特許 7529362 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】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(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 20060101AFI20240730BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 651G

H01L21/304 647A

H01L21/304 642B

H01L21/304 642F

H01L21/304 651L

H01L21/304 648G

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020100983

(22)【出願日】2020-06-10

(65)【公開番号】P2021197405

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-03-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】広城 幸吉

(72)【発明者】

【氏名】野中 純

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 和也

(72)【発明者】

【氏名】中森 光則

【審査官】今井 聖和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７２４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３９２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０６７７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０６８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１５９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５６１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０３１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４０４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４６８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７４８５９（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】

処理液の付着した基板を、処理容器の内部に搬入することと、
前記搬入した前記基板に対して第１有機溶剤を供給し、前記基板に付着した前記処理液を除去することと、
前記処理液を除去した前記基板に対して前記第１有機溶剤とは異なる第３有機溶剤を供給し、前記基板に付着した前記第１有機溶剤を除去することと、
前記第１有機溶剤を除去した前記基板に対して撥水剤を供給し、前記基板を撥水化することと、
前記撥水化した前記基板に対して前記第３有機溶剤を供給し、未反応の前記撥水剤を前記基板から除去することと、
前記撥水剤を除去した前記基板に対して第２有機溶剤を供給することと、
前記基板に付着した前記第２有機溶剤を揮発させ、前記基板を乾燥することと、
をこの順番で有し、
前記第１有機溶剤と前記第２有機溶剤はＯＨ基を有し、前記第３有機溶剤はＯＨ基を有しない、基板処理方法。

【請求項2】

前記撥水剤を前記基板に対して供給する際に、前記撥水剤と前記第３有機溶剤との混合液を前記基板に対して供給する、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記第２有機溶剤を前記基板に対して供給することは、前記基板に付着した前記第３有機溶剤を前記第２有機溶剤に置換することを含み、
前記第２有機溶剤は、前記第３有機溶剤よりも低い沸点を有する、請求項１又は２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記第１有機溶剤と前記第２有機溶剤はＩＰＡであり、
前記第３有機溶剤はＰＧＭＥＡである、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記第１有機溶剤と前記第２有機溶剤と前記撥水剤は、前記基板に対して霧状又はシャワー状に吹き付けられる、請求項１～４のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記撥水剤は、Ｓｉ－Ｎ結合を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記処理液は、水を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記処理液の付着した前記基板が搬入される前記処理容器と、
前記処理容器の内部にて前記基板を保持する保持部と、
前記処理容器の内部にて前記基板に対して液体を供給する液供給部と、
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記液供給部と前記ガス供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記液供給部と前記ガス供給部を制御し、請求項１～７のいずれか１項に記載の基板処理方法を実施する、基板処理装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記基板を前記処理容器の内部に搬入した後、前記第１有機溶剤を前記基板に対して供給する前に、不活性ガスを前記処理容器の内部に供給する、請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記処理容器の内部から外部に流体を排出させる排出機構を備え、
前記制御部は、前記第１有機溶剤と前記撥水剤と前記第２有機溶剤を前記基板に対して供給する間、前記排出機構を作動させる、請求項８または９に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記液供給部は、前記液体を霧状又はシャワー状に噴射するノズルを１つ以上含み、
前記第１有機溶剤と前記第２有機溶剤と前記撥水剤は、前記基板に対して霧状又はシャワー状に吹き付けられる、請求項８～１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記処理容器は、前記基板に対する前記液体の供給が行われる液処理室を内部に形成する液処理槽と、前記基板の乾燥が行われる乾燥室を内部に形成する乾燥槽とを含み、
前記基板の乾燥が行われる際に、前記乾燥室と前記液処理室とを遮断するシャッターを更に備える、請求項８～１１のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記保持部は、前記基板を複数同時に保持する、請求項８～１２のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の基板処理装置は、複数枚の基板を処理液で一括して液処理する液処理槽と、液処理槽の上方にて液処理後の基板を乾燥処理する乾燥処理槽と、液処理槽と乾燥処理槽との間で基板を搬送する基板搬送装置とを備える。複数枚の基板は、前後に間隔をあけて垂直状に並べられ、液処理槽に貯留した洗浄液やリンス液などの処理液に浸漬され、その後、乾燥処理槽に搬送され、乾燥処理槽でＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気等の乾燥流体を用いて乾燥される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１０３１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の一態様は、基板を撥水剤で撥水化し基板の凹凸パターンの倒壊を抑制し、また、撥水剤の供給によるパーティクルの発生を抑制する、技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係る基板処理方法は、処理液の付着した基板を、処理容器の内部に搬入することと、前記搬入した前記基板に対して第１有機溶剤を供給し、前記基板に付着した前記処理液を除去することと、前記処理液を除去した前記基板に対して前記第１有機溶剤とは異なる第３有機溶剤を供給し、前記基板に付着した前記第１有機溶剤を除去することと、前記第１有機溶剤を除去した前記基板に対して撥水剤を供給し、前記基板を撥水化することと、前記撥水化した前記基板に対して前記第３有機溶剤を供給し、未反応の前記撥水剤を前記基板から除去することと、前記撥水剤を除去した前記基板に対して第２有機溶剤を供給することと、前記基板に付着した前記第２有機溶剤を揮発させ、前記基板を乾燥することと、をこの順番で有する。前記第１有機溶剤と前記第２有機溶剤はＯＨ基を有し、前記第３有機溶剤はＯＨ基を有しない。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一態様によれば、基板を撥水剤で撥水化し基板の凹凸パターンの倒壊を抑制でき、また、撥水剤によるパーティクルの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。

