JP6704809B2 - 基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体に関する。
一般に、処理液を気化させて基板（ウエハ）を処理する基板処理装置が知られている。この基板処理装置として、例えば、カップリング処理を行う装置が挙げられる。すなわち、基板上に無電解めっきにより成膜される金属膜の密着性および平滑性を改善することを目的として、金属膜の形成前にシランカップリング剤などのカップリング剤（処理液）を用いたカップリング処理を行う場合がある。
カップリング処理を行う基板処理装置として、加熱方式で液状のカップリング剤を気化させる装置が知られている。このような基板処理装置は、基板をホットプレート上に載置して処理する処理チャンバと、処理チャンバに接続された真空ポンプおよび気化器と、を備えている。このうち気化器は、カップリング剤を気化させるための加熱ヒータを有している。このような構成により、気化器に貯留されたカップリング剤が加熱ヒータによって気化し、真空ポンプの吸引力によって処理チャンバに供給され、処理チャンバ内の基板がカップリング処理される。
しかしながら、加熱方式で液状のカップリング剤を蒸発させる場合、気化が不十分でカップリング剤の液状のミストが発生する場合があり、この場合、気化器から処理チャンバにカップリング剤を供給する配管内に、液状のカップリング剤が残存する可能性がある。この残存した液状のカップリング剤が処理チャンバに送られると基板に付着し、基板にパーティクルが発生するという問題がある。また、配管内に残存したカップリング剤は基板の処理に貢献し難いため、十分な量のカップリング剤を気化させるために、より多くの液状のカップリング剤を要することになる。このため、気化器で使用されるカップリング剤の使用量が増大するという問題がある。
特開２００５−８９５４号公報
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板にパーティクルが発生することを防止することができるとともに、処理液の使用量を低減することができる基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体を提供する。
本発明の実施の形態による基板処理装置は、基板を処理する処理空間を有する処理チャンバと、処理液を貯留するとともに貯留された処理液が気化可能な気化空間を有する気化タンクと、処理空間を介して気化空間を減圧して、気化空間に貯留された処理液を処理ガスに気化させ、気化した処理ガスを処理空間に供給する減圧駆動部と、気化空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、を備えている。気化空間と処理空間とは、第１ラインによって連通し、処理空間と減圧駆動部とは、第２ラインによって連通している。気化空間と減圧駆動部とは、第３ラインによって、処理空間を介することなく連通し、不活性ガス供給部と気化空間とは、第１ガス供給ラインによって連通している。第１ラインに第１開閉弁が設けられ、第２ラインに第２開閉弁が設けられ、第３ラインに第３開閉弁が設けられ、第１ガス供給ラインに第１ガス開閉弁が設けられている。減圧駆動部、第１開閉弁、第２開閉弁、第３開閉弁および第１ガス開閉弁は、制御部によって制御される。制御部は、第１開閉弁および第１ガス開閉弁を閉じるとともに第３開閉弁を開いて、処理空間を介することなく気化空間を減圧して気化空間に貯留された処理液を処理ガスに気化させ、その後、第１開閉弁、第２開閉弁および第１ガス開閉弁を開くとともに第３開閉弁を閉じて、処理空間を介して気化空間を減圧して気化空間に貯留された処理液を処理ガスに気化させるとともに気化空間に不活性ガスを供給する。
本発明の実施の形態による基板処理方法は、基板を処理する処理空間に基板を搬入する搬入工程と、気化タンクの気化空間に処理液を供給して貯留する貯留工程と、処理空間を介することなく気化空間を減圧して、気化空間に貯留された処理液を処理ガスに気化させる気化工程と、気化工程の後、処理空間を介して気化空間を減圧して、気化空間に貯留された処理液を処理ガスに気化させ、気化した処理ガスを処理空間に供給する供給工程と、を備えている。供給工程において、気化空間に不活性ガスが供給される。
本発明の実施の形態による記憶媒体は、基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、コンピュータが基板処理装置を制御して上述した基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体である。
本発明の実施の形態によれば、基板にパーティクルが発生することを防止することができるとともに、処理液の使用量を低減することができる。
図１は、本実施の形態における基板処理装置の構成を示す概略平面図である。 図２は、図１に示す処理ユニットの内部構成を示す断面図である。 図３は、図１の処理ユニットにおける処理ガスの系統を示す図である。 図４は、図３の気化タンクを示す断面図である。 図５は、図４の気化タンクのタンク本体を示す斜視断面図である。 図６は、図４に示す処理液排出ラインを示す部分拡大図である。 図７は、本実施の形態における基板処理方法を示すフローチャートである。 図８は、図３に示す気化タンクの変形例を示す断面図である。
