TWI692604B - 基板乾燥方法及基板乾燥裝置 - Google Patents

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TWI692604B
TWI692604B TW107123096A TW107123096A TWI692604B TW I692604 B TWI692604 B TW I692604B TW 107123096 A TW107123096 A TW 107123096A TW 107123096 A TW107123096 A TW 107123096A TW I692604 B TWI692604 B TW I692604B
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日商斯庫林集團股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種能夠防止形成於基板之正面之圖案之倒塌並且使該正面乾燥之基板乾燥方法及基板乾燥裝置。 對附著有液體之基板W之正面供給包含昇華性物質之處理液而形成液膜，使該液膜凝固而變成凝固體7。對形成於基板W之正面之凝固體7以於基板W之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給氮氣。於基板W之整面，凝固體7均勻地昇華，凝固體7之氣體固體界面朝與基板W之正面垂直之方向移動。圖案之凸部9不會因凝固體7之氣體固體界面之移動而被牽引，能夠防止形成於基板W之正面之圖案之倒塌，並且使該正面良好地乾燥。

Description

基板乾燥方法及基板乾燥裝置
本發明係關於一種將附著於半導體晶圓等薄板狀精密電子基板(以下簡稱為｢基板｣)之正面之液體去除而使該基板乾燥之基板乾燥方法及基板乾燥裝置。
於半導體器件等電子零件之製造步驟中，對基板進行使用藥液之洗淨處理或使用純水(DIW：deionized water(去離子水))之淋洗處理等各種液體處理。於液體處理結束後，需要進行將殘留於基板之液體去除之乾燥處理。典型而言，例如進行如下旋轉乾燥處理：藉由使基板高速旋轉，利用離心力甩掉附著於基板之液體而使基板乾燥。
然，於藉由先前之一般乾燥處理將附著於基板之液體去除之情形時，形成於基板之正面之圖案之倒塌成為問題。所謂圖案之倒塌係指具有凹凸之圖案之凸部被液體之表面張力牽引而坍塌之現象。尤其是，近年來，圖案凸部之縱橫比(凸部之高度與寬度之比)變大，圖案變得容易倒塌，故而防止乾燥處理時之圖案之倒塌為重要之技術課題。
為了解決該課題，例如於專利文獻1中，提出有如下技術：於基板上形成純水等之液膜，使該液膜冷卻固化(凍結)之後，對純水之凍結膜(冰膜)供給低溫之氮氣使該凍結膜昇華而進行乾燥處理。若使凍結膜不經由液體而直接相轉移成氣體，則不會對圖案作用液體之表面張力，故而能夠防止圖案之倒塌。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-199261號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，即便於對液體之凍結膜吹送氮氣等乾燥用氣體使該凍結膜昇華之情形時，判明到仍會產生圖案之倒塌現象。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種能夠防止形成於基板之正面之圖案之倒塌並且使該正面乾燥之基板乾燥方法及基板乾燥裝置。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，技術方案1之發明係一種基板乾燥方法，其係將附著於基板之正面之液體去除者，其特徵在於包括：供給步驟，其係對上述基板之正面供給包含昇華性物質之處理液而形成上述處理液之液膜；凝固步驟，其係使形成於上述基板之正面之上述處理液之上述液膜凝固而變成固體；及昇華步驟，其係對形成於上述基板之正面之上述固體供給乾燥用氣體而使上述固體昇華；且於上述昇華步驟中，係以於上述基板之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給上述乾燥用氣體。
又，技術方案2之發明如技術方案1之發明之基板乾燥方法，其特徵在於：於上述凝固步驟中，對上述基板之背面供給溫度較上述昇華性物質之凝固點低之流體而使上述液膜凝固。
