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TWI891880B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

基板處理方法及基板處理裝置

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Publication number
TWI891880B
TWI891880B TW110130046A TW110130046A TWI891880B TW I891880 B TWI891880 B TW I891880B TW 110130046 A TW110130046 A TW 110130046A TW 110130046 A TW110130046 A TW 110130046A TW I891880 B TWI891880 B TW I891880B
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TW
Taiwan
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solvent
substrate
forming
processing liquid
processing
Prior art date
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TW110130046A
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English (en)
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Inventor
甲斐亜希子
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
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Publication date
Application filed by 日商東京威力科創股份有限公司 filed Critical 日商東京威力科創股份有限公司
Publication of TW202213457A publication Critical patent/TW202213457A/zh
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Abstract

本發明提供一種基板處理方法及基板處理裝置，於基板之邊緣部形成膜厚更均勻的處理膜。該基板處理方法，對基板表面之邊緣部形成處理膜，包含如下步驟：處理液供給步驟，將用於形成該處理膜之處理液，供給至該邊緣部；以及接觸步驟，使供給至該基板表面中之較供給該處理液的區域更為內側之成形用溶劑，和供給至該邊緣部之該處理液中的該基板之中央側的界面接觸。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於一種基板處理方法及基板處理裝置。
在專利文獻1，記載藉由對在半導體基板之外周部形成於光阻材料膜的峰部(hump)噴吹流體，而將峰部壓扁的構成。
〔習知技術文獻〕
〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特開第2012-156454號公報
本發明提供一種於基板之邊緣部形成膜厚更均勻的處理膜之技術。
本發明的一態樣之基板處理方法，對基板表面之邊緣部形成處理膜，包含如下步驟：處理液供給步驟，將用於形成該處理膜之處理液，供給至該邊緣部；以及接觸步驟，使供給至該基板表面中之較供給該處理液的區域更為內側之成形用溶劑，和供給至該邊緣部之該處理液中的該基板之中央側的界面接觸。
依一例示性實施形態之基板處理方法，則提供一種於基板之邊緣部形成膜厚更均勻的處理膜之技術。
1:基板處理系統
2:塗布/顯影裝置
3:曝光裝置
4:載具區塊
5:處理區塊
6:介面區塊
11,12,13,14:處理模組
21:旋轉吸盤(基板固持部)
22:旋轉驅動部
23:支承銷
25:引導環
26:杯體
27:空間
28:排氣管
28a:排氣口
29:排液口
31:溶劑供給部
31a,32a:噴嘴
31b,42:溶劑供給源
31c,32c:配管
32:處理液供給部
32b,41:處理液供給源
32d:循環流路
100:控制裝置
202:處理器
203:記憶體
204:儲存器
205:驅動器
206:輸出入埠
A1,A3,A7,A8:搬運裝置
C:載具
R:保護膜(處理膜)
R1:溶劑(成形用溶劑)
R2:處理液
R20:固體成分
R21:峰部
Rp:突起
S01~S07:步驟
T1,T2:膜厚
U1:塗布單元
U2:熱處理單元
U10,U11:棚架單元
W:工件(基板)
W1:邊緣部
W2:內側區域
圖1係顯示基板處理系統的一例之立體圖。
圖2係概略顯示基板處理系統之內部的一例之側視圖。
圖3係顯示塗布單元的一例之示意圖。
圖4係顯示控制裝置之硬體構成的一例之方塊圖。
圖5係顯示基板處理方法的一例之流程圖。
圖6(a)~圖6(e)係用於說明基板處理方法的一例之示意圖。
圖7(a)、圖7(b)係用於說明馬倫哥尼對流所造成的峰部之形成方法的一例之示意圖。
圖8(a)~圖8(d)係顯示評價例1、2之工件的評價結果之一例的圖。
圖9(a)~圖9(d)係顯示評價例3、4之工件的評價結果之一例的圖。
