CN104517873A - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基板处理装置和基板处理方法，其能够可靠地将基板正面的清洗液置换成挥发性溶剂，有效地防止干燥基板时的图案崩塌。基板处理装置(100)包括利用低浓度的挥发性溶剂置换清洗液，然后进一步利用高浓度的挥发性溶剂进行置换的溶剂置换单元(有机溶剂供给部(15)和溶剂供给部(34))。

Description

基板处理装置和基板处理方法

技术领域

本发明涉及基板处理装置和基板处理方法。

背景技术

基板处理装置是在半导体等的制造工序中向晶片、液晶基板等基板的正面供给处理液对该基板正面进行处理，然后向基板正面供给超纯水等清洗水将该基板正面清洗，进而将其干燥的装置。在该干燥工序中，随着近年的半导体的高度集成化和高容量化带来的微细化，发生例如在基板上的存储单元或栅极周围的图案崩塌的问题。这源于图案彼此的间隔或结构、清洗水的表面张力等原因。在干燥基板时残留在图案间的清洗水的表面张力所致的图案彼此的吸引，导致图案彼此弹性变形地倒塌，产生图案崩塌。

于是，以抑制上述的图案崩塌为目的，提出了使用表面张力比超纯水小的IPA(2-丙醇：异丙醇)的基板干燥方法(例如参照专利文献1)，将基板正面上的超纯水置换成IPA进行基板干燥的方法在批量生产工厂等中被使用。

专利文献1所记载的基板处理装置中，设置有对基板的正面供给清洗液的清洗液供给部、和对被供给了清洗液的基板的正面供给挥发性溶剂，将基板的正面的清洗液置换成挥发性溶剂的溶剂供给部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-34779号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

然而，在专利文献1所记载的基板处理装置的溶剂供给部，对基板的正面仅供给一次单一浓度的挥发性溶剂，所以将清洗液置换成挥发性溶剂的效率差。

被供给到基板的正面的清洗水未被充分置换成表面张力低的IPA等挥发性溶剂时，无法有效防止干燥基板时的图案崩塌。该图案崩塌随着半导体的微细化越发显著。

本发明的技术问题在于将基板正面的清洗水可靠地置换成挥发性溶剂，有效防止干燥基板时的图案崩塌。

用于解决技术课题的技术方案

本发明的基板处理装置，其特征在于：

对基板的正面供给清洗液，将该清洗液置换成挥发性溶剂，利用对基板的正面的加热除去挥发性溶剂，对基板的正面进行干燥，

上述基板处理装置具有溶剂置换单元，该溶剂置换单元将上述清洗液置换成低浓度的挥发性溶剂，然后进一步置换成高浓度的挥发性溶剂。

本发明的基板处理方法，其特征在于：

对基板的正面供给清洗液，将该清洗液置换成挥发性溶剂，利用对基板的正面的加热除去挥发性溶剂，对基板的正面进行干燥，

上述基板处理方法具有将上述清洗液置换成低浓度的挥发性溶剂，然后进一步置换成高浓度的挥发性溶剂的溶剂置换工序。

发明效果

根据本发明的基板处理装置和基板处理方法，能够将基板正面的清洗水可靠地置换成挥发性溶剂，有效防止干燥基板时的图案崩塌。

附图说明

图1是表示实施例1的基板处理装置的示意图。

图2是表示清洗室的示意图。

图3是表示溶剂置换室的示意图。

图4是表示实施例2的基板处理装置的示意图。

图5是表示溶剂置换室、搬送单元和干燥室的示意图。

图6是表示基板正面的挥发性溶剂的干燥状况的示意图。

图7是表示实施例3的基板处理室的示意图。

附图标记说明

10   清洗室

15   有机溶剂供给部(低浓度溶剂置换单元)

30   溶剂置换室

34   溶剂供给部(高浓度溶剂置换单元)

36   干燥单元

38   气体气氛形成单元

100  基板处理装置

200  基板处理装置

210  溶剂置换室

216  气体气氛形成单元

220  搬送单元

224  气体气氛形成单元

230  干燥室

236  气体气氛形成单元

300  基板处理室

308  溶剂供给部(溶剂置换单元)

W    基板

具体实施方式

(实施例1)(图1～图3)

如图1所示，实施例1的基板处理装置100具有清洗室10、搬送单元20、溶剂置换室30、搬送单元40和冷却单元50，将清洗室10和溶剂置换室30形成为分开的室。

因此，基板处理装置100在清洗室10中对晶片、液晶基板等基板W的正面供给清洗液，由搬送单元20将该基板W从清洗室10搬送至溶剂置换室30，在溶剂置换室30中将该基板W的正面置换成挥发性溶剂，并且利用对基板W的正面的加热除去挥发性溶剂，对基板W的正面进行干燥。而且，由搬送单元40将该基板W从溶剂置换室30搬送至冷却单元50，对基板W进行自然冷却或强制冷却。

如图2所示，清洗室10在与外界隔开的未图示的处理箱内，具有以水平状态支承基板W的载置台11和使载置台11在水平面内旋转的旋转机构12。载置台11具有可装卸地保持基板W的销等支承部件11A。旋转机构12利用电动机等的驱动使载置台11旋转。

清洗室10包括药液供给部13、清洗液供给部14、有机溶剂供给部15，对旋转的基板W的正面依次供给药液、清洗液(例如纯水、臭氧水)和有机溶剂。

药液供给部13具有对载置台11上的基板W的正面供给药液、例如有机物除去处理用的APM(氨水和双氧水的混合液)的喷嘴13A。

清洗液供给部14具有对载置台11上的基板W的正面供给清洗液、例如清洗处理用的纯水(超纯水)的喷嘴14A。清洗液将药液供给部13供给至基板W的正面的药液洗掉来进行清洗。

有机溶剂供给部15具有对载置台11上的基板W的正面供给有机溶剂的喷嘴5A。作为有机溶剂，能够采用能够与作为上述清洗液供给部14所供给的清洗液的水溶解或混合的IPA、甲醇等醇类(低沸点溶剂)、或醚类、碳酸乙烯、二甲基亚砜等高沸点溶剂。有机溶剂将清洗液供给部14供给到基板W的正面的水等清洗液置换成有机溶剂。

