JP2008198958A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体で濡れた基板表面を乾燥させる際に基板表面に形成されたパターンの倒壊が発生するのを防止しながら、基板表面を良好に乾燥させる。
【解決手段】近接ブロック３の対向面３１を基板表面Ｗｆに離間配置した状態で近接ブロック３を移動させるとともに、近接ブロック３の対向面３１と基板表面Ｗｆとに挟まれた間隙空間ＳＰに供給通路３８を介してＩＰＡを供給し、間隙空間ＳＰにＩＰＡを含む液密層２３を形成する。また、液密層２３の上流側端部２３１に向けてガスノズル５から窒素ガスを吐出させる。このとき、近接ブロック３の移動により液密層２３が形成されていた基板表面領域に位置するパターンが液密層２３から離れるが、窒素ガスの吹き付けを受けた時点では既にパターン間隙の内部にＩＰＡが入り込んでいる。このため、パターン倒壊を確実に防止しながら基板表面Ｗｆを良好に乾燥させることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理装置および基板処理方法に関するものである。なお、乾燥処理対象となる基板には、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、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、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等が含まれる。

処理液を用いた洗浄処理などの湿式処理が行われた後、基板表面に付着する液体を除去すべく、数多くの乾燥方法が従来より提案されている。そのうちのひとつとして、例えば特許文献１に記載された乾燥方法が知られている。この乾燥方法を実行する基板処理装置では、基板表面に対向する対向面を有する近接部材が基板表面から離間して配置されるとともに該対向面と基板表面との間に液体が満たされて液密層が形成されている。そして、この状態を維持しつつ近接部材が基板に対して所定の移動方向に相対移動する。これにより、移動方向における液密層の上流側で液密層を構成していた液体の一部が近接部材から外れて露出する。また、移動方向における近接部材の上流側にガス吐出手段が配置されるとともに、このガス吐出手段から乾燥用ガスが液密層の上流側界面に向けて吐出される。このため、近接部材の相対移動に伴い露出した界面部分、つまり露出界面部に対し、ガス吐出手段から吐出された乾燥用ガスが吹き付けられ、この露出界面部を構成する液体が基板表面および液密層から吹き飛ばされて露出界面部に対応する基板表面領域が乾燥される。

特開２００６−３１０７５６号公報（図３）

ところで、基板表面に形成されるパターンの微細化が近年急速に進められているが、この微細化に伴って上記特許文献１に記載の装置ではパターン倒壊を引き起こすという問題が生じることがあった。すなわち、上記装置では、単に乾燥用ガスを露出界面部に吹き付けているのみである。このため、その露出界面部に微細パターンが存在しているとき、乾燥処理の進展に伴って液体と気体との界面が露出界面部に現れるが、微細パターン同士がパターンの間隙に発生する負圧によって引き寄せられて倒壊する問題があった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、液体で濡れた基板表面を乾燥させる際に基板表面に形成されたパターンの倒壊が発生するのを防止しながら、基板表面を良好に乾燥させることが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。

この発明にかかる基板処理装置の第１態様は、液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板表面に対向する対向面を有し、該対向面が基板表面から離間配置された状態で基板に対して所定の移動方向に相対移動自在な近接部材と、近接部材を基板に対して移動方向に相対移動させる駆動手段と、近接部材の対向面と基板表面とに挟まれた間隙空間に、近接部材を介して液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給し、該低表面張力液を含む液密層を形成する液密層形成手段と、移動方向の上流側における液密層の端部に向けて基板表面を乾燥させるためのガスを吐出するガス吐出手段とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる基板処理方法の第１態様は、液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法であって、上記目的を達成するため、基板表面に対向する対向面を有する近接部材を対向面が基板表面から離間配置された状態で基板に対して所定の移動方向に相対移動させるとともに、近接部材の対向面と基板表面とに挟まれた間隙空間に、近接部材を介して液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給し、該低表面張力液を含む液密層を形成する工程と、移動方向の上流側における液密層の端部に向けて基板表面を乾燥させるためのガスを吐出する工程とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（基板処理装置および方法）の第１態様によれば、近接部材の対向面と基板表面とに挟まれた間隙空間に、近接部材を介して基板表面を濡らしている液体よりも表面張力が低い低表面張力液（以下、単に「低表面張力液」という）を供給して間隙空間に低表面張力液を含む液密層を形成している。これにより、基板表面に微細パターンが形成されていたとしても、液密層が形成される基板表面領域では、パターン間隙の内部に低表面張力液を入り込ませることができる。そして、近接部材が基板に対して移動方向に相対移動され、移動方向の上流側における液密層の端部（以下「上流側端部」という）に向けて基板表面を乾燥させるためのガスが吐出される。このとき、近接部材の相対移動により液密層が形成されていた基板表面領域に位置していたパターンが液密層から離れ、該パターンに向けてガスが吹き付けられるが、ガスの吹き付けを受けた時点では既にパターン間隙の内部には低表面張力液が入り込んでいる。このため、パターン間隙に発生する負圧を小さくした状態でガスの吹き付けにより基板表面が乾燥され、パターン倒壊を確実に防止しながら基板表面を良好に乾燥させることができる。

また、この発明によれば、上記したように間隙空間に液密層を形成した状態で近接部材を基板に対して相対移動させながら液密層の上流側端部へのガスの吹き付けにより基板表面を乾燥させている。このため、移動方向の上流側における液密層の界面（以下「上流側界面」という）、つまり気液固界面の位置が近接部材によってコントロールされ、上流側界面が乱れるのを防止することができる。これにより、上流側界面の乱れによる乾燥不良、例えば液滴の残留によるウォーターマークの発生を防止することができる。

