JP5911689B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基板を処理する技術に関する。
従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板処理装置を用いて酸化膜等の絶縁膜を有する基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターンが形成された基板に薬液を供給することにより、基板の表面に対してエッチング等の処理が行われる。また、エッチング等の終了後、基板上のレジストを除去する処理も行われる。
特許文献１の基板処理装置では、ＳＰＭ（sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture）液等の薬液による処理を行う前に、薬液よりも電気伝導率が低い液体を基板上の処理領域に供給し、当該液体が処理領域上に存在している状態で薬液を処理領域に吐出することにより、基板と薬液との接触により生じる基板の局所的なダメージの防止が図られている。基板の局所的なダメージとは、処理領域のフィールド酸化膜やゲート酸化膜の局所的な破壊であり、当該破壊は、薬液と薬液用ノズルとの間の摩擦帯電現象により薬液が帯電した状態で基板の処理領域に接触することにより生じる。
ところで、基板処理装置にて処理される基板には、基板処理装置に搬入される前に、ドライエッチングやプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等のドライ工程が行われている。このようなドライ工程では、デバイス内に電荷が発生して帯電するため、基板は、帯電した状態で基板処理装置に搬入される（いわゆる、持ち込み帯電）。そして、基板処理装置において、ＳＰＭ液のような比抵抗が小さい薬液が基板上に供給されると、デバイス内の電荷が、デバイスから薬液へと急激に移動し（すなわち、薬液中へと放電し）、当該移動に伴う発熱によりデバイスにダメージが生じるおそれがある。そこで、薬液を基板に供給する前に、イオナイザにより基板を除電することが考えられるが、基板の帯電量が大きい場合、効率的に除電することは困難である。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、処理液による処理の際に電荷の移動による基板の損傷を防止することを目的としている。
請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、搬入前にドライ工程を経て帯電した状態となっている基板を保持する基板保持部と、前記基板の一方の主面であり、デバイスが予め形成された第１主面上に処理液を供給する処理液供給部と、前記基板の前記第１主面および他方の主面である第２主面を、前記処理液よりも比抵抗が大きい除電液に接触させる除電液接液部と、前記基板上の除電液を除去する除電液除去部と、前記処理液供給部、前記除電液接液部および前記除電液除去部を制御することにより、前記基板の前記第１主面および前記第２主面を全面に亘って前記除電液に接触させて接液状態を維持した後、前記除電液を前記第１主面上から除去し、さらに、前記処理液を前記基板の前記第１主面上に供給して所定の処理を行う制御部とを備え、前記除電液接液部が、前記除電液を貯溜する除電液貯溜部を備え、前記基板を含む複数の基板が、それぞれの主面の法線方向が水平方向を向くように配列された状態で、前記除電液貯溜部に貯溜された前記除電液に浸漬されることにより、前記第１主面および前記第２主面が前記除電液に接触し、前記第１主面に接触する前記除電液と前記第２主面に接触する前記除電液とが前記基板上において連続する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記除電液除去部が、前記複数の基板に対して同時に前記除電液の除去を行う。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記除電液除去部が、前記複数の基板に対して同時に前記除電液の除去を行う。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記処理液が、加熱された硫酸と過酸化水素水とを混合したＳＰＭ液であり、前記所定の処理がＳＰＭ処理である。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記除電液の目標比抵抗を設定する比抵抗設定部をさらに備え、前記除電液が、イオンを含む液体または純水であり、前記制御部による制御により、前記除電液におけるイオン濃度を制御して前記除電液の比抵抗を前記目標比抵抗に維持しつつ、前記基板の前記第１主面および前記第２主面の前記除電液との接触が行われる。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板処理装置であって、前記比抵抗設定部において、前記デバイスのサイズが小さいほど、大きな目標比抵抗が設定される。
