(57)【要約】【課題】凹凸パターンの変形を抑制する基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、第１処理部と、第２処理部と、を含む基板処理装置が提供される。前記第１処理部は、固相から気相に転移可能な物質と、溶剤と、を含む第１液体を、表面に凹凸パターンが設けられた基板の前記表面に供給した後に前記表面の前記溶剤の量を減少させる。前記第２処理部は、前記表面の前記溶剤の量が減少された前記基板を収容する第１処理室を含む。前記第１処理室は、前記第１処理室の内部が減圧された状態で前記基板を加熱して前記表面の前記物質の少なくとも一部を前記固相から前記気相に転移させて前記物質を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固相から気相に転移可能な物質と、溶剤と、を含む第１液体を、表面に凹凸パターンが設けられた基板の前記表面に供給した後に前記表面の前記溶剤の量を減少させる第１処理部と、
前記表面の前記溶剤の量が減少された前記基板を収容する第１処理室であって前記第１処理室の内部が減圧された状態で前記基板を加熱して前記表面の前記物質の少なくとも一部を前記固相から前記気相に転移させて前記物質を除去する第１処理室を含む第２処理部と、
を備えた基板処理装置。
【請求項２】
前記第１処理室の内部の圧力と前記第１処理室に収容された前記基板の温度を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記加熱において、前記第１処理室の内部を減圧させた後で前記基板の前記温度を上昇させる請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１処理室の内部の圧力を３０００パスカル以下にした後に、前記基板の温度を８０℃以上にする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第２処理部は、第２処理室をさらに含み、
前記第２処理室は、前記表面の前記溶剤の量が減少された前記基板を収容した状態で前記第２処理室の内部を減圧し、
前記第２処理部は、前記内部が減圧された前記第２処理室の中の前記基板を、前記内部が減圧された前記第１処理室に移動させる請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記加熱のときの前記第１処理室の内部の圧力は、０．１パスカル以上３０００パスカル以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記加熱のときの前記基板の温度は、８０℃以上２５０℃以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記第２処理部は、
減圧ポンプと、
前記減圧ポンプと前記第１処理室との間に設けられ前記減圧ポンプと前記第１処理室とに気密に接続された中間部と、
をさらに含み、
前記中間部の温度は、前記加熱のときの前記第１処理室の内側面の温度よりも低い請求項１〜６のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記中間部は、前記固相から前記気相に転移した前記物質を捕集する請求項７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第１処理部は、
前記第１液体を、前記表面に供給する第１供給部と、
前記第１液体が供給された前記基板を加熱する第１加熱部と、
を含み、
前記第１供給部は、前記第１加熱部の上に配置された前記基板の前記表面に前記第１液体を供給する請求項１〜８のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記第１処理部は、
前記第１液体を、前記表面に供給する第１供給部と、
前記第１液体が供給された前記基板を加熱する第１加熱部と、
前記基板を保持する第１保持部と、
を含み、
前記第１供給部は、前記第１保持部に保持された前記基板の前記表面に前記第１液体を供給し、
前記第１加熱部は、前記第１保持部とは異なる位置で前記基板の温度を上昇させる請求項１〜８のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記第１処理部は、
気体を加熱する加熱部と、
前記気体を加熱する前記加熱部により加熱された前記気体を前記基板の前記表面に供給する第２供給部と、
を含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記第１処理部は、前記基板の裏面に第３液体を供給する第３供給部を含む請求項１〜１１記載のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１３】
固相から気相に転移可能な物質と、溶剤と、を含む第１液体を、表面に凹凸パターンが設けられた基板の前記表面に供給した後に、前記表面の前記溶剤の量を減少させ、
