TWI574315B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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TWI574315B
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吉住明日香
樋口鮎美
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斯克林集團公司
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Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於一種基板處理方法及基板處理裝置。針對於成為處理對象之基板係包含有例如：半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、電漿顯示用基板、場發射顯示器FED(Field Emission Display)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板、及太陽電池用基板等。
在半導體裝置或液晶顯示裝置之製造步驟中，例如針對基板以一片一片之方式進行處理之單片式之基板處理裝置係具備有：一方面將基板保持為大致呈水平，一方面使該基板進行旋轉之旋轉夾頭、及用於朝向藉由該旋轉夾頭而旋轉之基板之表面的中央部吐出處理液的噴嘴。
在使用如此之基板處理裝置之基板處理中，例如依次地進行將藥液供給至旋轉狀態之基板之表面的藥液處理、及將沖洗液供給至旋轉狀態之基板之表面的沖洗處理。其後，將異丙醇(isopropyl alcohol：IPA)液供給至基板的表面。IPA液之供給係在基板之旋轉速度為零或者低速之狀態下進行，而對於IPA液只作用著零或者較小之離心力，因此維持著IPA液滯留在基板之表面而形成液膜之狀態(以下將如此之液體之狀態稱為「液置狀」)。在將基板之表面的沖洗液置換成 IPA液之後，藉由加速基板之旋轉而將IPA液之液膜自基板之表面加以甩離，而使基板產生乾燥。
在如此之一連串的處理中，於日本專利特開2009-295910號公報及日本專利特開2009-212408號公報提出有一種方法，該方法係在執行沖洗處理之後，在將IPA液之液膜加以保持之前，於基板的表面將沖洗液之液膜加以保持為液置狀(液置沖洗)。在該等之各公報中，一方面使基板以既定之液處理旋轉速度產生旋轉，一方面執行沖洗處理之後，再一方面繼續自噴嘴之沖洗液的吐出，一方面將基板之旋轉速度自液處理旋轉速度而降低至低速。此時，對於被供給至基板之沖洗液只作用有微小之離心力，因此，沖洗液滯留在基板的表面，而於基板的表面之全區域，沖洗液之液膜係被保持為液置狀。
接著，針對被包含於該沖洗液之液膜的沖洗液利用IPA液進行置換，藉此於基板之表面面全區域將IPA液之液膜加以保持為液置狀。自沖洗液之液膜而形成IPA液之液膜的結果，不僅能夠容易地進行IPA液之液膜形成，亦可實現IPA液之省液。
然而，在於上述之各公報所記載之方法，根據基板之表面狀態而於基板的表面之全區域無法形成沖洗液之液膜，且具有基板的表面之至少一部分產生露出之虞。於此，本發明之目的在於提供一種不管基板的表面狀態而能夠利用沖洗液之液膜將基板的表面之全區域以呈液置狀之方式加以覆蓋的基板處理方法及基板處理裝置。
本發明係提供一種基板處理方法，其包含有：藥液步驟，其將藥液供給至旋轉之基板的表面，且針對上述基板的表面進行藥液處理；及沖洗步驟，其接續著上述藥液步驟，將沖洗液供給至旋 轉之上述基板的表面，藉此利用沖洗液加以沖洗附著在上述基板之表面的藥液，而形成該沖洗液之液膜；上述沖洗步驟係包含高速沖洗步驟、及於該高速沖洗之後所進行之減速沖洗步驟，上述減速沖洗步驟係包含有盛液步驟，該盛液步驟係一方面在較上述高速沖洗步驟時之旋轉速度為低之旋轉速度的範圍內，使上述基板之旋轉速度產生減少，一方面以多於上述高速沖洗步驟實施期間之最大供給流量的流量，將沖洗液供給至上述基板的表面，而在上述基板的表面，形成液置狀之沖洗液之液膜。
根據本方法，在於高速沖洗步驟之後所被加以執行之減速沖洗步驟中，將大於高速沖洗步驟實施期間之最大供給流量之大流量的沖洗液，加以供給至基板的表面。該大流量之沖洗液係自基板中央部被推出至基板周緣部而遍佈至基板周緣部。藉此，不管基板的表面狀態，而可將覆蓋基板的表面之全區域的液置狀之沖洗液之液膜，確實地形成在基板的表面。
在上述盛液步驟中之沖洗液之供給流量較佳係被加以設定在4.0(公升/分鐘)以上。於此情形時，能夠更確實地將液置狀之沖洗液之液膜加以形成。
又，在上述盛液步驟中，較佳為以11.0(rpm/秒)以下之減速斜率使上述基板之旋轉速度產生減速。若在盛液步驟中之基板之旋轉的減速斜率為11.0(rpm/秒)以下的話，在盛液步驟中，作用於沖洗液之液膜的離心力係緩慢地減低，其結果能夠將作用於基板周緣部之沖洗液之朝向基板中央部之力為被抑制的狀態加以維持。藉此，能夠更確實地將在減速沖洗步驟中之沖洗液之液膜加以維持在將基板的表面之全區域加以覆蓋的狀態。
