TW202314835A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

Abstract

［課題］ 本發明之課題為：防止粒子之產生，同時減少低表面張力液體之使用量。 ［解決方式］ 一種基板處理方法，其具備：第一處理步驟，對旋轉之基板表面供給第一處理液，而以第一處理液之液體膜覆蓋基板表面；及第二處理步驟，在第一處理步驟之後，對基板表面供給表面張力小於第一處理液之第二處理液，而以第二處理液置換基板表面上之第一處理液；第二處理步驟包含：第一階段，對基板表面，除了第二處理液之外，進一步同時供給第一處理液；及第二階段，在第一階段之後，不供給第一處理液，而對基板表面之中心部供給第二處理液；於第一階段之至少第一期間，一面維持基板表面上的自基板旋轉中心到第一處理液之附著點為止的距離亦即第一徑向距離大於到第二處理液之附著點為止的距離亦即第二徑向距離的條件，一面使第一及第二徑向距離兩者逐漸變大。

Description

基板處理方法及基板處理裝置

本發明有關於基板處理方法及基板處理裝置。

於半導體裝置之製造中，在利用旋轉吸盤將基板以水平姿態固持而使其繞著鉛直軸旋轉之狀態下，藉由對基板供給各種處理液，以施加預定之液體處理。在專利文獻1中，關於從清洗處理到置換處理的轉換，記載有以下內容。在清洗處理之後半段，除了對基板之中心部供給清洗液，也對基板之外周部供給清洗液。其後，對基板之外周部繼續供給清洗液，同時停止對基板之中心部供給清洗液，與此同時，對基板之中心部供給IPA（異丙醇）。然後，在對基板之中心部持續供給IPA的情況下，停止對基板之外周部供給清洗液。 ［先前技術文獻］

［專利文獻1］日本特許第6118758號公報

［發明所欲解決之課題］

本發明提供一種技術，防止粒子等缺陷之產生，同時可減少低表面張力液體之使用量。 ［解決課題之手段］

本發明之一實施態樣，提供一種基板處理方法，其具備：第一處理步驟，對旋轉之基板的表面供給第一處理液，而以該第一處理液之液體膜，覆蓋該基板之表面；及第二處理步驟，在該第一處理步驟之後，對旋轉之該基板的表面，供給表面張力小於該第一處理液之第二處理液，而以該第二處理液置換該基板上之該第一處理液，藉此以該第二處理液之液體膜，覆蓋該基板之表面；該第二處理步驟包含：第一階段，對旋轉之該基板的表面，除了該第二處理液之外，進一步同時供給該第一處理液；及第二階段，在該第一階段之後，不供給該第一處理液，而對旋轉之該基板的表面之中心部，供給該第二處理液；於該第一階段之至少第一期間，一面維持在該基板之表面上的自該基板之旋轉中心起到該第一處理液之附著點為止的距離亦即第一徑向距離大於自該基板之旋轉中心起到該第二處理液之附著點為止的距離亦即第二徑向距離的條件，一面使該第一徑向距離及該第二徑向距離兩者逐漸變大。 ［發明之效果］

依本發明，可防止粒子等缺陷之產生，同時減少低表面張力液體之使用量。

參照附加圖式，對基板處理裝置之一實施態樣進行說明。

圖1係顯示依本實施態樣的基板處理系統之概略構成的圖式。在以下說明中，為使位置關係明確化，界定彼此垂直之X軸、Y軸及Z軸，並以Z軸正方向為鉛直向上方向。

如圖1所示，基板處理系統1具備送入送出站2、處理站3。送入送出站2與處理站3接鄰設置。

送入送出站2具備載體載置部11、搬送部12。於載體載置部11載置複數之載體C，該載體C將複數片基板W以水平狀態收納起來。在本實施態樣中，係將半導體晶圓以水平狀態收納起來。

搬送部12係接鄰於載體載置部11而設置，其內部具備基板搬送裝置13、傳遞部14。基板搬送裝置13具備進行基板W之固持的晶圓固持機構。又，基板搬送裝置13可進行水平方向及鉛直方向上之移動，能以鉛直軸為中心進行迴旋，並使用晶圓固持機構，而在載體C與傳遞部14之間搬送基板W。

處理站3係接鄰於搬送部12而設置。處理站3具備搬送部15、複數之處理單元16。複數之處理單元16係在搬送部15之兩側並列設置。

搬送部15之內部具備基板搬送裝置17。基板搬送裝置17具備進行基板W之固持的晶圓固持機構。又，基板搬送裝置17可進行水平方向及鉛直方向上之移動，能以鉛直軸為中心進行迴旋，並使用晶圓固持機構，而在傳遞部14與處理單元16之間搬送基板W。

處理單元16對以基板搬送裝置17所搬送之基板W進行預定之基板處理。

又，基板處理系統1具備控制裝置4。控制裝置4為例如電腦，具備控制部18及儲存部19。儲存部19儲存有程式，該程式對基板處理系統1中執行之各種處理進行控制。控制部18藉由讀取而執行儲存部19所儲存之程式，以控制基板處理系統1之動作。

