JP2007012859A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置において、微細なパターン間の水残りに起因する、シリンダー倒壊やトレンチ内の乾燥不良等の問題の発生を抑制できる技術を提供する。
【解決手段】ガス溶解部４４において、純水中に二酸化炭素を加圧溶解させて二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを生成する。二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを貯留した処理槽２０内に基板Ｗを浸漬して表面洗浄を行った後に、ＩＰＡガス雰囲気下におかれているチャンバ１０内に引き上げて基板Ｗを乾燥する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板（以下、単に「基板」という）の表面処理を行う基板処理装置において、リンス液による基板の表面洗浄処理後に基板の乾燥処理を行う技術に関する。

従来より、基板の製造工程においては、薬液による処理を行った後の基板に対して、純水による洗浄処理を行った後に、純水から基板を引き上げつつイソプロピルアルコール（以下「ＩＰＡ」という）等の有機溶媒のガスを基板の周辺に供給して基板の乾燥処理を行う基板処理装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−２９１６９８号公報

基板上に形成されるパターンの微細化、複雑化が進展している近年においては、純水を用いた洗浄処理の後に基板を引き上げる際に、基板上に形成された微細なパターンの間に水滴が残留しやすくなってきている。また、近年キャパシタ表面などの金属化も進んでいる。金属は、従来キャパシタ表面として用いられていたポリエチレンに比べてぬれ性が高いため、金属表面のキャパシタ間においては一層水滴が残留しやすい状態となっている。つまり、パターンの微細化、複雑化に加えてパターン表面の金属化もパターン間の水残りを増長する一因となっている。基板の乾燥処理においては、このパターン間の水残りに起因する様々な問題が発生している。

例えば、シリンダー型キャパシタの倒壊という問題である。図１２は、基板上に形成されたシリンダー型キャパシタＳ１，Ｓ２，Ｓ３の間に生じた不均一な水残りＬに起因するシリンダー倒壊の様子を示す図である。純水から基板を引き上げる際に図１２（ａ）に示すような不均一な水残りＬが生じると、表面張力に起因する不均一な力ｆ１，ｆ２の合成として、特定の方向に偏った力Ｆがシリンダー型キャパシタＳ２に及ぶことになる。この結果、乾燥処理において図１２（ｂ）に示すようなシリンダーの倒壊が生じてしまう。シリンダー間隔の狭小化が進む近年においては、不均一な水残りＬが一層生じやすくなってきているため、シリンダーの倒壊は深刻な問題となっている。

また、例えば、トレンチ型キャパシタの乾燥不良という問題もある。純水から基板を引き上げる際にトレンチ内に生じる水残りは、その後の乾燥処理においても除去が難しく、乾燥不良の原因となりやすい。近年のトレンチ溝の細化によって、トレンチ内の水残りは一層生じやすくなってきており、またその乾燥もより困難になってきている。このため、トレンチ内の乾燥不良もまた深刻な問題となっている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板の乾燥処理において、基板表面に形成されたパターン間の水残りに起因する問題の発生を抑制できる技術を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、基板の表面処理を行う基板処理装置であって、基板を収容して内部を密閉空間にすることが可能なチャンバと、前記チャンバ内に配置され、リンス液を貯留可能な処理槽と、純水に二酸化炭素を溶解させたリンス液を前記処理槽中に貯留させた状態とするリンス液準備手段と、前記処理槽に貯留されたリンス液中に基板が浸漬する浸漬位置と、前記チャンバ内における前記処理槽よりも上方の引き上げ位置との間で基板を保持して昇降させる昇降手段と、前記処理槽中において前記リンス液による表面洗浄処理が終了した基板を前記昇降手段によって保持した状態で前記リンス液の液面から相対的に引き上げる際に、前記チャンバ内に有機溶剤のガスを供給する有機溶剤ガス供給手段と、を備える。

請求項２の発明は、基板の表面処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する保持機構と、前記保持機構を回転させることにより、前記保持機構に保持された基板を回転させる回転駆動源と、純水に二酸化炭素を溶解させて得られるリンス液を前記保持機構に保持された基板に供給するリンス液供給手段と、前記リンス液による基板の表面洗浄処理が終了した後、前記保持機構に保持された基板に有機溶剤のガスを供給する有機溶剤ガス供給手段と、を備える。

請求項３の発明は、基板の表面処理を行う基板処理装置であって、基板を収容して内部を密閉空間にすることが可能なチャンバと、前記チャンバ内に配置され、リンス液を貯留可能な処理槽と、純水に水素を溶解させたリンス液を前記処理槽中に貯留させた状態とするリンス液準備手段と、前記処理槽に貯留されたリンス液中に基板が浸漬する浸漬位置と、前記チャンバ内における前記処理槽よりも上方の引き上げ位置との間で基板を保持して昇降させる昇降手段と、前記処理槽中において前記リンス液による表面洗浄処理が終了した基板を前記昇降手段によって保持した状態で前記リンス液の液面から相対的に引き上げる際に、前記チャンバ内に有機溶剤のガスを供給する有機溶剤ガス供給手段と、を備える。

請求項４の発明は、基板の表面処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する保持機構と、前記保持機構を回転させることにより、前記保持機構に保持された基板を回転させる回転駆動源と、純水に水素を溶解させて得られるリンス液を前記保持機構に保持された基板に供給するリンス液供給手段と、前記リンス液による基板の表面洗浄処理が終了した後、前記保持機構に保持された基板に有機溶剤のガスを供給する有機溶剤ガス供給手段と、を備える。

