TW201618203A - 基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種基板處理方法，可防止於將用以防止基板之圖案倒塌之撥水化處理中所使用之撥水劑除去的步驟中污染基板。 基板處理方法包括：於處理槽內洗淨基板之步驟；於腔室形成有機溶劑蒸氣環境之步驟；提起基板而將基板之表面之清洗液置換為有機溶劑之步驟；自處理槽排出清洗液之步驟；使基板移動至處理槽之步驟；對基板之表面進行撥水處理之步驟；提起基板並向基板供給有機溶劑蒸氣而自基板之表面除去撥水化劑之步驟；及利用惰性氣體將基板乾燥之步驟。由於撥水劑除去步驟係於處理槽之上方進行，因此可一面抑制於該步驟由可能於處理槽內產生之微粒所致之基板之污染一面將基板乾燥。

Description

基板處理方法
本發明係關於藉由處理液對半導體晶圓或液晶顯示裝置之玻璃基板(以下僅稱為基板)進行處理之基板處理方法。
如下基板處理裝置為人所周知，即其包括：處理槽，其供將基板浸漬於化學液或清洗液等中；基板升降機構，其使基板於處理槽與基板處理槽之上方空間之間移動；及基板乾燥機構，其藉由對基板於處理槽之上方空間吹送惰性氣體等而使純水等清洗液乾燥。於該基板處理裝置中，於使清洗液乾燥時會產生如下問題，即，藉由殘留於基板上之圖案內之清洗液之毛細管現象而產生圖案倒塌。
為解決該問題而已知有如下技術，即，藉由預先於基板之表面形成撥水性保護膜而使乾燥處理時作用於圖案之液體之表面張力變小(例如專利文獻1)。於該技術中，實施向處理槽內之基板供給撥水劑而使基板撥水化之撥水性處理步驟。繼而實施乙醇清洗處理，即，藉由向處理槽內之基板供給IPA(isopropyl alcohol，異丙醇)，而將殘留於基板之表面之未反應之撥水化劑置換為IPA來除去。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-114414號公報
根據專利文獻1之基板處理方法，可抑制乾燥處理中之圖案倒塌。然而，於在撥水性處理步驟之後實施下一乙醇清洗處理時，殘留於貯存槽中之未反應之撥水化劑有時與IPA反應而產生矽酸等之微粒。其結果，有處理槽內之基板被微粒污染之虞。
由此，本發明的目的在於提供一種基板處理方法，其可於維持基板之清潔度之狀態下，一面防止圖案倒塌一面使基板乾燥。
為了解決上述課題，第1發明係一種基板處理方法，其包括：清洗處理步驟，其係將基板浸漬於處理槽中所貯存之清洗液中而利用清洗液洗淨上述基板之表面；有機溶劑蒸氣形成步驟，其係藉由對包圍處理槽之腔室之內部環境供給有機溶劑蒸氣，而於包含處理槽之上部空間之腔室之內部環境形成有機溶劑蒸氣環境；有機溶劑置換步驟，其係藉由將基板提起至處理槽之上部空間而將附著於基板之表面之清洗液置換為有機溶劑；排液步驟，其係將處理槽內之清洗液排出；基板移動步驟，其係使基板移動至處理槽內；撥水處理步驟，其係藉由對移動至處理槽內之基板之表面供給撥水劑而對基板之表面進行撥水處理；撥水劑除去步驟，其係藉由將基板提起至處理槽之上方並於處理槽之上方朝上述基板供給有機溶劑蒸氣，而將殘留於基板之表面之未反應之撥水化劑除去；及乾燥步驟，其係藉由向基板供給惰性氣體而將基板乾燥。
第2發明係如第1發明之基板處理方法，其中有機溶劑為IPA。
第3發明係如第1發明或第2發明之基板處理方法，其中於撥水劑除去步驟對基板供給之有機溶劑蒸氣之溫度為較於撥水處理步驟對基板供給之撥水劑之溫度更高的溫度。
