基板处理方法以及基板处理装置的制作方法

专利名称：基板处理方法以及基板处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使被液体浸湿的基板表面干燥的基板处理方法以及基板 处理装置。此外，成为待干燥处理对象的基板包括半导体晶片、光掩模用玻 璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、光盘用基板等。
背景技术：
利用药液的药液处理、以及利用纯水等漂洗液的漂洗处理结束之后，为 了除去附着在基板表面上的漂洗液，从以前开始提出有诸多的干燥方法。作
为其中之一的方法，公知有利用IPA (IsoPropyl Alcohol:异丙醇)等有机溶 剂成分的干燥方法。尤其是，对于单张式基板处理装置，公知有将利用对流 (Marangoni效应马兰哥尼效应)的干燥处理和旋转(Spin)干燥处理相结 合的、所谓的旋转移动(Rotagoni)干燥，其中，上述对流是由纯水和IPA 之间的表面张力之差所产生的。
在该旋转移动干燥中，从正在旋转的基板中心的上方，由喷嘴分别向基 板喷出IPA蒸汽和纯水。然后，将这些喷嘴缓慢地向基板的径向外侧移动， 使得从正在接受IPA蒸汽的喷出的部分开始干燥，以使干燥区域从基板的中 心向周边扩大，从而使整个基板干燥。也就是说，通过伴随基板旋转而产生 的离心力的作用和因喷出IPA蒸汽而发生的马兰哥尼效应，从基板上除去纯 水，由此干燥基板。
另外，作为利用IPA的其它基板干燥方法，例如公知有在专利文献l中 所记载的干燥方法。执行该干燥方法的基板处理装置是一种这样的装置，艮口， 在对基板执行药液处理和漂洗处理之后，通过旋转使基板干燥。在该装置中， 执行药液处理之后，从二流体混合喷嘴向基板同时供给IPA混合纯水和氮气， 从而执行漂洗处理，其中，上述IPA混合纯水是向纯水混合IPA所得到的。 通过上述处理，能够除去附着在基板表面上的药液以及异物颗粒，并能够抑 制干燥处理时在基板表面产生水印。
另外，在专利文献2所记载的基板处理装置中，将向纯水混合IPA而得
到的IPA水溶液向显影后的基板供给，由此执行漂洗处理。通过上述处理， 能够在可防止微细的抗蚀剂图案倒塌的情况下执行漂洗处理。
另外，在专利文献3所记载的清洗装置中，在对基板表面进行氢氟酸处 理之后，向基板表面供给纯水而执行清洗处理(漂洗处理)。接着，在停止 纯水的供给之后无中断地、或者从正在供给纯水的中途开始向基板表面供给 IPA。由此，IPA溶解于基板表面上的纯水中，从而纯水被IPA置换。这样一 来，基板表面上的纯水被IPA置换的结果是，能够防止干燥基板时所发生的 水印。
另外，在专利文献4所记载的抗蚀剂显影方法中，通过如下方式来实现 基板表面上的微细尘埃量的降低。首先，在执行抗蚀剂显影之后，向基板供 给纯水而进行纯水清洗(漂洗处理)。然后，将包含容量比为IOX左右的IPA 的纯水(IPA水溶液)向基板供给而进行基板清洗。接着，使基板高速旋转， 从而通过旋转使基板干燥。
专利文献l: JP特开2003 —168668号公报(图6)
专利文献2: JP特开平7 — 122485号公报(图4)
专利文献3: JP特开平9一38595号公报(图5)
专利文献4: JP特开平3—209715号公报(图l)
还有，近年来，有关形成于基板表面的图案的微细化的发展迅猛，并且 伴随该微细化，在基板处理上发生新的问题。即，在进行干燥处理的过程中， 发生微细图案彼此靠近而倒塌的问题。具体地讲，会发生如下的问题伴随 干燥处理的进展，在基板上出现液体和气体的界面，因此微细图案彼此受到 产生于图案的间隙处的负压而靠近并倒塌。该产生于图案的间隙处的负压的 大小取决于液体的表面张力，而且液体的表面张力越大该负压变得越大。因 此，在有效防止图案的倒塌的同时使被纯水浸湿的基板表面干燥时，有必要 使用表面张力小于纯水的流体、例如IPA等有机溶剂，而且有必要使IPA渗 入到图案间隙的内部。
然而，在旋转移动干燥中，由于使基板的旋转的同时对基板进行干燥， 因此存在如下的问题。即，即使向基板表面供给IPA蒸汽，由于伴随基板旋 转而产生的气流的影响，IPA蒸汽也会很快从基板被排出，因此无法使IPA 充分地溶解于附着在基板表面上的纯水中。其结果是，还没有等到IPA充分
溶解于附着在形成于基板表面的图案间隙的内部的纯水中时，基板表面被干 燥，从而无法充分地防止图案的倒塌。
另外，在专利文献1所记载的干燥方法中，在执行药液处理之后，将混
合有IPA的IPA混合纯水用作漂洗液，来除去附着在基板表面上的药液以及 异物颗粒。同样地，在专利文献2所记载的基板处理装置中，也在执行显影 处理之后，将IPA水溶液用作漂洗液，来除去在显影后的抗蚀剂图案以及残
留附着在基板表面上的显影液。因此存在如下的问题为了除去这些附着在
基板表面上的处理液(药液或显影液)、以及无用物质，而要花费相应的漂
洗时间，而且IPA的消耗量也变多。
进而，在IPA中多少会含有异物颗粒，因此可能会发生如下问题如上 所述，若供给到基板的IPA的供给量变多，则包含在IPA中的异物颗粒会累 积在基板上，从而使基板反被污染。
另外，在专利文献3或专利文献4所记载的清洗装置中，在执行漂洗处 理之后将IPA或IPA水溶液向基板表面供给时，相对多量的纯水残留附着在 基板表面上。因此，若在这种状态下向基板表面上供给IPA或IPA水溶液， 则还未等到IPA充分溶解到附着在形成于基板表面的图案间隙的内部的纯水 中时，IPA向基板外被排出。其结果是，无法充分防止干燥基板时的图案倒 塌以及水印的发生。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，在利用IPA等有机溶剂 成分使被液体浸湿的基板表面干燥的基板处理方法以及基板处理装置中，在 抑制有机溶剂成分的消耗量的同时，使基板表面良好地干燥。
本发明是一种对被液体浸湿的基板表面进行干燥的基板处理方法，而且，
为了实现上述目的而如下构成。即，基板处理方法包括液体除去工序，将 附着于所述基板表面上的液体的大部分从所述基板表面除去而留下一部分液 体；置换工序，向以近似水平姿势被保持的基板的表面上供给混合液，从而 使在所述液体除去工序之后残留附着于所述基板表面上的液体成分置换为所 述混合液，其中，所述混合液是由与附着于所述基板表面上的液体相同组分 的液体或者与附着于所述基板表面上的液体主成分相同的液体、和溶解于该
液体中而使表面张力降低的有机溶剂成分混合而成的；干燥工序，在所述置 换工序之后，从所述基板表面除去所述混合液而使该基板表面干燥，所述混 合液中的所述有机溶剂成分的体积百分率为50%以下。另外，基板处理装置 包括基板保持装置，其在被液体浸湿的基板表面朝向上方的状态下，将基 板保持为近似水平姿势；液体供给装置，其向被所述基板保持装置保持的基 板的表面供给混合液，该混合液是由与附着于所述基板表面上的液体相同组 分的液体或者与附着于所述基板表面上的液体主成分相同的液体、和溶解于 该液体中而使表面张力降低的有机溶剂成分混合而成的；液体除去装置，其 将附着于所述基板表面上的液体的大部分从所述基板表面除去而留下一部分 液体，通过所述液体除去装置从所述基板表面除去所述液体之后，从所述液 体供给装置向所述基板表面供给所述混合液中的所述有机溶剂成分的体积百 分率为50%以下的混合液，而使附着于所述基板表面上的液体成分置换为所 述混合液，然后从所述基板表面除去所述混合液而使所述基板表面干燥。
在这样构成的发明(基板处理方法以及装置)中，在对基板表面进行干 燥(干燥处理)之前，向以近似水平姿势被保持的基板的表面供给混合液， 从而使残留附着在该基板表面上的液体成分被混合液置换，其中，上述混合 液是由与附着于基板表面上的液体相同组分的液体或者主成分与附着于基板 表面上的液体相同的液体、和有机溶剂成分混合而成的(下面，简单称为"混 合液")，该有机溶剂成分(下面称为"表面张力降低物质")溶解于该液体中 而使表面张力降低。另外，在利用混合液进行置换(置换工序)之前，从基 板表面除去附着于基板表面上的大部分液体而留下一部分液体。因此，即使 在基板表面上形成有微细图案，也能够使表面张力降低物质充分溶解于附着 在图案间隙的内部的液体成分。其结果是，通过包含表面张力降低物质的混 合液，能够可靠地置换存在于图案间隙处的液体成分，从而能够有效地防止 进行基板干燥时的图案倒塌。还有，通过在置换工序之前从基板表面除去大 部分的液体成分，能够利用相对少量的混合液置换液体成分，从而能够抑制 有机溶剂成分的消耗量。进而，能够使混合液高效率地进入到图案间隙中， 因此能够縮短置换工序自身的执行时间。
