JP2015177109A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理液供給工程においてホットプレートの上面を処理液から確実に保護でき、これにより、ホットプレート上での処理液の乾燥に起因するパーティクルの発生を防止できる基板処理方法を提供すること。保護液吐出口から保護液を吐出させるときにホットプレートの上面に保護液の液膜を良好に形成できる構成を、簡単な構成で実現できる基板処理装置を提供すること。
【解決手段】ホットプレート6が基板保持回転ユニット5から下方に退避する下位置に配置した状態で、基板保持回転ユニット5によって保持されている基板Wの上面に薬液を供給する薬液供給工程が実行される。この薬液供給工程に並行して、ホットプレート6の基板対向面6aに、当該基板対向面6aの全域を覆う保護液の液膜90が形成される。
【選択図】図12A−12B

Description

本発明は、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの基板を処理するための基板処理方法および基板処理装置に関する。
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板の表面に薬液を供給して、その基板の表面を薬液で洗浄する薬液処理や、基板を加熱する高温処理などが行われる。
たとえば、基板を1枚ずつ処理する枚葉式の洗浄処理を実施する基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を回転させる基板保持回転ユニットと、この基板保持回転ユニットによって回転される基板の表面に薬液を供給するための薬液ノズルとを備えている。
このような枚葉式の基板処理装置として、たとえば、基板保持回転ユニットの回転ベースにヒータを内蔵させるものが知られている。この場合、基板保持回転ユニットに保持されている基板をホットプレートによって高温に加熱させることができる。
特開2008−4879号公報
本願発明者は、ヒータを内蔵するホットプレートを、基板保持手段(基板保持回転ユニット)とは別に設け、これらホットプレートおよび基板保持手段を、相対的に昇降させることを検討している。具体的には、高温処理時には、ホットプレートの上面を基板の下面に近接させた状態で、ホットプレートにより基板を加熱し、一方、薬液処理時には、ホットプレートを基板保持手段より下方に退避させて、ホットプレートによる伝熱を減少させた状態で基板保持手段によって保持されている基板に薬液を供給することが考えられる。
しかしながら、薬液供給工程(薬液処理時)には、基板保持手段に保持されている基板から排出される薬液の液滴が、基板保持手段から下方に退避しているホットプレートの上面に向けて降り掛かるおそれがある。
ホットプレートの上面に薬液の液滴が直接供給されると、発熱状態にあるホットプレートによって薬液が加熱され、ホットプレートの上面において薬液が加熱乾燥されるおそれがある。ホットプレートの上面で薬液が加熱乾燥されると、その乾燥薬液がパーティクルとなって雰囲気中に飛散するなどして基板を汚染するおそれがある。
そこで、本発明の目的は、薬液供給工程においてホットプレートの上面を薬液から確実に保護でき、これにより、ホットプレート上での薬液の乾燥に起因するパーティクルの発生を防止できる基板処理方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、保護液吐出口から保護液を吐出させるときにホットプレートの上面に保護液の液膜を良好に形成できる構成を、簡単な構成で実現できる基板処理装置を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項1に記載の発明は、
基板(W)を保持するための基板保持手段(5)と、前記基板を下方から加熱するためのホットプレート(6)とを備える基板処理装置(1)において実行される基板処理方法であって、前記ホットプレートおよび前記基板保持手段を、前記ホットプレートが前記基板保持手段から下方に退避する退避位置に配置した状態で、前記基板保持手段によって保持されている前記基板の上面に処理液を供給し、当該処理液を用いて前記基板を処理する処理液供給工程(S2,S3)と、前記処理液供給工程に並行して、前記ホットプレートの上面に、当該上面を覆う保護液の液膜を形成する保護液液膜形成工程(S2)と、前記ホットプレートを前記基板の下面に近接または接触させながら、当該ホットプレートにより前記基板を加熱する基板加熱工程(S7)と、を含む、基板処理方法を提供する。
なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この方法によれば、処理液供給工程に並行して、ホットプレートの上面に、当該上面を覆う保護液の液膜が形成される。
処理液供給工程では、ホットプレートが基板保持手段から下方に退避している。そのため、基板保持手段に保持されている基板から排出される処理液の液滴が、ホットプレートの上面に向けて降り掛かるおそれがある。
しかしながら、このような場合であっても、ホットプレートの上面が保護液の液膜で覆われているので、基板からの処理液の液滴がホットプレートの上面に直接供給されない。したがって、発熱状態にあるホットプレートの上面における処理液の乾燥を確実に防止できる。これにより、ホットプレート上での処理液の乾燥に起因するパーティクルの発生を防止できる。
請求項2に記載の発明は、前記保護液液膜形成工程は、前記ホットプレートの上面に保護液を連続的に供給する工程を含む、請求項1に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、処理液供給工程に並行して、ホットプレートの上面に保護液が連続的に供給することにより、ホットプレートの上面を保護液の液膜で覆うことができる。
請求項3に記載のように、前記保護液液膜形成工程は、前記ホットプレートの上面に形成された保護液吐出口(20,120)から保護液を吐出する工程を含むことが好ましい。この場合、保護液吐出用のノズルを別途設けることなく、基板の上面に保護液を供給できる。
また、請求項4に記載のように、前記保護液液膜形成工程は、保護液ノズル(211)から前記ホットプレートの上面に保護液を吐出する工程を含んでいてもよい。
請求項5に記載に記載のように、前記処理液供給工程は、前記基板の上面に薬液またはリンス液を供給する工程と、前記基板の上面を有機溶剤の液膜に置換する有機溶媒供給工程とを含み、前記基板加熱工程では、前記有機溶媒供給工程により前記基板の上面に形成された前記有機溶媒の液膜が前記基板の上面で加熱されるようにしてもよい。この場合、ホットプレート上で薬液またはリンス液の乾燥に起因するパーティクルが発生しないため、その後に行われる、有機溶媒の液膜を基板の上面で加熱する工程において基板がこれらのパーティクルで汚染されることを防止することができる。
請求項6に記載の発明は、基板(W)を水平姿勢に保持するための基板保持手段(5)と、前記基板保持手段に保持された基板に向けて処理液を供給する処理液供給手段(7)と、前記処理液供給手段から供給された処理液により処理された前記基板の下面に近接または接触させた状態で前記基板を下方から加熱するためのホットプレート(6)と、前記処理液供給手段による前記処理液の供給と並行して、前記ホットプレートの上面に保護液を供給し、当該ホットプレートの上面に保護液の液膜を形成する保護液供給手段(60;210)とを含む、基板処理装置(1)を提供する。
この構成によれば、処理液の供給と並行してホットプレート上面に保護液の液膜が形成される。このため、発熱状態にあるホットプレートの上面における処理液の乾燥を確実に防止できる。これにより、ホットプレート上での処理液の乾燥に起因するパーティクルの発生を防止することができる。
請求項7に記載の発明は、前記ホットプレートは、当該ホットプレートの上面に開口する保護液吐出口(20,120)と、当該保護液吐出口に連通し、前記保護液吐出口に供給される保護液が流通する保護液流通路(17)と、前記保護液吐出口と前記保護液流通路とを区画し、前記ホットプレートに固定的に設けられた保護液配管(18)と、前記保護液流通路で上下動可能に、かつ前記保護液吐出口を閉塞可能に設けられた閉塞部材(98;198)と、を有し、前記閉塞部材は、前記保護液吐出口から保護液を吐出させないときには、前記保護液吐出口を閉塞する閉塞位置に配置され、前記保護液吐出口から保護液を吐出させるときには、前記ホットプレートの上面よりも上方に配置させられると共に、前記保護液吐出口から吐出される保護液を前記ホットプレートの外周部に向けて案内する浮上位置に配置させられる、請求項6記載の基板処理装置である。
この構成によれば、保護液吐出口から保護液を吐出させないときには、閉塞部材は保護液吐出口を閉塞している。一方、保護液吐出口から保護液を吐出させるときには、閉塞部材は、ホットプレートの上面よりも上方に浮上する。この状態で、案内部材は、保護液吐出口から吐出される保護液を、ホットプレートの外周部に向けて案内し、これにより、ホットプレートの上面における保護液の液膜の形成を促すことができる。
