JP6982478B2 - 基板洗浄方法および基板洗浄装置 - Google Patents

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Description

この発明は、基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。処理対象となる基板の例には、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置等のＦＰＤ（Flat Panel Display）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、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
半導体装置の製造工程では、基板に付着した各種汚染物、前工程で使用した処理液やレジスト等の残渣、あるいは各種パーティクルなど（以下「パーティクル」と総称する場合がある。）を除去するために、洗浄工程が実施される。
洗浄工程では、脱イオン水（ＤＩＷ）などの洗浄液を基板に供給することにより、パーティクルを物理的に除去したり、パーティクルと化学的に反応する薬液を基板に供給することにより、当該パーティクルを化学的に除去したりすることが一般的である。
しかし、基板上に形成されるパターンの微細化および複雑化が進んでいる。そのため、パーティクルを物理的、あるいは化学的に除去することが容易でなくなりつつある。
そこで、基板の上面に、溶質および揮発性を有する溶媒を含む処理液を供給し、当該処理液を固化または硬化させた膜（以下「パーティクル保持層」という。）を形成したのち、当該パーティクル保持層を溶解して除去する手法が提案されている（特許文献１および特許文献２）。
この手法では、処理液が固化または硬化してパーティクル保持層が形成される際に、パーティクルが基板から引き離される。そして、引き離されたパーティクルがパーティクル保持層中に保持される。
次いで、基板の上面に溶解処理液が供給される。これにより、パーティクル保持層が基板上で溶解されて除去されるので、パーティクルが、パーティクル保持層とともに基板の上面から除去される（特許文献１参照）。
あるいは、基板の上面に剥離処理液が供給される場合も有る。これにより、パーティクル保持層が基板の上面から剥離される。次いで溶解処理液が供給されることにより、パーティクル保持層が基板上で溶解される（特許文献２参照）。
特開２０１４−１９７７１７号公報 特開２０１５−１１９１６４号公報
ところが、特許文献１、２の方法では、いずれも、パーティクル保持層を基板上で溶解させるため、溶解しつつあるパーティクル保持層からパーティクルが脱落して、基板に再付着するおそれがある。そのため、パーティクル除去率が、期待するほど高くならない。
そこで、本願の発明者は、剥離したパーティクル保持層を溶解させずに、基板の上面から除去することを検討している。具体的には、パーティクル保持層を基板の上面から剥離したのち、たとえば、当該基板の上面にリンス液が供給されることによって、当該基板の上面が洗浄される。
しかし、この場合には、パーティクル保持層に起因する微小な残渣が、基板の上面から剥離されずに当該基板の上面に残ったり、剥離した残渣が、基板の上面に再付着したりする場合があることが分かってきた。
そこで、この発明の目的は、基板の上面からパーティクルを高い除去率で除去することができる上、パーティクル保持層の残渣が基板の上面に残ったり再付着したりするのを抑制することができる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することである。
前記の目的を達成するため、この発明は、基板の上面に、溶質および揮発性を有する溶媒を含む処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離するための剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、残渣除去工程とを含む、第１の基板洗浄方法を提供する。
この方法では、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分は、変質温度以上に加熱前は、前記剥離液に対して難溶性ないし不溶性で、かつ前記変質温度以上に加熱することによって変質して、前記剥離液に対して可溶性になる性質を有する。前記成膜工程は、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱することにより、前記溶質成分を変質させることなく、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する加熱工程を含む。前記残渣除去工程は、前記除去工程後の前記基板の上面に、前記変質温度以上に加熱前の前記溶質成分に対する溶解性を有する残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する。
この方法によれば、加熱工程を含む成膜工程において、処理液が固化または硬化される。これにより、剥離液に対して難溶性ないし不溶性であるものの、当該剥離液によって剥離が可能なパーティクル保持層が基板の上面に形成される。
処理液が固化または硬化される際に、パーティクルが基板から引き離される。引き離されたパーティクルはパーティクル保持層中に保持される。そのため、除去工程において、基板の上面に剥離液を供給することで、当該基板の上面に形成されたパーティクル保持層を、剥離液によって溶解させることなく、パーティクル保持層中に保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離して除去することができる。
また、その後の残渣除去工程において、パーティクル保持層を除去した後の基板の上面に、当該パーティクル保持層を形成する溶質成分を溶解させる性質を有する残渣除去液が供給される。それにより、パーティクル保持層の残渣を溶解して、基板の上面から除去することができる。
したがって、この方法によれば、パーティクル保持層を、保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離することにより、パーティクルを高い除去率で除去することができる。さらに、パーティクル保持層の残渣が基板の上面に残ったり再付着したりするのを抑制することができる。
この発明の一実施形態では、前記加熱工程において、前記基板の下面である裏面に、沸点が前記変質温度未満である熱媒体を供給することにより、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱する。
この方法によれば、基板の裏面に熱媒体を供給する簡易な加熱手段によって、成膜工程のうち加熱工程を実行することができる。
したがって、たとえば、チャンバ内に電熱ヒータ等を設けたり、電熱ヒータ等を設けた別チャンバに基板を搬送して加熱工程を実施したりする必要がない。つまり、基板洗浄方法の工程を簡略化することができる。
この発明の一実施形態では、前記加熱工程において加熱された前記基板上の前記処理液が、前記溶媒の沸点未満である。
この方法によれば、成膜工程のうち加熱工程での加熱後のパーティクル保持層中に溶媒を残留させることができる。そのため、その後の除去工程において、パーティクル保持層中に残留した溶媒と、供給された剥離液との相互作用によって、パーティクル保持層を基板の上面から剥離しやすくすることができる。すなわち、パーティクル保持層中に剥離液を浸透させて、基板との界面まで到達させることにより、パーティクル保持層を基板の上面から浮かせて剥離させることができる。
この効果をより一層向上するために、前記剥離液は、前記溶媒に対する相溶性を有していることが好ましい。
この発明は、さらに、基板の上面に、溶質および揮発性を有する溶媒を含む処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離するための剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、残渣除去工程とを含む、第２の基板洗浄方法を提供する。そして、前記成膜工程は、前記基板の下面である裏面に熱媒体を供給して、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記熱媒体の沸点未満の温度に加熱することにより、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する加熱工程を含む。そして、前記残渣除去工程は、前記除去工程後の前記基板の上面に、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分に対する溶解性を有する残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する。
この方法によれば、加熱工程を含む成膜工程において、処理液が固化または硬化される。これにより、剥離液によって剥離が可能なパーティクル保持層が基板の上面に形成される。
処理液が固化または硬化される際に、パーティクルは基板から引き離される。引き離されたパーティクルはパーティクル保持層中に保持される。そのため、除去工程において、基板の上面に剥離液を供給することで、当該基板の上面に形成されたパーティクル保持層を、当該パーティクル保持層中に保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離して除去することができる。
また、その後の残渣除去工程において、パーティクル保持層を除去した後の基板の上面に、当該パーティクル保持層を形成する溶質成分を溶解させる性質を有する残渣除去液が供給される。それにより、パーティクル保持層の残渣を溶解して、基板の上面から除去することができる。
したがって、この方法によれば、パーティクル保持層を、保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離することにより、パーティクルを高い除去率で除去することができる。さらに、パーティクル保持層の残渣が基板の上面に残ったり再付着したりするのを抑制することができる。
しかも、この方法によれば、基板の裏面に熱媒体を供給する簡易な加熱手段によって、成膜工程のうち加熱工程を実行することができる。
したがって、たとえば、チャンバ内に電熱ヒータ等を設けたり、電熱ヒータ等を設けた別チャンバに基板を搬送して加熱工程を実施したりする必要がない。つまり、基板洗浄方法の工程を簡略化することもできる。
この発明の一実施形態では、前記加熱工程において加熱された前記基板上の前記処理液が、前記溶媒の沸点未満である。
この方法によれば、成膜工程のうち加熱工程での加熱後のパーティクル保持層中に、溶媒を残留させることができる。そのため、その後の除去工程において、パーティクル保持層中に残留した溶媒と、供給された剥離液との相互作用によって、パーティクル保持層を基板の上面から剥離しやすくすることができる。すなわち、パーティクル保持層中に剥離液を浸透させて、パーティクル保持層と基板との界面まで剥離液を到達させることにより、パーティクル保持層が基板の上面から浮いて剥離される。
この効果をより一層向上するために、前記剥離液は、前記溶媒に対する相溶性を有していることが好ましい。
この発明は、さらに、基板の上面に、溶質および揮発性を有する溶媒を含む処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離するための剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、残渣除去工程とを含む、第３の基板洗浄方法を提供する。そして、前記成膜工程は、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記溶媒の沸点未満の温度に加熱することにより、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する加熱工程を含む。そして、前記残渣除去工程は、前記除去工程後の前記基板の上面に、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分に対する溶解性を有する残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する。
この方法によれば、加熱工程を含む成膜工程において、処理液が固化または硬化される。これにより、剥離液によって剥離が可能なパーティクル保持層が基板の上面に形成される。
処理液が固化または硬化される際に、パーティクルは基板から引き離される。引き離されたパーティクルはパーティクル保持層中に保持される。そのため、除去工程において、基板の上面に剥離液を供給することで、当該基板の上面に形成されたパーティクル保持層を、当該パーティクル保持層中に保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離して除去することができる。
