基板处理方法以及基板处理装置与流程

本发明涉及对硅基板实施处理的基板处理方法以及基板处理装置。

背景技术：
在半导体装置的制造工序中，例如逐张（一张一张）地对硅半导体晶片（wafer，以下仅称为“晶片”）进行处理。具体来说，对晶片表面供给药液，从而利用药液对该晶片表面进行处理。然后，对晶片表面供给DIW（脱离子化后的水），利用该DIW来冲洗掉附着在晶片表面的药液（冲洗处理）。冲洗掉药液之后，使晶片高速旋转，甩掉晶片表面的DIW，使晶片干燥。另外，已知这种技术：为了抑制产生水斑，对晶片表面供给比水沸点低的IPA（异丙醇），将附着在晶片表面的DIW置换为IPA。置换为IPA后，通过使晶片高速旋转，将附着在晶片表面的IPA从基板上除去，进而干燥晶片。通过高速旋转来使晶片干燥的原因在于，与使DIW从晶片周缘飞散的效果相比，更主要的效果是DIW会从高速旋转的晶片表面蒸发。因此，在冲洗处理后的晶片表面上残留的DIW的液滴中含有异物的情况下，在晶片开始高速旋转后，如果在异物被从晶片上甩脱之前DIW在此处蒸发，则有可能仅是异物残留在晶片表面上。另外，IPA等的有机溶剂价高，因此从降低运行成本的观点出发，希望不使用IPA来抑制产生水斑。

技术实现要素：
因此，本发明的一个目的在于，提供一种能够防止在硅基板的表面上残留异物残留并且使硅基板干燥的基板处理方法以及基板处理装置。另外，本发明的其它目的在于，提供一种不使用有机溶剂就能够抑制产生水斑的基板处理方法以及基板处理装置。本发明的基板处理方法提供一种基板处理方法，包括：冲洗工序，对硅基板的表面供给第一温度的水，利用该水对所述硅基板的表面实施冲洗处理；第二温度水供给（涂敷）工序，在所述冲洗工序之后，对所述硅基板的表面供给比所述第一温度低的第二温度的水；干燥工序，在所述第二温度水供给工序之后，使所述硅基板旋转，从而将该硅基板的表面的水甩向硅基板的周围，使所述硅基板干燥。通过本发明的方法，在使用第一温度的水进行冲洗处理之后，在干燥处理开始前，对硅基板的表面供给比第一温度低的第二温度的水。因此，在干燥处理开始时，在硅基板的表面附着温度比较低的第二温度的水。低温的第二温度的水比第一温度的水难以蒸发。在硅基板的表面上附着低温的第二温度的水的状态下，即使通过使硅基板旋转而开始干燥处理，附着在硅基板表面的第二温度的水也不会在干燥处理开始后立即蒸发。因此，在第二温度的水中含有异物的情况下，在干燥处理开始后的短期间期间内，在异物的周围存在第二温度的水。然后，通过硅基板的高速旋转，水使每个异物都从硅基板的表面甩出。由此，能够防止硅基板的表面残留异物，同时能够使硅基板干燥。另外，利用比第二温度高的第一温度的水，对硅基板的表面进行冲洗处理。利用比较高的温度的第一温度的水进行冲洗处理，比利用比较低的温度的第二温度的水进行冲洗处理的处理效率高。因此，能够对硅基板表面实施良好的冲洗处理。另外，在硅基板的表面附着有水的情况下，与该水为第一温度时相比，该水为更低温的第二温度时，能够抑制从硅基板向该水溶出硅（Si）。在硅基板的表面上附着有比较的低温的第二温度的水的状态下开始干燥处理，因此，在干燥处理开始时附着在硅基板表面的水几乎不含有成为水斑原因的硅。因此，在干燥处理后，在硅基板的表面不易产生水斑。由此，不使用IPA等的有机溶剂也能够抑制产生水斑。第一温度可以是常温（约25℃）。另外，也可以是比常温高的温度（例如40℃～80℃）。