特開 2024-33671 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033671

(43)【公開日】2024-03-13

(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 20060101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 651M

H01L21/304 648G

H01L21/304 651B

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022137401

(22)【出願日】2022-08-31

(71)【出願人】

【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】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 悠太

(72)【発明者】

【氏名】宮本 泰治

(72)【発明者】

【氏名】溝端 一国雄

(72)【発明者】

【氏名】内田 翔太

(72)【発明者】

【氏名】尾辻 正幸

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA09

5F157AB02

5F157AB16

5F157AB33

5F157AB45

5F157AB49

5F157AB51

5F157AB64

5F157AB90

5F157AC03

5F157AC15

5F157CB14

5F157CB24

5F157CE07

5F157CE28

5F157CF34

5F157CF40

5F157DA21

5F157DB32

(57)【要約】

【課題】パターン倒壊を確実に抑制することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
【解決手段】洗浄処理後の基板Ｗに処理液ノズル３０から一定量のＩＰＡを供給する。予備乾燥によってＩＰＡの液面レベルが徐々に低下し、ＩＰＡの液面が基板Ｗに形成されたパターンのピラーの上端と一致したときにフラッシュランプＦＬから基板Ｗの表面にフラッシュ光を照射して残留するＩＰＡを瞬間的に蒸発させる。照射時間が極めて短く強度の強いフラッシュ光を照射することによって、パターンに毛管力が作用し始めてからパターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりもパターンに毛管力が作用し始めてから処理液を基板Ｗの表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間となる。アスペクト比が大きなパターンであってもパターン倒壊を確実に抑制することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パターンが形成された基板を乾燥させる基板処理方法であって、
前記基板の表面に処理液を供給する供給工程と、
前記基板の表面に光を照射して当該表面を加熱することによって前記処理液を蒸発させる光照射工程と、
を備え、
前記光照射工程では、前記パターンに毛管力が作用し始めてから前記パターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりも前記パターンに毛管力が作用し始めてから前記処理液を前記基板の表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間であることを特徴とする基板処理方法。

【請求項2】

請求項１記載の基板処理方法において、
前記光照射工程では、前記基板の表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射することを特徴とする基板処理方法。

【請求項3】

請求項２記載の基板処理方法において、
前記光照射工程では、前記パターンにおける隣り合うピラーの間のピラー間隔に応じて照射するフラッシュ光のエネルギーを調整することを特徴とする基板処理方法。

【請求項4】

請求項３記載の基板処理方法において、
前記光照射工程では、前記ピラー間隔が狭くなるほど照射するフラッシュ光のエネルギーを大きくすることを特徴とする基板処理方法。

【請求項5】

請求項２記載の基板処理方法において、
前記光照射工程では、波長４００ｎｍ以下の光をカットしたフラッシュ光を照射することを特徴とする基板処理方法。

【請求項6】

請求項１記載の基板処理方法において、
前記光照射工程では、前記基板の表面にレーザー光を照射することを特徴とする基板処理方法。

【請求項7】

請求項１記載の基板処理方法において、
前記処理液は、イソプロピルアルコールであることを特徴とする基板処理方法。

【請求項8】

パターンが形成された基板を乾燥させる基板処理装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板の表面に光を照射して当該表面を加熱することによって前記処理液を蒸発させる光照射部と、
を備え、
前記パターンに毛管力が作用し始めてから前記パターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりも前記パターンに毛管力が作用し始めてから前記処理液を前記基板の表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間であることを特徴とする基板処理装置。

【請求項9】

請求項８記載の基板処理装置において、
前記光照射部は、前記基板の表面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプを有することを特徴とする基板処理装置。

【請求項10】

請求項９記載の基板処理装置において、
前記パターンにおける隣り合うピラーの間のピラー間隔に応じて前記フラッシュランプから照射するフラッシュ光のエネルギーを調整することを特徴とする基板処理装置。

【請求項11】

請求項１０記載の基板処理装置において、
前記ピラー間隔が狭くなるほど前記フラッシュランプから照射するフラッシュ光のエネルギーを大きくすることを特徴とする基板処理装置。

【請求項12】

請求項９記載の基板処理装置において、
前記光照射部と前記基板保持部との間に設けられ、前記フラッシュランプが出射するフラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の光をカットするフィルターをさらに備えることを特徴とする基板処理装置。

【請求項13】

請求項８記載の基板処理装置において、
前記光照射部は、前記基板の表面にレーザー光を照射することを特徴とする基板処理装置。

【請求項14】

請求項８記載の基板処理装置において、
前記処理液は、イソプロピルアルコールであ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】

本発明は、微細なパターンが形成された基板を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体基板、液晶表示装置用基板、flat panel display（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。

