JP2023105681A - 基板処理方法及びイオン液体 - Google Patents

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Abstract

【課題】パターン倒れを抑制できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による基板処理方法は、パターンが形成された基板の表面にイオン液体を供給し、前記基板の表面に前記イオン液体の膜を形成する工程を有し、前記イオン液体は、炭素数が６以上の炭化水素鎖を含むカチオンを有し、前記炭化水素鎖は、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられている。【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理方法及びイオン液体に関する。
パターンが形成された基板の表面に乾燥防止用の液体としてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を液盛りした後に、基板に対して超臨界処理を施す技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１７／１５００３８号
本開示は、パターン倒れを抑制できる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、パターンが形成された基板の表面にイオン液体を供給し、前記基板の表面に前記イオン液体の膜を形成する工程を有し、前記イオン液体は、炭素数が６以上の炭化水素鎖を含むカチオンを有し、前記炭化水素鎖は、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられている。
本開示によれば、パターン倒れを抑制できる。
実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャート 実施形態に係る基板処理方法を示す断面図 洗浄装置の一例を示す概略図 塗布装置の一例を示す概略図 超臨界処理装置の一例を示す概略図 基板処理システムの一例を示す概略図 基板処理システムの別の一例を示す概略図 イオン液体の説明図（１） イオン液体の説明図（２） イオン液体の表面張力の解析結果を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔基板処理方法〕
図１及び図２を参照し、実施形態に係る基板処理方法について説明する。図１に示されるように、実施形態に係る基板処理方法は、洗浄工程Ｓ１０、イオン液体塗布工程Ｓ２０及び乾燥工程Ｓ３０を含む。
洗浄工程Ｓ１０は、パターン１１が形成された基板Ｗの表面に、薬液及びリンス液を予め定められた順に供給し、基板Ｗの表面を洗浄することを含む（図２（ａ）参照）。基板Ｗは、例えば半導体ウエハである。薬液は、アルカリ性の薬液であるＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）を含む。基板Ｗの表面にＳＣ１液を供給することにより、基板Ｗの表面に付着したパーティクルや有機性の汚染物質を除去できる。薬液は、酸性の薬液である希フッ酸水溶液（ＤＨＦ）を含んでいてもよい。基板Ｗの表面にＤＨＦを供給することにより、基板Ｗの表面に生じた自然酸化膜を除去できる。リンス液は、脱イオン水（ＤＩＷ）を含む。洗浄工程Ｓ１０の一例としては、ＳＣ１液によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去、ＤＩＷによるリンス洗浄、ＤＨＦによる自然酸化膜の除去、及びＤＩＷによるリンス洗浄をこの順に行うことを含む。ただし、洗浄工程Ｓ１０は、これに限定されない。
イオン液体塗布工程Ｓ２０は、表面が洗浄された基板Ｗの表面にイオン液体を供給し、基板Ｗの表面にイオン液体の膜１２を形成することを含む（図２（ｂ）参照）。イオン液体は、基板Ｗの表面において液盛されると共に、基板Ｗの表面に形成されたパターン１１内に入り込み、イオン液体の膜１２を形成する。
イオン液体は、陽イオン（カチオン）及び陰イオン（アニオン）を有する。
