CN105470106A - 基板处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供在除去疏水剂的工序中能够防止基板污染的基板处理方法，所述疏水剂在用于防止基板的图案倒塌的疏水处理中使用。基板处理方法包括：在处理槽内清洗基板的工序；在腔内形成有机溶剂蒸气环境的工序；提升基板并将基板表面的清洗液置换成有机溶剂的工序；从处理槽排出清洗液的工序；使基板移动至处理槽的工序；对基板的表面进行疏水处理的工序；提升基板朝向基板供给有机溶剂蒸气来从基板的表面除去疏水剂的工序；以及使用非活性气体干燥基板的工序。因为在处理槽的上方进行疏水剂除去工序，所以能够一边抑制有可能在该工序中在处理槽内生成的微粒导致基板污染一边干燥基板。

Description

基板处理方法

技术领域

本发明涉及利用处理液对半导体晶片或液晶显示装置的玻璃基板(下面，简称为基板)进行处理的基板处理方法。

背景技术

已知的基板处理装置具有：处理槽，将基板浸渍于药液或清洗液等；基板升降机构，使基板在处理槽与基板处理槽的上方空间之间移动；以及基板干燥机构，通过在处理槽的上方空间对基板吹送非活性气体等使纯水等的清洗液干燥。在这样的基板处理装置中，在使清洗液干燥时，会产生因在基板上的图案内残留的清洗液的毛细管现象导致的发生图案塌陷的问题。

为了解决该问题，已知有通过预先在基板表面形成疏水性保护膜来减小干燥处理时液体作用于图案的表面张力的技术(例如专利文献1)。在该技术中，实施朝向处理槽内的基板供给疏水剂进行疏水化的疏水性处理工序。接着，通过朝向处理槽内的基板供给IPA(iso-Propylalcohol：异丙醇)，来实施将在基板的表面残留的未反应的疏水剂置换成IPA后除去的异丙醇清洗处理。

专利文献1：日本特开2010-114414号公报

根据专利文献1的基板处理方法，能够抑制干燥处理中的图案塌陷。然而，在疏水性处理工序之后实施接下来的异丙醇清洗处理时，有时贮存槽中残留的未反应的疏水剂与IPA反应生成硅酸等微粒。其结果是，担心处理槽内的基板被微粒污染。

发明内容

因此本发明的目的在于提供：在维持基板的清洁度的状态下，能够防止图案塌陷并使基板干燥的基板处理方法。

为了解决上述问题，第一发明的基板处理方法包括：清洗处理工序，将基板浸渍于贮存在处理槽中的清洗液中，使用清洗液清洗所述基板的表面；有机溶剂蒸气形成工序，通过向对处理槽进行包围的腔的内部环境供给有机溶剂蒸气，在包括处理槽的上部空间在内的腔的内部环境形成有机溶剂蒸气环境；有机溶剂置换工序，通过将基板提升至处理槽的上部空间来将在基板的表面附着的清洗液置换成有机溶剂；排液工序，排出处理槽内的清洗液；基板移动工序，使基板移动至处理槽内；疏水处理工序，通过对移动至处理槽内的基板的表面供给疏水剂，对基板的表面进行疏水处理；疏水剂除去工序，通过将基板提升至处理槽的上方，在处理槽的上方朝向所述基板供给有机溶剂蒸气，除去在基板的表面残留的未反应的疏水剂；以及干燥工序，通过朝向基板供给非活性气体来干燥基板。

第二发明的基板处理方法的特征在于，在第一发明的基板处理方法中，有机溶剂为异丙醇。

第三发明的基板处理方法的特征在于，在第一发明或第二发明的基板处理方法中，在疏水剂除去工序中向基板供给的有机溶剂蒸气的温度高于在疏水处理工序中向基板供给的疏水剂的温度。

根据本发明，通过在处理槽的内部执行疏水处理，将基板表面疏水化。因此，在朝向基板表面供给非活性气体的干燥工序中能够防止基板表面的图案倒塌。此外，在疏水处理之后，在处理槽的上方执行除去在基板表面残留的未反应的疏水剂的疏水剂除去工序。因此，在疏水处理之后，即使在处理槽的内部残留的未反应的疏水剂与在疏水剂除去工序中使用的有机溶剂反应生成微粒，在该时间点基板位于处理槽的上方。因此，防止或抑制因疏水剂除去工序污染基板。因此，能够在维持基板的清洁度的状态下使基板干燥。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的基板处理装置的结构的示意图。

