TWI579909B - 基板液體處理方法、基板液體處理裝置及記憶媒體 - Google Patents

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TWI579909B
TWI579909B TW103108499A TW103108499A TWI579909B TW I579909 B TWI579909 B TW I579909B TW 103108499 A TW103108499 A TW 103108499A TW 103108499 A TW103108499 A TW 103108499A TW I579909 B TWI579909 B TW I579909B
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折居武彥
新藤尙樹
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東京威力科創股份有限公司
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Description

基板液體處理方法、基板液體處理裝置及記憶媒體
本發明係關於使基板旋轉並同時對基板供給處理液，藉此處理基板之技術。
對半導體晶圓等基板施行化學液處理、潤洗處理等液體處理時採用之最一般的手法，係在使基板以水平姿態繞著垂直軸線旋轉之狀態下，對基板之中心部供給處理液。此時，對基板之中心部供給之處理液因離心力擴散，由處理液之液膜包覆基板之表面整體。
基板之表面若存在未由處理液包覆之部位，例如在化學液處理時，處理即會不均勻。且對形成有圖案之基板進行DIW(純水)潤洗處理時，有因例如於圖案內殘留前一程序之處理液(例如化學液)，或潤洗處理不充分而產生粒子之虞。
以處理液被覆基板表面之被覆性會受到基板之旋轉速度與處理液之流量影響。基板旋轉速度愈高，處理液之液膜雖愈易於擴張，但有不利於處理液之飛散(例如朝杯體之外側飛散)之問題。且處理液流量愈大，處理液之液膜雖愈易於在基板之表面整體擴張，但有處理液之使用量增加之問題。特別是，基板表面之斥水性高時，難以於基板周緣部形成DIW之液膜。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2009-59895號公報
本發明旨在提供一種技術，以處理液包覆基板之表面整體之程序中，可減低處理液之供給量，減少粒子
依本發明，可提供一種基板液體處理方法，包含下列程序：令基板以水平姿態繞著垂直軸線旋轉，同時自第1噴嘴對該基板之表面之中心部供給處理液，在該基板之表面形成具有直徑小於該基板之直徑的該處理液之液膜； 自第2噴嘴對藉由該第1噴嘴在該基板之表面形成之該處理液之液膜之周緣部，供給與由該第1噴嘴供給之該處理液相同之處理液；及其後，令自該第2噴嘴對該基板之表面供給該處理液之供給位置朝該基板之周緣部移動，使該處理液之液膜朝該基板之周緣部擴張。
且依本發明，可提供一種基板液體處理裝置，包含：基板固持部，以水平姿態固持基板；旋轉驅動部，使該基板固持部旋轉；第1噴嘴，朝由該基板固持部固持之基板噴吐處理液；第2噴嘴，朝由該基板固持部固持之基板噴吐處理液；噴嘴驅動機構，使該第2噴嘴移動；及控制部；且該控制部控制該基板液體處理裝置之動作，進行下列者：令由該基板固持部固持之基板繞著垂直軸線旋轉，同時自第1噴嘴對該基板之表面之中心部供給處理液，在該基板之表面形成具有直徑小於該基板之直徑的該處理液之液膜；自第2噴嘴對藉由該第1噴嘴在該基板之表面形成之該處理液之液膜之周緣部，供給與由該第1噴嘴供給之該處理液相同之處理液；及其後，令自該第2噴嘴對該基板之表面供給該處理液之供給位置朝該基板之周緣部移動，藉此，該處理液之液膜朝該基板之周緣部擴張。
且依本發明，可提供一種記憶媒體，儲存有可由基板液體處理裝置之控制電腦執行之程式，其特徵在於：藉由執行該程式，該控制電腦控制該基板液體處理裝置，進行基板液體處理方法，其中該基板液體處理方法包含下列程序：令基板以水平姿態繞著垂直軸線旋轉，同時自第1噴嘴對該基板之表面之中心部供給處理液，在該基板之表面形成具有直徑小於該基板之直徑的該處理液之液膜；自第2噴嘴對藉由該第1噴嘴在該基板之表面形成之該處理液之液膜之周緣部，供給與由該第1噴嘴供給之該處理液相同之處理液；及其後，令自該第2噴嘴對該基板之表面供給該處理液之供給位置朝該基板之周緣部移動，藉此，該處理液之液膜朝該基板之周緣部擴張。
依本發明，來自第2噴嘴之處理液，將由第1噴嘴供給之處理液之液膜朝基板之周緣部拽拉，故可藉由較少之處理液之總供給量，以處理液之液膜包覆基板之表面整體。且可以處理液之液膜包覆基板之表面整體，故可減少粒子。
10‧‧‧殼體
20‧‧‧基板固持部(旋轉吸盤)
21‧‧‧基底
22‧‧‧固持構件
24‧‧‧旋轉驅動部
26‧‧‧杯體
30‧‧‧第1噴嘴(清洗液噴嘴)
