JP6773495B2 - エッチング装置、基板処理装置、エッチング方法および基板処理方法 - Google Patents

エッチング装置、基板処理装置、エッチング方法および基板処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板にエッチング処理を行うエッチング装置、それを備えた基板処理装置、基板にエッチング処理を行うエッチング方法、およびそれを含む基板処理方法に関する。
半導体基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板等の各種基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられている。
近年、基板上のパターンのさらなる微細化を実現するため、ブロック共重合体のミクロ相分離を利用したＤＳＡ（Directed Self Assembly；誘導自己組織化）技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載されたパターン形成方法では、ポリスチレン（ＰＳ）−ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ブロック共重合体の膜が基板に形成される。ブロック共重合体の膜が加熱されることにより、ＰＳ領域とＰＭＭＡ領域とが交互に配列される。加熱された膜に対して不活性ガスの雰囲気の下でＸｅエキシマランプから紫外光が照射され、紫外光が照射された膜に有機溶剤が供給される。これにより、膜中のＰＭＭＡ領域が溶ける。その結果、基板上にＰＳ領域によるパターンが得られる。
特許第５９１８１２２号公報
紫外線が照射された膜に供給される有機溶剤（例えば、イソプロピルアルコール）は、通常、高い揮発性を有する。そのため、基板上の膜の全体に均一に有機溶剤を供給することが難しく、膜の部分によって処理のばらつきが生じやすい。多量の有機溶剤を用いることによって処理のばらつきを抑制することは可能であるが、その場合には多大なコストが必要となる。
本発明の目的は、コストの増大を抑制しつつエッチング処理のばらつきを抑制することが可能なエッチング装置、およびそれを備えた基板処理装置ならびにエッチング方法およびそれを含む基板処理方法を提供することである。
（１）本発明に係るエッチング装置は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、純水のみを処理膜に供給する純水供給部と、純水供給部により処理膜に純水が供給された後、純水が処理膜上に残留する状態で処理膜に有機溶剤を供給する有機溶剤供給部と、有機溶剤供給部による有機溶剤の供給後、有機溶剤が処理膜上に残留する状態で処理膜にリンス液として純水を供給するリンス液供給部とを備える。
このエッチング装置においては、基板上の処理膜に純水が供給された後、処理膜上に純水が残留する状態で、処理膜に有機溶剤が供給される。そのため、処理膜上で有機溶剤が純水と混ざり合う。純水は有機溶剤よりも低い揮発性を有するので、純水によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、処理膜が純水によって湿潤された状態で有機溶剤が供給されるので、有機溶剤が処理膜上で拡がりやすい。それにより、短時間で処理膜の全体に有機溶剤を供給することができる。したがって、処理膜におけるエッチング処理の均一性を高めることができる。さらに、有機溶剤が純水によって希釈されるので、有機溶剤の濃度を処理膜のエッチング処理に適した濃度に調整することができる。
さらに、処理膜に対する有機溶剤の作用を阻害することなく、有機溶剤の揮発を容易に抑制することができる。
また、処理膜上の有機溶剤がリンス液で置換されることにより、処理膜のエッチング処理が停止される。リンス液として純水が用いられるので、装置の複雑化およびコストの増大が抑制される。
（２）処理膜上で有機溶剤供給部により供給された有機溶剤が純水供給部により供給された純水によって予め定められた濃度範囲に希釈されるように、純水供給部による純水の供給量および有機溶剤供給部による有機溶剤の供給量がそれぞれ調整されてもよい。
この場合、希釈された有機溶剤によって処理膜に適切にエッチング処理を行うことができる。
（３）本発明に係るエッチング装置は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、有機溶剤を処理膜に供給する有機溶剤供給部と、有機溶剤供給部により処理膜に有機溶剤が供給される期間に、純水を処理膜に供給する純水供給部と、有機溶剤供給部による有機溶剤の供給後、有機溶剤が処理膜上に残留する状態で処理膜にリンス液として純水を供給するリンス液供給部とを備える。
このエッチング装置においては、基板上の処理膜に有機溶剤が供給されつつ純水が供給される。そのため、処理膜上で有機溶剤が純水と混ざり合う。純水は有機溶剤よりも低い揮発性を有するので、純水によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、処理膜に対する有機溶剤の作用を阻害することなく、有機溶剤の揮発を容易に抑制することができる。
さらに、処理膜上の有機溶剤がリンス液で置換されることにより、処理膜のエッチング処理が停止される。リンス液として純水が用いられるので、装置の複雑化およびコストの増大が抑制される。
（４）有機溶剤は、イソプロピルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトンまたは酢酸を含んでもよい。この場合、揮発性が高い有機溶剤の揮発が純水によって抑制されるので、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。