又，此程式係儲存於電腦可讀取之儲存媒體者，亦可為從該儲存媒體安裝於控制裝置4之儲存部19者。就電腦可讀取之儲存媒體而言，例如有硬碟（HD）、軟性磁碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）、記憶卡等。

如上述構成之基板處理系統1中，首先，送入送出站2之基板搬送裝置13從載置於載體載置部11之載體C取出基板W，並將取出之基板W載置於傳遞部14。載置於傳遞部14之基板W，以處理站3之基板搬送裝置17從傳遞部14取出來，而送入處理單元16。

被送入處理單元16之基板W，以處理單元16處理之後，再以基板搬送裝置17從處理單元16送出來，而載置於傳遞部14。然後，被載置於傳遞部14之處理後的基板W，以基板搬送裝置13送回至載體載置部11之載體C。

接著，參照圖2，針對處理單元16之構成進行說明。

如圖2所示，處理單元16具備：腔室20、基板固持旋轉機構30、處理流體供給部40、液體收納杯體60。

腔室20收納：基板固持旋轉機構30、處理流體供給部40、液體收納杯體60。在腔室20之頂棚部，設置有風機過濾機組（FFU，Fan Filter Unit）21。FFU21係在腔室20內形成降流。

基板固持旋轉機構30具有：基板固持部（吸盤部）31，將基板W以水平姿態固持；及旋轉驅動部32，使固持基板W之基板固持部31繞著鉛直軸旋轉。基板固持部31，可為以夾持爪固持基板W之周緣部的所謂機械夾頭之形式者，亦可為真空吸附基板W之背面的所謂真空吸盤之形式者。旋轉驅動部32具備作為驅動力產生源之電力馬達，可使基板固持部31以任意速度旋轉。

處理流體供給部40具有：複數之處理流體噴嘴、一支以上之噴嘴臂。圖示之實施態樣中，複數之處理流體噴嘴至少包含：化學液／清洗噴嘴41、乾燥液噴嘴42、清洗噴嘴43、氣體噴嘴44。化學液／清洗噴嘴41，選擇性地噴吐作為酸性化學液之DHF（稀氫氟酸）、及作為清洗液之DIW（純水）。乾燥液噴嘴42噴吐具有下述特性（例如互溶性等）之液體，例如IPA（異丙醇）：表面張力低於清洗液，揮發性較佳係高於清洗液，較佳係可與清洗液輕易地置換。清洗噴嘴43噴吐作為清洗液之DIW。氣體噴嘴44噴吐低濕度且低氧濃度之氣體，例如氮氣等乾燥用氣體。作為清洗液，除DIW之外，亦可為使微量之電解質成分溶解於DIW而成的功能水。

對各處理流體噴嘴，以處理流體供給機構（圖2中以雙重圓概略地顯示）供給處理流體於其中。處理流體供給機構，如同在該技術領域中廣為人知，可由槽體、工廠設施等之處理流體供給源、從處理流體供給源供給處理流體至處理流體噴嘴之供給線、設置於供給線之流量計、開閉閥、流量控制閥等流量調節設備及過濾器、加熱器等輔助器具類構成。各處理流體供給機構，可控制往對應之處理流體噴嘴的處理流體之噴吐的關閉、往對應之處理流體噴嘴的處理流體之噴吐流量。

化學液／清洗噴嘴41，連接有作為處理流體供給機構之化學液供給機構及清洗液供給機構，藉此可從化學液／清洗噴嘴41擇一性地噴吐化學液（DHF）或清洗液（DIW）。

例示之實施態樣中，處理流體供給部40，作為上述一支以上之噴嘴臂，具有兩支噴嘴臂，亦即第一噴嘴臂51及第二噴嘴臂52。圖示之實施態樣中，第一噴嘴臂51及第二噴嘴臂52，藉由設置於各自基端部之臂部驅動機構53、54，以沿鉛直方向延伸之迴旋軸線為中心而擺動。在第一噴嘴臂51之前端部，載持有化學液／清洗噴嘴41及乾燥液噴嘴42。在第二臂部52之前端，載持有清洗噴嘴43及氣體噴嘴44。

例示之實施態樣中，第一噴嘴臂51及第二噴嘴臂52，兩者各自之前端部（亦即此處所載持之處理流體噴嘴（41～44）亦同）俯視觀察可描繪大致相同圓弧狀之軌跡而移動。例示之實施態樣中，兩噴嘴臂51、52之前端的軌跡，均通過基板W之旋轉中心Wc的正上方。例示之實施態樣中，由於兩噴嘴臂51、52的迴旋中心（53、54之位置）之位置稍微不同，因此兩噴嘴臂51、52之前端的移動軌跡不完全一致，但視為大致相同亦無妨。又，圖2之第一噴嘴臂51及第二噴嘴臂52的配置，雖與圖3的配置不一致，但此差異乃是由於著重圖式之易觀察程度而來，圖3的配置才正確。