【図2】図２は、撥水剤であるＴＭＳＤＭＡと、基板表面のシラノール基との反応の一例を示す図である。

【図3】図３は、撥水剤であるＴＭＳＤＭＡと、水との反応の一例を示す図である。

【図4】図４は、撥水剤であるＴＭＳＤＭＡと、メタノールとの反応の一例を示す図である。

【図5】図５は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。

【図6】図６は、変形例に係る基板処理方法を示すフローチャートである。

【図7】図７は、変形例に係る基板処理装置の液処理時の状態を示す図である。

【図8】図８は、変形例に係る基板処理装置の乾燥時の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。

【0009】

先ず、図１を参照して、一実施形態に係る基板処理装置１０について説明する。基板Ｗは、例えばシリコンウェハ若しくは化合物半導体ウェハ等の半導体基板、又はガラス基板を含む。半導体基板、又はガラス基板の表面には、導電膜又は絶縁膜などが形成される。複数の膜が形成されてもよい。基板Ｗは、その表面に、電子回路等のデバイスを含み、不図示の凹凸パターンを含む。

【0010】

基板Ｗの表面には、予め複数の処理液が供給される。例えば薬液とリンス液とが供給される。薬液は、例えば酸性、アルカリ性又は中性の水溶液である。リンス液は例えば純水である。従来、基板Ｗの乾燥時に、表面に残る水の表面張力によって、表面の凹凸パターンが倒壊してしまうことがあった。

【0011】

そこで、凹凸パターンの倒壊を抑制すべく、基板Ｗの表面を撥水化する技術が検討されている。撥水剤として、アルコキシド系シランカップリング剤を用いる場合、アニール処理が行われ、撥水効果が得られる前に、基板Ｗが乾燥してしまう。

【0012】

本実施形態では、基板Ｗを乾燥しなくても効果の得られる撥水剤が用いられ、例えばＳｉ－Ｎ結合を有するものが用いられる。Ｓｉ－Ｎ結合を有する撥水剤として、下記一般式（１）で表されるものが挙げられる。

【0013】

【化1】

上記一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５は、それぞれ、アルキル基又はアルキル基の水素の少なくとも一部をフッ素に置換した基などの官能基である。

【0014】

上記一般式（１）の具体例として、
・（トリメチルシリル）ジメチルアミン（Ｎ，Ｎ－Ｄｉｍｅｔｈｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌａｍｉｎｅ：ＴＭＳＤＭＡ）
・ノナフルオロヘキシルジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＮＦＨＤＭＡ）
・ジメチルアミノトリエチルシラン（（Ｎ，Ｎ－Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）
・ブチルジメチル（ジメチルアミノ）シラン（Ｂｕｔｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｓｉｌａｎｅ）
・オクチルジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ｎ－Ｏｃｔｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｓｉｌａｎｅ）
などが挙げられる。

【0015】

なお、Ｓｉ－Ｎ結合を有する撥水剤として、上記一般式（１）で表されるもの以外のものが用いられてもよい。例えば、ヘキサメチルジシラザン（１，１，１，３，３，３－Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ：ＨＭＤＳ）が用いられてもよい。

【0016】

図２に示すように、ＴＭＳＤＭＡは、基板Ｗの表面のシラノール基（Ｓｉ－ＯＨ基）と反応し、基板Ｗの表面を撥水化させる。図２に示す反応は液中でも生じるので、基板Ｗが乾燥する前に、撥水効果が得られる。なお、ＴＭＳＤＭＡ以外のＳｉ－Ｎ結合を有する撥水剤でも、図１に示す反応と同様の反応が生じる。

【0017】

図３に示すように、ＴＭＳＤＭＡは、水とも反応し、有機シラノールを生じさせる。有機シラノールは、重合反応によって、パーティクルを生じさせてしまう。なお、ＴＭＳＤＭＡ以外のＳｉ－Ｎ結合を有する撥水剤でも、図３に示す反応と同様の反応が生じる。

【0018】

詳しくは後述するが、本実施形態では、水の付着した基板Ｗを処理容器２０の内部に搬入した後であって、基板Ｗに対して撥水剤を供給する前に、基板Ｗに対して第１有機溶剤を供給し、基板Ｗに付着した水を除去する。従って、水と撥水剤の反応によるパーティクルの発生を抑制できる。

【0019】

図１に示すように、基板処理装置１０は、処理容器２０と、保持部３０と、液供給部４０と、ガス供給部５０と、制御部９０とを備える。処理容器２０は、水等の処理液の付着した基板Ｗが搬入されるものである。保持部３０は、処理容器２０の内部にて基板Ｗを保持する。液供給部４０は、処理容器２０の内部にて基板Ｗに対して液体を供給する。ガス供給部５０は、処理容器２０の内部にガスを供給する。制御部９０は、液供給部４０とガス供給部５０を制御する。

