JP2006332198A - 基板処理装置および基板乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板自体を加熱することなく基板を乾燥させることによって、微小液滴によるウォーターマークの発生を抑制する。
【解決手段】この基板処理装置は、スピンチャック1に保持された基板Ｗの上方に設けられた遮断板10の基板対向面11に、赤外ＬＥＤ26を備えている。基板Ｗにリンス液を供給してリンス処理を行い、基板Ｗに付着しているリンス液の大部分を振り切った後、基板Ｗに向けて赤外LED26から赤外光を照射する。これにより、基板Ｗ自体は赤外光をほとんど透過するので基板Ｗは加熱されず、基板Ｗに付着している微小液滴は赤外光を吸収するので加熱されて蒸発する。
【選択図】 図６（ｄ）

Description

この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイ用ガラス
基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用
基板等に代表される各種の被処理基板を処理するための基板処理装置および基板乾燥方法
に関する。

半導体装置の製造工程では、被処理基板としての半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」と
いう。）の表面に対して処理液（薬液または純水）を供給する処理が行われる。とくに、
ウエハを洗浄するための基板洗浄装置では、ウエハの表面に洗浄処理のための薬液が供給
され、その後に純水が供給されてリンス処理が行われる。このリンス処理の後のウエハ表
面には純水が付着しているので、この純水を除去するために、ウエハを高速回転させてウ
エハ表面の純水を振り切るための乾燥処理が行われる。

この乾燥処理のために用いられる典型的な基板乾燥装置は、ウエハを水平に保持した状
態で回転するスピンチャックと、このスピンチャックを高速回転させるための回転駆動機
構とを備えている。この構成により、回転に伴って純水に働く遠心力を利用して、純水を
振り切り、基板の乾燥を達成している。
特開平８−３１６１９０号公報

ところが、たとえば、いわゆるＬｏｗ−ｋ膜（比誘電率が酸化シリコンよりも小さな材
料からなる絶縁膜をいう。）が形成されたウエハなどでは、ウエハ表面は、疎水性になっ
ている。そのため、ウエハ表面に純水を供給してリンス処理を行い、スピンチャックを高
速回転させると、その初期段階において、遠心力が大きいウエハ周辺部の純水は迅速に除去されるが、その一方で、遠心力の小さいウエハ中央部においては一時的に純水の膜が取り残された状態となる。その後、ウエハ中央部の純水の膜も小さな遠心力によってウエハ外方へと振り切られるが、この際、ウエハ中央部の純水の膜が分裂して多数の微小液滴となり、この多数の微小液滴がすでに乾燥された疎水性のウエハ周辺部を通過するために、この微小液滴がウエハ周辺部において放射状に残った状態となる。

この微小液滴はウエハを加熱することによって除去される。たとえば、250℃のホットプレート上に、微小液滴が残ったウエハを置き、10秒程度ウエハを加熱することによって、微小液滴は蒸発して除去される。しかし、ウエハの温度が上昇すると、微小液滴が付着している箇所には、ウォーターマークが発生し易くなる。近年、ウエハ表面に形成されるデバイス回路の高精細化に伴い、このようなごく微小なウォーターマークも無視できないものとなってきている。

そのため、微小液滴によるウォーターマークの発生を抑制することが課題となっていた。
また、Ｌｏｗ−ｋ膜は多孔質であるため、リンス処理の際のリンス液がＬｏｗ−ｋ膜の内部に浸透しやすい。そのため、従来、リンス液が内部に浸透したウエハは、減圧雰囲気下のホットプレート上で加熱されることによって、乾燥処理されていた。しかし、ウエハが高温になると、ウエハ表面の金属膜（たとえば銅膜）が酸化されるという問題が生じる。そのため、ウエハの過度な昇温を招くことなく、Ｌｏｗ−ｋ膜の内部に浸透したリンス液を除去することが課題となっていた。

そこで、この発明の目的は、基板の昇温を抑制しつつ基板を乾燥させることができる基板処理装置および基板乾燥方法を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を保持するための基板保持手段（１）と、基板に付着している水分を加熱して蒸発させるために、前記基板保持手段に保持されている基板に赤外光を照射する赤外発光ダイオード（２６）と、を備えることを特徴とする基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。