カチオンとしては、炭素数が６以上の炭化水素鎖（以下「第１炭化水素鎖」ともいう。）を含み、第１炭化水素鎖の少なくとも１つの水素（Ｈ）原子がフッ素（Ｆ）原子に置き換えられたものを利用できる。フッ素原子は水素原子よりも原子半径が大きいので、ＣＦ基はＣＨ基よりも排除体積が大きくなる。そのため、炭化水素鎖の少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられたカチオンを有するイオン液体は、炭化水素鎖の水素原子がフッ素原子に置き換えられていないカチオンを有するイオン液体よりも低密度になる。これにより、イオン液体を構成する分子同士の分子間力が小さくなり、イオン液体の表面張力が小さくなる。その結果、乾燥工程Ｓ３０において基板Ｗを乾燥させて基板Ｗの表面に形成されたイオン液体の膜１２を除去する際に隣接するパターン１１同士が重なり合うパターン倒れを抑制できる。
第１炭化水素鎖は、先端に位置する炭素（Ｃ）原子に結合する全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられていることが好ましい。これにより、先端に位置するＣＨ基がＣＦ基と置き換わっても非極性となるので、隣接する分子との間の分子間力が特に小さくなり、イオン液体の表面張力をより低くできる。この場合、第１炭化水素鎖は、先端に位置する炭素原子よりも基端側に位置する炭素原子に結合する全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられていてもよく、置き換えられていなくてもよい。より低密度になる観点から、第１炭化水素鎖は、全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられていることがより好ましい。
カチオンは、第１炭化水素鎖以外に、別の炭化水素鎖を含んでいてもよい。別の炭化水素鎖は、低表面張力化という観点から、第１炭化水素鎖と同様に少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられていることが好ましく、全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられていることがより好ましい。
カチオンの中心元素は、例えば窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）であってよい。
アニオンは、特に限定されないが、例えば炭化水素鎖（以下「第２炭化水素鎖」ともいう。）を含むものを利用できる。この場合、第２炭化水素鎖は、低表面張力化という観点から、第１炭化水素鎖と同様に少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられていることが好ましく、全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられていることがより好ましい。
イオン液体は、２５℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、２５℃における表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であることがより好ましい。これにより、イオン液体がパターン１１内に入り込みやすくなる。
イオン液体としては、ＢＨＤＰ（tributyl(hexadecyl)phosphonium）－ＤＳＳ（2,2-dimethyl-2-silapentane-5-sulfonate）、ＢＤＤＰ（tributyl(dodecyl)phosphonium）－ＤＳＳ及びＢＨＤＡ（tributyl(hexadecyl)ammonium）－ＤＳＳの炭化水素鎖の少なくとも１つの水素原子をフッ素原子に置き換えられたものを好適に利用できる。イオン液体は、ＢＨＤＰ－ＤＳＳのカチオン（ＢＨＤＰ）の中心元素であるリン（Ｐ）をアルミニウム（Ａｌ）又はガリウム（Ｇａ）に置き換えたイオン液体の炭化水素鎖の少なくとも１つの水素原子をフッ素原子に置き換えられたものであってもよい。ただし、イオン液体はこれらに限定されない。
乾燥工程Ｓ３０は、基板Ｗの表面に形成されたイオン液体の膜１２を乾燥させて取り除くことを含む（図２（ｃ）参照）。乾燥工程Ｓ３０は、イオン液体の膜１２が形成された基板Ｗに対して超臨界処理を施すことを含む。
超臨界処理では、処理容器の内部に基板Ｗを収容し、次いで予め定められた流量で３１℃、７．５ＭＰａ以上に加熱、加圧された超臨界ＣＯ２を処理容器内に導入する。このとき、基板Ｗの表面では、基板Ｗの表面に液盛されたイオン液体の膜１２が超臨界ＣＯ２と接触して超臨界ＣＯ２に抽出され、基板Ｗの表面からイオン液体の膜１２が除去される。また、時間の経過と共に超臨界ＣＯ２は基板Ｗの表面に形成されたパターン１１内に進入し、パターン１１内のイオン液体の膜１２を抽出して除去する。この結果、パターン１１内を満たしていたイオン液体の膜１２は、超臨界ＣＯ２に置換され、基板Ｗの表面から除去される。