前記表面の前記溶剤の量が減少された前記基板を減圧された空間中で前記基板を加熱して前記表面の前記物質の少なくとも一部を前記固相から前記気相に転移させて前記物質を除去する基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイスの製造工程において、基板が洗浄される。基板の表面に、微細な凹凸パターンが設けられる場合がある。洗浄において、凹凸パターンが変形（例えば倒壊）する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４３８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、凹凸パターンの変形を抑制する基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、第１処理部と、第２処理部と、を含む基板処理装置が提供される。前記第１処理部は、固相から気相に転移可能な物質と、溶剤と、を含む第１液体を、表面に凹凸パターンが設けられた基板の前記表面に供給した後に前記表面の前記溶剤の量を減少させる。前記第２処理部は、前記表面の前記溶剤の量が減少された前記基板を収容する第１処理室を含む。前記第１処理室は、前記第１処理室の内部が減圧された状態で前記基板を加熱して前記表面の前記物質の少なくとも一部を前記固相から前記気相に転移させて前記物質を除去する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。
【図４】第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る基板を例示する模式図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。
【図７】第２の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。
【図８】第３の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。
【図９】実施形態に係る基板処理装置の処理を例示する図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、基板の状態を例示する模式図である。
【図１１】実施形態に係る基板処理装置の動作を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。  
図１に表したように、本実施形態に係る基板処理装置１１０は、第１処理部１０と、第２処理部２０と、基板搬送機構６０と、を含む。
【０００９】
第１処理部１０は、例えば、第１供給部１１ａを含む。  
第１供給部１１ａは、例えば、基板７０の表面７０ｆに第１液体１１ａｌを供給する。第１液体１１ａｌは、例えば固体から気相に直接転移可能な物質１１ａｓと、溶剤１１ａｂと、を含む。物質１１ａｓは、例えば昇華性である。基板７０として、例えば半導体ウェーハが用いられる。
【００１０】
この例では、第１処理部１０に第２供給部１１ｂがさらに設けられている。第２供給部１１ｂは、例えば、基板７０の表面７０ｆに第２液体１１ｂｌを供給する。第２液体１１ｂｌは、例えば、ＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）、ＤＨＦ（希フッ酸）ＳＣ２液（塩酸と過酸化水素水の混合液）、ＳＰＭ（硫酸と過酸化水素水の混合物）等の洗浄薬液及びリンス液（水、純水）の少なくともいずれかを含む。第２供給部１１ｂは、表面７０ｆに向けて、例えば気体１１ｂｇを供給しても良い。
【００１１】
第１処理部１０は、第１加熱部１５をさらに含む。第１加熱部１５は、第１液体１１ａｌが供給された基板７０の温度を上昇させる。すなわち、第１加熱が実施される。第１加熱部１５は、基板７０の表面７０ｆの溶剤の量を減少させる。溶剤を揮発させる。後述するように、溶剤の量を減少させるために、例えば、第２供給部１１ｂが用いられても良い。
【００１２】
第２処理部２０は、第１処理室２１を含む。第１処理室２１は、基板７０を収容する。第１処理室２１は、第１処理室２１の内部が減圧された状態で、基板７０の温度を上昇させる。すなわち、減圧中での加熱（第２加熱）が実施される。これにより、基板７０の表面７０ｆの、上記の物質１１ａｓの少なくとも一部を、固相から気相に直接転移させて、物質１１ａｓを除去する。
【００１３】
この例では、基板処理装置１１０は、例えば減圧ポンプ２５（例えば真空ポンプ）と、中間部２６（例えば捕集機構）と、を含む。減圧ポンプ２５は、例えば第２処理部２０（第１処理室２１）に接続される。減圧ポンプ２５は、第１処理室２１の中を減圧する。中間部２６は、第２処理部２０（第１処理室２１）と減圧ポンプ２５との間に設けられる。中間部２６は、例えば固相から気相に直接転移した物質１１ａｓを捕集する。
【００１４】
基板搬送機構６０は、第１処理部１０と第２処理部２０との間において、基板７０を搬送する。
【００１５】
図２は、第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。  
図２は、第１処理部１０を例示している。  
図２に表すように、第１処理部１０は、第１保持部１２ａを含む、第１保持部１２ａは、基板７０を実質的に水平に保持して、基板７０を回転させる。第１保持部１２ａは、基板７０の側面７０ｓを保持する保持部材１２ｂと、基板７０の裏面７０ｒを保持するスピンチャック１２ｃ（例えば回転機構）と、スピンチャック１２ｃを回転させる回転駆動部１２ｄと、を含む。
【００１６】
