TWI656917B - 犧牲膜形成方法、基板處理方法以及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

犧牲膜形成方法係自基板側對覆蓋形成有圖案P之基板W的表面之犧牲聚合物溶液25的液膜26進行加熱，使與基板的表面接觸的溶液蒸發，藉此使液膜在保持於圖案中之除了基部以外之至少前端部的狀態下乾燥而形成犧牲膜；基板處理方法以及基板處理裝置係利用所形成之犧牲膜抑制或防止圖案之崩塌且對基板的表面進行處理。

Description

犧牲膜形成方法、基板處理方法以及基板處理裝置
本發明係關於一種犧牲膜形成方法、基板處理方法以及基板處理裝置。作為處理對象之基板之例中，包含半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、電漿顯示器用基板、FED(Field Emission Display；場發射顯示器)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板、光罩(photomask)用基板、陶瓷基板、太陽電池用基板等。
半導體裝置之製造步驟中，使用各種藥液或清洗(rinse)液等處理液對半導體晶圓等基板的表面進行處理。
例如，對基板逐片地進行處理之葉片式基板處理裝置具備：自轉夾具(spin chuck)，係一邊將基板保持為大致水平一邊使該基板旋轉；以及噴嘴，係對藉由該自轉夾具而旋轉之基板的上表面供給處理液。
典型之基板處理步驟中，對保持於自轉夾具的基板供給藥液，然後供給清洗液，藉此將基板上的藥液置換為清洗液。一般之清洗液為去離子水。
然後，為了排除基板上的清洗液而執行乾燥步驟。作為乾燥步驟，已知使基板高速旋轉並甩離乾燥之離心法脫水(spin-drying)步驟。
然而，形成於基板的表面之凸狀圖案、線狀圖案等圖 案有在乾燥步驟中因清洗液所具有的表面張力等而崩塌之虞。
因此，為了抑制或防止圖案之崩塌，已知有一種將基板上的清洗液置換為IPA(isopropyl alcohol；異丙醇)等低表面張力液體並使低表面張力液體乾燥之方法(參照專利文獻1、2等)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2009-218376號公報。
專利文獻2：日本特開2014-110404號公報。
然而，即便將基板上的清洗液置換為低表面張力液體並使低表面張力液體乾燥，依然存在圖案容易崩塌之情形。例如，有圖案為微細且高縱橫比(aspect ratio)之情形或圖案由多種膜之積層體所構成且形成各膜之材料的表面自由能量不同之情形。
例如，若向圖案間無間隙地填充犧牲聚合物而形成犧牲層，則可防止圖案之崩塌。犧牲層例如可藉由將基板上的清洗液置換為犧牲聚合物的溶液後使犧牲聚合物乾燥而形成。
然而，為了形成用以將圖案間之間隙完全填埋之犧牲層而需要大量之犧牲聚合物。而且，難以將由該大量之犧牲聚合物所構成之犧牲層自基板表面完全去除，從而會產 生大量之殘渣。
因此，必須極力地避免尤其在作為基板處理之最終階段之清洗後的乾燥步驟中再次形成可能產生大量殘渣之犧牲層。
因此，本發明之目的在於提供一種可減少犧牲聚合物之使用量且抑制或防止圖案之崩塌的犧牲膜形成方法、以及利用了該犧牲膜形成方法之基板處理方法及基板處理裝置。
本發明提供一種犧牲膜形成方法，係用以在形成於基板的表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部形成犧牲膜，該犧牲膜形成方法係包含有：基板保持步驟，係將前述基板以前述表面朝向上方之狀態保持為水平；液膜形成步驟，係對前述基板的表面供給犧牲聚合物的溶液而形成覆蓋前述基板的表面之液膜；液膜保持步驟，係對前述基板進行加熱而使與前述基板的表面接觸之前述溶液蒸發，藉此使前述液膜保持於前述圖案中之除了基部以外的至少前端部；以及乾燥步驟，係使保持的前述液膜乾燥。
根據該方法，自基板的一側對覆蓋基板的表面之液膜進行加熱，藉此能利用所謂之萊頓弗羅斯特(Leidenfrost)現象在液膜保持於圖案中之除了基部以外的至少前端部之狀態下使該液膜乾燥。亦即，可利用由較以往少量之犧牲聚合物所構成之犧牲膜選擇性地被覆下述區域，該區域至少包含形成於基板的表面之圖案中的特別是彼此容易 接觸之前端部。
因此，可減少犧牲聚合物之使用量，且藉由犧牲膜保護圖案，例如可抑制或防止圖案之崩塌。具體而言，可形成將相鄰之圖案之前端部間相連之犧牲膜之橋接(bridge)而抑制或防止各個圖案之崩塌，或者個別地被覆各個圖案之前端部而藉由犧牲膜彼此之接觸抑制或防止圖案之崩塌。而且，圖案之基部未被犧牲膜所覆蓋而露出。因此，犧牲膜之形成後，例如可利用處理液等對所露出之圖案之基部進行處理。
