TWI706700B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之基板處理方法包含：基板旋轉步驟，其係使基板以水平姿勢旋轉；處理液供給步驟，其係對藉由上述基板旋轉步驟而旋轉之基板之上表面供給處理液；液膜狀態監視步驟，其係監視供給至上述基板之上表面之處理液於上述基板之上表面形成之液膜之狀態；及基板旋轉速度變更步驟，其係於上述處理液供給步驟之執行中，根據藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜之狀態，變更上述基板之旋轉速度。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於一種藉由處理液對基板進行處理之方法及裝置。又，本發明係關於一種記錄有用以藉由基板處理裝置執行基板處理方法之電腦程式的記錄媒體。成為處理對象之基板例如包含半導體晶圓、液晶顯示裝置及有機EL(Electroluminescence，有機電致發光)顯示裝置等FPD(Flat Panel Display，平板顯示器)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板、太陽電池用基板等基板。
於半導體裝置及液晶顯示裝置等之製造步驟中，對基板反覆執行成膜、蝕刻、洗淨等處理。為了執行精密之基板處理，有時使用逐片地處理基板之單片式基板處理裝置。
單片式基板處理裝置之一例揭示於日本專利特開2010-10242號公報。該基板處理裝置包含水平保持基板並使其旋轉之旋轉夾盤、及對基板之表面噴出處理液之噴嘴。日本專利特開2010-10242號公報揭示有將基板表面之氧化矽膜蝕刻去除之藥液處理。氧化矽膜為親水面，與此相對，將氧化矽膜去除後露出之矽層呈疏水面。於是，藥液處理之初期以相對較低流量自噴嘴噴出蝕刻液，不斷進行氧化矽膜之去除，當 基板表面成為疏水面時，使蝕刻液之流量增大。藉此，根據基板表面之性質之變動，變更蝕刻液之流量，從而確保基板表面之覆蓋並抑制蝕刻液之消耗量。
於日本專利特開2010-10242號公報之先前技術中，於藥液處理期間，無論基板表面之疏水狀態如何變動，始終以蝕刻液覆蓋基板表面。藉此，雖然可確保一定程度之蝕刻均一性，但近年來，要求更精密之均一性。
例如，當基板旋轉時，基板各部之線速度於旋轉中心為零，且與距旋轉中心之距離成正比地變大。因此，於基板之中央附近與外周附近，線速度大不相同。是以，越靠基板之外周部越容易產生蝕刻液之蒸發，因而尤其於基板旋轉速度較大時，有蝕刻液之溫度於基板中央部與基板外周部不同之虞。蝕刻速率依存於蝕刻液之溫度，故有蝕刻由此變得不均一之虞。因而，有利的是一面保持以蝕刻液覆蓋基板表面之全域之狀態，一面基板之旋轉速度儘可能為低速。對於此種問題，於日本專利特開2010-10242號公報中並未有探討。
同樣之問題並不限於蝕刻處理，於藉由處理液對基板表面進行處理之情形時亦有可能發生。
於是，本發明之一個目的在於提供一種可提昇處理之均一性，且可同時實現處理液消耗量之抑制的基板處理方法及基板處理裝置。
本發明之另一目的在於提供一種記錄媒體，該記錄媒體記錄有用以藉由基板處理裝置執行可提昇處理之均一性且可同時實現處理液消耗量抑制之基板處理方法的電腦程式。
本發明提供一種基板處理方法，其包含：基板旋轉步驟，其係使基板以水平姿勢旋轉；處理液供給步驟，其係對藉由上述基板旋轉步驟而旋轉之基板之上表面供給處理液；液膜狀態監視步驟，其係監視供給至上述基板之上表面之處理液於上述基板之上表面形成之液膜之狀態；及基板旋轉速度變更步驟，其係於上述處理液供給步驟之執行中，根據藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜之狀態，變更上述基板之旋轉速度。
根據該方法，使基板以水平姿勢旋轉，且對該旋轉之基板之上表面供給處理液。監視形成於基板之上表面之處理液之液膜之狀態，並根據該液膜之狀態變更基板之旋轉速度。因此，可根據液膜之狀態而優化基板之旋轉速度，因而可提昇基板處理之均一性。
於本發明之一實施形態中，上述基板處理方法更包含全被覆狀態判定步驟：於開始上述處理液供給步驟後，判定藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜是否為覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態。而且，上述基板旋轉速度變更步驟包含旋轉減速步驟，該係旋轉減速步驟若藉由上述全被覆狀態判定步驟而判定為上述全被覆狀態，則使上述基板之旋轉速度減少。
處理液落著於基板後至覆蓋基板上表面全域需要一定程度之時間。例如，處理液朝向基板之中央噴出，藉由離心力而擴展至基板之外周緣，將基板表面全域覆蓋。於該情形時，處理液落著於基板之中央至處理液到達基板之外周緣為止產生時間差。若該時間差較大，則有基板處理變得不均一之虞。
因此，於開始處理液之供給時，將基板之旋轉速度設為相 對高速，當基板之上表面全域被處理液之液膜覆蓋時，使基板之旋轉速度減少。藉此，可縮短開始處理液之供給後至形成覆蓋基板上表面全域之液膜為止的時間，因此可實現基板處理之均一化。不僅如此，因於基板上表面之全域被覆蓋後使基板之旋轉速度減少，故基板之外周部之線速度變小，從而抑制處理液之蒸發。其結果，可使構成液膜之處理液之溫度於基板之旋轉中心附近與周緣部均一化，因此基板處理更加均一化。
於本發明之一實施形態中，上述基板處理方法更包含液膜破裂徵兆判定步驟：於開始上述處理液供給步驟後，判定藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜是否有脫離覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態的液膜破裂徵兆。而且，上述旋轉速度變更步驟包含旋轉加速步驟：若藉由上述液膜破裂徵兆判定步驟而判定上述液膜有上述液膜破裂徵兆，則使上述基板之旋轉速度增加。
於該方法中，若出現液膜脫離全被覆狀態之液膜破裂徵兆，則使基板之旋轉速度增加。藉此，可使液膜恢復全被覆狀態。因此，可保持全被覆狀態，因而可使基板處理均一化。
於本發明之一實施形態中，上述基板處理方法更包含處理液流量變更步驟：於上述處理液供給步驟之執行中，根據藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜之狀態，變更對上述基板供給之處理液之流量。
於該方法中，根據基板上表面之液膜之狀態，不僅變更基板之旋轉速度，而且變更處理液之流量。藉此，可根據液膜之狀態，分別優化基板之旋轉速度及處理液之流量，因此可進一步提昇基板處理之均一性。
於本發明之一實施形態中，上述基板處理方法更包含全被覆狀態判定步驟：於開始上述處理液供給步驟後，判定藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜是否為覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態。而且，上述處理液流量變更步驟包含處理液減量步驟：若藉由上述全被覆狀態判定步驟而判定為上述全被覆狀態，則使上述處理液之流量減少。
如上所述，處理液落著於基板至覆蓋基板上表面全域需要一定程度之時間，藉由縮短該時間而可實現基板處理之均一化。
於是，於開始處理液之供給時，將處理液之流量設為相對較多，當基板之上表面全域被處理液之液膜覆蓋後，使處理液之流量減少。藉此，可縮短開始處理液之供給後至形成覆蓋基板上表面全域之液膜為止之時間，因而可實現基板處理之均一化。不僅如此，因於基板上表面之全域被覆蓋時減少處理液之流量，故可抑制處理液之消耗量。藉此，可抑制處理液之消耗量，並實現基板處理之均一化。
