TWI729423B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之基板處理方法包含：混合乾燥輔助物質供給步驟，其係將由乾燥輔助物質、第1溶劑、以及與上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑不同之藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面；固化膜形成步驟，其係藉由使上述第1溶劑自存在於上述基板之表面之上述混合乾燥輔助物質蒸發且使上述混合乾燥輔助物質中包含之上述乾燥輔助物質固化，而形成包含上述乾燥輔助物質及上述藥劑之固化膜；及去除步驟，其係將上述固化膜中包含之上述乾燥輔助物質去除。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種基板處理裝置及基板處理方法。成為處理對象之基板包含半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、有機EL(electroluminescence，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。
於半導體裝置之製造步驟中，實施濕式之基板處理。
例如，存在如下情況，即，於經過乾式蝕刻步驟等形成有具有凹凸之微細圖案之基板之表面(圖案形成面)附著有作為反應副產物之蝕刻殘渣、金屬雜質或有機污染物質等。為了將該等物質自基板之表面去除，實施使用藥液(蝕刻液、清洗液等)之藥液處理。又，於藥液處理之後，進行藉由沖洗液將藥液去除之沖洗處理。典型之沖洗液係去離子水等。其後，藉由自基板之表面去除沖洗液而進行使基板乾燥之乾燥處理。
近年來，有伴隨形成於基板之表面之凹凸狀之圖案之微細化而圖案之凸部之縱橫比(凸部之高度與寬度之比)變大之傾向。因此，於乾燥處理時，存在相鄰之凸部彼此被作用於進入至圖案之凸部間之凹部之 沖洗液之液面(沖洗液與其上之氣體之界面)之表面張力牽引而坍塌之情形。
於下述專利文獻1中，揭示有如下內容，即，於腔室之內部將存在於基板之表面之沖洗液置換為作為昇華性物質之第三丁醇之液體之後，形成第三丁醇之膜狀之凝固體，其後，使凝固體中包含之第三丁醇自固相不經過液相而變化為氣相，藉此使基板之表面乾燥。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開2015-142069號公報
然而，如專利文獻1般，有時於僅由第三丁醇(昇華性物質)構成之凝固體中產生因結晶缺陷引起之裂紋。而且，有因生長之裂紋而圖案坍塌之虞。
又，第三丁醇之凝固點較一般之基板處理所使用之室溫(於23℃~25℃之範圍內，例如約23℃)略高(約25.7℃)。因此，於使用第三丁醇之類之具有室溫以上之凝固點之昇華性物質之情形時，為了防止配管內之凝固，必須對配管內之昇華性物質賦予熱。具體而言，考慮於配管設置溫度調節機構。於該情形時，理想的是於供昇華性物質流通之配管之整個區域設置溫度調節機構。因此，有成本大幅度增大之虞。又，若因由裝置故障所致之溫度調節機構之停止等而導致昇華性物質於配管內凝固，則為了恢復而需要極長之時間。即，於將第三丁醇之類之具有室溫以上之凝固點之昇華性物質直接用於基板乾燥之情形時，仍然擔心配管內之昇華性 物質之凝固。
為了消除此種擔心，考慮將具有低於室溫之凝固點之昇華性物質用於基板乾燥。然而，具有低於常溫之凝固點之昇華性物質一般地價格非常高。因此，若將此種昇華性物質用於基板乾燥，則有成本大幅度增大之虞。具有低於常溫之凝固點之昇華性物質於室溫下不會自然地凝固。因此，於腔室之內部，為了使昇華性物質凝固而必須使用冷卻裝置等。於該情形時，亦有成本大幅度增大之虞。
因此，本發明之目的之一在於提供一種抑制或防止固化膜中之裂紋之生長，藉此能夠更有效地抑制圖案坍塌之基板處理裝置及基板處理方法。
又，本發明之另一目的在於提供一種能夠不產生較大之成本增高地避免乾燥輔助物質之非意欲之凝固，並且對基板之表面良好地進行處理的基板處理裝置及基板處理方法。
本發明提供一種基板處理裝置，其包含：基板保持單元，其保持基板；混合乾燥輔助物質供給單元，其用以對由上述基板保持單元保持之基板之表面供給由乾燥輔助物質、第1溶劑、以及與上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑不同之藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質；蒸發單元，其用以使上述第1溶劑自上述基板保持單元保持之基板之表面蒸發；去除單元，其用以將上述乾燥輔助物質自上述基板保持單元保持之基板之表面去除；及控制裝置，其控制上述混合乾燥輔助物質供給單元、上述蒸發單元及上述去除單元；且上述控制裝置執行：混合乾燥輔助物質供給步驟，其係藉由上述混合乾燥輔助物質供給單元對上述基板之表面供給 上述混合乾燥輔助物質；固化膜形成步驟，其係藉由利用上述蒸發單元使上述第1溶劑自存在於上述基板之表面之上述混合乾燥輔助物質蒸發而形成包含上述乾燥輔助物質及上述藥劑之固化膜；及去除步驟，其將上述固化膜中包含之上述乾燥輔助物質去除。
根據該構成，將由乾燥輔助物質、第1溶劑及藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面。有時固化膜不僅包含乾燥輔助物質，而且包含藥劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由藥劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
又，藉由使第1溶劑及藥劑混合於乾燥輔助物質中而引起凝固點下降。於混合乾燥輔助物質之凝固點低於乾燥輔助物質之凝固點之情形時，可謀求用以將混合乾燥輔助物質維持為液狀之熱能之減少。藉此，能夠不產生較大之成本增高地避免乾燥輔助物質之非意欲之凝固，並且對基板之表面良好地進行處理。
於本發明之一實施形態中，上述第1乾燥輔助物質包含具有昇華性之昇華性物質。
根據該構成，將由昇華性物質、第1溶劑、及藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面。於該情形時，有時固化膜不僅包含昇華性物質，而且包含藥劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由藥劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述藥劑包含與上述第1溶劑不同之第2溶劑。
根據該構成，將由乾燥輔助物質、第1溶劑及第2溶劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面。有時固化膜不僅包含乾燥輔助物質，而且包含第2溶劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述第1溶劑之蒸汽壓高於上述乾燥輔助物質之蒸汽壓及上述第2溶劑之蒸汽壓。
根據該構成，第1溶劑之蒸汽壓高於乾燥輔助物質之蒸汽壓及第2溶劑之蒸汽壓。因此，能夠使第1溶劑優先自存在於基板之表面之混合乾燥輔助物質蒸發，藉此，形成包含乾燥輔助物質之固化膜。有時於固化膜中不僅包含乾燥輔助物質，而且包含第2溶劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述控制裝置於上述固化膜形成步驟中執行一面使上述第1溶劑自上述混合乾燥輔助物質蒸發一面使上述混合乾燥輔助物質中包含之上述乾燥輔助物質固化的步驟。
根據該構成，一面使第1溶劑自供給至基板之表面之混合乾燥輔助物質蒸發，一面使該混合乾燥輔助物質固化。伴隨第1溶劑之蒸發，而乾燥輔助物質析出。藉此，進行混合乾燥輔助物質之固化。
於本發明之一實施形態中，藉由上述固化膜形成步驟形成之上述固化膜不含上述第1溶劑。
根據該構成，於乾燥輔助物質及第2溶劑包含於固化膜之 情形時，即便產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述第2溶劑之蒸汽壓低於上述乾燥輔助物質之蒸汽壓。
根據該構成，乾燥輔助物質之蒸汽壓高於第2溶劑之蒸汽壓。因此，第2溶劑不自存在於基板之表面之混合乾燥輔助物質蒸發。由於固化膜不僅包含乾燥輔助物質，而且亦包含第2溶劑，故即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於藉由上述固化膜形成步驟形成之上述固化膜中，上述第2溶劑亦可呈液體狀。
根據該構成，液體狀之第2溶劑包含於固化膜。因此，自固化膜去除乾燥輔助物質之後，液體狀之第2溶劑殘留。
於本發明之一實施形態中，上述控制裝置於上述去除步驟之後進而執行使液體狀之上述第2溶劑自上述基板之表面蒸發之溶劑蒸發步驟。
根據該構成，於自固化膜去除乾燥輔助物質之後，液體狀之第2溶劑殘存。該第2溶劑藉由蒸發而去除。藉此，能夠自基板之表面將乾燥輔助物質、第1溶劑及第2溶劑之全部去除。
於本發明之一實施形態中，於上述基板之表面形成圖案，於上述去除步驟之後殘存之上述第2溶劑之厚度薄於上述圖案之高度。
根據該構成，於乾燥輔助物質之去除後殘存之液體狀之第2溶劑之厚度薄於圖案之高度。因此，作用於圖案之第2溶劑之表面張力較小。藉此，可一面抑制圖案坍塌，一面將第2溶劑自基板之表面去除。
於本發明之一實施形態中，上述混合乾燥輔助物質以較上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑之兩者少之比率含有上述第2溶劑。
根據該構成，第2溶劑之含有比率較乾燥輔助物質之含有比率及第1溶劑之含有比率之兩者少。因此，即便於乾燥輔助物質及第1溶劑自基板之表面去除之後，將第2溶劑去除之情形時，亦可謀求作用於圖案之表面張力之減少。藉此，可進一步抑制圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述混合乾燥輔助物質以較上述第1溶劑少之比率含有上述乾燥輔助物質。
