(57)【要約】【課題】基板の酸化を抑制した上で、基板の表面に形成されたパターンの倒壊を防止しつつ、基板の表面に付着した液体を除去することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理装置は、昇華性を有する乾燥補助物質を溶媒に溶解させた乾燥補助液を、処理液が付着した基板に供給する乾燥補助液供給手段と、前記基板表面に前記乾燥補助液に含まれる前記乾燥補助物質を析出させる析出手段と、前記乾燥補助物質を水素ラジカルとの反応により昇華させ、前記基板表面から除去する昇華除去手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇華性を有する乾燥補助物質を溶媒に溶解させた乾燥補助液を、処理液が付着した基板に供給する乾燥補助液供給手段と、
前記基板表面に前記乾燥補助液に含まれる前記乾燥補助物質を析出させる析出手段と、
前記乾燥補助物質を水素ラジカルとの反応により昇華させ、前記基板表面から除去する昇華除去手段と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記昇華除去手段は、貯留された水素ガスを供給する供給管の開閉を行う水素ガスバルブと、前記供給管を介して管路接続するプラズマ発生部と、を備え、
前記水素ガスバルブを開成した後、前記プラズマ発生部で放電を開始することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記昇華除去手段は、前記基板表面と前記乾燥補助物質を昇温させる加熱手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、少なくとも前記乾燥補助物質の温度を水の沸点よりも高く、前記乾燥補助物質の融点よりも低い温度にすることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記昇華除去手段の後、前記加熱手段を停止し、常温または常温より低い温度のガスを前記基板表面に供給することで前記基板表面の温度を常温にする常温化手段と、を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
昇華性を有する乾燥補助物質を溶媒に溶解させた乾燥補助液を、処理液が付着した基板に供給する乾燥補助液供給工程と、
前記基板表面に前記乾燥補助液に含まれる前記乾燥補助物質を析出させる析出手段と、
前記乾燥補助物質を水素ラジカルとの反応により昇華させて、前記基板表面から除去する昇華除去工程と、
を備える基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置や有機ＥＬ(Electroluminescence)表示装置などのＦＰＤ(Flat Panel Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの各種基板(以下、単に「基板」と記載する)に付着した処理液を基板から除去する基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、液体を使用する様々な湿式処理を基板に対して施した後、湿式処理によって基板に付着した処理液を除去するための乾燥処理を基板に対して施す。
【０００３】
湿式処理としては、基板表面の汚染物質を除去する洗浄処理が挙げられる。例えば、ドライエッチング工程により、凹凸を有する微細なパターンを形成した基板表面には、反応副生成物(エッチング残渣)が存在している。また、エッチング残渣の他に、基板表面には金属不純物や有機汚染物質等が付着している場合があり、これらの物質を除去するために、基板へ洗浄液を供給する等の洗浄処理を行う。
【０００４】
洗浄処理の後には、洗浄液をリンス液により除去するリンス処理と、リンス液を乾燥する乾燥処理が施される。リンス処理としては、洗浄液が付着した基板表面に対して脱イオン水(DIW:Deionized Water)等のリンス液を供給し、基板表面の洗浄液を除去するリンス処理が挙げられる。その後、リンス液を除去することにより基板を乾燥させる乾燥処理を行う。
【０００５】
