JP2008034612A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に付着した液体に効率良く溶剤を溶解させる。
【解決手段】枚葉式の基板処理装置は、液体供給手段と、気体供給手段と、乾燥手段とを備える。液体供給手段は、常温よりも冷却された液体を基板に供給する。気体供給手段は、液体が供給された基板に対して、液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。乾燥手段は、気体が供給された基板を回転させることによって乾燥処理を行う。これによれば、液体に対する溶剤の溶解度を高くすることができるので、溶剤を効率良く液体に溶解させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関し、より特定的には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に対して乾燥処理を行う枚葉式の基板処理装置および基板処理方法に関する。

薬液による薬液処理および純水等のリンス液によるリンス処理が行われた後に、基板表面に付着した液体を乾燥する方法が従来より提案されている。この方法の１つとして、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の有機溶剤を用いた乾燥方法が知られており、例えばロタゴニー乾燥がある。ロタゴニー乾燥は、枚葉式の基板処理装置において、純水とＩＰＡとの間の表面張力差によって生じる対流（マランゴニ対流）と、基板を回転させることによる遠心力とを組み合わせて利用した乾燥方法である。

具体的には、ロタゴニー乾燥では、回転している基板の中心の上方からＩＰＡベーパと純水とをそれぞれノズルから基板に向かって吐出する。そして、これらのノズルを基板の径方向外側へ徐々に移動させていく。これによって、ＩＰＡベーパが最初に吐出される中心部分から乾燥が始まり、ＩＰＡベーパが吐出される位置の移動に伴って中心から外側に乾燥領域が広がっていく。ロタゴニー乾燥では、基板の回転による遠心力の作用、および、純水とＩＰＡとの間の表面張力差によって生じるマランゴニ対流の作用によって、基板から純水（ＩＰＡが溶解している）が除去されて基板が乾燥される。

なお、特許文献１には、純水等の処理液を貯留した処理槽に基板を浸漬して処理を施し、基板を処理槽からＩＰＡベーパ雰囲気内に引き上げることによって乾燥を行う乾燥方法が記載されている。さらに、特許文献１には、処理液の温度を常温よりも低く設定することが記載されている。これは、処理液の温度を低下させることによって、処理液に対する溶剤（ＩＰＡ）の溶解量を増加させることを目的としている。
特開平１１−８７３０５号公報

上記ロタゴニー乾燥では、純水にＩＰＡを溶解させることによって表面張力差を生じさせる必要がある。しかし、ロタゴニー乾燥では、基板を回転させることによって生じる気流によって、ノズルから吐出されたＩＰＡベーパが基板付近に留まらずに基板付近からすぐに離れてしまう。したがって、基板表面の純水にＩＰＡベーパを十分に溶解させることができない。また、ロタゴニー乾燥では、純水の吐出と同時にＩＰＡベーパを供給するので、この理由によっても、純水中に十分にＩＰＡと溶解させることができない。以上のように、従来のロタゴニー乾燥では、純水中に十分にＩＰＡを溶解させることができないおそれがあった。

ここで、純水中にＩＰＡを十分に溶解させることができない場合には、次のような問題点が生じる。すなわち、乾燥が進んでいった結果、基板に形成された各パターンの間にリンス液（純水およびＩＰＡ）が残留した状態では、パターン間に残留したリンス液の表面張力によってパターンが倒壊するおそれがある。ＩＰＡが純水に十分に溶解していれば、表面張力に起因してパターンに加わる力を低下させることができるので、パターン倒壊を防止することができる。しかし、従来のロタゴニー乾燥では、純水中にＩＰＡを十分に溶解させることができないことから、パターン倒壊を防止する効果を十分に得ることができない。

それ故、本発明の目的は、基板上に付着した液体に効率良く溶剤を溶解させることが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。第１の発明は、枚葉式の基板処理装置である。基板処理装置は、液体供給手段と、気体供給手段と、乾燥手段とを備える。液体供給手段は、常温よりも冷却された液体を基板に供給する。気体供給手段は、液体が供給された基板に対して、液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。乾燥手段は、気体が供給された基板を回転させることによって乾燥処理を行う。

第２の発明においては、液体は、基板にリンス処理を行うためのリンス液であってもよい。このとき、基板処理装置は、液体を冷却する冷却手段をさらに備える。

第３の発明においては、基板処理装置は、リンス処理を行うためのリンス液を基板に供給するリンス液供給手段をさらに備えていてもよい。このとき、液体供給手段は、基板に供給すべき液体としてリンス液と溶剤との混合液を用い、リンス液が供給された後の基板に当該混合液を常温よりも冷却された状態で供給する。

第４の発明においては、基板処理装置は、リンス液を冷却する冷却手段をさらに備えていてもよい。このとき、リンス液供給手段は、冷却手段によって冷却されたリンス液を基板に対して供給する。液体供給手段は、基板に供給する混合液として、冷却手段によって冷却されたリンス液と溶剤との混合液を用いる。