以上により、保護液吐出口から保護液を吐出させないときにホットプレートの保護液吐出口を閉塞し、かつ、保護液吐出口から保護液を吐出させるときにホットプレートの上面に保護液の液膜を良好に形成できる構成を、簡単な構成で実現できる。
請求項8に記載の発明は、前記閉塞部材は、前記保護液流通路で上下動自在に設けられており、前記閉塞部材は、前記保護液流通路を流通する保護液から圧力を受けて前記浮上位置に配置される、請求項7に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、保護液吐出口から保護液を吐出させないときには、保護液流通路を保護液が流通しない。このとき、閉塞部材は、保護液吐出口を閉塞している。一方、保護液吐出口から保護液を吐出させているときには、保護液流通路内を保護液が流通し、閉塞部材は、流通している保護液から圧力を受けて、ホットプレートの上面よりも上方に浮上する。これにより、閉塞部材を上下動させるための駆動部材を、別途設ける必要がない。
請求項9に記載の発明は、前記閉塞部材は、前記閉塞位置において、当該閉塞部材の上面が、前記ホットプレートの前記上面と同一平面上にあるか、あるいは前記ホットプレートの上面から下方に退避している、請求項7または8に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、保護液吐出口から保護液を吐出させないときには、閉塞部材の上面がホットプレートの上面と同一平面上に位置しているか、あるいは閉塞部材の上面がホットプレートの上面から下方に退避している。したがって、ホットプレート上に基板を載置する際において、ホットプレートの上面の全域で基板を良好に接触支持でき、かつ基板の全域を良好に加熱できる。
請求項10に記載の発明は、前記処理液供給手段は、薬液またはリンス液を含む第1処理液を前記基板に向けて供給する第1処理液供給手段(7)と、有機溶剤を含む第2処理液を前記基板に向けて供給し当該第2処理液の液膜を前記基板の上面に形成する第2処理液供給手段(45,50)と、を含み、前記ホットプレートは、前記第2処理液の液膜が前記基板の上面に形成された状態で前記基板を加熱する、請求項6〜9のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第1処理液や第2処理液のホットプレート上面への付着やホットプレート上面での乾燥に起因するパーティクルの発生を防止することができる。したがって、有機溶媒を含む第2処理液の液膜を基板の上面で加熱する工程での基板のパーティクル汚染を低減することができる。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成の模式的な平面図である。 図1に示す基板処理装置に備えられたチャンバの内部の断面図である。 図2に示す、基板保持回転ユニットおよびホットプレートの平面図である。 図3を切断面線IV−IVで切断したときの断面図である(その1)。 図3を切断面線IV−IVで切断したときの断面図である(その2)。 図2に示す、ホットプレートおよびプレート支持軸の要部を拡大して示す断面図である(その1)。 図2に示す、ホットプレートおよびプレート支持軸の要部を拡大して示す断面図である(その2)。 固定ピンの構成を模式的に示す断面図である。 可動ピンの構成を模式的に示す断面図である。 処理ユニットの処理対象の基板の表面を拡大して示す断面図である。 処理ユニットで実行される薬液処理の処理例について説明するための工程図である。 図11の処理例を説明するための模式図である。 図12Bに続く工程を説明するための模式図である。 図12Dに続く工程を説明するための模式図である。 図12Fに続く工程を説明するための模式図である。 図11の処理例における基板の上面の状態を説明するための模式的な断面図である。 ホットプレートおよびプレート支持軸の変形例の要部を拡大して示す断面図である(その1)。 ホットプレートおよびプレート支持軸の変形例の要部を拡大して示す断面図である(その2)。 本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す模式的な断面図である。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1の模式的な平面図である。図2は、基板処理装置1に備えられたチャンバ4の内部の断面図である。
図1に示すように、基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置1は、処理液や処理ガスによって基板Wを処理する複数の処理ユニット2と、各処理ユニット2のチャンバ4に対して基板Wの搬入および搬出を行う基板搬送ロボットCRと、基板処理装置1に備えられた装置の動作やバルブの開閉などを制御する制御装置3とを含む。
処理ユニット2は、円形の基板Wの表面(パターン形成面)に対して、薬液を用いた薬液処理を施すための枚葉型のユニットである。各処理ユニット2は、内部空間を有する箱形のチャンバ4と、チャンバ4内で一枚の基板Wを水平な姿勢で保持しながら、基板Wの中心を通る鉛直な回転軸線A1まわりに基板Wを回転させる基板保持回転ユニット(基板保持手段)5と、基板Wを下方から加熱する基板対向面(上面)6aを有し、基板Wの下面に接触して基板Wを下方から支持するホットプレート6と、基板保持回転ユニット5に保持されている基板Wに、薬液、リンス液等の処理液を供給する処理液供給ユニット(第1処理液供給手段)7と、ホットプレート6を昇降させるためのプレート昇降ユニット8と、ホットプレート6の基板対向面6aに保護液を供給するための下供給ユニット(保護液供給手段)60と、基板保持回転ユニット5およびホットプレート6を密閉状態で収容可能なカップ9とを含む。下供給ユニット60は、保護液配管18、および保護液配管18を開閉する保護液バルブ21等を含む。
図3は、基板保持回転ユニット5およびホットプレート6の平面図である。図4および図5は、図3を切断面線IV−IVで切断したときの断面図である。図4には、ホットプレート6が上位置に位置する状態を示し、図5には、ホットプレート6が下位置(退避位置)に位置する状態を示す。
図2〜図5に示すように、基板保持回転ユニット5は、基板Wよりもやや大径の外径を有する円環状の回転リング11を有している。回転リング11は、耐薬性を有する樹脂材料を用いて形成されており、基板Wの回転軸線A1と同心の回転中心を有している。回転リング11は、水平平坦状の円環状の平面からなる上面11aを有している。上面11aには、回転リング11に対して不動の複数本(たとえば6本)の固定ピン10、および回転リング11に対して可動であり、固定ピン10より少ない複数本(たとえば3本)の可動ピン12がそれぞれ設けられている。
複数本の固定ピン10は、回転リング11の上面11aにおいて、円周方向に沿って等間隔に配置されている。複数本の可動ピン12は、回転リング11の上面11aにおいて、円周方向に沿って配置されている。複数本の可動ピン12は、複数本の固定ピン10のうち、予め定める互いに隣り合う、可動ピン12と同数(たとえば3つ)の固定ピン10に1対1対応で設けられている。各可動ピン12は、対応する固定ピン10に近接する位置に配置されており、すなわち、複数本の可動ピン12は、回転リング11の円周方向に関し、局所的に配置されている。
回転リング11には、回転リング11を回転軸線A1回りに回転させるためのリング回転ユニット13が結合されている。リング回転ユニット13は、たとえばモータとそれに付随する伝達機構等によって構成されている。
図2〜図5に示すように、ホットプレート6は、たとえばセラミックや炭化ケイ素(SiC)を用いて形成されており、円板状をなしている。ホットプレート6は、基板Wよりもやや小径の円形をなす平坦な基板対向面6aを有している。基板対向面6aは、回転リング11の内径よりも小径を有している。すなわち、ホットプレート6と基板保持回転ユニット5の回転リング11とが鉛直方向に重複していない。ホットプレート6の内部には、たとえば抵抗式のヒータ15が埋設されている。ヒータ15への通電によりヒータ15が発熱し、これにより、基板対向面6aを含むホットプレート6全体が加熱される。基板対向面6aには、回転軸線A1上に円形の保護液吐出口20が形成されている。
