CN106847665B - 基板处理方法以及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的基板处理方法包括：冲洗工序，向形成有微细图案且基板保持单元保持为水平姿势的基板的上表面供给冲洗液；有机溶媒供给工序，向基板保持单元保持的基板的包括微细图案的间隙的上表面供给有机溶媒，在该上表面上形成有机溶媒的液膜，将附着于基板的上表面的冲洗液置换为有机溶媒，且有机溶媒是表面张力比冲洗液的表面张力小的规定的液体；高温保持工序，在开始有机溶媒供给工序后执行，使被基板保持单元保持的基板的上表面保持比有机溶媒的沸点高的规定的高温，在基板的包括微细图案的间隙的整个上表面形成有机溶媒的气相膜，在该气相膜的上方形成有机溶媒的液膜；有机溶媒排除工序，从基板保持单元保持的基板的上表面排除有机溶媒的液膜。

Description

基板处理方法以及基板处理装置
本申请是申请号为201310553034.9、申请日为2013年11月08日、发明名称为“基板处理方法以及基板处理装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于处理半导体晶片等基板的基板处理方法以及基板处理装置。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，向半导体晶片等基板的表面供给处理液，利用处理液来对所述基板的表面进行处理。
例如，逐张地处理基板的单张式的基板处理装置具有：旋转卡盘，其一边将基板保持为大致水平，一边使所述基板旋转；喷嘴，其用于向通过该旋转卡盘旋转的基板的表面供给处理液。向被旋转卡盘保持的基板供给药液，然后供给纯水，由此将基板上的药液置换为纯水。然后，进行用于排除基板上的纯水的旋转干燥处理。在旋转干燥处理中，通过使基板高速旋转来甩出除去(干燥)附着于基板的纯水。在这样的干燥处理的方法中，进入在基板的表面上形成的图案的间隙中的纯水不会甩出来，从而可能在图案的间隙残留有纯水。
因此，提出了如下的方法，即，向通过纯水进行了冲洗处理之后的基板的表面供给常温的异丙醇(isopropyl alcohol：IPA)液等有机溶媒，将进入基板的表面的微细图案的间隙中的纯水置换为有机溶媒，从而对基板的表面进行干燥(例如参照US5882433A)。
但是，在进行旋转干燥时，相邻的图案彼此拉引(吸引)而发生接触，从而可能导致图案倒塌。该原因中的一个被推测为，在相邻的图案之间存在的液体产生的表面张力。在进行旋转干燥之前向基板供给有机溶媒的情况下，在图案之间存在的是有机溶媒，且其表面张力小，因此相邻的图案彼此拉引的力变弱，从而能够防止图案倒塌
但是，近几年，为了实现高集成化，在半导体基板的表面上形成有微细且高宽比(aspect ratio)大的微细图案(凸状图案、线状的图案等)。微细且高宽比大的微细图案容易倒塌，因此在清洗这样的基板时，仅在进行旋转干燥之前向基板的表面供给有机溶媒是难以充分地抑制旋转干燥时的图案倒塌。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供如下的基板处理方法以及基板处理装置，即，即使在清洗上表面形成有微细且高宽比大的微细图案的基板的情况下，也能够一边抑制或者防止图案倒塌，一边良好地对基板的上表面进行干燥。
本发明提供一种基板处理方法，包括：冲洗工序，向形成有微细图案且被基板保持单元保持为水平姿势的基板的上表面供给冲洗液；有机溶媒供给工序，向被所述基板保持单元保持的基板的包括所述微细图案的间隙的上表面供给有机溶媒，由此在该上表面上形成所述有机溶媒的液膜，来将附着于所述基板的上表面的冲洗液置换为所述有机溶媒，并且，所述有机溶媒是表面张力比冲洗液的表面张力小的规定的液体；高温保持工序，在开始所述有机溶媒供给工序之后执行，在该高温保持工序中，使被所述基板保持单元保持的基板的上表面保持比所述有机溶媒的沸点高的规定的高温，由此在所述基板的包括所述微细图案的间隙的整个上表面上形成所述有机溶媒的气相膜，并且在该气相膜的上方形成所述有机溶媒的液膜；有机溶媒排除工序，从被所述基板保持单元保持的基板的上表面排除所述有机溶媒。
根据该方法，通过向基板的上表面供给有机溶媒，将在微细图案的间隙中存在的冲洗液置换为有机溶媒。由此，能够良好地从基板的上表面除去冲洗液。
然后，在开始向基板的上表面供给有机溶媒之后，使基板的上表面保持比有机溶媒的沸点高的规定的温度。由此，在微细图案的上方和微细图案的间隙中形成有机溶媒的气相膜，且在有机溶媒的气相膜的上方形成有机溶媒的液膜。在该状态下，微细图案的间隙中的表面张力变小，因此难以产生因该表面张力引起的图案倒塌。如上所述，即使在清洗形成有微细且高宽比大的微细图案的基板的情况下，也能够一边抑制或者防止图案倒塌，一边良好地对基板的上表面进行干燥。
在本发明的一个实施方式中，在所述高温保持工序结束之前，开始执行所述有机溶媒排除工序。
在执行高温保持工序时，有机溶媒的液膜隔着气相膜从基板的上表面向上方分离。因此，在有机溶媒的液膜和基板的上表面之间几乎不产生摩擦力，有机溶媒的液膜处于容易沿着基板的上表面移动的状态。
在高温保持工序结束之前执行有机溶媒排除工序，因此能够使有机溶媒的液膜沿着基板的上表面移动，来比较容易地从基板的上表面排除有机溶媒的液膜。由此，能够在不使图案倒塌的情况下，良好地从晶片的上表面排除有机溶媒的液膜。
优选所述高温保持工序中的基板的温度设定为能够防止在所述高温保持工序中有机溶媒沸腾的温度。由此，能够有效地防止有机溶媒的液膜裂缝。
所述规定的高温可以比所述有机溶媒的沸点高10℃～50℃。
所述高温保持工序中的基板的温度以及所述高温保持工序的执行时间中的至少一个可以分别设定为：所述有机溶媒的气相膜所包括的气相的有机溶媒不会撞破所述有机溶媒的液膜而到达该液膜之上的温度以及执行时间。
所述高温保持工序中的所述有机溶媒的膜厚设定为在所述高温保持工序中有机溶媒的液膜不会分裂的厚度。由此，能够有效地防止有机溶媒的液膜产生裂缝的情况。具体地说，所述高温保持工序中的所述有机溶媒的液膜的膜厚可以设定为在所述基板的中心处为1mm～5mm。在该情况下，能够有效地防止有机溶媒的液膜产生裂缝的情况。
优选在所述高温保持工序中，一边使被所述基板保持单元保持的基板旋转，一边使所述基板的上表面保持所述规定的高温；所述高温保持工序中的所述基板的转速设定为10rpm～500rpm。在该情况下，能够有效地防止有机溶媒的液膜产生裂缝的情况。
也可以在所述高温保持工序中，向所述有机溶媒的液膜增加所述有机溶媒。在该情况下，能够有效地防止有机溶媒的液膜产生裂缝的情况。
在本发明的一个实施方式中，在被所述基板保持单元保持的基板的上表面的温度低于所述有机溶媒的沸点时，执行所述有机溶媒供给工序。
根据该方法，有机溶媒以保持液相的状态被供给至基板的上表面。并且，液相的有机溶媒进入微细图案的间隙中。由于有机溶媒为液相，因此能够良好地将在微细图案的间隙中存在的冲洗液置换为有机溶媒。由此，能够可靠地从基板的上表面除去冲洗液。
并且，在开始执行有机溶媒供给工序之后执行的高温保持工序中，由气相的有机溶媒充满微细图案的间隙。由此，即使在清洗形成有微细且高宽比大的微细图案的基板的情况下，也能够一边抑制或者防止图案倒塌，一边良好地对基板的上表面进行干燥。
在所述基板处理方法中，所述高温保持工序还可以包括被所述基板保持单元保持的基板被配置在该基板的下方的加热器加热的工序。
在本发明的一个实施方式的所述基板处理方法中，在所述有机溶媒排除工序之后，还包括使被所述基板保持单元保持的基板旋转来使该基板干燥的旋转干燥工序。