又，技術方案3之發明如技術方案1之發明之基板乾燥方法，其特徵在於：進而具備調溫步驟，該調溫步驟係於使上述固體昇華之後，使上述基板升溫至周邊溫度以上。
又，技術方案4之發明如技術方案1至3中任一項發明之基板乾燥方法，其特徵在於：上述昇華性物質為1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷。
又，技術方案5之發明係一種基板乾燥裝置，其係將附著於基板之正面之液體去除者，其特徵在於具備：液體供給部，其對上述基板之正面供給包含昇華性物質之處理液而形成上述處理液之液膜；凝固體形成部，其使形成於上述基板之正面之上述處理液之上述液膜凝固而變成固體；及氣體供給部，其對形成於上述基板之正面之上述固體供給乾燥用氣體而使上述固體昇華；且上述氣體供給部係以於上述基板之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給上述乾燥用氣體。
又，技術方案6之發明如技術方案5之發明之基板乾燥裝置，其特徵在於：上述氣體供給部具備：圓環形狀之環狀噴出口，其朝上述基板之周緣部以擴散之方式噴出上述乾燥用氣體；及中央噴出口，其設置於上述環狀噴出口之中心，朝上述基板之中心部以擴散之方式噴出上述乾燥用氣體。
又，技術方案7之發明如技術方案5之發明之基板乾燥裝置，其特徵在於：上述氣體供給部具備沖孔板，該沖孔板與上述基板之整面對向地設置，且以均等之開口率設置有噴出上述乾燥用氣體之複數個開口。
又，技術方案8之發明如技術方案5之發明之基板乾燥裝置，其特徵在於：上述凝固體形成部對上述基板之背面供給溫度較上述昇華性物質之凝固點低之流體而使上述液膜凝固。
又，技術方案9之發明如技術方案5之發明之基板乾燥裝置，其特徵在於：進而具備調溫部，該調溫部於使上述固體昇華之後，使上述基板升溫至周邊溫度以上。
又，技術方案10之發明如技術方案5至9中任一項發明之基板乾燥裝置，其特徵在於：上述昇華性物質為1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷。 [發明之效果]
根據技術方案1至技術方案4之發明，於對形成於基板之正面之固體供給乾燥用氣體而使固體昇華之昇華步驟中，係以於基板之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給乾燥用氣體，故而於基板之整面固體均勻地昇華，能夠防止形成於基板之正面之圖案之倒塌，並且使該正面乾燥。
尤其是，根據技術方案3之發明，於使固體昇華之後，使基板升溫至周邊溫度以上，故而能夠防止於基板之結露。
根據技術方案5至技術方案10之發明，對形成於基板之正面之固體供給乾燥用氣體而使固體昇華之氣體供給部係以於基板之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給乾燥用氣體，故而於基板之整面固體均勻地昇華，能夠防止形成於基板之正面之圖案之倒塌，並且使該正面乾燥。
尤其是，根據技術方案9之發明，於使固體昇華後，使基板升溫至周邊溫度以上，故而能夠防止於基板之結露。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行詳細說明。
圖1係表示本發明之基板乾燥裝置之整體主要部分構成之圖。該基板乾燥裝置1係對半導體晶圓等圓板形狀之基板W之正面進行各種液體處理，並且將附著於液體處理後之基板W之正面之液體去除而進行乾燥處理的裝置。成為處理對象之基板W之尺寸並無特別限定，例如為f300 mm或f450 mm(於本實施形態中為f300 mm)。再者，於圖1及之後之各圖中，為了易於理解，視需要將各部之尺寸或數量誇大或簡化而描繪。
基板乾燥裝置1具備腔室10，該腔室10於內部具有收容基板W而進行液體處理及乾燥處理之處理空間。基板乾燥裝置1於腔室10之內部具備如下構件作為主要要素：旋轉夾頭20，其將基板W保持為大致水平姿勢並使其旋轉；處理液噴嘴30，其朝基板W之上表面噴出各種處理液；及氣體噴嘴50，其與保持於旋轉夾頭20之基板W之上表面對向配置。又，基板乾燥裝置1具備控制設置於裝置之各動作機構使之執行基板W之處理之控制部90。
旋轉夾頭20具備旋轉基座23、旋轉支軸21、旋轉馬達22及複數個夾頭銷24。於旋轉支軸21之上端部，藉由螺絲等緊固零件連結有圓盤狀之旋轉基座23。旋轉支軸21連結於旋轉馬達22之旋轉軸，旋轉馬達22之驅動經由旋轉支軸21傳遞至旋轉基座23。因此，藉由根據來自控制部90之動作指令使旋轉馬達22驅動，而保持基板W之旋轉基座23以特定之轉數於水平面內旋轉。
