TW202414514A

TW202414514A - 基板處理裝置及基板處理方法

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Publication number: TW202414514A
Application number: TW112126172A
Authority: TW
Inventors: 小杉仁; 中島常長
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2023-07-13
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明之目的在於，藉由乾式清洗將基板的表面（也包含圖案凹部的表面）的附著物有效率地去除。本發明之基板處理裝置的一實施態樣，具備：基板的搬出搬入區塊；乾式清洗區塊，具備在減壓氣體環境下進行基板的乾式清洗的複數之處理單元、以及減壓搬運裝置；以及，裝載鎖定區塊，設置了連接常壓氣體環境的搬出搬入區塊與減壓氣體環境的乾式清洗區塊的至少一個裝載鎖定單元；其中，乾式清洗區塊，具有：藉由在減壓氣體環境下將基板加熱，而將附著於基板的表面的附著物去除之至少一個真空烘烤單元；以及，在減壓氣體環境下對基板的表面放射氣體團簇，而將附著於基板的表面的附著物去除之至少一個氣體團簇清洗單元；來作為複數之處理單元。

Description

基板處理裝置及基板處理方法

本發明係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，作為用以去除濕式製程後的藥液殘渣、微小粒子等污染物質的技術，有「氣體團簇清洗」之技術。氣體團簇清洗係使氣體團簇對基板表面的附著物（微粒等污染物質）以高速撞擊，而藉由物理上的力量去除之技術。由於氣體團簇清洗能夠去除在濕式製程未完全去除的基板表面的細微的污染物質，故今後的發展受到吾人所期待。在氣體團簇清洗中，由位在基板的正上方的噴嘴所放射的氣體團簇，對基板大致垂直地入射。因此，雖然擅長去除附著於水平面的物質，但不擅長去除深孔、溝槽、3D構造物的內部的瑕疵。在專利文獻1中，揭示了藉由根據微粒資訊來進行氣體團簇的粒徑的最佳化，而提升存在於圖案凹部的內部的微粒的去除效率之技術。

在專利文獻2，記載了在半導體裝置的製造過程中對進行了濕式清洗的基板施行乾式清洗。在專利文獻2中，對經過了濕式清洗的基板，首先，在溫度為600℃～800℃、壓力為1×10 ^－ ⁶Pa～1×10 ^－ ⁸Pa的高真空環境下進行第一熱清潔，而將殘存於基板上的氧化膜去除。接著，在溫度為750～800℃（視不同情況下為800℃～900℃）、壓力為133.3～1000Pa的氫環境氣體下進行第二熱清潔，而將碳等汙染物質去除。專利文獻2中的乾式清洗，係作為在氧化膜被去除後的基板之上使結晶層磊晶成長的步驟之前處理而進行，至少在氫環境氣體下的第二熱清潔與磊晶成長步驟，係在同一個腔室接連地進行。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2013－175681號公報 [專利文獻2]國際公開WO01／033618

﹝發明所欲解決之問題﹞

本發明提供一種藉由乾式清洗而將基板的表面（亦包含圖案凹部的表面）的附著物（微粒及其來源物質）有效率地去除之技術。 ﹝解決問題之技術手段﹞

依本發明之一實施態樣的基板處理裝置，具備：搬出搬入區塊，設置有：「載置收納基板的基板搬運容器之容器載置台」，以及「進行收納在載置於該容器載置台之基板搬運容器之基板的搬出搬入之基板搬運裝置」；乾式清洗區塊，具備在減壓氣體環境下進行基板的乾式清洗的複數之處理單元，且在該乾式清洗區塊內，設置有在減壓氣體環境下搬運基板的減壓搬運裝置；以及，裝載鎖定區塊，設置了連接常壓氣體環境的該搬出搬入區塊與減壓氣體環境的該乾式清洗區塊的至少一個裝載鎖定單元；其中，該乾式清洗區塊，具有：「至少一個真空烘烤單元，藉由在減壓氣體環境下將基板加熱，而將附著於基板的表面的附著物去除」，以及「至少一個氣體團簇清洗單元，在減壓氣體環境下對基板的表面放射氣體團簇，而將附著於基板的表面的附著物去除」，以作為該複數之處理單元。 ﹝發明之效果﹞

依照本發明，能夠藉由乾式清洗而將基板的表面（亦包含圖案凹部的表面）的附著物有效率地去除。

以下，針對作為基板處理裝置之一實施態樣的基板處理系統的構成，參照附加圖式而加以說明。在本案說明書及圖式中，為了使位置關係明確，定義了相互垂直的XYZ直角座標系統，並根據需要而參照此座標系統進行說明。Z軸正方向係鉛直向上的方向。

如圖1所示，基板處理系統1具備：搬出搬入區塊2、裝載鎖定區塊3、以及乾式清洗區塊（處理區塊）4。

搬出搬入區塊2具有：載具載置區域11、以及基板搬運區域12。搬出搬入區塊2係常壓（大氣壓）環境，通常係充滿著無塵室內空氣。載具載置區域11亦被稱為載入埠等，在此處設置了能夠載置複數之載具C（基板搬運容器）之容器載置台。在各載具C中，複數片基板W（例如半導體晶圓）係以水平姿態而在鉛直方向上等間隔地被收納。

在基板搬運區域12，設置有基板搬運裝置13。基板搬運裝置13可構成為例如多關節搬運機械臂，且具有將基板W固持之例如叉狀的基板固持具作為機械腕。基板搬運裝置13，能夠從載置於載具載置區域11的任意之載具C將基板W取出。

裝載鎖定區塊3，具有做為常壓氣體環境的搬出搬入區塊2與真空（減壓）環境的乾式清洗區塊4之間的介面之任務。在裝載鎖定區塊3，第一裝載鎖定單元141及第二裝載鎖定單元142在水平方向（Y方向）上並列設置。

各裝載鎖定單元（141，142），具有：構成為真空容器之裝載鎖定室、為了暫時載置基板W而設置於裝載鎖定室內之基板載置台、搬出搬入區塊2側（高壓側）的閘閥GV1和乾式清洗區塊4側（低壓側）的閘閥GV2、以及在搬出搬入區塊2側壓力與乾式清洗區塊4側壓力之間調節裝載鎖定室內的壓力之壓力調節裝置（未圖示）。壓力調節裝置，至少含有：對裝載鎖定室內抽真空之真空泵浦、以及為了解除真空狀態而對裝載鎖定室內導入氣體（例如空氣）之氣體導入機構。又，裝載鎖定單元係在具有真空（減壓）搬運系統之半導體製造裝置中被廣泛使用者，故省略其構造及功能的詳細說明。

