CN111630636A - 基片干燥装置、基片干燥方法和存储介质 - Google Patents

基片干燥装置、基片干燥方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够防止图案倒塌并行使充满在形成于基片的图案的凹部中的升华性物质升华的基片干燥装置、基片干燥方法和存储介质。第1单元包括：溶液供给部，其将含有升华性物质和溶剂的升华性物质溶液供给到处理面(Wa)；和第1液除去部，其从被供给了升华性物质溶液的处理面(Wa)上除去溶剂和处理液，在处理面(Wa)上形成升华性物质的固体膜(SS)。第2单元包括：第2液除去部(61、62、63)，其对形成有固体膜(SS)的基片(W)进行加热，将基片(W)维持在比升华性物质的升华温度低的第1温度范围内的温度，由此使残存在固体膜(SS)内的溶剂和处理液70气化；和固体膜除去部(61、62、63)，其将基片(W)加热至升华温度以上的第2温度范围内的温度，由此将固体膜(SS)从处理面(Wa)上除去。

Description

基片干燥装置、基片干燥方法和存储介质
技术领域
本发明涉及一种通过使充满在形成于基片的图案的凹部中的升华性物质升华，以使基片干燥的技术。
背景技术
近年来，形成在半导体晶片等的基片的图案在向微小化发展，图案的高宽比(高度/宽度)逐渐变高。伴随图案的微小化和高高宽比化，在液处理后的基片的干燥处理中，容易产生因图案凹部内的液的表面张力导致的图案倒塌(构成图案的凸状部的倒塌)。为了应对该问题，有时进行使用升华性物质的干燥处理(例如参照专利文献1)。在该干燥处理中，依次进行：用升华性物质溶液置换图案凹部内的IPA等的液的步骤；用使该升华性物质溶液中所含的溶剂蒸发而固化的升华性物质，充满图案凹部的步骤；和使固化的升华性物质升华的步骤。通过这样的使用升华性物质的干燥处理，能够防止因液的表面张力导致的图案倒塌。
但是，在这样的使用升华性物质的干燥处理中，有时会带来图案倒塌的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-243869号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种能够防止图案倒塌，并且使充满在形成于基片的图案的凹部中的升华性物质升华的技术。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个方式涉及一种基片干燥装置，其能够使具有使用处理液进行了液处理的处理面的基片干燥，基片干燥装置包括：在处理面形成升华性物质的固体膜的第1单元；和使固体膜升华以将其从处理面除去的第2单元，第1单元包括：溶液供给部，其将含有升华性物质和溶剂的升华性物质溶液供给到处理面；和第1液除去部，其从被供给了升华性物质溶液的处理面上除去溶剂和处理液，在处理面上形成升华性物质的固体膜，第2单元包括：第2液除去部，其对形成有固体膜的基片进行加热，将该基片维持在比升华性物质的升华温度低的第1温度范围内的温度，由此使残存在固体膜内的溶剂和处理液气化；和固体膜除去部，其在第2液除去部将基片维持在第1温度范围内的温度之后，将该基片加热至升华性物质的升华温度以上的第2温度范围内的温度，由此将固体膜从处理面上除去。
本发明的另一方式涉及一种基片干燥方法，其使具有使用处理液进行了液处理的处理面的基片干燥，基片干燥方法包括：在处理面形成升华性物质的固体膜的第1处理步骤；和使固体膜升华以将其从处理面除去的第2处理步骤，第1处理步骤包括：将含有升华性物质和溶剂的升华性物质溶液供给到处理面的步骤；和从被供给了升华性物质溶液的处理面上除去溶剂和处理液，在处理面上形成升华性物质的固体膜的步骤，第2处理步骤包括：对形成有固体膜的基片进行加热，将该基片维持在比升华性物质的升华温度低的第1温度范围内的温度，由此使残存在固体膜内的溶剂和处理液气化的步骤；和在将基片维持在第1温度范围内的温度后，将该基片加热至升华性物质的升华温度以上的第2温度范围内的温度，由此将固体膜从处理面上除去的步骤。
本发明的另一方式涉及一种存储有程序的存储介质，该程序在由用于控制基片干燥装置的动作的计算机执行时，计算机控制基片干燥装置使基片干燥装置实施上述的基片干燥方法。
发明效果
依照本发明，能够防止图案倒塌，并且使充满在形成于基片的图案的凹部中的升华性物质升华。
附图说明
图1是表示基片处理系统的概略结构的图。
图2是表示清洗单元的概略结构的图。
图3是表示烘烤单元的概略结构的图。
图4A是用于说明由清洗单元进行的步骤的晶片表面部的概略截面图。
图4B是用于说明由清洗单元进行的步骤的晶片表面部的概略截面图。
图4C是用于说明由清洗单元进行的步骤的晶片表面部的概略截面图。
图4D是用于说明由清洗单元进行的步骤的晶片表面部的概略截面图。
图5表示与加热温度相应的升华性物质膜的状态图像的放大截面图、放大立体图和放大平面图。
图6A是用于说明形成于晶片的处理面上的升华性物质膜中的残存液的状态(加热升华性物质膜前的状态)的概念图。
图6B是用于说明形成于晶片的处理面上的升华性物质膜中的残存液的状态(加热升华性物质膜前的状态)的概念图。
图7A是用于说明形成于晶片的处理面上的升华性物质膜中的残存液的状态(加热升华性物质膜，而升华性物质膜达到升华温度之前的状态)的概念图。
