特許 6983571 基板処理方法および基板処理装置

(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】6983571

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】基板処理方法および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20211206BHJP

   B05D 1/40 20060101ALI20211206BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 651B

   H01L21/304 651Z

   B05D1/40 A

   B05D7/00 H

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-153163(P2017-153163)

(22)【出願日】2017年8月8日

(65)【公開番号】特開2018-56553(P2018-56553A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2020年6月22日

(31)【優先権主張番号】特願2016-188638(P2016-188638)

(32)【優先日】2016年9月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】金松 泰範

【審査官】 西村 治郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１６６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５４９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０２３１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２４３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２０９１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４９３８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／００

Ｂ０５Ｄ １／４０

Ｂ０５Ｄ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板のうちパターンが形成されたパターン形成面にリンス液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜に対して前記基板の回転中心近傍で有機溶剤を供給して前記有機溶剤の液溜りを形成する液溜り形成工程と、
前記液溜り形成工程よりも高い回転数で前記基板を回転させながら前記液溜りに前記有機溶剤を供給して前記液膜を構成する前記リンス液を前記有機溶剤に置換する置換工程と、
前記有機溶剤で覆われた前記パターン形成面に充填剤溶液を塗布する塗布工程と、
前記パターン形成面に塗布された前記充填剤溶液に含まれる充填剤を前記パターンの凹部に沈下させて充填する充填工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。

【請求項2】

請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記基板を第１回転数で回転させながら前記パターン形成面に前記リンス液を供給して前記パターン形成面を洗い流すリンス工程をさらに備え、
前記液膜形成工程は、前記リンス工程に続けて、前記基板の回転数を前記第１回転数よりも少ない第２回転数に減速する工程を含み、
前記液溜り形成工程は、前記基板の回転数を前記第２回転数以下に設定する工程を含む基板処理方法。

【請求項3】

請求項２に記載の基板処理方法であって、
前記液溜り形成工程は前記基板の回転を停止して前記有機溶剤の供給を行う基板処理方法。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理方法であって、
前記塗布工程および前記充填工程の間に、前記パターン形成面に塗布された前記充填剤溶液の液膜の厚みを所定の厚みに調整するスピンオフ工程と、
前記充填工程に続いて、前記基板を回転させることで前記パターンの前記凹部に前記充填剤を残存させながら前記パターン形成面から前記有機溶剤および余分の前記充填剤溶液を排出する仕上げ工程と、
をさらに備える基板処理方法。

【請求項5】

請求項４に記載の基板処理方法であって、
前記仕上げ工程は、前記基板の回転と並行して前記パターン形成面の中央部に不活性ガスを供給するガス供給工程を含む基板処理方法。

【請求項6】

請求項５に記載の基板処理方法であって、
前記仕上げ工程は、前記基板の回転と並行して前記パターン形成面と反対側の前記基板の主面の中央部に洗浄液を供給する洗浄液供給工程を含む基板処理方法。

【請求項7】

基板のうちパターンが形成されたパターン形成面を上方に向けて前記基板を略水平姿勢で保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記基板を略水平面内で回転させる回転部と、
前記パターン形成面にリンス液を供給するリンス液供給部と、
前記パターン形成面に有機溶剤を供給する有機溶剤供給部と、
前記パターン形成面に充填剤溶液を供給する充填剤溶液供給部と、
前記回転部による前記基板の回転を制御しながら前記リンス液供給部による前記リンス液の供給、前記有機溶剤供給部による前記有機溶剤の供給、および前記充填剤溶液供給部による前記充填剤溶液の供給を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記リンス液の供給によって前記パターン形成面に液膜を形成し、
前記液膜に対して前記基板の回転中心近傍で前記有機溶剤を供給して前記有機溶剤の液溜りを形成し、
前記基板の回転数を増加させるとともに前記溜りへの前記有機溶剤の供給により前記液膜を構成する前記リンス液を前記有機溶剤に置換し、
前記有機溶剤で覆われた前記パターン形成面に前記充填剤溶液を塗布して前記パターンの凹部に前記充填剤溶液に含まれる充填剤を充填させる
ことを特徴とする基板処理装置。

【請求項8】

請求項７に記載の基板処理装置であって、
前記制御部は、前記パターンの凹部に前記充填剤を充填させるにあたって、前記パターン形成面に塗布された前記充填剤溶液の液膜の厚みを所定の厚みに調整し、前記充填剤溶液に含まれる前記充填剤を前記パターンの凹部に沈下させ、前記パターン形成面から前記有機溶剤および余分の前記充填剤溶液を排出することで、前記パターンの凹部に前記充填剤を充填させることを特徴とする、基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、表面にパターンが形成された基板を処理する基板処理技術に関する。なお、基板としては、液晶表示装置用ガラス基板、半導体基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルター用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板等の精密電子装置用基板、矩形ガラス基板、フィルム液晶用フレキシブル基板あるいは有機ＥＬ用基板等の各種基板が含まれる。

【背景技術】

【0002】

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程においては、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成する工程が含まれる。ここで、基板表面への微細加工を良好に行うためには、基板表面を清浄な状態に保つ必要があり、状況に応じて基板表面に洗浄処理が行われる。そして、洗浄処理終了後に基板表面に付着している脱イオン水（ＤＩＷ：ＤｅＩｏｎｉｚｅｄＷａｔｅｒ、以下「ＤＩＷ」と記載する)等のリンス液を除去して基板を乾燥させる必要がある。

【0003】

この乾燥処理における重要な課題の一つが、基板表面に形成されているパターンを倒壊させずに基板を乾燥させることである。この課題を解決する方法として昇華乾燥技術が注目されている。例えば特許文献１では、露光処理を受けたフォトレジスト膜に現像液を供給することによって、基板の表面に塗布されたフォトレジスト膜を溶解してパターンを形成する。この基板の表面にリンス液を供給して現像液を除去するが、当該リンス処理の終期に、リンス液が基板表面を覆っている状態でリンス液に可溶性のポリマーを基板に供給し、その後にポリマー溶液を乾燥させる。これによって、パターンの凹部（フォトレジスト膜からなる凸状部間の隙間）がポリマーにより充填される。しかる後、選択性のプラズマアッシングによりポリマーを除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１９１６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、このような基板処理技術では、パターンの凹部に充填されたポリマーを乾燥させる必要がある。また、プラズマアッシングによるポリマー除去を行う必要がある。このため、凹部にポリマーを充填させる際に気泡の巻き込みが発生すると、凹部に気泡が残存してしまうことがある。この場合、上記乾燥処理やポリマー除去処理の実行中に気泡が弾けて気泡痕が残存したり、ポリマーの一部がパーティクルとなってしまう。このように凹部への気泡の巻込防止が基板の処理品質を高める上で非常に重要となっている。

【0006】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の表面に形成されたパターンの凹部に気泡が巻き込まれるのを防止しながら凹部に充填剤を良好に充填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】

【0007】

この発明の一の態様は、基板処理方法であって、基板のうちパターンが形成されたパターン形成面にリンス液の液膜を形成する液膜形成工程と、液膜に対して基板の回転中心近傍で有機溶剤を供給して有機溶剤の液溜りを形成する液溜り形成工程と、液溜り形成工程よりも高い回転数で基板を回転させながら液溜りに有機溶剤を供給して液膜を構成するリンス液を有機溶剤に置換する置換工程と、有機溶剤で覆われたパターン形成面に充填剤溶液を塗布する塗布工程と、パターン形成面に塗布された充填剤溶液に含まれる充填剤をパターンの凹部に沈下させて充填する充填工程と、を備えることを特徴としている。