前述乾燥步驟亦可包含有對前述基板進行加熱之步驟。
尤其藉由接續於液膜保持步驟後對基板進行加熱，可效率佳且短時間內形成犧牲膜。
本發明提供一種基板處理方法，包含有：處理液供給步驟，係對前述基板供給處理液；離心法脫水步驟，係於前述處理液供給步驟之後，使前述基板以高速旋轉並甩離乾燥；以及犧牲膜形成步驟，係於前述處理液供給步驟之前執行，使用前述犧牲膜形成方法在形成於前述基板的表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部形成犧牲膜。
根據該方法，於藉由之前說明之犧牲膜形成方法在圖案中之除了基部以外之至少前端部預先形成了犧牲膜的狀態下，執行處理液供給步驟以及離心法脫水步驟。圖案之基部未被犧牲膜所覆蓋而露出。因此，離心法脫水步驟中，可藉由犧牲膜抑制或防止圖案之崩塌，且於該離心法 脫水步驟之前的處理液供給步驟中，可利用處理液對未被犧牲膜所覆蓋而露出之圖案之基部進行處理。
本發明提供一種基板處理裝置，係包含有：基板保持單元，係於液體處理位置以及犧牲膜形成位置將基板保持為水平；旋轉單元，係於前述液體處理位置以及犧牲膜形成位置使前述基板繞著通過前述基板的中央部之旋轉軸線旋轉；處理液供給單元，係於前述液體處理位置對前述基板的上表面供給處理液；犧牲聚合物溶液供給單元，係於前述犧牲膜形成位置對前述基板的上表面供給犧牲聚合物的溶液；加熱單元，係於前述犧牲膜形成位置對前述基板進行加熱；以及控制裝置，係控制前述旋轉單元、前述處理液供給單元、前述犧牲聚合物溶液供給單元以及前述加熱單元；前述控制裝置係執行：處理液供給步驟，係對前述基板供給處理液；離心法脫水步驟，係於前述處理液供給步驟之後使前述基板以高速旋轉並甩離乾燥；以及犧牲膜形成步驟，係於前述處理液供給步驟之前執行，且使用前述犧牲膜形成方法在形成於前述基板的上表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部形成犧牲膜。
根據該構成，自基板的一側對覆蓋基板的表面的液膜進行加熱，藉此能利用所謂之萊頓弗羅斯特現象在液膜保持於圖案中之除了基部以外的至少前端部之狀態下使該液膜乾燥。亦即，可利用由較以往少量之犧牲聚合物所構成之犧牲膜選擇性地被覆下述區域，該區域至少包含有形成於基板的表面之圖案中的特別是彼此容易接觸之前端 部。
因此，可減少犧牲聚合物之使用量，且藉由犧牲膜保護圖案，抑制或防止圖案之崩塌。具體而言，可形成將相鄰之圖案之前端部間相連之犧牲膜之橋接而抑制或防止各個圖案之崩塌，或者個別地被覆各個圖案之前端部並藉由犧牲膜彼此之接觸而抑制或防止圖案之崩塌。
而且，於預先在圖案中之除了基部以外的至少前端部形成了犧牲膜之狀態下，執行處理液供給步驟以及離心法脫水步驟。圖案之基部未被犧牲膜所覆蓋而露出。因此，離心法脫水步驟中，可藉由犧牲膜抑制或防止圖案之崩塌，且於該離心法脫水步驟之前的處理液供給步驟中，可利用處理液對未被犧牲膜所覆蓋而露出之圖案之基部進行處理。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧索引區塊
3‧‧‧處理區塊
4‧‧‧控制裝置
5‧‧‧乘載器保持部
6‧‧‧索引機器人移動機構
7、7c‧‧‧處理單元
7a‧‧‧犧牲膜形成單元
7b‧‧‧液體處理單元
8‧‧‧基板保持台
9、43‧‧‧犧牲聚合物溶液噴嘴
10、32‧‧‧腔室
11‧‧‧旋轉軸
12‧‧‧基板旋轉機構
13、44‧‧‧加熱器
14‧‧‧均熱環
15‧‧‧提升銷
16‧‧‧底壁
17‧‧‧支持構件
18‧‧‧提升銷升降機構
19、45‧‧‧犧牲聚合物溶液閥
20、46‧‧‧犧牲聚合物溶液供給管
21、39‧‧‧開口
22、40‧‧‧隔壁
23、41‧‧‧閘門擋板
24、42‧‧‧閘門開閉機構
25‧‧‧犧牲聚合物溶液
26‧‧‧液膜
27、28‧‧‧犧牲膜
29‧‧‧自轉夾具
30‧‧‧藥液噴嘴
31‧‧‧清洗液噴嘴
33‧‧‧自轉基座
34‧‧‧自轉馬達
35‧‧‧藥液閥
36‧‧‧藥液供給管
37‧‧‧清洗液閥
38‧‧‧清洗液供給管
AR‧‧‧縱橫比
C‧‧‧乘載器
CR‧‧‧中心機器人
IR‧‧‧索引機器人
P‧‧‧圖案
P1、P2、P3‧‧‧保持位置
U‧‧‧乘載器排列方向
W‧‧‧基板
圖1係顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置之佈局(layout)之示意性的俯視圖。
圖2係顯示前述基板處理裝置中具備之犧牲膜形成單元之概略構成之示意圖。
圖3A係用以說明前述犧牲膜形成單元中執行之犧牲膜形成步驟中的液膜形成步驟之示意性的剖視圖。
圖3B係用以說明前述犧牲膜形成步驟中的液膜保持步驟之示意性的剖視圖。
圖3C係經由前述犧牲膜形成步驟中的乾燥步驟而形成之犧牲膜之一例之示意性的剖視圖。
