JP6483348B2 - 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、処理領域におけるフィールド酸化膜やゲート酸化膜の破壊であり、当該特許文献１では、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、その状態で基板の処理領域に接触して、薬液から基板に電荷が移動することが原因であるとしている。
また、特許文献2には以下の事項が開示されている。すなわち、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。
特許文献2においては、処理液により処理を行う前に、処理液よりも比抵抗が大きい除電液を基板上にパドルし、その後に処理液を供給することで、かかるダメージの防止を試みている。
ところが、特許文献2に記載されているように処理液よりも比抵抗値が大きい除電液を基板に供給した場合であっても、依然として、基板にダメージが発生する場合があり、基板のダメージを完全には抑制できていなかった。
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、帯電された状態で搬入された基板を処理する基板処理装置であって、主面を上側に向けた状態で基板を保持する基板保持部と、前記基板の前記主面上に処理液を供給して所定の処理を行う処理液供給部と、前記処理液よりも比抵抗が大きい除電液を供給する除電液供給部と、前記除電液供給部から供給される前記除電液の液滴を形成して、当該液滴を前記基板の前記主面上に供給する液滴形成部と、を備え、前記液滴形成部は、当該液滴を前記基板の前記主面上に供給することにより、前記除電液を連続流で前記主面上に供給する場合に比べて緩慢な速度で除電処理を実行することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記主面上にはパターンが形成されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記主面上にはパターンが形成されていることを特徴とする。
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、前記液滴形成部が、除電液の液滴を形成するノズルを含むことを特徴とする。
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、前記除電液を、前記基板の裏面に供給する裏面側供給部をさらに備えたことを特徴とする。
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、前記裏面側供給部が、除電液の連続流を形成するノズルを含むことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか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。
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記除電液が、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。
請求項８に記載の発明は、帯電された状態で搬入された基板を処理する基板処理方法であって、ａ）処理液よりも比抵抗が大きい除電液を用意する工程と、ｂ）前記除電液の液滴を形成して、当該液滴を、前記基板の主面を上側に向けた状態で保持される基板の前記主面上に供給する工程と、ｃ）前記ｂ）工程よりも後に、前記処理液を前記基板の前記主面上に供給して所定の処理を行う工程と、を備え、前記ｂ）工程において、当該液滴を前記基板の前記主面上に供給することにより、前記除電液を連続流で前記主面上に供給する場合に比べて緩慢な速度で除電処理を実行することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の基板処理方法であって、前記主面上にはパターンが形成されていることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の基板処理方法であって、前記主面上にはパターンが形成されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の基板処理方法であって、ｄ）前記ｂ）工程よりも前または前記ｂ）工程と同時に、前記除電液を前記基板の裏面に供給する工程をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の基板処理方法であって、前記ｄ）工程よりも前または前記ｄ）工程と同時に、前記除電液を前記基板の裏面に供給する工程をさらに備えたことを特徴とする。
本発明では、処理液よりも比抵抗が大きい除電液の液滴を形成して、当該液滴を基板の主面上に供給するので、液滴が少量づつ基板に到達して、帯電した部位の電荷を徐々に放電させることになる。従って、電荷の移動が緩慢な速度で行われるのでデバイスを破壊することがなく、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、本発明の第1の実施の形態に係る基板処理装置1の構成を示す図である。図1に示すように、基板処理装置1は、半導体基板9（以下、単に「基板9」という。）を1枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置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。