【背景技術】

【0002】

従来より、半導体デバイスの製造工程では、半導体基板（以下、単に「基板」と称する）に対して洗浄、成膜、熱処理等の種々の処理プロセスが行われている。そのような処理プロセスの一つに、ウェット洗浄等が行われた濡れた基板を乾燥させる乾燥プロセスがある。

【0003】

また、近年の微細化の進展にともなって、基板にはアスペクト比の大きなナノ構造物パターンが形成されることもある。乾燥プロセスにおいては、このようなアスペクト比の大きなナノ構造物が倒壊するという課題がある。乾燥プロセス工程にてナノ構造物が倒壊する主たる原因は、基板に付着した液体が乾燥する過程でナノ構造物に作用する毛管力(capillary force)であることが判明している。この課題に対して最も一般的に採られている対策は乾燥時の処理液として表面張力の小さな液体を用いることであり、典型的にはＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が使用されている。毛管力は液体の表面張力に依存するため、ＩＰＡのような表面張力の小さな液体を乾燥時の処理液として用いることによって、ナノ構造物パターンに作用する毛管力を小さくしてパターン倒壊を抑制することが可能となる。

【0004】

一方、特許文献１には、洗浄処理後の基板に対してフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって、水分を瞬間的に蒸発させてパターン倒壊を防止する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７－１９１５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ＩＰＡのような表面張力の小さな液体を用いたとしても、表面張力が０にはならないため、パターンに作用する毛管力を低減するには限界がある。また、フラッシュ光照射によって乾燥処理を行った場合にも、特にアスペクト比が１５を超えるような次世代型のナノ構造物パターンでは十分にパターン倒壊を防ぐことは困難である。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、パターン倒壊を確実に抑制することができる基板処理方法および基板処理装置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】

【0008】

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、パターンが形成された基板を乾燥させる基板処理方法において、前記基板の表面に処理液を供給する供給工程と、前記基板の表面に光を照射して当該表面を加熱することによって前記処理液を蒸発させる光照射工程と、を備え、前記光照射工程では、前記パターンに毛管力が作用し始めてから前記パターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりも前記パターンに毛管力が作用し始めてから前記処理液を前記基板の表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間であることを特徴とする。

【0009】

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理方法において、前記光照射工程では、前記基板の表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射することを特徴とする。

【0010】

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る基板処理方法において、前記光照射工程では、前記パターンにおける隣り合うピラーの間のピラー間隔に応じて照射するフラッシュ光のエネルギーを調整することを特徴とする。

【0011】

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る基板処理方法において、前記光照射工程では、前記ピラー間隔が狭くなるほど照射するフラッシュ光のエネルギーを大きくすることを特徴とする。

【0012】

また、請求項５の発明は、請求項２から請求項４のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記光照射工程では、波長４００ｎｍ以下の光をカットしたフラッシュ光を照射することを特徴とする。

【0013】

また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記光照射工程では、前記基板の表面にレーザー光を照射することを特徴とする。

【0014】

また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記処理液は、イソプロピルアルコールであることを特徴とする。

【0015】

また、請求項８の発明は、パターンが形成された基板を乾燥させる基板処理装置において、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給部と、前記基板の表面に光を照射して当該表面を加熱することによって前記処理液を蒸発させる光照射部と、を備え、前記パターンに毛管力が作用し始めてから前記パターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりも前記パターンに毛管力が作用し始めてから前記処理液を前記基板の表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間であることを特徴とする。

【0016】

また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る基板処理装置において、前記光照射部は、前記基板の表面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプを有することを特徴とする。

【0017】

また、請求項１０の発明は、請求項９の発明に係る基板処理装置において、前記パターンにおける隣り合うピラーの間のピラー間隔に応じて前記フラッシュランプから照射するフラッシュ光のエネルギーを調整することを特徴とする。

【0018】

また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る基板処理装置において、前記ピラー間隔が狭くなるほど前記フラッシュランプから照射するフラッシュ光のエネルギーを大きくすることを特徴とする。

【0019】

また、請求項１２の発明は、請求項９から請求項１１のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記光照射部と前記基板保持部との間に設けられ、前記フラッシュランプが出射するフラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の光をカットするフィルターをさらに備えることを特徴とする。

【0020】

また、請求項１３の発明は、請求項８から請求項１２のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記光照射部は、前記基板の表面にレーザー光を照射することを特徴とする。

【0021】

また、請求項１４の発明は、請求項８から請求項１３のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記処理液は、イソプロピルアルコールであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

請求項１から請求項７の発明によれば、パターンに毛管力が作用し始めてからパターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりもパターンに毛管力が作用し始めてから処理液を基板の表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間であるため、アスペクト比が大きなパターンであってもパターン倒壊を確実に抑制することができる。

