JP6125348B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面から汚染物質を除去する基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルタ用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板などの精密電子装置用基板の製造工程では、基板の表面から汚染物質を除去する洗浄処理が行われる。特に、基板の表面に薄膜を形成した後、当該薄膜を剥離して、基板の表面から薄膜とともに汚染物質を除去する洗浄方法が、特許文献１〜４に記載されている。

このような洗浄方法においては、基板の表面から薄膜を剥離するための機構が必要となる。例えば、特許文献１では、吸着または粘着性の一対のローラーを用いて、薄膜を取り去っている（第４頁左下欄第９〜１１行，第２図）。特許文献２では、硬化した粘着物質を、クランプベースとクランプによって挟持しながらひきはがしている（第２頁右上欄第９〜１３行，第２図）。特許文献３では、樹脂塗膜に埋設させた糸状体を引張ることにより、被洗浄体表面から樹脂塗膜を引き剥がしている（第２頁左下欄第２〜５行，第１図）。特許文献４では、樹脂に食い込ませたリング状治具を用いて、樹脂塗膜を、透明導電膜の被洗浄面から引き剥がしている（第３頁右上欄第１３行〜左下欄第１行，第１図）。

特開平１−２７６７２０号公報 特開昭６３−４６６７４号公報 特開昭６１−２４５５３６号公報 特開昭６１−１２４１３９号公報

しかしながら、特許文献１〜４のいずれの機構も、基板と薄膜との分離を促すことなく、薄膜を上方へ引っ張る力のみで、基板から薄膜を剥離している。このため、薄膜の剥離に時間が掛かり、生産効率を高めることが難しいと考えられる。また、特許文献１〜４のいずれの機構も、薄膜を剥離するための治具の移動範囲が大きいか、または、治具自体が広い範囲を占める。このため、特許文献１〜４の構造では、装置のフットスペース（床面積）が大きくなると考えられる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板と薄膜との分離を促しつつ、基板の表面から薄膜を容易に剥離できる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、基板の表面から汚染物質を除去する基板処理装置であって、基板を略水平に保持する保持部と、前記保持部に保持された基板の表面に、固化後に薄膜となる表面処理液を供給する表面処理液供給部と、基板の表面に供給された表面処理液に接触する接触面および前記接触面内に設けられた吐出口を有する接触部材と、前記吐出口に、前記薄膜を溶解させない非溶解性流体を供給する非溶解性流体供給部と、前記保持部に保持された基板の表面に対して、前記接触面を、相対的に上下に移動させる移動機構と、前記表面処理液供給部、前記非溶解性流体供給部、および前記移動機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記表面処理液供給部を動作させて、前記保持部に保持された基板の表面に表面処理液を供給した後、前記表面処理液が固化する前に、前記移動機構を動作させて、前記接触面を表面処理液に接触させ、前記表面処理液が固化した後に、前記非溶解性流体供給部を動作させて、前記吐出口から基板と薄膜との間へ非溶解性流体を供給するとともに、前記移動機構を動作させて、基板に対して前記接触部材を相対的に引き上げる。

本願の第２発明は、第１発明の基板処理装置であって、前記接触面は、前記保持部に保持される基板の略中央の上方に配置される。

本願の第３発明は、第１発明または第２発明の基板処理装置であって、前記吐出口に、前記薄膜を溶解させる溶解性流体を供給する溶解性流体供給部をさらに備える。

本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれかの基板処理装置であって、前記表面処理液は、ポリビニルアルコール水溶液である。

本願の第５発明は、第１発明から第４発明までのいずれかの基板処理装置であって、前記非溶解性流体は、不活性ガスである。

本願の第６発明は、基板の表面から汚染物質を除去する基板処理方法であって、ａ）略水平に保持された基板の表面に、表面処理液を供給する工程と、ｂ）前記工程ａ）において供給された表面処理液に、吐出口を有する接触面を接触させる工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記表面処理液を固化して薄膜を形成する工程と、ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記薄膜を溶解させない非溶解性流体を、前記吐出口から基板と薄膜との間へ供給するとともに、基板の表面に対して前記接触面を相対的に引き上げる工程と、を備える。

本願の第７発明は、第６発明の基板処理方法であって、ｅ）前記工程ｄ）の後に、前記吐出口から、前記薄膜を溶解させる溶解性流体を供給する工程をさらに備える。

本願の第８発明は、第７発明の基板処理方法であって、前記溶解性流体は、脱イオン水（ＤＩＷ：deionized water）、水蒸気、または加熱された気体である。

本願の第９発明は、第６発明から第８発明までのいずれかの基板処理方法であって、前記表面処理液は、ポリビニルアルコール水溶液である。

本願の第１０発明は、第６発明から第９発明までのいずれかの基板処理方法であって、前記非溶解性流体は、不活性ガスである。

本願の第１発明〜第５発明によれば、基板と薄膜との間へ非溶解性流体を供給して、基板と薄膜との分離を促しつつ、基板に対して接触部材を相対的に引き上げることにより、基板の表面から薄膜を容易に剥離できる。

