TWI768157B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供可改善圖案倒壞及顆粒問題的基板處理方法及基板處理裝置。
本發明之基板處理方法係包含：對在表面具有氧化物之基板的表面，進行改善該表面之粗糙之改質的表面改質步驟；對上述基板之經上述改質的表面供給處理液，藉該處理液洗淨基板表面的表面洗淨步驟；及對上述基板之經上述洗淨之表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化步驟。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本申請案係主張根據2018年1月9日提出之日本專利申請案特願2018-001373號及日本專利特願2018-001374號之優先權，將該申請案之所有內容藉由引用而併入本文中。
本發明係關於對基板進行處理之基板處理方法及基板處理裝置。成為處理對象之基板，包括半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、有機EL(電致發光，Electroluminescence)顯示裝置等之FPD(Flat Panel Display，平板顯示)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、太陽電池用基板等之基板。
由單片式之基板處理裝置所進行之基板處理，係逐次單片地處理基板。更詳言之，係藉由旋轉夾具幾乎水平地保持基板。然後，對基板上表面藉由藥液進行處理後，藉沖洗液沖洗基板上表面。其後，為了將基板上表面進行乾燥，而進行使基板高速旋轉的旋轉乾燥步驟。
在基板表面形成有細微圖案的情況，於旋轉乾燥步驟中，有無法去除進入至圖案內部之沖洗液之虞，因此，有發生乾燥不良之虞。進入至圖案內部之沖洗液的液面(空氣與液體之界面)係形成於圖案內。因此，液體之表面張力作用至液面與圖案間之接觸 位置。此表面張力較大時，容易發生圖案倒壞。典型之沖洗液的水由於表面張力大，故無法忽視旋轉乾燥步驟中之圖案倒壞。
因此，提案有供給表面張力較水低之屬於低表面張力液體之異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)的手法(例如參照下述專利文獻1)。具體而言，藉由對基板上表面供給IPA，將進入至圖案內部之水置換為IPA，其後去除IPA而使基板上表面乾燥。然而，即使是將進入至圖案內部之水置換為IPA的情況，在表面張力作用時間較長或圖案強度較低時仍可能發生圖案倒壞。
因此，專利文獻2揭示藉由矽烷化劑(疏水化劑)對基板上表面進行疏水化，減低圖案所受到之表面張力，防止圖案倒壞的基板處理。具體而言，係對基板上表面供給矽烷化劑，供給至基板上表面之矽烷化劑因基板旋轉而於基板上表面由中央流動擴展至周緣。藉此，使基板上表面全體疏水化。其後，殘留於基板上表面之矽烷化劑被IPA沖除，之後使基板乾燥。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2016-21597號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-222329號公報
然而，根據本案發明人最近的研究，得知即使進行了此種疏水化處理仍有發生圖案倒壞的情形。此外，尚得知在經過疏水化處理並乾燥之基板的表面，觀察到較多顆粒。
關於其原因，本案發明人的假設如下。
若氧化物附著於進行疏水化處理之基板的表面，則於基板表面產生以此氧化物為起因的凹凸。若對此種基板表面進行疏水化處理，則疏水化劑之官能基係於露出基板之表面上與基板材料進行反應，於被氧化物所被覆之部分則與氧化物之表面進行反應，形成被覆基板露出部分及基板表面之氧化物的疏水化膜。然而，由於疏水化劑係由大分子量之材料所構成，故於疏水化膜之表面不僅遺留起因於氧化物之凹凸，甚至產生更大的凹凸。亦即，若於基板表面發生起因於氧化物的粗糙，將因疏水化處理而使粗糙更加惡化。
若對此種粗糙惡化之表面供給液體(專利文獻2之例中為IPA)，或殘存著在此之前所供給之液體(例如水或IPA)，則以此等液體之表面張力為起因而發生圖案倒壞。
又，因疏水化處理而放大之粗糙，係在使用顆粒計數器等觀測基板表面時，有被檢測出為顆粒的可能性。
因此，本發明之一實施形態在於提供可改善圖案倒壞及顆粒問題的基板處理方法及基板處理裝置。
本發明之一實施形態提供一種基板處理方法，其包含：對在表面具有氧化物之基板的表面，進行改善該表面之粗糙之改質的表面改質步驟；對上述基板之經上述改質的表面供給處理液，藉該處理液洗淨基板表面的表面洗淨步驟；及對上述基板之經上述洗淨之表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化步驟。
根據此方法，對基板表面施行用於改善粗糙的表面改質處理。藉此，使基板表面平坦化。對此經平坦化之表面，進行處理液之洗淨處理，其後，進行疏水化劑之疏水化處理。如此，依消除了基板表面凹凸之狀態使基板表面改質成疏水性，故此經改質之基板的表面被均勻疏水化，且成為粗糙少之平坦表面。藉此，可解決圖案倒壞問題及顆粒問題。
又，本發明之一實施形態提供一種基板處理方法，其包含：對在表面具有氧化物之基板進行加熱而對表面進行改質的加熱改質步驟；對上述基板之經上述改質的表面供給處理液，藉該處理液洗淨基板表面的表面洗淨步驟；及對上述基板之經上述洗淨之表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化步驟。
根據此方法，藉由加熱基板而使其表面改質。藉由加熱之表面改質，去除基板上之氧化物，或使基板上之氧化物分解及再鍵結，藉此使基板表面平坦化。對此藉表面改質而平坦化之表面，進行處理液之洗淨處理，其後，進行疏水化劑之疏水化處理。如此，依消除了以氧化物為起因之基板表面凹凸之狀態使基板表面改質成疏水性，故此經改質之基板的表面被均勻疏水化，且成為粗糙少之平坦表面。藉此，可解決圖案倒壞問題及顆粒問題。
本發明之一實施形態中，上述加熱改質步驟係包含：將上述基板表面之氧化物之至少一部分藉由加熱而去除的加熱去除步驟。
於此方法中，藉由去除氧化物，而減低或消除基板表面的凹凸。氧化物係藉熱能量而分解。更具體而言，藉由熱能量解除基板材料與氧化物間之鍵結可去除氧化物。相較於使用藥液的情 況，藉加熱所進行之氧化物去除係無因蝕刻作用所造成之基板材料損失(膜減少)，故較有利。
本發明之一實施形態中，上述加熱改質步驟係包含：將上述基板之表面之以氧化物為起因的凹凸藉由加熱而減低的平坦化步驟。此方法中，以氧化物為起因的基板表面凹凸係藉加熱而平坦化。
本發明之一實施形態中，上述表面洗淨步驟係包含：將洗淨用之藥液供給至上述基板表面的藥液洗淨步驟；及對上述基板之表面供給沖洗液，藉沖洗液置換上述藥液的沖洗步驟。
藉此，可在使用藥液進行基板洗淨後，對基板表面進行疏水化。由於在使用藥液進行洗淨之前，已藉基板加熱使基板表面改質，故基板表面呈良好之疏水性表面。從而，可於避免圖案倒壞問題及顆粒問題之下，進行使用藥液的基板洗淨。
本發明之一實施形態中，上述處理液中之溶存氧濃度為100ppb以下。藉此，由於可抑制或防止以處理液中之溶存氧為起因的基板材料氧化，故提升疏水化處理前之基板表面的粗糙。藉此，疏水化處理後之基板表面具有優越的疏水性能。
本發明之一實施形態中，上述疏水化步驟係包含：供給於溶媒中溶解了疏水化物質之液狀之疏水化劑的疏水化劑供給步驟。而且，上述方法係進一步包含：於上述表面洗淨步驟後、上述疏水化步驟之前，將與上述疏水化劑之溶媒混合的有機溶劑供給至上述基板表面的前有機溶劑供給步驟。
於此方法，基板表面之處理液被有機溶劑置換，其後將液狀之疏水化劑供給至基板表面。有機溶劑由於與疏水化劑之溶 媒混合(亦即具有相溶性)，故疏水化劑效率佳地置換基板表面之有機溶劑。更具體而言，即使在基板表面形成有圖案的情況，仍可藉疏水化劑置換圖案內之有機溶劑。
本發明之一實施形態中，上述方法係進一步包含：於上述疏水化步驟後，對上述基板表面供給有機溶劑，將上述基板上之過剩之疏水化劑沖除的後有機溶劑供給步驟。藉此，由於可藉適當量之疏水化劑對基板表面進行疏水化，故可避免因過剩之疏水化劑而使基板表面之粗糙惡化，或使疏水性能降低。
本發明一實施形態中，上述有機溶劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。藉此，由於可抑制或防止因有機溶劑中之溶存氧所引起的基板材料之氧化，故提升疏水化處理前之基板表面的粗糙。藉此，疏水化處理後之基板表面具有優越的疏水性能。
本發明之一實施形態中，上述疏水化劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。藉此，可抑制或防止疏水化劑供給步驟中因疏水化劑中之溶存氧所引起的基板材料氧化。
本發明一實施形態中，進一步包含：在上述表面洗淨步驟至上述疏水化步驟為止的期間，將上述基板周圍之環境控制為氧濃度較大氣中低之低氧環境的環境控制步驟。藉此，在藉熱處理對基板表面改質後，可依抑制了該表面新成長出氧化物的狀態，將基板表面改質為疏水性。
本發明之一實施形態中，上述低氧環境係氧不溶解於上述處理液中之氧濃度的環境。藉此，由於在表面洗淨步驟中來自環境的氧不溶入至處理液中，故於表面洗淨步驟中可抑制或防止氧化物成長於基板表面上。
本發明之一實施形態中，包含於上述加熱改質步驟後將上述基板冷卻的冷卻步驟，對上述冷卻步驟後之基板實行上述表面洗淨步驟。藉此，在表面洗淨步驟前使基板冷卻，故可更確實地抑制表面洗淨步驟中之基板材料氧化。
本發明之一實施形態中，包含：在上述疏水化步驟後，將上述基板表面之疏水化劑加熱而脫水的加熱脫水步驟。藉此，於加熱脫水步驟中，可使基板表面之疏水化劑之溶媒蒸發而達到異物縮小之目的，或消除起因於過剩之水分的疏水化劑之不完全鍵結。藉此，可提供具有優越疏水性的表面。
再者，本發明之一實施形態提供一種基板處理方法，其包含：將基板表面之氧化物去除的氧化物去除步驟；對上述基板之經去除上述氧化物的表面供給處理液，藉該處理液洗淨基板表面的表面洗淨步驟；對上述基板之經上述洗淨之表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化步驟；及在上述表面洗淨步驟至上述疏水化步驟為止的期間，將上述基板周圍之環境控制為氧濃度較大氣中低之低氧環境的環境控制步驟。
根據此方法，去除基板表面之氧化物，其後，實行藉處理液洗淨基板表面的表面洗淨步驟。在表面洗淨步驟後所實行之疏水化步驟中，對基板表面供給疏水化劑，將基板表面改質為疏水性。在表面洗淨步驟至疏水化步驟為止的期間，將基板周圍之環境控制為低氧環境。從而，在去除基板表面之氧化物後，可依抑制了該表面新成長出氧化物的狀態，將基板表面改質為疏水性。藉此，由於可依消除了以氧化物為起因之基板表面凹凸的狀態將基板表面改質為疏水性，故此經改質之基板表面被均勻地疏水化，且為粗 糙少之平坦表面。因此，可解決圖案倒壞問題及顆粒問題。
表面洗淨步驟中所使用之處理液，較佳為不對基板材料進行氧化的處理液。藉此，可避免於洗淨時於基板表面形成以處理液為起因之新氧化物。
本發明之一實施形態中，上述低氧環境係氧不溶解於上述處理液中之氧濃度的環境。藉此，由於在表面洗淨步驟中來自環境的氧不溶入至處理液中，故於表面洗淨步驟中可抑制或防止氧化物成長於基板表面上。
本發明之一實施形態中，上述處理液中之溶存氧濃度為100ppb以下。藉此，可確實抑制或防止表面洗淨步驟中因處理液中之氧所引起的基板材料氧化。
本發明之一實施形態，上述氧化物去除步驟係包含對上述基板表面供給藥液而去除氧化物的藥液去除步驟。例如，藥液係藉由蝕刻作用去除基板表面之氧化物。此時，較佳係使用可對基板材料選擇性地蝕刻氧化物的藥液。其中，一般由於基板表面之氧化物可依稀釋濃度之藥液藉由短時間蝕刻處理而去除，故即使基板材料(例如基板表面之形成圖案的材料)中含有氧化物，仍不致有使基板表面構造實質改變之虞。
本發明之一實施形態中，上述藥液中之溶存氧濃度為100ppb以下。藉此，可確實抑制或防止藥液去除步驟中因藥液中之氧所引起的基板材料氧化。
本發明之一實施形態中，上述氧化物去除步驟係包含：將上述基板表面之氧化物之至少一部分藉由加熱而去除的加熱去除步驟。此時，氧化物係藉熱能量而分解。更具體而言，藉由熱 能量解除基板材料與氧原子間之鍵結可去除氧化物。相較於使用藥液的情況，藉加熱所進行之氧化物去除係無因蝕刻作用所造成之基板材料損失(膜減少)，故較有利。
本發明之一實施形態中，進一步包含將應供給至上述基板表面之處理液中之氧進行脫氣的脫氣步驟，上述表面洗淨步驟係將經上述脫氣步驟之處理液供給至上述基板表面。藉此，確實減低處理液中之溶存氧量，可抑制或防止因溶存氧所引起的基板材料氧化。
本發明之一實施形態中，上述表面洗淨步驟係包含：將洗淨用之藥液供給至上述基板表面的藥液洗淨步驟；及對上述基板之表面供給沖洗液，藉沖洗液置換上述藥液的沖洗步驟。此時，藥液及沖洗液為處理液，較佳係使用不使基板材料氧化的各種液。藉此，於藥液洗淨步驟及沖洗步驟中均可抑制或防止基板材料氧化。
本發明之一實施形態中，上述疏水化步驟係包含：供給使疏水化物質溶解於溶媒中之液狀之疏水化劑的疏水化劑供給步驟。而且，上述方法係進一步包含：於上述表面洗淨步驟後、上述疏水化步驟之前，將與上述疏水化劑之溶媒混合的有機溶劑供給至上述基板表面的前有機溶劑供給步驟。