（５）エッチング装置は、有機溶剤供給部により処理膜に有機溶剤が供給される期間に、処理膜が形成された基板を保持して回転させる回転保持部をさらに備えてもよい。
この場合、遠心力によって処理膜上で有機溶剤を容易に拡げることができるとともに、有機溶剤と純水とを効率良く混ぜ合わせることができる。
（６）本発明に係る基板処理装置は、基板に誘導自己組織化材料を塗布することにより基板上に処理膜を形成する塗布装置と、塗布装置により基板上に形成された処理膜に熱処理を行う熱処理装置と、熱処理装置による熱処理後の処理膜に露光処理を行う露光装置と、露光装置による露光処理後の処理膜にエッチング処理を行う上記のエッチング装置とを備える。
この基板処理装置においては、基板上に誘導自己組織化材料からなる処理膜が形成され、処理膜に熱処理、露光処理およびエッチング処理が順に行われることによってパターンが形成される。この場合、上記のエッチング装置によってエッチング処理が行われるので、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
（７）本発明に係るエッチング方法は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、純水供給部により純水のみを処理膜に供給する工程と、処理膜に純水が供給された後、純水が処理膜上に残留する状態で有機溶剤供給部により処理膜に有機溶剤を供給する工程と、有機溶剤の供給後、有機溶剤が処理膜上に残留する状態でリンス液供給部により処理膜にリンス液として純水を供給する工程とを含む。
このエッチング方法によれば、純水によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、処理膜に対する有機溶剤の作用を阻害することなく、有機溶剤の揮発を容易に抑制することができる。
さらに、処理膜上の有機溶剤がリンス液で置換されることにより、処理膜のエッチング処理が停止される。リンス液として純水が用いられるので、装置の複雑化およびコストの増大が抑制される。
（８）本発明に係るエッチング方法は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、有機溶剤供給部により有機溶剤を処理膜に供給する工程と、処理膜に有機溶剤が供給される期間に、純水を純水供給部により処理膜に供給する工程と、有機溶剤の供給後、有機溶剤が処理膜上に残留する状態でリンス液供給部により処理膜にリンス液として純水を供給する工程とを含む。
このエッチング方法によれば、純水によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、処理膜に対する有機溶剤の作用を阻害することなく、有機溶剤の揮発を容易に抑制することができる。
さらに、処理膜上の有機溶剤がリンス液で置換されることにより、処理膜のエッチング処理が停止される。リンス液として純水が用いられるので、装置の複雑化およびコストの増大が抑制される。
（９）本発明に係る基板処理方法は、塗布装置において、基板に誘導自己組織化材料を塗布することにより基板上に処理膜を形成する工程と、熱処理装置において、基板上に形成された処理膜に熱処理を行う工程と、露光装置において、熱処理後の処理膜に露光処理を行う工程と、エッチング装置において、露光処理後の処理膜に上記のエッチング方法によりエッチング処理を行う工程とを含む。
この基板処理方法によれば、基板上に誘導自己組織化材料からなる処理膜が形成され、処理膜に熱処理、露光処理およびエッチング処理が順に行われることによってパターンが形成される。この場合、上記のエッチング方法によってエッチング処理が行われるので、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
本発明によれば、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の構成を示す模式的断面図である。 図１のエッチング装置の制御系統の構成を示すブロック図である。 図１のエッチング装置を用いた基板処理方法の一例を示す模式的断面図である。 図１のエッチング装置の動作例を示すタイムチャートである。 図１のエッチング装置の動作について説明するための模式的断面図である。 図１のエッチング装置を備えた基板処理装置の模式的平面図である。 図６の塗布エッチング処理部の概略側面図である。 図６の熱処理部の概略側面図である。 図６の搬送部の模式的側面図である。 図１のエッチング装置の他の動作例について説明するための図である。 エッチング装置の他の構成例を示す模式的断面図である。
以下、本発明の実施の形態に係るエッチング装置およびそれを備えた基板処理装置ならびにエッチング方法およびそれを含む基板処理方法について図面を用いて説明する。なお、以下の説明において、基板とは、半導体基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板およびフォトマスク用基板等をいう。
（１）エッチング装置
図１は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の構成を示す模式的断面図である。図１に示すように、エッチング装置５００は、スピンチャック５１０、ガード５１５、有機溶剤供給部５２０および純水供給部５３０を含む。
スピンチャック５１０は、基板Ｗを水平姿勢で保持する。スピンチャック５１０は、モータ５１１の回転軸５１２の先端に取り付けられる。モータ５１１は、スピンチャック５１０を鉛直軸の周りで回転させる。これにより、スピンチャック５１０により保持される基板Ｗが鉛直軸の周りで回転される。ガード５１５は、スピンチャック５１０により保持される基板Ｗを取り囲むように設けられ、回転される基板Ｗから飛散する液体等を受け止める。