根據該構成，於混合乾燥輔助物質中，固化膜形成步驟開始前之固化膜中主要包含之乾燥輔助物質之含有比率較能夠於蒸發步驟中蒸發去除之第1溶劑之含有比率少。因此，能夠使固化膜形成步驟開始前之液膜之膜厚較薄。
固化前之液膜之膜厚越厚，藉由固化膜形成步驟形成之固化膜中殘留之內部應力(應變)越大。藉由使固化膜形成步驟開始前之液膜之膜厚較薄，可使藉由固化膜形成步驟形成之固化膜中殘留之內部應力儘可能地小。
又，固化膜之膜厚越薄，於去除步驟後殘存於基板之表面之殘渣越少。藉由使固化膜形成步驟開始前之液膜之膜厚較薄，能夠將固化膜之膜厚調整為較薄。藉此，可抑制去除步驟後之殘渣之產生。
於本發明之一實施形態中，於藉由上述固化膜形成步驟形 成之上述固化膜中，包含較上述第2溶劑多之上述乾燥輔助物質，且上述第2溶劑以分散於上述固化膜之狀態存在。
根據該構成，於固化膜中第2溶劑以分散之狀態存在。因此，即便於固化膜之各處產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可於固化膜之整個區域抑制或防止固化膜中之裂紋之生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述固化膜形成步驟中之上述固化膜之形成速度較基於包含上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑且不含上述藥劑之液體形成上述固化膜時之形成速度慢。
根據該構成，包含乾燥輔助物質、第1溶劑及第2溶劑之混合乾燥輔助物質較之包含乾燥輔助物質及第1溶劑且不含第2溶劑之液體，固化膜之形成速度較慢。
於本發明之一實施形態中，上述乾燥輔助物質具有室溫以上之凝固點，且上述混合乾燥輔助物質之凝固點低於上述乾燥輔助物質之凝固點。
於本說明書中，「室溫」係指設置基板處理裝置之室內之溫度。一般而言，為23℃~25℃之範圍內，例如為約23℃。
根據該構成，乾燥輔助物質由於具有室溫以上之凝固點，故有時於室溫之溫度條件下其一部分或全體呈固體狀。而且，藉由基於使第1溶劑及藥劑混合於乾燥輔助物質中產生之凝固點下降，而混合乾燥輔助物質之凝固點低於乾燥輔助物質之凝固點。因此，於混合乾燥輔助物質之凝固點低於室溫之情形時，於室溫下，混合乾燥輔助物質維持液狀。 又，即便於混合乾燥輔助物質之凝固點為室溫以上之情形時，混合乾燥輔助物質之凝固點亦較低。因此，可謀求用以將混合乾燥輔助物質維持為液狀之熱能之減少。藉此，能夠不產生較大之成本增高地避免乾燥輔助物質之非意欲之凝固，並且對基板之表面良好地進行處理。
於本發明之一實施形態中，上述乾燥輔助物質具有室溫以上之凝固點，且上述混合乾燥輔助物質之凝固點低於室溫。
根據該構成，由於混合乾燥輔助物質之凝固點低於室溫，故於室溫下，混合乾燥輔助物質維持液狀。因此，可確實地避免乾燥輔助物質之非意欲之凝固。
於本發明之一實施形態中，上述乾燥輔助物質、上述第1溶劑及上述藥劑相互具有可溶性。
根據該構成，可形成為於混合乾燥輔助物質中昇華性物質、第1溶劑及藥劑相互溶合之態樣。因此，可於混合乾燥輔助物質中使昇華性物質、第1溶劑及藥劑不產生偏差地均勻地混合。
於本發明之一實施形態中，進而包含用以使由上述基板保持單元保持之基板繞經過該基板之中央部之旋轉軸線旋轉之旋轉單元。而且，上述控制裝置係與上述固化膜形成步驟並行地及/或於上述固化膜形成步驟之前，進而執行膜厚減少步驟，該膜厚減少步驟係利用上述旋轉單元使上述基板旋轉而藉由離心力將上述混合乾燥輔助物質之一部分自上述基板之表面排除，使形成於上述表面之上述混合乾燥輔助物質之液膜之膜厚減少。
根據該構成，與固化膜形成步驟並行地及/或於固化膜形成步驟之前執行膜厚減少步驟。因此，可使固化膜形成步驟開始前之液膜之 膜厚較薄。
固化前之液膜之膜厚越厚，藉由固化膜形成步驟形成之固化膜中殘留之內部應力(應變)越大。藉由使固化膜形成步驟開始前之液膜之膜厚較薄，可使藉由固化膜形成步驟形成之固化膜中殘留之內部應力儘可能地小。
又，固化膜之膜厚越薄，於去除步驟後殘存於基板之表面之殘渣越少。藉由使固化膜形成步驟開始前之液膜之膜厚較薄，可將固化膜之膜厚調整為較薄。藉此，可抑制去除步驟後之殘渣之產生。
於本發明之一實施形態中，進而包含用以對由上述基板保持單元保持之基板之表面供給處理液之處理液供給單元。而且，上述控制裝置亦可於上述混合乾燥輔助物質供給步驟之前進而執行藉由上述處理液供給單元對上述基板之表面供給處理液之步驟。又，上述控制裝置亦可於上述混合乾燥輔助物質供給步驟中執行對附著有處理液之上述基板之表面供給上述混合乾燥輔助物質之步驟。
於本發明之一實施形態中，上述蒸發單元包含用以加熱由上述基板保持單元保持之基板之加熱單元、用以將由上述基板保持單元保持之基板冷卻之冷卻單元、用以對由上述基板保持單元保持之基板吹送氣體之氣體吹送單元、將由上述基板保持單元保持之基板之周圍之空間減壓之減壓單元、以及用以使由上述基板保持單元保持之基板繞經過該基板之中央部之旋轉軸線旋轉之旋轉單元中之至少一個。而且，上述控制裝置亦可於上述固化膜形成步驟中執行藉由上述加熱單元加熱上述混合乾燥輔助物質之步驟、藉由上述冷卻單元將上述混合乾燥輔助物質冷卻之步驟、藉由上述氣體吹送單元對上述混合乾燥輔助物質吹送氣體之步驟、藉由上述 減壓單元將上述混合乾燥輔助物質之周圍之空間減壓之減壓步驟、及使上述混合乾燥輔助物質繞上述旋轉軸線高速度地旋轉之高速旋轉步驟中之至少一個。
於本發明之一實施形態中，上述控制裝置於上述去除步驟中執行使上述固化膜自固體昇華為氣體之昇華步驟、藉由上述固化膜之分解使上述固化膜不經過液體狀態而變化為氣體之分解步驟、以及藉由上述固化膜之反應使上述固化膜不經過液體狀態而變化為氣體之反應步驟中之至少一個。
上述昇華步驟亦可包含對上述固化膜吹送氣體之氣體吹送步驟、加熱上述固化膜之加熱步驟、將上述固化膜之周圍之空間減壓之減壓步驟、對上述固化膜照射光之光照射步驟、以及對上述固化膜賦予超音波振動之超音波振動賦予步驟中之至少一個。
於本發明之一實施形態中，上述基板處理裝置包含第1腔室、與上述第1腔室分開之第2腔室、及用以於上述第1腔室與上述第2腔室之間搬送基板之基板搬送單元。而且，上述控制裝置於上述第1腔室之內部執行上述固化膜形成步驟，且於上述第2腔室之內部執行上述去除步驟。
根據該構成，於在第1腔室中收容有基板之狀態下，藉由基板之表面上之混合乾燥輔助物質中包含之第1溶劑蒸發而去除。其後，將基板自第1腔室搬送至第2腔室。繼而，於在第2腔室中收容有基板之狀態下，使固化膜自基板之表面去除。如此，於不同之腔室進行固化膜之形成及固化膜之去除，因此，可簡化第1腔室及第2腔室內之構造，可使各腔室小型化。
本發明係一種基板處理方法，其包含：混合乾燥輔助物質供給步驟，其係將由乾燥輔助物質、第1溶劑、以及與上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑不同之藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面；固化膜形成步驟，其係藉由使上述第1溶劑自存在於上述基板之表面之上述混合乾燥輔助物質蒸發且使上述混合乾燥輔助物質中包含之上述乾燥輔助物質固化，而形成包含上述乾燥輔助物質及上述藥劑之固化膜；及去除步驟，其係將上述固化膜中包含之上述乾燥輔助物質去除。
根據該方法，將由乾燥輔助物質、第1溶劑及藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面。有時固化膜不僅包含乾燥輔助物質，而且包含藥劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由藥劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
又，藉由使第1溶劑及藥劑混合於乾燥輔助物質中而引起凝固點下降。於混合乾燥輔助物質之凝固點低於乾燥輔助物質之凝固點之情形時，可謀求用以將混合乾燥輔助物質維持為液狀之熱能之減少。藉此，能夠不產生較大之成本增高地避免乾燥輔助物質之非意欲之凝固，並且對基板之表面良好地進行處理。
於本發明之一實施形態中，上述乾燥輔助物質包含具有昇華性之昇華性物質。
根據該構成，將由昇華性物質、第1溶劑及藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面。於該情形時，有時固化膜不僅包含昇華性物質，而且包含藥劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由藥劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固 化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述藥劑包含與上述第1溶劑不同之第2溶劑。
根據該構成，將由乾燥輔助物質、第1溶劑及第2溶劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面。有時固化膜不僅包含乾燥輔助物質，而且包含第2溶劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述第1溶劑之蒸汽壓高於上述乾燥輔助物質之蒸汽壓及上述第2溶劑之蒸汽壓。
根據該構成，第1溶劑之蒸汽壓高於乾燥輔助物質之蒸汽壓及第2溶劑之蒸汽壓。因此，能夠使第1溶劑優先自存在於基板之表面之混合乾燥輔助物質蒸發，藉此，形成包含乾燥輔助物質之固化膜。有時於固化膜中不僅包含乾燥輔助物質，而且包含第2溶劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述固化膜形成步驟包含一面使上述第1溶劑自上述混合乾燥輔助物質蒸發一面使上述混合乾燥輔助物質中包含之上述乾燥輔助物質固化的步驟。
根據該構成，一面使第1溶劑自供給至基板之表面之混合乾燥輔助物質蒸發，一面使該混合乾燥輔助物質固化。伴隨第1溶劑之蒸發，而乾燥輔助物質析出。藉此，進行混合乾燥輔助物質之固化。
於本發明之一實施形態中，藉由上述固化膜形成步驟形成之上述固化膜不含上述第1溶劑。
根據該構成，於乾燥輔助物質及第2溶劑包含於固化膜之情形時，即便產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
