JP6762378B2 - 基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体に関する。

従来、シリコンウェハや化合物半導体ウェハ等の基板に付着したパーティクルの除去を行う基板洗浄装置が知られている。

たとえば、特許文献１には、基板の表面に処理膜を形成し、この処理膜を「膜」の状態で剥離させることで、処理膜とともに基板上のパーティクルを除去する基板洗浄方法が開示されている。

特開２０１５−１１９１６４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術には、処理膜の剥離を促進させるという点で更なる改善の余地がある。

実施形態の一態様は、基板からの処理膜の剥離を促進させることができる基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板洗浄方法は、成膜処理液供給工程と、剥離処理液供給工程と、溶解処理液供給工程とを含む。成膜処理液供給工程は、揮発成分を含み基板上に膜を形成するための成膜処理液を基板へ供給する。剥離処理液供給工程は、揮発成分が揮発することによって成膜処理液が基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して処理膜を基板から剥離させる剥離処理液としての純水を供給する。溶解処理液供給工程は、剥離処理液供給工程後、処理膜に対して処理膜を溶解させる溶解処理液を供給する。また、剥離処理液供給工程は、処理膜に対し、純水よりも表面張力が小さい液体と純水とを混合した混合液を供給した後で、剥離処理液としての純水を供給する。

実施形態の一態様によれば、基板からの処理膜の剥離を促進させることができる。

図１Ａは、第１の実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図１Ｂは、第１の実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図１Ｃは、第１の実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図１Ｄは、第１の実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図１Ｅは、第１の実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図２は、第１の実施形態に係る基板洗浄システムの構成を示す模式図である。 図３は、第１の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。 図４は、本実施形態に係る基板洗浄システムが実行する基板洗浄処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、剥離処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、第２の実施形態に係る基板保持機構の模式側面図である。 図７は、第２の実施形態に係る基板保持機構の模式平面図（その１）である。 図８は、第１把持体周辺の模式拡大図（その１）である。 図９は、第２把持体周辺の模式拡大図（その１）である。 図１０は、第２の実施形態に係る基板保持機構の模式平面図（その２）である。 図１１は、第２把持体周辺の模式拡大図（その２）である。 図１２は、第１把持体周辺の模式拡大図（その２）である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
＜基板洗浄方法の内容＞
まず、第１の実施形態に係る基板洗浄方法の内容について図１Ａ〜図１Ｅを用いて説明する。図１Ａ〜図１Ｅは、第１の実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。

図１Ａに示すように、第１の実施形態に係る基板洗浄方法では、シリコンウェハや化合物半導体ウェハ等の基板（以下、「ウェハＷ」と記載する）のパターン形成面に対し、揮発成分を含みウェハＷ上に膜を形成するための処理液（以下、「成膜処理液」と記載する）を供給する。

ウェハＷのパターン形成面に供給された成膜処理液は、揮発成分の揮発による体積収縮を起こしながら固化または硬化して処理膜となる。これにより、ウェハＷ上に形成されたパターンやパターンに付着したパーティクルＰがこの処理膜に覆われた状態となる（図１Ｂ参照）。なお、ここでいう「固化」とは、固体化することを意味し、「硬化」とは、分子同士が連結して高分子化すること（たとえば架橋や重合等）を意味する。

つづいて、図１Ｂに示すように、ウェハＷ上の処理膜に対して剥離処理液が供給される。剥離処理液とは、前述の処理膜をウェハＷから剥離させる処理液である。第１の実施形態に係る基板洗浄方法では、剥離処理液として常温（２３〜２５度程度）の純水が用いられる。

処理膜上に供給された純水は、処理膜中に浸透していきウェハＷの界面に到達する。さらに、ウェハＷの界面に到達した純水は、ウェハＷの界面であるパターン形成面に浸透する。

このように、ウェハＷと処理膜との間に剥離処理液としての純水が浸入することにより、処理膜は「膜」の状態でウェハＷから剥離し、これに伴い、パターン形成面に付着したパーティクルＰが処理膜とともにウェハＷから剥離する（図１Ｃ参照）。

なお、成膜処理液は、揮発成分の揮発に伴う体積収縮によって生じる歪み（引っ張り力）により、パターン等に付着したパーティクルＰをパターン等から引き離すことができる。

つづいて、ウェハＷから剥離された処理膜に対し、処理膜を溶解させる溶解処理液が供給される。これにより、処理膜は溶解し、処理膜に取り込まれていたパーティクルＰは、溶解処理液中に浮遊した状態となる（図１Ｄ参照）。その後、溶解処理液や溶解した処理膜を純水等で洗い流すことにより、パーティクルＰは、ウェハＷ上から除去される（図１Ｅ参照）。

このように、第１の実施形態に係る基板洗浄方法では、ウェハＷ上に形成された処理膜をウェハＷから「膜」の状態で剥離させることで、パターン等に付着したパーティクルＰを処理膜とともにウェハＷから除去することとした。

したがって、第１の実施形態に係る基板洗浄方法によれば、化学的作用を利用することなくパーティクル除去を行うため、エッチング作用等による下地膜の侵食を抑えることができる。

また、第１の実施形態に係る基板洗浄方法によれば、従来の物理力を利用した基板洗浄方法と比較して弱い力でパーティクルＰを除去することができるため、パターン倒れを抑制することもできる。

