CN104624561A - 基板清洗方法、基板清洗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板清洗方法、基板清洗系统。能够抑制基底膜被侵蚀并去除已附着于基板的粒径较小的异物。实施方式的基板清洗方法包括成膜处理液供给工序和剥离处理液供给工序。在成膜处理液供给工序中，向表面具有亲水性的基板供给含有挥发成分并用于在基板上形成膜的成膜处理液。在剥离处理液供给工序中，向处理膜供给用于使该处理膜自基板剥离的剥离处理液，该处理膜是成膜处理液因挥发成分挥发而在基板上固化或硬化而成的。

Description

基板清洗方法、基板清洗系统
技术领域
本发明公开的实施方式涉及一种基板清洗方法、基板清洗系统。
背景技术
以往，已知有用于去除附着于硅晶圆、化合物半导体晶圆等基板的微粒的基板清洗装置。
作为这种基板清洗装置，存在利用向基板的表面供给液体、气体等流体而产生的物理力来去除微粒的基板清洗装置(参照专利文献1)。另外，还已知有通过向基板的表面供给SC1等药液并利用供给来的药液所具有的化学作用(例如，蚀刻作用)来去除微粒的基板清洗装置(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-318181号公报
专利文献2：日本特开2007-258462号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，若采用如专利文献1所述的技术那样利用物理力的方法，则难以去除粒径较小的微粒、聚合物等异物。
另外，若采用如专利文献2所述的技术那样利用药液的化学作用去除微粒的方法，则例如可能会因蚀刻作用等导致基板的基底膜被侵蚀。
本发明的实施方式的一形态的目的在于提供一种能够抑制基底膜被侵蚀并去除已附着于基板的粒径较小的异物的基板清洗方法、基板清洗系统。
用于解决问题的方案
本发明的实施方式的一形态的基板清洗方法包括成膜处理液供给工序和剥离处理液供给工序。在成膜处理液供给工序中，向表面具有亲水性的基板供给含有挥发成分并用于在基板上形成膜的成膜处理液。在剥离处理液供给工序中，向处理膜供给用于使该处理膜自基板剥离的剥离处理液，该处理膜是成膜处理液因挥发成分挥发而在基板上固化或硬化而成的。
发明的效果
采用实施方式的一形态，能够抑制基底膜被侵蚀并去除已附着于基板的粒径较小的异物。
附图说明
图1A是第1实施方式的基板清洗方法的说明图。
图1B是第1实施方式的基板清洗方法的说明图。
图1C是第1实施方式的基板清洗方法的说明图。
图1D是第1实施方式的基板清洗方法的说明图。
图1E是第1实施方式的基板清洗方法的说明图。
图2是表示第1实施方式的基板清洗系统的结构的示意图。
图3是表示第1实施方式的基板清洗装置的结构的示意图。
图4是表示第1实施方式的基板清洗装置所执行的基板清洗处理的处理顺序的流程图。
图5A是表示本清洗方法和双流体清洗的比较结果的图。
图5B是表示本清洗方法和双流体清洗的比较结果的图。
图6A是表示本清洗方法和药液清洗的比较结果的图。
图6B是表示本清洗方法和药液清洗的比较结果的图。
图7是表示第2实施方式的基板清洗装置的结构的示意图。
图8是表示第2实施方式的基板清洗装置所执行的基板清洗处理的处理顺序的流程图。
图9是表示第3实施方式的基板清洗装置的结构的示意图。
图10是表示第4实施方式的基板清洗装置的结构的示意图。
图11是表示第4实施方式的基板清洗装置所执行的基板清洗处理的处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明要公开的基板清洗方法、基板清洗系统和存储介质的实施方式。另外，以下所示的实施方式并不限定本发明。
(第1实施方式)
＜基板清洗方法的内容＞
首先，利用图1A～图1E说明第1实施方式的基板清洗方法的内容。图1A～图1E是第1实施方式的基板清洗方法的说明图。
如图1A所示，在第1实施方式的基板清洗方法中，向硅晶圆、化合物半导体晶圆等基板(以下，记载为“晶圆W”)的图案形成面供给含有挥发成分并用于在晶圆W上形成膜的处理液(以下，记载为“成膜处理液”)。
在此，晶圆W的图案形成面例如由亲水性的膜(未图示)覆盖或者被实施了使用了臭氧水等的亲水化处理，因此具有亲水性。
供给到晶圆W的图案形成面的成膜处理液因挥发成分的挥发而发生体积收缩并发生固化或硬化而成为处理膜。由此，形成在晶圆W上的图案、附着于图案的微粒P成为被该处理膜覆盖的状态(参照图1B)。其中，在此所说的“固化”是指固体化，“硬化”是指分子彼此连结而高分子化(例如交联、聚合等)。
接着，如图1B所示，向晶圆W上的处理膜供给剥离处理液。剥离处理液是用于自晶圆W剥离下所述处理膜的处理液。