請求項５の発明は、請求項１または３に記載の基板処理装置であって、前記浸漬位置に基板が前記昇降手段により保持された状態で、前記処理槽内に貯留された前記リンス液を排液する排液手段、を備える。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記有機溶剤は、イソプロピルアルコールである。

請求項７の発明は、基板の表面処理を行う基板処理方法であって、純水に二酸化炭素を溶解させて得られるリンス液で基板の表面洗浄処理を行う洗浄工程と、前記表面洗浄処理後の基板を有機溶剤のガスの雰囲気下におくことで基板の乾燥処理を行う乾燥工程と、を有する。

請求項８の発明は、基板の表面処理を行う基板処理方法であって、純水に水素を溶解させて得られるリンス液で基板の表面洗浄処理を行う洗浄工程と、前記表面洗浄処理後の基板を有機溶剤のガスの雰囲気下におくことで基板の乾燥処理を行う乾燥工程と、を有する。

請求項１〜８に記載の発明によれば、リンス液による基板の表面洗浄処理が終了した際に基板表面に形成されたパターン間に残留するリンス液の量を、リンス液として純水を用いた場合に比べて少なくすることができる。このため、乾燥処理において、基板表面に形成されたパターン間の水残りに起因する問題が発生しにくい。

〈１．第１の実施の形態〉
〈１−１．基板処理装置１の装置構成〉
第１の実施の形態は、本発明をバッチ式の基板処理装置に適用した場合の実施の形態である。図１は、第１の実施の形態に係る基板処理装置１を、基板Ｗと平行な平面で切断した縦断面図である。図１には併せて配管や制御系の構成も示している。図２は、基板処理装置１を、図１のＡ−Ａ位置で切断した縦断面図である。

この基板処理装置１は、基板Ｗに対して薬液による処理を行った後、薬液を除去するためにリンス液による表面洗浄処理を行い、続いて有機溶剤であるＩＰＡを用いて基板Ｗを乾燥させる装置であって、主として、チャンバ１０と、処理槽２０と、リフタ３０と、処理液供給系４０ａと、ガス供給系５０と、排液系６０と、排気系７０と、制御部８０とを備える。

チャンバ１０は、その内部に、処理槽２０、リフタ３０およびガス供給ノズル５１等を収納する筺体である。チャンバ１０の上部１１は、スライド式開閉機構（図示省略）によって開閉可能とされている。上部１１を開放した状態では、開放部分から基板Ｗを搬出入することができ、上部１１を閉鎖した状態では、その内部を密閉空間とすることができる。

処理槽２０は、処理液としてのリンス液などを貯留するための容器である。処理槽２０の底部近傍には２本の処理液吐出ノズル２１が設けられている。２本の処理液吐出ノズル２１は、処理槽２０内に浸漬された基板Ｗの両側の側方に向けてそれぞれ設けられており、処理液吐出ノズル２１から処理槽２０内部へ図１中の矢印ＡＲ１に示すように処理液が斜め上方に吐出される。また、処理槽２０の上部は開放されており、その外側面の上端には外槽２２が設けられている。処理液吐出ノズル２１から吐出された処理液は処理槽２０の内部を上方に向かって流れ、上部の開口から外槽２２へオーバーフローする。

リフタ３０は、複数の基板Ｗを保持して昇降させる機構であって、リフタヘッド３１と、保持板３２と、３本の保持棒３３とを備えている。リフタヘッド３１と保持板３２との間に固設された保持棒３３には複数の保持溝（図示省略）が刻設されており、複数の基板Ｗはその保持溝上に起立姿勢で一括保持される。さらに、リフタ３０には、サーボモーターやタイミングベルト等を有するリフタ駆動部３４が接続されている。リフタ駆動部３４を動作させるとリフタ３０は昇降し、複数の基板Ｗは、処理槽２０内の浸漬位置Ｌ（図１の仮想線位置）と、チャンバ１０内における処理槽２０よりも上方の引き上げ位置Ｈ（図１の実線位置）との間で矢印ＡＲ２で示すように昇降移動する。なお、リフタ３０を上昇させて引き上げ位置Ｈにおくとともにチャンバ１０の上部１１を開放することによって、装置外部の基板搬送ロボットとリフタ３０との間で基板Ｗの受け渡しを行うことができる。

処理液供給系４０ａは、処理液吐出ノズル２１に薬液およびリンス液を供給するための配管系である。処理液吐出ノズル２１にリンス液を供給するための配管系として、純水供給源４１と、純水バルブ４２と、配管４３とを有しており、さらに、ガス溶解部４４と、二酸化炭素供給源４５と、ガスバルブ４６と、配管４７とを有している。また、処理液吐出ノズル２１に薬液を供給するための配管系として、薬液供給源４０１と、薬液バルブ４０２と、配管４０３とを有している。

純水供給源４１からは純水バルブ４２が介挿された配管４３がのびており、処理液吐出ノズル２１に接続されている。また、純水バルブ４２の下流側において、配管４３にはガス溶解部４４が介挿されている。一方、二酸化炭素供給源４５からはガスバルブ４６が介挿された配管４７がのびており、ガス溶解部４４に接続されている。

薬液供給源４０１からは薬液バルブ４０２が介挿された配管４０３がのびている。配管４０３は、ガス溶解部４４の下流側において配管４３と合流する。ただし、配管４０３をガス溶解部４４の上流側において配管４３と合流させてもよい。なお、ここでは薬液供給源４０１は１つしか示されていないが、複数種類の薬液供給源を設けてもよい。