於本發明之一實施形態中，上述第2溶劑之蒸汽壓低於上述乾燥輔助物質之蒸汽壓。
根據該構成，乾燥輔助物質之蒸汽壓高於第2溶劑之蒸汽壓。因此，第2溶劑不自存在於基板之表面之混合乾燥輔助物質蒸發。由於固化膜不僅包含乾燥輔助物質，而且亦包含第2溶劑，故即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
本發明中之上述之或者進而其他之目的、特徵及效果藉由參照隨附圖式繼而敍述之實施形態之說明而明確。
1:基板處理裝置
2:處理單元
2D:乾式處理單元
2W:濕式處理單元
3:控制裝置
4:腔室
4D:腔室
5:旋轉夾盤
6:藥液供給單元
7:沖洗液供給單元
8:溶劑供給單元
9:混合昇華劑供給單元
10:遮斷構件
11:下表面噴嘴
11a:噴出口
12:處理承杯
12a:上端部
13:間隔壁
14:FFU
15:排氣管
16:旋轉馬達
17:旋轉軸
18:旋轉基座
18a:上表面
19:夾持構件
20:遮斷板
20a:基板對向面
20b:貫通孔
21:上表面噴嘴
21a:噴出口
22:遮斷構件升降單元
23:噴嘴移動單元
24:氣體配管
25:氣體閥
26:遮斷板旋轉單元
27:遮斷構件升降單元
30:遮斷空間
31:藥液噴嘴
32:噴嘴臂
33:噴嘴移動單元
34:藥液配管
35:藥液閥
36:沖洗液噴嘴
37:沖洗液配管
38:沖洗液閥
41:溶劑噴嘴
42:噴嘴臂
43:噴嘴移動單元
44:溶劑配管
45:溶劑閥
46:混合昇華劑噴嘴
47:噴嘴臂
48:噴嘴移動單元
49:混合昇華劑配管
50:混合昇華劑閥
51:下表面供給配管
52:冷卻流體配管
53:加熱流體配管
56:冷卻流體閥
57:加熱流體閥
71:液膜
72:薄膜
73:固化膜
74:固體層
75:液體層
76:液膜
99:排氣裝置
100:圖案
101:構造體
201:加熱板
201a:上表面
202:內置加熱器
301:內置加熱器
401:排氣力調整單元
501:冷卻板
501a:上表面
601:處理氣體配管
602:電漿產生裝置
603:上電極
604:下電極
A1:旋轉軸線
C:基板收容器
CR:基板搬送機械手
H:手部
IR:分度機械手
LP:裝載埠口
S1:步驟
S2:步驟
S3:步驟
S4:步驟
S5:步驟
S6:步驟
S7:步驟
S8:步驟
S9:步驟
S10:步驟
T:高度
TF0:凝固點
TFM:凝固點
W:基板
W1:線寬
W2:間隙
W11:膜厚
W12:膜厚
W13:膜厚
W14:厚度
Wa:表面
Wb:背面
圖1係自上方觀察本發明之一實施形態之基板處理裝置所得之模式圖。
圖2係用以說明上述基板處理裝置中配備之處理單元之構成例之圖解性剖視圖。
圖3係表示混合昇華劑中包含之第1溶劑之濃度與該混合昇華劑之凝 固點之關係的圖。
圖4係用以說明上述基板處理裝置之主要部分之電氣構成之方塊圖。
圖5係將上述基板處理裝置之處理對象之基板之表面放大而表示之剖視圖。
圖6係用以說明上述處理單元中執行之基板處理例之內容之流程圖。
圖7A~7C係表示執行上述基板處理例時之基板之周邊之狀態之模式圖。
圖7D~7F係表示圖7C之下一步驟之模式圖。
圖8A、8B係表示上述基板處理例中之基板之表面附近之狀態之放大圖。
圖8C~8E係表示圖8B之下一步驟之模式圖。
圖9A、9B係表示第1變化例之模式圖。
圖10係表示第2變化例之模式圖。
圖11係表示第3變化例之模式圖。
圖12係表示第4變化例之模式圖。
圖13係表示第5變化例之模式圖。
圖1係自上方觀察本發明之一實施形態之基板處理裝置所得之模式圖。基板處理裝置1係對矽晶圓等基板W逐片進行處理之單片式裝置。於本實施形態中，基板W係圓板狀之基板。基板處理裝置1包含：複數個處理單元2，其等利用包含藥液及沖洗液之處理液對基板W進行處理；裝載埠口LP，其供載置收容經處理單元2處理之複數片基板W之基板收容器；分度機械手IR及基板搬送機械手CR，其等於裝載埠口LP與處理 單元2之間搬送基板W；及控制裝置3，其控制基板處理裝置1。分度機械手IR於基板收容器與基板搬送機械手CR之間搬送基板W。基板搬送機械手CR於分度機械手IR與處理單元2之間搬送基板W。複數個處理單元2例如具有同樣之構成。基板處理裝置1於常壓且室溫(例如約23℃)環境下設置。
圖2係用以說明處理單元2之構成例之圖解性剖視圖。
處理單元2包含：箱形之腔室4；旋轉夾盤(基板保持單元)5，其於腔室4內將一片基板W以水平姿勢保持，並使基板W繞經過基板W之中心之鉛直之旋轉軸線A1旋轉；藥液供給單元(處理液供給單元)6，其對由旋轉夾盤5保持之基板W之上表面(基板W之正面Wa(參照圖4))供給藥液(處理液)；沖洗液供給單元(處理液供給單元)7，其對由旋轉夾盤5保持之基板W之上表面供給沖洗液(處理液)；溶劑供給單元(處理液供給單元)8，其對由旋轉夾盤5保持之基板W之上表面供給溶劑(處理液)；混合昇華劑供給單元(混合乾燥輔助物質供給單元)9，其對由旋轉夾盤5保持之基板W之上表面供給混合昇華劑(混合乾燥輔助物質)；遮斷構件10，其與由旋轉夾盤5保持之基板W之上表面對向，將基板W之上方之空間自其周圍之氛圍遮斷；下表面噴嘴11，其朝向由旋轉夾盤5保持之基板W之下表面(基板W之背面Wb(參照圖7A等))之中央部噴出處理液；及筒狀之處理承杯12，其包圍旋轉夾盤5之側方。
腔室4包含：箱狀之間隔壁13，其收容旋轉夾盤5及噴嘴；作為送風單元之FFU(風扇過濾器單元)14，其自間隔壁13之上部向間隔壁13內輸送潔淨空氣(經過濾器過濾後之空氣)；排氣管15，其自間隔壁13之下部將腔室4內之氣體排出；及排氣裝置99，其連接於排氣管15之另一 端。FFU14配置於間隔壁13之上方，且安裝於間隔壁13之頂板。FFU14自間隔壁13之頂板向腔室4內朝下輸送潔淨空氣。排氣裝置99經由連接於處理承杯12之底部之排氣管15而對處理承杯12之內部進行抽吸。藉由FFU15及排氣裝置99而於腔室4內形成降流(下降流)。基板W之處理係於在腔室4內形成有降流之狀態下進行。
作為旋轉夾盤5，採用於水平方向上夾住基板W並將基板W保持為水平之夾持式夾盤。具體而言，旋轉夾盤5包含：旋轉馬達(旋轉單元)16；旋轉軸17，其與該旋轉馬達16之驅動軸一體化；及圓板狀之旋轉基座18，其大致水平地安裝於旋轉軸17之上端。
旋轉基座18包含具有較基板W之外徑大之外徑之水平之圓形之上表面18a。於上表面18a，於其周緣部配置有複數個(3個以上，例如6個)夾持構件19。複數個夾持構件19係於上表面18a之周緣部，於與基板W之外周形狀對應之圓周上隔開適當之間隔而例如等間隔地配置。
遮斷構件10包含遮斷板20、及於上下方向上貫通遮斷板20之中央部之上表面噴嘴21。於遮斷板20結合有包含電動馬達等之構成之遮斷板旋轉單元26。遮斷板旋轉單元26使遮斷板20繞與旋轉軸線A1同軸之旋轉軸線(未圖示)旋轉。
遮斷板20係於其下表面具有與基板W之上表面整個區域對向之圓形之基板對向面20a。於基板對向面20a之中央部形成有上下貫通遮斷板20之圓筒狀之貫通孔20b。於貫通孔20b插通有上表面噴嘴21。亦可於基板對向面20a之外周緣形成遍及整個區域朝向下方突出之筒狀部。
上表面噴嘴21係可一體升降移動地安裝於遮斷板20。上表面噴嘴21係於其下端部形成有與由旋轉夾盤5保持之基板W之上表面中央 部對向之噴出口21a。
於遮斷構件10結合有包含電動馬達、滾珠螺桿等之構成之遮斷構件升降單元22(參照圖4)。遮斷構件升降單元22使遮斷板20及上表面噴嘴21於鉛直方向上升降。
遮斷構件升降單元22使遮斷板20於基板對向面20a靠近由旋轉夾盤5保持之基板W之上表面之遮斷位置(圖7C~7E所示之位置)與相較遮斷位置大幅度向上方退避之退避位置(圖2所示之位置)之間升降。遮斷構件升降單元22能夠於遮斷位置及退避位置之兩者保持遮斷板20。遮斷位置係如基板對向面20a於與基板W之正面Wa之間形成遮斷空間30(參照圖7C~7E等)般之位置。遮斷空間30並非自其周圍之空間完全隔離，但氣體不會自該周圍之空間流入至遮斷空間30。即，遮斷空間30實質上與其周圍之空間遮斷。
於上表面噴嘴21連接有氣體配管24。於氣體配管24介裝有將氣體配管24開閉之氣體閥25。對氣體配管24賦予之氣體係經除濕之氣體、尤其惰性氣體。惰性氣體例如包含氮氣或氬氣。藉由氣體閥25打開，而對上表面噴嘴21供給惰性氣體。藉此，自噴出口21a朝下噴出惰性氣體，所噴出之惰性氣體吹送至基板W之正面Wa。又，惰性氣體亦可為空氣等活性氣體。於本實施形態中，藉由上表面噴嘴21、氣體配管24及氣體閥25而分別構成氣體吹送單元。
藥液供給單元6包含：藥液噴嘴31；噴嘴臂32，其於前端部安裝有藥液噴嘴31；及噴嘴移動單元33(參照圖4)，其藉由使噴嘴臂32移動而使藥液噴嘴31移動。噴嘴移動單元33藉由使噴嘴臂32繞擺動軸線水平移動而使藥液噴嘴31水平地移動。噴嘴移動單元33係包含馬達等之 構成。噴嘴移動單元33係使藥液噴嘴31於自藥液噴嘴31噴出之藥液著液於基板W之正面Wa之處理位置與俯視時設定於旋轉夾盤5之周圍之退避位置之間水平地移動。換言之，處理位置係自藥液噴嘴31噴出之藥液供給至基板W之正面Wa之位置。進而，噴嘴移動單元33係使藥液噴嘴31於自藥液噴嘴31噴出之藥液著液於基板W之正面Wa之中央部之中央位置與自藥液噴嘴31噴出之藥液著液於基板W之正面Wa之周緣部之周緣位置之間水平地移動。中央位置及周緣位置均為處理位置。
藥液供給單元6包含將藥液引導至藥液噴嘴31之藥液配管34、及將藥液配管34開閉之藥液閥35。當藥液閥35打開時，來自藥液供給源之藥液自藥液配管34供給至藥液噴嘴31。藉此，自藥液噴嘴31噴出藥液。
供給至藥液配管34之藥液包含清洗液及蝕刻液。更具體而言，藥液係包含硫酸、乙酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、氨水、過氧化氫水、有機酸(例如檸檬酸、草酸等)、有機鹼(例如，TMAH：氫氧化四甲基銨等)及界面活性劑、防腐蝕劑之至少一種的液體。