圖10係說明塗布單元中之處理液供給源的變形例之示意圖。
以下，針對各種例示性實施形態予以說明。
一例示性實施形態中，提供一種基板處理方法。基板處理方法，對基板表面之邊緣部形成處理膜，包含如下步驟：處理液供給步驟，將用於形成該處理膜之處理液，供給至該邊緣部；以及接觸步驟，使供給至該基板表面中之較供給該處理液的區域更為內側之成形用溶劑，和供給至該邊緣部之該處理液中的該基板之中央側的界面接觸。
依上述基板處理方法，則藉由使供給至基板表面中之較供給處理液的區域更為內側之成形用溶劑，和供給至邊緣部之處理液中的基板之中央側的界面接觸，而可藉由溶劑將在供給處理液時形成的峰部去除。因而，可使藉由處理液形成的處理膜之膜厚均勻化。
可成為如下態樣：該成形用溶劑，揮發性較該處理液所含的溶劑更低。
成形用溶劑，揮發性較處理液所含的溶劑更低之情況，可使處理液與成形用溶劑的接觸時間更長，可促進成形用溶劑所進行的成形。因此，可使處理膜之膜厚更均勻。
可成為如下態樣：於該處理液供給步驟前，進一步包含將該成形用溶劑供給至該基板表面的成形用溶劑供給步驟。
藉由在處理液供給步驟前，包含將成形用溶劑供給至基板表面的成形用溶劑供給步驟，而可在使供給至基板表面之成形用溶劑揮發某程度後供給處理液。因而，可調節殘留在基板上之成形用溶劑的量並使其和處理液接觸，可更精密地進行處理膜之膜厚的調整。
可成為如下態樣：於該成形用溶劑供給步驟中，使該基板旋轉並供給該成形用溶劑；於該成形用溶劑供給步驟後、該處理液供給步驟前，進一步包含將該基板之轉速減小的步驟。
藉由於成形用溶劑供給步驟後、處理液供給步驟前，將基板之轉速減小，而可利用轉速的變化，調整和處理液接觸之成形用溶劑的量。
可成為如下態樣：依該成形用溶劑的揮發性及供給量，決定該成形用溶劑供給步驟與該處理液供給步驟之間隔。
藉由改變成形用溶劑供給步驟與處理液供給步驟之間隔，而可調整在基板上接觸處理液之成形用溶劑的量。因此，藉由依成形用溶劑的揮發性及供給量，調整成形用溶劑供給步驟與處理液供給步驟之間隔，而可精度更高地施行成形用溶劑所進行之處理膜的成形。
可成為如下態樣：於該處理液，混合沸點彼此不同之複數種溶劑。
於處理液混合沸點彼此不同之複數種溶劑的情況，在供給至基板上之處理液內發生本納對流(Benard convection)，抑制峰部的形成。因此，進一步抑制處理膜之膜厚偏差的發生。
可成為如下態樣：該沸點彼此不同之複數種溶劑，以約略相同的比例混合。
沸點彼此不同之複數種溶劑，以約略相同的比例混合之情況，本納對流變得容易發生，因而進一步抑制峰部的形成。
一例示性實施形態中，提供一種基板處理裝置。基板處理裝置，對基板表面之邊緣部形成處理膜，包含：基板固持部，以可旋轉的方式固持該基板；處理液供給部，將用於形成該處理膜之處理液，供給至固持在該基板固持部的該基板之該邊緣部；以及溶劑供給部，將成形用溶劑，供給至該基板表面中之較供給該處理液的區域更為內側。
依上述基板處理裝置，則藉由使供給至基板表面中之較供給處理液的區域更為內側之成形用溶劑，和供給至邊緣部之處理液中的基板之中央側的界面接觸，可藉由溶劑將在供給處理液時形成的峰部去除。因而，可使藉由處理液形成的處理膜之膜厚均勻化。
可成為如下態樣：從該溶劑供給部供給之該成形用溶劑，揮發性較從該處理液供給部供給之該處理液所含的溶劑更低。
成形用溶劑，揮發性較處理液所含的溶劑更低之情況，可使處理液與成形用溶劑的接觸時間更長，可促進成形用溶劑所進行的成形。因此，可使處理膜之膜厚更均勻。
可成為如下態樣：更包含控制部，控制該處理液供給部與該溶劑供給部；該控制部，依該成形用溶劑的揮發性及供給量，控制來自該溶劑供給部之該成形用溶劑的供給，與來自該處理液供給部之該處理液的供給之間隔。
藉由改變成形用溶劑的供給與處理液的供給之間隔，而可調整在基板上接觸處理液之成形用溶劑的量。因此，藉由以控制部依成形用溶劑的揮發性及供給量調整成形用溶劑的供給與處理液的供給之間隔，而可精度更高地施行成形用溶劑所進行之處理膜的成形。
以下，參考圖式，針對各種例示性實施形態予以說明。於說明中，對相同要素或具有相同功能之要素給予相同符號，將重複的說明省略。
〔基板處理系統〕
圖1所示之基板處理系統1，係對工件W，施行感光性被覆膜的形成、該感光性被覆膜的曝光、及該感光性被覆膜的顯影之系統。處理對象即工件W，例如為基板，抑或藉由施行既定處理而形成有膜及電路等的狀態之基板。工件W包含之基板，作為一例，為含矽之晶圓。工件W(基板)，可形成為圓形。作為處理對象即工件W，亦可為玻璃基板、遮罩基板、FPD(Flat Panel Display，平板顯示器)等，或亦可為對此等基板等施行既定處理而獲得之中間體。感光性被覆膜，例如為光阻膜。
基板處理系統1，具備塗布/顯影裝置2、曝光裝置3、及控制裝置100(控制單元)。曝光裝置3，係將形成於工件W(基板)的光阻膜(感光性被覆膜)曝光之裝置。具體而言，曝光裝置3，藉由液浸曝光等方法，對光阻膜的曝光對象部分照射能量線。塗布/顯影裝置2，於曝光裝置3所進行之曝光處理前，施行對工件W的表面塗布光阻劑(處理液)以形成光阻膜之處理；於曝光處理後，施行光阻膜之顯影處理。
(基板處理裝置)
以下，作為基板處理裝置的一例，說明塗布/顯影裝置2之構成。如圖1及圖2所示，塗布/顯影裝置2，具備載具區塊4、處理區塊5、及介面區塊6。
載具區塊4，施行工件W之往塗布/顯影裝置2內的導入、及工件W之從塗布/顯影裝置2內的導出。例如載具區塊4，可支持工件W用的複數個載具C，內建有包含傳遞臂之搬運裝置A1。載具C，例如收納圓形的複數片工件W。搬運裝置A1，從載具C取出工件W而往處理區塊5傳送，從處理區塊5接收工件W而返回載具C內。處理區塊5，具備複數個處理模組11、12、13、14。