このような構成において純水バルブ４２を開くと、純水供給源４１から供給される純水がガス溶解部４４に流入する。また、ガスバルブ４６を開くと、ガス溶解部４４に二酸化炭素が供給される。ガス溶解部４４は、供給された二酸化炭素を配管４３を通じて流入した純水中に加圧溶解させてリンス液を生成する。この、純水に二酸化炭素を溶解させて得られたリンス液（以下において「二酸化炭素溶解リンス液ｒＣ」という）は、配管４３を通じて処理液吐出ノズル２１に供給される。なお、処理槽２０内に二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを得る構成は、純水の流れる配管４３中にガス溶解部４４を介挿するものに限らない。例えば、処理槽２０に二酸化炭素供給口を形成し、そこに二酸化炭素供給源４５を接続する構成でもよい。この場合は、処理槽２０に貯留された純水中に二酸化炭素を吹き込むことによって、処理槽２０内に二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを得る。

また、このような構成において薬液バルブ４０２を開くと、薬液供給源４０１から供給される薬液が配管４０３および配管４３を通じて処理液吐出ノズル２１に供給される。薬液供給源４０１から供給される薬液は、基板Ｗを洗浄するための薬液である。例えばＡＰＭ（AmmomiaAmmonia-Hydrogen Peroxide Mixture）ＨＰＭ（Hydrochloricacid-Hydrogen Peroxide Mixture)、ＦＰＭ(Hydrofluoricacid-Hydrogen Peroxide Mixture)、ＤＨＦ(Diluted Hydrofluoric Acid)、Ｏ３／ＤＩＷ（オゾン水）などを、基板Ｗ上の形成膜の種類などに応じて適宜、選択的に用いる。

ガス供給系５０は、チャンバ１０内に窒素ガスおよびＩＰＡのガスを供給するための配管系であって、チャンバ１０内の上方両側に設けられて所定のガスを斜め下方に供給するガス供給ノズル５１と、ＩＰＡ供給源５２と、ＩＰＡバルブ５３と、窒素供給源５４と、窒素バルブ５５と、配管５６，５７とを有している。ＩＰＡ供給源５２からはＩＰＡバルブ５３が介挿された配管５６がのびており、窒素供給源５４からは窒素バルブ５５が介挿された配管５７がのびている。配管５７は、ＩＰＡバルブ５３の下流側において配管５６と合流する。合流後の配管５６はガス供給ノズル５１に接続されている。このような構成においてＩＰＡバルブ５３を開放するとガス供給ノズル５１からＩＰＡガスが吐出し、チャンバ１０内部へＩＰＡガスが供給される。また、窒素バルブ５５を開放するとガス供給ノズル５１から窒素ガスが吐出し、チャンバ１０内部へ窒素ガスが供給される。

排液系６０は、処理槽２０内の処理液を排液するための配管系であって、配管６２，６３と、排液バルブ６１とを有している。排液バルブ６１が介挿された配管６２は、処理槽２０の底部と接続されている。また、配管６３は、外槽２２と接続されている。このような構成において排液バルブ６２を開放すると、処理槽２０内の処理液は配管６２を通って速やかに排液ラインへ排出される。また、処理槽２０から外槽２２へオーバーフローした処理液は、配管６３を通って排液ラインへ排出される。

排気系７０は、チャンバ１０内の雰囲気を排気するための配管系であって、排気バルブ７１と、減圧ポンプである排気ポンプ７２と、配管７３とを有している。チャンバ１０内と接続された配管７３には排気バルブ７１と排気ポンプ７２とが介挿されている。このような構成において排気バルブ７１を開放して排気ポンプ７２を駆動すると、チャンバ１０内の雰囲気が排気される。さらに、チャンバ１０内部が密閉空間とされている場合には、チャンバ１０内部が減圧される。

制御部８０は、リフタ駆動部３４、純水バルブ４２、薬液バルブ４０２、ガスバルブ４６、ガス溶解部４４、ＩＰＡバルブ５３、窒素バルブ５５、排液バルブ６１、排気バルブ７１、排気ポンプ７２等と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。

〈１−２．基板処理装置１の基板処理動作〉
図３〜図５は、処理動作の各段階における基板処理装置１を示す図であり、図３はリンス液による表面洗浄処理の段階を、図４は、リンス液による洗浄処理後に処理槽２０から基板Ｗを引き上げる段階を、図５は有機溶剤であるＩＰＡを用いた乾燥処理の段階を、それぞれ示している。なお、基板処理装置１の動作は、制御部８０がリフタ駆動部３４、純水バルブ４２、薬液バルブ４０２、二酸化炭素バルブ４６、ＩＰＡバルブ５３、窒素バルブ５５、排液バルブ６１、排気バルブ７１、排気ポンプ７２等を制御することにより進行する。

はじめに、複数の基板Ｗをリフタ３０が図外の搬送ロボットから受け取ることによって基板処理装置１における基板Ｗの表面処理が開始する。これら複数の基板Ｗの表面には微細な電子回路形成用パターンが形成されていてもよい。また、これらパターンの表面は金属であってもよい。

続いて、リフタ３０が複数の基板Ｗを一括保持しながら降下するとともに、チャンバ１０の上部１１が閉鎖される。このとき、窒素バルブ５５（図１参照）は開放されており、ガス供給ノズル５１から窒素ガスの供給が行われている。つまり、チャンバ１０内は窒素雰囲気下におかれている。以後の薬液およびリンス液による基板Ｗの表面洗浄処理は、窒素雰囲気下で進行する。

