TWI794791B - 基板處理裝置 - Google Patents

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TWI794791B TW110113598A TW110113598A TWI794791B TW I794791 B TWI794791 B TW I794791B TW 110113598 A TW110113598 A TW 110113598A TW 110113598 A TW110113598 A TW 110113598A TW I794791 B TWI794791 B TW I794791B
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日商芝浦機械電子裝置股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種能抑制靜電產生、且能提高污染物之去除率之基板處理裝置。 實施方式之基板處理裝置具備：載置台，其能使基板旋轉；冷卻部，其能將冷卻氣體供給至上述載置台與上述基板之間的空間；第1液體供給部，其能將第1液體供給至上述基板之與上述載置台側為相反之面；第2液體供給部，其能將導電率較上述第1液體高之第2液體供給至上述基板之上述面；及控制部，其控制上述基板之旋轉、上述冷卻氣體之供給、上述第1液體之供給、及上述第2液體之供給。上述控制部藉由控制上述冷卻氣體之供給、上述第1液體之供給、及上述第2液體之供給來執行以下步驟：預步驟，其係對上述基板之上述面供給上述第2液體，對上述載置台與上述基板之間的空間供給上述冷卻氣體；液膜形成步驟，其係於上述預步驟後，向上述基板之上述面供給上述第1液體而形成液膜；過冷步驟，其係使位於上述基板之上述面的上述液膜成為過冷狀態；及凍結步驟，其係使位於上述基板之上述面的上述液膜之至少一部分凍結。

Description

基板處理裝置
本發明之實施方式係關於一種基板處理裝置。
作為去除附著於壓印用模板、光微影用遮罩、半導體晶圓等基板表面之粒子等污染物之方法，提出有凍結洗淨法。
於凍結洗淨法中，例如，當使用純水作為用於洗淨之液體時，首先將純水與冷卻氣體供給至旋轉之基板之表面。其次，停止純水之供給，排出所供給之純水之一部分而於基板之表面形成水膜。水膜藉由供給至基板之冷卻氣體而凍結。當水膜凍結而形成冰膜時，粒子等污染物進入冰膜而與基板之表面分離。其次，對冰膜供給純水而使冰膜溶融，將污染物與純水一起從基板表面去除。藉此，提高污染物之去除率。
此處，純水之導電率較低。因此，對旋轉之基板之表面供給純水時容易產生靜電。另一方面，基板之表面有時形成有具有導電性之圖案、或將具有導電性之圖案絕緣之元件等。因此，有因所產生之靜電而發生絕緣破壞等的情況。又，亦有因靜電引起之化學反應而使基板之表面或圖案受損之虞。
因此，期待開發一種能夠抑制靜電產生、且能夠提高污染物之去除率之基板處理裝置。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-026436號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明所欲解決之問題在於提供一種能夠抑制靜電產生、且能夠提高污染物之去除率之基板處理裝置。 [解決問題之技術手段]
實施方式之基板處理裝置具備：載置台，其能夠使基板旋轉；冷卻部，其能將冷卻氣體供給至上述載置台與上述基板之間的空間；第1液體供給部，其能將第1液體供給至上述基板之與上述載置台側為相反之面；第2液體供給部，其能將導電率較上述第1液體高之第2液體供給至上述基板之上述面；及控制部，其控制上述基板之旋轉、上述冷卻氣體之供給、上述第1液體之供給、及上述第2液體之供給。上述控制部藉由控制上述冷卻氣體之供給、上述第1液體之供給、及上述第2液體之供給來執行以下步驟：預步驟，其係對上述基板之上述面供給上述第2液體，對上述載置台與上述基板之間的空間供給上述冷卻氣體；液膜形成步驟，其係於上述預步驟後，向上述基板之上述面供給上述第1液體而形成液膜；過冷步驟，其係使位於上述基板之上述面的上述液膜成為過冷狀態；及凍結步驟，其係使位於上述基板之上述面的上述液膜之至少一部分凍結。 [發明之效果]
根據本發明之實施方式，提供一種能夠抑制靜電產生、且能夠提高污染物之去除率之基板處理裝置。
以下，一面參照圖式，一面對實施方式進行舉例說明。再者，各圖式中，對相同之構成要素標註相同之符號，並適當省略詳細之說明。 以下所例示之基板100例如可為半導體晶圓、壓印用模板、光微影用遮罩、用於MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統)之板狀體等。 再者，基板100之表面可形成作為圖案之凹凸部，亦可為形成凹凸部之前之基板(例如所謂之塊體基板)。但是，基板處理裝置1之用途並不限定於所例示之基板100。
又，以下，作為一例，對基板100為光微影用遮罩之情形進行說明。於基板100為光微影用遮罩之情形時，基板100之平面形狀可為大致四邊形。
