JP6054343B2 - 基板洗浄装置、基板洗浄システム、基板洗浄方法および記憶媒体 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板洗浄装置、基板洗浄システム、基板洗浄方法および記憶媒体に関する。

従来、シリコンウェハや化合物半導体ウェハ等の基板に付着したパーティクルの除去を行う基板洗浄装置が知られている。

この種の基板洗浄装置としては、基板の表面に液体や気体等の流体を供給することによって生じる物理力を利用してパーティクルを除去するものがある（特許文献１参照）。また、基板の表面にＳＣ１等の薬液を供給し、供給した薬液が持つ化学的作用（たとえば、エッチング作用）を利用してパーティクルを除去する基板洗浄装置も知られている（特許文献２参照）。

特開平８−３１８１８１号公報 特開２００７−２５８４６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術のように物理力を利用してパーティクルを除去する手法では、基板の表面に形成されたパターンが物理力によって倒壊するおそれがあった。

また、特許文献２に記載の技術のように、薬液の化学的作用を利用してパーティクルを除去する手法では、たとえばエッチング作用等によって基板の下地膜が侵食されるおそれがあった。

実施形態の一態様は、パターン倒れや下地膜の侵食を抑えつつ、基板に付着したパーティクルを除去することのできる基板洗浄装置、基板洗浄システム、基板洗浄方法および記憶媒体を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板洗浄装置は、第１の液供給部と、第２の液供給部とを備える。第１の液供給部は、揮発成分と固化または硬化する際に体積が収縮する性質を有する合成樹脂とを含み基板上に膜を形成するための処理液を基板へ供給する。第２の液供給部は、第１の液供給部によって基板に供給され、揮発成分が揮発することによって基板上で硬化した処理液に対して処理液の全てを溶解させる除去液を供給し、基板上に残存する溶解した処理液及び除去液を基板上から除去するリンス液を基板へ供給する。実施形態の一態様に係る基板洗浄装置は、第１の液供給部より供給されて基板上のパターンを覆った処理液が固化または硬化するときの合成樹脂の体積収縮により生じる歪みによって、パターンに付着したパーティクルをパターンから引き離す。

実施形態の一態様によれば、パターン倒れや下地膜の侵食を抑えつつ、基板に付着したパーティクルを除去することができる。

図１は、第１の実施形態に係る基板洗浄システムの概略構成を示す模式図である。 図２Ａは、基板洗浄方法の説明図である。 図２Ｂは、基板洗浄方法の説明図である。 図２Ｃは、基板洗浄方法の説明図である。 図３は、第１の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。 図４は、基板洗浄装置が実行する基板洗浄処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５Ａは、基板洗浄装置の動作説明図である。 図５Ｂは、基板洗浄装置の動作説明図である。 図５Ｃは、基板洗浄装置の動作説明図である。 図５Ｄは、基板洗浄装置の動作説明図である。 図５Ｅは、基板洗浄装置の動作説明図である。 図５Ｆは、基板洗浄装置の動作説明図である。 図６は、第２の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。 図７は、第３の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。 図８は、第３の実施形態に係る基板洗浄装置の動作説明図である。 図９は、第４の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。 図１０Ａは、第５の実施形態に係る回転保持機構の構成を示す模式図である。 図１０Ｂは、第５の実施形態に係る回転保持機構の構成を示す模式図である。 図１１Ａは、ウェハの持ち替えタイミングを示す図である。 図１１Ｂは、ウェハの持ち替えタイミングの他の例を示す図である。 図１２Ａは、本洗浄方法と２流体洗浄との比較条件の説明図である。 図１２Ｂは、本洗浄方法と２流体洗浄との比較条件の説明図である。 図１３は、本洗浄方法と２流体洗浄との比較結果を示す図である。 図１４は、本洗浄方法と薬液洗浄との比較結果を示す図である。 図１５は、本洗浄方法と薬液洗浄との比較結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板洗浄装置、基板洗浄システム、基板洗浄方法および記憶媒体の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
＜基板洗浄システムの概略構成＞
まず、第１の実施形態に係る基板洗浄システムの概略構成について図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る基板洗浄システムの概略構成を示す図である。

なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。また、以下では、Ｘ軸負方向側を基板洗浄システムの前方、Ｘ軸正方向側を基板洗浄システムの後方と規定する。

図１に示すように、基板洗浄システム１００は、搬入出ステーション１と、搬送ステーション２と、処理ステーション３とを備える。これら搬入出ステーション１、搬送ステーション２および処理ステーション３は、基板洗浄システム１００の前方から後方へ、搬入出ステーション１、搬送ステーション２および処理ステーション３の順で配置される。

搬入出ステーション１は、複数枚（たとえば、２５枚）のウェハＷを水平状態で収容するキャリアＣが載置される場所であり、たとえば４個のキャリアＣが搬送ステーション２の前壁に密着させた状態で左右に並べて載置される。

搬送ステーション２は、搬入出ステーション１の後方に配置され、内部に基板搬送装置２ａと基板受渡台２ｂとを備える。かかる搬送ステーション２では、基板搬送装置２ａが、搬入出ステーション１に載置されたキャリアＣと基板受渡台２ｂとの間でウェハＷの受け渡しを行う。

処理ステーション３は、搬送ステーション２の後方に配置される。かかる処理ステーション３には、中央部に基板搬送装置３ａが配置され、かかる基板搬送装置３ａの左右両側にそれぞれ複数（ここでは、６個ずつ）の基板洗浄装置５が前後方向に並べて配置される。かかる処理ステーション３では、基板搬送装置３ａが、搬送ステーション２の基板受渡台２ｂと各基板洗浄装置５との間でウェハＷを１枚ずつ搬送し、各基板洗浄装置５が、ウェハＷに対して１枚ずつ基板洗浄処理を行う。

また、基板洗浄システム１００は、制御装置６を備える。制御装置６は、基板洗浄システム１００の動作を制御する装置である。かかる制御装置６は、たとえばコンピュータであり、図示しない制御部と記憶部とを備える。記憶部には、基板洗浄処理等の各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板洗浄システム１００の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置６の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

なお、図１では、便宜上、制御装置６が、基板洗浄システム１００の外部に設けられる場合を示しているが、制御装置６は、基板洗浄システム１００の内部に設けられてもよい。たとえば、制御装置６は、基板洗浄装置５の上部スペースに収容することができる。

このように構成された基板洗浄システム１００では、まず、搬送ステーション２の基板搬送装置２ａが、搬入出ステーション１に載置されたキャリアＣから１枚のウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを基板受渡台２ｂに載置する。基板受渡台２ｂに載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置３ａによって搬送され、いずれかの基板洗浄装置５に搬入される。

基板洗浄装置５に搬入されたウェハＷは、かかる基板洗浄装置５によって基板洗浄処理を施された後、基板搬送装置３ａにより基板洗浄装置５から搬出され、基板受渡台２ｂに再び載置される。そして、基板受渡台２ｂに載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置２ａによってキャリアＣに戻される。

ここで、従来の基板洗浄装置においては、物理力を利用したパーティクル除去や薬液の化学的作用を利用したパーティクル除去を行っていた。しかしながら、これらの手法では、ウェハの表面に形成されたパターンが物理力によって倒壊したり、エッチング作用等によってウェハの下地膜が侵食されたりするおそれがあった。

そこで、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５では、これらの手法に代えて、処理液の体積変化を利用したパーティクル除去を行うことで、パターン倒れや下地膜の侵食を抑えつつ、ウェハＷに付着したパーティクルを除去することとした。

＜基板洗浄方法の内容＞
次に、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５が行う基板洗浄方法の内容について図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、基板洗浄方法の説明図である。

図２Ａに示すように、第１の実施形態では、処理液として、揮発成分を含みウェハＷ上に膜を形成するための処理液（以下、「成膜用処理液」と記載する）を用いる。具体的には、ウェハＷ上にトップコート膜を形成するための成膜用処理液（以下、「トップコート液」と記載する）を用いることとした。なお、トップコート膜とは、レジスト膜への液浸液の浸み込みを防ぐためにレジスト膜の上面に塗布される保護膜である。液浸液は、たとえばリソグラフィ工程における液浸露光に用いられる液体である。

