TWI659466B - Substrate processing device - Google Patents

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TWI659466B
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阿部博史
林豊秀
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日商斯庫林集團股份有限公司
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Abstract

本發明之基板處理裝置係具備：旋轉基座，其係設置有保持基板之周緣之夾頭構件；馬達，其係使上述旋轉基座旋轉；加熱器單元，其係位於保持在上述夾頭構件之基板與上述旋轉基座之上表面之間；處理液供給單元，其係朝向保持在上述夾頭構件之基板之表面而供給處理液；及微波產生單元，其係自上述加熱器單元向上述基板之下表面產生微波。上述微波產生單元亦可包含：微波產生構件，其係包含設置於上述加熱器單元之導波管；微波振盪器，其係設置於上述加熱器單元之外部；及同軸纜線，其係連接上述導波管與上述微波振盪器。

Description

基板處理裝置
本發明係關於一種對基板執行使用處理液之處理之基板處理裝置。作為基板處理裝置之處理對象之基板，係例如包含半導體基板、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、光罩用基板等。
在半導體裝置或液晶顯示裝置之製造步驟中，使用藉由處理液對半導體晶圓等之基板進行處理之基板處理裝置。對基板逐片地處理之單片型之基板處理裝置係例如具備水平地保持基板而使其旋轉之旋轉夾頭、及朝向保持在該旋轉夾頭之基板而吐出處理液之處理液供給部。
在單片型之基板處理裝置中，在將基板保持為水平狀態之狀態下，藉由朝向基板之上表面、下表面或是端面(以下將適當地根據需要而將其總括稱為基板之「表面」)供給處理液而執行基板處理。藉由基板之加熱而使附著於基板之處理液活化以使處理效率提升之技術係為已知。或者是藉由基板之加熱而使基板之乾燥效率提升之技術係為已知(參照專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-112652號公報
[專利文獻2]日本專利特開2013-157480號公報
[專利文獻3]日本專利特表2014-528163號公報
[專利文獻4]日本專利特開2008-034553號公報
專利文獻3之基板處理裝置係具備自下方對由基板保持手段保持之基板進行加熱之紅外線加熱器。紅外線加熱器係於基板加熱時使表面成為高溫。因此，若處理液於基板加熱時自基板落下至紅外線加熱器，則落下之處理液係在紅外線加熱器之表面被加熱而霧化，而將具有污染環境氣體之虞。
於此，本發明之一目的係在於提供一種可抑制或防止自基板落下至加熱器單元之處理液霧化之基板處理裝置。
本發明係提供一種基板處理裝置，其係具備：旋轉基座，其係設置有保持基板之周緣之夾頭構件；馬達，其係使上述旋轉基座旋轉；加熱器單元，其係位於保持在上述夾頭構件之基板與上述旋轉基座之上表面之間；處理液供給手段，其係朝向保持在上述夾頭構件之基板之表面而供給處理液；及微波產生單元，其係自上述加熱器單元向上述基板之下表面產生微波。
該基板處理裝置係藉由自處理液供給手段向基板之表面供給處理液而執行基板處理。此外，藉由自位於基板之下方之 加熱器單元產生微波而可自下方對基板進行加熱。由於基板係藉由微波而被加熱，因此加熱器單元本身並不需如此高溫。因此，即便自處理液供給單元供給之處理液落下至加熱器單元，仍可抑制或防止該處理液在加熱器單元蒸發而霧化之情形。
本發明之一實施形態中，上述微波產生單元係包含：微波產生構件，其係包含設置於上述加熱器單元之導波管；微波振盪器，其係設置於上述加熱器單元之外部；及同軸纜線，其係連接上述導波管與上述微波振盪器。
根據該構成，由於將微波振盪器配置於加熱器單元之外部，因而可使加熱器單元之尺寸變得緊緻。
在本發明之一實施形態中，上述導波管之上表面係被保護構件保護。
根據該構成，可以使保護構件保護導波管。
在本發明之一實施形態中，上述處理液係被供給至基板之上表面之有機溶劑，上述加熱器單元係於藉由上述有機溶劑進行基板處理時對基板加熱。
根據該構成，可於有機溶劑進行之基板處理時，藉由加熱基板而促進基板處理。