處理單元16進一步具備其他噴嘴臂亦可。噴嘴臂不限於如圖示之迴旋臂類型，亦可為沿導軌而並進移動之直線運動類型。又，設置兩支迴旋臂類型之噴嘴臂的情形，以俯視觀察時兩噴嘴臂之前端描繪相對於基板W之旋轉中心Wc呈點對稱的移動軌跡之方式，設置兩噴嘴臂亦可。

液體收納杯體60，以包圍基板固持部31之方式設置，集取從旋轉之基板W飛散的處理液。由液體收納杯體60所集取之處理液，從設置於液體收納杯體60之底部的液體排除口61，被排出至處理單元16之外部。在液體收納杯體60之底部，更設置有排氣口62，經由排氣口62來抽吸液體收納杯體60之內部。

接著，針對以處理單元16進行之液體處理的一連串步驟進行說明。以下之步驟，係在控制裝置4之控制下執行。一實施態樣中，在控制裝置4之儲存部19，儲存有製程配方及控制程式。以控制裝置4執行控制程式而控制處理單元16之各構件的動作，藉此執行後述步驟。

圖示之實施態樣中，用以噴吐處理液之噴嘴（41～43），係以朝正下方噴吐處理液之方式安裝於臂部51、52。因此，在以下說明中，各噴嘴（41～43）本身之位置（詳言之為噴嘴噴吐口之位置）、與從各噴嘴（41～43）所噴吐之處理液到達基板W之表面的「附著點」之位置，意指相同位置。又，用以供給處理氣體之噴嘴，對斜下方（朝基板W之周緣）噴射處理氣體。

在以下說明中，用語「附著點」意指：從噴嘴（41～43）呈圓柱狀地噴吐出來之液體（液柱）的中心（圓柱的中心軸）、與基板W之表面的交叉點。噴嘴對正下方噴吐液體時，噴嘴之位置（嚴格來說為噴嘴噴吐口的中心軸之位置）、與附著點之位置相同（在除了高度方向位置之外的水平方向位置上）。又，從噴嘴呈圓柱狀地噴吐出來之液體，在附著於基板W之表面的一瞬間，以碰撞的姿態在基板W之表面上擴散開來。因此，即便從噴嘴噴吐出來之液體的附著點，位於從基板W之旋轉中心Wc些微地往徑向外側偏離的位置，液體也會因為如上述般以碰撞的姿態擴散開來，而覆蓋住基板W之旋轉中心Wc。亦即，在此情形，從噴嘴噴吐出來之液體，也會對基板之中心部（包含基板之旋轉中心Wc的旋轉中心Wc附近區域）供給液體。

方便說明起見，為了定義噴嘴本身之位置及附著點之位置，設定為將基板W之表面分割成兩個區域Ⅰ、II。如圖3所示，以俯視觀察時相較於在噴嘴移動軌跡（以兩個圓弧狀之箭頭顯示）的旋轉中心Wc上之法線N靠進第一噴嘴臂51側的區域為區域Ⅰ，以俯視觀察時相較於法線N靠近第二噴嘴臂52側的區域為區域II。噴嘴之位置（附著點之位置）以R值來表示。噴嘴之位置（附著點之位置）位於區域Ⅰ內時，R值以噴嘴之位置（附著點之位置）自基板W之旋轉中心Wc起算的徑向距離×（＋1）來表示。噴嘴之位置（附著點之位置）位於區域II內時，R值以噴嘴之位置（附著點之位置）自基板W之旋轉中心Wc起算的徑向距離×（－1）來表示。

從以下一連串步驟開始以來到結束為止之期間，基板W持續旋轉而不停止。基板W之旋轉速度，依需要而變化。

［化學液處理步驟］ 首先，從第一噴嘴臂51所載持之化學液／清洗噴嘴41，以預定流量噴吐作為化學液之DHF，俾使其附著於旋轉的基板W之旋轉中心Wc（R＝0mm）。附著於基板W之中心的DHF，一面因為離心力而往基板W之周緣擴散開來一面流動，讓基板W之表面整體被DHF液體膜覆蓋。藉由將此狀態持續預定時間，以對基板W之表面施予化學液處理。

［清洗步驟］ 接著，將從化學液／清洗噴嘴41噴吐之液體，從DHF切換為DIW。亦即，從化學液／清洗噴嘴41以預定流量噴吐作為清洗液之DIW，俾使DIW附著於 基板W之中心。

接著，在將來自化學液／清洗噴嘴41之DHF之附著點維持於旋轉中心Wc（R＝0mm）的狀態下，從第二噴嘴臂52所載持之清洗噴嘴43，以使DIW附著於稍微離開旋轉中心Wc之位置（例如R＝－42mm）的方式，亦噴吐DIW。

繼續從化學液／清洗噴嘴41及清洗噴嘴43噴吐DIW，一面使第一噴嘴臂51及第二噴嘴臂52同時移動，而使來自化學液／清洗噴嘴41之DIW之附著點移動至稍微離開旋轉中心Wc之位置（例如R＝＋42mm），一面使來自清洗噴嘴43之DIW之附著點移動至旋轉中心Wc（R＝0mm）。其後，停止從化學液／清洗噴嘴41噴吐DIW。

