TWI682455B - 基板洗淨裝置及基板洗淨方法 - Google Patents

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Abstract

於基板(9)上供給包含溶劑以及溶質的處理液。至少一部份的溶劑自處理液揮發而處理液固化或者硬化，藉此處理液係成為微粒保持層。於基板(9)上供給去除液，微粒保持層係自基板(9)被去除。包含於微粒保持層的溶質成分係相對於去除液具不可溶性或者難溶性，而溶劑係具可溶性。包含於微粒保持層中的溶質成分係具有加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於去除液具可溶性的性質。去除液係在微粒保持層形成後被供給而不經過使溶質成分變性的步驟。

Description

基板洗淨裝置及基板洗淨方法
本發明係關於一種將附著在基板上的各種汙染物、前置步驟中的處理液或者阻劑(resist)等的殘渣、或者是各種微粒(particle)等(以下僅稱為「微粒」)從半導體晶圓(wafer)、液晶顯示裝置用玻璃基板、有機電致發光(electro-luminescence)顯示裝置用玻璃基板、電漿顯示器(plasma display)用玻璃基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板、光罩(photomask)用玻璃基板、太陽能電池用基板等(以下，僅稱為「基板」)基板去除的技術。
以往，基板的製程包含由基板上去除微粒的洗淨步驟。在洗淨步驟中，大多的情況係藉由將去離子水(以下簡稱為「DIW(deionized water)」)等的洗淨液供給至基板以物理性地由基板去除微粒，或者藉由將藥液供給至基板以化學性地去除微粒。
但是，圖案(pattern)微型化且複雜化時，圖案變得容易受到物理性或者化學性的傷害。因此，例如日本專利公開2014-197717號公報中的做法係將面塗液(top coat liquid)供 給至基板上，並利用面塗液固化或者硬化時的收縮力將微粒從基板分開。之後，使面塗膜溶解於去除液，藉此將面塗層以及微粒從基板去除。
另一方面，在日本專利公開2015-95583號公報中係藉由DIW將由面塗液形成於基板的面塗膜從基板剝離。然後，將溶解處理液供給至基板上。經剝離的面塗膜會在基板上被溶解而去除。然而，在日本專利公開2015-95583號公報的第四實施型態中，在基板未形成有圖案之情形下藉由DIW將膜從基板剝離，進一步地繼續供給DIW在不溶解膜的狀態下將其去除。
另外說明一下，將已形成於基板的膜(以下稱為「微粒保持層」)一邊溶解一邊從基板去除的情況下，會有微粒從微粒保持層脫落並再次附著至基板之虞。又，在不使微粒保持層溶解的情況下，不易將微粒保持層從基板去除。特別是如日本專利公開2015-95583號公報中所教示般，於基板上形成有圖案時不使微粒保持層溶解而從基板去除微粒保持層是很困難的。這是因為微粒保持層會以某種程度大小的塊狀殘留在圖案上。
本發明之目的係在利用微粒保持層從基板去除微粒的技術中將微粒去除率予以提升。
本發明的其中一個較佳的實施態樣的基板洗淨裝置係 包含有：處理液供給部，用以將包含溶劑以及溶質的處理液供給至基板上；去除液供給部，用以將去除液供給至前述基板上；以及控制部，用以控制前述處理液供給部以及前述去除液供給部。前述溶劑具有揮發性。至少一部份前述溶劑自供給至前述基板上之前述處理液揮發而前述處理液固化或者硬化，藉此前述處理液成為微粒保持層。作為被包含於前述微粒保持層之前述溶質的溶質成分、或者衍生自前述溶質的溶質成分係相對於前述去除液具不可溶性或者難溶性。前述溶劑係相對於前述去除液具可溶性。被包含於前述微粒保持層之前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性成相對於前述去除液具可溶性的性質。
藉由前述控制部的控制，於前述基板上形成有前述微粒保持層後，不經過使前述微粒保持層的前述溶質成分變性的步驟，而是自前述去除液供給部對前述微粒保持層供給前述去除液，藉此從前述基板上去除前述微粒保持層。藉由基板洗淨裝置可提高微粒去除率。
本發明之較佳的實施態樣之基板洗淨裝置更具有用以加熱前述微粒保持層的加熱部。藉由前述控制部的控制，在供給前述去除液至前述微粒保持層前，藉由前述加熱部將前述微粒保持層加熱至低於前述變性溫度之溫度。
在較佳的實施例中係藉由前述處理液供給部將前述處理液供給至呈水平姿態之前述基板的上表面，前述加熱部 將加熱過的去離子水供給至前述基板的下表面，藉此加熱前述微粒保持層。
在另一較佳的實施例中係藉由前述處理液供給部將前述處理液供給至呈水平姿態的前述基板的上表面，前述加熱部將加熱過的去離子水供給至前述基板的上表面，藉此加熱前述微粒保持層。
在另一更佳的實施例中，前述去除液供給部將已加熱至低於前述變性溫度的溫度的前述去除液供給至前述基板上。
在另一更佳的實施例中，前述處理液供給部將已加熱至低於前述變性溫度的溫度的前述處理液供給至前述基板上。
本發明之另一個較佳的實施態樣之基板洗淨裝置更具有其他加熱部，該其他加熱部在前述處理液被供給至前述基板前將前述基板加熱至低於前述變性溫度的溫度，或者與供給並行地將前述基板加熱至低於前述變性溫度的溫度。
基板洗淨裝置較佳為進一步具有用以保持基板的基板保持部。在前述基板被前述基板保持部保持的狀態下，進行從對前述基板供給前述處理液開始到對前述基板供給前述去除液為止的步驟。
