(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されたパターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行う基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む少なくとも１種類の溶剤含有処理液を、前記基板保持部に保持された前記基板に対して供給する処理液供給部と、
前記基板保持部及び前記処理液供給部を収容するチャンバと、
前記チャンバの内部に気体を供給する気体供給機構と、
前記チャンバの内部の雰囲気を排気する排気機構と、
前記処理液供給部が前記溶剤含有処理液を前記基板に供給している溶剤含有処理液の供給期間内又は前記供給期間の後に、前記気体供給機構及び前記排気機構の少なくとも一方を制御することによって前記基板の周囲の空間を流れる気流の流量または流速を増加させる気流変更を行う気流制御部と、
を備え、
前記気体供給機構として前記基板保持部により保持された前記基板の上方の空間に気体を供給する気体供給部を備え、前記気流制御部は、前記気体供給部から供給される気体の流量を調節する給気流量調節部を含み、前記気流制御部は、前記気体供給部から供給される気体の流量を増加させることにより前記気流変更を行う、基板処理装置。
【請求項２】
前記排気機構として前記基板保持部に保持された前記基板の周囲の雰囲気を排気する排気ラインを備え、前記気流制御部は、前記排気ラインを流れる排気の流量を調節する排気流量調節部を含み、前記気流制御部は、前記気流変更を行うときに、前記排気ラインを流れる排気の流量も調節する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板保持部により保持された前記基板の周囲を囲む包囲体をさらに備え、前記排気ラインは前記包囲体に接続されて前記包囲体内の雰囲気を排気し、これにより前記基板の上方の空間の雰囲気を吸引する、請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記基板保持部に保持された基板の上方の空間の溶剤の濃度を計測する濃度計測部をさらに備え、
前記気流制御部は、前記濃度計測部により計測された溶剤の濃度値に応じて前記気流変更を行う、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
基板に形成されたパターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行う基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む少なくとも１種類の溶剤含有処理液を、前記基板保持部に保持された前記基板に対して供給する処理液供給部と、
前記基板保持部及び前記処理液供給部を収容するチャンバと、
前記チャンバの内部に気体を供給する気体供給機構と、
前記チャンバの内部の雰囲気を排気する排気機構と、
前記処理液供給部が前記溶剤含有処理液を前記基板に供給している溶剤含有処理液の供給期間内又は前記供給期間の後に、前記気体供給機構及び前記排気機構の少なくとも一方を制御することによって前記基板の周囲の空間を流れる気流の流量または流速を増加させる気流変更を行う気流制御部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の上方の空間の溶剤の濃度を計測する濃度計測部と、を備え、
前記気流制御部は、前記濃度計測部により計測された溶剤の濃度値に応じて前記気流変更を行う、基板処理装置。
【請求項６】
前記処理液供給部は、前記溶剤含有処理液として、前記昇華性物質を含まない前記溶剤及び前記昇華性物質を溶解しうる溶剤に前記昇華性物質を溶解してなる昇華性物質溶液の両方を基板に供給するように構成され、
前記処理液供給部は、前記昇華性物質を含まない前記溶剤を前記基板に供給した後に、前記昇華性物質溶液を前記基板に供給する、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板に対して処理液を供給する処理液供給部と、前記基板保持部及び前記処理液供給部を収容するチャンバと、前記チャンバの内部に気体を供給する気体供給機構と、前記チャンバの内部の雰囲気を排気する排気機構と、を備える基板処理装置を用いて、前記基板に形成されたパターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行う基板処理方法であって、
前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む少なくとも１種類の溶剤含有処理液を、前記基板に対して供給する処理液供給工程と、
