基板处理方法以及基板处理装置的制造方法
【专利说明】基板处理方法以及基板处理装置
[0001]本申请是申请日为2011年8月19日、申请号为201110242631.0、发明名称为“基板处理方法以及基板处理装置”的申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及处理基板的基板处理方法以及基板处理装置。成为处理对象的基板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 (Field Emiss1nDisplay:场致发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩模用基板、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。
【背景技术】
[0003]在制造半导体装置或液晶显示装置的工序中，例如逐张处理半导体晶片或液晶显示装置用玻璃基板等基板。具体地说，通过向基板上供给药液，利用药液处理基板的表面。然后，通过向基板上供给纯水，来冲洗基板上附着的药液。药液被冲洗掉之后，向基板上供给沸点比水的沸点低的IPA(异丙醇)，在基板上附着的纯水被置换为IPA。然后，通过使基板高速旋转，从基板除去附着在基板上的IPA，以干燥基板。
[0004]但是，在这样的基板处理方法中存在如下情况，S卩，在使基板干燥时，形成在基板的表面上的图案会倒塌。因此，在美国专利公报2010/0240219 Al中公开了为了防止图案倒塌，而在使基板的表面疏水化之后进行干燥的方法。具体地说，通过向基板上供给疏水剂，使基板的表面疏水化。然后，向基板上供给IPA，在基板上附着的疏水剂被置换为IPA。在疏水剂置换为IPA之后，向基板上供给纯水，从而在基板上附着的IPA被置换为纯水。然后，通过使基板高速旋转，来干燥基板。
[0005]如果使基板的表面充分疏水化，则能够抑制图案的倒塌。但是，在基板的表面未被充分疏水化的情况下，不能抑制图案的倒塌。即，在基板的表面仅局部地被疏水化的情况，或者处理液与基板的接触角不足够大的情况下，即使在将基板疏水化之后使基板干燥，也不能够抑制图案的倒塌。
[0006]如美国专利公报2010/0240219 Al记载的基板处理方法那样，在向基板供给一种疏水剂的情况下，基板的表面往往不能够被充分疏水化。另外，若基板上附着的处理液的表面张力大，则在使该基板干燥时，作用于图案的力也大。在美国专利公报2010/0240219 Al记载的基板处理方法中，使附着有纯水的基板干燥。但是，因为纯水的表面张力大，所以即使使基板疏水化，也不能充分抑制图案的倒塌。
[0007]另一方面，即使向形成有金属膜的基板供给作为疏水剂的硅烷化剂(Silylat1nAgent)，因为不能使金属膜疏水化，所以也不能使基板充分疏水化。但是，如果向基板供给使金属疏水化的金属类的疏水剂，则即使在基板上形成有金属膜的情况下，也能够使该金属膜疏水化。但是，根据本申请的发明人的研宄，已知即使在使用了金属类的疏水剂的情况下，有时也不能使基板充分疏水化。
[0008]具体地说，金属类的疏水剂本身不稳定，因而需要在金属类的疏水剂中混合其他的溶剂(稀释溶剂)。但是，若在金属类的疏水剂中混合含有羟基的溶剂，则会导致金属类的疏水剂的能力(使基板疏水化的能力)降低。也就是说，在金属类的疏水剂中混合有含有羟基的溶剂或者向保持含有羟基的溶剂的基板上供给了金属类的疏水剂的情况下，不能充分地发挥金属类的疏水剂的能力。
