CN107437517A - 基板清洗方法、基板清洗系统以及存储介质 - Google Patents

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Abstract

提供一种基板清洗方法、基板清洗系统以及存储介质。不会对由与水发生反应而发生溶解或腐蚀的材料形成的基板的表面产生影响地将附着于基板的异物去除。实施方式所涉及的基板清洗方法包括以下工序：成膜处理液供给工序，向基板供给含有挥发成分且用于在基板上形成膜的成膜处理液；剥离处理液供给工序，对成膜处理液因挥发成分挥发而在基板上发生固化或硬化所形成的处理膜供给使处理膜从基板剥离的剥离处理液；以及溶解处理液供给工序，在剥离处理液供给工序之后，对处理膜供给使处理膜溶解的溶解处理液。在此，成膜处理液含有极性有机物，剥离处理液是不含水分的非极性溶剂，溶解处理液是不含水分的极性溶剂。

Description

基板清洗方法、基板清洗系统以及存储介质
技术领域
本公开的实施方式涉及一种基板清洗方法、基板清洗系统以及存储介质。
背景技术
以往，已知一种将附着于硅晶圆、化合物半导体晶圆等基板的微粒去除的基板清洗装置。在专利文献1所公开的基板清洗方法中，向基板供给含有挥发成分且用于在基板上形成膜的成膜处理液，对通过挥发成分挥发而成膜处理液在基板上发生固化或硬化所形成的处理膜供给使处理膜从基板剥离的剥离处理液，之后，对处理膜供给使处理膜溶解的溶解处理液，由此不对基板的表面产生影响地将附着于基板的粒子直径小的异物去除。
专利文献1：日本特开2015-119164号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1的基板清洗方法中，使用含有水分的剥离处理液和溶解处理液，从而不能应用于由有可能与水发生反应而被溶解的某种Ge(锗)或III-V族等材料形成的基板。另外，也不能应用于由有可能与水发生反应而导致被腐蚀的磁阻存储器的金属材料形成的基板。
实施方式的一个方式的目的在于，提供一种能够不对由与水发生反应而发生溶解或腐蚀的材料形成的基板的表面产生影响地将附着于基板的异物去除的基板清洗方法、基板清洗系统以及存储介质。
用于解决问题的方案
实施方式的一个方式所涉及的基板清洗方法包括以下工序：成膜处理液供给工序，向基板供给包含挥发成分且用于在所述基板上形成膜的成膜处理液；剥离处理液供给工序，对所述成膜处理液因所述挥发成分挥发而在所述基板上发生固化或硬化所形成的处理膜供给使该处理膜从所述基板剥离的剥离处理液；以及溶解处理液供给工序，在所述剥离处理液供给工序之后，对所述处理膜供给使该处理膜溶解的溶解处理液，其中，在所述剥离处理液供给工序中使用的剥离处理液是不含水分的非极性溶剂，在所述溶解处理液供给工序中使用的溶解处理液是不含水分的极性溶剂。
发明的效果
实施方式的一个方式能够不对由与水发生反应而发生溶解或腐蚀的材料形成的基板的表面产生影响地将附着于基板的异物去除。
附图说明
图1A是第一实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图1B是第一实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图1C是第一实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图1D是第一实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图1E是第一实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图2是表示第一实施方式所涉及的基板清洗系统的结构的示意图。
图3是表示第一实施方式所涉及的基板清洗装置的结构的示意图。
图4是表示第一实施方式所涉及的基板清洗装置所执行的基板清洗处理的处理过程的流程图。
图5A是第一基板清洗装置的动作说明图。
图5B是第一基板清洗装置的动作说明图。
图5C是第一基板清洗装置的动作说明图。
图5D是第一基板清洗装置的动作说明图。
图6是表示第二实施方式所涉及的晶圆的结构的示意图。
图7A是第二实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图7B是第二实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图7C是第二实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图7D是第二实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图7E是第二实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
图8是表示第二实施方式所涉及的基板清洗系统的概要结构的示意图。
图9是表示第二实施方式所涉及的第一处理装置的概要结构的示意图。
图10是表示第二实施方式所涉及的干蚀刻单元的结构的一例的示意图。
图11是表示第二实施方式所涉及的第一液体处理单元的结构的一例的示意图。
图12是表示第二实施方式所涉及的基板清洗的处理过程的流程图。
附图标记说明
W：晶圆；P：微粒；1：基板清洗系统；4：控制装置；14：基板清洗装置；30：基板保持机构；40：第一液体供给部；50：第二液体供给部。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本申请所公开的基板清洗方法、基板清洗系统以及存储介质的实施方式。此外，本发明并不限定于以下所示的实施方式。
(第一实施方式)
<基板清洗方法的内容>