在第二裝載鎖定單元142設置有對基板W進行溫度調整的溫度調整器（142b（僅在圖1概略地表示））。溫度調整器，例如由內建於基板載置台（142a（僅在圖1概略地表示））的加熱器（heater）所構成。而在第一裝載鎖定單元141未設置如此之溫度調整器。

亦可將第一裝載鎖定單元141及第二裝載鎖定單元142在鉛直方向（Z方向）上堆疊設置，來代替如圖1所示般排列於水平方向（Y方向）上。

乾式清洗區塊4，具有：設置了複數之真空烘烤單元34的第一清洗區域30；設置了複數之氣體團簇清洗單元41的第二清洗區域40；以及設置於第一清洗區域30與第二清洗區域40之間的搬運區域15。

在搬運區域15，設置有在減壓氣體環境下搬運基板W的基板搬運裝置16（以下，為了區別而稱為「減壓搬運裝置16」）。減壓搬運裝置16可構成為例如多軸搬運機械臂，且具有固持基板W之例如叉狀的基板固持具作為機械腕。

如圖1及圖2所示，第一清洗區域30具有交接部31、真空搬運部32、以及真空烘烤部33。

在交接部31，設置有第一交接單元（TRS）311及第二交接單元（TRS）312。第一交接單元311及第二交接單元312係上下重疊，例如第一交接單元311在上側而第二交接單元312在下側。第一交接單元311係在從搬運區域15向第一清洗區域30搬入基板W時使用，而第二交接單元312係在從第一清洗區域30向搬運區域15搬出基板W時使用。

在各交接單元（311，312）的內部，設置有基板載置台，能暫時地將基板W放置於其上。在第二交接單元312的基板載置台（312a（僅在圖1概略地表示）），內建有用以將基板W冷卻的冷卻器（312b（僅在圖1概略地表示））。在第一交接單元311，未設置如此之溫度調整器（不僅冷卻器，加熱器也是）。

真空搬運部32具有：真空搬運室321、以及設置於真空搬運室321內的真空搬運機322。真空搬運機322，可構成為例如多關節搬運機械臂，且具有固持基板W之例如叉狀的基板固持具作為機械腕。

在第一交接單元311及第二交接單元312之面向搬運區域15的部分，設置有基板W的搬出搬入口G1。在第一交接單元311及第二交接單元312之與真空搬運室321的壁體連接的連接部，設置有基板W的搬出搬入口G2。搬出搬入口G1及搬出搬入口G2，亦可為持續開啟型的單純的開口。

在真空烘烤部33設置有複數之真空烘烤單元（BAKE）34。複數之真空烘烤單元34係在鉛直方向上排列。如圖3所示，真空烘烤單元34具有大致立方體的真空腔室341。真空腔室341與真空搬運室321的壁體氣密地連結著。真空腔室341，在與真空搬運室321連接的連接區域，具有設置了閘閥GV3之基板W的搬出搬入口342。

在真空腔室341的頂壁3411及底壁3412設置有加熱器343。加熱器343例如係加熱燈。作為加熱燈可例示UV加熱器、發光二極體（LED）加熱器等。加熱燈係被設置成對基板W的正面及背面均等地照射燈光。在底壁3412的頂面，設置有從該處向上方延伸的複數之（例如3支）不動的支撐銷344。被搬入至真空腔室341的基板W，受到支撐銷344所支撐，並藉由來自加熱器343的輻射熱所加熱。在底壁3412，設置有輻射溫度計345。從而，藉由根據由輻射溫度計345所測定之基板W的實際溫度與目標溫度的偏差來控制加熱器343的輸出，而控制基板W的溫度。

在真空腔室341的底壁3412，較佳為在底壁3412的中央部，設置有排氣埠346及供氣埠347。藉由在基板W的中央部的下方設置排氣埠346及供氣埠347，而能將排氣時及供氣時的真空腔室341內的氣流均勻化。

在排氣埠346，連接有插設了開關閥3462及真空泵浦（此處為渦輪分子泵TMP）之排氣管線3461。藉著經由排氣埠346而抽吸真空腔室341內的環境氣體，能將真空腔室341內的壓力設為1×10 ^－ ⁵Pa左右的高真空。

又，搬運區域15整體的內部空間，以及，第一清洗區域30當中的第一及第二交接單元311、312的內部空間和真空搬運部32的真空搬運室321的內部空間，係藉由真空泵浦（此處為旋轉泵RP），而持續維持在中真空（例如約1Pa）。在合適的一構成例中，搬運區域15由氣密的殼體壁所包圍，真空搬運室321由氣密的殼體壁所包圍，而第一及第二交接單元311、312具有圍繞基板載置台之氣密的殼體壁。又，第一及第二交接單元311、312，經由搬出搬入口G1而與搬運區域15氣密地連接，且經由搬出搬入口G2而與真空搬運室321氣密地連接。

在搬運區域15與第一清洗區域30（除了真空烘烤部33）係一直連通著的圖示之實施態樣中，亦可將旋轉泵RP如圖1的右端部所示般連接於搬運區域15，來代替連接於真空搬運室321。也可以將個別的旋轉泵RP連接於第一清洗區域30及搬運區域15。

由於真空搬運室321內的壓力係持續維持在中真空（約1Pa左右），故連接於其的真空腔室341內的壓力不會變得比他高。因此，不需對用以抽吸真空腔室341的渦輪分子泵TMP併設粗抽用的泵浦。

供氣埠347，係經由插設了開關閥3472之供氣管線3471而連接於氣體供給源3473（例如氮氣供給源）。藉由向成為高真空的真空腔室341內經由供氣埠347供給適量的氣體，能夠令真空腔室341內的壓力回到與真空搬運室321內的壓力相同的壓力（在此例係1Pa左右的中真空）。雖然由氣體供給源所供給的氣體並不限定於氮氣，但以低氧濃度且低濕度的氣體為佳。