図２Ａに示すように、基板洗浄装置５は、トップコート液をウェハＷ上に供給する。ウェハＷ上に供給されたトップコート液は、その内部に含まれる揮発成分が揮発することによって体積収縮を起こす。さらに、トップコート液には、固化または硬化する際に体積が収縮する性質を有するアクリル樹脂が含まれており、かかるアクリル樹脂の硬化収縮によってもトップコート液の体積収縮が引き起こされる。なお、ここでいう「固化」とは、固体化することを意味し、「硬化」とは、分子同士が連結して高分子化すること（たとえば架橋や重合等）を意味する。

そして、トップコート液は、体積収縮を起こしながら固化または硬化していき、トップコート膜となる。このとき、トップコート液の体積収縮により生じる歪み（引っ張り力）によって、パターン等に付着したパーティクルは、パターン等から引き離される（図２Ｂ参照）。

トップコート液は、揮発成分の揮発およびアクリル樹脂の硬化収縮によって体積収縮が引き起こされるため、揮発成分のみを含む成膜用処理液と比べて体積収縮率が大きく、パーティクルを強力に引き離すことができる。特に、アクリル樹脂は、エポキシ樹脂等の他の樹脂と比較して硬化収縮が大きいため、パーティクルに引っ張り力を与えるという点でトップコート液は有効である。

その後、基板洗浄装置５は、トップコート膜を溶解させる除去液をトップコート膜上に供給することによってトップコート膜を溶解させて、ウェハＷからトップコート膜を全て除去する。これにより、パーティクルは、トップコート膜とともにウェハＷから除去される。

トップコート膜は、除去液によって溶解される際に膨潤する。このため、第１の実施形態に係る基板洗浄方法によれば、トップコート膜の揮発による体積収縮に加え、トップコート膜の膨潤による体積膨張によっても、パーティクルをパターン等から強力に引き離すことができる。

このように、第１の実施形態では、成膜用処理液の体積変化を利用してパーティクルの除去を行う。これにより、従来の物理力を利用したパーティクル除去と比較して、弱い力でパーティクルを除去することができるため、パターン倒れを抑制することができる。また、化学的作用を利用することなくパーティクル除去を行うため、エッチング作用等による下地膜の侵食を抑えることもできる。したがって、第１の実施形態に係る基板洗浄方法によれば、パターン倒れや下地膜の侵食を抑えつつ、ウェハＷに付着したパーティクルを除去することができる。なお、トップコート膜は、ウェハＷに成膜された後、パターン露光を行うことなくウェハＷから全て除去される。

また、第１の実施形態に係る基板洗浄方法によれば、物理力を利用した基板洗浄方法では除去が困難であった、粒子径が小さいパーティクルやパターンの隙間に入り込んだパーティクルも容易に除去することができる。

また、第１の実施形態では、除去液としてアルカリ性を有するものを用いることで、パーティクルの除去効率を高めることとしている。具体的には、アルカリ現像液を除去液として用いることとしている。アルカリ現像液としては、たとえばアンモニア、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ：Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）、コリン水溶液の少なくとも一つを含んでいればよい。

アルカリ現像液を供給することにより、ウェハＷやパターンの表面とパーティクルの表面とには、図２Ｃに示すように、同一極性（ここでは、マイナス）のゼータ電位が生じる。トップコート液の体積変化によってウェハＷ等から引き離されたパーティクルは、ウェハＷ等と同一極性のゼータ電位に帯電することで、ウェハＷ等と反発し合うようになる。これにより、パーティクルのウェハＷ等への再付着が防止される。

このように、トップコート液の体積収縮を利用してウェハＷ等からパーティクルを引き離した後、アルカリ現像液を供給して、トップコート膜を溶解しつつウェハＷ等とパーティクルとに同一極性のゼータ電位を生じさせる。これにより、パーティクルの再付着が防止されるため、パーティクルの除去効率をより高めることができる。

なお、ウェハＷに対して供給されるトップコート液等の成膜用処理液は、最終的にはウェハＷから全て取り除かれる。したがって、洗浄後のウェハＷは、トップコート液を塗布する前の状態、具体的には、回路形成面が露出した状態となる。

＜基板洗浄装置の構成および動作＞
次に、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５の構成および動作について具体的に説明する。図３は、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５の構成を示す模式図である。なお、図３では、基板洗浄装置５の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図３に示すように、基板洗浄装置５は、チャンバ１０内に、基板保持部２０と、液供給部３０Ａ，３０Ｂと、回収カップ４０と、気流形成ユニット５０とを備える。

基板保持部２０は、ウェハＷを回転可能に保持する回転保持機構２１と、かかる回転保持機構２１の中空部２１ｄに挿通され、ウェハＷの下面に気体を供給する気体供給部２２とを備える。

回転保持機構２１は、チャンバ１０の略中央に設けられる。かかる回転保持機構２１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部２１ａが設けられており、ウェハＷは、かかる保持部２１ａによって回転保持機構２１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。なお、保持部２１ａは、ウェハＷの周縁部を保持する保持機構の一例である。

また、回転保持機構２１は、駆動機構２１ｂを備え、かかる駆動機構２１ｂによって鉛直軸まわりに回転する。具体的には、駆動機構２１ｂは、モータ２１ｂ１と、モータ２１ｂ１の出力軸に取り付けられたプーリ２１ｂ２と、プーリ２１ｂ２および回転保持機構２１の外周部に捲回されたベルト２１ｂ３とを備える。

かかる駆動機構２１ｂは、モータ２１ｂ１の回転によってプーリ２１ｂ２を回転させ、かかるプーリ２１ｂ２の回転をベルト２１ｂ３によって回転保持機構２１へ伝達することで、回転保持機構２１を鉛直軸まわりに回転させる。そして、回転保持機構２１が回転することによって、回転保持機構２１に保持されたウェハＷが回転保持機構２１と一体に回転する。なお、回転保持機構２１は、軸受２１ｃを介してチャンバ１０および回収カップ４０に回転可能に支持される。

気体供給部２２は、回転保持機構２１の中央に形成された中空部２１ｄに挿通された長尺状の部材である。気体供給部２２の内部には、流路２２ａが形成される。かかる流路２２ａには、バルブ８ａを介してＮ２供給源７ａがそれぞれ接続されている。気体供給部２２は、Ｎ２供給源７ａから供給されるＮ２ガスをバルブ８ａおよび流路２２ａを介してウェハＷの下面へ供給する。

ここで、バルブ８ａを介して供給されるＮ２ガスは、高温（たとえば、９０℃程度）のＮ２ガスであり、後述する揮発促進処理に用いられる。

気体供給部２２は、ウェハＷの受け渡しを行う際にも用いられる。具体的には、気体供給部２２の基端部には、気体供給部２２を鉛直方向に移動させる昇降機構２２ｃが設けられる。また、気体供給部２２の上面には、ウェハＷを支持するための支持ピン２２ｄが設けられる。

基板保持部２０は、基板搬送装置３ａ（図１参照）からウェハＷを受け取る場合には、昇降機構２２ｃを用いて気体供給部２２を上昇させた状態で、支持ピン２２ｄの上部にウェハＷを載置させる。その後、基板保持部２０は、気体供給部２２を所定の位置まで降下させた後、回転保持機構２１の保持部２１ａにウェハＷを渡す。また、基板保持部２０は、処理済のウェハＷを基板搬送装置３ａへ渡す場合には、昇降機構２２ｃを用いて気体供給部２２を上昇させ、保持部２１ａによって保持されたウェハＷを支持ピン２２ｄ上に載置させる。そして、基板保持部２０は、支持ピン２２ｄ上に載置させたウェハＷを基板搬送装置３ａへ渡す。

液供給部３０Ａ，３０Ｂは、ウェハＷの外方からウェハＷの上方に移動し、基板保持部２０によって保持されたウェハＷの上面へ向けて処理液を供給する。液供給部３０Ａは、ノズル３１Ａ，３１Ｄと、ノズル３１Ａ，３１Ｄを水平に支持するアーム３２Ａと、アーム３２Ａを旋回および昇降させる旋回昇降機構３３Ａとを備える。また、液供給部３０Ｂは、ノズル３１Ｂ，３１Ｅと、ノズル３１Ｂ，３１Ｅを水平に支持するアーム３２Ｂと、アーム３２Ｂを旋回および昇降させる旋回昇降機構３３Ｂとを備える。

液供給部３０Ａは、ウェハＷに対し、成膜用処理液であるトップコート液をノズル３１Ａから供給し、トップコート液と親和性のある溶剤としてＭＩＢＣ（４−メチル−２−ペンタノール）をノズル３１Ｄから供給する。具体的には、ノズル３１Ａには、バルブ８ｂを介して成膜用処理液供給源７ｂが接続され、かかる成膜用処理液供給源７ｂから供給されるトップコート液がノズル３１ＡからウェハＷ上に供給される。また、ノズル３１Ｄ（「溶剤供給部」に相当）には、バルブ８ｈを介して溶剤供給源７ｈが接続され、かかる溶剤供給源７ｈから供給されるＭＩＢＣがノズル３１ＤからウェハＷ上に供給される。