以下、図面を参照して本発明の一の実施の形態について説明する。
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の一例としてのめっき処理装置の構成を示す概略図である。
図１は、本実施の形態における基板処理装置の概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、基板処理装置１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体基板（以下基板Ｗ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、基板Ｗを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間で基板Ｗの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、基板Ｗを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間で基板Ｗの搬送を行う。
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送される基板Ｗに対して所定の基板処理を行う。
また、基板処理装置１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理装置１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
上記のように構成された基板処理装置１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣから基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置された基板Ｗは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
処理ユニット１６へ搬入された基板Ｗは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済の基板Ｗは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
次に図２を参照して、本実施の形態による処理ユニット１６の構成を説明する。図２は、処理ユニット１６の内部構成を示す概略断面図である。ここで、処理ユニット１６の一例としては、基板Ｗ上に無電解めっきにより成膜される金属膜を形成するための前処理として、シランカップリング剤（処理液）を用いたカップリング処理を行う装置が挙げられるが、これに限られることはない。
図２に示すように、処理ユニット１６は、ベース２０と、ベース２０に支柱２１を介して固定された処理容器２２と、基板Ｗを加熱処理する処理チャンバ３０と、基板Ｗを温度調節する温度調節部５０と、を備えている。処理チャンバ３０および温度調節部５０はともに、処理容器２２内に収納されており、処理容器２２内において横方向に並べて配置されている。
処理チャンバ３０は、基板Ｗを処理する処理空間３１を有している。この処理チャンバ３０は、基板Ｗが載置されるホットプレート３２と、ホットプレート３２を支持する下部容器３３と、ホットプレート３２に載置された基板Ｗを覆う蓋体４０と、を有している。このうち下部容器３３と蓋体４０とによって、上述した処理空間３１が画定されている。
ホットプレート３２には、ヒータ３４が埋設されており、このヒータ３４によって、載置された基板Ｗが加熱される。基板Ｗの加熱温度は制御装置４の制御部１８（図１参照）により制御され、ホットプレート３２上に載置された基板Ｗが所定の温度、例えば、１２０℃〜１５０℃に加熱される。
蓋体４０は、下部容器３３の上方に設けられており、下部容器３３の上端面３３ａに当接している。下部容器３３の上端面３３ａには、シールリング３５が設けられており、このシールリング３５によって、処理チャンバ３０の処理空間３１が密閉されている。
蓋体４０には、支持アーム４１を介して蓋体シリンダ４２（蓋体昇降駆動部）が連結されており、蓋体４０は、蓋体シリンダ４２によって昇降可能になっている。より具体的には、蓋体４０は、下部容器３３から上方に離れた上方位置（図２において二点鎖線で示す位置）と、下部容器３３の上端面３３ａに当接する下方位置（図２において実線で示す位置）との間で昇降可能になっている。蓋体シリンダ４２は、処理容器２２に取り付けられている。
ホットプレート３２に載置される基板Ｗは、基板昇降機構４３によって昇降可能になっている。この基板昇降機構４３は、基板Ｗを下方から支持する複数（例えば３つ）の昇降ピン４４と、これらの昇降ピン４４を昇降させる基板シリンダ４５（基板昇降駆動部）と、を有している。ホットプレート３２および下部容器３３には、各昇降ピン４４が挿通する貫通孔３６、３７が設けられており、各昇降ピン４４は、貫通孔３６、３７を挿通して、ホットプレート３２の上方に突出可能になっている。基板シリンダ４５は、ベース２０に固定された固定部材４６に取り付けられている。