圖3D係前述犧牲膜之其他例之示意性的剖視圖。
圖4係顯示前述基板處理裝置中具備之液體處理單元之概略構成之示意圖。
圖5係說明藉由前述基板處理裝置執行之基板之處理之一例之圖。
圖6係顯示前述基板處理裝置中具備之處理單元之變形例之概略構成之示意圖。
圖1係顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置1之佈局之示意性的俯視圖。
基板處理裝置1係藉由藥液或清洗液等處理液將半導體晶圓等圓板狀之基板W逐片地進行處理之葉片式基板處理裝置。於基板處理裝置1之處理對象之基板W的表面形成有圖案。基板處理裝置1包含有索引區塊2(indexer block)、與索引區塊2結合之處理區塊3、以及對基板處理裝置1中具備之裝置之動作或閥之開閉進行控制之控制裝置4。控制裝置4例如使用微電腦所構成。控制裝置4包含有CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)等運算單元、固定記憶體器件、硬碟驅動器等記憶單元以及輸入輸出單元。記憶單元中記憶有用以進行基板處理之配方(recipe)(運算單元執行之程式)。
索引區塊2包含有乘載器(carrier)保持部5、索引機器人IR、及索引機器人移動機構6。乘載器保持部5係對可收容複數片基板W之乘載器C加以保持。複數個乘載器 C係在已排列於水平的乘載器排列方向U之狀態下保持於乘載器保持部5。索引機器人移動機構6係使索引機器人IR於乘載器排列方向U移動。索引機器人IR執行將基板W搬入至保持於乘載器保持部5之乘載器C之搬入動作以及將基板W自乘載器C搬出之搬出動作。
另一方面，處理區塊3係包含有用以對基板W進行處理之複數個(例如4個以上)之處理單元7以及中心機器人CR。複數個處理單元7係以俯視時圍繞中心機器人CR之方式配置。複數個處理單元7係包含有：犧牲膜形成單元7a，係在形成於基板W的表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部形成犧牲膜；以及液體處理單元7b，係對基板W的表面供給處理液，利用處理液對基板W進行處理。
中心機器人CR執行將基板W搬入至處理單元7之搬入動作、將基板W自處理單元7搬出之搬出動作、以及於複數個處理單元7之間搬送基板W之搬送動作。再者，中心機器人CR亦執行自索引機器人IR接收基板W並且向索引機器人IR授予基板W之動作。
索引機器人IR以及中心機器人CR係被控制裝置4控制。
圖2係顯示基板處理裝置1中具備之犧牲膜形成單元7a之概略構成之示意圖。以下，對犧牲膜形成單元7a之概略構成以及犧牲膜形成單元7a中執行之基板W之處理之一例進行說明。首先，對犧牲膜形成單元7a之概略構 成進行說明。
犧牲膜形成單元7a包含有：基板保持台8(基板保持單元)，係將基板W保持為水平並使基板旋轉；犧牲聚合物溶液噴嘴9，係向保持於基板保持台8之基板W的上表面供給犧牲聚合物的溶液(犧牲聚合物溶液)；以及腔室(chamber)10，係收容基板保持台8以及犧牲聚合物溶液噴嘴9。
基板保持台8固定於在鉛直方向延伸之旋轉軸11的上端。於旋轉軸11結合有基板旋轉機構12(旋轉單元)，該基板旋轉機構12係用以使旋轉軸11繞著旋轉軸11的中心軸線旋轉。基板旋轉機構12例如係包含有馬達之機構。於基板保持台8的內部埋設有用以對保持於基板保持台8之基板W進行加熱之加熱器13(加熱單元)。再者，於基板保持台8上設置有均熱環14，該均熱環14係用以於加熱器13進行加熱時將基板W之溫度均勻化。均熱環14形成為環狀，該環狀係圍繞基板保持台8上之基板W的保持位置P1。保持位置P1係犧牲膜形成位置。
與基板保持台8相關聯地，設置有使基板W相對於基板保持台8升降之複數根(例如3根)提升銷(lift pin)15。複數根提升銷15係插通至腔室10的底壁16，並於腔室10外支持於共通的支持構件17。於支持構件17結合著包含有氣缸(cylinder)之提升銷升降機構18。提升銷升降機構18係使複數根提升銷15於複數根提升銷15的前端向基板保持台8的上方突出之位置與複數根提升銷15的前 端向基板保持台8的下方退避之位置之間一體地升降。
犧牲聚合物溶液噴嘴9係連接於夾設有犧牲聚合物溶液閥19的犧牲聚合物溶液供給管20(犧牲聚合物溶液供給單元)。朝犧牲聚合物溶液噴嘴9供給犧牲聚合物溶液係藉由犧牲聚合物溶液閥19之開閉而控制。已供給至犧牲聚合物溶液噴嘴9之犧牲聚合物溶液朝向保持於基板保持台8之基板W的上表面中央部噴出。
作為犧牲聚合物溶液，例如可列舉將包含有丙烯酸系樹脂、酚醛系樹脂等之現有的犧牲層形成用之犧牲聚合物於水或IPA等溶劑中以任意之濃度溶解而成的溶液等。