【0008】

また、この発明の他の態様は、基板処理装置であって、基板のうちパターンが形成されたパターン形成面を上方に向けて基板を略水平姿勢で保持する保持部と、保持部に保持された基板を略水平面内で回転させる回転部と、パターン形成面にリンス液を供給するリンス液供給部と、パターン形成面に有機溶剤を供給する有機溶剤供給部と、パターン形成面に充填剤溶液を供給する充填剤溶液供給部と、回転部による基板の回転を制御しながらリンス液供給部によるリンス液の供給、有機溶剤供給部による有機溶剤の供給、および充填剤溶液供給部による充填剤溶液の供給を制御する制御部とを備え、制御部は、リンス液の供給によってパターン形成面に液膜を形成し、液膜に対して基板の回転中心近傍で有機溶剤を供給して有機溶剤の液溜りを形成し、基板の回転数を増加させるとともに液溜りへの有機溶剤の供給により液膜を構成するリンス液を有機溶剤に置換し、有機溶剤で覆われたパターン形成面に充填剤溶液を塗布してパターンの凹部に充填剤溶液に含まれる充填剤を充填させることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

上記のように構成された発明では、パターンの凹部に充填剤を充填させるために、基板上のリンス液の液膜を有機溶剤で置換し、当該有機溶剤の液膜で覆われた基板のパターン形成面に充填剤溶液が塗布される。このため、有機溶剤の液膜中に気泡が含まれてしまうと、充填剤溶液に含まれる充填剤をパターンの凹部に充填した際に、凹部に気泡を巻き込んでしまう。特に、基板を回転させながら液膜に対して有機溶剤を供給してリンス液を有機溶剤に置換する際に、リンス液の除去に対して有機溶剤の供給が間に合わないと、基板の回転中心近傍でいわゆる液切れが発生してリンス液と有機溶剤との界面に気体相が入り込むことがある。これに対し、本発明では、置換処理に先立って、リンス液の液膜に対して基板の回転中心近傍で有機溶剤を供給して有機溶剤の液溜りを形成している。つまり、置換処理を開始した時点で既に有機溶剤が基板の回転中心近傍に有機溶剤が存在している。このため、液切れの発生が効果的に防止される。その結果、基板に形成されたパターンの凹部に気泡が巻き込まれるのを防止しながら凹部に充填剤を充填させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る基板処理装置の第1実施形態である洗浄処理ユニットを装備した基板処理システムを模式的に示す平面図である。

【図2】図１の基板処理システムが備える洗浄処理ユニットの一例を模式的に示す部分断面図である。

【図3】図１の基板処理システムが備える洗浄処理ユニットの一例を模式的に示す部分断面図である。

【図4】図１の基板処理システムが備える電気的構成の一部を示すブロック図である。

【図5】ノズルユニットおよびカバープレートの昇降動作の一例を模式的示す部分断面図である。

【図6】図１の基板処理システムが図２および図３の洗浄処理ユニットを用いて実行する基板処理方法の一例を示すフローチャートである。

【図7】図６の基板処理方法に従って実行される動作の一例を示すタイミングチャートである。

【図8】図６の基板処理方法によって基板に対して実行される基板処理の様子を模式的に示す側面図である。

【図9】本発明に係る基板処理装置の第２実施形態である洗浄処理ユニットにより実行される基板処理動作の一例を示すタイミングチャートである。

【図10】本発明に係る基板処理装置の第３実施形態である洗浄処理ユニットの構成を示す図である。

【図11】図１０に示す洗浄処理ユニットにより実行される基板処理動作の一例を示すタイミングチャートである。

【図12】図１０に示す洗浄処理ユニットにより実行されるスピンオフ２処理、気化アシスト処理および雰囲気除去処理の様子を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、本発明に係る基板処理装置の一実施形態である洗浄処理ユニットを装備した基板処理システムを模式的に示す平面図である。図１の基板処理システム１は、洗浄処理および熱処理といった各種の基板処理を基板Ｗに対して１枚ずつ実行する枚葉式の基板処理システムである。処理の対象となる基板Ｗとしては、例えば液晶表示装置用ガラス基板、半導体基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルター用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板等の精密電子装置用基板、矩形ガラス基板、フィルム液晶用フレキシブル基板あるいは有機ＥＬ用基板等が挙げられる。以下に説明する例では、基板Ｗは１００ｍｍ〜４００ｍｍの所定の直径の円形状を有し、微細なパターンＷｐ（図８）が形成された凹凸形状の表面Ｗｆ（図２）と平坦な裏面Ｗｂ（表面Ｗｆの反対側の面）とを有する。ただし、形状や寸法を含む基板の構成はこの例に限られない。

【0012】

基板処理システム１は、基板Ｗを収容する複数のロードポート２と、基板Ｗに洗浄処理を行う複数の洗浄処理ユニット３と、基板Ｗに熱処理を行う複数の熱処理ユニット４とを備える。また、基板Ｗをシステム内で搬送するために、基板処理システム１はインデクサロボットＩＲおよびセンターロボットＣＲを備える。これらのうち、インデクサロボットＩＲはロードポート２とセンターロボットＣＲとの間の経路上で基板Ｗを搬送し、センターロボットＣＲはインデクサロボットＩＲと各処理ユニット３、４との間の経路上で基板Ｗを搬送する。さらに、基板処理システム１はコンピュータで構成されたコントローラ９を備え、コントローラ９が所定のプログラムに従って装置各部を制御することで、以下に説明する各基板処理が基板Ｗに対して実行される。

【0013】

ロードポート２は、複数の基板Ｗを鉛直方向に重ねて収容するキャリアＣを保持する。このロードポート２内では、各基板Ｗはその表面Ｗｆが上方に向いた状態（すなわち、その裏面Ｗｂが下方に向いた状態）で収容されている。そして、インデクサロボットＩＲは未処理の基板Ｗをロードポート２のキャリアＣから取り出すと、この基板ＷをセンターロボットＣＲに受け渡し、センターロボットＣＲはインデクサロボットＩＲから受け取った基板Ｗを洗浄処理ユニット３に搬入する。

【0014】

洗浄処理ユニット３は、搬入された基板Ｗを洗浄してから（洗浄処理）、パターンＷｐの間を含む基板Ｗの表面Ｗｆを充填剤溶液の液膜により覆う（塗布処理）。ここで、充填剤溶液は溶質である充填剤を含む溶液である。このように洗浄処理ユニット３は洗浄処理のみならず、塗布処理等の他の基板処理も実行する基板処理装置である。なお、洗浄処理ユニット３の構成および動作については後に詳述する。

【0015】

洗浄処理ユニット３での各基板処理が完了すると、センターロボットＣＲは洗浄処理ユニット３から基板Ｗを搬出し、熱処理ユニット４にこの基板Ｗを搬入する。熱処理ユニット４はホットプレート（図示省略）を有し、センターロボットＣＲによって搬入された基板Ｗをホットプレートにより加熱する（熱処理）。この熱処理によって、基板Ｗの表面Ｗｆを覆っていた充填剤溶液の液膜から溶媒が蒸発し、充填剤溶液の溶質、すなわち充填剤が隣接するパターンＷｐの間、つまりパターンの凹部Ｗｃ（図８）で固化する。なお、基板Ｗの加熱方法はこれに限られず、例えば基板Ｗへの赤外線の照射や、基板Ｗへの温風の付与等によって基板Ｗを加熱しても良い。