图7B是用于说明形成于晶片的处理面上的升华性物质膜中的残存液的状态(加热升华性物质膜，而升华性物质膜达到升华温度之前的状态)的概念图。
图8A是表示支承销的突出状态的概略图。
图8B是表示支承销的突出状态的概略图。
具体实施方式
图1是表示本实施方式的基片处理系统的概略结构的图。下面，为了明确位置关系，规定彼此正交的X轴、Y轴和Z轴，并将Z轴正方向作为铅垂向上方向。
如图1所示，基片处理系统1包括送入送出站2和处理站3。送入送出站2和处理站3相邻设置。
送入送出站2包括承载器载置部11和输送部12。在承载器载置部11载置将多个基片W以水平状态收纳的多个承载器C。
输送部12与承载器载置部11相邻设置，在内部设有基片输送装置13和交接部14。基片输送装置13包括保持晶片W的基片保持机构。此外，基片输送装置13能够在水平方向和铅垂方向上移动并以铅垂轴为中心旋转，并且使用基片保持机构在承载器C与交接部14之间进行晶片W的输送。
处理站3与输送部12相邻设置。处理站3包括输送部15和多个处理单元16。多个处理单元16并排设置在输送部15的两侧。
输送部15在内部设有基片输送装置17。基片输送装置17具有保持晶片W的基片保持机构。此外，基片输送装置17能够在水平方向和铅垂方向上移动并以铅垂轴为中心旋转，并且使用基片保持机构在交接部14与处理单元16之间进行晶片W的输送。
处理单元16对由基片输送装置17输送的晶片W进行规定的基片处理。
另外，基片处理系统1包括控制装置4。控制装置4例如是计算机，包括控制部18和存储部19。存储部19保存控制在基片处理系统1中实施的各种处理的程序。控制部18通过读取并执行存储于存储部19的程序，来控制基片处理系统1的动作。
此外，该程序记录在计算机可读取的存储介质中，也可以从该存储介质安装到控制装置4的存储部19。作为计算机可读取的存储介质，例如有硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。
在如上所述构成的基片处理系统1中，首先，送入送出站2的基片输送装置13从载置于承载器载置部11的承载器C取出晶片W，并将取出的晶片W载置到交接部14。被载置到交接部14的晶片W由处理站3的基片输送装置17从交接部14取出，并送入处理单元16。
被送入到处理单元16的晶片W，在由处理单元16进行了处理后，由基片输送装置17从处理单元16送出，并载置到交接部14。然后，被载置到交接部14的已处理的晶片W由基片输送装置13送回承载器载置部11的承载器C。
下面，对处理单元16的构成进行说明。图1所示的基片处理系统1所具有的处理单元16包括清洗单元16A和烘烤单元16B。在图1中，不区分地表示清洗单元16A和烘烤单元16B，但是，例如能够使处于处理站3的图1中上侧的处理单元16为清洗单元16A，使处于图1中下侧的处理单元16为烘烤单元16B。
如图2所示，清洗单元16A包括腔室(单元壳体)20A。在腔室20A内设置有基片保持机构30。基片保持机构30包括保持部31、支柱部32和驱动部33。该基片保持机构30通过使用驱动部33使支柱部32旋转，以使由支柱部32支承的保持部31旋转，从而使保持于保持部31的晶片W旋转。
从处理液供给部40对由基片保持机构30保持的晶片W供给处理液。处理液供给部40包括供给药液(例如DHF、SC-1等)的药液喷嘴41、供给冲洗液(例如纯水(DIW))的冲洗喷嘴42、供给能够溶解升华性物质的溶剂(例如异丙醇(IPA))的溶剂喷嘴43和供给升华性物质溶液(例如使氟硅化铵溶解于溶剂(此处，为IPA)而得的物质)的升华性物质溶液喷嘴44。
上述喷嘴41～44经由对应的供给管路(未图示)连接到对应的处理液的供给源(液贮存罐或者工厂设备)(未图示)。在各供给管路设置有开闭阀、流量控制阀等的流量调节装置(未图示)。此外，上述喷嘴41～44安装于喷嘴臂45的前端。通过使喷嘴臂45工作，能够使喷嘴41～44在晶片W中心部的正上方的处理位置与晶片W的外侧的待机位置之间移动。
在腔室20A的顶部设置有FFU(Fan Filter Unit：风机过滤单元)21。FFU21的管道22设置有风扇23和挡板(damper)24等的流量调节阀。通使风扇23旋转，清洁室内的空气从管道22的吸引口22a流入到管道22内。空气由设置于管道22的出口22b的下方的ULPA过滤器25等的过滤器滤过后，向下地流出到腔室20A的内部空间。
作为对腔室20A的内部供给气体的气体供给机构设置有FFU21和气体供给部27。在腔室20A的上部设置有冲孔板(punching plate)形态的整流板26。整流板26调整从FFU21向下释放到腔室20A内的清洁空气的分布。气体供给部27对FFU21与整流板26之间的空间供给气体。气体供给部27具有气体供给喷嘴27a。从气体供给源27b经由设置有开闭阀、流量控制阀等的流量调节装置27c的气体供给管路27d对气体供给喷嘴27a供给氮气或干燥空气等清洁的低湿度气体。气体供给部27可以设置成对FFU21的管道22内(挡板24的下游侧)供给气体。此外，FFU21和气体供给部27是气体供给机构的一例，气体供给机构的设置位置、形状、气体供给量等可以与装置结构相应地有各种形态。