近年、基板に形成されるパターンの微細化に伴い、凹凸を有するパターンの凸部に於けるアスペクト比(パターン凸部に於ける高さと幅の比)が大きくなってきている。このため、乾燥処理の際、パターンの凹部に入り込んだ洗浄液やリンス液等の液体と、液体に接する気体との境界面に作用する表面張力や界面自由エネルギーなどの影響により、パターン中の隣接する凸部同士を引き寄せて倒壊させる、いわゆるパターン倒壊の問題がある。
【０００６】
この様な影響に起因するパターンの倒壊の防止を目的とした乾燥技術として、例えば、下記特許文献１には、構造体（パターン）が形成された基板に溶液を接触させ、当該溶液を固体に変化させてパターンの支持体（凝固体）とし、当該支持体を固相から気相に、液相を経ることなく変化させて除去する方法が開示されている。また、特許文献１には、支持材として、メタクリル系樹脂、スチレン系樹脂及びフッ化炭素系樹脂の少なくとも何れかの昇華性物質を用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１６６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、支持材の除去として加熱処理や紫外線照射、反応性ガス処理やアッシング処理等が挙げられているが、これらの処理において基板付近で酸素分子やＯＨラジカル（ヒドロキシルラジカル）などが反応すると、基板が酸化してしまい、基板特性を悪化させるという課題がある。
【０００９】
本発明は上記課題を鑑みなされたものであり、基板の酸化を抑制した上で、基板の表面に形成されたパターンの倒壊を防止しつつ、基板の表面に付着した処理液を除去することができる基板処理装置及び基板処理方法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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板処理装置は、昇華性を有する乾燥補助物質を溶媒に溶解させた乾燥補助液を、処理液が付着した基板に供給する乾燥補助液供給手段と、前記基板表面に前記乾燥補助液に含まれる前記乾燥補助物質を析出させる析出手段と、前記乾燥補助物質を水素ラジカルとの反応により昇華させ、前記基板表面から除去する昇華除去手段と、を備える。
【００１１】
また、本発明に係る基板処理装置において、前記昇華除去手段は、貯留された水素ガスを供給する供給管の開閉を行う水素ガスバルブと、前記供給管を介して管路接続するプラズマ発生部と、を備え、前記水素ガスバルブの開成により前記水素ガスを前記基板に供給した後、前記プラズマ発生部で放電を開始する。
【００１２】
また、本発明に係る基板処理装置において、前記昇華除去手段は、前記基板表面と前記乾燥補助物質を昇温させる加熱手段を備える。
【００１３】
また、本発明に係る基板処理装置において、前記加熱手段は、少なくとも前記乾燥補助物質の温度を水の沸点よりも高く、前記乾燥補助物質の融点よりも低い温度にする。
【００１４】
また、本発明に係る基板処理装置において、前記昇華除去手段の後、前記加熱手段を停止し、常温または常温より低い温度のガスを前記基板表面に供給することで前記基板表面の温度を常温にする常温化手段と、を備える。
【００１５】
また、本発明に係る基板処理方法は、昇華性を有する乾燥補助物質を溶媒に溶解させた乾燥補助液を、処理液が付着した基板に供給する乾燥補助液供給工程と、前記基板表面に前記乾燥補助液に含まれる前記乾燥補助物質を析出させる析出手段と、前記乾燥補助物質を水素ラジカルとの反応により昇華させて、前記基板表面から除去する昇華除去工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板の酸化を抑制した上で、基板の表面に形成されたパターンの倒壊を防止しつつ、基板の表面に付着した処理液を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る制御ユニットの概略構成を示す図である。
【図３】実施形態に係る気体供給ユニットの概略構成を示す図である。
【図４】実施形態に係る基板保持部の模式断面図である。
【図５】実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施形態における基板表面の様子を示す図である。
