CN110491770B - 基板处理方法、存储介质以及基板处理装置 - Google Patents

基板处理方法、存储介质以及基板处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基板处理方法、存储介质以及基板处理装置，能够抑制在基板的表面残留微粒。在基于本发明的基板处理方法中，在基板的表面形成保护液的液膜，使用超临界流体使基板干燥，并从基板的表面去除保护液。在使基板干燥之后，去除残留于基板的表面的微粒。

Description

基板处理方法、存储介质以及基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种基板处理方法、存储介质以及基板处理装置。
背景技术
在制造半导体装置时，对半导体晶圆等基板进行药液清洗或湿蚀刻等液处理。在液处理后，使基板干燥，并去除残留于基板的表面的液体。在该基板的干燥工序中，伴随形成于基板表面的图案的精细化和高纵横比化，更容易发生图案的损坏。为了应对该问题，近年来一直使用一种利用超临界状态的处理流体(例如超临界CO2)的干燥方法(例如参照专利文献1)。
液处理和超临界干燥处理由不同的处理单元执行。下面示出处理的流程的一例。首先，在液处理单元内依次进行药液处理、纯水冲洗处理以及保护液置换处理。作为保护液，例如使用作为有机溶剂的IPA(异丙醇)，来在基板的整个表面形成保护液的液膜(桨)。接着，基板在形成了该液膜的状态下被从液处理单元搬送到超临界干燥处理单元。之后，在超临界干燥处理单元内对基板实施超临界干燥处理。
在从在液处理单元内在基板上形成保护液的液膜起直到在超临界干燥处理单元内将保护液置换为超临界流体为止的期间，保护液逐渐挥发。当由于该保护液的挥发而处于基板的表面的图案的凹部内的保护液的液膜消失时，有可能发生图案的损坏。因此，在液处理单元内形成的保护液的液膜变为在上述期间不会发生液膜的消失的程度的厚度。
然而，有时在使基板的表面上的保护液超临界干燥之后，在基板的表面上残留有微小的微粒。因此，期望防止微粒的进一步残留。
专利文献1：日本特开2013-179244号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是考虑这样的问题点而完成的，提供一种能够抑制在基板的表面残留微粒的基板处理方法、记录介质以及基板处理装置。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个实施方式，提供一种基板处理方法，包括：在基板的表面形成保护液的液膜；使用超临界流体使所述基板干燥，并从所述基板的表面去除所述保护液；以及在使所述基板干燥之后，去除残留于所述基板的表面的微粒。
根据本发明的其它实施方式，提供一种存储介质，其记录有程序，在所述程序被用于对基板处理装置的动作进行控制的计算机执行时，使所述计算机控制所述基板处理装置来执行上述的基板处理方法。
根据本发明的其它实施方式，提供一种基板处理装置，具备：液膜形成部，其在基板的表面形成保护液的液膜；干燥处理部，其使用超临界流体使所述基板干燥，并从所述基板的表面去除所述保护液；以及微粒处理部，其去除在所述干燥处理部中残留于所述基板的表面的微粒。
发明的效果
根据本发明，能够抑制在基板的表面残留微粒。
附图说明
图1是本实施方式中的基板处理***的概要平面图。
图2是用图1的II-II线表示的基板处理***的处理站的概要侧视图。
图3是用图1的III-III线表示的基板处理***的处理站的概要前视图。
图4是示出图1的超临界干燥处理单元中的***的图。
图5A是示出在本实施方式的基板处理方法的液膜形成工序中形成了保护液的液膜的状态的示意图。
图5B是示出在本实施方式的基板处理方法的晶圆干燥工序中处理腔室内充满超临界流体的状态的示意图。
图5C是示出在本实施方式的基板处理方法的晶圆干燥工序中保护液的液膜被置换为超临界流体的状态的示意图。
图5D是示出在本实施方式的基板处理方法的晶圆干燥工序中晶圆的表面干燥后的状态的示意图。
图5E是示出在本实施方式的基板处理方法的微粒去除工序中要从晶圆的表面去除微粒的情形的示意图。
图5F是示出在本实施方式的基板处理方法的微粒去除工序中从晶圆的表面去除了微粒的状态的示意图。
图6是示出作为第一变形例的基板处理***中的微粒处理单元的概要截面图。
图7是示出作为第二变形例的基板处理***中的微粒处理单元的概要截面图。
图8是示出作为第三变形例的基板处理***中的微粒处理单元的概要截面图。
图9是示出作为第四变形例的基板处理***中的微粒处理单元的概要截面图。
图10是示出图9的微粒处理单元的喷嘴部的一例的图。
图11是示出在图9的微粒处理单元中要从晶圆的表面去除微粒的情形的示意图。
图12是示出作为实施例的去除样本A上的微粒的去除性能的曲线图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
首先，使用图1～图5E来说明本发明的实施方式。下面，为了使位置关系明确而定义了彼此正交的X轴、Y轴以及Z轴，将Z轴正方向设为铅垂朝上方向。