第５の発明は、１枚の基板を処理する基板処理方法である。この基板処理方法は、液体供給ステップと、気体供給ステップと、乾燥ステップとを備える。液体供給ステップは、常温よりも冷却された液体を基板に供給する。気体供給ステップは、液体が供給された基板に対して、液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。乾燥ステップは、気体が供給された基板を回転させることによって乾燥処理を行う。

第１および第５の発明によれば、常温よりも冷却した状態で液体が基板に供給され、さらに、冷却した液体が供給された基板に対して、溶剤の蒸気を含む気体が基板に供給される。このように、気体を供給する前に、冷却された液体を供給しておくことによって、液体に対する溶剤の溶解度を高くすることができるので、溶剤を効率良く液体に溶解させることができる。

第２の発明によれば、乾燥処理の対象となるリンス液自体を冷却するので、冷却用に他の物質を用意する必要がなく、装置の構成を簡易にすることができるとともに、溶剤の溶解度を効率良く向上することができる。

第３の発明によれば、リンス液を供給した後、気体を供給する前に、混合液を基板に供給する。これによって、基板に残留するリンス液を混合液に置換することができるので、リンス液に溶剤を溶解させるのと同様の効果を得ることができる。第３の発明によれば、混合液が残留した基板にさらに溶剤を含む気体を供給するので、リンス液中の溶剤の濃度をさらに高くすることができる。

第４の発明によれば、リンス液を冷却することによって、リンス液および混合液の両方を冷却した状態で供給することができる。そのため、溶剤をより効率良くリンス液に溶解させることができる。さらに、第４の発明によれば冷却手段は１つでよいので、装置の構成を簡易化することができる。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る基板処理装置について説明する。図１は、基板処理装置の構成を示す図である。また、図２は、基板処理装置の制御構成を示す図である。

図１において、基板処理装置は、基板保持部１、薬液吐出部２、リンス液吐出部３、およびＩＰＡベーパ吐出部４を備えている。図１に示す基板処理装置は、洗浄処理が施された半導体ウエハ等の基板Ｗに対して１枚ずつ乾燥処理を行う、枚葉式の基板処理装置である。具体的には、基板処理装置は、微細パターンが形成された基板Ｗの表面にフッ酸等の薬液を吐出する薬液処理、基板Ｗの表面に純水（ＤＩＷ）等のリンス液を吐出するリンス処理、および、リンス液で濡れた基板Ｗに対してＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の有機溶剤を吐出して基板Ｗを乾燥させる乾燥処理を行う。

基板保持部１は、乾燥処理等の対象となる基板Ｗを、その表面を上方に向けた状態で略水平姿勢に保持し、さらに、保持された基板Ｗを回転させる。図１に示すように、基板保持部は、回転支柱１１、スピンベース１２、チャックピン１３を備えている。回転支柱１１は、その軸が鉛直方向を向くように配置されており、後述する回転機構６（図２）に接続される。回転支柱１１は、回転機構６の駆動によって軸回りに回転可能となっている。回転支柱１１の上端部には、円盤状の形状を有するスピンベース１２が連結されている。スピンベース１２の周縁部付近には、基板Ｗを把持するための複数個のチャックピン１３が立設される。なお、チャックピン１３は、円形の基板Ｗを確実に保持するために、３個以上設けられることが好ましい。チャックピン１３は、基板Ｗの周辺部を下方から支持する支持部材と、支持部材によって支持された基板Ｗの外周端面を外側から押圧する押圧部材とを備えている。押圧部材は、基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板Ｗの外周端面から離れる開放状態とを切り替え可能に構成される。

スピンベース１２に対して基板Ｗが受け渡しされる際には、各チャックピン１３の各押圧部材が開放状態とされた状態で基板Ｗが各支持部材の上に載置される。そして、基板Ｗが載置された後、各押圧部材が押圧状態とされる。これによって、基板保持部１は、スピンベース１２から所定間隔を隔てて略水平姿勢で基板Ｗを保持することができる。また、後述する制御部５（図２）が上記回転機構６を駆動させることによって、回転支柱１１およびスピンベース１２は回転支柱の軸回りに回転する。これによって、基板保持部１は、保持している基板Ｗを回転支柱の軸回りに回転させることができる。なお、基板保持部１は、基板Ｗの中心を軸として回転するように基板Ｗを保持する。

薬液吐出部２は、基板保持部１によって保持されている基板Ｗの表面に対して薬液を吐出する。図１に示すように、薬液吐出部２は、薬液供給源２１、第１開閉バルブ２２、および薬液ノズル２３を備えている。薬液ノズル２３は、第１開閉バルブ２２を介して薬液供給源２１に接続されている。第１開閉バルブ２２の開閉は、制御部５によって制御される。したがって、制御部５によって第１開閉バルブ２２が開かれると、薬液が薬液供給源２１から薬液ノズル２３に向けて圧送され、薬液ノズル２３から薬液が吐出される。また、薬液ノズル２３には、制御部５によって制御される第１ノズル移動機構７（図２）が接続されている。第１ノズル移動機構７は、基板Ｗの中心から上方に位置する吐出位置と、吐出位置から側方に退避した退避位置（スピンベース１２の上方空間の外側の位置）との間で薬液ノズル２３を移動させることが可能である。したがって、制御部５によって第１ノズル移動機構７が駆動されることによって、薬液ノズル２３は、吐出位置と退避位置との間を移動する。