基板処理装置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に向けてＳＰＭ液等の液体を吐出する処理液供給部3、基板9および基板保持部2の周囲を囲むカップ部4、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、基板9の上面91およびその裏面（以下、「下面92」）上に除電液を供給する除電液供給部6、除電液の目標比抵抗を設定する比抵抗設定部81、並びに、これらの機構を制御する制御部8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。また、比抵抗設定部81は制御部8に接続される。基板処理装置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およびそのアーム352を昇降させる図示しないアーム昇降機構を備える。処理液ノズル34の先端の吐出口は、図1に示す状態からアーム352を昇降および回動させることにより、基板保持部2に保持された基板9の上面91の中心部上方に位置することが可能となっている。
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1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。
除電液供給部6は、イオンを含む液体または純水（ＤＩＷ：deionized water）を、処理液であるＳＰＭ液よりも比抵抗が大きい除電液として基板9の上面91上に供給する。本実施の形態では、イオンを含む液体として、純水に二酸化炭素（ＣＯ2）を溶解させたものが利用される。除電液供給部6は、図示省略の純水供給部に接続される純水配管61、純水配管61に接続される二酸化炭素溶解ユニット62、純水配管61上に設けられて純水の流量を測定する流量計63、二酸化炭素溶解ユニット62に接続される除電液配管64、除電液配管64の先端に設けられる除電液ノズル65、除電液配管64上に設けられる除電液バルブ66、除電液バルブ66と除電液ノズル65との間にて除電液配管64上に設けられる比抵抗計67、および、除電液ノズル65を回転軸681を中心として水平に回動する除電液ノズル回動機構68を備える。除電液ノズル回動機構68は、回転軸681から水平方向に延びるとともに除電液ノズル65が取り付けられるアーム682およびそのアーム682を昇降させる図示しないアーム昇降機構を備える。
除電液ノズル65の先端の吐出口は、図1に示す状態からアーム682を昇降および回動させることにより、基板保持部2に保持された基板9の上面91の中心部上方に位置することが可能となっている。この除電液ノズル65は、供給する液体を液滴の状態すなわち連続流ではなく分断された液の粒の状態で吐出し供給するものである。なお、この除電液ノズル65として、本実施形態ではいわゆるスプレーノズルを用いているが、これに限らず、例えば噴出用の気体を混合して液体を液滴状にして吐出するいわゆる二流体ノズルを用いてもよい。
また、除電液供給部6は、イオンを含む液体または純水（ＤＩＷ：deionized water）を、処理液であるＳＰＭ液よりも比抵抗が大きい除電液として基板9の下面92に供給する。すなわち除電液供給部6は、二酸化炭素溶解ユニット62に接続される除電液配管64ａ、除電液配管64ａの先端に接続されかつ基板保持部2の上面にて基板9の下面92の中心に臨んで設けられる除電液ノズル65ａ、除電液配管64ａ上に設けられる除電液バルブ66ａ、除電液バルブ66ａと除電液ノズル65ａとの間にて除電液配管64ａ上に設けられる比抵抗計67ａをさらに備える。除電液ノズル65ａは、供給する液体を連続した液流の状態で吐出し供給するものである。なお、この除電液ノズル65ａとして、本実施形態では単純な直管形状のいわゆるストレートノズルを用いている。
比抵抗計67、67ａは、除電液配管64、64ａを流れる除電液の比抵抗を測定する。比抵抗計67、67ａ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62では、純水配管61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65、65ａから基板9の上下面に供給される。
比抵抗計67、67ａは、除電液配管64、64ａを流れる除電液の比抵抗を測定する。比抵抗計67、67ａ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62では、純水配管61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65、65ａから基板9の上下面に供給される。
基板処理装置1では、比抵抗計67、67ａからの出力（すなわち、除電液配管64、64ａ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6の二酸化炭素溶解ユニット62がフィードバック制御されることにより、純水配管61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62から除電液配管64、64ａ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。
