JP2012138510A - 液処理装置、液処理方法及びその液処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液により処理した後、基板をリンス処理する際に、処理液が基板に残留することを防止でき、処理時間を短縮できる液処理方法及び液処理装置を提供する。
【解決手段】基板を処理液により処理する液処理装置１０において、基板を保持する基板保持部３０、４０と、基板保持部３０、４０に保持されている基板に処理液を供給する処理液供給部７０と、基板にリンス液を供給するリンス液供給部８０と、基板のみが吸収する波長領域の光を発光し、発光した光を基板に照射する発光素子１１２とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板を処理液により処理する液処理装置、液処理方法及びその液処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体に関する。

半導体デバイスの製造プロセスやフラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）の製造プロセスにおいては、半導体ウェハやガラス基板等の各種の基板に処理液を供給して処理を行うプロセスが多用されている。このようなプロセスとしては、例えば、基板の表面に付着したパーティクルや、大気との接触により形成された自然酸化膜を除去するための、各種の処理液による洗浄処理等を挙げることができる。

上記したような洗浄処理等のプロセスを基板に対して行う液処理装置としては、枚葉式の複数の液処理ユニットと、搬送装置とを備えたものが用いられている。搬送装置は、これら液処理ユニットへの基板の搬入出を行う。

液処理ユニットは、例えば、回転載置部、処理液供給ノズル及びリンス液供給ノズルを有する（例えば特許文献１参照）。回転載置部は、基板を保持した状態で回転可能に設けられている。処理液供給ノズルは、基板に処理液を供給し、リンス液供給ノズルは、基板にリンス液を供給する。液処理ユニットは、半導体ウェハ等の基板を回転載置部に保持し、基板を回転させた状態で、例えば基板の表面に処理液を供給して処理を行う。そして、処理液による処理の後、基板を回転させた状態で基板の表面にリンス液を供給してリンス処理を行う。

特開平９−３８５９５号公報

ところが、上記した液処理装置における液処理方法においては、次のような問題がある。

例えば半導体装置の微細化に伴って、半導体ウェハ等の各種の基板の表面に、径に対する深さの比であるアスペクト比が高い穴又はアスペクト比が高いパターンが形成されることがある。そして、このような高いアスペクト比を有する穴又はパターンが形成された基板を処理液により処理した後、リンス液により基板をリンスするリンス処理を行うことがある。

しかし、穴又はパターンのアスペクト比が高いときは、処理液による処理の後、処理液が供給された基板にリンス液を供給しても、穴又はパターンに残留する処理液を、容易にリンス液と置換できない。従って、リンス処理の後、処理液が穴又はパターンに残留するおそれがある。そして、処理液が穴又はパターンに残留することを防止するためには、リンス処理の時間を長くしなければならない。

また、上記した課題は、表面に高いアスペクト比を有する穴又はパターンが形成されている基板を処理液により処理した後、リンス処理する場合に限られない。アスペクト比が高くないような場合であっても、処理液が残留しやすく、リンス処理の時間を長くしなければならない場合がある。従って、上記した課題は、表面に穴又はパターンが形成されている各種の基板を処理液により処理した後、リンス処理する際に共通する課題である。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、処理液により処理した後、基板をリンス処理する際に、処理液とリンス液との置換を促進でき、処理液が基板に残留することを防止でき、処理時間を短縮できる液処理装置及び液処理方法を提供する。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

本発明の一実施例によれば、基板を処理液により処理する液処理装置において、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持されている基板に処理液を供給する処理液供給部と、前記基板にリンス液を供給するリンス液供給部と、前記基板のみが吸収する波長領域の光を発光し、発光した光を前記基板に照射する発光素子とを有する、液処理装置が提供される。

また、本発明の他の一実施例によれば、基板を処理液により処理する液処理方法において、基板保持部に保持されている基板に、処理液供給部により処理液を供給する処理液供給工程と、処理液を供給した前記基板に、リンス液供給部によりリンス液を供給するリンス液供給工程と、リンス液を供給した前記基板を乾燥させる乾燥工程とを有し、少なくとも前記リンス液供給工程の一期間において、発光素子により発光された、前記基板のみが吸収する波長領域の光を前記基板に照射するものである、液処理方法が提供される。

本発明によれば、処理液により処理した後、基板をリンス処理する際に、処理液とリンス液との置換を促進でき、処理液が基板に残留することを防止でき、処理時間を短縮できる。

第１の実施の形態に係る液処理装置の概略構成を示す平面図である。 液処理ユニットの概略構成を示す断面図である。 液処理ユニットに備えられたトッププレートの底面図である。 第１の実施の形態に係る液処理方法の各工程におけるＬＥＤの点灯状態を示すタイミングチャートである。 第１の実施の形態に係る液処理方法の各工程におけるウェハ表面の状態を模式的に示す断面図（その１）である。 第１の実施の形態に係る液処理方法の各工程におけるウェハ表面の状態を模式的に示す断面図（その２）である。 リンス液供給工程におけるウェハ表面の処理液及びリンス液の状態を模式的に示す断面図である。 第１の実施の形態の第１の変形例に係る液処理方法の各工程におけるＬＥＤの点灯状態を示すタイミングチャートである。 第１の実施の形態の第２の変形例に係る液処理方法の各工程におけるＬＥＤの点灯状態を示すタイミングチャートである。 第１の実施の形態の第２の変形例に係る液処理方法の各工程におけるウェハ表面の状態を模式的に示す断面図である。 第２の実施の形態に係る液処理ユニットの概略構成を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。ここでは、本発明を半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」と記す。）の表面洗浄を行う液処理装置に適用した場合について示す。
（第１の実施の形態）
始めに、図１を参照し、本発明の第１の実施の形態に係る液処理装置の概略構成について説明する。