另外，通过使混合液中的有机溶剂成分的体积百分率为50%以下，能够 抑制有机溶剂成分的消耗量的同时有效地防止图案倒塌。即，在利用100% 的有机溶剂成分来将附着于图案间隙处的液体置换为100%的有机溶剂成分 时，有必要向基板表面供给100%的有机溶剂成分。因此，有机溶剂成分的
消耗量与要处理的基板数目成正比而增大。因此变得需要大量的有机溶剂成
分，这会变成成本增加的主要原因。因此，采用100%的有机溶剂成分并不
太实用。另一方面，若从抑制有机溶剂成分消耗量的角度出发，则可以考虑 到这样的方法，g卩，在干燥工序之前，向被液体浸湿的基板表面供给相对少 量的有机溶剂成分，由此使该有机溶剂成分混入到液体中。然而，若使给每 张基板所供给的有机溶剂成分的量减少，则即使能够使有机溶剂成分混入到 附着于基板表面上的液体的表层部分，也很难使表面张力降低物质(有机溶 剂成分)进入到图案间隙中而使表面张力降低。
与此相对，通过向基板供给有机溶剂成分的体积百分率为50%以下的混 合液，使基板上的液体被混合液置换，从而附着于图案间隙处的液体也被包 含表面张力降低物质的液体(混合液)置换。如此，即使没有利用100%的 有机溶剂成分(表面张力降低物质)来进行置换处理，也能够使表面张力降 低物质进入到图案的间隙中，从而使表面张力降低。此时，由于包含在该混 合液中的有机溶剂成分的体积百分率为500%以下，因此在图案间隙中所存在 的有机溶剂成分的量与使用100%有机溶剂成分的置换处理时相比变少。然 而，如后述的实验结果所示，假如将混合液中的有机溶剂成分的体积百分率 设定得大于50%时，也没有观察到混合液表面张力的大幅度降低，因此无法 指望引起图案倒塌的力的大幅度减少。相反地，伴随着如上所述的有机溶剂 成分的消耗量的增大，表面张力降低物质向基板的供给量受到制约，从而所 发生的不良因素变得相对更严重。因此，通过将混合液中的有机溶剂成分的 体积百分率设定为50%'以下，由此能够在抑制有机溶剂成分的消耗量的同 时，可有效地防止图案倒塌。
进而，通过使混合液中的有机溶剂成分的体积百分率降低，从而与只有 有机溶剂成分时相比，能够简化对该有机溶剂成分的装置的防爆对策。另外， 为了除去向基板供给的供给流体中所包含的颗粒等异物，需要使用过滤器等 执行对供给流体的过滤处理，但由于只有有机溶剂成分时的表面张力低，因 此存在很难从有机溶剂成分中除去颗粒等异物的问题。与此相对，若将有机 溶剂成分和液体混合，则有利于容易除去包含在混合液中的异物。
在此，在从基板表面除去液体(执行液体除去工序)时，优选只除去附 着于基板表面上的液体的表层部。由此，在置换工序中，使混合液进入到形 成于基板表面的图案间隙的内部变得容易，从而能够使存在于图案间隙中的 液体成分高效率地被混合液置换。另外，从基板表面只除去表层部的液体， 因此能够防止基板表面局部被干燥。由此能够防止因基板表面干燥而导致的 如下不良现象。即，在使存在于图案间隙中的液体残留下来的同时，将表层 部的液体成分从基板表面除去，由此能够防止除去液体(液体除去工序)时 的图案倒塌的发生。另外，防止基板表面露出在外部空气中，从而能够抑制 异物颗粒附着在基板表面上。
另外，通过使基板旋转而从基板表面鬼掉除去附着于基板表面上的液体， 能够从基板表面相对容易地、且以短时间内除去大部分的液体。此时，液体
除去工序时的基板的转速优选设定为300 500rpm。若采用这种基板转速， 则在防止基板表面的干燥的情况下，能够在相对短的时间内从基板表面除去 液体。另夕卜，通过将液体除去工序的执行时间设定为0.5 lsec，能够从基板 表面良好地除去液体。即，若采用这种执行时间，则能够防止因执行时间过 长而导致基板表面Wf局部干燥的同时，能够防止因执行时间过短而从基板 表面除去液体变得不充分的情况。
在此，若从有效地防止图案倒塌的角度考虑，则根据如下所述的理由， 优选将混合液中的有机溶剂成分的体积百分率(下面，称为"有机溶剂成分浓 度")设定为5%以上、且35%以下。g卩，如式(1)所示，进行基板干燥时 引起图案倒塌防的力(在图案的间隙所产生的负压)取决于附着在图案间隙
处的液体的表面张力、和基板表面与液体之间的接触角。 2入xcos0… (l)
其中，x是附着在图案间隙处的液体的表面张力，e是基板表面和液体之 间的接触角。
因此，根据式(i)可知，若附着于图案间隙处的液体的表面张力越小、 且基板表面和液体之间的接触角越大，则引起图案倒塌的力就变得越小。
关于有机溶剂成分浓度和附着于图案间隙处的液体的表面张力之间的关 系、以及有机溶剂成分浓度和接触角之间的关系，在后述的实验结果中进行 了详细的说明，该接触角是基板表面和液体之间的接触角，并且，根据该实验结果，若逐步增加有机溶剂成分向液体的混合量，则混合液的表面张力急
剧下降，直到混合液中的有机溶剂成分的体积百分率变为10%左右为止，但
液体(混合液)对基板表面的接触角没有发生大幅度的降低。其结果是，在
混合液中的有机溶剂成分的体积百分率为10%左右时，引起图案倒塌的力取 极小值。因此，通过将混合液中的有机溶剂成分的体积百分率设定为10%、 或10%左右，进一步能够抑制有机溶剂成分的消耗量的同时有效地防止图案
倒塌。若从这种角度出发，则更优选将混合液中的有机溶剂成分的体积百分
率设定为5%以上、且10%以下。
另外，若在旋转基板的同时向基板表面供给混合液，则混合液受到作用 于混合液的离心力的作用而流动，从而能够使混合液更加高效率地进入到图 案间隙的内部。其结果是，使附着于图案间隙处的液体成分可靠地被混合液 置换，从而能够有效地防止图案倒塌。
另外，在置换工序之前还具有向基板表面供给漂洗液而实施漂洗处理的 漂洗工序，并且，将在漂洗工序之后附着于基板表面上的漂洗液作为附着于 基板表面上的液体，而对被漂洗液浸湿的基板表面进行干燥也可。若根据该 结构，则从在漂洗液工序之后被漂洗液浸湿的基板表面除去大部分漂洗液而 留下一部分漂洗液。因此能够使混合液高效率地进入到图案间隙的内部，从 而能够使被漂洗液浸湿的基板表面良好地干燥。还有，漂洗工序是通过与混 合液不同而仅由液体构成的漂洗液执行的，因此，在置换工序中，只要准备 使附着于基板表面上的漂洗液可被混合液置换的量的有机溶剂成分即可，从 而能够抑制有机溶剂成分的消耗量。
另外，也可以从漂洗工序结束时开始继续进行液体除去工序，直到置换 工序开始时为止。由此，漂洗工序，液体除去工序以及置换工序被一体地连 续执行，从而能够使附着于基板表面上的漂洗液快速地被混合液置换。
进而，在漂洗工序之前具有向基板表面供给药液而实施药液处理的药液 处理工序，并在漂洗工序中从基板表面除去残留附着于基板表面上的药液也 可。由此，对基板表面实施一系列的清洗处理(药液处理+漂洗液处理+置换 处理+干燥处理)，从而使基板表面良好地干燥。
另外，若使干燥工序在惰性气体环境中进行，则可縮短干燥时间，并能 够降低基板周围环境的氧气浓度。因此能够降低被氧化物质从基板表面向混
合液中的溶出，因此能够有效地防止水印的发生。这种惰性气体环境是例如 通过设置环境遮断装置和气体供给装置来实现的，其中，上述环境遮断装置 在基板的上方位置与基板表面对置，并从基板表面分离配置，上述气体供给 装置向形成于环境遮断装置和基板表面之间的空间供给惰性气体。
另外，在干燥工序中使基板旋转而鬼掉附着于基板表面上的混合液，从 而使基板干燥的基板处理方法中，在置换工序之后、且在干燥工序之前，由
混合液在整个基板表面上形成浸液(puddle)状态的混合液层，进而向基板 的表面中央部喷出气体而在混合液层的中央部形成孔，并且使孔向基板的端 边方向扩大也可。若根据该结构，则能够防止混合液以液滴状残留在干燥工 序中的基板的表面中央部而成为条纹状异物颗粒，从而能够防止形成水印。 即，在使基板旋转而除去附着于基板表面上的混合液并使其干燥时，作用于 混合液的离心力越靠近基板表面中心部就越小，因此从基板的表面端边部开 始逐步干燥。此时，从基板的表面中央部到其周围残留有液滴，而且该液滴 向基板的端边方向移动，使得在该液滴的移动痕迹处有时会形成水印。与此 相对，若根据该发明，则在进行干燥工序之前预先形成在基板表面上的浸液 状态的混合液层的中央部形成孔，并使该孔逐步扩大，从而排除位于基板的 表面中央部的混合液，因此能够可靠地防止水印的形成。