於旋轉基座23之上表面周緣部立設有用以固持基板W之端緣部之複數個夾頭銷24。關於複數個夾頭銷24，為了確實地固持圓板形狀之基板W，只要設置3個以上即可，係沿旋轉基座23之周緣部以等角度間隔配置。複數個夾頭銷24之各者具備：基板支持部，其自下方支持基板W之端緣部；及基板保持部，其按壓支持於基板支持部之基板W之外周端面而固持基板W(均省略圖示)。各夾頭銷24構成為可於該基板保持部按壓基板W之外周端面之按壓狀態和基板保持部與基板W之外周端面相隔之解除狀態之間切換。
於對旋轉基座23進行基板W之交接時，複數個夾頭銷24全部設為解除狀態，於對基板W進行處理時，複數個夾頭銷24全部設為按壓狀態。藉由將複數個夾頭銷24設為按壓狀態，該等複數個夾頭銷24能夠固持基板W之端緣部，使該基板W自旋轉基座23之上表面隔開特定間隔而保持為大致水平姿勢。
又，旋轉夾頭20之旋轉支軸21係中空軸。於旋轉支軸21之內側插通有用以對基板W之下表面供給處理液之下側處理液供給管25。藉由該等旋轉支軸21及下側處理液供給管25實現雙重管構造，旋轉支軸21之內壁面與下側處理液供給管25之外壁面之間隙成為圓筒狀之下側氣體供給路29。下側處理液供給管25及下側氣體供給路29延伸至接近保持於旋轉夾頭20之基板W之下表面之位置，其等之前端形成朝該基板W之下表面中央噴出純水(DIW：deionized water)及氮氣(N2 )之噴出口。
下側氣體供給路29經由閥62與氮氣供給部61連通連接。於將閥62打開時，氮氣供給部61對下側氣體供給路29輸送氮氣。輸送至下側氣體供給路29之氮氣自下側氣體供給路29之前端之噴出口朝保持於旋轉夾頭20之基板W之下表面中心部附近噴出。再者，氮氣供給部61亦可具備氣體冷卻機構而對基板W供給經冷卻之氮氣。
下側處理液供給管25經由閥65與純水供給部63連通連接。於將閥65打開時，純水供給部63對下側處理液供給管25輸送純水。又，純水供給部63具有冷卻單元64。冷卻單元64例如包含熱交換器，將純水冷卻至較常溫更低溫。純水供給部63將藉由冷卻單元64冷卻之純水(冷水)輸送至下側處理液供給管25。輸送至下側處理液供給管25之純水自下側處理液供給管25之前端之噴出口朝保持於旋轉夾頭20之基板W之下表面中心部附近噴出。
又，以包圍旋轉夾頭20之周圍之方式設置有防濺板28。防濺板28接住並回收自旋轉之旋轉基座23及基板W飛散之處理液。防濺板28亦可構成為如根據處理液之種類(例如藥液與純水)利用不同開口部分接住並以不同路徑回收的多段。
於腔室10內設置有處理液噴嘴30。處理液噴嘴30安裝於以沿水平方向延伸之方式設置之噴嘴臂31之前端。噴嘴臂31之基端連結於旋轉軸32。該旋轉軸32連接於旋動馬達33。因此，藉由根據來自控制部90之動作指令使旋動馬達33驅動，能夠使處理液噴嘴30於基板W之中心上方之噴出位置與較防濺板28更靠外側之退避位置之間旋動。
處理液噴嘴30與藥液供給部71、純水供給部73及乾燥用液體供給部75分別經由閥72、74、76連通連接。於將閥72打開時，自藥液供給部71對處理液噴嘴30輸送例如SC1(氨水、過氧化氫水及純水之混合溶液)、SC2(鹽酸、過氧化氫水及純水之混合溶液)等藥液。又，藥液供給部71亦可對處理液噴嘴30輸送IPA(異丙醇)作為藥液。於將閥74打開時，自純水供給部73對處理液噴嘴30輸送純水。
另一方面，於將閥76打開時，自乾燥用液體供給部75對處理液噴嘴30輸送乾燥用液體。此處，｢乾燥用液體｣係指含有昇華性物質之處理液。｢昇華性物質｣係指具有不經由液體而自固體相轉移(昇華)為氣體、或自氣體相轉移(昇華)為固體之特性之物質。作為具有此種特性之昇華性物質，例如例示1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷(於20℃之蒸氣壓為8.2 kPa，於25℃之表面張力為19.6 mN/m，熔點為20.5℃)或十二氟環己烷(於20℃之蒸氣壓為33.1 kPa，於25℃之表面張力為12.6 mN/m，熔點為51℃)等。於本實施形態中，將1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷用作昇華性物質。乾燥用液體可為僅由液相之昇華性物質構成者，亦可為昇華性物質與醇類等有機溶劑混合而成者。