有機溶剤供給部５２０は、有機溶剤ノズル５２１、ノズル支持部５２２，５２３およびノズル駆動部５２４を含む。有機溶剤ノズル５２１は、供給管５２１ａを介して有機溶剤供給源Ｇ１に接続される。供給管５２１ａには、バルブＶ１が介挿される。バルブＶ１が開かれることにより、有機溶剤供給源Ｇ１から供給管５２１ａを通して有機溶剤ノズル５２１に有機溶剤が供給され、有機溶剤ノズル５２１から有機溶剤が吐出される。有機溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトンまたは酢酸が用いられる。
ノズル支持部５２２は鉛直方向に延び、ノズル支持部５２３はノズル支持部５２２の上端から水平方向に延びる。ノズル支持部５２３の先端に有機溶剤ノズル５２１が固定される。ノズル駆動部５２４は、ノズル支持部５２２を上下に昇降させるとともに鉛直軸の周りで回動させる。これにより、有機溶剤ノズル５２１が昇降および回動し、基板Ｗの上方位置と基板Ｗの外方位置との間で移動する。
純水供給部５３０は、純水ノズル５３１、ノズル支持部５３２，５３３およびノズル駆動部５３４を含む。純水ノズル５３１は、供給管５３１ａを介して純水供給源Ｇ２に接続される。供給管５３１ａには、バルブＶ２が介挿される。バルブＶ２が開かれることにより、純水供給源Ｇ２から供給管５３１ａを通して純水ノズル５３１に純水が供給され、純水ノズル５３１から純水が吐出される。本例では、低揮発液およびリンス液として純水が用いられる。低揮発液は、有機溶剤よりも低い揮発性を有し、かつ有機溶剤に対して高い親和性を有する。また、低揮発液は、有機溶剤と化学反応しない。低揮発液として、純水の代わりに、炭酸（ＣＯ２）、オゾン（Ｏ３）または水素（Ｈ２）等が添加された機能水が用いられてもよい。
ノズル支持部５３２は鉛直方向に延び、ノズル支持部５３３はノズル支持部５３２の上端から水平方向に延びる。ノズル支持部５３３の先端に純水ノズル５３１が固定される。ノズル駆動部５３４は、ノズル支持部５３２を上下に昇降させるとともに鉛直軸の周りで回動させる。これにより、純水ノズル５３１が昇降および回動し、基板Ｗの上方位置と基板Ｗの外方位置との間で移動する。
エッチング装置５００は、エッチングコントローラ５９０を備える。エッチングコントローラ５９０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等を含む。ＲＯＭには、制御プログラムが記憶される。ＣＰＵはＲＯＭに記憶された制御プログラムをＲＡＭを用いて実行することによりエッチング装置５００の各部の動作を制御する。
（２）エッチング装置の制御系統
図２は図１のエッチング装置５００の制御系統の構成を示すブロック図である。図２には、エッチングコントローラ５９０の機能的な構成が示される。エッチングコントローラ５９０は、ノズル制御部５９１、回転制御部５９２、低揮発液供給制御部５９３、有機溶剤供給制御部５９４、リンス液供給制御部５９５および時間計測部５９６を含む。図２のエッチングコントローラ５９０の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
ノズル制御部５９１はノズル駆動部５２４，５３４の動作を制御し、回転制御部５９２はモータ５１１の動作を制御する。有機溶剤供給制御部５９４はバルブＶ１の開閉を制御し、低揮発液供給制御部５９３およびリンス液供給制御部５９５はバルブＶ２の開閉を制御する。時間計測部５９６は時間経過を計測する。各制御部５９１〜５９５の動作タイミングは、時間計測部５９６により計測される時間経過に基づいて決定される。
（３）基板処理方法の一例
図３は後述の熱処理装置３００を用いた基板処理方法の一例を示す模式的断面図である。図３（ａ）〜（ｄ）の工程のうち図３（ｄ）の工程が図１のエッチング装置５００により行われる。本例では、微細なホールパターンの形成方法が示される。
まず、図３（ａ）に示すように、基板Ｗの上面を覆うように下地層Ｌ１が形成され、下地層Ｌ１上に例えばフォトレジストからなるガイドパターンＬ２が形成される。本例では、ガイドパターンＬ２が円形の孔部Ｈを有する。次に、図３（ｂ）に示すように、ガイドパターンＬ２の上面上の領域およびガイドパターンＬ２の孔部Ｈ内の下地層Ｌ１上の領域に、ＤＳＡ（Directed Self Assembly；誘導自己組織化）材料によりＤＳＡ膜Ｌ３が形成される。ＤＳＡ材料は、複数種類の重合体によって構成されるブロック共重合体である。ブロック共重合体を構成する複数種類の重合体は、互いに非相溶であることが好ましい。
本実施の形態では、２種類の重合体から構成されるＤＳＡ材料が用いられる。２種類の重合体の組み合わせとして、例えば、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート（ＰＳ−ＰＭＭＡ）、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン（ＰＳ−ＰＤＭＳ）、ポリスチレン−ポリフェロセニルジメチルシラン（ＰＳ−ＰＦＳ）、ポリスチレン−ポリエチレンオキシド（ＰＳ−ＰＥＯ）、ポリスチレン−ポリビニルピリジン（ＰＳ−ＰＶＰ）、ポリスチレン−ポリヒドロキシスチレン（ＰＳ−ＰＨＯＳＴ）、およびポリメチルメタクリレート−ポリメタクリレートポリヘドラルオリゴメリックシルスセスキオキサン（ＰＭＭＡ−ＰＭＡＰＯＳＳ）等が挙げられる。
次に、基板Ｗに熱処理が行われることにより、図３（ｃ）に示すように、基板Ｗ上のＤＳＡ膜Ｌ３においてミクロ相分離が生じる。その結果、一方の重合体からなるパターンＰ１および他方の重合体からなるパターンＰ２が形成される。本例では、ガイドパターンＬ２の上面を覆いかつガイドパターンＬ２の円形の孔部Ｈの内周面に沿うようにパターンＰ１が形成されるとともに、パターンＰ１の内側に円形のパターンＰ２が形成される。
