JP4387396B2 - 基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板から有機物を除去する基板処理方法に関する。

特に、基板から有機物である反応生成物を除去する基板処理方法に関し、より詳しくはレジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法に関する。

半導体素子の製造工程においては、半導体ウエハ等の基板の表面に形成されたアルミニュウムや銅などの金属の薄膜を、レジスト膜をマスクとしてエッチングすることによりパターン化するエッチング工程が実行される。そして、このエッチング工程において、微細な回路パターンを形成する場合には、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ／反応性イオンエッチング）等の、ドライエッチングが採用される。

このようなドライエッチングで使用される反応性イオンのパワーは極めて強いことから、金属膜のエッチングが完了する時点においてはレジスト膜も一定の割合で消滅し、その一部がポリマー等の反応生成物に変質して金属膜の側壁に堆積する。この反応生成物は後続するレジスト除去工程では除去されないことから、レジスト除去工程の後に、この反応生成物を除去する必要がある。

このため、従来、ドライエッチング工程の後には、反応生成物を除去する作用を有する除去液を基板に対して供給することにより、金属膜の側壁に堆積した反応生成物を除去する反応生成物の除去処理を行っている。以上のような「レジストが変質した反応生成物」は有機物であるが、その他の有機物を基板から除去するために有機物の除去液を基板に供給する工程もある。

ところで、近年のパターンの微細化や前工程の変化等に伴い、反応生成物の性質が多様化し、従来の反応生成物の除去工程では反応生成物を除去するために長い時間を要するという問題が生じてきた。このため、近年、基板を除去液中に浸漬して処理する基板処理装置にかわり、飛散防止用カップ内においてスピンチャックに保持されて回転する基板の表面に除去液を供給することにより、反応生成物の除去処理を行う枚葉タイプの基板処理装置が開発されている。このような枚葉タイプの基板処理装置は、除去液の置換性が向上し、また、基板を洗浄するための純水や中間リンス液の消費量が減少するという利点を有する。同様に、有機物の性質も多様化し、従来の除去工程では有機物を除去するために長い時間を要するという問題が生じてきた。このため、前記のような枚葉タイプの基板処理装置が開発されており、除去液の置換性が向上し、純水、中間リンス液の消費量の低減が実現されている。

このような枚葉タイプの基板処理装置においても、除去液の使用量をさらに抑制しながらも良好に反応生成物の除去を行うことが好ましい。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、除去液の使用量を抑制しながらも良好に反応生成物の除去を行うことが可能な基板処理方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法であって、基板を第１の速度で回転させながら基板の表面に除去液を供給した後、基板を前記第１の速度より遅い第２の速度で回転させながら基板の表面に除去液を供給する除去液供給工程と、基板から除去液が飛散しない程度の低速で基板を回転させることにより、基板の表面に除去液を保持する除去液保持工程と、前記除去液保持工程の直後に基板を前記第１、第２の速度より早い第３の速度で高速回転させることにより、基板の表面の除去液を振り切る除去液振り切り工程と、基板を回転させながら、この基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記除去液供給工程、除去液保持工程、除去液振り切り工程、純水供給工程においては、基板処理雰囲気を排気するとともに、少なくとも前記除去液保持工程においては前記純水供給工程より基板処理雰囲気の排気を弱めている。

請求項３に記載の発明は、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法であって、基板処理部内からの排気を開始する排気開始工程と、基板を基板処理部に搬入する搬入工程と、基板処理部内からの排気を弱める第１排気量変更工程と、基板を第１の速度で回転させながら基板の表面に除去液を供給した後、基板を前記第１の速度より遅い第２の速度で回転させながら基板の表面に除去液を供給する除去液供給工程と、基板から除去液が飛散しない程度の低速で基板を回転させることにより、基板の表面に除去液を保持する除去液保持工程と、前記除去液保持工程の直後に基板を前記第１、第２の速度より早い第３の速度で高速回転させることにより、基板の表面の除去液を振り切る除去液振り切り工程と、基板処理部内からの排気を排気開始時の強さに戻す第２排気量変更工程と、基板を回転させながら、この基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、基板を基板処理部から搬出する搬出工程とを備えたことを特徴とする。

請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、除去液保持工程において、基板表面と除去液とが相対的に移動して基板Ｗ上の除去液が流動し、基板上の特定場所に滞留しないことから、基板上の除去液の中で液の入れ替わりが生じ、基板上の除去液を効率よく処理に供することができる。このため、除去液の使用量を抑制しながらも良好に反応生成物の除去を行なうことができる。