本發明亦關於一種基板洗淨方法。本發明的其中一個較佳的實施態樣的基板洗淨方法包含有：(a)步驟，將包含溶劑以及溶質的處理液供給至基板上；以及(b)步驟，將去除液供給至前述基板上。前述溶劑具有揮發性。在前述(a)步驟中，至少一部份的溶劑自被供給至前述基板上的前述處理液揮發而前述處理液固化或者硬化，藉此使前述處理液成為微粒保持層。作為被包含在前述微粒保持層之前述溶質的溶質成分、或者衍生自前述溶質的溶質成分，係相對於前述去除液具不可溶性或者難溶性。前述溶劑係相對於前述去除液具可溶性。被包含在前述微粒保持層之前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質。前述(a)步驟之後，不經過使前述微粒保持層的前述溶質成分變性的步驟，而是實施前述(b)步驟，藉此將前述微粒保持層自前述基板去除。
本發明之較佳的實施態樣之基板洗淨方法係於前述(a)步驟與前述(b)步驟之間更具有(c)步驟，該(c)步驟係將前述微粒保持層加熱至低於前述變性溫度的溫度。
在較佳的實施例中，於前述(a)步驟中前述處理液被供給至呈水平姿態的前述基板的上表面，而在前述(c)步驟中已加熱的去離子水被供給至前述基板的下表面，藉此加熱前述微粒保持層。
在另一較佳的實施例中，於前述(a)步驟中前述處理液被供給至呈水平姿態的前述基板的上表面，而在前述(c)步驟中已加熱之去離子水被供給至前述基板的上表面，藉此加熱前述微粒保持層。
在另一更佳的實施例中，在前述(b)步驟中將已被加熱至低於前述變性溫度的溫度的前述去除液供給至前述基板上。
在另一更佳的實施例中，在前述(a)步驟中將已被加熱至低於前述變性溫度的溫度的前述處理液供給至前述基板上。
於本發明之另一個較佳的實施態樣的基板洗淨方法中，在前述(a)步驟之前或者在前述(a)步驟中將前述基板加熱至低於前述變性溫度的溫度。
上述之基板洗淨方法較佳為在前述基板被同一基板保持部保持的狀態下，進行從對前述基板供給前述處理液開始到對前述基板供給前述去除液為止的步驟。
上述目的以及其他的目的、特徵、態樣或者優點可參考圖式透過以下關於本發明詳細的說明來瞭解。
1、4‧‧‧基板洗淨系統
2‧‧‧載具保持部
3‧‧‧基板授受部
9‧‧‧基板
10‧‧‧控制部
31‧‧‧路徑
41‧‧‧基板旋轉機構
42‧‧‧基板保持部
43‧‧‧杯部
44‧‧‧供給部
46‧‧‧加熱部
47‧‧‧腔室
90‧‧‧載具
91‧‧‧基板9的上表面
92‧‧‧基板9的下表面
101‧‧‧索引機械人
102‧‧‧中心機器人
421‧‧‧自轉基座
422‧‧‧夾具
423‧‧‧第一軸桿
441‧‧‧處理液供給部
442‧‧‧去除液供給部
443‧‧‧清洗液供給部
451‧‧‧處理液供給源
452‧‧‧第一噴嘴
453‧‧‧去除液供給源
454‧‧‧第二噴嘴
455‧‧‧清洗液供給源
456‧‧‧下噴嘴
461‧‧‧加熱板
462‧‧‧第二軸桿
463‧‧‧板升降機構
464‧‧‧加熱器
465‧‧‧流路
901‧‧‧微粒保持層
902‧‧‧微粒
903‧‧‧碎片
J1‧‧‧中心軸
圖1係顯示基板洗淨系統的構造的俯視圖。
圖2係顯示基板洗淨裝置的構造。
圖3係顯示基板洗淨的流程。
圖4係顯示藉由基板洗淨裝置所為之加熱處理。
圖5係顯示藉由QCM法所為之測量結果。
圖6係顯示PRE(Particle Removal Efficiency；微粒去除率)的測量結果。
圖7係顯示PRE的測量結果。
圖8係顯示PRE的測量結果。
圖9係顯示PRE的測量結果。
圖10係顯示PRE的測量結果。
圖11A係顯示微粒保持層的概念圖。
圖11B係顯示微粒保持層被去除之狀況的概念圖。
圖12係顯示基板洗淨裝置之另一運作例子的一部份。
圖13係顯示基板洗淨裝置之另一個進一步的運作例子的一部份。
圖14係顯示基板洗淨裝置之另一個進一步的運作例子的一部份。
圖15係顯示基板洗淨裝置之另一個進一步的運作例子的一部份。
圖16係顯示基板洗淨裝置之另一個進一步的運作例子的一部份。
圖17係顯示基板洗淨裝置之另一個進一步的運作例子的一部份。
圖1係顯示本發明一個實施型態的基板洗淨系統1的 構造的俯視圖。基板洗淨系統1係具有載具保持部2、基板授受部3、索引機械人101、中心機器人102、四個基板洗淨裝置4以及控制部10。如後所述，控制部10可視為基板洗淨裝置4的一部份。
載具90係可將複數個基板9積層而收容的收容器。載具90收容尚未處理之基板9或者處理完畢之基板9。本實施型態中之基板9係半導體基板，即所謂的晶圓。載具保持部2支撐複數個載具90。
如圖1中以虛線箭頭示意性地表示，索引機械人101可藉由可在已保持基板9的狀態下自由旋轉以及進退的臂部將基板9搬運至任意位置。索引機械人101在已保持基板9的狀態下亦可朝上下方向移動。承載於載具保持部2的載具90內的尚未處理的基板9係藉由索引機械人101而被搬運至基板授受部3的路徑31。路徑31具有作為暫時保管複數個基板9之緩衝的功能。
承載於路徑31之處理完畢的基板9係藉由索引機械人101搬運至承載於載具保持部2的載具90內。在圖1中為了便於圖示，將路徑31以兩點虛線來表示。中心機器人102可藉由可在已保持基板9的狀態下自由旋轉以及進退的臂部，將基板9搬運至任意位置。中心機器人102係藉由上述動作將基板9在基板授受部3之路徑31以及基板洗淨裝置4之間搬運。