首先，使用图1A～图1E来说明第一实施方式所涉及的基板清洗方法的内容。图1A～图1E是第一实施方式所涉及的基板清洗方法的说明图。
如图1A所示，在第一实施方式所涉及的基板清洗方法中，对硅晶圆、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且用于在晶圆W上形成膜的处理液(以下记载为“成膜处理液”)。
被供给到晶圆W的图案形成面的成膜处理液因挥发成分的挥发而一边发生体积收缩一边发生固化或硬化从而成为处理膜。由此，成为在晶圆W上形成的图案、附着于图案的微粒P被该处理膜覆盖了的状态(参照图1B)。此外，此处所说的“固化”是指进行固体化，“硬化”是指分子彼此连接而进行高分子化(例如交联、聚合等)。
接着，如图1B所示，对晶圆W上的处理膜供给剥离处理液。剥离处理液是指使上述的处理膜从晶圆W剥离的处理液。
具体地说，剥离处理液在被供给到处理膜上之后，在处理膜中浸透并到达晶圆W的界面。到达了晶圆W的界面的剥离处理液浸透到作为晶圆W的界面的图案形成面。
这样，剥离处理液浸入到晶圆W与处理膜之间，由此处理膜以“膜”的状态从晶圆W剥离，伴随与此，附着于图案形成面的微粒P与处理膜一起从晶圆W剥离(参照图1C)。
此外，成膜处理液能够通过由于随着挥发成分的挥发所发生的体积收缩而发生的变形(拉伸力)来使附着于图案等的微粒P从图案等分离。
接着，对已从晶圆W剥离掉的处理膜供给使处理膜溶解的溶解处理液。由此，处理膜溶解，被取入到处理膜中的微粒P成为悬浮在溶解处理液中的状态(参照图1D)。之后，通过用纯水等冲掉溶解处理液、已溶解的处理膜来将微粒P从晶圆W上去除(参照图1E)。
这样，在第一实施方式所涉及的基板清洗方法中，通过使在晶圆W上形成的处理膜以“膜”的状态从晶圆W剥离，来将附着于图案等的微粒P与处理膜一起从晶圆W去除。
因而，根据第一实施方式所涉及的基板清洗方法，不利用化学作用进行微粒去除，因此能够抑制由于蚀刻作用等而对基底膜的侵蚀。
另外，根据第一实施方式所涉及的基板清洗方法，相比于以往的利用物理力的基板清洗方法而言能够通过弱的力将微粒P去除，因此还能够抑制图案破坏。
并且，根据第一实施方式所涉及的基板清洗方法，能够容易地将通过以往的利用物理力的基板清洗方法而难以去除的、粒子直径小的微粒P去除。
此外，在第一实施方式所涉及的基板清洗方法中，在晶圆W上成膜后，不进行图案曝光就能将处理膜从晶圆W全部去除。因而，清洗后的晶圆W成为涂敷成膜处理液之前的状态、即图案形成面露出的状态。
在第一实施方式中，将面涂液用作成膜处理液。面涂液发生固化或硬化而形成的面涂膜是为了防止液浸液向抗蚀层浸入而在抗蚀层的上表面涂敷的保护膜。
另外，液浸液例如是使用于光刻工序中的液浸曝光的液体。此外，面涂液中含有丙烯酸树脂，该丙烯酸树脂具有在发生固化或硬化时体积收缩的性质。
由此，不仅由于挥发成分的挥发而引起体积收缩，而且还由于丙烯酸树脂的硬化收缩而引起体积收缩，因此与只含有挥发成分的成膜处理液相比体积收缩率大，从而能够强力地将微粒P分离。
特别是，丙烯酸树脂与环氧树脂等其它树脂相比体积收缩率大，因此面涂液在对微粒P施加拉伸力这方面是有效的。另外，也可以是，不需要使用在光刻工序中使用的面涂液本身，而使用对光刻工序中使用的面涂液添加其它药液所得到的液体，以提高由于体积收缩而产生的拉伸力、从基板剥离的剥离性能。
在专利文献1中，将DIW用作剥离处理液，将碱水溶液用作溶解处理液。然而，由于形成晶圆W的表面的材料而不能使用含有水分的处理液。作为这种材料，例如存在Ge或III-V族等，这种材料与水发生反应而导致被溶解。另外，还存在MRAM(Magnetic Random AccessMemory：磁随机存取存储器)、PCRAM(Phase Change Random Access Memory：相变随机存储器)、ReRAM(电阻式随机存取存储器)等磁阻存储器的金属材料，这种材料也会与水发生反应而导致被腐蚀。
在第一实施方式中，使用不含水分且不会与由上述的材料形成的晶圆W发生溶解、腐蚀之类的反应的有机溶剂来代替含有水分的溶剂。另外，晶圆W上的面涂膜是由作为极性有机物的丙烯酸树脂构成的，因此剥离处理液使用不使面涂膜溶解的非极性溶剂，溶解处理液使用使面涂膜溶解的极性溶剂。
此外，一般地，极性物质具有易于溶解极性物质的性质，非极性物质具有易于溶解非极性物质的性质，极性物质与非极性物质难以相互溶解。另外，关于非极性物质的处理液，无论表面状态如何润湿性都是良好的，因此即使晶圆W的表面是疏水性的，也能够使非极性物质的处理液凝集于表面与膜之间的界面来将膜剥离。
具体地说，作为剥离处理液，例如能够使用作为非极性溶剂的HFE(氢氟醚)溶剂、HFC(氢氟烃)溶剂、HFO(氢氟烯烃)溶剂以及PFC(全氟碳)溶剂等之类的氟系溶剂中的至少一种溶剂。
另外，作为溶解处理液，例如能够使用作为极性溶剂的乙醇类(例如IPA)溶剂、PGME(丙二醇甲醚)溶剂、PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)溶剂以及MIBC(甲基异丁基甲醇)溶剂等中的至少一种溶剂。
并不限定于以上溶剂，但是通过使用由例示的这些溶剂组成的剥离处理液和溶解处理液，能够不对晶圆W的表面产生溶解、腐蚀之类的影响地进行清洗处理。
<基板清洗系统的结构>
接着，使用图2来对第一实施方式所涉及的基板清洗系统的结构进行说明。图2是表示第一实施方式所涉及的基板清洗系统的结构的示意图。此外，以下，为了使位置关系明确，规定相互正交的X轴、Y轴及Z轴，并将Z轴正方向设为铅垂朝上方向。
如图2所示，基板清洗系统1具备输入输出站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具备承载件载置部11和输送部12。在承载件载置部11上载置有多个输送容器(以下记载为“承载件C”)，该多个输送容器C能够将多个晶圆W以水平状态收纳。