さらに、第１の実施形態に係る基板洗浄方法によれば、従来の物理力を利用した基板洗浄方法では除去が困難であった、粒子径が小さいパーティクルＰを容易に除去することが可能となる。

なお、第１の実施形態に係る基板洗浄方法において、処理膜は、ウェハＷに成膜された後、パターン露光を行うことなくウェハＷから全て除去される。したがって、洗浄後のウェハＷは、成膜処理液を塗布する前の状態、すなわち、パターン形成面が露出した状態となる。

ここで、成膜処理液としては、たとえばトップコート液や、特開２０１６−３６０１２号公報に記載の「基板洗浄用組成物」等が用いられる。しかしながら、これらの成膜処理液によって形成される処理膜は撥水性を有するため、かかる処理膜に対して剥離処理液としての純水を供給しても、処理膜の表面で純水がはじかれてしまい、処理膜中に純水を効率よく浸透させることが困難である。

そこで、第１の実施形態に係る基板洗浄方法では、剥離処理液としての純水を供給するのに先立ち（すなわち、図１Ａに示す処理と図１Ｂに示す処理との間に）、純水よりも表面張力が小さい液体と純水とを混合した混合液を処理膜に供給することとした。

かかる混合液は、純水と比較して表面張力が小さいため、処理膜の表面ではじかれにくく、処理膜中に浸透し易い。かかる混合液を処理膜中に浸透することで、処理膜中には純水の通り道が形成される。これにより、その後、剥離処理液としての純水を処理膜に供給した際に、純水をパターン形成面に早期に到達させることができる。

このように、第１の実施形態に係る基板洗浄方法によれば、剥離処理液としての純水を処理膜に供給するのに先立ち、純水よりも表面張力が小さい液体と純水とを混合した混合液を処理膜に供給することで、純水が処理膜中に浸透し易くなる。これにより、ウェハＷからの処理膜の剥離を促進させることができる。

＜基板洗浄システムの構成＞
次に、第１の実施形態に係る基板洗浄システムの構成について図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る基板洗浄システムの構成を示す模式図である。なお、以下においては、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２に示すように、基板洗浄システム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、複数枚のウェハＷを水平状態で収容可能な複数の搬送容器（以下、「キャリアＣ」と記載する）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る。搬送部１２の内部には、基板搬送装置１２１と、受渡部１２２とが設けられる。

基板搬送装置１２１は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１２１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、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１２２との間でウェハ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１３と、複数の基板洗浄装置１４とを備える。複数の基板洗浄装置１４は、搬送部１３の両側に並べて設けられる。

搬送部１３は、内部に基板搬送装置１３１を備える。基板搬送装置１３１は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３１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、ウェハ保持機構を用いて受渡部１２２と基板洗浄装置１４との間でウェハＷの搬送を行う。

基板洗浄装置１４は、上述した基板洗浄方法に基づく基板洗浄処理を実行する装置である。かかる基板洗浄装置１４の具体的な構成については、後述する。

また、基板洗浄システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、基板洗浄システム１の動作を制御する装置である。かかる制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１５と記憶部１６とを備える。記憶部１６には、基板洗浄処理等の各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１５は、記憶部１６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洗浄システム１の動作を制御する。制御部１５は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processor Unit）等であり、記憶部１６は、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等である。

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１６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洗浄システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１２１が、キャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１２２に載置する。受渡部１２２に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１３１によって受渡部１２２から取り出されて基板洗浄装置１４へ搬入され、基板洗浄装置１４によって基板洗浄処理が施される。洗浄後のウェハＷは、基板搬送装置１３１により基板洗浄装置１４から搬出されて受渡部１２２に載置された後、基板搬送装置１２１によってキャリアＣに戻される。

＜基板洗浄装置の構成＞
次に、基板洗浄装置１４の構成について図３を参照して説明する。図３は、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１４の構成を示す模式図である。

図３に示すように、基板洗浄装置１４は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、液供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と液供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

ＦＦＵ２１は、バルブ２２を介してダウンフローガス供給源２３に接続される。ＦＦＵ２１は、ダウンフローガス供給源２３から供給されるダウンフローガス（たとえば、ドライエア）をチャンバ２０内に吐出する。

基板保持機構３０は、回転保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。回転保持部３１は、チャンバ２０の略中央に設けられる。回転保持部３１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３１１が設けられる。ウェハＷは、かかる保持部材３１１によって回転保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。

支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において回転保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。

かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された回転保持部３１を回転させ、これにより、回転保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

液供給部４０は、基板保持機構３０に保持されたウェハＷに対して各種の処理液を供給する。かかる液供給部４０は、複数（ここでは４つ）のノズル４１ａ〜４１ｄと、ノズル４１ａ〜４１ｄを水平に支持するアーム４２と、アーム４２を旋回および昇降させる旋回昇降機構４３とを備える。

ノズル４１ａは、バルブ４４ａおよび流量調整器４６ａを介して薬液供給源４５ａに接続される。ノズル４１ｂは、バルブ４４ｂおよび流量調整器４６ｂを介して成膜処理液供給源４５ｂに接続される。ノズル４１ｃは、バルブ４４ｃおよび流量調整器４６ｃを介して剥離処理液供給源４５ｃに接続される。ノズル４１ｄは、バルブ４４ｄおよび流量調整器４６ｄを介して溶解処理液供給源４５ｄに接続される。