ＭＩＢＣは、トップコート液に含有されており、トップコート液と親和性がある。なお、ＭＩＢＣ以外のトップコート液と親和性のある溶剤としては、たとえばＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、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）などを用いてもよい。

液供給部３０Ｂは、ウェハＷに対し、除去液であるアルカリ現像液をノズル３１Ｂから供給し、リンス処理に用いるＣＤＩＷをノズル３１Ｅから供給する。具体的には、ノズル３１Ｂには、バルブ８ｃを介して除去液供給源７ｃが接続され、かかる除去液供給源７ｃから供給されるアルカリ現像液がノズル３１ＢからウェハＷ上に供給される。また、ノズル３１Ｅには、バルブ８ｄを介してＣＤＩＷ供給源７ｄが接続され、かかるＣＤＩＷ供給源７ｄから供給されるＣＤＩＷがノズル３１ＥからウェハＷ上に供給される。なお、ＣＤＩＷは、常温（２３〜２５度程度）の純水である。

なお、ここでは、処理液ごとに専用のノズル３１Ａ，３１Ｄ，３１Ｂ，３１Ｅを設けることとしたが、複数の処理液でノズルを共用してもよい。たとえば、アーム３２Ａ（図３参照）に１つのノズルを設け、かかるノズルからトップコート液およびＭＩＢＣを選択的に供給してもよい。同様に、アーム３２Ｂに１つのノズルを設け、かかるノズルからアルカリ現像液およびＣＤＩＷを選択的に供給してもよい。ただし、ノズルを共用化すると、たとえば処理液同士を混ぜたくない場合等に、ノズルや配管に残存する処理液を一旦排出する工程が必要となり、処理液が無駄に消費されることとなる。これに対し、専用のノズル３１Ａ，３１Ｄ，３１Ｂ，３１Ｅを設けることとすれば、上記のように処理液を排出する工程が必要とならないため、処理液を無駄に消費することもない。

回収カップ４０は、処理液の周囲への飛散を防止するために、回転保持機構２１を取り囲むように配置される。かかる回収カップ４０の底部には、排液口４１が形成されており、回収カップ４０によって捕集された処理液は、かかる排液口４１から基板洗浄装置５の外部に排出される。また、回収カップ４０の底部には、排気口４２が形成されており、気体供給部２２によって供給されるＮ２ガスあるいは後述する気流形成ユニット５０から基板洗浄装置５内に供給される気体が、かかる排気口４２から基板洗浄装置５の外部に排出される。

排液口４１には、廃液ライン１２ａと回収ライン１２ｂとが設けられており、これらのライン１２ａ，１２ｂを切替バルブ１５によって切り替え可能に構成されている。基板洗浄装置５は、切替バルブ１５を用いてこれらのライン１２ａ，１２ｂを切り替えることにより、ウェハＷから除去されたトップコート液については廃液ライン１２ａへ排出し、再利用可能なアルカリ除去液については回収ライン１２ｂへそれぞれ排出することができる。

また、チャンバ１０の底部には、排気口１１が形成されており、かかる排気口１１には、減圧装置９が接続される。減圧装置９は、たとえば真空ポンプであり、チャンバ１０内を吸気により減圧状態にする。

気流形成ユニット５０は、チャンバ１０の天井部に取り付けられており、チャンバ１０内にダウンフローを形成する気流発生部である。具体的には、気流形成ユニット５０は、ダウンフローガス供給管５１と、かかるダウンフローガス供給管５１に連通するバッファ室５２とを備える。ダウンフローガス供給管５１は、図示しないダウンフローガス供給源と接続する。また、バッファ室５２の底部には、バッファ室５２とチャンバ１０内とを連通する複数の連通口５２ａが形成される。

かかる気流形成ユニット５０は、ダウンフローガス供給管５１を介してダウンフローガス（たとえば、清浄気体やドライエアなど）をバッファ室５２へ供給する。そして、気流形成ユニット５０は、バッファ室５２に供給されたダウンフローガスを複数の連通口５２ａを介してチャンバ１０内に供給する。これにより、チャンバ１０内には、ダウンフローが形成される。チャンバ１０内に形成されたダウンフローは、排気口４２および排気口１１から基板洗浄装置５の外部に排出される。

次に、基板洗浄装置５の具体的動作について説明する。図４は、基板洗浄装置５が実行する基板洗浄処理の処理手順を示すフローチャートである。また、図５Ａ〜図５Ｆは、基板洗浄装置５の動作説明図である。具体的には、図５Ａおよび図５Ｂには、図４における成膜用処理液供給処理（ステップＳ１０３）の動作例を、図５Ｃには、図４における揮発促進処理（ステップＳ１０４）の動作例を示している。また、図５Ｄは、図４における除去液供給処理（ステップＳ１０５）の動作例を、図５Ｅは、図４におけるリンス処理（ステップＳ１０６）の動作例を、図５Ｆは、図４における乾燥処理（ステップＳ１０７）の動作例を示している。なお、図４に示す各処理手順は、制御装置６の制御に基づいて行われる。

図４に示すように、基板洗浄装置５では、まず、基板搬入処理が行われる（ステップＳ１０１）。かかる基板搬入処理では、基板搬送装置３ａが気体供給部２２の支持ピン２２ｄ上にウェハＷを載置した後、かかるウェハＷを回転保持機構２１の保持部２１ａが保持する。このときウェハＷは、回路形成面が上向きの状態で保持部２１ａに保持される。その後、駆動機構２１ｂによって回転保持機構２１が回転する。これにより、ウェハＷは、回転保持機構２１に水平保持された状態で回転保持機構２１とともに回転する。

つづいて、基板洗浄装置５では、溶剤供給処理が行われる（ステップＳ１０２）。溶剤供給処理は、成膜用処理液であるトップコート液をウェハＷに供給する前に、かかるトップコート液と親和性のあるＭＩＢＣをウェハＷに供給する処理である。

具体的には、液供給部３０Ａのノズル３１ＤがウェハＷの中央上方に位置し、その後、ノズル３１ＤからウェハＷの上面へＭＩＢＣが供給される。ウェハＷの上面へ供給されたＭＩＢＣは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの上面に塗り広げられる。

このように、トップコート液と親和性のあるＭＩＢＣを事前にウェハＷに塗り広げておくことで、後述する成膜用処理液供給処理において、トップコート液がウェハＷの上面に広がり易くなるとともに、パターンの隙間にも入り込み易くなる。したがって、トップコート液の使用量を削減することができるとともに、パターンの隙間に入り込んだパーティクルをより確実に除去することが可能となる。また、成膜用処理液供給処理の処理時間の短縮化を図ることもできる。

このように、トップコート膜をウェハＷの上面に短時間で効率的に塗り広げたい場合等には、上述した溶剤供給処理を行うことが好ましい。なお、溶剤供給処理は、必ずしも実施される必要はない。

なお、溶剤供給処理では、回収カップ４０（図３参照）の排液口４１が回収ライン１２ｂへ接続される。これにより、遠心力によってウェハＷ上から飛散したＭＩＢＣは、回収カップ４０の排液口４１から切替バルブ１５を介して回収ライン１２ｂへ排出される。

つづいて、基板洗浄装置５では、成膜用処理液供給処理が行われる（ステップＳ１０３）。かかる成膜用処理液供給処理では、液供給部３０Ａのノズル３１ＡがウェハＷの中央上方に位置する。その後、図５Ａに示すように、成膜用処理液であるトップコート液が、レジスト膜が形成されていない回路形成面であるウェハＷの上面へノズル３１Ａから供給される。

ウェハＷの上面へ供給されたトップコート液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの上面に塗り広げられる。これにより、図５Ｂに示すように、ウェハＷの上面全体にトップコート液の液膜が形成される。成膜用処理液供給処理が完了すると、ノズル３１ＡがウェハＷの外方へ移動する。

なお、成膜用処理液供給処理においては、回収カップ４０（図３参照）の排液口４１が廃液ライン１２ａへ接続される。これにより、遠心力によってウェハＷ上から飛散したトップコート液は、回収カップ４０の排液口４１から切替バルブ１５を介して廃液ライン１２ａへ排出される。

