(57)【要約】【課題】ドーパント膜の膜厚を増大させることができるドーパント拡散処理の前処理方法を提供する。【解決手段】ドーパント拡散処理の前処理方法は、載置工程と、コーティング剤供給工程と、湿度調整工程とを備える。載置工程においては、基板を基板保持部に載置する。コーティング剤供給工程Ｓ５２においては、載置工程の後に、ドーパントを含むコーティング剤を、基板の表面に対して供給し、コーティング剤の液膜を基板の表面に形成する。湿度調整工程Ｓ５１においては、基板の表面の上方雰囲気の湿度を、コーティング剤に応じた既定の第１湿度範囲内に調整する。コーティング剤供給工程Ｓ５２の少なくとも一部の期間において、上方雰囲気の湿度が第１湿度範囲内に維持される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーパント拡散処理の前処理方法であって、
基板を基板保持部に載置する載置工程と、
前記載置工程の後に、ドーパントを含むコーティング剤を、前記基板の表面に対して供給し、前記コーティング剤の液膜を前記基板の前記表面に形成するコーティング剤供給工程と、
前記基板の前記表面の上方雰囲気の湿度を、前記コーティング剤に応じた既定の第１湿度範囲内に調整する湿度調整工程と
を備え、
前記コーティング剤供給工程の少なくとも一部の期間において、前記上方雰囲気の湿度が前記第１湿度範囲内に維持される、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記載置工程と前記コーティング剤供給工程との間で実行され、前記上方雰囲気の酸素濃度を前記載置工程における前記上方雰囲気の酸素濃度よりも低下させた低酸素状態で、前記基板の前記表面の自然酸化膜を除去する除去工程を
さらに備え、
前記コーティング剤供給工程は、前記低酸素状態で実行される、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記載置工程と前記除去工程との間で実行され、前記上方雰囲気を隔てて前記基板の前記表面と対面する位置に遮断部材を配置する遮断部材配置工程をさらに備え、
前記除去工程、前記コーティング剤供給工程および前記湿度調整工程は、前記遮断部材が前記位置に配置された状態で実行される、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記除去工程は、
前記自然酸化膜を除去する薬液を前記基板の前記表面に供給する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記基板の前記表面上の前記薬液を除去するリンス液を供給する第２工程と、
前記第２工程の後に、前記基板を乾燥させる第３工程と
を含む、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記コーティング剤供給工程と、
前記基板の表面への処理液の供給を停止する停止工程と
の一組を、複数回繰り返し実行する繰り返し工程をさらに備える、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記コーティング剤供給工程において前記基板を第１回転速度で回転させ、
前記ドーパント拡散処理の前処理方法は、
前記基板の回転速度を前記第１回転速度よりも低く制御して、前記コーティング剤の液膜を前記基板の前記表面上で保持させるパドル処理工程をさらに備える、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記パドル処理工程において、
前記基板の回転速度を段階的に低下させる、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記コーティング剤供給工程の後に、前記基板を乾燥させる乾燥工程をさらに備える、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記乾燥工程の少なくとも一部の期間において、前記上方雰囲気の湿度が前記第１湿度範囲よりも低い第２湿度範囲内に維持される、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一つに記載のドーパント拡散処理の前処理方法であって、
前記コーティング剤供給工程の後に、前記液膜を平坦化するための薬液を前記基板の前記表面に供給する平坦化工程をさらに備える、ドーパント拡散処理の前処理方法。
【請求項１１】
基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
ドーパントを含むコーティング剤を、前記基板の表面に対して供給し、前記コーティング剤の液膜を前記基板の前記表面に形成するコーティング剤供給部と、
前記基板の前記表面の上方雰囲気の湿度を、前記コーティング剤に応じた既定の第１湿度範囲内に調整する湿度調整部と、
前記コーティング剤を前記基板の前記表面に供給する少なくとも一部の期間において、前記上方雰囲気の湿度が前記第１湿度範囲内に維持されるように、前記コーティング剤供給部および前記湿度調整部を制御する制御部と
を備える、基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ドーパント拡散処理の前処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体基板に不純物（ドーパント）を添加させる手法として、例えばイオン注入法などのドライ工程が利用されている。しかしながら、このようなドライ工程では、半導体基板の表面に背の高い３次元の微細構造（パターン）が形成された場合に、そのパターンの側壁にドーパントを添加することが難しい。例えば３次元ＮＡＮＤ（Not-AND）フラッシュメモリを製造する場合、半導体基板の表面には、背の高いパターンが狭間隔で形成される。このような半導体基板に対してイオン注入法によりドーパントを注入した場合、隣接するパターンが障害物となり、ドーパントのイオンがパターンの側壁（特に下部）に当たりにくい。よって、パターンの側壁（特に下部）には、ドーパントが注入されにくい。
【０００３】
上記問題を解決すべく、不純物拡散組成物を半導体基板の表面に塗布して、半導体基板の表面に塗膜を形成し、その後、加熱処理を行うことで不純物を半導体基板に拡散させる技術も利用されている（例えば特許文献１〜３）。不純物拡散組成物は、不純物拡散成分を含んでおり、この不純物拡散成分は、例えば、窒素原子を含むホウ素化合物である。この場合、不純物（ドーパント）はホウ素である。このような手法によれば、パターンの側壁にも塗膜を形成することができ、パターンの側壁にもドーパントを拡散させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１０７４３４号公報
【特許文献２】特許第６２６９７６０号公報
【特許文献３】特開２０１７−１７４９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体基板に十分な量のドーパントを拡散させるには、半導体基板の表面に形成される塗膜（以下、ドーパント膜とも呼ぶ）の厚みを増大させることが望ましい。これにより、ドーパント膜に含まれるドーパントの量を増大させることができるからである。
【０００６】
そこで、本願は、ドーパント膜の膜厚を増大させることができるドーパント拡散処理の前処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第１の態様は、ドーパント拡散処理の前処理方法であって、基板を基板保持部に載置する載置工程と、前記載置工程の後に、ドーパントを含むコーティング剤を、前記基板の表面に対して供給し、前記コーティング剤の液膜を前記基板の前記表面に形成するコーティング剤供給工程と、前記基板の前記表面の上方雰囲気の湿度を、前記コーティング剤に応じた既定の第１湿度範囲内に調整する湿度調整工程とを備え、前記コーティング剤供給工程の少なくとも一部の期間において、前記上方雰囲気の湿度が前記第１湿度範囲内に維持される。
【０００８】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第２の態様は、第１の態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記載置工程と前記コーティング剤供給工程との間で実行され、前記上方雰囲気の酸素濃度を前記載置工程における前記上方雰囲気の酸素濃度よりも低下させた低酸素状態で、前記基板の前記表面の自然酸化膜を除去する除去工程をさらに備え、前記コーティング剤供給工程は、前記低酸素状態で実行される。