前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む溶剤含有処理液を前記基板に供給している溶剤含有処理液の供給期間内又は前記供給期間の後に、前記気体供給機構及び前記排気機構の少なくとも一方を制御することによって前記基板の周囲の空間を流れる気流の流量または流速を増加させる気流変更を行う気流変更工程と、
を備え、
前記気流変更工程は、前記気体供給機構によって前記基板の上方の空間に供給される気体の流量を調節することを含む、基板処理方法。
【請求項８】
前記気流変更工程は、前記排気機構である前記基板の周囲の雰囲気を排気する排気ラインを流れる排気の流量を増加させることを含む、請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記排気ラインは、前記基板の周囲を囲む包囲体内の雰囲気を排気し、これにより前記基板の上方の空間の雰囲気が吸引される、請求項８記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記気流変更工程は、前記基板保持部に保持された前記基板の上方の空間の溶剤の濃度を計測する濃度計測部により得られる濃度の計測値に応じて前記気流変更を行う、請求項７から９のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板に対して処理液を供給する処理液供給部と、前記基板保持部及び前記処理液供給部を収容するチャンバと、前記チャンバの内部に気体を供給する気体供給機構と、前記チャンバの内部の雰囲気を排気する排気機構と、を備える基板処理装置を用いて、前記基板に形成されたパターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行う基板処理方法であって、
前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む少なくとも１種類の溶剤含有処理液を、前記基板に対して供給する処理液供給工程と、
前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む溶剤含有処理液を前記基板に供給している溶剤含有処理液の供給期間内又は前記供給期間の後に、前記気体供給機構及び前記排気機構の少なくとも一方を制御することによって前記基板の周囲の空間を流れる気流の流量または流速を増加させる気流変更を行う気流変更工程と、 
を備え、
前記気流変更工程は、前記基板保持部に保持された基板の上方の空間の溶剤の濃度を計測する濃度計測部により得られる濃度の計測値に応じて前記気流変更を行う、基板処理方法。
【請求項１２】
前記処理液供給工程は、前記昇華性物質を含まない前記溶剤を前記基板に供給する溶剤供給工程と、その後に前記昇華性物質を溶解しうる溶剤に前記昇華性物質を溶解してなる昇華性物質溶液を基板に供給する昇華性物質溶液供給工程とを含む、請求項７から１１のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して請求項７から１２のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に形成されたパターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウエハ等の基板に形成されるパターンの微細化に伴い、パターンのアスペクト比（高さ／幅）が高くなってきている。アスペクト比がある値より大きくなると、基板に対して半導体形成時の液処理後に行われる乾燥処理の際にパターン倒壊（パターンを構成する凸状部の倒壊）が生じやすくなる。【０００３】
この問題を解決するため、パターンの凹部内にあるＩＰＡを昇華性物質の溶液で置換する工程、その後、昇華性物質溶液中の溶剤を蒸発させてパターンの凹部内を固体状態の昇華性物質で満たす工程、その後、昇華性物質を昇華させる工程、という一連の工程を備えた乾燥方法が実行される（特許文献１を参照）。この方法は、液体の表面張力によるパターン倒壊を防止する上で有効である。【０００４】
しかし、上記方法を用いた場合に、基板表面に斑が生じ、パターンが昇華性物質皮膜に完全に覆われずパターンの一部が露出することがある。これはパターン倒壊につながるため、回避しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明は、昇華性物質の皮膜を基板全体に形成することができる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、基板に形成されたパターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む少なくとも１種類の溶剤含有処理液を、前記基板保持部に保持された前記基板に対して供給する処理液供給部と、前記基板保持部及び処理液供給部を収容するチャンバと、前記チャンバの内部に気体を供給する気体供給機構と、前記チャンバの内部の雰囲気を排気する排気機構と、前記処理液供給部が前記溶剤含有処理液を前記基板に供給している溶剤含有処理液の供給期間内又は前記供給期間の後に、前記気体供給機構及び前記排気機構の少なくとも一方を制御することによって前記基板の周囲の空間を流れる気流の流量または流速を増加させる気流変更を行う気流制御部と、を備えた基板処理装置が提供される。