されている基板Wの上面との間の空間SP1内の雰囲気を空間SP1の外部の雰囲気から遮断する遮断位置に位置できる。そのため、対向部材8は、遮断板とも呼ばれる。遮断位置は、例えば、下位置である。
The opposing
The facing
対向部材8は、対向面8aで開口し、処理流体を吐出する吐出口8bを有する。吐出口8bから吐出される処理流体は、処理液のミストおよび処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する流体である。処理液は、酸性ポリマーに対して親和性を有する液体である。ミストは、空間中に浮遊する複数の微小な処理液の液滴のことである。
処理流体は、処理液のミストおよび蒸気の少なくとも一方のみによって構成されている必要はなく、処理液のミストおよび処理液の蒸気の少なくとも一方と、キャリアガスとを含有していてもよい。キャリアガスは、処理液のミストおよび処理液の蒸気を吐出口8bに送るためのガスである。キャリアガスとしては、不活性ガスまたは空気が挙げられる。
The opposing
The processing fluid does not need to be composed of at least one of the mist and vapor of the processing liquid, but may contain at least one of the mist and vapor of the processing liquid and a carrier gas. The carrier gas is a gas for sending the mist and vapor of the processing liquid to the
不活性ガスは、たとえば、窒素(N2)ガスである。不活性ガスは、処理対象層および酸化層と反応しないガスである。不活性ガスは、窒素ガスに限られず、たとえば、アルゴン(Ar)ガス等の希ガスであってもよいし、窒素ガスおよび希ガスの混合ガスであってもよい。すなわち、不活性ガスは、窒素ガスおよび希ガスのうち少なくとも一方を含むガスであってもよい。 The inert gas is, for example, nitrogen (N 2 ) gas. The inert gas is a gas that does not react with the processing target layer and the oxide layer. The inert gas is not limited to nitrogen gas, and may be, for example, a rare gas such as argon (Ar) gas, or a mixed gas of nitrogen gas and a rare gas. That is, the inert gas may be a gas containing at least one of nitrogen gas and a rare gas.
処理液は、たとえば、DIW等の水であるが、水に限られない。処理液は、単一の物質みによって構成されている必要はなく、たとえば、DIW等の水に少量の有機溶剤が含有された液体であってもよい。処理液は、ポリマー含有液に含有される溶媒と混和する液体であることが好ましい。
以下では、処理液はDIWであるとしてこの実施形態を説明する。処理液がDIWである場合、処理流体は、DIWのミストと水蒸気(DIWの蒸気)との少なくとも一方を含有する。
The treatment liquid is, for example, water such as DIW, but is not limited to water. The treatment liquid does not need to be composed of only a single substance, and may be, for example, a liquid in which a small amount of organic solvent is contained in water such as DIW. The treatment liquid is preferably a liquid that is miscible with the solvent contained in the polymer-containing liquid.
In the following, this embodiment will be described assuming that the processing liquid is DIW. When the processing liquid is DIW, the processing fluid contains at least one of a mist of DIW and water vapor (steam of DIW).
ウェット処理ユニット2Wには、吐出口8bに処理流体を供給する構成が設けられている。具体的には、ウェット処理ユニット2Wは、DIWから処理流体を形成し、処理流体の湿度を調整する加湿ユニット36と、DIW供給源(図示せず)から加湿ユニット36に液体状態のDIWを送るDIW供給管43と、加湿ユニット36から吐出口8bへ処理流体を供給する供給経路37と、供給経路37を通過する処理流体の湿度を測定する湿度計等の湿度測定ユニット38とを含む。
The
加湿ユニット36は、たとえば、加湿器である。加湿器は、超音波式、加熱式、気化式、または、ハイブリッド式の加湿器であってもよい。超音波式の加湿器は、超音波を用いてDIWに振動を与えることによって処理流体を形成する。加熱式の加湿器は、DIWをヒータ等で加熱することによって、処理流体を形成する。気化式の加湿器は、DIWを保持するフィルタにキャリアガスを吹き付けることで処理流体を形成する。ハイブリッド式の加湿器は、ヒータ等で加熱されたキャリアガスを、DIWを保持するフィルタに吹き付けることで処理流体を形成する。
The
供給経路37は、対向部材8内に配置され、処理流体を吐出する処理流体ノズル12と、処理流体ノズル12に連結され、処理流体ノズル12に処理流体を供給する処理流体配管44とを含む。処理流体ノズル12の吐出口12aは、対向部材8の吐出口8bと繋がっている。
処理流体配管44には、処理流体配管44内の流路を開閉する処理流体バルブ54Aと、当該流路内の処理流体の流量を調整する処理流体流量調整バルブ54Bとが介装されている。処理流体バルブ54Aが開かれると、処理流体流量調整バルブ54Bの開度に応じた流量で、吐出口8bから処理流体が吐出される。
The
A process
湿度測定ユニット38は、たとえば、湿度計である。湿度は、処理流体の飽和水蒸気量を1とした場合の、処理流体中の実際の水分量の割合で表した数値である。湿度測定ユニット38は、供給経路37において吐出口8bに近い位置に設けられていることが好ましい。図3に示す例では、湿度測定ユニット38は、たとえば、処理流体ノズル12の先端に取り付けられている。
The
湿度測定ユニット38は、図3に二点鎖線で示すように、基板Wの側方に設けられていてもよい。具体的には、湿度測定ユニット38は、ガード30に取り付けられていてもよい。
処理流体の湿度は、基板処理装置1が配置されるクリーンルームの湿度よりも高く、100%以下であることが好ましい。クリーンルームの湿度は、たとえば、50%であるが、50%よりも低いこともあり得るし、50%よりも高いこともあり得る。処理流体の湿度は、80%以上で、かつ、100%以下であること一層好ましい。処理流体の湿度は、85%以上で、かつ、95%以下であることがより一層好ましい。
3, the
The humidity of the processing fluid is preferably higher than the humidity of the clean room in which the
<基板処理装置の電気的構成>
図4は、基板処理装置1の制御に関する構成例を説明するためのブロック図である。コントローラ3は、マイクロコンピュータを備え、所定の制御プログラムに従って基板処理装置1に備えられた制御対象を制御する。具体的には、コントローラ3は、プロセッサ(CPU)3Aと、制御プログラムが格納されたメモリ3Bとを含む。コントローラ3は、プロセッサ3Aが制御プログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御を実行するように構成されている。
<Electrical configuration of the substrate processing apparatus>
4 is a block diagram for explaining a configuration example regarding control of the
特に、コントローラ3は、搬送ロボットIR,CR、スピンモータ23、開閉機構25、対向部材昇降機構26、第1ノズル移動機構33、第2ノズル移動機構34、第3ノズル移動機構35、加湿ユニット36、湿度測定ユニット38、通電ユニット64、ヒータ昇降機構65、酸化剤バルブ50A、酸化剤流量調整バルブ50B、ポリマー含有液バルブ51A、ポリマー含有液流量調整バルブ51B、リンス液バルブ52A、リンス液流量調整バルブ52B、処理流体バルブ54A、処理流体流量調整バルブ54B、等を制御するようにプログラムされている。
In particular, the
コントローラ3によってバルブが制御されることによって、対応するノズルからの流体の吐出の有無や、対応するノズルからの流体の吐出流量が制御される。以下の各工程は、コントローラ3がこれらの構成を制御することにより実行される。言い換えると、コントローラ3は、以下の各工程を実行するようにプログラムされている。
<第1実施形態に係る基板処理>
図5は、基板処理装置1によって実行される基板処理の一例を説明するための流れ図である。図6A~図6Hは、基板処理装置1によって実行される基板処理の各工程の様子を説明するための模式図である。
The
<Substrate Processing According to First Embodiment>
Fig. 5 is a flow chart for explaining an example of substrate processing performed by the
以下では、基板処理装置1によって実行される基板処理について、主に図3および図5を参照して説明する。図6A~図6Hについては適宜参照する。
まず、未処理の基板Wは、搬送ロボットIR,CR(図2Aを参照)によってキャリアCからウェット処理ユニット2Wに搬入され、スピンチャック5の複数のチャックピン20に渡される(基板搬入工程:ステップS1)。開閉機構25が複数のチャックピン20を閉位置に移動させることによって、基板Wが複数のチャックピン20に把持される。これにより、基板Wは、スピンチャック5によって水平に保持される(基板保持工程)。スピンチャック5に基板Wが保持されている状態で、スピンモータ23が基板Wの回転を開始する(基板回転工程)。
The substrate processing performed by the
First, an unprocessed substrate W is carried from the carrier C into the
次に、搬送ロボットCRがウェット処理ユニット2W外に退避した後、基板Wの上面に液状酸化剤を供給する液状酸化剤供給工程(ステップS2)が実行される。具体的には、まず、対向部材8が、対向部材昇降機構26によって、離間位置に配置される。対向部材8は、後述する処理流体供給工程(ステップS7)が開始されるまでの間、離間位置に位置する。対向部材8が離間位置に配置されている状態で、第1ノズル移動機構33が、酸化剤ノズル9を処理位置に移動させる。酸化剤ノズル9の処理位置は、たとえば、基板Wの上面の中央領域に酸化剤ノズル9が対向する中央位置である。基板Wの上面の中央領域は、基板Wの上面の中心部および中心部の周囲を含む領域である。
Next, after the transport robot CR retreats from the
酸化剤ノズル9が処理位置に位置する状態で、酸化剤バルブ50Aが開かれる。これにより、図6Aに示すように、基板Wの上面の中央領域に向けて、酸化剤ノズル9から液状酸化剤が供給(吐出)される(液状酸化剤供給工程、液状酸化剤吐出工程)。
基板Wの上面に供給された液状酸化剤が、遠心力により、基板Wの上面の全体に広がる。基板Wの上面の周縁部に達した液状酸化剤は、基板Wの上面の周縁部から基板W外に排出される。基板Wの上面に対する液状酸化剤の供給によって、基板Wの上面から露出する処理対象層に酸化層が形成される(酸化層形成工程、ウェット酸化工程)。処理対象層(基板Wの上面の表層部)を酸化することによって、酸化層が露出する上面を有する基板Wが準備される(基板準備工程)。この基板処理では、液状酸化剤を基板の主面に供給するウェット酸化処理という簡易な工程によって基板Wを酸化することができる。
With the oxidant nozzle 9 in the processing position, the
The liquid oxidizing agent supplied to the upper surface of the substrate W spreads over the entire upper surface of the substrate W due to centrifugal force. The liquid oxidizing agent that reaches the peripheral portion of the upper surface of the substrate W is discharged from the peripheral portion of the upper surface of the substrate W to the outside of the substrate W. By supplying the liquid oxidizing agent to the upper surface of the substrate W, an oxide layer is formed on the processing target layer exposed from the upper surface of the substrate W (oxidation layer forming step, wet oxidation step). By oxidizing the processing target layer (the surface layer portion of the upper surface of the substrate W), a substrate W having an upper surface on which an oxide layer is exposed is prepared (substrate preparation step). In this substrate processing, the substrate W can be oxidized by a simple step called wet oxidation processing in which a liquid oxidizing agent is supplied to the main surface of the substrate.
基板Wの上面に液状酸化剤を供給している間、ヒータユニット6を用いて、基板Wを介して液状酸化剤を加熱してもよい。具体的には、ヒータユニット6を近接位置に配置して回転中の基板Wを加熱する。液状酸化剤を加熱することによって、酸化層の形成が促進される(酸化層形成促進工程)。
図6Aとは異なり、液状酸化剤の供給中においてヒータユニット6を接触位置に配置してもよい。図6Aとは異なり、液状酸化剤の供給中においてヒータユニット6を退避位置に配置し、基板Wの加熱を停止していてもよい。
While the liquid oxidizing agent is being supplied to the upper surface of the substrate W, the
Unlike Fig. 6A, the
液状酸化剤の供給が所定時間継続された後、基板Wの上面にリンス液を供給し、基板Wの上面から液状酸化剤を除去する酸化剤除去工程(ステップS3)が実行される。具体的には、酸化剤バルブ50Aが閉じられ、リンス液バルブ52Aが開かれる。これにより、基板Wの上面への液状酸化剤の供給が停止され、その代わりに、図6Bに示すように、リンス液ノズル11から基板Wの上面へのリンス液の供給(吐出)が開始される(リンス液供給工程、リンス液吐出工程)。これにより、基板W上の液状酸化剤がリンス液で置換されて、基板Wの上面から液状酸化剤が除去される。
After the supply of liquid oxidizing agent continues for a predetermined time, an oxidizing agent removal process (step S3) is performed in which a rinsing liquid is supplied to the upper surface of the substrate W and the liquid oxidizing agent is removed from the upper surface of the substrate W. Specifically, the oxidizing
酸化剤バルブ50Aが閉じられた後、第1ノズル移動機構33が酸化剤ノズル9を退避位置に移動させる。酸化剤ノズル9は、退避位置に位置するとき、基板Wの上面には対向せず、平面視において、処理カップ7の外方に位置する。
リンス液の供給が所定時間継続された後、基板Wの上面にポリマー含有液を供給するポリマー含有液供給工程(ステップS4)が実行される。
After the
After the supply of the rinsing liquid is continued for a predetermined time, a polymer-containing liquid supplying step (step S4) of supplying a polymer-containing liquid onto the upper surface of the substrate W is performed.
具体的には、第2ノズル移動機構34が、ポリマー含有液ノズル10を処理位置に移動させる。ポリマー含有液ノズル10の処理位置は、たとえば、ポリマー含有液ノズル10が基板Wの上面の中央領域に対向する中央位置である。ポリマー含有液ノズル10が処理位置に位置する状態で、ポリマー含有液バルブ51Aが開かれる。これにより、図6Cに示すように、基板Wの上面の中央領域に向けて、ポリマー含有液ノズル10からポリマー含有液が供給(吐出)される(ポリマー含有液供給工程、ポリマー含有液吐出工程)。
Specifically, the second
ポリマー含有液ノズル10から吐出されたポリマー含有液は、基板Wの上面の中央領域に着液する。
基板Wの上面にポリマー含有液を供給する際、基板Wを低速度(たとえば、10rpm)で回転させてもよい(低速回転工程)。あるいは、基板Wの上面にポリマー含有液を供給する際、基板Wの回転は停止されていてもよい。基板Wの回転速度を低速度としたり、基板Wの回転を停止させたりすることで、基板Wに供給されたポリマー含有液は、基板Wの上面の中央領域に留まる。これにより、基板Wを高速回転させて基板Wの上面上のポリマー含有液を基板W外へ排出する場合と比較して、ポリマー含有液の使用量を低減できる。
The polymer-containing liquid discharged from the polymer-containing
When the polymer-containing liquid is supplied to the upper surface of the substrate W, the substrate W may be rotated at a low speed (for example, 10 rpm) (low-speed rotation step). Alternatively, when the polymer-containing liquid is supplied to the upper surface of the substrate W, the rotation of the substrate W may be stopped. By slowing down the rotation speed of the substrate W or stopping the rotation of the substrate W, the polymer-containing liquid supplied to the substrate W remains in the central region of the upper surface of the substrate W. This allows the amount of polymer-containing liquid used to be reduced compared to the case where the substrate W is rotated at high speed to discharge the polymer-containing liquid on the upper surface of the substrate W to the outside of the substrate W.
次に、図6Dおよび図6Eに示すように、基板Wの上面上のポリマー含有液中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させることによって、基板Wの上面に固体状または半固体状のポリマー膜101(図6Eを参照)を形成するポリマー膜形成工程(ステップS5)が実行される。
具体的には、ポリマー含有液バルブ51Aが閉じられてポリマー含有液ノズル10からのポリマー含有液の吐出が停止される。ポリマー含有液バルブ51Aが閉じられた後、第2ノズル移動機構34によってポリマー含有液ノズル10が退避位置に移動される。ポリマー含有液ノズル10は、退避位置に位置するとき、基板Wの上面には対向せず、平面視において、処理カップ7の外方に位置する。
Next, as shown in Figures 6D and 6E, a polymer film formation process (step S5) is performed in which a solid or semi-solid polymer film 101 (see Figure 6E) is formed on the upper surface of the substrate W by evaporating at least a portion of the solvent in the polymer-containing liquid on the upper surface of the substrate W.
