TWI540632B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於對半導體晶圓等基板施行處理的基板處理方法及基板處理裝置。
半導體裝置的製造步驟中係對半導體晶圓等基板的表面供應處理液，並使用處理液對該基板的表面施行處理。
例如每次對一片基板施行處理的單片式基板處理裝置，係具備有：大致呈水平地保持基板且使該基板旋轉的旋轉夾具、以及用於對利用該旋轉夾具而旋轉的基板表面供應處理液的噴嘴。對由旋轉夾具保持的基板供應藥液，然後藉由供應純水，而將基板上的藥液置換為純水。然後，施行為了排除基板上之純水的旋轉乾燥處理。於旋轉乾燥處理中，藉由基板進行高速旋轉，而將基板上所附著的純水甩乾並除去(乾燥)。此種乾燥處理的手法，會有進入在基板表面上所形成圖案的間隙中之純水不會被甩乾，導致圖案間隙中殘留純水之虞。
因而，有提案對經利用純水施行清洗處理後的基板表面，供應常溫的異丙醇(isopropyl alcohol：IPA)液等有機溶劑，將進入基板表面的微細圖案間隙中之純水置換為有機溶劑，俾使基板表面乾燥的手法(例如參照US5882433A)。
但是，在旋轉乾燥時，相鄰接圖案彼此間會拉近並接觸，導致圖案崩壞。此原因之一推測係因在相鄰接圖案間存在的液體所產生表面張力造成。而若在旋轉乾燥前便對基板供應有機溶劑的情況，則在圖案間會存在者便為有機溶劑，因為其表面張力較低，所以會削弱相鄰接圖案彼此間的拉力，判斷可藉此防止圖案崩壞。
然而，近年在半導體基板的表面上，為求高積體化便形成微細且高寬深比的微細圖案(凸狀圖案、線狀圖案等)。因為微細且高寬深比的微細圖案較容易崩壞，因而在洗淨此種基板時，僅在旋轉乾燥前對基板表面供應有機溶劑，會有較難充分抑制旋轉乾燥時圖案崩壞的情況。
因此，本發明目的在於提供：即便對上表面有形成微細且高寬深比微細圖案的基板施行洗淨時，仍可在抑制或防止圖案崩壞的情況下，使基板的上表面良好地施行乾燥之基板處理方法及基板處理裝置。
本發明所提供的基板處理方法，係包括有：清洗步驟、有機溶劑供應步驟、高溫保持步驟、及有機溶劑排除步驟；而，該清洗步驟係對形成有微細圖案且由基板保持單元呈水平姿勢所保持之基板的上表面供應清洗液；該有機溶劑供應步驟係用於將於包含有上述微細圖案間隙之基板的上表面所附著的清洗液，利用表面張力比清洗液更低之既定液體之有機溶劑加以取代，而對由上述基板保持單元所保持之基板的上表面供應上述有機溶劑，藉此在該上表面上形成上述有機溶劑的液膜；該高溫保持步驟係在上述有機溶劑供應步驟開始之後執行，藉由將由上述基板保持單元所保持之基板的上表面，保持在 比上述有機溶劑沸點更高的既定高溫，藉此在包含有上述微細圖案間隙之上述基板的上表面全面形成上述有機溶劑的氣相膜，並且在該氣相膜的上方形成上述有機溶劑的液膜；該有機溶劑排除步驟係從由上述基板保持單元所保持之基板的上表面，將有機溶劑加以排除。
根據此方法，藉由對基板的上表面供應有機溶劑，在微細圖案的間隙中所存在之清洗液便會被有機溶劑所置換。藉此，可從基板的上表面良好地去除清洗液。
再者，在對基板的上表面開始供應有機溶劑後，便將基板的上表面保持於較有機溶劑沸點更高的既定溫度。藉此，在微細圖案上方與微細圖案間隙中形成有機溶劑的氣相膜，且在有機溶劑的氣相膜上方形成有機溶劑的液膜。在此狀態下，因為微細圖案的間隙中的表面張力變小，因而不易因該表面張力而造成圖案崩壞。依上述，即便對已形成有微細且高寬深比的微細圖案的基板施行洗淨的情況，仍可在抑制或防止圖案崩壞的情況下，使基板的上表面良好地施行乾燥。
本發明的一實施形態，其中，上述有機溶劑排除步驟係在上述高溫保持步驟結束之前開始執行。
在高溫保持步驟時，有機溶劑的液膜係利用氣相膜而被從基板的上表面朝上方分離。所以，在有機溶劑的液膜與基板的上表面之間幾乎不會產生摩擦力，有機溶劑的液膜呈容易沿基板的上表面進行移動的狀態。
因為在高溫保持步驟結束之前便執行有機溶劑排除步驟，因而使有機溶劑的液膜沿基板的上表面移動，便可較容易將有機溶劑的液膜從基板的上表面排除。藉此，不會發生圖案崩壞，可從基 板的上表面良好地排除有機溶劑的液膜。
上述高溫保持步驟的基板溫度，最好設定在上述高溫保持步驟中能防止有機溶劑產生沸騰之溫度。藉此，可有效地防止有機溶劑液膜發生龜裂。
上述既定高溫亦可較上述有機溶劑的沸點高出10~50℃。
在上述高溫保持步驟中之基板溫度、及上述高溫保持步驟的執行時間之至少一者，亦可以上述有機溶劑的氣相膜中所含的氣相有機溶劑不會突破上述有機溶劑的液膜而滲出至該液膜上之方式分別加以設定溫度及執行時間。
在上述高溫保持步驟中之有機溶劑的膜厚，亦可設定為在上述高溫保持步驟中不會造成有機溶劑液膜產生分裂的厚度。藉此，可有效地防止有機溶劑的液膜發生龜裂。具體而言，在上述高溫保持步驟中之上述有機溶劑液膜的膜厚，亦可設定成在上述基板中心為1~5mm。此情況，可有效地防止有機溶劑的液膜發生龜裂。
上述高溫保持步驟係一邊使由上述基板保持單元所保持的基板進行旋轉，一邊將該基板的上表面保持於上述既定高溫；在上述高溫保持步驟中之上述基板的旋轉速度亦可設定為10~500rpm。此情況，可有效地防止有機溶劑的液膜發生龜裂。
上述高溫保持步驟中，亦可於上述有機溶劑的液膜追加上述有機溶劑。此情況，可有效地防止有機溶劑的液膜發生龜裂。
本發明的一實施形態，其中，上述有機溶劑供應步驟係當由上述基板保持單元所保持之基板的上表面的溫度未達有機溶劑沸點時執行。
根據此方法，有機溶劑係保持液相狀態而供應給基板的上表面。所以，液相的有機溶劑會進入微細圖案的間隙中。因為有機溶劑係為液相，因而可將在微細圖案間隙中所存在的清洗液，良好地利用有機溶劑置換。藉此，可從基板的上表面確實地去除清洗液。
再者，在有機溶劑供應步驟開始後所執行的高溫保持步驟中，微細圖案的間隙係被氣相有機溶劑充滿。藉此，即便對形成有微細且高寬深比之微細圖案的基板施行洗淨之情況，仍可在抑制或防止圖案崩壞的情況下，使基板的上表面良好地施行乾燥。
上述基板處理方法中，上述高溫保持步驟亦可包括有：將由上述基板保持單元所保持之基板，利用在該基板下方所配置的加熱器施行加熱之步驟。
本發明的一實施形態，其中，上述基板處理方法更進一步包括有：在上述有機溶劑排除步驟之後，使由上述基板保持單元所保持之基板進行旋轉，而使該基板進行乾燥的旋轉乾燥步驟。
根據此方法，在旋轉乾燥步驟執行之前，便從基板的上表面排除有機溶劑。因為在有機溶劑不存在於基板的上表面的狀態下執行旋轉乾燥步驟，而可確實防止旋轉乾燥步驟時發生圖案崩壞情形。
上述有機溶劑排除步驟亦可包括有：一邊使由上述基板保持單元所保持之基板進行旋轉，一邊朝向該基板的上表面之旋轉中心吐出氣體的步驟。
上述有機溶劑排除步驟亦可包括有：朝向由上述基板保持單元所保持之基板的上表面噴吹帶狀氣體，且使該基板的上表面的該氣體的噴吹區域移動之步驟。
上述有機溶劑排除步驟亦可包括有：使由上述基板保持 單元所保持之基板相對於水平而傾斜的步驟。
上述有機溶劑排除步驟亦可包括有：對由上述基板保持單元所保持之基板，從其中央區域朝向周緣部依序地施行加熱的步驟。
本發明所提供的基板處理裝置，係具備有：基板保持單元、有機溶劑供應單元、加熱器、有機溶劑供應控制單元、高溫保持控制單元、及有機溶劑排除控制單元；而，該基板保持單元係將於上表面形成有微細圖案之基板保持呈水平姿勢；該有機溶劑供應單元係用於對由上述基板保持單元所保持之基板的上表面，供應表面張力比水更低的既定有機溶劑；該加熱器係配置於由上述基板保持單元所保持之基板的下方，用於對該基板施行加熱；該有機溶劑供應控制單元係對上述有機溶劑供應單元進行控制，並對由上述基板保持單元所保持之基板的上表面供應上述有機溶劑；該高溫保持控制單元係藉由控制上述加熱器，將由上述基板保持單元所保持之基板，保持於比上述有機溶劑的沸點更高之既定高溫，藉此在包含有上述微細圖案的間隙之上述基板的上表面全面中形成上述有機溶劑的氣相膜，並且在該氣相膜的上方形成上述有機溶劑的液膜；該有機溶劑排除控制單元係從由上述基板保持單元所保持之基板的上表面將上述有機溶劑加以排除。