【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板に対して処理液を供給する処理液供給部と、前記基板保持部及び処理液供給部を収容するチャンバと、前記チャンバの内部に気体を供給する気体供給機構と、前記チャンバの内部の雰囲気を排気する排気機構と、を備える基板処理装置を用いて、前記基板に形成されたパターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行う基板処理方法であって、前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む少なくとも１種類の溶剤含有処理液を、前記基板に対して供給する処理液供給工程と、前記昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む溶剤含有処理液を前記基板に供給している溶剤含有処理液の供給期間内又は前記供給期間の後に、前記気体供給機構及び前記排気機構の少なくとも一方を制御することによって前記基板の周囲の空間を流れる気流の流量または流速を増加させる気流変更を行う気流変更工程と、を備えた基板処理方法が提供される。【０００９】
本発明のさらに他の実施形態によれば、基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して上記の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の実施形態によれば、基板の上方の空間の溶剤濃度を低く抑えることができるので、昇華性物質の皮膜を基板全体に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す基板処理システムに含まれる処理ユニットとしての洗浄ユニットの概略構成を示す図である。
【図３】図２に示す洗浄ユニットの排気系の変形例を示す概略図である。
【図４】図１に示す基板処理システムに含まれる処理ユニットとしてのベークユニットの概略構成を示す図である。
【図５】洗浄ユニットにて行われる工程について説明するためのウエハ表面部の概略断面図である。
【図６】試験結果を説明するためのグラフである。
【図７】洗浄ユニットの変形例を示す概略図である。
【図８】昇華性物質皮膜の表面に現れる斑状欠陥をウエハの上方から見たイメージ図。
【図９】斑状欠陥とウエハ上のパターンとの関係を示したイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
【００１３】
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
【００１４】
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚のウエハＷを水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
【００１５】
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。
【００１６】
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
【００１７】
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。
【００１８】
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。
【００１９】
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
【００２０】
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００２１】
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
【００２２】
処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
【００２３】
次に、図２〜図４を参照して処理ユニット１６の構成について説明する。本実施形態では、基板処理システム１に含まれる処理ユニット１６は、洗浄ユニット１６Ａと、ベークユニット１６Ｂとを含む。図１では洗浄ユニット１６Ａとベークユニット１６Ｂとを区別していないが、例えば、処理ステーション３の図１中上側にある処理ユニット１６を洗浄ユニット１６Ａ、図１中下側にある処理ユニット１６をベークユニット１６Ｂとすることができる。
【００２４】