33‧‧‧第2噴嘴(潤洗液噴嘴)
31‧‧‧乾燥液噴嘴
32‧‧‧氣體噴嘴
34A‧‧‧第1噴嘴臂
34B‧‧‧第2噴嘴臂
35A‧‧‧第1昇降機構
35B‧‧‧第2昇降機構
37A‧‧‧第1導軌
37B‧‧‧第2導軌
36A、36B‧‧‧噴嘴驅動機構(噴嘴臂之驅動機構)
40‧‧‧化學液供給機構
41‧‧‧DHF供給源
42‧‧‧DHF供給線
43、53、63、73、83、143、263‧‧‧閥裝置
50、80‧‧‧潤洗液供給機構
52、82‧‧‧DIW供給線
51、81‧‧‧DIW供給源
60‧‧‧乾燥液供給機構
61‧‧‧IPA供給源
62‧‧‧IPA供給線
70‧‧‧乾燥氣體供給機構
71‧‧‧氮氣供給源
72‧‧‧氮氣供給線
90‧‧‧控制部、控制電腦
92‧‧‧記憶媒體
91‧‧‧輸入輸出裝置
W‧‧‧基板(晶圓)
130‧‧‧清洗液噴嘴
131、132‧‧‧流路
133‧‧‧噴吐口
141‧‧‧氣體供給源
142‧‧‧氣體供給線
230‧‧‧清洗液噴嘴
250‧‧‧冷卻液噴嘴
251‧‧‧冷卻液流路
260‧‧‧冷卻液供給機構
261‧‧‧冷卻液供給源
262‧‧‧冷卻液供給線
V‧‧‧蒸氣
C‧‧‧冷卻液
L‧‧‧液膜
LC‧‧‧水流
圖1係概略顯示依本發明之一實施形態之基板液體處理裝置之構成之縱剖面圖。
圖2係圖1所示之基板液體處理裝置之水平剖面圖。
圖3(a)~(d)係用來說明關於潤洗處理程序之概略立體圖。
圖4係用來說明關於潤洗處理程序中自第2噴嘴供給潤洗液之俯視圖。
圖5(a)~(b)係說明關於潤洗處理程序中對基板之中心部供給DIW之液滴之實施形態之概略側視圖。
圖6係說明關於潤洗處理程序中對基板之中心部供給DIW之蒸氣之實施形態之概略側剖面圖。
以下參照圖式說明關於發明之實施形態。首先，以圖1及圖2，說明關於基板液體處理裝置之整體構成。基板液體處理裝置包含以水平姿態固持半導體晶圓(以下僅稱「晶圓W」)等基板，並可繞著垂直軸線任意旋轉之旋轉吸盤(基板固持部)20。旋轉吸盤20包含圓盤狀之基底21，與設於基底21之周緣部，為固持及釋放晶圓W而可動之複數之固持構件22。旋轉吸盤20藉由具有馬達之旋轉驅動部24，繞著垂直軸線旋轉驅動。於旋轉吸盤20之周圍，設有承接自晶圓W朝外方飛散之處理流體之杯體26。旋轉吸盤20及杯體26等基板液體處理裝置之構成構件收納於殼體10內。於殼體10之一側壁面，設有為送出送入晶圓W而附有閘門12之送入送出口11。
基板液體處理裝置包含對晶圓W供給化學液或純水之清洗液噴嘴30、對晶圓W供給乾燥液之乾燥液噴嘴31、與對晶圓W供給惰性氣體之氣體噴嘴32，此等噴嘴30~32隔著空壓缸等所構成之第1昇降機構35A，安裝於第1噴嘴臂 34A。第1噴嘴臂34A可藉由第1臂驅動機構36A，順著沿水平方向延伸之第1導軌37A移動。因此，清洗液噴嘴30、乾燥液噴嘴31及氣體噴嘴32可自晶圓之中心部之上方之位置沿晶圓之半徑方向直線運動至晶圓之周緣部之上方之位置，且可位於以俯視視之位於杯體26之外方之退避位置，且亦可昇降。清洗液噴嘴30、乾燥液噴嘴31、及氣體噴嘴32沿第1噴嘴臂34A之運動方向排列，各噴嘴30~32可位於由旋轉吸盤20固持之晶圓W之中心部之正上方。
清洗液噴嘴30連接化學液供給機構40。化學液供給機構40包含作為化學液供給稀氫氟酸(DHF)之DHF供給源41、使DHF供給源41連接清洗液噴嘴30之DHF供給線42、與設於DHF供給線42之開合閥及流量調整閥等所構成之閥裝置43。因此，化學液供給機構40可以由閥裝置43控制之流量對清洗液噴嘴30供給DHF。
清洗液噴嘴30亦連接第1潤洗液供給機構50。第1潤洗液供給機構50包含作為潤洗液供給純水(DIW)之DIW供給源51、使DIW供給源51連接清洗液噴嘴30之DIW供給線52、與設於DIW供給線52之開合閥及流量調整閥等所構成之閥裝置53。因此，第1潤洗液供給機構50可以經控制之流量對清洗液噴嘴30供給DIW。
乾燥液噴嘴31連接乾燥液供給機構60。乾燥液供給機構60包含供給異丙醇(IPA)之IPA供給源61、使IPA供給源61連接乾燥液噴嘴31之IPA供給線62、與設於IPA供給線62之開合閥及流量調整閥等所構成之閥裝置63。因 此，乾燥液供給機構60可以經控制之流量對乾燥液噴嘴31供給作為乾燥液之IPA。IPA與DIW具有混合性故可輕易取代DIW，揮發性高於DIW故可輕易使其乾燥，故可作為乾燥液適當使用。且IPA表面張力低於DIW，故亦可抑制高寬高比之微細圖案崩潰。乾燥液不由IPA限定，亦可以具有上述之特徵之其他有機溶劑作為乾燥液使用。
氣體噴嘴32連結乾燥氣體供給機構70。乾燥氣體供給機構70包含作為乾燥氣體供給氮氣之氮氣供給源71、使氮氣供給源71連接氣體噴嘴32之氮氣供給線72、與設於氮氣供給線72之開合閥及流量調整閥等所構成之閥裝置73。作為乾燥氣體，可使用低氧濃度、低濕度之氣體，亦可使用氮氣以外之惰性氣體。