ところで、基板Ｗの表面においてイオン液体が超臨界ＣＯ２と十分に置換しない場合、イオン液体の膜１２の表面張力が大きいと、パターン１１内に残留するイオン液体の膜１２の表面張力がパターン１１に作用した際にパターン１１が倒壊する場合がある。これに対し、実施形態によれば、イオン液体は炭素数が６以上の炭化水素鎖を含むカチオンを有し、該炭化水素鎖は少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられている。これにより、イオン液体が低表面張力化されているので、パターン１１内にイオン液体の膜１２が残留していても、パターン倒れを抑制できる。
なお、乾燥工程Ｓ３０では、超臨界処理に代えて、基板Ｗに対して物理的操作を行うことにより、基板Ｗの表面のイオン液体の膜１２を剥離させて除去してもよい。物理的操作としては、例えば基板Ｗの水平移動、回転、傾斜が挙げられる。また、イオン液体を相転移させて、イオン液体の膜１２の粘性を低下させてもよい。
以上に説明したように、実施形態に係る基板処理方法によれば、パターン１１が形成された基板Ｗの表面にイオン液体を供給し、基板Ｗの表面にイオン液体の膜１２を形成するイオン液体塗布工程Ｓ２０を有する。イオン液体塗布工程Ｓ２０において用いられるイオン液体は、炭素数が６以上の炭化水素鎖を含むカチオンを有し、該炭化水素鎖は少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられている。
フッ素（Ｆ）原子は水素（Ｈ）原子よりも原子半径が大きいので、ＣＦ基はＣＨ基よりも排除体積が大きくなる。そのため、炭化水素鎖の少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられたカチオンを有するイオン液体は、炭化水素鎖の水素原子がフッ素原子に置き換えられていないカチオンを有するイオン液体よりも低密度になる。これにより、イオン液体を構成する分子同士の分子間力が小さくなり、イオン液体の表面張力が小さくなる。その結果、基板Ｗを乾燥させて基板Ｗの表面に形成されたイオン液体の膜１２を除去する際に隣接するパターン同士が重なり合うパターン倒れを抑制できる。
また、実施形態に係る基板処理方法によれば、洗浄工程Ｓ１０の後にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の代わりにイオン液体を用いて基板Ｗを乾燥させる。イオン液体は高温下でも使用できるので、ＩＰＡに比べて水分の取り込み量が非常に少なくなる。そのため、パターン倒れが生じにくい。また、イオン液体は気化しないので、ＩＰＡのような気化による結露を抑制できる。また、イオン液体は導電性液体であるので、イオン液体により基板Ｗの静電気を除去できる。
〔洗浄装置〕
図３を参照し、実施形態に係る基板処理方法の洗浄工程Ｓ１０を実施可能な洗浄装置１００について説明する。
洗浄装置１００は、例えばスピン洗浄により基板Ｗを１枚ずつ洗浄する枚葉式の装置である。洗浄装置１００は、チャンバ１１０、保持機構１２０、液吐出部１３０、液受け部１４０及び制御部１９０を有する。
チャンバ１１０は、処理空間を形成する。チャンバ１１０の底部には、排液口１１１及び排気口１１２が形成されている。排液口１１１は、チャンバ１１０内の薬液及びリンス液を排出する。排気口１１２は、チャンバ１１０の内部を排気する。
保持機構１２０は、チャンバ１１０内に配置されている。保持機構１２０は、基板Ｗを略水平に保持し、鉛直軸周りに回転することにより基板Ｗを回転させる。保持機構１２０の内部には、薬液供給路１２１が形成されている。薬液供給路１２１は、保持機構１２０に保持された基板Ｗの裏面に薬液及びリンス液を供給する。これにより、基板Ｗの裏面の洗浄処理が行われる。
液吐出部１３０は、アーム１３１及びノズル１３２を含む。アーム１３１は、回転する基板Ｗの上方に進入可能に構成される。ノズル１３２は、アーム１３１の先端に設けられている。ノズル１３２は、薬液及びリンス液を吐出可能に構成される。液吐出部１３０は、回転する基板Ｗの上方にアーム１３１を進入させ、ノズル１３２から薬液及びリンス液を予め定められた順に供給する。これにより、基板Ｗの表面の洗浄処理が行われる。洗浄処理は、例えばＳＣ１液によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去、ＤＩＷによるリンス洗浄、ＤＨＦによる自然酸化膜の除去、及びＤＩＷによるリンス洗浄をこの順に行うことを含む。ただし、洗浄処理はこれに限定されない。