温度調節部５０は、温度調節される基板Ｗが載置される温度調節アーム５１を有している。この温度調節アーム５１に、支持アーム５２を介して移動駆動部５３が連結されており、この移動駆動部５３が、横方向に延伸するレール５４に移動可能に取り付けられている。温度調節アーム５１は、後述する不活性ガス吐出部５５の下方に位置づけられる温度調節位置（図２において実線で示す位置）と、ホットプレート３２の上方に位置づけられる受渡位置（図２において二点鎖線で示す位置）との間で移動可能になっている。温度調節アーム５１が温度調節位置に位置づけられている場合には、温度調節アーム５１上に載置された基板Ｗの温度調節が行われ、受渡位置に位置づけられている場合には、温度調節アーム５１と昇降ピン４４との間で基板Ｗが受け渡し可能になっている。温度調節アーム５１は、受渡位置に位置づけられたときに、ホットプレート３２の上方に突出した昇降ピン４４と干渉しないように形成されている。
温度調節アーム５１には、例えば、ペルチェ素子などの温度調節部材（図示せず）または温度調節水を流すための温度調節水機構（図示せず）が埋設されている。温度調節アーム５１の温度は制御部１８により制御され、温度調節アーム５１上に載置された処理後の基板Ｗが所定の温度、例えば、５０℃に冷却される。
温度調節部５０の上方には、不活性ガス吐出部５５が設けられている。この不活性ガス吐出部５５は、下方に向かって不活性ガス（例えば、窒素（Ｎ２）ガス）を吐出する。吐出された不活性ガスは、処理容器２２に設けられた排気口２２ａに向かって流れる。図２においては、排気口２２ａが、処理容器２２のうち、処理チャンバ３０に対して温度調節部５０の側とは反対側の部分（図２における右側の部分）に設けられている。この場合、不活性ガス供給部７６から吐出された不活性ガスは、処理チャンバ３０の周囲を通って排気口２２ａに向かうように流れる。不活性ガス吐出部５５には、後述する不活性ガス供給部７６（図３参照）から不活性ガスが供給される。
図２に示すように、ベース２０には、処理液を貯留するとともに貯留された処理液が気化可能な気化空間６１（図３等参照）を有する気化タンク６０が取り付けられている。気化空間６１において処理液から気化された処理ガスは、処理チャンバ３０の下部容器３３に設けられた導入口３３ｂに供給されて、処理チャンバ３０内に導入される。
処理チャンバ３０の蓋体４０には、処理空間３１を減圧するための真空ポンプ７０（減圧駆動部）が連結されている。より具体的には、蓋体４０に吸引口４０ａが設けられており、この吸引口４０ａから、処理空間３１の雰囲気が真空ポンプ７０によって吸引されて、処理空間３１が減圧される。真空ポンプ７０は、上述したベース２０に取り付けられている。
次に、処理ガスの供給系統について、図３を用いてより詳細に説明する。なお、上述した制御装置４の制御部１８は、真空ポンプ７０と、後述する第１開閉弁７１Ｖ、第２開閉弁７２Ｖ、第３開閉弁７３Ｖ、第１ガス開閉弁７７Ｖ、第２ガス開閉弁７８Ｖ、第１流量調整弁７７Ｆ、第２流量調整弁７８Ｆ、供給開閉弁８０Vおよび排出開閉弁８５Ｖと、を制御する。また、制御部１８は、後述する処理空間圧力センサ７４、気化空間圧力センサ７５、第１液面センサ６６および第２液面センサ６７から送信される信号に基づいて、真空ポンプ７０や各弁を制御するように構成されている。
図３に示すように、気化タンク６０の気化空間６１と処理チャンバ３０の処理空間３１とは、第１ライン７１によって連通されている。この第１ライン７１によって、気化空間６１において気化された処理ガスが、処理空間３１に供給可能になっている。第１ライン７１には、第１ライン７１を開閉する第１開閉弁７１Ｖが設けられている。図３においては、第１ライン７１は、処理空間３１内に処理ガスを均等に供給するために、処理容器２２の近傍で４つに分岐されている例が示されているが、これに限られることはない。
処理空間３１と真空ポンプ７０とは、第２ライン７２によって連通されている。この第２ライン７２によって、処理空間３１の雰囲気が真空ポンプ７０によって吸引され、処理空間３１が減圧可能になっている。第２ライン７２には、第２ライン７２を開閉する第２開閉弁７２Ｖが設けられている。図３においては、第２ライン７２は、蓋体４０の吸引口４０ａと下部容器３３とに連結されている。このうち下部容器３３の近傍では、第２ライン７２は３つに分岐されている例が示されているが、これに限られることはない。また、第２ライン７２には、処理空間３１の圧力を計測する処理空間圧力センサ７４が設けられている。処理空間圧力センサ７４は、第２開閉弁７２Ｖの上流に配置されている。
気化空間６１と真空ポンプ７０とは、第３ライン７３によって連通されている。この第３ライン７３は、処理空間３１を介することなくバイパスして、気化空間６１と真空ポンプ７０とを連通している。この第３ライン７３によって、気化空間６１の雰囲気が真空ポンプ７０によって吸引され、気化空間６１が減圧可能になっている。気化空間６１が減圧されると、気化空間６１に貯留されていた処理液が気化する。第３ライン７３には、第３ライン７３を開閉する第３開閉弁７３Ｖが設けられるとともに、気化空間６１の圧力を計測する気化空間圧力センサ７５が設けられている。気化空間圧力センサ７５は、第３開閉弁７３Ｖの上流に配置されている。