[0009]而且，即使通过金属类的疏水剂使基板疏水化，若在供给了金属类的疏水剂之后向基板供给含有水的液体或蒸汽，则处理液与基板的接触角变小。因此，在干燥基板时，作用于图案的力(使图案倒塌的力)变大。而且，在基板的表面保持有水的状态下，向该基板的表面供给金属类的疏水剂，基板也不能充分疏水化。即，本申请发明人发现:即使向形成有金属膜的基板供给金属类的疏水剂，在存在水的情况下也不能使金属膜充分疏水化。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的在于提供能够抑制或防止图案的倒塌的基板处理方法以及基板处理装置。
[0011]本发明的一个实施方式提供一种基板处理方法，该基板处理方法包括:将疏水剂供给至基板来使所述基板的表面疏水化的疏水化工序；在所述疏水化工序之后进行，使所述基板干燥的干燥工序；从所述疏水化工序结束之后到所述干燥工序结束为止，将所述基板保持为不与水接触的状态的工序。
[0012]基板的表面是基板本身的表面，在基板的表面形成有图案的情况下，还包括图案的表面。
[0013]根据该方法，向基板供给疏水剂，该基板的表面被疏水化。然后，使基板干燥。作为处理对象的基板从被疏水化之后到干燥为止保持不与水接触的状态。因而，能够防止在疏水剂供给至基板之后，因接触水而使基板的疏水性大幅降低。由此，能够抑制或防止图案的倒塌。
[0014]作为处理对象的基板可以是含有金属膜的基板，也可以是不含金属膜的基板。
[0015]在处理对象的基板是含有金属膜的基板的情况下，向含有金属膜的基板供给疏水剂，该基板的金属膜被疏水化。然后，使基板干燥。作为处理对象的基板在从被疏水化之后到干燥为止，保持不接触水的状态。若水与通过使金属膜疏水化的疏水剂疏水化后的基板接触，则可能使基板的疏水性大幅降低。因而，即使在这样的疏水剂供给至基板的情况下，也能够防止基板的疏水性大幅降低。由此，能够防止或抑制图案的倒塌。
[0016]另外，所述疏水化工序可以包括将所述疏水剂的液体供给至所述基板的工序，基板处理方法还可以包括干燥前清洗工序，该干燥前清洗工序在所述疏水化工序之后且所述干燥工序之前进行，将能够使所述疏水剂溶解且表面张力比水的表面张力小的溶剂供给至所述基板。
[0017]这种情况下，在疏水剂的液体供给至基板之后，将能够使该疏水剂溶解的溶剂供给至基板。由此，在基板上附着的疏水剂被置换为溶剂。然后，从基板除去溶剂，使基板干燥。在干燥前清洗处理中供给至基板的溶剂的表面张力小于水的表面张力。因而，与在干燥前清洗处理中将含有水的液体供给至基板的情况相比，更能够防止或抑制图案的倒塌。
[0018]另外，所述疏水化工序还包括将所述疏水剂的蒸汽供给至所述基板的蒸汽供给工序，所述干燥工序还包括使在所述基板上附着的所述疏水剂蒸发的蒸发工序。
[0019]在这种情况下，将疏水剂的蒸汽供给至基板。供给至基板的疏水剂的蒸汽的一部分变化为液滴，附着于基板。但是，该疏水剂的液滴会在短时间内蒸发，而从基板被除去。因而，能够通过在进行疏水化工序之后使在基板上附着的疏水剂蒸发，使基板干燥。由此，能够使基板快速地干燥，缩短基板的处理时间。
[0020]本发明的其他实施方式提供一种基板处理装置，该基板处理装置包括:基板保持单元，用于保持基板；疏水剂供给单元，用于向保持于所述基板保持单元上的基板供给疏水剂；干燥单元，用于使基板干燥；控制装置(controller)，所述控制装置通过控制所述疏水剂供给单元，进行将疏水剂供给至保持于所述基板保持单元上的基板来使所述基板的表面疏水化的疏水化工序，所述控制装置通过控制所述干燥单元，在所述疏水化工序之后，进行使所述基板干燥的干燥工序，所述控制装置在从所述疏水化工序结束之后到所述干燥工序结束为止，进行将所述基板保持为不与水接触的状态的工序。根据该结构，能够起到与上述的效果同样的效果。