つづいて、基板洗浄装置５では、揮発促進処理が行われる（ステップＳ１０４）。かかる揮発促進処理は、ウェハＷの上面全体に液膜を形成するトップコート液に含まれる揮発成分の揮発を促進させる処理である。具体的には、図５Ｃに示すように、バルブ８ａ（図３参照）が所定時間開放されることによって、高温のＮ２ガスが気体供給部２２から回転するウェハＷの下面へ供給される。これにより、ウェハＷとともにトップコート液が加熱されて揮発成分の揮発が促進される。

また、減圧装置９（図３参照）によってチャンバ１０内が減圧状態となる。これによっても、揮発成分の揮発を促進させることができる。さらに、基板洗浄処理中においては、気流形成ユニット５０からダウンフローガスが供給される。かかるダウンフローガスによってチャンバ１０内の湿度を低下させることによっても、揮発成分の揮発を促進させることができる。

揮発成分が揮発すると、トップコート液は体積収縮しながら固化または硬化し、トップコート膜を形成する。これにより、ウェハＷ等に付着したパーティクルがウェハＷ等から引き離される。

このように、基板洗浄装置５では、成膜用処理液に含まれる揮発成分の揮発を促進させることによって、成膜用処理液が固化または硬化するまでの時間を短縮することができる。また、ウェハＷを加熱することにより、成膜用処理液に含まれる合成樹脂の収縮硬化が助長されるため、ウェハＷを加熱しない場合と比較して、成膜用処理液の収縮率を更に高めることができる。なお、気体供給部２２、減圧装置９、気流形成ユニット５０は、「揮発促進部」の一例である。

なお、ここでは、基板洗浄装置５が揮発促進処理を行う場合の例について示したが、揮発促進処理は省略可能である。すなわち、トップコート液が自然に固化または硬化するまで基板洗浄装置５を待機させておくこととしてもよい。また、ウェハＷの回転を停止させたり、トップコート液が振り切られてウェハＷの表面が露出することがない程度の回転数でウェハＷを回転させたりすることによって、トップコート液の揮発を促進させてもよい。

つづいて、基板洗浄装置５では、除去液供給処理が行われる（ステップＳ１０５）。かかる除去液供給処理では、図５Ｄに示すように、ノズル３１ＢがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ８ｃ（図３参照）が所定時間開放されることによって、除去液であるアルカリ現像液が液供給部３０Ｂのノズル３１Ｂから回転するウェハＷ上に供給される。これにより、ウェハＷ上に形成されたトップコート膜が溶解し、除去される。

また、このとき、ウェハＷ等およびパーティクルに同一極性のゼータ電位が生じるため、ウェハＷ等およびパーティクルが反発してパーティクルのウェハＷ等への再付着が防止される。

除去液供給処理では、回収カップ４０（図３参照）の排液口４１が回収ライン１２ｂへ接続される。これにより、遠心力によってウェハＷ上から飛散した除去液は、回収カップ４０の排液口４１から切替バルブ１５を介して回収ライン１２ｂへ排出される。回収ライン１２ｂへ排出された除去液は、再利用される。

なお、除去液の供給を開始してからトップコート膜が十分に除去されるまでの所定時間は排液口４１を廃液ライン１２ａに接続しておき、その後、排液口４１を回収ライン１２ｂに接続するようにしてもよい。これにより、再利用する除去液にトップコート膜が混入することを防止することができる。

つづいて、基板洗浄装置５では、ウェハＷの上面をＣＤＩＷですすぐリンス処理が行われる（ステップＳ１０６）。かかるリンス処理では、図５Ｅに示すように、ノズル３１ＥがウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ８ｄ（図３参照）が所定時間開放されることによって、液供給部３０Ｂのノズル３１Ｅから回転するウェハＷの上面へＣＤＩＷが供給され、ウェハＷ上に残存するトップコート膜やアルカリ現像液が洗い流される。

具体的には、ウェハＷ上に供給されたＣＤＩＷは、ウェハＷの回転によってウェハＷ上に拡散しながら、ウェハＷの外方へ飛散する。かかるリンス処理によって、溶解したトップコート膜やアルカリ現像液中に浮遊するパーティクルは、ＣＤＩＷとともにウェハＷから除去される。なお、このとき、気流形成ユニット５０によって形成されるダウンフローによってチャンバ１０内を速やかに排気することができる。リンス処理が完了すると、ノズル３１ＥがウェハＷの外方へ移動する。

つづいて、基板洗浄装置５では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０７）。かかる乾燥処理では、ウェハＷの回転速度を所定時間増加させることによってウェハＷの上面に残存するＣＤＩＷが振り切られて、ウェハＷが乾燥する（図５Ｆ参照）。その後、ウェハＷの回転が停止する。

そして、基板洗浄装置５では、基板搬出処理が行われる（ステップＳ１０８）。かかる基板搬出処理では、昇降機構２２ｃ（図３参照）によって気体供給部２２が上昇して、保持部２１ａによって保持されたウェハＷが支持ピン２２ｄ上に載置される。そして、支持ピン２２ｄ上に載置させたウェハＷが基板搬送装置３ａへ渡される。かかる基板搬出処理が完了すると、１枚のウェハＷについての基板洗浄処理が完了する。なお、ウェハＷは、回路形成面が露出した状態で基板洗浄装置５から搬出される。

上述してきたように、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５は、液供給部３０Ａ（第１の液供給部に相当）と液供給部３０Ｂ（第２の液供給部に相当）とを備える。液供給部３０Ａは、揮発成分を含みウェハＷ上に膜を形成するための処理液であるトップコート液をウェハＷへ供給する。液供給部３０Ｂは、液供給部３０ＡによってウェハＷに供給され、揮発成分が揮発することによってウェハＷ上で固化または硬化したトップコート液に対してトップコート液の全てを溶解させる除去液であるアルカリ現像液を供給する。したがって、第１の実施形態によれば、パターン倒れや下地膜の侵食を抑えつつ、ウェハＷに付着したパーティクルを除去することができる。

しかも、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５は、アルカリ性を有する除去液を用いることとした。これにより、ウェハＷ等とパーティクルとに同一極性のゼータ電位が生じてパーティクルの再付着が防止されるため、パーティクルの除去効率を高めることができる。

＜物理力を用いた洗浄方法との比較＞
ここで、物理力を用いた洗浄方法である２流体洗浄と、第１の実施形態に係る基板洗浄方法（以下、「本洗浄方法」と記載する）との比較結果について説明する。まず、比較条件について図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して説明する。図１２Ａおよび図１２Ｂは、本洗浄方法と２流体洗浄との比較条件の説明図である。

図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、パターン無しのウェハ（図１２Ａ参照）と、高さ０．５μｍ、幅０．５μｍのパターンが１．０μｍ間隔で形成されたパターン有りのウェハ（図１２Ｂ参照）とに対し、２流体洗浄と本洗浄方法とをそれぞれ行った場合における、各洗浄方法によるパーティクル除去率を比較した。パーティクルの粒径は、２００ｎｍである。

それぞれの洗浄方法は、「ダメージ無し条件」および「ダメージ有り条件」の２つの条件で実施した。「ダメージ無し条件」とは、ウェハ上に厚さ２ｎｍの熱酸化膜を形成するとともに、かかる熱酸化膜上に、高さ１００ｎｍ、幅４５ｎｍのサンプルパターンを形成し、かかるサンプルパターンを倒壊させない所定の力で洗浄を行った条件のことである。また、「ダメージ有り条件」とは、上記のサンプルパターンを倒壊させる所定の力で洗浄を行った条件のことである。

次に、比較結果を図１３に示す。図１３は、本洗浄方法と２流体洗浄との比較結果を示す図である。図１３においては、パターン無しウェハについてのパーティクル除去率を左下がり斜線のハッチングで示し、パターン有りウェハについてのパーティクル除去率を右下がり斜線のハッチングで示している。なお、本洗浄方法については、サンプルパターンの倒壊が発生しなかった。このため、本洗浄方法については、「ダメージ無し条件」の結果のみを示す。

図１３に示すように、パターン無しウェハに対する本洗浄方法、２流体洗浄（ダメージ無し条件）および２流体洗浄（ダメージ有り条件）のパーティクル除去率は、いずれも１００％に近い値であり、両洗浄方法に大きな違いは見られなかった。

