TW201532691A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration

Abstract

本發明提供一種可對在表層形成有多孔膜之基板抑制損傷之發生並且充分地清洗之技術。 對在表層形成有具有多孔構造之多孔膜90之基板9進行處理的基板處理方法包括以下之a)步驟及b)步驟。a)步驟係如下步驟，即，將含有水之第1處理液與氣體混合而產生第1處理液之液滴，並將第1處理液之液滴朝向多孔膜90噴射。又，b)步驟係如下步驟，即，於a)步驟之後，將作為揮發性高於第1處理液之有機溶劑之第2處理液與氣體混合而產生第2處理液之液滴，並將第2處理液之液滴朝向多孔膜90噴射。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種對在表層形成有具有多孔構造之膜(多孔膜)之基板進行處理之技術。成為處理對象之基板中包含例如半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、電漿顯示器用基板、FED(Field Emission Display，場發射顯示器)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板、太陽電池用基板等。
於半導體裝置或液晶顯示裝置等之製造步驟中，進行自半導體晶圓或液晶顯示裝置用玻璃基板等基板去除異物之清洗處理。關於清洗處理，於例如專利文獻1、2中揭示有如下技術，即，使用所謂雙流體噴嘴，將純水與氣體混合而產生純水之液滴，並朝向基板噴射該純水之液滴，藉由純水之液滴碰撞到基板時之動能，物理性地去除附著於基板之異物。
且說，近年來，為了適應層間絕緣膜之低介電常數化之要求，藉由具有多孔構造(porous structure)之多孔膜(porous film)達成難以藉由緻密膜達成之相對介電常數為2.5以下之膜(所謂Ultra Low-k膜：ULK膜)之技術正實用化。
如專利文獻3中所記載般，一般認為此種多孔膜避忌水(因水導致介電常數產生變化)，而認為純水之清洗對於多孔膜欠佳。因此，於 例如專利文獻3中，提出有不使用純水而使用IPA(異丙醇)來清洗具有多孔膜之基板。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-21617號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-77153號公報
[專利文獻3]日本專利特開2003-275696號公報
且說，若對液滴之產生條件(處理液之流量及氣體之流量)相等，而使用IPA作為處理液並利用IPA之液滴清洗基板之情形、與使用純水作為處理液並利用純水之液滴清洗基板之情形進行比較，則可知前者僅獲得較後者低之異物去除效果。因此，於不使用純水而僅利用IPA之液滴來清洗表層形成有多孔膜之基板之情形時，儘管可抑制基板之損傷，但存在若不持續相當長之時間地噴出IPA之液滴則無法充分自基板去除異物之難點。於此態樣中，處理時間變長，且亦無法避免IPA之消耗量之增大。因此，尋求一種可充分地清洗表層形成有多孔膜之基板之其他方法。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可對在表層形成有多孔膜之基板抑制損傷並且充分地清洗之技術。
第1態樣係對在表層形成有具有多孔構造之多孔膜之基板進行處理之基板處理方法，且包括如下步驟：a)將含有水之第1處理液與氣體混合而產生上述第1處理液之液滴，並將上述第1處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射；及b)於上述a)步驟之後，將作為揮發性高於上述第1處理液之有機溶劑之第2處理液與氣體混合而產生上述第2處理液之 液滴，並將上述第2處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射。
第2態樣係如第1態樣之基板處理方法，其中上述第1處理液為純水。
第3態樣係如第1態樣之基板處理方法，其中上述第2處理液為異丙醇。
第4態樣係如第1至第3中任一態樣之基板處理方法，其中於上述a)步驟中，一面使上述第1處理液之液滴之觸液位置移動，一面朝向上述多孔膜噴射上述第1處理液之液滴。
第5態樣係如第1至第3中任一態樣之基板處理方法，其中於上述b)步驟中，一面使上述第2處理液之液滴之觸液位置移動，一面將上述第2處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射。
第6態樣係對在表層形成有具有多孔構造之多孔膜之基板進行處理之基板處理裝置，其包含：保持部，其保持基板；雙流體噴嘴，其將處理液與氣體混合而產生上述處理液之液滴，並噴射上述液滴；及控制部，其使上述雙流體噴嘴中產生含有水之第1處理液之液滴，並使上述第1處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射，其後，產生作為揮發性高於上述第1處理液之有機溶劑之第2處理液之液滴，並使上述第2處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射。