在本發明之一實施形態中，上述處理液供給手段係於上述基板之上表面形成上述有機溶劑之液膜，上述加熱器單元係至少在上述有機溶劑之液膜形成之時間點對上述基板之下表面加熱，藉此，於上述有機溶劑之液膜與基板之上表面之間形成氣膜層，而使上述有機溶劑之液膜自上述基板之上表面浮起。
根據該構成，由於加熱器單元係對基板之下表面加 熱，因而可於形成在基板之上表面之有機溶劑液膜與上述基板之上表面之間形成氣相層。本發明中之上述之目的、特徵及功效或進而其他目的、特徵及功效係可參照所附圖式並藉由如下所述之實施形態的說明而明瞭。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧處理單元
3‧‧‧控制單元
5‧‧‧旋轉夾頭
6‧‧‧加熱器單元
6a‧‧‧加熱面
8‧‧‧杯
9‧‧‧下表面噴嘴
9a‧‧‧吐出口
10‧‧‧DIW噴嘴
11‧‧‧第1移動噴嘴
12‧‧‧第2移動噴嘴
13‧‧‧腔室
15‧‧‧第1噴嘴移動單元
16‧‧‧第2噴嘴移動單元
20‧‧‧夾頭銷
21‧‧‧旋轉基座
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧電動馬達
24‧‧‧貫通孔
25‧‧‧夾頭銷驅動單元
26‧‧‧連結機構
27‧‧‧驅動源
30‧‧‧支撐軸
35‧‧‧有機溶劑供給管
36‧‧‧惰性氣體供給管
37‧‧‧有機溶劑閥
38‧‧‧惰性氣體閥
41‧‧‧藥液供給管
42‧‧‧惰性氣體供給管
43‧‧‧藥液閥
44‧‧‧惰性氣體閥
45‧‧‧流量可變閥
46‧‧‧DIW供給管
47‧‧‧DIW閥
48‧‧‧流體供給管
49‧‧‧流體閥
50‧‧‧基座部
51‧‧‧把持部
51a‧‧‧保持槽
52‧‧‧支撐部
52a‧‧‧支撐面
52b‧‧‧側面
53‧‧‧軸部
54‧‧‧轉動支撐部
55‧‧‧夾頭轉動軸線
60‧‧‧加熱器本體
60a‧‧‧上表面
62‧‧‧導波管
63‧‧‧微波振盪器
64‧‧‧同軸纜線
65‧‧‧保護構件
66‧‧‧光源
67‧‧‧電源
68‧‧‧送電纜線
69‧‧‧同軸切換器
71‧‧‧有機溶劑噴嘴
90‧‧‧有機溶劑液膜
92‧‧‧氣相層
93‧‧‧龜裂
95‧‧‧界面
101‧‧‧圖案
102‧‧‧構造體
102A‧‧‧上表面
A1‧‧‧旋轉軸線
C‧‧‧載體
CR‧‧‧搬送機器人
IR‧‧‧搬送機器人
LP‧‧‧裝載埠
S1‧‧‧基板搬入步驟
S2‧‧‧藥液處理步驟
S3‧‧‧DIW沖洗步驟
S4‧‧‧有機溶劑處理步驟
S5‧‧‧乾燥處理步驟
S6‧‧‧基板搬出步驟
T‧‧‧高度
V‧‧‧剖面
W‧‧‧基板
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧間隔
圖1係用於說明本發明之一實施形態之基板處理裝置之內部配置之圖解性俯視圖。
圖2係用於說明上述基板處理裝置所具備之處理單元之構成例的圖解性剖視圖。
圖3係上述處理單元所具備之旋轉夾頭及加熱器單元之俯視圖。
圖4係用於說明上述旋轉夾頭所具備之夾頭銷之構造例之立體圖。
圖5A及圖5B係夾頭銷之俯視圖，圖5A係顯示閉狀態，圖5B係顯示開狀態。
圖6係用於說明基板處理裝置之主要部分之電性構成的方塊圖。
圖7係用於說明基板處理裝置進行之基板處理之一例的流程圖。
圖8A及圖8B係用於說明基板之上表面上之氣相層之形成之圖解性剖視圖，圖8C係用於說明液膜之分裂之剖視圖。
圖9係用於說明將微波選擇性地輸出至導波管62與接地端之同軸切換器69之示意圖。
圖10係將微波之頻率與微波對基板之侵入長度建立對應之曲線圖。
圖1係用於說明本發明之一實施形態之基板處理裝置的內部配置之圖解性俯視圖。基板處理裝置1係對矽晶圓等之基板W逐片進行處理之單片式之裝置。在本實施形態中，基板W係圓板狀之基板。基板處理裝置1係包含以處理液對基板W進行處理之複數個處理單元2、載置有對在處理單元2處理之複數片基板W加以收容之載體C之裝載埠LP、在裝載埠LP與處理單元2之間搬送基板W之搬送機器人IR及CR、控制基板處理裝置1之控制單元3。搬送機器人IR係在載體C與搬送機器人CR之間搬送基板W。搬送機器人CR係在搬送機器人IR與處理單元2之間搬送基板W。複數個處理單元2係例如具有相同之構成。
圖2係用於說明處理單元2之構成例之圖解性剖視圖。處理單元2係包含一面以水平姿勢保持1片基板W，一面使基板W繞通過基板W之中心部之鉛直的旋轉軸線A1旋轉之旋轉夾頭5、自下表面側加熱基板W之加熱器單元6、包圍旋轉夾頭5之筒狀之杯8、將處理流體供給至基板W之下表面之下表面噴嘴9、將作為沖洗液之去離子水(DIW)供給至基板W之上表面之DIW噴嘴10、可在基板W上方移動之第1移動噴嘴11、可在基板W上方移動之第2移動噴嘴12。處理單元2係進而包含收容杯8之腔室13(參照圖1)。雖省略圖式，但於腔室13係形成有用於使基板W搬入/搬出之搬入/搬出口，而具備有開閉該搬入/搬出口之閘門單元。