一方、パターン有りウェハに対する２流体洗浄のパーティクル除去率は、ダメージ無し条件で約１７％程度、ダメージ有り条件でも約３２％とパターン無しウェハと比べて大幅に減少した。このように、パターン有りウェハのパーティクル除去率がパターン無しウェハの場合と比べて大幅に減少したことから、２流体洗浄では、パターンの隙間に入り込んだパーティクルが除去され難いことがわかる。

これに対し、本洗浄方法は、パターン有りウェハに対しても、パターン無しウェハの場合と同様、１００％に近い値を示した。このように、パターン無しウェハとパターン有りウェハとで、パーティクル除去率にほとんど変化がなかったことから、本洗浄方法によって、パターンの隙間に入り込んだパーティクルが適切に除去されたことがわかる。

このように、本洗浄方法によれば、２流体洗浄と比較して、パターンを倒壊させにくいばかりでなく、パターン間に入り込んだパーティクルを適切に除去することができる。

＜化学的作用を用いた洗浄方法との比較について＞
次に、化学的作用を用いた洗浄方法であるＳＣ１（アンモニア過水）による薬液洗浄と、本洗浄方法との比較について説明する。図１４および図１５は、本洗浄方法と薬液洗浄との比較結果を示す図である。図１４にはパーティクル除去率の比較結果を、図１５にはフィルムロスの比較結果をそれぞれ示している。フィルムロスとは、ウェハ上に形成された下地膜である熱酸化膜の侵食深さのことである。

なお、薬液洗浄については、アンモニアと水と過酸化水素水とをそれぞれ１：２：４０の割合で混合したＳＣ１を使用し、温度６０℃、供給時間６００秒の条件で洗浄を行った。また、本洗浄方法については、トップコート液の供給後、揮発促進処理を行ったうえで、アルカリ現像液の供給を１０秒間行った。ウェハには、図１２Ｂに示すパターン有りウェハを用いた。

図１４に示すように、薬液洗浄によるパーティクル除去率は、９７．５％であり、本洗浄方法のパーティクル除去率（９８．９％）と比べて僅かに低いものの、上述した２流体洗浄とは異なり、パターンの隙間に入り込んだパーティクルが適切に除去されていることがわかる。

一方、図１５に示すように、薬液洗浄を行った結果、７Ａ（オングストローム）のフィルムロスが生じたが、本洗浄方法を行ってもフィルムロスは生じなかった。このように、本洗浄方法は、下地膜を侵食することなく、パターンの隙間に入り込んだパーティクルを除去することが可能であることがわかる。

以上のように、本洗浄方法によれば、パターン倒れおよび下地膜の侵食を防止しつつ、パターンの隙間に入り込んだパーティクルを適切に除去することができるという点で、物理力を用いた洗浄方法や化学的作用を用いた洗浄方法よりも有効である。

なお、基板洗浄装置５は、ウェハＷに対して成膜用処理液を重ね塗りしてもよい。たとえば、基板洗浄装置５は、図４に示すステップＳ１０３の成膜用処理液供給処理およびステップＳ１０４の揮発促進処理を複数回繰り返した後で、ステップＳ１０５以降の処理を行うこととしてもよい。また、基板洗浄装置５は、図４に示すステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理を複数回繰り返した後で、ステップＳ１０６以降の処理を行うこととしてもよい。

（第２の実施形態）
ところで、上述してきた第１の実施形態では、トップコート液を加熱したり、チャンバ１０内の湿度を低下させたり、チャンバ１０内を減圧状態にしたりすることによって、トップコート液に含まれる揮発成分の揮発を促進することとした。しかし、揮発促進処理は、第１の実施形態において説明したものに限ったものではない。以下では、揮発促進処理の他の例について図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第２の実施形態に係る基板洗浄装置５Ａは、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５が備える各構成要素に加え、紫外線照射部６０を備える。紫外線照射部６０は、たとえばＵＶ（Ultra Violet）ランプであり、ウェハＷの上方に配置され、ウェハＷの上方からウェハＷの上面へ向けて紫外線を照射する。これにより、トップコート液が活性化して揮発成分の揮発が促進される。

このように、基板洗浄装置５Ａは、トップコート液に対して紫外線を照射することによって揮発成分の揮発を促進させる処理を揮発促進処理として行ってもよい。紫外線照射部６０は、揮発促進部の一例である。

なお、紫外線照射部６０は、液供給部３０Ａ，３０Ｂによる処理を阻害しないように、液供給部３０Ａ，３０Ｂのノズル３１Ａ，３１Ｄ，３１Ｂ，３１Ｅよりも高い位置に配置することが好ましい。もしくは、揮発促進処理を行う場合にのみウェハＷの上方に位置させるべく、紫外線照射部６０を移動可能に構成してもよい。

（第３の実施形態）
基板洗浄装置の構成は、上述してきた各実施形態において示した構成に限定されない。そこで、以下では、基板洗浄装置の他の構成について図７を用いて説明する。図７は、第３の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図７に示すように、第３の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｂは、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５が備えるチャンバ１０、基板保持部２０および回収カップ４０に代えて、チャンバ１０’、基板保持部２０’および回収カップ４０’を備える。さらに、基板洗浄装置５Ｂは、保持部材２１２によって保持されたウェハＷの上方を覆うトッププレート２１３を備える。

基板保持部２０’は、ウェハＷを回転可能に保持する回転保持機構２１’と、回転保持機構２１’によって保持されるウェハＷの下方を覆うアンダープレート２２’とを備える。

回転保持機構２１’は、アンダープレート２２’が挿通される本体部２１１と、本体部２１１に設けられ、アンダープレート２２’から離間させた状態でウェハＷを保持する保持部材２１２とを備える。

保持部材２１２は、ウェハＷの下面を支持する支持ピン２１２ａを複数（たとえば３個）備えており、かかる支持ピン２１２ａにウェハＷの下面を支持させることによってウェハＷを水平保持する。なお、ウェハＷは、回路形成面が上向きの状態で支持ピン２１２ａに支持される。

トッププレート２１３は、ウェハＷの上面を覆う大きさに形成され、中央には、液供給部３０Ａ，３０Ｂによって供給される処理液を通過させるための開口部２１３ａが設けられている。ウェハＷに処理液を供給する場合には、かかる開口部２１３ａからウェハＷの中央部へ処理液を供給する。トッププレート２１３は、トッププレート２１３を水平に支持するアーム２１３ｂと、アーム２１３ｂを旋回及び昇降させる駆動機構２１３ｃとを備える。

駆動機構２１３ｃがアーム２１３ｂを上昇させると、これに伴いトッププレート２１３が上昇してウェハＷから離隔する。一方、駆動機構２１３ｃがアーム２１３ｂを降下させると、トッププレート２１３がウェハＷに近接した位置で保持される。このように、トッププレート２１３は、ウェハＷの上面に近接しウェハＷの上方を覆う位置（以下、「処理位置」と記載する）と、ウェハＷの上面から離隔しウェハＷの上方を開放する位置（以下、「退避位置」と記載する）との間で移動することができる。

なお、回転保持機構２１’は、第１の実施形態に係る回転保持機構２１と同様、軸受２１ｃを介してチャンバ１０’および回収カップ４０’に回転可能に支持されるとともに、駆動機構２１ｂによって鉛直軸まわりに回転する。

アンダープレート２２’は、回転保持機構２１’によって保持されるウェハＷの下面を覆う大きさに形成された部材である。アンダープレート２２’の内部には、流路２２ｅが形成される。かかる流路２２ｅには、バルブ８ｅを介して成膜用処理液供給源７ｂに接続されるとともに、バルブ８ｉを介して溶剤供給源７ｈが接続される。そして、アンダープレート２２’は、これらの供給源からそれぞれ供給されるトップコート液およびＭＩＢＣを流路２２ｅを介してウェハＷの下面に供給する。

また、流路２２ｅには、バルブ８ｆを介してＣＤＩＷ供給源７ｄが接続されるとともに、バルブ８ｇを介して除去液供給源７ｃが接続される。そして、アンダープレート２２’は、これらの供給源からそれぞれ供給されるＣＤＩＷおよびアルカリ現像液を流路２２ｅを介してウェハＷの下面に供給することもできる。

アンダープレート２２’の基端部には、アンダープレート２２’を鉛直方向に移動させる昇降機構２２ｃが設けられる。かかる昇降機構２２ｃによって、アンダープレート２２’は、ウェハＷの下面に近接した位置（以下、「処理位置」と記載する）と、ウェハＷの下面から離隔した位置（以下、「退避位置」と記載する）との間で位置を変更することができる。

