特許 6553777 基板処理装置、及び基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6553777

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】基板処理装置、及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20190722BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 651K

   H01L21/304 651M

   H01L21/304 651B

   H01L21/302 103

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-127511(P2018-127511)

(22)【出願日】2018年7月4日

(62)【分割の表示】特願2014-148780(P2014-148780)の分割

【原出願日】2014年7月22日

(65)【公開番号】特開2018-152617(P2018-152617A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2018年7月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】東芝メモリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 純一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 勝広

(72)【発明者】

【氏名】森田 恵子

(72)【発明者】

【氏名】平林 英明

【審査官】 石丸 昌平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２５８２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３３８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４３８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９８５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２１８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１６６９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に複数の構造物を有する基板と、
前記基板を収容することが可能な処理室と、
前記処理室内に設けられ前記基板を保持することが可能な基板保持部と、
前記基板保持部に設けられた加熱部と、
有機性の昇華性物質を含む昇華性物質含有液体を前記基板に供給する液体供給手段と、
前記基板の表面に供給された前記昇華性物質含有液体の一部を蒸発させて前記構造物間に前記昇華性物質を析出させる析出手段と、
前記処理室外に設けられ前記処理室に接続されて前記処理室内の気体を前記処理室外へ排気する真空ポンプと、
前記基板保持部に保持された前記基板表面の前記構造物間に前記昇華性物質が充填された前記基板について前記昇華性物質を、前記真空ポンプにより前記処理室を排気し減圧すること、または、前記基板保持部に設けられた加熱部による前記基板を加熱することの少なくとも一方を含むことで昇華除去する昇華除去手段と、
前記真空ポンプと前記処理室との間に設けられ、前記昇華性物質が昇華する際に発生するガスを検出するものであって、前記真空ポンプの駆動より前記処理室から排気される気体の成分の変化を検出することで前記昇華性物質の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出手段と、
前記昇華状態検出手段により検出された前記昇華性物質の昇華状態に応じて、前記昇華性物質の昇華を促進させるように前記真空ポンプにより前記処理室内の排気速度を上げる、または、前記加熱部により前記基板の温度を上昇させる制御部と、
を備える基板処理装置。

【請求項2】

前記昇華状態検出手段は、水素炎イオン化検出器、光イオン化検出器、前記昇華性物質の昇華によって生じる気体の光吸収又は蛍光又は発光を検出する光検出器、の少なくとも１つを含んでいる請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

基板を保持することが可能な基板保持部を備え、内部を減圧することが可能な真空ポンプが設けられた処理室内において、表面に複数の構造物を有する基板に有機性の昇華性物質を含む昇華性物質含有液体を供給する液体供給工程と、
前記基板の表面に供給された前記昇華性物質含有液体を蒸発させて前記構造物間に前記昇華性物質を析出させる析出工程と、
前記構造物間に存在する前記昇華性物質を、前記真空ポンプによる前記処理室の減圧、または、前記基板保持部に設けられた加熱部による前記基板の加熱、の少なくとも一方を含む除去手段により昇華除去する昇華除去工程と、
前記昇華性物質が昇華する際に発生するガスを検出する検出器によって、前記処理室から排気される気体の成分の変化を検出することで前記昇華性物質の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出工程と、
前記昇華状態検出工程により検出された前記昇華性物質の昇華状態に応じて昇華性物質の昇華を促進させるように前記真空ポンプにより前記処理室内の排気速度を上げる、または前記基板の温度を上昇させる昇華促進工程と、
を含む基板処理方法。

【請求項4】

前記昇華状態検出工程は、前記昇華性物質の昇華によって生じる気体の成分の変化を水素炎イオン化検出器または光イオン化検出器で検出する工程、前記昇華性物質の昇華によって生じる気体の光吸収又は蛍光又は発光を検出する工程、の少なくとも１つを含んでいる請求項３に記載の基板処理方法。

【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】

洗浄処理等の液体を用いた処理の後は、基板の表面に付着した液体を除去して基板を乾燥させる必要がある。この場合、例えば基板に残った液体を蒸発させて除去しようとすると、基板上に設けられた微細な構造物が、その液体の表面張力によって倒壊することがある。このような構造物の倒壊を防ぐために、昇華性物質を用いた乾燥方法が提案されている。

【0003】

昇華性物質を用いた基板の乾燥方法では、まず、昇華性物質を含む液体を基板表面に供給し、洗浄処理に用いた基板表面に残留する液体と置換する。次に、昇華性物質を含む液体を蒸発させて構造物間に昇華性物質を析出させることで、構造物間に固化した昇華性物質を充填する。そして、この析出した昇華性物質を昇華させて除去することにより、基板表面を乾燥させる。このような方法によれば、構造物間に充填された昇華性物質が構造物を支持するため、液体の表面張力による構造物の倒壊を防ぐことができる。

