JP2022028407A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の表面に形成された構造物と構造物との間の空間に存在するリンス液を、効果的に有機溶剤に置換できる基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理方法は、工程S51と、工程S52と、工程S6とを含む。工程S51において、リンス液71に浸漬された基板Wがリンス液71から引き上げられた後に、リンス液71よりも表面張力の小さい有機溶剤を基板Wに付着させつつ、基板Wをチャンバー51内の槽53に貯留されたリンス液71に浸ける。工程S52において、リンス液71から基板Wを引き上げる。工程S6において、引き上げられた基板Wが存在するチャンバー51内に、リンス液71よりも表面張力の小さい有機溶剤の蒸気を供給する。【選択図】図5

Description

本発明は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
特許文献1に記載されている基板処理装置は、リンス液を貯留した処理槽内に基板を浸漬して表面洗浄を行った後に、基板をIPA等の有機溶剤ガス雰囲気下におかれているチャンバー内に引き上げて、基板を乾燥する(例えば、特許文献1)。この場合、基板表面のパターンを構成する構造物と構造物との間に存在するリンス液が、表面張力の小さい有機溶剤に置換されることで、構造物の倒壊が抑制される。
特開2007-12859号公報
しかしながら、近年、基板表面のパターンの微細化がさらに進んでいる。従って、基板表面の構造物と構造物との間の空間に存在するリンス液が、有機溶剤に置換され難い可能性がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の表面に形成された構造物と構造物との間の空間に存在するリンス液を、効果的に有機溶剤に置換できる基板処理方法および基板処理装置を提供することにある。
本発明の一局面によれば、基板処理方法は、リンス液に浸漬された基板が前記リンス液から引き上げられた後に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第1有機溶剤を前記基板に付着させつつ、前記基板をチャンバー内の槽に貯留されたリンス液に浸ける工程と、前記リンス液から前記基板を引き上げる工程と、前記引き上げられた基板が存在する前記チャンバー内に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第2有機溶剤の蒸気を供給する工程とを含む。
本発明の基板処理方法は、前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程よりも前に、前記チャンバー内に、前記第1有機溶剤の蒸気を供給する工程をさらに含むことが好ましい。前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程では、前記基板を下降させて、前記リンス液に、前記第1有機溶剤が付着した前記基板を浸けることが好ましい。
本発明の基板処理方法では、前記第1有機溶剤の蒸気を供給する前記工程において、前記第1有機溶剤の蒸気によって、前記リンス液の液面に前記第1有機溶剤の膜を形成することが好ましい。
本発明の基板処理方法は、前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程よりも前に、前記槽に貯留された前記リンス液に対して、前記第1有機溶剤を直接供給することで、前記リンス液の液面に前記第1有機溶剤の膜を形成する工程をさらに含むことが好ましい。前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程では、前記基板を下降させて、前記第1有機溶剤の膜が形成された前記リンス液に前記基板を浸けることが好ましい。
本発明の基板処理方法において、前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程と前記基板を引き上げる前記工程とが、交互に複数回実行されることが好ましい。
本発明の基板処理方法において、前記基板を引き上げる前記工程であって、最後に実行される前記工程では、前記リンス液から前記基板を引き上げる際の前記基板の上昇速度は、最も小さいことが好ましい。
本発明の基板処理方法において、前記基板を前記リンス液に浸ける際の前記基板の下降速度は、前記リンス液から前記基板を引き上げる際の前記基板の上昇速度よりも大きいことが好ましい。
本発明の他の局面によれば、基板処理方法は、リンス液に浸漬された基板が前記リンス液から引き上げられた後に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第1有機溶剤の膜を液面に有するリンス液に、前記第1有機溶剤の膜を通過させながら前記基板を浸ける工程と、前記第1有機溶剤の膜を通過させながら、前記リンス液から前記基板を引き上げる工程と、前記引き上げられた基板が存在するチャンバー内に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第2有機溶剤の蒸気を供給する工程とを含む。
本発明のさらに他の局面によれば、基板処理装置は、チャンバーと、槽と、基板移動部と、流体供給部とを備える。槽は、前記チャンバー内に配置される。基板移動部は、リンス液に浸漬された基板が前記リンス液から引き上げられた後に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第1有機溶剤を前記基板に付着させつつ、前記基板を前記槽に貯留されたリンス液に浸ける動作と、前記リンス液から前記基板を引き上げる動作とを実行する。流体供給部は、前記基板移動部によって前記リンス液から引き上げられた前記基板が存在する前記チャンバー内に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第2有機溶剤の蒸気を供給する。
本発明の基板処理装置において、前記基板移動部が前記基板を前記リンス液に浸ける前記動作を実行するよりも前に、前記流体供給部は、前記チャンバー内に、前記第1有機溶剤の蒸気を供給することが好ましい。前記基板移動部は、前記基板を下降させて、前記リンス液に、前記第1有機溶剤が付着した前記基板を浸けることが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記基板移動部が前記基板を前記リンス液に浸ける前記動作を実行するよりも前に、前記流体供給部は、前記第1有機溶剤の蒸気によって、前記リンス液の液面に前記第1有機溶剤の膜を形成することが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記基板移動部が前記基板を前記リンス液に浸ける前記動作を実行するよりも前に、前記流体供給部は、前記槽に貯留された前記リンス液に対して、前記第1有機溶剤を直接供給することで、前記リンス液の液面に前記第1有機溶剤の膜を形成することが好ましい。前記基板移動部は、前記基板を下降させて、前記第1有機溶剤の膜が形成された前記リンス液に前記基板を浸けることが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記基板移動部は、前記基板を前記リンス液に浸ける前記動作と前記リンス液から前記基板を引き上げる前記動作とを、交互に複数回実行することが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記基板移動部は、前記基板を引き上げる前記動作であって、最後に実行する前記動作では、前記リンス液から前記基板を引き上げる際の前記基板の上昇速度を最も小さくすることが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記基板移動部は、前記基板を前記リンス液に浸ける際の前記基板の下降速度を、前記リンス液から前記基板を引き上げる際の前記基板の上昇速度よりも大きくすることが好ましい。
本発明のさらに他の局面によれば、基板処理装置は、基板移動部と、流体供給部とを備える。基板移動部は、リンス液に浸漬された基板が前記リンス液から引き上げられた後に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第1有機溶剤の膜を液面に有するリンス液に、前記第1有機溶剤の膜を通過させながら前記基板を浸ける動作と、前記第1有機溶剤の膜を通過させながら、前記リンス液から前記基板を引き上げる動作とを実行する。流体供給部は、前記基板移動部によって前記リンス液から引き上げられた前記基板が存在するチャンバー内に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第2有機溶剤の蒸気を供給する。
本発明によれば、基板の表面に形成された構造物と構造物との間の空間に存在するリンス液を、効果的に有機溶剤に置換できる基板処理方法および基板処理装置を提供できる。