根據第1~第6態樣，首先，藉由含有水之第1處理液之液滴，有效地去除附著於基板之異物。此時，於下一步驟中，將已進入至多孔膜之多孔內之第1處理液置換為第2處理液而自多孔內去除。因此，不存在因含有水之第1處理液殘留於多孔內而對基板產生損傷之情況。又，由於多孔內之第2處理液會迅速揮發，故而亦不存在第2處理液對基板造成損傷之情況。如此，根據第1~第6態樣，可對在表層形成有多孔膜之基板抑制損傷並且充分地清洗。
尤其是，根據第4態樣，第1處理液之液滴之觸液位置移動，因而可使第1處理液之液滴碰撞到基板之上表面內之較廣之範圍。藉此，可特別充分地清洗基板之上表面內。
尤其是，根據第5態樣，第2處理液之液滴之觸液位置移動，因而可使第2處理液之液滴碰撞到基板之上表面內之較廣之範圍。藉此，可特別充分地抑制基板之上表面內產生損傷。
1‧‧‧旋轉夾頭
2‧‧‧防飛濺部
3‧‧‧液滴供給部
4‧‧‧控制部
9‧‧‧基板
11‧‧‧旋轉底座
12‧‧‧旋轉軸部
13‧‧‧旋轉驅動部
14‧‧‧外殼
15‧‧‧保持構件
21‧‧‧承杯
22‧‧‧承杯驅動機構
31‧‧‧雙流體噴嘴
32‧‧‧處理液供給部
33‧‧‧氣體供給部
34‧‧‧支臂
35‧‧‧升降軸
36‧‧‧噴嘴基台
37‧‧‧噴嘴驅動部
90‧‧‧多孔膜
100‧‧‧基板處理裝置
141‧‧‧凸緣狀構件
201‧‧‧上端緣部
211‧‧‧內構件
211a‧‧‧底構件
211b‧‧‧內壁構件
211c‧‧‧外壁構件
211d‧‧‧導引壁
212‧‧‧中構件
212a‧‧‧內周壁構件
212b‧‧‧外周壁構件
212c‧‧‧底構件
212d‧‧‧外壁構件
213‧‧‧外構件
213a‧‧‧內周壁構件
301‧‧‧外筒
301a‧‧‧下端面
302‧‧‧內筒
302a‧‧‧大徑部分
302b‧‧‧小徑部分
303‧‧‧內部空間
304‧‧‧開口
305‧‧‧間隙
306‧‧‧導入管
307‧‧‧開口
308‧‧‧凸緣
309‧‧‧貫通孔
310‧‧‧短筒部
311‧‧‧短筒部周圍之空間
321‧‧‧第1處理液供給源
322‧‧‧第2處理液供給源
323‧‧‧分支配管
324‧‧‧第1閥
325‧‧‧第2閥
331‧‧‧氣體供給源
332‧‧‧配管
333‧‧‧氣閥
D1‧‧‧純水之液滴
D2‧‧‧IPA之液滴
F‧‧‧收斂點
L‧‧‧中心軸
P1‧‧‧第1位置
P2‧‧‧第2位置
圖1係基板處理裝置之模式性之側視圖。
圖2係雙流體噴嘴之模式性之側剖視圖。
圖3係表示基板處理裝置之電性構成之方塊圖。
圖4係模式性地表示成為處理對象之基板之表層附近之情況的剖視圖。
圖5係用以說明藉由基板處理裝置進行之處理之一例的圖。
圖6係用以說明第1液滴處理之圖。
圖7係用以說明第2液滴處理之圖。
圖8係表示純水及IPA之各者伴隨著氮氣之流量之增加的異物去除效率之變動態樣之圖。
圖9係表示純水及IPA之各者伴隨著氮氣之流量之增加的相對介電常數之變動態樣之圖。
以下，一面參照圖式，一面對實施形態進行說明。以下之實施形態係將本發明具體化之所得之一例，並非限定本發明之技術範圍之事例。又，於以下所參照之各圖中，為了易於理解，存在將各部之尺寸或數量誇張或簡化地進行圖示之情形。
<1.基板處理裝置100之構成>
基板處理裝置100係將例如半導體晶圓等圓板狀之基板9逐片進 行處理之單片式之基板處理裝置。一面參照圖1，一面對基板處理裝置100之構成進行說明。圖1係基板處理裝置100之模式性之側視圖。
基板處理裝置100包含旋轉夾頭1、防飛濺部2、液滴供給部3、及控制部4。
<旋轉夾頭1>
旋轉夾頭1係將基板9保持為大致水平姿勢之基板保持部，且使該基板9繞通過其主面之中心之鉛垂之旋轉軸旋轉。
旋轉夾頭1包含作為略微大於基板9之圓板狀之構件的旋轉底座11。於旋轉底座11之下表面中央部連結有旋轉軸部12。旋轉軸部12以如其軸線沿著鉛垂方向之姿勢配置。又，於旋轉軸部12連接有將其繞其軸線旋轉驅動之旋轉驅動部(例如馬達)13。旋轉軸部12及旋轉驅動部13係收容於筒狀之外殼14內。又，於旋轉底座11之上表面之周緣部附近，隔開適當之間隔地設置有複數個(例如6個)保持構件15。保持構件15與基板9之端面抵接而進行基板9之水平方向之定位，並且於略微高於旋轉底座11之上表面之位置(即，自旋轉底座11之上表面隔開規定之間隔)，將基板9以大致水平姿勢保持。
於該構成中，若於保持構件15在旋轉底座11之上方保持基板9之狀態下，旋轉驅動部13使旋轉軸部12旋轉，則旋轉底座11繞沿著鉛垂方向之軸心旋轉。藉此，保持於旋轉底座11上之基板9繞通過其面內之中心之鉛垂之旋轉軸旋轉。
旋轉驅動部13及保持構件15與控制部4電性連接，在控制部4之控制下動作(參照圖3)。即，藉由控制部4控制將基板9保持於旋轉底座11上之時序、將所保持之基板9開放之時序、及旋轉底座11之旋轉態樣(具體而言，旋轉開始時序、旋轉結束時序、旋轉數(即旋轉速度)等)。
<防飛濺部2>
防飛濺部2將自保持於旋轉底座11而旋轉之基板9飛濺之處理液等擋住。
防飛濺部2具有承杯21。承杯21係上端開放之筒形狀之構件，且以包圍旋轉夾頭1之方式設置。承杯21包含例如內構件211、中構件212、及外構件213。
