JP2015092530A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の乾燥時に表面上の液体を瞬時に乾燥させることができる基板処理装置及び基板処理方法を提供すること。
【解決手段】 基板Ｗの表面を乾燥する加熱乾燥手段１０３を有して構成される基板処理装置１０であって、前記加熱乾燥手段１０３が基板Ｗの鉛直下向きに配置された表面を下側から加熱し、加熱作用で基板Ｗの表面に生成された揮発性溶媒の液玉を重力によって落下除去させ、基板の表面を乾燥するもの。
【選択図】 図６

Description

本発明は基板処理装置及び基板処理方法に関する。

基板処理装置は、半導体等の製造工程において、ウェーハや液晶基板等の基板の表面に処理液を供給してその基板表面を処理し、その後、基板表面に超純水等の洗浄液を供給してその基板表面を洗浄し、更にこれを乾燥する装置である。この乾燥工程において、近年の半導体の高集積化や高容量化に伴う微細化によって、例えばメモリセルやゲート周りのパターンが倒壊する問題が発生している。これは、パターン同士の間隔や構造、洗浄液の表面張力等に起因している。

そこで、上述のパターン倒壊を抑制することを目的として、表面張力が超純水よりも小さいＩＰＡ（２−プロパノール：イソプロピルアルコール）を用いた基板乾燥方法が提案されており（例えば、特許文献１参照）、基板表面上の超純水をＩＰＡに置換して基板乾燥を行なう方法が量産工場等で用いられている。

特開2008-34779号公報

しかしながら、半導体の微細化は益々進んでおり、ＩＰＡのように表面張力が小さい有機溶媒等の液体を用いた乾燥であっても、ウェーハの微細パターンがその液体の表面張力等により倒れてしまうことがある。

例えば、液体が乾燥していく過程で基板Ｗの表面の各部の乾燥速度に不均一を生じ、図５（Ｂ）に示す如く、一部のパターンＰ間に液体Ａ１が残ると、その部分の液体Ａ１の表面張力によってパターンが倒壊する。特に、液体が残った部分のパターン同士が液体の表面張力による引き付けによって弾性変形的に倒れ、その液中にわずかに溶けた残渣が凝集し、その後に液体が完全に乾燥すると、倒れたパターン同士が残渣の介在等によって固着してしまう。

本発明の課題は、基板の乾燥時に表面上の液体を瞬時に乾燥させることができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。

本発明は、基板洗浄室と基板乾燥室とを有してなる基板処理装置であって、基板洗浄室は、基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、洗浄液が供給された基板の表面に揮発性溶媒を供給し、基板の表面の洗浄液を揮発性溶媒に置換する溶媒供給部とを有して構成され、基板乾燥室は、基板洗浄室で揮発性溶媒が供給された基板の表面を加熱し、加熱作用で基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板の表面を乾燥する加熱乾燥手段とを有して構成され、前記加熱乾燥手段が基板の鉛直下向きに配置された表面を下側から加熱し、加熱作用で基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を重力によって落下除去させ、基板の表面を乾燥するようにしたものである。

本発明は、基板洗浄室と基板乾燥室とを用いてなる基板処理方法であって、基板洗浄室では、基板の表面に洗浄液を供給する工程と、洗浄液が供給された基板の表面に揮発性溶媒を供給し、基板の表面の洗浄液を揮発性溶媒に置換する工程とが行なわれ、基板乾燥室では、基板洗浄室で揮発性溶媒が供給された基板の表面を加熱し、加熱によって基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板の表面を乾燥する工程とが行なわれ、前記基板の表面を加熱し、乾燥する工程が、基板の鉛直下向きに配置された表面を加熱乾燥手段によって下側から加熱し、加熱作用で基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を重力によって落下除去させ、基板の表面を乾燥するようにしたものである。

本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、基板の乾燥時に表面上の液体を瞬時に乾燥させることができる。

図１は基板処理装置を示す模式図である。 図２は基板処理装置における基板洗浄室の構成を示す模式図である。 図３は基板処理装置における基板乾燥室の構成を示す模式図である。 図４は基板処理装置における搬送手段の構成を示す模式図である。 図５は基板表面における揮発性溶媒の乾燥状況を示す模式図である。 図６は基板処理装置における基板乾燥室の変形例を示す模式図である。

基板処置装置１０は、図１に示す如く、基板給排部２０と、基板保管用バッファ部３０と、複数の基板処理室４０とを有し、基板給排部２０と基板保管用バッファ部３０の間に搬送ロボット１１を設け、基板保管用バッファ部３０と基板処理室４０の間に、搬送ロボット１２を設けている。ここで、基板処理室４０は、後述する如くに、基板洗浄室５０と基板乾燥室７０の組からなる。

尚、以下の説明において、基板乾燥室７０（加熱手段７６、吸引乾燥手段７７）は本発明に対する参考例であり、基板乾燥室１００（加熱乾燥手段１０３）が本発明例である。

基板給排部２０は、複数の基板収納カセット２１を搬入、搬出可能とされる。基板収納カセット２１は、未処理のウェーハや液晶基板等の複数の基板Ｗを収納されて基板給排部２０に搬入される。また、基板収納カセット２１は、基板処理室４０で処理された基板Ｗを収納されて基板給排部２０から搬出される。未処理の基板Ｗは、搬送ロボット１１により基板給排部２０内の基板収納カセット２１において多段をなす各収納棚から順に取出されて、基板保管用バッファ部３０の後述するイン専用バッファ３１に供給される。イン専用バッファ３１に供給された未処理の基板Ｗは、更に搬送ロボット１２により取出され、基板処理室４０の基板洗浄室５０に供給されて洗浄処理される。基板洗浄室５０で洗浄処理された基板Ｗは、搬送ロボット１２により基板洗浄室５０から基板乾燥室７０に移載されて乾燥処理される。こうして処理済となった基板Ｗは、搬送ロボット１２により基板乾燥室７０から取出されて基板保管用バッファ部３０の後述するアウト専用バッファ３２に投入されて一時保管される。基板保管用バッファ部３０のアウト専用バッファ３２内で一時保管された基板Ｗは、搬送ロボット１１により取出され、基板給排部２０内の基板収納カセット２１の空の収納棚に順に排出される。処理済の基板Ｗで満杯になった基板収納カセット２１が、基板給排部２０から搬出されるものになる。

