TW201905959A - 基板處理方法以及基板處理裝置 - Google Patents

基板處理方法以及基板處理裝置

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Abstract

基板處理方法係包含有：基板保持步驟，係水平地保持基板；液膜形成步驟，係將處理液供給至前述基板的上表面，並形成用以覆蓋前述基板的上表面之處理液的液膜；液膜去除區域形成步驟，係從前述處理液的液膜局部性地排除處理液，並於前述處理液的液膜形成液膜去除區域；液膜去除區域擴大步驟，係使前述液膜去除區域朝前述基板的外周擴大；以及氟化氫氛圍保持步驟，係與前述液膜去除區域擴大步驟並行，用以將前述液膜去除區域與前述處理液的液膜之間的交界的周圍的氛圍保持成包含有氟化氫的蒸氣的氛圍。

Description

基板處理方法以及基板處理裝置
本發明係有關於一種基板處理方法以及基板處理裝置。成為處理對象的基板係包括例如半導體晶圓、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、光磁碟用基板、光罩(photomask)用基板、陶瓷基板、太陽電池用基板等。
在半導體裝置的製造步驟中，以處理液處理半導體晶圓等基板的表面。用以逐片地處理基板之葉片式的基板處理裝置係包含有：自轉夾具(spin chuck)，係大致水平地保持基板並使基板旋轉；以及噴嘴，係對被該自轉夾具旋轉的基板的表面供給處理液。
在典型的基板處理步驟中，對被自轉夾具保持的基板供給藥液。之後，對基板供給水，藉此將基板上的藥液置換成水。之後，進行用以去除基板上的水之離心法脫水(spin-drying)步驟。在離心法脫水步驟中，藉由高速旋轉基板，甩離並去除(乾燥)附著至基板的水。一般的水為去離子水。
於基板的表面形成有細微的圖案(pattern)之情形中，在離心法脫水步驟中，有無法去除進入至圖案的內部的水之虞，從而有產生乾燥不良之虞。因此，已提案有一種手法：對藉由水進行處理後的基板的表面供給異丙醇(IPA；isopropyl alcohol)等有機溶劑，並將進入至基板的表面的圖案的間隙之水置換成有機溶劑，藉此使基板的表面乾燥。
如美國專利US5882433A公報所示，在用以藉由基板的高速旋轉使基板乾燥之離心法脫水步驟中，液面(空氣與液體之間的介面)係形成於圖案內。在此情形中，液體的表面張力係作用於液面與圖案之間的接觸位置。該表面張力係使圖案崩壞的原因之一。
如美國US5882433A公報所示，在清洗(rinse)處理後且在離心法脫水步驟之前將有機溶劑的液體(以下簡稱為「有機溶劑」)供給至基板的表面之情形中，有機溶劑係進入至圖案間。有機溶劑的表面張力係比屬於典型的清洗液之水還低。因此，緩和表面張力所造成的圖案崩壞的問題。
然而，近年來，為了使利用基板處理所製作的裝置(例如半導體裝置)高積體化，於基板的表面形成有細微且高縱橫比(aspect ratio)的圖案(凸狀圖案、線狀圖案等)。由於細微且高縱橫比的圖案的強度低，因此即使是藉由作用於有機溶劑的液面之表面張力仍有招致崩壞之虞。
因此，本發明的目的在於提供一種能有效地抑制圖案的崩壞並使基板的上表面乾燥之基板處理方法以及基板處 理裝置。
本發明提供一種基板處理方法，係包含有：基板保持步驟，係水平地保持基板；液膜形成步驟，係將處理液供給至前述基板的上表面，並形成用以覆蓋前述基板的上表面之處理液的液膜；液膜去除區域形成步驟，係從前述處理液的液膜局部性地排除處理液，並於前述處理液的液膜形成液膜去除區域；液膜去除區域擴大步驟，係與前述液膜去除區域形成步驟並行，用以使前述液膜去除區域朝前述基板的外周擴大；以及氟化氫氛圍保持步驟，係與前述液膜去除區域擴大步驟並行，用以將前述液膜去除區域與前述處理液的液膜之間的交界的周圍的氛圍保持成包含有氟化氫的蒸氣的氛圍。
在液膜去除區域與處理液的液膜之間的交界(以下簡稱為「液膜交界」)中，在從彼此相鄰的圖案間去除處理液時，有產生圖案的崩壞之虞。關於此種圖案的崩壞的機制，本案發明人歸納出以下的卓見。亦即，在具有彈性的圖案瞬間性地產生崩壞之情形中，藉由圖案自身所具有的彈性，於正在崩壞的圖案作用有某種程度欲立起(恢復)的力量。然而，實際上即使圖案具有彈性，已崩壞的圖案亦不會立起而是會維持圖案的崩壞狀態。本發明人認為維持崩壞狀態的主要原因之一在於：瞬間性地崩壞之圖案的前端部係經由夾設於基板的上表面之生成物而與鄰接的圖案的前端部接著，藉此圖案不會立起而是維持崩壞狀態。在使用矽基板作為基板之情形中，認為於基板的上表面(表面)夾設 有矽氧化物，故前述生成物主要包含有矽氧化物。
依據此方法，液膜去除區域與處理液的液膜之間的交界的周圍的氛圍係被保持成包含有氟化氫的蒸氣(以下稱為「氟化氫蒸氣」)，且液膜交界係於基板W的上表面朝外周移動。
由於液膜交界係被保持成氟化氫蒸氣的氛圍，因此氟化氫係與析出至處理液的液膜之矽氧化物反應，且如式(1)所示般分解成H2SiF6與水。
[式(1)]SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O
藉此，析出至處理液中的矽氧化物不會附著至圖案，或者可去除附著至圖案的矽氧化物。
由於矽氧化物不會附著至圖案的前端部，因此瞬間性地崩壞的圖案係藉由圖案自身所具有的彈性而立起。藉此，能有效地抑制圖案的崩壞並使基板的上表面乾燥。
在本發明的實施形態之一中，在前述液膜去除區域擴大步驟中前述處理液的液膜所含有的處理液係具有比常溫還高的液溫。
會有因為氟化氫與矽氧化物反應而產生殘渣(例如H2SiF6的殘渣)之虞。
依據此方法，在液膜去除區域擴大步驟中，處理液的液膜所含有的處理液係具有比常溫還高的液溫。H2SiF6的熔點為約19℃，隨著處理液的液膜的溫度變得比常溫還高而促進殘渣的蒸發。藉此，能使殘渣蒸發並從基板的上表 面去除。
此外，在前述液膜形成步驟中所形成的前述處理液的液膜亦可包含有具有常溫的處理液。在此情形中，亦可進一步包含有：加熱步驟，係與前述液膜去除區域擴大步驟並行，用以加熱前述處理液的液膜。
依據此方法，與液膜去除區域擴大步驟並行地加熱處理液的液膜。藉此，能使用簡單的手法將液膜去除區域擴大步驟中處理液的液膜所含有的處理液設定成比常溫還高。
此外，藉由前述液膜形成步驟所形成的前述處理液的液膜亦可包含有：氟酸含有液的液膜，係包含有氟酸。前述基板的上方的空間亦可為與前述基板的周圍阻隔之阻隔空間。在此情形中，前述氟化氫氛圍保持步驟亦可包含有下述步驟：在前述阻隔空間內使前述氟酸含有液的液膜所含有的氟酸蒸發，並將包含有氟化氫的蒸氣供給至前述阻隔空間。
依據此方法，在阻隔空間內使處理液的液膜所含有的氟酸蒸發，並將氟化氫蒸氣供給至阻隔空間。藉此，無須將氣體另外供給至阻隔空間內，而能實現一邊將液膜交界的周圍的氛圍保持成氟化氫蒸氣一邊使液膜交界朝基板的外周移動之手法。
此外，前述氟酸含有液的液膜亦可包含有具有比水還低的表面張力之有機溶劑與氟酸的混合液的液膜。
依據此方法，氟酸含有液的液膜係包含有具有比水還 低的表面張力之有機溶劑與氟酸的混合液的液膜。由於氟酸含有液的液膜包含有有機溶劑，因此能降低氟酸含有液的液膜所含有的液體的表面張力，藉此能更抑制圖案的崩壞。
此外，前述基板的上方的空間亦可為與基板的周圍阻隔之阻隔空間。在此情形中，前述氟化氫氛圍保持步驟亦可包含有：氟化氫蒸氣供給步驟，係將包含有氟化氫的蒸氣供給至前述阻隔空間，俾將前述處理液的液膜的周圍維持成前述氟化氫蒸氣。
依據此方法，對與周圍阻隔的阻隔空間供給氟化氫蒸氣。藉此，能以氟化氫蒸氣填滿該阻隔空間，從而能實現一邊將液膜交界的周圍的氛圍維持成氟化氫蒸氣的氛圍一邊使液膜去除區域朝基板的外周擴大。
此外，前述處理液的前述液膜亦可為具有比水還低的表面張力之有機溶劑的液膜。
此外，包含有前述氟化氫的蒸氣亦可包含有：蒸氣，該蒸氣係包含有具有比水還低的表面張力之有機溶劑以及氟化氫。
依據此方法，由於包含有氟化氫的蒸氣不僅包含有氟化氫亦包含有有機溶劑，因此能將有機溶劑的蒸氣供給至處理液的液膜中之與液膜去除區域之間的交界附近，藉此能抑制液膜交界中的圖案的崩壞。
此外，前述處理液的前述液膜亦可為水的液膜。
此外，前述氟化氫蒸氣供給步驟亦可包含有用以朝前 述基板的上表面噴吹包含有前述氟化氫的蒸氣之步驟。
依據此方法，藉由將氟化氫蒸氣噴吹至前述液膜去除區域，能促進液膜去除區域的擴大。因此，藉由將氟化氫蒸氣噴吹至前述基板的上表面，不僅能將氟化氫蒸氣供給至與周圍阻隔的阻隔空間，亦能促進液膜去除區域的擴大。
此外，本發明提供一種基板處理裝置，係包含有：基板保持單元，係水平地保持基板；旋轉單元，係使被前述基板保持單元保持之基板繞著通過基板的中央部之旋轉軸線旋轉；阻隔空間形成單元，係用以於被前述基板保持單元保持之基板的上方形成與基板的周圍阻隔之阻隔空間；氟酸含有液供給單元，係將包含有氟酸的氟酸含有液供給至前述基板的上表面；以及控制裝置，係控制前述旋轉單元以及前述氟酸含有液供給單元；前述控制裝置係執行：液膜形成步驟，係將氟酸含有液供給至前述基板的上表面，並形成用以覆蓋前述基板的上表面之氟酸含有液的液膜；液膜去除區域形成步驟，係從前述氟酸含有液的液膜局部性地排除氟酸含有液，並於前述氟酸含有液的液膜形成液膜去除區域；液膜去除區域擴大步驟，係使前述液膜去除區域朝前述基板的外周擴大；以及氟化氫氛圍保持步驟，係與前述液膜去除區域擴大步驟並行，用以將前述液膜去除區域與前述氟酸含有液的液膜之間的交界的周圍的氛圍保持成包含有氟化氫的蒸氣的氛圍；前述控制裝置係將前述液膜去除區域擴大步驟與前述氟化氫氛圍保持步驟並行地執行；前述控制 裝置係在前述氟化氫氛圍保持步驟中執行下述步驟：使前述氟酸含有液的液膜所含有之氟酸在前述阻隔空間內蒸發並將包含有氟化氫的蒸氣供給至前述阻隔空間。
在液膜交界中從彼此相鄰的圖案間去除處理液時，有產生圖案的崩壞之虞。關於此種圖案崩壞的機制，本案發明人歸納出以下的卓見。亦即，在具有彈性的圖案瞬間性地產生崩壞之情形中，藉由圖案自身所具有的彈性，於正在崩壞的圖案作用有某種程度欲立起(恢復)的力量。然而，實際上即使圖案具有彈性，已崩壞的圖案亦不會立起而是會維持圖案的崩壞狀態。本發明人認為維持崩壞狀態的主要原因之一在於：瞬間性地崩壞之圖案的前端部係經由夾設於基板的上表面之生成物而與鄰接的圖案的前端部接著，藉此圖案不會立起而是維持崩壞狀態。在使用矽基板作為基板之情形中，認為於基板的上表面(表面)夾設有矽氧化物，故前述生成物主要包含有矽氧化物。