また、その後の残渣除去工程において、パーティクル保持層を除去した後の基板の上面に、当該パーティクル保持層を形成する溶質成分を溶解させる性質を有する残渣除去液が供給される。それにより、パーティクル保持層の残渣を溶解して、基板の上面から除去することができる。
したがって、この方法によれば、パーティクル保持層を、保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離することにより、パーティクルを高い除去率で除去することができる。さらに、パーティクル保持層の残渣が基板の上面に残ったり再付着したりするのを抑制することができる。
しかも、この方法によれば、成膜工程のうち加熱工程での加熱後のパーティクル保持層中に、溶媒を残留させることができる。そのため、その後の除去工程において、パーティクル保持層中に残留した溶媒と、供給された剥離液との相互作用によって、パーティクル保持層を基板の上面から剥離しやすくすることができる。すなわち、パーティクル保持層中に剥離液を浸透させて、基板との界面まで到達させることにより、パーティクル保持層を基板の上面から浮かせて剥離させることができる。
この効果をより一層向上するために、前記剥離液は、前記溶媒に対する相溶性を有していることが好ましい。
この発明は、また、基板の上面に、溶質および揮発性を有する溶媒を含む処理液を供給するための処理液供給ユニットと、前記基板を加熱して、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットと、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離する剥離液を供給するための剥離液供給ユニットと、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離して除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去液を供給するための残渣除去液供給ユニットと、前記処理液供給ユニット、前記加熱ユニット、前記剥離液供給ユニット、および前記残渣除去液供給ユニットを制御する制御装置とを含む、第１の基板洗浄装置を提供する。前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分は、変質温度以上に加熱前は、前記剥離液に対して難溶性ないし不溶性で、かつ前記変質温度以上に加熱することにより変質して、前記剥離液に対して可溶性になる性質を有する。前記残渣除去液は、前記変質温度以上に加熱前の前記溶質成分に対する溶解性を有している。前記制御装置は、前記基板の上面に前記処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させるとともに、前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱することにより、前記溶質成分を変質させることなく、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に前記剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、前記基板の上面に前記残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程とを実行する。
この構成によれば、加熱工程を含む成膜工程において、処理液が固化または硬化される。これにより、基板の上面に、剥離液に対して難溶性ないし不溶性であるものの、当該剥離液によって剥離が可能なパーティクル保持層が形成される。
処理液が固化または硬化される際に、パーティクルは基板から引き離される。引き離されたパーティクルはパーティクル保持層中に保持される。そのため、除去工程において、基板の上面に剥離液を供給することで、当該基板の上面に形成されたパーティクル保持層を、剥離液によって溶解させることなく、パーティクル保持層中に保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離して除去することができる。
また、その後の残渣除去工程において、パーティクル保持層を除去した後の基板の上面に、当該パーティクル保持層を形成する溶質成分を溶解させる性質を有する残渣除去液が供給される。それにより、パーティクル保持層の残渣を溶解して、基板の上面から除去することができる。
したがって、この構成によれば、パーティクル保持層を、保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離することにより、パーティクルを高い除去率で除去することができる。さらに、パーティクル保持層の残渣が基板の上面に残ったり再付着したりするのを抑制することができる。
この発明の一実施形態では、前記加熱ユニットは、前記基板の裏面に、沸点が前記変質温度未満である熱媒体を供給する熱媒体供給ユニットを含む。
この構成によれば、基板の裏面に熱媒体を供給する簡易な加熱手段（熱媒体供給ユニット）によって、成膜工程のうち加熱工程を実行することができる。
したがって、たとえば、チャンバ内に電熱ヒータ等を設けたり、電熱ヒータ等を設けた別チャンバに基板を搬送して加熱工程を実施したりする必要がない。つまり、基板洗浄装置の構成を簡略化することができる。
この発明は、さらに、基板の上面に、溶質および揮発性を有する溶媒を含む処理液を供給するための処理液供給ユニットと、前記基板の裏面に熱媒体を供給する熱媒体供給ユニットを含み、前記熱媒体供給ユニットから供給される熱媒体によって前記基板を加熱して、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットと、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離する剥離液を供給するための剥離液供給ユニットと、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離して除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去液を供給するための残渣除去液供給ユニットと、前記処理液供給ユニット、前記加熱ユニット、前記剥離液供給ユニット、および前記残渣除去液供給ユニットを制御する制御装置とを含む、第２の基板洗浄装置を提供する。前記残渣除去液は、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分に対する溶解性を有している。前記制御装置は、前記基板の上面に前記処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させるとともに、前記処理液を、前記熱媒体の沸点未満の温度に加熱することにより、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に前記剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、前記基板の上面に前記残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程とを実行する。
この構成によれば、加熱工程を含む成膜工程において、処理液が固化または硬化されて、剥離液によって剥離が可能なパーティクル保持層が基板の上面に形成される。
処理液が固化または硬化される際に、パーティクルは基板から引き離される。引き離されたパーティクルはパーティクル保持層中に保持される。そのため、除去工程において、基板の上面に剥離液を供給することで、当該基板の上面に形成されたパーティクル保持層を、当該パーティクル保持層中に保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離して除去することができる。
また、その後の残渣除去工程において、パーティクル保持層を除去した後の基板の上面に、当該パーティクル保持層を形成する溶質成分を溶解させる性質を有する残渣除去液が供給される。それにより、パーティクル保持層の残渣を溶解して、基板の上面から除去することができる。
したがって、この構成によれば、パーティクル保持層を、保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離することにより、パーティクルを高い除去率で除去することができる。さらに、パーティクル保持層の残渣が基板の上面に残ったり再付着したりするのを抑制することができる。
しかも、この構成によれば、基板の裏面に熱媒体を供給する簡易な加熱手段（熱媒体供給ユニット）によって、成膜工程のうち加熱工程を実行することができる。
したがって、たとえば、チャンバ内に電熱ヒータ等を設けたり、電熱ヒータ等を設けた別チャンバに基板を搬送して加熱工程を実施したりする必要がない。つまり、基板洗浄装置の構成を簡略化することもできる。
この発明は、さらに、基板の上面に、溶質および揮発性を有する溶媒を含む処理液を供給するための処理液供給ユニットと、前記基板を加熱して、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットと、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離する剥離液を供給するための剥離液供給ユニットと、前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離して除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去液を供給するための残渣除去液供給ユニットと、前記処理液供給ユニット、前記加熱ユニット、前記剥離液供給ユニット、および前記残渣除去液供給ユニットを制御する制御装置とを含む、第３の基板洗浄装置を提供する。前記残渣除去液は、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分に対する溶解性を有している。前記制御装置は、前記基板の上面に前記処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させるとともに、前記処理液を、前記溶媒の沸点未満の温度に加熱することにより、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に前記剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、前記基板の上面に前記残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程とを実行する。
この構成によれば、加熱工程を含む成膜工程において、処理液が固化または硬化される。これにより、剥離液によって剥離が可能なパーティクル保持層が基板の上面に形成される。
処理液が固化または硬化される際に、パーティクルは基板から引き離される。引き離されたパーティクルはパーティクル保持層中に保持される。そのため、除去工程において、基板の上面に剥離液を供給することで、当該基板の上面に形成されたパーティクル保持層を、当該パーティクル保持層中に保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離して除去することができる。
また、その後の残渣除去工程において、パーティクル保持層を除去した後の基板の上面に、当該パーティクル保持層を形成する溶質成分を溶解させる性質を有する残渣除去液が供給される。それにより、パーティクル保持層の残渣を溶解して、基板の上面から除去することができる。
したがって、この構成によれば、パーティクル保持層を、保持したパーティクルごと、基板の上面から剥離することにより、パーティクルを高い除去率で除去することができる。さらに、パーティクル保持層の残渣が基板の上面に残ったり再付着したりするのを抑制することができる。
しかも、この構成によれば、成膜工程のうち加熱工程での加熱後のパーティクル保持層中に溶媒を残留させることができる。そのため、その後の除去工程において、パーティクル保持層中に残留した溶媒と、供給された剥離液との相互作用によって、パーティクル保持層を基板の上面から剥離しやすくすることができる。すなわち、パーティクル保持層中に剥離液を浸透させて、基板との界面まで到達させることにより、パーティクル保持層を基板の上面から浮かせて剥離させることができる。