基板保管用バッファ部３０は、図４に示す如く、未処理の基板Ｗを保管する複数のイン専用バッファ３１が、多段をなす棚状に設けられるとともに、基板処理室４０で洗浄及び乾燥処理された基板Ｗを保管する複数のアウト専用バッファ３２が、多段をなす棚状に設けられる。アウト専用バッファ３２の内部には、一時保管中の基板Ｗを冷却する冷却手段を設けることもできる。尚、イン専用バッファ３１やアウト専用バッファ３２は、多段でなくても良い。

基板処理室４０は、基板保管用バッファ部３０から離隔した基板処理室４０寄りの移動端に位置する搬送ロボット１２の周囲（又は両側）に、一組をなす基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を配置し、同一組の基板洗浄室５０で洗浄処理された基板Ｗを当該同一組の基板乾燥室７０に移載して乾燥処理するものとしている。基板処理室４０では、基板洗浄室５０による洗浄作業時間をＮとするときに、基板乾燥室７０による乾燥作業時間が１になる場合、一組をなす基板洗浄室５０と基板乾燥室７０の各設置個数ｉ、ｊが、ｉ対ｊ＝Ｎ対１となるように設定されている。これにより、基板処理室４０内で一組をなす、全ての基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を同一時間帯に並列して稼動させるとき、後続する基板Ｗをそれらの基板洗浄室５０で洗浄する生産量と、基板洗浄室５０で洗浄済の先行する基板Ｗをそれらの基板乾燥室７０で乾燥する生産量とを概ね同等にすることを図るものである。

本実施例の基板処理室４０は、複数の階層、例えば３階層のそれぞれに一組をなす基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を配置し、基板洗浄室５０による洗浄作業時間をＮ＝３とするときに、基板乾燥室７０による乾燥作業時間が１になることから、各階層にｉ＝３個の基板洗浄室５０とｊ＝１個の基板乾燥室７０を設置した。

以下、基板処理室４０を構成する基板洗浄室５０と基板乾燥室７０について詳述する。
基板洗浄室５０は、図２に示す如く、処理室となる処理ボックス５１と、その処理ボックス５１内に設けられたカップ５２と、そのカップ５２内で基板Ｗを水平状態で支持するテーブル５３と、そのテーブル５３を水平面内で回転させる回転機構５４と、テーブル５３の周囲で昇降する溶媒吸引排出部５５とを備えている。更に、基板洗浄室５０は、テーブル５３上の基板Ｗの表面に薬液を供給する薬液供給部５６と、テーブル５３上の基板Ｗの表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部５７と、揮発性溶媒を供給する溶媒供給部５８と、各部を制御する制御部６０とを備えている。

処理ボックス５１は基板出し入れ口５１Ａを周壁の一部に開口している。基板出し入れ口５１Ａはシャッタ５１Ｂにより開閉される。

カップ５２は、円筒形状に形成されており、テーブル５３を周囲から囲んで内部に収容する。カップ５２の周壁の上部は斜め上向きに縮径しており、テーブル５３上の基板Ｗが上方に向けて露出するように開口している。このカップ５２は、回転する基板Ｗから流れ落ちた或いは飛散した薬液、洗浄液を受け取る。尚、カップ５２の底部には、受け取った薬液、洗浄液を排出するための排出管（図示せず）が設けられている。

テーブル５３は、カップ５２の中央付近に位置付けられ、水平面内で回転可能に設けられている。このテーブル５３は、ピン等の支持部材５３Ａを複数有しており、これらの支持部材５３Ａにより、ウェーハや液晶基板等の基板Ｗを脱着可能に保持する。

回転機構５４は、テーブル５３に連結された回転軸やその回転軸を回転させる駆動源となるモータ（いずれも図示せず）等を有しており、モータの駆動により回転軸を介してテーブル５３を回転させる。この回転機構５４は制御部６０に電気的に接続されており、その駆動が制御部６０により制御される。

溶媒吸引排出部５５は、テーブル５３の周囲を囲んで環状に開口する溶媒吸引口５５Ａを備える。溶媒吸引排出部５５は溶媒吸引口５５Ａを昇降する昇降機構（図示せず）を有し、テーブル５３のテーブル面より下位に溶媒吸引口５５Ａを位置付ける待機位置と、テーブル５３に保持された基板Ｗの周囲に溶媒吸引口５５Ａを位置付ける作業位置とに、溶媒吸引口５５Ａを昇降する。溶媒吸引口５５Ａは、回転する基板Ｗ上から飛散した揮発性溶媒を吸引して受け取る。尚、溶媒吸引口５５Ａには、揮発性溶媒を吸引するための排気ファン又はバキュームポンプ（図示せず）、及び吸引して受け取った揮発性溶媒を排出するための排出管（図示せず）が接続されている。