【0016】

熱処理ユニット４での熱処理が完了すると、センターロボットＣＲは熱処理ユニット４から搬出した基板ＷをインデクサロボットＩＲに受け渡し、インデクサロボットＩＲは受け取った基板Ｗをロードポート２のキャリアＣに収容する。こうして基板処理システム１での各基板処理が実行済みの基板Ｗは、外部の充填剤除去装置に搬送される。この充填剤除去装置は、パターンＷｐの間を含む基板Ｗの表面Ｗｆからドライエッチングにより充填剤を除去する。なお、充填剤の除去方法はこれに限られず、例えば特開２０１３−２５８２７２号公報のような充填剤の昇華や、特開２０１１−１２４３１３号公報のようなプラズマ処理等によって充填剤を除去しても良い。

【0017】

図２および図３は図１の基板処理システムが備える洗浄処理ユニットの一例を模式的に示す部分断面図であり、図４は図１の基板処理システムが備える電気的構成の一部を示すブロック図である。図２と図３とは、後述するカバープレート３５およびノズルユニット３６の高さにおいて異なる。また、図２、図３および以下の図では、鉛直方向Ｚを適宜示す。

【0018】

洗浄処理ユニット３は、センターロボットＣＲによって搬入された基板Ｗを保持するスピンチャック３１と、スピンチャック３１に負圧を供給する吸引部３２とを有する。このスピンチャック３１は、円盤の下面の中心部分から円筒形の軸が下方に突出した形状を有し、鉛直方向Ｚに平行な中心線Ａに対して略回転対称である。スピンチャック３１の上面では複数の吸引孔が開口し、基板Ｗはスピンチャック３１の上面に水平に載置される。こうしてスピンチャック３１は、基板Ｗの表面Ｗｆを上方へ向けた状態で基板Ｗの裏面Ｗｂの中心部分に下方から接触する。この状態で、コントローラ９が吸引部３２に吸引指令を出力すると、吸引部３２がスピンチャック３１の吸引孔に負圧を供給し、基板Ｗがスピンチャック３１により吸着・保持される。

【0019】

また、洗浄処理ユニット３は、スピンチャック３１を保持する回転シャフト３３と、例えばモータで構成されて回転シャフト３３を回転させる回転駆動部３４とを有する。回転シャフト３３は円筒部３３１の上面の中心部分から当該円筒部３３１より小径の円筒部３３２が上方に突出した形状を有し、円筒部３３１、３３２は中心線Ａに対して略回転対称である。また、回転シャフト３３は、円筒部３３１の上面であって円筒部３３２の側方で上方に突出する係合突起３３３を有する。そして、コントローラ９が回転駆動部３４に回転指令を出力すると、回転駆動部３４が回転シャフト３３に回転駆動力（トルク）を与え、回転シャフト３３がスピンチャック３１と一体的に中心線Ａを中心に回転する。その結果、スピンチャック３１に保持される基板Ｗも中心線Ａを中心に回転する。

【0020】

さらに、洗浄処理ユニット３は、スピンチャック３１に保持された基板Ｗの下方に位置するカバープレート３５を有する。平面視において、カバープレート３５は中心線Ａを中心とする略円形の外形を有し、カバープレート３５の中心部では円形の中心孔３５１が開口し、カバープレート３５の中心孔３５１の側方では係合孔３５２が開口し、カバープレート３５の周縁部では周縁孔３５３が開口する。回転シャフト３３の円筒部３３２はカバープレート３５の中心孔３５１の内側に挿入され、カバープレート３５は回転シャフト３３の円筒部３３２より外側で基板Ｗの裏面Ｗｂに下方から対向する。

【0021】

このカバープレート３５は鉛直方向Ｚに昇降自在であり、基板Ｗの裏面Ｗｂに近接する近接位置Ｐｃ（図２）と、近接位置Ｐｃよりも基板Ｗの裏面Ｗｂから下方に離れた離間位置Ｐｄ（図３）とのいずれかに選択的に位置することができる。カバープレート３５が離間位置Ｐｄに位置する離間状態では、カバープレート３５の係合孔３５２に回転シャフト３３の係合突起３３３が係合する。カバープレート３５はこうして回転シャフト３３に係合することで、回転シャフト３３の回転に伴って回転することができる。一方、カバープレート３５が近接位置Ｐｃに位置する近接状態では、カバープレート３５は例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度のクリアランスを空けて基板Ｗの裏面Ｗｂに近接し、基板Ｗの裏面Ｗｂの少なくとも周縁部を下方から覆う。また、この近接状態では、カバープレート３５の係合孔３５２は回転シャフト３３の係合突起３３３から離脱しており、カバープレート３５は回転シャフト３３の回転に依らず静止する。

【0022】

また、洗浄処理ユニット３は、カバープレート３５の周縁孔３５３に下方から係脱自在なノズルユニット３６と、ノズルユニット３６を昇降させる昇降駆動部３７とを有する。そして、昇降駆動部３７はノズルユニット３６の昇降に伴ってカバープレート３５を昇降させる。図５はノズルユニットおよびカバープレートの昇降動作の一例を模式的示す部分断面図である。図５の「ノズルユニット下降位置」「ノズルユニット途中位置」および「ノズルユニット上昇位置」の各欄はそれぞれノズルユニット３６が下降位置、途中位置および上昇位置に位置する状態を示す。続いては、図２ないし図４に図５を加えて洗浄処理ユニット３の説明を行う。

【0023】

図５に示すように、ノズルユニット３６は、ベース部３６１と、ベース部３６１の上面に取り付けられた２つの下側ノズルＮａ、Ｎｂを有する。ベース部３６１は、側方に向けて突出する突起部３６２をその底部に有する。２つの下側ノズルＮａ、Ｎｂは、スピンチャック３１に保持された基板Ｗの径方向に並び、径方向の周縁側の下側ノズルＮａは、上方へ向かうに連れて外側へ傾斜する斜め上方へ処理液を吐出し、径方向の中心側の下側ノズルＮｂは、鉛直方向Ｚに対して平行に処理液を吐出する。

【0024】

昇降駆動部３７は例えばアクチュエータで構成され、コントローラ９からの指令に従って、下降位置（図３）と下降位置より高い上昇位置（図２）との間でノズルユニット３６を昇降させる。図３および図５の「ノズルユニット下降位置」の欄に示すように、ノズルユニット３６が下降位置に位置する状態では、下降位置のノズルユニット３６は離間位置Ｐｄに位置するカバープレート３５よりも下方に位置する。図５の「ノズルユニット途中位置」の欄に示すように、ノズルユニット３６が下降位置から上昇して途中位置に到達すると、離間位置Ｐｄに位置するカバープレート３５の周縁孔３５３にノズルユニット３６が係合し、ノズルユニット３６の突起部３６２がカバープレート３５の下面に当接する。ノズルユニット３６がさらに上昇すると、カバープレート３５がノズルユニット３６に伴って上昇し、カバープレート３５と回転シャフト３３との係合が解除される。そして、図２および図５の「ノズルユニット上昇位置」の欄に示すように、ノズルユニット３６が上昇位置に到達するのに伴って、カバープレート３５が近接位置Ｐｃに到達する。

