特許 7720208 基板処理装置および基板処理方法

(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】2025-07-30

(45)【発行日】2025-08-07

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20250731BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 647A

H01L21/304 643C

H01L21/304 643A

H01L21/304 648G

H01L21/304 651B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021153699

(22)【出願日】2021-09-22

(65)【公開番号】P2023045349

(43)【公開日】2023-04-03

【審査請求日】2024-06-17

(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】110002310

【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】田中 孝佳

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２１１５９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－３２４５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５４９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２４１７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５５１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７５４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１０９９３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０８Ｂ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を水平方向に保持して前記基板を回転させる基板保持回転機構と、
前記基板保持回転機構に保持された前記基板に磁性流体を供給する磁性流体供給部と、
前記基板に供給された磁性流体に磁力を印加する磁力印加部と、
前記基板にリンス液を供給することによって前記基板から前記磁性流体を除去するリンス液供給部と、
前記基板保持回転機構、前記磁性流体供給部、前記磁力印加部および前記リンス液供給部を制御する制御部と
を備え、
前記磁力印加部は、
磁力を発生する磁力発生体と、
前記磁力発生体を移動させる移動機構と
を備え、
前記制御部は、前記磁性流体供給部が前記基板に前記磁性流体を供給する間に前記磁力発生体が前記基板に近づくように前記磁性流体供給部および前記移動機構を制御する、基板処理装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記磁力発生体が前記基板に対して０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離に位置するように前記移動機構を制御する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

基板を水平方向に保持して前記基板を回転させる基板保持回転機構と、
前記基板保持回転機構に保持された前記基板に磁性流体を供給する磁性流体供給部と、
前記基板に供給された磁性流体に磁力を印加する磁力印加部と、
前記基板にリンス液を供給することによって前記基板から前記磁性流体を除去するリンス液供給部と、
前記基板保持回転機構、前記磁性流体供給部、前記磁力印加部および前記リンス液供給部を制御する制御部と、
液体および気体が混合した混合流体を前記基板に供給する混合流体供給部と
を備える、基板処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記磁性流体供給部が前記基板に前記磁性流体を供給する前に前記混合流体供給部が前記基板に前記混合流体を供給するように前記混合流体供給部を制御する、請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記磁性流体供給部は、前記磁性流体として磁性イオン液体を供給する、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項6】

基板を水平方向に保持する基板保持工程と、
前記基板保持工程において保持された前記基板を回転させる基板回転工程と、
前記基板回転工程において回転する前記基板に磁性流体を供給する磁性流体供給工程と、
前記磁性流体供給工程において前記基板に供給された磁性流体に磁力を印加する磁力印加工程と、
前記基板にリンス液を供給することによって前記基板から前記磁性流体を除去するリンス液供給工程と
を包含し、
前記磁力印加工程は、
前記磁性流体供給工程において前記基板に前記磁性流体を供給する間に磁力発生体を前記基板に近づくように移動させる移動工程と、
前記移動工程において前記磁力発生体が移動した後に前記磁力発生体が磁力を発生する磁力発生工程と
を含む、基板処理方法。

【請求項7】

前記移動工程において、前記磁力発生体は前記基板に対して０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離に移動する、請求項６に記載の基板処理方法。

【請求項8】

基板を水平方向に保持する基板保持工程と、
前記基板保持工程において保持された前記基板を回転させる基板回転工程と、
前記基板回転工程において回転する前記基板に磁性流体を供給する磁性流体供給工程と、
前記磁性流体供給工程において前記基板に供給された磁性流体に磁力を印加する磁力印加工程と、
前記基板にリンス液を供給することによって前記基板から前記磁性流体を除去するリンス液供給工程と、
液体および気体が混合した混合流体を前記基板に供給する混合流体供給工程と
を包含する、基板処理方法。

【請求項9】

前記混合流体供給工程は、前記磁性流体供給工程において前記基板に前記磁性流体を供給する前に、前記基板に前記混合流体を供給する、請求項８に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記磁性流体供給工程は、前記磁性流体として磁性イオン液体を供給する工程を含む、請求項６～９のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板を処理する基板処理装置が知られている。基板処理装置は、半導体基板の処理に好適に用いられる。典型的には、基板処理装置は、薬液の処理液等を用いて基板を処理する。

【0003】

基板を処理する際に、基板にパーティクルが残存すると、基板の特性に影響することがある。このため、混合流体を用いて、基板上のパーティクルを除去することが検討されている（特許文献１参照）。特許文献１の基板処理方法では、２流体ノズルにおいて、加圧された気体と薬液とを混合することによって形成されたミストを基板に吐出することにより、基板上のパーティクルを除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－５９８７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、基板の微細加工はますます進んでおり、パーティクルのサイズも小さくなる傾向がある。しかしながら、特許文献１の基板処理方法では、除去対象のパーティクルが小さいと、パーティクルを充分に除去できないことがある。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板上の比較的小さい除去対象物を充分に除去可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一局面によれば、基板処理装置は、基板を水平方向に保持して前記基板を回転させる基板保持回転機構と、前記基板保持回転機構に保持された前記基板に磁性流体を供給する磁性流体供給部と、前記基板に供給された磁性流体に磁力を印加する磁力印加部と、前記基板にリンス液を供給することによって前記基板から前記磁性流体を除去するリンス液供給部と、前記基板保持回転機構、前記磁性流体供給部、前記磁力印加部および前記リンス液供給部を制御する制御部とを備える。

【0008】

ある実施形態では、前記磁性流体供給部は、前記磁性流体として磁性イオン液体を供給する。

【0009】

ある実施形態では、前記磁力印加部は、磁力を発生する磁力発生体と、前記磁力発生体を移動させる移動機構とを備える。前記制御部は、前記磁性流体供給部が前記基板に前記磁性流体を供給する間に前記磁力発生体が前記基板に近づくように前記磁性流体供給部および前記移動機構を制御する。

【0010】

ある実施形態では、前記制御部は、前記磁力発生体が前記基板に対して０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離に位置するように前記移動機構を制御する。

【0011】

ある実施形態では、前記基板処理装置は、液体および気体が混合した混合流体を前記基板に供給する混合流体供給部をさらに備える。

【0012】

ある実施形態では、前記制御部は、前記磁性流体供給部が前記基板に前記磁性流体を供給する前に前記混合流体供給部が前記基板に前記混合流体を供給するように前記混合流体供給部を制御する。

【0013】

本発明の別の局面によれば、基板処理方法は、基板を水平方向に保持する基板保持工程と、前記基板保持工程において保持された前記基板を回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程において回転する基板に磁性流体を供給する磁性流体供給工程と、前記磁性流体供給工程において前記基板に供給された磁性流体に磁力を印加する磁力印加工程と、前記基板にリンス液を供給することによって前記基板から前記磁性流体を除去するリンス液供給工程とを包含する。

【0014】

ある実施形態では、前記磁性流体供給工程は、前記磁性流体として磁性イオン液体を供給する工程を含む。

【0015】

ある実施形態では、前記磁力印加工程は、前記磁性流体供給工程において前記基板に前記磁性流体を供給する間に磁力発生体を前記基板に近づくように移動させる移動工程と、前記移動工程において前記基板を移動した後に前記磁力発生体が磁力を発生する磁力発生工程とを含む。

【0016】

ある実施形態では、前記移動工程において、前記磁力発生体は前記基板に対して０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離に移動する。