【0023】

特に、請求項４の発明によれば、ピラー間隔が狭くなるほど照射するフラッシュ光のエネルギーを大きくするため、倒壊時間よりも乾燥時間の方を確実に短くすることができ、パターン倒壊をより確実に抑制することができる。

【0024】

特に、請求項５の発明によれば、波長４００ｎｍ以下の光をカットしたフラッシュ光を照射するため、基板にダメージを与えるのを抑制することができる。

【0025】

請求項８から請求項１４の発明によれば、パターンに毛管力が作用し始めてからパターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりもパターンに毛管力が作用し始めてから処理液を基板の表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間であるため、アスペクト比が大きなパターンであってもパターン倒壊を確実に抑制することができる。

【0026】

特に、請求項１１の発明によれば、ピラー間隔が狭くなるほどフラッシュランプから照射するフラッシュ光のエネルギーを大きくするため、倒壊時間よりも乾燥時間の方を確実に短くすることができ、パターン倒壊をより確実に抑制することができる。

【0027】

特に、請求項１２の発明によれば、光照射部と基板保持部との間に設けられ、フラッシュランプが出射するフラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の光をカットするフィルターをさらに備えるため、基板にダメージを与えるのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明に係る基板処理装置を搭載した枚葉式洗浄装置の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。

【図2】本発明に係る基板処理装置の要部構成を示す側面図である。

【図3】処理ユニットにおける処理手順を示すフローチャートである。

【図4】基板に形成されたパターンを示す図である。

【図5】ＩＰＡが供給された直後の基板の状態を示す図である。

【図6】ＩＰＡの液面がピラーの上端と一致したときの基板の状態を示す図である。

【図7】ＩＰＡの液面レベルに差が生じた状態を示す図である。

【図8】パターン倒壊の状態を示す図である。

【図9】乾燥速度とパターン倒壊率との相関を示す図である。

【図10】ピラー間隔と必要な充電電圧との相関関係を登録した変換テーブルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下において、相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」、「同軸」、など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。また、等しい状態であることを示す表現（例えば、「同一」、「等しい」、「均質」、など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。また、形状を示す表現（例えば、「円形状」、「四角形状」、「円筒形状」、など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲の形状を表すものとし、例えば凹凸または面取りなどを有していてもよい。また、構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、「有する」、といった各表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。また、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも一つ」という表現には、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、「Ｃのみ」、「Ａ、ＢおよびＣのうち任意の２つ」、「Ａ、ＢおよびＣの全て」が含まれる。

【0030】

図１は、本発明に係る基板処理装置を搭載した枚葉式洗浄装置１００の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。枚葉式洗浄装置１００は、基板Ｗを１枚ずつ順次に洗浄する装置である。処理対象となる基板Ｗはシリコンの円板形状の半導体基板である。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

【0031】

枚葉式洗浄装置１００は、基板Ｗの表面に薬液およびリンス液を吐出して表面洗浄処理を行った後、基板Ｗの乾燥処理を行う。上記の薬液としては、例えば、エッチング処理を行うための液、または、パーティクルを除去するための液などが含まれ、具体的には、ＳＣ－１液（水酸化アンモニウムと過酸化水素水と純水との混合溶液）、ＳＣ－２液（塩酸と過酸化水素水と純水との混合溶液）、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）、または、希フッ酸（ＤＨＦ）などが用いられる。また、リンス液としては、典型的には純水が用いられる。以下の説明では、薬液、リンス液および有機溶剤などを総称して「処理液」とする。

【0032】

枚葉式洗浄装置１００は、複数の処理ユニット１，１０１と、ロードポートＬＰと、インデクサロボット１０２と、主搬送ロボット１０３と、制御部９０とを備える。

【0033】

ロードポートＬＰには、枚葉式洗浄装置１００で処理される複数枚の基板Ｗを収容するキャリアＣが載置される。未処理の基板Ｗを収容したキャリアＣは無人搬送車（ＡＧＶ、ＯＨＴ）等によって搬送されてロードポートＬＰに載置される。また、処理済みの基板Ｗを収容したキャリアＣも無人搬送車によってロードポートＬＰから持ち去られる。

【0034】

キャリアＣは、典型的には、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)である。キャリアＣは、その内部に形設された複数の保持棚によって複数の基板Ｗを水平姿勢（基板Ｗの主面の法線が鉛直方向に沿う姿勢）で鉛直方向に一定間隔で積層配列した状態で保持する。キャリアＣの最大収容枚数は、２５枚または５０枚である。なお、キャリアＣの形態としては、ＦＯＵＰの他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。

