JP2024060140A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇華性物質を含む処理液を用いて基板の表面を乾燥させる際に、当該基板の周縁部での残渣の発生を抑制する。【解決手段】この発明は、パターンが形成された表面を上方に向けた水平姿勢の基板を保持しながら、溶媒に対して昇華性物質が溶けた処理液を基板の表面に供給して処理液の液膜を基板の表面に形成する液膜形成工程と、基板の表面上の処理液から溶媒を除去して昇華性物質の固化膜を形成する固化膜形成工程と、固化膜を昇華させて基板の表面から除去する昇華工程と、固化膜の昇華開始後でかつ固化膜の昇華完了前に基板の裏面の周縁部を経由して基板の表面の周縁部に残渣防止液を回り込ませることで、残渣防止液により基板の表面の周縁部での残渣発生を防止する残渣防止工程と、を備えている。【選択図】図８

Description

この発明は、昇華性物質の昇華現象を利用して基板に付着した液体を除去する基板処理方法および基板処理装置に関するものである。基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel 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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板、等（以下、単に「基板」という）が含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程においては、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施してパターンを形成する工程が含まれる。また、このパターン形成後において、薬液による洗浄処理、リンス液によるリンス処理および乾燥処理などがこの順序で行われるが、パターンの微細化に伴い乾燥処理の重要性が特に高まっている。つまり、乾燥処理においてパターン倒壊の発生を抑制または防止する技術が重要となっている。そこで、ショウノウやシクロヘキサノンオキシムなどの昇華性物質をＩＰＡ（イソプロピルアルコール：isopropyl alcohol）等の溶媒に溶解させた処理液（「乾燥補助液」と称されることもある）を用いて基板を昇華乾燥させる基板処理技術が提案されている（特許文献１等）。

特開２０２１－９９８８号公報

上記従来技術では、基板の表面（つまりパターン形成面）に昇華性物質の固化膜を形成した後で、基板の表面の中央部に向けて除湿された窒素ガスが吐出される。これにより、固化膜が昇華される。このとき、昇華性物質に由来する有機物が基板の周縁部に残ってしまうことがあった。このような残渣物の存在は基板処理の品質低下を招く主要因のひとつになる。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、昇華性物質を含む処理液を用いて基板の表面を乾燥させる際に、当該基板の周縁部での残渣の発生を抑制することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一の態様は、基板処理方法であって、パターンが形成された表面を上方に向けた水平姿勢の基板を保持しながら、溶媒に対して昇華性物質が溶けた処理液を基板の表面に供給して処理液の液膜を基板の表面に形成する液膜形成工程と、基板の表面上の処理液から溶媒を除去して昇華性物質の固化膜を形成する固化膜形成工程と、固化膜を昇華させて基板の表面から除去する昇華工程と、固化膜の昇華開始後でかつ固化膜の昇華完了前に基板の裏面の周縁部を経由して基板の表面の周縁部に残渣防止液を回り込ませることで、残渣防止液により基板の表面の周縁部での残渣発生を防止する残渣防止工程と、を備えることを特徴としている。

また、本発明の他の態様は、基板処理装置であって、パターンが形成された表面を上方に向けた水平姿勢の基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板の表面に、溶媒に対して昇華性物質が溶けた処理液を供給する処理液供給部と、基板の表面上の処理液から溶媒を除去して昇華性物質の固化膜を形成する固化膜形成部と、固化膜を昇華させて基板の表面から除去する昇華部と、基板保持部に保持された基板の裏面に対し、基板の表面の周縁部での残渣発生を防止するための残渣防止液を供給する残渣防止液供給部と、昇華部および残渣防止液供給部を制御する制御部と、を備え、制御部は、昇華部による固化膜の昇華開始後でかつ固化膜の昇華完了前に、基板の裏面の周縁部を経由して基板の表面の周縁部に残渣防止液が回り込むように残渣防止液供給部を制御することを特徴としている。

基板の表面に形成された昇華性物質の固化膜が昇華される際に、昇華性物質に由来する有機物の残渣が基板の表面の周縁部に付着する懸念がある。しかしながら、上記のように構成された発明では、基板の裏面の周縁部を経由して基板の表面の周縁部に残渣防止液が供給され、これによって基板の表面の周縁部での残渣の発生が防止される。

この発明によれば、昇華性物質を含む処理液を用いて基板の表面を乾燥させる際に、当該基板の周縁部での残渣の発生を効果的に抑制することができる。

本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を装備する基板処理システムの概略構成を示す平面図である。 図１に示す基板処理システムの側面図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の構成を示す部分断面図である。 図３に示す基板処理装置を制御する制御部の電気的構成を示すブロック図である。 スピンチャックおよびこれに関連する構成の平面図である。 図３の基板処理装置に装備された雰囲気遮断機構の要部を示す図である。 処理液供給部の構成を示す図である。 図３の基板処理装置で実行される基板処理の内容を示す図である。 ＩＰＡ置換以降における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。 本発明に係る基板処理装置の第２実施形態の構成を示す部分断面図である。 第２実施形態におけるＩＰＡ置換以降における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。

図１は本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を装備する基板処理システムの概略構成を示す平面図である。また、図２は図１に示す基板処理システムの側面図である。これらの図面は基板処理システム１００の外観を示すものではなく、基板処理システム１００の外壁パネルやその他の一部構成を除外することでその内部構造をわかりやすく示した模式図である。この基板処理システム１００は、例えばクリーンルーム内に設置され、一方主面のみに回路パターン等（以下「パターン」と称する）が形成された基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。そして、基板処理システム１００に装備される基板処理装置１において本発明に係る基板処理方法が実行される。本明細書では、基板の両主面のうちパターンが形成されているパターン形成面（一方主面）を「表面」と称し、その反対側のパターンが形成されていない他方主面を「裏面」と称する。

ここで、本実施形態における「基板」としては、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の各種基板を適用可能である。以下では主として半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。

図１に示すように、基板処理システム１００は、基板Ｗに対して処理を施す基板処理部１１０と、この基板処理部１１０に結合されたインデクサ部１２０とを備えている。インデクサ部１２０は、基板Ｗを収容するための容器Ｃ（複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）など）を複数個保持することができる容器保持部１２１と、この容器保持部１２１に保持された容器Ｃにアクセスして、未処理の基板Ｗを容器Ｃから取り出したり、処理済みの基板Ｗを容器Ｃに収納したりするためのインデクサロボット１２２を備えている。各容器Ｃには、複数枚の基板Ｗがほぼ水平な姿勢で収容されている。

インデクサロボット１２２は、装置筐体に固定されたベース部１２２ａと、ベース部１２２ａに対し鉛直軸まわりに回動可能に設けられた多関節アーム１２２ｂと、多関節アーム１２２ｂの先端に取り付けられたハンド１２２ｃとを備える。ハンド１２２ｃはその上面に基板Ｗを載置して保持することができる構造となっている。このような多関節アームおよび基板保持用のハンドを有するインデクサロボットは公知であるので詳しい説明を省略する。

基板処理部１１０は、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット１１１と、この基板搬送ロボット１１１を取り囲むように配置された複数の基板処理装置１とを備えている。具体的には、基板搬送ロボット１１１が配置された空間に面して複数の（この例では８つの）基板処理装置１が配置されている。これらの基板処理装置１に対して基板搬送ロボット１１１はランダムにアクセスして基板Ｗを受け渡す。一方、各基板処理装置１は基板Ｗに対して所定の処理を実行する。本実施形態では、これらの基板処理装置１は同一の機能を有している。このため、複数基板Ｗの並列処理が可能となっている。

図３は本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の構成を示す部分断面図である。また、図４は図３に示す基板処理装置を制御する制御部の電気的構成を示すブロック図である。なお、以下の説明便宜のために、各図には、鉛直方向Ｚと、基板処理部１１０およびインデクサ部１２０の配列方向Ｙとに直交する方向を「Ｘ方向」とするＸＹＺ直交座標軸が示されている。また、本実施形態では、各基板処理装置１に対して制御部４を設けているが、１台の制御部により複数の基板処理装置１を制御するように構成してもよい。また、基板処理システム１００全体を制御する制御ユニット（図示省略）により基板処理装置１を制御するように構成してもよい。