液受け部１４０は、基板Ｗからこぼれ落ちたり、振り切られたりする薬液及びリンス液を受け止め、排液口１４１を介して排出する。
制御部１９０は、洗浄工程Ｓ１０を洗浄装置１００に実行させるコンピュータ実行可能な指示を処理する。制御部１９０は、洗浄工程Ｓ１０を実行するように洗浄装置１００の各要素を制御するように構成され得る。制御部１９０は、例えばコンピュータを含む。コンピュータは、例えばＣＰＵ、記憶部及び通信インタフェースを含む。
〔塗布装置〕
図４を参照し、実施形態に係る基板処理方法のイオン液体塗布工程Ｓ２０を実施可能な塗布装置の一例である真空スリットコータ２００について説明する。
真空スリットコータ２００は、チャンバ２１０、液体供給部２２０、液体循環部２３０及び制御部２９０を有する。
チャンバ２１０は、内部に基板Ｗを収納する密閉構造の処理空間２１１を形成する。チャンバ２１０内には、ステージ２１２が設けられている。ステージ２１２は、基板Ｗを略水平の状態で保持する。ステージ２１２は、駆動機構２１３により回転する回転軸２１４の上端に接続されており、回転可能に構成される。ステージ２１２の下方の周囲には、上方側が開口する液受け部２１５が設けられている。液受け部２１５は、基板Ｗからこぼれ落ちたり、振り切られたりするイオン液体を受け止め、貯留する。チャンバ２１０の内部は、圧力制御弁及び真空ポンプ等を含む排気システム（図示せず）により排気される。
液体供給部２２０は、スリットノズル２２１を含む。スリットノズル２２１は、基板Ｗの上方を水平方向に移動することにより、液体循環部２３０からの乾燥防止用のイオン液体をステージ２１２に載置された基板Ｗの表面に供給する。
液体循環部２３０は、液受け部２１５に貯留されたイオン液体を回収してスリットノズル２２１に供給する。液体循環部２３０は、圧縮器２３１、原液槽２３２、キャリアガス供給源２３３、洗浄部２３４及びｐＨセンサ２３５、２３６を含む。
圧縮器２３１は、配管２３９ａを介して液受け部２１５と接続されており、液受け部２１５に貯留されたイオン液体を回収し、例えば大気圧以上に圧縮する。圧縮器２３１は、配管２３９ｂを介して原液槽２３２と接続されており、配管２３９ｂを介して圧縮したイオン液体を原液槽２３２に輸送する。配管２３９ａには、例えばバルブ、流量制御器（いずれも図示せず）が介設されている。例えば、バルブの開閉を制御することにより、圧縮器２３１から原液槽２３２へのイオン液体の輸送を定期的に行う。
原液槽２３２は、イオン液体を貯留する。原液槽２３２には、配管２３９ｂ～２３９ｄの一端が挿入されている。配管２３９ｂの他端は圧縮器２３１に接続されており、原液槽２３２には配管２３９ｂを介して圧縮器２３１で圧縮されたイオン液体が供給される。配管２３９ｃの他端はキャリアガス供給源２３３に接続されており、原液槽２３２には配管２３９ｃを介してキャリアガス供給源２３３から窒素（Ｎ２）ガス等のキャリアガスが供給される。配管２３９ｄの他端はスリットノズル２２１に接続されており、キャリアガスと共に原液槽２３２内のイオン液体が配管２３９ｄを介してスリットノズル２２１に輸送される。配管２３９ｂ～２３９ｄには、例えばバルブ、流量制御器（いずれも図示せず）が介設されている。
キャリアガス供給源２３３は、配管２３９ｃを介して原液槽２３２と接続されており、配管２３９ｃを介して原液槽２３２にＮ２ガス等のキャリアガスを供給する。
洗浄部２３４は、配管２３９ｂに介設されている。洗浄部２３４は、圧縮器２３１から輸送されたイオン液体を洗浄する。洗浄部２３４には排水管２３９ｅが接続されており、特性が劣化したイオン液体は排水管２３９ｅを介して排出される。例えば、洗浄部２３４は、ｐＨセンサ２３６の検出値に基づいて、イオン液体を再利用するか又は排出するかを制御する。また、例えば洗浄部２３４は、ｐＨセンサ２３５の検出値に基づいて、イオン液体を再利用するか又は排出するかを制御してもよい。また、例えば洗浄部２３４は、ｐＨセンサ２３５及びｐＨセンサ２３６の検出値に基づいて、イオン液体を再利用するか又は排出するかを制御してもよい。
ｐＨセンサ２３５は、圧縮器２３１に設けられており、圧縮器２３１内のイオン液体の水素イオン指数（ｐＨ）を検出する。
ｐＨセンサ２３６は、洗浄部２３４に設けられており、洗浄部２３４内のイオン液体の水素イオン指数（ｐＨ）を検出する。
制御部２９０は、イオン液体塗布工程Ｓ２０を真空スリットコータ２００に実行させるコンピュータ実行可能な指示を処理する。制御部２９０は、イオン液体塗布工程Ｓ２０を実行するように真空スリットコータ２００の各要素を制御するように構成され得る。制御部２９０は、例えばコンピュータを含む。コンピュータは、例えばＣＰＵ、記憶部及び通信インタフェースを含む。