输送部12与承载件载置部11相邻地设置。在输送部12的内部设置有基板输送装置121和交接部122。
基板输送装置121具备用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板输送装置121能够在水平方向和铅垂方向上移动并以铅垂轴线为中心进行旋转，基板输送装置121使用晶圆保持机构在承载件C与交接部122之间输送晶圆W。
处理站3与输送部12相邻地设置。处理站3具备输送部13和多个基板清洗装置14。多个基板清洗装置14以排列在输送部13的两侧的方式设置。
输送部13在内部具备基板输送装置131。基板输送装置131具备用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板输送装置131能够在水平方向和铅垂方向上移动并以铅垂轴线为中心进行旋转，基板输送装置131使用晶圆保持机构在交接部122与基板清洗装置14之间输送晶圆W。
基板清洗装置14是执行基于上述的基板清洗方法的基板清洗处理的装置。在后面叙述上述的基板清洗装置14的具体结构。
另外，基板清洗系统1具备控制装置4。控制装置4是对基板清洗系统1的动作进行控制的装置。上述的控制装置4例如是计算机，具备控制部15和存储部16。在存储部16中保存有用于对基板清洗处理等各种处理进行控制的程序。控制部15通过读取并执行存储部16中存储的程序来控制基板清洗系统1的动作。
此外，上述的程序既可以是记录在可由计算机读取的存储介质中的程序，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，存在例如硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、光磁盘(MO)以及存储卡等。
在如上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将晶圆W从承载件C取出，并将取出后的晶圆W载置于交接部122。利用处理站3的基板输送装置131将被载置于交接部122的晶圆W从交接部122取出并将其输入到基板清洗装置14中，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将清洗后的晶圆W从基板清洗装置14输出并将其载置于交接部122之后，利用基板输送装置121返回到承载件C。
<基板清洗装置的结构>
接着，参照图3来说明基板清洗装置14的结构。图3是表示第一实施方式所涉及的基板清洗装置14的结构的示意图。
如图3所示，基板清洗装置14具备腔室20、基板保持机构30、第一液体供给部40、第二液体供给部50以及回收杯60。
腔室20用于收纳基板保持机构30、第一液体供给部40、第二液体供给部50以及回收杯60。在腔室20的顶部设置有FFU(Fan Filter Unit：风机过滤单元)21。FFU 21用于在腔室20内形成下降流。
FFU 21经由阀22而与下降流气体供给源23连接。FFU 21将从下降流气体供给源23供给的下降流气体(例如干空气)喷出到向腔室20内。
基板保持机构30具备旋转保持部31、支柱部32以及未图示的驱动部。旋转保持部31设置于腔室20的大致中央的位置。在旋转保持部31的上表面设置有用于从晶圆W的侧面保持晶圆W的保持构件311。利用上述的保持构件311将晶圆W以从旋转保持部31的上表面稍微离开的状态水平地保持。
支柱部32是沿铅垂方向延伸的构件，支柱部32的基端部被驱动部以能够旋转的方式支承，支柱部32在顶端部水平支承旋转保持部31。
上述的基板保持机构30通过使支柱部32旋转来使支承于支柱部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。
第一液体供给部40对保持于基板保持机构30的晶圆W的上表面供给各种处理液。上述的第一液体供给部40具备喷嘴41、将喷嘴41水平地支承的臂42以及使臂42旋转和升降的旋转升降机构43。
喷嘴41经由阀44a而与面涂液供给源45a相连接，喷嘴41经由阀44b而与剥离处理液供给源45b相连接，喷嘴41经由阀44c而与溶解处理液供给源45c相连接。在第一实施方式中，将作为非极性溶剂中的一种溶剂的HFE用作剥离处理液。另外，将作为极性溶剂中的一种溶液的IPA用作溶解处理液。
第一液体供给部40如上述那样构成，对晶圆W供给面涂液、剥离处理液或溶解处理液。
第二液体供给部50对保持于基板保持机构30的晶圆W的背面供给各种处理液。上述的第二液体供给部50具备喷嘴51、喷嘴52以及轴部53。
喷嘴51经由阀55a而与溶解处理液供给源45c相连接。喷嘴52经由阀55b而与剥离处理液供给源45b相连接。轴部53位于旋转保持部31的旋转中心的位置，且被支柱部32包围。
另外，用于从各阀55a、55b向喷嘴51、52供给处理流体的供给管在喷嘴51、52的内部导通。喷嘴52向铅垂上方延伸，其喷出口的前端朝向晶圆W的背面的中心部。另一方面，喷嘴51向设置有保持构件311的旋转保持部31的外周方向延伸，喷嘴51的前端朝向晶圆W的背面的周缘部。
回收杯60以包围旋转保持部31的方式配置，以收集因旋转保持部31的旋转而从晶圆W飞散的处理液。在回收杯60的底部形成有排液口61，从上述的排液口61向基板清洗装置14的外部排出由回收杯60收集到的处理液。另外，在回收杯60的底部形成有排气口62，该排气口62用于向基板清洗装置14的外部排出从FFU 21供给的下降流气体。
<基板清洗系统的具体动作>