この構成によれば、赤外発光ダイオードが基板に赤外光を照射することによって、赤外光は基板に付着している水分に吸収される。このため、主に基板に付着している水分を選択的に加熱し、蒸発させることができる。このとき、赤外発光ダイオードが照射する赤外光の波長は、基板に付着した水分には吸収されるが、基板自体をほとんど透過する。これにより、基板をほとんど加熱することなく、その昇温を抑制しながら、主に基板表面の水分を加熱して基板を乾燥させることができる。また、基板表面に残った微小液滴（水分）を効率的に加熱して蒸発させることができるので、微小液滴によるウォーターマークの発生を抑制することができる。

特に、赤外発光ダイオードは、可視光領域を含まない非常に狭い波長域の赤外光を照射することができるため、赤外線ランプや赤外線ヒーター等に比べて対象物（水分）を選択的に加熱して蒸発させることができる。
処理対象の基板は、表面が疎水性の基板であっても親水性の基板であってもよいが、本願発明は、特に表面に微小液滴が残留しやすい疎水性の基板に対してより有効である。

請求項２記載の発明は、前記水分は、基板をリンスするためのリンス液を含み、前記基板保持手段に保持されている基板に前記リンス液を供給するためのリンス液供給手段（１５，１７）と、前記リンス液供給手段によって基板にリンス液が供給された後に、前記赤外発光ダイオードによって基板に赤外光が照射されるように、前記リンス液供給手段および前記赤外発光ダイオードの動作を制御する制御部（４０）と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。

この構成によれば、リンス液供給手段が基板にリンス液を供給し、基板をリンスした後に、赤外発光ダイオードは、リンス液が付着している基板に向けて赤外光を照射するので、赤外光は基板に付着しているリンス液に吸収され、基板に付着しているリンス液を選択的に加熱し、蒸発させることができる。
なお、リンス液としては、純水のほか、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水などの機能水、または希薄濃度（たとえば1ｐｐｍ程度）のアンモニア水、希薄フッ酸水溶液などを用いてもよい。

請求項３記載の発明は、前記基板保持手段に保持されている基板を回転させるための基板回転手段（２）をさらに備え、前記制御部は、前記基板回転手段によって基板が回転させられることによって基板に付着しているリンス液の大部分が振り切られた後に、前記赤外発光ダイオードによって、基板表面に残ったリンス液を加熱して蒸発させるように、前記基板回転手段および前記赤外発光ダイオードの動作を制御するものであることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板回転手段が基板を回転させることによって、基板に付着しているリンス液を振り切ったときに、基板の表面に微小液滴が残った場合でも、赤外発光ダイオードは、微小液滴が付着している基板に向けて赤外光を照射するので、赤外光は基板に付着している微小液滴に吸収され、主に基板に付着している微小液滴のみを加熱し、蒸発させることができる。

請求項４記載の発明は、前記基板保持手段に保持されている基板の少なくとも一方面側に配置され、基板に対向する対向面を有する平面部材（１０）をさらに備え、前記赤外発光ダイオードは、前記平面部材の対向面（１１）に複数個設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板に対向する平面部材の対向面に複数個の赤外発光ダイオードが設けられているので、基板の表面に対して、均一に赤外光を照射することができる。したがって、基板の表面を均一に乾燥させることができる。

請求項５記載の発明は、前記平面部材の対向面は、基板を覆う大きさに形成されていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置である。
この構成によれば、複数個の赤外発光ダイオードが設けられた対向面が基板を覆うように配置されているので、常に基板表面に赤外光を照射することができる。したがって、基板表面を最も効率的に乾燥させることができる。

請求項６記載の発明は、前記平面部材の対向面には、前記基板保持手段に保持された基板と前記平面部材の対向面との間の雰囲気を排気するための排気孔（２７）が開口していることを特徴とする請求項４または５記載の基板処理装置である。
この構成によれば、赤外発光ダイオードが基板に赤外光を照射して、リンス液を加熱し、蒸発させることによって発生する蒸気を排気孔によって効率的に排気し、平面部材の対向面と基板との間の雰囲気を効率的に置換することができる。このため、基板表面の乾燥速度を向上させることができる。