沖洗液供給單元7包含沖洗液噴嘴36。沖洗液噴嘴36例如係以連續流之狀態噴出液體之直線型噴嘴，且於旋轉夾盤5之上方，將其噴出口朝向基板W之上表面中央部固定地配置。於沖洗液噴嘴36連接有供給來自沖洗液供給源之沖洗液之沖洗液配管37。於沖洗液配管37之中途部，介裝有用以對來自沖洗液噴嘴36之沖洗液之供給/供給停止進行切換之沖洗液閥38。當沖洗液閥38打開時，自沖洗液配管37供給至沖洗液噴嘴36之沖洗液自設定於沖洗液噴嘴36之下端之噴出口噴出。又，當沖洗液閥38關閉時，停止自沖洗液配管37向沖洗液噴嘴36供給沖洗液。沖洗 液係水。水例如為去離子水(DIW)，但不限於DIW，亦可為碳酸水、電解離子水、氫水、臭氧水、氨水及有稀釋濃度(例如，10ppm~100ppm左右)之鹽酸水。
又，沖洗液供給單元7亦可具備沖洗液噴嘴移動裝置，該沖洗液噴嘴移動裝置藉由使沖洗液噴嘴36移動而使沖洗液相對於基板W之上表面之著液位置於基板W之面內掃描。
進而，沖洗液供給單元7亦可具備上表面噴嘴21作為沖洗液噴嘴。即，亦可將來自沖洗液配管37之沖洗液供給至上表面噴嘴21。
如圖2所示，溶劑供給單元8包含：溶劑噴嘴41；噴嘴臂42，其於前端部安裝有溶劑噴嘴41；及噴嘴移動單元43(參照圖4)，其藉由使噴嘴臂42移動而使溶劑噴嘴41移動。噴嘴移動單元43藉由使噴嘴臂42繞擺動軸線水平移動而使溶劑噴嘴41水平地移動。噴嘴移動單元43係包含馬達等之構成。噴嘴移動單元43係使溶劑噴嘴41於自溶劑噴嘴41噴出之溶劑著液於基板W之正面Wa之處理位置與俯視時設定於旋轉夾盤5之周圍之退避位置之間水平地移動。換言之，處理位置係自溶劑噴嘴41噴出之溶劑供給至基板W之正面Wa之位置。
如圖2所示，溶劑供給單元8包含將溶劑引導至溶劑噴嘴41之溶劑配管44、及將溶劑配管44開閉之溶劑閥45。當溶劑閥45打開時，來自溶劑供給源之溶劑自溶劑配管44供給至溶劑噴嘴41。藉此，自溶劑噴嘴41噴出溶劑。
供給至溶劑配管44之溶劑具有相對於藉由混合昇華劑供給單元9供給之混合昇華劑之可溶性(混合性)。即，溶劑具有相對於混合昇華劑中包含之昇華性物質、第1溶劑及第2溶劑之可溶性(混合性)。溶劑用 作於對基板W之正面Wa供給混合昇華劑之前供給至正面Wa之前供給液。
於下述基板處理例中，對基板W之正面Wa供給沖洗液之後，於對基板W之正面Wa供給混合昇華劑之前，對正面Wa供給溶劑。因此，理想的是溶劑進而相對於沖洗液(水)亦具有可溶性(混合性)。
供給至溶劑配管44之溶劑之具體例係例如以IPA(isopropyl alcohol，異丙醇)為代表之有機溶劑。作為此種有機溶劑，除IPA以外，例如可例示甲醇、乙醇、丙酮、EG(乙二醇)、HFE(氫氟醚)、正丁醇、第三丁醇、異丁基醇及2-丁醇。又，作為有機溶劑，不僅有僅由單體成分構成之情形，亦可為與其他成分混合後之液體。又，亦可使用除此以外之溶劑。
如圖2所示，混合昇華劑供給單元9包含：混合昇華劑噴嘴46；噴嘴臂47，其於前端部安裝有混合昇華劑噴嘴46；及噴嘴移動單元48(參照圖4)，其藉由使噴嘴臂47移動而使混合昇華劑噴嘴46移動。噴嘴移動單元48藉由使噴嘴臂47繞擺動軸線水平移動而使混合昇華劑噴嘴46水平地移動。噴嘴移動單元48係包含馬達等之構成。噴嘴移動單元48係使混合昇華劑噴嘴46於自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑著液於基板W之正面Wa之處理位置與俯視時設定於旋轉夾盤5之周圍之退避位置之間水平地移動。換言之，處理位置係自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑供給至基板W之正面Wa之位置。進而，噴嘴移動單元48係使混合昇華劑噴嘴46於自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑著液於基板W之上表面中央部之中央位置與自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑著液於基板W之上表面周緣部之周緣位置之間水平地移動。中央位置及周緣位置均為處理位置。
如圖2所示，混合昇華劑供給單元9包含將混合昇華劑引導至混合昇華劑噴嘴46之混合昇華劑配管49、及將混合昇華劑配管49開閉之混合昇華劑閥50。當混合昇華劑閥50打開時，來自混合昇華劑供給源之混合昇華劑自混合昇華劑配管49供給至混合昇華劑噴嘴46。藉此，自混合昇華劑噴嘴46噴出混合昇華劑。
供給至混合昇華劑配管49之混合昇華劑(混合乾燥輔助物質)係具有昇華性之昇華性物質、第1溶劑、及與第1溶劑不同之第2溶劑(藥劑)相互混合所得之昇華性物質。昇華性物質、第1溶劑、及第2溶劑相互具有可溶性。成為於混合昇華劑中昇華性物質、第1溶劑、及第2溶劑相互溶合之態樣。因此，於混合昇華劑中，昇華性物質、第1溶劑、及第2溶劑不產生偏差地均勻地混合。理想的是昇華性物質與第1溶劑相互具有可溶性，但第2溶劑只要相對於昇華性物質與第1溶劑之至少一者具有可溶性即可。
第1溶劑之蒸汽壓高於昇華性物質之蒸汽壓及第2溶劑之蒸汽壓。又，第2溶劑之蒸汽壓低於昇華性物質之蒸汽壓。
作為昇華性物質、第1溶劑及第2溶劑之組合，可例示1,3,5-三
Figure 108122099-A0305-02-0024-1
烷(trioxane)、IPA及PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)之組合。1,3,5-三
Figure 108122099-A0305-02-0024-2
烷、IPA及PGMEA之蒸汽壓例如分別為2.3kPa、4.3kPa、0.5kPa。
自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑僅以比昇華性物質及第1溶劑少之含有比率包含第2溶劑。混合昇華劑中包含之第2溶劑(含有比率)例如為零點幾重量%至幾重量%之範圍。於本實施形態中，例如為0.1%(重量%)。又，自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑中的昇華性物 質與第1溶劑之混合比(含有比率比)係第1溶劑之含有比率多於昇華性物質之含有比率。又，於本實施形態中，僅以比昇華性物質及第1溶劑少之含有比率包含第2溶劑。混合昇華劑中包含的昇華性物質、第1溶劑及第2溶劑之混合比(含有比率比)以重量比計例如為10：89.9：0.1。
圖3係表示混合昇華劑中包含之第1溶劑之濃度(第1溶劑相對於混合昇華劑之混合比率)與該混合昇華劑之凝固點之關係的圖。
昇華性物質(1,3,5-三
Figure 108122099-A0305-02-0025-3
烷)之常壓下之凝固點TF0係64℃。藉由基於昇華性物質與第1溶劑之混合產生之凝固點下降，而混合昇華劑之凝固點TFM較昇華性物質之凝固點TF0降低。混合昇華劑之凝固點TFM依存於混合昇華劑中包含之第1溶劑之含有比率。如圖3所示，若第1溶劑之含有比率變大，則混合昇華劑之凝固點TFM降低至未達室溫。本實施形態中之第1溶劑之含有比率約為90%。當然，第2溶劑亦略微有助於混合昇華劑之凝固點下降，但由於混合昇華劑中之第2溶劑之混合比率微小地少，故對混合昇華劑之凝固點下降造成之影響幾乎能夠忽略。
於腔室4外，與基板處理裝置一體地或與基板處理裝置分離地設置有藥液供給裝置。該藥液供給裝置亦設置於室溫‧常壓之環境下。於藥液供給裝置設置有用以貯存混合昇華劑之貯存槽。於室溫環境下，混合昇華劑呈液體狀。因此，不需要用以將昇華性物質維持為液狀之加熱裝置等。又，即便於設置此種加熱裝置之情形時，亦無須始終加熱混合昇華劑。因此，可謀求所需熱量之削減，其結果，可謀求成本降低。
如圖2所示，下表面噴嘴11具有與由旋轉夾盤5保持之基板W之下表面之中央部對向之單一之噴出口11a。噴出口11a朝向鉛直上方噴出液體。所噴出之液體相對於由旋轉夾盤5保持之基板W之下表面之中央 部大致垂直地入射。於下表面噴嘴11連接有下表面供給配管51。下表面供給配管51插通於鉛直地配置之由中空軸構成之旋轉軸17之內部。
如圖2所示，於下表面供給配管51連接有冷卻流體配管52。於冷卻流體配管52介裝有用以將冷卻流體配管52開閉之冷卻流體閥56。冷卻流體可為冷卻液，亦可為冷卻氣體。冷卻液亦可為常溫水。冷卻流體具有較混合昇華劑之凝固點TFM低之溫度。
當冷卻流體閥56打開時，來自冷卻流體供給源之冷卻流體經由冷卻流體配管52及下表面供給配管51供給至下表面噴嘴11。供給至下表面噴嘴11之冷卻流體自噴出口11a大致鉛直向上地噴出。自下表面噴嘴11噴出之冷卻流體液相對於由旋轉夾盤5保持之基板W之下表面中央部大致垂直地入射。於本實施形態中，由下表面噴嘴11、冷卻流體配管52及冷卻流體閥56構成冷卻單元。
如圖2所示，處理承杯12配置於較由旋轉夾盤5保持之基板W更靠外側(自旋轉軸線A1離開之方向)。處理承杯12包圍旋轉基座18。當於旋轉夾盤5使基板W旋轉之狀態下將處理液或沖洗液、溶劑、混合昇華劑等液體供給至基板W時，供給至基板W之液體被甩落至基板W之周圍。當將該等液體供給至基板W時，處理承杯12之上端部12a配置於較旋轉基座18更靠上方。因此，排出至基板W之周圍之液體由處理承杯12承接。而且，由處理承杯12承接之液體被輸送至未圖示之回收裝置或廢液裝置。
圖4係用以說明基板處理裝置1之主要部分之電氣構成之方塊圖。
控制裝置3例如使用電腦而構成。控制裝置3具有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及輸入輸出單元。於記憶單元記憶有由運算單元執行之程式。
又，於控制裝置3連接有旋轉馬達16、遮斷構件升降單元22、遮斷板旋轉單元26、噴嘴移動單元33、43、48等作為控制對象。控制裝置3根據預先規定之程式，控制旋轉馬達16、遮斷構件升降單元22、遮斷板旋轉單元26、噴嘴移動單元33、43、48等之動作。
又，控制裝置3根據預先規定之程式，將氣體閥25、藥液閥35、沖洗液閥38、溶劑閥45、混合昇華劑閥50、冷卻流體閥56等開閉。
以下，就對在作為圖案形成面之正面Wa形成有圖案100之基板W進行處理之情形進行說明。