基板処理装置１は、内部空間２１を有するチャンバ２と、チャンバ２の内部空間２１に収容されて基板Ｗを保持するスピンチャック３とを備えている。図１および図３に示すように、チャンバ２の側面にシャッター２３が設けられている。シャッター２３にはシャッター開閉機構２２（図４）が接続されており、制御部４からの開閉指令に応じてシャッター２３を開閉させる。より具体的には、基板処理装置１では、未処理の基板Ｗをチャンバ２に搬入する際にシャッター開閉機構２２はシャッター２３を開き、基板搬送ロボット１１１のハンドによって未処理の基板Ｗがフェースアップ姿勢でスピンチャック３に搬入される。つまり、基板Ｗは表面Ｗｆを上方に向けた状態でスピンチャック３上に載置される。そして、当該基板搬入後に基板搬送ロボット１１１のハンドがチャンバ２から退避すると、シャッター開閉機構２２はシャッター２３を閉じる。そして、チャンバ２の内部空間２１内で後述のように薬液、ＤＩＷ、ＩＰＡ、昇華乾燥用の処理液（乾燥補助液）および窒素ガスが基板Ｗの表面Ｗｆに供給されて所望の基板処理が常温環境下で実行される。また、基板処理の終了後においては、シャッター開閉機構２２がシャッター２３を再び開き、基板搬送ロボット１１１のハンドが処理済の基板Ｗをスピンチャック３から搬出する。このように、本実施形態では、チャンバ２の内部空間２１が常温環境に保ちつつ基板処理を行う処理空間として機能する。なお、本明細書において「常温」とは、５℃～３５℃の温度範囲にあることを意味し、室温と同義である。

図５はスピンチャックおよびこれに関連する構成の平面図である。同図中のハッチングは以下に説明するように基板Ｗの裏面Ｗｂの周縁部（以下「裏面周縁部」という）に支持ピン３２の上部が当接していることを示し、ハッチングが付されていない支持ピン３２は上部が基板Ｗの裏面周縁部から鉛直下方に退避していることを示している。スピンチャック３は、図３および図５に示すように、鉛直方向Ｚに延びる回転軸線Ｃ１まわりに回転自在に設けられた円板状のスピンベース３１と、スピンベース３１の上面の周縁部に配置された複数の支持ピン３２とを備えている。複数の支持ピン３２は、上記回転軸線Ｃ１を中心とする円周上に等角度間隔で配置されている。各支持ピン３２を基板Ｗの裏面の周縁部に当接させることにより、スピンベース３１の上方で基板Ｗが水平姿勢で載置される。そして、遮断板５１から吹き付けられる不活性ガス（本実施形態では、窒素ガス）によって複数の支持ピン３２に押し付けられる。各支持ピン３２の上部と基板Ｗの裏面との間に生じる摩擦力によって、基板Ｗは支持ピン３２に支持されながらスピンチャック３に保持される。

また、本実施形態では、スピンチャック３は、図５の（ａ）欄に示すように、複数の支持ピン３２の全部を用いて基板Ｗを保持する状態（以下「チャックポジションＣＰ０」という）のみらず、次に説明するように、保持状態を切替え可能に構成されている。これは、後で詳述するように昇華工程を行っている間に残渣防止工程を実行することに対応したものである。各支持ピン３２は、上部を鉛直方向Ｚに昇降可能に構成されている。また、複数の支持ピン３２は２つの支持ピン群３２ａ、３２ｂに分けられている。第１支持ピン群３２ａを構成する支持ピン３２は、その上部を基板Ｗの裏面位置まで上昇させ、基板Ｗの裏面周縁部の一部である第１基板支持部位に当接することで基板Ｗを支持しながら保持する（図５の（ｂ）欄参照：チャックポジションＣＰ１）。このチャックポジションＣＰ１では、第２支持ピン群３２ｂを構成する支持ピン３２は、その上部を基板Ｗの裏面周縁部から下方に退避される。一方、チャックポジションＣＰ２では、第１支持ピン群３２ａを構成する支持ピン３２は、その上部を基板Ｗの裏面周縁部から下方に退避される。逆に、第２支持ピン群３２ｂを構成する支持ピン３２がその上部を基板Ｗの裏面位置まで上昇され、第１基板支持部位と異なる第２基板支持部位に当接することで基板Ｗを支持しながら保持する（図５の（ｃ）欄参照）。なお、各支持ピン３２において、上部を鉛直方向Ｚに昇降させるピン昇降機構については、例えば特開２０１１－２１１０９４号公報などに詳述されているため、ここでは、ピン昇降機構の構成については、説明を省略する。また、本実施形態では、いわゆる押付チャック方式を採用しているが、基板Ｗの端面と係合して保持する、いわゆるメカチャック方式を採用してもよいことが言うまでもない。

スピンチャック３では、中心軸３３が鉛直方向Ｚに延設されている。この中心軸３３は回転軸線Ｃ１まわりに回転自在にスピンベース３１の下面中央部に接続されている。この中心軸３３の下端部に対し、基板回転駆動機構３４が接続されている。このため、スピンチャック３に載置された基板Ｗを支持ピン３２により支持した状態で制御部４からの回転指令に応じて基板回転駆動機構３４のモータが作動すると、基板Ｗは回転軸線Ｃ１まわりに回転する。

また、中心軸３３の中央には、本発明の「残渣防止液」の一例に相当するＤＩＷを送り込むための配管と、窒素ガスを送り込むための配管とが設けられている。このため、このように基板Ｗを回転させた状態で、制御部４からの供給指令に応じて、中心軸３３に設けられた配管を介してＤＩＷ（残渣防止液）および窒素ガスが順次基板Ｗの裏面Ｗｂに供給される。また、基板Ｗの表面Ｗｆに対し、次に説明するように構成された雰囲気遮断機構５から薬液、ＩＰＡ、ＤＩＷ、処理液および窒素ガスが供給される。

図６は図３の基板処理装置に装備された雰囲気遮断機構の要部を示す図である。雰囲気遮断機構５は、図３に示すように、遮断板５１と、遮断板５１に一体回転可能に設けられた上スピン軸５２と、遮断板５１の中央部を上下方向に貫通する内挿軸５３とを有している。遮断板５１は基板Ｗとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板形状に仕上げられている。遮断板５１はスピンチャック３の支持ピン３２に支持された基板Ｗの表面Ｗｆから上方に間隔を空けて対向配置されている。このため、遮断板５１の裏面が基板Ｗの表面Ｗｆ全域に対向する円形の基板対向面５１ａとして機能する。

上スピン軸５２は遮断板５１の中心を通り鉛直に延びる回転軸線（基板Ｗの回転軸線Ｃ１と一致する軸線）まわりに回転可能に設けられている。上スピン軸５２は円筒形状を有している。上スピン軸５２の内周面は、上記回転軸線Ｃ１を中心とする円筒面に形成されている。上スピン軸５２の内部空間は、遮断板５１の貫通孔５１ｂに連通している。上スピン軸５２は、遮断板５１の上方で水平に延びる支持アーム５４に相対回転可能に支持されている。

図６に示すように、上スピン軸５２の中空部には、内挿軸５３が内挿されている。内挿軸５３には、５本の流体供給路が鉛直方向Ｚに延びるように形成されている。すなわち、４本の液体供給路５３ａ～５３ｄおよび低露点窒素ガスの通路となる中央気体供給路５３ｅが内挿軸５３に形成されている。液体供給路５３ａ～５３ｄおよび中央気体供給路５３ｅはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：polytetrafluoroethylene）からなる内挿軸５３にそれぞれ、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）製のチューブを回転軸線Ｃ１と平行な方向に挿入することによって形成されている。そして、液体供給路５３ａ～５３ｄおよび中央気体供給路５３ｅの下端がそれぞれ、第１液体吐出口～第４液体吐出口および中央気体吐出口となってスピンチャック３に支持された基板Ｗの表面Ｗｆと対向している。