ノズル４１ａからは、薬液供給源４５ａから供給される薬液が吐出される。薬液としては、たとえばＤＨＦ（希フッ酸）、ＳＣ１（アンモニア／過酸化水素／水の混合液）、ＤＳＰ（Diarrhetic Shellfish Poisoning）等が用いられる。

ノズル４１ｂからは、成膜処理液供給源４５ｂから供給される成膜処理液が吐出される。成膜処理液としては、たとえばトップコート液や、特開２０１６−３６０１２号公報に記載の「基板洗浄用組成物」等が用いられる。なお、トップコート液により形成されるトップコート膜（処理膜の一例）は、レジストへの液浸液の浸み込みを防ぐためにレジストの上面に塗布される保護膜である。また、液浸液とは、たとえばリソグラフィ工程における液浸露光に用いられる液体である。

ノズル４１ｃからは、剥離処理液供給源４５ｃから供給される剥離処理液が吐出される。剥離処理液は、上述したようにＤＩＷである。

ノズル４１ｄからは、溶解処理液供給源４５ｄから供給される溶解処理液が吐出される。溶解処理液としては、たとえばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、シンナー、ＭＩＢＣ（４−メチル−２−ペンタノール）、トルエン、酢酸エステル類、アルコール類、グリコール類（プロピレングリコールモノメチルエーテル）などの有機溶剤が用いられる。

ここでは、溶解処理液として、所定の温度（たとえば、６５℃）に加熱されたＩＰＡを用いるものとする。

なお、溶解処理液としては、常温のＩＰＡを用いても構わない。また、溶解処理液としては、有機溶剤に限らず、たとえば、アルカリ現像液や酸性現像液を用いることもできる。アルカリ現像液は、アンモニア水、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ：Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）等の４級水酸化アンモニウム水溶液、コリン水溶液の少なくとも一つを含むものであればよい。酸性現像液としては、酢酸、蟻酸、ヒドロキシ酢酸等を用いることができる。

回収カップ５０は、回転保持部３１を取り囲むように配置され、回転保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から基板洗浄装置１４の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給されるダウンフローガスを基板洗浄装置１４の外部へ排出する排気口５２が形成される。

＜基板洗浄システムの具体的動作＞
次に、基板洗浄装置１４の具体的動作について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る基板洗浄システム１が実行する基板洗浄処理の処理手順を示すフローチャートである。基板洗浄システム１が備える各装置は、制御部１５の制御に従って図４に示す各処理手順を実行する。

図４に示すように、基板洗浄装置１４では、まず、基板搬入処理が行われる（ステップＳ１０１）。かかる基板搬入処理では、基板搬送装置１３１（図２参照）によってチャンバ２０内に搬入されたウェハＷが基板保持機構３０の保持部材３１１により保持される。このときウェハＷは、パターン形成面が上方を向いた状態で保持部材３１１に保持される。その後、駆動部３３によって回転保持部３１が回転する。これにより、ウェハＷは、回転保持部３１に水平保持された状態で回転保持部３１とともに回転する。ウェハＷの回転数は、たとえば、１０００ｒｐｍに設定される。

つづいて、基板洗浄装置１４では、薬液処理が行われる（ステップＳ１０２）。薬液処理では、まず、液供給部４０のノズル４１ａがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４４ａが所定時間開放されることにより、レジストが形成されていないウェハＷのパターン形成面に対してＤＨＦ等の薬液が供給される。ウェハＷへ供給された薬液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷのパターン形成面に広がる。

つづいて、液供給部４０のノズル４１ｃがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４４ｃが所定時間開放されることにより、ウェハＷのパターン形成面に対してＤＩＷが供給される。ウェハＷへ供給されたＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷのパターン形成面に広がる。これにより、ウェハＷ上に残存する薬液がＤＩＷによって洗い流される。

つづいて、基板洗浄装置１４では、プリウェット処理が行われる（ステップＳ１０３）。プリウェット処理では、液供給部４０のノズル４１ｄがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４４ｄが所定時間開放されることにより、ウェハＷのパターン形成面に対してＩＰＡが供給される。ウェハＷへ供給されたＩＰＡは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷのパターン形成面に広がる。

成膜処理液としてのトップコート液や基板洗浄用組成物は撥水性が高いため、薬液処理後のウェハＷに対して成膜処理液を供給しても、ウェハＷの表面に残存するＤＩＷによってはじかれてしまい、ウェハＷの表面に成膜処理液の液膜を形成するのに多くの時間がかかってしまう。

そこで、第１の実施形態に係る基板洗浄システム１では、薬液処理後のウェハＷに対してＩＰＡを供給して、薬液処理後のウェハＷに残存するＤＩＷをＩＰＡに置換することとした。このように、成膜処理液と親和性のあるＩＰＡを事前にウェハＷに塗り広げておくことで、後述する成膜処理液供給処理（ステップＳ１０４）において、成膜処理液がウェハＷの上面に広がり易くなるとともに、パターンの隙間にも入り込み易くなる。したがって、成膜処理液の使用量を削減することができるとともに、パターンの隙間に入り込んだパーティクルＰをより確実に除去することが可能となる。また、成膜処理液供給処理の処理時間の短縮化を図ることもできる。