【0020】

処理容器２０は、例えば、筒状の側壁２１と、側壁２１の下端を塞ぐ底壁２２とを有する。筒状の側壁２１は、上方に開放されており、その上端に基板Ｗの搬入出口２３を有する。処理容器２０は、搬入出口２３を開閉する蓋体２４を更に有する。

【0021】

蓋体２４は、搬入出口２３を閉塞する閉塞位置と、搬入出口２３を開放する開放位置との間で移動可能である。蓋体２４は、基板Ｗの搬入出時に搬入出口２３を開放し、基板Ｗの搬入後、搬出前に搬入出口２３を閉塞する。

【0022】

基板処理装置１０は、蓋体２４を閉塞位置と開放位置との間で移動させる開閉機構２５を更に備える。蓋体２４を自動で移動できる。開閉機構２５は、蓋体２４を上下又は横に平行移動してもよいし、回転移動してもよい。

【0023】

保持部３０は、不図示の搬送装置から基板Ｗを受け取り、基板Ｗを下方から保持する。基板処理装置１０が複数枚の基板Ｗを一括で処理されるバッチ式の場合、保持部３０は基板Ｗを複数同時に保持する。例えば、保持部３０は、複数の基板Ｗを水平方向に間隔をおいて配列し、複数の基板Ｗを鉛直に立てて保持する。

【0024】

保持部３０は、例えば互いに平行な複数本の保持棒３１を有する。複数本の保持棒３１のそれぞれには、その長手方向に間隔をおいて複数の溝が形成される。その溝に、基板Ｗの周縁が挿入される。複数枚の基板Ｗのそれぞれは、複数本の保持棒３１によって複数点で保持される。

【0025】

なお、本実施形態の基板処理装置１０は、バッチ式であるが、枚葉式であってもよい。枚葉式の基板処理装置１０は基板を一枚ずつ処理する。基板処理装置１０が枚葉式の場合、保持部３０は、基板Ｗの凹凸パターンを上に向けて、基板Ｗを下方から水平に保持する。

【0026】

基板処理装置１０がバッチ式の場合、基板処理装置１０は保持部３０を昇降させる昇降機構３５を更に備えてもよい。保持部３０は、処理容器２０の上方にて、不図示の搬送装置から基板Ｗを受け取る。その際、基板Ｗには水等の処理液が付着している。

【0027】

基板Ｗは、保持部３０と共に下降され、処理容器２０の搬入出口２３を通り、処理容器２０の内部に搬入される。基板Ｗは、処理容器２０の内部で乾燥された後、保持部３０と共に上昇され、処理容器２０の上方にて搬送装置に渡される。

【0028】

液供給部４０は、保持部３０に保持された基板Ｗに対して液体を供給する。供給する液体は、例えば、第１有機溶剤Ｌ１、第２有機溶剤Ｌ２、第３有機溶剤Ｌ３、及び撥水剤Ｒである。本実施形態では、第１有機溶剤Ｌ１と第２有機溶剤Ｌ２はＩＰＡであり、第３有機溶剤Ｌ３はＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）であり、撥水剤ＲはＴＭＳＤＭＡである。なお、後述するように、Ｌ１～Ｌ３及びＲの組み合わせは、特に限定されない。

【0029】

液供給部４０は、保持部３０に保持された基板Ｗに対して液体を噴射するノズル４１を１つ以上含む。第１有機溶剤Ｌ１と、第２有機溶剤Ｌ２と、第３有機溶剤Ｌ３と、撥水剤Ｒとは、本実施形態では同一のノズル４１から噴射されるが、異なるノズル４１から噴射されてもよい。ノズル４１は、液体を霧状又はシャワー状に噴射する。

【0030】

ノズル４１は、処理容器２０の内部に配置され、基板Ｗの上方に配置される。処理容器２０の内部にて、基板Ｗは、鉛直に立てられ、水平方向に間隔をおいて一列に並ぶ。基板Ｗの列の幅方向（図１中左右方向）両側に、基板Ｗの列の長手方向（図１中紙面直交方向）に間隔をおいて複数のノズル４１が配置される。ノズル４１は、隣り合う基板Ｗ同士の隙間に向けて液体を噴射する。

【0031】

液供給部４０は、ノズル４１に対して液体を供給する液供給機構４２を更に含む。液供給機構４２は、共通ライン４３と、複数の個別ライン４４～４６とを有する。共通ライン４３は、複数の個別ライン４４～４６の合流点と、ノズル４１とを接続する。共通ライン４３の途中には、同時に供給される複数種類の液体を混ぜるミキサー４７が設けられてもよい。