本発明の実施形態1に係る基板処理装置の内部を示す平面図である。 実施形態1に係る基板処理装置における乾燥槽ユニットの内部を示す側面図である。 実施形態1に係る基板処理装置による処理対象である基板の一部を示す模式的断面図である。 実施形態1に係る基板処理装置によって実行される基板処理方法の前段を示す手順図である。 実施形態1に係る基板処理装置によって実行される基板処理方法の後段を示す手順図である。 (a)~(d)は、実施形態1に係る基板処理装置において、リンス液が有機溶剤に置換される原理を示す図である。 実施形態1に係る基板処理装置によって実行される基板処理方法の他の例の前段を示すフローチャートである。 実施形態1に係る基板処理装置によって実行される基板処理方法の他の例の後段を示すフローチャートである。 本発明の実施形態2に係る基板処理装置によって実行される基板処理方法の前段を示す手順図である。 実施形態2に係る基板処理装置によって実行される基板処理方法の後段を示す手順図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、本発明の実施形態において、X軸、Y軸、およびZ軸は互いに直交し、X軸およびY軸は水平方向に平行であり、Z軸は鉛直方向に平行である。
(実施形態1)
図1~図8を参照して、本発明の実施形態1に係る基板処理装置1000および基板処理方法を説明する。実施形態1に係る基板処理装置1000はバッチ式である。従って、基板処理装置1000は、複数の基板Wを一括して処理する。具体的には、基板処理装置1000は、複数のロットを処理する。複数のロットの各々は複数の基板Wからなる。例えば、1ロットは25枚の基板Wからなる。基板Wは、例えば、略円板状である。
基板Wは、例えば、半導体ウェハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、電界放出ディスプレイ(Field Emission Display:FED)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、または、太陽電池用基板である。半導体ウェハは、例えば、三次元フラッシュメモリー(例えば三次元NANDフラッシュメモリー)を形成するためのパターンを有する。以下の説明では、一例として、基板Wは半導体ウェハである。
まず、図1を参照して基板処理装置1000を説明する。図1は、基板処理装置1000の内部を示す平面図である。図1に示すように、基板処理装置1000は、複数の収納部1と、投入部3と、払出部7と、受け渡し機構11と、バッファユニットBUと、第1搬送機構CTCと、第2搬送機構WTRと、処理部15と、制御装置100とを備える。
処理部15は、乾燥処理部17を備える。処理部15は、第1処理部19、第2処理部21、および、第3処理部23を備えていてもよい。乾燥処理部17は、少なくとも1つの乾燥槽ユニットLPDを含む。第1処理部19、第2処理部21、および、第3処理部23の各々は、槽ユニットONBと、槽ユニットCHBと、搬送機構LFとを備える。
複数の収納部1の各々は、複数の基板Wを収容する。各基板Wは水平姿勢で収納部1に収容される。収納部1は、例えば、FOUP(Front Opening Unified Pod)である。
投入部3に載置される収納部1は、処理部15による未処理の基板Wを収納する。具体的には、投入部3は複数の載置台5を含む。そして、2つの収納部1が、それぞれ、2つの載置台5に載置される。
払出部7に載置される収納部1は、処理部15による処理済みの基板Wを収納する。具体的には、払出部7は複数の載置台9を含む。そして、2つの収納部1が、それぞれ、2つの載置台9に載置される。払出部7は、処理済みの基板Wを収納部1に収納して収納部1ごと払い出す。
バッファユニットBUは、投入部3および払出部7に隣接して配置される。バッファユニットBUは、投入部3に載置された収納部1を基板Wごと内部に取り込むとともに、棚(不図示)に収納部1を載置する。また、バッファユニットBUは、処理済みの基板Wを受け取って収納部1に収納するとともに、棚に収納部1を載置する。バッファユニットBU内には、受け渡し機構11が配置されている。
受け渡し機構11は、投入部3および払出部7と棚との間で収納部1を受け渡す。また、受け渡し機構11は、第1搬送機構CTCに対して基板Wのみの受け渡しを行う。つまり、受け渡し機構11は、第1搬送機構CTCに対してロットの受け渡しを行う。
第1搬送機構CTCは、受け渡し機構11から未処理のロットを受け取った後、ロットの複数の基板Wの姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変換して、ロットを第2搬送機構WTRに渡す。また、第1搬送機構CTCは、第2搬送機構WTRから処理済みのロットを受け取った後、ロットの複数の基板Wの姿勢を垂直姿勢から水平姿勢へと変換して、ロットを受け渡し機構11に渡す。
第2搬送機構WTRは、基板処理装置1000の長手方向に沿って、乾燥処理部17から第3処理部23まで移動可能である。従って、第2搬送機構WTRは、乾燥処理部17の各乾燥槽ユニットLPD、第1処理部19の各槽ユニットONB、CHB、第2処理部21の各槽ユニットONB、CHB、および、第3処理部23の各槽ユニットONB、CHBに対して、ロットを搬入および搬出する。
乾燥処理部17において、乾燥槽ユニットLPDは、ロットを収納してロットの複数の基板Wに対して乾燥処理を行う。
乾燥処理部17に隣接して第1処理部19が配置されている。第1処理部19において、槽ユニットONBおよび槽ユニットCHBの各々は、槽(不図示)を備える。そして、槽ユニットONB、CHBは、槽に貯留された薬液に基板Wを浸漬して、ロットの複数の基板Wに対して薬液による処理を行う。または、槽ユニットONB、CHBは、槽に貯留されたリンス液に基板Wを浸漬して、ロットの複数の基板Wに対してリンス液による洗浄処理を行う。
薬液は、例えば、希フッ酸(DHF)、フッ酸(HF)、フッ硝酸(フッ酸と硝酸(HNO3)との混合液)、バファードフッ酸(BHF)、フッ化アンモニウム、HFEG(フッ酸とエチレングリコールとの混合液)、燐酸(H3PO4)、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸(例えば、クエン酸、シュウ酸)、有機アルカリ(例えば、TMAH:テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)、硫酸過酸化水素水混合液(SPM)、アンモニア過酸化水素水混合液(SC1)、塩酸過酸化水素水混合液(SC2)、イソプロピルアルコール(IPA)、界面活性剤、腐食防止剤、または、疎水化剤である。
本明細書において、リンス液は、純水(DIW:Deionzied Water)、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度(例えば、10ppm~100ppm程度)の塩酸水のいずれかである。純水とは、脱イオン水のことである。
また、第1処理部19において、搬送機構LFは、第1処理部19内でのロットの搬送の他に、第2搬送機構WTRに対してロットの受け渡しを行う。また、搬送機構LFは、ロットの各基板Wを槽ユニットONB、CHBの槽に浸漬したり、ロットの各基板Wを槽ユニットONB、CHBの槽から引き上げたりする。
第1処理部19に隣接する第2処理部21の槽ユニットONB、CHB、および、第2処理部21に隣接する第3処理部23の槽ユニットONB、CHBは、第1処理部19の槽ユニットONB、CHBと同様の構成を有している。
制御装置100は、受け渡し機構11、第1搬送機構CTC、第2搬送機構WTR、および、処理部15を制御する。制御装置100は、例えば、コンピューターである。具体的には、制御装置100は、プロセッサーと、記憶装置とを備える。プロセッサーは、例えば、CPU(Central Processing Unit)を含む。記憶装置は、データおよびコンピュータープログラムを記憶する。記憶装置は、例えば、半導体メモリーのような主記憶装置と、半導体メモリー、ソリッドステートドライブ、および/または、ハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。記憶装置は、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。記憶装置は、非一時的コンピューター読取可能記憶媒体の一例に相当する。
制御装置100のプロセッサーは、記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することで、受け渡し機構11、第1搬送機構CTC、第2搬送機構WTR、および、処理部15を制御する。
次に、図2を参照して乾燥槽ユニットLPDを説明する。実施形態1では、乾燥槽ユニットLPDは、水溶性の有機溶剤の蒸気を用いた減圧引上げ式乾燥法に基づいて乾燥処理を実行する。図2は、乾燥槽ユニットLPDの内部を示す側面図である。
図2に示すように、乾燥槽ユニットLPDは、チャンバー51と、槽53と、基板移動部55と、不活性ガス供給部200と、流体供給部300と、リンス液供給部400と、排液部450と、減圧部600とを備える。乾燥槽ユニットLPDは、疎水化剤供給部700をさらに備えていてもよい。
基板移動部55は、昇降機構55Aと、基板保持部55Bとを備える。不活性ガス供給部200は、少なくとも1つのノズル57(例えば、複数のノズル57)と、配管69と、バルブ81とを備える。流体供給部300は、少なくとも1つのノズル59(例えば、複数のノズル59)と、配管41と、バルブ83、84と、少なくとも1つのノズル61(例えば、複数のノズル61)と、配管43と、バルブ85、86とを備える。流体供給部300は、少なくとも1つのノズル65(例えば、複数のノズル65)と、配管47と、バルブ89とを備えていてもよい。リンス液供給部400は、少なくとも1つのノズル67(例えば、複数のノズル67)と、配管49と、バルブ91とを備える。排液部450は、配管50と、バルブ92とを備える。疎水化剤供給部700は、少なくとも1つのノズル63(例えば、複数のノズル63)と、配管45と、バルブ87とを備える。