圖2係顯示基板洗淨裝置4的構造。基板洗淨裝置4具有基板保持部42、基板旋轉機構41、包圍基板保持部42周圍的杯部43、供給部44、加熱部46以及腔室47。其中至少基板保持部42、杯部43以及加熱部46位於腔室47內。基板保持部42具有自轉基座(spin base)421、夾具(chuck)422以及第一軸桿(shaft)423。自轉基座421係以第一軸桿423的中心軸J1為中心的圓板狀。複數個(例如六個)夾具422配置於自轉基座421外周部的上表面上。中心機器人102遞送來之尚未處理的基板9係被承載於夾具422上。基板9係以水平姿態被保持在基板保持部42。
第一軸桿423係連接自轉基座421的下表面且由自轉基座421向下方延伸。第一軸桿423的中心軸J1係通過基板9的中心。基板旋轉機構41係用以旋轉第一軸桿423。藉此，基板保持部42以及基板9以中心軸J1為中心旋轉。在本實施型態中，基板旋轉機構41係馬達，且具有作為旋轉軸的第一軸桿423。基板旋轉機構41亦可為其他構造。亦可將其他構造採用於基板保持部42，例如亦可為吸附基板9的下表面的構造。
加熱部46具有加熱板(plate)461、第二軸桿462以及板升降機構463。加熱板461係朝向與中心軸J1垂直之方向擴張之圓板狀。加熱板461位於自轉基座421的上方。加熱板461在基板9被保持在夾具422的狀態下，位於基板9與自轉基座421之間。加熱板461內設有加熱器464。第二軸桿462係由加熱板461的中央沿著中心軸J1朝下方延 伸。第一軸桿423形成為中空，而第二軸桿462以貫通第一軸桿423的方式位於第一軸桿423的內側。板升降機構463係用以升降第二軸桿462。藉此升降加熱板461。
供給部44具有處理液供給部441、去除液供給部442以及清洗液供給部443。處理液供給部441具有處理液供給源451、第一噴嘴452以及未圖示之第一噴嘴移動機構。去除液供給部442具有去除液供給源453、第二噴嘴454以及未圖示之第二噴嘴移動機構。清洗液供給部443具有清洗液供給源455、第二噴嘴454、第二噴嘴移動機構以及下噴嘴456。去除液供給部442以及清洗液供給部443雙方均包含有第二噴嘴454與第二噴嘴移動機構。
第一噴嘴移動機構係將第一噴嘴452選擇性地配置於與基板9的上表面91對向的對向位置以及配置於在水平方向上遠離基板9的待機位置。第二噴嘴移動機構係將第二噴嘴454選擇性地配置在與基板9的上表面91對向的對向位置以及配置在於水平方向上遠離基板9的其他待機位置。下噴嘴456設於加熱板461的中央，與基板9的下表面92對向。第二軸桿462內設有連接於清洗液供給源455的流路465。
在處理液供給源451與第一噴嘴452之間、去除液供給源453以及清洗液供給源455與第二噴嘴454之間、以及清洗液供給源455與下噴嘴456之間係可適當設置閥(valve)。各個閥的開關或者第一噴嘴移動機構以及第二噴 嘴移動機構係由控制部10控制。控制部10能夠藉由控制閥來控制來自第一噴嘴452的處理液的吐出、來自第二噴嘴454的去除液的吐出、來自第二噴嘴454的清洗液的吐出以及來自下噴嘴456的清洗液的吐出。
控制部10亦進行基板旋轉機構41、基板保持部42以及加熱部46等的控制。因此，控制部10的功能的一部份亦可視為包含於基板洗淨裝置4中。控制部10的一部份亦可作為各個基板洗淨裝置4的專用組件設置於腔室47內。
圖3係顯示基板洗淨裝置4中之基板9的洗淨流程。圖3所示的運作係藉由控制部10對基板旋轉機構41、加熱部46、處理液供給部441、去除液供給部442以及清洗液供給部443等予以控制而進行。
首先，載具90內尚未處理的基板9被索引機械人101以及中心機器人102搬運至基板洗淨裝置4內。在基板洗淨裝置4中，基板9的外緣部藉由夾具422而被保持，作為基板9的其中一個主表面的上表面91朝向上方。
處理液供給部441將處理液供給至呈水平姿態的基板9的上表面(階段S11)。具體上，第一噴嘴452移動至基板9的上表面91的中央，而由第一噴嘴452朝上表面91的中央吐出處理液。處理液係以液柱狀或者是自噴嘴自然滴落之液滴狀而供給至基板9。本實施型態中之處理液包含作為溶質的聚合物(polymer)，且包含作為溶劑而具有揮發 性的有機液體。在此，所謂「具有揮發性」係指與水比較起來揮發性較高的意思。當供給處理液時，基板9係藉由基板旋轉機構41以例如10rpm至數10rpm的轉速與基板保持部42一起以中心軸J1為中心旋轉，而處理液會在基板9的上表面91擴展開。之後，基板9以500rpm至1500rpm高速旋轉，剩餘的處理液會由基板9飛散而由杯部43接受。
處理液係於上表面91上均勻擴展，進而當溶劑揮發到某一程度時，處理液會固化或者硬化而成為固體狀的層。結果，基板9上的微粒會被保持在層中。以下，稱處理液變化為固體狀的層為「微粒保持層」。
在此，所謂「固化」係指溶質由於例如分子間或者原子間的作用力等而固體化。「硬化」係指由於例如聚合(polymerization)或者交聯(crosslink)等溶質的化學變化而固體化。因此，所謂的「固化或者硬化」係表示因為各種各樣的因素而「固體化」的情形。另外，只要可固化或者硬化處理液至可保持微粒的程度即可，沒有必要完全氣化溶劑。
處理液較佳為隨著溶劑的揮發而一邊收縮一邊成為微粒保持層。藉此，基板9上的微粒可藉著自微粒保持層受到的力從基板9的表面被分離。