請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、第１速度で回転する基板に対して除去液を供給することで基板面が迅速に除去液で濡らされる。しかる後、第１速度よりも遅い第２速度で回転する基板Ｗに対して除去液を供給したとき、既に基板全面は除去液で濡れているので除去液は基板の表面を均等に覆っていく。このとき基板は比較的遅い第２速度になっているので基板上を覆った除去液は基板上に滞留し、基板には除去液が盛られることになる。このため、除去液の使用量を抑制しながらも良好に反応生成物の除去を行なうことができる。

請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、反応生成物の処理に供した除去液を迅速に基板の表面から除去することが可能となる。

請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、除去液除去後の基板を、純水により洗浄することが可能となる。

請求項２および請求項３に記載の発明によれば、除去液から発生する薬液成分の拡散を防止しながら、除去液からの水分の気化、除去液表面の波立ち、除去液の酸化に起因する除去液能力の低下を有効に防止することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る基板処理装置の縦断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。

この基板処理装置は、反応生成物としての有機物を基板から除去する装置であるが、一例として、その表面に薄膜が形成された、基板としてのシリコン製半導体ウエハから反応生成物としてのポリマーを除去する。ここで、上記薄膜は、例えば、銅やアルミニウム、チタン、タングステンなどの金属膜、銅やアルミニウム、チタン、タングステンなどの金属の混合物からなる金属膜、またはシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、有機絶縁膜、低誘電体層間絶縁膜などの絶縁膜から構成される。

この基板処理装置は、複数枚の基板Ｗをカセット１０に収納した状態で搬入・搬出するためのインデクサ部２１と、処理液により基板Ｗを処理するための４個の基板処理部２４と、インデクサ部２１に載置されたカセット１０と各基板処理部２４との間で基板Ｗを搬送する一対の搬送機構２２、２３とを備える。

これらのインデクサ部２１、基板処理部２４、および一対の搬送機構２２、２３は、筐体１１により囲まれている。この筐体１１におけるインデクサ部２１側の側壁には、カセット１０を搬入・搬出するための開口部１９（図１参照）が形成されている。

一対の搬送機構２２、２３のうちの一方の搬送機構２２は、インデクサ部２１に載置された複数個のカセット１０に沿って図２における上下方向（図１における紙面に垂直な方向）に往復移動可能に構成されており、これらのカセット１０から基板Ｗを取り出し、または、これらのカセット１０に基板Ｗを収納する。

一方、一対の搬送機構２２、２３のうちの他方の搬送機構２３は、基板処理部２４に沿って図２における左右方向に往復移動可能に構成されており、搬送機構２２から受け取った未処理基板Ｗをいずれかの基板処理部２４に搬送し、または、いずれかの基板処理部２４から取り出した処理済基板Ｗを搬送機構２２に受け渡す。なお、搬送機構２２、２３間の基板Ｗの受け渡しは、筐体１１内に配設された隔壁１３における開口部１５（図２参照）を介して実行される。

４個の基板処理部２４は、各々、処理チャンバ１２により囲まれている。これらの処理チャンバ１２における搬送機構２３と対向する位置には、基板通過用の開口部１４（図２参照）が形成されている。

これらの処理チャンバ１２の上部、すなわち、各基板処理部２４の上方の位置には、図１において実線で、また、図２において仮想線で示すように、処理チャンバ１２内に空気を送るための送風機２５が配設されており、この送風機２５の下方には送風機２５により送られた空気を濾過するためのフィルター２８が配設されている。

各処理チャンバ１２の下方には、各処理チャンバ１２内から排気を行うための一対の排気管３４が配設されている。また、処理チャンバ１２内における基板処理部２４には、基板処理部２４内から排気を行うための後程詳細に説明する排気管３５が配設されている。送風機２５より送られた空気は、これらの排気管３４、３５を介して外部に排出される。

搬送機構２３の上方の位置には、図２において仮想線で示すように、搬送機構２３に向けて空気を送るための一対の送風機２６が配設されており、この送風機２６の下方にはフィルターが配設されている。

搬送機構２３および各処理チャンバ１２の下方の位置には、図１および図３に示すように、筐体１１における搬送機構２３および各処理チャンバ１２の下方の領域から排気を行うための各々長さが異なる３本の排気管３１、３２、３３が配設されている。送風機２６により送られた空気は、主として、これらの排気管３１、３２、３３を介して外部に排出される。