リンス液吐出部３は、基板保持部１によって保持されている基板Ｗの表面に対してリンス液を吐出する。なお、本実施形態では、リンス液として純水（ＤＩＷ）を用いる。リンス液吐出部３は、純水供給源３１、冷却部３２、第２開閉バルブ３３、およびリンスノズル３４を備えている。純水供給源３１は、冷却部３２および第２開閉バルブ３３を介してリンスノズル３４に接続されている。

純水供給源３１は、純水を供給する。冷却部３２は、純水供給源３１から供給される純水を冷却する。冷却部３２は、常温よりも低い温度（例えば１５°Ｃ）程度まで純水を冷却する。冷却部３２は制御部５によって制御される。また、第２開閉バルブ３３の開閉は、制御部５によって制御される。

以上の構成によって、リンス液吐出部３は、純水をリンスノズル３４から吐出することが可能となる。すなわち、制御部５によって第２開閉バルブ３３が開かれると、冷却された純水が冷却部３２からリンスノズル３４に向けて圧送される。その結果、冷却された純水がリンスノズル３４から吐出される。これによって、本実施形態では、リンスノズル３４が、常温よりも冷却された液体を基板に供給する液体供給手段として機能する。

また、リンスノズル３４には第２ノズル移動機構８（図２）が接続されている。第２ノズル移動機構８は、基板Ｗの中心から上方に位置する吐出位置と、吐出位置から側方に退避した退避位置（スピンベース１２の上方空間の外側の位置）との間でリンスノズル３４を移動させることが可能である。したがって、制御部５によって第２ノズル移動機構８が駆動されることによって、リンスノズル３４は、吐出位置と退避位置との間を移動することが可能である。

ＩＰＡベーパ吐出部４は、リンス液（純水）の表面張力を低下させる作用を有する有機溶剤の蒸気を、不活性ガスをキャリアガスとしてその不活性ガスと共に基板Ｗの表面に対して吐出する。本実施形態では、有機溶剤としてＩＰＡを用い、例えば窒素ガスをキャリアガスとしたＩＰＡ蒸気を用いる。なお、本実施形態では有機溶剤としてＩＰＡを用いるが、有機溶剤は、リンス液に溶解することによってリンス液の表面張力を下げる物質であればよく、エチルアルコールやメチルアルコール等を用いてもよい。

ＩＰＡベーパ吐出部４は、ＩＰＡベーパ供給源４１、第３開閉バルブ４２、および対向部材４３を備えている。ＩＰＡベーパ供給源４１は、第３開閉バルブ４２を介して対向部材４３に接続されている。

対向部材４３は、その下面中央に吐出孔を有する円盤状の部材であり、基板保持部１の上方位置に配置される。対向部材４３の下面は、基板保持部１に保持された基板Ｗの上面と略平行に対向する対向面であり、基板Ｗの主面より同等以上の大きさに形成される。

対向部材４３には、制御部５によって制御される対向部材昇降機構９（図２）が接続されている。そして、対向部材昇降機構９は、制御部５からの制御指令に応じて、対向部材４３の対向面を基板保持部１に保持された基板Ｗの上面に近接して対向する対向位置と、対向位置から上方に基板Ｗから離間して退避した退避位置との間を昇降可能に構成されている。したがって、対向部材４３は、制御部５からの制御指令に基づいて上記対向位置と上記退避位置との間を移動することが可能である。

第３開閉バルブ４２の開閉は、制御部５によって制御される。したがって、制御部５によって第３開閉バルブ４２が開かれると、ＩＰＡベーパ供給源４１から供給されるＩＰＡ蒸気が対向部材４３に向けて圧送され、対向部材４３の上記吐出孔からＩＰＡ蒸気が吐出される。これによって、本実施形態では、対向部材４３が、液体（純水）が供給された基板に対して、溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する気体供給手段として機能する。

また、図２に示すように、基板処理装置は、制御部５、回転機構６、第１および第２ノズル移動機構７および８、対向部材昇降機構９、上記第１〜第３開閉バルブ２２，３３および４２、並びに冷却部３２を備えている。制御部５は、回転機構６、第１および第２ノズル移動機構７および８、対向部材昇降機構９、上記第１〜第３開閉バルブ２２，３３および４２、並びに冷却部３２に電気的に接続されており、これら各部の動作を制御する。

次に、図３を用いて基板処理装置の動作を説明する。図３は、第１の実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、１枚の基板Ｗに対して洗浄処理（薬液処理、リンス処理、および乾燥処理）を行うための動作を示す。なお、制御部５は、図３に示す動作の開始前に冷却部３２を駆動させ、純水供給源３１から供給される純水を冷却しておく。なお、純水の冷却温度は低い方が好ましいが、冷却部３２は純水を１５°Ｃ程度に冷却することができればよい。