薬液供給部５６は、テーブル５３上の基板Ｗの表面に対して斜め方向から薬液を吐出するノズル５６Ａを有しており、このノズル５６Ａからテーブル５３上の基板Ｗの表面に薬液、例えばレジスト剥離処理用のＡＰＭ（アンモニア水及び過酸化水素水の混合液）を供給する。ノズル５６Ａはカップ５２の周壁の上部に装着されており、その角度や吐出流速等は基板Ｗの表面中心付近に薬液が供給されるように調整されている。この薬液供給部５６は制御部６０に電気的に接続されており、その駆動が制御部６０により制御される。尚、薬液供給部５６は、薬液を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）等を備えている。

洗浄液供給部５７は、テーブル５３上の基板Ｗの表面に対して斜め方向から洗浄液を吐出するノズル５７Ａを有しており、このノズル５７Ａからテーブル５３上の基板Ｗの表面に洗浄液、例えば洗浄処理用の純水（超純水）を供給する。ノズル５７Ａはカップ５２の周壁の上部に装着されており、その角度や吐出流速等は基板Ｗの表面中心付近に薬液が供給されるように調整されている。この洗浄液供給部５７は制御部６０に電気的に接続されており、その駆動が制御部６０により制御される。尚、洗浄液供給部５７は、洗浄液を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）等を備えている。

溶媒供給部５８は、テーブル５３上の基板Ｗの表面に対して斜め方向から揮発性溶媒を吐出するノズル５８Ａを有しており、このノズル５８Ａからテーブル５３上の基板Ｗの表面に揮発性溶媒、例えばＩＰＡを供給する。この溶媒供給部５８は洗浄液供給部５７によって供給された洗浄液で洗浄された基板Ｗの表面に揮発性溶媒を供給し、基板Ｗの表面の洗浄液を揮発性溶媒に置換する。ノズル５８Ａはカップ５２の周壁の上部に装着されており、その角度や吐出流速等は基板Ｗの表面中心付近に揮発性溶媒が供給されるように調整されている。この溶媒供給部５８は制御部６０に電気的に接続されており、その駆動が制御部６０により制御される。尚、溶媒供給部５８は、揮発性溶媒を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）等を備えている。

ここで、揮発性溶媒としては、ＩＰＡ以外にも、例えば、エタノール等の１価のアル
コール類、また、ジエチルエーテルやエチルメチルエーテル等のエーテル類、更に、炭酸エチレン等を用いることが可能である。尚、揮発性溶媒は、水に可溶であることが好ましい。

制御部６０は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラム等を記憶する記憶部とを備えている。この制御部６０は、基板処理情報や各種プログラムに基づいて回転機構５４や溶媒吸引排出部５５、薬液供給部５６、洗浄液供給部５７、溶媒供給部５８等を制御し、回転中のテーブル５３上の基板Ｗの表面に対し、薬液供給部５６による薬液の供給、洗浄液供給部５７による洗浄液の供給、溶媒供給部５８による揮発性溶媒の供給等の制御を行なう。

基板乾燥室７０は、図３に示す如く、処理室となる処理ボックス７１と、その処理ボックス７１内に設けられたカップ７２と、そのカップ７２内で基板Ｗを水平状態で支持するテーブル７３と、そのテーブル７３を水平面内で回転させる回転機構７４と、ガスを供給するガス供給部７５と、揮発性溶媒が供給された基板Ｗの表面を加熱する加熱手段７６と、加熱手段７６によって加熱された基板Ｗの表面を乾燥するための吸引乾燥手段７７と、各部を制御する制御部８０とを備えている。

処理ボックス７１、カップ７２、テーブル７３、回転機構７４は、基板洗浄室５０における処理ボックス５１、カップ５２、テーブル５３、回転機構５４と同様である。尚、図３において、７１Ａは基板出し入れ口、７１Ｂはシャッタ、７３Ａはピン等の支持部材を示す。

ガス供給部７５は、テーブル７３上の基板Ｗの表面に対して斜め方向からガスを吐出するノズル７５Ａを有しており、このノズル７５Ａからテーブル７３上の基板Ｗの表面にガス、例えば窒素ガスを供給し、処理ボックス７１内で基板Ｗの表面上の空間を窒素ガス雰囲気にする。ノズル７５Ａはカップ７２の周壁の上部に装着されており、その角度や吐出流速等は基板Ｗの表面中心付近にガスが供給されるように調整されている。このガス供給部７５は制御部８０に電気的に接続されており、その駆動が制御部８０により制御される。尚、ガス供給部７５は、ガスを貯留するタンクや供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）等を備えている。

ここで、供給するガスとしては、窒素ガス以外の不活性ガス、例えばアルゴンガスや二酸化炭素ガス、ヘリウムガス等を用いることが可能である。この不活性ガスが基板Ｗの表面に供給されるため、基板Ｗの表面上の酸素を除去し、ウォーターマーク（水シミ）の生成を防ぐことが可能となる。尚、供給するガスは、加熱されたガスとすると好ましい。

加熱手段７６は、複数のランプ７６Ａを有しており、テーブル７３の上方に設けられ、各ランプ７６Ａの点灯によりテーブル７３上の基板Ｗの表面に光を照射する。この加熱手段７６は移動機構７６Ｂにより上下方向（昇降方向）に移動可能に構成されており、カップ７２に近接した照射位置（図３中の実線で示すように、基板Ｗの表面に近接した位置）とカップ７２から所定距離だけ離間した待機位置（図３中の一点鎖線で示すように、基板Ｗの表面から離間した位置）とに移動する。基板乾燥室７０のテーブル７３に基板Ｗがセットされるとき、加熱手段７６を待機位置に位置付けておくことで、加熱手段７６が基板Ｗの搬入の邪魔になることが回避される。加熱手段７６は、ランプ点灯後下降、下降後ランプ点灯のどちらでも良い。この加熱手段７６は制御部８０に電気的に接続されており、その駆動が制御部８０により制御される。