另外，作为有机溶剂供给部15供给的有机溶剂，使用IPA等挥发性有机溶剂时，在由搬送单元20将基板W清洗室10搬送到溶剂置换室30的过程中，为了防止基板W的正面的干燥，该有机溶剂在低浓度的例如浓度50％以下的水溶液的状态下使用。此处，溶剂的浓度是指将溶剂混合到纯水而得到的水溶液中的溶剂成分的体积百分比(以下相同。)。作为有机溶剂供给部15供给的有机溶剂，使用高沸点溶剂时，难以挥发，所以水溶液浓度没有限制。

即，有机溶剂供给部15构成将基板W的正面的清洗液置换成低浓度的挥发性溶剂(有机溶剂)的低浓度溶剂置换单元。

搬送单元20通过机器人21将在清洗室10中正面被供给了清洗液和有机溶剂的基板W以它们的正面被清洗液和有机溶剂的混合液浸湿的状态搬送到溶剂置换室30。

如图3所示，溶剂置换室30在与外界隔开的处理箱31内，具有以水平状态支承基板W的载置台32和使载置台32在水平面内旋转的旋转机构33。载置台32具有可装卸地保持基板W的销等支承部件32A。处理箱31在作为从清洗室10搬送而来的基板W的搬入口的基板搬入口31A具有开闭遮板，并在将在处理箱31内进行了处理的基板W搬出到冷却单元50的基板搬出口31B具有开闭遮板。旋转机构33利用电动机等的驱动使载置台32旋转。

溶剂置换室30具有溶剂供给部34，并具有对在清洗室10内被供给了清洗液和有机溶剂的基板W的正面供给挥发性溶剂的喷嘴34A，将基板W的正面的清洗液和有机溶剂置换成挥发性溶剂。作为挥发性溶剂，能够采用能够与作为上述清洗液供给部14所供给的清洗液的水溶解或混合、或者能够与清洗室10的有机溶剂供给部15所供给的有机溶剂溶解或混合的浓度100％等的高浓度的IPA、甲醇等醇类、醚类、酮类等。挥发性溶剂将清洗室10的清洗液供给部14和有机溶剂供给部15供给至基板W的正面的清洗液和有机溶剂置换成挥发性溶剂。

即，溶剂供给部34构成将基板W的正面的清洗液和低浓度的有机溶剂置换成高浓度的挥发性溶剂的高浓度溶剂置换单元。

溶剂置换室30具有在处理箱31的内部包围载置台32的周围的排液回收杯35。排液回收杯35包括在载置台32的周围呈同心状的环状壁35A～35C，将环状壁35A与环状壁35B的环状间隙作为第一回收部35F，将环状壁35B与环状壁35C的环状间隙作为第二回收部35S。

在溶剂供给部34开始供给挥发性溶剂的溶剂置换工序的初始阶段，由升降部35L将排液回收杯35的环状壁35B定位到下降端时，第一回收部35F在载置台32上的基板W的周围开口得较大，回收从旋转的基板W的正面甩开除去的清洗液、有机溶剂、挥发性溶剂。

在溶剂供给部34供给挥发性溶剂的溶剂置换工序的初始阶段经过之后，由升降部35L将排液回收杯35的环状壁35B定位到下降端时，第二回收部35S在载置台32上的基板W的周围开口得较大，回收从旋转的基板W的正面甩开除去的清洗液、有机溶剂、挥发性溶剂。此时，第一回收部35F的开口为小开口或封闭，不将已回收的清洗液、有机溶剂返回至基板W侧，而促进基板W的正面的清洗液、有机溶剂置换成挥发性溶剂。

溶剂置换室30具有对置换成挥发性溶剂的基板W的正面进行加热来进行干燥的干燥单元36。干燥单元36在载置台32的上方隔着透射红外线的石英窗等配置有作为加热单元的卤素灯等灯36A(加热单元也可以为热板等)，进行加热使得基板W的正面温度达到比挥发性溶剂的温度高的温度。在灯36A的加热作用下，如图6(A)所示，与基板W的正面上的图案P接触的挥发性溶剂的液体A1与其它部分的挥发性溶剂的液体A1相比更早开始气化。即，迅速加热使得供给至基板W的正面的挥发性溶剂的液体A1中仅与基板W的正面部分接触的部分成为气相。由此，在基板W的正面上的图案P的周围，通过挥发性溶剂的液体A1的气化(沸腾)，气体的层(气泡的集合)即挥发性溶剂的气层A2形成为薄膜。因此，相邻的图案P之间的挥发性溶剂的液体A1一边被该气层A2挤出到基板W的正面一边因自身的表面张力成为许多液珠。另外，图6(B)表示在液体干燥的过程中，基板正面的各部的干燥速度产生不均，在一部分的图案P间残留有液体A1时，该部分的液体A1的表面张力导致图案崩塌的现象。

干燥单元36在处理箱31的内部、载置台32的上方，具有利用由不活泼气体例如氮气构成的喷射热气将在基板W的正面生成的上述挥发性溶剂的液珠吹飞除去的吹飞气体供给喷嘴36B。与真空泵、排气风扇等连接的排气管37在处理箱31的底面开口，将如上所述方式从基板W的正面除去的挥发性溶剂的液珠吸引而排出到外界。另外，干燥单元36除了吹飞气体供给喷嘴36B外，还可以具有将挥发性溶剂的液珠吸引除去的吸引狭缝(未图示)。

溶剂置换室30具有低湿度的气体气氛形成单元38。气体气氛形成单元38具有对处理箱31的内部供给低湿度气体的喷嘴38A。作为低湿度气体，采用干燥空气等，以促进处理箱31内的基板W的正面的干燥。另外，作为低湿度气体，采用氮等不活泼气体，也能够防止基板W的正面的水印(watermark)(水痕)的产生，实现对高浓度的挥发性溶剂的防爆。另外，被该低湿度气体清洁(purge)的处理箱31内的水蒸气等气体从上述排气管37排出到外界。

