(57)【要約】【課題】微細あるいは高アスペクト・レシオのパターンが形成された基板の表面に付着する処理液を基板表面から除去する際に、当該パターンの倒壊を低コストで防止する。【解決手段】リンス液に対して吸湿性を有する当接部材３が基板表面Ｗｆ全体を覆うようにパターンＰＴに当接させることでパターンＰＴを補強し、この補強状態のまま基板表面Ｗｆに付着しているリンス液を当接部材３で吸収して除去する。したがって、パターンＰＴが微細である、あるいは高アスペクト・レシオであった場合でも、当該パターンＰＴを倒壊させることなく、リンス液を除去して基板Ｗを乾燥させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にパターンが形成されるとともに前記表面に処理液が付着している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基板の表面に形成されたパターンの上端に当接する当接部材とを備え、
前記当接部材が前記パターンの上端に当接した状態で前記基板表面に付着している処理液を除去することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記当接部材は処理液に対して吸湿性を有する材料で構成され、前記パターンの上端に当接した状態で前記基板表面に付着している処理液を吸収して除去する基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記当接部材に熱を与えて前記当接部材に吸収された処理液を蒸発させる加熱部をさらに備える基板処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記パターンの上端に当接した前記当接部材および前記基板のうちの少なくとも一方に熱を与えて前記基板表面に付着している処理液を蒸発させる加熱部を備え、
前記当接部材は処理液に対して透過性を有する材料で構成され、前記加熱部により蒸発された処理液の気体成分を透過させて前記基板表面から除去する基板処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記当接部材は前記基板表面の平面サイズと同一またはそれ以上の平面サイズを有する当接面を有する板形状を有し、
前記当接面が前記基板表面全体を覆うように前記パターンの上端に当接する基板処理装置。
【請求項６】
前記当接部材が無端ベルトである請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記当接部材を張設する複数の支持ローラと、
前記複数の支持ローラのうちの２つの支持ローラの間で張架される前記当接部材の張架部分を前記パターンの上端に当接させた状態で、前記当接部材および前記複数の支持ローラを前記基板表面に沿って相対移動させる移動機構とを備え、
前記複数の支持ローラは前記移動機構による相対移動に応じて回転し、前記移動機構による相対移動の間、前記当接部材の張架部分を前記パターンに対して相対的に静止させる基板処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記当接部材は前記パターンの上端に押し付けられることで前記パターンの上端に係合する形状に変形して前記パターンの上端を保持する基板処理装置。
【請求項８】
表面にパターンが形成されるとともに前記表面に処理液が付着している基板を基板保持部により保持する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に形成されたパターンの上端に当接部材と当接させる工程と、
前記当接部材を前記パターンの上端に当接させた状態で前記基板表面に付着している処理液を除去する工程と
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パターンが形成された基板の表面に付着する処理液を基板表面から除去する基板処理技術に関するものである。なお、基板としては、例えば半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
処理液を用いた洗浄処理などの湿式処理が行われた後、基板表面に付着する処理液を除去すべく、数多くの基板乾燥技術が従来より提案されている。特に、基板表面に形成されるパターンの微細化や高アスペクト・レシオ（Aspect Ratio）の進行に伴い、基板乾燥時におけるパターン倒壊が重要な技術課題となっている。そこで、この技術課題を解消するために、基板表面に付着する処理液をそれよりも表面張力が小さい液体に置換して乾燥させる技術（例えば特許文献１）、超臨界流体を用いた乾燥技術（例えば特許文献２）、疎水化乾燥技術（例えば特許文献３）などの種々の基板処理技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５５１８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２２６９７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１３５００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術（低表面張力液体による乾燥）については微細化に対する限界が見えてきており、現状よりも微細なパターンや高いアスペクト・レシオのパターンが形成される基板表面を倒壊フリーで乾燥させることが困難となっている。また、特許文献２や特許文献３に記載の技術を用いるためには、複雑な装置や処理が必要となるために、実用化に向けてコスト面が大きな障害となっている。