以包围基片保持机构30的保持部31的方式配置有回收杯体50。回收杯体50收集从晶片W飞散的处理液。在回收杯体50的底部形成有排液口51，由回收杯体50收集的处理液从该排液口51被排出到处理单元16的外部。此外，在回收杯体50的底部形成有将回收杯体50内部的气氛向处理单元16的外部排出的排气口52。此处，经由排气口52的排气记为“杯体排气(C-EXH)”。
作为排出腔室20A的内部的气氛的排气机构，排气口52与排气通路53连接。回收杯体50内的气氛总是经由排气通路53和排气口52被吸引，回收杯体50内成为负压。因此，从FFU21被供给后通过整流板26向下流动，并到达了晶片W上方的晶片W附近空间(以下，为了简便，称为“晶片附近上方空间”)的清洁空气通过回收杯体50的上部开口部的周壁与晶片W的外周缘之间被引入到回收杯体50内(参照图2的箭头F)。利用上述气流，能够抑制从供给到晶片W的处理液产生的气氛(药液气氛、溶剂气氛)滞留在晶片附近上方空间。
排气通路53分支为2个分支通路53a、53b，并再次合流为1个排气通路53。排气通路53的下游端连接到已减压的工厂排气系统的管道(未图示)。在一个分支通路53a设置有常开(normal open)的开闭阀54a，在另一个分支通路53b设置有常闭(normal close)的开闭阀54b。通过打开开闭阀54b，流过排气通路53的排气(杯体排气)的流量增大，回收杯体50内的压力降低。其结果，被引入回收杯体50内的气体的流量增大，能够增大流过晶片附近上方空间的气体(清洁空气)的流量(或者流速)。
此外，也可以代替设置2个分支通路53a、53b，而在一个排气通路53设置挡板或者蝴蝶阀等的流量调节阀，通过调节流量调节阀的开度，来调节流过排气通路53的排气的流量。在该情况下，也能够使流过晶片附近上方空间的气体(清洁空气)的流量(或者流速)变化。在图2的结构中，可以在分支通路53a、53b的上游侧或者下游侧的排气通路53设置流量调节阀。此外，并不限于上述排气通路53的结构，排气机构的设置位置、形状、气体供给量等也可以与装置结构相应地有各种形态。
在喷嘴臂45的前端部安装有溶剂浓度传感器46。利用溶剂浓度传感器46能够测量晶片附近上方空间内的溶剂浓度(IPA浓度)。
也可以为，回收杯体50通过组合多个杯体(未图示)而构成，能够通过改变上述多个杯体的相对位置关系以在回收杯体50内形成不同的流体通路。在该情况下，通过与处理液(例如酸性处理液、碱性处理液、有机类处理液)的种类对应的流体通路，将处理液和伴随该处理液的气体从回收杯体50排出。这样的结构对于本领域技术人员而言是公知的，因此省略图示和说明。在该情况下，至少进行使用有机类处理液(例如溶剂、升华性物质溶液等)的处理时的排气流量能够如上述那样进行调节即可。
在腔室20A的下部、回收杯体50的外侧设置有排出回收杯体50的外侧的气氛的排气口56。排气口56连接有与未图示的工厂排气系统的管道连接的排气通路57。在排气通路57设置有挡板或者蝴蝶阀等的流量调节阀58。通过从排气口56排出腔室20A的内部空间的气氛，能够防止药液气氛或者有机气氛滞留在回收杯体50的外侧。此处，经排气口56的排气记为“区块排气(M-EXH)”。
接着，参照图3，对烘烤单元16B进行简单地说明。烘烤单元16B包括腔室20B。在腔室20B内设置有内置电阻加热器62的热板61和以能够从热板61的上表面突出的方式设置的多个支承销63。多个支承销63支承晶片W的下表面周缘部和中央部，在晶片W的下表面与热板61的上表面之间形成间隙。上述支承销63如后述那样以在控制装置4的控制下在高度方向(即图1的Z方向)上可进退的方式设置，能够改变晶片W的下表面与热板61的上表面之间的间隙的大小。在热板61的上方设置有能够升降移动的排气用罩(盖)64。设置在排气用罩64的中心的开口部与设置有升华性物质回收装置66和泵67的排气管65。升华性物质回收装置66通过将经由排气管65流入到升华性物质回收装置66的排气冷却以使升华性物质析出，来回收升华性物质。
接着，说明由包括上述清洗单元16A和烘烤单元16B的基片处理系统1执行的一连串处理。以下的一连串处理在控制装置4(参照图1)的控制下自动被执行。
为了对形成半导体装置的膜(例如SiN膜)添加图案而实施了干蚀刻的晶片W，由基片输送装置17送入清洗单元16A，并由基片保持机构30保持为水平的。
首先，使药液喷嘴41位于通过基片保持机构30而旋转的晶片W的中心部的上方，从该药液喷嘴41将清洗用的药液供给到晶片W，由此从晶片W表面除去在前步骤中产生的蚀刻残渣、颗粒等不需要的物质(药液清洗步骤)。
接着，在继续使晶片W旋转的状态下，使冲洗喷嘴42位于晶片W的中心部的上方，从该冲洗喷嘴42将冲洗液(例如DIW)供给到晶片W，由此来除去晶片W上的药液和在前步骤中产生的反应生成物(冲洗步骤)。
接着，在继续使晶片W旋转的状态下，使溶剂喷嘴43位于晶片W的中心部的上方，从该溶剂喷嘴43(不包含升华性物质)将IPA(即，能够溶解升华性物质的溶剂)供给到晶片W，晶片W上的DIW被置换为IPA(溶剂供给步骤)。此时的状态如图4A所示。即，形成于晶片W的表面的图案100(具有凸部101和相邻的凸部101间的凹部102)整体被IPA的液膜覆盖。