根據此構成，藉由對基板的上表面供應有機溶劑，便將在微細圖案的間隙中所存在清洗液利用有機溶劑取代。藉此，可從基板的上表面良好地去除清洗液。
再者，藉由將基板的上表面保持於較有機溶劑的沸點更高之既定溫度，便可在微細圖案上方與微細圖案間隙中形成有機溶劑的氣相膜，且在有機溶劑的氣相膜上方形成有機溶劑的液膜。在此狀 態下，因為微細圖案間隙中的表面張力變小，因而不易因該表面張力而造成圖案崩壞。依上述，即便為對已形成有微細且高寬深比之微細圖案的基板施行洗淨的情況，仍可在抑制或防止圖案崩壞的情況下，使基板的上表面良好地施行乾燥。
本發明之一實施形態，其中，上述基板處理裝置係具備有：具有開口的杯本體、及將上述開口予以封閉的蓋構件，並且更進一步包含有從外部將內部空間予以密閉的密閉杯；上述基板保持單元係被收容於上述內部空間中。
根據此構成，基板保持單元被收容於密閉杯的內部空間中。因為在高溫環境下處理有機溶劑，因而會有在基板上發生激烈反應之虞。然而，因為該基板係連同基板保持單元被收容於密閉杯的內部空間，因而激烈反應會滯留於密閉杯內。藉此，可防止基板處理裝置之密閉杯外的區域遭受損傷。
上述加熱器係為對由上述基板保持單元所保持之基板，在自該基板下方隔離的狀態下施行加熱者；上述基板處理裝置亦可更進一步包含有：以上述加熱器與由上述基板保持單元所保持之基板呈接近/遠離的方式，使上述加熱器及上述基板保持單元之至少一者進行升降的升降單元。
根據此構成，可使加熱器、與由基板保持單元所保持的基板間之間隔產生變化。而，在加熱器與基板之間隔呈狹窄狀態下，利用加熱器將基板加熱至高溫。藉由從此一狀態下，將加熱器與基板間之間隔大幅擴大，便可降低對基板的加熱量，藉此可馬上冷卻基板。
本發明的前述之、或其他的目的、特徵及效果，參照所附圖式，利用下述實施形態的說明便可清楚明瞭。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧隔間壁
3‧‧‧處理室
4‧‧‧基板保持旋轉機構
5‧‧‧加熱器
6‧‧‧蝕刻液噴嘴
7‧‧‧清洗液噴嘴
8‧‧‧下杯
9‧‧‧開口
10‧‧‧蓋構件
11‧‧‧旋轉環
12‧‧‧下抵接銷
12A‧‧‧下抵接面
13‧‧‧環旋轉機構
16‧‧‧電阻
17‧‧‧加熱器支撐台
18‧‧‧上表面
19‧‧‧加熱器升降機構
21‧‧‧蝕刻液供應管
22‧‧‧蝕刻液閥
23‧‧‧蝕刻液噴嘴移動機構
26‧‧‧清洗液供應管
27‧‧‧清洗液閥
28‧‧‧清洗液噴嘴移動機構
31‧‧‧底壁部
32‧‧‧周壁部
33‧‧‧上端面
34‧‧‧環狀溝渠
35‧‧‧密封構件
41‧‧‧外蓋
42‧‧‧上環狀溝渠
43‧‧‧有機溶劑流通管
44‧‧‧氮氣流通管
45‧‧‧中心部下表面
46‧‧‧有機溶劑吐出口
47‧‧‧有機溶劑供應管
48‧‧‧有機溶劑閥
49‧‧‧周緣部下表面
50‧‧‧密封環
51‧‧‧氮氣吐出口
52‧‧‧氮氣供應管
53‧‧‧氮氣閥
54‧‧‧蓋升降機構
55‧‧‧流量調節閥
61‧‧‧內蓋
61A‧‧‧內周筒
62‧‧‧基板對向面
63‧‧‧內蓋旋轉機構
64‧‧‧上抵接銷
64A‧‧‧上抵接面
70‧‧‧控制裝置
80‧‧‧IPA液膜
81‧‧‧龜裂
82‧‧‧乾燥區域
85‧‧‧蒸氣膜
100‧‧‧上表面
101‧‧‧微細圖案
102‧‧‧構造體
102A‧‧‧上端面
201‧‧‧基板處理裝置
202‧‧‧氣體噴吹噴嘴
203‧‧‧狹縫吐出口
205‧‧‧氮氣噴吹區域
302‧‧‧晶圓保持單元
303‧‧‧加熱器
402‧‧‧晶圓保持單元
403‧‧‧加熱器
404‧‧‧抽吸噴嘴
405‧‧‧抽吸口
502‧‧‧晶圓保持單元
503‧‧‧加熱器
504‧‧‧海綿擦拭布
505‧‧‧支架
602‧‧‧晶圓保持單元
603‧‧‧加熱器
604‧‧‧毛細管頭
605‧‧‧支架
606‧‧‧毛細管
702‧‧‧晶圓保持單元
703‧‧‧加熱器
800‧‧‧清洗液供應管
801‧‧‧清洗液閥
802‧‧‧清洗液流通管
803‧‧‧清洗液吐出口
C‧‧‧旋轉軸線
M1‧‧‧處理模組
T‧‧‧膜厚
W‧‧‧晶圓
W0‧‧‧線寬
W1‧‧‧間隔
W2‧‧‧間隔
W3‧‧‧間隙
α‧‧‧噴吹方向
圖1係模式地顯示本發明第1實施形態的基板處理裝置的構造之剖視圖。
圖2係圖1所示之基板保持旋轉機構的平面圖。
圖3係圖1所示之內蓋的仰視圖。
圖4A與圖4B係說明圖1所示之利用上與下抵接銷進行的晶圓支撐的圖。
圖5係顯示圖1所示基板處理裝置的電氣式構造方塊圖。
圖6係用於說明關於藉由圖1所示基板處理裝置所執行的蝕刻處理之一例的步驟圖。
圖7A至圖7I係用於說明圖6的處理例的模式圖。
圖8A至圖8D係用於說明圖6的處理例中，晶圓上表面的狀態的模式的剖視圖。
圖9係顯示本發明第2實施形態的基板處理裝置平面圖。
圖10係顯示使用本發明第2實施形態的基板處理裝置之IPA排除步驟的側視圖。
圖11A至圖11C係說明IPA排除步驟一例之圖。
圖12A至圖12C係說明IPA排除步驟另一例之圖。
圖13A至圖13C係說明IPA排除步驟再另一例之圖。
圖14A至圖14C係說明IPA排除步驟再另一例之圖。
圖15A至圖15C係說明IPA排除步驟再另一例之圖。
圖1所示係模式地顯示本發明第1實施形態的基板處理 裝置1之構造之剖視圖。
該基板處理裝置1係供用以對圓形半導體晶圓W(以下簡稱「晶圓W」)的裝置形成區域側之表面，施行屬於洗淨處理一例之蝕刻處理的單片式裝置。當由基板處理裝置1執行為了去除自然氧化膜的蝕刻處理時，蝕刻液係採用例如稀氫氟酸。又，當由基板處理裝置1執行為了去除犧牲膜的蝕刻處理時，蝕刻液係採用例如濃氫氟酸或TMAH(氫氧四甲銨)等。
基板處理裝置1設有供用以對晶圓W施行處理用的處理模組M1。處理模組M1係具備有：基板保持旋轉機構(基板保持單元)4、加熱器5、蝕刻液噴嘴6、清洗液噴嘴7、下杯(杯本體)8、及蓋構件10。該基板保持旋轉機構4係在由隔間壁2所劃分的處理室3內，呈水平保持著晶圓W並使其進行旋轉。該加熱器5係與由基板保持旋轉機構4所保持的晶圓W下表面呈相對向配置，且用於自下方加熱晶圓W。該蝕刻液噴嘴6係供用以對由基板保持旋轉機構4所保持晶圓W的表面(上表面)吐出蝕刻液。該清洗液噴嘴7係供用以對由基板保持旋轉機構4所保持晶圓W的表面，吐出當作清洗液用的DIW(去離子水)。該下杯8係收容著基板保持旋轉機構4。該蓋構件10係供用以將下杯8的開口9予以封閉用。蓋構件10係藉由將下杯8的開口9予以封閉，而形成在內部具有密閉空間的密閉杯。
基板保持旋轉機構4係具備有：圓環板狀旋轉環11、及複數支(例如6支)下抵接銷12。該旋轉環11係具有與晶圓W的旋轉軸線(鉛直軸線)C為同心的旋轉中心，且被呈水平支撐。該等下抵接銷12係在旋轉環11的上表面呈鉛直被立設。各下抵接銷12係呈圓柱狀，且從下方支撐著晶圓W。旋轉環11結合著為使旋轉環11圍繞旋轉軸 線C進行旋轉用的環旋轉機構13。環旋轉機構13係由例如馬達及其所附設的傳動機構所構成。
加熱器5係在例如陶瓷或碳化矽(SiC)製之本體部中，埋設電阻16的電阻式加熱器。加熱器5係由加熱器支撐台17支撐著。