上述減速沖洗步驟係亦可更進一步包含有急減速步驟，該急減速步驟係接續著上述高速沖洗步驟而被加以執行，使上述基板之旋轉速度以較上述盛液步驟時為更陡之斜率產生減速。
根據本方法，於使基板之旋轉速度產生減少之減速沖洗步驟，包含有使基板之旋轉速度以陡斜率產生減速之步驟，因此可縮短用於使基板之旋轉速度加以減速至形成液置狀之液膜的速度所需的時間。
又，急減速步驟之執行期間係較佳為在1.0秒以下。在急減速步驟中，作用於沖洗液之液膜的離心力為急遽地減低之結果，使朝向基板中央部的強大之力產生作用於基板周緣部之沖洗液。然而，若急減速步驟之執行期間為在1.0秒以下，則自基板之周緣部至中央部，沖洗液幾乎不產生移動。藉此，能夠更確實地防止在急減速步驟中或者在急減速步驟後之基板表面的露出。
上述急減速步驟較佳為使上述基板之旋轉速度加以減少至200rpm以下。在急減速步驟中，使基板之旋轉速度加以減少至200rpm以下，因此在其後之盛液步驟中，能夠使基板以緩和的減速斜率加以減速。藉此，可縮短減速沖洗步驟整體之執行時間。
又，在上述急減速步驟中之沖洗液之供給流量較佳為在4.0(公升/分鐘)以上。於此情形時，被供給至基板的表面之沖洗液係自基板中央部被推出至周緣部，而使沖洗液遍佈於周緣部。藉此，能夠將在減速沖洗步驟中之沖洗液之液膜，更確實地加以維持在將基板的表面之全區域加以覆蓋的狀態。
在本發明之一實施形態，在上述急減速步驟中之沖洗液之供給流量亦可被加以設定為與上述高速沖洗步驟時為相同之流量。
又，在本發明之其他實施形態，在上述急減速步驟中之沖洗液之供給流量亦可被加以設定為與上述盛液步驟中之沖洗液之供給流量為相同之流量。
又，更進一步亦可包含有低表面張力液置換步驟，該低表面張力液置換步驟係針對藉由上述盛液步驟而所形成之液置狀之沖洗液的液膜，利用低表面張力液進行置換。於該情形時，在基板的表面未露出之狀態下，能夠對沖洗步驟結束之基板加以執行低表面張力液置換步驟。
本發明係一基板處理裝置，其具備有：基板保持單元，其將基板加以保持；基板旋轉單元，其用於使被上述基板保持單元所保持之上述基板產生旋轉；藥液供給單元，其用於將藥液供給至藉由上述基板旋轉單元而被加以旋轉之基板的表面；沖洗液供給單元，其用於將沖洗液供給至藉由上述基板旋轉單元而被加以旋轉之基板的表面；及控制單元，其控制上述基板旋轉單元、上述藥液供給單元及上述沖洗液供給單元，而執行一方面使上述基板以既定之旋轉速度產生旋轉，一方面將藥液供給至上述基板的表面，而對上述基板的表面進行藥液處理的藥液步驟、及接續著上述藥液步驟，將沖洗液供給至旋轉之基板的表面，藉此利用上述沖洗液加以沖洗附著在上述基板之表面的藥液，而形成該沖洗液之液膜的沖洗步驟；於上述沖洗步驟係包含有高速沖洗步驟、及於該高速沖洗之後所進行之減速沖洗步驟，上述控制單元係在上述減速沖洗步驟中執行盛液步驟，該盛液步驟係一方面在較上述高速沖洗步驟時之旋轉速度為低之旋轉速度的範圍內，使上述基板之旋轉速度產生減少，一方面以多於上述高速沖洗步驟時之最大供給流量的流量，將沖洗液供給至上述基板的表面，而在上述 基板的表面，形成液置狀之沖洗液之液膜。
根據本構成，在於高速沖洗步驟之後所被加以執行之減速沖洗步驟中，將大於高速沖洗步驟實施期間之最大供給流量之大流量的沖洗液供給至基板的表面。該大流量之沖洗液係自基板中央部被推出至基板周緣部而遍佈至基板周緣部。藉此，不管基板的表面狀態，而可將覆蓋基板的表面之全區域之液置狀之沖洗液之液膜，確實地形成在基板的表面。
在本發明中之上述之或者更進一步之其他之目的、特徵及效果係藉由參照所附圖式並進行如下述之實施形態之說明而加以明瞭。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧處理室
3‧‧‧旋轉夾頭
4‧‧‧藥液噴嘴
5‧‧‧沖洗液噴嘴
6‧‧‧有機溶劑噴嘴
7‧‧‧旋轉馬達
8‧‧‧旋轉基座
9‧‧‧夾持構件
10‧‧‧藥液供給管
11‧‧‧藥液閥
12‧‧‧沖洗液供給管
13‧‧‧沖洗液閥
14‧‧‧流量調整閥
15‧‧‧有機溶劑供給管
16‧‧‧有機溶劑閥
20‧‧‧控制裝置
51‧‧‧噴嘴
61‧‧‧天花板噴嘴
71‧‧‧噴嘴
81‧‧‧沖洗液噴嘴
82‧‧‧噴嘴
91‧‧‧沖洗液噴嘴
92‧‧‧吐出口
93‧‧‧吐出口
A1‧‧‧旋轉軸線
W‧‧‧基板
圖1係以示意之方式顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置之構成之圖。
圖2係顯示圖1所示之基板處理裝置之電性構成之方塊圖。
圖3係顯示藉由圖1所示之基板處理裝置而被加以執行之洗淨處理之處理例之步驟圖。
圖4係顯示在於圖3之處理例所含有之各步驟中之基板之旋轉速度的變化之圖。
圖5係顯示在圖4之沖洗步驟中之基板之旋轉速度的變化及DIW之供給流量之圖。
圖6係顯示第1液置試驗之試驗結果之圖。
圖7係顯示第2液置試驗之試驗結果之圖。
圖8A係顯示本發明之第1變形例之圖。
圖8B係顯示本發明之第2變形例之圖。
圖9A係顯示本發明之第3變形例之圖。
圖9B係顯示本發明之第4變形例之圖。
圖9C係顯示本發明之第5變形例之圖。
圖10係顯示本發明之第6變形例之圖。
圖1係為以示意之方式顯示與本發明之一實施形態相關之基板處理裝置1之構成之圖。