具体而言，剥离处理液是亲水性的处理液，在被供给到处理膜上后浸透到处理膜中并到达晶圆W的界面。晶圆W的界面、即图案形成面具有亲水性，因此到达了晶圆W的界面的剥离处理液浸透到晶圆W的界面、即图案形成面中。
如此，剥离处理液进入晶圆W与处理膜之间，由此处理膜以“膜”的状态被自晶圆W剥离，伴随于此，附着于图案形成面的微粒P与处理膜一起被自晶圆W剥离(参照图1C)。
另外，能够利用成膜处理液因随着挥发成分的挥发所发生的体积收缩而产生的应变(拉伸力)使附着于图案等的微粒P与图案等分离。
接着，向自晶圆W剥离下的处理膜供给用于使处理膜溶解的溶解处理液。由此，处理膜发生溶解，进入处理膜中的微粒P成为悬浮在溶解处理液中的状态(参照图1D)。之后，利用纯水等冲走溶解处理液、已溶解的处理膜，由此微粒P被自晶圆W上去除(参照图1E)。
如此，在第1实施方式的基板清洗方法中，使形成在晶圆W上的处理膜以“膜”的状态自晶圆W剥离，由此将附着于图案等的微粒P连同处理膜一起自晶圆W去除。
因而，采用第1实施方式的基板清洗方法，未利用化学作用便将微粒去除，因此能够抑制因蚀刻作用等导致基底膜被侵蚀。
另外，与以往的利用物理力的基板清洗方法相比，采用第1实施方式的基板清洗方法，能够以较弱的力去除微粒P，因此能够抑制图案塌陷。
此外，采用第1实施方式的基板清洗方法，能够容易地去除通过以往的利用物理力的基板清洗方法难以去除的粒径较小的微粒P。对于该点，利用第1实施方式的基板清洗方法和以往的利用物理力的基板清洗方法的微粒去除率的比较结果(参照图5)在以下进行说明。
另外，在第1实施方式的基板清洗方法中，在处理膜形成于晶圆W之后，不进行图案曝光便将处理膜自晶圆W全部去除。因而，清洗后的晶圆W为涂布成膜处理液之前的状态、即图案形成面暴露的状态。
＜基板清洗系统的结构＞
接着，利用图2说明第1实施方式的基板清洗系统的结构。图2是表示第1实施方式的基板清洗系统的结构的示意图。另外，在以下，为了使位置关系清楚，指定彼此正交的X轴、Y轴和Z轴，Z轴正方向为朝向铅垂上方的方向。
如图2所示，基板清洗系统1包括输入输出站2和处理站3。输入输出站2和处理站3相邻地设置。
输入输出站2包括承载件载置部11和输送部12。在承载件载置部11载置有多个能够将多张晶圆W以水平状态收容的输送容器(以下，记载为“承载件C”)。
输送部12与承载件载置部11相邻地设置。在输送部12的内部设有基板输送装置121和交接部122。
基板输送装置121具有用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板输送装置121能够沿水平方向和铅垂方向移动，而且能够以铅垂轴线为中心进行旋转，利用晶圆保持机构在承载件C与交接部122之间进行晶圆W的输送。
处理站3与输送部12相接地设置。处理站3包括输送部13和多个基板清洗装置14。多个基板清洗装置14并排设在输送部13的两侧。
输送部13在内部具有基板输送装置131。基板输送装置131具有用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板输送装置131能够沿水平方向和铅垂方向移动，而且能够以铅垂轴线为中心进行旋转，利用晶圆保持机构在交接部122与基板清洗装置14之间进行晶圆W的输送。
基板清洗装置14是用于执行基于所述基板清洗方法的基板清洗处理的装置。该基板清洗装置14的具体结构如后述。
基板清洗系统1还包括控制装置4。控制装置4是用于控制基板清洗系统1的动作的装置。该控制装置4为例如计算机，包括控制部15和存储部16。在存储部16内存储有用于控制基板清洗处理等各种处理的程序。控制部15通过读取并执行被存储于存储部16的程序来控制基板清洗系统1的动作。
另外，该程序是存储于可由计算机读取的存储介质的程序，也可以是从该存储介质安装到控制装置4的存储部16中的程序。作为可由计算机读取的存储介质，具有例如硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、光磁盘(MO)、存储卡等。
在如所述那样构成的基板清洗系统1中，首先，输入输出站2的基板输送装置121自承载件C取出晶圆W，并将该取出的晶圆W载置于交接部122。载置于交接部122的晶圆W被处理站3的基板输送装置131自交接部122取出并向基板清洗装置14输入，从而利用基板清洗装置14实施基板清洗处理。利用基板输送装置131自基板清洗装置14输出清洗后的晶圆W并将其载置于交接部122，之后，利用基板输送装置121使该清洗后的晶圆W返回到承载件C上。
＜基板清洗装置的结构＞
接着，参照图3说明基板清洗装置14的结构。图3是表示第1实施方式的基板清洗装置14的结构的示意图。
如图3所示，基板清洗装置14包括腔室20、基板保持机构30、液供给部40和回收杯50。