本実施の形態による制御装置４の制御部１８は、上述した第１開閉弁７１Ｖを閉じるとともに第３開閉弁７３Ｖを開いて、真空ポンプ７０が処理空間３１を介することなく気化空間６１を減圧して気化空間６１に貯留された処理液を処理ガスに気化させる。その後、制御部１８は、第１開閉弁７１Ｖおよび第２開閉弁７２Ｖを開くとともに第３開閉弁７３Ｖを閉じて、処理空間３１を介して気化空間６１を減圧して、気化空間６１に貯留された処理液を処理ガスに気化させる。気化した処理ガスは、真空ポンプ７０によって吸引されるようにして処理空間３１に供給される。
気化タンク６０の気化空間６１には、不活性ガス供給部７６から不活性ガスが供給されるように構成されている。不活性ガス供給部７６と気化空間６１とは、第１ガス供給ライン７７によって連通されている。この第１ガス供給ライン７７には、第１ガス供給ライン７７を開閉する第１ガス開閉弁７７Ｖと、第１ガス供給ライン７７を流れる不活性ガスの流量を調整する第１流量調整弁７７Ｆとが設けられている。このうち第１流量調整弁７７Ｆによって、気化空間６１への不活性ガスの供給量が調整可能になっている。図３においては、第１ガス開閉弁７７Ｖが第１流量調整弁７７Ｆの下流に配置されている例が示されているが、これに限られることはない。
本実施の形態による制御装置４の制御部１８は、上述した第３開閉弁７３Ｖを開いて、真空ポンプ７０が処理空間３１を介することなく気化空間６１を減圧する場合に、第１ガス開閉弁７７Ｖを閉じる。また、制御部１８は、上述した第１開閉弁７１Ｖおよび第２開閉弁７２Ｖを開いて真空ポンプ７０が処理空間３１を介して気化空間６１を減圧する場合に、第１ガス開閉弁７７Ｖを開いて、気化空間６１に不活性ガスを供給させる。気化空間６１に供給された不活性ガスは、処理ガスとともに処理空間３１に供給される。
気化空間６１に供給される不活性ガスの流量は、第１流量調整弁７７Ｆによって、所望の流量となるように調整される。この不活性ガスの供給量は、真空ポンプ７０の容量に応じて設定されることが好適である。例えば、真空ポンプ７０によって吸引されている気化空間６１の圧力を数ｋＰａに維持することができる程度に不活性ガスの供給量が調整されることが好ましい。この場合、気化空間６１内での処理液からの処理ガスへの気化速度が低下することを抑制できる。
不活性ガス供給部７６は、第２ガス供給ライン７８によって処理空間３１にも連通されている。この第２ガス供給ライン７８は、気化空間６１を介することなくバイパスして、不活性ガス供給部７６と処理空間３１とを連通している。この第２ガス供給ライン７８を介して不活性ガス供給部７６から処理空間３１に直接的に不活性ガスが供給される。この第２ガス供給ライン７８には、第２ガス供給ライン７８を開閉する第２ガス開閉弁７８Ｖと、第２ガス供給ライン７８を流れる不活性ガスの流量を調整する第２流量調整弁７８Ｆとが設けられている。このうち第２流量調整弁７８Ｆによって、処理空間３１への不活性ガスの供給量が調整可能になっている。図３においては、第２ガス開閉弁７８Ｖが第２流量調整弁７８Ｆの下流に配置されている例が示されているが、これに限られることはない。
また、図３に示すように、気化タンク６０には、気化タンク６０に処理液を供給する処理液供給ライン８０が連通されている。この処理液供給ライン８０の一端に処理液供給部８１が連結されており、処理液供給部８１から処理液供給ライン８０を介して気化タンク６０に処理液が供給可能に構成されている。この処理液供給ライン８０には、処理液供給ライン８０を開閉する供給開閉弁８０Vが設けられている。一方、気化タンク６０には、気化空間６１に貯留された処理液を排出する処理液排出ライン８５が連通されている。この処理液排出ライン８５には、処理液排出ライン８５を開閉する排出開閉弁８５Ｖが設けられている。
次に、図４乃至図６を用いて、気化タンク６０についてより詳細に説明する。
図４および図５に示すように、気化タンク６０は、本体底面６２ａを有するタンク本体６２と、本体底面６２ａに設けられた凹部６３と、を有している。このうち凹部６３は、本体底面６２ａよりも低い位置に設けられた凹部底面６３ａを含んでいる。本実施の形態によるタンク本体６２は、円筒状に形成されており、凹部６３は、上方から見た場合に、本体底面６２ａの中心を通って直線状に延びるように形成されている。上方から見た場合での凹部６３の両側には、本体底面６２ａが残存している。
タンク本体６２は、フランジ部６４を有しており、このフランジ部６４に、タンク本体６２を覆うカバー６５が取り付けられている。このカバー６５とタンク本体６２とによって、上述した気化空間６１が画定されている。フランジ部６４とカバー６５との間には、図示しないシールリング３５が設けられており、気化空間６１が密閉されている。
図４に示すように、上述した処理液供給ライン８０の出口端８０ａは、気化タンク６０の凹部６３内に配置されており、凹部６３内に入り込んでいる。このことにより、気化空間６１に貯留される処理液に気泡が混入することを抑制している。また、処理液排出ライン８５の入口端８５ａも、気化タンク６０の凹部６３内に配置されており、凹部６３内に入り込んでいる。このことにより、気化タンク６０から処理液を排出した場合に処理液が気化空間６１に残存することを抑制している。
