基板处理方法以及基板处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对基板进行处理的基板处理方法以及基板处理装置。在成为处理对象的基板中，例如包括半导体晶片、液晶显示装置用基板、等离子显示器用基板、FED (FieldEmiss1n Display:场发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、磁光盘用基板、光掩模用基板、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。
【背景技术】
[0002]在半导体装置或液晶显示装置等的制造工序中，有时一边通过旋转卡盘使基板旋转，一边对基板依次供给温度不同的处理液。例如，在日本国特开2009-238862号公报中公开有:对旋转的基板的上表面供给了高温的SPM (Sulfuric Acid-HydrogenPeroxide Mixture:硫酸-双氧水混合物)之后，对由SPM覆盖的基板的上表面供给常温的DIff (De1nized Water:去离子水)，清洗掉附着在基板的上表面上的SPM。
[0003]当高温的SPM等高温处理液被供给到基板上时，基板自身的温度变高。在以高温处理液覆盖基板的状态下，当开始供给常温的DIW等低温处理液时，在低温处理液的着落位置以及其附近的位置(下面称为着落位置附近区域)基板温度会急剧且急速降低。因此，在着落位置附近区域产生使基板收缩的应力，并且由于着落位置附近区域和处于高温状态的其他区域的温度差，基板以弯曲或者呈波浪状起伏的方式变形。当低温处理液充分遍及基板时，基板的各部分的温度差变小，因此虽然能够消除这样的变形，但是在此之前，基板持续变形了的状态。
[0004]在夹持式的旋转卡盘中，多个卡盘销被按压到基板的周缘部上。如果在多个卡盘销被按压到基板的周缘部上的状态下基板发生变形，则各卡盘销对基板的按压压力发生变化，旋转卡盘对基板进行保持的稳定性有可能降低。此外，在真空式的旋转卡盘中，基板的下表面被旋转基座(吸附基座)的上表面吸附。在基板的下表面被旋转基座的上表面吸附的状态下基板发生变形时，基板的下表面和旋转基座的上表面之间的紧密接触状态发生变化，旋转卡盘对基板进行保持的稳定性就有可能降低。
[0005]在前面论述的公报中公开了将高温(例如150°C )的SPM和常温(例如25°C )的DIW供给到基板的内容。因此，在基板和DIW之间存在100°C以上的温度差的状态下，能够开始供给作为低温处理液的DIW。本发明的发明人能够确认的是，所述基板的变形不限于基板和低温处理液的温度差是100°C以上的情况，在不到100°C (例如60°C)时也有可能产生。因此，所述基板的变形不限于依次供给高温的SPM和常温的DIW的情况，在将有温度差的其他处理液依次供给到基板上的情况下也有可能产生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一是抑制开始供给处理液时基板的局部温度变化。
[0007]本发明的一个实施方式提供一种基板处理方法，包括:药液供给工序，将第I温度的药液供给到基板的主面，冲洗液供给工序，在所述药液供给工序之后，通过将比第I温度低的第2温度的冲洗液供给到基板的主面，来冲洗残留在基板上的液体，反应液供给工序，在所述药液供给工序后且所述冲洗液供给工序前，在所述药液供给工序中供给到基板的药液残留在基板上的状态下，向基板的主面供给反应液，该反应液能够通过与药液混合发生发热反应，且该反应液的液温比第I温度低且在第2温度以上，温度降低抑制工序，以与所述反应液供给工序并行的方式，将温度比第I温度低且比反应液的液温高的加热流体供给到基板的另一个主面，所述基板的另一个主面是与基板的在所述药液供给工序中被供给药液的主面一侧相反的一侧的主面。基板的主面可以是形成设备的表面，也可以是与表面一侧相反的一侧的背面。