根據本發明，藉由於處理槽之內部執行撥水化處理而使基板之表面撥水化。因此，可於向基板之表面供給惰性氣體之乾燥步驟防止基板表面之圖案倒塌。又，於在撥水化處理之後將殘留於基板之表面之未反應之撥水化劑除去的撥水化除去步驟係於處理槽之上方執行。因此，即便於撥水化處理之後殘留於處理槽之內部之未反應之撥水化劑與於撥水化除去步驟中所使用之有機溶劑反應而產生微粒，但於該時間點基板係位於處理槽之上方。因此，可藉由撥水劑除去步驟而防止或抑制污染基板。因此，可於維持基板之清潔度之狀態下使基板乾燥。
1‧‧‧基板處理裝置
10‧‧‧腔室
20‧‧‧處理槽
20p‧‧‧開口部
30‧‧‧保持機構
40‧‧‧升降機構
51、52、53、54、55‧‧‧噴嘴
61、62、63、64、65‧‧‧閥
66‧‧‧排液閥
71‧‧‧惰性氣體供給源
72、73‧‧‧IPA供給源
74‧‧‧撥水劑供給源
75‧‧‧處理液供給源
80‧‧‧控制部
W‧‧‧基板
X、Y、Z‧‧‧方向
S1~S11‧‧‧步驟
圖1係表示本發明之一實施形態之基板處理裝置之構成之模式圖。
圖2係說明基板處理裝置1之基板處理動作之流程圖。
圖3係表示圖2之步驟S1中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖4係表示圖2之步驟S2中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖5係表示圖2之步驟S3中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖6係表示圖2之步驟S4中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖7係表示圖2之步驟S5中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖8係表示圖2之步驟S6中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖9係表示圖2之步驟S7中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖10係表示圖2之步驟S8中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖11係表示圖2之步驟S9中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖12係表示圖2之步驟S10中之基板處理裝置之動作之模式圖。
圖13係表示圖2之步驟S11中之基板處理裝置之動作之模式圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明之一實施形態之基板處理裝 置進行說明。於以下之說明中，基板係指半導體晶圓、液晶顯示裝置用玻璃基板、PDP(plasma display panel，電漿顯示器面板)用玻璃基板、光罩用玻璃基板、光碟用基板等。
<基板處理裝置之主要部分構成>
圖1係本發明之實施形態之基板處理裝置1之前視圖。
該基板處理裝置1係對利用純水之清洗處理已結束之基板吹送有機溶劑即IPA而使之乾燥的裝置，主要包括腔室10、處理槽20、保持機構30、升降機構40、噴嘴51至55、使各噴嘴打開及關閉之閥61至65、對噴嘴51供給氮氣等惰性氣體之惰性氣體供給源71、對噴嘴52供給IPA蒸氣之IPA供給源72、對噴嘴53供給IPA蒸氣之IPA供給源73、對噴嘴54供給撥水劑之撥水劑供給源74、對處理液供給噴嘴65供給純水等清洗液之處理液供給源75、及控制部80。