【0032】

個別ライン４４は、ノズル４１に対して第１有機溶剤Ｌ１又は第２有機溶剤Ｌ２を供給する。個別ライン４４の途中には、開閉弁Ｖ１と、流量制御器Ｆ１とが設けられる。開閉弁Ｖ１が個別ライン４４の流路を開くと、第１有機溶剤Ｌ１又は第２有機溶剤Ｌ２が共通ライン４３を介してノズル４１に供給され、ノズル４１から噴射される。その流量は、流量制御器Ｆ１によって制御される。一方、開閉弁Ｖ１が個別ライン４４の流路を閉じると、第１有機溶剤Ｌ１又は第２有機溶剤Ｌ２が共通ライン４３に供給停止される。

【0033】

個別ライン４５は、ノズル４１に対して第３有機溶剤Ｌ３を供給する。個別ライン４５の途中には、開閉弁Ｖ２と、流量制御器Ｆ２とが設けられる。開閉弁Ｖ２が個別ライン４５の流路を開くと、第３有機溶剤Ｌ３が共通ライン４３を介してノズル４１に供給され、ノズル４１から噴射される。その流量は、流量制御器Ｆ２によって制御される。一方、開閉弁Ｖ２が個別ライン４５の流路を閉じると、第３有機溶剤Ｌ３が共通ライン４３に供給停止される。

【0034】

個別ライン４６は、ノズル４１に対して撥水剤Ｒを供給する。個別ライン４６の途中には、開閉弁Ｖ３と、流量制御器Ｆ３とが設けられる。開閉弁Ｖ３が個別ライン４６の流路を開くと、撥水剤Ｒが共通ライン４３を介してノズル４１に供給され、ノズル４１から噴射される。その流量は、流量制御器Ｆ３によって制御される。一方、開閉弁Ｖ３が個別ライン４６の流路を閉じると、撥水剤Ｒが共通ライン４３に供給停止される。

【0035】

ガス供給部５０は、処理容器２０の内部にガスを供給する。供給するガスは、例えば不活性ガスＧ１、又は不活性ガスＧ１と第２有機溶剤Ｌ２の蒸気Ｇ２との混合ガスである。第２有機溶剤Ｌ２は例えばＩＰＡである。供給するガスは、予め加熱されてもよい。基板Ｗの乾燥を促進できる。

【0036】

ガス供給部５０は、例えばガスを噴射するノズル５１を含む。ノズル５１は、処理容器２０の内部に配置され、基板Ｗの上方に配置される。処理容器２０の内部にて、基板Ｗは、鉛直に立てられ、水平方向に間隔をおいて一列に並ぶ。基板Ｗの列の幅方向両側に、基板Ｗの列の長手方向に間隔をおいて複数のノズル５１が配置される。ノズル５１は、液供給部４０のノズル４１の上方に配置される。

【0037】

ガス供給部５０は、ノズル５１に対して液体を供給するガス供給機構５２を更に含む。ガス供給機構５２は、共通ライン５３と、複数の個別ライン５４～５５とを有する。共通ライン５３は、複数の個別ライン５４～５５の合流点と、ノズル５１とを接続する。共通ライン５３の途中には、供給するガスを加熱するヒータ５７が設けられてもよい。

【0038】

個別ライン５４は、ノズル５１に対して不活性ガスＧ１を供給する。個別ライン５４の途中には、開閉弁Ｖ４と、流量制御器Ｆ４とが設けられる。開閉弁Ｖ４が個別ライン５４の流路を開くと、不活性ガスＧ１が共通ライン５３を介してノズル５１に供給され、ノズル５１から噴射される。その流量は、流量制御器Ｆ４によって制御される。一方、開閉弁Ｖ４が個別ライン５４の流路を閉じると、不活性ガスＧ１が共通ライン５３に供給停止される。

【0039】

個別ライン５５は、ノズル５１に対して第２有機溶剤Ｌ２の蒸気Ｇ２を供給する。個別ライン５５の途中には、開閉弁Ｖ５と、流量制御器Ｆ５とが設けられる。開閉弁Ｖ５が個別ライン５５の流路を開くと、蒸気Ｇ２が共通ライン５３を介してノズル５１に供給され、ノズル５１から噴射される。その流量は、流量制御器Ｆ５によって制御される。一方、開閉弁Ｖ５が個別ライン５５の流路を閉じると、蒸気Ｇ２が共通ライン５３に供給停止される。

【0040】

基板処理装置１０は、処理容器２０の内部から外部に流体を排出させる排出機構６０を備える。排出機構６０は、例えば処理容器２０から延びる排出ライン６１を含む。排出ライン６１の途中には、開閉弁Ｖ６と、流量制御器Ｆ６とが設けられる。

【0041】

開閉弁Ｖ６が排出ライン６１の流路を開くと、処理容器２０の内部の流体が排出される。その流量は、流量制御器Ｆ６によって制御される。一方、開閉弁Ｖ６が排出ライン６１の流路を閉じると、流体の排出が停止される。

【0042】

排出機構６０によって排出する流体は、液供給部４０によって供給する液体と、ガス供給部５０によって供給するガスとを含む。なお、液体用の排出ライン６１と、ガス用の排出ライン６１とは、別々に設けられてもよい。

【0043】

排出ライン６１は、例えば処理容器２０の底壁２２に接続される。処理容器２０の内部に、ダウンフローを形成できる。ダウンフローによって液滴が舞い上がるのを抑制でき、液滴が蓋体２４の下面に付着するのを抑制できる。