Specifically, the polymer-containing
ポリマー含有液バルブ51Aが閉じられた後、図6Dに示すように、基板Wの回転速度が所定のスピンオフ速度になるように基板Wの回転が加速される(回転加速工程)。スピンオフ速度は、たとえば、1500rpmである。スピンオフ速度での基板Wの回転は、たとえば、30秒の間継続される。基板Wの回転に起因する遠心力によって、基板Wの上面の中央領域に留まっていたポリマー含有液が基板Wの上面の周縁部に向けて広がり、基板Wの上面の全体に広げられる。図6Dに示すように、基板W上のポリマー含有液の一部は、基板Wの周縁部から基板W外に飛散し、基板W上のポリマー含有液の液膜が薄膜化される(スピンオフ工程)。基板Wの上面上のポリマー含有液は、基板W外に飛散する必要はなく、基板Wの回転の遠心力の作用によって、基板Wの上面の全体に広がればよい。
After the polymer-containing
基板Wの回転に起因する遠心力は、基板W上のポリマー含有液だけでなく、基板W上のポリマー含有液に接する気体にも作用する。そのため、遠心力の作用により、当該気体が基板Wの上面の中心側から周縁側に向かう気流が形成される。この気流により、基板W上のポリマー含有液に接する気体状態の溶媒が基板Wに接する雰囲気から排除される。そのため、図6Eに示すように、基板W上のポリマー含有液からの溶媒の蒸発(揮発)が促進され、固体状または半固体状のポリマー膜101が形成される(ポリマー膜形成工程)。このように、ポリマー含有液ノズル10が、ポリマー膜形成ユニットとして機能する。
The centrifugal force caused by the rotation of the substrate W acts not only on the polymer-containing liquid on the substrate W, but also on the gas in contact with the polymer-containing liquid on the substrate W. Therefore, the centrifugal force forms an airflow in which the gas flows from the center to the periphery of the upper surface of the substrate W. This airflow removes the gaseous solvent in contact with the polymer-containing liquid on the substrate W from the atmosphere in contact with the substrate W. Therefore, as shown in FIG. 6E, evaporation (volatilization) of the solvent from the polymer-containing liquid on the substrate W is promoted, and a solid or
ポリマー膜101は、フッ酸およびポリマー含有液と比較して粘度が高いため、基板Wが回転しているにもかかわらず、基板W上から完全に排除されずに基板W上に留まる。この実施形態では、基板Wの上面の中央領域に留まっていたポリマー含有液を遠心力で基板Wの上面の全体に塗り広げてポリマー膜101を形成するため、基板Wの上面の全体を覆うポリマー含有液の液膜から溶媒を蒸発させてポリマー膜101を形成する場合と比較して、ポリマー含有液の使用量を低減できる。
Since the
ポリマー膜101が形成された直後において、ポリマー膜101には、アルカリ成分が含有されている。そのため、ポリマー膜101中の酸性ポリマーはほぼ失活しているので、酸化層の除去はほとんど行われない。
次に、基板W上のポリマー膜101を加熱するポリマー膜加熱工程(ステップS6)が実行される。具体的には、図6Fに示すように、ヒータユニット6が近接位置に配置されて、基板Wが加熱される(基板加熱工程、ヒータ加熱工程)。
Immediately after the
Next, a polymer film heating step (step S6) is performed to heat the
ポリマー膜101が形成された後、ポリマー膜101が加熱されるまでの間、基板Wのエッチングはほとんど開始されない。基板W上に形成されたポリマー膜101が基板Wを介して加熱される。ポリマー膜101が加熱されることによって、アルカリ成分が蒸発し、酸性ポリマーが活性を取り戻す(アルカリ成分蒸発工程、アルカリ成分除去工程)。そのため、ポリマー膜101中の酸性ポリマーの作用によって、基板Wのエッチングが開始される(エッチング開始工程、エッチング工程)。詳しくは、基板Wの上面の表層部に形成されている酸化層の除去が開始される(酸化層除去開始工程、酸化層除去工程)。
After the
上述したように、酸性ポリマーは、温度が高いほど酸化層の除去速度が高くなる性質を有する。そのため、ポリマー膜101からアルカリ成分が除去された後においてもポリマー膜101の加熱を継続することによって、酸性ポリマーによる酸化層の除去が促進される(除去促進工程)。
ポリマー膜101が加熱されることでポリマー膜101中の溶媒が蒸発する。そのため、ポリマー膜101中の溶媒に溶解されている酸性ポリマーの濃度が高くなる(ポリマー濃縮工程)。これにより、酸性ポリマーの濃度が上昇して酸性ポリマーの作用による酸化層の除去速度が向上される。
As described above, the acidic polymer has a property that the higher the temperature, the faster the removal rate of the oxide layer. Therefore, by continuing to heat the
Heating the
基板Wの加熱温度は、ポリマー膜101中の溶媒の沸点よりも低い温度であることが好ましい。そうであれば、基板W上のポリマー膜101から溶媒を適度に蒸発させることができる。そのため、ポリマー膜101中の溶媒に溶解されている酸性ポリマーの濃度を高めることができる。さらに、溶媒が蒸発し尽くされてポリマー膜101中から完全に除去されることを抑制できる。
It is preferable that the heating temperature of the substrate W is lower than the boiling point of the solvent in the
次に、基板W上のポリマー膜101に向けて処理流体を供給する処理流体供給工程(ステップS7)が実行される。
詳しくは、対向部材昇降機構26が、対向部材8を遮断位置に配置する(対向部材配置工程)。対向部材8が遮断位置に位置する状態で、加湿ユニット36が稼働され、かつ、処理流体バルブ54Aが開かれる。これにより、図6Gに示すように、対向部材8の吐出口8bから処理流体が吐出される。吐出口8bから吐出された処理流体は、対向部材8と基板Wの上面(厳密には、ポリマー膜101の表面)との間の空間SP1に供給される。空間SP1は、ポリマー膜101に接する空間である。
Next, a processing fluid supplying step (step S7) of supplying a processing fluid toward the
More specifically, the opposing
処理流体が空間SP1の全体に広がることによって、空間SP1の雰囲気が処理流体で置換される。そのため、基板Wが配置される空間(チャンバ4内の空間)の全体を処理流体で置換する構成と比較して、対向面8aと基板Wの上面との間の空間SP1の雰囲気を処理流体で速やかに置換することができる。このように、対向部材8および処理流体ノズル12が、処理流体供給ユニットとして機能する。
By spreading the processing fluid throughout the space SP1, the atmosphere in the space SP1 is replaced with the processing fluid. Therefore, compared to a configuration in which the entire space in which the substrate W is placed (the space within the chamber 4) is replaced with the processing fluid, the atmosphere in the space SP1 between the facing
処理流体が空間SP1に供給されることによって、ポリマー膜101が処理流体を含む雰囲気に曝される。ポリマー膜101が処理流体に接触することによって、処理液の微小な液滴がポリマー膜101の表面に付着する。この実施形態とは異なり、連続流のDIWを基板Wの上面に供給する場合、DIWの供給量によっては、酸性ポリマーがDIWに溶解されて基板W上からポリマー膜101が除去されるおそれがある。
By supplying the processing fluid to the space SP1, the
そのため、この実施形態のように、ポリマー膜101に処理流体を接触させる手法であれば、ポリマー膜101を基板Wの上面上に維持しつつ、ポリマー膜101に適度にDIWを供給することができる。処理液は、酸性ポリマーに対する親和性を有するため、DIWがポリマー膜101の内部に入り込む。これにより、酸性ポリマーのプロトン(水素イオン)の放出を促進することができる。すなわち、基板Wのエッチングを促進できる。
Therefore, as in this embodiment, a method of bringing the processing fluid into contact with the
なお、処理流体供給工程の開始前にポリマー膜101の加熱が開始されているため、ポリマー膜101からのアルカリ成分の蒸発によって、ポリマー膜101中の酸性ポリマーは活性を取り戻している。
仮に、ポリマー加熱工程(ステップS6)において、ポリマー膜101から溶媒の大半が除去された場合であっても、処理流体の供給によってポリマー膜101にDIWを適度に付与することができる。そのため、溶媒の除去による酸化層103の除去速度の低減を抑制できる。
Since the heating of the
Even if most of the solvent is removed from the
また、ポリマー加熱工程(ステップS6)において、ポリマー膜101から溶媒の大半が除去された場合、ポリマー加熱工程によってアルカリ成分がポリマー膜101から除去されたとしても、基板Wのエッチングが充分に開始されないことがある。その場合、処理流体供給工程(ステップS7)においてポリマー膜101にDIWが供給されることによって、基板Wのエッチングが開始される(エッチング開始工程、エッチング工程)。詳しくは、基板Wの上面の表層部に形成されている酸化層の除去が開始される(酸化層除去開始工程、酸化層除去工程)。
In addition, if most of the solvent is removed from the
すなわち、この実施形態では、基板Wのエッチングが、ポリマー膜加熱工程(ステップS6)および処理流体供給工程(ステップS7)のいずれかの実行によって開始される。
対向部材8の吐出口8bから処理流体が吐出されている間、図6Gに示すように、ヒータユニット6による基板Wの加熱が継続されてもよい(加熱継続工程)。これにより、酸性ポリマーの温度を上昇させて、酸性ポリマーによる酸化層の除去を促進できる(除去促進工程)。
That is, in this embodiment, etching of the substrate W is started by carrying out either the polymer film heating step (step S6) or the processing fluid supplying step (step S7).
6G, while the processing fluid is being discharged from the
また、空間SP1内の雰囲気の湿度は、湿度測定ユニット38の測定結果に基づくフィードバック制御によって調整されてもよい。詳しくは、湿度測定ユニット38の測定結果が所定の基準湿度範囲外であれば、コントローラ3が、湿度測定ユニット38の測定結果が基準湿度範囲内になるように、加湿ユニット36および処理流体流量調整バルブ54Bの少なくとも一方を制御する。これにより、吐出口8bから吐出される処理流体の湿度が調整される。基準湿度範囲は、たとえば、クリーンルームの湿度(たとえば、50%)よりも高く、100%以下の範囲、80%以上で、かつ、100%以下の範囲、または、80%以上で、かつ、95%以下の範囲であってもよい。
The humidity of the atmosphere in the space SP1 may also be adjusted by feedback control based on the measurement result of the
空間SP1の雰囲気は、吐出口8bから吐出される処理流体によって置換されるため、空間SP1内の雰囲気の湿度は、吐出口8bから吐出される処理流体の湿度に徐々に近づく。そのため、吐出口8bから吐出される処理流体の湿度によって、吐出口8bから吐出される処理流体の湿度が調整されることによって、実質的に空間SP1内の雰囲気の湿度を調整することができる。その結果、対向面8aと基板Wの主面との間の空間SP1の雰囲気の湿度を、ポリマー膜101による基板Wのエッチングを効果的に促進できる湿度に調整することができる。
The atmosphere in the space SP1 is replaced by the processing fluid discharged from the
図3に二点鎖線で示すように、湿度測定ユニット38が基板Wの側方に設けられている場合には、湿度測定ユニット38が空間SP1の近傍の湿度を測定し、その測定結果をフィードバック制御に利用することができる。
ポリマー膜101に、基板W上のポリマー膜101が除去されるポリマー膜除去工程(ステップS8)が実行される。具体的には、対向部材8が離間位置に退避し、リンス液バルブ52Aが開かれる。これにより、図6Hに示すように、ポリマー膜101が形成されている基板Wの上面の中央領域に向けて、リンス液ノズル11からリンス液が供給(吐出)される(リンス液供給工程、リンス液吐出工程)。
As shown by the dotted line in Figure 3, if the
A polymer film removal step (step S8) is performed on the
基板Wに供給されたリンス液によって、基板W上のポリマー膜101が溶解される(ポリマー膜溶解工程)。基板Wへのリンス液の供給を継続することによって、基板Wの上面からポリマー膜101が除去される(ポリマー膜除去工程)。リンス液による溶解作用と、基板Wの上面に形成されるリンス液の流れとによって、ポリマー膜101が基板Wの上面から除去される(リンス工程)。
The
リンス液によって基板Wの上面からポリマー膜101が除去された後、スピンドライ工程(ステップS9)が行われる。
具体的には、リンス液バルブ52Aが閉じられ、基板Wの上面へのリンス液の供給が停止される。そして、スピンモータ23が基板Wの回転を加速し、基板Wを高速回転させる。基板Wは、乾燥速度、たとえば、1500rpmで回転される。それによって、大きな遠心力が基板W上のリンス液に作用し、基板W上のリンス液が基板Wの周囲に振り切られる。
After the
Specifically, the rinse
そして、スピンモータ23が基板Wの回転を停止させる。搬送ロボットCRが、ウェット処理ユニット2Wに進入して、複数のチャックピン20から処理済みの基板Wを受け取って、ウェット処理ユニット2W外へと搬出する(基板搬出工程:ステップS10)。その基板Wは、搬送ロボットCRから搬送ロボットIRへと渡され、搬送ロボットIRによって、キャリアCに収納される。
Then, the
図7は、基板処理における基板Wの上面の表層部の変化について説明するための模式図である。
図7(a)および図7(b)に示すように、基板Wの上面に液状酸化剤を供給することによって、酸化層103が処理対象層102の表層部に形成される(酸化層形成工程)。処理対象層102を酸化することによって、酸化層103が露出する上面を有する基板Wが準備される(基板準備工程)。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining changes in the surface layer of the upper surface of the substrate W during substrate processing.
7(a) and 7(b), a liquid oxidizing agent is supplied to the upper surface of the substrate W, whereby an
その後、基板Wの上面にポリマー含有液が供給され、基板W上のポリマー含有液中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させることによって、図7(c)に示すように、基板Wの上面にポリマー膜101が形成される(ポリマー膜形成工程)。
その後、図7(d)に示すように、ポリマー膜101を加熱することによってアルカリ成分が蒸発しポリマー膜101からアルカリ成分が除去される(アルカリ成分蒸発工程、アルカリ成分除去工程)。そして、図7(e)に示すように、ポリマー膜101に水蒸気およびミスト状の水のいずれか一方が含まれる処理流体が供給されることによって、基板Wの上面上のポリマー膜101中の酸性ポリマーによる酸化層103のエッチングが促進される。
Then, a polymer-containing liquid is supplied to the upper surface of the substrate W, and at least a portion of the solvent in the polymer-containing liquid on the substrate W is evaporated to form a
7(d), the alkaline components are evaporated and removed from the
基板Wの上面上のポリマー膜101中の酸性ポリマーの作用によって、酸化層103が溶解されてポリマー膜101に溶け込む。これにより、図7(f)に示すように、酸化層103が基板Wの上面から選択的に除去される(酸化層除去工程)。図7(g)は、その後、ポリマー膜101が除去された後の処理対象層102の表面の状態を示している。
第1実施形態によれば、基板Wの上面上にポリマー膜101が形成される。そのため、基板Wがエッチングされて、基板Wから酸化層103が除去される。
Due to the action of the acidic polymer in the
According to the first embodiment, a
ポリマー膜101は、酸性ポリマーを含有するため、ポリマー含有液およびフッ酸等の液体よりも粘度が高い。そのため、ポリマー膜101は、基板Wの上面上に留まりやすい。そのため、基板Wをエッチングする間の全期間において基板Wの上面に酸性ポリマーを連続的に供給する必要がない。言い換えると、少なくともポリマー膜101を形成した後においては、酸性ポリマーを基板Wの上面に追加的に供給する必要がない。そのため、フッ酸等の低分子量のエッチング成分を含有するエッチング液によって酸化層103を除去する場合と比較して、処理対象層102のエッチングに要する物質(フッ酸や酸性ポリマー)の使用量を低減できる。
Since the
したがって、処理対象層102のエッチングに用いられる物質の使用量を低減できる。
第1実施形態のように、酸性ポリマーを含有するポリマー膜101を用いて処理対象層102をエッチングすることで以下のような効果を奏する。
連続流のエッチング液によって酸化層103を除去する場合、エッチング液が基板Wの上面の中心側から周縁側に向かう過程でエッチング液の温度が低下する。そのため、エッチング液の温度低下に起因して基板Wの上面の周縁領域におけるエッチング量(除去量)が、基板Wの上面の中央領域におけるエッチング量よりも低くなり、基板Wの上面の各位置におけるエッチング量の均一性が低下するおそれがある。
Therefore, the amount of material used to etch the
As in the first embodiment, by etching the
When the
一方、第1実施形態によれば、半固体状または固体状のポリマー膜101によって基板Wの上面の全体が覆われており、ポリマー膜101中の酸性ポリマーの作用によって酸化層103が除去される。そのため、ポリマー膜101が形成されている状態では、酸性ポリマーは基板Wの上面の中心側から周縁側に向かって移動しないため、ポリマー膜101において基板Wの上面の各位置に接する部分の温度がほぼ一律に変化する。そのため、エッチング量の均一性の向上を図ることができる。
On the other hand, according to the first embodiment, the entire upper surface of the substrate W is covered with a semi-solid or
第1実施形態によれば、ポリマー膜101を加熱してアルカリ成分を蒸発させることによって、ポリマー膜101中の酸性ポリマーが活性を取り戻す。そのため、ポリマー膜101の形成途中に基板Wのエッチングが開始されることを抑制できる。
具体的には、ポリマー含有液の供給中に基板Wのエッチングが開始されることを抑制できるので、基板Wの上面においてポリマー含有液が着液する位置(たとえば、基板Wの上面の中心部)と、基板Wの上面においてポリマー含有液が行き渡るまでにある程度の時間を要する位置(基板Wの上面の周縁部)とでエッチングの開始タイミングにばらつきが生じることを抑制できる。したがって、基板Wの上面の各位置におけるエッチングの開始タイミングのばらつきを抑制できる。
According to the first embodiment, the
Specifically, since it is possible to prevent etching of the substrate W from being started while the polymer-containing liquid is being supplied, it is possible to prevent variation in the timing of starting etching between a position on the upper surface of the substrate W where the polymer-containing liquid lands (for example, the central portion of the upper surface of the substrate W) and a position on the upper surface of the substrate W where it takes a certain amount of time for the polymer-containing liquid to spread (the peripheral portion of the upper surface of the substrate W). Therefore, it is possible to prevent variation in the timing of starting etching at each position on the upper surface of the substrate W.