搬送单元40由机器人41将在溶剂置换室30中干燥后的基板W搬送至冷却单元50。

冷却单元50通过自然冷却或强制冷却，将从溶剂置换室30搬入到载置台51上的高温的基板W冷却至规定温度以下、例如室温程度。冷却后的基板W被收纳在基板收纳箱等，被从基板处理装置100搬出。

下面，对由基板处理装置100进行的基板W的清洗和干燥处理步骤进行说明。此处，基板处理装置100具有控制部100A。控制部100A具有集中控制各部的微型计算机、和存储关于基板处理的基板处理信息、各种程序等的存储部。该控制部100A基于基板处理信息、各种程序如下述(1)～(7)那样控制清洗室10、搬送单元20、溶剂置换室30、搬送单元40、冷却单元50的各部。

(1)在基板W设置在清洗室10中的载置台11上的状态下，载置台11以规定的转速旋转，然后将从药液供给部13的喷嘴13A排出的药液、即APM在规定时间内供给到基板W的正面的中央。药液利用基板W的旋转产生的离心力扩散到基板W的正面的整个区域。

(2)停止药液供给部13的药液供给后，将从清洗液供给部14的喷嘴14A排出的清洗液、即纯水在规定时间内供给到基板W的正面的中央，清洗液利用基板W的旋转产生的离心力扩散到基板W的正面的整个区域，将已供给的药液清洗。

(3)停止清洗液供给部14的清洗液供给后，将从有机溶剂供给部15的喷嘴15A排出的有机溶剂、即低浓度的IPA在规定时间内供给到基板W的正面的中央，低浓度的IPA利用基板W的旋转产生的离心力扩散到基板W的正面的整个区域，已供给的清洗液被置换成低浓度的IPA。

(4)在清洗室10中载置台11停止旋转，停止有机溶剂供给部15的有机溶剂即低浓度IPA的供给，载置台11上的基板W清洗完毕。由此，清洗完毕的基板W的正面成为低浓度IPA或与低浓度IPA混合的清洗液的液形成为液膜的状态。然后，搬送单元20的机器人21将在载置台11上已清洗完毕的上述状态的基板W取出，将该基板W搬入到溶剂置换室30的处理箱31内，并设置在载置台32上。然后，气体气氛形成单元38的喷嘴38A对处理箱31内供给低湿度气体例如干燥空气或氮等不活泼气体。

(5)在基板W设置在溶剂置换室30中的载置台32上的状态下，载置台32以规定的转速旋转，然后将从溶剂供给部34的喷嘴34A排出的挥发性溶剂、即高浓度的IPA在规定时间内供给到基板W的正面的中央。挥发性溶剂利用基板W的旋转产生的离心力扩散到基板W的正面的整个区域，基板W的正面从滞留的清洗液和有机溶剂被置换成挥发性溶剂。即，在基板W的正面，低浓度IPA或与低浓度IPA混合的清洗液被置换成高浓度IPA。

另外，此时的载置台32即基板W的转速设定成基板W的正面不露出的程度，使得挥发性溶剂的膜在基板W的正面上形成薄膜。另外，使从溶剂供给部34的喷嘴34A排出的IPA的温度被设为不到其沸点，将IPA可靠地以液体状态供给到基板W的正面，由此在基板W的正面整个区域，使得超纯水和有机溶剂可靠且均匀地置换成IPA。

(6)溶剂供给部34的IPA供给停止后，干燥单元36的灯36A被点亮，在规定时间内对旋转的载置台32上的基板W进行加热。由此，能够使与基板W的正面上的图案P接触的挥发性溶剂的液体A1瞬间气化，使基板W的正面上的其它部分的挥发性溶剂A1立即液珠化。

此处，在干燥单元36的灯36A的加热作用下，与基板W的图案P接触的作为挥发性溶剂的IPA瞬间气化，所以使基板W用数秒加热至数百℃的高温很重要。另外，IPA也需要仅加热基板W，而不加热IPA。因此，优选使用在波长500～3000nm处具有峰值强度的灯36A。另外，为了进行可靠的干燥，基板W的最终温度(加热到达的最终温度)优选为比处理液或溶剂在大气压下的沸点高20℃以上的加热温度，而且，达到最终温度的时间优选为10秒以内，例如数10msec～数秒的范围内。

另外，在干燥单元36的灯36A的加热作用下，在基板W的正面生成的IPA的液珠利用基板W的旋转产生的离心力向外周飞散，并且由吹飞气体供给喷嘴36B的喷射热气飞散到外周而被除去。被除去的IPA的液珠被吸引到开口在处理箱31的底面的排气管37而被排出。由此，基板W的正面的干燥结束。

(7)在溶剂置换室30中，载置台32停止旋转，灯36A熄灭时，搬送单元40的机器人41取出载置台32上干燥完毕的基板W，将该高温的基板W设置在冷却单元50内。基板W在冷却单元50内被自然冷却或被强制冷却。

根据本实施例，能够起到以下的作用效果。

(A)因为设置作为低浓度溶剂置换单元的有机溶剂供给部15、和作为高浓度溶剂置换单元的溶剂供给部34，将供给到基板W的正面的清洗液置换成低浓度的挥发性溶剂，然后进而置换成高浓度的挥发性溶剂，所以能够在短时间内有效地置换清洗液。

上述(A)的原因如下。

即，因为挥发性溶剂例如IPA的表面张力比纯水的表面张力小，所以即使在纵横比高的图案间也容易进入。

然而，IPA并不容易与纯水混合。因此，对利用纯水的清洗结束后的基板供给浓度为100％的IPA时，虽然在IPA与纯水的界面附近两者发生混合，但在图案间存在纯水的状态下，IPA非常难以到达图案间。因此成为上述图案崩塌、水印产生的原因。

与此相对，考虑如下情况：对利用纯水的清洗结束后的基板，首先供给规定时间的IPA浓度为20％的(纯水+IPA)混合液，然后供给规定时间的IPA浓度为50％的(纯水+IPA)混合液，再然后，供给规定时间的IPA浓度为70％的液，最后供给规定时间的IPA浓度为100％的液。