該基板處理裝置1係為用以對半導體晶圓等之基板W之表面(處理對象面)施行洗淨處理之單片型裝置。
基板處理裝置1係包含有：旋轉夾頭(基板保持單元)3，其在藉由隔壁(未圖示)而被區分之處理室2內，將基板W加以保持並且使其旋轉；藥液噴嘴4，其用以將藥液供給至被旋轉夾頭3所保持之基板W之表面(上表面)；沖洗液噴嘴(沖洗液供給單元)5，其用以將作為沖洗液之一例之DIW(去離子水)供給至被旋轉夾頭3所保持之基板W之表面；及有機溶劑噴嘴(有機溶劑供給單元)6，其用以供給作為低表面張力液之一例之異丙醇(isopropyl alcohol：IPA)液等之有機溶劑。
作為旋轉夾頭3，例如採用夾持式者。具體而言，旋轉夾頭3係具備有：旋轉馬達(基板旋轉單元)7；與該旋轉馬達7之驅動軸成一體化之旋轉軸(未圖示)；以大致呈水平之方式被安裝在旋轉軸之上端的圓板狀之旋轉基座8；及利用大致等角度間隔而設置在旋轉基座8之周緣部之複數處的複數個夾持構件9。複數個夾持構件9係以大致呈水平之姿勢將基板W加以夾持。在此狀態下，若驅動旋轉馬達7，則旋轉基座8係藉由該驅動力而繞著既定之旋轉軸線(鉛垂軸線)A1進 行旋轉，與該旋轉基座8一同，基板W係以保持大致呈水平之姿勢的狀態而繞著旋轉軸線A1進行旋轉。
此外，作為旋轉夾頭3，並不限於夾持式者，例如亦可採用如下者，即：藉由將基板W之背面(下表面)加以真空吸附，而以水平之姿勢將基板W加以保持，更進一步在該狀態下繞著旋轉軸線A1進行旋轉，藉此使該所保持之基板W產生旋轉之真空吸附式者。
藥液噴嘴4係例如為以連續流之狀態將藥液加以吐出之直流噴嘴，在旋轉夾頭3之上方，將其吐出口朝向基板W之上表面之旋轉中心附近且以固定之方式加以配置。於藥液噴嘴4，連接有供給來自藥液供給源之藥液之藥液供給管10。於藥液供給管10之中途部，介設有用於切換來自藥液噴嘴4之藥液的供給/供給停止之藥液閥11。作為藥液而使用有例如稀氫氟酸(DHF)、濃氫氟酸(concHF)、氟硝酸(氫氟酸與硝酸(HNO3)之混合液)、或氟化銨溶液等。
沖洗液噴嘴5係例如為以連續流之狀態將DIW加以吐出之直流噴嘴，在旋轉夾頭3之上方，將其吐出口朝向基板W之上表面之旋轉中心附近且以固定之方式加以配置。於沖洗液噴嘴5，連接有供給來自DIW供給源之DIW之沖洗液供給管12。於沖洗液供給管12之中途部，介設有用於切換來自沖洗液噴嘴5之DIW的供給/供給停止之沖洗液閥(沖洗液供給單元)13、與用以調節沖洗液供給管之開度，而調整自沖洗液噴嘴5吐出之DIW之流量之流量調整閥14。
有機溶劑噴嘴6係例如為以連續流之狀態將IPA液加以吐出之直流噴嘴，在旋轉夾頭3之上方，將其吐出口朝向基板W之上表面之旋轉中心附近且以固定之方式加以配置。於有機溶劑噴嘴6，連接有供給來自IPA液供給源之IPA液之有機溶劑供給管15。於有機溶 劑供給管15之中途部，介設有用於切換來自有機溶劑噴嘴6之IPA液的供給/供給停止之有機溶劑閥16。
此外，藥液噴嘴4、沖洗液噴嘴5及有機溶劑噴嘴6各者並不需要相對於旋轉夾頭3以固定之方式加以配置，亦可採用例如安裝在於旋轉夾頭3之上方而在水平面內可搖動之臂上，而藉由該臂之搖動而針對在基板W之上表面上之藥液等之著液位置進行掃描，亦即所謂之掃描噴嘴之形態。
圖2係為顯示基板處理裝置1之電性構成之方塊圖。
基板處理裝置1係具備有包含微電腦之構成之控制裝置(控制單元)20。控制裝置20係依照預先所設定之程式而加以控制旋轉馬達7等之動作。更進一步，控制裝置20係控制藥液閥11、沖洗液閥13、及有機溶劑閥16等之開閉動作，且控制流量調整閥14之開度。
圖3係為顯示藉由基板處理裝置1而所執行之洗淨處理之處理例之步驟圖。圖4係為顯示在於洗淨處理所包含之各步驟中之基板W之旋轉速度的變化之圖。又，圖5係為顯示在沖洗步驟中之基板W之旋轉速度之變化之圖。以下，一方面參照圖1~圖5，一方面針對洗淨處理之處理例進行說明。
在洗淨處理之時，控制搬送機器人(未圖示)，而將未處理之基板W搬入至處理室2(參照圖1)內(步驟S1)。作為該基板W之一例，可列舉於表面(應形成有元件之面)形成有氧化膜之矽晶圓。基板W亦可為大型基板(例如，外徑450mm之圓形基板)。基板W係以將其表面朝向上方之狀態而被交送至旋轉夾頭3。
若於旋轉夾頭3保持有基板W，則控制裝置20控制旋轉馬達7，而使基板W開始旋轉(步驟S2)。基板W係被提升至預先所 設定之液處理速度(在300~1200rpm之範圍內，例如圖4所示之1200rpm)，而維持在該藥液處理速度。
若基板W之旋轉速度到達至藥液處理速度，則控制裝置20開始執行藥液步驟(步驟S3)。具體而言，控制裝置20係開啟藥液閥11，而自藥液噴嘴4吐出藥液。此時自藥液噴嘴4之藥液的吐出流量係例如設定為2.0(公升/分鐘)。自藥液噴嘴4所吐出之藥液係被供給至基板之上表面之中央部，而受到藉由基板W之旋轉而所產生之離心力，朝向基板W之周緣在基板W之上表面上流動。藉此，藥液被供給至基板W之上表面之全區域，而對基板W施行使用藥液之藥液處理。
若自藥液之吐出開始，經過預先所設定之藥液處理時間(例如約180秒)，則控制裝置20關閉藥液閥11，停止自藥液噴嘴4之藥液之吐出。在將稀氫氟酸、濃氫氟酸、氟硝酸、及氟化銨溶液等作為藥液而使用之情形下，藥液處理後之基板W之表面係成為疏水性。