腔室10包含有：隔壁22，係形成有用以相對腔室10內搬入基板W或搬出基板W之開口21；以及閘門擋板(gate shutter)23，係覆蓋該開口21。閘門擋板23配置於隔壁22外。閘門擋板23結合著包含有氣缸之閘門開閉機構24。閘門開閉機構24係使閘門擋板23於閘門擋板23密接於隔壁22之外表面而將開口21密閉之閉鎖位置與閘門擋板23向隔壁22之側方離開且下降而使開口21擴大並開放之開放位置之間移動。
控制裝置4係依據保持於記憶單元之配方的內容控制犧牲膜形成單元7a所包含有的基板旋轉機構12、加熱器13、提升銷升降機構18、犧牲聚合物溶液閥19以及閘門開閉機構24等之動作。
接下來，對犧牲膜形成單元7a中執行之基板W之處理進行說明。
中心機器人CR係將基板W搬入至犧牲膜形成單元7a內。於將基板W搬入至犧牲膜形成單元7a內之前，閘門開閉機構24係藉由控制裝置4而驅動。藉此，閘門擋板23配置於開放位置，腔室10之開口21開放。然後，提升銷升降機構18藉由控制裝置4而驅動，複數根提升銷15的前端向基板保持台8之上方突出。
然後，中心機器人CR向腔室10內搬入基板W，將該基板W於形成有圖案之圖案形成面(表面)朝上之狀態下載置於提升銷15上。控制裝置4係藉由中心機器人CR使基板W載置於提升銷15上之後，使中心機器人CR自腔室10內退避。然後，閘門開閉機構24係藉由控制裝置4驅動，閘門擋板23配置於閉鎖位置。藉此，腔室10的開口21係藉由閘門擋板23而密閉。
接下來，提升銷升降機構18係藉由控制裝置4驅動，複數根提升銷15的前端係向基板保持台8的下方退避。藉由該提升銷15之退避，提升銷15上之基板W移載至基板保持台8上。藉此，基板W係於保持位置P1保持於基板保持台8(基板保持步驟)。基板W保持於基板保持台8上之後，控制裝置4係藉由控制基板旋轉機構12而使保持於基板保持台8之基板W旋轉。
接下來，執行犧牲膜形成步驟，即，將犧牲聚合物溶液供給至基板W，在形成於基板W的表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部形成犧牲膜。具體而言，控制裝置4一邊藉由基板保持台8使基板W旋轉，一邊打開犧 牲聚合物溶液閥19，自犧牲聚合物溶液噴嘴9朝向保持於基板保持台8之基板W的上表面中央部噴出犧牲聚合物溶液。
一邊參照圖2、以及圖3A至圖3D一邊對犧牲膜形成步驟進行說明。犧牲膜形成步驟包含有液膜形成步驟、液膜保持步驟以及乾燥步驟。
液膜形成步驟係於基板W的上表面保持覆蓋該上表面之犧牲聚合物溶液25之覆液(puddle)狀液膜26的步驟。液膜形成步驟中，控制裝置4係控制基板旋轉機構12，使基板W之旋轉維持為覆液速度(0rpm至100rpm)。藉由使基板W以覆液速度旋轉，而減小作用於供給至基板W上之犧牲聚合物溶液25之離心力，可抑制犧牲聚合物溶液25自基板W的上表面之排出。然後，對基板W之形成有圖案P之整個上表面供給犧牲聚合物溶液25，而形成覆蓋基板W的表面的液膜26(參照圖3A)。
此處，「覆液狀」係指如下狀態：由於基板W之旋轉以零或低速之速度進行故僅零或較小之離心力作用於已供給至基板W的上表面之液體的液膜，從而液體滯留於基板W的上表面而形成液膜。以下，於本說明書中皆相同。而且，「覆液速度」係指如下速度：使基板W旋轉時作用於基板W的上表面之液體之離心力小於作用於該液體與基板W的上表面之間之界面張力或者離心力與界面張力大致相抗。以下，於本說明書中相同。
接下來，控制裝置4係控制基板旋轉機構12，停止 藉由基板保持台8進行之基板W之旋轉。接下來，控制裝置4向加熱器13通電，使基板W加熱至犧牲聚合物溶液25中所含的溶劑之沸點以上。藉此，藉由來自基板W之熱，與基板W的表面接觸之犧牲聚合物溶液25中之溶劑蒸發而產生蒸氣(參照圖3B)。所產生之蒸氣作為層而夾介於基板W的表面與液膜26之間，利用所謂之萊頓弗羅斯特現象將液膜26如圖3B中一點鏈線之箭頭所示般向圖案P之前端部方向上推(液膜保持步驟)。然後，藉由溶劑之蒸發濃縮用以形成液膜26之犧牲聚合物溶液25。
接下來，若視需要再繼續加熱使液膜26乾燥，則於圖案P中之除了基部以外的至少前端部形成有犧牲膜。具體而言，成為相鄰之圖案P之前端部間藉由犧牲膜27之橋接而相連之狀態(參照圖3C)、各個圖案之前端部個別地藉由犧牲膜28被覆之狀態(參照圖3D)、或該等混合存在之狀態(乾燥步驟)。
任一情形時，例如於後續之處理液供給步驟後之離心法脫水步驟等中均可抑制或防止圖案P之崩塌。而且，任一情形時，與以往將圖案間之間隙完全填埋之犧牲層相比，均可減少形成犧牲膜27、28之犧牲聚合物之使用量，而可抑制殘渣之產生。並且，任一情形時，圖案P之基部均未被犧牲膜27、28所覆蓋而露出。因此，於犧牲膜27、28之形成後可對所露出之圖案P之基部執行處理液供給步驟、以及離心法脫水步驟。