なお、ここでは、プリウェット処理において、ウェハＷに対してＩＰＡを供給することとしたが、プリウェット処理に用いる処理液は、ＩＰＡに限定されない。プリウェット処理に用いる処理液としては、たとえば、エタノールやアセトンなどのＩＰＡ以外の有機溶剤を用いることができる。

つづいて、基板洗浄装置１４では、成膜処理液供給処理が行われる（ステップＳ１０４）。成膜処理液供給処理では、液供給部４０のノズル４１ｂがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４４ｂが所定時間開放されることにより、ウェハＷのパターン形成面に対して成膜処理液が供給される。

ウェハＷへ供給された成膜処理液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に広がる。これにより、ウェハＷのパターン形成面に成膜処理液の液膜が形成される。液膜は、少なくともウェハＷ上のパターンを覆う厚さ（たとえば、４５ｎｍ以上）に形成されることが好ましい。

つづいて、基板洗浄装置１４では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０５）。かかる乾燥処理では、たとえばウェハＷの回転速度を所定時間増加させることによって成膜処理液を乾燥させる。これにより、たとえば成膜処理液に含まれる有機溶媒の一部または全部が気化して成膜処理液に含まれる固形分が固化または硬化し、ウェハＷのパターン形成面に処理膜が形成される。

なお、ステップＳ１０５の乾燥処理は、たとえば、図示しない減圧装置によってチャンバ２０内を減圧状態にする処理であってもよいし、ＦＦＵ２１から供給されるダウンフローガスによってチャンバ２０内の湿度を低下させる処理であってもよい。これらの処理によっても、成膜処理液を固化または硬化させることができる。

また、基板洗浄装置１４は、成膜処理液が自然に固化または硬化するまでウェハＷを基板洗浄装置１４で待機させてもよい。また、ウェハＷの回転を停止させたり、成膜処理液が振り切られてウェハＷの表面が露出することがない程度の回転数でウェハＷを回転させたりすることによって成膜処理液を固化または硬化させてもよい。

つづいて、基板洗浄装置１４では、剥離処理が行われる（ステップＳ１０６）。かかる剥離処理では、ウェハＷ上に形成された処理膜がウェハＷから剥離される。かかる剥離処理の具体的な内容については、後述する。

つづいて、基板洗浄装置１４では、溶解処理液供給処理が行われる（ステップＳ１０７）。溶解処理液供給処理では、液供給部４０のノズル４１ｄがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４４ｄが所定時間開放されることにより、ウェハＷから剥離された処理膜に対してＩＰＡが供給される。ウェハＷへ供給されたＩＰＡは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に広がる。これにより、処理膜は溶解する。

第１の実施形態に係る基板洗浄システム１では、溶解処理液として所定の温度に加熱されたＩＰＡを用いることとしたため、ウェハＷから剥離された処理膜をより短時間で溶解させることができる。

つづいて、基板洗浄装置１４では、リンス処理が行われる（ステップＳ１０８）。リンス処理では、液供給部４０のノズル４１ｃがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４４ｃが所定時間開放されることにより、ウェハＷから剥離された処理膜に対してＤＩＷが供給される。ウェハＷへ供給されたＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に広がる。これにより、溶解した処理膜やＩＰＡ中に浮遊するパーティクルＰがウェハＷから除去される。

つづいて、基板洗浄装置１４では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０９）。乾燥処理では、たとえばウェハＷの回転速度を所定時間増加させることによって、ウェハＷの表面に残存するＤＩＷを振り切ってウェハＷを乾燥させる。

なお、基板洗浄装置１４では、上述したステップＳ１０８およびステップＳ１０９の処理に代えて、ステップＳ１０７の溶解処理液供給処理に引き続き、ノズル４１ｄから回転するウェハＷに対してＩＰＡを供給した後で、ウェハＷを高速で回転させてウェハＷを乾燥させる処理を行ってもよい。

つづいて、基板洗浄装置１４では、基板搬出処理が行われる（ステップＳ１１０）。かかる基板搬出処理では、基板搬送装置１３１（図２参照）によって、基板洗浄装置１４のチャンバ２０からウェハＷが取り出される。その後、ウェハＷは、受渡部１２２および基板搬送装置１２１を経由して、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣに収容される。かかる基板搬出処理が完了すると、１枚のウェハＷについての基板洗浄処理が完了する。

次に、ステップＳ１０６の剥離処理の具体的な手順の一例について図５を参照して説明する。図５は、剥離処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、基板洗浄装置１４では、まず、ＤＩＷ液盛り処理が行われる（ステップＳ２０１）。ＤＩＷ液盛り処理では、液供給部４０のノズル４１ｃがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４４ｃが所定時間開放されることにより、ウェハＷ上に形成された処理膜に対してＤＩＷが供給される。ウェハＷ上の処理膜に供給されたＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によって処理膜の表面に広がる。これにより、処理膜上にＤＩＷの液膜が形成される。