IPA浓度为20％的(纯水+IPA)混合液在组成上与存在于基板正面的纯水相近，容易混合。当供给IPA浓度为50％的(纯水+IPA)混合液时，基板上的液已经从纯水置换成IPA浓度为20％的(纯水+IPA)混合液。而且，IPA浓度为50％的(纯水+IPA)混合液在组成上与IPA浓度为20％的(纯水+IPA)混合液相近，所以两者容易混合。当供给IPA浓度为70％的液时，基板上的液已经成为IPA浓度为50％的(纯水+IPA)混合液。IPA浓度为70％的液在组成上与IPA浓度为50％的(纯水+IPA)混合液相近，所以两者容易混合。当供给IPA浓度为100％的液时，基板上的液已成为IPA浓度为70％的(纯水+IPA)混合液。IPA浓度为100％的液在组成上与IPA浓度为70％的(纯水+IPA)混合液相近，所以两者容易混合。

由上述原因，相比于一开始就对纯水供给IPA浓度为100％的液而言，通过从低浓度依次变化为高浓度，由此IPA能够到达图案间，能够进行清洗液的可靠的置换。

(B)低浓度溶剂置换单元(有机溶剂供给部15)和高浓度溶剂置换单元(溶剂供给部34)分别设置在作为不同的处理室的清洗室10和溶剂置换室30。而且，当基板W从清洗室10被取出，该基板W被搬送到溶剂置换室30时，处于如下状态：即在该基板W的正面，与用于干燥处理的挥发性溶剂的最终浓度(本实施例中为100％)相比低浓度(本实施例中为浓度50％以下)的IPA或与低浓度IPA混合的清洗液的液形成为液膜。因此，在将基板W从清洗室10搬送至溶剂置换室30的过程中，能够防止基板W的正面的干燥，能够抑制基板W的正面的干燥所致的水印的形成。

另外，根据本实施例，还起到以下的作用。

(a)对基板W的正面供给清洗液和有机溶剂的清洗室10、和对被供给了清洗液和有机溶剂的基板W的正面供给挥发性溶剂并将基板W的正面的清洗液和有机溶剂置换成挥发性溶剂的溶剂置换室30形成为分开的室。因此，在溶剂置换室30均不设置任何清洗液的供给系统，不存在作为清洗液的例如超纯水附着在溶剂置换室内或其水蒸气的漂移的顾虑。因此，在溶剂置换室30中对基板W的正面供给挥发性溶剂，将在清洗室10中已供给到基板的正面的清洗液、有机溶剂置换成挥发性溶剂时，挥发性溶剂不会吸附这些多余的水或水蒸气等，也不会重新附着在基板W的正面，能够促进其置换。由此，能够将存在于基板W的图案间隙的清洗液和有机溶剂迅速置换成表面张力低的挥发性溶剂，能够有效防止基板W的干燥时的图案崩塌。

(b)因为能够如上所述迅速地将基板W的正面的清洗液和有机溶剂置换成挥发性溶剂，所以能够减少挥发性溶剂的消耗量，能够提高基板W的生产性。

(c)通过设置在溶剂置换室30的干燥单元36对基板W的加热，作为在基板W的正面上的图案的周围置换完毕的挥发性溶剂的IPA迅速气化，在图案P的周围，IPA气化而成的气层形成为薄膜。因此，基板的相邻的图案P之间的液体一边被该气层挤出一边因自身的表面张力形成许多液珠。这样在基板W的正面生成的IPA液珠在基板W的旋转产生的离心力下飞散到外周(构成干燥单元36的吹飞气体供给喷嘴36B或吸引狭缝有时并用)，立即被除去。因此，能够在基板W的整个正面上将IPA的液体瞬间干燥，在图案之间不会产生IPA的残留，能够抑制这样的残留IPA的表面张力所致的图案的崩塌。

(d)溶剂置换室30具有低湿度的气体气氛形成单元38，由此在上述(c)中，能够使基板W的正面的周围成为低湿度，促进基板W的正面的干燥，缩短干燥单元36的干燥时间。

(e)低湿度的气体气氛形成单元38供给氮等不活泼气体，由此基板W的正面的周边空间被不活泼气体气氛覆盖，能够减少基板W的正面上的氧浓度，能够防止水印的生成。另外，利用不活泼气体气氛覆盖被供给了挥发性溶剂的基板W的正面的周边空间，由此能够确保对挥发性溶剂的防爆方面的安全性。

(实施例2)(图4、图5)

实施例2的基板处理装置200与实施例1的基板处理装置100不同之处在于，将带干燥单元36的溶剂置换室30改为如图4、图5所示的依次连续配置有溶剂置换室210、搬送单元220和干燥室230的结构，除了使清洗室10和溶剂置换室210形成为分开的室之外，还使溶剂置换室210和干燥室230形成为分开的室。

因此，基板处理装置200在清洗室10中对晶片、液晶基板等基板W的正面供给清洗液和有机溶剂，由搬送单元20将该基板W从清洗室10搬送至溶剂置换室210，在该溶剂置换室210中将该基板W的正面的清洗液和有机溶剂置换成挥发性溶剂，由搬送单元220将该基板W搬送至干燥室230，在该干燥室230利用基板W的正面的加热除去挥发性溶剂，对基板W的正面进行干燥。而且，由搬送单元40将该基板W从干燥室230搬送至冷却单元50，对基板W进行自然冷却或强制冷却。

在基板处理装置200中，清洗室10、搬送单元20、40、冷却单元50与基板处理装置100一样。

如图5所示，溶剂置换室210在与外界隔开的处理箱211内，具有以水平状态支承基板W的载置台212和使载置台212在水平面内旋转的旋转机构213。载置台212具有可装卸地保持基板W的销等支承部件212A。处理箱211在作为从清洗室10搬送而来的基板W的搬入口的基板搬入口211A具有开闭遮板，并在将在处理箱211内进行了处理的基板W搬出到搬送单元220的基板搬出口211B具有开闭遮板。旋转机构213利用电动机等的驱动使载置台212旋转。