接著，控制裝置20係開始執行沖洗步驟(步驟S4)。如圖4所示，沖洗步驟(S4)係接著藥液步驟(S3)，而包含有：高速沖洗步驟(旋轉沖洗步驟。步驟S41)，其一方面使基板W以上述之液處理速度(沖洗處理速度)進行旋轉，一方面將沖洗液供給至基板W之上表面；減速沖洗步驟(步驟S42)，其使基板W之旋轉速度自上述之液處理速度(例如1200rpm)減少至液置速度(在0~20rpm之範圍內，例如圖4所示之10rpm)為止；以及液置沖洗步驟(步驟S43)，其將DIW之液膜在基板W之上表面全區域加以保持為液置狀。又，如圖5所示，減速沖洗步驟(S42)係包含有：急減速步驟(步驟S421)，其使基板W之旋轉速度以急遽之減速斜率進行減速；以及盛液步驟(步驟S422)，其使急 減速後之基板W以緩和之減速斜率進行減速。以下，關於沖洗步驟(步驟S4)以具體之方式加以說明。
在關閉藥液閥11之後，控制裝置20係一方面將基板W之旋轉速度維持在上述之液處理速度，一方面開啟沖洗液閥13，而開始將DIW自沖洗液噴嘴5而朝向基板W之旋轉中心附近進行吐出。藉此，開始執行步驟S41之高速沖洗步驟(S41)。此時，自沖洗液噴嘴5所供給之DIW之供給流量係藉由流量調整閥14之調整而設定為例如2.0(公升/分鐘)。
被供給至基板W之上表面之中心部附近之DIW係受到藉由基板W之旋轉而所產生之離心力而朝向基板W之周緣部在基板W之上表面上流動，而將基板W之上表面全區域以DIW之液膜加以覆蓋。由於此時之自沖洗液噴嘴5之DIW的供給流量為較大，因此可確實地沖洗附著在基板W之上表面的藥液。
若自沖洗液噴嘴5之DIW之吐出開始而經過預先所設定之高速沖洗期間(例如4.5秒)，則控制裝置20係開始執行急減速步驟(S421)。具體而言，控制裝置20係一方面將自沖洗液噴嘴5之DIW的吐出流量加以維持在2.0(公升/分鐘)，一方面控制旋轉馬達7而使以液處理速度(1200rpm)旋轉之基板W進行急減速至約100rpm。急減速步驟(S421)之執行期間(後述之急減速期間)係設定為例如1.0秒，在急減速步驟(S421)中之減速斜率係例如為約1000(rpm/分鐘)。此外，急減速步驟(S421)之執行期間亦可設定為1.0秒以下。又，基板W之急減速步驟(S421)後之基板W之旋轉速度亦可為200rpm左右。
在急減速步驟(S421)中，由於基板W之旋轉之減速斜率為急遽，因此作用於DIW之液膜之離心力為急遽地降低，其結果朝向 基板W之中央部的強大之力產生作用於基板W之周緣部之DIW。然而，由於急減速步驟(S421)之執行期間係設定為1.0秒以下之短期間，故自基板W之周緣部至中央部，DIW幾乎不產生移動。其結果，於基板W之急減速之時，在基板W之周緣部，基板W之上表面(表面)並未露出。藉此能夠一方面針對將基板W之上表面之全區域以DIW之液膜加以覆蓋之狀態加以維持，一方面將基板W之旋轉速度減少至100rpm左右。
若自基板W之減速開始而經過急減速期間(例如1.0秒)，控制裝置20則開始執行盛液步驟(S422)。盛液步驟(S422)係為在較高速沖洗步驟(S41)之旋轉速度(1200rpm)為低之旋轉速度之範圍內使基板W之旋轉速度進行減少之步驟。換言之，一方面自急減速步驟(S421)後之旋轉速度100rpm，以既定之緩和的減速斜率(例如4.5(rpm/秒))使基板W之旋轉速度進行減少，一方面使基板W之旋轉速度減少至液置速度(約0~20rpm)，而在基板W之表面形成液置狀之DIW之液膜的步驟。具體而言，控制裝置20係控制流量調整閥14，使自沖洗液噴嘴5之DIW之吐出流量增加至4.0(公升/分鐘)，並且控制旋轉馬達7，將基板W之減速斜率加以設定為緩和之減速斜率(例如4.5(rpm/秒))，而使基板W之旋轉速度產生減少。盛液步驟(S422)之執行期間(後述之緩減速期間)係設定為例如20秒，而使用該執行期間，在基板W之旋轉速度為自100rpm至10rpm為止之時間進行減速。此外，對盛液步驟(S422)中之減速斜率為4.5(rpm/秒)之情形進行了說明，但是只要在11.0(rpm/秒)以下即可。又，將在盛液步驟(S422)中之DIW之供給流量加以設定為4.0(公升/分鐘)，但是只要在4.0(公升/分鐘)以上即可。
又，在盛液步驟(S422)中，於急減速步驟(S421)結束之 後，立刻將供給至基板W之DIW之流量增加至4.0(公升/分鐘)。因此，於自急減速步驟(S421)移行至盛液步驟(S422)之時，可確實地防止基板W之上表面產生露出。
在盛液步驟(S422)中，基板W之旋轉之減速斜率為緩和，因此作用於DIW之液膜的離心力為緩和地減低，其結果使作用於基板W之周緣部的DIW之朝向基板中央部之力為減低。由於接續著基板W之周緣部之DIW為受到朝向基板W之中央部之強大之力之急減速步驟(S421)，而加以執行基板W之周緣部之DIW所受到之力為被減低之盛液步驟(S422)，因此在急減速步驟(S421)中所被促進之朝向基板W之中央部之DIW之液膜的移動係在盛液步驟(S422)中被加以抑制。