尤其較佳為於開始處理液之供給時，將基板之旋轉速度設為相對高速，且將處理液之流量設為相對較多。而且，較佳為當基板之上表面全域被處理液之液膜覆蓋時，使基板之旋轉速度減少，且使處理液之流量減少。藉此，可進一步提昇基板處理之均一性，並且可削減處理液之消耗量。
於本發明之一實施形態中，上述基板處理方法更包含液膜破裂徵兆判定步驟：於開始上述處理液供給步驟後，判定藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜是否有脫離覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態的液膜破裂徵兆。而且，上述處理液流量變更步驟包含處理液增 量步驟：若藉由上述液膜破裂徵兆判定步驟而判定上述液膜有上述液膜破裂徵兆，則使上述處理液之流量增加。
於該方法中，若出現液膜脫離全被覆狀態之液膜破裂徵兆，則使處理液之流量增加。藉此，可使液膜恢復全被覆狀態。因此，可保持全被覆狀態，因而可使基板處理均一化。
較佳為當出現液膜脫離全被覆狀態之液膜破裂徵兆時，執行使基板之旋轉速度增加之旋轉加速步驟，且執行使處理液之流量增加之處理液增量步驟。藉此，可使液膜確實地恢復全被覆狀態，因此可確實地保持基板之上表面全域被處理液覆蓋之狀態，從而可更加確實地實現均一性較高之基板處理。
於本發明之一實施形態中，上述處理液為蝕刻液。藉由該方法，可於基板全域進行均一性較高之蝕刻。「蝕刻」包含將基板上之膜之一部分或全部去除之處理，並且亦包含利用處理液之蝕刻作用將基板表面洗淨之處理。
於本發明之一實施形態中，上述處理液為沖洗液。藉由該方法，可於基板全域進行均一性較高之沖洗處理，因此可進行均一性較高之基板處理。例如，亦可於利用蝕刻液等藥液對基板表面進行處理後進行沖洗處理。於該情形時，藉由於基板全域進行均一性較高之沖洗處理而可於基板全域使藥液處理均一地停止。其結果，達成均一性較高之基板處理。
尤其，較佳為以保持基板表面全域被沖洗液之液膜覆蓋之狀態之方式，一面變更基板之旋轉速度(更佳為進而變更沖洗液之供給流量)一面進行沖洗處理(處理液供給步驟)。藉此，可於基板之表面不產生 氣液界面地進行沖洗處理，因此可抑制或防止被吸附至氣液界面之異物對基板表面造成污染。因此，可達成抑制異物(顆粒)之附著之高品質且均一之基板處理。
於本發明之一實施形態中，上述液膜狀態監視步驟包含拍攝形成於上述基板之上表面之液膜之液膜拍攝步驟、及對藉由上述液膜拍攝步驟所拍攝之液膜之圖像進行解析之圖像解析步驟。
於該方法中，藉由拍攝形成於基板之上表面之液膜並對拍攝所得之圖像進行解析，而監視液膜之狀態。因此，可直接監視液膜之狀態，因而可適當且適時地優化基板之旋轉速度(更佳為進而優化處理液之供給流量)。
於本發明之一實施形態中，上述基板具有對於上述處理液之親液度因上述處理液之處理而變化的表面。於該方法中，基板表面之親液度伴隨處理液之處理進行而變化。例如，於處理液為蝕刻液之情形時，有可能因將基板表面之薄膜蝕刻去除而自該薄膜所呈現之親液性(或疏液性)之表面變化為該薄膜之基底層所呈現之疏液性(或親液性)之表面。於此種情形時，藉由根據基板表面之液膜之狀態，變更基板之旋轉速度(更佳為進而變更處理液之供給流量)，從而可將基板表面之液膜之狀態保持為最佳之狀態(具體而言為覆蓋基板之上表面全域之狀態)。藉此，無論基板表面之狀態如何變化，均可進行基板表面之均一之處理。
於本發明之一實施形態中，上述基板處理方法更包含：乾燥步驟，其係於上述處理液供給步驟後，使上述基板之表面之液體成分乾燥；及乾燥狀態判定步驟，其係基於藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜之狀態而判定上述基板之乾燥狀態。
於該方法中，於乾燥步驟中亦監視基板表面之液膜之狀態，並據此判定基板之乾燥狀態。因此，可根據乾燥狀態而適當地控制乾燥步驟。例如，可適當地控制乾燥步驟中使用之流體(低表面張力液或惰性氣體等)之供給量，從而實現流體之消耗量之削減。又，若判定基板之乾燥結束，則可藉由據此結束乾燥步驟而使乾燥步驟之長度成為最小必要限度，藉此，可提高基板處理之生產性。
於本發明之一實施形態中，上述乾燥步驟包含對上述基板之表面供給惰性氣體之惰性氣體供給步驟、及基於藉由上述乾燥狀態判定步驟所判定之上述基板之乾燥狀態而使上述惰性氣體之流量變化之惰性氣體流量變更步驟。
於該方法中，於乾燥步驟中對基板之表面供給惰性氣體。此時，根據由基板表面之液膜狀態所判定之乾燥狀態而變更惰性氣體之流量。因此，例如可基於乾燥狀態之變動而供給充分必要之流量之惰性氣體，因而可削減惰性氣體之消耗量，且可優化乾燥步驟。
例如，當乾燥步驟開始時，基板表面之液膜變薄，最終將基板表面之處理液排除。於基板表面形成有較薄之液膜時，觀測到干擾條紋。當基板表面之液膜消失時，干擾條紋消失。因此，可藉由觀測干擾條紋而準確地檢測乾燥步驟之終點。於是，可藉由響應干擾條紋消失，使惰性氣體之供給流量減少，或使惰性氣體之噴出停止，而削減惰性氣體之消耗量。
本發明進而提供一種基板處理裝置，其包含：基板旋轉單元，其使基板以水平姿勢旋轉；處理液供給單元，其對藉由上述基板旋轉單元而旋轉之基板之上表面供給處理液；相機，其拍攝供給至上述基板之 上表面之處理液之圖像；及控制裝置，其基於藉由上述相機所拍攝之圖像而控制上述基板旋轉單元及上述處理液供給單元。上述控制裝置係以執行具有如上述之特徵之基板處理方法之步驟之方式編程。
本發明進而提供一種記錄媒體，其係記錄有藉由基板處理裝置所包含之電腦執行之程式，且係以於上述基板處理裝置中執行具有如上述特徵之基板處理方法之方式編入有步驟群的電腦程式。記錄媒體可為光碟或磁碟等，亦可為USB(Universal Serial Bus，通用串列匯流排)記憶體或記憶卡等可攜式記憶體。
本發明中之上述或進而其他目的、特徵及效果係藉由參照隨附圖式於以下敍述之實施形態之說明而闡明。
1:基板處理裝置
2:旋轉夾盤
3:處理液噴嘴
4:處理液供給單元
5:處理承杯
6:惰性氣體噴嘴
7:惰性氣體供給單元
8:低表面張力液噴嘴
9:低表面張力液供給單元
10:相機
11:第1噴嘴移動單元
12:第2噴嘴移動單元
13:護板升降單元
21:旋轉基座
22:夾盤銷
23:旋轉軸
24:旋轉馬達
30:控制裝置
31:處理器
32:記憶裝置
33:讀取裝置
34:通信裝置
36:輸入裝置
37:顯示裝置
41:蝕刻液供給單元
42:沖洗液供給單元
43:混合閥
44:處理液配管
45:開閉閥
47:蝕刻液供給源
48:沖洗液供給源
51:防濺護板
52:承杯
70:惰性氣體供給源
71:惰性氣體配管
72:惰性氣體流量控制器
73:開閉閥
90:低表面張力液供給源
91:低表面張力液配管
92:低表面張力液流量控制器
93:開閉閥
100:液膜
102:液膜
104:液膜
101:表現為層狀之複數個波
103:均一地出現於液膜表面之凹陷
105:獨立之線狀圖案之波
111~116:參照符號
121~123:參照符號
401:步驟編號
402:步驟之內容
403:指定護板位置
404:指定基板旋轉速度
405:指定噴嘴位置
406:供給流體
407:指定流量
408:指定執行時間
411:蝕刻液配管
412:蝕刻液流量控制器
421:沖洗液配管
422:沖洗液流量控制器
D:資料
FE:流量計
FG:流量計
FI:流量計
FI:流量控制閥
FR:流量計
HC:主電腦
L1~L4:線
M:可移媒體
P:程式
R:製程配方資料
S1~S42、S51~S58、S61~S67:步驟
VE:流量控制閥
VG:流量控制閥
VR:流量控制閥
W:基板
圖1係用以對本發明之一實施形態之基板處理裝置之構成進行說明之概念圖。
圖2係用以對基板處理裝置之電性構成進行說明之方塊圖。
圖3A係用以對藉由基板處理裝置進行之基板處理例(蝕刻步驟及沖洗步驟)之概要進行說明之流程圖。
圖3B係用以對藉由基板處理裝置進行之基板處理例(乾燥步驟)之概要進行說明之流程圖。