複数の基板Ｗが図３に示す浸漬位置Ｌに達すると、リフタ３０は複数の基板Ｗを固定保持したまま停止する。このとき、薬液バルブ４０２（図１参照）は開放されており、処理槽２０内に薬液が貯留されている。さらに、処理液吐出ノズル２１からは薬液が吐出供給され続けており、処理槽２０上部の開口からは薬液が外槽２２へオーバーフローし続けている。つまり、複数の基板Ｗは、処理槽２０内に貯留された薬液に浸漬された状態で固定保持される。なお、複数の基板Ｗが浸漬位置Ｌで固定保持された段階で、処理槽２０への薬液の供給を開始してもよい。

処理槽２０内に貯留された薬液に複数の基板Ｗを浸漬した状態を維持しつつ、処理液吐出ノズル２１より処理槽２０内に薬液を供給し続けることにより、薬液による基板Ｗの表面洗浄処理を行う。複数種類の薬液による洗浄処理を行う場合には、各種の薬液を所定の順序で処理槽２０内に供給する。薬液による基板Ｗの表面洗浄処理が終了すると、排液バルブ６１（図１参照）を開放して処理槽２０内に貯留された薬液を排液する。

処理槽２０内の薬液の排液が完了すると、続いて、純水バルブ４２（図１参照）およびガスバルブ４６（図１参照）を開放して、吐出ノズル２１より処理槽２０内に二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを供給する。すなわち、図３に示すように、複数の基板Ｗを浸漬位置Ｌに維持しつつ、処理槽２０に二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを貯留し、さらに、処理槽２０上部の開口から二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを外槽２２へオーバーフローさせ続ける。ただし、二酸化炭素溶解リンス液ｒＣの二酸化炭素濃度は、例えば３００ｐｐｍである。

処理槽２０内に貯留された二酸化炭素溶解リンス液ｒＣに複数の基板Ｗを浸漬した状態を維持しつつ、処理槽２０内に二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを供給し続けることにより、リンス液による基板Ｗの表面洗浄処理を行う。ただし、二酸化炭素を溶解させることによって純水の洗い流し能力が低下することはなく、薬液を除去するためリンス液として純水と同様の洗浄効果が得られる。

リンス液による基板Ｗの表面洗浄処理が終了すると、図４に示すように、リフタ３０が複数の基板Ｗを一括保持しながら上昇する。このとき、窒素バルブ５５（図１参照）が閉じられるとともにＩＰＡバルブ５３（図１参照）が開放され、ガス供給ノズル５１からは窒素ガスに代わってＩＰＡガスが供給されている。すなわち、チャンバ１０内部が窒素ガス雰囲気からＩＰＡガス雰囲気に置換される。

リフタ３０が基板Ｗを処理槽２０に貯留された二酸化炭素溶解リンス液ｒＣ中からＩＰＡガス雰囲気下に引き上げていくと、液面から現れた基板Ｗの表面部分ＰにＩＰＡが凝縮する。つまり表面部分Ｐに付着した二酸化炭素溶解リンス液ｒＣが、ＩＰＡに置換されていく。

本発明の発明者の調査によると、リンス液として純水に二酸化炭素を溶解させたものを用いると、リンス液による洗浄処理の後に基板を引き上げる際に、基板上に形成された微細なパターンの間に残留するリンス液の量が、リンス液として純水を用いる場合に比べて少なくなることが確認されている。また、不均一なリンス液の残留が生じにくいことも確認されている。従って、リンス液として二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを用いる本実施の形態において、表面部分Ｐに形成されたパターン間に残留する二酸化炭素溶解リンス液ｒＣの量は、リンス液として純水を用いる場合に比べて少なく、また、不均一なリンス液の残留もあまり生じない。

なお、基板Ｗを引き上げることによってではなく、処理槽２０内の液面を低下させることによって、基板Ｗを二酸化炭素溶解リンス液ｒＣの液面から相対的に上昇させ、ＩＰＡ雰囲気下に露出させてもよい。すなわち、基板Ｗを浸漬位置Ｌに保持した状態で、排液バルブ６１（図１参照）を開放して、処理槽２０内の二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを排液し、基板Ｗが露出した後にリフタ３０によって基板Ｗを引き上げてもよい。この場合も、リンス液から露出した基板Ｗの表面においてパターン間に残留するリンス液の量は、リンス液として純水を用いる場合に比べて少ない。

複数の基板Ｗが図５に示す引き上げ位置Ｈに達すると、リフタ３０は複数の基板Ｗを固定保持したまま停止する。続いて、排気バルブ６２（図１参照）を開放した状態で排気ポンプ６３を駆動してチャンバ１０内の雰囲気を排気することによって、チャンバ１０内を減圧する。

チャンバ１０内を減圧すると、引き上げ位置Ｈに保持された基板Ｗの表面に凝縮したＩＰＡが急速に気化し、基板Ｗの表面が乾燥される。

ここでは、リンス液から引き上げた際のパターン間の不均一な液の残留、例えばシリンダー型キャパシタ間の不均一なリンス液の残留が生じにくくなっていたため、乾燥処理においてシリンダーの倒壊が生じにくい。