【0025】

カバープレート３５が近接位置Ｐｃに位置する近接状態では、ベース部３６１の上面とカバープレート３５の上面とが面一に並ぶとともに、下側ノズルＮａ、Ｎｂはスピンチャック３１に保持される基板Ｗの裏面Ｗｂに近接する。そして、下側ノズルＮａは裏面Ｗｂの周縁部に対して処理液を吐出でき、下側ノズルＮｂは下側ノズルＮａよりも内側において裏面Ｗｂに対して処理液を吐出できる。

【0026】

また、ノズルユニット３６が上昇位置から下降位置へと下降すると、上述とは逆の順序で各動作が実行される。つまり、カバープレート３５は、ノズルユニット３６の下降に伴って近接位置Ｐｃから離間位置Ｐｄへと下降する。そして、カバープレート３５は離間位置Ｐｄに到達すると回転シャフト３３に係合して下降を停止する。ノズルユニット３６はさらに下降することでカバープレート３５の周縁孔３５３から下方へ離脱し、下降位置に到達する。

【0027】

図２ないし図４に戻って説明を続ける。図２および図３に示すように、洗浄処理ユニット３は、スピンチャック３１に保持された基板Ｗおよびカバープレート３５を側方および下方から囲むカップ３８を備える。したがって、基板Ｗやカバープレート３５から飛散あるいは落下した処理液は、カップ３８に回収される。このカップ３８は不図示の昇降機構により図３の上昇位置と当該上昇位置より下方の下降位置との間で昇降する。そして、カップ３８を下降位置に位置させた状態で基板Ｗがスピンチャック３１に着脱され、カップ３８を上昇位置に位置させた状態でスピンチャック３１に装着された基板Ｗに対して各種の基板処理が実行される。

【0028】

また、洗浄処理ユニット３は、例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源Ｓｇを備える。そして、回転シャフト３３の円筒部３３２の上部で開口するガス供給口３３４がバルブＶ１を介して不活性ガス供給源Ｓｇに接続されている。したがって、コントローラ９がバルブＶ１を開くと、スピンチャック３１に保持された基板Ｗの裏面Ｗｂとカバープレート３５の上面との間に不活性ガス供給源Ｓｇから不活性ガスが供給される。これによって、基板Ｗの裏面Ｗｂとカバープレート３５との間では、不活性ガスが基板Ｗの中心から周縁に向かう方向に流れる。一方、コントローラ９がバルブＶ１を閉じると、不活性ガス供給源Ｓｇからのガスの供給が停止する。

【0029】

さらに、洗浄処理ユニット３は、スピンチャック３１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに処理液を吐出する３つの上側ノズルＮｃ、Ｎｄ、Ｎｅを備える。また、洗浄処理ユニット３は、スピンチャック３１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆの中心に対向する対向位置と、この基板Ｗの表面Ｗｆから水平方向に退避する退避位置との間で上側ノズルＮｃを移動させるノズル駆動部３９を備える。また、図示は省略するが、洗浄処理ユニット３は上側ノズルＮｄ、Ｎｅのそれぞれに対しても同様のノズル駆動部３９を備える。そして、コントローラ９からの指令を受けて各ノズル駆動部３９は上側ノズルＮｃ、Ｎｄ、Ｎｅをそれぞれ移動させる。

【0030】

このように洗浄処理ユニット３には、基板Ｗの裏面Ｗｂに処理液を吐出する下側ノズルＮａ、Ｎｂと、基板Ｗの表面Ｗｆに処理液を供給する上側ノズルＮｃ、Ｎｄ、Ｎｅとが設けられている。そして、洗浄処理ユニット３は、これらノズルＮａ〜Ｎｅに処理液を供給する各種供給源Ｓｃ、Ｓｒ、Ｓｓ、Ｓｆを備える。

【0031】

薬液供給源Ｓｃは、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）あるいはアンモニア水を含む洗浄液を薬液として供給する。この薬液供給源Ｓｃは、直列に接続されたバルブＶ２、Ｖ３を介して上側ノズルＮｃに接続されている。したがって、コントローラ９がバルブＶ２およびバルブＶ３を開くと薬液供給源Ｓｃから供給された薬液が上側ノズルＮｃより吐出され、コントローラ９がバルブＶ２およびバルブＶ３のいずれかを閉じると上側ノズルＮｃからの薬液の吐出が停止する。

【0032】

リンス液供給源Ｓｒは、例えばＤＩＷ(De-ionized Water)、炭酸水、オゾン水あるいは水素水といった純水をリンス液として供給する。このリンス液供給源Ｓｒは、直列に接続されたバルブＶ４およびバルブＶ３を介して上側ノズルＮｃに接続されている。したがって、コントローラ９がバルブＶ４およびバルブＶ３を開くとリンス液供給源Ｓｒから供給されたリンス液が上側ノズルＮｃから吐出され、コントローラ９がバルブＶ４およびバルブＶ３のいずれかを閉じると上側ノズルＮｃからのリンス液の吐出が停止する。また、リンス液供給源ＳｒはバルブＶ５を介して、下側ノズルＮｂ（図５）に接続されている。したがって、コントローラ９がバルブＶ５を開くとリンス液供給源Ｓｒから供給されたリンス液が下側ノズルＮｂから吐出され、コントローラ９がバルブＶ５を閉じると下側ノズルＮｂからのリンス液の吐出が停止する。

【0033】

溶剤供給源Ｓｓは、基板Ｗ上のリンス液を置換する置換処理に用いられる有機溶剤を供給する。本実施形態では、有機溶剤としてＩＰＡ(Isopropyl Alcohol)を用いる。この溶剤供給源Ｓｓは、バルブＶ６を介して下側ノズルＮａに接続されている。したがって、コントローラ９がバルブＶ６を開くと溶剤供給源Ｓｓから供給された溶剤が下側ノズルＮａから吐出され、コントローラ９がバルブＶ６を閉じると下側ノズルＮａからの溶剤の吐出が停止する。また、溶剤供給源ＳｓはバルブＶ７を介して上側ノズルＮｄに接続されている。したがって、コントローラ９がバルブＶ７を開くと溶剤供給源Ｓｓから供給された溶剤が上側ノズルＮｄから吐出され、コントローラ９がバルブＶ７を閉じると上側ノズルＮｄからの溶剤の吐出が停止する。

【0034】

充填剤溶液供給源Ｓｆは、アクリル樹脂等のポリマーである充填剤を水に溶解させた溶液を充填剤溶液として供給する。この充填剤溶液供給源Ｓｆは、バルブＶ８を介して上側ノズルＮｅに接続されている。したがって、コントローラ９がバルブＶ８を開くと充填剤溶液供給源Ｓｆから供給された充填剤溶液が上側ノズルＮｅから吐出され、コントローラ９がバルブＶ８を閉じると上側ノズルＮｅからの充填剤溶液の吐出が停止する。

【0035】

図６は図１の基板処理システムが図２および図３の洗浄処理ユニットを用いて実行する基板処理方法の一例を示すフローチャートである。また、図７は図６の基板処理方法に従って実行される動作の一例を示すタイミングチャートである。さらに、図８は図６の基板処理方法によって基板に対して実行される基板処理の様子を模式的に示す側面図である。このフローチャートは、コントローラ９の制御によって実行される。なお、図６のフローチャートの実行期間を通して、基板Ｗとカバープレート３５との間にはガス供給口３３４から継続的に窒素ガスが供給されている。