図１は本実施の形態に係る液処理装置の概略構成を示す平面図である。

この液処理装置１０は、複数のウェハＷを収容するウェハキャリアＣを載置し、ウェハＷの搬入・搬出を行う搬入出ステーション（基板搬入出部）１と、ウェハＷに洗浄処理を施すための処理ステーション（液処理部）２とを備えている。搬入出ステーション（基板搬入出部）１及び処理ステーション（液処理部）２は、隣接して設けられている。

搬入出ステーション１は、キャリア載置部１１、搬送部１２、受け渡し部１３及び筐体１４を有している。キャリア載置部１１は、複数のウェハＷを水平状態で収容する４個のウェハキャリアＣを載置する。搬送部１２は、ウェハＷの搬送を行う。受け渡し部１３は、ウェハＷの受け渡しを行う。筐体１４は、搬送部１２および受け渡し部１３を収容する。

搬送部１２は、搬送機構１５を有している。搬送機構１５は、ウェハＷを保持するウェハ保持アーム１５ａ、及びウェハ保持アーム１５ａを前後に移動させる機構を有している。また搬送機構１５は、ウェハキャリアＣの配列方向であるＸ方向に延在する水平ガイド１７に沿って移動させる機構、垂直方向に設けられた図示しない垂直ガイドに沿って移動させる機構、水平面内で回転させる機構を有している。この搬送機構１５により、ウェハキャリアＣと受け渡し部１３との間でウェハＷが搬送される。

受け渡し部１３は、ウェハＷを載置可能な載置部を複数備えた受け渡し棚２０とを有している。受け渡し部１３は、この受け渡し棚２０を介して処理ステーション２との間でウェハＷの受け渡しが行われるようになっている。

処理ステーション２は、直方体状をなす筐体２１を有している。処理ステーション２は、筐体２１内には、その中央上部にウェハキャリアＣの配列方向であるＸ方向に直交するＹ方向に沿って延びる搬送路を構成する搬送室２１ａと、搬送室２１ａの両側に設けられた２つのユニット室２１ｂ、２１ｃとを有している。ユニット室２１ｂ、２１ｃにはそれぞれ搬送室２１ａに沿って６個ずつ合計１２個の液処理ユニット２２が水平に配列されている。

搬送室２１ａの内部には搬送機構２４が設けられている。搬送機構２４は、ウェハＷを保持するウェハ保持アーム２４ａ、及びウェハ保持アーム２４ａを前後に移動させる機構を有している。また、搬送機構２４は、搬送室２１ａに設けられた水平ガイド２５に沿ってＹ方向に移動させる機構、垂直方向に設けられた図示しない垂直ガイドに沿って移動させる機構、水平面内で回転させる機構を有している。この搬送機構２４により、各液処理ユニット２２に対するウェハＷの搬入出を行うようになっている。

次に、図２及び図３を参照し、本実施の形態に係る液処理装置に搭載された液処理ユニット２２について説明する。図２は、液処理ユニット２２の概略構成を示す断面図である。図３は、液処理ユニット２２に備えられたトッププレートの底面図である。

液処理ユニット２２は、回転プレート３０、保持部材４０、回転駆動部５０、基板昇降部材６０、処理液供給機構７０、リンス液供給機構８０、有機溶剤供給機構９０、乾燥ガス供給機構９５、排気・排液部（カップ）１００、トッププレート１１０、昇降機構１２０、及び制御部２００を有する。

回転プレート３０は、ベースプレート３１及び回転軸３２を有する。ベースプレート３１は、水平に設けられ、中央に円形の孔３１ａを有する。回転軸３２は、ベースプレート３１から下方に向かって延在するように設けられており、中心に孔３２ａが設けられた円筒状の形状を有する。

保持部材４０は、ベースプレート３１に回動するように設けられており、ウェハＷの端部でウェハＷを保持する。

なお、回転プレート３０及び保持部材４０は、本発明における基板保持部に相当する。

回転駆動部５０は、プーリ５１、駆動ベルト５２及びモータ５３を有する。プーリ５１は、回転軸３２の下方側における周縁外方に配置されている。駆動ベルト５２は、プーリ５１に巻きかけられている。モータ５３は、駆動ベルト５２に連結されており、駆動ベルト５２に回転駆動力を伝達することによって、プーリ５１を介して回転軸３２を回転させる。すなわち、回転駆動部５０は、回転軸３２を回転させることによって、ベースプレート３１及び保持部材４０を回転させる。なお、回転軸３２の周縁外方にはベアリング３３が配置されている。

基板昇降部材６０は、ベースプレート３１の孔３１ａ及び回転軸３２の孔３２ａ内に昇降可能に設けられており、リフトピンプレート６１及びリフト軸６２を有する。リフト軸６２は、リフトピンプレート６１から下方に延在している。リフトピンプレート６１は、上面６１ａの周縁に複数例えば３本のリフトピン６１ｂを有している。リフト軸６２の下端にはシリンダ機構６２ａが接続されており、シリンダ機構６２ａによって基板昇降部材６０を昇降させることにより、ウェハＷを昇降させて搬送機構２４との間でウェハＷのローディング及びアンローディングが行われる。

処理液供給機構７０は、処理液供給ノズル７１、処理液供給管７２及び処理液供給源７３を有する。処理液供給ノズル７１は、処理液供給管７２を介し、処理液供給源７３に接続されている。処理液供給ノズル７１は、処理液供給源７３から処理液供給管７２を介して供給された処理液を、ウェハＷに供給する。処理液供給ノズル７１は、ノズルアーム７４に保持されている。ノズルアーム７４は駆動機構７５により移動駆動される。処理液供給ノズル７１は、駆動機構７５によりノズルアーム７４を移動させることにより、ウェハＷの中央上方の供給位置と退避位置との間で移動可能となっている。処理液として、例えばＤＨＦ（希フッ酸）、ＳＣ１（アンモニア過水）等を用いることができる。

