JP7233294B2 - 基板処理方法、半導体製造方法、および、基板処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、基板処理方法、半導体製造方法、および、基板処理装置に関する。
特許文献１に記載されている基板処理方法では、電荷供給工程と、第１の電圧印加工程と、第２の電圧印加工程と、乾燥工程とが実行される。電荷供給工程では、シリコン基板を含む基板に負電荷を供給する。第１の電圧印加工程では、電荷供給工程に並行して、基板の下面に誘電体を介して配置された第１の電極に正極性の電圧を印加する。第２の電圧印加工程では、第１の電圧印加工程の後、基板のアース接続が解除された状態を保ちながら、第１の電極に負極性の電圧を印加する。乾燥工程では、第２の電圧印加工程に並行して、基板の上面から絶縁液体を除去することにより基板を乾燥させる。
第２の電圧印加工程において、負極性の電圧を第１の電極に印加することより、基板の内部に蓄積されている負電荷が、第１の電極に反発して基板の上面に集まる。従って、基板の薄膜パターンに電気的な偏りが発生し、負電荷が各薄膜パターンの先端部に集まって、各薄膜パターンの先端部が負極性に帯電する。その結果、隣接する薄膜パターンの間に斥力が働く。
一方、隣接する薄膜パターンの間に液面があると、液面と薄膜パターンとの境界位置に液体の表面張力が働く。つまり、引力が隣接する薄膜パターンの間に働く。しかしながら、引力は、薄膜パターンの帯電に起因する斥力によって打ち消される。従って、薄膜パターンに働く力を低減しながら、基板の上面から絶縁液体を除去することができる。その結果、薄膜パターンの倒壊を抑制しながら、基板を乾燥させることができる。
本願の発明者は、特許文献１に記載された基板処理方法と異なる観点から、基板において薄膜パターン等の構造物の倒壊を抑制するための鋭意研究を行った。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板において構造物が倒壊することを抑制できる基板処理方法、半導体製造方法、および、基板処理装置を提供することにある。
本発明の一局面によれば、基板処理方法においては、複数の構造物によってパターンが形成された基板が処理される。基板処理方法は、前記基板の表面に処理液を供給する工程と、前記処理液を洗い流すリンス液を前記基板の表面に供給する工程と、前記基板の表面を乾燥する工程とを含む。前記基板の表面を乾燥する前記工程は、前記リンス液を前記基板の表面に供給する前記工程よりも後に、前記基板を回転させながら、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に大気圧プラズマを照射して前記複数の構造物を同極性に帯電させ、前記複数の構造物の相互間に斥力を働かせる工程を含む。
本発明の基板処理方法において、前記基板の表面を乾燥する前記工程では、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面における前記大気圧プラズマの照射位置を、前記基板の中心部から縁部に向かって移動することを含むことが好ましい。
本発明の基板処理方法において、前記基板の表面を乾燥する前記工程は、前記大気圧プラズマを気流に乗せて、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に照射することを含むことが好ましい。
本発明の基板処理方法は、前記リンス液を供給する前記工程よりも後であって、前記基板の表面を乾燥する前記工程よりも前において、前記基板の表面に第１有機溶剤を供給して、前記基板の表面の前記リンス液を前記第１有機溶剤で置換する工程をさらに含むことが好ましい。
本発明の基板処理方法は、前記基板の表面を乾燥する前記工程と並行して実行され、前記基板の表面に第２有機溶剤を供給する工程をさらに含むことが好ましい。前記第２有機溶剤を供給する前記工程では、前記基板の回転中に、前記基板の表面における前記第２有機溶剤の供給位置を、前記基板の中心部から縁部に向かって移動することが好ましい。前記第２有機溶剤の供給位置は、前記大気圧プラズマの照射位置よりも、前記基板の径方向外側であることが好ましい。
本発明の基板処理方法において、前記基板の表面を乾燥する前記工程では、前記基板の表面と対向する対向部材が前記基板の表面の上方を覆っているときに、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に前記大気圧プラズマを照射することが好ましい。
本発明の基板処理方法において、前記大気圧プラズマは、前記複数の構造物の各々の表面を酸化させることが好ましい。
本発明の基板処理方法において、前記大気圧プラズマは、前記複数の構造物の各々の表面を還元させることが好ましい。
本発明の基板処理方法において、前記基板の表面を乾燥する前記工程では、前記基板の表面と液体との境界部分に前記大気圧プラズマを照射することが好ましい。
本発明の他の局面によれば、半導体製造方法においては、複数の構造物によってパターンが表面に形成された半導体基板を処理して、処理後の前記半導体基板である半導体が製造される。半導体製造方法は、前記半導体基板の表面に処理液を供給する工程と、前記処理液を洗い流すリンス液を前記半導体基板の表面に供給する工程と、前記半導体基板の表面を乾燥する工程とを含む。前記半導体基板の表面を乾燥する前記工程は、前記リンス液を前記半導体基板の表面に供給する前記工程よりも後に、前記半導体基板を回転させながら、前記半導体基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に大気圧プラズマを照射して前記複数の構造物を同極性に帯電させ、前記複数の構造物の相互間に斥力を働かせる工程を含む。
本発明の半導体製造方法において、前記半導体基板の表面を乾燥する前記工程では、前記半導体基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面における前記大気圧プラズマの照射位置を、前記半導体基板の中心部から縁部に向かって移動することを含むことが好ましい。
本発明の半導体製造方法において、前記半導体基板の表面を乾燥する前記工程は、前記大気圧プラズマを気流に乗せて、前記半導体基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に照射することを含むことが好ましい。
本発明のさらに他の局面によれば、基板処理装置は、複数の構造物によってパターンが表面に形成された基板を処理する。基板処理装置は、処理液供給部と、リンス液供給部と、基板保持回転部と、プラズマ照射部とを備える。処理液供給部は、前記基板の表面に処理液を供給する。リンス液供給部は、前記処理液を洗い流すリンス液を前記基板の表面に供給する。基板保持回転部は、前記基板を保持して回転させる。プラズマ照射部は、前記リンス液を前記基板の表面に供給する時よりも後に、前記基板を乾燥する際に、前記基板保持回転部に保持されて回転している前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に大気圧プラズマを照射し、前記複数の構造物を同極性に帯電させ、前記複数の構造物の相互間に斥力を働かせる。
本発明の基板処理装置は、移動部をさらに備えることが好ましい。移動部は、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面における前記大気圧プラズマの照射位置が、前記基板の中心部から縁部に向かって移動するように前記プラズマ照射部を移動させることが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記プラズマ照射部は、前記大気圧プラズマを気流とともに出射するプラズマノズルを含むことが好ましい。
本発明の基板処理装置は、第１有機溶剤供給部をさらに備えることが好ましい。第１有機溶剤供給部は、前記リンス液を供給する時よりも後であって、前記大気圧プラズマを照射する時よりも前において、前記基板の表面に第１有機溶剤を供給して、前記基板の表面の前記リンス液を前記第１有機溶剤で置換することが好ましい。
本発明の基板処理装置は、第２有機溶剤供給部と、移動部とをさらに備えることが好ましい。第２有機溶剤供給部は、前記大気圧プラズマの照射と並行して、前記基板の表面に第２有機溶剤を供給することが好ましい。移動部は、前記第２有機溶剤供給部を移動させることが好ましい。前記第２有機溶剤の供給位置が、前記大気圧プラズマの照射位置よりも、前記基板の径方向外側に位置するように前記第２有機溶剤供給部を配置することが好ましい。前記第２有機溶剤供給部を移動させる前記移動部は、回転している前記基板の表面における前記第２有機溶剤の供給位置が、前記基板の中心部から縁部に向かって移動するように前記第２有機溶剤供給部を移動させることが好ましい。