インデクサ部２１および搬送機構２２の上方の位置には、図１において実線で、また、図２において仮想線で示すように、インデクサ部２１および搬送機構２２に向けて空気を送るための送風機２７が配設されており、この送風機２７の下方には送風機２７により送られた空気を濾過するためのフィルター２８が配設されている。

筐体１１におけるインデクサ部２１および搬送機構２２の下方の領域は、図１および図３に示すように、多孔性のパンチングプレート１８から構成されている。送風機２７より送られた空気は、主として、このパンチングプレート１８を介して外部に排出される。

この基板処理装置においては、上述した筐体１１の側壁および底壁と、隔壁１３と、各処理チャンバ１２の上方の上壁２０とにより、処理チャンバ１２と搬送機構２３とを囲む第２チャンバが形成される。そして、各処理チャンバ１２内の気圧が最も低く、次に、第２チャンバ内の気圧が低くなり、インデクサ部２１および搬送機構２２付近の気圧は基板処理装置が設置されるクリーンルーム内の気圧とほぼ同等となるように、上述した各送風機２５、２６、２７の送風能力と、各排気管３１、３２、３３、３４、３５の排気能力が調整されている。このときの、各送風機２５、２６、２７の送風能力としては、送風機２７が最も高く、送風機２６が次に高く、送風機２５が最も低くなる。すなわち、送風する風量は送風機２７が最も多く、送風機２６が次に多く、送風機２５が最も少なくなる。

このため、送風機２７より送られた空気の一部は、インデクサ部２１および搬送機構２２付近から隔壁１３における開口部１５を介して搬送機構２３付近に流入する。また、送風機２６により送られた空気の一部、および、送風機２７より送られインデクサ部２１および搬送機構２２付近から開口部１５を介して搬送機構２３付近に流入した空気の一部は、処理チャンバ１２における開口部１４を介して処理チャンバ１２内に流入する。

次に、上述した基板処理部２４の構成について説明する。図４乃至図６は、基板処理部２４の構成を示す側面概要図である。

この基板処理部２４は、モータ５７の駆動により基板Ｗを保持した状態で回転するスピンチャック５８と、スピンチャック５８に保持された基板Ｗに除去液を供給するための第１ノズル４１と、スピンチャック５８に保持された基板Ｗに中間リンス液および純水を供給するための第２ノズル４２と、基板処理時に基板Ｗから飛散する除去液、中間リンス液および純水を捕獲するための円周状の昇降カップ５１および固定カップ５２とを備える。

第１ノズル４１の基端部は支軸４３に連結されており、この支軸４３はモータ４５により回転可能に支持されている。また、モータ４５は、ブラケット４７を介してエアシリンダ４８と連結されている。このため、第１ノズル４１は、エアシリンダ４８の駆動により、図４乃至図６において実線で示す除去液の供給位置と、図４乃至図６において二点鎖線で示す上昇位置との間を昇降する。また、第１ノズル４１は、モータ４５の駆動により、その先端がスピンチャック５８に保持された基板Ｗの中心と対向する位置と、その先端がスピンチャックに保持された基板Ｗの端縁付近と対向する位置と、その先端が昇降カップ５１および固定カップ５２より外側に配置される位置との間で揺動する。

この第１ノズル４１は、除去液貯留部６２と管路６３を介して接続されている。除去液貯留部６２に貯留された除去液は、ポンプ６４の作用により第１ノズル４１に送液され、第１ノズル４１よりスピンチャック５８に保持された基板Ｗの表面に供給される。

なお、この第１ノズル４１から基板Ｗに供給される除去液は薄膜に対して除去対象物、（有機物、または、レジストが変質して生じた反応生成物、または、レジストそのもの、または、ポリマー）を選択的に除去する液である。

この除去液には、有機アルカリ液を含む液体（有機アルカリ系除去液という。）、有機アミンを含む液体、無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体が使用できる。その内、有機アルカリ系除去液としてはＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ヒドロキシルアミンを含むものが挙げられる。また無機酸を含む液体としてはフツ酸、燐酸が挙げられる。

その他、除去液としては１−メチル−２ピロリドン、テトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシド、イソプロパノールアミン、モノエタノールアミン、２−（２アミノエトキシ）エタノール、カテコール、Ｎ−メチルピロリドン、アロマテイックジオール、パークレン、フェノールを含む液体などがあり、より具体的には、１−メチル−２ピロリドンとテトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシドとイソプロパノールアミンとの混合液、ジメチルスルホシキドとモノエタノールアミンとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとＮ−メチルピロリドンとの混合液、モノエタノールアミンと水とアロマテイックジオールとの混合液、パークレンとフェノールとの混合液などが挙げられる。