腔室20用于收容基板保持机构30、液供给部40和回收杯50。在腔室20的顶部设有FFU(Fan Filter Unit)21。FFU21用于在腔室20内形成下降流。
FFU21经由阀22与下降流气体供给源23连接。FFU21用于向腔室20内喷出由下降流气体供给源23供给来的下降流气体(例如，干燥空气)。
基板保持机构30包括旋转保持部31、支柱部32和驱动部33。旋转保持部31设在腔室20的大致中央。在旋转保持部31的上表面设有用于从侧面保持晶圆W的保持构件311。该保持构件311以晶圆W与旋转保持部31的上表面稍微分开的状态水平保持该晶圆W。
支柱部32是沿铅垂方向延伸的构件，基端部能够旋转地被驱动部33支承，该支柱部32在顶端部将旋转保持部31支承为水平状态。驱动部33使支柱部32绕铅垂轴线旋转。
该基板保持机构30利用驱动部33使支柱部32旋转，从而使支承于支柱部32的旋转保持部31旋转，由此，使保持于旋转保持部31的晶圆W旋转。
液供给部40用于向保持于基板保持机构30的晶圆W供给各种处理液。该液供给部40包括喷嘴41、水平支承喷嘴41的臂42以及使臂42进行旋转和升降的旋转升降机构43。
喷嘴41分别经由阀44a～44d与臭氧水供给源45a、外涂层液供给源45b、DIW供给源45c和碱显影液供给源45d连接。另外，DIW是常温(大致23度～25度)下的纯水。在本实施方式中，液供给部的喷嘴41为一个，但也可以设有两个以上的喷嘴。例如，也可以是，为了单独供给种类不同的各处理液，而设有4个喷嘴。
液供给部40构成为所述那样，用于向晶圆W供给臭氧水、外涂层液、DIW或碱显影液。
在此，臭氧水是用于使晶圆W的图案形成面亲水化的亲水化处理液的一例。另外，也可以代替臭氧水，而将例如过氧化氢水用作亲水化处理液。另外，也可以利用TARC(top anti-reflecting coat)等亲水膜的涂布、灰化(Ashing)、UV照射、赋予单分子层亲水基等其他方法来进行亲水化处理。
外涂层液是用于在晶圆W上形成外涂层膜的成膜处理液的一例。外涂层膜是为了防止浸液用液进入抗蚀剂而涂布于抗蚀剂的上表面的保护膜。另外，浸液用液例如是在光刻工序中用于浸液曝光的液体。
DIW是用于自晶圆W剥离外涂层膜的剥离处理液的一例。另外，DIW还在后述的溶解处理液供给处理后的冲洗处理中用作冲洗处理液。
碱显影液是用于使外涂层膜溶解的溶解处理液的一例。作为碱显影液，只要含有例如氨水、四甲基氢氧化铵(TMAH：Tetra Methyl AmmoniumHydroxide)等季铵碱水溶液、胆碱水溶液中的至少一种即可。
回收杯50以包围旋转保持部31的方式配置，用于收集因旋转保持部31的旋转而自晶圆W飞散的处理液。在回收杯50的底部形成有排液口51，由回收杯50收集到的处理液自该排液口51向基板清洗装置14的外部排出。另外，在回收杯50的底部还形成有供由FFU21供给来的下降流气体向基板清洗装置14的外部排出的排气口52。
＜基板清洗系统的具体动作＞
接着，参照图4说明基板清洗装置14的具体动作。图4是表示第1实施方式的基板清洗系统1所执行的基板清洗处理的处理顺序的流程图。
如图4所示，在基板清洗装置14中，首先，进行基板输入处理(步骤S101)。在该基板输入处理中，利用基板保持机构30的保持构件311保持由基板输送装置131(参照图2)输入腔室20内的晶圆W。此时，晶圆W以图案形成面朝向上方的状态被保持构件311保持。之后，利用驱动部33使旋转保持部31旋转。由此，晶圆W以水平保持于旋转保持部31的状态与旋转保持部31一起旋转。
接着，在基板清洗装置14中，进行亲水化处理(步骤S102)。在该亲水化处理中，使液供给部40的喷嘴41位于晶圆W的中央上方。之后，向没有形成抗蚀剂的晶圆W的图案形成面供给作为亲水化处理液的臭氧水。供给到晶圆W的臭氧水在随着晶圆W的旋转而产生的离心力的作用下在晶圆W的图案形成面上扩散开。由此，使晶圆W的图案形成面亲水化。
另外，在晶圆W的图案形成面已经具有亲水性的情况下，也可以省略所述亲水化处理。
接着，在基板清洗装置14中，进行成膜处理液供给处理(步骤S103)。在该成膜处理液供给处理中，向没有形成抗蚀剂的晶圆W的图案形成面供给作为成膜用处理液的外涂层液。这样，外涂层液被以与晶圆W之间未夹有抗蚀剂的状态供给到晶圆W上。
供给到晶圆W的外涂层液在随着晶圆W的旋转而产生的离心力的作用下在晶圆W的表面扩散开。并且，外涂层液一边随着挥发成分的挥发而发生体积收缩一边固化或硬化，由此在晶圆W的图案形成面上形成外涂层液的液膜。