又，在化學液／清洗噴嘴41及清洗噴嘴43兩邊同時噴吐DIW時的每一支噴嘴之噴吐流量，較佳係小於僅化學液／清洗噴嘴41及清洗噴嘴43其中一支噴吐DIW時的每一支噴嘴之噴吐流量。若使兩支噴嘴接近而同時對基板W之表面以較大流量供給液體的話，有因為液體彼此干擾而發生液體飛濺之虞。

上述清洗步驟中，附著於基板W之中心（或中心附近）的DIW，一面因為離心力而往基板W之周緣擴散開來一面流動，讓基板W之表面整體被DIW液體膜覆蓋。伴隨於此，殘留於基板W之表面的DHF及反應產物被DIW洗掉。

又，上述實施態樣中，在清洗步驟之中段，將噴吐清洗液之噴嘴，從化學液／清洗噴嘴41變更為清洗噴嘴43，其原因為：化學液／清洗噴嘴41與乾燥液噴嘴42為同一噴嘴臂所載持。例如，若乾燥液噴嘴42為另外的噴嘴臂（例如第三噴嘴臂）所載持的話，則不須進行上述變更操作，噴吐清洗液之噴嘴只有化學液／清洗噴嘴41亦無妨。

［IPA置換步驟］ 接著，針對以IPA置換基板W之表面上（亦包含圖案之凹部內）的DIW之IPA置換步驟進行說明。IPA置換步驟之說明，亦參照圖4及圖5。

圖4顯示從圖3之箭頭A方向觀察到之乾燥液噴嘴42（為第一噴嘴臂51所載持）及清洗噴嘴43（為第二噴嘴臂52所載持）的移動。圖4之左側相當於區域Ⅰ（R值為正），圖4之右側相當於區域II（R值為負）。圖4中，為簡化圖式，噴嘴42、43以外之噴嘴並未顯示。

圖5之圖表中，上段顯示基板W之旋轉速度，中段顯示來自乾燥液噴嘴42之IPA之噴吐流量（細實線）、及來自清洗噴嘴43之DIW之噴吐流量（粗實線），下段顯示基板W之表面上的來自乾燥液噴嘴42之IPA之附著點從旋轉中心Wc起算的距離(細實線）、及來自清洗噴嘴43之DIW之附著點從旋轉中心Wc起算的距離（粗實線）。在下段中，顯示前述R值之絕對值（不論來自噴嘴42、43之液體的附著點位於區域Ⅰ、II中哪一邊）。圖5之圖表中，橫軸表示自IPA置換步驟開始時間點起算之經過的時間，單位為「秒」。

當清洗噴嘴43朝基板W之旋轉中心Wc噴吐DIW達預定時間，而結束清洗步驟時，便在維持清洗噴嘴43之位置及DIW噴吐狀態的情況下，使乾燥液噴嘴42往清洗噴嘴43接近。此時，乾燥液噴嘴42之R值為例如－42mm，清洗噴嘴43之R值為0mm。又，從清洗步驟之後期到此時間點為止，從清洗噴嘴43以較大的噴吐流量（例如1500ml／min）持續噴吐DIW（以上參照圖4（A）及圖5之經過的時間為0秒的時間點）。於清洗步驟之後期，在從清洗噴嘴43噴吐DIW之期間，使乾燥液噴嘴42往清洗噴嘴43接近亦無妨。

接著，使乾燥液噴嘴42及清洗噴嘴43同時（較佳係以相同的移動速度，例如22mm／sec左右）往負方向移動，使乾燥液噴嘴42移動至基板W之旋轉中心的正上方（R值為0mm的位置）為止，並使清洗噴嘴43移動至稍微離開基板W之旋轉中心的位置（例如R值為－43mm的位置）（以上參照圖4（B）、（C）及圖5之經過的時間為0秒～2秒的期間）。

此移動過程中，來自乾燥液噴嘴42之IPA之附著點從旋轉中心Wc起算的距離、與來自清洗噴嘴43之DIW之附著點從旋轉中心Wc起算的距離變成大致相等時（例如IPA之附著點的R值為＋22mm，DIW之附著點的R值為－20mm時），使來自清洗噴嘴43之DIW噴吐流量，從第一DIW噴吐流量（例如1500ml／min）下降至小於該第一DIW噴吐流量的第二DIW噴吐流量（例如1000ml／min），並且開始從乾燥液噴嘴42以第一IPA噴吐流量（例如30ml／min）噴吐IPA（參照圖4（B）及圖5之經過的時間為1秒的時間點）。

亦即，在經過的時間為1秒之時間點，開始進行對基板W供給IPA及DIW兩者的IPA置換步驟之第一階段。此時，由於從乾燥液噴嘴42到達至基板之旋轉中心Wc正上方以前，便開始噴吐IPA，因此可更確實地防止基板W之旋轉中心附近區域不存在液體。此效果相較於下述情形而言可謂是有利功效：從清洗噴嘴43離開於基板之旋轉中心Wc正上方位置後，到乾燥液噴嘴42到達至基板之旋轉中心Wc正上方為止，均未開始噴吐IPA。