【0004】

しかし、従来、昇華性物質を昇華除去する工程は、例えば時間制御により行っていた。そして、基板表面の昇華性物質が十分に昇華したか否かの判断は、例えば目視や走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope／ＳＥＭ）によって作業者が行っていた。そのため、昇華性物質を昇華除去する工程の過程及び終点すなわち終了時期を適切に検出し、その工程を終了させることが難しかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−１６６９９号公報

【特許文献2】特開２０１３−３３８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、昇華性物質を用いた基板の乾燥工程において、その乾燥工程の過程又は終点を適切に判断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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の基板処理装置は、表面に複数の構造物を有する基板と、基板を収容することが可能な処理室と、前記処理室内に設けられ前記基板を保持することが可能な基板保持部と、前記基板保持部に設けられた加熱部と、有機性の昇華性物質を含む昇華性物質含有液体を前記基板に供給する液体供給手段と、前記基板の表面に供給された前記前記昇華性物質含有液体の一部を蒸発させて前記構造物間に前記昇華性物質を析出させる析出手段と、前記処理室外に設けられ前記処理室に接続されて前記処理室内の気体を前記処理室外へ排気する真空ポンプと、前記基板保持部に保持された前記表面の前記構造物間に前記昇華性物質が充填された前記基板について前記昇華性物質を、前記真空ポンプにより前記処理室を排気し減圧すること、または、前記基板保持部に設けられた加熱部による前記基板を加熱することの少なくとも一方を含むことで昇華除去する昇華除去手段と、前記真空ポンプと前記処理室との間に設けられ、前記昇華性物質が昇華する際に発生するガスを検出するものであって、前記真空ポンプの駆動より前記処理室から排気される気体の成分の変化を検出することで前記昇華性物質の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出手段と、前記昇華状態検出手段により検出された前記昇華性物質の昇華状態に応じて、前記昇華性物質の昇華を促進させるように前記真空ポンプにより前記処理室内の排気速度を上げる、または、前記加熱部により前記基板の温度を上昇させる制御部と、を備える。

【0008】

また、実施形態の基板処理方法は、基板を保持することが可能な基板保持部を備え、内部を減圧することが可能な真空ポンプが設けられた処理室内において、表面に複数の構造物を有する基板に有機性の昇華性物質を含む昇華性物質含有液体を供給する液体供給工程と、前記基板の表面に供給された前記昇華性物質含有液体を蒸発させて前記構造物間に前記昇華性物質を析出させる析出工程と、前記構造物間に存在する前記昇華性物質を、前記真空ポンプによる前記処理室の減圧、または、前記基板保持部に設けられた加熱部による前記基板の加熱、の少なくとも一方を含む除去手段により昇華除去する昇華除去工程と、前記昇華性物質が昇華する際に発生するガスを検出する検出器によって、前記処理室から排気される気体の成分の変化を検出することで前記昇華性物質の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出工程と、前記昇華状態検出工程により検出された前記昇華性物質の昇華状態に応じて昇華性物質の昇華を促進させるように前記真空ポンプにより前記処理室内の排気速度を上げる、または前記基板の温度を上昇させる昇華促進工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態による基板処理装置の概略構成の一例を示す図

【図2】乾燥工程の一例を（ａ）〜（ｅ）の順に経時的に示す基板の断面図

【図3】制御部による制御内容の一例を示すフローチャート

【図4】第２実施形態による基板処理装置の概略構成の一例を示す図

【図5】図４のＸ５−Ｘ５線に沿った断面を示す図

【図6】基板処理装置の他の例を示す図４相当図

【図7】第３実施形態による処理室周辺の構成を示す図

【図8】第４実施形態による図５相当図

【図9】第５実施形態による図７相当図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、複数の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施形態において、図面は模式的なものであり、装置や基板の寸法関係や比率等は現実のものとは必ずしも一致するわけではない。

【0011】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、基板処理装置及び基板処理方法の一例として半導体装置の製造装置に適用したものを、図面を参照して説明する。なお、基板処理装置及び基板の処理方法は、半導体装置の製造に限定されない。

【0012】

［構成］
まず、図１に示す基板処理装置１０の構成について説明する。基板処理装置１０は、例えば洗浄液等の液体を用いた液体処理と、その液体処理後の乾燥処理と、を実行するものである。本実施形態の基板処理装置１０は、パターンが形成された半導体装置の基板を処理対象としており、基板の洗浄工程及び乾燥工程を実行する。なお、処理対象となる基板には、例えばシリコンウェーハ、シリコンカーバイトウェーハ、シリコン元素を含む複数の成分から構成されたウェーハ、サファイアウェーハ、各種化合物半導体ウェーハ、プラスチックウェーハ、ガラス基板等がある。また、基板に形成されるパターンには、酸化ケイ素、窒化ケイ素、多結晶シリコン、又は単結晶シリコン等のシリコン系材料や、窒化チタン、タングステン、ルテニウム、窒化タンタル、又はスズ等のメタル系材料、及びこれらを組み合わせた材料を用いることができる。