すなわち、二酸化炭素溶解リンス液ｒＣから基板Ｗを引き上げる際に、基板Ｗ上に形成されたシリンダー型キャパシタＳ１，Ｓ２，Ｓ３間に図１２（ａ）に示すような不均一な液の残留が生じにくく、図１３（ａ）に示すような状態になっている。従って、表面張力に起因する力ｆ１，ｆ２は小さくなり、またその合成として、特定の方向に偏った力Ｆも生じにくい。このため、図１３（ｂ）に示すように、乾燥処理においてシリンダーが倒壊しない。本発明の発明者の調査によると、リンス液として純水を用いた場合にはチップあたりにおよそ２０個のシリンダー型キャパシタが倒壊していたところ、リンス液として純水に二酸化炭素を溶解させたものを用いることによって、チップあたりのシリンダー倒壊がおよそ１個にまで低減されることが確認されている。つまり、リンス液として二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを用いることによって、シリンダー倒壊がおよそ９５％低減されるといえる。

また、リンス液から引き上げた際にトレンチ型キャパシタ内に残留していたリンス液の量も少なかったため、トレンチ内の乾燥不良も生じにくい。つまり、乾燥処理におけるパターン間の水残りに起因する問題が生じにくい。

乾燥処理が終了すると、リフタ３０は、引き上げ位置Ｈに保持した基板Ｗを、図外の搬送ロボットに渡す。以上で基板処理装置１における基板Ｗの表面処理動作が終了する。

〈２．第２の実施の形態〉
〈２−１．基板処理装置２の装置構成〉
第２の実施の形態は、本発明を枚葉式の基板処理装置に適用した場合の実施の形態である。図６は、第２の実施の形態に係る基板処理装置２の縦断面図である。図６には併せて配管や制御系の構成も示している。

この基板処理装置２は、薬液による処理を行った後の基板Ｗに対して二酸化炭素溶解リンス液ｒＣによる表面洗浄処理を行った後に、有機溶剤であるＩＰＡを用いて基板Ｗを乾燥させる装置であって、主として、基板保持部１１０と、処理液供給系１２０ａと、ガス供給系１３０と、リンス液回収部１４０と、制御部１５０とを備える。

基板保持部１１０は、円板形状のベース部材１１１と、その上面に立設した複数のチャックピン１１２とを有する。チャックピン１１２は、円形の基板Ｗを保持するために、ベース部材１１１の周縁部に沿って３箇所以上設けられている。基板Ｗは複数のチャックピン１１２の基板支持部１１２ａ上に載置され、外側面をチャック部１１２ｂに押圧されて、保持される。ベース部材１１１の下面側中心部には、回転軸１１３が垂設されている。回転軸１１３の下端は電動モーター１１４に連結されており、電動モーター１１４を駆動させると、回転軸１１３、ベース部材１１１、およびベース部材１１１上に保持された基板Ｗは、一体的に水平面内で回転する。

処理液供給系１２０ａは、基板Ｗの上面にリンス液を供給するため配管系であって、処理液吐出ノズル１２１と、純水供給源１２２と、純水バルブ１２３と、配管１２４とを有しており、さらに、ガス溶解部１２５と、二酸化炭素供給源１２６と、ガスバルブ１２７と、配管１２８とを有している。純水供給源１２２からは純水バルブ１２３が介挿された配管１２４がのびており、基板Ｗの上面に向けて設けられた処理液吐出ノズル１２１に接続されている。また、純水バルブ１２３の下流側において、配管１２４にはガス溶解部１２５が介挿されている。また、二酸化炭素供給源１２６からはガスバルブ１２７が介挿された配管１２８がのびており、ガス溶解部１２５に接続されている。

このような構成において純水バルブ１２３を開くと、純水供給源１２２から供給される純水がガス溶解部１２５に流入する。また、ガスバルブ１２７を開くと、ガス溶解部１２５に二酸化炭素が供給される。ガス溶解部１２５は、供給された二酸化炭素を配管１２４を通じて流入した純水中に加圧溶解させて二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを生成する。生成された二酸化炭素溶解リンス液ｒＣは配管１２４を通じて処理液吐出ノズル１２１に供給される。

ガス供給系１３０は、基板Ｗの上面にＩＰＡのガスを供給するための配管系であって、ガス供給ノズル１３１と、ＩＰＡ供給源１３２と、ＩＰＡバルブ１３３と、配管１３４とを有している。ＩＰＡ供給源１３２からはＩＰＡバルブ１３３が介挿された配管１３４がのびており、ガス供給ノズル１３１に接続されている。このような構成においてＩＰＡバルブ１３３を開放すると、基板Ｗの上面に向けて設けられたガス供給ノズル１３１からＩＰＡガスが吐出し、基板Ｗの上面へＩＰＡガスが供給される。

リンス液回収部１４０は、基板Ｗ上面に供給された処理液を回収するための部材であって、ベース部材１１１上に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むガード部材１４１を備えている。ガード部材１４１は、内方にくの字形に開いた断面形状を有しており、基板Ｗから周囲に飛散したリンス液を内壁面に受けるようになっている。ガード部材１４１の底面の一部には排液口１４２が設けられている。ガード部材１４１に受けられたリンス液はガード部材１４１の内壁面を伝って排液口１４２から排液ラインへ排出される。

制御部１５０は、チャックピン１１２、電動モーター１１４、純水バルブ１２３、ガス溶解部１２５、ガスバルブ１２７、ＩＰＡバルブ１３３等と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。

〈２−２．基板処理装置２の基板処理動作〉
図７〜図９は、処理動作の各段階における基板処理装置２を示す図であり、図７はリンス液による表面洗浄処理の段階を、図８は、リンス液による表面洗浄処理直後の段階を、図９は有機溶剤であるＩＰＡを用いた乾燥処理の段階を、それぞれ示している。なお、基板処理装置２の動作は、制御部１５０がチャックピン１１２、電動モーター１１４、純水バルブ１２３、ガス溶解部１２５、ガスバルブ１２７、ＩＰＡバルブ１３３等を制御することにより進行する。