なお、ＤＩＷ液盛り処理は、処理膜上にＤＩＷの液膜を形成するために行われる。このため、ＤＩＷ液盛り処理におけるＤＩＷの供給時間は、後段の混合液供給処理（ステップＳ２０２）やＤＩＷ供給処理（ステップＳ２０３）と比較して短く設定される。たとえば、ＤＩＷ液盛り処理におけるＤＩＷの供給時間は、２ｓｅｃである。また、ＤＩＷ液盛り処理では、後段の混合液供給処理（ステップＳ２０２）やＤＩＷ供給処理（ステップＳ２０３）と比較してウェハＷを低速で回転させるようにしてもよい。

つづいて、基板洗浄装置１４では、混合液供給処理が行われる（ステップＳ２０２）。混合液供給処理では、たとえば液供給部４０のノズル４１ｃおよびノズル４１ｄの中間位置をウェハＷの中央上方に位置させる。その後、バルブ４４ｃおよびバルブ４４ｄが所定時間開放されることにより、ウェハＷ上の処理膜に対してＤＩＷおよびＩＰＡが同時に供給される。ウェハＷ上の処理膜に供給されたＤＩＷおよびＩＰＡは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によって処理膜の表面に広がりながら混合される。これにより、処理膜上にＤＩＷとＩＰＡとの混合液の液膜が形成される。

ＩＰＡの表面張力は、２０℃で２０．８ｍＮ／ｍであり、ＤＩＷの表面張力（７２．７５ｍＮ／ｍ）よりも小さい。かかるＩＰＡとＤＩＷとの混合液は、ＤＩＷと比較して表面張力が小さいため、処理膜の表面ではじかれにくく、処理膜中に浸透し易い。したがって、処理膜中に純水の通り道を早期に形成することができる。

ここで、混合液は、ＩＰＡの濃度が２５％未満であることが好ましい。これは、ＩＰＡの濃度が２５％以上とした場合、混合液によって処理膜が溶解されて処理膜が「膜」の状態で剥離する現象が発生しなくなる結果、パーティクル除去率が低下するためである。より好ましくは、混合液のＩＰＡ濃度は７．５％以下である。

制御部１５は、混合液のＩＰＡ濃度が７．５％以下となるように、流量調整器４６ｃ，４６ｄを制御する。たとえば、制御部１５は、ＤＩＷおよびＩＰＡの流量比が１０００：７５となるように、流量調整器４６ｃ，４６ｄを制御することにより、ＩＰＡ濃度が７．５％の混合液を処理膜に供給する。

ここで、ＩＰＡ濃度が７．５％の混合液であっても、処理膜に対して長時間供給し続けると、処理膜を溶解させてしまいパーティクル除去率が低下するおそれがある。このような観点から、ＩＰＡ濃度が７．５％の混合液の供給時間は、６０ｓｅｃ以下が好ましい。より好ましくは、混合液の供給時間は、２ｓｅｃである。

なお、本願発明者らは、ＤＩＷの流量を１０００ｍｌ／ｍｉｎとし、ＩＰＡの流量を７５ｍｌ／ｍｉｎとして得られるＩＰＡ濃度７．５％の混合液を処理膜に対して、６０ｓｅｃ供給した場合と２ｓｅｃ供給した場合における剥離処理後のパーティクル除去率を実験により測定し、６０ｓｅｃ供給した場合の除去率よりも２ｓｅｃ供給した場合の除去率の方が高いことを確認している。

つづいて、基板洗浄装置１４では、ＤＩＷ供給処理が行われる（ステップＳ２０３）。ＤＩＷ供給処理では、液供給部４０のノズル４１ｃがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４４ｃが所定時間開放されることにより、ウェハＷ上に形成された処理膜に対してＤＩＷが供給される。ウェハＷ上の処理膜に供給されたＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によって処理膜の表面に広がる。これにより、処理膜上にＤＩＷの液膜が形成される。

ＤＩＷは、混合液供給処理によって処理膜中に形成されたＤＩＷの通り道を通って処理膜中に浸透してウェハＷの界面に到達する。そして、ＤＩＷは、ウェハＷの界面であるパターン形成面に浸透して、処理膜をウェハＷから剥離させる。これにより、ウェハＷのパターン形成面に付着したパーティクルＰが処理膜とともにウェハＷから剥離される。

このように、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１４では、剥離処理液としてのＤＩＷを処理膜に供給するのに先立ち、ＤＩＷとＩＰＡとの混合液を処理膜に供給して処理膜中にＤＩＷの通り道を形成することとした。これにより、ＤＩＷがパターン形成面に浸透するまでの時間が短縮されるため、処理膜がウェハＷから剥離するまでの時間を短縮することができる。したがって、ウェハＷからの処理膜の剥離を促進させることが可能である。

また、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１４では、所定の温度（たとえば６５°）に加熱されたＩＰＡをＤＩＷと混合することとした。ＩＰＡを加熱することにより、ＩＰＡの表面張力がより小さくなることから、混合液の表面張力をより小さくすることができる。したがって、処理膜中に純水の通り道をより早期に形成することができる。

また、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１４では、処理膜に対してＩＰＡとＤＩＷとをそれぞれ供給して処理膜上でこれらを混合することにより、処理膜に対して混合液を供給することとした。これにより、所定濃度の混合液を生成するための混合部を別途設ける必要がなく、安価に装置を構成できる。