【0013】

基板処理装置１０は、処理室１１、基板保持部１２、加熱部１３、駆動部１４、及び液体供給部１５を備えている。基板保持部１２、駆動部１４、及び液体供給部１５は、処理室１１内に設けられている。基板保持部１２は、全体として円板状に構成されている。基板保持部１２は、処理対象となる基板８０を高い精度で水平に保持することが可能である。基板８０は、基板保持部１２の上面に置かれる。基板保持部１２は、駆動部１４によって駆動されて回転する。

【0014】

液体供給部１５は、基板保持部１２に保持された基板８０の表面に、昇華性物質を含む昇華性物質含有液体を供給する液体供給手段の一例である。すなわち、液体供給部１５は、基板保持部１２に保持された基板８０の表面に、昇華性物質を含む昇華性物質含有液体を供給する液体供給工程を実行するためのものである。

【0015】

液体供給部１５は、例えば配管１６と、配管１６に接続されたノズル１７と、を有している。液体供給部１５は、外部から配管１６を通して供給された液体を、基板保持部１２上の基板８０の中心部に向けて、ノズル１７から吐出するものである。その際、基板保持部１２は、駆動部１４によって回転されている。基板８０は、基板保持部１２とともに回転する。これにより、液体供給部１５から吐出された液体は、回転状態の基板８０上に供給され、基板８０の遠心力によって基板８０の全体に亘って略均一に塗布される。

【0016】

液体供給部１５によって供給される液体は、昇華性物質を融解したもの、又は昇華性物質を溶媒に溶解したものである。すなわち、液体供給部１５によって供給される液体には、昇華性物質が含まれている。昇華性物質とは、常圧下又は減圧下のある温度で固体から気体への相転移が可能な物質である。昇華性物質には、例えばナフタレン、Ｐ−ジクロロベンゼン、樟脳、及び１，７−ナフタレンジオール等があるが、これらに限定されない。また、昇華性物質を溶解するための溶媒は、例えば水、メタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサン、ギ酸、酢酸、ピリジン、ジエチルアミン、ジメチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、ピリジン、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ホルムアミド等があるが、これらに限定されない。

【0017】

本実施形態において、溶媒にはイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡと称する）を用いている。また、以下の説明では、昇華性物質を融解した液体又は昇華性物質を溶媒に溶解した液体を、昇華性物質含有液体と称する。液体供給部１５は、昇華性物質含有液体を吐出するノズル以外にも、例えば洗浄液を吐出するためのノズルや、純水等のリンス液を吐出するためのノズル等を含んでいてもよい。洗浄液には、例えばフッ酸、硫酸、塩酸、アンモニア、過酸化水素水等を含む水溶液、又はこれらを複数含有する水溶液を使用することができるが、これらに限られない。

【0018】

加熱部１３は、基板保持部１２の内部に設けられており、基板保持部１２上に置かれた基板８０を加熱する。この加熱部１３は、析出手段の一例であり、析出工程を実行するためのものである。また、この加熱部１３は、昇華除去手段の一例でもあり、昇華除去工程を実行するためのものでもある。加熱部１３は、例えば電気ヒータ等であるが、加熱の方式は問わない。加熱部１３の駆動によって、基板保持部１２上に置かれた基板８０が加熱されると、基板８０上に塗布された昇華性物質含有液体の一部が蒸発する。すると、昇華性物質含有液体中に含まれる昇華性物質が、基板８０上に析出する。そして、基板８０の加熱を継続すると、析出した昇華性物質が昇華する。これにより、基板８０上にある昇華性物質が、昇華除去される。

【0019】

基板処理装置１０は、制御部１８、真空ポンプ１９、及び検出器２０を備えている。制御部１８は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有したコンピュータで構成され、基板処理装置１０の全般の制御を司っている。すなわち、加熱部１３、駆動部１４、液体供給部１５、真空ポンプ１９、及び検出器２０は、制御部１８によって駆動制御される。

【0020】

真空ポンプ１９及び検出器２０は、処理室１１の外部に設けられている。真空ポンプ１９は、連結部２１を介して処理室１１内に接続されている。検出器２０は、真空ポンプ１９と処理室１１との間に設けられている。真空ポンプ１９が駆動すると、処理室１１内の気体は、検出器２０を通って真空ポンプ１９に吸引される。これにより、処理室１１内の気体は、真空ポンプ１９によって処理室１１外へ排気される。