腔室10係於其內部收容有處理槽20、升降機構40、噴嘴51至55等之框體。腔室10之上部11能夠打開及關閉。於使腔室10之上部11開放之狀態下，可自該開放部分進行基板W之搬入搬出。另一方面，於使腔室10之上部11封閉之狀態下，可使腔室10之內部為密封空間。
處理槽20係貯存氫氟酸等化學液或純水等清洗液(以下，將其等統稱為「處理液」)而依序對基板進行表面處理之槽，且收容於腔室10之內部。於處理槽20之底部附近配置有噴嘴55，可自處理液供給源75經由該噴嘴55而對處理槽20內供給處理液。該處理液係自處理槽20之底部供給且自處理槽20之開口部20P溢出。又，於處理槽20中，亦可藉由打開排液閥66而將貯存於處理槽20內之處理液排出至排液管路。
保持機構30將複數個基板W以其主面(電路形成面)成為垂直之狀態於X方向上相互隔離而予以保持。升降機構40藉由使保持機構30於鉛直方向(Z方向)升降，而可使保持於保持機構30之複數個基板W於 浸漬於處理槽20中所貯存之處理液中之位置(圖1之以實線位置所示之位置。稱為下位置)與自該處理液提起之位置(圖1之以虛線位置所示之位置。稱為上位置)之間移動。
於處理槽20之上方空間，接近於開口部20P而配置有噴嘴53及噴嘴54。
噴嘴53為沿X方向延伸之中空之管狀構件，於X方向等間隔地形成有複數個噴出孔(未圖示)。噴嘴53沿處理槽20之上側角部於Y方向並排配置有2個。噴嘴53自上述之複數個噴出孔向處理槽20之開口部20P噴出IPA蒸氣，而於處理槽20內形成包含該IPA蒸氣之環境。
自腔室10外部之IPA供給源73對噴嘴53供給IPA蒸氣。於噴嘴53與IPA供給源73之間之管路插裝有閥63，可藉由調整該閥63之開度而控制來自噴嘴53之IPA蒸氣之噴出量。
噴嘴54為沿X方向延伸之中空之管狀構件，於X方向等間隔地形成有複數個噴出孔(未圖示)。噴嘴54沿處理槽20之上側角部於Y方向並排配置有2個。噴嘴54自上述之複數個噴出孔向處理槽20之開口部20P噴出撥水劑，可於處理槽20內貯存液相之撥水劑，或於處理槽20內形成包含撥水劑之噴霧之環境。
撥水劑為矽自身及包含含有矽之化合物之疏水化而成的矽系撥水劑、或金屬自身及使包含金屬之化合物疏水化而成之金屬系撥水劑。
金屬系撥水劑例如包含具有疏水基之胺、及有機矽化合物之至少一者。
矽系撥水劑例如為矽烷偶合劑。矽烷偶合劑例如包含HMDS(Hexamethyldisilazane，六甲基二矽氮烷)、TMS(tetramethylsilane，四甲基矽烷)、氟化烷基氯矽烷、烷基二矽氮烷、及非氯系撥水劑之至少一者。
非氯系撥水劑例如包含二甲矽基二甲胺、二甲矽基二乙胺、六甲基二矽氮烷、三甲基二矽氮烷、雙(二甲胺基)二甲基矽烷、N,N-二甲胺基三甲基矽烷、N-(三甲基矽烷基)二甲胺及有機矽烷化合物之至少一者。
撥水劑較理想的是以利用與IPA等親水性有機溶劑具有相溶解性之溶劑稀釋之狀態使用。該情形時，與撥水劑及IPA等親水性有機溶劑具有相溶解性之溶劑，較理想的是於噴嘴54之近前混合而供給至噴嘴54。
於處理槽20之上方空間，於較上述之噴嘴53及54更上方配設有噴嘴51及噴嘴52。
自腔室10外部之惰性氣體供給源71對噴嘴51供給氮氣。氮氣較理想的是被加熱至室溫以上。於噴嘴51與惰性氣體供給源71之間之管路插裝有閥61，藉由調整該閥61之開度而控制來自噴嘴51之氮氣之噴出量。噴嘴51朝向被提起至上位置為止之基板W。藉由自噴嘴51噴出氮氣而使包含處理槽20之上方空間之腔室10之內部空間被氮氣充滿，從而對位於上位置之基板W進行乾燥處理(詳細內容見下文)。