如图1所示，基板处理***1(基板处理装置)具备搬入搬出站2和处理站3。搬入搬出站2和处理站3邻接地设置。
搬入搬出站2具备承载件载置部11和搬送部12。在承载件载置部11上载置有多个承载件C，多个承载件C用于将多张基板、在本实施方式中是半导体晶圆(以下称作晶圆W)以水平状态收容。
搬送部12与承载件载置部11邻接地设置，在搬送部12的内部具备基板搬送装置13和交接部14。基板搬送装置13具备用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板搬送装置13能够在水平方向和铅垂方向上移动并以铅垂轴为中心进行转动，使用晶圆保持机构来在承载件C与交接部14之间搬送晶圆W。
处理站3与搬送部12邻接地设置。如图1～图3所示，处理站3具备搬送部15、多个液处理单元16A(液膜形成部)、多个超临界干燥处理单元16B(干燥处理部)、以及多个微粒处理单元16C(微粒处理部)。
液处理单元16A构成为对基板实施规定的液处理(药液清洗处理、湿蚀刻等)。例如图2所示，液处理单元16A具有将晶圆W以水平姿势进行保持并且使晶圆W绕铅垂轴线旋转的旋转卡盘161A、以及用于向晶圆W供给处理液(药液、冲洗液、保护液(例如IPA)等)的一个以上的喷嘴162A。液处理单元16A的结构不限定于此，只要能够最终在晶圆W的表面形成期望的厚度的保护液的液膜即可，能够采用任意的结构。
超临界干燥处理单元16B构成为通过对在表面形成有用于防止干燥的保护液的液膜的晶圆W供给超临界流体(例如超临界CO2)，来使用超临界流体使晶圆W干燥。例如图2所示，超临界干燥处理单元16B具有将晶圆W以水平姿势进行保持的托盘161B、以及能够以密封状态收容托盘161B的干燥处理腔室162B。
如图4所示，在干燥处理腔室162B设置有用于向干燥处理腔室162B内供给超临界流体的超临界流体供给口20、以及用于从干燥处理腔室162B排出流体的排出口21。超临界流体供给口20与用于向干燥处理腔室162B内供给超临界流体的超临界流体供给线路22连接。排出口21与用于排出干燥处理腔室162B内的流体的排出线路23连接。
超临界流体供给线路22与超临界流体供给罐24连接。超临界流体供给罐24具备用于贮存例如液体CO2的CO2储罐、以及用于将从该CO2储罐供给来的液体CO2进行升压来设为超临界状态的由注射泵或隔膜泵等构成的升压泵。在图4中将这些CO2储罐、升压泵统一地以储罐的形状表示。
在超临界流体供给线路22上设置有开闭阀25、过滤器26以及流量调整阀27。其中，开闭阀25根据超临界流体向干燥处理腔室162B的供给、停止供给而进行开闭。过滤器26用于去除从超临界流体供给罐24供给的超临界流体中含有的微粒。流量调整阀27用于调节从超临界流体供给罐24向干燥处理腔室162B供给的超临界流体的流量。流量调整阀27例如可以由针阀等构成，还被兼用作将来自超临界流体供给罐24的超临界CO2的供给切断的切断部。
在排出线路23上设置有减压阀28。该减压阀28连接于压力控制器29，该压力控制器29具备如下的反馈控制功能：基于从对干燥处理腔室162B设置的压力计30获取到的干燥处理腔室162B内的压力的测定结果与预先设定的设定压力的比较结果来调整开度。
作为超临界干燥处理单元16B，例如能够使用由本申请的申请人申请的专利申请所涉及的日本特开2013-012538号公报中记载的超临界干燥处理单元，但不限定于此。
如图1和图3所示，搬送部15具有沿X方向延伸的搬送空间15A，在搬送空间15A中设置有基板搬送装置(搬送机构)17。在搬送空间15A的左侧(Y正方向)，沿铅垂方向(Z方向)重叠有多个(在图示例中为三个)液处理单元16A。而且，在搬送空间15A的右侧(Y负方向)，以与左侧的液处理单元16A在Y方向上相向的方式重叠有多个(在图示例中为三个)液处理单元16A。如图1～图3所示，在搬送空间15A的左侧(Y正方向)且液处理单元16A的后方(X正方向)，沿铅垂方向(Z方向)重叠有多个(在图示例中为三个)超临界干燥处理单元16B。在搬送空间15A的右侧(Y负方向)且液处理单元16A的后方(X正方向)，以与左侧的超临界干燥处理单元16B在Y方向上相向的方式重叠有多个(在图示例中为三个)超临界干燥处理单元16B。
基板搬送装置17具备用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板搬送装置17能够在水平方向和铅垂方向上移动并且以铅垂轴为中心进行转动。基板搬送装置17的晶圆保持机构能够进出交接部14、全部的液处理单元16A以及全部的超临界干燥处理单元16B，从而能够在这些各部(14、16A、16B)之间搬送晶圆W。
如图3所示，基板处理***1的处理站3具有壳体3A。在壳体3A内收容有液处理单元16A、超临界干燥处理单元16B以及基板搬送装置17。在处理站3内形成有由壳体3A的顶板及底板、液处理单元16A及超临界干燥处理单元16B的外壳围成的搬送空间15A。利用基板搬送装置17在该搬送空间15A内搬送晶圆W。