其中，在外涂层液中含有具有在固化或硬化时体积发生收缩的性质的丙烯酸树脂。由此，不仅挥发成分的挥发会引起体积收缩，丙烯酸树脂的硬化收缩也会引起体积收缩，因此与仅含有挥发成分的成膜处理液相比，体积收缩率增大，从而能够强有力地分离微粒P。特别是，与环氧树脂等其他树脂相比，丙烯酸树脂的体积收缩率较大，因此，在对微粒P施加拉伸力这一点上，外涂层液是有效的。
另外，在基板清洗装置14中，也可以是，在向晶圆W供给外涂层液之前，向晶圆W供给例如MIBC(4-甲基-2-戊醇)等与外涂层液具有亲和性的溶剂。由此，晶圆W的图案形成面的润湿性提高，因此容易在晶圆W的图案形成面涂敷开外涂层液。因而，能够削减外涂层液的使用量，并且能够谋求缩短处理时间。
接着，在基板清洗装置14中，进行干燥处理(步骤S104)。在该干燥处理中，例如通过使晶圆W的转速增加规定时间来使外涂层液干燥。由此，促进外涂层液所含有的挥发成分的挥发，外涂层液发生固化或硬化，从而在晶圆W的图案形成面上形成外涂层膜。
另外，步骤S104的干燥处理例如也可以是通过未图示的减压装置使腔室20内为减压状态的处理，还可以是利用由FFU21供给来的下降流气体使腔室20内的湿度降低的处理。通过这些处理也能够促进挥发成分的挥发。
另外，在此，示出了促进挥发成分挥发的情况的例子，但也可以使晶圆W在基板清洗装置14内待机直到外涂层液自然固化或硬化为止。另外，也可以通过使晶圆W停止旋转或者使晶圆W以不会甩掉外涂层液而使晶圆W的表面暴露的程度的转速旋转来促进挥发成分的挥发。
接着，在基板清洗装置14中，进行剥离处理液供给处理(步骤S105)。在该剥离处理液供给处理中，向形成在晶圆W上的外涂层膜供给作为剥离处理液的DIW。供给到外涂层膜的DIW在随着晶圆W的旋转而产生的离心力的作用下在外涂层膜上扩散开。
DIW浸透在外涂层膜中而到达晶圆W的界面，之后浸透经步骤S102的亲水化处理亲水化了的晶圆W的界面(图案形成面)，而使外涂层膜自晶圆W剥离。由此，附着于晶圆W的图案形成面的微粒P连同外涂层膜一起被自晶圆W剥离。
接着，在基板清洗装置14中，进行溶解处理液供给处理(步骤S106)。在该溶解处理液供给处理中，向自晶圆W剥离的外涂层膜供给作为溶解处理液的碱显影液。由此，使外涂层膜溶解。
另外，在将碱显影液用作溶解处理液的情况下，能够使晶圆W和微粒P产生同一极性的界达电位。由此，晶圆W与微粒P相互排斥，因此能够防止微粒P再次向晶圆W附着。
接着，在基板清洗装置14中，进行冲洗处理(步骤S107)。在该冲洗处理中，向旋转的晶圆W供给DIW，将溶解了的外涂层膜、悬浮在碱显影液中的微粒P连同DIW一起自晶圆W去除。
接着，在基板清洗装置14中，进行干燥处理(步骤S108)。在该干燥处理中，例如在规定时间内增加晶圆W的转速，由此甩掉残留在晶圆W的表面的DIW而使晶圆W干燥。之后，使晶圆W停止旋转。
接着，在基板清洗装置14中，进行基板输出处理(步骤S109)。在该基板输出处理中，利用基板输送装置131(参照图2)自基板清洗装置14的腔室20取出晶圆W。之后，将晶圆W经由交接部122和基板输送装置121而收容于被载置于承载件载置部11的承载件C。在该基板输出处理结束时，对一张晶圆W的基板清洗处理结束。
＜与利用物理力的清洗方法的比较＞
在此，参照图5A和图5B说明作为利用物理力的清洗方法的双流体清洗和第1实施方式的基板清洗方法(以下，记载为“本清洗方法”)的比较结果。图5A和图5B是表示本清洗方法和双流体清洗的比较结果的图。
在此，图5A表示在裸硅晶圆上附着有各种粒径的SiO2微粒的情况下进行的各清洗方法的微粒去除率的比较结果。图5B表示在以1.0μm的间隔形成有高度为0.5μm、宽度为0.5μm的图案的晶圆分别进行双流体清洗和本清洗方法清洗的情况下的各清洗方法的微粒去除率的比较结果。
首先，参照图5A说明对粒径较小的微粒P的去除性能。在图5A中，微粒P的粒径为70nm时的微粒去除率的结果由左向下斜线的阴影表示，微粒P的粒径为100nm时的结果由网格的阴影表示，微粒P的粒径为200nm时的结果由右向下斜线的阴影表示。
如图5A所示，双流体清洗的微粒去除率为这样的结果：在微粒P的粒径为200nm时为大致100％，但在粒径为100nm时为30％左右，在粒径为70nm时为5％左右，即、双流体清洗的微粒去除率随着粒径减小而大幅度减小。由此可知，通过双流体清洗难以去除粒径较小的微粒P。
另一方面，示出了本清洗方法的微粒去除率与微粒P的粒径无关，为高达90％～100％左右的值。这样，采用本清洗方法能够去除通过双流体清洗难以去除的粒径较小的微粒P。
接着，参照图5B对进入图案的间隙的微粒P的去除性能进行说明。图5B表示在微粒P的粒径为200nm的情况下、分别在“无损伤条件”和“有损伤条件”这两个条件下实施后的各清洗方法的微粒去除率的结果。