【図７】実施形態における基板表面の様子を示す図である。
【図８】実施形態における基板表面の様子を示す図である。
【図９】実施形態における基板表面の様子を示す図である。
【図１０】実施形態における基板表面の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の説明において、基板とは、半導体ウエハ、液晶表示装置や有機ＥＬ(Electroluminescence)表示装置などのＦＰＤ(Flat Panel Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの各種基板をいう。
【００１９】
以下の説明においては、一方主面のみに回路パターン等（以下「パターン」と記載する）が形成されている基板を例として用いる。ここで、パターンが形成されている主面を「表面」と称し、その反対側のパターンが形成されていない主面を「裏面」と称する。また、下方に向けられた基板の面を「下面」と称し、上方に向けられた基板の面を「上面」と称する。なお、以下においては上面を表面として説明する。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、半導体基板の処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明する。なお、本発明は、半導体基板の処理に限らず、液晶表示器用のガラス基板などの各種の基板の処理にも適用することができる。
【００２１】
＜実施形態＞
図１はこの発明に係る基板処理装置１の構成を示した概略図である。この基板処理装置１は、半導体基板等の基板９１（以下、単に「基板９１」と記載する）に付着しているパーティクル等の汚染物質（以下「パーティクル等」と記載する）を除去するための洗浄処理、および洗浄処理の後のリンス処理、乾燥処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。
【００２２】
なお、基板処理装置１では、洗浄処理やリンス処理に用いるノズル等を図示せず、乾燥処理に用いる部位のみを示す。
【００２３】
＜１−１．基板処理装置の構成＞
次に、基板処理装置１の構成について図１を用いて説明する。基板処理装置１は、チャンバ１１、制御ユニット１３、乾燥補助液供給ユニット２１、水素ラジカル供給ユニット３１、気体供給ユニット４１、モータ５１、回転駆動部５３、加熱部５４、基板保持部５５、チャックピン５７を備える。また、基板処理装置１は図示しない基板搬入出手段と、図示しないチャックピン開閉機構と、図示しない湿式洗浄手段と、図示しないリンス手段を備える。基板処理装置１の各部について、以下に説明する。
【００２４】
図２は、制御ユニット１３の構成を示す模式図である。制御ユニット１３は、基板処理装置１の各部と電気的に接続しており（図１参照）、各部の動作を制御する。制御ユニット１３のハードウエアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様のものを採用できる。すなわち、制御ユニット１３は、例えば、各種演算処理を行う演算処理部（ＣＰＵ）１５、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ、およびプログラムやデータなどを記憶しておくＨＤＤからなる記憶部１７をバスライン１９に接続して構成されている。記憶部１７には、基板９１の処理内容および処理手順を規定するレシピ、および基板処理装置１の構成に関する装置情報などが記憶されている。
【００２５】
制御ユニット１３において、プログラムに記述された手順に従って主制御部としての演算処理部１５が演算処理を行うことにより、基板処理装置１の各部を制御する各種の機能部が実現される。もっとも、制御ユニット１３において実現される一部あるいは全部の機能部は、専用の論理回路などでハードウエア的に実現されてもよい。
【００２６】
図１に戻る。次に、乾燥補助液供給ユニット２１について説明する。乾燥補助液供給ユニット２１は、基板９１へ乾燥補助液を供給するユニットであり、乾燥補助液供給管２３、乾燥補助液バルブ２５、乾燥補助液ノズル２７、乾燥補助液タンク２９を備える。
【００２７】