また、第1実施形態では、ポリマー膜101が形成された後に基板Wが加熱されるため、基板Wの上面上のポリマー膜101が全体的に加熱される。そのため、エッチング量の均一性が一層向上する。
第1実施形態とは異なり、連続流のエッチング液で酸化層103を除去する構成では、基板Wの上面に形成されているトレンチ122の幅Lが狭い場合には、トレンチ122に入り込んでいる液体をエッチング液で充分に置換できないことがある。そのため、互いに幅Lが異なる複数のトレンチ122が基板Wの上面に形成されている場合には、トレンチ122に入り込んでいる液体のエッチング液による置換の度合いにばらつきが生じ、基板Wの上面におけるエッチング量の均一性が低下するおそれがある。
Furthermore, in the first embodiment, since the substrate W is heated after the
Unlike the first embodiment, in the configuration in which the
一方、第1実施形態によれば、図8に示すように、ポリマー膜101は、トレンチ122の幅Lにかかわらず、処理対象層102およびトレンチ122に倣うように形成される。詳しくは、ポリマー膜101は、酸化層103の表面103a、トレンチ122の側面122aおよび構造体121の頂部121aに沿うように形成される。そのため、互いに幅Lの異なるトレンチ122が形成されている場合であっても、トレンチ122間での処理対象層102のエッチング量のばらつきを低減できる。
On the other hand, according to the first embodiment, as shown in FIG. 8, the
図9Aおよび図9Bに示すように、結晶粒界111において酸化層103を構成する構成物質116同士の間の距離は、結晶粒110における構成物質116同士の間の距離よりも広い。そのため、結晶粒界111において構成物質116同士の間には、隙間113が存在する。構成物質116は、たとえば、分子であり、典型的には、酸化銅分子である。
9A and 9B, the distance between the
第1実施形態とは異なり、図9Aに示すように、フッ酸等の低分子量エッチング成分114を含有するエッチング液によって酸化層103を除去する場合、基板Wの結晶粒界111に存在する隙間113に低分子量エッチング成分114が入り込みやすい。そのため、図1も参照して、結晶粒界密度が大きい箇所(幅Lが狭いトレンチ122内)において酸化層103が除去されやすく、結晶粒界密度が小さい箇所(幅Lが広いトレンチ122内)において酸化層103が除去されにくい。したがって、処理対象層102が均一にエッチングされにくく、基板Wの上面のラフネス(表面粗さ)が増大する。
Unlike the first embodiment, as shown in FIG. 9A, when the
一方、第1実施形態によれば、図9Bに示すように、高分子量エッチング成分である酸性ポリマー115は、低分子量エッチング成分114よりも結晶粒界111に存在する隙間113に入りにくい。そのため、結晶粒界密度に起因する処理対象層102のエッチングのばらつきを低減することができる。基板Wの上面のラフネスを低減できる。
また、第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
On the other hand, according to the first embodiment, as shown in Fig. 9B, the
Furthermore, according to the first embodiment, the following effects are achieved.
第1実施形態によれば、基板Wの上面に供給されたポリマー含有液から溶媒を蒸発させることによって、ポリマー膜101を形成することができる。そのため、溶媒の蒸発によってポリマー膜101中の酸性ポリマーの濃度(密度)を高めることができる。したがって、高濃度(高密度)の酸性ポリマーによって基板Wを速やかにエッチングすることができる。
According to the first embodiment, the
ポリマー膜101は、ポリマー含有液から溶媒の少なくとも一部が蒸発することによって形成されるため、ポリマー膜101には溶媒が残留する場合がある。ポリマー含有液の溶媒および処理液がともにDIWであれば、すなわち、溶媒が処理液と混和する液体であれば、ポリマー膜101が処理流体に接触することによってポリマー膜101に付着するDIWが、ポリマー膜101に残留する溶媒と混ざり合う。そのため、DIWがポリマー膜の内部に入り込みやすい。そのため、基板Wのエッチングを促進できる。
Since the
処理流体の湿度が、50%よりも高く、100%以下であれば、ポリマー膜101に液体状態のDIWを適度に供給できる。処理流体の湿度が80%以上で、かつ、100%以下であれば、DIWをポリマー膜101に充分に供給することができる。処理流体の湿度が85%以上で、かつ、95%以下であれば、DIWをポリマー膜101に充分に供給しつつ、ポリマー膜101へのDIWの供給量を制御しやすい。
If the humidity of the processing fluid is higher than 50% and lower than 100%, a suitable amount of liquid DIW can be supplied to the
<ポリマー含有液の供給方法>
図10および図11は、基板Wに対するポリマー含有液の供給方法の第1例および第2例について説明するための模式図である。図10および図11では、説明の便宜上、スピンチャック5、ヒータユニット6、処理カップ7、対向部材8,酸化剤ノズル9、および、リンス液ノズル11等の図示を省略している。
<Method of Supplying Polymer-Containing Liquid>
10 and 11 are schematic diagrams for explaining a first example and a second example of a method for supplying a polymer-containing liquid to a substrate W. For convenience of explanation, the
図10に示す供給方法の第1例では、酸性ポリマー液、および、アルカリ性液体が、混合配管130内で混合されてポリマー含有液が形成され、混合配管130内で形成されたポリマー含有液がポリマー含有液ノズル10から吐出されることによって基板Wの上面に供給される(ポリマー含有液供給工程)。混合配管130は、複数の液体を混合するための配管である。
In the first example of the supply method shown in FIG. 10, an acidic polymer liquid and an alkaline liquid are mixed in the mixing
酸性ポリマー液は、酸性ポリマーおよび溶媒を含有する液体であり、アルカリ性液体は、アルカリ成分および溶媒を含有する液体である。これらの液体に含まれる溶媒は、同種の液体であることが好ましく、たとえば、DIWであることが好ましい。ポリマー含有液は、酸性ポリマー液およびアルカリ性液体の混合液である。
酸性ポリマー液は、酸性ポリマー液配管131介して、酸性ポリマー液タンク141から混合配管130へ供給される。アルカリ性液体は、アルカリ性液体配管132介して、アルカリ性液体タンク142から混合配管130へ供給される。混合配管130内で形成されたポリマー含有液は、ポリマー含有液配管41を介してポリマー含有液ノズル10に供給される。
The acidic polymer liquid is a liquid containing an acidic polymer and a solvent, and the alkaline liquid is a liquid containing an alkaline component and a solvent. The solvent contained in these liquids is preferably the same type of liquid, for example, DIW. The polymer-containing liquid is a mixture of the acidic polymer liquid and the alkaline liquid.
The acidic polymer liquid is supplied from the acidic
酸性ポリマー液配管131、および、アルカリ性液体配管132には、対応する配管内の流路を開閉する複数のバルブ(酸性ポリマー液バルブ135A、および、アルカリ性液体バルブ136A)がそれぞれ介装されている。酸性ポリマー液配管131、および、アルカリ性液体配管132には、対応する配管内の液体の流量を調整する複数の流量調整バルブ(酸性ポリマー液流量調整バルブ135B、および、アルカリ性液体流量調整バルブ136B)がそれぞれ介装されている。
The acidic polymer
ポリマー含有液配管41には、pHメータ129が分岐接続されていてもよい。コントローラ3が、pHメータ129が検出するpHに基づいて、フィードバック制御してもよい。フィードバック制御は、酸性ポリマー液バルブ135A、アルカリ性液体バルブ136A、酸性ポリマー液流量調整バルブ135B、および、アルカリ性液体流量調整バルブ136Bの少なくとも1つを調整することによって、ポリマー含有液のpHが中性を維持するように行われる。
A
図11に示すポリマー含有液の供給方法の第2例では、ポリマー含有液は、ポリマー含有液配管41を介して、ポリマー含有液タンク140からポリマー含有液ノズル10に供給される。ポリマー含有液タンク140には、酸性ポリマー液、および、アルカリ性液体が、酸性ポリマー液補充管145、および、アルカリ性液体補充管146をそれぞれ介して補充される。ポリマー含有液は、ポリマー含有液タンク140内で酸性ポリマー液、および、アルカリ性液体が混合されることによって形成される。ポリマー含有液は、酸性ポリマー液およびアルカリ性液体の混合液である。
In the second example of the polymer-containing liquid supply method shown in FIG. 11, the polymer-containing liquid is supplied from the polymer-containing
ポリマー含有液タンク140には、pHメータ129が設けられていてもよい。コントローラ3が、pHメータ129が検出するpHに基づいて、フィードバック制御してもよい。フィードバック制御は、複数の補充管(酸性ポリマー液補充管145、および、アルカリ性液体補充管146)にそれぞれ介装された複数の補充バルブ148を調整することによって、ポリマー含有液のpHが中性を維持するように行われる。
The polymer-containing
<第1実施形態に係る基板処理装置による基板処理の第1変形例>
図12は、基板処理装置1によって実行される基板処理の第1変形例を説明するための流れ図である。基板処理の第1変形例では、最初のポリマー膜除去工程(ステップS8)が終了した後、液状酸化剤供給工程(ステップS2)からポリマー膜除去工程(ステップS8)までを1サイクルとするサイクル処理がさらに1回以上行われる。図12における「N」は、自然数を意味している。
<First Modification of Substrate Processing by the Substrate Processing Apparatus According to the First Embodiment>
12 is a flow chart for explaining a first modified example of the substrate processing performed by the
2回目以降の液状酸化剤供給工程は、ポリマー膜除去工程(リンス工程)の後、基板Wの上面の表層部を酸化して酸化層103を形成する再形成工程の一例である。サイクル処理の実行によって、酸化層形成工程および酸化層除去工程が交互に繰り返される。言い換えると、酸化層形成工程および酸化層除去工程が交互に複数回ずつ実行される。サイクル処理が複数サイクル行われ、最後のポリマー膜除去工程(ステップS8)の後、スピンドライ工程(ステップS9)が行われる。
The second and subsequent liquid oxidizing agent supplying steps are an example of a reforming step in which the surface layer of the upper surface of the substrate W is oxidized to form an
図13は、基板処理において酸化層103の形成と酸化層103の除去とが交互に繰り返されることによる基板Wの上面の表層部の変化について説明するための模式図である。
図13(a)に示すように、基板Wの上面に液状酸化剤を供給することによって、酸化層103が処理対象層102の表層部に形成される(酸化層形成工程)。処理対象層102を酸化することによって、酸化層103が露出する上面を有する基板Wが準備される(基板準備工程)。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a change in the surface layer of the upper surface of the substrate W caused by alternately repeating the formation and removal of the
13A, by supplying a liquid oxidizing agent to the upper surface of the substrate W, an
その後、基板Wの上面にポリマー含有液が供給され、基板W上のポリマー含有液中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させることによって、図13(b)に示すように、基板Wの上面にポリマー膜101が形成される(ポリマー膜形成工程)。
その後、図13(c)に示すように、ポリマー膜101を加熱することによってアルカリ成分が蒸発しポリマー膜101からアルカリ成分が除去される(アルカリ成分蒸発工程、アルカリ成分除去工程)。そして、図13(d)に示すように、ポリマー膜101に水蒸気等を含む処理流体が供給されることによって、基板Wの上面上のポリマー膜101中の酸性ポリマーによる酸化層103のエッチングが促進される。
Then, a polymer-containing liquid is supplied to the upper surface of the substrate W, and at least a portion of the solvent in the polymer-containing liquid on the substrate W is evaporated to form a
13(c), the alkaline components are evaporated and removed from the
基板Wの上面上のポリマー膜101中の酸性ポリマーの作用によって、酸化層103が溶解されてポリマー膜101に溶け込む。これにより、図13(e)に示すように、酸化層103が基板Wの上面から選択的に除去される(酸化層除去工程)。図13(f)は、その後、ポリマー膜101が除去された後の処理対象層102の表面の状態を示している。
The action of the acidic polymer in the
酸化層形成工程および酸化層除去工程を一回ずつ実行することによって、酸化される処理対象層102の厚みは、ほぼ一定である(図13(a)および(g)を参照)。そのため、除去される酸化層103の厚み(エッチング量D1)も、ほぼ一定である(図13(e)を参照)。
図13(h)に示すように、サイクル処理を複数サイクル実行することによって、処理対象層102において、厚みD1とサイクル数(図13(h)では3サイクル)との積に相当する厚みD2の部分が基板Wから除去される(D2=D1xサイクル数)。サイクル処理を複数サイクル行うことによってエッチングされる処理対象層102の量が、厚みD2に相当する。そのため、酸化層形成工程および酸化層除去工程を繰り返し実行する回数を調整することによって、所望のエッチング量(厚みD2と同じ量)を達成することができる。
By performing the oxide layer forming step and the oxide layer removing step once each, the thickness of the
13(h), by performing the cyclic treatment for a plurality of cycles, a portion of the
このように、一定のエッチング量で段階的に処理対象層102をエッチングすることをデジタルエッチングという。また、酸化層形成工程および酸化層除去工程を繰り返し実行することによって処理対象層102をエッチングすることをサイクルエッチングという。
第1実施形態によれば、コントローラ3が、酸化剤ノズル9、ポリマー含有液ノズル10およびスピンベース21等を制御することによって、処理対象層の酸化(酸化層の形成)、および、ポリマー膜101の形成が交互に繰り返される。酸化層103の形成および酸化層103の除去が交互に繰り返されることによって、処理対象層102を精度良くエッチングできる。
Thus, etching the
According to the first embodiment, the
<第1実施形態に係る基板処理装置による基板処理の第2変形例>
図14は、基板処理装置1によって実行される基板処理の第2変形例を説明するための流れ図である。図15は、基板処理の第2変形例例が行われているときの基板Wの様子を説明するための模式図である。
図14に示す基板処理が、図5に示す基板処理と主に異なる点は、液状酸化剤供給工程(ステップS2)および酸化剤除去工程(ステップS3)の代わりに、ヒータユニット6による加熱によって酸化層を形成する加熱酸化工程(ステップS11)が実行される点である。
<Second Modification of Substrate Processing by the Substrate Processing Apparatus According to the First Embodiment>
Fig. 14 is a flow chart for explaining a second modified example of the substrate processing performed by the
The substrate processing shown in FIG. 14 differs from the substrate processing shown in FIG. 5 mainly in that a heating and oxidation step (step S11) of forming an oxide layer by heating with a
詳しくは、基板Wがウェット処理ユニット2Wに搬入された後、スピンチャック5に保持されている基板Wがヒータユニット6によって所定の酸化温度に加熱される(加熱酸化工程)。これにより、基板Wの上面から露出する処理対象層が酸化されて酸化層が形成される(酸化層形成工程)。処理対象層(基板Wの上面の表層部)を酸化することによって、酸化層が露出する上面を有する基板Wが準備される(基板準備工程)。
In more detail, after the substrate W is loaded into the
所定の酸化温度は、たとえば、100℃以上で、かつ、400℃以下の温度である。加熱によって形成される酸化層は、たとえば、10nm以上20nm以下の厚みを有する。
ヒータユニット6は、たとえば、図15に示すように接触位置に配置される。これにより、処理対象層が酸化される程度の高温に基板Wを加熱することができる。この基板処理では、ヒータユニット6が基板酸化ユニットとして機能する。基板Wの処理対象層を酸化することができれば、ヒータユニット6の位置は近接位置であってもよい。
The predetermined oxidation temperature is, for example, a temperature not lower than 100° C. and not higher than 400° C. The oxide layer formed by heating has a thickness not lower than 10 nm and not higher than 20 nm, for example.