內構件211係上端開放之筒形狀之構件，且包含：圓環狀之底構件211a；圓筒狀之內壁構件211b，其自底構件211a之內側緣部向上方延伸；圓筒狀之外壁構件211c，其自底構件211a之外側緣部向上方延；及圓筒狀之導引壁211d，其豎立設置於內壁構件211b與外壁構件211c之間。導引壁211d自底構件211a向上方延伸，且上端部附近朝向內側上方彎曲。內壁構件211b之至少前端附近收容於設置在旋轉夾頭1之外殼14之凸緣狀構件141的內側空間。
於底構件211a形成有將內壁構件211b與導引壁211d之間之空間連通的排液槽(省略圖示)。該排液槽與工廠之排液線連接。又，於該排液槽連接有排氣液機構，該排氣液機構強制性地對槽內進行排氣，而使內壁構件211b與導引壁211d之間之空間成為負壓狀態。內壁構件211b與導引壁211d之間之空間係用以收集用於基板9之處理的處理液並進行排液之空間，收集於該空間之處理液係自排液槽排出。
又，於底構件211a形成有將導引壁211d與外壁構件211c之間之空間連通的第1回收槽(省略圖示)。第1回收槽與第1回收貯槽連接。 又，於該第1回收槽連接有排氣液機構，該排氣液機構強制性地對槽內進行排氣，而使導引壁211d與外壁構件211c之間之空間成為負壓狀態。導引壁211d與外壁構件211c之間之空間係用以收集並回收用於基板9之處理的處理液之空間，收集於該空間之處理液經由第1回收槽而被回收至第1回收貯槽。
中構件212係上端開放之筒形狀之構件，且設置於內構件211之導 引壁211d之外側。中構件212之上部朝向內側上方彎曲，其上端緣部朝向導引壁211d之上端緣部彎折。
於中構件212之下部形成有：內周壁構件212a，其沿著內周面向下方延伸；及外周壁構件212b，其沿著外周面向下方延伸。內周壁構件212a於內構件211與中構件212接近之狀態(圖1所示之狀態)下，收容於內構件211之導引壁211d與外壁構件211c之間。又，外周壁構件212b之下端固設於圓環狀之底構件212c之內側緣部。向上方延伸之圓筒狀之外壁構件212d自底構件212c之外側緣部豎立設置。
於底構件212c形成有將外周壁構件212b與外壁構件212d之間之空間連通的第2回收槽(省略圖示)。第2回收槽與第2回收貯槽連接。 又，於該第2回收槽連接有排氣液機構，該排氣液機構強制性地對槽內進行排氣，而使外周壁構件212b與外壁構件212d之間之空間成為負壓狀態。外周壁構件212b與外壁構件212d之間之空間係用以收集並回收用於基板9之處理的處理液之空間，收集於該空間之處理液經由第2回收槽而被回收至第2回收貯槽。
外構件213係上端開放之筒形狀之構件，且設置於中構件212之外側。外構件213之上部朝向內側上方彎曲，其上端緣部201於較中構件212之上端緣部及內構件211之上端緣部略靠內側向下方彎折。於內構件211、中構件212、及外構件213接近之狀態(圖1所示之狀態)下，中構件212之上端緣部及內構件211之上端緣部由外構件213彎折之部分覆蓋。
於外構件213之下部，以沿著內周面向下方延伸之方式形成內周壁構件213a。內周壁構件213a於中構件212與外構件213接近之狀態(圖1所示之狀態)下，收容於中構件212之外周壁構件212b與外壁構件212d之間。
於承杯21配設有使其升降移動之承杯驅動機構22。承杯驅動機 構22由例如步進馬達構成。承杯驅動機構22使承杯21所包含之3個構件211、212、213獨立地升降。
內構件211、中構件212、及外構件213分別受到承杯驅動機構22之驅動，而於上方位置與下方位置之間移動。此處，各構件211、212、213之上方位置係該構件211、212、213之上端緣部配置於保持在旋轉底座11上之基板9之側方之位置。另一方面，各構件211、212、213之下方位置係該構件211、212、213之上端緣部配置於較旋轉底座11之上表面更靠下方之位置。其中，承杯驅動機構22與控制部4電性連接，在控制部4之控制下動作(參照圖3)。即，承杯21之位置(具體而言，內構件211、中構件212、及外構件213之各者之位置)由控制部4控制。
以下，所謂「承杯21位於待避位置」係指外構件213配置於下方位置之狀態(即，內構件211、中構件212、及外構件213均配置於下方位置之狀態)。於對旋轉底座11進行基板9之搬入搬出期間，承杯21配置於待避位置。
另一方面，所謂「承杯21位於處理位置」係指外構件213配置於上方位置之狀態。其中，於「承杯21位於處理位置」之狀態中，包含以下3種狀態。第1狀態係內構件211、中構件212、及外構件213均配置於上方位置之狀態(圖1所示之狀態)。於該狀態下，自保持於旋轉夾頭1之基板9飛濺之處理液被收集至內構件211之內壁構件211b與導引壁211d之間之空間，且自排液槽排出。第2狀態係內構件211配置於下方位置並且中構件212及外構件213配置於上方位置之狀態。於該狀態下，自保持於旋轉夾頭1之基板9飛濺之處理液被收集至內構件211之導引壁211d與外壁構件211c之間之空間，且被回收至第1回收貯槽。第3狀態係內構件211及中構件212配置於下方位置並且外構件213配置於上方位置之狀態。於該狀態下，自保持於旋轉夾頭1之基板9飛 濺之處理液被收集至中構件212之外周壁構件212b與外壁構件212d之間之空間，且被回收至第2回收貯槽。