加熱器5係具有水平平坦的圓形上表面18，且呈圓板狀。加熱器5的上表面18係與除由基板保持旋轉機構4所保持晶圓W的下表面周緣部以外區域呈相對向。若對電阻16供電並使發熱，則含有上表面18的加熱器5全體便會發熱。在加熱器5的上表面18全域中，加熱器5之開啟狀態的每單位面積的發熱量係設定為均等。
加熱器5並非能旋轉的構造，所以不需要為了對電阻16供電用的旋轉電氣接點。故，相較於使加熱器5進行旋轉的情況，對加熱器5的供電量不會受限制。藉此，可將晶圓W加熱至所需高溫。
加熱器支撐台17結合著為了連同加熱器支撐台17使加熱器5進行升降的加熱器升降機構(升降單元)19。加熱器5係藉由加熱器升降機構19而在維持水平姿勢的狀態下進行升降。加熱器升降機構19係由例如滾珠螺桿、馬達構成。藉由驅動加熱器升降機構19，加熱器5便在其上表面18從晶圓W下表面朝下方遠離的下位置(遠離位置。參照圖7A等)、與加熱器5的上表面18以微小間隔W1與晶圓W的下表面隔開且對向配置的上位置(靠近位置。參照圖7F等)之間進行升降。依此，藉由變更加熱器5與晶圓W下表面之間隔，便可調整加熱器5賦予晶圓W的熱量。
蝕刻液噴嘴6係例如以連續流狀態朝下方吐出蝕刻液的直線型噴嘴。蝕刻液噴嘴6連接著成為從蝕刻液供應源供應蝕刻液的蝕刻液供應通路之蝕刻液供應管21。在蝕刻液供應管21中介設有為了 將蝕刻液的供應予以開閉用的蝕刻液閥22。若蝕刻液閥22被開啟，便從蝕刻液供應管21朝蝕刻液噴嘴6供應蝕刻液，又若蝕刻液閥22被關閉，便停止從蝕刻液供應管21朝蝕刻液噴嘴6的蝕刻液供應。蝕刻液噴嘴6結合著蝕刻液噴嘴移動機構23。蝕刻液噴嘴移動機構23係使蝕刻液噴嘴6在基板保持旋轉機構4的上方、與在基板保持旋轉機構4側邊(下杯8的外邊)所設置之起始位置之間進行移動。
清洗液噴嘴7係例如以連續流狀態朝下方吐出清洗液的直線型噴嘴。清洗液噴嘴7連接著成為從DIW供應源供應DIW的DIW供應通路之清洗液供應管26。在清洗液供應管26中介設有為了將清洗液的供應予以開閉用的清洗液閥27。若清洗液閥27被開啟，便從清洗液供應管26朝清洗液噴嘴7供應DIW，又若清洗液閥27被關閉，便停止從清洗液供應管26朝清洗液噴嘴7供應DIW。清洗液噴嘴7結合著清洗液噴嘴移動機構28。清洗液噴嘴移動機構28係使清洗液噴嘴7在基板保持旋轉機構4的上方、與在基板保持旋轉機構4側邊(下杯8的外邊)所設置之起始位置之間進行移動。
下杯8係形成略圓筒容器狀，且在上表面設有圓形開口9。下杯8係一體式具備有：略圓板狀的底壁部31、及從底壁部31朝上方立起的周壁部32。周壁部32係形成以旋轉軸線C為中心的圓筒狀。周壁部32係具有圓環狀的上端面33。在底壁部31的上表面，於位於旋轉環11下方的區域形成有為了使從晶圓W周緣濺散的蝕刻液或清洗液、IPA液等蓄積用的環狀溝渠34。環狀溝渠34連接於廢液路(未圖示)的一端。廢液路的另一端連接於機外的廢液設備(未圖示)。
在周壁部32的周圍配設有為了捕獲從由下抵接銷12所保持晶圓W濺散的蝕刻液用之杯(未圖示)，該杯的底部係連接於機外 的未圖示之廢液設備(未圖示)。
再者，加熱器支撐台17係貫穿底壁部31的中心部並朝下方延伸。加熱器支撐台17的軸部與底壁部31的中心部之間係利用圓環狀的密封構件35予以密封。
蓋構件10係在基板保持旋轉機構4的上方依大致水平的姿勢配置。蓋構件10係具有略圓板狀的外蓋41與略圓盤狀的內蓋61依上下重疊狀態的雙重蓋構造。在外蓋41的下表面，於除了其中心部與周緣部以外的區域處形成與外蓋41呈同心的圓筒狀的上環狀溝渠42，而內蓋61係在被收容於該上環狀溝渠42的狀態保持呈能對外蓋41進行旋轉。
外蓋41係配置呈大致呈水平姿勢、且其中心位於晶圓W的旋轉軸線C上之狀態。在外蓋41的中心部朝鉛直方向延伸且相鄰接插通著有機溶劑流通管(有機溶劑供應單元)43與氮氣流通管44。
外蓋41的中心部下表面45係具有圓形的水平平坦面。中心部下表面45係與由基板保持旋轉機構4所保持晶圓W的表面(上表面)的中心部呈相對向。
有機溶劑流通管43的下端係在外蓋41的中心部下表面45呈開口，形成有機溶劑吐出口46。有機溶劑流通管43連接著有機溶劑供應管47。對有機溶劑供應管47從IPA液供應源供應具有表面張力較低於DIW(水。清洗液)的有機溶劑之一例之異丙醇(isopropyl alcohol：IPA)液。在有機溶劑供應管47中介設有為了將有機溶劑的供應予以開閉用的有機溶劑閥48。
再者，氮氣流通管44的下端亦是在外蓋41的中心部下表面45呈開口，形成為了吐出惰性氣體之一例之氮氣(N2)用的氮氣吐 出口51。氮氣流通管44連接著成為自氮氣供應源供應氮氣之氮氣供應通路的氮氣供應管52。在氮氣供應管52中介設有：為了開閉氮氣供應的氮氣閥53、以及調節氮氣供應管52的開度而調節來自氮氣吐出口51之氣體吐出流量用的流量調節閥55。
在外蓋41的周緣部下表面49之徑向途中處，橫跨周緣部下表面49的圓周方向全域安裝有密封環50。密封環50係使用例如樹脂製之彈性材料形成。
內蓋61係形成包圍著外蓋41中心部下表面45的略圓盤狀。內蓋61係形成直徑略大於晶圓W，呈大致水平姿勢，且其中心位於晶圓W的旋轉軸線C上。內蓋61的內周緣連接有短筒的內周筒61A。該內周筒61A係包括有：朝鉛直上方延伸的部分、以及從該延伸部分的上端朝徑向外邊呈水平圓環狀突出的部分。內周筒61A係依相對於外蓋41的中心部下表面45而能獨立進行旋轉的方式連結。
再者，內蓋61的下表面形成與除由基板保持旋轉機構4所保持之晶圓W上表面的中心部以外區域呈相對向的基板對向面62。基板對向面62係包含包圍著外蓋41的中心部下表面45的圓環狀水平平坦面。在基板對向面62的周緣部依等間隔配設有例如6支的上抵接銷64。各上抵接銷64係呈圓筒狀，且鉛直地垂下。
內蓋61係與後述晶圓W一體的圍繞著通過內蓋61中心的鉛直軸線(與晶圓W的旋轉軸線C一致之軸線)旋轉。
再者，蓋構件10係結合著為使外蓋41與內蓋61呈一體的進行升降之蓋升降機構54。藉由蓋升降機構54的驅動，蓋構件10會在退縮於較下杯8更靠上方處而開放下杯8之開口9的開放位置、與封閉下杯8之開口9的關閉位置之間升降。
在蓋構件10位於關閉位置的狀態下，配置於外蓋41周緣部的下表面的密封環50，會在其圓周方向全域抵接於下杯8的上端面33，使外蓋41與下杯8間被密封。又，在此狀態下，內蓋61的基板相對向面62及外蓋41的中心部下表面45係隔開微小間隔W2(參照圖7D。例如約4mm)，靠近於晶圓W的上表面呈相對向而配置。
圖2所示係基板保持旋轉機構4的平面圖。
在旋轉環11的上表面，於以晶圓W旋轉軸線C(參照圖1)為中心的圓周上相隔等間隔配置有例如6支的下抵接銷12。各下抵接銷12的上端具有水平面、與朝旋轉軸線C向下方向傾斜的下抵接面12A。若在6支下抵接銷12上載置晶圓W，晶圓W下表面(背面)周端緣便抵接於下抵接銷12的下抵接面12A，可將晶圓W良好地保持於基板保持旋轉機構4上，俾能使晶圓W能依各基板處理步驟的處理速度(例如10~3000rpm)旋轉。
圖3所示係內蓋61的仰視圖。在內蓋61的基板對向面62上，於以通過內蓋61中心的鉛直軸線(與晶圓W旋轉軸線C呈一致的軸線)為中心之圓周上，等間隔配置例如6支上抵接銷64。各上抵接銷64的下端係設有：水平面、以及朝向通過內蓋61中心的鉛直軸線向上方向傾斜的上抵接面64A。各上抵接銷64、與通過內蓋61中心的鉛直軸線間之距離，係等於各上抵接銷64與旋轉軸線C間之距離。各上抵接銷64的上抵接面64A係藉由抵接於晶圓W的上表面周緣，便可良好地支撐著晶圓W。
圖4(a)、(b)所示係說明利用下抵接銷12與上抵接銷64進行晶圓W支撐的圖。