圖5係將基板處理裝置1之處理對象之基板W之正面Wa放大而表示之剖視圖。處理對象之基板W例如為矽晶圓，且於其圖案形成面即正面Wa形成有圖案100。圖案100例如為微細圖案。圖案100如圖5所示，呈矩陣狀配置有具有凸形狀(柱狀)之構造體101。於該情形時，構造體101之線寬W1例如設為3nm~45nm左右，圖案100之間隙W2例如設為10nm~數μm左右。圖案100之高度T例如為0.2μm~1.0μm左右。又，圖案100例如縱橫比(高度T相對於線寬W1之比)亦可為例如5~500左右(典型而言，為5~50左右)。
又，圖案100亦可為由微細之溝槽形成之線狀圖案重複排列者。又，圖案100亦可藉由在薄膜設置複數個微細孔(孔隙(void)或空孔(pore))而形成。
圖案100例如包含絕緣膜。又，圖案100亦可包含導體膜。 更具體而言，圖案100亦可由將複數個膜積層所得之積層膜形成，進而包含絕緣膜與導體膜。圖案100亦可為由單層膜構成之圖案。絕緣膜亦可為氧化矽膜(SiO2膜)或氮化矽膜(SiN膜)。又，導體膜可為導入有用於低電阻化之雜質之非晶矽膜，亦可為金屬膜(例如TiN膜)。
又，圖案100亦可為親水性膜。作為親水性膜，可例示TEOS膜(氧化矽膜之一種)。
圖6係用以說明利用處理單元2進行之基板處理例之流程圖。圖7A~7F係表示執行該基板處理例時之基板W之周邊之狀態之模式圖。圖8A~8E係表示執行該基板處理例時之基板W之正面Wa附近之狀態之放大圖。
於藉由處理單元2對基板W實施第1基板處理例時，將未處理之基板W搬入至腔室4之內部(圖6之步驟S1)。
控制裝置3係於噴嘴等全部自旋轉夾盤5之上方退避且遮斷構件10配置於退避位置之狀態下，使保持基板W之基板搬送機械手CR(參照圖1)之手部H進入腔室4之內部。藉此，基板W以其正面Wa朝向上方之狀態交接至旋轉夾盤5，並保持於旋轉夾盤5。
基板W保持於旋轉夾盤5之後，控制裝置3控制旋轉馬達16而使旋轉基座18之旋轉速度上升至特定之液體處理速度(為約10~1500rpm之範圍內，例如約500rpm)，並維持於該液體處理速度。
當基板W之旋轉速度達到液體處理速度時，控制裝置3開始執行藥液步驟(圖6之步驟S2)。具體而言，控制裝置3控制噴嘴移動單元33，使藥液噴嘴31自退避位置移動至處理位置。又，控制裝置3打開藥液閥35。藉此，通過藥液配管34對藥液噴嘴31供給藥液，自藥液噴嘴31之 噴出口噴出之藥液著液於基板W之正面Wa。
又，於藥液步驟(S2)中，控制裝置3亦可控制噴嘴移動單元23，使藥液噴嘴31於與基板W之正面Wa之周緣部對向之周緣位置和與基板W之上表面之中央部對向之中央位置之間移動。於該情形時，基板W之上表面中之藥液之著液位置能夠掃描基板W之正面Wa之整個區域。藉此，能夠對基板W之正面Wa之整個區域均勻地進行處理。
當自藥液之噴出開始起經過預先規定之期間時，控制裝置3關閉藥液閥35，停止自藥液噴嘴31噴出藥液。藉此，藥液步驟(S2)結束。又，控制裝置3使藥液噴嘴31返回至退避位置。
繼而，控制裝置3執行將基板W上之藥液置換為沖洗液而沖洗基板W之正面Wa之沖洗步驟(圖6之步驟S3)。具體而言，控制裝置3打開沖洗液閥38。藉此，朝向旋轉狀態之正面Wa之中央部，自沖洗液噴嘴36噴出沖洗液。供給至基板W之正面Wa之沖洗液接受藉由基板W之旋轉產生之離心力而朝基板W之周緣部移動，並自基板W之周緣部朝基板W之側方排出。藉此，附著於基板W上之藥液被沖洗液沖走。
當沖洗液閥38打開後經過預先規定之期間時，控制裝置3關閉沖洗液閥38。藉此，沖洗液供給步驟(S3)結束。
繼而，控制裝置3執行置換步驟(圖6之步驟S4)。置換步驟(S4)係將基板W上之沖洗液置換為對沖洗液(水)及混合昇華劑之兩者具有親和性之溶劑(於該例中為IPA等有機溶劑)的步驟。
具體而言，控制裝置3控制噴嘴移動單元43，使溶劑噴嘴41自旋轉夾盤5之側方之退避位置朝上方移動至基板W之正面Wa之中央部。繼而，控制裝置3打開溶劑閥45，朝向基板W之上表面(正面Wa)之中 央部自溶劑噴嘴41噴出液體之溶劑。供給至基板W之正面Wa之有機溶劑接受藉由基板W之旋轉產生之離心力而擴散至正面Wa之整個區域。藉此，於基板W之正面Wa之整個區域，附著於該正面Wa之沖洗液被有機溶劑置換。沿基板W之正面Wa移動之有機溶劑自基板W之周緣部向基板W之側方排出。
置換步驟(S4)亦可一面使基板W以上述液體處理速度旋轉一面進行。又，置換步驟(S4)亦可一面使基板W以較上述液體處理速度慢之溢液速度旋轉或者一面使基板W制止一面進行。
當自溶劑之噴出開始起經過預先規定之期間時，控制裝置3關閉溶劑閥45，停止自溶劑噴嘴41噴出溶劑。藉此，置換步驟(S4)結束。又，控制裝置3使溶劑噴嘴41返回至退避位置。
繼而，控制裝置3執行混合昇華劑供給步驟(圖6之步驟S5)。
具體而言，控制裝置3控制噴嘴移動單元48，使混合昇華劑噴嘴46自旋轉夾盤5之側方之退避位置朝上方移動至基板W之正面Wa之中央部。繼而，控制裝置3打開混合昇華劑閥50，如圖7A所示，朝向基板W之上表面(正面Wa)之中央部自混合昇華劑噴嘴46噴出混合昇華劑。如上所述，供給至混合昇華劑噴嘴46之混合昇華劑係以其凝固點TFM(參照圖3)於大氣壓下未達室溫之方式，規定第1溶劑及第2溶劑之含有比率(尤其是第1溶劑之含有比率)。因此，自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑維持液體狀。
著液於基板W之正面Wa之中央部之混合昇華劑朝向基板W之正面Wa之周緣部流動。藉此，如圖7A及圖8A所示，於基板W之正面 Wa形成覆蓋基板W之正面Wa之整個區域之混合昇華劑之液膜71。由於自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑維持液體狀，故可良好地形成液膜71。於混合昇華劑供給步驟(S5)中，形成於基板W之正面Wa之混合昇華劑之液膜71之膜厚W11之高度相對於圖案100之高度T(圖5)而言足夠高。於使用IPA作為第1溶劑之情形時，由於室溫下之IPA之蒸汽壓非常高，故混合昇華劑剛供給至基板W之正面Wa之後，混合昇華劑中包含之IPA便開始蒸發。
混合昇華劑供給步驟(S5)亦可一面使基板W以上述液體處理速度旋轉一面進行。又，混合昇華劑供給步驟(S5)亦可一面使基板W以較上述液體處理速度慢之溢液速度(如作用於基板W之上表面之混合昇華劑之液膜71之離心力較於混合昇華劑與基板W之上表面之間作用之表面張力小或上述離心力與上述表面張力大致抗衡之速度，例如5rpm)旋轉或者一面使基板W制止一面進行。
當自混合昇華劑之噴出開始起經過預先規定之期間時，控制裝置3關閉混合昇華劑閥50。藉此，停止向基板W之正面Wa供給混合昇華劑。又，控制裝置3使混合昇華劑噴嘴46返回至退避位置。
繼而，執行使混合昇華劑之液膜71之膜厚減少之膜厚減少步驟(圖6之步驟S6)。
具體而言，控制裝置3不對基板W之正面Wa供給混合昇華劑，而控制旋轉馬達16使旋轉基座18以特定速度旋轉。藉此，對基板之正面Wa施加較大之離心力，將液膜71中包含之混合昇華劑自基板W之正面Wa排除，而液膜71之膜厚減少。其結果，如圖7B及圖8B所示，於基板W之正面Wa形成混合昇華劑之薄膜72。薄膜72之膜厚W12薄於即低於液 膜之膜厚W11。薄膜72之膜厚W12係數百奈米~數微米之級別。薄膜72之上表面位於較形成於正面Wa之各圖案100(參照圖5)之上端更靠上方。薄膜72之膜厚W12藉由調整基板W之旋轉速度而調整。
當自混合昇華劑之噴出停止起經過預先規定之期間時，控制裝置3使膜厚減少步驟(S6)結束，繼而執行固化膜形成步驟(圖6之步驟S7)。
固化膜形成步驟(S7)係一面使第1溶劑自混合昇華劑蒸發，一面使混合昇華劑中包含之昇華性物質固化之步驟。
於本實施形態中，固化膜形成步驟(S7)包含對基板W之正面Wa吹送作為氣體之惰性氣體之氣體吹送步驟、將基板W之正面Wa冷卻之冷卻步驟、及使基板W以特定之旋轉速度旋轉之基板旋轉步驟。氣體吹送步驟、冷卻步驟及基板旋轉步驟係相互並行地執行。
控制裝置3於固化膜形成步驟(S7)開始之前控制遮斷構件升降單元27，而如圖7C所示，使遮斷構件10下降並配置於遮斷位置。
於氣體吹送步驟中，控制裝置3打開氣體閥25。藉此，如圖7C所示，朝向旋轉狀態之基板W之正面Wa之中央部，自上表面噴嘴21之噴出口21a噴出經除濕之惰性氣體。來自上表面噴嘴21之惰性氣體被吹送至基板W之正面Wa。又，沿遮斷空間30吹送至基板W之正面Wa之惰性氣體沿遮斷空間30朝向基板W之外周部移動。藉由此種惰性氣體之吹送，促進第1溶劑自薄膜72中包含之混合昇華劑蒸發。
又，於冷卻步驟中，控制裝置3一面關閉加熱流體閥57一面打開冷卻流體閥56。藉此，對基板W之下表面(背面Wb)自下表面噴嘴11供給冷卻流體。供給至基板W之背面Wb之冷卻流體接受藉由基板W之 旋轉產生之離心力而朝向基板W之外周部擴散。藉此，對基板W之背面Wb之整個區域供給冷卻流體而將基板W之正面Wa之整個區域冷卻。
於固化膜形成步驟(S7)中，固化膜73藉由以下之3個製程進行。固化膜形成步驟(S7)包含使第1溶劑自基板W之正面Wa上之薄膜72中包含之混合昇華劑蒸發之步驟。藉由第1溶劑之蒸發，而昇華性物質析出。又，藉由被第1溶劑之蒸發奪去之汽化熱，而基板W之正面Wa溫度降低，藉此，昇華性物質凝固(第1製程)。進而，伴隨第1溶劑之蒸發，混合昇華劑之薄膜72中包含之第1溶劑(IPA)之含有比率降低。伴隨第1溶劑之含有比率降低，混合昇華劑之凝固點TFM(參照圖3)上升(第2製程)。而且，當混合昇華劑之凝固點TFM超過室溫時，混合昇華劑中包含之昇華性物質凝固(第3製程)。藉由該等3個製程，進行混合昇華劑之固化，形成混合昇華劑之固化膜73。固化膜形成步驟(S7)中形成之固化膜73包含固體狀之昇華性物質與液體狀之第2溶劑。固化膜73不含第1溶劑。於本實施形態中，用作第1溶劑之IPA之室溫下之蒸汽壓非常高，因此，良好地促進IPA之蒸發。其結果，於短時間內形成包含固體狀之昇華性物質之固化膜73。
又，固化膜形成步驟(S7)中之固化膜73之形成速度較基於以同等之含有比率包含上述昇華性物質及上述第1溶劑但不含第2之液體形成固化膜時之形成速度慢。就該方面而言，亦促進固化膜73之短時間之形成。
當自惰性氣體之噴出開始起經過預先規定之期間時，如圖7D及圖8C所示，薄膜72中包含之昇華性物質之全部固化，於基板W之正面Wa形成覆蓋基板W之正面Wa之整個區域之固化膜73。於固化膜73之形 成結束之時間點，控制裝置3關閉冷卻流體閥56。藉此，停止對基板W之背面Wb供給冷卻流體。