また、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１４では、処理膜に対してＤＩＷを供給して処理膜上にＤＩＷを液盛りした後で、処理膜に対して混合液を供給することとしたため、ＤＩＷとＩＰＡとが混合される前に、ＩＰＡによって処理膜が溶解されることを抑制することができる。

上述してきたように、第１の実施形態に係る基板洗浄システム１は、成膜処理液供給部（液供給部４０）と、剥離処理液供給部（液供給部４０）と、溶解処理液供給部（液供給部４０）とを備える。成膜処理液供給部は、揮発成分を含み基板上に膜を形成するための成膜処理液（たとえば、トップコート液や基板洗浄用組成物）を基板（ウェハＷ）へ供給する。剥離処理液供給部は、揮発成分が揮発することによって成膜処理液が基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して処理膜を基板から剥離させる剥離処理液としての純水（ＤＩＷ）を供給する。溶解処理液供給部は、処理膜に対して処理膜を溶解させる溶解処理液（たとえば、ＩＰＡ）を供給する。また、剥離処理液供給部は、処理膜に対し、純水よりも表面張力が小さい液体（たとえば、ＩＰＡ）と純水とを混合した混合液を供給した後で、剥離処理液としての純水を供給する。

したがって、第１の実施形態に係る基板洗浄システム１によれば、ウェハＷからの処理膜の剥離を促進させることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、基板保持機構の具体的な構成例について説明する。第２の実施形態に係る基板保持機構は、独立して動作可能な２つの把持体群を備えており、これら２つの把持体群を用い、上述した溶解処理液供給処理においてウェハＷの持ち替えを行う。

図６は、第２の実施形態に係る基板保持機構の模式側面図である。また、図７は、第２の実施形態に係る基板保持機構の模式平面図（その１）である。図８は、第１把持体周辺の模式拡大図（その１）である。図９は、第２把持体周辺の模式拡大図（その１）である。

また、図１０は、第２の実施形態に係る基板保持機構の模式平面図（その２）である。図１１は、第２把持体周辺の模式拡大図（その２）である。図１２は、第１把持体周辺の模式拡大図（その２）である。

なお、図６〜図９には、後述する第１把持体３３０＿１を用いてウェハＷを把持した状態を示しており、図１０〜図１２は、後述する第２把持体３３０＿２を用いてウェハＷを把持した状態を示している。

図６および図７に示すように、第２の実施形態に係る基板洗浄装置１４Ａは、基板保持機構３０Ａを備える。基板保持機構３０Ａは、回転保持部３１Ａと、支柱部３２と、駆動部３３（図３参照）を備える。

回転保持部３１Ａは、第１ベース部３１０と、第２ベース部３２０とを備える。第１ベース部３１０は、支柱部３２に接続される円板状の部材であり、第２ベース部３２０は、かかる第１ベース部３１０の上面に載置される。

第２ベース部３２０の下部には、鉛直方向に延在する複数（ここでは、３つ）の支柱３２１が設けられる。支柱３２１は、第１ベース部３１０に設けられた貫通孔３１２を介して第１ベース部３１０の下方に延在する。

支柱３２１の下方には、押上機構３２３が配置される。押上機構３２３は、延長方向に延在する押上部３２３ａと、押上部３２３ａを鉛直方向に沿って昇降させる駆動部３２３ｂとを備える。かかる押上機構３２３は、駆動部３２３ｂを用いて押上部３２３ａを鉛直上方に移動させることにより、第２ベース部３２０の支柱３２１を鉛直上方に押し上げる。

このように、第２ベース部３２０は、押上機構３２３によって第１ベース部３１０の上面から離れて上方へ移動することができる。第２ベース部３２０の上部には、第２ベース部３２０が上方へ移動した際に、ウェハＷを支持するための複数（ここでは、３つ）のピン３２４が設けられる。

なお、第１ベース部３１０の上面には係合凸部３１３が形成され、第２ベース部３２０の下面には係合凹部３２６が形成される。係合凸部３１３は、貫通孔３１２の周囲を取り囲むように形成され、係合凹部３２６は、かかる係合凸部３１３の周囲を取り囲むように形成される。これら係合凸部３１３と係合凹部３２６とが係合することにより、第１ベース部３１０と第２ベース部３２０とは、位置ずれを起こすことなく一体的に回転することができる。

また、図７に示すように、基板保持機構３０Ａは、複数（ここでは、３つ）の第１把持体３３０＿１と、複数（ここでは、３つ）の第２把持体３３０＿２とを備える。複数の第１把持体３３０＿１および第２把持体３３０＿２は、第１ベース部３１０の外周部に円周状に交互に並べて配置される。また、各把持体３３０＿１，３３０＿２は、第１ベース部３１０に対し、水平方向に延在する回転軸３３２を中心に回動可能に支持される。

複数の第１把持体３３０＿１および第２把持体３３０＿２は、回転軸３３２よりも上方においてウェハＷの周縁部を把持する把持部３３１と、第１ベース部３１０の上面と第２ベース部３２０の下面との間に配置される押下部３３３とを備える。たとえば、第１把持体３３０＿１および第２把持体３３０＿２は、側面視略Ｌ字状に形成され、回転軸３３２はＬ字の角部に配置され、把持部３３１および押下部３３３はＬ字の端部にそれぞれ配置される。