【０００９】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第３の態様は、第２の態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記載置工程と前記除去工程との間で実行され、前記上方雰囲気を隔てて前記基板の前記表面と対面する位置に遮断部材を配置する遮断部材配置工程をさらに備え、前記除去工程、前記コーティング剤供給工程および前記湿度調整工程は、前記遮断部材が前記位置に配置された状態で実行される。
【００１０】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第４の態様は、第２または第３の態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記除去工程は、前記自然酸化膜を除去する薬液を前記基板の前記表面に供給する第１工程と、前記第１工程の後に、前記基板の前記表面上の前記薬液を除去するリンス液を供給する第２工程と、前記第２工程の後に、前記基板を乾燥させる第３工程とを含む。
【００１１】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第５の態様は、第１から第４のいずれか一つの態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記コーティング剤供給工程と、前記基板の表面への処理液の供給を停止する停止工程との一組を、複数回繰り返し実行する繰り返し工程をさらに備える。
【００１２】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第６の態様は、第１から第５のいずれか一つの態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記コーティング剤供給工程において前記基板を第１回転速度で回転させ、前記ドーパント拡散処理の前処理方法は、前記基板の回転速度を前記第１回転速度よりも低く制御して、前記コーティング剤の液膜を前記基板の前記表面上で保持させるパドル処理工程をさらに備える。
【００１３】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第７の態様は、第６の態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記パドル処理工程において、前記基板の回転速度を段階的に低下させる。
【００１４】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第８の態様は、第１から第７のいずれか一つの態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記コーティング剤供給工程の後に、前記基板を乾燥させる乾燥工程をさらに備える。
【００１５】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第９の態様は、第８の態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記乾燥工程の少なくとも一部の期間において、前記上方雰囲気の湿度が前記第１湿度範囲よりも低い第２湿度範囲内に維持される。
【００１６】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第１０の態様は、第１から第９のいずれか一つの態様にかかるドーパント拡散処理の前処理方法であって、前記コーティング剤供給工程の後に、前記液膜を平坦化するための薬液を前記基板の前記表面に供給する平坦化工程をさらに備える。
【００１７】
基板処理装置の態様は、基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、ドーパントを含むコーティング剤を、前記基板の表面に対して供給し、前記コーティング剤の液膜を前記基板の前記表面に形成するコーティング剤供給部と、前記基板の前記表面の上方雰囲気の湿度を、前記コーティング剤に応じた既定の第１湿度範囲内に調整する湿度調整部と、前記コーティング剤を前記基板の前記表面に供給する少なくとも一部の期間において、前記上方雰囲気の湿度が前記第１湿度範囲内に維持されるように、前記コーティング剤供給部および前記湿度調整部を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第１の態様および基板処理装置の態様によれば、コーティング膜の膜厚を増大させることができる。
【００１９】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第２の態様によれば、自然酸化膜が形成されにくい状態で、コーティング剤を供給するので、コーティング膜を基板の表面に形成しやすい。
【００２０】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第３および第４の態様によれば、上方雰囲気の体積を小さくできるので、湿度および酸素濃度の調整が容易である。
【００２１】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第５の態様によれば、コーティング膜を積層することができるので、全体としてのコーティング膜の膜厚をさらに増大させることができる。
【００２２】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第６の態様によれば、パドル処理工程において、コーティング剤の液膜の流動性を低下させることができる。よって、コーティング剤中のドーパントが表出しやすい。したがって、コーティング膜の膜厚をさらに増大させることができる。
【００２３】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第７の態様によれば、コーティング剤の液膜の厚みの調整が容易となる。
【００２４】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第８の態様によれば、コーティング膜が形成された基板を作成できる。
【００２５】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第９の態様によれば、上方雰囲気中の水分が低下するので、上方雰囲気からコーティング剤に混ざり込む水分の量を低下させることができる。よって、乾燥時間を短縮することができる。
【００２６】
ドーパント拡散処理の前処理方法の第１０の態様によれば、コーティング膜の表面を平坦化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】基板処理装置の構成の概略的な一例を示す図である。
【図２】チャンバーの内部の構成の一例を概略的に示す図である。
【図３】基板処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】基板処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】基板処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】湿度調整部の構成の概略的な一例を示す図である。
【図７】基板処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】基板処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】回転速度の変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化がなされるものである。また、図面に示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。
【００２９】
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
【００３０】
第１の実施の形態．
＜基板処理装置の概要＞
図１は、基板処理装置１の構成の一例を概略的に示す図である。基板処理装置１は半導体基板Ｗ１（以下、基板Ｗ１）の表面に、ドーパントを含む液状のコーティング剤を供給して、基板Ｗ１の表面に塗膜（以下、ドーパント膜）を形成する装置である。ドーパント膜が形成された基板Ｗ１は基板処理装置１から搬出されて、適宜にアニール処理装置（不図示）へと搬送される。アニール処理装置は、ドーパント膜が形成された基板Ｗ１に対して適宜にアニール処理を行うことにより、ドーパントを基板Ｗ１に拡散させる。これにより、所定の導電型を有する半導体層を基板Ｗ１に形成することができる。
【００３１】
ところで、基板処理装置１への搬入前の処理によって、基板Ｗ１の上面に微細な３次元構造（パターン）が形成される場合がある。つまり、基板Ｗ１は、その上面に３次元の微細構造が形成された状態で基板処理装置１に搬入される場合がある。例えば半導体デバイスとして３次元ＮＡＮＤフラッシュメモリを製造する場合、基板Ｗ１の上面には、背の高いパターンが狭間隔で形成され、その状態で基板Ｗ１が基板処理装置１に搬入される。基板Ｗ１の上面に形成されるパターン同士の間隔の最小値は例えば１００［ｎｍ］以下であり、パターンのアスペクト比の最大値は例えば４０以上である。
