JP2011211166A - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理基板への影響を低減しつつ良好な洗浄、乾燥処理を実行可能な基板処理装置等を提供する。
【解決手段】基板処理装置２に設けられた洗浄槽２２１では、洗浄液供給部から洗浄液を供給しながら当該洗浄液に被処理基板Ｗを縦向きの状態で浸漬して洗浄が行われ、この洗浄槽２２１の上方領域と連通する乾燥室２１では、洗浄槽２２１から引き上げられた被処理基板Ｗの乾燥が行われる。そして、第１の乾燥ガス供給部及び第２の乾燥ガス供給部からは、洗浄後の被処理基板Ｗの上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後、少なくとも被処理基板が晒される領域に、前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に液体除去用の溶剤蒸気を含む第１の乾燥ガスと、前記溶剤蒸気を含まない第２の乾燥ガスとが交互に供給される。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハなどの被処理基板の洗浄および乾燥を行う技術に関する。

被処理基板である例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面には、半導体装置の製造工程において発生する種々の汚染物質が付着しており、これらの汚染物質を除去するため、複数種類の洗浄液を用いてウエハ表面を洗浄する洗浄工程が設けられている。

例えばバッチ式の洗浄処理を行う基板処理装置では、処理槽に満たされた薬液やリンス液などの洗浄液内に例えば数十枚のウエハを順次浸漬して洗浄を行う洗浄方法が広く採用されている。また洗浄処理を終えたウエハは洗浄液から引き上げられた後、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの溶剤の蒸気を含む乾燥ガスを吹き付けてウエハ表面の液体（例えば水分など）を除去し、ウォーターマークの発生を防止している。

半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィなどを利用してウエハの表面に積層構造を形成していくため、洗浄処理の対象となるウエハの表面にはレジスト膜などの有機物を含む材料からなるパターンが形成されている。近年の半導体装置における配線構造の微細化の進展に伴い、これらのパターンも微細化が進み、その機械的強度や耐薬品性も従来よりも低くなる場合がある。

このようなレジスト膜にＩＰＡなどの溶剤を含む乾燥ガスを接触させると、例えば図１３（ａ）に示したトレンチパターン８０が、図１３（ｂ）に示すように先細りパターン８１、パターン倒れ８２、パターン消失８３やパターン溶解８４などとなるおそれがある。これらの現象は、微細化の進展する半導体装置の製造工程において、製品の歩留まりを向上させるうえでの大きな課題となる。

このほか、半導体装置の製造工程ではウエハは、搬送アームやピンセットなどにより半導体装置の形成されない周縁側の領域を保持または把持されて搬送される。このため、ウエハの周縁領域には中央側よりも多くのパーティクルなどが付着しており、こうした周縁領域には洗浄処理によっても除去しきれないパーティクルが残存している場合がある。

一方、バッチ式の洗浄処理においては、ウエハを縦向きの状態で洗浄液内に浸漬し、縦向きのまま洗浄液から引き上げて乾燥処理を行う場合がある。このような場合にウエハをＩＰＡ蒸気に接触させると、ＩＰＡがウエハ表面の水分に吸着して水とＩＰＡの混合した液膜を形成し、表面張力の低下やその液膜の自重によってウエハ表面を伝って下方側へ流れ落ちる場合がある。この際、ウエハの周縁領域に比較的多く残るパーティクルが、液膜の流れに乗ってウエハの中央領域側へと流れ出し、半導体装置の形成領域を再汚染してしまうという問題が存在することも発明者らは把握している。

特許文献１には、ウエハを浸漬した純水などの洗浄液の上部に、予めＩＰＡなどの乾燥流体の蒸気を供給しておき、ウエハの周囲の雰囲気をゆっくりと洗浄液からＩＰＡ蒸気へと直接置換することにより、ウエハの乾燥を行う技術が記載されている。しかしながらこの場合においても乾燥流体として大量のＩＰＡが供給されると、ウエハの引き上げ後にＩＰＡ蒸気を供給する既述の乾燥方法と同様の問題が発生し、例えばウエハ表面に凝縮したＩＰＡの液膜が、当該ウエハの表面を伝ってパーティクルと共に下方側へ流れ落ち、半導体装置の形成領域の再汚染を引き起こしてしまう場合がある。

特公平６−１０３６８６号公報：請求項１、第４ページ左欄第３９行目〜４３行目

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理基板への影響を低減しつつ良好な洗浄、乾燥処理を実行可能な基板処理装置、基板処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る基板処理方法は、洗浄槽に洗浄液を供給しながら当該洗浄液に被処理基板を縦向きの状態で浸漬して洗浄を行う工程と、
被処理基板を縦向きの姿勢で保持し、前記洗浄槽内から当該被処理基板を引き上げて乾燥室に搬送する工程と、
洗浄後の被処理基板の上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後は、少なくとも被処理基板が晒される領域であって、前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に液体除去用の溶剤蒸気を含む第１の乾燥ガスと、前記液体除去用の溶剤蒸気を含まない第２の乾燥ガスとを交互に供給し、前記洗浄槽の上方領域と連通する乾燥室にて、当該被処理基板を乾燥する工程と、を含むことを特徴とする。

前記基板処理方法は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）被処理基板の全体が洗浄液に浸漬されている時点から、少なくとも洗浄槽の上方側領域に前記第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを交互に供給する工程を含むこと。
（ｂ）前記洗浄槽の上方領域に第１の乾燥ガスを供給する動作に基づいて当該洗浄槽内に洗浄液を供給する工程を含むこと。
（ｃ）前記被処理基板を洗浄液内から引き上げる速度は、２ｍｍ／秒以上、１０ｍｍ／秒以下であること。
（ｄ）前記第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを各々１回ずつ供給する期間を１サイクルとしたとき、当該１サイクルに要する時間は、被処理基板の上端が洗浄液の上方に引き上げられた時点から、当該被処理基板の全体が洗浄液から引き上げられる時点までの間に、少なくとも１サイクル以上の乾燥ガスの供給を実行可能な時間であること。
（ｅ）前記被処理基板には、ＫｒＦエキシマレーザー露光用のレジストパターンが形成され、第１の乾燥ガスは、標準状態で窒素ガスキャリア中に６０体積ｐｐｍ以上、２４０体積ｐｐｍ以下の濃度のイソプロピルアルコールを含む混合ガスであり、第２の乾燥ガスは窒素ガスであること。
（ｆ）前記第１の乾燥ガスの供給時間と第２の乾燥ガスの供給時間との供給時間の比が１：１以上、１：１０以下の範囲であること。
（ｇ）前記乾燥ガスの供給量が標準状態で１００リットル／分以上、２００リットル／分以下であること。

また、他の発明に係わる基板処理方法は、洗浄槽に洗浄液を供給しながら当該洗浄液に被処理基板を縦向きの状態で浸漬して洗浄を行う工程と、
被処理基板を縦向きの姿勢で保持し、前記洗浄槽内から当該被処理基板を引き上げて乾燥室に搬送する工程と、
洗浄後の被処理基板の上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後は、少なくとも被処理基板が晒される領域であって、前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に、被処理基板の表面に液膜を形成するために、溶剤蒸気を第１の濃度で含む第１のガスを供給する工程と、
前記溶剤を凝縮させて被処理基板の表面に付着している液体を希釈した後、この溶剤を蒸発させることにより液体を除去するために、洗浄槽の上方領域と連通する乾燥室に被処理基板が搬入された後は、前記溶剤蒸気を第１の濃度より高い第２の濃度で含む第２のガスを供給する工程と、を含むことを特徴とする。

前記他の発明に係わる基板処理方法は以下の特徴を備えていてもよい。
（ｈ）前記第１のガスを供給する工程及び第２のガスを供給する工程では、前記溶剤蒸気を含むガスと、この溶剤蒸気を含まないガスとを交互供給する間隔を変更することにより、前記第１の濃度と第２の濃度とを切り替えること。
（ｉ）（ｈ）の場合において、前記第２のガスを供給する工程では、前記溶剤蒸気を含むガスと、この溶剤蒸気を含まないガスとを交互供給することに替えて、当該溶剤蒸気を含むガスを連続供給すること。
（ｊ）前記第１のガスを供給する工程及び第２のガスを供給する工程では、溶剤蒸気とこの溶剤蒸気を希釈するガスとの混合比を変更することにより、前記第１の濃度と第２の濃度とを切り替えること。
（ｋ）前記第１のガスを供給する工程及び第２のガスを供給する工程では、予め設定された濃度の溶剤蒸気を含むガスの供給量を変更することにより、このガスが供給される雰囲気での溶剤蒸気の濃度を第１の濃度と第２の濃度とで切り替えること。