接着，在继续使晶片W旋转的状态下，使升华性物质溶液喷嘴44位于晶片W的中心部的上方，从该升华性物质溶液喷嘴44将升华性物质溶液SL(即，使升华性物质溶解于能够溶解升华性物质的溶剂即IPA而成的溶液)供给到晶片W，处于晶片W上的IPA被升华性物质溶液SL置换(升华性物质溶液供给步骤)。此时的状态如图4B所示。即，在凹部102中填充升华性物质溶液SL，形成于晶片W的表面的图案100整体被升华性物质溶液SL的液膜覆盖。然后，通过调整晶片W的旋转，来调节升华性物质溶液SL的液膜的厚度(由此决定升华性物质膜SS的膜厚“t”)。
接着，使升华性物质溶液中的溶剂蒸发，使升华性物质析出(固化)，形成固体的升华性物质膜SS(析出步骤)。析出步骤例如能够通过(不对晶片W进行液的供给而)一边使晶片W旋转一边使溶剂自然地蒸发的甩干干燥来进行。通过内置在基片保持机构30的保持部31或者配置于晶片W附近的未图示的加热机构(例如电阻加热器或者LED加热灯)等对晶片W进行加热，由此也能够促进析出步骤。析出步骤结束时的状态如图4C所示。即，在凹部102填充有固体的升华性物质膜SS。升华性物质膜SS的膜厚“t”优选为能够使图案100不露出的值(即，“t”比图案100的凸部101的高度“h”大)且尽可能小。
优选使在前步骤中使用的处理液的释放期间的结束时段与在后步骤中使用的处理液的释放期间的开始时段重叠，以使得在上述药液清洗步骤与冲洗步骤之间、冲洗步骤与溶剂供给步骤之间、溶剂供给步骤与升华性物质溶液供给步骤之间不因断液而使图案100露出在周围气氛中。
在实施上述药液清洗步骤、冲洗步骤、溶剂供给步骤、升华性物质溶液供给步骤和析出步骤的期间，利用安装于喷嘴臂45的前端部的溶剂浓度传感器46，测量晶片附近上方空间内的溶剂(IPA)浓度。当溶剂浓度的测量值超过预先设定的阈值(第1阈值)例如500ppm时，控制装置4增加通过排气通路53的排气的流量。该排气流量的增加能够通过打开常闭的开闭阀54b来实现。
通过增加排气通路53的排气流量，如上述那样，从晶片附近上方空间被引入到回收杯体50内的气体的流量增加，流过晶片附近上方空间的气体的流量(或者流速)增加，飘在晶片附近上方空间内的溶剂蒸气(IPA蒸气)被强力地引入到回收杯体50内。其结果，能够降低晶片附近上方空间内的溶剂浓度(IPA浓度)。
也可以将增大后的排气通路53的排气流量维持至析出步骤结束为止。这样一来，能够更可靠地将晶片附近上方空间内的溶剂浓度维持得较低。也可以取而代之，当由溶剂浓度传感器46检测出的IPA浓度不到预先设定的阈值(第2阈值)时，使增大后的排气通路53的排气流量恢复到原来的流量。这样一来，能够有效利用工厂设备(工厂排气系统)。此外，上述第1阈值和第2阈值可以为相同的值，不过从控制的稳定性的观点出发，优选使第2阈值比第1阈值小。
此外，在增加排气通路53的排气流量(杯体排气的排气流量)时，腔室20A内的压力降低，存在腔室20A外部的气氛流入腔室20A内的可能性。为了解决该问题，能够实施以下对策等的至少任一者：(1)减少排气通路57的排气流量(区块排气的排气流量)；(2)从气体供给部27的气体供给喷嘴27a供给气体，增加被供给到腔室20A内的气体的总流量；(3)当FFU21能够单独地控制对各腔室20A的气体供给流量时，(例如通过风扇23或者挡板24的控制来)增加从FFU21供给到腔室20A内的气体的总流量。在采用了增加对腔室20A内的气体供给流量的对策(2)或者(3)的情况下，由于流入晶片附近上方空间的气体的下降流(downflow)增加，因此能够更高效地降低晶片附近上方空间内的溶剂浓度。
在析出步骤结束后，用基片输送装置17从清洗单元16A送出晶片W，并将其送入烘烤单元16B。接着，排气用罩64下降而覆盖晶片W的上方。一边利用设置于与排气用罩64连接的排气管65的泵67对晶片W的上方空间进行吸引，一边利用已升温的热板61将晶片W加热至升华性物质的升华温度以上的温度或者比升华温度高的温度。由此，晶片W上的升华性物质升华，从晶片W被除去(升华性物质除去步骤)。
升华性物质除去步骤结束时的状态如图4D所示。在升华性物质除去步骤结束后，晶片W由基片输送装置17从烘烤单元16B送出，并被输送到原来的承载器C。
下面，说明能够防止被封入晶片W上的升华性物质膜SS中的残存液导致的图案100的倒塌，并且使升华性物质膜SS适当地升华的装置和方法。
图5表示与加热温度相应的升华性物质膜SS的状态图像的放大截面图、放大立体图和放大平面图。具体而言，关于升华性物质膜SS没有被加热的状态(置于大致20℃的环境下的状态)、升华性物质膜SS被加热至50℃的状态、升华性物质膜SS被加热至100℃的状态和升华性物质膜SS被加热至150℃的状态的每一者，在图5中示出了升华性物质膜SS的放大截面图、放大立体图和放大平面图。图5所示的各图基于使用SEM(扫描型电子显微镜)拍摄将氟硅化铵作为升华性物质的升华性物质膜SS而得的图像，为了容易理解而将其简化描绘。
大气压下的氟硅化铵的升华温度使远比150℃高的温度，因此认为在150℃或者比其低的温度下，固体状的氟硅化铵几乎不发生升华现象。但是，从图5可知，通过本发明者的验证新发现了如下情况，即实际上在比升华温度低的温度下固体状的氟硅化铵(即，升华性物质膜SS)稍有消失。
如上所述在比升华温度低的温度下升华性物质膜SS实际上消失了，因此在使用了升华性物质的晶片W的干燥处理中，有时由于残存在升华性物质膜SS中的水、IPA等溶剂的表面张力而引发图案100的倒塌。