なお、処理液供給機構７０は、本発明における処理液供給部に相当する。

リンス液供給機構８０は、リンス液供給ノズル８１、リンス液供給管８２及びリンス液供給源８３を有する。リンス液供給ノズル８１は、リンス液供給管８２を介し、リンス液供給源８３に接続されている。リンス液供給ノズル８１は、リンス液供給源８３からリンス液供給管８２を介して供給されたリンス液を、ウェハＷに供給する。リンス液供給ノズル８１は、ノズルアーム８４に保持されている。ノズルアーム８４は駆動機構８５により移動駆動される。リンス液供給ノズル８１は、駆動機構８５によりノズルアーム８４を移動させることにより、ウェハＷの中央上方の供給位置と退避位置との間で移動可能となっている。リンス液として、例えば純水を用いることができる。

なお、リンス液供給機構８０は、本発明におけるリンス液供給部に相当する。

有機溶剤供給機構９０は、有機溶剤供給ノズル９１、有機溶剤供給管９２及び有機溶剤供給源９３を有する。有機溶剤供給ノズル９１は、有機溶剤供給管９２を介し、有機溶剤供給源９３に接続されている。有機溶剤供給ノズル９１は、有機溶剤供給源９３から有機溶剤供給管９２を介して供給された有機溶剤を、ウェハＷに供給する。有機溶剤供給ノズル９１は、処理液供給ノズル７１と同様に、図示しない駆動機構により図示しないノズルアームを移動させることにより、ウェハＷの中央上方の供給位置と退避位置との間で移動可能となっている。有機溶剤として、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）等の、リンス液よりも表面張力が小さい各種の有機溶剤を用いることができる。

なお、有機溶剤供給機構９０は、本発明における有機溶剤供給部に相当する。

乾燥ガス供給機構９５は、乾燥ガス供給ノズル９６、乾燥ガス供給管９７及び乾燥ガス供給源９８を有する。乾燥ガス供給ノズル９６は、乾燥ガス供給管９７を介し、乾燥ガス供給源９８に接続されている。乾燥ガス供給ノズル９６は、乾燥ガス供給源９８から乾燥ガス供給管９７を介して供給された乾燥ガスを、ウェハＷに供給する。乾燥ガス供給ノズル９６は、処理液供給ノズル７１と同様に、図示しない駆動機構により図示しないノズルアームを移動させることにより、ウェハＷの中央上方の供給位置と退避位置との間で移動可能となっている。乾燥ガスとして、例えば窒素（Ｎ_２）ガス等を用いることができる。

排気・排液部（カップ）１００は、排液カップ１０１、排液管１０２、排気カップ１０３及び排気管１０４を有する。また、排気・排液部（カップ）１００は、上面に開口が設けられている。排気・排液部（カップ）１００は、回転プレート３０とトッププレート１１０とに囲繞された空間から排出される気体および液体を回収するためのものである。

排液カップ１０１は、処理液、リンス液及び有機溶剤を受ける。排液管１０２は、排液カップ１０１の底部の最外側部分に接続されており、排液カップ１０１によって受けられた処理液を排出する。排気カップ１０３は、排液カップ１０１の外方又は下方において、排液カップ１０１と連通するように設けられている。排気管１０４は、排気カップ１０３の底部の最外側部分に接続されており、排気カップ１０３内の窒素ガスなどの気体を排気する。

トッププレート１１０は、昇降可能であって、下降した状態で排気・排液部（カップ）１００の上面に設けられた開口を塞ぐように設けられている。また、トッププレート１１０は、排気・排液部（カップ）１００の上面に設けられた開口を塞ぐときに、保持部材４０に保持されているウェハＷを上方から覆うように設けられている。

昇降機構１２０は、アーム１２１、昇降駆動部１２２を有する。昇降駆動部１２２は、排気・排液部（カップ）１００の外方に設けられており、上下に移動できるようになっている。アーム１２１は、トッププレート１１０と昇降駆動部１２２とを接続するように設けられている。すなわち、昇降機構１２０は、アーム１２１を介して昇降駆動部１２２によりトッププレート１１０を昇降させる。

トッププレート１１０は、中央にトッププレート１１０を貫通する開口部１１１を有する。開口部１１１は、トッププレート１１０の上方から、処理液供給ノズル７１、リンス液供給ノズル８１、有機溶剤ノズル９１及び乾燥ガス供給ノズル９６により、ウェハＷに、それぞれ処理液、リンス液、有機溶剤及び乾燥ガスを供給するためのものである。

なお、処理液供給ノズル７１、リンス液供給ノズル８１、有機溶剤供給ノズル９１及び乾燥ガス供給ノズル９６は、前述したように、トッププレート１１０と別体に設けられていてもよく、あるいは、トッププレート１１０と一体に設けられていてもよい。トッププレート１１０と一体に設けられている場合は、各ノズルにおいて、ノズルアーム及び駆動機構を省略することができる。

トッププレート１１０の下面には、発光素子１１２が設けられている。発光素子１１２は、ウェハＷのみが吸収する波長領域の光を発光し、発光した光をウェハＷに照射する。図２及び図３に示すように、トッププレート１１０の下面には、発光素子１１２が、例えば等間隔で略隙間なく並べられていてもよい。

発光素子１１２として、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）、半導体レーザ等を用いることが好ましい。ＬＥＤ（発光ダイオード）又は半導体レーザが発光する光は、所定の波長領域にピーク波長を有するため、処理液やリンス液が吸収せず、ウェハＷのみが吸収する波長領域の光を発光することが容易であるからである。

また、発光素子１１２として、ＬＥＤを用いると、点灯（ＯＮ）後にウェハＷの温度が上昇して安定するまでの時間を短縮できる。また、ＬＥＤは、発光効率に優れている。従って、発光素子１１２として、ＬＥＤを用いると、消費電力を低減できる。