次に、ミクロ相分離後のＤＳＡ膜Ｌ３の全面に露光処理が行われることにより、一方の重合体と他方の重合体との間の結合が切断され、パターンＰ１とパターンＰ２とが分離される。次に、基板Ｗ上のＤＳＡ膜Ｌ３にエッチング処理が行われることにより、図３（ｄ）に示すように、パターンＰ２が除去される。最終的に、基板Ｗ上に円形の孔部ｈを有するパターンＰ１（ホールパターン）が残存する。
（４）エッチング装置５００の動作
図４は、図１のエッチング装置５００の動作例を示すタイムチャートである。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は、低揮発液、有機溶剤およびリンス液の吐出流量、ならびに基板Ｗの回転速度を表す。図５は、エッチング装置５００の動作について説明するための模式的断面図である。以下、図１、図２、図４および図５を参照しながら図１のエッチング装置５００の動作を説明する。
図４の例では、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間に、基板Ｗが速度Ｓ１で回転されつつ低揮発液としての純水が基板Ｗ上に供給される。この場合、図２の回転制御部５９２は、基板Ｗが速度Ｓ１で回転されるようにモータ５１１を制御する。ノズル制御部５９１は、ノズル駆動部５３４を制御することにより、時点ｔ１の前に純水ノズル５３１を基板Ｗの中心部の上方に移動させ、時点ｔ２の後に純水ノズル５３１を基板Ｗの外方に移動させる。低揮発液供給制御部５９３は、時点ｔ１でバルブＶ２を開くことにより、純水ノズル５３１からの純水の吐出を開始し、時点ｔ２でバルブＶ２を閉じることにより、純水ノズル５３１からの純水の吐出を停止する。速度Ｓ１は、例えば、０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下である。なお、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間において、基板Ｗが回転されることなく静止する状態で、低揮発液が基板Ｗに供給されてもよい。
低揮発液の吐出が停止された後には、図５（ａ）に示すように、ＤＳＡ膜Ｌ３上の広範囲の領域に低揮発液Ｑ１が残留する。低揮発液Ｑ１は、ＤＳＡ膜Ｌ３と反応することなくＤＳＡ膜Ｌ３上に保持される。
続いて、図４の時点ｔ２から時点ｔ３までの期間に、基板Ｗが速度Ｓ２で回転されつつ基板Ｗに有機溶剤が供給される。この場合、図２の回転制御部５９２は、基板Ｗが速度Ｓ２で回転されるようにモータ５１１を制御する。ノズル制御部５９１は、ノズル駆動部５２４を制御することにより、時点ｔ２の前に有機溶剤ノズル５２１を基板Ｗの中心部の上方に移動させ、時点ｔ３の後に有機溶剤ノズル５２１を基板Ｗの外方に移動させる。有機溶剤供給制御部５９４は、時点ｔ２でバルブＶ１を開くことにより、有機溶剤ノズル５２１からの有機溶剤の吐出を開始し、時点ｔ３でバルブＶ１を閉じることにより、有機溶剤ノズル５２１からの有機溶剤の吐出を停止する。速度Ｓ２は、例えば、速度Ｓ１よりも高く、１００ｒｐｍ以上２５００ｒｐｍ以下である。
図５（ｂ）に示すように、有機溶剤ノズル５２１から基板Ｗに供給される有機溶剤Ｑ２は、ＤＳＡ膜Ｌ３上に残留する低揮発液Ｑ１と混ざり合う。この場合、ＤＳＡ膜Ｌ３上において、有機溶剤Ｑ２の揮発が抑制されるため、有機溶剤Ｑ２の使用量を抑制しつつＤＳＡ膜Ｌ３の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。
また、低揮発液Ｑ１が供給されることなく有機溶剤Ｑ２が直接的にＤＳＡ膜Ｌ３に供給された場合、有機溶剤が到達したＤＳＡ膜Ｌ３の部分から優先的にエッチング処理が開始される。そのため、ＤＳＡ膜Ｌ３の部分によってエッチング処理のばらつきが生じやすい。それに対して、本例では、ＤＳＡ膜Ｌ３の上面が低揮発液Ｑ１によって湿潤されているので、有機溶剤Ｑ２がＤＳＡ膜Ｌ３で拡がりやすい。それにより、有機溶剤Ｑ２を短時間でＤＳＡ膜Ｌ３の全体に供給することができる。したがって、ＤＳＡ膜Ｌ３におけるエッチング処理の均一性を高めることができる。
また、有機溶剤Ｑ２は、低揮発液Ｑ１と混ざり合うことによって希釈される。希釈後の有機溶剤Ｑ２の濃度は、低揮発液Ｑ１および有機溶剤Ｑ２の供給量に依存する。そこで、ＤＳＡ膜Ｌ３のエッチング処理に適した濃度範囲が予め定められ、ＤＳＡ膜Ｌ３上で有機溶剤Ｑ２がその濃度範囲に希釈されるように、低揮発液Ｑ１の供給量および有機溶剤Ｑ２の供給量がそれぞれ調整されることが好ましい。これにより、ＤＳＡ膜Ｌ３のエッチング処理をより適切に行うことができる。
続いて、図４の時点ｔ３から時点ｔ４までの期間に、有機溶剤の供給が停止された状態で基板Ｗが速度Ｓ２で回転される。図５（ｃ）に示すように、ＤＳＡ膜Ｌ３上には、希釈後の有機溶剤Ｑ２が保持される。この場合、図２の回転制御部５９２は、基板Ｗが速度Ｓ２で回転されるようにモータ５１１を制御する。
なお、時点ｔ３から時点ｔ４までの間に、基板Ｗが静止されることによって基板Ｗ上に有機溶剤が保持されてもよい。また、時点ｔ２から時点ｔ４までの期間に、有機溶剤が継続的に基板Ｗに供給されてもよい。また、基板Ｗへの有機溶剤の供給時に、有機溶剤ノズル５２１が基板Ｗの中心部上方と基板Ｗの周縁部上方との間で移動してもよい。
続いて、図４の時点ｔ４から時点ｔ５までの期間に、基板Ｗが速度Ｓ３で回転されつつ基板Ｗにリンス液としての純水が供給される。それにより、基板Ｗ上の有機溶剤Ｑ２がリンス液によって置換され、ＤＳＡ膜Ｌ３のエッチングが停止される。この場合、図２の回転制御部５９２は、基板Ｗが速度Ｓ３で回転されるようにモータ５１１を制御する。ノズル制御部５９１は、ノズル駆動部５３４を制御することにより、時点ｔ４の前に純水ノズル５３１を基板Ｗの中心部の上方に移動させ、時点ｔ５の後に純水ノズル５３１を基板Ｗの外方に移動させる。リンス液供給制御部５９５は、時点ｔ４でバルブＶ２を開くことにより、純水ノズル５３１からの純水の吐出を開始し、時点ｔ５でバルブＶ２を閉じることにより、純水ノズル５３１からの純水の吐出を停止する。速度Ｓ３は、例えば、速度Ｓ２よりも高く、３００ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下である。