また、第３の実施形態では、減圧装置９が、チャンバ１０の排気口１１に代えて、回収カップ４０’の排気口４２に接続される。減圧装置９は、後述する基板洗浄処理において回収カップ４０’とトッププレート２１３とによって形成される処理空間内の吸気を排気口４２を介して行うことにより、かかる処理空間内を減圧状態とする。

次に、第３の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｂが実行する基板洗浄処理の内容について説明する。図８は、第３の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｂの動作説明図である。

図８に示すように、トッププレート２１３およびアンダープレート２２’がそれぞれ処理位置に位置する。すなわち、トッププレート２１３がウェハＷの上面に近接しウェハＷの上方を覆う位置に、アンダープレート２２’がウェハＷの下面に近接した位置に、それぞれ位置する。これにより、トッププレート２１３とウェハＷの上面との間、および、アンダープレート２２’とウェハＷの下面との間には、それぞれ１ｍｍ程度の狭い隙間が形成される。

つづいて、駆動機構２１ｂ（図７参照）によって本体部２１１が回転することにより、保持部材２１２およびウェハＷが回転する。そして、ノズル３１ＤがウェハＷの中央上方に位置した後、ノズル３１ＤからウェハＷの上面へＭＩＢＣが供給されるとともに、アンダープレート２２’からウェハＷの下面へＭＩＢＣが供給される。

ノズル３１Ｄおよびアンダープレート２２’からそれぞれ供給されたＭＩＢＣは、ウェハＷの回転による遠心力によってウェハＷの外周方向へ拡散する。これにより、ウェハＷの上面にＭＩＢＣが液盛りされるとともに、アンダープレート２２’とウェハＷの下面との間に形成された隙間がＭＩＢＣで満たされた状態となる。

つづいて、ノズル３１ＡがウェハＷの中央上方に位置した後、ノズル３１ＡからウェハＷの上面へトップコート液が供給されるとともに、アンダープレート２２’からウェハＷの下面へトップコート液が供給される。

ノズル３１Ａおよびアンダープレート２２’からそれぞれ供給されたトップコート液は、ウェハＷの回転による遠心力によってウェハＷの外周方向へ拡散する。これにより、ウェハＷの上面にトップコート液が液盛りされるとともに、アンダープレート２２’とウェハＷの下面との間に形成された隙間がトップコート液で満たされた状態となる。かかる処理が完了すると、ノズル３１ＡがウェハＷの外方へ移動する。

アンダープレート２２’には、加熱部２３が設けられており、かかる加熱部２３によって揮発成分促進処理が行われる。すなわち、加熱部２３によってトップコート液が加熱される。このときの加熱温度は、たとえば９０℃である。これにより、トップコート液に含まれる揮発成分の揮発が促進される。このように、加熱部２３は、揮発促進部の一例である。

また、揮発促進処理として、減圧装置９を作動させてチャンバ１０’内を減圧状態とする処理も併せて行われる。第３の実施形態では、回収カップ４０’およびトッププレート２１３により比較的狭い処理空間が形成される。減圧装置９は、かかる処理空間内の吸気を排気口４２を介して行うことにより、かかる処理空間内を容易に減圧状態とする。

また、気流形成ユニット５０から供給されるダウンフローガスは、トッププレート２１３に形成された開口部２１３ａを介して上記の処理空間へ供給される。このため、かかるダウンフローガスによって処理空間内の湿度が低下することによっても、揮発成分の揮発を促進させることができる。なお、ここでは、ダウンフローガスが気流形成ユニット５０から供給される場合の例を示したが、ダウンフローガスは、たとえば、液供給部３０Ａ（または液供給部３０Ｂ）のノズル３１Ａ（またはノズル３１Ｂ）から供給されてもよい。

つづいて、ノズル３１ＢがウェハＷの中央上方に位置した後、ノズル３１Ｂおよびアンダープレート２２’からウェハＷの上面および下面に対して除去液であるアルカリ現像液が供給される。ウェハＷ上に供給されたアルカリ現像液は、ウェハＷの回転によってウェハＷ上に拡散し、ウェハＷ上に形成されたトップコート膜を溶解しつつ、溶解されたトップコート膜とともにウェハＷの外方へ飛散する。なお、このとき、トッププレート２１３を退避位置に移動させてウェハＷの上方を開放することで、ダウンフローにより速やかにチャンバ１０内を排気することができる。

つづいて、ノズル３１ＥがウェハＷの中央上方に位置した後、ノズル３１Ｅおよびアンダープレート２２’からウェハＷの上面および下面に対してＣＤＩＷが給される。これにより、ウェハＷ上に残存するトップコート膜やアルカリ現像液がＣＤＩＷによってウェハＷ上から洗い流される。かかる処理が完了すると、ノズル３１ＥがウェハＷの外方へ移動する。

その後、第１の実施形態に係る基板洗浄装置５と同様に、乾燥処理および基板搬出処理が行われて基板洗浄処理が完了する。

このように、第３の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｂは、ウェハＷの上面を覆うとともに、液供給部３０Ａによって供給されるトップコート液を通過させる開口部２１３ａが形成されたトッププレート２１３を備える。そして、液供給部３０Ａは、トッププレート２１３に形成された開口部２１３ａを介してウェハＷに対してトップコート液を供給することとした。

また、第３の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｂは、ウェハＷの下面を覆うとともに、ウェハＷに供給されたトップコート液を加熱するための加熱部２３が設けられたアンダープレート２２’を備える。これにより、基板洗浄装置５Ｂは、アンダープレート２２’に設けられた加熱部２３を用いて揮発促進処理を行うことができる。

なお、アンダープレート２２’とウェハＷの下面との間に供給される液体は、トップコート液に限らず、純水等であってもよい。そして、基板洗浄装置５Ｂは、ウェハＷ上にトップコート液を液盛りした後、アンダープレート２２’からウェハＷの下面に対してＨＤＩＷ（９０℃程度の純水）を供給することによって、ウェハＷを加熱してトップコート液に含まれる揮発成分の揮発を促進させることとしてもよい。

また、トップコート液を液盛りした後、アンダープレート２２’とウェハＷの下面との間に高温の気体（Ｎ２ガスなど）を供給することによって、ウェハＷを介してトップコート液を加熱するようにしてもよい。また、加熱部２３を備えるアンダープレート２２’（加熱板に相当）をウェハＷに接触させることによって、アンダープレート２２’がウェハＷを直接加熱するようにしてもよい。

また、トッププレート２１３の下部にＵＶ照射部を設けてもよい。これにより、第２の実施形態と同様に、ＵＶ照射部から照射される紫外線によってトップコート液を活性化させて、揮発成分の揮発を促進させることができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る基板洗浄装置について図９を用いて説明する。図９は、第４の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。

図９に示すように、第４の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｃは、基板洗浄装置５（図３参照）が備える液供給部３０Ｂに代えて、液供給部３０Ｂ’を備える。

液供給部３０Ｂ’は、ノズル３１Ｂおよびノズル３１Ｅに加え、ノズル３１Ｃをさらに備える。ノズル３１Ｃは、アーム３２Ｂに対して斜めに支持されており、ノズル３１ＢがウェハＷの中央上方に位置した場合に、吐出口がウェハＷの周縁方向を向くように構成される。なお、ノズル３１Ｃは、第３の液供給部の一例である。

ノズル３１Ｃには、図示しないバルブを介して除去液供給源７ｃ（図３参照）が接続される。そして、ノズル３１Ｃは、除去液供給源７ｃから供給されるアルカリ現像液をウェハＷの周縁方向へ吐出する。これにより、保持部２１ａを洗浄するのに十分な流量・流速のアルカリ現像液が保持部２１ａに供給される。

なお、ノズル３１Ｃに接続されるバルブは、ノズル３１Ｂに接続されるバルブ８ｃ（図３参照）とは異なるバルブである。したがって、アルカリ現像液の供給開始タイミングおよび供給停止タイミングをノズル３１Ｂとノズル３１Ｃとで個別に制御することができる。基板洗浄装置５Ｃのその他の構成は、基板洗浄装置５と同じであるためここでの説明は省略する。

第４の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｃは、制御装置６による制御に従い、液供給部３０Ｂ’を用いた保持部２１ａの洗浄処理を行う。具体的には、上述した除去液供給処理（図４のステップＳ１０４）において、ノズル３１ＢがウェハＷの中央上方に位置した後、ノズル３１Ｃに接続される図示しないバルブとバルブ８ｃ（図３参照）とが所定時間開放されることにより、除去液であるアルカリ現像液が、ノズル３１Ｂから回転するウェハＷ上に供給されるとともにノズル３１Ｃから回転する保持部２１ａに供給される。