在壳体3A的顶部，以从上方覆盖搬送空间15A的大致整体的方式设置有FFU(风扇过滤单元)22。FFU 22朝向下方向搬送空间15A内喷出清洁气体(在本例中是由被过滤器过滤后的洁净室内空气构成的清洁空气)。也就是说，在搬送空间15A内形成自上而下的清洁空气的流(下降流)。
如图1所示，基板处理***1具备控制装置4。控制装置4例如为计算机，具备控制部18和存储部19。在存储部19中保存有用于对在基板处理***1中执行的各种处理进行控制的程序。控制部18通过读出并执行存储部19中存储的程序，来对基板处理***1的动作进行控制。
此外，所述程序可以被记录在计算机可读取的存储介质中，并且从该存储介质安装到控制装置4的存储部19中。作为能够计算机可读取的存储介质，例如有硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。
本实施方式中的微粒处理单元16C构成为通过对在超临界干燥处理单元16B中干燥后的晶圆W进行加热、或者向晶圆W照射紫外线，来去除残留于晶圆W的表面的微粒P。本实施方式中的超临界干燥处理单元16B构成为作为这样的微粒处理单元16C发挥功能。
本实施方式中的超临界干燥处理单元16B构成为将干燥后的晶圆W收容于干燥处理腔室162B中，并且对晶圆W进行加热，由此去除残留于晶圆W的表面的微粒P。在本实施方式中，通过向干燥处理腔室162B供给高温气体，来对晶圆W进行加热。即，干燥处理腔室162B与用于向干燥处理腔室162B内供给高温气体的气体供给部40连接。更具体地说，在干燥处理腔室162B内设置有用于供给高温气体的气体供给口41。该气体供给口41与气体供给部40连接。气体供给部40包括气体供给线路42、气体供给罐43以及气体加热部44。
气体供给线路42与气体供给口41连接。该气体供给线路42与上述的气体供给罐43连接。在气体供给罐43中贮存有吹扫气体。在图4中，将气体供给罐43以储罐的形状表示，但气体供给罐43不限于由储罐构成。
在气体供给线路42上设置有开闭阀45和上述的气体加热部44。其中，开闭阀45构成为根据高温气体向干燥处理腔室162B(或者吹扫气体向气体加热部44)的供给、停止供给而进行开闭。气体加热部44构成为例如利用加热器等电阻发热体来对经过气体供给线路42的吹扫气体进行加热。被气体加热部44加热后的吹扫气体成为高温气体被供给到干燥处理腔室162B。
向干燥处理腔室162B供给的高温气体的温度高于晶圆W的干燥工序时的晶圆W的温度(或者干燥处理腔室162B内的温度)。例如，高温气体的温度可以设为80℃以上，优选为100℃以上。在此，干燥工序时的干燥处理腔室162B内的温度可以被设定为低于保护液的沸点的温度。由此，能够抑制在干燥处理腔室162B内成为超临界状态之前保护液从晶圆W的表面挥发而发生图案损坏。例如，在保护液为IPA的情况下，由于大气压下的IPA的沸点为82.4℃，因此干燥工序时的干燥处理腔室162B内的温度可以被设定为低于80℃。因此，优选的是，高温气体被设定为比干燥处理腔室162B内的温度高的温度(例如80℃)。干燥处理腔室162B内的温度受设置于干燥处理腔室162B的未图示的加热器控制。另外，高温气体(或者吹扫气体)可以设为干燥空气或非活性气体(例如氮气)。干燥空气是实质上不含水分的空气，是指水分被去除至能够视为由形成于晶圆W的表面的图案构成的器件的特性不发生劣化的程度的空气。
干燥处理腔室162B内的高温气体经由设置于干燥处理腔室162B的排出口21而被排出至上述的排出线路23。即，在本实施方式中，排出线路23和减压阀28构成为用于从干燥处理腔室162B排出高温气体的气体排出部46。然而，除了排出线路23以外，用于排出高温气体的气体排出部(例如与排出线路23不同的***的气体排出线路)也与干燥处理腔室162B连接。
对如上述的那样构成的基板处理***1中的基板处理方法进行说明。
首先，作为搬入工序，将晶圆W搬入到液处理单元16A。在该情况下，搬入搬出站2的基板搬送装置13将晶圆W从载置于承载件载置部11的承载件C取出，并将取出的晶圆W载置于交接部14。利用处理站3的基板搬送装置17将载置于交接部14的晶圆W从交接部14取出，并搬入到液处理单元16A。
接下来，作为液处理工序，对晶圆W进行液处理。在该情况下，首先，被搬入到液处理单元16A的晶圆W以水平姿势保持于旋转卡盘161A，并使该晶圆W绕铅垂轴线旋转。接下来，从喷嘴162A向进行旋转的晶圆W的表面的中心部供给药液，来对晶圆W实施药液处理。接着，从喷嘴162A向晶圆W的表面的中心部供给冲洗液(例如纯水)，来对晶圆W实施冲洗处理。此外，由液处理单元16A进行的液处理是任意的。例如，既可以在冲洗处理之前不进行药液处理而进行双流体清洗处理，也可以使由液处理单元16A进行的液处理在冲洗处理之后开始进行。
接着，作为液膜形成工序，在晶圆W的表面形成保护液的液膜。在该情况下，从喷嘴162A向晶圆W的表面的中心部供给保护液(例如IPA)。由此，实施将处于晶圆W的表面(还包括形成于晶圆W的表面的图案的凹部内)的冲洗液置换为保护液的置换处理。在置换处理的末期(还包括使保护液的喷出停止之后)，如图5A所示，在晶圆W的整个表面形成保护液(在图5A和图5B中用标记L表示)的液膜。在该情况下，在形成于晶圆W的表面的图案(在图5A～图5E中用标记M表示)的凹部(在图5A～图5E中用标记Ma表示)充满保护液。在形成保护液的液膜时，能够通过调节晶圆W的转速、向晶圆W供给的保护液的供给量，来调节晶圆W的表面上的保护液的液膜(保护膜)的厚度。
