(57)【要約】基板の表面に形成された微細パターン内に付着した不純物或いはパーティクルを確実に除去することが可能な基板の処理装置及び処理方法を提供する。略水平面内で基板Ａを回転保持する回転保持手段（１２）と、基板Ａの略中心に向かって処理液を供給する処理液供給手段（１４）とを有する、基板の処理装置（１０）である。処理装置（１０）は、処理液による基板Ａの表面Ａ１の処理を促進するための処理促進手段（１６）を有し、この処理促進手段（１６）は、基板Ａの表面Ａ１に形成される微細パターン内に付着する異物を処理液によって処理するのに十分な磁界強さを基板Ａの表面Ａ１において有し、且つ基板Ａの表面Ａ１に沿う方向の成分を有する磁界Ｂを発生するように基板Ａの表面Ａ１から離間配置した磁石（４０）を有する。
2004107426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段を有する、基板の処理装置において、
処理液による基板の表面の処理を促進するための処理促進手段を更に有し、
この処理促進手段は、前記処理液供給手段から供給された処理液が処理すべき基板の表面に沿って流れる際、処理液の水をクラスター分解するのに十分な磁界強さを備えた磁界が基板の表面に及ぶ磁石を有する、ことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
略水平面内で基板を回転保持する回転保持手段と、基板の略中心に向かって処理液を供給する処理液供給手段とを有する、基板の処理装置において、
処理液による基板の表面の処理を促進するための処理促進手段を更に有し、
該処理促進手段は、基板の表面に形成される微細パターン内に付着する異物を処理液によって処理するのに十分な磁界強さを基板の表面において有し且つ基板の表面に沿う方向の成分を有する磁界を発生するように基板の表面から離間配置した磁石を有する、ことを特徴とする基板の処理装置。
【請求項３】
前記処理液が炭酸ガスを所定濃度溶存させた超純水であり、この超純水を用いて基板の表面をリンス処理する、ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。
【請求項４】
前記磁界の強さは、イオン化した処理液が微細パターン内において螺旋運動を起こすのに十分な所定ラーマ半径を生じる大きさを有する、請求の範囲第２項に記載の処理装置。
【請求項５】
前記磁石は、全体が略Ｕ字の形状を有し、一端の磁極から基板の表面を経て他端の反対磁極まで延びる磁力線が発生するように、両端が基板の表面を指向するように、基板の表面から所定間隔を隔てて配置される、請求の範囲第２項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記処理促進手段は、第１棒磁石、第２棒磁石及び磁性材料からなり、両端を有する磁性構造体を有し、
この磁性構造体の一端及び他端には、前記第１棒磁石の一端及び前記第２棒磁石の一端が、互いに磁極が反対となるようにそれぞれ固定されている、請求の範囲第５項に記載の処理装置。
【請求項７】
前記第１棒磁石及び前記第２棒磁石それぞれの他端は、互いに近づく向きに上方に傾斜する端面を有する、請求の範囲第６項に記載の処理装置。
【請求項８】
前記処理促進手段は、基板の表面上への位置が重なるように基板の上方および下方それぞれに配置された一対の処理促進手段からなり、
それにより、前記第１棒磁石、前記第２棒磁石、前記磁性構造体及び処理すべき基板の表面により磁気回路を形成する、請求の範囲第６項に記載の処理装置。
【請求項９】
基板に関して前記処理促進手段と逆側に配置された処理促進調整手段を更に、有し、
前記処理促進調整手段は、全体が略Ｕ字形の形状を備えた調整磁石を有し、両端が処理すべき表面と反対側の表面を指向するように配置され、
前記処理促進手段により形成される磁気回路が処理すべき基板の表面をその一部とするように、この調整磁石の基板の表面に対する位置を調整可能とする、請求の範囲第６項に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記調整磁石は、コイル電磁石からなり、コイルへの電流を調整することにより磁界の強さを調整する、請求の範囲第９項に記載の処理装置。
【請求項１１】
複数の前記処理促進手段を有し、
複数の前記処理促進手段は、互いに協働して基板の回転により基板の処理すべき表面全体をカバーするように配置される、請求の範囲第６項〜第１０項のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項１２】
前記複数の処理促進手段の１つは、その磁性構造体が、側方に抜ける切り欠きを有し、
前記処理液供給手段は、基板の中心に向かって鉛直下方に延びる供給管を有し、
前記複数の処理促進手段の１つは、前記供給管が前記切り欠き内を通るように配置され、
更に、基板と前記磁石との間のレベルで、この供給管の側周面に取り付けられ、基板を覆うように拡がる磁石保護板が設けられている、請求の範囲第１１項に記載の処理装置。
【請求項１３】
前記複数の処理促進手段の少なくとも１つは、それぞれの前記磁性構造体の長手方向軸線の向きが、処理液の流線の向きに直交するように配置される、請求の範囲第１１項又は第１２項に記載の処理装置。
【請求項１４】
前記複数の処理促進手段の少なくとも１つは、前記磁性構造体の長手方向の所定位置を通り、且つ前記磁性構造体に対して略直交する鉛直軸線を中心に自転可能である、請求の範囲第１１項に記載の処理装置。
【請求項１５】
更に、前記複数の処理促進手段を基板の中心まわりに公転させる公転駆動手段を有する、請求の範囲第１１項〜第１４項のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項１６】
処理すべき基板の表面のある位置において、基板の表面に沿い、且つその位置の処理液の流線方向と交わる成分を有する磁界を設ける、請求の範囲第１２項に記載の装置。
【請求項１７】
略水平面内で基板を回転保持しながら、基板の略中心に向かって処理液を供給する基板の処理方法において、
基板の表面に形成される微細パターン内に付着する異物を処理液により処理するのに十分な磁界強さの磁界が基板の表面に及ぶように、基板の表面から離間して磁石を配置する段階を有することを特徴とする基板の処理方法。
【請求項１８】
更に、略水平面内で基板を正逆方向に回転させる段階を有する、請求の範囲第１７項に記載の基板の処理方法。
【請求項１９】
基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段を有する、基板の処理装置において、
処理液による基板の表面の処理を促進するための処理促進手段を更に有し、