第１保持部１２ａの周囲には、カップ１２ｅが設けられている。カップ１２ｅは、例えば基板７０から飛散した液体（第１液体１１ａｌ及び第２液体１１ｂｌなど）を受け止める。第１保持部１２ａ及びカップ１２ｅは、例えば上下方向に移動する。第１保持部１２ａと、基板搬送機構６０と、の間で基板７０は、移動可能である。
【００１７】
この例では、第１加熱部１５は、第１保持部１２ａに設けられる。第１加熱部１５は、基板７０を加熱する基板加熱ユニットである。
【００１８】
この例では、第１供給部１１ａには、例えば第１管路１１ａｐが接続されている。第１管路１１ａｐは、例えば流量調整器と、開閉弁と、を含む。第１管路１１ａｐは、例えば第１供給部１１ａに第１液体１１ａｌを供給する。
【００１９】
この例では、第２供給部１１ｂには、第２管路１１ｂｐが接続されている。第２管路１１ｂｐは、例えば流量調整器と、開閉弁と、を含む。第２管路１１ｂｐは、例えば第２供給部１１ｂへ第２液体１１ｂｌを供給する。第２供給部１１ｂの数は、任意である。
【００２０】
この例では、第１処理部１０には、アーム１１ｘが設けられている。アーム１１ｘは、例えば、基板７０の表面７０ｆに対して実質的に平行である。第１供給部１１ａ及び第２供給部１１ｂは、アーム１１ｘに固定される。アーム１１ｘは、基板７０の表面７０ｆの複数の部分に対向可能である。これにより、第１供給部１１ａ及び第２供給部１１ｂは、基板７０の表面７０ｆの複数の部分に対向可能である。
【００２１】
図３は、第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。  
図３に表したように、第１加熱部１５は、例えば熱板１５ａを含む。熱板１５ａの内部には、例えば加熱ヒータ１５ｈ（例えばホットプレート）が設けられている。熱板１５ａの表面には、複数の保持ピン１５ｐが設けられている。保持ピン１５ｐは、基板７０の裏面７０ｒを保持する。基板７０の裏面７０ｒと、熱板１５ａと、の間には、小さな隙間が形成される。
【００２２】
図４は、第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。  
図４に表したように、この例では、第２処理部２０に、第２処理室２２が設けられる。第１処理室２１と第２処理室２２との間には、第１シャッタ２３（例えば扉）が設けられる。第１シャッタ２３は、開閉可能である。
【００２３】
第１処理室２１は、第１基板保持部２１ａと、第２加熱部２１ｈ（例えば加熱機構）と、圧力計２１ｐと、温度計２１ｔと、を含む。第１基板保持部２１ａは、例えば基板７０を実質的に水平に保持する。第２加熱部２１ｈは、例えば第１処理室２１の下部、側部及び上部のいずれかに設けられる。この例では、第２加熱部２１ｈは、第１処理室２１の下部に設けられている。圧力計２１ｐは、第１処理室２１の内部の圧力を検出する。温度計２１ｔは、第１処理室２１の内部の温度を検出する。第２加熱部２１ｈとして、例えば、赤外線ヒータ（例えばハロゲンヒータまたはカーボンヒータなど）が用いられる。第１処理室２１を加熱するときの減圧雰囲気は、例えば大気圧未満である。減圧雰囲気は、０．１Ｐａ程度が望ましく、加熱温度は、３０℃以上３００℃以下が望ましい。
【００２４】
基板処理装置１１０に、例えば制御部１５０が設けられる。制御部１５０は、例えば、圧力制御機、減圧速度調整機、温度制御機、雰囲気制御機及び搬送時間管理機などを含む。制御部１５０は、第１処理室２１の内部の圧力と、第１処理室２１に収容された基板７０の温度と、を制御する。制御部１５０は、例えば、第１処理室２１の内部を減圧させた後に、第１処理室２１に収容された基板７０を加熱する。
【００２５】
基板処理装置１１０は、例えば減圧配管２５ｐを含む。減圧配管２５ｐは、第１処理室２１と減圧ポンプ２５との間に設けられる。
【００２６】
第２処理室２２は、第２シャッタ２４、第２基板保持部２２ａ及び基板搬送アーム２２ｂを含む。第２シャッタ２４は、例えば基板搬送機構６０と第２処理室２２との間で基板７０の搬送を可能にする。第２基板保持部２２ａは、基板７０を保持する。基板搬送アーム２２ｂは、例えば第２処理室２２から第１処理室２１に基板７０を移動させる。基板搬送アーム２２ｂは、第１処理室２１に設けても良い。例えば、複数の基板７０を同時に処理（バッチ処理）するとき、第２基板保持部２２ａは、複数の基板７０を保持する。基板搬送アーム２２ｂは、複数の基板７０を保持する第２基板保持部２２ａを、第１処理室２１に移動させる。
【００２７】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る基板を例示する模式図である。  
図５（ａ）に表すように、基板７０の表面７０ｆには、凸部７０ａと、凹部７０ｂと、が設けられている。すなわち凹凸パターン７０ｐが設けられている。
【００２８】
図５（ｂ）は、第１液体１１ａｌが供給された後の基板７０の表面７０ｆを表している。基板７０の表面７０ｆは、例えば第１液体１１ａｌにより覆われている。すなわち、凹凸パターン７０ｐは、第１液体１１ａｌにより覆われている。
【００２９】
図５（ｃ）は、第１加熱後における基板７０の表面７０ｆを表している。基板７０の表面７０ｆは、例えば物質１１ａｓにより覆われている。すなわち、第１加熱（乾燥）により、溶剤が揮発する。これにより、凹凸パターン７０ｐは、物質１１ａｓにより覆われる状態が形成される。
【００３０】