<液滴供給部3>
液滴供給部3向保持於旋轉夾頭1之基板9供給處理液之液滴。液滴供給部3包含雙流體噴嘴31，該雙流體噴嘴31使處理液與氣體碰撞而產生處理液之液滴並將其噴出。
一面參照圖2，一面對雙流體噴嘴31之構成例進行具體說明。圖2係模式性地表示雙流體噴嘴31之構成之縱剖視圖。
雙流體噴嘴31係於其外殼之外使處理液與氣體碰撞而產生處理液之液滴的所謂外部混合型之雙流體噴嘴，且包含構成外殼之外筒301、及內嵌於外筒301之內筒302。
外筒301及內筒302之任一者均呈圓筒狀之外形，且配置為共有中心軸L之同軸狀。又，外筒301之下端面301a成為與中心軸L正交之環狀之面。於處理基板9時，雙流體噴嘴31以如該中心軸L垂直於基板9之上表面之姿勢(即，如下端面301a平行於基板9之上表面之姿勢)配置。
於內筒302形成有沿著中心軸L之直線狀之內部空間303。該內部空間303於內筒302之下端呈圓形地開口。於內部空間303之上端連接有與處理液供給源321、322連接之分支配管323(下述)。經由分支配管323自處理液供給源321、322供給之處理液流入至內部空間303，且自其下端之開口304噴出(沿著中心軸L向下噴出)。即，內部空間303係處理液之流路，開口304係處理液之噴出口。以下，亦將內部空間303稱為「處理液流路303」。又，亦將內部空間303之下端之開口304稱為「處理液噴出口304」。
內筒302包含大徑部分302a、及連續於其下方地設置且外徑小於大徑部分302a之小徑部分302b。嵌於內筒302之外側之外筒301之內徑 與大徑部分302a之外徑相等，外筒301除其下端部分以外具有大致固定之內徑。因此，於小徑部分302b之外壁與外筒301之內壁之間形成間隙305。該間隙305係以中心軸L為中心之剖面環狀之空間，而於外筒301之下端呈環狀(即包圍處理液噴出口304之環狀)地開口。
於間隙305之上端附近，連通有貫通外筒301之內外表面地設置之L字型的導入管306之一端。於該導入管306之另一端連接有與氣體供給源331連接之配管332(下述)。自氣體供給源331經由配管332及導入管306供給之氣體流入至間隙305，且自其下端之開口307噴出。 即，間隙305係氣體之流路，開口307係氣體之噴出口。以下，亦將間隙305稱為「氣體流路305」。又，亦將間隙305之下端之開口307稱為「氣體噴出口307」。
於小徑部分302b之下端附近形成自其外周面朝向直徑方向外側突出之凸緣308。於凸緣308形成有將其貫通之貫通孔309，流入至氣體流路305之氣體於通過該貫通孔309時改變流動方向，而成為以於中心軸L之周圍回旋之方式流動之回旋流。
於小徑部分302b中之較形成有凸緣308之部分更靠下側之部分，形成有自凸緣308之下側面沿著中心軸L突出之圓筒狀之短筒部310。 短筒部310以其中心軸與中心軸L一致之方式配置。短筒部310之外徑小於外筒301之下端面301a之內緣直徑，於短筒部310之下端面與外筒301之下端面301a之間，形成包圍中心軸L之環狀之開口307。該開口307形成使間隙(即氣體流路)305與外部空間連通之開口(即氣體噴出口)307。
流入至氣體流路305之氣體於通過形成於凸緣308之貫通孔309時成為回旋流，且流入至短筒部310之周圍之空間311。此處，外筒301之內壁面中之包圍短筒部310之周圍的部分形成為內徑隨著朝向下方變小之縮徑形狀。因此，流入至短筒部310之周圍之空間311的氣體之 回旋流於該空間311內成為隨著回旋接近中心軸L之旋渦狀之氣流，而自氣體噴出口307噴出。自氣體噴出口307噴出之旋渦狀之氣流以如下方式行進，即，以包圍自處理液噴出口304沿著中心軸L噴出之處理液之方式流動，且於中心軸L上之某一點F收斂。以下，亦將該點F稱為「收斂點F」。
若自處理液噴出口304噴出處理液並且自氣體噴出口307噴出氣體，則於雙流體噴嘴31之外部空間(具體而言，收斂點F及其附近)，處理液(即液相之處理液)與氣體碰撞而混合，從而處理液成為微細之液滴。即，產生處理液之液滴。所產生之處理液之液滴藉由氣體之氣流加速而成為噴流。即，於收斂點F之下方，氣體成為隨著回旋而自中心軸L遠離並且朝向下方之旋渦狀之氣流，液滴藉由利用氣流加速，而朝向基板9噴射。
再次參照圖1。於雙流體噴嘴31連接有作為對其供給處理液之配管系統之處理液供給部32。具體而言，處理液供給部32係將例如第1處理液供給源321、第2處理液供給源322、分支配管323、及複數個閥324、325加以組合而構成。
第1處理液供給源321係第1處理液之供給源。第1處理液係含有水之處理液。另一方面，第2處理液供給源322係第2處理液之供給源。第2處理液係揮發性高於第1處理液之有機溶劑。此處，例如設為第1處理液為純水(Deionized water：DIW)，第2處理液為IPA(異丙醇)。
第1處理液供給源321係連接於分支配管323之分支側之一端，第2處理液供給源322係連接於分支配管323之分支側之另一端。又，分支配管323之合流側之端部係連接於雙流體噴嘴31(具體而言，雙流體噴嘴31之內筒302)。於分支配管323之分支位置與第1處理液供給源321之間介插有第1閥324，於分支配管323之分支位置與第2處理液供 給源322之間介插有第2閥325。