圖1係用以例示本實施方式之基板處理裝置1之模式圖。 圖2係用以例示本實施方式之基板處理裝置1之控制部9之模式圖。 如圖1所示，基板處理裝置1中設置有載置部2、冷卻部3、第1液體供給部4、第2液體供給部5、殼體6、送風部7、控制部9、及排氣部11。又，如圖2所示，控制部9中設置有機構控制部9a、設定部9b、記憶部9c。
載置部2具有載置台2a、旋轉軸2b、及驅動部2c。 載置台2a可旋轉地設置於殼體6之內部。載置台2a呈板狀。於載置台2a之一主面設置有支持基板100之複數個支持部2a1。由複數個支持部2a1支持基板100時，基板100之正面100b(形成有凹凸部一側之面)朝向與載置台2a側相反之一方。
基板100之背面100a之緣(邊緣)與複數個支持部2a1接觸。支持部2a1之與基板100之背面100a之緣進行接觸之部分可為錐面或傾斜面。
又，於載置台2a之中央部分設置有在載置台2a之厚度方向上貫通之孔2aa。
旋轉軸2b之一端部嵌合於載置台2a之孔2aa。旋轉軸2b之另一端部設置於殼體6之外部。旋轉軸2b於殼體6之外部與驅動部2c連接。
旋轉軸2b呈筒狀。於旋轉軸2b之載置台2a側之端部設置有吹出部2b1。吹出部2b1於載置台2a之設置有複數個支持部2a1之面形成開口。吹出部2b1之開口側之端部連接於孔2aa之內壁。吹出部2b1之開口與載置於載置台2a之基板100之背面100a對向。
吹出部2b1具有截面面積隨著靠近載置台2a側(開口側)而變大之形狀。因此，吹出部2b1內部之孔之截面面積隨著靠近載置台2a側(開口側)而變大。再者，雖例示了吹出部2b1設置於旋轉軸2b之前端之情形，但吹出部2b1亦可設置於後述之冷卻噴嘴3d之前端。又，亦可將載置台2a之孔2aa作為吹出部2b1。
若設置吹出部2b1，則可將釋出之冷卻氣體3a1供給至基板100之背面100a之更廣區域。又，可降低冷卻氣體3a1之釋出速度。因此，能夠抑制基板100被局部冷卻，或基板100之冷卻速度過快。其結果為，容易產生後述之液體101(相當於第1液體之一例)之過冷狀態。
於旋轉軸2b之與載置台2a側為相反側之端部安裝有冷卻噴嘴3d。於旋轉軸2b之與載置台2a側為相反側之端部和冷卻噴嘴3d之間設置有未圖示之旋轉軸密封件。因此，旋轉軸2b之與載置台2a側為相反側之端部被氣密性封閉。
驅動部2c設置於殼體6之外部。驅動部2c與旋轉軸2b連接。驅動部2c可具有馬達等旋轉機器。驅動部2c之旋轉力經由旋轉軸2b傳遞至載置台2a。因此，藉由驅動部2c可使載置台2a旋轉，進而可使載置於載置台2a之基板100旋轉。
又，驅動部2c不僅可使旋轉開始及使旋轉停止，亦可使轉速(旋轉速度)變化。驅動部2c例如設為具備伺服馬達等控制馬達者。
冷卻部3將冷卻氣體3a1供給至載置台2a與基板100之背面100a之間的空間。冷卻部3具有冷卻液部3a、過濾器3b、流量控制部3c、及冷卻噴嘴3d。冷卻液部3a、過濾器3b、及流量控制部3c設置於殼體6之外部。
冷卻液部3a進行冷卻液之儲存、及冷卻氣體3a1之產生。冷卻液係使冷卻氣體3a1液化之液體。冷卻氣體3a1只要為不易與基板100之材料反應之氣體則無特別限定。冷卻氣體3a1例如可為氮氣、氦氣、氬氣等惰性氣體。
冷卻液部3a具有儲存冷卻液之儲罐、及使儲存於儲罐之冷卻液氣化之氣化部。儲罐中設置有用以維持冷卻液之溫度之冷卻裝置。氣化部使冷卻液之溫度上升，由冷卻液產生冷卻氣體3a1。氣化部例如可利用外部氣體溫度，或者使用由熱介質進行之加熱。冷卻氣體3a1之溫度只要為液體101之凝固點以下之溫度即可，例如可設為-170℃。
再者，例示了冷卻液部3a藉由使儲存於儲罐之冷卻液氣化而產生冷卻氣體3a1之情形，但亦可利用冷卻器等將氮氣等冷卻而製成冷卻氣體3a1。如此，可簡化冷卻液部。
過濾器3b經由配管連接於冷卻液部3a。過濾器3b抑制冷卻液中所含之粒子等污染物流出至基板100側。
流量控制部3c經由配管連接於過濾器3b。流量控制部3c控制冷卻氣體3a1之流量。流量控制部3c例如可為MFC(Mass Flow Controller，質量流量控制器)等。又，流量控制部3c亦可為藉由控制冷卻氣體3a1之供給壓力而間接地控制冷卻氣體3a1之流量者。於此情形時，流量控制部3c例如可為APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)等。
冷卻液部3a中由冷卻液產生之冷卻氣體3a1之溫度大致為規定溫度。因此，藉由利用流量控制部3c控制冷卻氣體3a1之流量，可控制基板100之溫度，進而可控制位於基板100之正面100b之液體101之溫度。於此情形時，藉由利用流量控制部3c控制冷卻氣體3a1之流量，可於後述之過冷步驟中使液體101為過冷狀態。
冷卻噴嘴3d呈筒狀。冷卻噴嘴3d之一端部連接於流量控制部3c。冷卻噴嘴3d之另一端部設置於旋轉軸2b之內部。冷卻噴嘴3d之另一端部位於吹出部2b1之與載置台2a側(開口側)相反之端部附近。
冷卻噴嘴3d將藉由流量控制部3c控制流量後之冷卻氣體3a1供給至基板100。從冷卻噴嘴3d釋出之冷卻氣體3a1經由吹出部2b1被直接供給至基板100之背面100a。
第1液體供給部4將液體101供給至基板100之正面100b。如下所述，液體101較佳為不易與基板100之材料反應且凍結時體積會增加之液體。液體101例如較佳為水(例如純水或超純水等)、以水為主成分之液體等。
