CN114076504A - 衬底处理方法及衬底处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于改善衬底的表面周缘部上的图案倒塌。本发明涉及一种衬底处理方法及衬底处理装置，该衬底处理方法的特征在于，具备：第1升华工序，向衬底的表面中央部喷出第1气体并使第1气体经由整个凝固体流通至衬底周边而使整个凝固体升华；及第2升华工序，向衬底的表面周缘部喷出第2气体并使第2气体经由凝固体中表面周缘部上的周缘区域流通至衬底周边而使周缘区域升华；且第2升华工序的开始早于第1升华工序，及/或第2气体的流量多于第1气体的流量。

Description

衬底处理方法及衬底处理装置
技术领域
本发明涉及一种使衬底干燥的衬底处理方法及衬底处理装置。衬底包含半导体晶圆、液晶显示装置用衬底、有机EL(electroluminescence，电致发光)显示装置等FPD(FlatPanel Display，平板显示器)用衬底、光盘用衬底、磁盘用衬底、磁光盘用衬底、光罩用衬底、陶瓷衬底、太阳电池用衬底等。
背景技术
半导体装置、液晶显示装置等的电子零件的制造工序中，包含重复对衬底表面实施成膜、蚀刻等处理而形成图案的工序。此外，形成所述图案后，依序进行利用药液的清洗处理、利用冲洗液的冲洗处理及干燥处理等，但随着图案微细化，干燥处理的重要性尤为提高。即，在干燥处理中抑制或防止图案发生倒塌的技术变得重要。因此，例如日本专利特开2020-4948号公报所记载，提出一种利用不经过液体就变化成气体的升华性物质使衬底干燥的衬底处理方法及衬底处理装置。
发明内容
[发明要解决的问题]
日本专利特开2020-4948号公报所记载的衬底处理技术中，准备包含樟脑等升华性物质及与该升华性物质溶合的溶剂的溶液作为干燥预处理液。干燥预处理液被供给至形成有图案的衬底表面。使衬底表面上的干燥预处理液中的溶剂气化，由此在整个衬底表面形成包含升华性物质的固体膜(相当于本发明的“凝固体”的一例)。其后，通过升华而从衬底表面去除固体膜。
以往技术中，通过向衬底的表面中央部喷出的氮气而使固体膜升华。更详细而言，在衬底的表面中央部上方配置喷嘴。而且，从该喷嘴向衬底的表面中央部喷出氮气。氮气首先被供给至固体膜的中央区域，进而沿固体膜呈放射状流动，从而流动至衬底周边。与该氮气的流通并行地，从固体膜的中央区域向周缘区域进行升华性物质的气化。因此，从中央区域升华的升华性物质与氮气一起流入固体膜的周缘区域的上方氛围中，下文将参照图8对此进行详述。因此，该上方氛围中的升华性物质(气体)的浓度升高，有时会抑制固体膜的周缘区域上的升华。结果为，以往技术有时会在衬底的表面周缘部发生图案倒塌。
本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于，在利用升华性物质的升华使衬底干燥的衬底处理技术中改善衬底的表面周缘部上的图案倒塌。
[解决问题的技术手段]
本发明的一实施方式是一种衬底处理方法，其特征在于：从整个表面上形成有凝固体的衬底使凝固体升华而使衬底干燥，所述凝固体包含不经过液体就变化成气体的升华性物质，所述衬底处理方法具备：第1升华工序，向衬底的表面中央部喷出第1气体并使第1气体经由整个凝固体流通至衬底周边而使整个凝固体升华；及第2升华工序，向衬底的表面周缘部喷出第2气体并使第2气体经由凝固体中表面周缘部上的周缘区域流通至衬底周边而使周缘区域升华；且第2升华工序的开始早于第1升华工序，及/或第2气体的流量多于第1气体的流量。
此外，本发明的另一实施方式是一种衬底处理装置，其特征在于：从整个表面上形成有凝固体的衬底使凝固体升华而使衬底干燥，该凝固体包含不经过液体就变化成气体的升华性物质，该衬底处理装置具备：第1喷出部，向衬底的表面中央部喷出第1气体；第2喷出部，向衬底的表面周缘部喷出第2气体；及控制部，使第1气体从第1喷出部喷出并使第1气体经由整个凝固体流通至衬底周边而使整个凝固体升华，且使第2气体从第2喷出部喷出并使第2气体经由凝固体中表面周缘部上的周缘区域流通至衬底周边而使周缘区域升华；且控制部进行使第2气体的喷出开始早于第1气体的喷出开始的喷出时序控制、以及使第2气体的流量多于第1气体的流量的流量控制中的至少一者。
[发明效果]
在以这种方式构成的发明中，将第2气体先于第1气体赋予给凝固体的周缘区域，或对凝固体中的周缘区域赋予大量第2气体。因此，促进凝固体的周缘区域中的升华。结果为，可有效改善衬底的表面周缘部上的图案倒塌。
附图说明
图1是表示装备本发明的衬底处理装置的第1实施方式的衬底处理系统的概略构成的俯视图。
图2是图1所示的衬底处理系统的侧视图。
图3是表示相当于本发明的衬底处理装置的第1实施方式的处理单元的构成的局部剖视图。
图4是表示控制处理单元的控制系统的电气构成的框图。
图5是示意性地表示对向部件位于对向位置时的旋转底座、衬底及对向部件的位置关系的图。
图6A是对向部件及中心轴喷嘴的局部剖视图。
图6B是从下方观察中心轴喷嘴的下端部附近的示意图。
图7是表示处理单元中执行的衬底处理的内容的流程图。
图8是表示以往技术中执行的升华处理的图。
图9是表示本发明的第1实施方式中执行的升华处理的图。
图10是表示本发明的第2实施方式中执行的升华处理的图。
图11是表示本发明的第3实施方式中执行的升华处理的图。
图12是表示相当于本发明的衬底处理装置的第4实施方式的处理单元的构成的图。
图13是图12所示的装置的俯视图。
图14A是示意性地表示气体喷嘴的构成的图。
图14B是从铅直下方观察气体喷嘴的图。
图15是表示本发明的第4实施方式中执行的升华处理的图。
图16是表示相当于本发明的衬底处理装置的第5实施方式的处理单元的构成的图。
图17是图16所示的装置的俯视图。
具体实施方式
图1是表示装备本发明的衬底处理装置的第1实施方式的衬底处理系统的概略构成的俯视图。此外，图2是图1所示的衬底处理系统的侧视图。这些附图并不是表示衬底处理系统100的外观，而是通过去除衬底处理系统100的外壁板或其它一部分构成而清晰易懂地表示其内部结构的示意图。该衬底处理系统100为单片式装置，其设置在例如无尘室内，逐片地对仅在一主面形成有电路图案等(以下称为“图案”)的衬底W进行处理。而且，在衬底处理系统100所装备的处理单元1中执行本发明的衬底处理方法。本说明书中，将衬底的两主面中形成有图案(参照下文说明的图6A中的符号PT)的图案形成面(一主面)称为“正面”，将其相反侧的未形成图案的另一主面称为“背面”。此外，将朝向下方的面称为“下表面”，将朝向上方的面称为“上表面”。此外，本说明书中，“图案形成面”是指衬底中在任意区域形成有凹凸图案的面。
此处，作为本实施方式中的“衬底”，能够应用半导体晶圆、光罩用玻璃衬底、液晶显示用玻璃衬底、等离子显示用玻璃衬底、FED(Field Emission Display，场发射显示器)用衬底、光盘用衬底、磁盘用衬底、磁光盘用衬底等各种衬底。以下主要以用于半导体晶圆的处理的衬底处理装置为例，参照附图进行说明，但也可同样应用于以上例示的各种衬底的处理。