處理模組11，內建有塗布單元U1、熱處理單元U2、及往此等單元搬運工件W之搬運裝置A3。處理模組11，藉由塗布單元U1及熱處理單元U2於工件W的表面上形成下層膜。塗布單元U1，於工件W上塗布下層膜形成用之處理液。熱處理單元U2，施行伴隨下層膜的形成之各種熱處理。
處理模組12(液體處理單元)，內建有塗布單元U1、熱處理單元U2、及往此等單元搬運工件W之搬運裝置A3。處理模組12，施行包含藉由塗布單元U1及熱處理單元U2於下層膜上形成光阻膜的液體處理。塗布單元U1，於下層膜上塗布光阻膜形成用之處理液(光阻劑)。熱處理單元U2，施行伴隨被覆膜的形成之各種熱處理。另，塗布單元U1，具有於工件W之邊緣形成光阻液所產生的保護膜(處理膜)之功能。
處理模組13，內建有塗布單元U1、熱處理單元U2、及往此等單元搬運工件W之搬運裝置A3。處理模組13，藉由塗布單元U1及熱處理單元U2於光阻膜上形成上層膜。塗布單元U1，於光阻膜上塗布上層膜形成用之液體。熱處理單元U2，施行伴隨上層膜的形成之各種熱處理。
處理模組14，內建有塗布單元U1、熱處理單元U2、及往此等單元搬運工件W之搬運裝置A3。處理模組14，藉由塗布單元U1及熱處理單元U2，施行已施行過曝光處理的光阻膜之顯影處理、及伴隨顯影處理之熱處理。塗布單元U1，於曝光完畢之工件W的表面上塗布顯影液後，將其藉由沖洗液洗去，藉以施行光阻膜之顯影處理。熱處理單元U2，施行伴隨顯影處理之各種熱處理。作為熱處理的具體例，可列舉顯影處理前之加熱處理(PEB：Post Exposure Bake，曝光後烘烤)、顯影處理後之加熱處理(PB：Post Bake，後烘烤)等。
於處理區塊5內之載具區塊4側，設置棚架單元U10。棚架單元U10，區隔為在上下方向並排的複數個小單元。於棚架單元U10附近，設置包含升降臂之搬運裝置A7。搬運裝置A7，在棚架單元U10的小單元彼此之間使工件W升降。
於處理區塊5內之介面區塊6側，設置棚架單元U11。棚架單元U11，區隔為在上下方向並排的複數個小單元。
介面區塊6，在與曝光裝置3之間施行工件W的傳遞。例如介面區塊6，內建有包含傳遞臂之搬運裝置A8；和曝光裝置3相連接。搬運裝置A8，將配置於棚架單元U11之工件W往曝光裝置3傳送。搬運裝置A8，從曝光裝置3接收工件W而返回棚架單元U11。
〔塗布單元〕
接著，針對處理模組12之塗布單元U1，詳細地予以說明。如圖3所示，處理模組12之塗布單元U1，包含旋轉吸盤21(基板固持部)、旋轉驅動部22、支承銷23、引導環25、杯體26、排氣管28、及排液口29。此外，塗布單元U1，包含溶劑供給部31及處理液供給部32。溶劑供給部31及處理液供給部32，具有供給在工件W之邊緣部形成保護膜時使用的處理液之功能。
旋轉吸盤21，水平地固持工件W。旋轉吸盤21，經由往上下方向(鉛直方向)延伸的軸而連接至旋轉驅動部22。旋轉驅動部22，依據從控制裝置100輸出的控制訊號，以既定旋轉速度使旋轉吸盤21旋轉。
支承銷23，為可支持工件W之背面的銷，作為一例，於旋轉吸盤21之軸的周圍設置3根。支承銷23，可藉由升降機構(未圖示)升降。藉由支承銷23，在工件W的搬運機構(未圖示)與旋轉吸盤21之間傳遞工件W。
引導環25，設置於藉由旋轉吸盤21固持之工件W的下方，具有將對工件W的表面供給之處理液向排液口引導的功能。此外，以包圍引導環25的外周周圍之方式，設置用於抑制處理液的飛散之杯體26。將杯體26的上方開口，俾可進行工件W之往旋轉吸盤21的傳遞。於杯體26的側周面與引導環25的外邊緣之間，形成成為液體的排出路之空間27。此外，於杯體26的下方，設置具有排氣口28a的排氣管28、及將在空間27移動之液體排出的排液口29。
此外，在塗布單元U1，設置用於供給2種處理液的2個處理液供給部。溶劑供給部31，從以旋轉吸盤21支持之工件W的上方，向工件W的表面中心噴吐溶劑(成形用溶劑)。此外，處理液供給部32，從以旋轉吸盤21支持之工件W的上方，向工件W的表面側之邊緣噴吐處理液。
溶劑供給部31，包含噴嘴31a、溶劑供給源31b、配管31c而構成。此外，處理液供給部32，包含噴嘴32a、處理液供給源32b、配管32c而構成。亦可於溶劑供給部31及處理液供給部32各自的配管上，設置藉由控制裝置100控制之開閉閥。亦可成為依據來自控制裝置100的控制訊號切換開閉閥之開啟狀態與關閉狀態，藉以切換處理液的供給/停止之構成。
作為從溶劑供給部31供給之溶劑，例如列舉可使從處理液供給部32供給之處理液(保護膜形成用之處理液)溶解的溶劑(例如稀釋劑)。從溶劑供給部31供給之溶劑，要求具有使從處理液供給部32供給的保護膜形成用之處理液溶解的特性。進一步，從溶劑供給部31供給之溶劑，在工件W的表面具有已形成之光阻圖案等的情況，要求具有不溶解該圖案的特性。此等條件中，溶劑的種類，可 依從處理液供給部32供給的保護膜形成用之處理液、及形成在工件W之圖案的材質等而選擇。
作為從處理液供給部32供給之處理液，例如可列舉在工件W之邊緣中形成保護膜時使用的處理液(例如光阻液)。後述說明中，有使從溶劑供給部31供給之處理液為溶劑R1，將從處理液供給部32供給之處理液(保護膜形成用之處理液)稱作處理液R2的情況。