図３において、まず、未処理の基板Ｗが図示しない基板搬送手段によって装置内に搬入される（ステップＳ１）。搬入された基板Ｗは、基板保持部１によってスピンベース１２から所定間隔を隔てて略水平姿勢で保持される。保持された基板Ｗに対してステップＳ２以降において洗浄処理が行われる。なお、ステップＳ１の時点では、対向部材４３は退避位置にある。

ステップＳ１の次に、制御部５は、基板Ｗの回転を開始させる（ステップＳ２）。すなわち、制御部５は、回転機構６を用いて回転支柱１１およびスピンベース１２を回転させることによって、スピンベース１２上で保持されている基板Ｗを所定の回転速度（例えば２００〜３００ｒｐｍ）で回転させる。回転機構６は、以降のステップＳ７で回転が停止されるまで基板Ｗの回転を継続する。したがって、基板Ｗが回転している状態で薬液処理（ステップＳ３）が実行される。

薬液処理においては、制御部５はまず、第１ノズル移動機構７を駆動させ、薬液ノズル２３を上記吐出位置に移動させる。制御部５は次に、第１開閉バルブ２２を開くことによって、薬液ノズル２３から薬液を基板Ｗの表面中心に向かって吐出させる。基板Ｗの表面に薬液が供給されると、基板Ｗの回転による遠心力によって薬液が基板Ｗの中心から外側へ広がっていく。これによって、基板Ｗの表面全体が薬液処理される。なお、遠心力によって基板Ｗの外側へ振り切られた薬液は、図示しない液受け部で受けられて廃液槽に排出される。廃液層に排出された薬液は適宜再利用されてもよい。薬液処理が終了すると、制御部５は、第１ノズル移動機構７を駆動させ、薬液ノズル２３を上記退避位置に移動させる。

薬液処理の次に、リンス処理が実行される（ステップＳ４）。リンス処理においては、制御部５はまず、第２ノズル移動機構８を駆動させ、リンスノズル３４を上記吐出位置に移動させる。制御部５は次に、第２開閉バルブ３３を制御して、第２開閉バルブ３３を開いた状態にする。これによって、冷却された純水がリンス液としてリンスノズル３４から基板Ｗの表面中心へ向かって吐出される。基板Ｗの表面にリンス液（冷却された純水）が供給されると、基板Ｗの回転による遠心力によってリンス液が基板Ｗの中心から外側へ広がっていく。これによって、基板Ｗの表面全体がリンス処理される。

ここで、第１の実施形態では、リンス液として用いる純水を冷却しているので、リンス処理後に基板Ｗ上に残留するリンス液は、室温よりも低い温度となっている。また、冷却した純水によってリンス処理を行うことによって、基板Ｗ自体を冷却することができる。

なお、遠心力によって基板Ｗの外側へ振り切られたリンス液は、図示しない液受け部で受けられて廃液槽に排出される。なお、上記薬液処理において排出される薬液を受ける液受け部と、リンス処理において排出されるリンス液を受ける液受け部とを切り替えて、薬液とリンス液とがそれぞれ別個の廃液層に排出されるようにしてもよい。これによって、薬液およびリンス液を適宜再利用することができる。

第１の実施形態においては、リンス処理の次に、乾燥処理が実行される（ステップＳ５およびＳ６）。乾燥処理においては、制御部５はまず、第２ノズル移動機構８を駆動させ、リンスノズル３４を上記退避位置に移動させるとともに、対向部材昇降機構９を駆動させ、対向部材４３を対向位置に移動させる。次に、制御部５は、ＩＰＡを基板Ｗに供給する（ステップＳ５）。具体的には、制御部５は、第３開閉バルブ４２を制御して、第３開閉バルブ４２を開いた状態にする。これによって、ＩＰＡベーパ供給源４１からのＩＰＡベーパが対向部材４３に圧送され、対向部材４３の中央に設けられた吐出孔から基板Ｗの表面中心へ向かってＩＰＡベーパが吐出される。これによって、基板ＷにＩＰＡベーパが供給されることとなる。基板Ｗの表面には、リンス処理の際に供給された純水が残留しているので、吐出されたＩＰＡベーパは基板Ｗ上の純水に溶解する。

ここで、本実施形態では、基板Ｗ上の純水の温度は常温よりも低いので、純水に対するＩＰＡの溶解量は、純水が常温である場合に比べて大きくなる。したがって、本実施形態では、ＩＰＡベーパを従来に比べて効率良く溶解させることができる。そのため、後述するステップＳ６において乾燥処理を行った際において、基板Ｗに形成されたパターンが倒壊することを防止することができる。すなわち、乾燥処理が進んでいく途中において、基板Ｗに形成された各パターン間に液体（純水およびＩＰＡの混合液）が残留する状態が生じ、この状態では、液体の表面張力に起因する力が各パターンに加わることによってパターンが倒壊するおそれがある。これに対して、第１の実施形態では、ＩＰＡを効率良く溶解させることによって液体の表面張力を低下させることができるので、パターンの倒壊を防止することができる。