此外，在上述的液处理工序和液膜形成工序中，既可以是药液、冲洗液和保护液全部从单个喷嘴162A供给，也可以是将这些处理液从不同的喷嘴供给。
在液膜形成工序之后，作为搬送工序，晶圆W在形成了保护液的液膜的状态下被从液处理单元16A搬送到超临界干燥处理单元16B。在该情况下，利用基板搬送装置17将晶圆W从液处理单元16A搬出，并搬入到超临界干燥处理单元16B。在搬入时，基板搬送装置17将晶圆W放置在从超临界干燥处理单元16B的干燥处理腔室162B拉出的托盘161B上。然后，将载有晶圆W的托盘161B收容到干燥处理腔室162B内，将干燥处理腔室162B密封。
接着，作为干燥工序，使用超临界流体使晶圆W干燥，并从晶圆W的表面去除保护液。
在该情况下，首先，将设置于超临界流体供给线路22上的开闭阀25打开，并且调节流量调整阀27的开度，来从超临界流体供给罐24以预先决定的流量向干燥处理腔室162B导入超临界流体(例如处于超临界状态的CO2)。由此，干燥处理腔室162B内从大气压升压至超临界流体的临界压以上的压力，如图5B所示，充满超临界状态的超临界流体(在图5B和图5C中用标记R表示)。此时，压力控制器29基于由压力计30测量出的压力值来调节减压阀28的开度，从而调整干燥处理腔室162B内的压力。形成于晶圆W的表面的保护液的液膜与超临界流体接触，保护液被提取到超临界流体。此时，超临界流体还进入到形成于晶圆W的表面的图案的凹部内，从而提取图案内的保护液。
在干燥处理腔室162B内被提取了保护液的超临界流体的一部分被排出到排出线路23。另一方面，持续从超临界流体供给线路22向干燥处理腔室162B供给新的超临界流体。由此，持续在干燥处理腔室162B内利用超临界流体去除保护液。像这样，如图5C所示，晶圆W的表面(还包括形成于晶圆W的表面的图案的凹部内)上的保护液被置换为超临界流体。
在保护液被置换为超临界流体之后，干燥处理腔室162B的内部被减压。在该情况下，将设置于超临界流体供给线路22的开闭阀25关闭，并且使设置于排出线路23的减压阀28的开度增大。然后，使干燥处理腔室162B内的压力降低至大气压。由此，干燥处理腔室162B内的超临界流体变化为气体状态。因此，如图5D所示，能够不发生图案损坏地使晶圆W的表面干燥。
优选的是，保护液为满足以下条件的液体。
-处于晶圆W的表面(还包括形成于晶圆W的表面的图案的凹部内)上的保护液在超临界干燥处理单元16B内容易地被置换为向晶圆W供给的超临界流体。
-在从液处理单元16A向超临界干燥处理单元16B搬送的期间不容易由于挥发而消失。(在用超临界流体置换保护液之前，当图案露出时，有可能由于保护液的表面张力而导致图案损坏。)
-在供给保护液之前的工序为冲洗工序的情况下，处于晶圆W的表面(还包括形成于晶圆W的表面的图案的凹部内)上的冲洗液(例如纯水)容易地被保护液置换。
在本实施方式中，作为满足上述条件的保护液，使用了IPA(异丙醇)，但只要满足上述的条件且不对晶圆W产生不良影响即可，能够将任意的液体用作保护液。例如，作为保护液，能够使用2-丙醇等醇类、HFO(氢氟烯烃)、HFC(氢氟烃)、HFE(氢氟醚)、PFC(全氟碳)的单体、以及含有从在这些化合物中含IPA的化合物组中选择的至少两个化合物的混合物。
在此，如图5D所示，在干燥工序之后，晶圆W的表面上的保护液被去除，但有时在晶圆W的表面残留有微粒P。因此，在本实施方式中，进行用于去除这样的微粒P的处理。
即，在干燥工序之后，作为微粒去除工序，进行用于去除残留于晶圆W的表面的微粒P的处理。在此，作为用于去除微粒P的处理，进行对晶圆W进行加热的处理。在本实施方式中的微粒去除工序中，干燥工序后的晶圆W不被从干燥处理腔室162B搬出，而是继续收容在干燥处理腔室162B内。
在该情况下，首先，将设置于气体供给部40的气体供给线路42上的开闭阀45打开。由此，从气体供给罐43向干燥处理腔室162B供给吹扫气体。吹扫气体被气体加热部44加热而成为高温气体后，被导入到干燥处理腔室162B。被导入到干燥处理腔室162B的高温气体从干燥处理腔室162B排出到排出线路23。
在此期间，收容于干燥处理腔室162B中的晶圆W被高温气体加热，从而残留于晶圆W的表面的微粒P被加热。由此，如图5E所示，晶圆W上的微粒P挥发。从晶圆W的表面挥发的微粒P的成分如图5E的粗线箭头所示那样伴随高温气体一起被排出到排出线路23。
通过持续进行针对干燥处理腔室162B的高温气体的供给和排出，如图5F所示，从晶圆W的表面(还包括形成于晶圆W的表面的图案的凹部内)去除微粒P。