請求項７記載の発明は、前記基板保持手段に保持されている基板の表面に対して垂直な軸を中心として、前記平面部材を回転させる平面部材回転手段（２２）をさらに備えることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、複数個の赤外発光ダイオードが設けられた平面部材を回転させることによって基板と複数個の赤外発光ダイオードとの位置関係を相対的に変化させることができるので、基板の表面に対して、より均一に赤外光を照射することができる。したがって、基板の表面を均一に乾燥させることができる。

請求項８記載の発明は、前記赤外発光ダイオードは、赤外レーザを発光するレーザーダイオードを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、レーザーダイオードは、高出力で、指向性の高いレーザー光を照射するため、より効率的に基板に赤外光を照射することができる。

請求項９記載の発明は、前記赤外発光ダイオードは、3μｍまたは６μｍの波長を含む赤外光を照射することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、リンス液の主成分である水は、赤外光の波長が3μｍと６μｍに吸収率の高いピークを持っているので、このピークの波長の赤外光を主に照射することによって、より効率的に基板に付着しているリンス液を選択加熱し、蒸発させることができる。

請求項１０記載の発明は、基板を保持する基板保持工程と、前記基板保持工程で保持された基板に赤外光を照射して、基板に付着した水分を加熱して蒸発させる赤外光照射工程とを備えたことを特徴とする基板乾燥方法である。
この構成によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。

請求項１１記載の発明は、前記赤外線照射工程に先立って、前記基板保持工程で保持された基板にリンス液を供給するリンス液供給工程をさらに備え、前記基板に付着した水分は前記リンス液供給工程において供給されるリンス液を含むことを特徴とする請求項１０記載の基板乾燥方法である。
この構成によれば、請求項２に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。

請求項１２記載の発明は、前記リンス液供給工程の後であって、前記赤外光照射工程に先立って、基板を回転させることによって基板に付着したリンス液を振り切る振り切り工程を備えたことを特徴とする請求項１１記載の基板乾燥方法である。
この構成によれば、請求項３に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置は、たとえば半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗに対して処理液による処理を施すための枚葉式の処理装置であり、基板Ｗをほぼ水平な姿勢で保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線まわりに回転させることが可能なスピンチャック1を備えている。基板Ｗは、たとえば、表面にＬｏｗ−ｋ膜が形成されたシリコンウエハや、表面に弗酸などのエッチング液によってエッチング処理された後のシリコンウエハのように、デバイス形成面が疎水性表面となっている基板である。このような基板Ｗが、そのデバイス形成面（疎水性表面）を上方に向けてスピンチャック1に保持される。

スピンチャック1は、チャック回転駆動機構2によって回転される回転軸3の上端に固定されていて、ほぼ円板形状のスピンベース4と、このスピンベース4の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、基板Ｗを挟持するための複数個の挟持部材5とを備えている。回転軸3は、中空軸となっていて、この回転軸3の内部には、処理液としての薬液または純水が選択的に供給される下面処理液供給管6が挿通されている。この下面処理液供給管6は、スピンチャック1に保持された基板Ｗの下面中央に近接する位置まで延びていて、その先端には、基板Ｗの下面中央に向けて処理液を吐出する下面ノズル7が形成されている。

下面処理液供給管6には、薬液（たとえばエッチング液）供給源からの薬液が薬液バルブ8を介して供給できるようになっており、純水供給源からの純水（脱イオン化された水）が純水バルブ9を介して供給できるようになっている。
スピンチャック1の上方には、基板Ｗよりも大きい径を有し、基板Ｗの上面に対向する基板対向面11を下面に有する円板状の遮断板10が設けられている。遮断板10の上面には、スピンチャック1の回転軸3の軸線に対して平行にずれた軸線を中心に回転する回転軸12が固定されている。この回転軸12は、中空軸であり、その内部には、基板Ｗの上面の中央部分に向けて不活性ガスとしての窒素ガスを供給するための窒素ガス供給通路18が形成されている。この窒素ガス供給通路18から供給された窒素ガスは、基板Ｗの上面と遮断板10の下面（基板対向面11）との間の空間に供給される。窒素ガス供給通路18には、窒素ガスバルブ19および流量調整部30を介して窒素ガスが供給されるようになっている。流量調整部30は、窒素ガス供給通路18に供給される窒素ガスの供給流量を変更（たとえば2段階に変更）するためのものである。窒素ガス供給通路18の周囲には、基板Wの上面と基板対向面11との間の空間内を排気するための排気通路29が形成されており、この排気通路29は排気機構（図示せず）に接続されている。