又，由於在遮斷構件10配置於遮斷位置且於基板W之上方形成有惰性氣體之氣流之狀態下執行加熱步驟，故可確實地防止供給至基板W之背面Wb之加熱流體(例如加熱液體)向基板W之正面Wa側飛散並附著於基板W之正面Wa。
如上所述，自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑中之昇華性物質(1,3,5-三
Figure 108122099-A0305-02-0034-4
烷)與第1溶劑(IPA)之混合比(含有比率比)係第1溶劑之含有比率多於昇華性物質之含有比率(約9：1)。另一方面，固化膜73不含有第1溶劑。其結果，固化膜73之膜厚W13薄於固化膜形成步驟(S7)開始時之薄膜72之膜厚W12。理想的是固化膜73之膜厚在高於圖案100之高度T之範圍內設定為儘可能地薄即儘可能地低。固化膜73之膜厚藉由薄膜72之厚度之調整、供給至基板W之加熱流體之溫度、或自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑中之昇華性物質與第1溶劑之混合比而調整。
於本實施形態中，於固化膜形成步驟(S7)開始前執行膜厚減少步驟(S6)，且第1溶劑之含有比率多於昇華性物質之含有比率，因此，可將固化膜形成步驟(S7)即將開始前之液膜(薄膜72)之膜厚設定為較薄。
固化前之液膜(薄膜72)之膜厚越厚，藉由固化膜形成步驟(S7)形成之固化膜73中殘留之內部應力(應變)越大。藉由使固化膜形成步驟(S7)即將開始前之液膜(薄膜72)之膜厚較薄，可儘可能地減小藉由固化膜形成步驟(S7)形成之固化膜73中殘留之內部應力。
形成於基板W之正面Wa之固化膜73如上所述，包含固體狀 之昇華性物質(1,3,5-三
Figure 108122099-A0305-02-0035-5
烷)與液體狀之第2溶劑(PGMEA)。自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑中之第2溶劑之含有比率極少。因此，於固化膜73中，昇華性物質之含有比率多於第2溶劑之含有比率。而且，第2溶劑以分散於大量昇華性物質之狀態存在。具體而言，如圖8C所示，第2溶劑之液體層(溶劑之液體層)75分散於昇華性物質之固體層74而配置。因此，於固化膜73之各處，即便產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑(第2溶劑之液體層75)而阻礙其生長。藉此，可於固化膜73之整個區域抑制或防止固化膜73中之裂紋之生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
形成固化膜73後，如圖7E所示，固化膜73中包含之昇華性物質自固體昇華為氣體。
又，為了促進固化膜73之昇華，而與去除步驟(S8)並行地，控制裝置3執行使基板W高速旋轉之基板高旋轉步驟(快速旋轉)、及對基板W之正面Wa吹送氣體之氣體吹送步驟。
基板高旋轉步驟(快速旋轉)係使基板W以特定之高旋轉速度(例如300~1200rpm中之特定速度)旋轉。理想的是該高旋轉速度較固化膜形成步驟(S7)中之基板W之旋轉速度快。又，控制裝置3控制遮斷板旋轉單元26，使遮斷板20朝與基板W之旋轉相同之方向以同等之速度旋轉。伴隨基板W之高速旋轉，能夠使固化膜73與其周圍之氛圍之接觸速度增大。藉此，如圖8D所示，能夠於短期間內使固化膜73昇華。
又，與去除步驟(S8)並行地執行之氣體吹送步驟係與凝固膜形成步驟(S7)中包含之氣體吹送步驟同等之步驟。即，來自上表面噴嘴21之噴出口21a之惰性氣體之噴出於去除步驟(S8)中亦繼續執行。藉由此 種氣體之吹送，而促進固化膜73中包含之昇華性物質之昇華。
於去除步驟(S8)中，藉由使混合昇華劑中包含之昇華性物質昇華(即藉由不經過液體狀態而汽化)而使基板W之正面Wa乾燥，因此，可一面有效地抑制或防止圖案坍塌，一面使基板W之正面Wa乾燥。
於去除步驟(S8)結束後，如圖8E所示，於基板W之正面Wa中，於圖案100(各構造體101)之上部分殘留有第2溶劑之液膜76。該第2溶劑之液膜76之厚度W14極薄(例如數十nm~數百nm)。即，去除步驟(S8)之後殘存之第2溶劑之液膜76之厚度薄於圖案100之高度T(參照圖5)。
於去除步驟(S8)結束後，繼而，控制裝置3執行使第2溶劑自基板W之正面Wa蒸發之溶劑蒸發步驟(S9)。具體而言，藉由繼續執行與去除步驟(S8)並行地執行之基板高旋轉步驟(快速旋轉)及對基板W之正面Wa吹送氣體之氣體吹送步驟，而執行溶劑蒸發步驟(S9)。藉此，如圖8E所示，殘存於基板W之正面Wa之第2溶劑之液膜76中包含之第2溶劑蒸發，藉此，自基板W之正面Wa去除第2溶劑(參照圖7F)。
此時，去除昇華性物質之後殘存於基板W之正面Wa之液體狀之第2溶劑之液膜76之厚度W14薄於圖案100之高度，因此，作用於圖案100之第2溶劑之表面張力較小。藉此，可一面抑制圖案坍塌，一面將第2溶劑自基板W之正面Wa去除。
其後，於自基板W之正面Wa之整個區域去除第2溶劑後之特定之時間點，控制裝置3控制旋轉馬達16而使旋轉夾盤5之旋轉停止。又，控制裝置3關閉氣體閥25。又，控制裝置3控制遮斷構件升降單元27而使遮斷構件10上升至退避位置。
其後，基板搬送機械手CR進入處理單元2，將處理過之基 板W向處理單元2外搬出(圖6之S10：基板W搬出)。所搬出之基板W自基板搬送機械手CR被交接至分度機械手IR，由分度機械手IR收納至基板收容器C。
藉由以上，根據本實施形態，將昇華性物質、第1溶劑、及第2溶劑相互混合所得之混合昇華劑供給至基板W之正面Wa。第1溶劑之蒸汽壓高於昇華性物質之蒸汽壓及第2溶劑之蒸汽壓。因此，第1溶劑自存在於基板W之正面Wa之混合乾燥輔助物質優先蒸發，藉此，形成包含昇華性物質之固化膜73。昇華性物質之蒸汽壓高於第2溶劑之蒸汽壓。因此，第2溶劑不自存在於基板W之正面Wa之混合乾燥輔助物質蒸發。由於固化膜73不僅包含昇華性物質，而且包含第2溶劑，故即便於固化膜73產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由第2溶劑而阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜73中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
又，由於固化膜73中之第2溶劑之含有比率極少，故去除昇華性物質之後殘存於基板W之正面Wa之液體狀之第2溶劑之表面張力幾乎不作用於圖案100。藉此，可一面抑制圖案坍塌，一面將第2溶劑自基板W之正面Wa去除。
又，於混合昇華劑供給步驟(S5)中，將包含由昇華性物質、第1溶劑及第2溶劑混合所得之混合液之混合昇華劑供給至基板W之正面Wa。由於昇華性物質具有室溫以上之凝固點TF0，故於室溫之溫度條件下一部分或整體呈固體狀。於本實施形態中，混合昇華劑之凝固點TFM設定為較室溫低。因此，於室溫下，混合昇華劑維持液狀。因此，能夠不產生較大之成本增高地避免昇華性物質之非意欲之凝固，並且使基板W之正 面Wa良好地乾燥。
以上，對本發明之一實施形態進行了說明，但本發明能夠以其他形態實施。
例如，固化膜形成步驟(S7)亦可包含藉由加熱單元加熱基板W之正面Wa之加熱步驟而代替冷卻步驟。即，固化膜形成步驟(S7)包含氣體吹送步驟、加熱步驟、及基板旋轉步驟。
如圖9A所示，加熱單元具備連接於下表面供給配管51之加熱流體配管53、及用以將加熱流體配管53開閉之加熱流體閥57。加熱流體可為溫水等加熱液，亦可為加熱氣體。加熱流體具有較自混合昇華劑噴嘴46噴出之混合昇華劑之凝固點TFM高之液溫。
於冷卻流體閥56關閉之狀態下打開加熱流體閥57時，將來自加熱流體供給源之加熱流體經由加熱流體配管53及下表面供給配管51供給至下表面噴嘴11。供給至下表面噴嘴11之加熱流體自噴出口11a大致鉛直向上地噴出。自下表面噴嘴11噴出之加熱液相對於由旋轉夾盤5保持之基板W之下表面中央部大致垂直地入射。由下表面噴嘴11、加熱流體配管53及加熱流體閥57構成加熱單元。
於加熱步驟中(即，於固化膜形成步驟(S7)中)，控制裝置3一面將冷卻流體閥56關閉一面將加熱流體閥57打開。藉此，如圖9B所示，對旋轉狀態之基板W之背面Wb之中央部自下表面噴嘴11供給加熱流體。供給至基板W之背面Wb之加熱流體接受藉由基板W之旋轉產生之離心力而朝向基板W之外周部擴散。藉此，對基板W之背面Wb之整個區域供給加熱流體，於基板W之正面Wa之整個區域加熱混合昇華劑之液膜(薄膜72)。藉由此種混合昇華劑之液膜(薄膜72)之加熱，混合昇華劑之液膜 (薄膜72)中包含之混合昇華劑中蒸汽壓較高之第1溶劑(IPA)優先蒸發。
亦存在根據混合昇華劑中包含之第1溶劑之蒸汽壓而於常溫室溫環境下第1溶劑難以蒸發者，於該情形時，設置加熱步驟作為固化膜形成步驟(S7)較有效。
又，於上述基板處理例之固化膜形成步驟(S7)中加熱基板W之正面Wa之加熱單元不限於如上述實施形態之將加熱流體供給至基板W之背面Wb之構成。亦可使用如圖10所示之與基板W之背面Wb之下方對向配置之加熱板201作為加熱單元。又，於上述基板處理例之固化膜形成步驟(S7)中加熱基板W之正面Wa之加熱單元不限於如上述實施形態之將加熱流體供給至基板W之背面Wb之構成。亦可使用如圖10所示之與基板W之背面Wb之下方對向配置之加熱板201作為加熱單元。加熱板201代替下表面噴嘴11而設置。於加熱板201內置有內置加熱器202。內置加熱器202例如係藉由通電發熱之電熱線。加熱板201係配置於旋轉基座18之上方且由夾持構件19保持之基板W之下方。加熱板201具有與基板W之背面Wb之整個區域對向之上表面201a。即便旋轉夾盤5旋轉，加熱板201亦不旋轉。加熱板201之溫度藉由控制裝置3變更。加熱板201之上表面201a之溫度於面內均勻。藉由控制裝置3使加熱板201之溫度上升，而將基板W之正面Wa之整個區域均勻地加熱。
又，作為加熱基板W之正面Wa之加熱單元之另一態樣，可列舉如圖11所示般於遮斷構件10之內部內置加熱器之構成。