接着，参照图4和图5A～图5D来说明基板清洗装置14的具体动作。在第一实施方式中，将在表面形成有以Ge(锗)为材料的膜的基板作为对象。图4是表示第一实施方式所涉及的基板清洗装置14所执行的基板清洗处理的处理过程的流程图。图5A～图5D是基板清洗装置14的动作说明图。
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)。在上述的基板输入处理中，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)输入到腔室20内的晶圆W。
此时，晶圆W以图案形成面朝向上方的状态保持于保持构件311。之后，旋转保持部31通过驱动部进行旋转。由此，晶圆W以水平地保持于旋转保持部31的状态与旋转保持部31一起旋转。
接下来，在基板清洗装置14中进行成膜处理液供给处理(步骤S102)。在上述的成膜处理液供给处理中，如图5A所示，对晶圆W的没有形成抗蚀层的图案形成面供给作为成膜处理液的面涂液。这样，面涂液不经由抗蚀层就被供给到晶圆W上。
如图5B所示，被供给到晶圆W的面涂液由于随着晶圆W的旋转所产生的离心力而在晶圆W的表面扩散。然后，面涂液一边随着挥发成分的挥发而引起体积收缩一边发生固化或硬化，由此在晶圆W的图案形成面上形成面涂液的液膜。
接下来，在基板清洗装置14中进行干燥处理(步骤S103)。在上述的干燥处理中，例如通过持续规定时间使晶圆W的转速增加来使面涂液干燥。由此，促进面涂液中包含的挥发成分的挥发，面涂液发生固化或硬化而在晶圆W的图案形成面上形成面涂膜。
另外，如图5B所示，被供给到晶圆W的主面的面涂液稍微从晶圆W的周缘部向晶圆W的背面蔓延。因此，当执行干燥处理时，成为在晶圆W的斜面部、背面侧的周缘部也形成有面涂膜的状态。在执行干燥处理之前且供给着面涂液的期间，也持续进行面涂液的固化和硬化，因此有可能形成面涂膜。
因此，在开始从喷嘴41向晶圆W的主面供给面涂液之后且供给结束之前，如图5C所示，从第二液体供给部50的喷嘴51对晶圆W的背面侧的周缘部供给溶解处理液(在此为IPA)。
上述的IPA在被供给到晶圆W的背面侧的周缘部之后，从晶圆W的斜面部向主面侧的周缘部蔓延。由此，如图5D所示，附着于晶圆W的背面侧的周缘部、斜面部以及主面侧的周缘部的面涂膜或面涂液被溶解并被去除。之后，晶圆W的旋转停止。
在第一实施方式中，喷嘴51倾斜，其前端朝向形成有面涂膜的周缘部，对周缘部直接供给溶解处理液。因而，与向基板的背面中心位置供给溶解处理液并通过离心力来向周缘部供给溶解处理液的情况相比较，能够以少量的溶解处理液使面涂膜溶解。
在通过干燥处理使面涂液固化或硬化而形成面涂膜之后，在基板清洗装置14中进行剥离处理液供给处理(步骤S104)。在上述的剥离处理液供给处理中，从喷嘴41和喷嘴52对在晶圆W上形成的面涂膜供给作为剥离处理液的HFE。被供给到面涂膜的HFE通过随着晶圆W的旋转所产生的离心力而在面涂膜上扩散。
HFE在面涂膜中浸透并到达晶圆W的界面，浸透到晶圆W的界面(图案形成面)来使面涂膜从晶圆W剥离。由此，附着于晶圆W的图案形成面的微粒P与面涂膜一起从晶圆W被剥离。
接下来，在基板清洗装置14中进行溶解处理液供给处理(步骤S105)。在上述的溶解处理液供给处理中，从喷嘴41和喷嘴51对已从晶圆W剥离掉的面涂膜供给作为溶解处理液的IPA。由此，面涂膜溶解。
接下来，在基板清洗装置14中进行冲洗处理(步骤S106)。在上述的冲洗处理中，通过从喷嘴41和喷嘴51对旋转的晶圆W供给与步骤S105中的流量相比相对较大流量的IPA，将已溶解的面涂膜、悬浮在IPA中的微粒P与IPA一起从晶圆W去除。
接下来，在基板清洗装置14中进行干燥处理(步骤S107)。在上述的干燥处理中，例如通过持续规定时间使晶圆W的转速增加，来将残留于晶圆W的表面的IPA甩掉而使晶圆W干燥。之后，晶圆W的旋转停止。
接下来，在基板清洗装置14中进行基板输出处理(步骤S108)。在上述的基板输出处理中，利用基板输送装置131(参照图2)从基板清洗装置14的腔室20取出晶圆W。
之后，经由交接部122和基板输送装置121将晶圆W收纳到载置于承载件载置部11的承载件C。当上述的基板输出处理完成时，针对一个晶圆W的基板清洗处理完成。
如上述那样，第一实施方式所涉及的基板清洗系统1具备成膜处理液供给部(第一液体供给部40)、剥离处理液供给部(第一液体供给部40、第二液体供给部50)以及溶解处理液供给部(第一液体供给部40、第二液体供给部50)。
成膜处理液供给部对表面为亲水性的晶圆W供给包含挥发成分且用于在晶圆W上形成膜的成膜处理液(面涂液)。剥离处理液供给部对因挥发成分挥发而在晶圆W上发生了固化或硬化的成膜处理液(面涂膜)供给使该成膜处理液(面涂膜)从晶圆W剥离的剥离处理液(HFE)。
而且，溶解处理液供给部对发生了固化或硬化的成膜处理液(面涂膜)供给使该成膜处理液(面涂膜)溶解的溶解处理液(IPA)。
因而，根据第一实施方式所涉及的基板清洗系统1，能够不对基板的表面产生影响地将附着于晶圆W的粒子直径小的微粒P去除。
另外，在第一实施方式中，将作为非极性溶剂中的一种溶剂的HFE用作剥离处理液，另外，将作为极性溶剂中的一种溶剂的IPA用作溶解处理液。由此，能够不对晶圆W的表面产生溶解、腐蚀之类的影响地进行清洗处理。
不限定于上述的例子，还能够将作为非极性溶剂的HFC溶剂、HFO溶剂以及PFC中的任意溶剂用作剥离处理液，还能够使用作为极性溶剂的乙醇类(IPA以外)溶剂、PGMEA溶剂、PGME溶剂以及MIBC溶剂中的任意溶剂用作溶解处理液。此外，也可以在剥离处理液中混合少量的极性有机溶剂。少量的极性有机溶剂使膜微量溶解，由此非极性溶剂易于浸透到膜中以及膜与基板之间的界面，从而膜的剥离性提高。
另外，作为晶圆W，即便使用Ge、MRAM等磁阻存储器的金属材料，也能够同样地应用。另外，不限于在表面上形成有以Ge(锗)为材料的膜的基板，对形成有使用III-V族的材料、MRAM用的金属材料的膜的基板也能够进行同样的清洗。