回転軸12は、ほぼ水平な方向に沿って設けられたアーム20の先端付近から垂下した状態に取り付けられている。アーム20に関連して、このアーム20を昇降させることにより、遮断板10をスピンチャック1に保持された基板Ｗの上面に近接した近接位置と、スピンチャック1の上方に大きく退避した退避位置との間で昇降させるための遮断板昇降駆動機構21が設けられている。さらに、アーム20に関連して、遮断板10をスピンチャック1による基板Ｗの回転にほぼ同期させて回転させるための遮断板回転駆動機構22が設けられている。

遮断板10の基板対向面11を基板Ｗの上面に近接させるとともに、基板対向面11と基板Ｗとの間に窒素ガスを導入することで、基板Ｗの上面付近を窒素ガス雰囲気に保つことができる。
スピンチャック１の斜め上方には、基板Ｗの上面に処理液を供給するための処理液ノズル15が設けられている。この処理液ノズル15には、薬液バルブ16からの薬液または純水バルブ17からの純水（脱イオン化された水。リンス液の一例）が供給できるようになっている。また、処理液ノズル15を基板Ｗの上面の処理液供給位置と、基板Ｗ上から退避した退避位置との間で揺動させるためのノズル移動機構25が設けられている。

図２は、遮断板10の縦断面図、図３は、遮断板10の基板対向面11を下方から見た底面図である。遮断板10の基板対向面11の中心には、窒素ガス供給通路18を介して基板対向面11と基板Ｗとの間に窒素ガスを導入するための窒素ガス供給口18aが設けられている。また、遮断板10の基板対向面11には、基板Ｗの上面に赤外光を照射する赤外ＬＥＤ26が設けられており、この赤外ＬＥＤ26は、3μｍの波長光を照射する赤外発光ダイオードである。この赤外ＬＥＤ26は、遮断板10の基板対向面11の全面に格子状に複数個（たとえば図３においては１４０個）配置されており、基板Ｗの上面全体を均一に照射できる。また、各赤外ＬＥＤ26の隙間には、基板Ｗの上面と基板対向面11との間の雰囲気を排気するための排気穴27が複数個（たとえば図３においては１４４個）格子状に配置されている。なお、図３にスピンチャック１に保持された基板Ｗの外周を2点鎖線で示しているが、この図３からもわかるように、基板対向面11はスピンチャック１に保持された基板Ｗを覆う大きさとなっている。また、遮断板10の上部には、すべての排気穴27に連通している中空室28が設けられており、この中空室28には、排気通路29が接続されている。この排気通路29は排気機構（図示せず）に接続されており、排気穴27、中空室28、排気通路29を介して、基板対向面11と基板Wとの間の空間が排気される。

図４は、スピンチャック1の平面図である。スピンチャック1には、たとえば、3個の挟持部材5が、円盤状のスピンベース4の周縁部にほぼ等間隔で配置されている。各挟持部材5は、基板Ｗの周縁部の下面を点接触で支持する支持部35と、基板Ｗの周端面に当接する挟持部36とを有し、支持部35を中心として鉛直軸線周りに回動するように構成されており、これにより、挟持部36が基板Ｗの周端面に当接した挟持状態と、挟持部36を基板Ｗの周端面から待避させた解放状態とをとり得るようになっている。これら３個の挟持部材5は、挟持部材駆動機構13（図１参照）によって同期して駆動されるようになっている。

図５は、前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。チャック回転駆動機構2、挟持部材駆動機構13、遮断板昇降駆動機構21、遮断板回転駆動機構22、ノズル移動機構25の動作は、コンピュータからなる制御装置40によって制御されるようになっている。この制御装置40は、さらに、薬液バルブ16、純水バルブ17、窒素ガスバルブ19、薬液バルブ8および純水バルブ9の開閉、および赤外ＬＥＤ26の点灯／消灯を制御する。