真空腔室341內的壓力可由壓力感測器348來偵測。壓力感測器348的偵測值，能使用於例如將真空腔室341內的壓力設成高真空時，以及令壓力回到中真空時的控制。

搬運區域15的減壓搬運裝置16，能夠經由第一交接單元311及第二交接單元312的搬出搬入口G1而對該等的裝載鎖定單元搬出搬入基板W。真空搬運部32的真空搬運機322，能夠經由第一交接單元311及第二交接單元312的搬出搬入口G2而對該等的裝載鎖定單元搬出搬入基板W。真空搬運部32的真空搬運機322，能夠對真空烘烤部33的所有的真空烘烤單元34搬出搬入基板W。

接著，針對第二清洗區域40加以說明。第二清洗區域40具有複數之氣體團簇清洗單元41。作為氣體團簇清洗單元41，可使用合適的眾所周知之物，例如，可使用依由本案申請人與其共同申請人所申請之前案的日本特開2013－175681號（專利文獻1）所揭示者。

以下，先針對氣體團簇清洗單元41，參照圖4及圖5簡單地說明。氣體團簇清洗單元41具備真空腔室42。在真空腔室42內，配置有用以載置基板W的載置台43。在真空腔室42的頂壁中央部，形成有圓筒形的突出部44，且在突出部44內設置有噴嘴45。在真空腔室42的一個側面，設置有設置了閘閥GV4之基板W的搬出搬入口46。

搬運區域15的減壓搬運裝置16，可通過閘閥GV4開啟後的搬出搬入口46進入真空腔室42，而對載置台43將基板W載置。亦可設置貫穿載置台43之可升降的升降銷（未圖示）（如此之構成在半導體製造裝置的領域為周知的構成），來輔助在減壓搬運裝置16與載置台43之間的基板W的交接。在真空腔室42的底部，連接有依序插設了壓力調整閥48及真空泵浦49的排氣管47。

載置台43，藉由具有類似XY工作台的構成的水平移動機構50，而能在X方向及Y方向上移動。藉由以水平移動機構50使載置台43移動，能將從噴嘴45放射的氣體團簇，放射至受載置台43所支撐的基板W的表面的任意位置。亦可在載置台43設置用以進行「受載置台43所支撐的基板W的溫度調整」的溫度調整機構（未圖示）。

噴嘴45，從比「在真空腔室42內的基板W的附近的空間的壓力」高的壓力的區域，將清洗用的氣體朝向受載置台43所支撐之基板W噴吐。其結果，被噴吐後的氣體絕熱膨脹，而使清洗用的氣體之原子或是分子的集合體即氣體團簇產生。噴嘴45如圖5所示，具備略圓筒狀的壓力室451。在壓力室451的下端部，設置了例如開口口徑為0.1mm左右的孔口部452，而在孔口部452，連接了愈往下方而愈擴徑之氣體擴散部453。

噴嘴45係設置成將氣體團簇向基板W的表面大致垂直地放射。此處「大致垂直地放射」係，如圖5所示，意指例如噴嘴45的長度方向的中心軸L與載置台43的載置面（基板W的表面）之夾角θ在90度±15度的範圍。又，亦有採用使從噴嘴45噴吐之氣體團簇在中途離子化，進而藉由彎曲機構將前進路徑彎曲之構成的情況。在此情況下，只要彎曲後的氣體團簇的前進路徑的方向向量與基板W的表面之夾角在90度±15度的範圍即可。

在噴嘴45的壓力室451的上端部，連接了氣體供給管路6的下游端。在氣體供給管路6插設有壓力控制閥61。在氣體供給管路6的上游端，連接有二氧化碳（CO ₂）氣體供給管路62、及氦（He）氣體供給管路63。CO ₂氣體供給管路62係經由開關閥V1及流量控制閥62a而與CO ₂供給源62b連接，He氣體供給管路63係經由開關閥V2及流量控制閥63a而與He氣體供給源63b連接。

氣體團簇由作為清洗用的氣體之CO ₂氣體形成。He氣體係用以將氣體流亦即氣體團簇加速的氣體。He氣體不易形成團簇，而藉由對CO ₂氣體混合He氣體，能使由CO ₂氣體所產生的團簇的速度增加。在氣體供給管路6設置有偵測該氣體供給管路6內的壓力之壓力感測器64。根據壓力感測器64的偵測值，藉由控制部7控制壓力控制閥61的開度，俾使氣體供給管路6內的壓力成為期望的壓力，藉此，控制噴嘴45的壓力室451內的氣體壓力。壓力感測器64偵測壓力室451內的壓力亦可。

如圖1所示，基板處理系統1具備控制裝置100。控制裝置100係由例如電腦所構成，且具備運算部101以及儲存部102。在儲存部102，儲存控制在基板處理系統1所執行的各種處理的程式（亦包含處理配方）。運算部101，藉由將儲存於儲存部102的程式讀取並執行而控制基板處理系統1的動作。

程式係記錄於可由電腦讀取的儲存媒體者，亦可為從該儲存媒體安裝至控制裝置100的儲存部102者。作為可由電腦讀取的儲存媒體，有例如硬式磁碟（HD）、軟性磁碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）、記憶卡等。

接著，針對在基板處理系統1內之基板W的處理的流程加以說明。基板W的處理係在藉由控制裝置100的控制之下進行。

作為由基板處理系統1所處理的基板W，可例示受到「與此基板處理系統1分開的獨立式的液體處理系統」進行了液體處理之基板。作為合適的處理對象之基板W，可例示已進行了一定程度半導體電路的製造且在表面形成了凹凸者。作為液體處理系統，可例示含有複數之單片式液體處理單元者。液體處理系統可為在半導體製造裝置的技術領域所周知者。在液體處理系統的單片式液體處理單元，實施例如由如下的步驟所構成的液體處理。首先，對受旋轉夾頭固持而旋轉的基板W，供給藥液（例如DHF、SC1等）而實施例如藥液清洗步驟；接著，作為淋洗液而向基板W供給DIW而實施淋洗步驟；接著，向基板供給IPA而實施IPA置換步驟；最後，在不對基板供給任何液體的狀態下使基板高速旋轉而實施使基板乾燥之旋轉乾燥步驟。在乾燥處理後的基板上，附著有以過去的基準而言不會造成問題的程度的微小的附著物（例如來自於先前溶解於IPA的有機物者、或是藥液清洗步驟的藥液殘渣）。如此般的基板W被收納於載具C，而被搬入基板處理系統1，並以以下所說明的程序進行處理。