如圖11所示，內置加熱器301配置於遮斷構件10之遮斷板20之內部。內置加熱器301與遮斷構件10一起升降。基板W配置於內置加熱器301之下方。內置加熱器301例如係藉由通電發熱之電熱線。內置加 熱器301之溫度藉由控制裝置3變更。基板對向面20a之溫度於面內均勻。
於固化膜形成步驟(圖6之步驟S7)中，控制裝置3亦可如圖11所示，藉由使內置加熱器301之溫度上升至高於室溫之溫度而加熱基板W之正面Wa。藉此，能夠使基板W之正面Wa上之混合昇華劑中包含之第1溶劑良好地蒸發。
又，於上述基板處理例之固化膜形成步驟(S7)中，執行於氣體吹送步驟、加熱步驟(已於上文使用圖9A及圖9B進行敍述)中添加以下敍述之減壓步驟之3個步驟中之至少一個步驟即可。
減壓步驟如以下般進行。排氣裝置99(參照圖2)設置成能夠調整其排氣力(抽吸力)。於排氣裝置99設置有排氣力調整單元(減壓單元)401。排氣力調整單元401例如係調節器或開度調整閥。藉由利用排氣力調整單元401調整排氣裝置99之排氣力而變更腔室4之內部之壓力。即，腔室4之內部之壓力藉由控制裝置3變更。
於固化膜形成步驟(S7)中，控制裝置3藉由將腔室4之內部減壓，而能夠使基板W之正面Wa上之混合昇華劑中包含之第1溶劑良好地蒸發。
又，於固化膜形成步驟(S7)中，亦可與冷卻步驟、加熱步驟、氣體吹送步驟及減壓步驟之至少一個一併或者代替該等步驟，藉由室溫常壓下之自然蒸發、或對基板W之正面Wa上之混合昇華劑賦予超音波振動，而使基板W之正面Wa上之混合昇華劑中包含之第1溶劑蒸發。
又，使基板W之正面Wa冷卻之冷卻單元不限於如上述實施形態之將冷卻流體供給至基板W之背面Wb之構成。亦可使用如圖12所示之與基板W之背面Wb之下方對向配置之冷卻板501作為冷卻單元。冷卻板 501代替下表面噴嘴11而設置。冷卻板501配置於旋轉基座18之上方且由夾持構件19保持之基板W之下方。冷卻板501具有與基板W之背面Wb之整個區域對向之上表面501a。即便旋轉夾盤5旋轉，冷卻板501亦不旋轉。冷卻板501之溫度藉由控制裝置3變更。冷卻板501之上表面501a之溫度於面內均勻。控制裝置3藉由使冷卻板501之溫度降低而將基板W之正面Wa之整個區域均勻地冷卻。
又，設為與上述基板處理例之去除步驟(S8)並行地執行基板高旋轉步驟與氣體吹送步驟以促進混合昇華劑之昇華而進行了說明，但亦可與該等之至少一者一併或代替該等之至少一者而執行加熱步驟。又，亦可省略該等基板高旋轉步驟、氣體吹送步驟及加熱步驟中之一部分或全部。
於去除步驟(S8)中不進行基板高旋轉步驟之情形時，亦可於去除步驟(S8)之後，使基板W以甩脫旋轉速度旋轉，以使基板W之背面Wb甩脫乾燥。另一方面，與去除步驟(S8)並行地進行基板高旋轉步驟之情形時，由於去除步驟(S8)之後之基板W之背面Wb乾燥，故於去除步驟(S8)之後不需要甩脫乾燥。
又，於去除步驟(S8)中不進行加熱步驟之情形時，亦可與去除步驟(S8)並行地執行使基板W之正面Wa冷卻之冷卻步驟。作為此種基板W之冷卻，亦可作用與上述之於固化膜形成步驟(S7)中執行之冷卻步驟同樣之方法。作為此種方法，可例示對基板W之背面Wb供給冷卻流體之方法、或將冷卻板501(參照圖12)與基板W之背面Wb接近配置之方法等。於該情形時，於基板W之正面Wa之整個區域將固化膜73冷卻。由於基板W之正面Wa之固化膜73維持為凝固點(熔點)以下，故能夠一面抑制或 防止熔融一面使固化膜73中包含之昇華性物質昇華。
又，於上述基板處理例中，設為於固化膜形成步驟(S7)之前執行膜厚減少步驟(S6)進行了說明，但亦可相互平行地(即，同時)進行膜厚減少步驟(S6)與固化膜形成步驟(S7)。於該情形時，可使處理所需之時間縮短化。
又，亦可於上述基板處理例之固化膜形成步驟(S7)之後執行膜厚減少步驟(S6)。於該情形時，藉由將使固化之第1昇華性物質(及第2昇華性物質)溶解之溶劑供給至固化膜73上使固化膜之一部分溶解而薄膜化即可。或者，亦可藉由如利用刮刀等自固化膜73之上方刮取固化膜73之一部分之物理去除而薄膜化。
又，於上述基板處理例中，於沖洗液供給步驟(圖6之S3)與混合昇華劑供給步驟(圖6之S5)之間執行置換步驟(圖6之S4)。然而，於混合昇華劑相對於沖洗液(即水)具有混合性之情形時，亦可省略置換步驟(S4)。於該情形時，亦可廢除處理單元2之溶劑供給單元8之構成。
又，於上述基板處理例中，列舉與固化膜形成步驟(S7)及/或去除步驟(S8)並行地利用遮斷板20將基板W之上方空間遮斷之態樣為例進行了說明。然而，於不對基板W之背面Wb供給加熱流體或冷卻流體之情形時，亦可省略遮斷板20。
又，自混合昇華劑供給單元9供給之混合昇華劑之凝固點TFM亦可為室溫以上而並非未達室溫。於該情形時，於混合昇華劑供給單元9之內部需要用以將混合昇華劑維持為液體狀之裝置(調溫裝置)等。然而，由於混合昇華劑之凝固點TFM藉由凝固點下降而降低至低於昇華性物質之凝固點TF0，故可謀求用以將混合昇華劑維持為液體狀之熱量之減 少。
又，作為昇華性物質，除了1,3,5-三
Figure 108122099-A0305-02-0043-6
烷以外，亦可使用環己醇、第三丁醇、具有環狀構造之氟系溶劑、1,3,5-二噁烷、1,3,5-三噪烷、樟腦、萘、碘等。又，作為第1及第2溶劑，不限於IPA及PGMEA，除了該等以外，例如可例示NMP(正甲基-2-吡咯啶酮)、丙酮(acetone)、正己烷、甲醇、乙醇、EG(乙二醇)、HFE(氫氟醚)、正丁醇、第三丁醇、異丁基醇及2-丁醇。可將該等溶劑中之蒸汽壓較高者設為第1溶劑，將蒸汽壓較低者設為第2溶劑。
作為昇華性物質、第1溶劑及第2溶劑之組合，例示了1,3,5-三
Figure 108122099-A0305-02-0043-7
烷(trioxane)、IPA及PGMEA之組合，但作為其他組合，可例示1,3,5-二噁烷、正己烷及PGMEA。常壓下之1,3,5-二噁烷之凝固點係64℃。又，1,3,5-二噁烷、正己烷及PGMEA之蒸汽壓例如分別為6.1kPa、17kPa及0.5kPa。又，作為昇華性物質、第1溶劑及第2溶劑之其他組合，可例示環己烷(cyclohexane)、丙酮及IPA。常壓下之環己烷之凝固點係6℃。環己烷及丙酮之蒸汽壓例如分別為9.6kPa及24kPa。又，亦可存在多種其他組合。
又，第2溶劑之蒸汽壓亦可為昇華性物質之蒸汽壓以上。但，第2溶劑之蒸汽壓低於第1溶劑之蒸汽壓。於該情形時，於固化膜形成步驟(S7)中，第1溶劑優先蒸發，於包含含有昇華性物質及第2溶劑之混合昇華劑之液膜中，昇華性物質開始凝固，進行混合昇華劑之固化。與混合昇華劑之固化並行地，第2溶劑亦蒸發。於混合昇華劑之固化開始之後至第2溶劑蒸發之前之期間，形成含有昇華性物質及第2溶劑之固化膜73。因此，於混合昇華劑之固化開始之後至第2溶劑蒸發之前之期間，可於固 化膜73之整個區域抑制或防止固化膜73中之裂紋之生長。
又，如圖13所示，使固化膜73不經過液體狀態而變化為氣體之去除步驟(S8)亦可為對基板W照射電漿之電漿照射步驟而並非昇華步驟。即，於去除步驟中，亦可藉由基於氧自由基等之分解或化學反應不經過液體而變化為氣體。進而，電漿照射步驟等去除步驟亦可利用其他處理單元進行。
圖13係用以對自濕式處理單元2W朝向使固化膜73不經過液體狀態而變化為氣體之乾式處理單元2D之基板W之搬送進行說明的模式圖。於圖13中，關於與上述圖1~圖12所示之構成同等之構成，標註與圖1等相同之參照符號並省略其說明。
處理單元2除了包含對基板W供給處理液之濕式處理單元2W以外，還包含不對基板W供給處理液地處理基板W之乾式處理單元2D。圖13表示乾式處理單元2D包含將處理氣體引導至腔室(第2腔室)4D內之處理氣體配管601、及使腔室4D內之處理氣體變化為電漿之電漿產生裝置602之例。電漿產生裝置602包含配置於基板W之上方之上電極603、及配置於基板W之下方之下電極604。
自圖6所示之基板W之搬入(圖6之步驟S1)至固化膜形成去除步驟(圖4之步驟S10)為止之步驟係於濕式處理單元2W之腔室(第1腔室)4內進行。其後，如圖13所示，基板W由基板搬送機械手CR自濕式處理單元2W之腔室4搬出，並被搬入至乾式處理單元2D之腔室4D。殘留於基板W之正面Wa之固化膜73係藉由腔室4D內之由電漿引起之化學反應及物理反應而不經過液體地變化為氣體。藉此，自基板W去除固化膜73。於圖13之例中，分別於腔室4及腔室4D進行固化膜73之形成與固化膜73之去 除，因此，可簡化腔室4及腔室4D內之構造，能夠使腔室4及腔室4D小型化。
又，於上述實施形態中，對基板處理裝置1為對包含半導體晶圓之基板W進行處理之裝置之情形進行了說明，但基板處理裝置亦可為對液晶顯示裝置用基板、有機EL(electroluminescence)顯示裝置等FPD(Flat Panel Display)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進行處理之裝置。
本申請案係與在2018年6月29日向日本特許廳提出之日本專利特願2018-124745號對應，本申請案之所有揭示藉由引用而併入於本文中。
自本說明書及隨附圖式中，除了申請專利範圍中記載之特徵以外，亦可抽取如下特徵。該等特徵可與解決問題之技術手段之項中記載之特徵任意地組合。
A1.提供一種基板處理裝置，其包含：基板保持單元，其保持基板；混合乾燥輔助物質供給單元，其對由上述基板保持單元保持之基板之表面供給由乾燥輔助物質、第1溶劑、以及與上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑不同之藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質；固化膜形成單元，其藉由使上述第1溶劑自存在於由上述基板保持單元保持之基板之表面之上述混合乾燥輔助物質蒸發，而形成包含上述乾燥輔助物質及上述藥劑之固化膜；及去除單元，其將形成於由上述基板保持單元保持之基板之表面之上述固化膜中包含之上述乾燥輔助物質去除。