【0036】

未処理の基板ＷがセンターロボットＣＲによって洗浄処理ユニット３のスピンチャック３１の上面に搬入されると（ステップＳ１０１）、スピンチャック３１がこの基板Ｗを吸着・保持する。また、離間位置Ｐｄに位置していたカバープレート３５が近接位置Ｐｃに上昇する。それに続いて、スピンチャック３１が回転を開始して、基板Ｗの回転数がゼロから回転数Ｒ４まで加速される。続いて、カバープレート３５が近接位置Ｐｃに位置した状態でステップＳ１０２の薬液処理が開始される。

【0037】

この薬液処理では、上側ノズルＮｃが基板Ｗの表面中央部に対向するように位置決めされ、基板Ｗが回転数Ｒ４（例えば８００ｒｐｍ）で定速回転している状態で上側ノズルＮｃからＤＨＦ（薬液）の基板Ｗへの供給が開始される（時刻ｔ１）。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に継続的に供給されたＤＨＦは、基板Ｗの回転によって生じる遠心力を受けて基板Ｗの表面Ｗｆの周縁にまで広がってＤＨＦによる薬液処理が基板Ｗの表面Ｗｆに施される。

【0038】

時刻ｔ２に薬液処理が完了すると、上側ノズルＮｃがＤＨＦの供給を停止するとともに、リンス処理（ステップＳ１０３）が開始される。このリンス処理では、基板Ｗの回転数は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間を通じて回転数Ｒ４で一定に維持された後に、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間をかけて回転数Ｒ４から回転数Ｒ１に減速される。ここで、回転数Ｒ１は、次のようにして形成されるパドル状のリンス液の液膜を維持可能な回転数未満でゼロ以上の回転数であり、特に、本実施形態では回転数Ｒ１はゼロに設定されている。また、上側ノズルＮｃは、基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に対向したまま、時刻ｔ２から時刻ｔ４の期間を通じてリンス液を基板Ｗの表面Ｗｆに継続的に供給する。

【0039】

時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間は、比較的速い回転数Ｒ４で基板Ｗが回転するため、基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に供給されたリンス液は、遠心力を受けて速やかに基板Ｗの表面Ｗｆの周縁にまで広がって、この周縁から飛散する。また、先の薬液処理で基板Ｗの表面Ｗｆに供給されたＤＨＦは、リンス液に置換される。一方、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間をかけて基板Ｗの回転数が減速するにつれて、基板Ｗの表面Ｗｆに形成されるリンス液の液膜の厚みが増加する。

【0040】

このような洗浄処理（＝薬液処理＋リンス処理）を行うことで、基板Ｗの表面ＷｆはＤＨＦにより洗浄された後にリンス液の液膜により覆われる。一方、洗浄処理の実行中を通じて、基板Ｗの裏面Ｗｂは近接位置Ｐｃに位置するカバープレート３５に覆われており、基板Ｗの裏面ＷｂへのＤＨＦやリンス液の付着が抑制されている。特に洗浄処理と並行して、基板Ｗの裏面Ｗｂとカバープレート３５の上面との間に窒素ガスが継続的に供給されているため、基板Ｗの回転中心から基板Ｗの周縁に向かう窒素ガスの気流が基板Ｗの下面側に生成される。こうして、窒素ガスの気流によって、基板Ｗの表面Ｗｆから裏面ＷｂへのＤＨＦやリンス液の回り込みをより確実に抑制することが可能となっている。

【0041】

時刻ｔ４にリンス処理が完了すると、パドル処理（ステップＳ１０４）が開始される。つまり、時刻ｔ４に基板Ｗの回転数が回転数Ｒ１、すなわちゼロになる際に、コントローラ９は回転駆動部３４を構成するモータのエンコーダの出力に基づきスピンチャック３１が停止する回転位置を制御する。これによって、スピンチャック３１の係合突起３３３がカバープレート３５の係合孔３５２に鉛直方向Ｚに対向する回転位置で、スピンチャック３１が停止する。こうして基板Ｗの回転が停止すると、カバープレート３５が近接位置Ｐｃから離間位置Ｐｄに下降してスピンチャック３１に係合する。

【0042】

時刻ｔ５となるまでは、上側ノズルＮｃがリンス処理の完了後も継続してリンス液を基板Ｗの表面Ｗｆに供給し、パドル処理が実行される。このパドル処理でのリンス液の供給速度はリンス処理のそれと同じ供給速度である。そして、時刻ｔ５になると、上側ノズルＮｃはリンス液の供給を停止する。つまり、パドル処理では、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間を通じて、回転数が回転数Ｒ４から減速された基板Ｗの表面Ｗｆにリンス液が継続的に供給される。こうして図８中の（ａ）欄に示すように、多量のリンス液により形成されたパドル状の液膜Ｌ１で基板Ｗの表面Ｗｆを覆い、これによって、リンス液の蒸発に伴って生じる表面張力を受けてパターンＷｐが倒壊するのを抑制できる。特に本実施形態では、基板Ｗの回転を停止させた状態でパドル処理を実行しているため、基板Ｗの表面Ｗｆの全面を十分に濡れた状態に保って、パターンＷｐの倒壊をより確実に抑制可能となっている。

【0043】

時刻ｔ５にパドル処理が完了すると、上側ノズルＮｃからのリンス液の供給が停止された後、上側ノズルＮｃが基板Ｗの表面中央部の上方から退避する。また、これと同時に液溜め処理（ステップＳ１０５）が実行される。つまり、基板Ｗの回転数を回転数Ｒ１に維持したまま時刻ｔ５に上側ノズルＮｃと入れ替わりに上側ノズルＮｄが基板Ｗの表面中央部の上方に移動して位置決めされる。また、図８中の（ｂ）欄に示すように、位置決めされた上側ノズルＮｄからＩＰＡが本発明の「有機溶剤」の一例として基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に供給される。これによって、リンス液の液膜Ｌ１の中央部にＩＰＡの液溜りＬ２が形成される。この実施形態では、当該液溜め処理は時刻ｔ６まで継続されて液溜りＬ２が所定サイズに成長する。

【0044】

時刻ｔ６に液溜め処理が完了すると、スピンチャック３１が回転を開始し、ステップＳ１０６の置換処理およびステップＳ１０７の充填剤塗布処理がこの順序で実行される。また、これら置換処理および充填剤塗布処理の実行中は、カバープレート３５がスピンチャック３１に係合しているため、基板Ｗの回転に伴ってカバープレート３５も回転する。

【0045】

置換処理（ステップＳ１０６）では、上側ノズルＮｄからのＩＰＡの供給が継続されたまま、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間の間に基板Ｗの回転数がゼロ（回転数Ｒ１）から回転数Ｒ２まで加速された後に、時刻ｔ８まで回転数Ｒ２に維持される。回転数Ｒ２は、回転数Ｒ１よりも高く、基板Ｗの表面Ｗｆ上に存在する液体（リンス液、ＩＰＡ）を基板Ｗの表面Ｗｆの周縁から飛散させることが可能となる回転数であり、特に本実施形態では回転数Ｒ２は回転数Ｒ４未満、例えば３００ｒｐｍに設定している。こうして基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に継続的に供給されたＩＰＡは、遠心力を受けて基板Ｗの表面Ｗｆの周縁にまで広がりつつ、基板Ｗの表面Ｗｆからリンス液を除去する。なお、本実施形態では、液溜め処理（ステップＳ１０５）および置換処理（ステップＳ１０６）の実行中における単位時間当たりのＩＰＡの供給量は一定である。