複数の第１把持体３３０＿１および第２把持体３３０＿２の回転軸３３２には、図示しない付勢部材が設けられている。かかる付勢部材により、複数の第１把持体３３０＿１および第２把持体３３０＿２は、把持部３３１がウェハＷから離れる方向に回転するように付勢されている。

第２ベース部３２０の下部には、図７に示すように、複数（ここでは、３つ）の第１凹部３２５＿１と、複数（ここでは、３つ）の第２凹部３２５＿２とが形成される。

たとえば図７に示すように、複数の第２凹部３２５＿２は、複数の第２把持体３３０＿２に対応する位置に配置され、複数の第１凹部３２５＿１は、複数の第１把持体３３０＿１に対応する位置から所定角度（たとえば、１０°）ずれた位置に配置されている。

この場合、図８に示すように、複数の第１把持体３３０＿１は、第２ベース部３２０の下面によって押下部３３３が押し下げられた状態となっている。押下部３３３が押し下げられることで、図示しない付勢部材によって把持部３３１がウェハＷから離れる方向へ回転しようとする動きが規制される。これにより、複数の第１把持体３３０＿１は、把持部３３１によりウェハＷの周縁部を把持した状態となる。

これに対し、複数の第２把持体３３０＿２は、図９に示すように、押下部３３３に対応する位置に第２凹部３２５＿２が配置される。このため、第２把持体３３０＿２の押下部３３３は、第１把持体３３０＿１と異なり、第２ベース部３２０の下面によって押し下げられない。よって、第２把持体３３０＿２は、図示しない付勢部材によって把持部３３１がウェハＷから離れる方向へ回転した状態、すなわち、ウェハＷを把持していない状態となる。

第２の実施形態に係る基板保持機構３０Ａは、第１把持体３３０＿１によってウェハＷを把持した状態から第２把持体３３０＿２によってウェハＷを把持した状態に切り替えることができる。

かかる持ち替えを行う場合には、まず、ウェハＷの回転を停止させ、その後、押上機構３２３を用いて第２ベース部３２０を持ち上げる。第２ベース部３２０が上昇することで、第１把持体３３０＿１によるウェハＷの把持が解除され、ピン３２４によってウェハＷが支持された状態となる。

つづいて、第２ベース部３２０を持ち上げた状態で、駆動部３３を用いて第１ベース部３１０を所定角度（ここでは、１０°）回転させる。これにより、図１０に示すように、複数の第１凹部３２５＿１が、複数の第１把持体３３０＿１に対応する位置に配置され、複数の第２凹部３２５＿２は、複数の第２把持体３３０＿２に対応する位置から所定角度（ここでは、１０°）ずれた位置に配置される。

その後、押上機構３２３を用いて第２ベース部３２０を下降させる。これにより、図１１に示すように、複数の第２把持体３３０＿２の押下部３３３が、第２ベース部３２０の下面によって押し下げられて、複数の第２把持体３３０＿２が回転軸３３２を中心に回動し、複数の第２把持体３３０＿２の把持部３３１がウェハＷの周縁部を把持した状態となる。

一方、複数の第１把持体３３０＿１は、図１２に示すように、押下部３３３に対応する位置に第１凹部３２５＿１が配置されているため、押下部３３３が第２ベース部３２０によって押し下げられた状態とならない。したがって、複数の第１把持体３３０＿１は、ウェハＷを把持していない状態となる。

これにより、第１把持体３３０＿１によってウェハＷを把持した状態から第２把持体３３０＿２によってウェハＷを把持した状態に切り替わる。

なお、図７に示すように、第１ベース部３１０に形成される貫通孔３１２は、第１ベース部３１０の回転が第２ベース部３２０の支柱３２１によって阻害されないように、第１ベース部３１０の周方向に沿って延在した形状を有している。

また、図６および図７に示すように、第１ベース部３１０の上面には、複数（ここでは、６つ）の係止部３１５が設けられ、第２ベース部３２０の周縁部には、複数（ここでは、６つ）の切欠部３２７が形成されている。係止部３１５は、図７に示すように、複数の第２凹部３２５＿２が複数の第２把持体３３０＿２に対応する位置に配置される場合には、切欠部３２７の回転方向における一方側の端部に当接し、図１０に示すように、複数の第１凹部３２５＿１が複数の第１把持体３３０＿１に対応する位置に配置される場合には、切欠部３２７の回転方向における他方側の端部に当接するように構成されている。

このように、第２の実施形態に係る基板保持機構３０Ａは、複数の第１把持体３３０＿１によりウェハＷを把持した状態と、第１把持体３３０＿１と独立して動作可能な複数の第２把持体３３０＿２によりウェハＷを把持した状態とを切り替えることができる。

第２の実施形態において、制御部１５は、溶解処理液供給処理（図４のステップＳ１０７）中に、上述した第１把持体３３０＿１と第２把持体３３０＿２との切替処理を行う。たとえば、制御部１５は、ウェハＷに対して溶解処理液としてのＩＰＡを所定時間供給した後、ＩＰＡの供給およびウェハＷの回転を停止し、上記の切替処理を行って第１把持体３３０＿１から第２把持体３３０＿２への持ち替えを行った後、ＩＰＡの供給およびウェハＷの回転を再開する。これにより、仮に、第１把持体３３０＿１に処理膜やパーティクルＰが付着していたとしても、第２把持体３３０＿２への持ち替えを行うことにより、ウェハＷの汚損や発塵等を防止することができる。