依據此構成，液膜交界的周圍的氛圍係被保持成氟化氫蒸氣，且液膜交界係於基板W的上表面朝外周移動。
由於液膜交界係被保持成氟化氫蒸氣的氛圍，因此氟化氫係與析出至處理液的液膜之矽氧化物反應，且如式(2)所示般分解成H2SiF6與水。
[式(2)]SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O
藉此，析出至處理液中的矽氧化物不會附著至圖案，或者可去除附著至圖案的矽氧化物。
由於矽氧化物不會附著至圖案的前端部，因此瞬間性地崩壞的圖案係藉由圖案自身所具有的彈性而立起。藉此，能有效地抑制圖案的崩壞並使基板的上表面乾燥。
此外，在阻隔空間內使處理液的液膜所含有的氟酸蒸發，並將氟化氫蒸氣供給至阻隔空間。藉此，無須將氣體另外供給至阻隔空間內，而能實現一邊將液膜交界的周圍的氛圍保持成氟化氫蒸氣一邊使液膜交界朝基板的外周移動之手法。
在本發明的實施形態之一中，在前述液膜去除區域擴大步驟中前述處理液的液膜所含有的處理液係具有比常溫還高的液溫。
會有因為氟化氫與矽氧化物反應而產生殘渣(例如H2SiF6的殘渣)之虞。
依據此構成，在液膜去除區域擴大步驟中，處理液的液膜所含有的處理液係具有比常溫還高的液溫。H2SiF6的熔點為約19℃，隨著處理液的液膜的溫度變得比常溫還高而促進殘渣的蒸發。藉此，能使殘渣蒸發並從基板的上表面去除。
此外，在前述液膜形成步驟中所形成的前述處理液的液膜亦可包含有具有常溫的處理液。在此情形中，前述控制裝置亦可進一步包含有：加熱步驟，係與前述液膜去除區域擴大步驟並行，用以加熱前述處理液的液膜。
依據此構成，與液膜去除區域擴大步驟並行地加熱處理液的液膜。藉此，能使用簡單的手法將液膜去除區域擴 大步驟中處理液的液膜所含有的處理液設定成比常溫還高。
此外，前述氟酸含有液的液膜亦可包含有具有比水還低的表面張力之有機溶劑與氟酸的混合液的液膜。
依據此構成，氟酸含有液的液膜係包含有具有比水還低的表面張力之有機溶劑與氟酸的混合液的液膜。由於氟酸含有液的液膜包含有有機溶劑，因此能降低氟酸含有液的液膜所含有的液體的表面張力，藉此能更抑制圖案的崩壞。
此外，前述處理液的前述液膜亦可為水的液膜。
此外，前述阻隔空間形成單元亦可包含有：對向構件，係與被前述基板保持單元保持之基板的上表面對向配置，用以於該對向構件與前述基板的上表面之間形成與基板的周圍阻隔之阻隔空間。
依據此構成，能容易地在對向構件與前述基板的上表面之間形成與基板的周圍阻隔之阻隔空間。
此外，本發明提供一種基板處理裝置，係包含有：基板保持單元，係水平地保持基板；旋轉單元，係使被前述基板保持單元保持之基板繞著通過基板的中央部之旋轉軸線旋轉；處理液供給單元，係用以將處理液供給至前述基板的上表面；阻隔空間形成單元，係用以於被前述基板保持單元保持之基板的上方形成與基板的周圍阻隔之阻隔空間；氟化氫蒸氣供給單元，係將包含有氟化氫的蒸氣供給至前述阻隔空間；以及控制裝置，係控制前述旋轉單元、 前述處理液供給單元以及氟化氫蒸氣供給單元；前述控制裝置係執行：基板保持步驟，係水平地保持基板；液膜形成步驟，係將處理液供給至前述基板的上表面，並形成用以覆蓋前述基板的上表面之處理液的液膜；液膜去除區域形成步驟，係從前述處理液的液膜局部性地排除處理液，並於前述處理液的液膜形成液膜去除區域；液膜去除區域擴大步驟，係使前述液膜去除區域朝前述基板的外周擴大；以及氟化氫氛圍保持步驟，係與前述液膜去除區域擴大步驟並行，用以將前述液膜去除區域與前述處理液的液膜之間的交界的周圍的氛圍保持成包含有氟化氫的蒸氣的氛圍；前述控制裝置係將前述液膜去除區域擴大步驟與前述氟化氫氛圍保持步驟並行地執行；前述控制裝置係在前述氟化氫氛圍保持步驟中執行：氟化氫蒸氣供給步驟，係將包含有氟化氫的蒸氣供給至前述阻隔空間，俾將前述處理液的液膜的周圍維持成前述氟化氫蒸氣。
在液膜交界中從彼此相鄰的圖案間去除處理液時，有產生圖案的崩壞之虞。關於此種圖案崩壞的機制，本案發明人歸納出以下的卓見。亦即，在具有彈性的圖案瞬間性地產生崩壞之情形中，藉由圖案自身所具有的彈性，於正在崩壞的圖案作用有某種程度欲立起(恢復)的力量。然而，實際上即使圖案具有彈性，已崩壞的圖案亦不會立起而是會維持圖案的崩壞狀態。本發明人認為維持崩壞狀態的主要原因之一在於：瞬間性地崩壞之圖案的前端部係經由夾設於基板的上表面之生成物而與鄰接的圖案的前端部接著， 藉此圖案不會立起而是維持崩壞狀態。在使用矽基板作為基板之情形中，認為於基板的上表面(表面)夾設有矽氧化物，故前述生成物主要包含有矽氧化物。
依據此構成，液膜交界的周圍的氛圍係被保持成氟化氫蒸氣，且液膜交界係於基板W的上表面朝外周移動。
由於液膜交界係被保持成氟化氫蒸氣的氛圍，因此氟化氫係與析出至處理液的液膜之矽氧化物反應，且如式(3)所示般分解成H2SiF6與水。
[式(3)]SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O
藉此，析出至處理液中的矽氧化物不會附著至圖案，或者可去除附著至圖案的矽氧化物。
由於矽氧化物不會附著至圖案的前端部，因此瞬間性地崩壞的圖案係藉由圖案自身所具有的彈性而立起。藉此，能有效地抑制圖案的崩壞並使基板的上表面乾燥。
此外，將氟化氫蒸氣供給至與周圍阻隔的阻隔空間。藉此，能以氟化氫蒸氣填滿該阻隔空間，從而能實現一邊將液膜交界的周圍的氛圍維持成氟化氫蒸氣的氛圍一邊使液膜去除區域朝基板的外周擴大。
在本發明的實施形態之一中，在前述液膜去除區域擴大步驟中前述處理液的液膜所含有的處理液係具有比常溫還高的液溫。
會有因為氟化氫與矽氧化物反應而產生殘渣(例如H2SiF6的殘渣)之虞。
依據此構成，在液膜去除區域擴大步驟中，處理液的液膜所含有的處理液係具有比常溫還高的液溫。H2SiF6的熔點為約19℃，隨著處理液的液膜的溫度變得比常溫還高而促進殘渣的蒸發。藉此，能使殘渣蒸發並從基板的上表面去除。
在前述液膜形成步驟中所形成的前述處理液的液膜亦可包含有具有常溫的處理液。在此情形中，前述控制裝置亦可進一步執行：加熱步驟，係與前述液膜去除區域擴大步驟並行，用以加熱前述處理液的液膜。
依據此構成，與液膜去除區域擴大步驟並行地加熱處理液的液膜。藉此，能使用簡單的手法將液膜去除區域擴大步驟中處理液的液膜所含有的處理液設定成比常溫還高。
此外，前述處理液的前述液膜亦可為水的液膜。
此外，前述控制裝置亦可包含有在前述氟化氫蒸氣供給步驟中執行朝前述基板的上表面噴吹包含有前述氟化氫的蒸氣之步驟。
依據此方法，藉由將氟化氫蒸氣噴吹至前述液膜去除區域，能促進液膜去除區域的擴大。因此，藉由將氟化氫蒸氣噴吹至前述基板的上表面，不僅能將氟化氫蒸氣供給至與周圍阻隔的阻隔空間，亦能促進液膜去除區域的擴大。
前述阻隔空間形成單元亦可包含有：對向構件，係與被前述基板保持單元保持之基板的上表面對向配置，用以 於該對向構件與前述基板的上表面之間形成與基板的周圍阻隔之阻隔空間。
依據此構成，能容易地在對向構件與前述基板的上表面之間形成與基板的周圍阻隔之阻隔空間。
本發明的前述目的、特徵及功效與其他的目的、特徵及功效能參照隨附的圖式且藉由下述實施形態的說明而更明瞭。
1、201、301‧‧‧基板處理裝置
2、202、302‧‧‧處理單元
3‧‧‧控制裝置
4‧‧‧腔室
5‧‧‧自轉夾具
6‧‧‧藥液供給單元
7‧‧‧清洗液供給單元
8‧‧‧加熱板
8a‧‧‧加熱器
9‧‧‧對向構件
10‧‧‧氟酸混合液供給單元
13‧‧‧自轉馬達
14‧‧‧自轉軸
15‧‧‧自轉基座
16‧‧‧夾持構件
17‧‧‧藥液噴嘴
18‧‧‧藥液配管
19‧‧‧藥液閥
20‧‧‧第一噴嘴移動單元
21‧‧‧清洗液噴嘴
22、312‧‧‧清洗液配管
23、313‧‧‧清洗液閥
24‧‧‧第二噴嘴移動單元
25‧‧‧支撐桿
26‧‧‧加熱板升降單元
27‧‧‧阻隔板
28‧‧‧上自轉軸
29‧‧‧上噴嘴
30‧‧‧圓板部
31‧‧‧筒狀部
32‧‧‧支撐臂
33‧‧‧中央部噴出口
34‧‧‧筒狀間隙
35‧‧‧周圍噴出口
36‧‧‧阻隔板旋轉單元
37‧‧‧對向構件升降單元
38‧‧‧阻隔空間
39、206‧‧‧有機溶劑液體配管
40、207‧‧‧有機溶劑液體閥
41‧‧‧氟酸配管
42‧‧‧氟酸閥
43‧‧‧基板對向面
44‧‧‧貫通孔
51、251、351‧‧‧液膜
52、252、352‧‧‧液膜去除區域
53、253、353‧‧‧液膜交界
54‧‧‧主體部分
55‧‧‧生成物
61‧‧‧構造體
62‧‧‧上表面
203‧‧‧有機溶劑液體供給單元
204、304‧‧‧氟化氫蒸氣供給單元
205‧‧‧下表面供給單元
208、308、311‧‧‧流量調整閥
209、309‧‧‧氟化氫蒸氣配管
210、310‧‧‧氟化氫蒸氣閥
211‧‧‧下表面噴嘴
211a‧‧‧噴出口
212‧‧‧加熱流體配管
213‧‧‧加熱流體閥
305‧‧‧清洗液供給單元
306‧‧‧有機溶劑蒸氣配管
307‧‧‧有機溶劑蒸氣閥
401‧‧‧上表面噴嘴
402‧‧‧中央噴嘴
403‧‧‧周圍噴嘴
404‧‧‧插通孔
405‧‧‧閥
A1、A2‧‧‧旋轉軸線
C‧‧‧承載器
CR、IR‧‧‧搬運機器人
LP‧‧‧裝載埠
P‧‧‧圖案
Pa‧‧‧前端部
T‧‧‧膜厚
T1、T11‧‧‧覆液步驟
T2、T12、T22‧‧‧氛圍形成步驟
T3、T13、T23‧‧‧液膜去除區域形成步驟
T4、T14、T24‧‧‧液膜去除區域擴大步驟
T5、T15、T25‧‧‧離心法脫水步驟
T41‧‧‧覆液清洗步驟
W‧‧‧基板
W1‧‧‧線寬
W2‧‧‧間隙
圖1係用以說明本發明第一實施形態的基板處理裝置的內部的布局(layout)之俯視圖。
圖2係用以說明前述基板處理裝置所具備的處理單元的構成例之示意性的剖視圖。
圖3係用以說明前述基板處理裝置的主要部分的電性構成之方塊圖。
圖4係將前述處理單元的處理對象的基板的表面予以放大顯示之剖視圖。
圖5係用以說明前述基板處理裝置所為之第一基板處理例之流程圖。
圖6係用以說明前述第一基板處理例所含有之清洗步驟及乾燥步驟之時序圖。
圖7A係用以說明覆液(paddle)步驟(圖6的步驟T1)之示意性的剖視圖。
圖7B係用以說明氛圍形成步驟(圖6的步驟T2)之示意性的剖視圖。