圖4表示為進行基板處理而存儲於記憶裝置之製程配方資料之一例。
圖5(a)表示基板處理中之蝕刻液、沖洗液、低表面張力液及惰性氣體之流量變動之一例。又，圖5(b)表示基板處理中之基板旋轉速度之變動之一例。
圖6表示藉由控制裝置進行之處理液(蝕刻液及沖洗液)之供給流量及基板旋轉速度之控制之一例。
圖7係表示蝕刻液之流量及基板旋轉速度與蝕刻均一性之關係之概念圖。
圖8表示分析處理液(蝕刻液或沖洗液)之流量、基板表面之狀態(親水面/疏水面)、基板表面之顆粒附著數之關係所得之例。
圖9A~圖9D表示藉由相機所拍攝之基板周緣部之圖像之例。
圖10係用以對全被覆狀態之判定處理(圖3A之步驟S5、S16)之具體例進行說明之流程圖。
圖11係用以對液膜破裂前兆之判定處理(圖3A之步驟S8、S19)之具體例進行說明之流程圖。
圖1係用以對本發明之一實施形態之基板處理裝置之構成進行說明之概念圖。基板處理裝置1包含：旋轉夾盤2，其係以水平姿勢保持基板W並使其旋轉之基板旋轉單元；處理液供給單元4，其包含對保持於旋轉夾盤2之基板W供給處理液之處理液噴嘴3；及處理承杯5，其包圍旋轉夾盤2。基板處理裝置1更包含惰性氣體供給單元7，該惰性氣體供給單元7包含對保持於旋轉夾盤2之基板W供給惰性氣體之惰性氣體噴嘴6。基板處理裝置1更包含低表面張力液供給單元9，該低表面張力液供給單元9包含對保持於旋轉夾盤2之基板W供給低表面張力液之低表面張力液噴嘴8。
處理液噴嘴3藉由第1噴嘴移動單元11而於處理位置與退避位置之間移動。處理位置係自處理液噴嘴3噴出之處理液於保持於旋轉夾 盤2之基板W之上表面、典型而言為基板W之旋轉中心落著的位置。退避位置係處理液噴嘴3於俯視時配置於處理承杯5之外方之位置。
惰性氣體噴嘴6及低表面張力液噴嘴8藉由第2噴嘴移動單元12而於處理位置與退避位置之間移動。處理位置係自低表面張力液噴嘴8噴出之低表面張力液於基板W之上表面、典型而言為基板W之旋轉中心落著之位置。又，該處理位置係自惰性氣體噴嘴6噴出之惰性氣體流朝向保持於旋轉夾盤2之基板W之上表面、典型而言為基板W之旋轉中心之位置。退避位置係惰性氣體噴嘴6及低表面張力液噴嘴8於俯視時配置於處理承杯5之外方之位置。
旋轉夾盤2包含圓板狀之旋轉基座21、立設於旋轉基座21之周緣部而夾持基板W之夾盤銷22、以自下方支持旋轉基座21之方式沿鉛垂方向配置之旋轉軸23、及使旋轉軸23旋轉之旋轉馬達24。藉由旋轉馬達24使旋轉軸23旋轉，而使保持於旋轉夾盤2之基板W繞鉛垂之旋轉軸線A1旋轉。旋轉夾盤2並不限定於藉由夾盤銷22而夾持基板W之機械夾盤式，亦可為吸附保持基板W之下表面之真空式。
處理承杯5包含：防濺護板51，其自側方與保持於旋轉夾盤2之基板W對向，接受自基板W向水平方向飛出之處理液；及承杯52，其接收被防濺護板51接收而流下之處理液。防濺護板51配置為可相對於承杯52升降。為了使防濺護板51升降而包含護板升降單元13。
處理液供給單元4包含處理液噴嘴3、供給蝕刻液(藥液)之蝕刻液供給單元41、供給沖洗液之沖洗液供給單元42、混合閥43、處理液配管44、及開閉閥45。處理液配管44連接於混合閥43及處理液噴嘴3，形成其等之間之處理液流路。於處理液配管44介裝有開閉閥45。藉由使 開閉閥45開閉而可自處理液噴嘴3噴出處理液，或使其噴出停止。於混合閥43連接有蝕刻液供給單元41及沖洗液供給單元42。
蝕刻液供給單元41包含將自蝕刻液供給源47供給之蝕刻液導引至混合閥43之蝕刻液配管411、及介裝於蝕刻液配管411之蝕刻液流量控制器412。蝕刻液流量控制器412包含流量計FE、及流量控制閥VE。流量控制閥VE包含電動致動器，具有可電性控制開度之構成。作為蝕刻液，於蝕刻對象為氧化膜之情形時，可例示氫氟酸、硝氟酸、緩衝氫氟酸(氫氟酸與氟化銨之混合液)。又，於蝕刻對象為多晶矽膜之情形時，可例示氨水、SC1(氨水雙氧水混合液)、TMAH(氫氧化四甲基銨水溶液)。進而，於蝕刻對象為金屬膜之情形時，可例示雙氧水、鹽酸、SC1、SC2(鹽酸雙氧水混合液)、硫酸、SPM(硫酸雙氧水混合液)。
沖洗液供給單元42包含將自沖洗液供給源48供給之沖洗液導引至混合閥43之沖洗液配管421、及介裝於沖洗液配管421之沖洗液流量控制器422。沖洗液流量控制器422包含流量計FR、及流量控制閥VR。流量控制閥VR包含電動致動器，具有可電性控制開度之構成。沖洗液之例為去離子水(DIW)、碳酸水、電解離子水、加氫水、臭氧水、或稀釋濃度(例如10~100ppm左右)之鹽酸水等。
藉由此種構成，可自蝕刻液供給單元41經由混合閥43及開閉閥45而對處理液噴嘴3供給蝕刻液。又，可自沖洗液供給單元42經由混合閥43及開閉閥45而對處理液噴嘴3供給沖洗液。
惰性氣體供給單元7包含惰性氣體噴嘴6、將惰性氣體自惰性氣體供給源70導引至惰性氣體噴嘴6之惰性氣體配管71、介裝於惰性氣體配管71之惰性氣體流量控制器72、及同樣介裝於惰性氣體配管71之開 閉閥73。惰性氣體流量控制器72包含測量流過惰性氣體配管71之惰性氣體之流量之流量計FG、及調整該流量之流量控制閥VG。流量控制閥VG包含電動致動器等，具有可電性控制流量之構成。惰性氣體係對於基板W之構成材料為化學惰性之氣體，亦可為氮氣、乾燥空氣等。
低表面張力液供給單元9包含低表面張力液噴嘴8、將低表面張力液自低表面張力液供給源90導引至低表面張力液噴嘴8之低表面張力液配管91、介裝於低表面張力液配管91之低表面張力液流量控制器92、及同樣介裝於低表面張力液配管91之開閉閥93。低表面張力液流量控制器92包含測量流過低表面張力液配管91之低表面張力液之流量之流量計FI、及調整該流量之流量控制閥VI。流量控制閥VI包含電動致動器等，具有可電性控制流量之構成。低表面張力液係表面張力較沖洗液(典型而言為水)更小之液體，典型例為異丙醇等有機溶劑。尤其，較佳為可置換沖洗液之有機溶劑，更具體而言，較佳為具有與水之親和性之有機溶劑。作為此種有機溶劑，可例示異丙醇(IPA)、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)、EGMEA(乙二醇單乙醚乙酸酯)等。
為了監視基板W之上表面之狀態、尤其是形成於該上表面之處理液之液膜之狀態而包含相機10。相機10拍攝基板W之上表面、尤其是包含基板W之周緣區域之拍攝區域。
圖2係用以對基板處理裝置1之電性構成進行說明之方塊圖。基板處理裝置1包含控制裝置30。控制裝置30控制旋轉馬達24、護板升降單元13、第1及第2噴嘴移動單元11、12、開閉閥45、73、93、流量控制閥VE、VR、VG、VI等之動作。又，對控制裝置30輸入流量計FE、FR、FG、FI所測量之流量值。又，對控制裝置30輸入表示相機10所拍攝 之圖像之圖像資料。
控制裝置30具有作為電腦之基本形態。更具體而言，控制裝置30包含處理器(CPU)31、記憶裝置32、讀取裝置33及通信裝置34。
記憶裝置32亦可為半導體記憶體、磁性記憶裝置等。於記憶裝置32中存儲有由處理器31執行之程式P(電腦程式)。程式P亦可經由讀取裝置33自如光碟或記憶卡之可移媒體M讀取並導入記憶裝置32。又，程式P亦可藉由經由通信裝置34之通信而獲取並導入記憶裝置32。記憶裝置32及可移媒體M為電腦可讀取之記錄媒體之例。於記憶裝置32中還存儲有程式P以外之各種資料D。所存儲之資料D之一例為用於基板處理之製程配方資料R。製程配方資料R亦可經由通信裝置34而自外部之主電腦HC獲取。製程配方資料R係表示基板W之處理內容、處理條件及處理順序之資訊(製程配方)之資料。基板處理之各步驟係藉由使控制裝置30依照製程配方資料R控制基板處理裝置1而實現。即，控制裝置30以執行基板處理之各步驟之方式編程。
於控制裝置30連接有輸入裝置36及顯示裝置37。輸入裝置36係用以由操作者操作而對控制裝置30輸入指令之裝置，如鍵盤、指向裝置等。典型而言，顯示裝置37包含液晶顯示裝置等二維顯示器，對操作者視覺地提供各種資訊。輸入裝置36及顯示裝置37提供對於控制裝置30之人機介面。