本発明の基板処理装置は、対向部材をさらに備えることが好ましい。対向部材は、前記基板の表面に対向して、前記基板の表面の上方を覆うことが好ましい。前記対向部材が前記基板の表面の上方を覆っているときに、前記プラズマ照射部は、前記基板の表面に前記大気圧プラズマを照射することが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記大気圧プラズマは、前記複数の構造物の各々の表面を酸化させることが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記大気圧プラズマは、前記複数の構造物の各々の表面を還元させることが好ましい。
本発明の基板処理装置において、前記プラズマ照射部は、前記基板の表面と液体との境界部分に前記大気圧プラズマを照射することが好ましい。
本発明によれば、基板において構造物が倒壊することを抑制できる基板処理方法、半導体製造方法、および、基板処理装置を提供できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、本発明の実施形態において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交し、Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に平行であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行である。なお、図面の簡略化のため、断面を示す斜線を適宜省略する。また、「平面視」は、鉛直上方から対象を見ることを示す。
（実施形態１）
図１～図５を参照して、本発明の実施形態１に係る基板処理装置１００を説明する。基板処理装置１００は処理液によって基板Ｗを処理する。以下、処理液を「処理液ＬＱ」と記載する。基板Ｗは、例えば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）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、又は、太陽電池用基板である。基板Ｗは、例えば、略円板状である。以下の実施形態１の説明では、基板Ｗは半導体基板である。
図１～図５を参照して、本発明の実施形態１に係る基板処理装置１００を説明する。基板処理装置１００は処理液によって基板Ｗを処理する。以下、処理液を「処理液ＬＱ」と記載する。基板Ｗは、例えば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）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、又は、太陽電池用基板である。基板Ｗは、例えば、略円板状である。以下の実施形態１の説明では、基板Ｗは半導体基板である。
まず、図１を参照して基板処理装置１００を説明する。図１は、基板処理装置１００を示す模式的断面図である。図１に示すように、基板処理装置１００は、チャンバー１と、スピンチャック３と、スピン軸５と、スピンモーター７と、処理液ノズル９と、ノズル移動部１１と、バルブＶ１と、配管Ｐ１と、リンス液ノズル１３と、バルブＶ２と、配管Ｐ２と、プラズマノズル１５と、ノズル移動部１７と、バルブＶ３と、配管Ｐ３と、複数のガード１９と、制御装置２１とを備える。
処理液ノズル９は「処理液供給部」の一例に相当する。リンス液ノズル１３は「リンス液供給部」の一例に相当する。プラズマノズル１５は「プラズマ照射部」の一例に相当する。
チャンバー１は略箱形状を有する。チャンバー１は、基板Ｗ、スピンチャック３、スピン軸５、スピンモーター７、処理液ノズル９、ノズル移動部１１、バルブＶ１、配管Ｐ１の一部、リンス液ノズル１３、バルブＶ２、配管Ｐ２の一部、プラズマノズル１５、ノズル移動部１７、バルブＶ３、配管Ｐ３の一部、および、複数のガード１９を収容する。
スピンチャック３は、基板Ｗを保持して回転する。具体的には、スピンチャック３は、チャンバー１内で基板Ｗを水平に保持しながら、スピンチャック３の回転軸線ＡＸの回りに基板Ｗを回転させる。
スピンチャック３は、複数のチャック部材３１と、スピンベース３３とを含む。複数のチャック部材３１はスピンベース３３に設けられる。複数のチャック部材３１は基板Ｗを水平な姿勢で保持する。スピンベース３３は、略円板状であり、水平な姿勢で複数のチャック部材３１を支持する。
スピン軸５は、スピンベース３３に固定される。また、スピン軸５は、スピンモーター７の駆動軸に固定される。そして、スピンモーター７は、スピン軸５を回転させることによって、スピンベース３３を回転軸線ＡＸの回りに回転させる。その結果、スピンベース３３に設けられた複数のチャック部材３１に保持された基板Ｗが回転軸線ＡＸの回りに回転する。
処理液ノズル９は、回転中の基板Ｗの表面に処理液ＬＱを供給する。その結果、処理液ＬＱによって基板Ｗが処理される。具体的には、処理液ノズル９は、回転中の基板ＷのパターンＰＴを構成する複数の構造物の表面に処理液ＬＱを供給する。
処理液ＬＱは、例えば、薬液（例えばエッチング液）である。薬液は、例えば、フッ酸（ＨＦ）、フッ硝酸（フッ酸と硝酸（ＨＮＯ3）との混合液）、バファードフッ酸（ＢＨＦ）、フッ化アンモニウム、ＨＦＥＧ（フッ酸とエチレングリコールとの混合液）、燐酸（Ｈ3ＰＯ4）、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、希フッ酸（ＤＨＦ）、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（例えば、クエン酸、シュウ酸）、有機アルカリ（例えば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）、硫酸過酸化水素水混合液（ＳＰＭ）、アンモニア過酸化水素水混合液（ＳＣ１）、塩酸過酸化水素水混合液（ＳＣ２）、界面活性剤、または、腐食防止剤である。なお、処理液ＬＱの種類は、基板Ｗを処理できる限りにおいては、特に限定されない。
ノズル移動部１１は、処理位置と退避位置との間で処理液ノズル９を移動する。処理位置は、基板Ｗの上方の位置を示す。処理液ノズル９は、処理位置に位置するときに、基板Ｗの表面に処理液ＬＱを供給する。退避位置は、基板Ｗよりも基板Ｗの径方向外側の位置を示す。
具体的には、ノズル移動部１１は、アーム１１１と、回動軸１１３と、ノズル移動機構１１５とを含む。アーム１１１は略水平方向に沿って延びる。アーム１１１の先端部には処理液ノズル９が取り付けられる。アーム１１１は回動軸１１３に結合される。回動軸１１３は、略鉛直方向に沿って延びる。ノズル移動機構１１５は、回動軸１１３を略鉛直方向に沿った回動軸線のまわりに回動させて、アーム１１１を略水平面に沿って回動させる。その結果、処理液ノズル９が略水平面に沿って移動する。例えば、ノズル移動機構１１５は、回動軸１１３を回動軸線のまわりに回動させるアーム揺動モーターを含む。アーム揺動モーターは、例えば、サーボモータである。また、ノズル移動機構１１５は、回動軸１１３を略鉛直方向に沿って昇降させて、アーム１１１を昇降させる。その結果、処理液ノズル９が略鉛直方向に沿って移動する。例えば、ノズル移動機構１１５は、ボールねじ機構と、ボールねじ機構に駆動力を与えるアーム昇降モーターとを含む。アーム昇降モーターは、例えば、サーボモータである。
配管Ｐ１は処理液ノズル９に処理液ＬＱを供給する。バルブＶ１は、処理液ノズル９に対する処理液ＬＱの供給開始と供給停止とを切り替える。
リンス液ノズル１３は、処理液ＬＱによって基板Ｗが処理された時よりも後に、回転中の基板Ｗの表面にリンス液を供給する。具体的には、リンス液ノズル１３は、回転中の基板ＷのパターンＰＴを構成する複数の構造物の表面にリンス液を供給する。以下、リンス液を「リンス液ＬＮ」と記載する。リンス液ＬＮは処理液ＬＱを洗い流す。リンス液ＬＮは、例えば、脱イオン水、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、または、希釈濃度（例えば、１０ｐｐｍ～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水である。リンス液ＬＮの種類は、基板Ｗをリンスできる限りにおいては、特に限定されない。
配管Ｐ２はリンス液ノズル１３にリンス液ＬＮを供給する。バルブＶ２は、リンス液ノズル１３に対するリンス液ＬＮの供給開始と供給停止とを切り替える。
配管Ｐ３はプラズマノズル１５に気体を供給する。バルブＶ３は、プラズマノズル１５に対する気体の供給開始と供給停止とを切り替える。気体は、例えば、空気、不活性ガス、または、酸素である。不活性ガスは、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、または、水素である。なお、プラズマを生成できる限りにおいては、気体の種類は特に限定されない。
プラズマノズル１５は、リンス液ＬＮを基板Ｗに供給する時よりも後に、回転中の基板Ｗの表面に大気圧プラズマを照射して基板Ｗの表面を乾燥する。具体的には、プラズマノズル１５は、回転中の基板ＷのパターンＰＴを構成する複数の構造物の表面に大気圧プラズマを照射する。従って、実施形態１によれば、基板Ｗを乾燥する際に、大気圧プラズマによって基板Ｗのパターンを構成する複数の構造物が同極性に帯電される。その結果、基板Ｗの複数の構造物の相互間に斥力が働いて、基板Ｗにおいてリンス液ＬＮの表面張力に起因する複数の構造物の倒壊を抑制できる。大気圧プラズマとは、大気圧中で発生されるプラズマのことである。