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の基板処理装置であって、前記イオンを含む液体が、純水に二酸化炭素を溶解させたものである。
請求項７に記載の発明は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）搬入前にドライ工程を経て帯電した状態となっている基板の両側の主面を全面に亘って除電液に接触させて接液状態を維持する工程と、ｂ）前記ａ）工程よりも後に、前記除電液を前記基板のデバイスが予め形成された一方の主面上から除去する工程と、ｃ）前記ｂ）工程よりも後に、前記除電液よりも比抵抗が小さい処理液を前記基板の前記一方の主面上に供給して所定の処理を行う工程とを備え、前記ａ）工程において、前記基板を含む複数の基板が、それぞれの主面の法線方向が水平方向を向くように配列された状態で、除電液貯溜部に貯溜された前記除電液に浸漬されることにより、前記第１主面および前記第２主面が前記除電液に接触し、前記第１主面に接触する前記除電液と前記第２主面に接触する前記除電液とが前記基板上において連続する。
本発明では、処理液による処理の際に電荷の移動による基板の損傷を防止することができる。
図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１０の構成を示す図である。基板処理装置１０は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を処理する装置である。図１に示すように、基板処理装置１０は、基板９を１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である枚葉処理装置１、基板９を除電液に接触させる除電液接液部７、除電液の目標比抵抗を設定する比抵抗設定部８１、および、これらの機構を制御する制御部８を備える。枚葉処理装置１では、基板９にＳＰＭ（sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture）液が供給されてＳＰＭ処理、すなわち、基板９上のレジスト膜の除去処理が行われる。また、比抵抗設定部８１は制御部８に接続される。
図２は、枚葉処理装置１の構成を示す図である。枚葉処理装置１は、基板９の一方の主面９１（以下、「上面９１」という。）を上側に向けた状態で基板９を保持する基板保持部２、基板９の上面９１上にＳＰＭ液等の液体を供給する処理液供給部３、基板９および基板保持部２の周囲を囲むカップ部４、並びに、基板９を基板保持部２と共に水平に回転する基板回転機構５を備える。基板９は、基板回転機構５により、基板９の中心を通るとともに基板９の上面９１に垂直な回転軸を中心として基板保持部２と共に回転する。枚葉処理装置１では、基板保持部２、カップ部４、基板回転機構５等が、図示省略のチャンバ内に収容される。
処理液供給部３は、硫酸を供給する硫酸供給部３１、過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給部３２、硫酸供給部３１および過酸化水素水供給部３２に接続される混合液生成部３３、基板９の上方に配置されて基板９に向けて液体を吐出する処理液ノズル３４、並びに、処理液ノズル３４を回転軸３５１を中心として水平に回動する処理液ノズル回動機構３５を備える。処理液ノズル回動機構３５は、回転軸３５１から水平方向に延びるとともに処理液ノズル３４が取り付けられるアーム３５２を備える。
硫酸供給部３１は、硫酸を貯溜する硫酸貯溜部３１１、硫酸貯溜部３１１および混合液生成部３３に接続される硫酸配管３１２、硫酸貯溜部３１１から硫酸配管３１２を介して混合液生成部３３へと硫酸を供給する硫酸ポンプ３１３、硫酸配管３１２上に設けられる硫酸バルブ３１４、並びに、硫酸ポンプ３１３と硫酸バルブ３１４との間で硫酸配管３１２上に設けられて硫酸を加熱する硫酸加熱部３１５を備える。硫酸配管３１２は硫酸加熱部３１５と硫酸バルブ３１４との間で分岐して硫酸貯溜部３１１へと接続されており、硫酸バルブ３１４が閉じられている状態では、硫酸加熱部３１５により加熱された硫酸は、硫酸貯溜部３１１と硫酸加熱部３１５とを循環する。
過酸化水素水供給部３２は、過酸化水素水を貯溜する過酸化水素水貯溜部３２１、過酸化水素水貯溜部３２１および混合液生成部３３に接続される過酸化水素水配管３２２、過酸化水素水貯溜部３２１から過酸化水素水配管３２２を介して混合液生成部３３へと過酸化水素水を供給する過酸化水素水ポンプ３２３、並びに、過酸化水素水配管３２２上に設けられる過酸化水素水バルブ３２４を備える。なお、硫酸貯溜部３１１および過酸化水素水貯溜部３２１は、基板処理装置１０の外部に設けられ、硫酸供給部３１および過酸化水素水供給部３２がそれぞれ接続されてもよい。