图2是说明在基板处理装置1中的基板处理的动作的流程图。

图3是示出在图2的步骤S1中的基板处理装置的动作的示意图。

图4是示出在图2的步骤S2中的基板处理装置的动作的示意图。

图5是示出在图2的步骤S3中的基板处理装置的动作的示意图。

图6是示出在图2的步骤S4中的基板处理装置的动作的示意图。

图7是示出在图2的步骤S5中的基板处理装置的动作的示意图。

图8是示出在图2的步骤S6中的基板处理装置的动作的示意图。

图9是示出在图2的步骤S7中的基板处理装置的动作的示意图。

图10是示出在图2的步骤S8中的基板处理装置的动作的示意图。

图11是示出在图2的步骤S9中的基板处理装置的动作的示意图。

图12是示出在图2的步骤S10中的基板处理装置的动作的示意图。

图13是示出在图2的步骤S11中的基板处理装置的动作的示意图。

附图标记说明如下：

1基板处理装置

10腔

20处理槽

30保持机构

40升降机构

51、52、53、54、55喷嘴

61、62、63、64、65阀

71非活性气体供给源

72、73IPA供给源

74疏水剂供给源

75处理液供给源

80控制部

W基板

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的一实施方式的基板处理装置。在下面的说明中，基板是指半导体晶片、液晶显示装置用玻璃基板、PDP(PlasmaDisplayPanel：等离子体显示面板)用玻璃基板、光掩模用玻璃基板以及光盘用基板等。

＜基板处理装置的主要部分结构＞

图1是本发明的实施方式的基板处理装置1的主视图。

该基板处理装置1是对使用纯水的清洗处理结束后的基板吹送作为有机溶剂的IPA来使所述基板干燥的装置，主要具有：腔10、处理槽20、保持机构30、升降机构40、喷嘴51至55、使各喷嘴开闭的阀61至65、向喷嘴51供给氮气等非活性气体的非活性气体供给源71、向喷嘴52供给IPA蒸气的IPA供给源72、向喷嘴53供给IPA蒸气的IPA供给源73、向喷嘴54供给疏水剂的疏水剂供给源74、向处理液供给喷嘴65供给纯水等的清洗液的处理液供给源75以及控制部80。

腔10是在内部容置处理槽20、升降机构40、喷嘴51至55等的框体。腔10的上部11能够开闭。在将腔10的上部11打开的状态下，能够从该打开部分搬入搬出基板W。另一方面，在将腔10的上部11关闭的状态下，能够使腔10的内部成为密封空间。

处理槽20是贮存氢氟酸等的药液或纯水等的清洗液(下面，将它们总称为“处理液”)并按顺序对基板进行表面处理的槽，所述处理槽20容置在腔10的内部。在处理槽20的底部附近配置有喷嘴55，能够从处理液供给源75通过该喷嘴55向处理槽20内供给处理液。该处理液从处理槽20的底部供给，并从处理槽20的开口部20P溢出。此外，在处理槽20中，还能够通过打开排液阀66将在处理槽20内贮存的处理液排出至排液管路。

保持机构30以使多个基板W的主面(电路形成面)垂直的状态使多个基板W在X方向上彼此隔离地保持多个基板W。升降机构40通过使保持机构30在铅垂方向(Z方向)上升降，能够使保持机构30保持的多个基板W在浸渍于处理槽20中贮存的处理液中的位置(图1的实线位置所表示的位置。称为下部位置。)与从该处理液中提起的位置(图1的假想线位置所表示的位置。称为上部位置。)之间移动。

在处理槽20的上方空间，接近开口部20P配置有喷嘴53及喷嘴54。

喷嘴53是沿着X方向延伸的中空的管状构件，在X方向上等间隔地形成有多个喷出孔(未图示)。喷嘴53沿着处理槽20的上侧角部在Y方向上排列配置有两条。喷嘴53从所述的多个喷出孔朝向处理槽20的开口部20P喷出IPA蒸气，在处理槽20内形成含有该IPA蒸气的环境。

从腔10外部的IPA供给源73向喷嘴53供给IPA蒸气。在喷嘴53与IPA供给源73之间的管路上安装有阀63，通过调整该阀63的开度能够控制从喷嘴53喷出的IPA蒸气的喷出量。

喷嘴54是沿着X方向延伸的中空的管状构件，在X方向上等间隔地形成有多个喷出孔(未图示)。喷嘴54沿着处理槽20的上侧角部在Y方向上排列配置有两条。喷嘴54从所述的多个喷出孔朝向处理槽20的开口部20P喷出疏水剂，能够在处理槽20内贮存液态的疏水剂，或者在处理槽20内形成含有疏水剂的雾的环境。

疏水剂是使硅本身及包含硅的化合物疏水化而形成的硅类疏水剂或使金属本身及包含金属的化合物疏水化而形成的金属类疏水剂。

金属类疏水剂例如包括具有疏水基的胺及有机硅化合物中的至少一个。

硅类疏水剂例如是硅烷耦合剂硅烷偶联剂(silanecouplingagent)。例如，硅烷耦合剂硅烷偶联剂包括HMDS(hexamethyldisilazane：六甲基二硅氮烷胺)、TMS(tetramethylsilane：四甲基硅烷)、氟化烷基氯硅烷、氟代烷基氯硅烷、烷基二硅氮烷(Alkyl-disilazane)、及非氯类疏水剂中的至少一种。