次に、制御部５は、基板Ｗを乾燥させるために、ステップＳ４での回転速度よりも基板Ｗの回転速度を上昇する（ステップＳ６）。具体的には、制御部５は、回転機構６を制御することによって基板Ｗの回転速度を上昇させて、基板を高速回転（例えば、３０００ｒｐｍ）させる。これによって、ＩＰＡが溶解した基板Ｗ上の純水は、遠心力によって基板Ｗ上から除去されて基板Ｗが乾燥していく。また、純水にＩＰＡが溶解されることによってマランゴニ対流が生じる場合には、マランゴニ対流の作用によっても基板Ｗから純水が除去される。以上のように、第１の実施形態においては、基板保持部１が、気体（ＩＰＡベーパ）が供給された基板Ｗを回転させることによって乾燥処理を行う乾燥手段として機能する。

なお、基板Ｗの回転速度を上昇させるタイミングは、ＩＰＡベーパを吐出した後、基板Ｗ上の純水にＩＰＡが適度に溶解していればよく、ＩＰＡを吐出しながら基板Ｗを高速回転させてもよい。つまり、ステップＳ５の動作の完了後にステップＳ６の動作を開始する必要はなく、ステップＳ５の動作の継続中にステップＳ６の動作を開始するようにしてもよい。

また、他の実施形態では、対向部材４３は、基板Ｗの中心にのみＩＰＡベーパを吐出する機構に代えて、図４および図５に示すように、基板Ｗの全面にＩＰＡベーパを吐出する機構を用いてもよい。図４は、対向部材４３の他の構成における内部構造を示す断面図である。図５は、対向部材４３の他の構成における対向面を示す下面外観図である。図４および図５において、対向部材４３は、円盤状の中空体である本体４４を有している。本体４４の内部には、第３開閉バルブ４２からの配管と連通する空室Ｒ１が形成されている。また、本体４４の下面には、格子状に配置された複数の吐出孔Ｈｎが形成されている。空室Ｒ１は、吐出孔Ｈｎを介して外部に開放されている。

ＩＰＡベーパ供給源４１からＩＰＡベーパが対向部材４３に圧送された場合、当該ＩＰＡベーパが空室Ｒ１内に供給されて複数の吐出孔Ｈｎから吐出される。したがって、対向部材４３が上記対向位置にある状態でＩＰＡベーパを対向部材４３に供給することによって、基板保持部１に保持された基板Ｗの上面を覆うＩＰＡ蒸気の気流を形成することができる。以上のように、他の実施形態においては、対向部材４３を図４および図５に示した構成とすることによって、基板Ｗの全面にＩＰＡベーパを供給するようにしてもよい。さらに、基板Ｗの全面にＩＰＡベーパを吐出する場合には、制御部５は、吐出中は基板Ｗの回転速度を低下させたり、基板Ｗの回転を停止させたりしてもよい。

また、他の実施形態においては、対向部材４３に代えてノズルを用いてＩＰＡベーパを吐出するようにしてもよい。ここで、上記ステップＳ６において、ＩＰＡベーパを吐出しながら基板Ｗを高速回転させる場合には、制御部５は、基板Ｗの中心から上方の位置（すなわち、吐出位置）から基板Ｗの半径方向外側へ上記ノズルを移動させてもよい。具体的には、基板Ｗの中心から乾燥が進んでいくので、制御部５は、乾燥の進行状況（進行速度）に合わせて上記ノズルを移動させてもよい。より具体的には、基板Ｗ上においてリンス液が除去された領域とリンス液が残留している領域との境界付近にＩＰＡベーパが吐出されるように、上記ノズルを移動させることが好ましい。これによれば、基板Ｗ上において乾燥が行われる部分にＩＰＡベーパを供給することができるので、必要な部分に効率良くＩＰＡを溶解させることができる。

上記ステップＳ５およびＳ６の乾燥処理の後、制御部５は、基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ７）。すなわち、制御部５は、回転機構６の駆動を停止することによって回転支柱１１およびスピンベース１２の回転を停止させる。続いて、基板保持部１によって保持されている基板Ｗが搬出される（ステップＳ８）。なお、制御部５は、基板Ｗが搬出される前に、対向部材昇降機構９を駆動させて対向部材４３を退避位置まで上昇させておく。以上のステップＳ１〜Ｓ８の処理によって、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理が終了する。

以上のように、第１の実施形態によれば、基板処理装置は、リンス液（純水）を、常温よりも冷却した状態で基板に供給する。さらに、冷却した液体が供給された基板に対して、溶剤（ＩＰＡ）の蒸気を含む気体を基板に供給する。このように、気体を供給する前に、冷却された液体を供給しておくことによって、溶剤を効率良くリンス液に溶解させることができる。

また、上記第１の実施形態は、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。ここで、複数枚の基板を一度に処理するバッチ式の基板処理装置においても、リンス液を冷却することが考えられる。すなわち、バッチ式では、複数枚の基板を浸漬するための処理槽にリンス液を貯留しておき、リンス液の上方の空間にＩＰＡベーパを供給しておくことが考えられる。ここで、枚葉式の基板処理装置においては、バッチ式に比べて、次のような利点がある。

