JP2021064653A - 基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の乾燥時に凹凸パターンのパターン倒壊を抑制できる、技術を提供する。【解決手段】乾燥液の液膜が載った状態の基板を保持する保持部と、前記基板を加熱する加熱部と、前記液膜に対して前記基板とは反対側から接触する当接部と、前記当接部の温度を前記基板の温度よりも低い温度で維持する冷却部と、前記保持部と前記当接部とを相対的に鉛直方向に移動させる第１移動機構と、前記保持部と前記当接部とを相対的に水平方向に移動させる第２移動機構と、を有する基板処理装置。【選択図】図２

Description

本開示は、基板処理装置、及び基板処理に関する。

特許文献１に記載の液処理システムは、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理装置と、液処理装置を制御する制御部とを備える。液処理装置は、基板を保持する保持部と、保持部によって保持された基板の表面に揮発性流体を供給する第１供給部を備える。揮発性流体としては、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が用いられる。ＩＰＡは、基板のパターン形成面に供給される。制御部は、揮発性流体供給処理、及び露出処理を液処理装置に行わせる。揮発性流体供給処理は、第１供給部から基板の表面に揮発性流体を供給して基板表面に液膜を形成する処理である。露出処理は、基板の表面を揮発性流体から露出させる処理である。露出処理では、基板を回転させつつ、ＩＰＡの供給位置を基板の中心部から基板の外周部に移動させる。また、露出処理では、基板を回転させつつ、ＩＰＡの供給位置を基準として基板の径方向内方に設定される窒素ガスの供給位置を、基板の中心部から基板の外周部に移動させる。

特開２０１４−９００１５号公報

本開示の一態様は、基板の乾燥時に凹凸パターンのパターン倒壊を抑制できる、技術を提供する。

本開示の一態様に係る基板処理装置は、
乾燥液の液膜が載った状態の基板を保持する保持部と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記液膜に対して前記基板とは反対側から接触する当接部と、
前記当接部の温度を前記基板の温度よりも低い温度で維持する冷却部と、
前記保持部と前記当接部とを相対的に鉛直方向に移動させる第１移動機構と、
前記保持部と前記当接部とを相対的に水平方向に移動させる第２移動機構と、を有する。

本開示の一態様によれば、基板の乾燥時に凹凸パターンのパターン倒壊を抑制できる。

図１は、従来形態に係る基板の乾燥処理を示す断面図ある。 図２は、一実施形態に係る基板の乾燥処理を示す断面図である。 図３は、図２（Ｂ）の一部を拡大して示す断面図である。 図４は、一実施形態に係る基板処理装置の平面図であって、図２（Ｂ）の状態を示す平面図である。 図５は、図４の制御装置の構成要素を機能ブロックで示す図である。 図６は、図２の当接部の変形例を示す断面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

先ず、図１を参照して従来形態の乾燥処理について説明する。図１（Ａ）は、従来形態に係る乾燥処理の開始時の、液膜ＬＦを示す断面図である。図１（Ｂ）は、従来形態に係る乾燥処理の途中の、液膜ＬＦを示す断面図である。

基板Ｗはその上面に凹凸パターンＰを有し、凹凸パターンＰは乾燥液Ｌの液膜ＬＦで覆われる。乾燥液Ｌとしては、特に限定されないが、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶媒が用いられる。液膜ＬＦは、例えばスピンコート法などで形成される。

従来形態の乾燥処理では、基板Ｗを回転させながら、乾燥液Ｌの供給位置を基板Ｗの中心部から基板Ｗの外周部に向けて移動させる。基板Ｗを回転させるので遠心力が発生し、遠心力が基板Ｗの径方向外方に液膜ＬＦを押す。

先ず、図１（Ａ）に示すように、液膜ＬＦが遠心力によって円盤状からドーナツ状に変形し、基板Ｗの上面の中心部に露出面Ｗａが形成される。露出面Ｗａは、液膜ＬＦから露出する面であって、基板Ｗと同心円状に形成される。

次いで、図１（Ｂ）に示すように、基板Ｗの露出面Ｗａが、遠心力によって基板Ｗの中心部から基板Ｗの外周部に向けて広がる。その後、基板Ｗの上面の全体が、液膜ＬＦから露出する。