又，於雙流體噴嘴31連接有作為對其供給氣體之配管系統之氣體供給部33。具體而言，氣體供給部33係例如氣體供給源331、配管332、及氣閥333組合而構成。於該構成中，氣體供給源331係供給氣體(此處為例如氮氣(N2)氣體)之供給源，該氣體供給源331經由介插有氣閥333之配管332而連接於雙流體噴嘴31(具體而言為雙流體噴嘴31之導入管306)。當然，氣體供給源331亦可供給氮氣以外之氣體(例如氮氣以外之各種惰性氣體、乾燥空氣等)。
於上述構成中，若開啟第1閥324及氣閥333，則自第1處理液供給源321供給之純水(液相之純水)、及自氣體供給源331供給之氮氣被供給至雙流體噴嘴31。繼而，藉由雙流體噴嘴31，將純水與氮氣混合，而使純水成為微細之液滴，且該液滴成為噴流而自雙流體噴嘴31噴出。
又，若開啟第2閥325及氣閥333，則自第2處理液供給源322供給之IPA(液相之IPA)、及自氣體供給源331供給之氮氣被供給至雙流體噴嘴31。繼而，藉由雙流體噴嘴31將IPA與氮氣加以混合，而使IPA成為微細之液滴，且該液滴成為噴流而自雙流體噴嘴31噴出。
其中，第1閥324、第2閥325、及氣閥333分別與控制部4電性連接，在控制部4之控制下開閉(參照圖3)。即，自雙流體噴嘴31噴出處理液之態樣(具體而言，噴出開始時序、噴出結束時序、被噴出之液滴之種類、噴出流量、被噴出之液滴之趨勢等)由控制部4控制。
雙流體噴嘴31係安裝於水平延伸之支臂34之前端部。支臂34之基端部係連結於升降軸35之上端，該升降軸35係以如軸線沿著鉛垂方向之姿勢配置。升降軸35係配設於噴嘴基台36。
於噴嘴基台36配設有驅動雙流體噴嘴31之噴嘴驅動部37。噴嘴驅動部37係構成為包含例如使升降軸35繞其軸線旋轉之旋轉驅動部 (例如伺服馬達)、及使升降軸35沿著其軸線伸縮之升降驅動部(例如步進馬達)。若噴嘴驅動部37使升降軸35旋動，則雙流體噴嘴31沿著水平面內之圓弧軌道移動，若噴嘴驅動部37使升降軸35伸縮，則雙流體噴嘴31向與基板9之上表面接近或分離之方向移動。
其中，噴嘴驅動部37與控制部4電性連接，在控制部4之控制下動作(參照圖3)。即，雙流體噴嘴31之位置由控制部4控制。再者，控制部4於不自雙流體噴嘴31進行液滴之噴出期間，將雙流體噴嘴31配置於不與基板9之搬送路徑產生干涉之位置(待避位置)。
<控制部4>
控制部4係對基板處理裝置100內之各部進行動作控制之裝置。作為控制部4之硬體之構成可採用與一般之電腦相同之構成。即，控制部4包含例如進行各種運算處理之CPU(central processing unit，中央處理單元)、作為記憶基本程式之讀出專用之記憶體之ROM(read only memory，唯讀記憶體)、作為記憶各種資訊之讀寫自如之記憶體之RAM(random access memory，隨機存取記憶體)、預先記憶有控制用軟體或資料等之磁碟等。於控制部4中，作為主控制部之CPU根據程式所記載之順序進行運算處理，藉此實現控制基板處理裝置100之各部之各種功能部。當然，於控制部4中實現之一部分或全部之功能部亦可藉由專用之邏輯電路等硬體性地實現。又，於控制部4之記憶體或硬碟中，記憶有規定基板處理裝置100之處理內容之處理程序。
如圖3所示，控制部4與旋轉驅動部13、保持構件15、承杯驅動機構22、第1閥324、第2閥325、氣閥333、噴嘴驅動部37等電性連接。控制部4根據處理程序使該等各部動作，藉此對基板9進行一連串之處理。
<2.基板9>
其次，一面參照圖4，一面對基板處理裝置100中成為處理對象 之基板9之表層附近的情況進行說明。圖4係模式性地表示該基板9之表層附近之情況的剖視圖。
於基板處理裝置100中成為處理對象之基板9之表層，形成相對介電常數(k值)較低之膜(具體而言，相對介電常數為例如2.5以下之膜，所謂Ultra Low-k膜：ULK膜)。相對介電常數為2.5以下之膜難以藉由緻密膜達成，此種膜可藉由多孔膜(porous膜)達成。即，於基板9之表層，形成具有多孔構造(porous構造)之ULK膜(以下，亦簡稱為「多孔膜90」)。多孔膜90中之多孔(空孔)之平均直徑例如約為0.9nm(奈米)左右。
<3.處理之流程>
一面參照圖1及圖5，一面對基板處理裝置100中進行之處理之流程進行說明。圖5係表示於基板處理裝置100中進行之處理之流程之一例的圖。於基板處理裝置100中，在控制部4之控制下，執行以下所說明之一連串之處理。
首先，於承杯21及雙流體噴嘴31配置於各待避位置之狀態下，搬送機器人(省略圖示)將基板9搬入至基板處理裝置100，並將基板9以其表面(形成有多孔膜90之側面)朝向上方之姿勢配置於旋轉底座11上(步驟S1)。配置於旋轉底座11上之基板9由一群保持構件15保持。藉此，成為基板9以大致水平姿勢保持於旋轉底座11上之狀態。
於將基板9保持於旋轉底座11上時，開始旋轉底座11之旋轉，藉此，保持於旋轉底座11上之基板9以水平姿勢開始旋轉(步驟S2)。
繼而，進行第1液滴處理(步驟S3)。一面參照圖6，一面對第1液滴處理進行說明。圖6係用以說明第1液滴處理之圖，於其一部分，模式性地放大顯示有第1液滴處理中之基板9之表面附近之情況。
