JP7051334B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を処理する技術に関する。

従来、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターン（すなわち、多数の微細な構造体要素の集合である構造体）が形成された基板上に、ノズルから薬液を吐出することにより、基板の表面に対してエッチング等の薬液処理が行われる。

また、基板に対する薬液処理後には、基板に純水を供給して薬液を除去するリンス処理、および、基板を高速に回転して基板上の液体を除去する乾燥処理がさらに行われる。基板上に多数の微細なパターン要素が形成されている場合、リンス処理および乾燥処理を順に行うと、乾燥途上において、隣接する２つのパターン要素の間に純水の液面が形成される。この場合に、パターン要素に作用する純水の表面張力に起因して、パターン要素が倒壊するおそれがある。

そこで、特許文献１では、パターン要素の間に充填材溶液を充填し、ポリマー等の充填材を固化させた後に乾燥処理を行うことにより、乾燥処理におけるパターン要素の倒壊を防止する手法が提案されている。基板上にて固化した充填材は、例えば、乾燥処理後に他の装置においてドライエッチング等が行われることにより、ガス化されて除去される。

特開２０１６－２１９４７１号公報

ところで、特許文献１のような装置では、充填材溶液を付与する際に基板の周縁領域に付着した不要な充填材が、基板の搬送時に搬送機構を汚すおそれがある。このため、基板の周縁領域のみに剥離液を供給することにより、不要な充填材を剥離して基板上から除去することが好ましい。

例えば、充填材が水溶性ポリマーである場合、当該装置において他の処理にも利用される純水が、剥離液として使用される。この場合、純水の表面張力が大きいため、回転中の基板から径方向外方へと飛散した純水が、基板周囲に配置されたカップ状の受液部にて跳ね返り、基板上に塗布された充填材の塗布膜を溶かしてしまうおそれがある。なお、剥離液として、当該装置において他の処理にも利用されるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が使用された場合、充填材の溶解性が低いため、基板の周縁領域において充填材が溶け残るおそれがある。あるいは、溶け残った充填材が周縁領域の内周縁近傍に集まって堤状に盛り上がるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、塗布膜の周縁部を好適に除去するとともに受液部からの剥離液の跳ね返りを抑制することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を水平状態で保持する基板保持部と、上下方向を向く中心軸を中心として前記基板を前記基板保持部と共に回転する基板回転機構と、前記基板の上面に水溶性高分子溶液である塗布液を供給して前記塗布液の膜である塗布膜を前記上面に形成する塗布液供給部と、回転中の前記基板の前記上面の周縁領域に剥離液を供給することにより、前記塗布膜のうち前記周縁領域上の部位を前記基板から剥離させる剥離液供給部と、前記基板保持部の周囲に配置され、回転中の前記基板から周囲に飛散する前記剥離液を受ける受液部とを備え、前記剥離液供給部が、水溶性有機溶剤と水性溶媒とを混合して前記剥離液を生成する混合部と、前記混合部から送出された前記剥離液を前記基板に向けて吐出する剥離液吐出部とを備え、前記剥離液における前記水溶性有機溶剤の体積濃度は、２０％以上かつ４０％以下である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記剥離液吐出部が、前記基板の下面の外縁部に向けて前記剥離液を吐出する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記剥離液供給部が、前記混合部において前記水性溶媒に混合される前記水溶性有機溶剤の割合を調節する混合割合調節部をさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記剥離液供給部が、前記塗布膜の剥離処理に関する入力情報に基づいて前記混合割合調節部を制御する濃度制御部をさらに備え、前記入力情報は、前記受液部の材質を含む。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記水溶性有機溶剤がイソプロピルアルコールである。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記基板の前記上面にリンス液を供給するリンス液供給部をさらに備え、前記リンス液が、前記剥離液の前記水性溶媒と同じ種類の液体である。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記基板の前記上面に構造体が予め形成されており、前記基板の前記上面上に前記塗布膜が形成されることにより、前記構造体における隙間が前記塗布液で満たされる。

請求項８に記載の発明は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）基板を水平状態で保持する工程と、ｂ）前記基板の上面に水溶性高分子溶液である塗布液を供給して前記塗布液の膜である塗布膜を前記上面上に形成する工程と、ｃ）水溶性有機溶剤と水性溶媒とを混合して剥離液を生成する工程と、ｄ）前記ｂ）工程および前記ｃ）工程よりも後に、上下方向を向く中心軸を中心として前記基板を回転させた状態で、前記基板の前記上面の周縁領域に前記剥離液を供給することにより、前記塗布膜のうち前記周縁領域上の部位を前記基板から剥離させ、回転中の前記基板から周囲に飛散する前記剥離液を受液部で受ける工程とを備え、前記剥離液における前記水溶性有機溶剤の体積濃度は、２０％以上かつ４０％以下である。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の基板処理方法であって、前記ｄ）工程において、前記基板の下面の外縁部に向けて前記剥離液が吐出される。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の基板処理方法であって、前記ｃ）工程において、前記水性溶媒に混合される前記水溶性有機溶剤の割合が調節可能である。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の基板処理方法であって、前記ｃ）工程において、前記塗布膜の剥離処理に関する入力情報に基づいて、前記水性溶媒に混合される前記水溶性有機溶剤の割合が調節され、前記入力情報は、前記受液部の材質を含む。