従来形態の乾燥処理では、乾燥液Ｌの供給位置に追従するように窒素ガスなどのガスの供給位置を移動させる。ガスの供給位置は、乾燥液Ｌの供給位置よりも基板Ｗの径方向内側である。ガスは、基板Ｗの上面に当たると基板Ｗの上面に沿って水平に流れ、ドーナツ状の液膜ＬＦの内周面を基板Ｗの径方向外方に押す。

上記の通り、従来形態の乾燥処理では、基板Ｗの露出面Ｗａを拡大するのに、遠心力及び風圧などの外力Ｆ１を利用する。外力Ｆ１は、水平方向に作用し、液膜ＬＦの内周面を基板Ｗの径方向外方に押す。

外力Ｆ１は、水平方向に作用するので、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、基板Ｗの露出面Ｗａの外周付近に、液面高さの低い薄膜ＬＦ１を発生させてしまう。薄膜ＬＦ１は、境界層（Boundary Layer）とも呼ばれる。薄膜ＬＦ１は、薄膜ＬＦ１よりも液面高さの高い厚膜ＬＦ２と、基板Ｗの露出面Ｗａとの間に発生する。

薄膜ＬＦ１が発生するので、厚膜ＬＦ２が外力Ｆ１によって水平方向に流動する時に、凹凸パターンＰの凹部Ｐａに乾燥液Ｌが取り残されやすい。凹部Ｐａに取り残された乾燥液Ｌは、外力Ｆ１によって凹部Ｐａから排出されないので、蒸発によって凹部Ｐａから排出される。

隣り合う複数の凹部Ｐａの間で、乾燥液Ｌの蒸発速度の差が生じることがある。その結果、図１（Ｂ）に示すように乾燥液Ｌの液面の高低差が生じる。乾燥液Ｌの液面の高低差は、表面張力によるパターン倒壊を発生させてしまう。また、乾燥液Ｌが凹部Ｐａに取り残されるので、乾燥液Ｌの残渣が凹部Ｐａに生じ、パーティクルが発生してしまう。

次に、図２及び図３を参照して本実施形態の乾燥処理について説明する。図２（Ａ）は、当接部が接触する前の液膜の一例を示す断面図である。図２（Ｂ）は、当接部が接触した時の液膜の一例を示す断面図である。図２（Ｃ）は、当接部が保持部に対して移動した時の液膜の一例を示す断面図である。図３は、図２（Ｂ）の一部を拡大して示す断面図である。

本実施形態の乾燥処理では、水平方向の外力Ｆ１を利用せずに、鉛直方向の２つの吸着力Ｆ２、Ｆ３の差を利用する。Ｆ２は基板Ｗと液膜ＬＦとの吸着力であり、Ｆ３は当接部３０と液膜ＬＦとの吸着力である。Ｆ３はＦ２よりも大きい。

先ず、図２（Ａ）に示すように、基板Ｗが保持部１０に載置される。乾燥液Ｌの液膜ＬＦは、基板Ｗを保持部１０に載置する前に形成されてもよいし、基板Ｗを保持部１０に載置した後に形成されてもよい。保持部１０は、液膜ＬＦが載った状態の基板Ｗの下面を保持する。

保持部１０の内部には、基板Ｗを加熱する加熱部２０が設けられる。加熱部２０は、保持部１０を加熱し、基板Ｗを加熱する。加熱部２０は、保持部１０の温度が設定温度になるように、保持部１０を加熱する。加熱部２０は、例えば電力の供給によって発熱するヒータである。

保持部１０の温度制御は、基板Ｗを保持部１０に載置した状態で実施されればよく、基板Ｗを保持部１０に載置するまで実施されなくてもよいが、制御性を向上すべく、基板Ｗを保持部１０に載置する前から実施されてよい。保持部１０の温度は、加熱部２０に対する供給電力で制御される。

次に、図２（Ｂ）に示すように、当接部３０が液膜ＬＦに対して基板Ｗとは反対側から接触し、冷却部４０が当接部３０の温度を基板Ｗの温度よりも低い温度で維持する。

当接部３０と液膜ＬＦの吸着力Ｆ３と、当接部３０に対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｔとの関係は下記式（１）で表される。

上記式（１）中、Ｒは円盤状の液膜ＬＦの半径であり、γは液膜ＬＦの表面張力であり、Ｈは液膜ＬＦの高さである。上記式（１）から明らかなように、液膜ＬＦの高さＨが小さいほど、吸着力Ｆ３が大きい。

同様に、基板Ｗと液膜ＬＦの吸着力Ｆ２と、基板Ｗに対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｂとの関係は下記式（２）で表される。

上記式（２）中、Ｒは円盤状の液膜ＬＦの半径であり、γは液膜ＬＦの表面張力であり、Ｈは液膜ＬＦの高さである。上記式（２）から明らかなように、液膜ＬＦの高さＨが小さいほど、吸着力Ｆ２が大きい。

ところで、一般的に、固体の温度Ｔが低いほど、固体の表面自由エネルギーが大きく、固体に対して液体が濡れやすく、固体に対する液体の接触角θが小さい。接触角θが小さいほど、吸着力が大きい。

本実施形態によれば、加熱部２０が基板Ｗを加熱し、冷却部４０が当接部３０を基板Ｗの温度よりも低い温度に冷却する。当接部３０の温度は基板Ｗの温度よりも低いので、乾燥液Ｌは基板Ｗに対して濡れ難く、当接部３０に対して濡れやすい。

それゆえ、基板Ｗに対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｂに比べて、当接部３０に対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｔは小さい。従って、基板Ｗと液膜ＬＦとの吸着力Ｆ２に比べて、当接部３０と液膜ＬＦとの吸着力Ｆ３が大きい。

基板Ｗと液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｂは、基板Ｗと液膜ＬＦとの吸着力Ｆ２を低減すべく、高いほど好ましく、例えば４０℃以上である。但し、基板Ｗと液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｂは、乾燥液Ｌの沸騰を防止すべく、乾燥液Ｌの沸点よりも低い。乾燥液ＬがＩＰＡである場合、ＩＰＡの沸点は８２．５℃である。

基板Ｗと液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｂが目標温度になるように、保持部１０の設定温度が決められる。保持部１０の設定温度は、加熱効率を考慮して決められ、基板Ｗと液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｂ以上に決められる。

一方、当接部３０と液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｔは、基板Ｗと液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｂよりも低ければよく、例えば３０℃以下である。当接部３０と液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｔは、結露の発生を防止すべく、露点温度以上であってよく、例えば１６℃以上である。

当接部３０と液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｔが目標温度になるように、当接部３０の設定温度が決められる。当接部３０の設定温度は、冷却効率を考慮して決められ、当接部３０と液膜ＬＦの界面の温度Ｔ_Ｔ以下に決められる。

次に、図２（Ｃ）に示すように、基板Ｗと当接部３０とを相対的に水平方向に移動させる。例えば、当接部３０を水平方向に移動させる。この間、基板Ｗを加熱しつつ、液膜ＬＦに対して基板Ｗとは反対側から当接部３０を接触させ、当接部３０の温度を基板Ｗの温度よりも低い温度で維持する。

上記の通り、乾燥液Ｌは基板Ｗに対して濡れ難く、当接部３０に対して濡れ易い。それゆえ、上記の通り、基板Ｗと液膜ＬＦとの吸着力Ｆ２に比べて、当接部３０と液膜ＬＦとの吸着力Ｆ３が大きい。乾燥液Ｌは基板Ｗに対してスリップし易く、当接部３０に対してスリップし難い。

当接部３０と基板Ｗが液膜ＬＦに接触した状態で、当接部３０と基板Ｗとが相対的に水平方向に移動すると、液膜ＬＦは当接部３０に対してスリップすることなく基板Ｗに対してスリップし、基板Ｗから排出される。なお、当接部３０の代わりに、基板Ｗを水平方向に移動させる場合も同様に、液膜ＬＦが基板Ｗから排出される。

２つの吸着力Ｆ２、Ｆ３は、遠心力等の外力Ｆ１とは異なり、鉛直方向に作用するので、境界層と呼ばれる薄膜ＬＦ１（図１参照）を発生させない。それゆえ、凹凸パターンＰの凹部Ｐａに乾燥液Ｌが取り残されるのを抑制できる。従って、隣り合う複数の凹部Ｐａの間で、取り残された乾燥液Ｌの液面の高低差が生じるのを抑制できる。よって、表面張力によるパターン倒壊を抑制できる。また、乾燥液Ｌが凹部Ｐａに取り残されるのを抑制できるので、乾燥液Ｌの残渣が凹部Ｐａに発生するのを抑制でき、パーティクルの発生を抑制できる。

なお、当接部３０と基板Ｗの温度差の制御は、基板Ｗからの液膜ＬＦの排出を目的とするので、その排出中に行われればよい。従って、加熱部２０は、当接部３０と液膜ＬＦの接触後に、基板Ｗを加熱してもよい。但し、加熱部２０は、保持部１０の温度制御性を向上すべく、好ましくは保持部１０で基板Ｗを保持する前に、保持部１０を加熱する。

次に、図２に示す基板処理方法を実現する基板処理装置について、図２及び図４を参照して説明する。基板処理装置２は、保持部１０と、加熱部２０と、当接部３０と、冷却部４０と、第１移動機構５０と、第２移動機構６０とを有する。

保持部１０は、液膜ＬＦが載った状態の基板Ｗを保持する。保持部１０は、基板Ｗの下面全体と接触してよい。保持部１０の内部に加熱部２０が設けられる場合、加熱部２０が基板Ｗの下面全体を均一に加熱できる。保持部１０は、例えばプレート状に形成され、水平に配置される。保持部１０は、真空チャック、静電チャック又はメカニカルチャックなどである。

加熱部２０は、保持部１０で保持された状態の基板Ｗを加熱する。加熱部２０は、保持部１０の外部に設けられてもよいが、本実施形態では保持部１０の内部に設けられる。加熱部２０は、保持部１０の内部にて発熱する。加熱部２０が保持部１０を介して基板Ｗを加熱するので、基板Ｗを当接部３０とは反対側から集中的に加熱でき、当接部３０と基板Ｗとの温度差を大きくできる。

当接部３０は、液膜ＬＦに対して基板Ｗとは反対側から接触する。当接部３０は、液膜ＬＦの上面の一部（例えばＸ軸方向一部）のみに接触してもよいが、本実施形態では液膜ＬＦの上面全体に接触する。液膜ＬＦの上面全体を当接部３０で覆うので、液膜ＬＦからの乾燥液Ｌの蒸発を抑制できる。また、液膜ＬＦの上面全体に対して均一に吸着力Ｆ３を作用でき、液膜ＬＦを基板Ｗから安定的に排出できる。

当接部３０は、プレート状に形成され、水平に配置される。当接部３０と保持部１０との間隔は均一であり、液膜ＬＦの高さＨは均一である。液膜ＬＦの上面全体に対して均一に吸着力Ｆ３を作用でき、液膜ＬＦを基板Ｗから安定的に排出できる。なお、液膜ＬＦを基板Ｗから排出できる限り、液膜ＬＦの高さＨは不均一であってもよく、例えば、当接部３０又は保持部１０が斜めに配置されてもよい。

図４に示すように、平面視にて、当接部３０の周縁は基板Ｗの周縁よりも大きく、当接部３０が基板Ｗの全体を覆う。基板Ｗの上面に乾燥液Ｌの液膜ＬＦが形成されるので、液膜ＬＦの周縁が基板Ｗの周縁からはみ出ることはない。従って、平面視にて当接部３０が基板Ｗの全体を覆えば、当接部３０が液膜ＬＦの上面全体を覆うことができる。なお、液膜ＬＦを基板Ｗから排出できる限り、当接部３０は液膜ＬＦの上面の一部のみに接触してもよい。

当接部３０の下面３１は、乾燥液Ｌに接触するので、好ましくは乾燥液Ｌに対して親和性を有する。「当接部３０の下面は、乾燥液Ｌに対して親和性を有する」とは、当接部３０の下面に対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｔが２０°以下であることを意味する。θ_Ｔが２０°以下であれば、十分に大きな吸着力Ｆ３が得られる。

当接部３０は、例えば熱伝導性に優れた金属で形成される。金属表面には、乾燥液Ｌに対する親和性を高める表面処理が施されてもよい。そのような表面処理の具体例としては、例えば酸素プラズマ処理、及びコーティング処理が挙げられる。酸素プラズマ処理は、金属表面を活性化する。コーティング処理は、親水性のコーティング剤を金属表面に塗布する。

冷却部４０は、当接部３０の温度を基板Ｗの温度よりも低い温度に維持する。冷却部４０は、例えば、当接部３０の内部の流路に冷媒を供給する。冷媒は、当接部３０の内部の流路を流れながら、当接部３０の熱を吸収し、吸収した熱を当接部３０の外部に排出する。なお、冷却部４０は、ペルチェ素子などであってもよい。

第１移動機構５０は、保持部１０と当接部３０とを相対的に鉛直方向に移動させる。例えば、第１移動機構５０は、Ｚ軸ガイド５１と、Ｚ軸スライダ５２と、Ｚ軸駆動源５３とを含む。Ｚ軸駆動源５３は、Ｚ軸ガイド５１に沿ってＺ軸スライダ５２を移動させ、Ｚ軸スライダ５２と共に当接部３０を移動させる。

第１移動機構５０は、当接部３０を下降させ、当接部３０の下面３１を液膜ＬＦの上面に接触させる。なお、第１移動機構５０は、本実施形態では当接部３０を鉛直方向に移動させるが、保持部１０を鉛直方向に移動させてもよい。後者の場合、第１移動機構５０が保持部１０を上昇させることにより、基板Ｗ及び液膜ＬＦを上昇させ、液膜ＬＦの上面を当接部３０の下面３１に接触させる。

第２移動機構６０は、保持部１０と当接部３０とを相対的に水平方向に移動させる。例えば、第２移動機構６０は、Ｘ軸ガイド６１と、Ｘ軸スライダ６２と、Ｘ軸駆動源６３とを含む。Ｘ軸駆動源６３は、Ｘ軸ガイド６１に沿ってＸ軸スライダ６２を移動させ、Ｘ軸スライダ６２と共に当接部３０を移動させる。Ｘ軸スライダ６２にはＺ軸ガイド５１が固定される。

第２移動機構６０が当接部３０を水平方向に移動させる間、当接部３０が液膜ＬＦを引き連れて移動するので、液膜ＬＦが基板Ｗから排出される。なお、第２移動機構６０は、本実施形態では当接部３０を水平方向に移動させるが、保持部１０を水平方向に移動させてもよい。後者の場合、当接部３０が液膜ＬＦの水平方向の移動を制限した状態で、第２移動機構６０が保持部１０と共に基板Ｗを水平方向に移動させる。その結果、基板Ｗから液膜ＬＦが排出される。

基板処理装置２は、制御部９０を有する。制御部９０は、例えばコンピュータであり、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、基板処理装置２において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理装置２の動作を制御する。また、制御部９０は、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを備える。制御部９０は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。

上記プログラムは、例えばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体から制御部９０の記憶媒体９２にインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部９０の記憶媒体９２にインストールされてもよい。

次に、図５を参照して、制御部９０の詳細について説明する。なお、図５に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。

図５に示すように、制御部９０は、間隔制御部９５と、速度制御部９６と、温度制御部９７とを有する。間隔制御部９５は、第１移動機構５０を制御し、当接部３０と保持部１０との鉛直方向の間隔、ひいては当接部３０と基板Ｗとの鉛直方向の間隔を制御する。後者の間隔は、液膜ＬＦの高さＨに等しい。速度制御部９６は、第２移動機構６０を制御し、当接部３０と保持部１０との相対的な水平方向の移動速度、ひいては当接部３０と基板Ｗとの相対的な水平方向の移動速度を制御する。温度制御部９７は、加熱部２０及び冷却部４０を制御し、液膜ＬＦの温度の鉛直方向分布を制御する。

図５に示すように、基板処理装置２は、検知部７０を有してもよい。検知部７０は、当接部３０と基板Ｗに対する液膜ＬＦの接触状態を検知する。検知する接触状態は、液膜ＬＦの高さＨ、当接部３０に対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｔ、及び基板Ｗに対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｂのうちの少なくとも１つを含む。検知部７０は、カメラなどで液膜ＬＦの周縁を撮像し、撮像した画像を画像処理し、当接部３０と基板Ｗに対する液膜ＬＦの接触状態を検知する。

間隔制御部９５は、検知部７０で検知した液膜ＬＦの接触状態に基づき、当接部３０と保持部１０との鉛直方向の間隔を調整し、液膜ＬＦの高さＨを調整する。高さＨが小さいほど、上記式（１）及び（２）から明らかなように吸着力Ｆ３及びＦ２が大きい。高さＨは、液膜ＬＦが当接部３０に対してスリップすることなく基板Ｗに対してスリップし、基板Ｗから排出されるように調整される。高さＨの調整は、当接部３０と液膜ＬＦとの吸着力Ｆ３が閾値以上になるように調整される。

液膜ＬＦの接触状態の検知と、液膜ＬＦの高さＨの調整とは、液膜ＬＦが当接部３０と基板Ｗの両方に接触した後であって、且つ、当接部３０と基板Ｗとの相対的な水平方向の移動前に行われる。なお、液膜ＬＦの接触状態の検知と、液膜ＬＦの高さＨの調整とは、液膜ＬＦの排出中、つまり、当接部３０と基板Ｗとの相対的な水平方向の移動中に行われてもよい。

なお、基板処理装置２が検知部７０を有しない場合、間隔制御部９５は当接部３０と保持部１０との鉛直方向の間隔、ひいては当接部３０と基板Ｗとの鉛直方向の間隔を、予め設定された間隔に制御する。

速度制御部９６は、検知部７０で検知した液膜ＬＦの接触状態に基づき、当接部３０と基板Ｗとの相対的な水平方向の移動速度を調整する。その移動速度は、液膜ＬＦが当接部３０に対してスリップすることなく基板Ｗに対してスリップし、基板Ｗから排出されるように調整される。その移動速度は、液膜ＬＦが千切れないように調整される。

液膜ＬＦの接触状態の検知と、移動速度の調整とは、液膜ＬＦが当接部３０と基板Ｗの両方に接触した後であって、且つ、当接部３０と基板Ｗとが相対的に水平方向に移動される前に行われる。なお、液膜ＬＦの接触状態の検知と、移動速度の調整とは、液膜ＬＦの排出中、つまり、当接部３０と基板Ｗとの相対的な水平方向の移動中に行われてもよい。

なお、基板処理装置２が検知部７０を有しない場合、速度制御部９６は当接部３０と保持部１０との相対的な水平方向の移動速度、ひいては当接部３０と基板Ｗとの相対的な水平方向の移動速度を、予め設定された移動速度に制御する。移動速度の設定値は、一定でもよいし、当接部３０と保持部１０との相対的な水平方向位置に応じて変化してもよい。

温度制御部９７は、検知部７０で検知した液膜ＬＦの接触状態に基づき、液膜ＬＦの温度の鉛直方向分布を調整する。液膜ＬＦの温度の鉛直方向分布の調整は、保持部１０又は基板Ｗの温度の調整と、当接部３０の温度の調整との少なくとも１つを含む。温度の調整は、液膜ＬＦが当接部３０に対してスリップすることなく基板Ｗに対してスリップし、基板Ｗから排出されるように調整される。温度の調整は、２つの吸着力Ｆ２、Ｆ３の差が閾値以上になるように調整される。基板Ｗと当接部３０との温度差が大きいほど、２つの吸着力Ｆ２、Ｆ３の差が大きく、液膜ＬＦと当接部３０とが一体的に、基板Ｗに対して相対的に水平方向に移動し易い。

液膜ＬＦの接触状態の検知と、液膜ＬＦの温度調整とは、液膜ＬＦが当接部３０と基板Ｗの両方に接触した後であって、且つ、当接部３０と基板Ｗとが相対的に水平方向に移動される前に行われる。なお、液膜ＬＦの接触状態の検知と、液膜ＬＦの温度調整とは、液膜ＬＦの排出中、つまり、当接部３０と基板Ｗとの相対的な水平方向の移動中に行われてもよい。

なお、基板処理装置２が検知部７０を有しない場合、温度制御部９７は液膜ＬＦの温度の鉛直方向分布を、予め設定された分布に制御する。つまり、基板処理装置２が検知部７０を有しない場合、温度制御部９７は当接部３０と基板Ｗの温度差を、予め設定された温度差に制御する。

次に、図６を参照して、当接部３０の変形例について説明する。図６（Ａ）は当接部の第１変形例を示す断面図である。図６（Ｂ）は当接部の第２変形例を示す断面図である。図６（Ｃ）は当接部の第３変形例を示す断面図である。上記実施形態では図２に示すように当接部３０の下面３１は平坦面であるが、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように当接部３０の下面３１は凹凸３２を有してもよい。

凹凸３２の形状は、特に限定されないが、例えば、図６（Ａ）の矩形波状、図６（Ｂ）の三角波状、又は図６（Ｃ）の半円が並ぶ形状などである。図６（Ｂ）に示すように、三角波の頂点は平らであってもよい。凹凸３２によって、平面視での見かけの表面積Ｓ１に比べて、実際の表面積Ｓ２が大きくなる。

凹凸３２に対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｔと、凹凸３２の無い平面に対する乾燥液Ｌの接触角θ_Ｔ０との関係は、下記式（３）で表される。

上記式（３）はWenzelの式と呼ばれるものである。上記式（３）中、ｒは、Wenzelのラフネスファクターと呼ばれるものであり、Ｓ２／Ｓ１（＞１）である（ｒ＝Ｓ２／Ｓ１）。

上記式（３）から明らかなように、凹凸３２によって、接触角θ_Ｔが小さくなる。接触角θ_Ｔが小さいほど、吸着力Ｆ３が大きく（上記式（１）参照）、当接部３０と液膜ＬＦとのスリップを抑制でき、当接部３０と基板Ｗとの相対的な水平方向の移動によって、液膜ＬＦを基板Ｗから確実に排出できる。ｒは、例えば１よりも大きく、１０以下である。

以上、本開示に係る基板処理装置及び基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

例えば、乾燥液Ｌは、ＩＰＡには限定されない。乾燥液Ｌは、例えば、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトン、またはトランス−１，２−ジクロロエチレンであってもよい。

２ 基板処理装置
１０ 保持部
２０ 加熱部
３０ 当接部
４０ 冷却部
５０ 第１移動機構
６０ 第２移動機構
Ｗ 基板
Ｌ 乾燥液
ＬＦ 液膜

Claims (14)

1. 乾燥液の液膜が載った状態の基板を保持する保持部と、
   前記基板を加熱する加熱部と、
   前記液膜に対して前記基板とは反対側から接触する当接部と、
   前記当接部の温度を前記基板の温度よりも低い温度で維持する冷却部と、
   前記保持部と前記当接部とを相対的に鉛直方向に移動させる第１移動機構と、
   前記保持部と前記当接部とを相対的に水平方向に移動させる第２移動機構と、を有する基板処理装置。
2. 前記当接部の下面は、前記液膜に接触し、前記乾燥液に対して親和性を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記当接部の下面は、凹凸を有する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 平面視にて、前記当接部の周縁は前記基板の周縁よりも大きく、前記当接部が前記基板の全体を覆う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
5. 前記加熱部は、前記保持部の内部に設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
6. 前記当接部と前記基板に対する前記液膜の接触状態を検知する検知部を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
7. 前記検知部で検知した前記液膜の接触状態に基づき、前記第１移動機構を制御し、前記当接部と前記保持部との鉛直方向の間隔を制御する間隔制御部を有する、請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記検知部で検知した前記液膜の接触状態に基づき、前記第２移動機構を制御し、前記当接部と前記保持部との相対的な水平方向の移動速度を制御する速度制御部を有する、請求項６又は７に記載の基板処理装置。
9. 前記検知部で検知した前記液膜の接触状態に基づき、前記加熱部又は前記冷却部を制御し、前記液膜の温度の鉛直方向分布を制御する温度制御部を有する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
10. 乾燥液の液膜が載った状態の基板を加熱しつつ、前記液膜に対して前記基板とは反対側から当接部を接触させ前記当接部の温度を前記基板の温度よりも低い温度で維持することと、
    前記基板と前記当接部とを水平方向に相対的に移動させ、前記液膜を前記基板の上面から排出することと、を有する基板処理方法。
11. 前記当接部と前記基板に対する前記液膜の接触状態を検知することを有する、請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記検知した前記液膜の接触状態に基づき、前記当接部と前記基板との鉛直方向の間隔を制御することを有する、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記検知した前記液膜の接触状態に基づき、前記当接部と前記基板との相対的な水平方向の移動速度を制御することを有する、請求項１１又は１２に記載の基板処理方法。
14. 前記検知した前記液膜の接触状態に基づき、前記液膜の温度の鉛直方向分布を制御することを有する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の基板処理方法。

Images