非氯类疏水剂例如包括氨甲基三甲基硅烷、二甲基硅烷基二乙胺、六甲基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷、双(二甲基氨基)硅烷(Bis(dimethylamino)dimethylsilane)、N,N-二甲基氨基三甲基硅烷、N-(三甲基硅烷基)二甲胺及有机硅烷化合物中的至少一个。

期望疏水剂在被具有与IPA等亲水性有机溶剂相溶解的特性的溶剂稀释的状态下使用所述。在该情况下，期望疏水剂和具有与IPA等亲水性有机溶剂相溶解的特性的溶剂在喷嘴54的上游混合供给至喷嘴54。

在处理槽20的上方空间中，在上述喷嘴53及54的上方还配设有喷嘴51及喷嘴52。

从腔10外部的非活性气体供给源71向喷嘴51供给氮气。期望氮气被加热至室温以上。在喷嘴51与非活性气体供给源71之间的管路上设置有阀61，通过调整该阀61的开度控制从喷嘴51喷出的氮气的喷出量。喷嘴51朝向提升至上部位置的基板W。由于从喷嘴51喷出氮气，导致包括处理槽20的上方空间的腔10的内部空间充满了氮气，从而对位于上部位置的基板W进行干燥处理(详细情况在后面叙述)。

从腔10外部的IPA供给源72向喷嘴52供给IPA蒸气。在喷嘴52与IPA供给源72之间的管路上设置有阀62，通过调整该阀62的开度控制从喷嘴52喷出的IPA蒸气的喷出量。喷嘴52朝向提升至上部位置的基板W。由于从喷嘴52喷出IPA蒸气，包括处理槽20的上方空间的腔10的内部空间充满了IPA蒸气，通过IPA蒸气能够除去位于上部位置的基板W上的剩余的疏水剂(详细情况在后面叙述)。

上述的各阀61至66、升降机构75以及各供给源71至75通过控制部80的控制来动作。

＜基板处理装置1中的基板处理＞

接着，对使用了基板处理装置1的基板处理进行说明。图2是说明基板处理装置1中的基板处理的动作的流程图。此外，图3至13是说明基板处理装置1中的基板处理的情况的示意图。

控制部80通过在保持机构30位于处理槽20内的下部位置的状态下，在处理槽20中贮存氢氟酸等药液，对保持机构30所保持的基板W执行清洗处理等药液处理(图2的步骤S1，图3)。

接着控制部80一边打开阀66将贮存在处理槽20的药液排出，一边打开阀65从处理液供给源75向喷嘴55导入存水。由此，将贮存在处理槽20的药液依次置换成纯水，来执行利用纯水清洗基板W的表面的清洗处理(图2的步骤S2，图4)。

接着控制部80打开阀62，从喷嘴52向处理槽20的上部空间供给IPA蒸气。此外，打开阀63，从喷嘴53朝向处理槽20的开口部20P供给IPA蒸气。由此，在包围处理槽20的腔10的内部环境形成IPA蒸气的环境(图2的步骤S3。图5)。

接着控制部80一边使喷嘴52及喷嘴53继续供给IPA蒸气，一边控制升降机构40，使位于下部位置的保持机构30移动至处理槽20上方的上部位置。在保持机构30从下部位置上升至上部位置期间，被保持机构30保持的基板W暴露在喷嘴52及喷嘴53供给的IPA蒸气中。由此，附着在基板W的纯水被置换成IPA(图2的步骤S4，图6)。

接着控制部80打开阀66，将处理槽20内的纯水排出(图2的步骤S5，图7)。

接着控制部80控制阀62及阀63，调整(减小)从喷嘴52及喷嘴53喷出的IPA蒸气的喷出量。此外，控制部80关闭喷嘴66，使处理槽20成为能够贮存流体的状态。然后，打开阀64，开始从喷嘴54向处理槽20供给疏水剂。由此，将疏水剂贮存在处理槽20内(图2的步骤S6，图8)。并且，疏水剂不限于液状的疏水剂，也可以是蒸汽状(蒸气)或喷雾状。此外，也可以替代喷嘴54(或除了喷嘴54以外)，从处理槽20内的喷嘴55向处理槽20供给疏水剂。

若附着有水分的基板直接与疏水剂接触，则有时会出现改质性能劣化、生成异物等情况。对此，在本实施方式中在开始步骤S7的疏水处理之前执行IPA置换(步骤S4)，从基板W的表面除去水分。如此，因为对除去了水分的基板W执行疏水处理(步骤S7)，所以能够防止或抑制在疏水处理时生成异物。