【0035】

インデクサロボット１０２は、スライド移動、旋回動作、および、基板Ｗを保持するハンドの進退移動を可能に構成されている。インデクサロボット１０２は、キャリアＣと主搬送ロボット１０３との間で基板Ｗを搬送する。インデクサロボット１０２は、未処理の基板ＷをキャリアＣから取り出して主搬送ロボット１０３に渡す。また、インデクサロボット１０２は、処理済みの基板Ｗを主搬送ロボット１０３から受け取ってキャリアＣに収納する。

【0036】

主搬送ロボット１０３は、旋回動作、昇降動作、および、基板Ｗを保持するアームの進退移動を可能に構成されている。主搬送ロボット１０３は、インデクサロボット１０２から受けとった基板Ｗを処理ユニット１または処理ユニット１０１のいずれかに搬入する。また、主搬送ロボット１０３は、基板Ｗを処理ユニット１または処理ユニット１０１のいずれかから搬出した基板Ｗをインデクサロボット１０２に渡す。また、主搬送ロボット１０３は、処理ユニット１と処理ユニット１０１との間で基板Ｗを搬送することもある。例えば、主搬送ロボット１０３は、処理ユニット１０１から搬出した基板Ｗを処理ユニット１に搬入する。

【0037】

処理ユニット１０１は、１枚の基板Ｗに対して洗浄処理を行う。処理ユニット１は、１枚の基板Ｗに対して乾燥処理を行う。本実施形態の枚葉式洗浄装置１００には、処理ユニット１０１または処理ユニット１が合計で１２個搭載されている。具体的には、それぞれが３個の処理ユニット（処理ユニット１０１または処理ユニット１）を鉛直方向に積層してなるタワーが４つ主搬送ロボット１０３の周囲を取り囲むように配置されている。図１では、３段に重ねられた処理ユニットのうちの１段が概略的に示されており、１個の処理ユニット１と３個の処理ユニット１０１とが主搬送ロボット１０３の周囲を囲むように配置されている。なお、枚葉式洗浄装置１００における処理ユニットの数量は、１２個に限定されるものではなく、適宜変更されてもよい。

【0038】

次に、枚葉式洗浄装置１００に搭載された処理ユニット１について説明する。本発明に係る基板処理装置である処理ユニット１は、洗浄処理後の基板Ｗの乾燥処理を行う。図２は、処理ユニット１の要部構成を示す側面図である。処理ユニット１は、主として、処理チャンバー１０と、回転保持部２０と、処理液ノズル３０と、光照射部５０と、制御部９０とを備える。

【0039】

処理チャンバー１０は中空の筐体である。処理チャンバー１０の内側に、回転保持部２０および処理液ノズル３０等が設けられる。基板処理時には、処理チャンバー１０は処理対象となる基板Ｗを収容する。

【0040】

処理チャンバー１０には、図示省略の搬出入口が設けられている。その搬出入口はシャッターによって開閉される。搬出入口が開放されている状態にて、主搬送ロボット１０３による処理チャンバー１０に対する基板Ｗの搬入および搬出が行われる。基板Ｗの処理中は搬出入口は閉鎖される。

【0041】

回転保持部２０は、スピンチャック２２およびスピンモータ２５を備える。スピンチャック２２は、基板Ｗを水平姿勢にて保持する基板保持部である。本実施形態におけるスピンチャック２２は、真空吸着式のチャックである。スピンチャック２２は、基板Ｗの下面の中央部を吸着保持する。なお、スピンチャック２２は、挟持式のメカニカルチャックなどの他の形態のチャックであってもよい。

【0042】

スピンチャック２２は、基板Ｗの直径よりも小さな径の円板形状を有する。基板Ｗの下面がスピンチャック２２に吸着保持された状態では、基板Ｗの周縁部が、スピンチャック２２の外周端よりも外側にはみ出ている。

【0043】

スピンチャック２２は、スピン軸２７を介してスピンモータ２５と連結される。すなわち、スピンモータ２５のスピン軸２７の上端がスピンチャック２２の下面中央部に接続される。スピンチャック２２に基板Ｗが吸着保持されている状態にてスピンモータ２５がスピン軸２７を回転させると、鉛直方向に沿った回転軸Ａ１まわりで水平面内にて基板Ｗおよびスピンチャック２２が回転する。

【0044】

スピンチャック２２の周囲を囲むようにカップ４０が設けられる。カップ４０は円筒形状を有しており、カップ４０の上部は上に向かうほどスピンチャック２２に近付くように傾斜している。ただし、カップ４０の上端部分の内径は基板Ｗの直径よりも大きい。カップ４０の上端はスピンチャック２２に保持された基板Ｗの高さ位置よりも高い。従って、スピンモータ２５によって回転される基板Ｗから遠心力によって飛散した液体はカップ４０によって受け止められて回収される。カップ４０によって回収された液体はカップ４０の底部に設けられた排液管４５から排出される。なお、カップ４０は、回収口を目的別に複数設けた多段構造のものであっても良い。