チャンバー51は、槽53と、基板保持部55Bと、ノズル57、59、61、63、65、67とを収容する。チャンバー51は、例えば、略箱形状を有する。チャンバー51はカバー51aを含む。カバー51aは、チャンバー51の上部開口に配置されている。カバー51aは開閉可能である。
槽53は、リンス液を貯留する容器である。実施形態1では、リンス液は、DIWである。槽53は、例えば、リンス液中に基板Wを浸漬することによって基板Wを洗浄する。
リンス液供給部400において、複数のノズル67は、槽53の内部に配置される。複数のノズル67は、配管49に接続される。配管49には、バルブ91が配置される。配管49は、バルブ91を介してリンス液供給源103と接続される。従って、制御装置100がバルブ91を開くと、リンス液が、リンス液供給源103から配管49を介して複数のノズル67に供給される。その結果、複数のノズル67は、リンス液を槽53に供給する。
排液部450は、槽53からリンス液を排出する。具体的には、排液部450の配管50は槽53の底部に接続される。配管50にはバルブ92が配置される。制御装置100がバルブ92を開くと、槽53内のリンス液が、配管50を通して排出される。
基板移動部55は、基板Wを下降させて、基板Wを槽53内のリンス液に浸ける。または、基板移動部55は、基板Wを上昇させて、基板Wを槽53内のリンス液から引き上げる。
具体的には、基板移動部55において、基板保持部55Bは、複数の基板Wを保持する。基板保持部55Bは、本体部550と、複数の保持棒552とを備える。本体部550は、例えば、略平板形状を有し、鉛直方向に沿って延びる。複数の保持棒552は、複数の基板Wを起立姿勢で保持する。具体的には、複数の保持棒552は、本体部550に対して略垂直な方向(以下、「X軸方向」と記載する。)に沿って延びる。従って、複数の保持棒552は、X軸方向に等間隔で並んだ複数の基板Wを起立姿勢で保持する。
また、昇降機構55Aは、制御装置100の制御を受けて、基板保持部55Bを上昇または下降させる。具体的には、昇降機構55Aは、基板保持部55Bを上昇または下降させることで、基板保持部55Bに保持された複数の基板Wを、槽53内のリンス液に浸漬される位置と、槽53内のリンス液から引き上げられた位置との間で移動させる。昇降機構55Aは、例えば、ボールねじ機構およびモーター、または、シリンダーを備える。
不活性ガス供給部200において、複数のノズル57は、チャンバー51の内部であって、槽53の外部に配置される。複数のノズル57は、配管69に接続される。配管69には、バルブ81が配置される。配管69は、バルブ81を介して不活性ガス供給源93と接続される。従って、制御装置100がバルブ81を開くと、不活性ガスが、不活性ガス供給源93から配管69を介して複数のノズル57に供給される。その結果、複数のノズル57は、チャンバー51内に不活性ガスを供給する。本明細書において、不活性ガスは、窒素またはアルゴンである。実施形態1では、不活性ガスは、窒素である。
流体供給部300において、複数のノズル59は、チャンバー51の内部であって、槽53の外部に配置される。複数のノズル59は、配管41に接続される。配管41には、バルブ83、84が配置される。配管41は、バルブ83を介して有機溶剤供給源95と接続される。また、配管41は、バルブ84を介して不活性ガス供給源94と接続される。
従って、制御装置100が、バルブ83を開いて、バルブ84を閉めると、有機溶剤の蒸気が、有機溶剤供給源95から配管41を介して複数のノズル59に供給される。その結果、複数のノズル59は、チャンバー51内に有機溶剤の蒸気を供給する。本明細書において、有機溶剤は、水溶性であり、リンス液よりも表面張力が小さい。例えば、有機溶剤は、低炭素の1価アルコール、エチレングリコール、または、低級ケトンである。低炭素の1価アルコールは、例えば、メタノール、エタノール、または、IPA(イソプロピルアルコール)である。実施形態1では、有機溶剤は、IPAである。
一方、制御装置100が、バルブ83を閉じて、バルブ84を開くと、不活性ガスが、不活性ガス供給源94から配管41を介して複数のノズル59に供給される。その結果、複数のノズル59は、チャンバー51内に不活性ガスを供給する。
流体供給部300において、複数のノズル61は、チャンバー51の内部であって、槽53の外部に配置される。複数のノズル61は、配管43に接続される。配管43には、バルブ85、86が配置される。配管43は、バルブ85を介して有機溶剤供給源97と接続される。また、配管43は、バルブ86を介して不活性ガス供給源96と接続される。
従って、制御装置100が、バルブ85を開いて、バルブ86を閉めると、有機溶剤の蒸気が、有機溶剤供給源97から配管43を介して複数のノズル61に供給される。その結果、複数のノズル61は、チャンバー51内に有機溶剤の蒸気を供給する。一方、制御装置100が、バルブ85を閉じて、バルブ86を開くと、不活性ガスが、不活性ガス供給源96から配管43を介して複数のノズル61に供給される。その結果、複数のノズル61は、チャンバー51内に不活性ガスを供給する。
流体供給部300において、複数のノズル65は、チャンバー51の内部であって、槽53の外部に配置される。図2の例では、複数のノズル65の各々は、シャワーノズルである。つまり、複数のノズル65の各々は、X軸方向に沿って延びる中空の管状部材である。そして、複数のノズル65の各々は、X軸方向に沿って等間隔に配置される複数の供給孔(不図示)を有する。複数のノズル65の各々は、例えば、槽53の上端縁に沿って、槽53の上端縁の近傍に配置される。
複数のノズル65は、配管47に接続される。配管47には、バルブ89が配置される。配管47は、バルブ89を介して有機溶剤供給源101と接続される。従って、制御装置100が、バルブ89を開くと、有機溶剤の液体が、有機溶剤供給源101から配管47を介して複数のノズル65に供給される。その結果、複数のノズル65は、槽53の開口部53aに向けて有機溶剤の液体を供給する。実施形態1では、複数のノズル65は、槽53内のリンス液に有機溶剤の液体を供給する。具体的には、複数のノズル65は、槽53内のリンス液の液面に有機溶剤の液体を供給する。
減圧部600は、配管602を介してチャンバー51と接続されている。カバー51aを閉鎖してチャンバー51の内部を密閉空間とした状態において、減圧部600は、制御装置100の制御を受けて、チャンバー51内の気体を排気することによりチャンバー51内を大気圧未満に減圧する。減圧部600は、例えば、排気ポンプを含む。
疎水化剤供給部700において、複数のノズル63は、チャンバー51の内部であって、槽53の外部に配置される。図2の例では、複数のノズル63の各々は、X軸方向に沿って延びる中空の管状部材である。そして、複数のノズル63の各々は、X軸方向に沿って等間隔に配置される複数の供給孔(不図示)を有する。複数のノズル63は、配管45に接続される。配管45には、バルブ87が配置される。配管45は、バルブ87を介して疎水化剤供給源99と接続される。従って、制御装置100がバルブ87を開くと、疎水化剤の蒸気が、疎水化剤供給源99から配管45を介して複数のノズル63に供給される。その結果、複数のノズル63は、槽53の開口部53aに向けて疎水化剤の蒸気を供給する。
疎水化剤は、例えば、液体である。疎水化剤は、シリコン系疎水化剤、または、メタル系疎水化剤である。シリコン系疎水化剤は、シリコン自体、および、シリコンを含む化合物を疎水化させる。シリコン系疎水化剤は、例えば、シランカップリング剤である。シランカップリング剤は、例えば、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)、TMS(テトラメチルシラン)、フッ素化アルキルクロロシラン、アルキルジシラザン、および非クロロ系疎水化剤の少なくとも一つを含む。非クロロ系疎水化剤は、例えば、ジメチルシリルジメチルアミン、ジメチルシリルジエチルアミン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、N,N-ジメチルアミノトリメチルシラン、N-(トリメチルシリル)ジメチルアミンおよびオルガノシラン化合物の少なくとも一つを含む。メタル系疎水化剤は、金属自体、および、金属を含む化合物を疎水化させる。メタル系疎水化剤は、例えば、疎水基を有するアミン、および有機シリコン化合物の少なくとも一つを含む。
なお、不活性ガス供給源93、94、96の全部または一部は、共通であってもよいし、別個に設けられていてもよい。また、有機溶剤供給源95、97は、共通であってもよいし、別個に設けられていてもよい。また、流体供給部300は、複数のノズル59と配管41とバルブ83、84とを含む流体供給ユニットと、複数のノズル61と配管43とバルブ85、86とを含む流体供給ユニットとのうち、いずれか1つの流体供給ユニットを備えていてもよい。また、流体供給部300は、3以上の流体供給ユニットを備えていてもよい。さらに、流体供給部300は、不活性ガスの供給と有機溶剤の蒸気の供給とを切り替え可能であるが、有機溶剤の蒸気の供給だけを実行してもよい。