在此，“无损伤条件”是指这样的条件：在晶圆上形成厚度为2nm的热氧化膜并在该热氧化膜上形成高度为100nm、宽度为45nm的poly-Si图案，以不会毁坏该poly-Si图案的规定力进行清洗。另外，“有损伤条件”是指以使所述试样图案毁坏的规定力进行清洗的条件。
另外，在图5B中，没有图案的晶圆的微粒去除率由左向下斜线的阴影表示，带图案的晶圆的微粒去除率由右向下斜线的阴影表示。在本清洗方法中，不会发生试样图案的毁坏。因此，对于本清洗方法，仅示出“无损伤条件”的结果。
如图5B所示，本清洗方法、双流体清洗(无损伤条件)和双流体清洗(有损伤条件)对于没有图案的晶圆的微粒去除率均为接近100％的值，在两清洗方法之间未出现较大的差异。
另一方面，双流体清洗对于带图案的晶圆的微粒去除率在无损伤条件下为大约17％左右，在有损伤条件下为大约32％，与没有图案的晶圆的情况相比大幅度减小。这样，带图案的晶圆的微粒去除率相比没有图案的晶圆的情况而言大幅度减小，由此可知，通过双流体清洗难以去除已进入图案的间隙的微粒P。
相对于此，本清洗方法即使对于带图案的晶圆也与没有图案的晶圆的情况同样地示出了接近100％的值。这样，在没有图案的晶圆与带图案的晶圆之间，微粒去除率几乎没有变化，由此可知，通过本清洗方法能够适当地去除已进入图案的间隙的微粒P。
这样，与双流体清洗相比，采用本清洗方法，不仅不易使图案毁坏，而且能够适当地去除已进入图案之间的微粒P。
＜与利用化学作用的清洗方法的比较＞
接着，说明作为利用化学作用的清洗方法的基于SC1(过氧化氢+氨水)的药液清洗和本清洗方法的比较。图6A和图6B是表示本清洗方法和药液清洗的比较结果的图。图6A表示微粒去除率的比较结果，图6B表示膜损耗的比较结果。膜损耗是指形成在晶圆上的作为基底膜的热氧化膜的侵蚀深度。
另外，在药液清洗中，使用氨水、过氧化氢水和水分别以1：2：40的比例混合而成的SC1，在温度为60℃、供给时间为600秒的条件下进行了清洗。另外，晶圆使用以1.0μm的间隔形成有高度为0.5μm、宽度为0.5μm的图案的晶圆。微粒P的粒径为200nm。
如图6A所示，可知：药液清洗的微粒去除率为97.5％，略低于本清洗方法的微粒去除率(98.9％)，但与所述的双流体清洗不同，能够适当地去除已进入图案的间隙的微粒P。
另一方面，如图6B所示，进行药液清洗造成的结果为：发生7A(埃)的膜损耗，但即使进行本清洗方法也不发生膜损耗。这样，可知：本清洗方法不会侵蚀基底膜，能够去除已进入图案的间隙的微粒P。
如以上那样，在能够防止图案塌陷、基底膜被侵蚀并能够适当地去除粒径较小的微粒P、进入图案的间隙的微粒P这一点上，本清洗方法比利用物理力的清洗方法、利用化学作用的清洗方法有效。
如所述那样，第1实施方式的基板清洗系统1包括成膜处理液供给部(液供给部40)、剥离处理液供给部(液供给部40)和溶解处理液供给部(液供给部40)。成膜处理液供给部用于向表面具有亲水性的晶圆W供给含有挥发成分并用于在晶圆W上形成膜的成膜处理液(外涂层液)。剥离处理液供给部用于向因挥发成分挥发而在晶圆W上固化或硬化的成膜处理液(外涂层膜)供给用于使该成膜处理液(外涂层膜)自晶圆W剥离的剥离处理液(DIW)。另外，溶解处理液供给部用于向已固化或硬化的成膜处理液(外涂层膜)供给用于使该成膜处理液(外涂层膜)溶解的溶解处理液(碱显影液)。
因而，采用第1实施方式的基板清洗系统1，能够抑制基底膜被侵蚀并去除已附着于晶圆W的粒径较小的微粒P。
(第2实施方式)
在所述的第1实施方式中，说明了将纯水用作剥离处理液的情况的例子，但剥离处理液并不限定于纯水。例如，也可以是，将浓度比用作溶解处理液的碱显影液的浓度低的低浓度的碱显影液用作剥离处理液。
图7是表示第2实施方式的基板清洗装置的结构的示意图。另外，在以下的说明中，对与已说明的部分相同的部分标注与已说明的部分相同的附图标记，并省略重复的说明。
如图7所示，第2实施方式的基板清洗装置14A所包括的液供给部40A经由阀44e～44h分别与第1碱显影液供给源45e、第2碱显影液供给源45f、第3碱显影液供给源45g以及第4碱显影液供给源45h连接。
第1碱显影液供给源45e用于向液供给部40A供给第1浓度(例如，0.1％)的碱显影液，第2碱显影液供给源45f用于向液供给部40A供给第2浓度(例如，0.5％)的碱显影液。另外，第3碱显影液供给源45g用于向液供给部40A供给第3浓度(例如，1.0％)的碱显影液，第4碱显影液供给源45h用于向液供给部40A供给第4浓度(例如，2.38％)的碱显影液。在本实施方式中，液供给部的喷嘴41为一个，但也可以设有两个以上的喷嘴。例如，为了单独供给种类不同的各处理液，而设有4个喷嘴。在该情况下，通过切换阀44e～44h，使用其中一个喷嘴供给浓度不同的第1浓度～第4浓度的碱显影液。