図3に示すように、ホットプレート6の基板対向面6aには、基板Wに下方から当接支持するための略半球状の微小なエンボス61が、多数個(図3では、たとえば24個)分散配置されている。エンボス61の配置密度は、基板対向面6aの全域において略均一にされている。具体的には、回転軸線A1を中心とする第1の仮想円62上に、4個のエンボス61が等間隔で配置されている。第1の仮想円62と同心の第2の仮想円63上に、8個のエンボス61が等間隔で配置されている。第1の仮想円62と同心の第3の仮想円64上に、12個のエンボス61が等間隔で配置されている。第2および第3の仮想円63,64の直径は、第1の仮想円62の直径のそれぞれ約2倍および約3倍に設定されている。多数個のエンボス61は、互いに同等の同径を有している。各エンボス61の高さは、多数個のエンボス61によって支持されている基板Wが基板対向面6aに吸着するのを防止できる程度の高さに設定されている。
図4に示すように、多数個のエンボス61と基板Wの下面との当接により、基板対向面6aの上方に、基板Wが、基板対向面6aと微小間隔Waを隔てて配置される。多数個のエンボス61と基板Wの下面との間に生じる摩擦力により、基板Wがホットプレート6上で支持され、この状態でヒータ15が発熱すると、基板対向面6aも発熱し、この熱が、熱輻射、基板対向面6aと基板Wとの間の空間内の流体熱伝導および多数個のエンボス61を介した伝熱により、基板Wに与えられる。これにより、多数個のエンボス61により支持されている基板Wが加熱される。
基板対向面6aに分散配置されている多数個のエンボス61によって基板Wが支持されているので、基板対向面6aから基板Wへの伝熱による熱の伝わり易さを基板Wの面内で均一に保つことができる。また、基板Wにおいて反りが発生するのを抑制または防止できる。
多数個のエンボス61が、基板対向面6aの全域ではなく、基板対向面6aの周縁部にのみ配置されていてもよい。
エンボス61は、ホットプレート6と別部材であってもよいし、ホットプレート6と一体に設けられたものであってもよい。また、ホットプレート6は、基板対向面6aにエンボス61が形成されておらず、基板対向面6aに基板Wが直接載置されるようになっていてもよい。
図2、図4および図5に示すように、ホットプレート6には、鉛直をなすプレート支持軸14が下方から固定されている。
プレート支持軸14は、鉛直方向に沿って延びている。プレート支持軸14は中空軸となっていて、プレート支持軸14の内部には、ヒータ15への給電線(図示しない)が挿通されていると共に、保護液配管18が挿通している。
プレート昇降ユニット8は、プレート支持軸14に結合されている。プレート昇降ユニット8は、たとえばボールねじやモータを含む。プレート昇降ユニット8の駆動によるプレート支持軸14の昇降により、ホットプレート6は、基板保持回転ユニット5に保持される基板Wの下面よりも、下方に大きく退避する下位置(図5に示す位置)と、基板保持回転ユニット5に保持される基板Wの下面よりもやや上方に位置する上位置(図4に示す位置)との間で昇降させられる。上位置では、基板Wが固定ピン10による保持から離脱し、ホットプレート6に支持されている。前述のように、ホットプレート6と基板保持回転ユニット5の回転リング11とが鉛直方向に重複していないので、ホットプレート6の昇降時に、ホットプレート6および基板保持回転ユニット5は互いに干渉しない。
保護液配管18は、ホットプレート6の中央部をその厚み方向に貫通する貫通穴19をそれぞれ介して、基板対向面6aの中央部で開口する保護液吐出口20に連通している。保護液配管18には、保護液バルブ21を介して、保護液が供給されるようになっている。保護液は、たとえば、純水(脱イオン水:Deionzied Water)である。保護液は、純水に限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度(たとえば、10〜100ppm程度)の塩酸水のいずれかであってもよい。
図6および図7は、ホットプレート6およびプレート支持軸14の要部を拡大して示す断面図である。
保護液吐出口20は、鉛直視で円形の浅い円形溝96によって区画されている。円形溝96は、回転軸線A1を中心とする円筒状をなし、円形溝96の直径は、保護液配管18の外径よりも大きく設定されている。保護液配管18の上端18aが、円形溝96の、水平面からなる下底面96aに開口している。保護液吐出口20は、次に述べる浮上部材97の閉塞部(閉塞部材)98を丁度収容できる大きさに設定されている。保護液吐出口20は、通常の状態において、保護液配管18内に挿通する浮上部材97によって閉塞されている。
浮上部材97は、円板状の閉塞部98と、閉塞部98の中心から閉塞部98と垂直に垂下する直線状の挿通部99とを一体的に備え、保護液配管18の先端部に取り付けられている。浮上部材97は、たとえばセラミックや炭化ケイ素(SiC)を用いて形成されている。閉塞部98の直径は、保護液配管18の外径よりも大きく設定されている。閉塞部98は、互いに平行な平坦面からなる上面98aおよび下面98bを有している。
浮上部材97は、挿通部98が保護液配管18内(すなわち、保護液流通路17)に挿通した状態で、保護液配管18に取り付けられている。その状態で、浮上部材97は、保護液配管18および保護液流通路17に対し、上下動自在に設けられている。
保護液バルブ21(図2参照)の開閉により、保護液流通路17への保護液の供給および供給停止が切り替えられる。保護液バルブ21が開かれた状態では、保護液流通路17に保護液が供給され、保護液流通路17を保護液が流通する。一方、保護液バルブ21が閉じられた状態では、保護液流通路17に保護液が新たに供給されず、保護液流通路17を保護液が流通しない。
保護液流通路17を保護液が流通しないときには、図6に示すように、浮上部材97の閉塞部98は、保護液吐出口20に収容されて、保護液吐出口20をほぼ完全に閉塞している。このときの浮上部材97の位置を閉塞位置(図6に示す位置)とする。浮上部材97が閉塞位置に位置するとき、浮上部材97の挿通部99が回転軸線A1に沿って鉛直方向に延びていると共に、閉塞部98の上面98aが基板対向面6aと同一平面上にある。
一方、保護液流通路17を保護液が流通するときには、図7に示すように、閉塞部98の下面98bが、流通している保護液から圧力を受けて、浮上部材97が浮上する。その結果、浮上部材97は、基板対向面6aよりも上方の浮上位置(図7に示す位置)に浮上配置される。浮上部材97が浮上位置よりも上方に浮上するのを規制するために、浮上部材97が浮上位置にある状態で、閉塞部98の係合部(図示しない)が周辺部材(図示しない)と係合している。
この状態で、閉塞部98の下面98bは、保護液吐出口20から吐出される保護液を、ホットプレート6の外周部に向けて案内する。これにより、図7に示すように、基板対向面6aにおける保護液の液膜90の形成が促される。
図2に示すように、処理液供給ユニット7は、薬液を吐出する薬液ノズル26と、リンス液を吐出するリンス液ノズル27とを含む。薬液ノズル26およびリンス液ノズル27は、その吐出口を下方に向けた状態で、ほぼ水平に延びるアーム29の先端に取り付けられている。アーム29は所定の回転軸線まわりに揺動可能に設けられている。薬液ノズル26およびリンス液ノズル27は、アーム29の揺動方向に関し揃っている。アーム29には、アーム29を所定角度範囲内で揺動させるためのアーム揺動ユニット30が結合されている。アーム29の揺動により、薬液ノズル26およびリンス液ノズル27は、基板保持回転ユニット5またはホットプレート6に保持されている基板Wの中央部上と、カップ9外に設定されたホームポジションとの間を移動させられる。
図2に示すように、薬液ノズル26は、たとえば、連続流の状態で薬液を下方に向けて吐出するストレートノズルである。薬液ノズル26には、薬液供給源からの薬液の供給通路となる薬液配管31が接続されている。薬液配管31には、薬液の供給を開閉するための薬液バルブ32が介装されている。薬液バルブ32が開かれると、薬液配管31から薬液ノズル26に薬液が供給され、また、薬液バルブ32が閉じられると、薬液配管31から薬液ノズル26への薬液の供給が停止される。薬液として、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸(たとえばクエン酸、蓚酸など)、有機アルカリ(たとえば、TMAH:テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど)、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも1つを含む液を採用できる。
図2に示すように、リンス液ノズル27は、たとえば、連続流の状態でリンス液を下方に向けて吐出するストレートノズルである。リンス液ノズル27には、リンス液供給源からのリンス液の供給通路となるリンス液配管33が接続されている。リンス液配管33には、リンス液の供給を開閉するためのリンス液バルブ34が介装されている。リンス液バルブ34が開かれると、リンス液配管33からリンス液ノズル27にリンス液が供給され、また、リンス液バルブ34が閉じられると、リンス液配管33からリンス液ノズル27へのリンス液の供給が停止される。
なお、図2では、薬液ノズル26およびリンス液ノズル27を1つのアーム29に配置する場合を示しているが、複数のアーム29にノズル26,27を1つずつ配置する構成を採用してもよい。