なお、有機アミンを含む液体（有機アミン系除去液という。）にはモノエタノールアミンと水とアロマティックトリオールとの混合溶液、２−（２−アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合溶液、アルカノールアミンと水とジアルキルスルホキシドとヒドロキシアミンとアミン系防食剤の混合溶液、アルカノールアミンとグライコールエーテルと水との混合溶液、ジメチルスルホキシドとヒドロキシアミンとトリエチレンテトラミンとピロカテコールと水の混合溶液、水とヒドロキシアミンとピロガロールとの混合溶液、２−アミノエタノールとエーテル類と糖アルコール類との混合溶液、２−（２−アミノエトキシ）エタノールとＮとＮ−ジメチルアセトアセトアミドと水とトリエタノールアミンとの混合溶液がある。

また、フッ化アンモン系物質を含む液体（フッ化アンモン系除去液という。）には、有機アルカリと糖アルコールと水との混合溶液、フッ素化合物と有機カルボン酸と酸・アミド系溶剤との混合溶液、アルキルアミドと水とフッ化アンモンとの混合溶液、ジメチルスルホキシドと２−アミノエタノールと有機アルカリ水溶液と芳香族炭化水素との混合溶液、ジメチルスルホキシドとフッ化アンモンと水との混合溶液、フッ化アンモンとトリエタノールアミンとペンタメチルジエチレントリアミンとイミノジ酢酸と水の混合溶液、グリコールと硫酸アルキルと有機塩と有機酸と無機塩の混合溶液、アミドと有機塩と有機酸と無機塩との混合溶液、アミドと有機塩と有機酸と無機塩との混合溶液がある。

また、無機物を含む無機系除去液としては水と燐酸誘導体との混合溶液がある。

また、フッ化アンモン系除去液に有機アルカリ成分を添加したものもあり、このような除去液はアルカリ成分を含むことになる。

第２ノズル４２の基端部は支軸４４に連結されており、この支軸４４はモータ４６により回転可能に支持されている。また、モータ４６は、ブラケット４７を介してエアシリンダ４９と連結されている。このため、第２ノズル４２は、エアシリンダ４９の駆動により、図４乃至図６において実線で示す中間リンス液または純水の供給位置と、図４乃至図６において二点鎖線で示す上昇位置との間を昇降する。また、第２ノズル４２は、モータ４６の駆動により、その先端がスピンチャック５８に保持された基板Ｗの中心と対向する位置と、その先端がスピンチャックに保持された基板Ｗの端縁付近と対向する位置と、その先端が昇降カップ５１および固定カップ５２より外側に配置される位置との間で揺動する。

この第２ノズル４２は、先端に不図示の中間リンスノズルと純水ノズルとを有し、それぞれ中間リンス液の供給源および純水の供給源（不図示）と管路を介して接続されている。中間リンス液の供給源から供給された中間リンス液および、純水の供給源から供給された純水は前記第２ノズル４２の先端に設けられた中間リンスノズルと純水ノズルとからスピンチャック５８に保持された基板Ｗの表面に供給される。

なお、この第２ノズル４２の中間リンスノズルより基板Ｗに供給される中間リンス液は、除去液を基板Ｗから洗い流す液体であり、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの有機溶剤、または、オゾンを純水に溶解したオゾン水、水素を純水に溶解した水素水、二酸化炭素を純水に溶解した炭酸水などの機能水等を使用することができる。

昇降カップ５１は、支持部材５３を介してエアシリンダ５４と連結されている。このため、昇降カップ５１は、エアシリンダ５４の駆動により、図４に示す基板Ｗの搬入・搬出位置と、図５に示す排液回収位置と、図６に示す除去液回収位置との間を昇降する。

ここで、図４に示す基板Ｗの搬入搬出位置は、図１に示す搬送機構２３により基板処理部２４に基板Ｗを搬入し、あるいは搬出するための位置である。また、図５に示す排液回収位置は、基板Ｗに中間リンス液または純水を供給して基板Ｗを処理する際に、基板Ｗから飛散する中間リンス液または純水を捕獲するための位置である。さらに、図６に示す除去液回収位置は、基板Ｗに除去液を供給して基板Ｗを処理する際に、基板Ｗから飛散する除去液を捕獲するための位置である。