於此方法，基板表面之處理液被有機溶劑置換，其後將液狀之疏水化劑供給至基板表面。有機溶劑由於與疏水化劑之溶媒混合(亦即具有相溶性)，故疏水化劑效率佳地置換基板表面之有機溶劑。更具體而言，即使在基板表面形成有圖案的情況，仍可藉疏水化劑置換圖案內之有機溶劑。有機溶劑較佳係不使基板表面氧 化的有機溶劑。藉此，可抑制或防止在供給疏水化劑前於基板表面之氧化物成長，可對基板表面施行均勻之疏水化處理。
本發明一實施形態中，上述有機溶劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。藉此，可於前有機溶劑供給步驟中確實抑制或防止因有機溶劑中之氧所引起的基板材料氧化。
本發明之一實施形態中，上述疏水化劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。藉此，可於疏水化劑供給步驟中抑制或防止因疏水化劑中之溶存氧所引起的基板材料氧化。
本發明之一實施形態中，上述方法係進一步包含：於上述疏水化步驟後，對上述基板表面供給有機溶劑，將上述基板上之過剩之疏水化劑沖除的後有機溶劑供給步驟。藉此，由於可藉適當量之疏水化劑對基板表面進行疏水化，故可避免因過剩之疏水化劑而使基板表面之粗糙惡化，或使疏水性能降低。
本發明之一實施形態中，上述環境控制步驟係包含：在接近上述基板表面之位置相對向地配置阻斷構件的阻斷構件配置步驟；及在上述阻斷構件與上述基板表面之間供給惰性氣體之惰性氣體供給步驟。
此方法中，藉由接近基板表面並相對向配置阻斷構件，可限制基板表面所對向之空間。然後，藉由對此限制之空間供給惰性氣體，可使基板表面處於低氧濃度之環境中。藉此，可抑制或防止處理中之基板表面上的氧化物成長。
本發明之一實施形態中，上述阻斷構件係包含：與上述基板表面相對向之對向部；及連接於上述對向部之周緣部，包圍上述基板周緣的環狀之延設部；於上述環境控制步驟中，上述延設 部係與上述基板周緣相對向。
藉此，基板表面所相對向之空間，係在該表面之法線方向上被對向部所限制，在與該表面平行之方向上被環狀之延設部所限制。因此，基板表面所相對向之空間形成幾乎封閉空間，對此封閉空間供給惰性氣體。從而，基板表面處於低氧濃度且穩定之環境中，依此狀態進行表面洗淨處理等。藉此，可更確實地抑制或防止於處理中之基板表面上成長氧化物。
本發明之一實施形態提供一種基板處理裝置，其包含：對在表面具有氧化物之基板的表面，進行改善該表面之粗糙之改質的表面改質單元；對上述基板之經上述改質的表面，供給用於洗淨該表面之處理液的處理液供給單元；及對上述經洗淨之基板之表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化劑供給單元。
又，本發明之一實施形態提供一種基板處理裝置，其包含：對在表面具有氧化物之基板進行加熱而對表面進行改質的熱處理單元；對上述基板之經上述改質的表面，供給用於洗淨該表面之處理液的處理液供給單元；及對上述經洗淨之基板之表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化劑供給單元。
本發明之一實施形態中，上述熱處理單元係對上述基板進行加熱，俾將上述基板表面之氧化物之至少一部分藉由加熱而去除。
本發明之一實施形態中，上述熱處理單元係對上述基板進行加熱，俾使上述基板表面之以氧化物為起因之凹凸藉由加熱而減低。
本發明之一實施形態中，上述處理液供給單元係包含：將洗淨用之藥液供給至上述基板表面的藥液供給單元；及將藉由沖洗液置換上述藥液之沖洗液供給至上述基板表面的沖洗液供給單元。
本發明之一實施形態中，上述處理液供給單元係將溶存氧濃度為100ppb以下之處理液供給至基板表面。
本發明之一實施形態中，上述疏水化劑供給單元係供給使疏水化物質溶解於溶媒中的液狀之疏水化劑。又，上述基板處理裝置係進一步包含：於洗淨上述基板表面後、上述基板表面之疏水化前，將與上述疏水化劑之溶媒混合的有機溶劑供給至上述基板表面的前有機溶劑供給單元。
本發明之一實施形態中，進一步包含：於上述基板表面之疏水化後，對上述基板表面供給有機溶劑，將上述基板上之過剩之疏水化劑沖除的後有機溶劑供給單元。
本發明之一實施形態中，上述有機溶劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。
本發明之一實施形態中，上述疏水化劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。
本發明之一實施形態中，上述基板處理裝置進一步包含：在藉上述處理液供給單元對上述基板表面供給處理液的期間、及在藉上述疏水化劑供給單元對上述基板表面供給疏水化劑的期間，將上述基板周圍之環境控制為氧濃度較大氣中低之低氧環境的環境控制單元。
本發明之一實施形態中，上述環境控制單元係將上述 基板周圍之環境控制為氧不溶解於上述處理液中之氧濃度的低氧環境。
本發明之一實施形態中，進一步包含：在藉上述熱處理單元加熱後、上述表面之洗淨前，將上述基板冷卻的冷卻單元。
本發明之一實施形態中，上述基板處理裝置係進一步包含：在上述表面經疏水化後，為了將上述基板表面之疏水化劑進行加熱並脫水而加熱上述基板的後加熱單元。
再者，本發明之一實施形態提供一種基板處理裝置，其包含：將基板表面之氧化物去除的氧化物去除單元；為了對上述去除了表面氧化物之基板的表面進行洗淨，對該表面供給處理液的處理液供給單元；對上述經洗淨之基板表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化劑供給單元；及在藉上述處理液供給單元對上述基板表面供給處理液的期間、及在藉上述疏水化劑供給單元對上述基板表面供給疏水化劑的期間，將上述基板周圍之環境控制為氧濃度較大氣中低之低氧環境的環境控制單元。
本發明之一實施形態中，上述環境控制單元係將上述基板周圍之環境控制為氧不溶解於上述處理液中之氧濃度的低氧環境。
本發明之一實施形態中，上述處理液供給單元係將溶存氧濃度為100ppb以下之處理液供給至基板表面。
本發明之一實施形態中，上述氧化物去除單元係包含對上述基板表面供給藥液而去除氧化物的氧化物去除藥液供給單元。
本發明之一實施形態中，上述氧化物去除藥液供給單 元係將溶存氧濃度為100ppb以下之藥液供給至基板表面。
本發明之一實施形態中，上述氧化物去除單元係包含將上述基板表面之氧化物之至少一部分藉由加熱而去除的熱處理單元。
本發明之一實施形態中，上述處理液供給單元係包含將應供給至上述基板表面之處理液中之氧進行脫氣的脫氣單元。
本發明之一實施形態中，上述處理液供給單元係包含：將洗淨用之藥液供給至上述基板表面的藥液供給單元；及將藉由沖洗液置換上述藥液之沖洗液供給至上述基板表面的沖洗液供給單元。
本發明之一實施形態中，上述疏水化劑供給單元係供給使疏水化物質溶解於溶媒中的液狀之疏水化劑。而且，上述基板處理裝置係進一步包含：於洗淨上述基板表面後、上述基板表面之疏水化前，將與上述疏水化劑之溶媒混合的有機溶劑供給至上述基板表面的前有機溶劑供給單元。
本發明之一實施形態中，上述前有機溶劑供給單元係供給溶存氧濃度為100ppb以下之有機溶劑。
本發明之一實施形態中，上述疏水化劑供給單元係供給溶存氧濃度為100ppb以下之液狀之疏水化劑。
本發明之一實施形態中，上述基板處理裝置係進一步包含：於上述基板表面之疏水化後，對上述基板表面供給有機溶劑，將上述基板上過剩之疏水化劑沖除的後有機溶劑供給單元。
本發明之一實施形態中，上述環境控制單元係包含：與上述基板表面相對向之阻斷構件；在接近上述基板表面之位置相 對向地配置上述阻斷構件的阻斷構件配置單元；及在上述阻斷構件與上述基板表面之間供給惰性氣體之惰性氣體供給單元。
本發明之一實施形態中，上述阻斷構件係包含：與上述基板表面相對向之對向部；及連接於上述對向部之周緣部，包圍上述基板周緣的環狀之延設部。而且，在藉由上述阻斷構件配置單元將上述阻斷構件配置於接近上述基板表面之位置時，上述延設部係與上述基板周緣相對向。
本發明之上述內容或其他目的、特徵及效果，將參照隨附圖式由下述實施形態之說明所闡明。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧處理單元
3‧‧‧控制單元
3A‧‧‧處理器
3B‧‧‧記憶體
4‧‧‧腔室
5‧‧‧旋轉夾具
6‧‧‧對向構件
7‧‧‧支撐構件
8‧‧‧惰性氣體供給單元
10‧‧‧有機溶劑供給單元
11‧‧‧疏水化劑供給單元
12‧‧‧支撐構件升降單元
13‧‧‧處理杯
14‧‧‧第1杯
15‧‧‧第2杯
16‧‧‧第3杯
17‧‧‧第1護件
17A‧‧‧第1筒狀部
17B‧‧‧第1傾斜部
18‧‧‧第2護件
18A‧‧‧第2筒狀部
18B‧‧‧第2傾斜部
19‧‧‧第3護件
19A‧‧‧第3筒狀部
19B‧‧‧第3傾斜部
20‧‧‧夾銷
21‧‧‧旋轉基底
21a‧‧‧貫通孔
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧電動馬達
24‧‧‧基板保持單元
26‧‧‧排氣桶
27‧‧‧第1護件升降單元
28‧‧‧第2護件升降單元
29‧‧‧第3護件升降單元
30‧‧‧第1處理液供給單元
31‧‧‧藥液供給管
32‧‧‧藥液閥
33‧‧‧處理液噴嘴
34‧‧‧沖洗液供給管
35‧‧‧沖洗液閥
36‧‧‧脫氣單元
37‧‧‧脫氣單元
38‧‧‧噴嘴收容構件
40‧‧‧第2處理液供給單元
41‧‧‧藥液供給管
42‧‧‧藥液閥
43‧‧‧處理液噴嘴
44‧‧‧沖洗液供給管
45‧‧‧沖洗液閥
46‧‧‧脫氣單元
47‧‧‧脫氣單元
50‧‧‧有機溶劑噴嘴
51‧‧‧有機溶劑供給管
52‧‧‧有機溶劑閥
53‧‧‧脫氣單元
60‧‧‧對向部
60a‧‧‧對向面
60b‧‧‧貫通孔
61‧‧‧延設部
61a‧‧‧內周面
62‧‧‧筒狀部
63‧‧‧凸緣部
63a‧‧‧定位孔
65‧‧‧處理空間
66‧‧‧第1卡合部
70‧‧‧對向構件支撐部
70a‧‧‧筒狀部插通孔
70b‧‧‧卡合突起
71‧‧‧壁部
72‧‧‧噴嘴支撐部
75‧‧‧空間
76‧‧‧第2卡合部
80‧‧‧疏水化劑噴嘴
81‧‧‧疏水化劑供給管
82‧‧‧疏水化劑閥
83‧‧‧脫氣單元
90‧‧‧惰性氣體噴嘴
91‧‧‧惰性氣體供給管
92‧‧‧惰性氣體閥
100‧‧‧熱處理單元
101‧‧‧腔室
102‧‧‧基座
103‧‧‧燈加熱器單元
104‧‧‧閃光燈單元
105‧‧‧排氣單元
105a‧‧‧排氣管
105b‧‧‧排氣閥
106‧‧‧惰性氣體供給單元
106a‧‧‧惰性氣體供給管
106b‧‧‧惰性氣體閥
110‧‧‧加熱器單元
110a‧‧‧對向面
111‧‧‧板本體
112‧‧‧加熱器
113‧‧‧加熱器通電單元
114‧‧‧加熱器升降單元
115‧‧‧升降軸
116‧‧‧饋電線
120‧‧‧下表面惰性氣體供給單元
121‧‧‧惰性氣體供給管
122‧‧‧惰性氣體閥
130‧‧‧雜物
131‧‧‧溶媒
140‧‧‧疏水化劑之分子
141‧‧‧水分子
A1‧‧‧旋轉軸線
C‧‧‧載體
CR‧‧‧搬送機器人
IR‧‧‧搬送機器人
LP‧‧‧裝載埠
Ox‧‧‧氧化物
Oxn‧‧‧新的氧化膜
S‧‧‧旋轉方向
S1~S8、S10~S12、S21~S33、S35~S36、S41~S42‧‧‧步驟
Sm‧‧‧疏水化物質
W‧‧‧晶圓
Wsi‧‧‧矽露出部
Wox‧‧‧氧化物部
圖1A至圖1D為用於說明本發明一實施形態之基板處理之原理的說明圖。
圖2A至圖2C為用於說明本發明一實施形態之基板處理之其他原理的說明圖。
圖3A至圖3D為用於說明本發明一實施形態之基板處理之其他原理的說明圖。
圖4為用於說明本發明一實施形態之基板處理裝置之內部配置的圖解性俯視圖。
圖5為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示意性剖面圖。
圖6為用於說明上述基板處理裝置之主要部分之電氣構成的區塊圖。
圖7A為用於說明藉由上述基板處理裝置所進行之基板處理之 一例的流程圖。
圖7B為用於說明藉由上述基板處理裝置所進行之基板處理之其他例的流程圖。
圖8A為用於說明藥液處理(氧化物去除步驟、表面洗淨步驟)之情況的圖解性剖面圖。
圖8B為用於說明上述藥液處理後之沖洗處理之情況的圖解性剖面圖。
圖8C為用於說明第1有機溶劑處理之情況的圖解性剖面圖。
圖8D為用於說明疏水化處理之情況的圖解性剖面圖。
圖8E為用於說明第2有機溶劑處理之情況的圖解性剖面圖。
圖9為用於說明本發明其他實施形態之基板處理裝置之內部配置的圖解性俯視圖。
圖10為用於說明圖9之基板處理裝置所具備之熱處理單元之構成例的圖解性剖面圖。
圖11為用於說明圖9之基板處理裝置所具備之處理單元之構成例的示意性剖面圖。
圖12為用於說明圖9之基板處理裝置之電氣構成的區塊圖。
圖13A為用於說明藉由圖9之基板處理裝置所進行之基板處理之一例的流程圖。
圖13B為用於說明藉由圖9之基板處理裝置所進行之基板處理之其他例的流程圖。
圖14A為用於說明藥液處理(表面洗淨步驟)之情況的圖解性剖面圖。
圖14B為用於說明上述藥液處理後之沖洗處理(表面洗淨步驟) 之情況的圖解性剖面圖。