第二温度只要是比常温低的温度（并且是比水的凝固点高的温度）即可。例如，可以是5～10℃的范围的温度。本发明的一个实施方式的基板处理方法，还包括基板旋转工序，该基板旋转工序与所述冲洗工序以及所述第二温度水供给工序并行执行，用于使所述硅基板旋转。通过该方法，与供给第二温度的水並行地使硅基板旋转，由此，能够使第二温度的水遍布硅基板的整个表面。由此，能够防止在硅基板的整个表面上异物残留，并且，能够在硅基板的整个表面上抑制产生水斑。所述基板处理方法，还可以包括在执行所述冲洗工序之前执行的药液供给工序，在该药液供给工序中，对所述硅基板的表面供给药液，利用所述药液对该硅基板的表面实施处理。药液可以是对硅基板的表面进行清洗的清洗液，也可以是对硅基板的表面的膜进行蚀刻的蚀刻液。所述基板处理方法，还可以包括在执行所述冲洗工序之前执行的氢氟酸供给工序，在该氢氟酸供给工序中，对所述硅基板的表面供给氢氟酸，利用所述氢氟酸对该硅基板的表面实施处理。使用氢氟酸进行处理后的硅基板的表面变为疏水性面。从疏水性面容以溶出硅。通过本发明的方法，即使硅基板的表面为疏水性面，由于与干燥处理开始时的硅基板的表面接触的水为低温的第二温度，因此从疏水性面中也难以向该水中溶出硅。因此，在干燥处理开始时，硅基板的表面上残留的水中几乎不含有硅。由此，即使在使用氢氟酸进行处理后的干燥处理中，也能够抑制产生水斑。所述基板处理方法，还可以包括与所述干燥工序并行执行的气体供给工序，在该气体供给工序中，使具有对置面的对置构件与所述硅基板向相同方向旋转，同时对所述对置面与所述硅基板的表面之间供给气体，所述对置面与所述硅基板的表面相对置。本发明的基板处理装置包括：基板旋转单元，其保持硅基板进行旋转；第一温度水供给单元，其用于对由所述基板旋转单元保持的所述硅基板的表面供给第一温度的水；第二温度水供给单元，其用于对由所述基板旋转单元保持的所述硅基板的表面供给比所述第一温度低的第二温度的水；控制单元，其对所述基板旋转单元、第一温度水供给单元以及第二温度水供给单元进行控制，来执行冲洗工序、第二温度水供给工序、干燥工序。在所述冲洗工序中，对所述硅基板的表面供给第一温度的水，利用该水对所述硅基板的表面实施冲洗处理；在所述第二温度水供给工序中，在所述冲洗工序之后，对所述硅基板的表面供给第二温度的水；在干燥工序中，在所述第二温度水供给工序之后，使所述硅基板旋转，从而将该硅基板的表面的水甩向硅基板的周围，使所述硅基板干燥。优选所述第一温度是常温以上的温度，此时，所述第二温度水供给单元可以包括冷却单元，该冷却单元用于将水冷却到比常温低的温度。本发明的上述的或其它的目的特征以及效果，由参照附图记述的实施方式的说明中表明。附图说明图1是示意表示本发明的一个实施方式的基板处理装置的结构的图。图2是表示图1所示的基板处理装置进行的清洗处理的工序图。图3是示意表示图2的旋转脱水时的晶片的状态的图。图4是示意表示比较例的晶片的状态的图。具体实施方式图1是示意表示本发明的一个实施方式的基板处理装置1的结构的图。该基板处理装置1是单张式的装置，针对作为硅基板的一例的圆形半导体晶片W（以下，仅称为“晶片W”）上的装置形成区域侧的表面，利用药液以及DIW，实施用于除去污染物质的清洗处理。在本实施方式中，举例说明使用氢氟酸（HF水溶液）作为药液的情况。在基板处理装置1中，在由间隔壁（未图示）划分的处理室2内，具有：旋转卡盘（基板旋转单元）3，其将晶片W保持为大致水平姿势，同时使晶片W围绕通过其中心的大致铅直的旋转轴线C进行旋转；药液喷嘴14，其向保持在旋转卡盘3上的晶片W的表面供给药液（氢氟酸等）。