なお、図６に示すように、第２の実施形態に係る基板洗浄装置１４Ａは、回収カップ５０Ａを備える。回収カップ５０Ａは、外側カップ５３と、外側カップ５３よりも内側に配置される内側カップ５４とを備える。内側カップ５４は、ウェハＷの下面から飛散する液体を受ける。また、内側カップ５４は、外側カップ５３よりも低く形成されており、外側カップ５３と内側カップ５４との間には、ウェハＷの上面から飛散する液体を受けて排液口５１へと導く排液路が形成される。このように、回収カップ５０Ａは、ウェハＷの上面から飛散する液体と、ウェハＷの下面から飛散する液体とを分離することが可能である。

上述してきた各実施形態では、１つの基板洗浄装置１４，１４Ａが、成膜処理液供給処理、剥離処理液供給処理、溶解処理液供給処理の全てを行うこととしたが、複数の基板洗浄装置１４で分担して行ってもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

Ｗ ウェハ
１ 基板洗浄システム
１４ 基板洗浄装置
４５ａ 薬液供給源
４５ｂ 成膜処理液供給源
４５ｃ 剥離処理液供給源
４５ｄ 溶解処理液供給源
３１０ 第１ベース部
３２０ 第２ベース部
３２３ 押上機構
３２５＿１ 第１凹部
３２５＿２ 第２凹部
３３０＿１ 第１把持体
３３０＿２ 第２把持体

Claims (9)

1. 揮発成分を含み基板上に膜を形成するための成膜処理液を前記基板へ供給する成膜処理液供給工程と、
   前記揮発成分が揮発することによって前記成膜処理液が前記基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して純水を供給して、前記処理膜上に純水の液膜を形成する純水膜形成工程と、
   前記純水膜形成工程後、前記処理膜に対し、第１ノズルから純水を供給しつつ、純水よりも表面張力が小さい液体を第２ノズルから供給して、前記処理膜上に純水と前記液体との混合液の液膜を形成する混合液膜形成工程と、
   前記混合液膜形成工程後、前記処理膜に対して純水を供給して前記処理膜を前記基板から剥離させる剥離工程と、
   前記剥離工程後、前記処理膜に対して該処理膜を溶解させる溶解処理液を供給する溶解処理液供給工程と
   を含む、基板洗浄方法。
2. 前記純水膜形成工程における純水の供給時間は、前記混合液膜形成工程における純水ならびに前記液体の供給時間、および、前記剥離工程における純水の供給時間よりも短い、請求項１に記載の基板洗浄方法。
3. 前記純水膜形成工程における前記基板の回転数は、前記混合液膜形成工程における前記基板の回転数および前記剥離工程における前記基板の回転数よりも少ない、請求項１または２に記載の基板洗浄方法。
4. 前記液体は、ＩＰＡである、請求項１〜３の何れか一つに記載の基板洗浄方法。
5. 前記ＩＰＡは、加熱されたＩＰＡである、請求項４に記載の基板洗浄方法。
6. 前記混合液は、ＩＰＡの濃度が２５％未満である、請求項４に記載の基板洗浄方法。
7. 前記溶解処理液供給工程は、
   前記基板の周縁部を把持する複数の第１把持体と、前記第１把持体と独立して動作可能な前記基板の周縁部を把持する複数の第２把持体とを備える保持部を用い、前記複数の第１把持体により前記基板の周縁部を把持した状態と、前記複数の第２把持体により前記基板の周縁部を把持した状態とを切り替える、請求項１〜６の何れか一つに記載の基板洗浄方法。
8. 揮発成分を含み基板上に膜を形成するための成膜処理液を前記基板へ供給する成膜処理液供給部と、
   前記揮発成分が揮発することによって前記成膜処理液が前記基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して該処理膜を前記基板から剥離させる剥離処理液としての純水を供給する剥離処理液供給部と、
   前記処理膜に対して該処理膜を溶解させる溶解処理液を供給する溶解処理液供給部と
   を備え、
   前記剥離処理液供給部は、
   純水を供給する第１ノズルと、純水よりも表面張力が小さい液体を供給する第２ノズルとを備え、前記処理膜に対して前記第１ノズルから純水を供給して、前記処理膜上に純水の液膜を形成する純水膜形成処理と、前記純水膜形成処理後、前記処理膜に対し、前記第１ノズルから純水を供給しつつ、前記第２ノズルから前記液体を供給して、前記処理膜上に純水と前記液体との混合液の液膜を形成する混合液膜形成処理と、前記混合液膜形成処理後、前記処理膜に対して前記第１ノズルから純水を供給して前記処理膜を前記基板から剥離させる剥離処理とを実行する、基板洗浄システム。
9. コンピュータ上で動作し、基板洗浄システムを制御するプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
   前記プログラムは、実行時に、請求項１〜７の何れか一つに記載の基板洗浄方法が行われるように、コンピュータに前記基板洗浄システムを制御させる、記憶媒体。

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