根据该方法，在执行旋转干燥工序之前，从基板的上表面排除有机溶媒。由于在有机溶媒不存在于基板的上表面的状态下执行旋转干燥工序，因此能够可靠地防止旋转干燥工序时图案倒塌的情况。
所述有机溶媒排除工序可以包括一边使被所述基板保持单元保持的基板旋转一边朝向该基板的上表面的旋转中心喷出气体的工序。
所述有机溶媒排除工序可以包括：朝向被所述基板保持单元保持的基板的上表面吹送带状的气体并且使该基板的上表面上的该气体的吹送区域移动的工序。
所述有机溶媒排除工序可以包括使被所述基板保持单元保持的基板相对于水平方向倾斜的工序。
所述有机溶媒排除工序可以包括：对被所述基板保持单元保持的基板依次从该基板的中央区域朝向周缘部进行加热的工序。
本发明提供一种基板处理装置，包括：基板保持单元，其将在上表面形成有微细图案的基板保持为水平姿势；有机溶媒供给单元，其用于向被所述基板保持单元保持的基板的上表面供给表面张力比水的表面张力小的规定的有机溶媒；加热器，其配置在被所述基板保持单元保持的基板的下方，用于对该基板进行加热；有机溶媒供给控制单元，其控制所述有机溶媒供给单元，来向被所述基板保持单元保持的基板的上表面供给所述有机溶媒；高温保持控制单元，其控制所述加热器，使被所述基板保持单元保持的基板保持比所述有机溶媒的沸点高的规定的高温，由此在所述基板的包括所述微细图案的间隙的整个上表面上形成所述有机溶媒的气相膜，并且在该气相膜的上方形成所述有机溶媒的液膜；有机溶媒排除控制单元，其从被所述基板保持单元保持的基板的上表面排除所述有机溶媒。
根据该结构，通过向基板的上表面供给有机溶媒，将在微细图案的间隙中存在的冲洗液置换为有机溶媒。由此，能够良好地从基板的上表面除去冲洗液。
并且，使基板的上表面保持比有机溶媒的沸点高的规定的温度，由此在微细图案的上方和微细图案的间隙中形成有机溶媒的气相膜，且在有机溶媒的气相膜的上方形成有机溶媒的液膜。在该状态下，由于微细图案的间隙中的表面张力变小，因此难以产生因该表面张力引起的图案倒塌。如上所述，即使在清洗形成有微细且高宽比大的微细图案的基板的情况下，也能够一边抑制或者防止图案倒塌，一边良好地对基板的上表面进行干燥。
在本发明的一个实施方式的所述基板处理装置中，还包括内部空间从外部被密闭的密闭罩，该密闭罩具有形成有开口的罩主体以及用于堵塞所述开口的盖构件，所述基板保持单元容置于所述内部空间内。
根据该结构，基板保持单元容置于密闭罩的内部空间内。由于在高温环境下处理有机溶媒，因此可能在基板上产生剧烈的反应。但是，由于该基板连同基板保持单元容置于密闭罩的内部空间内，因此剧烈的反应发生在密闭罩内。由此，能够防止基板处理装置的密闭罩外的区域损坏。
所述加热器可以所述加热器以与被所述基板保持单元保持的基板的下方相分离的状态对该基板进行加热，该基板处理装置还包括升降单元，该升降单元使所述加热器以及所述基板保持单元中的至少一个升降，以使所述加热器和被所述基板保持单元保持的基板接近或者分离。
根据该结构，能够使加热器和被基板保持单元保持的基板之间的间隔发生变化。并且，在加热器和基板之间的间隔窄的状态下，通过加热器将基板加热至高温。在该状态下，通过扩大加热器和基板之间的间隔，能够减少供给至基板的加热量，由此，能够立即冷却基板。
参照附图并通过下面叙述的实施方式的说明，明确本发明的所述或者其它目的、特征以及效果。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的第一实施方式的基板处理装置的结构的剖视图。
图2是图1所示的基板保持旋转机构的俯视图。
图3是图1所示的内盖的仰视图。
图4A以及图4B是用于说明通过图1所示的上抵接销以及下抵接销来支撑晶片的情况的图。
图5是示出图1所示的基板处理装置的电气结构的框图。
图6是用于说明通过图1所示的基板处理装置执行的蚀刻处理的一例的工序图。
图7A至图7I是用于说明图6的处理例的示意图。
图8A至图8D是用于说明图6的处理例的晶片的上表面的状态的示意性的剖视图。
图9是示出本发明的第二实施方式的基板处理装置的俯视图。
图10是示出利用本发明的第二实施方式的基板处理装置的IPA排除工序的侧视图。
图11A至图11C是用于说明IPA排除工序的一例的图。
图12A至图12C是用于说明IPA排除工序的其它例的图。
图13A至图13C是用于说明IPA排除工序的其它例的图。
图14A至图14C是用于说明IPA排除工序的其它例的图。
图15A至图15C是用于说明IPA排除工序的其它例的图。
具体实施方式
图1是示意性地示出本发明的第一实施方式的基板处理装置1的结构的剖视图。
该基板处理装置1是用于对圆形的半导体晶片W(以下，仅称为“晶片W”)的器件形成区域侧的表面实施作为清洗处理的一例的蚀刻处理的单张型的装置。在基板处理装置1执行用于除去自然氧化膜的蚀刻处理的情况下，例如采用稀氢氟酸作为蚀刻液。另外，在基板处理装置1执行用于除去牺牲膜的蚀刻处理的情况下，例如采用浓氢氟酸或TMAH(tetramethylammonium hydroxide，烃化四甲铵)等作为蚀刻液。
基板处理装置1具有用于处理晶片W的处理模块M1。处理模块M1的由隔壁2划分形成的处理室3内具有：基板保持旋转机构(基板保持单元)4，其将晶片W保持为水平并使其旋转；加热器5，其与被基板保持旋转机构4保持的晶片W的下表面相向配置，用于从下方对晶片W进行加热；蚀刻液喷嘴6，其用于向被基板保持旋转机构4保持的晶片W的表面(上表面)喷出蚀刻液；冲洗液喷嘴7，其用于向被基板保持旋转机构4保持的晶片W的表面喷出作为冲洗液的DIW(去离子水)；下罩(罩主体)8，其用于容置基板保持旋转机构4；盖构件10，其用于堵塞下罩8的开口9。通过使盖构件10堵塞下罩8的开口9，形成在内部具有密闭空间的密闭罩。
基板保持旋转机构4具有：被水平支撑的圆环板状的旋转环11，其具有与晶片W的旋转轴线(铅垂轴线)C同心的旋转中心；多个(例如为6个)下抵接销12，其铅垂地立设在旋转环11的上表面上。各下抵接销12呈圆柱状且从下方支撑晶片W。在旋转环11上结合有用于使旋转环11围绕旋转轴线C旋转的环旋转机构13。环旋转机构13例如由马达以及其附带的传递机构构成。
加热器5是例如在陶瓷或碳化硅(SiC)制成的主体部埋设有电阻16的电阻式的加热器。加热器5被加热器支撑台17支撑。
加热器5呈圆板状，具有水平且平坦的圆形的上表面18。加热器5的上表面18与被基板保持旋转机构4保持的晶片W的下表面的除了周缘部之外的区域相向。当向电阻16供电来使其发热时，包括上表面18的整个加热器5发热。在加热器5的上表面18的整个区域中，加热器5的通电状态下的单位面积内的发热量均匀。
加热器5不能旋转，因此，不需要用于向电阻16供电的旋转电触点。因此，与使加热器5旋转的情况相比，向加热器5供给的供电量不被限制。由此，能够将晶片W加热至所希望的高温。
加热器支撑台17上结合有用于使加热器5与加热器支撑台17一起升降的加热器升降机构(升降单元)19。加热器5以维持水平姿势的状态通过加热器升降机构19来进行升降。加热器升降机构19例如由滚珠螺杆或马达构成。通过驱动加热器升降机构19，使加热器5在下位置(分离位置，参照图7A等)和上位置(接近位置，参照图7F等)之间进行升降，其中，所述下位置指，加热器5的上表面18从晶片W的下表面向下方分离的位置，所述上位置指，加热器5的上表面18与晶片W的下表面隔开微小的间隔W1与晶片W的下表面相向配置的位置。通过这样变更加热器5和晶片W的下表面之间的间隔，能够调整加热器5向晶片W赋予的热量。