旋轉夾頭5係包含夾頭銷20、旋轉基座21、與旋轉 基座21之下表面中央結合之旋轉軸22、對旋轉軸22施予旋轉力之電動馬達23。旋轉軸22係沿著旋轉軸線A1而於鉛直方向上延伸，在本實施形態中為中空軸。於旋轉軸22之上端係結合有旋轉基座21。旋轉基座21係具有沿著水平方向之圓盤形狀。複數個夾頭銷20係於圓周方向上隔著間隔而配置於旋轉基座21之上表面周緣部。複數個夾頭銷20係可在接觸於基板W之周端而把持(保持)基板W之閉狀態、與自基板W之周端退避之開狀態之間開閉。此外，於開狀態下，複數個夾頭銷20係可接觸於基板W之周緣部之下表面，而自下方支撐基板W。
為了開閉驅動夾頭銷20，具備有夾頭銷驅動單元25。夾頭銷驅動單元25係例如包含內置於旋轉基座21之連結機構26、配置於旋轉基座21外之驅動源27。驅動源27係例如包含滾珠螺桿機構、對其施予驅動力之電動馬達。夾頭銷驅動單元25之具體構成例係於專利文獻4等中有所記載。
加熱器單元6係配置於旋轉基座21之上方與保持在夾頭銷20之基板W之間。於加熱器單元6之下表面係結合有沿著旋轉軸線A1而於鉛直方向上延伸之支撐軸30。支撐軸30係插通於形成在旋轉基座21中央部之貫通孔24、與中空之旋轉軸22。支撐軸30之下端係延伸至較旋轉軸22之下端更靠下方。
加熱器單元6係具備圓板狀(平板狀)之加熱器本體60。於加熱器本體60係以埋設狀態設置有複數個導波管62(微波產生構件)。此外，於支撐軸30之下方係配設有微波振盪器63。各導波管62係藉由插通支撐軸30之同軸纜線64而與微波振盪器63連接。導波管62係朝向被夾頭銷20保持之基板W之下表面照射自 微波振盪器63經由同軸纜線64供給之微波而可對其進行加熱。導波管62係與紅外線加熱器等不同，於運作時不需要升溫至高溫。因此，即便處理液(後述之沖洗液及藥液)自基板W落下至加熱器單元6，仍可抑制或防止該處理液在加熱器單元6之表面被加熱而霧化。因此，可抑制或防止因霧化後之處理液而導致杯8內之環境氣體污染。
各導波管62之上表面係被保護構件65覆蓋。保護構件65之上表面係位於與加熱器本體60之上表面60a相同之高度。保護構件65係由微波穿透材料構成。因此，自導波管62照射之微波係可良好地穿透保護構件65。再者，保護構件65較佳為具有抗藥品性能。保護構件65可例如藉由PTFE(聚四氟乙烯)構成。
於複數個導波管62之間係以埋設狀態設置有光源66。光源66係可朝向被夾頭銷20保持之基板W之下表面照射可視光及近紅外線。光源66係為了藉由光電效應使基板W之電阻率降低而使用。詳細內容係容待後述。於支撐軸30之下方係配設有電源67。各光源66係藉由插通支撐軸30之送電纜線68而與電源67連接。電力係自送電纜線68被供給至各光源66而發光。
加熱器本體60之上表面60a係以來自導波管62之微波不衰減之限度而自基板W之下表面分離而配置。為了防止基板W之下表面之污染，較佳為加熱器本體60之上表面60a配置於不與基板W之下表面直接接觸之高度位置。
第1移動噴嘴11(處理液供給手段)係藉由第1噴嘴移動單元15而於水平方向及鉛直方向上移動。第1移動噴嘴11係藉由朝水平方向之移動而可在與基板W之上表面之旋轉中心對向之 處理位置、及不與基板W之上表面對向之起始位置(退避位置)之間移動。所謂基板W之上表面之旋轉中心係指與基板W之上表面上之旋轉軸線A1之交叉位置。所謂不與基板W之上表面對向之起始位置係指在俯視圖中位於旋轉基座21外方之位置，更具體而言，亦可為杯8外方之位置。第1移動噴嘴11係藉由朝鉛直方向之移動而可接近於基板W之上表面或是自基板W之上表面朝上方退避。第1噴嘴移動單元15係例如包含沿著鉛直方向之轉動軸、與轉動軸結合而水平地延伸之臂、及驅動臂之臂驅動機構。臂驅動機構係藉由使轉動軸繞鉛直之轉動軸線轉動而使臂搖動，藉由使轉動軸沿著鉛直方向升降而使臂上下移動。第1移動噴嘴11係被固定於臂。依照臂之搖動及升降，第1移動噴嘴11係於水平方向及垂直方向上移動。
第2移動噴嘴12(處理液供給手段)係藉由第2噴嘴移動單元16而於水平方向及鉛直方向上移動。第2移動噴嘴12係藉由朝水平方向之移動而可在與基板W之上表面之旋轉中心對向之位置、及不與基板W之上表面對向之起始位置(退避位置)之間移動。起始位置係在俯視圖中位於旋轉基座21外方之位置，更具體而言，亦可為杯8外方之位置。第2移動噴嘴12係藉由朝鉛直方向之移動而可接近於基板W之上表面或是自基板W之上表面朝上方退避。第2噴嘴移動單元16係例如包含沿著鉛直方向之轉動軸、與轉動軸結合而水平地延伸之臂、及驅動臂之臂驅動機構。臂驅動機構係藉由使轉動軸繞鉛直之轉動軸線轉動而使臂搖動，藉由使轉動軸沿著鉛直方向升降而使臂上下移動。第2移動噴嘴12係被固定於臂。依照臂之搖動及升降，第2移動噴嘴12係於水平方向及 垂直方向上移動。