當來自乾燥液噴嘴42之IPA的附著點與旋轉中心Wc一致，來自清洗噴嘴43之DIW的附著點到達至稍微離開旋轉中心Wc的位置（例如R值為－42mm的位置）時，一方面使清洗噴嘴43繼續往負方向移動，一方面使乾燥液噴嘴42之移動方向相反地往正方向移動（參照圖4（C）及圖5之經過的時間為2秒的時間點）。亦即，使清洗噴嘴43與乾燥液噴嘴42往相反方向移動。又，乾燥液噴嘴42從旋轉中心Wc開始朝周緣往正方向移動的同時，或大致與此同時，使基板W之轉速下降（1000rpm→700rpm）。藉由使基板W之轉速下降，可使基板W表面之旋轉中心Wc附近開始形成乾燥區域的時間點較晚。

此時，以始終滿足來自清洗噴嘴43之DIW之附著點從旋轉中心Wc起算距離（R值之絕對值）大於來自乾燥液噴嘴42之IPA之附著點從旋轉中心Wc起算距離（R值之絕對值）的條件之方式，使清洗噴嘴43與乾燥液噴嘴42往相反方向移動（參照圖4（C）～（E）及圖5下段之經過的時間為2秒～5.3秒的期間）。

又，此時如圖4之圖形下段所示，使清洗噴嘴43之移動速度與乾燥液噴嘴42之移動速度維持於相同，俾將DIW之附著點的R值絕對值與IPA之附著點的R值絕對值之差異維持於一定亦可。此時，清洗噴嘴43及乾燥液噴嘴42之移動速度可設定於例如20～50mm／sec的範圍。又，DIW之附著點的R值絕對值、與IPA之附著點的R值絕對值之差異，雖也取決於DIW及IPA的噴吐流量，但較佳係在40mm～90mm左右之範圍內。若上述差異太大的話，有後述液體飛濺防止效果下降之虞。又，若上述差異太小的話，有附著後之DIW與附著後之IPA因為碰撞而發生液體飛濺之虞。

當清洗噴嘴43到達至基板W之周緣部附近的位置（例如DIW之附著點的R值為－140mm的位置）時（參照圖4（E）），停止清洗噴嘴43之移動，也停止從清洗噴嘴43噴吐DIW。與此同時或大致同時，在繼續從乾燥液噴嘴42噴吐IPA的情況下，使乾燥液噴嘴42移動至旋轉中心Wc之正上方位置（R＝0mm）為止。又，乾燥液噴嘴42到達至旋轉中心Wc之正上方位置的同時，或大致與此同時，使來自乾燥液噴嘴42之IPA的噴吐流量加大至第二噴吐流量（例如75ml／min）為止（參照圖4（E）～（F）及圖5之經過的時間為5.3秒以後的期間）。

亦即，在經過的時間為5.3秒的時間點，對基板W供給IPA及DIW兩者之IPA置換步驟的第一階段結束，而開始進行對基板W僅供給IPA之IPA置換步驟的第二階段。其後，藉由持續對基板之旋轉中心Wc供給IPA達預定時間，而結束IPA置換步驟的第二階段。

又，IPA置換步驟的第一階段中，在基板W之中心側區域形成IPA液體膜，並在周緣側（外圍側）區域形成IPA與DIW的混合液液體膜。嚴格來說，在圖4（B）之狀態（經過的時間為1秒之時間點）下，基板W之旋轉中心Wc僅被「從旋轉中心Wc稍微往徑向外側附著之後，再以附著的姿態擴散到旋轉中心Wc為止」的DIW覆蓋，比IPA附著點靠近徑向外側之區域被IPA與DIW的混合液覆蓋。其後，如圖4（C）～（E）所示，隨著時間的經過，內側之IPA液體膜存在的區域變廣，外側之混合液液體膜存在的區域變狹。然後，IPA置換步驟的第二階段中，基板W表面之整個區域被IPA液體膜所覆蓋。

亦即，IPA置換步驟中，若是就基板W表面之每個部位來看，首先，該部位上之DIW會被IPA與DIW的混合液所置換，然後置換成IPA。

IPA置換步驟中，在來自乾燥液噴嘴42之IPA的附著點遠離旋轉中心Wc而朝基板W之周緣部移動，並再回到旋轉中心Wc之前，不可在基板W表面之旋轉中心Wc附近形成乾燥區域。其原因為：若產生不欲形成之乾燥區域的話，有在該處產生粒子等缺陷之虞。在實際之裝置運用中，若是圖4及圖5例示之處理條件，即便基板W之表面呈疏水性，也不會在基板表面之旋轉中心Wc附近產生乾燥區域，而能夠順利地處理，此乃獲得確認。又，在旋轉中心Wc附近發生乾燥現象時，可藉由適當組合下述處理來因應：使來自乾燥液噴嘴42之IPA的噴吐流量增加、使基板W之旋轉速度下降、使得IPA附著點遠離旋轉中心W而再回到旋轉中心Wc為止的時間變短等。