バッチ式では、処理槽に貯留されたリンス液のうちでＩＰＡベーパと接触する部分は、リンス液の表面部分のみである。したがって、処理槽に貯留されたリンス液のうちで、冷却する必要があるのは、表面部分のみであると言える。しかし、バッチ式では、処理槽に貯留されたリンス液全体を冷却しなければならない。そのため、バッチ式では、必要となる部分以外の大部分のリンス液をも冷却しなければならず、リンス液を冷却する効率が悪くなる。これに対して、枚葉式では、基板の表面にリンス液が付着するので、冷却されたリンス液の大部分がＩＰＡベーパと接触する。したがって、枚葉式では、冷却したリンス液を効率良く使用することができる。また、リンス液自体の量も少なくすることができるので、冷却するリンス液自体の量もバッチ式に比べて低減することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る基板処理装置について説明する。図６は、第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。図６において、基板処理装置は、基板保持部１、薬液吐出部２、リンス液吐出部３、およびＩＰＡベーパ吐出部４を備えている。基板保持部１、薬液吐出部２、およびＩＰＡベーパ吐出部４の構成は、第１の実施形態と同様である。また、基板処理装置の制御構成は、後述する第４開閉バルブ３６が制御部５に接続されている点を除いて第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態においては、リンス液吐出部３は、基板保持部１によって保持されている基板Ｗの表面に対してリンス液（純水）、および、リンス液と有機溶剤（ＩＰＡ）との混合液を選択的に吐出する。なお、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様、有機溶剤は、リンス液に溶解することによってリンス液の表面張力を下げる物質であればよく、エチルアルコールやメチルアルコール等を用いてもよい。

第２の実施形態においては、リンス液吐出部３は、純水供給源３１、冷却部３２、第２開閉バルブ３３、リンスノズル３４、ＩＰＡ供給源３５、第４開閉バルブ３６、およびミキシングバルブ３７を備えている。純水供給源３１は、冷却部３２および第２開閉バルブ３３を介してミキシングバルブ３７に接続されている。ＩＰＡ供給源３５は、第４開閉バルブ３６を介してミキシングバルブ３７に接続されている。ミキシングバルブ３７は、リンスノズル３４に接続されている。

ＩＰＡ供給源３５は、ＩＰＡ液体を供給する。また、第４開閉バルブ３６の開閉は、制御部５によってそれぞれ別個に制御される。なお、純水供給源３１、冷却部３２、第２開閉バルブ３３、およびリンスノズル３４は、第１の実施形態と同様の構成である。

以上の構成によって、リンス液吐出部３は、純水、および、純水とＩＰＡとの混合液をリンスノズル３４から選択的に吐出することが可能となる。すなわち、制御部５によって第２開閉バルブ３３が開かれ、第４開閉バルブ３６が閉じられると、冷却された純水が冷却部３２からリンスノズル３４に向けて圧送される。その結果、冷却された純水がリンスノズル３４から吐出される。

一方、第２および第４開閉バルブ３３および３６をともに開いた場合、ミキシングバルブ３７において純水とＩＰＡとが混合される。その結果、純水とＩＰＡとの混合液がミキシングバルブ３７からリンスノズル３４に向けて圧送される。したがって、上記の構成によってリンス液吐出部３はリンスノズル３４から上記混合液を吐出することも可能である。

また、第１の実施形態と同様、リンスノズル３４には第２ノズル移動機構８が接続されている。したがって、制御部５によって第２ノズル移動機構８が駆動されることによって、リンスノズル３４は、吐出位置と退避位置との間を移動することが可能である。

図７は、第２の実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。なお、図７において、図３に示すステップと同じステップについては、図３と同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

第２の実施形態においては、ステップＳ４のリンス処理において、制御部５はまず、第２ノズル移動機構８を駆動させ、リンスノズル３４を上記吐出位置に移動させる。制御部５は次に、第２開閉バルブ３３および第４開閉バルブ３６を制御して、第２開閉バルブ３３を開いた状態に、第４開閉バルブ３６を閉じた状態にする。これによって、冷却された純水がリンス液としてリンスノズル３４から基板Ｗの表面中心へ向かって吐出される。基板Ｗの表面にリンス液（冷却された純水）が供給されると、基板Ｗの回転による遠心力によってリンス液が基板Ｗの中心から外側へ広がっていく。これによって、基板Ｗの表面全体がリンス処理される。

第２の実施形態においては、ステップＳ４のリンス処理の後、基板Ｗに混合液が供給される（ステップＳ１１）。具体的には、制御部５は、第２および第４開閉バルブ３３および３６を制御し、第２および第４開閉バルブ３３および３６をともに開く。これによって、ミキシングバルブ３７において純水とＩＰＡとが混合され、純水とＩＰＡとの混合液がリンスノズル３４から基板Ｗに向かって吐出される。第２の実施形態では、混合液は、純水とＩＰＡとの割合が例えば（純水）：（ＩＰＡ）＝９：１となるように混合される。第２の実施形態では、純水のみを冷却する構成（図６）であるが、混合液に占める純水の割合が９割であるので、混合液は常温よりも冷却された状態で基板Ｗに供給される。また、以上のステップＳ１１によって基板Ｗには上記混合液が供給されるので、ステップＳ１１の処理の後、基板Ｗ上には冷却された混合液が残留した状態となる。