如圖1~圖4(b)所示，在基板保持旋轉機構4與內蓋61 分別處於既定基準姿勢的狀態下，6支下抵接銷12的圓周方向位置分別對齊於6支上抵接銷64的圓周方向位置。即，在基板保持旋轉機構4與內蓋61分別處於既定基準姿勢的狀態下，對應於各下抵接銷12在其鉛直方向上側各配置1個上抵接銷64。
在基板保持旋轉機構4與內蓋61分別處於基準姿勢、且由基板保持旋轉機構4保持著晶圓W的狀態下，蓋升降機構54會被驅動使蓋構件10下降至關閉位置。藉此，內蓋61的各上抵接銷64會抵接於由基板保持旋轉機構4所保持晶圓W的上表面周端緣，並朝對應的下抵接銷12按押著晶圓W的上表面周端緣。所以，各上與下抵接銷64、12從上下夾持著晶圓W的周緣部。藉由利用複數對(例如6對)上與下抵接銷64、12夾持著晶圓W，晶圓W便被牢固地保持於基板保持旋轉機構4與內蓋61上。然後，藉由使基板保持旋轉機構4的旋轉環11、與內蓋61朝同一方向同步旋轉，便可使晶圓W旋轉。此時，基板保持旋轉機構4與內蓋61可在保持晶圓W的狀態下，依最大3000rpm的旋轉速度進行旋轉。
圖5所示係基板處理裝置1的電氣式構造方塊圖。
基板處理裝置1係具備有含微電腦構造的控制裝置70。控制裝置70係控制著環旋轉機構13、蓋升降機構54、加熱器升降機構19、蝕刻液噴嘴移動機構23、清洗液噴嘴移動機構28等的動作。
再者，控制裝置70係依照預定程式，控制著蝕刻液閥22、清洗液閥27、有機溶劑閥48、及氮氣閥53的開閉動作，且控制著流量調節閥55的開度。又，控制裝置70係藉由對電阻16(參照圖1)的通電/斷電的切換，而控制著加熱器5的開/關。
圖6所示係說明由基板處理裝置1所執行之蝕刻處理的 一例的步驟圖。圖7A~圖7I所示係階段式說明該處理例的模式圖。圖8A~圖8D所示係說明該處理例的晶圓W上表面狀態的模式剖視圖。
以下，參照圖1~圖8D，針對蝕刻處理的處理例進行說明。
施行蝕刻處理之際，搬送機器人(未圖示)被控制而將未處理晶圓W搬入於處理室3內(步驟S1)。
如圖8A~圖8D所示，被搬入於處理室3內的晶圓W係例如已在矽晶圓表面形成微細圖案101者。微細圖案101係相互沿同方向排列形成凸狀的構造體102。各構造體102係形成線寬W0(參照圖8A)為10nm~45nm程度、微細圖案101的間隙W3(參照圖8A)為10nm~數μm程度狀態。另外，微細圖案101係亦可為線狀構造體的圖案，此情況在微細圖案101中形成溝渠(trench)狀間隙。或者，微細圖案101亦可藉由在既定薄膜上形成複數個小空隙(void)(或微細孔(pore))狀間隙而被設置。
微細圖案101通常係含有絕緣膜。又，微細圖案101亦可含有導體膜。更具體而言，微細圖案101係利用積層著複數膜的積層膜形成，亦可更進一步含有絕緣膜與導體膜。微細圖案101係亦可為由單層膜構成的圖案。絕緣膜係亦可為SiO2膜或氮化膜。又，導體膜係可為導入用於低電阻化之雜質的非晶矽膜，亦可為金屬膜(例如金屬配線膜)。又，作為構成積層膜的各膜，係可例示如：多晶矽膜、SiN膜、BSG膜(含硼的SiO2膜)、及TEOS膜[使用TEOS(四乙氧基矽烷)依CVD法形成的SiO2膜]等。
再者，微細圖案101的膜厚T(參照圖8A)係例如50nm~5μm程度。又，微細圖案101係例如寬深比(膜厚T對線寬W0 的比)亦可為例如5~500程度(典型係5~50程度)。
使已形成有此種微細圖案101的晶圓W乾燥時，在晶圓W乾燥的過程中，施加將相鄰接構造體102彼此間拉近的力，會有導致微細圖案101引發圖案崩壞之虞。
其次，參照圖1、圖2及圖6~圖7I，針對由基板處理裝置1執行的蝕刻處理進行說明。
首先，如圖7A所示，晶圓W在利用機器人(未圖示)被搬入於處理室3內之後，便被交給旋轉環11的複數支下抵接銷12，並由該等下抵接銷12保持(S1：晶圓W搬入)。藉此，被搬入的晶圓W便依其表面(微細圖案101形成面)朝上方的狀態由基板保持旋轉機構4保持著。
在晶圓W搬入時，為不致妨礙晶圓W的搬入，蓋構件10便位於開放位置。又，加熱器5係依開啟狀態(驅動狀態)位於下位置。又，蝕刻液噴嘴6與清洗液噴嘴7分別配置於起始位置(圖7A中未圖示)。
晶圓W若由基板保持旋轉機構4保持，便如圖7B所示，控制裝置70控制環旋轉機構13使晶圓W開始旋轉。晶圓W的旋轉速度係上升至預定的基板處理速度(例如300~1500rpm程度)。
再者，控制裝置70係控制蝕刻液噴嘴移動機構23(參照圖1等)，使蝕刻液噴嘴6移動至晶圓W的上方位置，如圖7B所示，使蝕刻液噴嘴6配置於晶圓W的旋轉軸線C上。
蝕刻液噴嘴6若配置於晶圓W的旋轉軸線C上，便如圖7B所示，控制裝置70開啟蝕刻液閥22(參照圖1等)，從蝕刻液噴嘴6吐出蝕刻液。朝晶圓W上表面中心部附近所供應的蝕刻液，受到 由晶圓W旋轉所產生的離心力，而在晶圓W的上表面上朝晶圓W周緣部流動。藉此，晶圓W的上表面全域便遍佈蝕刻液，使晶圓W的上表面被蝕刻(S2：蝕刻步驟)。
再者，從晶圓W周緣部所濺散的蝕刻液會被下杯8的周壁部32之內壁接住，順著該內壁而滯留於環狀溝渠34中。在環狀溝渠34中滯留的蝕刻液經由廢液路(未圖示)被傳送於機外的廢液設備(未圖示)，並在該處進行處理。
從蝕刻液開始吐出起，若經預定蝕刻時間，控制裝置70便關閉蝕刻液閥22，停止從蝕刻液噴嘴6的蝕刻液吐出，且控制蝕刻液噴嘴移動機構23，將停止蝕刻液吐出後的蝕刻液噴嘴6送返於其起始位置。
接著，控制裝置70控制著清洗液噴嘴移動機構28(參照圖1等)，使清洗液噴嘴7移動至晶圓W的上方位置處，如圖7C所示，使清洗液噴嘴7配置於晶圓W的旋轉軸線C上。
若清洗液噴嘴7配置於晶圓W的旋轉軸線C上，便如圖7C所示，控制裝置70開啟清洗液閥27(參照圖1等)，從清洗液噴嘴7吐出DIW。朝晶圓W的上表面中心部附近所供應之DIW，受到因晶圓W旋轉而造成的離心力，在晶圓W的上表面上朝晶圓W的周緣部流動，藉此晶圓W的上表面全域便遍佈DIW，而沖洗在晶圓W上表面所附著的蝕刻液(步驟S3：清洗步驟)。藉由此清洗步驟，如圖8A所示，DIW會遍佈至在晶圓W的上表面100所形成微細圖案101的間隙底部(該空間中極接近晶圓W自體上表面100的位置)。
再者，從晶圓W周緣部濺散的DIW(含有蝕刻液的DIW)，會被下杯8的周壁部32之內壁接住，順著該內壁而滯留於環狀 溝渠34中。在環狀溝渠34中滯留的DIW經由廢液路(未圖示)被傳送於機外的廢液設備(未圖示)，並在該處進行處理。
從DIW開始吐出起，若經預定清洗時間，控制裝置70便關閉清洗液閥27，停止從清洗液噴嘴7的DIW吐出，且控制清洗液噴嘴移動機構28，將停止DIW吐出後的清洗液噴嘴7送返於其起始位置。
接著，控制裝置70開始進行IPA液供應步驟(有機溶劑供應步驟)S4。控制裝置70首先如圖7D所示控制著環旋轉機構13，使晶圓W的旋轉停止。待晶圓W的旋轉停止後，控制裝置70便控制環旋轉機構13，使基板保持旋轉機構4及內蓋61旋轉至基準姿勢後，控制著蓋升降機構54，使蓋構件10下降至關閉位置。若蓋構件10下降至關閉位置，下杯8的開口9便由蓋構件10封閉。在此狀態下，若利用鎖構件(未圖示)使蓋構件10與下杯8相結合，在外蓋41的周緣部下表面49所配置的密封環50，便在其圓周方向全域抵接於下杯8的上端面33，俾使外蓋41與下杯8之間呈密封。藉此，下杯8與蓋構件10的內部空間便被密閉。
再者，在蓋構件10位於關閉位置的狀態下，內蓋61的基板對向面62、與晶圓W的上表面係相隔開微小間隔W2。
待蓋構件10與下杯8相結合後，如圖7E所示，控制裝置70控制環旋轉機構13使旋轉環11開始旋轉。藉此，依旋轉環11的旋轉速度使晶圓W與內蓋61朝同一方向旋轉。