The
その後、ポリマー含有液供給工程(ステップS4)が実行される。詳しくは、第2ノズル移動機構34がポリマー含有液ノズル10を処理位置に移動させ、ポリマー含有液バルブ51Aが開かれる。これにより、基板Wの上面にポリマー含有液が供給される。
その後、ポリマー膜形成工程(ステップS5)およびポリマー膜加熱工程(ステップS6)が実行される。ポリマー膜加熱工程(ステップS6)おける基板Wの加熱温度は、加熱酸化工程における基板Wの加熱温度よりも低いことが好ましい。たとえば、ポリマー膜加熱工程(ステップS6)では、図6Fに示すように、ヒータユニット6を接触位置よりも基板Wから離間する近接位置に配置しながら行われることが好ましい。少なくとも、ポリマー加熱工程(ステップS6)におけるヒータユニット6の位置は、加熱酸化工程におけるヒータユニット6の位置よりも基板Wから離間していることが好ましい。これにより、基板Wの上面の表層部の酸化を抑制しながら、ポリマー膜101による酸化層103の除去を開始および促進できる。
Thereafter, the polymer-containing liquid supplying step (step S4) is performed. More specifically, the second
Thereafter, a polymer film forming step (step S5) and a polymer film heating step (step S6) are performed. The heating temperature of the substrate W in the polymer film heating step (step S6) is preferably lower than the heating temperature of the substrate W in the thermal oxidation step. For example, the polymer film heating step (step S6) is preferably performed while disposing the
この基板処理を採用すれば、基板Wを加熱することによって、基板Wの上面から露出する処理対象層102(図1を参照)を酸化することができる。すなわち、液体を用いることなく、酸化層103(図1を参照)を形成することができる。そのため、処理対象層102のエッチングに用いられる物質(酸化剤)の使用量を低減できる。さらに、酸化層103の形成および除去が、同一のスピンチャック5に基板Wが保持されている状態で行われる。したがって、基板Wを移動させる必要がないため、別々のスピンチャックに基板Wが保持された状態で酸化層103の形成および除去が行われる構成と比較して、酸化層103を速やかに除去できる。
By adopting this substrate processing, the layer 102 (see FIG. 1) exposed from the top surface of the substrate W can be oxidized by heating the substrate W. That is, the oxide layer 103 (see FIG. 1) can be formed without using liquid. This reduces the amount of material (oxidizer) used to etch the
さらに、基板Wを酸化するために加熱された基板Wの熱量をポリマー膜101の加熱に利用できる。ひいては、基板処理に要する時間を削減できる。
また、この基板処理を採用すれば、酸化層103の形成に用いられるヒータユニット6を、酸化層103の除去を促進するための加熱にも利用することができる。そのため、基板Wを酸化するための加熱に用いられるヒータユニット6とは別のヒータを酸化層103の除去の促進ために設ける必要がないため、基板処理を簡素化できる。
Furthermore, the heat of the substrate W, which is heated in order to oxidize the substrate W, can be utilized for heating the
Furthermore, by adopting this substrate processing method, the
さらに、酸化層103を形成するための加熱に用いられるヒータユニット6を、酸化層103の除去を促進するための加熱にも利用することで、酸化層103の形成のためにヒータユニット6に与えられた熱量をポリマー膜101の加熱に利用できる。そのため、酸化層103の酸化に用いられるヒータユニット6とは別のヒータユニットをポリマー膜101の加熱のために設ける構成と比較して、処理対象層102のエッチングを効率良く促進できる。
Furthermore, by using the
図14に二点鎖線で示すように、最初のポリマー膜除去工程(ステップS8)が終了した後、加熱酸化工程(ステップS11)からポリマー膜除去工程(ステップS8)までを1サイクルとするサイクル処理がさらに1回以上行われてもよい。
<第1実施形態に係る基板処理装置による基板処理の第3変形例>
図16は、基板処理装置1によって実行される基板処理の第3変形例を説明するための流れ図である。図17は、基板処理の第3変形例が行われているときの基板Wの様子を説明するための模式図である。基板処理の第3変形例では、ポリマー膜形成工程(ステップS5)においてポリマー膜101が形成された後、図17に示すように、ポリマー膜101を加熱することなく処理流体供給工程(ステップS7)が実行される。
As shown by the two-dot chain line in FIG. 14, after the initial polymer film removal step (step S8) is completed, a cycle process consisting of the heating and oxidation step (step S11) to the polymer film removal step (step S8) may be performed one or more times.
<Third Modification of Substrate Processing by the Substrate Processing Apparatus According to the First Embodiment>
Fig. 16 is a flow chart for explaining a third modified example of the substrate processing performed by the
この基板処理では、ポリマー膜101から積極的にアルカリ成分を蒸発させることなく、ポリマー膜101と対向面8aとの間の空間SP1に処理流体が供給される。そのため、ポリマー膜101に処理流体を供給する前にポリマー膜101を加熱する場合と比較して、エッチングの開始が遅くなる。しかしながら、ポリマー膜101からアルカリ成分が徐々に蒸発されるため、ポリマー膜101による基板Wのエッチングは開始され得る。
In this substrate processing, the processing fluid is supplied to the space SP1 between the
図16に二点鎖線で示すように、最初のポリマー膜除去工程(ステップS8)が終了した後、液状酸化剤供給工程(ステップS2)からポリマー膜除去工程(ステップS8)までを1サイクルとするサイクル処理がさらに1回以上行われてもよい。
<第1実施形態に係る基板処理装置による基板処理の第4変形例>
図18は、基板処理装置1によって実行される基板処理の第4変形例を説明するための流れ図である。基板処理の第4変形例では、ポリマー膜形成工程(ステップS5)においてポリマー膜101が形成された後、ポリマー膜加熱工程(ステップS6)と並行して処理流体供給工程(ステップS7)が実行される。詳しくは、ポリマー膜101を加熱してアルカリ成分を蒸発させながら、ポリマー膜101と対向面8aとの間の空間SP1に処理流体が供給される。
As shown by the two-dot chain line in FIG. 16, after the initial polymer film removal step (step S8) is completed, a cycle treatment including the liquid oxidizing agent supply step (step S2) to the polymer film removal step (step S8) may be performed one or more times.
<Fourth Modification of Substrate Processing by the Substrate Processing Apparatus According to the First Embodiment>
18 is a flow chart for explaining a fourth modified example of the substrate processing performed by the
そのため、ポリマー膜101に処理流体を供給する前にポリマー膜101を加熱する場合と比較して、エッチングの開始が遅くなる。しかしながら、処理流体の供給と並行して行われる基板Wの加熱によって、ポリマー膜101からアルカリ成分が蒸発される。そのため、ポリマー膜101による基板Wのエッチングが開始される。
図18に二点鎖線で示すように、最初のポリマー膜除去工程(ステップS8)が終了した後、液状酸化剤供給工程(ステップS2)からポリマー膜除去工程(ステップS8)までを1サイクルとするサイクル処理がさらに1回以上行われてもよい。
Therefore, the start of etching is delayed compared to the case where the
As shown by the two-dot chain line in FIG. 18, after the initial polymer film removal step (step S8) is completed, a cycle treatment consisting of the liquid oxidizing agent supply step (step S2) to the polymer film removal step (step S8) may be performed one or more times.
<第1実施形態に係る基板処理装置による基板処理の第5変形例>
図19は、基板処理装置1によって実行される基板処理の第5変形例を説明するための流れ図である。基板処理の第5変形例は、予め酸化層103(図1を参照)が形成されている基板Wを用いる場合の基板処理である。基板処理の第5変形例では、まず、酸化層103が露出する主面を有する基板Wを準備する(基板準備工程)。具体的には、第1酸化層が露出する上面を有する基板Wが収容されたキャリアCがロードポートLP上に載置される。
Fifth Modification of Substrate Processing by the Substrate Processing Apparatus According to the First Embodiment
19 is a flow chart for explaining a fifth modified example of the substrate processing performed by the
酸化層103が露出する上面を有する基板Wが、搬送ロボットIR,CR(図2Aを参照)によってキャリアCからウェット処理ユニット2Wに搬入され、スピンチャック5の複数のチャックピン20に渡される(基板搬入工程:ステップS1)。その後、ポリマー含有液供給工程(ステップS4)~基板搬出工程(ステップS10)が実行される。
<第1実施形態に係る基板処理装置による基板処理の第6変形例>
図20は、基板処理装置1によって実行される基板処理の第6変形例を説明するための流れ図である。
The substrate W having an upper surface on which the
<Sixth Modification of Substrate Processing by the Substrate Processing Apparatus According to the First Embodiment>
FIG. 20 is a flow chart for explaining a sixth modified example of the substrate processing performed by the
図20に示す基板処理の第6変形例は、図19に示す基板処理と同様に、予め酸化層103(図1を参照)が形成されている基板Wを用いる場合の基板処理である。ただし、基板処理の第6変形例では、図19に示す基板処理とは異なり、最初のポリマー膜除去工程(ステップS8)の後、液状酸化剤供給工程(ステップS2)~ポリマー膜除去工程(ステップS8)が少なくとも1回ずつ実行される。図20における「M」は、0以上の整数を意味している。 The sixth modified substrate processing example shown in FIG. 20 is similar to the substrate processing example shown in FIG. 19 in that it uses a substrate W on which an oxide layer 103 (see FIG. 1) has been formed in advance. However, unlike the substrate processing example shown in FIG. 19, the sixth modified substrate processing example performs the liquid oxidizing agent supply step (step S2) through the polymer film removal step (step S8) at least once each after the initial polymer film removal step (step S8). "M" in FIG. 20 represents an integer equal to or greater than 0.
液状酸化剤供給工程は、ポリマー膜除去工程(リンス工程)の後、基板Wの上面の表層部を酸化して酸化層103を形成する再形成工程の一例である。サイクル処理の実行によって、酸化層形成工程および酸化層除去工程が交互に繰り返される。言い換えると、酸化層形成工程および酸化層除去工程が交互に複数回ずつ実行される。
サイクル処理が複数サイクル行われ、最後のポリマー膜除去工程(ステップS7)の後、スピンドライ工程(ステップS9)が行われる。基板処理の第6変形例における酸化層103の形成および除去の様子は、図13と同様であるため、説明を省略する。
The liquid oxidizing agent supplying step is an example of a reforming step in which, after the polymer film removing step (rinsing step), a surface layer of the upper surface of the substrate W is oxidized to form an
The cycle process is repeated several times, and the final polymer film removal process (step S7) is followed by a spin dry process (step S9). The formation and removal of the
<ウェット処理ユニット2Wの変形例>
図21は、ウェット処理ユニット2Wに備えられる基板加熱ユニットの変形例について説明するための模式図である。ウェット処理ユニット2Wは、図21に示すように、基板加熱ユニットとして、ヒータユニット6の代わりに、スピンチャック5に保持された基板Wの下面に向けて、基板Wを加熱する加熱流体を供給する加熱流体ノズル13を備えていてもよい。
<Modification of
21 is a schematic diagram for explaining a modified example of the substrate heating unit provided in the
加熱流体ノズル13は、たとえば、スピンベース21の貫通孔21aに挿入されている。加熱流体ノズル13の吐出口13aは、基板Wの下面の中央領域に下方から対向する。
加熱流体ノズル13には、加熱流体ノズル13に加熱流体を案内する加熱流体配管45に接続されている。加熱流体配管45には、加熱流体配管45内の流路を開閉する加熱流体バルブ55Aと、当該加熱流体配管45内の加熱流体の流量を調整する加熱流体流量調整バルブ55Bとが介装されている。加熱流体ノズル13に供給される加熱流体の温度を調整するヒータ55C(温度調整ユニット)が設けられていてもよい。
The
The
加熱流体バルブ55Aが開かれると、加熱流体が、加熱流体流量調整バルブ55Bの開度に応じた流量で、加熱流体ノズル13の吐出口13aから上方に連続流で吐出され、基板Wの下面の中央領域に供給される。
図21に示すウェット処理ユニット2Wを用いて、ポリマー膜加熱工程(ステップS6)において基板Wの下面に加熱流体を供給することによって、基板Wを介して、基板Wの上面上のポリマー膜101を加熱することができる。
When the
By using the
加熱流体ノズル13から吐出される加熱流体は、たとえば、常温よりも高く、ポリマー含有液の溶媒の沸点よりも低い温度の高温DIWである。加熱流体ノズル13から吐出される加熱流体は、高温DIWには限られず、高温不活性ガスや高温空気等の高温気体であってもよい。
図21に示すウェット処理ユニット2Wを備える基板処理装置1によって、図5に示す基板処理を実行することができるし、基板処理の各変形例(第1変形例~第6変形例)を実行することもできる。
The heating fluid discharged from the
The
図21に示すウェット処理ユニット2Wを備える基板処理装置1によって図14に示す基板処理を実行する場合、基板Wの下面に加熱流体を供給することによって、処理対象層を酸化して酸化層を形成することも可能である(酸化層形成工程)。このように、加熱流体ノズル13が基板酸化ユニットとして機能する。処理対象層(基板Wの上面の表層部)を酸化することによって、酸化層が露出する上面を有する基板Wが準備される(基板準備工程)。
When the substrate processing shown in FIG. 14 is performed by a
図21に示すウェット処理ユニット2Wを用いて加熱酸化工程(ステップS11)を実行する場合、酸化層を形成する際の加熱流体の温度が、ポリマー膜101を加熱する際の加熱流体の温度よりも高くなるように、加熱流体の温度が調整されることが好ましい。
<ウェット処理ユニットに備えられる対向部材の変形例>
図22は、対向部材8の変形例について説明するための模式図である。図22に示す対向部材8は、処理流体ノズル12の吐出口12aから吐出される処理流体を貯留する処理流体貯留空間27を有している。
When performing the heating oxidation process (step S11) using the
<Modifications of opposing members provided in wet processing unit>