另外，成膜处理液不限于面涂液，只要是通过干燥处理而发生硬化收缩并且含有利用剥离处理液和溶解处理液的关系来适当地进行剥离和溶解的作为极性有机物的合成树脂的液体即可，例如，也可以使用含有酚类树脂的抗蚀液等其它的处理液。
另外，关于清洗处理的前处理不进行限定，例如，也可以是，针对进行了干蚀刻后的附着有聚合物、微粒的晶圆W进行使用有机清洗液的湿润清洗，之后开始图4所示的处理。
(第二实施方式)
<基板清洗方法的内容>
在第二实施方式所涉及的基板清洗方法中，能够不受Q-time的制约地对形成在晶圆W的内部的金属配线的至少一部分露出的晶圆W进行处理。
在此，Q-time例如是指为了防止由于干蚀刻而露出的金属配线的氧化等而针对干蚀刻后的放置时间设定的制限时间。
当设定Q-time时，需要进行用于遵守Q-time的时间管理，因此有可能随着工序的增加而生产性降低。另外，在所设定的Q-time短的情况下，难以进行生产线管理。因此，还担忧由于生产线管理的复杂化所导致的生产性的下降。
图6是表示第二实施方式所涉及的晶圆W的结构的示意图。如图6所示，在第二实施方式中，晶圆W在底面具有配线层，在配线层形成有作为金属配线的一例的Cu配线。在此，P是异物，除了包含第一实施方式中的微粒之外，还包含由于进行干蚀刻或灰化而产生的聚合物等反应生成物。
图7A～图7E是第二实施方式所涉及的基本清洗方法的说明图。在第二实施方式所涉及的基板清洗方法中，如图7A所示，向晶圆W上供给与第一实施方式同样的成膜处理液。
当在晶圆W上形成面涂膜时，由于进行干蚀刻而露出的Cu配线成为被面涂膜覆盖了的状态。晶圆W以该状态被收纳到输送容器。
这样，根据第二实施方式所涉及的基板清洗方法，通过利用面涂膜保护所露出的Cu配线，所露出的Cu配线不会受到氧化等不良影响，因此不需要进行Q-time的设定。由于不需要Q-time，因此不需要进行用于遵守Q-time的时间管理，并且还能够防止伴随遵守Q-time的生产线管理的复杂化。因而，根据第二实施方式所涉及的基板清洗方法，能够提高生产性。
另外，作为反应生成物的异物P由于干蚀刻的残留气体与大气中的水分、氧发生反应而增长。对此，根据第二实施方式所涉及的基板清洗方法，通过利用面涂膜保护所露出的Cu配线，能够抑制作为反应生成物的异物P的增长。因而，还能够防止因作为反应生成物的异物P而导致的电特性的降低、成品率降低等不良影响。
此外，在第二实施方式所涉及的基板清洗方法中，在将收纳在输送容器中的晶圆W取出之后，还进行通过去除在晶圆W上形成的面涂膜来去除异物P的处理。
在图7A～图7E所示的第二实施方式所涉及的基板清洗方法中，与作为第一实施方式的说明图的图1A～图1E的不同之处只在于有无Cu配线，所使用的成膜处理液、剥离处理液以及溶解处理液与第一实施方式相同。因而，与第一实施方式同样，能够不对基板的表面产生影响地将附着于晶圆W的粒子直径小的异物(微粒、反应生成物)P去除。除此之外，第二实施方式的基板清洗方法不需要Q-time，因此能够应用于以下的基板清洗系统。
<基板清洗系统的结构>
接着，参照图8来对执行上述的基板清洗方法的基板清洗系统的结构进行说明。图8是表示第二实施方式所涉及的基板清洗系统的概要结构的图。
如图8所示，第二实施方式所涉及的基板清洗系统1001具备作为前处理装置的第一处理装置1002以及作为后处理装置的第二处理装置1。另外，基板清洗系统1001具备控制装置4A以及控制装置4。
第一处理装置1002对晶圆W进行干蚀刻、面涂液的供给。另外，第二处理装置1对由第一处理装置1002实施处理后的晶圆W进行剥离处理液和溶解处理液的供给。第二处理装置1具有与第一实施方式中的基板清洗系统1相同的结构，在第二实施方式中，系统的控制方法与第一实施方式不同。因而，在第二实施方式中省略结构上的说明，在后面叙述控制方法的详细内容。
控制装置4A例如是计算机，具备控制部15A和存储部16A。存储部16A例如由RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、硬盘之类的存储设备构成，存储用于对第一处理装置1002中执行的各种处理进行控制的程序。控制部15A例如是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)，通过读出并执行存储部16A中存储的程序来对第一处理装置1002的动作进行控制。
此外，该程序既可以是记录在可由计算机读取的存储介质中的程序，也可以是从该存储介质安装到控制装置4A的存储部16A、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，存在例如硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、光磁盘(MO)以及存储卡等。
<第一处理装置的结构>
接着，参照图9来对第一处理装置1002的结构进行说明。图9是表示第二实施方式所涉及的第一处理装置1002的概要结构的图。此外，以下，为了使位置关系明确，规定互相正交的X轴、Y轴及Z轴，将Z轴正方向设为铅垂朝上方向。
如图9所示，第一处理装置1002具备输入输出站1005和处理站1006。输入输出站1005和处理站1006相邻地设置。
输入输出站1005具备载置部1010和输送部1011。在载置部1010上载置有多个输送容器(以下记载为“承载件C”)，该多个输送容器将多个晶圆W以水平状态收纳。
输送部1011与载置部1010相邻地设置，在输送部1011的内部具备基板输送装置1111。基板输送装置1111具备用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板输送装置1111能够在水平方向和铅垂方向上移动并以铅垂轴线为中心进行旋转，基板输送装置1111使用晶圆保持机构在承载件C与处理站1006之间输送晶圆W。