以上のように、第２の実施形態では、常温よりも冷却された液体を基板に供給する液体供給手段であるリンスノズル３４は、基板Ｗに供給すべき液体として上記混合液を用い、リンス液が供給された後の基板Ｗに当該混合液を常温よりも冷却された状態で供給する。また、第２の実施形態では、リンスノズル３４は、基板にリンス液を供給するリンス液供給手段としても機能する。

上記ステップＳ１１の次に、ステップＳ５およびＳ６の乾燥処理が行われる。ここで、第２の実施形態においては、ステップＳ１１によって基板Ｗ上には純水とＩＰＡとの混合液が付着した状態とされているので、基板Ｗ上の液体を純水から純水とＩＰＡとの混合液に容易に置換することができる。さらに、上記混合液の温度は第１の実施形態におけるリンス液の温度と同様、常温よりも低いので、ステップＳ５でＩＰＡベーパを基板Ｗに供給する際には、純水が常温である場合に比べてＩＰＡの溶解量が増える。これによって、ＩＰＡをより効率的に溶解させることができる。

なお、第２の実施形態では、基板Ｗ上に付着した液体におけるＩＰＡの濃度をステップＳ１１の処理によってある程度高くすることができる。したがって、基板処理装置は、ステップＳ１１の処理が終了した時点でステップＳ６の処理（すなわち、基板Ｗの高速回転）を開始するようにしてもよい。

また、第２の実施形態では、基板処理装置は、上記混合液を冷却した状態で基板Ｗに供給するとともに、リンス液をも冷却した状態で基板Ｗに供給することができる。つまり、冷却された混合液が供給される前に、冷却したリンス液によって基板Ｗを予め冷却しておくことができる。これによって、基板Ｗ上に残留する液体の温度をより確実に低温に保つことができる。なお、他の実施形態では、ステップＳ４において常温のリンス液を基板Ｗに供給するとともに、ステップＳ１１において、冷却された混合液を基板Ｗに供給するようにしてもよい。この場合、混合液がリンス液に比べて冷却されていることで、液体の比重が高くなり、パターン内部において常温のリンス液と混合液とが置換されやすくなる。パターン内部のリンス液が混合液に置換されやすくなるので、パターン倒壊を効率的に防止することができる。

なお、第２の実施形態では、基板処理装置は、純水、純水とＩＰＡとの混合液、およびＩＰＡベーパを基板Ｗに対して供給するために、図６に示す構成を用いることとした。ここで、他の実施形態においては、純水、混合液、ＩＰＡベーパを供給するための構成は図６に限定されない。例えば、当該構成は、図８に示す構成であってもよい。

図８は、図６に示すリンス液吐出部３の他の構成を示す図である。図８において、リンス液吐出部３は、混合液吐出部３ａおよびリンス液吐出部３ｂとを備える。混合液吐出部３ａは、純水とＩＰＡとの混合液を基板Ｗに供給するものである。リンス液吐出部３ｂは、純水を基板Ｗに供給するものである。

混合液吐出部３ａは、第１純水供給源５１、ＩＰＡ供給源５２、第５開閉バルブ５３、第６開閉バルブ５４、貯留タンク５５、定量ポンプ５６、冷却部５７、第７開閉バルブ５８、第８開閉バルブ５９、混合液吐出ノズル６０、混合液供給管６１、および混合液循環管６２を備える。第１純水供給源５１は、第５開閉バルブ５３を介して貯留タンク５５に接続されている。ＩＰＡ供給源５２は、第６開閉バルブ５４を介して貯留タンク５５に接続されている。貯留タンク５５は、混合液供給管６１によって冷却部５７に接続されている。混合液供給管６１には定量ポンプ５６が設けられる。冷却部５７は、混合液循環管６２によって貯留タンク５５に接続されている。混合液循環管６２には第７開閉バルブ５８が設けられる。混合液循環管６２は、冷却部５７と第７開閉バルブ５８との間で分岐されており、分岐先には第８開閉バルブ５９を介して混合液吐出ノズル６０が接続される。なお、各開閉バルブ５３，５４，５８，５９は、制御部５によって開閉が制御される。また、定量ポンプ５６および冷却部５７の駆動は制御部５によって制御される。なお、混合液吐出ノズル６０は、図１に示すリンスノズル３４と同様、吐出位置と退避位置との間を移動することが可能である。

装置の稼働中において、定量ポンプ５６および冷却部５７は常に駆動される。また、所定の濃度で所定量の混合液が貯留タンク５５に貯留されるように、第５開閉バルブ５３および第６開閉バルブ５４の開閉が制御部５によって適宜調整される。

