CN109564858B - 牺牲膜形成方法、基板处理方法以及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种牺牲膜形成方法，通过从基板侧对覆盖形成有图案P的基板W的表面的牺牲聚合物溶液25的液膜26进行加热，使与基板的表面接触的溶液蒸发，从而使液膜在保持于图案中的除了基部以外的至少顶端部的状态下干燥，由此形成牺牲膜。本发明还提供一种基板处理方法以及基板处理装置，利用所形成的牺牲膜抑制或防止图案的倒塌且对基板的表面进行处理。

Description

牺牲膜形成方法、基板处理方法以及基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种牺牲膜形成方法、基板处理方法以及基板处理装置。在作为处理对象的基板的例子中，包括半导体晶片、液晶显示装置用基板、等离子显示器用基板、FED(Field Emission Display：场致发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩膜用基板、陶瓷基板、太阳电池用基板等。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，使用各种药液或冲洗液等处理液对半导体晶片等基板的表面进行处理。
例如，一张一张地处理基板的单张式的基板处理装置具有：旋转卡盘，一边将基板保持为大致水平，一边使该基板旋转；以及喷嘴，对通过该旋转卡盘而旋转的基板的上表面供给处理液。
在典型的基板处理工序中，对被旋转卡盘保持的基板供给药液，然后供给冲洗液，由此，将基板上的药液置换为冲洗液。一般的冲洗液为去离子水。
然后，为了排除基板上的冲洗液，执行干燥工序。作为干燥工序，已知使基板以高速旋转而甩离干燥的旋转干燥工序。
然而，形成于基板的表面的凸状图案、线状图案等图案可能在干燥工序中因冲洗液所具有的表面张力等而倒塌。
因此，为了抑制或防止图案的倒塌，已知具有如下方法：将基板上的冲洗液置换为IPA(isopropyl alcohol：异丙醇)等低表面张力液体，并使低表面张力液体干燥的方法(参照专利文献1、2等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-218376号公报
专利文献2：日本特开2014-110404号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，例如，即便将基板上的冲洗液置换为低表面张力液体并使该低表面张力液体干燥，依然存在图案容易倒塌的情况。例如，存在图案为微细且高纵横比(aspect ratio)的情况或图案由多种膜的层叠体构成且形成各膜的材料的表面自由能量不同的情况。
例如，若向图案间无间隙地填充牺牲聚合物而形成牺牲层，则能够防止图案的倒塌。牺牲层例如能够通过将基板上的冲洗液置换为牺牲聚合物的溶液后使该牺牲聚合物干燥而形成。
然而，为了形成将图案间的间隙完全填埋的牺牲层，需要大量的牺牲聚合物。而且，难以将由该大量的牺牲聚合物所构成的牺牲层从基板表面完全地去除，从而会产生大量的残渣。
因此，必须极力地避免尤其在作为基板处理的最终阶段的冲洗后的干燥工序中再次形成可能产生大量残渣的牺牲层。
因此，本发明的目的在于，提供一种既能够减少牺牲聚合物的使用量，又能够抑制或防止图案的倒塌的牺牲膜形成方法、以及利用了该牺牲膜形成方法的基板处理方法及基板处理装置。
(用于解决课题的手段)
本发明提供一种牺牲膜形成方法，用于在形成于基板的表面的图案中的除了基部以外的至少顶端部形成牺牲膜，其中，所述牺牲膜形成方法包括：基板保持工序，将所述基板以所述表面朝向上方的状态保持为水平；液膜形成工序，对所述基板的表面供给牺牲聚合物的溶液而形成覆盖所述基板的表面的液膜；液膜保持工序，通过对所述基板进行加热而使与所述基板的表面接触的所述溶液蒸发，使所述液膜保持于所述图案中的除了基部以外的至少顶端部；以及干燥工序，使保持的所述液膜干燥。
根据该方法，通过从基板的一侧对覆盖基板的表面的液膜进行加热，能够利用所谓的莱顿弗罗斯特(Leidenfrost)现象在液膜保持于图案中的除了基部以外的至少顶端部的状态下使该液膜干燥。即，能够利用由比以往少的量的牺牲聚合物构成的牺牲膜选择性地覆盖下述区域，该区域至少包括形成于基板的表面的图案中的特别是彼此容易接触的顶端部。
因此，既能够减少牺牲聚合物的使用量，又能够通过牺牲膜保护图案，例如，能够抑制或防止图案的倒塌。具体而言，能够形成将相邻的图案的顶端部间相连的牺牲膜的桥接而抑制或防止各个图案的倒塌，或者个别地覆盖各个图案的顶端部而通过牺牲膜彼此的接触而抑制或防止图案的倒塌。而且，图案的基部未被牺牲膜所覆盖而露出。因此，在形成牺牲膜后，例如，能够利用处理液等对所露出的图案的基部进行处理。