特に、本願の第２発明によれば、基板の中央から外側へ向けて、薄膜を略均等に剥離できる。

特に、本願の第３発明によれば、基板から薄膜を剥離させた後、溶解性流体を供給して、薄膜を溶解除去することができる。また、吐出口の下に薄膜が形成されている場合には、溶解性流体を供給して当該薄膜を溶解させ、その後、基板と薄膜との間に、非溶解性流体を供給することができる。

特に、本願の第５発明によれば、基板の表面を酸化させることなく、基板と薄膜との分離を促進できる。

また、本願の第６発明〜第１０発明によれば、基板と薄膜との間へ非溶解性流体を供給して、基板と薄膜との分離を促しつつ、基板に対して接触部材を相対的に引き上げることにより、基板の表面から薄膜を容易に剥離できる。

特に、本願の第７発明によれば、基板から剥離された薄膜を溶解除去することができる。

特に、本願の第１０発明によれば、基板の表面を酸化させることなく、基板と薄膜との分離を促進できる。

第１実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 第１実施形態に係る洗浄処理ユニットの縦断面図である。 第１実施形態に係る制御部と各部との接続構成を示したブロック図である。 第１実施形態に係る洗浄処理の流れを示したフローチャートである。 第１実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。 第１実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。 第１実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。 第１実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。 第１実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。 第２実施形態に係る洗浄処理の流れを示したフローチャートである。 第２実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。 第２実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。 第２実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。 第２実施形態に係る洗浄処理時の様子を示した図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．基板処理装置の全体構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１の全体構成を示す平面図である。この基板処理装置１は、半導体の製造工程において、円板状の基板９の表面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去する、枚様式の洗浄装置である。図１に示すように、基板処理装置１は、複数のオープナー１１、インデクサユニット１２、中央搬送ユニット１３、および複数の洗浄処理ユニット１４を備えている。

オープナー１１は、複数枚（例えば２５枚）の基板９が収容されたＦＯＵＰ（Front Open Unified Pod）９０を載置する部位である。オープナー１１は、ＦＯＵＰ９０を載置する載置面１１１を有する。また、オープナー１１は、ＦＯＵＰ９０のインデクサユニット１２側の面に設けられた蓋部９１を開閉する開閉機構１１２を有する。ＦＯＵＰ９０は、基板処理装置１の外部から自動搬送車両等により搬入され、オープナー１１の載置面１１１上にセットされる。その後、開閉機構１１２が、ＦＯＵＰ９０の蓋部９１を開放する。これにより、ＦＯＵＰ９０からの基板９の取り出し、およびＦＯＵＰ９０内への基板９の収納が可能となる。

インデクサユニット１２は、複数のオープナー１１と中央搬送ユニット１３との間で、基板９を搬送する部位である。インデクサユニット１２は、基板９を１枚ずつ保持して移動させるインデクサロボット１２１を有する。インデクサロボット１２１は、複数のオープナー１１の配列方向と平行に水平移動する。また、インデクサロボット１２１は、基板９を１枚ずつ保持するハンド部１２２を有する。ハンド部１２２は、上下方向に移動し、鉛直軸を中心として回転し、かつ、水平方向に伸縮する。インデクサロボット１２１は、ハンド部１２２を用いて、ＦＯＵＰ９０から未処理の基板９を搬出して後述するシャトル１３２へ受け渡すとともに、処理後の基板９をシャトル１３２から受け取ってＦＯＵＰ９０内へ収納する。

中央搬送ユニット１３は、インデクサロボット１２１と複数の洗浄処理ユニット１４との間で、基板９を搬送する部位である。中央搬送ユニット１３は、インデクサユニット１２の略中央から、インデクサユニット１２に直交する方向へ延びる通路１３１と、通路１３１において基板９を搬送するシャトル１３２およびセンターロボット１３３とを有する。シャトル１３２は、基板９の周縁部を保持しつつ、通路１３１に沿ってスライド移動する。これにより、インデクサロボット１２１とセンターロボット１３３との間で、基板９の受け渡しを行う。