請求項１２に記載の発明は、請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、前記水溶性有機溶剤がイソプロピルアルコールである。

請求項１３に記載の発明は、請求項８ないし１２のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、前記基板の前記上面にリンス液を供給する工程をさらに備え、前記リンス液が、前記剥離液の前記水性溶媒と同じ種類の液体である。

請求項１４に記載の発明は、請求項８ないし１３のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、前記基板の前記上面に構造体が予め形成されており、前記ｂ）工程において、前記構造体における隙間が前記塗布液で満たされる。

本発明では、塗布膜の周縁部を好適に除去することができるとともに、受液部からの剥離液の跳ね返りを抑制することができる。

一の実施の形態に係る基板処理装置の側面図である。 基板処理装置の側面図である。 処理液供給部を示すブロック図である。 基板の平面図である。 基板の処理の流れを示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す側面図である。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板９に処理液を供給して処理を行う。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。

基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３３と、カバープレート３５と、カップ部４と、処理液供給部５とを備える。基板保持部３１は、基板９の下側の主面（以下、「下面９２」と呼ぶ。）の中央部を真空吸着により保持するいわゆるバキュームチャックである。基板保持部３１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として回転可能に設けられる。基板９は、基板保持部３１の上方に配置される。基板９は、水平状態にて基板保持部３１により吸着保持される。基板回転機構３３は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３３は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。

カバープレート３５は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の部材である。カバープレート３５は、基板保持部３１に保持された基板９の下方に位置し、基板９の下面９２と上下方向に対向する。図１に示す例では、カバープレート３５の外径は、基板９の直径と略同じである。カバープレート３５は、図示省略の昇降機構により、図１に示す第１位置と、図２に示す第２位置との間にて上下方向に移動する。第２位置は、第１位置よりも下側に位置する。図２に示すように、カバープレート３５が第２位置に位置する状態では、カバープレート３５は基板回転機構３３と係合しており、基板９および基板保持部３１と共に回転する。一方、図１に示すように、カバープレート３５が第１位置に位置する状態では、カバープレート３５は基板回転機構３３から離間しているため回転しない。

処理液供給部５は、基板９に複数種類の処理液を個別に供給する。当該複数種類の処理液には、例えば、後述する薬液、リンス液、溶剤、充填材溶液および剥離液が含まれる。処理液供給部５は、第１ノズル５１と、第２ノズル５２と、第３ノズル５３と、第４ノズル６４とを備える。また、処理液供給部５は、後述する図３に示すように、混合部６１と、混合割合調節部６２と、濃度制御部６３とをさらに備える。

第１ノズル５１、第２ノズル５２および第３ノズル５３はそれぞれ、基板９の上方から基板９の上側の主面（以下、「上面９１」という。）に向けて処理液を供給する。図１に示す状態では、第１ノズル５１が基板の上方に位置し、第１ノズル５１から基板９に処理液の供給が行われる。このとき、第２ノズル５２および第３ノズル５３は、基板９の外縁よりも径方向外側へと退避している。第２ノズル５２から基板９に処理液の供給が行われる際には、第１ノズル５１および第３ノズル５３が基板９の外縁よりも径方向外側へと退避し、第２ノズル５２が基板９の上方に位置する。第３ノズル５３から基板９に処理液の供給が行われる際には、第１ノズル５１および第２ノズル５２が基板９の外縁よりも径方向外側へと退避し、第３ノズル５３が基板９の上方に位置する。

第４ノズル６４は、基板９よりも下側に配置される。第４ノズル６４は、基板９の下方から、基板９の下面９２の外縁部に向けて処理液を供給する。第４ノズル６４は、図１に示すように、カバープレート３５が第１位置に位置する状態で、カバープレート３５の外周部に設けられた開口３５１に挿入され、処理液を吐出する。一方、図２に示すように、カバープレート３５が第２位置に位置する状態では、第４ノズル６４は、ノズル移動機構６４１により下方へと移動されてカバープレート３５よりも下側に退避している。第４ノズル６４がカバープレート３５よりも下側に退避している状態では、第４ノズル６４から基板９への処理液の供給は行われない。