図2は、基板処理装置1における基板9の処理の流れを示す図である。基板処理装置1では、まず、基板9が搬入されて基板保持部2により保持される。基板9は、基板処理装置1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）。除電液供給部6では、除電液ノズル65が基板9よりも外側の待機位置に位置した状態で、制御部8により除電液バルブ66が開かれ、除電液ノズル65から除電液の吐出が開始される。そして、比抵抗計67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、除電液ノズル65ａによる基板9の下面92側の除電処理が行われる（ステップＳ13）。ここでは、基板回転機構5が基板9を比較的小さい回転数（例えば、10〜200ｒｐｍ、この実施形態では200ｒｐｍ）で回転させた状態で、除電液バルブ66ａを開き、除電液ノズル65ａから除電液を基板9の下面92の中心部に供給する。供給された除電液は基板9の下面92に沿って広がり下面92を覆う。これにより、基板9上の電荷が、除電液へと比較的緩やかに移動し、基板9の下面92全体の除電処理が行われる。なおこの処理は、基板9の下面92全体が除電液にて覆われた状態を所定時間（この実施形態では5秒間）だけ維持することにより行われる。5秒経過後、除電液バルブ66ａを閉じ、除電液ノズル65ａからの除電液の供給は停止される。
続いて、除電液ノズル65による基板9の上面91側の除電が行われる（ステップＳ14）。ここでは除電液ノズル回動機構68により除電液ノズル65が待機位置から移動し、除電液ノズル65の先端の吐出口が、基板9の上面91の中心部を向く。このとき、基板回転機構5は引き続き比較的小さい回転数（例えば、10〜200ｒｐｍ、この実施形態では200ｒｐｍ）で回転するように制御部8により制御されており、基板9は200ｒｐｍで回転している状態である。そして、除電液ノズル65から基板9の上面91上に除電液が所定の時間だけ供給される。。そしてその間、除電液ノズル回動機構68が除電液ノズル65を駆動して、基板9の中心部と周辺部との間、除電液を吐出しながら往復移動を繰り返させる。
このとき、除電液ノズル65から吐出された除電液は供給された除電液は液滴の状態すなわち連続流ではなく分断された液の粒の状態で吐出され供給される。この実施形態では、供給される液滴の直径は数十μｍ〜100μｍ程度、流量は毎分50〜150ミリリットル程度である。このステップＳ14において、供給される除電液はこのような小さな液滴の形態で基板9の上面91に供給されるので、除電液の小さな液滴が次々と基板9の表面に到達しその上面91に付着してゆくことになる。これにより、基板9の表面に帯電し残留している電荷は、次々に到達する除電液の液滴に対して徐々に移動することになる。かかる電荷の移動は、上述したステップＳ13において除電液を連続流で供給した場合と比べても特に緩やかに行われることになり、帯電した部位の電荷を徐々に放電させることになる。従って、電荷の移動が緩慢な速度で行われるのでデバイスを破壊することがなく、処理液による処理の際に大量の電荷の急激な移動による基板の損傷を防止することができる。なお、供給された除電液の液滴は、最終的には基板9の中心部から上面91全体に拡がり、基板9の回転により基板9の周縁から流れ落ちる。なお、この除電液による処理は、基板回転機構5が停止、または、小さい回転数（例えば、10〜200ｒｐｍ）で回転した状態で、基板9の上面91全体が除電液にて覆われた状態を所定時間（この実施形態では15秒間）だけ維持することにより行われる。15秒経過後、除電液バルブ66を閉じ、除電液ノズル65からの除電液の供給は停止され、除電液ノズル回動機構68により除電液ノズル65が待機位置に戻って停止する。
なお、このように先に下面92の除電を行い、続いて上面91の除電を行うのは以下の理由による。すなわち上面91にはデバイスが形成されているため、それらに損傷を与えないようにしなければならない。一方、基板9の帯電は、基板9を構成するシリコン基板そのものが帯電する誘導帯電のほかに、基板9の上面91に形成された絶縁膜やその絶縁膜上の独立したパターンが帯電する、といった現象が起こりうる。従って、まず基板9にとって安全な（すなわちデバイスが形成されていない）裏面側（ここでは下面92）から除電することが好ましい。仮に下面92から除電処理をする際に、急激な電荷の移動が起こって基板9の下面92に損傷が発生しても、下面92にはデバイスは形成されていないため、実害はほとんどない。そして、その後に、下面92側からの除電処理では取りきれないような帯電、すなわち基板9の上面91の酸化膜上の帯電などを、上面91に除電液を供給することによって除電する。この際、上面91にはデバイスなどのパターンが形成されているので、急激な電荷の移動を起こしてそれらに損傷を与えないように、緩やかに除電することが望ましい。ここで本発明は、処理液よりも比抵抗が大きい除電液の液滴を形成して、当該液滴を基板の主面上に供給するので、液滴が少量づつ基板に到達して、帯電した部位の電荷を徐々に放電させることになる。従って、電荷の移動が緩慢な速度で行われるのでデバイスを破壊することがない。