作為受基板處理系統1所處理的基板W，亦可係在施行了上述一連串的步驟中的IPA置換步驟之後，不進行旋轉乾燥步驟而在基板W的表面形成IPA液膜，並藉由例如使用了超臨界二氧化碳的超臨界乾燥裝置使其乾燥者。在此情況下，也會有以過去的基準而言不會造成問題的程度的微小的附著物（上述之物）附著於基板W的表面。如此之基板W亦為在基板處理系統1中的處理對象。

在最一開始，搬出搬入區塊2（CSB）的基板搬運裝置13，從載置於載具載置區域11的載具C取出1片基板W。基板搬運裝置13，將取出後的基板W搬入呈閘閥GV2被封閉且閘閥GV1被開啟的狀態的第一裝載鎖定單元141（LL）。接著，關閉閘閥GV1，而將第一裝載鎖定單元141內抽真空，直到變成與搬運區域15內的壓力（例如1Pa左右）大致相等的壓力。

接著，將閘閥GV2開啟，而搬運區域15的減壓搬運裝置16（H－Arm）從第一裝載鎖定單元141將基板W取出。減壓搬運裝置16，通過搬出搬入口G1而進入第一清洗區域30的第一交接單元311（TRS）內，並將基板W交接至第一交接單元311，而從第一交接單元311退出。

接著，真空搬運部32的真空搬運機322（V－Arm）經由搬出搬入口G2進入第一交接單元311，而從第一交接單元311將基板W取出。真空搬運機322，將此基板W搬入呈閘閥GV3被開啟的狀態之一個真空烘烤單元34（Bake）的真空腔室341，並將其載置於支撐銷344上。一旦真空搬運機322從真空腔室341退出，便將閘閥GV3關閉。此時的真空腔室341內的壓力，係與真空搬運室321內的壓力大致相等的1Pa左右。

接著，藉由渦輪分子泵TMP將真空腔室341內抽真空，並設為例如1×10 ^－ ⁵Pa左右的高真空，且藉由加熱器343將基板W加熱至預先決定的溫度（例如40℃～200℃左右的溫度）。關於處理壓力及處理溫度的設定將於後補述。此時，真空腔室341內的壓力及基板W的溫度係由壓力感測器348及輻射溫度計345而分別受到監測，並根據監測結果控制渦輪分子泵TMP及加熱器343的運轉狀態，俾以維持期望的製程條件。

藉由將維持上述的真空度及基板溫度的狀態持續預先決定的時間（例如60～600秒左右），將附著在基板W的表面的附著物氣化（或是分解及氣化），而從基板W的表面脫離，並經由排氣管線3461而從真空腔室341內排出。作為真空烘烤清洗（真空烘烤處理）的去除對象的附著物，例示有起因於在搬入基板處理系統1之前對基板W所實施的液體處理步驟，而附著在基板的表面的物質，例如，高級脂肪酸（例如芥酸酰胺）、活性劑等有機化合物，液體處理用的無機藥液（例如氫氟酸）的殘渣（此係以分子等級附著於基板表面）等。以下，先針對真空烘烤清洗的原理簡單地說明。

在位於比附著物的COX線圖的蒸氣壓線（參照圖6的斜線VP）下方的壓力下，且比脫離臨界溫度高的溫度的環境中，放置基板的話，能將附著在基板的表面的有機物去除能。此處，「脫離臨界溫度」，係意指在比該溫度低的溫度下，即便壓力位於比去除對象物質的COX線圖的蒸氣壓線更下方，也無法使其從基板脫離的溫度，此係依各個物質而不同。

作為一例，吾人設想了作為脂肪酸的一種之芥酸酰胺（C ₂₂H ₄₃NO）作為去除對象物質。在圖6將芥酸酰胺的COX線圖概略地表示。芥酸酰胺的沸點（大氣壓下）為約480℃，脫離臨界溫度為約40℃。換言之，真空烘烤處理的處理溫度，至少需要設定成約40℃以上。在COX線圖上，200℃時的蒸氣壓為約8Pa，而50℃時的蒸氣壓為約2×10 ^－ ⁵Pa。由於以蒸氣壓線VP附近的溫度進行處理的話，處理時間會變長，故當處理溫度為200℃時以例如1Pa的處理壓力、50℃時以例如1×10 ^－ ⁵Pa的處理壓力進行真空烘烤處理即可。如果沒有因為熱而對已經形成在基板的半導體裝置構成元件產生不良影響的疑慮的話，亦可將處理溫度設得比200℃更高，例如設得高到上限300℃左右。然而，一般而言，從避免對基板及已經形成在基板的半導體裝置構成元件的熱損害或是表面氧化的層面來看，認為處理溫度的上限以200℃左右為佳。

雖然亦可更加地將處理壓力降低，但也會考量因這麼做而抽真空時間變長使得處理量降低，及／或是要求更高性能的真空泵浦等缺點。因此，目前的階段，在實用上，處理壓力以即使再低也是設定在1×10 ^－ ⁵Pa左右為佳。換言之，處理溫度的上限值可藉由對基板是否產生不良影響來決定，而處理壓力的下限值方面，可考量處理量、運行成本、裝置製造成本等來決定。處理溫度的下限值，只要高於前述之脫離臨界溫度即可。亦即，只要在圖6中，決定如位於受「蒸氣壓線VP」、與「表示根據上述的考量方式所決定之處理溫度的上限值及處理壓力的下限值的兩條直線」所包圍的三角形的區域內的處理條件（處理溫度及處理壓力）即可。

芥酸酰胺其分子量大，在設想為真空烘烤處理的去除對象的物質當中，係特別難以去除者之一。因此，配合芥酸酰胺而決定處理條件的話，能夠與芥酸酰胺同時地，將由其他的物質所構成的附著物也同時藉由真空烘烤處理去除。