所述干燥工序也可以包括对所述基板进行加热的工序。
特别地，通过在液膜保持工序后接着对基板进行加热，能够在短时间内高效地形成牺牲膜。
本发明提供一种基板处理方法，包括：处理液供给工序，对所述基板供给处理液；旋转干燥工序，在所述处理液供给工序之后，使所述基板以高速旋转而进行甩离干燥；以及牺牲膜形成工序，在所述处理液供给工序之前执行，使用所述牺牲膜形成方法，在形成于所述基板的表面的图案中的除了基部以外的至少顶端部形成牺牲膜。
根据该方法，在通过之前说明的牺牲膜形成方法在图案中的除了基部以外的至少顶端部预先形成牺牲膜的状态下，执行处理液供给工序以及旋转干燥工序。图案的基部未被牺牲膜所覆盖而露出。因此，在旋转干燥工序中，既能够通过牺牲膜抑制或防止图案的倒塌，又能够在该旋转干燥工序之前的处理液供给工序中利用处理液对未被牺牲膜覆盖而露出的图案的基部进行处理。
本发明提供一种基板处理装置，包括：基板保持单元，在液体处理位置以及牺牲膜形成位置将基板保持为水平；旋转单元，在所述液体处理位置以及所述牺牲膜形成位置使所述基板以通过所述基板的中央部的旋转轴线为中心旋转；处理液供给单元，在所述液体处理位置对所述基板的上表面供给处理液；牺牲聚合物溶液供给单元，在所述牺牲膜形成位置对所述基板的上表面供给牺牲聚合物的溶液；加热单元，在所述牺牲膜形成位置对所述基板进行加热；以及控制装置，对所述旋转单元、所述处理液供给单元、所述牺牲聚合物溶液供给单元以及所述加热单元进行控制；所述控制装置执行如下工序：处理液供给工序，对所述基板供给处理液；旋转干燥工序，在所述处理液供给工序之后，使所述基板以高速旋转而进行甩离干燥；以及牺牲膜形成工序，在所述处理液供给工序之前执行，使用所述牺牲膜形成方法，在形成于所述基板的表面的图案中的除了基部以外的至少顶端部形成牺牲膜。
根据该结构，通过从基板的一侧对覆盖基板的表面的液膜进行加热，能够利用所谓的莱顿弗罗斯特现象在液膜保持于图案中的除了基部以外的至少顶端部的状态下使该液膜干燥。即，能够利用由比以往少的量的牺牲聚合物构成的牺牲膜选择性地覆盖下述区域，该区域至少包括形成于基板的表面的图案中的特别是彼此容易接触的顶端部。
因此，既能够减少牺牲聚合物的使用量，又能够通过牺牲膜保护图案，例如，能够抑制或防止图案的倒塌。具体而言，能够形成将相邻的图案的顶端部间相连的牺牲膜的桥接而抑制或防止各个图案的倒塌，或者个别地覆盖各个图案的顶端部而通过牺牲膜彼此的接触而抑制或防止图案的倒塌。
而且，在预先在图案中的除了基部以外的至少顶端部形成牺牲膜的状态下，执行处理液供给工序以及旋转干燥工序。图案的基部未被牺牲膜所覆盖而露出。因此，在旋转干燥工序中，既能够通过牺牲膜抑制或防止图案的倒塌，又能够在该旋转干燥工序之前的处理液供给工序中利用处理液对未被牺牲膜覆盖而露出的图案的基部进行处理。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的基板处理装置的布局的图解性的俯视图。
图2是表示所述基板处理装置所具有的牺牲膜形成单元的概略结构的示意图。
图3A是用于说明所述牺牲膜形成单元中执行的牺牲膜形成工序中的液膜形成工序的图解性的剖视图。
图3B是用于说明所述牺牲膜形成工序中的液膜保持工序的图解性的剖视图。
图3C是经由所述牺牲膜形成工序中的干燥工序而形成的牺牲膜的一例的图解性的剖视图。
图3D是所述牺牲膜的其他例子的图解性的剖视图。
图4是表示所述基板处理装置所具有的液体处理单元的概略结构的示意图。
图5是说明通过所述基板处理装置执行的基板的处理的一例的图。
图6是表示所述基板处理装置所具有的处理单元的变形例的概略结构的示意图。
具体实施方式
图1是显示本发明的一实施方式的基板处理装置1的布局的图解性的俯视图。
基板处理装置1是通过药液或冲洗液等处理液一张一张地处理半导体晶片等圆板状的基板W的单张式的基板处理装置。在基板处理装置1的处理对象的基板W的表面形成有图案。基板处理装置1包括分度器区2(indexer block)、与分度器区2结合的处理区3、以及对基板处理装置1所具有的装置的动作或阀的开闭进行控制的控制装置4。控制装置4例如使用微型计算机构成。控制装置4包括CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等运算单元、固定存储设备、硬盘驱动器等存储单元、以及输入输出单元。存储单元中存储有用以进行基板处理的方法(运算单元执行的程序)。