再者，若晶圓W到達既定旋轉速度(例如10~1000rpm範圍。最好為1000rpm)，便如圖7E所示，控制裝置70開啟有機溶劑閥48，從有機溶劑流通管43的有機溶劑吐出口46吐出IPA液。此時， 因為加熱器5位於下位置，因而晶圓W與加熱器5不會相靠近，所以晶圓W並不會因加熱器5而被加熱。故，晶圓W的上表面溫度呈例如常溫(例如25℃)。又，供應給晶圓W的IPA液亦係常溫的IPA液。即，晶圓W的上表面、及供應給晶圓W上表面的IPA液均具有IPA沸點以下的溫度。
供應給晶圓W上表面中心部附近的IPA液，受到因晶圓W旋轉所造成的離心力，在晶圓W上表面、與內蓋61的基板對向面62之間，朝向晶圓W的周緣部流動。藉此，晶圓W的上表面全域便遍佈IPA液，晶圓W上表面的DIW便由IPA液取代。因為供應給晶圓W上表面的IPA係液體(液相)，因而如圖8B所示，可將微細圖案101之間隙內部的DIW利用IPA液良好置換。藉此，可從晶圓W上表面確實去除DIW。
若從IPA液開始吐出起經過預定IPA置換時間，便在晶圓W的上表面全面形成既定膜厚(例如1mm程度)的IPA液膜80。IPA置換時間係設定為晶圓W上表面的DIW能被IPA液置換的充分時間。
若由IPA進行的置換已完成，便如圖7F所示，控制裝置70控制著加熱器升降機構19，使加熱器5上升至上位置。藉此便執行晶圓加熱步驟(S5)。
若加熱器5上升至上位置，加熱器5的上表面18便靠近晶圓W的下表面至距離間隔W1(典型為0.5~3mm)處。藉由加熱器5到達上位置，晶圓W的下表面藉由來自加熱器5的熱輻射、或在晶圓W下表面與加熱器5上表面18間的空間內流體熱傳導而被加熱。加熱器5在位於上位置的狀態時，配置成加熱器5上表面18及晶圓W下表面呈平行狀態。所以，從加熱器5朝晶圓W所賦予的每單位面積熱 量，便在晶圓W全域上呈大致均等。
另外，本實施形態中，雖將加熱器5的上位置設定為加熱器5上表面18與晶圓W下表面相靠近的位置，但亦可設定為加熱器5上表面18與晶圓W下表面呈部分性或全面性接觸的位置。
藉由加熱器5加熱晶圓W的下表面，晶圓W的上表面全面(微細圖案101(圖8A~8D等)的上表面。更具體而言，各構造體102的上端面102A)溫度便升溫至預定的加熱時上表面溫度。該加熱時上表面溫度係包含於較IPA液沸點(82.4℃)高出10~50℃範圍內的既定溫度。
本實施形態中，依晶圓W的上表面全面升溫至該加熱時上表面溫度之方式，分別將加熱器5的每單位面積熱量、及晶圓W下表面與加熱器5上表面18的間隔W1設定為既定大小。
若晶圓上表面的溫度到達加熱時上表面溫度已經過既定時間，晶圓W上表面的IPA液膜80其中一部分會蒸發並氣相化，而充滿微細圖案101的間隙，且在晶圓W上表面(各構造體102的上端面102A)之上方空間中形成IPA蒸氣膜85。藉此，IPA液膜80便從晶圓W的上表面(各構造體102的上端面102A)浮起(參照圖8C)。
此時，因為微細圖案101的間隙被氣相的有機溶劑充滿，因而在各構造體102間僅產生極小的表面張力。所以，可防止因表面張力而造成微細圖案101崩壞。
對晶圓W的加熱係持續至至少晶圓W的上表面全面浮起IPA液膜80、且微細圖案101間隙的液相IPA呈氣相化為止。
接著，控制裝置70執行IPA排除步驟(有機溶劑排除步驟)S6，將晶圓W上方浮起的IPA液膜80維持液塊狀態從晶圓W上表 面排除。因為在此階段的IPA液膜80並不會接觸至晶圓W的上表面，因而IPA液膜80處於容易沿晶圓W上表面進行移動的狀態。
另外，在晶圓W上表面浮起的IPA液膜80會有發生龜裂81(參照圖8D)等的情況。於發生龜裂81等的部分，會在產生IPA液滴與晶圓W之液固界面的狀態下乾燥，因而會有因表面張力而導致發生圖案崩壞之虞。又，晶圓W上表面會有發生水漬等缺陷之虞。
因此，藉由IPA排除步驟(S6)將IPA液膜80自晶圓W的上表面排除為止，以期於該IPA液膜80不會發生龜裂81等之狀況。
IPA液膜80發生龜裂81等的要因可認為下述2種。
第1要因係因晶圓W長時間加熱而產生大量IPA蒸氣、或導致IPA液膜80沸騰。若產生大量IPA蒸氣、或IPA液膜80沸騰，IPA蒸氣膜85便會突破其上方的IPA液膜80並滲出於該液膜80上，有導致液膜80產生龜裂81等之虞。
第2要因係因伴隨著晶圓W高速旋轉而衍生的離心力，導致IPA液膜80發生分裂。
為因應第1要因，本實施形態便將晶圓W的加熱溫度及加熱時間設定為不會發生此種龜裂81的溫度與時間。又，藉由在晶圓W加熱中依適當時序將IPA液補充給IPA液膜80，便可維持經由晶圓加熱步驟(S5)與IPA排除步驟(S6)，而不會導致IPA液膜80出現龜裂81等的厚度(例如晶圓W的中心處為1~5mm。最好約3mm)。
為因應第2要因，本實施形態係將晶圓加熱步驟(S5)中的晶圓W旋轉速度設定為IPA液膜80不會發生龜裂81等之程度的速度。例如藉由使晶圓W依10~500rpm旋轉，便可在晶圓W上表面全面維持IPA液膜80的情況下，防止因離心力而造成液膜80發生分裂 情形。
重返IPA排除步驟(S6)的說明。控制裝置70係如圖7G所示，將晶圓W的旋轉速度設定為例如10~500rpm，且開啟氮氣閥53。此時，流量調節閥55(參照圖1等)的開度係依從氮氣吐出口51的氮氣(N2)吐出流量成為小流量的方式設定開度。藉此，從氮氣吐出口51吐出小流量的氮氣，並噴吹於晶圓W的上表面中心部。藉此，晶圓W上表面中心部的IPA液膜80會被部分性除去，而形成小徑圓形狀乾燥區域82。
IPA液膜80係介由IPA蒸氣膜85(參照圖8C等)，而被從晶圓W上表面(微細圖案101上表面)分離，形成容易沿晶圓W上表面移動的狀態，因而上述乾燥區域82會隨朝晶圓W的上表面中心部吐出氮氣而擴大。因晶圓W的旋轉而產生的離心力會作用於IPA液膜80，因而乾燥區域82更加急速擴大。藉由乾燥區域82擴展至晶圓上表面全域，便可從晶圓W的上表面(微細圖案101的上表面)，將IPA液依維持液塊的狀態(即不會分裂為多數小滴)排除。
從晶圓W上表面完全排除IPA液膜80後，控制裝置70便如圖7H所示，控制加熱器升降機構19使加熱器5下降至下位置。若加熱器5下降至下位置，隨加熱器5與晶圓W的間隔變大，就不會從加熱器5傳遞充分的熱(輻射熱或空間內流體熱傳導)到達晶圓W。藉此，結束利用加熱器5進行的晶圓W加熱，晶圓W便降溫至約常溫的溫度。
再者，控制裝置70控制流量調節閥55(參照圖1)，使從氮氣吐出口51的氮氣吐出流量上升至大流量。藉此，強化促進在晶圓W上表面與內蓋61的基板對向面62之間，所產生從晶圓W中心部朝 向周緣部的氮氣氣流，俾在晶圓W上表面與內蓋61的基板對向面62間充滿氮氣。
控制裝置70係同時控制環旋轉機構13，使晶圓W的旋轉速度加速至既定的乾燥時旋轉速度(例如2500rpm)。藉此，從晶圓W上將IPA液完全甩乾並除去(S7：旋轉乾燥)。在此旋轉乾燥時，內蓋61亦是在接續維持與晶圓W間之間隔W2的情況下，與晶圓W的旋轉同步地朝晶圓W旋轉方向的同方向旋轉，因而晶圓W上表面附近的環境便被從其周圍阻斷，而在晶圓W上表面與內蓋61的基板對向面62之間形成安定氣流。
然後，若以晶圓W乾燥時旋轉速度的旋轉持續經既定時間，便如圖7H所示，控制裝置70控制著環旋轉機構13，而停止晶圓W的旋轉，且關閉氮氣閥53。又，控制裝置70係驅動蓋升降機構54，使蓋構件10上升至開放位置。藉此，結束對1片晶圓W的蝕刻處理，利用搬送機器人從處理室3(參照圖1等)中搬出處理畢晶圓W(步驟S8)。
本實施形態在IPA排除步驟S6中，首先在晶圓W的中央處形成乾燥區域82，接著使該乾燥區域82利用離心力而逐漸擴大便排除IPA液。所以，可將IPA液依較大液塊狀態從晶圓W的上表面排除。藉此，在晶圓W的上表面便不會有出現IPA液呈小滴狀殘留，因而可確實防止IPA液依小滴狀態在晶圓W上表面乾燥消失之情形。