且基板液體處理裝置包含對晶圓W供給作為潤洗液之DIW之潤洗液噴嘴33。此潤洗液噴嘴33隔著空壓缸等所構成之第2昇降機構35B，安裝於第2噴嘴臂34B。第2噴嘴臂34B可藉由第2臂驅動機構36B，順著沿水平方向延伸之第2導軌37B移動。因此，潤洗液噴嘴33可自晶圓之中心部之上方之位置沿晶圓之半徑方向直線運動至晶圓之周緣部之上方之位置，且可位於以俯視視之位於杯體26之外方之退避位置，且亦可昇降。又，為防止相互干擾，第1噴嘴臂34A在自晶圓W之中心起較其於圖中更右側之區域移動，第2噴嘴臂34B在較晶圓W之中心於圖中更左側之區域移動。
潤洗液噴嘴33連接第2潤洗液供給機構80。第2潤洗液供給機構80包含供給純水(DIW)之DIW供給源81、使DIW供給源81連接潤洗液噴嘴33之DIW供給線82、與設於DIW供給線82之開合閥及流量調整閥等所構成之閥裝置83。因此，第1潤洗液供給機構80可以經控制之流量對潤洗液噴嘴33供給作為潤洗液之DIW。
旋轉驅動部24、臂驅動機構36A、36B、化學液供給機構40、第1潤洗液供給機構50、乾燥液供給機構60、乾燥氣體供給機構70及第2潤洗液供給機構80等之動作，由電腦所構成之控制部90控制。如圖1所示，控制部90連接程序管理者等為管理基板液體處理裝置，進行指令之輸入操作等之鍵盤，或使基板液體處理裝置之運轉狀況等可見化而顯示之顯示器等所構成之輸入輸出裝置91。控制部90可對記錄有用來實現由基板液體處理裝置實行之處理之程式等之記憶媒體92進行存取。記憶媒體92可由ROM及RAM等記憶體、硬碟、CD-ROM、DVD-ROM、及軟碟等碟狀記憶媒體等已知之記憶媒體構成。控制部90實行預先由記憶媒體92記錄之程式，藉此，於基板液體處理裝置處理晶圓W。
其次，說明關於上述之基板液體處理裝置之動作。又，藉由因實行由記憶媒體92記錄之程式控制部90產生之控制信號控制下述之動作。
首先，開啟閘門12，通過送入送出口11將由未圖示之搬運臂固持之晶圓W送入殼體10內。其次，自搬運臂傳遞晶圓W至旋轉吸盤20，由旋轉吸盤20之固持構件22固持之。
〔化學液處理程序〕
其次，藉由第1臂驅動機構36A，位於退避位置之清洗液噴嘴30移動至由旋轉吸盤20固持之晶圓W之中心部之正上方之位置。且藉由旋轉驅動部24，旋轉驅動固持晶圓W之旋轉吸盤20。此狀態下，藉由化學液供給機構40經由清洗液噴嘴30對晶圓W之表面之中心部噴吐DHF，對晶圓W施行化學液處理(化學液清洗)。經噴吐之DHF因離心力在晶圓W之表面整體擴散，於晶圓W之表面形成DHF之液膜。此時，晶圓W之旋轉速度例如約10~500rpm。晶圓W於乾燥程序結束止之期間，繼續旋轉。
〔潤洗處理程序〕
進行化學液處理既定時間後，進行潤洗處理程序。亦參照圖3及圖4，詳細說明關於此潤洗處理程序。進行化學液處理既定時間後，停止自化學液供給機構40供給DHF液，代之以藉由第1潤洗液供給機構50，經由位於晶圓之中心部之正上方之清洗液噴嘴30對晶圓W之表面之中心部(圖4之點P1之位置)噴吐DIW。緊接在自清洗液噴嘴30噴吐DIW之前之時點中，晶圓W之表面由DHF之液膜包覆。此潤洗處理程序中，晶圓W之旋轉速度例如約200~400rpm，本動作中調整為300rpm。旋轉速度係即使處理液自晶圓朝外方飛散亦不成為問題之旋轉速度。自清洗液噴嘴30噴吐DIW之噴吐流量為例如2.5L/min(升/分鐘)。晶圓W之旋轉速度及自清洗液噴嘴30噴吐DIW之噴吐流量在潤洗處理程序之期間內維持於相同值。然而，亦可使晶圓W之旋轉速度及自清洗液噴嘴30噴吐DIW之噴吐流量在潤洗處理程序之期間變動。
離心力及摩擦力(沿晶圓旋轉方向拉扯之力)對到達(落下至)旋轉之晶圓W之表面之DIW作用，因此DIW如圖4所示呈渦卷狀朝外方擴張同時流動，藉此自晶圓之中心起既定距離之圓形區域由延續之DIW之液膜L包覆。由DIW之液膜L包覆之區域中，DHF被DIW取代。形成有液膜L之圓形區域之大小因應晶圓W之親水性(疏水性)之程度、自清洗液噴嘴30噴吐DIW之噴吐流量、晶圓W之旋轉速度變化。晶圓W之表面因前一程序之DHF清洗程序呈疏水性，故在上述之DIW噴吐流量及晶圓W旋轉速度之條件下，12吋(300mm)晶圓W之直徑之大致一半之直徑(例如約80mm)之圓形區域，由DIW之液膜L包覆(參照圖3(a))。晶圓W之表面中較形成有液膜L之區域更外側中，雖殘留有DHF之液膜，但DIW無法形成連續之液膜，呈條紋狀朝外方流動。此條紋狀之DIW之流動不圖示。又，如「先前技術」處所記載，由DIW之液膜L包覆之區域之大小(直徑)，雖可藉由增大自清洗液噴嘴30噴吐DIW之噴吐流量，且可藉由增高晶圓W之旋轉速度而增大，但如此會導致DIW使用量增加及DIW之不宜之飛散。如上述僅晶圓W之中央部之區域由DIW之液膜包覆之狀態若持續，未由DIW之液膜包覆之區域中，呈條紋狀流動之DIW即會部分取代DHF，或是DHF被甩掉，而造成晶圓W之表面露出。若發生如此之狀況即會產生粒子。