図１および図２に示すカップ部４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部材である。カップ部４は、基板９、基板保持部３１およびカバープレート３５の周囲に配置され、基板９、基板保持部３１およびカバープレート３５の側方および下方を覆う。カップ部４は、回転中の基板９から周囲に向かって飛散する処理液等を受ける受液部である。カップ部４の内側面は、例えば撥水性材料により形成される。カップ部４は、基板９の回転および静止に関わらず、周方向において静止している。カップ部４の底部には、カップ部４にて受けられた処理液等を基板処理装置１の外部へと排出する排液ポート（図示省略）が設けられる。カップ部４は、図１に示す基板９の周囲の位置である処理位置と、当該処理位置よりも下側の退避位置との間を、図示省略の昇降機構により上下方向に移動する。

図３は、基板処理装置１の処理液供給部５を示すブロック図である。図３では、処理液供給部５以外の構成も併せて示す。第１ノズル５１は、薬液供給源５４およびリンス液供給源５５に接続される。第２ノズル５２は、溶剤供給源５６に接続される。第３ノズル５３は、充填材溶液供給源５７に接続される。第４ノズル６４は、混合部６１を介してリンス液供給源５５および溶剤供給源５６に接続される。

第１ノズル５１は、薬液供給源５４から送出された薬液を、基板９の上面９１の中央部に供給する。薬液としては、例えば、希フッ酸（ＤＨＦ）またはアンモニア水を含む洗浄液が利用される。なお、薬液供給源５４からは、他の種類の洗浄液、または、洗浄液以外の薬液が第１ノズル５１へと送出されてもよい。また、第１ノズル５１は、薬液供給源５４からの薬液の送出が停止された状態で、リンス液供給源５５から送出されたリンス液を、基板９の上面９１の中央部に供給する。リンス液としては、例えば、ＤＩＷ（Ｄｅ－ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）、炭酸水、オゾン水または水素水等の水性処理液が利用される。本実施の形態では、ＤＩＷがリンス液として利用される。

第１ノズル５１は、基板９の上面９１に薬液を供給する薬液供給部に含まれる。当該薬液供給部には、上述の薬液供給源５４も含まれてよい。また、第１ノズル５１は、基板９の上面９１にリンス液を供給するリンス液供給部にも含まれる。当該リンス液供給部には、上述のリンス液供給源５５も含まれてよい。第１ノズル５１の下端には、例えば、薬液用の吐出口、および、リンス液用の吐出口が個別に設けられており、種類の異なる処理液は、異なる配管および吐出口を介して基板９の上面９１に供給される。また、第１ノズル５１は、薬液用の処理液ノズルと、リンス液用の処理液ノズルとを備えていてもよい。

第２ノズル５２は、溶剤供給源５６から送出された溶剤を、基板９の上面９１の中央部に供給する。溶剤としては、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、メタノール、エタノールまたはアセトン等の水溶性有機溶剤が利用される。当該溶剤は、上述のリンス液よりも表面張力が小さい。本実施の形態では、溶剤としてＩＰＡが利用される。第２ノズル５２は、基板９の上面９１に溶剤を供給する溶剤供給部に含まれる。当該溶剤供給部には、上述の溶剤供給源５６も含まれてよい。

第３ノズル５３は、充填材溶液供給源５７から送出された充填材溶液を、基板９の上面９１の中央部に供給する。充填材溶液は、固体の溶質を溶媒に溶かした溶液である。当該溶質としては、水溶性高分子（以下、単に「ポリマー」と呼ぶ。）が利用される。すなわち、充填材溶液は、水溶性高分子溶液である。当該ポリマーは、例えば、アクリル樹脂等の水溶性高分子樹脂である。充填材溶液の溶媒は水性であり、例えば、ＤＩＷ、ＰＧＥＥ（プロピレングリコールエチルエーテル）、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールメチルエーテル）またはＥＬ（乳酸エチル）が利用される。充填材溶液は、上述の溶剤よりも比重が大きい。

充填材溶液は、基板９の上面９１に塗布される塗布液である。基板９の上面９１に塗布された充填材溶液の膜（すなわち、塗布膜）中の上記ポリマーは、溶媒が気化することにより固化する。また、基板９が加熱されてポリマー中の残留溶媒成分が除去されてもよい。第３ノズル５３は、基板９の上面９１に当該塗布液を供給して当該塗布液の膜である塗布膜を上面９１上に形成する塗布液供給部に含まれる。当該塗布液供給部には、上述の充填材溶液供給源５７も含まれてよい。