図2に示すように、カップ9は、基板保持回転ユニット5およびホットプレート6を収容する下カップ37と、下カップ37の開口38を閉塞するための蓋部材39とを備えている。蓋部材39が下カップ37の開口38を閉塞することで、内部に密閉空間を有する密閉カップが形成される。
下カップ37は、略円筒容器状をなし、上面に円形の開口38を有している。下カップ37は略円板状の底壁部40と、底壁部40から上方に立ち上がる周壁部41とを一体的に備えている。周壁部41は、回転軸線A1を中心とする円筒状に形成されている。周壁部41は円環状の上端面41aを有している。底壁部40の上面には、廃液路(図示しない)の一端が接続されている。廃液路の他端は、機外の図示しない廃液設備に接続されている。
周壁部41の周囲には、基板保持回転ユニット5またはホットプレート6に保持された基板Wから飛び散る処理液を捕獲するための捕獲カップ(図示しない)が配設され、当該捕獲カップは機外の図示しない廃液設備に接続されている。プレート支持軸14と底壁部40の中心部との間は、円環状のシール部材43によってシールされている。
蓋部材39は、下カップ37の上方において、ほぼ水平な姿勢で配置されている。蓋部材39には、蓋昇降ユニット54が結合されている。蓋昇降ユニット54は、たとえばボールねじやモータを含む。蓋昇降ユニット54の駆動により、蓋部材39は、下カップ37の開口38を閉塞する蓋閉位置と、下カップ37よりも上方に退避して下カップ37の開口38を開放する蓋開位置との間で昇降させられる。蓋部材39の下面には、その中央部39aと周縁部39cとを除く領域に、蓋部材39と同心の円筒状の上環状溝39bが形成されている。
蓋部材39の下面の中央部39aは、円形の水平平坦面を有している。蓋部材39の下面の中央部39aは、基板保持回転ユニット5に保持された基板Wの上面の中央部、またはホットプレート6に保持された基板Wの上面の中央部に対向している。
蓋部材39の下面の周縁部39cには、シール環53が全周に亘って設けられている。シール環53は、たとえば樹脂弾性材料を用いて形成されている。蓋部材39が蓋閉位置にある状態では、蓋部材39の下面の周縁部39cに配置されたシール環53が、その円周方向全域で下カップ37の上端面41aに当接し、蓋部材39と下カップ37との間がシールされる。
図2に示すように、蓋部材39の中央部39aには、リンス液上配管44、有機溶剤上配管45および窒素ガス上配管46が、鉛直方向に延びて隣接して挿通している。
リンス液上配管44の下端は、蓋部材39の下面の中央部39aで開口し、リンス液吐出口47を形成している。リンス液上配管44の上端には、リンス液供給源が接続されている。リンス液上配管44には、リンス液がリンス液供給源から供給される。リンス液上配管44には、リンス液の供給を開閉するためのリンス液上バルブ48が介装されている。
有機溶剤上配管45の下端は、蓋部材39の下面の中央部39aで開口し、有機溶剤吐出口49を形成している。有機溶剤上配管45の上端には、有機溶剤供給源が接続されている。有機溶剤上配管45には、液体のIPA(有機溶剤(第2処理液)の一例)がIPA供給源から供給される。有機溶剤上配管45には、液体のIPAの供給を開閉するための有機溶剤バルブ50が介装されている。有機溶剤上配管45および有機溶剤バルブ50によって、有機溶剤供給ユニット(第2処理液供給手段)が構成されている。
窒素ガス上配管46の下端は、蓋部材39の下面の中央部39aで開口し、不活性ガスの一例としての窒素ガス(N2)を吐出するための窒素ガス吐出口51を形成している。窒素ガス上配管46の上端には窒素ガス供給源が接続されている。窒素ガス供給源からは、窒素ガス上配管46を窒素ガス供給通路として窒素ガス吐出口51に窒素ガスが供給される。窒素ガス上配管46には、窒素ガスの供給を開閉するための窒素ガスバルブ52が介装されている。
図8は、固定ピン10の構成を模式的に示す断面図である。図3を用いて前記したように、複数本の固定ピン10は、回転リング11の上面11aに円周方向に沿って等間隔に配置されている。図8に図解されている通り、各固定ピン10は、回転リング11に結合された第1の下軸部71と、第1の下軸部71の上端に一体的に形成された第1の上軸部72とを含む。第1の下軸部71および第1の上軸部72は、それぞれ円柱形状に形成されている。第1の上軸部72は、第1の下軸部71の中心軸線から偏心して設けられている。第1の下軸部71の第1の上軸部72に連結される部分には、下方向に向かうに従って次第に大径となるテーパ面73が形成されている。
図9は、可動ピン12、および可動ピン12の周辺の構成を模式的に示す断面図である。各可動ピン12は、回転軸線A2まわりに回転可能に回転リング11に結合された鉛直方向に延びる第2の下軸部74と、中心軸線が回転軸線A2から偏心した状態で第2の下軸部74に固定された第2の上軸部75とを含む。第2の上軸部75は、基板Wの周端に当接可能な円筒面75aを有している。第2の下軸部74の回転により、第2の上軸部75の円筒面75aは、基板Wの回転軸線A1(図2参照)から離れた遠い開放位置と、基板Wの回転軸線A1に近づいた保持位置との間で変位する。各可動ピン12は、チャック開閉ユニット76を含む。チャック開閉ユニット76は、第2の上軸部75の位置を開放位置と保持位置との間で変位させることにより、基板Wの挟持を開閉する。
図8および図9に示すように、複数の固定ピン10によって基板Wが下方から支持されている状態では、各固定ピン10のテーパ面73に基板Wの周端が当接している。この状態において、複数の可動ピン12の第2の上軸部75の位置が開放位置から保持位置に変位される。各第2の上軸部75が開放位置から保持位置に変位されると、円筒面75aが基板Wの周端に当接すると共に、当接している基板Wの周端を基板Wの内方に向けて押し込む。これにより、当該当接している基板Wの周端と回転軸線A1を挟んだ反対側の基板Wの周端が、当該可動ピン12と回転軸線A1を挟んだ反対側に位置する固定ピン10の第1の上軸部72に押し当てられる。このように、複数の可動ピン12の第2の上軸部75が開放位置から保持位置に変位させられることにより、複数の可動ピン12が挟持状態になり、これにより、複数の固定ピン10および複数の可動ピン12によって基板Wが水平姿勢に挟持される。
なお、円筒面75aで基板Wの周端を押し付ける構成でなく、回転軸線A1側に向きかつ水平方向に開くV溝が、円筒面75aに形成されており、当該V溝を構成する上下のテーパ面が基板Wの周端に当接することにより基板Wを挟持する構成を採用してもよい。
図1に示す制御装置3は、たとえばマイクロコンピュータなどによって構成されている。制御装置3は、予め定められたプログラムに従って、プレート昇降ユニット8、リング回転ユニット13、アーム揺動ユニット30、蓋昇降ユニット54、チャック開閉ユニット76等の動作を制御する。また、制御装置3は、ヒータ15に供給される電力を調整する。さらに、制御装置3は、保護液バルブ21、薬液バルブ32、リンス液バルブ34、リンス液上バルブ48、有機溶剤バルブ50、窒素ガスバルブ52等の開閉を制御する。
図10は、処理ユニット2の処理対象の基板Wの表面を拡大して示す断面図である。処理対象の基板Wは、たとえばシリコンウエハであり、そのパターン形成面である表面(上面100)に微細パターン101が形成されている。微細パターン101は、図10に示すように、凸形状(柱状)を有する構造体102が行列状に配置されたものであってもよい。この場合、構造体102の線幅W1はたとえば10nm〜45nm程度に、微細パターン101の隙間W2はたとえば10nm〜数μm程度に、それぞれ設けられている。
また、微細パターン101は、微細なトレンチにより形成されたライン状のパターンが、繰り返し並ぶものであってもよい。
また、微細パターン101は、薄膜に、複数の微細孔(ボイド(void)またはポア(pore))を設けることにより形成されていてもよい。
微細パターン101は、たとえば絶縁膜を含む。また、微細パターン101は、導体膜を含んでいてもよい。より具体的には、微細パターン101は、複数の膜を積層した積層膜により形成されており、さらには、絶縁膜と導体膜とを含んでいてもよい。微細パターン101は、単層膜で構成されるパターンであってもよい。絶縁膜は、シリコン酸化膜(SiO膜)やシリコン窒化膜(SiN膜)であってもよい。また、導体膜は、低抵抗化のための不純物を導入したアモルファスシリコン膜であってもよいし、金属膜(たとえば金属配線膜)であってもよい。
また、微細パターン101の膜厚Tは、たとえば、50nm〜5μm程度である。また、微細パターン101は、たとえば、アスペクト比(線幅W1に対する膜厚Tの比)が、たとえば、5〜500程度であってもよい(典型的には、5〜50程度である)。