如图1所示，衬底处理系统100具备对衬底W实施处理的衬底处理部110、及与该衬底处理部110结合的分度器部120。分度器部120具有容器保持部121，该容器保持部121可保持多个用来收容衬底W的容器C(将多个衬底W以密闭状态收容的FOUP(Front OpeningUnified Pod，前开式晶圆传送盒)、SMIF(Standard Mechanical Interface，标准机械接口)盒、OC(Open Cassette，开放式晶圆匣)等)。此外，分度器部120具备分度机械手122，该分度机械手122用来对保持于容器保持部121的容器C进行存取，而从容器C取出未处理的衬底W，或将处理完毕的衬底W收纳于容器C中。在各容器C中以大致水平姿势收容着多片衬底W。
分度机械手122具备固定在装置壳体上的底座部122a、设置为能够相对于底座部122a绕铅直轴旋动的多关节臂122b、及安装在多关节臂122b的前端的手部122c。手部122c成为可在其上表面载置并保持衬底W的结构。具有这种多关节臂及衬底保持用手部的分度机械手已为人们周知，因此省略其详细说明。
衬底处理部110具备供分度机械手122载置衬底W的载置台112、俯视下配置于大致中央处的衬底搬送机械手111、及以包围该衬底搬送机械手111的方式配置的多个处理单元1。具体而言，面向配置有衬底搬送机械手111的空间配置着多个(该例中为8个)处理单元1。衬底搬送机械手111针对这些处理单元1随机地在载置台112上进行存取，从而在与载置台112之间交接衬底W。另一方面，各处理单元1对衬底W执行特定处理。本实施方式中，这些处理单元1具有相同功能。因此，能够并行处理多个衬底W。另外，如果衬底搬送机械手111能够直接从分度机械手122交接衬底W，则不必需要载置台112。作为各处理单元1，可使用以下说明的处理单元(1A～1C)等。
图3是表示相当于本发明的衬底处理装置的第1实施方式的处理单元的构成的图。此外，图4是表示控制处理单元的控制系统的电气构成的框图。另外，本实施方式中，针对各处理单元1A而设置有控制部4，但也可构成为由1台控制部控制多个处理单元1A。此外，也可构成为由控制整个衬底处理系统100的控制单元(省略图示)控制处理单元1A。
处理单元1A具备具有内部空间21的腔室20、及收容在腔室20的内部空间21中并保持衬底W的旋转夹头30。如图1及图2所示，在腔室20的侧面设置有挡闸23。挡闸开关机构22(图4)连接于挡闸23，根据来自控制部4的开关指令使挡闸23开关。更具体而言，处理单元1A中，在将未处理的衬底W搬入腔室20时挡闸开关机构22打开挡闸23，由衬底搬送机械手111的手部将未处理的衬底W以面朝上姿势搬入旋转夹头30。即，衬底W以正面Wf朝向上方的状态载置于旋转夹头30上。而且，当搬入该衬底后衬底搬送机械手111的手部从腔室20退避出来时，挡闸开关机构22关闭挡闸23。然后，在腔室20的内部空间21内如下所述对衬底W的正面Wf供给药液、DIW(去离子水)、IPA(异丙醇)处理液、干燥预处理液及氮气而在常温环境下执行所需的衬底处理。此外，在衬底处理结束后，挡闸开关机构22再次打开挡闸23，衬底搬送机械手111的手部从旋转夹头30搬出处理完毕的衬底W。如此，本实施方式中，腔室20的内部空间21作为保持为常温环境进行衬底处理的处理空间发挥功能。另外，本说明书中，“常温”是指5℃～35℃的温度范围。
旋转夹头30具有多个夹头销31。旋转夹头30中，多个夹头销31设置在圆盘形状的旋转底座32的上表面的周缘部。该实施方式中，夹头销31在旋转底座32的圆周方向上隔开适当间隔(例如等间隔)配置并固持衬底W的周缘部。由此，由旋转夹头30保持衬底W。
在旋转底座32连结着旋转轴33。该旋转轴33绕旋转轴线AX1旋转自由地设置，该旋转轴线AX1与从旋转夹头30所支撑的衬底W的表面中心延伸的面法线平行。旋转轴33连结于包含电动机等的衬底旋转驱动机构34。因此，当在由夹头销31保持着载置于旋转夹头30上的衬底W的状态下，根据来自控制部4的旋转指令而衬底旋转驱动机构34的电动机作动时，衬底W以与所述旋转指令对应的旋转速度绕旋转轴线AX1旋转。此外，在使衬底W像这样旋转的状态下，根据来自控制部4的供给指令而从在铅直方向上插通对向部件50的中心轴喷嘴60对衬底W的正面Wf供给药液、IPA处理液、DIW、干燥预处理液及氮气。
图5是示意性地表示对向部件位于对向位置时的旋转底座、衬底及对向部件的位置关系的图。如图3及图5所示，对向部件50是随着旋转夹头30旋转的从动型对向部件。即，关于对向部件50，在衬底处理中，对向部件50是可与旋转夹头30一体旋转地被旋转夹头30支撑。为了能够如此，对向部件50具有对向板51、可一同升降地设置于对向板51的卡合部件52、及用以与卡合部件52卡合而从上方支撑对向板51的支撑部53。
对向板51是比衬底W的直径大的圆板状，具有从铅直上方覆盖衬底W的盖帽形状。更详细而言，对向板51具有被以水平姿势保持的圆板部511、及从圆板部511的外周部向下方延伸的圆筒部512。对向板51的内表面513成为向下凹陷的杯面。内表面513具有衬底对向面513a、中央倾斜面513b及内周面513c。
衬底对向面513a相当于圆板部511的下表面。更具体而言，衬底对向面513a被精加工成与衬底W的上表面平行的平坦面，与衬底W的正面Wf对向。
此外，中央倾斜面513b具有被衬底对向面513a包围的倾斜面。更具体而言，中央倾斜面513b具有从衬底对向面513a向斜上方朝旋转轴线AX1延伸的环状的中央倾斜部，且具有以下特征。中央倾斜部具有相对于旋转轴线AX1的倾斜角固定的缓斜面。中央倾斜部的截面向下开放。中央倾斜面513b的内径随着靠近中央倾斜面513b的下端而增加。中央倾斜面513b的下端与衬底对向面513a相连。因此，在对向部件50位于对向位置的状态下，中心轴喷嘴60的下端部被中央倾斜面513b包围，并且在下方露出(参照下文说明的图6A及图6B)。
进而，内周面513c相当于圆筒部512的内侧面。更具体而言，内周面513c具有从衬底对向面513a向斜下方朝外侧延伸的环状的内倾斜部，且具有以下特征。内倾斜部具有相对于旋转轴线AX1的倾斜角连续变化的圆弧状截面。内倾斜部的截面向下开放。内周面513c的内径随着靠近内周面513c的下端而增加。内周面513c的下端具有比旋转底座32的外径大的内径。因此，如图3的单点划线所示，在对向部件50位于对向位置的状态下，内周面513c与衬底W的外周端及旋转底座32的外周面(外周端)32b对向。