【0017】

ある実施形態では、前記基板処理方法は、液体および気体が混合した混合流体を前記基板に供給する混合流体供給工程をさらに包含する。

【0018】

ある実施形態では、前記混合流体供給工程は、前記磁性流体供給工程において前記基板に前記磁性流体を供給する前に、前記基板に前記混合流体を供給する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、基板上の比較的小さい除去対象物を充分に除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態の基板処理装置を備えた基板処理システムの模式図である。

【図2】本実施形態の基板処理装置の模式図である。

【図3】本実施形態の基板処理装置のブロック図である。

【図4】本実施形態の基板処理装置のフロー図である。

【図5】（ａ）～（ｄ）は、本実施形態の基板処理方法を説明するための模式図である。

【図6】本実施形態の基板処理装置の模式図である。

【図7】本実施形態の基板処理装置の模式図である。

【図8】本実施形態の基板処理装置の模式図である。

【図9】本実施形態の基板処理装置のフロー図である。

【図10】（ａ）～（ｅ）は、本実施形態の基板処理方法を説明するための模式図である。

【図11】本実施形態の基板処理装置の模式図である。

【図12】本実施形態の基板処理装置のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本発明による基板処理装置および基板処理方法の実施形態を説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。なお、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を記載することがある。典型的には、Ｘ軸およびＹ軸は水平方向に平行であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行である。

【0022】

まず、図１を参照して、本実施形態の基板処理装置１００を備えた基板処理システム１０を説明する。図１は、基板処理システム１０の模式的な平面図である。

【0023】

図１に示すように、基板処理システム１０は、複数の基板処理装置１００を備える。基板処理装置１００は、基板Ｗを処理する。基板処理装置１００は、基板Ｗに対して、エッチング、表面処理、特性付与、処理膜形成、膜の少なくとも一部の除去および洗浄のうちの少なくとも１つを行うように基板Ｗを処理する。

【0024】

基板Ｗは、半導体基板として用いられる。基板Ｗは、半導体ウエハを含む。例えば、基板Ｗは略円板状である。ここでは、基板処理装置１００は、基板Ｗを一枚ずつ処理する。

【0025】

図１に示すように、基板処理システム１０は、複数の基板処理装置１００に加えて、流体キャビネット１０Ａと、流体ボックス１０Ｂと、複数のロードポートＬＰと、インデクサーロボットＩＲと、センターロボットＣＲと、制御装置２０とを備える。制御装置２０は、ロードポートＬＰ、インデクサーロボットＩＲ、センターロボットＣＲおよび基板処理装置１００を制御する。

【0026】

ロードポートＬＰの各々は、複数枚の基板Ｗを積層して収容する。インデクサーロボットＩＲは、ロードポートＬＰとセンターロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。なお、インデクサーロボットＩＲとセンターロボットＣＲとの間に、基板Ｗを一時的に載置する設置台（パス）を設けて、インデクサーロボットＩＲとセンターロボットＣＲとの間で設置台を介して間接的に基板Ｗを受け渡しする装置構成としてもよい。センターロボットＣＲは、インデクサーロボットＩＲと基板処理装置１００との間で基板Ｗを搬送する。基板処理装置１００の各々は、基板Ｗに液体を吐出して、基板Ｗを処理する。液体は、磁性流体およびリンス液を含む。または、液体は、他の液体を含んでもよい。流体キャビネット１０Ａは、液体を収容する。なお、流体キャビネット１０Ａは、気体を収容してもよい。

【0027】

複数の基板処理装置１００は、平面視においてセンターロボットＣＲを取り囲むように配置された複数のタワーＴＷ（図１では４つのタワーＴＷ）を形成している。各タワーＴＷは、上下に積層された複数の基板処理装置１００（図１では３つの基板処理装置１００）を含む。流体ボックス１０Ｂは、それぞれ、複数のタワーＴＷに対応している。流体キャビネット１０Ａ内の液体は、いずれかの流体ボックス１０Ｂを介して、流体ボックス１０Ｂに対応するタワーＴＷに含まれる全ての基板処理装置１００に供給される。また、流体キャビネット１０Ａ内の気体は、いずれかの流体ボックス１０Ｂを介して、流体ボックス１０Ｂに対応するタワーＴＷに含まれる全ての基板処理装置１００に供給される。

【0028】

制御装置２０は、基板処理システム１０の各種動作を制御する。制御装置２０は、制御部２２および記憶部２４を含む。制御部２２は、プロセッサーを有する。制御部２２は、例えば、中央処理演算機（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）を有する。または、制御部２２は、汎用演算機を有してもよい。

【0029】

記憶部２４は、主記憶装置と、補助記憶装置とを含む。主記憶装置は、例えば、半導体メモリである。補助記憶装置は、例えば、半導体メモリおよび／またはハードディスクドライブである。記憶部２４はリムーバブルメディアを含んでいてもよい。制御部２２は、記憶部２４の記憶しているコンピュータプログラムを実行して、基板処理動作を実行する。

【0030】

記憶部２４は、また、データおよびコンピュータプログラムを記憶する。データは、レシピデータを含む。レシピデータは、複数のレシピを示す情報を含む。複数のレシピの各々は、基板Ｗの処理内容および処理手順を規定する。

【0031】

次に、図２を参照して、本実施形態の基板処理装置１００を説明する。図２は、基板処理装置１００の模式図である。

【0032】

基板処理装置１００は、チャンバー１１０と、基板保持回転機構１２０と、磁性流体供給部１３０と、リンス液供給部１４０と、磁力印加部１５０とを備える。チャンバー１１０は、基板Ｗを収容する。また、チャンバー１１０は、基板保持回転機構１２０と、磁性流体供給部１３０、リンス液供給部１４０および磁力印加部１５０の少なくとも一部とを収容する。

【0033】

チャンバー１１０は、内部空間を有する略箱形状である。チャンバー１１０は、基板Ｗを収容する。ここでは、基板処理装置１００は、基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型であり、チャンバー１１０には基板Ｗが１枚ずつ収容される。基板Ｗは、チャンバー１１０内に収容され、チャンバー１１０内で処理される。

【0034】

基板保持回転機構１２０は、基板Ｗを保持する。基板保持回転機構１２０は、基板Ｗの上面（表面）Ｗａを上方に向け、基板Ｗの裏面（下面）Ｗｂを鉛直下方に向くように基板Ｗを水平に保持する。また、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗを保持した状態で基板Ｗを回転させる。基板Ｗの上面Ｗａは、平坦化されてもよい。または、基板Ｗの上面Ｗａには、ラインおよびスペースが設けられてもよく、リセスの設けられたピラー状の積層構造が設けられてもよい。基板保持回転機構１２０は、基板Ｗを保持した状態で基板Ｗを回転させる。

【0035】

例えば、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗの端部を挟持する挟持式であってもよい。あるいは、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗを裏面Ｗｂから保持する任意の機構を有してもよい。例えば、基板保持回転機構１２０は、バキューム式であってもよい。この場合、基板保持回転機構１２０は、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部を上面に吸着させることにより基板Ｗを水平に保持する。あるいは、基板保持回転機構１２０は、複数のチャックピンを基板Ｗの周端面に接触させる挟持式とバキューム式とを組み合わせてもよい。

【0036】

例えば、基板保持回転機構１２０は、スピンベース１２１と、チャック部材１２２と、シャフト１２３と、電動モーター１２４と、ハウジング１２５とを含む。チャック部材１２２は、スピンベース１２１に設けられる。チャック部材１２２は、基板Ｗをチャックする。典型的には、スピンベース１２１には、複数のチャック部材１２２が設けられる。