図２に示すように、洗浄ユニット１６Ａは、チャンバ（ユニットハウジング）２０Ａを備えている。チャンバ２０Ａ内には、基板保持機構３０が設けられている。  基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。
【００２５】
基板保持機構３０により保持されたウエハＷに、処理液供給部４０から処理液が供給される。処理液供給部４０は、薬液（例えばＤＨＦ、ＳＣ−１等）を供給する薬液ノズル４１、リンス液（例えば純水（ＤＩＷ））を供給するリンスノズル４２、昇華性物質を溶解しうる溶剤（例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ））を供給する溶剤ノズル４３、および昇華性物質溶液（例えばケイフッ化アンモニウムを溶剤ここではＩＰＡに溶解させたもの）を供給する昇華性物質溶液ノズル４４を備えている。
【００２６】
上記のノズル４１〜４４は、各々に接続された供給ライン（図示せず）を介して対応する処理液の供給源（液貯留タンクまたは工場用力）（図示せず）に接続されている。各供給ラインには、開閉弁、流量制御弁等の流量調節機器（図示せず）が介設されている。また、上記のノズル４１〜４４は、ノズルアーム４５の先端に取り付けられている。ノズルアーム４５を動作させることにより、ノズル４１〜４４をウエハＷ中心部の真上の処理位置と、ウエハＷの外方の待機位置との間で移動させることができる。
【００２７】
チャンバ２０Ａの天井部には、ＦＦＵ（Fan  Filter  Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１のダクト２２には、ファン２３およびダンパ２４等の流量調整弁が介設されている。ファン２３を回転させることにより、ダクト２２の吸引口２２ａからクリーンルーム内の空気がダクト２２内に流入する。空気は、ダクト２２の出口２２ｂの下方に設けられたＵＬＰＡフィルタ２５等のフィルタにより濾過された後、チャンバ２０Ａの内部空間に下向きに流出する。
【００２８】
チャンバ２０Ａの内部に気体を供給する気体供給機構としてＦＦＵ２１と気体供給部２７が設けられている。チャンバ２０Ａの上部には、パンチングプレートの形態の整流板２６が設けられている。整流板２６は、ＦＦＵ２１からチャンバ２０Ａ内に下向きに吐出された清浄空気の分布を調節する。気体供給部２７は、ＦＦＵ２１と整流板２６との間の空間に気体を供給する。気体供給部２７は、気体供給ノズル２７ａを有する。気体供給ノズル２７ａには、気体供給源２７ｂから、開閉弁、流量制御弁等の流量調節機器２７ｃが介設された気体供給ライン２７ｄを介して窒素ガスまたはドライエア等の清浄な低湿度気体が供給される。気体供給部２７を、ＦＦＵ２１のダクト２２内（ダンパ２４の下流側）に気体を供給するように設けてもよい。なお、ＦＦＵ２１と気体供給部２７は、気体供給機構の一例であって、気体供給機構の設置位置、形状、気体供給量等は、装置構造に対応して様々な形態を有していてもよい。
【００２９】
基板保持機構３０の保持部３１を取り囲むように回収カップ５０が配置されている。回収カップ５０は、ウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、回収カップ５０内部の雰囲気を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成されている。ここでは、排気口５２を介した排気は「カップ排気（Ｃ−ＥＸＨ）」と記載する。
【００３０】
チャンバ２０Ａの内部の雰囲気を排気する排気機構として、排気口５２には、排気路５３が接続されている。回収カップ５０内の雰囲気は、常時、排気路５３および排気口５２を介して吸引され、回収カップ５０内は負圧となっている。このため、ＦＦＵ２１から供給された後に整流板２６を通って下向きに流れ、ウエハＷの上方のウエハＷの近傍の空間（以下、簡便のため、「ウエハ近傍上方空間」と呼ぶ）に到達した清浄空気が、回収カップ５０の上部開口部の周壁とウエハＷの外周縁との間を通って回収カップ５０内に引き込まれる（図２の矢印Ｆを参照）。上記の気流により、ウエハＷに供給された処理液由来の雰囲気（薬液雰囲気、溶剤雰囲気）がウエハ近傍上方空間に滞留することが抑制されている。
【００３１】
排気路５３は２つの分岐路５３ａ，５３ｂに分岐し、再び１つの排気路５３に合流している。排気路５３の下流端は減圧された工場排気系のダクト（図示せず）に接続されている。一方の分岐路５３ａにノーマルオープンの開閉弁５４ａが設けられ、他方の分岐路５３ｂにノーマルクローズの開閉弁５４ｂが設けられている。開閉弁５４ｂを開くことにより、排気路５３を流れる排気（カップ排気）の流量が増大し、回収カップ５０内の圧力が下がる。その結果、回収カップ５０内に引き込まれる気体の流量が増え、ウエハ近傍上方空間を流れる気体（清浄空気）の流量（または流速）を増大させることができる。
【００３２】