溶剂置换室210具有溶剂供给部214，并具有对在清洗室10内被供给了清洗液和有机溶剂的基板W的正面供给挥发性溶剂的喷嘴214A，将基板W的正面的清洗液和有机溶剂置换成挥发性溶剂。作为挥发性溶剂，能够采用能够与作为上述清洗液供给部14所供给的清洗液的水溶解、或混合或者能够与清洗室10的有机溶剂供给部15供给的有机溶剂溶解或混合的浓度100％等的高浓度的IPA、甲醇等醇类、醚类、酮类等。挥发性溶剂将清洗室10的清洗液供给部14和有机溶剂供给部15供给至基板W的正面的清洗液和有机溶剂置换成挥发性溶剂。

即，溶剂供给部214构成将基板W的正面的清洗液和低浓度的有机溶剂置换成高浓度的挥发性溶剂的高浓度溶剂置换单元。

溶剂置换室210具有在处理箱211的内部包围载置台212的周围的排液回收杯215。排液回收杯215包括在载置台212的周围呈同心状的环状壁215A～215C，将环状壁215A与环状壁215B的环状间隙作为第一回收部215F，将环状壁215B与环状壁215C的环状间隙作为第二回收部215S。

在溶剂供给部214开始供给挥发性溶剂的溶剂置换工序的初始阶段，由升降部215L将排液回收杯215的环状壁215B定位到下降端时，第一回收部215F在载置台212上的基板W的周围开口得较大，回收从旋转的基板W的正面甩开除去的清洗液、有机溶剂、挥发性溶剂。

在溶剂供给部214供给挥发性溶剂的溶剂置换工序的初始阶段经过之后，由升降部215L将排液回收杯215的环状壁215B定位到下降端时，第二回收部215S在载置台212上的基板W的周围开口得较大，回收从旋转的基板W的正面甩开除去的清洗液、有机溶剂、挥发性溶剂。此时，第一回收部215F的开口为小开口或封闭，不使已回收的清洗液、有机溶剂返回至基板W侧，而促进基板W的正面的清洗液、有机溶剂置换成挥发性溶剂。

溶剂置换室210具有低湿度的气体气氛形成单元216。气体气氛形成单元216具有对处理箱211的内部供给低湿度气体的喷嘴216A。作为低湿度气体，采用干燥空气等，以促进处理箱211内的基板W的正面的清洗液、有机溶剂置换成挥发性溶剂。另外，作为低湿度气体，采用氮等不活泼气体，也能够防止基板W的正面的水印的生成，实现对高浓度的挥发性溶剂的防爆。另外，被该低湿度气体清洁的处理箱211内的水蒸气等气体从开口在处理箱211的底面上的排气管217排出到外界。排气管217与真空泵、排气风扇等连接。

搬送单元220在与外界隔开的搬送室221的内部配置有机器人222。搬送室221在将基板W交接至干燥室230的基板搬出口221A具有开闭遮板。

搬送室221具有低湿度的气体气氛形成单元224。气体气氛形成单元224具有对搬送室221的内部供给低湿度气体的喷嘴224A。作为低湿度气体，采用干燥空气等。采用氮等不活泼气体，能够防止基板W的正面的水印(水痕)的生成，还能够实现对高浓度的挥发性溶剂的防爆。另外，被该低湿度气体清洁的处理箱221内的挥发性溶剂的气体从开口在搬送室221的底面上的排气管225排出到外界。排气管225与真空泵、排气风扇等连接。

搬送单元220利用机器人222将在溶剂置换室210中正面的液体被置换成挥发性溶剂的基板W搬送至干燥室230。搬送单元220仅在将基板W从溶剂置换室210搬入到搬送室221时打开溶剂置换室210的基板搬出口211B，仅在将基板W从搬送室221搬出到干燥室230时打开基板搬出口221A。基板W通过由气体气氛形成单元224形成的低湿度的气体气氛的搬送室221，被从溶剂置换室210搬送至干燥室230。

如图5所示，干燥室230在与外界隔开的未图示的处理箱231内，具有以水平状态支承基板W的载置台232和使载置台232在水平面内旋转的旋转机构233。载置台232具有可装卸地保持基板W的销等支承部件232A。处理箱231在用于将基板W交接至冷却单元50的基板搬出口231A具有开闭遮板。旋转机构233利用电动机等的驱动使载置台232旋转。

干燥室230具有对在溶剂置换室210置换成挥发性溶剂的基板W的正面进行加热来进行干燥的干燥单元234。干燥单元234在载置台232的上方隔着透射红外线的石英窗等配置有作为加热单元的卤素灯等灯234A(加热单元也可以为热板等)，进行加热使得基板W的正面温度达到比挥发性溶剂的温度高的温度。在灯234A的加热作用下，如图6(A)所示，与基板W的正面上的图案P接触的挥发性溶剂的液体A1与其它部分的挥发性溶剂的液体A1相比更早开始气化。即，迅速加热使得供给至基板W的正面的挥发性溶剂的液体A1中仅与基板W的正面部分接触的部分成为气相。由此，在基板W的正面上的图案P的周围，通过挥发性溶剂的液体A1的气化(沸腾)，气体的层(气泡的集合)即挥发性溶剂的气层A2形成为薄膜。因此，相邻的图案P之间的挥发性溶剂的液体A1一边被该气层A2挤出到基板W的正面一边因自身的表面张力成为许多液珠。另外，图6(B)表示在液体干燥的过程中，基板正面的各部的干燥速度产生不均，在一部分的图案P间残留有液体A1时，因该部分的液体A1的表面张力导致图案崩塌的现象。

干燥单元234在处理箱231的内部、载置台232的上方，具有利用由不活泼气体例如氮气构成的喷射热气将在基板W的正面生成的上述挥发性溶剂的液珠吹飞除去的吹飞气体供给喷嘴234B。与真空泵、排气风扇等连接的排气管235在处理箱231的底面开口，将如上所述那样从基板W的正面除去的挥发性溶剂的液珠吸引而排出到外界。另外，干燥单元234除了吹飞气体供给喷嘴234B外，还可以具有将挥发性溶剂的液珠吸引除去的吸引狭缝(未图示)。