另外，在旋转卡盘3的上方设有遮挡板（对置构件）19，该遮挡板19用于将保持在旋转卡盘3上的晶片W的表面附近的环境从其周围遮挡出来（将其与周围环境相隔开）。旋转卡盘3具有：旋转马达4；圆盘状的旋转基座6，其利用该旋转马达4的旋转驱动力而围绕旋转轴线C旋转；多个夹持构件7，以大致等间隔设在旋转基座6的周缘的多处，用于夹持晶片W而使其为大致水平的姿势。由此，旋转卡盘3在利用多个夹持构件7夹持晶片W的状态下，利用旋转马达4的旋转驱动力使旋转基座6旋转，由此，能够使保持大致水平姿势的晶片W与旋转基座6一起围绕旋转轴线C旋转。作为旋转卡盘3，不限于夹持式的卡盘，例如也可以采用真空吸附式的卡盘（真空卡盘）。真空卡盘对晶片W的背面进行真空吸附，由此使晶片W保持水平姿势，进而在该状态下围绕铅直的旋转轴线旋转，从而使保持在旋转卡盘3上的晶片W旋转。药液喷嘴14例如是以连续流的状态喷出药液的直线型喷嘴，以该喷出口朝向下方的状态，安装在大致水平延伸的机械臂15的前端部。机械臂15能够围绕规定旋转轴线进行摆动。在机械臂15上，结合有用于使机械臂15在规定角度范围内摆动的机械臂摆动机构16。通过机械臂15的摆动，药液喷嘴14在晶片W的旋转轴线C上的位置（与晶片W的旋转中心对置的位置）和设在旋转卡盘3侧方的位置（homeposition：原位置）之间移动。药液喷嘴14与液体供给管17相连接，该液体供给管17用于供给来自氢氟酸供给源的常温的氢氟酸（约25℃）。在液体供给管17的途中部，安装有用于开闭该液体供给管17的流路的药液阀18。如果打开药液阀18，则从液体供给管17向药液喷嘴14供给氢氟酸，从药液喷嘴14喷出氢氟酸。遮挡板19为圆板状，直径与晶片W的直径大致相同径或在其以上。并且，遮挡板19配置在旋转卡盘3的上方，呈大致水平的姿势，其中心位于晶片W的旋转轴线C上。在遮挡板19的下表面，形成有与保持在旋转卡盘3上的晶片W的表面相对置的圆形的对置面19A。对置面19A与晶片W的整个表面对置。在遮挡板19的表面上固定有旋转轴20，该旋转轴20以穿过遮挡板19中心的铅直轴线（与晶片W的旋转轴线C一致的铅直轴线）为中心轴线。旋转轴20形成为中空形状，其内部被液体供给管21以在铅直方向上延伸的状态插穿。在液体供给管21上连接有冷却DIW供给管22。对冷却DIW供给管22供给来自DIW供给源的常温（约25℃）的DIW（第一温度的水。以下称为“常温DIW”）。在冷却DIW供给管22上，从上游向下游按顺序安装有冷却DIW阀23及冷却单元60。冷却DIW阀23使冷却DIW供给管22的流路开闭。另外，冷却单元60是对来自DIW供给源的常温DIW进行冷却的一次通过（onepass）方式的单元，将在冷却DIW供给管22内流通的DIW冷却至规定低温（第二温度（例如约5～10℃））。例如在基板处理装置1的运转中（接通电源时）冷却单元60一直工作。在冷却单元60工作时如果打开冷却DIW阀23，则从冷却DIW供给管22向液体供给管21供给低温的DIW（第二温度的水。以下称为“冷却DIW”）。在液体供给管21上还连接有常温DIW供给管28。在常温DIW供给管28上，安装有用于使常温DIW供给管28的流路开闭的常温DIW阀29。在旋转轴20的内壁面与液体供给管21之间，形成有气体流通路24。