図11は、処理ユニット2で実行される薬液処理の処理例について説明するための工程図である。図12A−12Hは、処理例を説明するための模式図である。図13A−13Bは、処理例における基板Wの上面の状態を説明するための模式的な断面図である。
以下、図1、図2、図6および図7を参照する。図4、図5および図10〜図13Bについては適宜参照する。なお、以下の説明における「基板Wの表面(上面)」は、基板W自体の表面(上面)および微細パターン101の表面(上面)を含む。
処理ユニット2によって基板Wが処理されるときには、チャンバ4内に未処理の基板Wを搬入する基板搬入工程(図11のステップS1)が行われる。基板搬入工程(S1)に先立って、制御装置3は、ヒータ15をオン(通電状態)にしておき、ホットプレート6を、基板保持回転ユニット5による基板Wの保持位置から下方に大きく退避した下位置(図5に示す位置)に配置し、かつ全てのノズルを基板保持回転ユニット5の上方から退避させる。また、すべての可動ピン12を開放状態にさせる。基板搬入工程(S1)では、制御装置3は、基板Wを保持している基板搬送ロボットCR(図1参照)のハンドをチャンバ4内に進入させ、基板搬送ロボットCRに、パターン形成面(表面)を上方に向けた状態で、基板保持回転ユニット5に基板Wを引き渡させる。基板保持回転ユニット5に受けられた基板Wは、複数本の固定ピン10によって下方から支持され、その後、制御装置3は、複数本の可動ピン12をいずれも挟持状態にさせる。これにより、図12Aに示すように、複数本(たとえば、6本)の固定ピン10および複数本(たとえば、3本)の可動ピン12によって基板Wが水平姿勢に挟持される(図12Aでは、固定ピン10のみを図示)。制御装置3は、基板保持回転ユニット5に基板Wを引き渡した後、基板搬送ロボットCRのハンドをチャンバ4内から退避させる。
複数本の固定ピン10および複数本の可動ピン12によって基板Wが挟持されると、制御装置3は、リング回転ユニット13を制御して、基板Wの回転を開始させる。基板Wは予め定める液処理回転速度(たとえば100〜1500rpm程度)まで上昇され、その液処理回転速度に維持される。
なお、基板搬入工程(S1)からヒータ15がオン状態とされ、それゆえホットプレート6が発熱状態(このときの基板対向面6aの表面温度が、たとえば約60〜250℃)とされているのであるが、ホットプレート6は下位置にあるため、ホットプレート6からの熱が基板Wに十分に届かない。
次いで、薬液を基板Wに供給する薬液供給工程(図11のステップS2)が行われる。
具体的には、図12Bに示すように、制御装置3は、アーム揺動ユニット30を制御することにより、アーム29をホームポジションから揺動させ、薬液ノズル26を退避位置から基板W上に移動させる。これにより、薬液ノズル26が処理位置(基板Wの上方の、基板Wの回転軸線A1上の処理位置)に配置される。薬液ノズル26が処理位置に配置された後、制御装置3は、薬液バルブ32を開く。これにより、薬液ノズル26の吐出口から薬液が吐出され、基板Wの上面に薬液が供給される。
基板Wの上面の中央部に供給された薬液は、基板Wの回転による遠心力を受けて、基板Wの上面を基板Wの周縁部に向けて流れる。これにより、基板Wの上面全域に薬液が供給され、基板Wの上面の全域に薬液による処理が施される。基板Wの上面に供給された薬液は、基板Wの周縁部から基板Wの側方に向けて飛散する。基板保持回転ユニット5に保持されている基板Wから排出される薬液の液滴が、下方に向けて落液する。
基板Wの周縁部から飛散する薬液は、前述の捕獲カップの内壁に受け止められ、廃液路(図示しない)を介して、機外の廃液設備(図示しない)に送られ、そこで処理される。廃液設備ではなく、回収設備に送られ、そこで再利用されるようになっていてもよい。
また、薬液ノズル26からの薬液の吐出の開始に併せて、制御装置3は、保護液バルブ21を開く。これにより、保護液流通路17に供給された保護液が当該保護液流通路17を流通し、閉塞部98が、流通している保護液から圧力を受けて、その結果、浮上部材97が、閉塞位置(図6に示す位置)から浮上位置(図7に示す位置)まで浮上する。
これにより、保護液吐出口20が開放され、保護液流通路17に供給された保護液が保護液吐出口20から吐出される。このときの保護液の流量は、比較的大流量(たとえば約0.5〜4.0(リットル/分))である。保護液吐出口20から基板対向面6aに吐出された保護液は、後続の保護液によって径方向外方へと押し出され、基板対向面6aの周縁部に向けて放射状に流れる。また、このとき、浮上位置に位置している浮上部材97の閉塞部98が、保護液吐出口20から基板対向面6aに吐出された保護液を、基板対向面6aの外周部に向けてスムーズに案内する。その結果、図12Bに示すように、基板対向面6aに、基板対向面6aの全域を覆う保護液の液膜90が形成される。保護液の液膜90の形成後も、保護液吐出口20から基板対向面6aに連続的に保護液が供給され、これにより、基板対向面6a上の保護液の液膜90が、基板対向面6aを覆う状態に維持される。
薬液の吐出開始から、予め定める時間が経過すると、制御装置3は、薬液バルブ32を閉じて、薬液ノズル26からの薬液の吐出を停止する。
次いで、基板Wから薬液を除去するためのリンス工程(図11のステップS3)が行われる。
具体的には、図12Cに示すように、制御装置3は、アーム揺動ユニット30を制御することによりアーム29を揺動させ、リンス液ノズル27を処理位置に配置させる。リンス液ノズル27が処理位置に配置された後、制御装置3は、リンス液バルブ34を開く。これにより、リンス液ノズル27の吐出口からリンス液が吐出される。
基板Wの上面の中央部に供給されたリンス液は、基板Wの回転による遠心力を受けて、基板Wの上面を基板Wの周縁部に向けて流れる。これにより、基板Wの上面全域にリンス液が供給され、基板Wの上面に付着している薬液が洗い流される。基板Wの上面に供給されたリンス液は、基板Wの周縁部から基板Wの側方に向けて飛散する。
基板Wの周縁部から飛散するリンス液は、下カップ37の周壁部41の内壁に受け止められ、この内壁を伝って下カップ37の底部に溜められる。下カップ37の底部に溜められた第リンス液は、廃液路(図示しない)を介して、機外の廃液設備(図示しない)に送られ、そこで処理される。
リンス液の吐出開始から、予め定める時間が経過すると、制御装置3は、リンス液バルブ34を閉じて、リンス液ノズル27からのリンス液の吐出を停止すると共に、アーム揺動ユニット30を制御して、アーム29を、そのホームポジションに戻す。これにより、薬液ノズル26、およびリンス液ノズル27が、退避位置に戻される。
また、リンス液の吐出停止と同時に、制御装置3は、保護液バルブ21を閉じて、保護液流通路17への保護液の供給を停止する。これにより、保護液吐出口20からのリンス液の吐出が停止され、基板対向面6aに保持されていた保護液の液膜90が解消(液膜状態が解消)される。保護液流通路17への保護液の供給停止に伴い、浮上部材97が閉塞位置(図6参照)まで下降する。なお、保護液を停止するタイミングはリンス液の停止と同時でなくてもよく、基板Wの上面から薬液がリンス液に置換された後の任意のタイミングに実行すればよい。
次いで、制御装置3は、蓋昇降ユニット54を制御して、蓋部材39を蓋閉位置まで下降させる。蓋閉位置に下降した蓋部材39により、下カップ37の開口9が閉塞される。この状態で、ロック部材(図示しない)により蓋部材39と下カップ37とが結合されると、蓋部材39の下面の周縁部39cに配置されたシール環53が、その円周方向全域に亘って下カップ37の上端面33の上端面41aに当接し、下カップ37と蓋部材39との間がシールされる。これにより、下カップ37および蓋部材39の内部空間が密閉される。この状態で、リンス液吐出口47、有機溶剤吐出口49および窒素ガス吐出口51が、それぞれ基板Wの上面に対向して配置されている。
次いで、最終リンス工程(図12のステップS4)が基板Wに行われる。
具体的には、図12Dに示すように、制御装置3は、リンス液上バルブ48を開いて、リンス液上配管44のリンス液吐出口47からリンス液を吐出する。リンス液吐出口47から吐出されたリンス液は、基板Wの上面の中央部に着液する。
基板Wの上面の中央部に供給されたリンス液は、基板Wの回転による遠心力を受けて、基板Wの上面を基板Wの周縁部に向けて流れる。これにより、基板Wの上面全域にリンス液が供給され、基板Wの上面にリンス処理が施される。最終リンス工程(S4)において、基板Wの上面100(図10参照)に形成された微細パターン101(図10参照)の隙間の底部(当該空間における基板W自体の上面100に極めて近い位置)までリンス液が行き渡る。
また、基板Wの周縁部から飛散するリンス液は、下カップ37の周壁部41の内壁に受け止められ、この内壁を伝って下カップ37の底部に溜められる。下カップ37の底部に溜められた第リンス液は、廃液路(図示しない)を介して、機外の廃液設備(図示しない)に送られ、そこで処理される。