時点ｔ４から時点ｔ５までの期間におけるリンス液の吐出流量は、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間における低揮発液の吐出流量と同じであってもよく、異なってもよい。ここで、吐出流量とは、単位時間当たりの吐出量を意味する。
次に、時点ｔ５から時点ｔ６までの期間に、基板Ｗが速度Ｓ４で回転される。これにより、基板Ｗ上のリンス液が遠心力によって取り除かれる。この場合、図２の回転制御部５９２は、基板Ｗが速度Ｓ４で回転されるようにモータ５１１を制御する。速度Ｓ４は、例えば、速度Ｓ３よりも高く、１０００ｒｐｍ以上４０００ｒｐｍ以下である。
なお、基板Ｗ上の有機溶剤がリンス液で置換される代わりに、遠心力によって基板Ｗ上の有機溶剤が取り除かれることによってＤＳＡ膜Ｌ３のエッチングが停止されてもよい。
（５）基板処理装置の構成
図６は図１のエッチング装置５００を備えた基板処理装置の模式的平面図である。図６および図７以降の所定の図には、位置関係を明確にするために互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示す矢印を付している。Ｘ方向およびＹ方向は水平面内で互いに直交し、Ｚ方向は鉛直方向に相当する。
図６に示すように、基板処理装置１００は、インデクサブロック１１および処理ブロック１２を備える。インデクサブロック１１は、複数のキャリア載置部４０および搬送部１１２を含む。各キャリア載置部４０には、複数の基板Ｗを多段に収容するキャリアＣがそれぞれ載置される。
搬送部１１２には、主制御部１１４および搬送機構（搬送ロボット）１１５が設けられる。主制御部１１４は、基板処理装置１００の種々の構成要素を制御する。搬送機構１１５は、基板Ｗを保持するためのハンド１１６を有する。搬送機構１１５は、ハンド１１６により基板Ｗを保持しつつその基板Ｗを搬送する。後述の図９に示すように、搬送部１１２には、キャリアＣと搬送機構１１５との間で基板Ｗを受け渡すための開口部１１７が形成される。
搬送部１１２の側面には、メインパネルＰＮが設けられる。ユーザは、基板処理装置１００における基板Ｗの処理状況等をメインパネルＰＮで確認することができる。また、メインパネルＰＮの近傍には、例えばキーボードからなる操作部（図示せず）が設けられる。ユーザは、操作部を操作することにより、基板処理装置１００の動作設定等を行うことができる。
処理ブロック１２は、塗布エッチング処理部１２１、搬送部１２２および熱処理部１２３を含む。塗布エッチング処理部１２１および熱処理部１２３は、搬送部１２２を挟んで対向するように設けられる。搬送部１２２とインデクサブロック１１との間には、基板Ｗが載置される基板載置部ＰＡＳＳ１および後述する基板載置部ＰＡＳＳ２〜ＰＡＳＳ４（図９）が設けられる。搬送部１２２には、基板Ｗを搬送する搬送機構（搬送ロボット）１２７および後述する搬送機構（搬送ロボット）１２８（図９）が設けられる。
図７は図６の塗布エッチング処理部１２１の概略側面図である。図７に示すように、塗布エッチング処理部１２１には、エッチング処理室２１，２３および塗布処理室２２，２４が階層的に設けられる。エッチング処理室２１，２３の各々には、上記のエッチング装置５００が設けられる。塗布処理室２２，２４の各々には、塗布装置（コータ）１３９が設けられる。
本例では、エッチング処理室２１，２３の各々に２つのエッチング装置５００が設けられ、塗布処理室２２，２４の各々に２つの塗布装置１３９が設けられる。各塗布装置１３９は、基板Ｗを保持するスピンチャック３５およびスピンチャック３５の周囲を覆うように設けられるカップ３７を備える。スピンチャック３５は、図示しない駆動装置（例えば、電動モータ）により回転駆動される。また、各塗布装置１３９は、スピンチャック３５により保持される基板ＷにＤＳＡ材料からなる処理液を供給するためのノズル３８を備える。
塗布処理室２２，２４の各塗布装置１３９においては、基板Ｗに処理液が塗布されることにより、基板Ｗ上にＤＳＡ膜が形成される。エッチング処理室２１，２３の各エッチング装置５００においては、ＤＳＡ膜が形成された基板Ｗに上記のエッチング処理が行われる。
図６および図７に示すように、塗布エッチング処理部１２１の一端には流体ボックス部５０が設けられる。流体ボックス部５０内には、エッチング装置５００および塗布装置１３９への処理液、純水および有機溶剤の供給ならびにエッチング装置５００および塗布装置１３９からの廃液および排気等に関する導管、継ぎ手、バルブ、流量計、レギュレータ、ポンプ、温度調節器等の流体関連機器が収納される。
図８は図６の熱処理部１２３の概略側面図である。図８に示すように、熱処理部１２３は、上方に設けられる上段熱処理部３０１および下方に設けられる下段熱処理部３０２を有する。上段熱処理部３０１および下段熱処理部３０２の各々には、複数の熱処理装置３００、複数の露光装置２５０および複数の冷却装置（クーリングプレート）ＣＰが設けられる。
熱処理装置３００においては、ＤＳＡ膜の形成後の基板Ｗに熱処理が行われる。露光装置２５０においては、熱処理後の基板Ｗに露光処理が行われる。冷却装置ＣＰにおいては、ＤＳＡ膜の形成前の基板Ｗおよび熱処理後の基板Ｗに冷却処理が行われる。
図９は搬送部１１２，１２２の模式的側面図である。図９に示すように、搬送部１２２は、上段搬送室１２５および下段搬送室１２６を有する。上段搬送室１２５には搬送機構１２７が設けられ、下段搬送室１２６には搬送機構１２８が設けられる。