接着，参照图8说明第2实施方式的基板清洗装置14A的具体动作。图8是表示第2实施方式的基板清洗装置14A所执行的基板清洗处理的处理顺序的流程图。另外，在图8中，仅示出了剥离处理液供给处理和溶解处理液供给处理这两者的处理顺序。其他的处理与第1实施方式的基板清洗装置14所执行的基板清洗处理相同，在此省略说明。
如图8所示，在基板清洗装置14A中，首先，自液供给部40A向晶圆W供给由第1碱显影液供给源45e供给来的第1浓度的碱显影液作为剥离处理液(步骤S201)。第1浓度的碱显影液为低浓度，因此能够使外涂层膜几乎不会溶解地自晶圆W剥离。因此，与将DIW用作剥离处理液的情况同样地，微粒P连同外涂层膜一起自晶圆W剥离。
接着，在基板清洗装置14A中，自液供给部40A向晶圆W供给由第2碱显影液供给源45f供给来的第2浓度(＞第1浓度)的碱显影液作为剥离处理液(步骤S202)。第2浓度的碱显影液相比第1浓度的碱显影液而言为高浓度，因此使外涂层膜一边略微溶解一边进一步自晶圆W剥离。
接着，在基板清洗装置14A中，自液供给部40A向晶圆W供给由第3碱显影液供给源45g供给来的第3浓度(＞第2浓度)的碱显影液作为溶解处理液(步骤S203)。第3浓度的碱显影液相比第2浓度的碱显影液而言为更高浓度，因此利用比第2浓度的碱显影液的溶解力高的溶解力使自晶圆W剥离了的外涂层膜溶解。
之后，在基板清洗装置14A中，自液供给部40A向晶圆W供给由第4碱显影液供给源45h供给来的第4浓度(＞第3浓度)的碱显影液作为溶解处理液(步骤S204)。第4浓度的碱显影液相比第3浓度的碱显影液而言为更高浓度，从而利用比第3浓度的碱显影液的溶解力高的溶解力使外涂层膜溶解。
如此，可以将浓度比在溶解处理液供给处理中供给的碱显影液的浓度低的低浓度的碱显影液作为剥离处理液供给到外涂层膜上。在该情况下，也能够与将DIW用作剥离处理液的情况同样地使外涂层膜自晶圆W剥离。
另外，在第2实施方式的基板清洗装置14A中，使在剥离处理液供给处理中供给的碱显影液的浓度在不超过在溶解处理液供给处理中供给的碱显影液的浓度的范围内自低浓度向高浓度变化。由此，能够在使外涂层膜剥离的同时还使外涂层膜溶解，因此能够缩短基板清洗处理所需要的时间。
另外，在第2实施方式的基板清洗装置14A中，在溶解处理液供给处理中，使碱显影液的浓度自低浓度向高浓度变化。因此，与突然供给高浓度的碱显影液作为溶解处理液的情况相比，能够防止外涂层膜向晶圆W残留。
另外，在此，在剥离处理液供给处理中，首先，向外涂层膜供给第1浓度的碱显影液，但也可以在供给第1浓度的碱显影液之前，供给DIW。
另外，在此，在剥离处理液供给处理和溶解处理液供给处理中，碱显影液的供给以两个阶段进行，但也可以是，在剥离处理液供给处理和溶解处理液供给处理中，碱显影液的供给以3个阶段以上进行。另外，也可以是，在剥离处理液供给处理和溶解处理液供给处理中的任意一者中，碱显影液的供给以一个阶段进行。
另外，在此，说明了液供给部40A与用于供给各浓度的碱显影液的多个供给源(第1碱显影液供给源45e～第4碱显影液供给源45h)连接的情况的例子，但也可以采用这样的结构：液供给部40A仅与例如用于供给第4浓度的碱显影液的第4碱显影液供给源45h连接。
在该情况下，在基板清洗装置14A中，能够通过自喷嘴41同时供给第4浓度的碱显影液和DIW，来向晶圆W供给相比第4浓度的碱显影液而言为低浓度的碱显影液。在基板清洗装置14A中，能够通过调整DIW的流量而向晶圆W供给第1浓度～第4浓度的碱显影液。
另外，在此，使用各浓度的碱显影液作为剥离处理液和溶解处理液，但也可以使用各浓度的IPA水溶液(IPA与纯水的混合液)。在该情况下，在剥离处理液供给处理中阶段性地供给低浓度IPA的水溶液，在溶解处理液供给处理中阶段性地供给高浓度IPA的水溶液。
(第3实施方式)
在所述的各实施方式中，说明了自一个臂的喷嘴41供给外涂层液、碱显影液这样的多种处理液的情况的例子，但也可以是，基板清洗装置在多个臂具有喷嘴。以下，参照图9说明基板清洗装置在多个臂具有喷嘴的情况的例子。图9是表示第3实施方式的基板清洗装置的结构的示意图。
如图9所示，第3实施方式的基板清洗装置14B包括第1液供给部40B和第2液供给部40C。
第1液供给部40B包括喷嘴41a、水平支承喷嘴41a的臂42a以及用于使臂42a旋转和升降的旋转升降机构43b。同样地，第2液供给部40C包括喷嘴41b、水平支承喷嘴41b的臂42b以及用于使臂42b旋转和升降的旋转升降机构43c。
另外，第1液供给部40B所包括的喷嘴41a经由阀44a、44c分别与臭氧水供给源45a和DIW供给源45c连接，第2液供给部40C所包括的喷嘴41b经由阀44b、44d分别与外涂层液供给源45b和碱显影液供给源45d连接。
这样，基板清洗装置14B可以分为多个臂的喷嘴41a、41b来供给臭氧水、外涂层液、DIW和碱显影液。