以水為主成分之液體例如可為水與醇之混合液、水與酸性溶液之混合液、水與鹼性溶液之混合液等。 若為水與醇之混合液，則可降低表面張力，因此，容易將液體101供給至形成於基板100之正面100b之微細凹凸部之內部。
若為水與酸性溶液之混合液，則可將附著於基板100之表面之粒子或抗蝕劑殘渣等污染物溶解。例如，若為水與硫酸等之混合液，則可將包含抗蝕劑或金屬之污染物溶解。 若為水與鹼性溶液之混合液，則可降低ζ電位，因此，可抑制已從基板100之正面100b分離之污染物再次附著於基板100之正面100b。
但是，若水以外之成分過多，則難以利用隨著體積增加而產生之物理力，因此，有污染物之去除率降低之虞。因此，水以外之成分之濃度較佳為5 wt%以上30 wt%以下。
第1液體供給部4具有液體儲存部4a、供給部4b、流量控制部4c、及液體噴嘴4d。液體儲存部4a、供給部4b、及流量控制部4c設置於殼體6之外部。
液體儲存部4a儲存上述液體101。液體101以高於凝固點之溫度儲存於液體儲存部4a。液體101例如以常溫(20℃)儲存。 供給部4b經由配管連接於液體儲存部4a。供給部4b將儲存於液體儲存部4a之液體101朝向液體噴嘴4d供給。供給部4b例如可為具有對液體101之耐性之泵等。再者，雖例示了供給部4b為泵之情形，但供給部4b並不限定於泵。例如，供給部4b亦可為對液體儲存部4a之內部供給氣體而壓送儲存於液體儲存部4a之液體101者。
流量控制部4c經由配管連接於供給部4b。流量控制部4c控制由供給部4b供給之液體101之流量。流量控制部4c例如可為流量控制閥。又，流量控制部4c亦可進行液體101之供給開始及供給停止。
液體噴嘴4d設置於殼體6之內部。液體噴嘴4d呈筒狀。液體噴嘴4d之一端部經由配管連接於流量控制部4c。液體噴嘴4d之另一端部與載置於載置台2a之基板100之正面100b對向。因此，從液體噴嘴4d噴出之液體101被供給至基板100之正面100b。
又，液體噴嘴4d之另一端部(液體101之噴出口)位於基板100之正面100b之大致中央。從液體噴嘴4d噴出之液體101從基板100之正面100b之大致中央擴散，於基板100之正面100b形成具有大致固定厚度之液膜。再者，以下將形成於基板100之正面100b之液體101之膜稱為液膜。
第2液體供給部5將液體102(相當於第2液體之一例)供給至基板100之正面100b。第2液體供給部5具有液體儲存部5a、供給部5b、流量控制部5c、及液體噴嘴4d。
液體102可用於後述之預步驟及解凍步驟。因此，液體102只要為不易與基板100之材料反應且於後述之乾燥步驟中不易殘留於基板100之正面100b者則無特別限定。
又，如下所述，液體102較佳為導電率較液體101高之液體。液體102例如可為溶存有溶解時會發生離子化之氣體之液體。溶存有溶解時會發生離子化之氣體之液體例如可為溶存有二氧化碳或氨氣之液體。又，液體102例如可為利用純水等稀釋後之濃度較低之SC-1(Standard Clean 1，1號清洗液)、膽鹼(CHOLINE)水溶液、TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide，四甲基氫氧化銨)水溶液等。 又，液體102亦可為上述液體與表面張力較上述液體小之液體103之混合液。液體103例如為包含界面活性劑之液體、及異丙醇(IPA)等。
第2液體供給部5之構成，例如可與第1液體供給部4之構成相同。例如、液體儲存部5a可與上文所述之液體儲存部4a相同。供給部5b可與上文所述之供給部4b相同。流量控制部5c可與上文所述之流量控制部4c相同。
又，液體102係用於預步驟及解凍步驟中，故液體102之溫度可設為高於液體101之凝固點之溫度。又，液體102之溫度亦可設為能將已凍結之液體101解凍之溫度。液體102之溫度例如可設為常溫(20℃)左右。
殼體6呈箱狀。於殼體6之內部設置有防護罩6a。防護罩6a接住被供給至基板100，且藉由基板100之旋轉而排出至基板100之外部之液體101、102。防護罩6a呈筒狀。防護罩6a之與載置台2a側為相反側之端部附近(防護罩6a之上端附近)，係朝向防護罩6a之中心彎曲。因此，能容易捕獲朝基板100之上方飛濺之液體101、102。
又，於殼體6之內部設置有間隔板6b。間隔板6b係設置於防護罩6a之外表面與殼體6之內表面之間。
於殼體6之底面側之側面設置有複數個排出口6c。於圖1所例示之殼體6之情形時，設置有2個排出口6c。使用過之冷卻氣體3a1、空氣7a、液體101及液體102係從排出口6c排出至殼體6之外部。於排出口6c連接有排氣管6c1，於排氣管6c1連接有排出使用過之冷卻氣體3a1、空氣7a之排氣部(泵)11。又，於排出口6c連接有排出液體101、102之排出管6c2。
排出口6c設置為較基板100靠下方。因此，藉由將冷卻氣體3a1從排出口6c排出而形成降流。其結果，能夠防止粒子上揚。
俯視下，複數個排出口6c係以相對於殼體6之中心對稱之方式設置。如此一來，冷卻氣體3a1之排氣方向相對於殼體6之中心對稱。若冷卻氣體3a1之排氣方向對稱，便能順利排出冷卻氣體3a1。
送風部7設置於殼體6之頂面。再者，送風部7亦可設置於殼體6之側面，只要為頂側即可。送風部7可具備風扇等送風機及過濾器。過濾器例如可為HEPA過濾器(High Efficiency Particulate Air Filter，高效率粒子空氣過濾器)等。