在本實施形態中，第1移動噴嘴11係具有作為吐出有機溶劑之有機溶劑噴嘴之功能、及作為吐出氮氣等惰性氣體之氣體噴嘴之功能。於第1移動噴嘴11係結合有機溶劑供給管35及惰性氣體供給管36。於有機溶劑供給管35係介設有開閉該流路之有機溶劑閥37。於惰性氣體供給管36係介設有開閉該流路之惰性氣體閥38。於有機溶劑供給管35係自有機溶劑供給源供給有異丙醇(IPA，isopropyl alcohol)等之有機溶劑。於惰性氣體供給管36係自惰性氣體供給源供給有氮氣(N2)等之惰性氣體。
在本實施形態中，第2移動噴嘴12係具有作為供給酸、鹼等藥液之藥液噴嘴之功能、及作為吐出氮氣等惰性氣體之氣體噴嘴之功能。更具體而言，第2移動噴嘴12係亦可具有能將液體與氣體混合而加以吐出之雙流體噴嘴之形態。雙流體噴嘴係若停止氣體之供給而吐出液體則可作為液體噴嘴使用，若停止液體之供給而吐出氣體則可作為氣體噴嘴使用。於第2移動噴嘴12係結合有藥液供給管41及惰性氣體供給管42。於藥液供給管41係介設有開閉該流路之藥液閥43。於惰性氣體供給管42係介設有開閉該流路之惰性氣體閥44、及可變更惰性氣體流量之流量可變閥45。於藥液供給管41係自藥液供給源供給有酸、鹼等之藥液。於惰性氣體供給管42係自惰性氣體供給源供給有氮氣(N2)等之惰性氣體。
藥液之具體例為蝕刻液及洗淨液。更具體而言，藥液亦可為氫氟酸、SC1(氨-過氧化氫水混合液)、SC2(鹽酸-過氧化氫水混合液)、緩衝氫氟酸(Buffered hydrofluoric acid)(氫氟酸與氟化銨之混合液)、SPM(硫酸-過氧化氫水混合液)等。
在本實施形態中，DIW噴嘴10係以朝向基板W之上表面之旋轉中心而吐出DIW之方式配置之固定噴嘴。於DIW噴嘴10係自DIW供給源經由DIW供給管46而供給有DIW。於DIW供給管46係介設有用以開閉該流路之DIW閥47。DIW噴嘴10並不需要為固定噴嘴，其亦可為至少於水平方向上移動之移動噴嘴。
下表面噴嘴9(處理液供給手段)係插通中空之支撐軸30，進而貫通加熱器單元6。下表面噴嘴9係於上端具有面對基板W之下表面中央之吐出口9a。於下表面噴嘴9係自流體供給源經由流體供給管48而供給有處理流體。所供給之處理流體既可為液體，亦可為氣體。於流體供給管48係介設有用以開閉該流路之流體閥49。
圖3係旋轉夾頭5及加熱器單元6之俯視圖。於俯視圖中，旋轉夾頭5之旋轉基座21係呈以旋轉軸線A1為中心之圓形，其直徑係較基板W之直徑大。於旋轉基座21之周緣部係隔著間隔而配置有複數個(於本實施形態中為6個)夾頭銷20。
加熱器單元6係具有圓板狀之形態。如上述般，加熱器單元6係包含加熱器本體60、導波管62、保護構件65、光源66。於俯視圖中，加熱器本體60係大致與基板W之外形為相同形狀且相同大小，而構成為以旋轉軸線A1為中心之圓形。更正確而言，加熱器本體60係具有較基板W之直徑略小之直徑之圓形的平面形狀。例如，基板W之直徑為300mm，則加熱器本體60之直徑(特別是加熱器本體60之上表面60a之直徑)係可為較其小6mm之294mm。於此情況下，加熱器本體60之半徑係較基板W之半徑小3mm。
加熱器本體60之上表面60a係沿著水平面之平面。因此，可均勻地保持加熱器本體60之上表面60a與水平地保持在夾頭銷20之基板W之距離。藉此，可有效率且均勻地對基板W進行加熱。
複數個導波管62係呈同心圓狀排列於加熱器本體60。各導波管62之開口為矩形。複數個導波管62係較佳為以自各導波管62照射之微波在基板W之下表面相互重疊之方式，且以微波能均勻地照射於基板W之下表面整體之方式，對加熱器本體60中之複數個導波管62之個數或間隔、加熱器本體之上表面60a與基板W之距離進行設定。
於加熱器本體60係以位於複數個導波管62之間之方式排列有複數個光源66。
圖4係用於說明夾頭銷20之構造例之立體圖。此外，圖5A及圖5B係夾頭銷20之俯視圖，圖5A係顯示閉狀態，圖5B係顯示開狀態。