ここで、加熱手段７６としては、例えば直管タイプのランプ７６Ａを複数本並列に設けたものや電球タイプのランプ７６Ａを複数個アレイ状に設けたものを用いることが可能である。また、ランプ７６Ａとしては、例えばハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ等を用いることが可能である。

加熱手段７６を用いた基板Ｗの加熱工程では、その加熱手段７６による加熱によって、図５（Ａ）に示すように、基板Ｗの表面上のパターンＰに接触している揮発性溶媒の液体Ａ１が他の部分の揮発性溶媒の液体Ａ１よりも早く気化を始める。つまり、基板Ｗの表面に供給された揮発性溶媒の液体Ａ１のうち、基板Ｗの表面に接触している部分のみが気相になるように急速加熱される。これにより、基板Ｗの表面上のパターンＰの周囲には、揮発性溶媒の液体Ａ１の気化（沸騰）によりガスの層（気泡の集合）、即ち、揮発性溶媒の気層Ａ２が薄膜のように形成される。このため、隣り合うパターンＰの間の揮発性溶媒の液体Ａ１はその気層Ａ２によって基板Ｗの表面に押し出されながら自らの表面張力で多数の液玉になる。

吸引乾燥手段７７は、基板洗浄室５０における前述の溶媒吸引排出部５５と実質的に同様であり、テーブル７３の周囲に向けて環状に開口する溶媒吸引口７７Ａをテーブル７３に保持された基板Ｗの周囲に位置付ける作業位置に設定されて機能する。溶媒吸引口５５Ａは、回転する基板Ｗ上から飛散した揮発性溶媒を吸引して受け取る。この吸引乾燥手段７７は制御部８０に電気的に接続されており、その駆動が制御部８０により制御される。尚、溶媒吸引口７７Ａには、揮発性溶媒の液玉を吸引するためのバキュームポンプ（図示せず）、及び吸引して受け取った揮発性溶媒の液玉を排出するための排出管（図示せず）が接続されている。

制御部８０は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラム等を記憶する記憶部とを備えている。この制御部８０は、基板処理情報や各種プログラムに基づいて回転機構７４やガス供給部７５、加熱手段７６、吸引乾燥手段７７等を制御し、回転中のテーブル７３上の基板Ｗの表面に対し、ガス供給部７５によるガスの供給、加熱手段７６による加熱、吸引乾燥手段７７による吸引等の制御を行なう。

以下、基板処理装置１０による基板Ｗの洗浄及び乾燥処理手順について説明する。
(1)搬送ロボット１１が基板給排部２０の基板収納カセット２１から基板保管用バッファ部３０のイン専用バッファ３１に供給した基板Ｗを搬送ロボット１２により取り出し、この基板Ｗを基板処理室４０における基板洗浄室５０のテーブル５３上にセットした状態で、基板洗浄室５０の制御部６０は回転機構５４を制御し、テーブル５３を所定の回転数で回転させ、次いで、溶媒吸引排出部５５を待機位置に位置付けた状態で、薬液供給部５６を制御し、回転するテーブル５３上の基板Ｗの表面にノズル５６Ａから薬液、即ちＡＰＭを所定時間供給する。薬液としてのＡＰＭは、ノズル５６Ａから、回転するテーブル５３上の基板Ｗの中央に向けて吐出され、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの表面全体に広がっていく。これにより、テーブル５３上の基板Ｗの表面はＡＰＭにより覆われて処理されることになる。

尚、制御部６０はテーブル５３を上述(1)から後述(3)まで継続して回転させる。このとき、テーブル５３の回転数や所定時間等の処理条件は予め設定されているが、操作者によって任意に変更可能である。

(2)次に、制御部６０は、薬液の供給を停止されてから、洗浄液供給部５７を制御し、回転するテーブル５３上の基板Ｗの表面にノズル５７Ａから洗浄液、即ち超純水を所定時間供給する。洗浄液としての超純水は、ノズル５７Ａから、回転するテーブル５３上の基板Ｗの中央に向けて吐出され、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの表面全体に広がっていく。これにより、テーブル５３上の基板Ｗの表面は超純水により覆われて洗浄されることになる。

(3)次に、制御部６０は、洗浄液供給部５７による基板Ｗの洗浄が終了すると、溶媒吸引排出部５５を作業位置に位置付け、溶媒供給部５８を制御し、回転するテーブル５３上の基板Ｗの表面にノズル５８Ａから揮発性溶媒、即ちＩＰＡを所定時間供給する。尚、ＩＰＡの供給は、超純水が乾燥する前に行なうことが好ましい。揮発性溶媒としてのＩＰＡは、ノズル５８Ａから、回転するテーブル５３上の基板Ｗの中央に向けて吐出され、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの表面全体に広がっていく。このとき、回転する基板Ｗ上から飛散するＩＰＡは溶媒吸引排出部５５に吸引される。これにより、テーブル５３上の基板Ｗの表面は超純水からＩＰＡに置換されることになる。尚、このときのテーブル５３、即ち基板Ｗの回転数は、基板Ｗの表面が露出しない程度に、揮発性溶媒の膜が基板Ｗの表面上で薄膜となるように設定されている。

また、溶媒供給部５８のノズル５８Ａから吐出されるＩＰＡの温度はその沸点未満とされ、ＩＰＡを確実に液体の状態として基板Ｗの表面に供給するものとすることにより、基板Ｗの表面の全域において超純水が確実にＩＰＡに均等に置換されるようにする。本例において、基板Ｗに対してＩＰＡは、液体の状態で連続的に供給される。