【００３２】
基板処理装置１は液状のコーティング剤を基板Ｗ１の上面に供給することにより、基板Ｗ１の上面にドーパント膜を形成する。これによれば、基板Ｗ１のパターンの側壁にも適切にドーパント膜を形成することができる。またアニール処理により、パターンの側壁に対しても適切にドーパントを拡散させることができる。したがって、この基板処理装置１は、３次元の微細構造が形成された基板Ｗ１に対して特に有効である。
【００３３】
＜基板処理装置の詳細＞
図１を参照して、基板処理装置１は、チャンバー２と、基板保持部３と、コーティング剤供給部４と、湿度調整部５と、制御部１０とを含む。チャンバー２は、例えば略直方体状の外形形状を有する中空部材である。図１の例では、チャンバー２の上部には、ファン・フィルタ・ユニット２１が設けられている。ファン・フィルタ・ユニット２１はチャンバー２の天井からチャンバー２内に下向きにクリーンエアーを送る。これにより、チャンバー２内を下方に流れるダウンフローが形成される。基板Ｗ１は、チャンバー２内にダウンフローが形成されている状態で処理される。
【００３４】
チャンバー２の側壁には、基板Ｗ１の搬出入用のシャッター（不図示）が設けられる。基板処理装置１の外部には基板搬送ロボット（不図示）が設けられ、この基板搬送ロボットは、シャッターが開いた状態で、基板処理装置１と基板Ｗ１の受け渡しを行う。
【００３５】
基板保持部３はチャンバー２内に設けられており、基板搬送ロボットから搬入された基板Ｗ１を保持する。基板保持部３は、基板Ｗ１の厚み方向が鉛直方向に沿う水平姿勢で基板Ｗ１を保持する。また、基板保持部３は、基板Ｗ１を回転させる回転機構３３も含んでいる。この回転機構３３は、基板Ｗ１の中央部を通る略鉛直な回転軸線Ａ１のまわりに当該基板Ｗ１を回転させる。回転機構３３は制御部１０によって制御される。
【００３６】
図１の例では、基板保持部３は、ベース３１と、複数のチャックピン３２と、回転機構３３とを含んでいる。ベース３１は略円板状の外形形状を有しており、その上面が基板Ｗ１の下面と対面するように設けられている。図１の例では、ベース３１の外径は基板Ｗ１の径よりも大きい。複数のチャックピン３２はベース３１の上面に立設されている。これらの複数のチャックピン３２は基板Ｗ１の周縁に沿って間隔を空けて環状に配列される。複数のチャックピン３２は基板Ｗ１の周縁を保持する。
【００３７】
図１の例では、回転機構３３はベース３１よりも下方において、チャンバー２の床板に設けられている。回転機構３３はモータ（不図示）を含む。図１の例では、当該モータにはシャフト３３１の下方の一端が連結され、シャフト３３１の上方の他端がベース３１の下面に連結される。モータは当該シャフト３３１を回転させることにより、ベース３１を回転軸線Ａ１まわりに回転させる。これにより、基板Ｗ１が回転軸線Ａ１まわりに回転する。
【００３８】
コーティング剤供給部４は、基板保持部３によって保持された基板Ｗ１の表面にコーティング剤を供給する。このコーティング剤はドーパントを含む。ドーパントとしては、例えばホウ素を採用できる。より具体的な一例として、コーティング剤は、ドーパントを有する化合物（以下、ドーパント化合物とも呼ぶ）と、有機溶媒とを含む。ドーパント化合物としては、例えば有機ホウ素化合物を採用できる。有機溶媒としては、例えばＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）またはＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）を採用できる。
【００３９】
コーティング剤供給部４は、ノズル４１と、供給管４２と、供給バルブ４３と、コーティング剤供給源４４とを含んでいる。ノズル４１は供給管４２を介してコーティング剤供給源４４に連結されている。コーティング剤供給源４４は供給管４２にコーティング剤を供給する。供給バルブ４３は供給管４２の途中に設けられており、供給管４２内の流路の開閉を切り替える。供給バルブ４３は制御部１０によって制御される。供給バルブ４３は、コーティング剤の流量を調整することが可能なバルブであってもよい。
【００４０】
図１の例では、ノズル４１はチャンバー２内において、基板保持部３よりも上方に設けられている。供給バルブ４３が開くことにより、ノズル４１は、基板保持部３によって保持された基板Ｗ１の上面にコーティング剤を吐出する。
【００４１】
図１の例では、ノズル４１は基板Ｗ１の上面の中央部と鉛直方向において対向する位置に設けられている。よって、ノズル４１から吐出されたコーティング剤は当該中央部に着液する。基板保持部３が基板Ｗ１を回転させた状態でコーティング剤供給部４がコーティング剤を供給することで、基板Ｗ１の上面のコーティング剤は遠心力により基板Ｗ１の全面に広がって、基板Ｗ１の周縁から飛散する。
【００４２】
このコーティング剤の供給処理において、コーティング剤に含まれた化合物が空気中の水分と反応し（加水分解）、結果として、基板Ｗ１の上面には、ドーパントを含むドーパント膜が形成される。ドーパント膜は、分子膜とも呼ばれ得る。
【００４３】
コーティング剤の粘度が高い場合、基板Ｗ１の上面に形成されたドーパント膜の表面には、凹凸が形成される場合がある。つまり、ドーパント膜の膜厚のばらつきが大きくなる場合がある。この場合、基板処理装置１はドーパント膜の表面を平坦化する平坦化工程を行ってもよい。図１の例では、基板処理装置１は、平坦化工程を行うための第１薬液供給部６をさらに含んでいる。第１薬液供給部６は、ドーパント膜を平坦化するための第１薬液を基板Ｗ１の上面に供給する。第１薬液は例えばドーパント膜の溶剤であって、例えばＰＧＭＥＡを採用できる。第１薬液供給部６は回転中の基板Ｗ１の表面に第１薬液を供給する。第１薬液は基板Ｗ１の遠心力を受けて基板Ｗ１の上面で広がって、基板Ｗ１の周縁から飛散する。この平坦化工程において、第１薬液は基板Ｗ１上のドーパント膜の全面に作用して、その表面を平坦化する。
【００４４】
第１薬液供給部６は、ノズル６１と、供給管６２と、供給バルブ６３と、薬液供給源６４とを含んでいる。ノズル６１は供給管６２を介して薬液供給源６４に連結されている。薬液供給源６４は供給管６２に第１薬液を供給する。供給バルブ６３は供給管６２の途中に設けられており、供給管６２内の流路の開閉を切り替える。供給バルブ６３は制御部１０によって制御される。供給バルブ６３は、第１薬液の流量を調整することが可能なバルブであってもよい。
【００４５】
図１の例では、ノズル４１およびノズル６１の両方が基板Ｗ１の中央部と対向する位置に設けられている。より具体的には、ノズル４１およびノズル６１は例えば略円筒形状を有し、その一方が他方の内部に同心状に設けられる（図２も参照）。例えば、ノズル４１がノズル６１の内部に設けられる。つまり、ノズル４１の外径はノズル６１の内径よりも小さく設定される。ノズル４１およびノズル６１は、それぞれの中心軸線が鉛直方向に沿う姿勢で設けられる。この場合、コーティング剤はノズル４１の内部を流れ、第１薬液はノズル６１の内周面とノズル４１の外周面との間を流れる。第１薬液はコーティング剤と同様に基板Ｗ１の中央部に着液する。
【００４６】
図１の例では、チャンバー２内には、カップ９も設けられている。カップ９は回転軸線Ａ１まわりに基板保持部３を取り囲む。カップ９は、基板Ｗ１の周縁から飛散する処理液（薬液、コーティング剤および後述のリンス液を含む）を受け止めて、当該処理液を不図示の排液部へと排出する。またカップ９の内部の気体は排気部９１に吸引されて、排気部９１へと排出される。
【００４７】
カップ９は昇降機構９２によって昇降可能である。昇降機構９２は例えばボールねじ機構を有しており、制御部１０によって制御される。昇降機構９２は、上位置と下位置との間でカップ９を昇降させる。下位置（図１に示す位置）は、カップ９の上端がベース３１の上面よりも下方に位置する待機位置である。上位置（後述する図２に示す位置）は下位置よりも上方の位置である。昇降機構９２は制御部１０によって制御される。
【００４８】
湿度調整部５はチャンバー２内の空間の湿度を調整する。より具体的には、湿度調整部５は、基板Ｗ１の上面に接する処理空間（上方雰囲気）Ｈ１の湿度を調整する。図１の例では、湿度調整部５は第１ガス供給部５０を含んでいる。第１ガス供給部５０は処理空間Ｈ１へと不活性ガスを供給する。不活性ガスとしては、例えば窒素またはアルゴンを採用することができる。この不活性ガスの供給により、処理空間Ｈ１内の空気の少なくとも一部は処理空間Ｈ１の外部に押し出されて、例えば排気部９１へと排気される。つまり、処理空間Ｈ１内の空気の少なくとも一部を不活性ガスに置換することができる。不活性ガスに含まれる水分は非常に少ないので、当該置換により、処理空間Ｈ１の湿度を低下させることができる。