控制部9控制設置於基板處理裝置1之各要素之動作。圖2例示了控制部9之構成之一例。控制部9例如可為具有CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)等運算元件、及半導體記憶體等記憶部9c之電腦。例如，可將圖2所例示之機構控制部9a及設定部9b作為運算元件，將記憶部9c作為記憶元件。記憶元件中可儲存控制設置於基板處理裝置1之各要素之動作之控制程式等。運算元件係使用儲存於記憶元件之控制程式、操作者經由輸入輸出畫面(裝置)8輸入之資料等，來控制設置於基板處理裝置1之各要素之動作。
控制程式及由操作者輸入之資料於藉由設定部9b設定為最適合記憶於記憶部9c(記憶元件)之狀態之後，被記憶於記憶元件。又，設定部9b將操作者要求輸出之資料重新轉換成最適合顯示於輸入輸出畫面之狀態，然後將其顯示於輸入輸出畫面(裝置)8。
例如，控制部9基於記憶部9c中所記憶之控制程式，由機構控制部9a控制設置於基板處理裝置1之各要素之動作，由此控制基板100之旋轉、冷卻氣體3a1之供給、液體101之供給、及液體102之供給。
例如，控制部9執行預步驟，即，藉由控制冷卻氣體3a1之供給、液體101之供給、及液體102之供給，而對旋轉之基板100之正面100b供給液體102，對載置台2a與基板100之間的空間供給冷卻氣體3a1。
例如，控制部9執行液膜形成步驟，即，於使基板100旋轉而排出供給至基板100之正面100b的液體102之至少一部分之後，變更轉速，向已排出液體102之基板100之正面100b供給液體101而形成液膜。
例如，控制部9執行過冷步驟，即，使位於基板100之正面100b的液膜成為過冷狀態。 例如，控制部9執行凍結步驟，即，使位於基板100之正面100b的液膜之至少一部分凍結。
例如，控制部9於液膜形成步驟中，在排出液體102時使一部分殘留，對殘留之液體102之上供給液體101。
例如，控制部9執行解凍步驟，即，對已凍結之液膜供給液體102，將凍結之液體101解凍。 再者，各步驟中之詳細內容於下文敍述。
接下來，舉例說明基板處理裝置1之作用。 圖3係用以例示基板處理裝置1之作用之時序圖。 圖4係用以例示凍結洗淨步驟中供給至基板100之液體101之溫度變化的曲線圖。
再者，圖3及圖4係基板100為6025石英(Qz)基板(152 mm×152 mm×6.35 mm)且液體101為純水、液體102為溶存有二氧化碳之液體(碳酸水)之情形。
首先，將基板100經由殼體6之未圖示之搬入搬出口搬入至殼體6之內部。所搬入之基板100被載置、支持於載置台2a之複數個支持部2a1之上。
於將基板100支持於載置台2a之後，如圖3及圖4所示進行包含預步驟、液膜形成步驟、冷卻步驟(過冷步驟＋凍結步驟)、解凍步驟、乾燥步驟之凍結洗淨步驟。
首先，如圖3及圖4所示執行預步驟。預步驟中，控制部9控制供給部5b及流量控制部5c，對基板100之正面100b供給規定流量之液體102。又，控制部9控制流量控制部3c，對基板100之背面100a供給規定流量之冷卻氣體3a1。又，控制部9控制驅動部2c，使基板100以第2轉速旋轉。
此處，若利用冷卻部3供給冷卻氣體3a1而將殼體6內之氛圍冷卻，則包含氛圍中之灰塵之霜有可能附著於基板100而導致污染。預步驟中，將液體102持續供給至基板100之正面100b，因此，能夠將基板100均勻地冷卻，並且防止霜附著於基板100之正面100b。
例如，於圖3所例示之情形時，基板100之轉速作為第2轉速，例如可設為50 rpm～500 rpm左右。又，液體102之流量可設為0.1 L/min～1.0 L/min左右。又，冷卻氣體3a1之流量可設為40 NL/min～200 NL/min左右。又，預步驟之步驟時間可設為1800秒左右。再者，預步驟之步驟時間只要為使基板100之面內溫度大致均勻之時間即可，可藉由預先進行實驗或模擬而求出。
預步驟中之液膜溫度與所要供給之液體102之溫度大致相同，以便讓液體102處於流動狀態。例如，於所要供給之液體102之溫度為常溫(20℃)左右之情形時，液膜溫度成為常溫(20℃)左右。
繼而，如圖3及圖4所示執行液膜形成步驟。液膜形成步驟中，停止供給預步驟中所供給之液體102。於是，基板100之旋轉得以維持，故位於基板100之正面100b的液體102被排出。然後，將基板100之轉速減小至較第2轉速慢之第1轉速。第1轉速只要為能抑制液膜厚度因離心力而不均之轉速即可，例如可設為0～50 rpm之範圍。於將基板100之轉速設為第1轉速後，將規定量之液體101供給至基板100而形成液膜。此時，液體102被置換成液體101。再者，維持冷卻氣體3a1之流量。
液膜形成步驟中形成之液膜之厚度(進行過冷步驟時之液膜之厚度)可設為200 μm～1300 μm左右。例如，控制部9控制液體101之供給量，使位於基板100之正面100b的液膜之厚度為200 μm～1300 μm左右。
繼而，如圖3及圖4所示執行冷卻步驟(過冷步驟＋凍結步驟)。再者，於本實施方式中，在冷卻步驟中，將包含液體101之液膜成為過冷狀態至開始凍結之前的期間稱為「過冷步驟」，將過冷狀態之液膜開始凍結至凍結完全結束之前的期間稱為「凍結步驟」。