該処理促進手段は、基板の表面に形成される微細パターン内に付着する異物を処理液によって処理するのに十分な磁界強さを基板の表面において有し且つ基板の表面に沿う方向の成分を有する磁界を発生するように基板の表面から離間配置した磁石を有する、ことを特徴とする基板の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、磁石を備えた基板の処理装置および処理方法に関し、更に、詳細には、基板の表面の処理を促進することが可能な、磁石を備えた基板の処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】  昨今、超ＬＳＩデバイスの高性能化及び高集積化の要請から、Ｓｉウェハである半導体基板は、水平方向には微細化が、一方垂直方向には配線の多層化がそれぞれ追求されている。このような半導体基板の製造工程において、薬液によって基板に付着した不純物、不要な膜或いはパーティクル等の異物を基板から除去する基板の洗浄処理工程は、必要不可欠な工程であり、この工程をいかに効率的に行うかが、半導体基板の製造コストに多大な影響を与える。この洗浄処理工程は、Ｓｉウェハ上に付着する異物に応じて処理液を選択する必要がある。この点について、以下に詳細に説明する。
Ｓｉウェハ上にフンデルワールス力によりパーティクルが付着する場合には、Ｈ２Ｏ２、ＮＨ４ＯＨ、Ｈ２Ｏを体積混合比１対１対５の割合で混合した処理液（いわゆるＳＣ１）を用いて、酸化膜生成処理と酸化膜エッチング処理の繰り返しにより、パーティクルを除去する。より具体的には、以下の反応により、Ｓｉウェハ上に酸化膜が生成される。
Ｓｉ＋２Ｈ２Ｏ２  →  ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ
次いで、以下の反応により、酸化膜が除去され、それによりパーティクルがウェハから除去される。
ＳｉＯ２＋ＯＨ−  →  ＨＳｉＯ３−
このように、酸化膜生成処理においては、処理液中の過酸化水イオンが、酸化膜エッチング処理においては、処理液中のＯＨ−イオンが重要な役割を果たし、パーティクルをＳｉウェハから直接除去する代わりに、一旦酸化膜を生成し、酸化膜ごと除去することにより、Ｓｉウェハへの悪影響を防止することが可能となる。
一方、Ｓｉウェハ上に金属不純物、例えばＣｕが付着する場合には、処理液としてＨＦ、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２Ｏ（いわゆるＦＰＭ）を用いて、前述と同様に、酸化膜生成処理と酸化膜エッチング処理の繰り返しにより、パーティクルを除去する。より具体的には、以下の反応により、Ｓｉウェハ上に酸化膜が生成される。
Ｓｉ＋２Ｈ２Ｏ２  →  ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ
次いで、以下の反応により、酸化膜が除去され、それによりパーティクルがウェハから除去される。
ＳｉＯ２＋６ＨＦ−  →  Ｈ２ＳｉＦ６＋２Ｈ２Ｏ
ＳｉＯ２＋４ＨＦ  →  ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ
Ｃｕ  →  Ｃｕ２＋２ｅ
このように、パーティクルの除去の場合と同様に、酸化膜生成処理においては、処理液中の過酸化水イオンが、酸化膜エッチング処理においては、処理液中のＨＦ−イオンが重要な役割を果たし、パーティクルをＳｉウェハから直接除去する代わりに、一旦酸化膜を生成し、酸化膜毎除去することにより、Ｓｉウェハへの悪影響を防止することが可能となる。
ここで、従来の基板の処理装置について説明すれば、基板の処理装置は、基板を略水平面内で回転するための基板の回転装置と、基板を支持するための基板の支持装置と、基板の略中心に処理液を供給するための処理液供給装置とを有する。このような構成により、略水平面内で高速回転（たとえば数百ないし数千ＲＰＭ）する基板の略中心に処理液を供給することにより、処理液は、遠心力の作用により基板の中心から基板の外周縁に向かって基板の半径方向に飛散し、それにより基板の表面全体を処理液で処理することが可能となる。
また、磁石を用いて基板の洗浄処理を行う技術が、たとえば日本国特許第３１４０５２０号公報に開示されている。この洗浄処理技術は、特にＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）後の洗浄処理に関し、基板表面の研磨により発生し、基板の表面に付着した帯電不純物を洗浄処理液とともにブラシにより擦り落とすに際し、基板の表面上を移動する帯電不純物をして所定向きの磁界中を横切らせることにより、不純物に発生するローレンツ力を利用して、不純物の動きの加速を通じて、不純物の基板表面への再付着を防止するものである。しかしながら、このような従来の基板の処理装置には、以下に示すような技術的な問題点が存する。
第１に、処理液が微細パターンのさらなる微細化により、微細パターン内へ浸入することが困難になっている点である。より詳細には、特に最近、ＳＴＩ（ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）のもとで、Ｃｕによる埋め込み配線と、いわゆるｌｏｗ−ｋ材による層間絶縁膜とのシステムインテグレーションが推進されており、いずれも余分な絶縁膜或いは埋め込み金属をＣＭＰにより研磨して平坦化を図るのが必須であり、このようなＣＭＰにより研磨された絶縁膜、金属等不純物を薬液により洗浄して、残存した薬液或いはリンス液を基板から完全に除去する必要がある。
Ｃｕによる埋め込み配線は、いわゆるダマシン工程或いはデュアルダマシン工程により行われる。ダマシン法は、別名埋め込み配線と称せられる方法であり、絶縁膜に上層の配線と下層の配線とを連結するためのコンタクトホールを形成して、その上部に配線材料となる金属膜を成膜した後、溝以外の部分の金属をＣＭＰで除去するものであり、特にデュアルダマシン工程は、エッチングによる層間絶縁膜の配線パターン溝とともに、ビアホールを形成する点がダマシン工程と異なり、いずれにしても、基板に形成されるホールのアスペクト比が、例えば、従来の５前後から１０以上へと必然的に大きくなる。このため、ホール内に残った不純物或いはパーティクルを洗浄処理するのに処理液をホール内に供給しようとしても、処理液の水は通常、単一の水分子ではなく、水素結合を通じて１０ないし１３の分子数からなるクラスターを形成しているため、処理液の表面張力によりホールのような微細パターン内へ処理液が浸入するのが困難である。このように、処理液自体をクラスター分解する技術が要望される。
第２に、微細パターン内で付着した不純物或いはパーティクルを除去するためには、処理液が微細パターン内に浸入することを前提に、なお処理液イオンと不純物或いはパーティクルとの反応接触機会を増大することが必要であるところ、処理液の濃度をいたずらに高濃度化する以外に有効な手段がないのが現状である。この点で、処理液イオンと、微細パターン内の除去すべき不純物或いはパーティクルとの接触機会を増大させて、それにより反応除去を促進させることが要望される。特にＣＭＰ後の基板の洗浄処理において、洗浄液自体の洗浄特性を向上させることにより、基板の表面に対してブラシ等によるスクラブ洗浄を不要として、物理的接触により基板への悪影響を回避することが可能な洗浄処理技術の開発が要望される。