具体的には、プラズマノズル１５はプラズマを出射する。つまり、プラズマノズル１５は、配管Ｐ３から供給された気体を電離してプラズマを生成して、プラズマを気体とともに出射する。換言すれば、プラズマノズル１５は、プラズマを気流に乗せて出射する。さらに換言すれば、プラズマノズル１５は、プラズマ流を生成して出射する。
ノズル移動部１７は、照射位置と退避位置との間でプラズマノズル１５を移動する。照射位置は、基板Ｗの上方の位置を示す。プラズマノズル１５は、照射位置に位置するときに、基板Ｗにプラズマを照射する。退避位置は、基板Ｗよりも基板Ｗの径方向外側の位置を示す。具体的には、ノズル移動部１７は、アーム１７１と、回動軸１７３と、ノズル移動機構１７５とを含む。アーム１７１の先端部にはプラズマノズル１５が取り付けられる。アーム１７１は、回動軸１７３およびノズル移動機構１７５によって駆動されて、略水平面に沿って回動され、または、略鉛直方向に沿って昇降される。その他、アーム１７１、回動軸１７３、およびノズル移動機構１７５の構成は、それぞれ、アーム１１１、回動軸１１３、およびノズル移動機構１１５の構成と同様である。
複数のガード１９の各々は略筒形状を有する。複数のガード１９の各々は、基板Ｗから排出された液体（処理液ＬＱまたはリンス液ＬＮ）を受け止める。なお、ガード１９は、基板Ｗから排出される液体の種類に応じて設けられる。
制御装置２１は、基板処理装置１００の各構成を制御する。制御装置２１はコンピューターを含む。具体的には、制御装置２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーと、記憶装置とを含む。記憶装置は、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。記憶装置は、半導体メモリーのような主記憶装置と、半導体メモリー及び／又はハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。記憶装置は、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。制御装置２１のプロセッサーは、制御装置２１の記憶装置が記憶しているコンピュータープログラムを実行して、スピンチャック３、スピンモーター７、ノズル移動部１１、バルブＶ１、バルブＶ２、プラズマノズル１５、ノズル移動部１７、バルブＶ３、および、複数のガード１９を制御する。
次に、図２（ａ）～図２（ｃ）を参照して、基板Ｗ、および、基板Ｗの表面の状態を説明する。図２（ａ）は、基板Ｗの表面に付着したリンス液ＬＮの状態を示す模式的断面図ある。図２（ｂ）は、基板Ｗの表面が同極性に帯電された状態を示す模式的断面図である。図２（ｃ）は、基板Ｗの表面が同極性に帯電されて基板Ｗからリンス液ＬＮが除去された状態を示す模式的断面図である。図２（ａ）～図２（ｃ）では、基板Ｗの表面の一部を拡大して示している。
図２（ａ）に示すように、基板Ｗは、表面にパターンＰＴを有する。具体的には、基板Ｗは、基板本体Ｗ１と、パターンＰＴとを有する。基板本体Ｗ１は、シリコンによって形成される。パターンＰＴは、例えば、微細パターンである。パターンＰＴは、複数の構造物Ｗ２を含む。構造物Ｗ２は、例えば、微細構造物である。
複数の構造物Ｗ２の各々は、所定方向Ｄに沿って延びている。所定方向Ｄは、基板本体Ｗ１の表面Ｗ１１に対して交差する方向を示す。実施形態１では、所定方向Ｄは、基板本体Ｗ１の表面Ｗ１１に対して略直交する方向を示す。
複数の構造物Ｗ２の各々は、単層または複数層によって構成される。構造物Ｗ２が単層によって構成される場合、構造物Ｗ２は、絶縁層、半導体層、または、導体層である。構造物Ｗ２が複数層によって構成される場合、構造物Ｗ２は、絶縁層を含んでもよいし、半導体層を含んでもよいし、導体層を含んでもよいし、絶縁層と半導体層と導体層とのうちの２以上を含んでもよい。
絶縁層は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である。半導体層は、例えば、ポリシリコン膜、または、アモルファスシリコン膜である。導体層は、例えば、金属膜である。金属膜は、例えば、チタン、タングステン、銅、および、アルミニウムのうちの少なくとも１つを含む膜である。
図２（ａ）に示すように、処理液ＬＱによる処理後に、基板Ｗの表面にリンス液ＬＮが供給されると、基板Ｗの表面にリンス液ＬＮが付着する。例えば、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の相互間の間隙にリンス液ＬＮが浸透する。
そして、図２（ｂ）に示すように、回転中の基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭが照射されると、基板Ｗからリンス液ＬＮが排出されながら、複数の構造物Ｗ２の表面が同極性に帯電する。従って、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の相互間に斥力ＲＦが働く。その結果、基板Ｗにおいてリンス液ＬＮの表面張力に基づく引力ＡＦに起因する複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制できる。
例えば、基板Ｗの乾燥の際に、リンス液ＬＮの表面張力に基づく引力ＡＦが構造物Ｗ２の倒壊を引き起こす前に、大気圧プラズマＰＭによって構造物Ｗ２の相互間に働く斥力ＲＦが大きくなる。その結果、引力ＡＦに起因する複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制できる。
図２（ｃ）に示すように、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の相互間の間隙からリンス液ＬＮが除去されて、複数の構造物Ｗ２が乾燥した状態では、例えば、複数の構造物Ｗ２の各々の表面全体が同極性に帯電する。その結果、複数の構造物Ｗ２の乾燥後においても、複数の構造物Ｗ２の相互間の斥力ＲＦによって、複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制できる。
引き続き、図１および図２（ｃ）を参照して、大気圧プラズマＰＭによる帯電後の構造物Ｗ２の極性を説明する。
図１に示すように、プラズマノズル１５に対して、配管Ｐ３から、例えば、空気、酸化を促進する不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン、または、ヘリウム）、または、酸素が供給されると、プラズマノズル１５は、空気、酸化を促進する不活性ガス、または、酸素を電離して、大気圧プラズマＰＭを生成する。この場合に、大気圧プラズマＰＭが基板Ｗの構造物Ｗ２の表面に照射されると、大気圧プラズマＰＭは、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の各々の表面を酸化させる。その結果、図２（ｃ）に示すように、複数の構造物Ｗ２の各々の表面が、負極性（マイナス）に帯電される。酸化を促進する大気圧プラズマＰＭの元になる空気、酸化を促進する不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン、または、ヘリウム）、および、酸素は、比較的取り扱いが容易である。従って、実施形態１によれば、大気圧プラズマＰＭを容易に生成できる。
一方、プラズマノズル１５に対して、配管Ｐ３から、例えば、還元を促進する不活性ガス（例えば、水素）が供給されると、プラズマノズル１５は、還元を促進する不活性ガスを電離して、大気圧プラズマＰＭを生成する。この場合に、大気圧プラズマＰＭが基板Ｗの構造物Ｗ２の表面に照射されると、大気圧プラズマＰＭは、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の各々の表面を還元させる。その結果、複数の構造物Ｗ２の各々の表面が、正極性（プラス）に帯電される。例えば、構造物Ｗ２がシリコンであり、構造物Ｗ２の表面に自然酸化膜（シリコン酸化膜）が形成されている場合は、大気圧プラズマＰＭによって自然酸化膜が還元されてシリコンになる。従って、この場合は、自然酸化膜を除去するためだけの工程を省略できる。
次に、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して、プラズマノズル１５による基板Ｗのスキャン処理を説明する。図３（ａ）は、プラズマノズル１５による基板Ｗのスキャン処理を示す模式的平面図である。図３（ｂ）は、プラズマノズル１５による基板Ｗのスキャン処理を示す模式的断面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）では、図面を分かり易くするため、基板Ｗに付着しているリンス液ＬＮがドットハッチングによって示されている。