センターロボット１３３は、基板９を１枚ずつ保持するハンド部１３４を有する。ハンド部１３４は、上下方向に移動し、鉛直軸を中心として回転し、かつ、水平方向に伸縮する。センターロボット１３３は、ハンド部１３４を用いて、シャトル１３２から未処理の基板９を受け取り、当該基板９を洗浄処理ユニット１４へ搬入する。また、センターロボット１３３は、ハンド部１３４を用いて、洗浄処理ユニット１４から処理後の基板９を搬出し、当該基板９をシャトル１３２へ渡す。

洗浄処理ユニット１４は、基板９の表面から汚染物質を除去する洗浄処理を行う部位である。複数の洗浄処理ユニット１４は、中央搬送ユニット１３の通路１３１を挟んで両側に配置されている。各洗浄処理ユニット１４には、センターロボット１３３に面する搬入出口１４１が設けられている。また、各洗浄処理ユニット１４の隣には、流体ボックス１４２が配置されている。洗浄処理ユニット１４に種々の液体または気体を供給するための配管や、洗浄処理ユニット１４から種々の液体または気体を排出するための配管は、流体ボックス１４２内に収容される。

なお、本実施形態の基板処理装置１は、複数の洗浄処理ユニット１４を有し、各洗浄処理ユニット１４において、複数の基板９を並列に処理することができる。ただし、本発明の基板処理装置は、単一の洗浄処理ユニットのみを有するものであってもよい。洗浄処理ユニット１４の詳細な構成については、後述する。

基板処理装置１の稼働時には、オープナー１１に載置されたＦＯＵＰ９０から基板９が１枚ずつ取り出され、当該基板９が、インデクサロボット１２１、シャトル１３２、およびセンターロボット１３３を経て、洗浄処理ユニット１４へ搬入される。また、洗浄処理ユニット１４における洗浄処理が完了すると、洗浄処理ユニット１４から基板９が搬出され、当該基板９が、センターロボット１３３、シャトル１３２、およびインデクサロボット１２１を経て、再びＦＯＵＰ９０へ収納される。

＜１−２．洗浄処理ユニットについて＞
続いて、洗浄処理ユニット１４の詳細な構成について、説明する。図２は、洗浄処理ユニット１４の縦断面図である。図２に示すように、本実施形態の洗浄処理ユニット１４は、チャンバ２０、基板保持部３０、ＰＶＡノズル４０、接触部材５０、排液捕集部６０、および制御部７０を備えている。

チャンバ２０は、基板９の洗浄処理を行うための処理空間を内部に有する筐体である。チャンバ２０は、処理空間の温度および清浄度を制御する空調部２１を有している。基板保持部３０、ＰＶＡノズル４０、接触部材５０、および排液捕集部６０は、チャンバ２０の内部に配置されている。また、チャンバ２０の側壁には、上述した搬入出口１４１（図１参照）が設けられている。搬入出口１４１は、図示しないシャッタにより開閉される。

基板保持部３０は、チャンバ２０の内部において、基板９を略水平に保持する機構である。基板保持部３０は、略円板状のベース部３１と、ベース部３１の上面に設けられた複数のチャックピン３２とを有する。複数のチャックピン３２は、ベース部３１の周縁部付近の上面に、等角度間隔で配置されている。基板９は、パターンが形成されるデバイス面を上方に向けた状態で、チャックピン３２に保持される。各チャックピン３２は、基板９の周縁部の下面および外周端面に接触し、ベース部３１の上面から空隙を介して上方の位置に、基板９を支持する。

また、基板保持部３０は、ベース部３１を回転させる回転機構３３を有する。回転機構３３は、例えば、モータにより実現される。回転機構３３を動作させると、ベース部３１、チャックピン３２、および基板９が、基板９の略中心を通る回転軸３４を中心として回転する。

ＰＶＡノズル４０は、基板保持部３０に保持された基板９の上面に、表面処理液としてのＰＶＡ（ポリビニルアルコール）水溶液を吐出するためのノズルである。ＰＶＡノズル４０は、チャンバ２０に取り付けられた第１アーム４１の先端に、固定されている。また、図２に示すように、ＰＶＡノズル４０は、第１配管４２を介して、ＰＶＡ供給源４３と流路接続されている。ＰＶＡ供給源４３は、基板処理装置１の一部であってもよく、基板処理装置１が設置される工場内のユーティリティ設備であってもよい。第１配管４２の経路途中には、第１開閉弁４４が介挿されている。このため、第１開閉弁４４を開放すると、ＰＶＡ供給源４３から第１配管４２を通ってＰＶＡノズル４０に、ＰＶＡ水溶液が供給される。そして、ＰＶＡノズル４０から基板９の上面に、ＰＶＡ水溶液が吐出される。