第３に、基板の表面に形成される無数の微細パターンは、その溝の向きが様々であり、特に処理液の流速が高い場合に、処理液の流線の向きと溝の向きとが合わないと、不純物或いはパーティクルの除去処理効果を十分に得ることが困難である。この点で、処理液の流線の向きは基板の表面上の位置に応じて変化するが、処理液の流線の向きに係わらず、無数の微細パターンの除去処理に対する歩留まりを向上することが可能な技術が要望される。
【発明の開示】
本発明の目的は、基板の表面に形成された微細パターン内に付着した不純物或いはパーティクルを確実に除去することが可能な基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、微細パターン内外を問わず、基板の表面に付着する不純物或いはパーティクルと処理液との処理反応を促進することが可能な基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、基板の表面全体に亘って分布するアトランダムな向きに形成された多数の微細パターン内に付着した不純物或いはパーティクルを歩留まり良く除去することが可能な基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一つの観点に従う基板の処理装置は、
基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段を有する、基板の処理装置において、
処理液による基板の表面の処理を促進するための処理促進手段を更に、有し、
この処理促進手段は、前記処理液供給手段から供給された処理液が処理すべき基板の表面に沿って流れる際、処理液の水をクラスター分解するのに十分な磁界強さを備えた磁界が基板の表面に及ぶ磁石を有する、構成としている。
上記目的を達成するために、本発明による他の観点に従う基板の処理装置は、
略水平面内で基板を回転保持する回転保持手段と、基板の略中心に向かって処理液を供給する処理液供給手段とを有する、基板の処理装置において、
処理液による基板の表面の処理を促進するための処理促進手段を更に、有し、この処理促進手段は、基板の表面に形成される微細パターン内に付着する異物を処理液によって処理するのに十分な磁界強さを基板の表面において有し、且つ基板の表面に略沿う方向の成分を有する磁界を発生するように基板の表面から離間配置した磁石を有する、構成としている。前記処理液は、炭酸ガスを所定濃度溶存させた超純水であり、この超純水を用いて基板の表面をリンス処理するのでもよい。更に、前記磁界の強さは、イオン化した処理液が微細パターン内において螺旋運動を起こすのに十分な所定ラーマ半径を生じる大きさを有するのがよい。また、前記磁石は、全体が略Ｕ字の形状をなし、一端の磁極から基板の表面を経て他端の反対磁極まで延びる磁力線が発生するように、両端が基板の表面を指向するように、基板の表面から所定間隔を隔てて配置されるのがよい。
加えて、前記処理促進手段は、第１棒磁石、第２棒磁石及び磁性材料からなり、両端を有する磁性構造体を有し、
この磁性構造体の一端及び他端には、前記第１棒磁石の一端及び前記第２棒磁石の一端が、互いに磁極が反対となるようにそれぞれ固定されているのでもよい。更に、前記第１棒磁石及び前記第２棒磁石それぞれの他端は、互いに近づく向きに上方に傾斜する端面を有するのがよい。また、前記処理促進手段は、基板の表面上への位置が重なるように基板の上方および下方それぞれに配置された一対の処理促進手段からなり、それにより、前記第１棒磁石、前記第２棒磁石、前記磁性構造体及び処理すべき基板の表面により磁気回路を形成するのがよい。
加えて、基板に関して前記処理促進手段と逆側に配置された処理促進調整手段を更に、有し、
前記処理促進調整手段は、全体が略Ｕ字形の形状をなす調整磁石を有し、両端が処理すべき表面と反対側の表面を指向するように配置され、
前記処理促進手段により形成される磁気回路が処理すべき基板の表面をその一部とするように、この調整磁石の基板の表面に対する位置を調整可能とするのがよい。前記調整磁石は、コイル電磁石からなり、コイルへの電流を調整することにより磁界の強さを調整するのがよい。
更に、複数の前記処理促進手段を有し、
複数の前記処理促進手段は、互いに協働して基板の回転により基板の処理すべき表面全体をカバーするように配置されるのがよい。
更に、また、前記複数の処理促進手段の１つは、その磁性構造体が、側方に抜ける切り欠きを有し、
前記処理液供給手段は、基板の中心に向かって鉛直下方に延びる供給管を有し、
前記複数の処理促進手段の１つは、前記供給管が前記切り欠き内を通るように配置され、
更に、基板と前記磁石との間のレベルで、この供給管の側周面に取り付けられ、基板を覆うように拡がる磁石保護板が設けられるのがよい。
加えて、前記複数の処理促進手段の少なくとも１つは、それぞれの前記磁性構造体の長手方向軸線の向きが、処理液の流線の向きに直交するように配置されるのがよい。
また、前記複数の処理促進手段の少なくとも１つは、前記磁性構造体の長手方向の所定位置を通り、且つ前記磁性構造体に対して略直交する鉛直軸線を中心に自転可能であるのがよい。
加えて、前記複数の処理促進手段を基板の中心まわりに公転させる公転駆動手段を更に、有するのがよい。
また、処理すべき基板の表面のある位置において、基板の表面に沿い、且つその位置の処理液の流線方向と交わる成分を有する磁界を設けるのがよい。
上記目的を達成するために、本発明の他の観点に従う基板の処理方法は、
略水平面内で基板を回転保持しながら、基板の略中心に向かって処理液を供給する基板の処理方法において、
基板の表面に形成される微細パターン内に付着する異物を処理液により処理するのに十分な磁界強さの磁界が基板の表面に及ぶように、基板の表面から離間して磁石を配置する段階を有する構成としている。
更に、略水平面内で基板を正逆方向に回転させる段階を有するのがよい。
本発明の磁石を備えた基板の処理装置及び処理方法によれば、処理液供給手段によって基板の表面に処理液を供給することにより、基板の表面を処理液により処理することが可能となる。
その際、処理液供給手段から供給された処理液が処理すべき基板の表面に沿って流れる際、処理液の水をクラスター分解するのに十分な磁界強さを備えた磁界が基板の表面に及ぶ磁石を有することにより、処理液の水が形成するクラスターが分解し、表面張力が低下する結果、処理液が微細パターン内へ浸入可能となるとともに、水が活性化することにより処理反応が促進され、それにより基板の表面に形成された微細パターン内に付着した不純物或いはパーティクルを確実に除去することが可能である。