圖3A及圖3B係用以對藉由基板處理裝置1進行之基板處理例之概要進行說明之流程圖。控制裝置30藉由依照程式控制基板處理裝置1之各部而執行如以下之基板處理。
藉由基板搬送機器人(未圖示)之手部而對處理單元搬入處 理對象之1片基板W(步驟S1)。
基板W例如亦可為於表面(上表面)形成有氧化矽膜之矽基板。對於此種基板W，進行用以去除氧化矽膜之蝕刻處理(藥液處理)。用於該情形之蝕刻液亦可為氫氟酸水溶液。形成有氧化矽膜之基板W之表面、即氧化矽膜之表面呈親水面。因此，即便處理液(蝕刻液或沖洗液)之供給流量較少，基板W之旋轉速度較低，亦可使處理液於基板W之上表面擴展，從而形成覆蓋基板W之上表面之全域之處理液之液膜。另一方面，當氧化矽膜被去除而矽層露出時，基板W之表面、即矽層之表面呈疏水面。因此，為了形成覆蓋基板W之上表面全域之處理液之液膜，而至少必須提高基板W之旋轉速度，進而，較佳為一併使處理液之供給流量增加。
當將基板W搬入並交付至旋轉夾盤2，使基板搬送機器人之手部退避時，控制裝置30驅動旋轉馬達24，使基板W以蝕刻初期旋轉速度旋轉(步驟S2，基板旋轉步驟)。蝕刻初期旋轉速度選擇為相對高速，例如亦可為800rpm~1200rpm左右。
於使基板W以蝕刻初期旋轉速度旋轉之狀態下，控制裝置30自處理液噴嘴3對基板W之上表面供給蝕刻液(步驟S3，處理液供給步驟)。更具體而言，控制裝置30控制護板升降單元13，使防濺護板51與基板W之周端面對向。進而，控制裝置30藉由控制第1噴嘴移動單元11而將處理液噴嘴3配置於處理位置。於該狀態下，控制裝置30藉由控制蝕刻液供給單元41，且將開閉閥45打開，而自處理液噴嘴3以初期蝕刻流量朝向基板W之上表面噴出蝕刻液。初期蝕刻流量設定為相對較高，例如亦可為1.5升/分鐘~2.5升/分鐘。控制裝置30一面監視蝕刻液供給單元41之流量計FE所測量之蝕刻液流量，一面控制流量控制閥VE，藉此，對蝕刻液流 量進行反饋控制。
藉由將蝕刻初期旋轉速度設定為高旋轉範圍，且將初期蝕刻流量設定為高流量範圍，而使落著於基板W之上表面中央之蝕刻液迅速擴展至基板上表面之全域，形成覆蓋上表面全域之液膜。
藉由相機10而拍攝形成於基板W之上表面之液膜之狀態，相機10所輸出之圖像資料係輸入至控制裝置30(液膜拍攝步驟)。控制裝置30藉由對相機10所輸出之圖像資料進行解析(圖像解析步驟)，而監視液膜之狀態(步驟S4，液膜狀態監視步驟)。
控制裝置30根據液膜之狀態而使基板W之旋轉速度變動。進而，控制裝置30根據液膜之狀態而使蝕刻液之供給流量變動。
更具體而言，若液膜穩定在覆蓋基板W之上表面全域之全被覆狀態(步驟S5：是(YES)，全被覆狀態判定步驟)，則控制裝置30使基板W之旋轉速度減少(步驟S6，基板旋轉速度變更步驟、旋轉減速步驟)。藉此，實現減少基板W之各部伴隨基板W之旋轉之線速度，尤其抑制伴隨基板W之周緣部之液體蒸發所引起之蝕刻液之溫度降低。進而，若液膜穩定在覆蓋基板W之上表面全域之全被覆狀態(步驟S5：是，全被覆狀態判定步驟)，則控制裝置30使蝕刻液之供給流量減少(步驟S7，處理液流量變更步驟、處理液減量步驟)。藉此，實現蝕刻液之消耗量之削減而不損及基板處理之均一性。
另一方面，控制裝置30基於相機10所拍攝之圖像，監視液膜有無脫離覆蓋基板W之上表面全域之整面被覆狀態之徵兆(液膜破裂徵兆)(步驟S8，液膜破裂徵兆判定步驟)。若出現此種徵兆(步驟S8：是)，則控制裝置30使基板W之旋轉速度增加(步驟S9，基板旋轉速度變更步驟、 旋轉加速步驟)，實現整面被覆狀態之穩定化。又，若出現液膜破裂徵兆(步驟S8：是)，則控制裝置30使蝕刻液供給流量增加(步驟S10，基板旋轉速度變更步驟、旋轉加速步驟)，實現整面被覆狀態之穩定化。
如此，根據基板W上之液膜之狀態，於供給蝕刻液之蝕刻步驟(處理液供給步驟)期間中，對基板W之旋轉速度及蝕刻液供給流量進行可變控制而將其等優化。
當遍及特定時間供給蝕刻液後(步驟S11：是)，控制裝置30控制蝕刻液供給單元41，停止自處理液噴嘴3噴出蝕刻液(步驟S12)。
繼而，控制裝置30執行用以沖洗基板W上之蝕刻液之沖洗步驟。更具體而言，控制裝置30控制旋轉馬達24，使基板W以沖洗初期旋轉速度旋轉(步驟S13，基板旋轉步驟)。沖洗初期旋轉速度例如亦可為800rpm~1200rpm。進而，控制裝置30將處理液噴嘴3配置於處理位置，於將開閉閥45打開之狀態下控制沖洗液供給單元42，藉此自處理液噴嘴3以初期沖洗流量朝向基板W之上表面噴出沖洗液(步驟S14，處理液供給步驟)。較佳為連續進行蝕刻液之停止與沖洗液之供給，藉此，可維持基板W之上表面被處理液覆蓋之狀態。初期沖洗流量設定為相對較高，例如亦可為1.5升/分鐘~2.5升/分鐘。控制裝置30一面監視沖洗液供給單元42之流量計FR所測量之沖洗液流量，一面控制流量控制閥VR，藉此，對沖洗液流量進行反饋控制。
藉由將沖洗初期旋轉速度設定為高旋轉範圍，且將初期沖洗流量設定為高流量範圍，而使落著於基板W之上表面中央之沖洗液迅速於基板W之上表面擴展。藉此，沖洗液形成覆蓋基板W之上表面全域之液膜，於基板W之上表面全域迅速置換蝕刻液。藉此，基板W之上表面全 域，蝕刻實質上同時停止。
與蝕刻步驟同樣地，藉由相機10而拍攝形成於基板W之上表面之液膜之狀態，相機10所輸出之圖像資料係輸入至控制裝置30(液膜拍攝步驟)。控制裝置30藉由對相機10所輸出之圖像資料進行解析(圖像解析步驟)，而監視液膜之狀態(步驟S15，液膜狀態監視步驟)。
控制裝置30於沖洗步驟中亦根據液膜之狀態而使基板W之旋轉速度變動。進而，控制裝置30根據液膜之狀態而使沖洗液之供給流量變動。
更具體而言，若液膜穩定在覆蓋基板W之上表面全域之全被覆狀態(步驟S16：是，全被覆狀態判定步驟)，則控制裝置30使基板W之旋轉速度減少(步驟S17，基板旋轉速度變更步驟、旋轉減速步驟)。藉此，實現減少基板W之各部伴隨基板W之旋轉之線速度，因此可抑制線速度較小之中央附近與線速度較大之周緣部分之間之溫度差。進而，若液膜穩定在覆蓋基板W之上表面全域之全被覆狀態(步驟S16：是，全被覆狀態判定步驟)，則控制裝置30使沖洗液之供給流量減少(步驟S18，處理液流量變更步驟、處理液減量步驟)。藉此，於基板上表面之全域均一地進行沖洗處理，並實現沖洗液之消耗量削減。
另一方面，控制裝置30基於相機10所拍攝之圖像，監視液膜有無脫離覆蓋基板W之上表面全域之整面被覆狀態之徵兆(液膜破裂徵兆)(步驟S19，液膜破裂徵兆判定步驟)。當出現液膜破裂徵兆時(步驟S19：是)，控制裝置30使基板W之旋轉速度增加(步驟S20，基板旋轉速度變更步驟、旋轉加速步驟)，實現整面被覆狀態之穩定化。又，當出現液膜破裂徵兆時(步驟S19：是)，控制裝置30使沖洗液供給流量增加(步驟 S21，處理液流量變更步驟、處理液增量步驟)，實現整面被覆狀態之穩定化。
如此，於供給沖洗液之沖洗步驟(處理液供給步驟)期間中，亦根據基板W上之液膜之狀態而對基板W之旋轉速度及沖洗液供給流量進行可變控制，從而實現其等之優化。
當遍及特定時間供給沖洗液後(步驟S22)，控制裝置30控制沖洗液供給單元42使沖洗液之供給停止，且將開閉閥45關閉，停止自處理液噴嘴3之液體噴出(步驟S23)。進而，控制裝置30控制第1噴嘴移動單元11，使處理液噴嘴3移動至退避位置。
繼而，如圖3B所示，控制裝置30開始進行乾燥步驟。即，控制裝置30控制第2噴嘴移動單元12，使低表面張力液噴嘴8及惰性氣體噴嘴6移動至與基板W之上表面中央附近對向之處理位置。於該實施形態中，乾燥步驟包含對基板W之上表面供給低表面張力液而將沖洗液置換為低表面張力液之低表面張力液置換步驟、及對基板W之上表面供給惰性氣體而將基板W上之液體排除之液膜排除步驟。低表面張力液置換步驟與液膜排除步驟之執行期間之一部分亦可重疊。更具體而言，亦可於乾燥期間之前半進行低表面張力液置換步驟，另一方面，於乾燥步驟之整個期間進行液膜排除步驟。