乾燥補助液タンク２９は、乾燥補助液供給管２３を介して、乾燥補助液ノズル２７と管路接続しており、乾燥補助液供給管２３の経路途中には乾燥補助液バルブ２５が介挿されている。乾燥補助液タンク２９には、乾燥補助物質を溶媒に溶解させた乾燥補助液が貯留されており、図示しないポンプにより乾燥補助液タンク２９内の乾燥補助液が加圧され、乾燥補助液供給管２３へ送られる。
【００２８】
乾燥補助液バルブ２５は、制御ユニット１３と電気的に接続しており、制御ユニット１３の動作指令によって乾燥補助液バルブ２５の開閉が制御される。乾燥補助液バルブ２５が開成すると、乾燥補助液タンク２９から乾燥補助液供給管２３を通って、乾燥補助液ノズル２７から基板９１に乾燥補助液が供給される。
【００２９】
本実施形態における乾燥補助物質は、常温、常圧雰囲気下で固体状態であることが望ましい。例として、メタクリル系樹脂、スチレン系樹脂、フッ素炭素系樹脂、ノボラック系樹脂、イソブチレン系樹脂、イソプレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、ケイ皮酸ビニル系樹脂、ビニルフェノール系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ベンゾオキサゾール系樹脂などが挙げられる。なお、本実施形態では、イソブチレン系樹脂であるポリイソブチレンを乾燥補助物質として用いる。
【００３０】
本実施形態における乾燥補助物質の溶媒は、乾燥補助物質が溶解性を示し、常温で容易に乾燥が可能であるような液体が好ましい。例として、イソプロピルアルコール（Ｉｓｏ  Ｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ：以下「ＩＰＡ」と記載する）、メタノール、エタノール、アセトン、ベンゼン、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、エーテル、ハイドロフルオロエーテル（Ｈｙｄｒｏ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｅｔｈｅｒ）、プロピレングリコール１−モノメチルエーテル２−アセタート（ＰＧＭＥＡ）、またはＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などが挙げられる。また、前記溶媒の他に、脱イオン水（Ｄｅ  Ｉｏｎｉｚｅｄ  Ｗａｔｅｒ：以下「ＤＩＷ」と記載する）を用いることもできる。なお、本実施形態では、乾燥補助物質の溶媒としてＩＰＡを用いる。本実施形態における乾燥補助液とは、ポリイソブチレンをＩＰＡに溶解したポリイソブチレン溶液である。
【００３１】
次に、水素ラジカル供給ユニット３１について説明する。水素ラジカル供給ユニット３１は、基板９１へ水素ラジカルを供給するユニットであり、水素ガス供給管３３、水素ガスバルブ３５、プラズマ発生部３７、水素ガスタンク３９を備える。
【００３２】
水素ガスタンク３９は、水素ガス供給管３３を介して、プラズマ発生部３７と管路接続しており、水素ガス供給管３３の経路途中には水素ガスバルブ３５が介挿されている。水素ガスタンク３９には、水素ガスが貯留されており、図示しない加圧手段により水素ガスタンク３９内の水素ガスが加圧され、水素ガス供給管３３へ送られる。なお、加圧手段は、ポンプなどによる加圧の他、水素ガスを水素ガスタンク３９内に圧縮貯留することによっても実現される。水素ガスタンク３９に貯留されるガスは、不活性ガスと混合された水素ガスでもよい。
【００３３】
水素ガスバルブ３５は、制御ユニット１３と電気的に接続しており、制御ユニット１３の動作指令によって水素ガスバルブ３５の開閉が制御される。水素ガスバルブ３５が開成すると、水素ガスが水素ガス供給管３３を通って、プラズマ発生部３７へ供給される。
【００３４】
プラズマ発生部３７は、中空である筒状の絶縁管の周面に図示しない放電電極を備え、放電電極に高電圧を印加して絶縁管内に放電を発生させる。絶縁管の端部は水素ガス供給管３３と管路接続しており、放電が発生している絶縁管内に水素ガスが通る。放電箇所に水素ガスが通ることで水素ラジカルが発生し、基板９１に水素ラジカルが供給される。なお、プラズマ発生部３７は放電箇所に水素ガスを通せばよく、本実施形態の構造に限定しない。