蚀刻液喷嘴6是例如以连续流的状态朝向下方喷出蚀刻液的直线型喷嘴。蚀刻液喷嘴6与成为来自蚀刻液供给源的蚀刻液供给通路的蚀刻液供给管21相连接。在蚀刻液供给管21上安装有用于使蚀刻液进行供给或者停止供给蚀刻液的蚀刻液阀22。当打开蚀刻液阀22时，从蚀刻液供给管21向蚀刻液喷嘴6供给蚀刻液，另外，当关闭蚀刻液阀22时，停止从蚀刻液供给管21向蚀刻液喷嘴6供给蚀刻液。在蚀刻液喷嘴6上结合有蚀刻液喷嘴移动机构23。蚀刻液喷嘴移动机构23使蚀刻液喷嘴6在基板保持旋转机构4的上方和设置在基板保持旋转机构4的侧方(下罩8的外侧)的起始位置之间移动。
冲洗液喷嘴7是例如以连续流的状态朝向下方喷出冲洗液的直线型喷嘴。冲洗液喷嘴7与成为来自DIW供给源的DIW供给通路的冲洗液供给管26相连接。在冲洗液供给管26上安装有用于使冲洗液进行供给或者停止供给冲洗液的冲洗液阀27。当打开冲洗液阀27时，从冲洗液供给管26向冲洗液喷嘴7供给DIW，另外，当关闭冲洗液阀27时，停止从冲洗液供给管26向冲洗液喷嘴7供给DIW。在冲洗液喷嘴7上结合有冲洗液喷嘴移动机构28。冲洗液喷嘴移动机构28使冲洗液喷嘴7在基板保持旋转机构4的上方和设置在基板保持旋转机构4的侧方(下罩8的外侧)的起始位置之间移动。
下罩8呈大致圆筒容器状，且在上表面上形成有圆形的开口9。下罩8具有大致圆板状的底壁部31和从底壁部31向上方立起的周壁部32，并且所述底壁部31和所述周壁部32形成为一体。周壁部32呈以旋转轴线C为中心的圆筒状。周壁部32具有圆环状的上端面33。在底壁部31的上表面的位于旋转环11的下方的区域形成有环状槽34，该环状槽34用于滞留从晶片W的周缘飞散的蚀刻液、冲洗液以及IPA液。环状槽34与废液路(未图示)的一端相连接。废液路的另一端与装置外的废液设备(未图示)相连接。
在周壁部32的周围配设有罩(未图示)，该罩用于捕获从被下抵接销12保持的晶片W飞散的蚀刻液，并且该罩的底部与装置外的未图示的废液设备(未图示)相连接。
另外，加热器支撑台17贯通底壁部31的中心部并向下方延伸。加热器支撑台17的轴部和底壁部31的中心部之间被圆环状的密封构件35密封。
盖构件10以大致水平的姿势配置在基板保持旋转机构4的上方。盖构件10是以上下重叠的状态具有大致圆板状的外盖41和大致圆盘状的内盖61的双层盖结构。外盖41的下表面的除了其中心部和周缘部之外的区域上，形成有与外盖41同心的圆筒状的上环状槽42，内盖61以容置于该上环状槽42的状态保持在外盖41上，并且该内盖61能够相对于外盖41旋转。
外盖41以大致水平的姿势配置，且外盖41的中心位于晶片W的旋转轴线C上。有机溶媒流通管(有机溶媒供给单元)43以及氮气流通管44以沿铅垂方向延伸的方式相邻地插入于外盖41的中心部。
外盖41的中心部下表面45是呈圆形的水平平坦面。中心部下表面45与被基板保持旋转机构4保持的晶片W的表面(上表面)的中心部相向。
有机溶媒流通管43的下端在外盖41的中心部下表面45处形成开口，由此形成机溶媒喷出口46。有机溶媒流通管43与有机溶媒供给管47相连接。从IPA液供给源向有机溶媒供给管47供给作为有机溶媒的一例的异丙醇(isopropyl alcohol：IPA)液，该异丙醇液具有比DIW(水、冲洗液)的表面张力小的表面张力。在有机溶媒供给管47上安装有用于使有机溶媒进行供给或者停止有机溶媒的有机溶媒阀48。
另外，氮气流通管44的下端也在外盖41的中心部下表面45处形成开口，由此形成用于喷出作为非活性气体的一例的氮气(N2)的氮气喷出口51。氮气流通管44与成为来自氮气供给源的氮气供给通路的氮气供给管52相连接。在氮气供给管52上安装有：氮气阀53，其用于使氮气进行供给或者停止供给氮气；流量调节阀55，其调节氮气供给管52的开度来调节来自氮气喷出口51的气体喷出流量。
在外盖41的周缘部下表面49的径向的途中部上安装有密封环50，且该密封环50遍及周缘部下表面49的整个周向。密封环50例如利用树脂制成的弹性材料来形成。
内盖61呈包围外盖41的中心部下表面45的大致圆盘状。内盖61的外径稍大于晶片W的直径，并以大致水平的姿势配置，且内盖61的中心位于晶片W的旋转轴线C上。内盖61的内周缘上连接有短的筒状的内周筒61A。该内周筒61A包括：向铅垂上方延伸的部分；从该延伸部分的上端朝向径向外侧突出形成水平圆环状的部分。内周筒61A以能够相对于外盖41的中心部下表面45独立地旋转的方式与外盖41的中心部下表面45相连接。
另外，内盖61的下表面形成基板相向面62，该基板相向面62与被基板保持旋转机构4保持的晶片W的上表面的除了中心部以外的区域相向。基板相向面62由包围外盖41的中心部下表面45的圆环状的水平平坦面形成。在基板相向面62的周缘部上以等间隔配设有例如6个上抵接销64。各上抵接销64呈圆筒状，并铅垂地垂下。
内盖61与后述的晶片W一体地围绕穿过内盖61的中心的铅垂轴线(与晶片W的旋转轴线C一致的轴线)旋转。
另外，在盖构件10上结合有盖升降机构54，该盖升降机构54用于使外盖41以及内盖61一体升降。通过盖升降机构54的驱动，使盖构件10在退避至下罩8的上方来使下罩8的开口9开放的打开位置和堵塞下罩8的开口9的关闭位置之间进行升降。
在盖构件10处于关闭位置的状态下，外盖41的周缘部的下表面所配置的密封环50在整个周向上与下罩8的上端面33相抵接，由此外盖41和下罩8之间被密封。另外，在该状态下，内盖61的基板相向面62以及外盖41的中心部下表面45以隔开微小的间隔W2(参照图7D，例如大约4mm)的方式接近晶片W的上表面并与晶片W相向。
图2是基板保持旋转机构4的俯视图。
在旋转环11的上表面上的以晶片W的旋转轴线C(参照图1)为中心的圆周上等间隔地配置有例如6个下抵接销12。各下抵接销12的上端具有水平面和朝向旋转轴线C向下方倾斜的下抵接面12A。当在6个下抵接销12上载置有晶片W时，晶片W的下表面(背面)的周端缘与下抵接销12的下抵接面12A相抵接，从而能够良好地将晶片W保持在基板保持旋转机构4上，能够使晶片W以在各基板处理工序中的处理速度(例如为10rpm～3000rpm)旋转。
图3是内盖61的仰视图。在内盖61的基板相向面62的以穿过内盖61的中心的铅垂轴线(与晶片W的旋转轴线C一致的轴线)为中心的圆周上，等间隔地配置有例如6个上抵接销64。各上抵接销64的下端具有水平面和朝向穿过内盖61的中心的铅垂轴线向上方倾斜的上抵接面64A。各上抵接销64和穿过内盖61的中心的铅垂轴线之间的距离与各上抵接销64和旋转轴线C之间的距离相等。各上抵接销64的上抵接面64A与晶片W的上表面周缘相抵接，从而能够良好地支撑晶片W。
图4A、4B是用于说明通过下抵接销12和上抵接销64支撑晶片W的情况的图。
如图1至图4B所示，在基板保持旋转机构4以及内盖61分别处于规定的基准姿势的状态下，6个下抵接销12的周向位置与6个上抵接销64的周向位置分别对齐。即，在基板保持旋转机构4以及内盖61分别处于规定的基准姿势的状态下，与各下抵接销12相对应地在铅垂方向上侧各配置有一个上抵接销64。
在基板保持旋转机构4以及内盖61分别处于基准姿势且在基板保持旋转机构4上保持有晶片W的状态下，驱动盖升降机构54来使盖构件10下降至关闭位置。由此，内盖61的各上抵接销64与被基板保持旋转机构4保持的晶片W的上表面周端缘相抵接，朝向对应的下抵接销12，对晶片W的上表面周端缘进行按压。并且，各上抵接销64及下抵接销12从上下夹持晶片W的周缘部。通过多对(例如6对)上抵接销64及下抵接销12夹持晶片W，使晶片W牢固地被基板保持旋转机构4以及内盖61保持。并且，使基板保持旋转机构4的旋转环11和内盖61向同一方向同步旋转，由此能够使晶片W旋转。此时，基板保持旋转机构4以及内盖61能够一边保持晶片W一边使晶片W以最大3000rpm的转速旋转。