混合液生成部３３は、硫酸配管３１２および過酸化水素水配管３２２が接続されるミキシングバルブ３３１、ミキシングバルブ３３１および処理液ノズル３４に接続される吐出用配管３３２、並びに、吐出用配管３３２上に設けられる攪拌流通管３３３を備える。混合液生成部３３では、硫酸供給部３１からの加熱された硫酸と、過酸化水素水供給部３２からの常温（すなわち、室温と同程度の温度）の過酸化水素水とが、ミキシングバルブ３３１において混合されて混合液であるＳＰＭ液（硫酸過水）が生成される。ＳＰＭ液は攪拌流通管３３３および吐出用配管３３２を通過して処理液ノズル３４へと送られる。攪拌流通管３３３では、ＳＰＭ液が攪拌されることにより、硫酸と過酸化水素水との化学反応が促進される。処理液であるＳＰＭ液は、処理液ノズル３４の先端の吐出口から基板９の上面９１に向けて吐出される。本実施の形態では、硫酸加熱部３１５により約１３０℃〜１５０℃に加熱された硫酸が硫酸供給部３１から混合液生成部３３へと供給される。なお、硫酸供給部３１から供給される硫酸の温度は適宜変更されてよい。
図１に示すように、除電液接液部７は、除電液を貯溜する除電液貯溜部７１、除電液貯溜部７１に除電液を供給する除電液供給部７２、複数の基板９を保持するカートリッジ７３、および、基板９に対する減圧乾燥処理を行う基板乾燥部７５を備える。除電液は、枚葉処理装置１にて利用される処理液であるＳＰＭ液よりも比抵抗が大きい液体である。本実施の形態では、除電液としてイオンを含む液体または純水（ＤＩＷ：deionized water）が利用され、イオンを含む液体としては、純水に二酸化炭素（ＣＯ２）を溶解させたものが利用される（以下の実施の形態においても同様）。なお、図１では、カートリッジ７３を保持して移動するカートリッジ移動部の図示を省略している。
除電液供給部７２は、図示省略の純水供給部に接続される純水配管７２１、純水配管７２１に接続される二酸化炭素溶解ユニット７２２、純水配管７２１上に設けられて純水の流量を測定する流量計７２３、二酸化炭素溶解ユニット７２２に接続される除電液配管７２４、除電液配管７２４上に設けられる除電液バルブ７２６、および、除電液バルブ７２６と除電液配管７２４の先端との間にて除電液配管７２４上に設けられる比抵抗計７２７を備える。
除電液配管７２４の先端から吐出される除電液は、除電液貯溜部７１に供給されて貯溜される。比抵抗計７２７は、除電液配管７２４を流れる除電液の比抵抗を測定する。比抵抗計７２７からの出力は制御部８へと送られる。また、制御部８には、比抵抗設定部８１により設定された除電液の目標比抵抗、すなわち、後述の除電処理における除電液の好ましい比抵抗が送られ、予め記憶されている。比抵抗設定部８１には、基板９上に予め形成されているデバイスのサイズと除電液の目標比抵抗との関係を示すテーブルが記憶されており、比抵抗設定部８１にデバイスのサイズが入力されると、当該サイズと上記テーブルとに基づいて目標比抵抗が設定される。比抵抗設定部８１では、基板９上に予め形成されているデバイスのサイズが小さいほど（すなわち、デバイスの配線の最小幅が小さいほど）、大きな目標比抵抗が設定される。本実施の形態では、目標比抵抗は、０．０５〜１８ＭΩ・ｃｍの範囲で設定される。目標比抵抗が１８ＭΩ・ｃｍである場合、二酸化炭素溶解ユニット７２２では、純水配管７２１からの純水に対する二酸化炭素の溶解は行われず、当該純水が除電液として除電液ノズル７２５から基板９上に供給される。
基板処理装置１０では、比抵抗計７２７からの出力（すなわち、除電液配管７２４内の除電液の比抵抗の測定値）、および、上述の目標比抵抗に基づいて、制御部８により除電液供給部７２の二酸化炭素溶解ユニット７２２がフィードバック制御されることにより、純水配管７２１からの純水に溶解する二酸化炭素の量が制御される。換言すれば、二酸化炭素溶解ユニット７２２から除電液配管７２４へと送られる除電液におけるイオン濃度が制御される。これにより、除電液の比抵抗が目標比抵抗に維持される。詳細には、上記フィードバック制御により、除電液の比抵抗が、実質的に目標比抵抗に等しいといえる狭い比抵抗の範囲（もちろん、目標比抵抗を含む。）内に維持される。
除電液接液部７では、除電液貯溜部７１の上方に配置されたカートリッジ７３により、複数の基板９が、主面が平行となるように配列された状態で保持される。そして、カートリッジ移動部によりカートリッジ７３が下降し、複数の基板９が、それぞれの主面の法線方向が水平方向を向くように配列された状態で、除電液貯溜部７１に貯溜された除電液に浸漬される。
基板乾燥部７５では、除電液に浸漬された後の基板９に対して減圧乾燥処理が行われる。基板乾燥部７５では、カートリッジ７３に保持された状態の複数の基板９に対して減圧乾燥処理が行われてもよく、カートリッジ７３から取り外された基板９が１枚ずつ乾燥されてもよい。基板乾燥部７５では、減圧乾燥処理以外の様々な方法により乾燥処理が行われてもよい。減圧乾燥処理が行われた基板９は、枚葉処理装置１に搬入される。なお、図１では、基板乾燥部７５と枚葉処理装置１との間において基板９を搬送する搬送機構等の図示を省略している。