【００３５】
プラズマ発生部３７は、制御ユニット１３と電気的に接続しており、制御ユニット１３の動作指令によってプラズマ発生部３７の放電電極への高電圧の印加が制御される。
【００３６】
次に、気体供給ユニット４１について説明する。気体供給ユニット４１は、気体供給管４３を介して気体ノズル４７と接続しており、気体供給管４３へ気体を供給するユニットである。気体供給管４３へ供給された気体は、気体ノズル４７から基板９１の表面へ供給される。
【００３７】
図３に、本実施形態における気体供給ユニット４１の概略構成を示す。気体供給ユニット４１は、窒素ガスバルブ４５、窒素ガスタンク４９を備える。
【００３８】
窒素ガスタンク４９は、気体供給管４３と管路接続しており、気体供給管４３の経路途中には窒素ガスバルブ４５が介挿されている。窒素ガスタンク４９には、窒素ガスが貯留されており、図示しない加圧手段により窒素ガスタンク４９内の窒素ガスが加圧され、気体供給管４３へ送られる。なお、加圧手段は、ポンプなどによる加圧の他、窒素ガスを窒素ガスタンク４９内に圧縮貯留することによっても実現される。
【００３９】
窒素ガスバルブ４５は、制御ユニット１３と電気的に接続しており、制御ユニット１３の動作指令によって窒素ガスバルブ４５の開閉が制御される。窒素ガスバルブ４５が開成すると、気体供給管４３を通って、気体ノズル４７から基板９１に窒素ガスが供給される。
【００４０】
本実施形態では、ここで窒素ガスを用いるが、乾燥補助物質に対して不活性な気体であれば、これに限られない。本実施形態において、窒素ガスの代替となる気体としては、アルゴンガス、またはヘリウムガスが挙げられる。
【００４１】
図１に戻る。次に、モータ５１、回転駆動部５３、加熱部５４、基板保持部５５、およびチャックピン５７について説明する。モータ５１は、制御ユニット１３と電気的に接続しており、制御ユニット１３の動作指令によって、回転駆動部５３を回転駆動させる。回転駆動部５３と基板保持部５５は接続しており、回転駆動部５３がモータ５１によって回転駆動すると、基板保持部５５も回転する。
【００４２】
図４は本実施形態における基板保持部５５の模式断面図である。基板保持部５５の内部には加熱部５４が配されている。基板保持部５５における保持板５６は、基板保持部５５の下方に配された回転駆動部５３に接続している。加熱部５４は回転せず、回転駆動部５３を伝った給電軸により制御ユニット１３と電気的に接続している。加熱部５４は、制御ユニット１３の動作指令によって、加熱を行う。なお、加熱部５４はコイルへ電流を流すことによる電気誘導加熱や、抵抗加熱などが挙げられるが、特定の加熱方法に限定しない。また、本実施形態における加熱部５４は基板保持部５５に内蔵されているが、基板保持部５５と基板９１の間に配してもよく、基板９１の裏面に接するよう配してもよい。基板保持部５５と共に回転できる構造でもよい。
【００４３】
基板保持部５５の周縁部付近の上面には、等角度間隔に複数のチャックピン５７が配置されている。基板９１は、パターンが形成される面を上面に向け、チャックピン５７に保持される。各チャックピン５７は、図示しないチャックピン開閉機構により、チャックピン５７上に載置された基板９１の周縁部を保持しない開状態と、基板９１の周縁部の下面および外周端面に接触し、基板保持部５５の上面から空隙を介して上方の位置に、基板９１を支持する閉状態との間で移動可能となっている。複数のチャックピン５７によって周縁部が保持されることで、基板９１は基板保持部５５上で水平な姿勢で保持されることとなる。
【００４４】
＜１−２．基板処理の工程＞
次に、上記のように構成された基板処理装置１における基板処理動作について説明する。ここで、基板９１上には、凹凸のパターンが前工程により形成されている。パターンは、凸部および凹部を備えている。凸部は、１００〜２００ｎｍの範囲の高さであり、１０〜２０ｎｍの範囲の幅である。また、隣接する凸部間の距離（凹部の幅）は、１０〜２０ｎｍの範囲である。
【００４５】
以下、図１と図５を参照して基板処理の工程を説明する。図５は本実施形態における基板処理装置１の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、所定の基板９１に応じた基板処理プログラム１９がオペレータにより実行指示される。その後、基板９１を基板処理装置１に搬入する準備として、制御ユニット１３が動作指令を行い以下の動作をする。