22 is a schematic diagram for explaining a modified example of the facing
図22に示す対向部材8には、吐出口8bが複数設けられている。複数の吐出口8bは、対向面8aから開口しており、対向面8aの全体に等間隔に設けられている。複数の吐出口8bは、処理流体貯留空間27と繋がっており、処理流体貯留空間27内の処理流体を吐出する。
複数の吐出口8bが対向面8aに等間隔に設けられているため、処理流体供給工程(ステップS7)において、基板Wの上面と対向面8aとの間の空間SP1の全体に処理流体を満遍なく供給しやすい。そのため、空間SP1内の各位置における湿度を均一に維持しやすい。
22 is provided with a plurality of
Since the
<処理流体ノズルの変形例>
図23~図25は、それぞれ、処理流体ノズル12の第1変形例~第3変形例について説明するための模式図である。
図23に第1変形例として示すように、処理流体ノズル12は、対向部材8内に配置されておらず、基板Wの上面に沿って水平方向に移動可能な移動ノズルであってもよい。処理流体ノズル12は、第1ノズル移動機構33と同様の構成の第3ノズル移動機構35によって、水平方向に移動される。処理流体ノズル12は、鉛直方向に移動可能であってもよい。
<Modifications of Processing Fluid Nozzle>
23 to 25 are schematic diagrams for explaining first to third modified examples of the
23 as a first modified example, the
処理流体ノズル12は、処理流体ノズル12にDIWを案内するDIW供給管43の一端に接続されている。DIW供給管43の他端は、DIWタンク(図示せず)に接続されている。処理流体ノズル12には、加湿ユニット36および湿度測定ユニット38が取り付けられている。処理流体ノズル12は、処理流体を吐出する吐出口12aと、加湿ユニット36によって湿度が調整された処理流体を吐出口12aに送る流路が形成されている供給部12b(供給経路37)とを有する。
The
図23に示すDIW供給管43には、DIW供給管43内の流路を開閉するDIWバルブ53Aと、当該流路内の液体状態のDIWの流量を調整するDIW流量調整バルブ53Bとが介装されている。DIWバルブ53A開かれると、DIW流量調整バルブ53Bの開度に応じた流量で、加湿ユニット36に液体状態のDIWが供給される。加湿ユニット36は、液体状態のDIWから処理流体を形成する。加湿ユニット36によって形成された処理流体は、処理流体ノズル12の吐出口12aから吐出される。
The
処理流体供給工程(ステップS7)において、基板Wの上面上のポリマー膜101に接する空間SP2に向けて、処理流体ノズル12から処理流体を吐出させながら、処理流体ノズル12が基板Wの上面に沿って移動される。具体的には、処理流体ノズル12は、基板Wの上面の中央領域に対向する中央位置(図23の実線を参照)と、基板Wの上面の周縁領域に対向する周縁位置(図23の二点鎖線を参照)との間で移動しながら、ポリマー膜101に接する空間SP2に向けて処理流体を吐出する。したがって、基板Wの上面に接する空間SP2の一部のみに向けて処理流体を供給する場合と比較して、基板Wの上面上のポリマー膜101の全体に速やかに処理流体を供給することができる。
In the treatment fluid supply step (step S7), the
図23に示す構成によれば、湿度測定ユニット38によって測定される湿度に基づいて、加湿ユニット36によって、供給部12bを通過する処理流体の湿度を調整することができる。これにより、供給部12bを通過する処理流体の湿度、すなわち、処理流体ノズル12の吐出口12aから吐出される処理流体の湿度が所望の湿度となるよう処理流体の湿度を調整できる。その結果、基板Wの上面上のポリマー膜101に接する雰囲気の湿度を、ポリマー膜101による基板Wのエッチングを効果的に促進できる湿度に調整ことができる。
According to the configuration shown in FIG. 23, the humidity of the processing fluid passing through the
湿度測定ユニット38および加湿ユニット36は、必ずしも処理流体ノズル12に取り付けられている必要はない。詳しくは、図24に第2変形例として示すように、加湿ユニット36が処理流体ノズル12に処理流体を供給する処理流体配管44に接続されていて、湿度測定ユニット38が処理流体配管44に取り付けられていてもよい。図24に示す構成では、処理流体ノズル12の供給部12bと、処理流体配管44によって、供給経路37が構成されている。図24に示す構成においても、図23に示す構成と同様の効果を奏する。
The
図24に示す構成において、湿度測定ユニット38および加湿ユニット36を、チャンバ4の外側に配置することが可能である。たとえば、チャンバ4内に湿度測定ユニット38および加湿ユニット36の配置スペースを充分に確保できない場合には、チャンバ4の外側に湿度測定ユニット38および加湿ユニット36を配置することでチャンバ4外の空間を有効に活用することができる。
In the configuration shown in FIG. 24, the
さらに、第3変形例として図25に示すように、処理流体ノズル12は、下方および水平方向の両方に処理流体を吐出できるように構成されていてもよい。具体的には、処理流体ノズル12が、底面(下面)150、および、底面150に連結され鉛直方向に延びる略円筒状の側面151を有するノズル本体152を含む。処理流体ノズル12は、底面150から開口し処理流体を下方に向けて直線状に吐出する平面視円形状の第1吐出口150aと、側面151から開口し側面151の外方に向けて放射状に気体を吐出する環状の第2吐出口150bとを含む。
25 as a third modified example, the
ノズル本体152の内部には、第1吐出口150aに処理流体を供給する第1流路152aと、第2吐出口150bに処理流体を供給する第2流路152bとが形成されている。
ウェット処理ユニット2Wは、ノズル本体152に接続されノズル本体152の第1流路152aに処理流体を供給する第1処理流体配管44Aと、ノズル本体152に接続され、ノズル本体152の第2流路152bに処理流体を供給する第2処理流体配管44Bと、第1処理流体配管44Aに取り付けられている第1湿度測定ユニット38Aと、第2処理流体配管44Bに取り付けられている第2湿度測定ユニット38Bとを含む。
A
The
ウェット処理ユニット2Wは、第1処理流体配管44Aに接続され、処理流体の湿度を調整する第1加湿ユニット36Aと、DIW供給源(図示せず)から第1加湿ユニット36Aに液体状態のDIWを送る第1DIW供給管43Aと、第2処理流体配管44Bに接続され、処理流体の湿度を調整する第2加湿ユニット36Bと、DIW供給源(図示せず)から第2加湿ユニット36Bに液体状態のDIWを送る第2DIW供給管43Bとを含む。
The
各DIW供給管(第1DIW供給管43Aおよび第2DIW供給管43B)には、DIWバルブ53AおよびDIW流量調整バルブ53Bが介装されている。
図25に示す第3変形例に係る処理流体ノズル12において、ノズル本体152と、第1処理流体配管44Aと、第2処理流体配管44Bとによって、第1吐出口150aおよび第2吐出口150bに処理流体を供給する供給経路37が構成されている。ノズル本体152と第1処理流体配管44Aとによって構成される処理流体の経路を、第1吐出口150aに処理流体を供給する第1供給経路という。同様に、ノズル本体152と第2処理流体配管44Bとによって構成される処理流体の経路を、第2吐出口150bに処理流体を供給する第2供給経路という。
A
25, a
図25に示す第3変形例では、各処理液供給配管に別々の加湿ユニットが設けられているが、単一の加湿ユニットに第1処理流体配管44Aおよび第2処理流体配管44Bが接続されていてもよい。また、第3変形例では、各処理流体配管に別々の湿度測定ユニットが取り付けられているが、単一の湿度測定ユニットが、第1処理流体配管44Aおよび第2処理流体配管44Bの両方に跨って取り付けられていてもよい。
In the third modified example shown in FIG. 25, a separate humidification unit is provided for each treatment liquid supply pipe, but the first
<第2実施形態に係る基板処理装置の構成>
図26は、第2実施形態に係る基板処理装置1Pの構成を説明するための平面図である。
第2実施形態に係る基板処理装置1Pが第1実施形態に係る基板処理装置1(図2Aを参照)と主に異なる点は、処理ユニット2が、ウェット処理ユニット2Wおよびドライ処理ユニット2Dを含む点である。
<Configuration of the Substrate Processing Apparatus According to the Second Embodiment>
FIG. 26 is a plan view for illustrating the configuration of a
The
図26において、前述の図1~図25に示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。後述する図27~図30についても同様である。
ドライ処理ユニット2Dでは、光照射、加熱、および、ガス状酸化剤の供給の少なくともいずれかによって、酸化層103を形成するドライ酸化処理が実行される。
26, the same components as those shown in the above-mentioned Figures 1 to 25 are denoted by the same reference numerals as in Figure 1, etc., and the description thereof will be omitted. The same applies to Figures 27 to 30 described later.
In the
図26に示す例では、搬送ロボットIR側の2つの処理タワーが、複数のウェット処理ユニット2Wによって構成されており、搬送ロボットIRとは反対側の2つの処理タワーが、複数のドライ処理ユニット2Dによって構成されている。
第2実施形態に係るウェット処理ユニット2Wの構成は、第1実施形態に係るウェット処理ユニット2Wの構成(図3、図21~図25に示す構成)と同じである。なお、第2実施形態に係るウェット処理ユニット2Wでは、酸化剤ノズル9(図3等を参照)を省略することが可能である。ドライ処理ユニット2Dは、チャンバ4内に配置され、基板Wに対して光照射処理を行う光照射処理ユニット70を含む。
In the example shown in Figure 26, the two processing towers on the side of the transport robot IR are composed of a plurality of
The configuration of the
以下では、光照射処理ユニット70の構成例について説明する。図27は、光照射処理ユニット70の構成例を説明するための模式的な断面図である。
光照射処理ユニット70は、基板Wが載置される載置面72aを有するベース72と、ベース72を収容する光処理チャンバ71と、載置面72aに載置された基板Wの上面に向けて紫外線等の光を照射する光照射ユニット73と、ベース72を貫通して上下動する複数のリフトピン75と、複数のリフトピン75を上下方向に移動させるピン昇降機構76とを備えている。
A configuration example of the light
The light
光処理チャンバ71の側壁には、基板Wの搬入出口71aが設けられており、光処理チャンバ71は、搬入出口71aを開閉させるゲートバルブ71bを有する。搬入出口71aが開かれているとき、搬送ロボットCRのハンドHが光処理チャンバ71にアクセスできる。基板Wは、ベース72上に載置されることによって、所定の保持位置に水平に保持される。所定の保持位置は、図27に示す基板Wの位置であり、基板Wが水平な姿勢で保持される位置である。
A loading/
光照射ユニット73は、たとえば、複数の光照射ランプを含んでいる。光照射ランプは、たとえば、キセノンランプ、水銀ランプ、重水素ランプ等である。光照射ユニット73は、たとえば、1nm以上で、かつ、400nm以下、好ましくは、1nm以上で、かつ、300nm以下の紫外線を照射するように構成されている。具体的には、光照射ユニット73には、電源等の通電ユニット74が接続されており、通電ユニット74から電力が供給されることによって、光照射ユニット73(の光照射ランプ)が光を照射する。たとえば、光照射によって、基板Wの主面に接する雰囲気中にオゾンが発生し、そのオゾンによって基板Wの上面が酸化される。
The
複数のリフトピン75は、ベース72および光処理チャンバ71を貫通する複数の貫通孔78にそれぞれ挿入されている。複数のリフトピン75は、連結プレート77によって連結されている。複数のリフトピン75は、ピン昇降機構76が連結プレート77を昇降させることによって、載置面72aよりも上方で基板Wを支持する上位置(図27に二点鎖線で示す位置)と、先端部(上端部)が載置面72aよりも下方に没入する下位置(図27に実線で示す位置)との間で上下動される。ピン昇降機構76は、電動モータまたはエアシリンダを有していてもよいし、これら以外のアクチュエータを有していてもよい。
The lift pins 75 are inserted into a number of through
図4に二点鎖線で示すように、ドライ処理ユニット2Dに含まれる各部材も、ウェット処理ユニット2Wと同様に、コントローラ3によって制御される。
<第2実施形態に係る基板処理の一例>
図28は、第2実施形態に係る基板処理装置1Pによって実行される基板処理の一例を説明するための流れ図である。第2実施形態に係る基板処理が、第1実施形態に係る基板処理(図5を参照)と主に異なる点は、ドライ処理ユニット2Dによって酸化層の形成が行われ、ウェット処理ユニット2Wによって酸化層の除去が行われる点である。
As indicated by the two-dot chain line in FIG. 4, each member included in the
<Example of Substrate Processing According to Second Embodiment>
28 is a flow chart for explaining an example of the substrate processing performed by the
以下では、主に図3、図27および図28を参照して、第2実施形態に係る基板処理が第1実施形態に係る基板処理(図5を参照)と異なる点について詳しく説明する。
まず、未処理の基板Wは、搬送ロボットIR,CR(図26も参照)によってキャリアCからドライ処理ユニット2Dに搬入され、上位置に位置する複数のリフトピン75に渡される(第1搬入工程:ステップS20)。ピン昇降機構76が複数のリフトピン75を下位置に移動させることによって、基板Wが載置面72aに載置される。これにより、基板Wは、水平に保持される(第1基板保持工程)。
Hereinafter, differences between the substrate processing according to the second embodiment and the substrate processing according to the first embodiment (see FIG. 5) will be described in detail, mainly with reference to FIGS. 3, 27 and 28.
First, an unprocessed substrate W is carried from the carrier C into the
次に、搬送ロボットCRがドライ処理ユニット2D外に退避した後、基板Wの上面に光を照射して酸化層を形成する光照射工程(ステップS21)が実行される。具体的には、通電ユニット74が光照射ユニット73に電力を供給する。これにより、光照射ユニット73によって基板Wに対する光照射が開始される。光照射によって、基板Wの上面から露出する処理対象層が酸化され、酸化層が形成される(酸化層形成工程、光照射工程、ドライ酸化工程)。処理対象層(基板Wの上面の表層部)を酸化することによって、酸化層が露出する上面を有する基板Wが準備される(基板準備工程)。
Next, after the transport robot CR retreats from the
光照射によって形成される酸化層は、10nm以上20nm以下の厚みを有する。光照射ユニット73は、基板酸化ユニットとして機能する。
一定時間の光照射の後、搬送ロボットCRがドライ処理ユニット2Dに進入し、酸化された基板Wをベース72から受け取り、ドライ処理ユニット2D外へと搬出する(第1搬出工程:ステップS22)。具体的には、ピン昇降機構76が複数のリフトピン75が上位置に移動させて、複数のリフトピン75が基板Wをベース72から持ち上げる。搬送ロボットCRは、複数のリフトピン75から基板Wを受け取る。
The oxide layer formed by the light irradiation has a thickness of 10 nm to 20 nm. The
After a certain period of light irradiation, the transport robot CR enters the
ドライ処理ユニット2Dから搬出された基板Wは、搬送ロボットCRによってウェット処理ユニット2Wに搬入され、スピンチャック5の複数のチャックピン20(図3を参照)に渡される(第2搬入工程:ステップS23)。開閉機構25(図3を参照)が複数のチャックピン20を閉位置に移動させることによって、基板Wが複数のチャックピン20に把持される。これにより、基板Wは、スピンチャック5(図3を参照)によって水平に保持される(第2基板保持工程)。スピンチャック5に基板Wが保持されている状態で、スピンモータ23(図3を参照)が基板Wの回転を開始する(基板回転工程)。
The substrate W unloaded from the
その後、図6C~図6Hに示すように、ポリマー含有液供給工程(ステップS4)、ポリマー膜形成工程(ステップS5)、ポリマー膜加熱工程(ステップS6)、処理流体供給工程(ステップS7)、および、ポリマー膜除去工程(ステップS8)が実行される。
ポリマー膜除去工程の後、スピンドライ工程(ステップS9)が行われる。具体的には、リンス液バルブ52Aが閉じられ、基板Wの上面へのリンス液の供給が停止される。そして、スピンモータ23が基板Wの回転を加速し、基板Wを高速回転させる。基板Wは、乾燥速度、たとえば、1500rpmで回転される。それによって、大きな遠心力が基板W上のリンス液に作用し、基板W上のリンス液が基板Wの周囲に振り切られる。
Thereafter, as shown in Figures 6C to 6H, a polymer-containing liquid supplying process (step S4), a polymer film forming process (step S5), a polymer film heating process (step S6), a treatment fluid supplying process (step S7), and a polymer film removing process (step S8) are carried out.