在此，在如第2实施方式的基板清洗装置14A那样使碱显影液的浓度变化的情况下，一边自第1液供给部40B所包括的喷嘴41a供给DIW一边自第2液供给部40C所包括的喷嘴41b供给碱显影液即可。在该情况下，碱显影液和DIW在晶圆W上混合，而在晶圆W上生成低浓度的碱显影液。
另外，在此，基板清洗装置14B包括两个液供给部(第1液供给部40B和第2液供给部40C)，但也可以在一个液供给部设置多个喷嘴。
(第4实施方式)
在所述的各实施方式中，在剥离处理液供给处理后进行溶解处理液供给处理，使自晶圆W剥离了的外涂层膜溶解。但是，没有必要必须进行溶解处理液供给处理。以下，参照图10说明该情况的例子。图10是表示第4实施方式的基板清洗装置的结构的示意图。
如图10所示，第4实施方式的基板清洗装置14C包括液供给部40D。并且，液供给部40D所具有的喷嘴41经由阀44a～44c分别与臭氧水供给源45a、外涂层液供给源45b和DIW供给源45c连接。
接着，参照图11说明第4实施方式的基板清洗装置14C所执行的基板清洗处理的处理顺序。图11是表示第4实施方式的基板清洗装置14C所执行的基板清洗处理的处理顺序的流程图。另外，图11所示的步骤S301～S304的处理与在第1实施方式中说明的步骤S101～S104(参照图4)的处理相同，因此在此省略说明。
如图11所示，在基板清洗装置14C中，在进行了干燥处理后(步骤S304)，进行DIW供给处理(步骤S305)。在该DIW供给处理中，向形成在晶圆W上的外涂层膜供给作为剥离处理液的DIW。供给到外涂层膜的DIW在随着晶圆W的旋转而产生的离心力的作用下在外涂层膜上扩散开。
如所述那样，作为剥离处理液的DIW浸透到外涂层膜中并到达晶圆W的界面，之后浸透到经亲水化处理后的晶圆W的界面中，从而使外涂层膜自晶圆W剥离。由此，使附着于晶圆W的微粒P连同外涂层膜一起自晶圆W剥离。并且，此后也继续供给DIW，由此将微粒P连同剥离了的外涂层膜一起自晶圆W上去除。这样，第4实施方式的基板清洗装置14C不进行处理液的切换等就能够连续地进行剥离处理液供给处理和冲洗处理。
之后，与图4所示的步骤S108、S109同样地进行干燥处理(步骤S306)和基板输出处理(步骤S307)，从而结束基板清洗处理。
这样，例如在将像没有形成图案的裸晶圆那样能够比较容易地去除微粒P的晶圆W作为处理对象的情况下，也可以是，在剥离处理液供给处理后不进行溶解处理液供给处理便结束基板清洗处理。
(其他实施方式)
在所述的第1实施方式～第3实施方式中，成膜处理液供给处理和溶解处理液供给处理在同一腔室内进行，但也可以是，成膜处理液供给处理和溶解处理液供给处理在不同的腔室内进行。在该情况下，例如只要将用于进行图4所示的步骤S101(基板输入处理)～S104(干燥处理)的第1基板清洗装置和用于进行图4所示的步骤S105(剥离处理液供给处理)～S109(基板输出处理)的第2基板清洗装置配置在图2所示的处理站3即可。另外，剥离处理液供给处理和溶解处理液供给处理也可以在不同的腔室内进行。
另外，在所述的各实施方式中，说明了将液体状的DIW用作剥离处理液的情况的例子，但剥离处理液也可以为雾状的DIW。
另外，在所述的各实施方式中，说明了使用喷嘴直接向外涂层膜供给DIW的情况的例子，但例如也可以是，使用加湿装置等来提高腔室内的湿度，由此间接地向外涂层膜供给DIW。
另外，在所述的各实施方式中，说明了将作为常温的纯水的DIW用作剥离处理液的情况的例子，但例如也可以将被加热了的纯水用作剥离处理液。
另外，在所述的各实施方式中，说明了将外涂层液用作成膜处理液并将DIW或低浓度的碱显影液用作剥离处理液的情况的例子。然而，只要是能够执行使形成在晶圆W上的处理膜不溶解地(或者，在溶解之前)剥离这样的工艺的组合，则成膜处理液和剥离处理液的组合可以任意。例如，剥离处理液只要含有CO2水(混合有CO2气体的DIW)、酸性或碱性水溶液、添加有表面活性剂的水溶液、HFE(氢氟醚)等氟类溶剂、稀释IPA(用纯水稀释的IPA：异丙醇)中的至少一者即可。
另外，在基板清洗装置中，在将外涂层液用作成膜处理液的情况下，也可以在进行成膜处理液供给处理之前，向晶圆W供给例如MIBC(4-甲基-2-戊醇)来作为与外涂层液具有亲和性的溶剂。在外涂层液中含有MIBC，MIBC与外涂层液具有亲和性。另外，作为除MIBC以外的与外涂层液具有亲和性的溶剂，也可以使用例如PGME(丙二醇单甲基醚)、PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)等。