此外，作为用于本发明的"有机溶剂成分"，可以使用醇类有机溶剂。若 从安全性、价格等角度考虑，则可以采用异丙醇、乙醇或甲醇，而且优选采 用异丙醇(IPA)。
若根据该发明，则在对基板表面进行干燥(干燥工序)之前，向以近似 水平姿势被保持的基板的表面供给混合液，从而使附着在基板表面上的液体 成分被混合液置换，其中，上述混合液是由与附着于基板表面上的液体相同 组分的液体或者主成分与附着于基板表面上的液体相同的液体、和有机溶剂 成分混合而成的，该有机溶剂成分溶解于该液体中而使表面张力降低。另外， 在利用混合液进行置换(置换工序)之前，从基板表面除去附着于基板表面 上的大部分液体而留下一部分液体。因此，即使在基板表面形成有微细图案， 也能够使存在于图案间隙中的液体成分可靠地被混合液置换，从而能够有效 地防止进行基板干燥时的图案倒塌。还有，通过从基板表面除去大部分的液 体成分，能够利用相对少量的混合液置换液体成分，从而能够抑制有机溶剂
成分的消耗量。另外，通过使混合液中的有机溶剂成分的体积百分率设定为
50%以下，从而与使用100%的有机溶剂成分时相比，能够抑制有机溶剂成 分的消耗量的同时，能够有效地防止图案倒塌。


图1是表示IPA浓度和表面张力Y之间的关系的曲线图。
图2是表示IPA浓度和接触角0之间的关系的曲线图。
图3是表示IPA浓度和YxC0Se之间的关系的曲线图。
图4是表示本发明的基板处理装置的第一实施方式的图。
图5是表示图4的基板处理装置的控制结构的框图。
图6是表示图4的基板处理装置的动作的流程图。
图7是表示图4的基板处理装置的动作的时序图。
图8A、图8B、图8C是示意性地表示图4的干燥处理装置的动作的图，
其中，图8A表示漂洗处理后的基板表面的状态，图8B表示液体除去处理后
的基板表面的状态，图8C表示置换处理后的基板表面的状态。
图9A、图9B是示意性地表示图4的干燥处理装置的动作的图，其中，
图9A表示只供给IPA时的情况，图9B表示供给混合液时的情况。 图IO是表示本发明的基板处理装置的第二实施方式的图。 图11是表示图10的基板处理装置的控制结构的框图。 图12A、图12B、图12C是表示本发明的基板处理装置的第三实施方式的图。
图13是表示本发明的基板处理装置的第四实施方式的图。 图14是表示图13的基板处理装置的动作的时序图。 图15是表示本发明的基板处理装置的第五实施方式的图。 图16是表示图15的基板处理装置的动作的时序图。
具体实施例方式
<有机溶剂成分浓度和引起图案倒塌的力之间的关系〉 为了调查有机溶剂成分浓度给引起图案倒塌的力所产生的影响，本申请 的发明人进行了各种实验。如上所说明，从式(1)可知，引起图案倒塌的力
取决于附着在图案的间隙中的液体的表面张力Y(下面，仅称为"表面张力
和cose之积的大小，其中，该cose是与基板表面和液体之间的接触角(下
面，仅称为接触角e)对应的值。因此，本申请的发明人分别对有机溶剂成 分浓度和表面张力y之间的关系、以及有机溶剂成分浓度和接触角e之间的 关系进行了评价。在此，作为与附着在基板表面上的液体相同组分的液体而
使用DIW (deionized water:去离子水)，并且，作为有机溶剂成分而使用异 丙醇(IPA)，并且将DIW和IPA混合而生成了混合液。然后，测定出改变 混合液(DIW+IPA)中的IPA的体积百分率(下面，称为"IPA浓度")时的
表面张力Y以及接触角e。
图1是表示IPA浓度和表面张力Y之间的关系的曲线图。另外，图2是 表示IPA浓度和接触角e之间的关系的曲线图。图1以及图2中的横轴表示 IPA浓度，而且，IPA浓度为0 (vol%)表示是DIW单体，IPA浓度为100
(voi%)表示是iPA液体单体。这些表面张力Y和接触角e是利用协和界面
科学株式会社制造的LCD—400S来测定的。在这里，通过悬滴法(pendant drop method)测定出表面张力Y，通过液滴法测定出接触角e。此夕卜，在测定接触 角e时，利用形成在表面形成有Poly-Si的基板，测定出最终进行过HF处理 的基板表面和液体(混合液、DIW单体、或者IPA液体单体)之间的接触角。 从图1可知，若继续增加向DIW的IPA混合量，则直到IPA浓度到达 10%左右为止，伴随着向DIW的IPA混合量的增加，混合液的表面张力y 急剧下降。而且，在IPA浓度增加到50。^以上时，混合液的表面张力不发生 大幅度的降低，而且表现出与IPA液体单体几乎相同的表面张力。另一方面， 从图2可知，伴随着向DIW的IPA混合量的增加，直到IPA浓度增加到50 %左右为止，接触角e几乎均匀地持续减小，而且，在IPA浓度为10%的前 后，接触角e的变化程度并没有那么大的变化。而且，计算出相对各个IPA
浓度的表面张力y和与接触角e对应的值cose之积，由此推导出产生于图案
间隙处的负压(引起图案倒塌的力)和IPA浓度之间的关系。
图3是表示IPA浓度和"cose之间的关系的曲线图。如图3所示，在IPA
浓度为10%左右时，YxC0Se、即由式(i)所示的引起图案倒塌的力取极小值。
这通过如下情况可以说明若持续增加向DIW的IPA混合量，则直到IPA
浓度增加到10%左右为止，混合液的表面张力Y急剧下降，但接触角e不发
生大幅度的下降。还可以了解到，IPA浓度为10X左右时的Yxcos6的大小， 与IPA浓度为100%时、即IPA液体单体时的Yxcose的大小几乎相同。由此 可以判断，针对引起图案倒塌的力来说，使用IPA液体单体、或使用IPA浓 度为10%左右的混合液，其结果相同。
在此，如上所述，若从将附着在形成于基板表面的图案间隙处的DIW被 表面张力小于DIW的物质置换的这一角度出发，则这样的事情变得很重要， 即，抑制IPA的消耗量的同时向基板供给相对多的混合液。因此，若从降低 IPA浓度可有效防止图案倒塌的这一角度考虑，则只要表面张力Y小于DIW、 且接触角e大于IPA，就当然有利于有效防止图案倒塌。若从这种角度出发， 则IPA浓度优选为50%以下。进而，在IPA浓度为10。/^左右时，引起图案 倒塌的力变小，因此IPA浓度优选为5%以上且35%以下，进而，IPA浓度 更优选为5%以上且10%以下。通过将IPA浓度设定为这种浓度，能够获得 两种图案倒塌防止效果的复配效果，从而能够有效地防止图案倒塌，其中， 上述两种图案倒塌防止效果为，通过增加混合液的供给量而获得的图案倒塌 防止效果、和通过降低引起图案倒塌的力而获得的图案倒塌防止效果。此外， 在上述实验中，作为有机溶剂成分而使用了异丙醇(IPA)，但通过使用乙醇 或甲醇，也能够获得基本相同的图案倒塌防止效果。
因此，在本发明的基板处理方法以及基板处理装置中，使用上述组分的 混合液，从而能够抑制有机溶剂成分的消耗量的同时，能够使被液体浸湿的 基板表面良好地干燥。下面，参照附图，对具体的实施方式进行说明。
<第一实施方式>
图4是表示本发明的基板处理装置的第一实施方式的图。另外，图5是 表示图4的基板处理装置的控制结构的框图。该基板处理装置是一种用于清 洗处理的单张式基板处理装置，其中，上述清洗处理用于除去附着在半导体 晶片等基板W的表面Wf的污染物质。具体地讲，这是一种如下的装置对 于Poly-Si的微细图案形成于表面Wf上的基板W的表面Wf，执行了利用氢 氟酸等药液的药液处理、以及利用纯水或DIW等漂洗液的漂洗处理之后，对 于被漂洗液浸湿的基板W执行后述的置换处理，然后对基板W进行干燥处 理。
该基板处理装置具有旋转卡盘l，其将基板在其表面Wf朝向上方的状
态下保持为近似水平姿势，并使基板旋转；药液喷嘴3以及漂洗液喷嘴5， 它们从在旋转卡盘1上保持的基板W的上方分别供给药液以及漂洗液。另外， 漂洗液喷嘴5能够向基板W有选择地供给作为漂洗液的DIW、以及将与在 执行漂洗处理后附着在基板表面Wf上的液体(DIW)相同组分的液体、和 溶解于该液体而使表面张力降低的有机溶剂成分混合而得到的混合液。
旋转卡盘1的旋转支柱11与包括马达的卡盘旋转机构13的旋转轴连接， 因此旋转卡盘1通过卡盘旋转机构13的驱动而能够围绕铅垂轴旋转。这些旋 转支柱11、卡盘旋转机构13容置在圆筒状的壳体2内。通过螺栓等紧固连 接部件，在旋转支柱11的上端部一体地连接有圆盘状的旋转台15。因此， 通过驱动卡盘旋转机构13来使旋转台15围绕铅垂轴旋转，而且，驱动卡盘 旋转机构13是按照来自控制整个装置的控制单元4的动作指令来执行的。这 样，在该实施方式中，卡盘旋转机构13发挥本发明的"旋转装置"的功能。