本発明の磁石を備えた基板の処理装置及び処理方法によれば、略水平面内で回転保持された基板の略中心に向かって処理液を供給すれば、処理液は遠心力の作用により基板の中心から基板の外周縁に向かって基板全体に亘って基板の半径方向外方に飛散し、それにより基板の表面全体を処理液により処理することが可能となる。その際、基板の表面に形成される微細パターン内に付着する異物を処理液によって処理するのに十分な磁界強さを基板の表面において有し、且つ基板の表面に沿う方向の成分を有する磁界を発生するように基板の表面から離間配置した磁石を有することにより、処理液は、基板の表面まわりに設けられた磁界を横切るように流れる。したがって、処理液の流れ方向と磁界の方向とによってフレミングの右手の法則により、処理液内に処理液の深さ方向に電界が生じる。次いで、処理液中の荷電粒子は、発生した電界により力を受けて処理液中を移動して、処理液中に渦電流を生じ、生じた渦電流が磁界を横切ることにより、フレミングの左手の法則に基づいて、ローレンツ力が発生する。荷電粒子は、ローレンツ力により螺旋運動を起こしながら、処理液中のまわりの荷電粒子との衝突を繰り返すことにより、処理液の電気分解を引き起こして、さらなるイオン化を促進しつつ、荷電粒子の電荷が正負のいずれかであるかに応じて、処理液の液面側或いは基板の表面側に移動し、その結果処理液中でその深さ方向に正負イオン濃度の分布が生じる。特に、遠心力により基板の中心から半径方向外方に飛散する処理液の基板の表面のある位置の流線方向に応じて、磁界の向きを調整することにより、基板の表面全体に亘ってアトランダムな向きに形成された多数の微細パターン内に付着した不純物或いはパーティクルを歩留まり良く除去することが可能である。
本発明の磁石を備えた基板の処理装置及び処理方法によれば、処理液を基板に供給する際に、遠心力により基板の中心から半径方向外方に飛散する処理液に対して磁界の向きを調整、すなわち正逆方向の選択をすることにより、処理液イオンの移動方向と磁界の方向とのなす角度によって定まる処理液イオンの螺旋運動の進み方向を調整して、それにより処理液中の処理液イオンの分布を人為的に変えて、基板の表面に付着する不純物或いはパーティクルと処理液との処理反応を促進することが可能となる。
本発明の上述した目的及び効果は、添付の図面を参照した本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明による第１実施形態の処理ユニットを示す概略側面図である。
図２は、本発明による第１実施形態の磁石構造体を示す概略平面図である。
図３は、本発明による第１実施形態の磁石構造体の作用を示す概念図である。
図４は、本発明による第１実施形態の磁石構造体の微細パターン内における作用を示す概念図である。
図５は、本発明による第２実施形態の磁石構造体を示す概略平面図である。
図６は、本発明による第３実施形態の磁石構造体を示す概略側面図である。
図７は、本発明による第４実施形態の磁石構造体を示す概略平面図である。
図８は、本発明による第５実施形態の大型ＬＣＤ基板用の処理ユニットの概略斜視図である。
図９は、本発明による第５実施形態の大型ＬＣＤ基板用の洗浄処理装置の概略図である。
図１０は、図９の矢視Ａ−Ａから見た部分平面図である。
図１１は、本発明による第５実施形態の大型ＬＣＤ基板用の水分除去装置の概略斜視図である。
図１２は、本発明による第５実施形態の大型ＬＣＤ基板用の洗浄処理装置による作用を示す概略図である。
図１３は、本発明による第５実施形態の大型ＬＣＤ基板用の水分除去装置による作用を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、図面を参照しながら、枚葉式スピン処理方式において、基板の表面に形成された微細パターン内に付着する不純物を洗浄処理液により洗浄処理し、その後超純水によりリンス処理する場合を例に、本発明の第１実施形態に係る基板の処理促進装置を詳細に説明する。図１は、本発明による第１実施形態の処理ユニットを示す概略側面図である。図２は、本発明による第１実施形態の磁石構造体を示す概略平面図である。図３は、本発明による第１実施形態の磁石構造体の作用を示す概念図である。図４は、本発明による第１実施形態の磁石構造体の微細パターン内における作用を示す概念図である。
図１に示すように、基板Ａの処理ユニット１０は、基板Ａの回転保持装置１２と、基板Ａへの処理液供給装置１４と、基板Ａの処理促進装置１６とから概略構成されている。ここに、本明細書では、基板Ａの処理とは、処理液を用いた基板Ａの洗浄処理、リンス処理、及びエッチング処理を含む意味に用いる。
図１に示すように、基板Ａの回転保持装置１２は、略鉛直な軸線Ｘを中心に回転可能なスピンチャック１８と、スピンチャック１８を回転駆動する駆動部２０とを有する。スピンチャック１８は、いわゆるチャック面を形成するほぼ水平な上面２４を有し、上面２４の大きさは、基板Ａの外径より大きく、基板Ａの外径は、例えば８インチ、或いは１２インチである。上面２４には、チャック面の周方向に等角度間隔を隔てて、少なくとも３つの支持ピン２６が配置され、これらの支持ピン２６によって、基板Ａを保持するようにしている。
駆動部２０は、シャフト部を回転させる機構を有し、モーター、モーターに連結されたプーリ、シャフト部に連結されたプーリ、及び両プーリ間の回転を伝動する伝動ベルト（いずれも図示せず）とを有する。駆動部により、シャフト部、チャック面、かくして基板Ａを支持する支持ピン２６ごと回転軸線Ｘを中心に回転するようになっている。基板Ａの回転数は、基板Ａの処理工程の種類に応じて定められ、一般的に２００ないし２，０００ＲＰＭである。
処理液は、酸、アルカリ又は有機溶媒その他の薬液、純水又は脱イオン水等であり、処理内容、たとえば除去洗浄する対象が、パーティクル、ポリマー、金属等のどの異物か、或いは酸化膜、窒素化膜、ＣＭＰによって発生した変質膜等のどの膜であるのかに応じて、適宜決定すればよい。
次に、基板Ａへの処理液供給装置１４は、基板Ａの上面の中心に向かって処理液を供給するように構成され、処理液供給源１１に調整弁１３、流量計１５、及びフィルター１７を介して基板Ａの上方に処理供給ノズル１９が設けられている。基板Ａのまわりには、基板Ａの外周縁を取り囲むように配置された環状流路３０が設けられ、基板Ａの上面に供給された処理液が、遠心力の作用によって基板Ａの外周縁に向かって外方に飛散されるときに、処理液を環状流路３０内に受け入れて回収し、場合により再利用可能なようにしている。なお、処理ユニットのうち処理液に接する部材の材質は、使用する処理液に応じてテフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ＰＶＤＦ或いは塩化ビニル等の合成樹脂、場合によってはステンレスから選択するのがよい。