如此，事先在晶圆W上涂敷开与外涂层液具有亲和性的MIBC，由此在后述的成膜处理液供给处理中，外涂层液容易在晶圆W的上表面扩散开，并且也容易进入图案的间隙。因而，能够削减外涂层液的使用量，并且能够可靠地去除已进入图案的间隙内的微粒P。并且，也能够谋求缩短成膜处理液供给处理的处理时间。
另外，在所述的各实施方式中，说明了将碱显影液用作溶解处理液的情况的例子，但溶解处理液也可以是向碱显影液内加入过氧化氢水而得到的液体。如此，通过向碱显影液内加入过氧化氢水，能够抑制晶圆表面因碱显影液造成的表面粗糙。
另外，溶解处理液可以为MIBC(4-甲基-2-戊醇)、稀释剂、甲苯、醋酸乙酯类、乙醇类、乙二醇类(丙二醇单甲醚)等有机溶剂，也可以为醋酸、蚁酸、乙醇酸等酸性显影液。
此外，溶解处理液还可以含有表面活性剂。表面活性剂具有减弱表面张力的作用，因此能够抑制微粒P再次向晶圆W等附着。另外，作为去除对象的异物并不限定于微粒，例如也可以是在干蚀刻后或灰化后残留在基板上的聚合物等其他物质。
本领域的技术人员能够容易地得出进一步的效果、变形例。因此，本发明的更广泛的形态并不限定于如以上那样表述和记述的特定的详细内容以及代表性的实施方式。因而，本发明能够在不脱离附带的权利要求书和其同等范围所限定的概括性的发明的概念的精神或范围内进行各种变更。
附图标记说明
W、晶圆；P、微粒；1、基板清洗系统；2、输入输出站；3、处理站；4、控制装置；14、基板清洗装置；20、腔室；21、FFU；30、基板保持机构；40、液供给部；45a、臭氧水供给源；45b、外涂层液供给源；45c、DIW供给源；45d、碱显影液供给源；45e、第1碱显影液供给源；45f、第2碱显影液供给源；45g、第3碱显影液供给源；45h、第4碱显影液供给源；50、回收杯。

Claims (13)

1.一种基板清洗方法，其特征在于，
该基板清洗方法包括：
成膜处理液供给工序，在该成膜处理液供给工序中，向表面具有亲水性的基板供给含有挥发成分并用于在基板上形成膜的成膜处理液；和
剥离处理液供给工序，在该剥离处理液供给工序中，向处理膜供给用于使该处理膜自所述基板剥离的剥离处理液，该处理膜是所述成膜处理液因所述挥发成分挥发而在所述基板上固化或硬化而成的。
2.根据权利要求1所述的基板清洗方法，其特征在于，
所述剥离处理液为纯水。
3.根据权利要求1或2所述的基板清洗方法，其特征在于，
该基板清洗方法在所述成膜处理液供给工序之前包括使基板的表面具有亲水性的亲水化工序。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的基板清洗方法，其特征在于，
在所述成膜处理液供给工序中，所述成膜处理液被以与所述基板之间未隔有抗蚀剂的状态供给到所述基板上。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的基板清洗方法，其特征在于，
在所述成膜处理液供给工序中，向所述基板的形成有图案的面供给所述成膜处理液。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的基板清洗方法，其特征在于，
该基板清洗方法包括在所述剥离处理液供给工序之后向所述处理膜供给用于使该处理膜溶解的溶解处理液的溶解处理液供给工序。
7.一种基板清洗系统，其特征在于，
该基板清洗系统包括：
成膜处理液供给部，其用于向表面具有亲水性的基板供给含有挥发成分并用于在基板上形成膜的成膜处理液；和
剥离处理液供给部，其用于向处理膜供给用于使该处理膜自所述基板剥离的剥离处理液，该处理膜是所述成膜处理液因所述挥发成分挥发而在所述基板上固化或硬化而成的。
8.根据权利要求7所述的基板清洗系统，其特征在于，
该基板清洗系统包括亲水化处理液供给部，该亲水化处理液供给部用于使基板的表面具有亲水性。
9.根据权利要求7或8所述的基板清洗系统，其特征在于，
该基板清洗系统包括溶解处理液供给部，该溶解处理液供给部用于供给使该处理膜溶解的溶解处理液。
10.根据权利要求7所述的基板清洗系统，其特征在于，
该基板清洗系统包括腔室，该腔室用于容纳所述成膜处理液供给部、所述剥离处理液供给部以及基板保持部，该基板保持部用于保持所述基板。
11.根据权利要求10所述的基板清洗系统，其特征在于，
所述腔室包括亲水化处理液供给部，该亲水化处理液供给部用于使基板的表面具有亲水性。
12.根据权利要求10所述的基板清洗系统，其特征在于，
所述腔室包括溶解处理液供给部，该溶解处理液供给部用于供给使该处理膜溶解的溶解处理液。
13.根据权利要求10所述的基板清洗系统，其特征在于，
所述腔室包括：
亲水化处理液供给部，其用于使基板的表面具有亲水性；和
溶解处理液供给部，其用于供给使该处理膜溶解的溶解处理液。
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