圖7C係用以說明液膜去除區域形成步驟(圖6的步驟T3)之示意性的剖視圖。
圖7D係用以說明液膜去除區域擴大步驟(圖6的步驟T4)之示意性的剖視圖。
圖7E係用以顯示在前述液膜去除區域擴大步驟中接續於圖7D的狀態之圖。
圖7F係用以說明離心法脫水步驟(圖6的步驟T5)之示意性的剖視圖。
圖8係將前述液膜去除區域擴大步驟中的基板的表面的狀態予以放大顯示之剖視圖。
圖9係將參考形態中的基板的表面的狀態予以放大顯示之剖視圖。
圖10係用以說明本發明第二實施形態的基板處理裝置所具備的處理單元的構成例之示意性的剖視圖。
圖11係用以說明前述基板處理裝置的主要部分的電性構成之方塊圖。
圖12係用以說明藉由前述基板處理裝置所執行的第二基板處理例所含有之清洗步驟及乾燥步驟之時序圖。
圖13A係用以說明覆液步驟(圖12的步驟T11)之示意性的剖視圖。
圖13B係用以說明氛圍形成步驟(圖12的步驟T12)之示意性的剖視圖。
圖13C係用以說明液膜去除區域形成步驟(圖12的步驟T13)之示意性的剖視圖。
圖13D係用以說明液膜去除區域擴大步驟(圖12的步驟T14)之示意性的剖視圖。
圖13E係用以顯示在前述液膜去除區域擴大步驟中接續於圖13D的狀態之圖。
圖13F係用以說明離心法脫水步驟(圖12的T15)之示意性的剖視圖。
圖14係用以說明本發明第三實施形態的基板處理裝置所具備的處理單元的構成例之示意性的剖視圖。
圖15係用以說明前述基板處理裝置的主要部分的電性構成之方塊圖。
圖16係用以說明藉由前述基板處理裝置所執行之清洗步驟及乾燥步驟之時序圖。
圖17A係用以說明覆液步驟(圖16的步驟T21)之示意性的剖視圖。
圖17B係用以說明氛圍形成步驟(圖16的步驟T22)之示意性的剖視圖。
圖17C係用以說明液膜去除區域形成步驟(圖16的步驟T23)之示意性的剖視圖。
圖17D係用以說明液膜去除區域擴大步驟(圖16的步驟T24)之示意性的剖視圖。
圖17E係用以顯示在前述液膜去除區域擴大步驟中接續於圖17D的狀態之圖。
圖17F係用以說明離心法脫水步驟(圖16的步驟T25)之示意性的剖視圖。
圖18A及圖18B係用以顯示恢復試驗的結果之影像圖。
圖19係用以顯示本發明的變化例之圖。
圖20係用以說明表面張力所致使之圖案崩壞的原理之示意性的剖視圖。
圖1係用以說明本發明第一實施形態的基板處理裝置1的內部的布局之示意性的俯視圖。基板處理裝置1係用以逐片地處理矽晶圓等基板W之葉片式的裝置。在本實施形態中，基板W係圓板狀的基板。基板處理裝置1係包含有：複數個處理單元2，係使用處理液處理基板W；裝載埠(load port)LP，係載置有承載器(carrier)C，該承載器C係用以收容被處理單元2處理之複數片基板W；搬運機器人IR及搬運機器人CR，係在裝載埠LP與處理單元2之間搬運基板W；以及控制裝置3，係控制基板處理裝置1。搬運機器人IR係在承載器C與基板搬運機器人CR之間搬運基板W。搬運機器人CR係在搬運機器人IR與處理單元2之間搬運基板W。複數個處理單元2係例如具有同樣的構成。
圖2係用以說明處理單元2的構成例之示意性的剖視圖。
處理單元2係包含有：箱形的腔室(chamber)4；自轉夾具(基板保持單元、旋轉單元)5，係在腔室4內以水平的姿勢保持一片基板W，並使基板W繞著通過基板W的中心之鉛直的旋轉軸線A1旋轉；藥液供給單元(處理液供給單元)6，係用以將藥液供給至被自轉夾具5保持之基板W的上表面；清 洗液供給單元(處理液供給單元)7，係用以將清洗液(處理液)供給至被自轉夾具5保持之基板W的上表面；加熱板(hot plate)(加熱單元)8，係從下表面側加熱被自轉夾具5保持之基板W；對向構件9，係與被自轉夾具5保持之基板W的上表面對向；有機溶劑/氟酸混合液供給單元(氟酸含有液供給單元)10，係用以將具有比水還低的表面張力之有機溶劑的一例的IPA與氟酸(氫氟酸(HF)溶液)的混合液(處理液，以下稱為「有機溶劑/氟酸混合液」，在圖6中為IPA/HF(液體))供給至被自轉夾具5保持之基板W上；以及筒狀的罩部(cup)(未圖示)，係圍繞自轉夾具5的周圍。
腔室4係具有：箱狀的隔壁(未圖示)，係收容自轉夾具5或噴嘴。藉由FFU(fan filter unit；風扇過濾器單元，未圖示)對隔壁內供給清淨空氣(經過過濾器過濾的空氣)。此外，腔室4內的氣體係經由排氣導管(未圖示)被排氣。基板W的處理係在腔室4內形成有於腔室4內朝下方流動之降流(down flow)(下降流)的狀態下進行。
作為自轉夾具5，係採用用以在水平方向夾著基板W並水平地保持基板W之夾持式的夾具。具體而言，自轉夾具5係包含有：自轉馬達13；自轉軸(spin axis)14，係與自轉馬達13的驅動軸一體化；以及圓板狀的自轉基座(spin base)15，係略水平地安裝至自轉軸14的上端。
於自轉基座15的上表面的周緣部配置有複數個(三個以上，例如六個)夾持構件16。複數個夾持構件16係在自轉基座15的上表面周緣部中隔著適當的間隔配置於與基 板W的外周形狀對應的圓周上。
此外，作為自轉夾具5並未限定於夾持式的自轉夾具，例如亦可採用真空吸附式的自轉夾具(真空夾具)，該真空吸附式的自轉夾具係藉由真空吸附基板W的背面而以水平的姿勢保持基板W，並在此狀態下繞著鉛直的旋轉軸線旋轉，藉此使被自轉夾具5保持之基板W旋轉。
藥液供給單元6係包含有：藥液噴嘴17；藥液配管18，係連接於藥液噴嘴17；藥液閥19，係夾設於藥液配管18；以及第一噴嘴移動單元20，係使藥液噴嘴17移動。藥液噴嘴17係例如為以連續流動的狀態噴出液體之直式噴嘴(straight nozzle)。對藥液配管18供給有來自藥液供給源的藥液。
當開啟藥液閥19時，從藥液噴嘴17朝下方噴出從藥液配管18供給至藥液噴嘴17的藥液。當關閉藥液閥19時，停止從藥液噴嘴17噴出藥液。第一噴嘴移動單元20係使藥液噴嘴17在處理位置與退避位置之間移動，該處理位置係從藥液噴嘴17噴出的藥液被供給至基板W的上表面之位置，該退避位置係俯視觀看時藥液噴嘴17已退避至自轉夾具5的側方之位置。
藥液的具體例為蝕刻液及洗淨用藥液。再者，具體而言，藥液亦可為包含有下述至少一種的液體：硫酸、醋酸、硝酸、鹽酸、氟酸、氨水、過氧化氫水、有機酸(例如檸檬酸、草酸等)、有機鹼(例如TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide；氫氧化四甲銨)等)、界面活性劑以及防腐蝕劑。
清洗液供給單元7係包含有：清洗液噴嘴21；清洗液配管22，係連接於清洗液噴嘴21；清洗液閥23，係夾設於清洗液配管22；以及第二噴嘴移動單元24，係使清洗液噴嘴21。清洗液噴嘴21係例如為以連續流動的狀態噴出液體之直式噴嘴。對清洗液配管22供給有來自清洗液供給源的常溫(約23℃)的清洗液。
當開啟清洗液閥23時，從清洗液配管22供給至清洗液噴嘴21的清洗液係從清洗液噴嘴21朝下方噴出。當關閉清洗液閥23時，停止從清洗液噴嘴21噴出清洗液。第二噴嘴移動單元24係使清洗液噴嘴21在處理位置與退避位置之間移動，該處理位置係從清洗液噴嘴21噴出的藥液被供給至基板W的上表面之位置，該退避位置係俯視觀看時清洗液噴嘴21已退避至自轉夾具5的側方之位置。
清洗液的具體係例如為去離子水(DIW；deionized water)，但並未限定於DIW，亦可為碳酸水、電解離子水、氫水、臭氧水以及稀釋濃度(例如10ppm至100ppm左右)的鹽酸水的任一者。
此外，藥液噴嘴17以及清洗液噴嘴21不一定需要設置成可掃描，例如亦可採用所謂固定噴嘴的形態，該固定噴嘴係固定性地設置於自轉夾具5的上方，且處理液(藥液或清洗液)著液於基板W的上表面中的預定位置。
加熱板8係呈水平姿勢，並具有圓板狀，該圓板狀係具有與基板W大致相同的直徑或比基板W還稍小的直徑。加熱板8係配置於自轉基座15的上表面與被自轉夾具5保持的 基板W的下表面之間。加熱板8係藉由將加熱器8a埋設於例如陶瓷至的板本體的內部而構成。藉由加熱器8a的發熱來溫熱加熱板8的上表面。加熱板8係從下方被鉛直的支撐桿25支撐。支撐桿25係插入至自轉基座15以及自轉軸14。支撐桿25係未與自轉基座15以及自轉軸14接觸。支撐桿25係設置成無法相對於腔室4旋轉但可相對於腔室4升降。亦即，即使自轉夾具5旋轉，加熱板8亦不會旋轉。因此，當自轉夾具5使基板W旋轉時，基板W及加熱板8係繞著旋轉軸線A1相對旋轉。
於支撐桿25結合有用以使加熱板8在水平姿勢的狀態下直接升降之加熱板升降單元26。藉由加熱板升降單元26的驅動，加熱板8係設置成可在上位置與下位置之間升降，該上位置係該加熱板8的上表面隔著預定的微小間隔接近自轉基座15的上表面之位置，該下位置係設置於比上位置還下方且為來自加熱板8的輻射熱幾乎不會到達基板W的下表面之位置。藉由加熱板8的升降變更加熱板8與基板W之間的間隔。
對向構件9係包含有：阻隔板27；上自轉軸28，係可一體旋轉地設置於阻隔板27；以及上噴嘴29，係將阻隔板27的中央部朝上下方向貫通。阻隔板27係包含有：圓板部30，係水平地配置；以及筒狀部31，係沿著圓板部30的外周緣設置。圓板部30為具有與基板W大致相同的直徑或者基板W以上的直徑之圓板狀。圓板部30的下表面係具有與基板W的上表面全域對向之圓形的基板對向面43。於基板對向面 43的中央部形成有將圓板部30上下地貫通之圓筒狀的貫通孔44。貫通孔44係被圓筒狀的內周面區劃。
筒狀部31亦可為圓錐台狀。如圖2所示，筒狀部31亦可以從圓板狀30的外周緣朝外側擴展之方式朝下方延伸。此外，如圖2所示，筒狀部31的厚度亦可隨著愈接近筒狀部31的下端愈變薄。
上自轉軸28係設置成可繞著通過阻隔板27的中心且鉛直地延伸之旋轉軸線A2(與基板W的旋轉軸線A1一致之軸線)旋轉。上自轉軸28為圓筒狀。上自轉軸28的內周面係形成於將旋轉軸線A2作為中心之圓筒面。上自轉軸28的內部空間係連通至阻隔板27的貫通孔44。上自轉軸28係被在阻隔板27的上方水平地延伸之支撐臂32以可相對旋轉之方式支撐。
在本實施形態中，上噴嘴29係作為中心軸噴嘴而發揮作用。上噴嘴29係配置於自轉夾具5的上方。上噴嘴29係被支撐臂32支撐。上噴嘴29係不能相對於支撐臂32旋轉。上噴嘴29係與阻隔板27、上自轉軸28以及支撐臂32一起升降。於上噴嘴29的下端部形成中央部噴出口33，該中央部噴出口33係與被自轉夾具5保持之基板W的上表面中央部對向。中央部噴出口33係配置於與阻隔板27的基板對向面43大致相同的高度或者比基板對向面43還上方。於上噴嘴29、阻隔板27以及上自轉軸28之間形成有圓筒狀的筒狀間隙34，筒狀間隙34隙作為氮氣等惰性氣體流通之流路而發揮作用。筒狀間隙34的下端係開口成圍繞上噴嘴29之環狀， 並形成周圍噴出口35。