於乾燥步驟開始時，控制裝置30控制旋轉馬達24，使基板W以乾燥初期旋轉速度旋轉(步驟S24，基板旋轉步驟)。乾燥初期旋轉速度例如亦可為800rpm~2000rpm。
於低表面張力液置換步驟中，控制裝置30控制低表面張力液流量控制器92及開閉閥93，朝向基板W之旋轉中心噴出低表面張力液 (步驟S25，處理液供給步驟)。較佳為連續進行沖洗液之停止與低表面張力液之供給，藉此，可維持基板W之上表面被處理液覆蓋之狀態。初期低表面張力液流量設定為相對較高，例如亦可為1.5升/分鐘~2.5升/分鐘。控制裝置30一面監視低表面張力液供給單元9之流量計FI所測量之低表面張力液流量，一面控制流量控制閥VI，藉此，對低表面張力液流量進行反饋控制。
藉由將乾燥初期旋轉速度設定為高旋轉範圍，且將初期低表面張力液流量設定為高流量範圍，而使落著於基板W之上表面中央之低表面張力液迅速於基板W之上表面擴展。藉此，低表面張力液形成覆蓋基板W之上表面全域之液膜，於基板W之上表面全域迅速置換沖洗液。
與蝕刻步驟及沖洗步驟同樣地，藉由相機10而拍攝形成於基板W之上表面之液膜之狀態，相機10所輸出之圖像資料係輸入至控制裝置30(液膜拍攝步驟)。控制裝置30藉由對相機10所輸出之圖像資料進行解析(圖像解析步驟)，而監視液膜之狀態(步驟S27，液膜狀態監視步驟)。
控制裝置30於低表面張力液置換步驟中，亦根據液膜之狀態而使基板W之旋轉速度變動。進而，控制裝置30根據液膜之狀態而使低表面張力液之供給流量變動。
更具體而言，若液膜穩定在覆蓋基板W之上表面全域之全被覆狀態(步驟S28：是，全被覆狀態判定步驟)，則控制裝置30使基板W之旋轉速度減少(步驟S29，基板旋轉速度變更步驟、旋轉減速步驟)。藉此，實現減少基板W之各部伴隨基板W之旋轉之線速度，因此可抑制線速度較小之中央附近與線速度較大之周緣部分之間之溫度差。進而，若液膜穩定在覆蓋基板W之上表面全域之全被覆狀態(步驟S28：是，全被覆狀態 判定步驟)，則控制裝置30使低表面張力液之供給流量減少(步驟S30，處理液流量變更步驟、處理液減量步驟)。藉此，於基板上表面之全域均一地進行低表面張力液置換處理，並實現低表面張力液之消耗量削減。
另一方面，控制裝置30基於相機10所拍攝之圖像，監視液膜有無脫離覆蓋基板W之上表面全域之整面被覆狀態之徵兆(液膜破裂徵兆)(步驟S31，液膜破裂徵兆判定步驟)。當出現液膜破裂徵兆時(步驟S31：是)，控制裝置30使基板W之旋轉速度增加(步驟S32，基板旋轉速度變更步驟、旋轉加速步驟)，實現整面被覆狀態之穩定化。又，當出現液膜破裂徵兆時(步驟S31：是)，控制裝置30使低表面張力液供給流量增加(步驟S33，處理液流量變更步驟、處理液增量步驟)，實現整面被覆狀態之穩定化。
如此，於供給低表面張力液之低表面張力液置換步驟(處理液供給步驟)期間中，根據基板W上之液膜之狀態，對基板W之旋轉速度及低表面張力液供給流量進行可變設定，從而實現其等之優化。
於遍及特定時間之低表面張力液置換步驟結束後(步驟S34：是)，控制裝置30將開閉閥93關閉，停止低表面張力液之噴出(步驟S35)。
另一方面，為了執行液膜排除步驟，控制裝置30控制惰性氣體流量控制器72及開閉閥73，朝向基板W之上表面噴出惰性氣體(步驟S26，惰性氣體供給步驟)。該惰性氣體之噴出可與低表面張力液置換步驟同時開始，亦可自其以前開始，或亦可於低表面張力液置換步驟之執行中開始。基板W上之低表面張力液被惰性氣體向外方推出，且藉由離心力而被甩出至基板W外。因此，停止低表面張力液之供給(步驟S35)後，基板 W上之低表面張力液迅速減少。
此種液膜排除步驟中，控制裝置30獲取相機10所輸出之圖像資料(液膜拍攝步驟)，進行圖像解析(圖像解析步驟)，從而監視乾燥步驟之進行(步驟S36，液膜狀態監視步驟)。更具體而言，藉由基板W之旋轉所產生之離心力而將基板W上之低表面張力液排除，因此基板W上之液膜變薄，相機10所拍攝之圖像中出現干擾條紋。當藉由基板W之旋轉及惰性氣體之供給而使基板W上之液膜消失時，圖像中之干擾條紋消失。於是，控制裝置30藉由圖像解析(圖像解析步驟)而執行用以辨識干擾條紋之消失之處理。藉此，控制裝置30可判定基板乾燥之終點。控制裝置30當觀測到基板乾燥之終點時(步驟S37：是，乾燥狀態判定步驟)，使惰性氣體之供給減少(步驟S38，惰性氣體流量變更步驟)。繼而，控制裝置30當已經過對乾燥步驟所設定之特定時間時(步驟S39：是)，將開閉閥73關閉而停止惰性氣體之供給(步驟S40)，且停止基板W之旋轉(步驟S41)，結束乾燥步驟。
當乾燥步驟結束時，控制裝置30控制護板升降單元13，使防濺護板51下降至不與基板W之周端面對向之高度。控制裝置30進而控制第2噴嘴移動單元12，使惰性氣體噴嘴6退避至退避位置。繼而，控制裝置30控制基板搬送機器人，藉由其手部而自旋轉夾盤2搬出已處理之基板W(步驟S42)。
圖4表示為了進行如上所述之基板處理而存儲於記憶裝置32中之製程配方資料R之一例。由製程配方資料R表示之製程配方包含依照步驟順序賦予之步驟編號401、步驟之內容402、相應步驟中之防濺護板51之指定位置(護板位置)403、相應步驟中之指定基板旋轉速度404、相 應步驟中之指定噴嘴位置405、相應步驟中之供給流體406、相應供給流體之指定流量407、相應步驟之指定執行時間408。
於圖4之例中，步驟1~9分別為護板上升步驟、基板旋轉步驟、噴嘴移動步驟、藥液處理步驟、沖洗處理步驟、噴嘴移動步驟、旋轉乾燥步驟、基板旋轉停止步驟、及護板下降步驟。
護板上升步驟(步驟1)係使防濺護板51上升至與基板W之周端面對向之處理位置之步驟。自此以後至基板旋轉停止步驟(步驟8)之前，護板保持於處理位置。護板上升步驟中之指定基板旋轉速度為0rpm，指定噴嘴位置為靜止位置(退避位置)，未指定流體供給，因此指定流量為0升/分鐘。指定執行時間設定為防濺護板51之上升所需之充分必要之時間。
基板旋轉步驟(步驟2)係使基板W之旋轉、即旋轉夾盤2之旋轉開始之步驟。使旋轉夾盤2之旋轉速度加速至指定基板旋轉速度即1000rpm。指定噴嘴位置為靜止位置(退避位置)。未指定流體供給，因此指定流量為0升/分鐘。指定執行時間係設定為基板旋轉加速至指定基板旋轉速度所需之充分必要之時間。
噴嘴移動步驟(步驟3)係藉由第1噴嘴移動單元11而使處理液噴嘴3移動至基板中心(處理位置)之步驟。指定基板旋轉速度保持為1000rpm，指定噴嘴位置為基板中心(處理位置)。未指定流體供給，因此指定流量為0升/分鐘。指定執行時間係設定為處理液噴嘴3自靜止位置移動至基板中心所需之充分必要之時間。
藥液處理步驟(步驟4)係自處理液噴嘴3朝向基板W噴出藥液(蝕刻液)之步驟。指定基板旋轉速度指定為100rpm~2000rpm之範 圍。即，控制裝置30根據基板上表面之液膜之狀態，一面於100rpm~2000rpm之範圍內對旋轉夾盤2之旋轉速度進行可變設定，一面自處理液噴嘴3噴出蝕刻液。指定噴嘴位置為基板中心(處理位置)，指定藥液(蝕刻液)之供給。指定流量指定為0.5升/分鐘~2.0升/分鐘之範圍。即，控制裝置30根據基板上表面之液膜之狀態，一面於0.5升/分鐘~2.0升/分鐘之範圍內對蝕刻液之流量進行可變設定，一面自處理液噴嘴3噴出蝕刻液。指定執行時間係設定為對基板上表面進行之蝕刻處理所需之充分必要之時間。
沖洗處理步驟(步驟5)係自處理液噴嘴3朝向基板W噴出沖洗液之步驟。指定基板旋轉速度指定為100rpm~2000rpm之範圍。即，控制裝置30根據基板上表面之液膜之狀態，一面於100rpm~2000rpm之範圍內對旋轉夾盤2之旋轉速度進行可變設定，一面自處理液噴嘴3噴出沖洗液。指定噴嘴位置為基板中心(處理位置)，指定沖洗液之供給。指定流量指定為0.5升/分鐘~2.0升/分鐘之範圍。即，控制裝置30根據基板上表面之液膜之狀態，一面於0.5升/分鐘~2.0升/分鐘之範圍對沖洗液之流量進行可變設定，一面自處理液噴嘴3噴出沖洗液。指定執行時間係設定為將基板上表面之蝕刻液全部置換為沖洗液所需之充分必要之時間。