〔超臨界処理装置〕
図５を参照し、実施形態に係る基板処理方法の乾燥工程Ｓ３０を実施可能な乾燥装置の一例である超臨界処理装置３００について説明する。
超臨界処理装置３００は、基板Ｗの表面に付着した乾燥防止用の液体であるイオン液体を除去する処理が行われる装置である。超臨界処理装置３００は、処理容器３１０、流体供給部３２０、排出部３３０及び制御部３９０を有する。
処理容器３１０は、例えば直径３００ｍｍの基板Ｗを収容可能な処理空間を形成する。処理容器３１０には、圧力計３１１が設けられている。圧力計３１１は、処理容器３１０の内部の圧力を検出し、検出値を制御部３９０に出力する。
流体供給部３２０は、流体供給源３２１、流体供給ライン３２２、開閉弁３２３、フィルタ３２４及び流量調整弁３２５を含む。
流体供給源３２１は、例えば液体ＣＯ２を貯留するＣＯ２ボンベと、ＣＯ２ボンベから供給された液体ＣＯ２を昇圧して超臨界状態とするためのシリンジポンプやダイヤフラムポンプ等からなる昇圧ポンプとを備えている。図５は、ＣＯ２ボンベや昇圧ポンプを総括的にボンベの形状で示す。
流体供給ライン３２２は、処理容器３１０と流体供給源３２１とを接続する。流体供給ライン３２２は、流体供給源３２１から処理容器３１０に高圧流体である超臨界ＣＯ２を供給する。
開閉弁３２３、フィルタ３２４及び流量調整弁３２５は、流体供給ライン３２２に介設されている。開閉弁３２３は、処理容器３１０への超臨界ＣＯ２の供給、停止に合わせて開閉する。フィルタ３２４は、流体供給ライン３２２を流れる超臨界ＣＯ２に含まれる不純物を除去する。流量調整弁３２５は、流体供給ライン３２２を流れる超臨界ＣＯ２の流量を調整する。流体供給源３２１から供給された超臨界ＣＯ２は、流量調整弁３２５にて流量が調整され、処理容器３１０に供給される。流量調整弁３２５は、例えばニードルバルブ等から構成され、流体供給源３２１からの超臨界ＣＯ２の供給を遮断する遮断部としても機能する。
排出部３３０は、排出ライン３３１、減圧弁３３２及び圧力コントローラ３３３を含む。排出ライン３３１は、処理容器３１０の側壁に接続されている。排出ライン３３１は、処理容器３１０内の流体を排出する。圧力コントローラ３３３は、減圧弁３３２と接続されている。圧力コントローラ３３３は、処理容器３１０に設けられた圧力計３１１から取得した処理容器３１０内の圧力の測定値と、予め定められた圧力の設定値とに基づいて、減圧弁３３２の開度を調整する。
制御部３９０は、乾燥工程Ｓ３０を超臨界処理装置３００に実行させるコンピュータ実行可能な指示を処理する。制御部３９０は、乾燥工程Ｓ３０を実行するように超臨界処理装置３００の各要素を制御するように構成され得る。制御部３９０は、例えばコンピュータを含む。コンピュータは、例えばＣＰＵ、記憶部及び通信インタフェースを含む。
〔基板処理システム〕
図６を参照し、実施形態に係る基板処理方法を実施可能な基板処理システムの一例について説明する。図６に示されるように、基板処理システムＰＳ１は、大気装置として構成される。
基板処理システムＰＳ１は、大気搬送モジュールＴＭ１、プロセスモジュールＰＭ１１～ＰＭ１４、バッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２及びローダモジュールＬＭ１等を備える。
大気搬送モジュールＴＭ１は、平面視において略四角形状を有する。大気搬送モジュールＴＭ１は、対向する２つの側面にプロセスモジュールＰＭ１１～ＰＭ１４が接続されている。大気搬送モジュールＴＭ１の他の対向する２つの側面のうち、一方の側面にはバッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２が接続されている。大気搬送モジュールＴＭ１は、不活性ガス雰囲気の搬送室を有し、内部に搬送ロボット（図示せず）が配置されている。搬送ロボットは、旋回、伸縮、昇降自在に構成されている。搬送ロボットは、後述する制御部ＣＵ１が出力する動作指示に基づいて基板Ｗを搬送する。例えば、搬送ロボットは、先端に配置されたフォークで基板Ｗを保持し、バッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２とプロセスモジュールＰＭ１１～ＰＭ１４との間で基板Ｗを搬送する。なお、フォークは、ピック、エンドエフェクタとも称される。