【0045】

処理液ノズル３０は、水平方向に延びる棒状のノズルアーム３１の先端に取り付けられている。ノズルアーム３１は、鉛直方向に延びるアーム支持軸３２に支持されている。アーム支持軸３２は、ノズル駆動部３３に接続されている。ノズル駆動部３３は、鉛直方向に沿った回転軸Ａ２まわりでアーム支持軸３２を回動させる。ノズル駆動部３３がアーム支持軸３２を回動させると、ノズルアーム３１が旋回動作を行い、処理液ノズル３０がカップ４０よりも外方の待機位置とスピンチャック２２に保持された基板Ｗの上方の処理位置との間で円弧軌道に沿って移動する。

【0046】

また、ノズル駆動部３３は、アーム支持軸３２およびノズルアーム３１を昇降移動させる。これにより、処理液ノズル３０は鉛直方向に沿って上下にも移動する。

【0047】

処理液ノズル３０には、図示を省略する処理液供給源から処理液が送給される。処理液ノズル３０は、送給された処理液を下方に向けて吐出する。処理液ノズル３０が基板Ｗの上方の処理位置にて処理液を吐出することにより、基板Ｗの表面に処理液が供給される。本実施形態では、処理液ノズル３０が処理液としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を基板Ｗに供給する。

【0048】

光照射部５０は、処理チャンバー１０の上部に配置される。光照射部５０は、複数本のキセノンフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ５２と、を備えて構成される。なお、光照射部５０は、処理チャンバー１０の上方に処理チャンバー１０とは別体のランプハウス内に設けられても良い。

【0049】

複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が回転保持部２０に保持される基板Ｗの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。

【0050】

キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された円筒形状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプ等に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。すなわち、フラッシュランプＦＬは、０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドの照射時間にてフラッシュ光を照射する。

【0051】

また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を下方の側に反射するというものである。リフレクタ５２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されている。

【0052】

複数のフラッシュランプＦＬのそれぞれには電源ユニット６０から電力供給がなされる。電源ユニット６０は、コンデンサーやコイル等を備える。電源ユニット６０は、予め設定された電圧をコンデンサーに印加して電荷を蓄積し、フラッシュ光照射時には当該コンデンサーに蓄積した電気をフラッシュランプＦＬに供給する。

【0053】

フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光のエネルギーは、電源ユニット６０のコンデンサーに蓄えられたエネルギーによって規定される。静電容量Ｃのコンデンサーに充電電圧Ｖにて充電を行ったときに当該コンデンサーに蓄えられるエネルギーはＣＶ^２／２となる。静電容量Ｃはコンデンサーに固有の定数であるため、コンデンサーに蓄えられるエネルギーは充電電圧Ｖによって調整することができる。なお、電源ユニット６０にＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を設け、そのＩＧＢＴによってフラッシュランプＦＬに流れる電流の波形を規定することにより、フラッシュランプＦＬの発光時間を調整するようにしても良い。

【0054】

光照射部５０と回転保持部２０との間には光学フィルター７０が設けられる。光学フィルター７０は、フラッシュランプＦＬが出射するフラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットする。

【0055】

制御部９０は、枚葉式洗浄装置１００に設けられた種々の動作機構を制御する。制御部９０は、処理ユニット１の動作も制御する。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく記憶部９１（例えば、磁気ディスクまたはＳＳＤ）を備えている。制御部９０は、回転保持部２０のスピンモータ２５やノズル駆動部３３と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。

【0056】

制御部９０の記憶部９１には変換テーブル９３が格納されている。変換テーブル９３には、基板Ｗに形成されたパターンにおけるピラー間隔とフラッシュランプＦＬに印加する充電電圧との相関関係が登録されている。制御部９０は、変換テーブル９３から求められた充電電圧Ｖにてコンデンサーを充電するように電源ユニット６０を制御する。なお、変換テーブル９３を用いた制御についてはさらに後述する。

【0057】

次に、枚葉式洗浄装置１００に搭載された処理ユニット１の処理動作について説明する。図３は、処理ユニット１における処理手順を示すフローチャートである。本実施形態にて処理対象となる基板Ｗにはナノ構造物パターンが形成されている。

【0058】

図４は、基板Ｗに形成されたパターンを示す図である。基板Ｗの基体部８１は、平坦なシリコンの円板形状の部材である。基板Ｗの基体部８１の表面には細長い円柱形状のピラー８５が多数立設されてナノ構造物パターンを構成している。本実施形態においては、例えば、円柱形状のピラー８５の直径ｄは３０ｎｍであり、高さｈは６００ｎｍである。すなわち、ナノ構造物パターンにおけるアスペクト比は２０となる。また、例えば、隣り合うピラー８５の間のピラー間隔ｐは６０ｎｍである。このような複数のピラー８５が立設されてなるナノ構造物パターンが形成された基板Ｗが枚葉式洗浄装置１００に搬入されて処理に供される。