【００４９】
第１ガス供給部５０は、ノズル５１と、供給管５２と、供給バルブ５３と、ガス供給源５４とを含む。ノズル５１は供給管５２を介してガス供給源５４に連結されている。ガス供給源５４は供給管５２に不活性ガスを供給する。供給バルブ５３は供給管５２の途中に設けられており、供給管５２内の流路の開閉を切り替える。供給バルブ５３は制御部１０によって制御される。供給バルブ５３は、不活性ガスの流量を調整することが可能なバルブであってもよい。
【００５０】
図１の例では、ノズル５１は基板Ｗ１よりも上方において、基板Ｗ１の中央部と鉛直方向において対向する位置に設けられている。具体的には、ノズル５１の内部に、ノズル４１およびノズル６１が設けられている。ノズル５１の内周面は略円柱形状を有し、その中心軸線が鉛直方向に沿う姿勢で配置される。ノズル４１およびノズル６１は互いに同心状にノズル５１の内部に設けられる。
【００５１】
図１の例では、基板処理装置１は遮断部材７をさらに含んでいる。遮断部材７はチャンバー２内に設けられている。具体的には、遮断部材７は、基板保持部３によって保持された基板Ｗ１よりも上方において、当該基板Ｗ１と処理空間Ｈ１を隔てて対面する位置に設けられている。遮断部材７と基板Ｗ１との間の空間は処理空間Ｈ１に相当する。
【００５２】
遮断部材７は昇降機構７５によって昇降可能である。昇降機構７５は例えばボールねじ機構を有しており、制御部１０によって制御される。昇降機構７５は、待機位置と処理位置との間で遮断部材７を昇降させる。処理位置は、基板Ｗ１に対する処理が行われるときの遮断部材７の位置であって、待機位置よりも下方の位置である。よって、遮断部材７が処理位置に位置する状態では、遮断部材７と基板Ｗ１との間の間隔（鉛直方向に沿う間隔）が比較的に狭く、その間隔は例えば数［ｍｍ］程度に設定される。これによれば、処理空間Ｈ１の体積を小さくすることができる。よって、湿度調整部５はより少ない不活性ガスで処理空間Ｈ１の湿度を調整することができる。
【００５３】
待機位置は処理位置よりも上方の位置であり、遮断部材７が、外部の基板搬送ロボットと基板保持部３との間での基板Ｗ１の受け渡しを阻害しない位置である。
【００５４】
図２は、遮断部材７の構成の一例を概略的に示す図である。図２の例では、基板Ｗ１、基板保持部３およびカップ９の一部も図示されている。図２では、遮断部材７が処理位置に位置する状態を示している。
【００５５】
図２の例では、遮断部材７は、円板部７１と、円筒部７２とを含んでいる。円板部７１はその厚み方向が鉛直方向に沿うように設けられている。円板部７１の下面は基板Ｗ１の上面に対向し、基板Ｗ１の上面と略平行である。円板部７１と基板Ｗ１との間の空間は処理空間Ｈ１に相当する。処理位置において、円板部７１と基板Ｗ１との間の間隔は例えば数［ｍｍ］に設定される。円板部７１の下面は、例えば基板Ｗ１の上面の面積の半値以上で、基板Ｗ１と対向する。言い換えれば、円板部７１の下面のうち基板Ｗ１と対向する領域の面積は基板Ｗ１の上面の面積の例えば半値以上である。これにより、処理空間Ｈ１の体積を効果的に小さくすることができる。また、図１の例では、遮断部材７（円板部７１）の外周縁は基板Ｗ１の周縁よりも外側に位置している。これによれば、基板Ｗ１および遮断部材７は処理空間Ｈ１の体積をより効果的に小さくすることができる。
【００５６】
円筒部７２は円板部７１の外周縁から下方に突出している。図２の例では、円板部７１の外径は基板Ｗ１の径および基板保持部３の外径よりも大きく、円筒部７２は基板保持部３よりも径方向外側に位置している。円筒部７２の下端は、遮断部材７が処理位置で停止した状態において、ベース３１の上面よりも下方に位置している。円筒部７２とベース３１との間には空隙が形成されており、当該空隙を介して処理液がカップ９へと流出する。カップ９の上端は遮断部材７の径方向外側に位置している。処理位置において、カップ９の上端は、円筒部７２の下端よりも上方に位置している。
【００５７】
円板部７１の中央部には、貫通孔が形成されている。図２の例では、この貫通孔はノズル５１の先端側の内部空間を形成する。つまり、円板部７１はノズル５１の先端部を構成しており、ノズル５１は遮断部材７と一体で構成される。図１の例では、ノズル４１，６１は遮断部材７に連結されている。この場合、ノズル４１，５１，６１と遮断部材７は一体で昇降する。
【００５８】
図１の例では、基板処理装置１は第２ガス供給部５００をさらに含んでいる。第２ガス供給部５００は、基板保持部３によって保持された基板Ｗ１の下面に不活性ガス（例えば窒素）を供給する。第２ガス供給部５００は、ノズル５１１と、供給管５２１と、供給バルブ５３１と、ガス供給源５４１とを含んでいる。ノズル５１１はベース３１の中央部を鉛直方向に沿って貫通しており、その吐出口が基板Ｗ１の下面の中央部と対向する。ノズル５１１は供給管５２１を介してガス供給源５４１に連結されている。ガス供給源５４１は供給管５２１に不活性ガスを供給する。図１の例では、シャフト３３１は中空シャフトであり、供給管５２１の一部はシャフト３３１の内部空間に設けられる。
【００５９】
供給バルブ５３１は供給管５２１の途中に設けられており、供給管５２１内の流路の開閉を切り替える。供給バルブ５３１は制御部１０によって制御される。供給バルブ５３１は、不活性ガスの流量を調整することが可能なバルブであってもよい。
【００６０】
供給バルブ５３１が開くことにより、ノズル５１１から基板Ｗ１の下面側に不活性ガスが供給される。この不活性ガスは、基板Ｗ１の下面とベース３１の上面との間の空間内を流れて、基板Ｗ１の周縁とベース３１の周縁との間の開口部から外側に吹き出る。これによれば、基板Ｗ１の上面から側面に回り込んだ処理液を当該ガスによって外側に吹き飛ばすことができる。したがって、処理液が基板Ｗ１の下面へと回り込むことを抑制できる。
【００６１】
ところで、基板処理装置１に基板Ｗ１が搬入された時点において、基板Ｗ１の上面に自然酸化膜が形成されている場合がある。基板Ｗ１の上面に自然酸化膜が存在すると、当該自然酸化膜がコーティング膜の形成を阻害し得る。よって、このような場合には、まずこの自然酸化膜を除去することが望ましい。
【００６２】
図１の例では、基板処理装置１は、基板Ｗ１の自然酸化膜を除去するための除去処理部８０をさらに含んでいる。この除去処理部８０は、第２薬液供給部８１と、第１リンス液供給部８２と、第２リンス液供給部８３とを含んでいる。
【００６３】
第２薬液供給部８１は、自然酸化膜を除去する第２薬液を基板Ｗ１の表面に供給する。第２薬液としては、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）を採用することができる。第２薬液供給部８１は、ノズル８１１と、供給管８２１と、供給バルブ８３１と、薬液供給源８４１とを含んでいる。図１の例では、ノズル８１１は基板Ｗ１よりも上方において、基板Ｗ１の中央部と鉛直方向において対向する位置に設けられている。より具体的には、ノズル８１１も、ノズル４１，５１，６１と同様に、これらと同心状に設けられている。ノズル８１１は供給管８２１を介して薬液供給源８４１に連結されている。薬液供給源８４１は供給管８２１に第２薬液を供給する。供給バルブ８３１は供給管８２１の途中に設けられており、供給管８２１内の流路の開閉を切り替える。供給バルブ８３１は制御部１０によって制御される。供給バルブ８３１は、第２薬液の流量を調整することが可能なバルブであってもよい。
【００６４】
第１リンス液供給部８２は第１リンス液を基板Ｗ１の上面に供給し、基板Ｗ１上の第２薬液を除去する（洗い流す）。つまり、基板Ｗ１の上面の第２薬液を第１リンス液で置換する。第１リンス液としては、例えば純水を採用することができる。第１リンス液供給部８２は、ノズル８１１と、供給管８２２と、供給バルブ８３２と、リンス液供給源８４２とを含む。ここでは、ノズル８１１は、第１薬液および第１リンス液とで兼用されている。ノズル８１１は供給管８２２を介してリンス液供給源８４２とも連結されている。リンス液供給源８４２は供給管８２２に第１リンス液を供給する。供給バルブ８３２は供給管８２２の途中に設けられており、供給管８２２内の流路の開閉を切り替える。供給バルブ８３２は制御部１０によって制御される。供給バルブ８３２は、第１リンス液の流量を調整することが可能なバルブであってもよい。
【００６５】
供給バルブ８３１，８３２は互いに排他的に開閉するように制御される。供給バルブ８３１が開き、供給バルブ８３２が閉じている状態では、ノズル８１１から第２薬液が吐出され、供給バルブ８３１が閉じ、供給バルブ８３２が開いている状態では、ノズル８１１から第１リンス液が吐出される。
【００６６】