混合部６１は、リンス液供給源５５から送出されたリンス液（すなわち、水性溶媒）と、溶剤供給源５６から送出された溶剤（すなわち、水溶性有機溶剤）とを混合することにより、後述する剥離処理にて利用される処理液である剥離液を生成する。剥離液は、溶剤をリンス液によって希釈した希釈溶剤である。本実施の形態では、混合部６１にて生成される剥離液は、ＩＰＡをＤＩＷにて希釈した希釈ＩＰＡである。混合部６１は、例えば、駆動部を有しないスタティックミキサ（すなわち、静止型混合器）であってもよく、攪拌羽根等を回転させることによりリンス液および溶剤を攪拌して混合するダイナミックミキサーであってもよい。また、混合部６１は、リンス液および溶剤のうち一方の処理液を貯溜槽に一時的に貯溜し、当該貯溜槽内の上記一方の処理液に他方の処理液を供給することにより、リンス液と溶剤とを混合してもよい。

第４ノズル６４は、混合部６１から送出された上記剥離液を、基板９の下面９２の外縁部に向けて吐出する。第４ノズル６４から基板９の下面９２に供給された剥離液は、基板９の側面（すなわち、外縁）を経由して上面９１に回り込み、上面９１の周縁領域９３（すなわち、エッジ部）に供給される。第４ノズル６４および混合部６１は、基板９の上面９１の周縁領域９３に剥離液を供給する剥離液供給部６に含まれる。剥離液供給部６には、リンス液供給源５５および溶剤供給源５６も含まれてよい。

図４は、基板９を示す平面図である。図４では、図の理解を容易にするために、基板９の上面９１において周縁領域９３の径方向内側の領域である内側領域９４上に平行斜線を付し、周縁領域９３と内側領域９４との境界を二点鎖線にて示す。基板９の上面９１では、多数の微細な構造体要素の集合である構造体（例えば、製品にて使用される回路パターン）が、内側領域９４に予め形成されている。周縁領域９３には、当該構造体は形成されていない。

混合割合調節部６２は、混合部６１においてリンス液に混合される溶剤の割合を調節する。図３に示す例では、混合割合調節部６２は、バルブ６２１，６２２を備える。バルブ６２１は、リンス液供給源５５と混合部６１との間に配置され、リンス液供給源５５から混合部６１に供給されるリンス液の流量を変更する。バルブ６２２は、溶剤供給源５６と混合部６１との間に配置され、溶剤供給源５６から混合部６１に供給される溶剤の流量を変更する。

濃度制御部６３は、混合割合調節部６２を制御することにより、混合部６１においてリンス液に混合される溶剤の割合を所望の割合とする。換言すれば、濃度制御部６３は、混合部６１において生成される剥離液の成分を所望のものに調整する。基板処理装置１では、混合割合調節部６２によってリンス液および溶剤の流量が調節されることにより、リンス液に混合される溶剤の割合を維持した状態で、混合部６１から送出される剥離液の流量を変更することもできる。濃度制御部６３および混合割合調節部６２は、上述の剥離液供給部６に含まれる。

基板処理装置１における基板９の処理は、例えば、薬液処理、リンス処理、溶剤置換処理、充填材充填処理、剥離処理（すなわち、エッジリンス処理）および乾燥処理の順で行われる。図５は、基板処理装置１における基板９の処理の流れの一例を示す図である。

まず、上面９１に上述の構造体が形成された基板９が、基板保持部３１により水平状態で保持される（ステップＳ１１）。続いて、基板９の回転が開始され、比較的高い回転速度（例えば、８００ｒｐｍ）にて回転中の基板９に対して、第１ノズル５１から薬液が供給される。そして、薬液の供給が所定時間継続されることにより、基板９に対する薬液処理（例えば、洗浄液による洗浄処理）が行われる（ステップＳ１２）。基板９に対する薬液処理中は、カバープレート３５が第１位置に位置しており、基板９とカバープレート３５の間の間隙に、径方向内側から径方向外方に向かう不活性ガスの気流が形成されている。これにより、基板９の上面９１に供給された薬液が、基板９の側面を経由して下面９２に回り込むことが防止または抑制される。

薬液の供給が停止されると、比較的高い回転速度（例えば、ステップＳ１２と同様の８００ｒｐｍ）にて回転中の基板９に対して、第１ノズル５１からリンス液が供給される。そして、リンス液の供給が所定時間継続されることにより、基板９に対するリンス処理が行われる（ステップＳ１３）。リンス処理では、基板９上の薬液が、第１ノズル５１から供給されるリンス液（例えば、ＤＩＷ）により洗い流される。上記所定時間が経過すると、基板９の回転速度を漸次減少させ、上述の回転速度よりも十分に低い回転速度（以下、「液膜保持速度」という。）とする。基板９の回転速度は、例えば、１０ｒｐｍまで減少する。この状態において、基板９の上面９１上には、リンス液の液膜が形成されて保持される。なお、液膜保持速度は、０ｒｐｍであってもよい。