次に、図3を参照して基板Wの一例を説明する。図3は、基板処理装置1000の処理対象である基板Wの一部を示す断面図である。図3では、基板Wの表面の一部を拡大して示している。
図1に示すように、基板Wの表面には、パターン502が形成されている。具体的には、基板Wは、基板本体500と、パターン502とを有する。パターン502は、例えば、微細パターンである。パターン502は、複数の構造物504を含む。構造物504は、例えば、微細構造物である。
図1の例では、複数の構造物504は、一定方向Dに沿って間隔をあけて並んでいる。従って、互いに一定方向Dに隣り合う構造物504と構造物504との間には、空間SPが形成されている。
実施形態1では、基板Wがリンス液によって洗浄された後において、構造物504間の空間SPに残留するリンス液を、リンス液よりも表面張力の小さい有機溶剤に置換することで、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊を抑制する。この場合、構造物504間の空間SPに存在するリンス液を効果的に有機溶剤に置換することで、構造物504の倒壊を効果的に抑制する。
特に、本願の発明者は、リンス液が有機溶剤に置換される際の物理現象に着目した。そして、本願の発明者は、基礎実験を行って、リンス液を有機溶剤に置換する際の物理現象に関して新規な知見を得た。
具体的には、基礎実験として、第1実験、第2実験、および、第3実験を行った。第1実験~第3実験では、リンス液としてDIWを使用した。DIWは透明であった。水溶性の有機溶剤としてIPAを使用した。IPAは、油性インクによって赤色に着色された。
第1実験では、まず、100ミリリットルのDIWをビーカーに入れた。この場合のDIWは100%DIWであった。つまり、IPA濃度は0%であった。次に、ビーカー内のDIWに、IPAを注いだ。この場合のIPAは100%IPAであった。つまり、IPA濃度は約100%であった。約100%の濃度のIPAは高濃度IPAの一例である。第1実験では、高濃度IPAが、DIWに混合し難いことを確認できた。
その結果、本願の発明者は、基板Wの構造物504間の空間SPにDIWが残留しており、空間SPに高濃度IPAが浸入した場合、DIWが高濃度IPAに置換され難い可能性があることを推測した。
第2実験では、まず、50ミリリットルのDIWと50ミリリットルのIPAとを攪拌して、IPA濃度が略50%の希釈IPAを作成した。そして、100ミリリットルの希釈IPAをビーカーに入れた。次に、ビーカー内の希釈IPAに、IPAを注いだ。この場合のIPAは100%IPAであった。つまり、IPA濃度は約100%であった。第2実験では、第1実験と比較して、高濃度IPAが希釈IPAに速やかに混合された。
その結果、本願の発明者は、基板Wの構造物504間の空間SPに希釈IPAが存在すると、空間SPに高濃度IPAを浸入させた場合でも、高濃度IPAが希釈IPAに速やかに混合されることを推測した。
本願の発明者は、第2実験の結果、次の知見を得た。すなわち、基板Wの構造物504間の空間SPにリンス液が残留している場合に、まず、構造物504間の空間SPのリンス液を希釈有機溶剤に置換する。次に、希釈有機溶剤が形成された空間SPに高濃度有機溶剤を浸入させることで、高濃度有機溶剤を希釈有機溶剤に混合して、構造物504間の空間SPに高濃度有機溶剤を形成する。以上の結果、構造物504間の空間SPに残留するリンス液を高濃度有機溶剤に速やかに置換できる。よって、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊を効果的に抑制できる。
第3実験では、まず、100ミリリットルのDIWをビーカーに入れた。この点は、第1実験と同じであった。次に、50ミリリットルのDIWと50ミリリットルのIPAとを攪拌して、IPA濃度が略50%の希釈IPAを作成した。次に、ビーカー内のDIWに、100ミリリットルの希釈IPAを注いだ。第3実験では、第1実験と比較して、希釈IPAが、DIWに速やかに混合された。
その結果、本願の発明者は、基板Wの構造物504間の空間SPにDIWが残留している場合に、空間SPに希釈IPAを浸入させることで、DIWを希釈IPAに速やかに混合できることを推測した。
本願の発明者は、第3実験の結果、次の知見を得た。すなわち、基板Wの構造物504間の空間SPにリンス液が残留している場合に、まず、構造物504間の空間SPに希釈有機溶剤を浸入させることで、リンス液と希釈有機溶剤とを混合して、リンス液を希釈有機溶剤に置換する。次に、希釈有機溶剤が存在する空間SPに高濃度有機溶剤を浸入させることで、高濃度有機溶剤を希釈有機溶剤に混合して、構造物504間の空間SPに高濃度有機溶剤を形成する。以上の結果、構造物504間の空間SPに残留するリンス液を高濃度有機溶剤に速やかに置換できる。よって、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊を効果的に抑制できる。
次に、図4、図5、および、図6(a)~図6(d)を参照して、基板処理装置1000によって実行される基板処理方法を説明する。図4および図5は、実施形態1に係る基板処理方法を示す手順図である。図4および図5では、図面を見易くするために、後述する膜73の厚みを誇張している。図6(a)~図6(d)は、基板Wの構造物504間に残留するリンス液が有機溶剤に置換される原理を示す図である。図6(a)~図6(d)では、図3の領域Aにおける構造物504が拡大して示されている。
図4および図5に示すように、基板処理方法は、工程S1~工程S7を含む。基板移動部55、不活性ガス供給部200、および、流体供給部300は、制御装置100の制御を受けて、工程S1~工程S7を実行する。
まず、工程S1において、不活性ガス供給部200(具体的にはノズル57)は、基板Wが槽53のリンス液71に浸漬された状態において、チャンバー51内に不活性ガスを供給する。
次に、工程S2において、不活性ガスの供給を継続したまま、減圧部600はチャンバー51内を減圧する。その結果、チャンバー51内の雰囲気が不活性ガスに置換される。基板Wは、継続してリンス液71に浸漬されている。
次に、工程S3において、不活性ガス供給部200(具体的にはノズル57)は、チャンバー51内への不活性ガスの供給を停止する。そして、減圧を継続したまま、流体供給部300(具体的にはノズル59、61)は、チャンバー51内に有機溶剤の蒸気を供給する。その結果、チャンバー51内に、有機溶剤の蒸気の雰囲気が形成される。また、工程S3では、有機溶剤の蒸気によって、リンス液71の液面に有機溶剤の膜73が形成される。膜73の機能は後述する。基板Wは、継続してリンス液71に浸漬されている。
次に、工程S4において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続したまま、基板移動部55は、基板保持部55Bを上昇することで基板Wを上昇させて、槽53に貯留されたリンス液71から基板Wを引き上げる。その結果、基板Wは、チャンバー51内において、槽53の上方に位置する。
工程S4において基板Wがリンス液71から引き上げられた直後では、図6(a)に示すように、一例として、基板Wの構造物504間の空間SPには、リンス液71が残留している。
そして、工程S4では、チャンバー51内には、有機溶剤の蒸気の雰囲気が形成されているため、基板Wの表面には有機溶剤が付着(凝縮)する。従って、図6(b)に示すように、一例として、基板Wの構造物504間の空間SPには、リンス液71を覆うように有機溶剤72が浸入する。図6(b)の例では、リンス液71と有機溶剤72とは、ほとんど混合していない。
次に、図5に示すように、工程S5において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続したまま、基板移動部55は、有機溶剤を基板Wに付着させつつ、基板Wをチャンバー51内の槽53に貯留されたリンス液71に浸けてから引き上げる。その結果、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、図6(b)に示すリンス液71と有機溶剤72とが、かき混ぜられる。
すなわち、工程S5では、図6(c)に示すように、一例として、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、リンス液71と有機溶剤72とが混合されて、希釈有機溶剤75が形成される。つまり、工程S5は、基板Wの構造物504間の空間SPに希釈有機溶剤75を形成する工程である。
具体的には、工程S5は、工程S51と、工程S52とを含む。
工程S51において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続したまま、基板移動部55は、基板保持部55Bを下降することで基板Wを下降させて、槽53内のリンス液71に、有機溶剤が付着した基板Wを浸ける。
次に、工程S52において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続したまま、基板移動部55は、基板保持部55Bを上昇することで基板Wを上昇させて、リンス液71から基板Wを引き上げる。
次に、工程S6において、減圧を継続したまま、流体供給部300(具体的にはノズル59、61)は、工程S52から引き続き、工程S52によって引き上げられた基板Wが存在するチャンバー51内に、有機溶剤の蒸気を供給する。従って、基板Wの表面には有機溶剤が付着(凝縮)する。