另外，如這些圖之例子般，為了將犧牲聚合物溶液 25的液膜26保留於圖案P中之除了基部以外的至少前端部而形成犧牲膜27、28，適當調整犧牲聚合物溶液25之固體成分濃度(犧牲聚合物之濃度)、液膜形成步驟中的液膜26之厚度以及液膜保持步驟中之對基板W加熱之溫度等即可。作為一例，嘗試下述試驗，但本發明之構成不限定於此。
將犧牲層形成用之固體成分濃度為5質量%至10質量%左右的市售之犧牲聚合物的溶液於IPA中稀釋為1：10000，調製出固體成分濃度為5ppm至10ppm之犧牲聚合物溶液。將該犧牲聚合物溶液於覆液塗佈在由Si與非晶形碳(a-C)構成之形成著縱橫比AR為15(寬度30nm、高度450nm)之圖案的晶片的表面之狀態下載置於120℃之加熱板上之後，乾燥約3秒。使用SEM(Scanning Electron Microscope；掃描式電子顯微鏡)觀察乾燥後之晶片之剖面後，確認已於圖案中之除了基部以外的至少前端部選擇性地形成了犧牲膜。
而且，根據該結果，於對相同之晶片旋塗犧牲聚合物溶液之情形時，推測固體成分濃度宜設為0.5質量%至1質量%左右。
參照圖2，形成了犧牲膜後，提升銷升降機構18藉由控制裝置4而驅動。藉此，複數根提升銷15上升，基板W被提升至相對於基板保持台8而向上方離開之位置(例如與中心機器人CR之間能夠授予基板W之位置)。然後，閘門開閉機構24藉由控制裝置4而驅動，閘門擋板 23配置於開放位置。藉此，腔室10之開口21開放。然後，由提升銷15支持之基板W藉由中心機器人CR自腔室10內搬出。
圖4係顯示基板處理裝置1中具備之液體處理單元7b之概略構成之示意圖。以下，對液體處理單元7b之概略構成、以及液體處理單元7b中執行之基板W之處理之一例進行說明。首先，對液體處理單元7b之概略構成進行說明。
液體處理單元7b包含有：自轉夾具29(基板保持單元)，係將基板W保持為水平並使基板旋轉；藥液噴嘴30，係對保持於自轉夾具29之基板W的上表面供給藥液；清洗液噴嘴31，係對保持於自轉夾具29之基板W的上表面供給清洗液；以及腔室32，係收容自轉夾具29、藥液噴嘴30以及清洗液噴嘴31。
自轉夾具29包含有：圓盤狀之自轉基座(spin base)33，係將基板W保持為水平且能夠繞著通過該基板W之中心之鉛直軸線旋轉；以及自轉馬達(spin motor)34(旋轉單元)，使該自轉基座33繞著鉛垂軸線旋轉。自轉夾具29可為於水平方向上夾著基板W而將該基板W保持為水平之夾持式夾具，亦可為藉由吸附作為非器件形成面之基板W之背面(下表面)而將該基板W保持為水平之真空式夾具。實施形態中，自轉夾具29為夾持式夾具。自轉夾具29於保持位置P2將基板W保持為水平。保持位置P2為液體處理位置。
藥液噴嘴30連接於夾設有藥液閥35之藥液供給管36(處理液供給單元)。藥液對藥液噴嘴30之供給係藉由藥液閥35之開閉而控制。已供給至藥液噴嘴30之藥液朝向保持於自轉夾具29之基板W的上表面中央部噴出。
作為藥液，可列舉蝕刻液、清洗液。更具體而言，作為藥液，可列舉氟酸、SC1(第一標準清洗液(Standard clean-1；亦即氨水過氧化氫混和液(ammonia-hydrogen peroxide)))、SC2(第二標準清洗液(Standard clean-2；亦即鹽酸過氧化氫混合液(hydrochloric acid-hydrogen peroxide mixture)))、氟化銨、緩衝氟酸(氟酸與氟化銨之混合液)等。
清洗液噴嘴31連接於夾設有清洗液閥37之清洗液供給管38(處理液供給單元)。清洗液對清洗液噴嘴31之供給係藉由清洗液閥37之開閉而控制。已供給至清洗液噴嘴31之清洗液朝向保持於自轉夾具29之基板W的上表面中央部噴出。
作為清洗液，可列舉純水(去離子水)、碳酸水、電解離子水、氫水、臭氧水或稀釋濃度(例如10ppm至100ppm左右)之鹽酸水等。
腔室32包含有：隔壁40，係形成有用以相對於腔室32內搬入基板W以及搬出基板W之開口39；以及閘門擋板41，係覆蓋該開口39。閘門擋板41配置於隔壁40之外。閘門擋板41結合有包含有氣缸之閘門開閉機構42。閘門開閉機構42係使閘門擋板41於閉鎖位置與開放位置之間移動，該閉鎖位置係閘門擋板41密接於隔壁40之外 表面而將開口39密閉之位置，該開放位置係閘門擋板41向隔壁40之側方離開且下降而使開口39擴大並開放之位置。
控制裝置4係依據保持於記憶單元之配方的內容控制液體處理單元7b中所包含的自轉馬達34、藥液閥35、清洗液閥37以及閘門開閉機構42等之動作。
接下來，對液體處理單元7b中執行之基板W之處理進行說明。