リンス液の吐出開始から、予め定める時間が経過すると、制御装置3は、リンス液上バルブ48を閉じて、リンス液吐出口47からのリンス液の吐出を停止する。
次いで、基板Wの上面に液体のIPAが供給して、基板Wの上面のリンス液をIPAで置換する有機溶剤置換工程(図12のステップS5)が行われる。
制御装置3は、図12Eに示すように、有機溶剤バルブ50を開き、有機溶剤上配管45の有機溶剤吐出口49から、液体のIPAを連続流状に吐出する。有機溶剤吐出口49から吐出されるIPAは、常温(たとえば25℃)、すなわちIPAの沸点(82.4℃)未満の液温を有しており、液体である。有機溶剤吐出口49から吐出された液体のIPAは、基板Wの上面の中央部に着液する。IPAの吐出開始により、有機溶剤置換工程(S5)が開始される。
基板Wの上面の中央部に供給された液体のIPAは、基板Wの回転による遠心力を受けて、基板Wの上面を基板Wの周縁部に向けて流れる。そのため、基板Wの上面の中央部に供給された液体のIPAを周縁部に向けて拡げることができ、これにより、基板Wの上面の全域に液体のIPAを行き渡らせることができる。このとき、ホットプレート6は下位置にあり、基板Wはホットプレート6からの熱が十分に伝わっていない。そのため、基板Wの上面の温度はたとえば常温であり、IPAは、常温を維持したまま、基板Wの上面を流れる。これにより、基板Wの上面に、IPAの液膜が形成される。基板Wの上面に供給されるIPAは液体であるため、図13Aに示すように、微細パターン101の隙間に存在するリンス液を、良好に置換できる。IPAの液膜111が、基板Wの上面の全域を覆うので、基板Wの上面の全域において、リンス液を液体のIPAに良好に置換できる。
なお、有機溶剤置換工程(S5)において、基板Wの回転が停止させられ、またはパドル速度で基板Wが回転させられてもよい。このような基板Wの減速に伴って、基板W上の液体のIPAに作用する遠心力が零または小さくなり、液体のIPAが基板Wの周縁部から排出されず基板Wの上面に滞留し、その結果、基板Wの上面に、パドル状態のIPAの液膜が保持される。
IPAの供給開始から、予め定める時間が経過すると、その後、基板受け渡し工程(図11のステップS6)が実行される。
具体的には、制御装置3は、プレート昇降ユニット8を制御して、ホットプレート6を、下位置(図5に示す位置)から上位置(図4に示す位置)まで上昇させる。ホットプレート6が回転リング11と同じ高さまで上昇させられると、基板Wの下面にホットプレート6の基板対向面6aが当接するようになる。その後、制御装置3がホットプレート6を引き続き上昇させることにより、基板保持回転ユニット5から基板Wが離脱して、ホットプレート6に基板Wが引き渡される。ホットプレート6に引き渡された基板Wは、多数個のエンボス61によって下方から支持される。基板Wが引き渡された後もホットプレート6の上昇は続行され、上位置に達するとホットプレート6の上昇が停止させられる。ホットプレート6が上位置に配置された状態を、図12Fおよび図4に示す。
ホットプレート6に基板Wが引き渡されると、基板高温化工程(基板加熱工程。図12のステップS7)が開始される。
ヒータ15は常時オン状態とされており、そのため、ホットプレート6(基板対向面6a)が発熱状態とされている。ホットプレート6上に基板Wが載置された状態では、基板対向面6aからの熱が、熱輻射、基板対向面6aと基板Wとの間の空間内の流体熱伝導および多数個のエンボス61を介した伝熱により、基板Wの下面に与えられ、これにより、基板Wの下面が加熱される。基板Wに与えられる単位面積当たりの熱量は、基板Wの全域においてほぼ均一となっている。
また、この状態では、保護液流通路17を保護液が流通しないので、浮上部材97が閉塞位置(図4参照)に位置している。そのため、閉塞部98の上面98aがホットプレート6の基板対向面6aと同一平面上に位置している。したがって、ホットプレート6上に基板Wを載置する際において、ホットプレート6の基板対向面6aの全域で基板Wを良好に接触支持でき、かつ基板Wの全域を良好に加熱できる。
基板高温化工程(S7)では、ホットプレート6による基板Wへの加熱により、基板Wの上面が、IPAの沸点(82.4℃)よりも40〜120℃高い予め定める液膜浮上温度(第1の温度)TE1まで昇温させられる。液膜浮上温度TE1は、の所定の温度に設定されている。
基板Wの上面の温度が液膜浮上温度TE1に達した後、基板Wの上面の温度(微細パターン101(図13B等参照)の上面、より詳しくは、各構造体102の上端面102Aの温度)は、液膜浮上温度TE1に保持される。基板Wの上面の全域において、液膜浮上温度TE1に保持される。このとき、ヒータ15の単位時間当たりの発熱量は、ホットプレート6からの加熱により、ホットプレート6に載置されている基板Wの上面が液膜浮上温度TE1になるように設定されている。
基板W上面の温度が液膜浮上温度TE1に到達してからしばらくすると、基板Wの上面のIPAの液膜111の一部が蒸発して気相化し微細パターン101の隙間を満たすと共に基板Wの上面(各構造体102の上端面102A)の上方空間にIPAの蒸発気体膜112を形成する。これにより、基板Wの上面(各構造体102の上端面102A)からIPAの液膜111が浮上する(図13B参照)。また、微細パターン101の隙間が気相のIPAによって満たされるようになる。そのため、隣り合う構造体102の間には、極めて小さな表面張力しか生じない。その結果、表面張力に起因する微細パターン101の倒壊を抑制または防止できる。また、図13Bの状態では、基板Wの上面(各構造体102の上端面102A)からIPAの液膜111が浮上しているため、基板Wの上面とIPAの液膜111との間に生じる摩擦力の大きさは略零である。
基板高温化工程(S7)に次いで、蒸発気体膜112の上方にあるIPAの液膜111を液塊状態のまま排除する有機溶剤排除工程(図11のステップS8)が実行される。有機溶剤排除工程(S8)では、IPAの液膜111に、基板Wの側方に向けて移動するための力を作用させる。
具体的には、ホットプレート6に基板Wが引き渡されてから予め定める時間(たとえば、約1〜2分間)が経過すると、制御装置3は、図12Gに示すように、窒素ガスバルブ52を開く。これにより、窒素ガス吐出口51から窒素ガスが吐出し、この窒素ガスが基板Wの上面の中央部に吹き付けられる。これにより、浮上しているIPAの液膜111の中央部に、小径円形状の乾燥領域113が形成される。基板Wの上面とIPAの液膜111との間に生じる摩擦力の大きさは略零であるので、窒素ガス吐出口51からの窒素ガスの吐出の続行に伴って、前記の乾燥領域113は拡大し、乾燥領域113が基板Wの上面の全域に広がることにより、浮上しているIPAの液膜111が、液塊状態を維持しながら(多数の小滴に分裂させることなく)、基板Wの側方へと案内される。これにより、IPAの液膜111を基板Wの上方から完全に排除できる。
基板Wの上方からIPAの液膜111が全て排除された後、制御装置3は、プレート昇降ユニット8を制御して、ホットプレート6を、上位置(図4に示す位置)から下位置(図5に示す位置)まで下降させる。ホットプレート6が回転リング11と同じ高さまで下降させられると、基板Wの周縁面に固定ピン10が当接するようになる。その後、ホットプレート6の下降により、ホットプレート6から基板Wが離脱して、基板保持回転ユニット5に基板Wが引き渡される。基板保持回転ユニット5に受けられた基板Wは、複数本の固定ピン10によって下方から支持される。可動ピン12は開状態にあり、そのため、基板Wは、固定ピン10や可動ピン12等に挟持されない。
また、制御装置3は、ロック部材(図示しない)を駆動して、蓋部材39と下カップ37との結合が解除する。そして、制御装置3は、図12Hに示すように、蓋昇降ユニット54を制御して、蓋部材39を開位置まで上昇させる。
ホットプレート6が下位置まで下降させられた後は、ホットプレート6と基板保持回転ユニット5に保持されている基板Wとの間の間隔が、ホットプレート6が上位置にあるときよりも大きくなるため、ホットプレート6からの熱(熱輻射、基板対向面6aと基板Wとの間の空間内の流体熱伝導および多数個のエンボス61を介した伝熱)が基板Wに十分に届かなくなる。これにより、ホットプレート6による基板Wの加熱が終了し、基板Wは、ほぼ常温になるまで降温する。
これにより、1枚の基板Wに対する薬液処理が終了し、基板搬送ロボットCR(図1参照)によって、処理済みの基板Wがチャンバ4から搬出される基板搬出工程(図11のステップS9)が行われる。