【0037】

シャフト１２３は、中空軸である。シャフト１２３は、回転軸Ａｘに沿って鉛直方向に延びている。シャフト１２３の上端には、スピンベース１２１が結合されている。基板Ｗは、スピンベース１２１の上方に載置される。

【0038】

スピンベース１２１は、円板状である。チャック部材１２２は、基板Ｗを水平に支持する。シャフト１２３は、スピンベース１２１の中央部から下方に延びる。電動モーター１２４は、シャフト１２３に回転力を与える。電動モーター１２４は、シャフト１２３を回転方向に回転させることにより、回転軸Ａｘを中心に基板Ｗおよびスピンベース１２１を回転させる。ハウジング１２５は、シャフト１２３および電動モーター１２４を取り囲んでいる。

【0039】

磁性流体供給部１３０は、基板Ｗに磁性流体を供給する。典型的には、磁性流体供給部１３０は、基板保持回転機構１２０に保持された基板Ｗの上面Ｗａに磁性流体を供給する。

【0040】

磁性流体は、磁性を有する。磁性流体は、磁力の印加によって作用する。

【0041】

磁性流体は、磁性イオン液体であることが好ましい。磁性流体が磁性イオン液体であることにより、基板を室温で処理できる。

【0042】

典型的には、磁性イオン液体は、強磁性体である。例えば、磁性イオン液体は、軟磁性体である。

【0043】

典型的には、磁性流体として、１－アルキル－３－メチルイミダゾリウム－Ｘ（Ｘ＝ＦｅＣｌ₄、ＦｅＢｒ₄、Ｆｅ₂Ｃｌ₇、Ｆｅ₂Ｂｒ₇）が挙げられる。例えば、磁性流体は、イオン液体を構成する典型的な陽イオンである１－アルキル－３－メチルイミダゾリウムと、典型的な磁性陰イオンである塩化鉄（ＩＩＩ）酸イオンとから構成される。

【0044】

例えば、磁性流体として、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムテトラクロロフェラート（１－Ｂｕｔｙｌ－３－ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｆｅｒｒａｔｅ：ｂｍｉｍ［ＦｅＣｌ₄］）を用いてもよい。あるいは、磁性流体として、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラクロロフェラート（１－Ｅｔｙｌ－３－ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｆｅｒｒａｔｅ：ｅｍｉｍ［ＦｅＣｌ₄］）を用いてもよい。

【0045】

磁性流体供給部１３０は、配管１３２と、バルブ１３４と、ノズル１３６と、移動機構１３８とを含む。配管１３２には、供給源から磁性流体が供給される。バルブ１３４は、配管１３２内の流路を開閉する。ノズル１３６は、配管１３２に接続される。ノズル１３６は、基板Ｗの上面Ｗａに磁性流体を吐出する。ノズル１３６は、基板Ｗに対して移動可能に構成されていることが好ましい。

【0046】

移動機構１３８は、水平方向および鉛直方向にノズル１３６を移動させる。詳しくは、移動機構１３８は、鉛直方向に延びる回転軸線を中心として周方向に沿ってノズル１３６を移動させる。また、移動機構１３８は、ノズル１３６を鉛直方向に昇降させる。

【0047】

移動機構１３８は、アーム１３８ａと、軸部１３８ｂと、駆動部１３８ｃとを有する。アーム１３８ａは、水平方向に沿って延びる。ノズル１３６は、アーム１３８ａの先端部に配置される。ノズル１３６は、チャック部材１２２に保持されている基板Ｗの上面Ｗａに向けて磁性流体を供給できる姿勢で、アーム１３８ａの先端部に配置される。詳しくは、ノズル１３６は、アーム１３８ａの先端部に結合されて、アーム１３８ａから下方に突出する。アーム１３８ａの基端部は、軸部１３８ｂに結合する。軸部１３８ｂは、鉛直方向に沿って延びる。

【0048】

駆動部１３８ｃは、回転駆動機構と、昇降駆動機構とを有する。駆動部１３８ｃの回転駆動機構は、回転軸線を中心として軸部１３８ｂを回転させて、軸部１３８ｂを中心にアーム１３８ａを水平面に沿って旋回させる。その結果、ノズル１３６が水平面に沿って移動する。詳しくは、ノズル１３６は、軸部１３８ｂの周りを周方向に沿って移動する。駆動部１３８ｃの回転駆動機構は、例えば、正逆回転可能なモーターを含む。

【0049】

駆動部１３８ｃの昇降駆動機構は、軸部１３８ｂを鉛直方向に昇降させる。駆動部１３８ｃの昇降駆動機構が軸部１３８ｂを昇降させることにより、ノズル１３６が鉛直方向に昇降する。駆動部１３８ｃの昇降駆動機構は、モーター等の駆動源および昇降機構を有しており、駆動源によって昇降機構を駆動して、軸部１３８ｂを上昇または下降させる。昇降機構は、例えば、ラック・ピニオン機構またはボールねじを含む。

【0050】

典型的には、磁性流体供給部１３０が基板Ｗに磁性流体を供給する間、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗを保持した状態で回転させる。このため、磁性流体供給部１３０から基板Ｗに供給された磁性流体は、基板Ｗ上において径方向外側に流れる。

【0051】

磁性流体が基板Ｗ上において径方向外側に流れる速度は、基板保持回転機構１２０によって制御できる。基板保持回転機構１２０による基板Ｗの回転速度を増加させることにより、磁性流体が基板Ｗ上において径方向外側に流れる速度を増加できる。また、基板保持回転機構１２０による基板Ｗの回転速度を低下させることにより、磁性流体が基板Ｗ上において径方向外側に流れる速度を低下できる。

【0052】

リンス液供給部１４０は、基板Ｗにリンス液を供給する。基板Ｗにリンス液を供給することで、基板Ｗはリンス処理される。リンス液は、例えば、純水（脱イオン水：Ｄｅｉｏｎｚｉｅｄ Ｗａｔｅｒ）である。なお、リンス液は、純水に限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、および希釈濃度（例えば、１０～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。

【0053】

リンス液供給部１４０は、配管１４２と、バルブ１４４と、ノズル１４６と、移動機構１４８とを含む。配管１４２には、供給源からリンス液が供給される。バルブ１４４は、配管１４２内の流路を開閉する。ノズル１４６は、配管１４２に接続される。ノズル１４６は、基板Ｗの上面Ｗａにリンス液を吐出する。ノズル１４６は、基板Ｗに対して移動可能に構成されていることが好ましい。

【0054】

典型的には、リンス液供給部１４０が基板Ｗにリンス液を供給する間、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗを保持した状態で回転する。基板Ｗの回転により、リンス液供給部１４０から基板Ｗに供給されたリンス液は、基板Ｗ上において径方向外側に流れる。

【0055】

リンス液が基板Ｗ上において径方向外側に流れる速度は、基板保持回転機構１２０によって制御できる。基板保持回転機構１２０による基板Ｗの回転速度を増加させることにより、リンス液が基板Ｗ上において径方向外側に流れる速度を増加できる。また、基板保持回転機構１２０による基板Ｗの回転速度を低下させることにより、リンス液が基板Ｗ上において径方向外側に流れる速度を低下できる。

【0056】

移動機構１４８は、アーム１４８ａと、軸部１４８ｂと、駆動部１４８ｃとを有する。移動機構１４８のアーム１４８ａ、軸部１４８ｂおよび駆動部１４８ｃは、移動機構１３８のアーム１３８ａ、軸部１３８ｂおよび駆動部１３８ｃと同様の構成を有する。このため、アーム１４８ａ、軸部１４８ｂおよび駆動部１４８ｃの詳細な説明を省略する。