なお、上記実施形態においては、ステップＳ13の下面92側の除電処理を先に開始し、それが終了した後にステップＳ14で上面91側の除電処理を行っているが、例えば、ステップＳ13の下面92側の除電処理を開始した後に、それ（ステップＳ13の下面92側の除電処理）が終了する前にステップＳ14で上面91側の除電処理を開始し、ステップＳ13とステップＳ14とを同時に終了するようにしてもよい。いずれにしても、ステップＳ13の下面92側の除電処理を先に開始することが望ましい。
基板9の除電処理が終了すると、続いて、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の比較的高速での回転が開始される。すなわち、上述の除電処理が、基板9が比較的小さい回転数で回転している状態で行われたため、ここでは基板9の回転数を増加させる。そして、基板9の回転により、基板9の上面91上の除電液が基板9のエッジに向かって移動し、基板9のエッジから外側へと飛散して基板9上から除去される（ステップＳ15）。基板9から飛散した除電液はカップ部4により受けられる。基板処理装置1では、基板回転機構5が、基板9を回転することにより上面91上の液体を除去する液体除去部として働く。
除電液の除去が終了すると、基板回転機構5による基板9の回転数が減少し、ＳＰＭ処理時の回転数に変更される。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、例えば、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。基板処理装置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Ｓ16）。なお、基板処理装置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Ｓ17）。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、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Ｓ18）。リンス液としては、純水が利用される。リンス液は、図示省略のリンス液供給部から供給されてもよく、除電液供給部6により供給されてもよい。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Ｓ19）。その後、基板9の回転が停止され（ステップＳ20）、基板9が基板処理装置1から搬出される。
以上に説明したように、基板処理装置1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が供給され、基板9の上面91全体が当該除電液によりパドルされる。これにより、基板9の上面91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、除電液の比抵抗を目標比抵抗に維持するように除電液供給部6を制御することにより、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。
基板処理装置1では、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。また、二酸化炭素溶解ユニット62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。
上述のように、基板処理装置1では、除電液による除電処理が行われ、基板9の上面91上から除電液が除去された後に、基板9にＳＰＭ液が供給されてＳＰＭ処理が行われる。これにより、除電液とＳＰＭ液との混合による悪影響を防止することができる。当該悪影響としては、例えば、除電液中の水とＳＰＭ液中の硫酸との反応熱による基板9の損傷（いわゆる、ヒートショック）、ＳＰＭ液が除電液により希釈されることによるＳＰＭ処理の質の低下、および、ＳＰＭ液の除電液との部分的な混合によりＳＰＭ液の濃度が不均一となり、基板9全体におけるＳＰＭ処理の均一性が低下することが挙げられる。
基板処理装置1では、基板回転機構5により基板9を回転することにより、基板9上の除電液を容易に除去することができる。また、ＳＰＭ処理の際に基板9の回転に使用される基板回転機構5により、ステップＳ15における除電液の基板9上からの除去を行うことができるため、基板処理装置1の構成を簡素化することができる。さらに、基板9に対する除電処理が、基板回転機構5が小さい回転数で回転している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が小さい回転数で回転している状態とは、例えば、基板回転機構5により基板9が10〜200ｒｐｍ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意味する。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。図3は、第2の実施の形態に係る基板処理装置1ａの構成を示す図である。基板処理装置1ａでは、図1に示す基板処理装置1の構成に加えて、基板9の上面91上に液状のイソプロピルアルコール（以下、「ＩＰＡ」という。）を供給するＩＰＡ供給部7を備える。その他の構成は、図1に示す基板処理装置1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。なお、図3では、図示の都合上、処理液供給部3や制御部8等の構成の図示を省略しているが、ＩＰＡ供給部7以外の構成は図1に示す基板処理装置1と同様である。