【0059】

図３に戻り、処理ユニット１での処理に先立って処理ユニット１０１による基板Ｗの洗浄処理が行われる（ステップＳ１）。まず、インデクサロボット１０２がロードポートＬＰのキャリアＣから１枚の未処理の基板Ｗを取り出して主搬送ロボット１０３に渡し、主搬送ロボット１０３が受け取った基板Ｗを処理ユニット１０１に搬入する。処理ユニット１０１では基板Ｗの表面洗浄処理が行われる。具体的には、回転する基板Ｗの表面に薬液を供給してパーティクルを除去する洗浄処理を行った後、その基板Ｗの表面に純水を供給してリンス処理を行う。処理液を用いた洗浄処理が終了した基板Ｗが主搬送ロボット１０３によって処理ユニット１０１から搬出されて処理ユニット１に搬入される。洗浄処理が終了した直後の基板Ｗには処理液が付着しているため、処理ユニット１にて基板Ｗの乾燥処理を行うのである。なお、処理ユニット１０１では洗浄処理後の基板Ｗを高速回転させて振り切り乾燥を行うようにしても良いが、この場合も完全には水分を基板Ｗから取り除くことはできないため処理ユニット１を用いた乾燥処理が必要となる。

【0060】

主搬送ロボット１０３は、洗浄処理後の基板Ｗを処理チャンバー１０内に搬入してスピンチャック２２に保持させる（ステップＳ２）。スピンチャック２２は、搬入された基板Ｗの下面中央部を吸着して基板Ｗを水平姿勢で保持する。

【0061】

基板Ｗがスピンチャック２２に保持された後、処理液ノズル３０がカップ４０よりも外方の待機位置から基板Ｗの上方の処理位置にまで移動する。また、スピンモータ２５による基板Ｗの回転を開始する。続いて、処理液ノズル３０が基板Ｗの表面に処理液を供給する（ステップＳ３）。本実施形態においては、処理液ノズル３０は、処理液としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を供給する。処理液ノズル３０は、１ｃｍ^２あたり２０μｌのＩＰＡを基板Ｗの表面に供給する。ＩＰＡの表面張力は水の表面張力よりも小さく、ＩＰＡが供給されることによって基板Ｗに付着していた水分はＩＰＡに置換される。所定量のＩＰＡを供給した後、処理液ノズル３０は処理位置から再び待機位置に戻る。

【0062】

図５は、ＩＰＡが供給された直後の基板Ｗの状態を示す図である。ＩＰＡが供給された直後の時点では、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端よりも高い。すなわち、複数のピラー８５の全体がＩＰＡの液中に没している。このように、複数のピラー８５の全体がＩＰＡの液中に存在している状態では、隣り合うピラー８５間にメニスカスが形成されないため、毛管力も発生していない。従って、複数のピラー８５に作用する応力はなく、ピラー８５が変形して倒壊することもない。なお、処理ユニット１０１での洗浄処理中もピラー８５の全体が処理液中に存在していることとなるためパターン倒壊のおそれはない。

【0063】

ＩＰＡが供給された基板Ｗが回転することによって、基板Ｗの表面全体にＩＰＡが薄く拡がって塗布されることとなる。また、基板Ｗの回転にともなう遠心力によって、ピラー８５の上端よりも上方のＩＰＡの一部が基板Ｗから飛散する。これにより、基板Ｗの予備乾燥が進行することとなる（ステップＳ４）。予備乾燥とは、ピラー８５の上端よりも上方のＩＰＡの一部を除去することである。本実施形態では、基板Ｗの回転にともなうＩＰＡの飛散とＩＰＡの蒸発とによって予備乾燥が行われる。予備乾燥が行われる期間は、遅くともＩＰＡの液面がピラー８５の上端以上となっている間である。なお、予備加熱としては、例えば温風を基板Ｗに吹き付けることによってＩＰＡの蒸発を促進するようにしても良い。或いは、自然乾燥のみによってＩＰＡを蒸発させる予備乾燥としても良い。

【0064】

予備乾燥によってＩＰＡの液面は徐々に下がり、やがてＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致するようになる。図６は、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致したときの基板Ｗの状態を示す図である。ピラー８５の上端と一致する高さ位置にまでＩＰＡの液面レベルが低下した時点で隣り合うピラー８５間にメニスカスが形成される。メニスカスが形成されると、そのメニスカスを挟む両側のピラー８５に毛管力が作用する。