分度器区2包括运载器(carrier)保持部5、分度器机械手IR、及IR移动机构6。运载器保持部5对能够容纳多张基板W的运载器C进行保持。多个运载器C在水平的运载器排列方向U排列的状态下被运载器保持部5保持。IR移动机构6使分度器机械手IR沿运载器排列方向U移动。分度器机械手IR执行将基板W搬入被运载器保持部5保持的运载器C的搬入动作以及将基板W从运载器C搬出的搬出动作。
另一方面，处理区3包括对基板W进行处理的多个(例如，4个以上)的处理单元7以及中心机械手CR。在俯视时，多个处理单元7以包围中心机械手CR的方式配置。多个处理单元7包括：牺牲膜形成单元7a，在形成于基板W的表面的图案中的除了基部以外的至少顶端部形成牺牲膜；以及液体处理单元7b，向基板W的表面供给处理液，并利用处理液对基板W进行处理。
中心机械手CR执行将基板W搬入处理单元7的搬入动作、将基板W从处理单元7搬出的搬出动作、以及在多个处理单元7之间搬运基板W的搬运动作。而且，中心机械手CR还执行从分度器机械手IR接收基板W，并且向分度器机械手IR交付基板W的动作。
分度器机械手IR以及中心机械手CR被控制装置4控制。
图2是表示基板处理装置1所具有的牺牲膜形成单元7a的概略结构的示意图。以下，对牺牲膜形成单元7a的概略结构以及牺牲膜形成单元7a中所执行的基板W的处理的一例进行说明。首先，对牺牲膜形成单元7a的概略结构进行说明。
牺牲膜形成单元7a包括：基板保持台8(基板保持单元)，将基板W保持为水平并使基板旋转；牺牲聚合物溶液喷嘴9，向被基板保持台8保持的基板W的上表面供给牺牲聚合物的溶液(牺牲聚合物溶液)；以及腔室(chamber)10，容纳基板保持台8以及牺牲聚合物溶液喷嘴9。
基板保持台8固定于沿铅垂方向延伸的旋转轴11的上端。在旋转轴11结合有基板旋转机构12(旋转单元)，该基板旋转机构12使旋转轴11以旋转轴11的中心轴线为中心旋转。基板旋转机构12例如是包括马达的机构。在基板保持台8的内部埋设有用于对被基板保持台8保持的基板W进行加热的加热器13(加热单元)。而且，在基板保持台8上设置有均热环14，该均热环14用于在利用加热器13进行加热时使基板W的温度均匀化。均热环14形成为包围基板保持台8上的基板W的保持位置P1的环状。保持位置P1是牺牲膜形成位置。
与基板保持台8相关联地设置有使基板W相对于基板保持台8升降的多根(例如，3根)提升销15。多根提升销15插通腔室10的底壁16，在腔室10外被共通的支撑构件17支撑。在支撑构件17结合有包括气缸的提升销升降机构18。提升销升降机构18使多根提升销15在多根提升销15的顶端向基板保持台8的上方突出的位置与多根提升销15的顶端向基板保持台8的下方退避的位置之间一体地升降。
牺牲聚合物溶液喷嘴9连接于夹设有牺牲聚合物溶液阀19的牺牲聚合物溶液供给管20(牺牲聚合物溶液供给单元)。向牺牲聚合物溶液喷嘴9供给牺牲聚合物溶液通过牺牲聚合物溶液阀19的开闭来控制。供给至牺牲聚合物溶液喷嘴9的牺牲聚合物溶液朝向被基板保持台8保持的基板W的上表面中央部喷出。
作为牺牲聚合物溶液，例如可列举将包括丙烯酸类树脂、酚醛类树脂等的现有的牺牲层形成用的牺牲聚合物在水或IPA等溶剂中以任意的浓度溶解而成的溶液等。
腔室10包括：间隔壁22，形成有用于相对腔室10内搬入基板W或搬出基板W的开口21；以及闸门挡板(gate shutter)23，覆盖该开口21。闸门挡板23配置于间隔壁22外。闸门挡板23结合有包括气缸的闸门开闭机构24。闸门开闭机构24使闸门挡板23在闸门挡板23与间隔壁22的外表面紧密接触而将开口21密闭的关闭位置与闸门挡板23向间隔壁22的侧方离开并下降而使开口21大大地开放的开放位置之间移动。
控制装置4基于存储单元所保持的方法的内容，控制牺牲膜形成单元7a所包括的基板旋转机构12、加热器13、提升销升降机构18、牺牲聚合物溶液阀19以及闸门开闭机构24等的动作。
接下来，对牺牲膜形成单元7a中执行的基板W的处理进行说明。
中心机械手CR将基板W搬入至牺牲膜形成单元7a的腔室10内。在将基板W搬入至腔室10内之前，闸门开闭机构24通过控制装置4被驱动。由此，闸门挡板23配置于开放位置，腔室10的开口21开放。然后，提升销升降机构18通过控制装置4被驱动，多根提升销15的顶端向基板保持台8的上方突出。
然后，中心机械手CR通过控制装置4被控制，向腔室10内搬入基板W，将该基板W以形成有图案的图案形成面(表面)朝上的状态载置于提升销15上。控制装置4在通过中心机械手CR使基板W载置于提升销15上之后，使中心机械手CR从腔室10内退避。然后，闸门开闭机构24通过控制装置4被驱动，闸门挡板23配置于关闭位置。由此，腔室10的开口21通过闸门挡板23被密闭。