當晶圓W上表面100的微細圖案101之寬深比較高時，液相IPA與微細圖案101內的各構造體102間之接觸面積會變大，而判斷為使在相鄰接構造體102間之空間內的液相IPA蒸發所需要時間會拉長。於此情況，為使晶圓W上表面附近的IPA液膜80蒸發之所 需要熱量亦會增加。所以，認為最好配合處理對象的晶圓W之微細圖案101寬深比大小，再行設定提高晶圓加熱溫度、或延長加熱時間。
再者，蝕刻處理的處理例係在將晶圓W連同基板保持旋轉機構4，收容於由下杯8與蓋構件10所構成密閉杯內的內部空間狀態下，執行使用IPA液的步驟S5~S7。在高溫環境下處理IPA液的此種步驟，會有在晶圓W上發生激烈反應之虞。然而，藉由將晶圓W收容於密閉杯內，便可防止基板處理裝置1中於密閉杯以外的區域遭受損傷。
其次，針對本發明第2實施形態進行說明。第2實施形態亦是執行與第1實施形態大致同樣的蝕刻處理，僅IPA排除步驟S6不同而已，因而以本步驟相關聯處為中心進行說明。
圖9所示係本發明第2實施形態的基板處理裝置201平面圖，圖10所示係使用基板處理裝置201的IPA排除步驟側視圖。圖9與圖10中，第1實施形態所示各部位的對應部分，賦予與圖1~圖7I的情況相同之元件符號，並省略說明。
第1實施形態的基板處理裝置1係從晶圓W上表面相對向所配置的氮氣吐出口51吐出氮氣，但本第2實施形態中，如圖9所示，使用直線帶狀氣體噴吹噴嘴202，朝晶圓W上表面呈直線帶狀吐出惰性氣體。該氣體噴吹噴嘴202係具有沿既定Y方向呈直線狀開口的線狀開口狹縫吐出口203。狹縫吐出口203係與由基板保持旋轉機構4所保持晶圓W的上表面呈相對向。氣體噴吹噴嘴202係利用保持滑軌(未圖示)，保持呈可朝與Y方向正交的X方向進行往復移動。X方向與Y方向均係沿晶圓W上表面的方向(水平方向)。對氣體噴吹噴嘴202供應來自氮氣供應源的氮氣。
如圖10所示，從狹縫吐出口203朝晶圓W上表面噴吹的氮氣之噴吹方向α，係可例示為既定銳角(例如45°)。
該手法在步驟S6(參照圖6)的IPA排除步驟中，從氣體噴吹噴嘴202朝晶圓W上表面噴吹直線狀(帶狀)氮氣。藉此，在晶圓W的上表面形成沿Y方向的直線狀氮氣噴吹區域205。又，在氮氣噴吹之同時，亦並行使氣體噴吹噴嘴202從晶圓W上方區域外的移動開始位置(圖9中依二點鏈線所示)，沿X方向移動(單向掃描)於由該移動開始位置與包夾晶圓W旋轉中心的對向側且在晶圓W上方區域外的回歸位置(圖9中依單點鏈線所示)之間。伴隨於此，氮氣噴吹區域205便沿X方向移動。
該氣體噴吹噴嘴202係在狹縫吐出口203位於晶圓W旋轉中心上方(旋轉軸線C上)的狀態下，狹縫吐出口203的Y方向其中一端與另一端位於晶圓W的上方區域外。所以，藉由使氣體噴吹噴嘴202從移動開始位置單向移動至回歸位置，便可使氮氣噴吹區域205掃描晶圓W上表面全域。
步驟S5的晶圓W加熱步驟(參照圖6)，如前述，在IPA液膜80與晶圓W上表面之間幾乎不會發生摩擦力，IPA液膜80(參照圖8C等)處於沿晶圓W上表面容易移動狀態。所以，藉由使氮氣噴吹區域205移動，便可使IPA液膜80朝進行方向側移動，藉此便可在不致發生圖案崩壞的情況下，從晶圓W上表面良好地排除IPA液膜80。
前述第1與第2實施形態，說明了藉由從晶圓W上表面相對向配置的氮吐出口吐出氮，便將利用蒸氣膜85而浮起於晶圓W上方的IPA液膜80，從晶圓W上表面排除的情況。但是，第1實施形態所說明的在蝕刻步驟、清洗步驟、IPA液步驟及晶圓加熱步驟後所實 施的IPA液膜80之排除方法，並不僅侷限於此。亦可利用圖11A~圖15C的各個手法排除晶圓W上的IPA液膜80。
圖11A~圖11C所示手法，將在晶圓W上方浮起的IPA液膜80，利用其自重而滑落便從晶圓W上表面排除。圖11A所示晶圓W係利用晶圓保持單元302內的加熱器303而被加熱至IPA沸點以上，便在其上表面形成IPA蒸氣膜85。又，該蒸氣膜85係使IPA液膜80浮起於晶圓W上方(參照圖8C)。從此狀態如圖11B所示，藉由使晶圓保持單元302圍繞旋轉軸(未圖示)進行旋轉，使晶圓保持單元302傾斜，而使IPA液膜80利用其自重而從晶圓W上表面滑落，而從晶圓W上表面排除(參照圖11C)。
再者，亦可將浮起於晶圓W上方的IPA液膜80利用圖12A~圖12C所示手法，從晶圓W上表面排除。圖12A所示晶圓W係利用晶圓保持單元402內的加熱器403被加熱至IPA的沸點以上，便在其上表面形成IPA蒸氣膜85。該蒸氣膜85係使IPA液膜80浮起於晶圓W上方(參照圖8C)。該手法係使用抽吸噴嘴404。抽吸噴嘴404的一端呈開口而形成抽吸口405。抽吸噴嘴404連接於真空產生裝置(未圖示)。
在IPA排除步驟中，抽吸噴嘴404係配置呈其抽吸口405靠近晶圓W上表面中心部且呈相對向狀態。然後，驅動真空產生裝置便會抽吸著抽吸口405內。藉此，在晶圓W上表面中心部的IPA液膜80便會被抽吸至抽吸口405。同時，如圖12B所示，在晶圓W上表面其他區域的IPA液膜80會被拉伸於位於中心部的IPA液膜80，並依續朝晶圓W上表面中心部移動，再被抽吸於抽吸口405中，便從晶圓W上表面被除去。
亦可取代圖12A~圖12C所說明的抽吸噴嘴404，改為使用圖13A~圖13C所示海綿擦拭布504排除IPA液膜80。
圖13A所示晶圓W係利用晶圓保持單元502內的加熱器503被加熱至IPA的沸點以上，便在其上表面形成IPA蒸氣膜85。該蒸氣膜85係使IPA液膜80浮起於晶圓W的上方(參照圖8C)。該海綿擦拭布504係呈與晶圓W同樣的圓板狀，具有吸水性。海綿擦拭布504係利用支架505從上方被支撐著。IPA排除步驟中，如圖13A所示，使海綿擦拭布504下降而使其靠近晶圓W的上表面而被配置。藉此，晶圓W上表面的IPA液膜80便會被海綿擦拭布504吸收(參照圖13B)。在此狀態下，如圖13C所示，藉由拉起海綿擦拭布504，IPA液膜80便被從晶圓W的上表面排除。所以，可在不致發生圖案崩壞的情況下，從晶圓W的上表面良好地排除IPA液膜80。
亦可取代圖12A~圖12C所說明的抽吸噴嘴404、或圖13A~圖13C所說明的海綿擦拭布504，改為使用圖14A~圖14C所示由朝鉛直方向延伸的多數短毛細管606集束形成的毛細管頭604。圖14A所示晶圓W係利用晶圓保持單元602內的加熱器603被加熱至IPA的沸點以上，便在其上表面形成IPA蒸氣膜85。該蒸氣膜85係使IPA液膜80浮起於晶圓W的上方(參照圖8C)。毛細管頭604係在晶圓W的上表面呈相對向配置，並形成與晶圓W同樣的略圓板狀。毛細管頭604係利用支架605從上方被支撐著。
IPA排除步驟中，如圖14A所示，使毛細管頭604下降而靠近晶圓W的上表面配置。此時，毛細管頭604的各毛細管606利用毛細管現象，將晶圓W上表面的IPA液膜80吸收於毛細管頭604(參照圖14B)。在此狀態下，如圖14C所示，若拉起毛細管頭604，IPA 液膜80便被從晶圓W的上表面排除。所以，可在不致發生圖案崩壞的情況下，從晶圓W的上表面良好地排除IPA液膜80。
或者，亦可藉由在晶圓W的表面上設計溫度梯度，而從晶圓W的表面排除IPA液膜80。
圖15A所示晶圓W係被載置於內部配置有加熱器703的晶圓保持單元702上。該加熱器703上表面區分為多數區域，並構成為在各區域中可切換為發熱狀態與非發熱狀態。即，可於每個區域進行開/關控制。
