TWI797328B - 基板處理方法、記憶媒體及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供可以抑制在基板之表面殘存微粒之情形的基板處理方法。 [解決手段]在依據本發明的基板處理方法中，在基板之表面形成保護液之液膜，使用超臨界流體使基板乾燥而從基板之表面除去保護液。使基板乾燥之後，除去殘存在基板之表面的微粒。

Description

基板處理方法、記憶媒體及基板處理裝置
本發明係關於基板處理方法、記憶媒體及基板處理裝置。
在半導體裝置之製造中，對半導體晶圓等之基板，進行藥液洗淨或濕蝕刻等之液處理。在液處理後，使基板乾燥，除去殘留在基板之表面的液體。在該基板之乾燥工程中，隨著被形成在基板表面的圖案之微細化及高縱橫比化，容易產生圖案倒塌。為了處理該問題，近年來，持續使用利用超臨界狀態之處理流體(例如，超臨界CO2 )之乾燥方法(例如，參照專利文獻1)。
液處理及超臨界乾燥處理以不同的處理單元實行。以下表示處理之流程之一例。首先，在液處理單元內，依序進行藥液處理、純水沖洗處理及保護液置換處理。作為保護液，使用例如為有機溶劑的IPA(異丙醇)，在基板之表面全體形成保護液之液膜(覆液)。接著，在形成有該液膜之狀態，基板從液處理單元被搬運至超臨界處理單元。之後，在超臨界乾燥處理單元內對基板施予超臨界乾燥處理。
從在液處理單元內在基板形成保護液之液膜至保護液在超臨界乾燥處理單元內被置換成超臨界流體之期間，保護液揮發。由於該保護液之揮發，當位於基板之表面之圖案之凹部內的保護液之液膜消失時，有產生圖案倒塌之虞。因此，在液處理單元內形成的保護液之液膜成為在上述期間不產生液膜消失之程度的厚度。
但是，有使基板之表面上之保護液予以超臨界乾燥之後，在基板之表面上殘存微小的微粒之情況。因此，期望進一步防止微粒之殘存。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-179244號公報
[發明之概要] [發明所欲解決之課題]
本發明係鑑於如此之問題點而創作出，提供可以抑制殘存在基板之表面的微粒之基板處理方法、記錄媒體及基板處理裝置。 [用以解決課題之手段]
本發明之一實施形態提供一種基板處理方法，其具備： 在基板之表面形成保護液之液膜的步驟； 使用超臨界流體使上述基板乾燥而從上述基板之表面除去上述保護液的步驟；及 使上述基板乾燥之後，除去殘存在上述基板之表面的微粒之步驟。
若藉由本發明之其他實施形態時，提供一種記憶媒體，其記錄有在藉由用以控制基板處理裝置之動作的電腦被實行時，上述電腦控制上述基板處理裝置而實行上述基板處理方法的程式。
若藉由本發明之其他之實施形態時，提供一種基板處理裝置，其具備： 液膜形成部，其係在基板之表面形成保護液之液膜； 乾燥處理部，其係使用超臨界流體使上述基板乾燥而從上述基板之表面除去上述保護液；及 微粒處理部，其係除去在上述乾燥處理部殘存於上述基板之表面的微粒。 [發明之效果]
若藉由本發明時，可以抑制微粒殘存在基板之表面的情形。
以下參照附件圖面針對本發明之實施形態予以說明。
首先，使用圖1～圖5E針對本發明之實施形態予以說明。在以下中，為了使位置關係明確，規定互相正交之X軸、Y軸及Z軸，將Z軸正方向視為垂直向上方向。
如圖1所示般，基板處理裝置1(基板處理裝置)具備搬入搬出站2和處理站3。搬入搬出站2和處理站3被鄰接設置。
搬入搬出站2具備載體載置部11和搬運部12。在載體載置部11被載置以水平狀態收容複數片之基板，在本實施形態中為半導體晶圓(以下，稱為晶圓W)之複數載體C。
搬運部12係與載體載置部11鄰接而被設置，在內部具備基板搬運裝置13和收授部14。基板搬運裝置13具備保持晶圓W之晶圓保持機構。再者，基板搬運裝置13可朝水平方向及垂直方向移動以及以垂直軸為中心進行旋轉，使用晶圓保持機構而在載體C和收授部14之間進行晶圓W之搬運。
處理站3係與搬運部12鄰接而被設置。如圖1～圖3所示般，處理站3具備搬運部15、複數液處理單元16A(液膜形成部)及複數超臨界乾燥處理單元16B(乾燥處理部)，和複數微粒處理單元16C(微粒處理部)。
液處理單元16A被構成對基板施予特定液處理(藥液洗淨處理、濕蝕刻等)。例如，如圖2所示般，液處理單元16A具有以水平姿勢保持晶圓W並使繞垂直軸周圍旋轉之旋轉夾具161A，和對晶圓W供給處理液(藥液、沖洗液、保護液(例如，IPA等)之一個以上的噴嘴162A。液處理單元16A之構成不限定於此，若最終可以在晶圓W之表面形成期待的厚度的保護液之液膜時，則可以採用任意的構成。
超臨界乾燥處理單元16B被構成藉由對在表面形成乾燥防止用之保護液之液膜的晶圓，供給超臨界流體(例如超臨界CO2 )，使用超臨界流體使晶圓W乾燥。例如，如圖2所示般，超臨界乾燥處理單元16B具有以水平姿勢保持晶圓W之托盤161B，和可以密封狀態收容托盤161B之乾燥處理腔室162B。
如圖4所示般，在乾燥處理腔室162B設置有對乾燥處理腔室162B內供給超臨界流體之超臨界流體供給口20，和用以使流體從乾燥處理腔室162B排出之排出口21。超臨界流體供給口20連接有用以對乾燥處理腔室162B內供給超臨界流體之超臨界流體供給管線22。排出口21連接有用以排出乾燥處理腔室162B內之流體的排出管線23。