固定カップ５２は、円周状に形成された第１凹部５５と、この第１凹部５５の内側において円周状に形成された第２凹部５６とを備える。第１凹部５５は、昇降カップ５１が図６に示す除去液回収位置に配置された状態で昇降カップ５１により捕獲された除去液を回収するためのものである。また、第２凹部５６は、昇降カップ５１が図５に示す排液回収位置に配置された状態で昇降カップ５１により捕獲された中間リンス液または純水を回収するためのものである。

第１凹部５５は、管路６１を介して除去液貯留部６２と接続されている。第１凹部５５により回収された除去液は、除去液貯留部６２に一旦貯留された後、ポンプ６４の作用により第１ノズル４１に再度送液され、第１ノズル４１よりスピンチャック５８に保持された基板Ｗの表面に供給される。

第２凹部５６は、上述した排気管３５を介して気液分離部６５と接続されている。この排気管３５は、上述したような基板処理部２４内から排気と、昇降カップ５１により捕獲された中間リンス液または純水の回収とを実行するためのものである。すなわち、この排気管３５は、中間リンス液回収路および純水回収路として機能する。

この排気管３５と接続された気液分離部６５は、その底部に昇降カップ５１により捕獲された中間リンス液または純水を一時的に貯留可能に構成されている。そして、この気液分離部６５は、そこに一時的に貯留された中間リンス液または純水の液面より上方の領域において、排気調整管７１を介して排気機構６６と接続されている。また、この気液分離部６５は、その底面において、分離回収機構６７と接続されている。この分離回収機構６７は、昇降カップ５１により捕獲された中間リンス液または純水のうち、中間リンス液を中間リンス液回収用ドレイン６８に、また、純水を純水回収用ドレイン６９に、各々、分離して回収するためのものである。

この第２凹部５６においては、そこに回収した中間リンス液および純水を、中間リンス液回収用ドレイン６８および純水回収用ドレイン６９に分離して回収するとともに、その回収時に、排気機構６６の作用により基板処理部２４内の排気を行うことが可能となる。なお、このときの排気量は、排気調整管７１内に配設された排気量調整弁６０により調整することができる。

すなわち、排気量調整弁６０を図７（ａ）に示す位置に配置した場合には、排気管３５を介しての排気量は最小となる。そして、排気量調整弁６０を図７（ｂ）に示すように回動させた場合には、排気管３５からの排気量が増加する。この排気量は、排気量調整弁６０の回転角度位置を調整することにより、所望の値に設定することが可能となる。この排気量調整弁６０の回転角度位置は、後述する制御部１００により制御させる。

図８は、上述した基板処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

この基板処理装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ１０１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ１０２と、論理演算を実行するＣＰＵ１０３とからなる制御部１００を備える。この制御部１００は、インターフェース１０４を介して、上述した一対の移動機構２２、２３、排気量調整弁６０、モータ４５、４６、５７、エアシリンダ４８、４９、５４およびポンプ６４と接続されている。

次に、この基板処理部２４による基板の処理動作について説明する。

搬送機構２３により処理を行うべき基板Ｗを基板処理部２４に搬入する際には、図４に示すように、昇降カップ５１を基板Ｗの搬入・搬出位置まで下降させる。また、第１ノズル４１および第２ノズル４２の先端を昇降カップ５１および固定カップ５２より外側に配置しておく。

このとき、排気量調整弁６０は図７（ｂ）に示す位置に配置されており、昇降カップ５１および固定カップ５２内の雰囲気は、排気機構６６の作用により、固定カップ５２における第２凹部５６および排気管３５を介して常に強制排気されている。このため、排気管３４による基板処理部２４内の排気動作と相俟って、基板Ｗへの各種の処理動作中に発生する薬液成分が外部に拡散することを確実に防止することが可能となる。

搬送機構２３により基板Ｗをスピンチャック５８上に保持すれば、図６に示すように、昇降カップ５１を除去液回収位置まで上昇させる。しかる後、エアシリンダ４８の駆動により第１ノズル４１を、図６において二点鎖線で示す上昇位置まで一旦上昇させた後、モータ４５の駆動により支軸４３を回転させ、第１ノズル４１の先端を昇降カップ５１および固定カップ５２より外側の位置からスピンチャック５８に保持された基板Ｗの中心と対向する位置まで移動させる。そして、エアシリンダ４８の駆動により、第１ノズル４１を、図６において実線で示す除去液の供給位置まで下降させる。