図３は、基板処理装置１０における基板９の処理の流れを示す図である。まず、複数の基板９が保持されたカートリッジ７３が、基板処理装置１０に搬入される。各基板９は、基板処理装置１０に搬入される前に、ドライエッチングやプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等のドライ工程を経ており、基板９は帯電した状態となっている。
続いて、予め入力された基板９上のデバイスのサイズ等に基づいて、比抵抗設定部８１により除電液の目標比抵抗が設定されて制御部８に記憶される（ステップＳ１１）。除電液接液部７では、除電液配管７２４の先端が除電液貯溜部７１から外れた位置に向けられた状態で、制御部８により除電液バルブ７２６が開かれ、除電液配管７２４から除電液の吐出が開始される。そして、比抵抗計７２７からの出力、および、目標比抵抗に基づいてフィードバック制御が行われ、除電液のイオン濃度が制御されて除電液の比抵抗が目標比抵抗とされる（ステップＳ１２）。次に、除電液配管７２４の先端が除電液貯溜部７１に向けられ、除電液が、除電液供給部７２から除電液貯溜部７１に所定の量だけ供給されて貯溜される（ステップＳ１３）。
除電液の供給が終了すると、カートリッジ移動部が制御部８により制御され、除電液貯溜部７１の上方に配置されたカートリッジ７３が、除電液貯溜部７１に向けて下降する。そして、カートリッジ７３に保持された複数の基板９が、比抵抗が目標比抵抗に維持された除電液貯溜部７１内の除電液に浸漬される。各基板９は、カートリッジ７３に保持された状態におけるエッジの下部から徐々に除電液に浸漬され、全体が浸漬されることにより、基板９の両側の主面が全面に亘って除電液に接触する。また、基板９の一方の主面に接触する除電液と他方の主面に接触する除電液とは、基板９のエッジ上において連続する。このように、基板９が除電液と接触することにより、基板９上の電荷が、除電液へと比較的緩やかに移動する。基板処理装置１０では、基板９の除電液に対する接液状態が所定の時間だけ維持されることにより、基板９の除電処理が行われる（ステップＳ１４）。
図４は、基板処理装置１０による除電処理の前後における基板９の表面電位を示す図である。図４では、基板９の中心部における表面電位の絶対値を示す（図６および図１０においても同様）。上述の除電処理により、基板９上の電荷が減少し、基板９の電位が全体的に低減される。基板処理装置１０では、基板９上のデバイスのサイズが非常に小さい場合は、除電液として純水が利用される。また、基板９上のデバイスのサイズが比較的大きい（すなわち、電荷の移動によるダメージに対する耐性が比較的高い）場合、純水に二酸化炭素を溶解させたＣＯ２水が除電液として利用される。除電液として、純水よりも比抵抗が小さいＣＯ２水が利用される場合、除電処理に要する時間を短くすることができる。
基板９の除電処理が終了すると、基板乾燥部７５により基板９に対する減圧乾燥処理が行われ、基板９上から除電液が除去される（ステップＳ１５）。続いて、１枚の基板９が枚葉処理装置１へと搬入され、上面９１を上側に向けた状態で基板保持部２に保持される。次に、制御部８により基板回転機構５が制御されることにより、基板９の回転が開始される（ステップＳ１６）。また、処理液ノズル回動機構３５による処理液ノズル３４の回動が開始され、処理液ノズル３４が基板９の中心部とエッジとの間で往復運動を繰り返す。
次に、制御部８により処理液供給部３が制御されることにより、硫酸供給部３１の硫酸バルブ３１４が開かれ、硫酸貯溜部３１１において硫酸加熱部３１５により約１３０℃〜１５０℃に加熱された硫酸が、硫酸配管３１２を介して混合液生成部３３へと供給される。また、制御部８により過酸化水素水バルブ３２４が開かれ、常温の過酸化水素水が、過酸化水素水貯溜部３２１から過酸化水素水配管３２２を介してミキシングバルブ３３１へと供給される。ミキシングバルブ３３１では、加熱された硫酸と常温の過酸化水素水とが混合されてＳＰＭ液が生成される。ＳＰＭ液の温度は、硫酸と過酸化水素水との反応により、硫酸供給部３１から供給される硫酸の温度よりも高く、約１５０℃〜１９５℃となる。
ＳＰＭ液は、吐出用配管３３２および攪拌流通管３３３を通過し、処理液ノズル３４から、基板９の上面９１に対して供給される。換言すれば、処理液供給部３により、加熱された硫酸と過酸化水素水とが混合されつつ基板９の上面９１に供給される。ＳＰＭ液は、基板９の回転により、基板９の上面９１の全面に拡がり、基板９のエッジから外側へと飛散してカップ部４により受けられる。枚葉処理装置１では、基板９に対するＳＰＭ液の供給が所定時間だけ連続的に行われ、基板９に対するＳＰＭ処理、すなわち、ＳＰＭ液に含まれるカロ酸の強酸化力による基板９上のレジスト膜の除去処理が行われる（ステップＳ１７）。なお、枚葉処理装置１では、基板９の中心部の上方にて停止した処理液ノズル３４からＳＰＭ液等の供給が行われてもよい。