ウェハＷとしてシリコンウェハを用いるときは、発光素子１１２が発光する光として、４００〜１０００ｎｍの波長領域（近赤外領域）にピーク波長を有するものが好ましく、８８０ｎｍの波長にピーク波長を有することがより好ましい。ピーク波長が４００ｎｍ未満の場合、シリコンの吸収率が減少するからである。また、ピーク波長が１μｍを超える場合、シリコンの吸収率が減少するとともに、例えば石英等の他の材料の吸収率が増加するためである。

また、４００〜１０００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する発光素子１１２用のＬＥＤの材料として、例えばＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＺｎＯ等を用いることができる。

なお、トッププレート１１０に設けられた発光素子１１２を、例えば同心円状の複数のゾーンに分割し、ゾーン毎に温度制御するようにしてもよい。これにより、ウェハＷの径方向に温度勾配を発生させることができる。例えば、周縁部が中心部よりもリンス処理すべき処理液又は残渣等が多いときは、ウェハＷの周縁部の温度を高くする等、ウェハＷの面内でリンス処理の処理量の分布を制御することができる。

制御部２００は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０１を有しており、液処理装置１０の各構成部がこのプロセスコントローラ２０１に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０１には、工程管理者が液処理装置１０の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、液処理装置１０の各構成部の可動状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース２０２が接続されている。さらに、プロセスコントローラ２０１には、液処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ２０１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて液処理装置１０の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピが格納された記憶部２０３が接続されている。レシピは記憶部２０３の中の記憶媒体（記録媒体）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２０２からの指示等にて任意のレシピを記憶部２０３から呼び出してプロセスコントローラ２０１に実行させることで、プロセスコントローラ２０１の制御下で、ＬＥＤを含む各部材を制御し、液処理装置１０での所望の処理が行われる。

次に、図４から図６を参照し、上記した制御部２００により液処理ユニット２２を用いて行われる液処理方法について説明する。以下では、ＬＥＤを用いた場合を例示するが、ＬＥＤに限られず、各種の発光素子を用いることができる。

図４は、本実施の形態に係る液処理方法の各工程におけるＬＥＤの点灯状態を示すタイミングチャートである。図４では、ＬＥＤが点灯している状態をＯＮで示し、ＬＥＤが消灯している状態をＯＦＦで示す。図５及び図６は、本実施の形態に係る液処理方法の各工程におけるウェハ表面の状態を模式的に示す断面図である。

なお、図５及び図６において、図示を容易にするため、ウェハＷの断面を白抜きにより表示している。

まず、ステップＳ１１（搬入工程）では、搬入出ステーション１のキャリア載置部１１に載置されたウェハキャリアＣから搬送機構１５により１枚のウェハＷを取り出して受け渡し棚２０の載置部に載置し、この動作を連続的に行う。受け渡し棚２０の載置部に載置されたウェハＷは、処理ステーション２の搬送機構２４により順次搬送されて、いずれかの液処理ユニット２２に搬入される。そして、液処理ユニット２２において、ウェハＷは、リフトピンプレート６１に受け渡され、降下し、保持部材４０により保持される。

そして、次のステップＳ１２（処理液供給工程）で常温より高い温度の処理液を使用するときは、ＬＥＤ１１２を点灯し、ＬＥＤ１１２により発光された、ウェハＷのみが吸収する波長領域の光を、保持部材４０に保持されているウェハＷに照射する（図５（ａ））。これにより、ウェハＷに処理液を供給する前に、ウェハＷを予め加熱する。ウェハＷを加熱する温度を、例えば８０〜２００℃とすることができる。

なお、ウェハＷを予め加熱するのは、例えばＳＣ１やＳＰＭ等の、常温よりも温度が高い処理液を供給するときだけでよい。ＬＥＤ１１２によりウェハＷを予め加熱することにより、処理液を供給する際に処理液の温度が低下することを防止できる。また、ＬＥＤ１１２により、ウェハＷ以外の他の部材に影響を与えることなく、ウェハＷだけを加熱することができる。

また、硫酸と過酸化水素水とを混合した処理液を基板に供給することによってレジスト膜を除去する、いわゆるＳＰＭ洗浄を行う場合には、ウェハＷを予め加熱することにより、洗浄、すなわちレジスト膜の剥離を短時間で行うことができる。一方、予め加熱しないときは、ウェハＷの温度が室温から上昇するため、ＳＰＭ洗浄の初期から高温で処理ができず、短時間処理を行っただけでは、洗浄不足が発生する。

次いで、ステップＳ１２（処理液供給工程）では、保持部材４０に保持されているウェハＷを回転させながら、回転するウェハＷに処理液供給ノズル７１により処理液Ｔを供給する（図５（ｂ））。

回転駆動部５０により回転プレート３０を回転させることによって、保持部材４０に保持されているウェハＷを回転させる。そして、回転しているウェハＷに、処理液供給ノズル７１により、例えばＤＨＦ、ＳＣ１等の処理液Ｔを供給する。なお、ウェハＷの回転数を、例えば１０００ｒｐｍとすることができる。

例えばウェハＷに穴部Ｖが形成されているとき、ウェハＷに処理液Ｔが供給されることによって、穴部Ｖ内に処理液Ｔが充填される。また、以下では、ウェハＷに穴部Ｖが形成された場合を例示して説明するが、穴部Ｖに代え、ウェハＷにレジスト膜よりなるパターンが形成された場合でも、同様である。

なお、ステップＳ１２（処理液供給工程）でも、必要に応じ、ステップＳ１１（搬入工程）に引続きＬＥＤを点灯し、ＬＥＤにより発光した光をウェハＷに照射することによって、ウェハＷを加熱するようにしてもよい。図４では、ステップＳ１２において、ステップＳ１１に引続き、一定時間ＬＥＤを点灯した後、ＬＥＤを消灯する例を示す。