【００４７】
すなわち、回転駆動部５３の回転を停止し、チャックピン５７は基板９１の受け渡しに適した位置へ位置決めする。また、乾燥補助液バルブ２５、ＩＰＡバルブ３５、窒素ガスバルブ４５を閉成し、チャックピン５７を図示しない開閉機構により開状態とする。
【００４８】
未処理の基板９１が、図示しない基板搬入出手段により基板処理装置１内に搬入され、基板保持部５５のチャックピン５７上に載置されると、図示しない開閉機構によりチャックピン５７を閉状態とする。
【００４９】
未処理の基板９１が基板保持部５５に保持された後、基板に対して、図示しない湿式洗浄手段により、湿式洗浄工程（Ｓ１１）を行う。湿式洗浄工程としては、例えば、基板９１の表面へＳＣ−１（アンモニア、過酸化水素水、および水を含む液体）やＳＣ−２（塩酸、過酸化水素水、および水を含む液体）などの洗浄液を供給した後、リンス液としてＤＩＷを供給する工程が挙げられる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、図示しない湿式洗浄手段により、基板９１の表面にＳＣ−１が供給され、基板９１の洗浄を行った後、基板９１の表面にＤＩＷを供給し、ＳＣ−１を除去する。
【００５１】
次に、ＤＩＷが付着している基板９１の表面へＩＰＡを供給するＩＰＡリンス工程（Ｓ１２）を行う。まず、制御ユニット１３がモータ５１へ動作指令を行い、基板９１を一定速度で回転させる。次に、制御ユニット１３が図示しないリンス手段により、基板９１の表面の中心付近にＩＰＡを供給する。
【００５２】
基板９１の表面に供給されたＩＰＡは、基板９１が回転することにより生ずる遠心力により、基板９１の中心付近から基板９１の周縁部に向かって流動し、基板９１の表面全面に拡散する。これにより、基板９１の表面のＤＩＷをＩＰＡの供給によって置換し、基板９１の表面全面がＩＰＡで覆われる。
【００５３】
次に、基板９１の表面へ乾燥補助液を供給する乾燥補助液供給工程（Ｓ１３）を行う。まず、制御ユニット１３がモータ５１へ動作指令を行い、基板９１を一定速度で回転させる。次に、制御ユニット１３が乾燥補助液バルブ２５へ動作指令を行い、乾燥補助液バルブ２５を開成する。これにより、乾燥補助液を、乾燥補助液タンク２９から乾燥補助液供給管２３および乾燥補助液ノズル２７を介して、基板９１の表面の中心付近に供給する。
【００５４】
基板９１の表面に供給された乾燥補助液は、基板９１が回転することにより生ずる遠心力により、基板９１の中心付近から基板９１の周縁部に向かって流動し、基板９１の表面全面に拡散する。乾燥補助液供給工程終了後の基板９１の表面の様子を図６に示す。
【００５５】
図６のパターン９３は、基板９１の表面に形成されており、凸部９５と凹部９７を備える。図６は、パターン９３の凹部９７に、乾燥補助液としてのポリイソブチレン溶液６１が充填している様子を模式図として示している。後述する析出工程において、基板９１の表面にアモルファスの状態で析出するポリイソブチレン６３の膜厚を十分厚く保つために、乾燥補助液供給工程において、基板９１の回転速度を制御ユニット１３により制御し、基板９１の表面に形成されるポリイソブチレン溶液６１の液膜の膜厚が凸部９５の高さよりも厚くなるように調整する。なお、パターン倒壊の防止及び基板９１の表面に付着した液体を除去できれば、ポリイソブチレン溶液６１の液膜の膜厚を必ずしも凸部９５の高さよりも厚くする必要はない。
【００５６】
図５に戻る。乾燥補助液供給工程の終了後、制御ユニット１３が乾燥補助液バルブ２５へ動作指令を行い、乾燥補助液バルブ２５を閉成する。
【００５７】
次に、析出工程（Ｓ１４）を行う。まず、制御ユニット１３がモータ５１へ動作指令を行い、基板９１を一定速度で回転させる。次に、制御ユニット１３が窒素ガスバルブ４５へ動作指令を行い、窒素ガスバルブ４５を開成する。これにより、窒素ガスを、窒素ガスタンク４９から気体供給管４３および気体ノズル４７を介して、基板９１の表面に供給する。
【００５８】