図３（ａ）に示すように、プラズマノズル１５によるスキャン処理とは、実施形態１では、平面視において、基板Ｗの表面に対する大気圧プラズマＰＭの照射位置が円弧状の軌跡ＴＪを形成するように、プラズマノズル１５を移動しながら、大気圧プラズマＰＭを基板Ｗの表面に照射する処理のことである。軌跡ＴＪは、基板Ｗの中心部ＣＴと縁部ＥＧとを通る。中心部ＣＴは、基板Ｗのうち回転軸線ＡＸが通る部分を示す。縁部ＥＧは、基板Ｗの周縁部を示す。プラズマノズル１５による基板Ｗのスキャン処理中は、プラズマノズル１５の移動速度（例えば角速度）は一定である。
プラズマノズル１５による基板Ｗのスキャン処理は、基板Ｗの回転中に実行される。つまり、プラズマノズル１５は、基板Ｗの回転中に、基板Ｗの表面における大気圧プラズマＰＭの照射位置を、基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かって移動する。従って、実施形態１によれば、大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かってリンス液ＬＮを排出しながら、大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗの複数の構造物Ｗ２を同極性に帯電させることができる。その結果、複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制しながら、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面を効果的に乾燥できる。
具体的には、リンス液ＬＮは、主に大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗから排出されるため、基板Ｗは、大気圧プラズマＰＭによって主に乾燥される。換言すれば、プラズマノズル１５は、リンス液ＬＮが遠心力によって基板Ｗから排出される前に、大気圧プラズマＰＭによってリンスＬＮが基板Ｗから排出されるように、基板Ｗのスキャン処理を実行する。さらに換言すれば、リンス液ＬＮが遠心力によって基板Ｗから排出されないうちに、プラズマノズル１５は、スキャン処理によって基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭを照射して、基板Ｗの表面を同極性に帯電させる。従って、リンス液ＬＮが遠心力によって基板Ｗから排出される前に複数の構造物Ｗ２の相互間に斥力が働く。その結果、基板Ｗにおいてリンス液ＬＮの表面張力に起因する複数の構造物Ｗ２の倒壊を効果的に抑制できる。
また、図３（ｂ）に示すように、プラズマノズル１５は、基板Ｗの表面とリンス液ＬＮとの境界部分ＢＤに大気圧プラズマＰＭを照射する。従って、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面が乾くことと略同時に、複数の構造物Ｗ２の表面を同極性に帯電できる。その結果、基板Ｗの乾燥時に複数の構造物Ｗ２の倒壊をさらに効果的に抑制できる。リンス液ＬＮは「液体」の一例に相当する。
なお、実施形態１では、プラズマノズル１５は、所定方向ＤＡに移動して基板Ｗに対するスキャン処理を実行する。所定方向ＤＡは、基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かう方向を示す。また、プラズマノズル１５による基板Ｗのスキャン処理は、軌跡ＴＪを形成するようにプラズマノズル１５を移動する場合に限定されず、例えば、プラズマノズル１５は、基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かって（つまり、所定方向ＤＡに向かって）直線状に移動してもよい。
次に、図４を参照して、プラズマノズル１５の詳細を説明する。図４は、プラズマノズル１５を示す模式的断面図である。図４に示すように、プラズマノズル１５は、第１電極１５１と、第２電極１５３とを含む。第１電極１５１は、略柱状である。第１電極１５１は、プラズマノズル１５内の流路ＦＷに配置される。流路ＦＷには、配管Ｐ５から気体が供給される。第２電極４５３は、略円筒状である。第２電極１５３は、プラズマノズル１５の外周面に設置される。
基板処理装置１００は、交流電源１６をさらに含む。交流電源１６は、第１電極１５１と第２電極１５３との間に交流電圧を印加する。その結果、配管Ｐ３から供給される気体が電離して大気圧プラズマＰＭが生成される。大気圧プラズマＰＭは、気体とともに、プラズマノズル１５から出射される。第１電極１５１と第２電極１５３と交流電源１６とは、プラズマ生成器１８を構成する。なお、プラズマが発生できる限りにおいては、プラズマ生成器１８の構成は特に限定されない。また、基板Ｗに大気圧プラズマＰＭを照射できる限りにおいては、プラズマ生成器１８の配置は特に限定されない。プラズマ生成器１８は、例えば、チャンバー１の外部に配置されていてもよいし、チャンバー１の内部に配置されていてもよい。
第１電極１５１および第２電極１５３の各々は、例えば、炭素を含有する樹脂によって形成される。炭素は、例えば、カーボンナノチューブである。樹脂は、例えば、フッ素樹脂である。フッ素樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化）、または、ポリクロロトリフルオロエチレン（３フッ化）である。このように第１電極１５１および第２電極１５３を構成することで、導電性を確保しつつ、耐薬性を向上できる。
次に、図１および図５を参照して、実施形態１に係る基板処理方法を説明する。基板処理装置１００が基板処理方法を実行する。基板処理方法においては、複数の構造物Ｗ２を含むパターンＰＴを有する基板Ｗが処理される。図５は、基板処理方法を示すフローチャートである。図５に示すように、基板処理方法は、工程Ｓ１～工程Ｓ５を含む。工程Ｓ１～工程Ｓ５は、制御装置２１による制御に従って実行される。
図１および図５に示すように、工程Ｓ１において、搬送ロボット（不図示）は、基板処理装置１００に基板Ｗを搬入する。そして、スピンチャック３は基板Ｗを保持する。さらに、スピンモーター７がスピンチャック３を駆動して、スピンチャック３が基板Ｗの回転を開始する。
次に、工程Ｓ２において、処理液ノズル９は、回転中の基板Ｗの表面に処理液ＬＱを供給する。具体的には、処理液ノズル９は、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２に処理液ＬＱを供給する。その結果、基板Ｗが処理液ＬＱによって処理される。処理液ＬＱは、例えば、フッ酸である。工程Ｓ２での基板Ｗの回転数は、例えば、４００ｒｐｍである。
次に、工程Ｓ３において、リンス液ノズル１３は、リンス液ＬＮを回転中の基板Ｗに供給する。具体的には、リンス液ノズル１３は、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２にリンス液ＬＮを供給する。その結果、基板Ｗ上の処理液ＬＱがリンス液ＬＮによって洗い流されて、基板Ｗが洗浄される。工程Ｓ３での基板Ｗの回転数は、例えば、８００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍである。そして、工程Ｓ４の実行直前では、基板Ｗの回転数は、例えば、超低速またはゼロｒｐｍにされる。このような基板Ｗの状態を「パドル状態」と記載する。
次に、工程Ｓ４において、プラズマノズル１５は、回転中の基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭを照射して基板Ｗを乾燥する。つまり、プラズマノズル１５は、リンス液ＬＮを基板Ｗの表面に供給する工程Ｓ３よりも後に、回転中の基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭを照射して基板Ｗを乾燥する。具体的には、プラズマノズル１５は、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面に大気圧プラズマＰＭを照射して基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面を乾燥する。そして、スピンモーター７がスピンチャック３を停止して、スピンチャック３が基板Ｗの回転を停止する。
さらに具体的には、工程Ｓ４では、基板Ｗの回転中に、基板Ｗの表面における大気圧プラズマＰＭの照射位置を、基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かって移動する。また、工程Ｓ４では、基板Ｗの表面とリンス液ＬＮとの境界部分ＢＤに大気圧プラズマＰＭを照射する。工程Ｓ３での基板Ｗの回転数は、例えば、５ｒｐｍ～１０ｒｐｍである。なお、一般的なスピンドライ処理では、基板Ｗの回転数は、例えば、１６００ｒｐｍ～２０００ｒｐｍである。工程Ｓ４での基板Ｗの回転数は、例えば、工程Ｓ２での基板Ｗの回転数よりも低い。また、工程Ｓ４での基板Ｗの回転数は、例えば、工程Ｓ３での基板Ｗの回転数よりも低い。ただし、工程Ｓ４での基板Ｗの回転数は、例えば、工程Ｓ３でのパドル状態の基板Ｗの回転数と同等、または、パドル状態の基板Ｗの回転数よりも高い。
次に、工程Ｓ５において、搬送ロボット（不図示）は、基板処理装置１００から基板Ｗを搬出する。そして、処理が終了する。