[0021]基板处理装置还可以包括溶剂供给单元，该溶剂供给单元向保持于所述基板保持单元上的基板供给能够使所述疏水剂溶解且表面张力比水的表面张力小的溶剂，所述疏水剂供给单元可以包括向保持于所述基板保持单元上的基板供给所述疏水剂的液体的单元。所述控制装置可以通过控制所述疏水剂供给单元进行所述疏水化工序，所述疏水化工序包括向保持于所述基板保持单元上的基板供给所述疏水剂的液体的工序，所述控制装置通过控制所述溶剂供给单元，在所述疏水化工序之后且所述干燥工序之前，进行向保持于所述基板保持单元上的基板供给所述溶剂的干燥前清洗工序。在这种情况下，能够起到与上述效果同样的效果。
[0022]所述疏水剂供给单元可以包括向保持于所述基板保持单元上的基板供给所述疏水剂的蒸汽的单元。所述控制装置可以通过控制所述疏水剂供给单元进行所述疏水化工序，所述疏水化工序包括向保持于所述基板保持单元上的基板供给所述疏水剂的蒸汽的蒸汽供给工序；所述控制装置通过控制所述干燥单元进行所述干燥工序，所述干燥工序包括使在保持于所述基板保持单元上的基板上附着的所述疏水剂蒸发的蒸发工序。这种情况下，能够起到与上述效果同样的效果。
[0023]本发明的另外的其他的实施方式提供处理形成有金属膜的基板的基板处理方法，该基板处理方法包括:清洗液供给工序，将含有水的清洗液供给至基板；第一溶剂供给工序，在所述清洗液供给工序之后进行，通过将不含羟基的第一溶剂供给至基板，将在基板上保持的液体置换为第一溶剂；疏水剂供给工序，在所述第一溶剂供给工序之后进行，通过将含有第二溶剂且用于使金属疏水化的疏水剂供给至基板，将在基板上保持的液体置换为疏水剂，其中，所述第二溶剂不含羟基。
[0024]要向基板供给的疏水剂可以是疏水剂的液体，也可以是疏水剂的蒸汽。同样地，要向基板供给的第一溶剂可以是第一溶剂的液体，也可以是第一溶剂的蒸汽。疏水剂的蒸汽可以是疏水剂气化而成的蒸汽，也可以是包括疏水剂的液滴和运载该液滴的运载气体(例如，氮气等非活性气体)的混合流体。第一溶剂的蒸汽也同样。
[0025]根据该方法，向形成有金属膜的基板供给含有水的清洗液。然后，将不含羟基的第一溶剂供给至基板，从而在基板上保持的液体(清洗液或含有清洗液的液体)被置换为第一溶剂。由此，从基板除去清洗液。然后，在供给了第一溶剂之后，将含有第二溶剂且使金属疏水化的疏水剂供给至基板，该第二溶剂不含羟基。由此，在基板上保持的液体(第一溶剂的液体)被置换为疏水剂。在要向基板供给疏水剂时，在基板上保持的液体是第一溶剂的液体。因为第一溶剂不含羟基，所以通过混合疏水剂和第一溶剂，能够抑制或防止疏水剂的能力(使基板疏水化的能力)降低。而且，因为疏水剂中含有不含羟基的第二溶剂，所以能够使疏水剂稳定，并且能够抑制或防止疏水剂的能力降低。并且，在向基板上供给疏水剂之前，通过供给第一溶剂能够从基板除去清洗液，因而，疏水剂在基板上不残留水的状态或水的残留量极少的状态下，供给至基板。因而，能够使基板充分疏水化。因而，在使基板干燥时能够抑制图案的倒塌。
[0026]基板处理方法还可以包括水溶性溶剂供给工序，该水溶性溶剂供给工序在所述清洗液供给工序之后且所述第一溶剂供给工序之前进行，通过将水溶性溶剂供给至基板，将在基板上保持的液体置换为水溶性溶剂，所述水溶性溶剂对水的溶解度比第一溶剂对水的溶解度高。第一溶剂可以是能够溶于水的溶剂，也可以是不溶于水的溶剂。
[0027]在这种情况下，在将含有水的清洗液供给至基板之后，依次将水溶性溶剂以及第一溶剂供给至基板。通过向保持有清洗液的基板供给水溶性溶剂，在基板上保持的清洗液的大部分被水溶性溶剂冲走而被除去。而且，水溶性溶剂对水的溶解度高于第一溶剂对水的溶解度的溶解度，因而在清洗液被置换为水溶性溶剂的过程中，在基板上保持的清洗液的一部分溶入水溶性溶剂中，与该水溶性溶剂一起从基板除去。然后，通过在供给了水溶性溶剂之后将第一溶剂供给至基板，在基板上保持的水溶性溶剂被置换为第一溶剂。在基板上保持的水溶性溶剂含有清洗液的情况下，在水溶性溶剂被置换为第一溶剂的过程中，该清洗液也与水溶性溶剂一起从基板被除去。由此，能够降低水在基板上的残留量。因而，能够在基板上不残留水的状态或水的残留量极少的状态下，将疏水剂供给至基板。由此，能够使基板充分疏水化。因而，能够抑制图案的倒塌。