以上により、薬液供給工程(S2)およびリンス工程(S3)に並行して、ホットプレート6の基板対向面6aに保護液が連続的に供給することにより、ホットプレート6の基板対向面6aに、基板対向面6aを覆う保護液の液膜90が形成される。薬液供給工程(S2)およびリンス工程(S3)では、ホットプレート6が基板保持回転ユニット5から退避している。そのため、基板保持回転ユニット5に保持されている基板Wから排出される薬液や薬液を含んだリンス液の液滴が、ホットプレート6の基板対向面6aや多数個のエンボス61に向けて降り掛かるおそれがある。仮に、これらの液滴が基板対向面6aやエンボス61に直接供給され発熱状態にあるホットプレート6によって加熱されると、基板対向面6aやエンボス61において薬液が加熱乾燥されるおそれがある。ホットプレート6のエンボス61が、基板高温化工程(S7)において基板Wに接触するので、乾燥薬液が、パーティクルとなって基板Wを汚染するおそれがある。
しかしながら、このような場合であっても、基板対向面6aが保護液の液膜90で覆われているので、基板Wからの薬液の液滴や薬液を含んだリンス液が基板対向面6aに直接供給されない。したがって、発熱状態にある基板対向面6aにおける薬液の乾燥を確実に防止できる。これにより、ホットプレート6上での薬液の乾燥に起因するパーティクルの発生を防止できる。
また、保護液吐出口20から保護液を吐出させないときには、保護液流通路17を保護液が流通しない。このとき、閉塞部98は、保護液吐出口20を閉塞している。一方、保護液吐出口20から保護液を吐出させているときには、保護液流通路17内を保護液が流通し、閉塞部98は、流通している保護液から圧力を受けて、ホットプレート6の基板対向面6aよりも上方に浮上する。この状態で、閉塞部98は、保護液吐出口20から吐出される保護液を、ホットプレート6の外周部に向けて案内し、これにより、基板対向面6aにおける保護液の液膜90の形成を促すことができる。
これにより、保護液吐出口20から保護液を吐出させないときに、ホットプレート6の保護液吐出口20を閉塞し、かつ、保護液吐出口20から保護液を吐出させるときに、ホットプレート6の基板対向面6aに保護液の液膜90を良好に形成できる構成を、簡単な構成で実現できる。この場合、閉塞部98を上下動させるための駆動部材を、別途設ける必要がない。
また、保護液吐出口20から保護液を吐出させないときには、閉塞部98の上面98aがホットプレート6の基板対向面6aと同一平面上に位置している。したがって、ホットプレート6上に基板Wを載置する際において、ホットプレート6の基板対向面6aの全域で基板Wを良好に接触支持でき、かつ基板Wの全域を良好に加熱できる。
前述の処理例において、下カップ37および蓋部材39の内部空間が密閉された状態で最終リンス工程(S4)が実行されるものとして説明したが、下カップ37および蓋部材39の内部空間が開放されている(蓋部材39が開位置にある)状態で最終リンス工程(S4)が実行されてもよい。リンス液上配管44のリンス液吐出口47からのリンス液を基板Wの上面に供給してもよいし、リンス液ノズル27を基板Wの上面に対向して配置させ、リンス液ノズル27からのリンス液を基板Wの上面に供給してもよい。この場合、最終リンス工程(S4)の後、下カップ37および蓋部材39の内部空間が密閉状態にされる。
また、前述の処理例において、薬液供給工程(S2)が1回のみである場合を例示したが、複数回(2回)繰り返すようにしてもよい。
また、処理例の薬液供給工程(S2)およびリンス工程(S3)において、基板Wの上面処理のみを例に挙げて説明したが、これらの工程(S2,S3)において、上下両面処理を実行するものであってもよい。
また、処理例の薬液供給工程(S2)およびリンス工程(S3)において、上面処理のみを例に挙げて説明したが、これらの工程(S2,S3)において、上下両面処理を実行するものであってもよい。
また、処理例において、リンス工程(S3)を省略してもよい。
また、前述の処理例では、有機溶剤排除工程(S8)において、IPAの液膜111を基板Wの側方に向けて移動させるために、窒素ガス吐出口51から基板Wの上面の中央部に向けて窒素ガスを吹き付けた。この手法に代えて、誘導面を有する誘導部材(誘導ピンや誘導リング)を、基板の周縁部に対向するように設けておき、有機溶剤排除工程(S8)において、誘導部材を基板Wの内方に向けて移動させて、浮上しているIPAの液膜111に誘導部材の誘導面を接触させるようにしてもよい。基板Wの上面とIPAの液膜111との間に生じる摩擦力の大きさは略零であるので、誘導部材の誘導面とIPAの液膜111との接触により、浮上しているIPAの液膜111が、液塊状態を維持しながら(多数の小滴に分裂させることなく)誘導面を伝って基板Wの側方へと案内される。これにより、IPAの液膜111を基板Wの上方から完全に排除できる。このような手法を採用する場合、有機溶剤排除工程(S8)において、基板Wおよびホットプレート6をともに水平姿勢に維持することが可能である。
また、ホットプレート6が水平姿勢と、傾斜姿勢との間で姿勢変更可能である場合には、有機溶剤排除工程(S8)において、基板Wとホットプレート6との相対姿勢を一定に維持しながら、基板Wおよびホットプレート6を傾斜姿勢に姿勢変更させて、基板Wの上面を水平面に対して傾斜させてもよい。これにより、浮上しているIPAの液膜111は自重を受けて、傾斜している基板Wの低位側の周縁部に向けて、基板Wの上面に沿って移動し、基板Wの周縁部から排出される。
図14および図15は、ホットプレート6およびプレート支持軸14の変形例の要部を拡大して示す断面図である。図14および図15では、保護液吐出口20に代えて、円錐面状のテーパ面196aからなる底壁を有する円形溝196によって区画される保護液吐出口120が形成されている。保護液配管18の上端18aが、テーパ面196aに開口している。また、浮上部材97の閉塞部98に代えて、円錐状の閉塞部(閉塞部材)198が設けられている。閉塞部198の底壁は、テーパ面196aと整合するテーパ面198bによって形成されている。保護液吐出口120は、閉塞部198を丁度収容できる大きさおよび形状に形成されている。
浮上部材97の位置を閉塞位置(図14に示す位置)にある状態で、浮上部材97の閉塞部198は、保護液吐出口120に収容されて、保護液吐出口120をほぼ完全に閉塞している。この状態で、閉塞部198の上面198aが基板対向面6aと同一平面上に位置している。
一方、保護液流通路17を保護液が流通するときには、図15に示すように、閉塞部198のテーパ面198bが、流通している保護液から圧力を受けて、浮上部材97が浮上する。その結果、浮上部材97は、基板対向面6aよりも上方の浮上位置(図15に示す位置)に浮上配置される。
この状態で、閉塞部198のテーパ面198bは、保護液吐出口120から吐出される保護液を、ホットプレート6の外周部に向けて案内する。保護液吐出口120から吐出される保護液がテーパ面198bによって案内されるので、これにより、基板対向面6aにおける保護液の液膜90の形成が、より一層促される。
図16は、本発明の他の実施形態に係る処理ユニット202の構成を示す模式的な断面図である。図16において、図1〜図15に示された各部に対応する部分には、図1〜図15の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。また、図16には、主要な構成のみを示して、適宜省略している。
図16に示す実施形態が、図1〜図15に示す実施形態と相違する点は、ホットプレート6の基板対向面6aに保護液を供給するための保護液供給ユニット(保護液供給手段)210を、下供給ユニット60に代えて備える点である。また、ホットプレート6の基板対向面6aに、保護液吐出口20,120は形成されていない。
保護液供給ユニット210は、連続流の状態で保護液を下方に向けて吐出するための保護液ノズル211を備えている。保護液ノズル211には、保護液供給源からの保護液が供給される保護液供給管212が接続されている。保護液供給管212には、保護液の供給を開閉するための保護液バルブ213が介装されている。保護液バルブ213が開かれると、保護液供給管212から保護液ノズル211に保護液が供給され、また、保護液バルブ213が閉じられると、保護液供給管212から保護液ノズル211への保護液の供給が停止される。保護液ノズル211には、ノズル移動ユニット214が結合されている。ノズル移動ユニット214は、下位置(図16に示す位置)にあるホットプレート6の上方と、カップ9外に設定されたホームポジションとの間で保護液ノズル211を移動させる。図1に示す制御装置3は、予め定められたプログラムに従って、ノズル移動ユニット214の動作を制御する。また、制御装置3は、ヒータ15に供給される電力を調整する。さらに、制御装置3は、保護液バルブ213の開閉を制御する。
薬液供給工程(S2)の実行に際し、制御装置3は、ノズル移動ユニット214を制御して、保護液ノズル211を基板対向面6a上に配置させる。そして、薬液ノズル26からの薬液の吐出の開始に併せて、制御装置3は、保護液バルブ21を開く。これにより、保護液流通路17に供給された保護液が当該保護液流通路17を流通する。