搬送部１１２と上段搬送室１２５との間には、基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２が設けられ、搬送部１１２と下段搬送室１２６との間には、基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４が設けられる。
基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ３には、インデクサブロック１１から処理ブロック１２へ搬送される基板Ｗが載置される。基板載置部ＰＡＳＳ２，ＰＡＳＳ４には、処理ブロック１２からインデクサブロック１１へ搬送される基板Ｗが載置される。
搬送機構１２７，１２８の各々は、ガイドレール１３１，１３２，１３３、移動部材１３４、回転部材１３５およびハンドＨ１，Ｈ２を備える。ガイドレール１３１，１３２は、上下方向に延びるようにそれぞれ設けられる。ガイドレール１３３は、ガイドレール１３１とガイドレール１３２と間で水平方向（Ｘ方向）に延びるように設けられ、上下動可能にガイドレール１３１，１３２に取り付けられる。移動部材１３４は、水平方向（Ｘ方向）に移動可能にガイドレール１３３に取り付けられる。
移動部材１３４の上面に、回転部材１３５が回転可能に設けられる。回転部材１３５には、基板Ｗを保持するためのハンドＨ１およびハンドＨ２が取り付けられる。ハンドＨ１，Ｈ２は、回転部材１３５を基準に進退可能に構成される。
このような構成により、搬送機構１２７，１２８の各々は、ハンドＨ１，Ｈ２を用いて基板Ｗを保持し、Ｘ方向およびＺ方向に移動して基板Ｗを搬送することができる。搬送機構１２７は、基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２、エッチング処理室２１（図７）、塗布処理室２２（図７）および上段熱処理部３０１（図８）の間で基板Ｗを搬送する。搬送機構１２８は、基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４、エッチング処理室２３（図７）、塗布処理室２４（図７）および下段熱処理部３０２（図８）の間で基板Ｗを搬送する。
（６）基板処理装置１００の動作
基板処理装置１００の動作について説明する。まず、インデクサブロック１１のキャリア載置部４０（図６）に、初期状態（図３（ａ））の基板Ｗが収容されたキャリアＣが載置される。搬送機構１１５は、キャリアＣから基板載置部ＰＡＳＳ１および基板載置部ＰＡＳＳ３（図９）に交互に初期状態の基板Ｗを搬送する。
基板載置部ＰＡＳＳ１に載置された基板Ｗは、搬送機構１２７（図９）のハンドＨ１により取り出される。次に、搬送機構１２７（図９）は、ハンドＨ２により上段熱処理部３０１（図８）の所定の冷却装置ＣＰから冷却処理後の基板Ｗを取り出し、ハンドＨ１に保持される基板Ｗをその冷却装置ＣＰに搬入する。この場合、冷却装置ＣＰにおいて、基板Ｗの温度がＤＳＡ膜Ｌ３の形成に適した温度に調整される。
次に、搬送機構１２７（図９）は、ハンドＨ１により塗布処理室２２（図７）のスピンチャック３５上からＤＳＡ膜Ｌ３が形成された後の基板Ｗ（図３（ｂ））を取り出し、ハンドＨ２に保持される冷却処理後の基板Ｗをそのスピンチャック３５上に載置する。塗布処理室２２において、塗布装置１３９（図７）により、基板Ｗ上にＤＳＡ膜Ｌ３が形成される（図３（ｂ））。
次に、搬送機構１２７（図９）は、ハンドＨ２により上段熱処理部３０１（図８）の所定の熱処理装置３００から熱処理後の基板Ｗ（図３（ｃ））を取り出し、ハンドＨ１に保持されるＤＳＡ膜Ｌ３の形成後の基板Ｗをその熱処理装置３００に搬入する。熱処理装置３００において、基板Ｗの熱処理が行われる（図３（ｃ））。
次に、搬送機構１２７（図９）は、ハンドＨ１により上段熱処理部３０１（図８）の所定の冷却装置ＣＰから冷却処理後の基板Ｗを取り出し、ハンドＨ２に保持される熱処理後の基板Ｗをその冷却装置ＣＰに搬入する。この場合、冷却装置ＣＰにおいて、基板Ｗの温度が露光処理に適した温度に調整される。
次に、搬送機構１２７（図９）は、ハンドＨ２により上段熱処理部３０１（図８）の所定の露光装置２５０から露光処理後の基板Ｗを取り出し、ハンドＨ１に保持される冷却処理後の基板Ｗをその露光装置２５０に搬入する。露光装置２５０において、熱処理後の基板Ｗに露光処理が行われる。
次に、搬送機構１２７（図９）は、ハンドＨ１によりエッチング処理室２１（図７）のスピンチャック５１５上からエッチング処理後の基板Ｗ（図３（ｄ））を取り出し、ハンドＨ２に保持される露光処理後の基板Ｗをそのスピンチャック５１５上に載置する。エッチング処理室２１において、エッチング装置５００により、露光処理後の基板Ｗにエッチング処理が行われる（図３（ｄ））。その後、搬送機構１２７は、ハンドＨ１に保持されるエッチング処理後の基板Ｗを基板載置部ＰＡＳＳ２（図９）に載置する。
搬送機構１２７が上記の処理を繰り返すことにより、処理ブロック１５内において複数の基板Ｗに所定の処理が連続的に行われる。
搬送機構１２８は、搬送機構１２７と同様の動作により、基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４、エッチング処理室２３、塗布処理室２４および下段熱処理部３０２に対して基板Ｗの搬入および搬出を行う。エッチング処理室２３、塗布処理室２４および下段熱処理部３０２において、エッチング処理室２１、塗布処理室２２および上段熱処理部３０１と同様の処理が行われる。
このように、本実施の形態においては、搬送機構１２７によって搬送される基板Ｗは、エッチング処理室２１、塗布処理室２２および上段熱処理部３０１において処理され、搬送機構１２８によって搬送される基板Ｗは、エッチング処理室２３、塗布処理室２４および下段熱処理部３０２において処理される。この場合、上段の処理部（エッチング処理室２１、塗布処理室２２および上段熱処理部３０１）および下段の処理部（エッチング処理室２３、塗布処理室２４および下段熱処理部３０２）において並行して基板Ｗの処理を行うことができる。