第２リンス液供給部８３は第２リンス液を基板Ｗ１の上面に供給し、基板Ｗ１上の第１リンス液を除去する（洗い流す）。つまり、基板Ｗ１の上面の第１リンス液を第２リンス液で置換する。第２リンス液は、第１リンス液よりも揮発性の高い液体である。第２リンス液としては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を採用することができる。第２リンス液供給部８３は、ノズル８１３と、供給管８２３と、供給バルブ８３３と、リンス液供給源８４３とを含む。図１の例では、ノズル８１３は基板Ｗ１よりも上方において、基板Ｗ１の中央部と鉛直方向において対向する位置に設けられている。より具体的には、ノズル８１３も、ノズル４１，５１，６１，８１１と同様に、これらと同心状に設けられている。ノズル８１３は供給管８２３を介してリンス液供給源８４３に連結されている。リンス液供給源８４３は供給管８２３に第２リンス液を供給する。供給バルブ８３３は供給管８２３の途中に設けられており、供給管８２３内の流路の開閉を切り替える。供給バルブ８３３は制御部１０によって制御される。供給バルブ８３３は、第２リンス液の流量を調整することが可能なバルブであってもよい。
【００６７】
＜基板処理方法＞
次に基板処理装置１の動作の一例について説明する。なお、図１に例示する基板処理装置１は上述のように除去処理部８０を含んでいる。よって、ここでは、自然酸化膜の除去処理を行う態様について説明する。また、図１に例示する基板処理装置１は上述のように第１薬液供給部６を含んでいる。よって、ここでは、ドーパント膜の平坦化工程を行う態様について説明する。
【００６８】
図３は、基板処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ１（載置工程）にて、基板Ｗ１が基板処理装置１に搬入される。具体的には、制御部１０はチャンバー２のシャッターを開き、基板搬送ロボットが当該シャッターの開口を介してチャンバー２内の基板保持部３に基板Ｗ１を載置する。基板保持部３はこの基板Ｗ１を保持する。その後、制御部１０はチャンバー２のシャッターを閉じる。
【００６９】
次にステップＳ２（遮断部材配置工程）にて、遮断部材７を処理位置に配置する。具体的には、制御部１０は昇降機構７５を制御して、遮断部材７を待機位置から処理位置まで下降させる。これにより、処理空間Ｈ１の体積を小さくすることができる。後述のステップは遮断部材７が処理位置に配置された状態で実行される。
【００７０】
次にステップＳ３にて、基板保持部３は基板Ｗ１を回転させる。具体的には、制御部１０は回転機構３３を制御して、基板Ｗ１を所定の回転速度で回転させる。
【００７１】
次にステップＳ４（除去工程）にて、自然酸化膜の除去処理を行う。図４は、自然酸化膜の除去処理の具体的な動作の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ４１にて、第１ガス供給部５０は処理空間Ｈ１の酸素濃度および湿度を低下させる。具体的には、制御部１０は供給バルブ５３を開くことにより、ノズル５１から処理空間Ｈ１へと不活性ガス（例えば窒素）を供給する。これにより、処理空間Ｈ１内の空気の少なくとも一部は不活性ガスによって処理空間Ｈ１の外部に押し出される。つまり、処理空間Ｈ１内の空気の少なくとも一部が不活性ガスに置換される。これにより、処理空間Ｈ１の酸素濃度が、ステップＳ１におけるチャンバー２内の酸素濃度（濃度初期値）よりも低下する。この第１ガス供給部５０は、処理空間Ｈ１の酸素濃度を調整する酸素濃度調整部である、ともいえる。
【００７２】
より具体的な一例として、酸素濃度を１［％］程度以下（例えば０．１［％］）まで低下させる。この処理により、処理空間Ｈ１の湿度も、ステップＳ１におけるチャンバー２内の湿度（湿度初期値）よりも低下する。より具体的な一例として、湿度を数［％］程度以下（例えば３［％］以下程度）まで低下させる。後述のステップは、処理空間Ｈ１の酸素濃度が濃度初期値よりも低く、かつ、処理空間Ｈ１の湿度が湿度初期値よりも低い状態で実行される。
【００７３】
図１の例では、基板処理装置１は上述のように、第２ガス供給部５００を含んでいる。ステップＳ４１においては、制御部１０は第２ガス供給部５００の供給バルブ５３１も開いて、基板Ｗ１の下面にも不活性ガスを供給する。
【００７４】
処理空間Ｈ１の酸素濃度および湿度が十分に低下したときに、ステップＳ４２にて、第２薬液供給部８１は第２薬液を基板Ｗ１の上面に供給する。具体的には、ステップＳ４１の開始から第１所定時間が経過したときに、ステップＳ４２にて、制御部１０は供給バルブ８３１を開く。これにより、ノズル８１１から基板Ｗ１の上面に第２薬液が吐出される。基板Ｗ１の上面に着液した第２薬液は、基板Ｗ１の回転に伴う遠心力によって、基板Ｗ１の上面で広がり、基板Ｗ１の周縁から外側に飛散する。基板Ｗ１の上面の全面に第２薬液が作用するので、基板Ｗ１の上面の全面において自然酸化膜を除去することができる。自然酸化膜が十分に除去されたときに、制御部１０は供給バルブ８３１を閉じて、第２薬液の吐出を終了する。例えばステップＳ４２の開始から第２所定時間が経過したときに、制御部１０は供給バルブ８３１を閉じる。
【００７５】
次にステップＳ４３にて、第１リンス液供給部８２は基板Ｗ１の上面に第１リンス液を供給する。具体的には、制御部１０は供給バルブ８３２を開いて、ノズル８１１から基板Ｗ１の上面に第１リンス液を吐出させる。これにより、基板Ｗ１の上面の第２薬液が第１リンス液に置換される。第２薬液が十分に第１リンス液に置換されたときに、制御部１０は供給バルブ８３２を閉じて、第１リンス液の吐出を終了する。例えばステップＳ４３の開始から第３所定時間が経過したときに、制御部１０は供給バルブ８３２を閉じる。
【００７６】
次にステップＳ４４にて、第２リンス液供給部８３は基板Ｗ１の上面に第２リンス液を供給する。具体的には、制御部１０は供給バルブ８３３を開いて、ノズル８１３から基板Ｗ１の上面に第２リンス液を吐出させる。これにより、基板Ｗ１の上面の第１リンス液が揮発性の高い第２リンス液に置換される。第１リンス液が十分に第２リンス液に置換されたときに、制御部１０は供給バルブ８３３を閉じて、第２リンス液の吐出を終了する。例えばステップＳ４４の開始から第４所定時間が経過したときに、制御部１０は供給バルブ８３３を閉じる。
【００７７】
次にステップＳ４５（乾燥工程）にて、制御部１０は、基板Ｗ１を乾燥させる乾燥処理を行う。具体的な一例として、制御部１０は回転機構３３を制御して基板Ｗ１の回転速度を増大させる（いわゆるスピンドライ）。この回転速度の増大により、基板Ｗ１の周縁から飛散する第２リンス液の量が増大するとともに、第２リンス液が揮発しやすくなる。また、第２リンス液の揮発性は第１リンス液よりも高いので、基板Ｗ１は乾燥しやすい。基板Ｗ１が十分に乾燥したときに、制御部１０は回転機構３３を制御して、基板Ｗ１の回転速度を低下させる。例えばステップＳ４５の開始から第５所定時間が経過したときに、制御部１０は基板Ｗ１の回転速度を低下させる。
【００７８】
図１を参照して、次にステップＳ５にて、コーティング膜形成処理を実行する。図５は、コーティング膜形成処理の具体的な動作の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ５１（湿度調整工程）にて、湿度調整部５は、処理空間Ｈ１の湿度がコーティング剤に応じた既定の第１湿度範囲内となるように、当該湿度を調整する。コーティング剤に応じた第１湿度範囲は例えば２０〜４０［％］である。制御部１０は供給バルブ５３を制御して、処理空間Ｈ１へ供給する不活性ガスの流量を、ステップＳ４における流量よりも低下させる。不活性ガスの流量が低下すれば、処理空間Ｈ１の外部から処理空間Ｈ１内に入り込む空気の量が増大する。処理空間Ｈ１の外部の空気の湿度（湿度初期値）は高い（例えば４０［％］以上）ので、処理空間Ｈ１の湿度が増大する。具体的な一例として、制御部１０は処理空間Ｈ１の湿度を例えば２５［％］に制御する。不活性ガスの流量は、湿度が第１湿度範囲内に収まるように、例えば予め設定されるとよい。
【００７９】
例えばステップＳ５１の開始から第６所定時間経過後に、ステップＳ５２（コーティング剤供給工程）にて、コーティング剤供給部４はコーティング剤を基板Ｗ１の上面に供給して、コーティング剤の液膜を基板Ｗ１の上面に形成する。具体的には、制御部１０は供給バルブ４３を開いて、ノズル４１から基板Ｗ１の上面にコーティング剤を吐出させる。このステップＳ５２においては、湿度が第１湿度範囲内に維持された状態で、コーティング剤の供給処理が行われる。なお、必ずしもステップＳ５２の全期間において湿度が第１湿度範囲内に維持されている必要はなく、少なくとも一部の期間において湿度が第１湿度範囲内に維持されていればよい。ステップＳ５２におけるコーティング剤の流量は例えば数百（例えば３００）［ｍＬ／ｍｉｎ］程度に設定され、基板Ｗ１の回転速度は例えば数百［ｒｐｍ］程度に設定される。
【００８０】