在旋转台15的周边部附近，竖立设置有用于把持基板W的周边部的多 个卡盘销17。为了可靠地保持圆形基板W，只要设置3个以上的卡盘销17 即可，而且该卡盘销17是沿着旋转台15的周边部以相同角度为间隔被配置 的。每一个卡盘销17具有基板支撑部，其从下方支撑基板W的周边部； 基板保持部，其按压被基板支撑部支撑的基板W的外周端面而保持基板W。 各卡盘销17以在按压状态和释放状态之间可切换的方式构成，而且，在按压 状态下，基板保持部按压基板W的外周端面，在释放状态下，基板保持部从 基板W的外周端面移开。
在对旋转台15进行基板W的交接时，使多个卡盘销17处于释放状态， 而在对基板W进行清洗处理时，使多个卡盘销17处于按压状态。通过使卡 盘销17处于按压状态，能够使多个卡盘销17把持基板W的周边部，从而从 旋转台15隔着给定间隔而以近似水平姿势保持该基板W。由此，基板W以 其表面(图案形成面)Wf朝向上方、下表面Wb朝向下方的状态被保持。如 此，在该实施方式中，卡盘销17发挥本发明的"基板保持装置"的功能。
进而，在壳体2的周围固定地安装有受液构件21。在受液构件21上竖 立设置有圆筒状的间隔壁构件23a、 23b、 23c。壳体2的外壁和间隔壁构件 23a的内壁之间的空间形成第一排液槽25a，间隔壁构件23a的外壁和间隔壁 构件23b的内壁之间的空间形成第二排液槽25b，间隔壁构件23b的外壁和 间隔壁构件23c的内壁之间的空间形成第三排液槽25c。
在第一排液槽25a、第二排液槽25b以及第三排液槽25c的底部，分别 形成有排液口 27a、 27b、 27c，而且各排液口与互不相同的排液管连接。例 如，在该实施方式中，第一排液槽25a是用于回收使用过的药液的槽，所以 与用于回收药液而再利用的回收排液管相连通。另外，第二排液槽25b是用 于排出使用过的漂洗液的槽，所以与用于废弃处理的废弃排液管相连通。进 而，第三排液槽25c是用于排出使用过的混合液的槽，所以与用于废弃处理 的废弃排液管相连通。
在各排液槽25a 25c的上方设置有挡溅板6。挡溅板6以包围被旋转卡 盘1保持为水平姿势的基板W的周围的方式、相对旋转轴(铅垂轴)可自由 升降地设置。该挡溅板6具有相对旋转卡盘1的旋转轴近似旋转对称的形状， 并具有以与旋转卡盘l形成同心圆状的方式从径向内侧向外侧所配置的3个 挡板61、 62、 63。 3个挡板61、 62、 63设置为从最外部的挡板63向最内侧 的挡板61高度依次变低，而且，各挡板61、 62、 63的上端部以均位于在铅 垂方向延伸的平面内的方式配置。
挡溅板6与挡板升降机构65连接，并根据来自控制单元4的动作指令， 使挡板升降机构65的升降驱动用传动装置(例如，气缸等)动作，从而能够 使挡溅板6相对旋转卡盘1升降。在该实施方式中，通过挡板升降机构65 的驱动，能够使挡溅板6阶段性地升降，从而能够将从旋转的基板W飞溅的 处理液分别排出到第一 第三排液槽25a 25c中。
在挡板61的上部形成有槽状的第一引导部61a，该第一引导部61a的剖 面为"〈"状，并向内侧开放。而且，在进行药液处理时，使挡溅板6位于最 高的位置(下面，称为"第一高度位置")，由此使从旋转的基板W飞溅的药 液被第一引导部61a挡住，并将其引导到第一排液槽25a中。具体地讲，在 第一高度位置，以第一引导部61a包围在旋转卡盘1上保持的基板W的周围 的方式配置挡溅板6，从而通过挡板61将从旋转的基板W飞溅的药液引导 到第一排液槽25a中。
另外，在挡板62的上部形成有倾斜部62a，该倾斜部62a从径向外侧向 内侧沿着斜上方倾斜。而且，在进行漂洗处理时，使挡溅板6位于比第一高
度位置低的位置(下面，称为"第二高度位置")，由此使从旋转的基板w飞 溅的漂洗液被倾斜部62a挡住，并将其引导到第二排液槽25b中。具体地讲, 在第二高度位置，以倾斜部62a包围在旋转卡盘1上保持的基板W的周围的 方式配置挡溅板6，从而使从旋转的基板W飞溅的漂洗液通过挡板61的上 端部和挡板62的上端部之间，而将其引导到第二排液槽25b中。
同样，在挡板63的上部形成有倾斜部63a，该倾斜部63a从径向外侧向 内侧沿着斜上方倾斜。而且，在进行置换处理时，使挡溅板6位于比第二高 度位置低的位置(下面，称为"第三高度位置")，由此使从旋转的基板W飞 溅的混合液被倾斜部63a挡住，并将其引导到第三排液槽25c中。具体地讲， 在第三高度位置，以倾斜部63a包围在旋转卡盘1上保持的棊板W的周围的 方式配置挡溅板6，从而使从旋转的基板W飞溅的混合液通过挡板62的上 端部和挡板63的上端部之间，而将其引导到第三排液槽25c中。
进而，使挡溅板6位于比第三高度位置低的位置(下面，称为"退避位置")， 从而使旋转卡盘1从挡溅板6的上端部突出，由此能够使基板搬送装置(未 图示)将未处理的基板W装载到旋转卡盘1上、或者将处理过的基板W从 旋转卡盘1接收。
药液喷嘴3经由药液阀31而与药液供给源CS连接。因此，若基于来自 控制单元4的控制指令而开启药液阀31，则药液从药液供给源CS向药液喷 嘴3被加压输送，从而药液从药液喷嘴3喷出。另外，在药液喷嘴3上连接 有喷嘴移动机构33 (图5)，根据来自控制单元4的动作指令驱动喷嘴移动 机构33，从而能够使药液喷嘴3在位于基板W的旋转中心的上方的喷出位 置和从喷出位置向侧方退避的待机位置之间往复移动。
在漂洗喷嘴5上连接有液体供给单元7，该液体供给单元7用于向该漂 洗喷嘴5选择性地供给漂洗液(DIW)和混合液(DIW+有机溶剂成分)。 液体供给单元7具有用于生成混合液的箱体部70 (混合液生成装置)，并能 够将在箱体部70所生成的混合液加压输送到漂洗喷嘴5。另外，液体供给单 元7也可以将DIW作为漂洗液而直接加压输送到漂洗喷嘴5。作为有机溶剂 成分，可采用溶解于DIW (表面张力为72mN/m)而使表面张力降低的物质， 例如，异丙醇(表面张力为21 23mN/m)。此外，有机溶剂成分并不仅限 定于异丙醇(ipa)，也可以采用乙醇、甲醇等各种有机溶剂成分。另夕卜，有机溶剂成分并不仅限定于液体，也可以将各种醇类的蒸汽作为有机溶剂成分
而溶解于DIW中，从而生成混合液。如此，在该实施方式中，漂洗喷嘴5发
挥本发明的"液体供给装置"的功能。
箱体部70具有贮藏DIW和IPA的混合液的贮藏槽72。在该贮藏槽72 安装有用于向贮藏槽72内供给DIW的DIW导入管73的一端，而且，DIW 导入管73的另一端经由开闭阀73a而连接到由工厂公用设备(utility)等构 成的DIW供给源WS。进而，在DIW导入管73的路径中途上安装有流量计 73b，并通过流量计73b测量出从DIW供给源WS导入到贮藏槽72的DIW 的流量。而且，控制单元4基于通过流量计73b测量出的流量来控制开闭阀 73a的开闭，使得流过DIW导入管73的DIW的流量成为目标流量(目标值)。
同样，在贮藏槽72安装有用于向贮藏槽72内供给IPA液体的IPA导入 管74的一端，而且，IPA导入管74的另一端经由开闭阀74a而连接到IPA 供给源SS。进而，在IPA导入管74的路径中途上安装有流量计74b，并通 过流量计74b测量出从IPA供给源SS导入到贮藏槽72的IPA液体的流量。 而且，控制单元4基于通过流量计74b测量出的流量来控制开闭阀74a的开 闭，使得流过IPA导入管74的IPA的流量成为目标流量(目标值)。
在该实施方式中，从抑制IPA的消耗量的同时有效防止形成于基板表面 Wf的图案的倒塌的角度出发，例如以使IPA和DIW的容积比例成为1: 9 的方式、即以使IPA的浓度成为10%的方式，调整导入到贮藏槽72内的IPA (IPA液体)以及DIW的流量。如此降低IPA的浓度，从而与100X的IPA 相比，能够简化对IPA的装置的防爆对策。另外，为了除去向基板W供给的 供给流体中所包含的颗粒等异物，需要通过后述的过滤器执行对供给流体(混 合液)的过滤处理，但由于100%IPA的表面张力低，从而存在很难从IPA 中除去颗粒等异物的问题。与此相对，若将IPA和DIW混合，则有利于容易 除去包含在混合液中的异物。
另外，在贮藏槽72插入有一端与混合阀71连接的混合液供给管75的另 一端，从而能够经由混合液阀76而将贮藏在贮藏槽72中的混合液供给到混 合阀71。在混合液供给管75上设置有定量泵77，其将贮藏在贮藏槽72 中的混合液输送到混合液供给管75中；温度调节器78，其调节被定量泵77 输送到混合液供给管75中的混合液的温度；过滤器79，其除去混合液中的
异物。进而，在混合液供给管75上安装有用于监视IPA浓度的浓度计80。