超臨界流體供給管線22被連接於超臨界流體供給槽24。超臨界流體供給槽24具備儲存例如液體CO2 之CO2 鋼瓶，和用以升壓從該CO2 鋼瓶被供給之液體CO2 而成為超臨界狀態之由注射泵或隔膜泵等所構成的升壓泵。在圖4以鋼瓶之形狀總括性地表示該些CO2 或升壓泵。
在超臨界流體供給管線22設置有開關閥25、過濾器26及流量調整閥27。其中，開關閥25係配合超臨界流體朝乾燥處理腔室162B的供給、停止而進行開關。過濾器26係用以除去從超臨界流體供給槽24被供給之超臨界流體所包含的微粒的構件。流量調整閥27係用以調節從超臨界流體槽24被供給至乾燥處理腔室162B之超臨界流體之流量的構件。流量調整閥27係由例如針閥等構成，即使也兼作為截斷來自超臨界流體供給槽24之超臨界CO2 之供給的截斷部使用亦可。
在排出管線23設置有減壓閥28。該減壓閥28被連接於壓力控制器29，該壓力控制器29具備根據從被設置在乾燥處理腔室162B之壓力計30取得的乾燥處理腔室162B內之壓力的測定結果，和事先設定之設定壓力的比較結果，調整開合度的反饋控制機能。
作為超臨界乾燥處理單元16B，雖然可以使用例如本案申請人提出的專利申請案日本特開2013-012538號公報中所記載的技術，但是並不限定於此。
如圖1及圖3所示般，搬運部15具有在X方向延伸之搬運空間15A，在搬運空間15A設置有基板搬運裝置(搬運機構)17。在搬運空間15A之左側(Y正方向)於垂直方向(Z方向)堆疊複數(在圖示例中為三個)之液處理單元16A。而且，在搬運空間15A之右側(Y負方向)，以在Y方向與左側之液處理單元16A面對面之方式，疊層複數(在圖示中為三個)之液處理單元16A。如圖1～圖3所示般，在搬運空間15A之左側(Y正方向)，並且液處理單元16A之後方(X正方向)，於垂直方向(Z方向)堆疊複數(在圖示例中為三個)之超臨界乾燥處理單元16B。在搬運空間15A之右側(Y負方向)並且液處理單元16A之後方(X正方向)，以在Y方向與左側之超臨界乾燥處理單元16B面對面之方式堆疊複數(在圖示例中為三個)之超臨界乾燥處理單元16B。
基板搬運裝置17具備保持晶圓W之晶圓保持機構。再者，基板搬運裝置17係能夠進行朝水平方向及垂直方向的移動，及以垂直軸為中心的旋轉。基板搬運裝置17之晶圓保持機構係能夠進出於收授部14、所有的液理單元16A及所有的超臨界乾燥處理單元16B，可以在該些各部(14、16A、16B)之間進行晶圓W之搬運。
如圖3所示般，基板處理系統1之處理站3具有罩件3A。在罩件3A內，收容有液處理單元16A、超臨界乾燥處理單元16B及基板搬運裝置17。在處理站3內，形成藉由罩件3A之頂板及地板以及液處理單元16A及超臨界乾燥處理單元16B之殼體包圍的搬運空間15A。在該搬運空間15A內藉由基板搬運裝置17搬運晶圓W。
在罩件3A之頂棚部，FFU(風扇過濾單元)22被設置成從上方覆蓋搬運空間15A之大致全體。FFU22係朝向下方對搬運空間15A內吐出潔淨氣體(在本例中，由藉由過濾器被過濾的潔淨室內空氣構成的潔淨空氣)。即是，在搬運空間15A內，形成從上方朝向下方之潔淨空氣之氣流(向下流)。
如圖1所示般，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和記憶部19。在記憶部19儲存控制在基板處理系統1中被實行之各種處理的程式。控制部18係藉由讀出並實行被記憶於記憶部19之程式，控制基板處理系統1之動作。
並且，如此之程式被記錄於藉由電腦可讀取之記憶媒體，即使為從其記憶媒體被安裝於控制裝置4之記憶部19者亦可。作為藉由電腦可讀取之記憶媒體，例如有硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。
在本實施形態之微粒處理單元16C被構成藉由加熱在超臨界乾燥處理單元16B中乾燥的晶圓W，或藉由對晶圓W照射紫外線、除去殘留在晶圓W之表面的微粒P。在本實施形態中之超臨界乾燥處理單元16B被構成作為如此之微粒處理單元16C而發揮功能。
在本實施形態中之超臨界乾燥處理單元16B被構成將乾燥後之晶圓W收容在乾燥處理腔室162B，藉由加熱晶圓W，除去殘存在晶圓W之表面的微粒P。在本實施形態中，藉由對乾燥處理腔室162B供給高溫氣體，晶圓W被加熱。即是，在乾燥處理腔室162B，連接用以對乾燥處理腔室162B內供給高溫氣體之氣體供給部40。更具體而言，設置有對乾燥處理腔室162B內供給高溫氣體之氣體供給口41。該氣體供給口41連接有氣體供給部40。氣體供給部40包含氣體供給管線42、氣體供給槽43、氣體加熱部44。
氣體供給管線42被連接於氣體供給口41。在該氣體供給管線42連接有上述氣體供給槽43。在氣體供給槽43貯留沖洗氣體。在圖4中，雖然以鋼瓶之形狀表示氣體供給槽43，但是並不限定於以鋼瓶構成氣體供給槽43。
在氣體供給管線42設置有開關閥45及上述氣體加熱部44。其中，開關閥45被構成配合朝乾燥處理腔室162B供給、停止高溫氣體(或朝向氣體加熱部44的沖洗氣體)而開關。氣體加熱部44例如被構成藉由例如加熱器等之電阻發熱體，加熱通過氣體供給管線42之沖洗氣體。在氣體加熱部44被加熱的沖洗氣體成為高溫氣體而被供給至乾燥處理腔室162B。