すなわち、本実施形態では、ＰＶＡノズル４０、第１配管４２、および第１開閉弁４４が、基板９の表面に表面処理液としてのＰＶＡ水溶液を供給する表面処理液供給部を構成している。ＰＶＡ水溶液は、基板９の表面に供給された後に乾燥固化して、ＰＶＡの薄膜となる。

接触部材５０は、基板９の表面に形成されたＰＶＡの薄膜を、剥離するための部材である。接触部材５０は、第２アーム５１の先端に固定されている。第２アーム５１は、チャンバ２０内に設置された移動機構５２により、上下に昇降移動可能となっている。このため、移動機構５２を動作させると、第２アーム５１および接触部材５０が、一体として上下に昇降移動する。移動機構５２は、例えば、モータとボールねじとを組み合わせた機構や、エアシリンダにより実現される。

接触部材５０の下面は、後述する洗浄処理時に、基板９の上面に供給されたＰＶＡ水溶液に接触する接触面５３となる。接触面５３内には、下方へ向けて開いた吐出口５４が、設けられている。接触面５３および吐出口５４は、基板保持部３０に保持される基板９の略中央の上方に配置されている。

また、図２に示すように、接触部材５０には、第２配管５５が接続されている。第２配管５５は、接触部材５０に接続される１本の合流配管５５０と、合流配管５５０の上流側の端部から分岐した２本の分岐配管５５１，５５２とを有している。各分岐配管５５１，５５２の上流側の端部は、窒素ガス供給源５６とＤＩＷ供給源５７とに、それぞれ流路接続されている。窒素ガス供給源５６およびＤＩＷ供給源５７は、基板処理装置１の一部であってもよく、基板処理装置１が設置される工場内のユーティリティ設備であってもよい。また、分岐配管５５１，５５２の経路途中には、第２開閉弁５８１および第３開閉弁５８２が、それぞれ介挿されている。

第３開閉弁５８２を閉じて第２開閉弁５８１を開放すると、窒素ガス供給源５６から分岐配管５５１および合流配管５５０を通って接触部材５０へ、窒素ガスが供給される。そして、接触部材５０の吐出口５４から下方へ向けて、窒素ガスが吐出される。また、第２開閉弁５８１を閉じて第３開閉弁５８２を開放すると、ＤＩＷ供給源５７から分岐配管５５２および合流配管５５０を通って接触部材５０へ、ＤＩＷが供給される。そして、接触部材５０の吐出口５４から下方へ向けて、ＤＩＷが吐出される。

窒素ガスは、ＰＶＡの薄膜を溶解させる性質をもたない流体である。すなわち、本実施形態では、窒素ガスが、非溶解性流体として用いられている。そして、合流配管５５０、分岐配管５５１、および第２開閉弁５８１が、非溶解性流体供給部を構成している。また、ＤＩＷは、ＰＶＡの薄膜を溶解させる性質をもつ流体である。すなわち、本実施形態では、ＤＩＷが、溶解性流体として用いられている。そして、合流配管５５０，分岐配管５５２、および第３開閉弁５８２が、溶解性流体供給部を構成している。

排液捕集部６０は、使用後のＰＶＡ水溶液およびＤＩＷを回収する部位である。排液捕集部６０は、基板保持部３０に保持された基板９を環状に包囲するカップ６１と、カップ６１の底部に流路接続された排液配管６２とを有する。ＰＶＡノズル４０から吐出されたＰＶＡ水溶液および接触部材５０から吐出されたＤＩＷは、基板９の回転によって外側へ振り切られ、カップ６１の内部に捕集される。また、カップ６１の内部に捕集された液体は、排液配管６２を通って洗浄処理ユニット１４の外部へ排出されて、再生処理または廃棄処理される。

制御部７０は、洗浄処理ユニット１４内の各部を動作制御するための部位である。本実施形態の制御部７０は、ＣＰＵ等の演算処理部７１やメモリ７２を有するコンピュータにより構成されている。図３は、洗浄処理ユニット１４内の各部と制御部７０との接続構成を示したブロック図である。図３に示すように、制御部７０は、上述したチャックピン３２、回転機構３３、第１開閉弁４４、第２開閉弁５８１、第３開閉弁５８２、および移動機構５２と、それぞれ電気的に接続されている。制御部７０は、メモリ７２に予めまたは一時的に記憶されたコンピュータプログラム７３を、演算処理部７１において実行させることにより、チャックピン３２、回転機構３３、第１開閉弁４４、第２開閉弁５８１、第３開閉弁５８２、および移動機構５２の動作を制御する。