以上、図１および図５を参照して説明したように、実施形態１に係る基板処理方法によれば、大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗの複数の構造物Ｗ２が同極性に帯電される。その結果、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の相互間に斥力が働いて、リンス液ＬＮの表面張力に起因する複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制できる。
また、実施形態１に係る半導体製造方法では、複数の構造物Ｗ２を含むパターンＰＴを有する半導体基板Ｗを、工程Ｓ１～工程Ｓ５を含む基板処理方法によって処理して、処理後の半導体基板Ｗである半導体を製造する。
なお、処理液ＬＱによる処理とリンス液ＬＮによる洗浄とを１工程としたときに、工程Ｓ４よりも前に、複数工程が含まれてもよい。例えば、工程Ｓ２での処理液ＬＱがフッ酸であり、次に、工程Ｓ３が実行され、さらに、工程Ｓ３の次に、処理液ＬＱとしてＳＣ１を使用した処理を行う工程が実行され、次に、リンス液ＬＮを使用した洗浄を行う工程が実行され、次に工程Ｓ４が実行されてもよい。
（実施形態２）
図６および図７を参照して、本発明の実施形態２に係る基板処理装置１００Ａを説明する。実施形態２では、基板Ｗにリンス液ＬＮを供給した後に有機溶剤を基板Ｗに供給する点で、実施形態２は実施形態１と主に異なる。以下、実施形態２が実施形態１と異なる点を主に説明する。
図６および図７を参照して、本発明の実施形態２に係る基板処理装置１００Ａを説明する。実施形態２では、基板Ｗにリンス液ＬＮを供給した後に有機溶剤を基板Ｗに供給する点で、実施形態２は実施形態１と主に異なる。以下、実施形態２が実施形態１と異なる点を主に説明する。
図６は、実施形態２に係る基板処理装置１００Ａを示す模式的断面図である。図６に示すように、基板処理装置１００Ａは、図１に示す基板処理装置１００の構成に加えて、流体供給ユニット４１と、ユニット動作部４２と、バルブＶ４と、配管Ｐ４とをさらに備える。チャンバー１は、流体供給ユニット４１、ユニット動作部４２、および、配管Ｐ４の一部を収容する。
流体供給ユニット４１は、スピンチャック３の上方に位置する。流体供給ユニット４１は、遮断板４１１と、支軸４１３と、第１有機溶剤ノズル４１５とを含む。第１有機溶剤ノズル４１５は、「第１有機溶剤供給部」の一例に相当する。
遮断板４１１は、例えば、略円板状である。遮断板４１１の直径は、例えば、基板Ｗの直径と略同一である。ただし、遮断板４１１の直径は、基板Ｗの直径よりも若干小さくてもよいし、若干大きくてもよい。遮断板４１１は、遮断板４１１の下面が略水平になるように配置されている。さらに、遮断板４１１は、遮断板４１１の中心軸線がスピンチャック３の回転軸線ＡＸ上に位置するように配置されている。遮断板４１１の下面は、スピンチャック３に保持された基板Ｗに対向している。遮断板４１１は、水平な姿勢で支軸４１３の下端に連結されている。
ユニット動作部４２は、近接位置と退避位置との間で、流体供給ユニット４１を上昇又は下降させる。近接位置は、遮断板４１１が下降して基板Ｗの上面に所定間隔をあけて近接する位置を示す。近接位置では、遮断板４１１は、基板Ｗの表面を覆って、基板Ｗの表面の上方を遮断する。つまり、近接位置では、遮断板４１１は、基板Ｗの表面と対向して、基板Ｗの表面の上方を覆う。退避位置は、近接位置よりも上方であって、遮断板４１１が上昇して基板Ｗから離間している位置を示す。図６では、遮断板４１１は退避位置に位置する。例えば、ユニット動作部４２は、ボールねじ機構と、ボールねじ機構に駆動力を与える昇降モーターとを含む。昇降モーターは、例えば、サーボモータである。また、ユニット動作部４２は、近接位置において、流体供給ユニット４１を回転させる。例えば、ユニット動作部４２は、モーターと、モーターの回転を流体供給ユニット４１に伝達する伝達機構とを含む。
流体供給ユニット４１の第１有機溶剤ノズル４１５は、遮断板４１１および支軸４１３の内部に配置される。第１有機溶剤ノズル４１５の先端は遮断板４１１の下面から露出している。配管Ｐ４は第１有機溶剤ノズル４１５に第１有機溶剤を供給する。バルブＶ４は、第１有機溶剤ノズル４１５に対する第１有機溶剤の供給開始と供給停止とを切り替える。バルブＶ４が開かれると、第１有機溶剤が第１有機溶剤ノズル４１５に供給される。
流体供給ユニット４１が近接位置に位置するときに、バルブＶ４が開かれると、第１有機溶剤ノズル４１５は、回転中の基板Ｗの表面に第１有機溶剤を供給する。具体的には、リンス液ＬＮを供給する時よりも後であって、大気圧プラズマＰＭを照射する時よりも前において、第１有機溶剤ノズル４１５は、基板Ｗの表面に第１有機溶剤を供給して、基板Ｗの表面のリンス液ＬＮを第１有機溶剤で置換する。つまり、第１有機溶剤ノズル４１５は、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面に第１有機溶剤を供給して、複数の構造物Ｗ２の表面に付着しているリンス液ＬＮを第１有機溶剤で置換する。
第１有機溶剤は、例えば、液体である。第１有機溶剤の表面張力は、リンス液ＬＮの表面張力よりも小さい。従って、実施形態２によれば、リンス液ＬＮを第１有機溶剤に置換することで、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の倒壊をさらに効果的に抑制できる。第１有機溶剤は、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、または、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）である。
次に、図６および図７を参照して、実施形態２に係る基板処理方法を説明する。基板処理装置１００Ａが基板処理方法を実行する。基板処理方法においては、複数の構造物Ｗ２を含むパターンＰＴを有する基板Ｗが処理される。図７は、基板処理方法を示すフローチャートである。図７に示すように、基板処理方法は、工程Ｓ１１～工程Ｓ１６を含む。工程Ｓ１１～工程Ｓ１６は、制御装置２１による制御に従って実行される。
図６および図７に示すように、工程Ｓ１１～工程Ｓ１３は、それぞれ、図５に示す工程Ｓ１～工程Ｓ３と同様であり、説明を省略する。
工程Ｓ１４において、第１有機溶剤ノズル４１５は、回転中の基板Ｗの表面に第１有機溶剤を供給する。つまり、第１有機溶剤ノズル４１５は、リンス液ＬＮを供給する工程Ｓ１３よりも後であって、基板Ｗの表面を乾燥する工程Ｓ１５よりも前において、基板Ｗの表面に第１有機溶剤を供給して、基板Ｗの表面のリンス液ＬＮを第１有機溶剤で置換する。具体的には、第１有機溶剤ノズル４１５は、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面に第１有機溶剤を供給して、複数の構造物Ｗ２に付着しているリンス液ＬＮを第１有機溶剤で置換する。工程Ｓ１４での基板Ｗの回転数は、例えば、８００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍである。そして、工程Ｓ１５の実行直前では、基板Ｗの回転数は、例えば、超低速またはゼロｒｐｍにされる。このような基板Ｗの状態を「パドル状態」と記載する。
次に、工程Ｓ１５において、プラズマノズル１５は、基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭを照射して基板Ｗを乾燥する。具体的には、プラズマノズル１５は、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面に大気圧プラズマＰＭを照射して基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面を乾燥する。そして、スピンモーター７がスピンチャック３を停止して、スピンチャック３が基板Ｗの回転を停止する。
なお、工程Ｓ１５での基板Ｗの回転数は、例えば、５ｒｐｍ～１０ｒｐｍである。工程Ｓ１５での基板Ｗの回転数は、例えば、工程Ｓ１２での基板Ｗの回転数よりも低い。また、工程Ｓ１５での基板Ｗの回転数は、例えば、工程Ｓ１３での基板Ｗの回転数よりも低い。さらに、工程Ｓ１５での基板Ｗの回転数は、例えば、工程Ｓ１４での基板Ｗの回転数よりも低い。ただし、工程Ｓ１５での基板Ｗの回転数は、例えば、工程Ｓ１４でのパドル状態の基板Ｗの回転数と同等、または、パドル状態の基板Ｗの回転数よりも高い。
次に、工程Ｓ１６において、搬送ロボット（不図示）は、基板処理装置１００Ａから基板Ｗを搬出する。そして、処理が終了する。
以上、図６および図７を参照して説明したように、実施形態２に係る基板処理方法によれば、大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗの複数の構造物Ｗ２が同極性に帯電される。その結果、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の相互間に斥力が働いて、第１有機溶剤の表面張力に起因する複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制できる。加えて、第１有機溶剤の表面張力はリンス液ＬＮの表面張力よりも小さい。従って、複数の構造物Ｗ２の倒壊を効果的に抑制できる。その他、実施形態２は実施形態１と同様の効果を有する。