プロセスモジュールＰＭ１１～ＰＭ１４は、処理室を有し、内部に配置されたステージ（図示せず）を有する。プロセスモジュールＰＭ１１～ＰＭ１４は、前述した洗浄装置１００及び超臨界処理装置３００を含む。プロセスモジュールＰＭ１１～ＰＭ１４は、洗浄装置１００及び超臨界処理装置３００以外の装置を含んでいてもよい。大気搬送モジュールＴＭ１とプロセスモジュールＰＭ１１～ＰＭ１４とは、開閉自在なゲートバルブＧ１１で仕切られている。
バッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２は、大気搬送モジュールＴＭ１とローダモジュールＬＭ１との間に配置されている。バッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２は、内部に配置されたステージを有する。基板Ｗは、バッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２を介して、大気搬送モジュールＴＭ１とローダモジュールＬＭ１との間で受け渡される。バッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２と大気搬送モジュールＴＭ１とは、開閉自在なゲートバルブＧ１２で仕切られている。バッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２とローダモジュールＬＭ１とは、開閉自在なゲートバルブＧ１３で仕切られている。
ローダモジュールＬＭ１は、大気搬送モジュールＴＭ１に対向して配置されている。ローダモジュールＬＭ１は、例えばＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）である。ローダモジュールＬＭ１は、直方体状であり、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）を備え、大気圧雰囲気に保持された大気搬送室である。ローダモジュールＬＭ１の長手方向に沿った一の側面には、２つのバッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２が接続されている。ローダモジュールＬＭ１の長手方向に沿った他の側面には、ロードポートＬＰ１１～ＬＰ１４が接続されている。ロードポートＬＰ１１～ＬＰ１４には、複数（例えば２５枚）の基板Ｗを収容する容器（図示せず）が載置される。容器は、例えばＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod)である。ローダモジュールＬＭ１内には、基板Ｗを搬送する搬送ロボット（図示せず）が配置されている。搬送ロボットは、ローダモジュールＬＭ１の長手方向に沿って移動可能に構成されると共に、旋回、伸縮、昇降自在に構成されている。搬送ロボットは、制御部ＣＵ１が出力する動作指示に基づいて基板Ｗを搬送する。例えば、搬送ロボットは、先端に配置されたフォークで基板Ｗを保持し、ロードポートＬＰ１１～ＬＰ１４とバッファモジュールＢＭ１１，ＢＭ１２との間で基板Ｗを搬送する。
基板処理システムＰＳ１には、制御部ＣＵ１が設けられている。制御部ＣＵ１は、例えばコンピュータであってよい。制御部ＣＵ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、基板処理システムＰＳ１の各部を制御する。
図７を参照し、実施形態に係る基板処理方法を実施可能な基板処理システムの別の一例について説明する。図７に示されるように、基板処理システムＰＳ２は、真空装置として構成される。
基板処理システムＰＳ２は、真空搬送モジュールＴＭ２、プロセスモジュールＰＭ２１～ＰＭ２４、ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２及びローダモジュールＬＭ２等を備える。
真空搬送モジュールＴＭ２は、平面視において略四角形状を有する。真空搬送モジュールＴＭ２は、対向する２つの側面にプロセスモジュールＰＭ２１～ＰＭ２４が接続されている。真空搬送モジュールＴＭ２の他の対向する２つの側面のうち、一方の側面にはロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２が接続されている。真空搬送モジュールＴＭ２は、真空雰囲気の真空室を有し、内部に搬送ロボット（図示せず）が配置されている。搬送ロボットは、旋回、伸縮、昇降自在に構成されている。搬送ロボットは、後述する制御部ＣＵ２が出力する動作指示に基づいて基板Ｗを搬送する。例えば、搬送ロボットは、先端に配置されたフォークで基板Ｗを保持し、ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２とプロセスモジュールＰＭ２１～ＰＭ２４との間で基板Ｗを搬送する。