＜１−３．洗浄処理について＞
続いて、上記の洗浄処理ユニット１４における洗浄処理の流れについて、説明する。図４は、洗浄処理の流れを示したフローチャートである。また、図５〜図９は、洗浄処理の各段階の様子を示した図である。この洗浄処理ユニット１４において洗浄処理を行うときには、まず、制御部７０に、洗浄処理を行う旨の指令が、入力される。制御部７０は、当該指令を受信すると、コンピュータプログラム７３に従って、洗浄処理ユニット１４内の各部を動作制御する。これにより、以下の動作が進行する。

まず、チャンバ２０の搬入出口１４１が開放され、センターロボット１３３に保持された基板９が、搬入出口１４１を介して、チャンバ２０の内部へ搬入される（ステップＳ１１）。搬入された基板９は、基板保持部３０のベース部３１上に載置されるとともに、複数のチャックピン３２により保持される。その後、センターロボット１３３は、チャンバ２０の外部へ退避し、チャンバ２０の搬入出口１４１が閉鎖される。

基板９の搬入が完了すると、次に、回転機構３３を動作させることにより、回転軸３４を中心として基板９を回転させる。また、第１開閉弁４４を開放する。これにより、ＰＶＡ供給源４３から第１配管４２を通ってＰＶＡノズル４０に、ＰＶＡ水溶液８０が供給される。そして、ＰＶＡノズル４０から基板９の上面に、ＰＶＡ水溶液８０が吐出される（ステップＳ１２）。

図５に示すように、本実施形態のＰＶＡノズル４０は、基板９の回転軸３４から外れた位置に、ＰＶＡ水溶液８０を吐出する。また、吐出されたＰＶＡ水溶液８０は、基板９の回転に伴う遠心力で、基板９の外側へ向けて広がる。このため、ＰＶＡ水溶液８０は、その吐出位置から外側の部分のみに塗布され、基板９の中央には塗布されない。

次に、回転機構３３を停止させて基板９を静止させるとともに、移動機構５２を動作させて、接触部材５０を下降させる。これにより、図６のように、固化前のＰＶＡ水溶液８０の表面に、接触部材５０の接触面５３を接触させる（ステップＳ１３）。ここで、ＰＶＡ水溶液８０は、基板９と接触部材５０との間において、表面張力によって広がり、図６中に拡大して示したように、接触部材５０の接触面５３は、ほぼ全面に亘ってＰＶＡ水溶液８０と接触する。ただし、吐出口５４の真下には、ＰＶＡ水溶液８０が広がらない円形の領域８１が残る。

続いて、この状態で、ＰＶＡ水溶液８０を乾燥固化させる（ステップＳ１４）。すなわち、ＰＶＡ水溶液８０から水分を蒸発させて、ＰＶＡの薄膜８２を形成する。ＰＶＡ水溶液８０の乾燥固化は、自然乾燥でもよいが、乾燥時間を短縮させるために、基板９の上面側または下面側から、ＰＶＡの融点より低い温度の温風を供給することが好ましい。薄膜８２の形成とともに、薄膜８２と接触部材５０とが、互いに固定されて一体化する。また、基板９の上面に付着していた汚染物質は、薄膜８２の内部に埋没する。

予め設定された乾燥時間が経過し、ＰＶＡの薄膜８２が形成されると、次に、移動機構５２を動作させて、接触部材５０を上方へ引き上げる（ステップＳ１５）。すなわち、基板９の上面に対して、接触部材５０の接触面５３を、上方へ移動させる。これにより、図７に示すように、薄膜８２の中央部分が、接触部材５０とともに上方へ浮き上がる。

また、接触部材５０の引き上げ開始とほぼ同時に、第２開閉弁５８１を開放する。すると、窒素ガス供給源５６から分岐配管５５１および合流配管５５０を通って接触部材５０へ、窒素ガス８３が供給される。そして、接触部材５０の吐出口５４から下方へ向けて、窒素ガス８３が吐出される。吐出された窒素ガス８３は、基板９の上面と薄膜８２の下面との間に入り込み、基板９と薄膜８２との間において加圧される。このため、窒素ガス８３の圧力により、基板９からの薄膜８２の剥離が促進される。

また、基板９と薄膜８２との間に供給された窒素ガス８３は、薄膜８２に対して上方向への圧力を加える。これにより、薄膜８２と接触部材５０との分離が防止される。このため、薄膜８２と接触部材５０との接触面積が小さくとも、薄膜８２と接触部材５０とが分離することなく、薄膜８２を剥離することができる。

その後、接触部材５０の引き上げを続け、基板９の中央付近から外側へ向けて、徐々に薄膜８２を剥離する。やがて、図８に示すように、基板９の周縁部付近まで、薄膜８２が剥離される。本実施形態では、接触部材５０の接触面５３および吐出口５４が、基板保持部３０に保持された基板９の略中央の上方（すなわち、回転軸３４と重なる位置）に配置されている。このため、基板９の中央付近から外側へ向けて、薄膜８２が略均等に剥離される。基板９の上面に付着していた汚染物質は、薄膜８２とともに基板９の上面から除去される。