上述IPA置換步驟中，以始終滿足來自清洗噴嘴43之DIW之附著點從旋轉中心Wc起算距離大於來自乾燥液噴嘴42之IPA之附著點從旋轉中心Wc起算距離的條件之方式，使清洗噴嘴43及乾燥液噴嘴42之附著點往徑向外側移動。因此，可減少IPA之消耗量，並且即便基板W之表面呈疏水性，也可防止或大幅度地抑制液體飛濺。又，當液體飛濺發生時，因為在液體收納杯體內回濺之液滴附著於基板W、漂浮於基板W之周圍的微小液滴附著於基板W等，有基板W受污染之虞。

以下，針對可獲得上述效果之原因進行說明。從自清洗噴嘴朝基板之中心部供給DIW的狀態，停止自清洗噴嘴噴吐DIW，隨即自乾燥液噴嘴開始朝基板之中心部噴吐IPA。此時，在IPA液體膜擴散至基板的周緣部之前，有DIW液體膜在基板W的周緣部斷開而讓該周緣部暴露於空氣之虞。此現象在基板W之表面呈疏水性的情形特別容易發生。藉由使來自乾燥液噴嘴之IPA的噴吐流量增大而使IPA液體膜在基板之表面整個區域迅速地擴散開來，可抑制上述現象的發生。然而，會導致高價的IPA之使用量增多。

藉由一方面從乾燥液噴嘴朝基板之中心部持續噴吐IPA，一方面使得從清洗噴嘴所噴吐之DIW的附著點逐漸地靠近基板之周緣，可防止在基板之外側區域發生液體膜斷開，同時使得被IPA液體膜被覆之區域朝基板之周緣擴展。

發明人經過實驗後發現，在使得從乾燥液噴嘴所噴吐之IPA的附著點持續維持於基板之旋轉中心的狀態下，使得從清洗噴嘴所噴吐之DIW的附著點逐漸地靠近基板W之周緣時，必須將IPA噴吐流量維持得較大。具體而言，一實驗例中，當使得IPA噴吐流量下降至小於某一臨界值（50ml／min）時，在DIW之附著點比起某一徑向位置（從旋轉中心起算之距離為85mm左右的位置）靠近外側時，會發生液體飛濺。

由於IPA之表面張力遠低於DIW，並且IPA與DIW之互溶性也較高，因此有膜厚夠大之IPA液體膜存在的基板表面，可視為等同於具有較高之親水性的表面。由自乾燥液噴嘴噴吐出來而附著於基板旋轉中心之IPA形成於基板上的液體膜之厚度，隨著移動至徑向外側而變薄。當從清洗噴嘴以較大噴吐流量所噴吐的DIW碰撞至IPA液體膜較薄之處時，因為IPA液體膜在碰撞點附近受破壞，DIW直接碰撞至疏水性表面，而發生液體飛濺。只要使得來自乾燥液噴嘴之IPA的噴吐流量增加，即可防止液體飛濺，但此時也會導致高價的IPA之使用量增多。

上述實施態樣中，以始終滿足來自清洗噴嘴43之DIW之附著點從旋轉中心Wc起算距離大於來自乾燥液噴嘴42之IPA之附著點從旋轉中心Wc起算距離的條件之方式，使兩附著點一起往徑向外側移動。因此，由於無關乎DIW之附著點的徑向位置，而將在DIW之附著點的IPA液體膜之厚度維持於夠大的厚度，因此可防止液體飛濺之發生。

［乾燥步驟］ 當IPA置換步驟之第二階段結束時（亦即當IPA置換步驟結束時），執行乾燥步驟。首先，從圖4（F）之狀態開始，一面持續從乾燥液噴嘴42噴吐IPA，一面使IPA的附著點之位置，從基板W之旋轉中心Wc朝周緣而在正方向上移動過去。在乾燥液噴嘴42之移動的同時，一面從第二噴嘴臂52所載持的氣體噴嘴44，噴吐作為乾燥用氣體之氮氣，一面也使氣體噴嘴44朝基板之周緣移動過去。

此時，以始終滿足IPA的附著點之位置相較於從氣體噴嘴44所噴吐之氮氣主流對基板W表面的碰撞點之位置靠近徑向外側的條件之方式，使乾燥液噴嘴42與氣體噴嘴44往相反方向移動過去。藉此，形成於基板W之中心部的圓形乾燥區域逐漸地在徑向上擴展開來，最終基板W之表面整體變得乾燥。以將氣體之主流吹送至基板W表面中相較於乾燥區域與非乾燥區域（存在IPA液體膜的區域）之間的邊界稍微靠近徑向內側之位置的方式，使乾燥液噴嘴42及氣體噴嘴44移動，係屬較佳。