图5是示出基板处理装置1的电气结构的框图。
基板处理装置1具有包括微型计算机的结构的控制装置70。控制装置70用于控制环旋转机构13、盖升降机构54、加热器升降机构19、蚀刻液喷嘴移动机构23及冲洗液喷嘴移动机构28等的动作。
另外，控制装置70根据预先设定的程序来控制蚀刻液阀22、冲洗液阀27、有机溶媒阀48及氮气阀53的开闭动作，并且控制流量调节阀55的开度。另外，控制装置70通过切换电阻16(参照图1)的通断电状态来控制加热器5的开关。
图6是用于说明通过基板处理装置1执行的蚀刻处理的一例的工序图。图7A至图7I是阶段性地说明该处理例的示意图。图8A至图8D是用于说明该处理例中的晶片W的上表面的状态的示意性的剖视图。
下面，参照图1至图8D，对蚀刻处理的处理例进行说明。
在进行蚀刻处理时，控制搬运机械手(未图示)来将未处理的晶片W搬入至处理室3内(步骤S1)。
如图8A至图8D所示，搬入于处理室3内的晶片W例如是在硅晶片的表面上形成微细图案101而成的。微细图案101是使凸状的结构体102彼此沿相同方向排列而成。就各结构体102而言，各结构体102的线宽W0(参照图8A)为10nm～45nm左右，微细图案101的间隙W3(参照图8A)为10nm～几μm左右。此外，微细图案101可以是线状的结构体的图案，在该情况下，在微细图案101上形成有槽(沟)状的间隙。或者，微细图案101也可以是以如下方式设置而成的，即，在规定的薄膜上形成多个小的空隙(void)(或者微细孔(孔隙))状的间隙。
微细图案101通常包括绝缘膜。另外，微细图案101也可以包括导体膜。更具体地说，微细图案101由使多个膜层叠而成的层叠膜形成，而且，也可以包括绝缘膜和导体膜。微细图案101也可以是由单层膜构成的图案。绝缘膜也可以是SiO2膜或氮化膜。另外，导体膜可以是为了实现低电阻化而导入了杂质的非晶硅膜，也可以是金属膜(例如金属布线膜)。而且，作为构成层叠膜的各膜，能够举出多晶硅膜、SiN膜、BSG膜(含有硼的SiO2膜)以及TEOS膜(利用TEOS(Tetraethoxy silane，四乙氧基硅烷)用CVD法形成的SiO2膜)等。
另外，微细图案101的膜厚T(参照图8A)例如为50nm～5μm左右。另外，微细图案101的例如高宽比(膜厚T与线宽W0的比例)也可以例如为5～500左右(典型的是5～50左右)。
在要对形成有这样的微细图案101的晶片W进行干燥的情况下，在对晶片W进行干燥的过程中，相邻的结构体102彼此拉引的力变大，从而可能使微细图案101产生图案倒塌。
接着，参照图1、图2以及图6至图7I，对通过基板处理装置1执行的蚀刻处理进行说明。
首先，如图7A所示，在通过机械手(未图示)将晶片W搬入处理室3内后，交至旋转环11的多个下抵接销12，通过这些下抵接销12来保持该晶片W(S1：搬入晶片W)。由此，被搬入的晶片W以其表面(微细图案101的形成面)朝向上方的状态保持在基板保持旋转机构4上。
在搬入晶片W时，盖构件10处于打开位置，避免妨碍搬入晶片W。另外，加热器5以接通状态(驱动状态)位于下位置。而且，蚀刻液喷嘴6和冲洗液喷嘴7分别配置在起始位置上(在图7A中未图示)。
当晶片W被基板保持旋转机构4保持时，如图7B所示，控制装置70控制环旋转机构13，使晶片W开始旋转。晶片W的转速上升至预先设定的基板处理速度(例如300rpm～1500rpm左右)。
另外，控制装置70控制蚀刻液喷嘴移动机构23(参照图1等)，使蚀刻液喷嘴6移动至晶片W的上方位置，如图7B所示，使蚀刻液喷嘴6配置在晶片W的旋转轴线C上。
当蚀刻液喷嘴6配置在晶片W的旋转轴线C上时，如图7B所示，控制装置70使蚀刻液阀22(参照图1等)打开，从而从蚀刻液喷嘴6喷出蚀刻液。供给至晶片W的上表面中心部附近的蚀刻液受到因晶片W旋转而产生的离心力，在晶片W的上表面上朝向晶片W的周缘部流动。由此，蚀刻液遍及晶片W的上表面的整个区域，从而对晶片W的上表面进行蚀刻(S2：蚀刻工序)。
另外，从晶片W的周缘部飞散的蚀刻液被下罩8的周壁部32的内壁阻挡，并沿着该内壁滞留于环状槽34中。滞留于环状槽34中的蚀刻液经由废液路(未图示)被送至装置外的废液设备(未图示)，并在那里对该蚀刻液进行处理。
当从开始喷出蚀刻液起经过预先设定的蚀刻时间时，控制装置70使蚀刻液阀22关闭，停止从蚀刻液喷嘴6喷出蚀刻液，并且控制蚀刻液喷嘴移动机构23，来使停止喷出蚀刻液之后的蚀刻液喷嘴6返回起始位置。
接着，控制装置70控制冲洗液喷嘴移动机构28(参照图1等)，使冲洗液喷嘴7移动至晶片W的上方位置，如图7C所示，使冲洗液喷嘴7配置在晶片W的旋转轴线C上。
当冲洗液喷嘴7配置在晶片W的旋转轴线C上时，如图7C所示，控制装置70使冲洗液阀27(参照图1等)打开，从而从冲洗液喷嘴7喷出DIW。供给至晶片W的上表面的中心部附近的DIW受到因晶片W旋转而产生的离心力，在晶片W的上表面上朝向晶片W的周缘部流动，由此，DIW遍及晶片W的上表面的整个区域，由此冲掉附着于晶片W的上表面的蚀刻液(步骤S3：冲洗工序)。通过该冲洗工序，如图8A所示，DIW遍及在晶片W的上表面100上形成的微细图案101的间隙的底部(该空间内的距晶片W本身的上表面100极近的位置)。
另外，从晶片W的周缘部飞散的DIW(含有蚀刻液的DIW)被下罩8的周壁部32的内壁阻挡，沿着该内壁滞留于环状槽34中。滞留于环状槽34中的DIW经由废液路(未图示)被送至装置外的废液设备(未图示)，并在那里对该DIW进行处理。
从开始喷出DIW起经过预先设定的冲洗时间时，控制装置70使冲洗液阀27关闭，停止从冲洗液喷嘴7喷出DIW，并且控制冲洗液喷嘴移动机构28，来使停止喷出DIW之后的冲洗液喷嘴7返回起始位置。
接着，控制装置70开始执行IPA液供给工序(有机溶媒供给工序)S4。首先，如图7D所示那样，控制装置70控制环旋转机构13来使晶片W停止旋转。当晶片W停止旋转之后，控制装置70控制环旋转机构13，使基板保持旋转机构4以及内盖61旋转至基准姿势，然后控制盖升降机构54来使盖构件10下降至关闭位置。当盖构件10下降至关闭位置时，下罩8的开口9被盖构件10堵塞。在该状态下，当通过锁定构件(未图示)使盖构件10和下罩8结合时，配置在外盖41的周缘部下表面49的密封环50在整个周向区域上与下罩8的上端面33相抵接，由此对外盖41和下罩8之间被密封。由此，下罩8以及盖构件10的内部空间被密闭。
另外，在盖构件10处于关闭位置的状态下，内盖61的基板相向面62和晶片W的上表面以微小的间隔W2相分离。
在使盖构件10和下罩8结合之后，如图7E所示，控制装置70控制环旋转机构13来使旋转环11开始旋转。由此，晶片W以及内盖61以旋转环11的转速向同一方向旋转。
另外，当晶片W到达规定的转速(例如10rpm～1000rpm的范围，优选为1000rpm)时，如图7E所示，控制装置70使有机溶媒阀48打开，从而从有机溶媒流通管43的有机溶媒喷出口46喷出IPA液。此时，由于加热器5处于下位置，因此晶片W和加热器5并未接近，因此，晶片W不会被加热器5加热。因此，晶片W的上表面的温度例如为常温(例如25℃)。另外，供给至晶片W的IPA液也是常温的IPA液。即，晶片W的上表面以及供给至晶片W的上表面的IPA液均是IPA的沸点以下的温度。
供给至晶片W的上表面的中心部附近的IPA液受到因晶片W旋转而产生离心力，在晶片W的上表面和内盖61的基板相向面62之间朝向晶片W的周缘部流动。由此，IPA液遍及晶片W的上表面的整个区域，晶片W的上表面的DIW被IPA液置换。由于供给至晶片W的上表面的IPA为液体(液相)，因此如图8B所示，能够良好地将微细图案101的间隙内部的DIW置换为IPA液。由此，能够可靠地从晶片W的上表面除去DIW。