本発明によれば、被処理基板の洗浄を終えた後、洗浄液内から引き上げられた被処理基板が晒される領域に、液体除去用の溶剤蒸気を含む第１の乾燥ガスと、当該溶剤蒸気を含まない第２の乾燥ガスとを交互に供給して乾燥を行うので、溶剤蒸気による被処理基板表面の液体の除去と、当該溶剤の蒸発とを交互に進行させることができる。この結果、被処理基板表面の溶剤濃度が低くなって、その表面に形成されたパターンへの影響を抑えつつ、ウォーターマークの発生を低減することができる。

実施の形態に係るウエハ洗浄システムの横断平面図である。 前記ウエハ洗浄システムの内部構成を示す一部破断斜視図である。 前記ウエハ洗浄システムに設けられている洗浄・乾燥ユニットの構成を示す縦断側面図である。 前記洗浄・乾燥ユニットの乾燥ガス供給部の構成を示す説明図である。 前記洗浄・乾燥ユニットの作用を示す第１の説明図である。 前記洗浄・乾燥ユニットの作用を示す第２の説明図である。 前記洗浄・乾燥ユニットへの乾燥ガス及び洗浄液の供給シーケンスを示す説明図である。 第２の実施の形態に係わる第１のガス供給シーケンス図である。 前記第１のガス供給シーケンスの変形例である。 第２のガス供給シーケンス図である。 第３のガス供給シーケンス図である。 実施例の結果を表す説明図である。 ウエハ表面に形成されたパターンの模式図である。

本発明に係る基板処理装置の実施の形態である洗浄・乾燥ユニット２の説明に入る前に、当該洗浄・乾燥ユニット２を供えるウエハ洗浄システム１の概要について簡単に説明する。図１は本実施の形態に係るウエハ洗浄システム１の平面図、図２はその一部破断斜視図を表している。以下、これらの図に向かって左側を手前とすると、ウエハ洗浄システム１は、筐体１００内に、ＦＯＵＰ７の搬入出が行われる搬入出部１１と、当該搬入出部１１内に搬入されたＦＯＵＰ７と後段の処理部１３との間でウエハＷを受け渡すにあたって、ウエハＷの位置調整や姿勢変換などを行うインターフェース部１２と、ウエハＷの液処理並びに乾燥処理を実行する処理部１３とを、手前側からこの順に設けた構成となっている。

本例に係るウエハ洗浄システム１の最前面には、例えば４個のＦＯＵＰ７を載置可能なロードポート１１１が設けられており、例えば手前側から見て右手側の２つの載置台１１２がウエハ洗浄システム１内へのＦＯＵＰ７の搬入用、左手側の２つの載置台が搬出用となっている。例えば外部の搬送装置などによって、複数枚のウエハＷを収納したＦＯＵＰ７が搬入用の載置台１１２上に載置されると、載置台１１２が後方側へとスライドして、当該ＦＯＵＰ７が筐体１００の内に搬入される。筐体１００内に搬入されたＦＯＵＰ７は、例えば搬入出部１１内部の左右両側壁に設けられたリフター１１４ａ、１１４ｂによって、搬入出部１１内にスライドした載置台１１２上と、後段のインターフェース部１２とのアクセス位置と、空のＦＯＵＰ７を保管する不図示のストック領域との間を搬送される。

インターフェース部１２は、ウエハ洗浄システム１の筐体１００内の空間を、隔壁１０１、１０２によって搬入出部１１及び処理部１３から区画して形成される空間であり、さらに隔壁１０３で区画されてウエハＷの搬入用の第１のインターフェース室、搬出用の第２のインターフェース室に分かれている。アクセス位置に載置されたＦＯＵＰ７は、隔壁１０１の開口部に設けられた開閉扉１２７によって、当該ＦＯＵＰ７の側面に設けられた蓋体が取り外される。そしてＦＯＵＰ７内に格納されているウエハＷは、ウエハ取り出しアーム１２１によって取り出され、第１のインターフェース室１２０ａ内に搬入される。

取り出されたウエハＷは、ノッチアライナー１２３により、ノッチ位置の検出、ウエハＷ間でのノッチ位置の位置合わせがなされてウエハＷの位置決めが行われ、第１の姿勢変換装置１２４により、水平方向に棚状に並べられ、その後、各ウエハＷの姿勢を９０度転動させて、垂直姿勢に変換される。しかる後、これらのウエハＷが処理部１３の搬送アーム１３６に受け渡され、搬送アーム１３６は例えば５０枚のウエハＷを搬送する。

一方、搬出用の第２のインターフェース室１２０ｂでは、処理部１３での洗浄、乾燥処理を終え、搬送アーム１３６によって搬送されてきたウエハＷが、受け渡しアーム１２６を介して第２の姿勢変換装置１２５に受け渡され、この第２の姿勢変換装置１２５にて垂直の姿勢で並んでいる状態から水平姿勢に変換された後、ウエハ収納アーム１２２によって搬入出部１１側で待機しているＦＯＵＰ７内に収納される。

処理部１３の搬送アーム１３６に受け渡されたウエハＷは、搬送軌道１３７上を前後方向に移動する当該搬送アーム１３６によって処理部１３内を搬送される。そして例えばＡＰＭ（Ammonium hydroxide-hydrogen Peroxide-Mixture）溶液（アンモニア、過酸化水素水及び純水の混合溶液）を満たした処理槽である第１の処理ユニット１３１にてこの薬液内に浸漬され、ウエハＷに付着しているパーティクルや有機物汚染を除去された後、例えばＨＰＭ（HCl-hydrogen Peroxide-Mixture）溶液（塩酸、過酸化水素水及び純水の混合溶液）を満たした処理槽である第２の処理ユニット１３３に搬送され、当該約液内に浸漬されてウエハＷに付着している金属汚染が除去される。これらの処理ユニット１３１、１３３では、ウエハボート１３４、１３２を介して、搬送アーム１３６との間で一括してウエハＷの受け渡しが行われる。また図２に示した１３５は、搬送アーム１３６に設けられているウエハ保持用のチャックを洗浄するチャック洗浄ユニットである。

こうして各種の洗浄処理が行われたウエハＷは、既述の搬送アーム１３６によって、本実施の形態の基板処理装置である洗浄・乾燥ユニット２に搬送される。以下、当該洗浄・乾燥ユニット２の詳細な構成について説明する。洗浄・乾燥ユニット２は、ウエハＷ表面に形成された化学酸化膜を、薬液、例えばフッ化水素酸にて除去した後、純水によって洗浄する処理と、ＩＰＡ蒸気や窒素ガスを含む乾燥ガスを用いてウエハＷ表面に付着した液体を乾燥させる処理との２つの処理を１つのユニット内にて連続して実行する役割を果たす。図３は、洗浄・乾燥ユニット２の縦断側面を搬送アーム１３６側から見た様子を示している。

洗浄・乾燥ユニット２は、例えばフッ化水素酸などの薬液や純水などの洗浄液を貯留する洗浄部２２と、この洗浄部２２の上方位置に、当該洗浄部２２内に設けられた内槽２２１の上方側領域と連通するように設けられた乾燥室２１と、これら乾燥室２１と洗浄部２２との間の連通領域を開閉可能に構成されたシャッター２３と、複数例えば５０枚のウエハＷを垂直姿勢（縦向きの状態）で保持してこれらのウエハＷを洗浄部２２内と乾燥室２１内との間で上下方向に搬送する基板保持部であるウエハボート２１３と、を備えている。図３中、２１６はウエハボート２１３を昇降する昇降機構であり、後述の制御部５からの制御信号に基づいてウエハボート２１３を昇降させる。

洗浄部２２は、例えば石英部材やポリプロピレンなどからなり、上面が開口した本実施の形態の洗浄槽である内槽２２１と、この内槽２２１の上端部外周領域に配設され、内槽２２１からオーバーフローした洗浄液を受け止める外槽２２２と、この外槽２２２のさらに外周領域に配設され、洗浄部２２の全体を覆う筐体部２４内の空間に対して洗浄部２２内の空間を液封により区画するための液封部２２４と、前記内槽２２１内の下部領域に、図３に向かって左右両側に設けられ、洗浄液供給部から供給された洗浄液を内槽２２１内のウエハＷに向かって噴射する液供給ノズル２２３と、を備えている。図中、２５１は内槽２２１の底部に設けられた第１の排液路、２５２は外槽２２２の底部に設けられた第２の排液路であり、各排液路２５１、２５２には開閉バルブが介設されている。また、液封部２２４の底面にも、液封を解除する際に排液を行うための不図示の排液路が配設されている。