具体地说，基板输送装置1111从载置于载置部1010的承载件C取出晶圆W，进行将所取出的晶圆W向后述的处理站1006的干蚀刻单元1012输入的处理。另外，基板输送装置1111还进行以下处理：从后述的处理站1006的第一液体处理单元1014取出晶圆W，并将所取出的晶圆W收纳到载置部1010的承载件C。
处理站1006与输送部1011相邻地设置。处理站1006具备干蚀刻单元1012、加载互锁室1013以及第一液体处理单元1014。
干蚀刻单元1012相当于前处理部的一例，对由基板输送装置1111输入的晶圆W进行干蚀刻处理。由此，晶圆W内部的Cu配线露出。
此外，干蚀刻处理在减压状态下进行。另外，在干蚀刻单元1012中，有时在干蚀刻处理后进行将不需要的抗蚀层去除的灰化处理。
加载互锁室1013构成为能够将内部的压力切换为大气压状态或减压状态。在加载互锁室1013的内部设置有未图示的基板输送装置。利用加载互锁室1013的未图示的基板输送装置将结束了干蚀刻单元1012中的处理后的晶圆W从干蚀刻单元1012输出并输入到第一液体处理单元1014。
具体地说，加载互锁室1013的内部保持减压状态直到从干蚀刻单元1012输出晶圆W为止，在输出完成之后，被供给氮、氩等非活性气体而被切换为大气压状态。然后，在切换为大气压状态之后，加载互锁室1013的未图示的基板输送装置将晶圆W向第一液体处理单元1014输入。
这样，在自晶圆W被从干蚀刻单元1012输出起至被输入到第一液体处理单元1014为止的期间内，晶圆W与外部空气隔绝，因此能够防止露出的Cu配线氧化。
接下来，第一液体处理单元1014进行向晶圆W供给面涂液的成膜处理液供给处理。如上述的那样，被供给到晶圆W的面涂液一边引起体积收缩一边发生固化或硬化而成为面涂膜。由此，成为所露出的Cu配线被面涂膜覆盖了的状态。
成膜处理液供给处理后的晶圆W通过基板输送装置1111而被收纳到承载件C，之后被输送到第二处理装置1。
<干蚀刻单元的结构>
接着，对上述的第一处理装置1002所具备的各单元的结构进行说明。首先，参照图10来说明干蚀刻单元1012的结构。图10是示出第二实施方式所涉及的干蚀刻单元1012的结构的一例的示意图。
如图10所示，干蚀刻单元1012具备用于收纳晶圆W的密闭构造的腔室1201，在腔室1201内设置有将晶圆W以水平状态载置的载置台1202。载置台1202具备调温机构1203，该调温机构1203对晶圆W进行冷却或者加热来将晶圆W调节为规定的温度。在腔室1201的侧壁上设置有用于与加载互锁室1013之间输入输出晶圆W的输入输出口(未图示)。
在腔室1201的顶部设置有喷头1204。喷头1204与气体供给管1205连接。该气体供给管1205经由阀1206而与蚀刻气体供给源1207连接，从蚀刻气体供给源1207对喷头1204供给规定的蚀刻气体。喷头1204向腔室1201内供给从蚀刻气体供给源1207供给的蚀刻气体。
此外，从蚀刻气体供给源1207供给的蚀刻气体例如是CH3F气体、CH2F2气体、CF4气体、O2气体、Ar气体源等。
排气装置1209经由排气线1208而连接到腔室1201的底部。通过上述的排气装置1209将腔室1201的内部的压力维持为减压状态。
干蚀刻单元1012如上述那样构成，在使用排气装置1209对腔室1201的内部进行了减压的状态下，通过从喷头1204向腔室1201内供给蚀刻气体来对载置于载置台1202的晶圆W进行干蚀刻。由此，成为Cu配线露出的状态。
<第一液体处理单元的结构>
接着，参照图11来说明第一处理装置1002所具备的第一液体处理单元1014的结构。图11是表示第二实施方式所涉及的第一液体处理单元1014的结构的一例的示意图。
如图11所示，第一液体处理单元1014具备腔室1020、基板保持机构1030、液体供给部40_1以及回收杯1050。
腔室1020用于收纳基板保持机构1030、液体供给部40_1以及回收杯1050。在腔室1020的顶部设置有FFU(Fan Filter Unit)1021。FFU 1021用于在腔室1020内形成下降流。
FFU 1021经由阀1022而与非活性气体供给源1023连接。FFU 1021将从非活性气体供给源1023供给的N2气体等非活性气体喷出到腔室1020内。这样，通过将非活性气体用作下降流气体，能够防止露出的Cu配线氧化。
基板保持机构1030具备：旋转保持部1031，其将晶圆W以能够旋转的方式保持；以及流体供给部1032，其被插入到旋转保持部1031的中空部1314，向晶圆W的下表面供给气体。
旋转保持部1031设置于腔室1020的大致中央的位置。在上述的旋转保持部1031的上表面设置有用于从晶圆W的侧面保持晶圆W的保持构件1311。晶圆W被上述的保持构件1311以从旋转保持部1031的上表面稍微离开的状态被水平地保持。
另外，基板保持机构1030具备驱动机构1312，该驱动机构1312包括电动机、向旋转保持部1031传递电动机的旋转的皮带等。旋转保持部1031通过上述的驱动机构1312而绕铅垂轴旋转。而且，通过旋转保持部1031进行旋转，从而保持于旋转保持部1031的晶圆W与旋转保持部1031一体地旋转。此外，旋转保持部1031经由轴承1313而以能够在腔室1020和回收杯1050中旋转的方式被支承。
流体供给部1032被插入到在旋转保持部1031的中央形成的中空部1314。在流体供给部1032的内部形成有流路1321，上述的流路1321经由阀1033而与N2供给源1034连接。流体供给部1032经由阀1033和流路1321向晶圆W的下表面供给从N2供给源1034供给的N2气体。