図１は、この発明の第１実施形態にかかる基板洗浄装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。 図２は、前記基板洗浄装置に備えられる処理ユニットの概略構成を示す模式的な断面図である。 図３は、前記基板洗浄装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。 図４は、前記処理ユニットによる基板洗浄の一例を説明するための流れ図である。 図５Ａは、前記基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｂは、前記基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｃは、前記基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｄは、前記基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｅは、前記基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｆは、前記基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｇは、前記基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｈは、前記基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図６Ａは、前記基板洗浄におけるパーティクル保持層の様子を説明するための図解的な断面図である。 図６Ｂは、前記基板洗浄におけるパーティクル保持層の様子を説明するための図解的な断面図である。 図７は、残渣の個数を測定した結果を示すグラフである。 図８は、パーティクル除去率（ＰＲＥ）を測定した結果を示すグラフである。 図９は、本発明の第２実施形態に係る処理ユニットの概略構成を示す模式的な断面図である。 図１０は、第２実施形態に係る処理ユニットの電気的構成を示すブロック図である。 図１１Ａは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１Ｂは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１Ｃは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１Ｄは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１Ｅは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１Ｆは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１Ｇは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１Ｈは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１２Ａは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の別の例を説明するための図解的な断面図である。 図１２Ｂは、第２実施形態に係る処理ユニットによる基板洗浄の別の例を説明するための図解的な断面図である。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態にかかる基板洗浄装置１のレイアウトを示す図解的な平面図である。
基板洗浄装置１は、シリコンウエハなどの基板Ｗを一枚ずつ洗浄する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Ｗは、円板状の基板である。
基板洗浄装置１は、基板Ｗを洗浄する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２で洗浄される複数枚の基板Ｗを収容するキャリヤＣが載置されるロードポートＬＰと、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットＩＲおよびＣＲと、基板洗浄装置１を制御する制御装置３とを含む。
搬送ロボットＩＲは、キャリヤＣと搬送ロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。複数の処理ユニット２は、たとえば、同様の構成を有している。
図２は、基板洗浄装置１に備えられる処理ユニット２の概略構成を示す模式的な断面図である。
処理ユニット２は、一枚の基板Ｗを水平な姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック４と、当該スピンチャック４に保持された基板Ｗの上面に、溶質および揮発性を有する溶媒を含む処理液を供給する処理液供給ノズル５と、スピンチャック４に保持された基板Ｗの上面に、剥離液を供給する剥離液供給ノズル６とを含む。処理液供給ノズル５は、処理液供給ユニットの一例である。
剥離液供給ノズル６は、剥離液供給ユニットの一例である。
スピンチャック４は、チャックピン８と、スピンベース９と、回転軸１０と、基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンモータ１１とを含む。
回転軸１０は、回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向に延びており、この実施形態では、中空軸である。回転軸１０の上端は、スピンベース９の下面の中央に結合されている。スピンベース９は、水平方向に沿う円盤形状を有している。スピンベース９の上面の周縁部には、基板Ｗを把持するための複数のチャックピン８が、周方向に間隔を空けて配置されている。スピンモータ１１は、たとえば、回転軸１０に回転力を与えることによって、基板Ｗ、チャックピン８、スピンベース９および回転軸１０を回転軸線Ａ１まわりに一体回転させる電動モータを含む。
処理液供給ノズル５は、第１のノズル移動機構１２によって、たとえば、水平方向（回転軸線Ａ１に垂直な方向）に移動される。処理液供給ノズル５は、水平方向への移動によって、中央位置と、退避位置との間で移動させることができる。処理液供給ノズル５は、中央位置に位置するとき、基板Ｗの上面の回転中心位置に対向する。処理液供給ノズル５は、退避位置に位置するとき、基板Ｗの上面に対向しない。基板Ｗの上面の回転中心位置とは、基板Ｗの上面における回転軸線Ａ１との交差位置である。基板Ｗの上面に対向しない退避位置とは、平面視においてスピンベース９の外方の位置である。処理液供給ノズル５には、処理液供給管１３が接続されている。処理液供給管１３には、その流路を開閉するバルブ１４が介装されている。
剥離液供給ノズル６は、第２のノズル移動機構１５によって、たとえば、水平方向（回転軸線Ａ１に垂直な方向）に移動される。剥離液供給ノズル６は、水平方向への移動によって、中央位置と、退避位置との間で移動させることができる。剥離液供給ノズル６は、中央位置に位置するとき、基板Ｗの上面の回転中心位置に対向する。剥離液供給ノズル６は、退避位置に位置するとき、基板Ｗの上面に対向しない。剥離液供給ノズル６には、第１の剥離液としてのＤＩＷの供給管１６が接続されている。供給管１６には、その流路を開閉するバルブ１７、１８が介装されている。
また、剥離液供給ノズル６には、さらに、第２の剥離液としてのＳＣ１液、すなわち、アンモニアおよび過酸化水素の水溶液の供給管１９が接続されている。供給管１９は、供給管１６の、バルブ１７より下流側で、かつバルブ１８より上流側に接続されている。供給管１９には、その流路を開閉するバルブ２０が介装されている。
処理ユニット２は、スピンチャック４に保持された基板Ｗの上面および下面から基板Ｗ外に排除される液体を受ける処理カップ４０と、スピンチャック４に保持された基板Ｗに上方から対向する対向部材５０とを含む。
処理カップ４０は、スピンチャック４に保持された基板Ｗから外方に飛散する液体を受け止める複数のガード４１と、複数のガード４１によって下方に案内された液体を受け止める複数のカップ４２と、複数のガード４１と複数のカップ４２とを取り囲む円筒状の外壁部材４３とを含む。この実施形態では、２つのガード４１（第１ガード４１Ａおよび第２ガード４１Ｂ）と、２つのカップ４２（第１カップ４２Ａおよび第２カップ４２Ｂ）とが設けられている例を示している。
第１カップ４２Ａおよび第２カップ４２Ｂのそれぞれは、上向きに開放された溝状の形態を有している。第１ガード４１Ａは、スピンベース９を取り囲む。第２ガード４１Ｂは、第１ガード４１Ａよりも径方向外方でスピンベース９を取り囲む。第１カップ４２Ａは、第１ガード４１Ａによって下方に案内された液体を受け止める。第２カップ４２Ｂは、第１ガード４１Ａと一体に形成されており、第２ガード４１Ｂによって下方に案内された液体を受け止める。
処理ユニット２は、第１ガード４１Ａおよび第２ガード４１Ｂをそれぞれ別々に昇降させるガード昇降機構４４を含む。ガード昇降機構４４は、第１ガード４１Ａを下位置と上位置との間で昇降させる。ガード昇降機構４４は、第２ガード４１Ｂを下位置と上位置との間で昇降させる。第１ガード４１Ａは、上位置と下位置との間の可動範囲の全域において、基板Ｗの側方に位置する。第２ガード４１Ｂは、上位置と下位置との間の可動範囲の全域において、基板Ｗの側方に位置する。可動範囲には、上位置および下位置が含まれる。
第１ガード４１Ａおよび第２ガード４１Ｂがともに上位置に位置するとき、基板Ｗから飛散する液体は、第１ガード４１Ａによって受けられる。第１ガード４１Ａが下位置に位置し、第２ガード４１Ｂが上位置に位置するとき、基板Ｗから飛散する液体は、第２ガード４１Ｂによって受けられる。
ガード昇降機構４４は、たとえば、第１ガード４１Ａに取り付けられた第１ボールねじ機構（図示せず）と、第１ボールねじに駆動力を与える第１モータ（図示せず）と、第２ガード４１Ｂに取り付けられた第２ボールねじ機構（図示せず）と、第２ボールねじ機構に駆動力を与える第２モータ（図示せず）とを含む。
対向部材５０は、基板Ｗとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状に形成され、スピンチャック４の上方でほぼ水平に配置されている。対向部材５０は、基板Ｗの上面に対向する対向面５０ａを有する。
対向部材５０において対向面５０ａとは反対側の面には、中空軸５１が固定されている。対向部材５０において平面視で回転軸線Ａ１と重なる位置を含む部分には、対向部材５０を上下に貫通し、中空軸５１の内部空間と連通する連通孔が形成されている。
対向部材５０は、対向部材５０の対向面５０ａと基板Ｗの上面との間の空間内の雰囲気を当該空間の外部の雰囲気から遮断する。そのため、対向部材５０は、遮断板とも呼ばれる。
処理ユニット２は、対向部材５０の昇降を駆動する対向部材昇降機構５２をさらに含む。対向部材昇降機構５２は、下位置（後述する図５Ｈに示す位置）から上位置（後述する図５Ａに示す位置）までの任意の位置（高さ）に対向部材５０を位置させることができる。下位置とは、対向部材５０の可動範囲において、対向部材５０の対向面５０ａが基板Ｗに最も近接する位置である。上位置とは、対向部材５０の可動範囲において対向部材５０の対向面５０ａが基板Ｗから最も離間する位置（退避位置）である。対向部材５０が上位置に位置するとき、処理液供給ノズル５および剥離液供給ノズル６は、対向部材５０の対向面５０ａと基板Ｗの上面との間に進入することができる。
対向部材昇降機構５２は、たとえば、中空軸５１を支持する支持部材（図示せず）に取り付けられたボールねじ機構（図示せず）と、それに駆動力を与える電動モータ（図示せず）とを含む。
処理ユニット２は、スピンチャック４に保持された基板Ｗの上面に、残渣除去液を供給する残渣除去液供給ノズル７と、スピンチャック４に保持された基板Ｗの上面と対向部材５０の対向面５０ａとの間の空間に気体を供給する気体供給ノズル６０と、スピンチャック４に保持された基板Ｗの上面に、リンス液を供給するリンス液供給ノズル６５とをさらに含む。残渣除去液供給ノズル７は、残渣除去液供給ユニットの一例である。気体供給ノズル６０は、気体供給ユニットの一例である。リンス液供給ノズル６５は、リンス液供給ユニットの一例である。
残渣除去液供給ノズル７には、残渣除去液供給管２２が接続されている。残渣除去液供給管２２には、その流路を開閉するバルブ２３が介装されている。気体供給ノズル６０には、気体供給管６１が接続されている。気体供給管６１には、その流路を開閉するバルブ６２が介装されている。リンス液供給ノズル６５には、リンス液供給管６６が接続されている。リンス液供給管６６には、その流路を開閉するバルブ６７が介装されている。
残渣除去液供給ノズル７、気体供給ノズル６０およびリンス液供給ノズル６５は、中空軸５１に挿通されたノズル収容部材５３に共通に収容されている。残渣除去液供給ノズル７、気体供給ノズル６０およびリンス液供給ノズル６５の吐出口は、ノズル収容部材５３の下端部から露出している。ノズル収容部材５３の下端部は、スピンチャック４に保持された基板Ｗの上面の中央領域に対向している。
処理ユニット２は、スピンチャック４に保持された基板Ｗの裏面（下面）に、当該基板Ｗを加熱する熱媒体を供給する熱媒体供給ノズル２４をさらに含む。熱媒体供給ノズル２４は、チャックピン８およびスピンベース９に保持された基板Ｗを、当該基板Ｗの裏面側から加熱して、基板Ｗの上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットの一例である。
熱媒体供給ノズル２４は、基板Ｗの裏面の略全面に熱媒体を供給することによって、基板Ｗの上面の処理液を加熱する。熱媒体供給ノズル２４は、回転軸１０を挿通しており、基板Ｗの裏面の中心に臨む吐出口２４ａを上端に有している。熱媒体の一例は、温純水である。