被供給至乾燥處理腔室162B之高溫氣體的溫度高於晶圓W之乾燥工程時之晶圓W之溫度(或乾燥處理腔室162B內之溫度)。例如，高溫氣體之溫度即使設為80℃以上亦可，以100℃以上為佳。在此，乾燥工程時之乾燥處理腔室162B內之溫度即使設定成未滿保護液之沸點亦可。依此，可以抑制在乾燥處理腔室162B內成為超臨界狀態之前，保護液從晶圓W之表面揮發而產生圖案崩塌之情形。例如，保護液為IPA之情況，由於在大氣壓中的IPA之沸點為82.4℃，乾燥工程時之乾燥處理腔室162B內之溫度被設定成未滿80℃亦可。因此，高溫氣體被設定成高於乾燥處理腔室162B內之溫度的溫度(例如，80℃)為佳。乾燥處理腔室162內之溫度藉由被設置在乾燥處理腔室162B之無圖示之加熱器而被控制。再者，即使高溫氣體(或沖洗氣體)設為乾燥空氣或惰性氣體(例如氮氣)亦可。乾燥空氣係指實質上不含水分的空氣，且水分被除去至視為藉由被形成在晶圓W之表面的圖案而構成的裝置之特性不劣化之程度的空氣。
乾燥處理腔室162B內之高溫氣體經由被設置在乾燥處理腔室162B之排出口21而被排出至上述排出管線23。即是，在本實施形態中，排出管線23和減壓閥28係作為該從乾燥處理腔室162B排出高溫氣體的氣體排出部46而被構成。但是，即使與排出管線23不同，用以排出高溫氣體之氣體排出部(例如，與排出管線23不同系統的氣體排出管線)被連接於乾燥處理腔室162B亦可。
針對如上述般被構成的基板處理系統1中之基板處理方法予以說明。
首先，作為搬入工程，晶圓W被搬入至液處理單元16A。在此情況，搬入搬出站2之基板搬運裝置13從被載置在載體載置部11之載體C取出晶圓W，將取出的晶圓W載置在收授部14。被載置在收授部14之晶圓W藉由處理站3之基板搬運裝置17從收授部14被取出，而被搬入至液處理單元16A。
接著，作為液處理工程，晶圓W被液處理。在此情況，首先，被搬入至液處理單元16A之晶圓W以水平姿勢被保持在旋轉夾具161A而迫使繞垂直軸線旋轉。接著，藉由從噴嘴162A對旋轉的晶圓W之表面之中心部供給藥液，晶圓W被施予藥液處理。接著，沖洗液(例如純水)從噴嘴162A被供給至晶圓W之表面的中心部，晶圓W被施予沖洗處理。另外，在液處理單元16A進行的液處理為任意。例如，即使於沖洗處理之前不進行藥液處理，進行二流體洗淨處理亦可，即使從沖洗處理開始在液處理單元16A進行的液處理亦可。
接著，作為液膜形成工程，在晶圓W之表面形成保護液之液膜。在此情況，保護液(例如，IPA)從噴嘴162A被供給至晶圓W之表面的中心部。依此，位於晶圓W之表面(也包含被形成在晶圓W之表面的圖案之凹部內)的沖洗液被置換成保護液的置換處理被施予。在置換處理之終期(也包含停止保護液之吐出之後)，如圖5A所示般，在晶圓W之表面之全體形成保護液(在圖5A及圖5B中以符號L表示)之液膜。在此情況，被形成在晶圓W之表面的圖案(在圖5A～圖5E中以符號M表示)之凹部(在圖5A～圖5E中以符號Ma表示)被保護液填滿。在形成保護液之液膜之時，藉由調節晶圓W之旋轉數或保護液朝晶圓W的供給量，可以調節晶圓W之表面上之保護液之液膜(保護膜)之厚度。
另外，在上述液處理工程及液膜形成工程中，即使從單一之噴嘴162A供給藥液、沖洗液及保護液全部亦可，即使從不同的噴嘴供給該些處理液亦可。
液膜形成工程之後，作為搬運工程，晶圓W在形成有保護液之液膜的狀態，從液處理單元16A被搬運至超臨界乾燥處理單元16B。在此情況，藉由基板搬運裝置17，從液處理單元16搬出晶圓W，搬入至超臨界乾燥處理單元16B。於搬入之時，在從超臨界乾燥處理單元16B之乾燥處理腔室162B被拉出的托盤161B上，基板搬運裝置17放置晶圓W。而且，載置晶圓W之托盤161B被收容在乾燥處理腔室162B內，乾燥處理腔室162B被密封。
接著，作為乾燥工程，使用超臨界流體使晶圓W乾燥，從晶圓W之表面除去保護液。
在此情況，首先，開啟被設置在超臨界流體供給管線22之開關閥25，並且調節流量調整閥27之開合度，從超臨界流體供給槽24，超臨界流體(例如，處於超臨界狀態之CO2 )以事先設定之流量，被導入至乾燥處理腔室162B。依此，乾燥處理腔室162B內係從大氣壓升壓至超臨界流體之臨界壓以上之壓力，如圖5B所示般，超臨界狀態之超臨界流體(在圖5B及圖5C中以符號R表示)被填滿。此時，壓力控制器29係根據藉由壓力計30被測量之壓力值，調節減壓閥28之開合度，調整乾燥處理腔室162B內之壓力。被形成在晶圓W之表面的保護液之液膜與超臨界流體接觸，保護液被超臨界流體抽出。此時，超臨界流體也進入至被形成在晶圓W之表面的圖案之凹部內，圖案內之保護液被抽出。
在乾燥處理腔室162B內抽出保護液的超臨界流體之一部分被排出至排出管線23。另外，新的超臨界流體持續從超臨界流體供給管線22被供給至乾燥處理腔室162B。依此，繼續藉由乾燥處理腔室162B內之超臨界流體除去保護液。因此，如圖5C所示般，位於晶圓W之表面(也包含被形成在晶圓W之表面的圖案之凹部內)上的保護液被置換成超臨界流體。
保護液被置換成超臨界流體之後，乾燥處理腔室162B之內部被減壓。在此情況，關閉被設置在超臨界流體供給管線22之開關閥25，並且增大被設置在排出管線23之減壓閥28之開合度。而且，將乾燥處理腔室162B內之壓力下降至大氣壓。依此，乾燥處理腔室162B內之超臨界流體變化成氣體狀態。因此，如圖5D所示般，不會產生圖案崩塌，可以使晶圓W之表面乾燥。