又，於本說明書中，｢處理液｣係包含藥液、純水及乾燥用液體之全部之概念。若對位於保持於旋轉夾頭20之基板W之中心上方之噴出位置之處理液噴嘴30輸送處理液，則自處理液噴嘴30向基板W之上表面中心附近噴出處理液。
於腔室10內之旋轉夾頭20之上方設置有氣體噴嘴50。氣體噴嘴50具有圓筒形狀。圓筒形狀之氣體噴嘴50之直徑小於基板W之直徑。氣體噴嘴50藉由省略圖示之升降機構而可於旋轉夾頭20之上方升降地被保持。藉由該升降機構使氣體噴嘴50升降，而調整保持於旋轉夾頭20之基板W與氣體噴嘴50之間隔。
圖2係表示氣體噴嘴50之構成之剖視圖。以貫穿圓筒形狀之氣體噴嘴50之中心軸之方式設置有中心供給路51。氣體噴嘴50之中心軸與保持於旋轉夾頭20之基板W之中心軸一致。於中心供給路51之下端形成有朝保持於旋轉夾頭20之基板W之中心部開口之中央噴出口53。中央噴出口53形成為朝下方(亦即朝基板W)擴展般之錐形。
於氣體噴嘴50之內部，以包圍中心供給路51之周圍之方式形成有圓環形狀之緩衝空間52。於氣體噴嘴50之下端周緣部形成有圓環形狀之環狀噴出口54。環狀噴出口54連通於緩衝空間52，亦為緩衝空間52之開口部。環狀噴出口54亦形成為朝下方擴展般之錐形。若自下側觀察氣體噴嘴50，則中央噴出口53位於圓環形狀之環狀噴出口54之中心。
於中心供給路51之上端形成設置有氣體導入口55。於緩衝空間52之上側形成設置有氣體導入口56。如圖1所示，氣體導入口55經由氣體配管82與氮氣供給部81連通連接，氣體導入口56經由氣體配管83與氮氣供給部81連通連接。於氣體配管82之路徑中途介插有閥84及流量調整閥85。於氣體配管83之路徑中途介插有閥86及流量調整閥87。
若將閥84打開，則自氮氣供給部81經由氣體配管82、氣體導入口55對中心供給路51輸送氮氣。流經氣體配管82之氮氣之流量係基於來自控制部90之指令藉由流量調整閥85進行控制。輸送至中心供給路51之氮氣自中央噴出口53朝保持於旋轉夾頭20之基板W噴出。
另一方面，若將閥86打開，則自氮氣供給部81經由氣體配管83、氣體導入口56對緩衝空間52輸送氮氣。流經氣體配管83之氮氣之流量係基於來自控制部90之指令藉由流量調整閥87進行控制。輸送至緩衝空間52之氮氣自環狀噴出口54朝保持於旋轉夾頭20之基板W噴出。經由氣體配管83輸送之氮氣短暫地供給至緩衝空間52而抑制其流速，故而遍及環狀噴出口54之全周以均勻之流量噴出氮氣。
如圖2所示，輸送至中心供給路51之氮氣自錐形之中央噴出口53以朝基板W之中心部附近擴散之方式噴出。同樣地，輸送至緩衝空間52之氮氣亦自錐形之環狀噴出口54以朝基板W之周緣部擴散之方式噴出。其結果，自氣體噴嘴50對保持於旋轉夾頭20之基板W之上表面整面噴出氮氣。
此處，以使保持於旋轉夾頭20之基板W與氣體噴嘴50之間隔成為特定值之方式將氣體噴嘴50定位，並且藉由流量調整閥85、87調整自中央噴出口53及環狀噴出口54之各者噴出之氮氣之流量，藉此對基板W之整面以均勻之流量吹送氮氣。更準確而言，於將吹送至基板W之距中心之距離(半徑)成為r之圓周之氮氣之總流量設為N時，以使2πr：N於基板W之上表面整面變成固定之方式自氣體噴嘴50噴出氮氣。此意味著以於基板W之整面每單位面積之流量變成固定之方式自氣體噴嘴50供給氮氣。再者，關於自中央噴出口53及環狀噴出口54之兩者噴出之氮氣之總流量，若基板W為f300 mm之半導體晶圓，則為50升/分～200升/分左右。
又，氮氣供給部81具有調溫單元88。調溫單元88例如包含熱交換器，將自氮氣供給部81輸送之氮氣調溫至特定溫度。氣體噴嘴50以於基板W之上表面整面每單位面積之流量變成固定之方式噴出經調溫單元88調溫過之氮氣。
控制部90控制設置於基板乾燥裝置1之上述各種動作機構(馬達、閥等)。作為控制部90之硬體之構成係與普通電腦相同。即，控制部90具備：CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)，其係進行各種運算處理之電路；ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)，其係記憶基本程式之讀出專用之記憶體；RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)，其係記憶各種資訊之讀寫自如之記憶體；及磁碟，其預先記憶控制用軟體或資料等。藉由控制部90之CPU執行特定之處理程式，而進行基板乾燥裝置1中之處理。