【0044】

制御部９０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、基板処理装置１０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理装置１０の動作を制御する。

【0045】

次に、図５を参照して、一実施形態に係る基板処理方法について説明する。基板処理方法は、例えば図５に示すステップＳ１０１～Ｓ１０７を有する。Ｓ１０１～Ｓ１０７は、制御部９０による制御下で実施される。なお、Ｓ１０１～Ｓ１０７の全てが実施されなくてもよく、例えばＳ１０２が実施されなくてもよい。

【0046】

先ず、保持部３０が、処理容器２０の上方にて、不図示の搬送装置から、水等の処理液の付着した基板Ｗを受け取る。次いで、昇降機構３５が、保持部３０と共に基板Ｗを下降させ、基板Ｗを処理容器２０の内部に搬入する（Ｓ１０１）。また、開閉機構２５が、蓋体２４を開放位置から閉塞位置に移動させ、処理容器２０の搬入出口２３を閉塞する（Ｓ１０１）。処理容器２０の内部には、基板Ｗの搬入時に侵入した空気が含まれている。

【0047】

次に、ガス供給部５０が、処理容器２０の内部に不活性ガスＧ１を供給し、処理容器２０の内部に含まれる空気をパージする（Ｓ１０２）。空気は、排出機構６０によって、処理容器２０の外部に排出される。空気中に含まれる水分を排出でき、水分と撥水剤Ｒとの反応を抑制できる。

【0048】

ガス供給部５０による不活性ガスＧ１の供給と、排出機構６０による流体の排出とは、基板Ｗに対する液体の供給と、基板Ｗの乾燥とが行われる間、常に実施される。処理容器２０の内部にダウンフローを形成でき、液滴が舞い上がるのを抑制できる。ガス供給部５０のノズル５１は、液供給部４０のノズル４１の上方に配置され、ノズル４１から液滴が舞い上がるのを抑制する。

【0049】

次に、液供給部４０が、第１有機溶剤Ｌ１を基板Ｗに対して供給する（Ｓ１０３）。第１有機溶剤Ｌ１は、基板Ｗに付着した水を除去する。第１有機溶剤Ｌ１は、水溶性でも非水溶性でもよいが、水の置換速度を向上すべく、好ましくは水溶性であり、より好ましくは高水溶性である。第１有機溶剤Ｌ１が水溶性であれば、基板Ｗの凹凸パターンの凹部に入り込んだ水をも、効率よく置換できる。

【0050】

非水溶性とは、例えば１００ｇの水に対する溶解量（１００ｇの水に溶ける限界量）が０ｇ以上１０ｇ未満であることを意味する。以下、１００ｇの水に対する溶解量を、単に「溶解量」とも呼ぶ。

【0051】

水溶性は、溶解量に応じて、中水溶性と、高水溶性と、に区分される。中水溶性とは、例えば１００ｇの水に対する溶解量が１０ｇ以上３０ｇ以下であることを意味する。中水溶性の有機溶剤の具体例として、ＰＧＭＥＡと、酢酸メチルと、２－ブタノンが挙げられる。ＰＧＭＥＡの溶解量は１９．８ｇ、酢酸メチルの溶解量は２４．４ｇ、２－ブタノンの溶解量は２７．５ｇである。

【0052】

高水溶性とは、例えば１００ｇの水に対する溶解量が３０ｇを超えることを意味する。高水溶性の場合、１００ｇの水に対する溶解量の上限値は、特に限定されない。高水溶性の有機溶剤の具体例として、ＩＰＡと、アセトンとが挙げられる。

【0053】

第１有機溶剤Ｌ１は、本実施形態ではＩＰＡである。第１有機溶剤Ｌ１は、基板Ｗに対して霧状又はシャワー状に吹き付けられる。処理容器２０の内部に溜めた第１有機溶剤Ｌ１に基板Ｗを浸漬する場合に比べて、第１有機溶剤Ｌ１の使用量を低減できる。

【0054】

処理容器２０の内部にて、基板Ｗは、鉛直に立てられ、水平方向に間隔をおいて一列に並ぶ。ノズル４１は、基板Ｗ同士の隙間に向けて第１有機溶剤Ｌ１を噴射する。その際に、昇降機構３５が保持部３０と共に基板Ｗを昇降させてもよい。基板Ｗとノズル４１が相対的に昇降され、第１有機溶剤Ｌ１を基板Ｗの鉛直方向全体に亘って効率良く供給できる。なお、基板Ｗを昇降させる代わりに、ノズル４１を昇降させてもよい。

【0055】

次に、液供給部４０が、撥水剤Ｒを基板Ｗに対して供給する（Ｓ１０４）。撥水剤Ｒとして、例えばＳｉ－Ｎ結合を有するものが用いられる。基板Ｗを乾燥しなくても基板Ｗを撥水化できる。撥水剤Ｒは、本実施形態ではＴＭＳＤＭＡである。撥水剤Ｒは、基板Ｗに対して霧状又はシャワー状に吹き付けられる。処理容器２０の内部に溜めた撥水剤Ｒに基板Ｗを浸漬する場合に比べて、撥水剤Ｒの使用量を低減できる。