とりわけ、本実施の形態によれば、図６に示すように、処理液排出ライン８５は、気化タンク６０内に設けられた入口端側配管部８６を含み、入口端側配管部８６に、入口端８５ａから上方に延びる切欠部８７が設けられている。この場合、図６に示すように入口端側配管部８６の入口端８５ａ（下端）を凹部底面６３ａに当接させた場合においても処理液を排出することができ、気化空間６１に処理液が残存することをより一層抑制できる。なお、図６に示す例では、入口端側配管部８６は、上方に直線状に延びるように形成されているが、入口端８５ａを切り欠くように形成されていれば、切欠部８７の形状はこれに限られることはない。
図４に示すように、気化タンク６０は、貯留された処理液の液面を検出する第１液面センサ６６および第２液面センサ６７を有している。このうち第２液面センサ６７は、第１液面センサ６６よりも高い位置に設けられている。すなわち、第１液面センサ６６は、比較的低い位置で処理液の液面を検出し、第２液面センサ６７は、比較的高い位置で処理液の液面を検出する。
図４に示すように、第１液面センサ６６の高さ位置と第２液面センサ６７の高さ位置との間に、処理液の飛散を防止する飛散防止板６８（飛散防止部材）が設けられている。飛散防止板６８は、気化タンク６０の気化空間６１を、下方空間（飛散防止板６８よりも下方の空間）と上方空間（飛散防止板６８よりも上方の空間）とに区切るように形成されている。このことにより、飛散防止板６８よりも下方に処理液の液面が位置づけられている場合に、供給される処理液の跳ね上がりや、処理液の液面の揺れによって、第２液面センサ６７が処理液の液面を誤検出することを防止する。しかしながら、飛散防止板６８には、処理液を上方空間に通過させるための連通孔（図示せず）が設けられている。この連通孔は、処理液の跳ね上がりや、液面の揺れを防止可能な程度の大きさとすることが好適である。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について、図７を用いて説明する。本実施の形態による処理ユニット１６によって実施される基板Ｗの基板処理方法は、基板Ｗに対して処理液を気化した処理ガスが充満した処理ガス雰囲気下で基板Ｗを加熱する処理を含む。以下に示す処理ユニット１６の動作は、制御装置４の制御部１８によって制御される。
［基板搬入工程］
まず、処理チャンバ３０の処理空間３１に基板Ｗが搬入される（ステップＳ１）。この場合、まず、処理ユニット１６の処理容器２２内に基板Ｗが搬入され、温度調節部５０の温度調節アーム５１上に載置される。この際、温度調節アーム５１は、図２において実線で示す温度調節位置に位置づけられている。続いて、温度調節部５０の移動駆動部５３が駆動されて、温度調節アーム５１が、温度調節位置から受渡位置（図２において二点鎖線で示す位置）にレール５４に沿って移動する。次に、ホットプレート３２の上方に突出している基板昇降機構４３の昇降ピン４４に、基板Ｗが渡されて、温度調節アーム５１は受渡位置から温度調節位置に退避する。その後、基板シリンダ４５が駆動されて昇降ピン４４が下降し、基板Ｗがホットプレート３２上に載置される。その後、蓋体シリンダ４２が駆動されて、上方位置（図２において二点鎖線で示す位置）に位置づけられている蓋体４０が下降して下方位置（図２において実線で示す位置）に位置づけられて、下部容器３３の上端面３３ａに当接する。この蓋体４０と下部容器３３とによって、密閉された処理空間３１が形成される。
［処理液貯留工程］
基板搬入工程の後（または同時若しくはその前に）、気化タンク６０の気化空間６１に処理液が供給されて貯留される（ステップＳ２）。例えば、第１液面センサ６６により、第１液面センサ６６の位置まで処理液が貯留されていないと判断された場合に、気化空間６１に処理液が供給されることが好適である。この場合、図３に示す供給開閉弁８０Vが開き、処理液供給部８１から処理液供給ライン８０を介して気化タンク６０に処理液が供給される。供給された処理液は、気化空間６１に貯留され、処理液の液面が上昇する。処理液が供給されている間、処理液供給ライン８０の出口端８０ａが気化タンク６０の凹部６３内に配置されているため、出口端８０ａから導入される処理液が、跳ね上がったり飛散したりすることが防止されるとともに、貯留される処理液の液面が揺れることが防止される。処理液の液面が飛散防止板６８に達しても、飛散防止板６８に上述した連通孔（図示せず）が設けられているため、処理液の液面は更に上昇することができる。処理液の液面が第２液面センサ６７の位置まで達すると、このことが第２液面センサ６７によって検出されて、供給開閉弁８０Vが閉じる。このことにより、処理液の供給が停止し、気化空間６１に所望量の処理液を貯留することができる。
［処理液事前気化工程］
基板搬入工程の後、かつ処理液貯留工程の後に、処理空間３１を介することなく気化空間６１を減圧して、気化空間６１に貯留された処理液が処理ガスに気化される（ステップＳ３）。この場合、図３に示す真空ポンプ７０が駆動されるとともに第３開閉弁７３Ｖが開く。このことにより、気化空間６１と真空ポンプ７０が連通し、気化空間６１の雰囲気が真空ポンプ７０によって吸引されて、気化空間６１が減圧される。気化空間６１が減圧されると、貯留されている処理液が気化されて、気化空間６１が、気化された処理ガスで満たされる。処理液の気化に伴い気化空間６１内の処理ガスの圧力は上昇していき、飽和蒸気圧に達する。飽和蒸気圧に達すると、処理液事前気化工程から後述する処理ガス供給工程に移行する。気化空間６１内の処理ガスの圧力は、気化空間圧力センサ７５により計測される。なお、処理液事前気化工程では、第１ガス開閉弁７７Ｖは閉じられる。