圖14C為用於說明第1有機溶劑處理之情況的圖解性剖面圖。
圖14D為用於說明疏水化處理之情況的圖解性剖面圖。
圖14E為用於說明第2有機溶劑處理之情況的圖解性剖面圖。
圖14F為用於說明後基板加熱處理之情況的圖解性剖面圖。
圖14G為用於說明後基板冷卻處理之情況的圖解性剖面圖。
圖15A為用於說明藥液處理(氧化物去除步驟、表面洗淨步驟)之情況的圖解性剖面圖。
圖15B為用於說明上述藥液處理後之沖洗處理之情況的圖解性剖面圖。
圖16為用於說明控制動作例之時序圖。
圖17為用於說明由後基板加熱處理所造成之脫溶媒作用的圖。
圖18為用於說明由後基板加熱處理所造成之脫水作用的圖。
以下參照圖式詳細說明本發明之實施形態。
圖1A~圖1D為用於說明本發明一實施形態之基板處理之原理的說明圖。處理對象之基板典型而言為矽晶圓，一般係指於表面存在矽、鍺等容易被氧化之材料的基板。基板之表面例如可為矽晶圓之表面，亦可為含有矽等容易氧化之材料的圖案的表面。
圖1A表示處理前之矽晶圓W之表面狀態。於晶圓W表面，形成氧化物Ox，並發生以此氧化物Ox為起因的凹凸。氧化物Ox可為自然氧化物，亦可為藉由與藥液間之化學反應而產生的氧化物。從而，於晶圓W表面，存在露出了屬於基板材料之矽的矽露出部Wsi、與屬於氧化物Ox表面之氧化物部Wox。
在對圖1A之原有之表面狀態、亦即於表面發生了由氧化物Ox所造成之凹凸的晶圓W，供給疏水化劑而施行了疏水化處理時，其表面狀態可認為如圖1D所示。亦即，疏水化物質Sm之官能基(例如矽醇基)係與位於矽露出部Wsi之OH基(羥基)、或位於氧化物Ox表面之OH基鍵結，且疏水化物質Sm之分子彼此鍵結。藉此，形成被覆矽露出部Wsi及氧化物部Wox的疏水化膜。由於疏水化物質Sm之分子較大，故於疏水化膜之表面形成較晶圓W表面原有凹凸更大的凹凸，粗糙惡化。因此，液體之接觸角無法變太大，未能獲得充分的疏水性能。此外，經放大的粗糙係在藉顆粒計數器進行觀測時，有被檢測出為顆粒之虞。
於此處理例中，係對圖1A之晶圓W進行用於去除氧化物Ox之氧化物去除處理作為表面改質處理。此氧化物去除處理可為將晶圓W加熱而去除氧化物Ox的加熱去除處理(加熱改質處理之一例)，亦可為對晶圓W表面供給藥液而去除氧化物Ox的藥液去除處理。藉此，如圖1B所示，晶圓W表面之幾乎全域因露出基板材料而成為矽露出部Wsi，且改善晶圓W表面之粗糙。若對此狀態之晶圓W表面供給疏水化劑進行疏水處理，則如圖1C所示，於晶圓W表面之幾乎全域，疏水化物質Sm之官能基與矽露出部Wsi之OH基均勻鍵結。其結果，疏水化物質Sm之分子遍及晶圓W表面均勻排列，得到無凹凸之經疏水化的表面。此種表面係液體之接觸角大，具有充分之疏水性能，且不存在有被檢測出為顆粒之虞的凹凸。
尚且，並不需要將晶圓W上之氧化物Ox無殘留地去除，亦可將氧化物Ox部分去除而改善了表面粗糙後，進行疏水化 處理。
圖2A~圖2C為用於說明本發明一實施形態之基板處理之其他原理的說明書。圖2A表示處理前之矽晶圓W之表面狀態，與圖1A相同。
此例中，進行用於使氧化物Ox平坦化之處理(平坦化處理)作為對圖2A之晶圓W的表面改質處理(加熱改質處理)。更具體而言，藉由對晶圓W進行適當之加熱處理，發生氧化物Ox之分解及再鍵結。藉此，如圖2B所示，成為於晶圓W表面之幾乎全域形成了均勻厚度之氧化物Ox的狀態，改善晶圓W表面之粗糙。若對此狀態之晶圓W表面供給疏水化劑進行疏水處理，則如圖2C所示，於晶圓W表面之幾乎全域，疏水化物質Sm之官能基與氧化物部Wox之OH基均勻鍵結。
其結果，疏水化物質Sm之分子遍及晶圓W表面均勻排列，得到無凹凸之經疏水化的表面。此種表面係液體之接觸角大，具有充分之疏水性能，且不存在有被檢測出為顆粒之虞的凹凸。
圖3A~圖3D為用於說明本發明一實施形態之基板處理之其他原理的說明書。圖3A表示處理前之矽晶圓W之表面狀態，與圖1A相同。
此處理例中，進行用於去除氧化物Ox之處理(加熱去除處理)作為對圖3A之晶圓W的表面改質處理(加熱改質處理)。藉此，如圖3B所示，於晶圓W表面之幾乎全域因基板材料露出而成為矽露出部Wsi，且改善晶圓W表面之粗糙。
於此狀態之晶圓W表面，如圖3C所示，依均勻膜厚形成新的氧化膜Oxn。新的氧化膜Oxn亦可藉由於存在氧之環境中 進行加熱而形成(加熱改質步驟之一例)。
如此形成之新的氧化膜Oxn係沿續圖3B狀態之矽露出部Wsi的粗糙，呈現粗糙經改善的表面。若對此狀態之晶圓W表面、亦即新的氧化膜Oxn表面供給疏水化劑進行疏水處理，則如圖3D所示般，於晶圓W表面之幾乎全域，疏水化物質Sm之官能基與新的氧化膜Oxn之表面之OH基均勻鍵結。
其結果，疏水化物質Sm之分子遍及晶圓W表面均勻排列，得到無凹凸之經疏水化的表面。此種表面係液體之接觸角大，具有充分之疏水性能，且不存在有被檢測出為顆粒之虞的凹凸。
圖4為用於說明本發明一實施形態之基板處理裝置1之內部配置的圖解性俯視圖。基板處理裝置1係對基板一例之矽晶圓W依逐次單片進行處理的單片式裝置。此實施形態中，晶圓W為圓板狀之基板。基板處理裝置1係包含：對晶圓W使用處理液進行處理的複數之處理單元2；裝載埠LP，係載置收容由處理單元2所處理之複數片晶圓W的載體C；搬送機器人IR及CR，係於裝載埠LP與處理單元2之間搬送晶圓W；與控制單元3，係控制基板處理裝置1。搬送機器人IR係於載體C與搬送機器人CR之間搬送晶圓W。搬送機器人CR係於搬送機器人IR與處理單元2之間搬送晶圓W。複數之處理單元2例如具有相同構成。
圖5為用於說明處理單元2之構成例的示意性剖面圖。處理單元2係具備：腔室4(參照圖4)、旋轉夾具5、對向構件6、支撐構件7、惰性氣體供給單元8、第1處理液供給單元30、第2處理液供給單元40、有機溶劑供給單元10、疏水化劑供給單元11、支撐構件升降單元12與處理杯13。
旋轉夾具5係依水平姿勢保持一片晶圓W，同時於通過晶圓W中央部之鉛直之旋轉軸線A1周圍使晶圓W旋轉。旋轉夾具5係收容於腔室4內(參照圖4)。腔室4係形成有用於將晶圓W搬入至腔室4內、或由腔室4搬出晶圓W的出入口(未圖示)。於腔室4具備對此出入口進行開關的擋門單元(未圖示)。
旋轉夾具5係包含：基板保持單元24、旋轉軸22與電動馬達23。基板保持單元24係水平保持晶圓W。基板保持單元24係包含旋轉基底21與複數之夾銷20。旋轉基底21係具有沿著水平方向的圓板形狀。於旋轉基底21上表面，在圓周方向上隔著間隔配置複數之夾銷20。旋轉軸22係結合至旋轉基底21之下表面中央。旋轉軸22係沿著旋轉軸線A1朝鉛直方向延伸。電動馬達23係對旋轉軸22賦予旋轉力。藉由電動馬達23使旋轉軸22旋轉，則使基板保持單元24的旋轉基底21旋轉。如此，使晶圓W在旋轉軸線A1周圍的旋轉方向S上旋轉。電動馬達23係構成使晶圓W於旋轉軸線A1周圍旋轉的基板旋轉單元。
對向構件6係俯視下呈略圓形狀。旋轉軸線A1係通過對向構件6中心部之鉛直軸線。對向構件6於此實施形態中係由樹脂所形成。作為形成對向構件6之樹脂，可舉例如PEEK(聚醚醚酮)等。對向構件6係將對向構件6與晶圓W上表面之間的空間65內的環境與周圍環境阻斷的阻斷構件之一例。
對向構件6例如可藉磁力與基板保持單元24卡合。詳細而言，對向構件6包含複數之第1卡合部66。第1卡合部66係由對向部60之對向面60a朝下方延伸。複數之第1卡合部66係在旋轉方向S上彼此隔著間隔配置。基板保持單元24係包含可與 複數之第1卡合部66進行凹凸卡合的複數之第2卡合部76。複數之第2卡合部76係在旋轉方向S上彼此隔著間隔配置，固定於旋轉基底21。
依對向構件6之各第1卡合部66、與基板保持單元24之所對應之第2卡合部76經卡合的狀態，對向構件6可與基板保持單元24一體旋轉。在對向構件6與基板保持單元24呈卡合時，藉由以電動馬達23使旋轉基底21旋轉，則對向構件6亦與基板保持單元24一起進行旋轉。亦即，電動馬達23亦發揮作為使對向構件6於旋轉軸線A1周圍進行旋轉之對向構件旋轉單元的機能。
對向構件6係包含對向部60、延設部61、筒狀部62與複數之凸緣部63。對向部60係由上方與晶圓W上表面相對向。對向部60形成為圓板狀。對向部60係於旋轉夾具5上方配置為幾乎水平。對向部60具有與晶圓W上表面相對向之對向面60a。對向面60a係對向部60之下表面。延設部61係由對向部60之周緣部朝下方延伸，於旋轉軸線A1周圍形成為環狀。延設部61之內周面61a，係形成為隨著越靠下方、相對於鉛直方向朝以旋轉軸線A1為中心之徑方向之外方越傾斜的錐型面。延設部61之外周面係沿著鉛直方向延伸。
以下，將以旋轉軸線A1為中心之徑方向之內方簡稱為「徑方向內方」，並將以旋轉軸線A1為中心之徑方向之外方簡稱為「徑方向外方」。在對向構件6與基板保持單元24卡合時，延設部61係在較第1護件17更靠徑方向內方包圍晶圓W，由側方(徑方向外方)與晶圓W之周緣呈相對向(參照圖5之二點虛線)。
筒狀部62係固定於對向部60上表面。複數之凸緣部 63係於筒狀部62之周方向(旋轉方向S)上彼此隔著間隔、配置於筒狀部62上端。各凸緣部63係由筒狀部62上端起朝水平延伸。
基板處理裝置1所使用之處理液，係包括藥液、沖洗液、有機溶劑及疏水化劑。
第1處理液供給單元30及第2處理液供給單元40係對晶圓W上表面之中央區域供給藥液及沖洗液(處理液)。晶圓W上表面之中央區域，係包含晶圓W上表面與旋轉軸線A1之交叉位置的晶圓W上表面之中央附近區域。
第1處理液供給單元30係包含：朝晶圓W上表面之中央區域吐出處理液的處理液噴嘴33；結合至處理液噴嘴33之藥液供給管31；同樣結合至處理液噴嘴33之沖洗液供給管34；介設於藥液供給管31之藥液閥32；與介設於沖洗液供給管34之沖洗液閥35。於藥液供給管31，係由藥液供給源供給例如氫氟酸(氟化氫水：HF)等之酸系藥液。藥液閥32係對藥液供給管31內之流路進行開關。於沖洗液供給管34，係由沖洗液供給源供給DIW(去離子水)等沖洗液。沖洗液閥35係對沖洗液供給管34內之流路進行開關。第1處理液供給單元30(尤其是關於藥液供給之部分)係於本實施形態中，為供給用於將晶圓W表面之氧化物去除之藥液的氧化物去除藥液供給單元之一例，從而，亦為氧化物去除單元之一例。又，第1處理液供給單元30之關於沖洗液供給的部分，係洗淨晶圓W表面之處理液洗淨單元之一例。
第2處理液供給單元40係包含：朝晶圓W上表面之中央區域吐出處理液的處理液噴嘴43；結合至處理液噴嘴43之藥液供給管41；同樣結合至處理液噴嘴43之沖洗液供給管44；介設 於藥液供給管41之藥液閥42；與介設於沖洗液供給管44之沖洗液閥45。於藥液供給管41，係由藥液供給源供給例如SC1(氨-過氧化氫水混合液)等之鹼系藥液。藥液閥42係對藥液供給管41內之流路進行開關。於沖洗液供給管44，係由沖洗液供給源供給CO2水(碳酸水)等沖洗液。沖洗液閥45係對沖洗液供給管44內之流路進行開關。第2處理液供給單元40係於此實施形態中，為對晶圓W表面供給用於將晶圓W表面洗淨之處理液的處理液供給單元之一例。尤其是第2處理液供給單元40中關於藥液供給之部分係構成藥液供給單元，關於沖洗液供給的部分係構成沖洗液供給單元。
藥液之例子並不侷限於氫氟酸及SC1。處理液噴嘴33、43所吐出之藥液亦可為包含硫酸、醋酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、緩衝氫氟酸(BHF)、稀氫氟酸(DHF)、氨水、過氧化氫水、有機鹼(例如TMAH：四甲基氫氧化銨等)、界面活性劑、防腐劑中之至少一種的液。作為混合了此等之藥液例，可舉例如SPM(硫酸-過氧化氫水混合液)、SC1(氨-過氧化氫水混合液)、SC2(鹽酸-過氧化氫水混合液)等。其中，在使用酸系之藥液與鹼系之藥液時，較佳係由第1及第2處理液供給單元30、40分別供給藥液，可避免此等之混合。
又，由處理液噴嘴33、43所吐出之沖洗液並不侷限於DIW或CO2水。例如，由處理液噴嘴33、43所吐出之沖洗液亦可為電解離子水、臭氧水、氨水、稀釋濃度(例如10ppm~100ppm左右)之鹽酸水、還原水(氫水)。沖洗液係含有水。
有機溶劑供給單元10係對晶圓W上表面之中央區域供給有機溶劑的單元。有機溶劑供給單元10係包含：朝晶圓W上表面之中央區域吐出有機溶劑的有機溶劑噴嘴50；結合至有機溶劑 噴嘴50之有機溶劑供給管51；介設於有機溶劑供給管51之有機溶劑閥52。於有機溶劑供給管51，係由有機溶劑供給源供給例如IPA等之有機溶劑。有機溶劑閥52係對有機溶劑供給管51內之流路進行開關。有機溶劑供給單元10係於此實施形態中，為在對晶圓W表面進行疏水化前供給有機溶劑之前有機溶劑供給單元之一例，且為在對晶圓W表面進行疏水化後供給有機溶劑之後有機溶劑供給單元之一例。
由有機溶劑噴嘴50所吐出之有機溶劑並不侷限於IPA。由有機溶劑噴嘴50所吐出之有機溶劑，亦可為不與晶圓W上表面及形成於晶圓W之圖案(未圖示)進行化學反應(更正確而言為缺乏反應性)的IPA以外的有機溶劑。更具體而言，由有機溶劑噴嘴50吐出之有機溶劑，亦可為含有IPA、HFE(氫氟醚)、甲醇、乙醇、丙酮及反式-1,2二氯乙烯中之至少一種的有機溶劑。其中，由有機溶劑噴嘴50所供給之有機溶劑，較佳係與由疏水化劑供給單元11所供給之疏水化劑之溶媒進行混合(亦即具有相溶性)的有機溶劑。再者，由有機溶劑噴嘴50所供給之有機溶劑，較佳係與由處理液供給單元30、40所供給之沖洗液(DIW、CO2水等)進行混合(亦即具有相溶性)的有機溶劑。