对向板51还具有设置在衬底对向面513a且用以与第1卡合部件35卡合的多个第2卡合部件514。在衬底对向面513a的中央部形成有上下贯通对向部件50的贯通孔515。贯通孔515由圆筒状的内周面划分。第2卡合部件514的数量与第1卡合部件35相同，与第1卡合部件35一一对应地设置。另外，第1卡合部件35及第2卡合部件514的构成一直以来就被人们所周知。例如可将日本专利特开2019-57599号记载的构成用作本实施方式的卡合部件35、514。通过第1卡合部件35与第2卡合部件514卡合，经由该卡合体而将对向部件50支撑于旋转底座32。而且，当通过电动机的作动而使旋转底座32旋转时，对向部件50与该旋转底座32一体地绕旋转轴线AX1旋转。
如图3所示，卡合部件52具有在对向板51的上表面包围贯通孔515周围的圆筒部521、及从圆筒部521的上端向直径方向外侧扩展的凸缘部522。凸缘部522比作为支撑部53的一构成零件的凸缘支撑部531位于更上方，凸缘部522外周的直径设为大于凸缘支撑部531内周的直径。
支撑部53具有水平凸缘支撑部531、大致圆板状的支撑部主体532、及连接凸缘支撑部531与支撑部主体532的连接部533。而且，中心轴喷嘴60以插通支撑部53及对向板51的内部空间的方式，沿通过对向板51及衬底W的中心的铅直轴线、即旋转轴线AX1在上下方向延伸。此外，中心轴喷嘴60与支撑部53一起通过对向板升降驱动机构56而升降。例如图3的实线所示，当中心轴喷嘴60及对向部件50定位在向铅直上方离开衬底W的退避位置时，中心轴喷嘴60的前端部向上方离开保持在旋转夹头30上的衬底W的正面Wf。然后，对向板升降驱动机构56根据来自控制部4的下降指令使中心轴喷嘴60及支撑部53向下方下降，如图3的单点划线或图5所示，将对向部件50定位在对向位置。由此，对向部件50的对向板51接近于衬底W的正面Wf。结果为，由衬底对向面(第1对向面)513a、内周面(第2对向面)513c及旋转底座32的外周面(外周端)32b形成包围保持在旋转夹头30上的衬底W的半密闭状空间SP。然后，在将衬底W封入半密闭状空间SP中而与周边氛围遮断的状态下，如图6A及图6B所示，从中心轴喷嘴60对该衬底W的正面Wf供给药液、IPA处理液、DIW、干燥预处理液及氮气。
图6A是对向部件及中心轴喷嘴的局部剖视图。图6B是从下方观察中心轴喷嘴的下端部附近的示意图。图6A中的虚线区域为衬底W的正面Wf的局部放大图，图示出形成在正面Wf上的图案PT的一例。中心轴喷嘴60具有沿旋转轴线AX1在上下方向延伸设置的喷嘴主体61。在该喷嘴主体61的中央部，从喷嘴主体61的上端面贯通至下端面而设置有5根中央配管部(省略图示)。这5根中央配管部的下端面侧开口分别作为药液喷出口62a、DIW喷出口63a、IPA喷出口64a、干燥预处理液喷出口65a及中央气体喷出口66a发挥功能。
具有药液喷出口62a的中央配管部如图3所示经由配管62b与药液供给部(省略图示)连接。在该配管62b上插装有阀门62c。因此，当根据来自控制部4的开关指令而打开阀门62c时，药液经由配管62b被供给至中心轴喷嘴60，从药液喷出口62a向衬底W的表面中央部喷出。本实施方式中，药液只要具有清洗衬底W的正面Wf的功能即可，例如可为包含硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、醋酸、氨水、过氧化氢水、有机酸(例如柠檬酸、草酸等)、有机碱(例如TMAH：氢氧化四甲基铵等)、界面活性剂、及防腐剂中的至少一种的液体，也可为除此以外的液体。
具有DIW喷出口63a的中央配管部如图3所示经由配管63b与DIW供给部(省略图示)连接。在该配管63b上插装有阀门63c。因此，当根据来自控制部4的开关指令而打开阀门63c时，DIW经由配管63b被供给至中心轴喷嘴60，从DIW喷出口63a向衬底W的表面中央部喷出。本实施方式中，如下文所说明，使用DIW作为对药液处理后的衬底W的正面Wf进行冲洗处理的冲洗液，但也可使用其它冲洗液。例如可将碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水、及稀释浓度(例如10～100ppm左右)的盐酸水中的任一种用作冲洗液。
具有IPA喷出口64a的中央配管部如图3所示经由配管64b与IPA处理液供给部(省略图示)连接。在该配管64b上插装有阀门64c。因此，当根据来自控制部4的开关指令而打开阀门64c时，IPA处理液经由配管64b被供给至中心轴喷嘴60，从IPA喷出口64a向衬底W的表面中央部喷出。本实施方式中，使用IPA处理液作为置换冲洗处理后附着于衬底W的正面Wf的冲洗液(DIW)的置换液，但也可使用其它液体。更详细而言，可将与冲洗液及干燥预处理液这两种液体溶合的液体用作置换液。例如可为HFE(氢氟醚)或IPA与HFE的混合液，也可包含IPA及HFE中的至少一者与除此以外的成分。
具有干燥预处理液喷出口65a的中央配管部如图3所示经由配管65b与干燥预处理液供给部(省略图示)连接。在该配管65b上插装有阀门65c。因此，当根据来自控制部4的开关指令而打开阀门65c时，干燥预处理液经由配管65b被供给至中心轴喷嘴60，从干燥预处理液喷出口65a向衬底W的表面中央部喷出。本实施方式中，使用包含相当于溶质的升华性物质及与升华性物质溶合的溶剂的溶液作为干燥预处理液。此处，升华性物质也可为在常温(与室温同义)或常压(处理单元1A内的压力，例如1气压或其附近值)下不经过液体就从固体变化成气体的物质。溶剂可为所述物质，也可为除此以外的物质。即，干燥预处理液也可包含常温或常压下不经过液体就从固体变化成气体的2种以上的物质。
升华性物质例如可为2-甲基-2-丙醇(别名：tert-丁醇、t-丁醇、第三丁醇)或环己醇等醇类、氢氟碳化合物、1,3,5-三氧杂环己烷(别名：三聚甲醛)、樟脑(别名：camphor)、萘、碘、环己酮肟、及环己烷中的任一者，也可为除此以外的物质。
溶剂例如可为选自由纯水、IPA、HFE、丙酮、PGMEA(丙二醇单甲醚乙酸酯)、PGEE(丙二醇单乙醚、1-乙氧基-2-丙醇)、乙二醇、及氢氟碳(hydrofluorocarbon)所组成的群中的至少一种。
具有中央气体喷出口66a的中央配管部如图3所示经由配管66b与氮气供给部(省略图示)连接。在该配管66b上插装有阀门66c。因此，当根据来自控制部4的开关指令而打开阀门66c时，氮气经由配管66b被供给至中心轴喷嘴60，如图6A中的单点划线箭头所示，从中央气体喷出口66a向衬底W的表面中央部喷出。如此，本实施方式中，中央气体喷出口66a相当于本发明的“第1喷出部”的一例。此外，从中央气体喷出口66a喷出的氮气相当于本发明的“第1气体”的一例，以下适当地称为“垂直N2”。
像这样设置有5个喷出口62a～66a的下端面61a如图3的实线所示，在非遮断状态下向比衬底对向面513a及中央倾斜面513b更上方侧后退。另一方面，在遮断状态下，如图6A及图6B所示，下端面61a与衬底对向面513a在上下方向上位于相同高度，喷嘴主体61的下端部61b以被中央倾斜面513b包围的状态从贯通孔515向下方露出。