夾頭銷20係包含於鉛直方向上延伸之軸部53、設置於軸部53之上端之基座部50、及設置於軸部53之下端之轉動支撐部54。基座部50係包含把持部51、支撐部52。轉動支撐部54係可繞沿著鉛直方向之夾頭轉動軸線55轉動地結合於旋轉基座21。軸部53係偏移至自夾頭轉動軸線55遠離之位置而結合於轉動支撐部54。更具體而言，軸部53係配置於較夾頭轉動軸線55更自旋轉軸線A1遠離之位置。因此，若夾頭銷20繞夾頭轉動軸線55轉動，則基座部50係一面將其整體沿著基板W之周端面移動，一面繞夾頭轉動軸線55轉動。轉動支撐部54係結合於設置在旋轉基座21 之內部之連結機構26(參照圖2)。藉由來自該連結機構26之驅動力，轉動支撐部54係繞夾頭轉動軸線55而以既定角度範圍來回轉動。
於俯視圖中，基座部50係形成為楔形。於基座部50之上表面係設置有在夾頭銷20之開狀態下抵接於基板W之周緣部下表面而自下方支撐基板W之支撐面52a。換言之，基座部50係具有將支撐面52a作為上表面之支撐部52。於基座部50之上表面，把持部51係在與支撐部52不同之位置朝上方突出。把持部51係具有以與基板W之周端面對向之方式呈V字狀開啟之保持槽51a。
於轉動支撐部54自圖5B所示之開狀態繞夾頭轉動軸線55朝順時針方向轉動時，把持部51係接近基板W之周端面，支撐部52係自基板W之旋轉中心遠離。此外，於轉動支撐部54自圖5A所示之閉狀態繞夾頭轉動軸線55朝逆時針方向轉動時，把持部51係自基板W之周端面遠離，支撐部52係接近基板W之旋轉中心。
在圖5A所示之夾頭銷20之閉狀態中，基板W之周端面係進入至保持槽51a。此時，基板W之下表面係位於自支撐面52a以微小距離朝上方遠離之高度。在圖5B所示之夾頭銷20之開狀態中，基板W之周端面係自保持槽51a脫離，於俯視圖中，把持部51係位於較基板W之周端面更靠外方之位置。於夾頭銷20之開狀態及閉狀態中之任一狀態下，支撐面52a皆至少一部分位於基板W之周緣部下表面之下方。
於夾頭銷20為開狀態時，可以使支撐部52支撐基板W。若自該開狀態將夾頭銷20切換為閉狀態，則基板W之周端面 一面被剖面V字狀之保持槽51a導引而推升，一面被朝保持槽51a內導引，而直至基板W被保持槽51a上下之傾斜面挾持之狀態。若自該狀態將夾頭銷20切換為開狀態，則基板W之周端面係被保持槽51a之下側傾斜面導引並滑下，基板W之周緣部下表面係抵接於支撐面52a。
如圖5A及圖5B所示，於俯視圖中，基座部50係將與加熱器單元6之加熱器本體60對向之緣部仿照加熱器本體60之周緣形狀。即，於俯視圖中，支撐部52係具有相對於旋轉中心而位於較加熱器本體60更靠外方之側面52b。藉此，具有較基板W略小之圓形的加熱面6a之加熱器本體60係於加熱器單元6上下移動時不會與夾頭銷20產生干涉。該非干涉位置關係為在夾頭銷20處於閉狀態及開狀態中之任一狀態下皆能保持。即，於夾頭銷20為閉狀態時，或夾頭銷20為開狀態時，在俯視圖中，支撐部52之側面52b皆自加熱器單元6之加熱器本體60之上表面60a朝外方分離。
基板W之直徑係例如為300mm，而加熱器本體60之上表面之直徑係例如為294mm。因此，加熱器本體60之上表面60a係與包含基板W之下表面中央區域及周緣區域之大致全體區域對向。於夾頭銷20之閉狀態及開狀態中之任一狀態下，皆以於上表面60a之外周緣外側確保既定之微小間隔(例如2mm)以上之間隔之狀態而配置有支撐部52。
於夾頭銷20之閉狀態下，把持部51係將其內緣側構成為在確保既定之微小間隔(例如2mm)以上之間隔之狀態下位於加熱器本體60之外周緣外側。因此，加熱器單元6係在夾頭銷20 之閉狀態及開狀態中之任一狀態下使加熱面6a在把持部51之內側上下移動，而可使其上升至接觸到基板W之下表面為止。
於俯視圖中，夾頭轉動軸線55係將旋轉軸線A1(參照圖2及圖3)作為中心而位於其半徑較加熱面6a之半徑小之圓周上。
圖6係用於說明基板處理裝置1之主要部分之電性構成之方塊圖。控制單元3係具備微電腦，根據既定之控制程式，對基板處理裝置1所具備之控制對象進行控制。具體而言，微電腦係具備CPU(中央處理單元)與記憶體，而CPU係執行存放於記憶體之控制程式。控制單元3係控制搬送機器人IR、CR、旋轉驅動旋轉夾頭5之電動馬達23、第1噴嘴移動單元15、第2噴嘴移動單元16、微波振盪器63、電源67、夾頭銷驅動單元25、閥類37、38、43、44、45、47、49等之動作。
圖7係用於說明基板處理裝置1所進行之基板處理之一例之流程圖。未處理之基板W係藉由搬送機器人IR、CR而自載體C搬入至處理單元2，並交接至旋轉夾頭5(S1)。此外，控制單元3係控制夾頭銷驅動單元25以使夾頭銷20成為開狀態。在該狀態下，搬送機器人CR係將基板W交接至旋轉夾頭5。基板W係載置於開狀態之夾頭銷20之支撐部52(支撐面52a)。其後，控制單元3係控制夾頭銷驅動單元25而使夾頭銷20成為閉狀態。藉此，基板W係被複數個夾頭銷20之把持部51把持。