はじめに、薬液による表面洗浄処理が行われた基板Ｗが、図外の搬送ロボットによってベース部材１１１上に載置される。ベース部材１１１上に載置された基板Ｗはチャックピン１１２によって把持される。この基板Ｗの表面には微細なパターンが形成されていてもよい。また、これらパターンの表面は金属であってもよい。

続いて、電動モーター１１４を駆動させてベース部材１１１とともに基板Ｗを回転させるとともに、図７に示すように処理液吐出ノズル１２１から二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを吐出させる。すなわち、純水バルブ１２３（図６参照）およびガスバルブ１２７（図６参照）を開放して、ガス溶解部１２５（図６参照）において生成された二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを処理液吐出ノズル１２１へ供給させる。

基板Ｗの上面に吐出された二酸化炭素溶解リンス液ｒＣは基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの周辺に向けて流れて基板Ｗの上面の全域に行き渡る。これにより、基板Ｗの上面が洗浄される。洗浄処理における基板Ｗの回転数は、例えば１０００ｒｐｍである。

リンス液による表面洗浄処理が終了すると、図８および図９に示すようにガス供給ノズル１３１からＩＰＡガスが吐出され、基板Ｗの上面がＩＰＡガス雰囲気下におかれる。すなわち、ＩＰＡバルブ１３３（図６参照）が開放されて、ＩＰＡガスがガス供給ノズル１３１へと供給される。なお、ここでも電動モーター１１４を駆動させて、ベース部材１１１とともに基板Ｗを回転させておく。乾燥処理における基板Ｗの回転数は、例えば１０００ｒｐｍである。

このとき、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって、基板Ｗの上面の二酸化炭素溶解リンス液ｒＣは外方に振り切られ、ガード部材１４１（図６参照）へ受けられた後、排液口１４２（図６参照）を経由して排液ラインへ排出される。また、同時に、基板Ｗの表面にＩＰＡが凝縮する。つまり基板Ｗの上面に振り切られずに残っている二酸化炭素溶解リンス液ｒＣの液滴がＩＰＡに置換されていく。凝縮したＩＰＡの揮発力によって、基板Ｗ表面は乾燥される。

本発明の発明者の調査によると、リンス液として純水に二酸化炭素を溶解させたものを用いると、リンス液による洗浄処理の後に基板上に形成された微細なパターンの間に残留するリンス液の量が、リンス液として純水を用いる場合に比べて少なくなることが確認されている。また、不均一なリンス液の残留が生じにくいことも確認されている。従って、リンス液として二酸化炭素溶解リンス液ｒＣを用いる本実施の形態において、リンス液による洗浄処理後に基板Ｗの表面に形成されたパターン間に振り切られずに残留する二酸化炭素溶解リンス液ｒＣの液滴の量は、リンス液として純水を用いて同じ回転数で回転させる場合に比べて少なく、また、不均一なリンス液の残留もあまり生じない。このため、トレンチ内の乾燥不良といった、乾燥処理におけるパターン間の水残りに起因する問題が生じにくい。

乾燥処理が終了すると、電動モーター１１４を制御して基板Ｗの回転を停止させる。以上で基板処理装置２における基板Ｗの表面処理動作が終了する。

〈２−３．変形例〉
上記の基板処理装置２においては、薬液による表面洗浄処理が行われた後の基板Ｗに対して、最終の仕上げ洗浄処理としてのリンス液による表面洗浄処理のみを行うが、薬液による表面洗浄処理をこの基板処理装置２において行う構成でもよい。この場合、処理液供給系１２０ａの構成に、基板Ｗを洗浄するための薬液を供給する薬液供給源（図示省略）を加えればよい。例えば、薬液供給源からのびる、薬液バルブ（図示省略）を介挿した配管を処理液吐出ノズル２１に接続する。これによって、処理液吐出ノズル１２１から薬液を吐出供給でき、薬液による表面洗浄処理を行うことが可能となる。

また、表面洗浄処理が行われる間はガス供給ノズル１３１から窒素ガスの供給を行ってもよい。この場合、ガス供給系１３０の構成に、窒素供給源（図示省略）を加えればよい。例えば、窒素供給源からのびる、窒素バルブ（図示省略）を介挿した配管をガス供給ノズル１３１に接続する。これによって、ガス供給ノズル１３１から窒素ガスを供給することができ、窒素雰囲気下で基板Ｗの表面洗浄処理を行うことが可能となる。

〈３．第３の実施の形態〉
〈３−１．第３の実施の形態に係る基板処理装置の装置構成〉
第３の実施の形態は、第１の実施の形態と同様、本発明をバッチ式の基板処理装置に適用した場合の実施の形態である。図１０は、第３の実施の形態に係る基板処理装置の処理液供給系４０ｂを示す図である。ただし、第１の実施の形態に係る基板処理装置１の処理液供給系４０ａと同様の構成要素については同符号を付与している。

この第３の実施の形態に係る基板処理装置は、基板Ｗに対して薬液による処理を行った後、薬液を除去するためにリンス液による最終洗浄処理を行い、続いて有機溶剤であるＩＰＡを用いて乾燥させる装置であるが、純水に水素を溶解させて得られるリンス液を用いて最終洗浄処理を行う点が基板処理装置１と相違する。