接下来，提升销升降机构18通过控制装置4被驱动，多根提升销15的顶端向基板保持台8的下方退避。通过该提升销15的退避，提升销15上的基板W移载至基板保持台8上。由此，基板W在保持位置P1被基板保持台8保持(基板保持工序)。在基板W被保持于基板保持台8上之后，控制装置4通过控制基板旋转机构12，使被基板保持台8保持的基板W旋转。
接下来，执行牺牲膜形成工序，在该牺牲膜形成工序中，将牺牲聚合物溶液供给至基板W，在形成于基板W的表面的图案中的除了基部以外的至少顶端部形成牺牲膜。具体而言，控制装置4一边通过基板保持台8使基板W旋转，一边使牺牲聚合物溶液阀19打开，从而从牺牲聚合物溶液喷嘴9朝向被基板保持台8保持的基板W的上表面中央部喷出牺牲聚合物溶液。
一边参照图2、以及图3A至图3D，一边对牺牲膜形成工序进行说明。牺牲膜形成工序包括液膜形成工序、液膜保持工序以及干燥工序。
液膜形成工序是在基板W的上表面保持覆盖该上表面的牺牲聚合物溶液25的浸液状的液膜26的工序。在液膜形成工序中，控制装置4控制基板旋转机构12，使基板W的旋转维持为浸液速度(0rpm至100rpm)。通过使基板W以浸液速度旋转，能够使作用于供给至基板W上的牺牲聚合物溶液25的离心力变小，从而能够抑制牺牲聚合物溶液25从基板W的上表面排出。然后，对基板W的形成有图案P的整个上表面供给牺牲聚合物溶液25，从而形成覆盖基板W的表面的液膜26(参照图3A)。
在此，“浸液状”是指如下状态：由于基板W的旋转以零或低的速度进行，其结果，只有零或较小的离心力作用于供给至基板W的上表面的液体的液膜，因此，液体滞留于基板W的上表面而形成液膜。以下，在本说明书中相同。另外，“浸液速度”是指如下速度：在使基板W旋转时，作用于基板W的上表面的液体的离心力小于作用于该液体与基板W的上表面之间的界面张力，或者离心力与界面张力大致相平衡。以下，在本说明书中相同。
接下来，控制装置4控制基板旋转机构12，停止通过基板保持台8进行的基板W的旋转。接下来，控制装置4向加热器13通电，使基板W加热至牺牲聚合物溶液25中所包含的溶剂的沸点以上。由此，通过来自基板W的热，与基板W的表面接触的牺牲聚合物溶液25中的溶剂蒸发而产生蒸气(参照图3B)。所产生的蒸气作为层而介于基板W的表面与液膜26之间，如图3B中的点划线的箭头所示，利用所谓的莱顿弗罗斯特现象将液膜26向图案P的顶端部方向上推(液膜保持工序)。然后，通过溶剂的蒸发，使形成液膜26的牺牲聚合物溶液25浓缩。
接下来，若根据需要进一步继续加热使液膜26干燥，则在图案P中的除了基部以外的至少顶端部形成有牺牲膜。具体而言，变为相邻的图案P的顶端部间通过牺牲膜27的桥接而相连的状态(参照图3C)、各个图案的顶端部分别被牺牲膜28覆盖的状态(参照图3D)、或混合有上述两种状态的状态(干燥工序)。
在任一情况下，例如，在后续的处理液供给工序后的旋转干燥工序等中，均能够抑制或防止图案P的倒塌。而且，在任一情况下，与以往的将图案间的间隙完全填埋的牺牲层相比，均能够减少形成牺牲膜27、28的牺牲聚合物的使用量，从而能够抑制残渣的产生。并且，在任一情况下，图案P的基部均未被牺牲膜27、28所覆盖而露出。因此，在形成牺牲膜27、28后，能够对露出的图案P的基部执行处理液供给工序以及旋转干燥工序。
另外，如这些图的例子所示，为了将牺牲聚合物溶液25的液膜26保留在图案P中的除了基部以外的至少顶端部来形成牺牲膜27、28，适当调整牺牲聚合物溶液25的固体成分浓度(牺牲聚合物的浓度)、液膜形成工序中的液膜26的厚度以及液膜保持工序中的对基板W加热的温度等即可。作为一例，尝试了下述试验，但本发明的结构并不限定于此。
将牺牲层形成用的固体成分浓度为5质量％至10质量％左右的市面上出售的牺牲聚合物的溶液在IPA中稀释为1∶10000，调制出固体成分浓度为5ppm至10ppm的牺牲聚合物溶液。将该牺牲聚合物溶液以浸液涂敷在由Si与非晶形碳(a-C)构成的形成有纵横比AR为15(宽度30nm、高度450nm)的图案的芯片的表面的状态，载置于120℃的加热板上之后，干燥约3秒。使用SEM(Scanning Electron Microscope：扫描式电子显微镜)观察干燥后的芯片的截面后，可确认在图案中的除了基部以外的至少顶端部选择性地形成了牺牲膜。
而且，根据该结果，在对相同的芯片旋转涂敷牺牲聚合物溶液的情况下，推测将固体成分浓度设为0.5质量％至1质量％左右较好。
参照图2，在形成了牺牲膜后，提升销升降机构18通过控制装置4被驱动。由此，多根提升销15上升，基板W被提升至相对于基板保持台8向上方离开的位置(例如，与中心机械手CR之间能够交接基板W的位置)。然后，闸门开闭机构24通过控制装置4被驱动，闸门挡板23配置于开放位置。由此，腔室10的开口21开放。然后，被提升销15支撑的基板W通过中心机械手CR从腔室10内被搬出。