於搬送機器人CR退避至處理單元2外之後，開始藥液處理(S2)。控制單元3係驅動電動馬達23而以既定之藥液旋轉速度使旋轉基座21旋轉。另一方面，控制單元3係控制第2噴嘴移 動單元16而將第2移動噴嘴12配置於基板W上方之藥液處理位置。藥液處理位置係可為自第2移動噴嘴12吐出之藥液著液於基板W上表面之旋轉中心之位置。接著，控制單元3係打開藥液閥43。藉此，藥液係自第2移動噴嘴12朝向旋轉狀態之基板W之上表面供給。所供給之藥液係藉由離心力而遍佈於基板W之全面。
於一定時間之藥液處理之後，藉由將基板W上之藥液置換為DIW而執行用以自基板W上排除藥液之DIW沖洗處理(S3)。具體而言，控制單元3係關閉藥液閥43，取而代之地，打開DIW閥47。藉此，DIW係自DIW噴嘴10朝向旋轉狀態之基板W之上表面供給。所供給之DIW係藉由離心力而遍佈基板W之全面。藉由該DIW，基板W上之藥液係被沖洗。於此期間，控制單元3係控制第2噴嘴移動單元16而使第2移動噴嘴12自基板W之上方朝杯8之側方退避。
於一定時間之DIW沖洗處理之後，執行將基板W上之DIW置換成有機溶劑作為表面張力較低之處理液(低表面張力液)之有機溶劑處理(S4)。控制單元3係控制第1噴嘴移動單元15而使第1移動噴嘴11移動至基板W上方之有機溶劑沖洗位置。有機溶劑沖洗位置係可為自第1移動噴嘴11所具備之有機溶劑噴嘴71吐出之有機溶劑(例如IPA)著液於基板W之上表面之旋轉中心之位置。接著，控制單元3係關閉DIW閥47而打開有機溶劑閥37。藉此，有機溶劑(液體)係自第1移動噴嘴11(有機溶劑噴嘴71)朝向旋轉狀態之基板W之上表面供給。所供給之有機溶劑係藉由離心力而遍佈於基板W之全面，並置換基板W上之DIW。
若藉由有機溶劑進行之DIW置換完成，則控制單元3 係使微波振盪器63運作。自微波振盪器63產生之微波係經由同軸纜線64而供給至導波管62，並自基板W之下表面照射。藉此對基板W進行加熱。此外，控制單元3係將旋轉夾頭5之旋轉減速而停止基板W之旋轉或進行低速旋轉(例如未滿100rpm)，且關閉有機溶劑閥37而停止有機溶劑之供給。藉此，成為有機溶劑液膜被支撐於靜止狀態之基板W上之覆液狀態。藉由基板W之加熱，與基板W上表面相接之有機溶劑的一部分蒸發，藉此，於有機溶劑液膜與基板W上表面之間形成有氣相層。藉此，成為有機溶劑液膜於基板W之上方浮起之狀態。
在有機溶劑處理步驟S4中，有機溶劑液膜係經由基板W加熱。即，微波照射至基板W之下表面，而並未直接照射至有機溶劑液膜。假若微波直接照射至有機溶劑液膜，則有機溶劑液膜整體沸騰，而無法於有機溶劑液膜與基板W之上表面之間形成氣相層。相對於此，在本實施形態中，由於經由基板W而對有機溶劑液膜進行加熱，因而可於有機溶劑液膜與基板W上表面之間形成氣相層。其結果，可使有機溶劑液膜在液塊狀態下於基板W之上方浮起。
其次，進行有機溶劑液膜之排除。於有機溶劑液膜之排除時，控制單元3係控制第1噴嘴移動單元15，使第1移動噴嘴11自基板W之上方朝杯8之側方退避。接著，控制單元3係控制第2噴嘴移動單元16而將第2移動噴嘴12配置於基板W上方之氣體吐出位置。氣體吐出位置係可為自第2移動噴嘴12吐出之惰性氣體流朝向基板W上表面之旋轉中心之位置。接著，控制單元3係打開惰性氣體閥44，朝向基板W上之有機溶劑液膜吐出惰性氣 體。藉此，承接惰性氣體之吐出之位置，亦即，於基板W之中央，有機溶劑液膜係被惰性氣體排除，於有機溶劑液膜之中央空出使基板W上表面露出之孔。藉由使該孔擴展，基板W上之有機溶劑係朝基板W外排出。
考慮到在自基板W上排除有機溶劑液膜之過程中，有機溶劑落下至加熱器單元6之情形。在本實施形態中，由於加熱器單元6不會高溫地進行發熱，因此即便有機溶劑落下，仍不會有有機溶劑在加熱器單元6上蒸發而產生大量霧氣之情形。因此，不會有因有機溶劑之霧氣而污染基板處理環境氣體之情形。
如此，於有機溶劑處理結束後，控制單元3係關閉惰性氣體閥44，於使第2移動噴嘴12退避後，控制電動馬達23，而使基板W以乾燥旋轉速度進行高速旋轉。藉此，進行用以利用離心力而將基板W上之液成分甩除之乾燥處理(S5：旋轉乾燥)。
其後，控制單元3控制電動馬達23而使旋轉夾頭5之旋轉停止。此外，控制微波振盪器63而使微波振盪停止。進而，控制單元3係控制夾頭銷驅動單元25，而將夾頭銷20控制為開位置。藉此，基板W係自被夾頭銷20之把持部51把持之狀態變成載置於支撐部52之狀態。其後，搬送機器人CR係進入至處理單元2，自旋轉夾頭5拾取已處理完畢之基板W，而朝處理單元2外搬出(S6)。該基板W係自搬送機器人CR朝搬送機器人IR交接，藉由搬送機器人IR而收容於載體C。
