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公開番号2025032737
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2023138194
出願日2023-08-28
発明の名称基板処理方法および基板処理システム
出願人株式会社SCREENホールディングス
代理人個人,個人
主分類H01L 21/304 20060101AFI20250305BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】処理流体の消費量を削減して環境負荷を軽減しながら歩留まりの向上を図る。
【解決手段】本発明に係る基板処理方法および基板処理システムでは、薬液処理とリンス処理との間で、予備有機溶媒供給処理が実行される。そして、リンス処理後に有機溶媒を用いた置換処理および液盛り処理(液膜形成処理)が実行され、液膜が形成される。このとき、パターン内にリンス液が残留することがあるが、リンス液の残留位置はパターンの内底面ではなく、鉛直方向において2種類の有機溶媒を含む液層(=IPA+DIW)に挟まれた位置となる。残留液を構成するリンス液はそれらの液層との間で相互拡散し、残留液フリーとなる。その状態で、超臨界状態の処理流体による乾燥処理が実行される。
【選択図】図6

特許請求の範囲【請求項１】
パターンが形成されたパターン形成面を有する基板を処理する基板処理方法であって
（ａ）湿式処理装置において、前記パターン形成面への薬液の供給による前記基板の薬液処理、前記パターン形成面への有機溶剤の供給による予備有機溶媒供給処理、前記パターン形成面へのリンス液の供給によるリンス処理、前記パターン形成面への前記有機溶剤の供給による置換処理、および前記パターン形成面への前記有機溶剤の液盛り処理を、この順序で実行する工程と
（ｂ）前記液盛り処理により前記パターン形成面上において前記有機溶剤が液盛り状態となっているまま、前記湿式処理装置から前記基板を超臨界処理装置に搬送する工程と
（ｃ）前記超臨界処理装置において、前記液盛り状態の前記パターン形成面に超臨界状態の処理流体を接触させることで、前記基板を乾燥させる工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記予備有機溶媒供給処理で使用する前記有機溶媒、前記置換処理で使用する前記有機溶媒、および前記液盛り処理で使用する前記有機溶媒は同一種類である、基板処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理方法であって、
前記予備有機溶媒供給処理で使用する前記有機溶媒、前記置換処理で使用する前記有機溶媒、および前記液盛り処理で使用する前記有機溶媒は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である、基板処理方法。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理方法であって
（ｄ）前記パターン形成面に前記超臨界状態の前記処理流体を接触させる前に、前記液盛り状態を維持しながら前記基板に振動を付与することで、前記パターンに残留する前記リンス液を前記有機溶剤に混合させる工程をさらに備える、基板処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）の少なくとも１つにおいて、液盛り状態を維持しつつ前記パターン内を温める、基板処理方法。
【請求項６】
パターンが形成されたパターン形成面を有する基板を処理する基板処理システムであって、
前記パターン形成面への薬液の供給による前記基板の薬液処理、前記パターン形成面への有機溶剤の供給による予備有機溶媒供給処理、前記パターン形成面へのリンス液の供給によるリンス処理、前記パターン形成面への前記有機溶剤の供給による置換処理、および前記パターン形成面に前記有機溶剤を盛った液盛り状態を作り出す液盛り処理を、この順序で実行する湿式処理装置と、
前記液盛り状態の前記パターン形成面に超臨界状態の処理流体を接触させることで、前記基板を乾燥させる超臨界処理装置と、
前記液盛り状態のまま、前記湿式処理装置から前記基板を超臨界処理装置に搬送する基板搬送装置と、
を備えることを特徴とする基板処理システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、処理チャンバ内で基板を乾燥させる技術に関するものであり、特に液膜で覆われた基板を超臨界状態の処理流体で処理するプロセスに関するものである。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体基板、表示装置用ガラス基板等の各種基板の処理工程には、基板の表面を各種の処理流体によって処理するものが含まれる。処理流体として薬液やリンス液などの液体を用いる湿式処理が従来から広く行われている。近年では、当該湿式処理後の基板を乾燥させるために、超臨界状態の処理流体を用いた処理も実用化されている。特に、微細パターンが形成されたパターン形成面を有する基板の乾燥処理においては、有益である。というのも、超臨界状態の処理流体は、液体に比べて表面張力が低く、パターンの隙間の奥まで入り込むという特性を有しているからである。当該処理流体を用いることで、効率よく乾燥処理を行うことが可能である。また、乾燥時において表面張力に起因するパターン倒壊の発生リスクを低減させることも可能である。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の基板処理システムでは、本発明の「湿式処理装置」の一例として基板現像装置が設けられている。