於阻隔板27結合有包含有電動馬達等之構成的阻隔板旋轉單元36。阻隔板旋轉單元36係使阻隔板27及上自轉軸28相對於支撐臂32繞著旋轉軸線A2旋轉。
此外，於支撐臂32結合有包含有電動馬達、滾珠螺桿等之構成的對向構件升降單元37。對向構件升降單元37係使對向構件9(阻隔板27以及上自轉軸28)以及上噴嘴29與支撐臂32一起於鉛直方向升降。
對向構件升降單元37係使阻隔板27在阻隔位置(參照圖7B等)與退避位置(參照圖2)之間升降，該阻隔位置係基板對向面43接近被自轉夾具5保持之基板W的上表面且筒狀部31的下端的高度位於比基板W的高度還下方之位置，該退避位置係已大幅退避至比阻隔位置還上方之位置。對向構件升降單元37係例如可在三個位置(阻隔位置、接近位置以及退避位置)保持阻隔板27。阻隔位置係以於基板對向面43與基板W的上表面之間形成阻隔空間38(參照圖7B等)之位置。阻隔空間38雖然未與阻隔空間38的周圍的空間完全地阻隔，但氣體不會從該周圍的空間流入至阻隔空間38。亦即，阻隔空間38係實質性地與阻隔空間38的周圍的空間阻隔。在本實施形態中，對向構件9以及對向構件升降單元37係構成用以形成阻隔空間38之阻隔空間形成單元。
有機溶劑/氟酸混合液供給單元10係將有機溶劑/氟酸混合液供給至上噴嘴29。有機溶劑/氟酸混合液供給單元10係包含有：有機溶劑液體配管39，係連接於上噴嘴29； 有機溶劑液體閥40，係夾設於有機溶劑液體配管39；氟酸配管41，係連接於上噴嘴29；以及氟酸閥42，係夾設於氟酸配管41。藉由同時開啟有機溶劑液體閥40與氟酸閥42，例如常溫的有機溶劑液體與氟酸係被供給至上噴嘴29，藉此從中央部噴出口33朝下噴出有機溶劑/氟酸混合液。
圖3係用以說明基板處理裝置1的主要部分的電性構成之方塊圖。
控制裝置3係例如使用微電腦(microcomputer)所構成。控制裝置3係具有CPU(Central Processing Unit；中央處理器)等運算單元、固定記憶體器件(solid-state memory device)及硬碟驅動器等記憶單元以及輸入輸出單元。於記憶單元記憶有用以讓運算單元執行之程式。
此外，控制裝置3係遵循預先設定的程式，控制自轉馬達13、對向構件升降單元37、阻隔板旋轉單元36、第一噴嘴移動單元20、第二噴嘴移動單元24以及加熱器8a等的動作。此外，控制裝置3係遵循預先設定的程式，將藥液閥19、清洗液閥23、有機溶劑液體閥40以及氟酸閥42等予以開閉。
圖4係將處理單元2的處理對象的基板W的表面予以放大顯示之剖視圖。處理對象的基板W係例如為矽晶圓，於基板W的圖案形成面之表面(上表面62)形成有圖案P。圖案P係例如為細微圖案。如圖4所示，圖案P亦可為行列狀地配置有具有凸形狀(柱狀)的構造體61之圖案。在此情形中，構造體61的線寬W1係設置成例如10nm至45nm左右，圖案P的間隙W2係設置成例如10nm至數μm左右。圖案P的膜厚 T係例如為1μm左右。此外，圖案P亦可為例如縱橫比(膜厚T相對於線寬W1之比)例如為5至500左右(典型而言為5至50左右)。
此外，圖案P亦可為重複排列由細微的溝槽(trench)所形成的線狀的圖案而構成。此外，圖案P亦可藉由將複數個細微孔(孔洞(void)或孔穴(pore))設置於薄膜而形成。
圖案P係包含有例如絕緣膜。此外，圖案P亦可包含有導體膜。更具體而言，圖案P亦可藉由已積層了複數個膜之積層膜所形成，並進一步包含有絕緣膜與導體膜。圖案P亦可為由單層膜所構成的圖案。絕緣膜亦可為氧化矽膜(SiO2膜)或氮化矽膜(SiN膜)。此外，導體膜係可為已導入了用以低電阻化的雜質之非晶矽(amorphous silicon)膜，亦可為金屬膜(例如金屬配線膜)。
此外，圖案P亦可為親水性膜。作為親水性膜，能例示TEOS(tetraethoxysilane；四乙氧基矽烷)膜(氧化矽膜的一種)。
圖5係用以說明基板處理裝置1所為之第一基板處理例之流程圖。圖6係用以說明第一基板處理例所含有之清洗步驟(圖5的步驟S3)及乾燥步驟(圖5的步驟S4)之時序圖。圖7A至圖7F係用以說明乾燥步驟(圖5的步驟S4)之示意圖。圖8係將液膜去除區域擴大步驟T14中的基板W的表面的狀態予以放大顯示之剖視圖。
參照圖1至圖6說明第一基板處理例。適當地參照圖7A至圖7F以及圖8。
未處理的基板W(例如直徑450mm的圓形基板)係藉由搬 運機器人IR、CR從承載器C被搬入至處理單元2並被搬入至腔室4內，且在基板W的表面(圖案形成面)朝向上方的狀態下被授受至自轉夾具5，藉由自轉夾具5保持基板W(圖5的步驟S1：基板搬入(基板保持步驟))。在基板W的搬入之前，藥液噴嘴17以及清洗液噴嘴21係退避至已設置於自轉夾具5的側方之起始位置(home position)。此外，阻隔板27亦退避至退避位置。
在搬運機器人CR退避至處理單元2外之後，控制裝置3係執行藥液步驟(圖5的步驟S2)。具體而言，控制裝置3係控制自轉馬達13使自轉基座15以預定的液體處理速度(例如約800rpm)旋轉。此外，控制裝置3係控制第一噴嘴移動單元20，藉此使藥液噴嘴17從退避位置移動至處理位置。之後，控制裝置3係開啟藥液閥19，從藥液噴嘴17朝旋轉狀態的基板W的上表面噴出藥液。從藥液噴嘴17噴出的藥液係被供給至基板W的上表面後，藉由離心力沿著基板W的上表面朝外側流動。再者，控制裝置3係在基板W正在旋轉的狀態下使藥液相對於基板W的上表面之供給位置在中央部與周緣部之間移動。藉此，藥液的供給位置係通過基板W的上表面全域並掃描(掃過)基板W的上表面全域，而均勻地處理基板W的上表面全域。當從開始噴出藥液經過預先設定的期間時，控制裝置3係關閉藥液閥19，停止從藥液噴嘴17噴出藥液後，藉由控制第一噴嘴移動單元20使藥液噴嘴17從自轉夾具5的上方退避。
接著，控制裝置3係執行清洗步驟(圖5的步驟S3)。清 洗步驟係用以將基板W上的藥液置換成清洗液並從基板W排除藥液之步驟。具體而言，控制裝置3係控制第二噴嘴移動單元24，藉此使清洗液噴嘴21從退避位置移動至處理位置。之後，控制裝置3係開啟清洗液閥23，從清洗液噴嘴21朝旋轉狀態的基板W的上表面噴出清洗液。從清洗液噴嘴21噴出的清洗液係被供給至基板W的上表面後，藉由離心力沿著基板W的上表面朝外側流動。再者，控制裝置3係在基板W正在旋轉的狀態下使清洗液相對於基板W的上表面之供給位置在中央部與周緣部之間移動。藉此，清洗液的供給位置係通過基板W的上表面全域並掃描(掃過)基板W的上表面全域，而均勻地處理基板W的上表面全域。從開始噴出清洗液經過預先設定的期間時，控制裝置3係關閉清洗液閥23，停止從清洗液噴嘴21噴出清洗液後，藉由控制第二噴嘴移動單元24使清洗液噴嘴21從自轉夾具5的上方退避。
當從開始供給清洗液經過預先設定的期間時，在基板W的上表面全域被清洗液覆蓋的狀態下，控制裝置3係控制自轉馬達13，使基板W的旋轉速度從液體處理速度階段性地減速至覆液速度(零或約40rpm以下的低旋轉速度，在第一基板處理例中例如約10rpm)。之後，將基板W的旋轉速度維持於覆液速度(覆液清洗步驟T41(液膜形成步驟))。藉此，於基板W的上表面覆液狀地支撐有用以覆蓋基板W的上表面全域之清洗液的液膜。在此狀態下，作用於基板W的上表面的清洗液的液膜之離心力係比在清洗液與基板W的上表面之間作用之表面張力還小，或者前述離心力與前述表面張力大 致相抗。藉由基板W的減速，作用於基板W上的清洗液之離心力係減弱，從基板W上排出之清洗液的量係減少。
當將基板W減速至覆液速度後經過預先設定的期間時，控制裝置3係關閉清洗液閥23，停止從清洗液噴嘴21噴出清洗液。之後，控制裝置3係控制第二噴嘴移動單元24，使清洗液噴嘴21返回至退避位置。
當將基板W減速至覆液速度後經過預先設定的期間時，結束覆液清洗步驟T41(清洗步驟(圖5的步驟S3)結束)，開始執行乾燥步驟(步驟S4)。乾燥步驟(步驟S4)係包含有：覆液步驟T1(參照圖6)，係使基板W的上表面保持有機溶劑/氟酸混合液的液膜(氟酸含有液的液膜)51；氛圍形成步驟T2(參照圖6)，係以包含有多量的氟化氫蒸氣(HF vapor)之氛圍填滿(形成)阻隔空間38；液膜去除區域形成步驟T3(參照圖6)，係從有機溶劑/氟酸混合液的液膜51局部性地排除有機溶劑/氟酸混合液，於有機溶劑/氟酸混合液的液膜51的中央部形成圓形的液膜去除區域52；液膜去除區域擴大步驟T4(參照圖6)，係使液膜去除區域52朝基板W的外周擴大；以及離心法脫水步驟T5(參照圖6)，係以甩離乾燥速度使基板W旋轉而使基板W的上表面乾燥。乾燥步驟(圖5的步驟S4)結束後，搬運機器人CR係進入至處理單元2，將處理完畢的基板W搬出至處理單元2外(圖5的步驟S5)。該基板W係從搬運機器人CR被授予至搬運機器人IR，並藉由搬運機器人IR收容至承載器C。
詳細地說明乾燥步驟(圖5的步驟S4)。
在開始覆液步驟T1之前，控制裝置3係控制對向構件升降單元37，使阻隔板27從退避位置下降至接近位置。在阻隔板27配置於接近位置後，控制裝置3係一邊將基板W的旋轉保持於覆液速度，一邊開啟有機溶劑液體閥40以及氟酸閥42並從阻隔板27的中央部噴出口33噴出有機溶劑/氟酸混合液。藉此，於基板W的上表面的液膜所含有之清洗液係被依序置換成有機溶劑/氟酸混合液。藉此，如圖7A所示，於基板W的上表面覆液狀地保持有用以覆蓋基板W的上表面全域之有機溶劑/氟酸混合液的液膜51(覆液步驟T1)。有機溶劑/氟酸混合液的液膜51的主體(bulk)部分54(參照圖8)的厚度係比圖案P的高度還大。當基板W的上表面全域的液膜大致全部地被置換成有機溶劑/氟酸混合液的液膜51時，控制裝置3係關閉有機溶劑液體閥40以及氟酸閥42，停止從中央部噴出口33噴出有機溶劑/氟酸混合液。藉此，結束覆液步驟T1。
在使用矽基板作為基板W之情形中，會有矽氧化物析出至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51之情形。該矽氧化物係在針對基板W之藥液步驟(圖5的步驟S2)中生成，該矽氧化物會在直至乾燥步驟(圖5的步驟S4)時一直殘存於基板W上。
