JP3552190B2 - 基板乾燥装置およびそれを備えた基板処理装置ならびに基板乾燥方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、処理室内に溶剤の蒸気を含む雰囲気を供給し、処理液による処理後の半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板（以下、単に「基板」という。）を溶剤の蒸気を含む雰囲気内に移動させることによって乾燥させる基板乾燥装置およびそれを備えた基板処理装置ならびに基板乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から基板の洗浄と乾燥を行う基板洗浄・乾燥装置においては、処理室内に処理槽を設け、その処理槽に純水を貯留して基板を浸漬処理を行い、その間に処理室内にＩＰＡベーパー（イソプロピルアルコール蒸気）を含んだ雰囲気を形成しておき、基板の浸漬処理が終了した後、その基板を処理槽からＩＰＡベーパーを含んだ雰囲気中に引き上げ、基板表面に付着した純水を、それに対してＩＰＡを凝縮させることにより除去して基板を乾燥させている。そのＩＰＡベーパーの処理室内への供給は、短時間で処理室内に高濃度のＩＰＡベーパーを含んだ雰囲気を形成するために、一般に処理室内の上部に設けられたＩＰＡベーパー供給ノズルからＮ２をキャリアガスとしてＩＰＡベーパーを下方へ向けて噴射することによって行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この様な基板乾燥装置では、雰囲気中のＩＰＡベーパーの濃度を飽和状態近くにまで高める必要があるため大量のＩＰＡが必要であった。
【０００４】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、溶剤の消費量の少ない基板乾燥装置およびそれを備えた基板処理装置ならびに基板乾燥方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項１の装置は、処理室内に溶剤の蒸気を含む雰囲気を供給し、純水による洗浄処理後の基板を溶剤の蒸気を含む雰囲気内に移動させることによって乾燥させる基板乾燥装置であって、処理室内に溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合気体を上方向または斜め上方向に向けて供給し、純水の水面付近に溶剤の蒸気の層を形成する混合気体供供給手段を備える。
また、この発明の請求項２の装置は、請求項１に記載の基板乾燥装置であって、混合気体の供給を停止した後に、処理室内の上部から不活性ガスを下方に向けて供給する不活性ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする。
【０００６】
また、この発明の請求項３の装置は、請求項１または請求項２に記載の基板乾燥装置であって、混合気体供給手段が、処理槽の上端より下の側方において、上方向に向くように開口した混合気体供給口を有することを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の請求項４の装置は、基板に対して処理液による処理を施す基板処理部と、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の基板乾燥装置を用いて構成された基板乾燥部と、を備える。
【０００８】
また、この発明の請求項５の方法は、処理室内に溶剤の蒸気を含む雰囲気を供給し、純水による洗浄処理後の基板を溶剤の蒸気を含む雰囲気内に移動させることによって乾燥させる基板乾燥方法であって、処理室内に溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合気体を上方向または斜め上方向に向けて供給し、純水の水面付近に溶剤の蒸気の層を形成することを特徴とする。
また、この発明の請求項６の方法は、請求項５に記載の基板乾燥方法であって、混合気体の供給を停止した後に、処理室内の上部から不活性ガスを下方に向けて供給することを特徴とする。
【０００９】
さらに、この発明の請求項７の方法は、請求項５または請求項６に記載の基板乾燥方法であって、混合気体を処理槽の上端より下の側方から上方向に供給することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜１．実施の形態の機構的構成と装置配列＞
以下、図面を参照しつつ、この発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態の基板処理装置１の構成を示す斜視図である。図示のように、この装置は、未処理基板を収納しているカセットＣが投入されるカセット搬入部２と、このカセット搬入部２からのカセットＣが載置され内部から複数の基板が同時に取り出される基板取出部３と、カセットＣから取り出された未処理基板が順次洗浄処理される基板処理部５と、洗浄処理後の複数の処理済み基板が同時にカセット中に収納される基板収納部７と、処理済み基板を収納しているカセットＣが払い出されるカセット搬出部８とを備える。さらに、装置の前側には、基板取出部３から基板収納部７に亙って基板移載搬送機構９が配置されており、洗浄処理前、洗浄処理中及び洗浄処理後の基板を一箇所から別の箇所に搬送したり移載したりする。
【００１２】
カセット搬入部２は、水平移動、昇降移動及び垂直軸回りの回転が可能なカセット移載ロボットＣＲ１を備え、カセットステージ２ａ上の所定位置に載置された一対のカセットＣを基板取出部３に移載する。
【００１３】
基板取出部３は、昇降移動する一対のホルダ３ａ、３ｂを備える。そして、各ホルダ３ａ、３ｂの上面にはガイド溝が刻設されており、カセットＣ中の未処理基板を垂直かつ互いに平行に支持することを可能にする。したがって、ホルダ３ａ、３ｂが上昇すると、カセットＣ中から基板が取り出される。カセットＣ中から取り出された基板は、基板移載搬送機構９に設けた搬送ロボットＴＲに受け渡され、水平移動後に基板処理部５に投入される。