保護液以滿足以下條件的液體為佳。 -位於晶圓W之表面(也包含被形成在晶圓W之表面的圖案之凹部內)上之保護液，容易以在超臨界乾燥處理單元16B內被供給至晶圓W之超臨界流體被置換。 -從液處理單元16A被搬運至超臨界乾燥處理單元16B之間不會藉由揮發容易消失。(保護液以超臨界流體被置換之前，當圖案露出時，有圖案藉由保護液之表面張力而崩塌之虞)。 -供給保護液之前的工程為沖洗工程之情況，位於晶圓W之表面(也包含被形成在晶圓W之表面的圖案之凹部內)上的沖洗液(例如，純水)藉由保護液容易被置換。
在本實施形態中，雖然使用IPA(異丙醇)作為滿足上述條件之保護液，但是若滿足上述條件，並且不會對晶圓W造成壞影響時，可以將任意液體當作保護液使用。例如，作為保護液，可以使用2-丙醇等之醇類、HFO (氫氟烯烴)、HFC(氫氟烴)、HFE(氫氟醚)、PFC(全氟化碳)之單體，以及包含從該些化合物含有IPA之化合物群選擇出的至少兩個化合物之混合物。
在此，如圖5D所示般，雖然於乾燥工程之後，晶圓W之表面上之保護液被除去，但是有在晶圓W之表面殘存微粒P之情況。因此，在本實施形態中，進行用以除去如此之微粒P的處理。
即是，於乾燥工程之後，作為微粒除去工程，進行用以除去殘存在晶圓W之表面的微粒P的處理。在此，作為用以除去微粒P之處理，進行加熱晶圓W的處理。在本實施形態中之微粒除去工程中，乾燥工程後之晶圓W不從乾燥處理腔室162B被搬出，繼續被收容在乾燥處理腔室162B內。
在此情況，首先，開啟被設置在氣體供給部40之氣體供給管線42的開關閥45。依此，沖洗氣體從氣體供給槽43被供給至乾燥處理腔室162B。沖洗氣體在氣體加熱部44被加熱而成為高溫氣體，被導入至乾燥處理腔室162B。被導入至乾燥處理腔室162B之高溫氣體從乾燥處理腔室162B被排出至排出管線23。
在此期間，被收容在乾燥處理腔室162B之晶圓W藉由高溫氣體被加熱，殘存在晶圓W之表面的微粒P被加熱。依此，如圖5E所示般，晶圓W上之微粒P揮發。從晶圓W之表面揮發之微粒P之成分如圖5E之粗線箭號所示般，伴隨著高溫氣體被排出至排出管線23。
藉由持續對乾燥處理腔室162B供給及排出高溫氣體，如圖5F所示般，從晶圓W之表面(也包含被形成在晶圓W之表面的圖案之凹部內)除去微粒P。
在此，如上述般，即使在乾燥工程之後，微粒除去工程之前，在晶圓W之表面亦會殘存微粒P。如此之微粒P大多數，作為成分含有碳之揮發性之有機物，不被過濾器26(參照圖4)除去而含在保護液中者。因此，可想像藉由加熱晶圓W之表面，微粒P被加熱而揮發。此時，藉由使晶圓W之溫度高於在晶圓W之乾燥工程時之晶圓W之溫度，可以使殘存在晶圓W之表面的微粒P效率佳地揮發。例如，被供給至乾燥處理腔室162B之高溫氣體之溫度為80℃以上，以100℃以上為佳。為了促進微粒P之除去，以高溫氣體之溫度高者比較有利。但是，也有形成圖案之金屬材料劣化，藉由圖案被構成之裝置之特性劣化的可能性。因此，以高溫氣體之溫度成為裝置特性不劣化之程度的溫度以下為佳。
於微粒除去工程之後，載置晶圓W之托盤161B從乾燥處理腔室162B被拉出。被拉出之晶圓W係由基板搬運裝置17從托盤161B移除，搬運至收授部14。被載置在收授部14之處理完的晶圓W藉由基板搬運裝置13返回至載體載置部11之載體C。
如此一來，若藉由本實施形態時，使形成有保護液之液膜的晶圓W乾燥而除去保護液之後，加熱晶圓W。依此，可以加熱殘存在晶圓W之表面的微粒P而使其揮發。因此，可以從晶圓W之表面除去微粒P，可以抑制微粒P殘存在晶圓W之表面。
再者，若藉由本實施形態時，晶圓W被收容在超臨界乾燥處理單元16B之乾燥處理腔室162B，殘存在晶圓W之表面的微粒P被除去。依此，在乾燥工程之後，可以在將晶圓W收容在乾燥處理腔室162B內之狀態下，除去微粒P，可以不需要晶圓W之搬運。因此，可以抑制在基板處理系統1之產量的下降，可以抑制晶圓W之處理效率下降。再者，因可以在乾燥處理腔室162B內進行微粒P之除去，故可以抑制基板處理系統1之構成複雜化，可以抑制裝置成本之增加。
再者，若藉由本實施形態時，高溫氣體被供給至乾燥處理腔室162B。依此，可以以高溫氣體加熱晶圓W，可以加熱殘存在晶圓W之表面的微粒P並使其揮發。再者，被供給至乾燥處理腔室162B之高溫氣體從乾燥處理腔室162B被排出。依此，可以將從乾燥處理腔室162B內之晶圓W之表面被除去之微粒P的成分，伴隨著高溫氣體而排出至排出管線23。因此，可以防止揮發的微粒P之成分在晶圓W之表面成為固體而附著之情形。
再者，若藉由本實施形態時，被供給至乾燥處理腔室162B之高溫氣體之溫度高於乾燥晶圓W之時的晶圓W之溫度。依此，可以效率佳地揮發在晶圓W之乾燥時不完全揮發而殘存在晶圓W之表面的微粒P。因此，可以從晶圓W之表面效率佳地除去微粒P。
再者，若藉由本實施形態時，高溫氣體成為乾燥空氣或惰性氣體。在高溫氣體使用乾燥空氣之情況，可以抑制高溫氣體包含水分之情形。依此，可以效率佳地使殘存在晶圓W之表面的微粒P揮發。再者，在高溫氣體使用惰性空氣之情況，可以抑制高溫氣體包含水分或氧。因此，與乾燥空氣之情況相同，可以效率佳地揮發微粒P，並且形成被形成在晶圓W之表面的圖案的金屬材料被氧化，可以抑制藉由圖案被構成之裝置特性下降之情形。