首先，於過冷步驟中，藉由持續供給至基板100之背面100a之冷卻氣體3a1使基板100上之液膜之溫度更加低於液膜形成步驟中之液膜之溫度，從而成為過冷狀態。
此處，若液體101之冷卻速度過快，則液體101不會成為過冷狀態而立即凍結。因此，控制部9藉由控制基板100之轉速、及冷卻氣體3a1之流量中的至少任一者而使基板100之正面100b之液體101成為過冷狀態。
液體101成為過冷狀態之控制條件受到基板100之大小、液體101之黏度、冷卻氣體3a1之比熱等影響。因此，液體101成為過冷狀態之控制條件較佳為藉由進行實驗或模擬而適當決定。
於過冷狀態下，液膜例如根據液膜之溫度、粒子等污染物或氣泡之存在、振動等開始凍結。例如，於存在粒子等污染物之情形時，若液膜之溫度T成為-35℃以上-20℃以下，則液膜開始凍結。又，亦可藉由對液膜施加振動，例如使基板100之旋轉變動等，而使液膜開始凍結。
當過冷狀態之液膜開始凍結時，從過冷步驟移行至凍結步驟。凍結步驟中，使基板100之正面100b之液膜之至少一部分凍結。本實施之凍結洗淨步驟中，對液膜完全凍結而成為凍結膜101a之情形進行說明。
其次，如圖3及圖4所示執行解凍步驟。 解凍步驟中，控制部9控制供給部5b及流量控制部5c，對基板100之正面100b供給規定流量之液體102。又，控制部9控制流量控制部3c，停止冷卻氣體3a1之供給。藉此，凍結膜101a開始解凍，凍結膜101a逐漸變成液體101。又，控制部9控制驅動部2c，使基板100之轉速增加至較第2轉速快之第3轉速。若基板100之旋轉加快，則可利用離心力將液體101、102甩下。因此，容易將液體101、102從基板100之正面100b排出。此時，從基板100之正面100b分離之污染物亦會與液體101、102一起被排出。
再者，液體102之供給量只要能夠解凍則無特別限定。又，基板100之第3轉速只要能夠排出液體101、液體101凍結而成者、液體102及污染物則無特別限定。
其次，如圖3及圖4所示執行乾燥步驟。乾燥步驟中，控制部9控制供給部5b及流量控制部5c，停止液體102之供給。又，控制部9控制驅動部2c，使基板100之轉速進一步增加，增加至較第3轉速快之第4轉速。若基板100之旋轉加快，則可迅速進行基板100之乾燥。再者，基板100之第4轉速只要能夠進行乾燥則無特別限定。 凍結洗淨結束後之基板100經由殼體6之未圖示之搬入搬出口被搬出至殼體6之外部。 由此可進行1次凍結洗淨步驟。
此外，如上所述，若對旋轉之基板100之正面100b供給導電率較低之液體(例如液體101)則容易產生靜電。又，基板100之正面100b上有時會形成具有導電性之圖案、或將具有導電性之圖案絕緣之元件等。因此，有因所產生之靜電而發生絕緣破壞等的情況。又，亦有因靜電引起之化學反應而導致圖案受損之虞。於設置圖案之前之基板(例如塊體基板)之情形時，亦有因靜電引起之化學反應而導致基板100之正面100b受損之虞。
針對此種靜電，已知有如下技術，即，於對基板之表面進行旋轉洗淨時，使用將二氧化碳溶解於純水所得之導電率較高之洗淨液。若使用將二氧化碳溶解於純水所得之洗淨液，則即便對旋轉之基板之表面供給洗淨液亦可抑制靜電產生。
因此，本發明者嘗試利用作為碳酸水之液體102進行上述凍結洗淨步驟之冷卻步驟，結果判明，與利用純水進行凍結洗淨步驟之冷卻步驟之情形相比，去除率降低。
利用作為具有導電性之液體之液體102實施凍結洗淨步驟時，為何相較利用純水進行凍結洗淨步驟之情形時去除率降低，其機制未必明確，但可考慮如下。
認為液體101之凍結係以粒子等污染物為基點而產生。若以污染物為基點使液體101凍結，則污染物可進入已凍結之液體101中。並且，液體101於凍結時體積發生變化。藉此，作為凍結起點之污染物產生從基板100之表面分離之力，因此，可將污染物從基板100之正面100b分離。
又，液體101變化成固體時體積發生變化，因此產生壓力波。認為附著於基板100之正面100b之污染物因該壓力波被分離。 再者，過冷狀態之液體101亦具有液膜之溫度不均引起之密度變化、粒子等污染物或氣泡之存在、振動等成為凍結開始之起點的性質。即，凍結開始之起點並不僅限定為污染物。
此外，溶解於液體102時會離子化之氣體溶存於液體102中。因此，有液體102中包含氣體之氣泡，或液體102中產生氣泡之情形。又，SC-1係氨水與過氧化氫水之混合液，因此，有液體102中包含氣體之氣泡，或液體102中產生氣泡之情形。如上所述，氣泡亦會成為凍結之起點。因此，認為若液體102中存在氣泡，則液體102以氣泡為基點凍結，而不易進行以污染物為基點之凍結。
本發明者研究發現，於經過過冷狀態使液體凍結之凍結洗淨(本實施之凍結洗淨步驟)中，凍結之液體較佳為不易產生氣泡之液體。
但是，若僅利用不易產生氣泡之液體、例如純水實施凍結洗淨步驟，則有產生上述靜電問題之虞。因此，本發明者努力研究因導電率較低之液體產生靜電之機制。其結果發現，因導電率較低之液體之流動而產生靜電，若液體處於不流動狀態則可抑制靜電產生。
於本實施方式之凍結洗淨步驟中，存在使液體流動之步驟、及使液體不流動或幾乎不流動之步驟。於使液體流動之步驟中，藉由設為導電率較高之液體而抑制靜電產生，於使液體不流動或幾乎不流動之步驟中，由於不易產生靜電，故即便液體之導電率較高，亦不會導致圖案破損或基板受損等，例如即便為導電率較低之純水亦無問題。因此，即便使用如純水般不含有大量氣泡之液體形成液膜，亦可抑制靜電產生，同時維持較高之污染物去除率。