基板Ｗ１の上面に着液したコーティング剤は、基板Ｗ１の回転に伴う遠心力によって基板Ｗ１の上面で広がり、基板Ｗ１の周縁から外側に飛散する。コーティング剤内のドーパント化合物（例えば有機ホウ素化合物）は処理空間Ｈ１中の水分との加水分解を行い、結果として、ドーパント膜が基板Ｗ１の上面に形成される。基板Ｗ１の上面に十分な膜厚のドーパント膜が形成されると、制御部１０は供給バルブ４３を閉じて、コーティング剤の吐出を終了する。例えばステップＳ５２の開始から第７所定時間（例えば数秒から数十秒程度）が経過したときに、制御部１０が供給バルブ４３を閉じる。
【００８１】
次にステップＳ５３（平坦化工程）にて、第１薬液供給部６は第１薬液を基板Ｗ１の上面に供給する。具体的には、制御部１０は供給バルブ６３を開いて、ノズル６１から基板Ｗ１の上面に第１薬液を吐出させる。基板Ｗ１の上面に着液した第１薬液は、基板Ｗ１の回転に伴う遠心力によって基板Ｗ１の上面で広がり、基板Ｗ１の周縁から外側に飛散する。これにより、ドーパント膜の表面がより平坦化される。言い換えれば、ドーパント膜の膜厚のばらつきを低減することができる。ドーパント膜の膜厚のばらつきを十分に低減したときに、制御部１０は供給バルブ６３を閉じて、第１薬液の吐出を終了する。例えばステップＳ５３の開始から第８所定時間が経過したときに、制御部１０が供給バルブ６３を閉じる。
【００８２】
次にステップＳ５４にて、湿度調整部５は処理空間Ｈ１の湿度が第１湿度範囲よりも低い第２湿度範囲内となるように、当該湿度を調整する。第１湿度範囲よりも低い第２湿度範囲とは、第２湿度範囲の上限値が第１湿度範囲の下限値よりも低いことを意味する。具体的には、制御部１０は供給バルブ５３を制御して、処理空間Ｈ１へ供給する不活性ガスの流量を増大させる。不活性ガスの流量が増大すれば、処理空間Ｈ１内のより多くの空気が外部へと押し出され、湿度の低い不活性ガスに置換される。これにより、処理空間Ｈ１の湿度が低下する。第２湿度範囲は、例えば３［％］以下の範囲である。ステップＳ５４における不活性ガスの流量は、湿度が第２湿度範囲に収まるように、例えば予め設定されるとよい。
【００８３】
例えばステップＳ５４の開始から第９所定時間が経過した後に、ステップＳ５５（乾燥工程）にて、制御部１０は、基板Ｗ１を乾燥させる乾燥処理を行う。具体的には、制御部１０は回転機構３３を制御して、基板Ｗ１の回転速度を向上させる（いわゆるスピンドライ）。このステップＳ５５において、湿度が第２湿度範囲内に維持された状態で、乾燥処理が行われる。なお、必ずしもステップＳ５５の全期間において湿度が第２湿度範囲内に維持されている必要はなく、少なくとも一部の期間において湿度が第２湿度範囲内に維持されていればよい。
【００８４】
図１を参照して、基板Ｗ１が十分に乾燥したときに、ステップＳ６にて、制御部１０は回転機構３３を制御して基板Ｗ１の回転を終了させる。また、制御部１０は供給バルブ５３，５３１を制御して、ノズル５１，５１１からの不活性ガスの吐出を終了する。
【００８５】
次に、ステップＳ７にて、基板Ｗ１を基板処理装置１から搬出する。具体的には、制御部１０がシャッターを開き、基板搬送ロボットが当該シャッターを介して基板保持部３から基板Ｗ１を取り出す。基板搬送ロボットは基板Ｗ１を次工程の処理装置へと搬送する。
【００８６】
次にステップＳ８にて、基板Ｗ１にベーク処理を行う。具体的には、当該処理装置が基板Ｗ１を加熱する（ベーク処理）。次にステップＳ９にて、基板Ｗ１にアニール処理を行う。アニール処理としては、例えば、フラッシュランプアニール処理を採用できる。このフラッシュランプアニール処理においては、フラッシュランプが基板Ｗ１の上面にフラッシュ光を照射する。これにより、基板Ｗ１が加熱されて、その上面のドーパントが基板Ｗ１に拡散される。これにより、基板Ｗ１に所望の導電型の半導体層を形成することができる。
【００８７】
なお、ステップＳ１からステップＳ７の処理は、ドーパント拡散処理（アニール処理）よりも前に実行されるドーパント拡散処理の前処理である、といえる。
【００８８】
さて、上述のように、基板処理装置１によれば、コーティング剤の供給処理が行われるステップＳ５２の少なくとも一部の期間において、処理空間Ｈ１の湿度が第２湿度範囲よりも高い第１湿度範囲内に維持される。この第１湿度範囲は、コーティング剤の反応性が増大する範囲であり、コーティング剤の種類に応じて予め設定される。この第１湿度範囲は、例えばシミュレーションまたは実験により設定することができる。コーティング剤の反応性が高い第１湿度範囲を採用することにより、基板Ｗ１の上面に形成されるドーパント膜の膜厚を増大することができる。これにより、ドーパント膜内のドーパントの量を増大させることができる。これは、湿度を増大させることにより、コーティング剤の加水分解の反応性を高めることができるからである、とも考察できる。実験によれば、湿度が第１湿度範囲の下限値よりも低い値（例えば２〜３［％］）である場合に比べて、ドーパント膜の膜厚を２倍以上にすることができた。
【００８９】
ところで、コーティング膜の膜厚を増大させるために、コーティング剤の供給時間（ステップＳ５２の期間）を増大することも考えられる。しかるに、この供給時間を増大させても、有意な膜厚の増加は認められなかった。本願出願人は供給時間ではなく、むしろ、処理空間Ｈ１の湿度がコーティング膜の膜厚に影響することを発見し、その新たな知見に基づいて、基板処理装置１は、処理空間Ｈ１の湿度が第１湿度範囲内となる状態でコーティング剤を供給しているのである。
【００９０】
また上述の基板処理装置１によれば、ステップＳ５５（乾燥工程）の少なくとも一部の期間において、処理空間Ｈ１の湿度は、第１湿度範囲よりも低い第２湿度範囲に維持される。これによれば、処理空間Ｈ１中の水分の量が低下するので、処理空間Ｈ１からコーティング剤に混ざり込む水分の量を低下させることができる。よって、基板Ｗ１の乾燥に要する時間（乾燥時間）を短縮することができる。
【００９１】
また、仮に、乾燥処理中の処理空間Ｈ１の湿度が高い場合には、コーティング剤の気化熱による温度の低下に伴って、処理空間Ｈ１中の水分が結露する可能性がある。この場合、乾燥に悪影響を及ぼし得る。これに対して、上述の基板処理装置１では、乾燥処理の少なくとも一部の期間において、湿度が低く調整されるので、このような悪影響も抑制できる。乾燥処理の全ての期間において湿度を第２湿度範囲内に調整することにより、このような悪影響を回避することができる。
【００９２】
ところで、ここでは、コーティング剤の溶媒としては有機溶媒が採用されており、コーティング剤には水がほとんど含まれていない。よって、飽和蒸気圧に基づいたコーティング剤の気化のしやすさという観点のみを考慮すると、処理空間Ｈ１の湿度はコーティング剤の気化とは無関係となる。よって、この観点のみでは乾燥処理において湿度を下げる動機付けとはならない。しかるに、出願人は、水分がコーティング剤へ混入し得ること、および、気化熱により処理空間中の水分が結露し得ることに想到し、この知見に基づいて、乾燥処理の少なくとも一部の期間において湿度を低下させているのである。
【００９３】
また、上述の基板処理装置１によれば、処理空間Ｈ１の酸素濃度がその濃度初期値よりも低い状態において、自然酸化膜の除去処理が行われる（ステップＳ４２〜Ｓ４５）。つまり、新たな自然酸化膜が基板Ｗ１に形成されにくい状態で、自然酸化膜の除去処理が行われる。よって、基板Ｗ１から適切に自然酸化膜を除去しやすい。また処理空間Ｈ１の湿度が高いと自然酸化膜が形成されやすいのに対して、上述の例では、処理空間Ｈ１の湿度が第１湿度範囲よりも低い第３湿度範囲内に維持された状態で、自然酸化膜の除去処理が行われる（ステップＳ５）。これによっても、基板Ｗ１から適切に自然酸化膜を除去しやすい。
【００９４】
また、上述の基板処理装置１によれば、遮断部材７が下降することにより、処理空間Ｈ１の体積を小さくしている。これによれば、少量の不活性ガスで処理空間Ｈ１の湿度を大きく調整することができる。よって、不活性ガスの消費量を低減できる。また、湿度の変化速度も向上できる。よって、処理時間を短縮できる。
【００９５】
また、上述の基板処理装置１によれば、ステップＳ４２〜Ｓ４５，Ｓ５１〜Ｓ５５において、遮断部材７を処理位置で停止させた状態で不活性ガスを処理空間Ｈ１に供給し続けている。つまり、基板処理装置１は、処理空間Ｈ１の酸素濃度がその濃度初期値よりも小さい低酸素状態を維持したまま、ステップＳ４２〜Ｓ４５，Ｓ５１〜Ｓ５５を実行している。言い換えれば、自然酸化膜が形成されにくい状態を維持したまま、基板Ｗ１の上面にコーティング剤を塗布する。よって、ドーパント膜を基板Ｗ１の上面に形成しやすい。
【００９６】
なお、上述の例では、ステップＳ５１（湿度調整工程）はステップＳ５２（コーティング剤供給工程）に先立って実行されている。しかしながら、必ずしもこれに限らない。コーティング剤の供給開始の後に、湿度の調整を開始してもよい。要するに、コーティング剤が供給される期間の少なくとも一部において、湿度が第１湿度範囲内に維持されていればよい。