また、図６に示すように、上スピン軸５２の内壁面と内挿軸５３の外壁面との間に形成される空間部分が環状気体供給路５３ｆを構成している。この環状気体供給路５３ｆの下端が環状の気体吐出口となっている。つまり、雰囲気遮断機構５には、基板表面Ｗｆの中央部に向けて低露点窒素ガスを吐出する中央気体吐出口のほかに環状気体吐出口が、第１液体吐出口～第４液体吐出口および中央気体吐出口に対して径方向外側に、しかも第１液体吐出口～第４液体吐出口および中央気体吐出口を取り囲むようにして設けられている。このように、２種類の気体吐出口が雰囲気遮断機構５に設けられることで、互いに流量が異なる低露点窒素ガスを各気体吐出口から吐出させることが可能となっている。

このように構成された内挿軸５３は、支持アーム５４に対して回転不能な状態で支持アーム５４によって支持されている。また、内挿軸５３は、遮断板５１、上スピン軸５２、および支持アーム５４と一体的に昇降可能となっている。

遮断板５１には、電動モータ等を含む構成の遮断板回転駆動機構５５（図４）が結合されている。遮断板回転駆動機構５５は制御部４からの回転指令に応じて遮断板５１および上スピン軸５２を支持アーム５４に対して回転軸線Ｃ１まわりに回転させる。また、支持アーム５４には遮断板昇降駆動機構５６が結合されている。遮断板昇降駆動機構５６は制御部４からの昇降指令に応じて遮断板５１、上スピン軸５２および内挿軸５３を支持アーム５４と一体的に鉛直方向Ｚに昇降する。より具体的には、遮断板昇降駆動機構５６は、基板対向面５１ａがスピンチャック３に保持されている基板Ｗの表面Ｗｆに近接して表面Ｗｆの上方空間を周辺雰囲気から実質的に遮断する遮断位置（図３に示す位置）と、遮断位置よりも大きく上方に退避した退避位置の間で昇降させる。

内挿軸５３の上端部には、薬液供給ユニット６１、リンス液供給ユニット６２、有機溶剤供給ユニット６３、処理液供給ユニット６４、中央気体供給ユニット６５および環状気体供給ユニット６６が接続されている。また、スピンチャック３の中心軸３３には、裏面気体供給ユニット６７および残渣防止液供給ユニット６８が接続されている。

薬液供給ユニット６１は、内挿軸５３に設けられた第１液体供給路５３ａに接続された薬液配管６１１と、薬液配管６１１に介装されたバルブ６１２とを有している。薬液配管６１１は薬液の供給源と接続されている。本実施形態では、薬液は基板Ｗの表面Ｗｆを洗浄する機能を有しておればよく、例えば酸性薬液として例えばフッ酸（ＨＦ）、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸のうちの少なくとも１つを含む薬液を用いることができる。また、アルカリ薬液としては、例えばアンモニアおよび水酸基のうちの少なくとも１つを含む薬液を用いることができる。なお、本実施形態では、薬液としてフッ酸を用いている。このように、第１液体供給路５３ａの下端、つまり第１液体吐出口が薬液吐出口として機能する。このため、制御部４からの開閉指令に応じてバルブ６１２が開かれると、フッ酸薬液が内挿軸５３に供給され、第１液体供給路５３ａの薬液吐出口から基板Ｗの表面中央部に向けて吐出される。

リンス液供給ユニット６２は、内挿軸５３に設けられた第２液体供給路５３ｂに接続されたリンス液配管６２１と、リンス液配管６２１に介装されたバルブ６２２とを有している。リンス液配管６２１はリンス液の供給源と接続されている。このように、第２液体供給路５３ｂの下端、つまり第２液体吐出口がリンス液吐出口として機能する。本実施形態では、リンス液としてＤＩＷを用いており、制御部４からの開閉指令に応じてバルブ６２２が開かれると、ＤＩＷが内挿軸５３に供給され、第２液体供給路５３ｂのリンス液吐出口から基板Ｗの表面中央部に向けて吐出される。なお、リンス液としては、ＤＩＷ以外に、例えば炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかを用いてもよい。

有機溶剤供給ユニット６３は、窒素ガスよりも比重が大きくかつ水よりも低い表面張力を有する低表面張力液体としての有機溶剤を供給するためのユニットである。有機溶剤供給ユニット６３は、内挿軸５３に設けられた液体供給路５３ｂに接続された有機溶剤配管６３１と、有機溶剤配管６３１に介装されたバルブ６３２とを有している。有機溶剤配管６３１は有機溶剤の供給源と接続されている。このように、第３液体供給路５３ｃの下端、つまり第３液体吐出口が低表面張力液体吐出口として機能する。本実施形態では、有機溶剤としてＩＰＡが用いられており、制御部４からの開閉指令に応じてバルブ６３２が開かれると、ＩＰＡが内挿軸５３に供給され、第３液体供給路５３ｃの低表面張力液体吐出口から基板Ｗの表面中央部に向けて吐出される。なお、有機溶剤としては、ＩＰＡ以外に、例えばメタノール、エタノール、アセトン、ＥＧ（エチレングリコール）およびＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を用いることができる。また、有機溶剤としては、単体成分のみからなる場合だけでなく、他の成分と混合した液体であってもよい。例えばＩＰＡとアセトンの混合液であってもよいし、ＩＰＡとメタノールの混合液であってもよい。

処理液供給ユニット６４は、スピンチャック３に保持されている基板Ｗを乾燥させる際の乾燥補助液として機能する昇華乾燥用の処理液を基板Ｗの表面Ｗｆに供給するユニットである。処理液供給ユニット６４は、内挿軸５３に設けられた液体供給路５３ａに接続された処理液配管６４１と、処理液配管６４１に介装されたバルブ６４２とを有している。処理液配管６４１は上記した昇華乾燥用の処理液の供給源として機能する処理液供給部と接続されている。このように、第４液体供給路５３ｄの下端、つまり第４液体吐出口が処理液吐出口として機能する。

図７は処理液供給部の構成を示す図である。同図中の符号ＦＢ、ＣＣはそれぞれ「流体ボックス」および「キャビネット」を示している。また、本実施形態では、処理液配管６４１が処理液供給部４００の流体ボックスＦＢ内に延設されるとともに、流体ボックスＦＢ内でバルブ６４２が処理液配管６４１に取り付けられ、処理液の供給／供給停止を切り替え可能となっている。

処理液供給部４００は、処理液の原液としてシクロヘキサノンオキシム溶液を貯留する原液タンク４０１と、原液に含まれる溶媒と同一名称の溶媒（本実施形態ではＩＰＡ）を希釈液として貯留する希釈液タンク４０５とを有している。原液タンク４０１は、第１個別配管４０２によって、ミキシングバルブ４０９の第１個別流路４１２に接続されている。一方、希釈液タンク４０５は、第２個別配管４０６によって、ミキシングバルブ４０９の第２個別流路４１３に接続されている。

原液タンク４０１内の原液は、第１個別配管４０２に介装された第１ポンプ４０３によってミキシングバルブ４０９に送られる。原液タンク４０１からミキシングバルブ４０９に送られる原液の流量は、第１個別配管４０２の内部を開閉する第１電動バルブ４０４によって変更可能となっている。また同様に、希釈液タンク４０５内の希釈液は、第２個別配管４０６に介装された第２ポンプ４０７によってミキシングバルブ４０９に送られる。希釈液タンク４０５からミキシングバルブ４０９に送られる希釈液の流量は、第２個別配管４０６の内部を開閉する第２電動バルブ４０８によって変更可能となっている。

本実施形態では、第１電動バルブ４０４および第２電動バルブ４０８はいずれも電動ニードルバルブである。ここで、第１電動バルブ４０４および第２電動バルブ４０８の少なくとも一方は、電動ニードルバルブ以外の電動バルブであってもよい。なお、電動ニードルバルブの構成は周知であるため詳しい説明を省略するが、電動バルブ４０４、４０８の開閉および開度は制御部４により制御される。

ミキシングバルブ４０９は、図７に示すように、第１個別流路４１２および第２個別流路４１３に加えて、第１個別流路４１２での液体の逆流を防止する第１チェックバルブ４１０と、第２個別流路４１３での液体の逆流を防止する第２チェックバルブ４１１と、第１個別流路４１２および第２個別流路４１３の下流端に接続された集合流路４１４とを有している。このため、制御部４により第１電動バルブ４０４および第２電動バルブ４０８の両方が開かれると、原液および希釈液は、ミキシングバルブ４０９の集合流路４１４内を下流に流れながら互いに混ざり合う（流動混合工程）。これにより、原液（シクロヘキサノンオキシム溶液）が希釈液（ＩＰＡ）で希釈され、所望濃度の処理液が作成される。