【0021】

真空ポンプ１９は、析出手段の一例であり、析出工程を実行するためのものである。また、この真空ポンプ１９は、昇華除去手段の一例でもあり、昇華除去工程を実行するためのものでもある。すなわち、液体供給部１５から吐出される昇華性物質含有液体は、加熱若しくは減圧又はその両方が行われると、昇華性物質含有液体に含まれる昇華性物質が固化して析出する。この場合、加熱部１３若しくは真空ポンプ１９又はその両方が、析出手段となる。そして、更に加熱若しくは減圧又はその両方を行うことにより、その析出した昇華性物質は、昇華して有機性ガスを発生させる。この場合、加熱部１３若しくは真空ポンプ１９又はその両方が、昇華除去手段となる。

【0022】

検出器２０は、基板８０上に存在する昇華性物質の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出手段の一例である。すなわち、検出器２０は、昇華性物質が昇華する際に発生する有機性ガスを検出するものである。換言すれば、検出器２０は、昇華性物質の昇華による基板処理装置１０内の気体の成分の変化を検出するものである。検出器２０の例としては、例えば光イオン化検出器（ＰＩＤ／Photo Ionization Detector）や、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ／Flame Ionization Detector）、赤外吸光検出器、分圧真空検出器等がある。

【0023】

［制御内容］
次に、基板処理装置１０によって実行される制御内容について説明する。図２に示すように、基板８０の表面には、フォトリソグラフィやエッチング等の前工程を経て、例えばラインアンドスペースやシリンダ構造等の複数の構造物８１が形成されている。その後、基板８０は、基板処理装置１０によって、基板８０の洗浄及び乾燥が行われる。

【0024】

本実施形態において、構造物８１の幅寸法は、例えば２０ｎｍ以下に設定されている。ここで、洗浄用の液体が基板８０の表面に供給されると、その液体は、構造物８１間に侵入する。そして、基板８０の乾燥のために、その液体を蒸発させると、その液体の水面が構造物８１の先端部に対して構造物８１の基端部側に下降する。すると、その液体の表面張力によって、隣接する構造物８１が相互に引き寄せられる。この場合、構造物８１の幅が２０ｎｍ以下になると、その液体の表面張力により、構造物８１が倒壊するおそれが高まる。そのため、本実施形態では、次のような工程によって、基板８０の表面を乾燥させる。

【0025】

すなわち、基板８０は、フォトリソグラフィやエッチング等の前工程が終了した後、基板処理装置１０の基板保持部１２上に載置される。そして、制御部１８は、図３に示す制御内容の実行を開始すると（スタート）、ステップＳ１１〜Ｓ１３において基板８０の洗浄工程を実行する。この場合、制御部１８は、まず、ステップＳ１１において、駆動部１４を駆動し、基板保持部１２とともに基板８０を回転させる。その後、制御部１８は、ステップＳ１２において、液体供給部１５から、図２（ａ）に示す洗浄液９１を吐出する。これにより、洗浄液９１が、基板８０の回転による遠心力によって基板８０の表面全体に亘って略均一に広がる。そして、その洗浄液９１が、前工程において基板８０上に付着したエッチング残渣やパーティクル等を洗い流す。

【0026】

次に、制御部１８は、ステップＳ１３において、液体供給部１５から、図２（ｂ）に示すリンス液９２を吐出する。これにより、基板８０上に供給されたリンス液９２が、基板８０の回転による遠心力によって基板８０の表面全体に亘って略均一に広がる。そして、基板８０上に付着している洗浄液９１が、リンス液９２に置換される。

【0027】

次に、制御部１８は、液体供給工程の一例として、ステップＳ１４を実行する。制御部１８は、ステップＳ１４において、リンス液９２が基板８０の表面を覆っている間に、液体供給部１５から図２（ｃ）に示す昇華性物質含有液体９３を吐出する。これにより、基板８０上に供給された昇華性物質含有液体９３が、基板８０の回転による遠心力によって基板８０の表面全体に亘って略均一に広がる。そして、基板８０上に付着しているリンス液９２が、昇華性物質含有液体９３に置換される。この場合、昇華性物質含有液体９３の溶媒と、ステップＳ１２で吐出されるリンス液９２とは、同一であるか又は相互に馴染みやすいものであることが望ましい。