另外，在混合液供给管75的混合液阀76和浓度计80之间分支连接有混 合液循环管81的一端，另一方面，混合液循环管81的另一端与贮藏槽72 连接。在该混合液循环管81上安装有循环用阀82。而且，在装置运转时， 定量泵77以及温度调节器78始终被驱动，并且，在向基板不供给混合液期 间，混合液阀76被关闭，同时循环用阀82被开启。由此，从贮藏槽72由定 量泵77被输送的混合液，通过混合液循环管81返回到贮藏槽72中。也就是 说，在向基板W不供给混合液期间，混合液在由贮藏槽72、混合液供给管 75以及混合液循环管81构成的循环路径中循环。
另一方面，在向基板W供给混合液时，混合液阀76被开启，同时循环 用阀82被关闭。由此，将从贮藏槽72输送出的混合液向混合阀71供给。另 外，混合阀71经由配管51而与漂洗喷嘴5连接，从而能够使供给到混合阀 71的混合液从漂洗喷嘴5向基板W喷出。
如此，在向基板W不供给混合液期间，通过使混合液循环而使DIW和 IPA被搅拌，从而能够使DIW和IPA处于互相充分混合的状态。另夕卜，在混 合液阀76开启以后，能够快速地向漂洗喷嘴5供给调解为给定温度、且除去 了异物的混合液。
另夕卜，在DIW导入管73的开闭阀73a的上游侧(DIW供给源WS侧)， 分支连接有DIW供给管83的一端，同时，DIW供给管83的另一端与混合 阀71连接。在该DIW供给管83上安装有漂洗液阀84。根据这种结构，则 若根据控制单元4的控制指令控制阀76、 84的开闭，则能够向漂洗喷嘴5 有选择地供给DIW和混合液(DIW+IPA)。即，关闭混合液阀76、且开启 漂洗液阀84，从而将DIW经由混合阀71而供给到漂洗喷嘴5。另一方面， 开启混合液阀76、且关闭漂洗液阀84，从而将混合液经由混合阀71而供给 到漂洗喷嘴5。
另外，在漂洗喷嘴5上连接有喷嘴移动机构53 (图5)，并且，根据来 自控制单元4的动作指令驱动喷嘴移动机构53，从而能够使漂洗喷嘴5在位 于基板W的中央部上方的喷出位置和从喷出位置向侧方退避的待机位置之 间进行往复运动。
接着，参照图6 图8C，对如上所述那样构成的基板处理装置的清洗处 理动作进行说明。图6是表示图4的基板处理装置的动作的流程图。另外， 图7是表示图4的基板处理装置的动作的时序图。另外，图8A、图8B、图 8C是表示图4的基板处理装置的动作的示意图。
首先，控制单元4使挡溅板6位于退避位置，而使旋转卡盘1从挡溅板 6的上端部突出。然后，在该状态下，若通过基板搬送装置(未图示)将未 处理的基板W搬入到装置内(步骤S1)，则对基板W执行清洗处理(药液 处理+漂洗处理+置换处理+干燥处理)。在此，在基板表面Wf形成有例如由 Poly-Si构成的微细图案。因此，在该实施方式中，在基板表面Wf朝向上方 的状态下，基板W被搬入到装置内，并保持旋转卡盘l上。
接着，控制单元4将挡溅板6配置在第一高度位置(图4所示的位置)， 并对基板W执行药液处理。S卩，使药液喷嘴3移动到喷出位置，并通过卡盘 旋转机构13的驱动使在旋转卡盘1上保持的基板W以给定的转速(例如 500rpm)旋转(步骤S2)。然后，开启药液阀31而从药液喷嘴3向基板表 面Wf供给作为药液的氢氟酸。供给到基板表面Wf上的氢氟酸受到离心力的 作用而扩散，从而利用氢氟酸对整个基板表面Wf进行药液处理(步骤S3， 药液处理工序)。从基板W甩出的氢氟酸被引导到第一排液槽25a中，从而 可适当进行再利用。
若药液处理结束，则将药液喷嘴3移动到待机位置。然后，挡溅板6被 配置在第二高度位置，并对基板W执行漂洗处理。即，使漂洗喷嘴5移动到 喷出位置，并开启漂洗液阀84而从漂洗喷嘴5向旋转的基板W的表面Wf 供给漂洗液(DIW)。由此，漂洗液受到离心力的作用而扩散，从而对整个 基板表面Wf进行漂洗处理(步骤S4，漂洗工序)。其结果是，残留附着在 基板表面Wf上的氢氟酸由漂洗液从基板表面Wf除去。从基板W甩出的使 用过的漂洗液被引导到第二排液槽25b中而被废弃。此外，在进行漂洗处理 时的基板W的转速例如设定为100 1000rpm。
若漂洗处理结束，则控制单元4将基板W的转速设定为300 500rpm。 另外，关闭漂洗液阀84，并将混合液阀76仅开启给定时间。由此，残留在 漂洗喷嘴5以及配管51内部的漂洗液被混合液挤出，而排出到喷嘴外部。之 后混合液阀76被关闭。另外，在漂洗处理之后的基板表面Wf上附着有相对 多量的漂洗液(图8A)，但通过使基板W旋转预先设定的给定的设定时间，
从而将大部分漂洗液从基板表面Wf甩出而除去，并使一部分漂洗液残留在 基板表面Wf上(步骤S5:液体除去工序)。具体地讲，此时处于这样的状
态(表层部除去状态)，即，在微细图案FP的间隙内部残留有漂洗液，而只 有表层部的漂洗液从基板表面Wf被除去(图8B)。其结果是，整个基板表 面Wf被与附着在漂洗处理后的基板表面Wf上的液膜(由漂洗液构成的液膜) 的厚度相比薄的液膜覆盖。若采用上述的基板W转速，则能够在相对短的时 间内、且可防止基板表面Wf的干燥的情况下实现表层部除去状态。因此， 将液体除去工序的执行时间例如设定为0.5 1秒钟。若采用这种设定时间， 能够防止因执行时间过长而导致基板表面Wf局部干燥，同时，能够防止因 执行时间过短而导致从基板表面Wf的漂洗液的除去处理变得不充分。
这样一来，若液体除去工序结束，则控制单元4将基板W的转速设定为 500 1000rpm,并将挡溅板6配置在第三高度位置。然后，开启混合液阀76， 使得从漂洗喷嘴5喷出混合液(DIW+IPA)。在此，在箱体部70中预先生 成有混合液(混合液生成工序)，该混合液从漂洗喷嘴5向基板表面Wf喷 出，其中，上述混合液是以l: 9的容积比例混合IPA和DIW而成的。此夕卜， 由于漂洗处理后残留在漂洗喷嘴5以及配管51内部的漂洗液，在液体除去工 序之前被排出到喷嘴外部，因此不会发生向基板表面Wf连续供给漂洗液和 混合液的情况。由于表层部的漂洗液从基板表面Wf已被除去，因此供给到 基板表面Wf的混合液容易进入到图案间隙内部。gp，由于妨碍使混合液进 入到图案间隙中的表层部的漂洗液，预先从基板表面Wf被除去，因此混合 液能够高效率地进入到图案间隙内部。还有，由于基板W相对高速旋转，所 以混合液受到作用于混合液的离心力的影响而流动，因此能够使混合液更加 高效率地进入到图案间隙内部。其结果是，如图8C所示，附着在微细图案 FP的间隙处的液体成分(漂洗液)可靠地被混合液置换(步骤S6:置换工 序)。从基板W甩出的使用过的混合液被引导到第三排液槽25c而被废弃。
接着，控制单元4保持开启混合液阀76的状态，使基板W的旋转停止 或使基板W的转速设定为100rpm以下。就这样，在使基板W静止或相对以 低速旋转的状态下，将混合液供给到基板表面Wf上，从而在整个基板表面 Wf上形成浸液状态的混合液层(步骤S7)。通过将这种浸液状态的混合液 层形成在基板表面Wf上(浸液处理)，从而能够抑制异物颗粒附着在基板表面Wf上。
之后，控制单元4提高卡盘旋转机构13的转速，从而使基板W高速旋 转(例如，2000 3000rpm)。由此，附着在基板表面Wf上的混合液被甩掉， 从而执行基板W的干燥处理(旋转干燥)(步骤S8:干燥工序)。此时， 在图案的间隙中已存在混合液。因此，能够防止图案倒塌以及水印的发生的 同时，也能够縮短干燥时间而提高生产能力。另外，这样通过縮短干燥时间 而降低被氧化物质溶出到附着在基板W上的液体成分(混合液)中，从而能 够更加有效地抑制水印的发生。若对基板W的干燥处理结束，则控制单元4 控制卡盘旋转机构13而使基板W的旋转停止(步骤S9)。然后，使挡溅板 6位于退避位置，从而使旋转卡盘1从挡溅板6的上方突出。然后，基板板 送装置从装置搬出处理过的基板W，从而对于一张基板W的一系列的清洗处 理结束(步骤SIO)。
如上所述，若根据该实施方式，则将附着于基板表面Wf上的大部分的 漂洗液(DIW)从基板表面Wf除去而留下一部分漂洗液。因此能够使IPA (表面张力降低物质)充分溶解到附着在图案间隙内部的液体成分(漂洗液)。 其结果，能够使附着在图案间隙内部的液体成分可靠地被包含IPA的液体(混 合液)置换，从而能够有效地防止进行基板干燥时的图案倒塌以及水印的发 生。还有，在利用混合液所进行的置换(置换工序)之前从基板表面Wf除 去大部分的漂洗液，从而能够由相对少量的混合液对漂洗液进行置换，因此 能够抑制IPA的消耗量。进而，由于能够使混合液高效率地进入到图案间隙 内部，从而能够縮短置换工序自身的执行时间。