この基板現像装置では、当該装置内での最終処理として、リンス液により濡れている基板に対し、本発明の「有機溶媒」の一例であるＩＰＡ（イソプロピルアルコール：isopropylalcohol）液が供給される。これにより、ＩＰＡ置換が実行され、基板の表面からリンス液が除去される。また、基板の表面にＩＰＡ液を盛った液盛り状態が作り出される。つまり、ＩＰＡ液を含む液膜がパドル状に形成される。その結果、基板の表面はＩＰＡ液で濡れた状態で維持される。そして、液盛り状態が維持されたまま基板は基板搬送装置により本発明の「超臨界処理装置」の一例に相当する基板乾燥装置に搬送され、超臨界状態の処理流体による乾燥処理が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－２０１３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板現像装置や基板洗浄装置などの湿式処理装置において、ＩＰＡ置換によりリンス液などの液体がパターンの内部から完全に排出されるのが望ましい。しかしながら、パターンの内底面に液体が残留することがある。このように残留する液体（以下「残留液」という）を残したまま基板を基板乾燥装置（超臨界処理装置）に搬入し、超臨界乾燥処理を実行すると、次のような問題が発生することがある。つまり、液膜を構成する液体成分と超臨界状態の処理流体との置換が不完全になりやすい。そのため、それをカバーするために、処理流体の使用量を増大させるという対応策が考えられる。しかしながら、これはランニングコストの増大を招くとともに、大きな環境負荷を社会に与えてしまう。
【０００６】
また、処理流体の使用量を増大させたとしても、パターンの内底面に残留液がそのまま残り、これがパターン倒壊の要因となることもあった。このため、残留液の存在が製品歩留まりの低下の主要因のひとつになっている。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、湿式処理を受けた基板の表面に有機溶剤を盛った状態の基板を湿式処理装置から超臨界処理装置に搬送し、超臨界状態の処理流体を用いて基板を乾燥させる基板処理システムにおいて、処理流体の消費量を削減して環境負荷を軽減しながら歩留まりの向上を図ることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一の態様は、パターンが形成されたパターン形成面を有する基板を処理する基板処理方法であって、（ａ）湿式処理装置において、パターン形成面への薬液の供給による基板の薬液処理、パターン形成面への有機溶剤の供給による予備有機溶媒供給処理、パターン形成面へのリンス液の供給によるリンス処理、パターン形成面への有機溶剤の供給による置換処理、およびパターン形成面への有機溶剤の液盛り処理を、この順序で実行する工程と、（ｂ）液盛り処理によりパターン形成面上において有機溶剤が液盛り状態となっているまま、湿式処理装置から基板を超臨界処理装置に搬送する工程と、（ｃ）超臨界処理装置において、液盛り状態のパターン形成面に超臨界状態の処理流体を接触させることで、基板を乾燥させる工程と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明の他の態様は、パターンが形成されたパターン形成面を有する基板を処理する基板処理システムであって、パターン形成面への薬液の供給による基板の薬液処理、パターン形成面への有機溶剤の供給による予備有機溶媒供給処理、パターン形成面へのリンス液の供給によるリンス処理、パターン形成面への有機溶剤の供給による置換処理、およびパターン形成面に有機溶剤を盛った液盛り状態を作り出す液盛り処理を、この順序で実行する湿式処理装置と、液盛り状態のパターン形成面に超臨界状態の処理流体を接触させることで、基板を乾燥させる超臨界処理装置と、液盛り状態のまま、湿式処理装置から基板を超臨界処理装置に搬送する基板搬送装置と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
従来では、湿式処理装置において、パターン形成面への薬液の供給により薬液処理が実行された後で、リンス処理、置換処理および液盛り処理がこの順序で実行されていた。このため、パターンの内底面にリンス液が残留することがあった。この残留液が処理流体の消費増大や製品の歩留まり低下を招く要因となる。そこで、本発明では、薬液処理とリンス処理との間で、予備有機溶媒供給処理が実行される。このため、パターン内にリンス液が残留したとしても、リンス液の残留位置はパターンの内底面ではなく、後で説明する図７（ｂ）に示すように、鉛直方向において２種類の液層に挟まれた位置となる。この２種類のうち鉛直下方側の液層は、予備有機溶媒供給処理で使用された有機溶媒の層または当該有機溶媒とリンス液との混合層である。もう一方の液層は置換処理で使用された有機溶媒の層または当該有機溶媒とリンス液との混合層である。したがって、液盛り状態の基板が超臨界処理装置に搬送され、超臨界状態の処理流体を接触するまでに残留液を構成するリンス液は鉛直方向に隣接する２つの液層との間で相互拡散され、有機溶媒に混合される。その結果、パターンの内底面での残留液が存在しない状態、いわゆる残留液フリーで、超臨界状態の処理流体による乾燥処理が実行される。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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