(4)次に、制御部６０は、基板洗浄室５０のテーブル５３の回転を停止させ、回転停止されたテーブル５３上の基板Ｗを搬送ロボット１２が基板洗浄室５０より取り出し、この基板Ｗを基板処理室４０における基板乾燥室７０のテーブル７３上にセットした状態で、基板乾燥室７０の制御部８０は、ガス供給部７５を制御し、回転するテーブル７３上の基板Ｗの表面にノズル７５Ａからガス、即ち窒素ガスを所定時間供給する。窒素ガスは、ノズル７５Ａから、テーブル７３上の基板Ｗの全域に向けて吐出される。これにより、テーブル７３上の基板Ｗを包む空間は窒素雰囲気となる。この空間を窒素雰囲気にすることで、酸素濃度を減少させて、基板Ｗの表面におけるウォーターマークの発生を抑止することができる。

尚、制御部８０は、テーブル７３を上述(4)から後述(6)まで継続して回転させる。このとき、テーブル７３の回転数や所定時間等の処理条件を予め設定されているが、操作者によって任意に変更可能である。

(5)次に、制御部８０は、上述(3)によるＩＰＡの置換が終了すると、加熱手段７６を制御し、今まで待機位置にあった加熱手段７６を照射位置に位置付け、加熱手段７６の各ランプ７６Ａを点灯して、回転するテーブル７３上の基板Ｗを所定時間加熱する。このとき、加熱手段７６は、基板Ｗの温度が10秒で100度以上になることを可能にする加熱を行なうことができる。これにより、基板Ｗの表面上のパターンＰに接触している揮発性溶媒の液体Ａ１を瞬時に気化させ、基板Ｗの表面上における他の部分の揮発性溶媒の液体Ａ１を直ちに液玉化させることが可能となる。

ここで、加熱手段７６による加熱乾燥では、基板ＷのパターンＰに接触している揮発性溶媒たるＩＰＡを瞬時に気化させるため、数秒で数百度の高温まで基板Ｗを加熱することが重要である。またＩＰＡは加熱せず、基板Ｗだけを加熱することも必要である。このためには、波長500〜3000nmにピーク強度を有するランプ７６Ａを用いることが望ましい。また、確実な乾燥のためには、基板Ｗの最終温度（加熱による到達する最終温度）は、処理液や溶媒の大気圧における沸点よりも20℃以上高めの加熱温度であることが望ましく、加えて、最終温度に達する時間が10秒以内、例えば、数10msec〜数秒の範囲内であることが望ましい。

(6)加熱手段７６による加熱作用で基板Ｗの表面に生成されたＩＰＡの液玉は、基板Ｗの回転による遠心力で外周に飛ばされ、吸引乾燥手段７７に到達する。このとき溶媒吸引口７７Ａには吸引力が付与されているから、吸引乾燥手段７７に到達したＩＰＡの液玉は、溶媒吸引口７７Ａを経由して吸引され除去される。これにより乾燥が終了する。従って、本実施例では、回転テーブル７３、回転機構７４、吸引乾燥手段７７らは、加熱手段７６による加熱作用で基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板の表面を乾燥する、乾燥手段を構成する。

(7)次に、制御部８０は、テーブル７３の回転を停止させ、回転停止されたテーブル７３上にて乾燥済となっている基板Ｗを搬送ロボット１２が基板乾燥室７０より取り出し、この基板Ｗを基板保管用バッファ部３０のアウト専用バッファ３２に投入する。

尚、上述(7)の基板Ｗの取り出し前に、制御部８０は、加熱手段７６のランプ７６Ａを消灯させ、かつ待機位置に位置付ける。これにより、基板Ｗの取り出し時に加熱手段７６が邪魔にならない。

(8)搬送ロボット１１は、基板Ｗを基板保管用バッファ部３０のアウト専用バッファ３２から取り出し、基板給排部２０の基板収納カセット２１に排出する。

従って、基板処理装置１０にあっては、基板処理室４０が基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を有するとともに、基板洗浄室５０と基板乾燥室７０の間に基板搬送手段としての搬送ロボット１２を設けた。これにより、基板洗浄室５０では、基板Ｗの表面に洗浄液を供給する工程と、洗浄液が供給された基板Ｗの表面に揮発性溶媒を供給し、基板Ｗの表面の洗浄液を揮発性溶媒に置換する工程とが行なわれ、基板洗浄室５０で揮発性溶媒が供給された基板Ｗは搬送ロボット１２により基板乾燥室７０に搬送される。そして、基板乾燥室７０では、基板洗浄室５０で揮発性溶媒が供給された基板Ｗを加熱する工程と、基板Ｗの加熱によって基板Ｗの表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板Ｗの表面を乾燥する工程とが行なわれる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)加熱手段７６による基板Ｗの加熱作用により、基板Ｗの表面上のパターンＰの周囲で置換済の揮発性溶媒たるＩＰＡの液体が気化し、これにより、基板Ｗの表面上のパターンＰの周囲にはＩＰＡが気化した気層が薄膜のように形成される。このため、基板Ｗの隣り合うパターンＰの間のＩＰＡの液体は気層によって押し出されながら、自らの表面張力で多数の液玉になる。このようにして基板Ｗの表面に生成されたＩＰＡの液玉は、基板Ｗの回転による遠心力で外周に飛ばされ、吸引乾燥手段７７によって直ちに吸引されて除去される。従って、基板Ｗの全表面でＩＰＡの液体を瞬時に乾燥されることができ、基板Ｗの表面の各部の乾燥速度を均一にする結果、一部のパターンＰの間にＩＰＡの残留を生じることがなく、そのような残留ＩＰＡの液体の表面張力によるパターンＰの倒壊を抑止できる。

(b)基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を互いに別個に設け、洗浄液供給工程及び揮発性溶媒による置換工程と、加熱工程及び乾燥工程とを並列処理するものとした。