また、制御部１００の制御により、排気量調整弁６０を図７（ａ）に示す位置に配置する。これにより、昇降カップ５１および固定カップ５２よりなるカップ内の雰囲気の排気が弱められる。

この状態において、基板Ｗに対して除去液を供給して反応生成物を除去する反応生成物の除去処理が実行される。この除去処理は、除去液供給工程と、除去液保持工程と、除去液振り切り工程とからなる。

すなわち、最初に、除去液供給行程が実行される。この除去液供給行程においては、制御部１００によりモータ５７を制御し、スピンチャック５８を第１速度（例えば３００〜３０００ｒｐｍ）で回転させる。そして、第１ノズル４１を使用し第１速度で回転する基板Ｗの中心に対して鉛直上方から除去液を供給する。次に、制御部１００によりモータ５７を制御し、基板Ｗの回転速度を第１速度よりも遅い第２速度（例えば０〜２００ｒｐｍ）まで減速する。そして、再度第１ノズル４１を使用し第２速度で回転する基板Ｗの中心に対して鉛直上方から除去液を供給する。

次に、基板Ｗの表面に一定時間除去液を保持する除去液保持工程が実行される。この除去液保持工程は、第１ノズル４１からの除去液の供給を停止させた状態で、基板Ｗから除去液が飛散せず基板Ｗ上に除去液が残留する程度で基板Ｗを回転させる低速回転工程（例えば０ｒｐｍより大きく５０ｒｐｍ以下の回転数）、もしくは、第１ノズル４１からの除去液の供給を停止させた状態で、基板Ｗ上に除去液が残留する程度で間欠的に基板Ｗを回転させる間欠回転工程、もしくは、第１ノズル４１からの除去液の供給を停止させた状態で、基板Ｗを静止させる静止工程の何れかである。

なお、低速回転工程、間欠回転工程、静止工程の何れを採用する場合でも、基板Ｗ表面全体を除去液で覆った状態を保持することが望ましい。

このように、比較的高速な第１速度で回転する基板Ｗの中心に対して鉛直上方から除去液を供給することで、基板Ｗ全面が迅速に除去液で濡らされる。そして、第１速度よりも遅い第２速度の基板Ｗの中心に対して鉛直上方から除去液を供給したとき、既に基板Ｗ全面は除去液で濡れているので除去液は基板Ｗの表面を中央から周辺に向って均等に覆っていく。このとき基板Ｗは比較的遅い第２速度になっているので基板Ｗ上を覆った除去液は基板Ｗ上に滞留し、基板Ｗには除去液が盛られることになる。この状態で基板Ｗ上に除去液が残留する程度で基板Ｗを回転させるか、もしくは、基板Ｗ上に除去液が残留する程度で間欠的に基板を回転させるか、もしくは、基板Ｗを静止させれば除去液が反応生成物に作用して除去液による処理が進行し、反応生成物が除去されていく。

特に、基板Ｗ上に除去液が残留する程度で基板Ｗを回転させる場合や基板Ｗ上に除去液が残留する程度で間欠的に基板を回転させる場合には、基板Ｗ上の除去液は慣性で静止しようとするのに対し基板Ｗは回転するので、基板Ｗ表面と除去液とが相対的に移動する。このため、基板Ｗ上の除去液が流動し、基板Ｗ上の特定場所に滞留しない。このため、基板Ｗ上の除去液の中で液の入れ替わりが生じ、基板Ｗ上の除去液を効率よく処理に供することができる。よって、除去液の使用量を抑制しながらも良好に反応生成物の除去を行なうことができる。

また、低速回転工程や間欠回転工程では、除去液が基板Ｗから飛散せず基板Ｗ上に残留する程度で基板Ｗを回転させるが、この残留の度合いについては、一部の除去液が飛散しても基板Ｗの一部に除去液が残留しておればよい。ただし、除去液が基板Ｗ上全体を覆った状態が好ましい。

次に、除去液の振り切り行程を実行する。この振り切り工程においては、スピンチャック５８を上述した第１、第２速度より速い第３速度で回転させることにより、基板Ｗ状の除去液を振りきる工程である。

このとき、基板Ｗの端縁から飛散する除去液は、図６において矢印で示すように、昇降カップ５１の下端部により捕獲され、固定カップ５２における第１凹部５５を介して除去液貯留部６２に回収される。このため、高価な除去液を再利用することが可能となる。