【0046】

ここで、基板Ｗの表面Ｗｆ上に存在するＩＰＡの液量に着目すると、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの液溜め処理の期間は基板の回転数がゼロ（回転数Ｒ１）の状態で、ＩＰＡを一定の供給速度で表面Ｗｆに供給している。このとき、遠心力が発生しないため、図７に示すように、供給されたＩＰＡは比較的早い速度で表面Ｗｆ上に蓄積されＩＰＡの液だまりが周縁部まで拡大していく。時刻ｔ７（基板の表面Ｗｆ全域においてＩＰＡの濃度がほぼ一様になった時点）から基板を回転数Ｒ２で回転する。

【0047】

時刻ｔ７では、表面Ｗｆからの混合液の飛散量が一時的に増加するため、表面Ｗｆ上のＩＰＡの量が減少する。その後、時刻ｔ７からｔ８の期間ではＩＰＡの供給速度と表面Ｗｆから飛散する混合液の減少速度とが均衡し、表面Ｗｆには一定量のＩＰＡが蓄積された状態が維持される。

【0048】

こうした供給量プロファイルでＩＰＡを供給することで、いわゆる液切れを防止しながら図８の（ｃ）欄に示すように基板Ｗの表面Ｗｆを覆っていたリンス液をＩＰＡの液膜Ｌ３に置換することができる。すなわち、基板Ｗが回転し始めた時点、つまり時刻ｔ６で既に液溜りＬ２が形成されていることから、置換処理中にリンス液とＩＰＡ（有機溶剤）との界面に気体相が入り込む、いわゆる液切れが発生しない。このため、基板Ｗの表面Ｗｆに形成された複数のパターンＷｐの間、つまり凹部Ｗｃに気泡が混入するのを確実に防止することができ、その結果、気泡を巻き込むことなく凹部ＷｃがＩＰＡで満たされる。

【0049】

時刻ｔ８に置換処理が完了すると、上側ノズルＮｄからのＩＰＡの供給が停止された後、上側ノズルＮｄが基板Ｗの中央部の上方から退避する。また、これと同時に充填剤塗布処理（ステップＳ１０７）が実行される。この充填剤塗布処理では、上側ノズルＮｄと入れ替わりに上側ノズルＮｅが基板Ｗの表面中央部の上方に位置決めされるとともに、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの期間に基板Ｗの回転数は回転数Ｒ２から回転数Ｒ５まで急速に加速された後に、時刻ｔ１０まで回転数Ｒ５に維持される。ここで、回転数Ｒ５は回転数Ｒ２よりも速い回転数であり、特に本実施形態では回転数Ｒ５は回転数Ｒ４以上（例えば１５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ）に設定されている。また、時刻ｔ８から時刻ｔ１０の期間を通じて、基板Ｗの表面中央部に対向する上側ノズルＮｅが基板Ｗの表面Ｗｆへ充填剤溶液を供給する。なお、充填剤溶液の供給は、上側ノズルＮｅが充填剤溶液を１ショットずつ吐出することで実行される。こうして、基板Ｗの表面Ｗｆの中心に供給される充填剤溶液は、遠心力を受けてＩＰＡの液膜Ｌ３の上で広がる。その結果、図８の（ｄ）欄に示すように、基板Ｗの表面Ｗｆでは、ＩＰＡの液膜Ｌ３の上に充填剤溶液の液膜Ｌ４が積層される。

【0050】

ちなみに、この実施形態では置換処理および充填剤塗布処理の実行と並行して、カバープレート３５を高速で回転させる。このカバープレート３５の高速回転は、パドル処理の際に基板Ｗからカバープレート３５に落下したリンス液を遠心力によってカバープレート３５から除去するために実行される。

【0051】

時刻ｔ１０に充填剤塗布が完了すると、上側ノズルＮｅが充填剤溶液の供給を停止するとともに、上側ノズルＮｅが基板Ｗの表面中央部の上方から退避する。また、これと同時にスピンオフ１処理が開始される（ステップＳ１０８）。このスピンオフ１処理では、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間を通じて基板Ｗの回転数は回転数Ｒ５に維持された後、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２をかけて基板Ｗの回転数を回転数Ｒ１（この実施形態では、ゼロ）に減速される。これによって、図８中の（ｅ）欄に示すように、余分な充填剤溶液が基板Ｗの表面Ｗｆから除去されて充填剤溶液の液膜Ｌ４の厚みが所望厚さに調整される。この際、コントローラ９は、回転駆動部３４を構成するモータのエンコーダの出力に基づきスピンチャック３１が停止する回転位置を制御する。これによって、カバープレート３５の周縁孔３５３がノズルユニット３６に鉛直方向Ｚに対向する回転位置で、スピンチャック３１が停止する。こうして基板Ｗおよびカバープレート３５の回転が停止すると、ノズルユニット３６が上昇を開始するのに伴って、カバープレート３５が離間位置Ｐｄから近接位置Ｐｃに上昇する。

【0052】

時刻ｔ１２にスピンオフ１処理が完了すると、充填剤沈下処理（ステップＳ１０９）が開始する。つまり、基板Ｗおよびカバープレート３５の回転数が回転数Ｒ１、本実施形態ではゼロとなってから所定時間が経過するのを待つ。この所定時間の待機の間、ＩＰＡの液膜Ｌ３上に積層されていた充填剤溶液が沈下する一方、ＩＰＡが浮上する。その結果、図８中の（ｆ）欄に示すように、基板Ｗの表面Ｗｆに形成されたパターンＷｐが充填剤溶液の液膜Ｌ４に覆われ、隣接するパターンＷｐの間、つまり凹部Ｗｃには充填剤溶液が充填される。

【0053】

時刻ｔ１３に充填剤沈下処理が完了すると、基板Ｗの回転を開始し、基板Ｗの回転数がゼロから回転数Ｒ４まで加速される。そして、時刻ｔ１４までの所定時間、基板Ｗが回転数Ｒ４で定速回転することで、ＩＰＡと余分な充填剤溶液を基板Ｗの表面Ｗｆから除去するスピンオフ２処理が実行される（ステップＳ１１０）。その結果、図８の（ｇ）欄に示すように、パターンＷｐの高さと同程度の厚みを有した充填剤溶液の液膜Ｌ５によって、隣接するパターンＷｐの間、つまり凹部Ｗｃが満たされる。

【0054】

時刻ｔ１４にスピンオフ２処理が完了すると、エッジリンス処理が実行される（ステップＳ１１１）。このエッジリンス処理では、基板Ｗの回転数は、回転数Ｒ４から回転数Ｒ３まで減速された後、回転数Ｒ３に維持される。そして、回転数Ｒ３で定速回転する基板Ｗの裏面Ｗｂに対して、下側ノズルＮａおよび下側ノズルＮｂが処理液を吐出する。具体的には、下側ノズルＮａは基板Ｗの裏面Ｗｂの周縁に向けてＩＰＡ（有機溶剤）を吐出する。これによって、充填剤溶液を塗布した際に、基板Ｗの裏面Ｗｂの周縁に付着した充填剤溶液が除去される。また、下側ノズルＮｂは、基板Ｗの裏面Ｗｂの周縁近傍にリンス液を吐出する。こうして吐出されたリンス液は、遠心力によって基板Ｗの裏面Ｗｂを周縁に向けてつたいながら、基板Ｗの裏面Ｗｂからパーティクル等を洗い流す。