[0008]根据本方法，第I温度(向基板供给之前的药液的温度)的药液被供给到基板的主面。而且，在药液残留在基板上的状态下，反应液被供给到基板的主面上。供给到基板的反应液与残留在基板上的药液混合。因此，残留在基板上的液体(包括药液与反应液的液体)中的反应液的比例升高，药液的浓度降低。在反应液被供给到基板之后，比第I温度低的第2温度(向基板供给之前的冲洗液的温度)的冲洗液被供给到基板的主面上。由此，残留在基板上的液体被冲洗掉。
[0009]当开始供给反应液时，基板的温度接近反应液的温度。向基板供给之前的反应液的温度比药液的温度(第I温度)低，且在冲洗液的温度(第2温度)以上。反应液通过与药液混合而使药液发生发热反应。因此，当在药液残留在基板上的状态下向基板的主面供给反应液时，在反应液的着落位置以及其附近的位置发生发热反应，着落位置附近区域的基板的温度降低量减小。因此，基板的温度缓慢接近反应液的温度。由此，与药液的供给后接着将比第I温度低的第2温度的反应液供给到基板的情况相比，能够抑制基板的温度急剧且急速地降低，能够降低基板的变形量。
[0010]进而，以与对基板的主面供给反应液并行的方式，将高温的加热流体供给到基板的另一个主面。向基板供给之前的加热流体的温度比药液的温度(第I温度)低且比向基板供给之前的反应液的温度高。因此，通过与反应液的供给并行地将加热流体供给到基板，就能抑制因反应液的供给导致的基板的局部温度降低。进而，加热流体被供给到与药液和反应液所供给的面相反侧的基板的另一个主面上，因此，就能够在不妨碍药液和基板的反应的情况下抑制基板的温度降低。
[0011]加热流体可以是液体(加热液)，也可以是气体(加热气体)。加热液的一例是水。加热气体的一例是非活性气体以及水蒸气。加热流体可以被供给到另一个主面的整个区域，也可以被供给到另一个主面的局部。例如，可以以反应液着落在基板的主面的着落位置和加热流体向基板的另一个主面喷出的喷出位置相对于基板位于相反侧的位置的方式，来向基板的另一个主面喷出加热流体。
[0012]在本发明的一个实施方式中，在停止所述药液供给工序中的向基板喷出药液的动作之后开始所述温度降低抑制工序。
[0013]根据本方法，在停止向基板喷出药液之后开始对基板供给加热流体。在向基板喷出药液时，之前供给的药液被排出到基板的周围。因此，当若与药液的喷出并行地向基板喷出加热流体，则有时会有大量的药液在基板的周围与加热流体混合。与此相对，在停止喷出药液时，从基板排出的药液少或者是零，因此，不会发生大量的药液在基板的周围与加热流体混合的情况。因此，即使是通过与加热流体混合而使药液发热的情况(例如，药液是包括硫酸的液体，加热流体是包括水的气体或液体的情况)下，能够防止从基板排出的药液的温度大幅度上升。因此，能够抑制杯等用于收集从基板排出的液体的筒状收集部件的温度上升。
[0014]在本发明的一个实施方式中，所述反应液供给工序包括使反应液着落在基板的主面上的着落位置移动的工序，所述温度降低抑制工序包括:以使从基板的中心到反应液的着落位置的距离与从基板的中心到加热流体的喷出位置的距离之间的差减小的方式，使加热流体向基板的另一个主面喷出的喷出位置移动的工序。从基板的中心到反应液的着落位置的距离指，从基板的中心到反应液的着落位置的、与基板的主面平行的方向上的直线距离。同样，从基板的中心到加热流体的喷出位置的距离指，从基板的中心到加热流体的喷出位置的、与基板的主面平行的方向上的直线距离。