圖8A及圖8B係用以說明基板W之上表面上之氣相層之形成之圖解性剖視圖。於基板W之表面係形成有微細之圖案101。圖案101係包含形成在基板W表面之微細之凸狀的構造體 102。構造體102係可包含絕緣體膜，亦可包含導體膜。此外，構造體102係可為積層複數膜之積層膜。於線狀之構造體102鄰接之情況下，於該等之間形成有槽(溝)。於此情況下，構造體102之寬度W1可為10nm~45nm左右，構造體102彼此之間隔W2可為10nm~數μm左右。構造體102之高度T係可為例如50nm~5μm左右。於構造體102為筒狀之情況下，於其內側形成有孔。
如圖8A所示，在有機溶劑處理步驟S4之初期階段中，形成於基板W之表面之有機溶劑液膜90係充滿圖案101之內部(鄰接之構造體102間之空間或筒狀之構造體102之內部空間)。
在有機溶劑液膜浮起之過程中，基板W被加熱而成為較有機溶劑之沸點(於IPA之情況為82.4℃)高出既定溫度(例如10~50℃)之溫度。藉此，與基板W表面相接之有機溶劑蒸發，而產生有機溶劑之氣體，如圖8B所示，形成有氣相層92。氣相層92係充滿圖案101之內部，進而到達圖案101之外側，於較構造體102之上表面102A更上方形成與有機溶劑液膜90之界面95。於該界面95上支撐有有機溶劑液膜90。在該狀態下，由於有機溶劑之液面不與圖案101相接，因而不會產生因有機溶劑液膜90之表面張力而導致之圖案崩塌。
於藉由基板W上表面之升溫而使有機溶劑蒸發時，液相之有機溶劑係瞬間自圖案101內排出。接著，於所形成之氣相層92上支撐有液相之有機溶劑，而與圖案101隔離。如此，有機溶劑之氣相層92係介存於圖案101之上表面(構造體102之上表面102A)與有機溶劑液膜90之間，而支撐有機溶劑液膜90。
如圖8C所示，若於自基板W之上表面浮起之有機溶 劑液膜90產生龜裂93，則會成為於乾燥後產生水痕等之缺陷之原因。於此，在本實施形態中，在停止基板W之旋轉後停止有機溶劑之供給，於基板W上形成較厚之有機溶劑液膜90，而避免龜裂之產生。在有機溶劑處理步驟S4中，基板W未以高速(例如100rpm)進行旋轉，而是將基板W之旋轉停止或以低速(例如未滿100rpm)進行旋轉，因而液膜90不會因離心力而分裂。因此，可避免於液膜90上產生龜裂。進而，適當調節微波振盪器63及電源67之輸出、以及基板加熱時間，而使有機溶劑之蒸氣不會沖破液膜90而噴出，藉此避免龜裂之產生。
於在氣相層92上支撐有有機溶劑液膜90之狀態下，作用於有機溶劑液膜90之摩擦阻力係小至可視作為零。因此，若平行於基板W上表面之方向之力施加於有機溶劑液膜90，則有機溶劑液膜90係簡單地移動。在本實施形態中，於有機溶劑液膜90之中央形成開口，藉此，利用在開口緣部之溫度差而產生有機溶劑之流動，使被支撐於氣相層92上之有機溶劑液膜90移動而加以排除。
在本實施形態中，於加熱器本體60係除了導波管62以外還埋設有光源66。以下，對於埋設光源66之理由進行說明。圖10係將微波之頻率與微波對基板之侵入長度建立對應之曲線圖。如該圖所示，於電阻率高之基板之情況下，若不將高頻率(例如30GHZ左右)之微波朝向基板照射，則微波會穿透基板。於此情況下，無法充分地加熱基板。此外，高頻率(例如30GHZ左右)之微波在同軸纜線64內之傳送損耗係變大。
光源66係為了藉由光電效應而使基板W之電阻率降 低，因而對基板W照射可見光及近紅外線。若降低基板W之電阻率(例如減低至1.0×10-1~1.0×10-3Ω‧m)，則即便於使用低頻率(例如1GHZ左右)之微波之情況下，基板W之微波吸收率上升而變得容易加熱。於此，在電阻率高之基板W之情況下，自光源66對基板W照射可見光及近紅外線而降低基板W之電阻率，以使基板W之微波吸收率提升。
以上，已對於本發明之一實施形態進行說明，但本發明亦可進而以其他形態實施。以下係例示性地列舉包含於本發明之範圍內之數個形態。
1.可使用之有機溶劑除了IPA以外，還可例示有甲醇、乙醇、丙酮、HEF(氫氟醚)。該等皆為表面張力較水(DIW)小之有機溶劑。本發明係亦可應用於有機溶劑以外之處理液。例如，亦可為了將水等之沖洗液排除至基板外而應用本發明。作為沖洗液，除了水以外，還可例示有碳酸水、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。
2.作為於開孔步驟可使用之氣體，除了氮氣以外亦可採用清潔空氣、其他惰性氣體。