另，本實施形態中使用之使特定處理液等對特定溶劑「溶解」，並非意指對特定處理液混合特定溶劑時，構成處理液的各固體成分對溶劑溶解。亦即，將構成處理液的各固體成分成為可移動之狀態稱作「溶解」。具體而言，特定處理液例如附著於工件W上而不移動之狀態中，構成處理液的固體成分(例如，光阻液的情況為樹脂粒子等)成為相互接近之狀態。對此一狀態之處理液，混合特定溶劑時，溶劑進入至構成處理液的固體成分之間。此一結果，處理液中的各固體成分成為可移動(流動)，成為從該處理液附著的區域將處理液去除之狀態。本實施形態之「溶解」，如同上述，係指構成處理液的各固體成分成為可移動，結果而言，成為處理液可去除之狀態。
溶劑供給部31的噴嘴31a及處理液供給部32的噴嘴32a，例如安裝於往水平方向延伸之機械臂等，成為可於水平方向移動。此外，噴嘴31a、32a，於上下方向亦可移動。亦即，圖3雖未顯示，但於塗布單元U1，設置用於使噴嘴31a、32a往水平方向及上下方向移動之移動機構。而藉由移動機構的動作，噴嘴31a、32a，可在杯體26外的待機位置與工件W上之間移動。
作為噴嘴31a、32a中，特別是噴嘴32a，皆可使用處理液的噴吐口為某程度之細徑(例如，噴吐口之直徑為1mm以下程度)的噴嘴。如此地使用細徑的噴嘴之情況，藉由使噴嘴之位置沿著上下方向及水平方向移動，而可適當地施行處理液的往工件W上之特定位置的供給。然則，噴嘴31a、32a之直徑並未限定於上述例子。此外，關於噴嘴31a、32a的形狀，亦無特別限定。
控制裝置100，控制塗布/顯影裝置2。控制裝置100，實行如下部步驟：遵循既定條件，藉由處理模組12對工件W施行液體處理。控制裝置100，例如依據既定條件，藉由溶劑供給部31、處理液供給部32往工件W供給溶劑/處理液，並於此時控制工件W的旋轉等。控制裝置100，亦可藉由用於實行上述液體處理的複數個功能模組構成。各功能模組，並未限定於藉由實行程式而實現，亦可藉由專用的電氣電路(例如邏輯電路)、或將其聚集的積體電路(ASIC：Application Specific Integrated Circuit)實現。
控制裝置100的硬體，例如亦可由一個或複數個控制用電腦構成。控制裝置100，如圖4所示，作為硬體上之構成，包含電路201。電路201，可由電氣電路要素(circuitry)構成。電路201，亦可包含處理器202、記憶體203、儲存器204、驅動器205、及輸出入埠206。
處理器202，和記憶體203及儲存器204之至少一方協同而實行程式，實行經由輸出入埠206的訊號之輸出入，藉以構成上述各功能模組。記憶體203及儲存器204，記憶在控制裝置100使用的各種資訊/程式等。驅動器205，係將塗布/顯影裝置2之各種裝置分別驅動的電路。輸出入埠206，在驅動器205與構成塗布/顯影裝置2的各部之間，施行訊號的輸出入。
基板處理系統1，可具備一個控制裝置100，或亦可具備以複數個控制裝置100構成之控制器群(控制部)。基板處理系統1具備控制器群的情況，例如，可將複數個功能模組各自藉由彼此不同之一個控制裝置實現，亦可藉由2個以上之控制裝置100的組合而實現。控制裝置100，以複數台電腦(電路201)構成之情況，可將複數個功能模組各自藉由一台電腦(電路201)實現。此外，控制裝置100，亦可藉由2台以上之電腦(電路201)的組合而實現。控制裝置100，亦可具備複數個處理器202。此一情況，可將複數功能模組各自藉由一台處理器202實現，亦可藉由2台以上之處理器202的組合而實現。亦可將基板處理系統1的控制裝置100之功能的一部分，設置在和基板處理系統1不同的裝置，並經由網路而與基板處理系統1連接，實現本實施形態中之各種動作。例如，若將複數個基板處理系統1的處理器202、記憶體203、儲存器204之功能一同以一個或複數個其他裝置實現，則亦可藉由遠端方式整合管理及控制複數個基板處理系統1的資訊、動作。
接著，針對基板處理系統1中實行之工件W的處理予以說明。控制裝置100，例如控制塗布/顯影裝置2，俾以下述順序實行對於工件W的處理。首先，控制裝置100，控制搬運裝置A1俾將載具C內之工件W往棚架單元U10搬運，控制搬運裝置A7俾將該工件W配置於處理模組11用的小單元。
接著，控制裝置100，控制搬運裝置A3俾將棚架單元U10之工件W往處理模組11內之塗布單元U1及熱處理單元U2搬運。此外，控制裝置100，控制塗布單元U1及熱處理單元U2俾於該工件W的表面上形成下層膜。而後，控制裝置100，控制搬運裝置A3俾使形成有下層膜之工件W返回棚架單元U10，控制搬運裝置A7俾將該工件W配置於處理模組12用的小單元。
接著，控制裝置100，控制搬運裝置A3俾將棚架單元U10之工件W往處理模組12內之塗布單元U1及熱處理單元U2搬運。控制裝置100，控制塗布單元U1及熱處理單元U2俾於工件W的下層膜上形成光阻膜。針對在處理模組12中施行之液體處理方法的一例，將於之後詳述。而後，控制裝置100，控制搬運裝置A3俾使工件W返回棚架單元U10，控制搬運裝置A7俾將該工件W配置於處理模組13用的小單元。
接著，控制裝置100，控制搬運裝置A3俾將棚架單元U10之工件W往處理模組13內之塗布單元U1及熱處理單元U2搬運。此外，控制裝置100，控制塗布單元U1及熱處理單元U2俾於該工件W的光阻膜上形成上層膜。而後，控制裝置100，控制搬運裝置A3俾將工件W往棚架單元U11搬運。
接著，控制裝置100，控制搬運裝置A8俾將收納於棚架單元U11之工件W往曝光裝置3送出。而後，於曝光裝置3中，對形成於工件W的光阻膜施行曝光處理。而後，控制裝置100，控制搬運裝置A8，俾從曝光裝置3納入施行過曝光處理之工件W，將該工件W配置於棚架單元U11之處理模組14用的小單元。