[0015]根据本方法，加热流体向基板的另一个主面喷出的喷出位置的移动与反应液着落在基板的主面的着落位置的移动并行地进行，使得从基板的中心到反应液的着落位置的距离与从基板的中心到加热流体的喷出位置的距离值差减小。由此，加热流体被喷出到靠近反应液的着落位置的位置。因此，加热流体的热量从靠近反应液的着落位置的位置被传递到基板，进一步降低了反应液的着落位置以及其附近位置的温度降低量。由此，能够抑制或防止因温度差而引起的基板的变形。
[0016]在本发明的一个实施方式中，所述温度降低抑制工序包括:在反应液着落在基板的主面上的着落位置移动时，以使加热流体向基板的另一个主面喷出的喷出位置位于反应液着落在基板的主面上的着落位置的相反侧的方式，使加热流体向基板的另一个主面喷出的喷出位置移动的工序。
[0017]根据本方法，加热流体喷出在与反应液的着落位置相反侧的位置。即，反应液的着落位置和加热流体的着落位置跟着基板在与基板的主面垂直的方向上排列。进而，当反应液的着落位置在基板的主面内移动时，加热流体的喷出位置也在基板的另一个主面内移动。因此，加热流体的喷出位置始终位于反应液的着落位置的相反侧。加热流体是比反应液温度高的流体。因此，加热流体的热量从反应液的着落位置的相反侧的位置被传递给基板，就能进一步降低反应液的着落位置以及其附近的位置的温度降低量。由此，就能抑制或防止因温度差而引起的基板的变形。
[0018]所述基板处理方法还包括:在所述反应液供给工序之前，在所述药液供给工序中供给到基板上的药液残留在基板的状态下，以比第I温度高的加热温度对基板以及药液进行加热的加热工序。此时，所述加热工序还可以包括通过与基板的主面相对的红外线加热器以加热温度对基板以及药液进行加热的红外线加热工序。
[0019]根据本方法，由于基板以及药液的温度上升到比向基板供给之前的药液的温度(第I温度)高的加热温度，所以供给反应液之前的基板和冲洗液的温度差进一步扩大。但是，在供给冲洗液之前，反应液被供给到基板上。因此，能够防止冲洗液被供给到基板时基板的温度在局部有所降低，在基板内产生大的温度差。由此，能够降低基板的变形量。
[0020]本发明的另一实施方式提供一种基板处理装置，包括:基板保持单元，保持基板并使基板旋转，药液供给单元，向保持于所述基板保持单元的基板的主面喷出第I温度的药液，冲洗液供给单元，向保持于所述基板保持单元的基板的主面喷出比第I温度低的第2温度的冲洗液，反应液供给单元，向保持于所述基板保持单元的基板的主面喷出反应液，该反应液的液温比第I温度低且在第2温度以上，该反应液能够通过与药液混合发生发热反应，加热流体供给单元，向保持于所述基板保持单元的基板的另一个主面喷出加热流体，该加热流体的温度比第I温度低且比反应液的液温高，基板的另一个主面是与基板的主面一侧相反的一侧的主面，控制装置，控制所述基板保持单元、所述药液供给单元、所述冲洗液供给单元、所述反应液供给单元、以及所述加热流体供给单元。
[0021]所述控制装置执行:药液供给工序，将第I温度的药液供给到基板的主面，冲洗液供给工序，在所述药液供给工序后，通过将第2温度的冲洗液供给到基板的主面，来冲洗残留在基板上的液体，反应液供给工序，在所述药液供给工序后且所述冲洗液供给工序前，在所述药液供给工序中供给到基板的药液残留在基板上的状态下，将液温比第I温度低且在第2温度以上的反应液供给到基板的主面，温度降低抑制工序，以与所述反应液供给工序并行的方式，将加热流体供给到基板的另一个主面。根据该结构，控制装置通过控制基板处理装置来执行前述的基板处理方法的各工序。因此，就能起到和前述的效果相同的效果。
[0022]本发明前述的或者其他目的、特征以及效果能够通过参考附图在下面论述的实施方式的说明来明确。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的第I实施方式的基板处理装置的俯视示意图。