在此，如上述的那样，即使在干燥工序之后，在微粒去除工序之前也可能在晶圆W的表面残留微粒P。该微粒P大多作为含有碳作为成分的挥发性的有机物包含在保护液中而不被过滤器26(参照图4)去除。因此认为：通过对晶圆W的表面进行加热，微粒P被加热并挥发。此时，通过使晶圆W的温度高于晶圆W的干燥工序时的晶圆W的温度，能够高效地使残留于晶圆W的表面的微粒P挥发。例如，向干燥处理腔室162B供给的高温气体的温度为80℃以上，优选为100℃以上。为了促进微粒P的去除，高温气体的温度越高越有利。然而，还存在形成图案的金属材料劣化、从而由图案构成的器件的特性劣化的可能性。因此，期望高温气体的温度为器件特性不发生劣化的程度的温度以下的温度。
在微粒去除工序之后，将载有晶圆W的托盘161B从干燥处理腔室162B拉出。基板搬送装置17将被拉出的晶圆W从托盘161B取走，并搬送到交接部14。利用基板搬送装置13使被载置于交接部14的处理完成的晶圆W返回到承载件载置部11的承载件C。
像这样，根据本实施方式，在使形成有保护液的液膜的晶圆W干燥并去除保护液之后，对晶圆W进行加热。由此，能够对残留于晶圆W的表面的微粒P进行加热来使微粒P挥发。因此，能够从晶圆W的表面去除微粒P，从而能够抑制在晶圆W的表面残留微粒P。
另外，根据本实施方式，将晶圆W收容于超临界干燥处理单元16B的干燥处理腔室162B中，来去除残留于晶圆W的表面的微粒P。由此，能够在干燥工序之后将晶圆W收容于干燥处理腔室162B内的状态下去除微粒P，能够不需要进行晶圆W的搬送。因此，能够抑制基板处理***1中的生产率的下降，从而能够抑制对晶圆W的处理效率的下降。另外，由于能够在干燥处理腔室162B内进行微粒P的去除，因此能够抑制基板处理***1的结构复杂化，从而能够抑制装置成本的增大。
另外，根据本实施方式，向干燥处理腔室162B供给高温气体。由此，能够利用高温气体对晶圆W进行加热，从而能够对残留于晶圆W的表面的微粒P进行加热来使微粒P挥发。另外，被供给到干燥处理腔室162B的高温气体从干燥处理腔室162B排出。由此，能够使从干燥处理腔室162B内的晶圆W的表面去除的微粒P的成分伴随高温气体一起排出到排出线路23。因此，能够防止挥发的微粒P的成分成为固体附着于晶圆W的表面。
另外，根据本实施方式，向干燥处理腔室162B供给的高温气体的温度高于使晶圆W干燥时的晶圆W的温度。由此，能够高效地使在晶圆W的干燥时没有完全挥发而残留于晶圆W的表面的微粒P挥发。因此，能够高效地从晶圆W的表面去除微粒P。
另外，根据本实施方式，高温气体为干燥空气或非活性气体。在高温气体使用干燥气体的情况下，能够抑制高温气体中含有水分。由此，能够高效地使残留于晶圆W的表面的微粒P挥发。另外，在高温气体使用非活性气体的情况下，能够抑制高温气体中含有水分、氧。因此，能够与干燥空气的情况同样地高效地使微粒P挥发，并且能够抑制构成在晶圆W的表面形成的图案的金属材料被氧化而使得由图案构成的器件特性下降。
此外，在上述的本实施方式中，说明了如下例子：超临界干燥处理单元16B作为微粒处理单元16C发挥功能，将晶圆W收容于干燥处理腔室162B内来去除残留于晶圆W的表面的微粒P。然而，不限于此，微粒处理单元16C可以与超临界干燥处理单元16B相独立地构成。例如，也可以构成为，微粒处理单元16C具有用于收容晶圆W的微粒处理腔室161C，在该微粒处理腔室161C中收容晶圆W来去除残留于晶圆W的表面的微粒P。在该情况下，在微粒处理腔室161C内，可以对晶圆W进行加热，也可以向晶圆W照射紫外线，或者还可以向晶圆W照射气体簇。优选的是，微粒处理单元16C被收容在图3所示的处理站3的壳体3A内，并且基板搬送装置17的晶圆保持机构能够进出该微粒处理单元16C。
使用图6来说明对晶圆W进行加热的情况的一例(第一变形例)。在图6所示的例子中，向微粒处理腔室161C供给高温气体，来对被收容在微粒处理腔室161C中的晶圆W进行加热。在图6所示的微粒处理腔室161C中设置有用于载置晶圆W的晶圆载置台162C。另外，微粒处理腔室161C与分别具有同图4同样的结构的气体供给部40及气体排出部46连接。图6所示的气体供给部40和气体排出部46只要能够进行针对微粒处理腔室161C的高温气体的供给和排出即可，也可以设为与图4不同的结构。
在图6所示的例子中，在干燥工序之后，基板搬送装置17将晶圆W从被从干燥处理腔室162B拉出的托盘161B取走，并搬送到微粒处理腔室161C。例如，虽然未图示，但可以设为，在微粒处理腔室161C设置开口部，从该开口部搬入晶圆W。可以在开口部设置能够开闭的挡板。基板搬送装置17当将晶圆W从开口部搬入到微粒处理腔室161C内时，将晶圆W载置于晶圆载置台162C。此外，可以在晶圆载置台162C设置以真空吸附方式、机械方式等保持晶圆W的保持机构。
接着，作为微粒去除工序，进行用于去除残留于晶圆W的表面的微粒P的处理。在图6所示的例子中，从气体供给部40的气体供给线路42向微粒处理腔室161C内导入高温气体，并且将被导入到微粒处理腔室161C中的高温气体排出到排出线路23。在此期间，被收容于微粒处理腔室161C中的晶圆W被高温气体加热，从而残留于晶圆W的表面的微粒P被加热。由此，晶圆W上的微粒P挥发，从而从晶圆W的表面(还包括形成于晶圆W的表面的图案的凹部内)去除微粒P。
在微粒去除工序之后，基板搬送装置17将晶圆W从微粒处理腔室161C搬出，并搬送到交接部14。