次に、図１及び図２を参照しながら、処理促進装置１６について説明すれば、図２に示すように、基板の上方に、９基の磁石構造体４０Ａ、４０Ｂ１、４０Ｂ２、４０Ｃ１、４０Ｃ２、４０Ｄ１、４０Ｄ２および４０Ｅ１、４０Ｅ２が配置されている。各々の磁石構造体は、図１に示すように、全体がＵ字形形状をなし、強磁性体、例えば鉄からなる強磁性プレート４２が、基板に略平行に配置され、強磁性プレート４２の下面４４の一端４６には第１棒磁石４８が、他端５０には第２棒磁石５２が固定され、互いに略平行に基板に向かって下方に延びる。このように、各磁石構造体は、第１棒磁石４８及び第２棒磁石５２それぞれの一端が、基板を向き、全体として略逆Ｕ字形をなすように配置される。第１棒磁石４８と第２棒磁石５２との間の強磁性プレート４２の長手方向の間隔は、後に説明するように、複数の磁石構造体４０全体で基板の処理すべき表面全体をカバーできるように適宜設定すればよい。
第１棒磁石４８の他端のＮ極、第２棒磁石５２の他端のＳ極がそれぞれ強磁性プレート４２に固定され、互いに反対の極が強磁性プレート４２に向けられるようにしている。第１棒磁石４８及び第２棒磁石５２それぞれの一端には、互いに近づく向きに上方に傾斜した端面５４、５６が形成されている。この傾斜角度は、互いに隣接する磁石構造体４０同士で相互作用を及ぼさないようにしつつ、一端の磁極から処理すべき基板の表面を経て他端の反対の磁極まで延びる磁力線が生じるように、適宜設定すればよい。また、端面５４、５６それぞれとの基板表面との間隔を変えることによって、基板の表面における磁力を調整してもよい。記号Ｙは、各磁石構造体による磁界を示す。これにより、強磁性プレート４２、第１棒磁石４８、第２棒磁石５２それぞれの長手方向及び基板の表面を通る閉ループの磁気回路Ｌを形成して、磁力線の外部への漏れを少なくすることにより、処理液の磁化を効率的に行うことが可能となる。
図２に示すように、基板の中心部に配置される磁石構造体４０Ａについては、強磁性体プレート４２は、側方に抜ける切り欠き８１を有し、切り欠き８１内に基板の中心部に向けて上下方向に延びる処理液供給管８０を配置するようにしている。
第１磁石４８或いは第２磁石５２は、トポロジー内で螺旋運動を引き起こすのに基板の表面で約２テスラ以上の磁束密度を有する必要があり、例えば米国マグネジェン社のマグネジェンパイププロテクターを用いてもよい。この磁石は、磁束密度２ないし２．５テスラ、高性能ネオジウム磁石、寸法３３ｍｍ×３５ｍｍ×２７ｍｍ、重量３００ｇであり、８インチ、或いは１２インチの基板に収まるように配置することが可能である。第１磁石４８或いは第２磁石５２は、全く同じ棒磁石、つまり一対の棒磁石でもよいし、磁束密度の異なる別々の磁石でもよい。
磁石保護ディスク８２が、処理液供給管８０の側周面に取り付けられ、基板を覆うように磁石構造体４０と基板との間に基板に略平行に介在し、基板の半径方向に拡がり、基板に向けて供給される処理液により、磁石構造体４０に悪影響を及ぼさないようにしている。磁石保護ディスク８２の径は、少なくとも基板の径以上であり、その材質は、非磁性体、例えば合成樹脂が好ましい。
図２に示すように、複数の磁石構造体（図では、９基）は、基板の回転により磁石構造体全体で処理すべき基板の表面全体をカバーするように配置されている。より具体的には、磁石構造体４０Ａ、４０Ｂ１Ｂ２、４０Ｃ１Ｃ２、４０Ｄ１Ｄ２、４０Ｅ１Ｅ２それぞれが、基板と同心状の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅをカバーするように、互いに適宜間隔を隔てて固定配置されている。なお、磁石構造体全体で処理すべき基板の表面全体をカバー可能である限り、例えば４０Ｂ１Ｂ２のうちいずれか一方だけを配置してもよい。
以上の構成を有する基板の処理ユニットについて、図３及び図４を参照しながら、その作用を基板の枚葉式のスピン処理方法とともに以下に説明する。
まず、処理すべき基板を処理すべき表面を上面として、例えば搬送ロボット（図示せず）により処理ユニット１０まで搬送して、支持ピン２６により基板を下方から支持する。次いで、基板を高速回転、例えば２００ＲＰＭないし２，０００ＲＰＭで略鉛直な軸線Ｘを中心として回転させるとともに、処理液供給装置１４から処理液を基板の中心に向けて、上方より供給する。それにより、遠心力の作用により処理液は、基板の中心から基板の外周縁に向かって半径方向外方に飛散し、基板の全体を処理液に処理することが可能となる。
その際、処理液は、基板の中心部から基板の外周縁に向かって曲線状の流線軌跡Ｗ（図５参照）を描き、基板の表面上のある位置における処理液の移動方向は、その点における流線Ｗに対する接線方向となる。一方、基板の上方に、基板の表面において所定の磁界強さを有するとともに、基板の表面に沿い且つその位置の処理液の流線方向と交わる成分を有する磁界を設けることにより、処理液は、基板の表面Ａ１まわりに設けられた磁界を横切るように流れる。したがって、図３に示すように、処理液の流れ方向と磁界の方向とによってフレミングの右手の法則により、処理液内に処理液の深さ方向に電界が生じる。次いで、処理液中の荷電粒子は、発生した電界により力を受けて処理液中を移動して、処理液中に渦電流を生じ、生じた渦電流が磁界を横切ることにより、フレミングの左手の法則に基づいて、ローレンツ力が発生する。荷電粒子は、ローレンツ力により螺旋運動を起こしながら、処理液中のまわりの荷電粒子との衝突を繰り返すことにより、処理液の電気分解を引き起こして、さらなるイオン化を促進しつつ、荷電粒子の電荷が正負のいずれかであるかに応じて、処理液の液面側或いは基板Ａの表面Ａ１側に移動し、その結果処理液中でその深さ方向に正負イオン濃度の分布が生じる。このとき、処理液の流れは、処理液の流れの向きと磁界の向きとが平行とならない限り、磁界と直交する成分を有するため、所定磁界強さの磁界を横切りさえすれば、処理液中に電界を生じ、処理液の電解を行うことが可能である。なお、同じ磁界強さであれば、処理液の流れの向きと磁界の向きとが直交することが望ましい。
処理液の流速及び磁界の強さを定めるに際し、流速が大きいほど処理液中の荷電粒子の運動エネルギーが大きくなる一方で、磁界の強さが大きいほどローレンツ力が荷電粒子の基板の半径方向外方への動きに対してブレーキとして作用することになる。よって、処理液が基板Ａの表面Ａ１に供給されてから基板の外周縁を通過して表面Ａ１から飛散するまでの滞留時間として、処理液中の荷電粒子の運動エネルギーが電離エネルギーとして利用されて、処理液の電気分解を促進して、処理液中のイオン濃度を高めるのに十分な時間を確保する観点から、処理液の流速と磁界の強さとのバランスを考慮する必要がある。
このようにして、処理液のクラスター分解により表面張力を低下させて、微細パターン内へ浸入可能とするとともに、活性化により処理反応を促進することが可能である。また、磁界の向きを正逆調整することにより、処理すべき基板の表面側に洗浄処理液中で必要なイオンを差し向けて、必要なイオンの表面まわりの濃度を高めることが可能となり、さらなる処理効率の向上を達成することが可能となる。