ここで、低表面張力液を含む液密層を形成する具体的な手段としては、例えば近接部材の内部に間隙空間に連通して設けられた供給通路を介して低表面張力液を間隙空間に供給することで低表面張力液を含む液密層を形成するようにしてもよい。また、近接部材の対向面を除く非対向面に向けて低表面張力液を吐出する液吐出ノズルを設けて、近接部材は、液吐出ノズルから非対向面に吐出された低表面張力液を非対向面に沿って、対向面を規定する辺部のうち移動方向の下流側に位置する下流辺部に向けて導くことで低表面張力液を含む液密層を形成するようにしてもよい。いずれの場合も低表面張力液を含む液密層を安定して形成することができるため、ガスの吹き付けによる基板表面の乾燥前にパターン間隙の内部に低表面張力液を確実に入り込ませることができる。

この発明にかかる基板処理装置の第２態様は、液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板表面に対向する対向面を有し、該対向面が基板表面から離間配置された状態で基板に対して所定の移動方向に相対移動自在な近接部材と、近接部材を基板に対して移動方向に相対移動させる駆動手段と、液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給して基板表面に付着している液体の一部または全部を低表面張力液に置換する置換手段と、基板表面を乾燥させるためのガスを吐出するガス吐出手段とを備え、駆動手段により近接部材を基板に対して移動方向に相対移動させて近接部材の対向面と基板表面とに挟まれた間隙空間に低表面張力液で満たした液密層を形成するとともに、ガス吐出手段により移動方向の上流側における液密層の端部に向けてガスを吐出することを特徴としている。

また、この発明にかかる基板処理方法の第２態様は、液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法であって、上記目的を達成するため、液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給して基板表面に付着している液体の一部または全部を低表面張力液に置換する工程と、基板表面に対向する対向面を有する近接部材を対向面が基板表面から離間配置された状態で基板に対して所定の移動方向に相対移動させて近接部材の対向面と基板表面とに挟まれた間隙空間に低表面張力液で満たした液密層を形成する工程と、移動方向の上流側における液密層の端部に向けて基板表面を乾燥させるためのガスを吐出する工程とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（基板処理装置および方法）の第２態様によれば、低表面張力液を供給して基板表面に付着している液体の一部または全部を低表面張力液に置換している。そして、近接部材が基板に対して移動方向に相対移動されて近接部材の対向面と基板表面とに挟まれた間隙空間に低表面張力液で満たした液密層が形成される。これにより、基板表面に微細パターンが形成されていたとしても、液密層が形成される基板表面領域では、パターン間隙の内部に低表面張力液を入り込ませることができる。また、移動方向の上流側における液密層の端部に向けて基板表面を乾燥させるためのガスが吐出される。このとき、近接部材の相対移動により液密層が形成されていた基板表面領域に位置していたパターンが液密層から離れ、該パターンに向けてガスが吹き付けられるが、ガスの吹き付けを受けた時点では既にパターン間隙の内部には低表面張力液が入り込んでいる。このため、パターン間隙に発生する負圧を小さくした状態でガスの吹き付けにより基板表面が乾燥され、パターン倒壊を確実に防止しながら基板表面を良好に乾燥させることができる。

また、この発明によれば、間隙空間に液密層を形成した状態で近接部材を基板に対して相対移動させながら液密層の上流側端部へのガスの吹き付けにより基板表面を乾燥させている。このため、液密層の上流側界面（気液固界面）の位置が近接部材によってコントロールされ、上流側界面の乱れによる乾燥不良を防止することができる。

ここで、近接部材が基板から離れた退避位置に位置しているときに基板表面に付着している液体の全部を低表面張力液に置換してもよいし、基板に対して移動方向に相対移動している近接部材に対して移動方向の下流側に低表面張力液を供給して近接部材に対して移動方向の下流側において基板表面に付着している液体の一部または全部を低表面張力液に置換してもよい。いずれの場合でも、間隙空間に低表面張力液で満たした液密層を安定して形成することができ、ガスの吹き付けによる基板表面の乾燥前にパターン間隙の内部に低表面張力液を確実に入り込ませることができる。

また、移動方向において液密層の上流側に位置する上流側雰囲気を取り囲むカバー部材を設けるようにしてもよい。これにより、ガスがカバー部材によって閉じ込められ、上流側雰囲気におけるガスの濃度を高濃度に保つことができる。その結果、ガスの吹き付けによる基板表面の乾燥効率を高めることができる。

また、近接部材に該近接部材に接液する前記液密層を加熱する加熱手段をさらに設けてもよい。このように近接部材に接液する液密層を加熱することで、液密層および液密層が形成されている基板表面領域が昇温する。このため、基板表面の乾燥を促進させることができる。また、液密層に含まれる低表面張力液が昇温されることで、液密層中の低表面張力液の拡散が促進される。したがって、パターン間隙の内部に効率良く低表面張力液を入り込ませることができる。

なお、本発明に用いられる「低表面張力液」としては、１００％の有機溶剤成分のほか基板表面を濡らしている液体と同一組成の液体または基板表面を濡らしている液体と主成分が同一である液体と、該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶剤成分とが混合された混合液を用いることができる。ここで、「有機溶剤成分」としてはアルコール系有機溶剤を用いることができる。アルコール系有機溶剤としては、安全性、価格等の観点からイソプロピルアルコール、エチルアルコールまたはメチルアルコールを用いることができるが、特にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が好適である。また、低表面張力液としてアルコール系有機溶剤に替えて、フッ素系洗浄剤を用いてもよい。フッ素系洗浄剤としてはＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を用いることができるほか、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＡＬ（ハイドロフルオロアルコール）を用いてもよい。