After the polymer film removal process, a spin dry process (step S9) is performed. Specifically, the rinse
そして、スピンモータ23が基板Wの回転を停止させる。搬送ロボットCRが、ウェット処理ユニット2Wに進入して、複数のチャックピン20から基板Wを受け取って、ウェット処理ユニット2W外へと搬出する(第2搬出工程:ステップS24)。
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、基板Wの上面上に形成されたポリマー膜101に含有される酸性ポリマーによって基板Wがエッチングされる。そのため、処理対象層102のエッチングに要する物質(フッ酸や酸性ポリマー)の使用量を低減できる。
Then, the
According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the substrate W is etched by the acidic polymer contained in the
第2実施形態によれば、以下の効果をさらに奏する。たとえば、第2実施形態によれば、光照射によって、処理対象層102が酸化される。すなわち、液状酸化剤を用いることなく、基板Wを酸化することができる。そのため、基板Wの上面に付着した液状酸化剤を除去する手間を省くことができる。また、光照射により基板Wを酸化する構成であるため、酸化剤を用いることなく、処理対象層102をエッチングできる。すなわち、処理対象層102のエッチングに要する物質の使用量を低減できる。
According to the second embodiment, the following effects are further achieved. For example, according to the second embodiment, the
図28に二点鎖線で示すように、第1搬入工程(ステップS20)から第2搬出工程(ステップS24)までを1サイクルとするサイクル処理がさらに1回以上行われてもよい。すなわち、サイクル処理が、複数サイクル行われてもよい。最後の第2搬出工程(ステップS24)の後、基板Wは、搬送ロボットCRから搬送ロボットIRへと渡され、搬送ロボットIRによって、キャリアCに収納される。サイクル処理を実行すれば、酸化層103の形成および酸化層103の除去が交互に繰り返されるため、処理対象層102を精度良くエッチングできる。
As shown by the two-dot chain line in FIG. 28, the cycle process, in which the first carry-in process (step S20) to the second carry-out process (step S24) constitute one cycle, may be performed one or more times. That is, the cycle process may be performed multiple times. After the final second carry-out process (step S24), the substrate W is handed over from the transport robot CR to the transport robot IR, and is stored in the carrier C by the transport robot IR. By performing the cycle process, the formation of the
図28に二点鎖線で示す基板処理とは異なり、最後のスピンドライ工程(ステップS9)以外のスピンドライ工程を省略してもよい。詳しくは、最後のポリマー膜除去工程(ステップS8)の後を除いて、ポリマー膜除去工程の後、スピンドライ工程を実行することなく、基板Wをウェット処理ユニット2Wからドライ処理ユニット2Dに搬送してもよい。
Unlike the substrate processing shown by the two-dot chain line in FIG. 28, the spin dry steps other than the final spin dry step (step S9) may be omitted. In particular, except for after the final polymer film removal step (step S8), the substrate W may be transported from the
<ドライ処理ユニットの変形例>
ドライ処理ユニット2Dは、光照射処理ユニット70の代わりに、ガス酸化処理ユニット80を備えていてもよい。図29は、ガス酸化処理ユニット80の構成例を説明するための模式的な断面図である。
ガス酸化処理ユニット80は、基板Wが載置される加熱面82aを有するヒータユニット82と、ヒータユニット82を収容する熱処理チャンバ81とを備えている。
<Modification of Dry Processing Unit>
The
The gas
ヒータユニット82は、円板状のホットプレートの形態を有している。ヒータユニット82は、プレート本体82Aおよびヒータ85を含む。ヒータユニット82は、加熱部材ともいう。
プレート本体82Aの上面が加熱面82aを構成している。ヒータ85は、プレート本体82Aに内蔵されている抵抗体であってもよい。ヒータ85は、ヒータ85の温度とほぼ等しい温度に基板Wを加熱できる。ヒータ85は、たとえば、加熱面82aに載置された基板Wを常温以上400℃以下の所定温度範囲で加熱できるように構成されている。具体的には、ヒータ85には、電源等の通電ユニット86が接続されており、通電ユニット86から供給される電流が調整されることによって、ヒータ85の温度が所定温度範囲内の温度に変化する。
The
The upper surface of the
熱処理チャンバ81は、上方に開口するチャンバ本体87と、チャンバ本体87の上方で上下動しチャンバ本体87の開口を塞ぐ蓋88とを備えている。ガス酸化処理ユニット80は、蓋88を昇降(上下方向に移動)させる蓋昇降機構89を備えている。チャンバ本体87と蓋88との間は、Oリング等の弾性部材90によって密閉される。
蓋88は、蓋昇降機構89によって、チャンバ本体87の開口を塞いで内部に密閉処理空間SP3を形成する下位置(図29に実線で示す位置)と、開口を開放するように上方に退避した上位置(図29に二点鎖線で示す位置)との間で上下動される。
The
The
蓋88が上位置に位置するとき、搬送ロボットCRのハンドHが熱処理チャンバ81内にアクセスできる。基板Wは、ヒータユニット82上に載置されることによって、所定の保持位置に水平に保持される。所定の保持位置は、図29に示す基板Wの位置であり、基板Wが水平な姿勢で保持される位置である。
蓋昇降機構89は、電動モータまたはエアシリンダを有していてもよいし、これら以外のアクチュエータを有していてもよい。
When the
The
ガス酸化処理ユニット80は、プレート本体82Aを貫通して上下動する複数のリフトピン83と、複数のリフトピン83を上下方向に移動させるピン昇降機構84とをさらに備えている。複数のリフトピン83は、連結プレート91によって連結されている。複数のリフトピン83は、ピン昇降機構84が連結プレート91を昇降させることによって、加熱面82aよりも上方で基板Wを支持する上位置(図29に二点鎖線で示す位置)と、先端部(上端部)が加熱面82aよりも下方に没入する下位置(図29に実線で示す位置)との間で上下動される。ピン昇降機構84は、電動モータまたはエアシリンダであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。
The gas
複数のリフトピン83は、ヒータユニット82およびチャンバ本体87を貫通する複数の貫通孔92にそれぞれ挿入されている。熱処理チャンバ81の外から貫通孔92への流体の進入が、リフトピン83を取り囲むベローズ(図示せず)等によって防止されてもよい。
ガス酸化処理ユニット80は、熱処理チャンバ81内の密閉処理空間SP3にガス状酸化剤を導入する複数のガス導入ポート94を備えている。各ガス導入ポート94は、蓋88を貫通する貫通孔である。
The multiple lift pins 83 are inserted into multiple through
The gas
ガス状酸化剤は基板Wから露出する処理対象層を酸化させて酸化層を形成する気体である。ガス状酸化剤は、たとえば、オゾン(O3)ガスである。ガス状酸化剤は、オゾンガスに限られず、たとえば、酸化性水蒸気、過熱水蒸気等であってもよい。
複数のガス導入ポート94には、ガス状酸化剤をガス導入ポート94に供給するガス状酸化剤配管95が接続されている。ガス状酸化剤配管95は、ガス状酸化剤供給源(図示せず)から複数のガス導入ポート94に向かう途中で分岐している。ガス状酸化剤配管95には、その流路を開閉するガス状酸化剤バルブ96Aと、ガス状酸化剤配管95内のガス状酸化剤の流量を調整するガス状酸化剤流量調整バルブ96Bとが介装されている。
The gaseous oxidizing agent is a gas that forms an oxide layer by oxidizing a processing target layer exposed from the substrate W. The gaseous oxidizing agent is, for example, ozone (O 3 ) gas. The gaseous oxidizing agent is not limited to ozone gas, and may be, for example, oxidizing water vapor, superheated water vapor, or the like.
A
ガス状酸化剤バルブ96Aが開かれると、複数のガス導入ポート94から密閉処理空間SP3にガス状酸化剤が導入され、基板Wの上面に向けてガス状酸化剤が供給される。複数のガス導入ポート94は、ガス状酸化剤供給部材の一例である。
複数のガス導入ポート94は、ガス状酸化剤に加えて不活性ガスを供給できるように構成されていてもよい(図29の二点鎖線を参照)。また、密閉処理空間SP3に導入されるガス状酸化剤に不活性ガスを混入させることもでき、不活性ガスの混入度合いによって酸化剤の濃度(分圧)を調整できる。
When the
The
ガス酸化処理ユニット80は、チャンバ本体87に形成され、熱処理チャンバ81の内部雰囲気を排気する複数の排出ポート97を備えている。各排出ポート97には、排出配管98が接続されており、排出配管98には、その流路を開閉する排出バルブ99が介装されている。
<第2実施形態に係る基板処理の別の例>
図30は、第2実施形態に係る基板処理の別の例を説明するための流れ図である。
図30に示す基板処理が図28に示す基板処理と異なる点は、光照射工程(ステップS21)の代わりに、基板Wを加熱しながらガス状酸化剤を基板Wの上面に向けて供給することで、酸化層を形成するガス状酸化剤供給工程(ステップS30)が実行される点である。
The gas
<Another Example of Substrate Processing According to the Second Embodiment>
FIG. 30 is a flow chart illustrating another example of the substrate processing according to the second embodiment.
The substrate processing shown in Figure 30 differs from the substrate processing shown in Figure 28 in that, instead of the light irradiation process (step S21), a gaseous oxidant supply process (step S30) is performed in which a gaseous oxidant is supplied toward the upper surface of the substrate W while heating the substrate W, thereby forming an oxide layer.
以下では、主に、図3、図29および図30を参照して、図30に示す基板処理について、図28に示す基板処理との差異点を中心に説明する。
まず、未処理の基板Wは、搬送ロボットIR,CR(図26も参照)によってキャリアCからドライ処理ユニット2Dに搬入される(第1搬入工程:ステップS20)。ピン昇降機構84が複数のリフトピン83を下位置に移動させることによって、基板Wが加熱面82aに載置される。これにより、基板Wは、水平に保持される(第1基板保持工程)。
3, 29 and 30, the substrate processing shown in FIG. 30 will be described, focusing on the differences from the substrate processing shown in FIG.
First, an unprocessed substrate W is carried from the carrier C into the
その後、蓋88を下降させることによって、チャンバ本体87と蓋88とによって形成される密閉処理空間SP3内で、ヒータユニット82の加熱面82a上に基板Wが載置された状態となる。加熱面82a上に載置された基板Wは、ヒータユニット82によって、所定の酸化温度に加熱される(基板加熱工程、ヒータ加熱工程)。所定の酸化温度は、たとえば、100℃以上で、かつ、400℃以下の温度である。
Then, the
密閉処理空間SP3が形成されている状態で、ガス状酸化剤バルブ96Aが開かれる。これにより、複数のガス導入ポート94から密閉処理空間SP3にオゾンガス等のガス状酸化剤が導入され、基板Wの上に向けてガス状酸化剤が供給される(ガス状酸化剤供給工程:ステップS30)。
密閉処理空間SP3にガス状酸化剤が供給される前に、ガス導入ポート94から不活性ガスを密閉処理空間SP3に供給して、密閉処理空間SP3内の雰囲気が不活性ガスで置換してもよい(予備置換工程)。
With the sealed processing space SP3 formed, the
Before the gaseous oxidizing agent is supplied to the sealed processing space SP3, an inert gas may be supplied to the sealed processing space SP3 from the
複数のガス導入ポート94から吐出されたガス状酸化剤によって、基板Wから露出している処理対象層が酸化されて酸化層が形成される(酸化層形成工程、ガス状酸化剤供給工程、ドライ酸化工程)。処理対象層(基板Wの上面の表層部)を酸化することによって、酸化層が露出する上面を有する基板Wが準備される(基板準備工程)。
オゾンガス等のガス状酸化剤によって形成される酸化層は、たとえば、10nm以上20nm以下の厚みを有する。基板Wは、ヒータユニット82上で酸化温度にまで加熱されている。そのため、酸化層形成工程では、基板Wを酸化温度に加熱しながら基板Wの上面に向けてガス状酸化剤を供給する加熱酸化工程が実行される。このように、ガス導入ポート94、および、ヒータユニット82が、基板酸化ユニットとして機能する。
The gaseous oxidizing agent discharged from the multiple
The oxide layer formed by the gaseous oxidizing agent such as ozone gas has a thickness of, for example, 10 nm or more and 20 nm or less. The substrate W is heated to an oxidation temperature on the
ガス状酸化剤の供給中には、排出バルブ99が開かれている。そのため、密閉処理空間SP3内のガス状酸化剤は排出配管98から排気される。
ガス状酸化剤で基板Wの上面を処理した後、ガス状酸化剤バルブ96Aが閉じられる。これにより、密閉処理空間SP3へのガス状酸化剤の供給が停止される。その後、蓋88が上位置に移動する。密閉処理空間SP3内の雰囲気を不活性ガスで置換した後、蓋88を上位置に移動させてもよい。
During the supply of the gaseous oxidizing agent, the
After the upper surface of the substrate W is treated with the gaseous oxidizing agent, the gaseous
一定時間の熱処理の後、搬送ロボットCRがドライ処理ユニット2Dに進入し、酸化された基板Wをドライ処理ユニット2D外へと搬出する(第1搬出工程:ステップS22)。具体的には、ピン昇降機構84が複数のリフトピン83が上位置に移動させて、複数のリフトピン83が基板Wをヒータユニット82から持ち上げる。搬送ロボットCRは、複数のリフトピン83から基板Wを受け取る。ドライ処理ユニット2Dから搬出された基板Wは、搬送ロボットCRによってウェット処理ユニット2Wに搬入され、スピンチャック5の複数のチャックピン20(図3を参照)に渡される(第2搬入工程:ステップS23)。
After a certain period of heat treatment, the transport robot CR enters the
図30に示す第2実施形態の基板処理の別の例においても、液状酸化剤を用いることなく、酸化層103を形成することができる。そのため、基板Wの上面に付着した液状酸化剤を除去する手間を省くことができる。
図30に二点鎖線で示すように、第1搬入工程(ステップS20)から第2搬出工程(ステップS24)までを1サイクルとするサイクル処理がさらに1回以上行われてもよい。すなわち、サイクル処理が、複数サイクル行われてもよい。最後の第2搬出工程(ステップS24)の後、基板Wは、搬送ロボットCRから搬送ロボットIRへと渡され、搬送ロボットIRによって、キャリアCに収納される。サイクル処理を実行すれば、酸化層103の形成および酸化層103の除去が交互に繰り返されるため、処理対象層102を精度良くエッチングできる。
30, the
As shown by the two-dot chain line in Fig. 30, the cycle process, in which the first carry-in step (step S20) to the second carry-out step (step S24) constitute one cycle, may be performed one or more times. That is, the cycle process may be performed multiple times. After the final second carry-out step (step S24), the substrate W is handed over from the transport robot CR to the transport robot IR, and is stored in the carrier C by the transport robot IR. By performing the cycle process, the formation of the
図29に示すドライ処理ユニット2Dを用いて、ガス状酸化剤の供給および基板Wの加熱のいずれかのみによって、酸化層103を形成してもよい。また、図27に示すドライ処理ユニット2Dと図29に示すドライ処理ユニット2Dとを組み合わせてもよい。
たとえば、酸化層103を形成してもよい基板Wに対して光照射を行いながら基板Wを加熱することによって、酸化層103を形成してもよい。具体的には、基板Wに対して紫外線を照射しながら基板Wを加熱することで紫外線ラジカル酸化処理を行うことができる。また、基板Wに対して光照射を行いながら基板Wにガス状酸化剤を供給することによって、酸化層103を形成してもよい。また、紫外線照射、およびガス状酸化剤の供給を行いながら、基板Wを加熱することで、基板Wの処理対象層を酸化してもよい。
The
For example, the
すなわち、ドライ処理ユニット2Dとしては、図27および図29に示すドライ処理ユニット2Dだけでなく、光照射、ガス状酸化剤の供給、および基板Wの加熱のうちの少なくともいずれかによって酸化層103を形成できるドライ処理ユニットであれば採用可能である。
<エッチング実験の結果>
図31A~図31Cは、処理手順の違いによるエッチング量の変化を観測するためのエッチング実験の処理手順について説明するための模式図である。
In other words, the
<Etching experiment results>
31A to 31C are schematic diagrams for explaining the processing procedure of an etching experiment for observing the change in the amount of etching due to differences in processing procedures.
図31Aは、ポリマー含有液の液膜によって基板をエッチングする第1処理手順を説明するための模式図である。図31Bは、ポリマー膜によって基板をエッチングする第2処理手順を説明するための模式図である。図31Bに示す第2処理手法では、処理流体の供給が行われない。図31Cは、処理流体が供給されたポリマー膜によって基板をエッチングする第3処理手順を説明するための模式図である。 Figure 31A is a schematic diagram for explaining a first processing procedure in which a substrate is etched with a liquid film of a polymer-containing liquid. Figure 31B is a schematic diagram for explaining a second processing procedure in which a substrate is etched with a polymer film. In the second processing method shown in Figure 31B, no processing fluid is supplied. Figure 31C is a schematic diagram for explaining a third processing procedure in which a substrate is etched with a polymer film supplied with a processing fluid.
各処理手順で用いられる基板は、主面の法線方向から見て一辺が3cmの四角形状の小片状の基板(小片基板)であり、小片基板の主面から銅層が露出する。各処理手順で用いられるポリマー含有液は、酸性ポリマーの水溶液に、アンモニア水を添加して中和した液体である(pH=7.0)。
図31Aを参照して、第1処理手順は以下のとおりである。
The substrate used in each process is a small rectangular substrate (small substrate) with each side measuring 3 cm when viewed from the normal direction of the main surface, and the copper layer is exposed from the main surface of the small substrate. The polymer-containing liquid used in each process is a liquid obtained by neutralizing an aqueous solution of an acidic polymer by adding ammonia water (pH = 7.0).
Referring to FIG. 31A, the first processing procedure is as follows.
(a)まず、回転可能なヒータ201に小片基板200を載せ、小片基板200を180℃で加熱して、小片基板200の主面の表層部に酸化層を形成した。
(b)小片基板200を回転可能なスピンコータ204上に載置し、スピンコータ204を1500rpmで回転させながら、小片基板200の主面上にポリマー含有液を供給してポリマー含有液の液膜202を形成した。その後、液膜202が形成された状態を5分間維持した。
(a) First, the
(b) The
(c)その後、小片基板200の主面にDIWを30秒間供給して、小片基板200からポリマー含有液を除去した。
(d)その後、スピンコータ204を回転させて小片基板200を回転させることによって、小片基板200を乾燥させた。
(e)小片基板200を乾燥させた後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて小片基板200の銅層の厚さを確認した。
(c) After that, DIW was supplied to the main surface of the
(d) After that, the
(e) After the
図31Bを参照して、第2処理手順は以下のとおりである。
(a)まず、小片基板200をヒータ201に載せ、小片基板200を180℃で加熱して、小片基板200の主面の表層部に酸化層を形成した。
(b)スピンコータ204を1500rpmで回転させながら、小片基板200の主面にポリマー含有液を供給した。ポリマー含有液の供給後、1500rpmでのスピンコータ204の回転を30秒間維持することで、小片基板200の主面上にポリマー膜203を形成した。
Referring to FIG. 31B, the second processing procedure is as follows.
(a) First, the
(b) While rotating the
(c)その後、ヒータ201上に小片基板200を載置し、ヒータ201によって小片基板200を60℃で60秒間加熱した。
(d)ヒータ201による加熱を停止した後、小片基板を60秒間放置した。
(e)その後、小片基板200をスピンコータ204上に載置し、小片基板200の主面にDIWを30秒間供給して、小片基板200からポリマー含有液を除去した。
(c) After that, the
(d) After heating by the
(e) After that, the
(f)その後、(b)~(e)をさらに4回(合計で5回)実行した。
(g)その後、スピンコータ204を回転させて小片基板200を回転させることによって、小片基板200を乾燥させた。
(h)小片基板200を乾燥させた後、SEMを用いて小片基板200の銅層の厚さを確認した。
(f) Then, (b) through (e) were performed four more times (for a total of five times).