熱媒体供給ノズル２４は、この実施形態では、基板Ｗを回転させながら、吐出口２４ａから基板Ｗの裏面の中心位置へ向けて熱媒体を供給する。供給された熱媒体は、遠心力の働きによって基板Ｗの裏面の略全面に行き渡る。これにより、基板Ｗおよび基板Ｗの上面の処理液が、加熱される。基板Ｗの裏面の回転中心位置とは、基板Ｗの裏面における回転軸線Ａ１との交差位置である。熱媒体供給ノズル２４には、熱媒体供給管２５が接続されている。熱媒体供給管２５には、その流路を開閉するバルブ２６が介装されている。
図３は、基板洗浄装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図である。
基板洗浄装置１は、制御装置３を含む。制御装置３は、マイクロコンピュータを備え、所定の制御プログラムに従って基板洗浄装置１に備えられた制御対象を制御する。具体的には、制御装置３は、プロセッサ（ＣＰＵ）３Ａと、制御プログラムが格納されたメモリ３Ｂとを含み、プロセッサ３Ａが制御プログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御を実行するように構成されている。
とくに、制御装置３は、スピンモータ１１、第１のノズル移動機構１２、第２のノズル移動機構１５、対向部材昇降機構５２、ガード昇降機構４４、バルブ１４，１７，１８，２０，２３，２６，６２，６７を制御するようにプログラムされている。
図４は、処理ユニット２による基板洗浄の一例を説明するための流れ図である。図５Ａ〜図５Ｈは、基板洗浄の一例の様子を説明するための図解的な断面図である。図６Ａ、図６Ｂは、基板洗浄の一例におけるパーティクル保持層２９の様子を説明するための図解的な断面図である。
処理ユニット２による基板洗浄では、まず、処理液供給工程が実行される（ステップＳ１）。処理液供給工程では、まず、制御装置３は、スピンモータ１１を駆動し、スピンベース９を回転させて、基板Ｗの回転を開始する。処理液供給工程では、スピンベース９は、基板回転速度である所定の処理液供給速度で回転される。処理液供給速度は、たとえば、１０ｒｐｍ〜数１０ｒｐｍである。そして、制御装置３は、対向部材昇降機構５２を制御して、対向部材５０を上位置に配置する。そして、制御装置３は、ガード昇降機構４４を制御して、第１ガード４１Ａおよび第２ガード４１Ｂを上位置に配置する。
次に、制御装置３は、第１のノズル移動機構１２を制御して、処理液供給ノズル５を、基板Ｗの上方の中央位置に配置する。そして、制御装置３は、バルブ１４を開く。これにより、図５Ａに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、処理液供給ノズル５から処理液２７が供給される。基板Ｗの上面に供給された処理液２７は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行きわたる。
一定時間の処理液供給のあと、処理液を固化または硬化させて、基板Ｗの上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程が実行される（ステップＳ２）。成膜工程では、まず、制御装置３は、バルブ１４を閉じて、処理液供給ノズル５からの処理液２７の供給を停止させる。そして、制御装置３は、処理液供給ノズル５を退避位置へ移動させる。
次いで、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定のスピンオフ速度で回転させる（スピンオフ工程、ステップＳ２ａ）。スピンオフ速度は、たとえば、３００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍである。これにより、図５Ｂに示すように、まず、基板Ｗの上面に供給された処理液２７が、基板Ｗの上面の周縁から排出され、次いで、揮発性の溶剤の揮発が進行する。
次に、制御装置３は、対向部材昇降機構５２が対向部材５０を上位置から下位置に向けて移動させる。制御装置３は、バルブ６２を開く。これにより、気体供給ノズル６０から対向部材５０の対向面５０ａと基板Ｗの上面との間の空間に窒素（Ｎ２）ガスなどの気体が供給される。そして、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定の加熱時速度で回転させる。加熱時速度は、たとえば、１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍである。対向部材５０が下位置に到達した後に、制御装置３は、バルブ２６を開く。これにより、図５Ｃに示すように、回転状態の基板Ｗの裏面に向けて、熱媒体供給ノズル２４から熱媒体２８が供給される。 供給された熱媒体２８は、遠心力の働きによって、基板Ｗの裏面の略全面に行き渡る。これにより、基板Ｗおよび基板Ｗの上面の処理液２７が加熱される（加熱工程、ステップＳ２ｂ）。
そして、揮発性の溶剤の揮発がさらに進行するとともに、処理液２７が固化または硬化する。これにより、溶質成分からなる固体状の膜、すなわちパーティクル保持層２９が形成される。また、図６Ａに示すように、パーティクル保持層２９が形成される際に、基板Ｗの上面に付着していたパーティクル３０が、当該基板Ｗから引き離されて、パーティクル保持層２９中に保持される。
ここで「固化」とは、たとえば、溶媒の揮発に伴い、分子間や原子間に作用する力等によって溶質が固まることを指す。「硬化」とは、たとえば、重合や架橋等の化学的な変化によって、溶質が固まることを指す。したがって、「固化または硬化」とは、様々な要因によって溶質が「固まる」ことを表している。なお、処理液は、パーティクル３０を保持できる程度に固化または硬化すればよく、溶媒は完全に揮発する必要はない。また、パーティクル保持層２９を形成する「溶質成分」とは、処理液２７に含まれる溶質そのものであってもよいし、溶質から導かれるもの、たとえば、化学的な変化の結果として得られるものであってもよい。
溶質としては、任意の溶媒に対して可溶性で、かつ固化または硬化時に、基板Ｗの上面に付着していたパーティクル３０を当該基板Ｗから引き離して保持した状態で、パーティクル保持層２９を形成することができる、種々の樹脂を用いることができる。
たとえば、この実施形態では、溶質として、所定の変質温度以上に加熱する前は水に対して難溶性ないし不溶性で、変質温度以上に加熱することで変質して水溶性になる性質を有する樹脂（以下「感熱水溶性樹脂」と記載する場合がある。）が用いられる。感熱水溶性樹脂を、後述する水系の剥離液と組み合わせることにより、この発明の一実施形態にかかる洗浄方法が実施される。
感熱水溶性樹脂の具体例としては、たとえば、所定の変質温度以上(たとえば、２００℃以上)に加熱することで分解して、極性を持った官能基を露出させて、水溶性を発現する樹脂等を用いることができる。
この実施形態では、成膜工程において、処理液を、感熱水溶性樹脂の変質温度未満の温度に加熱することにより、当該感熱水溶性樹脂を水溶性に変質させずに、基板Ｗの上面に、水系の剥離液に対して難溶性ないし不溶性のパーティクル保持層２９を形成する。
処理液を、感熱水溶性樹脂の変質温度未満の温度に加熱するためには、熱媒体として、沸点が当該変質温度未満である熱媒体を用いればよい。たとえば、変質温度が１８０℃である感熱水溶性樹脂の場合、熱媒体としては、たとえば、ＤＩＷ（沸点：１００℃）等を用いることができる。
なお、加熱の温度は、溶媒の沸点未満の温度であるのがさらに好ましい。処理液を、溶媒の沸点未満の温度に加熱することにより、先に説明したように、パーティクル保持層２９中に溶媒を残留させることができる。そして、パーティクル保持層２９中に残留した溶媒と、剥離液との相互作用によって、当該パーティクル保持層２９を、基板Ｗの上面から剥離しやすくすることができる。
感熱水溶性樹脂は、上述したように、変質温度以上に加熱すると、水溶性に変質する。そのため、たとえば、特許文献１、２に記載の従来法にも使用することができる。しかし、実施形態では、感熱水溶性樹脂を、あえて変質温度未満の加熱に留めて、水系の剥離液に対する難溶性ないし不溶性を維持した状態でパーティクル保持層２９が形成される。そのため、パーティクル保持層２９からパーティクル３０を脱落させることなく、塊状態を維持したパーティクル保持層２９を基板Ｗから除去することができる。したがって、高い除去率でパーティクル３０を除去することができる。
しかも、この実施形態では、加熱の温度を、従来法に比べて低温の変質温度未満に設定できる。そのため、洗浄方法を実施する際の消費エネルギーを、より少なくすることもできる。詳しくは、パーティクル保持層２９の加熱温度は、１００℃未満の加熱でよいため、基板Ｗを加熱する加熱手段としてＤＩＷを用いることができる。一方、この実施形態とは異なり、パーティクル保持層２９を１００℃以上に加熱する構成では、加熱手段として、高温でも気化しない液体（たとえば、沸点が１００℃よりも高い液体）を用いなければならない。したがって、加熱の温度を変質温度未満に設定できることによって、安全かつ簡易な構成で基板Ｗを加熱することが実現できる。
溶媒としては、変質前の感熱水溶性樹脂に対する溶解性を有し、かつ揮発性を有する溶媒を用いることができる。ここで「揮発性を有する」とは、水と比較して揮発性が高いことを意味する。溶媒としては、たとえば、ＰＧＥＥを用いることができる。
このような熱媒体２８による基板Ｗの加熱（加熱工程）は、前述したように、対向部材５０の対向面５０ａを基板Ｗの上面に近接させた状態（たとえば対向部材５０を下位置に位置させた状態）で行われる。
基板Ｗの裏面に供給された熱媒体２８は、基板Ｗの裏面の略全面に行きわたった後、遠心力によって基板Ｗ外に飛び散る。基板Ｗ外に飛び散った熱媒体２８は、第１ガード４１Ａによって受けられる。第１ガード４１Ａによって受けられた熱媒体２８の一部は、第１ガード４１Ａから跳ね返る。
そこで、この実施形態では、対向部材５０の対向面５０ａを基板Ｗの上面に近接させた状態で加熱工程を実行する。対向部材５０は、基板Ｗの上面を、第１ガード４１Ａから跳ね返った熱媒体２８から保護する。したがって、パーティクル保持層２９の表面への熱媒体２８の付着を抑制することができるので、第１ガード４１Ａからの熱媒体２８の跳ね返りに起因するパーティクルを抑制できる。
さらに、この実施形態では、前述したように、気体供給ノズル６０から対向部材５０の対向面５０ａと基板Ｗの上面との間の空間に気体が供給される。対向部材５０の対向面５０ａと基板Ｗの上面との間の空間に供給された気体は、基板Ｗの上面の中央領域から基板Ｗの上面の周縁に向けて移動する気流を形成する。基板Ｗの上面の中央領域から基板Ｗの上面の周縁に向けて移動する気流を形成することによって、第１ガード４１Ａから跳ね返った熱媒体２８を第１ガード４１Ａに向けて押し戻すことができる。したがって、パーティクル保持層２９の表面への熱媒体２８の付着を一層抑制することができる。
対向部材５０の対向面５０ａと基板Ｗの上面との間の空間に供給される気体は、窒素ガスに限られない。対向部材５０の対向面５０ａと基板Ｗの上面との間の空間に供給される気体は、不活性ガスであることが好ましく、窒素ガス以外の不活性ガスであってもよい。不活性ガスは、基板Ｗの上面およびパターンに対して不活性なガスのことであり、たとえばアルゴン等の希ガス類であってもよい。
一定時間の加熱のあと、制御装置３は、バルブ２６を閉じて、熱媒体供給ノズル２４からの熱媒体の供給を停止させる。そして、基板Ｗの上面から、パーティクル保持層２９を剥離して除去する除去工程が実行される（ステップＳ３）。
すなわち、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定の除去速度で回転させる。除去速度は、たとえば、５００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍである。
制御装置３は、対向部材昇降機構５２を制御して、対向部材５０を上位置に配置する。そして、制御装置３は、バルブ６０を閉じる。これにより、気体供給ノズル６０からの気体の供給が停止される。そして、制御装置３は、第２のノズル移動機構１５を制御して、剥離液供給ノズル６を、基板Ｗの上方の中央位置に配置する。そして、制御装置３は、バルブ２０を閉じた状態を維持しながら、バルブ１７、１８を開く。これにより、図５Ｄに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、剥離液供給ノズル６から、第１の剥離液としてのＤＩＷ３１が供給される（ＤＩＷ供給工程、ステップＳ３ａ）。基板Ｗの上面に供給されたＤＩＷ３１は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行き渡り、基板Ｗの上面の周縁から排出される。
次に、制御装置３は、第１の除去速度を維持してスピンベース９を回転させながら、バルブ１７を閉じて、ＤＩＷの供給を停止したのち、バルブ２０を開く。これにより、図５Ｅに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、剥離液供給ノズル６から、第２の剥離液の一例としてのＳＣ１液３２が供給される（ＳＣ１液供給工程、ステップＳ３ｂ）。基板Ｗの上面に供給されたＳＣ１液３２は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行き渡って、ＤＩＷ３１を置換して、ＳＣ１液３２が、基板Ｗの上面の周縁から排出される。