於第1液滴處理中，開啟第1閥324及氣閥333。如此一來，於雙流體噴嘴31中，將純水與氮氣混合而產生純水之液滴D1，並自雙流 體噴嘴31朝向旋轉之基板9之多孔膜90噴出該純水之液滴D1之噴流。 其中，與該噴出同時進行，而噴嘴驅動部37使雙流體噴嘴31於與旋轉底座11上之基板9之上表面以非接觸之狀態接近之水平面內，沿著與基板9之旋轉方向交叉之方向移動。具體而言，噴嘴驅動部37使雙流體噴嘴31沿著圓弧軌道往返移動，該圓弧軌道將與基板9之中央部對向之第1位置(即自雙流體噴嘴31噴出之液滴之噴流碰撞到基板9之上表面中央部之位置)P1和與基板9之周緣部對向之第2位置(即自雙流體噴嘴31噴出之液滴之噴流碰撞到基板9之上表面周緣部之位置)P2連結。若於基板9旋轉之狀態下，使雙流體噴嘴31於第1位置P1與第2位置P2之間往返移動，則自雙流體噴嘴31噴出之純水之液滴D1之觸液位置於基板9之上表面之整個區域移動(掃描(scan))，從而純水之液滴D1碰撞到基板9之上表面內之所有位置。即，對基板9之上表面之整個區域供給純水之液滴D1。
藉由使純水之液滴D1碰撞到基板9之上表面內之各位置，而物理性地去除附著於該位置之異物(微粒)。此處，主要將充分大於多孔膜90之多孔之尺寸之異物作為去除對象。其中，若供給至雙流體噴嘴31之純水之流量相同，則供給至雙流體噴嘴31之氮氣之流量越大，自雙流體噴嘴31噴出之液滴之動能變得越大，從而基板9之異物去除效率(Particle Removal Efficiency：PRE)提高(參照將於後文說明之圖8之曲線圖A1(DIW))。於第1液滴處理中，為了使自雙流體噴嘴31噴出之純水之液滴D1之動能變得充分大(具體而言，為了使純水之液滴D1成為具有如可充分去除基板9之上表面之異物之動能者)，而一面使充分之流量之氮氣流動，一面產生純水之液滴D1。作為一例，純水之流量為0.1(l/min)，氮氣之流量為30(l/min)。藉由使具有充分大之動能之純水之液滴D1強烈地碰撞到基板9之上表面內之各位置，而將附著於該位置之異物充分地去除。另一方面，若此種具有較大之動能之純水之 液滴D1強烈地碰撞到基板9，則碰撞之純水之液滴D1之一部分進入至露出於多孔膜90之表面之多孔。
於將第1閥324及氣閥333開啟後經過規定之時間時，將第1閥324及氣閥333關閉，而停止自雙流體噴嘴31噴出純水之液滴D1之噴流。 藉此，第1液滴處理結束。如上所述，於第1液滴處理結束後之基板9之上表面，成為純水之液滴D1之一部分已進入至露出於多孔膜90之表面之多孔之狀態。
繼而，進行第2液滴處理(步驟S4)。一面參照圖7，一面對第2液滴處理進行說明。圖7係用以說明第2液滴處理之圖，於其一部分，模式性地放大顯示有第2液滴處理中之基板9之表面附近之情況。
於第2液滴處理中，將第2閥325及氣閥333開啟。如此一來，於雙流體噴嘴31中，將IPA與氮氣混合而產生IPA之液滴D2，並自雙流體噴嘴31朝向旋轉之基板9之多孔膜90噴出該IPA之液滴D2之噴流。 其中，與該噴出同時進行，而噴嘴驅動部37使雙流體噴嘴31於與旋轉底座11上之基板9之上表面以非接觸之狀態接近之水平面內，沿著與基板9之旋轉方向交叉之方向移動。具體而言，噴嘴驅動部37使雙流體噴嘴31沿著圓弧軌道往返移動，該圓弧軌道將與基板9之中央部對向之第1位置P1、和與基板9之周緣部對向之第2位置P2連結。如此，於第2液滴處理中，亦與第1液滴處理同樣地，於基板9旋轉之狀態下，雙流體噴嘴31在第1位置P1與第2位置P2之間往返移動，故而自雙流體噴嘴31噴出之IPA之液滴D2之觸液位置於基板9之上表面之整個區域移動(掃描)，從而IPA之液滴D2碰撞到基板9之上表面內之所有位置。即，對基板9之上表面之整個區域供給IPA之液滴D2。
藉由使IPA之液滴D2碰撞到基板9之上表面內之各位置，而物理性地去除附著於該位置之異物。又，藉由IPA之液滴D2，將附著於基板9之有機物等殘渣溶解而去除。進而，藉由將IPA之液滴D2供給至 基板9之上表面內之各位置，而將殘存於該位置之純水置換為IPA。其中，於第2液滴處理中，亦為了使自雙流體噴嘴31噴出之IPA之液滴D2之動能變得充分大(具體而言，為了使碰撞到基板9之IPA之液滴D2之一部分成為具有可進入至露出於多孔膜90之表面之多孔之動能者)，而一面使充分之流量之氮氣流動，一面產生IPA之液滴D2。作為一例，IPA之流量為0.1(l/min)，氮氣之流量為30(l/min)。藉由使具有充分大之動能之IPA之液滴D2強烈地碰撞到基板9，而使碰撞之IPA之液滴D2之一部分進入至露出於多孔膜90之表面之多孔，從而將殘存於該多孔內之純水置換為IPA。即，於第2液滴處理中，不僅殘存於基板9之表面上之純水，就連已進入至露出於基板9之表面之多孔內之純水亦被置換為IPA。
於將第2閥325及氣閥333開啟後經過規定之時間時，將第2閥325及氣閥333關閉，而停止自雙流體噴嘴31噴出IPA之液滴D2之噴流。藉此，第2液滴處理結束。
繼而，進行乾燥處理(步驟S5)。具體而言，於停止朝向基板9噴出處理液之狀態下，使旋轉底座11之旋轉速度上升至高速之旋轉速度(例如，較液滴處理時之旋轉速度更高速之旋轉速度)。藉此，將殘存於旋轉底座11上之基板9之IPA甩開而自基板9去除，從而使基板9乾燥(所謂旋轉乾燥)。又，IPA比純水易揮發。因此，與多孔內之純水置換之IPA亦迅速揮發。