中心機器人CR將犧牲膜形成單元7a中形成了犧牲膜後之基板W搬入至液體處理單元7b內。於向液體處理單元7b內搬入基板W之前，閘門開閉機構42藉由控制裝置4而驅動。藉此，閘門擋板41配置於開放位置，腔室32之開口39開放。然後，中心機器人CR向腔室32內搬入基板W，將該基板W於該基板W的圖案形成面(表面)朝上之狀態下載置於自轉夾具29上。而且，基板W能夠與自轉基座33一體旋轉地保持於自轉夾具29。
控制裝置4係藉由中心機器人CR使基板W載置於自轉夾具29上之後，使中心機器人CR自腔室32內退避。然後，閘門開閉機構42藉由控制裝置4而驅動，閘門擋板41配置於閉鎖位置。藉此，腔室32之開口39藉由閘門擋板41而密閉。腔室32之開口39被密閉後，控制裝置4係藉由控制自轉馬達34而使保持於自轉夾具29之基板W旋轉。
接下來，進行向基板W的表面供給處理液而對基板 W進行處理之處理液供給步驟。
首先，進行將藥液供給至基板W而對基板W進行處理之藥液處理。藉由該藥液處理，將基板W以及圖案的表面之氧化膜、氮化膜、蝕刻殘渣等去除。具體而言，控制裝置4係一邊藉由自轉夾具29使基板W旋轉，一邊打開藥液閥35，自藥液噴嘴30朝向保持於自轉夾具29之基板W的上表面中央部噴出藥液。已自藥液噴嘴30噴出之藥液被供給至基板W的上表面中央部，受到由基板W之旋轉所引起之離心力而沿著基板W的上表面向外方擴展。藉此，對基板W之整個上表面供給藥液，基板W之整個上表面由藥液而處理。而且，若藥液閥35打開後經過預定時間，則控制裝置4關閉藥液閥35而停止藥液自藥液噴嘴30之噴出。
接下來，進行將清洗液供給至基板W而將附著於基板W之藥液沖洗之清洗處理。具體而言，控制裝置4一邊藉由自轉夾具29使基板W旋轉，一邊打開清洗液閥37，自清洗液噴嘴31朝向保持於自轉夾具29之基板W的上表面中央部噴出清洗液。已自清洗液噴嘴31噴出之清洗液被供給至基板W的上表面中央部，受到由基板W之旋轉所引起之離心力而沿著基板W的上表面向外方擴展。藉此，對基板W之整個上表面供給清洗液，附著於基板W之藥液被沖洗。而且，若清洗液閥37打開後經過預定時間，則控制裝置4關閉清洗液閥37而停止清洗液自清洗液噴嘴31之噴出。
接下來，進行使基板W乾燥之離心法脫水步驟。具體而言，控制裝置4控制自轉馬達34，使基板W以高旋轉速度(例如數千rpm)旋轉。藉此，較大之離心力作用於附著在基板W之清洗液，該清洗液被朝向基板W之周圍甩離。如此，自基板W去除清洗液，而基板W乾燥。離心法脫水步驟進行了預定時間之後，控制裝置4控制自轉馬達34，使由自轉夾具29進行之基板W之旋轉停止。然後，閘門開閉機構42藉由控制裝置4而驅動，閘門擋板41配置於開放位置。藉此，腔室32之開口39開放。然後，保持於自轉夾具29之基板W藉由中心機器人CR自腔室32內搬出。
圖5係用以對藉由基板處理裝置1進行之基板W之處理之一例進行說明之圖。以下，參照圖1以及圖5。
保持於乘載器保持部5之乘載器C內所收容之未處理之基板W係藉由索引機器人IR搬出。然後，自乘載器C內搬出之基板W自索引機器人IR傳遞至中心機器人CR。中心機器人CR將自索引機器人IR接收到之未處理之基板W搬入至犧牲膜形成單元7a內，將該基板W載置於基板保持台8上之保持位置P1(基板保持步驟)。
如圖5中的(a)所示，如前述般，在犧牲膜形成單元7a中，在形成於基板W的表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部選擇地形成有犧牲膜(犧牲膜形成步驟)。具體而言，犧牲聚合物溶液自犧牲聚合物溶液噴嘴9供給至在保持位置P1保持於基板保持台8之基板W的表面，形 成有覆蓋基板W的表面的液膜(液膜形成步驟)。然後，對加熱器13通電，使基板W加熱至犧牲聚合物溶液中所含的溶劑之沸點以上。藉此，利用之前說明之機制，與基板W的表面接觸之犧牲聚合物溶液中之溶劑蒸發，所產生之蒸氣將液膜向圖案之前端部方向上推(液膜保持步驟)。接下來，使被上推的液膜乾燥，於圖案中之除了基部以外的至少前端部選擇性地形成有犧牲膜(乾燥步驟)。
而且，於在圖案中之除了基部以外的至少前端部形成犧牲膜後，配置於犧牲膜形成單元7a內之基板W藉由中心機器人CR自犧牲膜形成單元7a內搬出。自犧牲膜形成單元7a內搬出之基板W藉由中心機器人CR搬入至液體處理單元7b內。
如前述般，圖案之基部未被犧牲膜所覆蓋而露出。因此，犧牲膜之形成後，液體處理單元7b中可對圖案之基部執行處理液供給步驟以及離心法脫水步驟。
如圖5中的(b)所示，如前述般，在液體處理單元7b中，藥液自藥液噴嘴30供給至在保持位置P2保持於自轉夾具29之基板W的表面。藉此，基板W藉由藥液而處理(藥液處理)。然後，如圖5中的(c)所示，清洗液自清洗液噴嘴31供給至在保持位置P2保持於自轉夾具29之基板W的表面，附著於基板W的表面之藥液被沖洗(清洗處理)。然後，如圖5中的(d)所示，藉由基板W之高速旋轉，附著於基板W之清洗液自基板W去除(離心法脫水步驟)。藉此，基板處理裝置1中之一連串處理結束。控制 裝置4重複執行上述動作，對複數片基板W逐片地進行處理。