在遮挡板19的下表面，气体流通路24的下端在液体供给管21的周围形成环状开口。在气体流通路24上连接有干燥用气体供给管25。在干燥用气体供给管25上，安装有用于使干燥用气体供给管25开闭的干燥用气体阀26。如果打开干燥用气体阀26，则从干燥用气体供给管25向气体流通路24供给干燥用气体。被供给至气体流通路24的干燥用气体，从气体流通路24的下端的环状开口向下方喷出。作为干燥用气体，例如使用非活性气体。作为非活性气体，优选氮气，但除了氮气以外，例如也能够使用氩气、氦气等。旋转轴20安装在机械臂27上，该机械臂27在旋转卡盘3的上方大致水平延伸，旋转轴20被设为从该机械臂27垂下的状态。在机械臂27上，结合有用于使机械臂27升降的机械臂升降机构31。通过机械臂27的升降，使遮挡板19在远离位置和接近位置之间升降，所述远离位置是指向旋转卡盘3的上方大幅度远离的位置，所述接近位置是指与保持在旋转卡盘3上的晶片W的表面以微小间隔接近的位置。对晶片W进行处理时，遮挡板19配置在使其对置面19A与晶片W的表面相隔规定间隔的规定位置。另外，在遮挡板19上，经由机械臂27而结合有用于使遮挡板19旋转的遮挡板旋转机构32。另外，基板处理装置1具备含有微型计算机的控制单元30。控制单元30按照预先设定的程序，对旋转马达4、机械臂摆动机构16、机械臂升降机构31以及遮挡板旋转机构32进行驱动控制。另外，控制单元30按照预先设定的程序，控制阀23、26、29的开闭。图2是表示基板处理装置1所进行的清洗处理流程的工序图。参照图1以及图2来说明该清洗处理。通过搬送机械手（未图示）将处理对象的晶片W搬入处理室2内（步骤S1），以使其表面（处理对象面）朝向上方的状态将晶片W交接至旋转卡盘3（步骤S2）。此时，为了不妨碍晶片W的搬入，遮挡板19退避至旋转卡盘3的上方而与旋转卡盘3远离的位置。另外，药液喷嘴14配置在旋转卡盘3的侧方的原位置。在晶片W被保持在旋转卡盘3上之后，控制单元30控制旋转马达4，以液处理旋转速度（例如300～1000rpm）使晶片W旋转（步骤S3（基板旋转工序））。另外，控制单元30使机械臂15摆动，将药液喷嘴14从原位置移动至晶片W的旋转轴线C上。如果移动完药液喷嘴14，则控制单元30打开药液阀18，从药液喷嘴14供给氢氟酸（步骤S4（药液供给工序、氢氟酸供给工序）），由此，对晶片W的表面使用氢氟酸实施处理。如果从药液喷嘴14喷出氢氟酸开始经过了规定时间，则控制单元30关闭药液阀18，停止从药液喷嘴14供给氢氟酸。然后，通过机械臂15的摆动，使药液喷嘴14从晶片W的旋转轴线C上回到原位置。使用氢氟酸实施了氢氟酸处理后的晶片W的表面，成为疏水性（hydrophobicity）面。在步骤S4的药液处理中，控制单元30也可以控制机械臂摆动机构16，使机械臂15在规定角度范围内摆动。由此，例如在从晶片W的旋转中心（晶片W的旋转轴线C上）至晶片W的周缘的范围内，晶片W表面的氢氟酸的供给位置以描画圆弧状轨迹的方式移动。接下来，利用常温DIW实施冲洗处理。控制单元30控制机械臂升降机构31，使遮挡板19下降至冲洗处理位置。冲洗处理位置是指，调整遮挡板19的高度而使遮挡板19的对置面19A与保持在旋转卡盘3上的晶片W的表面之间相隔例如10mm左右的位置。如果遮挡板19下降完毕，则控制单元30打开常温DIW阀29，从液体供给管21的下端喷出例如2（升/分）的常温DIW（步骤S5（冲洗工序））。