於本實施之凍結洗淨步驟中，預步驟中，將具有導電性之液體102供給至基板100之正面100b，液膜形成步驟中，排出位於基板100之正面100b的液體102，然後一面使基板100以第1轉速旋轉一面供給液體101而形成液膜。
於預步驟中，藉由使用液體102，可抑制基板100之正面100b產生靜電，並且可使基板100之面內溫度大致均勻。 又，藉由將液體102之溫度設為高於液體101之凝固點之溫度，可防止液膜形成步驟中供給液體101而形成液膜時，液體101不經過過冷狀態而凍結。
又，於液膜形成步驟中，藉由對基板100之正面100b供給液體101而形成液膜，可維持污染物之去除率。液體101係不易產生氣泡之液體，因此，可抑制以氣泡為基點產生凍結。因此，容易以污染物為基點產生凍結，故與使液體102凍結之情形相比，可提高污染物之去除率。
又，於液膜形成步驟中，若將基板100之轉速設為第1轉速以下，則可抑制將液體101供給至基板100之正面100b時液體101與基板100之正面100b之間的摩擦。因此，可抑制靜電產生。又，亦可抑制因旋轉產生之離心力之影響，因此，所供給之液體101於基板100之正面100b擴展，而容易形成厚度均勻之液膜。進而，若使基板100停止旋轉，則可進一步抑制靜電產生、及因離心力導致之液膜厚度不均。
又，於液膜形成步驟中，可完全排出位於基板100之正面100b的液體102，但亦可使液體102以覆蓋基板100之正面100b之程度殘留。若於基板100之正面100b殘留有具有導電性之液體102，則可對具有導電性之液體102上供給液體101。如此，可進一步抑制將液體101供給至基板100之正面100b時產生靜電。
又，於液膜形成步驟中，維持冷卻氣體3a1之供給。因此，只要基板100之正面100b殘留有具有導電性之液體102，則可防止基板100之表面產生霜，亦可於預步驟中維持基板100之面內溫度大致均勻之狀態。
但是，若液體102之殘留量過多，則有形成之液膜中產生氣泡之虞。因此，殘留之液體102之膜之厚度較佳為液膜形成步驟中所形成之液膜之厚度的10%以下。若殘留之液體102之膜之厚度為所形成之液膜之厚度的10%以下，則即便產生氣泡，亦可使對污染物之去除率造成之影響非常小。
又，由於污染物之形狀為膜狀，故於基板100之正面100b吸附有污染物之情形時、基板100之正面100b或污染物為超撥水性之情形時、或基板100之正面100b及污染物為超撥水性之情形時，液膜形成步驟中液體101無法滲入基板100與污染物之間，從而有無法使污染物從基板100之正面100b分離之虞。
於此種情形時，若預步驟中使用包含表面張力較小之液體103之液體102，則可使包含液體103之液體102滲入基板100與污染物之間。若基板100與污染物之間存在包含液體103之液體102，則於液膜形成步驟，於對基板100之正面100b供給液體101時，液體101可滲入基板100與污染物之間。因此，即便於基板100之正面100b吸附有污染物之情形時、基板100之正面100b或污染物為超撥水性之情形時、或基板100之正面100b及污染物為超撥水性之情形時，亦可使污染物從基板100之正面100b分離。即，即便於上述情形時，亦可抑制基板100之正面100b產生靜電，並且提高污染物之去除率。
又，於解凍步驟中，對基板100之正面100b供給液體102。如上所述，由於液體102具有導電性，故即便對轉速增加後之基板100供給液體102，亦可抑制靜電產生。
再者，存在凍結洗淨步驟進行複數次之情形。 圖5係實施複數次凍結洗淨步驟時之流程圖。 如圖5所示，若要實施下一凍結洗淨步驟，只要於實施解凍步驟後，返回到液膜形成步驟即可。
使用圖6就此情形時之控制部9之動作進行說明。 圖6係就實施複數次凍結洗淨步驟時之控制部9之動作進行說明之流程圖。 再者，凍結洗淨步驟之反覆數，係預先由操作者記憶於記憶部9c中。
如圖6所示，首先，於實施預步驟之後實施液膜形成步驟(S001～S004)。 其次，控制部9實施冷卻步驟。於冷卻步驟中，獲取來自未圖示之檢測部之檢測資料，來判斷液膜是否凍結(S005)。檢測資料可為液膜之溫度，亦可偵測液膜之厚度及液膜之白濁狀態。再者，於判斷為經過特定時間液膜仍未凍結之情形時，輸出警告並使裝置停止。
控制部9於判斷為液膜已凍結後，判斷是否達到預先規定之凍結洗淨步驟之反覆數(S006)。若要實施下一凍結洗淨步驟，則於解凍步驟中仍要維持冷卻氣體3a1之供給並控制第2液體供給部5，對基板100之正面100b供給液體102(S006a)。如此，可產生與預步驟相同之狀態。因此，可如圖5所示省略下一個凍結洗淨步驟中之預步驟及乾燥步驟。
因此，於反覆進行複數次凍結洗淨步驟之情形時，凍結洗淨步驟只要至少包含下述步驟即可：於基板100之表面101b形成具有特定厚度之液膜之液膜形成步驟、使位於基板100之表面101b的液膜成為過冷狀態之過冷步驟、使液膜之至少一部分凍結之凍結步驟、對基板100之正面100b之凍結膜101a供給導電性液體102而將已凍結之液膜解凍之解凍步驟。