於旋轉底座11以高速之旋轉速度開始旋轉後經過規定之時間時，停止旋轉底座11之旋轉。
繼而，使承杯21及雙流體噴嘴31移動至各待避位置，並且保持構件15將基板9開放，搬送機器人(省略圖示)將該基板9自基板處理裝置100搬出(步驟S6)。以上，對該基板9之一連串之處理結束。
<4.清洗態樣與損傷之關係>
此處，一面參照圖8、圖9，一面對在表層形成有多孔膜90之基板9之清洗態樣與該基板9所受之損傷之關係性進行說明。
發明者發現：於朝向在表層形成有多孔膜90之基板9噴射將純水與氮氣混合而產生之純水之液滴的情形時，若純水之流量相同，則氮氣之流量越大，異物去除效率(Particle Removal Efficiency：PRE)越高(參照圖8之曲線圖A1(DIW)。其中，於圖8之各曲線圖中，縱軸表示異物去除效率，橫軸表示氮氣之流量。又，各樣品中之純水之流量均相等)。認為其原因在於：氮氣之流量變得越大，所產生之純水之液滴之動能變得越大，從而去除異物之物理力變得越大。
又，發明者發現：於朝向在表層形成有多孔膜90之基板9噴射將處理液與氮氣混合而產生之處理液之液滴的情形時，若液滴之產生條件(處理液之流量及氮氣之流量)相等，則使用純水作為處理液相較於使用IPA作為處理液，可獲得更高之異物去除效果(參照圖8之曲線圖A2(IPA)。其中，曲線圖A1(DIW)之所有樣品中之純水之流量與曲線圖A2(IPA)之所有樣品中之IPA之流量相等)。認為其原因在於：由於純水之表面張力大於IPA之表面張力，且純水之比重更大，故而若將使用相同量之氮氣而液滴化之純水與IPA進行比較，則前者之液滴之去除異物之物理力更高。
基於至此為止之實驗及考察，而認為：對於提高在表層形成有多孔膜90之基板9之異物去除效率，將純水與充分之流量之氮氣混合而產生純水之液滴並朝向基板9噴射該純水之液滴較為有效。
然而，另一方面，發明者發現：若增加與純水混合之氮氣之量，則受到所產生之純水之液滴之噴射的多孔膜90之相對介電常數上升(參照圖9之曲線圖B1(DIW)。其中，於圖9之各曲線圖中，縱軸表示相對介電常數之變動率，橫軸表示氮氣之流量)。於將純水與相對較多量之氮氣混合而產生純水之液滴並將其噴射至基板9之情形時， 多孔膜90之相對介電常數上升，認為其原因如下。即，一般之多孔膜90之多孔之平均直徑約為0.9nm而極微小，純水之液滴之尺寸大於多孔之尺寸。因此，若液滴之動能相對較小，則該液滴不會進入至多孔內。然而，如上所述，隨著氮氣之流量變大而所產生之純水之液滴之動能變大，故而若一面使超過某一邊界值之流量之氮氣流動一面將所產生之液滴噴射至基板9，則純水之液滴之動能過大，因此會產生該液滴之一部分被擠入至多孔中之現象。進入至多孔內之純水由於難以藉由旋轉乾燥等去除，故而殘留於多孔內，上述情況成為引起多孔膜90之相對介電常數之上升之原因。進入至多孔內之純水有不僅引起相對介電常數之上升亦引起基板9之金屬成分之腐蝕等之虞。即，進入至多孔內之純水可能會成為對基板9造成各種損傷之原因。
如此，即便對於提高在表層形成有多孔膜90之基板9之異物去除效率，將純水與充分之流量之氮氣混合而產生純水之液滴並朝向基板9噴射該純水之液滴較為有效，但由發明者之上述實驗及考察可知：此種清洗態樣有對基板9產生各種損傷(相對介電常數之上升、金屬成分之腐蝕等)之虞。
再者，發明者確認：於IPA之情形時，即便與其混合之氮氣之量增加，亦不易使受到所產生之IPA之液滴之噴射的多孔膜90之相對介電常數上升(圖9之曲線圖B2(IPA))。認為其原因在於：揮發性高於純水之IPA即便其液滴進入至多孔內，亦不會殘留於多孔內而會迅速揮發。即，進入至多孔內之IPA不易成為對基板9造成損傷之原因。
如上所述，於基板處理裝置100中，首先，將純水與氮氣混合而產生純水之液滴，並朝向基板9噴射該純水液滴(步驟S3：第1液滴處理)，其後，將IPA與氮氣混合而產生IPA之液滴，並朝向基板9噴射該IPA之液滴(步驟S4：第2液滴處理)。
根據該構成，於第1液滴處理中，藉由異物去除能力高於IPA之 純水之液滴，有效地去除附著於在表層形成有多孔膜90之基板9之異物。另一方面，即便在第1液滴處理中純水進入至多孔內，該純水亦於接下來之第2液滴處理中被置換為IPA而自多孔內去除。因此，不存在因純水殘留於多孔內而對基板9產生損傷之情況。即，可無需擔心基板9之損傷，而使產生純水之液滴時之氮氣之流量變大。又，由於多孔內之IPA會迅速揮發，故而亦不存在IPA對基板9造成損傷之情況。如此，根據上述態樣，可對在表層形成有多孔膜90之基板9抑制損傷並且充分地清洗。
再者，於上述說明中，分別使用純水作為第1處理液，使用IPA作為第2處理液，但只要使用含有水之處理液作為第1處理液，使用揮發性高於第1處理液之有機溶劑作為第2處理液，則即便純水與IPA之組合以外之處理液之組合，亦可獲得與上述所說明之效果同樣之效果。即，只要使用含有水之處理液(例如碳酸水)作為第1處理液，則可獲得與使用純水作為第1處理液之情形相同程度以上之異物去除效果。又，即便在第1液滴處理中第1處理液進入至多孔內，該第1處理液亦於接下來之第2液滴處理中，被置換為第2處理液而自多孔內去除，故而不存在因水殘留於多孔內而對基板9產生損傷之情況。另一方面，只要使用揮發性高於第1處理液之有機溶劑(例如包含甲醇、乙醇、丙酮、及IPA中之至少1種之有機溶劑)作為第2處理液，則容易將多孔內之第1處理液置換為第2處理液，故而可充分避免第1處理液殘存於多孔內。又，由於與第1處理液置換而進入至多孔內之第2處理液會迅速揮發，故而亦不存在該第2處理液對基板9造成損傷之情況。