基板洗浄室５０はランプ等の加熱手段が不要になり、基板乾燥室７０は洗浄液供給部や溶媒供給部が不要になる。従って、例えば基板処理装置１０が複数の基板洗浄室５０を備えるものとするとき、当該基板洗浄室５０が基板乾燥室７０と合体してなるものに比して、設備のコンパクトを図ることができる。

基板洗浄室５０における洗浄液供給工程及び揮発性溶媒による置換工程と、基板乾燥室７０における加熱工程及び乾燥工程とを並列処理でき、基板Ｗの生産性を向上できる。従って、基板Ｗが大型化するときにも、その量産性を向上できる。

図６は、前記基板処理装置１０における基板乾燥室７０を基板乾燥室１００に代えた本発明例である。基板乾燥室１００が基板乾燥室７０と異なる点は、基板Ｗの鉛直下向きに配置された表面を下側から加熱し、加熱作用で基板Ｗの表面に生成された揮発性溶媒の液玉を重力によって落下除去させ、基板Ｗの表面を乾燥するようにしたことにある。尚、基板洗浄室５０については、先に参考例として述べた基板洗浄室５０と同じものを使用する例として説明する。

基板乾燥室１００は、図６に示す如く、処理室となる処理ボックス１０１と、その処理ボックス１０１内の天井面に固定されたテーブル１０２と、その処理ボックス１０１内の床面に支持された加熱乾燥手段１０３と、その処理ボックス１０１内にガスを供給する雰囲気ガス供給部１０４と、加熱乾燥手段１０３にガスを供給する吹飛ばしガス供給部１０５と、各部を制御する制御部１１０とを備えている。加熱乾燥手段１０３は、揮発性溶媒が供給された基板Ｗの表面を加熱し、加熱作用で基板Ｗの表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板Ｗの表面を乾燥する。

処理ボックス１０１は、基板出し入れ口１０１Ａ、シャッタ１０１Ｂを備える。

テーブル１０２は、基板Ｗを保持するチャック１０２Ａを備え、基板Ｗの表面を鉛直下向きに配置する。

加熱乾燥手段１０３は、複数のランプ１０３Ａを有しており、テーブル１０２の下方に設けられ、各ランプ１０３Ａの点灯によりテーブル１０２に保持されている基板Ｗの下向き表面に光を照射する。この加熱乾燥手段１０３は、移動機構１０３Ｂにより上下方向（昇降方向）に移動可能に構成されており、照射位置（図６中の実線で示すように、基板Ｗの表面に近接した位置）と待機位置（図６中の一点鎖線で示すように、基板Ｗの表面から離間した位置）とに移動する。基板乾燥室１００のテーブル１０２に基板Ｗがセットされるとき、加熱手段１０３を待機位置に位置付けておくことで、加熱手段１０３が基板Ｗの搬入の邪魔になることが回避される。加熱手段１０３は、ランプ点灯後上昇、上昇後ランプ点灯のどちらでも良い。この加熱乾燥手段１０３は制御部１１０に電気的に接続されており、その駆動が制御部１１０により制御される。

ここで、加熱乾燥手段１０３としては、例えば、直管タイプのランプ１０３Ａを複数本並列に設けたものや電球タイプのランプ１０３Ａを複数個アレイ状に設けたものを用いることが可能である。また、ランプ１０３Ａとしては、例えばハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ等を用いることが可能である。

加熱乾燥手段１０３を用いた基板Ｗの加熱工程では、その加熱乾燥手段１０３による加熱によって、基板Ｗの表面上のパターンＰに接触している揮発性溶媒の液体が他の部分の揮発性溶媒の液体よりも早く気化を始める。つまり、基板Ｗの表面に供給された揮発性溶媒の液体のうち、基板Ｗの表面に接触している部分のみが気相になるように急速加熱される。これにより、基板Ｗの表面上のパターンＰの周囲には、揮発性溶媒の液体の気化（沸騰）によりガスの層（気泡の集合）、即ち、揮発性溶媒の気層が薄膜のように形成される。このため、隣り合うパターンＰの間の揮発性溶媒の液体はその気層によって基板Ｗの表面に押し出されながら自らの表面張力で多数の液玉になる。そして、この加熱乾燥手段１０３の加熱作用で基板Ｗの下向き表面に生成された揮発性溶媒の液玉は、重力によって落下除去され、基板Ｗの表面が乾燥されるものになる。

尚、加熱乾燥手段１０３は、ランプ１０３Ａの背後となる上向き面と、テーブル１０２に保持された基板Ｗの背後となる該テーブル１０２の下向き面のそれぞれに、ランプ１０３Ａの照射効率を向上するためのリフレクタ１０３Ｃ、１０３Ｄを備える。また、加熱乾燥手段１０３は、ランプ１０３Ａの上部に、ランプ１０３Ａを被覆して保護するためのガラスカバー１０３Ｅを備える。この保護カバーとしては、赤外線を透過する石英板などでも良い。

雰囲気ガス供給部１０４は、処理ボックス１０１内に不活性ガス、例えば窒素ガスを供給するノズル１０４Ａを備え、処理ボックス１０１内で基板Ｗの表面上の空間を窒素ガス雰囲気にする。これにより、基板Ｗの表面上の酸素を除去し、ウォーターマーク（水シミ）の生成を防ぎ、揮発性溶媒に対する防爆を図る。尚、供給するガスは、加熱されたガスとすると好ましい。