これにより、保持部２１ａに付着したトップコート膜が溶解し、保持部２１ａから除去される。すなわち、保持部２１ａが洗浄される。

ノズル３１Ｃに接続されるバルブは、バルブ８ｃ（図３参照）よりも先に閉鎖される。これにより、ノズル３１Ｃから保持部２１ａへのアルカリ現像液の供給が、ノズル３１ＢからウェハＷへのアルカリ現像液の供給よりも先に停止する。

これにより、保持部２１ａに付着したトップコート膜がノズル３１Ｃから供給されるアルカリ現像液によってウェハＷに飛散したとしても、ノズル３１Ｂから供給されるアルカリ現像液によってウェハＷへの付着を防止するとともに、洗い流すことができる。

このように、第４の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｃによれば、保持部２１ａに対してアルカリ現像液を供給するノズル３１Ｃをさらに備えることとしたため、保持部２１ａに付着したトップコート膜を除去することができ、ウェハＷの汚損や発塵等を防止することができる。

なお、ここでは、ノズル３１ＢからウェハＷへのアルカリ現像液の供給が停止される前に、ノズル３１Ｃから保持部２１ａへのアルカリ現像液の供給を停止する場合の例を示したが、ノズル３１Ｃの停止タイミングは、これに限ったものではない。たとえば、ノズル３１Ｃから保持部２１ａへのアルカリ現像液の供給は、リンス処理が終了する前、つまり、ノズル３１ＢからウェハＷへのＣＤＩＷの供給が停止される前に停止してもよい。かかる場合であっても、保持部２１ａからウェハＷ上に飛散したトップコート膜をノズル３１Ｂから供給されるＣＤＩＷによって洗い流すことができる。

このように、ノズル３１Ｃから保持部２１ａへのアルカリ現像液の供給は、ノズル３１ＢからウェハＷへの処理液（アルカリ現像液またはＣＤＩＷ）の供給が停止される前に停止すればよい。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る基板洗浄装置について説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂは、第５の実施形態に係る回転保持機構の構成を示す模式図である。

図１０Ａに示すように、第５の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｄは、基板洗浄装置５（図３参照）が備える回転保持機構２１に代えて、回転保持機構２１''を備える。基板洗浄装置５Ｄのその他の構成は、基板洗浄装置５と同じであるためここでの説明は省略する。

回転保持機構２１''は、回転保持機構２１が備える保持部２１ａに代えて、ウェハＷを保持する第１の保持部２１ｅと、第１の保持部２１ｅと独立して動作可能な第２の保持部２１ｆとを備える。

第１の保持部２１ｅは、ウェハＷの周方向に沿って等間隔で複数個、ここでは、１２０度間隔で３つ設けられており、ウェハＷの径方向に沿って移動可能に構成される。また、第２の保持部２１ｆは、第１の保持部２１ｅ間に等間隔で配置されており、第１の保持部２１ｅと同様にウェハＷの径方向に沿って移動可能に構成される。

このように、第５の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｄは、独立して動作可能な２つの保持部を備えており、これらを用いてウェハＷの持ち替えを行うことができる。

たとえば、図１０Ａには、ウェハＷが第１の保持部２１ｅによって保持された状態を示している。かかる状態において、第２の保持部２１ｆをウェハＷに近づく方向へ移動させた後、第１の保持部２１ｅをウェハＷから遠ざかる方向へ移動させることにより、図１０Ｂに示すように、ウェハＷを第１の保持部２１ｅから第２の保持部２１ｆに持ち替えることができる。

つづいて、ウェハＷの持ち替えを行うタイミングについて図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ａは、ウェハＷの持ち替えタイミングを示す図である。また、図１１Ｂは、ウェハＷの持ち替えタイミングの他の例を示す図である。

図１１Ａに示すように、第１の保持部２１ｅおよび第２の保持部２１ｆ間でのウェハＷの持ち替えは、除去液供給処理（図４のステップＳ１０５）中の所定のタイミングで行われる。具体的には、除去液供給処理の開始後、アルカリ現像液によってトップコート膜がある程度洗い流され、第２の保持部２１ｆにトップコート膜が付着するおそれがなくなったタイミングで、第２の保持部２１ｆをウェハＷに近づく方向へ移動させ、その後、第１の保持部２１ｅをウェハＷから遠ざかる方向へ移動させる。

このように、第５の実施形態では、第１の保持部２１ｅおよび第２の保持部２１ｆ間でウェハＷの持ち替えを行う。このため、仮に、第１の保持部２１ｅにトップコート膜が付着していたとしても、第２の保持部２１ｆへの持ち替えを行うことにより、ウェハＷの汚損や発塵等を防止することができる。

なお、第１の保持部２１ｅから第２の保持部２１ｆへの持ち替えは、図１１Ｂに示すように、揮発促進処理の終了直後に行ってもよい。トップコート液は、固体化することによって第２の保持部２１ｆに付着し難くなるため、揮発促進処理の完了直後に行ったとしても、ウェハＷの汚損や発塵等を防止することができる。

また、基板洗浄装置５Ｄは、第４の実施形態に係る基板洗浄装置５Ｃのように、第１の保持部２１ｅにアルカリ除去液を供給するノズルを備えていてもよく、かかるノズルを用いて第１の保持部２１ｅを定期的に洗浄することとしてもよい。なお、かかる洗浄処理は、チャンバ内にウェハＷが存在しない状態で行うことが好ましい。

（その他の実施形態）
ところで、上述してきた各実施形態では、回転保持機構が、ウェハＷの周縁部を保持するメカニカルチャックである場合の例について示した。しかし、回転保持機構は、メカニカルチャックに限らず、ウェハＷを吸着保持するバキュームチャックであってもよい。

さらに、かかるバキュームチャックは、加熱機構を備えていてもよい。これにより、吸着保持したウェハＷを直接的に加熱することができるため、トップコート液に含まれる揮発成分の揮発をより効果的に促進させることができる。

また、上述した保持部２１ａ，２１ｅ，２１ｆと同様の保持部をバキュームチャックに設け、バキュームチャックと保持部との間でウェハＷの持ち替えを行なってもよい。かかる場合、成膜用処理液供給処理（図４のステップＳ１０３）においては、ウェハＷの上面と接触する部位がなく、ウェハＷの上面全体にトップコート液を塗り広げることのできるバキュームチャックを用いることが好ましく、除去液供給処理（図４のステップＳ１０５）においては、ウェハＷの裏面を洗浄することが容易な保持部を用いることが好ましい。したがって、揮発促進処理の完了後、バキュームチャックから保持部への持ち替えを行うことが好ましい。

ところで、上述してきた各実施形態では、成膜用処理液としてトップコート液を用いる場合の例について説明したが、成膜用処理液は、トップコート液に限定されない。

たとえば、成膜用処理液は、フェノール樹脂を含む処理液であってもよい。かかるフェノール樹脂も上述したアクリル樹脂と同様に硬化収縮を引き起こすため、トップコート液と同様、パーティクルに引っ張り力を与えるという点で有効である。

フェノール樹脂を含む成膜用処理液としては、たとえばレジスト液がある。レジスト液は、ウェハＷ上にレジスト膜を形成するための成膜用処理液である。具体的には、レジスト液には、ノボラック型フェノール樹脂が含まれる。

なお、レジスト液を成膜用処理液として用いる場合には、レジスト液を溶解させることのできるシンナーを除去液として用いればよい。除去液としてシンナーを用いる場合、除去液供給処理後のリンス処理を省略することが可能である。また、レジスト液を成膜用処理液として用いる場合には、ウェハＷ上に形成されたレジスト膜に対して全面露光等の露光処理を行った後に除去液を供給することとしてもよい。かかる場合、除去液は、現像液でもシンナーでもよい。

成膜用処理液に含まれる合成樹脂は、硬化収縮するものであればよく、上記のアクリル樹脂やフェノール樹脂に限定されない。たとえば、成膜用処理液に含まれる合成樹脂は、エポキシ樹脂、メラニン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリアミド、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド等であってもよい。

また、成膜用処理液として、反射防止膜液を用いてもよい。反射防止膜液とは、ウェハＷ上に反射防止膜を形成するための成膜用処理液である。なお、反射防止膜とは、ウェハＷの表面反射を軽減し、透過率を増加させるための保護膜である。かかる反射防止膜液を成膜用処理液として用いる場合には、反射防止膜液を溶解させることのできる純水（たとえば、ＣＤＩＷまたはＨＤＩＷ）を除去液として用いることができる。