なお、窒素ガス８３は、薄膜８２を溶解させる性質をもたない非溶解性流体である。このため、このステップＳ１５では、窒素ガス８３によって、薄膜８２が溶解されることはない。

基板９の周縁部付近まで薄膜８２が剥離されると、次に、第２開閉弁５８１を閉じて、第３開閉弁５８２を開放する。すると、窒素ガス８３の供給が停止され、それに代えて、ＤＩＷ供給源５７から分岐配管５５２および合流配管５５０を通って接触部材５０へ、ＤＩＷ８４が供給される。そして、接触部材５０の吐出口５４から下方へ向けて、溶解性流体としてのＤＩＷ８４が吐出される（ステップＳ１６）。吐出されたＤＩＷ８４は、基板９から剥離された薄膜８２を溶解し、ＰＶＡおよび汚染物質を、基板９の外側へ流し去る。

このとき、図９に示すように、接触部材５０を下降させることにより、吐出口５４から吐出したＤＩＷ８４を、接触面５３にも接触させる。これにより、接触部材５０自体に付着した薄膜８２も、ＤＩＷ８４に溶解させて除去する。

その後、第３開閉弁５８２を閉じてＤＩＷ８４の供給を停止する。そして、回転機構３３を動作させることにより、基板９を高速で回転させる。これにより、基板９に付着したＤＩＷ８４を、遠心力で外側へ振り切って除去する。その結果、基板９が乾燥する（ステップＳ１７）。

基板９の乾燥が完了すると、チャンバ２０の搬入出口１４１が開放され、センターロボット１３３が、チャンバ２０の内部に進入する。また、チャックピン３２による基板９の保持が解除され、基板保持部３０からセンターロボット１３３に基板９が移載される。そして、センターロボット１３３により、基板９がチャンバ２０の外部へ搬出される。以上をもって、１枚の基板９に対する洗浄処理を終了する。

このように、この洗浄処理ユニット１４では、基板９と薄膜８２との間へ非溶解性流体としての窒素ガス８３を供給して、基板９と薄膜８２との分離を促しつつ、基板９に対して接触部材５０を相対的に引き上げる。これにより、基板９の表面から薄膜８２を容易かつ迅速に剥離することができる。その結果、基板処理装置１の生産効率を高めることができる。

特に、この洗浄処理ユニット１４では、窒素ガス８３の供給と、薄膜８２の引き上げとの双方を、単一の接触部材５０を用いて実現している。また、接触部材５０の移動範囲は小さく、接触部材５０自体が広い範囲を占めることもない。したがって、洗浄処理ユニット１４のフットスペース（床面積）を抑えることができる。

＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の洗浄処理ユニット１４は、図２に示す第１実施形態の洗浄処理ユニット１４と、ほぼ同等の構成を有する。ただし、第２実施形態の洗浄処理ユニット１４は、ＰＶＡノズル４０と接触部材５０とが、それぞれアームによって水平方向に揺動可能となっている。このため、第２実施形態の洗浄処理ユニット１４では、基板９の回転軸３４と重なる位置に、ＰＶＡノズル４０と接触部材５０とを、択一的に配置することができる。

図１０は、第２実施形態の洗浄処理ユニット１４における洗浄処理の流れを示したフローチャートである。この洗浄処理ユニット１４において洗浄処理を行うときには、まず、第１実施形態のステップＳ１１と同様に、チャンバ２０の内部へ基板９を搬入する（ステップＳ２１）。搬入された基板９は、基板保持部３０に保持される。

基板９の搬入が完了すると、次に、回転機構３３を動作させることにより、回転軸３４を中心として基板９を回転させる。また、ＰＶＡノズル４０を基板９の回転軸３４と重なる位置に配置して、第１開閉弁４４を開放する。これにより、ＰＶＡ供給源４３から第１配管４２を通ってＰＶＡノズル４０に、ＰＶＡ水溶液８０が供給される。そして、ＰＶＡノズル４０から基板９の上面に、ＰＶＡ水溶液８０が吐出される（ステップＳ２２）。

図１１に示すように、本実施形態のステップＳ２２では、ＰＶＡノズル４０が、基板９の回転軸３４と重なる位置に、ＰＶＡ水溶液８０を吐出する。また、吐出されたＰＶＡ水溶液８０は、基板９の回転に伴う遠心力で、基板９の外側へ向けて広がる。このため、本実施形態では、基板９の上面全体に、ＰＶＡ水溶液８０が塗布される。