经由阀1033供给的N2气体是高温(例如90℃左右)的N2气体，使用于在后述的挥发促进处理。
基板保持机构1030在从加载互锁室1013的未图示的基板输送装置接收晶圆W的情况下，在使用未图示的升降机构使流体供给部1032上升了的状态下使晶圆W载置到设置于流体供给部1032的上表面的未图示的支承销上。之后，基板保持机构1030在使流体供给部1032降下到规定的位置之后，将晶圆W交接到旋转保持部1031的保持构件1311。另外，基板保持机构1030在向基板输送装置1111交接处理完成的晶圆W的情况下，使用未图示的升降机构使流体供给部1032上升，来使被保持构件1311保持着的晶圆W载置到未图示的支承销上。然后，基板保持机构1030向基板输送装置1111交接载置在未图示的支承销上的晶圆W。
液体供给部40_1具备喷嘴1041a、臂1042以及旋转升降机构1043。喷嘴1041a经由阀1044a而与面涂液供给源1045a连接。上述的液体供给部40_1从喷嘴1041a供给面涂液。
回收杯1050以包围旋转保持部1031的方式配置，收集因旋转保持部1031的旋转而从晶圆W飞散的处理液。在回收杯1050的底部形成有排液口1051，从上述的排液口1051向第一液体处理单元1014的外部排出由回收杯1050收集到的处理液。另外，在回收杯1050的底部形成有排气口1052，该排气口1052用于向第一液体处理单元1014的外部排出由流体供给部1032供给的N2气体、从FFU 1021供给的非活性气体。
<基板清洗系统的具体动作>
接着，参照图12来说明基板清洗系统1001的具体动作。图12是表示第二实施方式所涉及的基板清洗的处理过程的流程图。此外，基于控制装置4A的控制或控制装置4的控制来进行图12所示的各处理过程。
在第二实施方式所涉及的基板清洗系统1001中，从图12所示的干蚀刻处理(步骤S201)起至第一输出处理(步骤S204)为止的处理在第一处理装置1002中进行，从基板输入处理(步骤S205)起至第二输出处理(步骤S210)为止的处理在第二处理装置1中进行。
如图12所示，首先，在干蚀刻单元1012中进行干蚀刻处理(步骤S201)。在上述的干蚀刻处理中，干蚀刻单元1012对晶圆W进行干蚀刻、灰化。由此，设置在晶圆W的内部的Cu配线露出(参照图6)。
接下来，向第一液体处理单元1014输入晶圆W。上述的输入处理是经由加载互锁室1013进行的，因此能够防止露出的Cu配线氧化。
接下来，在第一液体处理单元1014中进行成膜处理液供给处理(步骤S202)。在上述的成膜处理液供给处理中，液体供给部40_1的喷嘴1041a位于晶圆W的中央上方的位置。之后，从喷嘴1041a向晶圆W的没有形成抗蚀膜的作为电路形成面的主面供给作为成膜处理液的面涂液。
被供给到晶圆W的面涂液通过随着晶圆W的旋转所产生的离心力而在晶圆W的主面上扩散。由此，在晶圆W的整个主面上形成面涂液的液膜(参照图7A)。
接下来，在第一液体处理单元1014中进行干燥处理(步骤S203)。在上述的干燥处理中，例如通过持续规定时间使晶圆W的转速增加来使面涂液干燥。由此，促进面涂液中包含的挥发成分的挥发，面涂液发生固化或硬化而在晶圆W的整个主面上形成面涂膜。
接下来，在第一液体处理单元1014中进行第一输出处理(步骤S204)。在上述的第一输出处理中，基板输送装置1111将晶圆W从第一液体处理单元1014取出并输送到载置部1010，来收纳到载置在载置部1010上的承载件C。
此时，晶圆W的露出的Cu配线在干蚀刻后短时间内被面涂膜覆盖。即，Cu配线成为与外部空气隔绝的状态，因此不会受到氧化等不良影响。
因而，根据第二实施方式所涉及的基板清洗系统1001，不需要进行用于遵守从干蚀刻后起至清洗为止的Q-time的时间管理，因此能够提高生产性。
接下来，进行基板输入处理(步骤S205)。在上述的基板输入处理中，从第一处理装置1002向第二处理装置1的承载件载置部11输送被收纳于承载件C的晶圆W。之后，通过第二处理装置1的基板输送装置121(参照图2)将晶圆W从承载件C取出，并经由交接部122、基板输送装置131向基板清洗装置14输入。
然后，被输入到腔室20内的晶圆W被基板保持机构30的保持构件311保持。此时，晶圆W以图案形成面朝向上方的状态保持于保持构件311。之后，旋转保持部31通过驱动部而进行旋转。由此，晶圆W以被旋转保持部31水平地保持的状态与旋转保持部31一起旋转。
接下来，在基板清洗装置14中进行剥离处理液供给处理(步骤S206)。在上述的剥离处理液供给处理中，从喷嘴41和喷嘴52对形成在晶圆W上的面涂膜供给作为剥离处理液的HFE。被供给到面涂膜的HFE通过随着晶圆W的旋转所产生的离心力而在面涂膜上扩散(参照图7B)。
HFE在面涂膜中浸透并到达晶圆W的界面，浸透到晶圆W的界面(图案形成面)来使面涂膜从晶圆W剥离。由此，附着于晶圆W的图案形成面的异物P与面涂膜一起从晶圆W被剥离(参照图7C)。
在此，在第二实施方式中，作为异物P，不仅包括微粒，还包括由于进行干蚀刻而产生的反应生成物。在干蚀刻中使用CF系气体的情况下，该反应生成物是含氟化合物，例如具有可溶于具有全氟烷基的HFE的性质。在图7C的状态下，几乎所有的反应生成物都因面涂液的体积收缩从晶圆W分离，但有时也有少许残留在晶圆W上。即使在这种情况下，在使用了上述的HFE的情况下，浸透并到达晶圆W的界面的HFE也能够使所残留的少许反应生成物溶解。此外，不限于使用HFE得到该效果，使用HFC等其它氟系的溶剂也能够得到该效果。
接下来，在基板清洗装置14中进行溶解处理液供给处理(步骤S207)。在上述的溶解处理液供给处理中，从喷嘴41和喷嘴51对已从晶圆W剥离掉的面涂膜供给作为溶解处理液的IPA。由此，面涂膜溶解。