图6A～图7B是用于说明在晶片W的处理面Wa上形成的升华性物质膜SS中的残存液70的状态的概念图，图6A和图7A表示晶片W和升华性物质膜SS的整体的截面，图6B和图7B表示晶片W的处理面Wa(尤其是图案100)和升华性物质膜SS的放大截面。图6A和图6B表示加热升华性物质膜SS之前的状态。另一方面，图7A和图7B表示加热了升华性物质膜SS，而升华性物质膜SS达到升华温度之前的状态。此外，为了容易理解，图6A～图7B包含夸张地图示的部分，或者可能与其他图并不严格地对应，但是对于本领域技术人员而言，能够容易地理解图6A～图7B所示的状态。
如图6A和图6B所示，升华性物质膜SS中的残存液70以被封入固体状的升华性物质的状态残存，也能够存在在图案100的凹部102内。残存液70通常是能够包含之前进行的液处理中使用的处理液(药液、冲洗液等)和升华性物质溶液SL中所含的溶剂的液体，例如能够由水分和IPA构成残存液70。
一般而言，升华性物质膜SS的升华温度远高于残存液70的沸点。因此，认为在为了使升华性物质膜SS升华而进行加热的过程中，残存液70在升华性物质膜SS达到升华温度之前气化而并不引起图案倒塌。但是，实际上，如上所述，升华性物质膜SS在达到升华温度之前一部分消失了。因此，在残存液70完全气化之前升华性物质膜SS的一部分消失，如图7A和图7B所示，升华性物质膜SS的表面在比图案100的凸部101的顶点低的位置，在图案100的凹部102可能产生残存液70从升华性物质膜SS露出的部位。这样一来，从升华性物质膜SS露出的残存液70最终蒸发，但是在相邻的凸部101没有被升华性物质膜SS覆盖的状态下凹部102内的残存液70从液体状态转变至气体状态而蒸发时，与通常的液干燥同样可能带来因残存液70的表面张力导致的图案倒塌。
为了防止因残存液70导致的这样的图案倒塌，以下说明的基片干燥装置和基片干燥方法是有效的。
本实施方式的基片干燥方法，如上所述，包括：第1处理步骤，其为了使具有使用处理液(药液、冲洗液等)进行了液处理的处理面Wa的晶片W干燥，在处理面Wa形成升华性物质的固体膜即升华性物质膜SS；和使升华性物质膜SS升华以将其从处理面Wa除去的第2处理步骤。第1处理步骤包括：将含有升华性物质和溶剂的升华性物质溶液SL供给到处理面Wa的步骤；以及从被供给了升华性物质溶液SL的处理面上Wa除去溶剂和处理液，在处理面Wa上形成升华性物质膜SS的步骤。
然后，在第2处理步骤中，在使升华性物质膜SS升华以将其从处理面Wa除去之前，进行用于使残存在升华性物质膜SS内的溶剂和处理液气化的加热处理。即，在第2处理步骤中进行如下步骤(预气化处理步骤)：加热形成有升华性物质膜SS的晶片W，将该晶片W维持在比升华性物质的升华温度低的第1温度范围内的温度，由此使残存在升华性物质膜SS内的溶剂和处理液气化。由此，被封入在升华性物质膜SS中的残存液70被加热而从液体状态转变为气体状态。此外，本实施方式的第1温度范围设定为能够残存在晶片W上(尤其是，图案100上(凹部102内))的溶剂的沸点和处理液的沸点中较高者的温度以上的温度范围。由此，能够同时促进残存液70中所含的溶剂和处理液这两者的气化。
然后，在该预气化处理步骤后，进行如下步骤(升华处理步骤)：通过将晶片W加热至升华性物质的升华温度以上的第2温度范围内的温度，以从处理面Wa上除去升华性物质膜SS。在该升华处理步骤中，在通过上述预气化处理步骤使残存液70气化了的状态下升华性物质膜SS被升华，因此，能够避免在凹部102内液体状态的残存液70从升华性物质膜SS露出，防止因残存液70的表面张力导致的图案倒塌。
在本实施方式的基片处理系统1(基片干燥装置)中，上述第1处理步骤由图2所示的清洗单元16A(第1单元)进行，上述第2处理步骤由图3所示的烘烤单元16B(第2单元)进行。在清洗单元16A中，将升华性物质溶液SL供给到晶片W的处理面Wa的溶液供给部包括升华性物质溶液喷嘴44和喷嘴臂45。在处理面Wa上形成升华性物质膜SS的第1液除去部包括构成为使晶片W旋转的旋转部的基片保持机构30，控制装置4利用基片保持机构30使晶片W旋转，由此进行从处理面Wa上使液体(溶剂和处理液)蒸发的甩干干燥。另一方面，在烘烤单元16B中，将残存在升华性物质膜SS内的溶剂和处理液气化的第2液除去部、以及将升华性物质膜SS从处理面Wa除去的固体膜除去部这两者，通过将内置电阻加热器62的热板61和能够调节从热板61突出的突出量的支承销63组合来实现。
图8A和图8B是表示支承销63的突出状态的概略图，图8A表示用于使残存在升华性物质膜SS内的溶剂和处理液气化的预气化处理的状态，图8B表示用于将升华性物质膜SS从处理面Wa除去的升华处理的状态。
如上所述，在预气化处理步骤中，晶片W被加热并维持在比升华温度低的第1温度范围内的温度，与此相对，在升华处理步骤中，晶片W被加热并维持在升华温度以上的第2温度范围内的温度。因此，需要使在预气化处理步骤中传递至晶片W的热量，比在升华处理步骤中传递至晶片W的热量小。本实施方式的设置在烘烤单元16B中的加热装置能够改变在加热晶片W时传递到晶片W的热量，并且通过在预气化处理步骤与升华处理步骤之间改变传递到晶片W的热量，能够兼用作上述第2液除去部和固体膜除去部。具体而言，图8A和图8B所示的加热装置包括：作为加热部设置的热板61和电阻加热器62；以及作为调节该加热部与晶片W之间的距离的位置调节机构设置的多个支承销63。多个支承销63被设置成在控制装置4(参照图1)的控制下能够改变从加热部(尤其是热板61)突出的突出量。此外，多个支承销63的具体的数量和形状并没有限定。另外，不需要所有支承销63的突出量能够改变，也可以使多个支承销63中的一部分支承销63的突出量能够改变，而其他支承销63的突出量被固定。