ＤＩＷ３１およびＳＣ１液３２（以下、両者を「剥離液」と総称する場合がある。）は、ともに、溶媒としてのＰＧＥＥとの相溶性を有する。しかも、感熱水溶性樹脂をその変質温度未満に加熱して形成されたパーティクル保持層２９は、前述したように、水系の剥離液であるＤＩＷ３１やＳＣ１液３２に対して難溶性ないし不溶性である。そのため、これらの剥離液は、パーティクル保持層２９中に残留するＰＧＥＥとの相互作用によって、当該パーティクル保持層２９を形成する溶質成分を溶解させることなく、パーティクル保持層２９中に浸透する。そして、剥離液は、基板Ｗとの界面に達する。これにより、図６Ｂに示すように、パーティクル３０を保持したままのパーティクル保持層２９が、基板Ｗの上面から浮いて剥離される。
基板Ｗの上面から剥離したパーティクル保持層２９は、基板Ｗの回転による遠心力の働きによって、剥離液とともに、基板Ｗの上面の周縁から排出される。すなわち、基板Ｗの上面から、剥離したパーティクル保持層２９が除去される。
ＤＩＷ３１は、ＳＣ１液３２よりも、剥離液としての効果は低い。しかし、ＤＩＷ３１は、ＳＣ１液３２に先立って供給されて、パーティクル保持層２９中に浸透することで、当該パーティクル保持層２９中に残留するＰＧＥＥの少なくとも一部と置換する。そして、ＤＩＷ３１は、次工程で供給されるＳＣ１液３２の、パーティクル保持層２９中への浸透を補助する働きをする。
そのため、剥離液としては、ＳＣ１液３２の供給に先立って、ＤＩＷ３１を供給するのが好ましいが、ＤＩＷ３１の供給工程（ステップＳ３ａ）は、省略してもよい。すなわち、剥離液としては、ＳＣ１液のみを用いてもよい。
第１の剥離液は、ＤＩＷ３１には限られず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（例えば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれであってもよい。第２の剥離液は、ＳＣ１液３２には限られず、アンモニア水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の４級水酸化アンモニウムの水溶液、コリン水溶液等のアルカリ水溶液を用いることもできる。
次に、制御装置３は、バルブ１８およびバルブ２０を閉じて、ＳＣ１液の供給を停止したのち、剥離液供給ノズル６を退避位置へ移動させる。スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定のリンス速度で回転させる。リンス速度は、たとえば、１００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍである。
次に、制御装置３は、対向部材昇降機構５２を制御して、対向部材５０を、上位置から上位置と下位置との間の供給位置に移動させる。そして、制御装置３は、バルブ６７を開く。これにより、図５Ｆに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、リンス液供給ノズル６５から、ＤＩＷ３１が、リンス液として供給される（リンス工程、ステップＳ４）。
リンス液供給ノズル６５からのリンス液の供給は、たとえば、供給位置に移動した後に開始される。リンス液供給ノズル６５からのリンス液の供給は、対向部材５０が上位置に位置する時点で開始されていてもよいし、対向部材５０上位置から供給位置に移動している途中に開始されてもよい。
リンス液は、ＤＩＷ３１には限られず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（例えば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれであってもよい。
供給されたＤＩＷ３１は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行き渡る。その後、基板Ｗの上面の周縁から排出される。これにより、基板Ｗの上面に残留したＳＣ１液３２が、基板Ｗの上面から洗い流される。また、たとえば、先の工程において基板Ｗの上面から剥離したパーティクル保持層２９の一部が、除去されずに残っていたとしても、ＤＩＷ３１によって、基板Ｗの上面から洗い流される。
しかし、たとえば、先のＤＩＷ３１の供給工程（ステップＳ３ａ）、およびＳＣ１液３２の供給工程（ステップＳ３ｂ）の条件を調整して、当該両工程において、基板Ｗの上面から、パーティクル保持層２９を十分に除去することもできる。その場合、ＤＩＷ３１の供給工程（ステップＳ４）は、省略されてもよい。
次に、制御装置３は、バルブ６７を閉じて、リンス液供給ノズル６５からのＤＩＷ３１の供給を停止させる。
そして、パーティクル保持層２９を除去した後の基板Ｗの上面に残る残渣を除去する残渣除去工程が実行される（ステップＳ５）。
すなわち、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定の残渣除去速度で回転させる。残渣除去速度は、たとえば、数１０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍである。対向部材５０の位置は、供給位置に維持される。そして、ガード昇降機構４４が、第１ガード４１Ａを下位置に移動させ、第２ガード４１Ｂを上位置に維持する。
次に、制御装置３は、バルブ２３を開く。これにより、図５Ｇに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、残渣除去液供給ノズル７から残渣除去液３３が供給される。
基板Ｗの上面に供給された残渣除去液３３は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行きわたって、ＤＩＷ３１を置換する。そして、基板Ｗの上面に供給された残渣除去液３３は、基板Ｗの上面に残るパーティクル保持層２９の残渣を溶解したのち、基板Ｗの上面の周縁から排出される。
残渣除去液３３としては、変質前の感熱水溶性樹脂に対する溶解性を有する溶媒を用いることができる。溶媒としては、たとえば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いることができる。ＩＰＡは、水との相溶性を有するため、残渣除去工程の開始時に基板Ｗの上面に残る、リンス液としてのＤＩＷを、スムースに置換することができる。さらに、ＩＰＡは、揮発性を有するため、残渣除去工程後に速やかに、基板の上面から除去される。
次に、制御装置３は、バルブ２３を閉じて、残渣除去液供給ノズル７からの残渣除去液３３の供給を停止させる。そして、制御装置３は、対向部材昇降機構５２を制御して、対向部材５０を供給位置から下位置に移動させる。そして、制御装置３は、バルブ６０を開き、気体供給ノズル６０からの気体の供給を開始する。そして、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定のスピンドライ速度で回転させる（ステップＳ６）。スピンドライ速度は、たとえば、５００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍである。気体供給ノズル６０からの気体の供給の開始と、基板回転速度の変更とは、たとえば同時に実行される。
基板Ｗの回転によって残渣除去液３３に遠心力が作用し、図５Ｈに示すように、残渣除去液３３は、基板Ｗの上面の周縁から排出されるとともに、基板Ｗの上面から揮発して除去される。スピンドライが実行されることによって、一連の洗浄工程が終了する。その後、制御装置３は、バルブ６２を閉じ、気体供給ノズル６０からの気体の供給を停止させる。
なお、処理液に含まれる溶質としては、感熱水溶性樹脂以外に、たとえば、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド等を用いることもできる。
溶媒としては、いずれかの樹脂を溶解して処理液を構成しうる任意の溶媒を用いることができる。とくに、剥離液との相溶性を有する溶媒を用いることが好ましい。
いずれの樹脂の場合も、剥離液としては、ＤＩＷ等の水や、アルカリ水溶液などの、水系の剥離液を用いることができる。
残渣除去液としては、いずれかの樹脂に対する溶解性を有する任意の溶媒を用いることができる。残渣除去液としては、たとえばシンナー、トルエン、酢酸エステル類、アルコール類、グリコール類等の有機溶媒、酢酸、蟻酸、ヒドロキシ酢酸等の酸性液を用いることができる。とくに、水系の剥離液との相溶性を有する溶媒を用いることが好ましい。
図７は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２のパーティクルを付着させて基板洗浄を実施した際に、基板の上面に残留した、パーティクル保持層の残渣の個数を測定した結果を示すグラフである。左から順に、図４に示した基板洗浄の各工程のうち、残渣除去工程を省略した場合、残渣除去工程を、１０秒間、２０秒間、および３０秒間に亘って実施した場合の残渣の個数を示している。
図７の結果から、残渣除去工程を実施することで、パーティクル保持層の残渣が基板の上面に残ったり再付着したりするのを、大幅に抑制できることが判る。
図８は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２のパーティクルを付着させて基板洗浄を実施した際のパーティクル除去率（ＰＲＥ）を測定した結果を示すグラフである。
図において左側は、図４に示した基板洗浄の各工程を実施した場合、すなわち残渣除去を行った場合の、所定の粒径以上のパーティクルに関するＰＲＥを示している。また、右側は、基板洗浄の各工程のうち、残渣除去工程を省略した場合の、所定の粒径以上のパーティクルに関するＰＲＥを示している。
いずれの場合も、高いＰＲＥが得られている。この結果から、残渣除去工程を実施した際に再放出されるパーティクルは、ごく微量である上、基板の上面に再付着しにくいため、残渣除去工程を実施しても、ＰＲＥが低下するおそれのないことが判る。
＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係る処理ユニット２Ｐの概略構成を示す模式的な断面図である。図９では、今まで説明した部材と同じ部材には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する（後述する図１０〜図１２Ｂにおいても同様）。
図９を参照して、処理ユニット２Ｐが第１実施形態に係る処理ユニット２（図２参照）と主に異なる点は、第２実施形態に係る処理ユニット２Ｐが、対向部材５０、残渣除去液供給ノズル７、気体供給ノズル６０およびリンス液供給ノズル６５の代わりに、移動ノズル７０を含む点、およびヒータユニット１００を含む点である。
移動ノズル７０は、少なくとも水平方向に移動可能なノズルである。移動ノズル７０は、基板Ｗの上面に残渣除去液を供給する残渣除去液供給ユニットとしての機能と、基板Ｗの上面に窒素ガス等の気体を供給する気体供給ユニットとしての機能とを有する。
移動ノズル７０は、第３のノズル移動機構８０によって、たとえば、水平方向（回転軸線Ａ１に垂直な方向）に移動される。移動ノズル７０は、水平方向への移動によって、中央位置と、退避位置との間で移動させることができる。移動ノズル７０は、中央位置に位置するとき、基板Ｗの上面の回転中心位置に対向する。移動ノズル７０は、退避位置に位置するとき、基板Ｗの上面に対向しない。基板Ｗの上面に対向しない退避位置とは、平面視においてスピンベース９の外方の位置である。
移動ノズル７０には、残渣除去液供給管７１、第１気体供給管７２Ａ、第２気体供給管７２Ｂおよび第３気体供給管７２Ｃが接続されている。残渣除去液供給管７１には、その流路を開閉するバルブ７３が介装されている。気体供給管７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃには、それぞれ、その流路を開閉するバルブ７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃが介装されている。
移動ノズル７０は、残渣除去液供給管７１から供給される残渣除去液を、鉛直方向に沿って吐出する中心吐出口９０を有している。移動ノズル７０は、第１気体供給管７２Ａから供給される気体を、鉛直方向に沿って直線状に吐出する線状流吐出口９１を有している。さらに、移動ノズル７０は、第２気体供給管７２Ｂから供給される気体を、水平方向に沿って移動ノズル７０の周囲に放射状に吐出する水平流吐出口９２を有している。また、移動ノズル７０は、第３気体供給管７２Ｃから供給される気体を、斜め下方向に沿って移動ノズル７０の周囲に放射状に吐出する傾斜流吐出口９３を有している。