図６(a)〜図６(d)は、前記基板処理装置による基板Ｗの処理の流れを説明するための図である。また、図７は、制御装置40による制御内容を説明するためのタイムチャートであり、スピンチャック1の回転／停止（図７(a)）、薬液バルブ16の開閉（図７(b)）、純水バルブ17の開閉（図７(c)）、赤外ＬＥＤ26の点灯／消灯（図７(d)）、および窒素ガスバルブ19の開閉（図７(e)）が示されている。

基板搬送ロボット（図示せず）から未処理の基板Ｗがスピンチャック1に受け渡されると、制御装置40は、まず、図６(a)に示すように、基板Ｗに薬液を供給する薬液処理工程を実行する。具体的には、制御装置40は、挟持部材駆動機構13を制御することにより、挟持部材5を、基板Ｗを挟持した挟持状態とする。次いで、制御装置40は、チャック回転駆動機構2を制御してスピンチャック1を回転させる。それとともに、制御装置40は、ノズル移動機構25を制御して処理液ノズル15を基板Ｗの上方の処理液供給位置に移動させる。そして、制御装置40は、薬液バルブ8，16を開き、処理液ノズル15から基板Ｗの上面に向けて薬液を供給するとともに、下面ノズル７から基板Ｗの下面に向けて薬液を供給する。このとき、遮断板10は、基板Ｗから上方に離隔した位置に退避されており、赤外ＬＥＤ26は消灯され、純水バルブ９，17は閉状態に保持されている。

このようにして、基板Ｗの上下面に薬液が供給されるとともに、スピンチャック1とともに基板Ｗが水平姿勢で回転されることにより、基板Ｗの上下面全域に薬液が広がり、この薬液による基板処理が進行する。この薬液処理工程中、窒素ガスバルブ19は開かれていてもよいし、閉じられていてもよい。
このような薬液処理が一定時間に渡って行われると、次に、制御装置40は、図６(b)
に示すように、基板Ｗ上の薬液を純水に置換するリンス処理工程を実行する。すなわち、制御装置40は、薬液バルブ8，16を閉じ、代わって純水バルブ9，17を開く。これにより、基板Ｗの上下面に純水が供給されるとともに、スピンチャック1とともに基板Ｗが水平姿勢で回転され、基板Ｗの上下面全域に純水が広がる。こうして、基板Ｗの上下面において薬液が純水に置換されていく。所定量の純水が供給された後、制御装置40は、ノズル移動機構25を制御して処理液ノズル15を基板Ｗの上方の処理液供給位置から退避位置に移動させる。このリンス処理工程中には、窒素ガスバルブ19が開かれ、基板Ｗの上方空間が窒素ガス雰囲気とされることが好ましい。

次いで、制御装置40は、図６(c)に示すように、チャック回転駆動機構2を制御して、スピンチャック1を所定の回転速度（たとえば3000rｐｍ）で一定時間（たとえば15秒〜30秒）回転させ、振り切り乾燥工程を実行する。これにより、基板W上の純水が遠心力によって振り切られる。このとき、基板Wの上面が特にＬｏｗ−ｋ膜等の疎水面である場合、純水の一部が微小液滴となって、振り切られずに基板Ｗの上面の主に周辺部に放射状に残る。そこで、基板Ｗ上に残った微小液滴を除去するため、後述する赤外ＬＥＤ乾燥工程を実行する。

なお、振り切り乾燥工程では、制御装置40は、遮断板昇降駆動機構21を制御して、遮断板10の基板対向面11を基板Ｗの上面に、たとえば0．5ｍｍ〜5．0ｍｍ程度の距離まで近接させ、遮断板回転駆動機構22によって基板Ｗと同方向に遮断板10を回転させる。これにより、基板Ｗの上方の空間が制限され、この制限された空間が窒素ガスに満たされ、さらに、この窒素ガスは基板Ｗの外方に向かう気流を形成することになる。したがって、基板Ｗの上面に不所望な酸化物が形成されたり、基板Ｗから振り切られた純水がスピンチャック1の挟持部材5やスピンチャック1の周囲に配置されている部材に当って跳ね返り、基板Ｗの表面に再付着したりすることを抑制または防止できる。

また、振り切り乾燥工程では、制御装置40は、流量調整部30を制御することにより、窒素ガスの供給流量を所定の大流量とする。このときの窒素ガスの供給流量は、薬液処理工程または、リンス処理工程での供給流量よりも大きくされる。具体的には、このときの窒素ガスの供給流量は、5〜20リットル／分とされることが好ましく、10リットル／分とされることがより好ましい。