【0056】

処理容器２０の内部にて、基板Ｗは、鉛直に立てられ、水平方向に間隔をおいて一列に並ぶ。ノズル４１は、基板Ｗ同士の隙間に向けて撥水剤Ｒを噴射する。その際に、昇降機構３５が保持部３０と共に基板Ｗを昇降させてもよい。基板Ｗとノズル４１が相対的に昇降され、撥水剤Ｒを基板Ｗの鉛直方向全体に亘って効率良く供給できる。なお、基板Ｗを昇降させる代わりに、ノズル４１を昇降させてもよい。

【0057】

撥水剤Ｒを供給する際に、撥水剤Ｒと第１有機溶剤Ｌ１との混合液を供給してもよい。撥水剤Ｒの使用量を低減できる。撥水剤Ｒと第１有機溶剤Ｌ１の混合液に占める撥水剤Ｒの含有量は、例えば２質量％以上５０質量％以下、好ましくは２質量％以上２０質量％以下、より好ましくは２質量％以上１０質量％以下である。

【0058】

次に、液供給部４０が、第２有機溶剤Ｌ２を基板Ｗに対して供給する（Ｓ１０５）。基板Ｗに対して第２有機溶剤Ｌ２を供給することは、未反応の撥水剤Ｒを基板Ｗから除去することを含む。撥水剤Ｒの供給は停止される。第２有機溶剤Ｌ２は、本実施形態ではＩＰＡであるが、未反応の撥水剤Ｒを溶解でき、揮発性の高いものであれば特に限定されない。

【0059】

次に、ガス供給部５０が処理容器２０の内部に不活性ガスＧ１を供給すると共に、排出機構６０が処理容器の内部のガスを排出することにより、基板Ｗに付着した第２有機溶剤Ｌ２を揮発させ、基板Ｗを乾燥させる（Ｓ１０６）。乾燥を促進すべく、不活性ガスＧ１を予め加熱してもよい。基板Ｗを乾燥させる際に、液供給部４０は基板Ｗに対する液体の供給を停止する。

【0060】

不活性ガスＧ１を供給する際に、不活性ガスＧ１と第２有機溶剤Ｌ２の蒸気Ｇ２との混合ガスを供給してもよい。第２有機溶剤Ｌ２の蒸気Ｇ２は、基板Ｗに付着すると凝縮する。凝縮熱によって基板Ｗを加熱でき、基板Ｗの乾燥を促進できる。

【0061】

次に、開閉機構２５が、蓋体２４を閉塞位置から開放位置に移動させ、処理容器２０の搬入出口２３を開放する（Ｓ１０７）。また、昇降機構３５が、保持部３０と共に基板Ｗを上昇させ、基板Ｗを処理容器２０の外部に搬出する（Ｓ１０７）。その後、保持部３０は、処理容器２０の上方にて、不図示の搬送装置に基板Ｗを渡す。

【0062】

ところで、第１有機溶剤Ｌ１又は第２有機溶剤Ｌ２として、アルコール類が用いられる場合、アルコール類は水と同様にＯＨ基を有するので、第２有機溶剤Ｌ２と撥水剤Ｒとが反応する。

【0063】

例えば、図４に示すように、ＴＭＳＤＭＡとメタノールとの反応によって、Ｓｉ－ＯＣＨ_３結合が生じる。Ｓｉ－ＯＣＨ_３結合は、図３に示すＳｉ－ＯＨ結合とは異なり、水が存在しない環境では重合反応を生じさせない。

【0064】

それゆえ、アルコール類は、水と同様にＯＨ基を有する反面、水とは異なりパーティクルを生じさせない。

【0065】

従って、第１有機溶剤Ｌ１又は第２有機溶剤Ｌ２として、アルコール類を使用可能である。但し、第１有機溶剤Ｌ１又は第２有機溶剤Ｌ２は、微量の水を含むことがある。その結果、微小なパーティクルが生じてしまうことがある。

【0066】

近年、基板Ｗの凹凸パターンの微細化が進んでおり、微小なパーティクルでも問題が生じてしまう場合も考えられる。

【0067】

微小なパーティクルでも問題が生じてしまう場合、詳しくは後述するが、ＯＨ基を含まない第３有機溶剤Ｌ３も併用される。第３有機溶剤Ｌ３は、例えば、ケトン類、エステル類、又はエーテル類等である。

【0068】

第３有機溶剤Ｌ３は、上記の通り水溶性であることが好ましい。第３有機溶剤Ｌ３の具体例として、アセトン、ＰＧＭＥＡ、酢酸メチル、又は２－ブタノン等が挙げられる。これらの中でも、アセトンは高水溶性の観点で特に好ましい。

【0069】

次に、図６を参照して、変形例に係る基板処理方法について説明する。本変形例の基板処理方法は、Ｓ１０１～Ｓ１０７及びＳ１１１～Ｓ１１１を有する。Ｓ１０１～Ｓ１０７及びＳ１１１～Ｓ１１１は、制御部９０による制御下で実施される。Ｓ１１１とＳ１１２では、第３有機溶剤Ｌ３が基板Ｗに対して供給される。なお、Ｓ１０１～Ｓ１０７及びＳ１１１～Ｓ１１２の全てが実施されなくてもよく、例えばＳ１１２が実施されなくてもよい。以下、本変形例と上記実施形態の相違点について主に説明する。