<5.效果>
於上述實施形態中，首先，藉由含有水之第1處理液之液滴，有效地去除附著於基板9之異物。此時，於下一步驟中，將已進入至多孔膜90之多孔內之第1處理液置換為第2處理液而自多孔內去除。因 此，不存在因含有水之第1處理液殘留於多孔內而對基板9造成損傷之情況。又，由於多孔內之第2處理液會迅速揮發，故而亦不存在第2處理液對基板9造成損傷之情況。如此，根據上述實施形態，可對在表層形成有多孔膜90之基板抑制損傷並且充分地清洗。
又，根據上述實施形態，第1處理液之液滴之觸液位置移動，故而可使第1處理液之液滴碰撞到基板9之上表面內之較廣之範圍(於上述實施形態中為基板9之上表面之整個區域)。藉此，可特別充分地清洗基板9之上表面內。
又，根據上述實施形態，第2處理液之液滴之觸液位置移動，故而可使第2處理液之液滴碰撞到基板之上表面內之較廣之範圍(於上述實施形態中為基板9之上表面之整個區域)。藉此，可特別充分地抑制在基板9之上表面內產生損傷。
<6.變形例>
於上述實施形態中，將雙流體噴嘴31設為於外殼之外使氮氣碰撞到處理液而產生處理液之液滴的所謂外部混合型之雙流體噴嘴，但亦可為於外殼內使氮氣碰撞到處理液而產生處理液之液滴的所謂內部混合型之雙流體噴嘴。
又，於上述實施形態中，設為一面使雙流體噴嘴31移動一面朝向基板9噴出液滴之構成，但亦可設為不使雙流體噴嘴31移動而朝向基板9之上表面內之規定之位置噴出液滴的構成。例如，亦可設為將純水之液滴、及IPA之液滴中之至少一種自靜止之雙流體噴嘴31朝向基板9之例如中心噴出之構成。
又，於上述實施形態中，亦可設為與雙流體噴嘴31朝向基板9噴出純水之液滴同時進行，而自直噴嘴等朝向基板9之例如中心噴出供給液相之純水之構成。
又，於上述實施形態中，亦可設為與雙流體噴嘴31朝向基板9噴 出IPA之液滴同時進行，而自直噴嘴等朝向基板9之例如中心噴出供給液相之IPA之構成。
又，於上述實施形態中，亦可於進行第1液滴處理及第2液滴處理中之至少一者期間，朝向旋轉底座11上之基板9之上表面持續供給氣體(例如氮氣)(所謂覆蓋氣體)。
又，於上述實施形態中，將旋轉夾頭1設為於水平方向上夾持基板9之挾持式之夾頭，但旋轉夾頭亦可為吸附基板9之下表面之真空式之夾頭。
又，於上述實施形態中，將基板9設為半導體晶圓，但基板9亦可為液晶顯示裝置用玻璃基板、電漿顯示器用玻璃基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板、光罩用玻璃基板、太陽電池用基板等。
如以上般，對本發明詳細進行了表示而記載，但上述記載係於所有態樣中進行例示而並不進行限定。因此，本發明可於其發明範圍內，對實施形態適當進行變化、省略。

Claims (6)

  1. 一種基板處理方法，其對在表層形成有具有多孔構造之多孔膜之基板進行處理，且包括如下步驟：a)將含有水之第1處理液與氣體混合而產生上述第1處理液之液滴，並將上述第1處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射；及b)於上述a)步驟之後，將作為揮發性高於上述第1處理液之有機溶劑之第2處理液與氣體混合而產生上述第2處理液之液滴，並將上述第2處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中上述第1處理液為純水。
  3. 如請求項1之基板處理方法，其中上述第2處理液為異丙醇。
  4. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中於上述a)步驟中，一面使上述第1處理液之液滴之觸液位置移動，一面將上述第1處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射。
  5. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中於上述b)步驟中，一面使上述第2處理液之液滴之觸液位置移動，一面將上述第2處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射。
  6. 一種基板處理裝置，其對在表層形成有具有多孔構造之多孔膜之基板進行處理，且包含：保持部，其保持基板；雙流體噴嘴，其將處理液與氣體混合而產生上述處理液之液滴，並噴射上述液滴；及控制部，其使上述雙流體噴嘴中產生含有水之第1處理液之液滴，並使上述第1處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射，其後，產生作為揮發性高於上述第1處理液之有機溶劑之第2處理液之液滴，並使上述第2處理液之液滴朝向上述多孔膜噴射。
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