[0028]另外，所述第一溶剂供给工序可以包括物理置换工序，在该物理置换工序中，通过将施加了物理力的第一溶剂供给至基板，将在基板上保持的液体置换为第一溶剂。
[0029]这种情况下，将施加了物理力的第一溶剂供给至基板。在基板上保持的液体(清洗液或包括清洗液的液体)被第一溶剂沿着基板流动的力和作用于第一溶剂的物理力从基板除去。由此，能够降低水基板上的残留量。因而，能够在基板上不残留水的的状态或水的残留量极少的状态下，将疏水剂供给至基板。由此，能够使基板充分疏水化。因而，能够抑制图案的倒塌。
[0030]另外，所述第一溶剂供给工序还可以包括置换工序，该置换工序在所述物理置换工序之前，通过将第一溶剂供给至基板，来将在基板上保持的液体置换为第一溶剂。
[0031]这种情况下，向已被供给了清洗液的基板供给第一溶剂。然后，向基板供给作用有物理力的第一溶剂。即，在通过第一次供给第一溶剂除去在基板上保持的液体(清洗液或包括清洗液的液体)之后，向基板供给作用有物理力的第一溶剂。因此，即使在第一次供给了第一溶剂之后有极少量的清洗液残留于基板，也能够通过供给作用有物理力的第一溶剂，从基板除去该稍微残留的清洗液。因而，能够在基板上不残留残水的状态或水的残留量极少的状态下，将疏水剂供给至基板。由此，能够使基板充分疏水化。因此，能够抑制图案的倒塌。
[0032]另外，所述物理置换工序包括将施加了振动的第一溶剂供给至基板的工序和使赋予了动能的第一溶剂的液滴与基板碰撞的工序中的至少一个工序。
[0033]这种情况下，在基板上保持的液体(清洗液或含有清洗液的液体)被第一溶剂沿着基板流动的力从基板除去，并且借助第一溶剂的振动和/或第一溶剂的动能被从基板除去。由此，能够降低水在基板上的残留量。因而，能够在基板不残留水的状态或水的残留量极小的状态下，将疏水剂供给至基板。由此，能够使基板充分疏水化。因此，能够抑制图案的倒塌。
[0034]另外，基板处理方法还可以包括:干燥工序，在所述疏水剂供给工序之后进行，从基板除去液体来使基板干燥；非接触状态维持工序，从所述疏水剂供给工序结束之后到所述干燥工序结束为止，维持基板不与水接触的状态。
[0035]这种情况下，在将疏水剂供给至基板之后，从基板除去液体。由此，使基板干燥。并且，从供给疏水剂结束之后到基板干燥结束为止的期间，防止水与基板接触。即，从供给疏水剂结束到基板干燥结束为止的期间，不向基板供给含有水的液体或蒸汽。因而，能够抑制或防止因水与被供给了疏水剂的基板接触而使处理液与基板的接触角减小。由此，能够抑制或防止在使基板干燥时，作用于图案的力(使图案倒塌的力)变大。因此，能够抑制图案的倒塌。
[0036]另外，所述非接触状态维持工序可以包括干燥剂供给工序，该干燥剂供给工序在所述疏水剂供给工序之后且所述干燥工序之前进行，通过将不含水且沸点低于水的沸点的干燥剂供给至基板，来将在基板上保持的液体置换为干燥剂。
[0037]这种情况下，在将疏水剂供给至基板之后，向基板供给干燥剂。由此，在基板上保持的液体被置换为干燥剂。然后，从基板除去干燥剂，使基板干燥。因为干燥剂不含水，所以能够抑制或防止因干燥剂与被供给了疏水剂的基板接触而使处理液与基板的接触角减小。因而，在使基板干燥时，能够抑制或防止图案的倒塌。而且，因为干燥剂的沸点低于水的沸点，所以能够缩短干燥所需的时间。
[0038]另外，所述疏水剂供给工序可以包括使第二溶剂和疏水剂原液在从贮存有要供给至基板的疏水剂原液的疏水剂槽到该基板之间的疏水剂的流通路径中混合，并将混合了的该第二溶剂和疏水剂原液供给至该基板的工序。“疏水剂原液”指与第二溶剂混合前的液体。即，“疏水剂原液”可以是预先被稀释液(例如，第二溶剂)稀释了的液体，也可以是多个液体的混合物。