ミキシングバルブ４０９の集合流路４１４は処理液配管６４１に接続されている。また、処理液配管６４１では、図７に示すように、処理液を撹拌するインラインミキサー４１５がバルブ６４２の上流側に介装されている。インラインミキサー４１５は処理液配管６４１に介装されたパイプ４１５ｐを有している。また、パイプ４１５ｐ内には撹拌フィン４１５ｆが配置されている。撹拌フィン４１５ｆは液体の流通方向に延びる軸線まわりに捩れた構造を有している。このため、インラインミキサー４１５はスタティックミキサーとして機能する。つまり、処理液供給部４００では、原液タンク４０１および希釈液タンク４０５から供給された原液および希釈液はミキシングバルブ４０９で混合され、その後、インラインミキサー４１５でさらに混合される。これにより、昇華性物質および溶媒が均一に混ざり合う。

処理液供給部４００は、処理液配管６４１から分岐した分岐配管４１６を含む。分岐配管４１６の上流端は、処理液配管６４１に接続されている。処理液配管６４１内の一部の処理液は、分岐配管４１６の上流端を通過し、内挿軸５３に供給される。一方、処理液配管６４１内の残りの処理液は、分岐配管４１６の上流端から分岐配管４１６内に流入する。分岐配管４１６の下流端は、補充タンク４２０に接続されている。分岐配管４１６の下流端は、他の基板処理装置１に設けられた処理液配管６４１に接続されていてもよいし、排液装置（図示省略）に接続されていてもよい。

処理液供給部４００は、処理液配管６４１から分岐配管４１６に流れる処理液の流量を変更する流量調整バルブ４１８を備えていてもよい。流量調整バルブ４１８は制御部４により開度調整可能となっている。このため、処理液配管６４１から分岐配管４１６に流れる処理液の流量は、流量調整バルブ４１８の開度に応じて変更される。処理液供給部４００は、流量調整バルブ４１８に代えて、直径が分岐配管４１６の内径よりも小さい孔が形成されたオリフィス板を備えていてもよい。この場合、処理液は、オリフィス板の孔の面積に応じた流量で、処理液配管６４１から分岐配管４１６に流れる。

処理液供給部４００は、処理液における昇華性物質の濃度を測定する溶液濃度計４１７を備えている。図７では、溶液濃度計４１７は分岐配管４１６に介装されている。ただし、溶液濃度計４１７の配設位置はこれに限定されるものではなく、ミキシングバルブ４０９の下流であれば、任意である。例えば溶液濃度計４１７をインラインミキサー４１５の上流または下流に配置してもよいし、内挿軸５３に配置してもよい。もしくは、内挿軸５３から吐出された処理液の濃度を、溶液濃度計４１７に測定させてもよい。

溶液濃度計４１７は、光学濃度計である。溶液濃度計４１７は、光学濃度計以外の濃度計であってもよい。制御部４は溶液濃度計４１７の検出値に基づいて原液および希釈液の混合比、つまり、原液に対する希釈液の割合を変更する。具体的には、制御部４は、溶液濃度計４１７の検出値に基づいて第１電動バルブ４０４および第２電動バルブ４０８の少なくとも一方の開度を変更する。これにより、処理液に含まれる昇華性物質の割合が増加または減少し、処理液中における昇華性物質（シクロヘキサノンオキシム）の濃度が設定濃度範囲内の値に調整される。なお、濃度範囲については後で詳述する。

処理液供給部４００は、原液タンク４０１内に供給される補充液を貯留する補充タンク４２０を備えていてもよい。補充タンク４２０は、補充配管４２１によって原液タンク４０１に接続されている。補充タンク４２０内の補充液は、補充配管４２１に介装された補充ポンプ４２２によって原液タンク４０１に送られる。補充液はシクロヘキサノンオキシム溶液である。補充液における昇華性物質の濃度は、原液における昇華性物質の濃度よりも低い。

処理液供給部４００は、補充タンク４２０内に溶媒（ＩＰＡ）を供給する溶媒配管４２３と、溶媒配管４２３の内部を開閉する溶媒バルブ４２４とを備えている。処理液供給部４００は、さらに、補充タンク４２０内の補充液を循環させる循環配管４２５と、補充タンク４２０内の補充液を循環配管４２５に送る循環ポンプ４２６と、循環配管４２５内の補充液における昇華性物質の濃度を測定する循環濃度計４２７とを備えている。循環配管４２５の上流端および下流端は、補充タンク４２０に接続されている。

処理液配管６４１から分岐した分岐配管４１６の下流端は、補充タンク４２０に接続されている。処理液配管６４１内を流れる処理液は、分岐配管４１６を介して補充タンク４２０に供給され、補充タンク４２０内の補充液と混ざる。処理液の濃度は、原液における昇華性物質の濃度よりも低い。補充タンク４２０内の補充液における昇華性物質は、循環濃度計４２７によって検出される。補充液における昇華性物質の濃度が基準濃度より高い場合、制御部４は、溶媒バルブ４２４を開き、溶媒（ＩＰＡ）を補充タンク４２０内に供給する。これにより、補充液における昇華性物質の濃度が低下し、基準濃度に調整される。

原液タンク４０１内の原液には、昇華性物質と溶媒とが含まれる。溶媒が原液から蒸発すると、原液における昇華性物質の濃度が上昇し、昇華性物質が析出するかもしれない。この場合、第１個別配管４０２の上流端が昇華性物質の固体で詰まり、原液が第１個別配管４０２を流れないもしくは殆ど流れなくなる可能性がある。補充タンク４２０内の補充液を原液タンク４０１に供給すれば、原液における昇華性物質の濃度を飽和濃度未満に維持することができ、昇華性物質の析出を防止できる。

補充タンク４２０から原液タンク４０１への補充液の供給は、定期的に行われてもよいし、原液タンク４０１内の原液が第１個別配管４０２に送られた回数に応じて行われてもよい。もしくは、原液タンク４０１内の原液における昇華性物質の濃度を濃度計で測定し、濃度計の検出値に応じて補充タンク４２０から原液タンク４０１に補充液を供給してもよい。いずれの場合も、原液タンク４０１内の原液が補充液で薄まるので、第１個別配管４０２の上流端が昇華性物質の固体で詰まることを防止できる。

図３に戻って説明を続ける。上記のようにして処理液が内挿軸５３に向けて送液されると、第４液体供給路５３ｄの処理液吐出口から基板Ｗの表面中央部に向けて吐出される。

中央気体供給ユニット６５は、内挿軸５３に設けられた中央気体供給路５３ｅに接続された気体供給配管６５１と、気体供給配管６５１を開閉するバルブ６５２とを有している。気体供給配管６５１は気体の供給源と接続されている。本実施形態では、気体として除湿された窒素ガスが用いられており、制御部４からの開閉指令に応じてバルブ６５２が開かれると、窒素ガスが内挿軸５３に供給され、中央気体供給路５３ｅの下端、つまり中央気体吐出口から基板Ｗの表面中央部に向けて吹き付けられる。なお、気体としては、窒素ガス以外に、除湿されたアルゴンガスなどの不活性ガスを用いてもよい。この点については、環状気体供給ユニット６６および裏面気体供給ユニット６７においても同様である。

環状気体供給ユニット６６は、内挿軸５３に設けられた環状気体供給路５３ｆに接続された気体供給配管６６１と、気体供給配管６６１を開閉するバルブ６６２とを有している。気体供給配管６６１は、中央気体供給ユニット６５と同様に、気体の供給源と接続されており、制御部４からの開閉指令に応じてバルブ６６２が開かれると、窒素ガスが内挿軸５３に供給され、環状気体供給路５３ｆの下端、つまり環状気体吐出口から基板Ｗの表面に向けて吹き付けられる。