噴嘴移動步驟(步驟6)係如下步驟：藉由第1噴嘴移動單元11而使處理液噴嘴3退避至靜止位置(退避位置)，另一方面，藉由第2噴嘴移動單元12而使低表面張力液噴嘴8及惰性氣體噴嘴6自退避位置(靜止位置)移動至基板中心(處理位置)。指定基板旋轉速度指定為100rpm~2000rpm之範圍。即，控制裝置30以可保持基板上表面之沖洗液之液膜之方式，一面於100rpm~2000rpm之範圍內適當地設定旋轉夾盤2之旋轉速 度，一面進行噴嘴移動動作。指定噴嘴位置為基板中心(處理位置)，其指定低表面張力液噴嘴8及惰性氣體噴嘴6之位置。未指定流體供給，因此指定流量為0升/分鐘。指定執行時間係設定為處理液噴嘴3之移動以及低表面張力液噴嘴8及惰性氣體噴嘴6之移動所需之充分必要之時間。
旋轉乾燥步驟(步驟7)對應於乾燥步驟。指定噴嘴位置為基板中心(處理位置)，指定低表面張力噴嘴及惰性氣體噴嘴6之位置。作為供給流體，指定溶劑(低表面張力液之一例)及氮氣(惰性氣體之一例)。指定基板旋轉速度指定為100rpm~2000rpm之範圍。即，控制裝置30根據基板上表面之液膜(低表面張力液之液膜)之狀態，一面於100rpm~2000rpm之範圍內對旋轉夾盤2之旋轉速度進行可變設定，一面供給低表面張力液及惰性氣體。關於溶劑，指定流量係指定為0.1升/分鐘~5.0升/分鐘之範圍，關於氮氣，指定流量係指定為50升/分鐘~100升/分鐘。即，控制裝置30根據基板上表面之液膜(低表面張力液之液膜)之狀態，一面於0.1升/分鐘~5.0升/分鐘之範圍內對溶劑之流量進行可變設定，一面進行低表面張力液置換步驟，並一面於50升/分鐘~100升/分鐘之範圍內對氮氣之流量進行可變設定，一面進行惰性氣體供給步驟。指定執行時間係設定為將基板上表面之低表面張力液完全排除所需之充分必要之時間。
基板旋轉停止步驟(步驟8)係使基板W之旋轉、即旋轉夾盤2之旋轉停止之步驟。使旋轉夾盤2之旋轉速度減速至指定基板旋轉速度即0rpm，藉此，使基板W之旋轉停止。指定噴嘴位置為靜止位置(退避位置)。即，藉由第2噴嘴移動單元12而使低表面張力液噴嘴8及惰性氣體噴嘴6移動至靜止位置(退避位置)。未指定流體供給，因此指定流量為0升/分鐘。指定執行時間係設定為基板之旋轉停止及噴嘴移動所需之充分必要 之時間。
護板下降步驟(步驟9)係已處理之基板W之搬出中所配備，使防濺護板51下降至靜止位置(退避位置)之步驟。指定基板旋轉速度為0rpm，指定噴嘴位置為靜止位置(退避位置)。未指定流體供給，因此指定流量為0升/分鐘。指定執行時間係設定為防濺護板51之下降所需之充分必要之時間。
控制裝置30依序執行此種步驟1~9。藉此，實現圖3A及圖3B所示之基板處理。
圖5(a)表示基板處理中之蝕刻液、沖洗液、低表面張力液及惰性氣體之流量變動之一例。又，圖5(b)表示基板處理中之基板旋轉速度之變動之一例。
於蝕刻步驟之初期，設定相對較大之初期蝕刻流量，且設定相對較高之蝕刻初期旋轉速度。藉此，可迅速形成覆蓋基板上表面之整體之蝕刻液之液膜，從而可於基板上表面之全域實質上同時開始蝕刻處理。當蝕刻液之液膜成為覆蓋基板上表面之整體之狀態時，如參照符號111所示，使蝕刻液之流量減少，且如參照符號121所示，使基板W之旋轉速度減少。藉此，實現蝕刻液之消耗量之削減與基板W上之液膜溫度之均一化，從而可於基板W之整面以小流量之蝕刻液均一地進行蝕刻。
於基板W之表面被氧化矽膜覆蓋期間，由於基板表面為親水面，因而如參照符號112、122所示，藉由以小流量供給蝕刻液且以低旋轉速度使基板W旋轉，便可維持基板W之上表面全域被蝕刻液之液膜覆蓋之整面被覆狀態。當氧化矽膜之蝕刻持續進行，露出基板W之矽層時，基板表面呈疏水面。於是，出現基板W之上表面之液膜脫離整面被覆狀態 之徵兆、即液膜破裂之徵兆。當出現液膜破裂之徵兆時，如參照符號113、123所示，使蝕刻液之流量增加，且使基板W之旋轉速度加速。
當遍及製程配方所規定之時間供給蝕刻液後，結束蝕刻步驟，開始沖洗步驟。
於沖洗步驟之初期，設定相對較大之初期沖洗流量，且設定相對較高之沖洗初期旋轉速度。藉此，可迅速形成覆蓋基板上表面之整體之沖洗液之液膜，從而可於基板上表面之全域實質上同時將蝕刻液置換為沖洗液。藉此，可於基板上表面之全域實質上同時停止蝕刻。當沖洗液之液膜成為覆蓋基板上表面之整體之狀態時，如參照符號114所示，使沖洗液之流量減少。於圖5之例中，基板旋轉速度未變動，但亦可使沖洗液之流量減少且使基板W之旋轉速度減少。藉此，實現沖洗液之消耗量之削減與基板W上之液膜溫度之均一化，從而可於基板W之整面以小流量之沖洗液均一地進行沖洗處理。於沖洗步驟中，基板上表面之全域始終被沖洗液覆蓋，藉此使基板W之上表面不與氣液界面接觸。因此，可抑制或防止被氣液界面吸附之異物附著於基板W之上表面。
當遍及製程配方所規定之時間供給沖洗液後，結束沖洗步驟，開始乾燥步驟。
於低表面張力液置換步驟中，以相對較大之初期流量供給低表面張力液，且將基板旋轉速度設定得較高。藉此，可迅速形成覆蓋基板上表面之整體之低表面張力液之液膜，從而於基板上表面之全域實質上同時將大部分沖洗液置換為低表面張力液。當低表面張力液之液膜成為覆蓋基板上表面之整體之狀態時，如參照符號115所示，使低表面張力液之流量減少。於圖5之例中，基板旋轉速度未變動，但亦可使低表面張力液 之流量減少並使基板W之旋轉速度減少。藉此，實現低表面張力液之消耗量之削減與基板W上之液膜溫度之均一化，從而可於基板W之整面以小流量之低表面張力液均一地進行自沖洗液向低表面張力液之置換。於遍及特定時間進行低表面張力液之供給之時點，停止低表面張力液之供給。
於該例中，遍及乾燥步驟之整個期間進行惰性氣體供給步驟。於圖5之例中，於低表面張力液置換步驟後，如參照符號116所示，使惰性氣體流量減少(圖5之例中為逐漸減少)。藉此，藉由供給充分必要之惰性氣體而實現基板W之乾燥。
如圖5(a)中所示，較佳為連續進行蝕刻液之供給與沖洗液之供給，從而保持基板W之上表面被液膜覆蓋之狀態。進而，較佳為連續進行沖洗液之供給與低表面張力液之供給，從而自蝕刻液之供給開始至將沖洗液置換為低表面張力液為止，保持基板W之上表面被液膜覆蓋之狀態。
圖6表示藉由控制裝置30進行之處理液(蝕刻液及沖洗液)之供給流量及基板旋轉速度之控制之一例。控制裝置30亦可一面於第1控制區域與第2控制區域切換控制區域，一面控制處理液流量及基板旋轉速度。第1控制區域為高流量、高旋轉範圍，即處理液流量較大，且基板旋轉速度較高之區域。更具體而言，第1控制區域由例如1.5升/分鐘~2.5升/分鐘之流量範圍(高流量範圍)、及例如800rpm~1200rpm之基板旋轉速度範圍(高旋轉範圍)規定。又，第2控制區域由例如0.5升/分鐘~1.0升/分鐘之流量範圍(低流量範圍)、及例如100rpm~600rpm之基板旋轉速度範圍(低旋轉範圍)規定。
高流量範圍為較低流量範圍相對更大之流量之範圍。於圖 6之例中，高流量範圍之整個區間具有大於低流量範圍之流量值，不過高流量範圍之下限側之一部分區間亦可與低流量範圍之上限側之一部分區間重疊。又，高旋轉範圍為較低旋轉範圍相對更高之旋轉速度之範圍。於圖6之例中，高旋轉範圍之整個區間具有高於低旋轉範圍之旋轉速度值，不過高旋轉範圍之下限側之一部分區間亦可與低旋轉範圍之上限側之一部分區間重疊。即，於圖6之例中，第1控制區域及第2控制區域不具有重疊範圍，不過第1及第2控制區域可具有重疊區域。
於第1控制區域中，控制裝置30判斷基板上表面之液膜是否為被覆基板上表面之全域之全被覆狀態。而且，若判斷為全被覆狀態，則控制裝置30將控制區域切換至第2控制區域。於第2控制區域中，控制裝置30判斷基板W上之液膜是否有脫離全被覆狀態之徵兆、即液膜破裂之徵兆。而且，當判斷出現液膜破裂之徵兆，控制裝置30將控制區域切換至第1控制區域。