また、成膜用処理液は、揮発成分および合成樹脂に加え、ウェハＷやウェハＷ上に構成される材料あるいはウェハＷ上に付着する異物を溶解する所定の薬液をさらに含んでいてもよい。ここで、「ウェハＷ上に構成される材料」とは、たとえばウェハＷの下地膜であり、「ウェハＷ上に付着する異物」とは、たとえば粒子状の金属系汚染物（パーティクル）である。また、「所定の薬液」としては、たとえばフッ化水素、フッ化アンモニウム、塩酸、硫酸、過酸化水素水、リン酸、酢酸、硝酸、水酸化アンモニウム等がある。これらの薬液によって下地膜やパーティクルの表面が溶解されることにより、パーティクルの付着力が弱まるため、パーティクルを除去し易い状態にすることができる。

「所定の薬液」は、化学的作用を用いて洗浄を行う通常の薬液洗浄における薬液と比較してエッチング量の少ない条件で使用される。このため、通常の薬液洗浄と比較して下地膜への侵食を抑えつつ、より効果的なパーティクル除去を行うことができる。

また、上述してきた各実施形態では、除去液としてアルカリ現像液を用いた場合の例について説明してきたが、除去液は、アルカリ現像液に過酸化水素水を加えたものであってもよい。このように、アルカリ現像液に過酸化水素水を加えることによって、アルカリ現像液によるウェハ表面の面荒れを抑制することができる。

また、除去液は、シンナー、トルエン、酢酸エステル類、アルコール類、グリコール類（プロピレングリコールモノメチルエーテル）等の有機溶剤であってもよいし、酢酸、蟻酸、ヒドロキシ酢酸等の酸性現像液であってもよい。

さらに、除去液は、界面活性剤をさらに含んでいてもよい。界面活性剤には表面張力を弱める働きがあるため、パーティクルのウェハＷ等への再付着を抑制することができる。

また、上述してきた各実施形態では、ウェハＷを回転可能に保持する基板保持部を用いてウェハＷを回転させ、回転に伴う遠心力によってトップコート等の処理液をウェハＷ上に塗り広げることとした。しかし、これに限ったものではなく、たとえばスリットノズルを用いて、ウェハＷを回転させることなく処理液をウェハＷ上に塗り広げてもよい。かかる場合、基板保持部は回転機構を備えなくてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

Ｗ ウェハ
５ 基板洗浄装置
６ 制御装置
９ 減圧装置
１０ チャンバ
１１ 排気口
２０ 基板保持部
２１ 回転保持機構
２２ 気体供給部
３０Ａ，３０Ｂ 液供給部
３１Ａ〜３１Ｅ ノズル
４０ 回収カップ
４１ 排液口
４２ 排気口
５０ 気流形成ユニット
１００ 基板洗浄システム

Claims (25)

1. 揮発成分と固化または硬化する際に体積が収縮する性質を有する合成樹脂とを含み基板上に膜を形成するための処理液を前記基板へ供給する第１の液供給部と、
   前記第１の液供給部によって前記基板に供給され、前記揮発成分が揮発することによって前記基板上で固化または硬化した処理液に対して該処理液の全てを溶解させる除去液を供給し、前記基板上に残存する前記溶解した処理液及び前記除去液を前記基板上から除去するリンス液を前記基板へ供給する第２の液供給部と
   を備え、
   前記第１の液供給部より供給されて前記基板上のパターンを覆った処理液が固化または硬化するときの前記合成樹脂の体積収縮により生じる歪みによって、前記パターンに付着したパーティクルを前記パターンから引き離すこと
   を特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記基板を保持する基板保持部と、
   前記第１の液供給部、前記第２の液供給部および前記基板保持部を収容するチャンバと
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記基板保持部は、前記基板の周縁部を保持する保持機構を備えており、
   前記保持機構に対して前記除去液を供給する第３の液供給部
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
4. 前記基板保持部は、
   前記基板を保持する第１の保持部と、前記第１の保持部と独立して動作可能な第２の保持部とを備えることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
5. 前記基板保持部は、
   前記基板を吸着保持する吸着保持部であり、吸着保持した前記基板を加熱する加熱機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
6. 前記第１の液供給部によって供給される処理液と親和性のある溶剤を前記基板へ供給する溶剤供給部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
7. 前記処理液に含まれる合成樹脂は、アクリル樹脂であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
8. 前記処理液は、トップコート液であることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄装置。
9. 前記処理液に含まれる合成樹脂は、フェノール樹脂であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
10. 前記処理液は、レジスト液であることを特徴とする請求項９に記載の基板洗浄装置。
11. 前記処理液は、
    前記基板、前記基板上に構成される材料または前記基板上に付着する異物を溶解する所定の薬液をさらに含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
12. 前記除去液は、アルカリ性の液体であること
    を特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
13. 前記除去液は、アンモニア、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、コリン水溶液の少なくとも一つを含むこと
    を特徴とする請求項１２に記載の基板洗浄装置。
14. 前記除去液は、有機溶剤であること
    を特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
15. 前記処理液に含まれる揮発成分の揮発を促進させる揮発促進部
    をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
16. 前記揮発促進部は、前記処理液を加熱することによって前記揮発成分の揮発を促進させること
    を特徴とする請求項１５に記載の基板洗浄装置。
17. 前記揮発促進部は、高温の流体を前記基板の下面に供給することによって前記基板を加熱して前記揮発成分の揮発を促進させること
    を特徴とする請求項１６に記載の基板洗浄装置。
18. 前記揮発促進部は、装置内部を減圧することによって前記揮発成分の揮発を促進させること
    を特徴とする請求項１５に記載の基板洗浄装置。
19. 前記揮発促進部は、装置内部の湿度を低下させることによって前記揮発成分の揮発を促進させること
    を特徴とする請求項１５に記載の基板洗浄装置。
20. 前記揮発促進部は、前記処理液に対して紫外線を照射することによって前記揮発成分の揮発を促進させること
    を特徴とする請求項１５に記載の基板洗浄装置。
21. 基板を洗浄する基板洗浄装置と、
    前記基板洗浄装置を制御する制御部と
    を備え、
    前記基板洗浄装置は、
    揮発成分と固化または硬化する際に体積が収縮する性質を有する合成樹脂とを含み基板上に膜を形成するための処理液を前記基板へ供給する第１の液供給部と、
    前記第１の液供給部によって前記基板に供給され、前記揮発成分が揮発することによって前記基板上で固化または硬化した処理液に対して該処理液の全てを溶解させる除去液を供給し、前記基板上に残存する前記溶解した処理液及び前記除去液を前記基板上から除去するリンス液を前記基板へ供給する第２の液供給部と
    を備え、
    前記第１の液供給部より供給されて前記基板上のパターンを覆った処理液が固化または硬化するときの前記合成樹脂の体積収縮により生じる歪みによって、前記パターンに付着したパーティクルを前記パターンから引き離すこと
    を特徴とする基板洗浄システム。
22. 揮発成分と固化または硬化する際に体積が収縮する性質を有する合成樹脂と含み基板上に膜を形成するための処理液を前記基板へ供給する第１の液供給工程と、
    前記第１の液供給工程において前記基板に供給され、前記揮発成分が揮発することによって前記基板上で固化または硬化した処理液に対して該処理液の全てを溶解させる除去液を供給し、前記基板上に残存する前記溶解した処理液及び前記除去液を前記基板上から除去するリンス液を前記基板へ供給する第２の液供給工程と
    を含み、
    前記第１の液供給工程において供給されて前記基板上のパターンを覆った処理液が固化または硬化するときの前記合成樹脂の体積収縮により生じる歪みによって、前記パターンに付着したパーティクルを前記パターンから引き離すこと
    を特徴とする基板洗浄方法。
23. 前記処理液に含まれる合成樹脂は、アクリル樹脂であることを特徴とする請求項２２に記載の基板洗浄方法。
24. 前記処理液に含まれる合成樹脂は、フェノール樹脂であることを特徴とする請求項２２に記載の基板洗浄方法。
25. コンピュータ上で動作し、基板洗浄装置を制御するプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
    前記プログラムは、実行時に、請求項２２〜２４のいずれか一つに記載の基板洗浄方法が行われるように、コンピュータに前記基板洗浄装置を制御させること
    を特徴とする記憶媒体。

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