【0057】

磁力印加部１５０は、基板Ｗに磁力を印加する。典型的には、磁性流体供給部１３０から供給された磁性流体が基板Ｗ上にある場合、磁力印加部１５０は、基板Ｗに磁力を印加する。磁力印加部１５０が基板Ｗに磁力を印加することにより、基板Ｗ上の除去対象物が磁性流体中に浮遊する。

【0058】

磁力印加部１５０は、永久磁石を含んでもよい。永久磁石は、ネオジム磁石であってもよい。

【0059】

あるいは、磁力印加部１５０は、電磁石を含んでもよい。磁力印加部１５０が電磁石を含む場合、電磁石は、強磁性材料から構成された芯にコイルを巻いて形成される。典型的には、コイルは銅線から構成される。コイルに流れる電流を調整することにより、磁力印加部１５０から印加される磁力を調整できる。

【0060】

磁力印加部１５０は、基板Ｗに対して移動可能であってもよい。例えば、磁力印加部１５０は、制御部２２によって制御される移動機構にしたがって水平方向および／または鉛直方向に移動可能であることが好ましい。

【0061】

基板処理装置１００は、カップ１８０をさらに備える。カップ１８０は、基板Ｗから飛散した液体を回収する。カップ１８０は昇降する。例えば、カップ１８０は、磁性流体供給部１３０が基板Ｗに液体を供給する期間にわたって基板Ｗの側方にまで鉛直上方に上昇する。この場合、カップ１８０は、基板Ｗの回転によって基板Ｗから飛散する液体を回収する。また、カップ１８０は、磁性流体供給部１３０が基板Ｗに液体を供給する期間が終了すると、基板Ｗの側方から鉛直下方に下降する。

【0062】

上述したように、制御装置２０は、制御部２２および記憶部２４を含む。制御部２２は、基板保持回転機構１２０、磁性流体供給部１３０、リンス液供給部１４０、磁力印加部１５０および／またはカップ１８０を制御する。一例では、制御部２２は、電動モーター１２４、バルブ１３４、１４４、移動機構１３８、１４８、磁力印加部１５０および／またはカップ１８０を制御する。

【0063】

本実施形態の基板処理装置１００は、半導体の設けられた半導体素子の作製に好適に用いられる。典型的には、半導体素子において、基材の上に導電層および絶縁層が積層される。基板処理装置１００は、半導体素子の製造時に、導電層および／または絶縁層の洗浄および／または加工（例えば、エッチング、特性変化等）に好適に用いられる。

【0064】

次に、図１～図３を参照して、本実施形態の基板処理装置１００を説明する。図３は、基板処理装置１００のブロック図である。

【0065】

図３に示すように、制御装置２０は、基板処理装置１００の各種動作を制御する。制御装置２０は、インデクサーロボットＩＲ、センターロボットＣＲ、基板保持回転機構１２０、磁性流体供給部１３０、リンス液供給部１４０、磁力印加部１５０およびカップ１８０を制御する。具体的には、制御装置２０は、インデクサーロボットＩＲ、センターロボットＣＲ、基板保持回転機構１２０、磁性流体供給部１３０、リンス液供給部１４０、磁力印加部１５０およびカップ１８０に制御信号を送信することによって、インデクサーロボットＩＲ、センターロボットＣＲ、基板保持回転機構１２０、磁性流体供給部１３０、リンス液供給部１４０、磁力印加部１５０およびカップ１８０を制御する。

【0066】

具体的には、制御部２２は、インデクサーロボットＩＲを制御して、インデクサーロボットＩＲによって基板Ｗを受け渡しする。

【0067】

制御部２２は、センターロボットＣＲを制御して、センターロボットＣＲによって基板Ｗを受け渡しする。例えば、センターロボットＣＲは、未処理の基板Ｗを受け取って、複数のチャンバー１１０のうちのいずれかに基板Ｗを搬入する。また、センターロボットＣＲは、処理された基板Ｗをチャンバー１１０から受け取って、基板Ｗを搬出する。

【0068】

制御部２２は、基板保持回転機構１２０を制御して、基板Ｗの回転の開始、回転速度の変更および基板Ｗの回転の停止を制御する。例えば、制御部２２は、基板保持回転機構１２０を制御して、基板保持回転機構１２０の回転速度を変更することができる。具体的には、制御部２２は、基板保持回転機構１２０の電動モーター１２４の回転速度を変更することによって、基板Ｗの回転速度を変更できる。

【0069】

制御部２２は、磁性流体供給部１３０のバルブ１３４およびリンス液供給部１４０のバルブ１４４をそれぞれ別個に制御して、バルブ１３４、１４４の状態を開状態と閉状態とに切り替えることができる。具体的には、制御部２２は、磁性流体供給部１３０のバルブ１３４およびリンス液供給部１４０のバルブ１４４を制御して、バルブ１３４、１４４を開状態にすることによって、ノズル１３６、１４６に向かって配管１３２、１４２内を流れる磁性流体およびリンス液を通過させることができる。また、制御部２２は、磁性流体供給部１３０のバルブ１３４およびリンス液供給部１４０の１４４を制御して、バルブ１３４、１４４を閉状態にすることによって、ノズル１３６、１４６に向かって配管１３２、１４２内を流れる磁性流体およびリンス液の供給をそれぞれ停止させることができる。

【0070】

制御部２２は、磁性流体供給部１３０の移動機構１３８およびリンス液供給部１４０の移動機構１４８をそれぞれ別個に制御して、ノズル１３６およびノズル１４６を移動させることができる。具体的には、制御部２２は、磁性流体供給部１３０の移動機構１３８およびリンス液供給部１４０の移動機構１４８を制御して、ノズル１３６およびノズル１４６を基板Ｗの上面Ｗａの上方に移動できる。また、制御部２２は、磁性流体供給部１３０の移動機構１３８およびリンス液供給部１４０の移動機構１４８をそれぞれ別個に制御して、ノズル１３６およびノズル１４６を基板Ｗの上面Ｗａの上方から離れた退避位置に移動できる。

【0071】

制御部２２は、磁力印加部１５０を制御して磁力印加部１５０を基板Ｗに対して移動させてもよい。また、磁力印加部１５０が電磁石を含む場合、制御部２２は、磁力印加部１５０を制御して磁力印加部１５０から磁力を発生させてもよい。

【0072】

制御部２２は、カップ１８０を制御してカップ１８０を基板Ｗに対して移動させてもよい。具体的には、制御部２２は、磁性流体供給部１３０が基板Ｗに液体を供給する期間にわたって基板Ｗの側方にまで鉛直上方にカップ１８０を上昇させる。また、制御部２２は、磁性流体供給部１３０が基板Ｗに液体を供給する期間が終了すると、基板Ｗの側方から鉛直下方にカップ１８０を下降させる。

【0073】

本実施形態の基板処理装置１００は、半導体素子を形成するために好適に用いられる。例えば、基板処理装置１００は、積層構造の半導体素子として用いられる基板Ｗを処理するために好適に利用される。半導体素子は、いわゆる３Ｄ構造のメモリ（記憶装置）である。一例として、基板Ｗは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリとして好適に用いられる。

【0074】

次に、図１～図４を参照して、本実施形態の基板処理方法を説明する。図４は、基板処理方法のフロー図である。

【0075】

図４に示すように、ステップＳ１０２において、基板Ｗを保持する。具体的には、基板保持回転機構１２０が基板Ｗを保持する。チャンバー１１０に基板Ｗが搬入されると、基板Ｗは、基板保持回転機構１２０に保持される。