図５（ｄ）は、第２加熱後における基板７０の表面７０ｆを表している。第２加熱により、物質１１ａｓが固相から気相に変化する。物質１１ａｓが除去される。このとき、基板７０の表面７０ｆにおいて、凹凸パターン７０ｐの形状が維持される。
【００３１】
実施形態によれば、減圧雰囲気中で第２加熱を行うことで、物質１１ａｓが効率的に除去できる。
【００３２】
例えば、大気中で第２加熱を行う参考例においては、例えば、加熱により気相となった物質１１ａｓが凹凸パターン７０ｐの凹部７０ｂに留まり易い。物質１１ａｓの除去が不十分になる場合がある。  
これに対して、実施形態においては、減圧雰囲気中で第２加熱を実施することで、気相の物質１１ａｓが凹部７０ｂから効率的に除去される。物質１１ａｓの除去が効率的に実施される。これにより、図５（ｄ）に例示したように、物質１１ａｓが除去された後に、凹凸パターン７０ｐの形状が維持される。このように、実施形態によれば、凹凸パターン７０ｐの変形を抑制する基板処理装置が提供できる。
【００３３】
すなわち、実施形態に係る基板処理装置１１０は、第１処理部１０と、第２処理部２０と、を含む。第１処理部１０は、第１液体１１ａｌを、基板７０の表面７０ｆに供給した後に、表面７０ｆの溶剤１１ａｂの量を減少させる。第１液体１１ａｌは、物質１１ａｓと、溶剤１１ａｂと、を含む。物質１１ａｓは、固相から気相に直接転移可能である。基板７０の表面７０ｆは、凹凸パターン７０ｐを含む。
【００３４】
第２処理部２０は、第１処理室２１を含む。第１処理室２１は、溶剤１１ａｂの量が減少された基板７０を収容する。第１処理室２１は、内部が減圧された状態で基板７０を加熱して、表面７０ｆの物質１１ａｓの少なくとも一部を固相から気相に直接転移させて物質１１ａｓを除去する。  
これにより、凹凸パターン７０ｐの変形を抑制することができる。
【００３５】
制御部１５０は、第１処理室２１の内部の圧力と、第１処理室２１に収容された基板７０の温度を制御する。制御部１５０は、例えば第２加熱において、第１処理室２１の内部を減圧させた後で、基板７０の温度を上昇させる。制御部１５０は、第１処理室２１の内部の圧力を３０００パスカル以下にした後に、基板７０の温度を８０℃以上にする。
【００３６】
すなわち、第２処理部２０は、第２処理室２２をさらに含む。第２処理室２２は、表面７０ｆの溶剤１１ａｂの量が減少された基板７０を収容した後で、内部を減圧する。
【００３７】
第２処理室２２が設けられる場合、内部が減圧された第２処理室２２の中の基板７０が、内部が減圧された第１処理室２１に移動される。
【００３８】
第２処理部２０は、第１処理室２１と第２処理室２２との間に設けられた第１シャッタ２３を含む。第１シャッタ２３は、第２処理室２２の内部の気圧を変更するときに、第１処理室２１と第２処理室２２とを隔離する。第１シャッタ２３は、内部が減圧された第２処理室２２の中の基板７０を、内部が減圧された第１処理室２１に移動させるときに、第２処理室２２を第１処理室２１と連続させる。
【００３９】
第２加熱のときの第１処理室２１の内部の圧力は、０．１パスカル以上３０００パスカル以下である。第２加熱のときの基板７０の温度は、８０℃以上２５０℃以下である。
【００４０】
例えば、第２加熱部２１ｈが、第１処理室２１の中に設けられる。これにより、第２加熱において、基板７０が加熱される。第２加熱部２１ｈは、第２加熱において、基板７０の下の位置、基板７０の上の位置、基板７０の側方の位置、及び基板７０の斜めの位置の少なくともいずれかの位置に位置する。
【００４１】
第２処理部２０は、減圧ポンプ２５と、中間部２６と、を含む。中間部２６は、減圧ポンプ２５と第１処理室２１との間に設けられる。中間部２６は、減圧ポンプ２５と第１処理室２１とに気密に接続される。中間部２６の温度は、第２加熱のときの第１処理室２１の内側面の温度よりも低い。
【００４２】
中間部２６は、固相から気相に直接転移した物質１１ａｓを捕集する。物質１１ａｓが捕獲されることで、物質１１ａｓが減圧ポンプ２５に与える悪影響が抑制される。減圧ポンプ２５の動作が安定になる。安定した処理が実施できる。
【００４３】
図２に示した例では、第１供給部１１ａは、第１加熱部１５の上に配置された基板７０の表面７０ｆに第１液体１１ａｌを供給する。
【００４４】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。  
図６（ａ）に表したように、第１処理部１０において、第３供給部１１ｃが設けられる。第３供給部１１ｃは、基板７０の裏面７０ｒに第３液体１１ｃｌを供給する。第３液体１１ｃｌとして、例えば加熱された水が用いられる。第３液体１１ｃｌを用いることで、例えば、基板７０の表面７０ｆに供給された第１液体１１ａｌから溶剤１１ａｂの除去が効果的に行われる。これにより、物質１１ａｓの析出が効果的に行われる。
【００４５】
図６（ｂ）に表したように、第１処理部１０に、ヒータ１１ｂｈ（加熱部）が設けられる。ヒータ１１ｂｈは、第２供給部１１ｂに接続されている。ヒータ１１ｂｈは、気体１１ｂｇを加熱する。気体１１ｂｇにより、例えば、基板７０の表面７０ｆに供給された第１液体１１ａｌから溶剤１１ａｂが効率的に除去される。物質１１ａｓの析出が効率的に行われる。
【００４６】
（第２の実施形態）  
図７は、第２の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。  