疏水化劑供給單元11係對晶圓W上表面之中央區域供給液狀之疏水化劑的單元。疏水化劑供給單元11係包含：朝晶圓W上表面之中央區域吐出疏水化劑的疏水化劑噴嘴80；結合至疏水化劑噴嘴80之疏水化劑供給管81；介設於疏水化劑供給管81之疏水化劑閥82。於疏水化劑供給管81，係由疏水化劑供給源供給液狀之疏水化劑。疏水化劑閥82係對疏水化劑供給管81內之流 路進行開關。
由疏水化劑噴嘴80所吐出之疏水化劑，係將疏水化物質溶解於溶媒中的液體。作為疏水化劑，可使用例如使矽本身及含矽化合物疏水化的矽系之疏水化劑，或使金屬本身及含金屬化合物疏水化的金屬系之疏水化劑。金屬系之疏水化劑係例如含有具疏水基之胺、及有機矽化合物之至少一種作為疏水化物質。矽烷類之疏水化劑有如矽烷偶合劑。矽烷偶合劑為例如含有HMDS(六甲基二矽氮烷)、TMS(四甲基矽烷)、氟化烷基氯矽烷、烷基二矽氮烷及非氯系之疏水化劑之至少一種作為疏水化物質。非氯系之疏水化劑係例如含有二甲基矽基二甲胺、二甲基矽基二乙基胺、六甲基二矽氮烷、四甲基二矽氮烷、雙(二甲基胺基)二甲基矽烷、N,N-二甲基胺基三甲基矽烷、N-(三甲基矽基)二甲基胺及有機矽烷化合物之至少一種作為疏水化物質。使疏水化物質溶解的溶媒，可為選自脂肪族烴、芳香族烴、酯、醇、醚等之至少一種。更具體而言，可使用選自由甲醇、乙醇、IPA、丁醇、乙二醇、丙二醇、NMP(N-甲基-2-吡咯啶酮)、DMF(N,N-二甲基甲醯胺)、DMA(二甲基乙醯胺)、DMSO(二甲基亞碸)、己烷、甲苯、PGMEA(丙二醇單甲基醚乙酸酯)、PGME(丙二醇單甲基醚)、PGPE(丙二醇單丙基醚)、PGEE(丙二醇單乙基醚)、GBL(γ-丁內酯)、乙醯丙酮、3-戊酮、2-庚酮、乳酸乙酯、環己酮、二丁基醚、HFE(氫氟醚)、乙基九氟異丁基醚、乙基九氟丁基醚及六氟化間二甲苯所構成群之至少一種。
為了減低供給至晶圓W之處理液(藥液、沖洗液、有機溶劑及疏水化劑)中之溶存氧，具備脫氣單元。亦即，於藥液供給管31、41、沖洗液供給管34、44、有機溶劑供給管51及疏水化 劑供給管81，分別介設有脫氣單元36、46、37、47、53、83。從而，將減低了溶存氧之處理液供給至晶圓W表面。亦可於各處理液之供給源具備脫氣單元。脫氣單元亦可構成為藉由對各處理液中導入(例如藉由吹泡導入)惰性氣體，使處理液中之溶存氧排出。
惰性氣體供給單元8係包含：朝晶圓W上表面之中央區域吐出惰性氣體的惰性氣體噴嘴90；結合至惰性氣體噴嘴90之惰性氣體供給管91；介設於惰性氣體供給管91之惰性氣體閥92。於惰性氣體供給管91，係由惰性氣體供給源供給氮氣等之惰性氣體。惰性氣體閥92係對惰性氣體供給管91內之流路進行開關。
處理液噴嘴33、43、有機溶劑噴嘴50、疏水化劑噴嘴80及惰性氣體噴嘴90，係於此實施形態中共通地收容於噴嘴收容構件38中。噴嘴收容構件38之下端部係與晶圓W上表面之中央區域相對向。
支撐構件7係包含：支撐對向構件6之對向構件支撐部70；設於較對向構件支撐部70更上方並支撐噴嘴收容構件38的噴嘴支撐部72；與對向構件支撐部70與噴嘴支撐部72連結並朝鉛直方向延伸的壁部71。由對向構件支撐部70與壁部71與噴嘴支撐部72區畫空間75。空間75收容筒狀部62之上端部與凸緣部63。對向構件支撐部70係構成支撐構件7之下壁。噴嘴支撐部72構成支撐構件7之上壁。噴嘴收容構件38安裝於噴嘴支撐部72之略中央。噴嘴收容構件38之前端位於較噴嘴支撐部72更下方。於噴嘴收容構件38之下端使噴嘴33、43、50、80、90之吐出口分別朝下方配置。此等吐出口係經由形成於對向構件6之筒狀部62內之空間及對向部60中央的貫通孔60b，從鉛直上方朝向晶圓W之中央 區域。
對向構件支撐部70係由下方支撐對向構件6(更詳言之為凸緣部63)。於對向構件支撐部70之中央部，形成插通筒狀部62之筒狀部插通孔70a。於各凸緣部63，形成依上下方向貫通凸緣部63之定位孔63a。於對向構件支撐部70，形成可卡合至對應之凸緣部63之定位孔63a的卡合突起70b。藉由各定位孔63a所對應之卡合突起70b的卡合，於旋轉方向S上相對於支撐構件決定對向構件之位置。
支撐構件升降單元12係使支撐構件7及對向構件6一起升降。支撐構件升降單元12係作為使對向構件6升降之對向構件升降單元而作用。從而，支撐構件升降單元12具有作為將作為阻斷構件之對向構件6對向配置於接近晶圓W表面之位置的阻斷構件配置單元的機能。支撐構件升降單元12例如包含滾珠螺桿機構(未圖示)、與對該滾珠螺桿機構賦予驅動力的電動馬達(未圖示)。
支撐構件升降單元12可使支撐構件7位於上位置至下位置之間的既定高度位置。下位置係於支撐構件7之可動範圍內，支撐構件7最接近基板保持單元24上表面的位置。上位置係圖5中實線所示位置。更詳言之，上位置係於支撐構件7之可動範圍內，支撐構件7離基板保持單元24上表面最遠的位置。
支撐構件7係依位於上位置的狀態，將對向構件6懸吊支撐著。依此狀態，對向構件6自基板保持單元24朝上方離間。支撐構件7係藉由支撐構件升降單元12進行升降，而通過上位置與下位置之間的卡合位置。卡合位置係圖5中二點虛線所示位置。 卡合位置係使對向構件6由下方支撐於支撐構件7，且為對向構件6與基板保持單元24卡合時之支撐構件7的高度位置。支撐構件7位於下位置時，其係自與基板保持單元24呈卡合之狀態的對向構件6朝下方離間。
在使支撐構件7於上位置與卡合位置之間升降時，對向構件6係與支撐構件7一體地升降。支撐構件7在位於卡合位置與下位置之間的位置時，由對向構件6朝下方離間。在支撐構件7位於卡合位置與下位置之間的位置時，對向構件6係維持卡合至基板保持單元24的狀態。
處理杯13係配置於較保持於旋轉夾具5之晶圓W更靠徑方向外方。處理杯13包含排氣桶26、複數之杯14~16、複數之護件17~19、複數之護件升降單元27~29。複數之杯係包含第1杯14、第2杯15及第3杯16。複數之護件包含第1護件17、第2護件18及第3護件19。複數之護件升降單元包含第1護件升降單元27、第2護件升降單元28及第3護件升降單元29。
排氣桶26係包圍旋轉夾具5。於排氣桶26，連接用於將流入至腔室4(參照圖4)之空氣排出至腔室4外的排氣管(未圖示)。複數之杯14~16及複數之護件17~19係配置於旋轉夾具5與排氣桶26之間。複數之杯14~16分別包圍晶圓W。複數之護件17~19分別包圍晶圓W。
各護件17~19係承接由保持於旋轉夾具5之晶圓W朝徑方向外方飛散的處理液。第2護件18係配置於較第1護件17更靠徑方向外方。第3護件19係配置於較第2護件18更靠徑方向外方。
第1護件17係包含：較排氣桶26更靠徑方向內方並包圍旋轉夾具5的第1筒狀部17A；以隨著朝向徑方向內方因而越朝上方的方式，由第1筒狀部17A延伸之第1傾斜部17B。第2護件18係包含：較排氣桶26更靠徑方向內方，且較第1筒狀部17A更靠徑方向外方而包圍旋轉夾具5的第2筒狀部18A；與以隨著朝向徑方向內方而越朝上方的方式，由第2筒狀部18A延伸之第2傾斜部18B。第3護件19係包含：較排氣桶26更靠徑方向內方，且較第2筒狀部18A更靠徑方向外方而包圍旋轉夾具5的第3筒狀部19A；與以隨著朝向徑方向內方而越朝上方的方式，由第3筒狀部19A延伸之第3傾斜部19B。
第1傾斜部17B係由下方與第2傾斜部18B相對向。第2傾斜部18B係由下方與第3傾斜部19B相對向。
各杯14~16係具有朝上開口的環狀之溝。第2杯15係配置於較第1杯14更靠徑方向外方。第3杯16係配置於較第2杯15更靠徑方向外方。第3杯16係與第2護件18一體設置。於各杯14~16之溝，連接著回收配管(未圖示)或排出配管(未圖示)。由所對應之護件17~19所承接的處理液被引導至各杯14~16之底部。被引導至各杯14~16底部的處理液，係通過回收配管或排出配管而回收或廢棄。
複數之護件升降單元27~29係分別驅動複數之護件17~19之升降。各護件升降單元27~29係包含例如滾珠螺桿機構(未圖示)、與對其賦予驅動力的電動馬達(未圖示)。
圖6為用於說明基板處理裝置1之主要部位之電氣構成的區塊圖。控制單元3係具備微電腦，依照既定之程式，控制基 板處理裝置1所具備之控制對象。更具體而言，控制單元3係包含處理器(CPU)3A、與儲存程式的記憶體3B，構成為藉由處理器3A執行程式，而實行用於基板處理之各種步驟的控制。尤其控制單元3係控制搬送機器人IR、CR、電動馬達23、支撐構件升降單元12、第1護件升降單元27、第2護件升降單元28、第3護件升降單元29、藥液閥32、沖洗液閥35、藥液閥42、沖洗液閥45、有機溶劑閥52、疏水化劑閥82、惰性氣體閥92等之動作。
圖7A為用於說明基板處理裝置1之基板處理之一例的流程圖，主要表示藉由控制單元3執行程式而實現的處理。圖8A~圖8E為用於說明上述基板處理例之圖解性剖面圖。
由基板處理裝置1進行之基板處理，例如如圖7A所示般，依序實行基板搬入(S1)、藥液處理(S2)、沖洗處理(S3)、第1有機溶劑處理(S4)、疏水化處理(S5)、第2有機溶劑處理(S6)、乾燥處理(S7)及基板搬出(S8)。
首先，在晶圓W被搬入至處理單元2前，依對向構件6與基板保持單元24可卡合之方式，調整旋轉方向S上之對向構件6與基板保持單元24的相對位置。更詳言之，依於俯視下，使對向構件6之第1卡合部66與基板保持單元24之第2卡合部76重疊之方式，由電動馬達23調整旋轉方向S上之基板保持單元24的位置。
另一方面，未處理之晶圓W係藉由搬送機器人IR、CR由載體C搬入至處理單元2，再交送至旋轉夾具5(S1：基板搬入)。其後，晶圓W係在藉搬送機器人CR被搬出為止的期間，藉夾銷20從旋轉基底21上表面於上方隔著間隔並水平保持(基板保持步驟)。
然後，支撐構件升降單元12係使位於上位置之支撐構件7朝下位置下降。支撐構件7在移動至下位置前通過卡合位置。在支撐構件7到達卡合位置時，對向構件6與基板保持單元24藉由磁力而卡合。如此，藉由被固定於高度位置之基板保持單元24由下方支撐對向構件6。在對向構件6卡合至基板保持單元24時，對向構件6之對向部60係接近配置於晶圓W上表面，自上方與晶圓W上表面相對向。另一方面，對向構件6之延設部61係自徑方向外方與晶圓W相對向，包圍晶圓W周緣。又，在對向構件6卡合至基板保持單元24時，延設部61之下端部係自上方與旋轉基底21相對向。於延設部61之下端部與旋轉基底21上表面之間設有些微間隙。如此，藉由支撐構件升降單元12，在使延設部61內周面由徑方向外方與晶圓W相對向之位置配置對向構件6(阻斷構件配置步驟)。
在支撐構件7由卡合位置下降至更下方時，對向構件6將由支撐構件7之支撐解放。更詳言之，支撐構件7之對向構件支撐部70係由對向構件6之凸緣部63退避至下方。
如此，如圖8A所示，支撐構件7到達下位置。然後，驅動電動馬達23，基板保持單元24之旋轉基底21開始旋轉。藉此，水平保持之晶圓W進行旋轉(基板旋轉步驟)。在設於旋轉基底21之第2卡合部76，卡合著設於對向構件6之第1卡合部66。因此，對向構件6係與晶圓W同期地旋轉(對向構件旋轉步驟)。所謂同期地旋轉，係指朝同方向依相同旋轉速度進行旋轉。
再者，控制單元3打開惰性氣體閥92，由惰性氣體噴嘴90吐出惰性氣體(惰性氣體供給步驟)。藉此，旋轉基底21與 對向部60間之處理空間65的空氣被置換為惰性氣體。如此，晶圓W周圍成為氧濃度較大氣壓低的低氧環境。如此，將晶圓W周圍之空間控制為低氧環境的環境控制步驟(S10)係在由處理單元2搬出晶圓W為止均持續。
依保持著此種低氧環境的狀態，開始藥液處理(S2)。晶圓W之旋轉數控制為藥液處理速度(例如300rpm)。藥液處理(S2)時，藉由對晶圓W上由處理液噴嘴33供給氫氟酸(HF)作為藥液，而對晶圓W上表面進行蝕刻等處理。更具體而言，藉由供給氫氟酸，進行將存於晶圓W表面之氧化物蝕刻去除的氧化物去除步驟(藥液去除步驟)。又，此氫氟酸之供給亦可兼為用於洗淨晶圓W表面的藥液洗淨步驟。所供給之氫氟酸，係藉脫氣單元36減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之氫氟酸水溶液。具體而言，由處理液噴嘴33吐出之氫氟酸中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面之氧化。
更具體而言，參照圖8A，第1護件升降單元27將第1護件17配置於下位置，第3護件升降單元29將第3護件19配置於上位置。然後，第2護件升降單元28將第2護件18配置於可承接處理液之高度位置(護件配置步驟)。
依此狀態，打開藥液閥32。藉此，由處理液噴嘴33對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給藥液(氫氟酸)。藥液係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。
藥液因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之藥液，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓 W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的藥液，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的藥液，係由第2護件18所承接。由第2護件18所承接之藥液，沿著第2筒狀部18A而被引導至第2杯15。