晶圓保持單元702上的晶圓W係利用來自所有區域成為發熱狀態的加熱器703之熱傳而被加熱。藉由加熱器703的加熱，在IPA液膜80與晶圓W上表面之間形成IPA蒸氣膜85，IPA液膜80便從晶圓W的上表面浮起(參照圖8C)。在此狀態下，IPA液膜80與晶圓W上表面之間幾乎不會發生摩擦力，因而IPA液膜80處於沿晶圓W上表面容易移動的狀態。
如圖15A所示，在IPA排除步驟中僅加熱器703上表面的中心部處於發熱狀態，加熱器703上表面的其他區域則處於非發熱狀態。藉此，晶圓W上表面的中心部呈高溫，而晶圓W上表面的其他區域則呈低溫。IPA液係具有從溫度較高地方移往溫度較低地方的性質。所以，位於晶圓W上表面中心部的IPA液膜80便會朝晶圓W的周緣部移動。
然後，如圖15B所示，將加熱器703上表面的發熱區域朝周緣部依序擴大，不久後使加熱器703的上表面全域發熱(參照圖15C)。藉此，在晶圓W的上表面，高溫區域便從中心部朝周緣部依序擴大。藉此，IPA液膜80便朝晶圓W的周緣部移動，進而被排出於晶 圓W外。所以，可在不致發生圖案崩壞的情況下，從晶圓W的上表面良好地排除IPA液膜80。
以上針對本發明的2個實施形態進行說明，惟本發明亦可依其他形態實施。
例如前述第1實施形態，係以在從IPA液供應步驟(圖6的S4)開始起至IPA排除步驟(圖6的S6)結束為止之期間中，使晶圓W持續旋轉的情況進行說明，但亦可在IPA液供應步驟(圖6的S4)其中一部分期間或所有期間中，使晶圓W的旋轉速度保持於零或接近零的低速(例如未滿20rpm的旋轉速度)。又，亦可在晶圓加熱步驟(圖6的S5)其中一部分期間或所有期間中，使晶圓W的旋轉速度保持於零或接近零的低速(例如未滿20rpm的旋轉速度)。
以下例示一例。在IPA液供應步驟(圖6的S4)開始時，與前述第1實施形態的情況同樣，使晶圓W依上述既定旋轉速度(例如10~1000rpm範圍。最好1000rpm)旋轉。朝晶圓W上表面中心部附近供應的IPA液，受到因晶圓W旋轉而產生的離心力，在晶圓W上表面、與內蓋61的基板對向面62之間朝晶圓W周緣部流動。藉此，晶圓W上表面全域便遍佈IPA液，而將晶圓W上表面的DIW利用IPA液置換。
在IPA液供應步驟(圖6的S4)開始後經過既定時間，晶圓W的旋轉便開始減速，在經過IPA置換時間之前，便使晶圓W的旋轉速度降低至零或接近零的低速。所以，在IPA液供應步驟(圖6的S4)結束階段，對晶圓W上的IPA液便僅作用零或極小離心力，導致IPA液未被從晶圓W的周緣部排出，形成滯留於晶圓W的上表面。結果，在晶圓W的上表面形成泥漿狀態(在晶圓W的上表面滯留IPA液 而形成液膜的狀態)的IPA液液膜80。
然後，在晶圓W旋轉速度維持於零或接近零的低速狀態下，執行晶圓加熱步驟(圖6的S5)。即，在晶圓W上保持著泥漿狀態IPA液液膜的狀態下，使加熱器5上升至上位置(參照圖7F等)並加熱晶圓W。此時，橫跨晶圓加熱步驟(圖6的S5)的所有期間內，晶圓W的旋轉速度亦可維持於零或接近零的低速。
此情況，在晶圓加熱步驟(圖6的S5)中，因為IPA液膜80(參照圖8C)僅作用零或極小離心力，因而可更確實地防止IPA液膜80發生龜裂。
例如第1實施形態中，從步驟S4的IPA液供應後起至步驟S5的晶圓W開始加熱為止之期間中，亦可將晶圓W上表面的溫度保持於較高於常溫、且較低於加熱時上表面溫度的既定溫度。此情況，可提高朝晶圓W上表面供應IPA液的置換效率，藉此可縮短IPA置換時間。此情況，亦可藉由將加熱器5配置於下位置(參照圖7A等)與上位置(參照圖7F等)之間的既定中間位置，而加熱晶圓W。
為能良好地執行IPA置換，IPA最好為液相。所以，在從步驟S4的IPA液供應後起至步驟S5的晶圓W開始加熱為止的期間，即便晶圓W上表面的溫度較高於常溫的情況，該溫度仍最好未滿IPA液的沸點(82.4℃)。然而，在此期間內，亦可將晶圓W上表面提高至IPA液的沸點以上。特別係在IPA液剛開始供應後，因為晶圓W上表面尚未充分進行IPA置換，因而晶圓W的上表面呈現IPA液與DIW混雜的狀態。在此狀態下，即便晶圓W到達IPA液的沸點，IPA液仍不會沸騰。所以，可進行由IPA液執行的DIW置換。
再者，第1實施形態中，在蝕刻步驟(圖6的步驟S2)執 行時，亦可藉由將加熱器5配置於上位置(參照圖7F等)、或配置於前述中間位置，而加熱晶圓W。然而，當在蝕刻處理時因加熱晶圓W，而對IPA液供應(步驟S4)等之時的溫度控制造成影響之情況下，最好不要執行晶圓W的加熱。
再者，第1實施形態中，清洗步驟(圖6的步驟S3)執行時，因為使加熱器5位於下位置(參照圖7A等)，因而晶圓W並非以大熱量加熱。但是，在清洗步驟中，亦可將加熱器5配置於上位置(參照圖7F等)而加熱晶圓W。此情況，為提高清洗步驟後接著執行的IPA置換之置換效率，可考慮在IPA液供應步驟時將加熱器5設於下位置。然而，藉由在清洗步驟執行時加熱晶圓W，當IPA液供應(步驟S4)等之時會對溫度控制造成影響的情況，最好不要執行晶圓W的加熱。
再者，第1實施形態雖舉使用清洗液噴嘴7吐出清洗液的構造為例，但亦可在外蓋41的中心部，如圖1中的虛線所示，使用朝鉛直方向延伸插通的清洗液流通管802。清洗液流通管802的下端係在外蓋41的中心部下表面45呈開口，而形成清洗液吐出口803。此時，清洗液流通管802係連接於供應來自清洗液供應源之DIW的清洗液供應管800。在清洗液供應管800中介設有為了清洗液供應管800之開閉用的清洗液閥801。
再者，第1實施形態係舉藉由使加熱器5進行升降，而調整加熱器5與晶圓W間之間隔的構造為例。然而，亦可藉由使保持著晶圓W的基板保持旋轉機構4進行升降，或藉由使加熱器5與基板保持旋轉機構4雙方進行升降，而調整加熱器5與晶圓W間之間隔。
再者，亦可設置使加熱器5與晶圓W的旋轉同步進行旋轉的加熱器旋轉單元。
再者，IPA液膜80亦可在晶圓加熱步驟(S5)與IPA排除步驟(S6)中不會使晶圓W旋轉的態樣下，於晶圓W的鉛直方向中心位置形成1~5mm程度的厚度。
再者，IPA液的供應係只要在適當時序停止便可。例如可在晶圓加熱步驟(S5)剛要開始前便停止IPA液的供應，亦可在晶圓加熱步驟(S5)開始後，經既定時間後才停止IPA液的供應。如上述，亦可在晶圓加熱步驟(S5)實施中在液膜80中適當追加IPA液。
再者，具有低表面張力的有機溶劑係除IPA液以外，尚可列舉例如：甲醇、乙醇、丙酮、及HFE(氫氟醚)等。
再者，就清洗液係使用DIW的情況為例進行說明。然而，清洗液並不僅侷限於DIW，諸如：碳酸水、電解離子水、臭氧水、稀釋濃度(例如10~100ppm程度)的鹽酸水、還原水(氫水)等均可採用為清洗液。
再者，就惰性氣體一例雖舉氮氣為例，但亦可採用潔淨空氣或其他的惰性氣體。
再者，前述各實施形態中，舉對晶圓W施行蝕刻處理的情況為例，但諸如洗淨處理等其他處理亦可適用本發明。此種洗淨處理時，洗淨液係除前述稀氫氟酸之外，尚可採用諸如：SC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture：氨-過氧化氫水混合液)、SC2(hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：鹽酸-過氧化氫水混合液)、緩衝氫氟酸(Buffered HF：氫氟酸與氟化銨的混合液)等。
另外，前述各實施形態的蝕刻處理、洗淨處理係在大氣壓下執行，惟處理環境的壓力並不僅侷限於此。例如亦可藉由將由蓋構件10與下杯8所劃分的密閉空間之環境，使用既定的壓力調整單元 施行加/減壓，經形成較高於大氣壓的高壓環境、或較低於大氣壓的減壓環境之後，才執行各實施形態的蝕刻處理或洗淨處理。
雖針對本發明的實施形態進行詳細說明，惟該等僅不過為明瞭本發明技術內容而採用的具體例而已，本發明不應解釋為僅限定於該等具體例，本發明的範圍僅受所附申請專利範圍限定。