在该下端部61b的侧面，以旋转轴线AX1为中心大致等角度间隔地设置着6个周缘气体喷出口67。从喷嘴主体61的侧面延伸至喷嘴主体61的上端面的周缘配管部68连接于这些周缘气体喷出口67。周缘配管部68如图3所示经由配管68b与氮气供给部(省略图示)连接。在该配管68b上插装有阀门68c。因此，当根据来自控制部4的开关指令而打开阀门68c时，氮气经由配管68b被供给至中心轴喷嘴60，从周缘气体喷出口67以旋转轴线AX1为中心沿大致水平方向喷出。如此，本实施方式中，周缘气体喷出口67相当于本发明的“第2喷出部”的一例。此外，从周缘气体喷出口67喷出的氮气相当于本发明的“第2气体”的一例，为了区别于垂直N2，以下适当地称为“水平N2”。如图6A中的虚线箭头所示，该水平N2沿中央倾斜面513b及衬底对向面513a被导向衬底W的表面周缘部。
如上所述，本实施方式中，如图6A所示，作为向衬底W供给氮气的供给方式，存在如下两种方式，即：
·第1供给方式(该图中的单点划线箭头)，经由衬底W的表面中央部供给至衬底W的表面周缘部；
·第2供给方式(该图中的虚线箭头)，不经由衬底W的表面中央部而供给至衬底W的表面周缘部。而且，通过控制部4控制阀门66c、68c的开关，而选择性地切换停止供给氮气的模式、仅执行第1供给方式的模式、仅执行第2供给方式的模式、及同时执行第1供给方式及第2供给方式的模式。此外，能够根据来自控制部4的指令分别独立地可变控制以第1供给方式及第2供给方式供给的氮气的流量，但在该图中省略了图示。另外，本实施方式中，将氮气用作本发明的“惰性气体”，但除此以外，也可使用经去湿的氩气等惰性气体。
处理单元1A中，以包围旋转夹头30的方式设置着排气桶70。此外，处理单元1A中还设置有：多个承杯72，配置在旋转夹头30与排气桶70之间；及多个挡板73，挡住飞溅到衬底W周围的药液、冲洗液(DIW)、IPA处理液、干燥预处理液。此外，挡板升降驱动机构71连结于挡板73。挡板升降驱动机构71根据来自控制部4的升降指令使挡板73独立地升降。进而，排气机构74经由配管75连接于排气桶70。该排气机构74对由腔室20的内底面、排气桶70及挡板73包围的空间进行排气。
进而，处理单元1A中，设置着3个流量计81～83，监控装置各部中的气体成分的流量。更具体而言，第1流量计81以面向半密闭状空间SP的方式安装在圆板部511。第1流量计81测量空间SP内的气体成分的流量，并将其测量结果输出至控制部4。第2流量计82以面向旋转夹头30的周边空间的方式安装在旋转夹头30。第2流量计82测量旋转夹头30的周边氛围中的气体成分的流量，并将其测量结果输出至控制部4。在从排气桶70延伸至排气机构74的配管75上安装着第1流量计81。第3流量计83测量流经所述配管75的气体成分的流量，并将其测量结果输出至控制部4。
控制部4具有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等运算单元、固定存储器件、硬盘驱动器等存储单元、及输入输出单元。存储单元中存储着运算单元所要执行的程序。而且，控制部4通过按照所述程序来控制装置各部，而执行图7所示的衬底处理。尤其是，控制部4如以下所说明那样，通过在升华处理中进行使水平N2的喷出开始早于垂直N2的喷出开始的喷出时序控制、以及使水平N2的流量多于垂直N2的流量的流量控制，而谋求改善衬底W的表面周缘部上的图案倒塌。
图7是表示处理单元中执行的衬底处理的内容的流程图。衬底处理系统100的处理对象例如为硅晶圆，该硅晶圆在作为图案形成面的正面Wf上形成有凹凸状的图案PT(参照图6A)。图案PT可为构成逻辑电路、DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)或利用硫属化物系合金的特异性质的PRAM(Phase-change Random Access Memory，相变随机存取存储器)的图案。图案PT也可为由微细沟槽形成的线状图案重复排列而成的图案。此外，图案PT也可通过在薄膜设置多个微细孔(空隙(void)或空孔(pore))而形成。图案PT例如包含绝缘膜。此外，图案PT也可包含导体膜。更具体而言，图案PT由积层多个膜而成的积层膜形成，进而，也可包含绝缘膜与导体膜。图案PT也可为由单层膜构成的图案PT。绝缘膜也可为氧化硅膜或氮化硅膜。此外，导体膜可为导入有用来低电阻化的杂质的非晶硅膜，也可为金属膜(例如TiN膜)。此外，图案PT可在前道工序中形成，也可在后道工序中形成。进而，图案PT可为疏水性膜，也可为亲水性膜。作为亲水性膜，例如包含TEOS(tetraethoxysilane，四乙氧基硅烷)膜(氧化硅膜的一种)。
此外，图7所示的各工序只要未特别明示，均是在大气压环境下进行处理。此处，大气压环境是指以标准大气压(1个气压，1013hPa)为中心的0.7个气压以上1.3个气压以下的环境。尤其是，在衬底处理系统100配置在正压的无尘室内的情况下，衬底W的正面Wf的环境高于1个气压。
将未处理的衬底W搬入处理单元1A之前，控制部4对装置各部赋予指令而将处理单元1A设置为初始状态。即，通过挡闸开关机构22关闭挡闸23(图1至图3)。通过衬底旋转驱动机构34将旋转夹头30定位并停止在适合于装载衬底W的位置，并且通过未图示的夹头开关机构使夹头销31为打开状态。对向板51通过对向板升降驱动机构56而定位在退避位置。由此，解除旋转底座32给予对向板51的支撑，对向板51停止旋转。挡板73均向下方移动并定位。进而，阀门62c～66c、68c均关闭。
当未处理的衬底W由衬底搬送机械手111搬送来时，挡闸23打开。与挡闸23的打开相应地，衬底W由衬底搬送机械手111搬入至腔室20的内部空间21中，以正面Wf朝上方的面朝上状态被交接给旋转夹头30。然后，夹头销31成为关闭状态，衬底W被保持在旋转夹头30上(步骤S1：衬底搬入)。
在搬入衬底W之后，衬底搬送机械手111退避至腔室20外，进而挡闸23再次关闭。然后，控制部4控制对向板升降驱动机构56，将对向板51配置于对向位置。由此，如图5所示设置在对向板51的卡合部件514由卡合部件35承接，对向板51及中心轴喷嘴60支撑在旋转底座32上。此外，对向板51与旋转底座32相互接近而形成半密闭状空间SP。结果为，保持在旋转夹头30上的衬底W被封入空间SP中而与周边氛围遮断。另外，本实施方式中，在下文说明的升华工序(步骤S8)完成之前，对向板51定位在对向位置上。
在完成将衬底W封入到空间SP中之后，控制部4控制衬底旋转驱动机构34的电动机(省略图示)，使旋转底座32的旋转速度上升到特定的药液处理速度(在约10～1200rpm的范围内，例如约800rpm)并维持于该药液处理速度。与该旋转底座32的旋转一同地，对向板51绕旋转轴线AX1旋转，并且衬底W绕旋转轴线AX1旋转(步骤S2：衬底旋转开始)。另外，在进入下一药液处理之前，控制部4通过使与药液处理对应的挡板73上升，而使该挡板73与间隙GP对向，所述间隙GP是对向板51的内周面513c与旋转底座32的外周面32b的间隙。