如此，於兼具預步驟之解凍步驟中，藉由使用導電性之液體102，即便反覆實施凍結洗淨步驟，亦可抑制靜電產生。又，使不含氣泡之液體101從過冷狀態開始凍結，因此，可維持污染物之去除率。其結果，可減少凍結洗淨步驟之反覆數，故可提高基板處理裝置1之運轉率。
圖7係用於例示另一實施方式之基板處理裝置1a之模式圖。 如圖7所示，基板處理裝置1a進而具有第3液體供給部15。第3液體供給部15對基板100之正面100b供給表面張力較小之液體103。液體103例如為包含界面活性劑之液體、及異丙醇(IPA)等。
於上述基板處理裝置1之情形時，藉由第2液體供給部5將包含表面張力較小之液體103之液體102(混合液)供給至基板100之正面100b。與此相對，於基板處理裝置1a之情形時，藉由第2液體供給部5將液體102供給至基板100之正面100b，藉由第3液體供給部15將液體103供給至基板100之正面100b，於基板100之正面100b產生包含液體103之液體102(混合液)。
第3液體供給部15具有液體儲存部15a、供給部15b、流量控制部15c、及液體噴嘴15d。 第3液體供給部15之構成例如可與第2液體供給部5之構成相同，因此省略說明。
圖8係用以例示另一實施方式之基板處理裝置1a之作用之時序圖。 基板處理裝置1a於預步驟中使用不同之兩種液體102、103。例如，於預步驟之開始時，控制部9控制供給部5b及流量控制部5c，從液體噴嘴4d向基板100之正面100b供給例如碳酸水(液體102)。冷卻氣體3a1之控制及基板之轉速之控制與基板處理裝置1相同。於此情形時，藉由未圖示之驅動部使液體噴嘴15d移動至基板100之外周附近。
供給碳酸水達規定時間之後，控制部9控制供給部5b及流量控制部5c而停止碳酸水之供給，並控制供給部15b及流量控制部15c，從液體噴嘴15d供給表面張力較碳酸水小之液體103。於此情形時，控制部9控制未圖示之驅動部，使液體噴嘴4d移動至基板100之外周附近，使液體噴嘴15移動至與基板100之正面100b之大致中央對向之位置。
從液體噴嘴15d供給至基板100之正面100b之液體103成為與位於基板100之正面100b的液體102之混合液。例如，成為溶存有二氧化碳或氨氣之體、SC-1(Standard Clean1)膽鹼(CHOLINE)、TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)水溶液之至少任一者與界面活性劑之混合液及異丙醇(IPA)之至少任一者之混合液。
如上所述，於預步驟中，若使用包含液體103之液體102，則於基板100之正面100b吸附有污染物之情形時，即便基板100之正面100b或污染物為超撥水性、或者基板100之正面100b及污染物為超撥水性，亦容易使凍結之液體101滲入基板100與污染物之間。
若液體103之混合比率變大，則包含液體103之液體102之導電率降低。因此，於預步驟中，藉由於供給碳酸水(液體102)之後供給表面張力較小之液體103，可縮短表面張力較小之液體103之供給時間。於此情形時，對基板100之正面100b供給碳酸水之時間較佳為較供給液體103之時間長。例如，將供給碳酸水之時間設為300秒～1500秒，將供給液體103之時間設為30秒～180秒。由此，除上述實施方式之作用效果以外，亦可進一步抑制基板100之正面100b產生靜電。
預步驟後，控制部9控制未圖示之驅動部，使液體噴嘴15d移動至基板100之外周附近，使液體噴嘴4d移動至與基板100之正面100b之大致中央對向之位置。然後，執行液膜形成步驟。 液膜形成步驟與基板處理裝置1相同。再者，於液體噴嘴4d內及配管內殘留有預步驟中使用之碳酸水。因此，於從液體噴嘴15d向基板100之正面100b供給液體103之期間，較佳為預先排出殘留於液體噴嘴4d內及配管內之碳酸水並置換成液體101。
於解凍步驟中，控制部9控制供給部5b及流量控制部5c，對基板100之正面100b供給規定流量之碳酸水(液體102)。冷卻氣體之控制及基板之轉速之控制與基板處理裝置1相同。又，乾燥步驟亦與基板處理裝置1相同。
再者，亦可為，從第2液體供給部4向基板100之正面100b供給導電性液體且不與基板100發生反應之液體102a，從第3液體供給部15向基板100之正面100b供給導電性液體且表面張力較小之液體102b。
液體102a例如為碳酸水、或碳酸水與液體103之混合液。 液體102b例如為濃度較低之SC-1(Standard Clean1)、膽鹼(CHOLINE)水溶液、TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)水溶液、或該等溶液與液體103之混合液。
液體102b為導電性液體且表面張力亦較小之液體。因此，藉由使用液體102b，可獲得抑制基板100之正面100b產生靜電且液體101易滲入至基板100與污染物之間的效果。但是，液體102b有對基板100之正面100b造成蝕刻之虞。
因此，於預步驟中，藉由在供給碳酸水(液體102a)之後供給液體102b，可縮短有對基板100之正面100b造成蝕刻之虞之液體102b的供給時間。於此情形時，向基板100之正面100b供給碳酸水之時間較佳為較供給液體102b之時間長。例如，將供給碳酸水之時間設為300秒～1500秒，將供給液體102b之時間設為30秒～180秒。