干燥室230具有低湿度的气体气氛形成单元236。气体气氛形成单元236具有对处理箱231的内部供给低湿度气体的喷嘴236A。作为低湿度气体，采用干燥空气等，促进处理箱231内的基板W的正面的干燥。另外，作为低湿度气体，采用氮等不活泼气体，也能够防止基板W的正面的水印的生成，实现对高浓度的挥发性溶剂的防爆。

下面，对由基板处理装置200进行的基板W的清洗和干燥处理步骤进行说明。此处，基板处理装置200具有控制部200A。控制部200A具有集中控制各部的微型计算机、和存储关于基板处理的基板处理信息、各种程序等的存储部。该控制部200A基于基板处理信息、各种程序如下述(1)～(8)那样控制清洗室10、搬送单元20、溶剂置换室210、搬送单元220、干燥室230、搬送单元40、冷却单元50的各部。

(1)在基板W设置在清洗室10的载置台11上的状态下，载置台11以规定的转速旋转，然后将从药液供给部13的喷嘴13A排出的药液、即APM在规定时间内供给到基板W的正面的中央。药液利用基板W的旋转产生的离心力扩散到基板W的正面的整个区域。

(2)停止药液供给部13的药液供给后，将从清洗液供给部14的喷嘴14A排出的清洗液、即纯水在规定时间内供给到基板W的正面的中央，清洗液利用基板W的旋转产生的离心力扩散到基板W的正面的整个区域，将已供给的药液清洗。

(3)停止清洗液供给部14的清洗液供给后，将从有机溶剂供给部15的喷嘴15A排出的有机溶剂、即低浓度的IPA在规定时间内供给到基板W的正面的中央，低浓度的IPA利用基板W的旋转产生的离心力扩散到基板W的正面的整个区域，已供给的清洗液被置换成低浓度的IPA。

(4)在清洗室10中载置台11停止旋转，停止有机溶剂供给部15的有机溶剂即低浓度IPA的供给，载置台11上的基板W清洗完毕。由此，清洗完毕的基板W的正面成为低浓度IPA或与低浓度IPA混合的清洗液的液形成为液膜的状态。然后，搬送单元20的机器人21将在载置台11上已清洗完毕的上述状态的基板W取出，将该基板W搬入到溶剂置换室210的处理箱211内，并设置在载置台212上。然后，气体气氛形成单元216的喷嘴216A对处理箱211内供给低湿度气体例如干燥空气或氮等不活泼气体。

(5)在基板W设置在溶剂置换室210的载置台212上的状态下，载置台212以规定的转速旋转，然后将从溶剂供给部214的喷嘴214A排出的挥发性溶剂、即高浓度的IPA在规定时间内供给到基板W的正面的中央。挥发性溶剂利用基板W的旋转产生的离心力扩散到基板W的正面的整个区域，基板W的正面从滞留的清洗液和有机溶剂置换成挥发性溶剂。即，在基板W的正面，低浓度IPA或与低浓度IPA混合的清洗液被置换成高浓度IPA。

另外，此时的载置台212即基板W的转速设定成基板W的正面不露出的程度，使得挥发性溶剂的膜在基板W的正面上形成薄膜。另外，从溶剂供给部214的喷嘴214A排出的IPA的温度被设为不到其沸点，将IPA可靠地以液体状态供给到基板W的正面，由此在基板W的正面整个区域，使得超纯水和有机溶剂可靠且均匀地置换成IPA。

(6)在溶剂置换室210中，载置台212停止旋转，停止溶剂供给部214的IPA的供给时，搬送单元220的机器人222将在载置台212上已置换成挥发性溶剂的基板W取出，将该基板W经由由气体气氛形成单元224形成低湿度的气体气氛的搬送室221，搬入到干燥室230的处理箱231内，并设置在载置台232上。然后，气体气氛形成单元236的喷嘴236A对处理箱231内供给低湿度气体例如干燥空气或氮等不活泼气体。

(7)在基板W设置在干燥室230的载置台232上的状态下，载置台232以规定的转速旋转，干燥单元234的灯234A被点亮，对旋转的载置台232上的基板W加热规定时间。由此，能够使与基板W的正面上的图案P接触的挥发性溶剂的液体A1瞬间气化，使基板W的正面上的其它部分的挥发性溶剂A1立即液珠化。

此处，在干燥单元234的灯234A的加热作用下，使与基板W的图案P接触的作为挥发性溶剂的IPA瞬间气化，所以使基板W用数秒加热至数百℃的高温很重要。另外，IPA也需要仅加热基板W，而不加热IPA。因此，优选使用在波长500～3000nm处具有峰值强度的灯234A。另外，为了进行可靠的干燥，基板W的最终温度(加热到达的最终温度)优选为比处理液或溶剂在大气压下的沸点高20℃以上的加热温度，而且，达到最终温度的时间优选为10秒以内，例如数10msec～数秒的范围内。

另外，在干燥单元234的灯234A的加热作用下，在基板W的正面生成的IPA的液珠利用基板W的旋转产生的离心力向外周飞散，并且由吹飞气体供给喷嘴234B的喷射热气飞散到外周而被除去。被除去的IPA的液珠被吸引到开口在处理箱231的底面的排气管235而被排出。由此，基板W的正面的干燥结束。

(8)在干燥230中，载置台232停止旋转，灯234A熄灭时，搬送单元40的机器人41取出载置台232上干燥完毕的基板W，将该高温的基板W设置在冷却单元50内。基板W在冷却单元50内被自然冷却或被强制冷却。

根据本实施例，除了实施例1的上述(A)、(B)、(a)、(b)的作用效果外，还起到如下的作用效果。但是，在上述(A)、(B)中，作为高浓度溶剂置换单元的溶剂供给部34改为溶剂供给部214，溶剂置换室30改为溶剂置换室210。

(i)在溶剂置换室210，低湿度的气体气氛形成单元216供给氮等不活泼气体，由此基板W的正面的周边空间被不活泼气体气氛覆盖，能够减少基板W的正面上的氧浓度，能够防止水印的生成。另外，利用不活泼气体气氛覆盖被供给了挥发性溶剂的基板W的正面的周边空间，由此能够确保对挥发性溶剂的防爆方面的安全性。