内槽２２１は、当該内槽２２１の全体を覆う筐体部２４内に配置されており、この筐体部２４は、例えば図１、図２に示すように第２の処理ユニット１３３の手前側に配設されている。筐体部２４は仕切板２４３によって上部空間２４１と下部空間２４２とに上下に分割されており、上部空間２４１は洗浄部２２を格納する一方、下部空間２４２は各排液路２５１、２５２、排気路２５３からの排液をユニット２外へと排出する役割を果たす。図中、上部空間２４１、下部空間２４２に各々設けられた２４４、２４５は排気窓、下部空間２４２に設けられた２４６は廃液口である。

乾燥室２１は、下面が開口すると共に縦断面がＵ字状に形成され、例えば石英部材やポリプロピレンなどからなるフード状の乾燥室本体２１１により構成されており、その開口部を洗浄部２２側の開口部と対向させて連通領域を形成するように洗浄部２２の上方位置に配置されている。乾燥室本体２１１は、例えば既述の筐体部２４に固定された基部側の基体部２１１ｂと、この基体部２１１ｂ上に載置された上部側の蓋体部２１１ａとに上下に分割されている。この蓋体部２１１ａは不図示の昇降機構により昇降可能に構成されていて、当該蓋体部２１１ａを上昇させることにより、既述の搬送アーム１３６により搬送されてきたウエハＷを洗浄・乾燥ユニット２内に搬入することができるようになっている。

乾燥室２１を構成する基体部２１１ｂ内の上部側、例えば蓋体部２１１ａと分割されている位置の近傍には、乾燥室２１内に乾燥ガスを供給するために、例えば上方へ向けて開口する複数の供給孔を備えた、例えば２組の乾燥蒸気供給ノズル２１２が設けられており、また基体部２１１ｂの例えば基端部には、乾燥室２１から例えば外部の除外設備へ向けて乾燥ガスを排出するための排気管２１４が設けられている。図３中、２１５は例えば制御バルブなどからなる排気制御部であり、後述の制御部５からの制御信号に基づいて乾燥室２１からの乾燥ガスの排出量を調節する役割を果たす。

洗浄・乾燥ユニット２内に設けられたウエハボート２１３は、昇降機構２１６により、搬送アーム１３６との間でのウエハＷの受け渡し位置、乾燥室２１内の乾燥処理位置、並びに洗浄部２２内の洗浄処理位置の各位置の間を上下方向に昇降可能に構成されている。ここで図３にウエハボート２１３を実線で示した位置は乾燥処理位置、一点鎖線で示した位置は洗浄処理位置である。

また互いに連通する開口部を備えた乾燥室２１と洗浄部２２との中間の高さ位置には、例えば図３に向かって左右方向に水平方向に移動することにより、乾燥室２１-洗浄部２２間の連通領域を開閉するためのシャッター２３が設けられている。同図中２３１は、前記連通領域を開放する際にシャッター２３を退避させる格納部、２３２はシャッター２３から滴下した洗浄液を受ける液受け部、２３３は液受け部２３２に溜まった洗浄液を排出するための開閉バルブ付きの排液路である。また２３４は、既述の液封部２２４におけるガスの吹き抜けを防止するために、液封内に挿入される吹き抜け防止壁である。

図４は、上述の乾燥室２１にウエハＷの乾燥用ガスを供給する乾燥ガス供給部３及び洗浄部２２に洗浄液を供給する洗浄液供給部４の構成を示している。乾燥ガス供給部３は、ＩＰＡ及び不活性ガスである窒素の各供給系統から供給されたＩＰＡ及び窒素より、ウエハＷ表面に付着した液体である水分を除去するための第１の乾燥ガスであるＩＰＡ蒸気と窒素との混合ガス並びに、水分を取りこんだＩＰＡをウエハＷ表面から蒸発させるための第２の乾燥ガスである窒素単体のガスを乾燥室２１へ供給する役割を果たす。従って、本実施の形態に係る乾燥ガス供給部３は、第１の乾燥ガスを供給する第１の乾燥ガス供給部としての役割と、第２の乾燥ガスを供給する第２の乾燥ガス供給部としての役割とを兼用していることになる。乾燥ガス供給部３は、図１に示すように例えば洗浄・乾燥ユニット２の本体の背面側に設けられている。

乾燥ガス供給部３は、窒素ガスとＩＰＡミストの混合流体中のＩＰＡを蒸発させて第１の乾燥ガスを発生させるガス発生部３３を備えており、当該ガス発生部３３は、ＩＰＡの供給系統、窒素の供給系統と接続されている。ＩＰＡの供給系統は、外部のＩＰＡ供給源３１から液体ＩＰＡを受け入れて一時的に貯留する中間タンクであるＩＰＡタンク３１１と、所定量の液体ＩＰＡをＩＰＡタンク３１１から下流側へと払い出す供給制御部３１２と、液体ＩＰＡ中に含まれるパーティクルなどを除去するフィルター３１３と、をこの順にＩＰＡ供給路３１４ａ、３１４ｂ上に介設した構成となっている。図４に示すようにＩＰＡの供給系統は、ここで供給制御部３１２は例えば往復動式のポンプＰと開閉バルブＶ１とを備えている。

一方、窒素の供給系統は、例えば外部に設けられた窒素供給源３２より所定量の窒素を受け入れる供給制御部３２１と、窒素ガス中に含まれるパーティクルを除去するフィルター３２２とを窒素供給路３２３上にこの順に介設した構成となっており、供給制御部３２１には開閉バルブＶ２とマスフローコントローラＭとが設けられている。ＩＰＡ供給路３１４ｂ及び窒素供給路３２３は共通の二流体ノズル３５に接続されており、二流体ノズル３５を流れる窒素ガス雰囲気中に液体ＩＰＡをミスト状に噴霧して得られたＩＰＡミストと窒素との混合流体を、混合流体供給路３５１を介して後段のガス発生部３３へ向けて送り出すことができる。

ガス発生部３３は、二流体ノズル３５より供給されたミスト状のＩＰＡと窒素ガスとの混合流体を加熱して、第１の乾燥ガスであるＩＰＡ蒸気と窒素との混合ガスを発生させる役割を果たす。ガス発生部３３は、例えば５つの小室に区切られた本体容器３３１の各室内に、ＩＰＡと窒素ガスとの混合流体を加熱するための加熱部である加熱ユニット３３４を配置した構成となっている。各加熱ユニット３３４は、例えば直棒状に形成されたハロゲンランプ３３２と、このハロゲンランプ３３２の周囲に、当該ハロゲンランプ３３２から径方向に離間した位置に配置されると共に、ハロゲンランプ３３２の長手方向に螺旋状に伸びるスパイラル管３３３と、を備えている。

スパイラル管３３３は、ハロゲンランプ３３２からの輻射熱を吸収しやすくするために例えば黒色に塗装されたステンレス製の配管部材にて構成されている。またスパイラル管３３３は、長手方向に隣り合って配置された配管同士が互いに接触するように螺旋が形成されており、ハロゲンランプ３３２の輻射熱がスパイラル管３３３同士の隙間から外方へと漏れにくい構成となっている。また本体容器３３１の各小室には、不図示の窒素ガス供給源より窒素ガスが供給されていて、当該加熱雰囲気に、例えば外部雰囲気からＩＰＡ蒸気などが侵入するのを防止している。

各加熱ユニット３３４のスパイラル管３３３は、混合流体を通流させる１本の流路を形成するように、互いに直列に接続されると共に、上流側の一端は混合流体供給路３５１に接続され、下流側の他端は、乾燥室３１にＩＰＡ蒸気を供給するためのＩＰＡ蒸気供給路３４１に接続されている。直列に配置された５つの加熱ユニット３３４のうち、例えば上流側の２つは、混合流体中のミスト状のＩＰＡを蒸発させる役割を果たし、例えば残る３つの加熱ユニット３３４は、ＩＰＡを蒸発させて得られたＩＰＡ蒸気と窒素との混合流体である第１の乾燥ガスを、ＩＰＡ蒸気の露点温度よりも高い例えば１５０〜２００℃の範囲の例えば１９０℃まで昇温して過熱状態とすることにより、ＩＰＡの凝縮を防止する役割を果たしている。このようにして発生した第１の乾燥ガスは、ＩＰＡ蒸気供給路３４１を介して乾燥室２１内の乾燥ガス供給ノズル２１２へと送られる。ここで図４に示した３６は、乾燥ガス中のパーティクルなどを除去するメタルフィルターである。

ガス発生部３３の各加熱ユニット３３４には、不図示の温度検出部が設けられており、各スパイラル管３３３を流れる混合流体の例えば出口温度を検出することができる。そして、これらの温度検出結果は後述の制御部５に出力され、各ハロゲンランプ３３２への電力供給を行う電力供給部３３５に供給電力の調整量としてフィードバックされて各加熱ユニット３３４の温度調整が行われるようになっている。