例如在将加热装置用作第2液除去部的预气化处理步骤中，如图8A所示，多个支承销63的突出量被设定地相对较大，使加热部(热板61)与晶片W之间的距离为第1距离d1。另一方面，在将加热装置用作固体膜除去部的升华处理步骤中，如图8B所示，多个支承销63的突出量被设定得相对较小，使加热部(热板61)和晶片W之间的距离为第2距离d2。如上所述，预气化处理步骤中的加热部(热板61)与晶片W之间的距离(第1的距离d1)，比升华处理步骤中的加热部(热板61)与晶片W之间的距离(第2的距离d2)大(d1>d2)。
如上所述，依照利用来自加热部的辐射热的本实施方式，能够根据加热部与晶片W之间的距离来简单地改变传递至晶片W的热量，能够将晶片W加热至所希望的温度范围以适当地实施预气化处理步骤和升华处理步骤的每一者。尤其是，通过用设置于晶片W的下方的加热部从下方对晶片W进行加热，能够使被封入升华性物质膜SS的残存液70有效地加热并气化。即，在清洗单元16A中形成升华性物质膜SS时，通过甩干干燥，使液体(溶剂和处理液)从升华性物质溶液SL蒸发。这对于升华性物质溶液SL的露出面附近的液体的气化(表面气化)是有效的，但是对于存在在从升华性物质溶液SL的露出面离开的内侧的液体的气化并不一定有效。另一方面，通过隔着晶片W对升华性物质膜SS进行加热(尤其是从下方进行加热)，能够有效地对存在在从升华性物质溶液SL的露出面离开的内侧的残存液70进行加热，能够有效地促进残存液70的气化(自蒸发)。
如以上所说明的那样，依照本实施方式，在使晶片W的处理面Wa(尤其是图案100)上的升华性物质膜SS的升华现象发生之前，进行使升华性物质膜SS内的残存液70气化的处理，由此能够有效地防止由残存液70导致的图案倒塌。
尤其是，作为加热装置将加热部(热板61和电阻加热器62)和位置调节机构(支承销63)组合使用，由此在一个单元中，在将来自加热部(电阻加热器62)的发热温度设定为一定的状态下，也能够简单地切换晶片W的加热温度。如上所述，依照本实施方式的装置和方法，能够在所希望的时刻适当地实施残存液70的加热气化处理(预气化处理步骤)和升华性物质膜SS的加热升华处理(升华处理步骤)的每一者，并且能够简化装置的结构和控制。
[第1变形例]
本变形例的装置具有与上述实施方式中说明的装置相同的结构。但是，在上述实施方式中，在预气化处理步骤中将晶片W加热至一个温度范围内(即第1温度范围内)的温度，而在本变形例的预气化处理步骤中，晶片W被阶段地加热至多个温度范围内的温度。
即，本变形例的预气化处理步骤包括第1副气化处理步骤和在该第1副气化处理步骤之后进行的第2副气化处理步骤。在第1副气化处理步骤中，加热装置(热板61、电阻加热器62和支承销63(第2液除去部))对形成有升华性物质膜SS的晶片W进行加热，将该晶片W以上述第1温度范围内的第1副温度范围内的温度维持第1副温度时间。另一方面，在第2副气化处理步骤中，加热装置将形成有升华性物质膜SS的晶片W以第1温度范围内的第2副温度范围内的温度维持第2副温度时间。此处，第1副温度范围被设定为升华性物质溶液SL的溶剂的沸点和处理液的沸点中为较低温度的一个沸点(例如溶剂的沸点)以上，并且比另一个沸点(例如处理液的沸点)低的温度范围。另一方面，第2副温度范围被设定为该另一个沸点以上的温度范围。因此，作为整体，第1副温度范围为与第2副温度范围相比温度低的温度范围。如上所述，通过阶段地进行预气化处理步骤，在第1副气化处理步骤中，能够主要促进溶剂和处理液中有较低沸点的一者的气化，与此相对，在第2副气化处理步骤中，能够促进溶剂和处理液中有较高沸点的一者的气化。
如上所述，通过用加热温度不同的多个步骤(第1副气化处理步骤和第2副气化处理)构成预气化处理步骤，能够缩短将升华性物质膜SS加热至更高温的第2副温度时间，能够有效地抑制升华性物质膜SS的消失。如图5所示由本发明的发明人进行的验证的结果为，发现比升华温度低的温度下的升华性物质膜SS的消失程度与升华性物质膜SS的加热温度相关，认为存在将升华性物质膜SS越加热至高温，升华性物质膜SS的消失程度越变大倾向。因此，从抑制升华性物质膜SS的消失程度的观点出发，将升华性物质膜SS维持为更高温的时间越短而越优选。所以，从抑制升华性物质膜SS的消失的观点出发，优选上述第2副温度时间(即，将晶片W维持在第2副温度范围内的温度的时间)比上述第1副温度时间(即，将晶片W维持在第1副温度范围内的温度的时间)短。
此外，在本变形例中，与上述实施方式同样，能够通过调节加热部(热板61)和晶片W之间的距离，来调节晶片W的加热温度。因此，在用“d3”(省略图示)表示第1副气化处理步骤中的加热部(热板61)与晶片W之间的距离，用“d4”(省略图示)表示第2干燥处理步骤中的加热部(热板61)与晶片W之间的距离时，该距离d3、d4与上述升华处理步骤中的加热部(热板61)和晶片W之间的距离d2存在“d2<d4<d3”的关系。