２つの分岐路５３ａ，５３ｂを設けることに代えて、図３に概略的に示すように、排気路５３に、ダンパまたはバタフライ弁等の流量調整弁５４を設けてもよい。この場合、流量調整弁５４の開度を調節することにより、排気路５３を流れる排気の流量を調節することができる。この場合も、ウエハ近傍上方空間を流れる気体（清浄空気）の流量（または流速）を変化させることができる。図２の構成において、分岐路５３ａ，５３ｂの上流側または下流側の排気路５３に流量調整弁５４を設けてもよい。なお、上記の排気路５３の構造に限らず、排気機構の設置位置、形状、気体供給量等は、装置構造に対応して様々な形態を有していてもよい。
【００３３】
ノズルアーム４５の先端部には、溶剤濃度センサ４６が取り付けられている。溶剤濃度センサ４６により、ウエハ近傍上方空間内の溶剤濃度（ＩＰＡ濃度）を測定することができる。
【００３４】
回収カップ５０を、複数のカップ体（図示せず）を組み合わせて構成し、これら複数のカップ体の相対的位置関係を変更することによって回収カップ５０内に異なる流体通路が形成されるようにしてもよい。この場合、処理液（例えば酸性処理液、アルカリ性処理液、有機系処理液）の種類に応じた流体通路を通って、処理液および当該処理液に随伴する気体が回収カップ５０から排出される。このような構成は当業者において周知であるので、図示及び説明は省略する。この場合、少なくとも有機系処理液（溶剤、昇華性物質溶液）を用いた処理を行うときの排気流量が、上記のように調節可能であればよい。
【００３５】
チャンバ２０Ａの下部であって回収カップ５０の外側には、回収カップ５０の外側の雰囲気を排気する排気口５６が設けられている。排気口５６には、図示しない工場排気系のダクトに接続された排気路５７が接続されている。排気路５７には、ダンパまたはバタフライ弁等の流量調整弁５８が設けられている。排気口５６からチャンバ２０Ａの内部空間の雰囲気を排出することにより、回収カップ５０の外側に薬液雰囲気または有機雰囲気が滞留することを防止することができる。ここでは、排気口５６を介した排気は、「モジュール排気（Ｍ−ＥＸＨ）」と記載する。
【００３６】
次にベークユニット１６Ｂについて図４を参照して簡単に説明する。ベークユニット１６Ｂは、チャンバ２０Ｂを有する。チャンバ２０Ｂ内には、抵抗加熱ヒーター６２が内蔵された熱板６１が設けられている。熱板６１上面には複数の支持ピン６３が設けられている。支持ピン６３はウエハＷの下面周縁部を支持し、ウエハＷの下面と熱板６１の上面との間に小さな隙間が形成される。熱板６１の上方に、昇降移動可能な排気用フード（覆い）６４が設けられる。排気用フード６４の中心に設けられた開口部に、昇華性物質回収装置６６およびポンプ６７が介設された排気管６５が接続されている。昇華性物質回収装置６６は、昇華性物質回収装置６６に流入してきた排気を冷却して昇華性物質を析出させることにより、昇華性物質を回収する。
【００３７】
次に、上述の洗浄ユニット１６Ａおよびベークユニット１６Ｂを備えた基板処理システム１により実行される一連の処理について説明する。以下の一連の処理は、制御装置４（図１参照）の制御の下で自動的に実行される。
【００３８】
半導体装置を形成する膜、例えばＳｉＮ膜にパターンを付与するためにドライエッチングを施したウエハＷが、基板搬送装置１７により洗浄ユニット１６Ａに搬入され、基板保持機構３０により水平に保持される。
【００３９】
まず、基板保持機構３０により回転させられているウエハＷの中心部の上方に薬液ノズル４１を位置させ、この薬液ノズル４１から洗浄用の薬液をウエハＷに供給することにより、前工程で生じたエッチング残渣、パーティクル等の不要物質をウエハＷ表面から除去する（薬液洗浄工程）。
【００４０】
次に、引き続きウエハＷを回転させたまま、ウエハＷの中心部の上方にリンスノズル４２を位置させ、このリンスノズル４２からリンス液としてのＤＩＷをウエハＷに供給することにより、ウエハＷ上の薬液および前工程で生じた反応生成物が除去される（リンス工程）。
【００４１】
次に、引き続きウエハＷを回転させたまま、ウエハＷの中心部の上方に溶剤ノズル４３を位置させて、この溶剤ノズル４３から（昇華性物質を含まない）ＩＰＡ（つまり昇華性物質を溶解することができる溶剤）がウエハＷに供給されて、ウエハＷ上のＤＩＷがＩＰＡに置換される（溶剤供給工程）。このときの状態が図５（ａ）に示されている。つまり、ウエハＷの表面に形成されたパターン１００（凸部１０１と、隣接する凸部１０１間の凹部１０２とを有する）の全体が、ＩＰＡの液膜に覆われている。
【００４２】
次に、引き続きウエハＷを回転させたまま、ウエハＷの中心部の上方に昇華性物質溶液ノズル４４を位置させて、この昇華性物質溶液ノズル４４から昇華性物質溶液ＳＬ（つまり昇華性物質を溶解することができる溶剤であるＩＰＡに昇華性物質を溶解させた溶液）がウエハＷに供給されて、ウエハＷ上にあるＩＰＡを昇華性物質溶液ＳＬで置換する（昇華性物質溶液供給工程）。このときの状態が図５（ｂ）に示されている。つまり、凹部１０２には昇華性物質溶液ＳＬが充填され、ウエハＷの表面に形成されたパターン１００の全体が、昇華性物質溶液ＳＬの液膜に覆われている。その後、ウエハＷの回転を調整することにより、昇華性物質溶液ＳＬの液膜の厚さ（これにより昇華性物質膜ＳＳの膜厚「ｔ」が決まる）を調節する。