【0028】

次に、制御部１８は、ステップＳ１５において、基板保持部１２の回転を停止させる。その後、制御部１８は、析出工程及び昇華除去工程の一例として、ステップＳ１６、Ｓ１７を実行する。制御部１８は、ステップＳ１６において、加熱部１３を駆動させて基板８０を加熱するとともに、真空ポンプ１９を駆動させて処理室１１内を減圧する。すると、基板８０上に存在する昇華性物質含有液体９３中の溶媒が蒸発し、図２（ｄ）に示すように、基板８０の表面に昇華性物質含有液体９３中に含まれた昇華性物質９４が析出する。すなわち、昇華性物質含有液体９３が、構造物８１間に充填されて固化する。この析出した昇華性物質９４によって、構造物８１が支持される。

【0029】

そして、ステップＳ１６の状態よりも更に基板８０の温度を上昇させるとともに処理室１１内を減圧すると、基板８０上の昇華性物質９４は、昇華する。この昇華性物質９４が昇華することによって、例えば有機系の気化ガスが発生する。制御部１８は、昇華状態検出工程の一例として、ステップＳ１７を実行する。制御部１８は、ステップＳ１７において、昇華性物質９４の昇華によって発生する気化ガスを検出器２０で検出する。制御部１８は、検出器２０で検出される気化ガスの濃度が所定値以上であれば（ステップＳ１７でＹＥＳ）、昇華性物質９４が昇華している最中であると判断する。この場合、制御部１８は、基板８０上に昇華性物質９４が残留していると判断し、加熱部１３及び真空ポンプ１９の駆動を継続する。この場合、加熱部１３の温度を上昇させる、又は処理室１１の排気速度を高くすることにより昇華性物質９４の昇華を促進しても良い。昇華性物質９４の昇華を促進する手段はこれらに限定されない。

【0030】

一方、制御部１８は、検出器２０で検出される気化ガスの濃度が所定値未満になれば（ステップＳ１７でＮＯ）、昇華性物質９４の昇華が終了したと判断する。この場合、制御部１８は、基板８０上に残留する昇華性物質９４は無いと判断し、ステップＳ１８へ移行する。そして、制御部１８は、加熱部１３及び真空ポンプ１９を停止し、一連の制御を終了する。これにより、基板８０の乾燥が終了し、図２（ｅ）に示すように、昇華性物質９４が昇華除去された基板８０が得られる。

【0031】

これによれば、構造物８１間の間隔が例えば２０ｎｍ以下と微小であっても、構造物８１間に析出された昇華性物質９４が構造物８１を支持するため、液体の表面張力による構造物８１の倒壊を防ぐことができる。

【0032】

更に、基板処理装置１０は、基板８０上に析出した昇華性物質９４の昇華による除去の過程及び終点を検出するための検出器２０を備えている。これによれば、昇華性物質９４の昇華除去の終了を、作業者による目視やＳＥＭによる観察に頼ることなく、制御部１８によって画一的に判断することができる。すなわち、昇華性物質９４の昇華除去による乾燥工程の終了時期を適切に検出し、判断することができる。そのため、基板８０に昇華性物質９４が残留することが低減されることから、乾燥工程のやり直し等を防ぐことができ、その結果、品質の向上や歩止まりの向上が図られる。

【0033】

検出器２０は、昇華性物質９４が昇華する際に発生する有機性ガスを検出するもの、つまり気化ガスに含まれる成分を検出するものである。ここで、乾燥工程においては、基板８０の一部分について昇華性物質９４が昇華除去されていても、他の部分に昇華性物質９４が残留していることがある。この場合、基板８０上の一点を検査して昇華性物質９４の昇華除去の過程及び終点を判断する方法では、基板８０上の他の部分に昇華性物質９４が残留し、ムラが生じる可能性がある。

【0034】

一方、本実施形態において、検出器２０は、昇華性物質９４が昇華する際に発生する有機性ガスを検出する。そのため、制御部１８は、検出器２０によって有機性ガスが検出されている間は、昇華除去の終点に至ったと判断しない。そして、制御部１８は、基板８０の全体について昇華性物質９４が昇華除去され、検出器２０によって有機性ガスが検出されなくなると、昇華除去の終点に至ったと判断する。したがって、本実施形態によれば、基板８０上の一点を検査する場合に比べて、基板８０全体について昇華性物質９４の昇華ムラを低減することができる。

【0035】

なお、昇華性物質９４を昇華除去する方法は、基板保持部１２に設けられた加熱部１３によるものに限られない。例えば、基板８０上に析出した昇華性物質９４に対して、光や電子線を照射して、昇華性物質９４を昇華し除去する方法でもよい。例えば反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching／ＲＩＥ）等によって、昇華性物質を昇華除去するものでもよい。また、空間内全体を加熱する方法でもよい。