次に、制御装置40は、図６(d)に示すように、赤外ＬＥＤ乾燥工程を実行する。すなわち、制御装置40は、チャック回転駆動機構2を制御してスピンチャック1を所定の回転速度で回転させながら、赤外ＬＥＤ26を点灯させるとともに、遮断板回転駆動機構22を制御して、遮断板10を所定の回転速度で回転させ、赤外ＬＥＤ乾燥工程を実行する。これにより、基板Ｗの上面に均一に3μｍの赤外光が照射される。このとき、図３に示すように、遮断板10の基板対向面11は基板Ｗの面積よりも大きくされており、基板Ｗを覆うように配置されている。また、遮断板10の回転軸12は、スピンチャック1の回転軸3から少しずれているため、赤外線ＬＥＤ26と基板Ｗとが相対的に静止する部分が無く、より均一に基板Ｗ上を照射することができる。

図９のグラフは、水の赤外線の吸収特性を示している。横軸は赤外線の波長(μm)、縦軸は吸収率を表している。このグラフからわかるように、基板Wに付着している純水の微小液滴は、3μｍの赤外光を特に吸収する性質を持っている。基板W上に3μｍの赤外光が照射されると、水に吸収された赤外光のエネルギーは、水分子を振動させ、振動させられた水分子間で摩擦熱が発生する。したがって、赤外光を吸収することによって、純水の微小液滴は加熱され、蒸発する。このとき、基板Ｗ自体は、3μｍの赤外光をほとんど吸収せず、透過する性質を持っているので、3μｍの赤外光を照射しても、ほとんど加熱されない。蒸発した純水の蒸気は、排気穴27を介して中空室28に集められ、排気通路29から排気される。基板対向面11と基板Wとの間の空間は、排気されると同時に窒素ガスを供給されるので、この空間内の雰囲気が迅速に置換され、基板Wの乾燥がより効率的に行われる。なお、このときの窒素ガスの供給流量は、振り切り乾燥工程での供給流量よりも小さくてよい。

このような赤外ＬＥＤ乾燥工程を一定時間だけ行った後、制御装置40は、赤外ＬＥＤ26を消灯するとともに、遮断板回転駆動機構22を制御して遮断板10の回転を停止させるとともに、チャック回転駆動機構2を制御してスピンチャック1を停止させる。その後、遮断板昇降駆動機構21を制御して遮断板10を上方に退避させ、挟持部材駆動機構13を制御して挟持部材5による基板Ｗの挟持を解除させ、さらに、窒素ガスバルブ19を閉じる。

その後、基板搬送ロボットによって、処理済みの基板Ｗがスピンチャック1から搬出される。
以上のようにこの実施形態によれば、スピンチャック1を高速回転させて振り切り乾燥工程を行った後に、基板Ｗに赤外光を照射する赤外ＬＥＤ乾燥工程を行うことによって、基板Ｗ上に残った放射状の微小液滴を加熱し、蒸発させることができる。このとき、赤外光は、水には吸収されて、水を加熱するが、基板Ｗをほとんど透過するので、基板Ｗを加熱することはない。したがって、基板Ｗをほとんど加熱することなく、基板Ｗを乾燥させることができるので、ウォーターマークが形成されることなく、基板Ｗを乾燥させることができる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前記の実施形態では、基板Ｗの周端面を挟持する、いわゆるメカニカルチャックからなるスピンチャック1を用いているが、基板Ｗの下面を吸着して保持するバキュームチャック型のスピンチャックを用いてもよい。
また、前記の実施形態では、赤外ＬＥＤ26は、基板対向面11の全面に格子状に配置したが、千鳥格子状に配置したもの、複数列の赤外ＬＥＤアレイを等間隔に配置したもの、あるいは複数列の同心円状に配置したものでもよく、基板Ｗ上に均一に赤外光が照射されるように赤外ＬＥＤは配置されればよい。