【0070】

Ｓ１１１は、図６に示すように、Ｓ１０３の後、Ｓ１０４の前に実施される。Ｓ１０３では、液供給部４０が、第１有機溶剤Ｌ１を基板Ｗに対して供給する。一方、Ｓ１０４では、液供給部４０が、撥水剤Ｒを基板Ｗに対して供給する。

【0071】

Ｓ１１１では、液供給部４０が、第１有機溶剤Ｌ１とは異なる第３有機溶剤Ｌ３を基板Ｗに対して供給し、基板Ｗに付着した第１有機溶剤Ｌ１を除去する。第１有機溶剤Ｌ１はＯＨ基を有するのに対し、第３有機溶剤Ｌ３はＯＨ基を有しない。

【0072】

第１有機溶剤Ｌ１はＯＨ基を有し、ＯＨ基は親水基であるので、基板Ｗに付着した水をＳ１０３で効率よく除去できる。一方、第３有機溶剤Ｌ３はＯＨ基を有しないので、撥水剤Ｒとは反応しない。従って、Ｓ１０４で、微小なパーティクルの発生をも抑制できる。

【0073】

Ｓ１０４では、液供給部４０が、撥水剤Ｒを基板Ｗに対して供給する。撥水剤Ｒを供給する際に、撥水剤Ｒと第３有機溶剤Ｌ３との混合液を供給してもよい。撥水剤Ｒの使用量を低減できる。撥水剤Ｒと第３有機溶剤Ｌ３の混合液に占める撥水剤Ｒの含有量は、例えば２質量％以上５０質量％以下、好ましくは２質量％以上２０質量％以下、より好ましくは２質量％以上１０質量％以下である。

【0074】

Ｓ１１２は、図６に示すように、Ｓ１０４の後、Ｓ１０５の前に実施される。１０５では、液供給部４０が、第２有機溶剤Ｌ２を基板Ｗに対して供給する。第２有機溶剤Ｌ２は、第１有機溶剤Ｌ１と同様にＯＨ基を有する。

【0075】

Ｓ１１２では、液供給部４０が、第３有機溶剤Ｌ３を基板Ｗに対して供給し、未反応の撥水剤Ｒを基板Ｗから除去する。その結果、Ｓ１０５で、ＯＨ基を有する第２有機溶剤Ｌ２と撥水剤Ｒとの反応を抑制でき、微小なパーティクルの発生をも抑制できる。

【0076】

Ｓ１０５では、液供給部４０が、第２有機溶剤Ｌ２を基板Ｗに対して供給し、基板Ｗに付着した第３有機溶剤Ｌ３を第２有機溶剤Ｌ２に置換する。第２有機溶剤Ｌ２は、第３有機溶剤Ｌ３よりも低い沸点を有し、高い揮発性を有する。その結果、Ｓ１０６で、基板Ｗの乾燥を促進できる。

【0077】

次に、図７及び図８を参照して、変形例に係る基板処理装置１０について説明する。以下、本変形例の基板処理装置１０と、上記実施形態の基板処理装置１０との相違点について説明する。

【0078】

処理容器２０は、基板Ｗに対する液体の供給が行われる液処理室Ｒ１を内部に形成する液処理槽２６を有する。液処理室Ｒ１には、液供給部４０のノズル４１が配置される。液処理槽２６は、例えば、液処理室Ｒ１を内部に形成する内槽２６ａと、内槽２６ａの上端を囲む外槽２６ｂと、外槽２６ｂの上端を囲むシール槽２６ｃとを有する。内槽２６ａの底壁２２には、排出ライン６１が接続される。シール槽２６ｃは、内部に溜めた純水等で、外気の侵入を抑制する。

【0079】

また、処理容器２０は、基板Ｗの乾燥が行われる乾燥室Ｒ２を内部に形成する乾燥槽２７を有する。乾燥室Ｒ２には、ガス供給部５０のノズル５１が配置される。乾燥槽２７は、液処理槽２６の上方に配置される。乾燥槽２７は、例えば、筒状の側壁２７ａを含む。筒状の側壁２７ａは、上方に開放されており、その上端に基板Ｗの搬入出口２３を有する。乾燥槽２７は、搬入出口２３を開閉する蓋体２７ｂを更に有する。蓋体２７ｂは、上に凸のドーム状であって、開閉機構２５によって昇降させられる。

【0080】

また、処理容器２０は、液処理槽２６と乾燥槽２７の間にケーシング２８を有する。ケーシング２８の内部には、シャッター２９が移動可能に配置される。シャッター２９は、液処理室Ｒ１と乾燥室Ｒ２を連通する連通位置（図７参照）と、液処理室Ｒ１と乾燥室Ｒ２を遮断する遮断位置（図８参照）との間で移動させられる。