自腔室10外部之IPA供給源72對噴嘴52供給IPA蒸氣。於噴嘴52與IPA供給源72之間之管路插裝有閥62，藉由調整該閥62之開度而控制來自噴嘴52之IPA蒸氣之噴出量。噴嘴52朝向被提起至上位置之基板W。藉由自噴嘴52噴出IPA蒸氣而使包含處理槽20之上方空間之腔室10之內部空間被IPA蒸氣充滿，從而可藉由IPA蒸氣而將位於上位置之基板W上之多餘的撥水劑除去(詳細內容見下文)。
上述之各閥61至66、升降機構75、及各供給源71至75係藉由控制部80之控制而動作。
<基板處理裝置1中之基板處理>
接下來，對使用基板處理裝置1之基板處理進行說明。圖2係對 基板處理裝置1中之基板處理之動作進行說明之流程圖。又，圖3至圖13係對基板處理裝置1中之基板處理之情況進行說明之模式圖。
控制部80係藉由於保持機構30位於處理槽20內之下位置之狀態下將氫氟酸等化學液貯存於處理槽20中，而對保持於保持機構30之基板W執行洗淨處理等化學液處理(圖2之步驟S1。圖3)。
其次，控制部80一面藉由打開閥66而將貯存於處理槽20中之化學液排出，一面藉由打開閥65而自處理液供給源75對噴嘴55導入純水。藉此，將貯存於處理槽20中之化學液依序置換為純水，而執行利用純水洗淨基板W之表面之清洗處理(圖2之步驟S2。圖4)。
繼而，控制部80打開閥62，自噴嘴52對處理槽20之上部空間供給IPA蒸氣。又，打開閥63而向噴嘴53處理槽20之開口部20P供給IPA蒸氣。藉此，於包圍處理槽20之腔室10之內部環境形成有IPA蒸氣環境(圖2之步驟S3。圖5)。
其次，控制部80一面繼續自噴嘴52及噴嘴53供給IPA蒸氣，一面控制升降機構40而使位於下位置之保持機構30移動至處理槽20上方之上位置為止。於保持機構30自下位置上升至上位置為止之期間，保持於保持機構30之基板W暴露於自噴嘴52及噴嘴53供給之IPA蒸氣中。藉此，附著於基板W之純水被置換為IPA(圖2之步驟S4。圖6)。
然後，控制部80打開閥66而將處理槽20內之純水排出(圖2之步驟S5。圖7)。
繼而，控制部80控制閥62及閥63而調整(減少)來自噴嘴52及噴嘴53之IPA蒸氣之噴出量。又，控制部80使噴嘴66封閉而成為能夠將流體貯存於處理槽20中之狀態。其後，打開閥64而開始自噴嘴54對處理槽20供給撥水劑。藉此撥水劑貯存於處理槽20內(圖2之步驟S6。圖8)。再者，撥水劑並非限定於液狀之撥水劑，亦可為蒸氣狀(蒸氣)或噴霧狀。又，亦可代替噴嘴54(或除噴嘴54以外還)自處理槽20內之噴 嘴55對處理槽20供給撥水劑。
當使附著有水分之基板直接接觸於撥水劑時，存在改質性能劣化或產生異物之情況。對此，於本實施形態中在開始步驟S7之撥水處理之前執行IPA置換(步驟S4)而自基板W之表面除去水分。如此，對已除去水分之基板W執行撥水處理(步驟S7)，因此可防止或抑制於撥水處理時產生異物。
其次，控制部80控制升降機構40而使位於上位置之保持機構30移動至處理槽20內之下位置為止。藉此保持於保持機構30之基板W之表面藉由撥水劑而改質為撥水性(撥水處理。圖2之步驟S7。圖9)。控制部80亦可於進行步驟S7之撥水處理時控制升降機構40而使保持機構30於處理槽20中搖動。藉此，基板W之表面被更均勻地改質。
繼而，控制部80控制閥64而停止自噴嘴54供給撥水劑(圖2之步驟S8。圖10)。