接着控制部80控制升降机构40，使位于上部位置的保持机构30移动至处理槽20内的下部位置。由此，通过疏水剂将被保持在保持机构30的基板W的表面改质为具有疏水性(疏水处理。图2的步骤S7。图9)。控制部80在进行步骤S7的疏水处理时，也可以控制升降机构40使保持机构30在处理槽20中摆动。由此，基板W的表面被改质得更加均匀。

接着控制部80控制阀64，停止来自喷嘴54的疏水剂的供给(图2的步骤S8。图10)。

接着控制部80控制升降机构40，使位于下部位置的保持机构30移动至处理槽20上方的上部位置。由此，将表面被改质为疏水性的基板W向处理槽20的上方提升至上部位置。通过从喷嘴52及喷嘴53喷出的IPA蒸气除去在基板W附着的未反应的疏水剂(图2的步骤S9。图11)。因为保持机构30在比较短的时间(例如约10秒钟)从下部位置移动至上部位置，所以即使在基板W附着的未反应的疏水剂与IPA反应，也仅生成极少量的硅酸等微粒。因此，基板W的表面保持为清洁的状态。

接着控制部80在使从喷嘴52及53持续攻击IPA蒸气的状态下，打开阀66。由此，从基板W的表面除去疏水剂。此外，在处理槽20的内壁等附着的未反应的疏水剂被从喷嘴53喷出的IPA蒸气除去，并从排液管路被排出至处理槽20的外部(图2的步骤S10。图12)。有时在处理槽20的内壁等附着的未反应的疏水剂与IPA蒸气反应，在处理槽20的内部产生硅酸等微粒。但是，基板W在本步骤S10之前的阶段被从处理槽20提升至上方。因此，抑制或防止可能在处理槽20的内部产生的硅酸等微粒附着在基板W上。而且，通过喷嘴53形成从处理槽20的上方朝向底部的IPA蒸气的气流。因此，抑制或防止在处理槽20的内部产生的微粒经过开口部20P污染位于处理槽20的上方的基板W。

当进一步继续执行步骤S10时，在处理槽20的内壁等附着的未反应的疏水剂及由该疏水剂与IPA蒸气反应产生的硅酸等微粒被从喷嘴52及53喷出的IPA蒸气除去，并被从排液管路排出。由此，在步骤S10结束时清洗干净了处理槽20的内部。

并且，期望在步骤S10中从喷嘴52及53供给的IPA蒸气的温度高于在步骤S7的疏水处理中从喷嘴54供给的疏水剂的温度。由此，能够高效地从基板W的表面除去疏水剂。

接着控制部80关闭阀62、63及64，打开阀61。由此，朝向位于上部位置的基板W供给来自喷嘴51的被加热的非活性气体。由此最终将基板W的表面干燥。

＜变形例＞

虽然在上述的实施方式中从相互独立的供给喷嘴喷出IPA蒸气和氮气，但是也可以从同一喷嘴喷出所述IPA蒸气和氮气。

在上述的实施方式中，从基板W的表面除去水分(步骤S4)时或者从基板除去疏水剂(步骤S10)时使用了IPA。但是，只要是能够与水等的清洗液及疏水剂所使用的溶剂置换的有机溶剂即可，能够使用除了IPA以外的有机溶剂。

工业上的可应用性

本发明能够有效地应用于基板的处理。

Claims (3)

1.一种基板处理方法，其特征在于，包括：

清洗处理工序，将基板浸渍于贮存在处理槽中的清洗液中，使用清洗液清洗所述基板的表面；

有机溶剂蒸气形成工序，通过向对所述处理槽进行包围的腔的内部环境供给有机溶剂蒸气，在包括所述处理槽的上部空间在内的腔的内部环境形成有机溶剂蒸气环境；

有机溶剂置换工序，通过将所述基板提升至所述处理槽的上部空间，将在所述基板的表面附着的清洗液置换成有机溶剂；

排液工序，排出所述处理槽内的清洗液；

基板移动工序，使所述基板移动至所述处理槽内，

疏水处理工序，通过对移动至所述处理槽内的所述基板的表面供给疏水剂，对所述基板的表面进行疏水处理；

疏水剂除去工序，通过将所述基板提升至所述处理槽的上方，在所述处理槽的上方朝向所述基板供给有机溶剂蒸气，除去在基板的表面残留的未反应的疏水剂；

干燥工序，通过朝向所述基板供给非活性气体，来干燥基板。

2.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述有机溶剂为异丙醇。

3.如权利要求1或2所述的基板处理方法，其特征在于，在所述疏水剂除去工序中向所述基板供给的有机溶剂蒸气的温度高于在所述疏水处理工序中向所述基板供给的所述疏水剂的温度。