次に、回転機構３３を停止させて基板９を静止させ、接触部材５０を基板９の回転軸３４と重なる位置に配置する。そして、移動機構５２を動作させて、接触部材５０を下降させる。これにより、図１２のように、固化前のＰＶＡ水溶液８０の表面に、接触部材５０の接触面５３を接触させる（ステップＳ２３）。ここで、ＰＶＡ水溶液８０は、基板９と接触部材５０との間において、表面張力によって広がり、図１２中に拡大して示したように、接触部材５０の接触面５３は、ほぼ全面に亘ってＰＶＡ水溶液８０と接触する。また、本実施形態では、吐出口５４の真下にも、ＰＶＡ水溶液８０の液膜が形成される。

続いて、この状態で、ＰＶＡ水溶液８０を乾燥固化させる（ステップＳ２４）。すなわち、第１実施形態のステップＳ１４と同様に、ＰＶＡ水溶液８０から水分を蒸発させて、ＰＶＡの薄膜８２を形成する。

予め設定された乾燥時間が経過し、ＰＶＡの薄膜８２が形成されると、次に、移動機構５２を動作させて、接触部材５０を少しだけ上方へ引き上げる（ステップＳ２５）。すなわち、基板９の上面に対して、接触部材５０の接触面５３を、少しだけ上方へ移動させる。これにより、図１３に示すように、薄膜８２の中央部分が、接触部材５０とともに上方へ浮き上がる。このとき、基板９の上面の中央付近に付着していた汚染物質は、薄膜８２とともに基板９の上面から剥離される。

続いて、第２開閉弁５８１を閉鎖した状態で、第３開閉弁５８２を僅かな時間だけ開放する。すると、ＤＩＷ供給源５７から分岐配管５５２および合流配管５５０を通って接触部材５０へ、溶解性流体としてのＤＩＷ８４が、少しだけ供給される（ステップＳ２６）。供給されたＤＩＷ８４は、図１３に示すように、接触部材５０の吐出口５４を覆う薄膜８２に接触する。これにより、薄膜８２が溶解されて破断する。その結果、吐出口５４と、基板９と薄膜８２との間の空間とが、連通する。

その後、再び移動機構５２を動作させて、接触部材５０をさらに上方へ引き上げる（ステップＳ２７）。すなわち、基板９の上面に対して接触部材５０の接触面５３を、より上方まで引き上げる。また、第３開閉弁５８２を閉じて第２開閉弁５８１を開放する。すると、窒素ガス供給源５６から分岐配管５５１および合流配管５５０を通って接触部材５０へ、窒素ガス８３が供給される。そして、図１４のように、接触部材５０の吐出口５４から下方へ向けて、非溶解性流体としての窒素ガス８３が吐出される。吐出された窒素ガス８３は、ステップＳ２６において破断された薄膜８２の開口を通って、基板９の上面と薄膜８２の下面との間に入り込み、基板９と薄膜８２との間において加圧される。このため、窒素ガス８３の圧力により、基板９からの薄膜８２の剥離が促進される。

その後、基板９の周縁部付近まで、薄膜８２が剥離されると、第１実施形態のステップＳ１６〜Ｓ１８と同様に、接触部材５０からのＤＩＷ８４の吐出、基板９の乾燥、および基板９の搬出を行う（ステップＳ２８〜Ｓ３０）。以上をもって、１枚の基板９に対する洗浄処理を終了する。

このように、本実施形態の洗浄処理ユニット１４では、吐出口５４の真下にもＰＶＡの薄膜８２を形成し、薄膜８２剥離によって、基板９の上面の中央付近からも、汚染物質を除去できる。また、当該薄膜８２をＤＩＷで破断することによって、基板９と薄膜８２との間に、窒素ガス８３を供給することができる。したがって、基板９と薄膜８２との分離を促しつつ、基板９の表面から薄膜８２を剥離することができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態では、表面処理液としてＰＶＡ水溶液が使用されていたが、乾燥固化により薄膜を形成し得る他の液体を、表面処理液として使用してもよい。例えば、塩化／酢酸ビニル共重合体、アセチルセルロース、またはポリカーボネートを、それぞれ有機溶媒に溶解させた液体を、表面処理液として用いてもよい。また、表面処理液として光硬化性樹脂を用いてもよい。光硬化性樹脂を用いる場合には、ステップＳ１２またはステップＳ２２において、液相の光硬化性樹脂を基板９の表面に供給した後、ステップＳ１４またはステップＳ２４において、基板９上の光硬化性樹脂に光を照射することによって、光硬化性樹脂を固化させればよい。