第３の実施の形態に係る基板処理装置の構成は、第１の実施の形態に係る基板処理装置１とほぼ同様である。ただし、処理液吐出ノズル２１にリンス液を供給するための配管系として、図１０に示す処理液供給系４０ｂを備えている点で基板処理装置１と相違する。処理液供給系４０ｂは、基板処理装置１における処理液供給系４０ａとほぼ同様の構成であるが、二酸化炭素供給源４５の代わりに水素供給源９５を有している。

このような構成の処理液供給系４０ｂにおいて純水バルブ４２を開くと、純水供給源４１から供給される純水がガス溶解部４４に流入する。また、ガスバルブ４６を開くと、ガス溶解部４４に水素が供給される。ガス溶解部４４は、供給された水素を、配管４３を通じて流入した純水中に加圧溶解させてリンス液を生成する。この、純水に水素を溶解させて得られたリンス液（以下において「水素溶解リンス液ｒＨ」という）は、配管４３を通じて処理液吐出ノズル２１に供給される。なお、第１の実施の形態で述べた諸変形のうち、この第３の実施の形態の構成と矛盾しない変形については、この第３の実施の形態にも同様に適用される。

〈３−２．第３の実施の形態に係る基板処理装置の基板処理動作〉
第３の実施の形態に係る基板処理装置の基板処理動作は、第１の実施の形態に係る基板処理装置１とほぼ同様である。ただし、リンス液として、二酸化炭素溶解リンス液ｒＣでなはく水素溶解リンス液ｒＨを用いる点で基板処理装置１と相違する。ただし、リンス液として用いられる水素溶解リンス液ｒＨの水素濃度は、例えば１ｐｐｍである。

なお、水素溶解リンス液ｒＨによる表面洗浄処理においても、水素を溶解させることによって純水の洗い流し能力が低下することはなく、薬液を除去するためリンス液として純水と同様の洗浄効果が得られる。

また、本発明の発明者の調査によると、リンス液として純水に水素を溶解させたものを用いると、リンス液による洗浄処理の後に基板を引き上げる際に、基板上に形成された微細なパターンの間に残留するリンス液の量が、リンス液として純水を用いる場合に比べて少なくなることが確認されている。また、不均一なリンス液の残留が生じにくいことも確認されている。従って、リンス液として水素溶解リンス液ｒＨを用いる本実施の形態において、リンス液から引き上げられた基板Ｗの表面部分に形成されたパターン間に残留する水素溶解リンス液ｒＨの量は、リンス液として純水を用いる場合に比べて少なく、また、不均一なリンス液の残留もあまり生じない。この結果、乾燥処理における、シリンダーの倒壊や、トレンチ内の乾燥不良といったパターン間の水残りに起因する問題が生じにくい。

〈４．第４の実施の形態〉
〈４−１．第４の実施の形態に係る基板処理装置の装置構成〉
第４の実施の形態は、第２の実施の形態と同様、本発明を枚葉式の基板処理装置に適用した場合の実施の形態である。図１１は、第４の実施の形態に係る基板処理装置の処理液供給系１２０ｂを示す図である。ただし、第２の実施の形態に係る基板処理装置２の処理液供給系１２０ａと同様の構成要素については同符号を付与している。

第４の実施の形態に係る基板処理装置は、薬液による処理を行った後の基板Ｗに対して水素溶解リンス液ｒＨによる表面洗浄処理を行った後に、有機溶剤であるＩＰＡを用いて基板Ｗを乾燥させる装置であって、その構成は、第２の実施の形態に係る基板処理装置２とほぼ同様である。ただし、基板Ｗの上面にリンス液を供給するため配管系として、図１１に示す処理液供給系１２０ｂを備えている点で基板処理装置３と相違する。処理液供給系１２０ｂは、基板処理装置３における処理液供給系１２０ａとほぼ同様の構成であるが、二酸化炭素供給源１２６の代わりに水素供給源１６６を有している。

このような構成の処理液供給系１２０ｂにおいては、処理液吐出ノズル１２１に水素溶解リンス液ｒＨを供給することができる。なお、第２の実施の形態で述べた諸変形のうち、この第４の実施の形態の構成と矛盾しない変形については、この第４の実施の形態にも同様に適用される。

〈４−２．第４の実施の形態に係る基板処理装置の基板処理動作〉
第４の実施の形態に係る基板処理装置の基板処理動作は、第２の実施の形態に係る基板処理装置２とほぼ同様である。ただし、リンス液として、二酸化炭素溶解リンス液ｒＣでなく水素溶解リンス液ｒＨを用いる点で基板処理装置２と相違する。

本発明の発明者の調査によると、リンス液として純水に水素を溶解させたものを用いると、リンス液による洗浄処理の後に基板上に形成された微細なパターンの間に残留するリンス液の量が、リンス液として純水を用いる場合に比べて少なくなることが確認されている。また、不均一なリンス液の残留が生じにくいことも確認されている。従って、リンス液として水素溶解リンス液ｒＨを用いる本実施の形態において、リンス液による洗浄処理後に基板Ｗの表面に形成されたパターン間に振り切られずに残留する水素溶解リンス液ｒＨの液滴の量は、リンス液として純水を用いて同じ回転数で回転させる場合に比べて少なく、また、不均一なリンス液の残留もあまり生じない。このため、トレンチ内の乾燥不良といった、乾燥処理におけるパターン間の水残りに起因する問題が生じにくい。