接著，控制裝置100，控制搬運裝置A3俾將棚架單元U11之工件W往處理模組14之熱處理單元U2搬運。而後，控制裝置100，控制塗布單元U1及熱處理單元U2俾實行伴隨顯影處理之熱處理、及顯影處理。藉由上述方式，控制裝置100，結束對於一片工件W的基板處理。
〔基板處理方法〕
接著，說明在處理模組12中施行之基板處理方法的一例。此處，作為液體處理方法，針對在工件W的表面之邊緣部W1(參考圖6(c)及圖6(d))形成光阻膜所產生的保護膜之方法予以說明。在工件W之邊緣部W1形成的保護膜，係為了保護工件W的表面中之和形成光阻圖案的中央部分不同的區域而設置。另，處理模組12，在工件W的表面中之邊緣部W1以外，亦施行形成保護膜的處理，但對於邊緣部W1以外的保護膜之形成，將說明省略。
圖5係顯示用於對工件W的表面之邊緣部W1形成處理液R2所產生的保護膜之處理的順序之一例的流程圖。此外，圖6(a)~圖6(e)，係說明圖5所示之各順序中的工件W之邊緣部W1及其附近的狀況之圖。另，在圖6，有僅顯示工件W的剖面之一部分(邊緣部之周邊)的情形。
如圖5所示，控制裝置100，實行步驟S01。在步驟S01，控制裝置100，控制搬運裝置A3及塗布單元U1之支承銷23，將工件W支持在塗布單元U1的旋轉吸盤21上。而後，控制裝置100，藉由使旋轉驅動部22驅動而開始工件W之旋轉。作為一例，使此時的工件W之轉速為100rpm~2000rpm程度。
接著，控制裝置100，實行步驟S02。在步驟S02，控制裝置100，在藉由使旋轉驅動部22驅動而使工件W旋轉的狀態下，控制溶劑供給部31，從噴嘴31a向工件W的表面中心噴吐溶劑。供給至工件W的表面中心之溶劑，藉由工件W之旋轉而往工件W的徑方向擴散。藉此，如圖6(a)所示，使溶劑R1對工件W的表面附著。而後，控制裝置100，實行步驟S03。在步驟S03，控制裝置100，控制溶劑供給部31，停止來自噴嘴31a之溶劑的噴吐。可使停止溶劑的噴吐之時序，為從噴嘴31a噴吐出既定量溶劑之時序。可使往工件W之溶劑的供給量(來自噴嘴31a 的噴吐量)，例如為使溶劑充分地遍及工件W的表面之程度，可設定成為適合後述保護膜的形成之條件。
接著，控制裝置100，實行步驟S04。在步驟S04，控制裝置100，以使工件W旋轉的狀態待機至經過既定時間。既定時間，可依據殘留在工件W的邊緣部之溶劑的量而設定。針對此點，將於之後詳述。持續使工件W旋轉的狀態，直至經過既定時間(S04-NO之間)。
經過既定時間後(S04-YES)，控制裝置100，實行步驟S05。在步驟S05，控制裝置100，藉由使旋轉驅動部22驅動而調整工件W之轉速。工件W之轉速的調整，有為了控制溶劑的往外周方向之移動而施行的情況。調整轉速的情況，作為一例，可列舉為了暫抑制溶劑的往外周方向之移動速度而將轉速減小的控制(拉回)。然則，轉速的調整，並未限定於上述形態。另，在後段之處理液的供給之情況，亦可回到原本之轉速(於步驟S01時設定之轉速)。另，亦可不實行該步驟S05。
接著，控制裝置100，實行步驟S06。在步驟S06，控制裝置100，在藉由使旋轉驅動部22驅動而使工件W旋轉的狀態下，控制處理液供給部32，從噴嘴32a向工件W之邊緣部噴吐處理液。此時，如圖6(b)所示，首先，使噴嘴32a於水平方向移動俾從工件W的徑方向外側前往中心(掃入步驟)。而後，如圖6(c)所示，使噴嘴32a於水平方向移動俾從工件W的中心前往徑方向外側(掃出步驟)。在使噴嘴32a於水平方向移動之期間，持續工件W的旋轉及來自噴嘴32a之處理液的供給。藉此，往工件W之邊緣部供給處理液R2。
接著，控制裝置100，實行步驟S07。在步驟S07，控制裝置100，使工件W的表面乾燥。作為一例，控制裝置100，可列舉藉由使旋轉驅動部22驅動而使工件W旋轉，藉以將殘留在工件W的表面之溶劑R1往工件W的外方甩乾之方法。此外，藉由持續工件W的旋轉，亦促進溶劑R1的揮發(乾燥)，進一步，藉由使處理液R2乾燥而形成保護膜R。此一結果，從工件W表面去除溶劑R1，於工件W表面之邊緣部W1，形成處理液R2所產生的保護膜R。
於上述一連串的處理中，由於處理液R2與溶劑R1接觸，而使保護膜R之形狀變化。圖6(d)係在往工件W之邊緣部供給處理液R2的時間點將工件W之邊緣部附近放大的圖。如圖6(d)所示，處理液R2，沿著工件W之邊緣部W1呈環狀地塗布。如同上述，經由掃入步驟及掃出步驟，有在塗布為環狀之處理液R2的內周側，形成峰部R21之情況。峰部R21，係相對於其他區域高度隆起的區域(突起)，可能在處理液R2的內周側形成為環狀。峰部R21，發明人認為係因在工件W的表面塗布之處理液R2中的馬倫哥尼對流(Marangoni convection)而形成。
馬倫哥尼對流，係在滯留於工件W的表面上之處理液R2內發生的流動，為處理液R2揮發時處理液往橫向(水平方向)朝向處理液R2的成為輪廓之部分的移動。圖7(a)及圖7(b)，示意因在處理液R2的邊緣發生之馬倫哥尼對流而形成峰部的樣子之一例。如圖7(a)所示，若於工件W上之處理液R2中發生馬倫哥尼對流，則構成處理液的固體成分R20(例如，光阻液的情況為樹脂粒子等)，乘著此一對流，往處理液R2的成為輪廓之部分移動。處理液R2的成為輪廓之部分，為處理液R2的內周側之端部；該處理液中的固體成分R20往內周側集中析出至，結果如圖7(b)所示，有形成厚度較其他區域更大的峰部R21之情況。維持此一狀態而使處理液R2乾燥，成為保護膜之情況，在峰部R21殘留的狀態下形成保護膜R。