由此，除上述實施方式之作用效果以外，亦可享有以下之作用效果。即，於基板100之正面100b吸附有污染物之情形時，即便基板100之正面100b或污染物為超撥水性、或基板100之正面100b及污染物為超撥水性，亦可抑制基板100之正面100b被蝕刻，且進一步提高污染物之去除率。
於此情形時，液膜形成步驟、解凍步驟、及乾燥步驟相同。再者，於解凍步驟中，可使用液體102a，亦可使用液體102b。
以上，對實施方式進行了舉例說明。但是，本發明並不限定於上述記載。業者針對上述實施方式適當地追加、刪除構成要素或變更設計所得者、或者追加、省略步驟或變更條件所得者只要具備本發明之特徵，則亦包含於本發明之範圍內。
例如，基板處理裝置1所具備之各要素之形狀、尺寸、數量、配置等並不限定於所例示之內容，而可適當變更。 例如，於預步驟中，基板不必始終以第2轉速旋轉，亦可為第1轉速以下。於此情形時，只要於即將移行至液膜形成步驟之前，將轉速設為第2轉速，排出液體102之至少一部分即可。 又，於解凍步驟中，解凍的開始未必要對凍結膜101a進行，例如，解凍亦可於液體101從過冷狀態起一部分已凍結之狀態(固液相之狀態)下開始。
1:基板處理裝置 1a:基板處理裝置 2:載置部 2a:載置台 2a1:支持部 2aa:孔 2b:旋轉軸 2b1:吹出部 2c:驅動部 3:冷卻部 3a1:冷卻氣體 3b:過濾器 3c:流量控制部 3d:冷卻噴嘴 4:第1液體供給部 4a:液體儲存部 4b:供給部 4c:流量控制部 4d:液體噴嘴 5:第2液體供給部 5a:液體儲存部 5b:供給部 5c:流量控制部 6:殼體 6a:防護罩 6b:間隔板 6c:排出口 6c1:排氣管 6c2:排出管 7:送風部 7a:空氣 8:檢測部 9:控制部 9a:機構控制部 9b:設定部 9c:記憶部 10:氣體供給部 10d:氣體 11:排氣部 15:第3液體供給部 15a:液體儲存部 15b:供給部 15c:流量控制部 15d:液體噴嘴 100:基板 100a:背面 100b:表面 101:液體 101a:凍結膜 102:液體 103:液體
圖1係用以例示本實施方式之基板處理裝置之模式圖。 圖2係用以例示本實施方式之基板處理裝置之控制部之模式圖。 圖3係用以例示基板處理裝置之作用之時序圖。 圖4係用以例示凍結洗淨步驟中對基板供給之液體之溫度變化之曲線圖。 圖5係實施複數次凍結洗淨步驟時之流程圖。 圖6係對實施複數次凍結洗淨步驟時之控制部之動作進行說明之流程圖。 圖7係用以例示另一實施方式之基板處理裝置之模式圖。 圖8係用以例示另一實施方式之基板處理裝置之作用之時序圖。

Claims (7)

  1. 一種基板處理裝置，其包含：載置台，其能使基板旋轉；冷卻部，其能將冷卻氣體供給至上述載置台與上述基板之間的空間；第1液體供給部，其能將第1液體供給至上述基板之與上述載置台側為相反之面；第2液體供給部，其能將導電率較上述第1液體高之第2液體供給至上述基板之上述面；及控制部，其控制上述基板之旋轉、上述冷卻氣體之供給、上述第1液體之供給、及上述第2液體之供給；且上述控制部藉由控制上述冷卻氣體之供給、上述第1液體之供給、及上述第2液體之供給來執行以下步驟：預步驟，其係對上述基板之上述面供給上述第2液體，對上述載置台與上述基板之間的空間供給上述冷卻氣體；液膜形成步驟，其係於上述預步驟後，向上述基板之上述面供給上述第1液體而形成液膜；過冷步驟，其係使位於上述基板之上述面的上述液膜成為過冷狀態；及凍結步驟，其係使位於上述基板之上述面的上述液膜之至少一部分凍結；上述控制部於上述液膜形成步驟中，使上述基板旋轉來將供給至上 述基板之上述面的上述第2液體之至少一部分排出，並向已排出上述第2液體之上述基板之上述面供給上述第1液體；上述控制部於上述液膜形成步驟中，在排出上述第2液體時使其一部分殘留，並將上述第1液體供給至上述殘留的上述第2液體之上。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述殘留的上述第2液體覆蓋上述基板之上述面。
  3. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述殘留的上述第2液體之膜之厚度為上述液膜形成步驟中所形成之液膜之厚度的10%以下。
  4. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述控制部進而執行解凍步驟，該解凍步驟係對位於上述基板之上述面的已凍結之上述液膜供給上述第2液體，將已凍結之上述液膜解凍。
  5. 如請求項3之基板處理裝置，其中上述控制部進而執行解凍步驟，該解凍步驟係對位於上述基板之上述面的已凍結之上述液膜供給上述第2液體，將已凍結之上述液膜解凍。
  6. 如請求項1至5中任一項之基板處理裝置，其中上述第2液體係溶存有溶解時會發生離子化之氣體之液體。
  7. 如請求項1至5中任一項之基板處理裝置，其中上述控制部 於上述液膜形成步驟中，使上述基板旋轉來排出供給至上述基板之上述面的上述第2液體之至少一部分後，設為較上述預步驟之轉速慢的第1轉速，然後向上述基板之上述面供給上述第1液體。
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