【００４３】
次に、昇華性物質溶液中の溶剤を蒸発させて、昇華性物質を析出（固化）させ、固体の昇華性物質膜ＳＳを形成する（析出工程）。析出工程は、例えば、（ウエハＷに対する液の供給を行わないで）ウエハＷを回転させながら溶剤を自然に蒸発させることにより行うことができる。基板保持機構３０の保持部３１に内蔵されるか、あるいは、ウエハＷ近傍に配置された図示しない加熱手段（例えば抵抗加熱ヒーターまたはＬＥＤ加熱ランプ）等により、ウエハＷを暖めることにより、析出工程を促進することも可能である。析出工程の終了時の状態が図５（ｃ）に示されている。つまり、凹部１０２に固体の昇華性物質膜ＳＳが充填されている。昇華性物質膜ＳＳの膜厚「ｔ」は、パターン１００が露出しないような値であって（つまり、「ｔ」がパターン１００の凸部１０１の高さ「ｈ」より大きい）、かつ、なるべく小さいことが望ましい。
【００４４】
上述した薬液洗浄工程とリンス工程との間、リンス工程と溶剤供給工程との間、溶剤供給工程と昇華性物質溶液供給工程との間で液切れによりパターン１００が周囲雰囲気中に露出しないように、前工程で用いる処理液の吐出期間の終期と、後工程で用いる処理液の吐出期間の始期とをオーバーラップさせることが好ましい。
【００４５】
上述した薬液洗浄工程、リンス工程、溶剤供給工程、昇華性物質溶液供給工程および析出工程を実施している間、ノズルアーム４５の先端部に取り付けられた溶剤濃度センサ４６により、ウエハ近傍上方空間内の溶剤（ＩＰＡ）濃度が計測されている。溶剤濃度の計測値が予め定められた閾値（第１閾値）例えば５００ｐｐｍを超えると、制御装置４は、排気路５３を通る排気の流量を増加させる。この排気流量の増加は、ノーマルクローズの開閉弁５４ｂを開くことにより実現することができる。なお、図３の構成の場合には、流量調整弁５４の開度を大きくすることにより排気流量を増加させることができる。
【００４６】
排気路５３の排気流量を増加させることにより、前述したように、ウエハ近傍上方空間から回収カップ５０内に引き込まれる気体の流量が増加し、ウエハ近傍上方空間を流れる気体の流量（または流速が）増加し、ウエハ近傍上方空間内を漂う溶剤蒸気（ＩＰＡ蒸気）が回収カップ５０内により強く引き込まれるようになる。その結果、ウエハ近傍上方空間内の溶剤濃度（ＩＰＡ濃度）を低下させることができる。
【００４７】
増大させた排気路５３の排気流量は、析出工程が終了するまで維持してもよい。そうすることにより、より確実にウエハ近傍上方空間内の溶剤濃度を低く維持することができる。これに代えて、溶剤濃度センサ４６により検出されたＩＰＡ濃度が予め定められた閾値（第２閾値）未満となったら、増大させた排気路５３の排気流量を元に戻してもよい。そうすることにより、工場用力（工場排気系）を有効利用することができる。なお、上記第１閾値と第２閾値は同じ値でもよいが、第２閾値を第１閾値よりも小さくすることが制御の安定性の観点から好ましい。
【００４８】
なお、排気路５３の排気流量（カップ排気の排気流量）を増加させると、チャンバ２０Ａ内の圧力が低下し、チャンバ２０Ａ内にチャンバ２０Ａ外部の雰囲気が流入するおそれがある。この問題を解消するために、（１）排気路５７の排気流量（モジュール排気の排気流量）を減少させる、（２）気体供給部２７の気体供給ノズル２７ａから気体を供給し、チャンバ２０Ａ内に供給される気体の総流量を増やす、（３）ＦＦＵ２１が各チャンバ２０Ａへの気体供給流量を個別的に制御できるならば、（例えばファン２３またはダンパ２４の制御により）ＦＦＵ２１からチャンバ２０Ａ内に供給される気体の総流量を増やす、等の対応策の少なくともいずれか一つを実行することができる。チャンバ２０Ａ内への気体供給流量を増やす対応策（２）または（３）を採用した場合には、ウエハ近傍上方空間に流入する気体のダウンフローが増加するため、ウエハ近傍上方空間内の溶剤濃度をより効率良く低下させることができる。
【００４９】
析出工程が終了したら、基板搬送装置１７により、洗浄ユニット１６ＡからウエハＷを搬出し、ベークユニット１６Ｂに搬入する。次いで、排気用フード６４が下降してウエハＷの上方を覆う。排気用フード６４に接続された排気管６５に介設されたポンプ６７によりウエハＷの上方空間を吸引しながら、昇温された熱板６１により昇華性物質の昇華温度よりも高い温度にウエハＷが加熱される。これにより、ウエハＷ上の昇華性物質は昇華して、ウエハＷから除去される（昇華性物質除去工程）。
【００５０】