[其他变形例]
从加热部(热板61和电阻加热器62)传递至晶片W的热量的调节，可以通过调节加热部(热板61)与晶片W之间的距离的方法以外的方法来实现，例如也可以采用在控制装置4的控制下调节加热部(电阻加热器62)的发热量(例如通电量)的方法。此外，也可以在烘烤单元16B中设置多个加热部，在控制装置4的控制下调节实际发热的加热部的数量，由此调节传递至晶片W的热量。另外，也可以将上述方法与其他方法中的2个以上组合。
另外，可以在预气化处理步骤与升华处理步骤之间改变经由排气管65(参照图3)的排气量，也可以在第1副气化处理步骤和第2副气化处理步骤之间改变经由排气管65的排气量。例如，也可以为控制装置4(参照图1)控制泵67(参照图3)，以使得升华处理步骤中的排气量变得比预气化处理步骤中的排气量大。此外，也可以为控制装置4控制泵67，以使得在各步骤中腔室20B内(尤其是晶片W的上方空间)的湿度成为所希望的湿度，或者由溶剂浓度传感器46检测的溶剂浓度成为所希望的浓度。
另外，本发明的适用对象并不限于装置和方法。例如，本发明也可以具体化为存储有程序的存储介质(非临时的计算机可读取存储介质)，该程序在由用于控制上述基片干燥装置的动作的计算机执行时，计算机控制基片干燥装置以使基片干燥装置实施上述基片干燥方法。
[升华性物质等的具体例]
能够在上述装置和方法中使用的升华性物质没有特别限定，例如，为氟硅化铵((NH4)2SiF6)、樟脑、萘等。在作为升华性物质使用氟硅化铵((NH4)2SiF6)的情况下，作为溶剂例如能够使用纯水(DIW)、DIW和异丙醇(IPA)的混合液等。在作为升华性物质使用樟脑或者萘的情况下，作为溶剂例如能够使用醇类(例如IPA)等。升华性物质并不限于上述例子，只要在加热处理开始之前能够保持固形物的状态即可。
代替上述升华性物质或者与之一起，能够使用由以下的式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)、(IIa)、(IIb)、(IIc)、(IId)、(IIe)、(IIIa)、(IIIb)、(IVa)和(IVb)表示的升华性物质(参照日本特开2015-106645号公报)。这些升华性物质是室温下的蒸气压在5Pa以下的有机物，在减压和/或者加热条件下表现出升华性。
Figure BDA0002588863340000171
在式(Ia)、(Ib)、(Ic)和(Id)中、R1、R2和R3分别单独表示羟基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、酰胺基(-CONH2)、硝基(-NO2)或者甲酯基(-COO-CH3)
Figure BDA0002588863340000172
在式(IIa)、(IIb)、(IIc)、(IId)和(IIe)中、R1、R2、R3和R4分别单独表示羟基(-OH)，羧基(-COOH)，氨基(-NH2)、酰胺基(-CONH2)、硝基(-NO2)、甲酯基(-COO-CH3)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OCH2CH3)或丙氧基(-OCH2CH2CH3)
Figure BDA0002588863340000181
在式(IIIa)和(IIIb)中，R1和R2分别单独表示羟基(-OH)，羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、酰胺基(-CONH2)，硝基(-NO2)、甲酯基(-COO-CH3)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OCH2CH3)或丙氧基(-OCH2CH2CH3)
Figure BDA0002588863340000182
在式(IVa)和(IVb)中，R1、R2、R3和R4分别单独表示羟基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、酰胺基(-CONH2)、硝基(-NO2)、甲酯基(-COO-CH3)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OCH2CH3)或丙氧基(-OCH2CH2CH3)，R为羰基(-CO-)、肽键(-CONH-)、酯键(-COO-)、醚键(-O-)、(-NNHHO-)键、(-COCOO-)键或(-CHCH-)键。
作为由式(Ia)～(Id)表示的升华性物质，例如能够举例环己烷-1,2-二羧酸、环己烷-1,3-二羧酸、环己烷-1,4-二羧酸、环己烷-1,2,4-三羧酸等。
作为由式(IIa)或者(IIb)表示的升华性物质，例如能够举例苯二甲酸、氨基苯乙酮(aminoacetophenone)等。
作为由式(IIc)表示的升华性物质，例如能够举例香兰素(vanilline)，4-羟基邻苯二甲酸、偏苯三酸、偏苯三酸酐、二甲氧基苯乙酮(dimethoxyacetophenone)等。
作为由式(IId)表示的升华性物质，例如能够举例5-羟基间苯二甲酸等。
作为由式(IIe)表示的升华性物质，例如能够举例没食子酸、没食子酸甲酯等。
作为由式(IIIa)或者(IIIb)表示的升华性物质，能够举例1,7-二氢化萘等。