ＳＰＭ処理が終了すると、過酸化水素水バルブ３２４が開かれた状態で硫酸バルブ３１４が閉じられ、過酸化水素水が、ミキシングバルブ３３１、吐出用配管３３２および攪拌流通管３３３を通過し、処理液ノズル３４から、レジスト膜が除去された基板９上に供給される（ステップＳ１８）。当該過酸化水素水供給処理により、ミキシングバルブ３３１、吐出用配管３３２、攪拌流通管３３３および処理液ノズル３４内に残っているＳＰＭ液が除去される。また、基板９上に供給された過酸化水素水は、基板９の回転により、基板９の上面９１の全面に拡がり、基板９上に残っているＳＰＭ液を、基板９のエッジから外側へと押し出して除去する。
過酸化水素水供給処理が終了すると、過酸化水素水バルブ３２４が閉じられて過酸化水素水の供給が停止され、処理液ノズル回動機構３５により、処理液ノズル３４が基板９の外側の待機位置へと移動される。次に、図示省略のリンス液供給部から基板９の上面９１にリンス液が供給されるリンス処理が行われる（ステップＳ１９）。リンス液としては、純水が利用される。リンス液は、基板９の回転により、基板９の上面９１の全面に拡がる。これにより、基板９上に残っている過酸化水素水が洗い流される。リンス処理が所定時間だけ連続的に行われると、リンス液の供給が停止される。そして、基板９の回転数を増大させ、基板９の回転により基板９上に残っているリンス液を除去する乾燥処理が行われる（ステップＳ２０）。その後、基板９の回転が停止され（ステップＳ２１）、基板９が基板処理装置１０から搬出される。
以上に説明したように、基板処理装置１０では、ドライエッチングやプラズマＣＶＤ等の前処理により帯電している基板９に対し、ＳＰＭ液によるＳＰＭ処理を行う前に、ＳＰＭ液よりも比抵抗が大きい除電液に基板９の両側の主面を全面に亘って接触させて接液状態が維持される。これにより、基板９の両側の主面全体が比較的緩やかに除電される。除電の際には、基板９上の電荷が急激に除電液へと移動して発熱することがないため、基板９上のデバイスにダメージが生じることが防止される。
そして、除電処理が行われた後の基板９にＳＰＭ液が供給されることにより、基板９が、除電液よりも比抵抗が小さいＳＰＭ液と接触しても、基板９からＳＰＭ液へと大量の電荷が急激に移動することがないため、ＳＰＭ液によるＳＰＭ処理の際にも、電荷の移動によるデバイスのダメージ、すなわち、基板９の損傷を防止することができる。また、除電液接液部７では、基板９の一方の主面に接触する除電液と他方の主面に接触する除電液とが、基板９上において連続している。これにより、基板９の一方の主面に接触する除電液と他方の主面に接触する除電液とが連続していない場合に比べて、除電処理により基板９の表面電位（の絶対値）をより小さくすることができる。さらに、除電液接液部７では、基板９全体が除電液に浸漬されることにより、基板９の単位面積当たりに接触する除電液の量を容易に大きくすることができ、基板９の表面電位（の絶対値）をより一層小さくすることができる。
除電液接液部７では、複数の基板９を除電液貯溜部７１内の除電液に一度に浸漬することにより、複数の基板９の除電処理を効率良く行うことができる。また、除電液貯溜部７１への除電液の供給を頻繁に行う必要がないため、除電液と除電液配管７２４との摩擦により除電液中に電荷が生じることを抑制することができる。さらに、各基板９がエッジから徐々に浸漬されるため、万一、基板９から除電液への電荷の移動により基板９にダメージが生じたとしても、基板９上のデバイスに対して影響が少ない基板９のエッジ近傍のみにダメージが生じる。このため、デバイスの歩留まりを向上することができる。
基板処理装置１０では、除電液接液部７を制御して除電液の比抵抗を目標比抵抗に維持しつつ、基板９の両側の主面と除電液との接触が行われることにより、基板９の損傷が生じない範囲で、基板９の除電効率を向上し、除電処理に要する時間を短くすることができる。また、比抵抗設定部８１において、基板９上のデバイスのサイズが小さいほど、大きな目標比抵抗が設定されることにより、ＳＰＭ処理時の基板９の損傷防止と除電処理の所要時間の短縮との両立を、デバイスのサイズに合わせて適切に行うことができる。さらに、二酸化炭素溶解ユニット７２２において、純水に溶解させる二酸化炭素の量を制御することにより、除電液の比抵抗の制御を容易に実現することができる。
次に、本発明に関連する技術に係る基板処理装置１０ａについて説明する。図５は、基板処理装置１０ａの構成を示す図である。基板処理装置１０ａでは、除電液接液部７において、図１に示す除電液貯溜部７１に代えて、基板９を１枚だけ浸漬させることができる除電液貯溜部７１ａが設けられ、カートリッジ７３やカートリッジ移動部が省略される。その他の構成は、図１に示す基板処理装置１０と同様であり、以下の説明では、対応する構成に同符号を付す。