工程S6では、図6(d)に示すように、一例として、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、基板Wの表面に付着(凝縮)した有機溶剤が希釈有機溶剤75に混合されて、高濃度有機溶剤77が形成される。
次に、工程S7において、減圧を継続したまま、不活性ガス供給部200(具体的にはノズル57)および流体供給部300(具体的にはノズル59、61)は、不活性ガスをチャンバー51内に供給する。その結果、基板Wの構造物504間の高濃度有機溶剤77が気化して、基板Wが乾燥される。そして、基板処理方法による乾燥処理は終了する。
以上、図5を参照して説明したように、実施形態1によれば、工程S4においてリンス液71に浸漬された基板Wがリンス液71から引き上げられた後に、工程S5では、基板移動部55は、有機溶剤を基板Wに付着させつつ、基板Wをチャンバー51内の槽53に貯留されたリンス液71に浸ける動作と、リンス液71から基板Wを引き上げる動作とを実行する。具体的には、工程S4においてリンス液71に浸漬された基板Wがリンス液71から引き上げられた後に、工程S51では、基板移動部55は、有機溶剤を基板Wに付着させつつ、基板Wをチャンバー51内の槽53に貯留されたリンス液71に浸ける。そして、工程S52では、リンス液71から基板Wを引き上げる。
従って、図6(b)および図6(c)に示すように、基板Wの構造物504間の空間SPにおいてリンス液71と有機溶剤72とが、かき混ぜられて、空間SPに希釈有機溶剤75が形成される。そして、工程S6では、流体供給部300は、チャンバー51内に、有機溶剤の蒸気を供給する。従って、基板Wの表面に付着(凝縮)する有機溶剤が希釈有機溶剤75に速やかに混合される(第2実験参照)。その結果、図6(d)に示すように、基板Wの構造物504間の空間SPに、高濃度有機溶剤77が形成される。
すなわち、実施形態1によれば、工程S51、工程S52、および工程S6を実行することで、基板Wの表面に形成された構造物504と構造物504との間の空間SPに存在するリンス液71を、効果的に高濃度有機溶剤77に置換できる。その結果、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊を効果的に抑制できる。
特に、実施形態1では、工程S4においてリンス液71に浸漬された基板Wがリンス液71から引き上げられた後に、工程S51では、基板移動部55は、有機溶剤の膜73を液面に有するリンス液71に、膜73を通過させながら基板Wを浸ける。そして、工程S52では、基板移動部55は、有機溶剤の膜73を通過させながら、リンス液71から基板Wを引き上げる。つまり、リンス液71に浸漬された基板Wがリンス液71から引き上げられた後に、基板移動部55は、有機溶剤の膜73を液面に有するリンス液71に基板Wを浸ける動作と、有機溶剤の膜73を通過させながら、リンス液71から基板Wを引き上げる動作とを実行する。
具体的には、工程S51よりも前の工程S3、S4において、つまり、基板移動部55が基板Wをリンス液71に浸ける動作を実行するよりも前に、流体供給部300は、有機溶剤の蒸気によって、槽53内のリンス液71の液面に、有機溶剤の膜73を形成する。従って、工程S51では、基板Wをリンス液71に浸ける際に、基板Wは有機溶剤の膜73を攪拌しつつ膜73を通過する。そして、攪拌された有機溶剤は、リンス液71中を拡散するため、有機溶剤の分布が、初期の膜73の位置から下方に向かって広がる。有機溶剤の分布がどの程度広がるかは、例えば、膜73を形成している有機溶剤の量(膜73の厚み)、および、基板Wの下降速度によって定まる。
そして、槽53内のリンス液71中では、膜73からの有機溶剤の存在によって、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、リンス液71と有機溶剤72(工程S4で基板Wに付着した有機溶剤および膜73からの有機溶剤)との混合がさらに促進されて、希釈有機溶剤75(図6(c))をさらに効果的に形成できる。その結果、工程S6では、流体供給部300からの有機溶剤が、基板Wの構造物504間の空間SPに存在する希釈有機溶剤75にさらに効果的に混合されて、高濃度有機溶剤77(図6(d))が形成される(第2実験参照)。その結果、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊をさらに効果的に抑制できる。
なお、工程S4および工程S52では、基板Wがリンス液71から引き上げられる際に、基板Wは有機溶剤の膜73を通過する。従って、基板Wの表面には、有機溶剤が付着する。この場合の有機溶剤も、基板Wの構造物504間の空間SPにおけるリンス液71から有機溶剤への置換に寄与し得る。
また、実施形態1では、工程S51よりも前に、つまり、基板移動部55が基板Wをリンス液71に浸ける動作を実行するよりも前に、流体供給部300は、チャンバー51内に、有機溶剤の蒸気を供給する。従って、図6(b)に示すように、基板Wの構造物504間の空間SPに有機溶剤72が浸入する。その結果、工程S51および工程S52によってリンス液71と有機溶剤72とを混合するための準備が完了する。
さらに、実施形態1では、基板移動部55は、工程S51において基板Wをリンス液71に浸ける際の基板Wの下降速度を、工程S52においてリンス液71から基板Wを引き上げる際の基板Wの上昇速度よりも大きくすることが好ましい。この好ましい例によれば、図6(b)および図6(c)に示すように、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、リンス液71と有機溶剤72とが効果的にかき混ぜられ、希釈有機溶剤75がより速やかに形成される。
さらに、実施形態1では、基板移動部55は、工程S5を複数回実行することが好ましい。具体的には、工程S51と工程S52とが、交互に複数回実行されることが好ましい。つまり、基板移動部55は、基板Wをリンス液71に浸ける動作とリンス液71から基板Wを引き上げる動作とを、交互に複数回実行することが好ましい。この好ましい例によれば、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、リンス液71と有機溶剤72との混合をさらに促進できて、希釈有機溶剤75をより効果的に形成できる。
この場合、基板移動部55は、複数回実行される工程S52のうち、最後に実行される工程S52での基板Wの上昇速度を、他の工程S52での基板Wの上昇速度よりも小さくすることが好ましい。具体的には、複数回実行される工程S52のうち、最後に実行される工程S52では、基板移動部55は、リンス液71から基板Wを引き上げる際の基板Wの上昇速度を、最も小さくすることが好ましい。つまり、基板移動部55は、基板Wをリンス液71に浸ける動作を複数回実行する場合、最後に実行する動作では、リンス液71から基板Wを引き上げる際の基板Wの上昇速度を最も小さくすることが好ましい。この好ましい例によれば、基板Wを引き上げる際に、基板Wに付着するリンス液71の量を低減できる。その結果、工程S6では、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、より効果的に有機溶剤の置換を実行できる。なお、複数回の工程S51のうち最後に実行される工程S51において、基板移動部55は、リンス液71に基板Wを浸ける際の基板Wの下降速度も、最も小さくしてもよい。
また、複数回実行される工程S5のうち、最後の工程S5以外の工程S5では、最後の工程S5よりも、基板Wの下降速度および/または上昇速度を大きくすることで、基板Wの処理のスループットを向上できる。
以上、図4~図6を参照して説明したように、実施形態1では、槽53内のリンス液71の液面に形成された有機溶剤の膜73(工程S3)と、工程S51と、工程S52と、流体供給部300によって形成されたチャンバー51内における有機溶剤の蒸気の雰囲気(工程S6)とによって、基板Wの構造物504間の空間SPにおけるリンス液71から有機溶剤への置換不足を抑制できるとともに、複数の構造物504における複数の空間SPにおいて有機溶剤の凝縮ムラを抑制できる。
基板Wの構造物504間の空間SPにおけるリンス液71から有機溶剤への置換不足を抑制できると、構造物504に作用する表面張力を小さくできる。その結果、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊を効果的に抑制できる。また、複数の構造物504における複数の空間SPにおいて有機溶剤の凝縮ムラを抑制できると、複数の構造物504間において、乾燥速度の差および/または表面張力の差が大きくなることを抑制できる。その結果、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊を効果的に抑制できる。
ここで、工程S3、S4における有機溶剤は、「第1有機溶剤」の一例に相当する。また、工程S51、S52、S6における有機溶剤は、「第2有機溶剤」の一例に相当する。実施形態1では、流体供給部300のノズル59、61がチャンバー51内に有機溶剤の蒸気を供給するため、「第1有機溶剤」と「第2有機溶剤」とは同じである。「第1有機溶剤」と「第2有機溶剤」とは、例えば、IPAである。