图4是表示基板处理装置1所具有的液体处理单元7b的概略结构的示意图。以下，对液体处理单元7b的概略结构、以及液体处理单元7b中执行的基板W的处理的一例进行说明。首先，对液体处理单元7b的概略结构进行说明。
液体处理单元7b包括：旋转卡盘29(基板保持单元)，将基板W保持为水平并使基板旋转；药液喷嘴30，对被旋转卡盘29保持的基板W的上表面供给药液；冲洗液喷嘴31，对被旋转卡盘29保持的基板W的上表面供给冲洗液；以及腔室32，容纳旋转卡盘29、药液喷嘴30以及冲洗液喷嘴31。
旋转卡盘29包括：圆盘状的旋转基座33，将基板W保持为水平且能够以通过该基板W的中心的铅锤轴线为中心旋转；以及旋转马达34(旋转单元)，使该旋转基座33以铅垂轴线为中心旋转。旋转卡盘29可以是在水平方向上夹持基板W而将该基板W保持为水平的夹持式的卡盘，也可以是通过吸附作为非器件形成面的基板W的背面(下表面)而将该基板W保持为水平的真空式的卡盘。在实施方式中，旋转卡盘29为夹持式的卡盘。旋转卡盘29在保持位置P2将基板W保持为水平。保持位置P2为液体处理位置。
药液喷嘴30连接于夹设有药液阀35的药液供给管36(处理液供给单元)。向药液喷嘴30供给药液通过药液阀35的开闭来控制。供给至药液喷嘴30的药液朝向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面中央部喷出。
作为药液，可列举蚀刻液、清洗液。更具体而言，作为药液，可列举氟酸、SC1(氨水过氧化氢混和液)、SC2(盐酸过氧化氢混合液)、氟化铵、缓冲氟酸(氟酸与氟化铵的混合液)等。
冲洗液喷嘴31连接于夹设有冲洗液阀37的冲洗液供给管38(处理液供给单元)。向冲洗液喷嘴31供给冲洗液通过冲洗液阀37的开闭来控制。供给至冲洗液喷嘴31的冲洗液朝向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面中央部喷出。
作为冲洗液，可列举纯水(去离子水)、碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水或稀释浓度(例如10ppm至100ppm左右)的盐酸水等。
腔室32包括：间隔壁40，形成有用于相对于腔室32内搬入基板W或搬出基板W的开口39；以及闸门挡板41，覆盖该开口39。闸门挡板41配置于间隔壁40之外。闸门挡板41结合有包括气缸的闸门开闭机构42。闸门开闭机构42使闸门挡板41在关闭位置与开放位置之间移动，该关闭位置是闸门挡板41与间隔壁40的外表面紧密接触而将开口39密闭的位置，该开放位置是闸门挡板41向间隔壁40的侧方离开并下降而使开口39大大地开放的位置。
控制装置4基于存储单元所保持的方法的内容，控制液体处理单元7b所包括的旋转马达34、药液阀35、冲洗液阀37以及闸门开闭机构42等的动作。
接下来，对液体处理单元7b中执行的基板W的处理进行说明。
中心机械手CR将在牺牲膜形成单元7a中形成了牺牲膜后的基板W搬入至液体处理单元7b的腔室32内。在向腔室32内搬入基板W之前，闸门开闭机构42通过控制装置4被驱动。由此，闸门挡板41配置于开放位置，腔室32的开口39开放。然后，中心机械手CR通过控制装置4被控制，向腔室32内搬入基板W，并将该基板W以该基板W的图案形成面(表面)朝上的状态载置于旋转卡盘29上。然后，基板W能够与旋转基座33一体旋转地被旋转卡盘29保持。
控制装置4在通过中心机械手CR使基板W载置于旋转卡盘29上之后，使中心机械手CR从腔室32内退避。然后，闸门开闭机构42通过控制装置4被驱动，闸门挡板41配置于关闭位置。由此，腔室32的开口39通过闸门挡板41被密闭。腔室32的开口39被密闭后，控制装置4通过控制旋转马达34，使被旋转卡盘29保持的基板W旋转。
接下来，进行向基板W的表面供给处理液而对基板W进行处理的处理液供给工序。
首先，进行将药液供给至基板W而对基板W进行处理的药液处理。通过该药液处理，将基板W以及图案的表面的氧化膜、氮化膜、蚀刻残渣等去除。具体而言，控制装置4一边通过旋转卡盘29使基板W旋转，一边使药液阀35打开，从而从药液喷嘴30朝向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面中央部喷出药液。从药液喷嘴30喷出的药液被供给至基板W的上表面中央部，受到因基板W的旋转所引起的离心力而沿着基板W的上表面向外方扩展。由此，对基板W的整个上表面供给药液，基板W的整个上表面被药液处理。而且，若药液阀35打开后经过规定时间，则控制装置4使药液阀35关闭，从而停止药液从药液喷嘴30喷出。