また、上記の実施形態では、非溶解性流体として窒素ガスを使用していたが、薄膜を溶解させる性質をもたない他の気体を、非溶解性流体として使用してもよい。ただし、窒素ガスやアルゴンガス等のいわゆる不活性ガスを使用すれば、基板９の表面を酸化させることなく、基板９と薄膜８２との分離を促進できる。また、薄膜を溶解させる性質をもたない有機溶剤等の液体を、非溶解性流体として使用してもよい。

また、上記の実施形態では、移動機構５２により接触部材５０を上下に移動させていたが、接触部材５０の高さ位置を固定して、基板保持部３０を上下に移動させるようにしてもよい。すなわち、本発明の移動機構は、基板保持部に保持された基板の表面に対して、接触面を、相対的に移動させるものであればよい。

また、上記の第２実施形態のステップＳ２６では、ＤＩＷ８４を使用して、吐出口５４を覆う薄膜８２を破断していたが、当該工程では、薄膜８２を溶解させる性質をもつ他の流体を、溶解性流体として使用してもよい。例えば、水蒸気や、薄膜の融点以上に加熱された気体を、当該工程の溶解性流体として使用してもよい。

また、上記の基板処理装置１は、半導体ウエハの製造工程に用いられるものであったが、本発明の基板処理装置および基板処理方法は、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルタ用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板などの他の精密電子装置用基板を、処理対象とするものであってもよい。

また、基板処理装置の細部の構成については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１ 基板処理装置
９ 基板
１１ オープナー
１２ インデクサユニット
１３ 中央搬送ユニット
１４ 洗浄処理ユニット
２０ チャンバ
３０ 基板保持部
３１ ベース部
３２ チャックピン
３３ 回転機構
３４ 回転軸
４０ ＰＶＡノズル
５０ 接触部材
５２ 移動機構
５３ 接触面
６０ 排液捕集部
７０ 制御部
８０ ＰＶＡ水溶液
８２ 薄膜
８３ 窒素ガス
８４ ＤＩＷ

Claims (10)

1. 基板の表面から汚染物質を除去する基板処理装置であって、
   基板を略水平に保持する保持部と、
   前記保持部に保持された基板の表面に、固化後に薄膜となる表面処理液を供給する表面処理液供給部と、
   基板の表面に供給された表面処理液に接触する接触面および前記接触面内に設けられた吐出口を有する接触部材と、
   前記吐出口に、前記薄膜を溶解させない非溶解性流体を供給する非溶解性流体供給部と、
   前記保持部に保持された基板の表面に対して、前記接触面を、相対的に上下に移動させる移動機構と、
   前記表面処理液供給部、前記非溶解性流体供給部、および前記移動機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記表面処理液供給部を動作させて、前記保持部に保持された基板の表面に表面処理液を供給した後、
   前記表面処理液が固化する前に、前記移動機構を動作させて、前記接触面を表面処理液に接触させ、
   前記表面処理液が固化した後に、前記非溶解性流体供給部を動作させて、前記吐出口から基板と薄膜との間へ非溶解性流体を供給するとともに、前記移動機構を動作させて、基板に対して前記接触部材を相対的に引き上げる基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記接触面は、前記保持部に保持される基板の略中央の上方に配置される基板処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記吐出口に、前記薄膜を溶解させる溶解性流体を供給する溶解性流体供給部
   をさらに備える基板処理装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記表面処理液は、ポリビニルアルコール水溶液である基板処理装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記非溶解性流体は、不活性ガスである基板処理装置。
6. 基板の表面から汚染物質を除去する基板処理方法であって、
   ａ）略水平に保持された基板の表面に、表面処理液を供給する工程と、
   ｂ）前記工程ａ）において供給された表面処理液に、吐出口を有する接触面を接触させる工程と、
   ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記表面処理液を固化して薄膜を形成する工程と、
   ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記薄膜を溶解させない非溶解性流体を、前記吐出口から基板と薄膜との間へ供給するとともに、基板の表面に対して前記接触面を相対的に引き上げる工程と、
   を備える基板処理方法。
7. 請求項６に記載の基板処理方法であって、
   ｅ）前記工程ｄ）の後に、前記吐出口から、前記薄膜を溶解させる溶解性流体を供給する工程
   をさらに備える基板処理方法。
8. 請求項７に記載の基板処理方法であって、
   前記溶解性流体は、ＤＩＷ、水蒸気、または加熱された気体である基板処理方法。
9. 請求項６から請求項８までのいずれかに記載の基板処理方法であって、
   前記表面処理液は、ポリビニルアルコール水溶液である基板処理方法。
10. 請求項６から請求項９までのいずれかに記載の基板処理方法であって、
    前記非溶解性流体は、不活性ガスである基板処理方法。
    

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