然後，以加熱部46加熱基板9(階段S12)。這是考量到微粒保持層藉著加熱會進一步收縮。而基板9的加熱亦 是微粒保持層的加熱。階段S12並非一定要進行的步驟。在不進行階段S12的情況下，基板9在被保持於基板保持部42的狀態下維持預定時間。
在進行基板9的加熱的情況下，加熱板461的溫度藉由加熱板461內的加熱器464上升至預先決定的值。如圖4所示，加熱板461藉著板升降機構463上升，而加熱板461的上表面接觸基板9的下表面92並舉起基板9。藉此，基板9受到來自加熱板461的熱而被加熱。基板9的加熱亦可以加熱板461接近基板9的下表面92的方式來進行，或者是加熱板461與基板9的下表面92接觸與接近兩個狀態皆利用來進行加熱亦可。
階段S11的處理液供給與階段S12的加熱亦可並行進行。亦即，加熱亦可在處理液固化或者硬化後進行，亦可在溶劑揮發中進行。微粒保持層形成時，通常只會揮發掉被包含在處理液中的溶劑的一部份，但亦可將溶劑幾乎完全從處理液揮發掉。亦即，藉由至少揮發一部份的溶劑，處理液的溶質成分會固化或者硬化。
在以下的說明中，將與微粒保持層中的處理液之溶質對應的成分稱為「溶質成分」。溶質成分亦可為處理液的溶質本身，亦可為衍生自溶質的物質，例如經化學性變化等的結果所得到的物質。在本實施型態中，微粒保持層的溶質成分被加熱至變性溫度以上則會變性為水溶性。但是，在階段S12中，藉由控制部10的控制，微粒保持層只 會被加熱部46加熱至低於變性溫度的溫度。藉此，一方面可促進溶劑的揮發，而同時溶質成分不會變性而可維持非水溶性。變性溫度依溶質的種類各有不同，如後述的實驗例所示，變性溫度係可通過實驗來指定。在不進行微粒保持層之加熱的情況也同樣地溶質成分不會變性而會維持非水溶性。
在微粒保持層上係供給有DIW(去離子水)(階段S13)。在本實施型態中，DIW的供給是藉由清洗液供給部443來進行，但亦可另外設置與清洗液供給部443相同構造的DIW供給部。藉由對微粒保持層供給DIW，可提高微粒保持層的親水性。DIW的供給係第二噴嘴454朝旋轉之基板9的上表面91的中央移動，並由第二噴嘴454朝上表面91的中央供給DIW。DIW並非以噴霧(spray)狀而是以液柱狀或者自噴嘴自然滴落的液滴狀供給至基板9。從旋轉的基板9飛散的DIW由杯部43接受。在階段S13中，第二噴嘴454亦可在水平方向上擺動。另外亦可省略對微粒保持層之DIW之供給。
然後，藉由去除液供給部442對基板9上的微粒保持層供給去除液(階段S14)。具體上，第二噴嘴454移動至基板9的上表面91的中央，在基板9以例如500rpm至800rpm的轉速旋轉的狀態下從第二噴嘴454對上表面91的中央供給去除液。去除液並非以噴霧狀而是以液柱狀或者自噴嘴自然滴落的液滴狀供給至基板9。去除液從基板9的外緣部飛散，由杯部43接受並回收。在本實施型態中，可使用 於SC-1洗淨中所使用的水溶液(以下稱為「SC-1液體」)作為去除液、亦即可使用氨以及過氧化氫的水溶液。亦可使用氨水溶液作為去除液。
在此，如前所述微粒保持層的溶質成分為非水溶性。亦即，在本實施型態中，溶質成分相對於去除液為不可溶性。另一方面，殘留於微粒保持層的溶劑為水溶性。亦即，在本實施型態中，溶劑相對於去除液為可溶性。因此，不特意經過使微粒保持層的溶質成分變性的步驟而對微粒保持層供給去除液，藉此微粒保持層的溶質成分不會溶解在去除液中而會保持原來的微粒，與殘留的溶劑一起被從基板9上去除。此時，可推定受到殘留於微粒保持層的溶劑的影響，溶質成分會被以無數細微的固體狀態去除。結果，如後所述般微粒不會從微粒保持層被釋放至基板9上，而可得到很高的微粒去除率。另外，只要是微粒保持層的溶質成分可以被去除液去除，溶劑不殘留於微粒保持層亦可。
於基板9上係藉著清洗液供給部443而進一步供給有清洗液(階段S15)。本實施型態中係使用DIW作為清洗液。DIW係由第二噴嘴454供給至旋轉的基板9的上表面91的中央。清洗液非以噴霧狀，而是以液柱狀或者自噴嘴自然滴落的液滴狀供給至基板9。此時，同時從下噴嘴456對基板9的下表面92的中央供給DIW。從基板9飛散的DIW係由杯部43接受。階段S14以及階段S15中，第二噴嘴454亦可於水平方向擺動。藉由停止DIW的供給並進而旋轉基板9，可進行基板9的乾燥(階段S16)。基板9的乾 燥亦能夠以乾燥氣體的供給或者減壓、加熱等其他手法來進行。
基板洗淨裝置4係在基板9由同一基板保持部42保持的狀態下，進行對基板9供給處理液開始到對基板9供給去除液為止的步驟。亦即，基板9不用自腔室47搬出而可進行此等處理。藉此，可減少用以設置基板洗淨裝置4的空間。另外，在本實施型態中，亦能夠以基板9被保持在基板保持部42的狀態下進行到乾燥為止的步驟。在保持於基板保持部42的狀態下對基板9進行處理意指對基板9的處理是在腔室47內進行。
然而，前述一連串之處理中，由於基板9不會被加熱至變性溫度或者是基板9不被加熱，因此與將基板9加熱至高於變性溫度的情況比起來，在同一腔室內進行處理的基板洗淨裝置4的設計變得容易。又，藉由在同一腔室內進行一連串的處理，可減低微粒附著於基板9的可能性。
圖5係用以說明本實施型態中所形成的微粒保持層的溶質成分藉由加熱變化成水溶性的性質。圖5係顯示藉由QCM(Quartz Crystal Microbalance；石英晶體微量天平)法所為之測量結果。在實驗中，於晶體振盪器上形成金的膜，並於該金的膜上形成微粒保持層。然後，將微粒保持層浸漬於SC-1液體並施加振盪器所產生的振動。在QCM法中，附著有金的膜的微粒保持層的質量越大振動頻率會越小。