当衬底W的旋转速度达到药液处理速度时，接下来，控制部4打开阀门62c。由此，从中心轴喷嘴60的药液喷出口62a喷出药液并供给至衬底W的正面Wf。在衬底W的正面Wf上，药液受到衬底W的旋转所产生的离心力而移动至衬底W的周缘部。由此，衬底W的整个正面Wf受到药液的清洗(步骤S3)。此时，到达衬底W的周缘部的药液被从衬底W的周缘部向衬底W的侧方排出，并经由挡板73送出至设备外的废液处理设备。通过供给该药液而进行的药液清洗持续进行预先规定的清洗时间，在经过该时间后，控制部4关闭阀门62c，停止从中心轴喷嘴60喷出药液。
在药液清洗之后，利用冲洗液(DIW)执行冲洗处理(步骤S4)。在该DIW冲洗中，控制部4打开阀门63c。由此，从中心轴喷嘴60的DIW喷出口63a对经药液清洗处理后的衬底W的正面Wf的中央部供给DIW作为冲洗液。如此一来，DIW受到衬底W的旋转所产生的离心力而移动至衬底W的周缘部。由此，附着在衬底W上的药液被DIW冲走。此时，从衬底W的周缘部排出的DIW从衬底W的周缘部向衬底W的侧方排出，与药液相同被送出至设备外的废液处理设备。该DIW冲洗持续预先规定的冲洗时间，在经过该时间后，控制部4关闭阀门63c，停止从中心轴喷嘴60喷出DIW。
在完成DIW冲洗之后，进行置换处理(步骤S5)。置换处理(步骤S5)中，控制部4控制衬底旋转驱动机构34的电动机(省略图示)，将衬底W的旋转速度调整为特定的置换旋转速度并维持于该置换旋转速度。此外，控制部4分别调整来自中央气体喷出口66a及周缘气体喷出口67的氮气、也就是垂直N2及水平N2的流量。由此，对半密闭状空间SP供给氮气，在空间SP内氮富集。此外，可有效防止外部气体经由作为连通空间SP与周边氛围的唯一部位的间隙GP(参照图5)从周边氛围侵入空间SP中。由此，空间SP成为低氧环境。此处，“低氧”是指氧浓度为100ppm以下。
此外，控制部4使与置换处理对应的挡板73与间隙GP对向。然后，控制部4打开阀门64c。由此，从中心轴喷嘴60的IPA喷出口64a向附着有DIW的衬底W的正面Wf的中央部喷出IPA处理液作为低表面张力液体。供给至衬底W的正面Wf的IPA处理液受到衬底W的旋转所产生的离心力而扩展至衬底W的整个正面Wf。由此，在衬底W的整个正面Wf，附着于该正面Wf上的DIW(冲洗液)被IPA处理液置换。另外，在衬底W的正面Wf上移动的IPA处理液从衬底W的周缘部向衬底W的侧方排出并被所述挡板73挡住，沿省略图示的回收路径被送出至回收设备中。该IPA置换持续预先规定的置换时间，在经过该时间后，控制部4关闭阀门64c，停止从中心轴喷嘴60喷出IPA处理液。
在IPA置换之后，执行干燥预处理液供给处理(步骤S6)。该干燥预处理液供给处理中，控制部4将衬底W的旋转速度、垂直N2的流量及水平N2的流量分别维持为置换处理中的值。控制部4使与干燥预处理液供给处理对应的挡板73与间隙GP对向。控制部4打开阀门65c。由此，从中心轴喷嘴60的干燥预处理液喷出口65a向附着有置换液的衬底W的正面Wf的中央部喷出干燥预处理液。供给至衬底W的正面Wf的干燥预处理液受到衬底W的旋转所产生的离心力而扩展至衬底W的整个正面Wf。由此，在衬底W的整个正面Wf进行从IPA处理液向干燥预处理液的置换，并且形成相对较厚的干燥预处理液的液膜。干燥预处理液的喷出持续预先规定的时间，在经过该时间后，控制部4关闭阀门65c，停止从中心轴喷嘴60喷出干燥预处理液。
为了将以这种方式形成的液膜减薄至所需厚度而执行膜厚减少处理(步骤S7)。膜厚减少处理中，控制部4关闭阀门66c、68c而使垂直N2及水平N2的喷出停止，并且控制衬底旋转驱动机构34的电动机(省略图示)使衬底W的旋转速度增速至比置换旋转速度高的旋转甩脱速度。而且，控制部4将衬底W的旋转速度维持在旋转甩脱速度预先规定的时间。由此，从衬底W的正面Wf去除多余的干燥预处理液而将干燥预处理液的液膜厚度调整为所需厚度。另外，本实施方式中，在膜厚减少处理中的期间停止向空间SP供给氮气，但也可供给氮气。
接下来，执行凝固体形成处理(步骤S8)，即，使衬底W上的干燥预处理液凝固，在衬底W的正面Wf上形成包含升华性物质的凝固体。该凝固体形成处理中，控制部4控制衬底旋转驱动机构34的电动机(省略图示)将衬底W的旋转速度调整为凝固体形成速度。该凝固体形成速度可与置换旋转速度相同，也可为该置换旋转速度以上。此外，为了促进形成凝固体，控制部4打开阀门66c、68c中的至少一者而喷出氮气。通过该凝固体形成处理而促进干燥预处理液的蒸发，从而衬底W上的干燥预处理液的一部分得以蒸发。液膜中的升华性物质的浓度慢慢增加，同时液膜的膜厚慢慢减少。而且，形成相当于覆盖衬底W的整个表面的上表面的固化膜的凝固体(图8～图11、图15中的符号SB)。
在该凝固体形成处理之后，执行使衬底W的正面Wf上的凝固体升华而将凝固体从衬底W的正面Wf去除的升华处理(步骤S9)。控制部4将衬底W的旋转速度调整为升华速度。该升华速度可与凝固体形成工序的最终速度相同，也可不同。此外，控制部4对凝固体SB供给氮气。此处，例如图8所示，当利用与以往技术相同的方法，即仅通过垂直N2的供给来进行升华处理时，会产生上文所述的问题。
图8是表示以往技术中执行的升华处理的图。该图中的上段曲线图(及下文说明的相同的曲线图)的横轴表示升华开始后的经过时间，纵轴表示垂直N2的流量。以往技术中，仅通过图6A中的单点划线箭头所示的第1供给方式对衬底W的正面Wf供给氮气。即，垂直N2经由衬底W的表面中央部而遍布衬底W的整个表面。因此，如图8的下段示意图所示，在升华处理的初始阶段(时序T01)中，凝固体SB的表层部分中升华的气体状升华性物质SS与氮气一起被从衬底W的正面Wf排除。然而，在经过某程度的时间后的时序T02，始终对位于衬底W的表面周缘部上的凝固体SB的中央区域SB1供给新鲜的氮气，相对于此，升华性物质SS的浓度较高的氮气流向位于衬底W的表面周缘部上的凝固体SB的周缘区域SB2。因此，在凝固体SB的中央区域SB1与周缘区域SB2中，升华处理的进行度不同。更具体而言，存在周缘区域SB2的升华受到抑制的情况，此成为衬底W的表面周缘部中的图案倒塌的主要原因之一。因此，本实施方式中，准备两种氮气供给方式，通过适当控制这些供给方式的开启/关闭来消除所述问题。
图9使表示本发明的第1实施方式中执行的升华处理的图。本实施方式中，在升华处理(步骤S9)的开始时点，控制部4关闭阀门66c而使垂直N2的喷出停止，另一方面，打开阀门68c而以流量F2开始喷出水平N2。由此，在仅供给水平N2的期间，始终对周缘区域SB2供给不包含升华性物质SS的新鲜氮气。结果为，例如在时序T11，进行周缘区域SB2的升华。另一方面，由于不对凝固体SB的中央区域SB1供给氮气，因此中央区域SB1的升华被限制。