第１気体供給管７２Ａには、第１気体供給管７２Ａ内を流れる気体の流量を正確に調節するためのマスフローコントローラ７５が介装されている。マスフローコントローラ７５は、流量制御バルブを有している。また、第２気体供給管７２Ｂには、第２気体供給管７２Ｂ内を流れる気体の流量を調節するための流量可変バルブ７６Ｂが介装されている。また、第３気体供給管７２Ｃには、第３気体供給管７２Ｃ内を流れる気体の流量を調節するための流量可変バルブ７６Ｃが介装されている。さらに、気体供給管７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃには、それぞれ、異物を除去するためのフィルタ７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃが介装されている。
この実施形態の複数のチャックピン８は、基板Ｗの周端に接触して基板Ｗを把持する閉状態と、基板Ｗの周端から退避した開状態との間で開閉可能である。また、開状態において、複数のチャックピン８は、基板Ｗの周端から離間して把持を解除する一方で、基板Ｗの周縁部の下面に接触して、基板Ｗを下方から支持する。処理ユニット２Ｐは、複数のチャックピン８を開閉駆動するチャックピン駆動機構１０８をさらに含む。チャックピン駆動機構１０８は、たとえば、スピンベース９に内蔵されたリンク機構１０９と、スピンベース９外に配置された駆動源１１０とを含む。駆動源１１０は、たとえば、ボールねじ機構と、それに駆動力を与える電動モータとを含む。
ヒータユニット１００は、円板状のホットプレートの形態を有している。ヒータユニット１００は、基板Ｗの下面に下方から対向する対向面１００ａを有する。
ヒータユニット１００は、プレート本体１０１と、複数の支持ピン１０２と、ヒータ１０３とを含む。プレート本体１０１は、平面視において、基板Ｗよりも僅かに小さい。複数の支持ピン１０２は、プレート本体１０１の上面から突出している。プレート本体１０１の上面と、複数の支持ピン１０２の表面とによって対向面１００ａが構成されている。ヒータ１０３は、プレート本体１０１に内蔵されている抵抗体であってもよい。ヒータ１０３に通電することによって、対向面１００ａが加熱される。そして、ヒータ１０３には、給電線１０４を介して、ヒータ通電機構１０５から電力が供給される。
ヒータユニット１００は、スピンベース９の上方に配置されている。処理ユニット２は、ヒータユニット１００をスピンベース９に対して相対的に昇降させるヒータ昇降機構１０６を含む。ヒータ昇降機構１０６は、たとえば、ボールねじ機構と、それに駆動力を与える電動モータとを含む。
ヒータユニット１００の下面には、回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向に延びる昇降軸１０７が結合されている。昇降軸１０７は、スピンベース９の中央部に形成された貫通孔９ａと、中空の回転軸１０とを挿通している。昇降軸１０７内には、給電線１０４が通されている。
ヒータ昇降機構１０６は、昇降軸１０７を介してヒータユニット１００を昇降させることによって、下位置および上位置の間の任意の中間位置にヒータユニット１００を配置できる。ヒータユニット１００が下位置に位置するとき、対向面１００ａと基板Ｗの下面との間の距離は、たとえば、１５ｍｍである。ヒータユニット１００が下位置から上位置に移動する際、ヒータユニット１００が上位置に達する前に対向面１００ａが基板Ｗの下面に接触する。
ヒータユニット１００の対向面１００ａが基板Ｗの下面に当接するときのヒータユニット１００の位置を当接位置という。複数のチャックピン８が開状態であるとき、ヒータユニット１００は、当接位置よりも上方に移動することができる。ヒータユニット１００が当接位置よりも上方に位置するとき、基板Ｗは、ヒータユニット１００によって持ち上げられる。ヒータユニット１００は、当接位置よりも上方または当接位置に位置するとき、接触状態で基板Ｗを加熱する。
ヒータユニット１００は、当接位置よりも下方に位置するとき、対向面１００ａからの輻射熱によって基板Ｗを加熱する。基板Ｗにヒータユニット１００が近いほど、基板Ｗに対する加熱が強められる。処理ユニット２Ｐの熱媒体供給ノズル２４は、中空の昇降軸１０７を挿通し、さらに、ヒータユニット１００を貫通している。
図１０は、第２実施形態に係る処理ユニット２Ｐの電気的構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る処理ユニット２Ｐの制御装置３は、第１実施形態と同様に、プロセッサ（ＣＰＵ）３Ａと、制御プログラムが格納されたメモリ３Ｂとを含み、プロセッサ３Ａが制御プログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御を実行するように構成されている。制御装置３は、スピンモータ１１、チャックピン駆動機構１０８、ノズル移動機構１２，１５，８０、ヒータ通電機構１０５、ヒータ昇降機構１０６、ガード昇降機構４４、および、バルブ類１４，１７，１８，２０，２６，７３，７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃ，７５，７６Ｂ，７６Ｃを制御するようにプログラムされている。
第２実施形態に係る処理ユニット２Ｐは、第１実施形態に係る処理ユニット２と同様の基板洗浄（図４参照）を実施することが可能である。ただし、第２実施形態に係る処理ユニット２Ｐによる基板洗浄における各部材の挙動は、第１実施形態に係る処理ユニット２における各部材の挙動と異なるため、図１１Ａ〜図１１Ｈを用いて、第２実施形態に係る処理ユニット２Ｐによる基板洗浄の詳細について説明する。図１１Ａ〜図１１Ｈは、処理ユニット２Ｐによる基板洗浄の一例の様子を説明するための図解的な断面図である。基板処理の開始時に、制御装置３は、ヒータ昇降機構１０６を制御して、ヒータユニット１００を下位置に配置する。
処理ユニット２による基板洗浄では、まず、処理液供給工程が実行される（ステップＳ１）。処理液供給工程では、まず、制御装置３は、スピンモータ１１を駆動し、スピンベース９を回転させて、基板Ｗの回転を開始する。処理液供給工程では、スピンベース９は、基板回転速度である所定の処理液供給速度で回転される。処理液供給速度は、たとえば、１０ｒｐｍ〜数１０ｒｐｍである。
次に、制御装置３は、第１のノズル移動機構１２を制御して、処理液供給ノズル５を、基板Ｗの上方の中央位置に配置する。そして、制御装置３は、バルブ１４を開く。これにより、図１１Ａに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、処理液供給ノズル５から処理液２７が供給される。基板Ｗの上面に供給された処理液２７は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行きわたる。
一定時間の処理液供給の後、処理液を固化または硬化させて、基板Ｗの上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程が実行される（ステップＳ２）。成膜工程では、まず、制御装置３は、バルブ１４を閉じて、処理液供給ノズル５からの処理液２７の供給を停止させる。そして、制御装置３は、処理液供給ノズル５を退避位置へ移動させる。
次いで、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定のスピンオフ速度で回転させる（スピンオフ工程、ステップＳ２ａ）。スピンオフ速度は、たとえば、３００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍである。これにより、図１１Ｂに示すように、まず、基板Ｗの上面に供給された処理液２７が、基板Ｗの上面の周縁から排出され、次いで、揮発性の溶剤の揮発が進行する。
次に、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定の加熱時速度で回転させる。加熱時速度は、たとえば、１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍである。そして、図１１Ｃに示すように、制御装置３は、ヒータ昇降機構１０６を制御して、ヒータユニット１００を下位置から上昇させて、下位置よりも基板Ｗに近接した近接位置にヒータユニット１００を配置する。これにより、ヒータユニット１００による基板Ｗの加熱が強められる（加熱工程、ステップＳ２ｂ）。ヒータユニット１００が近接位置に位置するとき、対向面１００ａは、基板Ｗの下面から所定距離（たとえば４ｍｍ）だけ下方に離隔している。
基板Ｗの回転速度の加熱時速度への変更と、ヒータユニット１００の近接位置への移動とは、たとえば、同時に開始されてもよい。
そして、揮発性の溶剤の揮発がさらに進行するとともに、処理液２７が固化または硬化する。これにより、溶質成分からなる固体状の膜、すなわちパーティクル保持層２９が形成される。
一定時間の加熱のあと、基板Ｗの上面から、パーティクル保持層２９を剥離して除去する除去工程が実行される（ステップＳ３）。
詳しくは、制御装置３は、ヒータ昇降機構１０６を制御して、ヒータユニット１００を近接位置から下位置に移動させる。そして、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定の除去速度で回転させる。除去速度は、たとえば、５００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍである。そして、制御装置３は、第２のノズル移動機構１５を制御して、剥離液供給ノズル６を、基板Ｗの上方の中央位置に移動させる。
剥離液供給ノズル６が基板Ｗの上方の中央位置に到達した後に、制御装置３は、バルブ２０を閉じた状態を維持しながら、バルブ１７、１８を開く。これにより、図１１Ｄに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、剥離液供給ノズル６から、第１の剥離液としてのＤＩＷ３１が供給される（ＤＩＷ供給工程、ステップＳ３ａ）。基板Ｗの上面に供給されたＤＩＷ３１は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行き渡り、基板Ｗの上面の周縁から排出される。
基板Ｗの回転速度の除去速度への変更と、剥離液供給ノズル６の中央位置への移動と、ヒータユニット１００の下位置への移動とは、同時に開始されてもよい。
次に、制御装置３は、第１の除去速度を維持してスピンベース９を回転させながら、バルブ１７を閉じて、ＤＩＷの供給を停止したのち、バルブ２０を開く。これにより、図１１Ｅに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、剥離液供給ノズル６から、第２の剥離液の一例としてのＳＣ１液３２が供給される（ＳＣ１液供給工程、ステップＳ３ｂ）。基板Ｗの上面に供給されたＳＣ１液３２は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行き渡って、ＤＩＷ３１を置換して、基板Ｗの上面の周縁から排出される。
基板Ｗの上面から剥離したパーティクル保持層２９は、基板Ｗの回転による遠心力の働きによって、剥離液とともに、基板Ｗの上面の周縁から排出される。すなわち、基板Ｗの上面から、剥離したパーティクル保持層２９が除去される。
次に、制御装置３は、バルブ２０を閉じて、ＳＣ１液の供給を停止した後、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定のリンス速度で回転させる。リンス速度は、たとえば、１００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍである。そして、制御装置３は、バルブ１７を開く。これにより、図１１Ｆに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、剥離液供給ノズル６から、リンス液としてのＤＩＷ３１が供給される（リンス工程、ステップＳ４）。
供給されたＤＩＷ３１は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行き渡り、基板Ｗの上面の周縁から排出される。これにより、基板Ｗの上面に残留したＳＣ１液３２が、基板Ｗの上面から洗い流される。また、たとえば、先の工程において基板Ｗの上面から剥離したパーティクル保持層２９の一部が、除去されずに残っていたとしても、ＤＩＷ３１によって、基板Ｗの上面から洗い流される。
しかし、たとえば、先のＤＩＷ３１の供給工程（ステップＳ３ａ）、およびＳＣ１液３２の供給工程（ステップＳ３ｂ）の条件を調整して、当該両工程において、基板Ｗの上面から、パーティクル保持層２９を十分に除去することもできる。その場合、ＤＩＷ３１の供給工程（ステップＳ４）は、省略されてもよい。
そして、パーティクル保持層２９を除去した後の基板Ｗの上面に残る残渣を除去する残渣除去工程が実行される（ステップＳ５）。
すなわち、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定の残渣除去速度で回転させる。残渣除去速度は、たとえば、数１０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍである。