符號811、812、813、814所示的線係分別顯示將微粒保持層加熱至250℃、200℃、150℃、100℃時的結果，以符號815所表示的線係顯示不加熱時的結果。微粒保持層的變性溫度約為200℃，將微粒保持層加熱至250℃以及200℃時頻率變高，可發現微粒保持層溶解於SC-1液體中。在加熱至150℃以下的情況下，可發現微粒保持層沒有溶解而維持附著在金的膜上的狀態。
圖6係顯示使氧化矽微粒附著在矽基板上並進行了圖3所示的洗淨時，測量預定粒徑以上的微粒去除率的結果。以下簡稱微粒去除率為「PRE」。正確而言，應於圖3所示的步驟增加前置處理等步驟。由左依序顯示階段S12中的不加熱(室溫)、以及進行加熱60℃、80℃、100℃、150℃、200℃的情況。室溫係例如20℃以上30℃以下。虛線係顯示僅進行SC-1液體的洗淨時的PRE，為39%。
可發現無論在哪個情況下，都可得到比僅以SC-1液體的洗淨還要高的PRE。另外，加熱至200℃的情況微粒保持層的溶質成分已經溶解，相較於加熱至150℃的情況雖然只有差一點點但PRE較低。
圖7係顯示使PSL(polystyrene latex；聚苯乙烯乳膠)之微粒附著於矽基板上並進行了與圖6相同的洗淨時，測量預定粒徑以上的PRE的結果。由左依序顯示階段S12中之不加熱(室溫)以及加熱至100℃之情況。另外，使PSL粒子附著時，微粒保持層已被加熱至120℃。虛線係顯示 僅以SC-1液體進行洗淨時的PRE，為0.8%。可發現無論哪個情況，都可得到比起僅以SC-1液體的洗淨高出非常多的PRE。
圖8係顯示使二氧化矽之微粒附著於氮化矽基板上並進行了與圖6相同的洗淨時，測量預定粒徑以上的PRE的結果。由左依序顯示階段S12中之不加熱(室溫)、以及加熱至60℃、100℃、150℃、200℃之情況。虛線係顯示僅以SC-1液體進行洗淨時的PRE，為39.9%。
可發現無論哪個情況，都可得到比起僅以SC-1液體的洗淨高的PRE。另外，加熱至200℃的情況微粒保持層的溶質成分已溶解，相較於加熱至150℃的情況PRE大幅降低。
圖9係顯示使PSL之微粒附著於氮化矽基板上並進行了與圖6相同的洗淨時，測量預定粒徑以上的PRE的結果。由左依序顯示階段S12中之不加熱(室溫)、以及加熱至60℃、100℃、150℃之情況。虛線係顯示僅以SC-1液體進行洗淨時的PRE，為0.5%。可發現無論哪個情況，都可得到比起僅以SC-1液體的洗淨高出非常多的PRE。
由圖6至圖9可以發現藉由本實施型態的洗淨方法可不分基板9的種類而得到較高的PRE。
圖10係顯示PRE之另一個進一步的測量結果。符號 821所示的線係顯示於沒有圖案的基板形成了厚度30nm的微粒保持層時，加熱溫度與PRE的關係。符號822所示的線係顯示於具有圖案的基板形成了厚度30nm的微粒保持層時，加熱溫度與PRE的關係。符號831所示的線係顯示於沒有圖案的基板形成了厚度75nm的微粒保持層時，加熱溫度與PRE的關係。符號832所示的線係顯示於具有圖案的基板形成了厚度75nm的微粒保持層時，加熱溫度與PRE的關係。無論上述哪個情況均是使用二氧化矽粒子作為微粒。
由圖10可以發現相較於加熱溫度為150℃的情況，加熱溫度為200℃時的PRE更低。特別是於基板上形成有圖案時，若微粒保持層被加熱至200℃而變成相對於去除液具可溶性則PRE急遽降低。另外，在圖10中加熱溫度較150℃低時PRE也很低，但這有可能是溶劑揮發不充分所造成。
由上述來看，可以說藉由刻意維持微粒保持層的溶質成分相對於去除液的不可溶性比起使溶質成分溶解的情況更能提高PRE。又，藉由在不使其變性的情況下盡量以高溫進行加熱，可以有效率地使微粒保持層固化或者硬化，而可在短時間實現高PRE。這個手法特別適合洗淨形成有圖案的基板9。又，該手法比起以往使用SC-1液體噴液的物理洗淨，對圖案造成的傷害較小。
圖11A係顯示形成於基板9上的微粒保持層901的概 念圖。微粒保持層901以包圍附著在基板9上的微粒902的周圍的方式保持微粒902。藉由溶劑自處理液揮發而溶質成分收縮，微粒保持層901可從基板9表面將微粒902分開。另外，溶質成分除了溶劑的揮發所導致的收縮以外，宜更具有因其他因素而使溶質成分本身可進一步收縮的性質。作為其他因素，可列舉例如溶質成分本身的自然收縮、加熱所導致的收縮或者化學性變化等。
如上所述，由於微粒保持層901的溶質成分相對於去除液為不可溶性，因此可以想像得到以下情形：如圖11B所示藉由對基板9供給去除液，微粒保持層901會因為受到來自去除液的物理性的力而成為細微的碎片903而被從基板9去除。藉此，微粒902可在不自微粒保持層901釋出的情況下被從基板9去除。特別是由於溶劑相對於去除液為可溶性，因此可以想像得到殘留在基板9與微粒保持層901之間的溶劑可讓微粒保持層901從基板9輕易地剝離。
不使沒有變性溫度的微粒保持層溶解而從基板剝離時，如日本專利公開2015-95583號公報所記載，微粒保持層會難以從具有圖案的基板被剝離。這個原因可考慮是由於微粒保持層保持呈大塊的狀態殘留於基板上。但是發明人發現像上述這樣的問題不會出現在具有變性溫度的微粒保持層(正確來說是溶質成分)的情況中。在這種情況中，可以認為微粒保持層即使不被溶解也會成為無法以肉眼觀察程度之大小的微細碎片而由基板上被去除。因此，即使 是具有圖案的基板亦可將微粒有效率地去除。