另一方面，噴吐至工件W的表面之溶劑R1，在此一階段為存在的狀態。在較供給至工件W的表面之處理液R2更為內側的區域(圖6(c)及圖6(d)所示的內側區域W2)，存在溶劑R1。因而，如圖6(d)所示，供給至邊緣部W1之處理液R2，與殘留在內側區域W2之溶劑R1，於其界面接觸。
此時，溶劑R1，具有溶解處理液R2(保護膜R)的特性，故在藉由工件W之旋轉的離心力使溶劑R1往工件W的外方移動時，使處理液R2的一部分溶解並移動。此一結果，處理液R2的一部分與溶劑R1一同往工件W之外方飛散，因而如圖6(e)所示，在處理液R2的一部分與溶劑R1一同去除之狀態下，形成保護膜R。此時，在相當於峰部R21的區域存在之處理液R2，亦伴隨溶劑R1的移動而往工件W之外方移動。因而，溶劑R1移動後，可使如同峰部R21地相對於保護膜R之其他區域具有突出的高度(厚度)之區域減少。亦即，藉由處理液R2，整頓保護膜R之形狀，俾使保護膜R之表面形狀變得平滑。
另，在往工件W上供給處理液R2的時間點，工件W上殘留之溶劑R1的量多之情況，有伴隨溶劑R1的移動而將處理液R2去除至無法適當地形成保護膜R之程度的可能。另一方面，在往工件W上供給處理液R2的時間點，工件W上殘留之溶劑R1的量少之情況，有並未藉由溶劑R1將處理液R2適當地去除，而在峰部R21殘留之狀態下形成保護膜R的可能。因此，要求控制溶劑R1與處理液R2的接觸，俾防止峰部R21殘留之狀態並將保護膜R適當地形成。作為調節在往工件W上供給處理液R2的時間點之溶劑R1的殘留量之要素，可列舉：溶劑R1之往工件W上的供給量、從供給溶劑R1後至供給處理液R2為止的待機時間、工件W的轉速等。藉由將此等要素，依溶劑R1的特性(黏度等)、處理液R2的特性(黏度、密 度等)、保護膜R的大小(寬度/高度)等適當調節，而可更均勻地形成保護膜R。控制裝置100，亦可依溶劑R1及處理液R2的種類、溶劑R1的供給量，而調整待機時間及工件W的轉速。
此外，作為溶劑R1，使用揮發性高之溶劑的情況，發明人認為溶劑R1在其擴散至供給處理液R2的區域前便已揮發。因而，作為溶劑R1，考慮使用某程度的低揮發性之溶劑。例如，處理液R2，係使各固體成分分散於溶劑中的狀態之藥劑，將揮發性較處理液R2中之溶劑更低之溶劑，列舉作為溶劑R1使用。作為此等溶劑的組合，例如，就處理液R2中之溶劑而言，可列舉選擇沸點為100℃~150度程度的較低沸點之有機溶媒，具體而言，異丙基或乙酸乙酯、1,1,1-三氯乙烷、乙酸2-甲氧基1-甲基乙酯、1,2-二氯乙烯、乙酸異丙酯、1-甲氧基-2-丙醇等。此外，就溶劑R1而言，可列舉使用沸點為180℃~270℃程度的較高沸點之有機溶媒，具體而言，氯苯、苯乙烯、三氯乙烯、甲苯、異丁醇、二丙二醇、2-丁醇等。另，即便為溶劑R1的揮發性高之情況，藉由調整供給量等，仍可在溶劑R1存在的狀態下供給處理液R2，而使溶劑R1和處理液R2接觸。
藉由上述處理，於工件W之邊緣部形成圖6(e)所示的保護膜R。另，在圖5，僅針對處理液及溶劑之對於工件W的供給進行說明，但亦可將處理液的固定、或溶劑所進行之去除處理的促進等作為目的，於各步驟之間施行加熱處理、乾燥處理等。施行加熱處理的情況，例如，亦可將工件W往熱處理單元U2移動，施行熱處理。
〔關於處理順序的差異所造成之保護膜形狀的變化〕
針對溶劑R1的供給量對保護膜R之形狀造成的影響，參考圖8及圖9所示之評價結果並予以說明。此處，說明利用使從供給溶劑R1後至供給處理液R2為止的待機時間彼此不同之4個評價例施行評價的結果。
(評價例1)
作為評價例1，將直徑300mm的工件W之從邊緣算起6mm的範圍作為邊緣部W1，對該區域，依據圖5所示之順序形成保護膜。然則，並未施行步驟S05所示之供給溶劑R1後的轉速之調整。作為溶劑R1，使用稀釋劑，以轉速1500rpm使工件W旋轉，並供給稀釋劑。而後，作為待機時間，經過5秒後供給處理液R2，維持轉速並使溶劑R1及處理液R2乾燥，藉以形成保護膜R。藉由上述順序，獲得評價例1之工件W。
(評價例2~4)
作為評價例2~4，除了使待機時間分別為6秒、7秒、9秒的點以外，藉由與評價例1同樣之順序，獲得評價例2~4之工件W。
(界面的評價)
針對評價例1~4的各個工件W，拍攝保護膜R之內周側的邊界部分。此外，依據從拍攝結果獲得的圖像之濃淡資訊與保護膜R之膜厚的相關性，推定保護膜R之膜厚。於圖8及圖9顯示其結果。
圖8(a)及圖8(b)為評價例1之結果的一例，圖8(c)及圖8(d)為評價例2之結果的一例，圖9(a)及圖9(b)為評價例3之結果的一例，圖9(c)及圖9(d)為評價例4之結果的一例。此外，圖8(a)、圖8(c)、圖9(a)及圖9(c)，顯示拍攝保護膜R周邊之結果 的一例。於各圖中，圖像上端為工件W之端部及側面的一部分，圖像下端為工件W之中央側。此外，於圖像之上方，表示拍攝到保護膜R之區域。此外，圖8(b)、圖8(d)、圖9(b)及圖9(d)，示意保護膜R之膜厚。各圖中的橫軸(Distance)為從中心算起之距離，隨著橫軸變大而前往邊緣部。
關於評價例1，如圖8(a)所示，確認到保護膜R的界面(和工件W表面的邊界面)略有脫落。此外，界面的保護膜R之膜厚的變化，亦如圖8(b)所示，為無法稱作平滑之狀態。另，確認到保護膜R之膜厚T1，相較於未供給溶劑R1的情況變薄約35%。由此推測，溶劑R1往外方飛散時，將處理液R2的一部分整體去除。另，使待機時間較評價例1更短的情況，處理液R2未殘留，未形成保護膜R。
關於評價例2，如圖8(c)所示，確認到保護膜R的界面(和工件W表面的邊界面)呈平滑。此外，界面的保護膜R之膜厚的變化，如圖8(d)所示地平滑。另，確認到保護膜R之膜厚T1，相較於未供給溶劑R1的情況變薄約30%。若與評價例1相較，則推測為溶劑R1之往外方的飛散時去除之處理液R2的量變少。