經過以上步驟，對一片基板W之一連串處理便結束。

依上述實施態樣，可維持在基板W之表面整體持續存在液體膜的狀態，同時防止液體飛濺之發生。

上述實施態樣，IPA置換步驟中，在來自乾燥液噴嘴42之IPA的附著點一致於旋轉中心Wc之後，使乾燥液噴嘴42之移動方向反過來，而使其往正方向移動（參照圖4（C）～（E）），但不限於此。如圖6（C）～（E）所示，使乾燥液噴嘴42與清洗噴嘴43同樣地往負方向（亦即往區域II）移動亦可。

於IPA置換步驟同時噴吐IPA與DIW之際，作為噴吐DIW的噴嘴，亦可使用圖7及圖8所記載之輔助噴嘴70。此時，在處理單元16中，除了圖2及圖3所示之構成，進一步追加輔助噴嘴70。因此，進行一般的清洗處理時，可使用化學液／清洗噴嘴41或清洗噴嘴43。

輔助噴嘴70可設置於例如液體收納杯體60之頂部開口附近的液體收納杯體60之頂面。輔助噴嘴70以如圖7所示般大致描繪拋物線軌道之方式，噴吐DIW。輔助噴嘴70可如箭頭71所示般進行轉動（擺頭）動作，藉此可使得從輔助噴嘴70所噴吐之DIW在基板W上的附著點（附著點的徑向位置）變化。輔助噴嘴70之轉動範圍，以俯視觀察時從輔助噴嘴70所噴吐之DIW所示之向量大致沿著DIW之附著點上的顯示出基板W之移動方向的向量之方式（至少以兩向量不朝相反方向的方式），考量基板W之旋轉方向（箭頭ω）來設定。

又，IPA置換步驟中使用的IPA，由於其表面張力遠低於DIW，因此在其後之乾燥步驟中，有效地抑制因為表面張力造成的圖案崩塌。IPA不僅表面張力低於DIW，揮發性又高於DIW，並且容易與DIW置換，因此在半導體裝置之製造中，廣泛地用在緊接於乾燥步驟之前覆蓋住基板表面的用途。只要是具有與IPA同樣之特性（特別是低表面張力）者，可在IPA置換步驟中使用IPA以外之液體來置換IPA。此時，IPA置換步驟稱為乾燥用液體置換步驟。又，乾燥步驟不限於上述實施態樣所記載之乾燥方法，亦可使用例如超臨界乾燥方法。

又，上述實施態樣中，針對以IPA來置換DIW的置換步驟（IPA置換步驟）進行記載，但在IPA置換步驟使用之技術，可廣泛地使用於將覆蓋住基板表面之第一處理液置換成表面張力小於該第一處理液之第二處理液的步驟。此時，從第一處理液置換成第二處理液時，亦可維持在基板W之表面整體持續存在液體膜的狀態，同時防止液體飛濺之發生。

本次所揭露之實施態樣，在全部之面向均應視為例示，而非限制性者。在不脫離附加之申請專利範圍及其主旨的情況下，上述實施態樣以各種態樣省略、置換、變更亦可。

基板不限於半導體晶圓，亦可為玻璃基板、陶瓷基板等之半導體裝置製造中使用的其他種類之基板。

1:基板處理系統 2:送入送出站 3:處理站 4:控制裝置 11:載體載置部 12:搬送部 13:基板搬送裝置 14:傳遞部 15:搬送部 16:處理單元 17:基板搬送裝置 18:控制部 19:儲存部 20:腔室 21:風機過濾機組(FFU) 30:基板固持旋轉機構 31:基板固持部 32:旋轉驅動部 40:處理流體供給部 41:化學液/清洗噴嘴 42:乾燥液噴嘴 43:清洗噴嘴 44:氣體噴嘴 51:第一噴嘴臂 52:第二噴嘴臂 53,54:臂部驅動機構 60:液體收納杯體 61:液體排除口 62:排氣口 70:輔助噴嘴 71:箭頭 A:箭頭 C:載體 N:法線 R:噴嘴之位置(附著點之位置) W:基板 Wc:旋轉中心 X,Y,Z:軸 Ⅰ,II:區域 ω:箭頭

【圖1】係依一實施態樣之基板處理裝置的橫剖面圖。 【圖2】係顯示圖1之基板處理裝置所包含的處理單元之一例的縱剖面圖。 【圖3】係從圖2之處理單元取出液體收納杯體、噴嘴、噴嘴臂等一部分構件而顯示的概略俯視圖。 【圖4】(A)～(F)係用以說明IPA置換步驟中之乾燥液噴嘴及清洗噴嘴之動作一例的概略側面圖。 【圖5】係用以說明IPA置換步驟中之處理單元之動作一例的圖表。 【圖6】(A)～(F)係用以說明IPA置換步驟中之乾燥液噴嘴及清洗噴嘴的動作之其他例子的概略側面圖。 【圖7】係將在圖2及圖3之處理單元追加輔助噴嘴而得的實施態樣之一部分構件取出而顯示的概略縱剖面圖。 【圖8】係將圖7之處理單元的一部分構件取出而顯示的概略俯視圖。