作为对晶圆W进行加热的情况的其它例子(第二变形例)，如图7所示，可以在与超临界干燥处理单元16B相独立地构成的微粒处理腔室161C中设置有用于对晶圆W进行加热的腔室用加热器50(腔室用加热部)，由该腔室用加热器50对微粒处理腔室161C的内部进行加热，从而对晶圆W进行加热。由此，能够对残留于晶圆W的表面的微粒P进行加热来使微粒P挥发。例如，腔室用加热器50可以如图7所示那样内置于晶圆载置台162C。
在图7所示的例子中，微粒处理腔室161C与气体供给部40及气体排出部46连接。因此，将挥发的微粒P伴随吹扫气体一起排出到排出线路23，能够防止挥发的微粒P的成分成为固体而附着于晶圆W的表面。此外，由于利用腔室用加热器50对微粒P进行加热，因此能够不需要对从气体供给罐43供给的吹扫气体进行加热。因此，也可以是，将吹扫气体的温度设为常温，图7所示的气体供给部40被设为从图4所示的气体供给线路42去掉气体加热部44的结构。然而，还可以是，与图4所示的气体供给部40同样地设置气体加热部44，向微粒处理腔室161C供给对吹扫气体进行加热而形成的高温气体。另外，吹扫气体可以与图4所示的高温气体同样地，为干燥空气或非活性气体。图7所示的气体排出部46可以被设为与图4所示的气体排出部46同样的结构。图7所示的微粒处理腔室161C的其它结构可以被设为与图6所示的微粒处理腔室161C同样的结构。
此外，在超临界干燥处理单元16B构成为作为微粒处理单元16C发挥功能的情况下，图7所示的腔室用加热器50可以被设置在超临界干燥处理单元16B的干燥处理腔室162B中。在该情况下，能够利用该腔室用加热器对干燥处理腔室162B的内部进行加热，从而对晶圆W进行加热。而且，能够对残留于晶圆W的表面的微粒P进行加热来使微粒P挥发。该情况下的气体供给部40可以被设为与图7所示的气体供给部40同样的结构。
作为向晶圆W照射紫外线的情况的一例(第三变形例)，可以如图8所示，在与超临界干燥处理单元16B相独立地构成的微粒处理腔室161C内设置有用于向晶圆W的表面照射紫外线的紫外线灯60(紫外线照射部)。在图8所示的例子中，紫外线灯60被配置在载置于晶圆载置台162C上的晶圆W的上方。另外，与图7同样地，微粒处理腔室161C与气体供给部40及气体排出部46连接。另外，图8所示的微粒处理腔室161C的其它结构可以被设为与图6、图7所示的微粒处理腔室161C同样的结构。
能够通过从紫外线灯60对载置于晶圆载置台162C上的晶圆W的表面照射紫外线，来对残留于晶圆W的表面的微粒P照射紫外线。因此，能够使微粒P挥发来去除微粒P。即，当向作为微粒P的挥发性有机物照射紫外线时，有机物分解而被低分子化。被低分子化后的有机物的挥发性增加。因此，残留于晶圆W的表面的微粒P易于挥发，即使不对微粒P进行加热，也能够从晶圆W的表面去除微粒P。从晶圆W的表面去除的微粒P的成分伴随吹扫气体一起被排出到排出线路23。由此，能够防止挥发的微粒P的成分成为固体而附着于晶圆W的表面。在图8所示的例子中，晶圆W不被加热，因此能够防止形成晶圆W的表面上的图案的金属材料的劣化，从而能够防止由图案构成的器件的特性劣化。
此外，在图8所示的例子中，还能够将设置在微粒处理腔室161C内的紫外线灯60置换为红外线灯70(红外线照射部)。在该情况下，为通过对晶圆W进行加热来去除微粒P的例子。能够通过从红外线灯70向被载置于晶圆载置台162C上的晶圆W的表面照射红外线，来对晶圆W进行加热。因此，能够对残留于晶圆W的表面的微粒P进行加热来使微粒P挥发，从而将微粒P去除。
另外，在超临界干燥处理单元16B构成为作为微粒处理单元16C发挥功能的情况下，也可以在超临界干燥处理单元16B的干燥处理腔室162B中设置有图8所示的紫外线灯60或红外线灯70。在该情况下，也能够如上述的那样去除残留于晶圆W的表面的微粒P。此外，在干燥处理腔室162B中设置紫外线灯60或红外线灯70的情况下，气体供给部40可以被设为与图7、图8所示的气体供给部40同样的结构。
使用图9～图11来说明向晶圆W照射气体簇的情况的一例(第四变形例)。在图9所示的例子中，在与超临界干燥处理单元16B相独立地构成的微粒处理腔室161C内设置有用于向晶圆W的表面照射气体簇的喷嘴部80(气体簇照射部)。
使用图9来说明喷嘴部80。图9中的微粒处理腔室161C构成为真空容器。在微粒处理腔室161C内设置有用于将晶圆W以水平的姿势进行载置的载置台81。另外，在微粒处理腔室161C设置有搬送口82、用于进行搬送口82的开闭的闸阀83。
例如，在微粒处理腔室161C的搬送口82侧的底面，以贯通形成于载置台81的贯通孔的方式设置有支承销(省略图示)。在载置台81的下方设置有用于使所述支承销升降的未图示的升降机构。所述支承销和升降机构起到在未图示的基板搬送装置与载置台81之间进行晶圆W的交接的作用。微粒处理腔室161C的底面与用于对微粒处理腔室161C内的气氛进行排气的排气通路84的一端连接。该排气通路84的另一端与真空泵85连接。在排气通路84上例如设置有蝶形阀等压力调整部86。