吹飛ばしガス供給部１０５は、待機位置に下降した加熱乾燥手段１０３のガラスカバー１０３Ｅに対して不活性ガス、例えば、窒素ガスを吹付けるノズル１０５Ａを備え、基板Ｗの表面から前述の如くに落下してそのガラスカバー１０３Ｅに到達した揮発性溶媒の液玉を処理ボックス１０１の床面の側へと吹飛ばし除去する。処理ボックス１０１の床面には、吹飛ばし除去された揮発性溶媒の液玉を吸引して排出するための排出管１０６が設置されている。排出管１０６には、排出弁としてバルブ１０６Ａを設けている。また、排出管１０６は、排気ファン又はバキュームポンプ（図示せず）が接続されている。

尚、基板乾燥室１００は、基板Ｗに生成された液玉を基板表面より吹飛ばす吹飛ばしガス供給部１０７を備えることもできる。吹飛ばしガス供給部１０７は、テーブル１０２にセットされた基板Ｗの下向き表面に対して不活性ガス、例えば、窒素ガスを吹付けるノズル１０７Ａを備え、加熱乾燥手段１０３の加熱作用で基板Ｗの下向き表面に生成された揮発性溶媒の液玉を吹飛ばして除去可能にする。吹飛ばしガス供給部１０７は、加熱乾燥手段１０３のランプ１０３Ａの点灯前又は点灯中からガスを供給開始し、例えばランプ１０３Ａの消灯後にガスの供給を停止する。

また、ノズル１０５Ａ、１０７Ａから供給するガスは、加熱されたガスとすると好ましい。

制御部１１０は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラム等を記憶する記憶部とを備えている。この制御部１１０は、基板処理情報や各種プログラムに基づいて加熱乾燥手段１０３、雰囲気ガス供給部１０４、吹飛ばしガス供給部１０５、１０７、バルブ１０６Ａ等を制御する。

以下、基板処理装置１０において、基板乾燥室１００による基板Ｗの加熱乾燥処理手順について説明する。

(1)前工程の基板洗浄室５０で洗浄済となった基板Ｗを搬送ロボット１２により取出す。搬送ロボット１２は、この基板Ｗを反転し、この基板Ｗを鉛直下向き姿勢で処理ボックス１０１に挿入し、テーブル１０２にセットする。制御部１１０は雰囲気ガス供給部１０４を制御し、処理ボックス１０１内を窒素ガス雰囲気にする。

(2)制御部１１０は、加熱乾燥手段１０３を制御して照射位置に位置付け、加熱乾燥手段１０３の各ランプ１０３Ａを点灯し、基板Ｗの下向き表面を所定時間加熱する。このとき、加熱乾燥手段１０３は、基板Ｗの温度が10秒で100度以上になることを可能にする加熱を行なうことができる。これにより、基板Ｗの表面上のパターンＰに接触している揮発性溶媒の液体を瞬時に気化させ、基板Ｗの表面上における他の部分の揮発性溶媒の液体を直ちに液玉化させることが可能となる。

ここで、加熱乾燥手段１０３による加熱乾燥では、基板ＷのパターンＰに接触している揮発性溶媒たるＩＰＡを瞬時に気化させるため、数秒で数百度の高温まで基板Ｗを加熱することが重要である。また、ＩＰＡは加熱せず、基板Ｗだけを加熱することも必要である。このためには、波長500〜3000nmにピーク強度を有するランプ１０３Ａを用いることが望ましい。また、確実な乾燥のためには、基板Ｗの最終温度（加熱による到達する最終温度）は、処理液や溶媒の大気圧における沸点よりも20℃以上高めの加熱温度であることが望ましく、加えて、最終温度に達する時間が10秒以内、例えば、数10msec〜数秒の範囲内であることが望ましい。

(3)加熱乾燥手段１０３による加熱作用で基板Ｗの表面に生成されたＩＰＡの液玉は、重力によって落下除去され、これによって基板Ｗの表面が乾燥される。尚、基板Ｗの表面から落下除去されたＩＰＡの液玉は、加熱乾燥手段１０３のガラスカバー１０３Ｅに到達した後、待機位置に下降した加熱乾燥手段１０３のガラスカバー１０３Ｅに対して吹飛ばしガス供給部１０５が供給するガスにより吹飛ばし除去され、処理ボックス１０１の床面の排出管１０６に吸引されて外部に排出される。

尚、加熱乾燥手段１０３による加熱作用で、基板Ｗの表面に生成されたＩＰＡの液玉は、吹飛ばしガス供給部１０７が供給するガスにより吹飛ばし除去することもできる。ガスによって吹飛ばされて処理ボックス１０１の床面に落下したＩＰＡの液玉は、床面の排出管１０６に吸引されて外部に排出される。

(4)搬送ロボット１２がテーブル１０２上で乾燥済となった基板Ｗを処理ボックス１０１から取出す。搬送ロボット１２は、この基板Ｗを再び反転し、この基板Ｗを鉛直上向き姿勢で基板保管用バッファ部３０のアウト専用バッファ３２に投入する。ここで、前述したように、アウト専用バッファの内部に冷却手段が設けられている場合は、この冷却手段によって基板Ｗは強制的に冷却される。

尚、上述(4)の基板Ｗの取り出し前に、制御部１１０は、加熱手段１０３のランプ１０３Ａを消灯させ、かつ待機位置に位置付ける。これにより、基板Ｗの取り出し時に加熱手段１０３が邪魔にならない。