昇華性物質除去工程の終了時の状態が図５（ｄ）に示されている。つまり、パターン１００の凸部１０１の倒壊を生じさせることなく、凹部１０２に充填されていた昇華性物質が除去されている。昇華性物質除去工程の終了後、ウエハＷは、基板搬送装置１７により、ベークユニット１６Ｂから搬出され、元のキャリアＣに搬送される。
【００５１】
次に、ウエハ近傍上方空間を流れる気体の流量（または流速を）増加させることにより、健全な昇華性物質膜が形成できることについて説明する。
【００５２】
図６は、図２に示した洗浄ユニット１６Ａに概ね相当する処理ユニットを用いて、リンス工程、溶剤供給工程、昇華性物質溶液供給工程および析出工程を実施し、排気路（５３）の排気流量、ウエハＷ上方のＩＰＡ濃度、及び斑状欠陥の発生の有無について確認する試験を行った。
【００５３】
排気流量は、（試験１）０．４５ｍ３／ｍｉｎ、（試験２）０．５３ｍ３／ｍｉｎ、（試験３）０．６５ｍ３／ｍｉｎ、（試験４）０．９０ｍ３／ｍｉｎ、（試験５）１．００ｍ３／ｍｉｎの５水準とした。各試験において、溶剤供給工程、昇華性物質溶液供給工程および析出工程を実施している間、上記の流量で一定に維持した。各試験において、ウエハＷの中心部の上方１０ｍｍの位置でＩＰＡ濃度を測定した。
【００５４】
試験結果を図６のグラフに示す。排気流量が０．４５ｍ３／ｍｉｎ、０．５３ｍ３／ｍｉｎのとき、ＩＰＡ濃度の最大値（溶剤供給工程、昇華性物質溶液供給工程および析出工程の全期間における最大値）がそれぞれ４０００ｐｐｍ、８００ｐｐｍであり、いずれの場合も昇華性物質の膜の表面に斑状欠陥が発生していた（ＮＧ）。一方、排気流量が０．６５ｍ３／ｍｉｎ、０．９０ｍ３／ｍｉｎ、１．００ｍ３／ｍｉｎのときのＩＰＡ濃度は、それぞれ３００ｐｐｍ、３００ｐｐｍ、５００ｐｐｍであり、いずれの場合も昇華性物質の膜の表面に斑状欠陥は発生していなかった。このことから、少なくともウエハＷの近傍のウエハＷの上方の空間のＩＰＡ濃度を所定値（この試験では５００ｐｐｍ）以下に抑えることにより、斑状欠陥の発生を防止できることがわかった。そして、そのためには、排気流量を所定値（この試験では）０．６５ｍ３／ｍｉｎ以上とすることが有効であることがわかった。斑状欠陥の発生を防止することができる排気流量は、チャンバ２０の内容積や昇華性物質溶液の濃度により変化するものと考えられる。
【００５５】
本実施形態で対象とする斑状欠陥をウエハの上方から見た場合のイメージ図を図８に示す。また、図９は斑状欠陥とウエハ上のパターンとの関係を示したイメージ図であり、パターンが昇華性物質皮膜に完全に覆われておらず露出している。斑状欠陥の発生のメカニズムは、現時点では明確ではないが、本件発明者は以下のいずれかであると考えている。（メカニズム１）ウエハ表面近傍に比較的高濃度（例えば１０００ｐｐｍ程度）のＩＰＡ蒸気が存在していると、一旦析出（固化）した昇華性物質の膜を溶解させ、溶解した部分に斑状欠陥が生じる。（メカニズム２）ウエハ表面近傍に比較的高濃度（例えば１０００ｐｐｍ程度）のＩＰＡ蒸気が存在していると、析出（固化）しようとしている昇華性物質の中の溶剤の蒸発が抑制されることにより気化熱が低下するため、昇華性物質の大きな塊（大きな結晶）が析出（固化）し、歪みが大きい結晶粒界部に斑状欠陥が生じる。推定される斑状欠陥のメカニズムが正しいか否かに関わらず、ウエハ表面近傍のＩＰＡ濃度を抑制することにより斑状欠陥の発生を防止できることは、上記試験結果より明らかである。
【００５６】
上記実施形態によれば、ウエハ近傍上方空間内のＩＰＡ濃度が増加したときにウエハ近傍上方空間内の気体の流量または流速を増加させることにより、ウエハ近傍上方空間内のＩＰＡ濃度を減少させることができる。このため、欠陥の無い健全な昇華性物質の膜を形成することができる。
【００５７】
また、ウエハ近傍上方空間内のＩＰＡ濃度が増加したときに回収カップ５０の排気流量を増大させるので、回収カップ５０の排気流量を常に高く維持する場合に生じうる不利益（例えば下記の（１）〜（３））を回避することができる。すなわち、（１）回収カップ５０内の気流は、回転するウエハＷに供給された後にウエハＷから飛散する処理液（ミスト状になる）を、意図した態様で排液口に導くことができるように設定されており、回収カップ５０の排気流量を必要以上に高めることは、回収カップ５０内、特にウエハＷの周縁部近傍の気流を乱すことになる。また、（２）多くの処理ユニットで共用している排気系の吸引力を一つの処理ユニットで多量に利用することは、限られた工場用力の有効利用という観点から好ましくない。求められる排気流量を達成するため、工場排気系の能力を増加させるか、あるいは基板処理システム１専用の排気ポンプを新設しなければならない場合もある。（３）チャンバ２０Ａ内の圧力低下を防止するため、排気流量に相当する供給流量で気体をチャンバ２０Ａ内に供給する際に、工場用力が余分に消費される。
【００５８】