载置台81构成为能够通过驱动部87在水平方向上移动。驱动部87包括在微粒处理腔室161C的位于载置台81的下方的底面沿水平延伸的X轴导轨87a、以及沿与X轴导轨87a正交的方向水平地延伸的Y轴导轨87b。Y轴导轨87b沿着从离搬送口82近的一侧向离该搬送口82远的一侧(图9的左右方向)延伸。X轴导轨87a沿与图9中的图纸垂直的方向延伸。X轴导轨87a构成为能够沿Y轴导轨87b移动。在该X轴导轨87a的上方经由升降机构88设置有上述的载置台81。像这样，载置台81构成为能够通过驱动部87分别在X轴方向和Y轴方向上移动，并且构成为能够通过升降机构88进行升降。此外，在载置台81中设置有用于对载置于载置台81的晶圆W进行温度调节的未图示的温度调节机构。
在微粒处理腔室161C的顶面的中央部形成有朝向上方突出的突出部89。在该突出部89中设置有用于照射气体簇的喷嘴部80。从压力比微粒处理腔室161C内的气氛的压力高的区域向喷嘴部80供给清洗用气体，喷嘴部80构成为朝向微粒处理腔室161C内的晶圆W照射被供给的清洗用气体，通过绝热膨胀来生成清洗用气体的原子或分子的集合体即气体簇。
如图10所示，喷嘴部80包括形成为大致圆筒状的压力室80a。在该压力室80a的下端部形成有节流部80b。该节流部80b与随着趋向下方而扩径的气体扩散部80c连接。
喷嘴部80构成为向晶圆W的表面垂直地照射气体簇。此处，“垂直”是指例如图10所示的那样喷嘴部80的长边方向(上下方向)上的中心轴CL与载置台81的载置面(晶圆W的表面)之间所成的角θ在90°±15°的范围的状态。
如图9所示，喷嘴部80的压力室80a的上端部与气体供给通路90的一端连接。气体供给通路90从微粒处理腔室161C的突出部89向上方延伸，在分支点处分支为第一分支通路91a和第二分支通路91b。在气体供给通路90上，在分支点与压力室80a之间设置有压力调整阀92，并且设置有压力检测部93。该压力检测部93构成为检测气体供给通路90内的压力。
在第一分支通路91a上设置有开闭阀94a和流量调整部95a，第一分支通路91a的另一端与CO2气体供给源96a连接。在第二分支通路91b上设置有开闭阀94b和流量调整部95b，第二分支通路91b的另一端与He气体供给源96b连接。
CO2(二氧化碳)气体为清洗用气体，通过从喷嘴部80照射该清洗用气体来形成气体簇。He(氦)气体难以形成气体簇，但如后述的那样，通过向喷嘴部80供给He气体，能够降低微粒处理腔室161C内的CO2气体的分压。因此，使用He气体具有防止气体簇与CO2气体分子的碰撞的功能、以及使由CO2生成的气体簇的速度提高的功能。上述的控制部18基于由上述的压力检测部93检测出的压力值，来调整压力调整阀92的开度，从而控制压力室80a内的气体压力。压力检测部93可以构成为还检测压力室80a内的压力。
另外，关于基于由压力检测部93检测出的压力值的压力调整，也可以通过由CO2气体用的流量调整部95a和He气体用的流量调整部95b调整气体流量来进行。并且，也可以是，在针对各气体的开闭阀94a、94b与压力调整阀92之间例如使用气体增压器这样的升压机构使供给压力上升，利用压力调整阀92进行调整。
在图9所示的例子中，利用基板搬送装置将晶圆W搬入到微粒处理单元16C的微粒处理腔室161C内，通过上述的未图示的支承销与基板搬送装置之间的协同工作来将晶圆W载置于载置台81。更具体地说，由基板搬送装置17(参照图1)搬送来的晶圆W被搬入到能够在常压气氛与真空气氛之间切换的加载互锁室(未图示)，利用在真空气氛下进行晶圆W的搬送的基板搬送装置将该晶圆W从该加载互锁室搬入到被构成为真空容器的微粒处理腔室161C内。接着，通过驱动部87进行水平方向的定位，进行移动使得气体簇在晶圆W的表面上的照射开始位置为喷嘴部80的照射气体簇的照射位置(正下方位置)。例如，气体簇的照射位置可以为晶圆W的周缘部。
之后，从喷嘴部80朝向晶圆W上的照射开始位置喷出CO2气体与He气体的流量比为1：1的混合气体来生成气体簇。当将喷嘴部80中的节流部80b的上游侧设为初级侧、将下游侧设为次级侧时，喷嘴部80的初级侧的压力即供给压力优选为0.5MPa～5.0MPa，更优选为0.9MPa～5.0MPa，例如被设定为4MPa。另外，作为喷嘴部80的次级侧的微粒处理腔室161C内的处理气氛的压力最大被设定为200Pa的压力。
CO2气体及He气体的流量被流量调整部95a、95b调整为预先设定的流量，压力调整阀92、开闭阀94a、94b被打开，从而CO2气体与He气体的混合气体被供给到喷嘴部80。当CO2气体被从压力高的喷嘴部80供给到压力低的微粒处理腔室161C的处理气氛时，由于急剧的绝热膨胀而被冷却至冷凝温度以下，因此如图10所示，分子100间通过范德华力彼此耦合，生成分子100的集合体即气体簇101。
从喷嘴部80朝向晶圆W垂直地照射气体簇101，如图11所示那样，气体簇101进入形成于晶圆W的表面的图案(图11所示的标记M)的凹部(图11所示的标记Ma)内。在该凹部内，气体簇101的一部分与微粒P碰撞。通过该碰撞时的冲击，微粒P从晶圆W(或者晶圆W上的图案)剥离并被吹走。另外，即使在气体簇101不与微粒P直接碰撞的情况下，也与晶圆W碰撞，由此通过该冲击，微粒P从晶圆W(或者图案)剥离并被吹走。然后，微粒P从凹部飞出，经由排气通路84被去除到微粒处理腔室161C的外部。