本実施形態の窒素ガスには、窒素ガスにおけるＩＰＡ蒸気の分圧が、基板９１の表面におけるポリイソブチレン溶液の溶媒としてのＩＰＡの蒸気圧よりも低い窒素ガスを使用する。このような窒素ガスの供給により、基板９１の表面のＩＰＡが蒸発により除去されると、アモルファス状態のポリイソブチレン６３が基板９１の表面に析出する。析出工程終了後の基板９１の表面の様子を図７に示す。
【００５９】
図７は、パターン９３の凹部９７に、ポリイソブチレン６３が充填している様子を模式図として示している。前工程である乾燥補助液供給工程において、基板９１の回転速度を制御し、基板９１の表面におけるポリイソブチレン溶液の液膜の膜厚を凸部９５の高さよりも厚くなるように調整したため、析出工程後のポリイソブチレン６３の膜厚も、凸部９５の高さよりも厚く形成されている。
【００６０】
図５に戻る。析出工程の終了後、制御ユニット１３が窒素ガスバルブ４５へ動作指令を行い、窒素ガスバルブ４５を閉成する。
【００６１】
ここで、本実施形態では溶媒として用いたＩＰＡの蒸発により乾燥補助物質であるポリイソブチレン６３を析出したが、乾燥補助液に対し、冷却による析出や、化学反応による析出など他の方式を用いてもよい。
【００６２】
次に、ポリイソブチレン６３の昇華除去工程（Ｓ１５）を行う。まず、制御ユニット１３が加熱部５４へ動作指令を行い、加熱部５４は加熱を行う。図８は、加熱部５４が加熱している様子を模式図として示している。これにより、基板９１の裏面から昇温が始まる。制御ユニット１３は、基板９１の表面とポリイソブチレン６３が１００℃〜１３８℃の温度で維持されるよう加熱部５４の加熱処理を制御する。制御方法としては、予め、搬入される基板９１の表面と析出されるポリイソブチレン６３の温度が１００℃〜１３８℃の範囲になる場合の加熱部５４の温度を測定し、以降、加熱部５４がその温度になるように制御してもよい。また、温度センサで基板９１とポリイソブチレン６３を測定し、基板９１の表面とポリイソブチレン６３の温度が１００℃〜１３８℃の範囲になるようフィードバック制御を行ってもよい。
【００６３】
基板９１の表面とポリイソブチレン６３がこの温度の範囲内で安定すれば、制御ユニット１３がモータ５１へ動作指令を行い、基板９１を一定速度で回転させる。次に、制御ユニット１３が水素ガスバルブ３５へ動作指令を行い、水素ガスバルブ３５を開成する。さらに、制御ユニット１３がプラズマ発生部３７へ動作指令を行い、プラズマ発生部３７の放電電極に高電圧が印加されることで、放電が開始する。このように、水素ガスの供給後に放電を開始することで、放電により生成された水素ラジカルが供給される。即ち、放電が発生する絶縁管内を酸素成分が存在しない雰囲気にすることで、酸素成分より発生するＯＨラジカル（ヒドロキシルラジカル）による基板９１の酸化を防止することができる。なお、本実施形態ではスポット照射型のプラズマ発生部を用いるため、基板９１を回転させて基板表面全体に水素ラジカルを供給するが、基板表面全体に水素ラジカルを供給できれば、必ずしも回転させる必要はない。
【００６４】
図９はポリイソブチレン６３に水素ラジカルが供給されている様子を模式図として示している。基板９１の表面とポリイソブチレン６３は加熱部５４により１００℃〜１３８℃の範囲内の温度に保持されている。水素ラジカルの供給により、アモルファス状のポリイソブチレン６３は、水素ラジカルと反応してメタンガスとなる。
【００６５】
ここで、析出されたポリイソブチレン６３には少量の酸素が不純物として含まれている場合がある。ポリイソブチレン６３の昇華除去時に、酸素が水素ラジカルと反応して液体の水が発生すると、液体の表面張力によりパターン中の隣接する凸部同士を引き寄せて倒壊させる可能性がある。そこで、基板９１の表面とポリイソブチレン６３の温度を、水の沸点である１００℃以上かつポリイソブチレン６３の融点である１３８℃以下の状態にすることで、水素ラジカルを供給しても、ポリイソブチレン６３をメタンガスと水蒸気の状態で分解することができる。特に、ポリイソブチレン６３だけでなく、基板９１の表面もこの温度範囲内に維持しなければ、基板９１の表面に接するポリイソブチレン６３の分解時に、基板９１の表面温度により冷やされてしまう可能性がある。この場合、基板９１の表面に近接するポリイソブチレン６３に酸素が不純物として含まれていれば、水素ラジカルと反応して液体の水が付着してしまう可能性が生じる。