基板処理装置１０ａにおける基板処理の流れは、図３に示すものとほぼ同様であり、ステップＳ１４において、制御部８の制御により除電液貯溜部７１ａ内の除電液に基板９を浸漬する際に、１枚の基板９が上面９１とは反対側の主面（以下、「下面９２」という。）から浸漬される点のみが異なる。
図６は、基板処理装置１０ａによる除電処理前後の基板９の表面電位を示す図である。上述の除電処理により、基板９上の電荷が減少し、基板９の電位が全体的に低減される。これにより、図１に示す基板処理装置１０と同様に、除電処理が行われた後の基板９に対する枚葉処理装置１におけるＳＰＭ処理の際に、電荷の移動によるデバイスのダメージ、すなわち、基板９の損傷を防止することができる。また、除電液接液部７では、基板９の上面９１および下面９２に接触する除電液が、基板９上において連続している。これにより、除電処理により基板９の表面電位（の絶対値）をより小さくすることができる。さらに、除電液接液部７では、基板９全体が除電液に浸漬されることにより、基板９の表面電位（の絶対値）をより一層小さくすることができる。
次に、本発明に関連する技術に係る基板処理装置１０ｂについて説明する。図７は、基板処理装置１０ｂの構成を示す図である。基板処理装置１０ｂでは、除電液接液部７に代えて、枚葉処理装置１に除電液接液部７ａが設けられる。除電液接液部７ａ部では、除電液貯溜部や基板乾燥部等は設けられず、図１に示す除電液供給部７２と一部構造が異なる除電液供給部７２ａが設けられる。その他の構成は、図１に示す基板処理装置１０と同様であり、以下の説明では、対応する構成に同符号を付す。
図７に示す除電液供給部７２ａは、図１に示す除電液供給部７２と同様に、純水配管７２１、二酸化炭素溶解ユニット７２２、流量計７２３、除電液配管７２４、除電液バルブ７２６および比抵抗計７２７を備える。また、除電液供給部７２ａは、除電液配管７２４の先端に設けられる除電液ノズル７２５、および、除電液ノズル７２５を回転軸７２８１を中心として水平に回動する除電液ノズル回動機構７２８を備える。除電液ノズル回動機構７２８は、回転軸７２８１から水平方向に延びるとともに除電液ノズル７２５が取り付けられるアーム７２８２を備える。
枚葉処理装置１では、基板９の外縁部の一部が基板保持部２により支持されており、基板保持部２と接触する当該一部を除き、基板９の下面９２と基板保持部２とは離間している。除電液供給部７２ａは、基板保持部２において基板９の下面９２の中心部と対向する位置に、基板９の下面９２へと除電液を供給する下面接液部７６１をさらに備える。下面接液部７６１は、下面用配管７６２を介して除電液配管７２４に接続され、下面用配管７６２上には下面用バルブ７６３が設けられる。
除電液接液部７ａでは、制御部８による制御により、比抵抗が目標比抵抗に維持された除電液が、除電液ノズル７２５および下面接液部７６１に送られ、基板９の上面９１の中心部上方に向けられた除電液ノズル７２５の先端の吐出口から、基板９の上面９１に除電液が供給され、また、基板９の下面９２の中心部と対向する下面接液部７６１から、基板９の下面９２に除電液が供給される。除電液ノズル７２５および下面接液部７６１をそれぞれ第１除電液接液部および第２除電液接液部と呼ぶと、除電液接液部７ａでは、第１除電液接液部および第２除電液接液部により、基板９の上面９１および下面９２が除電液に接触する。
図８は、基板処理装置１０ｂにおける基板９の処理の流れの一部を示す図である。まず、帯電した状態の基板９が搬入されて枚葉処理装置１の基板保持部２により保持される。続いて、図１に示す基板処理装置１０と同様に、比抵抗設定部８１により除電液の目標比抵抗が設定されて制御部８に記憶される（ステップＳ３１）。そして、除電液ノズル７２５が基板９よりも外側の待機位置に位置した状態で除電液の吐出が開始され、比抵抗計７２７からの出力、および、目標比抵抗に基づいて除電液のイオン濃度が制御されて除電液の比抵抗が目標比抵抗とされる（ステップＳ３２）。
次に、基板回転機構５により基板９の回転が開始されるとともに、図９に示すように、下面接液部７６１の先端の吐出口から基板９の下面９２に向けて、比抵抗が目標比抵抗に維持された除電液９５の吐出が開始される（ステップＳ３３）。基板９の回転速度は、後述のＳＰＭ処理時における回転速度よりも小さい。基板９の下面９２に接触した除電液９５は、基板９の回転により、基板９の下面９２の中心部から全面に拡がる。除電液９５が基板９の下面９２全体に拡がると、除電液９５の吐出および基板９の回転が停止される（ステップＳ３４）。これにより、基板９の下面９２全体（ただし、基板保持部２との接触部分を除く。）が除電液９５に接触した状態が維持され、その結果、基板９の下面９２の電荷が、除電液９５へと比較的緩やかに移動し、基板９の下面９１全体の除電処理が行われる。