また、前述したように、トッププレート１１０に設けられたＬＥＤ１１２を、例えば同心円状の複数のゾーンに分割し、ゾーン毎に温度制御する場合、処理液による処理の最初において、周縁部の温度が中心部の温度よりも高くなるように、制御してもよい。これにより、処理液がウェハＷに接触した時の温度低下を防止できるのに加えて、処理液が周縁部に向けて流れていく間に処理液の温度が低下することを防止できる。

なお、ＬＥＤによりウェハＷを加熱し続けると、ウェハＷの温度は、例えば熱伝導により、中心部と周縁部とで均一になる。ウェハＷの温度が中心部と周縁部とで均一になったときは、ＬＥＤ１１２のゾーン制御を停止してもよい。

次いで、ステップＳ１３（リンス液供給工程）では、処理液Ｔを供給したウェハＷに、リンス液供給ノズル８１により、例えば純水等のリンス液Ｒを供給する（図５（ｃ））。そして、リンス液Ｒを供給している状態で、ＬＥＤ１１２により発光された、ウェハＷのみが吸収する波長領域の光をウェハＷに照射する（図５（ｄ））。これにより、処理液及びリンス液を直接加熱することなく、ウェハＷのみを直接加熱することができる。ウェハＷを加熱する温度を、例えば８０℃とすることができる。これにより、後述するように、リンス液供給工程において、ＬＥＤにより加熱された穴部Ｖ内の処理液とウェハ表面を流れるリンス液の温度差によって対流が発生し、穴部Ｖ内の処理液がリンス液に容易に置換される（図５（ｅ））。

また、ウェハ表面にリンス液Ｒを一定時間供給して、ウェハＷ上の処理液をある程度排出するまでは、ＬＥＤ１１２により光を照射せず（図５（ｃ））、ウェハ表面の処理液Ｔがある程度除去された後、ＬＥＤ１１２による光の照射を開始することが好ましい（図５（ｄ））。リンス液が除去されることなく処理液が供給されたままの状態でウェハＷの温度が上昇すると、処理液による処理が進んでしまったり、又は、ウェハＷの面内における処理液による処理状態が均一でなくなるからである。

また、リンス液供給工程において、少なくともＬＥＤにより光を照射する間は、ウェハＷの回転数を、処理液供給工程におけるウェハＷの回転数よりも小さくすることが好ましい。

なお、ステップＳ１３（リンス液供給工程）では、前述したように、トッププレート１１０に設けられたＬＥＤ１１２を、例えば同心円状の複数のゾーンに分割し、ゾーン毎に温度制御するようにしてもよい。これにより、ウェハＷの径方向に温度勾配を発生させ、ウェハ表面に沿って径方向にも熱対流を発生させることができれば、ウェハＷとリンス液との境界面により大きな動きを付けることができ、処理液とリンス液とをより容易に置換できる。

次いで、ステップＳ１４（乾燥工程）では、リンス液を供給したウェハＷに、ウェハＷを回転させた状態で、有機溶剤供給ノズル９１により、例えばＩＰＡ、ＨＦＥ等の有機溶剤ＯＳを供給する（図６（ａ））。前述したように、有機溶剤ＯＳは、リンス液よりも表面張力が小さい。そして、有機溶剤ＯＳを供給する際に、ＬＥＤにより発光された、ウェハＷのみが吸収する波長領域の光をウェハＷに照射する（図６（ｂ））。これにより、有機溶剤を直接加熱することなく、ウェハＷのみを直接加熱することができる。そして、供給した有機溶剤により、ウェハＷからリンス液を追い出して除去する。

また、乾燥工程中の一定時間、ＬＥＤ１１２を点灯し、ウェハＷを加熱することで、有機溶剤ＯＳが温められ、表面張力を、室温における値よりも低下させることができるため、乾燥効率が向上する。また、穴部Ｖに代えパターンが形成されているときは、表面張力が低下することによって、パターンが倒壊することを抑制することが可能となる。

ウェハＷの回転数を、例えば３００ｒｐｍとすることができる。ウェハＷを加熱する温度を、例えば５０℃とすることができる。

なお、リンス液供給工程において、リンス液Ｒの供給中に、ＬＥＤによる光の照射を停止し、ウェハＷの温度を例えば室温程度の温度まで下げてもよい。その後、乾燥工程において、ウェハＷの温度が下がった状態で有機溶剤ＯＳの供給を開始した後、ウェハ表面のリンス液が有機溶剤ＯＳによりある程度除去されるまでは、ＬＥＤにより光を照射しなくてもよい。

そして、ウェハＷに有機溶剤ＯＳが供給されることによって、穴部Ｖ内に充填されているリンス液Ｒが有機溶剤ＯＳと置換される。

その後、ステップＳ１４（乾燥工程）では、有機溶剤ＯＳを供給したウェハＷに、ＬＥＤ１１２を点灯した状態で、乾燥ガス供給ノズル９６により、例えばＮ_２ガス等の乾燥ガスＧを供給する（図６（ｃ））。そして、ＬＥＤ１１２を点灯した状態で、有機溶剤ＯＳを除去する。これにより、ウェハＷを乾燥させる。ウェハＷを加熱する温度を、例えば５０℃とすることができる。

また、ステップＳ１４（乾燥工程）では、ウェハＷの温度を常温に戻すために、途中でＬＥＤを消灯させる（図６（ｄ））。

このとき、ウェハＷを回転させ、振り切り乾燥させてもよい。ウェハＷの回転数を、例えば３００ｒｐｍとすることができる。

そして、ウェハＷが乾燥されるのに伴って、穴部Ｖ内も乾燥される。

次いで、ステップＳ１５（搬出工程）では、回転駆動部５０のモータ５３が停止され、保持部材４０に保持されているウェハＷの回転も停止される（図６（ｅ））。そして、昇降機構１２０によって、トッププレート１１０がウェハＷの受け渡し位置よりも上方位置に位置づけられる。その後、シリンダ機構６２ａによって、リフトピンプレート６１が上方位置に移動させられて、ウェハＷが受け渡し位置（上方位置）に上昇する。そして、搬送機構２４により液処理ユニット２２からウェハＷを搬出し、受け渡しステージ１９の受け渡し棚２０に載置し、受け渡し棚２０から搬送機構１５によりウェハキャリアＣに戻される。