[0039]这种情况下，第二溶剂和疏水剂原液在刚要供给至基板之前混合。然后，将该混合了的第二溶剂和疏水剂原液的混合液(疏水剂)供给至基板。因为在刚要供给至基板之前使第二溶剂和疏水剂原液混合，所以在即使因疏水剂被稀释，使疏水剂的活性会随着时间变化而降低的情况下，也能够将活性未降低或活性几乎未降低的疏水剂供给至基板。由此，能够使基板充分疏水化。因此，能够抑制图案的倒塌。
[0040]另外，第一溶剂和第二溶剂是同种溶剂。
[0041 ] 这种情况下，向保持有作为与第二溶剂同种的溶剂的第一溶剂的基板供给含有第二溶剂的疏水剂。因而，第一溶剂和疏水剂能够顺畅地混合，在基板上保持的第一溶剂被顺畅地置换为疏水剂。由此，能够缩短从第一溶剂置换为疏水剂所需的时间。
[0042]另外，在基板上可以形成有带底的筒状的凹部。所述凹部例如可以是用于构成DRAM (dynamic random access memory:动态随机存取存储器)上设置的电容器电极的柱面(cylinder)，也可以是将配线层之间连接的通孔(via hole)。
[0043]这种情况下，向形成有凹部的基板供给清洗液。因为凹部呈带底的筒状，所以清洗液容易残留在凹部的底部。因而，在向基板供给疏水剂之前，通过将第一溶剂等供给至基板，除去滞留于凹部的底部的清洗液，而能够在基板上不残留水的状态或水的残留量极小的状态下，将疏水剂供给至基板。由此，能够使基板充分疏水化。因而，能够抑制图案的倒
Mo
[0044]本发明的另外的其他的实施方式提供基板处理装置，具有:基板保持单元，用于保持基板；清洗液供给单元，将含有水的清洗液供给至保持于所述基板保持单元上的基板；第一溶剂供给单元，将不含羟基的第一溶剂供给至保持于所述基板保持单元上的基板；疏水剂供给单元，将含有第二溶剂且用于使金属疏水化的疏水剂供给至保持于所述基板保持单元上的基板，所述第二溶剂不含羟基；控制装置执行如下工序，即:清洗液供给工序，通过所述清洗液供给单元将清洗液供给至保持于所述基板保持单元上的基板；第一溶剂供给工序，在所述清洗液供给工序之后进行，通过所述第一溶剂供给单元将第一溶剂供给至保持于所述基板保持单元上的基板，来将在基板上保持的液体置换为第一溶剂；疏水剂供给工序，在所述第一溶剂供给工序之后进行，通过所述疏水剂供给单元将疏水剂供给至保持于所述基板保持单元上的基板，来将在基板上保持的液体置换为疏水剂。这种情况下，能够起到与上述效果同样的效果。
[0045]基板处理装置还可以包括水溶性溶剂供给单元，该水溶性溶剂供给单元将水溶性溶剂供给至基板，该水溶性溶剂对水的溶解度高于第一溶剂对水的溶解度。所述控制装置还可以执行水溶性溶剂供给工序，该水溶性溶剂供给工序在所述清洗液供给工序之后且所述第一溶剂供给工序之前进行，通过所述水溶性溶剂供给单元将水溶性溶剂供给至保持于所述基板保持单元上的基板，来将在基板上保持的液体置换为水溶性溶剂。这种情况下，能够起到与上述效果同样的效果。
[0046]另外，基板处理装置包括物理力施加单元，该物理力施加单元对从所述第一溶剂供给单元供给至保持于所述基板保持单元上的基板的第一溶剂施加物理力。所述控制装置执行包括物理置换工序的所述第一溶剂供给工序，在所述物理置换工序中，通过将被所述物理力施加单元施加了物理力的第一溶剂供给至保持于所述基板保持单元上的基板，来将在基板上保持的液体置换为第一溶剂。这种情况下，能够起到与上述效果同样的效果。
[0047]另外，所述控制装置执行还包括置换工序的所述第一溶剂供给工序，所述置换工序在所述物理置换工序之前进行，通过所述第一溶剂供给单元将第一溶剂供给至保持于所述基板保持单元上的基板，来将在基板上保持的液体置换为第一溶剂。这种情况下，能够起到与上述效果同样的效果