基板９の下面９２への除電液９５の供給が終了すると、除電液ノズル回動機構７２８により除電液ノズル７２５が待機位置から移動し、除電液ノズル７２５の先端の吐出口が、基板９の上面９１の中心部を向く。そして、除電液ノズル７２５から基板９の上面９１上に除電液が所定の量だけ供給された後、除電液ノズル７２５からの除電液の供給が停止される（いわゆる、液盛りが行われる。）。除電液ノズル７２５から供給された除電液は、基板９の中心部から上面９１全体に拡がり、上面９１上に除電液９５の薄い層（例えば、厚さ約１ｍｍの層）が形成されて上面９１全体が除電液９５にてパドルされる（ステップＳ３５）。これにより、基板９の上面９１の電荷が、除電液９５へと比較的緩やかに移動し、基板９の上面９１全体の除電処理が行われる。なお、基板９の下面９２に接触している除電液９５と、基板９の上面９１に接触している除電液９５とは、基板９上において連続していない。
基板処理装置１０ｂでは、基板回転機構５が停止した状態で、基板９の上面９１全体が除電液９５にてパドルされるとともに、基板９の下面９２全体が除電液９５と接触している状態を所定時間だけ維持することにより、基板９の上面９１全体および下面９２全体の除電処理が行われる。
除電処理が終了すると、基板９の回転が開始され、基板９の上面９１および下面９２上の除電液が、基板９の回転により除去される。これにより、次のＳＰＭ処理の際に、基板９の上面９１にて除電液とＳＰＭ液とが混ざることが防止される。除電液の除去が終了すると、図７に示す処理液供給部３からＳＰＭ液が基板９の上面９１上に供給されてＳＰＭ処理が行われる（図３：ステップＳ１６，Ｓ１７）。続いて、処理液供給部３から過酸化水素水が基板９の上面９１上に供給されて過酸化水素水供給処理が行われた後、リンス液が基板９の上面９１上に供給されてリンス処理が行われる（ステップＳ１８，Ｓ１９）。リンス液（純水）は、図示省略のリンス液供給部から供給されてもよく、除電液接液部７ａの除電液ノズル７２５から供給されてもよい。その後、基板９の回転により基板９上のリンス液を除去する乾燥処理が行われ、基板９の回転が停止される（ステップＳ２０，Ｓ２１）。
図１０は、基板処理装置１０ｂによる除電処理前後の基板９の表面電位を示す図である。上述の除電処理により、基板９上の電荷が減少し、基板９の電位が全体的に低減される。これにより、図１に示す基板処理装置１０と同様に、除電処理が行われた後の基板９に対するＳＰＭ処理の際に、電荷の移動によるデバイスのダメージ、すなわち、基板９の損傷を防止することができる。また、基板処理装置１０ｂでは、除電液接液部７ａを枚葉処理装置１に設けることにより、基板処理装置１０ｂを小型化することができる。さらに、基板９に対する除電処理が、実質的に基板回転機構５が停止した状態で行われることにより、基板９の除電を効率的に行うことができる。基板回転機構５が実質的に停止した状態とは、例えば、基板回転機構５により基板９が非常に小さい回転数にて回転しており、当該回転により、基板９上の除電液の層に実質的な影響が生じていない状態を含む。
以上、本発明の実施の形態および関連技術について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、基板処理装置１０ｂにおける除電処理では、基板９の上面９１上における除電液の層が崩れずに維持されるのであれば、上面９１への除電液の供給およびパドル処理が、基板９が回転している状態において行われてもよい。また、除電液と処理液との混合により悪影響が生じないのであれば、ステップＳ１６，Ｓ１７において除電液が除去されるよりも前に、基板９の上面９１上に処理液が供給されて基板９の処理が行われてもよい。
上記実施の形態および関連技術に係る基板処理装置では、ＳＰＭ液以外の処理液が基板９上に供給され、基板９に対する他の処理が行われてもよい。例えば、レジスト膜が形成された基板９上に処理液としてバッファードフッ酸（ＢＨＦ）が供給され、基板９のエッチング処理が行われてもよい。基板処理装置では、上述のように、帯電した基板９と処理液との接触による電荷の急激な移動に伴う基板９の損傷を防止することができるため、基板処理装置の構造は、ＳＰＭ液やバッファードフッ酸のように、比抵抗が非常に小さい処理液による処理が行われる装置に特に適している。
除電液として利用されるイオンを含む液体は、純水に二酸化炭素を溶解させたものには限定されない。例えば、純水にアンモニアを溶解させたものや純水に微量の希塩酸を加えたものが除電液として利用されてもよく、また、他の様々なイオンを含む液体が除電液として利用されてもよい。さらに、除電液は、処理液よりも比抵抗が大きいものであれば、イオンを含む液体または純水には限定されず、様々な種類の液体が除電液として利用されてよい。