［処理ガス供給工程］
処理液事前気化工程の後、処理空間３１を介して気化空間６１が減圧され、気化空間６１内の処理ガスが処理空間３１に供給される（ステップＳ４）。この場合、真空ポンプ７０が駆動されるとともに第１開閉弁７１Ｖおよび第２開閉弁７２Ｖが開き、第３開閉弁７３Ｖが閉じられる。このことにより、気化空間６１と処理空間３１とが連通するとともに、処理空間３１と真空ポンプ７０とが連通し、気化空間６１の雰囲気が処理空間３１を介して真空ポンプ７０によって吸引される。このため、気化空間６１内の処理ガスが処理空間３１に供給され、処理空間３１の雰囲気が処理ガス雰囲気に置換される。処理ガス供給工程の間、気化空間６１は真空ポンプ７０によって減圧され続けるため、気化空間６１に貯留された処理液は処理ガスに気化され続け、処理空間３１に処理ガスが連続的に供給される。
処理ガスが処理空間３１へ供給されている間、処理空間３１内の基板Ｗは、ホットプレート３２によって加熱される。このことにより、基板Ｗが処理ガスによって処理される。例えば、処理液がシランカップリング剤である場合には、基板Ｗに気化したシランカップリング剤が吸着して、シラン系結合層（図示せず）が基板Ｗに形成される。このシラン系結合層は、シランカップリング剤由来の自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）からなる層であって、後工程である無電解めっき処理工程において成膜される金属膜の密着性および平滑性を改善するための層である。処理空間３１への処理ガスの供給は、所定時間行われて、所望の厚さのシラン系結合層を得ることができる。
また、処理ガス供給工程において、不活性ガス供給部７６から気化空間６１に不活性ガスが供給される。すなわち、図３に示す第１ガス開閉弁７７Ｖおよび第１流量調整弁７７Ｆが開き、不活性ガス供給部７６と気化空間６１とが連通する。このことにより、不活性ガス供給部７６から気化空間６１に不活性ガスが供給され、供給された不活性ガスがキャリアガスとして作用し、気化空間６１内の処理ガスが不活性ガスに同伴して処理空間３１に供給される。このため、処理空間３１に供給される処理ガスの供給量を増大させることができる。また、気化空間６１において処理液から処理ガスへの気化を促進させることができ、この点においても、処理空間３１に供給される処理ガスの供給量を増大させることができる。
ところで、上述した処理液事前気化工程および処理ガス供給工程では、図２に示す不活性ガス吐出部５５から処理容器２２内に処理ガスが吐出される。より具体的には、不活性ガス供給部７６から不活性ガス吐出部５５に処理ガスが供給され、不活性ガスは不活性ガス吐出部５５から処理容器２２内に吐出される。吐出された処理ガスは、処理チャンバ３０の周囲を通って排気口２２ａに向かう。このことにより、処理チャンバ３０の周囲を低酸素雰囲気にすることができ、処理空間３１に酸素が混入することを防止できる。
［不活性ガスパージ工程］
処理ガス供給工程の後、処理空間３１に不活性ガスがパージされる（ステップＳ５）。この場合、まず、図３に示す真空ポンプ７０を停止するとともに、第１開閉弁７１Ｖ、第２開閉弁７２Ｖおよび第１ガス開閉弁７７Ｖが閉じられる。続いて、第２ガス開閉弁７８Ｖおよび第２流量調整弁７８Ｆが開き、不活性ガス供給部７６と処理空間３１とが、気化空間６１を介することなく連通し、処理空間３１内に不活性ガスが供給される。このことにより、処理空間３１内の不活性ガスの圧力を上昇させ、処理空間３１内の圧力が大気圧となった時点で、第２ガス開閉弁７８Ｖが閉じられる。処理空間３１内の圧力は、処理空間圧力センサ７４により計測される。
［基板冷却工程］
不活性ガスパージ工程の後、基板Ｗが冷却される（ステップＳ６）。この場合、まず、蓋体シリンダ４２が駆動されて、下方位置に位置づけられている蓋体４０が上昇して上方位置に位置づけられる。続いて、基板シリンダ４５が駆動されて昇降ピン４４が上昇し、基板Ｗがホットプレート３２から上方に離れる。次に、温度調節部５０の移動駆動部５３が駆動されて、温度調節位置に退避していた温度調節アーム５１が受渡位置に位置づけられて、基板Ｗが温度調節アーム５１に渡される。その後、基板Ｗを受け取った温度調節アーム５１が受渡位置から温度調節位置に移動する。
温度調節アーム５１が温度調節位置に位置づけられると、図示しない温度調節部材によって、基板Ｗの温度調節が行われる。例えば、処理後の基板Ｗは、ホットプレート３２により加熱されて温度上昇しているため、温度調節部材によって基板Ｗが冷却される。この基板冷却工程においても、不活性ガス吐出部５５から処理容器２２内に不活性ガスが吐出される。
［基板搬出工程］
基板冷却工程の後、基板Ｗが処理容器２２から搬出される（ステップＳ７）。
このようにして、処理ユニット１６を用いた基板Ｗの一連の処理方法（ステップＳ１〜ステップＳ７）が終了する。
このように本実施の形態によれば、処理空間３１を介して気化空間６１を減圧して、気化空間６１に貯留された処理液から気化した処理ガスが処理空間３１に供給される。このことにより、気化空間６１から処理空間３１に、処理液から気化した処理ガスを供給することができ、第１ライン７１内に液状の処理液が残存することを防止できる。このため、残存した処理液が処理空間３１に送られて基板Ｗに付着することによってパーティクルが発生することを防止できる。この場合、基板Ｗの処理に貢献し得ない処理液の量を低減することができ、処理液の使用量を低減することができる。