另一方面，由于晶圆W上的图案的集成度高，因此彼此邻接的凹部间的凸部的尺寸变小，但由于气体簇垂直地照射到晶圆W的表面，因此能够抑制该凸部的损坏、所谓的图案破损。之后，在从喷嘴部80进行气体簇的照射的状态下，使载置台81沿水平方向移动，从而使气体簇在晶圆W的表面上的照射位置依次移动。由此，向晶圆W的整个表面照射气体簇，来去除附着于晶圆W的整个表面的微粒P。另外，作为向喷嘴部80供给的清洗用气体，使用了CO2气体与He气体的混合气体，因此气体簇的运动能量大，能够提高微粒的去除效率。
此外，在超临界干燥处理单元16B构成为作为微粒处理单元16C发挥功能的情况下，可以在超临界干燥处理单元16B的干燥处理腔室162B中设置有图9所示的喷嘴部80(气体簇照射部)。在该情况下，也能够如上述的那样去除残留于晶圆W的表面的微粒P。在该情况下，干燥处理腔室162B可以与同图9同样的气体供给通路90连接。
另外，微粒处理单元16C可以被收容在与收容有超临界干燥处理单元16B的基板处理***1不同的其它基板处理***中。在该情况下，能够通过在由超临界干燥处理单元16B进行晶圆W的干燥工序之后，将晶圆W搬送到该其它基板处理***的微粒处理单元16C中，来进行微粒去除工序。
另外，作为第四变形例中的微粒处理单元16C，例如能够使用基于本申请的专利申请所涉及的日本特开2015-026745号公报中记载的微粒处理单元，但不限定于此。
本发明不原样地限定于上述实施方式和变形例，在实施阶段，能够在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形并具体化。另外，通过将上述实施方式和变形例中公开的多个构成要素适当地进行组合，能够形成各种发明。也可以从实施方式和变形例所示的全部构成要素中删除几个构成要素。并且，也可以将不同的实施方式和变形例所涉及的构成要素适当地进行组合。
【实施例】
将在表面形成有图案的晶圆W用作样本，来进行了用于确认微粒的去除性能的实验。在此，针对三个实施例(实施例1～实施例3)进行了实验。实施例1为使用了图7所示的第二变形例中的腔室用加热器50的例子。实施例2为使用了图8所示的第三变形例中的紫外线灯60的例子，实施例3为使用了图9～图11所示的第四变形例中的喷嘴部80(气体簇照射部)的例子。
在各实施例中，首先，对在使用超临界流体进行的晶圆W的干燥工序之后残留于晶圆W的表面的微粒数(N1)进行了测量。之后，进行微粒去除工序，对残留于晶圆W的表面的微粒数(N2)进行了测量。然后，根据N1和N2来求出微粒的去除效率(＝(N1-N2)/N1)。在图12中示出该结果。
如图12所示，在实施例1-实施例3中，微粒去除效率都为大于0％的数值。由此，能够确认：通过进行微粒的去除工序，能够高效地从晶圆W的表面去除微粒P。尤其在实施例3中，微粒的去除效率最高。由此，通过使用喷嘴部80向晶圆W的表面照射气体簇101，能够更高效地从晶圆W的表面去除微粒P。此外，在图12中，示出使用了腔室用加热器50的例子、使用了紫外线灯60的例子、使用了喷嘴部80(气体簇照射部)的例子，但可以说在进行这些以外的微粒去除工序的情况下也能够同样高效地去除微粒P。

Claims (4)

1.一种基板处理方法，包括：
在基板的表面形成保护液的液膜；
使用超临界流体使所述基板干燥，并从所述基板的表面去除所述保护液；以及
在使所述基板干燥之后，去除残留于所述基板的表面的微粒，
其中，在使所述基板干燥时，所述基板被收容于干燥处理腔室中，在使所述基板干燥之后，所述基板被从所述干燥处理腔室搬送到微粒处理腔室，在去除所述微粒时，所述基板被收容于所述微粒处理腔室中，利用从压力比所述微粒处理腔室内的压力高的区域向所述微粒处理腔室供给的气体，对所述基板照射气体簇。
2.一种存储介质，记录有程序，
在所述程序被用于对基板处理装置的动作进行控制的计算机执行时，使所述计算机控制所述基板处理装置，来执行根据权利要求1所述的基板处理方法。
3.一种基板处理装置，具备：
液膜形成部，其在基板的表面形成保护液的液膜；
干燥处理部，其具有用于***述基板的干燥处理腔室，该干燥处理部使用超临界流体使被收容于所述干燥处理腔室的所述基板干燥，并从所述基板的表面去除所述保护液；
微粒处理部，其具有用于***述基板的微粒处理腔室，该微粒处理部去除在所述干燥处理部中残留于所述基板的表面的微粒，以及
基板搬送装置，其将在所述干燥处理腔室中经过干燥处理之后的所述基板从所述干燥处理腔室搬送到所述微粒处理腔室，
所述基板处理装置还具有气体簇照射部，其利用从压力比所述微粒处理腔室内的压力高的区域向所述微粒处理腔室供给的气体，对所述基板照射气体簇。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
所述干燥处理部还具有用于向所述干燥处理腔室供给高温气体的气体供给部、以及用于从所述干燥处理腔室排出所述高温气体的气体排出部。
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