藉由真空烘烤處理，亦能夠去除比芥酸酰胺分子量小的高級脂肪酸、活性劑等有機化合物。又，不限於有機化合物，能夠也去除液體處理用的無機藥液（例如氫氟酸）的殘渣（此係以分子等級附著於基板表面）。關於相較於芥酸酰胺，蒸氣壓線在圖表中更位於左上側的物質，能夠以更低溫度、高壓力（低真空度）之處理條件去除。因為由在液體處理單元中對基板實施的步驟，可預測附著於基板的物質，故只要決定能對應預測的附著物之處理條件即可。相較於芥酸酰胺，蒸氣壓線在圖6的圖表中更位於左上側的物質的情況下，處理壓力亦可為例如1Pa左右的壓力（中真空）。又，由於將處理壓力設得過高的話，附著物的去除效率會降低，故處理壓力以設定成1Pa左右以下為佳。

又，作為適合藉由真空烘烤處理去除的附著物，可列舉物理吸附於基板的表面者，以及因分子彼此的糾纏而抑制了氣化，結果附著於基板的表面者。作為物理吸附於基板的表面者，包含如氫鍵結般藉由極性引力而結合者、以及藉由凡得瓦爾力而結合者。來自在半導體基板的濕式製程（尤其是清洗處理）所使用的處理液的附著物大多符合上述。另一方面，由於要將藉由如化學鍵結（離子鍵、共價鍵、金屬鍵）般的結合能非常高的鍵結而吸附於基板表面（化學吸附）的物質去除是很困難的，故其並不包含在藉由真空烘烤處理來去除的對象。又，要將完全固化（結晶化）的附著物去除是很困難的（但是，在上述之處理溫度例如200℃左右容易分解者除外），作為去除對象的附著物，係以液體或是半固體狀態者為主要的對象。

真空烘烤處理（真空烘烤清洗）結束之後，經由供氣管線3471向真空腔室341內供給N ₂氣體，並將真空腔室341內的壓力設成與真空搬運室321內的壓力（1Pa左右）大致相等。此時，可採用例如，一面藉由壓力感測器348監測真空腔室341內的壓力，一面持續供給N ₂氣體，且在真空腔室341內的壓力到達1Pa左右後將開關閥3472關閉之程序。

接著，閘閥GV3被打開，真空搬運機322（V－Arm）從真空腔室341將基板W取出。真空搬運機322經由搬出搬入口G2將基板W搬入第二交接單元312（Cool）。基板W，以預定的時間滯留在第二交接單元312，在此期間，藉由內建於第二交接單元312的基板載置台的冷卻裝置，將基板W的溫度降低至常溫左右。接著，減壓搬運裝置16（H－Arm）通過搬出搬入口G1進入第二交接單元312內，從第二交接單元312將基板W取出。在第二交接單元312內亦可設置輻射溫度計（未圖示）。在此情況下，亦可在確認由輻射溫度計所偵測之基板W的溫度變為常溫左右後，從第二交接單元312將基板W取出。

接著，減壓搬運裝置16將取出後的基板W，搬入閘閥GV4開著的第二清洗區域40的氣體團簇清洗單元41（GCS）之一。

在氣體團簇清洗單元41內，進行使用氣體團簇，而從載置於載置台43的基板W的表面將微粒去除之處理。若將處理條件的一例表示的話，將真空腔室42的壓力（亦即基板W的附近的空間內的壓力）設為0.1～100Pa左右（此處係設為1Pa左右的中真空），而對噴嘴45以比此還高的壓力（例如0.3～5.0MPa的壓力）供給清洗用的氣體（二氧化碳氣體）。從噴嘴45向真空腔室42內噴吐之清洗用的CO ₂氣體，因急遽的絕熱膨脹而冷卻至凝聚溫度以下，分子（圖5的符號「201」）彼此互相藉由凡得瓦爾力結合，而變成作為集合體的氣體團簇（圖5的符號「200」）。

來自從噴嘴45噴吐出的氣體的氣體團簇，係垂直放射於基板W的表面。氣體團簇，在「直接撞擊位於基板W的表面的微粒的情況」、「撞擊微粒的附近的基板W的表面的情況」的任一個情況下，皆藉由氣體團簇的動能，使微粒從基板W的表面脫離（吹飛）。關於微粒去除的作用機制的細節以及氣體團簇清洗之決定條件的程序，請參照專利文獻1。從基板W的表面脫離後的微粒，通過排氣管路而從真空腔室42排出。

在實際的處理中，亦可一面藉由水平移動機構50將載置於載置台43之基板W移動，一面毫不遺漏地對基板W的表面全區放射氣體團簇。亦可改變作法，例如，在搬入基板處理系統1之前進行各基板W的檢查而製作微粒分布圖，並根據此微粒分布圖，瞄準微粒存在的地方而放射氣體團簇。

在氣體團簇清洗單元41的氣體團簇清洗結束後，閘閥GV4開啟，減壓搬運裝置16（H－Arm）將基板W從氣體團簇清洗單元41取出，並搬入呈閘閥GV2被開啟且閘閥GV1被封閉的狀態的第二裝載鎖定單元142（LLB）。接著，將閘閥GV2關閉。

在氣體團簇清洗中，由於因上述之清洗用的氣體之絕熱膨脹的冷卻，真空腔室42內的溫度及基板W的溫度逐漸降低，在氣體團簇清洗的結束時間點變為例如－50℃左右的低溫。因此，向第二裝載鎖定單元142導入大氣的話，在基板W會產生結露。為了防止此事，將第二裝載鎖定單元142內維持著減壓狀態，並以預先決定的時間使基板W滯留於第二裝載鎖定單元142內，而藉由內建於基板載置台的加熱器，將基板W升溫至常溫（約25℃）。

基板W的溫度變為常溫後，向第二裝載鎖定單元142內導入大氣（例如無塵室內空氣），第二裝載鎖定單元142的壓力回到常壓。接著，閘閥GV1開啟，基板搬運裝置13從第二裝載鎖定單元142將基板W取出，並將該基板收納至載置於搬出搬入區塊2（CSB）的載具載置區域11的原本的載具C。藉由以上，在基板處理系統1內的對1片基板W的一連串的搬運及處理結束。

於圖7顯示了在上述之一連串的步驟的基板周圍的壓力及基板的溫度變化之一例。圖7的最上列的1～15係表示步驟編號，下一列以及其再下一列的CSB（2）、LL（141）、H－ARm（16）等英文字母及括號起來的數字係表示固持著基板之基板處理系統1的構成元件的略稱及參考符號。