【０００５】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、微細あるいは高アスペクト・レシオのパターンが形成された基板の表面に付着する処理液を基板表面から除去する際に、当該パターンの倒壊を低コストで防止することができる基板処理技術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】
【０００６】
この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、表面にパターンが形成されるととも当該表面に処理液が付着している基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板の表面に形成されたパターンの上端に当接する当接部材とを備え、当接部材がパターンの上端に当接した状態で基板表面に付着している処理液を除去することを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、表面にパターンが形成されるととも当該表面に処理液が付着している基板を基板保持部により保持する工程と、基板保持部に保持された基板の表面に形成されたパターンの上端に当接部材と当接させる工程と、当接部材をパターンの上端に当接させた状態で基板表面に付着している処理液を除去する工程とを備えることを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明（基板処理装置および基板処理方法）では、当接部材が基板保持部に保持された基板の表面に形成されたパターンの上端に当接してパターンを補強する。そして、パターンが当接部材により補強された状態で、基板表面に付着している処理液が除去される。したがって、基板表面に微細なパターンや高アスペクト・レシオのパターンが形成されている場合であっても、当該パターンを倒壊させることなく、処理液を除去することができる。
【０００９】
ここで、当接部材を処理液に対して吸湿性を有する材料で構成すると、当接部材が基板表面に付着している処理液を吸収して除去する。このように、当接部材をパターンの上端に当接させることによって、パターンを補強しながら同時に処理液の除去を行うことができる。なお、当接部材は処理液を吸収することで処理液の除去能力は低下するため、当接部材を適宜交換してもよい。
【００１０】
また、パターンの上端に当接している当接部材に対して加熱部が熱を与えて当接部材に吸収された処理液を蒸発させるように構成してもよい。この場合、当接部材が処理液を吸収することで処理液の除去性能が低下したとしても、直ちに吸収した処理液が加熱部によって蒸発され、除去能力が回復する。つまり、加熱部を設けることで当接部材による基板表面からの処理液の除去が継続して実行され、当接部材の交換回数を抑制して処理液の除去を短時間で効率的に行うことができる。
【００１１】
また、当接部材を処理液に対して吸湿性を有する材料で構成するとともに、パターンの上端に当接した当接部材および基板のうちの少なくとも一方に熱を与えて基板表面に付着している処理液を蒸発させるように構成してもよい。この場合、加熱部により蒸発された処理液の気体成分は当接部材を透過し、基板表面から処理液が除去される。
【００１２】
また、当接部材の形状や大きさについては任意であるが、例えば当接部材を基板表面の平面サイズと同一またはそれ以上の平面サイズの当接面を有する板形状に仕上げ、当接面が基板表面全体を覆うようにパターンの上端に当接するように配置してもよい。このように構成することで基板表面全体から処理液を一括して除去することができ、高い処理効率が得られる。
【００１３】
また、当接部材を無端ベルトで構成してもよい。より詳しくは、無端ベルト状の当接部材を張設する複数の支持ローラと、複数の支持ローラのうちの２つの支持ローラの間で張架される当接部材の張架部分をパターンの上端に当接させた状態で、当接部材および複数の支持ローラを基板表面に沿って相対移動させる移動機構とを設け、複数の支持ローラは移動機構による相対移動に応じて回転し、移動機構による相対移動の間、当接部材の張架部分をパターンに対して相対的に静止させるように構成してもよい。このように構成することで当接部材が小型化され、省スペース化を図ることができる。また、移動機構による相対移動により支持ローラが回転することで、当接部材の各部がパターンの上端への当接と離間を繰り返しながら処理液の除去を実行する。つまり、当接部材の全部を処理液の除去に同時使用するのではなく、当接部材の一部をパターンの上端に当接させて処理液の除去に使用している間、残りの部分を基板表面から離間させて除去能力の回復を図ることができ、除去能力および除去効率を高めて処理時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