当从开始喷出IPA液起经过预先设定的IPA置换时间时，在晶片W的整个上表面上形成规定膜厚(例如1mm左右)的IPA的液膜80。IPA置换时间设定为，要通过IPA液置换晶片W的上表面的DIW的充分的时间。
当通过IPA进行的置换结束时，如图7F所示，控制装置70控制加热器升降机构19，来使加热器5上升至上位置。由此，执行晶片加热工序(S5)。
当加热器5上升至上位置时，加热器5的上表面18与晶片W的下表面接近且其间隔为W1(典型的是0.5mm～3mm)。通过使加热器5到达上位置，通过来自加热器5的热辐射或者晶片W的下表面与加热器5的上表面18之间的空间内流体热传导，来对晶片W的下表面进行加热。在加热器5处于上位置的状态下，加热器5的上表面18和晶片W的下表面平行。因此，从加热器5赋予晶片W的单位面积的热量在晶片W的整个区域中大致均匀。
此外，在该实施方式中，将加热器5的上位置设定为加热器5的上表面18和晶片W的下表面接近的位置，但是也能够设定为加热器5的上表面18和晶片W的下表面局部或者整个面接触的位置。
通过使加热器5对晶片W的下表面进行加热，晶片W的整个上表面(微细图案101(图8A至8D等)的上表面，更具体地说，各结构体102的上端面102A)的温度上升至预先设定的加热时上表面温度。该加热时上表面温度是比IPA液的沸点(82.4℃)高10℃～50℃的范围内的规定的温度。
在本实施方式中，加热器5的单位面积内的热量以及晶片W的下表面和加热器5的上表面18之间的间隔W1分别被设定为规定的大小，以便晶片W的整个上表面的温度能够上升至该加热时上表面温度。
当晶片上表面的温度达到加热时上表面温度并经过规定时间时，晶片W的上表面的IPA的液膜80的一部分蒸发气化并充满微细图案101的间隙，并且在晶片W的上表面(各结构体102的上端面102A)的上方空间形成IPA的蒸气膜85。由此，IPA的液膜80从晶片W的上表面(各结构体102的上端面102A)浮起(参照图8C)。
此时，由于在微细图案101的间隙中充满了气相的有机溶媒，因此在各结构体102之间仅产生极小的表面张力。因此，能够防止因表面张力而导致的微细图案101倒塌的情况。
对晶片W进行的加热工序至少继续进行至在晶片W的整个上表面浮起IPA的液膜80且微细图案101的间隙内的液相的IPA气化为止。
接着，控制装置70执行IPA排除工序(有机溶媒排除工序)S6，将在晶片W的上方浮起的IPA的液膜80保持液块状态来从晶片W的上表面排除。在该阶段中，IPA的液膜80不与晶片W的上表面发生接触，因此IPA的液膜80处于容易沿着晶片W的上表面移动的状态。
此外，在从晶片W的上表面浮起的IPA的液膜80可能产生裂缝81(参照图8D)等。在产生裂缝81等的部分，在产生IPA的液滴与晶片W之间的液固界面的状态下进行干燥，因此可能由于表面张力而导致图案倒塌。另外，可能在晶片W的上表面上产生水痕等缺陷。
因此，优选在通过IPA排除工序(S6)从晶片W的上表面排除IPA的液膜80之前，不使该IPA的液膜80产生裂缝81等。
使IPA的液膜80产生裂缝81等的主要原因有两个。
第一主要原因是因长时间加热晶片W而产生了大量的IPA蒸气或者引起IPA的液膜80沸腾。若产生了大量的IPA蒸气或者IPA的液膜80沸腾，则IPA的蒸气膜85可能撞破其上方的IPA的液膜80而到该液膜80之上，由此使液膜80产生裂缝81等。
第二主要原因是因晶片W高速旋转而产生的离心力导致IPA的液膜80分裂。
为了应对第一主要原因，在本实施方式中，将晶片W的加热温度以及加热时间设定为不产生这样的裂缝81的温度和时间。另外，在加热晶片W的过程中，在恰当的时刻，向IPA的液膜80补充IPA液，从而维持经过晶片加热工序(S5)以及IPA排除工序(S6)而不在IPA的液膜80上产生裂缝81等的厚度(例如在晶片W的中心为1mm～5mm，优选为大约3mm)。
为了应对第二主要原因，在本实施方式中，将晶片加热工序(S5)中的晶片W的转速设定为不在IPA的液膜80上产生裂缝81等的程度的速度。例如，通过使晶片W以10rpm～500rpm旋转，能够一边在晶片W的整个上表面上维持IPA的液膜80一边能够防止因离心力而使液膜80分裂的情况。
返回IPA排除工序(S6)的说明。如图7G所示，控制装置70将晶片W的转速例如设定为10rpm～500rpm并且使氮气阀53打开。此时，流量调节阀55(参照图1等)的开度被设定为，从氮气喷出口51喷出的氮气(N2)的喷出流量为小流量。由此，从氮气喷出口51喷出小流量的氮气且向晶片W的上表面中心部吹送该氮气。由此，局部地除去晶片W的上表面中心部的IPA的液膜80，从而形成小径圆形的干燥区域82。
IPA的液膜80隔着IPA的蒸气膜85(参照图8C等)与晶片W的上表面(微细图案101的上表面)相分离，处于容易沿晶片W的上表面移动的状态，因此干燥区域82随着向晶片W的上表面中心部喷出氮气而变大。因晶片W旋转而产生的离心力作用于IPA的液膜80，因此干燥区域82进一步快速地变大。干燥区域82扩大至晶片的上表面的整个区域，由此能够将IPA液以保持其液块状态(即，不会分裂为多个小滴的状态)从晶片W的上表面(微细图案101的上表面)排除。
在从晶片W的上表面排除所有IPA的液膜80之后，如图7H所示，控制装置70控制加热器升降机构19来使加热器5下降至下位置。当加热器5下降至下位置时，加热器5和晶片W之间的间隔变大，不能从加热器5向晶片W传递充分的热(辐射热或者空间内流体热传导)。由此，结束通过加热器5对晶片W进行加热，从而晶片W的温度下降至大致常温。
另外，控制装置70控制流量调节阀55(参照图1)，来使从氮气喷出口51喷出的氮气的喷出流量上升至大流量。由此，在晶片W的上表面和内盖61的基板相向面62之间产生的、从晶片W的中心部朝向周缘部流动的氮气的气流被强化促进，从而由氮气充满晶片W的上表面和内盖61的基板相向面62之间的空间。
控制装置70同时控制环旋转机构13，使晶片W的转速上升至规定的干燥时转速(例如2500rpm)。由此，从晶片W上完全地甩出除去IPA液(S7：旋转干燥)。在进行该旋转干燥时，内盖61也继续在维持与晶片W之间的间隔W2的状态下与晶片W的旋转同步地向与晶片W的旋转方向相同的方向旋转，因此在周围隔断晶片W的上表面附近的环境气体，从而在晶片W的上表面和内盖61的基板相向面62之间形成稳定气流。
然后，当晶片W以干燥时转速进行的旋转持续了规定时间时，如图7H所示，控制装置70控制环旋转机构13，使晶片W停止旋转，并且使氮气阀53关闭。另外，控制装置70驱动盖升降机构54，使盖构件10上升至打开位置。由此，结束一张晶片W的蚀刻处理，通过搬运机械手从处理室3(参照图1等)搬出已处理的晶片W(步骤S8)。
在本实施方式中，在IPA排除工序S6中，首先在晶片W的中央部形成干燥区域82，接着借助离心力逐渐地扩大该干燥区域82，由此排除IPA液。因此，能够将IPA液以保持比较大的液块的状态从晶片W的上表面排除。由此，IPA液不会以小滴状残留于晶片W的上表面上，因此能够可靠地防止IPA液以小滴状态在晶片W的上表面上干燥消失的情况。
在晶片W的上表面100的微细图案101的高宽比大的情况下，液相的IPA和微细图案101内的各结构体102之间的接触面积变大，使处于相邻的结构体102之间的空间内的液相的IPA蒸发所需的时间变长。在该情况下，使晶片W的上表面附近的IPA的液膜80蒸发所需的热量也变多。因此，优选根据处理对象的晶片W的微细图案101的高宽比的大小，来将晶片加热温度设定得高或者将加热时间设定得长。