如此，在相当于本发明的“第2升华工序”的一例的周缘区域SB2的升华优先进行或完成该升华的时序Tsw，控制部4在打开阀门68c的状态下打开阀门66c而以流量F1(＜F2)开始喷出垂直N2。由此，例如时序T12下的示意图(该图的下段右图)所示，对中央区域SB1供给新鲜的氮气，进行包含中央区域SB1在内的整个凝固体SB的升华。这相当于本发明的“第1升华工序”的一例。此外，对周缘区域SB2持续供给新鲜的水平N2，升华性物质SS的浓度被抑制得较低。因此，即便在时序Tsw时点未完成周缘区域SB2的升华的情况下，随后也会继续进行周缘区域SB2的升华。结果为，通过升华处理(步骤S9)而切实地将整个凝固体SB升华去除。
返回图7继续进行说明。在升华处理之后，控制部4对衬底旋转驱动机构34的电动机进行停止控制而使衬底W停止旋转(步骤S10：衬底旋转停止)。继而，控制部4控制对向板升降驱动机构56使对向板51从对向位置上升并定位于退避位置。进而，控制部4使所有挡板73从间隙GP向下方退避。
然后，控制部4控制挡闸开关机构22打开挡闸23(图1～图3)后，衬底搬送机械手111进入腔室20的内部空间中，将已解除夹头销31给予的保持的处理完毕的衬底W搬出至腔室20外(步骤S11)。另外，当衬底搬送机械手111完成衬底W的搬出而离开处理单元1A后，控制部4控制挡闸开关机构22而关闭挡闸23。
如上所述，第1实施方式中，在通过供给垂直N2而使整个凝固体SB升华之前，将水平N2供给至凝固体SB的周缘区域SB2而优先进行周缘区域SB2的升华。此外，在开始供给垂直N2之后，将水平N2的流量F2设定得多于垂直N2的流量F1。因此，在开始供给垂直N2之后，流入周缘区域SB2的氮气(＝垂直N2+水平N2)中的升华性物质SS的浓度较低。因此，即便是在开始供给垂直N2的时点周缘区域SB2的一部分未升华，也会与中央区域SB1的升华并行地进行该未升华部分的升华。由此，根据第1实施方式，可改善衬底W的表面周缘部上的图案倒塌。
图10是表示本发明的第2实施方式中执行的升华处理的图。第2实施方式与第1实施方式较大地不同点仅在于，在开始喷出垂直N2后控制垂直N2(第1气体)及水平N2(第2气体)的流量。其它构成与第1实施方式相同。因此，以下以不同点为中心进行说明，对相同构成附上相同符号并省略说明。
第2实施方式中，在升华处理(步骤S9)中，在优先进行周缘区域SB2的升华或完成升华的时序Tsw，控制部4打开阀门66c，并且慢慢增加垂直N2的流量，同时慢慢减少水平N2的流量后，关闭阀门68c而停止供给水平N2。
根据该第2实施方式，可获得以下作用效果。优先进行凝固体SB的周缘区域SB2的升华，在时序Tsw以后应升华的周缘区域SB2为零或少量。因此，在时序Tsw以后通过减少在帮助周缘区域SB2的升华中为主体的水平N2的流量，可抑制氮气的消耗量及排气机构74的排气量。结果为，可谋求降低运转成本。
图11是表示本发明的第3实施方式中执行的升华处理的图。第3实施方式与第1实施方式较大地不同点在于开始喷出垂直N2的时序。其它构成与第1实施方式相同。因此，以下以不同点为中心进行说明，对相同构成附上相同符号并省略说明。
第3实施方式中，控制部4从开始升华处理(步骤S9)的时点起打开阀门66c，开始以流量F1喷出垂直N2，并且打开阀门68c而开始以流量F2喷出水平N2。由此，将垂直N2供给至衬底W的表面中央部而进行凝固体SB的中央区域SB1的升华。此时产生的气体状升华性物质SS包含于氮气中向表面周缘部流动。因此，在该表面周缘部存在升华性物质SS。然而，第3实施方式中，从开始升华处理的时点起以较垂直N2的流量F1多的流量F2向衬底W的表面周缘部供给水平N2。因此，表面周缘部上的氮气(＝垂直N2+水平N2)中的升华性物质浓度相对较低，通过该氮气而与中央区域SB1的升华并行地进行周缘区域SB2的升华。
如上所述，第3实施方式中，控制部4进行使水平N2(第2气体)的流量F2多于垂直N2(第1气体)的流量F1的流量控制。结果为，可改善衬底W的表面周缘部上的图案倒塌。
此外，所述第1实施方式至第3实施方式中，将本发明应用于通过使对向部件50的对向板51接近衬底W的正面Wf而形成半密闭状空间SP来进行衬底处理的处理单元1A，但本发明的应用对象并不限定于此。例如也可应用于日本专利特开2020-4948号公报记载的装置，即在将遮断板的下表面与衬底的上表面平行地接近配置的状态下进行衬底处理的衬底处理装置。此外，也可将本发明应用于使用比所述对向板51或遮断板小型、即比衬底W的外径小的气体喷嘴进行衬底处理的处理单元(第4实施方式)、或使扫描喷嘴沿衬底W的正面Wf进行扫描而进行衬底处理的处理单元(第5实施方式)等。
图12是表示相当于本发明的衬底处理装置的第4实施方式的处理单元的构成的图。图13是图12所示的装置的俯视图。图14A是示意性地表示气体喷嘴的构成的图。图14B是从铅直下方观察气体喷嘴的图。第4实施方式与第1实施方式较大的不同点在于如下构成，即，将药液、DIW、IPA处理液、干燥预处理液及氮气供给至衬底W。其它构成与第1实施方式相同。因此，以下以不同点为中心进行说明，对相同构成附上相同符号并省略说明。
处理单元1B具有气体喷嘴54，该气体喷嘴54形成保护旋转夹头30上所保持的衬底W的正面Wf的气流。气体喷嘴54具有外径小于衬底W的直径的喷嘴主体540。在该喷嘴主体540的外周面设置着2个气体喷出口541、542。气体喷出口541、542为遍及气体喷嘴54的全周在圆周方向上连续的环状狭缝，分别能够在衬底W的上方呈放射状喷出氮气。气体喷出口541、542配置在比气体喷嘴54的下表面更靠上方。气体喷出口542配置在比气体喷出口541更靠上方。另外，气体喷出口541、542的直径可互为相同，也可互为不同。
如图14A所示，气体喷出口541与从喷嘴主体540的侧面连接至上端面的配管部543连接。配管部543经由配管544b与氮气供给部(省略图示)连接。在该配管544b上插装有阀门544c。因此，当根据来自控制部4的开关指令而打开阀门544c时，氮气经由配管544b被供给至喷嘴主体540，从气体喷出口541以旋转轴线AX1为中心呈放射状喷出。
气体喷出口542与从喷嘴主体540的侧面连接至上端面的配管部545连接。配管部545如图14A所示经由配管546b与氮气供给部(省略图示)连接。在该配管546b上插装有阀门546c。因此，当根据来自控制部4的打开指令而打开阀门546c时，氮气经由配管546b被供给至喷嘴主体540，从气体喷出口542以旋转轴线AX1为中心呈放射状喷出。
因此，当打开阀门544c、546c这两个阀门时，绕气体喷嘴54形成上下重叠的多个环状气流。即，从气体喷出口542沿水平方向喷出氮气而形成环状的氮气流。此外，在该氮气流的下方侧，从水平方向朝下方稍倾斜地从气体喷出口541喷出氮气而形成圆锥台状的氮气流。该呈圆锥台状喷出的氮气向衬底W的表面周缘部流动，其相当于第1实施方式中的水平N2，作为本发明的“第2气体”发挥功能。