於處理液處理(蝕刻步驟及沖洗步驟)之初期，控制裝置30選擇第1控制區域。其後，根據全被覆狀態之判定及液膜破裂之判定之結果，切換第1控制區域與第2控制區域。
控制裝置30亦可於第1控制區域中選擇該第1控制區域內之一個控制點(一組流量值及旋轉速度值)，控制處理液之流量及基板旋轉速度。又，控制裝置30亦可於第1控制區域中，根據藉由相機10所拍攝之圖像，動態選擇第1控制區域內之複數個控制點(複數組流量值及旋轉速度值)之任一者，藉此控制處理液之液量及基板旋轉速度。
同樣地，控制裝置30亦可於第2控制區域中選擇該第2控制區域內之一個控制點(一組流量值及旋轉速度值)，控制處理液之流量及基 板旋轉速度。又，控制裝置30亦可於第2控制區域中，根據藉由相機10所拍攝之圖像，動態選擇第2控制區域內之複數個控制點(複數組流量值及旋轉速度值)之任一者，藉此控制處理液之液量及基板旋轉速度。
圖7係表示蝕刻液之流量及基板旋轉速度與蝕刻均一性之關係之概念圖。橫軸表示處理時間，縱軸表示蝕刻均一性。蝕刻均一性表示值越低則蝕刻不均越少，均一性越良好。
當於以高流量供給蝕刻液且將基板旋轉速度設為高旋轉之高流量、高旋轉速度之條件下對基板W進行進行時，如線L1所示，初期表現出良好之蝕刻均一性，但伴隨時間經過，觀察到蝕刻均一性變差之傾向。初期之良好之蝕刻均一性係因高流量、高旋轉速度條件，蝕刻液於基板W上瞬間擴展，於基板W之表面之各部實質上同時開始蝕刻。蝕刻均一性伴隨時間經過惡化之主要原因在於高旋轉速度條件。即，旋轉方向之線速度於基板W之旋轉中心與周緣部存在較大之差，因此於周緣部，蝕刻液體蒸發至周圍之環境中失去氣化熱，導致蝕刻液之溫度降低。因此，蝕刻液於基板W之旋轉中心附近與周緣附近產生較大之溫度差，由此損及蝕刻均一性。
當於以低流量供給蝕刻液且將基板旋轉速度設為高旋轉之低流量、高旋轉速度之條件下對基板W進行處理時，如線L2所示，觀察到與高流量、高旋轉速度之條件(線L1)同樣之傾向。因此，可知初期蝕刻液之覆蓋之進行較大依存於基板旋轉速度，且中期及後期蝕刻液之溫度不均亦較大依存於基板旋轉速度。但於蝕刻液之流量較少之條件下，於任一期間中，與高流量、高旋轉速度之條件(線L1)相比，蝕刻均一性均稍差。
當於以高流量供給蝕刻液且將基板旋轉速度設為低旋轉速 度之高流量、低旋轉速度之條件下對基板W進行處理時，如線L3所示，初期蝕刻均一性較差，伴隨時間經過而蝕刻均一性變好。即，由於基板旋轉速度較低，因而自蝕刻液供給開始至基板表面全域被蝕刻液覆蓋要耗費時間，從而損及初期之蝕刻均一性。另一方面，一旦基板W之上表面被液膜覆蓋，由於基板W之旋轉速度較低，因而基板W之旋轉中心與周緣部之蝕刻液之溫度差較小，從而獲得良好之蝕刻均一性。
當於以低流量供給蝕刻液且將基板旋轉速度設為低旋轉速度之低流量、低旋轉速度之條件下對基板W進行處理時，如線L4所示，觀察到與高流量、低旋轉速度之條件(線L3)同樣之傾向。因此，可知初期蝕刻液之覆蓋之進行較大依存於基板旋轉速度，且中期及後期蝕刻液之溫度不均亦較大依存於基板旋轉速度。但於蝕刻液之流量較少之條件下，於任一期間中，與高流量、低旋轉速度之條件(線L3)相比，蝕刻均一性均稍差。然而，蝕刻均一性幾乎為同等水準，因此就削減蝕刻液之消耗量之觀點而言，低流量、低旋轉速度之條件(線L4)較佳。
根據以上傾向，於蝕刻處理之初期，較佳為設為高旋轉速度之條件(線L1、L2)，其後，較佳為設為低旋轉速度之條件(線L3、L4)。進而，更佳為於蝕刻初期，選擇高旋轉速度之條件(線L1、L2)，另一方面，於其後根據液膜之狀態而使基板旋轉速度動態變動，從而提高蝕刻均一性。進而，進而較佳為於蝕刻初期設為高流量、高旋轉速度之條件(線L1)，其後較佳為設為低流量、低旋轉速度之條件(L3)從而實現節省藥液。而且，更佳為於蝕刻初期選擇高流量、高旋轉速度之條件(L1)，另一方面，於其後根據液膜之狀態而使基板旋轉速度及蝕刻液之流量動態變動從而提高蝕刻均一性。
圖8表示分析處理液(蝕刻液或沖洗液)之流量、基板表面之狀態(親水面/疏水面)、及基板表面之顆粒附著數之關係所得之例。於高流量條件下，無論基板表面為親水面或疏水面，顆粒附著數中均未產生較大之差。其原因在於：當以高流量供給處理液時，即便基板表面為疏水面亦可將其全域以處理液覆蓋。另一方面，於低流量條件下，當基板表面為親水面時，顆粒附著數較少，與此相對，當基板表面為疏水面時顆粒附著數顯著變多。其原因在於，當基板表面為疏水面時，以低流量供給處理液會使液膜中產生破裂，局部露出基板表面。即，認為異物(顆粒)被吸附至與基板表面相接之氣液界面，從而產生顆粒。
若基板表面為親水性則藉由小流量之處理液供給便可確保覆蓋基板表面之全域之覆蓋，與此相對，於基板表面為疏水性時，較佳為藉由大流量之處理液供給而確保基板表面全域之覆蓋。
因此，於該實施形態中，基於藉由相機10所獲取之圖像而判定基板表面之覆蓋之狀況，據此，變更處理液之流量及基板旋轉速度。藉此，可根據基板表面之狀態之變化而使處理液流量及基板旋轉速度動態變動，從而以充分必要之流量供給處理液。因此，可確保處理液於處理期間之覆蓋而不以過剩之流量供給處理液，從而可抑制處理液之消耗量而不損及顆粒性能。
圖9A~圖9D表示藉由相機10所拍攝之圖像之例。相機10之拍攝區域例如包含基板W之上表面之全域。圖9A~圖9D所示之圖像係提取相機10所拍攝之圖像之一部分、更具體而言為基板周緣部之圖像所得之局部圖像。全被覆狀態之判定及液膜破裂徵兆之判定可使用基板周緣部之局部圖像進行。
圖9A係基板W(於該例中為矽晶圓)之表面不存在液體時之圖像例。基板表面成為鏡面。圖9B係對基板W之表面供給液體且該液體未遍佈基板表面之全域之狀態、即被覆中途之狀態之圖像例。液膜100因朝向基板W之外周面擴展之過程，而以較窄之間隔層狀地呈現複數個波101。圖9C係形成有覆蓋基板W之表面全域之液膜102之狀態、即全被覆狀態之圖像例。於全被覆狀態下，於液膜102之表面均一分散有微小之凹陷103，且因液膜102之厚度均一而不存在呈線狀圖案之波。圖9D係出現脫離全被覆狀態之徵兆、即液膜破裂徵兆之圖像例。於產生液膜破裂之前階段，液膜104之厚度變得不均一。典型而言，於基板周緣部液膜104變得相對較薄，因此出現呈現沿著基板W之周端面形狀之獨立線狀圖案的較大之波105。
若基於藉由相機10所拍攝之圖像，判定已自基板W之周緣部中呈現鏡面圖像(圖9A)之狀態轉變為基板W之周緣部中均一地出現微小之凹陷之狀態(圖9C)，則可判定已達成全被覆狀態。又，藉由辨識基板W之周緣部中均一地出現微小之凹陷之狀態(圖9C)，而可進行全被覆狀態之判定。而且，藉由辨識出現呈現獨立線狀圖案之較大之波之狀態(圖9D)，而可判定液膜破裂前兆。
更具體而言，例如對相機10所輸出之圖像資料實施提取圖9C之圖像之特徵之濾波處理(例如邊緣強調處理)，求出圖像整體之濾波值(特徵量)，藉此可使用該濾波值而進行全被覆狀態之判定。又，例如液膜破裂前兆之判定亦可藉由圖像辨識處理進行，該圖像辨識處理係對圖像資料實施邊緣強調等濾波處理，辨識濾波處理後之圖像中是否存在獨立線狀圖案。
圖10係用以對全被覆狀態之判定處理(圖3A之步驟S5、S16)之具體例進行說明之流程圖。開始處理液(蝕刻液或沖洗液)之供給之初期如上所述成為高流量、高旋轉速度條件，基板W之表面全域瞬間被液膜覆蓋。此處，開始處理液之供給後待機固定時間，自相機10所拍攝之圖像提取基板周緣部之圖像(步驟S51)。該圖像為全被覆狀態之初期圖像。運算該初期圖像之特徵量(例如上述之濾波值)，存儲至記憶裝置32(步驟S52)。其後，控制裝置30以特定時間間隔自相機10所拍攝之圖像提取基板周緣部之圖像(步驟S53，液膜拍攝步驟)，運算特徵量(例如上述濾波值)(步驟S54，圖像解析步驟)。繼而，對該特徵量與初期圖像之特徵量進行比較(步驟S55，全被覆狀態判定步驟)。若該等特徵量之偏差為特定閾值以內(步驟S55：是)，則控制裝置30判斷為全被覆狀態(步驟S56)。若特徵量之偏差超過閾值(步驟S55：否(NO))，則控制裝置30判斷並非為全被覆狀態(步驟S57)。其後，反覆進行自步驟S53起之處理(步驟S58)直至執行中之處理液步驟(蝕刻步驟或沖洗步驟)結束。