另外，在蚀刻处理的处理例中，在将晶片W连同基板保持旋转机构4容置在由下罩8以及盖构件10构成的密闭罩内的内部空间内的状态下，执行利用IPA液的工序S5～S7。在高温环境下处理IPA液的这样的工序中，可能在晶片W上产生剧烈的反应。但是，通过在密闭罩内容置晶片W，能够防止基板处理装置1的密闭罩外的区域损坏。
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。在第二实施方式中也执行与第一实施方式大致相同的蚀刻处理，但是只有IPA排除工序S6不同，因此重点对与工序相关的内容进行说明。
图9是本发明的第二实施方式的基板处理装置201的俯视图，图10是示出利用基板处理装置201进行的IPA排除工序的侧视图。在图9以及图10中，对于与第一实施方式所示的各部分相对应的部分，标注与图1至图7I的情况相同的附图标记，并省略说明。
在第一实施方式的基板处理装置1中，从与晶片W的上表面相向配置的氮气喷出口51喷出氮气，但是在该第二实施方式中，如图9所示那样，利用直线带状的气体吹送喷嘴202呈直线带状地朝向晶片W的上表面喷出非活性气体。该气体吹送喷嘴202具有狭缝喷出口203，该狭缝喷出口203形成有沿规定的Y方向的直线状的开口。狭缝喷出口203与被基板保持旋转机构4保持的晶片W的上表面相向。气体吹送喷嘴202以能够沿着与Y方向垂直的X方向往复移动的方式保持在保持轨(未图示)上。X方向以及Y方向均为沿着晶片W的上表面的方向(水平方向)。从氮气供给源向气体吹送喷嘴202供给氮气。
如图10所示，能够举出如下的例子，即，从狭缝喷出口203朝向晶片W的上表面吹送的氮气的吹送方向α形成规定的锐角(例如45°)。
在该方法中，在步骤S6(参照图6)的IPA排除工序中，从气体吹送喷嘴202朝向晶片W的上表面吹送直线状(带状)的氮气。由此，在晶片W的上表面上形成沿着Y方向的直线状的氮气吹送区域205。另外，与氮气的吹送动作并行地使气体吹送喷嘴202沿着X方向从处于晶片W的上方区域外的移动开始位置(在图9中用双点划线表示)移动(单向扫描)至返回位置(在图9中用单点划线表示)，该返回位置指，在隔着晶片W的旋转中心与该移动开始位置一侧相反的一侧处于晶片W的上方区域外的位置。伴随于此，氮气吹送区域205沿着X方向移动。
在该气体吹送喷嘴202的狭缝喷出口203处于晶片W的旋转中心的上方(旋转轴线C上)的状态下，狭缝喷出口203的Y方向上的一端以及另一端处于晶片W的上方区域外。因此，通过使气体吹送喷嘴202从移动开始位置单向移动至返回位置，能够使氮气吹送区域205扫描晶片W的上表面的整个区域。
在步骤S5的晶片W加热工序(参照图6)中，如所述那样，在IPA的液膜80和晶片W的上表面之间几乎不产生摩擦力，IPA的液膜80(参照图8C等)处于容易沿着晶片W的上表面移动的状态。因此，通过使氮气吹送区域205移动，能够使IPA的液膜80向前进方向侧移动，由此，能够在不使图案倒塌的情况下，良好地从晶片W的上表面排除IPA的液膜80。
在所述的第一实施方式以及第二实施方式中，说明了如下情况，即，通过从与晶片W的上表面相向配置的氮喷出口喷出氮，将借助蒸气膜85浮在晶片W的上方的IPA的液膜80从晶片W的上表面排除。但是，在第一实施方式中说明的在蚀刻工序、冲洗工序、IPA液工序以及晶片加热工序之后实施的IPA的液膜80的排除方法并不限定于此。也可以根据图11A至图15C的各种方法，来排除晶片W上的IPA的液膜80。
在图11A至图11C所示的方法中，通过使浮在晶片W的上方的IPA的液膜80借助其自重滑落，从晶片W的上表面排除该IPA的液膜80。图11A所示的晶片W被晶片保持单元302内的加热器303加热至IPA的沸点以上，从而在晶片W的上表面上形成IPA的蒸气膜85。另外，该蒸气膜85使IPA的液膜80浮在晶片W的上方(参照图8C)。在该状态下，如图11B所示那样，通过使晶片保持单元302围绕旋转轴(未图示)旋转来使晶片保持单元302倾斜，使IPA的液膜80借助其自重从晶片W的上表面滑落，从而从晶片W的上表面排除该IPA的液膜80(参照图11C)。
另外，也可以通过图12A至图12C所示的方法，从晶片W的上表面排除浮在晶片W的上方的IPA的液膜80。图12A所示的晶片W被晶片保持单元402内的加热器403加热至IPA的沸点以上，从而在该晶片W的上表面上形成IPA的蒸气膜85。该蒸气膜85使IPA的液膜80浮在晶片W的上方(参照图8C)。在该方法中，使用吸嘴404。吸嘴404的一端形成开口以形成抽吸口405。吸嘴404与真空发生装置(未图示)相连接。
在IPA排除工序中，吸嘴404配置成其抽吸口405与晶片W的上表面中心部接近相向。然后，驱动真空发生装置，来抽吸抽吸口405内。由此，处于晶片W的上表面的中心部的IPA的液膜80被抽吸口405抽吸。同时，如图12B所示，处于晶片W的上表面的其它区域的IPA的液膜80被处于中心部的IPA的液膜80牵拉而依次移动至晶片W的上表面的中心部，并被抽吸口405抽吸，从而从晶片W的上表面除去处于晶片W的上表面的其它区域的IPA的液膜80。
也可以利用图13A至图13C所示那样的海绵擦504来排除IPA的液膜80，从而代替在图12A至图12C中说明的吸嘴404。
图13A所示的晶片W被晶片保持单元502内的加热器503加热至IPA的沸点以上，从而在该晶片W的上表面上形成IPA的蒸气膜85。该蒸气膜85使IPA的液膜80浮在晶片W的上方(参照图8C)。该海绵擦504呈与晶片W同样的圆板状，且具有吸水性。通过保持架505从上方支撑海绵擦504。在IPA排除工序中，如图13A所示，使海绵擦504下降来接近晶片W的上表面。由此，通过海绵擦504吸收晶片W的上表面的IPA的液膜80(参照图13B)。在该状态下，如图13C所示，通过提起海绵擦504，从晶片W的上表面排除IPA的液膜80。因此，能够在不使图案倒塌的情况下，良好地从晶片W的上表面排除IPA的液膜80。
也可以使用图14A至图14C所示那样的、将沿着铅垂方向延伸的多个短的毛细管606捆起来形成的毛细管头604，来代替在图12A至图12C中说明的吸嘴404或者在图13A至图13C中说明的海绵擦504。图14A所示的晶片W被晶片保持单元602内的加热器603加热至IPA的沸点以上，从而在该晶片W的上表面上形成IPA的蒸气膜85。该蒸气膜85使IPA的液膜80浮在晶片W的上方(参照图8C)。毛细管头604与晶片W的上表面相向配置，且呈与晶片W同样的大致圆板状。通过保持架605从上方支撑毛细管头604。
在IPA排除工序中，如图14A所示，使毛细管头604下降来接近晶片W的上表面。此时，由于毛细管头604的各毛细管606的毛细管现象，晶片W的上表面的IPA的液膜80被毛细管头604吸收(参照图14B)。在该状态下，如图14C所示，当提起毛细管头604时，从晶片W的上表面排除IPA的液膜80。因此，能够在不使图案倒塌的情况下，良好地从晶片W的上表面排除IPA的液膜80。
或者，也可以通过对晶片W的表面设置温度梯度来从晶片W的表面排除IPA的液膜80。
图15A所示的晶片W载置于在内部配置有加热器703的晶片保持单元702。该加热器703的上表面分为多个区域，能够在各区域中切换为发热状态和非发热状态。即，能够针对每个区域分别控制开关。
晶片保持单元702上的晶片W被所有的区域都呈发热状态的加热器703所传出的热加热。通过加热器703进行的加热，在IPA的液膜80和晶片W的上表面之间形成IPA的蒸气膜85，由此使IPA的液膜80从晶片W的上表面浮起(参照图8C)。在该状态下，在IPA的液膜80和晶片W的上表面之间几乎不产生摩擦力，因此IPA的液膜80处于容易沿着晶片W的上表面移动的状态。