接下来，进行将冲洗液供给至基板W而将附着于基板W的药液冲洗的冲洗处理。具体而言，控制装置4一边通过旋转卡盘29使基板W旋转，一边使冲洗液阀37打开，从而从冲洗液喷嘴31朝向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面中央部喷出冲洗液。从冲洗液喷嘴31喷出的冲洗液被供给至基板W的上表面中央部，受到因基板W的旋转所引起的离心力而沿着基板W的上表面向外方扩展。由此，对基板W的整个上表面供给冲洗液，附着于基板W的药液被冲洗。而且，若冲洗液阀37打开后经过规定时间，则控制装置4使冲洗液阀37关闭，从而停止冲洗液从冲洗液喷嘴31喷出。
接下来，进行使基板W干燥的旋转干燥工序。具体而言，控制装置4控制旋转马达34，使基板W以高转速(例如，数千rpm)旋转。由此，较大的离心力作用于附着在基板W的冲洗液，从而该冲洗液被甩离至基板W的周围。这样，从基板W去除冲洗液，从而基板W干燥。旋转干燥工序进行了规定时间之后，控制装置4控制旋转马达34，使由旋转卡盘29进行的基板W的旋转停止。然后，闸门开闭机构42通过控制装置4被驱动，闸门挡板41配置于开放位置。由此，腔室32的开口39开放。然后，被旋转卡盘29保持的基板W通过中心机械手CR从腔室32内被搬出。
图5是用于对通过基板处理装置1进行的基板W的处理的一例进行说明的图。以下，参照图1以及图5。
保持于运载器保持部5的运载器C内所容纳的未处理的基板W通过分度器机械手IR被搬出。然后，从运载器C内搬出的基板W从分度器机械手IR交接至中心机械手CR。中心机械手CR将从分度器机械手IR接收到的未处理的基板W搬入至牺牲膜形成单元7a的腔室10内，并将该基板W载置于基板保持台8上的保持位置P1(基板保持工序)。
如图5中的(a)所示，如上所示，在牺牲膜形成单元7a中，在形成于基板W的表面的图案中的除了基部以外的至少顶端部选择地形成有牺牲膜(牺牲膜形成工序)。具体而言，牺牲聚合物溶液从牺牲聚合物溶液喷嘴9供给至在保持位置P1被基板保持台8保持的基板W的表面，从而形成覆盖基板W的表面的液膜(液膜形成工序)。然后，对加热器13通电，使基板W加热至牺牲聚合物溶液中所包含的溶剂的沸点以上。由此，通过前面说明的机理，与基板W的表面接触的牺牲聚合物溶液中的溶剂蒸发，所产生的蒸气将液膜向图案的顶端部方向上推(液膜保持工序)。接下来，使被上推的液膜干燥，从而在图案中的除了基部以外的至少顶端部选择性地形成有牺牲膜(干燥工序)。
而且，在图案中的除了基部以外的至少顶端部形成牺牲膜后，配置于牺牲膜形成单元7a的腔室10内的基板W通过中心机械手CR从腔室10内被搬出。从牺牲膜形成单元7a的腔室10内被搬出的基板W通过中心机械手CR被搬入至液体处理单元7b的腔室32内。
如上所述，图案的基部未被牺牲膜所覆盖而露出。因此，在形成牺牲膜后，在液体处理单元7b中能够对图案的基部执行处理液供给工序以及旋转干燥工序。
如图5中的(b)所示，如上所述，在液体处理单元7b中，药液从药液喷嘴30供给至在保持位置P2被旋转卡盘29保持的基板W的表面。由此，基板W通过药液被处理(药液处理)。然后，如图5中的(c)所示，冲洗液从冲洗液喷嘴31供给至在保持位置P2被旋转卡盘29保持的基板W的表面，从而附着于基板W的表面的药液被冲洗(冲洗处理)。然后，如图5中的(d)所示，通过基板W的高速旋转，附着于基板W的冲洗液从基板W被去除(旋转干燥工序)。由此，基板处理装置1中的一连串处理结束。控制装置4反复执行上述动作，对多张基板W一张一张地进行处理。
处理完成的基板W搬运至外部的装置，能够通过灰化、干式蚀刻等处理而去除牺牲膜。
如上所述，在第一实施方式中，能够通过从基板W的一侧对覆盖基板W的表面的液膜26进行加热，利用所谓的莱顿弗罗斯特现象，在保持于图案P中的除了基部以外的至少顶端部的状态下使上述液膜26干燥。即，能够利用由比以往少的量的牺牲聚合物构成的牺牲膜27、28选择性地覆盖下述区域，该区域为至少包括形成于基板W的表面的图案P中的特别是彼此容易接触的顶端部的区域。
而且，在图案P中的除了基部以外的至少顶端部预先形成了牺牲膜27、28的状态下，执行处理液供给工序以及旋转干燥工序。图案P的基部未被牺牲膜27、28所覆盖而露出。因此，在旋转干燥工序中，通过牺牲膜27、28能够抑制或防止图案P的倒塌，并且，在该旋转干燥工序之前的处理液供给工序中，能够利用处理液体处理未被牺牲膜27、28所覆盖而露出的图案P的基部。
另外，在第一实施方式中，对液体处理单元7b以及牺牲膜形成单元7a分开设置的情况进行了说明，但液体处理单元7b以及牺牲膜形成单元7a也可以合并在一个处理单元7c中。在该情况下，牺牲膜形成位置(保持位置P1)与液体处理位置(保持位置P2)设为相同位置。