【0076】

ステップＳ１０４において、基板Ｗを保持した状態で基板Ｗを回転する。具体的には、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗを保持した状態で基板Ｗを回転させる。

【0077】

ステップＳ１０６において、基板Ｗに磁性流体を供給する。具体的には、磁性流体供給部１３０が基板Ｗに磁性流体を供給する。

【0078】

ステップＳ１０８において、基板Ｗに磁力を印加する。具体的には、磁力印加部１５０を基板Ｗの磁性流体に近づける。磁力印加部１５０が電磁石を含む場合、電磁石のコイルに電流を流して磁力を発生させる。なお、ステップＳ１０８において基板保持回転機構１２０は、基板Ｗの回転速度を低く保つことが好ましい。例えば、基板Ｗの回転速度は、１０ｒｐｍである。磁性流体に磁力を印加することにより、基板Ｗに付着した除去対象物が磁性流体内に浮遊する。

【0079】

磁力印加部１５０自体の磁力が一定であっても、磁力印加部１５０が基板Ｗの磁性流体に近いほど、磁性流体に強い磁力を印加できる。磁力印加部１５０と基板Ｗの上面Ｗａとの間の距離は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよく、０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下であってもよく、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。

【0080】

ステップＳ１１０において、基板Ｗにリンス液を供給する。具体的には、リンス液供給部１４０が基板Ｗにリンス液を供給する。リンス液の供給により、基板Ｗから磁性流体および除去対象物を除去できる。

【0081】

典型的には、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗの回転を停止して、基板Ｗの保持を解除する。その後、基板Ｗは、基板処理装置１００から搬出される。

【0082】

本実施形態によれば、除去対象物の付着した基板Ｗに磁性流体が供給された状態で基板Ｗに磁力を印加する。磁性流体の磁化率は除去対象物の磁化率とは異なることから、磁力の印加により、除去対象物に対して鉛直方向に力が作用する。その結果、除去対象物が基板Ｗの上面Ｗａから離れて磁性流体内に浮遊する。このため、本実施形態によれば、基板上の比較的小さい除去対象物を充分に除去できる。

【0083】

例えば、基板Ｗに供給された磁性流体の磁化率が除去対象物の磁化率よりも大きい場合、磁力印加部１５０が磁性流体に磁力を印加すると、磁性流体が磁力印加部１５０に引き付けられる方向に力を受けるため、磁性流体が鉛直方向に流動する流れが形成される。これにより、除去対象物は磁性流体に形成された流れによって基板Ｗから離れる方向に力を受け、除去対象物が基板Ｗから脱離する。

【0084】

あるいは、除去対象物の磁化率が基板Ｗに供給された磁性流体の磁化率よりも大きい場合、磁力印加部１５０が磁性流体に磁力を印加すると、除去対象物は磁性流体内において磁力印加部１５０に引き付けられる力を受ける。これにより、除去対象物は基板Ｗから離れる方向に力を受け、除去対象物が基板Ｗから脱離する。

【0085】

本実施形態は、化学機械研磨処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）した後の基板Ｗに対して好適に用いられる。

【0086】

除去対象物は、基板ＷをＣＭＰ処理する際に用いられた研磨剤であってもよい。例えば、除去対象物は、ＣｅＯまたはＳｉＯ₂である。

【0087】

あるいは、除去対象物は、基板Ｗの表層から削られた粒子であってもよい。典型的には、ＣＭＰ後の基板Ｗの表層は、金属、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、ＧａＮ等によって形成される。ＣＭＰ後の基板Ｗの表層を形成する金属としては、アルミニウム、タングステン、銅、コバルト、ルテニウム、モリブデン等が挙げられる。基板Ｗの表層は、自然酸化膜を含んでいてもよい。

【0088】

例えば、磁性流体として、ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］を用いてもよい。ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］は、磁化率の比較的高い磁性イオン液体として知られている。ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］の磁化率は、室温において０．０１３７ｅｍｕ／ｍｏｌであり、ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］の質量磁化は、室温において４０．６×１０^-6ｅｍｕ／ｇである。また、ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］の動的粘度は、室温において４３ｍＰａｓである。

【0089】

まず、直径１０ｍｍおよび高さ１０ｍｍの円柱型のネオジム磁石による鉄への作用を検討する。ネオジム磁石の磁束密度が０．５５Ｔである場合、円柱の端面の中心から１ｍｍ離れた位置にある鉄に作用する磁力は０．４６１ｋｇｆ（＝４．５Ｎ）である。

【0090】

次に、磁力印加部１５０として直径１０ｍｍおよび高さ１０ｍｍの円柱型のネオジム磁石を用いるとともに磁性流体としてｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］を用い、ネオジム磁石から１ｍｍ離れた磁性流体中に、除去対象物としてＳｉＯ₂粒子が存在しているケースを想定する。ＳｉＯ₂の質量磁化は、ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］の１／１００以下であり、ＳｉＯ₂に対する磁化は、ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］に対する磁化と比べて無視できる。

【0091】

先に検討した鉄の磁化率が２１８ｅｍｕ／ｇであることから、鉄をｂｍｉｍに置き換えると、磁化率の比から、ｂｍｉｍにかかる磁力は８４０ｎＮ（＝４．５×４０．６×１０^-6／２１８）と算出できる。

【0092】

一方、基板に付着した粒径１０ｎｍ～１００ｎｍのＳｉＯ₂パーティクル付着力は、ＡＦＭで測定すると、１００～１０００ｎＮ程度になる。このため、上述のネオジム磁石とともに磁性流体としてｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］を使用すれば、基板に付着したＳｉＯ₂パーティクルを磁力によって除去できる。

【0093】

なお、上述のネオジム磁石とｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］との間で生じる磁力をネオジム磁石とｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］との距離の関数として演算したところ、ネオジム磁石とｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］との距離が０．５ｍｍの場合、磁性流体中の除去対象物に付与される磁力は約１０００ｎＮであり、この距離が５ｍｍの場合、磁力が約１００ｎＮであった。

【0094】

したがって、磁力印加部１５０として直径１０ｍｍおよび高さ１０ｍｍの円柱型で磁束密度が０．５５Ｔのネオジム磁石を用いることにより、磁力印加部１５０と基板Ｗの上面Ｗａとの距離が０．５ｍｍである場合、基板Ｗの上面Ｗａの磁性流体（ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］）中の除去対象物に約１０００ｎＮの磁力を印加できる。同様に、磁力印加部１５０と基板Ｗの上面Ｗａとの距離が５ｍｍである場合、基板Ｗの上面Ｗａの磁性流体（ｂｍｉｎ［ＦｅＣｌ₄］）中の除去対象物（ＳｉＯ₂）に約１００ｎＮの磁力を印加できる。

【0095】

次に、図１～図５を参照して、本実施形態の基板処理方法を説明する。図５（ａ）～図５（ｄ）は、本実施形態の基板処理方法の模式図である。

【0096】

図５（ａ）に示すように、基板Ｗには、除去対象物が付着している。ここでは、除去対象物は、平坦化された基板Ｗに付着している。

【0097】

図５（ｂ）に示すように、基板Ｗに磁性流体を供給する。詳細には、磁性流体供給部１３０は、基板Ｗに磁性流体を供給する。典型的には、基板保持回転機構１２０が比較的低い回転速度で基板Ｗを回転した状態で、磁性流体供給部１３０は、基板Ｗに磁性流体を供給する。