例えばウエハＷの表面にＫｒＦエキシマレーザー露光用のレジスト膜のパターンが形成されている場合には、窒素供給系統からは例えば標準状態（０℃、１気圧）で１００リットル／分〜２００リットル／分の範囲の例えば１２０リットル／分の窒素が供給され、ここに同じく標準状態で０．２ｃｃ／秒〜０．４ｃｃ／秒の範囲の例えば０．２ｃｃ／秒のＩＰＡ蒸気が供給される。

また、ＩＰＡの供給制御部３１２は、制御部５からの指示に基づいて二流体ノズル３５へのＩＰＡの供給、遮断を自在に行うことが可能であり、ＩＰＡの供給が遮断された場合には、ガス発生部３３には窒素の供給系統からの窒素の供給のみが継続される。そしてＩＰＡの供給が遮断され、ガス発生部３３に供給されるガスが窒素だけになると、各加熱ユニット３３４の温度検出部における温度検出結果に基づいて電力供給部３３５からの供給電力が調整され、例えば第１の乾燥ガスと同じ温度に昇温された窒素が、第２の乾燥ガスとしてＩＰＡ蒸気供給路３４１を介して乾燥ガス供給ノズル２１２へと送られるようになっている。但し、第２の乾燥ガスは第１の乾燥ガスと同じ温度で供給される場合に限られず、第１の乾燥ガスよりも高い温度、または低い温度で供給してもよいことは勿論である。

またここで、第１の乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部３の構成は、ハロゲンランプ３３２とスパイラル管３３３とを備え、キャリアガスを成す窒素中に、ミスト状のＩＰＡを混合してから当該混合流体を加熱してＩＰＡを過熱状態とする既述のガス発生部３３の例に限定されるものではない。ＩＰＡ蒸気と窒素とを含む第１の乾燥ガスと、窒素のみからなる第２の乾燥ガスとを切り替えて供給することが可能であれば、どのような構成であってもよい。例えば液体ＩＰＡに窒素をバブリングして発生させたＩＰＡと窒素ガスとの混合気体を加熱することなどにより第１の乾燥ガスを発生させてもよいし、液体ＩＰＡを加熱して蒸気化してから窒素と混合してもよい。前者の場合は、液体ＩＰＡをバイパスしてバブリングを停止することなどにより第２の乾燥ガスが得られ、後者の場合は窒素へのＩＰＡの混合を停止することなどにより第２の乾燥ガスを得ることができる。

次に洗浄液供給部４の構成について説明すると、洗浄液供給部４は純水である例えばＤＩＷ（DeIonized Water）供給ライン４１に接続された第１の分岐ライン４０２及び、ＤＨＦ（希フッ酸：Diluted Hydrogen Fluoride）供給ライン４２に接続された第２の分岐ライン４０３が合流して、共通の洗浄液供給ライン４０１に接続された構成となっている。ＤＩＷ及びＤＨＦは本実施の形態の洗浄液に相当する。この洗浄液供給ライン４０１には、各分岐ライン４０２、４０３から受け入れた洗浄液を洗浄部２２側へ払い出す供給制御部４３と、洗浄液中に含まれるパーティクルなどを除去するフィルター４４とが上流側からこの順に介設されており、不図示の切り替え弁にて供給制御部４３へ供給される洗浄液を切り替えることにより、ＤＩＷとＤＨＦを切り替えて洗浄部２２へと供給することができる。供給制御部３１２は例えば液体ポンプＰと開閉バルブＶ３から構成されている。乾燥ガス供給部３と同様に、洗浄液供給部４についても、図１に示すように例えば洗浄・乾燥ユニット２の本体の背面側に設けられている。

以上に説明した構成を備えたウエハ洗浄システム１及びその内部に設けられた洗浄・乾燥ユニット２は、図１、図３、図４に示すように制御部５と接続されている。制御部５は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には当該ウエハ洗浄装置１の作用、つまり、搬入出部１１内にＦＯＵＰ７を搬入し、ウエハＷを取り出して各種の液処理、乾燥処理を実行してから、再度ウエハＷをＦＯＵＰ７内に収納して当該ＦＯＵＰ７を搬出するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

さらに制御部５の記憶部（記憶媒体）には、洗浄・乾燥ユニット２の洗浄部２２内にて洗浄液によるウエハの洗浄処理を実行し、洗浄液からウエハＷを引き上げて乾燥ガスによる乾燥処理を行う際の洗浄液の供給タイミング、ウエハボート２１３の上昇スピードや第１、第２の乾燥ガスの供給タイミングや供給量の制御に係るプログラムが記憶されている。以下、これらのプログラムに基づいて実行される、洗浄・乾燥ユニット２によるウエハＷの洗浄、乾燥処理の作用について説明する。

ウエハ洗浄システム１の搬入出部１１内に搬入されたＦＯＵＰ７から取り出されたウエハＷは、インターフェース部１２を介して搬送アーム１３６に受け渡され、例えば５０枚のウエハＷが第１、第２の処理ユニット１３１、３３へと順次搬送されて所定の液処理が行われ、搬送アーム１３６により洗浄・乾燥ユニット２へと搬送される。

ウエハＷが搬送されてくると、洗浄・乾燥ユニット２では図２、図５（ａ）に示すように蓋体部２１１ａを上昇させて乾燥室本体２１１を開放し（図５（ａ）では蓋体部２１１ａの記載を省略してある）、ウエハボート２１３を受け渡し位置まで上昇させて搬送アーム１３６からウエハＷを受け取る。このとき洗浄部２２の内槽２２１内には洗浄液である例えばＤＨＦが満たされた状態となっており、さらに図７（ｃ）の洗浄液の供給シーケンス図に示すように、液供給ノズル２２３からはＤＨＦが連続的に供給されて洗浄液が内槽２２１から外槽２２２へとオーバーフローして第２の排液路２５２へと排出される洗浄液の流れが形成されている。また、排気管２１４からはウエハＷの搬入、洗浄、乾燥、搬出の各動作期間中、常時排気が行われている。

ウエハボート２１３にウエハＷを受け渡した搬送アーム１３６が洗浄・乾燥ユニット２から退避すると、シャッター２３を開き、ウエハボート４１３を洗浄処理位置まで下降させて、図５（ｂ）に示すように内槽２２１内に満たされた洗浄液中にウエハＷを浸漬して洗浄処理を開始する。またこの動作と並行してシャッター２３を閉じ、蓋体部２１１ａを降下させて洗浄部２２及び乾燥室２１を密閉する。

洗浄液中に浸漬されたウエハＷの表面を、液供給ノズル２２３から供給されたＤＨＦが流れることにより、当該ウエハＷ表面に形成された化学酸化膜が除去される。そして予め設定された時間が経過したら、図７（ｃ）のシーケンス図に示すように液供給ノズル２２３から供給する洗浄液をＤＨＦからＤＩＷに切り替えて、内槽２２内の洗浄液を置換することによりウエハＷに付着したＤＨＦが洗い流され、ウエハＷの洗浄が完了する。

こうしてＤＩＷによる洗浄を予め設定された時間だけ実行し、例えば当該洗浄処理を終える数分前、例えば２分前〜４分前程度の時間となったらシャッター２３を開く。そして図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、乾燥室２１内及び内槽２２１の上方の領域に、乾燥ガス供給部３からＩＰＡと窒素との混合ガスである第１の乾燥ガスを満たした状態としておく。

こうして洗浄液の上方側に第１の乾燥ガスが満たされ、予め設定されたＤＩＷによる洗浄時間が経過したら、図６（ａ）に示すようにウエハボート４１３を上昇させて洗浄液内からウエハを引き上げて、洗浄部２２から乾燥室２１へとウエハＷの移送を開始する。このときウエハＷが移送される空間内には、既述のようにＩＰＡ蒸気及びそのキャリアガスである窒素からなる第１の乾燥ガスで満たされているところ、例えばレジスト膜により形成されたパターンがこの第１の乾燥ガスと長時間接すると、微細化の進んだパターンのなかには、背景技術にて説明したパターンの先細りや倒れ、パターンの消失や溶解などの現象が発生するおそれがある。一方、当該空間内に第１の乾燥ガスを供給せずにウエハＷを引き上げた場合には、移送動作の途中でウエハＷ表面のＤＩＷが乾燥してしまい、ウォーターマークが形成されるおそれもある。

そこで本実施の形態に係る洗浄・乾燥ユニット２においては、ウエハボート２１３によるウエハＷの引き上げ動作の開始と連動して、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、窒素ガスの供給を継続しつつ、ガス発生部３３へのＩＰＡの供給、停止を間欠的に行う動作を開始する。これによりウエハＷの全体がＤＩＷに浸漬されている時点から、第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを交互に供給する動作が開始され、ウエハＷの上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後は、内槽２２１の上方領域及び乾燥室２１内、即ち移動中のウエハＷが晒される領域にこれら第１、第２の乾燥ガスの交互供給が実行されている状態となっている。