【0065】

本実施形態においては、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致した時点でフラッシュランプＦＬが基板Ｗの表面にフラッシュ光を照射する（ステップＳ５）。照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセンド以下（本実施形態では、５ミリセカンド）と極めて短く、かつ、強度の強いフラッシュ光を基板Ｗに照射することによって、基板Ｗの表面が瞬間的に強く加熱されて当該表面に残留しているＩＰＡに非常に大きな熱エネルギーが与えられる。基板Ｗの表面に残留しているＩＰＡを蒸発させるのに必要な蒸発熱量以上の熱エネルギーを瞬間的に与えることによって、ＩＰＡが一瞬で蒸発して基板Ｗが乾燥される。すなわち、毛管力によってパターンが倒壊するよりも早くＩＰＡを蒸発させることにより、パターンを倒壊させることなく基板Ｗを乾燥させることができるのである。なお、フラッシュ光の照射を行うときには、処理液ノズル３０はカップ４０よりも外方の待機位置に位置するとともに、基板Ｗの回転は停止している。

【0066】

基板Ｗの乾燥処理が終了した後、主搬送ロボット１０３は、処理チャンバー１０から基板Ｗを搬出する（ステップＳ６）。その後、基板Ｗは主搬送ロボット１０３からインデクサロボット１０２に渡されてキャリアＣに戻される。

【0067】

本実施形態においては、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致してメニスカスによる毛管力がパターンに作用し始めた時点でフラッシュ光を照射して残留するＩＰＡを瞬間的に蒸発させている。フラッシュ光を照射しなかった場合、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致した時点以降においては、毛管力に起因した相互作用による液面の移動が支配的となる。そうすると、図７に示すように、ピラー８５間によって液面レベルに差が生じることとなる。ＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致した時点以降においても液面レベルが均一であるのが理想的なのであるが、そのようにはならず、必ず液面レベルに差が生じる。

【0068】

液面レベルが均一であれば、各ピラー８５に周囲から作用する毛管力も均一となり、ピラー８５が変形することはない。しかし、図７に示すような液面レベルの差が生じると、各ピラー８５に作用する毛管力のバランスが崩れ、ピラー８５が変形することとなる。そして、ピラー８５の変形の程度が大きくなると、図８に示すように、ピラー８５が隣のピラー８５に接触してパターン倒壊に至るのである。

【0069】

そこで本実施形態においては、毛管力に起因した相互作用によって液面レベルに差が生じる速度よりも早い速度でＩＰＡが蒸発するようにフラッシュ光照射を行っている。換言すれば、照射時間が極めて短く強度の強いフラッシュ光を照射することによって、パターンに毛管力が作用し始めてからパターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりもパターンに毛管力が作用し始めてから処理液を基板Ｗの表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間となるようにしているのである。なお、パターンが倒壊するときとは、ピラー８５が変形して隣のピラー８５に接触するときである。

【0070】

このように、毛管力に起因した相互作用によって液面レベルに差が生じる速度よりも早い速度で基板Ｗを乾燥させることにより、アスペクト比が大きな次世代型のナノ構造物パターンであってもパターン倒壊を確実に抑制することができる。

【0071】

図９は、乾燥速度とパターン倒壊率との相関を示す図である。同図中、バツ印で示すのはＩＰＡのみの自然乾燥であり、乾燥速度は最も遅く、パターン倒壊率も高い。四角印で示すのは、ＩＰＡに常温の窒素ガスを吹き付けた場合であり、乾燥速度は自然乾燥よりは少し速くなるものの、倒壊率は同程度に高い。一方、三角印で示すのは、ＩＰＡに対して通常の加熱を行った場合であり、乾燥速度は相当に速くなるものの、倒壊率は依然として高い。これに対して、丸印は、本実施形態のようにＩＰＡに対してフラッシュ光照射を行った場合であり、乾燥速度は極めて高く、パターン倒壊率は低くなる。

【0072】

また、本実施形態においては、パターンにおける隣り合うピラー８５の間のピラー間隔ｐに応じてフラッシュ光のエネルギーを調整している。上述のように、本実施形態では、パターンに毛管力が作用し始めてからパターンが倒壊するまでに要する倒壊時間よりもパターンに毛管力が作用し始めてから処理液を基板Ｗの表面から除去するまでに要する乾燥時間の方が短時間となるようにフラッシュ光を照射している。パターンが倒壊するまでに要する倒壊時間は、ピラー８５が変形を開始してから隣のピラー８５に接触するまでに要する時間であり、ピラー間隔ｐが小さくなるほど短くなる。従って、ピラー間隔ｐが狭くなるほど、乾燥時間もより短くする必要があり、照射するフラッシュ光のエネルギーを大きくしなければならない。具体的には、ピラー間隔ｐが狭くなるほど、電源ユニット６０のコンデンサーに印加する充電電圧Ｖを大きくする。