作为由式(IVa)或者(IVb)表示的升华性物质，例如能够举例4,4’-二羟基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮等。
升华性物质溶液除了含有升华性物质和溶剂之外，还含有杂质。杂质例如是在制造升华性物质时混入升华性物质的物质、在制造溶剂时混入溶剂的物质等。杂质的具体例有有机杂质(例如，六甲基环三硅氧烷(hexamethylcyclotrisiloxane)，甲胺，1-溴代十八烷(1-bromooctadecane))、含有氟原子的高分子(例如聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride))等。作为升华性物质溶液的原料使用的升华性物质和/或者溶剂含有杂质，因此升华性物质溶液除了含有升华性物质和溶剂之外，还含有杂质。
作为药液，例如能够举例DHF、BHF、SC-1、SC-2、APM、HPM、SPM等。
附图标记说明
16 处理单元
16A 清洗单元
16B 烘烤单元
30 基片保持机构
44 升华性物质溶液喷嘴
45 喷嘴臂
61 热板
62 电阻加热器
63 支承销
70 残存液
SL 升华性物质溶液
SS 升华性物质膜
W 晶片
Wa 处理面。

Claims (10)

1.一种基片干燥装置，其能够使具有使用处理液进行了液处理的处理面的基片干燥，所述基片干燥装置的特征在于，包括：
在所述处理面形成升华性物质的固体膜的第1单元；和
使所述固体膜升华以将其从所述处理面除去的第2单元，
所述第1单元包括：
溶液供给部，其将含有所述升华性物质和溶剂的升华性物质溶液供给到所述处理面；和
第1液除去部，其从被供给了所述升华性物质溶液的所述处理面上除去所述溶剂和所述处理液，在所述处理面上形成所述升华性物质的所述固体膜，
所述第2单元包括：
第2液除去部，其对形成有所述固体膜的所述基片进行加热，将该基片维持在比所述升华性物质的升华温度低的第1温度范围内的温度，由此使残存在所述固体膜内的所述溶剂和所述处理液气化；和
固体膜除去部，其在所述第2液除去部将所述基片维持在所述第1温度范围内的温度之后，将该基片加热至所述升华性物质的升华温度以上的第2温度范围内的温度，由此将所述固体膜从所述处理面上除去。
2.如权利要求1所述的基片干燥装置，其特征在于：
所述第2液除去部从下方对所述基片进行加热。
3.如权利要求1或2所述的基片干燥装置，其特征在于：
所述第1液除去部具有使所述基片旋转的旋转部，利用该旋转部使所述基片旋转，由此使所述溶剂和所述处理液从所述处理面上蒸发。
4.如权利要求1～3中任一项所述的基片干燥装置，其特征在于：
所述第2单元具有对所述基片进行加热的加热装置，该加热装置能够改变传递至所述基片的热量，
所述加热装置通过改变传递至所述基片的热量，而兼用作所述第2液除去部和所述固体膜除去部。
5.如权利要求4所述的基片干燥装置，其特征在于：
所述加热装置包括加热部和调节所述加热部与所述基片之间的距离的位置调节机构，
将所述加热装置用作所述第2液除去部时的所述加热部与所述基片之间的距离，比将所述加热装置用作所述固体膜除去部时的所述加热部与所述基片之间的距离大。
6.如权利要求1～5中任一项所述的基片干燥装置，其特征在于：
所述第1温度范围是所述溶剂的沸点和所述处理液的沸点中较高者的温度以上的温度范围。
7.如权利要求1～5中任一项所述的基片干燥装置，其特征在于：
所述第2液除去部，
对形成有所述固体膜的所述基片进行加热，将该基片以所述第1温度范围内的第1副温度范围内的温度维持第1副温度时间，
在将形成有所述固体膜的所述基片以所述第1副温度范围内的温度维持所述第1副温度时间后，将该基片以所述第1温度范围内的第2副温度范围内的温度维持第2副温度时间，
所述第1副温度范围是所述溶剂的沸点和所述处理液的沸点中较低温度的一个沸点以上且比另一个沸点低的温度范围，
所述第2副温度范围是所述另一个沸点以上的温度范围。
8.如权利要求7所述的基片干燥装置，其特征在于：
所述第2副温度时间比所述第1副温度时间短。
9.一种基片干燥方法，其使具有使用处理液进行了液处理的处理面的基片干燥，所述基片干燥方法的特征在于，包括：
在所述处理面形成升华性物质的固体膜的第1处理步骤；和
使所述固体膜升华以将其从所述处理面除去的第2处理步骤，
所述第1处理步骤包括：
将含有所述升华性物质和溶剂的升华性物质溶液供给到所述处理面的步骤；和
从被供给了所述升华性物质溶液的所述处理面上除去所述溶剂和所述处理液，在所述处理面上形成所述升华性物质的所述固体膜的步骤，
所述第2处理步骤包括：
对形成有所述固体膜的所述基片进行加热，将该基片维持在比所述升华性物质的升华温度低的第1温度范围内的温度，由此使残存在所述固体膜内的所述溶剂和所述处理液气化的步骤；以及
在将所述基片维持在所述第1温度范围内的温度后，将该基片加热至所述升华性物质的升华温度以上的第2温度范围内的温度，由此将所述固体膜从所述处理面上除去的步骤。
10.一种存储有程序的存储介质，其特征在于：
该程序在由用于控制基片干燥装置的动作的计算机执行时，所述计算机控制所述基片干燥装置使所述基片干燥装置实施权利要求9所述的基片干燥方法。
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