[0024]图2是水平观察本发明的第I实施方式的基板处理装置中具备的腔室内部的示意图。
[0025]图3是旋转基座以及与其关联的结构的俯视示意图。
[0026]图4是红外线加热器的纵向剖视图。
[0027]图5是表示通过处理单元进行的第I处理例的概要的时序图。
[0028]图6是第I处理例的一部分的具体的时序图。
[0029]图7是表示通过处理单元进行的第2处理例的一部分的具体的时序图。
[0030]图8是表示通过处理单元进行的第3处理例的一部分的具体的时序图。
[0031]图9是表示通过处理单元进行的第4处理例的一部分的具体的时序图。
[0032]图10是本发明的第2实施方式的旋转卡盘的俯视图。
[0033]图11是本发明的第2实施方式的旋转卡盘的主视图。
[0034]图12是表示下表面喷嘴的俯视示意图。
[0035]图13是表示下表面喷嘴的内部结构的剖视示意图。
[0036]图14是表示通过处理单元进行的第5处理例的一部分的具体的时序图。
[0037]图15是水平观察本发明的第3实施方式的基板处理装置中具备的腔室内部的示意图。
[0038]图16是表示通过处理单元进行的第6处理例的一部分的具体的时序图。
[0039]图17是表示反应液喷嘴的变形例的俯视示意图。
[0040]图18是表不反应液喷嘴的另一变形例的俯视不意图。
【具体实施方式】
[0041]图1是本发明的第I实施方式的基板处理装置I的俯视示意图。图2是水平观察本发明的第I实施方式的基板处理装置I中具备的腔室4内部的示意图。图3是旋转基座7以及与其关联的结构的俯视示意图。图4是红外线加热器58的纵向剖视图。
[0042]如图1所示，基板处理装置I是逐张对半导体晶片等圆板状的基板W进行处理的单张式装置。基板处理装置I包括:通过处理液和/或处理气体对基板W进行处理的多个处理单元2 ;将基板W搬入搬出各处理单元2的腔室4的基板搬送机械手CR ；以及对基板处理装置I中具备的装置的动作和阀的开闭等进行控制的控制装置3。
[0043]如图2所示，各处理单元2是单张式单元。各处理单元2包括:具有内部空间的箱型的腔室4 ;旋转卡盘5，在腔室4内以水平姿态保持一张基板W，使基板W围绕穿过基板W中心的铅垂的基板旋转轴线Al旋转；处理液供给装置，将药液或冲洗液等处理液供给到保持于旋转卡盘5上的基板W ;加热装置，从保持于旋转卡盘5的基板W上方对基板W进行加热；以及筒状的杯6，围绕基板旋转轴线Al包围旋转卡盘5。
[0044]如图2所示，相当于基板保持单元的旋转卡盘5包括:以水平姿态被保持的圆板状的旋转基座7 ;从旋转基座7的上表面外周部向上方突出的多个卡盘销8 ;使多个卡盘销8开闭的未图示的卡盘开闭机构。旋转卡盘5还包括:旋转轴9，从旋转基座7的中央部沿基板旋转轴线Al向下方延伸；以及旋转马达10，通过使旋转轴9旋转，使旋转基座7以及卡盘销8围绕基板旋转轴线Al旋转。
[0045]如图2所示，旋转基座7的外径比基板W的直径大。旋转基座7的中心线配置在基板旋转轴线Al上。多个卡盘销8在旋转基座7的外周部被保持在旋转基座7上。多个卡盘销8在圆周方向(围绕基板旋转轴线Al的方向)上隔开间隔配置。卡盘销8能够在被按压到基板W的周端面的闭合位置和从基板W的周端面离开的打开位置之间，围绕铅垂的旋转轴线相对于旋转基座7转动。卡盘开闭机构使卡盘销8围绕销旋转轴线转动。
[0046]控制装置3通过控制卡盘开闭机构，使多个卡盘销8的状态在多个卡盘销8把持基板W的闭合状态和多个卡盘销8对基板W的把持被解除的打开状态之间切换。在向旋转卡盘5搬运基板W时，控制装置3使各卡盘销8退避到打开位置。在该状态下，控制装置3通过使基板搬送机械手CR动作，将基板W载置到多个卡盘销8上。之后，控制装置3使各卡盘销8移动到闭合位置。由此，在基板W的下表面和旋转基座7的上表面在上下方向上分离的状态下