ここで第２の乾燥ガスが「ＩＰＡ蒸気を含まない」状態とは、当該ガス中のＩＰＡ濃度がゼロとなっている場合のみを意味するものではなく、実質的にＩＰＡの供給が停止されていればよい。例えばＩＰＡの供給系統からガス発生部３３へのＩＰＡの供給を停止した後、当該ガス発生部や後段のＩＰＡ蒸気供給路３４１内に残存しているＩＰＡが窒素ガスにより押し出されて乾燥室２１内等へ供給される乾燥ガスについても「ＩＰＡ蒸気を含まない」第２の乾燥ガスに相当する。

このように第１の乾燥ガス及び第２の乾燥ガスを交互に供給することにより、例えば第１の乾燥ガスの供給期間中は、第１の乾燥ガス中のＩＰＡにウエハＷ表面のＤＩＷが取り込まれ、次いで第２の乾燥ガスの供給期間中に水分を取り込んだＩＰＡをウエハＷの表面から揮発させることにより、ウエハＷ表面のＩＰＡ濃度を低い状態に保ちつつ、引き上げ期間中の水分の蒸発によるウォーターマークの発生を抑えることができる。

ここで第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとの供給時間比は、レジスト膜がＫｒＦ露光用である場合には、１：１〜１：１０の範囲内の例えば１：２に設定される。そして例えば３００ｍｍのウエハＷを洗浄液から引き上げる動作において、ウエハボート２１３の上昇速度を例えば２ｍｍ／秒〜１０ｍｍ／秒の範囲内の例えば１０ｍｍ／秒とし、第１の乾燥ガス及び第２の乾燥ガスが各々１回ずつ供給される合計の期間である１サイクルを例えば１５秒とする。このとき、第１の乾燥ガスの供給時間は５秒、第２の乾燥ガスの供給時間は１０秒となる。

上述の如く、ウエハボート２１３の上昇速度を１０ｍｍ／秒、１サイクル中の第１の乾燥ガスの供給時間を５秒、第２の乾燥ガスの供給時間を１０秒とすると、３００ｍｍのウエハＷの先端が洗浄液から乾燥ガス雰囲気に晒されてから、ウエハＷ全体が引き上げられるまでの約３０秒間に、例えば約２サイクル分の第１、第２の乾燥ガスの交互供給が実行されることになる。
また例えばレジスト膜がＡｒＦ露光用である場合には、第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとの供給時間比は、１：１〜１：１０の範囲内に設定することが好ましい。

さらにまた、既述のようにウエハボートの２１３の上昇を開始する前の例えば２分前〜４分前のタイミングで乾燥室２１及び洗浄部２２内の洗浄液の上方の雰囲気に予め第１の乾燥ガスを供給しておく動作は必須ではない。例えばウエハＷの引き上げ動作と連動させてまず、第１の乾燥ガスを供給し、次いで第２の乾燥ガスが供給されるように両乾燥ガスを交互に供給してもよい。

そしてこの引き上げ動作の際、洗浄部２２側においては、図７（ｃ）のシーケンス図に示すように第１の乾燥ガスの供給タイミングに合わせて液供給ノズル２２３から内槽２２１へ向けてＤＩＷを供給してもよい。このような動作により、第１の乾燥ガスが供給されている期間中は、内槽２２１から外槽２２２へ向けて洗浄液がオーバーフローし、これにより気液界面付近で洗浄液内に溶解したＩＰＡがウエハＷ表面から下流へと流されてレジスト膜の先細りや倒れなどが抑えられる。一方、第２の乾燥ガスが供給されている期間中は洗浄液の供給を停止することにより、液の流れを止めて液跳ねなどによるウエハＷ表面へのＤＩＷの再付着や液中に含有される微小なパーティクルの再付着を防止することができる。またここで、内槽２２１へのＤＩＷの間欠供給のタイミングは、ＤＩＷの供給期間を第１の乾燥ガスの供給期間と完全に一致させる場合に限定されず、例えば第１の乾燥ガスの供給を開始してから数秒、本例では１〜２秒程度遅れてＤＩＷを供給してもよい。このときＤＩＷの停止タイミングは第１の乾燥ガスの停止タイミングに合わせてもよいし、停止タイミングも数秒度遅らせてもよい。

ウエハＷの全体が洗浄液から引き上げられたら、ウエハボート２１３の上昇速度を例えば２００ｍｍ／秒まで上げて、乾燥室２１内にウエハＷを搬入し、シャッター２３を閉じて乾燥室２１を洗浄部２２から切り離す。このときにも、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように乾燥ガス供給ノズル２１２からは第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとが交互に供給される（図６（ｂ））。乾燥室２１内に供給されたＩＰＡ蒸気は、図６（ｂ）に矢印で示すように乾燥室本体２１１の両側壁の内面に沿って上方に向けて流れた後、乾燥室本体２１１の頂部にて流れ方向が下方側に変わり下降して、排気管２１４から外部へと排出される。なお、本例では処理時間の短縮のためにウエハボート２１３の上昇速度を２００ｍｍ／ｓまで挙げた例を示したが、ウエハＷの全体が洗浄液から引き上げられた後も、例えば既述の２ｍｍ／秒〜１０ｍｍ／秒の範囲でウエハボートを上昇させてもよいことは勿論である。

この動作の期間中においても、第１の乾燥ガス中のＩＰＡによるウエハＷ表面のＤＩＷの取り込み、水分を取り込んだＩＰＡのウエハＷ表面の揮発が交互に進行して、ＩＰＡがレジスト膜に与える影響を低減しつつ、ウォーターマークの発生を抑えて乾燥処理を行うことができる。
またこのようにウエハＷ表面へのＩＰＡの供給とその揮発が交互に行われることから、ウエハＷ表面におけるＩＰＡの濃度を低く抑えることができ、ウエハＷ表面でのＩＰＡの凝縮を抑えることができる。この結果、縦向きの状態でウエハＷを洗浄液から引き上げても、ＩＰＡの液膜が形成されにくく、例えば洗浄後も比較的多くのパーティクルが残存する周縁領域からのＩＰＡの流下に伴うパーティクルの流れ出しを抑制し、洗浄により清浄な状態となっている中央領域の再汚染を防止することができる。

またこの第１の乾燥ガス及び第２の乾燥ガスの交互供給は、ウエハＷの引き上げ開始前から行ってもよい。これによりＩＰＡ蒸気の濃度が更に低く抑えられるので、ウエハＷの表面にＩＰＡの液膜が更に形成されにくくなり、仮に液膜が形成されたとしてもその厚さを薄くしてパーティクルの流れ出し現象の発生を抑制することができる。

こうして第１の乾燥ガス及び第２の乾燥ガスを交互に供給しつつ予め設定された期間だけ乾燥処理を行ったら、乾燥室２１内への乾燥ガスの供給を停止し、乾燥室２１内を例えば常温の窒素ガスで置換する。次いで乾燥室本体２１１の蓋体部２１１ａを上昇させてウエハＷをウエハボート４１３から搬送アーム１３６へと受け渡し、第２のインターフェース室１２０ｂを介してウエハＷをＦＯＵＰ７内に格納し、搬入出部１１からＦＯＵＰ７を取り出して当該ＦＯＵＰ７を外部の搬送ロボットに受け渡し、次の工程へと送り出す。本実施の形態に係るウエハ洗浄システム１では、以上に述べた動作が連続的に実行され、例えば１時間に数百枚のウエハＷの処理が行われる。

本実施の形態に係る洗浄・乾燥ユニット２によれば以下の効果がある。ウエハＷの洗浄を終えた後、洗浄液内から引き上げられたウエハＷが晒される領域に、液体除去用のＩＰＡ蒸気を含む第１の乾燥ガスと、ＩＰＡ蒸気を含まない第２の乾燥ガスとを交互に供給して洗浄液の乾燥を行うので、ＩＰＡ蒸気によるウエハＷ表面の水分の除去と、ＩＰＡの蒸発とを交互に進行させることができる。この結果、ウエハＷ表面における溶剤濃度が低くなって、その表面に形成されたパターンへの影響を抑えつつ、ウォーターマークの発生を低減することができる。