この発明によれば、基板表面を濡らしている液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給して近接部材と基板表面とに挟まれた間隙空間に形成された液密層に低表面張力液を存在させている。このため、近接部材の基板に対する相対移動によりパターンが液密層から離れ、該パターンに向けてガスが吹き付けられるが、ガスの吹き付けを受けた時点では既にパターン間隙の内部には低表面張力液が入り込んでいる。そのため、パターン倒壊を確実に防止しながらガスの吹き付けにより基板表面を良好に乾燥させることができる。

＜第１実施形態＞
図１はこの発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の部分拡大図である。詳しくは、図２（ａ）は図１の基板処理装置の部分側面図であり、同図（ｂ）はその平面図である。この基板処理装置は半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗｆに付着した汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、微細パターンが形成された基板表面Ｗｆに対して薬液による薬液処理およびＤＩＷ（deionized water）などのリンス液によるリンス処理を施した後、リンス処理を受けた基板Ｗに対して乾燥処理を行う装置である。この基板処理装置では、最終的にリンス処理を受けた基板Ｗには、本発明の「液体」としてリンス液（ＤＩＷ）が基板表面Ｗｆの全体に付着した、いわゆるパドル状のリンス層が形成されており、この状態で乾燥処理を実行する。

この基板処理装置は、基板Ｗをその表面Ｗｆを上方に向けた状態で水平に保持して回転させるスピンチャック１と、スピンチャック１に保持された基板Ｗと対向しながら離間配置される近接ブロック３と、基板表面Ｗｆを乾燥させるための窒素ガスを基板Ｗの上方から吐出するガスノズル５とを備えている。

スピンチャック１は、回転支柱１１がモータを含むチャック回転駆動機構１３の回転軸に連結されており、チャック回転駆動機構１３の駆動により鉛直軸回りに回転可能となっている。この回転支柱１１の上端部には、円盤状のスピンベース１５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット４からの動作指令に応じてチャック回転駆動機構１３を駆動させることによりスピンベース１５が鉛直軸回りに回転する。

スピンベース１５の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１７が立設されている。チャックピン１７は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１５の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１７のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン１７は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

スピンベース１５に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１７を解放状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理を行う際には、複数個のチャックピン１７を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１７は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１５から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。基板Ｗは、その表面（パターン形成面）Ｗｆを上方に向け、裏面Ｗｂを下方に向けた状態で保持される。

さらに、基板Ｗに対して薬液処理およびリンス処理を実行する際に、薬液およびリンス液が基板Ｗの周辺に飛散するのを防止するために、スピンベース１５の周囲に飛散防止カップ１９が配備されている。この飛散防止カップ１９は、基板搬送手段（図示せず）がスピンベース１５に対して基板Ｗが受渡しされる際、および後述するようにして近接ブロック３を用いて基板表面Ｗｆに対して乾燥処理を実行する際には、基板搬送手段および近接ブロック３との干渉を避けるため制御ユニット４からの制御信号に応じて、薬液およびリンス液を捕集可能な上方位置（図１の実線位置）から下方に退避した下方位置（図１の破線位置）に駆動される。

図３は近接ブロックの斜視図である。近接ブロック３は、本発明の「近接部材」として垂直断面形状が略台形となっている直角柱体であり、その一側面がリンス液で濡れた基板表面Ｗｆと対向する対向面３１となっている。近接ブロック３は水平方向に移動自在に設けられ、ブロック駆動機構４１が近接ブロック３に連結されている。そのため、制御ユニット４からの動作指令に応じてブロック駆動機構４１を作動させることで近接ブロック３を所定の速度で水平方向Ｘに往復移動可能となっている。つまり、ブロック駆動機構４１の作動により近接ブロック３を基板Ｗの側方に退避した退避位置（図１の破線位置）から水平方向Ｘに移動させることで、近接ブロック３を基板表面Ｗｆに近接して対向させながら基板全面にわたって後述する乾燥処理を実行可能となっている。

この実施形態では、水平方向Ｘのうち同図の左手方向（−Ｘ）に近接ブロック３を移動させることで乾燥処理を実行しており、この水平方向（−Ｘ）が本発明の「所定の移動方向」に相当しているため、以下の説明においては、水平方向（−Ｘ）を単に「移動方向」と称する。なお、ブロック駆動機構４１としては、水平方向Ｘに延設されたガイドおよびボールネジに沿ってモータ駆動により近接ブロック３を移動させる送りネジ機構などの公知の機構を採用することができる。このように、この実施形態ではブロック駆動機構４１が本発明の「駆動手段」として機能している。

近接ブロック３の他の側面３２は移動方向の上流側（＋Ｘ）で、かつ上方を向いた面となっている。詳しくは、側面３２が対向面３１を規定する辺部のうち移動方向の上流側（＋Ｘ）に位置する上流辺部３３と接続されるとともに該上流辺部３３から移動方向の上流側（＋Ｘ）を臨みながら基板表面Ｗｆから離れる方向に傾斜して延設されている。上流辺部３３は、移動方向に対して直交する方向（図２（ｂ）の上下方向、以下「幅方向」という）に延びるとともに、幅方向の長さが基板径とほぼ同等あるいはそれ以上の長さで形成されており、近接ブロック３が移動方向に移動されることで、基板表面全体を処理可能となっている。

そして、対向面３１が基板表面Ｗｆから僅かに離間するように、しかもチャックピン１７の基板保持部と干渉しないように近接ブロック３を配置することで基板表面Ｗｆにパドル状態で付着しているリンス層２１を構成するＤＩＷの一部が毛細管現象により対向面３１と基板表面Ｗｆとに挟まれた間隙空間ＳＰ全体に入り込んで液密層２３が形成される。なお、このような近接ブロック３は、(1)親水性材料であること、(2)清浄度が要求されること、(3)加工容易性等の観点から石英で形成することが好ましい。