また、前記の実施形態では、遮断板10の回転軸12と、スピンチャック1の回転軸３をずらして、より均一に基板Ｗ上を照射できるようにしたが、遮断板10の回転軸12は、必ずしもスピンチャック1の回転軸3からずれていなくてもよい。遮断板10の回転軸12とスピンチャック1の回転軸3を一致させた場合、基板Ｗを回転させても基板Ｗの中心は遮断板10に対して相対的に静止されるため、基板Ｗの中心は基板Ｗの周辺部に比べて赤外光の照射量が少なくなるが、基板Ｗ上の放射状の微小液滴は、基板Ｗの中心部分には残らないため、基板Ｗの周辺部に残った微小液滴は十分に乾燥させることができる。

また、前記の実施形態では、遮断板10の基板対向面11は、基板Wを覆うような大きさとしたが、図８(a)に示したように遮断板10の基板対向面11は、基板Wの中心Ｏwと周縁部の一部を覆うような大きさ以上であれば、基板Wを回転させることによって、基板Wの全面に赤外光を照射することができる。また、図８(b)に示したように遮断板10の基板対向面11は基板Ｗの回転軸3と同じ軸中心で回転するように配置され、基板Wよりも若干小さめのものであっても基板Ｗ上に残った微小液滴は十分に乾燥させることができる。

また、図９のグラフに示されるように水の赤外線の吸収特性は3μｍと6μｍに吸収率の高いピークを持っているので、このピークにあった波長の赤外ＬＥＤを使用すれば、より効率的に微小液滴の加熱が行える。前記の実施形態では、3μｍの波長光を照射する赤外ＬＥＤ26を用いたが、6μｍの波長光を照射する赤外ＬＥＤを用いても、効率的に微小液滴の加熱が行える。また図９のグラフからわかるように、5μmや1.5μm付近にもやや高い吸収ピークを持っているので、5μmや1.5μｍの波長光を発光する赤外ＬＥＤを用いても微小液滴の加熱は効率的に行われる。1.5μｍの波長光を発光する赤外ＬＥＤの材料としてはInGaAsP、3μｍの波長光を発光する赤外ＬＥＤの材料としてはInAs、5〜7μｍの波長光を発光する赤外ＬＥＤの材料としてはInSbが例えば挙げられる。図９のグラフでは、水は7μｍより大きい赤外波長領域にも吸収ピークが見られる。しかし、シリコン基板は7μｍ未満の波長の赤外線をほとんど吸収しないが、7μｍ以上の波長の赤外線を吸収するため、7μｍ以上の波長の赤外線を照射すると、シリコン基板も同時に加熱される恐れがある。従って、7μｍ未満の波長領域で、水に吸収されるような、近赤外領域から遠赤外領域の赤外光を照射する赤外発光ダイオードであれば、基板自体を加熱することなく、基板に付着した水分を加熱して蒸発させるという本願発明の効果を奏することができる。また、赤外ＬＥＤの代わりに赤外レーザを発光するレーザーダイオードを用いてもよく、その場合は、赤外ＬＥＤに比べて、高出力で、指向性の高い光を照射することができるため、より効率的に基板に赤外光を照射することができる。

また、前記の実施形態では、振り切り乾燥の後に基板Ｗ上に残った微小液滴を赤外ＬＥＤを用いて乾燥させたが、基板Ｗにリンス処理を行った後に、基板Ｗを傾斜させることによって基板Ｗ上の大部分のリンス液を除去して、その後に基板Ｗに赤外ＬＥＤを照射して基板Ｗ上に残ったリンス液を乾燥させてもよい。
また、前記の実施形態では、リンス液として純水が用いられているが、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水などの機能水、または希薄濃度（たとえば1ｐｐｍ程度）のアンモニア水などをリンス液として用いることもできる。