如图15A所示那样，在IPA排除工序中，仅使加热器703的上表面的中心部呈发热状态，使加热器703的上表面的其它区域呈非发热状态。由此，晶片W的上表面的中心部变成高温，而晶片W的上表面的其它区域变成低温。IPA液具有从温度高的部位向温度低的部位移动的性质。因此，位于晶片W的上表面的中心部的IPA的液膜80朝向晶片W的周缘部移动。
然后，如图15B所示，朝向周缘部逐渐地扩大加热器703的上表面的发热区域，最终，使加热器703的上表面的整个区域发热(参照图15C)。由此，在晶片W的上表面上，高温的区域逐渐地从中心部朝向周缘部扩大。由此，IPA的液膜80向晶片W的周缘部移动，而且排出至晶片W的外部。因此，能够在不使图案倒塌的情况下，良好地从晶片W的上表面排除IPA的液膜80。
上面，对本发明的两个实施方式进行了说明，但是本发明也能够以其它方式实施。
例如，在所述的第一实施方式中，对于在从IPA液供给工序(图6的S4)开始起到IPA排除工序(图6的S6)结束为止的期间内，使晶片W持续旋转的情况进行了说明，但是在IPA液供给工序(图6的S4)的一部分期间或者整个期间内，也可以使晶片W的转速保持零或者接近零的低速(例如小于20rpm的转速)。另外，在晶片加热工序(图6的S5)的一部分期间或者全部期间内，也可以使晶片W的转速保持零或者接近零的低速(例如小于20rpm的转速)。
下面示出一例。在开始IPA液供给工序(图6的S4)时，与所述的第一实施方式的情况同样地，晶片W以所述规定的转速(例如10～1000rpm的范围。优选为1000rpm)旋转。供给至晶片W的上表面的中心部附近的IPA液受到因晶片W旋转而产生的离心力，在晶片W的上表面和内盖61的基板相向面62之间朝向晶片W的周缘部流动。由此，IPA液遍及晶片W的上表面的整个区域，晶片W的上表面的DIW置换为IPA液。
在从开始IPA液供给工序(图6的S4)起经过规定时间时，晶片W的旋转开始减速，到经过IPA置换时间时，晶片W的转速降低至零或者接近零的低速。因此，在IPA液供给工序(图6的S4)结束的阶段，仅对晶片W上的IPA液作用零或者小的离心力，从而IPA液不会从晶片W的周缘部排出而滞留于晶片W的上表面上。结果，在晶片W的上表面上形成浆液(puddle)状态(在晶片W的上表面上滞留IPA液来形成液膜的状态)的IPA液的液膜80。
并且，在晶片W的转速维持在零或者接近零的低速的状态下，执行晶片加热工序(图6的S5)。即，在晶片W上保持浆液状态的IPA液的液膜的状态下，使加热器5上升至上位置(参照图7F等)来加热晶片W。此时，在晶片加热工序(图6的S5)的全部期间内，晶片W的转速也可以维持在零或者接近零的低速。
在该情况下，在晶片加热工序(图6的S5)中，在IPA的液膜80(参照图8C)上仅作用零或者小的离心力，因此能够更可靠地防止在IPA的液膜80上产生裂缝。
例如，在第一实施方式中，也可以在步骤S4供给IPA液之后且在步骤S5开始加热晶片W之前，使晶片W的上表面的温度保持比常温高且比加热时上表面温度低的规定的温度。在该情况下，能够提高供给至晶片W的上表面的IPA液的置换效率，由此，能够缩短IPA置换时间。在该情况下，也可以将加热器5配置在下位置(参照图7A等)和上位置(参照图7F等)之间的规定的中间位置上来加热晶片W。
为了良好地进行IPA置换，优选IPA为液相。因此，在步骤S4供给IPA液之后且在步骤S5开始加热晶片W之前，即使在使晶片W的上表面的温度比常温高的情况下，也优选上述温度低于IPA液的沸点(82.4℃)。但是，在该期间内，也能够使晶片W的上表面的温度上升至IPA液的沸点以上。尤其，在刚开始供给IPA液之后，由于在晶片W的上表面上的IPA置换并不充分，因此晶片W的上表面呈混有IPA液和DIW的状态。在该状态下，即使晶片W的温度达到IPA液的沸点，IPA液也不会沸腾。因此，能够通过IPA液置换DIW。
另外，在第一实施方式中，也可以在执行蚀刻工序(图6的步骤S2)时，将加热器5配置在上位置(参照图7F等)或所述的中间位置来加热晶片W。但是，在因进行蚀刻处理时加热晶片W而对供给IPA液(步骤S4)等时的温度控制带来影响的情况下，优选不加热晶片W。
另外，在第一实施方式中，在执行冲洗工序(图6的步骤S3)时使加热器5位于下位置(参照图7A等)，因此并不以大量的热量对晶片W进行加热。但是，也可以在冲洗工序中，将加热器5配置在上位置(参照图7F等)来加热晶片W。在该情况下，为了提高接着冲洗工序执行的IPA置换的置换效率，在执行IPA液供给工序时，使加热器5位于下位置。但是，在因执行冲洗工序时加热晶片W而对供给IPA液(步骤S4)等时的温度控制带来影响的情况下，优选不加热晶片W。
另外，在第一实施方式中，举出了利用冲洗液喷嘴7来喷出冲洗液的结构的例子，但是也可以如图1的虚线所示那样，使用沿着铅垂方向延伸来插入于外盖41的中心部的冲洗液流通管802。冲洗液流通管802的下端在外盖41的中心部下表面45处形成开口，由此形成冲洗液喷出口803。此时，冲洗液流通管802与被供给来自冲洗液供给源的DIW的冲洗液供给管800相连接。在冲洗液供给管800上安装有用于使冲洗液供给管800开闭的冲洗液阀801。
另外，在第一实施方式中，举出了通过使加热器5升降来调整加热器5和晶片W之间的间隔的结构的例子。但是，也可以通过使用于保持晶片W的基板保持旋转机构4升降或者使加热器5和基板保持旋转机构4两者升降，来调整加热器5和晶片W之间的间隔。
另外，也可以具有用于使加热器5与晶片W的旋转同步地旋转的加热器旋转单元。
另外，在晶片加热工序(S5)以及IPA排除工序(S6)中不使晶片W旋转的情况下，IPA的液膜80也可以在晶片W的铅垂方向中心位置形成为1～5mm左右的厚度。
另外，IPA液的供给动作只要在适当的时机停止即可。例如，可以在即将开始晶片加热工序(S5)之前停止供给IPA液，也可以在开始晶片加热工序(S5)之后且经过规定时间之后停止供给IPA液。也可以如上所述在实施晶片加热工序(S5)的过程中适当地向液膜80增加IPA液。
另外，作为具有低的表面张力的有机溶媒，除了IPA液之外，例如能够举出甲醇、乙醇、丙酮以及HFE(氢氟醚：hydro fluoro ether)等。
另外，将利用DIW作为冲洗液的情况作为例子并进行了说明。但是，冲洗液并不限于DIW，还能够采用碳酸水、电解离子水、臭氧水、稀释浓度(例如，10ppm～100ppm左右)的盐酸水以及回收的水(富氢水)等作为冲洗液。
而且，作为非活性气体的一例，举出了氮气，但是也能够采用洁净空气或其它非活性气体。
另外，在所述的各实施方式中，将对晶片W进行蚀刻处理的情况作为例子，但是本发明也能够应用于清洗处理等其它处理。在这样的清洗处理中，作为清洗液，除了所述的稀氢氟酸之外，还能够采用SC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture：氨和双氧水的混合液)、SC2(hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：盐酸和双氧水混合液)、缓冲氢氟酸(Buffered HF：氢氟酸和氟化氨的混合液)等。
此外，在大气压的环境下执行所述的各实施方式的蚀刻处理和清洗处理，但是处理环境的压力并不限定于此。例如，也可以利用规定的压力调整单元对由盖构件10和下罩8划分形成的密闭空间的环境气体进行加减压，由此在变成比大气压高的高压环境气体或者比大气压低的减压环境气体下执行各实施方式的蚀刻处理和清洗处理。
对本发明的实施方式进行了详细说明，但是这些仅是为了明确本发明的技术内容而采用的具体例，不应该认为本发明限于并解释为上述的具体例，本发明的范围仅由权利要求书来限定。