關於評價例3，如圖9(a)所示，確認到在保護膜R的界面(和工件W表面的邊界面)殘留有源自於峰部之突起Rp的狀態。此外，界面的保護膜R之膜厚的變化，如圖9(b)所示，成為突起Rp的部分突出之狀態。另，確認到保護膜R之膜厚T1，與未供給溶劑R1的情況相較為同等，但突起Rp的部分之膜厚T2(高度)，相較於在未供給溶劑R1的情況形成之突起，變薄約19%。由此推測，雖藉由溶劑R1將峰部之一部分去除，但無法充分地去除。
關於評價例4，如圖9(c)所示，確認到在保護膜R的界面(和工件W表面的邊界面)殘留有源自於峰部之突起Rp的狀態。此外，界面的保護膜R之膜厚的變化，如圖9(d)所示，成為突起Rp的部分突出之狀態。另，保護膜R之膜厚T1，與未供給溶劑R1的情況相較為同等；關於突起Rp的部分之膜厚T2(高度)，與未供給溶劑R1的情況相較亦為同等。由此一現象，確認到若將供給溶劑R1後的待機時間拉長，則無法獲得溶劑R1所產生的保護膜R之成形效果。
如同上述評價例1~4地，確認到藉由改變待機時間，而使溶劑R1所產生的保護膜R之成形(特別是源自於峰部之突起的去除)的效果有所變化。因此，藉由依溶劑R1及處理液R2的種類，適當地調整供給溶劑R1後的待機時間，而可獲得整頓過表面形狀的保護膜R。
〔變形例〕
接著，作為上述實施形態的變形例，針對變更處理液供給部32之構成，變更處理液R2之構成，藉以整頓保護膜R之形狀的手法予以說明。
在上述實施形態，針對發明人將塗布於工件W的表面之處理液R2中的馬倫哥尼對流(Marangoni convection)視為形成峰部R21之原因的點進行說明。如同上述，馬倫哥尼對流，為處理液R2揮發時處理液往橫向(水平方向)朝向處理液R2的成為輪廓之部分的移動。此一處理液的固體成分之橫向移動係峰部R21之形成原因的情況，發明人考慮藉由抑制處理液的固體成分之橫向移動而抑制峰部R21之形成。亦即，藉由阻礙處理液R2中的馬倫哥尼對流，而防止峰部R21之形成。作為阻礙馬倫哥尼對流之方法的一例，考慮在處理液R2中使本納對流(Benard convection)發生之手法。本納對流，係在流體中形成溫度梯度或濃度梯度之情況，於流體內部發生的對流。在處理液R2，發明人考慮利用溶劑的揮發性形成濃度梯度。作為一例，發明人考慮藉由在處理液R2內混合沸點彼此不同之2種溶劑，使一方之溶劑從處理液R2的表面揮發，利用此一現象形成濃度梯度。
作為一例，作為沸點彼此不同之2種溶劑，使用根據作為溶劑R1與處理液R2中的溶劑之關係而例示的沸點之關係的2種溶劑。藉由將使其等以成為約略相同量的方式混合者作為處理液R2的溶劑使用，而使相較於高沸點側之溶媒的揮發，更為促進低沸點側之溶媒的揮發。此一結果，於工件W上的混合液整體中，關於處理液R2之濃度，在主要與環境氣體接觸的混合液表層附近與其下方之間產生偏差，發生為了解決此一現象的本納對流。如此地，若於混合液整體發生本納對流，則在混合液中強烈發生馬倫哥尼對流之部分，本納對流與馬倫哥尼對流干涉。此時，習知發生之馬倫哥尼對流所造成的固體成分之移動受到抑制，因而發明人認為，此一結果，可將源自馬倫哥尼對流而產生的峰部R21，對保護膜之其他部分的厚度相對地減小。
圖10顯示，於處理液供給部32的處理液供給源32b之上游，設置貯存有使固體成分分散於1種溶劑之處理液的處理液供給源41、及貯存有其他種類之溶劑的溶劑供給源42，在處理液供給源32b內將其等混合之裝置構成的例子。
亦可將從處理液供給源41供給之處理液，與從溶劑供給源42供給之溶劑混合，藉以製作混合有2種溶劑的處理液R2。處理液供給源32b，具有貯存使溶劑混合之狀態的處理液，將其對噴嘴32a供給之功能。藉由成為此等構成，而可利用處理液供給源32b調整2種溶劑的混合濃度。另，為了促進在處理液供給源32b 的混合，例如，亦可針對供給路徑加以思考，俾使從處理液供給源41以右迴旋方式往處理液供給源32b供給處理液，從溶劑供給源42以左迴旋方式往處理液供給源32b供給處理液。此外，在混合有2種溶劑的液體中，可能發生溶劑的分離。因此，亦可如圖10所示，設置對於處理液供給源32b的循環流路32d，以使處理液供給源32b內之液體循環並將2種溶劑混雜的方式混合。
如同上述，在將混合有2種溶劑的處理液R2從噴嘴32a往工件W供給，形成保護膜R後，亦可施行形成在工件W的保護膜R之評價，調整溶劑的混合比等。一般而言，發明人認為在將2種溶劑混合相同量之情況，容易發生本納對流，但亦可在確認實際形成的保護膜R之形狀等後，調整溶劑的混合比等。
〔作用〕
依上述基板處理裝置(塗布/顯影裝置2)及基板處理方法，則使供給至工件W的表面中之較供給處理液的區域更為內側之成形用溶劑，即溶劑R1，和供給至邊緣部之處理液R2中的工件W之中央側的界面接觸。藉此，可藉由溶劑R1，將在供給處理液R2時形成的峰部R21去除。因而，可使藉由處理液R2形成之作為處理膜的保護膜R之膜厚均勻化。
若如同上述處理液R2的供給方法般地，藉由掃入步驟掃出步驟於工件W之邊緣部塗布處理液R2，則容易形成峰部R21。對此，過去採用從峰部R21之上方供給溶劑等俾將峰部R21壓扁的手法。工件W上的峰部R21極小，因而若從上方供給溶劑等，則不僅峰部R21，有將周邊之處理液亦去除的可能。此外，即便將峰部R21去除，若保護膜R之厚度不均勻，則仍有無法適當地施行後段的保護膜R之去除步驟等的可能。與其相對，依上述構成，則使供給至工件W的中央側之 成形用溶劑，即溶劑R1，接觸容易形成峰部R21之處理液R2中的工件W之中央側的界面。藉此，藉由溶劑R1將處理液R2溶解，可在使峰部R21薄化的狀態下，形成作為處理膜的保護膜R。因此，可使處理膜之膜厚均勻化。