近接ブロック３の上面３４には、１本または複数本（図３の実施形態では５本）の溶剤供給用ポート３７が幅方向に沿って取り付けられている。これらの溶剤供給用ポート３７はそれぞれ、近接ブロック３の内部に設けられた供給通路３８を介して間隙空間ＳＰに連通している。また、溶剤供給用ポート３７は溶剤供給ユニット４３と接続されており、制御ユニット４からの動作指令に応じて溶剤供給ユニット４３を作動させることで有機溶剤（本発明の「低表面張力液」に相当）が溶剤供給用ポート３７に供給される。これにより、溶剤供給ユニット４３から有機溶剤が供給通路３８を介して間隙空間ＳＰに供給される。したがって、溶剤供給ユニット４３から有機溶剤を供給することで間隙空間ＳＰに形成された液密層２３に有機溶剤を含ませることができる。有機溶剤としては、基板表面Ｗｆを濡らしているＤＩＷ（表面張力：７２ｍＮ／ｍ）よりも表面張力が低い物質、例えばイソプロピルアルコール（表面張力：２１〜２３ｍＮ／ｍ）が用いられる。なお、有機溶剤はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に限定されず、エチルアルコール、メチルアルコールの各種有機溶剤を用いるようにしてもよい。

近接ブロック３の上流側端部の上方には、移動方向の上流側（＋Ｘ）における液密層２３の端部、つまり上流側端部２３１に向けて窒素ガスを吐出するガスノズル５が配設されている。ガスノズル５はガス供給ユニット４５と接続されており、制御ユニット４からの動作指令に応じてガス供給ユニット４５を作動させることで窒素ガスがガスノズル５に圧送される。これにより、ガスノズル５から窒素ガスが液密層２３の上流側端部２３１に向けて吐出される。このため、後述するように近接ブロック３の移動により液密層２３が形成されていた基板表面領域に位置していたパターンが液密層２３から離れ、該パターンに向けて窒素ガスが吹き付けられ、乾燥処理が実行される。なお、この実施形態では、ガス供給ユニット４５から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを供給するように構成してもよい。このように、この実施形態によれば、ガスノズル５が本発明の「ガス吐出手段」として機能している。

このようなガスノズル５は１本でも幅方向にわたって窒素ガスを分散させて液密層２３の上流側端部２３１全体に供給することが可能であるが、幅方向に複数本のノズルあるいは幅方向に複数の吐出孔を開口させたノズルを配設することにより、液密層２３の上流側端部２３１全体にわたって均等に窒素ガスを供給することができる。

ガスノズル５は近接ブロック３と同期して移動方向に移動されるように構成されている。すなわち、ガスノズル５と近接ブロック３とはリンク機構（図示せず）によって連結されており、ブロック駆動機構４１の作動により近接ブロック３とガスノズル５とが一体的に移動方向に移動する。これにより、近接ブロック３の移動中に、近接ブロック３とガスの吐出位置との間隔が予め定められた離間距離に保たれる。その結果、液密層２３の上流側端部２３１に吹き付けられる窒素ガスの物理特性（流速や流量など）が安定し、乾燥処理を安定して良好に行うことができる。なお、ガスノズル５に独立した駆動手段を設けてガスノズル５を近接ブロック３と連動して移動させるように構成してもよいが、ガスノズル５と近接ブロック３とを単一の駆動手段により一体的に移動させることにより、駆動構成を簡素化できる。

次に、上記のように構成された基板処理装置における乾燥動作について図４および図５を参照しつつ説明する。図４は図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。また、図５は近接ブロックの移動による乾燥動作を示す図である。基板搬送手段（図示せず）によって未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると、制御ユニット４はスピンベース１５を包囲する上方位置（図１の実線位置）に飛散防止カップ１９を配置して、基板Ｗに対して洗浄処理（薬液処理＋リンス処理）を実行する。ここで、基板表面Ｗｆには例えばｐｏｌｙ−Ｓｉからなる微細パターンが形成されている。そこで、この実施形態では、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック１に保持される。

先ず、基板Ｗに対して薬液が供給され、所定の薬液処理が実行された後、基板Ｗに対してリンス処理が実行される。すなわち、図４（ａ）に示すように、リンスノズル８から基板表面ＷｆにＤＩＷを供給するとともに、チャック回転駆動機構１３の駆動により基板Ｗを回転させることでＤＩＷが遠心力により広げられ基板表面Ｗｆ全体がリンス処理される。所定時間のリンス処理が終了すると、基板Ｗの回転が停止される。リンス処理を受けた基板表面Ｗｆ全体にはＤＩＷが液盛りされた状態で付着して、いわゆるパドル状のリンス層（ＤＩＷからなる液体層）２１が形成されている（図４（ｂ））。なお、リンス処理終了後に改めてリンスノズル８からＤＩＷを吐出させて基板表面Ｗｆにパドル状のリンス層２１を形成するようにしてもよい。

続いて、制御ユニット４は飛散防止カップ１９を下方位置（図１の破線位置）に下降させて、スピンベース１５を飛散防止カップ１９の上方から突出させた後、基板表面Ｗｆに対する乾燥処理を実行する。すなわち、図４（ｃ）に示すように、ブロック駆動機構４１を作動させることで近接ブロック３を一定速度で移動方向（−Ｘ）に移動させるとともに、ガス供給ユニット４５を作動させてガスノズル５から窒素ガスを吐出させる。また、溶剤供給ユニット４３から供給通路３８を介して対向面３１と基板表面Ｗｆとに挟まれた間隙空間ＳＰにＩＰＡを供給する。その結果、ＩＰＡが間隙空間ＳＰに存在するＤＩＷに溶解するとともに該ＤＩＷ中に拡散していき、間隙空間ＳＰにＩＰＡを含む液密層２３が形成される。これにより、液密層２３が形成された基板表面領域では、微細パターンＦＰの間隙内部にＩＰＡを入り込ませることができる（図５（ａ））。このように、この実施形態では溶剤供給ユニット４３が本発明の「液密層形成手段」として機能している。