基板Ｗに混合液を供給しない間は、第８開閉バルブ５９が閉じられる一方、第７開閉バルブ５８が開かれる。これにより、貯留タンク５５から定量ポンプ５６により送り出される混合液が混合液循環管６２を通じて貯留タンク５５に戻される。つまり、基板Ｗに混合液を供給しない間は、貯留タンク５５、混合液供給管６１、および混合液循環管６２からなる循環経路を混合液が循環する。

一方、基板Ｗに混合液を供給するタイミング（上記ステップＳ１１）になると、第７開閉バルブ５８が閉じられる一方、第８開閉バルブ５９が開かれる。これにより、貯留タンク５５から送り出される混合液が混合液吐出ノズル６０に供給され、混合液吐出ノズル６０から混合液が吐出される。

以上の構成によって、基板Ｗに混合液を供給しない間は、混合液を循環させておくことによって、純水とＩＰＡとが攪拌され、純水とＩＰＡとが十分に混ざり合った状態とすることができる。また、第８開閉バルブ５９を開いた後、所定の温度に冷却された混合液を速やかに混合液吐出ノズル６０に供給することができる。

一方、図８に示すように、リンス液吐出部３ｂは、第２純水供給源６３、第９開閉バルブ６４、およびリンス液吐出ノズル６５を備えている。リンス液吐出ノズル６５は、第９開閉バルブ６４を介して第２純水供給源６３に接続されている。第９開閉バルブ６４の開閉は、制御部５によって制御される。したがって、制御部５によって第９開閉バルブ６４が開かれることによって、第２純水供給源６３から供給される純水がリンス液吐出ノズル６５に向けて圧送され、リンス液吐出ノズル６５から純水が吐出される。なお、リンス液吐出ノズル６５は、図１に示すリンスノズル３４と同様、吐出位置と退避位置との間を移動することが可能である。

以上のように、図５に示す構成によって、純水および混合液を選択的に基板Ｗに供給することができる。すなわち、純水を供給する場合には、リンス液吐出ノズル６５を吐出位置に移動させると共にリンス液吐出ノズル６５から純水を吐出し、混合液を供給する場合には、混合液吐出ノズル６０を吐出位置に移動させると共に混合液吐出ノズル６０から混合液を吐出すればよい。他の実施形態では、図６に示すリンス液吐出部３に代えて、図８に示す構成が用いられてもよい。

以上に示したように、上記第１および第２の実施形態によれば、基板処理装置は、リンス液（純水）、または、リンス液と所定の溶剤（ＩＰＡ）との混合液を、常温よりも冷却した状態で基板に供給する。さらに、冷却した液体が供給された基板に対して、溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。このように、気体を供給する前に、冷却された液体を供給しておくことによって、溶剤を効率良くリンス液に溶解させることができる。

本発明は、基板上に付着した液体に効率良く溶剤を溶解させること等を目的として、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を乾燥させるための基板処理装置等として利用することが可能である。

第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図 基板処理装置の制御構成を示す図 第１の実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャート 図１に示す対向部材４３の他の構成における内部構造を示す断面図 図１に示す対向部材４３の他の構成における対向面を示す下面外観図 第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図 第２の実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャート 図６に示すリンス液吐出部３の他の構成を示す図

符号の説明

１ 基板保持部
２ 薬液吐出部
３ リンス液吐出部
４ ＩＰＡベーパ吐出部
５ 制御部
６ 回転機構
７，８ ノズル移動機構
９ 対向部材昇降機構

Claims (5)

1. 枚葉式の基板処理装置であって、
   常温よりも冷却された液体を基板に供給する液体供給手段と、
   前記液体が供給された前記基板に対して、前記液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を前記基板に供給する気体供給手段と、
   前記気体が供給された前記基板を回転させることによって乾燥処理を行う乾燥手段とを備える、基板処理装置。
2. 前記液体は、前記基板にリンス処理を行うためのリンス液であり、
   前記液体を冷却する冷却手段をさらに備える、請求項１に記載の基板処理装置。
3. リンス処理を行うためのリンス液を前記基板に供給するリンス液供給手段をさらに備え、
   前記液体供給手段は、前記基板に供給すべき液体として前記リンス液と前記溶剤との混合液を用い、前記リンス液が供給された後の前記基板に当該混合液を常温よりも冷却された状態で供給する、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記リンス液を冷却する冷却手段をさらに備え、
   前記リンス液供給手段は、前記冷却手段によって冷却された前記リンス液を前記基板に対して供給し、
   前記液体供給手段は、前記基板に供給する混合液として、前記冷却手段によって冷却された前記リンス液と前記溶剤との混合液を用いる、請求項３に記載の基板処理装置。
5. １枚の基板を処理する基板処理方法であって、
   常温よりも冷却された液体を前記基板に供給する液体供給ステップと、
   前記液体が供給された前記基板に対して、前記液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を前記基板に供給する気体供給ステップと、
   前記気体が供給された前記基板を回転させることによって乾燥処理を行う乾燥ステップとを備える、基板処理方法。

Images