又，在盛液步驟(S422)中，被供給至基板W之DIW的流量係以較高速沖洗步驟(S41)實施期間之最大供給流量(2.0(公升/分鐘))為更多之流量(4.0(公升/分鐘))來供給DIW，因此被供給至基板W之中央部之DIW係自基板W之中央部而被推出至周緣部，而確實地遍佈至周緣部為止。
如上述般在高速沖洗步驟(S41)之初期階段，用於確實地自基板W之表面將藥液加以除去而供給較大流量之DIW。在盛液步驟(S422)中，將較在高速沖洗步驟(S41)中之最大流量之DIW為更大流量之DIW加以供給至基板W。能夠在遍及盛液步驟(S422)之整個期間，在基板W之表面全區域將DIW之液膜加以維持。
藉由此等，在減速沖洗步驟(S42)中，在遍及急減速步驟(S421)之整個期間及盛液步驟(S422)之整個期間，能夠針對將基板W之上表面全區域以DIW之液膜加以覆蓋之狀態加以維持。
若基板W之旋轉速度減少至該液置速度(約0~20rpm)，控制裝置20則控制旋轉馬達7，而將基板W之旋轉速度維持在該液置速度。藉此，執行DIW之液膜在基板W之上表面全區域被保持為液置狀之液置沖洗步驟(S43)。
若在基板W之旋轉速度降低至液置速度(約0~20rpm)之後，且經過預先所設定之液置沖洗期間(例如2.6秒)之時，控制裝置20則關閉沖洗液閥13，而停止自沖洗液噴嘴5之DIW的吐出。
接著，控制裝置20開始執行IPA液置換步驟(步驟S5)。具體而言，控制裝置20係一方面將基板W之旋轉速度維持在液置速度，一方面開啟有機溶劑閥16，自有機溶劑噴嘴6而朝向基板W之旋轉中心附近吐出IPA液。此時之自有機溶劑噴嘴6之IPA液的吐出流量係設定為例如0.1(公升/分鐘)。將IPA液供給至基板W之上表面，藉此，將被包含於基板W之上表面之DIW之液膜的DIW依序地被置換為IPA液。其結果，於基板W之上表面，將基板W之上表面全區域加以覆蓋之IPA液之液膜係被保持為液置狀。
若自IPA液之吐出開始而經過預先所設定之IPA液置時間(例如約10秒)，控制裝置20則一方面繼續IPA液之吐出，一方面控制旋轉馬達7，使基板W自液置速度至高旋轉速度(例如約1000rpm)以例如4階段(10rpm→50rpm→75rpm→100rpm→1000rpm)進行加速。控制裝置20係在基板W到達至高旋轉速度之後，自IPA液吐出開始經過IPA處理時間(例如約20秒)之後，關閉有機溶劑閥16，並停止自有機溶劑噴嘴6之IPA液之吐出。
若IPA液之吐出被加以停止，控制裝置20則執行乾燥步驟(步驟S6)。換言之，控制裝置20係將基板W之旋轉速度維持在 1000rpm。藉此，將附著於基板W之IPA液甩離而使基板W產生乾燥。
若乾燥步驟(S6)以遍及預先所設定之乾燥時間之方式被加以進行，控制裝置20則控制旋轉馬達7，使旋轉夾頭3之旋轉(基板W之旋轉)產生停止(步驟S7)。藉此，結束對於1片基板W之洗淨處理，並藉由搬送機器人將處理完畢之基板W自處理室2加以搬出(步驟S8)。
接著，針對液置試驗進行說明。圖6係為顯示第1液置試驗之試驗結果之圖。圖7係為顯示第2液置試驗之試驗結果之圖。在第1及第2液置試驗中，使用基板處理裝置1而執行於上述之圖3~圖5所顯示之處理例。
第1液置試驗係為用於調查急減速步驟(S421)之最適條件之試驗。在第1液置試驗中，執行向基板W之中央部以2.0(公升/分鐘)之供給流量供給DIW之高速沖洗步驟(S41)，而於基板W之表面形成DIW之液膜。其後，一方面向基板W之中央部以2.0(公升/分鐘)之供給流量供給DIW，一方面使基板W之旋轉速度自1200rpm減速至100rpm。此外，針對於作為試料之基板W，使用於表面形成有氧化膜之矽晶圓(外徑450mm)，作為藥液而採用稀氫氟酸。使急減速步驟(S421)之執行期間在1.0秒(1s)、5.0秒(5s)及10.0秒(10s)之間進行變化，且以目視加以觀察在急減速步驟(S421)中之在基板W之表面的DIW液膜之狀態。其結果顯示於圖6。
如圖6所示，在將急減速步驟(S421)之執行期間(減速秒數)加以設定為1.0秒之情形下，急減速中之DIW之液膜係維持著將基板W之上表面全區域加以覆蓋之狀態。
另一方面，在將急減速步驟(S421)之執行期間加以設定 為5.0秒之情形下，雖然在基板W之上表面中除周緣部以外之幾乎全區域係以DIW之液膜被加以覆蓋，但是在基板W之周緣部，部分地露出有上表面(表面)。亦即，基板W之上表面並未以DIW之液膜被完全地加以覆蓋。
又，在將急減速步驟(S421)之執行期間加以設定為10.0秒之情形下，在基板W之上表面中央部雖然保持著有DIW之液膜，但是在基板W之周緣部，DIW之液膜係擴散呈放射狀，而露出有基板W之上表面(表面)。換言之，自被保持在基板W中央部之大致呈圓形的DIW液膜之外緣而朝向徑向延伸之複數條DIW之線紋係被保持在基板W之周緣部(此狀態在本說明書中稱為「於液膜產生龜裂」)。此種情形亦當然未以DIW之液膜將基板W之上表面完全地加以覆蓋。
第2液置試驗係為用於調查盛液步驟(S422)之最適條件之試驗。在第2液置試驗中，執行向基板W之中央部以2.0(公升/分鐘)之供給流量供給DIW之高速沖洗步驟(S41)，而於基板W之表面形成DIW之液膜。然後接著實施急減速步驟S421，使基板W之旋轉速度急減速至200rpm。其後，一方面將DIW供給至基板W之中央部，一方面使基板W之旋轉速度自200rpm減速至10rpm。此外，針對作為試料之基板W，使用於表面形成有氧化膜之矽晶圓(外徑450mm)，作為藥液而採用稀氫氟酸。