次に、制御装置３は、ヒータ昇降機構１０６を制御して、ヒータユニット１００を下位置から近接位置に移動させる。制御装置３は、バルブ１７，１８を閉じて剥離液供給ノズル６からのＤＩＷの供給を停止させる。そして、制御装置３は、第２のノズル移動機構１５を制御して、剥離液供給ノズル６を退避位置に移動させる。
基板Ｗの回転速度の除去速度への変更と、剥離液供給ノズル６の退避位置への移動と、ヒータユニット１００の近接位置への移動とは、たとえば、同時に開始される。
次に、制御装置３は、第３のノズル移動機構８０を制御して、移動ノズル７０を、基板Ｗの上方の中央位置に配置する。移動ノズル７０が中央位置に到達した後に、制御装置３は、バルブ７３を開く。これにより、図１１Ｇに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、移動ノズル７０から残渣除去液３３が供給される。
基板Ｗの上面に供給された残渣除去液３３は、遠心力の働きによって、基板Ｗの上面の略全面に行き渡って、ＤＩＷ３１を置換する。そして、基板Ｗの上面に供給された残渣除去液３３は、基板Ｗの上面に残るパーティクル保持層２９の残渣を溶解したのち、基板Ｗの上面の周縁から排出される。
また、制御装置３は、バルブ７４Ｂを開く。これにより、これにより、移動ノズル７０の水平流吐出口９２から窒素ガス等の気体が放射状に吐出され、基板Ｗの上面が水平気流９５で覆われる。水平流吐出口９２からの窒素ガスの吐出流量は、たとえば１００リットル／分程度である。基板Ｗの上面が窒素ガスの水平気流で覆われているので、処理ユニット２Ｐ内の各部材から跳ね返った液滴や雰囲気中のミスト等が基板Ｗの上面に付着することを抑制または防止できる。
次に、制御装置３は、バルブ７３を閉じて、移動ノズル７０からの残渣除去液３３の供給を停止させる。その後、制御装置３は、第３のノズル移動機構８０を制御して、移動ノズル７０を基板Ｗの上面に近接させる。この状態で、制御装置３は、バルブ７４Ａを開き、線状流吐出口９１から基板Ｗの中心に向けて垂直に、たとえば１５リットル／分で気体の線状気流９６を吹き付ける。そして、制御装置３は、ヒータ昇降機構１０６を制御して、ヒータユニット１００を近接位置から下位置に移動させる。そして、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、スピンベース９を、基板回転速度である所定のスピンドライ速度で回転させる（ステップＳ６）。スピンドライ速度は、たとえば、８００ｒｐｍである。
基板Ｗの回転によって残渣除去液３３に遠心力が作用し、図１１Ｈに示すように、残渣除去液３３は、基板Ｗの上面の周縁から排出されるとともに、基板Ｗの上面から揮発して除去される。スピンドライが実行されることによって、一連の洗浄工程が終了する。
残渣除去液３３を基板Ｗ上から排除する際、図１１Ｈに二点鎖線で示すように、制御装置３は、バルブ７４Ｃを開き、傾斜流吐出口９３から気体を吐出させてもよい。傾斜流吐出口９３から吐出される気体が形成する傾斜気流９７は、基板Ｗの上面にぶつかって、基板Ｗの上面に平行な外方へと向きを変える。
その後、制御装置３は、バルブ７４Ａ，７４Ｂを閉じ、移動ノズル７０からの気体の供給を停止させる。
残渣除去工程の後で、かつ、スピンドライ工程の前に、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、残渣除去液３３を基板Ｗ上から排除する際、残渣除去液３３の液膜の中央領域に穴１６０を形成し、この穴１６０を広げるようにして、残渣除去液３３を基板Ｗ上から排除してもよい。
詳しくは、図１２Ａを参照して、線状流吐出口９１から基板Ｗの中心に向けて垂直に線状気流９６を吹き付けることによって、残渣除去液３３の液膜の中央領域に穴１６０が形成される（穴開け工程）。図１２Ｂを参照して、線状気流９６は、基板Ｗの上面にぶつかって、基板Ｗの上面に平行な外方へと向きを変える。そのため、線状気流９６による吹き付け力、および、基板Ｗの回転による遠心力のうちの少なくとも一方によって、穴１６０が、基板Ｗの外周に向かって広げられる（穴広げ工程）。残渣除去液３３の液膜を移動させることによって、残渣除去液３３が基板Ｗ外に排除される。穴開け工程および穴広げ工程において、ヒータユニット１００は、下位置（図１２Ａおよび図１２Ｂに実線で示す位置）に位置していてもよいし、近接位置（図１２Ａおよび図１２Ｂに二点鎖線で示す位置）に位置してもよい。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、処理液を加熱するために、基板Ｗの裏面へ熱媒体２８を供給する代わりに、ランプや電熱ヒータなどの熱源からの熱を利用してもよい。基板Ｗの加熱は、専用のチャンバ内で実施してもよい。さらには、パーティクル保持層２９の成膜、剥離、および残渣除去の各工程は、それぞれ異なるチャンバ内で実施してもよい。
処理液、剥離液および残渣除去液は、たとえば、ライン状に配列された複数のノズル穴から、基板Ｗの上面の略全面にほぼ同時に供給するようにしてもよい。
基板洗浄装置１による洗浄方法の各工程には、実施の形態で示した工程に、他の工程が追加されてもよい。
溶質としては、前述した各種樹脂以外にも、たとえば、樹脂以外の有機化合物や、有機化合物と他の混合物を用いてもよい。あるいは、有機化合物以外の化合物であってもよい。
剥離液としては、水系でない他の剥離液を用いることもできる。その場合には、当該剥離液に難溶性ないし不溶性のパーティクル保持層２９を形成する溶質、剥離液に対して相溶性を有し、溶質に対して溶解性を有する溶媒、剥離液に対して相溶性を有し、溶質に対して溶解性を有する残渣除去液等を適宜、組み合わせればよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で、種々の設計変更を施すことが可能である。
１ 基板洗浄装置
２ 処理ユニット
２Ｐ 処理ユニット
３ 制御装置
５ 処理液供給ノズル（処理液供給ユニット）
６ 剥離液供給ノズル（剥離液供給ユニット）
７ 残渣除去液供給ノズル（残渣除去液供給ユニット）
２４ 熱媒体供給ノズル（加熱ユニット）
２７ 処理液
２８ 熱媒体
２９ パーティクル保持層
３１ ＤＩＷ（剥離液）
３２ ＳＣ１液（剥離液）
３３ 残渣除去液
７０ 移動ノズル（残渣除去液供給ユニット）
Ｗ 基板

Claims (18)

  1. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給する処理液供給工程と、
    前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程と、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離するための剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、
    を含み、
    前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分は、変質温度以上に加熱前は、前記剥離液に対して不溶性で、かつ前記変質温度以上に加熱することによって変質して、前記剥離液に対して可溶性になる性質を有し、
    前記成膜工程が、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱することにより、前記溶質成分を変質させることなく、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する加熱工程を含み、
    前記除去工程後の前記基板の上面に、前記変質温度以上に加熱前の前記溶質成分に対する溶解性を有する残渣除去液を供給して、前記除去工程によって前記パーティクル保持層を前記基板上から除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程をさらに含む、基板洗浄方法。
  2. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給する処理液供給工程と、
    前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程と、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離するための剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、
    を含み、
    前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分は、変質温度以上に加熱前は、前記剥離液に対して不溶性で、かつ前記変質温度以上に加熱することによって変質して、前記剥離液に対して可溶性になる性質を有し、
    前記成膜工程が、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱することにより、前記溶質成分を変質させることなく、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する加熱工程を含み、
    前記除去工程後の前記基板の上面に、前記変質温度以上に加熱前の前記溶質成分に対する溶解性を有する残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程をさらに含み、
    前記残渣除去液は、シンナー、トルエン、酢酸エチル類、アルコール類、グリコール類から選択された有機溶媒である、基板洗浄方法。
  3. 前記有機溶媒が、イソプロピルアルコールである、請求項２に記載の基板洗浄方法。
  4. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給する処理液供給工程と、
    前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程と、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離するための剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、
    を含み、
    前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分は、変質温度以上に加熱前は、前記剥離液に対して不溶性で、かつ前記変質温度以上に加熱することによって変質して、前記剥離液に対して可溶性になる性質を有し、
    前記成膜工程が、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱することにより、前記溶質成分を変質させることなく、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する加熱工程を含み、
    前記除去工程後の前記基板の上面に、前記変質温度以上に加熱前の前記溶質成分に対する溶解性を有する残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程をさらに含み、
    前記パーティクル保持層が、前記溶質成分からなる固体状の膜であり、前記剥離液に対して難溶性または不溶性であり、
    前記除去工程が、前記剥離液によって、前記パーティクル保持層にパーティクルを保持させたまま前記パーティクル保持層を前記基板の上面から剥離し、前記基板の遠心力の作用によって、前記剥離液とともに前記パーティクル保持層を前記基板の上面から排出する排出工程を含む、基板洗浄方法。
  5. 前記加熱工程において、前記基板の下面に、沸点が前記変質温度未満である熱媒体を供給することにより、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
  6. 前記加熱工程において加熱された前記基板上の前記処理液が、前記溶媒の沸点未満である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
  7. 前記剥離液は、前記溶媒に対する相溶性を有している、請求項６に記載の基板洗浄方法。
  8. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給する処理液供給工程と、
    前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程と、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離するための剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、
    を含み、かつ
    前記成膜工程が、前記基板の下面に熱媒体を供給して、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記熱媒体の沸点未満の温度に加熱することにより、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する加熱工程を含み、