ＩＰＡ供給部7は、図示省略のＩＰＡ貯溜部に接続されるＩＰＡ配管71、ＩＰＡ配管71の先端に接続されるＩＰＡノズル72、ＩＰＡ配管71上に設けられるＩＰＡバルブ73、および、ＩＰＡノズル72を回転軸741を中心として水平に回動するＩＰＡノズル回動機構74を備える。ＩＰＡノズル回動機構74は、回転軸741から水平方向に延びるとともにＩＰＡノズル72が取り付けられるアーム742を備える。
図4は、基板処理装置1ａにおける基板9の処理の流れの一部を示す図である。基板処理装置1ａでは、図2に示すステップＳ11〜Ｓ14と同様の工程が行われた後、図4中のステップＳ31〜Ｓ33が行われ、その後、図2に示すステップＳ16〜Ｓ20と同様の工程が行われる。
具体的には、まず、比抵抗設定部81（図1参照）において、基板9上のデバイスのサイズ等に基づいて除電液の目標比抵抗が設定され、制御部8に記憶される（ステップＳ11）。除電液供給部6では、比抵抗計67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、除電液の比抵抗が目標比抵抗とされる（ステップＳ12）。そして、基板9の下面92に除電液が液滴状態で供給されて除電処理が行われ（ステップＳ13）、続いて上面91側の除電処理が行われる（ステップＳ14）。
基板9の除電処理が終了すると、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の回転をいったん停止させて、除電液ノズル回動機構68により除電液ノズル65が回動し、基板9の外側の待機位置へと戻される。また、ＩＰＡノズル回動機構74によりＩＰＡノズル72が待機位置から移動し、ＩＰＡノズル72の先端の吐出口が、基板9の上面91の中心部を向く。続いて、制御部8により、ＩＰＡ供給部7のＩＰＡバルブ73が開かれ、ＩＰＡが基板9上に供給される。基板9上では、上面91の中心部に供給されるＩＰＡにより、除電液が基板9のエッジに向かって移動し、当該エッジから基板9の外側に押し出されて基板9の上面91上から除去される（ステップＳ31）。このように、ＩＰＡ供給部7は、基板9上の除電液等の液体をＩＰＡと置換することにより、基板9の上面91上から除去する液体除去部として機能する。
除電液の除去が終了すると、ＩＰＡノズル72が待機位置へと戻され、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Ｓ32）。そして、基板9の回転により、基板9の上面91上のＩＰＡが基板9のエッジに向かって移動し、基板9のエッジから外側へと飛散して基板9上から除去される（ステップＳ33）。
ＩＰＡの除去が終了すると、基板回転機構5による基板9の回転数が減少し、ＳＰＭ処理時の回転数に変更される。また、図1に示す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。そして、処理液ノズル34から基板9の上面91上にＳＰＭ液が供給され、基板9に対するＳＰＭ処理が行われる（ステップＳ16）。なお、基板9に対するＳＰＭ液の供給は、基板9上にＩＰＡが残留している状態で開始されてもよい。
ＳＰＭ処理が終了すると、処理液ノズル34から基板9上へと過酸化水素水が供給され、基板9上のＳＰＭ液が除去される（ステップＳ17）。過酸化水素水供給処理が終了すると、処理液ノズル34が基板9の外側の待機位置へと戻され、基板9の上面91にリンス液（純水）が供給されるリンス処理が行われることにより、基板9上から過酸化水素水が除去される（ステップＳ18）。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Ｓ19）。その後、基板9の回転が停止され（ステップＳ20）、基板9が基板処理装置1ａから搬出される。
基板処理装置1ａでは、図1に示す基板処理装置1と同様に、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が供給され、基板9の上面91全体が当該除電液によりパドルされる。これにより、基板9の上面91全体が比較的緩やかに除電される。そして、除電処理が行われた後の基板9に対してＳＰＭ処理が行われることにより、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、除電液の比抵抗を目標比抵抗に維持するように除電液供給部6を制御することにより、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。
基板処理装置1ａでは、除電処理に利用された除電液が基板9の上面91上から除去された後に、基板9にＳＰＭ液が供給されてＳＰＭ処理が行われる。これにより、除電液とＳＰＭ液との混合によるヒートショックのような既述の悪影響を防止することができる。また、ステップＳ31において、基板9上にＩＰＡを供給することにより、基板9を回転することなく除電液を除去することができる。ところで、基板9を回転させることにより除電液を除去しようとすると、基板9上のデバイスの配線パターンの幅が小さい場合、除電液の表面張力により配線パターンが倒壊する可能性がある。基板処理装置1ａでは、上述のように、純水等に比べて表面張力が小さいＩＰＡにより除電液を基板9上から除去した後、ＩＰＡを基板9の回転により除去するため、除電液の除去の際における配線パターンの倒壊等の基板の損傷を防止することができる。