一定時間之藥液處理(S2)後，實行沖洗處理(S3)。晶圓W之旋轉數控制為沖洗處理速度(例如300rpm)。沖洗處理時，藉由將晶圓W上之氫氟酸(藥液)置換為沖洗液之DIW，對晶圓W上表面進行沖洗。此沖洗處理亦為洗淨晶圓W表面的表面洗淨步驟之一例。所供給之沖洗液，係藉脫氣單元37減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之沖洗液(例如DIW)。具體而言，由處理液噴嘴33吐出之沖洗液中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
在沖洗處理(S2)開始時，關閉藥液閥32，使由處理液噴嘴33之氫氟酸吐出停止。參照圖8B，第1護件升降單元27將第1護件17維持於下位置，第3護件升降單元29將第3護件19維持於上位置。然後，第2護件升降單元28將第2護件18配置於可承接處理液之高度位置(護件配置步驟)。
依此狀態，打開沖洗液閥35。藉此，由處理液噴嘴33對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給沖洗液。沖洗液係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。藉此，晶圓W上之藥液被沖洗液置換。
晶圓W上之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，到達由徑方向外方與晶圓W 相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，係由第2護件18所承接。由第2護件18所承接之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，沿著第2筒狀部18A而被引導至第2杯15。
在一定時間之沖洗處理(S3)後，實行第1有機溶劑處理(S4，前有機溶劑供給步驟)。晶圓W之旋轉數控制為有機溶劑處理速度(例如300rpm)。第1有機溶劑處理(S4)時，藉由將晶圓W上之沖洗液置換為IPA等有機溶劑。此有機溶劑係可與沖洗處理(S3)中所使用之沖洗液的DIW進行混和(具有相溶性)的有機溶劑。
具體而言，關閉沖洗液閥35。藉此，使由處理液噴嘴33之沖洗液吐出停止。然後，參照圖8C，第1護件升降單元27將第1護件17配置於下位置。第2護件升降單元28將第2護件18配置於下位置。進而，第3護件升降單元29將第3護件19配置於可承接處理液之高度位置。
然後，打開有機溶劑閥52。藉此，由有機溶劑供給單元10之有機溶劑噴嘴50對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給有機溶劑。有機溶劑係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。藉此，晶圓W上之沖洗液被有機溶劑置換。此時所供給之有機溶劑，係藉脫氣單元53減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之有機溶劑。具體而言，由有機溶劑噴嘴50吐出之有機溶劑中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W 表面氧化。
晶圓W上之沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，係由第3護件19所承接。由第3護件19所承接之沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，沿著第3筒狀部19A而被引導至第3杯16。
一定時間之第1有機溶劑處理(S4)後，實行疏水化處理(S5)。晶圓W之旋轉數控制為疏水化處理速度(例如500rpm)。疏水化處理(S5)時，藉由將晶圓W上之有機溶劑置換為疏水化劑。疏水化劑係將疏水化物質溶解於溶媒中的液體。疏水化劑之溶媒為例如PGMEA般，較佳係與第1有機溶劑處理(S4)所供給之IPA進行混和(具有相溶性)者。如此，可置換晶圓W上之有機溶劑(IPA)。
在疏水化處理(S5)時，關閉有機溶劑閥52。如此，使由有機溶劑噴嘴50之有機溶劑吐出停止。然後，參照圖8D，第1護件升降單元27將第1護件17維持於下位置，第2護件升降單元28將第2護件18維持於下位置。然後，第3護件升降單元29將第3護件19配置於可承接處理液之高度位置。
然後，打開疏水化劑閥82。藉此，由疏水化劑供給單元11之疏水化劑噴嘴80對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區 域供給疏水化劑(疏水化劑供給步驟)。疏水化劑係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。藉此，晶圓W上之有機溶劑被疏水化劑置換。此時所供給之疏水化劑，係藉脫氣單元83減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之疏水化劑。具體而言，由疏水化劑噴嘴80吐出之疏水化劑中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
晶圓W上之有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，係由第3護件19所承接。由第3護件19所承接之有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，沿著第3筒狀部19A而被引導至第3杯16。
在一定時間之疏水化處理(S5)後，實行第2有機溶劑處理(S6，後有機溶劑供給步驟)。晶圓W之旋轉數控制為有機溶劑處理速度(例如300rpm)。第2有機溶劑處理時，係將晶圓W上之疏水化劑置換為有機溶劑。此有機溶劑係可與疏水化處理(S5)中所使用之疏水化劑之溶媒進行混和(具有相溶性)的者，例如IPA。
具體而言，關閉疏水化劑閥82。然後，參照圖8E，第1護件升降單元27將第1護件17維持於下位置、第2護件升降單元28將第2護件18維持於下位置。進而，第3護件升降單元29 將第3護件19配置於可承接處理液之高度位置(護件配置步驟)。
然後，打開有機溶劑閥52。藉此，由有機溶劑噴嘴50對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域吐出有機溶劑。有機溶劑係藉離心力而遍及晶圓W上表面之全體。藉此，晶圓W上之疏水化劑被有機溶劑置換。此時所供給之有機溶劑，係藉脫氣單元53減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之有機溶劑。具體而言，由有機溶劑噴嘴50吐出之有機溶劑中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
晶圓W上之有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面的有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，係由第3護件19所承接。由第3護件19所承接之有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，沿著第3筒狀部19A而被引導至第3杯16。
一定時間之第2有機溶劑處理(S6)後，實行將晶圓W上表面之液成分藉離心力甩除的乾燥處理(S7)。具體而言，關閉有機溶劑閥52後，使晶圓W依高速(乾燥處理速度，例如2000rpm)旋轉。然後，由電動馬達23使晶圓W旋轉停止。
乾燥處理(S7)結束後，控制單元3關閉惰性氣體閥92而停止惰性氣體供給，結束環境控制步驟(S10)。
其後，搬送機器人CR進入至處理單元2，由旋轉夾具5拾取處理完畢的晶圓W，搬出至處理單元2外(S8：基板搬出)。此晶圓W係由搬送機器人CR交給搬送機器人IR，由搬送機器人IR收納於載體C。
如圖7B所示，在氫氟酸之藥液處理(S2：氧化物去除處理)及用於沖除氫氟酸之沖洗處理(S3)後，亦可進一步實行其他藥液(例如SC1)之藥液洗淨處理(S11)。此時，在其後進行用於沖除藥液(例如SC1)之沖洗處理(S12)後，實行第1有機溶劑處理(S4)之後的處理即可。藥液洗淨處理(S11)及沖洗處理(S12)為表面洗淨步驟之一例。
於藥液洗淨處理(S11)及其後之沖洗處理(S12)中，例如由第2處理液供給單元40供給藥液及沖洗液。
更具體而言，為了實行藥液洗淨處理(S11)，控制單元3係打開藥液閥42，由處理液噴嘴43對晶圓W之中央區域吐出藥液。晶圓W之旋轉數控制為藥液處理速度(例如300rpm)。又，護件17~19係例如分別控制為由第1護件17承接處理液的高度。
一定時間之藥液洗淨處理後，控制單元3關閉藥液閥42而結束藥液洗淨處理。進而，控制單元3打開沖洗液閥45，由處理液噴嘴43朝晶圓W之中央區域吐出沖洗液。藉此，可將晶圓W表面之藥液置換為沖洗液。晶圓W之旋轉數控制為沖洗處理速度(例如300rpm)。又，護件17~19係例如分別控制為由第1護件17承接處理液的高度。經一定時間的沖洗處理後，控制單元3關閉沖洗液閥45。
於藥液洗淨處理(S11)中所供給之藥液及於沖洗處理 (S12)中所供給之沖洗液，係藉脫氣單元46、47分別減低了液中之溶存氧濃度。具體而言，由處理液噴嘴43吐出之藥液及沖洗液中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
如此，根據本實施形態，實行去除晶圓W表面之氧化物(S2)，其後，藉由處理液洗淨晶圓W表面的表面洗淨步驟(S2、S3、S11、S12)。所使用之處理液係溶存氧低(例如100ppb以下)，由於不使晶圓W材料氧化，故洗淨時於晶圓W表面不形成因處理液所引起的新的氧化物。表面洗淨步驟後所實行之疏水化步驟(S5)中，係供對晶圓W表面供給疏水化劑，將晶圓W表面改質為疏水性。在表面洗淨步驟至疏水化步驟為止的期間，將晶圓W周圍環境控制為低氧環境(S10)。從而，去除了晶圓W表面之氧化物後，可依抑制了於該表面成長出新的氧化物的狀態，將晶圓W表面改質為疏水性。
如此，由於依消除了以氧化物為起因之晶圓W表面凹凸的狀態，將晶圓W表面改質為疏水性，故此經改質之晶圓W表面被均勻地疏水化，且成為粗糙少之平坦表面。藉此，於第2有機溶劑處理(S6)等中，可抑制或防止晶圓W表面圖案的倒壞。此外，由於表面粗糙少，故可抑制或防止於晶圓W表面發生有被檢測出為顆粒之虞的凹凸。
低氧環境係氧不溶解於處理液中之氧濃度的環境。藉此，可抑制或防止晶圓W表面的氧化物成長。
氧化物去除處理係於圖7A及圖7B之處理例中為藉藥液之蝕刻作用而去除氧化物的藥液去除步驟。此時，較佳係使用 相對於基板材料可選擇性地將氧化物蝕刻的藥液，但一般而言，由於晶圓W表面之氧化物去除可藉由稀釋濃度之藥液依短時間蝕刻處理即去除，故即使基板材料(例如形成晶圓W表面之圖案的材料)含有氧化物，仍無基板表面構造實質上被改變之虞。
又，此實施形態中，係於疏水化處理(S5)後，實行對晶圓W表面供給有機溶劑，將晶圓W上過剩之疏水化劑沖除的第2有機溶劑處理(S6，後有機溶劑供給步驟)。藉此，可依適當量之疏水化劑對晶圓W表面進行疏水化，故可避免因過剩之疏水化劑而晶圓W表面之粗糙惡化，或疏水性能降低的情形。
又，此實施形態中，係於環境控制步驟(S10)中，將對向構件6對向配置於接近晶圓W表面，藉此，晶圓W表面所相對向之空間受限。然後，對此受限之空間供給惰性氣體。如此，晶圓W表面處於低氧濃度之環境中，從而，可抑制或防止處理中之晶圓W表面的氧化物成長。
再者，於此實施形態中，若使對向構件6接近晶圓W並對向配置，則晶圓W表面所相對向之空間係在該表面之法線方向上被對向部60所限制，在與該表面平行之方向上被環狀之延設部61所限制。如此，晶圓W表面所相對向之空間形成幾乎封閉空間，對此封閉空間供給惰性氣體。從而，晶圓W表面處於低氧濃度且穩定之環境中，於此狀態下，進行表面洗淨處理等。藉此，可更確實地抑制或防止處理中之晶圓W表面的氧化物成長。
圖9為用於說明本發明其他實施形態之基板處理裝置之內部配置的圖案性俯視圖。圖9中，對上述圖4所示各部的對應部分加註相同元件符號。
此實施形態中，基板處理裝置1係包含一個熱處理單元100、與3個處理單元2。亦即，將第1實施形態之基板處理裝置1中的4個處理單元中之一個替代為熱處理單元100。搬送機器人CR係對熱處理單元100及3個處理單元2進行晶圓W之搬入/搬出，且與搬送機器人IR之間可進行晶圓W交接。熱處理單元100可用於藉由晶圓W之加熱，而對其表面進行改質的加熱改質步驟。更具體而言，熱處理單元100可用於實行藉由晶圓W之加熱而去除表面氧化物的加熱去除步驟，或使氧化物分解及再鍵結而使其平坦化的平坦化步驟。
搬送機器人CR係將由搬送機器人IR所接受之未處理之晶圓W搬入至熱處理單元100。然後，搬送機器人CR將藉熱處理單元100接受了氧化物去除處理的晶圓W從熱處理單元100搬出，並搬入至處理單元2中。進而，搬送機器人CR係將經過處理單元2之處理的晶圓W由處理單元2取出，並交給搬送機器人IR。