さらに、当接部材がパターンの上端に押し付けられることでパターンの上端に係合する形状に変形してパターンの上端を保持するように構成してもよく、この場合、当接部材によるパターンの補強効果が高められ、パターン倒壊をさらに効果的に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、パターンの上端に当接部材を当接させることでパターンを補強した状態で基板表面に付着している処理液を除去するため、パターンが微細あるいは高アスペクト・レシオのものであるとしても、当該パターンを倒壊させることなく、基板表面に付着する処理液を除去することができる。しかも、このように当接部材をパターンの上端に当接させることでパターン補強を行っているのみであり、装置コストも処理コストも低く抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。
【図３】本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。この基板処理装置１は基板Ｗを略水平姿勢で保持する基板保持部２を有している。そして、図１（ａ）に示すように、未処理基板Ｗが搬送ロボット（図示省略）により基板保持部２上に搬送され、基板保持部２の基板保持機構により保持される。なお、基板保持部２での基板Ｗの保持態様は任意であり、例えば真空吸着方式であっても、メカチャック方式であってもよい。
【００１８】
そして、基板保持部２への基板Ｗの保持が完了すると、基板処理装置１全体を制御するコントローラがメモリに予め記憶されているプログラムにしたがって装置各部を制御し、薬液処理−リンス処理−基板への当接部材の載置処理−リンス液の除去処理をこの順序で実行する。以下、基板処理装置１の各部構成を説明しつつこれら一連の処理を図１（ｂ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。
【００１９】
この基板保持部２は図示を省略する回転機構と接続されており、回転機構から与えられる回転駆動力により基板Ｗを保持したままの状態で鉛直方向に延びる回転軸を中心に回転自在となっている。そして、上記のように未処理基板Ｗが基板保持部２で保持されると、回転機構による基板保持部２の回転により基板Ｗを所定の回転数で回転させるとともに、基板保持部２に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに対してエッチング液などの薬液を供給して薬液処理が実行される（図１（ｂ））。
【００２０】
薬液処理が完了すると、回転機構による基板Ｗの回転を継続させたまま、薬液に代えて、ＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）等のリンス液が基板Ｗの表面Ｗｆに対して供給されて薬液を洗い流す（図１（ｃ））。所定時間のリンス処理が終了すると、回転機構による基板Ｗの回転を停止する。こうしてリンス処理を受けた基板表面Ｗｆ全体にはリンス液が液盛りされた状態で付着しており、いわゆるパドル状のリンス層（ＤＩＷからなる処理液層）が形成されている。
【００２１】
これに続いて、搬送ロボットにより当接部材３が基板Ｗの表面Ｗｆ上に載置される（図１（ｄ））。この第１実施形態では、当接部材３の下面３１が基板表面Ｗｆと同一の平面サイズを有している。そして、下面３１が基板表面Ｗｆ全体を覆うように当接部材３が基板表面Ｗｆ上に載置される（図１（ｅ））。これにより、当接部材３がリンス層を押し退けて基板Ｗの周縁部から径方向に排出し、図１（ｅー１）に示すように、当接部材３の下面３１が基板表面Ｗｆに形成されているパターンＰＴの上端と当接する。なお、図１中の梨地模様はリンス液の存在を示している。
【００２２】
この当接部材３はリンス液に対して吸湿性を有する材料、例えばポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane：ＰＤＭＳ）で構成されている。なお、本実施形態では、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＩＬＰＯＴ１８４とＣＡＴＡＬＹＳＴ  ＳＩＬＰＯＴ１８４とを重量比１０：１で混合し、熱硬化させて上記平面サイズの下面３１を有する板形状の当接部材３を成型している。その構造式は、
【化１】
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【００２３】
である。なお、上記２液の混合比や硬化温度、硬化時間を調整することで当接部材３の物性値を種々に設定することができ、例えば本実施形態ではヤング率を５０〜４０００ｋＰａの範囲で調整している。
【００２４】
こうして成型された当接部材３はパターンＰＴの間隔よりも微細な構造を有し、パターンＰＴの間で生じる毛管力よりも強い毛管力を有している。このため、基板表面Ｗｆへの当接部材３の当接直後から、毛細管現象によりパターンＰＴの間およびパターン周囲のリンス液を吸収する（図１（ｅ−２））。そして、所定時間が経過すると、基板表面Ｗｆに付着していたリンス液が全て当接部材３に吸収され、基板乾燥が完了する（図１（ｅ−３））。
【００２５】
こうして、基板Ｗの乾燥処理が完了すると、図１（ｆ）に示すように、搬送ロボットにより当接部材３を基板表面Ｗｆから上方に移動させる。さらに、乾燥された基板Ｗが基板保持部２から次の基板処理装置に搬送される。