然後，控制部80控制升降機構40而使位於下位置之保持機構30移動至處理槽20上方之上位置為止。藉此，表面改質為撥水性之基板W被向處理槽20之上方提起至上位置為止。附著於基板W之未反應之撥水劑藉由來自噴嘴52及噴嘴53之IPA蒸氣而被除去(圖2之步驟S9。圖11)。由於保持機構30於相對短之時間(例如約10秒)自下位置移動至上位置，因此即便附著於基板W之未反應之撥水劑與IPA反應，亦僅產生極其微量之矽酸等之微粒。因此，基板W之表面保持於清淨狀態。
其次，控制部80於維持自噴嘴52及53供給IPA蒸氣之狀態下打開閥66。藉此自基板W之表面除去撥水劑。又，附著於處理槽20之內壁等之未反應之撥水劑藉由來自噴嘴53之IPA蒸氣而被除去並自排液管路排出至處理槽20之外部(圖2之步驟S10。圖12)。附著於處理槽20之內壁等之未反應之撥水劑有時與IPA蒸氣反應而於處理槽20之內部產 生矽酸等之微粒。然而，基板W係於本步驟S10之前之階段被自處理槽20提起至上方。因此，可抑制或防止有可能於處理槽20之內部產生之矽酸等之微粒附著於基板W。而且，藉由噴嘴53而自處理槽20之上方朝底部形成有IPA蒸氣之氣流。因此，可抑制或防止於處理槽20之內部產生之微粒通過開口部20P污染位於處理槽20上方之基板W。
當進而繼續步驟S10時，附著於處理槽20之內壁等之未反應之撥水劑及該撥水劑與IPA蒸氣反應而產生之矽酸等之微粒，藉由來自噴嘴52及53之IPA蒸氣而被除去並排出至排液管路。藉此，於步驟S10結束時處理槽20之內部被洗淨。
再者，於步驟S10自噴嘴52及53供給之IPA蒸氣之溫度，較理想的是較於步驟S7之撥水處理中自噴嘴54供給之撥水劑之溫度更高的溫度。藉此，可自基板W之表面有效率地除去撥水劑。
接下來，控制部80關閉閥62、63及64，且打開閥61。藉此，來自噴嘴51之經加熱之惰性氣體向位於上位置之基板W供給。藉此基板W之表面最終乾燥。
<變化例>
於上述實施形態中，將IPA蒸氣與氮氣分別自不同之供給噴嘴噴出，但亦可自同一噴嘴噴出。
於上述實施形態中，於自基板W之表面除去水分(步驟S4)時，或者於自基板除去撥水劑(步驟S10)時使用IPA。然而，只要為能夠置換所使用之溶劑即水等清洗液及撥水劑之有機溶劑，則亦可使用除IPA以外之有機溶劑。
[產業上之可利用性]
本發明可有效地利用於基板之處理。
S1~S11‧‧‧步驟

Claims (3)

  1. 一種基板處理方法，其包括：清洗處理步驟，其係將基板浸漬於處理槽中所貯存之清洗液中而利用清洗液洗淨上述基板之表面；有機溶劑蒸氣形成步驟，其係藉由對包圍上述處理槽之腔室之內部環境供給有機溶劑蒸氣，而於包含上述處理槽之上部空間之腔室之內部環境形成有機溶劑蒸氣環境；有機溶劑置換步驟，其係藉由將上述基板提起至上述處理槽之上部空間而將附著於上述基板之表面之清洗液置換為有機溶劑；排液步驟，其係將上述處理槽內之清洗液排出；基板移動步驟，其係使上述基板移動至上述處理槽內；撥水處理步驟，其係藉由對移動至上述處理槽內之上述基板之表面供給撥水劑而對上述基板之表面進行撥水處理；撥水劑除去步驟，其係藉由將上述基板提起至上述處理槽之上方並於上述處理槽之上方朝上述基板供給有機溶劑蒸氣，而將殘留於基板之表面之未反應之撥水化劑除去；及乾燥步驟，其係藉由向上述基板供給惰性氣體而將基板乾燥。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中上述有機溶劑為IPA。
  3. 如請求項1或2之基板處理方法，其中於上述撥水劑除去步驟對上述基板供給之有機溶劑蒸氣之溫度為較於上述撥水處理步驟對上述基板供給之撥水劑之溫度更高的溫度。
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