【0073】

図１０は、ピラー間隔ｐと必要な充電電圧Ｖとの相関関係を登録した変換テーブル９３を示す図である。ピラー間隔ｐと必要な充電電圧Ｖとの相関関係については、予め実験またはシミュレーション等によって求め、それに基づいて変換テーブル９３を作成しておく。作成した変換テーブル９３は制御部９０の記憶部９１に格納する（図２参照）。図１０に示すように、変換テーブル９３には、ピラー間隔ｐが狭くなるほど必要な充電電圧Ｖが大きくなる相関関係が登録されている。

【0074】

制御部９０は、基板Ｗに形成されているパターンにおけるピラー間隔ｐに対応する充電電圧Ｖを変換テーブル９３から読み出し、その充電電圧Ｖにてコンデンサーを充電するように電源ユニット６０を制御する。このようにすれば、基板Ｗに形成されているパターンにおけるピラー間隔ｐに応じた適正なエネルギーのフラッシュ光が照射されることとなり、上述の倒壊時間よりも乾燥時間の方を短くすることができ、パターン倒壊を確実に抑制することができる。なお、パターンにおけるピラー間隔ｐは、例えば処理レシピに記述しておけば良い。

【0075】

また、本実施形態においては、フラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の光をカットする光学フィルター７０を設けている。フラッシュランプＦＬから出射された光が光学フィルター７０を透過するときに、フラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の光が取り除かれる。従って、基板Ｗの表面には波長４００ｎｍ以下の紫外光が除去されたフラッシュ光が照射されることとなる。波長４００ｎｍ以下の紫外光は化学的な作用が顕著であり、そのような波長４００ｎｍ以下の光をフラッシュ光からカットすることにより、極めて強い強度のフラッシュ光がパターンにダメージを与えるのを抑制することが可能となる。

【0076】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は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、上記実施形態においては、処理液としてＩＰＡを基板Ｗに供給していたが、これに限定されるものではなく、他の種類の処理液を供給するようにしても良い。例えば、処理液ノズル３０から処理液として純水を基板Ｗに供給し、その後フラッシュ光を照射して純水を蒸発させるようにしても良い。もっとも、純水に比較してＩＰＡは蒸発熱が低く表面張力も小さいため、上記実施形態のようにＩＰＡを用いる方がより小さいエネルギーのフラッシュ光で基板Ｗを乾燥させることができ、かつ、パターンも倒壊しにくい。

【0077】

また、上記実施形態においては、ＩＰＡが塗布された基板ＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射して倒壊時間よりも短い乾燥時間を実現していたが、これに代えて、基板Ｗの表面にレーザー光を照射するようにしても良い。レーザー光も照射時間が極めて短く、かつ、強度が強い。よって、ＩＰＡが塗布された基板Ｗにレーザー光を照射するようにしても、倒壊時間よりも乾燥時間の方を短くすることができ、パターン倒壊を抑制することができる。

【0078】

また、上記実施形態においては、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致した時点でフラッシュ光を照射していたが、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致するよりも前に基板Ｗの表面にフラッシュ光を照射するようにしても良い。すなわち、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端よりも高い状態にて基板Ｗにフラッシュ光を照射するようにしても良い。この観点からは、上記実施形態の予備乾燥は必須の工程ではなく、予備乾燥を行うこと無くフラッシュ光を照射することも可能である。但し、この場合、基板Ｗの表面に残留しているＩＰＡの液量が多くなり、それを完全に蒸発させるのに必要な蒸発熱量が上記実施形態よりも大きくなるため、その蒸発熱量以上の熱エネルギーを与えるためにフラッシュ光のエネルギーをより大きくする必要がある。従って、上記実施形態のように、ＩＰＡの液面がピラー８５の上端と一致した時点でフラッシュ光を照射するのが最も好適である。

【0079】

また、上記実施形態においては、処理ユニット１０１で基板Ｗの洗浄処理を行い、処理ユニット１で乾燥処理を行っていたが、１つの処理ユニットで洗浄処理および乾燥処理の双方を行うようにしても良い。具体的には、例えば、処理ユニット１に洗浄液を吐出する洗浄液ノズルをさらに設け、処理ユニット１内で基板Ｗの洗浄処理と乾燥処理とを連続して行うようにしても良い。

【符号の説明】

【0080】

１，１０１ 処理ユニット
１０ 処理チャンバー
２０ 回転保持部
２２ スピンチャック
２５ スピンモータ
３０ 処理液ノズル
３３ ノズル駆動部
４０ カップ
５０ 光照射部
６０ 電源ユニット
７０ 光学フィルター
９０ 制御部
８５ ピラー
９３ 変換テーブル
１００ 枚葉式洗浄装置
ＦＬ フラッシュランプ
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】