【００２６】
以上のように、本発明の第１実施形態によれば、基板保持部２に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに形成されたパターンＰＴの上端に当接部材３を当接させてパターンＰＴを補強した状態で、基板表面Ｗｆに付着している処理液を除去している。したがって、パターンＰＴが微細である、あるいは高アスペクト・レシオであった場合でも、当該パターンＰＴを倒壊させることなく、リンス液を除去して基板Ｗを乾燥させることができる。
【００２７】
また、第１実施形態では、リンス液に対して吸湿性を有する当接部材３を基板表面Ｗｆ全体を覆うように当接させているので、パターンＰＴを補強しながら同時にリンス液が全面除去される。したがって、リンス液の除去を効率的に行うことができる。
【００２８】
なお、当接部材３がリンス液を吸収することでリンス液の除去能力は低下する。このため、基板毎あるいは複数枚の基板を処理する毎に、使用済みの当接部材３を破棄して新たなものに交換してもよい。また、使用済みの当接部材３を加熱することで、当接部材３に吸収されたリンス液を蒸発させた後、これを再利用してもよい。さらに、図１に示す基板処理装置１に対し、パターンＰＴの上端に当接している当接部材３に対して熱を与えて当接部材３に吸収されたリンス液を蒸発させる加熱部を設けてもよい。これによって、当接部材３がリンス液を吸収することで除去性能が低下したとしても、直ちに吸収したリンス液が加熱部によって蒸発され、除去能力が回復する。つまり、加熱部を設けることで当接部材３による基板表面Ｗｆからのリンス液の除去が継続して実行され、当接部材３の交換回数を抑制してリンス液の除去を短時間で効率的に行うことができる。
【００２９】
このように、第１実施形態では、リンス液が本発明の「処理液」に相当している。また、当接部材３の下面３１が本発明の「当接面」に相当している。なお、これらの点は次に説明する第２実施形態においても同様である。
【００３０】
図２は、本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、リンス液の除去処理中に基板Ｗの裏面から熱を与える加熱部（図示省略）を設けている点であり、その他の構成および動作は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、以下のおいては、相違点を中心に説明し、同一構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
第２実施形態では、リンス処理が終了すると、第１実施形態と同様に、当接部材３の下面３１が基板表面Ｗｆ全体を覆うように当接部材３が基板表面Ｗｆ上に載置される（図２（ｅ−１））。また、これと同時に、あるいはこれに前後して、基板処理装置１全体を制御するコントローラからの動作指令に応じて加熱部が作動して基板裏面への熱供給を開始する。このように基板裏面を加熱することで基板表面Ｗｆに付着するリンス液が蒸発する。
【００３２】
第２実施形態では、当接部材３は第１実施形態と同一構成であるため、当接部材３の内部には微細な構造が設けられており、吸湿性のみならず、リンス液の蒸気を透過させる透過性をも有している。したがって、図２（ｅ−２）に示すように、リンス液の蒸気は当接部材３を透過して大気中に放出される。こうして、当接部材３の下面３１がパターンＰＴの上端に当接してパターンＰＴを補強した状態で、パターンＰＴの間およびパターン周囲のリンス液が気体成分となって基板表面Ｗｆから除去される。そして、所定時間が経過すると、基板表面Ｗｆに付着していたリンス液が全て蒸発し、当接部材３を介して放出され、基板乾燥が完了する（図２（ｅ−３））。
【００３３】
以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に当接部材３で基板表面Ｗｆ全体を覆うように当接してパターンＰＴを補強しながら同時にリンス液を全面除去している。したがって、パターンＰＴが微細である、あるいは高アスペクト・レシオである場合でも、当該パターンＰＴを倒壊させることなく、リンス液を効率的に除去して基板Ｗを乾燥させることができる。また、加熱部によって熱を供給してリンス液を蒸発させて乾燥させるため、第１実施形態に比べ、基板乾燥に要する時間を短縮することができる。
【００３４】
なお、第２実施形態では、基板裏面に熱を供給しているが、これに代えて、あるいはこれに加えて加熱部が当接部材３に熱を供給して当接部材３側から基板Ｗを加熱することでパターンＰＴ間やパターンＰＴの周囲のリンス液を蒸発させるように構成してもよい。
【００３５】
図３は、本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態では、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、当接部材３が図３の紙面に対して垂直な方向に基板Ｗと同じ寸法だけ延設された２本の支持ローラ４、４に張設された無端ベルトで構成されており、支持ローラ４、４の回転に応じて当接部材３が循環移動する。これら２個の支持ローラ４、４は水平方向Ｘの基板寸法よりも短い距離だけ離間して設けられており、ベルト状当接部材３のうち支持ローラ４、４で張架される下方側の張架部分３２が基板表面Ｗｆと部分的に当接可能となっている。