また、基板Wの複数の構造物504における複数の空間SPの全てにおいて、図6(a)~図6(d)に示す現象が発生していなくてもよく、複数の構造物504における少なくとも一部の空間SPにおいて、図6(a)~図6(d)に示す現象が発生していればよい。この場合でも、基板処理方法が工程S6を含まない場合と比較して、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊を抑制できる。
なお、例えば、ヒーター(不図示)によって、槽53内のリンス液71が有機溶剤の沸点以下に加熱されていてもよい。また、例えば、槽ユニットONB、CHBでのリンス液による基板Wの洗浄後に、つまり、槽ユニットONB、CHBにおいてリンス液に浸漬された基板Wが引き上げられた後に、乾燥槽ユニットLPDでの工程S5~工程S7が実行されてもよい。
次に、図1、図2、図7、および、図8を参照して、実施形態1に係る基板処理方法の他の例を説明する。図7および図8は、基板処理装置1000によって実行される基板処理方法の他の例を示すフローチャートである。図7および図8に示すように、基板処理方法は、工程S11~工程S26を含む。図1および図2に示す第2搬送機構WTR、搬送機構LF、槽ユニットCHB、ONB、基板移動部55、不活性ガス供給部200、減圧部600、流体供給部300、および、疎水化剤供給部700は、制御装置100の制御を受けて、工程S11~工程S26を実行する。
図7に示すように、まず、工程S11において、第2搬送機構WTRは、例えば、基板Wを第1処理部19の槽ユニットCHBに搬入する。そして、槽ユニットCHBは、基板Wを槽内の薬液に浸漬して、基板Wを処理する。
次に、工程S12において、搬送機構LFは、例えば、基板Wを槽ユニットCHBから搬出して、基板Wを第1処理部19の槽ユニットONBに搬入する。そして、槽ユニットONBは、基板Wを槽内のリンス液に浸漬して、基板Wを洗浄する。
次に、工程S13において、第2搬送機構WTRは、基板Wを槽ユニットONBから搬出して、基板Wを乾燥槽ユニットLPDに搬入する。そして、基板移動部55は、基板Wを槽53内のリンス液に浸ける。そして、基板Wが槽53内のリンス液に浸けられた後に、不活性ガス供給部200のノズル57は、チャンバー51内への不活性ガスの供給を開始する。例えば、工程S13は、図4の工程S1に相当する。
次に、工程S14において、不活性ガスの供給を継続したまま、減圧部600は、チャンバー51内を減圧する。その結果、チャンバー51内の雰囲気が不活性ガスへ置換される。例えば、工程S14は、図4の工程S2に相当する。
次に、工程S15において、不活性ガス供給部200のノズル57は、チャンバー51内への不活性ガスの供給を停止する。そして、減圧を継続したまま、流体供給部300のノズル59、61は、チャンバー51内への有機溶剤の供給を開始する。その結果、チャンバー51内に、有機溶剤の蒸気の雰囲気が形成される。また、有機溶剤の蒸気が槽53内のリンス液の液面に付着することで、槽53内のリンス液の液面に、有機溶剤の膜(例えば、図4、図5の膜73)が形成される。例えば、工程S15は、図4の工程S3に相当する。
次に、工程S16において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続したまま、基板移動部55は、基板Wを上昇させて、槽53に貯留されたリンス液から基板Wを引き上げる。その結果、基板Wは、チャンバー51内において、槽53の上方に位置する。そして、基板Wの表面には有機溶剤が付着(凝縮)する。例えば、工程S16は、図4の工程S4に相当する。
次に、工程S17において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続したまま、基板移動部55は、有機溶剤を基板Wに付着させつつ、基板Wをチャンバー51内の槽53に貯留されたリンス液に浸けてから引き上げる。その結果、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、リンス液と有機溶剤とが、かき混ぜられて、希釈有機溶剤(例えば、図6(c)の希釈有機溶剤75)が形成される。例えば、工程S17は、図5の工程S5に相当する。
具体的には、工程S17は、工程S171と、工程S172とを含む。
工程S171において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続したまま、基板移動部55は、基板Wを下降させて、槽53内のリンス液に、有機溶剤が付着した基板Wを浸ける。この場合、有機溶剤が付着した基板Wは、槽53内のリンス液の液面に形成された有機溶剤の膜を通過する。例えば、工程S171は、図5の工程S51に相当する。
次に、工程S172において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続したまま、基板移動部55は、基板Wを上昇させて、リンス液から基板Wを引き上げる。この場合、基板Wは、槽53内のリンス液の液面に形成された有機溶剤の膜を通過する。例えば、工程S172は、図5の工程S52に相当する。
次に、工程S18において、制御装置100は、工程S17が所定回数実行されたか否かを判定する。所定回数は、1でもよいし、2以上であることが好ましい。
工程S18で否定判定(No)された場合、工程S17が再び実行される。つまり、工程S18で肯定判定(Yes)されるまで、工程S17が繰り返される。否定判定は、工程S17が所定回数実行されていないと判定されたことを示す。肯定判定は、工程S17が所定回数実行されたと判定されたことを示す。
一方、工程S18で肯定判定(Yes)された場合、処理は工程S19に進む。
次に、工程S19において、減圧を継続したまま、流体供給部300のノズル59、61は、工程S172から引き続き、工程S172によって引き上げられた基板Wが存在するチャンバー51内に、有機溶剤の蒸気を供給する。従って、基板Wの表面には有機溶剤が付着(凝縮)する。その結果、基板Wの構造物504間の空間SPに存在する希釈有機溶剤(例えば、図6(c)の希釈有機溶剤75)と、基板Wの表面に付着(凝縮)する有機溶剤とが、速やかに混合される。その結果、基板Wの構造物504間の空間SPに、高濃度有機溶剤(例えば、図6(d)の高濃度有機溶剤77)を形成できる。例えば、工程S19は、図5の工程S6に相当する。
次に、図8に示すように、工程S20において、減圧および有機溶剤の供給を継続したまま、排液部450は、槽53内のリンス液を排出する。次の工程S21で使用される疎水化剤は、リンス液と反応して失活するため、工程S20では予め槽53から排液しておく。
次に、工程S21において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続しつつ、疎水化剤供給部700のノズル63は、チャンバー51内への疎水化剤の蒸気の供給を開始する。工程S21では、減圧を継続することで疎水化剤を蒸気の状態で供給することを容易にしている。
次に、工程S22において、減圧および疎水化剤の供給を継続したまま、流体供給部300のノズル59、61は、有機溶剤の蒸気の供給を停止する。その結果、基板Wの表面に存在する有機溶剤が疎水化剤に置換される。実施形態1では、疎水化剤の蒸気を供給することで、疎水化剤の使用量を低減しつつ基板Wの表面に存在する有機溶剤を疎水化剤に置換することができる。疎水化剤は、基板Wの表面で結露させるために、沸点が室温以上であることが好ましい。
次に、工程S23において、減圧および疎水化剤の供給を継続したまま、流体供給部300のノズル59、61は、有機溶剤の蒸気の供給を開始する。
次に、工程S24において、減圧および有機溶剤の蒸気の供給を継続しつつ、疎水化剤供給部700のノズル63は、疎水化剤の供給を停止する。工程S24では、チャンバー51内の雰囲気が疎水化剤から有機溶剤の蒸気に置換される。その結果、基板Wの表面に存在する疎水化剤が有機溶剤に置換される。
次に、工程S25において、減圧を継続しつつ、流体供給部300のノズル59、61は、有機溶剤の蒸気の供給を停止する。加えて、減圧を継続しつつ、不活性ガス供給部200のノズル57および流体供給部300のノズル59、61は、不活性ガスの供給を開始する。従って、チャンバー51内の雰囲気が有機溶剤の蒸気から不活性ガスに置換される。その結果、基板Wが乾燥される。
次に、工程S26において、減圧部600は、基板Wが乾燥した後、減圧を停止する。工程S26では、不活性ガスの供給を継続し、チャンバー51の内圧を大気圧まで上昇させる。そして、基板処理方法は終了する。
以上、図7および図8を参照して説明したように、実施形態1によれば、工程S21、S22において疎水化剤の蒸気を供給することで、疎水化剤の使用量を低減しつつ基板Wの表面の有機溶剤を疎水化剤に置換できる。また、水分(リンス液)が付着した基板Wを直接疎水化剤に接触させると改質性能が低下したり、異物を発生したりする可能性がある。これに対し、実施形態1では工程S22の疎水化処理を開始する前に工程S19においてリンス液から有機溶剤への置換を実行し、基板Wの表面からリンス液を除去している。このように、工程S22の疎水化処理は、リンス液を除去した基板Wに対して実行されるため、疎水化処理時において疎水化剤とリンス液とが接触することがなくなり、疎水化剤の失活と異物の発生とを抑制することができる。また、工程S21において減圧と有機溶剤の供給とを継続することで、基板Wの表面が乾燥し表面に形成された構造物504が倒壊することを避けている。さらに、基板Wの表面に疎水化剤が残存したまま乾燥させた場合、基板Wの表面に異物が残る可能性があるため、工程S24において基板Wの表面を再度有機溶剤に置換する。この場合、基板Wの表面は疎水性を有し、基板Wの表面の構造物504間の有機溶剤により発生する表面張力はさらに低減されると推測され、最終的に乾燥させても基板Wの構造物504の倒壊を抑制できる。