図７に表したように、本実施形態に係る基板処理装置１２０は、第１処理部１０と、第２処理部２０と、基板搬送機構６０と、を含む。基板搬送機構６０は、第１処理部１０および第２処理部２０の間に設けられている。
【００４７】
基板処理装置１２０に、例えば基板搬入出部が設けられる。基板搬入出部は、基板７０を基板処理装置１２０の外部へ移動させる。基板搬入出部は、例えばキャリア載置部、搬送部、及び、受け渡し部を含む。キャリア載置部には、複数の基板７０を収容したキャリアが設けられる。搬送部には、搬送機構が設けられる。受け渡し部には、受け渡しユニットが設けられる。搬送機構は、キャリアから基板７０を搬出する。搬送機構は、受け渡しユニットに基板７０を搬送する。
【００４８】
この例でも、第２処理部２０の第１処理室２１において、減圧された状態で基板７０が加熱される。これにより、物質１１ａｓの少なくとも一部を固相から気相に直接転移させて、物質１１ａｓが除去される。物質１１ａｓが十分に除去できる。凹凸パターン７０ｐの変形が抑制される。
【００４９】
（第３の実施形態）  
図８は、第３の実施形態に係る基板処理装置の一部を例示する模式図である。  
図８に例示したように、本実施形態に係る基板処理システム１３０は、第１洗浄装置１４１と、第２洗浄装置１４２と、搬送ボックス（例えばＦＯＳＢ）１４３と、を含む。第１洗浄装置１４１は、第１処理部１０と、第１加熱部１５と、基板搬送機構６０と、を含む。第２洗浄装置１４２は、第２処理部２０と、基板搬送機構６０と、を含む。搬送ボックス１４３は、基板７０を収容する。基板処理システム１３０は、第１洗浄装置１４１と第２洗浄装置１４２との間において基板７０が収容された搬送ボックス１４３を移動させる。第１処理部１０、第２処理部２０及び第１加熱部１５の数は、任意である。
【００５０】
基板処理システム１３０において、基板７０を保持する第１保持部１２ａが設けられる。第１供給部１１ａは、第１保持部１２ａに保持された基板７０の表面７０ｆに第１液体１１ａｌを供給する。第１加熱部１５は、第１保持部１２ａとは異なる位置で、基板７０の温度を上昇させる。
【００５１】
この例でも、減圧された状態で基板７０が加熱される。物質１１ａｓが十分に除去できる。凹凸パターン７０ｐの変形が抑制される。
【００５２】
図９は、実施形態に係る基板処理装置の処理を例示する図である。  
基板処理装置１１０は、洗浄処理および物質充填を、図２に例示した第１処理部１０で実施する。物質析出の少なくとも一部が第２処理部２０で実施されても良い物質除去が第２処理部２０で実施される。
【００５３】
基板処理装置１１０ａは、洗浄処理、物質充填および物質析出を、図６（ａ）に例示した第１処理部１０で実施する。基板処理装置１１０ａは、物質除去を第２処理部２０で実施する。
【００５４】
基板処理装置１１０ｂは、洗浄処理、物質充填および物質析出を、図６（ｂ）に例示した第１処理部１０で実施する。基板処理装置１１０ｂは、物質除去を第２処理部２０で実施する。
【００５５】
基板処理システム１３０は、洗浄処理、物質充填および物質析出を、図２に例示した第１処理部１０で実施する。基板処理システム１３０は、物質除去を第２処理部２０で実施する。
【００５６】
基板処理システム１３１において、洗浄処理および物質充填を、図２に例示した第１処理部１０で実施する。物質析出の少なくとも一部を第２処理部で実施しても良い。物質除去が第２処理部２０で実施される。
【００５７】
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、基板の状態を例示する模式図である。  
図１０（ａ）は、第１加熱後における基板７０の表面７０ｆの第１の例を表している。基板７０の表面７０ｆには、凸部７０ａと、凹部７０ｂと、が設けられている。基板７０の表面７０ｆは、物質１１ａｓにより覆われている。
【００５８】
凸部７０ａの最上端と、物質１１ａｓの最上端と、の間の距離（厚さ１１ａｔ）は、凸部７０ａの高さ７０ｈの５％以上２０％以下であることが望ましい。厚さ１１ａｔが凸部７０ａの高さ７０ｈの２０％よりも厚い場合は、例えば物質１１ａｓの応力により、物質１１ａｓを除去させる際にパターンが倒壊しやすくなる。
【００５９】
図１０（ｂ）は、第１加熱後における基板７０の表面７０ｆの第２の例を表している。厚さ１１ａｔは、凸部７０ａの高さ７０ｈの５％よりも薄い。この場合、凸部７０ａの一部に、露出領域７０ａａが生じる。凹凸パターン７０ｐには、物質１１ａｓにより覆われていない部分が生じる。
【００６０】
図１０（ｃ）は、第２の例について、第２加熱後における基板７０の表面７０ｆを表している。凹凸パターン７０ｐが物質１１ａｓにより十分に覆われていない第２の例においては、基板７０の表面７０ｆにおいて、凸部７０ａに倒壊部７０ａｂが生じる。すなわち、露出領域７０ａａが存在すると、第２加熱を実施したときに、倒壊部７０ａｂが発生する。凹凸パターン７０ｐは、露出領域７０ａａにおいて、倒壊する。  
このため、実施形態においては、凹凸パターン７０ｐが物質１１ａｓにより覆われるようにする。
【００６１】
図１１は、実施形態に係る基板処理装置の動作を例示するフローチャートである。  