【0098】

図５（ｃ）に示すように、基板Ｗの上面Ｗａに磁性流体が存在する状態で磁性流体に磁力を印加する。詳細には、磁力を発生する磁力印加部１５０を基板Ｗの磁性流体に近づける。磁力の印加により、除去対象物が磁性流体中に浮遊する。

【0099】

なお、磁力印加部１５０を磁性流体に近づけることにより、磁性流体内において除去対象物により強い力を付与できる。例えば、磁力印加部１５０と基板Ｗの上面Ｗａとの間の距離は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよく、０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下であってもよく、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。

【0100】

図５（ｄ）に示すように、基板Ｗから磁性流体および除去対象物を除去する。詳細には、リンス液供給部１４０が基板Ｗにリンス液を供給することにより、基板Ｗの上面Ｗａから磁性流体および除去対象物を除去できる。

【0101】

以上のように、本実施形態によれば、基板Ｗに付着した除去対象物を基板Ｗから除去できる。

【0102】

なお、磁力印加部１５０は、基板Ｗ全体にわたって一度に磁力を印加してもよい。これにより、磁性流体に磁力を印加する時間を短くできる。

【0103】

次に、図１～図６を参照して、本実施形態の基板処理装置１００を説明する。図６は、本実施形態の基板処理装置１００の模式図である。図６の基板処理装置１００は、磁力印加部１５０が磁力発生体１５２および移動機構１５８をさらに有する点を除いて、図２を参照して上述した基板処理装置１００と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。

【0104】

図６に示すように、基板処理装置１００において、磁力印加部１５０は、磁力発生体１５２および移動機構１５８を有する。磁力発生体１５２は、磁力を発生させる。磁力発生体１５２は、永久磁石であってもよい。あるいは、磁力発生体１５２は、電磁石であってもよい。磁力発生体１５２が電磁石である場合、磁力発生体１５２に電流が印加されると、磁力発生体１５２は磁力を発生する。

【0105】

移動機構１５８は、磁力発生体１５２を移動させる。磁力印加部１５０が磁力を磁性流体に印加する場合、移動機構１５８は、磁力発生体１５２を基板Ｗの上面Ｗａに対向する位置まで移動させる。また、磁力印加部１５０が磁力を磁性流体に印加した後に、移動機構１５８は、磁力発生体１５２を基板Ｗの上面Ｗａに対向する位置から退避位置まで移動させる。

【0106】

磁力発生体１５２は、環形状である。例えば、磁力発生体１５２は、円環形状である。磁力発生体１５２には貫通孔１５２ｈが設けられる。貫通孔１５２ｈは、円形状である。

【0107】

磁力発生体１５２の外径は、基板Ｗの直径とほぼ等しい。例えば、磁力発生体１５２の外径は、基板Ｗの直径に対して９０％以上１１０％以下である。

【0108】

磁力発生体１５２の内径（貫通孔１５２ｈの外径）は、ノズル１３６の外径（水平方向に沿った長さ）とほぼ等しいか、ノズル１３６の外径よりも若干大きい。例えば、磁力発生体１５２の内径は、基板Ｗの直径に対して１０２％以上１１０％以下である。この場合、ノズル１３６は、磁力発生体１５２の貫通孔１５２ｈに挿入された状態で、基板Ｗに磁性流体を吐出する。

【0109】

あるいは、磁力発生体１５２の内径は、ノズル１３６の外径（水平方向に沿った長さ）よりも小さくてもよい。例えば、磁力発生体１５２の内径は、ノズル１３６の外径（水平方向に沿った長さ）よりも小さく、ノズル１３６から吐出される磁性流体の幅（水平方向に沿った長さ）よりも大きくてもよい。この場合、ノズル１３６は、磁力発生体１５２よりも鉛直上方の位置から基板Ｗに磁性流体を吐出する。

【0110】

移動機構１５８は、磁力発生体１５２を基板Ｗの上面Ｗａに移動させる。典型的には、移動機構１５８は、基板Ｗに供給された磁性流体に磁力を印加する場合に、磁力発生体１５２を基板Ｗの上面Ｗａに対向する位置に移動させる。例えば、磁力印加部１５０と基板Ｗの上面Ｗａとの間の距離は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよく、０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下であってもよく、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。

【0111】

また、移動機構１５８は、磁力発生体１５２を基板Ｗの上面から移動させる。典型的には、移動機構１５８は、基板Ｗに供給された磁性流体に磁力を印加した後に、磁力発生体１５２を基板Ｗの上面から退避位置に移動させる。

【0112】

移動機構１５８は、アーム１５８ａと、軸部１５８ｂと、駆動部１５８ｃとを有する。移動機構１５８のアーム１５８ａ、軸部１５８ｂおよび駆動部１５８ｃは、移動機構１３８のアーム１３８ａ、軸部１３８ｂおよび駆動部１３８ｃと同様の構成を有する。このため、アーム１５８ａ、軸部１５８ｂおよび駆動部１５８ｃの詳細な説明を省略する。

【0113】

なお、図６に示した基板処理装置１００では、磁力印加部１５０は、基板Ｗの全面にわたって一度に磁力を印加したが、本実施形態はこれに限定されない。磁力印加部１５０は、基板Ｗを走査しながら磁力を印加してもよい。

【0114】

次に、図１～図７を参照して、本実施形態の基板処理装置１００を説明する。図７は、本実施形態の基板処理装置１００の模式図である。図７の基板処理装置１００は、磁力発生体１５２の形状が異なる点を除いて、図６を参照して上述した基板処理装置１００と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。

【0115】

図７に示すように、基板処理装置１００において、磁力発生体１５２の外径（水平方向に沿った長さ）は、基板Ｗの半径よりも小さい。例えば、磁力発生体１５２の外径（水平方向に沿った長さ）は、基板Ｗの半径の５％以上３０％以下である。

【0116】

磁性流体に磁力を印加する場合、磁力発生体１５２は、基板Ｗの上面Ｗａを走査する。例えば、磁力発生体１５２は、基板Ｗの上面Ｗａに対して基板Ｗの中心から径方向外側に向かって走査してもよい。この場合、移動機構１５８は、磁力発生体１５２を基板Ｗの上面Ｗａに対して所定の距離まで近づけた状態で基板Ｗの中心から径方向外側に向かって移動させる。

【0117】

あるいは、磁力発生体１５２は、基板Ｗの上面Ｗａに対して基板Ｗの径方向外側から中心に向かって走査してもよい。この場合、移動機構１５８は、磁力発生体１５２を基板Ｗの上面Ｗａに対して所定の距離まで近づけた状態で基板Ｗの径方向外側から中心に向かって移動させる。磁力発生体１５２が基板Ｗの中心に近づくと、磁力発生体１５２は停止する。その後、磁力発生体１５２は、基板Ｗの上面Ｗａから離れる方向に上昇した後で退避位置に戻る。

【0118】

本実施形態では、磁力発生体１５２が基板Ｗの上面Ｗａを走査するため、除去対象物に対して鉛直方向の力だけでなく斜め上方に向かう力も作用する。このように、磁力発生体１５２の走査により、除去対象物に対して斜め上方にも力を付与できるため、除去対象物を充分に除去できる。特に、除去対象物が基板Ｗのスペースまたはリセスに存在する場合、磁力発生体１５２の走査により、基板Ｗから除去対象物を効率的に除去できる。

【0119】

なお、図１～図７を参照した上述の説明では、基板Ｗ上の磁性流体に磁力を印加することによって基板Ｗに付着した除去対象物を基板Ｗから剥離したが、本実施形態はこれに限定されない。基板Ｗ上の磁性流体に磁力を印加することに加えて基板Ｗに混合流体を供給することによって基板Ｗに付着した除去対象物を基板Ｗから剥離してもよい。