以上の一連の工程により、一枚のウェハＷの処理が終了する。

次に、図７を参照し、本実施の形態における、処理液により処理した後、基板をリンス処理する際に、処理液が基板に残留することを防止でき、処理時間を短縮できる作用効果を、比較例と対比して説明する。発光素子により発光された光を照射しない場合を、比較例とする。

図７は、リンス液供給工程におけるウェハ表面の処理液及びリンス液の状態を模式的に示す断面図である。図７（ａ）は、本実施の形態について示し、図７（ｂ）は、比較例について示す。

液体の拡散に必要な時間τは、例えば式（１）
τ〜２×Ｌ^２／Ｄ （１）
ただし
Ｌ：穴部の形状により決定される一定の数
Ｄ：拡散係数
に示すように、拡散係数Ｄに逆比例する。

また、溶質Ａの溶媒Ｂに対する拡散係数Ｄ_ＡＢについては、例えば式（２）
Ｄ_ＡＢ＝７．４×１０^−８×（Ψ_ＢＭ_Ｂ）^０．５×Ｔ／（μ×Ｖ_Ａ ^０．６） （２）
ただし、
Ψ_Ｂ：溶媒Ｂの会合度
Ｍ_Ｂ：溶媒Ｂの分子量
Ｔ：絶対温度
μ：溶媒Ｂの粘度
Ｖ_Ａ：標準沸点における溶質Ａの分子容量
に示すWilke-Changの式で説明されるように、絶対温度Ｔに比例する。

上記した一例のように、温度上昇に伴って、液体の拡散係数Ｄは上昇し、液体の拡散に必要な時間τは減少する。

また、例えば、化学便覧基礎編II（平成５年９月３０日丸善株式会社発行、日本化学会編）II−６１頁にも示されているように、経験的にも、８０℃における純水の拡散係数（６．５１７×１０^−９（ｍ^２／ｓ））は、２５℃における純水の拡散係数（２．２７５×１０^−９（ｍ^２／ｓ））よりも大きい。

比較例に係る液処理方法では、図７（ｂ）に示すように、リンス液供給工程において、発光素子により発光された光をウェハＷに照射しない。そのため、ウェハＷは加熱されず、穴部Ｖに残留する処理液Ｔ、及び、ウェハ表面で液膜を形成するリンス液Ｒの温度は、相対的に低い。従って、穴部Ｖに残留する処理液Ｔと、ウェハ表面で液膜を形成するリンス液Ｒとが互いに拡散する拡散係数Ｄは相対的に小さく、拡散に要する時間τは相対的に長い。その結果、穴部Ｖに残留する処理液Ｔは、ウェハ表面のリンス液Ｒと容易に混合されない。

一方、本実施の形態では、図７（ａ）に示すように、リンス液供給工程において、発光素子１１２により発光された光をウェハＷに照射し、ウェハＷを加熱する。そのため、穴部Ｖに残留する処理液Ｔの温度は、相対的に高くなる。従って、穴部Ｖに残留する処理液Ｔが拡散する拡散係数Ｄは相対的に大きく、拡散に要する時間τは相対的に短い。その結果、穴部Ｖに残留する処理液Ｔは、ウェハ表面のリンス液Ｒと容易に混合される。

一例として、ウェハＷを８０℃に加熱した場合、加熱しない場合と比べ、拡散に要する時間τを約１／３にすることができる。

さらに、本実施の形態では、ウェハＷが加熱されると、穴部Ｖに残留する処理液Ｔの温度が上昇するため、リンス液Ｒとの温度差ができ、対流が起こる（図７（ａ））。この処理液Ｔの対流によって、穴部Ｖに残留する処理液Ｔとリンス液Ｒとの混合液は、ウェハ表面のリンス液Ｒと容易に置換される。

また、発光素子としてＬＥＤを用いる場合には、点灯後、ウェハＷを迅速に昇温できる。従って、ウェハＷの温度制御を精度良く行えるとともに、点灯時間を短縮できる。また、発光効率も高い。そのため、ウェハＷを加熱するために要する消費電力を低減できる。

また、発光素子がウェハＷのみが吸収する波長領域の光を発光するため、周辺部材の温度上昇を防止できる。

以上、本実施の形態によれば、少なくともリンス液供給工程において、発光素子により発光された、基板のみが吸収する波長領域の光を基板に照射し、基板を加熱する。基板が加熱されると、残留する処理液の温度が上昇するため、処理液が拡散する拡散係数が増大し、残留する処理液がリンス液と容易に混合される。さらに、加熱された処理液とウェハＷの表面を流れるリンス液との温度差によって対流が発生し、穴部内又はパターン内の処理液とリンス液との混合液がリンス液に容易に置換される。従って、処理液により処理した後、基板をリンス処理する際に、処理液が基板に残留することを防止でき、処理時間を短縮できる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図８を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る液処理方法について説明する。

本変形例に係る液処理方法は、搬入工程及び処理液供給工程においてＬＥＤを点灯しない点で、第１の実施の形態に係る液処理方法と相違する。従って、本変形例に係る液処理方法を行うための液処理装置は、第１の実施の形態の液処理装置と同様にすることができ、説明を省略する。