从液体供给管21喷出的常温DIW，被供给至旋转中的晶片W的表面的中心部。供给至晶片W表面的常温DIW，受到因晶片W旋转而产生的离心力的作用而在晶片W的表面上流向周缘，从而扩散到晶片W的整个表面。由此，通过常温DIW冲洗掉附着在晶片W表面上的氢氟酸。在预先设定的常温冲洗时间（例如10秒钟）内，一直进行利用该常温DIW的冲洗处理。如果进行从液体供给管21的下端喷出常温DIW的处理持续进行了常温冲洗时间，则控制单元30关闭常温DIW阀29，停止喷出常温DIW。接下来，对晶片W的表面涂敷冷却DIW。控制单元30打开冷却DIW阀23，从液体供给管21例如以2（升/分）的速度喷出冷却DIW（步骤S6（第二温度水供给工序））。从液体供给管21喷出的冷却DIW，被供给至旋转中的晶片W的表面的中心部。供给至晶片W表面的冷却DIW，受到因晶片W旋转而产生的离心力作用而在晶片W的表面上流向周缘，从而扩展到晶片W的整个表面。因此，晶片W的表面的常温DIW被置换为冷却DIW，最终，晶片W的整个表面被冷却DIW的液膜覆盖。由此，在晶片W的整个表面上涂敷了冷却DIW。在预先设定的冷却DIW供给时间（例如10秒钟）内，一直供给冷却DIW。如果从液体供给管21喷出冷却DIW的处理持续进行了冷却DIW供给时间，则控制单元30关闭冷却DIW阀23，停止喷出该冷却DIW。然后，控制单元30控制机械臂升降机构31，将遮挡板19下降至干燥位置，该干燥位置是指，调整遮挡板19而使其对置面19A与晶片W的表面隔开微小间隔（例如0.5～3mm左右）而对置的位置。另外，控制单元30控制旋转马达4，使晶片W的旋转速度加速至规定高旋转速度（例如1500～2500rpm左右）（步骤S7：旋转脱水（干燥工序））。另外，控制单元30控制遮挡板旋转机构32，使遮挡板19以与晶片W相同方向并且大致相同速度进行高速旋转。另外，控制单元30打开干燥用气体阀26，从形成在遮挡板19上的气体流通路24的开口喷出干燥用气体。其结果，在晶片W的表面与遮挡板19的对置面19A之间的空间内，产生从晶片W的中心部流向周缘的干燥用气体的稳定气流，从而将晶片W的表面附近的环境从其周围中遮挡开来（将该环境与其周围分隔开来）。并且，如果晶片W的高速旋转持续了规定时间，则控制单元30关闭干燥用气体阀26，停止从气体流通路24喷出干燥用气体。另外，控制单元30控制机械臂升降机构31，使遮挡板19上升至旋转卡盘3的上方并且远离旋转卡盘3的位置。然后，停止晶片W的旋转。由此，对一张晶片W的清洗处理结束，通过搬送机械手将处理完的晶片W从处理室2内搬出（步骤S8）。如上述，根据本实施方式，在步骤S5的冲洗处理后，在步骤S7的旋转脱水开始前，对晶片W的表面供给冷却DIW，对其整个表面涂敷冷却DIW。冷却DIW的水温为5～10℃，与约25℃的常温DIW相比，不易蒸发。如图3所示，在冷却DIW的涂敷（步骤S6）结束后，在晶片W的表面附着冷却DIW。在该状态下，即使将晶片W的旋转速度提高为高旋转速度来开始旋转脱水，附着在晶片W表面上的冷却DIW也不会在开始旋转脱水后立即蒸发。因此，在该低温DIW中含有污染物质等的异物70的情况下，在旋转脱水开始后的短期间期间内，在异物70的周围存在低温DIW。然后，通过晶片W的高速旋转，DIW使每个异物70都从晶片W的表面甩出。由此，能够防止晶片W的表面残留异物，同时能够使晶片W干燥。另外，根据本实施方式，利用常温DIW对晶片W的表面进行冲洗处理。