在此，本實施形態中，如圖3(a)所示，自清洗液噴嘴30朝晶圓W之中心部噴吐DIW，小於晶圓W之直徑之圓形之區域由DIW之液膜包覆，大致與此同時，維持自清洗液噴嘴30噴吐DIW之噴吐流量，並直接如圖3(b)所示，自潤洗液噴嘴33朝圓形之DIW之液膜L之周緣部分(周緣之稍內側之圖4之點 P2之位置)開始噴吐DIW。自潤洗液噴嘴33噴吐DIW之噴吐流量為例如0.5L/min。又，在自潤洗液噴嘴33噴吐DIW前，先藉由第2臂驅動機構36B，使位於退避位置之潤洗液噴嘴33移動至朝圖4之點P2噴吐DIW之噴吐開始位置。進行自清洗液噴嘴30朝晶圓W之中心部噴吐DIW，實際製作液膜之試驗，預先決定此噴吐開始位置。
自潤洗液噴嘴33開始噴吐DIW後，如圖3(c)、(d)所示，維持自清洗液噴嘴30及潤洗液噴嘴33噴吐DIW之噴吐流量，直接使潤洗液噴嘴33朝半徑方向外側移動，使自潤洗液噴嘴33噴吐之DIW在晶圓W表面上之到達位置朝半徑方向外側移動。如此，圓形之DIW之液膜L由潤洗液噴嘴33朝半徑方向外側之移動所拽拉而擴張。此時，較形成有DIW之液膜L之區域更外側中，亦殘留DHF之液膜，DIW呈條紋狀朝外方流動。潤洗液噴嘴33朝半徑方向外側之移動速度雖例如以約8mm/sec為一定，但亦可變動。又，潤洗液噴嘴33朝半徑方向外側之移動速度若過高，離心力造成的DIW之液膜L之擴張即會無法完全追隨潤洗液噴嘴33之移動，在清洗液噴嘴30與潤洗液噴嘴33之間發生液膜L之斷裂。因此，潤洗液噴嘴33朝半徑方向外側之移動速度宜在離心力造成的朝半徑方向外側之DIW之擴張速度以下。
自潤洗液噴嘴33之DIW到達晶圓W表面之到達位置到達晶圓之周緣部區域(晶圓W之周緣之稍內側)後，如圖3(d)所示，晶圓W之表面之全域即由DIW之連續之液膜L包覆。呈此狀態後，停止移動潤洗液噴嘴33，直接維持自清洗液噴嘴30及潤洗液噴嘴33噴吐DIW之噴吐量，藉此，晶圓W之表面之 全域即由連續的DIW之液膜包覆。持續此狀態既定時間，藉此，於晶圓W表面之全域DHF由DIW取代。亦即，如上述，自清洗液噴嘴30以為包覆晶圓W表面之全域不充分之流量朝晶圓W之中心部噴吐DIW，晶圓W之表面之中心側圓形區域由DIW之液膜包覆後，馬上藉由潤洗液噴嘴33對以由清洗液噴嘴30供給之DIW形成之DIW之液膜之周緣部噴吐DIW，其後令自潤洗液噴嘴33噴吐在晶圓W上的DIW之噴吐位置朝晶圓W周緣部移動，藉此，可迴避晶圓W之外側區域因周邊氛圍露出。藉此，可以較少之DIW總噴吐量，防止因化學液而潮濕之表面於周邊氛圍露出故產生粒子。
自圖3(b)之狀態至圖3(d)之狀態止所有期間內，宜自潤洗液噴嘴33朝DIW之液膜L噴吐DIW，俾形成液膜L之DIW之流動不紊亂。如圖4所示，自清洗液噴嘴30朝晶圓W之中心部P1噴吐之DIW自晶圓W之中心部呈渦卷狀朝外方流動。在此，宜自潤洗液噴嘴33朝斜下方噴吐DIW，俾以俯視視之，自潤洗液噴嘴33噴吐之DIW之方向，沿自潤洗液噴嘴33噴吐之DIW在晶圓W之表面上(液膜L之表面上)到達之位置P2中渦卷狀之流向。藉此，可順利發現伴隨著令圖3(b)~(d)所示之潤洗液噴嘴33朝半徑方向外側移動之液膜L形成區域之擴張作用。又，位置P2中渦卷狀之流向，與自潤洗液噴嘴33噴吐之DIW之方向不需完全一致，只要以俯視視之，兩者構成之角度在約±45度以下，亦可偏離。
又，液膜L之周緣部分(亦即自潤洗液噴嘴33噴吐之DIW之到達位置)中形成液膜L之DIW之流動方向，於液膜L擴張之過程中大致不變化。亦即液 膜L之周緣部分中，形成液膜L之DIW之流動方向與圓形之液膜L之周緣之圓周方向構成之角度相對較小，且即使液膜L擴張此角度亦大致不變化。因此，即使使用圖1及圖2所示之直線運動型之噴嘴臂(第2噴嘴臂34B)，潤洗液噴嘴33以無法調整噴吐角度之方式安裝於此第2噴嘴臂34B，既已發現上述作用，實用上當然無任何問題。且即使使用迴旋運動型之噴嘴臂，潤洗液噴嘴以無法調整噴吐角度之方式安裝於此噴嘴臂，除噴嘴臂極端地短之情形外，既已發現上述作用，實用上當然無任何問題。然而，潤洗液噴嘴亦可以可調整噴吐角度之方式安裝於噴嘴臂，於液膜L擴張之過程中使潤洗液噴嘴之方向變化，俾自潤洗液噴嘴噴吐DIW之噴吐方向與該渦卷狀之DIW之流向之關係最佳。
〔乾燥程序〕
進行潤洗處理既定時間後，停止自清洗液噴嘴30及潤洗液噴嘴33噴吐DIW。且潤洗液噴嘴33朝退避位置移動。其次，調整晶圓W之旋轉速度至約100~500rpm，令乾燥液噴嘴31位於晶圓W之中心部之正上方，藉由乾燥液供給機構60，經由乾燥液噴嘴31朝晶圓W之表面之中心部噴吐IPA。乾燥液噴嘴31噴吐IPA，直接在晶圓W之中心之上方之位置，與晶圓W之周緣之上方之位置之間往復運動(進行掃描動作)。藉此，殘存於晶圓W之表面之DIW由IPA液取代。
接著，調整晶圓W之旋轉速度至約500~800rpm，自乾燥液噴嘴31噴吐IPA，並自氣體噴嘴32噴吐氮氣，令乾燥液噴嘴31及氣體噴嘴32自晶圓W之 中心部至對應周緣部之位置移動(掃描)。此時，乾燥液噴嘴31位於較氣體噴嘴32移動方向更前方。藉此，晶圓W乾燥。