(g) After that, the
(h) After the
図31Cを参照して、第3処理手順は以下のとおりである。
(a)まず、小片基板200をヒータ201に載せ、小片基板200を180℃で加熱して、小片基板200の主面の表層部に酸化層を形成した。
(b)小片基板200を回転可能なスピンコータ204上に載置し、スピンコータ204を1500rpmで回転させながら、小片基板200の主面上にポリマー含有液を供給した。ポリマー含有液の供給後、1500rpmでのスピンコータ204の回転を30秒間維持することで、小片基板200の主面にポリマー膜203を形成した。
Referring to FIG. 31C, the third processing procedure is as follows.
(a) First, the
(b) The
(c)その後、ヒータ201上に小片基板200を載置し、ヒータ201によって小片基板200を60℃で60秒間加熱した。
(d)ヒータ201による加熱を停止した後、小片基板200をスピンコータ204上に載置し、所定の湿度を有する処理流体(水蒸気)小片基板200の主面に60秒間供給した。小片基板200の主面に供給される処理流体の湿度は、ほぼ100%、または、80%以上95%以下である。
(c) After that, the
(d) After the heating by the
(e)その後、小片基板200の主面にDIWを30秒間供給して、基板からポリマー含有液を除去した。
(f)その後、(b)~(e)をさらに4回または9回(合計で5回または10回)実行した。
(g)その後、小片基板200を回転させることによって、小片基板200を乾燥させた。
(e) After that, DIW was supplied to the main surface of the
(f) (b) through (e) were then performed four or nine more times (for a total of five or ten times).
(g) After that, the
(h)小片基板200を乾燥させた後、SEMを用いて小片基板200の銅層の厚さを確認した。
図32は、エッチング実験の結果を示すグラフである。図32には、主面を酸化した後、エッチングを行わなかった場合の小片基板200の銅層の厚さを、参考例として示している。図32では、参考例の小片基板200の銅層の厚さを基準としており、各処理手順でエッチングを行った後の小片基板200の厚さは、参考例の小片基板200の銅層の厚さに対する比率で示している。
(h) After the
Fig. 32 is a graph showing the results of an etching experiment. Fig. 32 shows the thickness of the copper layer of the
図32における「第3処理手順(5回、100%)」は、第3処理手順において図31Cの(b)~(e)の手順を5回行ったことを示しており、その際に用いた処理流体の湿度がほぼ100%であることを示している。同様に、「第3処理手順(10回、100%)」は、第3処理手順において図31Cの(b)~(e)の手順を10回行ったことを示しており、その際に用いた処理流体の湿度がほぼ100%であることを示している。「第3処理手順(5回、80%~95%)」は、第3処理手順において図31Cの(b)~(e)の手順を5回行ったことを示しており、その際に用いた処理流体の湿度が80%以上で、かつ、95%以下であることを示している。 In FIG. 32, "Third Processing Procedure (5 times, 100%)" indicates that the steps (b) to (e) in FIG. 31C were performed 5 times in the third processing procedure, and the humidity of the processing fluid used at that time was nearly 100%. Similarly, "Third Processing Procedure (10 times, 100%)" indicates that the steps (b) to (e) in FIG. 31C were performed 10 times in the third processing procedure, and the humidity of the processing fluid used at that time was nearly 100%. "Third Processing Procedure (5 times, 80% to 95%)" indicates that the steps (b) to (e) in FIG. 31C were performed 5 times in the third processing procedure, and the humidity of the processing fluid used at that time was 80% or more and 95% or less.
ポリマー含有液の液膜を用いた第1処理手順で小片基板200をエッチングした場合、小片基板200を酸化した後エッチングを行わなかった参考例の小片基板200と比較して、銅層の厚さに大きな変化は観測されなかった。同様に、ポリマー膜203を用いて第2処理手順で小片基板200をエッチングした場合も、参考例の小片基板200と比較して、銅層の厚さに大きな変化は観測されなかった。
When the
一方、ポリマー膜203を用いて第3処理手順で小片基板200をエッチングした場合には、いずれの条件においても、参考例の小片基板200と比較して、小片基板200の銅層の厚さが明らかに小さくなった。これにより、ポリマー膜203の形成によって、小片基板200のエッチングが促進されるという結果が得られた。
さらに、ポリマー膜203を用いて第3処理手順で小片基板200をエッチングした場合には、いずれの条件においても、第2処理手順で小片基板200をエッチングした場合と比較して、小片基板200の銅層の厚さ小さくなった。これにより、処理流体の供給によって、小片基板200のエッチングが促進されるという結果が得られた。
On the other hand, when the
Furthermore, when the
上記のエッチング実験において、第2処理手順を用いて小片基板200をエッチングした場合において、小片基板200の厚さが参考例とほとんど変わらないという結果が得られた。しかしながら、この結果は、処理流体の供給を行わない場合の基板のエッチングを否定するものではなく、処理流体の供給を行わない場合にはポリマー膜203によるエッチングが起こらないことを意味するものではない。すなわち、今回の実験において顕著なエッチングの進行が観測されなかったものの、多少の実験条件変化、たとえば、加熱時間、その後の放置時間の変化によって、小片基板200のエッチングが観測され得る。
In the above etching experiment, when the
<その他の実施形態>
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに他の形態で実施することができる。
上述の実施形態では、ポリマー含有液には、溶質として、酸性ポリマーおよびアルカリ成分が含有されている。しかしながら、溶質として、アルカリ成分を含有しないポリマー含有液を用いることも可能である。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in other forms.
In the above embodiment, the polymer-containing liquid contains an acidic polymer and an alkaline component as a solute. However, it is also possible to use a polymer-containing liquid that does not contain an alkaline component as a solute.
たとえば、図5~図6Hに示す第1実施形態の基板処理において、アルカリ成分が含有されていないポリマー含有液を用いる場合であっても、基板Wをエッチングすることができる。同様に、アルカリ成分が含有されていないポリマー含有液を用いて、図12、図14、図16、および、図18~図20に示す基板処理の各変形例を実行することもできるし、図28および図30に示す第2実施形態に係る基板処理を実行することもできる。 For example, in the substrate processing of the first embodiment shown in Figures 5 to 6H, even if a polymer-containing liquid that does not contain an alkaline component is used, the substrate W can be etched. Similarly, the substrate processing modifications shown in Figures 12, 14, 16, and 18 to 20 can be performed using a polymer-containing liquid that does not contain an alkaline component, and the substrate processing of the second embodiment shown in Figures 28 and 30 can also be performed.
アルカリ成分が含有されていないポリマー含有液を用いる場合、ポリマー含有液またはポリマー膜101中の酸性ポリマーの作用によって基板Wのエッチングが開始される。そのため、酸化層103のエッチングは、基板Wの上面へのポリマー含有液の開始時(ポリマー含有液供給工程)、または、ポリマー膜101の形成時(ポリマー膜形成工程)に開始されてもよい。その場合、ポリマー膜加熱工程(ステップS6)においてポリマー膜101が加熱されることで、基板Wのエッチングが促進されてもよい。あるいは、ポリマー膜加熱工程(ステップS6)においてポリマー膜101が加熱されることで、基板Wのエッチングが開始されてもよいし、処理流体供給工程(ステップS7)におけるポリマー膜101への処理流体の供給をきっかけとして基板Wのエッチングが開始されてもよい。
When a polymer-containing liquid that does not contain an alkaline component is used, etching of the substrate W is initiated by the action of the acidic polymer in the polymer-containing liquid or the
図16に示す基板処理の第3変形例では、ポリマー膜101が形成されてからポリマー膜101が除去されるまでの間、ポリマー膜101が加熱されない。そのため、ポリマー膜101からのアルカリ成分の除去に長期間を要する可能性があるため、溶質としてアルカリ成分を含有しないポリマー含有液を用いることが好ましい。図18に示す基板処理の第4変形例においても、処理流体供給工程(ステップS7)の前にポリマー膜101の開始が実行されないため、溶質としてアルカリ成分を含有しないポリマー含有液を用いることが好ましい。
In the third modified example of the substrate processing shown in FIG. 16, the
ポリマー含有液には、溶質として、酸性ポリマーおよびアルカリ成分に加えて他の成分が含有されていてもよい。ポリマー含有液には、溶質として、たとえば、ポリアセチレン等の導電性ポリマーも含有されていてもよい。導電性ポリマーは、ポリアセチレンに限られない。導電性ポリマーは、共役二重結合を有する共役系ポリマーである。
共役系ポリマーは、たとえば、ポリアセチレン等の脂肪族共役系ポリマー、ポリ(p-フェニレン)等の芳香族共役系ポリマー、ポリ(p-フェニレンビニレン)等の混合型共役系ポリマー、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)等の複素環共役系ポリマー、ポリアニリン等の含ヘテロ原子共役系ポリマー、ポリアセン等の複鎖型共役系ポリマー、グラフェン等の二次元共役系ポリマー、または、これらの混合物である。言い換えると、共役系ポリマーは、たとえば、芳香族共役系ポリマー、混合型共役系ポリマー、複素環共役系ポリマー、複鎖型共役系ポリマー、二次元共役系ポリマーのうちの少なくとも一種を含む。
The polymer-containing liquid may contain other components as solutes in addition to the acidic polymer and the alkaline component. The polymer-containing liquid may also contain a conductive polymer such as polyacetylene as a solute. The conductive polymer is not limited to polyacetylene. The conductive polymer is a conjugated polymer having conjugated double bonds.
The conjugated polymer may be, for example, an aliphatic conjugated polymer such as polyacetylene, an aromatic conjugated polymer such as poly(p-phenylene), a mixed conjugated polymer such as poly(p-phenylenevinylene), a heterocyclic conjugated polymer such as polypyrrole, polythiophene, or poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), a heteroatom-containing conjugated polymer such as polyaniline, a multi-chain conjugated polymer such as polyacene, a two-dimensional conjugated polymer such as graphene, or a mixture thereof. In other words, the conjugated polymer may include at least one of an aromatic conjugated polymer, a mixed conjugated polymer, a heterocyclic conjugated polymer, a multi-chain conjugated polymer, and a two-dimensional conjugated polymer.
ポリマー含有液が導電性ポリマーを含有していれば、ポリマー膜形成工程(ステップS4)で形成されるポリマー膜も導電性ポリマーを含有することになる。ポリマー膜101に含有される導電性ポリマーの作用によって、ポリマー膜101中の酸性ポリマーのイオン化を促進することができる。そのため、酸性ポリマーを酸化層に効果的に作用させることができる。
If the polymer-containing liquid contains a conductive polymer, the polymer film formed in the polymer film formation process (step S4) will also contain a conductive polymer. The conductive polymer contained in the
すなわち、導電性ポリマーは、溶媒と同様に、酸性ポリマーがプロトン(水素イオン)を放出するための媒体として機能する。そのため、ポリマー膜101中に導電性ポリマー含有されていれば、ポリマー膜101から溶媒が完全に消失している場合であっても、酸性ポリマーをイオン化し、イオン化した酸性ポリマーを酸化層103に作用させることができる。導電性ポリマーが含有されているポリマー膜101に処理流体を供給することで、基板Wのエッチングを一層促進できる。
That is, the conductive polymer functions as a medium for the acidic polymer to release protons (hydrogen ions), similar to a solvent. Therefore, if the
図12に示す基板処理とは異なり、ポリマー膜除去工程(ステップS8)の後、液状酸化剤供給工程(ステップS2)に戻るのではなく、スピンドライ工程(ステップS9)の後、液状酸化剤供給工程(ステップS2)に戻ってもよい。図14、図16、図18、図19、および、図20に示す各基板処理においても、同様である。
さらに、図12、図14、図16、図18、図19、および、図20に示す各基板処理において、ポリマー膜除去工程(ステップS8)またはスピンドライ工程(ステップS9)の後、液状酸化剤供給工程(ステップS2)または酸化加熱工程(ステップS11)に戻るのではなく、ポリマー膜形成工程(ステップS4)に戻ってもよい。そうすることで、一回のポリマー膜101の形成によって酸化層が充分に除去されない場合であっても、複数回のポリマー膜101の形成によって酸化層を充分に除去できる。
Unlike the substrate processing shown in Fig. 12, after the polymer film removing step (step S8), the process may not return to the liquid oxidizing agent supplying step (step S2), but may return to the liquid oxidizing agent supplying step (step S2) after the spin drying step (step S9). The same applies to the substrate processing shown in Figs. 14, 16, 18, 19, and 20.
12, 14, 16, 18, 19, and 20, after the polymer film removal step (step S8) or the spin dry step (step S9), the process may return to the polymer film formation step (step S4) instead of returning to the liquid oxidizing agent supply step (step S2) or the oxidation heating step (step S11). By doing so, even if the oxide layer is not sufficiently removed by forming the
同様に、図28および図30に示す各基板処理において、ポリマー膜除去工程(ステップS8)またはスピンドライ工程(ステップS9)の後、第2搬出工程(ステップS24)に進むのではなく、ポリマー膜形成工程(ステップS4)に戻ってもよい。そうすることで、一回のポリマー膜101の形成によって酸化層が充分に除去されない場合であっても、複数回のポリマー膜101の形成によって酸化層を充分に除去できる。
Similarly, in each substrate processing shown in FIG. 28 and FIG. 30, after the polymer film removal step (step S8) or the spin dry step (step S9), the process may return to the polymer film formation step (step S4) instead of proceeding to the second unloading step (step S24). By doing so, even if the oxide layer is not sufficiently removed by forming the
また、各基板処理を組み合わせることも可能である。たとえば、図5に示す基板処理と図14に示す基板処理を組み合わせてもよい。たとえば、液状酸化剤供給工程(ステップS2)~ポリマー膜除去工程(ステップS8)を実行した後に、加熱酸化工程(ステップS10)を実行してもよいし、加熱酸化工程(ステップS10)~ポリマー膜除去工程(ステップS7)を実行した後に、液状酸化剤供給工程(ステップS2)を実行してもよい。 It is also possible to combine the various substrate processes. For example, the substrate process shown in FIG. 5 may be combined with the substrate process shown in FIG. 14. For example, the liquid oxidizing agent supply process (step S2) through the polymer film removal process (step S8) may be performed before the thermal oxidation process (step S10), or the liquid oxidizing agent supply process (step S2) may be performed after the thermal oxidation process (step S10) through the polymer film removal process (step S7).
また、上述の実施形態では、酸化層形成工程および酸化層除去工程を含む基板処理が基板Wの上面に対して行われる。しかしながら、上述の実施形態とは異なり、基板Wの下面に対して基板処理が行われてもよい。
また、上述の実施形態に係る基板処理に用いられる基板Wの主面の表層部は、図1に示す構造である必要はない。たとえば、基板Wの主面の全体から処理対象層102が露出していてもよいし、凹凸パターン120が形成されていなくてもよい。また、処理対象層102は、金属層である必要はなく、酸化シリコン層であってもよい。また、処理対象層102が単一の物質で構成されている必要はなく、複数の物質によって構成されていてもよい。
In the above-described embodiment, the substrate processing including the oxide layer forming step and the oxide layer removing step is performed on the upper surface of the substrate W. However, unlike the above-described embodiment, the substrate processing may be performed on the lower surface of the substrate W.
In addition, the surface layer of the main surface of the substrate W used in the substrate processing according to the above-mentioned embodiment does not need to have the structure shown in Fig. 1. For example, the
また、図3、図21および図22に示す対向部材8には、処理流体ノズル12が挿入されている。しかしながら、処理流体ノズル12が設けられていなくてもよい。具体的には、図3に示す構成において、処理流体ノズル12が設けられておらず、処理流体配管44内の処理流体が対向部材8内に形成された流路を通って吐出口8bから吐出されるように構成されていてもよい。この場合、供給経路37は、対向部材8と、対向部材8に連結され、処理流体ノズル12に処理流体を供給する処理流体配管44とによって構成される。
The
また、図22に示す構成において、処理流体ノズル12が設けられておらず、処理流体配管44内の処理流体が対向部材8内に形成された流路を通って処理流体貯留空間27に供給されるように構成されていてもよい。この場合、供給経路37は、対向部材8と、対向部材8に連結され、処理流体ノズル12に処理流体を供給する処理流体配管44とによって構成される。
22, the
また、上述の実施形態では、基板処理装置1,1Pが、搬送ロボットIR,CRと、複数の処理ユニット2と、コントローラ3とを備えている。しかしながら、基板処理装置1,1Pは、単一の処理ユニット2とコントローラ3とによって構成されており、搬送ロボットIR,CRを含んでいなくてもよい。あるいは、基板処理装置1,1Pは、単一の処理ユニット2のみによって構成されていてもよい。言い換えると、処理ユニット2が基板処理装置の一例であってもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の各実施形態において、配管、ポンプ、バルブ、アクチュエータ等についての図示を一部省略しているが、これらの部材が存在しないことを意味するものではなく、実際にはこれらの部材は適切な位置に設けられている。
また、第1実施施形態では、基板処理装置1が、搬送ロボットIR,CRと、複数の処理ユニット2と、コントローラ3とを備えている。しかしながら、基板処理装置1は、単一の処理ユニット2とコントローラ3とによって構成されており、搬送ロボットIR,CRを含んでいなくてもよい。あるいは、基板処理装置1は、単一の処理ユニット2のみによって構成されていてもよい。言い換えると、処理ユニット2が基板処理装置の一例であってもよい。
In addition, in each of the above-described embodiments, some of the pipes, pumps, valves, actuators, etc. are omitted from the illustrations, but this does not mean that these components do not exist, and in reality, these components are provided in appropriate positions.