如图14A及图14B所示，在像这样构成的喷嘴主体540的中央部安装着中心轴喷嘴60。中心轴喷嘴60具有沿旋转轴线AX1在上下方向延伸设置的喷嘴主体61。在该喷嘴主体61的中央部，从喷嘴主体61的上端面贯通至下端面而设置着5根中央配管部(省略图示)。这5根中央配管部的下端面侧开口分别作为药液喷出口62a、DIW喷出口63a、IPA喷出口64a、干燥预处理液喷出口65a及中央气体喷出口66a发挥功能。与第1实施方式相同，配管62b～66b连接于这些喷出口62a～66a。而且，通过控制部4对阀门62c～66c进行开关控制而将药液、DIW、IPA处理液、干燥预处理液及氮气选择性地向衬底W的表面中央部喷出。像这样从喷出口66a向铅直下方喷出的氮气、也就是垂直N2相当于本发明的“第1气体”的一例。
喷嘴移动机构55连接于一体地安装有中心轴喷嘴60的气体喷嘴54。喷嘴移动机构55具有：喷嘴臂551，保持气体喷嘴54；及喷嘴驱动部552，通过使喷嘴臂551移动而使气体喷嘴54在铅直方向及水平方向移动。喷嘴驱动部552例如为使气体喷嘴54绕喷嘴旋动轴线AX2水平移动的回转单元，该喷嘴旋动轴线AX2绕旋转夹头30及挡板73铅直延伸。
喷嘴移动机构55使气体喷嘴54与中心轴喷嘴60一体地在中央上位置(图13中以二点划线所示的位置)与待机位置(图13中以实线所示的位置)之间水平移动。喷嘴移动机构55进而使气体喷嘴54在中央上位置与中央下位置之间铅直地移动。待机位置是俯视下气体喷嘴54位于挡板73周围的位置。中央上位置及中央下位置是俯视下气体喷嘴54与衬底W的中央部重叠的位置(图13中以二点划线所示的位置)。中央上位置是中央下位置的上方的位置。当喷嘴移动机构55接收来自控制部4的下降指令而使气体喷嘴54从中央上位置下降至中央下位置时，气体喷嘴54的下表面靠近衬底W的表面中央部。
当气体喷嘴54配置在中央位置时，气体喷嘴54在俯视下与衬底W的表面中央部重叠。此时，气体喷嘴54的下表面及中心轴喷嘴60的喷出口62a～66a与衬底W的上表面中央部对向。而且，控制部4控制衬底旋转驱动机构34的电动机(省略图示)使衬底W与旋转底座32一起旋转，并且对阀门62c～66c进行开关控制，由此与第1实施方式相同地进行一连串的衬底处理。尤其是，在升华处理(步骤S9)中，通过控制部4打开阀门66c而将垂直N2作为本发明的“第2气体”供给至衬底W的表面中央部。此外，通过控制部4打开阀门544c、546c而在衬底W的上方形成从气体喷嘴54呈放射状扩散的环状氮气流。其中，通过打开阀门544c而将氮气从气体喷出口541作为本发明的“第2气体”向衬底W的表面周缘部供给。
像这样构成的处理单元1B与第1实施方式相同地在图7所示的流程中执行一连串的衬底处理(步骤S1～S11)，但尤其升华处理(步骤S9)是以如下方式执行的。
图15是表示本发明的第4实施方式中执行的升华处理的图。第4实施方式中，在气体喷嘴54定位在中央下位置(图15的下段示意图中以实线所示的位置)的状态下执行升华处理(步骤S9)。在开始该升华处理的时点，控制部4关闭阀门66c而使垂直N2的喷出停止，另一方面，如该图所示打开阀门544c而开始以流量F2喷出水平N2。由此，在仅供给水平N2的期间，始终对周缘区域SB2供给不包含升华性物质SS的新鲜氮气。结果为，例如在时序T41进行周缘区域SB2的升华。另一方面，由于不对凝固体SB的中央区域SB1供给氮气，因此中央区域SB1的升华被限制。另外，本实施方式中，打开阀门546c而在水平N2的上方形成环状的氮气流(该图中的虚线)，但也可省略该氮气流。
在以这种方式优先进行周缘区域SB2的升华或者完成升华的时序Tsw，控制部4在打开阀门244c、246c的状态下打开阀门66c而开始以流量F1(＜F2)喷出垂直N2。由此，例如时序T42下的示意图(该图的下段右图)所示，对中央区域SB1供给新鲜的氮气，包含中央区域SB1在内进行整个凝固体SB的升华。此外，持续对周缘区域SB2供给新鲜的水平N2，升华性物质SS的浓度被抑制得较低。因此，即便在时序Tsw时点未完成周缘区域SB2的升华的情况下，随后也会继续进行周缘区域SB2的升华。结果为，通过升华处理(步骤S9)而切实地升华去除整个凝固体SB。
如上所述，在使用气体喷嘴54的处理单元1B中，与第1实施方式相同，可改善衬底W的表面周缘部上的图案倒塌。
图16是表示相当于本发明的衬底处理装置的第5实施方式的处理单元的构成的图。图17是图16所示的装置的俯视图。第5实施方式的处理单元1C未设置从上方保护衬底W的正面Wf的构成(对向部件50、气体喷嘴54)，且与所述实施方式相同地进行包含升华处理在内的一连串的衬底处理。尤其是，第5实施方式与第1实施方式较大的不同点在于喷嘴构成与升华处理的内容。其它构成与第1实施方式相同。因此，以下以不同点为中心进行说明，对相同构成附上相同符号并省略说明。
处理单元1C具有：扫描喷嘴57，一体地安装有中心轴喷嘴60；及喷嘴移动机构55，使扫描喷嘴57移动。与第4实施方式相同，喷嘴移动机构55具有：喷嘴臂551，保持扫描喷嘴57；及喷嘴驱动部552，通过使喷嘴臂551移动而使扫描喷嘴57在铅直方向及水平方向移动。喷嘴驱动部552例如为使扫描喷嘴57绕喷嘴旋动轴线AX2水平移动的回转单元，该喷嘴旋动轴线AX2绕旋转夹头30及挡板73铅直地延伸。
喷嘴移动机构55使扫描喷嘴57与中心轴喷嘴60一体地经由中央上位置(图17中以二点划线所示的位置)在第1待机位置(图17中以实线所示的位置)与第2待机位置(图17中以二点划线所示的位置)之间水平移动。此外，喷嘴移动机构55能够根据来自控制部4的速度指令来变更扫描喷嘴57的移动速度。更具体而言，如图17所示，喷嘴移动机构55能够在第1待机位置、第1衬底正上方位置P1至第9衬底正上方位置P9及第2待机位置之间变更扫描喷嘴57的移动速度。而且，喷嘴移动机构55在进行升华处理(步骤S9)时使扫描喷嘴57在第1待机位置与第2待机位置之间扫描，另一方面，在进行药液处理(步骤S3)、冲洗处理(步骤S4)、置换处理(步骤S5)、干燥预处理液供给处理(步骤S6)、膜厚减少处理(步骤S7)及凝固体形成处理(步骤S8)时将扫描喷嘴57定位在中央上位置(第5衬底正上方位置P5)。此处，在凝固体形成处理中，使扫描喷嘴57从中央上位置扫描至第1待机位置或第2待机位置。
如图16所示，在扫描喷嘴57的中央部安装着中心轴喷嘴60。中心轴喷嘴60具有沿旋转轴线AX1在上下方向延伸设置的喷嘴主体61。与第1实施方式相同，在该喷嘴主体61的中央部，从喷嘴主体61的上端面贯通至下端面设置着5根中央配管部(省略图示)。此外，配管62b～66b连接于这5根中央配管部。而且，在扫描喷嘴57定位在中央上位置(第5衬底正上方位置P5)的中央定位状态下，控制部4对阀门62c～66c进行开关控制，由此将药液、DIW、IPA处理液、干燥预处理液及氮气选择性地向衬底W的表面中央部喷出。像这样在中央定位状态下从中心轴喷嘴60喷出的氮气相当于本发明的“第1气体”的一例。此外，在扫描喷嘴57位于第1衬底正上方位置P1或第9衬底正上方位置P9期间从中心轴喷嘴60的中央气体喷出口66a喷出的氮气相当于本发明的“第2气体”的一例。本实施方式中，中央气体喷出口66a作为本发明的“第1喷出部”及“第2喷出部”发挥功能。