ここで、工程S15、S16における有機溶剤は、「第1有機溶剤」の一例に相当する。また、工程S17~S19における有機溶剤は、「第2有機溶剤」の一例に相当する。実施形態1では、流体供給部300のノズル59、61がチャンバー51内に有機溶剤の蒸気を供給するため、「第1有機溶剤」と「第2有機溶剤」とは同じである。
なお、例えば、疎水化処理(工程S21、S22)は、乾燥槽ユニットLPDの槽53と異なる槽(例えば、槽ユニットCHBの槽または槽ユニットONBの槽)によって実行されてもよい。また、例えば、ヒーター(不図示)によって、槽53内のリンス液が有機溶剤の沸点以下に加熱されていてもよい。
また、工程S11および工程S12を1組と捉えた場合に、基板処理方法は、複数組を実行してもよい。例えば、第2処理部21の槽ユニットCHBが、基板Wを槽内の第1薬液に浸漬して、基板Wを処理する。第1薬液は、例えば、燐酸水溶液である。次に、例えば、第2処理部21の槽ユニットONBが、基板Wを槽内のリンス液に浸漬して、基板Wを洗浄する。次に、例えば、第1処理部19の槽ユニットCHBが、基板Wを槽内の第2薬液に浸漬して、基板Wを処理する。第2薬液は、例えば、SC1である。次に、例えば、第1処理部19の槽ユニットONBが、基板Wを槽内のリンス液に浸漬して、基板Wを洗浄する。
(実施形態2)
図1、図2、図3、図6、図9、および、図10を参照して、本発明の実施形態2に係る基板処理装置1000および基板処理方法を説明する。実施形態2に係る基板処理装置1000および基板処理方法が、槽53内のリンス液に有機溶剤を直接供給して膜73を形成する点で、実施形態2は実施形態1と主に異なる。実施形態2に係る基板処理装置1000の構成は、図1および図2を参照して説明した基板処理装置1000の構成と同様である。従って、実施形態2の説明において、図1および図2が適宜参照される。また、処理対象の一例として、図3に示す基板Wを挙げる。以下、実施形態2が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図9および図10は、実施形態2に係る基板処理方法を示す手順図である。基板処理方法は基板処理装置1000によって実行される。図9および図10では、図面を見易くするために、膜73の厚みを誇張している。
図9および図10に示すように、基板処理方法は、工程S1A~工程S7Aを含む。基板移動部55、不活性ガス供給部200、および、流体供給部300は、制御装置100の制御を受けて、工程S1A~工程S7Aを実行する。
まず、工程S1Aにおいて、不活性ガス供給部200(具体的にはノズル57)は、基板Wが槽53のリンス液71に浸漬された状態において、チャンバー51内に不活性ガスを供給する。
次に、工程S2Aにおいて、不活性ガスの供給を継続したまま、減圧部600はチャンバー51内を減圧する。その結果、チャンバー51内の雰囲気が不活性ガスに置換される。基板Wは、継続してリンス液71に浸漬されている。
次に、工程S3Aにおいて、不活性ガス供給部200(具体的にはノズル57)は、チャンバー51内への不活性ガスの供給を停止する。そして、減圧を継続したまま、流体供給部300(具体的にはノズル65)は、槽53に貯留されたリンス液71に対して、有機溶剤を直接供給することで、リンス液71の液面に有機溶剤の膜73を形成する。実施形態1では、流体供給部300(具体的にはノズル65)は、槽53に貯留されたリンス液71に対して、有機溶剤の液体を直接供給することで、リンス液71の液面に有機溶剤の膜73を形成する。基板Wは、継続してリンス液71に浸漬されている。
次に、工程S4Aにおいて、流体供給部300(具体的にはノズル65)は、有機溶剤の供給を停止する。そして、減圧を継続したまま、基板移動部55は、基板保持部55Bを上昇することで基板Wを上昇させて、槽53に貯留されたリンス液71から基板Wを引き上げる。その結果、基板Wは、チャンバー51内において、槽53の上方に位置する。この場合は、図6(a)に示した場合と同様に、基板Wの構造物504間の空間SPにはリンス液71が残留している。また、基板Wは、上昇する際に膜73を通過するため、基板Wの表面には有機溶剤が付着する。
次に、図10に示すように、工程S5Aにおいて、減圧を継続したまま、基板移動部55は、有機溶剤を基板Wに付着させつつ、基板Wをチャンバー51内の槽53に貯留されたリンス液71に浸けてから引き上げる。その結果、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、リンス液71と有機溶剤とが、かき混ぜられる。この場合、図6(b)および図6(c)に示した場合と同様に、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、リンス液71と有機溶剤72とが混合されて、希釈有機溶剤75が形成される。つまり、工程S5Aは、基板Wの構造物504間の空間SPに希釈有機溶剤75を形成する工程である。
具体的には、工程S5Aは、工程S51Aと、工程S52Aとを含む。
工程S51Aにおいて、減圧を継続したまま、基板移動部55は、基板保持部55Bを下降することで基板Wを下降させて、膜73が形成されたリンス液71に基板Wを浸ける。
次に、工程S52Aにおいて、減圧を継続したまま、流体供給部300(具体的にはノズル59、61)は、チャンバー51内に、有機溶剤の蒸気を供給する。その結果、チャンバー51内に、有機溶剤の蒸気の雰囲気が形成される。そして、減圧を継続したまま、基板移動部55は、基板保持部55Bを上昇することで基板Wを上昇させて、膜73が形成されたリンス液71から基板Wを引き上げる。
次に、工程S6Aにおいて、減圧を継続したまま、流体供給部300(具体的にはノズル59、61)は、工程S52Aから引き続き、工程S52Aによって引き上げられた基板Wが存在するチャンバー51内に、有機溶剤の蒸気を供給する。従って、基板Wの表面には有機溶剤が付着(凝縮)する。この場合、図6(c)および図6(d)に示した場合と同様に、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、基板Wの表面に付着(凝縮)した有機溶剤が希釈有機溶剤75に混合されて、高濃度有機溶剤77が形成される。
次に、工程S7Aにおいて、減圧を継続したまま、不活性ガス供給部200(具体的にはノズル57)および流体供給部300(具体的にはノズル59、61)は、不活性ガスをチャンバー51内に供給する。その結果、基板Wの構造物504間の高濃度有機溶剤77が気化して、基板Wが乾燥される。そして、基板処理方法による乾燥処理は終了する。
以上、図9および図10を参照して説明したように、実施形態2では、工程S4Aにおいてリンス液71に浸漬された基板Wがリンス液71から引き上げられた後に、工程S51Aでは、基板移動部55は、有機溶剤の膜73を液面に有するリンス液71に、膜73を通過させながら基板Wを浸ける。そして、工程S52Aでは、基板移動部55は、有機溶剤の膜73を通過させながら、リンス液71から基板Wを引き上げる。
具体的には、工程S51Aよりも前の工程S3Aにおいて、槽53内のリンス液71の液面には、有機溶剤の膜73が形成される。つまり、基板移動部55が基板Wをリンス液71に浸ける動作を実行するよりも前に、流体供給部300は、槽53に貯留されたリンス液71に対して、有機溶剤を直接供給することで、リンス液71の液面に有機溶剤の膜73を形成する。従って、工程S51Aでは、基板Wをリンス液71に浸ける際に、基板Wは有機溶剤の膜73を攪拌しつつ膜73を通過する。そして、攪拌された有機溶剤は、リンス液71中を拡散するため、有機溶剤の分布が、初期の膜73の位置から下方に向かって広がる。この点は、実施形態1と同様である。
そして、槽53内のリンス液71中では、膜73からの有機溶剤の存在によって、基板Wの構造物504間の空間SPにおいて、膜73からの有機溶剤とリンス液71とが混合されて、希釈有機溶剤75(図6(c)参照)を効果的に形成できる。その結果、工程S6Aでは、実施形態1と同様の原理(第2実験参照)によって、流体供給部300からの有機溶剤が、基板Wの構造物504間の空間SPに存在する希釈有機溶剤75に効果的に混合されて、高濃度有機溶剤77(図6(d)参照)が形成される。その結果、基板Wの乾燥時における構造物504の倒壊を効果的に抑制できる。
なお、工程S4Aおよび工程S52Aでは、基板Wがリンス液71から引き上げられる際に、基板Wは有機溶剤の膜73を通過する。従って、基板Wの表面には、有機溶剤が付着する。この場合の有機溶剤も、基板Wの構造物504間の空間SPにおけるリンス液71から有機溶剤への置換に寄与し得る。
また、実施形態2では、実施形態1と同様に、基板移動部55は、工程S51Aにおいて基板Wをリンス液71に浸ける際の基板Wの下降速度を、工程S52Aにおいてリンス液71から基板Wを引き上げる際の基板Wの上昇速度よりも大きくしてもよい。