该申请与2012年11月8日向日本专利厅提出的特愿2012－246546号以及2013年9月27日向日本国专利厅提出的特愿2013－202711号相对应，上述申请的全部公开内容通过引用编入于此。

Claims (22)

1.一种基板处理方法，其特征在于，
包括：
冲洗工序，向形成有微细图案且被基板保持单元保持为水平姿势的基板的上表面供给冲洗液；
有机溶媒供给工序，向温度为有机溶媒的沸点以下的所述基板的上表面供给有机溶媒，由此在所述基板的上表面形成充满所述微细图案的间隙的所述有机溶媒的液膜，来将附着于所述基板的上表面的冲洗液置换为所述有机溶媒，其中，所述有机溶媒是表面张力比所述冲洗液的表面张力小的规定的液体；
高温保持工序，使所述基板的上表面保持比所述有机溶媒的沸点高的规定的高温，使所述有机溶媒的所述液膜浮起在所述微细图案的上方，由此在所述基板的包括所述微细图案的间隙的整个上表面形成所述有机溶媒的气相膜，并且在该气相膜的上方形成所述有机溶媒的液膜；以及
有机溶媒排除工序，从所述基板的上表面排除所述有机溶媒的液膜。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述高温保持工序结束之前，开始执行所述有机溶媒排除工序。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其特征在于，所述高温保持工序中的基板的上表面的温度设定为能够防止在所述高温保持工序中所述有机溶媒的液膜沸腾的温度。
4.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述规定的高温比所述有机溶媒的沸点高10℃～50℃。
5.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述高温保持工序中的基板的温度以及所述高温保持工序的执行时间中的至少一个设定为：所述有机溶媒的气相膜所包括的气相的有机溶媒不会撞破所述有机溶媒的液膜而到达该液膜之上的温度以及执行时间。
6.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述高温保持工序中的所述有机溶媒的液膜的膜厚设定为在所述高温保持工序中所述有机溶媒的液膜不会分裂的厚度。
7.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述高温保持工序中的所述有机溶媒的液膜的膜厚设定为在所述基板的中心处为1mm～5mm。
8.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述高温保持工序中，一边使被所述基板保持单元保持的基板旋转，一边使所述基板的上表面保持所述规定的高温，
所述高温保持工序中的所述基板的转速设定为10rpm～500rpm。
9.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述高温保持工序中，一边使被所述基板保持单元保持的基板旋转，一边使所述基板的上表面保持所述规定的高温，
所述高温保持工序中的所述基板的转速设定为0或低于20rpm的低速。
10.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述高温保持工序中，向所述有机溶媒的液膜增加所述有机溶媒。
11.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在被所述基板保持单元保持的基板的上表面的温度低于所述有机溶媒的沸点时，执行所述有机溶媒供给工序。
12.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述高温保持工序还包括所述基板保持单元所保持的基板被配置在该基板的下方的加热器加热的工序。
13.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述有机溶媒排除工序之后，还包括使被所述基板保持单元保持的基板旋转来使该基板干燥的旋转干燥工序。
14.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述有机溶媒排除工序包括一边使被所述基板保持单元保持的基板旋转一边朝向该基板的上表面的旋转中心喷出气体的工序。
15.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述有机溶媒排除工序包括：朝向被所述基板保持单元保持的基板的上表面吹送带状的气体并且使该基板的上表面上的该气体的吹送区域移动的工序。
16.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述有机溶媒排除工序包括使被所述基板保持单元保持的基板相对于水平方向倾斜的工序。
17.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述有机溶媒排除工序包括：对被所述基板保持单元保持的基板依次从该基板的中央区域朝向周缘部进行加热的工序。
18.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述高温保持工序中，在所述有机溶媒的气相膜的上方所形成的所述有机溶媒的所述液膜覆盖所述基板的整个上表面。
19.一种基板处理装置，其特征在于，
包括：
基板保持单元，其将在上表面形成有微细图案的基板保持为水平姿势；
冲洗液供给单元，其用于向所述基板的上表面供给冲洗液；
有机溶媒供给单元，其用于向所述基板的上表面供给表面张力比所述冲洗液的表面张力小的规定的有机溶媒；
加热器，其用于对所述基板进行加热；
有机溶媒排除单元，其用于从所述基板排除所述有机溶媒；以及
控制单元，其控制所述冲洗液供给单元、所述有机溶媒供给单元、所述加热器以及所述有机溶媒排除单元，来从所述冲洗液供给单元向所述基板供给冲洗液之后，从所述有机溶媒供给单元向所述基板供给所述有机溶媒，在所述基板的上表面形成充满所述微细图案的间隙的所述有机溶媒的液膜，来将附着于所述基板的上表面的冲洗液置换为所述有机溶媒，该控制装置控制所述加热器，使所述基板的上表面的温度升高至比所述有机溶媒的沸点高的规定的高温，使所述有机溶媒的所述液膜浮起至所述微细图案的上方，由此在所述基板的包括所述微细图案的间隙的整个上表面形成所述有机溶媒的气相膜，并且在该气相膜的上方形成所述有机溶媒的液膜，在形成所述有机溶媒的液膜之后，通过所述有机溶媒排除单元从所述基板的上表面排除所述有机溶媒的液膜。
20.根据权利要求19所述的基板处理装置，其特征在于，
还具有盖构件，该盖构件具有基板相向面，该基板相向面与被所述基板保持单元保持的基板的上表面相向配置。
21.根据权利要求20所述的基板处理装置，其特征在于，
还包括罩主体，所述基板保持单元容置于该罩主体的内部，
所述盖构件堵塞所述罩主体的开口，来从外部将所述罩主体的内部空间密闭。
22.根据权利要求19～21中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述加热器从与被所述基板保持单元保持的基板的下方对该基板进行加热，
该基板处理装置还包括升降单元，该升降单元使所述加热器以及所述基板保持单元中的至少一个升降，以使所述加热器和被所述基板保持单元保持的基板接近或者分离。
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