基板処理装置では、除電液の目標比抵抗は、デバイスのサイズ以外の条件（例えば、基板処理装置に搬入される前に基板に対して行われた処理の種類）に基づいて設定されてもよい。また、処理液よりも比抵抗が大きい除電液により除電処理が行われるのであれば、必ずしも、除電液の比抵抗を目標比抵抗に維持する必要はない。この場合、比抵抗設定部８１は省略されてよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
２ 基板保持部
３ 処理液供給部
７，７ａ 除電液接液部
８ 制御部
９ 基板
１０，１０ａ，１０ｂ 基板処理装置
７１，７１ａ 除電液貯溜部
８１ 比抵抗設定部
９１ 上面
９２ 下面
９５ 除電液
７２５ 除電液ノズル
７６１ 下面接液部
Ｓ１１〜Ｓ２１，Ｓ３１〜Ｓ３５ ステップ
３ 処理液供給部
７，７ａ 除電液接液部
８ 制御部
９ 基板
１０，１０ａ，１０ｂ 基板処理装置
７１，７１ａ 除電液貯溜部
８１ 比抵抗設定部
９１ 上面
９２ 下面
９５ 除電液
７２５ 除電液ノズル
７６１ 下面接液部
Ｓ１１〜Ｓ２１，Ｓ３１〜Ｓ３５ ステップ
Claims (7)
- 基板を処理する基板処理装置であって、
搬入前にドライ工程を経て帯電した状態となっている基板を保持する基板保持部と、
前記基板の一方の主面であり、デバイスが予め形成された第１主面上に処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板の前記第１主面および他方の主面である第２主面を、前記処理液よりも比抵抗が大きい除電液に接触させる除電液接液部と、
前記基板上の除電液を除去する除電液除去部と、
前記処理液供給部、前記除電液接液部および前記除電液除去部を制御することにより、前記基板の前記第１主面および前記第２主面を全面に亘って前記除電液に接触させて接液状態を維持した後、前記除電液を前記第１主面上から除去し、さらに、前記処理液を前記基板の前記第１主面上に供給して所定の処理を行う制御部と、
を備え、
前記除電液接液部が、前記除電液を貯溜する除電液貯溜部を備え、
前記基板を含む複数の基板が、それぞれの主面の法線方向が水平方向を向くように配列された状態で、前記除電液貯溜部に貯溜された前記除電液に浸漬されることにより、前記第１主面および前記第２主面が前記除電液に接触し、前記第１主面に接触する前記除電液と前記第２主面に接触する前記除電液とが前記基板上において連続することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記除電液除去部が、前記複数の基板に対して同時に前記除電液の除去を行うことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
前記処理液が、加熱された硫酸と過酸化水素水とを混合したＳＰＭ液であり、前記所定の処理がＳＰＭ処理であることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし３に記載の基板処理装置であって、
前記除電液の目標比抵抗を設定する比抵抗設定部をさらに備え、
前記除電液が、イオンを含む液体または純水であり、
前記制御部による制御により、前記除電液におけるイオン濃度を制御して前記除電液の比抵抗を前記目標比抵抗に維持しつつ、前記基板の前記第１主面および前記第２主面の前記除電液との接触が行われることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項４に記載の基板処理装置であって、
前記比抵抗設定部において、前記デバイスのサイズが小さいほど、大きな目標比抵抗が設定されることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項４または５に記載の基板処理装置であって、
前記イオンを含む液体が、純水に二酸化炭素を溶解させたものであることを特徴とする基板処理装置。 - 基板を処理する基板処理方法であって、
ａ）搬入前にドライ工程を経て帯電した状態となっている基板の両側の主面を全面に亘って除電液に接触させて接液状態を維持する工程と、
ｂ）前記ａ）工程よりも後に、前記除電液を前記基板のデバイスが予め形成された一方の主面上から除去する工程と、
ｃ）前記ｂ）工程よりも後に、前記除電液よりも比抵抗が小さい処理液を前記基板の前記一方の主面上に供給して所定の処理を行う工程と、
を備え、
前記ａ）工程において、前記基板を含む複数の基板が、それぞれの主面の法線方向が水平方向を向くように配列された状態で、除電液貯溜部に貯溜された前記除電液に浸漬されることにより、前記第１主面および前記第２主面が前記除電液に接触し、前記第１主面に接触する前記除電液と前記第２主面に接触する前記除電液とが前記基板上において連続することを特徴とする基板処理方法。
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