TW202205409A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

基板處理方法及基板處理裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW202205409A
TW202205409A TW110110512A TW110110512A TW202205409A TW 202205409 A TW202205409 A TW 202205409A TW 110110512 A TW110110512 A TW 110110512A TW 110110512 A TW110110512 A TW 110110512A TW 202205409 A TW202205409 A TW 202205409A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
water
layer
liquid layer
organic solvent
liquid
Prior art date
Application number
TW110110512A
Other languages
English (en)
Inventor
広城幸吉
髙山和也
野中純
中森光則
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商東京威力科創股份有限公司 filed Critical 日商東京威力科創股份有限公司
Publication of TW202205409A publication Critical patent/TW202205409A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

本發明提供一種技術，抑制基板表面的圖案崩塌，並抑制撥水劑與水之反應所導致之微粒產生，且降低撥水劑的使用量。基板處理方法包含下述（A）～（E）步驟。（A）水層形成步驟，將水供給至清洗槽的內部，形成水層。（B）基板浸漬步驟，使基板浸漬於前述水層的內部。（C）第一液層形成步驟，在前述水層之上，形成含有第一有機溶劑之第一液層。（D）第二液層形成步驟，在前述第一液層之上，形成含有水溶性的第二有機溶劑與撥水劑、且不含水之第二液層。（E）接觸步驟，浸漬於前述水層之前述基板，依序接觸於前述第一液層、前述第二液層、前述第二液層之上的氣體。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明關於基板處理方法及基板處理裝置。
專利文獻1所記載之基板處理方法，於將浸漬於純水之基板表面加以撥水化前，使基板表面曝於IPA（2-丙醇）的蒸氣，將附著在基板表面之純水置換成IPA。其後，將基板浸漬於處理槽的內部所貯存之液相的撥水劑，將基板表面加以撥水化。其次，從液相的撥水劑拉起基板，將拉起之基板曝於IPA蒸氣，自基板表面去除撥水劑。最後，朝基板表面供給非活性氣體，使基板表面乾燥。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2019－140401號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明之一態樣提供一種技術，抑制基板表面的圖案崩塌，並抑制撥水劑與水之反應所導致之微粒產生，且降低撥水劑的使用量。 [解決問題之方式]
本發明之一態樣之基板處理方法，包含下述（A）～（E）步驟。（A）水層形成步驟，將水供給至清洗槽的內部，形成水層。（B）基板浸漬步驟，使基板浸漬於前述水層的內部。（C）第一液層形成步驟，在前述水層之上，形成含有第一有機溶劑之第一液層。（D）第二液層形成步驟，在前述第一液層之上，形成含有第二有機溶劑與撥水劑、且不含水之第二液層。（E）接觸步驟，將浸漬於前述水層之前述基板，依序接觸於前述第一液層、前述第二液層、前述第二液層之上的氣體。 [發明之效果]
依據本發明之一態樣，則可抑制基板表面的圖案崩塌，並抑制撥水劑與水之反應所導致之微粒產生，且可降低撥水劑的使用量。
[實施發明之較佳形態]
以下，參照圖式說明本發明的實施形態。此外，各圖式之中同一或相對應之構成，有時標註同一符號，省略說明。本說明書之中，X軸方向、Y軸方向、Z軸方向係相互垂直之方向。X軸方向及Y軸方向係水平方向，Z軸方向係鉛直方向。
就基板的清洗方法而言，吾人施行將基板浸漬於清洗槽的內部所貯存之水。往昔，於基板乾燥時，有時會因殘存於基板表面之水的表面張力，而導致基板表面的凹凸圖案崩塌。
於是，為了抑制凹凸圖案崩塌，吾人研究將基板表面加以撥水化之技術。就撥水劑而言，使用烷氧基系矽烷偶聯劑之情形下，於進行退火處理，且獲得撥水效果之前，基板表面會乾燥。
本實施形態之中，使用即使不將基板表面乾燥亦可獲得效果之撥水劑，例如使用具有Si－N鍵結者。就具有Si－N鍵結之撥水劑而言，例舉利用下述化學式（1）所表示者。
[化學式1]
Figure 02_image001
上述化學式（1）之中，R1 、R2 、R3 、R4 、R5 分別係烷基、或將烷基的氫的至少一部分置換成氟之基等官能基。
就上述化學式（1）的具體例而言，列舉： ‧（三甲基矽基）二甲胺（N, N-Dimethyltrimethylsilylamine：TMSDMA） ‧九氟己基二甲基（二甲胺基）矽烷（NFHDMA） ‧二甲胺基三乙基矽烷（（N,N- Dimethyl amino）triethylsilane） ‧丁基二甲基（二甲胺基）矽烷（Butyldimethyl（dimethylamino）silane） ‧辛基二甲基（二甲胺基）矽烷（n-Octyldimethyl（dimethylamino）silane）等。
此外，就具有Si－N鍵結之撥水劑而言，亦可使用上述化學式（1）所表示者以外者。例如，亦可使用六甲基二矽氮烷（1,1,1,3,3,3－Hexamethyldisilazane：HMDS）。
如圖1所示，TMSDMA係與基板表面Wa的矽烷醇基（Si－OH基）進行反應，使基板表面Wa撥水化。圖1所示之反應產生在液中，因此於基板表面Wa乾燥前獲得撥水效果。此外，TMSDMA以外之具有Si－N鍵結之撥水劑亦產生與圖1所示之反應同樣的反應。
如圖2所示，TMSDMA亦與水反應，使有機矽烷醇產生。有機矽烷醇會因聚合反應而使微粒產生。此外，TMSDMA以外之具有Si－N鍵結之撥水劑，亦產生與圖2所示之反應同樣的反應。
詳情後述，本實施形態之中，如圖9（A）～圖9（C）所示，使浸漬於水層F0之基板W，依序接觸於第一液層F1、第二液層F2、第二液層F2之上的氣體，藉以實施基板W之撥水化與乾燥。具體而言，例如藉由從清洗槽10拉起基板W，而實施基板W之撥水化與乾燥。此外，亦可如圖10（A）～圖10（C）所示，在清洗槽10的內部使層F0的液面下降，以取代從清洗槽10拉起基板W。
在水層F0的內部，將基板W固持成鉛直，且水層F0的厚度大於基板W的直徑。第一液層F1含有第一有機溶劑L1。第一液層F1分隔水層F0與第二液層F2。第一液層F1的厚度小於基板W的直徑。第二液層F2含有第二有機溶劑L2與撥水劑、且不含水。第二液層F2不含水，意指第二液層F2中之水的含有量係0體積％以上1體積％以下。第二液層F2的厚度小於基板W的直徑。
依據本實施形態，基板W在曝於第二液層F2之上的氣體前，接觸於第二液層F2，且藉由第二液層F2所含之撥水劑而進行撥水化。因此，可抑制基板表面Wa的凹凸圖案崩塌。又，第二液層F2不含水，因此可抑制水與撥水劑之反應所導致之微粒產生。再者，相較於如專利文獻1記載地形成比基板W的直徑更大之厚度的撥水劑層之情形，可削減撥水劑的使用量。更進一步，能藉由拉起基板W一次、或排液一次，來進行基板W之撥水化與乾燥，能提昇處理量。
其次，參照圖4，說明基板處理方法。基板處理方法例如具有圖4所示之S101～S108。S101～S108，係藉由圖5等所示之基板處理裝置1來實施，且於基板處理裝置1的控制部90所行之控制下實施。
控制部90，例如係電腦，具備CPU（Central Procesing Unit；中央處理單元）91、記憶體等記憶媒體92。記憶媒體92，儲存將基板處理裝置1所執行之各種處理加以控制之程式。控制部90，藉由使CPU91執行記憶媒體92所記憶之程式，而控制基板處理裝置1的動作。
此外，S101～S108的順序不特別限定。例如，於清洗槽10的側壁11設有阻擋板12之情形下，S105可於S104之前實施，亦可與S103統合進行。又，亦可不實施部分S101～S108。例如，於S107結束時，於基板W幾乎不殘存未反應的撥水劑之情形下，亦可不實施S108。
首先，S101之中，如圖5（A）所示，水供給部20將DIW（去離子水）等水供給至清洗槽10的內部，形成水層F0。在清洗槽10的上方，固持部30固持基板W。基板W，係由固持部30固持成鉛直。
其次，S102之中，如圖5（B）所示，昇降部51使固持部30下降，使基板W浸漬於水層F0的內部。水層F0的厚度比基板W的直徑更大，基板W整體浸漬於水層F0。
其次，S103之中，如圖5（C）所示，排液部55排出清洗槽10的內部的水，使水層F0的液面降低。排液部55包含開閉閥56、流量控制器57。開閉閥56切換水等液體之排出、及停止。流量控制器57控制液體的排出流量。
水層F0的液面的高度，係由液面位準感測器58所偵測。液面位準感測器58，於本實施形態非接觸式，但亦可係接觸式。當液面位準感測器58偵測出水層F0的液面的高度降低至設定高度時，則排液部55停止排出水，停止降低水層F0的液面。水層F0的液面的設定高度，係利用例如阻擋板12的高度等而決定。S103結束後，水層F0的厚度亦比基板W的直徑更大，基板W整體浸漬於水層F0。
其次，S104之中，如圖6（A）所示，液供給部60在水層F0之上形成含有第一有機溶劑L1之第一液層F1。第一液層F1的密度，宜小於水層F0的密度、且大於且後述第二液層F2的密度。可穩定維持水層F0與第一液層F1與第二液層F2之層疊構造。
第一有機溶劑L1，於本實施形態非水溶性。若第一有機溶劑L1非水溶性，則可容易限制水從水層F0侵入至第二液層F2。非水溶性例如意指對於100g的水之溶解量（可溶於100g的水之極限量）係0g以上未滿10g。以下，亦將對於100g的水之溶解量，僅稱作「溶解量」。就非水溶性之有機溶劑的具體例而言，列舉： ‧DBE（二丁醚）：溶解量30mg、密度0.764g/cm3 ‧nBA（乙酸正丁酯）：溶解量1.4g、密度0.882g/cm3 ‧乙酸正丙酯：溶解量1.89g、密度0.890g/cm3 ‧乙酸乙酯：溶解量8.3g、密度0.897g/cm3 ‧環己酮：溶解量8.7g、密度0.950g/cm3 等。
液供給部60包含噴嘴61、流量控制器62、第一開閉閥63。噴嘴61，配置在比水層F0的液面更上方，噴吐第一有機溶劑L1等。流量控制器62，控制第一有機溶劑L1等的噴吐流量。第一開閉閥63，切換第一有機溶劑L1之噴吐、及停止。
流量控制器62，亦可於第一液層F1形成時，將第一有機溶劑L1的流量控制成固定。相較於第一液層F1形成時使第一有機溶劑L1的流量變動之情形，容易維持水層F0與第一液層F1之層疊構造。
第一液層F1的厚度，係利用第一有機溶劑L1的總供給量控制。總供給量，係將流量加以時間積分而計算出。第一液層F1的厚度，係將第一有機溶劑L1的總供給量除以水層F0的液面的面積而計算出。第一液層F1的厚度，至少小於基板W的直徑。第一液層F1的厚度，係因應於第一有機溶劑L1的種類而適宜決定。
第一有機溶劑L1非水溶性之情形下，第一液層F1的厚度，例如係1.0mm以上5.0mm以下。若第一液層F1的厚度係1.0mm以上，則可抑制水從水層F0侵入至第二液層F2。又，若第一液層F1的厚度係5.0mm以下，則可抑制浪費使用第一有機溶劑L1。
此外，第一有機溶劑L1於本實施形態非水溶性，但亦可係水溶性。即使第一有機溶劑L1係水溶性，只要第一液層F1的厚度大，亦可抑制水從水層F0侵入至第二液層F2。第一液層F1的厚度，因應於第一有機溶劑L1對於100g的水之溶解量而設定。其溶解量愈多，則將第一液層F1的厚度設定為愈厚。
水溶性因應於溶解量而區分為中水溶性與高水溶性。中水溶性意指例如對於100g的水之溶解量係10g以上30g以下。另一方面，高水溶性意指例如對於100g的水之溶解量超過30g。高水溶性之情形下，對於100g的水之溶解量的上限值不特別限定。
第一有機溶劑L1係中水溶性之情形下，第一液層F1的厚度，例如係3.0mm以上8.0mm以下。就中水溶性之有機溶劑的具體例而言，列舉： ‧PGMEA（丙二醇甲醚醋酸酯）：溶解量19.8g、密度0.969g/cm3 ‧乙酸甲酯：溶解量24.4g、密度0.932g/cm3 ‧2－丁酮：溶解量27.5g、密度0.805g/cm3 等。
第一有機溶劑L1係高水溶性之情形下，第一液層F1的厚度例如係5.0mm以上8.0mm以下。就高水溶性之有機溶劑的具體例而言，列舉： ‧PA（2-丙醇）：密度0.786g/cm3 ‧丙酮：密度0.791g/cm3 等。
液供給部60，亦可更包含噴嘴移動機構68。噴嘴移動機構68，使噴嘴61昇降。噴嘴61，於第一有機溶劑L1噴吐前，盡可能靠近水層F0的液面。可於水層F0之上使第一液層F1平靜重疊，能抑制層疊構造紊亂。
液供給部60，亦可更包含距離感測器69。距離感測器69，測定水層F0的液面與噴嘴61之間隙。將噴嘴61的高度設定成使此間隙大於第一液層F1的厚度。就距離感測器69而言，例如使用近接感測器等。
其中，如圖7所示，清洗槽10的側壁11設有阻擋板12。阻擋板12，在水層F0的液面附近，阻礙第一有機溶劑L1落下。水層F0的液面附近，係指例如自水層F0的液面起算之鉛直方向距離H係0mm以上10mm以下的範圍。本實施形態之中，因為第一有機溶劑L1沿著側壁11落下，所以側壁11與阻擋板12的上表面之邊界在水層F0的液面附近即可。可降低第一有機溶劑L1的落下速度，能將第一液層F1平靜重疊在水層F0之上。阻擋板12，例如以自側壁11分開的程度向下方傾斜。阻擋板12，決定第一有機溶劑L1的流動的方向。利用阻擋板12，使第一有機溶劑L1的流動包含水平方向分量。
此外，側壁11與阻擋板12的上表面之邊界，在圖7之中位在比水層F0的液面更上方，但亦可如圖13所示位在比水層F0的液面更下方。於任一情形下，皆能抑制第一有機溶劑L1自水層F0的液面深入，且能抑制第一有機溶劑L1與水層F0混合。但是，側壁11與阻擋板12的上表面之邊界位在比水層F0的液面更下方之情形下，相較於位在上方之情形，可使第一有機溶劑L1不分散，而以塊狀的狀態直接供給至水層F0，進一步抑制第一有機溶劑L1與水層F0混合。
此外，側壁11與阻擋板12的上表面之邊界位在比水層F0的液面更下方之情形下，阻擋板12，能以使第一有機溶劑L1的流動朝橫向為目的而呈水平設置，亦能以使第一有機溶劑L1的流動朝上方為目的而以自側壁11分開的程度向上方傾斜設置。但是，為了不使積液產生，亦可將阻擋板12以自側壁11分開的程度向下方傾斜設置，其中，前述積液係微粒等出現在側壁11與阻擋板12的上表面之邊界附近的原因。
噴嘴61的噴吐口61a，亦可配置成朝清洗槽10的側壁11而傾斜向下。因為噴吐口61a朝向側壁11，所以可使第一有機溶劑L1沿著側壁11流下。又，因為噴吐口61a配置成傾斜向下，所以相較於水平配置之情形，能抑制第一有機溶劑L1與側壁11之衝撞時液體飛濺。
如圖8所示，噴嘴61的噴吐口61a，亦可設置複數個。若將第一有機溶劑L1分配至複數之噴吐口61a，則可使第一有機溶劑L1的流速減低，並可使第一液層F1平靜重疊在水層F0之上。噴吐口61a的數量愈多，則第一有機溶劑L1的流速愈小。
此外，利用將噴吐口61a的數量設定為複數，亦可代替使第一有機溶劑L1的流速減低，而縮短第一有機溶劑L1的供給時間，並提昇處理量。
複數之噴吐口61a，配置成俯視觀察下沿著清洗槽10的側壁11朝相同方向，例如呈逆時針方向噴吐第一有機溶劑L1。可使第一有機溶劑L1流動向同一方向，能形成旋渦狀的整流。依此，可抑制亂流發生，且能容易形成水層F0與第一液層F1的層疊構造。
其次，S105之中，如圖6（B）所示，排液部55排出清洗槽10的內部的水，使水層F0的液面降低，並使第一液層F1下降。第一液層F1的液面的高度，係由液面位準感測器58來偵測。第一液層F1的液面的高度，降低至例如基於阻擋板12的高度等而預先設定之高度。S105結束後，水層F0的厚度亦大於基板W的直徑，基板W整體浸漬於水層F0。
其次，S106之中，在第一液層F1之上，形成第二液層F2。第二液層F2含有第二有機溶劑L2與撥水劑，且不含水。第二有機溶劑L2，於本實施形態係水溶性。若使基板W接觸於第二液層F2，則可利用水溶性之第二有機溶劑L2取代基板表面Wa的凹凸圖案的凹部所殘存之水。一般而言，有機溶劑的表面張力小於水的表面張力。故，若殘存於凹部之水置換成第二有機溶劑L2，則可進一步抑制凹凸圖案崩塌。
此外，第一有機溶劑L1，於本實施形態非水溶性。故，即使第一液層F1接觸於基板W，基板表面Wa之殘存於凹凸圖案的凹部的水，亦不易置換成非水溶性的第一有機溶劑L1。第一有機溶劑L1非水溶性之情形下，第二有機溶劑L2宜係水溶性，更宜係高水溶性。
另一方面，第一有機溶劑L1係水溶性之情形下，若使基板W接觸於第一液層F1，則基板表面Wa之殘存於凹凸圖案的凹部的水，可置換成水溶性的第一有機溶劑L1。依此，第一有機溶劑L1係水溶性之情形下，第二有機溶劑L2可係水溶性、亦可非水溶性，其中宜係水溶性，且更宜係高水溶性。
然而，第二液層F2含有第二有機溶劑L2與撥水劑。於使用酒精類作為第二有機溶劑L2之情形下，因為酒精類與水同樣具有OH基，所以第二有機溶劑L2與撥水劑進行反應。
例如，如圖3所示，因TMSDMA與甲醇之反應，而產生Si－OCH3 鍵結。Si－OCH3 鍵結，不同於圖2所示之Si－OH鍵結，於不存在水之環境下不產生聚合反應。
故，酒精類，係與水同樣具有OH基，但另一方面則與水相異，不產生微粒。
從而，可使用酒精類作為第二有機溶劑L2。但是，第二液層F2有時含有微量的水。其結果，有時會產生微小的微粒。
近年，基板表面Wa的凹凸圖案之微細化進展，吾人亦思量即使微小的微粒亦會產生問題之情形。
即使微小的微粒亦會產生問題之情形下，使用不含OH基者作為第二有機溶劑L2。就不含OH基之第二有機溶劑L2而言，例如使用酮類、酯類、或醚類等。
第二有機溶劑L2，宜係如上述之水溶性。就不含OH基之水溶性的第二有機溶劑L2而言，列舉丙酮、PGMEA、乙酸甲酯、或2－丁酮等。此等之中，由高水溶性的觀點而言，丙酮特別為宜。
S106例如包含S106a與S106b。首先，S106a之中，如圖6（C）所示，液供給部60，在第一液層F1之上，形成第二液層F2的初始層F2A。初始層F2A，含有第二有機溶劑L2，不含撥水劑與水。
液供給部60，包含噴嘴61與流量控制器62，此外包含第二開閉閥64。第二開閉閥64，切換第二有機溶劑L2之噴吐、及停止。此外，本實施形態之噴嘴61與流量控制器62，係共通於第一有機溶劑L1與第二有機溶劑L2雙方，但亦可依每一液體的種類而設置噴嘴與流量控制器。
噴嘴61，於第二有機溶劑L2噴吐前，藉由噴嘴移動機構68，盡可能靠近第一液層F1的液面。將噴嘴61的高度設定成使第一液層F1的液面與噴嘴61之間隙大於初始層F2A的厚度。第一液層F1的液面與噴嘴61之間隙，係例如藉由距離感測器69來測定。當噴嘴61噴吐第二有機溶劑L2時，則阻擋板12在第一液層F1的液面附近，阻礙第二有機溶劑L2落下。
流量控制器62，亦可於初始層F2A形成時，將第二有機溶劑L2的流量控制成固定。相較於初始層F2A形成時使第二有機溶劑L2的流量變動之情形，容易維持水層F0與第一液層F1與初始層F2A之層疊構造。
初始層F2A的厚度，係利用第二有機溶劑L2的總供給量來控制。總供給量，係將流量加以時間積分而計算出。初始層F2A的厚度，係將第二有機溶劑L2的總供給量除以水層F0的液面的面積而計算出。初始層F2A的厚度至少小於基板W的直徑。
初始層F2A的厚度，因應於第二有機溶劑L2的種類而適宜決定，例如係2mm以上10mm以下。若初始層F2A的厚度係2mm以上，則可獲得充份厚度的第二液層F2，且其後可獲得充份撥水效果。又，若初始層F2A的厚度係10mm以下，則可抑制浪費使用第二有機溶劑L2。
其次，S106b之中，如圖9（A）所示，乾燥容器15於清洗槽10之上方形成有乾燥室DR之狀態下，氣體供給部70將撥水劑的蒸氣G1供給至乾燥室DR。氣體供給部，供給撥水劑的蒸氣G1，此外亦可將氮氣體等非活性氣體供給至乾燥室DR。
撥水劑的蒸氣G1，凝結於初始層F2A的液面，且溶解於構成初始層F2A之第二有機溶劑L2。其結果，獲得第二液層F2。第二液層F2，如同上述，含有第二有機溶劑L2與撥水劑，不含水。
氣體供給部70，包含噴嘴71、流量控制器72、第一開閉閥73。噴嘴71，噴吐撥水劑的蒸氣G1等。流量控制器72，控制撥水劑的蒸氣G1等的噴吐流量。第一開閉閥73，切換撥水劑的蒸氣G1之噴吐、及其停止。
第二液層F2的厚度，因應第二有機溶劑L2的種類而適宜決定，其中例如係3mm以上15mm以下。若第二液層F2的厚度係3mm以上，則第二液層F2與基板W之接觸時間長，可獲得充份撥水效果。又，若第二液層F2的厚度係15mm以下，則能抑制浪費使用第二有機溶劑L2及撥水劑。
第二液層F2係藉由液供給部60與氣體供給部70而形成，第一液層F1係藉由液供給部60而形成。依此，本實施形態之中，將第一液層F1及第二液層F2加以形成之液層形成部80，係利用液供給部60與氣體供給部70來構成。
此外，液層形成部80，亦可僅利用液供給部60來構成。液供給部60，若將第二有機溶劑L2置換成第二有機溶劑L2與撥水劑之混合液，並供給至第一液層F1之上，則可形成第二液層F2。
其次，S107之中，如圖9（B）及圖9（C）所示，接觸部50（參照圖5（A））使浸漬於水層F0之基板W依序接觸於第一液層F1、第二液層F2、第二液層F2之上的氣體。接觸部50例如包含昇降部51，且昇降部51使固持部30上昇，自清洗槽10拉起基板W。
依據本實施形態，則基板W，係在曝於第二液層F2之上的氣體前，接觸於第二液層F2，並藉由第二液層F2所含之撥水劑而被撥水化。故，能抑制基板表面Wa的凹凸圖案崩塌。又，因為第二液層F2不含水，所以能抑制水與撥水劑之反應所導致之微粒產生。再者，相較於如專利文獻1記載地形成比基板W的直徑更大厚度的撥水劑的層之情形，能削減撥水劑的使用量。再者，可利用拉起基板一次來實施基板W之撥水化與乾燥，提昇處理量。此外，詳情後述，亦可藉由脫液一次來實施基板W之撥水化與乾燥。
其次，S108之中，如圖9（D）所示，氣體供給部70將有機溶劑的蒸氣G2供給至乾燥室DR，將殘存於乾燥室DR之撥水劑的蒸氣G1置換成有機溶劑的蒸氣G2。氣體供給部70，可供給有機溶劑的蒸氣G2，此外亦可將氮氣體等非活性氣體供給至乾燥室DR。有機溶劑的蒸氣G2，凝結於基板表面Wa，洗去殘存於基板表面Wa之未反應的撥水劑。可去除剩餘的撥水劑。
氣體供給部70，包含噴嘴71與流量控制器72，此外包含第二開閉閥74。第二開閉閥74，切換有機溶劑的蒸氣G2之噴吐、及其停止。此外，本實施形態之噴嘴71與流量控制器72，共通於撥水劑的蒸氣G1與有機溶劑的蒸氣G2雙方，但亦可依蒸氣的種類而設置噴嘴與流量控制器。
去除剩餘撥水劑，亦可與S107同時實施進行。若於S107之前，使氣體供給部70將有機溶劑的蒸氣G2供給至乾燥室DR，以將殘存於乾燥室DR之撥水劑的蒸氣G1置換成有機溶劑的蒸氣G2，則可與S107同時進行，去除剩餘撥水劑。去除剩餘撥水劑之後，亦可於基板W搬出前，將乾燥室DR的氣體以非活性氣體取代。
其次，參照圖10，將從清洗槽10拉起基板W之技術，取代為在清洗槽10的內部使水層F0的液面下降之技術加以說明。此情形下，清洗槽10兼作為乾燥容器15。在清洗槽10之上部，安裝蓋16。
S106b之中，如圖10（A）所示，於清洗槽10之上部安裝有蓋16之狀態下，使氣體供給部70供給撥水劑的蒸氣G1。撥水劑的蒸氣G1，凝結於初始層F2A的液面，且溶解於構成初始層F2A之第二有機溶劑L2。其結果，吾人獲得第二液層F2。
其次，S107之中，如圖10（B）及圖10（C）所示，接觸部50使浸漬於水層F0之基板W依序接觸於第一液層F1、第二液層F2、第二液層F2之上的氣體。接觸部50例如包含排液部55，且排液部55使水層F0的液面降低，並使第一液層F1及第二液層F2下降。排液部55，依此順序排出水層F0、第一液層F1、第二液層F2。其結果，在清洗槽10的內部形成乾燥室DR。
其次，S108之中，如圖10（D）所示，氣體供給部70將有機溶劑的蒸氣G2供給至乾燥室DR，將殘存於乾燥室DR之撥水劑的蒸氣G1置換成有機溶劑的蒸氣G2。有機溶劑的蒸氣G2，凝結於基板表面Wa，洗去殘存於基板表面Wa之未反應的撥水劑。可去除剩餘的撥水劑。
其次，參照圖11，說明進一步將第三液層F3形成在第二液層F2上之技術。圖11所示之基板處理方法，係藉由圖12等所示之基板處理裝置1來實施，且係於基板處理裝置1的控制部90所行之控制下實施。圖11之中，於上述S105之後，進行S111。
S111之中，如同圖12（A）所示，液供給部60將第二液層F2形成在第一液層F1之上。液供給部60，將含有第二有機溶劑L2與撥水劑之混合液L2A供給至第一液層F1之上，形成第二液層F2。混合液L2A不含水。
液供給部60，包含噴嘴61與流量控制器62，此外包含第二開閉閥64。第二開閉閥64控制混合液L2A的流量。此外，本實施形態的噴嘴61與流量控制器62共通於第一有機溶劑L1與混合液L2A雙方，但亦可依液體的種類設置噴嘴與流量控制器。
噴嘴61，可於混合液L2A噴吐前，藉由噴嘴移動機構68，盡可能靠近第一液層F1的液面。將噴嘴61的高度設定成使第一液層F1的液面與噴嘴61之間隙大於第二液層F2的厚度。第一液層F1的液面與噴嘴61之間隙，係例如藉由距離感測器69來測定。當噴嘴61噴吐混合液L2A時，則阻擋板12在第一液層F1的液面附近，阻礙混合液L2A落下。
流量控制器62，亦可於第二液層F2形成時，將混合液L2A的流量控制成固定。相較於第二液層F2形成時使混合液L2A的流量變動之情形，容易維持水層F0與第一液層F1與第二液層F2之層疊構造。
第二液層F2的厚度，係利用混合液L2A的總供給量來控制。總供給量，係將流量加以時間積分而計算出。第二液層F2的厚度，係將混合液L2A的總供給量除以水層F0的液面的面積而計算出。第二液層F2的厚度，至少小於基板W的直徑。
第二液層F2的厚度，因應於混合液L2A的種類而適宜決定，例如係3mm以上15mm以下。若第二液層F2的厚度係3mm以上，則第二液層F2與基板W之接觸時間長，可獲得充份撥水效果。又，若第二液層F2的厚度係15mm以下，則可抑制浪費使用混合液L2A及撥水劑。
其次，S112之中，如圖12（B）所示，排液部55排出清洗槽10的內部的水，使水層F0的液面降低，並使第一液層F1及第二液層F2下降。第二液層F2的液面的高度，係藉由液面位準感測器58來偵測。第二液層F2的液面的高度，降低至例如基於阻擋板12的高度等而預先設定之高度。S112結束後，水層F0的厚度亦大於基板W的直徑，基板W整體浸漬於水層F0。
其次，S113之中，如圖12（C）所示，液供給部60將第三液層F3形成在第二液層F2之上。液供給部60，將與第二有機溶劑L2相異之第三有機溶劑L3供給至第二液層F2之上，形成第三液層F3。
第三液層F3，可僅含有第三有機溶劑L3，亦不含水也不含撥水劑。第三液層F3不含水，意指第三液層F3中之水的有量係0體積％以上1體積％以下。又，第三液層F3不含撥水劑，意指第三液層F3中之撥水劑的含有量係0體積％以上1體積％以下。若使基板W接觸於第三液層F3，則可洗去殘存於基板表面Wa之未反應的撥水劑，能去除剩餘的撥水劑。
第三有機溶劑L3，亦可具有比第二有機溶劑L2更小之密度。又，第三有機溶劑L3亦可具有比第二有機溶劑L2更高的水溶性。例如，可使第二有機溶劑L2係中水溶性，且第三有機溶劑L3係高水溶性。
液供給部60，包含噴嘴61與流量控制器62，此外包含第三開閉閥65。第三開閉閥65切換第三有機溶劑L3之噴吐、及停止。此外，本實施形態之噴嘴61與流量控制器62，共通於第一有機溶劑L1與第三有機溶劑L3雙方，但亦可依液體的種類而設置噴嘴與流量控制器。
噴嘴61，於第三有機溶劑L3噴吐前，藉由噴嘴移動機構68，盡可能靠近第二液層F2的液面。將噴嘴61的高度設定成使第二液層F2的液面與噴嘴61之間隙大於第三液層F3的厚度。第二液層F2的液面與噴嘴61之間隙，係例如藉由距離感測器69來測定。當噴嘴61噴吐第三有機溶劑L3時，則阻擋板12在第二液層F2的液面附近，阻礙第三有機溶劑L3落下。
流量控制器62，亦可於第三液層F3形成時，將第三有機溶劑L3的流量控制成固定。相較於第三液層F3形成時使第三有機溶劑L3的流量變動之情形，容易維持水層F0與第一液層F1與第二液層F2與第三液層F3之層疊構造。
第三液層F3的厚度，係利用第三有機溶劑L3的總供給量來控制。總供給量，係將流量加以時間積分而計算出。第三液層F3的厚度，係將第三有機溶劑L3的總供給量除以水層F0的液面而計算出。第三液層F3的厚度至少小於基板W的直徑。
第三液層F3的厚度，因應於第三有機溶劑L3的種類而適宜決定，例如係2mm以上8mm以下。若第三液層F3的厚度係2mm以上，則第三液層F3與基板W之接觸時間長，充份去除剩餘撥水劑。又，若第三液層F3的厚度係8mm以下，則可抑制浪費使用第三有機溶劑L3。
其次，S114之中未圖示，但接觸部50使浸漬於水層F0基板W此順序接觸於第一液層F1、第二液層F2、第三液層F3、第三液層F3之上的氣體。接觸部50例如包含昇降部51，昇降部51使固持部30上昇，從清洗槽10拉起基板W。或者，接觸部50包含排液部55，排液部55使水層F0的液面降低，使第一液層F1、第二液層F2及第三液層F3下降。排液部55依此順序排出水層F0、第一液層F1、第二液層F2、第三液層F3。
表1顯示將下者的關係加以調查之實驗結果：第一液層F1、第二液層F2、第三液層F3、第三液層F3之上的氣體、清洗槽10的內部的液體有無混濁、基板表面的凹凸圖案的崩塌率（％）。此外，水層F0係利用DIW形成。
[表1]
F1 F2 F3 氣體 有無混濁 崩塌率[%]
例1 - - - 氮氣 無 100
例2 - - - TMSDMA蒸氣 有 2.2
例3 IPA（高水溶性） - - 氮氣 無 100
例4 IPA（高水溶性） - - IPA蒸氣 無 100
例5 IPA（高水溶性） IPA+TMSDMA - TMSDMA蒸氣 無 7.2
例6 IPA（高水溶性） IPA+TMSDMA - IPA蒸氣 +TMSDMA蒸氣 無 6.5
例7 PGMEA （中水溶性） IPA - IPA蒸氣 無 100
例8 PGMEA （中水溶性） IPA+TMSDMA - IPA蒸氣 +TMSDMA蒸氣 無 9.8
例9 C6 H10 O （非水溶性） IPA - IPA蒸氣 無 100
例10 C6 H10 O （非水溶性） IPA+TMSDMA - IPA蒸氣 +TMSDMA蒸氣 無 9.1
例11 nBA（非水溶性） IPA - IPA蒸氣 無 100
例12 nBA（非水溶性） IPA+TMSDMA - IPA蒸氣 +TMSDMA蒸氣 無 9.2
例13 IPA（高水溶性） - - IPA蒸氣 無 100
例14 IPA（高水溶性） IPA+TMSDMA - IPA蒸氣 +TMSDMA蒸氣 無 4.2
例15 nBA（非水溶性） PGMEA+TMSDMA IPA IPA蒸氣 無 10.5
表1之中，「C6 H10 O」係環己酮。由肉眼確認有無混濁。有無混濁表示有無微粒產生。有混濁意指有微粒產生，無混濁意指無微粒產生。崩塌率，係在長邊12.5mm、短邊10mm之長方形的基板表面之中五處調查合計3500個之柱狀體有無崩塌，進而計算出。此外，崩塌率超過90％之情形下，因為計算的時間係浪費，所以定為崩塌率100％。
例1、3、4、7、9、11及13之中，未使用撥水劑，因此崩塌率係100％。例2之中，未形成第一液層F1及第二液層F2，因此藉由TMSDMA蒸氣與水層F0之反應，而辨認出混濁。另一方面，例5、6、8、10、12、14及15之中，因為形成有第一液層F1及第二液層F2，所以未辨認出混濁，崩塌率亦低。
以上說明本發明之基板處理方法及基板處理裝置的實施形態，但本發明不限定於上述實施形態等。可在發明申請專利範圍所記載之範疇內，進行各種變更、修正、取代、添加、削除、及組合。此等當然亦屬於本發明的技術範圍。
10:清洗槽 11:側壁 12:阻擋板 15:乾燥容器 16:蓋 20:水供給部 30:固持部 50:接觸部 51:昇降部 55:排液部 56:開閉閥 57:流量控制器 58:液面位準感測器 60:液供給部 61:噴嘴 61a:噴吐口 62:流量控制器 63:第一開閉閥 64:第二開閉閥 65:第三開閉閥 68:噴嘴移動機構 69:距離感測器 70:氣體供給部 71:噴嘴 72:流量控制器 73:第一開閉閥 74:第二開閉閥 80:液層形成部 90:控制部 91:CPU(中央處理單元) F0:水層 F1:第一液層 F2:第二液層 F2A:初始層 F3:第三液層 G1:撥水劑的蒸氣 G2:有機溶劑的蒸氣 H:鉛直方向距離 L1:第一有機溶劑 L2:第二機溶劑 L2A:混合液 L3:第三機溶劑 S101~S108,S106a,S106b,S111~S114:步驟 W:基板
圖1顯示撥水劑即TMSDMA與基板表面的矽烷醇基之反應的一例。 圖2顯示撥水劑即TMSDMA與水之反應的一例。 圖3顯示撥水劑即TMSDMA與甲醇之反應的一例。 圖4係顯示一實施形態之基板處理方法的流程圖。 圖5（A）係顯示圖4的S101的一例之剖視圖，圖5（B）係顯示圖4的S102的一例之剖視圖，圖5（C）係顯示圖4的S103的一例之剖視圖。 圖6（A）係顯示圖4的S104的一例之剖視圖，圖6（B）係顯示圖4的S105的一例之剖視圖，圖6（C）係顯示圖4的S106a的一例之剖視圖。 圖7係顯示噴嘴及阻擋板的一例之剖視圖。 圖8係顯示第一有機溶劑的噴吐口及噴吐方向的一例之俯視圖。 圖9（A）係顯示圖4的S106b的一例之剖視圖，圖9（B）係顯示圖4的S107中途的一例之剖視圖，圖9（C）係顯示圖4的S107結束時的一例之剖視圖，圖9（D）係顯示圖4的S108的一例之剖視圖。 圖10（A）係顯示圖4的S106b的變形例之剖視圖，圖10（B）係顯示圖4的S107中途的變形例之剖視圖，圖10（C）係顯示圖4的S107結束時的變形例之剖視圖，圖10（D）係顯示圖4的S108的變形例之剖視圖。 圖11係顯示變形例之基板處理方法之流程圖。 圖12（A）係顯示圖11的S111的一例之剖視圖，圖12（B）係顯示圖11的S112的一例之剖視圖，圖12（C）係顯示圖11的S113的一例之剖視圖。 圖13係顯示噴嘴及阻擋板的變形例之剖視圖。
S101~S108,S106a,S106b:步驟

Claims (20)

  1. 一種基板處理方法，包括： （A）水層形成步驟，將水供給至清洗槽的內部，形成水層； （B）基板浸漬步驟，使基板浸漬於該水層的內部； （C）第一液層形成步驟，在該水層之上，形成含有第一有機溶劑之第一液層； （D）第二液層形成步驟，在該第一液層之上，形成含有第二有機溶劑與撥水劑、且不含水之第二液層；以及 （E）接觸步驟，使浸漬於該水層之該基板，依序接觸於該第一液層、該第二液層、及該第二液層之上的氣體。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中， 該第一有機溶劑非水溶性，且該第二有機溶劑係水溶性。
  3. 如請求項1之基板處理方法，其中， 該第一有機溶劑係水溶性，且該第二有機溶劑亦係水溶性。
  4. 如請求項1～3中之任一項之基板處理方法，其中， 該第一液層的密度，小於該水層的密度，且大於該第二液層的密度。
  5. 如請求項1～4中之任一項之基板處理方法，其中， 該（D）第二液層形成步驟，包括： （F）初始層形成步驟，將該第二有機溶劑供給至該第一液層之上，形成含有該第二有機溶劑、且不含水之初始層；以及 （G）蒸氣凝結步驟，將該撥水劑的蒸氣供給至該初始層之上，使該撥水劑的蒸氣凝結於該初始層的液面。
  6. 如請求項1～4中之任一項之基板處理方法，其中， 該（D）第二液層形成步驟，包括： （H）混合液供給步驟，將該第二有機溶劑與該撥水劑之混合液，供給至該第一液層之上。
  7. 如請求項1～6中之任一項之基板處理方法，其中， 該（E）接觸步驟，包括：（I）拉起步驟，從該清洗槽的內部拉起該基板。
  8. 如請求項1～6中之任一項之基板處理方法，其中， 該（E）接觸步驟，包括：（J）液面降低步驟，在該清洗槽的內部，降低該水層的液面。
  9. 如請求項1～8中之任一項之基板處理方法，其中， 該撥水劑具有Si－N鍵結。
  10. 如請求項1～9中之任一項之基板處理方法，其中， 更包括：（K）第三液層形成步驟，在該第二液層之上，形成含有與該第二有機溶劑相異之第三有機溶劑之第三液層； 且使浸漬於該水層之該基板，依序接觸於該第一液層、該第二液層、該第三液層、及該第三液層之上的該氣體。
  11. 如請求項1～10中之任一項之基板處理方法，其中， 該氣體含有該撥水劑的蒸氣。
  12. 如請求項11之基板處理方法，其中， 更包括：（L）撥水劑洗去步驟，將該撥水劑的蒸氣置換成有機溶劑的蒸氣，並使已置換之該有機溶劑的蒸氣凝結於該基板的表面，洗去殘存於該基板的表面之未反應的該撥水劑。
  13. 如請求項1～12中之任一項之基板處理方法，其中， 該第一有機溶劑的噴吐口，配置成朝該清洗槽的側壁而傾斜向下。
  14. 如請求項1～13中之任一項之基板處理方法，其中， 將該第一有機溶劑的噴吐口，設置複數個。
  15. 如請求項14之基板處理方法，其中， 該複數之噴吐口，配置成俯視觀察下沿著該清洗槽的側壁朝相同方向。
  16. 如請求項1～15中之任一項之基板處理方法，其中， 於該清洗槽的側壁，在該水層的液面附近，設置有阻礙該第一有機溶劑落下之阻擋板。
  17. 如請求項1～16中之任一項之基板處理方法，其中， 該（C）第一液層形成步驟，包括：（Ｍ）流量控制步驟，藉由流量控制器，將該第一有機溶劑的流量控制成固定。
  18. 如請求項1～17中之任一項之基板處理方法，其中， 該（C）第一液層形成步驟，包括：（N）厚度控制步驟，利用該第一有機溶劑的總供給量，控制該第一液層的厚度。
  19. 如請求項1～18中之任一項之基板處理方法，其中， 更包括：（O）測定步驟：利用液面位準感測器，測定該水層的液面的高度。
  20. 一種基板處理裝置，包含： 清洗槽； 水供給部，將水供給至該清洗槽的內部，形成水層； 固持部，固持基板； 液層形成部，在該水層之上，形成含有第一有機溶劑之第一液層，並在該第一液層之上，形成含有第二有機溶劑與撥水劑、且不含水之第二液層；以及 接觸部，使浸漬於該水層之該基板，依序接觸於該第一液層、該第二液層、及該第二液層之上的氣體。
TW110110512A 2020-04-07 2021-03-24 基板處理方法及基板處理裝置 TW202205409A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020069015 2020-04-07
JP2020-069015 2020-04-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202205409A true TW202205409A (zh) 2022-02-01

Family

ID=78023346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110110512A TW202205409A (zh) 2020-04-07 2021-03-24 基板處理方法及基板處理裝置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7309048B2 (zh)
TW (1) TW202205409A (zh)
WO (1) WO2021205909A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09153475A (ja) * 1995-09-27 1997-06-10 Komatsu Ltd 半導体洗浄乾燥方法および半導体洗浄乾燥装置
WO1997012392A1 (fr) * 1995-09-27 1997-04-03 Komatsu Ltd. Procede de nettoyage et de sechage des semiconducteurs et equipement approprie
JP2001291698A (ja) * 2000-04-10 2001-10-19 Nec Corp 処理装置および処理方法
JP6710801B2 (ja) * 2019-04-10 2020-06-17 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7309048B2 (ja) 2023-07-14
WO2021205909A1 (ja) 2021-10-14
JPWO2021205909A1 (zh) 2021-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100681382B1 (ko) 반도체 기판의 건조 장치 및 반도체 기판의 건조 방법
US9859111B2 (en) Apparatus and method of treating surface of semiconductor substrate
KR100483715B1 (ko) 세정물의 건조장치 및 건조방법
US8956465B2 (en) Liquid processing method, liquid processing device, and storage medium
JP4929144B2 (ja) 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体
JP2015211207A (ja) 基板液処理装置及び基板液処理方法
CN103972045A (zh) 半导体制造设备及半导体器件的制造方法
TW202205409A (zh) 基板處理方法及基板處理裝置
JP2018206851A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
KR20060044388A (ko) 에칭용 조성물 및 기판의 에칭 처리방법
JP2012119722A (ja) 基板処理装置
JP4311809B2 (ja) 半導体基板の乾燥装置および半導体基板の乾燥方法
US11723259B2 (en) Substrate processing apparatus and method of processing substrate
US20220105535A1 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP7475252B2 (ja) 基板処理装置、及び基板処理方法
JP2003100685A (ja) 基板処理チャンバ、基板処理装置および基板処理方法
CN115692173A (zh) 基板处理方法以及基板处理装置
JP2023177909A (ja) 基板処理装置および基板処理方法
CN115692255A (zh) 基板处理方法以及基板处理装置
JP2021107567A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
KR20070109705A (ko) 케미컬 흄제거유닛 및 이를 갖는 습식 처리설비
KR19980014169A (ko) 반도체장치 세정방법 및 이에 사용되는 세정장치
JP2003051482A (ja) 基板処理装置および基板処理方法