另，若如同基板處理裝置(塗布/顯影裝置2)及基板處理方法般地，使工件W旋轉並使溶劑R1接觸處理液R2中的工件W之中央側的界面，則溶解之處理液R2，與溶劑R1一同伴隨工件W之旋轉而往外方飛散。因此，亦防止源自峰部R21之處理液R2殘留在工件W表面的情形。
此外，如同上述，成形用溶劑，揮發性較處理液R2所含的溶劑更低之情況，可使處理液與成形用溶劑的接觸時間更長，可促進成形用溶劑所進行的成形。因此，可使處理膜之膜厚更均勻。
此外，在供給處理液R2前，往工件W的表面供給作為成形用溶劑之溶劑R1的情況，可在使供給至工件W的表面之溶劑R1揮發某程度後供給處理液R2。因而，可調節殘留在工件W上之溶劑R1的量並使其和處理液R2接觸。因此，可更精密地進行處理膜之膜厚的調整。
此外，於供給作為成形用溶劑之溶劑R1後、供給處理液R2前，將工件W之轉速減小的情況，可利用轉速的變化，調整和處理液接觸之成形用溶劑的量。另，亦可省略此一轉速的調整製程。
此外，藉由改變作為成形用溶劑之溶劑R1的供給，與處理液R2的供給之間隔，而可調整在工件W上接觸處理液R2之成形用溶劑的量。因此，藉由依溶劑 R1的揮發性及供給量，調整溶劑R1的供給與處理液R2的供給之間隔，而可精度更高地施行溶劑R1所進行之處理膜的成形。
此外，如同在上述變形例所說明，於處理液R2混合沸點彼此不同之複數種溶劑的情況，在供給至工件W上之處理液R2內發生本納對流，抑制峰部R21的形成。因此，進一步抑制處理膜之膜厚偏差的發生。
此外，可成為將沸點彼此不同之複數種溶劑，以約略相同的比例混合之態樣。此一情況，本納對流變得容易發生，因而進一步抑制峰部的形成。另，亦可如同上述，考慮其他條件等，調整混合比。
以上，針對各種例示性實施形態進行說明，但並未限定於上述例示性實施形態，亦可進行各式各樣的省略、置換、及變更。此外，可將不同實施形態中的要素組合，形成另一實施形態。
例如，基板處理裝置(塗布/顯影裝置2)中的各部之配置僅為一例，將其適當地變更。例如，將用於對工件W供給溶劑及處理液的構成適當地變更。此外，將噴嘴31a、32a之配置，溶劑供給源31b、處理液供給源32b之配置，配管31c、32c之配置等，亦適當地變更。此外，將包含旋轉吸盤21(基板固持部)、旋轉驅動部22、引導環25、杯體26等之塗布單元U1的各部之構成，亦適當地變更。
此外，上述例示性實施形態，作為對工件W之邊緣部形成保護膜R的單元，對於處理模組12之塗布單元U1說明基板處理，但亦可將同樣的功能設置於其他模組之其他單元。
此外，上述例示性實施形態，針對使工件W旋轉，並供給溶劑R1及處理液R2的情況進行說明，但亦可在供給其等時不使工件W旋轉。溶劑R1之往外周的移動，可藉由工件W之旋轉而施行。
從上述說明之內容來看，本發明揭露之各種實施形態，係以說明為目的而在本說明書予以闡述，應理解可不脫離本發明之範圍及主旨地進行各種變更。因此，本說明書所揭露之各種實施形態，其用意並不在於限定本發明，而本發明之真正的範圍與主旨，係由添附之發明申請專利範圍所揭露。
S01~S07:步驟

Claims (8)

  1. 一種基板處理方法，對基板表面之邊緣部形成處理膜，包含如下步驟：處理液供給步驟，將用於形成該處理膜之處理液，供給至該邊緣部；接觸步驟，使供給至該基板表面中之較供給該處理液的區域更為內側之成形用溶劑，和供給至該邊緣部之該處理液中的該基板之中央側的界面接觸；以及成形步驟，令該基板旋轉，使該成形用溶劑在往該基板的外方移動時，將該成形用溶劑與該處理液接觸的部分溶解並一同往該基板之外方飛散，而形成該處理膜；該成形用溶劑的揮發性較該處理液所含的溶劑更低。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中，於該處理液供給步驟前，更包含將該成形用溶劑供給至該基板表面的成形用溶劑供給步驟。
  3. 如請求項2之基板處理方法，其中，於該成形用溶劑供給步驟中，係一面使該基板旋轉一面供給該成形用溶劑；於該成形用溶劑供給步驟後、該處理液供給步驟前，更包含將該基板之轉速減小的步驟。
  4. 如請求項2之基板處理方法，其中，該成形用溶劑供給步驟與該處理液供給步驟之間隔，係依該成形用溶劑的揮發性及供給量而決定。
  5. 如請求項1之基板處理方法，其中，於該處理液中，混合了沸點彼此不同之複數種溶劑。
  6. 如請求項5之基板處理方法，其中，該沸點彼此不同之複數種溶劑，以約略相同的比例混合。
  7. 一種基板處理裝置，對基板表面之邊緣部形成處理膜，包含：基板固持部，以可旋轉的方式固持該基板；處理液供給部，將用於形成該處理膜之處理液，供給至固持在該基板固持部的該基板之該邊緣部；以及溶劑供給部，將成形用溶劑，往該基板表面中之較供給該處理液的區域更為內側供給；該基板固持部，令該基板旋轉，使該成形用溶劑在往該基板的外方移動時，將該成形用溶劑與該處理液接觸的部分溶解並一同往該基板之外方飛散，而形成該處理膜；從該溶劑供給部供給之該成形用溶劑，其揮發性較從該處理液供給部供給之該處理液中所含的溶劑更低。
  8. 如請求項7之基板處理裝置，其中，更包含：控制部，用以控制該處理液供給部與該溶劑供給部；該控制部，依該成形用溶劑的揮發性及供給量，以控制來自該溶劑供給部之該成形用溶劑的供給，與來自該處理液供給部之該處理液的供給之間隔。
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