なお、基板処理装置1ａは、基板回転機構5およびＩＰＡ供給部7を備えているため、基板9上のデバイスのサイズ等に合わせて、基板回転機構5およびＩＰＡ供給部7の一方を選択して液体除去部として利用してもよい。すなわち、基板処理装置1ａでは、液体除去部が基板回転機構5およびＩＰＡ供給部7を備える。
以上、本発明の実施の形態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。
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。
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。
基板処理装置1，1ａでは、基板9の上面91に向けてシート状のエアを噴射し、基板9上の液体を飛散させて除去するエアナイフが、液体除去部として設けられてもよい。 基板処理装置1，1ａでは、ステップＳ16において、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1，1ａ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1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。
除電液と処理液との混合による悪影響が生じないのであれば、除電液の除去（ステップＳ15，Ｓ31）は省略され、基板9の上面91上に除電液が存在する状態で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。
1，1ａ 基板処理装置
2 基板保持部
3 処理液供給部
5 基板回転機構
6 除電液供給部
7 ＩＰＡ供給部
8 制御部
9 基板
65,65a 除電液ノズル
81 比抵抗設定部
91 上面
Ｓ11〜Ｓ20，Ｓ31〜Ｓ33 ステップ
2 基板保持部
3 処理液供給部
5 基板回転機構
6 除電液供給部
7 ＩＰＡ供給部
8 制御部
9 基板
65,65a 除電液ノズル
81 比抵抗設定部
91 上面
Ｓ11〜Ｓ20，Ｓ31〜Ｓ33 ステップ
Claims (11)
- 帯電された状態で搬入された基板を処理する基板処理装置であって、
主面を上側に向けた状態で基板を保持する基板保持部と、
前記基板の前記主面上に処理液を供給して所定の処理を行う処理液供給部と、
前記処理液よりも比抵抗が大きい除電液を供給する除電液供給部と、
前記除電液供給部から供給される前記除電液の液滴を形成して、当該液滴を前記基板の前記主面上に供給する液滴形成部と、
を備え、
前記液滴形成部は、当該液滴を前記基板の前記主面上に供給することにより、前記除電液を連続流で前記主面上に供給する場合に比べて緩慢な速度で除電処理を実行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、
前記主面上にはパターンが形成されている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、
前記液滴形成部が、除電液の液滴を形成するノズルを含むことを特徴とする基板処理装置。 - 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、
前記除電液を、前記基板の裏面に供給する裏面側供給部をさらに備えた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、
前記裏面側供給部が、除電液の連続流を形成するノズルを含むことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし５のいずれか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６のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記除電液が、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。 - 帯電された状態で搬入された基板を処理する基板処理方法であって、
ａ）処理液よりも比抵抗が大きい除電液を用意する工程と、
ｂ）前記除電液の液滴を形成して、当該液滴を、前記基板の主面を上側に向けた状態で保持される基板の前記主面上に供給する工程と、
ｃ）前記ｂ）工程よりも後に、前記処理液を前記基板の前記主面上に供給して所定の処理を行う工程と、
を備え、
前記ｂ）工程において、当該液滴を前記基板の前記主面上に供給することにより、前記除電液を連続流で前記主面上に供給する場合に比べて緩慢な速度で除電処理を実行することを特徴とする基板処理方法。 - 請求項８に記載の基板処理方法であって、
前記主面上にはパターンが形成されていることを特徴とする基板処理方法。 - 請求項８または９に記載の基板処理方法であって、
ｄ）前記ｂ）工程よりも前または前記ｂ）工程と同時に、前記除電液を前記基板の裏面に供給する工程
をさらに備えたことを特徴とする基板処理方法。 - 請求項１０に記載の基板処理方法であって、
前記ｄ）工程よりも前または前記ｄ）工程と同時に、前記除電液を前記基板の裏面に供給する工程をさらに備えたことを特徴とする基板処理方法。
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