ここで図３を用いて説明した洗浄・乾燥ユニット２においては、乾燥室２１と洗浄部２２（内槽２２１）とが上下に積み重ねられた例について説明したが、乾燥室２１と洗浄部２２とは例えば水平方向に並べて配置されていてもよい。このような場合であっても内槽２２１の上方側の領域と乾燥室２１とが連通し、洗浄液から引き上げられたウエハＷが当該連通された空間を通って乾燥室２１に移送される場合には、既述の洗浄・乾燥ユニット２と同様の作用、効果を得ることができる。即ち、ウエハＷの移送期間から乾燥室２１内での乾燥処理の期間にかけてＩＰＡ上記を含む第１の乾燥ガスとＩＰＡ蒸気を含まない第２の乾燥ガスとを、ウエハＷが晒される領域に供給することにより、レジスト膜などの有機物を含む材料からなるパターンへの影響を低減しつつ、ウォーターマークの発生を抑えてウエハＷを乾燥することができる。

また本発明を適用可能な有機物を含む材料からなるパターンは、既述のレジスト膜の例に限定されない。例えばデュアルダマシン等のプロセスで用いられる有機膜の形成されたウエハＷなどにおいても有機膜のパターンへの影響を低減しつつ、ウォーターマークの発生を抑えてウエハＷの乾燥処理を行うことができる。
さらに本発明を適用可能な溶剤はＩＰＡに限定されるものではなく、プロセス上、可能であれば他の溶剤蒸気を用いてもよい。更に洗浄液もＤＩＷ以外の液体を用いてもよいことは勿論である。

このほか、図７（ｃ）に示した例では、ウエハＷを引き上げる期間中に第１、第２の乾燥ガスを交互に供給するにあたり、ＩＰＡ蒸気を含む第１の乾燥ガスの供給に合わせて内槽２２１にＤＩＷを間欠的に供給するシーケンスを示したが、ＤＩＷの供給シーケンスはこの例に限られない。例えば第１、第２の乾燥ガスを交互に供給しながらウエハＷを引き上げている期間中に、ＤＩＷを連続的に供給してもよいことは勿論である。ＤＩＷを連続的に供給供給した場合でも内槽２２１から外槽２２２へ向けて洗浄液をオーバーフローさせ、当該ＤＩＷ中のＩＰＡの濃度を低減してレジスト膜の先細りや倒れなどを抑えると共に、ウエハＷ表面に形成されるＩＰＡの液膜の厚さを薄くしてパーティクルの流れ出し現象の発生を抑制するという効果は得ることができる。

そしてウエハＷの引き上げ期間中における第１の乾燥ガス及びＤＩＷの供給タイミングは、第１の乾燥ガスの供給動作に基づいてＤＩＷが供給されていれば本発明の技術的範囲に含まれる。既述のように例えば第１の乾燥ガスの供給開始前又は供給開始後の所定のタイミングでＤＩＷを供給してもよいし、第１のガスの供給の停止期間中、即ち第２の乾燥ガスの供給期間中にＤＩＷを供給してもよい。これらの場合にもＤＩＷの供給を行わない場合に比べて、ＤＩＷを内槽２２１からオーバーフローさせることによる既述の効果を発揮させることができる。

また本例では第１の乾燥ガス及び第２の乾燥ガスを共通の乾燥ガス供給部３から供給したが、これらのガスを別々に供給する乾燥ガス供給部を設けてもよい。さらには、例えば内槽２２１の上方の領域に第１、第２の乾燥ガスを供給するガス供給部と、乾燥室２１に第１、第２の乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部とを別々に構成してもよく、この場合には内槽２２１の上方の領域及び乾燥室２１に第１の乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部が第１の乾燥ガス供給部に相当し、内槽２２１の上方の領域及び乾燥室２１に第２の乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部が第２の乾燥ガス供給部に相当する。

次に第２の実施の形態に係わる基板処理方法について説明する。第２の実施の形態に係わる基板処理方法は、図３、図５（ａ）〜図６（ｂ）に示した洗浄・乾燥ユニット２及び図４に示した乾燥ガス供給部３を用いて実施することができるので、以下、第１の実施の形に係わる洗浄・乾燥ユニット２や乾燥ガス供給部３と共通の構成要素には、これらの図に示したものと同じ符号を用いて説明を行う。
第２の実施の形態に係わる洗浄・乾燥ユニット２では、洗浄処理を終え、洗浄液から引き上げられて乾燥室２１へとウエハＷが移送される領域にＩＰＡ蒸気（溶剤蒸気）を含むガスの供給が行われる点は既述の第１の実施の形態と共通している。その一方で、当該領域に供給されるガス中の溶剤の濃度がウエハＷの表面に液膜を形成することが可能な濃度である点において第１の実施の形態とは異なっている。また、ウエハＷを乾燥室２１へと移送した後、乾燥処理を行う際に、ウエハＷの引き上げ時よりも高濃度のＩＰＡ蒸気を供給する点においても第１の実施の形態とは異なる。

例えば第２の実施の形態に係わる洗浄・乾燥ユニット２においても、洗浄処理（図５（ｂ））を終え、図６（ａ）に示すように洗浄液内からウエハを引き上げる際に、窒素ガスの供給を継続しつつ、ガス発生部３３へのＩＰＡの供給、停止を間欠的に行う動作が開始される（図８（ａ）、図８（ｂ）の供給シーケンス図参照）。この結果、ウエハＷの上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後は、内槽２２１の上方領域及び乾燥室２１内、即ち移動中のウエハＷが晒される領域に、ＩＰＡ蒸気を含むガスとＩＰＡ蒸気を含まないガスとが交互に供給される点においては図７（ａ）、図７（ｂ）に示した第１の実施の形態における動作と同様である。

一方、本例ではウエハＷが晒される領域に供給されるガス中のＩＰＡ蒸気（第１のガス）の平均の濃度（第１の濃度）は、ウエハＷに付着した洗浄液やこの洗浄液に溶解したＩＰＡ蒸気などによって、ウエハＷの表面に薄い液膜が形成される程度に維持されている。但し、ウエハＷの表面に形成される液膜は、背景技術において説明したウエハＷの汚染を防ぐため、液膜の流れ落ちが発生しない程度の薄い膜が形成される必要がある。
表面にＩＰＡを含む薄い液膜を形成することにより、ウォーターマークの形成を抑えつつ、乾燥室２１までウエハＷを移送することができる。換言すれば、第１の濃度のガスは、乾燥室２１への搬送されるまでの間、ウエハＷ表面が乾燥せずに液膜が形成された状態にしておくためのものであり、その濃度範囲は例えば１５０〜２５０体積ｐｐｍの範囲の２００体積ｐｐｍに調節される。

こうして乾燥室２１内にウエハＷを搬入し、図６（ｂ）に示すようにシャッター２３を閉じたら、乾燥室２１内に供給されるＩＰＡ蒸気（第２のガス）の平均の濃度を第１の濃度より高い２５０〜４００体積ｐｐｍの範囲の３００体積ｐｐｍ程度（第２の濃度）に調整する。この結果、ウエハＷの表面にＩＰＡが凝縮し、液膜中の洗浄液濃度が低下する。そして、所定時間経過後、ＩＰＡ蒸気の供給を停止して乾燥室２１内の排気を継続すると、低濃度の洗浄液を含むＩＰＡが蒸発してウォーターマークを形成せずにウエハＷを乾燥することができる。乾燥室２１に搬入された後は、ウエハＷは停止した状態となるので、移送時よりも高濃度のＩＰＡ蒸気を供給してウエハＷの表面に形成される液膜が厚くなっても液膜の流れ落ちは発生しにくくなる。

第２の実施の形態に係わる液処理方法では、ウエハＷを移送している期間中は、比較的低濃度（第１の濃度）のＩＰＡ蒸気を含む第１のガスを供給してウエハＷの表面に薄い液膜を形成することにより、液膜の流れ落ちを防ぎつつウエハＷ表面の乾燥を防止して、ウエハＷの再汚染やウォーターマークの発生が防止される。そして、ウエハＷが乾燥室２１に搬入された後は、第１の濃度より高濃度（第２の濃度）のＩＰＡ蒸気を含む第２のガスを供給することで、移送時よりも多い量のＩＰＡをウエハＷの表面に凝縮させ、ウエハＷの表面に付着している洗浄液を希釈した後、ＩＰＡを蒸発させることにより、ウォーターマークの発生を防止しながら、ウエハＷに付着している洗浄液を除去することができる。

ここで第１のガス中のＩＰＡ濃度（第１の濃度）は、ウエハＷの表面のパターン形状、材料などにより種々変わるものであり先に例示した濃度範囲（１５０〜２５０体積ｐｐｍ）に限定されるものではない。洗浄液から引き上げられて乾燥室２１へと移送されるウエハＷの表面に、液流れが発生しない程度の薄い液膜が形成される作用を得ることができれば、これ以外の濃度であってもよい。第１の濃度の上限は、ＩＰＡ蒸気の濃度を徐々に高くしながらウエハＷの乾燥処理を行う予備実験を繰り返し行い、液膜の流れ落ちに伴うウエハＷの再汚染が観察される濃度の手前の濃度などから決定できる。また、下限についても同様に、ＩＰＡ蒸気の濃度を徐々に低くしながらウエハＷの乾燥処理を行う予備実験を繰り返し行い、許容量以上のウォーターマークが発生した濃度の手前の濃度を下限として採用すればよい。