また、本実施の形態によれば、処理空間３１に処理ガスを供給する際、気化空間６１に不活性ガスが供給される。このことにより、気化空間６１内の処理ガスを、不活性ガスに同伴して処理空間３１に供給することができる。このため、処理空間３１に供給される処理ガスの供給量を増大させることができ、処理空間３１の雰囲気を処理ガス雰囲気に迅速に置換させて、基板Ｗの処理時間を短縮させることができる。また、気化空間６１において処理液から処理ガスへの気化を促進させることができ、この点においても、処理空間３１に供給される処理ガスの供給量を増大させることができる。
また、本実施の形態によれば、処理空間３１に処理ガスを供給する前に、処理空間３１を介することなく気化空間６１が減圧されて気化空間６１に貯留された処理液が処理ガスに気化される。このことにより、処理空間３１に処理ガスを供給する初期段階で、処理空間３１に供給される処理ガスの供給量を増大させることができる。このため、処理空間３１の雰囲気を処理ガス雰囲気により一層迅速に置換させることができ、基板Ｗの処理時間をより一層短縮させることができる。
また、本実施の形態によれば、気化タンク６０の第１液面センサ６６の高さ位置と第２液面センサ６７の高さ位置との間に、処理液の飛散を防止する飛散防止板６８が設けられている。このことにより、気化タンク６０への処理液供給時において、飛散防止板６８よりも下方に処理液の液面が位置づけられている場合に、供給される処理液の跳ね上がりや、処理液の液面の揺れによって、第２液面センサ６７が処理液の液面を誤検出することを防止できる。このため、気化タンク６０への処理液の貯留量の精度を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、気化タンク６０に処理液を供給する処理液供給ライン８０の出口端８０ａが、気化タンク６０の凹部６３内に配置されている。このことにより、出口端８０ａから導入される処理液が、跳ね上がったり飛散したりすることを防止できるとともに、貯留される処理液の液面が揺れることを防止できる。このため、第２液面センサ６７が処理液の液面を誤検出することを防止でき、気化タンク６０への処理液の貯留量の精度を向上させることができる。
さらに、本実施の形態によれば、気化タンク６０に貯留された処理液を排出する処理液排出ライン８５の入口端８５ａが、気化タンク６０の凹部６３内に配置されている。このことにより、気化タンク６０から処理液を排出した場合に、処理液が気化空間６１に残存することを抑制できる。とりわけ、本実施の形態によれば、処理液排出ライン８５の入口端側配管部８６に、入口端８５ａから上方に延びる切欠部８７が設けられている。このことにより、入口端側配管部８６の入口端８５ａを凹部底面６３ａに当接させた場合においても処理液を排出することができ、気化空間６１に処理液が残存することをより一層抑制できる。
なお、上述した本実施の形態においては、図８に示すように、気化タンク６０が、タンクヒータ９０（タンク加熱部）によって加熱されるようにしてもよい。この場合、気化タンク６０内の処理ガスの飽和蒸気圧を上昇させることができ、気化空間６１に貯留されている処理液の気化を促進させて、気化タンク６０内の処理ガスを増大させることができる。このため、処理空間３１に供給される処理ガスの供給量をより一層増大させることができる。
また、上述した本実施の形態においては、処理ガス供給工程（ステップＳ４）において、不活性ガス供給部７６から気化空間６１に不活性ガスが供給される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、処理ガス供給工程において、不活性ガスが気化空間６１に供給されないようにしてもよい。この場合においても、真空ポンプ７０によって気化空間６１が処理空間３１を介して減圧されているため、気化空間６１で気化した処理ガスを処理空間３１に供給することができる。
なお、本発明は上記実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態および変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１ 基板処理装置
１８ 制御部
３０ 処理チャンバ
３１ 処理空間
６０ 気化タンク
６１ 気化空間
６２ａ 本体底面
６３ 凹部
６６ 第１液面センサ
６７ 第２液面センサ
６８ 飛散防止板
７０ 真空ポンプ
７１ 第１ライン
７１Ｖ 第１開閉弁
７２ 第２ライン
７２Ｖ 第２開閉弁
７３ 第３ライン
７３Ｖ 第３開閉弁
７６ 不活性ガス供給部
８０ 処理液供給ライン
８０ａ 出口端
８５ 処理液排出ライン
８５ａ 入口端
８６ 入口端側配管部
８７ 切欠部
９０ タンクヒータ

Claims (11)

  1. 基板を処理する処理空間を有する処理チャンバと、
    処理液を貯留するとともに貯留された前記処理液が気化可能な気化空間を有する気化タンクと、
    前記処理空間を介して前記気化空間を減圧して、前記気化空間に貯留された前記処理液を処理ガスに気化させ、気化した前記処理ガスを前記処理空間に供給する減圧駆動部と、 前記気化空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