圖10為用於說明熱處理單元100之構成例的圖解性剖面圖。熱處理單元100亦可為所謂退火裝置。更具體而言，熱處理單元100亦可具備：可密閉之腔室101；於腔室101內支撐晶圓W之基座102；與對由基座102所支撐之晶圓W進行燈加熱的燈加熱器單元103(例如鹵素燈加熱單元)。於腔室101，具備可開關的閘門107，藉由打開此閘門107，可使晶圓W對腔室101進出。熱處理單元100亦可進一步具備：用於對由基座102所支撐之晶圓W之表面進行閃光加熱的閃光燈單元104(例如氙氣閃光燈單元、氪氣閃光燈單元等)。
熱處理單元100係進一步具備對腔室101內環境進行排氣的排氣單元105。排氣單元105係包含：連通腔室101內之排氣管105a；與對排氣管105a之流路進行開關之排氣閥105b。進而，熱處理單元100係具備對腔室101內供給惰性氣體之惰性氣體供給單元106。惰性氣體供給單元106係包含：連通腔室101內之惰性氣體供給管106a；與對惰性氣體供給管106a之流路進行開關的惰性氣體閥106b。藉由以排氣單元105將腔室101內之環境進行排氣，且以惰性氣體供給單元106對腔室101內供給惰性氣體，可使腔室101內之環境成為低氧環境。亦即，排氣單元105及惰性氣體供給單元106係構成環境控制單元。又，藉由從惰性氣體供給單元106供給惰性氣體，亦可將熱處理後之晶圓W冷卻。亦即，惰性氣體供給單元106係對熱處理後之晶圓W進行冷卻的冷卻單元之一例。
圖11為用於說明處理單元2之構成例的示意性剖面圖。圖11中，對上述圖5所示各部之對應部分加註相同元件符號。此處理單元2，具備用於對由旋轉夾具5所保持之晶圓W進行加熱的加熱器單元110。加熱器單元110可使用作為對疏水化處理後之晶圓W進行加熱的後加熱單元。
加熱器單元110係具有圓板狀之加熱板形態。加熱器單元110係具有由下方與晶圓W下表面相對向的對向面110a。
加熱器單元110係包含板本體111與加熱器112。板本體111係於俯視下，較晶圓W稍小。板本體111之表面形成對向面110a。加熱器112亦可為內藏於板本體111之電阻體。藉由對加熱器112進行通電，使對向面110a加熱。對加熱器112，經由饋電 線由加熱器通電單元113供給電力。
加熱器單元110係配置於旋轉基底21上方。處理單元2包含使加熱器單元110相對於旋轉基底21相對地進行升降的加熱器升降單元114。加熱器升降單元114包含例如滾珠螺桿機構、與對其賦予驅動力的電動馬達。
於加熱器單元110下表面，結合著沿旋轉軸線A1朝鉛直方向延伸之升降軸115。升降軸115係插通形成於旋轉基底21中央之貫通孔21a、與中空之旋轉軸22。於升降軸115內，使饋電線116通過。加熱器升降單元114係經由升降軸115使加熱器單元110進行升降，藉此可將加熱器單元110配置於下位置及上位置以及其等間之任意之中間位置。在加熱器單元110位於下位置時，對向面110a與晶圓W下表面之間的距離，為例如15mm。加熱器單元110由於相對於旋轉基底21相對地移動(升降)，故晶圓W下表面與加熱器單元110之對向面110a之間的距離改變。
基板處理裝置1係進一步具備朝由旋轉夾具5所保持之晶圓W之下表面中央供給氮氣等惰性氣體的下表面惰性氣體供給單元120。下表面惰性氣體供給單元120係包含惰性氣體供給管121、與介設於惰性氣體供給管121之惰性氣體閥122。惰性氣體供給管121係插通中空之升降軸115，並插通加熱器單元110之中央開口(未圖示)，於其上端，具有由下方朝向晶圓W下表面中央的吐出口。
第1處理液供給單元30係於此實施形態中，為用於洗淨晶圓W表面之將處理液供給至晶圓W表面的處理液供給單元的一例。尤其是第1處理液供給單元30中有關藥液供給的部分， 係構成藥液供給單元，有關沖洗液供給之部分係構成沖洗液供給單元。又，第2處理液供給單元40係於此實施形態中，為用於洗淨晶圓W表面之將處理液供給至晶圓W表面的處理液供給單元的一例。尤其是第2處理液供給單元40中有關藥液供給的部分，係構成藥液供給單元，有關沖洗液供給之部分係構成沖洗液供給單元。
圖12為用於說明此實施形態之基板處理裝置1之電氣構成的區塊圖。圖12中，對上述圖6所示各部之對應部分加註相同元件符號。控制單元3係控制搬送機器人IR、CR、電動馬達23、支撐構件升降單元12、第1護件升降單元27、第2護件升降單元28、第3護件升降單元29、藥液閥32、沖洗液閥35、藥液閥42、沖洗液閥45、有機溶劑閥52、疏水化劑閥82、惰性氣體閥92、惰性氣體閥122等之動作。又，控制單元3係程式化為控制熱處理單元100之各部，尤其是對燈加熱器單元103及閃光燈單元104的通電，並控制排氣單元105之排氣動作，控制惰性氣體供給單元106之惰性氣體供給。再者，控制單元3係程式化為控制對加熱器通電單元113之加熱器112的通電，且控制加熱器升降單元114之動作。
圖13A係用於說明此實施形態之基板處理裝置1所進行之基板處理之一例的流程圖，主要表示藉由以控制單元3執行程式而實現的處理。圖14A~圖14G係用於說明上述基板處理例之圖案性剖面圖。
由基板處理裝置1進行之基板處理，例如如圖13A所示般，依序實行基板搬入(S21)、基板加熱處理(S22)、基板冷卻處理(S23)、基板搬送(S24)、藥液處理(S25)、沖洗處理(S26)、第1有機溶劑處理(S27)、疏水化處理(S28)、第2有機溶劑處理(S29)、 乾燥處理(S30)、後基板加熱處理(S31)、後基板冷卻處理(S32)及基板搬出(S33)。
更具體而言，搬送機器人IR將未處理之晶圓W由載體C取出。搬送機器人CR係由搬送機器人IR接受未處理之晶圓W，搬入至熱處理單元100之腔室101中，載置於基座102並退避(S21：基板搬入)。控制單元3係例如藉由對燈加熱器單元103進行通電，將晶圓W加熱(S22：基板加熱處理)。此基板加熱處理係依將用於切斷晶圓W之材料(例如矽)與氧間之鍵結所需的熱能量供給至晶圓W的方式進行。亦即，此基板加熱處理(S22)亦可為將晶圓W表面氧化物之一部分藉加熱去除的加熱去除步驟(氧化物去除步驟、加熱改質步驟之一例)(參照圖1B)。更具體而言，晶圓W係加熱至300℃以上、更佳500℃以上、再更佳700℃以上。例如，可依使晶圓W依既定時間(例如20秒)保持於750℃的方式，控制對燈加熱器單元103的通電。視需要，亦可併用閃光燈單元104之閃光加熱。
基板加熱處理(S22)亦可為使晶圓W表面之氧化物分解及再鍵結而使氧化物平坦化的平坦化步驟(加熱改質步驟之一例)(參照圖2B)。
在基板加熱處理(S22)之前，控制單元3係使排氣單元105作動而將腔室101內之環境氣體進行排氣，且藉由惰性氣體供給單元106，對腔室101內供給惰性氣體。如此，進行用於將晶圓W周圍環境保持為低氧環境的環境控制(S35)。此環境控制係在將晶圓W由熱處理單元100被搬出為止均持續。
基板加熱處理(S22)後，進行使晶圓W接近室溫的基板冷卻處理(S23，冷卻步驟)。具體而言，控制單元3停止對燈加熱 器單元103的通電。另一方面，由惰性氣體供給單元106進行之惰性氣體供給及由排氣單元105進行之腔室101之排氣仍持續。如此，藉由晶圓W與惰性氣體的熱交換，使晶圓W冷卻。
然後，經過既定之冷卻時間後，控制單元3將冷卻處理後之晶圓W由熱處理單元100取出，搬入至任一之處理單元2(S24：基板搬送)。
於基板冷卻處理(S23)前或基板冷卻處理中，亦可對腔室101導入空氣(氧)，於晶圓W表面形成新的氧化膜Oxn(參照圖3C)(加熱改質步驟之一例)。藉由將晶圓W依高溫狀態曝露於控制了氧濃度的環境中，可於晶圓W表面形成均勻之氧化膜Oxn。
在晶圓W被搬入至處理單元2前，依對向構件6與基板保持單元24可卡合之方式，調整旋轉方向S上之對向構件6與基板保持單元24的相對位置。更詳言之，依於俯視下，使對向構件6之第1卡合部66與基板保持單元24之第2卡合部76重疊之方式，由電動馬達23調整旋轉方向S上之基板保持單元24的位置。
另一方面，未處理之晶圓W係藉由搬送機器人CR(參照圖9)由熱處理單元100搬送至處理單元2，再交送至旋轉夾具5(S24：基板搬送)。其後，晶圓W係在藉搬送機器人CR被搬出為止的期間，藉夾銷20從旋轉基底21上表面隔著間隔並水平保持(基板保持步驟)。
然後，支撐構件升降單元12係使位於上位置之支撐構件7朝下位置下降。支撐構件7在移動至下位置前通過卡合位置。在支撐構件7到達卡合位置時，對向構件6與基板保持單元24 藉由磁力而卡合。如此，藉由被固定於高度位置之基板保持單元24由下方支撐對向構件6。在對向構件6卡合至基板保持單元24時，對向構件6之對向部60係接近配置於晶圓W上表面，由上方與晶圓W上表面相對向。另一方面，對向構件6之延設部61係由徑方向外方與晶圓W相對向，包圍晶圓W周緣。又，在對向構件6卡合至基板保持單元24時，延設部61之下端部係由上方與旋轉基底21相對向。於延設部61之下端部與旋轉基底21上表面之間設有些微間隙。如此，藉由支撐構件升降單元12，在使延設部61內周面由徑方向外方與晶圓W相對向之位置配置對向構件6(阻斷構件配置步驟)。
在支撐構件7由卡合位置下降至更下方時，對向構件6將由支撐構件7之支撐解放。更詳言之，支撐構件7之對向構件支撐部70係由對向構件6之凸緣部63退避至下方。
如此，如圖14A所示，支撐構件7到達下位置。然後，驅動電動馬達23，基板保持單元24之旋轉基底21開始旋轉。藉此，水平保持之晶圓W進行旋轉(基板旋轉步驟)。在設於旋轉基底21之第2卡合部76，卡合著設於對向構件6之第1卡合部66。因此，對向構件6係與晶圓W同期地旋轉(對向構件旋轉步驟)。所謂同期地旋轉，係指朝同方向依相同旋轉速度進行旋轉。
再者，控制單元3打開惰性氣體閥92，由惰性氣體噴嘴90吐出惰性氣體。藉此，旋轉基底21與對向部60間之處理空間65的空氣被置換為惰性氣體。如此，晶圓W周圍成為氧濃度較大氣壓低的低氧環境。如此，將晶圓W周圍空間控制為低氧環境的環境控制步驟(S36)係在由處理單元2搬出晶圓W為止均持續。
依保持著此種低氧環境的狀態，開始藥液處理(S25，藥液洗淨步驟、表面洗淨步驟)。晶圓W之旋轉數控制為藥液處理速度(例如300rpm)。藥液處理(S25)時，藉由對晶圓W上由處理液噴嘴43供給SC1作為藥液，而對晶圓W上表面進行藥液洗淨處理。此時所供給之SC1，係藉脫氣單元46減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之SC1。具體而言，由處理液噴嘴43吐出之SC1中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
更具體而言，參照圖14A，第3護件升降單元29將第3護件19配置於上位置，第2護件升降單元28將第2護件18配置於上位置。然後，第1護件升降單元27將第1護件17配置於可承接處理液之高度位置(護件配置步驟)。
依此狀態，打開藥液閥42。藉此，由處理液噴嘴43對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給藥液(SC1)。藥液係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。
藥液因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之藥液，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的藥液，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的藥液，係由第1護件17所承接。由第1護件17所承接之藥液，沿著第1筒狀部17A而被引導至第1杯14。
一定時間之藥液處理(S25)後，實行沖洗處理(S26，沖洗步驟、表面洗淨步驟)。晶圓W之旋轉數控制為沖洗處理速度(例 如300rpm)。沖洗處理時，藉由將晶圓W上之SC1(藥液)置換為沖洗液之CO2水，對晶圓W上表面進行沖洗。此時所供給之沖洗液，係藉脫氣單元47減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之沖洗液(例如CO2水)。具體而言，由處理液噴嘴43吐出之沖洗液中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
在沖洗處理(S26)開始時，關閉藥液閥42，使由處理液噴嘴43之SC1吐出停止。參照圖14B，第3護件升降單元29將第3護件19維持於上位置，第2護件升降單元28將第2護件18維持於上位置。然後，第1護件升降單元27將第1護件17配置於可承接處理液之高度位置(護件配置步驟)。
依此狀態，打開沖洗液閥45。藉此，由處理液噴嘴43對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給沖洗液。沖洗液係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。藉此，晶圓W上之藥液被沖洗液置換。