【0055】

時刻ｔ１５にエッジリンス処理が完了すると、基板Ｗの回転が停止し、カバープレート３５が下降する。なお、ここでは、上述したスピンチャック３１の停止位置の制御と同様の制御が実行され、下降したカバープレート３５はスピンチャック３１に係合する。そして、スピンチャック３１が基板Ｗの吸着を解除し、センターロボットＣＲが基板Ｗを洗浄処理ユニット３から搬出する（ステップＳ１１２）。

【0056】

以上に説明したように本実施形態では、ＩＰＡによる置換処理を実行する直前にリンス液の液膜Ｌ１の中央部にＩＰＡの液溜りＬ２を形成している。このため、置換処理を開始するべく基板Ｗの回転数を増加させる時点で液溜りＬ２が存在していることにより液切れを確実に防止することができる。すなわち、隣接するパターンＷｐの間、つまり凹部Ｗｃに気泡を巻き込むことなく、凹部ＷｃにＩＰＡを満たすことができる。その結果、その後に洗浄処理ユニット３内で行われる一連の処理（ステップＳ１０７〜Ｓ１１０）によってパターンの凹部Ｗｃに充填剤を良好に充填させることができる。また、熱処理ユニット４による乾燥処理や充填剤除去装置（図示省略）によるポリマー除去処理の実行中に気泡が弾けて気泡痕が残存したり、ポリマーの一部がパーティクルとなるというような不都合が発生するのを防止することができる。

【0057】

このように本実施形態では、基板Ｗの表面Ｗｆが本発明の「パターン形成面」に相当している。また、リンス処理（ステップＳ１０３）、パドル処理（ステップＳ１０４）、液溜め処理（ステップＳ１０５）、置換処理（ステップＳ１０６）、充填剤塗布処理（ステップＳ１０７）および充填剤沈下処理（ステップＳ１０９）がそれぞれ本発明の「リンス工程」、「液膜形成工程」、「液溜り形成工程」、「置換工程」、「塗布工程」および「充填工程」の一例に相当している。また、回転数Ｒ４、Ｒ１がそれぞれ本発明の「第１回転数」および「第２回転数」の一例に相当している。また、スピンチャック３１、回転駆動部３４およびコントローラ９がそれぞれ本発明の「保持部」、「回転部」および「制御部」の一例に相当している。また、リンス液供給源Ｓｒと上側ノズルＮｃとが本発明の「リンス液供給部」として機能し、溶剤供給源Ｓｓと上側ノズルＮｄとが本発明の「有機溶剤供給部」として機能し、充填剤溶液供給源Ｓｆと上側ノズルＮｅとが本発明の「充填剤溶液供給部」として機能している。

【0058】

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。例えばリンス液の液膜Ｌ１に形成される液溜りＬ２の大きさについては、液溜め処理（ステップＳ１０５）における時刻ｔ６やＩＰＡ供給量などを変更することで調整することができる。特に、液切れの発生をより確実に防止する観点に立てば、例えば図９に示すように、基板Ｗの回転数を増加させる時刻を時刻ｔ６から時刻ｔ６’に遅らせるとともにＩＰＡ供給量を増加させるように構成するのが望ましい（第２実施形態）。

【0059】

また、上記実施形態では、スピンオフ２処理によりＩＰＡと余分な充填剤溶液を基板Ｗの表面Ｗｆから除去する、いわゆる仕上げ工程を実行しているが、この仕上げ工程においてスピンオフ２処理とともに気化アシスト処理（ガス供給工程）および雰囲気除去処理（洗浄液供給工程）を実行してもよい（第３実施形態）。以下、図１０ないし図１２を参照しつつ本発明の第３実施形態について説明する。

【0060】

図１０は本発明に係る基板処理装置の第３実施形態である洗浄処理ユニットの構成を示す図である。この洗浄処理ユニット３が第１実施形態に係る洗浄処理ユニット３（図２、図３）と大きく相違する点は、基板Ｗの表面Ｗｆに向けて不活性ガスを供給する上側ノズルＮｇが設けられている点と、基板Ｗの裏面Ｗｂ（パターン形成面と反対側の基板Ｗの主面）の中央部に向けて洗浄液を供給する洗浄液供給部３１０が設けられている点とであり、その他の構成は基本的に第１実施形態に係る洗浄処理ユニット３と同一である。そこで、以下においては同一構成に同一符号を付して説明を省略しつつ、相違点について詳述する。

【0061】

第３実施形態では、上側ノズルＮｃ、Ｎｄ、Ｎｅ以外に上側ノズルＮｇがさらに設けられるとともに、上側ノズルＮｇに対してノズル駆動部３９（図２参照）が設けられている。そして、ノズル駆動部３９がコントローラ９からの指令を受けて作動することで上側ノズルＮｇがガス供給位置と待機位置との間を移動する。ガス供給位置は基板Ｗの表面Ｗｆの中央部から上方に離れた位置を意味し、待機位置はカップ３８から離れた位置を意味している。

【0062】

上側ノズルＮｇには、図１０に示すように、不活性ガス供給源ＳｇがバルブＶ９を介して接続されている。このため、コントローラ９がバルブＶ９を開くと、スピンチャック３１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に向けて不活性ガス供給源Ｓｇから不活性ガスが供給される。これによって、基板Ｗの表面Ｗｆに沿って不活性ガスが基板Ｗの中心から周縁に向かう方向に流れる（後で説明する図１２中の（ｂ）欄中の破線矢印参照）。一方、コントローラ９がバルブＶ９を閉じると、不活性ガス供給源Ｓｇからのガスの供給が停止する。

【0063】

また、洗浄液供給部３１０では、回転シャフト３３の円筒部３３２の上部で開口する洗浄液供給口３１１が、図１０に示すように、バルブＶ１０を介して洗浄液供給源Ｓｗと接続されている。このため、コントローラ９がバルブＶ１０を開くと、洗浄液供給口３１１からスピンチャック３１に保持された基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて洗浄液（例えばＤＩＷ、炭酸水、オゾン水あるいは水素水といった純水、ＩＰＡ等の有機溶剤など）が供給される。こうして供給された洗浄液は基板Ｗの裏面Ｗｂに沿って基板Ｗの中心から周縁に向かう方向に流れた後で、カップ３８に補集される。一方、コントローラ９がバルブＶ１０を閉じると、洗浄液供給源Ｓｗからの洗浄液の供給が停止する。

【0064】

このように構成された洗浄処理ユニット３においても、第１実施形態と同様に、図６に示す基板処理方法が実行される。ただし、第３実施形態では、スピンオフ２処理と並行して、図１１および図１２に示すように、気化アシスト処理および雰囲気除去処理が実行される。なお、その他の処理は第１実施形態と同一である。

【0065】

図１１は図１０に示す洗浄処理ユニットにより実行される基板処理動作の一例を示すタイミングチャートである。また、図１２は図１０に示す洗浄処理ユニットにより実行されるスピンオフ２処理、気化アシスト処理および雰囲気除去処理の様子を模式的に示す側面図である。この第３実施形態においては、第１実施形態と同様に、ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の一連の処理が実行され、図１２の（ａ）欄に示すように、基板Ｗの表面Ｗｆに形成されたパターンＷｐが充填剤溶液の液膜Ｌ４に覆われ、隣接するパターンＷｐの間、つまり凹部Ｗｃには充填剤溶液が充填される。