【0081】

基板処理装置１０は、シャッター２９を連通位置と遮断位置との間で移動させる開閉機構７０を更に備える。開閉機構７０は、シャッター２９を水平移動させる。開閉機構７０は、シャッター２９を更に鉛直移動させてもよい。シャッター２９は、水平に配置され、その上面に枠状のシール７１を保持する。

【0082】

基板処理装置１０は、乾燥槽２７の内部から外部にガスを排出させる第２排出機構８０を備える。第２排出機構８０は、例えば乾燥槽２７から延びる第２排出ライン８１を含む。第２排出ライン８１の途中には、開閉弁Ｖ７と、流量制御器Ｆ７とが設けられる。

【0083】

開閉弁Ｖ７が第２排出ライン８１の流路を開くと、乾燥槽２７の内部のガスが排出される。その流量は、流量制御器Ｆ７によって制御される。一方、開閉弁Ｖ７が第２排出ライン８１の流路を閉じると、ガスの排出が停止される。

【0084】

第２排出ライン８１は、例えば乾燥槽２７の側壁２７ａの下部に接続される。乾燥槽２７の内部に、ダウンフローを形成できる。ダウンフローによって液滴が舞い上がるのを抑制でき、液滴が蓋体２４の下面に付着するのを抑制できる。

【0085】

本変形例の基板処理装置１０は、例えば図５又は図６に示す基板処理方法を実施する。

【0086】

Ｓ１０１では、昇降機構３５が、保持部３０と共に基板Ｗを下降させ、基板Ｗを処理容器２０の内部に搬入する。基板Ｗは、乾燥室Ｒ２を通り、液処理室Ｒ１まで搬送される。その際、シャッター２９は、基板Ｗと干渉しないように、連通位置に位置する。Ｓ１０１では、開閉機構２５が、蓋体２７ｂを開放位置から閉塞位置に移動させ、処理容器２０の搬入出口２３を閉塞する。

【0087】

Ｓ１０２では、ガス供給部５０が、処理容器２０の内部に不活性ガスＧ１を供給し、処理容器２０の内部に含まれる空気をパージする。空気は、排出機構６０によって、処理容器２０の外部に排出される。Ｓ１０２では、排出機構６０を作動すればよく、第２排出機構８０は作動してもよいし作動しなくてもよい。

【0088】

ガス供給部５０による不活性ガスＧ１の供給と、排出機構６０による流体の排出とは、少なくとも基板Ｗに対する液体の供給が液処理室Ｒ１で行われる間、常に実施される。処理容器２０の内部にダウンフローを形成でき、液滴が舞い上がるのを抑制できる。

【0089】

Ｓ１０３では、液供給部４０が、第１有機溶剤Ｌ１を基板Ｗに対して供給する。第１有機溶剤Ｌ１は、基板Ｗに付着した水を除去する。Ｓ１０３の後、Ｓ１０４の前に、Ｓ１１１が行われてもよい。

【0090】

Ｓ１０４では、液供給部４０が、撥水剤Ｒを基板Ｗに対して供給する。Ｓ１０４の後、Ｓ１０５の前に、Ｓ１１２が行われてもよい。

【0091】

Ｓ１０５では、液供給部４０が、第２有機溶剤Ｌ２を基板Ｗに対して供給する。Ｓ１０５の後、Ｓ１０６の前に、昇降機構３５が、保持部３０と共に基板Ｗを上昇させる。基板Ｗは、液処理室Ｒ１から、乾燥室Ｒ２に移される。続いて、開閉機構７０がシャッター２９を連通位置から遮断位置に移動させる。Ｓ１０６で、基板Ｗの乾燥を促進できる。

【0092】

Ｓ１０６では、ガス供給部５０が乾燥室Ｒ２に不活性ガスＧ１を供給すると共に、第２排出機構８０が乾燥室Ｒ２のガスを外部に排出することにより、基板Ｗに付着した第２有機溶剤Ｌ２を揮発させ、基板Ｗを乾燥させる。乾燥を促進すべく、不活性ガスＧ１を予め加熱してもよい。基板Ｗを乾燥させる際に、液供給部４０は基板Ｗに対する液体の供給を停止する。

【0093】

不活性ガスＧ１を供給する際に、不活性ガスＧ１と第２有機溶剤Ｌ２の蒸気Ｇ２との混合ガスを供給してもよい。第２有機溶剤Ｌ２の蒸気Ｇ２は、基板Ｗに付着すると凝縮する。凝縮熱によって基板Ｗを加熱でき、基板Ｗの乾燥を促進できる。

【0094】

Ｓ１０７では、開閉機構２５が、蓋体２７ｂを閉塞位置から開放位置に移動させ、処理容器２０の搬入出口２３を開放する。また、Ｓ１０７では、昇降機構３５が、保持部３０と共に基板Ｗを上昇させ、基板Ｗを処理容器２０の外部に搬出する。その後、保持部３０は、処理容器２０の上方にて、不図示の搬送装置に基板Ｗを渡す。

【0095】

以上、本開示に係る基板処理方法及び基板処理装置の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

【符号の説明】

【0096】

１０ 基板処理装置
２０ 処理容器
３０ 保持部
４０ 液供給部
５０ ガス供給部
９０ 制御部
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】