另外，由於去除液係由噴嘴以微弱勁道吐出，因此去除液是作為液柱或者大的液滴被供給至基板9上。所以與習知般強勁地以噴霧狀將洗淨液供給至基板9的情況比較起來，對圖案造成的傷害較小。
在上述的實施型態中，對於加熱至變性溫度時會成為相對於去除液具可溶性的處理液刻意不加熱，或者將該處理液加熱至超過室溫且低於變性溫度的溫度而利用，藉此實現較高的PRE。這個效果係利用會因熱而變性的微粒保持層可藉由去除液去除的性質。
另一方面，亦能夠以其他因素來實現以下性質：微粒保持層的溶質成分不論是否相對於去除液為不可溶性，都可藉由去除液成為細微碎片而自基板被去除的性質。例如，其中一部份的可溶性溶劑相對於去除液不揮發而殘留於微粒保持層時，亦可藉由溶劑的分子進入至溶質成分的分子間來實現不可溶性的溶質成分的去除液所致之去除，亦即，亦可實現微粒保持層(正確來說為溶質成分)的去除液所致之去除。此情況中，溶質成分會因加熱而成為相對於去除液具可溶性的性質變得非必要。
圖2所示的基板洗淨裝置4的加熱部46係藉由加熱板461進行基板9的加熱，亦即進行微粒保持層的加熱，但微粒保持層的加熱亦可採用其他各種各樣的手法。例如， 基板9也可藉由來自燈(lamp)的光照來加熱。被加熱的面可為基板9之上表面91亦可為下表面92。微粒保持層的加熱也可藉由將經加熱的板靠近基板9的上表面91來進行。又，微粒保持層的加熱亦可如下述說明一般，藉由對基板9供給經加熱的DIW或者其他液體來進行。
然後，就基板洗淨裝置4其他幾個動作例加以說明。在較佳的一個動作例中，取代圖3的階段S12而如圖12的階段S12a所示般，對呈水平姿態的基板9的下表面供給經加熱的DIW，藉此進行基板9的加熱，亦即進行微粒保持層的加熱。微粒保持層被加熱至較室溫高且未滿100℃的溫度。由於微粒保持層的加熱，微粒保持層產生收縮。在這個動作例的情況中，設置將自下噴嘴456吐出的DIW預先加熱的加熱器來做為加熱部46，加熱器以及下噴嘴456係作為加熱部46來發揮功能。
藉由DIW來進行基板9的加熱時可省略加熱板461。藉由對基板9的下表面供給經加熱之DIW，能夠以簡單的構造加熱基板9而不影響作為洗淨對象的上表面。基板洗淨裝置4的動作除了對基板9的下表面供給經加熱的DIW而進行微粒保持層的加熱以外，均與圖3相同。而階段S13的常溫DIW之供給仍會進行，但亦可省略。
如圖13的階段S12b所示，基板9的加熱亦可藉由對呈水平姿態的基板9的上表面供給經加熱的DIW來進行。階段S12b係圖3的階段S12以及階段S13結合而成的步 驟。該動作例的情況中，係設置將自第二噴嘴454吐出的DIW預先加熱的加熱器以作為加熱部46。加熱器以及第二噴嘴454係作為加熱部46發揮功能。由於藉由DIW進行基板9的加熱，故可省略加熱板461。可認為是藉由對基板9的上表面供給經加熱的DIW而產生對殘留於微粒保持層的溶劑的去除以及加熱導致之微粒保持層的收縮。
另外，雖然藉由供給DIW可將微粒保持層的溶質成分中的一部份從基板9上去除，但DIW通常無法將微粒保持層完全去除，因此DIW並沒有作為階段S14中之去除液的功能。基板9的加熱亦可藉由對呈水平姿態的基板9的上表面以及下表面供給經加熱的DIW來進行。該動作也是將圖3的階段S12以及階段S13結合而成的步驟。
如圖14的階段S14a所示，亦可取代圖3的階段S14而藉由去除液供給部442將經加熱的去除液供給至基板9上。亦即，被加熱至低於變性溫度的溫度的去除液被供給至呈水平姿態的基板9的上表面。階段S14a係兼具圖3的階段S12中之微粒保持層的加熱步驟。因此，通常可省略階段S12。但是在進行階段S12後再進行階段S14a亦可。
進行經加熱的去除液的供給時，進不進行階段S13之DIW的供給都可以。當只有階段S14a無法充分加熱微粒保持層時，亦可在階段S14a之前，先進行藉由圖12以及圖13所示之階段S12a以及/或者階段S12b所為之經加熱之DIW之供給。藉由進行經加熱之去除液的供給，可同時進 行微粒保持層的加熱與去除液的供給。
圖15至圖17係顯示在形成微粒保持層的時期將微粒保持層加熱的例子。在取代圖3的階段S11而進行之圖15的階段S11a中，藉由處理液供給部441將經加熱的處理液供給至基板9上。亦即，對呈水平姿態的基板9的上表面上供給被加熱至低於變性溫度之溫度的處理液。藉此，可使微粒保持層的形成與揮發溶劑並行進行，而可促進微粒保持層的收縮所致之微粒自基板9的分離。
在取代圖3的階段S11而進行之圖16的步驟S11b中，基板9的加熱與處理液的供給係並行進行。亦即，微粒保持層的形成與微粒保持層的加熱為同時進行。一邊形成微粒保持層一邊藉由溶劑的揮發以及加熱使微粒保持層收縮。基板9的未滿變性溫度的加熱係使用例如圖2的加熱部46來進行。加熱係如前所述亦可藉由對基板9的上表面或者下表面照射來自燈的光、或者將經加熱的板接近基板9的上表面、或者對基板9的下表面供給經加熱的DIW等其他的手法來進行。
在取代圖3的階段S11而進行之圖17的階段S11c以及階段S11d中，進行基板9的加熱後，進行處理液的供給。換言之，在處理液供給前將基板9加熱至低於變性溫度的溫度。階段S11c中之基板9的未滿變性溫度的加熱係使用例如圖2的加熱部46來進行。加熱亦可如圖12或者圖13所示，藉由供給經加熱的DIW來進行，亦可如前所述藉由 對基板9的上表面或者下表面照射來自燈的光、或者將經加熱的板靠近基板9的上表面等其他手法來進行。另外，在處理液供給前或者供給途中加熱基板9的步驟以及將經加熱的處理液供給至基板9的步驟亦可兩個都進行。