上記実施形態では、回収カップ５０の排気流量を増大させることにより、ウエハ近傍上方空間内のＩＰＡ濃度を減少させた。つまり、ウエハＷの下方の空間の吸引量を増大させることにより、ウエハ近傍上方空間内の気体の流量または流速を増加させた。しかしながら、これには限定されるものではなく、ウエハＷの上方の空間を吸引することにより、ウエハ近傍上方空間内の気体の流量または流速を増加させてもよい。
【００５９】
具体的には、例えば、図７に概略的に示すように、回収カップ５０の外側に回収カップ５０の外側を囲む筒状体７０を設け、さらに筒状体７０の上部開口を概ね閉塞する天板７１を設ける。筒状体７０は昇降可能（矢印７０ａ参照）とし、使用しないときには下降位置に退避できるようにする。天板７１も、上昇位置にある筒状体７０の上部開口を閉鎖する閉鎖位置と、閉鎖位置から退避した退避位置との間を移動可能（矢印７１ａ参照）とする。天板７１に吸引口７２を設け、吸引口７２を介して、筒状体７０と天板７１とによって囲まれた空間を、ポンプ７３が介設された排気路７４を介して吸引可能とする。この場合、ノズル４１〜４４は、１つ以上の棒状のノズルアーム７５の先端に設け、ノズルアーム７５を筒状体７０の側周壁に設けた開口７０ｂを介してウエハの上方の空間に進出（矢印７５ａ参照）できるようにする。ポンプ７３を動作させることにより、ウエハ近傍上方空間内に吸引口７２に向かう気流が形成され、つまり、ウエハ近傍上方空間内の気体の流量または流速が増大し、ウエハ近傍上方空間内のＩＰＡ濃度を低下させることができる。
【００６０】
上記実施形態においては、ウエハ近傍上方空間内の気体の流量または流速の増加は、溶剤濃度センサ４６のＩＰＡ濃度の検出値が所定の閾値を超えたときに行った。しかしながら、処理条件が同じならば、ウエハ近傍上方空間のＩＰＡ濃度が閾値を超える溶剤含有処理液の供給期間の開始からの経過時間は概ね同じである。従って、ＩＰＡ濃度が閾値を超えると想定される経過時間を実験により求めておき、その経過時間が到来したときや到来よりも少し前にウエハ近傍上方空間内の気体の流量または流速の増加が開始されるようにプロセスレシピを作成してもよい。上記の増加開始は、例えば、「溶剤供給工程開始と同時」、「溶剤供給工程開始から１０秒後」、「昇華性物質溶液供給工程開始と同時」、「昇華性物質溶液供給工程開始から５秒後」、のように定義することができる。また、昇華性物質溶液供給工程の後である析出工程においてＩＰＡ濃度が閾値を超えることも想定されるので、その場合は、「析出工程開始と同時」、「析出工程開始から５秒後」、のように定義してもよい。一方、そもそもウエハ近傍上方空間のＩＰＡ濃度が閾値の近傍まで上昇することがないように、溶剤含有処理液の供給期間の開始時間から所定時間前に気流変更を開始するようにしてもよい。上記の増加開始は、例えば、「溶剤供給工程開始の１０秒前」や、「昇華性物質溶液供給工程開始の１０秒前」、のように定義することができる。
【００６１】
上記実施形態においては、リンス工程の後に、溶剤供給工程を行ってから昇華性物質溶液供給工程を行ったが、リンス工程の後に溶剤供給工程を行わずに昇華性物質溶液供給工程を実行することも可能である。この場合、パターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行うために用いられる溶剤含有処理液（昇華性物質を溶解しうる溶剤を含む溶液）は１種類（昇華性物質溶液のみ）である。これに対して、前述した実施形態においては、パターンの凹部に昇華性物質を満たす処理を行うために用いられる溶剤含有処理液は、溶剤（昇華性物質を含まない）と、昇華性物質溶液の２種類である。
【００６２】
処理対象の基板は、上述した半導体ウエハＷに限定されるものではなく、ＬＣＤ用ガラス基板、セラミック基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
Ｗ  基板（半導体ウエハ）
２３，２４  給気流量調節部、気流制御部（ＦＦＵ２１のファン、ダンパ）
２７ｃ  給気流量調節部、気流制御部（気体供給部２７の流量調節機器２７ｃ）
３０  基板保持部（基板保持機構）
４０  処理液供給部
４６  濃度計測部（溶剤濃度センサ）
５０  包囲体（回収カップ）
５３，７４  排気ライン（排気路）
５４  排気流量調節部、気流制御部（流量制御弁）
５４ａ，５４ｂ  排気流量調節部、気流制御部（開閉弁）
７０，７１  包囲体（筒状体、天板）
７３  排気流量調節部、気流制御部（ポンプ）
１００  パターン
１０２  パターンの凹部
【図１】
0006728358.tif 000002
【図２】
0006728358.tif 000003
【図３】
0006728358.tif 000004
【図４】
0006728358.tif 000005
【図５】
0006728358.tif 000006
【図６】
0006728358.tif 000007
【図７】
0006728358.tif 000008
【図８】
0006728358.tif 000009
【図９】
0006728358.tif 000010