裏面気体供給ユニット６７は、スピンチャック３の中心軸３３に接続された気体供給配管６７１と、気体供給配管６７１を開閉するバルブ６７２とを有している。気体供給配管６７１は、中央気体供給ユニット６５と同様に、気体の供給源と接続されており、制御部４からの開閉指令に応じてバルブ６７２が開かれると、窒素ガスが中心軸３３に供給され、中心軸３３に挿通された配管の上端部、つまり気体吐出口から基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて吹き付けられる。

残渣防止液供給ユニット６８は、スピンチャック３の中心軸３３に接続された残渣防止液配管６８１と、残渣防止液配管６８１に介装されたバルブ６８２とを有している。残渣防止液配管６８１は残渣防止液の供給源と接続されている。本実施形態では、残渣防止液としてＤＩＷを用いており、制御部４からの開閉指令に応じてバルブ６８２が開かれると、ＤＩＷが中心軸３３に供給され、中心軸３３に挿通された配管の上端部、つまり液体吐出口から基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて供給される。このＤＩＷは基板Ｗの裏面Ｗｂを伝って裏面周縁部に流動し、裏面周縁部を経由して基板Ｗの表面Ｗｆの周縁部（以下「表面周縁部」という）に残渣防止液として回り込む。ここで、残渣防止液の回り込み位置は基板Ｗの回転数と密接に関連している。つまり、基板Ｗの回転数が低いと、残渣防止液が基板Ｗの表面周縁部を超えて基板Ｗの表面Ｗｆの中央側に到達することがある。逆に、基板Ｗの回転数が高いと、残渣防止液の回り込みが発生せず、基板Ｗの表面周縁部に残渣防止液が供給されないことがある。そこで、本実施形態では、基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて供給されるＤＩＷの単位時間当たりの流量に応じて基板Ｗの回転数が制御される。この点については、後で詳述する。なお、本実施形態では、残渣防止液としては、ＤＩＷ以外に、希釈した水酸化アンモニウム（ｄＮＨ4ＯＨ）やＳＣ１液を用いてもよい。

基板処理装置１では、スピンチャック３を取り囲むように、排気桶８０が設けられている。また、スピンチャック３と排気桶８０との間に配置された複数のカップ８１，８２（第１カップ８１および第２カップ８２）と、基板Ｗの周囲に飛散した処理液を受け止める複数のガード８４～８６（第１ガード８４～第３ガード８６）とが設けられている。また、ガード８４～８６に対してガード昇降駆動機構８７～８９（第１～第３ガード昇降駆動機構８７～８９）がそれぞれ連結されている。ガード昇降駆動機構８７～８９はそれぞれ制御部４からの昇降指令に応じてガード８４～８６を独立して昇降する。なお、第１ガード昇降駆動機構８７の図３への図示は省略されている。また、３つのガードのうち第２ガード８５が処理液のスピンコート時（後で説明する液膜形成工程）に基板Ｗの周端面に対向する。したがって、基板Ｗから振り切られた処理液が第２ガード８５で捕集され、第２カップ８２で回収される。

制御部４は、ＣＰＵ等の演算ユニット、固定メモリデバイス、ハードディスクドライブ等の記憶ユニット、および入出力ユニットを有している。記憶ユニットには、演算ユニットが実行するプログラムが記憶されている。そして、制御部４は上記プログラムにしたがって装置各部を制御することで、溶媒（ＩＰＡ）に対して昇華性物質（シクロヘキサノンオキシム）が溶けた処理液を用いて図８に示す基板処理を実行する。

図８は図３の基板処理装置で実行される基板処理の内容を示す図である。同図では、左側に一の基板処理装置１で実行される基板処理のフローチャートが示されている。また、右側上段、右側中段および右側下段にそれぞれ昇華開始時、昇華途中の残渣除去時および昇華完了時における動作が模式的に図示されるとともに、基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅの一部を拡大して図示している。ただし、理解容易の目的で、必要に応じて各部の寸法や数などを誇張または簡略化して描いている。

基板処理システム１００における処理対象は、例えばシリコンウエハであり、パターン形成面である表面Ｗｆに凹凸状のパターンＰＴが形成されている。また、パターンＰＴは、微細なトレンチにより形成されたライン状のパターンが繰り返し並ぶものであってもよい。また、パターンＰＴは、薄膜に、複数の微細穴（ボイド（void）またはポア（pore））を設けることにより形成されていてもよい。パターンＰＴは、たとえば絶縁膜を含む。また、パターンＰＴは導体膜を含んでいてもよい。より具体的には、パターンＰＴは、複数の膜を積層した積層膜により形成されており、さらには、絶縁膜と導体膜とを含んでいてもよい。パターンＰＴは単層膜で構成されるパターンであってもよい。絶縁膜はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜であってもよい。また、導体膜は、低抵抗化のための不純物を導入したアモルファスシリコン膜であってもよいし、金属膜（例えばＴｉＮ膜）であってもよい。また、パターンＰＴは、フロントエンドで形成されたものであってもよいし、バックエンドで形成されたものであってもよい。さらに、パターンＰＴは、疎水性膜であってもよいし、親水性膜であってもよい。親水性膜として例えばＴＥＯＳ膜（シリコン酸化膜の一種）が含まれる。

図８に示す各工程は、特に明示しないかぎり、大気圧環境下で処理される。ここで、大気圧環境とは標準大気圧（１気圧、１０１３ｈＰａ）を中心に、０．７気圧以上１．３気圧以下の環境のことを指す。特に、基板処理システム１００が陽圧となるクリーンルーム内に配置される場合には、基板Ｗの表面Ｗｆの環境は、１気圧よりも高くなる。

未処理の基板Ｗが基板処理装置１に搬入される前においては、制御部４が装置各部に指令を与えて基板処理装置１は初期状態にセットされる。すなわち、シャッター開閉機構２２によりシャッター２３（図１）は閉じられている。基板回転駆動機構３４によりスピンチャック３は基板Ｗのローディングに適した位置に位置決め停止されるとともに、全支持ピン３２は上昇し、スピンチャック３はチャックポジションＣＰ０（図５の（ａ）欄参照）となっている。遮断板５１は遮断板昇降駆動機構５６により退避位置に位置決めされるとともに、遮断板回転駆動機構５５による遮断板５１の回転は停止されている。ガード８４～８６はいずれも下方に移動して位置決めされている。さらに、バルブ６１２、６２２、６３２、６４２、６５２、６６２、６７２、６８２はいずれも閉じられている。

未処理の基板Ｗが基板搬送ロボット１１１により搬送されてくると、シャッター２３が開く。シャッター２３の開成に合わせて基板Ｗは基板搬送ロボット１１１によりチャンバ２の内部空間２１に搬入され、表面Ｗｆを上方に向けた状態でスピンチャック３に受け渡される（ステップＳ１：基板の搬入）。

基板Ｗの搬入に続いて、基板搬送ロボット１１１がチャンバ２の外に退避し、さらにシャッター２３が再び閉じた後、制御部４はバルブ６５２、６６２を開く。これにより、窒素ガスが基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に供給され、複数の支持ピン３２に押し付けられる。こうして、基板Ｗは支持ピン３２に支持されながらスピンチャック３に保持される。また、制御部４はバルブ６７２を開く。これにより、窒素ガスが基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に供給される。

こうして基板Ｗが保持されると、制御部４は基板回転駆動機構３４のモータを制御してスピンチャック３の回転速度（回転数）を、所定の処理速度（約１０～３０００ｒｐｍの範囲内で、例えば８００～１２００ｒｐｍ）まで上昇させ、その処理速度に維持させる。また、制御部４は、遮断板昇降駆動機構５６を制御して、遮断板５１を退避位置から下降させて遮断位置に配置する（ステップＳ２）。また、制御部４は、ガード昇降駆動機構８７～８９を制御して第１ガード８４～第３ガード８６を上位置に上昇させることにより、第１ガード８４を基板Ｗの周端面に対向させる。