基板９に対するリンス処理中も、カバープレート３５が第１位置に位置しており、基板９とカバープレート３５の間の間隙に、径方向内側から径方向外方に向かう不活性ガスの気流が形成されている。これにより、基板９の上面９１に供給されたリンス液が、基板９の側面を経由して下面９２に回り込むことが防止または抑制される。

次に、リンス液の供給が停止され、上述の液膜保持速度にて回転中の基板９に対して第２ノズル５２から溶剤が供給される。そして、溶剤の供給を継続しつつ、基板９の回転速度を液膜保持速度から漸次増加させ、比較的高い回転速度（例えば、８００ｒｐｍ）にて基板９を回転させる。これにより、基板９の上面９１の中央部から溶剤が径方向外方へと拡がり、基板９上のリンス液が溶剤に置換される。基板９の上面９１上には、溶剤の薄い液膜（以下、「溶剤膜」という。）が形成されて保持される。

当該溶剤は、表面張力が小さいため、基板９の上面９１の構造体における隙間（すなわち、構造体において隣接する構造体要素の間の空間）に入り込みやすい。このため、構造体における隙間が溶剤で満たされる（ステップＳ１４）。溶剤膜は、少なくとも構造体の高さをほぼ覆う程度、または、それ以上の厚さを有する。溶剤によるリンス液の置換処理（すなわち、溶剤置換処理）が終了すると、溶剤の供給が停止される。

基板９に対する溶剤の供給中も、カバープレート３５が第１位置に位置しており、基板９とカバープレート３５の間の間隙に、径方向内側から径方向外方に向かう不活性ガスの気流が形成されている。これにより、基板９の上面９１に供給された溶剤が、基板９の側面を経由して下面９２に回り込むことが防止または抑制される。

溶剤置換処理が終了すると、ステップＳ１４における比較的高い回転速度を維持した状態で回転中の基板９に対して、第３ノズル５３から塗布液である充填材溶液が供給される。所定量の充填材溶液が基板９上に供給されると、充填材溶液の供給は停止される。第３ノズル５３から基板９上の溶剤膜に供給された充填材溶液は、基板９の回転により上面９１の中央部から径方向外方へと拡がる。これにより、基板９上の溶剤膜上に充填材溶液の液膜が形成される。なお、充填材溶液の液膜が形成される際の基板９の回転数は、必ずしも一定に維持される必要はなく、適宜変動してもよい。例えば、基板９の回転が停止された状態で充填材溶液が供給され、その後、基板９が回転されることにより、溶剤膜上に充填材溶液の液膜が形成されてもよい。

その後、基板９の回転速度が減少され、例えば、上述の液膜保持速度とされる。上述のように、基板９の上面９１の略全体は溶剤膜により覆われており、溶剤膜の上面の略全体は充填材溶液の液膜により覆われている。充填材溶液の比重は溶剤よりも大きいため、溶剤膜と充填材溶液の液膜との上下が入れ替わる。これにより、基板９の上面９１上の構造体における隙間に存在する溶剤が、充填材溶液により置換され、構造体における隙間が充填材溶液により満たされる（ステップＳ１５）。換言すれば、ステップＳ１５は、構造体において隣接する構造体要素の間に充填材を埋め込む充填材充填処理（すなわち、充填材埋め込み処理）である。基板９上では、上面９１上に充填材溶液の液膜が位置し、充填材溶液の液膜上に溶剤膜が位置する。

ステップＳ１５が終了すると、基板９の回転速度が増加され、充填材溶液の液膜上の溶剤膜が基板９上から除去される。また、充填材溶液の余剰も、基板９上から除去される。このときの基板９の回転速度は、ステップＳ１５において基板９の構造体における隙間（すなわち、隣接する構造体要素の間）に埋め込まれた充填材が遠心力で外方に抜けてしまわない程度の速度である。例えば、基板９は、３００ｒｐｍ～５００ｒｐｍにて回転される。これにより、基板９の上面９１上に、充填材溶液の液膜である塗布膜が形成される（ステップＳ１６）。当該塗布膜は、構造体の全体を覆うために必要な厚さを有する。基板９上では、充填材溶液に含まれる溶媒が気化することにより、塗布膜の固化が進行する。

基板９に対する充填材溶液の供給中は、カバープレート３５は第２位置において基板９および基板保持部３１と共に、基板回転機構３３により回転する。これにより、カバープレート３５に付着している処理液（例えば、薬液、リンス液または溶剤）が、径方向外方へと移動し、カバープレート３５の外縁から径方向外方へと飛散する。