在圖7的圖表中，搬運區域15內的壓力（參考步驟編號11、13）與在氣體團簇清洗單元41的處理壓力係相同，但並非限定於此，這些壓力即便彼此相異也沒關係。在圖1所示的構成的情況下，用以將氣體團簇清洗單元41內的壓力調節至處理壓力的所需時間（通常，係相當於抽真空的時間），取決於搬運區域15內的壓力與在氣體團簇清洗單元41的處理壓力的差。又，用以將真空烘烤單元34內的壓力調節至處理壓力的所需時間（通常，係相當於抽真空的時間），會取決於搬運區域15內的壓力與在真空烘烤單元34的處理壓力的差。因此，亦可以使壓力調整之所需時間的總和成為最小的方式，來決定搬運區域15內的壓力。又，如先前說明過的一般，在真空烘烤單元34的處理壓力不限於高真空，依據去除對象的物質的種類，也有可能是中真空的情況。

在上述的實施態樣中，最一開始進行真空烘烤清洗，接著進行氣體團簇清洗，但並不限定於此。亦可最一開始進行氣體團簇清洗，接著進行真空烘烤清洗。將真空烘烤清洗及氣體團簇清洗當中的至少一者或是兩者進行複數次亦可。在此情況下，亦可將真空烘烤清洗及氣體團簇清洗交替進行。

在氣體團簇清洗之後進行真空烘烤清洗的情況下，將因氣體團簇清洗而被冷卻下來的基板，在放入真空烘烤單元34之前先加熱亦可。在此情況下，亦可將加熱器組進第一交接單元311的基板載置台，或是亦可設置第三交接單元313（在圖2以鏈線表示），並將加熱器組進內建於其的基板載置台。

當在乾式清洗區塊4執行的最後的處理係真空烘烤清洗的情況下，則沒有在第二裝載鎖定單元142的基板載置台設置加熱器的必要。又，在此情況下，代替在第二交接單元312的基板載置台設置冷卻器，而在第二裝載鎖定單元142的基板載置台設置冷卻器，並將在真空烘烤清洗時被加熱的基板冷卻亦可。

若在搬運排程上不會產生問題的話，則亦可將具有附有加熱器的基板載置台之第二裝載鎖定單元142，使用於將進行了氣體團簇清洗後的基板W，在放入真空烘烤單元34前加熱的用途。

關於要使裝載鎖定區塊3的裝載鎖定單元（141，142）及乾式清洗區塊4的交接單元（311，312，313）持有怎麼樣的溫度調整功能，考量被要求的裝置運用的靈活度（氣體團簇清洗及真空烘烤清洗的執行順序的自由度）以及裝置成本來決定即可。如在圖2以鏈線表示般在乾式清洗區塊4設置具有基板W的加熱功能的第三交接單元313的話，吾人認為裝置運用的靈活度上升，且裝置成本的增加也被抑制在最低限度。

在一變形實施態樣中，亦可藉由將圖1所示之裝載鎖定區塊3及乾式清洗區塊4的套組多層地堆疊，而構築基板處理系統1。在此情況下，搬運區域15的減壓搬運裝置16部分，亦可對每個裝載鎖定區塊3及乾式清洗區塊4的套組各設置一個，亦可代替此方式，而對所有的套組設置共通的一個減壓搬運裝置16。

在其他的變形實施態樣中，將乾式清洗區塊如圖8所示般地構成亦可。在圖8的變形實施態樣中，在第一清洗區域30A設置兩列真空烘烤單元列，各真空烘烤單元列係由在鉛直方向上堆疊的複數之真空烘烤單元34所構成。各真空烘烤單元34，在面向搬運區域15的部位具有閘閥GV3。在第一清洗區域30A的旁邊，設置了一列交接單元列。交接單元列，係由在鉛直方向上堆疊的複數之交接單元312（311亦可）所構成。複數之交接單元312（311亦可），係作為等待搬入至真空烘烤單元34的基板、等待搬入至氣體團簇清洗單元41的基板、等待搬入至裝載鎖定單元141（142亦可）的基板的待命場所（緩衝區）而設置。在複數之交接單元312之至少某幾個（全部亦可），設置基板W的加熱以及／或是冷卻功能亦可。此功能，能夠為了將在氣體團簇清洗單元41處理後的基板加熱、或是為了將在真空烘烤單元34加熱後的基板冷卻而使用。在如此般的構成的情況下，不在裝載鎖定單元142設置溫度調整功能亦可。將裝載鎖定單元141（142亦可）的數量增加，而在鉛直方向上堆疊亦可。在此變形實施態樣中，設置於第一清洗區域30A與第二清洗區域40（此處係具有與圖1的第二清洗區域40相同的構成）之間的搬運區域15的減壓搬運裝置16，能對所有的裝載鎖定單元141、所有的真空烘烤單元34、所有的氣體團簇清洗單元41以及所有的交接單元312，將基板搬出搬入。

接著，針對真空烘烤清洗與氣體團簇清洗的任務分擔加以說明。真空烘烤清洗與氣體團簇清洗，係能夠將「難以藉由其中一種清洗方法去除的附著物」以另一種清洗方法而較容易地去除這樣的互相補足的關係。因此，能夠將附著於清洗對象的基板W的附著物（微粒及其來源物質）的多數去除。

將真空烘烤清洗及氣體團簇清洗的特徵表示於下列的表1～表3。

[表1]

	真空烘烤	氣體團簇	備註
清洗方法	氣化‧脫離	撞擊‧脫離
清洗區域	全表面	對入射軸垂直
汙染物質的吸附狀態	物理吸附	物理吸附	不能去除化學吸附
圖案損傷	無	無
表面氧化	無	無