【0036】

昇華除去の過程及び終点を検出した後の制御部１８による制御内容は、上述したものに限られない。例えば、制御部１８は、昇華性物質９４の昇華による除去が終了したと判断した場合であっても（図３のステップＳ１７でＮＯ）、更に昇華性物質９４の昇華除去の工程を所定期間継続してもよい。すなわち、制御部１８は、昇華性物質９４の昇華による気化ガスの濃度が所定値未満になった場合に（図３のステップＳ１７でＮＯ）、更に加熱部１３による基板８０の加熱及び真空ポンプ１９の駆動を所定期間継続することができる。これによれば、より確実に、昇華性物質９４を基板８０上から除去することができる。

【0037】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図４〜図６を参照して説明する。
第２実施形態の基板処理装置３０は、例えば半導体基板等の乾燥工程を実行するものである。すなわち、基板処理装置３０は、第１実施形態における図３のステップＳ１６〜Ｓ１８に示す処理を実行するためのものである。基板処理装置３０は、処理室３１、扉３２、基板保持部３３、捕集器３４、真空ポンプ３５、及び制御部３６を備えている。制御部３６は、第１実施形態の制御部１８と同様の構成であり、基板処理装置３０全体の制御を司っている。

【0038】

処理室３１は、一面が開口した箱状であり、内部に複数枚の基板８０を収容することができる。したがって、基板処理装置３０は、複数枚の基板８０についてバッチ処理が可能である。処理室３１内には、例えば洗浄工程等の液体処理を終えた基板８０が収容される。すなわち、処理室３１内には、図２（ｃ）に示すような昇華性物質含有液体９３が塗布された状態の基板８０、又は図２（ｄ）に示すような昇華性物質９４が充填された状態の基板８０が収容される。

【0039】

扉３２は、処理室３１の開口を開閉するものである。扉３２が閉じられると、処理室３１内は密閉空間になる。扉３２は、制御部３６によって開閉制御される。処理室３１内には、複数の基板保持部３３が上下方向に並んで設けられている。１個の基板保持部３３は、１枚の基板８０を保持することができる。各基板８０は、１枚ずつ基板保持部３３に保持されることにより、処理室３１内において相互に離間して上下方向に配置される。

【0040】

捕集器３４及び真空ポンプ３５は、処理室３１の外部に設けられている。捕集器３４は、真空ポンプ３５と処理室３１との間に設けられている。捕集器３４は、連結部３７を介して処理室３１内に接続されている。捕集器３４と真空ポンプ３５とは、連結部３８によって接続されている。真空ポンプ３５は、制御部３６によって駆動制御される。真空ポンプが駆動すると、処理室３１内の気体は、捕集器３４を通って真空ポンプ３５に吸引される。捕集器３４は、図示しないフィルタ等を有している。そして、捕集器３４は、当該捕集器３４を通る気体に含まれる昇華性物質を吸着し捕集することができる。

【0041】

基板処理装置３０は、第１加熱部３９及び第２加熱部４０を備えている。なお、第１加熱部３９は処理室３１の内側の少なくとも１つの面に設置されていれば良く、設置位置は限定されない。第１加熱部３９及び第２加熱部４０は、例えば電気ヒータであるが、加熱の方式は電気ヒータ式に限られない。第１加熱部３９及び第２加熱部４０は、それぞれ制御部３６によって駆動制御される。第１加熱部３９は、処理室３１内に設けられており、処理室３１内全体を加熱することができる。つまり、第１加熱部３９は、処理室３１内の気体を加熱することができる。第２加熱部４０は、処理室１１と捕集器３４とを繋ぐ連結部３７に設けられている。第２加熱部４０は、連結部３７内を通る気体を加熱することができる。

【0042】

連結部３７内の温度は、処理室３１内の温度よりも高いことが望ましい。本実施形態の場合、制御部３６は、連結部３７内の温度が処理室３１内の温度よりも高くなるように、第２加熱部４０を制御する。これにより、基板８０から昇華した気化ガスに含まれる昇華性物質が、捕集器３４に至る前に、連結部３７内で冷却されて析出することが抑制される。なお、捕集器３４の温度を、処理室３１内及び連結部３７内の温度よりも低く冷却するようにしてもよい。すなわち、捕集器３４を、いわゆるコールドトラップにしてもよい。これによれば、捕集器３４内において昇華性物質が冷却されて析出するため、より効果的に昇華性物質を捕集することができる。

【0043】

基板処理装置３０は、図５に示すように、検出器４１を備えている。検出器４１は、基板８０上に存在する昇華性物質９４の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出手段の一例である。すなわち、検出器４１は、昇華性物質９４の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出工程を実行するためのものである。

【0044】

検出器４１は、例えば基板８０の表面に光を照射し、その反射光に基づいて昇華性物質の昇華除去の過程及び終点を検出するものである。すなわち、基板８０の表面に昇華性物質９４が存在する場合と存在しない場合とでは、基板８０の表面で反射する光の性質が異なる。検出器４１は、基板８０の表面における反射光の変化を検出することで、基板８０の表面に昇華性物質９４が存在するか否かを検出することができる。