また、実施形態２に係る半導体製造方法では、複数の構造物Ｗ２を含むパターンＰＴを有する半導体基板Ｗを、工程Ｓ１１～工程Ｓ１６を含む基板処理方法によって処理して、処理後の半導体基板Ｗである半導体を製造する。
なお、処理液ＬＱによる処理とリンス液ＬＮによる洗浄と第１有機溶剤による置換とを１工程としたときに、工程Ｓ１５よりも前に、複数工程が含まれてもよい。例えば、工程Ｓ１２での処理液ＬＱがフッ酸であり、次に、工程Ｓ１３および工程Ｓ１４が実行され、さらに、工程Ｓ１４の次に、処理液ＬＱとしてＳＣ１を使用した処理を行う工程が実行され、次に、リンス液ＬＮを使用した洗浄を行う工程と第１有機溶剤による置換を行う工程とが実行され、次に工程Ｓ１５が実行されてもよい。
ここで、第１有機溶剤は、主に大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗから排出されるため（工程Ｓ１５）、基板Ｗは、大気圧プラズマＰＭによって主に乾燥される。換言すれば、プラズマノズル１５は、第１有機溶剤が遠心力によって基板Ｗから排出される前に、大気圧プラズマＰＭによって第１有機溶剤が基板Ｗから排出されるように、基板Ｗのスキャン処理を実行する。さらに換言すれば、第１有機溶剤が遠心力によって基板Ｗから排出されないうちに、プラズマノズル１５は、スキャン処理によって基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭを照射して、基板Ｗの表面を同極性に帯電させる。従って、第１有機溶剤が遠心力によって基板Ｗから排出される前に複数の構造物Ｗ２の相互間に斥力が働く。その結果、基板Ｗにおいて第１有機溶剤の表面張力に起因する複数の構造物Ｗ２の倒壊を効果的に抑制できる。
また、プラズマノズル１５は、基板Ｗの表面と第１有機溶剤との境界部分に大気圧プラズマＰＭを照射する。従って、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面が乾くことと略同時に、複数の構造物Ｗ２の表面を同極性に帯電できる。その結果、基板Ｗの乾燥時に複数の構造物Ｗ２の倒壊をさらに効果的に抑制できる。第１有機溶剤は「液体」の一例に相当する。
（実施形態３）
図８～図１０を参照して、本発明の実施形態３に係る基板処理装置１００Ｂを説明する。実施形態３では、大気圧プラズマＰＭの照射と並行して有機溶剤を基板Ｗに供給する点で、実施形態３は実施形態２と主に異なる。以下、実施形態３が実施形態２と異なる点を主に説明する。
図８～図１０を参照して、本発明の実施形態３に係る基板処理装置１００Ｂを説明する。実施形態３では、大気圧プラズマＰＭの照射と並行して有機溶剤を基板Ｗに供給する点で、実施形態３は実施形態２と主に異なる。以下、実施形態３が実施形態２と異なる点を主に説明する。
図８は、実施形態３に係る基板処理装置１００Ｂを示す模式的断面図である。図８に示すように、基板処理装置１００Ｂは、図６に示す基板処理装置１００Ａの構成に加えて、第２有機溶剤ノズル４３と、バルブＶ５と、配管Ｐ５とをさらに備える。チャンバー１は、第２有機溶剤ノズル４３、および、配管Ｐ５の一部を収容する。第２有機溶剤ノズル４３は、「第２有機溶剤供給部」の一例に相当する。
プラズマノズル１５に対する第２有機溶剤ノズル４３の位置が一定に維持されるように、第２有機溶剤ノズル４３はアーム１７１の先端に取り付けられる。第２有機溶剤ノズル４３は、プラズマノズル１５による大気圧プラズマＰＭの照射と並行して、基板Ｗの表面に第２有機溶剤を供給する。配管Ｐ５は第２有機溶剤ノズル４３に第２有機溶剤を供給する。バルブＶ５は、第２有機溶剤ノズル４３に対する第２有機溶剤の供給開始と供給停止とを切り替える。バルブＶ５が開かれると、第２有機溶剤が第２有機溶剤ノズル４３に供給される。
第２有機溶剤は、例えば、液体である。第２有機溶剤の表面張力は、リンス液ＬＮの表面張力よりも小さい。第２有機溶剤は、例えば、ＩＰＡまたはＨＦＥである。実施形態３では、第２有機溶剤は第１有機溶剤と同じである。
次に、図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３による基板Ｗのスキャン処理を説明する。図９（ａ）は、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３による基板Ｗのスキャン処理を示す模式的平面図である。図９（ｂ）は、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３による基板Ｗのスキャン処理を示す模式的断面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）では、図面を分かり易くするため、基板Ｗに付着している第１有機溶剤ＳＬ１が「薄いドットハッチング」によって示されている。また、基板Ｗに付着している第２有機溶剤ＳＬ２が「濃いドットハッチング」によって示されている。プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３によるスキャン処理は、第１有機溶剤ノズル４１５によって第１有機溶剤ＳＬ１が基板Ｗの表面に供給された後に実行される。
図９（ａ）に示すように、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３によるスキャン処理とは、平面視において、基板Ｗの表面に対する大気圧プラズマＰＭの照射位置と第２有機溶剤ＳＬ２の供給位置とが円弧状の軌跡ＴＪを形成するように、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３を移動しながら、大気圧プラズマＰＭの照射と第２有機溶剤ＳＬ２の供給とを基板Ｗの表面に対して行う処理のことである。軌跡ＴＪは、基板Ｗの中心部ＣＴと縁部ＥＧとを通る。プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３による基板Ｗのスキャン処理中は、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３の移動速度（例えば角速度）は一定である。また、第２有機溶剤ノズル４３は、プラズマノズル１５に対して、基板Ｗの径方向外側に位置する。
具体的には、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３による基板Ｗのスキャン処理は、基板Ｗの回転中に実行される。つまり、プラズマノズル１５は、基板Ｗの回転中に、基板Ｗの表面における大気圧プラズマＰＭの照射位置を、基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かって移動する。加えて、第２有機溶剤ノズル４３は、基板Ｗの回転中に、基板Ｗの表面における第２有機溶剤ＳＬ２の供給位置を、基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かって移動する。第２有機溶剤ＳＬ２の供給位置は、大気圧プラズマＰＭの照射位置よりも、基板Ｗの径方向外側である。
すなわち、大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かって第１有機溶剤ＳＬ１を排出しながら、第２有機溶剤ノズル４３は、基板Ｗの表面と第１有機溶剤ＳＬ１との境界部分に、大気圧プラズマＰＭの照射位置よりも基板Ｗの径方向外側から第２有機溶剤ＳＬ２を供給する。従って、実施形態１によれば、基板Ｗに既に付着している第１有機溶剤ＳＬ１よりも新鮮な第２有機溶剤ＳＬ２を供給しつつ、第１有機溶剤ＳＬ１および第２有機溶剤ＳＬ２を基板Ｗから排出できる。新鮮な第２有機溶剤ＳＬ２の表面張力は基板Ｗに既に付着している第１有機溶剤ＳＬ１の表面張力よりも小さいため、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の倒壊をさらに効果的に抑制しながら、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面を乾燥できる。
なお、基板Ｗに既に付着している第１有機溶剤ＳＬ１は、大気圧プラズマＰＭが照射されるまでに水分を吸収して、第１有機溶剤ＳＬ１の供給時点よりも、第１有機溶剤ＳＬ１の表面張力が若干大きくなる可能性がある。従って、新鮮な第２有機溶剤ＳＬ２の表面張力は、基板Ｗに既に付着している第１有機溶剤ＳＬ１の表面張力よりも小さい。特に、第１有機溶剤ＳＬ１の供給後に一旦基板Ｗの回転速度を超低速またはゼロにする場合には（つまり、基板Ｗをパドル状態にする場合には）、第１有機溶剤ＳＬ１は、水分を吸収し易くなって、第１有機溶剤ＳＬ１の表面張力が若干大きくなる可能性がある。従って、このような場合には、新鮮で表面張力の小さな第２有機溶剤ＳＬ２を供給しつつ大気圧プラズマＰＭを照射して基板Ｗを乾燥することは、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制する観点から特に有効である。