(ii)将基板W从溶剂置换室210移送至干燥室230的搬送单元220具有低湿度的气体气氛形成单元224。利用不活泼气体气氛覆盖置换成挥发性溶剂的基板W的正面的周边空间并搬送基板W，由此即使是被供给了高浓度的挥发性溶剂的基板，也能够抑制在其搬送中的干燥，能够提高防爆反面的安全性，并且减少基板周围的氧浓度从而能够一边抑制水印的生成一边搬送基板W。

(iii)通过干燥室230中对基板W的加热，在基板W的整个正面使IPA的液体瞬间干燥，能够抑制因残留IPA的表面张力所致的图案的崩塌。

干燥室230与溶剂置换室210形成为不同的室，不设置任何挥发性溶剂的供给系统，所以带入该干燥室230的挥发性溶剂仅为基板W从溶剂置换室210带入的量，其防爆方面的安全性优异。

(iv)在干燥室230设置有气体气氛形成单元236，由此能够使基板W的正面的周边空间成为低湿度促进基板W的正面的干燥，缩短干燥单元234的干燥时间。

另外，低湿度的气体气氛形成单元236供给氮等不活泼气体，由此将基板W的正面的周边空间用不活泼气体气氛覆盖，能够减少基板W的正面上的氧浓度，能够防止水印的生成。另外，利用不活泼气体气氛覆盖被供给了挥发性溶剂的基板W的正面的周边空间，由此能够确保对挥发性溶剂的防爆方面的安全性。

(实施例3)(图7)

实施例3是将实施例1的基板处理装置100中的清洗室10和溶剂置换室30形成为一体，构成基板处理室300的情形。

如图7所示，基板清洗室300包括：作为处理室的处理箱301；设置在该处理箱301内的杯302；在该杯302内以水平状态支承基板W的载置台303；使该载置台303在水平面内旋转的旋转机构304；和在该载置台303的周围升降的溶剂吸引排出部305。另外，基板清洗室300包括：对载置台303上的基板W的正面供给药液的药液供给部306；对载置台303上的基板W的正面供给清洗水的清洗水供给部307；供给挥发性溶液的溶液供给部308；供给气体的气体供给部309；对被供给了挥发性溶剂的基板W加热的加热单元311；和控制各部的控制部320。

处理箱301使基板出入口301A在周壁的一部分开口。基板出入口301A通过遮板301B开闭。

杯302形成为圆筒形状，将载置台303从周围包围而收纳在内部。杯302的周壁的上部向斜上方直径缩小，载置台303上的基板W以向上方露出的方式开口。该杯302接收从旋转的基板W流下的或飞散的药液、清洗水。另外，在杯302的底部设置有用于排出所接收的药液、清洗水的排出管(未图示)。

载置台303定位于杯302的中央附近，设置成能够在水平面内旋转。该载置台303具有多个销等支承部件303A，由这些支承部件303A可装卸地保持晶片、液晶基板等基板W。

旋转机构304具有与载置台303连结的旋转轴、作为使该旋转轴旋转的驱动源的电动机(均未图示)等，通过电动机的驱动经由旋转轴使载置台303旋转。该旋转机构304与控制部320电连接。其驱动由控制部320控制。

溶剂吸引排出部305具有围着载置台303的周围环状地开口的溶剂吸引口305A。溶剂吸引排出部305具有使溶剂吸引口305A升降的升降机构(未图示)，使溶剂吸引口305A升降至将溶剂吸引口305A定位在比载置台303的载置台面靠下方的位置的待机位置、和将溶剂吸引口305A定位在保持于载置台303的基板W的周围的作业位置。溶剂吸引口305A吸引从旋转的基板W飞散来的挥发性溶剂并将其接收。另外，溶剂吸引口305A与用于吸引挥发性溶剂的排气风扇或真空泵(未图示)和用于将吸引而接收的挥发性溶剂排出的排出管(未图示)连接。

药液供给部306具有相对于载置台303上的基板W的正面从斜向排出药液的喷嘴306A，从该喷嘴306A向载置台303上的基板W的正面供给药液、例如有机物除去处理用的APM(氨水和双氧水的混合液)。喷嘴306A安装在杯302的周壁的上部，其角度和排出流速等调整成使得药液供给至基板W的正面中心附近。该药液供给部306与控制部320电连接，其驱动由控制部320控制。另外，药液供给部306具有贮留药液的罐、作为驱动源的泵、作为调整供给量的调整阀的阀门(均未图示)等。

清洗液供给部307具有相对于载置台303上的基板W的正面从斜向排出清洗水的喷嘴307A，从该喷嘴307A向载置台303上的基板W的正面供给清洗水、例如清洗处理用的纯水(超纯水)。喷嘴307A安装在杯302的周壁的上部，其角度和排出流速等调整成使得清洗液供给至基板W的正面中心附近。该清洗水供给部307与控制部320电连接，其驱动由控制部320控制。另外，清洗水供给部307具有贮留清洗水的罐、作为驱动源的泵、作为调整供给量的调整阀的阀门(均未图示)等。

溶剂供给部308具有相对于载置台303上的基板W的正面从斜向排出挥发性溶剂的喷嘴308A，从该喷嘴308A向载置台303上的基板W的正面供给挥发性溶剂、例如IPA。该溶剂供给部308对由清洗水供给部307供给的清洗水清洗后的基板W的正面供给挥发性溶剂，将基板W的正面的清洗水置换成挥发性溶剂。喷嘴308A安装在杯302的周壁的上部，其角度和排出流速等调整成使得挥发性溶剂供给至基板W的正面中心附近。该溶剂供给部308与控制部320电连接，其驱动由控制部320控制。另外，溶剂供给部308具有贮留挥发性溶剂的罐、作为驱动源的泵、作为调整供给量的调整阀的阀门(均未图示)等。

气体供给部309具有对载置台303上的基板W的正面从斜向排出气体的喷嘴309A，从该喷嘴309A向载置台303上的基板W的正面供给气体、例如氮气，在处理箱301内使基板W的正面上的空间成为氮气气氛。喷嘴309A安装在杯302的周壁的上部，其角度和排出流速等调整成使得气体供给到基板W的正面中心附近。该气体供给部309与控制部320电连接，其驱动由控制部320控制。另外，气体供给部309包括贮留气体的罐、作为调整供给量的调整阀的阀门(均未图示)等。