其次，對具有上述構成之基板乾燥裝置1中之處理動作進行說明。圖3係表示基板乾燥裝置1中之處理順序之流程圖。又，圖4至圖6係模式性地表示圖3之處理中之動作之圖。以下所說明之基板乾燥裝置1之處理順序係藉由控制部90控制基板乾燥裝置1之各動作機構而進行。
於成為藉由上述基板乾燥裝置1處理之對象之基板W之正面，利用光微影法等方法預先形成有圖案。即，於本說明書中，基板W之｢正面｣係指形成有圖案之基板W之主面，基板W之｢背面｣係指與正面為相反側之未形成有圖案之基板W之主面。再者，基板W之｢上表面｣係指朝向上方之基板W之主面，基板W之｢下表面｣係指朝向下方之基板W之主面。既存在基板W之正面成為上表面之情況，又存在成為下表面之情況。
於基板乾燥裝置1中，將形成有圖案之基板W搬入至腔室10內並以大致水平姿勢保持於旋轉夾頭20，對該基板W執行各種洗淨處理。例如，將處理液噴嘴30移動至基板W之中心上方之噴出位置，自處理液噴嘴30對藉由旋轉夾頭20而旋轉之基板W之正面之中心供給SC1等藥液而進行正面洗淨處理。再者，搬入至腔室10內之基板W係將形成有圖案之正面設為上表面而保持於旋轉夾頭20。
典型而言，於利用藥液之洗淨處理結束之後，自處理液噴嘴30對旋轉之基板W之正面之中心供給純水而進行純水淋洗處理(步驟S1)。於純水淋洗處理中，除了對正面供給純水以外，亦可自下側處理液供給管25向基板W之背面供給純水。供給至旋轉之基板W之正面(及背面)之純水藉由離心力而於基板W之正面上流動，自基板W之端緣部飛散而由防濺板28回收。於純水淋洗處理結束之時刻，於基板W之正面附著有純水，該純水係藉由本發明之基板乾燥技術以如下方式去除。
首先，自處理液噴嘴30對基板W之正面供給IPA，將附著於該正面之純水置換成IPA(步驟S2)。具體而言，打開閥72，自藥液供給部71對處理液噴嘴30輸送IPA，對藉由旋轉夾頭20旋轉之基板W之正面之中心自處理液噴嘴30供給IPA。供給至基板W之正面之IPA藉由離心力於基板W之正面上自中心朝周緣部流動，擴散至基板W之正面整面。藉此，於純水淋洗處理後附著於基板W之正面之純水經IPA置換。進行此種向IPA之置換處理之原因在於：於下一步驟中供給之乾燥用液體所含之昇華性物質(於本實施形態中，為1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷)相對於水具有難溶性，乾燥用液體不會與殘留於基板正面之純水混合。
繼而，自處理液噴嘴30對基板W之正面供給乾燥用液體，於該正面形成乾燥用液體之液膜(步驟S3)。當執行該液膜形成步驟時，基於來自控制部90之動作指令，旋轉夾頭20使基板W以固定速度旋轉。然後，關閉閥72，並且打開閥76，自乾燥用液體供給部75對處理液噴嘴30輸送乾燥用液體，對旋轉之基板W之正面之中心自處理液噴嘴30供給乾燥用液體。自處理液噴嘴30供給至基板W之乾燥用液體之液溫為乾燥用液體所含之昇華性物質之熔點(20.5℃)以上，且未達沸點。藉由將乾燥用液體之液溫設定於該溫度範圍內，處理液噴嘴30能夠將乾燥用液體以液相之狀態供給至基板W。
供給至基板W之正面中心之乾燥用液體藉由伴隨基板W之旋轉產生之離心力而於基板W之正面上朝徑向外側均勻地擴散。所供給之乾燥用液體之一部分藉由離心力而被甩至基板W之外側。藉此，附著於基板W之正面之IPA經乾燥用液體置換，並且形成遍及基板W之正面之整面具有均勻之厚度之乾燥用液體之液膜。乾燥用液體之液膜之厚度較佳為至少高於形成於基板W之正面之圖案之凸部之高度。圖4係表示自處理液噴嘴30供給乾燥用液體而於基板W之正面形成有乾燥用液體之液膜5之狀態之圖。再者，亦可於使基板W之旋轉停止之狀態下對基板W之正面供給乾燥用液體而形成液膜5。於在基板W之正面形成乾燥用液體之液膜5之後，將閥76關閉，並且使處理液噴嘴30移動至較防濺板28更靠外側之退避位置。
繼而，對基板W之背面噴出已冷卻之純水，使乾燥用液體之液膜5凝固(步驟S4)。當進行該凝固步驟時，基於來自控制部90之動作指令，旋轉夾頭20使基板W以固定速度旋轉。然後，打開閥65，自純水供給部63對下側處理液供給管25供給純水，對旋轉之基板W之背面之中心附近噴出純水。自純水供給部63供給之純水藉由冷卻單元64冷卻至較乾燥用液體所含之昇華性物質之凝固點(＝熔點)更低溫。即，對基板W之背面噴出冷水。於本實施形態中，自純水供給部63供給之純水冷卻至約2℃。