    前記気化空間と前記処理空間とを連通する第１ラインと、
    前記処理空間と前記減圧駆動部とを連通する第２ラインと、
    前記気化空間と前記減圧駆動部とを、前記処理空間を介することなく連通する第３ラインと、
    前記不活性ガス供給部と前記気化空間とを連通する第１ガス供給ラインと、
    前記第１ラインに設けられた第１開閉弁と、
    前記第２ラインに設けられた第２開閉弁と、
    前記第３ラインに設けられた第３開閉弁と、
    前記第１ガス供給ラインに設けられた第１ガス開閉弁と、
    前記減圧駆動部、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁、前記第３開閉弁および前記第１ガス開閉弁を制御する制御部と、を更に備え、
    前記制御部は、前記第１開閉弁および前記第１ガス開閉弁を閉じるとともに前記第３開閉弁を開いて、前記処理空間を介することなく前記気化空間を減圧して前記気化空間に貯留された前記処理液を前記処理ガスに気化させて、前記気化空間内の前記処理ガスの圧力を上昇させ、その後、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁および前記第１ガス開閉弁を開くとともに前記第３開閉弁を閉じて、前記処理空間を介して前記気化空間を減圧して前記気化空間に貯留された前記処理液を前記処理ガスに気化させるとともに前記気化空間に前記不活性ガスを供給する、基板処理装置。
  2. 前記第１ガス供給ラインに設けられ、前記不活性ガスの流量を調整する第１流量調整弁を更に備えた、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記気化タンクは、貯留された前記処理液の液面を検出する第１液面センサと、前記第１液面センサよりも高い位置に設けられ、前記処理液の液面を検出する第２液面センサと、を有し、
    前記第１液面センサの高さ位置と前記第２液面センサの高さ位置との間に、前記処理液の飛散を防止する飛散防止部材が設けられている、請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記気化タンクを加熱するタンク加熱部を更に備えた、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記気化タンクは、本体底面と、前記本体底面に設けられた凹部と、を有し、
    前記気化タンクに、前記処理液を供給する処理液供給ラインが連通されており、
    前記処理液供給ラインの出口端は、前記気化タンクの前記凹部内に配置されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記気化タンクは、本体底面と、前記本体底面に設けられた凹部と、を有し、
    前記気化タンクに、貯留された前記処理液を排出する処理液排出ラインが連通されており、
    前記処理液排出ラインの入口端は、前記気化タンクの前記凹部内に配置されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記処理液排出ラインは、前記気化タンク内に設けられた入口端側配管部を含み、
    前記入口端側配管部に、入口端から延びる切欠部が設けられている、請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記気化空間の圧力を計測する気化空間圧力センサを更に備え、
    前記制御部は、前記気化空間圧力センサにより計測された前記気化空間内の前記処理ガスの圧力が、所定の圧力に達した後、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁および前記第１ガス開閉弁を開くとともに前記第３開閉弁を閉じる、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 基板を処理する処理空間に前記基板を搬入する搬入工程と、
    気化タンクの気化空間に処理液を供給して貯留する貯留工程と、
    前記処理空間を介することなく前記気化空間を減圧して、前記気化空間に貯留された前記処理液を処理ガスに気化させて、前記気化空間内の前記処理ガスの圧力を上昇させる気化工程と、
    前記気化工程の後、前記処理空間を介して前記気化空間を減圧して、前記気化空間に貯留された前記処理液を前記処理ガスに気化させ、気化した前記処理ガスを前記処理空間に供給するとともに、前記気化空間に不活性ガスを供給する供給工程と、を備えた、基板処理方法。
  10. 前記気化工程において、前記気化空間内の前記処理ガスの圧力が所定の圧力に達した後、前記供給工程が行われる、請求項９に記載の基板処理方法。
  11. 基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して請求項９または１０に記載の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
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