使盛液步驟(S422)之執行期間在1.0秒(1s)、5.0秒(5s)、10.0秒(10s)、15.0秒(15s)、18.0秒(18s)、及20.0秒(20s)之間進行變化。又，在盛液步驟(S422)中使對於基板W之供給流量在2.0(公升/分鐘)、2.8(公升/分鐘)及4.0(公升/分鐘)之間進行變化。接著，以目視加以觀察在盛液步驟(S422)中之在基板W之上表面的DIW液膜之狀態。其結果 顯示於圖7。
如圖7所示，於將對於基板W之供給流量加以設定為2.0(公升/分鐘)或者2.8(公升/分鐘)之時，不管盛液步驟(S422)之執行期間之長短，皆不會藉由DIW之液膜而將基板W之上表面全區域加以覆蓋，而在基板W之周緣部於DIW之液膜產生龜裂。
在將對於基板W之供給流量加以設定為4.0(公升/分鐘)之時，在盛液步驟(S422)之執行期間為18.0秒以上之情形下，基板W之上表面全區域係維持著以DIW之液膜被加以覆蓋之狀態。
另一方面，即使對基板W之供給流量為4.0(公升/分鐘)，在盛液步驟(S422)之執行期間為15.0秒以下之情形下，不會藉由DIW之液膜而將基板W之上表面全區域加以覆蓋，而在基板W之周緣部於DIW之液膜產生龜裂。
如此般，於在盛液步驟(S422)中之對於基板W之供給流量為與高速沖洗步驟(S41)時之最大供給流量為相同程度之2.0(公升/分鐘)之情形下，即使將減速時間加以設定為較長(例如18秒)，仍會發生基板W上之DIW之液膜之龜裂。另一方面，於在將盛液步驟(S422)中之對於基板W之供給流量加以設定為較多於高速沖洗步驟(S41)時之最大供給流量2.0(公升/分鐘)之4.0(公升/分鐘)之情形下，可避免基板W之DIW之液膜之龜裂。
根據如上之該實施形態，減速沖洗步驟(S42)係包含有急減速步驟(S421)與盛液步驟(S422)，接著急減速步驟(S421)而加以執行盛液步驟(S422)。
在急減速步驟(S421)中，基板W之旋轉之減速斜率為急遽，因此作用於DIW之液膜的離心力係急遽地降低。其結果，朝向基 板W之中央部的強大之力產生作用於基板W之周緣部之DIW。然而，由於急減速步驟(S421)之執行期間係設定為1.0秒以下之短期間，故自基板W之周緣部至中央部，DIW幾乎不產生移動，因此，於基板W之急減速之時，在基板W之周緣部，基板W之上表面(表面)並未露出。藉此能夠一方面針對將基板W之上表面全區域以DIW之液膜加以覆蓋之狀態加以維持，一方面將基板W之旋轉速度降低至液置速度(10rpm)為止。
在盛液步驟(S422)中，基板W之旋轉之減速斜率為緩和，因此作用於DIW之液膜的離心力係緩和地減低。其結果，作用於基板W之周緣部之DIW之朝向基板中央部之力係減低。接續著急減速步驟(S421)，該急減速步驟(S421)係基板W之周緣部之DIW為受到朝向基板W之中央部之強大之力，而執行基板W之周緣部之DIW所受到之力為被減低之盛液步驟(S422)。因此，在急減速步驟(S421)中所被促進之朝向基板W之中央部之DIW之液膜之移動係在盛液步驟(S422)中被加以抑制。
又，在盛液步驟(S422)中，被供給至基板W之DIW之流量係為較多於高速沖洗步驟(S41)時之最大供給流量(2.0(公升/分鐘))之大流量(4.0(公升/分鐘))。因此，被供給至基板W之中央部之DIW係自基板W之中央部而被推出至周緣部。藉此，可使DIW確實地遍佈至周緣部為止。
因此，即使在基板W之表面為顯示呈疏水性且基板W為大型基板之情形下，仍可於遍及減速沖洗步驟(S42)之全期間，使基板W之上表面(表面)幾乎不露出，而將其全區域以DIW之液膜覆蓋。換言之，能夠一方面維持將基板W之上表面全區域加以覆蓋之DIW之 液膜，一方面將基板之旋轉速度減速至液置速度為止。所以，能夠將覆蓋基板W之上表面全區域之DIW之液膜加以保持為液置狀。
此時，即使將減速沖洗步驟(S42)之執行時間加以設定為短時間，在減速沖洗步驟(S42)之後，仍可將覆蓋基板W之上表面全區域之DIW之液膜加以保持為液置狀。換言之，即使在基板W之表面為顯示呈疏水性且基板W為大型基板之情形下，仍可在短時間內將覆蓋基板W之上表面全區域之DIW之(液置狀之)液膜加以形成。
以上已對於本發明之一實施形態進行說明，但是本發明亦可以其他形態加以實施。
例如，在上述之實施形態中，使自沖洗液噴嘴5之吐出流量產生相異，藉此在盛液步驟(S422)之執行中加以實現朝向基板W之DIW之供給流量的增大，但是亦可自與沖洗液噴嘴5為不同之噴嘴而加以吐出DIW，藉此在盛液步驟(S422)之執行中使朝向基板W之DIW之供給流量產生增大。
在圖8A之變形例之中，於基板W之中心部設置有與沖洗液噴嘴5為不同之用於供給DIW之噴嘴51。噴嘴51係為例如將作為沖洗液之DIW以連續流之狀態加以吐出之直流噴嘴，在旋轉夾頭3(參照圖1)之上方，將其吐出口朝向基板W之旋轉中心附近以固定之方式加以配置。形成於噴嘴51，被供給有來自DIW供給源之DIW。