【0045】

具体的には、検出器４１は、制御部３６に接続されており、制御部３６によって駆動制御される。検出器４１は、投光部４１１と受光部４１２とを有している。投光部４１１から照射された光は、基板８０の表面で散乱及び反射する。その散乱光を含む反射光は、受光部４１２によって検出される。制御部３６は、投光部４１１から照射する光のスペクトルと、受光部４１２で受光した反射光のスペクトルとの差分を算出することで、基板８０上に存在している昇華性物質９４の有無を検出することができる。
これによっても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0046】

処理室３１は、複数枚の基板８０を同時に収容可能である。そして、第１加熱部３９は、処理室３１内全体を加熱可能である。したがって、基板処理装置３０は、複数の基板８０に対して同時に乾燥工程を実行することができる。このように、基板処理装置３０は、複数の基板８０についてバッチ処理が可能であるため、作業効率が向上し、生産性が向上する。

【0047】

検出器４１は、処理室３１内に収容された複数の基板８０のうち、第１加熱部３９から最も離れた１枚の基板８０を検出対象としている。例えば本実施形態の場合、第１加熱部３９は、処理室３１内の底部に設けられている。したがって、本実施形態の検出器４１は、処理室３１の最上部に配置された基板８０を検出対象としている。これは、第１加熱部３９からの距離が大きくなるほど、基板８０の温度が上昇し難くなるためである。すなわち、最も温度が上昇し難い基板８０について昇華性物質９４の昇華除去の終点を検出することができれば、他の基板８０についても既に終点に至っていると推定できるからである。

【0048】

これによれば、基板処理装置３０がバッチ処理をするものであって、かつ、検出器４１が基板８０の表面状態を直接検出するものであっても、全ての基板８０に対して検出器４１を設ける必要がない。すなわち、本実施形態によれば、バッチ処理を行うものにおいて、１つの基板８０を検出対象としても、基板８０毎に生じる昇華ムラを低減することができる。また、検出器４１を基板８０毎に設ける必要がないため、基板処理装置３０のコストダウンを図ることができる。

【0049】

なお、処理室３１は、図６に示すように、真空予備室４２と接続可能であってもよい。真空予備室４２は、制御部３６によって開閉可能な扉４３と複数の基板保持部４４とを有し、複数枚の基板８０を収容可能である。また、真空予備室４２は、真空ポンプ３５又は他の図示しない真空ポンプによって、内部を大気圧以下に減圧することができる。扉３２、４３を閉じた状態で真空予備室４２を減圧し、その後、扉３２、４３を開けることにより、処理室３１内を大気開放することなく複数枚の基板８０を真空予備室４２と処理室３１とで移動させることができる。真空予備室４２は、処理室３１に着脱可能であって、基板８０を真空予備室４２に収容して後工程へ移送するための容器であってもよい。

【0050】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図７を参照して説明する。
第３実施形態の基板処理装置３０は、上記第２実施形態の検出器４１に換えて、検出器４５を備えている。検出器４５は、基板８０上に存在する昇華性物質９４の昇華除去の過程及び終点を検出する昇華状態検出手段の一例である。この場合、検出器４５は、昇華性物質９４の昇華によって生じる気体の光吸収又は蛍光又は発光に基づいて昇華除去の過程及び終点を検出する光検出器の一例である。

【0051】

検出器４５は、昇華性物質９４の昇華によって生じる気体の光吸収に基づいて昇華除去の過程及び終点を検出するものである。検出器４５は、具体的には次のようにして昇華性物質９４の昇華除去の過程及び終点を検出する。例えば検出器４５は、昇華性物質９４の昇華によって発生した気化ガスつまり気体に光を照射し、その光の光吸収の変化に基づいて昇華性物質９４の昇華除去の過程及び終点を検出する。検出器４５による検出方法は、例えば赤外分光法ややラマン分光法があるが、これらに限られない。

【0052】

具体的には、検出器４５は、制御部３６に接続されており、制御部３６によって駆動制御される。検出器４５は、投光部４５１と受光部４５２を有している。投光部４５１から照射された光は、一部が昇華性物質９４を含む気体に吸収され、他の一部が受光部４５２で受光される。検出器４５は、気体の光吸収の変化を検出することで、昇華性物質９４の昇華除去の終点を検出することができる。