利用常温DIW进行冲洗处理，比利用冷却DIW进行冲洗处理的处理效率高。因此，能够对晶片W的表面实施良好的冲洗处理。另外，在晶片W的表面附着DIW的情况下，与该DIW为常温时相比，该DIW为低温（5～10℃）时能够抑制从晶片W向该DIW溶出硅（Si）。虽然使用氢氟酸进行处理之后的晶片W的表面成为硅溶出量比较多的疏水性面，但此时硅对冷却DIW的溶出量也不多。通过本实施方式，在晶片W的表面附着有冷却DIW的状态下开始旋转脱水，因此，在旋转脱水开始时附着在晶片W表面的DIW中几乎不含硅。因此，在旋转脱水后，在晶片W的表面不会产生因溶出硅导致的水斑。由此，在不使用IPA等有机溶剂的情况下，也能够抑制产生水斑。另一方面，如图4所示，研究如下情况（比较例）：在冲洗处理（步骤S5：常温DIW供给）之后立即进行旋转脱水（步骤S7）。在该情况下，晶片W表面附着有常温DIW。在该状态下，如果将晶片W的旋转速度提高至高旋转速度而开始旋转脱水，则附着在晶片W表面上的常温DIW会向晶片W的周方向移动，但由于蒸发而导致在此时气化的成分比较多。因此，在该DIW中含有污染物质等的异物70的情况下，因旋转脱水开始后异物70周围的常温DIW会蒸发，导致异物70附着在晶片W上的可能性变高，因此，异物70会附着在晶片W的表面上，此时即使晶片W高速旋转也无法将其甩掉。其结果，在干燥处理后的晶片W的表面上有可能残留异物70。以上，说明了本发明的一个实施方式，但本发明也可以实施为其它方式。第二温度例如可以是其它温度，只要是比常温低的温度（并且是比水的凝固点高的温度）即可。即，作为第二温度的水，也能够采用温度大于水的凝固点并且小于5℃的液温的水，也能够采用大于10℃并且小于常温（约25℃）的液温的水。另外，作为第一温度的水，也能够采用比常温高的温度（例如40℃～80℃）的液温的水。作为水，举例说明了DIW。但是，作为第一温度或第二温度的水，并不限于DIW，也能够采用碳酸水、电解离子水、臭氧水、稀释浓度（例如，10～100ppm左右）的盐酸水、还原水（富氢水）等。作为在冲洗处理前对基板供给的药液，可以根据要对晶片W表面进行处理的内容来选择使用。例如，如果是用于从晶片W表面除去颗粒的清洗处理，则使用SC1（ammonia-hydrogenperoxidemixture：氨过氧化氢水）等的清洗液。另外，如果是用于从晶片W表面蚀刻氧化膜等的清洗处理，则使用含有氢氟酸、BHF（BufferedHF：缓冲氢氟酸）等药液的清洗液。如果是用于除去在抗蚀膜剥离后的晶片W表面成为聚合物而残留的抗蚀膜残渣的聚合物除去处理，则使用SPM（sulfuricacid/hydrogenperoxidemixture：硫酸过氧化氢水）、SC1（ammonia-hydrogenperoxidemixture：氨过氧化氢水）等的聚合物除去液。在用于除去金属污染物的清洗处理中，使用氢氟酸、SC2（hydrochloricacid/hydrogenperoxidemixture：盐酸过氧化氢水）、SPM（sulfuricacid/hydrogenperoxidemixture：硫酸过氧化氢水）等的药液。虽然详细说明了本发明的实施方式，但这些只是为了说明本发明的技术内容而使用的具体例子，本发明并不被这些具体例限定，而仅由权利要求书限定。本申请与2012年3月29日向日本国特许厅提出的JP特愿2012－78235号对应，该申请的全部内容皆引用组合于此。