一方、第２のガス中のＩＰＡ濃度（第２の濃度）の下限は、第１の濃度により規定され、またその上限は例えば予備実験により、乾燥室２１内で凝縮した液膜の流れ落ちに伴うウエハＷの再汚染が観察される濃度の手前の濃度を用いる場合が考えられる。従って第２の濃度についても先に例示した濃度範囲（２５０〜４００体積ｐｐｍ）に限定されるものではない。

またＩＰＡ蒸気の濃度を第１の濃度と第２の濃度とで切り替える手法は、図８（ａ）、図８（ｂ）に示したようにＩＰＡ蒸気を含むガスとＩＰＡ蒸気を含まないガスとを間欠的に交互に供給する場合において、ＩＰＡ蒸気の供給時間を長くする場合に限定されない。図８（ａ）に示す場合とは反対に、ＩＰＡの停止時間を短くしてもよいし、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、ウエハＷが乾燥室２１内に搬入された後は、ＩＰＡ蒸気を間欠供給から連続供給に切り替えて第２の濃度としてもよい。
また、例えば図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、ＩＰＡ蒸気及びその希釈ガスである窒素ガスを連続的に供給し、これらのガスの混合比を変化させることにより、第１の濃度と第２の濃度とを切り替えてもよい。

この他、例えば図４に示した乾燥ガス供給部３に替えて、液体のＩＰＡに窒素ガスなどのキャリアガスをバブリングしてＩＰＡ蒸気を生成する場合には、バブリング時におけるキャリアガスの温度などによりＩＰＡの飽和蒸気量が規定され、ＩＰＡ濃度が殆ど一定となる場合がある。このような場合には、図１１に示すように、ウエハＷの移送時におけるガス供給量に対し、乾燥室２１内での乾燥処理時におけるガスの供給量を増やすことにより、ＩＰＡ蒸気の濃度を変化させることができる。例えばウエハＷの移送時と乾燥処理時とで排気管２１４からの排気量が一定である場合には、ガスの供給量を増やすことにより、系内の全圧が上昇し、これによりＩＰＡの分圧も上昇してウエハＷ表面に供給されるＩＰＡの実濃度が高くなる。

以上に説明した実施の形態では、ウエハＷを乾燥室２１に引き上げる場合について説明したが、ウエハＷを乾燥室に移送する代わりに、洗浄槽（内槽２２１）内のリンス液を排出して、洗浄槽内にＩＰＡ蒸気を供給するようにしてもよい。

（実験１）
図１〜図７を用いて説明した第１の実施の形態に係る基板処理につき、乾燥ガスの種類、及びその供給方法を変更してレジスト膜の形成されたウエハＷに対する影響を調べた。
Ａ．実験条件
ＫｒＦレジスト膜からなるトレンチパターン８０が形成された３００ｍｍのウエハＷに対し、図３に示す洗浄・乾燥ユニット２を用いて洗浄、乾燥処理を行い、パーティクルの除去能、レジストへの影響、ウォーターマークの発生状況、パーティクルの流れ落ち現象の発生を観察した。
（実施例１−１） 図７（ａ）〜図７（ｃ）に記載の乾燥ガス及び洗浄液の供給シーケンスに基づきウエハの洗浄、乾燥処理を行った。但し、ウエハＷの引き上げ（移送）動作時には洗浄液の供給を停止し、洗浄液の間欠供給は行わなかった点が図７（ｃ）とは異なる。
第１の乾燥ガス：窒素１２０リットル／分、ＩＰＡ蒸気０．２ｃｃ／秒（ＩＰＡ濃度１００体積ｐｐｍ）
第２の乾燥ガス：窒素１２０リットル／分、
１サイクル中の供給時間：第１の乾燥ガス供給時間５秒、第２の乾燥ガス供給時間１０秒（引き上げ時間を含め全１６サイクル実施）、
ウエハＷの引き上げ速度：１０ｍｍ／秒
（比較例１−１） 第１の乾燥ガスのみを連続供給した点が（実施例１−１）と異なる。ウエハＷの引き上げは第１の乾燥ガスの供給雰囲気下で５０ｍｍ／秒で行い、その後、シャッター２３を閉じて乾燥室２１内で９０秒間第１の乾燥ガスを連続供給し、乾燥処理を行った。
（比較例１−２） 第２の乾燥ガスのみを連続供給した点が（実施例１−１）と異なる。ウエハＷの引き上げは第２の乾燥ガスの供給雰囲気下で５０ｍｍ／秒で行い、その後、シャッター２３を閉じて乾燥室２１内で１２００秒間第１の乾燥ガスを連続供給し、乾燥処理を行った。

Ｂ．実験結果
上記の実施例、比較例について、各種評価項目に関する評価をまとめた結果を（表１）に示す。
（表１）

（表１）に示した結果によれば、第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを交互に供給する（実施例１−１）では、パーティクルの除去能は問題なく、洗浄処理後の再付着等の問題も観察されなかった。またレジストパターンにおける先細りや倒れ、パターン消失や溶解も観察されず、ウォーターマークの発生状況も目標の範囲内であった。さらには、周辺領域のパーティクルが流れ落ちる現象も観察されなかった。これらのことから、総合評価として第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを交互に供給する洗浄、乾燥処理はレジストパターンに与える影響が小さく、且つ、良好な洗浄結果を得られる手法であるといえる。

これに対して、第１の乾燥ガスを連続供給した（比較例１−１）では、レジストパターンの倒れ等の現象が観察されると共に、周辺領域のパーティクルの流れ落ちも発生した。また、第２の乾燥ガスのみを連続供給した（比較例１−２）では、ＩＰＡを供給しなかったことからウォーターマークが発生した。これらの結果からも第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスを交互に供給する（実施例１−１）に係る処理法が有効な処理であることを確認できた。

（実験２）
第１の乾燥ガス中のＩＰＡ上記の混合量を変化させてレジストパターンへの影響を確認した。
Ａ．実験条件
（実施例２−１）（実施例１−１）と同様の条件とした。
（実施例２−２）ＩＰＡ蒸気の混合量を０．４ｃｃ／秒（ＩＰＡ濃度２００体積ｐｐｍ）とした点以外は（実施例１−１）と同様の条件で実験を行った。
（実施例２−３）ＩＰＡ蒸気の混合量を０．６ｃｃ／秒（ＩＰＡ濃度３００体積ｐｐｍ）とした点以外は（実施例１−１）と同様の条件で実験を行った。
（実施例２−４）ＩＰＡ蒸気の混合量を０．８ｃｃ／秒（ＩＰＡ濃度４００体積ｐｐｍ）とした点以外は（実施例１−１）と同様の条件で実験を行った。

各実施例におけるレジストパターンへの影響をまとめた結果を（表２）に示す。
（表２）

（実施例２−１〜２−４）の結果によれば、いずれもレジストパターンの倒れや消失などの現象は確認されなかった。但し、ＩＰＡ蒸気の濃度を上げていくにつれて、徐々にレジストパターンが溶解する傾向が確認された。この観点で評価すると、ＩＰＡ蒸気の供給量が０．２ｃｃ／秒〜０．４ｃｃ／秒（ＩＰＡ濃度が１００体積ｐｐｍ〜２００体積ｐｐｍ）の（実施例２−１、２−２）の結果がレジストパターンの溶解の程度が小さく、より好ましいとの結果が得られた。

（実験３）
ウエハボート２１３の上昇速度（ウエハＷの引き上げ速度）を変化させ、ウォーターマークの発生に与える影響を評価した。
Ａ．実験条件
（実施例３−１）（実施例１−１）と同様の条件とした。
（実施例３−２）ウエハボート２１３の上昇速度を２ｍｍ／秒とした点以外は（実施例１−１）と同様の条件で実験を行った。

Ｂ．実験結果
各実施例におけるウォーターマークの発生状況を図１２に示す。（実施例３−１、３−２）の結果によれば、ウエハボート２１３の上昇速度、即ち、洗浄液からのウエハＷの引き上げ速度を遅くした方が、ウォーターマークの発生量が少なくなる結果が得られた。これはウエハＷの引き上げ速度を遅くすることで、洗浄液からウエハＷの先端が乾燥ガス雰囲気中に露出し、ウエハＷ全体が引き上げられるまでの間に第１、第２の乾燥ガスが供給されるサイクル数が多くなり、よりウォーターマークの発生しにくい条件下でウエハＷが引き上げられることになるためであると考えられる。