另外，在上述本實施形態中，超臨界乾燥處理單元16B係作為微粒處理單元16C而發揮機能，被收容在乾燥處理腔室162B內，針對除去殘存在晶圓W之表面的微粒P之例予以說明。但是，並不限定於此，即使微粒處理單元16C被構成與超臨界乾燥處理單元16B不同個體亦可。例如，微粒處理單元16C即使被構成具有收容晶圓W之微粒處理腔室161C，在該微粒處理腔室161C收容晶圓W，而除去殘存在晶圓W之表面的微粒P亦可。在此情況，即使在微粒處理腔室161C內，加熱晶圓W，對晶圓W照射紫外線亦可，或即使對晶圓W照射氣體團簇亦可。微粒處理單元16C係以被收容在圖3所示之處理站3之罩件3A內，基板搬運裝置17之晶圓保持機構能夠進出為佳。
使用圖6說明加熱晶圓W之情況之一例(第1變形例)。在圖6所示之例中，對微粒處理腔室161C供給高溫氣體，被收容在微粒處理腔室161C之晶圓W被加熱。在圖6所示之微粒處理腔室161C設置載置晶圓W之晶圓載置台162C。再者，在微粒處理腔室161C，連接分別具有與圖4相同之構成的氣體供給部40及氣體排出部46。圖6所示之氣體供給部40及氣體排出部46若可以對微粒處理腔室161C進行高溫氣體之供給及排出，即使成為與圖4不同的構成亦可。
在圖6所示之例中，於乾燥工程之後，基板搬運裝置17係從乾燥處理腔室162B由被拉出之托盤161B移除晶圓W，搬運至微粒處理腔室161C。例如，雖然無圖示，但是即使在微粒處理腔室161C設置開口部，從該開口部搬入晶圓W亦可。即使在開口部設置能夠開關之擋板亦可。基板搬運裝置17係當由開口部將晶圓W搬入至微粒處理腔室161C內時，載置於晶圓載置台162C。另外，即使在晶圓載置台162C設置以真空吸附式或機械式等保持晶圓W之保持機構亦可。
接著，作為微粒除去工程，進行用以除去殘存在晶圓W之表面的微粒P的處理。在圖6所示之例中，高溫氣體從氣體供給部40之氣體供給管線42被導入至微粒處理腔室161C內，並且被導入至微粒處理腔室161C之高溫氣體被排出至排出管線23。在此期間，被收容在微粒處理腔室161C之晶圓W藉由高溫氣體被加熱，殘存在晶圓W之表面的微粒P被加熱。依此，晶圓W上之微粒P揮發，微粒P從晶圓W之表面(也包含被形成在晶圓W之表面的圖案之凹部內)被除去。
於微粒除去工程之後，基板搬運裝置17從微粒處理腔室161C搬出晶圓W，搬運至收授部14。
作為加熱晶圓W之情況的其他例(第2變形例)，即使如圖7所示般，在被構成與超臨界乾燥處理單元16B不同個體之微粒處理腔室161C，設置加熱晶圓W之腔室用加熱器50(腔室用加熱部)，以該腔室用加熱器50加熱微粒處理腔室161C之內部，加熱晶圓W亦可。依此，可以加熱殘存在晶圓W之表面的微粒P而使其揮發。例如，腔室用加熱器50即使如圖7所示般，被內置於晶圓載置台162C亦可。
在圖7所示之例中，在微粒處理腔室161C連接氣體供給部40及氣體排出部46。因此，使揮發的微粒P伴隨著沖洗氣體而排出至排出管線23，可以防止揮發的微粒P之成分在晶圓W之表面成為固體而附著之情形。另外，因微粒P藉由腔室加熱器50被加熱，故可以不需要加熱從氣體供給槽43被供給的沖洗氣體。因此，將沖洗氣體之溫度設為常溫，圖7所示之氣體供給部40設為從圖4所示之氣體供給管線42移除氣體加熱部44之構成亦可。但是，即使與圖4所示之氣體供給部40相同設置氣體加熱部44，對微粒處理腔室161C供給加熱沖洗氣體而構成的高溫氣體亦可。再者，即使沖洗氣體與圖4所示之高溫氣體相同，為乾燥空氣或惰性氣體亦可。即使圖7所示之氣體排出部46設為與圖4所示之氣體排出部46相同的構成亦可。即使圖7所示之微粒處理腔室161C之其他的構成設為與圖6所示之微粒處理腔室161C相同的構成亦可。
另外，圖7所示之腔室用加熱器50即使在超臨界乾燥處理單元16B被構成作為微粒處理單元16C而發揮機能之情況，被設置在超臨界乾燥處理單元16B之乾燥處理腔室162B亦可。在此情況，以該腔室用加熱器加熱乾燥處理腔室162B之內部，可以加熱晶圓W。而且，可以加熱殘存在晶圓W之表面的微粒P而使其揮發。即使此情況之氣體供給部40成為與圖7所示之氣體供給部40相同的構成亦可。
作為對晶圓W照射紫外線之情況之一例(第3變形例)，如圖8所示般，即使在被構成與超臨界乾燥處理單元16B不同個體之微粒處理腔室161C內，設置對晶圓W之表面照射紫外線之紫外線燈60(紫外線照射部)亦可。在圖8所示之例中，紫外線燈60被配置在被載置於晶圓載置台162C之晶圓W的上方。再者，在微粒處理腔室161C，連接分別具有與圖7相同之構成的氣體供給部40及氣體排出部46。再者，即使圖8所示之微粒處理腔室161C之其他的構成設為與圖6或圖7所示之微粒處理腔室161C相同的構成亦可。
可以藉由從紫外線燈60對被載置於晶圓載置台162C之晶圓W之表面照射紫外線，對殘存在晶圓W之表面的微粒P照射紫外線。因此，可以使微粒P揮發並予以除去。即是，當紫外線被照射至微粒P亦即揮發性有機物時，有機物被分解而被低分子化。被低分子化的有機物的揮發性增加。因此，殘存在晶圓W之表面的微粒P變得容易揮發，即使不加熱微粒P，亦可以從晶圓W之表面除去微粒P。從晶圓W之表面被除去的微粒P之成分伴隨著沖洗氣體而被排出至排出管線23。依此，可以防止揮發的微粒P之成分在晶圓W之表面成為固體而附著之情形。在圖8所示之例中，因晶圓W不被加熱，故可以防止形成晶圓W之表面上之圖案的金屬材料之劣化，且防止藉由圖案而構成的裝置之特性劣化的情形。