【0120】

次に、図１～図８を参照して、本実施形態の基板処理装置１００を説明する。図８は、本実施形態の基板処理装置１００の模式図である。図８の基板処理装置１００は、混合流体供給部１６０をさらに備える点を除いて、図２を参照して上述した基板処理装置１００と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。

【0121】

図８に示すように、基板処理装置１００は、混合流体供給部１６０をさらに備える。混合流体供給部１６０は、気体および液体を混合した混合流体を基板Ｗに供給する。混合流体供給部１６０は、気体および液体を混合することによってミストを形成する。

【0122】

混合流体供給部１６０は、混合流体供給部１６０の内部において気体および液体を混合して混合流体を生成してもよい。あるいは、混合流体供給部１６０は、混合流体供給部１６０の外部（例えば、基板Ｗの上面Ｗａ）において気体および液体を混合して混合流体を生成してもよい。

【0123】

ここでは、混合流体供給部１６０は、配管１６２ａと、バルブ１６４ａと、配管１６２ｂと、バルブ１６４ｂと、ノズル１６６と、移動機構１６８とを含む。配管１６２ａには、供給源から液体が供給される。例えば、液体は、水である。あるいは、液体は、リンス液として例示した成分のいずれかであってもよい。配管１６２ａは、供給源とノズル１６６とを連絡する。バルブ１６４ａは、配管１６２ａ内の流路を開閉する。

【0124】

配管１６２ｂには、供給源から気体が供給される。例えば、気体は、窒素ガスである。気体は、窒素以外の不活性ガスまたは乾燥空気であってもよい。配管１６２ｂは、供給源とノズル１６６とを連絡する。バルブ１６４ｂは、配管１６２ｂ内の流路を開閉する。

【0125】

ノズル１６６には、配管１６２ｂを介して液体が供給されるとともに、配管１６２ｂを介して気体が供給される。このため、ノズル１６６において、液体と気体とが混合した混合流体が生成される。ノズル１６６は、基板Ｗの上面Ｗａに混合流体を吐出する。ノズル１６６は、基板Ｗに対して移動可能に構成されていることが好ましい。

【0126】

移動機構１６８は、アーム１６８ａと、軸部１６８ｂと、駆動部１６８ｃとを有する。移動機構１６８のアーム１６８ａ、軸部１６８ｂおよび駆動部１６８ｃは、移動機構１３８のアーム１３８ａ、軸部１３８ｂおよび駆動部１３８ｃと同様の構成を有する。このため、アーム１６８ａ、軸部１６８ｂおよび駆動部１６８ｃの詳細な説明を省略する。

【0127】

本実施形態の基板処理装置１００は、基板Ｗに供給された磁性流体に磁力を印加するとともに基板Ｗに混合流体を供給できる。基板Ｗに供給された磁性流体に磁力を印加することにより、基板Ｗ上の比較的小さい除去対象物を好適に除去できる。一方で、除去対象物のサイズが比較的大きい場合、磁力印加部１５０の磁束密度が大きくないと、磁力によって除去対象物を除去できないことがある。しかしながら、磁力印加部１５０の磁束密度が大きすぎる場合、基板Ｗに影響が生じることがある。

【0128】

本実施形態の基板処理装置１００は、基板Ｗに混合流体を供給するため、基板Ｗ上の除去対象物を好適に除去できる。例えば、混合流体は、基板Ｗ上の比較的大きいサイズの除去対象物を好適に除去できる。混合流体を基板Ｗに供給する場合、基板Ｗの上面Ｗａから離れるほど混合流体の放射流強度が増大するため、混合流体は比較的大きいサイズの除去対象物を除去できる。

【0129】

次に、図１～図９を参照して、本実施形態の基板処理方法を説明する。図９は、基板処理方法のフロー図である。図９のフロー図は、混合流体を供給するステップＳ１０５が追加された点を除いて、図４を参照して上述した基板処理方法と同様であり、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。

【0130】

図９に示すように、ステップＳ１０２において、基板Ｗを保持する。詳細には、基板保持回転機構１２０が基板Ｗを保持する。

【0131】

ステップＳ１０４において、基板Ｗを保持した状態で基板Ｗを回転させる。詳細には、基板保持回転機構１２０が基板Ｗを保持した状態で基板Ｗを回転させる。

【0132】

ステップＳ１０５において、基板Ｗに混合流体を供給する。詳細には、混合流体供給部１６０が基板Ｗに混合流体を供給する。

【0133】

ステップＳ１０６において、基板Ｗに磁性流体を供給する。詳細には、磁性流体供給部１３０が基板Ｗに磁性流体を供給する。

【0134】

ステップＳ１０８において、基板Ｗの磁性流体に磁力を印加する。詳細には、磁力印加部１５０を基板Ｗの磁性流体に近づける。または、磁力印加部１５０が電磁石を含む場合、電磁石に対する電力の供給を開始してもよい。

【0135】

磁力印加部１５０が基板Ｗの磁性流体に磁力を印加することにより、磁性流体が磁力を受けるため、磁性流体は磁力印加部１５０に近づくように力を受ける。このため、磁性流体は、基板保持回転機構１２０によって基板Ｗを回転させたことによる水平方向に作用する遠心力に加えて鉛直方向に作用する力を受ける。

【0136】

ステップＳ１１０において、基板Ｗにリンス液を供給する。詳細には、リンス液供給部１４０が基板Ｗにリンス液を供給することにより、除去対象物とともに磁性流体を基板Ｗから除去でき、基板Ｗの上面Ｗａをリンス処理できる。

【0137】

本実施形態の基板処理装置１００は、基板Ｗに供給された磁性流体に磁力を印加するとともに基板Ｗに混合流体を供給できる。基板Ｗに供給された磁性流体に磁力を印加することにより、基板Ｗ上の比較的小さい除去対象物を好適に除去できる。また、基板Ｗに混合流体を供給することにより、基板Ｗ上の比較的大きい除去対象物を好適に除去できる。

【0138】

なお、図９に示したフロー図では、ステップＳ１０５における混合流体の供給は、ステップＳ１０６における磁性流体の供給前に行ったが、本実施形態はこれに限定されない。ステップＳ１０５における混合流体の供給は、ステップＳ１０６における磁性流体の供給の後に行ってもよい。

【0139】

次に、図１～図１０を参照して、本実施形態の基板処理方法を説明する。図１０（ａ）～図１０（ｅ）は、本実施形態の基板処理方法の模式図である。

【0140】

図１０（ａ）に示すように、基板Ｗには、除去対象物が付着している。ここでは、基板Ｗには、サイズの異なる除去対象物が付着している。

【0141】

図１０（ｂ）に示すように、基板Ｗに混合流体を供給する。詳細には、混合流体供給部１６０は、基板Ｗの上面Ｗａに混合流体を供給する。典型的には、混合流体の供給により、基板Ｗの上面Ｗａに付着した比較的大きいサイズの除去対象物を除去できる。

【0142】

図１０（ｂ）の矢印に示すように、混合流体の放射流強度は、基板Ｗの上面Ｗａ近傍ではかなり小さく、基板Ｗの上面Ｗａから離れるにつれて徐々に大きくなる。このため、混合流体は、比較的大きいサイズの除去対象物を押し流すことができる一方で、比較的小さいサイズの除去対象物を押し流すことができない。例えば、除去対象物のサイズが２０ｎｍ以下である場合、混合流体を供給しても除去対象物を充分に除去できないことがある。