【0066】

ここで、第１実施形態と同様にスピンオフ２処理のみを行ってもよいのであるが、充填剤溶液の特性（粘度、揮発性、表面張力、溶剤と充填剤の溶解性等）によっては、凹部Ｗｃに対する充填剤溶液の充填率が基板Ｗの面内において不均一となることがある。すなわち、基板Ｗの高速回転により発生する遠心力は基板Ｗの中心部から周縁部に行くにしたがって大きくなり、特に周縁部では凹部Ｗｃに入り込んだ充填剤溶液が上記遠心力によって凹部Ｗｃから排出されることがある。そのため、周縁部での充填率が低下することがある。このような充填率の不均一性を残存させたまま、例えばベーク処理を行うと、充填剤のシュリンクにより凹部Ｗｃに作用する応力が周縁部で偏ってしまう。また、アッシング処理を行うと、凹部Ｗｃにおいて中央側と周縁側とに応力が作用する。ここで、基板Ｗの中央部における凹部Ｗｃでは充填率が均一であるため、中央側の応力と周縁側の応力とはほぼ同一である。これに対し、基板Ｗの周縁部における凹部Ｗｃでは充填率が低いため、中央側の応力が周縁側の応力よりも大きく、パターンＷｐが外周方向に傾くことがある。このように、パターン倒壊をさらに良好に防止するためには基板Ｗの表面Ｗｆの面内における填率をより一層均一化することが重要となる。

【0067】

そこで、第３実施形態では、上記したようにスピンオフ２処理のほか、気化アシスト処理および雰囲気除去処理を追加実施している。第３実施形態では、図１１に示すようにスピンオフ２処理の回転数Ｒ４′を第１実施形態での回転数Ｒ４よりも低い回転数に落としている。つまり、以下の不等式、
Ｒ１＜Ｒ４′＜Ｒ４
が満足されるように設定している。このため、周縁部での充填率が中央部よりも大幅に低下するのを効果的に防止することができる。

【0068】

また、スピンオフ２処理と並行して、コントローラ９がノズル駆動部３９に移動指令を与えて上側ノズルＮｇをガス供給位置に位置させ、さらにバルブＶ９を開いて基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に向けて不活性ガスを供給する。これにより、図１２の（ｂ）欄に示すように不活性ガスＧが基板Ｗの表面Ｗｆに沿って基板Ｗの中心から周縁に向かう方向に流れる。したがって、充填剤溶液に含まれる溶剤が不活性ガスに溶かし込まれて基板Ｗの外周側に排出される。その結果、基板Ｗの面内での乾燥具合を均一化することができる。

【0069】

ここで、溶剤を含んだ不活性ガスがカップ３８内の雰囲気に存在するが、当該不活性ガスに取り込まれた溶剤が基板Ｗに付着すると、これがパーティクルとなってしまう。溶剤を含んだ不活性ガスはカップ３８内の雰囲気に存在するが、これを効率的にカップ３８の外に回収できるのであれば、次に説明する雰囲気除去処理は不要である。しかしながら、パーティクルの発生を確実に防止するためには、第３実施形態では雰囲気除去処理を並行して実行する。すなわち、コントローラ９はバルブＶ１０を開いて基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて洗浄液Ｌ６を供給する。これにより、基板Ｗの裏面Ｗｂに沿って洗浄液Ｌ６が基板Ｗの中心から周縁に向かう方向に流れて基板Ｗの裏面Ｗｂに不活性ガスに取り込まれた溶剤が付着するのを防止する。また、上記洗浄液Ｌ６は基板Ｗの外周に飛散して溶剤を取り込み、カップ３８の外に排出される。このようにカップ３８の雰囲気から溶剤が確実に除去することができ、溶剤の基板Ｗへの付着を確実に防止することができる。

【0070】

以上のように、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に凹部Ｗｃに気泡を巻き込むことを確実に防止することができるのみならず、基板Ｗの面内での充填剤溶液の充填率の均一性を高めることができる。その結果、凹部に充填剤をさらに良好に充填することができる。

【0071】

この第３実施形態では、スピンオフ２処理に対して気化アシスト処理および雰囲気除去処理を併用しているが、溶剤を含んだ不活性ガスをカップ３８内の雰囲気から確実に除去できる場合には気化アシスト処理のみを併用してもよい。また、第３実施形態では、スピンオフ２処理を実行する前に一連の処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１０９）を実施する基板処理方法に対し、気化アシスト処理および雰囲気除去処理を追加適用しているが、気化アシスト処理および雰囲気除去処理の追加適用はこれに限定されるものではない。つまり、図１２に示すように充填剤の沈下処理を行った後に基板Ｗを回転させて余分な充填剤溶液を基板Ｗの表面Ｗｆから除去する処理を実行する基板処理方法全般に気化アシスト処理のみ、あるいは気化アシスト処理および雰囲気除去処理を適用してもよい。

【0072】

また、基板Ｗの裏面Ｗｂへの洗浄液の吐出方式は上記した方式に限定されるものではなく、例えば基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部をバキュームチャックで保持するとともに裏面Ｗｂのうち中央部以外の領域に対して裏面走査ノズルから洗浄液を吐出しながら当該裏面走査ノズルを走査させるように構成してもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、基板Ｗの回転数Ｒ１をゼロに設定しているが、回転数Ｒ１の値はこれに限定されるものではなく、リンス液のパドル状の液膜Ｌ１を維持可能な回転数未満であれば任意である。また、パドル処理（ステップＳ１０４）時の回転数と、液溜め処理（ステップＳ１０５）時の回転数とを一致させることは必須要件ではなく、例えばパドル処理時の回転数をゼロよりも大きい値に設定した場合、液溜め処理時の回転数をそれよりも低く、例えばゼロに設定してもよい。

【0074】

また、各種の供給源Ｓｃ、Ｓｒ、Ｓｓ、Ｓｆ、Ｓｇ、Ｓｗとしては、対象となる処理液やガスを供給できる用力設備がある場合にはこれを利用しても良い。

【0075】

また、固化した充填剤を基板Ｗから除去する処理は、基板処理システム１と異なる外部の充填剤除去装置により実行されていた。しかしながら、基板処理システム１が充填剤除去機能を備えても良い。例えば熱処理ユニット４において、昇華により充填剤を除去しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0076】

この発明は、基板のパターン形成面に形成されたパターンの凹部に充填剤を充填させる前に凹部に有機溶剤を満たすことを目的とした置換処理を実行する基板処理技術全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0077】

３…洗浄処理ユニット（基板処理装置）
９…コントローラ（制御部）
３１…スピンチャック（保持部）
３４…回転駆動部（回転部）
Ｌ１…（リンス液の）液膜
Ｌ２…液溜り
Ｎｃ…上側ノズル（リンス液供給部）
Ｎｄ…上側ノズル（有機溶剤供給部）
Ｎｅ…上側ノズル（充填剤溶液供給部）
Ｓｆ…充填剤溶液供給源（充填剤溶液供給部）
Ｓｒ…リンス液供給源（リンス液供給部）
Ｓｓ…溶剤供給源（有機溶剤供給部）
Ｗ…基板
Ｗｃ…凹部
Ｗｆ…表面（パターン形成面）
Ｗｐ…パターン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】