【００９７】
また、上述の例では、ステップＳ５１（湿度調整工程）にて不活性ガスの流量を低減させることにより、処理空間Ｈ１の外部の空気（湿度が高い空気）を処理空間Ｈ１内に流入させて、処理空間Ｈ１の湿度を増大させた。処理空間Ｈ１の外部の空気はより多くの酸素を含んでいるので、当該空気の流入により、処理空間Ｈ１の酸素濃度はステップＳ４（除去工程）における濃度値よりも高くなる。酸素濃度が高くなると自然酸化膜が形成されやすいので、より厳密に基板Ｗ１の上面の自然酸化を抑制するという観点では、ステップＳ５２（コーティング剤供給工程）の開始以後に、ステップＳ５１（湿度調整工程）を開始してもよい。つまり、コーティング剤の供給を開始した以後に、不活性ガスの流量を低下させ始めてもよい。これによれば、処理空間Ｈ１の酸素濃度がより低い状態で、基板Ｗ１の上面にコーティング剤の供給を開始することができる。以後、処理空間Ｈ１の酸素濃度が若干増大しても、基板Ｗ１の上面はコーティング剤によって覆われるので、自然酸化膜は生じにくい。つまり、この動作によって、基板Ｗ１の上面に自然酸化膜が形成される可能性をより低下させることができる。
【００９８】
また、上述の例では、ステップＳ５４（湿度調整工程）はステップＳ５５（乾燥工程）に先立って実行されている。しかしながら、必ずしもこれに限らない。乾燥の開始の後に、湿度の低下を開始してもよい。要するに、乾燥が行われる期間の少なくとも一部において、湿度が第２湿度範囲内に維持されていればよい。
【００９９】
また、上述の例では、ステップＳ５３（平坦化工程）の後にステップＳ５４（湿度調整工程）が実行されている。しかしながら、この平坦化工程においては、必ずしもコーティング剤の反応を促進させる必要はないので、この平坦化工程に先立って、または、平坦化工程中に、ステップＳ５４（つまり湿度の低下）を開始してもよい。
【０１００】
また、例えば自然酸化膜が除去された状態で基板Ｗ１が基板処理装置１に搬入される場合には、ステップＳ４（除去工程）を実行する必要はない。この場合、除去処理部８０も不要である。
【０１０１】
また、例えばコーティング剤の粘度が低い、または、コーティング膜の膜厚のばらつきが問題にならない場合には、ステップＳ５３（平坦化工程）を実行する必要はない。この場合、第１薬液供給部６も不要である。
【０１０２】
また、上述の例では、遮断部材７が設けられているものの、必ずしもこれに限らない。基板処理装置１はチャンバー２の内部空間の全体の湿度および酸素濃度を調整してもよいし、チャンバー２の内部空間のうち基板Ｗ１の直上の空間（上方雰囲気）にガスを吐出して、当該空間内の湿度および酸素濃度を調整してもよい。
【０１０３】
また、上述の例では、ノズル４１，５１，６１，８１１，８１３は互いに同心円状に配置されているものの、必ずしもこれに限らない。例えば、少なくとも２以上のノズルが別々に移動可能に設けられており、それぞれが処理液を吐出するときに、基板Ｗ１の直上に移動してもよい。この場合、各ノズルは遮断部材７とは別体で構成されるとよい。
【０１０４】
＜湿度調整部＞
また、上述の例では、湿度調整部５は第１ガス供給部５０によって構成された。しかるに、必ずしもこれに限らない。図６は、湿度調整部５の他の一例である湿度調整部５Ａの構成を概略的に示す図である。湿度調整部５Ａは第１ガス供給部５０および第３ガス供給部５０Ａを含んでいる。第３ガス供給部５０Ａは、第１ガス供給部５０が供給するガス（不活性ガス）よりも湿度の高い高湿度ガス（例えば蒸気）を処理空間Ｈ１に供給する。この高湿度ガスの湿度（処理空間Ｈ１に供給前の湿度）は、ステップＳ１におけるチャンバー２内の湿度（初期湿度）よりも高くてもよい。
【０１０５】
第３ガス供給部５０Ａは、ノズル５１と、供給管５２Ａと、供給バルブ５３Ａと、ガス供給源５４Ａとを含んでいる。図６の例では、ノズル５１は第１ガス供給部５０および第３ガス供給部５０Ａで兼用されている。ノズル５１は供給管５２を介してガス供給源５４に連結されるとともに、供給管５２Ａを介してガス供給源５４Ａにも連結されている。供給バルブ５３Ａは供給管５２Ａの途中に設けられており、供給管５２Ａ内の流路の開閉を切り替える。供給バルブ５３Ａは制御部１０によって制御される。供給バルブ５３Ａは、高湿度ガスの流量を調整することが可能なバルブであってもよい。
【０１０６】
供給バルブ５３が開き、供給バルブ５３Ａが閉じた状態では、ノズル５１から不活性ガスが吐出され、供給バルブ５３が閉じ、供給バルブ５３Ａが開いた状態では、ノズル５１から蒸気が吐出され、供給バルブ５３および供給バルブ５３Ａの両方が開いた状態では、不活性ガスと高湿度ガスとの混合ガスがノズル５１から吐出される。混合ガスの湿度は、不活性ガスの流量と高湿度ガスの流量との比に基づいて調整される。
【０１０７】
このような湿度調整部５は、例えばステップＳ５１において、高湿度ガスを含むガスを処理空間Ｈ１に供給することができる。これにより、ステップＳ５１において、処理空間Ｈ１の湿度を速やかに増大させることができる。したがって、ステップＳ５１に要する時間を短縮することができる。よって、基板処理装置１のスループットを向上することができる。
【０１０８】
第２の実施の形態．
第２の実施の形態にかかる基板処理装置１の構成は第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態では、コーティング膜の形成処理が第１の実施の形態と相違する。第２の実施の形態においては、制御部１０はコーティング膜の形成処理において、コーティング剤供給工程と、基板Ｗ１の上面への処理液の供給を停止する停止工程との一組を繰り返し実行する。以下、具体的に説明する。
【０１０９】
図７は、基板処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図７では、コーティング膜の形成処理の一例が示されている。まずステップＳ５１Ａ（湿度調整工程）にて、湿度調整部５は処理空間Ｈ１の湿度を第１湿度範囲内に調整する。このステップＳ５１ＡはステップＳ５１と同様である。次にステップＳ５２Ａ（コーティング剤供給工程）にて、コーティング剤供給部４はコーティング剤を基板Ｗ１の上面に供給する。このステップＳ５２ＡはステップＳ５２と同様である。次にステップＳ５３Ａ（平坦化工程）にて、第１薬液供給部６は第１薬液を基板Ｗ１の上面に供給する。このステップＳ５３ＡはステップＳ５３と同様である。次にステップＳ５４Ａにて、湿度調整部５は処理空間Ｈ１の湿度を第２湿度範囲内に調整する。このステップＳ５４ＡはステップＳ５４と同様である。
【０１１０】
次にステップＳ５５Ａ（停止工程）にて、基板Ｗ１の上面への処理液の供給を停止する。具体的には、制御部１０は供給バルブ６３を閉じる。他の供給バルブ４３，８３１〜８３３も閉じているので、ステップＳ５５Ａにおいては、基板Ｗ１の上面には、処理液が供給されない。これにより、基板Ｗ１の上面上の処理液（ここでは第１薬液）はその周縁から外側に飛散するとともに気化する。つまり、基板Ｗ１のコーティング膜上の処理液が気化して基板Ｗ１がやや乾燥する。よって、ステップＳ５５Ａも乾燥処理の一種とみなすことができる。このステップＳ５５Ａでは、湿度が第２湿度範囲内に維持されるので、基板Ｗ１の乾燥時間を短縮することができる。なお、ステップＳ５５Ａの全期間において湿度が第２湿度範囲内に維持される必要はなく、その少なくとも一部の期間において湿度が第２湿度範囲内に維持されればよい。
【０１１１】
基板Ｗ１の乾燥程度が所定程度に至ったときに、具体的には、ステップＳ５５Ａの開始から第１０所定時間が経過したときに、ステップＳ５６Ａにて、制御部１０は、ステップＳ５１Ａ〜Ｓ５５Ａの一連の処理の実行回数が所定回数以上であるか否かを判断する。所定回数は予め設定され、例えば制御部１０の記憶媒体に記憶されている。
【０１１２】
ステップＳ５６Ａにて、実行回数が所定回数未満であると判断したときには、制御部１０はステップＳ５１Ａを実行する（繰り返し工程）。つまり、制御部１０は、ステップＳ５１Ａ〜Ｓ５５Ａの一連の処理を未だ所定回数だけ実行していないと判断し、当該一連の処理を繰り返す。
【０１１３】
一方で、ステップＳ５６Ａにて、実行回数が所定回数以上であると判断したときには、ステップＳ５７Ａ（乾燥工程）にて、制御部１０は、基板Ｗ１を乾燥させる乾燥処理を実行する。ステップＳ５７ＡはステップＳ５５と同様である。
【０１１４】
なお、ステップＳ５５Ａにおける処理において、基板Ｗ１が完全に乾く必要はない。つまり、ステップＳ５５Ａの終了時点における基板Ｗ１の乾燥の程度はステップＳ５７Ａの終了時点における基板Ｗ１の乾燥の程度に比べて小さくてもよい。
【０１１５】
以上のように、第２の実施の形態においても、ステップＳ５２Ａ（コーティング剤供給工程）の少なくとも一部の期間において湿度が第１湿度範囲内に調整される。よって、第１の実施の形態と同様に、１回のステップＳ５２Ａによって形成されるコーティング膜の膜厚を増大することができる。