表1，顯示了真空烘烤清洗及氣體團簇清洗的特性。如表1所示，相對於真空烘烤清洗係將附著物氣化而從基板去除，氣體團簇清洗係藉由團簇的撞擊能量來將附著物從基板去除。由於此相異點，而有如以下般的差異。亦即，由於氣體團簇係對基板W的表面垂直地放射，故能夠將附著於「當從鉛直方向上方看基板W的表面時所『看得到』的表面（例如亦包含圖案的凹部的底面）」的微粒（相較於真空烘烤）有效率地去除。另一方面，無法將附著於「當從鉛直方向上方看基板W的表面時所『看不到』的表面（例如深的凹部的深處的側面、在縱溝槽的中途分支而向側向延伸的橫溝槽的表面等），或是『不容易看見』的表面（例如淺的凹部的側面、深的凹部的底部附近的表面）」的微粒去除，抑或是即便去除了，但去除效率非常低。真空烘烤清洗，由於只要對附著物在減壓氣體環境下加熱即可，故能夠將「看不到」的表面或是「不容易看見」的表面的附著物去除。

又，在表1的氣體團簇清洗的「圖案損傷：無」係指，只要不在極端地將撞擊能量提高這樣的條件下進行處理，圖案損傷便不會產生，這樣的意思。

[表2]

相狀態	物質	真空烘烤	氣體團簇	備註
固體	非揮發性	×	○	大小＜100nm
揮發性	○	○	大小＜100nm
液體	製程化學殘渣	○	○
氣體	製程化學氣體	○	△	H2O、HF、HCl

表2顯示了藉由真空烘烤清洗及氣體團簇清洗而可去除的物質。在表2中，「○」表示可去除、「△」表示雖然可去除但不太適合、「×」表示無法去除。如表2所示，藉由真空烘烤清洗而可去除的物質，與藉由氣體團簇清洗而可去除的物質之多數係共通。與表1搭配考量的話，可知附著在「看不到」的表面或是「不容易看見」的表面的非揮發性物質以外的附著物，係藉由組合真空烘烤清洗與氣體團簇清洗而可去除。

[表3]

	真空烘烤	氣體團簇	備註
搬運系統壓力	中真空	中真空
腔室壓力	高真空	中真空	1×10 ^－ ⁵Pa（高真空）、1Pa（中真空）
腔室溫度	＜200℃	RT	溫度上限係取決於步驟

表3顯示了使用在真空烘烤清洗及氣體團簇清洗的溫度及壓力。真空烘烤清洗及氣體團簇清洗在真空處理這一點上共通，而溫度（加熱、非加熱）及真空度（高真空、中真空）部分相異。真空烘烤清洗與氣體團簇清洗皆為減壓（真空）製程。因此，能夠共用真空烘烤清洗用的裝置與氣體團簇清洗用的裝置（真空搬運用的裝置、裝載鎖定單元等）。又，亦能夠將設置真空烘烤清洗用的裝置的空間與設置真空搬運用的裝置的空間，藉由共通的真空泵浦來進行減壓。因此，相較於將真空烘烤清洗用的基板處理系統與氣體團簇清洗用的基板處理系統作為獨立式的系統而分別設置的情況，能夠將整體的裝置成本大幅地縮減。

本次所揭示之實施態樣，應認為其在所有的層面皆為例示且並非限制性者。上述的實施態樣，亦可在不超出隨附之申請專利範圍及其主旨下以各種的態樣進行省略、置換、變更。

基板W並不限定於半導體晶圓，亦可係玻璃基板、陶瓷基板等在半導體裝置的製造中所使用的其他種類的基板。

1:基板處理系統 11:載具載置區域 12:基板搬運區域 13:基板搬運裝置 15:搬運區域 16:減壓搬運裝置(基板搬運裝置) 100:控制裝置 101:運算部 102:儲存部 141:裝載鎖定單元 142:裝載鎖定單元 142a:載置台 142b:溫度調整器 2:搬出搬入區塊 3:裝載鎖定區塊 30:第一清洗區域 30A:第一清洗區域 31:交接部 32:真空搬運部 33:真空烘烤部 34:真空烘烤單元 311:第一交接單元(交接單元) 312:第二交接單元(交接單元) 313:第三交接單元(交接單元) 312a:載置台 312b:冷卻器 321:真空搬運室 322:真空搬運機 341:真空腔室 342:搬出搬入口 343:加熱器 344:支撐銷 345:輻射溫度計 346:排氣埠 347:供氣埠 348:壓力感測器 3411:頂壁 3412:底壁 3461:排氣管線 3462:開關閥 3471:供氣管線 3472:開關閥 3473:氣體供給源 4:乾式清洗區塊(處理區塊) 40:第二清洗區域 41:氣體團簇清洗單元 42:真空腔室 43:載置台 44:突出部 45:噴嘴 46:搬出搬入口 47:排氣管 48:壓力調整閥 49:真空泵浦 451:壓力室 452:孔口部 453:氣體擴散部 50:水平移動機構 6:氣體供給管路 61:壓力控制閥 62:氣體供給管路 62a:流量控制閥 62b:供給源 63:氣體供給管路 63a:流量控制閥 63b:供給源 64:壓力感測器 7:控制部 C:載具(基板搬運容器) G1:搬出搬入口 G2:搬出搬入口 GV1:閘閥 GV2:閘閥 GV3:閘閥 GV4:閘閥 L:中心軸 RP:旋轉泵 TMP:渦輪分子泵 V1:開關閥 V2:開關閥 VP:(蒸氣壓)線 W:基板 X:方向 Y:方向 Z:方向 θ:夾角

[圖1]係依基板處理裝置的一實施態樣之基板處理系統的概略橫剖面圖。 [圖2]係表示圖1的基板處理系統的乾式清洗區塊之第一清洗區域的一構成例之概略縱剖面圖。 [圖3]係表示設置於第一清洗區域之真空烘烤單元的一構成例之概略縱剖面圖。 [圖4]係表示設置於圖1的基板處理系統的乾式清洗區塊的第二清洗區域之氣體團簇清洗單元的一構成例之概略縱剖面圖。 [圖5]係表示圖4的氣體團簇清洗單元的噴嘴的一構成例之概略縱剖面圖。 [圖6]係概略地表示用以說明真空烘烤處理的處理條件的決定方法的COX線圖之圖表。 [圖7]係表示以圖1的基板處理系統所進行之一連串的處理步驟中，基板的周圍的壓力及基板的溫度變化的一例之圖表。 [圖8]係表示基板處理系統之變形實施態樣之概略橫剖面圖。

1:基板處理系統

11:載具載置區域

12:基板搬運區域

13:基板搬運裝置

15:搬運區域

16:減壓搬運裝置(基板搬運裝置)