更に、処理液の螺旋運動のラーマ半径を微細パターンの大きさに応じて所定値となるように磁力を選択することにより、微細パターン内で処理液イオンが螺旋運動を活発化することが可能となり、それにより、微細パターンの内壁或いは微細パターン内に浮遊する不純物或いはパーティクルと、処理液イオンとの接触機会が増大して、処理反応が更に、促進され、特に微細パターン内からの不純物或いはパーティクルの除去、すなわち洗浄処理効果が助長される。より具体的には、図４に示すように、基板Ａの上面Ａ１に形成された微細パターンの溝Ｇ内に浸入した荷電粒子Ｎ１或いはＮ２はそれぞれ、電荷の正負に応じて、溝Ｇ内で所定ラーマ半径で螺旋運動Ｍ１及びＭ２を行い、溝Ｇ内に付着した不純物との接触機会を増大させることにより不純物の洗浄除去をより促進することが可能である。この場合、磁界の強さを増大させるほど、ラーマ半径を小さくすることができる。
次いで、基板の外周縁から外方に飛散する処理液を環状流路３０により回収して、適宜再利用に供する。これで、基板からの不純物或いはパーティクルの洗浄除去処理が完了する。次いで、超純水により基板に付着した洗浄処理液或いはなお付着する不純物のリンス処理を行う。この場合、超純水には、炭酸ガス或いは水素ガスを所定濃度溶存させるようにして、超純水をクラスター分解或いは電気分解させるのに十分なイオンを超純水中にあらかじめ含有するようにしておく。特に、炭酸ガスを溶存させておけば、高速回転する基板と超純水との間の摩擦による静電気が発生するのを抑制するのに有効である。超純水によるリンス処理の作用は、上述した洗浄処理液による洗浄処理の作用と同様であり、超純水の流れが磁界を横切ることにより、超純水のクラスターは分解されて、基板の表面の微細パターン内に浸入可能となるとともに、活性化によりリンス効果を促進することが可能となる。以上で、リンス処理を完了する。処理が完了した基板は、搬入の際と同様に、搬送ロボットにより搬送し、次工程の処理を行う。以上で、基板の枚葉式スピン処理が終了する。
変形例として、特にＣＭＰ後の洗浄処理として、基板の研磨に伴い帯電した不純物がプラナリゼーションされた基板の表面に付着する場合にも、本実施形態は有効である。より詳細には、ＣＭＰ後には基板の表面に微細パターンは形成されていないが、従来は、帯電した不純物が基板の表面に付着するため、洗浄処理とともにブラシ等でスクラブ洗浄する必要があった。この点、洗浄液の処理能力の向上により、基板をスクラブして基板に悪影響を及ぼすことなく、帯電不純物を洗浄除去することが可能となる。特に、超純水に水素ガスを溶存させることにより、処理液の流れが磁界中を横切ると、クラスター分解をして活性化するとともに、ＯＲＰ電位が下がることにより、反発電位を発生させて、一旦基板の表面から除去した帯電不純物が再付着するのを防止することが可能となる。
以下に、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。図５は、本発明の第２実施形態の概略平面図である。以下の実施形態の説明では、第１実施形態と同様な要素に対しては、同一の参照番号を附することによりその説明は省略し、特徴部分について詳細に説明する。本実施形態の特徴部分は、複数の磁気構造体の基板の表面に対する配置の仕方にある。より具体的には、全体で１３基の磁石構造体により、基板の回転を通じて基板の表面全体をカバーする点では第１実施形態と同様であり、磁石構造体４０Ａ、４０Ｂ１Ｂ２Ｂ３、４０Ｃ１Ｃ２Ｃ３、４０Ｄ１Ｄ２Ｄ３、及び４０Ｅ１Ｅ２Ｅ３それぞれが、基板と同心状の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅをカバーするように配置されている。
しかしながら、図２と図５とを比較すれば容易に理解できるように、本実施形態の特徴は、基板の回転によって定まる処理液の基板の表面上の流線（図上では、Ｗ）に対して各磁石構造体における強磁性体の長手方向の向きが略直交するように、向き合わせ可能とした点にある。磁石構造体の基板の表面の位置に応じて流線の向きは異なるため、磁石構造体の向きはそれに応じてそれぞれ異なる。これにより、処理液の移動方向と強磁性体の長手方向の向き、即ち基板の表面における磁界の向きとを直交させることにより、磁石による処理液による処理の促進効果を向上させることが可能となる。各磁石構造体の向きを基板の回転数に応じて調整可能としてもよい。
この場合、磁石構造体の配置を固定した状態で、基板を逆向きに回転することにより、処理液の流線の軌跡が変わり、基板の表面のある位置における処理液の移動方向と、磁界の向きとのなす角度関係が異なるので、基板の表面に無数に存在する微細パターンに対する処理効果の歩留まりを向上させることが可能となる。なお、第１実施形態と同様に、磁石構造体全体で基板の表面全体をカバー可能である限り、基板の中心部に位置する磁石構造体を除けば、３グループが形成されているところ、例えば４０Ｂ１Ｂ２Ｂ３のうちいずれか１つ或いは２つを採用してもよい。
以下に、本発明の第３実施形態を詳細に説明する。図６は、本発明の第３実施形態の概略側面図である。本実施形態の特徴は、基板の表面上方に配置された複数の磁石構造体それぞれにおいて、基板の表面を通る磁気回路Ｌが形成されるように、各磁石構造体について、基板に関して上下対称に、基板の下方に調整用磁石構造体を設けた点にある。調整用磁石構造体は、磁石構造体における第１棒磁石及び第２棒磁石が永久磁石であるのに対して、コイル電磁石である点が異なるほかは、全く同様である。すなわち、各々の調整用磁石構造体は、図６に示すように、全体がＵ字形形状をなし、強磁性体、例えば鉄からなる強磁性プレート７０が、基板に略平行に配置され、強磁性プレート７０の上面６４の一端６６には第１棒磁石６８が、他端７０には第２棒磁石７２が固定され、互いに略平行に基板の下面に向かって上方に延びる。このように、各調整用磁石構造体は、第１棒磁石６８及び第２棒磁石７２それぞれの一端７４、７６が、基板を向き、全体として略Ｕ字形をなすように配置される。
このような構成によれば、調整用磁石構造体の上下方向高さ、或いはコイルへの電流の調整によって、調整用磁石構造体の磁力を調整することにより、基板の上方の磁石構造体と、基板の下方の対応する調整用磁石構造体との磁力の反発を利用して、その真上に位置する磁石構造体が生じる磁力線が、磁気回路Ｌとして処理すべき基板の表面に沿うように調整し、以って磁石による処理液の処理促進効果を向上させることが可能となる。
以下に、本発明の第４実施形態を詳細に説明する。図７は、本発明の第４実施形態の概略平面図である。４つの磁石４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ及び４０Ｄにより、基板の回転を通じて基板の表面全体をカバーする点では、他の実施形態と共通である。本実施形態の特徴は、複数の処理促進手段が、磁性構造体の中心を通り、磁性構造体に対して略直交する軸線を中心に自転可能である点にある。このような構成により、基板の表面全体に亘って分布する微細パターンは、その大きさ及びその向きはアトランダムであるが、処理促進手段自体を自転させることにより、磁界の向きを回転させ、それにより微細パターン内の処理液イオンの移動方向と略直交する磁界の向きとなる機会を増大することにより、処理液の促進効果を補充することが可能となる。