若開始執行盛液步驟(S422)，則一方面將來自沖洗液噴嘴5之DIW之吐出量加以維持在與到此為止相同之流量，一方面開始自噴嘴51之DIW的吐出。藉此，在盛液步驟(S422)之執行中，不僅來自沖洗液噴嘴5之DIW，而來自噴嘴51之DIW亦被供給至基板W之中央部。因此，在盛液步驟(S422)之執行中，朝向基板W之DIW之供 給流量的增大則被加以實現。
在圖8B之變形例中，使用配置在處理室2(參照圖1)之天花板壁面之天花板噴嘴61，於盛液步驟(S422)之執行時，將DIW加以供給至基板W之上表面。該天花板噴嘴61係相對於以可搖動之方式將噴嘴加以支撐之臂或者用於自其周圍將基板W之上表面上之空間加以遮蔽的遮蔽構件，而將作為洗淨水之DIW加以吐出。天花板噴嘴61係為例如將DIW以連續流之狀態加以吐出之直流噴嘴，在旋轉夾頭3(參照圖1)之上方，將其吐出口朝向基板W之旋轉中心附近以固定之方式配置。形成於天花板噴嘴61，被供給有來自DIW供給源之DIW。
若開始執行盛液步驟(S422)，則一方面將來自沖洗液噴嘴5之DIW之吐出量加以維持在與到此為止相同之流量，一方面開始自天花板噴嘴61之DIW的吐出。藉此，在盛液步驟(S422)之執行中，不僅來自沖洗液噴嘴5之DIW，而來自天花板噴嘴61之DIW亦被供給至基板W之中央部。因此，在盛液步驟(S422)之執行中，朝向基板W之DIW之供給流量的增大則被加以實現。
在圖8A及圖8B之變形例中，針對將作為沖洗液之DIW僅供給至基板W之中央部之情形舉出作為例子而進行說明，但是不僅將DIW供給至基板W之中央部，亦可供給至基板W之周緣部。該情形之變形例則顯示於圖9A~圖9C。
圖9A之變形例與圖8A不同之點係設置有用於將DIW加以供給至基板W之周緣部之噴嘴71。噴嘴71係為例如將作為沖洗液之DIW以連續流之狀態加以吐出之直流噴嘴，在旋轉夾頭3(參照圖1)之上方，將其吐出口朝向基板W之周緣部以固定之方式加以配置。形成於噴嘴71，被供給有來自DIW供給源之DIW。在盛液步驟(S422) 之執行中，不僅來自沖洗液噴嘴5之DIW被供給至基板W之中央部，而來自噴嘴71之DIW亦被供給至基板W之周緣部。因此，在盛液步驟(S422)之執行中，朝向基板W之DIW之供給流量的增大則被加以實現。
圖9B之變形例與圖9A不同之點係將具有上述掃描噴嘴之形態且將作為沖洗液之DIW加以吐出之沖洗液噴嘴81，以取代沖洗液噴嘴5之方式而加以設置。又，在圖9B中，以取代噴嘴71之方式而設置有具有上述掃描形態且將DIW加以吐出之噴嘴82。形成於沖洗液噴嘴81及噴嘴82，而分別被供給有來自DIW供給源之DIW。
於盛液步驟(S422)之前，沖洗液噴嘴81係將其吐出口配置在朝向基板W之旋轉中心附近之位置。又，噴嘴82係將其吐出口配置在朝向基板W之周緣部之位置。在盛液步驟(S422)之執行中，與圖9A之情形相同，不僅來自沖洗液噴嘴81之DIW被供給至基板W之中央部，而來自噴嘴82之DIW亦被供給至基板W之周緣部。
圖9C之變形例與圖9A不同之點係將具有上述掃描噴嘴之形態且具有2個吐出口92、93之沖洗液噴嘴91，以取代沖洗液噴嘴5之方式而加以設置。吐出口92、93係分別設置為呈朝向下方之狀態。形成於沖洗液噴嘴91，分別經由閥(未圖示)而被供給有來自DIW供給源之DIW，而在閥被開啟之狀態下，DIW係自吐出口92、93分別朝向下方被加以吐出。
於盛液步驟(S422)之前，沖洗液噴嘴91係以對向於基板W之上表面之方式加以配置。在該狀態下，吐出口92係對向於基板W之中央部，且吐出口93係對向於基板W之周緣部。在盛液步驟(S422)之執行中，自吐出口92所吐出之DIW不僅被供給至基板W之中央部， 自吐出口93所吐出之DIW係被供給至基板W之周緣部。
又，在上述實施形態，針對盛液步驟(S422)以既定之緩和的減速斜率使基板W之旋轉速度產生減少而加以進行說明。在盛液步驟(S422)中之基板W之旋轉速度之減少係亦包含如圖10所顯示之以階段之方式進行減少之態樣。
又，在急減速步驟(S421)中之朝向基板W之DIW之供給流量係被加以設定為與高速沖洗步驟時為相同之流量而加以進行說明，但是在急減速步驟(S421)中之沖洗液之供給流量係亦可被加以設定為與盛液步驟(S422)為相同之流量。
又，在急減速步驟(S421)之執行結束時之基板W之旋轉速度為100rpm而加以進行說明，但是只要在200rpm以下即可。
又，作為沖洗液，舉出使用DIW之情形作為例子而進行說明。然而沖洗液並不限於DIW，亦可將碳酸水、電解離子水、臭氧水、稀釋濃度(例如10~100ppm左右)之鹽酸水、還原水(氫水)等作為沖洗液而加以採用。
又，作為低表面張力液之一例，除IPA液以外，例如可採用甲醇、乙醇、丙酮、及HFE(氫氟醚)等之有機溶劑。
又，本發明之基板處理裝置1係不限於在自基板W之表面除去氧化矽膜之洗淨處理中之沖洗後的處理，而可廣泛地使用在沖洗後之處理。但是，本發明之功效係針對於基板W之表面為呈現疏水性之情形下特別顯著地被加以發揮。作為針對於表面為呈現疏水性之基板W之處理，在除去氧化矽膜之處理以外，亦可例示除去抗蝕層之處理。
對於本發明之實施形態已進行詳細的說明，但是該等只 不過是用於明確瞭解本發明之技術內容而使用之具體例，本發明不應限制於該等具體例而進行解釋，本發明之範圍僅由添附之申請專利範圍而被加以限制。