晶圓W上之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，係由第1護件17所承接。由第1護件17所承接之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，沿著第1筒狀部17A而被引導至第1 杯14。
在一定時間之沖洗處理(S26)後，實行第1有機溶劑處理(S27，前有機溶劑供給步驟)。晶圓W之旋轉數控制為有機溶劑處理速度(例如300rpm)。第1有機溶劑處理(S27)時，藉由將晶圓W上之沖洗液置換為IPA等有機溶劑。此有機溶劑係可與沖洗處理(S26)中所使用之沖洗液的CO2水進行混和(具有相溶性)的有機溶劑。
具體而言，關閉沖洗液閥45。藉此，使由處理液噴嘴43之沖洗液吐出停止。然後，參照圖14C，第1護件升降單元27將第1護件17配置於下位置。第2護件升降單元28將第2護件18配置於下位置。進而，第3護件升降單元29將第3護件19配置於可承接處理液之高度位置。
然後，打開有機溶劑閥52。藉此，由有機溶劑供給單元10之有機溶劑噴嘴50對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給有機溶劑。有機溶劑係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。藉此，晶圓W上之沖洗液被有機溶劑置換。此時所供給之有機溶劑，係藉脫氣單元53減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之有機溶劑。具體而言，由有機溶劑噴嘴50吐出之有機溶劑中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
晶圓W上之沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對 向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，係由第3護件19所承接。由第3護件19所承接之沖洗液及有機溶劑之混合液或有機溶劑，沿著第3筒狀部19A而被引導至第3杯16。
一定時間之第1有機溶劑處理(S27)後，實行疏水化處理(S28)。晶圓W之旋轉數控制為疏水化處理速度(例如500rpm)。疏水化處理(S28)時，藉由將晶圓W上之有機溶劑置換為疏水化劑。疏水化劑係將疏水化物質溶解於溶媒中的液體。疏水化劑之溶媒為例如PGMEA般，較佳係與第1有機溶劑處理(S27)所供給之IPA進行混和(具有相溶性)者。如此，可置換晶圓W上之有機溶劑(IPA)。
在疏水化處理(S28)時，關閉有機溶劑閥52。如此，使由有機溶劑噴嘴50之有機溶劑吐出停止。然後，參照圖14D，第1護件升降單元27將第1護件17維持於下位置，第2護件升降單元28將第2護件18維持於下位置。然後，第3護件升降單元29將第3護件19配置於可承接處理液之高度位置。
然後，打開疏水化劑閥82。藉此，由疏水化劑供給單元11之疏水化劑噴嘴80對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給疏水化劑(疏水化劑供給步驟)。疏水化劑係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。藉此，晶圓W上之有機溶劑被疏水化劑置換。此時所供給之疏水化劑，係藉脫氣單元83減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之疏水化劑。具體而言，由疏水化劑噴嘴80吐出之 疏水化劑中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
晶圓W上之有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，係由第3護件19所承接。由第3護件19所承接之有機溶劑及疏水化劑之混合液或疏水化劑，沿著第3筒狀部19A而被引導至第3杯16。
在一定時間之疏水化處理(S28)後，實行第2有機溶劑處理(S29，後有機溶劑供給步驟)。晶圓W之旋轉數控制為有機溶劑處理速度(例如300rpm)。第2有機溶劑處理時，係將晶圓W上之疏水化劑置換為有機溶劑。此有機溶劑係可與疏水化處理(S28)中所使用之疏水化劑之溶媒進行混和(具有相溶性)的者，例如IPA。
具體而言，關閉疏水化劑閥82。然後，參照圖14E，第1護件升降單元27將第1護件17維持於下位置。第2護件升降單元28將第2護件18維持於下位置。進而，第3護件升降單元29將第3護件19配置於可承接處理液之高度位置(護件配置步驟)。
然後，打開有機溶劑閥52。藉此，由有機溶劑噴嘴50對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域吐出有機溶劑。有機溶劑係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。藉此，晶圓W上之疏水 化劑被有機溶劑置換。此時所供給之有機溶劑，係藉脫氣單元53減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之有機溶劑。具體而言，由有機溶劑噴嘴50吐出之有機溶劑中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
晶圓W上之有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面的有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，係由第3護件19所承接。由第3護件19所承接之有機溶劑及疏水化劑之混合液或有機溶劑，沿著第3筒狀部19A而被引導至第3杯16。
一定時間之第2有機溶劑處理(S29)後，實行將晶圓W上表面之液成分藉離心力甩除的乾燥處理(S30)。具體而言，關閉有機溶劑閥52後，使晶圓W依高速(乾燥處理速度，例如2000rpm)旋轉。
一定時間之乾燥處理(S30)後，控制單元3使晶圓W之旋轉減速(例如減速至300rpm)，如圖14F所示，藉由加熱器單元110將晶圓W加熱。如此，實行用於使殘留於晶圓W上之疏水化劑之溶媒成分揮發的後基板加熱處理(S31，加熱脫水步驟)。
其後，經過一定時間後，控制單元3使加熱器單元110之加熱停止，使晶圓W之旋轉再次加速(例如加速至2000rpm)， 實行用於將晶圓W冷卻至室溫的後基板冷卻處理(S32)。如圖14G所示，後基板冷卻處理(S32)中，藉由打開惰性氣體閥92及122，對晶圓W之上表面及下表面吹附惰性氣體。此時，較佳係護件17~19均設為下位置，使處理空間65內之環境迅速地被置換。在經過一定時間後，控制單元3控制電動馬達23，使晶圓W之旋轉停止。
結束後基板冷卻處理(S32)時，控制單元3關閉惰性氣體閥92、122而停止惰性氣體供給，結束環境控制步驟(S36)。
其後，搬送機器人CR進入至處理單元2，由旋轉夾具5拾取處理完畢的晶圓W，搬出至處理單元2外(S31：基板搬出)。此晶圓W係由搬送機器人CR交給搬送機器人IR，由搬送機器人IR收納於載體C。
如圖13B所示，在SC1之藥液洗淨處理(S25)及用於沖除SC1之沖洗處理(S26)前，亦可進一步實行氫氟酸之藥液處理(S41：氧化物去除處理、藥液去除步驟、藥液洗淨)及用於沖除氫氟酸之沖洗處理(S42)。藉此，可在藉由氫氟酸之蝕刻作用確實地去除(藥液去除處理)了晶圓W表面之微量氧化物後，洗淨晶圓W。又，在晶圓W表面形成有氧化膜的情況，可藉由氫氟酸之輕蝕刻使其表面平坦化。此時，環境控制處理(S36)係在藥液之氧化物去除處理(S41)之前開始。
在藥液處理(S41)及其後之沖洗處理(S42)，係例如由第1處理液供給單元30供給藥液(氫氟酸)及沖洗液。
更詳言之，依保持著低氧環境的狀態，開始藥液處理(S41)。晶圓W之旋轉數控制為藥液處理速度(例如300rpm)。藥液處理(S41)時，藉由對晶圓W上由處理液噴嘴33供給氫氟酸(HF) 作為藥液，而對晶圓W上表面進行蝕刻等處理。更具體而言，藉由供給氫氟酸，可將存於晶圓W表面之氧化物蝕刻去除，或使表面之氧化膜之表面平坦化。此氫氟酸之供給亦可兼為用於洗淨晶圓W表面的藥液洗淨步驟。所供給之氫氟酸，係藉脫氣單元36減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之氫氟酸水溶液。具體而言，由處理液噴嘴33吐出之氫氟酸中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
更具體而言，參照圖15A，第1護件升降單元27將第1護件17配置於下位置，第3護件升降單元29將第3護件19配置於上位置。然後，第2護件升降單元28將第2護件18配置於可承接處理液之高度位置(護件配置步驟)。
依此狀態，打開藥液閥32。藉此，由處理液噴嘴33對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給藥液(氫氟酸)。藥液係因離心力而遍及晶圓W上表面全體。
藥液因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之藥液，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的藥液，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的藥液，係由第2護件18所承接。由第2護件18所承接之藥液，沿著第2筒狀部18A而被引導至第2杯15。
一定時間之藥液處理(S41)後，實行沖洗處理(S42)。晶圓W之旋轉數控制為沖洗處理速度(例如300rpm)。沖洗處理時，藉由將晶圓W上之氫氟酸(藥液)置換為沖洗液之DIW，對晶圓W 上表面進行沖洗。此時所供給之沖洗液，係藉脫氣單元37減低了液中之溶存氧濃度的低氧濃度之沖洗液(例如DIW)。具體而言，由處理液噴嘴33吐出之沖洗液中之溶存氧濃度較佳為100ppb以下，藉此，可避免以溶存氧為起因的晶圓W表面氧化。
在沖洗處理(S42)開始時，關閉藥液閥32，使由處理液噴嘴33之氫氟酸吐出停止。參照圖15B，第1護件升降單元27將第1護件17維持於下位置，第3護件升降單元29將第3護件19維持於上位置。然後，第2護件升降單元28將第2護件18配置於可承接處理液之高度位置(護件配置步驟)。
依此狀態，打開沖洗液閥35。藉此，由處理液噴嘴33對旋轉狀態之晶圓W上表面之中央區域供給沖洗液。沖洗液係藉離心力而遍及晶圓W上表面全體。藉此，晶圓W上之藥液被沖洗液置換。
晶圓W上之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，因離心力而由晶圓W朝徑方向外方飛散。由晶圓W朝徑方向外方飛散之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，到達由徑方向外方與晶圓W相對向之對向構件6的延設部61的內周面61a。對向構件6由於與晶圓W一起旋轉，故附著於延設部61內周面61a的藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，因離心力而飛散至較延設部61更靠徑方向外方。飛散至較延設部61更靠徑方向外方的藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，係由第2護件18所承接。由第2護件18所承接之藥液及沖洗液之混合液或沖洗液，沿著第2筒狀部18A而被引導至第2杯15。
此實施形態中，基板加熱步驟(S22)亦可為將晶圓W 表面氧化物之至少一部分藉加熱而去除的加熱去除步驟(S22，氧化物去除步驟)。此時，氧化物因熱能量而分解。更具體而言，可藉由熱能量解除基板材料與氧原子間的鍵結而去除氧化物。相較於使用藥液的情況，藉加熱所進行之氧化物去除係無因蝕刻作用所造成之基板材料損失(膜減少)，故較有利。
圖16為用於說明控制單元3對處理單元2之控制動作例的時序圖(時間表)，主要表示由旋轉夾具5進行之晶圓W的旋轉數與由加熱器單元110進行之晶圓W加熱有關的控制內容。
加熱器單元110之初期位置為下位置(參照圖11)，為晶圓W下表面至對向面110a為止之距離較長的位置。控制單元3係例如在處理對象之晶圓W被搬入時，開始對加熱器單元110進行通電。控制單元3係在藥液處理(S25、S41)、沖洗處理(S26、S42)之間，將加熱器單元110保持於下位置(參照圖14A、圖14B)。從而，晶圓W實質上未被加熱。
控制單元3係在第1有機溶劑處理(S27)及第2有機溶劑處理(S29)之期間，使加熱器單元110上升，將其配置於接近晶圓W下表面之接近位置(參照圖14C、圖14E)。於晶圓W下表面之間確保著間隔，藉此，允許晶圓W旋轉。在第1有機溶劑處理(S27)及第2有機溶劑處理(S29)時的晶圓W之旋轉數，為例如300rpm。藉由將加熱器單元110接近配置於晶圓W，加熱晶圓W。如此，可有效率地進行有機溶劑對沖洗液的置換。
控制單元3係於疏水化處理(S28)中，將加熱器單元110保持於下位置(參照圖14D)。從而，晶圓W實質上未被加熱。如此，可抑制疏水化劑之溶媒揮發，使疏水化劑遍及晶圓W全面， 可達到疏水化劑對有機溶劑的置換。疏水化處理時之晶圓W的旋轉數，為例如500rpm。