另外，在圖8所示之例中，被設置在微粒處理腔室161C內之紫外線燈60亦可以置換成紅外線燈70(紅外線照射部)。在此情況，成為藉由加熱晶圓W，除去微粒P的例。藉由從紅外線燈70對被載置於晶圓載置台162C之晶圓W之表面照射紅外線，可以加熱晶圓W。因此，可以加熱殘存在晶圓W之表面的微粒P而使其揮發，並予以除去。
再者，在超臨界乾燥處理單元16B被構成作為微粒處理單元16C而發揮機能之情況，即使在超臨界乾燥處理單元16B之乾燥處理腔室162B，設置圖8所示之紫外線燈60或紅外線燈70亦可。即使在此情況，亦可以如上述般除去殘存在晶圓W之表面的微粒P。另外，在乾燥處理腔室162B設置紫外線燈60或紅外線燈70之情況，即使氣體供給部40成為與圖7或圖8所示之氣體供給部40相同之構成亦可。
使用圖9～圖11說明對晶圓W照射氣體團簇之情況之一例(第4變形例)。在圖9所示之例中，在被構成與超臨界乾燥處理單元16B不同個體之微粒處理腔室161C內，設置對晶圓W之表面照射氣體團簇之噴嘴部80(氣體團簇照射部)。
針對噴嘴部80使用圖9予以說明。在圖9中之微粒處理腔室161C係作為真空容器而被構成。在微粒處理腔室161C內，設置用以水平姿勢載置晶圓W的載置台81。再者，在微粒處理腔室161C，設置搬運口82和用以進行搬運口82之開關的閘閥83。
例如，在搬運口82之側，於微粒處理腔室161C之地板面，以貫通被形成在載置台81之貫通孔之方式，設置有支持銷(省略圖示)。在載置台81之下方，設置有使上述支持銷升降之無圖示之升降機構。上述支持銷和升降機構發揮在無圖示之基板搬運裝置和載置台81之間，進行晶圓W之收授的作用。在微粒處理腔室161C之地板面，連接有用以排氣微粒處理腔室161C內之氛圍的排氣路84之一端。在該排氣路84之另一端連接有真空泵85。在排氣路84設置有例如蝶閥等之壓力調整部86。
載置台81被構成藉由驅動部87能夠在水平方向移動。驅動部87包含在載置台81之下方的微粒處理腔室161C的地板面做水平延伸的X軸軌道87a，和在與X軸軌道87a正交之方向做水平延伸的Y軸軌道87b。Y軸軌道87b係沿著從靠近搬運口82之側往遠離之側(圖9之左右方向)延伸。X軸軌道87a係在與圖9中之紙張垂直之方向延伸。X軸軌道87a被構成能夠沿著Y軸軌道87b移動。在該X軸軌道87a之上方，隔著升降機構88而設置有上述載置台81。依此，載置台81被構成藉由驅動部87分別能夠在X軸方向及Y軸方向移動，並且被構成藉由升降機構88能夠升降。另外，在載置台81設置有用以進行被載置於載置台81之晶圓W之調溫的無圖示之調溫機構。
在微粒處理腔室161C之頂棚面之中央部，形成有朝向上方突出之突出部89。在該突出部89設置有用以照射氣體團簇之噴嘴部80。在噴嘴部80被構成從壓力較微粒處理腔室161C內之氛圍高之區域，被供給洗淨用氣體，噴嘴部80被構成朝向微粒處理腔室161C內之晶圓W照射被供給之洗淨用氣體，藉由絕熱膨脹生成洗淨用氣體之原子或分子之集合體亦即氣體團簇。
噴嘴部80係如圖10所示般，包含被形成概略圓筒狀之壓力室80a。在該壓力室80a之下端部形成有孔口部80b。在該孔口部80b，連接隨著朝向下方而擴徑的氣體擴散部80c。
噴嘴部80被構成將氣體團簇垂直地照射至晶圓W之表面。在此，「垂直」係指例如圖10所示般，噴嘴部80之長度方向(上下方向)之中心軸CL和載置台81之載置面(晶圓W之表面)構成的角度θ落在90˚±15˚之範圍的狀態。
如圖9所示般，在噴嘴部80之壓力室80a之上端部連接有氣體供給路90之一端。氣體供給路90係從微粒處理腔室161C之突出部89朝上方延伸，在分歧點被分歧成第1分歧路91a及第2分歧路91b。在氣體供給路90中，於分歧點和壓力室80a之間，設置壓力調整閥92，並且設置壓力檢測部93。該壓力檢測部93被構成檢測出氣體供給路90內之壓力。
在第1分歧路91a設置開關閥94a及流量調整部95a，在第1分歧路91a之另一端連接有CO2 氣體供給源96a。在第2分歧路91b設置開關閥94b及流量調整部95b，在第2分歧路91b之另一端連接有He氣體供給源96b。
CO2 (二氧化碳)氣體為洗淨用氣體，藉由該洗淨用氣體從噴嘴部80被照射而形成氣體團簇。雖然He (氦)氣體難以形成氣體團簇，但是如後述般，藉由供給至噴嘴部80，可以降低在微粒處理腔室161C內之CO2 氣體的分壓。因此，使用He氣體，有阻礙氣體團簇和CO2 氣體分子之衝突的功能，和提升從CO2 生成的氣體團簇之速度的功能。根據藉由上述壓力檢測部93被檢測的壓力值，上述控制部18調整壓力調整閥92之開合度，壓力室80a內之氣體壓力被控制。壓力檢測部93被構成也檢測壓力室80a內之壓力。
再者，根據藉由壓力檢測部93被檢測之壓力值的壓力調整，即使藉由CO2 氣體用之流量調整部95a及He氣體用之流量調整部95b，調整氣體流量而進行亦可。此外，即使在各氣體之開關閥94a、94b和壓力調整閥92之間，使用例如氣體增壓器般之升壓機構使供給壓力上升，以壓力調整閥92進行調整亦可。
在圖9所示之例中，晶圓W係藉由基板搬運裝置被搬入至微粒處理單元16C之微粒處理腔室161C內，藉由上述無圖示之支持銷和基板搬運裝置之合作作用，被載置於載置台81。更具體而言，以基板搬運裝置17(參照圖1)被搬運來的晶圓W，被搬入至能夠切換常壓氛圍和真空氛圍之裝載鎖定室(無圖示)，從該裝載鎖定室藉由在真空氛圍進行晶圓W之搬運的基板搬運裝置，被搬入至作為真空容器被構成的微粒處理腔室161C內。接著，藉由驅動部87進行水平方向之定位，移動成在晶圓W之表面的氣體團簇之照射開始位置成為噴嘴部80之氣體團簇之照射位置(正下方位置)。例如，氣體團簇之照射位置即使為晶圓W之周緣部亦可。