【0053】

検出器４５は、処理室３１と捕集器３４とを繋ぐ連結部３７に設けられている。昇華性物質９４を含む気化ガスは、真空ポンプ３５に吸引されて連結部３７を通る。そのため、連結部３７内には、処理室３１から真空ポンプ３５側へ向かう気体の流れが生じる。したがって、昇華性物質９４を含む気化ガスが特定の場所に滞留することが抑制されるため、検出器４５は、昇華除去による変化を随時検出することができる。なお、検出器４５は、必ずしも連結部３７に設ける必要はなく、処理室３１内から捕集器３４に至る経路上に設ければよい。
この第３実施形態によっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0054】

また、検出器４５は、昇華性物質９４の昇華によって生じる気体の蛍光又は発光に基づいて昇華除去の終点を検出するものであってもよい。すなわち、検出器４５は、昇華性物質９４の昇華によって発生した気化ガスに高電圧を印加して蛍光又は発光を生じさせ、その蛍光又は発光の変化に基づいて昇華性物質９４の昇華除去の終点を検出するものでもよい。この場合、検出器４５は、投光部４５１に換えて、気体に対して高電圧を印加することが可能な電圧印加部４５１を有する構成とする。電圧印加部４５１から高電圧が印加されると、気体に反応して蛍光又は発光が発生する。そして、受光部４５２は、その蛍光又は発光を検出する。これにより、検出器４５は、気体の蛍光又は発光の変化を検出することで、昇華性物質９４の昇華除去の終点を検出することができる。

【0055】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図８を参照して説明する。
第４実施形態の基板処理装置３０は、上記第２実施形態の検出器４１等に換えて、検出器４６を備えている。検出器４６は、処理室３１の底部付近に設けられているが、設置箇所はこれに限られない。検出器４６は、基板８０上に存在する昇華性物質９４の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出手段の一例である。この場合、検出器４６は、昇華性物質９４の昇華によって生じる気体の圧力の変化に基づいて昇華除去の過程及び終点を検出する圧力検出器の一例である。例えば制御部３６は、検出器４６によって検出される圧力が所定値未満になった場合に、基板８０上の昇華性物質９４の昇華除去が終了したと判断する。

【0056】

検出器４６には、例えば昇華性物質９４の機械的現象を利用する真空計、昇華した昇華性物質９４の輸送現象を利用する真空計、昇華した昇華性物質９４を電離して検出する真空計等を採用することができる。また、検出器４６は、気化ガスに含まれる昇華性物質９４の質量を分析するものであってもよい。
この第４実施形態によっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0057】

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について図９を参照して説明する。
第５実施形態の基板処理装置３０は、上記第２実施形態の検出器４１等に換えて、検出器４７を備えている。検出器４７は、基板８０上に存在する昇華性物質９４の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出手段の一例である。この場合、検出器４７は、昇華性物質９４の昇華によって生じる基板８０の重量の変化基づいて昇華除去の過程及び終点を検出する基板重量検出器の一例である。検出器４７は、例えば基板保持部３３に組み込まれており、基板保持部３３に載置された基板８０の重量を検出することができる。

【0058】

ここで、基板８０が直径３００ｍｍ、厚み７５０ｕｍのシリコンウェーハである場合、基板８０の重量は約１２８ｇになる。そして、基板８０上に昇華性物質９４を析出させた場合、基板８０の重量は、昇華性物質９４によって０．０１〜０．０３ｇ程度増加する。検出器４７は、基板８０の重量の変化を検出することで、昇華性物質９４の昇華除去の終点を検出することができる。この場合、例えば制御部３６は、乾燥工程終了後の基板８０の重量を統計処理し、その統計処理の結果を終点の判断の基準に反映させることで、より高い精度で終点検出を行うことができる。
この第５実施形態によっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0059】

以上実施形態によれば、基板処理装置は、表面に複数の構造物を有しかつ構造物間に昇華性物質が析出した基板について昇華性物質を昇華除去する昇華除去手段と、昇華性物質の昇華除去の過程又は終点を検出する昇華状態検出手段と、を備える。

【0060】

これによれば、昇華性物質の昇華除去の過程及び終点を、作業者による目視やＳＥＭによる観察に頼ることなく画一的に判断することができる。したがって、昇華性物質の昇華除去による乾燥工程の終了時期を適切に検出し判断することができる。
なお、上記各実施形態の構成は、適宜組み合わせることができる。

【0061】

以上、本発明の複数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】

【0062】

図面中、１０は基板処理装置、１１は処理室、１２は基板保持部、１３は加熱部（析出手段、昇華除去手段）、１５は液体供給部（液体供給手段）、１９は真空ポンプ（析出手段、昇華除去手段）、２０は検出器（昇華状態検出手段）、３０は基板処理装置、３１は処理室、３３は基板保持部、３５は真空ポンプ（析出手段、昇華除去手段）、３９は第１加熱部（析出手段、昇華除去手段）、４１、４５、４６、４７は検出器（昇華状態検出手段）を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】