乾燥處理(S30)時，使晶圓W之旋轉數加速，設為例如2000rpm。藉此，晶圓W上之有機溶劑因離心力而被排除至晶圓W外。
於後基板加熱處理(S31)時，控制單元3係使晶圓W之旋轉數減速為例如300rpm。進而，控制單元3使加熱器單元110上升，如圖14F所示，將其配置於接近晶圓W下表面的接近位置。如此，晶圓W升溫為例如200℃左右。藉由此種後基板加熱處理(S31)，使形成於晶圓W表面之疏水化劑膜中之溶媒成分及水分蒸發。亦即，後基板加熱處理(S31)為脫溶媒處理及脫水處理。後基板加熱處理較佳為使晶圓W溫度至少上升為疏水化劑液之溶媒沸點以上的處理。例如，疏水化劑液之溶媒可為PGMEA，此時沸點為110℃左右。
其後之後基板冷卻處理(S32)中，控制單元3使晶圓W之旋轉數加速為例如2000rpm。如圖14G所示，加熱器單元110配置於下位置。如此，晶圓W係與由上下供給之惰性氣體之間進行熱交換，被冷卻至室溫。在後基板冷卻處理結束時，控制單元3停止晶圓W之旋轉、亦即旋轉夾具5之旋轉，藉由搬送機器人CR將處理完畢之晶圓W由處理單元2搬出。
圖17為用於說明後基板加熱處理(S31)之脫溶媒作用的圖。藉由疏水化劑對晶圓W表面進行處理時，晶圓W表面被矽烷化而成為疏水性表面。於此疏水性表面，容易附著雜物130。雜物130之主成分為C(碳)，在存在過剩之溶媒時，可認為其成為內 包溶媒131的乳膠狀。因此，藉由後基板加熱處理(S31)使雜物130中之溶媒131蒸發，可縮小雜物130，如此可改善顆粒性能。
圖18為用於說明後基板加熱處理(S31)之脫水作用的圖。圖中，Y表示烷基等取代基。若於晶圓W之表面殘留水分，於疏水化劑之分子140與晶圓W材料(例如矽)間的鍵結中介存水分子141，成為不完全鍵結。後基板加熱處理(S31)係具有將介存於鍵結之水分子141去除的脫水作用，藉此減低或消除不完全鍵結。例如，在疏水化劑之分子140依不完全鍵結狀態存在的狀態下，有有機物之反應殘留物容易附著於疏水化劑膜之虞。藉由以脫水處理減低或消除不完全鍵結，可避免以不完全鍵結狀態為起因的顆粒性能惡化。
如上所述般，根據此實施形態，對表面具有氧化物之晶圓W，由熱處理單元100進行表面改質處理(S22)，藉此，將晶圓W上之氧化物去除，或使晶圓W上之氧化物分解及再鍵結，而使晶圓W表面平坦化。其後，實行對晶圓W表面藉由處理液進行洗淨的表面洗淨步驟(S25、S26、S41、S42)。在表面洗淨步驟後所實行的疏水化步驟(S5)時，對晶圓W表面供給疏水化劑，將晶圓W表面改質為疏水性。
如此，依消除了以氧化物為起因之晶圓W表面凹凸的狀態，將晶圓W表面改質為疏水性，故此經改質之晶圓W表面被均勻地疏水化，且成為粗糙少之平坦表面。藉此，於第2有機溶劑處理(S29)等中，可抑制或防止晶圓W表面圖案的倒壞。此外，由於表面之粗糙少，故可抑制或防止於晶圓W表面產生有被檢測出為顆粒之虞的凹凸的情形。
處理單元2中所使用之處理液(藥液、沖洗液、有機 溶劑、疏水化劑)，係溶存氧低(例如100ppb以下)，不使晶圓W材料氧化，故於晶圓W表面不形成由處理液所造成的新的氧化物。又，在表面洗淨步驟至疏水化步驟為止的期間，將晶圓W周圍環境控制為低氧環境(S36)。從而，可依抑制了於晶圓W表面之新的氧化物成長的狀態，將晶圓W表面改質為疏水性。
低氧環境係氧不溶解於處理液中之氧濃度的環境。藉此，可抑制或防止於晶圓W表面的氧化物成長。
又，此實施形態中，係在疏水化處理(S28)後，進行對晶圓W表面供給有機溶劑，將晶圓W上過剩之疏水化劑沖除的第2有機溶劑處理(S29，後有機溶劑供給步驟)。藉此，由於可依適量之疏水化劑對晶圓W表面進行疏水化，故可避免以過剩之疏水化劑為起因的晶圓W表面粗糙惡化，或疏水性能降低的情形。
又，此實施形態中，於環境控制步驟(S36)中，將對向構件6對向配置於接近晶圓W表面的位置，如此，限制晶圓W表面所相對向的空間。然後，對此受限之空間供給惰性氣體。藉此，使晶圓W表面處於低氧濃度之環境中，從而，可抑制或防止處理中之晶圓W表面的氧化物成長。
再者，於此實施形態中，若使對向構件6接近晶圓W表面並對向配置，則晶圓W表面所相對向之空間係在該表面之法線方向上被對向部60所限制，在與該表面平行之方向上被環狀之延設部61所限制。如此，晶圓W表面所相對向之空間形成幾乎封閉空間，對此封閉空間供給惰性氣體。從而，晶圓W表面處於低氧濃度且穩定之環境中，於此狀態下，進行表面洗淨處理等。藉此，可更確實地抑制或防止處理中之晶圓W表面的氧化物成長。
以上說明本發明之2個實施形態，但本發明亦可依其他形態實施。
例如，第2實施形態中所說明之後基板加熱處理(S31)，亦可於第1實施形態中進行。此時，處理單元2較佳係具有組裝了加熱器單元110的圖11之構成。
為了後基板加熱處理(S31)，亦可取代為加熱器單元110所進行之加熱，除了加熱器加熱之外，亦可應用紅外線燈、雷射、加熱蒸氣(蒸氣)等所進行的加熱。晶圓W之加熱並不一定由下表面進行，亦可應用由上表面之加熱。例如，亦可於晶圓W上方配置紅外線燈。
又，後基板加熱處理(S31)並不一定於處理單元2內進行，亦可藉由搬送機器人CR搬送至其他單元而進行。
又，圖13A及圖13B之處理中，亦可省略後基板加熱處理(S31)及後基板冷卻處理(S32)。
亦可將配置搬送機器人CR之搬送室內的環境控制為低氧環境，於搬送中抑制或防止氧化物成長。
第2實施形態中，熱處理單元100係組裝於基板處理裝置1中，但亦可在基板處理裝置1以外的其他裝置中，進行用於晶圓W表面改質(例如氧化物去除)的加熱處理。
雖針對本發明之實施形態進行了詳細說明，但此等僅為用於闡明本發明之技術內容的具體例，本發明並不應限定於此等具體例而解釋，本發明之範圍僅由隨附之申請專利範圍所限定。

Claims (30)

  1. 一種基板處理方法，其包含：對在表面具有氧化物之基板的表面，進行改善該表面之粗糙之改質的表面改質步驟；對上述基板之經上述改質的表面供給處理液，藉由該處理液洗淨基板表面的表面洗淨步驟；及對上述基板之經上述洗淨之表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化步驟；上述表面改質步驟係包含將上述基板表面之氧化物去除的氧化物去除步驟；上述表面洗淨步驟係包含：對上述基板之經去除上述氧化物的表面供給處理液，藉該處理液洗淨基板表面的步驟；上述基板處理方法係進一步包含：在上述表面洗淨步驟至上述疏水化步驟為止的期間，將上述基板周圍之環境控制為氧濃度較大氣中低之低氧環境的環境控制步驟。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述氧化物去除步驟係包含對上述基板表面供給藥液而去除氧化物的藥液去除步驟。
  3. 如請求項2之基板處理方法，其中，上述藥液中之溶存氧濃度為100ppb以下。
  4. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述氧化物去除步驟係包含：將上述基板表面之氧化物之至少一部分藉由加熱而去除的加熱去除步驟。
  5. 如請求項1至4中任一項之基板處理方法，其中，上述低氧環境係氧不溶解於上述處理液中之氧濃度的環境。
  6. 如請求項1至4中任一項之基板處理方法，其中，上述環境控制步驟係包含：在接近上述基板表面之位置相對向地配置阻斷構件的阻斷構件配置步驟；及在上述阻斷構件與上述基板表面之間供給惰性氣體之惰性氣體供給步驟。
  7. 如請求項6之基板處理方法，其中，上述阻斷構件係包含：與上述基板表面相對向之對向部；及連接於上述對向部之周緣部，包圍上述基板周緣的環狀之延設部；於上述環境控制步驟中，上述延設部係與上述基板周緣相對向。
  8. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述表面洗淨步驟係包含：將洗淨用之藥液供給至上述基板表面的藥液洗淨步驟；及對上述基板之表面供給沖洗液，藉沖洗液置換上述藥液的沖洗步驟。
  9. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述處理液中之溶存氧濃度為100ppb以下。
  10. 如請求項1之基板處理方法，其中，進一步包含將應供給至上述基板表面之處理液中之氧進行脫氣的脫氣步驟；上述表面洗淨步驟係將經上述脫氣步驟之處理液供給至上述基板表面。
  11. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述疏水化步驟係包含：供給於溶媒中溶解了疏水化物質之液狀之疏水化劑的疏水化劑供給步驟；進一步包含：於上述表面洗淨步驟後、上述疏水化步驟之前，將與上述疏水化劑之溶媒混和的有機溶劑供給至上述基板表面的前有機溶劑供給步驟。
  12. 如請求項1之基板處理方法，其中，進一步包含：於上述疏水化步驟後，對上述基板表面供給有機溶劑，將上述基板上之過剩之疏水 化劑沖除的後有機溶劑供給步驟。
  13. 如請求項11之基板處理方法，其中，上述有機溶劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。
  14. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述疏水化劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。
  15. 如請求項1之基板處理方法，其中，包含：在上述疏水化步驟後，將上述基板表面之疏水化劑加熱而脫水的加熱脫水步驟。
  16. 一種基板處理裝置，其包含：對在表面具有氧化物之基板的表面，進行改善該表面之粗糙之改質的表面改質單元；對上述基板之經上述改質的表面，供給用於洗淨該表面之處理液的處理液供給單元；及對上述經洗淨之基板之表面供給疏水化劑，對上述基板之表面進行疏水化的疏水化劑供給單元；上述表面改質單元係包含將上述基板表面之氧化物去除的氧化物去除單元；上述處理液供給單元係供給用於對上述去除了表面氧化物之基板的表面進行洗淨之處理液；上述基板處理裝置係進一步包含：在藉上述處理液供給單元對上述基板表面供給處理液的期間、以及在藉上述疏水化劑供給單元對上述基板表面供給疏水化劑的期間，將上述基板周圍之環境控制為氧濃度較大氣中低之低氧環境的環境控制單元。
  17. 如請求項16之基板處理裝置，其中，上述氧化物去除單元係包含對上述基板表面供給藥液而去除氧化物的氧化物去除藥液供給單 元。
  18. 如請求項17之基板處理裝置，其中，上述氧化物去除藥液供給單元係將溶存氧濃度為100ppb以下之藥液供給至基板表面。
  19. 如請求項16之基板處理裝置，其中，上述氧化物去除單元係包含將上述基板表面之氧化物之至少一部分藉由加熱而去除的熱處理單元。
  20. 如請求項16至19中任一項之基板處理裝置，其中，上述環境控制單元係將上述基板周圍之環境控制為氧不溶解於上述處理液中之氧濃度的低氧環境。
  21. 如請求項16至19中任一項之基板處理裝置，其中，上述環境控制單元係包含：與上述基板表面相對向之阻斷構件；在接近上述基板表面之位置相對向地配置上述阻斷構件的阻斷構件配置單元；及在上述阻斷構件與上述基板表面之間供給惰性氣體之惰性氣體供給單元。
  22. 如請求項21之基板處理裝置，其中，上述阻斷構件係包含：與上述基板表面相對向之對向部；及連接於上述對向部之周緣部，包圍上述基板周緣的環狀之延設部；在藉由上述阻斷構件配置單元將上述阻斷構件配置於接近上述基板表面之位置時，上述延設部係與上述基板周緣相對向。
  23. 如請求項16之基板處理裝置，其中，上述處理液供給單元係包含：將洗淨用之藥液供給至上述基板表面的藥液供給單元；及將藉由沖洗液置換上述藥液之沖洗液供給至上述基板表面的沖洗液供給單元。
  24. 如請求項16之基板處理裝置，其中，上述處理液供給單元係將溶存氧濃度為100ppb以下之處理液供給至基板表面。
  25. 如請求項16之基板處理裝置，其中，上述處理液供給單元係包含將應供給至上述基板表面之處理液中之氧進行脫氣的脫氣單元。
  26. 如請求項16之基板處理裝置，其中，上述疏水化劑供給單元係供給使疏水化物質溶解於溶媒中的液狀之疏水化劑；進一步包含：於洗淨上述基板表面後、上述基板表面之疏水化前，將與上述疏水化劑之溶媒混合的有機溶劑供給至上述基板表面的前有機溶劑供給單元。
  27. 如請求項16之基板處理裝置，其中，進一步包含：於上述基板表面之疏水化後，對上述基板表面供給有機溶劑，將上述基板上之過剩之疏水化劑沖除的後有機溶劑供給單元。
  28. 如請求項26之基板處理裝置，其中，上述有機溶劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。
  29. 如請求項16之基板處理裝置，其中，上述疏水化劑中之溶存氧濃度為100ppb以下。
  30. 如請求項16之基板處理裝置，其中，進一步包含：在上述表面經疏水化後，為了將上述基板表面之疏水化劑進行加熱並脫水而加熱上述基板的後加熱單元。
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