除去液を利用した反応生成物の除去処理が完了すれば、上記の動作とは逆の動作により第１ノズル４１の先端を昇降カップ５１および固定カップ５２より外側に配置する。また、分離回収機構６７を駆動して、排気管３５に流入した液体が中間リンス液回収用ドレイン６８に回収されるようにする。

ここで、上述した除去液による反応生成物の除去処理時には、制御部１００の制御により排気量調整弁６０が図７（ａ）に示す位置に配置され、昇降カップ５１および固定カップ５２よりなるカップ内の雰囲気の排気が弱められている。このため、除去液からの水分の気化、除去液表面の波立ち、あるいは、除去液の酸化等に起因する反応生成物の除去能力の低下を有効に防止することが可能となる。

なお、少なくとも除去液保持工程において、排気量調整弁６０が図７（ａ）に示す位置に配置され、昇降カップ５１および固定カップ５２よりなるカップ内の雰囲気の排気が弱められれば、除去液能力の低下を抑制することができる。

また、除去液の成分を含んだガスが排気管３５を介して気液分離部６５に大量に浸入することを防止することができる。このため、気液分離部６５における除去液成分を含むガスの純水中への溶け込みを抑制することができ、廃水処理施設への負担を軽減することが可能となる。

なお、上記のように、昇降カップ５１および固定カップ５２よりなるカップ内の雰囲気の排気を弱めた場合においても、処理チャンバ１２内の雰囲気は排気管３４により排気されているため、処理チャンバ１２内の雰囲気が外部に飛散することはない。

次に、制御部１００の制御により、排気量調整弁６０を図７（ｂ）に示す位置に配置する。これにより、昇降カップ５１および固定カップ５２よりなるカップ内の雰囲気の排気が通常の状態に復帰する。

そして、図５に示すように、昇降カップ５１を排液回収位置まで下降させる。そして、エアシリンダ４９の駆動により第２ノズル４２を、図５において二点鎖線で示す上昇位置まで一旦上昇させた後、モータ４６の駆動により支軸４４を回転させ、第２ノズル４２の先端を昇降カップ５１および固定カップ５２より外側の位置からスピンチャック５８に保持された基板Ｗの中心と対向する位置まで移動させる。そして、エアシリンダ４９の駆動により、第２ノズル４２を、図５において実線で示す中間リンス液の供給位置まで下降させる。

この状態において、スピンチャックにより基板Ｗを回転させるとともに、第２ノズル４２の中間リンスノズルより中間リンス液を吐出し、基板Ｗの表面に中間リンス液を供給することにより、基板Ｗを洗浄する。

このとき、基板Ｗの端縁から飛散する中間リンス液は、図５において矢印で示すように、昇降カップ５１の側壁により捕獲され、固定カップ５２における第２凹部５６および気液分離部６５を介して排気管３５に流入した後、分離回収機構６７を介して中間リンス液回収用ドレイン６８に排出される。

中間リンス液を利用した洗浄処理が完了すれば、分離回収機構６７を駆動して、排気管３５に流入した液体が純水回収用ドレイン６９に回収されるようにする。そして、スピンチャックにより基板Ｗを回転させるとともに、第２ノズル４２より純水を吐出し、基板Ｗの表面に純水を供給することにより、基板Ｗを洗浄する。

このとき、基板Ｗの端縁から飛散する純水は、図５において矢印で示すように、昇降カップ５１の側壁により捕獲され、固定カップ５２における第２凹部５６および気液分離部６５を介して排気管３５に流入した後、分離回収機構６７を介して純水回収用ドレイン６９に排出される。

純水を利用した洗浄処理が完了すれば、上記の動作とは逆の動作により第２ノズル４２の先端を昇降カップ５１および固定カップ５２より外側に配置する。また、昇降カップ５１を基板Ｗの搬入・搬出位置まで下降させる。そして、搬送機構２３によりスピンチャック５８上の基板Ｗを搬出する。

なお、本実施形態では気液分離部６５に排気調整管７１を介して排気機構６６を接続し、気液分離部６５と第２凹部５６とを接続する配管（排気管３５）からカップ内の雰囲気を排気しているが、排気調整管７１を直接第２凹部５６と接続させてもよい。