晶圓W乾燥後，停止晶圓W之旋轉，其後，以與送入時相反之順序自基板液體處理裝置送出晶圓。
其次，說明關於用來確認上述實施形態之效果之試驗結果。試驗中，大致使用呈圖1及圖2所示之構成之基板液體處理裝置。將300mm裸Si晶圓固持於旋轉吸盤並使其旋轉，自清洗液噴嘴30對晶圓供給LAL5000(由STELLACHEMIFA股份有限公司提供之緩衝氫氟酸類藥劑之商品名)，去除晶圓表面之自然氧化膜，獲得斥水性之表面。表面對DIW之接觸角為77度。
對此具有斥水性表面之晶圓，以習知方法及上述實施形態之方法進行DIW潤洗處理。習知方法中，僅自清洗液噴嘴30恰對由旋轉吸盤固持並旋轉之晶圓之中心部噴吐DIW，使DIW噴吐流量變化，調查可確實於晶圓表面整體形成液膜L之DIW噴吐流量。實施形態之方法中，自潤洗液噴嘴33以0.5L/min供給DIW，使自清洗液噴嘴30朝晶圓中心部之DIW噴吐流量變化，調查可確實於晶圓表面整體形成液膜L之DIW總噴吐流量(自潤洗液噴嘴33之噴吐流量與自清洗液噴嘴30之噴吐流量之總和)。晶圓轉速為300rpm。
為確實於晶圓表面整體形成液膜L所需之DIW之總噴吐流量於習知方法中為4.0L/min，相對於此，實施形態之方法中大幅減少為3.0L/min。
由此試驗結果可知，藉由使用依上述實施形態之方法，可削減潤洗處理所需之DIW之總量。且亦明白可知，可減少來自對晶圓W之中心部噴吐DIW之清洗液噴嘴30之噴吐流量，故可抑制DIW自晶圓W飛濺。
依上述實施形態之潤洗處理程序雖對因以氫氟酸類化學液去除自然氧化膜而使表面疏水化之晶圓進行，但不由此限定。依上述實施形態之潤洗處理程序，在因積極使晶圓等基板之表面疏水化之目的而進行之疏水化處理後進行時特別有效。作為用於如此之疏水化處理之疏水化處理液，可例示二甲基胺基三甲基矽烷(TMSDMA)、二甲基(二甲胺基)矽烷(DMSDMA)、1,1,3,3-四甲基乙矽烷(TMDS)、六甲基二矽氮烷(HMDS)等矽烷化劑、或氟聚合物化學液等。
且上述實施形態中，雖在化學液處理(DHF清洗處理)後連續地進行使用DIW為潤洗液之潤洗處理，但不由此限定。例如，亦可僅進行單獨的DIW清洗處理(無連續之前一程序)。此時，亦可以較少之DIW噴吐量於晶圓W之表面整體形成DIW之液膜，可削減DIW消耗量。且亦可減少粒子。
且上述實施形態中，於潤洗處理程序，連續自第1處理液噴嘴(清洗液噴嘴30)對晶圓中心部作為處理液噴吐DIW，並令第2處理液噴嘴(潤洗液噴嘴33)朝晶圓之周緣移動，同時作為處理液噴吐DIW。然而，自如此之2個處理液噴嘴(30、33)噴吐之處理液不由DIW潤洗液限定，亦可係其他處理液，例如酸性化學液、鹼性化學液、有機溶劑、顯影液等。此時，亦可期待削減處理 液消耗量、防止液體飛濺、減少粒子之效果。且此時，不限於對潮濕之狀態之晶圓W之表面供給處理液，亦可使用2個處理液噴嘴對乾燥狀態之晶圓W供給酸性化學液、鹼性化學液、有機溶劑、顯影液等處理液。
且被處理基板不由半導體晶圓限定，亦可係玻璃基板、陶瓷基板等。
又，上述實施形態中，雖於潤洗處理程序，如圖5(a)所示，清洗液噴嘴30以連續的水流(液流)LC之形態朝晶圓W之中心部噴吐DIW，藉此如圖3(a)所示，於晶圓W之中心部區域形成圓形之液膜，但不由此限定。作為另一實施形態，亦可例如圖5(b)所示，代替清洗液噴嘴30設置作為雙流體噴嘴構成之清洗液噴嘴130，自此清洗液噴嘴130以液滴LD之形態朝晶圓W之中心部噴吐DIW，藉此，於晶圓W之中心部區域形成圓形之液膜。
於如此之清洗液噴嘴130之內部，例如圖5(b)所示，設置氣體流動之流路131，且設置匯流至此流路131之DIW之流路132。流路131連接供給用來使DIW霧化或液滴化之氣體，在此係氮氣之氣體供給機構140。氣體供給機構140包含氣體供給源141、使氣體供給源141連接流路131之氣體供給線142、與設於氣體供給線142之開合閥及流量調整閥等所構成之閥裝置143。因此，氣體供給機構140可以經控制之流量對清洗液噴嘴130之流路131供給氣體。流路132連接與圖1所示者相同之潤洗液供給機構50。
DIW自流路132流入氣體流動之流路131後，流入之DIW被霧化，自噴吐口133以例如約50μm之尺寸之液滴之形態朝晶圓W之表面噴吐。沖擊晶圓W之表面之液滴相互連結，於晶圓W之中心部區域形成如圖3(a)所示之液膜L。液膜L形成後以先前參照圖3(b)~(d)說明之順序自潤洗液噴嘴33噴吐DIW，並使潤洗液噴嘴33朝外側移動，藉此可於晶圓W之表面之全域形成DIW之液膜L。
藉由將圖3中之清洗液噴嘴30視為清洗液噴嘴130可理解使用清洗液噴嘴130時之作用。使用清洗液噴嘴130時亦令潤洗液噴嘴33進行相同之動作即可。
以液滴LD之形態噴吐DIW時DIW之噴吐流量，相較於以連續之水流LC之形態噴吐DIW時DIW之噴吐流量可大幅減少。例如，後者如前述為1L/min時，前者為0.1L/min，約可減少至1/10程度。