変形例として、特にパドリング処理を行う場合、複数の処理促進手段を基板の中心まわりに公転させてもよい。より具体的には、処理液として有機溶媒を用いる場合、基板の回転に伴う摩擦熱により処理液が暴爆する可能性があるため、通常基板の回転を停止するか、或いは数ＲＰＭ程度の低速回転させて、基板の処理を行う必要がある。このようなパドリング処理の際、基板を回転させる代わりに、複数の磁石構造体自体を基板の中心まわりに公転させることにより、処理液の流れが磁界を横切ることが可能となり、他の実施形態と同様に、処理の促進を達成することが可能である。この場合、各磁石構造体を自転させつつ、全体を公転させてもよい。
以下に、本発明の第５実施形態を詳細に説明する。図８は、大型ＬＣＤ基板用の処理ユニットの概略斜視図である。図９は、大型ＬＣＤ基板用の洗浄処理装置の概略図である。図１０は、図９の矢視Ａ−Ａから見た部分平面図である。図１１は、大型ＬＣＤ基板用の水分除去装置の概略斜視図である。図１２は、大型ＬＣＤ基板用の洗浄処理装置による作用を示す概略図である。図１３は、大型ＬＣＤ基板用の水分除去装置による作用を示す概略図である。本実施形態における特徴は、処理対象である基板を大型矩形形状のＬＣＤ基板とすることに伴い、処理液を基板の表面上で基板の一辺に略平行に供給している点にある。すなわち、大型ＬＣＤ基板は、例えば２０００ｍｍＸ２０００ｍｍの矩形形状からなり、数千ＲＰＭ等高速回転させることは困難であることから、基板Ａを高速回転させることにより処理液を基板Ａの表面上で遠心力を利用して半径方向外方に飛散させる代替手段として、基板Ａを一定方向に並進移動させながら、処理液を基板Ａの表面全体をカバーするように基板Ａの並進方向に沿って供給している。
より詳細には、図８に示すように、本実施形態に係る基板の処理ユニット１００は、基板Ａの並進移動方向に沿って互いに整列させた基板の処理装置１００Ａ、基板のリンス処理装置１００Ｂ及び基板の水分除去装置１００Ｃを有する。基板の処理装置１００Ａは、大型ＬＣＤ基板を一定方向に並進移動させる並進移動手段１０２と、大型ＬＣＤ基板Ａの表面に沿って、基板の並進移動方向と直交する幅方向全体に延びる供給ノズル１０４を有する処理液供給装置１０６と、処理液供給装置１０６に対して基板Ａの並進移動方向上流側に隣接して配置された一連の磁石構造体１０８と、磁石構造体１０８に対して基板Ａの並進移動方向上流側に隣接して配置された処理液回収手段１１０とを有する。並進移動手段１０２は、基板Ａの下面を支持する駆動ローラでもよい。供給ノズル１０４の向きは、ノズル１０４から供給される処理液が基板Ａの表面に沿って流れるような向きとしてあり、特に処理液は、超音波発振子１１２により振動される超音波振動子１１４を通過する際に、振動されてそれにより磁石構造体１０８を通過する前に、前洗浄処理をするようにしている。処理液回収手段１１０は、基板Ａの幅方向全体に延びる開口１１２を備え、ポンプ吸引により基板の処理を終了した処理液を回収して、適宜再利用するようにしている。
各磁石構造体１０８は、前述の実施形態と全く同様な構造であり、図８に示すように、各磁石構造体１０８は、幅方向に所定の間隔を隔てて一直線状に整列されている。一方、各磁石構造体１０８は、図１０に示すように、基板Ａの並進方向には、並進方向に隣接する一連の磁石構造体１０８とは互い違いに配置されている。より具体的には、並進方向に隣り合う磁石構造体の磁極の位置をオフセット配置しつつ、一連の磁石構造体１０８全体により、基板Ａの並進移動により基板Ａの表面全体をカバーするようにしている。なお、この場合、第３実施形態と同様に、大型ＬＣＤ基板Ａに関して上下対称に磁石構造体１０８を設けて、たとえば基板Ａの下方に設けた磁石構造体を調整用磁石構造体として、その磁界強さ或いは基板Ａに対する上下方向距離を調整することにより、基板Ａの上方に設けた磁石構造体１０８による磁界が発生する磁力線が基板Ａの上面を一部に含めるように構成してもよい。
図８に示すように、基板のリンス処理装置１００Ｂは、基板Ａの並進移動方向に基板の処理装置１００Ａに隣接して設けられ、基板Ａの並進移動により、順次基板Ａを処理工程、リンス工程するようにしている。基板のリンス処理装置１００Ｂは、上述の基板の処理装置１００Ａと処理液が異なる点を除き、全く同様であり、リンス液供給ノズル１０４Ｂに隣接して、一連の磁石構造体１０８Ｂを配置している。
図１１に示すように、水分除去装置１００Ｃは、一方の側が曲面部を形成するコアンダ翼１４０と、コアンダ翼１４０を内部に収納する不活性ガス流路１４２と、不活性ガス流路１４２の一方の端開口部１４４に取り付けられた不活性ガス噴射プレート１４６とから概略構成されている。ここに、コアンダ翼は、コアンダ効果を奏する翼であり、コアンダ効果とは、流れの中に物体を置いたときに、流体がその物体の表面に沿って流れようとする流体の性質をいう。
コアンダ翼１４０は、その長手方向の断面が翼形状をなし、長手方向に直交する幅方向に厚みを有する。コアンダ翼１４０の長手方向の断面における曲面部は、前縁１４８から頂部１５０まで延びる連続的で滑らかな曲面の第１曲面部１５２と、該頂部１５０から後縁１５４まで延びる連続的で滑らかな曲面の第２曲面部１５６とを有する。曲面部の形状は、コアンダ翼１４０によりコアンダ効果を奏するような形状とすればよい。より詳細には、不活性ガス噴射プレート１４６から噴射される不活性ガス流れがコアンダ翼１４０に沿って流れる限り、どのような曲面形状でもよい。
不活性ガス流路１４２は、互いに略平行に延びる側面１５１、１５３と、両側面１５１、１５３に連結した上面１５５とを有し、断面が略コの字状をなす。両側面１５１、１５３のそれぞれの下縁１５７、１５９により、下方に臨み長手方向に延びる開口部１５８が形成されている。不活性ガス流路１４２の内部において、コアンダ翼１４０は曲面部を下向きに、曲面部の頂部１５０が基板Ａの表面に最も近接するように配置され、コアンダ翼１４０の軸線を長手方向に整列するように、上面１５５に固定されている。
不活性ガス噴射ノズルプレート１４６は、不活性ガス流路１４２のコアンダ翼１４０の前縁１４８に対する近位側の端開口部１４４に、端開口部１４４を覆うように設けられ、不活性ガス供給源１６３に接続されている。不活性ガス噴射ノズルプレート１４６は、不活性ガス流路１４２の端開口部１４４全体に亘って均等に分散配置した複数の不活性ガス噴射ノズル１６０を有し、各々の不活性ガス噴射ノズル１６０は、不活性ガス流路１４２の長手方向に向けられている。複数の不活性ガス噴射ノズル１６０の各々のノズル径或いは噴射ノズルの数は、コアンダ翼１４０に沿って流れが生じやすいように適宜定めればよい。不活性ガスは、たとえば窒素ガスでよい。
不活性ガス流路１４２のコアンダ翼１４０の後縁１５４に対する近位側には、上方に延びる排気筒１６２が設けられ、不活性ガス噴射ノズル１６０から噴射された不活性ガス流れが、コアンダ翼１４０により偏向された後、排気筒１６２を経て周囲に排気されるようにしている。なお、以上の水分除去装置１００Ｃを基板Ａの幅方向に数基設け、全体で基板全体をカバーするようにしてもよい。