図１１に表したように、基板処理装置１１０においては、例えば、固相から気相に直接転移可能な物質１１ａｓと、溶剤１１ａｂと、を含む第１液体１１ａｌを、凹凸パターン７０ｐが設けられた基板７０の表面７０ｆに供給する（ステップＳ１１０）。この動作は、例えば、第１処理部１０で実施される。
【００６２】
そして、第１液体１１ａｌが供給された基板７０の温度を上昇させる第１加熱を実施して、表面７０ｆの溶剤１１ａｂの量を減少させる（ステップＳ１２０）。この動作は、例えば第１処理部１０で実施される。ステップＳ１２０の一部が、第２処理部２０で実施されても良い。
【００６３】
第１処理室２１の内部が減圧された状態で基板７０の温度を上昇させる第２加熱を実施して、表面７０ｆの物質１１ａｓの少なくとも一部を固相から気相に直接転移させて物質１１ａｓを除去する（ステップＳ１３０）。この動作は、例えば第２処理部２０の第１処理室２１で実施される。
【００６４】
実施形態において、例えばドライエッチングが施されている基板７０が処理される。ドライエッチングにより、例えば、半導体装置の一部となる膜（例えばＳｉＮ膜）にパターンが形成される。基板搬送機構６０は、基板７０を第１処理部１０に移動させる。スピンチャック１２ｃは、基板７０を実質的に水平に保持する。回転駆動部１２ｄは、基板７０を回転させる。第２供給部１１ｂは、例えば、基板７０の中心に第２液体１１ｂｌを供給する。第２液体１１ｂｌにより、エッチング残渣やパーティクルなどが基板７０の表面７０ｆから除去される。すなわち、洗浄処理が行われる。
【００６５】
回転駆動部１２ｄは、基板７０を回転させた状態を維持する。第４供給部１１ｄは、例えば、基板７０の中心に第４液体（例えば水）１１ｄｌを供給する。第４液体１１ｄｌにより、基板７０の表面７０ｆの第２液体１１ｂｌ及びパーティクル（エッチング残渣も含む）が除去される。すなわち、洗浄処理のリンスが実施される。
【００６６】
第４液体１１ｄｌが基板７０の表面７０ｆに供給されている状態で、スピン乾燥等の乾燥処理を行うと、基板７０の凹凸パターン７０ｐの倒壊が生じる。このため、乾燥する前に、第１供給部１１ａは、基板７０の中心に第１液体１１ａｌを供給する。第１液体１１ａｌにより、基板７０の表面７０ｆの第４液体１１ｄｌ等を除去される。凹凸パターン７０ｐは、第１液体１１ａｌに覆われる。すなわち、物質充填（第１液体供給）が実施される。
【００６７】
実施形態において、第１液体１１ａｌは、第４液体１１ｄｌが除去されるよりも前に、基板７０の表面７０ｆに供給される。これにより、第１液体１１ａｌが第４液体１１ｄｌを除去する効率が高まる。
【００６８】
基板７０の表面７０ｆにおいて、第１液体１１ａｌの厚さは、基板７０の回転速度により調整される。
【００６９】
例えば、第１液体１１ａｌ、第２液体１１ｂｌ及び第４液体１１ｄｌの供給のそれぞれのタイミングは、互いに重なる。これにより、基板７０の表面７０ｆの乾燥を抑制できる。
【００７０】
第１液体１１ａｌを基板７０の表面７０ｆに供給した後に、第１液体１１ａｌに含まれる溶剤１１ａｂの量を減少させる。それにより、基板７０の表面７０ｆに物質１１ａｓが析出される。すなわち、物質析出（第１加熱処理）が実施される。
【００７１】
物質１１ａｓの析出は、様々な方法で実施することができる。例えば、第２供給部１１ｂから吐出される気体１１ｂｇを用いて、溶剤１１ａｂの量を減少させる。基板７０を回転させた状態で気体１１ｂｇが基板７０に向けて供給される。気体１１ｂｇの温度は、例えば室温以上であり、気体１１ｂｇは、加熱されている。
【００７２】
例えば、第３供給部１１ｃから供給される第３液体１１ｃｌを用いて、溶剤１１ａｂの量を減少させる。基板７０を回転させた状態で、第３供給部１１ｃから、基板７０の裏面７０ｒに第３液体１１ｃｌが供給される。第３液体１１ｃｌの温度は、例えば４０℃以上８０℃以下である。
【００７３】
例えば、第１加熱部１５を用いて基板７０を加熱することにより、溶剤１１ａｂの量を減少させる。基板搬送機構６０は、基板７０を第１処理部１０から第１加熱部１５に移動させる。保持ピン１５ｐを用いて基板７０を保持する。第１加熱部１５は、基板７０を加熱する。基板７０の温度は、例えば３０℃以上１５０℃以下である。  
上記の方法などにより、基板７０の表面７０ｆの溶剤１１ａｂが除去される。
【００７４】
例えば、搬送ボックス１４３は、第１洗浄装置１４１から基板７０を取り出す。その後、搬送ボックス１４３は、第２洗浄装置１４２に基板７０を移動させる。その後、基板搬送機構６０は、第２処理部２０に基板７０を移動させる。導入された基板７０は、第２処理室２２に搬送される。その後、基板搬送アーム２２ｂは、基板７０を第２処理室２２から第１処理室２１に移動させる第１基板保持部２１ａは、基板７０を保持する。第２加熱部２１ｈは、基板７０を加熱する。
【００７５】
基板７０の表面７０ｆに物質１１ａｓを析出した後、物質１１ａｓを除去する（例えば物質除去、第２加熱処理）。第１処理部１０で処理された基板７０は、第２処理室２２に導入される。第２処理室２２内を減圧した後に、第１シャッタ２３を開き第１処理室２１に導入する。第１処理室２１は予め加熱され、減圧されている。第２加熱部２１ｈは、基板７０を減圧雰囲気下で加熱する。加熱時における第１処理室２１の内部の圧力は、３０００Ｐａ〜０．１Ｐａの範囲が望ましい。加熱時における基板７０の温度は、８０℃〜２５０℃の範囲が望ましい。
【００７６】