基板Ｗが予め設定した回転数に達すると、次いで、制御部４はバルブ６１２を開く。これにより、内挿軸５３の薬液吐出口から薬液（本実施形態ではＨＦ）が吐出され、基板Ｗの表面Ｗｆに供給される。基板Ｗの表面Ｗｆ上では、ＨＦが基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの周縁部に移動する。これにより、基板Ｗの表面Ｗｆの全体がＨＦによる薬液洗浄を受ける（ステップＳ３）。このとき、基板Ｗの周縁部に達したＨＦは基板Ｗの周縁部から基板Ｗの側方に排出され、第１ガード８４の内壁に受け止められ、図示を省略する排液経路に沿って機外の廃液処理設備に送られる。このＨＦ供給による薬液洗浄は予め定められた洗浄時間だけ継続され、それを経過すると、制御部４はバルブ６１２を閉じて、内挿軸５３からのＨＦの吐出を停止する。

薬液洗浄に続いて、リンス液（ＤＩＷ）によるリンス処理が実行される（ステップＳ４）。このＤＩＷリンスでは、制御部４は第１ガード８４～第３ガード８６の位置を維持しながら、バルブ６２２を開く。これにより、薬液洗浄処理を受けた基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に対して内挿軸５３のリンス液吐出口からＤＩＷがリンス液として供給される。すると、ＤＩＷが基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの周縁部に移動する。これにより、基板Ｗ上に付着しているＨＦがＤＩＷによって洗い流される。このとき、基板Ｗの周縁部から排出されたＤＩＷは、基板Ｗの周縁部から基板Ｗの側方に排出され、ＨＦと同様にして機外の廃液処理設備に送られる。このＤＩＷリンスは予め定められたリンス時間だけ継続され、それを経過すると、制御部４はバルブ６２２を閉じて、内挿軸５３からのＤＩＷの吐出を停止する。

ＤＩＷリンスの完了後、ＩＰＡ置換工程（ステップＳ５）、液膜形成工程（ステップＳ６）、固化膜形成工程（ステップＳ７）、昇華工程（ステップＳ８）および残渣防止工程（ステップＳ９）が実行される。これらの工程を実行するため、本実施形態では、制御部４は図９に示すように装置各部を制御する。以下、図８および図９を参照しつつ、上記ステップＳ５～Ｓ９について、詳述する。

図９はＩＰＡ置換以降における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。同図において、「表面側中央Ｎ２」、「裏面側Ｎ２」および「表面側環状Ｎ２」は、窒素ガスの供給流量に関するものである。つまり、
表面側中央Ｎ２は、雰囲気遮断機構５の中央気体吐出口から基板Ｗの表面中央部に向けて供給される窒素ガスの流量を示し、
裏面側Ｎ２は、スピンチャック３の気体吐出口から基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて供給される窒素ガスの流量を示し、
表面側環状Ｎ２は、雰囲気遮断機構５の環状気体吐出口から基板Ｗの表面中央部に向けて供給される窒素ガスの流量を示している。

ＩＰＡ置換工程は、ＤＩＷよりも表面張力の低い有機溶剤（本実施形態ではＩＰＡ）を用いて行われる。ＩＰＡ置換の開始時点（タイミングＴ１）では、制御部４は、ガード昇降駆動機構８７、８８を制御して第１ガード８４および第２ガード８５を下位置に下降させることにより、第３ガード８６を基板Ｗの周端面に対向させる。また、制御部４は、気体供給ユニット６５～６７を制御して雰囲気遮断機構５の中央気体吐出口、スピンチャック３の気体吐出口および雰囲気遮断機構５の環状気体吐出口から、それぞれ流量Ｆ１１、Ｆ２１、Ｆ３１の窒素ガスを基板Ｗに供給し続ける。また、制御部４は、処理液および残渣防止液の供給を停止させる。また、制御部４は、遮断板昇降駆動機構５６を制御して、遮断板５１を退避位置に配置させる。これらの設定はＩＰＡ置換を実行する間、維持される。特に、スピンチャック３の気体吐出口から基板Ｗの裏面Ｗｂへの窒素ガスの供給は、昇華完了まで継続される。

制御部４は、ＩＰＡ置換を実行するために、基板回転駆動機構３４および遮断板回転駆動機構５５を制御して静止状態の基板Ｗおよび遮断板５１を同期して回転数Ｒ２で回転させる。制御部４はバルブ６３２を開く。これに応じて、雰囲気遮断機構５の低表面張力液体吐出口からＩＰＡが低表面張力液として基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に供給される。基板Ｗの表面Ｗｆに供給されたＩＰＡは、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの表面Ｗｆの全域に広がる。これにより、基板Ｗの表面Ｗｆの全域において、当該表面Ｗｆに付着しているＤＩＷ（リンス液）がＩＰＡによって置換される。なお、基板Ｗの表面Ｗｆを移動するＩＰＡは、基板Ｗの周縁部から基板Ｗの側方に排出され、第３ガード８６の内壁に受け止められ、図示を省略する回収経路に沿って回収設備に送られる。このＩＰＡ置換は予め定められた置換時間だけ継続され、それを経過すると、制御部４はバルブ６３２を閉じて、低表面張力液体吐出口からのＩＰＡの吐出を停止する（タイミングＴ２）。

このタイミングＴ２で、処理液の液膜を形成する液膜形成工程（ステップＳ６）が開始される。制御部４は、第２ガード昇降駆動機構８８を制御して第２ガード８５を上位置に上昇させることにより、第２ガード８５を基板Ｗの周端面に対向させる。また、制御部４は、バルブ６５２を閉じる。これにより、中央気体吐出口から基板Ｗの表面中央部への窒素ガスの供給が停止される。一方、環状気体吐出口から基板Ｗの表面中央部への窒素ガスの供給は継続される。こうして基板Ｗの表面Ｗｆへの窒素ガスの供給量が減少された状態で、制御部４は、所定時間（＝Ｔ３－Ｔ２）だけバルブ６４２を開く。これにより、ＩＰＡが付着している基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に向けて雰囲気遮断機構５の処理液吐出口から処理液が乾燥補助液として吐出され、基板Ｗの表面Ｗｆに供給される。基板Ｗの表面Ｗｆ上の処理液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの表面Ｗｆの全域に広がる。これにより、基板Ｗの表面Ｗｆの全域において、当該表面Ｗｆに付着しているＩＰＡが処理液によって置換され、表面Ｗｆに処理液の液膜が形成される。なお、基板Ｗから振り切られた処理液は第２ガード８５で捕集され、第２カップ８２で回収される。

このタイミングＴ３で、制御部４は、バルブ６６２を閉じる。これにより、環状気体吐出口から基板Ｗの表面中央部への窒素ガスの供給も停止される。そして、制御部４は、基板回転駆動機構３４および遮断板回転駆動機構５５を制御して基板Ｗおよび遮断板５１の回転数を回転数Ｒ２から回転数Ｒ３に増速させ、余分な処理液を飛散させて液膜の厚みをコントロールする（スピンオフ処理）。タイミングＴ４でスピンオフ処理が完了すると、制御部４は、基板回転駆動機構３４および遮断板回転駆動機構５５を制御して基板Ｗおよび遮断板５１の回転数を回転数Ｒ３から回転数Ｒ１（＜Ｒ２）に減速する。そして、制御部４は、一定時間（＝Ｔ６－Ｔ４）だけ減速状態を維持される。これにより、基板Ｗの表面Ｗｆに形成されたパターンＰＴのうち隣接する２個の凸部ＰＴ１の間、つまりパターンＰＴの内部に処理液が充填される（処理液の充填）。この充填処理中のタイミングＴ５で、制御部４は、遮断板昇降駆動機構５６を制御して、遮断板５１を退避位置から遮断位置（図３に示す位置）に下降させる。

こうして、次の固化膜形成工程の準備が完了すると、制御部４はバルブ６６２を開く。これにより、除湿された窒素ガスが雰囲気遮断機構５の環状気体吐出口から流量Ｆ１２（＞Ｆ１１）で基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に供給される。その結果、パターンＰＴの内部にシクロヘキサノンオキシムの固化膜ＳＦが形成される（ステップＳ７）。