プロセスモジュールＰＭ２１～ＰＭ２４は、処理室を有し、内部に配置されたステージ（図示せず）を有する。プロセスモジュールＰＭ２１～ＰＭ２４は、前述した真空スリットコータ２００を含む。プロセスモジュールＰＭ２１～ＰＭ２４は、真空スリットコータ２００以外の装置を含んでいてもよい。真空搬送モジュールＴＭ２とプロセスモジュールＰＭ２１～ＰＭ２４とは、開閉自在なゲートバルブＧ２１で仕切られている。
ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２は、真空搬送モジュールＴＭ２とローダモジュールＬＭ２との間に配置されている。ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２は、内部を真空、大気圧に切り換え可能な内圧可変室を有する。ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２は、内部に配置されたステージ（図示せず）を有する。ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２は、基板ＷをローダモジュールＬＭ２から真空搬送モジュールＴＭ２へ搬入する際、内部を大気圧に維持してローダモジュールＬＭ２から基板Ｗを受け取り、内部を減圧して真空搬送モジュールＴＭ２へ基板Ｗを搬入する。ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２は、基板Ｗを真空搬送モジュールＴＭ２からローダモジュールＬＭ２へ搬出する際、内部を真空に維持して真空搬送モジュールＴＭ２から基板Ｗを受け取り、内部を大気圧まで昇圧してローダモジュールＬＭ２へ基板Ｗを搬入する。ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２と真空搬送モジュールＴＭ２とは、開閉自在なゲートバルブＧ２２で仕切られている。ロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２とローダモジュールＬＭ２とは、開閉自在なゲートバルブＧ２３で仕切られている。
ローダモジュールＬＭ２は、真空搬送モジュールＴＭ２に対向して配置されている。ローダモジュールＬＭ２は、例えばＥＦＥＭである。ローダモジュールＬＭ２は、直方体状であり、ＦＦＵを備え、大気圧雰囲気に保持された大気搬送室である。ローダモジュールＬＭ２の長手方向に沿った一の側面には、２つのロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２が接続されている。ローダモジュールＬＭ２の長手方向に沿った他の側面には、ロードポートＬＰ２１～ＬＰ２４が接続されている。ロードポートＬＰ２１～ＬＰ２４には、複数（例えば２５枚）の基板Ｗを収容する容器（図示せず）が載置される。容器は、例えばＦＯＵＰである。ローダモジュールＬＭ２内には、基板Ｗを搬送する搬送ロボット（図示せず）が配置されている。搬送ロボットは、ローダモジュールＬＭ２の長手方向に沿って移動可能に構成されると共に、旋回、伸縮、昇降自在に構成されている。搬送ロボットは、制御部ＣＵ２が出力する動作指示に基づいて基板Ｗを搬送する。例えば、搬送ロボットは、先端に配置されたフォークで基板Ｗを保持し、ロードポートＬＰ２１～ＬＰ２４とロードロックモジュールＬＬ２１，ＬＬ２２との間で基板Ｗを搬送する。
基板処理システムＰＳ２には、制御部ＣＵ２が設けられている。制御部ＣＵ２は、例えばコンピュータであってよい。制御部ＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、基板処理システムＰＳ２の各部を制御する。
〔解析結果〕
図８～図１０を参照し、イオン液体の表面張力をシミュレーションにより解析した結果について説明する。シミュレーションでは、イオン液体Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２について２５℃における表面張力を算出した。また、イオン液体Ａ２、Ｂ２については１００℃における表面張力も算出した。
イオン液体Ａ１は、図８の化学式で示されるイオン液体であり、ＢＨＤＰ－ＤＳＳである。イオン液体Ａ２は、イオン液体Ａ１の炭化水素鎖の全ての水素原子をフッ素原子に置き換えたイオン液体である。イオン液体Ｂ１は、図９の化学式で示されるイオン液体であり、ＢＨＤＡ－ＤＳＳである。イオン液体Ｂ２は、イオン液体Ｂ１の炭化水素鎖の全ての水素原子をフッ素原子に置き換えたイオン液体である。