圖5係表示對形成有乾燥用液體之液膜5之基板W之背面噴出冷水之狀態之圖。朝基板W之背面之中心附近噴出之冷水藉由伴隨基板W之旋轉產生之離心力而自基板W之背面中心附近向周緣部流動，擴散至基板W之背面整面。藉此，形成於基板W之正面之乾燥用液體之液膜5冷卻至未達昇華性物質之凝固點之低溫而凝固，於基板W之正面形成乾燥用液體之凝固體(凍結體)7。即，基板W之正面之乾燥用液體自液體相轉移成固體。再者，乾燥用液體於凝固時亦有可能發生體積變化，但因該體積變化而施加至基板W之圖案之壓力於所有方向上均相等，而施加至圖案之力抵消。其結果，可防止因乾燥用液體之凝固引起之圖案之倒塌。
於乾燥用液體之液膜5之整體凝固，形成凝固體7之後，自氣體噴嘴50對基板W之正面吹送氮氣作為乾燥用氣體而使凝固體7昇華(步驟S5)。當執行該昇華步驟時，基於來自控制部90之動作指令，旋轉夾頭20使基板W以固定速度旋轉。又，對基板W之背面繼續持續噴出經冷卻之純水。藉此，能夠將基板W之正面之凝固體7維持於未達昇華性物質之凝固點之低溫，能夠確實地防止凝固體7融解而恢復成液體。
又，當進行昇華步驟時，係以使保持於旋轉夾頭20之基板W與氣體噴嘴50之間隔成為預先設定之特定值之方式，定位氣體噴嘴50之高度位置。然後，打開閥84及閥86，自氮氣供給部81對氣體噴嘴50輸送氮氣，對基板W之正面之凝固體7自氣體噴嘴50吹送氮氣。自氮氣供給部81輸送之氮氣藉由調溫單元88調溫至特定溫度(於本實施形態中為約7℃)。
圖6係表示自氣體噴嘴50對基板W之正面之凝固體7吹送氮氣之狀態之圖。自氣體噴嘴50吹送至凝固體7之氮氣中之昇華性物質之蒸氣之分壓明顯低於凝固體7之維持溫度下之凝固體7之昇華性物質之蒸氣壓，其結果，發生凝固體7之昇華。藉由凝固體7不經由液體而自固體相轉移(昇華)為氣體，不會對形成於基板W之正面之圖案作用液體之表面張力，能夠防止圖案之倒塌，並且將乾燥用液體之凝固體7去除而使基板W乾燥。
然，本案發明者等進行了認真調查，結果查明僅對凝固體7吹送氮氣會產生如下問題。如例如專利文獻1所揭示般，若對基板W上之凝固體7之中心附近吹送乾燥用氮氣，使氮氣沿基板正面流動，則首先基板中心部之凝固體7昇華，朝基板周緣部依次進行昇華。即，凝固體7之氣體固體界面自基板W之中心朝周緣部移動。
圖7係模式性地表示凝固體7之氣體固體界面沿基板主面移動時產生之現象之圖。如上所述，於基板W之正面形成有圖案，立設有複數個圖案之凸部9。判明到如下情況：若藉由乾燥用氮氣之吹送進行凝固體7之昇華，而如箭頭AR7所示，凝固體7之氣體固體界面沿基板W之正面自中心向周緣部(亦即，與基板W之正面平行地)移動，則圖案之凸部9會因該氣體固體界面之移動而被牽引，從而一部分倒塌。
本發明係基於上述見解而完成者，係以於基板W之整面每單位面積之流量變成固定之方式自氣體噴嘴50朝基板W上之凝固體7供給作為乾燥用氣體之氮氣。圖8係模式性地表示以於基板W之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給氮氣時產生之現象之圖。
若以於基板W之整面每單位面積之流量變成固定之方式朝凝固體7供給氮氣，則於基板W之正面之整面，凝固體7以均勻之昇華速度昇華。其結果，以使凝固體7整體之厚度逐漸變薄之方式進行昇華，凝固體7之氣體固體界面如圖8中之箭頭AR8所示，朝與基板W之正面垂直之方向移動。藉此，圖案之凸部9不會因凝固體7之氣體固體界面之移動而被牽引，能夠確實地防止形成於基板W之正面之圖案之倒塌，並且使凝固體7昇華而使基板W良好地乾燥。
於基板W上之凝固體7完全昇華之後，自氣體噴嘴50對基板W之正面供給常溫之氮氣而對基板W進行調溫(步驟S6)。於剛自基板W之正面將凝固體7去除後之時刻，基板W之溫度未達昇華性物質之凝固點，若將該基板W以低溫狀態自腔室10搬出，則有於基板W發生結露之虞。因此，於本實施形態中，於凝固體7昇華之後，執行將基板W調溫至周邊溫度以上而防止結露之調溫步驟。當執行該調溫步驟時，基於來自控制部90之動作指令，旋轉夾頭20使基板W以固定速度旋轉。又，關閉閥65，停止向基板W之背面供給冷水。然後，自氮氣供給部81對氣體噴嘴50輸送氮氣，對基板W之正面自氣體噴嘴50吹送氮氣。於本實施形態中，於調溫步驟中自氮氣供給部81輸送之氮氣藉由調溫單元88而調溫至半導體製造領域中之常溫(約23℃)。再者，氮氣之調溫溫度只要為基板W之周邊溫度以上即可。
藉由對基板W之正面供給常溫之氮氣，而使基板W之溫度恢復至常溫附近。藉由將基板W調溫至常溫附近，能夠確實地防止於基板W發生結露。其後，自腔室10將處理過之基板W搬出，而基板乾燥裝置1中之處理結束。