如圖15至圖17所示，與微粒保持層之形成大致同時地進行微粒保持層的加熱時，原則上不需要藉由階段S12所為之微粒保持層的加熱、或者經加熱之DIW或者去除液的供給。但是要進行該等步驟亦可。當然，亦可在階段S13將常溫的DIW供給至基板9的上表面。
作為圖3的階段S12中用以進行微粒保持層的加熱之構造的加熱部，亦可不同於圖16的階段S11b以及圖17的階段S11c中進行微粒保持層的加熱的加熱部。例如，亦可在階段S11b或者階段S11c中藉由加熱板461加熱基板9，而於階段S12中藉由經加熱的DIW來加熱基板9。換言之，於去除液被供給至基板9之前加熱基板9的加熱部，與處理液被供給至基板9之前或者與供給並行地加熱基板9的其他加熱部可相同亦可不同。
前述基板洗淨系統1以及基板洗淨裝置4可有各種變化形態。
藉由處理液供給部441所為之處理液的供給可藉由除了自噴嘴吐出以外的方法進行。藉由去除液供給部442或者清洗液供給部443所為之去除液或者清洗液的供給亦可 藉由除了自噴嘴吐出以外的方法來進行。較佳為採用對基板9的表面的圖案不易造成傷害的手法。
可進一步採用其他手法來做為藉由基板9的加熱所為之微粒保持層的加熱。例如，亦可藉由對基板9的上表面91或者下表面92供給高溫氣體來將基板9加熱。
基板9的加熱亦可於專用的其他腔室內進行。進一步地，微粒保持層的形成、加熱、微粒保持層的去除亦可分別於不同的腔室內進行。
上述實施型態中，微粒保持層的溶質成分會由於被加熱至變性溫度而從非水溶性變化為水溶性，但亦可利用其他各種各樣的溶質成分以及去除液，只要是溶質成分相對於去除液可由不可溶性變化為可溶性即可。溶劑亦只要相對於去除液為可溶性即可，並不限定要是水溶性。
微粒保持層的加熱溫度只要未滿變性溫度即可，亦可是微粒保持層變為些微水溶性的溫度。微粒保持層的溶質成分不必相對於去除液為完全不可溶性，亦可為難溶性。
包含於處理液中具有揮發性的溶劑較佳為有機性、亦即較佳為有機化合物，但亦可包含其它具有揮發性的物質。在上述實施型態中溶質係聚合物，但亦可為聚合物以外的有機化合物。進一步地，亦可為有機化合物與其他物質的混合物，或者有機化合物以外的化合物。
去除液不限於SC-1液體。為了防止被去除的微粒保持層再次附著，較佳為使用SC-1液體或者氨水溶液，但亦可使用其它去除液。
可在基板洗淨裝置4的洗淨步驟中另外增加前述實施型態所示之步驟以外的步驟。例如可於各個步驟增加前置處理或者後置處理。
基板洗淨系統1中被洗淨的基板9不限定為矽基板或者氮化矽基板，亦可為其他半導體基板。基板9不限為半導體基板，亦可為液晶顯示裝置用玻璃基板、有機電致發光顯示裝置用玻璃基板、電漿顯示器用玻璃基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板、光罩用玻璃基板、或者太陽能電池用基板等其他基板。
上述實施型態以及各變形例的構造只要相互不矛盾均可適當組合。
以上詳細描述並說明了發明內容，但所述之說明係為例示而非用以限定本發明者。因此，在不脫離本發明的範圍內可有多種變形或者態樣。
903‧‧‧碎片

Claims (18)

  1. 一種基板洗淨裝置，係具有：處理液供給部，用以將包含溶劑以及溶質之處理液供給至基板上；去除液供給部，用以將去除液供給至前述基板上；以及控制部，用以控制前述處理液供給部以及前述去除液供給部；前述溶劑具有揮發性；至少一部份的前述溶劑自被供給至前述基板上的前述處理液揮發而前述處理液固化或者硬化，藉此前述處理液成為微粒保持層；被包含在前述微粒保持層之前述溶質的溶質成分或者衍生自前述溶質的溶質成分係相對於前述去除液具不可溶性或者難溶性，前述溶劑係相對於前述去除液具可溶性；藉由前述控制部的控制，在前述基板上形成有前述微粒保持層後，自前述去除液供給部將前述去除液供給至前述微粒保持層，藉此前述微粒保持層係因為受到來自前述去除液的物理性的力而成為細微的碎片並從前述基板上被去除。
  2. 一種基板洗淨裝置，係具有：處理液供給部，用以將包含溶劑以及溶質之處理液供給至基板上；去除液供給部，用以將去除液供給至前述基板上；以及控制部，用以控制前述處理液供給部以及前述去除液供給部；前述溶劑具有揮發性； 至少一部份的前述溶劑自被供給至前述基板上的前述處理液揮發而前述處理液固化或者硬化，藉此前述處理液成為微粒保持層；被包含在前述微粒保持層之前述溶質的溶質成分或者衍生自前述溶質的溶質成分係相對於前述去除液具不可溶性或者難溶性，前述溶劑係相對於前述去除液具可溶性；藉由前述控制部的控制，在前述基板上形成有前述微粒保持層後，自前述去除液供給部將前述去除液供給至前述微粒保持層，藉此在一部份的前述溶劑不揮發而殘留之前述微粒保持層中前述去除液的分子進入至前述溶質成分的分子間從而將前述微粒保持層從前述基板上去除。
  3. 如請求項1或2所記載之基板洗淨裝置，其中更具有用以加熱前述微粒保持層的加熱部；被包含在前述微粒保持層的前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質；在藉由前述控制部之控制將前述去除液供給至前述微粒保持層之前，藉由前述加熱部將前述微粒保持層加熱至低於前述變性溫度的溫度。