【0143】

図１０（ｃ）に示すように、基板Ｗに磁性流体を供給する。詳細には、磁性流体供給部１３０は、基板Ｗの上面Ｗａに磁性流体を供給する。

【0144】

図１０（ｄ）に示すように、基板Ｗに磁性流体が存在する状態で磁性流体に磁力を印加する。詳細には、磁力印加部１５０は、基板Ｗの上面Ｗａの磁性流体に磁力を印加する。例えば、磁力発生体１５２が基板Ｗの上面Ｗａの磁性流体に近づく。

【0145】

図１０（ｅ）に示すように、基板Ｗの上面Ｗａから磁性流体および除去対象物を除去する。詳細には、リンス液供給部１４０は、基板Ｗにリンス液を供給する。

【0146】

本実施形態によれば、基板Ｗに供給された磁性流体に磁力を印加するとともに基板Ｗに混合流体を供給できる。基板Ｗに供給された磁性流体に磁力を印加することにより、基板Ｗ上の比較的小さい除去対象物を好適に除去できる。また、基板Ｗに混合流体を供給することにより、基板Ｗ上の比較的大きい除去対象物を好適に除去できる。

【0147】

基板Ｗの上面Ｗａには、複数の溝が設けられてもよい。また、基板Ｗは、パターン形状を有してもよい。この場合、基板処理装置１００は、パターンの倒壊を抑制するために、リンス液を供給した後で除去液を供給することが好ましい。

【0148】

次に、図１～図１１を参照して、本実施形態の基板処理装置１００を説明する。図１１は、本実施形態の基板処理装置１００の模式図である。図１１の基板処理装置１００は、除去液供給部１７０をさらに備える点を除いて、図８を参照して上述した基板処理装置１００と同様の構成を有しており、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。

【0149】

図１１に示すように、基板処理装置１００は、除去液供給部１７０をさらに備える。除去液供給部１７０は、基板Ｗに除去液を供給する。除去液は、リンス液を除去するための液体である。基板Ｗに除去液を供給することで、リンス液は除去液に置換される。除去液は、リンス液よりも揮発性が高い液体であることが好ましい。除去液は、リンス液と相溶性を有することが好ましい。

【0150】

例えば、除去液は、有機溶剤である。有機溶剤として、ＩＰＡ、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトン、ＰＧＥＥ（プロピレングリコールモノエチルエーテル）およびＴｒａｎｓ－１，２－ジクロロエチレンのうちの少なくとも１つを含む液等が挙げられる。

【0151】

除去液供給部１７０は、配管１７２と、バルブ１７４と、ノズル１７６と、移動機構１７８とを含む。配管１７２には、供給源から除去液が供給される。バルブ１７４は、配管１７２内の流路を開閉する。ノズル１７６は、配管１７２に接続される。ノズル１７６は、基板Ｗの上面Ｗａに除去液を吐出する。ノズル１７６は、基板Ｗに対して移動可能に構成されていることが好ましい。

【0152】

典型的には、除去液供給部１７０が基板Ｗに除去液を供給する間、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗを保持した状態で回転する。基板Ｗの回転により、除去液供給部１７０から基板Ｗに供給された除去液は、基板Ｗ上において径方向外側に流れる。

【0153】

移動機構１７８は、アーム１７８ａと、軸部１７８ｂと、駆動部１７８ｃとを有する。移動機構１７８のアーム１７８ａ、軸部１７８ｂおよび駆動部１７８ｃは、移動機構１３８のアーム１３８ａ、軸部１３８ｂおよび駆動部１３８ｃと同様の構成を有する。このため、アーム１７８ａ、軸部１７８ｂおよび駆動部１７８ｃの詳細な説明を省略する。

【0154】

次に、図１～図１２を参照して、本実施形態の基板処理方法を説明する。図１２は、本実施形態の基板処理方法のフロー図である。

【0155】

図１２に示すように、ステップＳａにおいて、基板処理装置１００に基板Ｗが搬入される。詳細には、基板Ｗはチャンバー１１０内に搬入される。

【0156】

ステップＳｂにおいて、基板処理装置１００において基板Ｗが保持される。詳細には、チャンバー１１０内において基板保持回転機構１２０が基板Ｗを保持する。

【0157】

ステップＳｃにおいて、基板処理装置１００は基板Ｗを回転する。詳細には、チャンバー１１０内において基板保持回転機構１２０が基板Ｗの回転を開始する。

【0158】

ステップＳｄにおいて、基板処理装置１００は基板Ｗに混合流体を供給する。詳細には、混合流体供給部１６０は、基板Ｗに混合流体を供給する。

【0159】

ステップＳｅにおいて、基板処理装置１００は、基板Ｗに磁性流体を供給する。詳細には、磁性流体供給部１３０は、基板Ｗに磁性流体を供給する。

【0160】

ステップＳｆにおいて、基板処理装置１００は、基板Ｗに磁力を印加する。例えば、磁力印加部１５０を基板Ｗに近づける。磁力の印加により、除去対象物は、基板Ｗの上面Ｗａから脱離して磁性流体中に浮遊する。

【0161】

ステップＳｇにおいて、基板処理装置１００は、基板Ｗにリンス液を供給する。詳細には、リンス液供給部１４０は、基板Ｗにリンス液を供給する。リンス液の供給により、基板Ｗ上の磁性流体および除去対象物を除去する。

【0162】

ステップＳｈにおいて、基板処理装置１００は、基板Ｗに除去液を供給する。詳細には、除去液供給部１７０は、基板Ｗに除去液を供給する。除去液の供給により、基板Ｗ上のリンス液は、除去液に置換される。

【0163】

ステップＳｉにおいて、基板処理装置１００は、基板Ｗに対してスピンドライする。これにより、基板Ｗから除去液を乾燥させる。例えば、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗの回転速度を増加する。一例では、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗの回転速度を３００ｒｐｍから１５００ｒｐｍにまで増加する。

【0164】

ステップＳｊにおいて、基板処理装置１００は、基板Ｗを搬出する。例えば、基板保持回転機構１２０は、基板Ｗの回転を停止し、基板Ｗの保持を外す。その後、センターロボットＣＲは、チャンバー１１０から基板Ｗを取り出される。その後、基板Ｗは、インデクサーロボットＩＲを介して基板処理システム１０の外部に搬出される。

【0165】

以上のように、本実施形態によれば、基板処理装置１００に搬送された基板Ｗから除去対象物を充分に除去できる。

【0166】

なお、上述した説明では、本実施形態の基板処理装置１００は、ＣＭＰ処理された後の基板Ｗを処理したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態の基板処理装置１００は、ＣＭＰ処理以外の処理後の基板を処理してもよい。

【0167】

例えば、本実施形態の基板処理装置１００は、ドライエッチングした後の基板Ｗを処理してもよい。例えば、ドライエッチング後の基板Ｗの表層は、Ｌｏｗ－ｋ膜、ＴｉＮ、ＳｉＯ₂、Ｓｉ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｐｏｌｙ－Ｓｉから形成される。この場合も、基板Ｗには、基板Ｗの表層から除去対象物が残存することがある。除去対象物は、基板Ｗの表層から削られた粒子であってもよい。

【0168】

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0169】

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に好適に用いられる。

【符号の説明】

【0170】

１００ 基板処理装置
１１０ チャンバー
１２０ 基板保持回転機構
１３０ 磁性流体供給部
１４０ リンス液供給部
１５０ 磁力印加部
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】