図１０は、イオン液体の表面張力をシミュレーションにより算出した結果を示す図である。図１０に示されるように、イオン液体Ａ１の２５℃における表面張力が２９ｍＮ／ｍであり、イオン液体Ａ２の２５℃における表面張力が２２ｍＮ／ｍであり、イオン液体Ａ２の１００℃における表面張力が１５ｍＮ／ｍであることが分かる。この結果から、イオン液体であるＢＨＤＰ－ＤＳＳの炭化水素鎖の水素原子をフッ素原子に置き換えることにより、イオン液体の表面張力を低くできることが示された。また、イオン液体であるＢＨＤＰ－ＤＳＳの炭化水素鎖の水素原子をフッ素原子に置き換えると共にイオン液体の温度を高くすることで、イオン液体の表面張力をより低くできることが示された。なお、ＩＰＡの２５℃における表面張力は、２０ｍＮ／ｍ程度である。
また、図１０に示されるように、イオン液体Ｂ１の２５℃における表面張力が３９ｍＮ／ｍであり、イオン液体Ｂ２の２５℃における表面張力が１９ｍＮ／ｍであり、イオン液体Ｂ２の１００℃における表面張力が１７．５ｍＮ／ｍであることが分かる。この結果から、ＢＨＤＡ－ＤＳＳの炭化水素鎖の水素原子をフッ素原子に置き換えることにより、イオン液体の表面張力を低くできることが示された。また、ＢＨＤＡ－ＤＳＳの炭化水素鎖の水素原子をフッ素原子に置き換えると共にイオン液体の温度を高くすることで、イオン液体の表面張力をより低くできることが示された。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１１ パターン
１２ イオン液体の膜
Ｗ 基板
Ｓ２０ イオン液体塗布工程

Claims (9)

  1. パターンが形成された基板の表面にイオン液体を供給し、前記基板の表面に前記イオン液体の膜を形成する工程を有し、
    前記イオン液体は、炭素数が６以上の炭化水素鎖を含むカチオンを有し、
    前記炭化水素鎖は、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられている、
    基板処理方法。
  2. 前記炭化水素鎖は、先端に位置する炭素原子であり、結合する全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられた炭素原子を含む、
    請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記炭化水素鎖は、基端に位置する炭素原子であり、結合する全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられていない炭素原子を含む、
    請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  4. 前記炭化水素鎖は、全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられている、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  5. 前記カチオンの中心元素は、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、アルミニウム（Ａｌ）又はガリウム（Ｇａ）である、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 前記イオン液体の２５℃における表面張力は、３０ｍＮ／ｍ以下である、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記イオン液体は、ＢＨＤＰ－ＤＳＳの炭化水素鎖の少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられたものである、
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記イオン液体の膜が形成された前記基板に対して超臨界処理を施す工程を有する、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. パターンが形成された基板の表面に膜を形成するためのイオン液体であって、
    炭素数が６以上の炭化水素鎖を含むカチオンを有し、
    前記炭化水素鎖は、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置き換えられている、
    イオン液体。
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