その後、混合部６１において、リンス液と溶剤とが混合されて剥離液が生成される（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、上述のように、混合部６１においてリンス液に混合される溶剤の割合が調節可能である。具体的には、塗布膜の剥離処理に関する入力情報が濃度制御部６３に予め格納されており、当該入力情報に基づいて濃度制御部６３が混合割合調節部６２を制御することにより、混合部６１においてリンス液に混合される溶剤の割合が調節される。当該入力情報には、例えば、基板９上の塗布膜の厚さ、塗布膜を形成する充填材溶液の種類、基板９の種類、または、カップ部４の材質等が含まれる。ステップＳ１７では、剥離液における溶剤の体積濃度は、２０％以上かつ４０％以下であることが好ましい。換言すれば、混合部６１において剥離液を生成する際の溶剤とリンス液との体積混合比は、２：８～４：６である。なお、本発明の関連技術では、剥離液における溶剤の体積濃度は、２０％未満であってもよく、４０％よりも大きくてもよい。

続いて、基板９を回転させた状態で、基板９の下面９２の外縁部に向けて、混合部６１にて生成された剥離液が、第４ノズル６４を介して吐出される。基板９の回転速度は、例えば、ステップＳ１６と同様に３００～５００ｒｐｍであってもよく、ステップＳ１６の回転速度よりも高い速度まで段階的に増速されてもよい。第４ノズル６４から基板９の下面９２に供給された剥離液は、基板９の側面を経由して上面９１に回り込み、回転中の基板９の上面９１の周縁領域９３に、全周に亘って供給される。これにより、基板９の上面９１上の塗布膜（すなわち、充填材溶液の液膜）のうち周縁領域９３上の部位を基板９から剥離させて除去する剥離処理が行われる（ステップＳ１８）。ステップＳ１８では、基板９の上面９１の周縁領域９３に加えて、基板９の側面および下面９２の外縁部に付着した充填材溶液も除去される。基板９に対する剥離処理中は、カバープレート３５が第１位置に位置している。

ステップＳ１８にて使用される剥離液は、水性溶媒と水溶性有機溶剤とを混合して生成されるのであれば、必ずしも、リンス液供給源５５からのリンス液と、溶剤供給源５６からの溶剤とを混合して生成される必要はない。例えば、リンス液供給源５５とは異なる供給源から供給された水性溶媒と、溶剤供給源５６とは異なる供給源から供給された水溶性有機溶剤とが、混合部６１にて混合されて剥離液が生成されてもよい。上述の水性溶媒は、リンス液供給源５５から送出されるリンス液とは異なる種類の液体（例えば、炭酸水、オゾン水または水素水）であってもよい。また、水溶性有機溶剤も、溶剤供給源５６から送出される溶剤とは異なる種類の液体（例えば、ＰＧＥＥ、ＰＧＭＥ、ＥＬ、メタノール、エタノールまたはアセトン）であってもよい。

ステップＳ１７，Ｓ１８が終了すると、基板９の乾燥処理が行われる（ステップＳ１９）。ステップＳ１９では、基板９を基板保持部３１により保持した状態で高速にて基板保持部３１を回転する。これにより、基板９の周縁領域９３に付与された剥離液が、遠心力により基板９の外縁から径方向外方へと飛散し、基板９上から除去される。上述のステップＳ１２～Ｓ１９中に基板９上から径方向外方へと飛散した薬液、リンス液、溶剤、充填材溶液および剥離液等の処理液は、カップ部４により受けられ、基板処理装置１の外部へと排出される。

乾燥処理が終了した基板９は、基板処理装置１から搬出され、次の処理装置（図示省略）へと搬送される。そして、当該次の処理装置にて基板９が加熱され、基板９上の構造体における隙間（すなわち、隣接する構造体要素の間）に埋め込まれた充填材を固化させる処理が行われる。基板９が基板処理装置１から次の処理装置へと搬送される際には、基板９の周縁領域９３の充填材は除去されているため、搬送機構が充填材により汚染されることが防止される。基板処理装置１では、上述のステップＳ１１～Ｓ１９の処理が、複数の基板９に対して順次行われる。

以上に説明したように、基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３３と、塗布液供給部と、剥離液供給部６と、受液部であるカップ部４とを備える。基板保持部３１は、基板９を水平状態で保持する。基板回転機構３３は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。塗布液供給部は、基板９の上面９１に水溶性高分子溶液である塗布液（すなわち、充填材溶液）を供給して、塗布液の膜である塗布膜を上面９１に形成する。剥離液供給部６は、回転中の基板９の上面９１の周縁領域９３に剥離液を供給することにより、当該塗布膜のうち周縁領域９３上の部位を基板９から剥離させる。カップ部４は、基板保持部３１の周囲に配置され、回転中の基板９から周囲に飛散する剥離液を受ける。剥離液供給部６は、混合部６１と、剥離液吐出部である第４ノズル６４とを備える。混合部６１は、水溶性有機溶剤と水性溶媒とを混合して剥離液を生成する。第４ノズル６４は、混合部６１から送出された剥離液を基板９に向けて吐出する。