惟此時，如圖5(a)所示，相較於對晶圓W供給連續之水流LC時，形成於晶圓W之表面之液膜L之厚度變薄，故形成液膜L之區域亦傾向於狹窄。配合此，需使最初自潤洗液噴嘴33對晶圓W供給DIW之半徑方向位置(圖3(b)所示之位置)朝內側偏離，增大自潤洗液噴嘴33噴吐DIW之噴吐流量。
然而，自清洗液噴嘴130噴吐DIW之噴吐流量為約0.1L/min時，為完全以DIW之液膜L包覆晶圓W之表面整體所需之潤洗液噴嘴33之噴吐流量例如約為1L/min。亦即，DIW之合計供給流量約為1.1L/min。此值相較於使用清 洗液噴嘴30時之合計噴吐流量3.0L/min(如前述清洗液噴嘴30之噴吐流量為2.5L/min，潤洗液噴嘴33之噴吐流量為0.5L/min)大幅減小，約為1/3。亦即，對晶圓W之中心部供給DIW之液滴LD，於晶圓W之中心部區域形成液膜L，藉此，可減少總的DIW的消耗量。
作為又一實施形態，亦可代替以圖5(a)所示之連續的水流LC之形態對晶圓W供給清洗液之清洗液噴嘴30，如圖6所示，設置以蒸氣V之形態朝晶圓W之中心部噴吐DIW之清洗液噴嘴(蒸氣噴嘴)230。清洗液噴嘴230連接蒸氣供給機構240。蒸氣供給機構240包含作為蒸氣供給純水(DIW)之蒸氣(水蒸氣)V之蒸氣供給源241、使蒸氣供給源241連接蒸氣噴嘴230之蒸氣供給線242、與設於蒸氣供給線242之開合閥及流量調整閥等所構成之閥裝置243。因此，蒸氣供給機構240可以經控制之流量對清洗液噴嘴230供給DIW之蒸氣。
為在晶圓W之表面上促進蒸氣V凝結，於晶圓W之下表面中央部之下方設置對晶圓W之背面供給冷卻液C之冷卻液噴嘴250。圖示例中，藉由貫通旋轉吸盤20之基底21及旋轉軸而延伸之冷卻液流路251之上端開口形成冷卻液噴嘴250。冷卻液流路251連接冷卻液供給機構260。冷卻液供給機構260包含作為冷卻液C供給例如常溫之DIW之冷卻液供給源261、使冷卻液供給源261連接清洗液噴嘴230之冷卻液供給線262、與設於冷卻液供給線262之開合閥及流量調整閥等所構成之閥裝置263。因此，冷卻液供給機構260可以經控制之流量對清洗液噴嘴230供給冷卻液。
自清洗液噴嘴230對晶圓W表面之中心部供給DIW之蒸氣V後，此蒸氣V之熱即由晶圓W奪去，在晶圓W之表面上結露(凝結)而成為液滴，此液滴相互連結，在晶圓W之中心部區域形成如圖3(a)所示之液膜L。液膜L形成後即以先前參照圖3(b)~(d)說明之順序自潤洗液噴嘴33噴吐DIW，並使潤洗液噴嘴33朝外側移動，藉此，可於晶圓W之表面之全域形成DIW之液膜L。此時，亦可大幅減低自清洗液噴嘴230噴吐之DIW之噴吐流量(換算為液體之噴吐流量)。惟關於需增大自潤洗液噴嘴33噴吐DIW之噴吐流量，與需使自潤洗液噴嘴33噴吐DIW之噴吐開始位置朝半徑方向內側偏離之點，與圖5(b)之實施形態之情形相同。
圖5(b)及圖6中，為簡化圖式，主要圖示對圖1之構成之變更部分。基板液體處理裝置之構成中，於圖1圖示，於圖5(b)及圖6未圖示之部分，當然可採用與圖1相同之構成。又，圖1之實施形態中，清洗液噴嘴30雖因連接化學液供給機構40而具有化學液供給功能，但圖5(b)所示之清洗液噴嘴130亦可同樣地具有化學液供給功能。或是，設置圖5(b)所示之清洗液噴嘴130時，亦可設置另一化學液供給專用之噴嘴。使用圖6所示之清洗液噴嘴230時，宜設置另一化學液供給專用之噴嘴。
10．．．殼體
20．．．基板固持部(旋轉吸盤)
21．．．基底
22．．．固持構件
24．．．旋轉驅動部
26．．．杯體
30．．．第1噴嘴(清洗液噴嘴)
33．．．第2噴嘴(潤洗液噴嘴)
31．．．乾燥液噴嘴
32．．．氣體噴嘴
34A．．．第1噴嘴臂
34B．．．第2噴嘴臂
35A．．．第1昇降機構
35B．．．第2昇降機構
37A．．．第1導軌
37B．．．第2導軌
36A、36B．．．噴嘴驅動機構(噴嘴臂之驅動機構)
40．．．化學液供給機構
41．．．DHHF供給源
42．．．DHF供給線
43、53、63、73、83．．．閥裝置
50、80．．．潤洗液供給機構
52、82．．．DIW供給線
51、81．．．DIW供給源
60．．．乾燥液供給機構
61．．．IPA供給源
62．．．IPA供給線
70．．．乾燥氣體供給機構
71．．．氮氣供給源
72．．．氮氣供給線
90．．．控制部、控制電腦
92．．．記憶媒體
91．．．輸入輸出裝置
W．．．基板(晶圓)

Claims (22)