處理完成之基板W搬送至外部之裝置，可藉由灰化(ashing)、乾式蝕刻等處理而去除犧牲膜。
如以上般，於第一實施形態中，可藉由自基板W的一側對覆蓋基板W的表面的液膜26進行加熱，利用所謂之萊頓弗羅斯特現象在保持於圖案P中之除了基部以外的至少前端部之狀態下使上述液膜26乾燥。亦即，可利用由較以往少量之犧牲聚合物構成之犧牲膜27、28選擇性地被覆下述區域，該區域至少包含有形成於基板W的表面之圖案P中的特別是彼此容易接觸之前端部。
而且，於在圖案P中之除了基部以外的至少前端部預先形成了犧牲膜27、28之狀態下，執行處理液供給步驟以及離心法脫水步驟。圖案P之基部未被犧牲膜27、28所覆蓋而露出。因此，離心法脫水步驟中，可藉由犧牲膜27、28抑制或防止圖案P之崩塌，且於該離心法脫水步驟之前的處理液供給步驟中，可利用處理液體處理未被犧牲膜27、28所覆蓋而露出之圖案P之基部。
另外，第一實施形態中，已對液體處理單元7b以及犧牲膜形成單元7a分開之情形進行了說明，但液體處理單元7b以及犧牲膜形成單元7a亦可合併於一個處理單元7c中。該情形時，犧牲膜形成位置(保持位置P1)與液體處理位置(保持位置P2)設為相同位置。
圖6係顯示作為變形例之處理單元7c之概略構成之 示意圖。該變形例之處理單元7c符合在前述圖4之液體處理單元7b中追加了用以形成犧牲膜之機構。因此，圖6中，對與前述圖4所示之各部同等之構成部分附上與圖4同等之參照符號並省略其說明。
以下，對處理單元7c之概略構成以及處理單元7c中執行之基板W之處理之一例進行說明。首先，對處理單元7c之概略構成進行說明。
處理單元7c係除了於腔室32內包含有自轉夾具29(基板保持單元)、藥液噴嘴30以及清洗液噴嘴31之外，亦於腔室32內包含有用以向保持於自轉夾具29之基板W的上表面供給犧牲聚合物溶液的犧牲聚合物溶液噴嘴43。自轉夾具29於保持位置P3將基板W保持為水平。保持位置P3兼作犧牲膜形成位置與液體處理位置。自轉基座33內埋設有用以對保持於自轉夾具29之基板W進行加熱之加熱器44(加熱單元)。
犧牲聚合物溶液噴嘴43連接於夾設有犧牲聚合物溶液閥45之犧牲聚合物溶液供給管46(犧牲聚合物溶液供給單元)。犧牲聚合物溶液對犧牲聚合物溶液噴嘴43之供給係藉由犧牲聚合物溶液閥45之開閉而控制。已供給至犧牲聚合物溶液噴嘴43之犧牲聚合物溶液朝向保持於自轉夾具29之基板W的上表面中央部噴出。作為犧牲聚合物溶液，可使用前述犧牲聚合物溶液。
而且，作為自藥液噴嘴30噴出之藥液以及自清洗液噴嘴31噴出之清洗液，可分別使用前述藥液以及清洗液。
控制裝置4係依據保持於記憶單元之配方的內容控制處理單元7c中所包含的自轉馬達34、加熱器44、犧牲聚合物溶液閥45、藥液閥35、清洗液閥37以及閘門開閉機構42等之動作。
接下來，對處理單元7c中執行之基板W之處理進行說明。
按照與圖4之液體處理單元7b相同之順序，閘門開閉機構42藉由控制裝置4而驅動，閘門擋板41配置於開放位置，腔室32之開口39開放。接下來，中心機器人CR向腔室32內搬入基板W，將該基板W以該基板W的圖案形成面(表面)朝上之狀態載置於自轉夾具29上。而且，基板W能夠與自轉基座33一體旋轉地保持於自轉夾具29。
接下來，中心機器人CR自腔室32內退避後，閘門開閉機構42藉由控制裝置4而驅動，閘門擋板41配置於閉鎖位置，腔室32之開口39藉由閘門擋板41而密閉。
然後，控制裝置4藉由控制自轉馬達34，使保持於自轉夾具29之基板W以前述覆液速度旋轉。接下來，控制裝置4一邊使基板W以覆液速度旋轉，一邊打開犧牲聚合物溶液閥45，自犧牲聚合物溶液噴嘴43朝向保持於自轉夾具29之基板W的上表面中央部噴出犧牲聚合物溶液。藉此，於基板W的表面形成有犧牲聚合物溶液的液膜。
接下來，控制裝置4控制自轉馬達34，使由自轉夾 具29進行之基板W之旋轉停止。然後，對加熱器44通電，使基板W加熱至犧牲聚合物溶液中所含的溶劑之沸點以上。藉此，利用之前說明之機制，於基板W的表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部選擇性地形成有犧牲膜(犧牲膜形成步驟)。
接下來，控制裝置4執行下述處理液供給步驟：藉由控制自轉馬達34，一邊使保持於自轉夾具29之基板W再次旋轉，一邊對基板W的表面供給處理液而對基板W進行處理。具體而言，首先將藥液閥35打開預定時間，自藥液噴嘴30朝向保持於自轉夾具29之基板W的上表面中央部噴出藥液，進行藥液處理。接下來，將清洗液閥37打開預定時間，自清洗液噴嘴31朝向保持於自轉夾具29之基板W的上表面中央部噴出清洗液，進行清洗液處理。