さらに、実施形態2では、実施形態1と同様に、基板移動部55は、工程S51Aと工程52Aとを交互に複数回実行してもよい。この場合、複数回実行される工程S52Aのうち、最後に実行される工程S52Aでは、基板移動部55は、リンス液71から基板Wを引き上げる際の基板Wの上昇速度を、最も小さくしてもよい。また、複数回の工程S51Aのうち最後に実行される工程S51Aにおいて、基板移動部55は、リンス液71に基板Wを浸ける際の基板Wの下降速度も、最も小さくしてもよい。
また、実施形態2では、流体供給部300(具体的にはノズル59、61)は、工程S3A、工程4A、または、工程S51Aにおいて、チャンバー51内への有機溶剤の蒸気の供給を開始してもよい。この場合は、流体供給部300(具体的にはノズル59、61)は、有機溶剤の蒸気の供給を開始してから工程S6Aまで、有機溶剤の蒸気の供給を継続する。
さらに、工程S3Aでは、流体供給部300のノズル65は、槽53に貯留されたリンス液71に対して、有機溶剤の蒸気を直接供給することで、リンス液71の液面に有機溶剤の膜を形成してもよい。
ここで、工程S3Aにおける有機溶剤、つまり、流体供給部300のノズル65が供給する有機溶剤は、「第1有機溶剤」の一例に相当する。また、工程S52A、S6Aにおける有機溶剤、つまり、流体供給部300のノズル59、61が供給する有機溶剤は、「第2有機溶剤」の一例に相当する。実施形態2では、液体と蒸気という点で、「第1有機溶剤」と「第2有機溶剤」とは異なる。ただし、「第1有機溶剤」の種類と「第2有機溶剤」の種類とは同じである。例えば、「第1有機溶剤」および「第2有機溶剤」は、IPAである。
また、実施形態2では、工程S5Aにおいて、複数の構造物504における複数の空間SPの全てにおいて、希釈有機溶剤75(図6(c)参照)が形成されていなくてもよく、複数の構造物504における少なくとも一部の空間SPにおいて、希釈有機溶剤75が形成されていればよい。
なお、例えば、槽ユニットONB、CHBでのリンス液による基板Wの洗浄後に、つまり、槽ユニットONB、CHBにおいてリンス液に浸漬された基板Wが引き上げられた後に、乾燥槽ユニットLPDでの工程S5A~工程S7Aが実行されてもよい。また、図7および図8を参照して説明した基板処理方法において、工程S15~工程S17に代えて、図9および図10に示す工程S3A~工程S5Aを実行してもよい。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。
また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
本発明は、基板処理方法および基板処理装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
51 チャンバー
53 槽
55 基板移動部
300 流体供給部
1000 基板処理装置
W 基板

Claims (16)

  1. リンス液に浸漬された基板が前記リンス液から引き上げられた後に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第1有機溶剤を前記基板に付着させつつ、前記基板をチャンバー内の槽に貯留されたリンス液に浸ける工程と、
    前記リンス液から前記基板を引き上げる工程と、
    前記引き上げられた基板が存在する前記チャンバー内に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第2有機溶剤の蒸気を供給する工程と
    を含む、基板処理方法。
  2. 前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程よりも前に、前記チャンバー内に、前記第1有機溶剤の蒸気を供給する工程をさらに含み、
    前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程では、前記基板を下降させて、前記リンス液に、前記第1有機溶剤が付着した前記基板を浸ける、請求項1に記載の基板処理方法。
  3. 前記第1有機溶剤の蒸気を供給する前記工程において、前記第1有機溶剤の蒸気によって、前記リンス液の液面に前記第1有機溶剤の膜を形成する、請求項2に記載の基板処理方法。
  4. 前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程よりも前に、前記槽に貯留された前記リンス液に対して、前記第1有機溶剤を直接供給することで、前記リンス液の液面に前記第1有機溶剤の膜を形成する工程をさらに含み、
    前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程では、前記基板を下降させて、前記第1有機溶剤の膜が形成された前記リンス液に前記基板を浸ける、請求項1に記載の基板処理方法。
  5. 前記基板を前記リンス液に浸ける前記工程と前記基板を引き上げる前記工程とが、交互に複数回実行される、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  6. 前記基板を引き上げる前記工程であって、最後に実行される前記工程では、前記リンス液から前記基板を引き上げる際の前記基板の上昇速度は、最も小さい、請求項5に記載の基板処理方法。
  7. 前記基板を前記リンス液に浸ける際の前記基板の下降速度は、前記リンス液から前記基板を引き上げる際の前記基板の上昇速度よりも大きい、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  8. リンス液に浸漬された基板が前記リンス液から引き上げられた後に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第1有機溶剤の膜を液面に有するリンス液に、前記第1有機溶剤の膜を通過させながら前記基板を浸ける工程と、
    前記第1有機溶剤の膜を通過させながら、前記リンス液から前記基板を引き上げる工程と、
    前記引き上げられた基板が存在するチャンバー内に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第2有機溶剤の蒸気を供給する工程と
    を含む、基板処理方法。
  9. チャンバーと、
    前記チャンバー内に配置される槽と、
    リンス液に浸漬された基板が前記リンス液から引き上げられた後に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第1有機溶剤を前記基板に付着させつつ、前記基板を前記槽に貯留されたリンス液に浸ける動作と、前記リンス液から前記基板を引き上げる動作とを実行する基板移動部と、
    前記基板移動部によって前記リンス液から引き上げられた前記基板が存在する前記チャンバー内に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第2有機溶剤の蒸気を供給する流体供給部と
    を備える、基板処理装置。
  10. 前記基板移動部が前記基板を前記リンス液に浸ける前記動作を実行するよりも前に、前記流体供給部は、前記チャンバー内に、前記第1有機溶剤の蒸気を供給し、
    前記基板移動部は、前記基板を下降させて、前記リンス液に、前記第1有機溶剤が付着した前記基板を浸ける、請求項9に記載の基板処理装置。
  11. 前記基板移動部が前記基板を前記リンス液に浸ける前記動作を実行するよりも前に、前記流体供給部は、前記第1有機溶剤の蒸気によって、前記リンス液の液面に前記第1有機溶剤の膜を形成する、請求項10に記載の基板処理装置。
  12. 前記基板移動部が前記基板を前記リンス液に浸ける前記動作を実行するよりも前に、前記流体供給部は、前記槽に貯留された前記リンス液に対して、前記第1有機溶剤を直接供給することで、前記リンス液の液面に前記第1有機溶剤の膜を形成し、
    前記基板移動部は、前記基板を下降させて、前記第1有機溶剤の膜が形成された前記リンス液に前記基板を浸ける、請求項9に記載の基板処理装置。
  13. 前記基板移動部は、前記基板を前記リンス液に浸ける前記動作と前記リンス液から前記基板を引き上げる前記動作とを、交互に複数回実行する、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  14. 前記基板移動部は、前記基板を引き上げる前記動作であって、最後に実行する前記動作では、前記リンス液から前記基板を引き上げる際の前記基板の上昇速度を最も小さくする、請求項13に記載の基板処理装置。
  15. 前記基板移動部は、前記基板を前記リンス液に浸ける際の前記基板の下降速度を、前記リンス液から前記基板を引き上げる際の前記基板の上昇速度よりも大きくする、請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  16. リンス液に浸漬された基板が前記リンス液から引き上げられた後に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第1有機溶剤の膜を液面に有するリンス液に、前記第1有機溶剤の膜を通過させながら前記基板を浸ける動作と、前記第1有機溶剤の膜を通過させながら、前記リンス液から前記基板を引き上げる動作とを実行する基板移動部と、
    前記基板移動部によって前記リンス液から引き上げられた前記基板が存在するチャンバー内に、前記リンス液よりも表面張力の小さい第2有機溶剤の蒸気を供給する流体供給部と
    を備える、基板処理装置。
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