また、前記の実施形態では、不活性ガスとして窒素ガスが用いられているが、他にも、アルゴンガスを不活性ガスとして用いることができる。また、不活性ガスに代えて、フィルタなどによって清浄化された空気（クリーンエア）を用いてもよい。
また、前述の実施形態では、デバイス形成面（上面）が疎水性の基板Ｗを例にとったが、親水性の基板に対しても、この発明を適用できる。さらに、前述の実施形態では、円形の基板Ｗを処理対象とする場合について説明したが、液晶表示装置用ガラス基板やプラズマディプレイ用ガラス基板のような角形基板を処理する装置に対しても、この発明を適用することができる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。 前記基板処理装置に備えられた遮断板の図解図である。 前記基板処理装置に備えられた遮断板の基板対向面を下方から見た底面図である。 前記基板処理装置に備えられたスピンチャックの平面図である。 前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するための図であり、薬液処理工程の様子を示す。 前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するための図であり、リンス処理工程の様子を示す。 前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するための図であり、振り切り乾燥工程の様子を示す。 前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するための図であり、赤外ＬＥＤ乾燥工程の様子を示す。 制御装置による制御内容を説明するためのタイムチャートである。 前記基板処理装置に備えられた遮断板の基板対向面と基板との大きさの関係の変形例を示した図である。 前記基板処理装置に備えられた遮断板の基板対向面と基板との大きさの関係の他の変形例を示した図である。 水の赤外線の吸収特性を示したグラフである。

符号の説明

１ スピンチャック
２ チャック回転駆動機構
３ 回転軸
４ スピンベース
５ 挟持部材
６ 下面処理液供給管
７ 下面ノズル
８ 薬液バルブ
９ 純水バルブ
１０ 遮断板
１１ 基板対向面
１２ 回転軸
１３ 挟持部材駆動機構
１５ 処理液ノズル
１６ 薬液バルブ
１７ 純水バルブ
１８ 窒素ガス供給通路
１８ａ 窒素ガス供給口
１９ 窒素ガスバルブ
２０ アーム
２１ 遮断板昇降駆動機構
２２ 遮断板回転駆動機構
２５ ノズル移動機構
２６ 赤外ＬＥＤ
２７ 排気穴
２８ 中空室
２９ 排気通路
３０ 流量調整部
３５ 支持部
３６ 挟持部
４０ 制御装置
Ｗ 基板
Ｏｗ 基板の中心

Claims (12)

1. 基板を保持するための基板保持手段と、
   基板に付着している水分を加熱して蒸発させるために、前記基板保持手段に保持されている基板に赤外光を照射する赤外発光ダイオードと、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記水分は、基板をリンスするためのリンス液を含み、
   前記基板保持手段に保持されている基板に前記リンス液を供給するためのリンス液供給手段と、
   前記リンス液供給手段によって基板にリンス液が供給された後に、前記赤外発光ダイオードによって基板に赤外光が照射されるように、前記リンス液供給手段および前記赤外発光ダイオードの動作を制御する制御部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記基板保持手段に保持されている基板を回転させるための基板回転手段をさらに備え、
   前記制御部は、前記基板回転手段によって基板が回転させられることによって基板に付着しているリンス液の大部分が振り切られた後に、前記赤外発光ダイオードによって、基板表面に残ったリンス液を加熱して蒸発させるように、前記基板回転手段および前記赤外発光ダイオードの動作を制御するものであることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記基板保持手段に保持されている基板の少なくとも一方面側に配置され、基板に対向する対向面を有する平面部材をさらに備え、
   前記赤外発光ダイオードは、前記平面部材の対向面に複数個設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記平面部材の対向面は、基板を覆う大きさに形成されていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記平面部材の対向面には、前記基板保持手段に保持された基板と前記平面部材の対向面との間の雰囲気を排気するための排気孔が開口していることを特徴とする請求項４または５記載の基板処理装置。
7. 前記基板保持手段に保持されている基板の表面に対して垂直な軸を中心として、前記平面部材を回転させる平面部材回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 前記赤外発光ダイオードは、赤外レーザを発光するレーザーダイオードを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 前記赤外発光ダイオードは、3μｍまたは６μｍの波長を含む赤外光を照射することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
10. 基板を保持する基板保持工程と、
    前記基板保持工程で保持された基板に赤外光を照射して、基板に付着した水分を加熱して蒸発させる赤外光照射工程とを備えたことを特徴とする基板乾燥方法。
11. 前記赤外線照射工程に先立って、前記基板保持工程で保持された基板にリンス液を供給するリンス液供給工程をさらに備え、
    前記基板に付着した水分は、前記リンス液供給工程において供給されるリンス液を含むことを特徴とする請求項１０記載の基板乾燥方法。
12. 前記リンス液供給工程の後であって、前記赤外光照射工程に先立って、基板を回転させることによって基板に付着したリンス液を振り切る振り切り工程を備えたことを特徴とする請求項１１記載の基板乾燥方法。

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