そして、図５（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す状態に近接ブロック３が移動方向（−Ｘ）に移動すると、液密層２３が形成されていた基板表面領域に位置するパターンＦＰが液密層２３から離れ、該パターンＦＰに向けて窒素ガスが吹き付けられる。パターンＦＰに向けて窒素ガスが吹き付けられた時点では既にパターンＦＰの間隙内部にはＩＰＡが入り込んでいる。このため、パターン間隙に発生する負圧を小さくした状態でパターン間隙に存在していた液体（ＩＰＡ＋ＤＩＷ）が基板表面Ｗｆから除去され、近接ブロック３の移動に伴い露出した基板表面領域が乾燥する。また、こうして乾燥される基板表面領域は近接ブロック３の相対移動に伴って広がっていき、近接ブロック３を基板全面に対して相対的にスキャンさせることでパターン倒壊を防止しながら基板表面全体を乾燥させることができる。

こうして基板表面Ｗｆに対する乾燥処理が終了すると、裏面Ｗｂに付着した液体成分を基板Ｗから除去するために、裏面Ｗｂに対する乾燥処理を実行する。すなわち、図４（ｄ）に示すように、制御ユニット４は飛散防止カップ１９を上方位置に配置するとともに、チャック回転駆動機構１３の駆動により基板Ｗを回転させることで裏面Ｗｂに付着する液体成分の振り切り処理（スピンドライ）を実行する。その後、制御ユニット４は、飛散防止カップ１９を下方位置に配置させて、スピンベース１５を飛散防止カップ１９の上方から突出させる。この状態で基板搬送手段が処理済の基板Ｗを装置から搬出して、１枚の基板Ｗに対する一連の洗浄処理が終了する。

以上のように、この実施形態によれば、近接ブロック３を基板表面Ｗｆに近接させて近接ブロック３の対向面３１と基板表面Ｗｆとに挟まれた間隙空間ＳＰに、供給通路３８を介してＩＰＡを供給してＩＰＡを含む液密層２３を形成している。また、液密層２３の上流側端部２３１に向けて窒素ガスを供給している。このため、近接ブロック３の移動により液密層２３が形成されていた基板表面領域に位置していたパターンＦＰが液密層２３から離れ、該パターンＦＰに向けて窒素ガスが吹き付けられるが、窒素ガスの吹き付けを受けた時点では既にパターンＦＰの間隙内部にはＩＰＡが入り込んでいる。したがって、パターン倒壊を確実に防止しながら基板表面Ｗｆを良好に乾燥させることができる。しかも、このように液密層２３にＩＰＡを含ませることで、近接ブロック３の移動速度（スキャン速度）を高めながら乾燥処理を実行することができる。すなわち、ＩＰＡは同一温度での飽和蒸気圧がＤＩＷより高く、蒸発し易いため、ＤＩＷのみからなる液密層を乾燥させる場合に比べて近接ブロック３の移動速度を高めても基板表面Ｗｆを乾燥させることができる。

また、この実施形態によれば、間隙空間ＳＰに液密層２３を形成した状態で近接ブロック３を移動方向（−Ｘ）に移動させながら液密層２３の上流側端部２３１へのガスの吹き付けにより基板表面Ｗｆを乾燥させている。このため、移動方向（−Ｘ）の上流側における液密層２３の界面（上流側界面）２３１ａ（図５）、つまり気液固界面の位置が近接ブロック３によってコントロールされ、上流側界面２３１ａが乱れるのを防止することができる。これにより、上流側界面２３１ａの乱れによる乾燥不良、例えば液滴の残留によるウォーターマークの発生を防止することができる。

＜第２実施形態＞
図６はこの発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。具体的には、同図（ａ）は第２実施形態にかかる基板処理装置の部分側面図であり、同図（ｂ）はその平面図である。この第２実施形態にかかる基板処理装置が第１実施形態と大きく相違する点は、(1)ＩＰＡに代えてフッ素系洗浄剤が供給通路３８を介して間隙空間ＳＰに供給されている点、(2)近接ブロック３にカバー部材５８が装着されている点および(3)近接ブロック３にヒータ３９が内蔵されている点である。なお、その他の構成および動作は第１実施形態と同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。

この実施形態では、本発明の「低表面張力液」としてフッ素系洗浄剤が用いられる。したがって、溶剤供給ユニット４３からフッ素系洗浄剤が圧送されると、供給通路３８を介して間隙空間ＳＰにフッ素系洗浄剤が供給される。その結果、液密層２３にフッ素系洗浄剤を含ませることができる。フッ素系洗浄剤としては、同一温度での飽和蒸気圧が基板表面Ｗｆを濡らしているリンス液（ＤＩＷ）よりも高く、かつ表面張力がリンス液より低い物質、例えばＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）が用いられる。なお、フッ素系洗浄剤はＨＦＥ以外に、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＡＬ（ハイドロフルオロアルコール）を用いるようにしてもよい。