於本實施形態中，對形成於基板W之正面之凝固體7以於基板W之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給氮氣。因此，於基板W之整面，凝固體7均勻地昇華，凝固體7之氣體固體界面朝與基板W之正面垂直之方向移動。由於凝固體7之氣體固體界面朝不與基板W之正面平行而垂直之方向移動，故而圖案之凸部9不會因該氣體固體界面之移動而被牽引，能夠防止形成於基板W之正面之圖案之倒塌，並且使該正面良好地乾燥。
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明可於不脫離其主旨之範圍內除上述者以外進行各種變更。例如，於上述實施形態中，係將含有1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷之處理液用作乾燥用液體，但並不限定於此，乾燥用液體只要為含有昇華性物質之處理液即可，例如亦可為純水或第三丁醇。純水之凝固體(冰)亦具有藉由供給-60℃左右之氮氣而昇華之性質，故而亦可將純水用作乾燥用液體。
又，於上述實施形態中，係對基板W之背面供給冷水而使乾燥用液體之液膜5凝固，但並不限定於此，只要對基板W之背面供給溫度較昇華性物質之凝固點低之流體而使乾燥用液體之液膜5凝固即可。例如，亦可對基板W之背面供給經冷卻之氣體(例如氮氣)而使乾燥用液體之液膜5凝固。若將氣體用作冷卻劑，則亦可自基板W之正面側對乾燥用液體之液膜5直接供給經冷卻之氣體。但，由於液體之熱容量與氣體相比明顯較大，故而供給液體作為冷卻劑能夠使液膜5迅速地凝固。進而，亦可藉由在旋轉基座23設置珀爾帖元件等冷卻機構而使基板W正面之乾燥用液體之液膜5凝固。
又，於上述實施形態中，於昇華步驟中，係將調溫至約7℃之氮氣作為乾燥用氣體吹送至凝固體7，但乾燥用氣體並不限定於氮氣，亦可為其他種類之氣體。又，關於乾燥用氣體之溫度，若昇華性物質為1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷，則亦只要為0℃～80℃之範圍內即可(亦即，亦可吹送常溫之氮氣)。
又，於調溫步驟中，並不限定於對基板W供給常溫之氮氣而進行調溫，亦可藉由來自加熱器或燈之光照射而將基板W調溫至周邊溫度以上。
又，於昇華步驟中對凝固體7吹送氮氣之氣體噴嘴亦可為如圖9所示者。圖9之氣體噴嘴150係於圓筒形狀之殼體151之底面具備穿設有多個開口153之沖孔板152而構成。圓板狀之沖孔板152之直徑大於基板W之直徑。即，氣體噴嘴150之沖孔板152與保持於旋轉夾頭20之基板W之整面對向地設置。
對於殼體151之內部空間，自與上述實施形態相同之氮氣供給機構供給已調溫至特定溫度之氮氣。於殼體151之底面之沖孔板152以均等之開口率設置有複數個開口153。因此，供給至殼體151之內部之氮氣自沖孔板152之複數個開口153均勻地噴出。其結果，與上述實施形態同樣地，以於基板W之整面每單位面積之流量變成固定之方式自氣體噴嘴150供給氮氣。而且，若於昇華步驟中自氣體噴嘴150對基板W之正面之凝固體7吹送氮氣，則能夠獲得與上述實施形態相同之作用效果，能夠防止形成於基板W之正面之圖案之倒塌，並且使該正面良好地乾燥。
又，亦可配置呈同心圓狀地設置有直徑不同之複數個圓環狀之狹縫之板來代替設置有複數個開口153之沖孔板152。總之，只要設置以於保持於旋轉夾頭20之基板W之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給氮氣之形態之氣體噴嘴即可。
又，成為藉由本發明之技術處理之對象之基板並不限定於半導體晶圓，亦可為用於液晶顯示裝置等平板顯示器之玻璃基板或太陽電池用基板。 [產業上之可利用性]
本發明之技術可較佳地應用於在半導體晶圓等基板之正面形成含有昇華性物質之處理液之凝固體並對該凝固體供給乾燥用氣體而使凝固體昇華的基板乾燥方法及基板乾燥裝置。