図８は、本変形例に係る液処理方法の各工程におけるＬＥＤの点灯状態を示すタイミングチャートである。

本変形例でも、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ１１（搬入工程）を行った後、ステップＳ１２（処理液供給工程）〜ステップＳ１４（乾燥工程）を行って、処理液による処理、リンス処理、乾燥処理を行う。その後、第１の実施の形態と同様にステップＳ１５（搬出工程）を行う。ただし、本変形例では、ステップＳ１１（搬入工程）及びステップＳ１２（処理液供給工程）においてＬＥＤを点灯しない。

本変形例でも、少なくともリンス液供給工程において、発光素子により発光された、基板のみが吸収する波長領域の光を基板に照射し、基板を加熱する。基板が加熱されると、残留する処理液の温度が上昇するため、処理液が拡散する拡散係数が増大し、残留する処理液がリンス液と容易に混合される。さらに、加熱された処理液とウェハＷの表面を流れるリンス液との温度差によって対流が発生し、穴部内又はパターン内の処理液とリンス液との混合液がリンス液に容易に置換される。従って、処理液により処理した後、基板をリンス処理する際に、処理液が基板に残留することを防止でき、処理時間を短縮できる。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図９及び図１０を参照し、本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る液処理方法について説明する。

本変形例に係る液処理方法は、搬入工程及び処理液供給工程においてＬＥＤを点灯せず、また、乾燥工程において有機溶剤を供給しない点で、第１の実施の形態に係る液処理方法と相違する。従って、本変形例に係る液処理方法を行うための液処理装置は、第１の実施の形態の液処理装置と同様にすることができ、説明を省略する。ただし、本変形例においては、液処理装置は、有機溶剤供給機構９０を備えていなくてもよい。

図９は、本変形例に係る液処理方法の各工程におけるＬＥＤの点灯状態を示すタイミングチャートである。図１０は、本変形例に係る液処理方法の各工程におけるウェハ表面の状態を模式的に示す断面図である。

なお、図１０において、図示を容易にするため、ウェハＷの断面を白抜きにより表示している。

本変形例でも、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ１１（搬入工程）を行った後、ステップＳ１２（処理液供給工程）〜ステップＳ１４（乾燥工程）を行って、処理液による処理、リンス処理、乾燥処理を行う。その後、第１の実施の形態と同様にステップＳ１５（搬出工程）を行う。ただし、本変形例では、ステップＳ１４（乾燥工程）において有機溶剤を供給せず、ＬＥＤも点灯しない。

ステップＳ１４（乾燥工程）では、リンス液Ｒを供給したウェハＷに、ＬＥＤ１１２を消灯した状態で、乾燥ガス供給ノズル９６により、例えばＮ_２ガス等の乾燥ガスＧを供給する（図１０（ａ））。そして、ＬＥＤ１１２を消灯した状態で、リンス液Ｒを除去し、乾燥させる（図１０（ｂ））。

このとき、ウェハＷを回転させ、振り切り乾燥させることが好ましい。ウェハＷの回転数を、例えば１０００ｒｐｍとすることができる。

また、乾燥ガスの供給は、ＬＥＤを消灯した状態で行うことが好ましい。これにより、乾燥処理において、リンス液の蒸発に伴ってウェハ表面にウォーターマークが発生することを防止できる。

そして、ウェハＷが乾燥されるのに伴って、穴部Ｖ内も乾燥される。

本変形例でも、少なくともリンス液供給工程において、発光素子により発光された、基板のみが吸収する波長領域の光を基板に照射し、基板を加熱する。基板が加熱されると、残留する処理液の温度が上昇するため、処理液が拡散する拡散係数が増大し、残留する処理液がリンス液と容易に混合される。さらに、加熱された処理液とウェハＷの表面を流れるリンス液との温度差によって対流が発生し、穴部内又はパターン内の処理液とリンス液との混合液がリンス液に容易に置換される。従って、処理液により処理した後、基板をリンス処理する際に、処理液が基板に残留することを防止でき、処理時間を短縮できる。
（第２の実施の形態）
次に、図１１を参照し、本発明の第２の実施の形態に係る液処理装置の概略構成について説明する。

本実施の形態に係る液処理装置は、液処理ユニットにおいて、発光素子がウェハの下方に設けられている点で、第１の実施の形態に係る液処理装置と相違する。また、本実施の形態に係る液処理装置の液処理ユニット以外の部分は、第１の実施の形態に係る液処理装置と同一構造であり、説明を省略する。

図１１は、本実施の形態に係る液処理ユニット２２ａの概略構成を示す断面図である。

液処理ユニット２２ａは、回転プレート３０ａ、保持部材４０、回転駆動部５０、基板昇降部材６０、処理液供給機構７０、リンス液供給機構８０、有機溶剤供給機構９０、乾燥ガス供給機構９５、排気・排液部（カップ）１００、トッププレート１１０ａ、昇降機構１２０、及び制御部２００を有する。回転プレート３０ａ及びトッププレート１１０ａ以外の部分は、第１の実施の形態に係る液処理ユニット２２と同一構造であり、説明を省略する。

回転プレート３０ａは、ベースプレート３１ｂ及び回転軸３２を有する。ベースプレート３１ｂが、水平に設けられ、中央に円形の孔３１ａを有すること、回転軸３２が、ベースプレート３１ｂから下方に向かって延在するように設けられており、中心に孔３２ａが設けられた円筒状の形状を有することは、第１の実施の形態と同様である。

ベースプレート３１ｂの上面には、発光素子３４が設けられている。発光素子３４は、ウェハＷのみが吸収する波長領域の光を発光し、発光した光をウェハＷに照射する。第１の実施の形態で図２及び図３を用いて示したのと同様に、ベースプレート３１ｂの上面には、発光素子３４が、例えば等間隔で略隙間なく並べられていてもよい。