然後，朝向在晶圓W中的照射開始位置，從噴嘴部80吐出CO2 氣體和He氣體之流量比1：1之混合氣體而生成氣體團簇。當將在噴嘴部80的孔口部80b之上游側設為一次側，將下游側設為二次側時，噴嘴部80之一次側之壓力亦即供給壓力，設定成0.5MPa～5.0MPa為佳，0.9 MPa～5.0MPa為更佳，例如4MPa。再者，噴嘴部80之二次側亦即微粒處理腔室161C內之處理氛圍之壓力被設定成最大200Pa之壓力。
藉由流量調整部95a、95b，CO2 氣體及He氣體之流量被調整成事先設定的流量，壓力調整閥92、開關閥94a、94b被開啟，CO2 氣體及He氣體之混合氣體被供給至噴嘴部80。當CO2 氣體從壓力高之噴嘴部80被供給至壓力低的微粒處理腔室161C之處理氛圍時，藉由急遽的隔熱膨脹，被冷卻至凝縮溫度以下，故如圖10所示般，分子100彼此藉由凡得瓦力彼此結合，生成分子100之集合體亦即氣體團簇101。
氣體團簇101係從噴嘴部80朝向晶圓W垂直地被照射，如圖11所示般，進入至被形成在晶圓W之表面的圖案(圖11所示之符號M)之凹部(圖11所示之符號Ma)內。在該凹部內，氣體團簇101之一部分衝突於微粒P。藉由該衝突時之衝擊，微粒P從晶圓W(或是晶圓W上之圖案)被剝離，被噴飛。再者，即使在氣體團簇101不直接衝擊至微粒P之情況，亦藉由衝突至晶圓W，微粒P以其衝擊從晶圓W(或圖案)被剝離，被噴吹。而且，微粒P從凹部飛出，經由排氣路84朝微粒處理腔室161C之外部被除去。
另外，由於從晶圓W上之圖案之積體度變高，彼此相鄰接的凹部彼此之間的凸部之尺寸變小，但是因氣體團簇對晶圓W之表面垂直地被照射，故該凸部之崩塌所謂的圖案崩塌被抑制。之後，在進行從噴嘴部80照射氣體團簇之狀態，使載置台81在水平方向移動，依序使在晶圓W之表面的氣體團簇之照射位置移動。依此，氣體團簇被照射至晶圓W之表面全體，附著於晶圓W之表面全體的微粒P被除去。再者，因作為被供給至噴嘴80之洗淨用氣體，使用CO2 氣體和He氣體之混合氣體，故氣體團簇之運動能量變大，可以提高微粒之除去效率。
另外，在超臨界乾燥處理單元16B被構成作為微粒處理單元16C而發揮機能之情況，即使在超臨界乾燥處理單元16B之乾燥處理腔室162B，設置圖9所示之噴嘴步部80(氣體團簇照射部)亦可。即使在此情況，亦可以如上述般除去殘存在晶圓W之表面的微粒P。在此情況，即使乾燥處理腔室162B連接與圖9相同之氣體供給路90亦可。
再者，即使微粒處理單元16C被收容在與收容超臨界乾燥處理單元16B之基板處理系統1不同的其他基板處理系統亦可。在此情況，以超臨界乾燥處理單元16B進行晶圓W之乾燥工程之後，將晶圓W搬運至該其他基板處理系統之微粒處理單元16C，依此可以進行微粒除去工程。
再者，作為在第4變形例中之微粒處理單元16C，雖然本案申請可以使用例如本案申請人提出的專利申請案日本特開2015-026745號公報中記載的技術，但是並不限定於此。
本發明並不限定於上述實施形態及變形例，在實施階段中只要在不脫離其主旨之範圍下可以使構成要素變形而予以具體化。再者，藉由上述實施形態及變形例所揭示之複數的構成要素之適當組合，可以形成各種發明。即使從實施形態及變形例所示之全構成要素刪除幾個構成要素亦可。並且，即使適當組合涵蓋不同之實施形態及變形例的構成要素亦可。 [實施例]
將在表面形成有圖案之晶圓W當作樣本使用，進行用以確認微粒之除去性能的實驗。在此，針對三個實施例(實施例1～實施例3)進行實驗。實施例1係使用在圖7所示之第2變形例中之腔室用加熱器50的例。實施例2係在圖8所示之第3變形例中之紫外線燈60的例，實施例3係使用圖9～圖11所示之第4變形例中之噴嘴部80(氣體團簇照射部)的例。
在各實施例中，首先，測量使用超臨界流體，於晶圓W之乾燥工程後，殘存在晶圓W之表面的微粒數(N1)。之後，進行微粒除去工程，測量殘存在晶圓W之表面的微粒數(N2)。而且，從N1及N2求出微粒之除去效率(=(N1-N2)/N1)。將其結果表示於圖12。
如圖12所示般，即使在實施例1-3中之任一者微粒除去效率成為大於0%之數值。依此，藉由進行微粒之除去工程，能夠確認可以效率佳地從晶圓W之表面除去微粒P。尤其，在實施例3中，微粒之除去效率變高。依此，藉由使用噴嘴部80對晶圓W之表面照射氣體團簇101，能夠確認可以效率更佳地從晶圓W之表面除去微粒P。另外，在圖12中，雖然針對使用腔室用加熱器50之例，和使用紫外線燈60之例，和噴嘴部80(氣體團簇照射部)之例，但是即使進行除此之外的微粒除去工程之情況，亦可以說能夠同樣效率佳地除去微粒P。
1‧‧‧基板處理系統 16A‧‧‧液處理單元 16B‧‧‧超臨界乾燥處理單元 162B‧‧‧乾燥處理腔室 16C‧‧‧微粒處理單元 161C‧‧‧微粒處理腔室 40‧‧‧氣體供給部 46‧‧‧氣體排出部 50‧‧‧腔室用加熱器 60‧‧‧紫外線燈 70‧‧‧紅外線燈 80‧‧‧噴嘴部 100‧‧‧氣體團簇 L‧‧‧保護液 P‧‧‧微粒 W‧‧‧晶圓