本申請案係對應於2012年11月8日對日本特許廳所提出的日本專利特願2012-246546號、及2013年9月27日對日本特許廳所提出的日本專利特願2013-202711號，該等申請案的所有揭示均爰引並融入本案中。

Claims (22)

  1. 一種基板處理方法，其包括有：清洗步驟，其對形成有微細圖案且由基板保持單元呈水平姿勢所保持之基板的上表面，供應清洗液；有機溶劑供應步驟，其用於將於上述基板的上表面所附著之上述清洗液，利用表面張力比上述清洗液更低之既定液體之有機溶劑取代，而對成為上述有機溶劑的沸點以下之溫度之上述基板的上表面供應上述有機溶劑，從而在上述基板的上表面上形成充滿上述微細圖案的間隙之上述有機溶劑的液膜；高溫保持步驟，其將上述基板的上表面保持在比上述有機溶劑之沸點更高的既定高溫，使上述有機溶劑的上述液膜浮起至上述微細圖案的上方，藉此在包含上述微細圖案之間隙之上述基板的上表面全面，形成上述有機溶劑的氣相膜，並且在該氣相膜的上方形成上述有機溶劑的液膜；有機溶劑排除步驟，其從上述基板的上表面，將上述有機溶劑的液膜予以排除。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述有機溶劑排除步驟係在上述高溫保持步驟結束之前開始執行。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，在上述高溫保持步驟中之基板的上表面溫度，係設定在上述高溫保持步驟中能防止上述有機溶劑的液膜沸騰之溫度。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述既定高溫係較上述有機溶劑的沸點高出10~50℃。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，在上述高溫保持 步驟中之基板溫度、及上述高溫保持步驟的執行時間之至少一者，係以上述有機溶劑的氣相膜中所含的氣相有機溶劑不會穿破上述有機溶劑的液膜而滲出至該液膜上之方式分別設定溫度及執行時間。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，在上述高溫保持步驟中之上述有機溶劑之液膜的膜厚，係設定成在上述高溫保持步驟中不會造成上述有機溶劑的液膜分裂之厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，在上述高溫保持步驟中之上述有機溶劑液膜的膜厚，係設定成在上述基板中心為1~5mm。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述高溫保持步驟係一邊使由上述基板保持單元所保持之基板進行旋轉，一邊將該基板的上表面保持於上述既定高溫；在上述高溫保持步驟中之上述基板的旋轉速度係設定為10~500rpm。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述高溫保持步驟係一邊使由上述基板保持單元所保持之基板進行旋轉，一邊將該基板的上表面保持於上述既定高溫，在上述高溫保持步驟中之上述基板的旋轉速度係設定為零或未達20rpm的低速。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，在上述高溫保持步驟中，於上述有機溶劑的液膜追加上述有機溶劑。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述有機溶劑供應步驟係當由上述基板保持單元所保持之基板的上表面的溫度未達上述有機溶劑沸點時執行。
  12. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述高溫保持步 驟包括有：將由上述基板保持單元所保持之基板，利用在該基板下方所配置的加熱器施行加熱之步驟。
  13. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，更進一步包括有：在上述有機溶劑排除步驟之後，使由上述基板保持單元所保持之基板旋轉，而使該基板乾燥的旋轉乾燥步驟。
  14. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述有機溶劑排除步驟包括有：一邊使由上述基板保持單元所保持之基板進行旋轉，一邊朝向該基板的上表面之旋轉中心吐出氣體的步驟。
  15. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述有機溶劑排除步驟包括有：朝向由上述基板保持單元所保持之基板的上表面噴吹帶狀氣體，並且使該基板的上表面的該氣體噴吹區域移動之步驟。
  16. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述有機溶劑排除步驟包括有：使由上述基板保持單元所保持之基板相對於水平呈傾斜的步驟。
  17. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述有機溶劑排除步驟包括有：對由上述基板保持單元所保持之基板，從其中央區域朝向周緣部依序地施行加熱的步驟。
  18. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，於上述高溫保持步驟中，形成於上述有機溶劑之氣相膜上方的上述有機溶劑之上述液膜，係覆蓋上述基板的上表面全面。
  19. 一種基板處理裝置，其具備有：基板保持單元，其將於上表面形成有微細圖案之基板保持呈水平姿勢；清洗液供應單元，其對上述基板的上表面供應清洗液； 有機溶劑供應單元，其用於對上述基板的上表面，供應表面張力比上述清洗液更低的既定有機溶劑；加熱器，其用於對上述基板施行加熱；有機溶劑排除單元，其用於將上述有機溶劑從上述基板排除；以及控制單元，其藉由控制上述清洗液供應單元、上述有機溶劑供應單元、上述加熱器及上述有機溶劑排除單元，從上述清洗液供應單元對上述基板供應清洗液，然後為了將附著於上述基板之上表面的清洗液利用上述有機溶劑取代，而從上述有機溶劑供應單元對上述基板供應上述有機溶劑，從而在上述基板的上表面形成充滿上述微細圖案之間隙的上述有機溶劑之液膜，並控制上述加熱器，使上述基板之上表面升溫至比上述有機溶劑之沸點更高之既定高溫，使上述有機溶劑之上述液膜浮起至上述微細圖案的上方，藉此在包含上述微細圖案之間隙的上述基板之上表面全面，形成上述有機溶劑之氣相膜，並且在上述氣相膜的上方形成上述有機溶劑之液膜，並在上述有機溶劑之液膜形成後，利用上述有機溶劑排除單元，將上述有機溶劑之液膜從上述基板之上表面排除。
  20. 如申請專利範圍第19項之基板處理裝置，其中，更進一步包含有：蓋構件，其具備被對向配置於由上述基板保持單元所保持基板的上表面之基板對向面。
  21. 如申請專利範圍第20項之基板處理裝置，其中，更進一步包含有：杯本體，其將上述基板保持單元收容於內部；上述蓋構件係藉由將上述杯本體的開口封閉，而從外部將上述杯本體之內部空間予以密閉。
  22. 如申請專利範圍第19至21項中任一項之基板處理裝置，其中， 上述加熱器係用於對由上述基板保持單元所保持之基板，自該基板的下方施行加熱者；更進一步包含有：以上述加熱器與由上述基板保持單元所保持之基板接近/遠離的方式，使上述加熱器及上述基板保持單元之至少一者進行升降的升降單元。
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