停止噴出有機溶劑/氟酸混合液後，控制裝置3係控制對向構件升降單元37，使阻隔板27從接近位置下降至阻隔位置。藉此，於基板對向面43與基板W的上表面之間形成有阻隔空間38(參照圖7B)。
此外，停止噴出有機溶劑/氟酸混合液後，控制裝置3 係控制加熱器8a，使加熱板8發熱。藉此，從下表面側加熱基板W，使基板W上的有機溶劑/氟酸混合液的液膜51升溫。藉由該加熱，基板W上的有機溶劑/氟酸混合液的液膜51係被溫熱至約70℃至80℃(比H2SiF6的熔點(約19℃)還高且比IPA的沸點(約82.4℃)還低之預定的溫度)。使有機溶劑/氟酸混合液的液膜51所含有之有機溶劑液體升溫，藉此能提升從清洗液向有機溶劑的置換性能。
接著，控制裝置3係在停止對基板W供給處理液或處理氣的狀態下(亦停止從周圍噴出口35噴出惰性氣體的狀態下)直接使基板W以覆液速度旋轉。藉由有機溶劑/氟酸混合液的液膜51的升溫，使有機溶劑/氟酸混合液的液膜51所含有之氟酸蒸發。藉由該蒸發所產生的氟化氫的蒸氣(以下稱為「氟化氫蒸氣」)係被供給至阻隔空間38。由於氟酸的沸點約19℃，因此即使在常溫(例如約23℃)亦會沸騰，然而藉由使有機溶劑/氟酸混合液的液膜51升溫至70℃至80℃，能更進一步地促進氟酸的蒸發。藉此，如圖7B所示，以氟化氫蒸氣填滿阻隔空間38的氛圍(氛圍形成步驟T2)。
當從結束覆液步驟T1經過預先設定的期間時，控制裝置3係控制自轉馬達13使基板W的旋轉速度加速。具體而言，控制裝置3係使基板W的旋轉速度緩緩地上升至第一旋轉速度(例如約50rpm)。伴隨著基板W的旋轉速度的上升，基板W的旋轉所致使之離心力係增大，藉此基板W的中央部的有機溶劑/氟酸混合液係被推展至外側。藉此，如圖7C所示，在基板W的中央部中局部性地去除有機溶劑/氟酸混 合液的液膜51，結果於基板W的中央部形成有小徑的圓形的液膜去除區域52(液膜去除區域形成步驟T3)。液膜去除區域52的形成係在阻隔空間38被氟化氫蒸氣填滿的狀態下進行。亦即，有機溶劑/氟酸混合液的液膜51中之與液膜去除區域52之間的交界53(以下稱為「液膜交界53」)的周圍的氛圍係被保持於氟化氫蒸氣的氛圍。
形成液膜去除區域52後，控制裝置3係控制自轉馬達13，將基板W的旋轉速度維持於第一旋轉速度(例如約50rpm)。藉此，液膜去除區域52係緩慢地擴大(液膜去除區域擴大步驟T4)。伴隨著液膜去除區域52的擴大，如圖7D所示，液膜交界53係朝徑方向外側移動。如圖7E所示，在液膜去除區域擴大步驟T4中，液膜去除區域52係擴大至基板W的上表面的全域。亦即，液膜交界53亦移動至基板W的上表面周緣。液膜去除區域52的擴大亦在阻隔空間38被氟化氫蒸氣填滿的狀態下進行(氟化氫氛圍保持步驟)。亦即，一邊將液膜交界53的周圍的氛圍保持於氟化氫蒸氣，一邊使液膜交界53從基板W的中央部移動至基板W的上表面周緣。
如圖8所示，伴隨著液膜交界53的移動，在基板W的表面中來自圖案P間的有機溶劑/氟酸混合液(藉由氟酸的蒸發實質性所致使之有機溶劑液體)係從基板W的中央部朝基板W的上表面周緣依序去除。於作用於液膜交界53所通過的圖案P之表面張力產生差異，從而導致圖案P朝主體部分54側(亦即基板W的外側)瞬間性地崩壞。雖然有機溶劑液體(IPA液體)係具有比水還低的表面張力，然而由於圖案P 為細微圖案，因此產生瞬間性的圖案崩壞。
圖9係用以將參考形態中的基板W的表面的狀態予以擴大顯示之剖視圖。在本參考形態中，與第一基板處理例的差異點在於：在液膜去除區域擴大步驟中未設置阻隔空間38，而在將基板W的上表面的周圍的氛圍作成乾燥空氣(Dry Air)。
在圖9的情形中，考慮維持瞬間性崩壞的圖案P的崩壞狀態。亦即，於具有彈性的圖案瞬間性地產生崩壞之情形中，藉由圖案P自身所具有的彈性，於正在崩壞的圖案P作用有某種程度欲立起(恢復)的力量。然而，瞬間性地崩壞之圖案P的前端部Pa係經由析出至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51之矽氧化物(亦即生成物55)而接著至該圖案P與鄰接至主體部分54側(亦即基板W的外側)的圖案的前端部。藉此，阻止圖案P的立起(恢復)，維持圖案P的崩壞狀態。認為藉由此種機制在基板W的全域產生圖案崩壞。
相對於此，如圖8所示，在第一基板處理例中，一邊將液膜交界53的周圍的氛圍保持於氟化氫蒸氣，一邊使液膜交界53從基板W的上表面中央部移動至基板W的上表面周緣。當液膜交界53的周圍的氛圍保持成氟化氫蒸氣時，與析出至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51之矽氧化物反應，並如式(2)所示般分解成H2SiF6與水。
[式(2)]SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O
因此，液膜交界53的周圍的氛圍所含有之氟化氫係與析 出至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51之矽氧化物反應，結果析出至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51之矽氧化物不會附著至圖案P的前端部Pa，或者附著至圖案P的前端部Pa之矽氧化物(亦即生成物55(參照圖9))亦從該圖案P的前端部Pa去除。
此外，在液膜去除區域擴大步驟T4中，有機溶劑/氟酸混合液的液膜51係被保持於約70℃至80℃。因此，氟化氫蒸氣所含有之氟化氫係與矽氧化物反應，從而產生H2SiF6的殘渣。然而，矽氧化物係接觸至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51所含有之具有約70℃至80℃的液溫之有機溶劑/氟酸混合液(藉由氟酸的蒸發實質性所致使之有機溶劑液體)，藉此促進此種殘渣的蒸發。由於H2SiF6的熔點為約19℃，因此在約70℃至80℃的環境下促進殘渣的蒸發。藉此，能使殘渣蒸發並從基板W的表面去除。
此外，由於有機溶劑/氟酸混合液的液膜51的液溫為比H2SiF6的熔點(約19℃)還高且比IPA的沸點(約82.4℃)還低的溫度，因此能一邊將有機溶劑/氟酸混合液的液膜51保持成膜狀一邊謀求去除H2SiF6的殘渣。
如圖7F所示，在液膜去除區域52擴大至基板W的上表面全域後，控制裝置3係使基板W的旋轉進一步加速至甩離乾燥速度(例如約1500rpm)。藉此，能甩離基板W的上表面的液體，藉此能使基板W的上表面完全地乾燥。
當從基板W的旋轉的加速經過預先設定的期間時，控制裝置3係控制自轉馬達13使自轉夾具5停止旋轉。藉此，結 束乾燥步驟(圖5的步驟S4)。
乾燥步驟(圖5的步驟S4)結束後，控制裝置3係控制加熱器8a，使加熱板8停止發熱。此外，控制裝置3係控制對向構件升降單元37使阻隔板27從退避位置上升至接近位置。藉此，阻隔空間38消失。之後，藉由搬運機器人CR搬出基板W。
如上所述，依據本實施形態，一邊將液膜交界53的周圍的氛圍保持成氟化氫蒸氣，一邊使液膜交界53從基板W的上表面中央部移動至基板W的上表面周緣。當液膜交界53的周圍的氛圍保持成氟化氫蒸氣時，氟化氫蒸氣所含有之氟化氫係與析出至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51之矽氧化物反應，分解成H2SiF6與水。
藉此，析出至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51之矽氧化物不會附著至圖案P的前端部Pa，或者附著至圖案P的前端部Pa的矽氧化物(亦即生成物55(參照圖9))亦從該圖案P的前端部Pa去除。
此外，在液膜去除區域擴大步驟T4中，將有機溶劑/氟酸混合液的液膜51保持於約70℃至80℃。因此，氟化氫蒸氣所含有之氟化氫係與矽氧化物反應，從而生成H2SiF6的殘渣。然而，矽氧化物係接觸至有機溶劑/氟酸混合液的液膜51所含有之具有約70℃至80℃的液溫之有機溶劑/氟酸混合液(藉由氟酸的蒸發實質性所致使之有機溶劑液體)，藉此促進此種殘渣的蒸發。由於H2SiF6的熔點為約19℃，因此在約70℃至80℃的環境下促進殘渣的蒸發。藉此，能使殘 渣蒸發並從基板W的表面去除。
藉此，在各個液膜交界53中，即使圖案P瞬間性地崩壞，圖案P的崩壞狀態亦不會被維持，且之後藉由圖案P自身所具有的彈性立起(復原)。在瞬間性地崩壞中，崩壞形狀不會被記憶亦為圖案P復原的主要原因之一。因此，能有效地抑制圖案P的崩壞，並使基板W的上表面乾燥。
圖10係用以說明本發明第二實施形態的基板處理裝置201所具備的處理單元202的構成例之示意性的剖視圖。
在第二實施形態中，於與前述第一實施形態共通之部分附上與圖1至圖8的情形相同的元件符號並省略說明。
與第一實施形態的處理單元2的差異點在於，處理單元202係包含有：有機溶劑液體供給單元203，係取代有機溶劑/氟酸混合液供給單元10(參照圖2)，用以將具有比水還低的表面張力之有機溶劑的液體的一例的IPA液體供給至被自轉夾具5保持的基板W上；以及氟化氫蒸氣供給單元204，係用以將氟化氫蒸氣供給至被自轉夾具5保持的基板W上。此外，與處理單元2的差異點在於，處理單元202係具備有：下表面供給單元205，係取代加熱板8作為加熱單元，用以將屬於加熱流體的一例之溫水供給至被自轉夾具5保持之基板W的下表面(與圖案形成面相對側的背面)。
有機溶劑液體供給單元203係包含有：有機溶劑液體配管206，係用以將有機溶劑的液體供給至上噴嘴29；有機溶劑液體閥207，係用以將有機溶劑液體配管206予以開閉；以及流量調整閥208，係用以調整有機溶劑液體配管206的 開度，並調整來自上噴嘴29的有機溶劑液體的噴出流量。雖然未圖示，但流量調整閥208係包含有：閥本體，內部設置有閥座；閥體，係用以將閥座予以開閉；以及制動器(actuator)，係使閥體在開位置與閉位置之間移動。關於其他的流量調整閥亦同樣。
氟化氫蒸氣供給單元204係包含有：氟化氫蒸氣配管209，係用以將氟化氫蒸氣供給至上噴嘴29；以及氟化氫蒸氣閥210，係用以將氟化氫蒸氣配管209予以開閉。供給至氟化氫蒸氣配管209之氟化氫蒸氣亦可包含有載體氣體(carrier gas)(例如氮氣等惰性氣體)。