  1. 一種基板液體處理方法，包含下列程序：令基板以水平姿態繞著垂直軸線旋轉，同時自第1噴嘴對該基板之表面之中心部供給處理液，而在該基板之表面上形成該處理液之液膜，該處理液之液膜具有直徑小於該基板之直徑的實質圓形形狀；在形成該液膜，並將第2噴嘴移動到預期的該液膜之周緣部的位置後，開始藉由該第2噴嘴將與由該第1噴嘴供給之該處理液相同之處理液供給至該液膜之周緣部，同時持續由該第1噴嘴將該處理液供給至該基板之表面之中心部；及在半徑方向上將該第2噴嘴朝該基板之周緣部移動，同時持續由該第1噴嘴及該第2噴嘴各自供給該處理液，以使供給自該第2噴嘴之該處理液在半徑方向上將該液膜之周緣部朝該基板之周緣部拽拉，而使該液膜在半徑方向上從該液膜之周緣部朝該基板之周緣部擴張，藉此當該第2噴嘴到達該基板之周緣部時，該液膜形成在該基板的整個表面上；其中自該第2噴嘴供給至該液膜之周緣部的該處理液之噴吐流量小於自該第1噴嘴供給之該處理液之噴吐流量；且該第2噴嘴的移動速度係受到控制而不高於該液膜因半徑方向上之離心力所引起的擴張速度。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，其中以俯視視之，來自該第2噴嘴的處理液之噴吐方向，係與始於該第1噴嘴的渦卷狀其在該第2噴嘴之處理液到達該基板之表面之位置上的方向一致。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，其中更包含下列程序：在於該基板之表面上形成該處理液之液膜之程序之前，對該基板之表面的中心部供給化學液以在該基板上施行化學液處理，從而在該基板之表面上形成該化學液的液膜，其中當該化學液的液膜形成時，開始由該第1噴嘴供給該處理液，且其中該處理液係純水。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板液體處理方法，其中該化學液處理，使在該化學液處理後該基板之表面之疏水性，較在該化學液處理前該基板之表面之疏水性更增大。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，其中該第2噴嘴之移動速度，與該處理液因離心力造成的擴張速度相等。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，其中於該基板之表面上形成該液膜之程序中，以連續液流之形態自該第1噴嘴朝該基板噴吐該處理液。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，其中 於該基板之表面上形成該液膜之程序中，以液滴之形態自該第1噴嘴朝該基板噴吐該處理液。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，其中於該基板之表面上形成該液膜之程序中，以蒸氣之形態自該第1噴嘴朝該基板噴吐該處理液，且該蒸氣在該基板上凝結而成為液體。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板液體處理方法，其中為促進該蒸氣之凝結，對該基板之背面供給冷卻液。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，更包含：先藉由實驗來確認該液膜之周緣部的位置。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板液體處理方法，更包含：當該第2噴嘴到達該基板之周緣部，且該基板的整個表面被連續之液膜包覆時，停止移動該第2噴嘴，並直接維持來自該第1噴嘴及該第2噴嘴之該處理液之噴吐量，從而使該基板的整個表面被該處理液連續地包覆。
  12. 一種基板液體處理裝置，包含：基板固持部，以水平姿態固持基板；旋轉驅動部，使該基板固持部旋轉；第1噴嘴，朝由該基板固持部固持之基板噴吐處理液； 第2噴嘴，朝由該基板固持部固持之基板噴吐處理液；噴嘴驅動機構，使該第2噴嘴移動；及控制部；其中該控制部控制該基板液體處理裝置之動作，以使該基板液體處理裝置進行下列程序：使該基板以水平姿態繞著垂直軸線旋轉，同時自該第1噴嘴對該基板之表面之中心部供給該處理液，而在該基板之表面上形成該處理液之液膜，且該處理液之液膜具有直徑小於該基板之直徑的實質圓形形狀；在進行該形成液膜之程序，並將該第2噴嘴移動到預期的該液膜之周緣部的位置後，開始藉由該第2噴嘴將與由該第1噴嘴供給之該處理液相同之處理液供給至該液膜之周緣部，同時持續由該第1噴嘴將該處理液供給至該基板之表面之中心部；及在半徑方向上將該第2噴嘴朝該基板之周緣部移動，同時持續由該第1噴嘴及該第2噴嘴各自供給該處理液，以使供給自該第2噴嘴之該處理液在半徑方向上將該液膜之周緣部朝該基板之周緣部拽拉，而使該液膜在半徑方向上從該液膜之周緣部朝該基板之周緣部擴張，藉此當該第2噴嘴到達該基板之周緣部時，該液膜形成在該基板的整個表面上；其中自該第2噴嘴供給至該液膜之周緣部的該處理液之噴吐流量小於自該第1噴嘴供給之該處理液之噴吐流量，且該第2噴嘴的移動速度係受到控制而不高於該處理液因半徑方向上之離心力所引起的擴張速度。
  13. 如申請專利範圍第12項之基板液體處理裝置，其中以俯視視之，來自該第2噴嘴的處理液之噴吐方向，係與始於該第1噴嘴的渦卷狀其在該第2噴嘴之處理液到達該基板之表面之位置上的方向一致。