本發明申請係對應於在2013年9月26日向日本專利廳所提出之日本專利特願2013-200424號以及在2014年8月22日向日本專利廳所提出之日本專利特願2014-169334號，該等申請之全部揭示內容係藉由引用而組入至本文中。

Claims (10)

  1. 一種基板處理方法，其包含：藥液步驟，其將藥液供給至旋轉之基板的表面，且對上述基板的表面進行藥液處理；及沖洗步驟，其接續著上述藥液步驟，將沖洗液供給至旋轉之上述基板的表面之旋轉中心，藉此利用上述沖洗液沖洗附著在上述基板之表面的藥液，而形成該沖洗液之液膜；上述沖洗步驟係包含：高速沖洗步驟，其一邊使上述基板以既定之第1旋轉速度旋轉，一邊將沖洗液供給至上述基板之表面的旋轉中心，為了沖洗附著在上述表面的藥液，以沖洗液之液膜覆蓋基板之表面的全區域；急減速步驟，其在上述高速沖洗步驟之後執行，為了維持以沖洗液之液膜覆蓋上述基板之表面的全區域之狀態，一邊將沖洗液供給至上述基板之表面的旋轉中心，一邊使上述基板之旋轉速度自上述第1旋轉速度以既定之減速斜率減少至較上述第1旋轉速度低的第2旋轉速度為止；及盛液步驟，在上述急減速步驟之後執行，為了維持以沖洗液之液膜覆蓋上述基板之表面的全區域之狀態，一邊將沖洗液供給至上述基板之表面的旋轉中心，一邊使上述基板之旋轉速度以較上述急減速步驟時緩和之減速斜率，自上述第2旋轉速度減少至約20rpm以下之既定的第3旋轉速度或者零為止，藉此在上述基板的表面形成液置狀之沖洗液之液膜；上述盛液步驟係包含以較上述高速沖洗步驟時之最大供給流量多的流量將沖洗液供給至上述基板的表面之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述盛液步驟中之沖洗液之供給流量係設定為4.0(公升/分鐘)以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，在上述盛液步驟中，以11.0(rpm/秒)以下之減速斜率使上述基板之旋轉速度減少。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理方法，其中，上述急減速步驟之執行期間為1.0秒以下。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，上述急減速步驟係使上述基板之旋轉速度減少至200rpm以下。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，上述急減速步驟中之沖洗液之供給流量係設定為4.0(公升/分鐘)以上。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，上述急減速步驟中之沖洗液之供給流量係設定為與上述高速沖洗步驟時相同之流量。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，上述急減速步驟中之沖洗液之供給流量係設定為與上述盛液步驟時相同之流量。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，更進一步包含低表面張力液置換步驟，該低表面張力液置換步驟係對藉由上述盛液步驟所形成之液置狀之沖洗液的液膜，利用低表面張力液進行置換。
  10. 一種基板處理裝置，其具備有：基板保持單元，其保持基板； 基板旋轉單元，其用於使被上述基板保持單元所保持之上述基板旋轉；藥液供給單元，其用於將藥液供給至藉由上述基板旋轉單元所旋轉之基板的表面；沖洗液供給單元，其用於將沖洗液供給至藉由上述基板旋轉單元所旋轉之基板的表面；及控制單元，其控制上述基板旋轉單元、上述藥液供給單元及上述沖洗液供給單元，而執行：一邊使上述基板以既定之旋轉速度旋轉，一邊將藥液供給至上述基板的表面，而對上述基板的表面進行藥液處理的藥液步驟；及接續著上述藥液步驟，將沖洗液供給至旋轉之基板的表面，藉此利用上述沖洗液沖洗附著在上述基板之表面的藥液，而形成該沖洗液之液膜的沖洗步驟；上述控制單元係執行以下之步驟：高速沖洗步驟，其一邊使上述基板以既定之第1旋轉速度旋轉，一邊將沖洗液供給至上述基板之表面的旋轉中心，為了沖洗附著在上述表面的藥液，以沖洗液之液膜覆蓋基板之表面的全區域；急減速步驟，其在上述高速沖洗步驟之後執行，為了維持以沖洗液之液膜覆蓋上述基板之表面的全區域之狀態，一邊將沖洗液供給至上述基板之表面的旋轉中心，一邊使上述基板之旋轉速度自上述第1旋轉速度以既定之減速斜率減少至較上述第1旋轉速度低的第2旋轉速度為止；及盛液步驟，在上述急減速步驟之後執行，為了維持以沖洗液之液膜覆蓋上述基板之表面的全區域之狀態，一邊將沖洗液供給至上述基板之表面的旋轉中心，一邊使上述基板之旋轉速度以較上述急減速步驟 時緩和之減速斜率，自上述第2旋轉速度減少至約20rpm以下之既定的第3旋轉速度或者零為止，藉此在上述基板的表面形成液置狀之沖洗液之液膜；上述盛液步驟係包含以較上述高速沖洗步驟時之最大供給流量多的流量將沖洗液供給至上述基板的表面之步驟。
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