（７）効果
本実施の形態に係るエッチング装置５００においては、基板Ｗ上のＤＳＡ膜Ｌ３に低揮発液が供給された後、ＤＳＡ膜Ｌ３上に低揮発液が残留する状態で、ＤＳＡ膜Ｌ３に有機溶剤が供給される。そのため、ＤＳＡ膜Ｌ３上で有機溶剤が低揮発液と混ざり合う。低揮発液は有機溶剤よりも低い揮発性を有するので、低揮発液によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつＤＳＡ膜Ｌ３の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつＤＳＡ膜Ｌ３におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、ＤＳＡ膜Ｌ３が低揮発液によって湿潤された状態で有機溶剤が供給されるので、有機溶剤がＤＳＡ膜Ｌ３上で拡がりやすい。それにより、短時間でＤＳＡ膜Ｌ３の全体に有機溶剤を供給することができる。したがって、ＤＳＡ膜Ｌ３におけるエッチング処理の均一性を高めることができる。さらに、有機溶剤が低揮発液によって希釈されるので、有機溶剤の濃度をＤＳＡ膜Ｌ３のエッチング処理に適した濃度に調整することができる。
また、本実施の形態では、スピンチャック５１０により基板Ｗが回転されつつＤＳＡ膜Ｌ３に有機溶剤が供給される。これにより、遠心力によってＤＳＡ膜Ｌ３上で有機溶剤を容易に拡げることができるとともに、有機溶剤と低揮発液とを効率良く混ぜ合わせることができる。
また、本実施の形態では、低揮発液およびリンス液のいずれにも純水が用いられる。これにより、装置の複雑化およびコストの増大を抑制しつつ、エッチング処理の均一化を図ることができる。
（８）エッチング装置の他の動作例
図１０は、図１のエッチング装置５００の他の動作例について説明するための図である。図１０の例について、図４および図５の例と異なる点を説明する。図４および図５の例では、基板Ｗ上に低揮発液Ｑ１が供給された後に有機溶剤Ｑ２が供給される。一方、図１０の例では、純水ノズル５３１から基板Ｗ上に低揮発液Ｑ１が供給されつつ、有機溶剤ノズル５２１から基板Ｗ上に有機溶剤Ｑ２が供給される。なお、低揮発液Ｑ１の供給期間と有機溶剤Ｑ２の供給期間とが完全に一致していなくてもよい。すなわち、低揮発液Ｑ１の供給の開始時点と有機溶剤Ｑ２の供給の開始時点とが互いにずれていてもよく、あるいは低揮発液Ｑ１の供給の終了時点と有機溶剤Ｑ２の供給の終了時点とが互いにずれていてもよい。また、純水ノズル５３１および有機溶剤ノズル５２１の少なくも一方が、基板Ｗの上方で移動しながら基板Ｗ上に低揮発液または有機溶剤を吐出してもよい。
本例においても、ＤＳＡ膜Ｌ３上で低揮発液Ｑ１と有機溶剤Ｑ２とが混ざり合うことにより、有機溶剤Ｑ２の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつＤＳＡ膜Ｌ３の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつＤＳＡ膜Ｌ３におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、有機溶剤Ｑ２がＤＳＡ膜Ｌ３上で拡がりやすくなり、短時間でＤＳＡ膜Ｌ３の全体に有機溶剤Ｑ２を供給することができる。したがって、ＤＳＡ膜Ｌ３におけるエッチング処理の均一性を高めることができる。また、低揮発液Ｑ１および有機溶剤Ｑ２の供給量をそれぞれ調整することにより、有機溶剤Ｑ２をＤＳＡ膜Ｌ３のエッチング処理に適した濃度に希釈することができる。
（９）エッチング装置の他の構成例
図１１は、エッチング装置５００の他の構成例を示す模式的断面図である。図１１のエッチング装置５００について、図１のエッチング装置５００と異なる点を説明する。図１１のエッチング装置５００は、混合部５５０をさらに含む。有機溶剤ノズル５２１は、供給管５２１ａを介して混合部５５０に接続される。混合部５５０は、供給管５２１ｂを介して有機溶剤供給源Ｇ１に接続され、かつ供給管５２１ｃを介して純水供給源Ｇ２に接続される。供給管５２１ｂにはバルブＶ４が介挿され、供給管５２１ｃにはバルブＶ５が介挿される。
バルブＶ４が開かれることにより、有機溶剤供給源Ｇ１から供給管５２１ｂを通して混合部５５０に有機溶剤が供給される。バルブＶ５が開かれることにより、純水供給源Ｇ２から供給管５２１ｃを通して混合部５５０に低揮発液としての純水が供給される。
混合部５５０は、有機溶剤供給源Ｇ１から供給される有機溶剤に純水供給源Ｇ２から供給される低揮発液を混合する。この場合、有機溶剤がＤＳＡ膜Ｌ３（図３）のエッチング処理に適した濃度範囲に希釈されるように、有機溶剤と低揮発液との混合割合が調整されることが好ましい。
バルブＶ１が開かれることにより、混合部５５０から低揮発液が混合された有機溶剤（以下、混合有機溶剤と呼ぶ）が供給管５２１ａを通して有機溶剤ノズル５２１に供給される。これにより、有機溶剤ノズル５２１から混合有機溶剤が吐出される。
エッチング処理時には、基板Ｗ上に低揮発液および有機溶剤が順に供給される代わりに、基板Ｗ上に混合有機溶剤が供給される。この場合も、有機溶剤の揮発が抑制されるので、有機溶剤の使用量を抑制しつつＤＳＡ膜Ｌ３の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつＤＳＡ膜Ｌ３におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。また、混合有機溶剤の濃度をＤＳＡ膜Ｌ３のエッチング処理に適した濃度に調整することができる。
（１０）他の実施の形態
上記実施の形態では、共通の純水供給部５３０により低揮発液およびリンス液として純水が供給されるが、低揮発液を供給する低揮発液供給部とリンス液を供給するリンス液供給部とが別個に設けられてもよい。また、低揮発液およびリンス液として、異なる液体が用いられてもよい。