また、移動方向において近接ブロック３の上流側（＋Ｘ）には、液密層２３の上流側端部２３１の全体を覆うようにカバー部材５８が近接ブロック３に取り付けられている。これにより、液密層２３の上流側（＋Ｘ）に位置する上流側雰囲気ＵＡがカバー部材５８によって取り囲まれる。カバー部材５８の上面には、１個または幅方向に複数個のガス供給孔５８１が形成されており、ガス供給孔５８１を介してガス供給ユニット４５とカバー部材５８で取り囲まれた上流側雰囲気ＵＡとが連通されている。そして、制御ユニット４からの動作指令に応じてガス供給ユニット４５が作動することでガス供給ユニット４５から液密層２３の上流側端部２３１を囲む上流側雰囲気ＵＡに窒素ガスが供給される。したがって、窒素ガスがカバー部材５８によって閉じ込められ、上流側雰囲気ＵＡにおける窒素ガスの濃度を高濃度に保つことができる。その結果、窒素ガスの吹き付けによる基板表面Ｗｆの乾燥効率を高めることができる。しかも、このカバー部材５８は、移動方向の長さが幅方向に亘って同一寸法になっている。これにより、カバー部材５８の内部に、移動方向の長さが幅方向（長手方向）に均一な空間を含んで、幅方向に窒素ガスの濃度を均一に保つことができる。その結果、幅方向に均一にして基板表面Ｗｆを乾燥させることができる。

さらに、近接ブロック３にはヒータ３９が内蔵されており、制御ユニット４からの動作指令に応じてヒータ３９を作動させることで近接ブロック３に接液する液密層２３が加熱される。これにより、液密層２３および液密層２３が形成されている基板表面領域が昇温する。このため、基板表面Ｗｆの乾燥を促進させることができる。また、液密層２３に含まれるフッ素系洗浄剤が昇温されることで、液密層２３中のフッ素系洗浄剤の拡散が促進される。したがって、パターン間隙の内部に効果良くフッ素系洗浄剤を入り込ませることができる。このように、この実施形態ではヒータ３９が本発明の「加熱手段」として機能する。

この実施形態によれば、液密層２３の上流側端部２３１に窒素ガスが吹き付けられた時点では、既にパターン間隙の内部には、フッ素系洗浄剤が入り込んでいる。このため、パターン間隙に発生する負圧を小さくした状態で窒素ガスの吹き付けにより基板表面Ｗｆが乾燥され、パターン倒壊を確実に防止しながら基板表面Ｗｆを良好に乾燥させることができる。しかも、ヒータ３９を用いて液密層２３および液密層２３が形成されている基板表面領域を昇温させるとともに、カバー部材５８によって上流側雰囲気ＵＡにおける窒素ガスの濃度を高濃度に保っているので、基板表面Ｗｆの乾燥効率を高めることができる。なお、この実施形態では、低表面張力液としてフッ素系洗浄剤を用いているが、第１実施形態と同様にしてＩＰＡなどのアルコール系有機溶剤を用いてもよい。

＜第３実施形態＞
図７はこの発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態にかかる基板処理装置が第２実施形態と大きく相違する点は、近接ブロック３の内部に設けられた供給通路３８を介して間隙空間ＳＰにＩＰＡなどの低表面張力液を供給することに代えて、近接ブロック３の上面３４および側面３５を介して間隙空間ＳＰに低表面張力液を供給している点である。具体的には、近接ブロック３の上方位置に本発明の「液吐出ノズル」として機能するＩＰＡ供給用の溶剤ノズル７１が１本または幅方向に沿って複数本設けられている。この溶剤ノズル７１には溶剤供給ユニット４３が接続されており、近接ブロック３の移動とともに、溶剤供給ユニット４３からＩＰＡが溶剤ノズル７１に圧送され、該溶剤ノズル７１から近接ブロック３の上面３４に向けて吐出される。なお、その他の構成および動作は第２実施形態と同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。

近接ブロック３の上面３４に供給されたＩＰＡは、上面３４から近接ブロック３の下流側を臨む側面３５に沿って、対向面３１を規定する辺部のうち移動方向の下流側（−Ｘ）に位置する下流辺部３６に向けて流下する。そして、下流辺部３６に向けて流下したＩＰＡはリンス層２１と間隙空間ＳＰに形成された液密層２３との境界部分に供給される。その結果、近接ブロック３の移動とともに、液密層２３を構成するＤＩＷにＩＰＡを含ませることができる。したがって、液密層２３の上流側端部２３１に窒素ガスが吹き付けられた時点では、既にパターン間隙の内部には、ＩＰＡが入り込んでいる。このため、パターン間隙に発生する負圧を小さくした状態で窒素ガスの吹き付けにより基板表面Ｗｆが乾燥され、パターン倒壊を確実に防止しながら基板表面Ｗｆを良好に乾燥させることができる。このように、この実施形態では上面３４および側面３５が本発明の「非対向面」として機能する。

＜第４実施形態＞
図８はこの発明にかかる基板処理装置の第４実施形態を示す図である。この第４実施形態にかかる基板処理装置が第２および第３実施形態と大きく相違する点は、近接ブロック３を介してＩＰＡなどの低表面張力液を間隙空間ＳＰに供給して液密層２３に低表面張力液を含ませることに代えて、低表面張力液を供給して基板表面Ｗｆに付着しているＤＩＷを低表面張力液に置換した後、近接ブロック３を移動方向に移動させて間隙空間ＳＰに低表面張力液で満たした液密層２３を形成している点である。

この実施形態では、ＤＩＷによるリンス処理後、次のようにして基板表面Ｗｆの乾燥が行われる。すなわち、近接ブロック３が基板Ｗの側方に退避した退避位置に位置しているときに、溶剤ノズル７３からＤＩＷにＩＰＡが混合された混合液（ＩＰＡ＋ＤＩＷ）をＤＩＷで濡れている基板表面Ｗｆに向けて供給し、基板表面Ｗｆに付着しているＤＩＷの全部を混合液に置換する。これにより、基板表面Ｗｆの全面にはパドル状の混合液層２２が形成される（図８（ａ））。ここで、混合液中のＩＰＡの体積百分率（以下「ＩＰＡ濃度」という）が５０％以下の範囲内に属する所定値、例えばＩＰＡ濃度が１５％になるように設定されている。このようにＩＰＡ濃度を設定することで、ＩＰＡの消費量を抑制しつつ、混合液の表面張力を効果的に低下させることができる。このように、この実施形態では溶剤ノズル７３が本発明の「置換手段」として機能する。