次いで、制御部４は昇華工程を実行する（ステップＳ８）。より具体的には、制御部４は、昇華工程の開始（タイミングＴ７）で、第２ガード昇降駆動機構８８を制御して第２ガード８５を下位置に下降させることにより、第３ガード８６を基板Ｗの周端面に対向させる。また、制御部４は基板Ｗおよび遮断板５１の回転数を固化膜形成工程（ステップＳ７）の回転数Ｒ３よりも高い回転数Ｒ４に増速させる。基板Ｗの回転に伴って、固化膜ＳＦと、その周囲の雰囲気との接触速度が増大する。これにより、固化膜ＳＦの昇華を促進させることができ、短期間のうちに固化膜ＳＦを昇華させることができる。ただし、遮断板５１の回転は昇華工程の必須構成ではなく、任意構成である。

また、昇華の開始時点においては、制御部４は固化膜ＳＦの形成から継続してバルブ６５２、６６２、６７２をそれぞれ閉状態、開状態および開状態に維持し、図８の右上段に示すように、回転状態の基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に向けて環状気体吐出口から除湿された窒素ガスが吐出されるとともに、基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて窒素ガスが吐出される。これにより、基板Ｗの表面Ｗｆと遮断板５１の基板対向面５１ａとに挟まれた遮断空間を低湿度状態に保ちながら、昇華工程が開始される（ステップＳ８－１）。この昇華工程では、固化膜ＳＦの昇華に伴って昇華熱が奪われ、固化膜ＳＦがシクロヘキサノンオキシムの凝固点（融点）以下に維持される。そのため、固化膜ＳＦを構成する昇華性物質、つまりシクロヘキサノンオキシムが融解することを効果的に防止できる。これにより、基板Ｗの表面ＷｆのパターンＰＴの間に液相が存在しないので、パターンＰＴの倒壊の問題を緩和しながら、基板Ｗを乾燥させることができる。

こうした昇華工程は、基板Ｗの種類に応じて予め設定されたレシピにしたがって所定時間（＝Ｔ１０－Ｔ７）だけ継続される。つまり、タイミングＴ１０に達するまで昇華工程を継続した後、制御部４は装置各部を制御して固化膜ＳＦの昇華を完了する（ステップＳ８－２）。この固化膜ＳＦの昇華中に、既述のように昇華性物質に由来する有機物が基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅに残ってしまうことがある。

そこで、本実施形態では、昇華工程を実行している途中で、残渣防止工程(ステップＳ９）が実行される。制御部４は、特に昇華工程の後半のタイミングＴ８において、基板回転駆動機構３４および遮断板回転駆動機構５５を制御して基板Ｗおよび遮断板５１の回転数を回転数Ｒ４から回転数Ｒ３に減速する。そして、制御部４は、残渣除去期間（＝Ｔ９－Ｔ８）の間、減速状態を維持するとともにバルブ６８２を開く。これによって、ＤＩＷが中心軸３３に供給され、液体吐出口から基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて供給される。しかも、基板Ｗの回転数が回転数Ｒ３に調整されることで、上記ＤＩＷは基板Ｗの裏面Ｗｂを伝って裏面周縁部に流動し、さらに裏面周縁部を経由して基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅに残渣防止液として回り込む。なお、この残渣防止液の回込を円滑に行うために、本実施形態ではＩＰＡ置換工程（ステップＳ５）まで基板Ｗは親水性であるのが望ましい。

ここで、基板Ｗの回転数を回転数Ｒ３に減速した理由は、昇華工程に適した回転数Ｒ４に維持すると、ＤＩＷ（残渣防止液）の回り込みが発生せず、基板Ｗの表面周縁部に供給されないからである。また、基板Ｗの回転数を液膜形成時の回転数Ｒ１、Ｒ２まで減速すると、ＤＩＷが基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅを超えて基板Ｗの表面Ｗｆの中央側に到達しまう。そこで、本実施形態では、これらを考慮して回転数Ｒ３に設定している。

また、残渣除去期間中に、制御部４は、スピンチャック３のピン昇降機構（図示省略）を制御することで、チャックポジションを順次切り替える。このポジション切替を行う理由は、残渣除去期間中のいずれかで支持ピン３２を必ず１回、基板Ｗの裏面Ｗｂから離間させ、当該支持ピン３２と基板Ｗの裏面Ｗｂとの間を介してＤＩＷを表面周縁部Ｗｆｅに回り込ませるためである。本実施形態では、チャックポジションＣＰ０－チャックポジションＣＰ１－チャックポジションＣＰ２－チャックポジションＣＰ０の順序で、ポジション切替が実行される。これによって、基板Ｗの全周にわたって、図８の右中段に示すように、ＤＩＷが、パターンＰＴに到達することなく、表面周縁部Ｗｆｅに残渣防止液として供給される。そして、ＤＩＷがタイミングＴ８時点で表面周縁部Ｗｆｅに存在する残渣を除去し、また残渣除去期間中に、昇華性物質に由来する有機物が表面周縁部Ｗｆｅに残留するのを防止する。

また、本実施形態では、残渣除去期間中において、制御部４はバルブ６５２を開く。これによって、基板Ｗの表面Ｗｆの中央部には、環状気体吐出口以外に中央気体吐出口からも除湿された窒素ガスが吐出される。こうして、残渣除去期間中に基板Ｗの表面Ｗｆに供給される窒素ガスの流量が増大する。これにより、基板Ｗの表面Ｗｆと遮断板５１の基板対向面５１ａとに挟まれた遮断空間が陽圧状態に保たれ、これによって、残渣防止液（ＤＩＷ）の過剰な回込を抑えることが可能となる。この残渣除去期間が経過したタイミングＴ９で、制御部４は元の昇華工程に戻す。そして、タイミングＴ１０で昇華工程を完了し、次のステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０において、制御部４は基板回転駆動機構３４のモータを制御してスピンチャック３の回転を停止させる。また、制御部４は、遮断板回転駆動機構５５を制御して遮断板５１の回転を停止させるとともに、遮断板昇降駆動機構５６を制御して遮断板５１を遮断位置から上昇させて退避位置に位置決めする。さらに、制御部４は、第３ガード昇降駆動機構８９を制御して、第３ガード８６に下降させて、全てのガード８６～８８を基板Ｗの周端面から下方に退避させる。

その後、制御部４がシャッター開閉機構２２を制御してシャッター２３（図１）を開いた後で、基板搬送ロボット１１１がチャンバ２の内部空間に進入して、支持ピン３２による保持が解除された処理済みの基板Ｗをチャンバ２外へと搬出する（ステップＳ１１）。なお、基板Ｗの搬出が完了して基板搬送ロボット１１１が基板処理装置１から離れると、制御部４はシャッター開閉機構２２を制御してシャッター２３を閉じる。

以上のように、本実施形態によれば、基板Ｗの裏面周縁部を経由して基板Ｗの表面周縁部ＷｆｅにＤＩＷを残渣防止液として供給することで、基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅでの残渣発生を防止することができる。その結果、基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅでの残渣の発生を効果的に抑制しながら基板Ｗを良好に乾燥させることができる。

このように、第１実施形態では、スピンチャック３が本発明の「基板保持部」の一例に相当している。また、気体供給ユニット６６が本発明の「固化膜形成部」および「昇華部」として機能している。また、回転数Ｒ３、Ｒ４がそれぞれ本発明の「第１回転数」および「第２回転数」の一例に相当している。回転数（第１回転数）Ｒ３を７００ｒｐｍ以下に設定することで残渣防止液（ＤＩＷ）の回込が可能となるが、洗浄効率を考慮すると、５００ｒｐｍに設定するのが望ましい。逆に、１００ｒｐｍよりも低くなると、過剰な回込が発生する。したがって、回転数（第１回転数）Ｒ３としては、１００ｒｐｍ以上かつ７００ｒｐｍ以下に設定するのが望ましい。

また、残渣防止液供給ユニット６８が本発明の「残渣防止液供給部」の一例に相当している。そして、昇華工程のうち、タイミングＴ８からタイミングＴ９までの間に残渣防止工程を並行して実行しており、その期間（＝Ｔ９－Ｔ８）は１０秒以上に設定するのが望ましい。一方、タイミングＴ７からタイミングＴ８までの期間と、タイミングＴ９からタイミングＴ１０までの期間とが昇華のみを行う期間であり、本発明の「残渣防止工程が実行されない間」の一例に相当している。

また、チャックポジションＣＰ１、ＣＰ２がそれぞれ本発明の「第１支持状態」および「第２支持状態」の一例に相当し、チャックポジションＣＰ１に対応する支持ピン３２が本発明の「第１支持部材」の一例に相当し、チャックポジションＣＰ２に対応する支持ピン３２が本発明の「第２支持部材」の一例に相当している。そして、残渣防止工程(ステップＳ９）で実行されるチャックポジションの切替えが本発明の「支持切替工程」の一例に相当している。なお、本実施形態では、チャックポジションＣＰ１、ＣＰ２に対応する支持ピン３２の本数はともに６本であるが、３本以上であれば任意である。

ところで、上記第１実施形態では、基板Ｗの裏面周縁部を経由して基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅに回り込ませる残渣防止液として室温と同じ温度のＤＩＷを用いている。この主たる理由は、基板Ｗの裏面ＷｂへのＤＩＷ供給によって、基板Ｗの温度が低下するのを防止して昇華工程を安定的に行うためである。ここで、昇華工程に要する時間を短縮するという観点から検討すると、残渣防止液の温度を室温よりも高い温度に調整するのが望ましい（第２実施形態）。

図１０は本発明に係る基板処理装置の第２実施形態の構成を示す部分断面図である。また、図１１は第２実施形態におけるＩＰＡ置換以降における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、残渣防止液供給ユニット６８に加熱部６８３が追加されている点であり、その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、相違点を中心に説明し、同一構成および動作については同一符号を付して説明を省略する。

第２実施形態では、加熱部６８３がＤＩＷを加熱する。そして、残渣防止液供給ユニット６８は常温より高い温度、例えば５０℃以上のＤＩＷを残渣防止液として基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて供給する。より具体的には、図１１に示すように、制御部４は、バルブ６８２を開く。これによって、高温ＤＩＷが中心軸３３に供給され、液体吐出口から基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に向けて供給される。残渣防止工程前（＝Ｔ７～Ｔ８）においては、基板Ｗの回転数は回り込みに適した回転数Ｒ３よりも高い回転数Ｒ４であるため、高温ＤＩＷは基板Ｗを温めながら基板Ｗの裏面Ｗｂを周縁部に伝わり、基板Ｗから径方向に振り切られる。したがって、残渣防止工程（ステップＳ９）を開始するタイミングＴ８以前においては、基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅ（図８参照）へのＤＩＷの回り込みを規制しながら、基板Ｗの温度は常温よりも高くなる。その結果、タイミングＴ７からタイミングＴ８までに固化膜ＳＦの昇華が効率的に行われる。本実施形態では、これが本発明の「加熱工程」の一例に相当している。

そして、残渣除去期間（＝タイミングＴ８～Ｔ９）において、第１実施形態と同様に、制御部４は、バルブ６５２の開成と、ポジション切替えと、基板Ｗおよび遮断板５１の回転数Ｒ３への減速とを実行する。これによって、高温ＤＩＷがタイミングＴ８時点で表面周縁部Ｗｆｅに存在する残渣を除去し、また残渣除去期間中に、昇華性物質に由来する有機物が表面周縁部Ｗｆｅに残留するのを防止する。しかも、残渣防止液として機能するＤＩＷの温度が常温よりも高いため、高温ＤＩＷは第１実施形態より優れた除去・防止機能を果たす。

以上のように構成された第２実施形態によれば、固化膜ＳＦの昇華促進により昇華工程に要する時間、ひいてはトータルの基板処理時間を第１実施形態よりも短縮することができる。その結果、基板処理装置１の電力消費量を削減することができる。また、常温よりも高い温度を有する残渣防止液（ＤＩＷ）を用いているため、基板Ｗの表面周縁部Ｗｆｅでの残渣発生をより確実に抑制することができる。したがって、残渣防止液の使用量を削減することができる。このような消費削減によって、昇華性物質を溶媒に溶解させた処理液（乾燥補助液）を用いた基板の昇華乾燥技術において、環境負荷の低減を図ることができる。

なお、本発明は上記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に対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、固化膜形成工程（ステップＳ７）が完了した後で昇華工程を開始しているが、両者を一部重複させてもよい。

また、上記実施形態では、固化膜形成工程（ステップＳ７）において基板Ｗの裏面Ｗｂに対して温度調整されたＤＩＷなどの媒体を供給して固化を促進させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、遮断板５１を用いて昇華処理を実行しているが、遮断板５１を用いることなく昇華処理を行う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。

この発明は、昇華性物質の昇華現象を利用して基板に付着した液体を除去する基板処理技術全般に適用することができる。

１…基板処理装置
３…スピンチャック（基板保持部）
４…制御部
５…雰囲気遮断機構
３１…スピンベース
３２…支持ピン（第１支持部材、第２支持部材）
３２ａ…第１支持ピン群
３２ｂ…第２支持ピン群
５１…遮断板
６６…第２気体供給ユニット（固化膜形成部、昇華部）
６８…残渣防止液供給ユニット（残渣防止液供給部）
４００…処理液供給部
６８３…加熱部

Claims (9)

1. パターンが形成された表面を上方に向けた水平姿勢の基板を保持しながら、溶媒に対して昇華性物質が溶けた処理液を前記基板の表面に供給して前記処理液の液膜を前記基板の表面に形成する液膜形成工程と、
   前記基板の表面上の前記処理液から前記溶媒を除去して前記昇華性物質の固化膜を形成する固化膜形成工程と、
   前記固化膜を昇華させて前記基板の表面から除去する昇華工程と、
   前記固化膜の昇華開始後でかつ前記固化膜の昇華完了前に前記基板の裏面の周縁部を経由して前記基板の表面の周縁部に残渣防止液を回り込ませることで、前記残渣防止液により前記基板の表面の周縁部での残渣発生を防止する残渣防止工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。
2. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
   前記残渣防止工程は、前記残渣防止液が前記基板の表面の周縁部に回り込むのを許容しつつ前記基板の表面の周縁部を超えて前記基板の中央側に流入するのを規制するように、前記基板を第１回転数で回転させる工程を含む、基板処理方法。
3. 請求項２に記載の基板処理方法であって、
   前記昇華工程は、前記残渣防止工程が実行されない間、前記基板を前記第１回転数よりも高い第２回転数で回転させる工程を含む、基板処理方法。
4. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
   前記残渣防止工程は、前記基板の裏面の周縁部のうち第１基板支持部位に第１支持部材を当接させて前記基板を支持する第１支持状態と、前記基板の裏面の周縁部のうち前記第１基板支持部位と異なる第２基板支持部位に第２支持部材を当接させて前記基板を支持する第２支持状態と、を切り替える支持切替工程を含む、基板処理方法。
5. 請求項４に記載の基板処理方法であって、
   前記昇華工程は、前記残渣防止工程が実行されない間、前記基板を前記第１支持部材および前記第２支持部材で支持する工程を含む、基板処理方法。
6. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
   前記残渣防止工程は、前記基板の裏面の周縁部を経由して前記基板の表面の周縁部に前記残渣防止液を回り込ませる前に、前記残渣防止液を加熱する加熱工程を含む、基板処理方法。
7. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
   前記残渣防止工程は、室温と同じ温度の前記残渣防止液を前記基板の裏面の周縁部を経由して前記基板の表面の周縁部に回り込ませる工程である、基板処理方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板処理方法であって、
   前記昇華性物質はシクロヘキサノンオキシムであり、前記溶媒はイソプロピルアルコールである、基板処理方法。
9. パターンが形成された表面を上方に向けた水平姿勢の基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の表面に、溶媒に対して昇華性物質が溶けた処理液を供給する処理液供給部と、
   前記基板の表面上の前記処理液から前記溶媒を除去して前記昇華性物質の固化膜を形成する固化膜形成部と、
   前記固化膜を昇華させて前記基板の表面から除去する昇華部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の裏面に対し、前記基板の表面の周縁部での残渣発生を防止するための残渣防止液を供給する残渣防止液供給部と、
   前記昇華部および前記残渣防止液供給部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記昇華部による前記固化膜の昇華開始後でかつ前記固化膜の昇華完了前に、前記基板の裏面の周縁部を経由して前記基板の表面の周縁部に前記残渣防止液が回り込むように前記残渣防止液供給部を制御する、
   ことを特徴とする基板処理装置。

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