加热单元311具有多个灯311A，设置在载置台303的上方，通过点亮各灯311A，将光照射到载置台303上的基板W的正面。该加热单元311构成为通过移动机构311B能够在上下方向(升降方向)移动，移动到接近杯302的照射位置(如图7中的实线所示，接近基板W的正面的位置)和距杯302规定距离的待机位置(如图7中的点划线所示，离开基板W的正面的位置)。该加热单元311与控制部320电连接，其驱动由控制部320控制。加热单元311与基板处理装置100的干燥单元36一样，使与基板W的正面上的图案P接触的挥发性溶剂的液体A1瞬间气化，使基板W的正面上的其它部分的挥发性溶剂A1立即液珠化。在加热单元311的加热作用下，在基板W的正面生成的IPA的液珠利用基板W的旋转产生的离心力向外周飞散，并且由溶液吸引排出部305的溶剂吸引口305A吸引而被除去。

而且，在本实施例中，溶剂供给部308构成用低浓度的挥发性溶剂来置换由清洗液供给部307供给至基板W的正面的清洗液，然后进一步用高浓度的挥发性溶剂来置换的溶剂置换单元。

溶剂置换单元(溶剂供给部308)在本实施例中设置在单个处理室301内，从溶剂供给部308的喷嘴308A首先以例如浓度为50％以下的水溶液的状态排出低浓度的挥发性溶剂，将基板W的正面的清洗液置换，然后进一步以例如浓度为100％等水溶液的状态排出高浓度的挥发性溶剂，将基板W的正面的清洗液和低浓度的挥发性溶剂置换。由此，能够在短时间内有效地置换由清洗液供给部307供给至基板W的正面的清洗液。

溶剂供给部308的喷嘴308A也可以将三种以上的浓度(例如，20％、50％、100％)的挥发性溶剂，按低浓度至、中等浓度、高浓度的顺序(浓度依次增大)排出。

另外，在基板处理装置100或基板处理装置200中，也可以从低浓度溶剂置换单元(有机溶剂供给部15)的喷嘴15A，依次排出低浓度～中等浓度的两种浓度的挥发性溶剂，从高浓度溶剂置换单元(溶剂供给部34)的喷嘴34A或高浓度溶剂置换单元(溶剂供给部214)的喷嘴214A依次排出中等浓度～高浓度的两种浓度的挥发性溶剂。

以上，利用附图对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明的具体结构不限于这些实施例，本发明还包括不脱离本发明的主旨的范围内的设计的变更等。

气体气氛形成单元38、216、236的低湿度气体的供给动作是在基板W定位在各自的供给位置后开始的，但也可以从定位前开始进行供给。

在各实施例中，干燥单元36、234、加热单元311对基板W的加热也可以在对处理箱31、231、301内进行了减压的状态下进行。处理箱31、231、301内的IPA等挥发性溶剂的沸点下降，在比大气压下低的温度下沸腾，所以能够减轻对基板带来的热损伤。

在各实施例中，对基板W停止供给清洗水之后，从有机溶剂供给部15、308开始供给IPA等有机溶剂，但也可以在清洗水的清洗的末期，还在对基板W供给清洗水时起，开始供给有机溶剂。

工业上的可利用性

根据本发明，能够可靠地将基板正面的清洗液置换成挥发性溶剂，有效地防止干燥基板时的图案崩塌。

Claims (8)

1.一种基板处理装置，其特征在于：

对基板的正面供给清洗液，将该清洗液置换成挥发性溶剂，利用对基板的正面的加热除去挥发性溶剂，对基板的正面进行干燥，

所述基板处理装置具有溶剂置换单元，该溶剂置换单元将所述清洗液置换成低浓度的挥发性溶剂，然后进一步置换成高浓度的挥发性溶剂。

2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：

所述溶剂置换单元设置在单个处理室。

3.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：

具有利用所述低浓度～高浓度的浓度不同的挥发性溶剂的各挥发性溶剂置换清洗液的多个溶剂置换单元，各溶剂置换单元设置在各自不同的处理室。

4.如权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于：

将所述清洗液置换成所述低浓度的挥发性溶剂的低浓度溶剂置换单元，设置在对基板的正面供给清洗液和低浓度的挥发性溶剂的清洗室，

将所述清洗液置换成所述高浓度的挥发性溶剂的高浓度溶剂置换单元，设置在对被供给了清洗液和低浓度的挥发性溶剂的基板的正面供给高浓度的挥发性溶剂、将基板的正面的清洗液和低浓度的挥发性溶剂置换成高浓度的挥发性溶剂的溶剂置换室。

5.一种基板处理方法，其特征在于：

对基板的正面供给清洗液，将该清洗液置换成挥发性溶剂，利用对基板的正面的加热除去挥发性溶剂，对基板的正面进行干燥，

具有将所述清洗液置换成低浓度的挥发性溶剂，然后进一步置换成高浓度的挥发性溶剂的溶剂置换工序。

6.如权利要求5所述的基板处理方法，其特征在于：

所述溶剂置换工序在单个处理室中进行。

7.如权利要求5所述的基板处理方法，其特征在于：

具有利用所述低浓度～高浓度的浓度不同的挥发性溶剂的各挥发性溶剂置换清洗液的多个溶剂置换工序，各溶剂置换工序在各自不同的处理室中进行。

8.如权利要求7所述的基板处理方法，其特征在于：

将所述清洗液置换成所述低浓度的挥发性溶剂的低浓度溶剂置换工序在对基板的正面供给清洗液和低浓度的挥发性溶剂的清洗室中进行，

将所述清洗液置换成所述高浓度的挥发性溶剂的高浓度溶剂置换工序，在对被供给了清洗液和低浓度的挥发性溶剂的基板的正面供给高浓度的挥发性溶剂、将基板的正面的清洗液和低浓度的挥发性溶剂置换成高浓度的挥发性溶剂的溶剂置换室中进行。