當在關閉氟化氫蒸氣閥210的狀態下開啟有機溶劑液體閥207時，有機溶劑液體被供給至上噴嘴29，並從中央部噴出口33朝下方噴出例如常溫的有機溶劑液體。
另一方面，當在關閉有機溶劑液體閥207的狀態下開啟氟化氫蒸氣閥210時，氟化氫蒸氣係被供給至上噴嘴29，並從中央部噴出口33朝下方噴出氟化氫蒸氣。來自中央部噴出口33的氟化氫蒸氣的噴出流量係可藉由流量調整閥208的開度的調整而變更。
下表面供給單元205係包含有：下表面噴嘴211，係將加熱流體朝上方噴出；加熱流體配管212，係將加熱流體導引至下表面噴嘴211；以及加熱流體閥213，係夾設於加熱流體配管212。於下表面噴嘴211的上端形成有噴出口211a，該噴出口211a係與被自轉夾具5保持之基板W的下表面(背面)的中央部對向。當開啟加熱流體閥213時，從噴出口211a 朝上方噴出加熱流體。
在本實施形態中，加熱流體為已加熱至接近高溫(例如IPA的沸點(約82.4℃))的溫度(約70℃至80℃)之加熱液體。作為加熱液體的種類，雖然例舉純水(DIW)，但亦可為碳酸水、電解離子水、氫水、臭氧水、IPA(異丙醇)或者稀釋濃度(例如10ppm至100ppm左右)的鹽酸水等。此外，亦可噴出已加熱至接近加熱高溫(例如IPA的沸點(約82.4℃))的溫度(約70℃至80℃)之加熱氣體以取代加熱液體。
圖11係用以說明基板處理裝置201的主要部分的電性構成之方塊圖。
控制裝置3係遵循預先設定的程式，控制自轉馬達13、對向構件升降單元37、阻隔板旋轉單元36、第一噴嘴移動單元20以及第二噴嘴移動單元24等的動作。此外，控制裝置3係遵循預先設定的程式，將藥液閥19、清洗液閥23、有機溶劑液體閥207、氟化氫蒸發閥210以及加熱流體閥213等予以開閉。此外，控制裝置3係遵循設先設定的程式調整流量調整閥208的開度。
圖12係用以說明藉由基板處理裝置201所執行的第二基板處理例所含有之清洗步驟(圖5的步驟S3)及乾燥步驟(圖5的步驟S4)之時序圖。圖13A至圖13F係用以說明乾燥步驟(圖5的步驟S4)之示意性的圖。
與第一基板處理例同樣地，第二基板處理例係包含有與圖5的步驟S1至步驟S5的各個步驟同等的步驟。
以下參照圖10至圖12，以與第一基板處理例不同的部 分為中心說明第二基板處理例。適當地參照圖13A至圖13F。
第二基板處理例的乾燥步驟(圖5的步驟S4)係包含有：覆液步驟T11(參照圖12)，係使基板W的上表面保持有機溶劑液體的液膜(處理液的液膜)251；氛圍形成步驟T12(參照圖12)，係以包含有多量的氟化氫蒸氣之氛圍填滿(形成)阻隔空間38；液膜去除區域形成步驟T13(參照圖12)，係從有機溶劑液體的液膜251局部性地排除有機溶劑液體，於有機溶劑液體的液膜251的中央部形成圓形的液膜去除區域252；液膜去除區域擴大步驟T14(參照圖12)，係使液膜去除區域252朝基板W的外周擴大；以及離心法脫水步驟T15(參照圖12)，係以甩離乾燥速度使基板W旋轉而使基板W的上表面乾燥。
詳細地說明第二基板處理例的乾燥步驟(圖5的步驟S4)。
在開始覆液步驟T11之前，控制裝置3係控制對向構件升降單元37，使阻隔板27從退避位置下降至接近位置。在阻隔板27配置於接近位置後，控制裝置3係一邊將基板W的旋轉保持於覆液速度，一邊關閉氟化氫蒸氣閥210且開啟有機溶劑液體閥207，並從阻隔板27的中央部噴出口33噴出有機溶劑液體。藉此，於基板W的上表面的液膜所含有之清洗液係被依序置換成有機溶劑液體。藉此，如圖13A所示，於基板W的上表面覆液狀地保持有用以覆蓋基板W的上表面全域之有機溶劑液體的液膜251(覆液步驟T11)。有機溶劑液體的液膜251的主體部分的厚度係比圖案P的高度還大。 當基板W的上表面全域的液膜大致全部地被置換成有機溶劑液體的液膜251時，控制裝置3係關閉有機溶劑液體閥207，停止從中央部噴出口33噴出有機溶劑液體。藉此，結束覆液步驟T11。
在使用矽基板作為基板W之情形中，會有矽氧化物析出至有機溶劑液體的液膜251之情形。該矽氧化物係在針對基板W之藥液步驟(圖5的步驟S2)中生成，該矽氧化物會在直至乾燥步驟(圖5的步驟S4)時一直殘存於基板W上。
停止噴出有機溶劑液體後，控制裝置3係控制對向構件升降單元37，使阻隔板27從接近位置下降至阻隔位置。藉此，於基板對向面43與基板W的上表面之間形成有阻隔空間38(參照圖13B)。
此外，停止噴出有機溶劑液體後，控制裝置3係開啟加熱流體閥213。藉此，從下表面噴嘴211的噴出口211a朝上噴出加熱流體，並將加熱流體供給至基板W的下表面(背面)。藉此，從下表面噴嘴211的噴出口211a噴出的加熱流體係著液至基板W的下表面，並形成用以覆蓋基板W的下表面之加熱流體的液膜。藉此，從下表面側加熱基板W，使基板W上的有機溶劑液體的液膜251升溫。藉由該加熱，基板W上的有機溶劑液體的液膜251係被溫熱至約70℃至80℃(比H2SiF6的熔點(約19℃)還高且比IPA的沸點(約82.4℃)還低之預定的溫度)。來自下表面噴嘴211的加熱流體的噴出流量係設定成該加熱流體不會從基板W的周緣部繞至表面側般的大小。使有機溶劑液體的液膜251所含有之有機溶劑液體升 溫，藉此能提升從清洗液向有機溶劑的置換性能。
此外，控制裝置3係一邊維持基板W以覆液速度旋轉，一邊關閉有機溶劑液體閥207且開啟氟化氫蒸氣閥210並從阻隔板27的中央部噴出口33噴出氟化氫蒸氣。此時的氟化氫蒸氣的噴出流量為小流量(例如約5公升(liter)/分)。從中央部噴出口33以預定時間噴出氟化氫蒸氣，藉此以氟化氫蒸氣填滿阻隔空間38(氛圍形成步驟T12)。
當從結束覆液步驟T11經過預先設定的期間時，控制裝置3係控制自轉馬達13使基板W的旋轉速度加速。具體而言，控制裝置3係使基板W的旋轉速度緩緩地上升至第一旋轉速度(例如約50rpm)。伴隨著基板W的旋轉速度的上升，基板W的旋轉所致使之離心力係增大，藉此基板W的中央部的有機溶劑液體係被推展至外側。藉此，如圖13C所示，在基板W的中央部中局部性地去除有機溶劑液體的液膜251，結果於基板W的中央部形成有小徑的圓形的液膜去除區域252(液膜去除區域形成步驟T13)。液膜去除區域252的形成係在阻隔空間38被氟化氫蒸氣填滿的狀態下進行。亦即，有機溶劑液體的液膜251中之與液膜去除區域252之間的交界253(以下稱為「液膜交界253」)的周圍的氛圍係被保持於氟化氫蒸氣的氛圍。
形成液膜去除區域252後，控制裝置3係控制自轉馬達13，將基板W的旋轉速度維持於第一旋轉速度(例如約50rpm)。藉此，液膜去除區域252係緩慢地擴大(液膜去除區域擴大步驟T14)。伴隨著液膜去除區域252的擴大，如圖13D所示， 液膜交界253係朝徑方向外側移動。如圖13E所示，在液膜去除區域擴大步驟T14中，液膜去除區域252係擴大至基板W的上表面的全域。亦即，液膜交界253亦移動至基板W的上表面周緣。液膜去除區域252的擴大亦在阻隔空間38被氟化氫蒸氣填滿的狀態下進行(氟化氫氛圍保持步驟)。亦即，一邊將液膜交界253的周圍的氛圍保持於氟化氫蒸氣，一邊使液膜交界253從基板W的中央部移動至基板W的上表面周緣。
在液膜去除區域擴大步驟T14中，伴隨著液膜交界253的移動，在基板W的表面中來自圖案P(參照圖4)間的有機溶劑液體係從基板W的中央部朝基板W的上表面周緣依序去除。於作用於液膜交界253所通過的圖案P之表面張力產生差異，從而導致圖案P朝主體部分側(亦即基板W的外側)瞬間性地崩壞。
在第二基板處理例中，一邊將液膜交界253的周圍的氛圍保持成氟化氫蒸氣，一邊使液膜交界253從基板W的上表面中央部移動至基板W的上表面周緣。當液膜交界253的周圍的氛圍保持成氟化氫蒸氣時，氟化氫蒸氣所含有之氟化氫係與析出至有機溶劑液體的液膜251之矽氧化物反應，分解成H2SiF6與水。
因此，液膜交界253的周圍的氛圍所含有之氟化氫係與析出至有機溶劑液體的液膜251之矽氧化物反應，從而析出至有機溶劑液體的液膜251之矽氧化物不會附著至圖案P的前端部Pa(參照圖4)，或者附著至圖案P的前端部Pa的矽氧 化物(亦即生成物55(參照圖9))亦從該圖案P的前端部Pa去除。
此外，在液膜去除區域擴大步驟T14中，將有機溶劑液體的液膜251保持於約70℃至80℃。因此，氟化氫蒸氣所含有之氟化氫係與矽氧化物反應，從而生成H2SiF6的殘渣。然而，矽氧化物係接觸至有機溶劑液體的液膜251所含有之具有約70℃至80℃的液溫之有機溶劑液體，藉此促進此種殘渣的蒸發。由於H2SiF6的熔點為約19℃，因此在約70℃至80℃的環境下促進殘渣的蒸發。藉此，能使殘渣蒸發並從基板W的表面去除。
此外，由於有機溶劑液體的液膜251的液溫為比H2SiF6的熔點(約19℃)還高且比IPA的沸點(約82.4℃)還低的溫度，因此能一邊將有機溶劑液體的液膜251保持成膜狀一邊良好地去除H2SiF6的殘渣。
如圖13F所示，在液膜去除區域252擴大至基板W的上表面全域後，控制裝置3係關閉加熱流體閥213，停止朝基板W的下表面噴出加熱流體。此外，控制裝置3係調整流量調整閥208的開度，使從中央部噴出口33噴出的氟化氫蒸氣的噴出流量上升至大流量(例如約150公升/分)。此外，控制裝置3係使基板W的旋轉進一步加速至甩離乾燥速度(例如約1500rpm)。藉此，能甩離基板W的上表面的液體，藉此能使基板W的上表面完全地乾燥。
乾燥步驟(圖5的步驟S4)結束後，控制裝置3係控制對向構件升降單元37使阻隔板27從退避位置上升至接近位置。 藉此，阻隔空間38消失。此外，控制裝置3係關閉氟化氫蒸氣閥210，停止從中央部噴出口33噴出氟化氫蒸氣。之後，藉由搬運機器人CR搬出基板W。
如上所述，依據第二實施形態，達成與第一實施形態相關的發明的作用功效同等的作用功效。
圖14係用以說明本發明第三實施形態的基板處理裝置301所具備的處理單元302的構成例之示意性的剖視圖。
在第三實施形態所示的實施形態中，於與前述第二實施形態共通之部分附上與圖10至圖13F的情形相同的元件符號並省略說明。
與第二實施形態的處理單元202的差異點在於，處理單元302係包含有：有機溶劑液體供給單元303，係取代有機溶劑液體供給單元203(參照圖10)以及氟化氫蒸氣供給單元204(參照圖10)，用以將包含有具有比水還低的表面張力之有機溶劑的液體的一例的IPA之蒸氣(以下稱為「有機溶劑蒸氣」)供給至被自轉夾具5保持的基板W上；以及氟化氫蒸氣供給單元304，係用以將氟化氫蒸氣供給至被自轉夾具5保持的基板W上。此外，處理單元302係具備有：下表面供給單元205，係取代加熱板8作為加熱單元，用以將屬於加熱流體的一例之溫水供給至被自轉夾具5保持之基板W的下表面(與圖案形成面相對側的背面)。