【０１１６】
しかも、第２の実施の形態においては、ステップＳ５２Ａ（コーティング剤供給工程）およびステップＳ５５Ａ（停止工程：乾燥工程の一種ともいえる）の一組が繰り返し実行される。これによれば、コーティング剤供給工程のたびに、その下層のコーティング膜の上に新たにコーティング膜が形成される。よって、コーティング膜の層が順次に積層され、全体としてのコーティング膜の膜厚が増大する。したがって、基板Ｗ１上のコーティング膜の膜厚をさらに増大することができる。
【０１１７】
また、上述の例では、ステップＳ５２Ａ（コーティング剤供給工程）ごとにステップＳ５３Ａ（平坦化工程）が実行される。これによれば、コーティング膜の各層を平坦化することができ、コーティン膜の各層の積層を容易にできる。ひいては、全体として、コーティング膜を平坦に形成することができる。
【０１１８】
なお平坦化工程は必ずしもコーティング剤供給工程ごとに実行される必要はない。例えば、コーティング剤供給工程を複数回実行するたびに、平坦化工程を行ってもよい。つまり、コーティング膜の複数層ごとに平坦化工程を行ってもよい。例えば２層ごとに平坦化工程を行うことによっても、全体として平坦なコーティング膜を形成することができる。
【０１１９】
第３の実施の形態．
第３の実施の形態にかかる基板処理装置１の構成は第１の実施の形態と同様である。第３の実施の形態では、コーティング膜の形成処理が第１の実施の形態と相違する。第３の実施の形態では、基板処理装置１はコーティング膜の形成処理において、コーティング剤の液膜が基板Ｗ１の上面で保持されるように、基板Ｗ１の回転速度を制御する。ここでいうコーティング剤の液膜の保持とは、コーティング剤が基板Ｗ１の周縁からほとんど飛散せずに、その液膜が基板Ｗ１の上面に存在する状態を意味する。
【０１２０】
図８は、基板処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図８では、コーティング膜の形成処理の動作の一例が示されている。まずステップＳ５１Ｂ（湿度調整工程）にて、湿度調整部５は処理空間Ｈ１の湿度を第１湿度範囲内に調整する。このステップＳ５１ＢはステップＳ５１と同様である。次にステップＳ５２Ｂ（コーティング剤供給工程）にて、コーティング剤供給部４はコーティング剤を基板Ｗ１の上面に供給する。このステップＳ５２ＢはステップＳ５２と同様である。
【０１２１】
例えばステップＳ５２Ｂの開始から第１１所定時間経過後に、ステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）にて、コーティング剤の液膜を基板Ｗ１の上面に保持させる。具体的には、制御部１０は供給バルブ４３を閉じてコーティング剤の供給を停止し、さらに回転機構３３を制御して基板Ｗ１の回転速度を制御する。制御部１０はこの基板Ｗ１の回転速度をステップＳ５２Ａにおける回転速度よりも低く制御して、コーティング剤の液膜を基板Ｗ１の上面に保持させる。これによれば、基板Ｗ１の上面において、コーティング剤の液膜の流動性が低下する。より具体的な一例として、制御部１０は基板Ｗ１の回転速度を零に制御してもよい。つまり、制御部１０は基板Ｗ１の回転を停止させてもよい。この場合には、コーティング剤の液膜は基板Ｗ１の上面において略静止する。
【０１２２】
このステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）においても、処理空間Ｈ１の湿度は第１湿度範囲内に維持されている。なお、ステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）の全期間において湿度が第１湿度範囲内に維持される必要はなく、その少なくとも一部の期間において第１湿度範囲内に維持されればよい。
【０１２３】
コーティング剤中のドーパント化合物はステップＳ５２Ｂ（コーティング剤供給工程）のみならずステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）においても、処理空間Ｈ１中の水分と反応し、結果として、ドーパント膜が基板Ｗ１の上面に形成される。つまり、ステップＳ５２Ｂ（コーティング剤供給工程）のみならず、ステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）においても、コーティング剤が反応してコーティング膜が形成される。
【０１２４】
基板Ｗ１の上面に十分な膜厚のドーパント膜が形成されると、制御部１０はステップＳ５４Ｂ〜Ｓ５６Ｂをこの順に実行する。例えば、ステップＳ５３Ｂの開始から第１２所定時間（例えば数十秒）が経過したときに、制御部１０はステップＳ５４Ｂ〜Ｓ５６Ｂをこの順に実行する。ステップＳ５４Ｂ〜Ｓ５６ＢはステップＳ５３〜Ｓ５５とそれぞれ同一である。
【０１２５】
この基板処理装置１によれば、上述のようにステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）において、コーティング剤が基板Ｗ１の上面で略静止する。これによれば、コーティング剤が基板Ｗ１の上面において流動する場合に比して、ドーパントが基板Ｗ１の上面に表出しやすくなる。ひいては、基板Ｗ１の上面に形成されるコーティング膜の膜厚を増大させることができる。実験によれば、ステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）を実行しない場合の膜厚に比べて、コーティング剤の膜厚を数〜数十倍にすることができた。
【０１２６】
なお、上述の例では、ステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）において、制御部１０は基板Ｗ１の回転速度を零に制御した。しかしながら、制御部１０はコーティング剤の液膜が基板Ｗ１の上面に保持される限りにおいて、基板Ｗ１の回転速度を零よりも大きくしてもよい。この状態においても、コーティング剤の液膜の流動の程度はステップＳ５２Ｂ（コーティング剤供給工程）における流動の程度よりも小さくなるので、ドーパントが表出しやすく、ドーパント膜の膜厚を増大させることができる。
【０１２７】
また、制御部１０はステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）において、基板Ｗ１の回転速度を段階的に低下させてもよい。図９は、回転速度の変化の一例を示すグラフである。図９の例では、基板Ｗ１の回転速度が時間の経過とともに階段状に低下している。これにより、ステップＳ５３Ｂ（パドル処理工程）におけるコーティング剤の液膜の厚みをより高い精度で制御することができる。
【０１２８】
変形例．
上述の例では、ドーパント化合物として、有機ホウ素化合物を例示したが、必ずしもこれに限らない。例えば加水分解により、基板Ｗ１の上面にドーパント膜を形成できる任意のドーパント化合物を採用できる。
【０１２９】
また、上述の例では、基板Ｗ１の上面にコーティング剤を供給しているものの、基板Ｗ１の下面にコーティング剤を供給してもよい。この場合、基板Ｗ１の下面側の処理空間の湿度を調整すればよい。
【０１３０】
また、遮断部材７が回転軸線Ａ１まわりに回転するように、回転機構がチャンバー２内に設けられてもよい。遮断部材７は基板Ｗ１の回転方向と同じ方向に沿って、基板Ｗ１と略同じ回転速度で回転してもよい。
【０１３１】
基板処理装置およびドーパント拡散処理の前処理方法は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本実施の形態は、その開示の範囲内において、適宜、変形、省略することが可能である。また上述の実施の形態は適宜に組み合わせることが可能である。例えば第３の実施の形態にかかるステップＳ４３Ｂ（パドル処理工程）を、第２の実施の形態において、ステップＳ５２Ａ（コーティング剤供給工程）とステップＳ５３Ａ（平坦化工程）との間で実行してもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
３  基板保持部
４  コーティング剤供給部
５  湿度調整部
７  遮断部材
１０  制御部
Ｓ１  載置工程（ステップ）
Ｓ２  遮断部材配置工程（ステップ）
Ｓ４  除去工程（ステップ）
Ｓ４２  第１工程（ステップ）
Ｓ４３，Ｓ４４  第２工程（ステップ）
Ｓ４５  第３工程（ステップ）
Ｓ５１，Ｓ５１Ａ，Ｓ５１Ｂ  湿度調整工程（ステップ）
Ｓ５２，Ｓ５２Ａ，Ｓ５２Ｂ  コーティング剤供給工程（ステップ）
Ｓ５５Ａ  停止工程（ステップ）
Ｓ５３Ｂ  パドル処理工程（ステップ）
Ｗ１  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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