上記実施の形態では、基板処理装置１００が塗布装置１３９、露光装置２５０および熱処理装置３００を備えるが、塗布装置１３９、露光装置２５０および熱処理装置３００の少なくとも１つが基板処理装置１００の外部装置として設けられてもよい。
（１１）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態では、エッチング装置５００がエッチング装置の例であり、ＤＳＡ膜Ｌ３が処理膜の例であり、純水供給部５３０が低揮発液供給部およびリンス液供給部の例であり、有機溶剤供給部５２０が有機溶剤供給部の例であり、混合部５５０が混合部の例であり、スピンチャック５１０が回転保持部の例であり、基板処理装置１００が基板処理装置の例であり、塗布装置１３９が塗布装置の例であり、熱処理装置３００が熱処理装置の例であり、露光装置２５０が露光装置の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
本発明は、種々の基板の処理に利用可能である。
１００ 基板処理装置
１３９ 塗布装置
２５０ 露光装置
３００ 熱処理装置
５００ エッチング装置
５１０ スピンチャック
５１５ ガード
５２０ 有機溶剤供給部
５２１ 有機溶剤ノズル
５２２，５２３ ノズル支持部
５２４ ノズル駆動部
５３０ 純水供給部
５３１ 純水ノズル
５３２，５３３ ノズル支持部
５３４ ノズル駆動部
５９０ エッチングコントローラ
５９１ ノズル制御部
５９２ 回転制御部
５９３ 低揮発液供給制御部
５９４ 有機溶剤供給制御部
５９５ リンス液供給制御部
５９６ 時間計測部

Claims (9)

  1. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、
    純水のみを前記処理膜に供給する純水供給部と、
    前記純水供給部により前記処理膜に純水が供給された後、純水が前記処理膜上に残留する状態で前記処理膜に前記有機溶剤を供給する有機溶剤供給部と、
    前記有機溶剤供給部による有機溶剤の供給後、有機溶剤が前記処理膜上に残留する状態で前記処理膜にリンス液として純水を供給するリンス液供給部とを備える、エッチング装置。
  2. 前記処理膜上で前記有機溶剤供給部により供給された有機溶剤が前記純水供給部により供給された純水によって予め定められた濃度範囲に希釈されるように、前記純水供給部による純水の供給量および前記有機溶剤供給部による有機溶剤の供給量がそれぞれ調整される、請求項１記載のエッチング装置。
  3. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、
    前記有機溶剤を前記処理膜に供給する有機溶剤供給部と、
    前記有機溶剤供給部により前記処理膜に有機溶剤が供給される期間に、純水を前記処理膜に供給する純水供給部と、
    前記有機溶剤供給部による有機溶剤の供給後、有機溶剤が前記処理膜上に残留する状態で前記処理膜にリンス液として純水を供給するリンス液供給部とを備える、エッチング装置。
  4. 前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトンまたは酢酸を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエッチング装置。
  5. 前記有機溶剤供給部により前記処理膜に有機溶剤が供給される期間に、前記処理膜が形成された基板を保持して回転させる回転保持部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエッチング装置。
  6. 基板に誘導自己組織化材料を塗布することにより前記基板上に処理膜を形成する塗布装置と、
    前記塗布装置により基板上に形成された処理膜に熱処理を行う熱処理装置と、
    前記熱処理装置による熱処理後の処理膜に露光処理を行う露光装置と、
    前記露光装置による露光処理後の処理膜にエッチング処理を行う請求項１〜５のいずれか一項に記載のエッチング装置とを備えた、基板処理装置。
  7. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、
    純水供給部により純水のみを前記処理膜に供給する工程と、
    前記処理膜に純水が供給された後、純水が前記処理膜上に残留する状態で有機溶剤供給部により前記処理膜に前記有機溶剤を供給する工程と、
    前記有機溶剤の供給後、有機溶剤が前記処理膜上に残留する状態でリンス液供給部により前記処理膜にリンス液として純水を供給する工程とを含む、エッチング方法。
  8. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、
    有機溶剤供給部により前記有機溶剤を前記処理膜に供給する工程と、
    前記処理膜に有機溶剤が供給される期間に、純水を純水供給部により前記処理膜に供給する工程と、
    前記有機溶剤の供給後、有機溶剤が前記処理膜上に残留する状態でリンス液供給部により前記処理膜にリンス液として純水を供給する工程とを含む、エッチング方法。
  9. 塗布装置において、基板に誘導自己組織化材料を塗布することにより前記基板上に処理膜を形成する工程と、
    熱処理装置において、基板上に形成された処理膜に熱処理を行う工程と、
    露光装置において、熱処理後の処理膜に露光処理を行う工程と、
    エッチング装置において、露光処理後の処理膜に請求項７または８記載のエッチング方法によりエッチング処理を行う工程とを含む、基板処理方法。
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