続いて、近接ブロック３を移動方向にスキャンさせ、近接ブロック３と基板表面Ｗｆとに挟まれた間隙空間ＳＰに混合液で満たした液密層２３を形成するとともに液密層２３の上流側端部２３１に向けて窒素ガスを吐出することによって基板表面Ｗｆを乾燥させる（図８（ｂ））。このとき、近接ブロック３の移動により液密層２３が形成されていた基板表面領域に位置していたパターンが液密層２３から離れ、該パターンに向けて窒素ガスが吹き付けられるが、窒素ガスの吹き付けを受けた時点では既にパターン間隙の内部には混合液が入り込んでいる。このため、パターン間隙に発生する負圧を小さくした状態で窒素ガスの吹き付けにより基板表面Ｗｆが乾燥され、パターン倒壊を確実に防止しながら基板表面Ｗｆを良好に乾燥させることができる。また、液密層２３の上流側界面（気液固界面）の位置が近接ブロック３によってコントロールされ、上流側界面の乱れによる乾燥不良を防止することができる。さらに、ヒータ３９を用いて液密層２３および液密層２３が形成されている基板表面領域を昇温させるとともに、カバー部材５８によって上流側雰囲気ＵＡにおける窒素ガスの濃度を高濃度に保っているので、基板表面Ｗｆの乾燥効率を高めることができる。

＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、近接ブロック３は幅方向の長さが基板Ｗと同一あるいはそれよりも長く延びる棒状形状を有しているが、近接ブロック３の外形形状はこれに限定されるものではなく、例えば基板Ｗの外周形状に対応した半円環形状を有するものを用いてもよい。また、上記実施形態では、基板Ｗを固定配置した状態で近接ブロック３を移動させて乾燥処理を実行しているが、基板側も同時に相対移動させるように構成してもよい。また、近接ブロック３を固定配置する一方、基板Ｗのみを移動させてもよい。要は、近接ブロック３の対向面３１と基板表面Ｗｆとに挟まれた間隙空間ＳＰに低表面張力液を含む液密層２３を形成した状態で、基板Ｗに対して近接ブロック３を移動方向に相対移動させるように構成すればよい。

また、上記実施形態では、基板Ｗに対して薬液処理およびリンス処理などの湿式処理を施した後に、そのまま同一装置内でリンス液で濡れた基板表面Ｗｆに対して、乾燥処理を実行しているが、乾燥処理を湿式処理から分離して行うようにしてもよい。つまり、リンス液で濡れた基板表面Ｗｆを乾燥させる装置を単体で構成してもよい。

また、上記第４実施形態では、近接ブロック３が基板Ｗの側方に退避した退避位置に位置しているときに混合液（低表面張力液）を基板表面Ｗｆに供給し、基板表面Ｗｆに付着しているＤＩＷをすべて混合液に置換しているが、これに限定されない。例えば、移動方向に移動している近接ブロック３に対して移動方向の下流側に混合液を供給して近接ブロック３に対して移動方向の下流側において基板表面Ｗｆに付着しているＤＩＷの一部または全部を混合液に置換してもよい（第５実施形態）。

図９はこの発明にかかる基板処理装置の第５実施形態を示す図である。この実施形態では、近接ブロック３とともに混合液を供給する溶剤ノズル７３も移動方向にスキャンさせる。具体的には、近接ブロック３に対して移動方向（−Ｘ）の下流側に溶剤ノズル７３から混合液を供給することで、近接ブロック３に対して移動方向の下流側において基板表面Ｗｆに付着しているＤＩＷの一部または全部を混合液に置換する。これによって、近接ブロック３に対して移動方向の下流側には混合液の液膜（混合液層）２２がパドル状に形成される。そして、近接ブロック３の移動により間隙空間ＳＰに混合液で満たされた液密層２３が形成されるとともに液密層２３の上流側端部２３１に向けて窒素ガスを吐出することによって基板表面Ｗｆを乾燥させる。このように乾燥処理を実行しても、窒素ガスの吹き付けを受けた時点では既にパターン間隙の内部には混合液（低表面張力液）が入り込んでいるため、パターン倒壊を確実に防止しながら基板表面Ｗｆを良好に乾燥させることができる。

また、上記実施形態では略円盤状の基板Ｗに対して乾燥処理を施しているが、本発明にかかる基板処理装置の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば液晶表示用ガラス基板などのように角型基板の基板表面を乾燥させる基板処理装置に対しても本発明を適用することができる。例えば図１０に示すように、本発明の「駆動手段」に相当する複数の搬送ローラ６８を搬送方向（＋Ｘ）に配置するとともに、該搬送ローラ６８により基板Ｗを搬送しながら上記実施形態と同一構成の近接ブロック３を固定配置してもよい。この基板処理装置においては、基板Ｗが搬送方向（＋Ｘ）に搬送されるため、本発明の「所定の移動方向」は搬送方向と反対の方向（−Ｘ）に相当するが、基本的な動作は上記実施形態と全く同一であり、同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、リンス液としてＤＩＷを用いているが、炭酸水（ＤＩＷ＋ＣＯ_２）など基板表面Ｗｆに対して化学的洗浄作用を有しない成分を含んだ液体をリンス液として用いるようにしてもよい。この場合、基板表面Ｗｆに付着しているリンス液と同一組成の液体（炭酸水）と有機溶媒成分とを混合したものを混合液として用いてもよい。また、リンス液として炭酸水を用いる一方で、混合液は炭酸水の主成分であるＤＩＷと有機溶媒成分とを混合したものを用いてもよい。さらに、リンス液としてＤＩＷを用いる一方で、混合液は炭酸水と有機溶媒成分とを混合したものを用いてもよい。要は、基板表面Ｗｆに付着している液体と主成分が同一である液体と有機溶媒成分とを混合したものを混合液として用いればよい。また、リンス液としては、ＤＩＷ、炭酸水の他、水素水、希薄濃度（例えば１ｐｐｍ程度）のアンモニア水、希薄濃度の塩酸なども用いることができる。