なお、以上のような基板処理装置では第２ノズル４２に中間リンスノズルと純水ノズルとを搭載しているが、中間リンスノズルを省略し、さらに、純水ノズルの代わりにリンスノズルを設けても良い。このときリンスノズルはリンス液の供給源に管路を介して接続される。なお、この場合は、リンスノズルを有する第２ノズル、リンス液の供給源、リンスノズルとリンス液の供給源とを接続する管路がリンス液供給手段を構成する。

リンス液としては純水の他、純水にオゾンを溶解したオゾン水、水素を純水に溶解した水素水、炭酸水などの機能水が挙げらる。また、リンス液としてはこれらのような、常温（摂氏２０度〜２８度程度）、常圧（約１気圧）に放置した場合、純水になる液体が好ましい。

このように、中間リンスノズルを省略し、リンスノズルを設けた場合は、除去液を利用した除去処理が完了した後、分離回収機構６７を駆動して、排気管３５に流入した液体が純水回収用ドレイン６９に回収されるようにする。そして、スピンチャックにより基板Ｗを回転させるとともに、第２ノズル４２のリンスノズルからリンス液を吐出し、基板Ｗの表面にリンス液を供給する。

このような構成の場合、リンス液の回収路に除去液の成分を含んだガスが大量に浸入することが防止され、リンス液の処理施設に与える負担を軽減することができる。

この発明に係る基板処理装置の縦断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 基板処理部２４の構成を示す側面概要図である。 基板処理部２４の構成を示す側面概要図である。 基板処理部２４の構成を示す側面概要図である。 排気量調整弁６０を模式的に示す拡大図である。 基板処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

１０ カセット
１１ 筐体
１２ 処理チャンバ
１３ 隔壁
１４ 開口部
１５ 開口部
１９ 開口部
１８ パンチングプレート
２０ 上壁
２１ インデクサ部
２２ 搬送機構
２３ 搬送機構
２４ 基板処理部
２５ 送風機
２６ 送風機
２７ 送風機
２８ フィルター
３１ 排気管
３２ 排気管
３３ 排気管
３４ 排気管
３５ 排気管
４１ 第１ノズル
４２ 第２ノズル
４５ モータ
４６ モータ
４８ エアシリンダ
４９ エアシリンダ
５１ 昇降カップ
５２ 固定カップ
５４ エアシリンダ
５５ 第１凹部
５２ 第２凹部
５７ モータ
５８ スピンチャック
６０ 排気量調整弁
６２ 除去液貯留部
６５ 気液分離部
６６ 排気機構
６７ 分離回収機構
６８ 中間リンス液回収ドレイン
６９ 純水回収ドレイン
７１ 排気調整管
１００ 制御部
Ｗ 基板

Claims (3)

1. レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法であって、
   基板を第１の速度で回転させながら基板の表面に除去液を供給した後、基板を前記第１の速度より遅い第２の速度で回転させながら基板の表面に除去液を供給する除去液供給工程と、
   基板から除去液が飛散しない程度の低速で基板を回転させることにより、基板の表面に除去液を保持する除去液保持工程と、
   前記除去液保持工程の直後に基板を前記第１、第２の速度より早い第３の速度で高速回転させることにより、基板の表面の除去液を振り切る除去液振り切り工程と、
   基板を回転させながら、この基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、
   を備えたことを特徴とする基板処理方法。
2. 請求項１に記載の基板処理方法において、
   前記除去液供給工程、除去液保持工程、除去液振り切り工程、純水供給工程においては、基板処理雰囲気を排気するとともに、少なくとも前記除去液保持工程においては前記純水供給工程より基板処理雰囲気の排気を弱める基板処理方法。
3. レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法であって、
   基板処理部内からの排気を開始する排気開始工程と、
   基板を基板処理部に搬入する搬入工程と、
   基板処理部内からの排気を弱める第１排気量変更工程と、
   基板を第１の速度で回転させながら基板の表面に除去液を供給した後、基板を前記第１の速度より遅い第２の速度で回転させながら基板の表面に除去液を供給する除去液供給工程と、
   基板から除去液が飛散しない程度の低速で基板を回転させることにより、基板の表面に除去液を保持する除去液保持工程と、
   前記除去液保持工程の直後に基板を前記第１、第２の速度より早い第３の速度で高速回転させることにより、基板の表面の除去液を振り切る除去液振り切り工程と、
   基板処理部内からの排気を排気開始時の強さに戻す第２排気量変更工程と、
   基板を回転させながら、この基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、
   基板を基板処理部から搬出する搬出工程と、
   を備えたことを特徴とする基板処理方法。

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