以上のような構成による作用を処理工程、リンス工程、及び水分除去工程ごとに説明する。前提として、処理工程において、基板Ａは処理液により処理され、洗浄工程において、基板Ａから不純物或いはパーティクルを除去し、さらにリンス工程において、残存した洗浄水或いはなお残存した不純物或いはパーティクルをリンス液によりリンスした結果、基板Ａの上面Ａ１に形成されている高アスペクト比のトポロジーＨ内には、洗浄液、リンス液等の水分Ｐが残存しているものとする。
まず、処理工程及びリンス工程に関し、図８に示すように、処理液装置から供給された処理液Ｌ１は、基板Ａの表面上を基板の並進移動方向に沿って流れ、その際処理液Ｌ１が各磁石構造体１０８による磁界を横切ることにより、図１２に示すように、無数の荷電粒子Ｐを含む処理液の流れＣに対して、磁界Ｂが直交し、その結果電気回路Ｌが形成され、大型ＬＣＤ基板Ａを高速回転させることなしに、第１実施形態ないし第４実施形態の場合と同様に、処理液或いはリンス液中の水をクラスター分解したり、処理液或いはリンス液のイオンを分極化したり、基板Ａの表面上のトポロジー内で処理或いはリンス処理を促進することが可能となる。
特に、本実施形態の場合には、基板Ａを高速回転させる第１実施形態の場合と異なり、処理液の流速に係わらず、処理液の流れと磁界の向きとが直交するようになっているので、磁界洗浄による効果を安定して得ることが可能となる。一方、処理液の流れと磁界の向きとが固定されることに関して、大型ＬＣＤ基板Ａを一旦横向きに並進移動させて処理した後、今度は９０度回転させて縦向きに並進移動させて処理することにより、アトランダムな向きに散在するトポロジー内に付着する不純物をより有効に処理することが可能となる。
また、基板Ａを単に並進移動させながら、ワンスルー方式により、基板Ａの処理工程、基板Ａのリンス工程及び基板Ａの乾燥工程を順次受けさせることが可能であり、第１実施形態ないし第４実施形態のように、各工程ごとに基板Ａを搬送及び位置決めする工程が不要となり、基板Ａの一連の処理を効率化することが可能となる。
次に、水分除去工程に関し、不活性ガス供給源１６３から不活性ガスを供給して、不活性ガス供給ノズルプレート１４６からコアンダ翼１４０の前縁１４８に向けて不活性ガスを噴射する。これにより、基板Ａの全体に分散するトポロジーＨ内の水分Ｐを除去することが可能となる。より詳細には、不活性ガス供給ノズルプレート１４６の多数の不活性ガス供給ノズル１６０からコアンダ翼１４０の軸線の向きに不活性ガスが流れる。前縁１４８に至った不活性ガスの流れは、その一部が前縁１４８から頂部１５０を経て後縁１５４まで曲面部に沿って流れる。その結果、ベルヌーイの定理によりコアンダ翼１４０の頂部１５０で圧力の低下が最大となるとともに、コアンダ翼１４０により流れの一部が偏向される結果、コアンダ効果によりさらに減圧が促進される。これにより、アスペクト比が高いトポロジーＨであっても、トポロジーＨ内に残存する洗浄液、リンス液等の水分Ｐは、基板Ａの上面に向けて開口部から引き出される。次いで、引き出された水分Ｐは、不活性ガスにより同伴されて基板Ａから水分を除去することができる。水分を同伴する不活性ガスは、排気筒１６２より外気に排出される。以上により、基板Ａ、特に基板Ａの上面Ａ１に形成されたトポロジーＨ内からの水分の除去が終了する。
以上のように、本実施形態では、従来の加熱乾燥のように、基板Ａを加熱する必要がなく、さらに従来の減圧乾燥のように、基板Ａの配置された周囲環状全体を減圧する必要もなく、加えて従来のＩＰＡによる乾燥のように、危険物であるＩＰＡを使用する必要なく、他の処理とともにインサイチュで、基板Ａの内部に含浸した水分を除去することが可能になる。
より具体的には、基板Ａの表面に形成されたトポロジー内に残存した水分及び／又は層間絶縁膜中に含浸した水分を確実に除去することが可能となる。また、基板Ａへの加熱を不要にするとともに他の処理工程とインサイチュで行うことを可能にすることにより、基板Ａに形成されている素子へ悪影響を及ぼすことなく、基板の表面に付着した水分のみならず、基板Ａの内部に含浸する水分をも確実に除去することができる。
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更、修正が可能である。
例えば、本実施形態では、磁性構造体及び一対の棒磁石によりＵ字形の磁石構造体を形成したが、それに限定されることなく、基板の処理促進にとって必要な磁力が得られる限り、単体の棒磁石をＵ字形に成形したものでもよい。
また、本実施形態では、処理液は高速回転する基板の中心に向かって供給され、遠心力の作用により基板の中心から半径方向外方に向かって飛散するものとして説明したが、それに限定されことなく、処理液が基板の表面に沿って流れる形態である限り、回転してない基板に向かって処理液を供給するのでもよい。
更に、基板の下面を処理する場合に、本実施形態とは逆に、磁石構造体を基板の下方に配置してもよいし、或いは更に、調整用磁石構造体を基板の上方に配置してもよい。
更にまた、基板の上下面を同時に処理する場合に、基板の上方及び下方それぞれに磁石構造体を配置して、基板の上面及び下面それぞれの処理の促進を図ることも可能である。
加えて、基板の上方或いは下方に配置された磁石構造体によって、磁力を調整することにより、基板の上下面を同時に処理促進してもよい。
叙上のように、本発明の磁石を備えた基板の処理装置及び処理方法によれば、処理液を基板に供給する際、処理液の水をインサイチュでクラスター分解することにより、表面張力の低減した処理液が微細パターン内へ浸入可能とするとともに、水の活性化により処理反応性を高め、それにより基板の表面に形成された微細パターン内に付着した不純物或いはパーティクルを確実に除去することが可能である。
本発明の磁石を備えた基板の処理装置及び処理方法によれば、遠心力により基板の中心から半径方向外方に飛散する処理液に対して磁界の正逆方向を選択することにより、処理液イオンの移動方向と磁界の方向との角度に応じて定まる処理液イオンの螺旋運動の進み方向を調整して、それにより処理液中の処理液イオンの分布を人為的に変えて、基板の表面に付着する不純物或いはパーティクルと処理液との処理反応を促進することが可能となる。
本発明の磁石を備えた基板の処理装置及び処理方法によれば、遠心力により基板の中心から半径方向外方に飛散する処理液の基板の表面のある位置の流線方向に応じて、磁界の向きを調整することにより、基板の表面全体に亘ってアトランダムな向きに形成された多数の微細パターン内に付着した不純物或いはパーティクルを歩留まり良く除去することが可能である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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