その後、制御装置3は、保護液バルブ213を開く。これにより、保護液ノズル211の吐出口から保護液が吐出される。このときの保護液の流量は、比較的大流量(たとえば約0.5〜4.0(リットル/分))である。また、保護液の吐出と並行して、制御装置3は、ノズル移動ユニット214を制御して、保護液ノズル211を、基板対向面6aの面内を基板対向面6aに沿って移動させる。これに伴い、保護液の着液位置が、基板対向面6aの面内を移動する。これにより、基板対向面6aに、基板対向面6aの全域を覆う保護液の液膜290が形成される。保護液の液膜290の形成後も、保護液ノズル211から基板対向面6aに連続的に保護液が供給され、これにより、基板対向面6a上の保護液の液膜290が、基板対向面6aを覆う状態に維持される。
また、基板W上の薬液がリンス液によって置換されると、制御装置3は、保護液バルブ213を閉じて、保護液ノズル211からの保護液の吐出を停止する。これにより、基板対向面6aに保持されていた保護液の液膜290が解消(液膜状態が解消)される。
なお、保護液ノズル211を所定位置(たとえば、基板対向面6aの中央部の上方)に静止させた状態で、基板対向面6aに保護液を供給してもよい。この場合、保護液ノズル211から吐出された保護液は、後続の保護液によって径方向外方へと押し出され、基板対向面6aの周縁部に向けて放射状に流れる。これにより、基板対向面6aに、基板対向面6aの全域を覆う保護液の液膜290が形成される。保護液の液膜290の形成後も、保護液ノズル211から基板対向面6aに連続的に保護液が供給され、これにより、基板対向面6a上の保護液の液膜290が、基板対向面6aを覆う状態に維持される。
以上、この発明の2つの実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することできる。
図1〜図15に示す実施形態において、浮上部材97が閉塞位置(図6または図14に示す位置)にある状態で、浮上部材97の閉塞部98,198の上面98a,198aが基板対向面6aと同一平面上に位置しているとして説明した。しかしながら、浮上部材97の閉塞部98,198の上面98a,198aが基板対向面6aよりも下方に退避していてもよい。
また、図1〜図15に示す実施形態において、浮上部材97が、保護液流通路17を流通する保護液から圧力を受けて上昇移動する構成を例に挙げて説明したが、浮上部材97にモータやシリンダ等の昇降ユニットが結合されており、この昇降ユニットの駆動により、浮上部材97が上昇移動させられるようになっていてもよい。
また、前述の処理例では、薬液供給工程(S2)に並行して、基板対向面6aを保護液の液膜90で覆うものとして説明したが、薬液供給工程(S2)だけでなく、リンス工程(S3)や最終リンス工程(S4)など、基板Wの上面または下面に向けて、薬液・有機溶媒・リンス液などの処理液を供給する工程と並行して、基板対向面6aを保護液の液膜90で覆ってもよい。
また、前述の処理例では、基板高温化工程(基板加熱工程。S7)に先立って、薬液供給工程(S2)を実行する場合を例に挙げたが、基板加熱工程の後に、薬液供給工程を実行するものであってもよい。
また、リンス液より低い表面張力を有する有機溶剤としてIPAを例に挙げて説明したが、IPA以外に、たとえば、メタノール、エタノール、アセトン、およびHFE(ハイドロフルオロエーテル)などを採用できる。
また、1種類の薬液を用いるのではなく、複数種類(2種類)の薬液を用いて基板Wに処理を施すものであってもよい。
また、前述した実施形態の薬液処理(エッチング処理、洗浄処理等)は、大気圧の下で実行したが、処理雰囲気の圧力はこれに限られるものではない。たとえば、蓋部材39と下カップ37とで区画される密閉空間の雰囲気を所定の圧力調整手段を用いて加減圧することにより、大気圧よりも高い高圧雰囲気または大気圧よりも低い減圧雰囲気とした上で各実施形態のエッチング処理、洗浄処理等を実行してもよい。
また、上述した各実施形態では、基板Wの裏面にホットプレート6の基板対向面6aを接触させた状態で基板Wを加熱させたが、基板Wと基板対向面6aとを接触させず近接させた状態で基板Wを加熱する態様においても、本発明は実施することが可能である。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
1 基板処理装置
3 制御装置
5 基板保持回転ユニット(基板保持手段)
6 ホットプレート
6a 基板対向面(上面)
17 保護液流通路
18 保護液配管
20 保護液吐出口
90 保護液の液膜
98 閉塞部(閉塞部材)
98a 閉塞部の上面
120 保護液吐出口
198 閉塞部(閉塞部材)
198a 閉塞部の上面
211 保護液ノズル
290 保護液の液膜
W 基板

Claims (10)

  1. 基板を保持するための基板保持手段と、前記基板を下方から加熱するためのホットプレートとを備える基板処理装置において実行される基板処理方法であって、
    前記ホットプレートおよび前記基板保持手段を、前記ホットプレートが前記基板保持手段から下方に退避する退避位置に配置した状態で、前記基板保持手段によって保持されている前記基板の上面に処理液を供給し、当該処理液を用いて前記基板を処理する処理液供給工程と、
    前記処理液供給工程に並行して、前記ホットプレートの上面に、当該上面を覆う保護液の液膜を形成する保護液液膜形成工程と、
    前記ホットプレートを前記基板の下面に近接または接触させながら、当該ホットプレートにより前記基板を加熱する基板加熱工程と、を含む、基板処理方法。
  2. 前記保護液液膜形成工程は、前記ホットプレートの上面に保護液を連続的に供給する工程を含む、請求項1に記載の基板処理方法。
  3. 前記保護液液膜形成工程は、前記ホットプレートの上面に形成された保護液吐出口から保護液を吐出する工程を含む、請求項1または2に記載の基板処理方法。
  4. 前記保護液液膜形成工程は、保護液ノズルから前記ホットプレートの上面に保護液を吐出する工程を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  5. 前記処理液供給工程は、前記基板の上面に薬液またはリンス液を供給する工程と、前記基板の上面を有機溶剤の液膜に置換する有機溶媒供給工程とを含み、
    前記基板加熱工程では、前記有機溶媒供給工程により前記基板の上面に形成された前記有機溶媒の液膜が前記基板の上面で加熱される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 基板を水平姿勢に保持するための基板保持手段と、
    前記基板保持手段に保持された基板に向けて処理液を供給する処理液供給手段と、
    前記処理液供給手段から供給された処理液により処理された前記基板の下面に近接または接触させた状態で前記基板を下方から加熱するためのホットプレートと、
    前記処理液供給手段による前記処理液の供給と並行して、前記ホットプレートの上面に保護液を供給し、当該ホットプレートの上面に保護液の液膜を形成する保護液供給手段とを含む、基板処理装置。
  7. 前記ホットプレートは、
    当該ホットプレートの上面に開口する保護液吐出口と、
    当該保護液吐出口に連通し、前記保護液吐出口に供給される保護液が流通する保護液流通路と、
    前記保護液吐出口と前記保護液流通路とを区画し、前記ホットプレートに固定的に設けられた保護液配管と、
    前記保護液流通路で上下動可能に、かつ前記保護液吐出口を閉塞可能に設けられた閉塞部材と、を有し、
    前記閉塞部材は、前記保護液吐出口から保護液を吐出させないときには、前記保護液吐出口を閉塞する閉塞位置に配置され、前記保護液吐出口から保護液を吐出させるときには、前記ホットプレートの上面よりも上方に配置させられると共に、前記保護液吐出口から吐出される保護液を前記ホットプレートの外周部に向けて案内する浮上位置に配置させられる、請求項6に記載の基板処理装置。
  8. 前記閉塞部材は、前記保護液流通路で上下動自在に設けられており、
    前記閉塞部材は、前記保護液流通路を流通する保護液から圧力を受けて前記浮上位置に配置される、請求項7に記載の基板処理装置。
  9. 前記閉塞部材は、前記閉塞位置において、当該閉塞部材の上面が、前記ホットプレートの前記上面と同一平面上にあるか、あるいは前記ホットプレートの上面から下方に退避している、請求項7または8に記載の基板処理装置。
  10. 前記処理液供給手段は、薬液またはリンス液を含む第1処理液を前記基板に向けて供給する第1処理液供給手段と、有機溶剤を含む第2処理液を前記基板に向けて供給し当該第2処理液の液膜を前記基板の上面に形成する第2処理液供給手段と、を含み、
    前記ホットプレートは、前記第2処理液の液膜が前記基板の上面に形成された状態で前記基板を加熱する、請求項6〜9のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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