3.於使用自電源輸入至開始微波振盪之時間較長之微波振盪器63之情況下，亦可如圖9所示，於微波震盪器63與導波管62之間之同軸纜線64介設有同軸切換器69，而選擇性地將來自微波振盪器63之微波輸出至導波管62或接地端。
於此情況下，控制單元3係以如下方式控制同軸切換器69，即：微波振盪器63係常時設為ON狀態，於開始基板W加熱之時間點(例如上述之有機溶劑處理步驟S4之開始時間點)將微 波輸出至導波管62，在其以外之期間將微波輸出至接地端。
4.在上述實施形態中，加熱器本體60之上表面60a係與基板W之下表面分離。因此，於藥液處理步驟S2時等產生之霧氣等有可能進入至上表面60a與基板W之下表面之間之區域。於此情況下，霧氣係吸收自導波管62照射之微波，而有加熱效率降低之虞。因此，於加熱器單元6之運作時(例如有機溶劑處理步驟S4時)，只要使氮氣自加熱器單元6中心之吐出口9a等產生，而以氮氣充滿基板W下表面與加熱器本體60之間之環境氣體，以抑制或防止來自外部之霧氣等之進入即可。
5.在上述實施形態中，於有機溶劑處理步驟時照射微波而加熱基板W，但亦可使微波在本步驟以外之步驟中對基板W進行照射。例如，亦可於執行使用有機溶劑以外之處理液(例如，藥液或DIW)之步驟時、或是於乾燥處理時對基板W照射微波。
6.在上述實施形態中係以加熱器單元6不旋轉之狀態加熱基板W。然而，加熱器單元6亦可於基板加熱時旋轉。再者，較佳為，加熱器單元6係朝與基板W相同方向旋轉，且以與基板W相同或同樣程度進行旋轉。
7.在上述實施形態中，於朝向基板W上表面供給處理液時藉由加熱器單元6加熱基板W。然而，即便於朝向基板W下表面供給處理液時藉由加熱器單元6加熱基板W之情況下亦可應用本發明。例如，亦可於將沖洗液等之處理液自下表面噴嘴9朝向基板W之下表面供給時加熱基板W。已對於本發明之實施形態詳細地進行說明，但該等係僅為用以闡明本發明之技術內容之具體例，本發明不應被解釋為受該等具體例所限定，本發明之範圍係僅 由隨附之申請專利範圍所限定。本申請案係與2016年3月30日向日本專利廳提出之日本專利特願2016-67177號對應，該申請案之所有揭示內容係藉由引用而組入至本文中。

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，其係具備：旋轉基座，其係設置有保持基板之周緣之夾頭構件；馬達，其係使上述旋轉基座旋轉；加熱器單元，其係位於保持在上述夾頭構件之基板與上述旋轉基座之上表面之間；處理液供給手段，其係朝向保持在上述夾頭構件之基板之表面而供給處理液；及微波產生單元，其係自上述加熱器單元向上述基板之下表面產生微波；上述微波產生單元係包含：微波產生構件，其係包含設置於上述加熱器單元之導波管；微波振盪器，其係設置於上述加熱器單元之外部；及同軸纜線，其係連接上述導波管與上述微波振盪器。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述導波管之上表面係被保護構件保護。
  3. 如請求項1之基板處理裝置，其中，包含：光源，其係朝向上述基板照射為了藉由光電效應而使上述基板之電阻率降低之光。
  4. 如請求項1至3中任一項之基板處理裝置，其中，上述處理液係被供給至基板之上表面之有機溶劑，上述加熱器單元係於上述有機溶劑進行基板處理時對基板加熱。
  5. 如請求項4之基板處理裝置，其中，上述處理液供給手段係於上述基板之上表面形成上述有機溶劑之液膜，上述加熱器單元係至少在上述有機溶劑之液膜形成之時間點對上述基板之下表面加熱，藉此，於上述有機溶劑之液膜與基板之上表面之間形成氣膜層，而使上述有機溶劑之液膜自上述基板之上表面浮起。
  6. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述處理液供給手段係藉由朝向上述基板之表面而供給上述處理液，而於上述基板之表面形成上述處理液之液膜，上述微波產生單元向上述基板之下表面產生微波，藉此於上述處理液之液膜與上述基板之上表面之間形成氣相層，藉由上述氣相層使上述處理液之液膜在液塊狀態下於上述基板之上方浮起，該基板處理裝置包含：液膜排除單元，其係於藉由上述氣相層而在液塊狀態下浮起之上述處理液之液膜上空出孔，藉由使該孔擴展，而將液塊狀態之上述處理液之液膜朝基板外排出。
  7. 如請求項6之基板處理裝置，其中，上述液膜排除單元係包含惰性氣體吐出單元，其朝向藉由上述氣相層而在液塊狀態下浮起之上述處理液之液膜吐出惰性氣體。
  8. 如請求項6或7之基板處理裝置，其中，上述處理液係有機溶劑。
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