また、上記実施形態では、リンス液で濡れた基板表面Ｗｆを乾燥させているが、リンス液以外の処理液で濡れた基板表面Ｗｆを乾燥させる基板処理装置および基板処理方法に対しても本発明を適用することができる。

この発明は、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、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、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などを含む基板全般の表面に対して乾燥処理を施す基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。

この発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。 図１の基板処理装置の部分拡大図である。 近接ブロックの斜視図である。 図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。 近接ブロックの移動による乾燥動作を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の第４実施形態を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の第５実施形態を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の変形形態を示す斜視図である。

符号の説明

３…近接ブロック（近接部材）
５…ガスノズル（ガス吐出手段）
２３…液密層
３１…対向面
３４…上面（非対向面）
３５…側面（非対向面）
３６…下流辺部
３８…供給通路
３９…ヒータ（加熱手段）
４１…ブロック駆動機構（駆動手段）
４３…溶剤供給ユニット（液密層形成手段）
５８…カバー部材
７１…溶剤ノズル（液吐出ノズル、液密層形成手段）
７３…溶剤ノズル（置換手段）
２３１…（液密層の）上流側端部（移動方向の上流側における液密層の端部）
ＳＰ…間隙空間
ＵＡ…（液密層の）上流側雰囲気
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面
Ｘ…移動方向

Claims (10)

1. 液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理装置において、
   前記基板表面に対向する対向面を有し、該対向面が前記基板表面から離間配置された状態で前記基板に対して所定の移動方向に相対移動自在な近接部材と、
   前記近接部材を前記基板に対して前記移動方向に相対移動させる駆動手段と、
   前記近接部材の前記対向面と前記基板表面とに挟まれた間隙空間に、前記近接部材を介して前記液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給し、該低表面張力液を含む液密層を形成する液密層形成手段と、
   前記移動方向の上流側における前記液密層の端部に向けて前記基板表面を乾燥させるためのガスを吐出するガス吐出手段と
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記液密層形成手段は、前記近接部材の内部に前記間隙空間に連通して設けられた供給通路を介して前記低表面張力液を前記間隙空間に供給する請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記液密層形成手段は、前記近接部材の対向面を除く非対向面に向けて前記低表面張力液を吐出する液吐出ノズルを有し、
   前記近接部材は、前記液吐出ノズルから前記非対向面に吐出された前記低表面張力液を前記非対向面に沿って、前記対向面を規定する辺部のうち前記移動方向の下流側に位置する下流辺部に向けて導く請求項１記載の基板処理装置。
4. 液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理装置において、
   前記基板表面に対向する対向面を有し、該対向面が前記基板表面から離間配置された状態で前記基板に対して所定の移動方向に相対移動自在な近接部材と、
   前記近接部材を前記基板に対して前記移動方向に相対移動させる駆動手段と、
   前記液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給して前記基板表面に付着している前記液体の一部または全部を前記低表面張力液に置換する置換手段と、
   前記基板表面を乾燥させるためのガスを吐出するガス吐出手段と
   を備え、
   前記駆動手段により前記近接部材を前記基板に対して前記移動方向に相対移動させて前記近接部材の前記対向面と前記基板表面とに挟まれた間隙空間に前記低表面張力液で満たした液密層を形成するとともに、前記ガス吐出手段により前記移動方向の上流側における前記液密層の端部に向けて前記ガスを吐出することを特徴とする基板処理装置。
5. 前記置換手段は、前記近接部材が前記基板から離れた退避位置に位置しているときに前記基板表面に付着している前記液体の全部を前記低表面張力液に置換する請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記置換手段は、前記基板に対して前記移動方向に相対移動している前記近接部材に対して前記移動方向の下流側に前記低表面張力液を供給して前記近接部材に対して前記移動方向の下流側において前記基板表面に付着している前記液体の一部または全部を前記低表面張力液に置換する請求項４記載の基板処理装置。
7. 前記ガス吐出手段は、前記移動方向において前記液密層の上流側に位置する上流側雰囲気を取り囲むカバー部材を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 前記近接部材に設けられ、該近接部材に接液する前記液密層を加熱する加熱手段をさらに備える請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法において、
   前記基板表面に対向する対向面を有する近接部材を前記対向面が前記基板表面から離間配置された状態で前記基板に対して所定の移動方向に相対移動させるとともに、前記近接部材の前記対向面と前記基板表面とに挟まれた間隙空間に、前記近接部材を介して前記液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給し、該低表面張力液を含む液密層を形成する工程と、
   前記移動方向の上流側における前記液密層の端部に向けて前記基板表面を乾燥させるためのガスを吐出する工程と
   を備えたことを特徴とする基板処理方法。
10. 液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法において、
    前記液体よりも表面張力が低い低表面張力液を供給して前記基板表面に付着している前記液体の一部または全部を前記低表面張力液に置換する工程と、
    前記基板表面に対向する対向面を有する近接部材を前記対向面が前記基板表面から離間配置された状態で前記基板に対して所定の移動方向に相対移動させて前記近接部材の前記対向面と前記基板表面とに挟まれた間隙空間に前記低表面張力液で満たした液密層を形成する工程と、
    前記移動方向の上流側における前記液密層の端部に向けて前記基板表面を乾燥させるためのガスを吐出する工程と
    を備えたことを特徴とする基板処理方法。
    

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