此外，與處理單元202的差異在於，處理單元302係包含有：清洗液供給單元305，係取代清洗液供給單元7，用以將清洗液供給至被自轉夾具5保持的基板W上。
有機溶劑液體供給單元303係包含有：有機溶劑蒸氣配管306，係用以將有機溶劑蒸氣供給至上噴嘴29；有機溶劑蒸氣閥307，係用以將有機溶劑蒸氣配管306予以開閉；以及流量調整閥308，係用以調整有機溶劑蒸氣配管306的開度，並調整來自上噴嘴29的有機溶劑蒸氣的供給流量。供給至有機溶劑蒸氣配管306的有機溶劑蒸氣亦可包含有載體氣體(例如氮氣等惰性氣體)。
氟化氫蒸氣供給單元304係包含有：氟化氫蒸氣配管309，係用以將氟化氫蒸氣供給至上噴嘴29；氟化氫蒸氣閥310，係用以將氟化氫蒸氣配管309予以開閉；以及流量調整閥311，係用以調整氟化氫蒸氣配管309的開度，並調整對於上噴嘴29的氟化氫蒸氣的供給流量。供給至氟化氫蒸氣配管309之氟化氫蒸氣亦可包含有載體氣體(例如氮氣等惰性氣體)。
清洗液供給單元305係包含有：清洗液配管312，係用以將清洗液供給至上噴嘴29；以及清洗液閥313，係用以將清洗液配管312予以開閉。
當在關閉清洗液閥313的狀態下同時開啟有機溶劑蒸氣閥307與氟化氫蒸氣閥310時，有機溶劑蒸氣與氟化氫蒸氣被供給至上噴嘴29，並從中央部噴出口33朝下方噴出包含有有機溶劑與氟化氫之有機溶劑/氟化氫混合蒸氣(IPA/HF vapor)。此外，來自中央部噴出口33之有機溶劑/氟化氫混合蒸氣的噴出流量係可藉由流量調整閥308的開度調整及流量調整閥311的開度調整而變更。
另一方面，當在關閉有機溶劑蒸氣閥307以及氟化氫蒸 氣閥310的狀態下開啟清洗液閥313時，清洗液係被供給至上噴嘴29，並從中央部噴出口33朝下方噴出清洗液。
圖15係用以說明基板處理裝置301的主要部分的電性構成之方塊圖。
控制裝置3係遵循預先設定的程式，控制自轉馬達13、對向構件升降單元37、阻隔板旋轉單元36以及第一噴嘴移動單元20等的動作。此外，控制裝置3係遵循預先設定的程式，將藥液閥19、清洗液閥23、加熱流體閥213、有機溶劑蒸氣閥307、氟化氫蒸發閥310以及清洗液閥313等予以開閉。此外，控制裝置3係遵循設先設定的程式調整流量調整閥308、311的開度。
圖16係用以說明藉由基板處理裝置301所執行的第三基板處理例所含有之清洗步驟(圖5的步驟S3)及乾燥步驟(圖5的步驟S4)之時序圖。圖17A至圖17F係用以說明乾燥步驟(圖5的步驟S4)之示意性的圖。
與第一基板處理例或第二基板處理例同樣地，第三基板處理例係包含有與圖5的步驟S1至步驟S5的各個步驟同等的步驟。
以下參照圖14至圖16，以與第二基板處理例不同的部分為中心說明第三基板處理例。適當地參照圖17A至圖17F。
在第二基板處理例的清洗步驟(圖5的步驟S3，包含有覆液清洗步驟T41)中，使用從中央部噴出口33噴出的清洗液對基板W的上表面施予清洗處理。具體而言，控制裝置3係一邊關閉有機溶劑蒸氣閥307及氟化氫蒸氣閥310一邊開 啟清洗液閥313。藉此，從中央部噴出口33噴出清洗液。在覆液清洗步驟T41中，基板W的旋轉速度被維持於覆液速度。藉此，如圖17A所示，於基板W的上表面覆液狀地保持有用以覆蓋基板W的上表面全域之清洗液的液膜351(處理液的液膜)。清洗液的液膜351的主體部分的厚度係比圖案P的高度還高。當將基板W減速至覆液速度後經過預先設定的期間時，控制裝置3係關閉清洗液閥313，停止從中央部噴出口33噴出清洗液。之後，執行乾燥步驟(圖5的步驟S4)。
第三基板處理例的乾燥步驟(圖5的步驟S4)係包含有：氛圍形成步驟T22(參照圖16)，係以包含有多量的有機溶劑/氟化氫蒸氣之氛圍填滿(形成)阻隔空間38；液膜去除區域形成步驟T23(參照圖16)，係從清洗液的液膜351局部性地排除有機溶劑液體，於清洗液的液膜351的中央部形成圓形的液膜去除區域352；液膜去除區域擴大步驟T24(參照圖16)，係使液膜去除區域352朝基板W的外周擴大；以及離心法脫水步驟T25(參照圖16)，係以甩離乾燥速度使基板W旋轉而使基板W的上表面乾燥。亦即，第三基板處理例的乾燥步驟(圖5的步驟S4)係未具備有相當於覆液步驟T1(參照圖6)或覆液步驟T11(參照圖12)之步驟。
詳細地說明第三基板處理例的乾燥步驟(圖5的步驟S4)。
在使用矽基板作為基板W之情形中，會有矽氧化物析出至清洗液的液膜351之情形。該矽氧化物係在針對基板W之藥液步驟(圖5的步驟S2)中產生，並在直至乾燥步驟(圖5的 步驟S4)時為止會殘存於基板W上。
在開始氛圍形成步驟T22之前，控制裝置3係控制對向構件升降單元37，使阻隔板27從退避位置下降至阻隔位置。藉此，於基板對向面43與基板W的上表面之間形成有阻隔空間38(參照圖17B)。
此外，停止噴出有機溶劑液體後，控制裝置3係開啟加熱流體閥213。藉此，從下表面側加熱基板W，使基板W上的清洗液的液膜351升溫至約70℃至80℃。
此外，控制裝置3係一邊維持基板W以覆液速度旋轉，一邊關閉清洗液閥313且同時開啟有機溶劑蒸氣閥307以及氟化氫蒸氣閥310，並從阻隔板27的中央部噴出口33噴出有機溶劑/氟化氫混合蒸氣。此時的有機溶劑/氟化氫混合蒸氣的噴出流量為小流量(例如約5公升/分)。從中央部噴出口33以預定時間噴出有機溶劑/氟化氫混合蒸氣，藉此以有機溶劑/氟化氫混合蒸氣填滿阻隔空間38(氛圍形成步驟T22)。
當從結束覆液清洗步驟T41經過預先設定的期間時，控制裝置3係控制自轉馬達13使基板W的旋轉速度加速。具體而言，控制裝置3係使基板W的旋轉速度緩緩地上升至第一旋轉速度(例如約50rpm)。伴隨著基板W的旋轉速度的上升，基板W的旋轉所致使之離心力係增大，藉此基板W的中央部的有機溶劑液體係被推展至外側。藉此，如圖17C所示，在基板W的中央部中局部性地去除清洗液的液膜351，結果於基板W的中央部形成有小徑的圓形的液膜去除區域 352(液膜去除區域形成步驟T23)。液膜去除區域352的形成係在阻隔空間38被有機溶劑/氟化氫混合蒸氣填滿的狀態下進行。亦即，清洗液的液膜351中之與液膜去除區域352之間的交界353(以下稱為「液膜交界353」)的周圍的氛圍係被保持於有機溶劑/氟化氫混合蒸氣的氛圍。
形成液膜去除區域352後，控制裝置3係控制自轉馬達13，將基板W的旋轉速度維持於第一旋轉速度(例如約50rpm)。藉此，液膜去除區域352係緩慢地擴大(液膜去除區域擴大步驟T24)。伴隨著液膜去除區域352的擴大，如圖17D所示，液膜交界353係朝徑方向外側移動。如圖17E所示，在液膜去除區域擴大步驟T24中，液膜去除區域352係擴大至基板W的上表面的全域。亦即，液膜交界353亦移動至基板W的上表面周緣。液膜去除區域352的擴大亦在阻隔空間38被有機溶劑/氟化氫混合蒸氣填滿的狀態下進行(氟化氫氛圍保持步驟)。亦即，一邊將液膜交界353的周圍的氛圍保持於有機溶劑/氟化氫混合蒸氣，一邊使液膜交界353從基板W的中央部移動至基板W的上表面周緣。
在液膜去除區域擴大步驟T24中，伴隨著液膜交界353的移動，在基板W的表面中來自圖案P(參照圖4)間的清洗液係從基板W的中央部朝基板W的上表面周緣依序去除。於作用於液膜交界353所通過的圖案P之表面張力產生差異，從而導致圖案P朝主體部分側(亦即基板W的外側)瞬間性地崩壞。
在第三基板處理例中，一邊將液膜交界353的周圍的氛 圍保持成有機溶劑/氟化氫混合蒸氣，一邊使液膜交界353從基板W的上表面中央部移動至基板W的上表面周緣。當液膜交界353的周圍的氛圍保持成有機溶劑/氟化氫混合蒸氣時，有機溶劑/氟化氫混合蒸氣所含有之氟化氫係與析出至清洗液的液膜351之矽氧化物反應，分解成H2SiF6與水。
因此，液膜交界353的周圍的氛圍所含有之氟化氫係與析出至清洗液的液膜351之矽氧化物反應，從而析出至清洗液的液膜351之矽氧化物不會附著至圖案P的前端部Pa(參照圖4)，或者附著至圖案P的前端部Pa的矽氧化物(亦即生成物55(參照圖9))亦從該圖案P的前端部Pa去除。
此外，在液膜去除區域擴大步驟T24中，將清洗液的液膜351保持於約70℃至80℃。因此，有機溶劑/氟化氫混合蒸氣所含有之氟化氫係與矽氧化物反應，從而生成H2SiF6的殘渣。然而，矽氧化物係接觸至清洗液的液膜351所含有之具有約70℃至80℃的液溫之清洗液，藉此促進此種殘渣的蒸發。由於H2SiF6的熔點為約19℃，因此在約70℃至80℃的環境下促進殘渣的蒸發。藉此，能使殘渣蒸發並從基板W的表面去除。
此外，在第三基板處理例中，一邊將清洗液的液膜351中的液膜交界353的周圍保持成有機溶劑蒸氣，一邊使液膜交界353朝基板W的外周移動。在清洗液的液膜351的內部中之液膜交界353附近，因為有機溶劑的濃度差產生朝遠離液膜交界353之方向流動的馬朗戈尼對流(Marangoni convection)。因此，不論液膜交界353的位置在哪，皆會在 清洗液的液膜351的內部中之液膜交界353附近持續產生馬朗戈尼對流。
會有藉由藥液步驟(圖5的步驟S2)等被去除的微粒被包含在清洗液的液膜351之情形。即使在微粒被包含在清洗液的液膜351的內部中之液膜交界353附近之情形中，該微粒亦會受到馬朗戈尼對流而朝清洗液的主體部分之方向亦即朝遠離液膜交界353之方向移動，且該微粒被持續地取入至清洗液的液膜351。
因此，隨著液膜去除區域352的擴大，在微粒被取入至清洗液的液膜351的主體部分的狀態下液膜交界353直接朝基板W的外周移動。而且，微粒不會出現在液膜去除區域352，而是與清洗液的液膜351一起從基板W的上表面排出。藉此，在基板W的乾燥後不會於基板W的上表面殘存微粒。因此，能抑制或防止在基板W的乾燥時產生微粒。
如圖17F所示，在液膜去除區域352擴大至基板W的上表面全域後，控制裝置3係關閉加熱流體閥213，停止朝基板W的下表面噴出加熱流體。此外，控制裝置3係調整流量調整閥308、311的開度，使從中央部噴出口33噴出的有機溶劑/氟化氫混合蒸氣的噴出流量上升至大流量(例如約150公升/分)。此外，控制裝置3係使基板W的旋轉進一步加速至甩離乾燥速度(例如約1500rpm)。藉此，能甩離基板W的上表面的液體，藉此能使基板W的上表面完全地乾燥。