圖1係本實施形態中之基板處理系統之概略俯視圖。 圖2係以圖1之II-II線表示的基板處理系統之處理站之概略側面圖。 圖3係以圖1之III-III線表示的基板處理系統之處理站之概略前視圖。 圖4係表示圖1之超臨界乾燥處理單元中之系統的圖示。 圖5A係表示在本實施形態之基板處理方法之液膜形成工程中，形成保護液之液膜之狀態的示意圖。 圖5B係表示在本實施形態之基板處理方法之晶圓乾燥工程中，處理腔室內充滿超臨界流體之狀態的示意圖。 圖5C係表示在本實施形態之基板處理方法之晶圓乾燥工程中，保護液之液膜被置換成超臨界流體之狀態的示意圖。 圖5D係表示在本實施形態之基板處理方法之晶圓乾燥工程中，晶圓之表面乾燥之狀態的示意圖。 圖5E係表示在本實施形態之基板處理方法之微粒除去工程中，微粒從晶圓之表面被除去之樣子的示意圖。 圖5F係表示在本實施形態之基板處理方法之微粒除去工程中，微粒從晶圓之表面被除去之狀態的示意圖。 圖6為表示作為第1變形例之基板處理系統中之微粒處理單元的概略剖面圖。 圖7為表示作為第2變形例之基板處理系統中之微粒處理單元的概略剖面圖。 圖8為表示作為第3變形例之基板處理系統中之微粒處理單元的概略剖面圖。 圖9為表示作為第4變形例之基板處理系統中之微粒處理單元的概略剖面圖。 圖10為表示圖9之微粒處理單元之噴嘴部之一例的圖示。 圖11為表示在圖9之微粒處理單元中，微粒從晶圓之表面被除去之樣子的示意圖。 圖12為表示作為實施例的樣本A中之微粒的除去性能的曲線圖。
16B‧‧‧超臨界乾燥處理單元
162B‧‧‧乾燥處理腔室
16C‧‧‧微粒處理單元
20‧‧‧超臨界流體供給口
21‧‧‧排出口
22‧‧‧超臨界流體供給管線
23‧‧‧排出管線
24‧‧‧超臨界流體供給槽
25‧‧‧開關閥
26‧‧‧過濾器
27‧‧‧流量調整閥
28‧‧‧減壓閥
29‧‧‧壓力控制器
30‧‧‧壓力計
40‧‧‧氣體供給部
41‧‧‧氣體供給口
42‧‧‧氣體供給管線
43‧‧‧氣體供給槽
44‧‧‧氣體加熱部
45‧‧‧開關閥
46‧‧‧氣體排出部
P‧‧‧微粒
W‧‧‧晶圓

Claims (14)

  1. 一種基板處理方法，具備：在基板之表面形成保護液之液膜的步驟；使用超臨界流體使上述基板乾燥而從上述基板之表面除去上述保護液的步驟；及使上述基板乾燥之後，除去殘存在上述基板之表面的微粒之步驟，其中使上述基板乾燥之時，上述基板被收容在乾燥處理腔室，使上述基板乾燥之後，上述基板從上述乾燥處理腔室被搬運至微粒處理腔室，及除去上述微粒之時，上述基板被收容在上述微粒處理腔室，並且氣體從壓力高於上述微粒處理腔室內之壓力的區域被供給到上述微粒處理腔室，使得上述基板被照射氣體團簇。
  2. 如請求項1記載之基板處理方法，其中除去上述微粒之時，上述基板被照射紫外線。
  3. 如請求項1記載之基板處理方法，其中除去上述微粒之時，對上述微粒處理腔室供給高溫氣體，並且從上述微粒處理腔室排出上述高溫氣體。
  4. 如請求項3記載之基板處理方法，其中上述高溫氣體之溫度高於乾燥上述基板之時的上述基板之溫度。
  5. 如請求項1記載之基板處理方法，其中除去上述微粒之時，對上述基板照射紅外線。
  6. 一種記憶媒體，其記錄有在藉由用以控制基板處理裝置之動作的電腦被實行時，上述電腦控制上述基板處理裝置而實行請求項1所記載之基板處理方法的程式。
  7. 一種基板處理裝置，具備：液膜形成部，其係在基板之表面形成保護液之液膜；乾燥處理部，其係使用超臨界流體使收容在乾燥處理腔室的上述基板乾燥而從上述基板之表面除去上述保護液；微粒處理部，其係除去殘存於收容在微粒處理腔室的上述基板之表面的微粒；及控制器，其係：在上述基板被收容在上述乾燥處理腔室之時，控制上述乾燥處理部以使上述基板乾燥，在上述基板在上述乾燥處理腔室乾燥之後，控制搬運部，以將上述基板從上述乾燥處理腔室搬運至上述微 粒處理腔室；及在上述基板被收容在上述微粒處理腔室之時，藉由透過將氣體從壓力高於上述微粒處理腔室內之壓力的區域供給到上述微粒處理腔室對上述基板照射氣體團簇，控制上述微粒處理部，以除去殘存於上述基板之表面的上述微粒。
  8. 如請求項7記載之基板處理裝置，其中上述微粒處理部係藉由對上述基板照射紫外線，除去上述微粒。
  9. 如請求項7記載之基板處理裝置，其中上述乾燥處理部具有：氣體供給部，其係對上述乾燥處理腔室供給高溫氣體，和氣體排出部，其係從上述乾燥處理腔室排出上述高溫氣體。
  10. 如請求項7記載之基板處理裝置，其中上述微粒處理部被構成與上述乾燥處理部不同個體。
  11. 如請求項10記載之基板處理裝置，其中上述微粒處理部具有：氣體供給部，其係對上述微粒處理腔室供給高溫氣 體，和氣體排出部，其係從上述微粒處理腔室排出上述高溫氣體。
  12. 如請求項10記載之基板處理裝置，其中上述微粒處理部具有：紫外線照射部，其係被設置在上述微粒處理腔室，對上述基板照射紫外線。
  13. 如請求項10記載之基板處理裝置，其中上述微粒處理部具有：紅外線照射部，其係被設置在上述微粒處理腔室，對上述基板照射紅外線。
  14. 如請求項10記載之基板處理裝置，其中上述微粒處理部具有：氣體團簇照射部，其係被設置在上述微粒處理腔室，對上述基板照射氣體團簇。
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