【００３６】
また、第３実施形態では、このように支持ローラ４、４で当接部材３を張架した乾燥ヘッド５を水平方向Ｘに移動させる移動機構（図示省略）が設けられている。この移動機構は、図３に示すように、張架部分３２の下面が基板表面Ｗｆに形成されたパターンＰＴの上端と接した状態で上記乾燥ヘッド５を水平移動させる。
【００３７】
なお、その他の構成は第１実施形態と同一であるため、それらの構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
この第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、基板保持部２により保持された基板Ｗに対し、薬液処理およびリンス処理が実行された後、回転機構による基板Ｗの回転が停止される（図３（ａ））。その後、基板処理装置１全体を制御するコントローラからの動作指令に応じて移動機構が作動し、張架部分３２の下面をパターンＰＴの上端に当接させながら乾燥ヘッド５を水平方向Ｘに移動させる。このため、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、乾燥ヘッド５の先端部がパターンＰＴよりも盛り上がった部分のリンス液を押し退けて基板表面Ｗｆから除去する。また、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、当接部材３は吸湿性を有する材料で構成されているため、張架部分３２と当接するパターンＰＴ間およびパターンＰＴの周囲のリンス液は張架部分３２に吸収されて基板表面Ｗｆから除去される。
【００３９】
そして、移動機構が乾燥ヘッド５をさらに水平方向Ｘに移動させるのに応じて支持ローラ４、４が回転し、ベルト状の当接部材３を循環周回させる。このように乾燥ヘッド５はＸ方向に移動するが、各パターンＰＴは一定時間の間、張架部分３２と相対的に静止した状態で当接し、この状態の間にパターンＰＴ間のリンス液が除去される。なお、リンス液を吸収した張架部分３２は乾燥ヘッド５の移動に応じて上側、つまり反基板側に移動するため、乾燥ヘッド５の上方位置に加熱部を設けて上側に移動してきた張架部分３２に熱を与えて吸収したリンス液を蒸発させるように構成してもよい。
【００４０】
このように第３実施形態では、吸湿性を有する当接部材３の張架部分３２をパターンＰＴに当接させてパターンＰＴを補強しながら乾燥ヘッド５を移動させて基板表面Ｗｆからリンス液を除去して基板Ｗを乾燥させている（図３（ｄ））。したがって、パターンＰＴが微細である、あるいは高アスペクト・レシオである場合でも、当該パターンＰＴを倒壊させることなく、リンス液を除去して基板Ｗを乾燥させることができる。
【００４１】
また、第３実施形態によれば、第１実施形態に比べて当接部材３を小型化することができ、省スペース化を図ることができる。また、移動機構による乾燥ヘッド５の移動により支持ローラ４、４が回転することで、当接部材３の各部がパターンＰＴの上端への当接と離間を繰り返しながらリンス液の除去を実行する。つまり、当接部材３の全部を処理液の除去に同時に使用するのではなく、当接部材３の一部をパターンＰＴの上端に当接させてリンス液の除去に使用している間、残りの部分を基板表面Ｗｆから離間させて除去能力の回復を図ることができ、除去能力および除去効率を高めて処理時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記第１実施形態および第２実施形態では、当接部材３の平面サイズは基板Ｗの平面サイズと同一であるが、基板Ｗよりも大きな平面サイズを有する当接部材３を用いてもよい。
【００４３】
また、上記第３実施形態では、乾燥ヘッド５を移動させることで基板表面Ｗｆに対して当接部材３を相対移動させているが、乾燥ヘッド５を固定したまま、あるいは乾燥ヘッド５の移動とともに基板Ｗを（−Ｘ）方向に移動させてもよい。
【００４４】
さらに、上記実施形態では、当接部材３をパターンＰＴの上端に当接させているが、当接部材３をパターンＰＴの上端に押し付けてもよい。また、これにより当接部材３がパターンＰＴの上端に係合する形状に変形してパターンＰＴの上端を保持するように構成すると、当接部材３によるパターンＰＴの補強をさらに高めることができ、パターン倒壊をより効果的に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板の表面に付着する処理液を基板表面から除去する基板処理技術全般に対して適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…基板処理装置
２…基板保持部
３…当接部材
４…支持ローラ
３１…下面（当接面）
３２…張架部分
ＰＴ…パターン
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板の表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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