In the first embodiment, the
なお、上述の実施形態では、「沿う」、「水平」、「鉛直」といった表現を用いたが、厳密に「沿う」、「水平」、「鉛直」であることを要しない。すなわち、これらの各表現は、製造精度、設置精度等のずれを許容するものである。
また、各構成を模式的にブロックで示している場合があるが、各ブロックの形状、大きさおよび位置関係は、各構成の形状、大きさおよび位置関係を示すものではない。
In the above embodiment, expressions such as "along", "horizontal", and "vertical" are used, but they do not necessarily have to be "along", "horizontal", and "vertical" strictly. In other words, these expressions allow for deviations in manufacturing precision, installation precision, and the like.
Furthermore, although each component may be shown diagrammatically as a block, the shape, size, and positional relationship of each block do not represent the shape, size, and positional relationship of each component.
その他、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。 Various other modifications may be made within the scope of the claims.
1 :基板処理装置
1P :基板処理装置
2 :処理ユニット(基板処理装置)
2W :ウェット処理ユニット(基板処理装置)
5 :スピンチャック(基板回転ユニット)
6 :ヒータユニット(加熱ユニット)
8 :対向部材
8a :対向面
8b :吐出口
10 :ポリマー含有液ノズル(ポリマー膜形成ユニット)
11 :リンス液ノズル(リンス液供給ユニット)
12 :処理流体ノズル(処理流体供給ユニット)
36 :加湿ユニット
37 :供給経路
38 :湿度測定ユニット
101 :ポリマー膜
102 :処理対象層(基板の主面の表層部)
103 :酸化層
A1 :回転軸線
SP1 :空間(対向部材と基板の主面との間の空間、ポリマー膜に接する空間)
SP2 :空間(ポリマー膜に接する空間)
W :基板
1:
2W: Wet processing unit (substrate processing apparatus)
5: Spin chuck (substrate rotation unit)
6: Heater unit (heating unit)
8: opposing
11: Rinse liquid nozzle (rinse liquid supply unit)
12: Processing fluid nozzle (processing fluid supply unit)
36: Humidification unit 37: Supply path 38: Humidity measurement unit 101: Polymer film 102: Layer to be treated (surface layer of the main surface of the substrate)
103: Oxidized layer A1: Rotation axis SP1: Space (space between the opposing member and the main surface of the substrate, space in contact with the polymer film)
SP2: Space (space adjacent to polymer film)
W: Substrate
Claims (17)
前記酸化層を溶解してエッチングする酸性ポリマーを含有するポリマー膜を前記基板の主面上に形成するポリマー膜形成工程と、
前記酸性ポリマーに対して親和性を有する処理液のミストおよび前記処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を、前記基板の主面上に形成されている前記ポリマー膜に供給する処理流体供給工程と、
前記処理流体供給工程の後、前記基板の主面に向けてリンス液を供給するリンス工程とを含み、
前記リンス工程の後、前記基板の主面の表層部を酸化して酸化層を形成する再形成工程をさらに含み、
前記リンス工程の後、前記再形成工程、前記ポリマー膜形成工程、前記処理流体供給工程および前記リンス工程がこの順番で少なくとも1回ずつ実行される、基板処理方法。 a substrate preparation step of preparing a substrate having a main surface on which an oxide layer is exposed;
a polymer film forming step of forming a polymer film on the main surface of the substrate, the polymer film including an acidic polymer that dissolves and etches the oxide layer ;
a processing fluid supplying step of supplying a processing fluid containing at least one of a mist of a processing liquid having affinity for the acidic polymer and a vapor of the processing liquid to the polymer film formed on the main surface of the substrate;
a rinsing step of supplying a rinsing liquid toward the main surface of the substrate after the processing fluid supplying step ,
The method further includes a reforming step of forming an oxide layer by oxidizing a surface layer portion of the main surface of the substrate after the rinsing step,
A substrate processing method, comprising the steps of: after the rinsing step, the reforming step, the polymer film forming step, the processing fluid supplying step, and the rinsing step, each of which is performed at least once in this order .
前記酸化層を溶解してエッチングする酸性ポリマーを含有するポリマー膜を前記基板の主面上に形成するポリマー膜形成工程と、
前記酸性ポリマーに対して親和性を有する処理液のミストおよび前記処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を、前記基板の主面上に形成されている前記ポリマー膜に供給する処理流体供給工程と、
前記処理流体供給工程の後、前記基板の主面に向けてリンス液を供給するリンス工程とを含み、
前記ポリマー膜形成工程において形成される前記ポリマー膜が、アルカリ成分をさらに含有し、
前記処理流体供給工程の開始前に、前記ポリマー膜を加熱するポリマー膜加熱工程をさらに含む、基板処理方法。 a substrate preparation step of preparing a substrate having a main surface on which an oxide layer is exposed;
a polymer film forming step of forming a polymer film on the main surface of the substrate, the polymer film including an acidic polymer that dissolves and etches the oxide layer;
a processing fluid supplying step of supplying a processing fluid containing at least one of a mist of a processing liquid having affinity for the acidic polymer and a vapor of the processing liquid to the polymer film formed on the main surface of the substrate;
a rinsing step of supplying a rinsing liquid toward the main surface of the substrate after the processing fluid supplying step,
The polymer film formed in the polymer film forming step further contains an alkaline component,
The substrate processing method further comprises a polymer film heating step of heating the polymer film before the processing fluid supply step is started.
前記酸化層を溶解してエッチングする酸性ポリマーを含有するポリマー膜を前記基板の主面上に形成するポリマー膜形成工程と、
前記酸性ポリマーに対して親和性を有する処理液のミストおよび前記処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を、前記基板の主面上に形成されている前記ポリマー膜に供給する処理流体供給工程と、
前記処理流体供給工程の後、前記基板の主面に向けてリンス液を供給するリンス工程とを含み、
前記処理液が水である、基板処理方法。 a substrate preparation step of preparing a substrate having a main surface on which an oxide layer is exposed;
a polymer film forming step of forming a polymer film on the main surface of the substrate, the polymer film including an acidic polymer that dissolves and etches the oxide layer;
a processing fluid supplying step of supplying a processing fluid containing at least one of a mist of a processing liquid having affinity for the acidic polymer and a vapor of the processing liquid to the polymer film formed on the main surface of the substrate;
a rinsing step of supplying a rinsing liquid toward the main surface of the substrate after the processing fluid supplying step,
The method for processing a substrate, wherein the processing liquid is water.
前記リンス工程の後、前記再形成工程、前記ポリマー膜形成工程、前記処理流体供給工程および前記リンス工程がこの順番で少なくとも1回ずつ実行される、請求項2~6のいずれか一項に記載の基板処理方法。 The method further includes a reforming step of forming an oxide layer by oxidizing a surface layer portion of the main surface of the substrate after the rinsing step,
The substrate processing method according to any one of claims 2 to 6 , wherein after the rinsing step, the reforming step, the polymer film forming step, the processing fluid supplying step, and the rinsing step are each performed at least once in this order.
前記ポリマー膜形成工程が、前記基板の主面上のポリマー含有液中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させることによって前記ポリマー膜を形成する工程を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の基板処理方法。 The method further includes a polymer-containing liquid supplying step of supplying a polymer-containing liquid containing at least a solvent and the acidic polymer to a main surface of the substrate,
The substrate processing method according to claim 1 , wherein the polymer film forming step comprises the step of forming the polymer film by evaporating at least a part of a solvent in a polymer-containing liquid on the main surface of the substrate.
前記処理流体供給工程が、前記吐出口から前記処理流体を吐出させることで、前記対向面と前記基板の主面との間の空間に前記処理流体を供給する工程を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の基板処理方法。 The method further includes a step of disposing an opposing member having an opposing surface facing the main surface of the substrate and an outlet port opening in the opposing surface and outletting the processing fluid,
11. The substrate processing method according to claim 1, wherein the processing fluid supplying step includes a step of supplying the processing fluid to a space between the opposing surface and the main surface of the substrate by ejecting the processing fluid from the ejection port.
前記酸性ポリマーに対して親和性を有する処理液のミストおよび前記処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を、前記基板の主面に向けて供給する処理流体供給ユニットと、
前記基板の主面に向けてリンス液を供給するリンス液供給ユニットとを含み、
前記ポリマー膜形成ユニットによって形成される前記ポリマー膜が、アルカリ成分をさらに含有し、
前記処理流体供給ユニットが前記処理流体を前記基板の主面に向けて供給する前に前記基板を介して前記ポリマー膜を加熱する加熱ユニットをさらに含む、基板処理装置。 a polymer film forming unit for forming a polymer film on a main surface of a substrate having an exposed main surface on which an oxide layer is formed, the polymer film containing an acidic polymer that dissolves and etches the oxide layer ;
a processing fluid supply unit that supplies a processing fluid containing at least one of a mist of a processing liquid having affinity for the acidic polymer and a vapor of the processing liquid toward a main surface of the substrate;
a rinse liquid supply unit that supplies a rinse liquid toward the main surface of the substrate ,
The polymer film formed by the polymer film forming unit further contains an alkaline component,
The substrate processing apparatus further includes a heating unit configured to heat the polymer film through the substrate before the processing fluid supply unit supplies the processing fluid toward the main surface of the substrate .
前記酸性ポリマーに対して親和性を有する処理液のミストおよび前記処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を、前記基板の主面に向けて供給する処理流体供給ユニットと、
前記基板の主面に向けてリンス液を供給するリンス液供給ユニットとを含み、
前記処理流体供給ユニットが、前記基板の主面に対向する対向面と、前記対向面で開口し前記基板の主面に向けて前記処理流体を吐出する吐出口とを有する対向部材を含み、
前記処理液が水であり、
前記処理流体の湿度を調整する加湿ユニットと、
前記加湿ユニットによって湿度が調整された前記処理流体を前記吐出口に供給する供給経路と、
前記供給経路を通過する前記処理流体の湿度を測定する湿度測定ユニットとをさらに含む、基板処理装置。 a polymer film forming unit for forming a polymer film on a main surface of a substrate having an exposed main surface on which an oxide layer is formed, the polymer film containing an acidic polymer that dissolves and etches the oxide layer;
a processing fluid supply unit that supplies a processing fluid containing at least one of a mist of a processing liquid having affinity for the acidic polymer and a vapor of the processing liquid toward a main surface of the substrate;
a rinse liquid supply unit that supplies a rinse liquid toward the main surface of the substrate,
the processing fluid supply unit includes an opposing member having an opposing surface facing the main surface of the substrate and a discharge port that opens in the opposing surface and discharges the processing fluid toward the main surface of the substrate,
The treatment liquid is water,
a humidification unit for adjusting the humidity of the processing fluid;
a supply path for supplying the processing fluid, the humidity of which has been adjusted by the humidification unit, to the discharge port;
a humidity measuring unit for measuring the humidity of the processing fluid passing through the supply path.
前記酸性ポリマーに対して親和性を有する処理液のミストおよび前記処理液の蒸気の少なくとも一方を含有する処理流体を、前記基板の主面に向けて供給する処理流体供給ユニットと、
前記基板の主面に向けてリンス液を供給するリンス液供給ユニットとを含み、
前記処理流体供給ユニットが、前記基板の主面に向けて、前記処理流体を吐出し、前記基板の主面に沿って移動可能な処理流体ノズルを含み、
前記処理液が水であり、
前記処理流体の湿度を調整する加湿ユニットと、
前記加湿ユニットによって湿度が調整された前記処理流体を前記処理流体ノズルの吐出口に供給する供給経路と、
前記供給経路を通過する前記処理流体の湿度を測定する湿度測定ユニットとをさらに含む、基板処理装置。 a polymer film forming unit for forming a polymer film on a main surface of a substrate having an exposed main surface on which an oxide layer is formed, the polymer film containing an acidic polymer that dissolves and etches the oxide layer;
a processing fluid supply unit that supplies a processing fluid containing at least one of a mist of a processing liquid having affinity for the acidic polymer and a vapor of the processing liquid toward a main surface of the substrate;
a rinse liquid supply unit that supplies a rinse liquid toward the main surface of the substrate,
the processing fluid supply unit includes a processing fluid nozzle that ejects the processing fluid toward a main surface of the substrate and is movable along the main surface of the substrate;
The treatment liquid is water,
a humidification unit for adjusting the humidity of the processing fluid;
a supply path for supplying the processing fluid, the humidity of which has been adjusted by the humidification unit, to an outlet of the processing fluid nozzle;
a humidity measuring unit for measuring the humidity of the processing fluid passing through the supply path.
前記ポリマー膜形成ユニットが、溶媒および前記酸性ポリマーを少なくとも含有し前記溶媒の蒸発によって前記ポリマー膜を形成するポリマー含有液を前記基板の主面に向けて吐出するポリマー含有液ノズルを含む、請求項13~15のいずれか一項に記載の基板処理装置。 a substrate rotation unit that rotates the substrate about a rotation axis passing through a center of a main surface of the substrate;
16. The substrate processing apparatus according to claim 13, wherein the polymer film forming unit includes a polymer-containing liquid nozzle configured to eject a polymer-containing liquid toward a main surface of the substrate, the polymer-containing liquid including at least a solvent and the acidic polymer, and forming the polymer film by evaporation of the solvent.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021074416A JP7603517B2 (en) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021074416A JP7603517B2 (en) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022168743A JP2022168743A (en) | 2022-11-08 |
JP7603517B2 true JP7603517B2 (en) | 2024-12-20 |
Family
ID=83933569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021074416A Active JP7603517B2 (en) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7603517B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011511442A (en) | 2008-02-01 | 2011-04-07 | ニューサウス・イノベーションズ・ピーティーワイ・リミテッド | Patterned etching of selected materials |
US20120196444A1 (en) | 2009-08-11 | 2012-08-02 | New South Innovations Pty Limited | Method for the selective delivery of material to a substrate |
JP2012529163A (en) | 2009-06-04 | 2012-11-15 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Two component etching |
-
2021
- 2021-04-26 JP JP2021074416A patent/JP7603517B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011511442A (en) | 2008-02-01 | 2011-04-07 | ニューサウス・イノベーションズ・ピーティーワイ・リミテッド | Patterned etching of selected materials |
JP2012529163A (en) | 2009-06-04 | 2012-11-15 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Two component etching |
US20120196444A1 (en) | 2009-08-11 | 2012-08-02 | New South Innovations Pty Limited | Method for the selective delivery of material to a substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022168743A (en) | 2022-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI459461B (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP7034645B2 (en) | Board processing method and board processing equipment | |
KR102301798B1 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
TWI660796B (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
CN109564858B (en) | Sacrificial film forming method, substrate processing method, and substrate processing apparatus | |
US11145516B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP7606896B2 (en) | SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS | |
TWI821900B (en) | Substrate processing method and substrate processing device | |
JP7603517B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
CN113169061B (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP2022145490A (en) | Substrate processing method, substrate processing apparatus and polymer-containing liquid | |
KR102761214B1 (en) | Substrate processing method and substrate processing device | |
TWI826904B (en) | Substrate processing method and substrate processing device | |
WO2022196071A1 (en) | Substrate processing method, substrate processing device, and polymer-containing liquid | |
TWI869753B (en) | Substrate processing liquid, substrate processing method and substrate processing apparatus | |
US20250014944A1 (en) | Substrate processing method | |
JP7633058B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP2023169533A (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP2022149423A (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP2020136560A (en) | Pretreatment method for dopant diffusion treatment and substrate processing apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240807 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240815 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241010 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241121 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241210 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7603517 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |