TW202331909A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

基板處理裝置，係具備：批次處理部，其具有多個批次處理單元，該批次處理單元在處理槽內貯存的處理液中對多片基板一併進行液體處理；單片處理部，其將經由批次處理部處理過的基板一片一片進行處理；待機部，其使經由批次處理部處理過的基板在浸漬槽內的浸漬液中待機；及搬送系統，其包含從前述浸漬液中一片一片取出基板的第一基板搬送單元，用於將基板從待機部搬送到單片處理部；待機部，係對基板進行使基板表面具有親水性或提高或保持基板表面的親水性的第一液體處理，和使基板表面的zeta電位成成為負的第二液體處理中的至少一者。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本公開關於基板處理裝置及基板處理方法。
在半導體裝置的製造中，藉由向半導體晶圓等基板供給化學溶液來對該基板進行濕蝕刻處理或洗淨處理等液體處理。專利文獻1記載了對基板實施這樣的液體處理的基板處理系統。基板處理系統具備化學溶液槽、水洗槽、水洗緩衝槽、移送部和旋轉乾燥部。在化學溶液槽中，對多片基板進行批次式的化學溶液處理，在水洗槽中，對化學溶液處理後的多片基板進行批次式水洗處理，在旋轉乾燥部中，對已經實施了水洗處理後的多片基板中的每一片實施單片式的抖落乾燥處理。水洗緩衝槽將水洗處理後的多片基板暫時保管在水中。移送部將保管在水洗緩衝槽內的多片基板一片一片地移送至旋轉乾燥部。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3192951號公報
本公開提供了一種在將基板從批次處理部搬送到單片處理部時，能夠防止基板的表面狀態惡化的技術。
本公開的一實施形態的基板處理裝置，係具備：批次處理部，該批次處理部具有多個批次處理單元，前述批次處理單元的每一個都具有貯存處理液的處理槽，並且構成為將多片基板浸漬在前述處理槽內貯存的處理液中而對前述多片基板一併進行液體處理；單片處理部，其具有將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板一片一片進行處理的單片處理單元；待機部，其具有貯存浸漬液的浸漬槽，並且將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板浸漬於前述浸漬液的狀態下待機；及搬送系統，其用於將前述多片基板從前述待機部搬送到前述單片處理部，並且包含將浸漬在前述浸漬槽內的前述浸漬液中的前述多片基板從前述浸漬液中一片一片取出的第一基板搬送單元；前述待機部構成為能夠對前述基板進行第一液體處理和第二液體處理中的至少一者，前述第一液體處理為使前述基板表面具有親水性的液體處理，或提高或保持前述基板表面的親水性的液體處理，前述第二液體處理為使前述基板表面的zeta電位(zeta potential)為負的液體處理。
根據上述本公開的一實施形態，在將基板從批次處理部搬送到單片處理部時，可以防止基板表面狀態的惡化。
以下參照附圖說明本公開的基板處理裝置的一實施形態的基板處理系統1。為了簡化關於方向的說明，在圖1的左下部設定並顯示XYZ正交座標系。Z方向為上下方向，正Z方向為向上方向。
如圖1所示，本公開的基板處理裝置的一實施形態的基板處理系統1，係具備容器搬入搬出部2、第一介面部3、批次處理部4、第二介面部5和單片處理部6。
基板處理系統1具有控制裝置100。控制裝置100由電腦構成，具有運算處理部101和記憶部102。記憶部102儲存用於控制在基板處理系統1中執行的各種處理的程式(包含處理配方)。運算處理部101讀出並執行儲存在記憶部102中的程式，控制後述的基板處理系統1的各構成要素的動作，並執行後述的一連串的處理。控制裝置100可以具備鍵盤、觸控面板和顯示器等用戶介面。上述程式可以是記錄在電腦可讀取的記憶媒體中，或是從該記憶媒體安裝到控制裝置100的記憶部102中。作為電腦可讀取的記憶媒體，例如有硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)和記憶卡。
容器搬入搬出部2具有載置FOUP等基板搬送容器F(以下簡稱為“容器F”)的載台部21和保管容器F的容器庫存部22。在載台部21上沿Y方向並列設置有多個(在圖示例中為4個)可動台211。在載台部21與容器庫存部22之間設置有分隔壁212。在分隔壁212的與各可動台211對應的位置設有帶閘門的開口(未圖示)。載置在可動台211上的容器F可以通過閘門打開的開口移動到容器庫存部22內。
在容器庫存部22設置有多個容器保持載台221和容器搬送機器人(容器搬送機構)222。容器搬送機器人222能夠在位於容器庫存部22內的可動台211與任意的容器保持載台221之間搬送容器F。多個容器保持載台221中的第一介面部3側的一個(或兩個)是基板取出用載台221A，另一個是基板收納用載台221B。
分隔壁223設置在容器庫存部22與第一介面部3之間。在分隔壁223的與基板取出用載台221A對應的位置，設置有帶閘門的開口(未圖示)和容器F的蓋的開閉機構(未圖示)。
在第一介面部3內設置有第一基板搬送機器人(第一搬送機構)31。第一基板搬送機器人31具有多個(例如5～25個)基板保持器32作為末端執行器(end effector)。第一基板搬送機器人31係從載置在基板取出用載台221A上的容器F一併取出多片(例如5～25片)基板W，並移交給在交接區域33等待的第二基板搬送機器人(第二搬送機構)41(虛線所示)。此時，第一基板搬送機器人31將以水平姿勢收納在容器F內的基板W從容器F中取出後變換為垂直姿勢，之後移交給第二基板搬送機器人41。
批次處理部4可以一次處理50片基板(兩個容器的量)。在該情況下，可以在第一基板搬送機器人31的末端執行器上設置用於變更基板保持器32彼此的間隔的間距變更機構，也可以在交接區域33上設置間距變更機構。間距變更機構例如是將基板W的配列間隔(間距)設定為基板W收容於容器F時的配列間隔的1/2的機構，是該技術領域中公知的技術。
在以下的說明中，假設以25片基板W為1個批次(在批次處理部4中，每次處理同時處理25片基板)作為前提進行說明。
在批次處理部4中設置有多個批次處理單元42。儘管在圖1中描繪了四個批次處理單元42，但是批次處理單元42的數量不限於此，可以設置與基板W的應該處理的數量對應的數量的批次處理單元42。多個批次處理單元42的基本構成大致相同，具有貯存處理液的處理槽、在處理槽內保持基板的基板保持器(稱為晶舟等)、和用於升降基板保持器的升降機構。基板保持器例如能夠在水平方向上等間隔地以垂直姿勢保持25片基板W。多個批次處理單元42排列在X方向上。
多個批次處理單元42可以包括能夠處理多種多樣的通用性的批次處理單元，和專用於特定處理的批次處理單元。後者以用於磷酸(H 3PO 4)處理的批次處理單元為例。在磷酸處理中，處理槽內的處理液通常處於高溫並且處於沸騰的狀態，也可能會產生氣泡。為了應對這樣的處理，在用於磷酸處理的批次處理單元中，例如追加設置有用於關閉處理槽上部開口的蓋子、用於監視和保持處理液沸騰狀態的機構、鼓泡噴嘴(bubbling nozzle)、和用於將基板壓向基板保持器的機構等。
多個批次處理單元42包括例如第一化學溶液處理單元、第一沖洗處理單元、第二化學溶液處理單元和第二沖洗處理單元。將基板W依次投入第一化學溶液處理單元、第一沖洗處理單元、第二化學溶液處理單元和第二沖洗處理單元，在各個批次處理單元42中，根據處理槽中貯存的液體進行處理(化學溶液處理或DIW沖洗處理)。稍後說明在批次處理單元42中執行的處理的具體示例。
在最接近批次處理部4的第一介面部3的位置，設置有洗淨第二基板搬送機器人41的基板保持部413，並且需要時進行乾燥的洗淨單元43。
待機單元(待機部)44設置在離批次處理部4的第一介面部3最遠的位置。待機單元44具有貯存用於浸漬基板W的浸漬液的浸漬槽441、在浸漬槽441內保持基板的基板保持器442(稱為晶舟等)、以及能夠升降基板保持器442且在水平方向上移動的移動機構443(參照圖2、圖3)。基板保持器442例如能夠在水平方向上等間隔地以垂直姿勢保持25片基板W。在待機單元44中，進行改變基板W的表面狀態的處理以準備隨後的單片搬送。具體而言，該處理例如是防止基板W表面的液體缺失(out of liquid)的親水化處理、或為了防止顆粒附著於基板W的表面而使基板W的表面的zeta電位設為負電位的處理。稍後將說明待機部44的詳細構成。
在即將投入待機單元44之前投入基板W的批次處理單元42中貯存的處理液，不應該是妨礙在待機單元44中進行的處理的處理液。通常是沖洗液，具體而言例如是DIW。
在批次處理部4設置有前述第二基板搬送機器人41。第二基板搬送機器人41具備沿著多個批次處理單元42的排列方向(X方向)延伸的導軌411、能夠沿著導軌411行走的行走體412、及安裝於行走體412的基板保持部413。
基板保持部413具有沿Y方向延伸的例如三個基板保持桿414。每個基板保持桿414具有沿Y方向以等間隔配置的基板保持溝(未示出)。藉由將基板W的周緣部嵌入各基板保持溝，而使25片基板W沿Y方向等間隔並且以垂直姿勢保持在基板保持部413上。
導軌411的一端延伸至第一介面部3內的交接區域33的正面。因此，如上所述，能夠在交接區域33中在第一基板搬送機器人31與第二基板搬送機器人41之間交接基板。導軌411的另一端延伸到待機單元44的正面。因此，第二基板搬送機器人41能夠在待機單元44與任意的批次處理單元42之間交接基板。另外，第二基板搬送機器人41的基板保持部413能夠接近洗淨單元43來洗淨基板保持部413。
在第二介面部5內設置有第三基板搬送機器人51和1個以上(例如2個)基板交接單元52。在設置多個基板交接單元52的情況下，例如能夠上下層疊彼此而設置。
第三基板搬送機器人51將由基板保持器442保持的基板W一片一片地取出到待機單元44的浸漬槽441內，並且將該基板W從垂直姿勢變換為水平姿勢後，能夠載置在基板交接單元52上。
在單片處理部6設置有：1個以上的單片式液體處理單元(單片處理單元)61；1個以上的超臨界乾燥單元62，用於對單片式液體處理單元61處理後的基板W進行超臨界乾燥；及第四基板搬送機器人63。當設置多個單片式液體處理單元61和超臨界乾燥單元62時，例如可以將它們上下層疊設置。單片式液體處理單元61和超臨界乾燥單元62是一次處理一片基板W的單片處理單元。
第四基板搬送機器人63例如具備能夠在X方向和Y方向上移動、能夠在Z方向上升降、並且能夠藉由能夠繞鉛直軸周圍旋轉的多軸驅動機構631移動的末端執行器。末端執行器例如是能夠保持一片基板的叉形的基板保持器632。第四基板搬送機器人63可以在第二介面部5內的基板交接單元52、單片式液體處理單元61、超臨界乾燥單元62和第一介面部3內的基板交接單元35之間進行基板的搬入搬出。基板W在由第四基板搬送機器人63搬送的期間始終保持水平姿勢。
半導體製造裝置的技術領域中已知的任何單元都可以用作為單片式液體處理單元61。以下，參照圖6對本實施形態中能夠使用的單片式液體處理單元61的構成例進行簡單說明。單片式液體處理單元61具備能夠將基板W以水平姿勢保持並繞垂直軸旋轉的旋轉吸盤611、和將處理液吐出到被旋轉吸盤611保持並且旋轉的基板W上的一個以上的噴嘴612。噴嘴612承載在用於移動噴嘴612的臂613上。單片式液體處理單元61具有回收從旋轉的基板W飛散的處理液的液體接受杯614。液體接受杯614具有用於將回收的處理液向單片式液體處理單元61的外部排出的排液口615，和用於將液體接受杯614內的氛圍排出的排氣口616。潔淨氣體(潔淨空氣)從設於單片式液體處理單元61的腔室617的頂部的風扇過濾單元618向下方吹出，被吸入液體接受杯614內，向排氣口616排出。
在本實施形態中，第四基板搬送機器人63從第二介面部5內的基板交接單元52取出基板W，搬入單片式液體處理單元61。在單片式液體處理單元61中，依次進行DIW沖洗處理、IPA置換處理、IPA液滴形成處理(paddle formation)。在DIW沖洗處理中，從噴嘴612向旋轉的基板W的表面供給DIW，此時附著在基板W的表面的液體被DIW清洗掉。在IPA置換處理中，從噴嘴612向連續旋轉的基板W的表面供給IPA，將基板W表面的DIW置換為IPA。在IPA液滴形成處理中，在繼續從噴嘴612供給IPA的同時，大幅降低基板的旋轉速度，而在基板W的表面形成較厚的IPA的液膜，然後停止基板的旋轉。
半導體製造裝置的技術領域中已知的任何單元都可以用作超臨界乾燥單元62。以下將參照圖7簡要說明可用於本實施形態的超臨界乾燥單元62的構成示例和作用。超臨界乾燥單元62具有超臨界腔室621和可相對於超臨界腔室621進退的基板支撐托盤622。圖1表示基板支撐托盤622從超臨界腔室621退出的狀態，在該狀態下，第四基板搬送機器人63對基板支撐托盤622進行基板W的交接。
形成有IPA液滴的基板W由第四基板搬送機器人63從單片式液體處理單元61取出，載置在超臨界乾燥單元62的基板支撐托盤622上。然後，基板支撐托盤622被收納在超超臨界腔室621內並且由與基板支撐托盤622一體的蓋625密封超臨界腔室621。在此狀態下，超臨界流體(例如超臨界二氧化碳(CO 2))從超臨界流體供給源(未圖示)經由供給口623供給到超臨界腔室621內，並沿圖中的箭頭流動，並且從排出口624排出。在超臨界室621的內部被升壓期間，CO 2可以經由朝向基板支撐托盤622的下面開口的另一個供給口(未示出)供給。基板W上的IPA被在其附近流動的超臨界CO 2置換。IPA被超臨界CO 2置換後，使超臨界室621內恢復到常壓。結果，超臨界CO 2氣化並且基板W的表面被乾燥。這樣，能夠防止形成於基板W的表面的圖案倒塌並可以使基板W乾燥。
乾燥後的基板由第四基板搬送機器人63從超臨界乾燥單元62取出，搬入設置在第一介面部3內的基板交接單元35。第一介面部3的第一基板搬送機器人31從基板交接單元35取出基板W，將處理後的基板W收納在載置在基板收納用載台221B上的容器F中。
收納有處理後的基板W的容器F被容器庫存部22的容器搬送機器人222載置於可動台211上，搬出到載台部21。
接下來，參照圖2～5和圖8詳細說明批次處理部4(特別是其待機單元44)和第二介面部5的一構成示例和其作用。
在圖2和圖3將第二基板搬送機器人41和第三基板搬送機器人51與待機單元44一起說明。
待機單元44如上所述具有浸漬槽441。浸漬槽441具有貯存浸漬液的內槽441A和接收從內槽441A溢出的浸漬液的外槽441B。向外槽441B流出的浸漬液流入循環管線444，從設置在內槽441A內的噴嘴445向基板W吐出。噴嘴445可以是棒形噴嘴，其具有沿基板W在內槽441A內的配列方向以等間隔配置的吐出口。在循環管線444設置有用於形成循環流的泵、用於去除顆粒的過濾器、以及用於調整浸漬液的溫度的溫度調整器例如加熱器。
如上所述，待機單元44具有將基板保持在浸漬槽441內的基板保持器442。基板保持器442具有沿垂直方向(Z方向)延伸的平坦狀的基部442A，和從基部442A沿水平方向(Y方向)延伸的兩組支撐構件442B。每組支撐構件442B具有：兩個支撐桿442C，其基端固定到基部442A；及固定構件442D，其固定兩個支撐桿442C的前端。用於藉由接收基板W的周緣部來在Y方向上定位基板W的基板保持溝(未示出)，係在Y方向上以等間隔形成在每個支撐桿442C。基板保持器442能夠在Y方向上等間隔地以垂直姿勢保持多片例如25片基板W。
待機單元44具有能夠在Y方向和Z方向上移動基板保持器442的移動機構446。藉由移動機構446可以將基板保持器442移動到交接位置(在圖2中由雙點虛線表示)與浸漬位置(圖3中用實線表示)之間，在該交接位置處可以與第二基板搬送機器人41之間進行基板交接，在該浸漬位置處可以將保持的基板W浸漬在浸漬槽441內貯存的浸漬液中。
如圖5所示，待機單元44的基板保持器442的兩組支撐構件442B，能夠通過構成第二基板搬送機器人41的基板保持部413的三個基板保持桿414彼此之間的間隙。因此，藉由使基板保持器442(支撐構件442B)和基板保持部413(基板保持桿414)在Z方向上相對移動，能夠在支撐構件442B和基板保持桿414之間一起交接多片基板W。
圖5中的箭頭表示支撐構件442B與保持桿413A之間的上下方向上的相對移動。當圖5中用實心圓表示的基板保持桿414位於比支撐構件442B更靠上方的位置時，由支撐構件442B保持的基板W成為被基板保持桿414保持。藉由進行與上述相反的相對移動，則由基板保持桿414保持的基板W成為被支撐構件442B保持。
從以上說明可知，待機單元44的構成與本技術領域中公知的批次式液體處理裝置相同。換言之，本實施形態中的批次處理單元42的構成可以與待機單元44的構成相同，在批次處理單元42與第二基板搬送機器人41之間的基板W的交接也可以以同樣的方式進行。因此，省略對批次處理單元42的構成的說明。需要說明的是，批次處理單元42與待機單元44的主要區別在於，不僅第二基板搬送機器人41，第三基板搬送機器人51也能夠存取待機單元44，及貯存在槽中的液體。
第三基板搬送機器人51被構成為單片式的搬送機器人。第三基板搬送機器人51的末端執行器係由薄板狀的一個基板保持器511構成。在一個圖示的實施形態中，基板保持器511具有基部511A和連接到基部511A的一對細長的前端部511B。每個前端部511B具有允許能夠插入構成基板保持器442的每個支撐構件442B的兩個支撐桿442C之間的尺寸(參見圖4)。
如圖2和圖4所示，基板保持器511具有多個(在圖示例中為三個)夾持爪512A、512B(在圖4中用點實心圓概略地表示)。在圖示的例子中，在基板保持器511的基部511A的前端設置有可動夾持爪512A，在每個前端部511B的前端設置有固定夾持爪512B。夾持爪512A、512B具有能夠與基板W的周緣部(APEX附近的區域)卡合的形狀。
如圖2和圖3所示，使基板保持器511在Y方向上接近基板W，在可動夾持爪512A遠離固定夾持爪512B的狀態下使可動夾持爪512A和固定夾持爪512B位於稍微遠離基板W的周緣的位置。從該狀態起，藉由移動使可動夾持爪512A接近固定夾持爪512B，從而能夠利用可動夾持爪512A和固定夾持爪512B夾持基板W。接著，藉由使基板保持器511向正上方(Z正方向)移動，能夠將基板W的周緣部從基板保持器442的支撐桿442C的基板保持溝(未圖示)拉出，從而能夠取出基板W。
如果第三基板搬送機器人51被構成為滿足以下功能(1)和(2)，則其被構成為多軸機械人(例如具有X軸、Y軸、Z軸和θ軸)，可以構成為多關節機器人。 (1)使在內槽441A內保持於基板保持器442的任意基板W，在被基板保持器511夾持的狀態下沿垂直方向(Z正方向)移動，從而可以從內槽441A取出。 (2)能夠將內槽441A內處於垂直姿勢的基板W變換為水平姿勢，並且載置在基板交接單元52上。 圖1～圖3概略地表示作為多關節機器人而構成的第三基板搬送機器人51。
如圖2和圖3所示，在浸漬槽441可以設置有噴霧噴嘴(spray nozzle)447。噴霧噴嘴447可以藉由Y方向移動機構448(僅在圖3中示出)沿Y方向移動到略高於貯存在內槽441A中的浸漬液表面的位置。噴霧噴嘴447能夠在基板W被第三基板搬送機器人51從浸漬液中拉出的過程中或者剛剛拉出之後，向基板W的表面噴射噴霧液。噴霧噴嘴447優選構成為將噴霧液均勻地噴射到基板W的表面。噴霧噴嘴447例如可以構成為沿X方向等間隔地並列有吐出口的棒形噴嘴。在這種情況下，噴霧噴嘴447被Y方向移動機構448定位在與被第三基板搬送機器人51拉出的基板W的表面接近並對向的位置的狀態下，向基板W的表面噴射噴霧液。
第三基板搬送機器人51將從浸漬槽441取出的基板W轉換為水平姿勢後，搬入基板交接單元52。基板交接單元52是在第三基板搬送機器人51與第四基板搬送機器人63之間進行基板W交接的中介單元。基板交接單元52的一構成示例在圖8中概略地示出。第三基板搬送機器人51、基板交接單元52、第四基板搬送機器人63構成將基板W從批次處理部4(待機單元44)搬送至單片處理部6的搬送系統。
基板交接單元52具有多個(例如三個)支撐銷521作為基板支撐構件。第三基板搬送機器人51將基板W從搬入口522搬入基板交接單元52內，將基板W以水平姿勢載置在支撐銷521上。在基板交接單元52的頂部上設有用於向基板W的表面吐出塗佈液的塗佈液噴嘴523。塗佈液噴嘴523以在基板W的整個表面上形成塗佈液的液滴(液膜)的方式供給塗佈液。塗佈液例如是DIW，但不限於此，也可以是後述的zeta電位負處理用的處理液。
在基板交接單元52的頂部設有液膜厚度感測器(未圖示)或照相機(未圖示)，僅在基板W表面的液膜由於乾燥等原因即將破裂時，可以從塗佈液噴嘴523向基板W的表面供給塗佈液。或者，僅當基板W在基板交接單元52內滯留足夠長的時間使得基板W的表面有可能被乾燥(意味著至少部分表面暴露於大氣中)時，可以從塗佈液噴嘴523向基板W的表面供給塗佈液。在這種情況下，基板W在基板交接單元52內的滯留時間可以藉由計時器來計時。在上述情況下，控制裝置100根據感測器或照相機的檢測結果或計時器的計時結果，從塗佈液噴嘴523向基板W吐出塗佈液。
載置在基板交接單元52內的基板W，當預定搬入該基板W的單片式液體處理單元61成為能夠搬入基板時，藉由第四基板搬送機器人63從搬出口524取出並搬入單片式液體處理單元61。之後，基板W的行進路徑如上所述。
接著，對待機單元44向基板W供給的液體(浸漬液、噴霧液)和基板交接單元52向基板W供給的液體(塗佈液)進行說明。在從批次處理部4到單片處理部6的搬送期間可能出現的問題可以列舉以下。
如果在批次處理部4中對基板W進行最後的化學溶液處理後，基板表面變得疏水化，則在從批次處理部4到單片處理部6的搬送期間中由於液體缺失，導致基板表面的一部分可能會暴露。基板表面的暴露會導致基板表面的圖案倒塌或基板表面產生顆粒和水印等缺陷(問題1)。
如果在批次處理部4中對基板W進行最後的化學溶液處理後，基板表面帶正電，則漂浮在液體中的顆粒附著在基板上的可能性增加(因為顆粒的zeta電位和基板表面的zeta電位是相反的)(問題2))。
在本實施形態中，藉由在待機單元44中進行液體處理來解決上述問題1、2中的至少一者。
用於解決上述問題1的液體處理，是使基板表面親水化的處理(以下簡稱為“親水化處理”)。由於親水化處理需要較長的時間，因此將基板浸漬在待機單元44的浸漬槽441中貯存的浸漬液(親水化處理用的處理液)中。作為親水化處理用的處理液，例如可以使用以下的任一種。 -　SC2 -　臭氧水 -　過氧化氫水(H 2O 2) -　SPM(硫酸過氧化氫) 使用這些之中的哪一種，可以是藉由考慮在批次處理部4中執行的最終的化學溶液處理(不包括作為最終工程的DIW沖洗處理)中使用的處理液和處理後的基板W的表面狀態(暴露的表面的材質、化學狀態(末端是否具有親水基等)等因素來決定。請參照後述處理的具體例。
在本實施形態中，將至少25片基板同時浸漬於浸漬槽441內的親水化處理用的處理液中，然後一片一片地取出。也就是說，浸漬時間在最初取出的基板與最後取出的基板之間有很大差異。因此，用於親水化處理的處理液不應將基板表面蝕刻到有問題的水平。從抑制蝕刻的觀點出發，親水化處理用的處理液的溫度優選為常溫(但不限於常溫)。
用於解決上述問題2的液體處理，是在基板W的表面附著能夠使基板表面的zeta電位為負的液體(液膜)的處理(以下簡稱為“zeta電位負處理”)。與親水化處理相比，zeta電位負處理能夠在短時間內發揮效果，因此可以藉由浸漬在浸漬槽441內的浸漬液(zeta電位負處理用的處理液)中來進行，也可以藉由噴霧噴嘴447向基板表面噴射噴霧液(zeta電位負處理用的處理液)來進行。
zeta電位負處理用的處理液例如可以使用以下的任一種。 -　功能水(例如含有微量氨水的DIW(去離子水)) -　TMAH(四甲基氫氧化銨) -　有機鹼溶液 -　陰離子表面活性劑 從抑制蝕刻的觀點出發，zeta電位負處理用的處理液的溫度優選為常溫(但不限於常溫)。
例如，在批次處理部4中執行的最終的化學溶液處理為SC1處理的情況下(之後進行DIW沖洗處理)，當基板W被投入到待機單元44中時基板W的表面可以被充分親水化。在這種情況下，在待機單元44可以僅執行zeta電位負處理。在這種情況下，也可以使用噴霧噴嘴447進行zeta電位負處理。同樣在這種情況下，由於在待機期間基板W不應暴露在大氣中，所以可以考慮浸漬槽441內的浸漬液是合適的非反應性液體例如DIW，並且使基板在浸漬液中保持待機。當然，也可以使用浸漬槽441內的浸漬液(zeta電位負處理用的處理液)進行zeta電位負處理。
但是，即使在將基板W投入待機單元44時基板W的表面為親水性的情況下，也可以將用於親水化處理的處理液貯存在浸漬槽441內，進一步提高親水性。或者，也可以進行保持至少親水性的處理。
如上所述，離開待機單元44時基板W表面的親水性和基板W表面的負zeta電位可以提供以下有利的效果。
由於基板W的表面在離開待機單元44時保持親水化，所以當基板W從浸漬槽441內的浸漬液中被拉出時，可以防止基板W的表面的液體缺失(整個基板表面的一部分的液膜消失)。另外，在基板W從批次處理部4到單片處理部6的搬送期間中，能夠防止基板W的表面發生缺液(液體缺失)。因此，由於基板W的表面暴露於大氣，可能會在基板W的表面上出現顆粒或水印等的缺陷、或者發生圖案的倒塌等能夠被防止。
從相反的觀點來看，根據上述實施形態，即使從批次處理部4到單片處理部6的搬送距離或所需搬送時間稍長，也不會出現問題。這意味著可以對批次處理部4和單片處理部6中的每一個採用最佳佈局。換句話說，不需要採用不合理的佈局來縮短搬送距離或所需的搬送時間。而且，在很多情況下，批次處理和單片處理的處理排程很難完全匹配，需要設定一些待機時間將基板W搬入單片處理單元。根據上述實施形態，由於基板W的表面難以發生液體缺失，因此即使設定了一些等待時間也不太可能出現問題。因此，提高了設定搬送排程和處理排程的靈活性。另外，在批次處理部4與單片處理部6之間設置帶有塗佈液噴嘴523的交接單元52的情況下，在基板W從批次處理部4到單片處理部6的搬送期間中，能夠進一步降低基板W表面發生液體缺失的可能性。
另外，由於在離開待機單元44時基板W的表面的zeta電位為負，因此在基板W從批次處理部4到單片處理部6的搬送期間中，能夠防止或大幅抑制基板W表面上的液膜中所含的顆粒附著於基板W的表面。這也消除了為了縮短搬送距離或所需搬送時間而採用不合理佈局的需要，並提高了設定搬送排程和處理排程的靈活性(由zeta 電位引起的顆粒的附著也往往會隨著時間的經過而有增加的傾向)。
如上所述，根據在本實施形態中，在將基板W從批次處理部4搬送至單片處理部6時，能夠防止基板W的表面狀態的惡化。
以下，對在批次處理部4的各處理單元進行的處理，與在待機單元44進行的親水化處理和/或Zeta電位負處理的組合的具體例進行說明。
＜具體例1＞ 在具體例1中，在批次處理部4中，如圖9所示，對具有3D-NAND的SiO 2/SiN疊層結構的基板W的SiN膜進行選擇性蝕刻(圖的左側是蝕刻，右側是蝕刻後)。在這種情況下，首先，在第一批次處理單元42中藉由高溫磷酸對SiN膜進行選擇性蝕刻處理，然後在第二批次處理單元42進行DIW沖洗處理。接著，由第三批次處理單元42進行基於SC1的蝕刻殘渣去除處理，最後由第四批次處理單元42進行DIW沖洗處理。之後，基板被搬送到待機單元44浸漬在待機液中，由第三基板搬送機器人51一片一片地取出並且搬送到單片處理部6，在此按照先前說明的順序進行乾燥處理。
在該具體例1中，處理後的基板表面(包括凹部的內部的表面)大部分為親水性SiO 2，並且在第三批次處理單元42中藉由SC1處理進一步提高親水性，不需要待機單元44中的親水化處理。因此，待機單元44只要進行zeta電位負處理即可。例如，也可以將基板浸漬在貯存有Zeta電位負處理用的處理液(例如弱鹼性功能水)的浸漬槽441中。在這種情況下，可以不使用噴霧噴嘴447。在基板交接單元52中也可以向基板W供給用於zeta電位負處理的處理液。
＜具體例2＞ 在具體例2中，在批次處理部4中，如圖10所示，對構成3D-DRAM的單元電晶體模組的具有Si/SiO 2/SiN的層疊結構的基板W的SiN膜進行一部分的選擇蝕刻(圖10的左側為蝕刻前，右側為蝕刻後)。在這種情況下，首先，在第一批次處理單元42中藉由高溫磷酸對SiN膜進行選擇性蝕刻處理，然後在第二批次處理單元42進行DIW沖洗處理。之後，基板被搬送到待機單元44浸漬在待機液中，由第三基板搬送機器人51一片一片地取出並且搬送到單片處理部6，在此按照先前說明的順序進行乾燥處理。又，在第二批次處理單元42的處理後，由第三批次處理單元42進行基於SC1的蝕刻殘渣去除處理，最後由第四批次處理單元42進行DIW沖洗處理。但是，這裡假設不執行這樣的處理。
在具體例2中，疏水性的Si、親水性的SiO 2、以及半疏水性的SiN混合存在於處理後的基板表面(包括凹部的內部的表面)上，實際上，疏水性的Si使基板的整個表面看起來成為疏水性～半疏水性。因此，處於容易產生液體缺失的狀態。因此，在待機單元44中進行親水化處理。具體而言，例如，可以在浸漬槽441中貯存親水化處理用的處理液(例如臭氧水)，將基板W浸漬於其中。
＜具體例3＞ 具體例3是具體例2的變形例，蝕刻對象的基板的結構與具體例2相同。亦即，SiN也露出於基板W的表面(包括凹部的表面)。由於SiN的表面為DIW(pH為6～7)且表面電位接近中性，因此成為顆粒容易被吸附的狀況。因此，為了使SiN表面的電位與微粒的電位成為相同的符號而相互排斥，而在待機單元44中進行zeta電位負處理。zeta電位負處理能夠藉由從噴霧噴嘴447向基板W噴射zeta電位負處理用的處理液來進行。可以在待機單元44中進行親水化處理和zeta電位負處理兩者。在這種情況下，優選在浸漬槽441內進行親水化處理，並藉由噴霧噴嘴447進行zeta電位負處理。如果在待機單元44中不進行親水化處理，則可以在浸漬槽441內進行zeta電位負處理。
接著，對能夠在待機單元44中進行的液體處理的其他實施形態進行說明。該其他實施形態解決了由於基板W長時間滯留在浸漬槽441內而可能出現的問題。
將多片(例如25片或50片)基板W投入待機單元44的浸漬槽441內之後，從浸漬槽441將基板W一片一片地取出並搬送到單片處理部6。從浸漬槽441內最先取出的基板W與最後取出的基板W在浸漬槽441內的滯留時間大不相同(例如相差數小時)。當浸漬液為DIW時，DIW中的溶解氧有可能氧化或溶解基板W的表面(例如構成基板W的裸矽，或暴露在基板W表面的例如鎢佈線的金屬層)，藉由以下兩個實驗確認了這一點。
[實驗1] 對裸矽基板使用DHF化學溶液洗淨除去自然氧化膜，然後進行DIW沖洗，之後，將裸矽基板浸漬在DIW(溶解氧濃度(DO)約為5000ppb)中的浸漬槽中，該浸漬槽具有與圖11所示的浸漬槽441基本相同的構成，進行了實驗。裸矽基板表面的自然氧化膜的膜厚在沒有DIW浸漬的情況下(DIW沖洗剛結束後)約為4Å(埃)，DIW浸漬3小時後約為6.4Å，DIW浸漬5小時後約為7Å。由此可以看出，當裸矽長時間浸漬在DIW中時，自然氧化膜逐漸生長。此外，如後述的構成例1所述，藉由以低流量(例如約1～2L/min)將具有低DO的DIW連續供給到浸漬槽441內，可以獲得具有約5000ppb的DO的DIW。
對裸矽基板使用DHF化學溶液洗淨除去自然氧化膜，然後進行DIW沖洗，最後進行乾燥，收納在FOUP(基板搬送容器)，並放置在FOUP內。裸矽基板表面的自然氧化膜的膜厚，在剛收納在FOUP後約為4Å，收納在FOUP後經過6.2小時後約為4.8Å。
由上可知，與保存在FOUP的情況相比，DIW(DO約為5000ppb)中的浸漬促進了自然氧化膜的生長。
[實驗2] 使用與實驗1相同的浸漬槽，進行了將表面形成有鎢膜的基板浸漬於DIW(DO約5000ppb)中的試驗。DIW浸漬時間為3小時時，鎢膜的膜厚減少量為1.5～2.5Å左右，DIW浸漬時間為5小時時，減少量為2.5～4.2Å左右。可以看出，長時間浸漬在DIW中會導致鎢膜發生不可忽略的溶解。
發明人認為，鎢膜的溶解是由以下反應引起的。 ＜氧化＞ 隨著氧化進一步進行，WO 2變成WO 3。 ＜溶解＞
作為工場動力源提供的DIW通常具有大約5ppb的溶解氧濃度(DO)。如果如此低DO的DIW被貯存在浸漬槽441內並被放置，則浸漬槽441周圍的空氣中所含的氧會溶解到DIW中，並且DO可能增加到超過10000ppb。另外，當DIW從浸漬槽441溢出並循環以再次返回浸漬槽441時，被認為促進了氧溶解在DIW中的傾向。因此，溶解有較多氧量的DIW可以藉由上述機制所致的氧化或溶解(金屬損失)來獲得。以下參照圖11至14說明可以解決該問題的待機單元44的構成。
[構成例1] 參照圖11說明待機單元44和浸漬槽441的構成例1。待機單元44和浸漬槽441的構成也參照圖2。與圖2所示的構成要素相同的構成要素標記相同的符號。
用於供給DIW的液體供給噴嘴74設置在浸漬槽441的內槽411A內。DIW經由其上游端連接到作為工場動力源的DIW供給源71的液體供給管線72被供給到液體供給噴嘴74。流量調整部73設置於液體供給管線72中。流量調整部73例如可以由單一的開閉閥構成，也可以由開閉閥、流量控制閥、流量計等組合而構成。
通常，低DO(例如小於5ppb)的DIW由半導體裝置製造工廠中具備的作為工場動力源的DIW供給源供給。因此，通常不需要為了實現構成例1而設置專用的低DO-DIW的供給裝置。但是，根據情況，也可以設置基板處理系統1專用的低DO-DIW的供給裝置。
在浸漬槽441的內槽411A內設有用於檢測儲存在內槽411A內的DIW的DO值的DO感測器75。
在浸漬槽441的外槽411B內的底部連接有排液管線76。排液管線76連接到工廠廢液系統。多個排液管線76可以設置在外槽411B中的不同位置。
說明構成例1的作用。經過最後的批次處理(例如化學溶液處理後的沖洗處理)後的多片例如25片基板W，藉由第二基板搬送機器人41從對該基板W進行了最後處理的批次處理單元42搬入待機單元44，一起投入到浸漬槽441(內槽441A)內。之後，藉由第三基板搬送機器人51從內槽441A將基板W一片一片地搬出。如果在將內槽441A內的DIW滯留的狀態下予以放置，則內槽441A周圍的空氣中的氧會溶解於DIW中，DIW的DO值隨時間經過而上升。
為了防止DO值超過預定的閾值並抑制DIW的消耗，例如在控制裝置100(參照圖1)的控制下進行反饋控制。在此，DO值的閾值是指，在一併投入浸漬槽441(內槽441A)的基板W中最終從內槽441A取出的基板W不被氧化而導致問題的DO值，例如100 ppb。例如，也可以隨著基板W在內槽441A內的最長滯留時間的增加(縮短)而減小(增大)閾值。
反饋控制可以根據DO感測器75檢測到的DO值(測量值)與目標DO值此處例如是100ppb之間的偏差，藉由控制從DIW供給源71經由液體供給噴嘴74向浸漬槽441(內槽441A)內供給低DO的DIW來進行。由於在通常運轉中內槽441A充滿DIW，所以與從液體供給噴嘴74供給的低DO的DIW相同量的DIW會從內槽441A溢出到外槽441B。從而，DO相對較高的DIW的一部分被DO相對較低(例如小於5 ppb)的DIW所取代。結果，可以降低內槽441A內的DIW的DO。隨著低DO的DIW的供給流量增加，內槽441A內的DIW的DO可以迅速降低。
反饋控制例如可以是PID控制。在這種情況下，低DO的DIW向浸漬槽441(內槽441A)的供給流量的控制，可以藉由設置於流量調整部73的開閉閥的佔空比控制來進行。在流量調整部73包括無階段可變開度的流量控制閥的情況下，可以藉由PID控制來控制流量控制閥的開度以進行低DO的DIW的供給流量的控制。
反饋控制例如可以是HIGH/LOW控制(二進制控制(binary control))。在這種情況下，當由DO感測器75檢測到的DO值(測量值)低於預定的閾值(例如100ppb)時，低DO的DIW以預定的低流量(LOW)(例如約1～2L/min)供給至浸漬槽441(內槽441A)。然後，當DO值(測量值)由於溶解在DIW中的氧而將要超過預定的閾值時，低DO的DIW以高流量(HIGH)(例如30L/min以上)供給到浸漬槽441。高流量(HIGH)的DIW的供給可以在藉由預先實驗而確定的預定的時間進行。或者，高流量(HIGH)的DIW的供給，也可以進行直到由DO感測器75檢測出的DO值(測量值)下降到預定的值(例如50ppb左右)為止。
如果在將基板W投入浸漬槽441(內槽441A)之前將內槽441A內的DIW在滯留的狀態下放置時，則DO隨著時間經過而上升。為了將DO從過高狀態(例如約10000ppb)降低到上述閾值(例如100ppb)，可能需要將近10分鐘的時間(取決於內槽441A的容量)。
因此，即使在浸漬槽441(內槽441A)處於待機狀態(未投入基板W的狀態)時，優選以低流量(例如1～2L/min左右)供給低DO的DIW，從而，可以將DO抑制在例如5000ppb左右。如此則，將DO降低到上述閾值(例如100ppb)所需的時間(取決於內槽441A的容量)約為2至4分鐘(當低DO的DIW供給流量約為40～80 L/min)就足夠了。由此，能夠進一步抑制基板W的氧化損傷。
當在反饋控制時進行上述HIGH/LOW控制(二進制控制)之情況下，在不進行高流量(HIGH)且低DO的DIW的供給的所有時間區(包含待機狀態的時間區)，可以用低流量(LOW)進行低DO的DIW的供給。
上述反饋控制可以在基板W投入浸漬槽441(內槽441A)後開始，也可以在基板W投入內槽441A之前開始。在前一種情況下，可以減少低DO的DIW的消耗。在後者的情況下，能夠進一步抑制基板W的氧化損傷。即使將基板W浸漬在DO為5000ppb左右的DIW中數分鐘左右，在大多數情況下也不會發生有問題的氧化。因此，認為即使在將基板W投入浸漬槽441(內槽441A)後開始反饋控制也沒有問題。
在圖11的構成例中，向內槽441A供給低DO的DIW，內槽441A內的DIW向外槽441B溢出。在內槽441A內貯存的DIW的液面處氧溶解於DIW，因此從減少DO的觀點考慮，最優選液面附近的DIW流出到外槽441B的溢出方式。
但是，排出浸漬槽441(內槽441A)內的DIW的方法不限於溢流方式。只要內槽441A內相對高DO的DIW能夠被相對低DO的DIW替代，則實現這一點的任何手段都是可選的。例如也可以在浸漬槽441(內槽441A)連接排液管線，從該排液管線排出DIW。此外，如果圖2所示的循環管線444連接到浸漬槽441，則可以在循環管線的中途連接排液管線，DIW可以從該排液管線排出。
如圖2所示，當從浸漬槽441的內槽441A溢出到外槽441B的DIW經由循環管線444循環回到內槽441A時，促進DIW中的氧的溶解。因此，僅考慮溶解氧的減少時，採用這樣的構成是較為不好的。然而，如果使DIW循環，則可以容易地進行DIW的溫度調整、如果重視這一點則可以進行DIW的循環。
眾所周知，當裸矽浸漬在DO為40ppb的DIW中時超過1000分鐘未觀察到氧化膜的生長，藉由構成例1的適用，可以期待能夠抑制矽的氧化。事實上，即使藉由上述反饋控制將DO抑制到100ppb時，也沒有觀察到有問題的氧化膜的生長。藉由上述反饋控制來控制DO，可以抑制低DO的DIW的消耗，同時可以抑制矽的氧化。
[構成例2] 參照圖12說明待機單元44和浸漬槽441的構成例1。在圖12中，對與圖11所示的構成要素相同的構件標註相同的參照符號。圖12的構成是除了圖11的構成以外，在浸漬槽441(內槽441A)的底部設置1個以上(在圖示例中為2個)的鼓泡噴嘴80。鼓泡噴嘴80例如可以由沿著基板W的排列方向設置有多個氣體吐出口的管形成。N 2氣體從例如作為工場動力源提供的氮(N 2)氣體供給源81經由氣體供給管線82供給至鼓泡噴嘴80。流量調整部83設置於氣體供給管線82中。流量調整部83例如可以由單個開閉閥構成，也可以由開閉閥、流量控制閥、流量計等組合而構成。
氮(N 2)氣體從鼓泡噴嘴80吐出，使得源自N 2氣體的微小氣泡上升同時大致均勻地分佈在內槽441A內的DIW中。藉由用N 2氣體進行鼓泡，溶解氧可以從DIW中排出，結果，DIW的DO值可以降低。
優選至少在浸漬槽441(內槽441A)內收納有基板W的期間連續地進行N 2氣體的鼓泡。也可以在將基板W投入浸漬槽441之前開始進行N 2氣體的鼓泡。
圖12所示的構成例2是在構成例1中追加N 2氣體鼓泡的構成，因此，能夠更有效地降低DIW中的溶解氧。在這種情況下，DO值的反饋控制僅藉由控制低DO的DIW的供給量(溢出量)來進行，可以在浸漬槽441(內槽441A)中收容基板W的期間在一定的條件下連續地進行N 2氣體的鼓泡。為了調整DO值，可以根據DO感測器75的檢測值變更N 2氣體的鼓泡條件(例如N 2氣體吐出量)。
也可以僅藉由N 2氣體的鼓泡來控DO值。在這種情況下，例如基於DO感測器75的檢測值，可以控制N 2氣體鼓泡的條件(例如N 2氣體的流量)以獲得期望的DO值。在這種情況下，例如為了防止DIW滯留在浸漬槽441(內槽441A)內，可以從液體供給噴嘴74以小流量連續供給DIW。
進行了實驗以對貯存在浸漬槽441內的DIW進行N 2氣體鼓泡來確認DO的變化。然而，浸漬槽不是如圖12所示，而是使用圖2所示的具備有循環管線(444)的浸漬槽。也就是說，一邊使DIW從內槽(441A)向外槽(441B)不斷溢出，一邊使DIW在循環管線中循環，並且進行了N 2氣體的鼓泡。雖然在N 2氣體的鼓泡開始前的DIW的DO約為7000ppb，但在N 2氣體鼓泡約20分鐘後，DO降至約1000ppb。此後，即使繼續進行N 2氣體的鼓泡，DO也幾乎沒有變化。在這個實驗中，DO只能降低到大約1000ppb。發明人認為，其原因是內槽溢出到外槽時溶解在DIW中的氧比較多。因此，發明人認為，不將溢出的DIW返回浸漬槽，可以大幅降低N 2氣體鼓泡後的DO值。
[構成例3] 參照圖13說明待機單元44和浸漬槽441的構成例3。在圖13中，與圖11和圖12所示構成要素相同的構件被標記相同的符號。在該構成例3中，鼓泡噴嘴80與CO 2供給源84連接，從鼓泡噴嘴80吐出CO 2(二氧化碳)氣體。藉由進行CO 2氣體的鼓泡，溶解氧從DIW中排出，從而可以降低DO。
當進行CO 2氣體的鼓泡時，不僅DO的減少使得氧化難以發生，而且DIW的pH的降低抑制了金屬膜(例如W(鎢)膜)的腐蝕。在這種情況下，除了DO感測器75之外，還設置了用於測量浸漬槽441(內槽441A)內的DIW的電導率的電導率計85，並且基於該電導率計85的檢測值，可以控制CO 2氣體的鼓泡條件(例如CO 2氣體的吐出量)以獲得所要的電導率(例如1μS/cm以上)。在CO 2氣體溶解於DIW的CO 2水的情況下，pH和電導率呈一對一對應，因此pH(CO 2的溶解量)的管理可以藉由電導率計85來進行。
優選至少在浸漬槽441(內槽441A)內收納有基板W的期間繼續進行CO 2氣體的鼓泡。也可以在將基板W投入浸漬槽441之前開始CO 2氣體鼓泡。
在進行CO 2氣體鼓泡時，可以並行地從液體供給噴嘴74供給低DO的DIW。但是，如果重視藉由CO 2氣體的鼓泡來進行pH調整功能，則優選以小流量供給DIW。如果為了去除DIW中的溶解氧而進行CO 2氣體的鼓泡，則DIW的供給流量是任意的。在這種情況下，可以主要藉由從液體供給噴嘴74供給低DO的DIW來控制浸漬槽441(內槽441A)內的DIW的DO，並且輔助地進行CO 2氣體的鼓泡。
也可以僅藉由CO 2氣體鼓泡來控制DO值或電導率。在這種情況下，例如基於DO感測器75的檢測值或電導率計85的檢測值，可以控制CO 2氣體鼓泡的條件(例如CO 2氣體吐出量)，以獲得期望的DO值或期望的電導率。另外，如果DIW中溶解的CO 2氣體的溶解量增加，則DO值和電導率兩者都會降低，由於DO值與電導率之間存在正相關關係，因此，可以僅根據DO值與電導率之一者來控制CO 2氣體鼓泡的條件。然而，在這種情況下，優選監測DO值與電導率中的另一者。在這種情況下，DIW滯留在浸漬槽441(內槽441A)中較為不好，因此優選例如從液體供給噴嘴74以小流量繼續供給DIW。
也可以不在浸漬槽441(內槽441A)內進行CO 2氣體鼓泡，而是在內槽441A的外部生成CO 2水，並且經由液體供給管線72和液體供給噴嘴74將其供給至內槽441A內。可以使用已知的CO 2水製造裝置在內槽441A的外部製造CO 2水。作為取代，也可以藉由設置在液體供給管線72的中空纖維膜模組，使CO 2溶解在從DIW供給源供給的DIW中並將其供給到內槽441A內。
如果將CO 2水貯存在浸漬槽441(內槽441A)中放置時，則CO 2會釋放到內槽441A周圍的空氣中，因此CO 2水的CO 2的濃度會降低。當從內槽441A的外部供給CO 2水時，為了將貯存在浸漬槽441的CO 2水的CO 2濃度保持在期待的範圍內，可以從液體供給噴嘴74向內槽441A內供給新的CO 2水，然後，內槽441A內的CO 2水藉由溢流排放到外槽441B。可以根據電導率計85的檢測值與目標值(例如0.5MΩ･cm)的偏差，藉由反饋控制來調整新的CO 2水的供給量。如構成例1中所述，可以藉由PID控制或HIGH/LOW控制(二進制控制)來進行反饋控制。
[構成例4] 參照圖14說明待機單元44和浸漬槽441的構成例4。在圖14中，與圖11所示的構成要素相同的構成要素標記相同的符號。在該構成例4中，從氫水供給源90經由液體供給管線72向液體供給噴嘴74供給氫水(H 2-DIW)。在浸漬槽441(內槽441A)的內部設置有測定氫水(H 2水)的氧化還原電位(ORP)的ORP感測器92。作為氫水供給源90，可以使用公知的市售的氫水供給裝置。如果氫水供給源90作為工場動力源被提供，則可以使用它。
從氫水供給源90供給的氫水，可以是將氫以大約1～2ppm的濃度溶解在DIW中而獲得。純水的氧化還原電位約為+700mV，氫濃度為1～2ppm左右的氫水的氧化還原電位約為-200mV～-300mV。藉由這樣降低氧化還原電位，可以抑制氧化，可以抑制金屬膜(例如W(鎢)膜)的腐蝕。此外，由於氫水的製造過程也降低了DO，因此也抑制了氧化。
如果氫水貯存並放置在浸漬槽441(內槽441A)中，氫將釋放到浸漬槽441周圍的空氣中，導致氫水中的氫濃度降低。為了將貯存在浸漬槽441中的氫水的氫濃度維持在所希望的範圍內，可以從液體供給噴嘴74向內槽441A內供給新的氫水，內槽441A的氫水可以藉由溢流排放到外槽441B。可以基於ORP感測器92的檢測值與目標值(例如-200mV)之間的偏差，藉由反饋控制來調整新的氫水的供給量。如構成例1中所述，可以藉由PID控制或HIGH/LOW控制(二進制控制)來進行反饋控制。
以下說明為了確認CO 2水和氫水的效果而進行的實驗。將裸矽晶圓在由晶圓旋轉吸盤保持並旋轉的同時依次進行以下的工程。 (1) DHF(HF:DIW=1:100)洗淨處理：25℃，60秒 (2) CO 2水沖洗：30秒 (3) 旋轉乾燥：40秒 (4) 供給各種試驗液(CO 2水、氫水、DIW(27℃、DO約5ppb))：60秒 (5) 旋轉乾燥：40秒 在工程(3)和工程(5)結束後，使用分光橢偏儀測量氧化膜的膜厚。 剛結束工程(3)後的氧化膜的膜厚為2.669Å。 當在工程(4)中使用CO 2水時，工程(5)結束後的氧化膜的膜厚為2.608Å。 當在工程(4)中使用氫水時，工程(5)結束後的氧化膜的膜厚為3.263Å。 當在工程(4)中使用DIW時，工程(5)結束後的氧化膜的膜厚為4.201Å。 由以上可知，相比浸漬在DIW時，浸漬在CO 2水和氫水中更能有效抑制自然氧化膜的生長。
在應用上述構成例1～4的情況下，也可以使用噴霧噴嘴447(參照圖2和圖3)對從浸漬槽441取出的基板W供給親水化處理用的處理液或zeta電位負處理用的處理液。
在上述構成例1～4中，在批次處理部中的一系列處理完成之後，對於表面(包括圖案的凹部內的表面)暴露出引起氧化問題的材料(例如矽(Si)等)和/或引起溶解(金屬損失)問題的材料(例如鎢(W)、鉬(Mo)、釕(Ru)等)的基板W是有益的。
以下使用圖15的普貝(Pourbaix)圖簡單說明CO 2水和氫水使鎢不易發生金屬損失的原因。從上述說明的鎢的溶解機制可以看出，環境應使得WO 4 2-(處於離子狀態)不易形成。在CO 2水中，氧化還原電位(普貝圖的縱軸)和pH值的組合位於H 2WO 4 2穩定的區域。因此，DIW和氫水(H 2-DIW)都處於WO 4 2-穩定的區域。但是，氫水的氧化還原電位比DIW低，因此鎢不易溶出。
應當認為，本次公開的實施形態在所有方面都是示例性的，而不是限制性的。在不脫離所附申請專利範圍的範圍和精神的情況下，可以以各種方式省略、替換或變更上述實施形態。
基板不限於半導體晶圓，也可以是其他用於製造半導體裝置的基板例如玻璃基板、陶瓷基板等。
W:基板 4:批次處理部 42:批次處理單元 44:待機部(待機單元) 441:浸漬槽 51,63:搬送系統 51:第一基板搬送單元(第三基板搬送機器人) 6:單片處理部 61,62:單片處理單元
[圖1]是基板處理裝置的一實施形態的基板處理系統的概略橫剖視圖。 [圖2]是表示待機單元及其關聯裝置的一構成例的概略側視圖。 [圖3]是表示待機單元及其關聯裝置的一構成例的概略俯視圖。 [圖4]是說明第三基板搬送機械人從待機單元的基板保持部取出基板的作用的概略主視圖。 [圖5]是說明待機單元的基板保持器從第二基板搬送機械人接收基板時的作用的概略主視圖。 [圖6]是表示單片式液體處理單元的一構成例的概略縱剖視圖。 [圖7]是表示超臨界乾燥單元的一構成例的概略縱剖視圖。 [圖8]是表示基板交接單元的一構成例的概略縱剖視圖。 [圖9]是表示基板處理方法的具體例1中的蝕刻對象物的結構的概略剖視圖。 [圖10]是表示基板處理方法的具體例2、3中的蝕刻對象物的結構的概略剖視圖。 [圖11]是表示作為基板處理裝置的其他實施形態的待機部的第1構成例的浸漬槽的概略縱剖視圖。 [圖12]是表示作為基板處理裝置的其他實施形態的待機部的第2構成例的浸漬槽的概略縱剖視圖。 [圖13]是表示作為基板處理裝置的其他實施形態的待機部的第3構成例的浸漬槽的概略縱剖視圖。 [圖14]是表示作為基板處理裝置的其他實施形態的待機部的第4構成例的浸漬槽的概略縱剖視圖。 [圖15]是說明鎢的金屬損失的普貝圖(Pourbaix diagram)。
1:基板處理系統
2:N2氣體的鼓泡
3:第一介面部
4:批次處理部
5:第二介面部
6:單片處理部
21:載台部
22:CO2氣體的鼓泡
31:第一基板搬送機器人
32:基板保持器
33:交接區域
35:基板交接單元
41:第二基板搬送機器人
42:批次處理單元
43:洗淨單元
44:待機部
51:第三基板搬送機器人
52:基板交接單元
61:單片式液體處理單元
62:超臨界乾燥單元
63:第四基板搬送機器人
100:控制裝置
101:運算處理部
102:記憶部
211:可動台
212:分隔壁
221:容器保持載台
221A:基板取出用載台
221B:基板收納用載台
222:容器搬送機器人
223:分隔壁
411:導軌
412:行走體
413:基板保持部
414:基板保持桿
621:超臨界腔室
622:基板支撐托盤
631:多軸驅動機構
632:基板保持器
F:容器

Claims (28)

  1. 一種基板處理裝置，係具備： 批次處理部，該批次處理部具有多個批次處理單元，前述批次處理單元的每一個都具有貯存處理液的處理槽，並且構成為將多片基板浸漬在前述處理槽內貯存的處理液中而對前述多片基板一併進行液體處理； 單片處理部，其具備將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板一片一片進行處理的單片處理單元； 待機部，其具有貯存浸漬液的浸漬槽，並且將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板浸漬於前述浸漬液的狀態下待機；及 搬送系統，其用於將前述多片基板從前述待機部搬送到前述單片處理部，並且包含將浸漬在前述浸漬槽內的前述浸漬液中的前述多片基板從前述浸漬液中一片一片取出的第一基板搬送單元； 前述待機部構成為能夠對前述基板進行第一液體處理和第二液體處理中的至少一者， 前述第一液體處理為使前述基板表面具有親水性的液體處理，或提高或保持前述基板表面的親水性的液體處理， 前述第二液體處理為使前述基板表面的zeta電位成為負的液體處理。
  2. 一種基板處理裝置，係具備： 批次處理部，該批次處理部具有多個批次處理單元，前述批次處理單元的每一個都具有貯存處理液的處理槽，並且構成為將多片基板浸漬在前述處理槽內貯存的處理液中而對前述多片基板一併進行液體處理； 單片處理部，其具備將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板一片一片進行處理的單片處理單元； 待機部，其具有貯存浸漬液的浸漬槽，並且將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板浸漬於前述浸漬液的狀態下待機；及 搬送系統，其用於將前述多片基板從前述待機部搬送到前述單片處理部，並且包含將浸漬在前述浸漬槽內的前述浸漬液中的前述多片基板從前述浸漬液中一片一片取出的第一基板搬送單元； 前述待機部構成為能夠對前述基板進行第一浸漬處理和第二浸漬處理中的至少一者， 前述第一浸漬處理是將前述基板浸漬在作為前述浸漬液的水中的液體處理，前述浸漬液被進行了控制使得前述浸漬槽中貯存的溶解氧濃度成為預定值以下， 前述第二浸漬處理是將前述基板浸漬在前述浸漬液中貯存的作為前述浸漬液的氫水或CO 2水中的液體處理。
  3. 如請求項1之基板處理裝置，其中 前述待機部構成為能夠進行前述第一液體處理和前述第二液體處理的兩者， 前述第一液體處理係藉由將前述多片基板浸漬在前述浸漬槽內貯存的作為前述浸漬液的第一處理液中來進行，前述第一處理液為能夠使前述基板表面具有親水性，或者能夠提高或保持前述基板表面親水性的液體， 前述待機部還具有處理液噴嘴，前述第二液體處理是，在前述基板被前述第一基板搬送單元從前述浸漬液中取出時或取出後立即，藉由從前述處理液噴嘴向基板供給能夠使前述基板表面的zeta電位為負的第二處理液來進行。
  4. 如請求項1之基板處理裝置，其中 前述待機部構成為能夠進行前述第一液體處理， 前述第一液體處理係藉由將前述多片基板浸漬在前述浸漬槽內貯存的作為前述浸漬液的第一處理液中來進行，前述第一處理液為能夠使前述基板表面具有親水性，或者能夠提高或保持前述基板表面親水性的液體。
  5. 如請求項1之基板處理裝置，其中 前述待機部構成為能夠進行前述第二液體處理， 前述第二液體處理係藉由將前述多片基板浸漬在前述浸漬槽內貯存的作為前述浸漬液的第二處理液中而進行，前述第二處理液為能夠使前述基板表面的zeta電位為負的液體。
  6. 如請求項1之基板處理裝置，其中 前述待機部構成為能夠進行前述第二液體處理， 前述浸漬槽貯存有純水， 前述待機部還具有處理液噴嘴，前述第二液體處理為，在被前述第一基板搬送單元從前述浸漬液中取出時或取出後立即，藉由從前述處理液噴嘴向基板供給能夠使前述基板表面的zeta電位為負的第二處理液來進行。
  7. 如請求項3或4之基板處理裝置，其中 前述第一處理液為臭氧水、SC2、SPM或過氧化氫水。
  8. 如請求項3、5、或6之基板處理裝置，其中 前述第二處理液為鹼性液體。
  9. 如請求項8之基板處理裝置，其中 前述鹼性液體為含氨的功能水、TMAH(四甲基氫氧化銨)或有機鹼性溶液。
  10. 如請求項3、5、或6之基板處理裝置，其中 前述第二處理液為陰離子界面活性劑(anionic surfactant)。
  11. 如請求項2之基板處理裝置，其中 前述待機部構成為能夠進行前述第一浸漬處理， 前述第一浸漬處理係藉由將前述多片基板浸漬在貯存在前述浸漬槽內的溶解氧濃度為100ppb以下的純水中來進行。
  12. 如請求項11之基板處理裝置，其中 前述待機部具備鼓泡噴嘴，該鼓泡噴嘴以氣泡形式吐出氣體以去除溶解在前述浸漬槽內貯存的純水中的氧。
  13. 如請求項12之基板處理裝置，其中 還具備： 溶解氧濃度感測器，用於測量前述浸漬槽內貯存的純水中的溶解氧濃度；及 控制部，其控制從前述鼓泡噴嘴的氣體吐出動作使得前述浸漬槽內貯存的純水的溶解氧濃度保持在100ppb以下。
  14. 如請求項11之基板處理裝置，其中 前述待機部具備低溶解氧濃度純水供給裝置，用於將低溶解氧濃度純水即溶解氧濃度低於100ppb的純水供給到前述浸漬槽內貯存的純水中，使得前述浸漬槽內貯存的純水的一部分被所供給的低溶解氧濃度純水置換。
  15. 如請求項14之基板處理裝置，其中 還具備： 溶解氧濃度感測器，用於測量前述浸漬槽內貯存的純水中的溶解氧濃度；及 控制部，其控制低溶解氧濃度純水向前述浸漬槽的供給使得前述浸漬槽內貯存的純水的溶解氧濃度保持在100ppb以下。
  16. 如請求項2之基板處理裝置，其中 前述待機部構成為能夠進行前述第二浸漬處理， 前述第二浸漬處理係藉由將前述多片基板浸漬在前述浸漬槽內貯存的電導度小於1MΩ･cm的CO 2水或溶解氫濃度大於1ppm的氫水中來進行。
  17. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中 前述搬送系統還包含：將被前述第一基板搬送單元從前述浸漬液中取出的前述基板暫時保持的基板交接單元；及從前述基板交接單元取出前述基板並搬送至前述單片處理部的第二基板搬送單元； 前述基板交接單元具有：載置部，用於將前述基板以水平姿勢載置；及塗佈液噴嘴，其向載置於前述載置部的前述基板供給塗佈液以保持前述基板的至少表面被液體覆蓋的狀態。
  18. 如請求項17之基板處理裝置，其中 前述第一基板搬送單元，係將以垂直姿勢浸漬在前述浸漬槽內的前述浸漬液中的前述基板，保持垂直姿勢的同時從前述浸漬液中取出之後，變換為水平姿勢，並且以水平姿勢搬入前述基板交接單元， 前述第二基板搬送單元，係將以水平姿勢載置於前述基板交接單元的前述載置部的前述基板，保持水平姿勢的同時，搬入前述單片處理部的前述單片處理單元。
  19. 如請求項3至6之中任一項之基板處理裝置，其中 還具備： 連接到前述待機部的前述浸漬槽的循環路；以及配設於前述循環路中的泵和溫度調整器；貯存在前述浸漬槽內的前述浸漬液係在前述循環路中循環的同時被進行溫度調整。
  20. 一種基板處理方法，係使用基板處理裝置執行的基板處理方法，該基板處理裝置具備： 批次處理部，該批次處理部具有多個批次處理單元，前述批次處理單元的每一個都具有貯存處理液的處理槽，並且構成為將多片基板浸漬在前述處理槽內貯存的處理液中而對前述多片基板一併進行液體處理； 單片處理部，其具備將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板一片一片進行處理的單片處理單元； 待機部，其具有貯存浸漬液的浸漬槽，並且將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板浸漬於前述浸漬液的狀態下待機；及 搬送系統，其用於將前述多片基板從前述待機部搬送到前述單片處理部，並且包含將浸漬在前述浸漬槽內的前述浸漬液中的前述多片基板從前述浸漬液中一片一片取出的第一基板搬送單元； 該基板處理方法，係在前述待機部中對前述基板進行第一液體處理和第二液體處理中的至少一者， 該第一液體處理為使前述基板表面具有親水性的液體處理，或者提高或保持前述基板表面的親水性的液體處理， 該第二液體處理為使前述基板表面的zeta電位成為負的液體處理。
  21. 一種基板處理方法，係使用基板處理裝置執行的基板處理方法，該基板處理裝置具備： 批次處理部，該批次處理部具有多個批次處理單元，前述批次處理單元的每一個都具有貯存處理液的處理槽，並且構成為將多片基板浸漬在前述處理槽內貯存的處理液中而對前述多片基板一併進行液體處理； 單片處理部，其具備將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板一片一片進行處理的單片處理單元； 待機部，其具有貯存浸漬液的浸漬槽，並且將經由前述批次處理部處理過的前述多片基板浸漬於前述浸漬液的狀態下待機；及 搬送系統，其用於將前述多片基板從前述待機部搬送到前述單片處理部，並且包含將浸漬在前述浸漬槽內的前述浸漬液中的前述多片基板從前述浸漬液中一片一片取出的第一基板搬送單元； 該基板處理方法，係在前述待機部中對前述基板進行以下的處理： 第一浸漬處理，是將前述基板浸漬在作為前述浸漬液的水中，前述浸漬液被進行了控制使得溶解氧濃度成為預定值以下，或 第二浸漬處理，是將前述基板浸漬在作為前述浸漬液的氫水或CO 2水中。
  22. 如請求項20之基板處理方法，其中 在前述待機部中執行前述第一液體處理和前述第二液體處理的兩者， 前述第一液體處理係藉由將前述多片基板浸漬在前述浸漬槽內貯存的第一處理液中來進行，該第一處理液為能夠使前述基板表面具有親水性，或者能夠提高或保持前述基板表面親水性的液體， 前述第二液體處理是，在被前述第一基板搬送單元從前述浸漬液中取出時或取出後立即，藉由設置在前述待機部的處理液噴嘴向基板吐出能夠使前述基板表面的zeta電位為負的第二處理液來進行。
  23. 如請求項20之基板處理方法，其中 在前述待機部中執行前述第一液體處理， 前述第一液體處理係藉由將前述多片基板浸漬在前述浸漬槽內貯存的第一處理液中來進行，該第一處理液為能夠使前述基板表面具有親水性，或者能夠提高或保持前述基板表面親水性的液體。
  24. 如請求項20之基板處理方法，其中 在前述待機部中執行前述第二液體處理， 前述第二液體處理係藉由將前述多片基板浸漬在前述浸漬槽內貯存的第二處理液中而進行，前述第二處理液為能夠使前述基板表面的zeta電位為負的液體。
  25. 如請求項20之基板處理方法，其中 在前述待機部中執行前述第二液體處理， 前述浸漬槽貯存有作為前述浸漬液的純水， 前述第二液體處理為，在被前述第一基板搬送單元從前述浸漬液中取出時或取出後立即，從設置在前述待機部的處理液噴嘴向基板供給能夠使前述基板表面的zeta電位為負的第二處理液來進行。
  26. 如請求項21之基板處理方法，其中 在前述待機部中執行前述第一浸漬處理， 前述第一浸漬處理係藉由將前述多片基板浸漬在貯存在前述浸漬槽內的溶解氧濃度為100ppb以下的純水中來進行。
  27. 如請求項26之基板處理方法，其中 為了將前述浸漬槽內貯存的純水的溶解氧濃度設為100ppb以下，進行以下之中的至少一者： 藉由進行基於氮氣體、氫氣體或二氧化碳氣體的鼓泡來去除前述純水中的溶解氧；及 將低溶解氧濃度純水即溶解氧濃度低於100ppb的純水供給到前述浸漬槽內貯存的純水中，使得前述浸漬槽內貯存的純水的一部分被所供給的低溶解氧濃度純水置換。
  28. 如請求項21之基板處理方法，其中 在前述待機部中執行前述第二浸漬處理， 前述第二浸漬處理係藉由將前述多片基板浸漬在前述浸漬槽內貯存的電導度小於1MΩ･cm的CO 2水或溶解氫濃度大於1ppm的氫水中來進行。
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