以这种方式构成的处理单元1C与第1实施方式相同，在图7所示的流程中执行一连串的衬底处理(步骤S1～S11)，但尤其升华处理(步骤S9)是以如下方式执行的。控制部4使扫描喷嘴57移动至第1衬底正上方位置P1(或第9衬底正上方位置P9)、也就是衬底W的表面周缘部的上方。此外，通过扫描喷嘴57在衬底W的表面周缘部下降，而使得扫描喷嘴57的下表面接近衬底W的表面周缘部。继而，通过控制部4打开阀门66c，而将氮气从保持在扫描喷嘴57上的中心轴喷嘴60供给至衬底W的表面周缘部。由此，首先，最初对凝固体SB的周缘区域SB2供给氮气而开始周缘区域SB2的升华。然后，在优先进行周缘区域SB2的升华或者完成升华的时序，控制部4在持续从中心轴喷嘴60喷出氮气的情况下，使扫描喷嘴57依序向衬底W的表面中央部的上方移动。而且，通过使扫描喷嘴57位于中央上位置(第5衬底正上方位置P5)，而将氮气从中心轴喷嘴60供给至衬底W的表面中央部。由此，最后开始凝固体SB的中央区域SB1的升华。另外，本实施方式中，控制部4在使扫描喷嘴57位于中央上位置特定时间之后，使扫描喷嘴57经由衬底W的表面周缘部的上方返回待机位置。此外，控制部4在所述移动过程中通过扫描喷嘴57上升而使扫描喷嘴57的下表面离开衬底W的正面Wf，并且关闭阀门66c而停止从中心轴喷嘴60喷出氮气。
如上所述，第5实施方式中，也与第1实施方式相同，可改善衬底W的表面周缘部上的图案倒塌。
另外，本发明并不限定于所述实施方式，除上述以外，还可在不脱离本发明主旨的限度内进行各种变更。例如所述第1实施方式、第2实施方式、第4实施方式及第5实施方式中，利用升华处理开始后的经过时间来管理优先进行周缘区域SB2的升华或者完成升华的时序Tsw，但也可根据除此以外的指标来管理。例如也可根据流量计81～83的检测值、也就是流量值来决定时序Tsw。即，随着含有升华性物质的气体量变多，粘性有升高的倾向。另一方面，当凝固体SB的周缘区域SB2的升华完成时，半密闭状空间SP、被排气桶70包围的回收空间或排气路径中的气体状升华性物质的浓度降低。即，腔室20的内部空间21及从内部空间21排气的排气路径接近于仅存在氮气的氛围，流经内部空间21及排气路径的气体的流量增大。因此，也可捕捉流量计81～83的测量值变化为特定阈值以上这一情况来决定所述时序Tsw。此外，也可根据测量值的微分值的变化来决定所述时序Tsw。
此外，也可使用检测升华性物质的含量的升华性物质检测传感器来代替流量计。此外，第4实施方式、第5实施方式中，也可将该升华性物质检测传感器安装在气体喷嘴54或扫描喷嘴57的外周面，来检测喷嘴的周边氛围中的升华性物质。即，也可捕捉升华性物质检测传感器的检测值(含量)变化为特定阈值以下这一情况来决定所述时序Tsw。此外，也可根据多个流量计或升华性物质检测传感器的输出值中的一个值来决定时序Tsw，也可综合性地验证这些值而决定时序Tsw。
本发明可应用于对不经过液体就变化成气体的升华性物质所构成的凝固体供给气体使凝固体升华而使衬底干燥的所有衬底处理技术。
[符号的说明]
1A,1B,1C:处理单元(衬底处理装置)
4:控制部
20:腔室
21:内部空间
66a:中央气体喷出口(第1喷出部、第2喷出部)
67:周缘气体喷出口(第2喷出部)
81～83:流量计
541、542:气体喷出口(第2喷出部)
AX1:(凝固体的)旋转轴线
PT:图案
S9:升华处理
SB:凝固体
SB1:(凝固体的)中央区域
SS:升华性物质
W:衬底
Wf:(衬底的)正面。

Claims (9)

1.一种衬底处理方法，其特征在于：从整个表面上形成有凝固体的衬底使所述凝固体升华而使所述衬底干燥，所述凝固体包含不经过液体就变化成气体的升华性物质，所述衬底处理方法具备：
第1升华工序，向所述衬底的表面中央部喷出第1气体并使所述第1气体经由整个所述凝固体流通至所述衬底的周边而使所述整个凝固体升华；
第2升华工序，向所述衬底的表面周缘部喷出第2气体并使所述第2气体经由所述凝固体中所述表面周缘部上的周缘区域流通至所述衬底的周边而使所述周缘区域升华；且
所述第2升华工序的开始早于所述第1升华工序，或
所述第2气体的流量多于所述第1气体的流量。
2.根据权利要求1所述的衬底处理方法，其中
在所述第2升华工序开始后，在持续喷出所述第2气体的状态下开始所述第1升华工序。
3.根据权利要求2所述的衬底处理方法，其中
在所述第1升华工序开始后所述第1气体的流量为第1流量，
所述第2气体的流量为比所述第1流量多的第2流量。
4.根据权利要求2所述的衬底处理方法，其中
从所述第1升华工序开始的时点起，
所述第1气体的流量随着时间经过而增大，另一方面，所述第2气体的流量随着时间经过而减少。
5.根据权利要求1所述的衬底处理方法，其中
所述第1升华工序是与所述第2升华工序同时或在所述第2升华工序开始以后开始，
所述第2气体的流量为比所述第1气体的流量多的第2流量。
6.根据权利要求1所述的衬底处理方法，其中
在进行所述第2升华工序后执行所述第1升华工序。
7.根据权利要求2、3、4或6所述的衬底处理方法，其具备：
对执行所述第1升华工序及所述第2升华工序的腔室的内部空间进行排气的工序；及
对存在于所述内部空间中的气体成分及从所述内部空间排出的气体成分中的至少一者的流量值进行测量的工序；且
根据所述流量值来决定开始所述第1升华工序的时序。
8.根据权利要求2、3、4或6所述的衬底处理方法，其具备：
对执行所述第1升华工序及所述第2升华工序的腔室的内部空间进行排气的工序；及
利用升华性物质检测传感器对存在于所述内部空间中的气体状升华性物质及从所述内部空间排出的气体状升华性物质中的至少一者进行检测的工序；且
根据所述升华性物质检测传感器的检测值来决定开始所述第1升华工序的时序。
9.一种衬底处理装置，其特征在于：从整个表面上形成有凝固体的衬底使所述凝固体升华而使所述衬底干燥，所述凝固体包含不经过液体就变化成气体的升华性物质，所述衬底处理装置具备：
第1喷出部，向所述衬底的表面中央部喷出第1气体；
第2喷出部，向所述衬底的表面周缘部喷出第2气体；及
控制部，使所述第1气体从所述第1喷出部喷出并使所述第1气体经由整个所述凝固体流通至所述衬底的周边而使整个所述凝固体升华，且使所述第2气体从所述第2喷出部喷出并使所述第2气体经由所述凝固体中所述表面周缘部上的周缘区域流通至所述衬底的周边而使所述周缘区域升华；且
所述控制部进行使所述第2气体的喷出开始早于所述第1气体的喷出开始的喷出时序控制、以及使所述第2气体的流量多于所述第1气体的流量的流量控制中的至少一者。
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