接下来，在基板清洗装置14中进行冲洗处理(步骤S208)。在上述的冲洗处理中，通过从喷嘴41和喷嘴51对旋转的晶圆W供给与步骤S207中的流量相比相对较大流量的IPA，已溶解的面涂膜、悬浮在IPA中的异物P与IPA一起从晶圆W被去除。
接下来，在基板清洗装置14中进行干燥处理(步骤S209)。在上述的干燥处理中，例如通过持续规定时间使晶圆W的转速增加，来将残留于晶圆W的表面的IPA甩掉，从而使晶圆W干燥。之后，晶圆W的旋转停止。
接下来，在基板清洗装置14中进行第二输出处理(步骤S210)。在上述的第二输出处理中，通过基板输送装置131(参照图2)从基板清洗装置14的腔室20取出晶圆W。
之后，晶圆W经由交接部122和基板输送装置121而被收纳到载置于承载件载置部11的承载件C。当上述的第二输出处理完成时，针对一个晶圆W的基板清洗处理完成。
如以上所说明的那样，第二实施方式所涉及的基板清洗系统1001具备第一处理装置1002和第二处理装置1(基板清洗系统1)。而且，在利用第一处理装置1002的成膜处理液供给部(液体供给部40_1)供给成膜处理液之后，将面涂液发生固化或硬化而形成了处理膜的晶圆W收纳到承载件C。而且，在第二处理装置1中，将被收纳于承载件C的晶圆W取出，对所取出的晶圆W供给剥离处理液。由此，除了能够得到第一实施方式的效果之外，还能够得到因放宽Q-time而提高生产性这样的效果。
在第二实施方式中，将作为处理对象的基板设为形成于内部的Cu配线的至少一部分露出的进行干蚀刻后或进行灰化后的晶圆W，但是不限于此，还能够应用其它金属配线露出的基板。另外，不限于金属配线，还能够应用于Ge或III-V族的材料等、应防止与氧接触的材质露出的材料。
此外，在第一实施方式和第二实施方式中使用的成膜处理液不限定于具有在光刻工序中实际所能够应用的性质的面涂液，只要是使用图1A～图1E、图7A～图7E所说明的、被最优化为能够可靠地发挥固化或硬化、剥离、溶解之类的作用的含有极性有机物的液体即可。

Claims (13)

1.一种基板清洗方法，其特征在于，包括以下工序：
成膜处理液供给工序，向基板供给成膜处理液，该成膜处理液包含挥发成分且含有用于在所述基板上形成膜的极性有机物；
剥离处理液供给工序，对所述成膜处理液因所述挥发成分挥发而在所述基板上发生固化或硬化所形成的处理膜供给使该处理膜从所述基板剥离的剥离处理液；以及
溶解处理液供给工序，在所述剥离处理液供给工序之后，对所述处理膜供给使该处理膜溶解的溶解处理液，
其中，在所述剥离处理液供给工序中使用的剥离处理液是不含水分的非极性溶剂，在所述溶解处理液供给工序中使用的溶解处理液是不含水分的极性溶剂。
2.根据权利要求1所述的基板清洗方法，其特征在于，
所述成膜处理液是含有作为极性有机物的合成树脂的液体。
3.根据权利要求1或2所述的基板清洗方法，其特征在于，
所述极性溶剂包含乙醇类溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯溶剂、丙二醇甲醚溶剂以及甲基异丁基甲醇溶剂中的至少一种溶剂。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，
所述非极性溶剂包含氟系的溶剂。
5.根据权利要求4所述的基板清洗方法，其特征在于，
所述非极性溶剂包含氢氟醚溶剂、氢氟烃溶剂、氢氟烯烃溶剂以及全氟碳溶剂中的至少一种溶剂。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，
所述基板由锗或III-V族的材料形成。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，
所述基板由金属材料形成。
8.根据权利要求1～7中的任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，在向所述基板的表面供给所述成膜处理液的期间，或者在向所述基板供给所述成膜处理液之后，对所述基板的背面的周缘部供给所述溶解处理液。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，还包括以下工序：
收纳工序，在所述成膜处理液供给工序之后，将所述成膜处理液因所述挥发成分挥发而发生固化或硬化从而形成有处理膜的基板收纳到输送容器；以及
取出工序，将被收纳到所述输送容器的、所述成膜处理液供给工序后的基板取出，
在所述剥离处理液供给工序中，对在所述取出工序中被取出的基板供给所述剥离处理液。
10.根据权利要求9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，对使形成于内部的金属配线的至少一部分露出的干蚀刻后或灰化后的基板供给所述成膜处理液。
11.根据权利要求10所述的基板清洗方法，其特征在于，
在所述干蚀刻中使用氟化碳系气体，所述剥离处理液是氟系的溶剂。
12.一种基板清洗系统，其特征在于，具备：
剥离处理液供给部，其对在被供给了含有挥发成分的成膜处理液的基板上所述成膜处理液因所述挥发成分挥发而在所述基板上发生固化或硬化所形成的处理膜供给使该处理膜从所述基板剥离的剥离处理液；以及
溶解处理液供给部，其对所述处理膜供给使该处理膜溶解的溶解处理液，
其中，在所述剥离处理液供给部中供给的剥离处理液是不含水分的非极性溶剂，在所述溶解处理液供给部中使用的溶解处理液是不含水分的极性溶剂。
13.一种能够由计算机读取的存储介质，存储有在计算机上进行动作来对基板清洗系统进行控制的程序，所述存储介质的特征在于，
所述程序在被执行时使计算机对所述基板清洗系统进行控制，以进行根据权利要求1～11中的任一项所述的基板清洗方法。
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