另外，若根据该实施方式，则从基板表面Wf只除去表层部的漂洗液， 因此能够使混合液容易进入到图案间隙内部。另外，使液膜在基板表面Wf 上以薄膜状残留下来同时，从基板表面Wf只除去表层部的漂洗液，从而防 止基板表面Wf局部干燥。因此能够防止在进行液体除去工序时发生图案倒 塌。另外，可防止基板表面Wf露出在外部空气中，并能够抑制异物颗粒附 着在基板表面Wf上。
另外，若根据该实施方式，则由于将IPA浓度设定为50X以下，因此能 够使附着在图案的间隙处的DIW高效地被表面张力小于DIW的物质置换。 即，若要利用100X的IPA (IPA液体)来置换附着在微细图案FP的间隙处 的DIW，则需要大量的IPA，因此，若从抑制成本增大的角度考虑，则每一 张基板所对应的IPA的消耗量会受到限制。但是，若使给每一张基板所供给 的IPA的量减少，则如图9A所示那样，即便是使IPA混入到附着在基板表 面Wf上的DIW的表层部，也很难使表面张力降低物质(IPA)进入到微细 图案FP的间隙中而使表面张力降低。
与此相对，如图9B所示，通过将IPA浓度为50%以下的混合液供给到 基板W，从而基板上的漂洗液(DIW)被混合液置换，附着在微细图案FP 的间隙处的漂洗液也被置换为包含表面张力降低物质的液体(混合液)。如 此，即使没有利用100%IPA (表面张力降低物质)来进行置换处理，也能够 使表面张力降低物质进入到微细图案FP的间隙中而使表面张力降低。此时， 由于IPA浓度为50X以下，因此在图案间隙中存在的IPA的量，与利用IOO XIPA的置换处理相比变得更少。但是，从图l明确可知，假如使IPA浓度 大于50%时，也观察不到混合液表面张力的大幅度降低，因此不能指望引起 图案倒塌的力的大幅度的减少。反而，伴随着如上所述的IPA的消耗量的增 大，向基板W的混合液的供给量受到制约，从而所发生的不良因素变得相对 更严重。因此，通过将IPA浓度设定为50X以下，由此能够在抑制IPA的消 耗量的同时，可有效地防止图案倒塌。
也就是说，根据该实施方式，(1)则从基板表面Wf除去在基板表面 Wf上的大部分漂洗液而留下一部分漂洗液，(2)采用IPA浓度为50%以下 的混合液，从而能够使附着在图案间隙处的液体成分可靠地被混合液置换。 即，通过上述(1)的作用，能够从基板表面Wf除去妨碍使混合液进入到图 案间隙中的漂洗液。在此基础上，通过上述(2)的作用，能够向基板表面 Wf供给包含相对多量的表面张力降低物质(IPA)的液体。因此，能够使附 着在图案间隙处的液体成分高效率地被混合液置换，从而能够有效地防止图 案倒塌。
进而，从图3明确可知，在IPA浓度为10%左右时，引起图案倒塌的力 取极小值。因此，若从在抑制IPA的消耗量的同时有效地防止图案倒塌的角 度考虑，则如本实施方式所示，优选将IPA浓度设定为10%、或10%左右。 更加具体地将，优选将IPA浓度设定为5X以上、且35%以下，更优选设定 为5%以上、且10%以下。通过这样设定IPA浓度，能够获得两种图案倒塌
防止效果的复配效果，从而能够有效地防止图案倒塌，其中，上述两种图案 倒塌防止效果为，通过增加混合液的供给量而获得的图案倒塌防止效果、和 通过降低引起图案倒塌的力而获得的图案倒塌防止效果。
<第二实施方式>
图IO是表示本发明的基板处理装置的第二实施方式的图。另外，图11 是表示图10的基板处理装置的控制结构的框图。该第二实施方式的基板处理 装置与第一实施方式之间的很大不同点在于，在旋转卡盘1的上方位置设置
有发挥本发明的"环境遮断装置"的功能的遮断构件9。此外，由于其它的结
构以及动作基本上与第一实施方式相同，因此，在此标注相同的附图标记， 并省略其说明。
遮断构件9是一种在中心部具有开口部的圆盘状构件，位于旋转卡盘1 的上方位置。该遮断构件9的下表面(底面)形成为与基板表面Wf近似平 行对置的对置面，并且其平面尺寸形成为大于或等于基板W的直径的大小。 遮断构件9近似水平地安装在旋转支柱91的下端部，其中，该旋转支柱91 具有近似圆筒形状，而且，旋转支柱91被沿着水平方向延伸的臂部92保持， 使得该旋转支柱91能够围绕通过基板W的中心的铅垂轴旋转。在臂部92上 连接有遮断构件旋转机构93和遮断构件升降机构94。
根据来自控制单元4的动作指令，遮断构件旋转机构93使旋转支柱91 围绕通过基板W的中心的铅垂轴旋转。另外，根据被旋转卡盘1保持的基板 W的旋转，遮断构件旋转机构93使遮断构件以与基板W相同的旋转方向、 且近似相同的转速旋转。
另外，根据来自控制单元4的动作指令，遮断构件升降机构94能够使遮 断构件9接近旋转台15而与其对置、或使遮断构件9反向远离旋转台15。 具体地讲，控制单元4通过使遮断构件升降机构94动作，从而在对基板处理 装置搬入搬出基板W时，使遮断构件9上升到旋转卡盘1上方的离开位置。 另一方面，对基板W实施给定的处理时，使遮断构件9下降到给定的对置位 置(图IO所示的位置)，该给定的对置位置设定在离被旋转卡盘1保持的基 板W的表面Wf极其近的位置。在该实施方式中，从对基板W开始漂洗处理 到结束干燥处理为止，使遮断构件9位于对置位置。
在遮断构件9的中央部设置有喷嘴95。旋转支柱91被加工成中空形状， 而且在内部插通有液体供给管96。而且，在液体供给管96的下端连接有喷 嘴95。液体供给管96经由配管51而与液体供给单元7相连接，并通过液体 供给单元7供给漂洗液以及混合液，从而能够从喷嘴95有选择地喷出漂洗液 以及混合液。此外，液体供给单元7的结构与第一实施方式相同。这样，若 根据该实施方式，则喷嘴95发挥本发明的"液体供给装置"的功能。
另外，旋转支柱91的内壁面和液体供给管96的外壁面之间的间隙形成 圆筒状的气体供给路径97。该气体供给路径97经由开闭阀98而与气体供给 源GS连接，从而能够向在遮断构件9和基板表面Wf之间形成的空间供给氮 气。此外，在该实施方式中，从气体供给源GS供给氮气，但也可以喷出空 气或其它惰性气体。这样，若根据该实施方式，气体供给源GS发挥本发明 的"气体供给装置"的功能。
在具有如上所述结构的基板处理装置中，对基板W以如下的方式进行清 洗处理。即，从药液喷嘴3向基板表面Wf供给药液，并对基板W执行药液 处理。接着，遮断构件9从离开位置被定位在对置位置，而且遮断构件9伴 随着基板W的旋转而旋转。然后，从气体供给路径97供给氮气，从而使夹 在遮断构件9和基板表面Wf之间的空间变为氮气环境。另外，从喷嘴95喷 出漂洗液(DIW)而对基板W实施漂洗处理(漂洗工序)。在执行漂洗处理 之后，通过基板W的旋转，只有附着在基板表面Wf上的漂洗液中的表层部 从基板表面Wf甩出而被除去(液体除去工序)。
接着，从喷嘴95喷出混合液(DIW+IPA)，从而通过混合液对残留附 着在基板表面Wf上的漂洗液进行置换(置换工序)。进而，在使基板W静 止或者相对以低速旋转的状态下，向基板表面Wf供给混合液，从而在整个 基板表面Wf上形成浸液状态的混合液层。就这样，若在基板表面Wf上形成 有混合液层，则控制单元4提高旋转卡盘13以及遮断构件旋转机构93的马 达转速，从而使基板W以及遮断构件9高速旋转。由此，从基板表面Wf甩 掉混合液，从而执行对基板W的干燥处理(旋转干燥)(干燥工序)。在该 干燥处理中，使夹在遮断构件9和基板表面Wf之间的空间变为氮气环境， 因此能够促进对基板W的干燥，从而能够縮短干燥时间。
如上所述，若根据该实施方式，则与第一实施方式同样，在进行置换工
序之前，除去附着在基板表面Wf上的大部分的漂洗液而留下一部分漂洗液。 因此，能够使附着在图案间隙内部的液体成分可靠地被混合液置换，从而能 够有效地防止进行基板干燥时的图案倒塌以及水印的发生。进而，使形成于
遮断构件9和基板表面Wf之间的空间变为氮气环境，从而能够降低基板W 的周围环境的氧气浓度，因此能够抑制Si等被氧化物质从基板表面Wf向漂 洗液以及混合液中溶出。由此，能够有效地防止在基板表面Wf上发生水印。
<第三实施方式>
图12A、图12B、图12C是表示本发明的基板处理装置的第三实施方式 的图。该第三实施方式的基板处理装置与第一以及第二实施方式之间的很大 不同点在于，在置换工序之后、且在干燥工序之前，执行千燥前处理工序。 此外，由于其它的结构以及动作基本上与第二实施方式相同，因此，在此标 注相同的附图标记，并省略其说明。