例えば、第２処理部２０は、物質１１ａｓの析出を行う。その場合には、第１処理室２１内で基板７０の加熱処理を実施する。その後、第１処理室２１の内部を減圧する。第２加熱部２１ｈは、基板７０を減圧雰囲気下で加熱する。第２加熱部２１ｈの加熱手段は、任意である。第２加熱部２１ｈの加熱手段は、例えば、輻射熱を用いた加熱手段などがある。上記により、微細な凹凸パターンの洗浄後の倒壊を抑制することができる。
【００７７】
例えば、半導体デバイスの製造工程では、成膜、リソグラフィ及びエッチングなどを経て基板７０の表面７０ｆに微細な凹凸パターンが形成さる。凹凸パターン７０ｐの形成の過程において、水または有機溶媒を用いた洗浄処理が施される。凹凸パターン７０ｐの間隔（ラインアンドスペース）は狭くなってきている。間隔が４０ｎｍ以下の微細パターンにおいては、凹部７０ｂに残留した水が基板７０から乾燥する際に、毛細管力により凸部７０ａを変形させる。これにより、互いに隣接する凸部７０ａどうしが接触する場合がある。すなわち、パターンが倒壊する。
【００７８】
微細な凹凸パターン７０ｐの倒壊を抑制するために、洗浄処理後に基板７０の表面７０ｆに存在するリンス液をＩＰＡ(イソプロピルアルコール)で置換する方法があるが、高アスペクト比の場合には、倒壊の抑制の効果は不十分である。
【００７９】
一方、洗浄後に、溶液を基板７０の表面７０ｆに塗布し、冷却または溶媒除去により凝固させ、凹部７０ｂを埋めて、その後大気圧下で加熱することで塗布した物質を基板７０の表面７０ｆから除去する方法が考えられる。例えば、洗浄後に凹凸パターン７０ｐを形成した基板７０に、ポリマーを含む溶液を供給して乾燥させる。その後、ポリマーを除去するために、熱処理、減圧処理、プラズマ処理及び反応ガス供給の少なくともいずれかの処理を行う。これにより、ポリマーが分解して除去される。しかし、この方法では、分解反応物が基板７０の表面７０ｆに残る場合がある。
【００８０】
これに対して、実施形態においては、固相から気相に直接転移可能な物質１１ａｓで凹凸パターン７０ｐを覆う。そして、減圧雰囲気中で第２加熱を行うことで、物質１１ａｓを効率的に除去する。気相となった物質１１ａｓが凹凸パターン７０ｐの凹部７０ｂに留まることが抑制でき、気相の物質１１ａｓが凹部７０ｂから効率的に除去される。実施形態においては、分解反応物は、実質的に発生しない。もし、分解反応物が発生した場合にも、分解反応物は、効率的に排気される。
【００８１】
このように、表面７０ｆに凹凸パターン７０ｐを有する基板７０の洗浄において、凹凸パターン７０ｐに毛細管力が働き、パターン倒壊が生じる場合がある。実施形態に係る基板処理装置１１０は、このような凹凸パターン７０ｐを有する基板７０の洗浄において、パターン倒壊を抑制する。
【００８２】
実施形態は、表面に凹凸パターンが形成された基板上の液体を除去して乾燥させる基板洗浄システム（装置）に係る。前記基板表面に前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記基板表面に昇華性物質を含む溶液を前記基板に供給する溶液供給手段と、を含む第１洗浄ユニットが設けられる。前記基板を収容する収容室と、前記収容室に収容した前記基板を加熱する手段と、前記収容室に収容した前記基板を減圧する手段と、を含む第２洗浄ユニットとがさらに設けられる。
【００８３】
実施形態に係る基板洗浄システムは、例えば、基板の表面を洗浄液で洗浄し、洗浄した基板を乾燥させるための処理を行う。基板洗浄システムは、第１洗浄ユニットと、第２洗浄ユニットと、を含む。第１洗浄ユニットは、洗浄液供給手段と、溶液供給手段と、を含む。洗浄液供給手段は、基板表面に洗浄液を供給する。溶液供給手段は、基板表面に昇華性物質を含む溶液を供給する。第２洗浄ユニットは、収容室と、加熱する手段と、減圧する手段と、を含む。収容室は、基板を収容する。加熱する手段は、収容室に収容した基板を加熱する。減圧する手段は、収容室に収容した基板を減圧する。
【００８４】
第１洗浄ユニットは、析出させる手段を含む。析出させる手段は、溶液から昇華性物質を析出させる。
【００８５】
第１洗浄ユニットは、保持機構と、回転機構と、第１ノズルと、第２ノズルと、を含む。保持機構において、前記第１洗浄ユニットは、前記基板を水平に保持する。回転機構は、基板を水平面内で回転させる。第１ノズルは、基板の主面との間に所定の間隔を隔てて対向可能である。第１ノズルは、洗浄液またはリンス液を基板に供給する。第２ノズルは、基板の主面との間に所定の間隔を隔てて対向可能である。第２ノズルは、有機溶剤または昇華性物質を含む溶液を基板に供給する。
【００８６】
第２洗浄ユニットは、制御機構と、減圧速度調整機構と、温度制御機構と、を含む。制御機構は、収容室内の圧力を制御する。減圧速度調整機構は、収容室内の減圧速度を調整する。温度制御機構は、収容室内の温度を制御する。
【００８７】
基板洗浄システムは、雰囲気制御機構と、搬送時間管理機構と、を含む。  
雰囲気制御機構は、第１洗浄ユニットと第２洗浄ユニットとの間の基板の搬送において、基板の雰囲気を制御する。搬送時間管理機構は、搬送時間を管理する。
【００８８】
第２洗浄ユニットは、捕集機構と、制御手段と、を含む。捕集機構は、収容室内の昇華性物質を捕集する。制御手段は、捕集機構の温度を収容室の壁面温度よりも低く制御する。
【００８９】