100:控制裝置

101:運算部

102:儲存部

141:裝載鎖定單元

142:裝載鎖定單元

142a:載置台

142b:溫度調整器

2:搬出搬入區塊

3:裝載鎖定區塊

30:第一清洗區域

31:交接部

32:真空搬運部

33:真空烘烤部

34:真空烘烤單元

311:第一交接單元(交接單元)

312:第二交接單元(交接單元)

312a:載置台

312b:冷卻器

321:真空搬運室

322:真空搬運機

4:乾式清洗區塊(處理區塊)

40:第二清洗區域

41:氣體團簇清洗單元

C:載具(基板搬運容器)

G1:搬出搬入口

G2:搬出搬入口

GV1:閘閥

GV2:閘閥

GV3:閘閥

GV4:閘閥

RP:旋轉泵

W:基板

X:方向

Y:方向

Z:方向

Claims

一種基板處理裝置，具備：搬出搬入區塊，設置有：載置收納基板的基板搬運容器之容器載置台，以及進行收納在載置於該容器載置台的基板搬運容器的基板的搬出搬入之基板搬運裝置；乾式清洗區塊，具備在減壓氣體環境下進行基板的乾式清洗的複數之處理單元，且在該乾式清洗區塊內，設置有在減壓氣體環境下搬運基板的減壓搬運裝置；以及裝載鎖定區塊，設置了連接常壓氣體環境的該搬出搬入區塊與減壓氣體環境的該乾式清洗區塊的至少一個裝載鎖定單元；該乾式清洗區塊，具有下列單元，以作為該複數之處理單元：至少一個真空烘烤單元，藉由在減壓氣體環境下將基板加熱，而將附著於基板的表面的附著物去除；以及至少一個氣體團簇清洗單元，在減壓氣體環境下對基板的表面放射氣體團簇，而將附著於基板的表面的附著物去除。
如請求項1所述之基板處理裝置，其中，該乾式清洗區塊，具有：第一清洗區域，設置了複數之該真空烘烤單元；第二清洗區域，設置了複數之該氣體團簇清洗單元；以及搬運區域，設置了該減壓搬運裝置；該搬運區域，係配置於該第一清洗區域與該第二清洗區域之間；該減壓搬運裝置，在該第一清洗區域、該第二清洗區域、與該裝載鎖定區塊之間搬運該基板。
如請求項2所述之基板處理裝置，其中，在該第一清洗區域，設置有：該複數之真空烘烤單元；真空搬運室，連接該複數之真空烘烤單元，且在其內部設置有真空搬運機；以及至少一個交接單元，連接於該真空搬運室；且在該真空搬運機與該複數之真空烘烤單元之間，可交接基板；在該交接單元與該搬運區域的該減壓搬運裝置之間，可交接基板；在該交接單元與該真空搬運機之間，可交接基板。
如請求項3所述之基板處理裝置，其中，在該至少一個交接單元中，至少包含第一交接單元及第二交接單元，且至少在該第二交接單元，設置有：溫度調整部，用以調節接下來要藉由該真空烘烤單元施行處理的基板的溫度，或是，調節已藉由該真空烘烤單元施行了處理的基板的溫度。
如請求項4所述之基板處理裝置，其中，該第二交接單元的該溫度調整部，具有：冷卻器，在將已藉由該真空烘烤單元施行了處理的基板，交接至該減壓搬運裝置之前，將該基板冷卻。
如請求項4所述之基板處理裝置，其中，該第二交接單元的該溫度調整部，具有：加熱器，在將藉由該氣體團簇清洗單元進行處理後已被冷卻的基板，交接至該真空搬運機之前，將該基板加熱。
如請求項4所述之基板處理裝置，其中，該第一交接單元，不具有基板的溫度調整功能。
如請求項3所述之基板處理裝置，其中，設置於該第一清洗區域的該複數之真空烘烤單元係排列在鉛直方向上，且該真空搬運機，係設置成能對所有的該複數之真空烘烤單元，進行基板的交接。
如請求項3所述之基板處理裝置，其中，該第一清洗區域的該真空搬運室及該交接單元的內部空間、和該搬運區域的內部空間，係藉由以共通的真空泵浦來減壓，而被控制成相同的壓力。
如請求項1所述之基板處理裝置，其中，在該裝載鎖定區塊的該至少一個裝載鎖定單元中，包含第一裝載鎖定單元及第二裝載鎖定單元，且在該第二裝載鎖定單元，設置有：加熱器，將在藉由該氣體團簇清洗單元進行處理後已被冷卻的基板加熱。
如請求項10所述之基板處理裝置，其中，該第一裝載鎖定單元，不具有基板的溫度調整功能。
如請求項10所述之基板處理裝置，其中，該第一裝載鎖定單元及該第二裝載鎖定單元，係在水平方向上鄰接而排列，或是，在鉛直方向上排列。
如請求項1所述之基板處理裝置，其中，藉由該基板處理裝置所處理之基板，係在其他的基板處理裝置受到液體處理後的基板，且係在表面附著了源自於該液體處理的附著物之基板。
一種基板處理方法，具備以下步驟：藉由位於常壓氣體環境的基板搬運裝置，將基板搬入設置了至少一個裝載鎖定單元之裝載鎖定區塊之步驟；藉由設置於被設為減壓氣體環境之搬運區域的減壓搬運裝置，而從該裝載鎖定區塊將該基板取出之步驟；藉由該減壓搬運裝置，將該基板搬入設置了真空烘烤單元之第一清洗區域，並且藉由該真空烘烤單元對該基板施行真空烘烤清洗之步驟；藉由該減壓搬運裝置，將該基板搬入設置了該氣體團簇清洗單元之第二清洗區域，並且藉由該氣體團簇清洗單元對該基板施行氣體團簇清洗之步驟；將實施了該真空烘烤清洗及該氣體團簇清洗的基板，藉由該減壓搬運裝置而搬入裝載鎖定區塊之步驟；以及藉由位於常壓氣體環境的該基板搬運裝置，將該基板從該裝載鎖定區塊搬出之步驟。
如請求項14所述之基板處理方法，其中，該基板，係受到液體處理後的基板，且係在表面附著了源自於該液體處理的附著物之基板。