1‧‧‧基板乾燥裝置5‧‧‧液膜7‧‧‧凝固體9‧‧‧凸部10‧‧‧腔室20‧‧‧旋轉夾頭21‧‧‧旋轉支軸22‧‧‧旋轉馬達23‧‧‧旋轉基座24‧‧‧夾頭銷25‧‧‧下側處理液供給管28‧‧‧防濺板29‧‧‧下側氣體供給路30‧‧‧處理液噴嘴31‧‧‧噴嘴臂32‧‧‧旋轉軸33‧‧‧旋動馬達50‧‧‧氣體噴嘴51‧‧‧中心供給路52‧‧‧緩衝空間53‧‧‧中央噴出口54‧‧‧環狀噴出口55‧‧‧氣體導入口56‧‧‧氣體導入口61‧‧‧氮氣供給部62‧‧‧閥63‧‧‧純水供給部64‧‧‧冷卻單元65‧‧‧閥71‧‧‧藥液供給部72‧‧‧閥73‧‧‧純水供給部74‧‧‧閥75‧‧‧乾燥用液體供給部76‧‧‧閥81‧‧‧氮氣供給部82‧‧‧氣體配管83‧‧‧氣體配管84‧‧‧閥85‧‧‧流量調整閥86‧‧‧閥87‧‧‧流量調整閥88‧‧‧調溫單元90‧‧‧控制部150‧‧‧氣體噴嘴151‧‧‧殼體152‧‧‧沖孔板153‧‧‧開口AR7‧‧‧箭頭AR8‧‧‧箭頭S1‧‧‧步驟S2‧‧‧步驟S3‧‧‧步驟S4‧‧‧步驟S5‧‧‧步驟S6‧‧‧步驟W‧‧‧基板
圖1係表示本發明之基板乾燥裝置之整體主要部分構成之圖。 圖2係表示氣體噴嘴之構成之剖視圖。 圖3係表示基板乾燥裝置中之處理順序之流程圖。 圖4係表示於基板之正面形成有乾燥用液體之液膜之狀態之圖。 圖5係表示對形成有乾燥用液體之液膜之基板之背面噴出冷水之狀態之圖。 圖6係表示自氣體噴嘴對基板之正面之凝固體吹送氮氣之狀態之圖。 圖7係模式性地表示凝固體之氣體固體界面沿基板主面移動時產生之現象之圖。 圖8係模式性地表示以於基板之整面每單位面積之流量成為固定之方式供給氮氣時產生之現象之圖。 圖9係表示氣體噴嘴之另一例之圖。
7‧‧‧凝固體
9‧‧‧凸部
AR8‧‧‧箭頭
W‧‧‧基板

Claims (12)

  1. 一種基板乾燥方法，其特徵在於其係將附著於基板之正面之液體去除者，且包括：供給步驟，其係對上述基板之正面供給包含昇華性物質之處理液而形成上述處理液之液膜；凝固步驟，其係使形成於上述基板之正面之上述處理液之上述液膜凝固而變成固體；及昇華步驟，其係對形成於上述基板之正面之上述固體供給乾燥用氣體而使上述固體昇華；且於上述昇華步驟中，係以於上述基板之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給上述乾燥用氣體。
  2. 如請求項1之基板乾燥方法，其中於上述凝固步驟中，對上述基板之背面供給溫度較上述昇華性物質之凝固點低之流體而使上述液膜凝固。
  3. 如請求項1之基板乾燥方法，其中進而具備調溫步驟，該調溫步驟係於使上述固體昇華之後，使上述基板升溫至周邊溫度以上。
  4. 如請求項1至3中任一項之基板乾燥方法，其中上述昇華性物質為1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷。
  5. 如請求項1之基板乾燥方法，其中於上述昇華步驟中，以將吹至上述基板之距中心之距離成為r之圓周之上述乾燥用氣體之總流量設為N時，2πr：N於上述基板之整面變成固定之方式供給上述乾燥用氣體。
  6. 一種基板乾燥裝置，其特徵在於其係將附著於基板之正面之液體去除者，且具備：液體供給部，其對上述基板之正面供給包含昇華性物質之處理液而形成上述處理液之液膜；凝固體形成部，其使形成於上述基板之正面之上述處理液之上述液膜凝固而變成固體；及氣體供給部，其對形成於上述基板之正面之上述固體供給乾燥用氣體而使上述固體昇華；且上述氣體供給部係以於上述基板之整面每單位面積之流量變成固定之方式供給上述乾燥用氣體。
  7. 如請求項6之基板乾燥裝置，其中上述氣體供給部具備：圓環形狀之環狀噴出口，其朝上述基板之周緣部以擴散之方式噴出上述乾燥用氣體；及中央噴出口，其設置於上述環狀噴出口之中心，朝上述基板之中心部以擴散之方式噴出上述乾燥用氣體。
  8. 如請求項6之基板乾燥裝置，其中上述氣體供給部具備沖孔板，該沖孔板與上述基板之整面對向地設置，且以均等之開口率設置有噴出上述乾燥用氣體之複數個開口。
  9. 如請求項6之基板乾燥裝置，其中上述凝固體形成部對上述基板之背面供給溫度較上述昇華性物質之凝固點低之流體而使上述液膜凝固。
  10. 如請求項6之基板乾燥裝置，其進而具備調溫部，該調溫部於使上述固體昇華之後，使上述基板升溫至周邊溫度以上。
  11. 如請求項6至10中任一項之基板乾燥裝置，其中上述昇華性物質為1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷。
  12. 如請求項6之基板乾燥裝置，其中上述氣體供給部係以將吹至上述基板之距中心之距離成為r之圓周之上述乾燥用氣體之總流量設為N時，2πr：N於上述基板之整面變成固定之方式供給上述乾燥用氣體。
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