【００６６】
なお、加熱部５４は、基板９１の表面とポリイソブチレン６３を昇温し、温度保持できれば基板９１の下面への配置に限定されない。例えば、チャンバ１１内に配置し、基板９１とポリイソブチレン６３を昇温・温度維持できればよい。
【００６７】
また、本実施形態における基板９１の表面とポリイソブチレン６３の温度範囲はポリイソブチレン６３の融点である１３８℃以下に定めたが、他の乾燥補助物質によっては、ガラス転移温度よりも高くなると、ゴム状になり、流動性があがるため、パターン倒壊が発生する可能性がある。従って、基板表面と乾燥補助物質をガラス転移温度以下に保持してもよい。なお、一般的な物質のガラス転移温度は、その物質の融点より低いため、ガラス転移温度以下に保持した場合、基板保持部５５の耐熱性は、その物質の融点に対するものより低くてもよい。
【００６８】
さらに、昇華除去工程は真空中で実施してもよい。真空中であれば、昇華速度が上がり、パターン倒壊の可能性がさらに下がる。また、残渣の基板９１への再付着も防止できる。
【００６９】
図５に戻る。昇華除去工程の終了後、制御ユニット１３がプラズマ発生部３７へ動作指令を行い、プラズマ発生部３７の放電電極への高電圧印加を停止する。その後、制御ユニット１３が水素ガスバルブ３５へ動作指令を行い、水素ガスバルブ３５を閉成する。これにより、放電中の絶縁管内に酸素成分が入り込むことがなくなり、酸素成分より発生するＯＨラジカル（ヒドロキシルラジカル）の発生を抑えることができる。従って、基板９１の表面の酸化を防止することが可能となる。
【００７０】
次に、常温化工程（Ｓ１６）を行う。図１０は基板９１の表面で析出されたポリイソブチレン６３が昇華除去された様子を模式図として示している。まず、制御ユニット１３が加熱部５４へ動作指令を行い、加熱部５４は加熱を停止する。次に、制御ユニット１３が窒素ガスバルブ４５へ動作指令を行い、窒素ガスバルブ４５を開成する。これにより、窒素ガスを、窒素ガスタンク４９から気体供給管４３および気体ノズル４７を介して、基板９１の表面に供給する。供給される窒素ガスは常温または常温より低い温度の不活性ガスであり、加熱部５４は既に停止しているので、基板９１は当該工程により早急に常温に戻る。これにより、基板処理に伴うスループットが向上するだけでなく、基板乾燥処理の後、図示しない基板搬入出機構による搬出時において、基板９１の熱膨張による寸法変化により、基板搬入出手段の搬送アームに乗らない、チャックピンの保持が緩い、などの不具合も解消できる。また、基板９１は常温の状態で搬出されるので、搬送アームなどの部材の耐熱性も低くできる。
【００７１】
図５に戻る。常温化工程の終了後、制御ユニット１３が窒素ガスバルブ４５へ動作指令を行い、窒素ガスバルブ４５を閉成する。以上により、一連の基板乾燥処理が終了する。
【００７２】
以上のように、本実施形態では、基板９１の表面で析出した乾燥補助物質を、水素ラジカルで除去することで、基板の酸化を抑制した上で、基板の表面に形成されたパターンの倒壊を防止しつつ、基板の表面に付着した液体を除去することができる。
【００７３】
上述した本実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、本発明の効果がある限りにおいては、基板処理装置及び基板処理方法に、本実施形態に開示されていない構成要素が含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１        基板処理装置
１３      制御ユニット
２１      乾燥補助液供給ユニット
３１      水素ラジカル供給ユニット
４１      気体供給ユニット
３７      プラズマ発生部
３９      水素ガスタンク
５１      モータ
５３      回転駆動部
５５      基板保持部
５７      チャックピン
９１      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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【図１０】
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