Claims (16)

1. 一種基板處理方法，具備： 第一處理步驟，對旋轉之基板的表面供給第一處理液，並以該第一處理液之液體膜覆蓋該基板之表面；及 第二處理步驟，在該第一處理步驟之後，對旋轉之該基板的表面，供給表面張力小於該第一處理液之第二處理液，而以該第二處理液置換該基板上之該第一處理液，藉此以該第二處理液之液體膜覆蓋該基板之表面； 該第二處理步驟，包含： 第一階段，對旋轉之該基板的表面，除了該第二處理液，進一步同時供給該第一處理液；及 第二階段，在該第一階段之後，不供給該第一處理液，而對旋轉之該基板的表面之中心部，供給該第二處理液； 於該第一階段之至少第一期間，一面維持該基板之表面上的自該基板之旋轉中心到該第一處理液之附著點為止的距離亦即第一徑向距離大於自該基板之旋轉中心到該第二處理液之附著點為止的距離亦即第二徑向距離的條件，一面使該第一徑向距離及該第二徑向距離兩者逐漸變大。
2. 如請求項1之基板處理方法，其中， 於該第一期間，將該第一徑向距離與該第二徑向距離之差異維持於40mm～90mm之範圍內。
3. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 於該第一期間，將該第一徑向距離與該第二徑向距離之差異維持於一定。
4. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 於該第一期間之第一時間點，該第二處理液之附著點的位置亦即第一位置，係位於該基板之旋轉中心，或以該基板之旋轉中心被該第二處理液覆蓋的程度，而位於該基板之旋轉中心的附近。
5. 如請求項4之基板處理方法，其中， 該第一階段之開始時間點，為較該第一時間點更早之第二時間點； 該第一時間點為該第一期間之開始時間點； 該第一階段具有：該第一階段之最早期間亦即自該第二時間點到該第一時間點為止之期間的第二期間； 於該第二時間點，該基板之表面上的該第一處理液之附著點及該第二處理液之附著點，均離開該基板之旋轉中心；其後，該第二處理液之附著點，在該第一時間點之前，移動至該第一位置。
6. 如請求項5之基板處理方法，其中， 於該第一處理步驟之至少末期，該基板之表面上的該第一處理液之附著點的位置亦即第二位置，係位於該基板之旋轉中心，或以該基板之旋轉中心被該第一處理液覆蓋的程度，而位於該基板之旋轉中心的附近； 於從該第一處理步驟轉換成該第二處理步驟之該第一階段時，對該基板上之該第一處理液的附著點，係離開該第二位置。
7. 如請求項6之基板處理方法，其中， 於該第二處理步驟之該第一階段，該第一處理液之供給流量，小於在該第一處理步驟中的該第一處理液之供給流量。
8. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 於該第二處理步驟之該第二階段，將該第二處理液持續地供給至該基板之表面的中心部。
9. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 於該第二處理步驟之該第一階段，該第二處理液之供給流量，小於該第二處理步驟之該第二階段中的該第二處理液之供給流量。
10. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 自該第二處理步驟之該第一階段轉換到該第二階段時，使該第二處理液之附著點移動至該基板之旋轉中心，或以該基板之旋轉中心被該第二處理液覆蓋的程度，而移動至該基板之旋轉中心的附近位置。
11. 如請求項10之基板處理方法，其中， 自該第二處理步驟之該第一階段轉換到該第二階段時，該第二處理液之附著點的移動，係在該基板之旋轉中心附近產生未被液體膜覆蓋的乾燥區域之前進行。
12. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 於該第二處理步驟之該第一階段，該第一處理液係自第一噴嘴臂所載持的第一噴嘴供給出來，該第二處理液係自第二噴嘴臂所載持的第二噴嘴供給出來。
13. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 該第一處理液為清洗液，該第二處理液為表面張力小於該清洗液的有機溶劑。
14. 如請求項13之基板處理方法，其中， 該清洗液係由純水、或於純水溶解微量之電解質成分而成的功能水構成。
15. 如請求項1或2之基板處理方法，更具備： 化學液處理步驟，對旋轉之該基板的表面供給化學液； 該第一處理步驟為一清洗步驟，藉由對於已經被執行該化學液處理步驟的該基板供給作為該第一處理液之清洗液，以洗掉該化學液。
16. 一種基板處理裝置，具備： 基板固持部，將基板以水平姿態固持； 旋轉驅動部，使固持有該基板之該基板固持部繞著鉛直軸旋轉； 至少兩個噴嘴，設置成可對於由該基板固持部所固持之該基板供給處理液、對於由該基板固持部所固持之該基板供給清洗液、對於由該基板固持部所固持之該基板供給低表面張力液體、和對於由該基板固持部所固持之該基板同時供給清洗液及低表面張力液體； 至少一支噴嘴臂，使該至少兩個噴嘴移動；及 控制部，控制該基板處理裝置之動作，而使該基板處理裝置執行請求項1至15中任一項記載之基板處理方法。

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