なお、発光素子３４の上方には、例えば石英により形成されたカバー３４ａが設けられていてもよい。カバー３４ａは、処理液から発光素子３４を保護するためのものである。

発光素子３４として、第１の実施の形態における発光素子１１２と同様に、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）、半導体レーザ等を用いることが好ましい。ＬＥＤ（発光ダイオード）又は半導体レーザが発光する光は、所定の波長領域にピーク波長を有するため、処理液やリンス液が吸収せず、ウェハＷのみが吸収する波長領域の光を発光することが容易であるからである。

また、発光素子３４として、ＬＥＤを用いると、点灯（ＯＮ）後にウェハＷの温度が上昇して安定するまでの時間を短縮できる。また、ＬＥＤは、発光効率に優れている。従って、発光素子３４として、ＬＥＤを用いると、消費電力を低減できる。

そして、ベースプレート３１ｂの上面に発光素子３４が設けられているため、トッププレート１１０ａの下面には、発光素子が設けられていなくてもよい。

本実施の形態に係る液処理方法は、保持部材４０に保持されているウェハＷを上方からではなく下方から加熱する点を除き、第１の実施の形態に係る液処理方法、第１の実施の形態の第１の変形例に係る液処理方法、及び第１の実施の形態の第２の変形例に係る液処理方法のいずれかと同様にすることができる。

本実施の形態でも、少なくともリンス液供給工程において、発光素子により発光された、基板のみが吸収する波長領域の光を基板に照射し、基板を加熱する。基板が加熱されると、残留する処理液の温度が上昇するため、処理液が拡散する拡散係数が増大し、残留する処理液がリンス液と容易に混合される。さらに、加熱された処理液とウェハＷの表面を流れるリンス液との温度差によって対流が発生し、穴部内又はパターン内の処理液とリンス液との混合液がリンス液に容易に置換される。従って、処理液により処理した後、基板をリンス処理する際に、処理液が基板に残留することを防止でき、処理時間を短縮できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、処理液による処理として、レジスト膜を露光した後、例えばアルカリ性の現像液により現像する現像処理にも適用可能である。すなわち、現像処理後のリンス処理においても、本発明に係る液処理方法は適用可能である。そして、ＬＥＤ等の発光素子により発光された光を基板に照射し、基板を加熱することによって、現像処理した後、基板をリンス処理する際に、現像液が基板に残留することを防止でき、現像処理の時間を短縮できる。

１０ 液処理装置
３０ 回転プレート
４０ 保持部材
７０ 処理液供給機構
８０ リンス液供給機構
９０ 有機溶剤供給機構
１１２ 発光素子
２００ 制御部

Claims (12)

1. 基板を処理液により処理する液処理装置において、
   基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に保持されている基板に処理液を供給する処理液供給部と、
   前記基板にリンス液を供給するリンス液供給部と、
   前記基板のみが吸収する波長領域の光を発光し、発光した光を前記基板に照射する発光素子と
   を有する、液処理装置。
2. 前記基板保持部と、前記処理液供給部と、前記リンス液供給部と、前記発光素子とを制御する制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記基板に、前記処理液供給部により処理液を供給し、処理液を供給した前記基板に、前記リンス液供給部によりリンス液を供給し、リンス液を供給した前記基板を乾燥させるように制御するとともに、
   少なくともリンス液を供給する際の一期間において、前記発光素子により発光された光を前記基板に照射するように制御するものである、請求項１に記載の液処理装置。
3. 前記制御部は、前記基板にリンス液を供給する際に、一定時間リンス液を供給した後、前記発光素子による光の照射を開始するように制御するものである、請求項２に記載の液処理装置。
4. 前記基板は、シリコン基板であり、
   前記発光素子により発光された光は、４００〜１０００ｎｍの波長領域にピーク波長を有するものである、請求項１から請求項３のいずれかに記載の液処理装置。
5. 前記基板に有機溶剤を供給する有機溶剤供給部を有し、
   前記制御部は、
   前記有機溶剤供給部を制御するものであって、
   リンス液を供給した前記基板に、前記有機溶剤供給部により有機溶剤を供給し、供給した有機溶剤によりリンス液を除去した後、前記基板を乾燥させるように制御するとともに、
   前記基板に有機溶剤を供給する際に、前記発光素子により発光された光を前記基板に照射するように制御するものである、請求項２又は請求項３に記載の液処理装置。
6. 前記制御部は、前記基板に処理液を供給する前に、前記発光素子により発光された光を前記基板に照射するように制御するものである、請求項２、請求項３又は請求項５に記載の液処理装置。
7. 基板を処理液により処理する液処理方法において、
   基板保持部に保持されている基板に、処理液供給部により処理液を供給する処理液供給工程と、
   処理液を供給した前記基板に、リンス液供給部によりリンス液を供給するリンス液供給工程と、
   リンス液を供給した前記基板を乾燥させる乾燥工程と
   を有し、
   少なくとも前記リンス液供給工程の一期間において、発光素子により発光された、前記基板のみが吸収する波長領域の光を前記基板に照射するものである、液処理方法。
8. 前記リンス液供給工程において、前記基板に一定時間リンス液を供給した後、前記発光素子による光の照射を開始する、請求項７に記載の液処理方法。
9. 前記基板は、シリコン基板であり、
   前記発光素子により発光された光は、４００〜１０００ｎｍの波長領域にピーク波長を有するものである、請求項７又は請求項８に記載の液処理方法。
10. 前記乾燥工程は、リンス液を供給した前記基板に、有機溶剤供給部により有機溶剤を供給し、供給した有機溶剤によりリンス液を除去した後、前記基板を乾燥させるものであり、
    前記乾燥工程において、前記基板に有機溶剤を供給する際に、前記発光素子により発光された光を前記基板に照射する、請求項７から請求項９のいずれかに記載の液処理方法。
11. 前記処理液供給工程の前に、前記発光素子により発光された光を前記基板に照射する、請求項７から請求項１０のいずれかに記載の液処理方法。
12. コンピュータに請求項７から請求項１１のいずれかに記載の液処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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