なお、第１有機溶剤ＳＬ１および第２有機溶剤ＳＬ２は、主に大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗから排出されるため、基板Ｗは、大気圧プラズマＰＭによって主に乾燥される。換言すれば、プラズマノズル１５は、第１有機溶剤ＳＬ１および第２有機溶剤ＳＬ２が遠心力によって基板Ｗから排出される前に、大気圧プラズマＰＭによって第１有機溶剤ＳＬ１および第２有機溶剤ＳＬ２が基板Ｗから排出されるように、基板Ｗのスキャン処理を実行する。さらに換言すれば、第１有機溶剤ＳＬ１および第２有機溶剤ＳＬ２が遠心力によって基板Ｗから排出されないうちに、プラズマノズル１５は、スキャン処理によって基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭを照射して、基板Ｗの表面を同極性に帯電させる。従って、第１有機溶剤ＳＬ１および第２有機溶剤ＳＬ２が遠心力によって基板Ｗから排出される前に複数の構造物Ｗ２の相互間に斥力が働く。その結果、基板Ｗにおいて第１有機溶剤ＳＬ１および第２有機溶剤ＳＬ２の表面張力に起因する複数の構造物Ｗ２の倒壊を効果的に抑制できる。
また、図９（ｂ）に示すように、プラズマノズル１５は、基板Ｗの表面と第２有機溶剤ＳＬ２との境界部分ＢＤに大気圧プラズマＰＭを照射する。従って、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面が乾くことと略同時に、複数の構造物Ｗ２の表面を同極性に帯電できる。その結果、基板Ｗの乾燥時に複数の構造物Ｗ２の倒壊をさらに効果的に抑制できる。第２有機溶剤ＳＬ２は「液体」の一例に相当する。
なお、実施形態３では、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３は、所定方向ＤＡに移動して基板Ｗに対するスキャン処理を実行する。所定方向ＤＡは、基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かう方向を示す。また、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３による基板Ｗのスキャン処理は、軌跡ＴＪを形成するようにプラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３を移動する場合に限定されず、例えば、プラズマノズル１５および第２有機溶剤ノズル４３は、基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かって（つまり、所定方向ＤＡに向かって）直線状に移動してもよい。
次に、図８および図１０を参照して、実施形態３に係る基板処理方法を説明する。基板処理装置１００Ｂが基板処理方法を実行する。基板処理方法においては、複数の構造物Ｗ２を含むパターンＰＴを有する基板Ｗが処理される。図１０は、基板処理方法を示すフローチャートである。図１０に示すように、基板処理方法は、工程Ｓ２１～工程Ｓ２７を含む。工程Ｓ２１～工程Ｓ２７は、制御装置２１による制御に従って実行される。
図８および図１０に示すように、工程Ｓ２１～工程Ｓ２４は、それぞれ、図７に示す工程Ｓ１１～工程Ｓ１４と同様であり、説明を省略する。
工程Ｓ２４の後において、工程Ｓ２５と工程Ｓ２６とが並行して実行される。
工程Ｓ２５において、第２有機溶剤ノズル４３は、回転中の基板Ｗの表面に第２有機溶剤ＳＬ２を供給する。具体的には、第２有機溶剤ノズル４３は、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面に第２有機溶剤ＳＬ２を供給する。
工程Ｓ２６において、工程Ｓ２５と並行して、プラズマノズル１５は、基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭを照射して基板Ｗを乾燥する。具体的には、プラズマノズル１５は、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面に大気圧プラズマＰＭを照射して基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面を乾燥する。そして、スピンモーター７がスピンチャック３を停止して、スピンチャック３が基板Ｗの回転を停止する。
次に、工程Ｓ２７において、搬送ロボット（不図示）は、基板処理装置１００Ｃから基板Ｗを搬出する。そして、処理が終了する。
以上、図８および図１０を参照して説明したように、実施形態３に係る基板処理方法によれば、大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗの複数の構造物Ｗ２が同極性に帯電される。その結果、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の相互間に斥力が働いて、第１有機溶剤ＳＬ１および第２有機溶剤ＳＬ２の表面張力に起因する複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制できる。加えて、第１有機溶剤ＳＬ１の表面張力はリンス液ＬＮの表面張力よりも小さい。従って、複数の構造物Ｗ２の倒壊を効果的に抑制できる。加えて、第２有機溶剤ＳＬ２の表面張力は第１有機溶剤ＳＬ１の表面張力よりも小さい。従って、複数の構造物Ｗ２の倒壊をさらに効果的に抑制できる。その他、実施形態３は実施形態２と同様の効果を有する。
また、実施形態３に係る半導体製造方法では、複数の構造物Ｗ２を含むパターンＰＴを有する半導体基板Ｗを、工程Ｓ２１～工程Ｓ２７を含む基板処理方法によって処理して、処理後の半導体基板Ｗである半導体を製造する。
なお、処理液ＬＱによる処理とリンス液ＬＮによる洗浄と第１有機溶剤による置換とを１工程としたときに、工程Ｓ２５および工程Ｓ２６よりも前に、複数工程が含まれてもよい。
また、実施形態３では、第２有機溶剤ノズル４３が、プラズマノズル１５が取り付けられるアーム１７１に取り付けられたが、第２有機溶剤ＳＬ２の供給位置が大気圧プラズマＰＭの照射位置よりも基板Ｗの径方向外側である限りにおいては、第２有機溶剤ノズル４３は、プラズマノズル１５とは別個に駆動されてもよい。例えば、第２有機溶剤ノズル４３に専用のノズル移動部を設けてもよい。
（実施形態４）
図１１を参照して、本発明の実施形態４に係る基板処理装置１００Ｃを説明する。実施形態４では、遮断板４１１の内部にプラズマノズル１５が配置される点で、実施形態４は実施形態２と主に異なる。以下、実施形態４が実施形態２と異なる点を主に説明する。
図１１を参照して、本発明の実施形態４に係る基板処理装置１００Ｃを説明する。実施形態４では、遮断板４１１の内部にプラズマノズル１５が配置される点で、実施形態４は実施形態２と主に異なる。以下、実施形態４が実施形態２と異なる点を主に説明する。
図１１は、実施形態４に係る基板処理装置１００Ｃを示す模式的断面図である。図１１に示すように、基板処理装置１００Ｃは、図６に示す基板処理装置１００Ａと同様の構成を備える。ただし、基板処理装置１００Ｃは、基板処理装置１００Ａと比較して、プラズマノズル１５が、遮断板４１１および支軸４１３の内部に配置される。遮断板４１１は、「対向部材」の一例に相当する。また、実施形態４では、図７に示す基板処理方法と同様の基板処理方法が実行される。ただし、実施形態４では、プラズマノズル１５による基板Ｗのスキャン処理は実行されない。
具体的には、遮断板４１１が近接位置において基板Ｗの表面の上方を覆っているときに、プラズマノズル１５は、基板Ｗの表面に大気圧プラズマＰＭを照射する。従って、大気圧プラズマＰＭは、基板Ｗの中心部ＣＴに照射される。この場合、遮断板４１１が基板Ｗの表面の上方を覆っているため、大気圧プラズマＰＭは、基板Ｗの中心部ＣＴから径方向外側に向かって拡がっていく。つまり、遮断板４１１が基板Ｗの表面の上方を遮断しているため、大気圧プラズマＰＭは、基板Ｗの中心部ＣＴから径方向外側に向かって拡がっていく。従って、大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗの中心部ＣＴから縁部ＥＧに向かって第１有機溶剤ＳＬ１を排出しながら、大気圧プラズマＰＭによって基板Ｗの複数の構造物Ｗ２を同極性に帯電させることができる。その結果、複数の構造物Ｗ２の倒壊を抑制しながら、基板Ｗの複数の構造物Ｗ２の表面を効果的に乾燥できる。その他、実施形態４では実施形態２と同様の効果を有する。
なお、遮断板４１１は、近接位置において、基板Ｗの表面の上方を覆いつつ、基板Ｗの周縁にも対向するように基板Ｗを覆ってもよい。また、第１有機溶剤ノズル４１５は設けなくてもよい。この場合は、図５に示す基板処理方法と同様の基板処理方法が実行される。ただし、プラズマノズル１５による基板Ｗのスキャン処理は実行されない。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。