图6是表示作为变形例的处理单元7c的概略结构的示意图。该变形例的处理单元7c相当于在所述的图4的液体处理单元7b中追加了用于形成牺牲膜的机构。因此，在图6中，对与所述的图4所示的各部相同的结构部分赋予与图4相同的附图标记，并省略其说明。
以下，对处理单元7c的概略结构以及处理单元7c中执行的基板W的处理的一例进行说明。首先，对处理单元7c的概略结构进行说明。
处理单元7c除了在腔室32内包括旋转卡盘29(基板保持单元)、药液喷嘴30以及冲洗液喷嘴31之外，在腔室32内还包括用于向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面供给牺牲聚合物溶液的牺牲聚合物溶液喷嘴43。旋转卡盘29在保持位置P3将基板W保持为水平。保持位置P3兼作牺牲膜形成位置与液体处理位置。在旋转基座33内埋设有用于对被旋转卡盘29保持的基板W进行加热的加热器44(加热单元)。
牺牲聚合物溶液喷嘴43连接于夹设有牺牲聚合物溶液阀45的牺牲聚合物溶液供给管46(牺牲聚合物溶液供给单元)。向牺牲聚合物溶液喷嘴43供给牺牲聚合物溶液通过牺牲聚合物溶液阀45的开闭来控制。供给至牺牲聚合物溶液喷嘴43的牺牲聚合物溶液朝向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面中央部喷出。作为牺牲聚合物溶液，可使用所述的牺牲聚合物溶液。
而且，作为从药液喷嘴30喷出的药液以及从冲洗液喷嘴31喷出的冲洗液，可分别使用所述的药液以及冲洗液。
控制装置4基于存储单元所保持的方法的内容，控制处理单元7c所包括的旋转马达34、加热器44、牺牲聚合物溶液阀45、药液阀35、冲洗液阀37以及闸门开闭机构42等的动作。
接下来，对处理单元7c中执行的基板W的处理进行说明。
按照与图4的液体处理单元7b相同的顺序，闸门开闭机构42通过控制装置4被驱动，闸门挡板41配置于开放位置，腔室32的开口39开放。接下来，中心机械手CR通过控制装置4被控制，向腔室32内搬入基板W，并将该基板W以该基板W的图案形成面(表面)朝上的状态载置于旋转卡盘29上。而且，基板W能够与旋转基座33一体旋转地被旋转卡盘29保持。
接下来，在中心机械手CR从腔室32内退避后，闸门开闭机构42通过控制装置4被驱动，闸门挡板41配置于关闭位置，腔室32的开口39通过闸门挡板41被密闭。
然后，控制装置4通过控制旋转马达34，使被旋转卡盘29保持的基板W以所述的浸液速度旋转。接下来，控制装置4一边使基板W以浸液速度旋转，一边使牺牲聚合物溶液阀45打开，从而从牺牲聚合物溶液喷嘴43朝向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面中央部喷出牺牲聚合物溶液。由此，在基板W的表面形成牺牲聚合物溶液的液膜。
接下来，控制装置4控制旋转马达34，使由旋转卡盘29进行的基板W的旋转停止。然后，对加热器44通电，使基板W加热至牺牲聚合物溶液中所包含的溶剂的沸点以上。由此，通过前面说明的机理，在基板W的表面的图案中的除了基部以外的至少顶端部选择性地形成有牺牲膜(牺牲膜形成工序)。
接下来，控制装置4执行下述的处理液供给工序：通过控制旋转马达34，一边使被旋转卡盘29保持的基板W再次旋转，一边对基板W的表面供给处理液而对基板W进行处理。具体而言，首先，将药液阀35打开规定时间，从药液喷嘴30朝向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面中央部喷出药液，进行药液处理。接下来，将冲洗液阀37打开规定时间，从冲洗液喷嘴31朝向被旋转卡盘29保持的基板W的上表面中央部喷出冲洗液，进行冲洗液处理。
接下来，控制装置4控制旋转马达34，使基板W以高转速(例如，数千rpm)旋转。由此，较大的离心力作用于附着在基板W的冲洗液，从而该冲洗液被甩离至基板W的周围。这样一来，从基板W去除冲洗液，从而基板W干燥(干燥工序)。
旋转干燥工序进行了规定时间之后，控制装置4控制旋转马达34，使由旋转卡盘29进行的基板W的旋转停止。然后，闸门开闭机构42通过控制装置4被驱动，闸门挡板41配置于开放位置，腔室32的开口39开放。然后，被旋转卡盘29保持的基板W通过中心机械手CR从腔室32内被搬出。
处理完成的基板W搬运至外部的装置，能够通过灰化、干式蚀刻等处理去除牺牲膜。
如上所述，在变形例中，能够一个处理单元7c内一贯地执行牺牲膜形成工序至旋转干燥工序。
以上，对作为本发明的一个实施方式及其变形例的图6的方式进行了说明，但本发明也可以以其他方式实施。
例如，在所述的实施方式以及变形例中，在液膜形成工序中在基板的表面形成液膜后，对基板加热而执行液膜保持工序。然而，也可以预先对已加热的基板的表面供给牺牲聚合物溶液，大致同时执行液膜形成工序以及液膜保持工序。