  4. 如請求項3所記載之基板洗淨裝置，其中前述處理液係藉由前述處理液供給部被供給至呈水平姿態的前述基板的上表面；前述加熱部將已加熱的去離子水供給至前述基板的下表面，藉此加熱前述微粒保持層。
  5. 如請求項3所記載之基板洗淨裝置，其中前述處理液係藉由前述處理液供給部被供給至呈水平姿態的前述基板的上表面；前述加熱部將已加熱的去離子水供給至前述基板的上表面，藉此加熱前述微粒保持層。
  6. 如請求項1或2所記載之基板洗淨裝置，其中被包含在前述微粒保持層的前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質；前述去除液供給部係將已被加熱至低於前述變性溫度的溫度的前述去除液供給至前述基板上。
  7. 如請求項1或2所記載之基板洗淨裝置，其中被包含在前述微粒保持層的前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質；前述處理液供給部係將已被加熱至低於前述變性溫度的溫度的前述處理液供給至前述基板上。
  8. 如請求項1或2所記載之基板洗淨裝置，其中更具有用以加熱前述基板之其他加熱部；被包含在前述微粒保持層的前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質；前述其他加熱部係在前述處理液被供給至前述基板前將前述基板加熱至低於前述變性溫度的溫度，或者與供給並行地將前述基板加熱至低於前述變性溫度的溫度。
  9. 如請求項1或2所記載之基板洗淨裝置，其中更具有用以保持基板的基板保持部；在前述基板被前述基板保持部保持的狀態下，進行從對前述基板供給前述處理液開始到對前述基板供給前述去除液為止的步驟。
  10. 一種基板洗淨方法，包含有：(a)步驟，將包含溶劑以及溶質的處理液供給至基板上；以及(b)步驟，將去除液供給至前述基板上； 前述溶劑具有揮發性；在前述(a)步驟中，至少一部份的溶劑自被供給至前述基板上的前述處理液揮發而前述處理液固化或者硬化，藉此使前述處理液成為微粒保持層；被包含在前述微粒保持層之前述溶質的溶質成分或者衍生自前述溶質的溶質成分係相對於前述去除液具不可溶性或者難溶性，前述溶劑係相對於前述去除液具可溶性；前述(a)步驟之後，實施前述(b)步驟，藉此前述微粒保持層係因為受到來自前述去除液的物理性的力而成為細微的碎片並從前述基板上被去除。
  11. 一種基板洗淨方法，包含有：(a)步驟，將包含溶劑以及溶質的處理液供給至基板上；以及(b)步驟，將去除液供給至前述基板上；前述溶劑具有揮發性；在前述(a)步驟中，至少一部份的溶劑自被供給至前述基板上的前述處理液揮發而前述處理液固化或者硬化，藉此使前述處理液成為微粒保持層；被包含在前述微粒保持層之前述溶質的溶質成分或者衍生自前述溶質的溶質成分係相對於前述去除液具不可溶性或者難溶性，前述溶劑係相對於前述去除液具可溶性；前述(a)步驟之後，實施前述(b)步驟，藉此在一部份的前述溶劑不揮發而殘留之前述微粒保持層中前述去除液的分子進入至前述溶質成分的分子間從而將前述微粒保持層從前述基板上去除。
  12. 如請求項10或11所記載之基板洗淨方法，其中被包含在前述微粒保持層的前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上 時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質；前述(a)步驟與前述(b)步驟之間更具有：(c)步驟，將前述微粒保持層加熱至低於前述變性溫度的溫度。
  13. 如請求項12所記載之基板洗淨方法，其中在前述(a)步驟中，前述處理液被供給至呈水平姿態的前述基板的上表面；在前述(c)步驟中，已加熱的去離子水被供給至前述基板的下表面，藉此加熱前述微粒保持層。
  14. 如請求項12所記載之基板洗淨方法，其中在前述(a)步驟中，前述處理液被供給至呈水平姿態的前述基板的上表面；在前述(c)步驟中，已加熱之去離子水被供給至前述基板的上表面，藉此加熱前述微粒保持層。
  15. 如請求項10或11所記載之基板洗淨方法，其中被包含在前述微粒保持層的前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質；在前述(b)步驟中，將已被加熱至低於前述變性溫度的溫度的前述去除液供給至前述基板上。
  16. 如請求項10或11所記載之基板洗淨方法，其中被包含在前述微粒保持層的前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質；在前述(a)步驟中，將已被加熱至低於前述變性溫度的溫度的前述處理液供給至前述基板上。
  17. 如請求項10或11所記載之基板洗淨方法，其中被包含在前述微粒保持層的前述溶質成分係具有在被加熱至變性溫度以上時會變性而成為相對於前述去除液具可溶性的性質；在前述(a)步驟之前或者在前述(a)步驟中，將前述基板加熱至低於前述變性溫度的溫度。
  18. 如請求項10或11所記載之基板洗淨方法，其中在前述基板被 同一基板保持部保持的狀態下，進行從對前述基板供給前述處理液開始到對前述基板供給前述去除液為止的步驟。
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