接下來，控制裝置4係控制自轉馬達34，使基板W以高旋轉速度(例如數千rpm)旋轉。藉此，較大之離心力作用於附著在基板W之清洗液，該清洗液被朝向基板W之周圍甩離。如此，自基板W去除清洗液，基板W乾燥(乾燥步驟)。
離心法脫水步驟進行了預定時間之後，控制裝置4控制自轉馬達34，使由自轉夾具29進行之基板W之旋轉停止。然後，閘門開閉機構42藉由控制裝置4而驅動，閘門擋板41配置於開放位置，腔室32之開口39開放。然後，保持於自轉夾具29之基板W藉由中心機器人CR 自腔室32內搬出。
處理完成之基板W搬送至外部之裝置，可藉由灰化、乾式蝕刻等處理去除犧牲膜。
如以上般，於變形例中，可於一個處理單元7c內一貫地執行犧牲膜形成步驟至離心法脫水步驟。
以上，對作為本發明之一個實施形態及其變形例之圖6之形態進行了說明，但本發明亦可於其他形態中實施。
例如，前述實施形態以及變形例中，液膜形成步驟中於基板的表面形成液膜後，對基板加熱而執行液膜保持步驟。然而，亦可預先對已加熱之基板的表面供給犧牲聚合物溶液，大致同時執行液膜形成步驟以及液膜保持步驟。
而且，前述實施形態以及變形例中，對在液膜形成步驟中使基板以覆液速度旋轉而進行了說明，亦可使基板以高於覆液速度之液體處理速度(強離心力作用於基板之旋轉速度)旋轉。
而且，於使覆液速度設為零之情形時，亦可省略犧牲膜形成單元7a之基板旋轉機構12之構成。
而且，前述實施形態以及變形例中，液膜保持步驟後，繼而繼續對基板加熱而執行乾燥步驟。然而，亦可於乾燥步驟中，停止加熱，僅利用液膜保持步驟之預熱使液膜乾燥。
而且，前述實施形態以及變形例中，為了於利用處理液進行之液體處理後之乾燥步驟中防止圖案之崩塌，而利用藉由本發明之犧牲膜形成方法於圖案中之除了基部以 外的至少前端部形成之犧牲膜。然而，犧牲膜亦可代替先前之將圖案間之間隙完全填埋之犧牲層，例如能夠用以基板W之搬送時等之圖案之保護。該情形時，犧牲聚合物之使用量較之現狀亦減少，可極力抑制殘渣之產生。
而且，前述實施形態以及變形例中，對基板處理裝置1為對圓板狀基板進行處理之裝置之情形進行了說明，但基板處理裝置1亦可為對多邊形之基板進行處理之裝置。
已對本發明之實施形態進行了詳細說明，但該等不過是為了明確本發明之技術內容而使用之具體例。本發明不應限定於這些具體例而作出解釋，本發明之範圍僅由隨附之申請專利範圍而限定。
該申請案對應於2016年9月12日向日本專利局提出之日本特願2016-177884號，該申請案之全部揭示內容藉由引用而併入本申請中。

Claims (4)

  1. 一種犧牲膜形成方法，係用以在形成於基板的表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部形成犧牲膜，該犧牲膜形成方法係包含有：基板保持步驟，係將前述基板以前述表面朝向上方之狀態保持為水平；液膜形成步驟，係對前述基板的表面供給犧牲聚合物的溶液而形成覆蓋前述基板的表面之液膜；液膜保持步驟，係對前述基板進行加熱而使與前述基板的表面接觸之前述溶液蒸發，藉此使前述液膜保持於前述圖案中之除了基部以外的至少前端部；以及乾燥步驟，係使保持的前述液膜乾燥。
  2. 如請求項1所記載之犧牲膜形成方法，其中前述乾燥步驟係包含有加熱前述基板之步驟。
  3. 一種基板處理方法，係包含有：處理液供給步驟，係對前述基板供給處理液；離心法脫水步驟，係於前述處理液供給步驟之後，使前述基板以高速旋轉並甩離乾燥；以及犧牲膜形成步驟，係於前述處理液供給步驟之前執行，使用如前述請求項1或2所記載之犧牲膜形成方法在形成於前述基板的表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部形成犧牲膜。
  4. 一種基板處理裝置，係包含有： 基板保持單元，係於液體處理位置以及犧牲膜形成位置將基板保持為水平；旋轉單元，係於前述液體處理位置以及前述犧牲膜形成位置使前述基板繞著通過前述基板的中央部之旋轉軸線旋轉；處理液供給單元，係於前述液體處理位置對前述基板的上表面供給處理液；犧牲聚合物溶液供給單元，係於前述犧牲膜形成位置對前述基板的上表面供給犧牲聚合物的溶液；加熱單元，係於前述犧牲膜形成位置對前述基板進行加熱；以及控制裝置，係控制前述旋轉單元、前述處理液供給單元、前述犧牲聚合物溶液供給單元以及前述加熱單元；前述控制裝置係執行：處理液供給步驟，係對前述基板供給處理液；離心法脫水步驟，係於前述處理液供給步驟之後使前述基板以高速旋轉並甩離乾燥；以及犧牲膜形成步驟，係於前述處理液供給步驟之前執行，且使用如請求項1或2所記載之犧牲膜形成方法於形成於前述基板的上表面之圖案中的除了基部以外之至少前端部形成犧牲膜。
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