また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
本発明は、基板処理方法、半導体製造方法、および、基板処理装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
９ 処理液ノズル（処理液供給部）
１３ リンス液ノズル（リンス液供給部）
１５ プラズマノズル（プラズマ照射部）
４３ 第２有機溶剤ノズル（第２有機溶剤供給部）
４１１ 遮断板（対向部材）
４１５ 第１有機溶剤ノズル（第１有機溶剤供給部）
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 基板処理装置
Ｗ 基板
１３ リンス液ノズル（リンス液供給部）
１５ プラズマノズル（プラズマ照射部）
４３ 第２有機溶剤ノズル（第２有機溶剤供給部）
４１１ 遮断板（対向部材）
４１５ 第１有機溶剤ノズル（第１有機溶剤供給部）
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 基板処理装置
Ｗ 基板
Claims (21)
- 複数の構造物によってパターンが形成された基板を処理する基板処理方法であって、
前記基板の表面に処理液を供給する工程と、
前記処理液を洗い流すリンス液を前記基板の表面に供給する工程と、
前記基板の表面を乾燥する工程と
を含み、
前記基板の表面を乾燥する前記工程は、
前記リンス液を前記基板の表面に供給する前記工程よりも後に、前記基板を回転させながら、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に大気圧プラズマを照射して前記複数の構造物を同極性に帯電させ、前記複数の構造物の相互間に斥力を働かせる工程を含む、基板処理方法。 - 前記基板の表面を乾燥する前記工程では、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面における前記大気圧プラズマの照射位置を、前記基板の中心部から縁部に向かって移動することを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記基板の表面を乾燥する前記工程は、
前記大気圧プラズマを気流に乗せて、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に照射することを含む、請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。 - 前記リンス液を供給する前記工程よりも後であって、前記基板の表面を乾燥する前記工程よりも前において、前記基板の表面に第１有機溶剤を供給して、前記基板の表面の前記リンス液を前記第１有機溶剤で置換する工程をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- 前記基板の表面を乾燥する前記工程と並行して実行され、前記基板の表面に第２有機溶剤を供給する工程をさらに含み、
前記第２有機溶剤を供給する前記工程では、前記基板の回転中に、前記基板の表面における前記第２有機溶剤の供給位置を、前記基板の中心部から縁部に向かって移動し、
前記第２有機溶剤の供給位置は、前記大気圧プラズマの照射位置よりも、前記基板の径方向外側である、請求項４に記載の基板処理方法。 - 前記基板の表面を乾燥する前記工程では、前記基板の表面と対向する対向部材が前記基板の表面の上方を覆っているときに、前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に前記大気圧プラズマを照射する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- 前記大気圧プラズマは、前記複数の構造物の各々の表面を酸化させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- 前記大気圧プラズマは、前記複数の構造物の各々の表面を還元させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- 前記基板の表面を乾燥する前記工程では、前記基板の表面と液体との境界部分に前記大気圧プラズマを照射する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- 複数の構造物によってパターンが表面に形成された半導体基板を処理して、処理後の前記半導体基板である半導体を製造する半導体製造方法であって、
前記半導体基板の表面に処理液を供給する工程と、
前記処理液を洗い流すリンス液を前記半導体基板の表面に供給する工程と、
前記半導体基板の表面を乾燥する工程と
を含み、
前記半導体基板の表面を乾燥する前記工程は、
前記リンス液を前記半導体基板の表面に供給する前記工程よりも後に、前記半導体基板を回転させながら、前記半導体基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に大気圧プラズマを照射して前記複数の構造物を同極性に帯電させ、前記複数の構造物の相互間に斥力を働かせる工程を含む、半導体製造方法。 - 前記半導体基板の表面を乾燥する前記工程では、前記半導体基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面における前記大気圧プラズマの照射位置を、前記半導体基板の中心部から縁部に向かって移動することを含む、請求項１０に記載の半導体製造方法。
- 前記半導体基板の表面を乾燥する前記工程は、
前記大気圧プラズマを気流に乗せて、前記半導体基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に照射することを含む、請求項１０または請求項１１に記載の半導体製造方法。 - 複数の構造物によってパターンが表面に形成された基板を処理する基板処理装置であって、
前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、
前記処理液を洗い流すリンス液を前記基板の表面に供給するリンス液供給部と、
前記基板を保持して回転させる基板保持回転部と、
前記リンス液を前記基板の表面に供給する時よりも後に、前記基板を乾燥する際に、前記基板保持回転部に保持されて回転している前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面に大気圧プラズマを照射し、前記複数の構造物を同極性に帯電させ、前記複数の構造物の相互間に斥力を働かせるプラズマ照射部と
を備える、基板処理装置。 - 前記基板の前記パターンを構成する前記複数の構造物の表面における前記大気圧プラズマの照射位置が、前記基板の中心部から縁部に向かって移動するように前記プラズマ照射部を移動させる移動部をさらに備える、請求項１３に記載の基板処理装置。
- 前記プラズマ照射部は、
前記大気圧プラズマを気流とともに出射するプラズマノズルを含む、請求項１３または請求項１４に記載の基板処理装置。 - 前記リンス液を供給する時よりも後であって、前記大気圧プラズマを照射する時よりも前において、前記基板の表面に第１有機溶剤を供給して、前記基板の表面の前記リンス液を前記第１有機溶剤で置換する第１有機溶剤供給部をさらに備える、請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
- 前記大気圧プラズマの照射と並行して、前記基板の表面に第２有機溶剤を供給する第２有機溶剤供給部と、
前記第２有機溶剤供給部を移動させる移動部と
をさらに備え、
前記第２有機溶剤の供給位置が、前記大気圧プラズマの照射位置よりも、前記基板の径方向外側に位置するように前記第２有機溶剤供給部を配置し、
前記第２有機溶剤供給部を移動させる前記移動部は、
回転している前記基板の表面における前記第２有機溶剤の供給位置が、前記基板の中心部から縁部に向かって移動するように前記第２有機溶剤供給部を移動させる、請求項１６に記載の基板処理装置。 - 前記基板の表面に対向して、前記基板の表面の上方を覆う対向部材をさらに備え、
前記対向部材が前記基板の表面の上方を覆っているときに、前記プラズマ照射部は、前記基板の表面に前記大気圧プラズマを照射する、請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載の基板処理装置。 - 前記大気圧プラズマは、前記複数の構造物の各々の表面を酸化させる、請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
- 前記大気圧プラズマは、前記複数の構造物の各々の表面を還元させる、請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
- 前記プラズマ照射部は、前記基板の表面と液体との境界部分に前記大気圧プラズマを照射する、請求項１３から請求項２０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
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