在该实施方式中，在利用混合液进行置换(置换工序)之后、且在对基 板W进行干燥(干燥工序)之前，执行如下所述的干燥前处理工序。首先， 向基板表面Wf供给混合液，从而在整个基板表面上形成浸液状态的混合液 层21 (图12A)。接着，从气体喷出喷嘴8向基板W的表面中央部喷出氮 气。另夕卜，此时使基板W以低速(例如50rpm)旋转。这样，如图12B所示， 通过从气体喷出喷嘴8向基板表面Wf喷出的氮气，混合液层21的中央部的 混合液被挤退到基板W的径向外侧，从而在混合液层21的中央部形成孔22， 而且其表面部分被干燥。
然后，接着向基板W的表面中央部喷出氮气，从而如图12C所示，使在 先前形成的孔22向基板W的端边方向(该图的左右方向)逐渐扩大，因此 混合液层21的中央侧的混合液从中央侧逐渐向基板端边侧挤出而使干燥区 域逐步扩大。由此，能够以在基板W的表面中央部不残留混合液的方式除去 附着于基板W的表面中央部的混合液。这样，在该实施方式中，气体喷出喷 嘴8发挥本发明的"气体喷出装置"的功能。
这样一来，若干燥前处理工序结束，则使基板W高速旋转而执行对基板 W的干燥处理(旋转干燥)。此时，与第二实施方式同样，也可以使遮断构 件9接近基板表面Wf，并使夹在遮断构件9和基板表面Wf之间的空间成为
氮气环境。由此，能够縮短干燥时间的同时，能够抑制被氧化物质的溶出。
如上所述，若根据该实施方式，则通过执行如上所述的干燥前处理工序， 能够防止在执行干燥工序的过程中混合液以液滴状残留在基板W的表面中 央部而成为条纹状异物颗粒，从而能够防止在基板表面Wf上形成水印。艮P， 通过使基板W旋转来除去附着在基板表面Wf上的混合液而进行干燥(旋转 干燥)时，作用于混合液的离心力越靠近基板W的表面中央部就越小，因此
从基板w的表面端边逐步干燥。此时，从基板w的表面中央部到其周围残 留有液滴，而且该液滴向基板w的端边方向移动，使得在该液滴的移动痕迹
处有时会形成水印。与此相对，若根据该实施方式，则在进行干燥工序之前
预先形成在基板表面Wf上的浸液状态的混合液层21的中央部形成孔22，并 使该孔22逐步扩大，从而排除位于基板W的表面中央部的混合液，因此能 够可靠地防止水印的形成。特别是在IPA浓度低的情况下，对基板表面Wf 的接触角0相对100XIPA会变大，因此处于容易产生条纹状异物颗粒以及水 印的状况。因此，为了防止条纹状异物颗粒以及水印，而执行如上所述的干 燥前处理工序变得非常有效。
<第四实施方式>
图12是表示本发明的基板处理装置的第四实施方式的图。该第四实施方 式的基板处理装置与第一实施方式之间的很大不同点在于，在第一实施方式 中，利用相同的液体供给装置(漂洗液喷嘴5)来向基板W供给漂洗液(DIW) 以及混合液(IPA+DIW)，与此相对，在该实施方式中，能够从分别独立的 喷嘴(液体供给装置)向基板表面Wf分别供给漂洗液以及混合液。
在该实施方式中，设置有漂洗喷嘴55以及混合液喷嘴57，它们能够从 被旋转卡盘1保持的基板W的上方分别供给漂洗液以及混合液。漂洗喷嘴 55经由漂洗液阀55a而与漂洗液供给源连接，另一方面，混合液喷嘴57经 由混合液阀57a而与混合液供给源连接。因此，控制单元4通过控制漂洗液 阀55a以及混合液阀57a的开闭，能够从漂洗喷嘴55以及混合液喷嘴57向 基板表面Wf分别独立地喷出漂洗液以及混合液。另外，在漂洗喷嘴55以及 混合液喷嘴57上连接有喷嘴移动机构(未图示)，通过喷嘴移动机构的驱动， 能够使漂洗喷嘴55以及混合液喷嘴57分别在基板W的中央部上方的喷出位
置和从喷出位置向侧方退避的待机位置之间移动。这样，在该实施方式中，
混合液喷嘴57发挥本发明的"液体供给装置"的功能。而且，在该实施方式中， 通过如下的方式对基板W执行清洗处理。
图14是表示图13的基板处理装置的动作的时序图。在此，在进行清洗 处理时的各工序中所设定的基板的转速与第一实施方式(图7)相同。在执 行了药液处理之后，开启漂洗液阀55a而从漂洗喷嘴55向基板表面Wf供给 漂洗液。由此，对基板表面Wf实施漂洗处理(漂洗工序)。然后，关闭漂 洗液阀55a，并使基板W以给定的转速(300 500rpm)仅旋转给定的设定 时间(0.5 l秒钟)。由此，基板表面Wf上的漂洗液从基板表面Wf粗略地 被甩掉而除去(液体除去工序)。接着，开启混合液阀57a而从混合液喷嘴 57向基板表面Wf供给混合液。在基板表面Wf上，由于已除去了表层部的 漂洗液，所以混合液容易进入到图案间隙内部，从而附着在图案间隙处的漂 洗液可被混合液置换(置换工序)。若利用混合液的置换结束，则在保持开 启混合液阀57a的状态下，使基板W的旋转停止、或者使基板W以低速旋 转(100rpm)，由此在基板表面Wf上形成浸液状态的混合液层。然后，使 基板W高速旋转，从而使基板W干燥(干燥工序)。1
如上所述，若根据该实施方式，则与第一实施方式同样，在执行置换工 序之前，除去附着在基板表面Wf上的大部分漂洗液而留下一部分漂洗液。 因此，可使附着在图案间隙内部的液体成分(漂洗液)可靠地被混合液置换， 从而能够有效地防止进行基板干燥时的图案倒塌以及水印的发生。进而，若 根据该实施方式，则从分别独立的喷嘴向基板表面Wf供给漂洗液和混合液。 因此，在漂洗喷嘴55以及混合液喷嘴57内分别不会残留有混合液以及漂洗 液。因此，不需如第一实施方式那样，在进行液体除去工序前，为了将残留 在漂洗喷嘴5以及配管51内部的漂洗液排出到喷嘴外部而将混合液加压输送 到漂洗喷嘴5中。其结果是，能够简化阀开闭动作等的处理动作，并能够节 约混合液的使用量，从而能够进一步抑制IPA的消耗量。
另外，在该实施方式中，也与第二实施方式同样，在使遮断构件与基板 表面Wf对置的情况下，对基板进行清洗处理也可。此时，只要在遮断构件 的中央部设置两个喷嘴、即喷出漂洗液的漂洗喷嘴和喷出混合液的混合液喷 嘴即可。进而，与第三实施方式同样，在置换工序后、且在干燥工序前，执
行干燥前处理工序也可。 <其他>
此外，本发明并不仅限定于上述的实施方式，而在不脱离其宗旨的范围 内，可以进行除上述实施方式以外的各种变更。例如，在上述实施方式中， 对于被旋转卡盘1保持的基板W实施了药液处理以及漂洗液处理等湿式处理
之后，直接在相同装置内对被漂洗液浸湿的基板w进行了利用混合液的置换
处理和干燥处理(旋转干燥)，但也可以将置换处理和干燥处理从湿式处理 分离而进行。进而，也可以将置换处理从干燥处理分离而进行。
另外，在上述实施方式中，将箱体部70作为混合液生成装置，并在箱体 部70中混合液体(DIW)和有机溶剂成分(IPA)，从而生成了混合液，但 是，混合液生成装置并不限定于此。例如，如图15所示，在向喷嘴等液体供 给装置输送液体的液体输送路径的内部混合有机溶剂成分而生成混合液也可 (第五实施方式)。
图15是表示本发明的基板处理装置的第五实施方式的图。另外，图16 是表示图15的基板处理装置的动作的时序图。在该实施方式中，漂洗喷嘴 59经由漂洗液阀59a而与漂洗液供给源连接。另外，在连接漂洗喷嘴59和 漂洗液供给源的液体输送路径上的、位于漂洗液阀59a的下游侧的混合位置 上，经由IPA阀59b而连接有IPA供给源。通过这种结构，若关闭IPA阀59b、 且开启漂洗液阀59a，则漂洗液(DIW)供给到漂洗液喷嘴59。另外，若开 启漂洗液阀59a以及IPA阀59b，则DIW和IPA在混合位置被混合，从而向 漂洗液喷嘴59供给混合液(IPA+DIW)。此外，由于其他的结构以及动作 基本上与第一实施方式相同，所以下面以区别点为中心进行说明。
在该实施方式中，如图16所示，在向漂洗喷嘴59供给混合液时，漂洗 液阀59a以及IPA阀59b均被开启。即，在漂洗工序的末期，为了将残留附 着在漂洗喷嘴59以及液体输送路径(漂洗液阀59a的下游侧的配管)内部的 漂洗液(DIW)排出到喷嘴外部，而开启漂洗液阀59a的同时开启IPA阀59b， 因此向漂洗喷嘴59供给混合液。由此，在液体除去工序后执行置换工序时， 不会从漂洗喷嘴59喷出漂洗液(只喷出DIW)而能够喷出混合液。因此， 若根据该实施方式，则与第一实施方式同样，能够对基板W实施清洗处理，从而能够获得与第一实施方式相同的作用效果。
另外，混合液生成装置并不仅限定于被设置在基板处理装置内部的情况，
而也可以经由在基板处理装置内设置的液体供给装置而向基板表面Wf供给
混合液，该混合液是在与基板处理装置另外独立设置的其他装置中生成的。
另外，在上述实施方式中，通过使基板w旋转来从基板w甩掉而除去