    前記除去工程後の前記基板の上面に、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分に対する溶解性を有する残渣除去液を供給して、前記除去工程によって前記パーティクル保持層を前記基板上から除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程をさらに含む、基板洗浄方法。
  9. 前記加熱工程において加熱された前記基板上の前記処理液が、前記溶媒の沸点未満である、請求項８に記載の基板洗浄方法。
  10. 前記剥離液は、前記溶媒に対する相溶性を有している、請求項９に記載の基板洗浄方法。
  11. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給する処理液供給工程と、
    前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成する成膜工程と、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離するための剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、
    を含み、かつ
    前記成膜工程が、前記基板の上面に供給した前記処理液を、前記溶媒の沸点未満の温度に加熱することにより、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する加熱工程を含み、
    前記除去工程後の前記基板の上面に、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分に対する溶解性を有する残渣除去液を供給して、前記除去工程によって前記パーティクル保持層を前記基板上から除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程をさらに含む、基板洗浄方法。
  12. 前記剥離液は、前記溶媒に対する相溶性を有している、請求項１１に記載の基板洗浄方法。
  13. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給するための処理液供給ユニットと、
    前記基板を加熱して、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離する剥離液を供給するための剥離液供給ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離して除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去液を供給するための残渣除去液供給ユニットと、
    前記処理液供給ユニット、前記加熱ユニット、前記剥離液供給ユニット、および前記残渣除去液供給ユニットを制御する制御装置と、
    を含み、
    前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分は、変質温度以上に加熱前は、前記剥離液に対して難溶性ないし不溶性で、かつ前記変質温度以上に加熱することにより変質して、前記剥離液に対して可溶性になる性質を有し、
    前記残渣除去液は、前記変質温度以上に加熱前の前記溶質成分に対する溶解性を有しており、
    前記制御装置は、前記基板の上面に前記処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させるとともに、前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱することにより、前記溶質成分を変質させることなく、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に前記剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、前記基板の上面に前記残渣除去液を供給して、前記除去工程によって前記パーティクル保持層を前記基板上から除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程とを実行する、基板洗浄装置。
  14. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給するための処理液供給ユニットと、
    前記基板を加熱して、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離する剥離液を供給するための剥離液供給ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離して除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去液を供給するための残渣除去液供給ユニットと、
    前記処理液供給ユニット、前記加熱ユニット、前記剥離液供給ユニット、および前記残渣除去液供給ユニットを制御する制御装置と、
    を含み、
    前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分は、変質温度以上に加熱前は、前記剥離液に対して難溶性ないし不溶性で、かつ前記変質温度以上に加熱することにより変質して、前記剥離液に対して可溶性になる性質を有し、
    前記残渣除去液は、前記変質温度以上に加熱前の前記溶質成分に対する溶解性を有しており、
    前記制御装置は、前記基板の上面に前記処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させるとともに、前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱することにより、前記溶質成分を変質させることなく、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に前記剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、前記基板の上面に前記残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程とを実行し、
    前記残渣除去液は、シンナー、トルエン、酢酸エチル類、アルコール類、グリコール類から選択された有機溶媒である、基板洗浄装置。
  15. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給するための処理液供給ユニットと、
    前記基板を加熱して、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離する剥離液を供給するための剥離液供給ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離して除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去液を供給するための残渣除去液供給ユニットと、
    前記処理液供給ユニット、前記加熱ユニット、前記剥離液供給ユニット、および前記残渣除去液供給ユニットを制御する制御装置と、
    を含み、
    前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分は、変質温度以上に加熱前は、前記剥離液に対して難溶性ないし不溶性で、かつ前記変質温度以上に加熱することにより変質して、前記剥離液に対して可溶性になる性質を有し、
    前記残渣除去液は、前記変質温度以上に加熱前の前記溶質成分に対する溶解性を有しており、
    前記制御装置は、前記基板の上面に前記処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させるとともに、前記処理液を、前記変質温度未満の温度に加熱することにより、前記溶質成分を変質させることなく、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に前記剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、前記基板の上面に前記残渣除去液を供給して、前記パーティクル保持層を除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程とを実行し、
    前記パーティクル保持層が、前記溶質成分からなる固体状の膜であり、前記剥離液に対して難溶性または不溶性であり、
    前記制御装置が、前記除去工程において、前記剥離液によって、前記パーティクル保持層にパーティクルを保持させたまま前記パーティクル保持層を前記基板の上面から剥離し、前記基板の遠心力の作用によって、前記剥離液とともに前記パーティクル保持層を前記基板の上面から排出する排出工程を実行する、基板洗浄装置。
  16. 前記加熱ユニットは、前記基板の下面に、沸点が前記変質温度未満である熱媒体を供給する熱媒体供給ユニットを含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
  17. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給するための処理液供給ユニットと、
    前記基板の下面に熱媒体を供給する熱媒体供給ユニットを含み、前記熱媒体供給ユニットから供給される熱媒体によって前記基板を加熱して、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離する剥離液を供給するための剥離液供給ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離して除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去液を供給するための残渣除去液供給ユニットと、
    前記処理液供給ユニット、前記加熱ユニット、前記剥離液供給ユニット、および前記残渣除去液供給ユニットを制御する制御装置と、
    を含み、
    前記残渣除去液は、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分に対する溶解性を有しており、
    前記制御装置は、前記基板の上面に前記処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させるとともに、前記処理液を、前記熱媒体の沸点未満の温度に加熱することにより、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に前記剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、前記基板の上面に前記残渣除去液を供給して、前記除去工程によって前記パーティクル保持層を前記基板の上面から除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程とを実行する、基板洗浄装置。
  18. 基板の上面に、溶質および溶媒を含む処理液を供給するための処理液供給ユニットと、
    前記基板を加熱して、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させることにより、前記処理液を固化または硬化させて、前記基板の上面にパーティクル保持層を形成するための加熱ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離する剥離液を供給するための剥離液供給ユニットと、
    前記基板の上面に、前記パーティクル保持層を剥離して除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去液を供給するための残渣除去液供給ユニットと、
    前記処理液供給ユニット、前記加熱ユニット、前記剥離液供給ユニット、および前記残渣除去液供給ユニットを制御する制御装置と、
    を含み、
    前記残渣除去液は、前記パーティクル保持層に含まれる前記溶質である溶質成分に対する溶解性を有しており、
    前記制御装置は、前記基板の上面に前記処理液を供給する処理液供給工程と、前記基板の上面に供給された前記処理液から、前記溶媒の少なくとも一部を揮発させるとともに、前記処理液を、前記溶媒の沸点未満の温度に加熱することにより、前記基板の上面に前記パーティクル保持層を形成する成膜工程と、前記基板の上面に前記剥離液を供給して、前記基板の上面から、前記パーティクル保持層を剥離して除去する除去工程と、前記基板の上面に前記残渣除去液を供給して、前記除去工程によって前記パーティクル保持層を前記基板の上面から除去した後の前記基板の上面に残る残渣を除去する残渣除去工程とを実行する、基板洗浄装置。
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