昇華性物質を析出させる手段は、純水を供給する機構、基板の背面から加熱する機構、気体を基板に供給する機構、基板を加熱する機構、の少なくとも１つ以上の加熱機構を含む。純水を供給する機構は、基板の背面から室温以上に加熱された純水を供給する。基板の背面から加熱する機構は、ホットプレートにより基板の背面から加熱する。気体を基板に供給する機構は、室温以上に加熱された気体を基板に供給する。基板を加熱する機構は、室温以上に加熱された加熱処理室で基板を加熱する。
【００９０】
実施形態に係る基板処理装置は、例えば、基板の表面を洗浄液で洗浄し、洗浄した基板を乾燥させる。
【００９１】
基板処理装置は、処理室と、洗浄液供給手段と、溶液供給手段と、昇華性物質を析出させる手段と、昇華性物質を除去させる除去室と、基板を加熱する手段と、減圧する手段と、搬送手段と、を含む。処理室は、基板を収容し洗浄処理する。洗浄液供給手段は、処理室に収容された基板表面に洗浄液を供給する。溶液供給手段は、処理室に収容された基板表面に昇華性物質を含む溶液を供給する。昇華性物質を析出させる手段は、溶液から昇華性物質を析出させる。除去室は、密閉可能で、昇華性物質を除去させる。基板を加熱する手段は、除去室に収容した基板を加熱する。減圧する手段は、除去室を減圧する。搬送手段は、処理室と除去室との間において基板を搬送する。
【００９２】
基板処理装置は、雰囲気制御手段を含む。雰囲気制御手段は、搬送中及び除去室内の少なくともいずれかにおいて、基板の雰囲気を、不活性雰囲気またはドライ雰囲気に制御する。
【００９３】
除去室は、減圧速度調整手段を含む。減圧速度調整手段は、減圧速度を調整する。
【００９４】
除去室は、保持機構と、回転機構と、を含む。保持機構は、基板を水平に保持する。回転機構は、基板を水平面上に回転させる。
【００９５】
除去室は、捕集手段と、制御手段と、を含む。捕集手段は、除去室に連結された昇華性物質を捕集する。制御手段は、捕集手段の温度を、除去室の壁面温度よりも低く制御する。除去室は、基板保持手段と、排気口と、を含む。基板保持手段は、複数の基板を収容可能である。
【００９６】
実施形態によれば、凹凸パターンの変形を抑制する基板処理装置及び基板処理方法が提供される。
【００９７】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、基板処理装置に含まれる第１処理部、第２処理部、供給部及び処理室などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【００９８】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００９９】
その他、本発明の実施の形態として上述した基板処理装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての基板処理装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１００】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…第１処理部、  １１ａ…第１供給部、  １１ａｂ…溶剤、  １１ａｌ…第１液体、  １１ａｐ…第１管路、  １１ａｓ…物質、  １１ａｔ…厚さ、  １１ｂ…第２供給部、  １１ｂｇ…気体、  １１ｂｈ…ヒータ、  １１ｂｌ…第２液体、  １１ｂｐ…第２管路、  １１ｃ…第３供給部、  １１ｃｌ…第３液体、  １１ｃｐ…第３管路、  １１ｄ…第４供給部、  １１ｄｌ…第４液体、  １１ｄｐ…第４管路、  １１ｅ…第５供給部、  １１ｅｌ…第５液体、  １１ｅｐ…第５管路、  １１ｘ…アーム、  １２ａ…第１保持部、  １２ｂ…保持部材、  １２ｃ…スピンチャック、  １２ｄ…回転駆動部、  １２ｅ…カップ、  １５…第１加熱部、  １５ａ…熱板、  １５ｈ…加熱ヒータ、  １５ｐ…保持ピン、  ２０…第２処理部、  ２１…第１処理室、  ２１ａ…第１基板保持部、  ２１ｈ…第２加熱部、  ２１ｐ…圧力計、  ２１ｔ…温度計、  ２２…第２処理室、  ２２ａ…第２基板保持部、  ２２ｂ…基板搬送アーム、  ２３…第１シャッタ、  ２４…第２シャッタ、  ２５…減圧ポンプ、  ２５ｐ…減圧配管、  ２６…中間部、  ６０…基板搬送機構、  ７０…基板、  ７０ａ…凸部、  ７０ａａ…露出領域、  ７０ａｂ…倒壊部、  ７０ｂ…凹部、  ７０ｆ…表面、  ７０ｈ…高さ、  ７０ｐ…凹凸パターン、  ７０ｒ…裏面、  ７０ｓ…側面、  １１０、１１０ａ、１１０ｂ、１２０…基板処理装置、  １３０、１３１…基板処理システム、  １４１…第１洗浄装置、  １４２…第２洗浄装置、  １４３…搬送ボックス、  １５０…制御部
【図１】
2015185713.tif 000003
【図２】
2015185713.tif 000004
【図３】
2015185713.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015185713.tif 000008
【図７】
2015185713.tif 000009
【図８】
2015185713.tif 000010
【図９】
2015185713.tif 000011
【図１０】
2015185713.tif 000012
【図１１】
2015185713.tif 000013