乾燥步驟之初期進行之低表面張力液置換步驟中之全被覆狀態之判定(圖3B之步驟S28)亦實質上相同。
圖11係用以對液膜破裂前兆之判定處理(圖3A之步驟S8、S19)之具體例進行說明之流程圖。控制裝置30於檢測到全被覆狀態後，執行液膜破裂前兆判定。控制裝置30以特定時間間隔獲取相機10所輸出之圖像資料，自該圖像資料切取基板周緣之圖像(步驟S61，液膜拍攝步驟)。控制裝置30對該切取之圖像進行邊緣強調等濾波處理(步驟S62，圖像解析步驟)。控制裝置30對該濾波處理後之圖像進行用以辨識獨立線狀圖案之圖像辨識處理(步驟S63，圖像解析步驟)。該圖像辨識處理之結 果，若確認到存在獨立線狀圖案(步驟S64：是，液膜破裂徵兆判定步驟)，則控制裝置30判斷已出現液膜破裂之徵兆(步驟S65)。若不存在此種線狀圖案(步驟S64：否)，則控制裝置30判斷未出現液膜破裂之徵兆(步驟S66)。其後，反覆進行自步驟S61起之處理(步驟S67)直至執行中之處理液步驟(蝕刻步驟或沖洗步驟)結束。
乾燥步驟之初期進行之低表面張力液置換步驟中之液膜破裂徵兆(圖3B之步驟S31)之判定亦實質上相同。
以上，對本發明之一實施形態進行了說明，但本發明亦可進而以其他形態實施。例如，於上述實施形態中，主要對將形成於基板W之表面之膜(例如氧化矽膜)去除之蝕刻處理進行了說明，但利用藥液之蝕刻作用之基板洗淨處理亦包含於「蝕刻處理」。又，本發明並不限定於蝕刻處理，亦可適用於使用處理液進行之其他種類之基板處理。
於上述實施形態中，基於藉由相機10所拍攝之基板上表面之液膜之圖像而進行全被覆狀態及液膜破裂前兆判定，使基板旋轉速度及處理液流量增減。然而，亦可執行如下控制：更加詳細地辨識液膜之狀態，據此對基板旋轉速度及處理液流量進行可變設定，趨同於最佳之基板旋轉速度條件及處理液流量條件。
又，於上述實施形態中，藉由利用相機10拍攝之液膜之圖像而對液膜之狀態進行辨識、判定。然而，並不限定於使用此種圖像之判定，例如亦可採用使用檢測液膜之膜厚之膜厚感測器檢測液膜之狀態的構成。
對本發明之實施形態詳細地進行了說明，但該等僅為用以闡明本發明之技術內容之具體例，本發明不應以該等具體例做限定解釋， 本發明之範圍僅由隨附之申請專利範圍限定。
[相關申請案]
本申請案主張基於2017年11月15日提出申請之日本專利申請案2017-220076號之優先權，該申請案之所有內容藉由引用而併入本文。
S1~S23:步驟

Claims (14)

  1. 一種基板處理方法，其包含：基板旋轉步驟，其係使基板以水平姿勢旋轉；處理液供給步驟，其係對藉由上述基板旋轉步驟而旋轉之基板之上表面供給處理液；液膜狀態監視步驟，其係監視供給至上述基板之上表面之處理液於上述基板之上表面形成之液膜之狀態；及基板旋轉速度變更步驟，其係於上述處理液供給步驟之執行中，根據藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜之狀態為上述液膜為覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態或脫離上述全被覆狀態之狀態，而變更上述基板之旋轉速度。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其更包含全被覆狀態判定步驟，係於開始上述處理液供給步驟後，判定藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜是否為覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態，且上述基板旋轉速度變更步驟包含旋轉減速步驟，係若藉由上述全被覆狀態判定步驟而判定為上述全被覆狀態，則使上述基板之旋轉速度減少。
  3. 如請求項1之基板處理方法，其更包含液膜破裂徵兆判定步驟，係於開始上述處理液供給步驟後，判定藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜是否有脫離覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態的液膜破裂徵 兆，且上述基板旋轉速度變更步驟包含旋轉加速步驟，係若藉由上述液膜破裂徵兆判定步驟而判定上述液膜有上述液膜破裂徵兆，則使上述基板之旋轉速度增加。
  4. 如請求項1之基板處理方法，其更包含處理液流量變更步驟，係於上述處理液供給步驟之執行中，根據藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜之狀態，變更對上述基板供給之處理液之流量。
  5. 如請求項4之基板處理方法，其更包含全被覆狀態判定步驟，係於開始上述處理液供給步驟後，判定藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜是否為覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態，且上述處理液流量變更步驟包含處理液減量步驟，係若藉由上述全被覆狀態判定步驟而判定為上述全被覆狀態，則使上述處理液之流量減少。
  6. 如請求項4之基板處理方法，其更包含液膜破裂徵兆判定步驟，係於開始上述處理液供給步驟後，判定藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜是否有脫離覆蓋上述基板之上表面全域之全被覆狀態的液膜破裂徵兆，且上述處理液流量變更步驟包含處理液增量步驟，係若藉由上述液膜破裂徵兆判定步驟而判定上述液膜有上述液膜破裂徵兆，則使上述處理液之流量增加。
  7. 如請求項1之基板處理方法，其中上述處理液為蝕刻液。
  8. 如請求項1之基板處理方法，其中上述處理液為沖洗液。
  9. 如請求項1之基板處理方法，其中上述液膜狀態監視步驟包含拍攝形成於上述基板之上表面之液膜之液膜拍攝步驟、及對藉由上述液膜拍攝步驟所拍攝之液膜之圖像進行解析之圖像解析步驟。
  10. 如請求項1之基板處理方法，其中上述基板具有對於上述處理液之親液度因上述處理液之處理而變化的表面。
  11. 如請求項1之基板處理方法，其更包含：乾燥步驟，其係於上述處理液供給步驟後，使上述基板之表面之液體成分乾燥；及乾燥狀態判定步驟，其係基於藉由上述液膜狀態監視步驟所監視之上述液膜之狀態，判定上述基板之乾燥狀態。
  12. 如請求項11之基板處理方法，其中上述乾燥步驟包含對上述基板之表面供給惰性氣體之惰性氣體供給步驟、及基於上述乾燥狀態判定步驟對上述基板之乾燥狀態之判定而使上述惰性氣體之流量變化之惰性氣體流量變更步驟。
  13. 一種基板處理裝置，其包含：基板旋轉單元，其係使基板以水平姿勢旋轉； 處理液供給單元，其對藉由上述基板旋轉單元而旋轉之基板之上表面供給處理液；相機，其拍攝供給至上述基板之上表面之處理液之圖像；及控制裝置，其基於藉由上述相機所拍攝之圖像，控制上述基板旋轉單元及上述處理液供給單元；且上述控制裝置係以執行如請求項1至12中任一項之基板處理方法之步驟之方式編程。
  14. 一種記錄媒體，其係記錄有藉由基板處理裝置所包含之電腦執行之程式，且該程式係以於上述基板處理裝置中，執行如請求項1至12中任一項之基板處理方法之方式編入有步驟群的電腦程式。
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