このように、水性溶媒を含む剥離液を基板９の周縁領域９３に供給することにより、基板９上に形成された塗布膜の周縁部を好適に除去することができる。また、剥離液が水溶性有機溶剤を含んでいるため、剥離液の表面張力は、水溶性有機溶剤を含まない場合に比べて低減される。これにより、基板９から飛散してカップ部４に衝突した剥離液が、カップ部４から跳ね返ることを抑制することができる。その結果、カップ部４から跳ね返った剥離液が、基板９上の塗布膜に付着して塗布膜を溶かすことを防止または抑制することができる。

上述のように、第４ノズル６４は、基板９の下面９２の外縁部に向けて剥離液を吐出する。これにより、基板９の上面９１に向けて剥離液を吐出する場合に比べて、基板９の上面９１に供給される（すなわち、上面９１に回り込む）剥離液の量を少量に抑えつつ、精度良く制御することができる。その結果、基板９の上面９１において、剥離液が供給される周縁領域９３の幅（すなわち、エッジリンス幅）が過剰に大きくなることを抑制しつつ、周縁領域９３の幅を精度良く調節することができる。また、基板９を基板処理装置１に搬入する際、および、基板９を基板処理装置１から搬出する際に、第４ノズル６４を基板９の上方から退避させる必要がないため、基板処理装置１の構造を簡素化することができる。また、基板処理装置１における基板９の処理に要する時間を短縮することもできる。

上述のように、剥離液供給部６は、混合部６１において水性溶媒に混合される水溶性有機溶剤の割合を調節する混合割合調節部６２をさらに備える。これにより、基板９上の塗布膜の厚さ、塗布膜を形成する充填材溶液の種類、基板９の種類、または、カップ部４の材質等に合わせて、剥離液中における水溶性有機溶剤の好ましい体積濃度を容易に実現することができる。

また、剥離液供給部６は、塗布膜の剥離処理に関する入力情報に基づいて混合割合調節部６２を制御する濃度制御部６３をさらに備える。これにより、基板９上の塗布膜の厚さ、塗布膜を形成する充填材溶液の種類、基板９の種類、または、カップ部４の材質等に合わせて、剥離液中における水溶性有機溶剤の体積濃度を自動的に調節することができる。

上述のように、剥離液における水溶性有機溶剤の体積濃度は、好ましくは２０％以上かつ４０％以下である。これにより、基板９の周縁領域９３上の塗布膜の剥離と、カップ部４からの剥離液の跳ね返り抑制とを好適に両立することができる。当該体積濃度が２０％以下の範囲では、体積濃度の増加に従って剥離液の表面張力が漸次減少する。このため、当該体積濃度を２０％以上とすることにより、剥離液の表面張力を小さくしてカップ部４からの剥離液の跳ね返りを好適に抑制することができる。

基板処理装置１では、上述の水溶性有機溶剤がＩＰＡである。このように、基板処理装置１において基板９の他の処理にも利用されるＩＰＡを用いて剥離液を生成することにより、剥離液の生成に関する構造を簡素化することができる。その結果、基板処理装置１の構造も簡素化することができる。図３に示す例では、基板処理装置１が、基板９の上面９１に溶剤を供給する溶剤供給部をさらに備え、当該溶剤が、剥離液の水溶性有機溶剤と同じ種類の液体である。したがって、基板処理装置１の構造を簡素化することができる。

上述のように、基板処理装置１は、基板９の上面９１にリンス液を供給するリンス液供給部をさらに備え、当該リンス液が、剥離液の水性溶媒と同じ種類の液体である。これにより、剥離液の生成に関する構造を簡素化することができ、その結果、基板処理装置１の構造も簡素化することができる。

上述のように、基板９の上面９１には構造体が予め形成される。そして、基板処理装置１では、基板９の上面９１上に上述の塗布膜が形成されることにより、当該構造体における隙間が塗布液で満たされる。その結果、構造体に作用する処理液の表面張力に起因して構造体が倒壊することを防止または抑制することができる。

上述の基板処理装置１では、様々な変更が可能である。

第４ノズル６４は、基板９よりも上側に配置されてもよい。この場合、第４ノズル６４から基板９の上面９１の周縁領域９３に向けて、剥離液が吐出される。

剥離液供給部６では、濃度制御部６３が省略されてもよい。この場合、基板９上の塗布膜の厚さ等の上記入力情報に基づいて作業者が混合割合調節部６２を操作することにより、混合部６１において水性溶媒に混合される水溶性有機溶剤の割合が調節される。また、剥離液供給部６では、水性溶媒に混合される水溶性有機溶剤の割合は一定であってもよい。この場合、混合割合調節部６２が省略されてもよい。