根據A1記載之構成，將由乾燥輔助物質、第1溶劑、及藥劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面。有時固化膜不僅包含乾燥輔助物質，而且包含藥劑。於該情形時，即便於固化膜產生因結晶缺陷引起之裂紋，亦可藉由藥劑阻礙其生長。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
又，藉由使第1溶劑及藥劑混合於乾燥輔助物質中而引起凝固點下降。於混合乾燥輔助物質之凝固點低於乾燥輔助物質之凝固點之情形時，可謀求用以將混合乾燥輔助物質維持為液狀之熱能之減少。藉此，能夠不產生較大之成本增高地避免乾燥輔助物質之非意欲之凝固，並且對基板之表面良好地進行處理。
B1：一種基板處理方法，其包含：乾燥輔助液供給步驟，其係對基板之表面供給乾燥輔助液，上述乾燥輔助液係由乾燥輔助物質(昇華性物質)與具有較上述乾燥輔助物質之蒸汽壓低之蒸汽壓之溶劑(第2溶劑)相互混合所得之乾燥輔助液，且上述乾燥輔助液以較上述乾燥輔助物質少之比率含有上述溶劑；固化膜形成步驟，其係藉由使存在於上述基板之表面之上述乾燥輔助液固化而形成包含上述乾燥輔助物質及上述溶劑之固化膜；及去除步驟，其係將上述固化膜中包含之上述乾燥輔助物質去除。
根據B1記載之方法，將由乾燥輔助物質、第1溶劑及第2溶劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面。第1溶劑之蒸汽壓高於乾燥輔助物質之蒸汽壓及第2溶劑之蒸汽壓。因此，第1溶劑能夠優先自存在於基板之表面之混合乾燥輔助物質蒸發。又，乾燥輔助物質之蒸 汽壓高於第2溶劑之蒸汽壓。因此，第2溶劑不自存在於基板之表面之混合乾燥輔助物質蒸發。因此，固化膜不僅包含乾燥輔助物質，而且亦包含第2溶劑。藉此，可抑制或防止於固化膜中裂紋生長。因此，可抑制或防止因裂紋之生長而產生圖案坍塌。
又，藉由使第1溶劑及藥劑混合於乾燥輔助物質中而引起凝固點下降。於混合乾燥輔助物質之凝固點低於乾燥輔助物質之凝固點之情形時，可謀求用以將混合乾燥輔助物質維持為液狀之熱能之減少。藉此，能夠不產生較大之成本增高地避免乾燥輔助物質之非意欲之凝固，並且對基板之表面良好地進行處理。
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
S4‧‧‧步驟
S5‧‧‧步驟
S6‧‧‧步驟
S7‧‧‧步驟
S8‧‧‧步驟
S9‧‧‧步驟
S10‧‧‧步驟

Claims (27)

  1. 一種基板處理裝置，其包含：基板保持單元，其保持基板；混合乾燥輔助物質供給單元，其用以對由上述基板保持單元保持之基板之表面供給由乾燥輔助物質、第1溶劑、以及與上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑不同之第2溶劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質；蒸發單元，其用以使上述第1溶劑自上述基板保持單元保持之基板之表面蒸發；去除單元，其用以將上述乾燥輔助物質自上述基板保持單元保持之基板之表面去除；及控制裝置，其控制上述混合乾燥輔助物質供給單元、上述蒸發單元及上述去除單元；且上述控制裝置執行：混合乾燥輔助物質供給步驟，其係藉由上述混合乾燥輔助物質供給單元對上述基板之表面供給上述混合乾燥輔助物質；固化膜形成步驟，其係藉由利用上述蒸發單元使上述第1溶劑自存在於上述基板之表面之上述混合乾燥輔助物質蒸發而形成包含上述乾燥輔助物質及上述第2溶劑之固化膜；及去除步驟，其係將上述固化膜中包含之上述乾燥輔助物質去除。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述乾燥輔助物質包含具有昇華性之昇華性物質。
  3. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中上述第1溶劑之蒸汽壓高於上述乾燥輔助物質之蒸汽壓及上述第2溶劑之蒸汽壓。
  4. 如請求項3之基板處理裝置，其中上述控制裝置於上述固化膜形成步驟中執行一面使上述第1溶劑自上述混合乾燥輔助物質蒸發一面使上述混合乾燥輔助物質中包含之上述乾燥輔助物質固化的步驟。
  5. 如請求項3之基板處理裝置，其中藉由上述固化膜形成步驟形成之上述固化膜不含上述第1溶劑。
  6. 如請求項3之基板處理裝置，其中上述第2溶劑之蒸汽壓低於上述乾燥輔助物質之蒸汽壓。
  7. 如請求項6之基板處理裝置，其中於藉由上述固化膜形成步驟形成之上述固化膜中，上述第2溶劑呈液體狀。
  8. 如請求項7之基板處理裝置，其中上述控制裝置於上述去除步驟之後，進而執行使液體狀之上述第2溶劑自上述基板之表面蒸發之溶劑蒸發步驟。
  9. 如請求項7之基板處理裝置，其中於上述基板之表面形成圖案，且於上述去除步驟之後殘存之上述第2溶劑之厚度薄於上述圖案之高 度。
  10. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中上述混合乾燥輔助物質係以較上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑之兩者少之比率含有上述第2溶劑。
  11. 如請求項10之基板處理裝置，其中上述混合乾燥輔助物質係以較上述第1溶劑少之比率含有上述乾燥輔助物質。
  12. 如請求項10或11之基板處理裝置，其中於藉由上述固化膜形成步驟形成之上述固化膜中，包含較上述第2溶劑多之上述乾燥輔助物質，且上述第2溶劑以分散於上述固化膜之狀態存在。
  13. 如請求項10或11之基板處理裝置，其中上述固化膜形成步驟中之上述固化膜之形成速度較基於包含上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑且不含上述第2溶劑之液體形成上述固化膜時之形成速度慢。
  14. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中上述乾燥輔助物質具有室溫以上之凝固點，且上述混合乾燥輔助物質之凝固點低於上述乾燥輔助物質之凝固點。
  15. 如請求項14之基板處理裝置，其中上述混合乾燥輔助物質之凝固點低於室溫。
  16. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中上述乾燥輔助物質、上述第1溶劑及上述第2溶劑相互具有可溶性。
  17. 如請求項1或2之基板處理裝置，其進而包含用以使由上述基板保持單元保持之基板繞經過該基板之中央部之旋轉軸線旋轉之旋轉單元，且上述控制裝置與上述固化膜形成步驟並行地及/或於上述固化膜形成步驟之前進而執行膜厚減少步驟，上述膜厚減少步驟係利用上述旋轉單元使上述基板旋轉而藉由離心力將上述混合乾燥輔助物質之一部分自上述基板之表面排除，使形成於上述表面之上述混合乾燥輔助物質之液膜之膜厚減少。
  18. 如請求項1或2之基板處理裝置，其進而包含用以對由上述基板保持單元保持之基板之表面供給處理液之處理液供給單元，上述控制裝置於上述混合乾燥輔助物質供給步驟之前進而執行藉由上述處理液供給單元對上述基板之表面供給處理液之步驟，且上述控制裝置於上述混合乾燥輔助物質供給步驟中執行對附著有處理液之上述基板之表面供給上述混合乾燥輔助物質之步驟。
  19. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中上述蒸發單元包含用以加熱由上述基板保持單元保持之基板之加熱單元、用以使由上述基板保持單元保持之基板冷卻之冷卻單元、用以對由上述基板保持單元保持之基板吹送氣體之氣體吹送單元、將由上述基板保持單元保持之基板之周圍之空間減壓之減壓單元、及用以使由上述基板保持單元保持之基板繞經過該基板之中 央部之旋轉軸線旋轉之旋轉單元中之至少一個，且上述控制裝置於上述固化膜形成步驟中執行利用上述加熱單元加熱上述混合乾燥輔助物質之步驟、利用上述冷卻單元使上述混合乾燥輔助物質冷卻之步驟、利用上述氣體吹送單元對上述混合乾燥輔助物質吹送氣體之步驟、利用上述減壓單元將上述混合乾燥輔助物質之周圍之空間減壓之減壓步驟、及使上述基板繞上述旋轉軸線以高速度旋轉之高速旋轉步驟中之至少一個。
  20. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中上述控制裝置於上述去除步驟中執行使上述固化膜自固體昇華為氣體之昇華步驟、藉由上述固化膜之分解使上述固化膜不經過液體狀態而變化為氣體之分解步驟、及藉由上述固化膜之反應使上述固化膜不經過液體狀態而變化為氣體之反應步驟中之至少一個。
  21. 如請求項1或2之基板處理裝置，其進而包含：第1腔室；第2腔室，其與上述第1腔室分開；及基板搬送單元，其用以於上述第1腔室與上述第2腔室之間搬送基板；且上述控制裝置於上述第1腔室之內部執行上述固化膜形成步驟，且於上述第2腔室之內部執行上述去除步驟。
  22. 一種基板處理方法，其包含： 混合乾燥輔助物質供給步驟，其係將由乾燥輔助物質、第1溶劑、以及與上述乾燥輔助物質及上述第1溶劑不同之第2溶劑相互混合所得之混合乾燥輔助物質供給至基板之表面；固化膜形成步驟，其係藉由使上述第1溶劑自存在於上述基板之表面之上述混合乾燥輔助物質蒸發且使上述混合乾燥輔助物質中包含之上述乾燥輔助物質固化，而形成包含上述乾燥輔助物質及上述第2溶劑之固化膜；及去除步驟，其將上述固化膜中包含之上述乾燥輔助物質去除。
  23. 如請求項22之基板處理方法，其中上述乾燥輔助物質包含具有昇華性之昇華性物質。
  24. 如請求項23之基板處理方法，其中上述第1溶劑之蒸汽壓高於上述乾燥輔助物質之蒸汽壓及上述第2溶劑之蒸汽壓。
  25. 如請求項24之基板處理方法，其中上述固化膜形成步驟包含一面使上述第1溶劑自上述混合乾燥輔助物質蒸發一面使上述混合乾燥輔助物質中包含之上述乾燥輔助物質固化的步驟。
  26. 如請求項24之基板處理方法，其中藉由上述固化膜形成步驟形成之上述固化膜不含上述第1溶劑。
  27. 如請求項24之基板處理方法，其中上述第2溶劑之蒸汽壓低於上述乾燥輔助物質之蒸汽壓。
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