〈５．その他〉
上記の各実施の形態においては、有機溶剤のガスとしてＩＰＡガスを乾燥に用いているが、ＩＰＡガスに代えて他のアルコール類等のガスを有機溶剤のガスとして乾燥に用いてもよい。

また、第１の実施の形態および第３の実施の形態は、１つの処理槽で薬液処理およびリンス液による最終洗浄処理の双方を行う、いわゆるワンバス式の基板処理装置であったが、本発明に係る技術は、薬液処理およびリンス液による基板の最終洗浄処理を異なる処理槽で行う、いわゆる多槽式の基板処理装置にも適用可能である。

第１の実施の形態に係る基板処理装置１を基板Ｗと平行な平面で切断した縦断面図である。 第１の実施の形態に係る基板処理装置１を図１のＡ−Ａ位置で切断した縦断面図である。 第１の実施の形態に係る基板処理装置１の動作の様子を示す図である。 第１の実施の形態に係る基板処理装置１の動作の様子を示す図である。 第１の実施の形態に係る基板処理装置１の動作の様子を示す図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置２の縦断面図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置２の動作の様子を示す図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置２の動作の様子を示す図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置２の動作の様子を示す図である。 第３の実施の形態に係る基板処理装置の処理液供給系４０ｂを示す図である。 第４の実施の形態に係る基板処理装置の処理液供給系１２０ｂを示す図である。 シリンダー型キャパシタ間に生じた不均一な水残りに起因するシリンダー倒壊の様子を示す図である。 シリンダー型キャパシタ間に不均一な水残りが生じない場合にシリンダー倒壊が抑制される様子を示す図である。

符号の説明

１，２，３，４ 基板処理装置
１０ チャンバ
２０ 処理槽
３０ リフタ
４０ａ，４０ｂ，１２０ａ，１２０ｂ 処理液供給系
４１，１２２ 純水供給源
４４，１２５ ガス溶解部
４５，１２６ 二酸化炭素供給源
５０，１３０ ガス供給系
６０ 排液系
７０ 排気系
８０，１５０ 制御部
９５，１６６ 水素供給源
１１０ 基板保持部
Ｗ 基板Ｗ

Claims (8)

1. 基板の表面処理を行う基板処理装置であって、
   基板を収容して内部を密閉空間にすることが可能なチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、リンス液を貯留可能な処理槽と、
   純水に二酸化炭素を溶解させたリンス液を前記処理槽中に貯留させた状態とするリンス液準備手段と、
   前記処理槽に貯留されたリンス液中に基板が浸漬する浸漬位置と、前記チャンバ内における前記処理槽よりも上方の引き上げ位置との間で基板を保持して昇降させる昇降手段と、
   前記処理槽中において前記リンス液による表面洗浄処理が終了した基板を前記昇降手段によって保持した状態で前記リンス液の液面から相対的に引き上げる際に、前記チャンバ内に有機溶剤のガスを供給する有機溶剤ガス供給手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 基板の表面処理を行う基板処理装置であって、
   基板を保持する保持機構と、
   前記保持機構を回転させることにより、前記保持機構に保持された基板を回転させる回転駆動源と、
   純水に二酸化炭素を溶解させて得られるリンス液を前記保持機構に保持された基板に供給するリンス液供給手段と、
   前記リンス液による基板の表面洗浄処理が終了した後、前記保持機構に保持された基板に有機溶剤のガスを供給する有機溶剤ガス供給手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
3. 基板の表面処理を行う基板処理装置であって、
   基板を収容して内部を密閉空間にすることが可能なチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、リンス液を貯留可能な処理槽と、
   純水に水素を溶解させたリンス液を前記処理槽中に貯留させた状態とするリンス液準備手段と、
   前記処理槽に貯留されたリンス液中に基板が浸漬する浸漬位置と、前記チャンバ内における前記処理槽よりも上方の引き上げ位置との間で基板を保持して昇降させる昇降手段と、
   前記処理槽中において前記リンス液による表面洗浄処理が終了した基板を前記昇降手段によって保持した状態で前記リンス液の液面から相対的に引き上げる際に、前記チャンバ内に有機溶剤のガスを供給する有機溶剤ガス供給手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
4. 基板の表面処理を行う基板処理装置であって、
   基板を保持する保持機構と、
   前記保持機構を回転させることにより、前記保持機構に保持された基板を回転させる回転駆動源と、
   純水に水素を溶解させて得られるリンス液を前記保持機構に保持された基板に供給するリンス液供給手段と、
   前記リンス液による基板の表面洗浄処理が終了した後、前記保持機構に保持された基板に有機溶剤のガスを供給する有機溶剤ガス供給手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１または３に記載の基板処理装置であって、
   前記浸漬位置に基板が前記昇降手段により保持された状態で、前記処理槽内に貯留された前記リンス液を排液する排液手段、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記有機溶剤は、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。
7. 基板の表面処理を行う基板処理方法であって、
   純水に二酸化炭素を溶解させて得られるリンス液で基板の表面洗浄処理を行う洗浄工程と、
   前記表面洗浄処理後の基板を有機溶剤のガスの雰囲気下におくことで基板の乾燥処理を行う乾燥工程と、
   を有することを特徴とする基板処理方法。
8. 基板の表面処理を行う基板処理方法であって、
   純水に水素を溶解させて得られるリンス液で基板の表面洗浄処理を行う洗浄工程と、
   前記表面洗浄処理後の基板を有機溶剤のガスの雰囲気下におくことで基板の乾燥処理を行う乾燥工程と、
   を有することを特徴とする基板処理方法。

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