  14. 如申請專利範圍第12項之基板液體處理裝置，其中更包含第3噴嘴，該第3噴嘴朝由該基板固持部固持之基板噴吐化學液，其中該處理液係純水，且該控制部更實行下列程序：在於該基板之表面上形成該液膜之程序前，使該基板液體處理裝置對該基板之表面之中心部供給化學液以在該基板上執行化學液處理，從而在該基板之表面上形成液膜。
  15. 如申請專利範圍第12項之基板液體處理裝置，其中該第1噴嘴係配置成以連續液流之形態自該第1噴嘴朝該基板噴吐該處理液。
  16. 如申請專利範圍第12項之基板液體處理裝置，其中該第1噴嘴係配置成以液滴之形態自該第1噴嘴朝該基板噴吐該處理液。
  17. 如申請專利範圍第12項之基板液體處理裝置，其中該第1噴嘴係配置成以蒸氣之形態自該第1噴嘴朝該基板噴吐該處理液，且該蒸氣在該基板上凝結而成為液體。
  18. 如申請專利範圍第17項之基板液體處理裝置，其中更包含冷卻液噴嘴，該冷卻液噴嘴為促進該蒸氣凝結，對該基板之背面供給冷卻液。
  19. 一種非暫態電腦可讀儲存媒體，儲存有可由基板液體處理裝置之控制電腦執行之電腦可讀程式，其特徵在於：藉由執行該電腦可讀程式，使該控制電腦控制該基板液體處理裝置以進行基板液體處理方法，其中該基板液體處理方法包含下列程序：令基板以水平姿態繞著垂直軸線旋轉，同時自第1噴嘴對該基板之表面之中心部供給處理液，而在該基板之表面上形成該處理液之液膜，該處理液之液膜具有直徑小於該基板之直徑的實質圓形形狀；在形成該液膜並將第2噴嘴移動到預期的該液膜之周緣部的位置後，開始藉由該第2噴嘴將與由該第1噴嘴供給之該處理液相同之處理液供給至該液膜之周緣部，同時持續由該第1噴嘴將該處理液供給至該基板之表面之中心部；及在半徑方向上將該第2噴嘴朝該基板之周緣部移動，同時持續由該第1噴嘴及該第2噴嘴各自供給該處理液，以使供給自該第2噴嘴之該處理液在半徑方向上將該液膜之周緣部朝該基板之周緣部拽拉，而使該液膜在半徑方向上從該液膜之周緣部朝該基板之周緣部擴張，藉此當該第2噴嘴到達該基板之周緣部時，該液膜形成在該基板的整個表面上；其中自該第2噴嘴供給至該液膜之周緣部的該處理液之噴吐流量小於自該第1噴嘴供給之該處理液之噴吐流量；且 該第2噴嘴的移動速度係受到控制而不高於該處理液因半徑方向上之離心力所引起的擴張速度。
  20. 一種基板液體處理方法，包含下列程序：使基板以水平姿態繞著垂直軸線旋轉，同時自第1噴嘴對該基板之表面之中心部供給純水(DIW，de-ionized water)，而在該基板之表面上形成該DIW之液膜，該DIW之液膜具有直徑小於該基板之直徑的實質圓形形狀；在形成該液膜並將第2噴嘴移動到預期的該液膜之周緣部的位置後，開始藉由該第2噴嘴將與由該第1噴嘴供給之該DIW相同之DIW供給至該液膜之周緣部，同時持續由該第1噴嘴將該DIW供給至該基板之表面之中心部；及在半徑方向上將該第2噴嘴朝該基板之周緣部移動，同時持續由該第1噴嘴及該第2噴嘴各自供給該DIW，以使供給自該第2噴嘴之DIW在半徑方向上將該液膜之周緣部朝該基板之周緣部拽拉，而使該液膜在半徑方向上從該液膜之周緣部朝該基板之周緣部擴張，藉此當該第2噴嘴到達該基板之周緣部時，該液膜形成在該基板的整個表面上；其中自該第2噴嘴供給至該DIW之液膜之周緣部的該DIW之噴吐流量小於自該第1噴嘴供給的該DIW之噴吐流量；且該第2噴嘴的移動速度係受到控制而不高於該DIW因半徑方向上之離心力所引起的擴張速度。
  21. 如申請專利範圍第20項之基板液體處理方法，更包含： 在該基板之表面上形成該DIW之液膜前，藉由對該基板之表面之中心部供給化學液以在該基板上執行化學液處理，從而在該基板之表面上形成該化學液之液膜。
  22. 一種基板液體處理方法，包含下列程序：使基板以水平姿態繞著垂直軸線旋轉，同時自第1噴嘴對該基板之表面之中心部供給有機溶劑，而在該基板之表面上形成該有機溶劑之液膜，該有機溶劑之液膜具有直徑小於該基板之直徑的實質圓形形狀；在形成該液膜並將第2噴嘴移動到預期的該液膜之周緣部的位置後，開始藉由該第2噴嘴將與由該第1噴嘴供給之該有機溶劑相同之有機溶劑供給至該有機溶劑之液膜之周緣部，同時持續由該第1噴嘴將該有機溶劑供給至該基板之表面之中心部；及在半徑方向上將該第2噴嘴朝該基板之周緣部移動，同時持續由該第1噴嘴及該第2噴嘴各自供給該有機溶劑，以使供給自該第2噴嘴之該有機溶劑在半徑方向上將該有機溶劑之液膜之周緣部朝該基板之周緣部拽拉，而使該有機溶劑之液膜在半徑方向上從該液膜之周緣部朝該基板之周緣部擴張，藉此當該第2噴嘴到達該基板之周緣部時，該有機溶劑之液膜形成在該基板的整個表面上；其中自該第2噴嘴供給至該有機溶劑之液膜之周緣部的該有機溶劑之噴吐流量小於自該第1噴嘴供給的該有機溶劑之噴吐流量；且該第2噴嘴的移動速度係受到控制而不高於該有機溶劑因半徑方向上之離心力所引起的擴張速度。
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