本実施例によれば、基板Ｗの鉛直下向きに配置された表面を加熱乾燥手段１０３により下側から加熱し、加熱作用で基板Ｗの表面に生成されたＩＰＡの液玉を重力によって落下除去させる。従って、ＩＰＡの液玉の除去のために基板Ｗを回転させる必要がなく、基板Ｗの全表面で液体を簡易に乾燥させることができ、そのような残留ＩＰＡの液体の表面張力によるパターンＰの倒壊を簡易に抑止できる。但し、基板Ｗを回転させ、基板Ｗの表面に生成されたＩＰＡの液玉をその重力の作用に加えて、基板の回転による遠心力によって除去する手段を併せ採用することもできる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例では、基板洗浄室にて基板にＩＰＡ等の揮発性溶媒まで供給し、揮発性溶媒が供給された基板を基板乾燥室に搬送し、この基板乾燥室にて基板の乾燥を行なう例を説明した。しかしながら、基板洗浄室では洗浄液による洗浄までを行ない、その後、洗浄液によって洗浄された基板を基板乾燥室まで搬送し、この基板乾燥室にて、例えば基板を回転させながらＩＰＡ等の揮発性溶媒を供給して洗浄液をＩＰＡに置換することと、上述と同様に、加熱手段による基板の瞬間的な加熱、そして加熱によって生じたＩＰＡ等の揮発性溶媒の液玉の除去による乾燥とを行なうようにしても良い。この場合、揮発性の高いＩＰＡ等の基板への供給から乾燥までを同じ室で実施できる点や、ＩＰＡ等の基板への供給から乾燥までの時間を短いできる点等から、安全上有利である。尚、揮発性溶媒の供給は、図２のノズル５８Ａと同様な構成を採用できる。

ガス供給部７５、雰囲気ガス供給部１０４による窒素ガス等の不活性ガスの供給動作は、基板Ｗがそれぞれの供給位置に位置付けられた後に開始されるようにしたが、位置付けられる前から供給が開始されるようにしても良い。

各実施例において、加熱手段７６、加熱乾燥手段１０３による基板Ｗの加熱は、処理ボックス７１、１０１内を減圧した状態で行なうようにしても良い。処理ボックス７１、１０１内におけるＩＰＡなど揮発性溶媒の沸点が下がり、大気圧下に比べて低い温度で沸騰するので、基板に与える熱ダメージを軽減することができる。

各実施例において、基板Ｗに対する洗浄液の供給が停止してからＩＰＡなどの揮発性溶媒の供給を開始したが、洗浄液による洗浄の終期で、まだ洗浄水が基板Ｗに対して供給されているときから揮発性溶媒の供給を開始させるようにしても良い。

また、基板ＷにＩＰＡなどの揮発性溶媒を供給するに先立ち、処理ボックス５１内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気にするようにしても良い。

本発明によれば、基板の乾燥時に表面上の液体を瞬時に乾燥させる基板処理装置及び基板処理方法を提供することができる。

１０ 基板処理装置
１２ 搬送ロボット（基板搬送手段）
５０ 基板洗浄室
５７ 洗浄液供給部
５８ 溶媒供給部
１００ 基板乾燥室
１０１ 処理ボックス
１０２ テーブル
１０３ 加熱乾燥手段
１０３Ａ ランプ
１０３Ｃ、１０３Ｄ リフレクタ
１０３Ｅ ガラスカバー
１０５ 吹飛ばしガス供給部
１０５Ａ ノズル
Ｗ 基板

Claims (7)

1. 基板洗浄室と基板乾燥室とを有してなる基板処理装置であって、
   基板洗浄室は、基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、洗浄液が供給された基板の表面に揮発性溶媒を供給し、基板の表面の洗浄液を揮発性溶媒に置換する溶媒供給部とを有して構成され、
   基板乾燥室は、基板洗浄室で揮発性溶媒が供給された基板の表面を加熱し、加熱作用で基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板の表面を乾燥する加熱乾燥手段とを有して構成され、
   前記加熱乾燥手段が基板の鉛直下向きに配置された表面を下側から加熱し、加熱作用で基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を重力によって落下除去させ、基板の表面を乾燥する基板処理装置。
2. 前記基板乾燥室が、基板を保持し、基板の表面を鉛直下向きに配置するテーブルと、テーブルに保持された基板の鉛直下向きに配置された表面を下側から加熱する加熱乾燥手段を備えてなる請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記加熱乾燥手段が、ランプを備えてなり、ランプの背後となる上向き面と、テーブルに保持された基板の背後となる該テーブルの下向き面のそれぞれに、ランプの照射効率を向上するためのリフレクタを備えてなる請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記加熱乾燥手段が、ランプを備えてなり、このランプの上部に、ランプを被覆して保護する保護カバーを備えてなる請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記加熱乾燥手段が、吹飛ばしガス供給部を付帯して備え、
   吹飛ばしガス供給部は、加熱乾燥手段の保護カバーに対して不活性ガスを吹き付けるノズルを備え、基板の表面から落下してその保護カバーに到達した揮発性溶媒の液玉を吹き飛ばし除去する請求項４に記載の基板処理装置。
6. 基板洗浄室と基板乾燥室とを用いてなる基板処理方法であって、
   基板洗浄室では、基板の表面に洗浄液を供給する工程と、洗浄液が供給された基板の表面に揮発性溶媒を供給し、基板の表面の洗浄液を揮発性溶媒に置換する工程とが行なわれ、
   基板乾燥室では、基板洗浄室で揮発性溶媒が供給された基板の表面を加熱し、加熱によって基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板の表面を乾燥する工程とが行なわれ、
   前記基板の表面を加熱し、乾燥する工程が、基板の鉛直下向きに配置された表面を加熱乾燥手段によって下側から加熱し、加熱作用で基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を重力によって落下除去させ、基板の表面を乾燥する基板処理方法。
7. 前記基板の表面から落下して加熱乾燥手段の保護カバーに到達した揮発性溶媒の液玉を、吹飛ばしガス供給部が吹き付ける不活性ガスにより吹き飛ばし除去する請求項６に記載の基板処理方法。

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