而且，在所述的实施方式以及变形例中，对在液膜形成工序中使基板以浸液速度旋转进行了说明，也可以使基板以高于浸液速度的液体处理速度(强离心力作用于基板的转速)旋转。
而且，在使浸液速度设为零的情况下，也可以省略牺牲膜形成单元7a的基板旋转机构12的结构。
而且，在所述的实施方式以及变形例中，在液膜保持工序后，接着对基板继续加热而执行干燥工序。然而，也可以干燥工序中停止加热，而仅利用液膜保持工序的预热使液膜干燥。
而且，在所述的实施方式以及变形例中，为了在利用处理液进行的液体处理后的干燥工序中防止图案的倒塌，而利用通过本发明的牺牲膜形成方法在图案中的除了基部以外的至少顶端部形成的牺牲膜。然而，牺牲膜也可以代替以往的将图案间的间隙完全填埋的牺牲层，例如，能够用于基板W搬运时等的图案的保护。在该情况下，牺牲聚合物的使用量与现状相比变少，从而能够极力抑制残渣的产生。
而且，在所述的实施方式以及变形例中，说明了基板处理装置1为对圆板状的基板进行处理的装置的情况，但基板处理装置1也可以为对多边形的基板进行处理的装置。
虽对本发明的实施方式进行了详细说明，但这些仅为用于明确本发明的技术内容的具体例，本发明不应限定于这些具体例来解释，本发明的范围仅由所附申请权利要求书来限定。
该申请对应于2016年9月12日向日本专利局提出的日本特愿2016-177884号，该申请的全部公开内容通过引用而并入本申请中。
附图标记说明：
1 基板处理装置
4 控制装置
7a 牺牲膜形成单元
7b 液体处理单元
7c 处理单元
8 基板保持台(基板保持单元)
12 基板旋转机构(旋转单元)
13、44 加热器(加热单元)
20、46 牺牲聚合物溶液供给管(牺牲聚合物溶液供给单元)
25 牺牲聚合物溶液
26 液膜
27、28 牺牲膜
29 旋转卡盘(基板保持单元)
34 旋转马达(旋转单元)
36 药液供给管(处理液供给单元)
38 冲洗液供给管(处理液供给单元)
P 图案
P1 保持位置(牺牲膜形成位置)
P2 保持位置(液体处理位置)
P3 保持位置(液体处理位置+牺牲膜形成位置)
W 基板

Claims (6)

1.一种牺牲膜形成方法，用于在形成于基板的表面的图案中的除了基部以外的至少顶端部形成牺牲膜，其中，
所述牺牲膜形成方法包括：
基板保持工序，将所述基板以所述表面朝向上方的状态保持为水平；
液膜形成工序，对所述基板的表面供给牺牲聚合物的溶液而形成覆盖所述基板的表面的液膜；
液膜保持工序，通过对所述基板进行加热而使与所述基板的表面接触的所述溶液蒸发，使所述液膜保持于所述图案中的除了基部以外的至少顶端部；以及
干燥工序，通过使保持的所述液膜干燥，使所述图案的基部未被所述牺牲膜覆盖而露出，并且在所述图案中的除了基部以外的至少顶端部形成所述牺牲膜。
2.如权利要求1所述的牺牲膜形成方法，其中，
所述干燥工序包括加热所述基板的工序。
3.一种基板处理方法，
包括：
牺牲膜形成工序，通过权利要求1所述的牺牲膜形成方法的基板保持工序、液膜形成工序、液膜保持工序以及干燥工序，使形成于基板的表面的图案的基部未被所述牺牲膜覆盖而露出，并且在所述图案中的除了基部以外的至少顶端部形成所述牺牲膜；
处理液供给工序，对所述基板的所述表面供给处理液；以及
旋转干燥工序，使所述基板以高速旋转而进行甩离干燥。
4.如权利要求3所述的基板处理方法，其中，
所述干燥工序包括加热所述基板的工序。
5.一种基板处理装置，
包括：
基板保持单元，在液体处理位置以及牺牲膜形成位置将基板保持为水平；
旋转单元，在所述液体处理位置以及所述牺牲膜形成位置使所述基板以通过所述基板的中央部的旋转轴线为中心旋转；
处理液供给单元，在所述液体处理位置对所述基板的上表面供给处理液；
牺牲聚合物溶液供给单元，在所述牺牲膜形成位置对所述基板的上表面供给牺牲聚合物的溶液；
加热单元，在所述牺牲膜形成位置对所述基板进行加热；以及
控制装置，对所述旋转单元、所述处理液供给单元、所述牺牲聚合物溶液供给单元以及所述加热单元进行控制；
所述控制装置执行如下工序：
牺牲膜形成工序，通过权利要求1所述的牺牲膜形成方法的基板保持工序、液膜形成工序、液膜保持工序以及干燥工序，使形成于基板的表面的图案的基部未被所述牺牲膜覆盖而露出，并且在所述图案中的除了基部以外的至少顶端部形成所述牺牲膜；
处理液供给工序，对所述基板的所述表面供给处理液；以及
旋转干燥工序，使所述基板以高速旋转而进行甩离干燥。
6.如权利要求5所述的基板处理装置，其中，
所述控制装置在所述干燥工序中执行加热所述基板的工序。
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