附着在基板表面Wf上的液体(漂洗液)，但液体的除去方法并不仅限定于 此。例如，可以向附着在基板表面Wf上的液体喷出气体，由此从基板表面 Wf除去大部分的液体，并留下该液体的一部分。另外，将刮板等刮取构件配 置在从基板表面Wf远离给定距离的高度位置上，并使刮取构件相对基板进 行相对移动，从而利用刮取构件刮取附着在基板表面Wf上的液体的表层部 而从基板表面Wf除去也可。
另外，在上述实施方式中，采用氢氟酸而作为药液，但也可以利用BHF (buffer hydrofluoric acid:缓冲氢氟酸)来进行处理也可。
进而，在上述实施方式中，对被漂洗液浸湿的基板表面Wf进行了干燥， 但本发明也可以应用到对于被除漂洗液以外的液体浸湿的基板表面Wf进行 干燥的基板处理方法以及基板处理装置。
另外，在上述实施方式中，采用DIW而作为漂洗液，但也可以采用碳酸 水(DIW+C02)等包含对基板表面Wf不具有化学清洗作用的成分的液体而 作为漂洗液。此时，也可以使用由与附着在基板表面Wf上的漂洗液相同组 分的液体(碳酸水)和有机溶剂成分混合而成的液体作为混合液。另外，采 用碳酸水而作为漂洗液，同时，混合液采用由作为碳酸水的主成分的DIW和 有机溶剂成分混合而成的液体也可。进而，采用DIW而作为漂洗液的同时， 混合液采用由碳酸水和有机溶剂成分混合而成的液体也可。总之，只要采用 与附着在基板表面Wf上的液体主成分相同的液体和有机溶剂成分混合而成 的液体而作为混合液即可。另外，作为漂洗液，除了DIW、碳酸水以外，还 可以采用含氢水、浓度稀薄(例如lppm左右)的氨水、盐酸等。
本发明可以应用于对各种基板的表面实施干燥处理的基板处理装置以及 基板处理方法，该各种基板包括半导体晶片、光掩模用玻璃基板、液晶显示 用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、光盘用基板等。
权利要求
1.一种基板处理方法，对被液体浸湿的基板表面进行干燥，其特征在于，包括液体除去工序，将附着于所述基板表面上的液体的大部分从所述基板表面除去而留下一部分液体；置换工序，向以近似水平姿势被保持的基板的表面上供给混合液，从而使在所述液体除去工序之后残留附着于所述基板表面上的液体成分置换为所述混合液，其中，所述混合液是由与附着于所述基板表面上的液体相同组分的液体或者与附着于所述基板表面上的液体主成分相同的液体、和溶解于该液体中而使表面张力降低的有机溶剂成分混合而成的；干燥工序，在所述置换工序之后，从所述基板表面除去所述混合液而使该基板表面干燥，所述混合液中的所述有机溶剂成分的体积百分率为50％以下。
2. 如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述液体除去工序中，从所述基板表面仅除去附着于所述基板表面上 的液体的表层部。
3. 如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述液体除去工序中，使所述基板旋转，而从所述基板表面甩掉并除 去附着于所述基板表面上的液体。
4. 如权利要求3所述的基板处理方法，其特征在于， 在所述液体除去工序中，所述基板的转速为300 500rpm。
5. 如权利要求3所述的基板处理方法，其特征在于， 所述液体除去工序的执行时间为0.5 1秒钟。
6. 如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于， 所述混合液中的所述有机溶剂成分的体积百分率为5。％以上、且35%以下。
7. 如权利要求6所述的基板处理方法，其特征在于， 所述混合液中的所述有机溶剂成分的体积百分率为10%以下。
8. 如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于， 在所述置换工序中，使所述基板旋转，同时将所述混合液向所述基板表 面供给。
9. 如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述液体除去工序之前，还具有将漂洗液向所述基板表面供给而实施 漂洗处理的漂洗工序，将在所述漂洗工序后附着于所述基板表面上的所述漂洗液作为附着于所 述基板表面上的液体，并对被所述漂洗液浸湿的所述基板表面进行干燥。
10. 如权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，所述液体除去工序从所述漂洗工序结束时开始持续进行，直到所述置换 工序开始时为止。
11. 如权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，在所述漂洗工序之前，还具有将药液向所述基板表面供给而实施药液处 理的药液处理工序，所述漂洗工序中，从所述基板表面除去残留附着于所述基板表面上的药液。
12. 如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于， 所述干燥工序在惰性气体环境中进行。
13. 如权利要求1 12中任一项所述的基板处理方法，其特征在于， 在所述干燥工序中，通过使所述基板旋转而甩掉附着于所述基板表面上的所述混合液，从而使所述基板表面干燥，在所述置换工序之后、且在所述干燥工序之前，还具有干燥前处理工序， 该干燥前处理工序中，在整个所述基板表面上由所述混合液形成浸液状态的 混合液层，进而向所述基板的表面中央部喷出气体而在所述混合液层的中央 部形成孔，并且使所述孔向所述基板的端边方向扩大。
14. 一种基板处理装置，其特征在于，包括基板保持装置，其在被液体浸湿的基板表面朝向上方的状态下，将基板 保持为近似水平姿势；液体供给装置，其向被所述基板保持装置保持的基板的表面供给混合液， 该混合液是由与附着于所述基板表面上的液体相同组分的液体或者与附着于 所述基板表面上的液体主成分相同的液体、和溶解于该液体中而使表面张力 降低的有机溶剂成分混合而成的； 液体除去装置，其将附着于所述基板表面上的液体的大部分从所述基板 表面除去而留下一部分液体，通过所述液体除去装置从所述基板表面除去所述液体之后，从所述液体 供给装置向所述基板表面供给所述混合液中的所述有机溶剂成分的体积百分率为50%以下的混合液，而使附着于所述基板表面上的液体成分置换为所述 混合液，然后从所述基板表面除去所述混合液而使所述基板表面干燥。15. 如权利要求14所述的基板处理装置，其特征在于， 还具有旋转装置，该旋转装置使由所述基板保持装置所保持的基板旋转, 所述旋转装置作为所述液体除去装置使所述基板旋转，从而从所述基板表面甩掉并除去附着于所述基板表面上的液体。16. 如权利要求14或15所述的基板处理装置，其特征在于，还具有环境遮断装置，其在所述基板的上方位置与所述基板表面对置，而且与 所述基板表面分离配置；气体供给装置，其向形成于所述环境遮断装置与所述基板表面之间的空 间中供给惰性气体。17. 如权利要求15所述的基板处理装置，其特征在于， 通过所述旋转装置使所述基板旋转，从而从所述基板表面上甩掉所述混合液而使所述基板干燥，该基板处理装置还具有气体喷出装置，该气体喷出装置向由所述基板保 持装置所保持的基板的表面中央部喷出气体，在利用所述混合液进行置换之后、且在对所述基板表面进行干燥之前， 从所述液体供给装置向所述基板表面供给所述混合液，而在整个所述基板表 面上由所述混合液形成浸液状态的混合液层，进而，从所述气体喷出装置向 所述基板的表面中央部喷出气体而在所述混合液层的中央部形成孔，并且使 所述孔向所述基板的端边方向扩大。
全文摘要
本发明涉及一种基板处理方法以及基板处理装置，利用IPA等有机溶剂成分使被液体浸湿的基板表面干燥，在抑制有机溶剂成分的消耗量的同时，使基板表面良好地干燥。在漂洗处理之后，使基板(W)旋转而从基板表面(Wf)甩掉并除去附着于基板表面(Wf)上的漂洗液(DIW)的表层部。接着，向基板表面(Wf)供给由IPA和DIW混合而成的混合液。由于除去基板表面(Wf)上的大部分漂洗液，因此，即使在基板表面(Wf)上形成有微细图案(FP)，附着于图案间隙处的液体成分也被混合液置换。还有，向基板表面(Wf)供给的混合液中的IPA浓度为50％以下。因此，能够抑制IPA的消耗量的同时，能够有效地防止图案倒塌。
文档编号H01L21/02GK101097837SQ200710106560
公开日2008年1月2日 申请日期2007年6月6日 优先权日2006年6月27日
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