上述の基板処理装置１は、半導体基板以外に、液晶表示装置または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等の平面表示装置（Flat Panel Display）に使用されるガラス基板、あるいは、他の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。また、上述の基板処理装置１は、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、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 基板処理装置
４ カップ部
６ 剥離液供給部
９ 基板
３１ 基板保持部
３３ 基板回転機構
５１ 第１ノズル
５３ 第３ノズル
６１ 混合部
６２ 混合割合調節部
６３ 濃度制御部
６４ 第４ノズル
９１ （基板の）上面
９２ （基板の）下面
９３ 周縁領域
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１～Ｓ１９ ステップ

Claims (14)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を水平状態で保持する基板保持部と、
   上下方向を向く中心軸を中心として前記基板を前記基板保持部と共に回転する基板回転機構と、
   前記基板の上面に水溶性高分子溶液である塗布液を供給して前記塗布液の膜である塗布膜を前記上面上に形成する塗布液供給部と、
   回転中の前記基板の前記上面の周縁領域に剥離液を供給することにより、前記塗布膜のうち前記周縁領域上の部位を前記基板から剥離させる剥離液供給部と、
   前記基板保持部の周囲に配置され、回転中の前記基板から周囲に飛散する前記剥離液を受ける受液部と、
   を備え、
   前記剥離液供給部が、
   水溶性有機溶剤と水性溶媒とを混合して前記剥離液を生成する混合部と、
   前記混合部から送出された前記剥離液を前記基板に向けて吐出する剥離液吐出部と、
   を備え、
   前記剥離液における前記水溶性有機溶剤の体積濃度は、２０％以上かつ４０％以下であることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記剥離液吐出部が、前記基板の下面の外縁部に向けて前記剥離液を吐出することを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
   前記剥離液供給部が、前記混合部において前記水性溶媒に混合される前記水溶性有機溶剤の割合を調節する混合割合調節部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記剥離液供給部が、前記塗布膜の剥離処理に関する入力情報に基づいて前記混合割合調節部を制御する濃度制御部をさらに備え、
   前記入力情報は、前記受液部の材質を含むことを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   前記水溶性有機溶剤がイソプロピルアルコールであることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   前記基板の前記上面にリンス液を供給するリンス液供給部をさらに備え、
   前記リンス液が、前記剥離液の前記水性溶媒と同じ種類の液体であることを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   前記基板の前記上面に構造体が予め形成されており、
   前記基板の前記上面上に前記塗布膜が形成されることにより、前記構造体における隙間が前記塗布液で満たされることを特徴とする基板処理装置。
8. 基板を処理する基板処理方法であって、
   ａ）基板を水平状態で保持する工程と、
   ｂ）前記基板の上面に水溶性高分子溶液である塗布液を供給して前記塗布液の膜である塗布膜を前記上面上に形成する工程と、
   ｃ）水溶性有機溶剤と水性溶媒とを混合して剥離液を生成する工程と、
   ｄ）前記ｂ）工程および前記ｃ）工程よりも後に、上下方向を向く中心軸を中心として前記基板を回転させた状態で、前記基板の前記上面の周縁領域に前記剥離液を供給することにより、前記塗布膜のうち前記周縁領域上の部位を前記基板から剥離させ、回転中の前記基板から周囲に飛散する前記剥離液を受液部で受ける工程と、
   を備え、
   前記剥離液における前記水溶性有機溶剤の体積濃度は、２０％以上かつ４０％以下であることを特徴とする基板処理方法。
9. 請求項８に記載の基板処理方法であって、
   前記ｄ）工程において、前記基板の下面の外縁部に向けて前記剥離液が吐出されることを特徴とする基板処理方法。
10. 請求項８または９に記載の基板処理方法であって、
    前記ｃ）工程において、前記水性溶媒に混合される前記水溶性有機溶剤の割合が調節可能であることを特徴とする基板処理方法。
11. 請求項１０に記載の基板処理方法であって、
    前記ｃ）工程において、前記塗布膜の剥離処理に関する入力情報に基づいて、前記水性溶媒に混合される前記水溶性有機溶剤の割合が調節され、
    前記入力情報は、前記受液部の材質を含むことを特徴とする基板処理方法。
12. 請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、
    前記水溶性有機溶剤がイソプロピルアルコールであることを特徴とする基板処理方法。
13. 請求項８ないし１２のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、
    前記基板の前記上面にリンス液を供給する工程をさらに備え、
    前記リンス液が、前記剥離液の前記水性溶媒と同じ種類の液体であることを特徴とする基板処理方法。
14. 請求項８ないし１３のいずれか１つに記載の基板処理方法であって、
    前記基板の前記上面に構造体が予め形成されており、
    前記ｂ）工程において、前記構造体における隙間が前記塗布液で満たされることを特徴とする基板処理方法。

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