Ｗ ウエハ
１ ウエハ洗浄システム
２ 洗浄・乾燥ユニット
２２ 洗浄部
２１ 乾燥室
３ 乾燥ガス供給部
４ 洗浄液供給部
５ 制御部

Claims (24)

1. 洗浄槽に洗浄液を供給しながら当該洗浄液に被処理基板を縦向きの状態で浸漬して洗浄を行う工程と、
   被処理基板を縦向きの姿勢で保持し、前記洗浄槽内から当該被処理基板を引き上げて乾燥室に搬送する工程と、
   洗浄後の被処理基板の上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後は、少なくとも被処理基板が晒される領域であって、前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に液体除去用の溶剤蒸気を含む第１の乾燥ガスと、前記液体除去用の溶剤蒸気を含まない第２の乾燥ガスとを交互に供給し、前記洗浄槽の上方領域と連通する乾燥室にて、当該被処理基板を乾燥する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
2. 被処理基板の全体が洗浄液に浸漬されている時点から、少なくとも洗浄槽の上方側領域に前記第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを交互に供給する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記洗浄槽の上方領域に第１の乾燥ガスを供給する動作に基づいて当該洗浄槽内に洗浄液を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記被処理基板を洗浄液内から引き上げる速度は、２ｍｍ／秒以上、１０ｍｍ／秒以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
5. 前記第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを各々１回ずつ供給する期間を１サイクルとしたとき、当該１サイクルに要する時間は、被処理基板の上端が洗浄液の上方に引き上げられた時点から、当該被処理基板の全体が洗浄液から引き上げられる時点までの間に、少なくとも１サイクル以上の乾燥ガスの供給を実行可能な時間であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
6. 前記被処理基板には、ＫｒＦエキシマレーザー露光用のレジストパターンが形成され、第１の乾燥ガスは、標準状態で窒素ガスキャリア中に６０体積ｐｐｍ以上、２４０体積ｐｐｍ以下の濃度のイソプロピルアルコールを含む混合ガスであり、第２の乾燥ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
7. 前記第１の乾燥ガスの供給時間と第２の乾燥ガスの供給時間との供給時間の比が１：１以上、１：１０以下の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
8. 前記乾燥ガスの供給量が標準状態で１００リットル／分以上、２００リットル／分以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の基板処理方法。
9. 洗浄槽に洗浄液を供給しながら当該洗浄液に被処理基板を縦向きの状態で浸漬して洗浄を行う工程と、
   被処理基板を縦向きの姿勢で保持し、前記洗浄槽内から当該被処理基板を引き上げて乾燥室に搬送する工程と、
   洗浄後の被処理基板の上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後は、少なくとも被処理基板が晒される領域であって、前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に、被処理基板の表面に液膜を形成するために、溶剤蒸気を第１の濃度で含む第１のガスを供給する工程と、
   前記溶剤を凝縮させて被処理基板の表面に付着している液体を希釈した後、この溶剤を蒸発させることにより液体を除去するために、洗浄槽の上方領域と連通する乾燥室に被処理基板が搬入された後は、前記溶剤蒸気を第１の濃度より高い第２の濃度で含む第２のガスを供給する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
10. 前記第１のガスを供給する工程及び第２のガスを供給する工程では、前記溶剤蒸気を含むガスと、この溶剤蒸気を含まないガスとを交互供給する間隔を変更することにより、前記第１の濃度と第２の濃度とを切り替えることを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
11. 前記第２のガスを供給する工程では、前記溶剤蒸気を含むガスと、この溶剤蒸気を含まないガスとを交互供給することに替えて、当該溶剤蒸気を含むガスを連続供給することを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記第１のガスを供給する工程及び第２のガスを供給する工程では、溶剤蒸気とこの溶剤蒸気を希釈するガスとの混合比を変更することにより、前記第１の濃度と第２の濃度とを切り替えることを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
13. 前記第１のガスを供給する工程及び第２のガスを供給する工程では、予め設定された濃度の溶剤蒸気を含むガスの供給量を変更することにより、このガスが供給される雰囲気での溶剤蒸気の濃度を第１の濃度と第２の濃度とで切り替えることを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
14. 洗浄液供給部から洗浄液を供給しながら当該洗浄液に被処理基板を縦向きの状態で浸漬して洗浄するための洗浄槽と、
    この洗浄槽の上方領域と連通し、前記洗浄槽から引き上げられた被処理基板を乾燥するための乾燥室と、
    前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に液体除去用の溶剤蒸気を含む第１の乾燥ガスを供給するための第１の乾燥ガス供給部と、
    前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に前記液体除去用の溶剤蒸気を含まない第２の乾燥ガスを供給するための第２の乾燥ガス供給部と、
    被処理基板を縦向きの姿勢で保持し、前記洗浄槽内から当該被処理基板を引き上げて乾燥室に搬送する基板保持部と、
    前記基板保持部により洗浄後の被処理基板の上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後は、少なくとも被処理基板が晒される領域に、前記第１の乾燥ガスと、第２の乾燥ガスとを交互に供給するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
15. 前記制御部は、被処理基板の全体が洗浄液に浸漬されている時点から、少なくとも洗浄槽の上方側領域に前記第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを交互に供給するように制御信号を出力することを特徴とする請求項１４に記載の基板処理装置。
16. 前記制御部は、前記洗浄槽の上方領域に第１の乾燥ガスを供給する動作に基づいて、当該洗浄槽内に洗浄液を供給するように制御信号を出力することを特徴とする請求項１４または１５に記載の基板処理装置。
17. 前記被処理基板を洗浄液内から引き上げる速度は、２ｍｍ／秒以上、１０ｍｍ／秒以下であることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
18. 前記第１の乾燥ガスと第２の乾燥ガスとを各々１回ずつ供給する期間を１サイクルとしたとき、当該１サイクルに要する時間は、被処理基板の上端が洗浄液の上方に引き上げられた時点から、当該被処理基板の全体が洗浄液から引き上げられる時点までの間に、少なくとも１サイクル以上の乾燥ガスの供給を実行可能な時間であることを特徴とする請求項１４ないし１７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
19. 洗浄液供給部から洗浄液を供給しながら当該洗浄液に被処理基板を縦向きの状態で浸漬して洗浄するための洗浄槽と、
    この洗浄槽の上方領域と連通し、前記洗浄槽から引き上げられた被処理基板を乾燥するための乾燥室と、
    前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に液体除去用の溶剤蒸気の濃度を切り替えて供給するための乾燥ガス供給部と、
    被処理基板を縦向きの姿勢で保持し、前記洗浄槽内から当該被処理基板を引き上げて乾燥室に搬送する基板保持部と、
    前記基板保持部により洗浄後の被処理基板の上端が洗浄液の液面より上方に引き上げられた後は、少なくとも被処理基板が晒される領域であって、前記洗浄槽の上方領域から乾燥室内に至るまでの雰囲気に、被処理基板の表面に液膜を形成するために、溶剤蒸気を第１の濃度で供給するステップと、前記溶剤を凝縮させて被処理基板の表面に付着している液体を希釈した後、この溶剤を蒸発させることにより液体を除去するために、洗浄槽の上方領域と連通する乾燥室に被処理基板が搬入された後は、前記溶剤蒸気を第１の濃度より高い第２の濃度で供給するステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
20. 前記溶剤蒸気を第１の濃度で供給するステップ及び第２の濃度で供給するステップでは、前記溶剤蒸気を含むガスと、この溶剤蒸気を含まないガスとを交互供給する間隔を変更することにより、前記第１の濃度と第２の濃度とを切り替えることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
21. 前記溶剤蒸気を第２の濃度で供給する工程では、前記溶剤蒸気を含むガスと、この溶剤蒸気を含まないガスとを交互供給することに替えて、当該溶剤蒸気を含むガスを連続供給することを特徴とする請求項２０に記載の基板処理装置。
22. 前記溶剤蒸気を第１の濃度で供給するステップ及び第２の濃度で供給するステップでは、溶剤蒸気とこの溶剤蒸気を希釈するガスとの混合比を変更することにより、前記第１の濃度と第２の濃度とを切り替えることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
23. 前記溶剤蒸気を第１の濃度で供給するステップ及び第２の濃度で供給するステップでは、予め設定された濃度の溶剤蒸気を含むガスの供給量を変更することにより、このガスが供給される雰囲気での溶剤蒸気の濃度を第１の濃度と第２の濃度とで切り替えることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
24. 洗浄槽内の洗浄液に被処理基板を浸漬して洗浄を行った後、当該被処理基板を乾燥室搬送して乾燥を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記プログラムは請求項１ないし１３のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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