乾燥步驟(圖5的步驟S4)結束後，控制裝置3係控制對向構件升降單元37使阻隔板27從退避位置上升至接近位置。 藉此，阻隔空間38消失。此外，控制裝置3係關閉有機溶劑蒸氣閥307以及氟化氫蒸氣閥310，停止從中央部噴出口33噴出有機溶劑/氟化氫混合蒸氣。之後，藉由搬運機器人CR搬出基板W。
如上所述，依據第三實施形態，達成與第一實施形態相關的發明的作用功效同等的作用功效。
<恢復試驗>
接著，說明用以使已崩壞的圖案恢復之恢復試驗。採用已形成了具有縱橫比AR16之圖案的半導體基板作為第一恢復試驗的試料。針對兩個試料(試料1及試料2)進行離心法脫水步驟(相當於圖5的步驟S5)，使各試料的圖案崩壞。各個試料中的圖案的崩壞率大致共通。
試料1：之後，將試料1配置於阻隔空間(氛圍與周圍大略被阻隔的空間)，一邊從背面側將試料1加熱至約120℃，一邊將約75℃的IPA液體滴落至試料1的表面，並在此狀態下暴露於阻隔空間內的氛圍中0.5分鐘。IPA液體的滴落量約1毫升(milliliter)。
試料2：之後，將試料2配置於阻隔空間，一邊從背面側將試料2加熱至約120℃，一邊將約75℃的IPA/氟酸混合液滴落至試料2的表面，並在此狀態下暴露於阻隔空間內的氛圍中0.5分鐘。IPA/氟酸混合液的滴落量約1毫升。IPA/氟酸混合液中的IPA液體與氟酸(濃度50%的濃縮氟酸)的混合比以體積比而言為100：1。
之後，從阻隔空間取出試料1及試料2，解析 SEM(Scanning Electron Microscope；掃描式電子顯微鏡)所取得的影像而求出崩壞的圖案的數量。試料1的崩壞率高達10.6%，相對於此試料2的崩壞率低至2.5%。
此外，圖18A及圖18B係分別顯示試料1及試料2的SEM所取得的影像圖。
以上雖然已說明本發明的三個實施形態，但本發明亦可以其他形態實施。
例如如圖19所示，在第二實施形態及第三實施形態中，亦可設置複數個貫通阻隔板27之上表面噴嘴401，並配合液膜去除區域252、352的擴大，變更用以噴出氟化氫蒸氣或有機溶劑/氟化氫混合蒸氣之上表面噴嘴401。上表面噴嘴401係包含有：中央噴嘴402，係位於基板W的旋轉軸線A1上；以及複數個周圍噴嘴403，係配置於與旋轉軸線A1隔開的位置。複數個周圍噴嘴403係插入至上下地貫通阻隔板27之插通孔404，且形成於周圍噴嘴403的下端的噴出口係面向阻隔空間38的內部。對複數個周圍噴嘴403及各個周圍噴嘴分別經由閥405供給有氟化氫蒸氣或有機溶劑/氟化氫混合蒸氣。
在液膜去除區域擴大步驟(圖12的步驟T14或圖16的步驟T24)中，隨著液膜去除區域252、352的擴大，液膜交界253、353係從基板W的中央部朝周緣移動。此時，亦可作成僅最適合用於供給至移動中的液膜交界253、353之上表面噴嘴401(亦即最接近液膜交界253、353之上表面噴嘴401)噴出氟化氫蒸氣或有機溶劑/氟化氫混合蒸氣。亦即，亦可隨著 液膜去除區域252、352的擴大，切換用以噴出氟化氫蒸氣或有機溶劑/氟化氫混合蒸氣之上表面噴嘴401。
此外，雖然已說明在腔室4內執行第一基板處理例至第三基板處理例，但亦可作成在內部空間已與周圍密閉的密閉腔室的內部中進行第一基板處理例至第三基板處理例。密閉腔室的內部空間係相當於本發明的阻隔空間。
此外，亦可與第一基板處理例至第三基板處理例的液膜去除區域擴大步驟(圖6的步驟T4、圖12的步驟T14、圖16的步驟T24)並行，使阻隔板27繞著旋轉軸線A2旋轉。
此外，亦可在第二基板處理例的離心法脫水步驟T15(參照圖12)以及第三基板處理例的離心法脫水步驟T25(參照圖16)中，在從開始離心法脫水步驟T15、T25經過預先設定的期間之時間點中斷從中央部噴出口33噴出氟化氫蒸氣或有機溶劑/氟化氫混合蒸氣後，將來自周圍噴出口35的惰性氣體供給至阻隔空間38。
此外，雖然已說明在第一實施形態中對基板W的上表面供給常溫的有機溶劑/氟酸混合液，但亦可將約70℃至80℃的有機溶劑/氟酸混合液供給至基板W的上表面。
此外，雖然已說明在第一實施形態中從中央部噴出口33噴出有機溶劑/氟酸混合液，藉此將有機溶劑/氟酸混合液供給至基板W的上表面，但亦可作成為從設置於基板對向面43的複數個噴出口個別地噴出有機溶劑液體以及氟酸，並在基板W的上表面中混合有機溶劑液體與氟酸。
此外，雖然在第一實施形態中以有機溶劑/氟酸混合液 為例子作為形成於基板W的上表面之處理液的液膜，但只要處理液的液膜為氟酸含有液的液膜即可，除了有機溶劑/氟酸混合液之外亦可例示氟酸與其他液體(例如機能水(臭氧水、氫水、碳酸水))的混合液的液膜以及氟酸的液膜。
此外，雖然在第二實施形態中已說明對基板W的上表面供給常溫的有機溶劑液體，但亦可將約70℃至80℃的有機溶劑液體供給至基板W的上表面。
此外，在第一實施形態及第二實施形態中亦可作成為不使用清洗液供給單元7，而是使用第三實施形態的清洗液供給單元305將清洗液供給至基板的上表面。亦即，亦可從中央部噴出口33噴出清洗液。
此外，雖然在第一實施形態至第三實施形態中例示IPA作為有機溶劑的一例，但除此之外亦可例示甲醇、乙醇、HFE(hydrofluoroether；氫氟醚)、丙酮作為有機溶劑的一例。 此外，作為有機溶劑，並未限定於僅由單體成分所構成，亦可為與其他成分混合的流體。例如，亦可為IPA與丙酮的混合液，或亦可為IPA與甲醇的混合流體。
此外，在第一實施形態的基板處理裝置1中亦可採用下表面供給單元205作為加熱單元。反之，在第二實施形態或第三實施形態的基板處理裝置201、301中亦可採用加熱板8作為加熱單元。
此外，亦可省略加熱單元。在此情形中，在第一基板處理例至第三基板處理例的液膜去除區域擴大步驟(圖6的步驟T4、圖12的步驟T14、圖16的步驟T24)中，處理液的液膜所含有之處理液係具有常溫。
此外，雖然已在前述各個實施形態中說明基板處理裝置1、201、301為用以處理圓板狀的基板W之裝置的情形，但基板處理裝置1、201、301亦可為用以處理液晶顯示裝置用玻璃基板等多角形的基板之裝置。
雖然已詳細地說明本發明的實施形態，但這些實施形態僅為用以明瞭本發明的技術性內容之具體例，本發明不應被這些具體例限定地解釋，本發明的範圍僅被隨附的申請專利範圍所限定。
本發明係與2016年9月12日於日本特許廳所提出的日本特願2016-177883號對應，並將日本特願2016-177883號的全部內容援用並組入至本發明中。

Claims (14)

  1. 一種基板處理方法，係包含有：液膜形成步驟，係將處理液供給至具有複數個凸形狀的構造體被保持成立起狀態之圖案的基板的上表面，並形成用以覆蓋前述基板的上表面之處理液的液膜；液膜去除區域形成步驟，係從前述處理液的液膜局部性地排除處理液，並於前述處理液的液膜形成液膜去除區域；液膜去除區域擴大步驟，係使前述液膜去除區域朝前述基板的外周擴大；以及異物去除步驟，係從前述構造體去除將隨著前述液膜去除區域的擴大而一起倒塌且相互鄰接的構造體彼此予以接著之異物；藉由從前述構造體去除前述異物而使倒塌的前述構造體彈性復原成前述立起狀態。
  2. 如請求項1所記載之基板處理方法，其中前述異物係於成分中包含有前述基板所含有之材料；前述異物去除步驟係包含有用以將可將前述異物分解的可分解流體供給至前述異物之步驟。
  3. 如請求項1所記載之基板處理方法，其中前述異物係包含有矽化合物；前述可分解流體係包含有：氟化氫含有流體，係包含有氟化氫。
  4. 如請求項3所記載之基板處理方法，其中藉由前述液膜形成步驟所形成的前述處理液的液膜係包含有：氟酸含有液的液膜，係包含有氟酸；前述異物去除步驟係包含有下述步驟：使前述氟酸含有液的液膜所含有的氟酸蒸發，並將包含有氟化氫的蒸氣供給至前述異物。
  5. 如請求項4所記載之基板處理方法，其中前述氟酸含有液的液膜係包含有具有比水還低的表面張力之有機溶劑與氟酸的混合液的液膜。
  6. 如請求項3所記載之基板處理方法，其中前述異物去除步驟係包含有：氟化氫含有蒸氣供給步驟，係將包含有氟化氫的蒸氣供給至前述異物。
  7. 如請求項6所記載之基板處理方法，其中包含有前述氟化氫的蒸氣係包含有：蒸氣，係包含有具有比水還低的表面張力之有機溶劑以及氟化氫。
  8. 如請求項6所記載之基板處理方法，其中前述氟化氫含有蒸氣供給步驟係包含有用以朝前述基板的上表面噴吹包含有前述氟化氫的蒸氣之步驟。
  9. 如請求項1至8中任一項所記載之基板處理方法，其中前述構造體的崩壞係因為前述液膜去除區域擴大步驟中之前述液膜去除區域與前述處理液的液膜之間的交界通過前述構造體而產生。
  10. 一種基板處理方法，係包含有： 液膜形成步驟，係將處理液供給至具有複數個凸形狀的構造體被保持成立起狀態之圖案的基板的上表面，並形成用以覆蓋前述基板的上表面之處理液的液膜；液膜去除區域形成步驟，係從前述處理液的液膜局部性地排除處理液，並於前述處理液的液膜形成液膜去除區域；以及液膜去除區域擴大步驟，係使前述液膜去除區域朝前述基板的外周擴大；前述處理液的液膜所含有之前述處理液係包含有可分解異物的可分解流體，前述異物係將隨著前述液膜去除區域的擴大而一起倒塌且相互鄰接的構造體彼此予以接著，且前述異物係於成分中包含有前述基板所含有之材料；前述可分解流體係將前述異物分解並從前述構造體去除前述異物，藉此使倒塌的前述構造體彈性復原成前述立起狀態。
  11. 如請求項10所記載之基板處理方法，其中前述異物係包含有矽化合物；前述可分解流體係包含有：氟化氫含有流體，係包含有氟化氫。
  12. 如請求項11所記載之基板處理方法，其中藉由前述液膜形成步驟所形成的前述處理液的液膜係包含有：氟酸含有液的液膜，係包含有氟酸； 從前述氟酸含有液的液膜所含有的氟酸蒸發而產生之包含有氟化氫之蒸氣係被供給至前述異物。
  13. 如請求項12所記載之基板處理方法，其中前述氟酸含有液的液膜係包含有具有比水還低的表面張力之有機溶劑與氟酸的混合液的液膜。
  14. 如請求項10至13中任一項所記載之基板處理方法，其中前述構造體的崩壞係因為前述液膜去除區域擴大步驟中之前述液膜去除區域與前述處理液的液膜之間的交界通過前述構造體而產生。
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