【００１４】
基板処理部５は、薬液を収容する薬液槽ＣＢを備える薬液処理部５２と、純水を収容する水洗槽ＷＢを備える水洗処理部５４（薬液処理部５２および水洗処理部５４が「基板処理部」に相当する）と、単一槽内で各種の薬液処理や水洗処理を行う処理槽５６２を備える後に詳述する多機能処理部５６とから構成される。
【００１５】
基板処理部５において、薬液処理部５２及び水洗処理部５４の後方側には、第１基板浸漬機構５５が配置されており、これに設けた上下動及び横行可能なリフタヘッドＬＨ１によって、搬送ロボットＴＲから受け取った基板を薬液処理部５２の薬液槽ＣＢに浸漬したり、水洗処理部５４の水洗槽ＷＢに浸漬したりする。また、多機能処理部５６の後方側には、第２基板浸漬機構５７が配置されており、これに設けた上下動可能なリフタヘッド５６３ａによって、搬送ロボットＴＲから受け取った基板を多機能処理部５６の処理槽５６２内に支持する。
【００１６】
基板収納部７は、基板取出部３と同様の構造を有し、昇降可能な一対のホルダ７ａ、７ｂによって、搬送ロボットＴＲに把持された処理済み基板を受け取ってカセットＣ中に収納する。
【００１７】
また、カセット搬出部８は、カセット搬入部２と同様の構造を有し、移動自在のカセット移載ロボットＣＲ２を備え、基板収納部７上に載置された一対のカセットをカセットステージ８ａ上の所定位置に移載する。
【００１８】
基板移載搬送機構９は、水平移動及び昇降移動が可能な搬送ロボットＴＲを備える。そして、この搬送ロボットＴＲに設けた一対の回転可能なハンド９１、９２よって基板を把持することにより、基板取出部３のホルダ３ａ、３ｂに支持された基板を基板処理部５の第１基板浸漬機構５５に設けたリフタヘッドＬＨ１側に移載したり、このリフタヘッドＬＨ１側から隣りの第２基板浸漬機構５７に設けたリフタヘッド５６３ａ側に移載したり、このリフタヘッド５６３ａ側から基板収納部７のホルダ７ａ、７ｂに移載したりする。
【００１９】
つぎに、多機能処理部５６の縦断面図である図２および図３を用いて、その機構的構成および概略動作を説明していく。
【００２０】
多機能処理部５６は主にケーシング５６０、シャッタ５６１、処理槽５６２、リフタ５６３、リフタ駆動部５６４、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６を備えている。なお、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６がそれぞれ「間接供給手段」および「直接供給手段」に相当するとともに、これらを併せたものが「複数組の気体供給手段」に相当する。
【００２１】
ケーシング５６０は上面に基板搬出入口ＴＯを備え、その周囲にシール部材５６０ａが固着されており、また、底面には排気用の配管５６０ｂを備えている。
【００２２】
シャッタ５６１は遮蔽板５６１ａとそれを挟むようにしてケーシング５６０の側面上端に設けられたガイド５６１ｂを備えており、当該ガイド５６１ｂのガイドレールに沿って遮蔽板５６１ａが若干上下動するとともに水平方向にスライドすることによって開閉する。なお、ケーシング５６０上面に設けられたシール部材５６０ａにより、閉じた状態ではシャッタ５６１は気密性が保たれている。
【００２３】
処理槽５６２はフッ酸（ＨＦ）および洗浄液である純水ＤＩＷ（以下、併せて「処理液」という。）を満たすことが可能で、それらに基板Ｗが浸漬されて、それぞれエッチング処理や洗浄処理が行われる。また、処理槽５６２の底面には処理液の帰還用の配管５６２ｃ、廃液用の配管５６２ｄ、処理液供給用の配管５６２ｅが連結されている。さらに、処理槽５６２の四方の外側面の上端には処理液回収溝５６２ａが設けられており、それには処理液回収用の配管５６２ｂが連結されている。
【００２４】
リフタ５６３はリフタヘッド５６３ａと保持板５６３ｂとの間に、基板Ｗが遊嵌され、保持される保持溝を多数備えた基板ガイド５６３ｃを３本備えている。
【００２５】
リフタ駆動部５６４はサーボモータ５６４ａに取り付けられたタイミングベルト５６４ｂに、その長手方向が鉛直方向となっているシャフト５６４ｃが連結されるとともに、シャフト５６４ｃの上端はリフタ５６３のリフタヘッド５６３ａに連結されており、サーボモータ５６４ａの駆動によりリフタ５６３およびそれに保持された複数の基板Ｗを昇降させ、図２および図３に示した基板Ｗの搬送ロボットＴＲとの受け渡し位置ＴＰ、基板Ｗの乾燥位置ＤＲ、基板Ｗの上記処理液への浸漬位置ＤＰに位置させることが可能となっている。
【００２６】
ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５はケーシング５６０の内部側面に一対のＩＰＡ・Ｎ２供給管５６５ａがそれぞれブラケット５６５ｂにより、処理槽５６２に貯留されている処理液の液面より下の位置に取り付けられ、ＩＰＡ・Ｎ２供給管５６５ａには溶剤であるＩＰＡをＮ２ガスとともに供給するための複数の供給口ＩＯが上向きに開孔して設けられている。また、図２および図３には図示しないがＩＰＡ・Ｎ２供給管５６５ａには配管５６５ｃ（図４参照）が連結されている。
【００２７】
Ｎ２供給部５６６もケーシング５６０の内部側面に一対のＮ２供給管５６６ａがそれぞれブラケット５６６ｂにより取り付けられ、Ｎ２供給管５６６ａにはＮ２を供給するための複数の供給口ＮＯ（図３には一部にのみ参照符号を付した）が設けられている。また、図２および図３には図示しないがＮ２供給管５６６ａには配管５６６ｃ（図４参照）が連結されている。
【００２８】
図４は多機能処理部５６の構造を示す模式図である。多機能処理部５６は上記機構的構成以外に制御部５６７ａを備えており、後述の三方弁Ｖ１，Ｖ６およびバルブＶ２〜Ｖ５，Ｖ７のそれぞれに電気的に接続されており、制御部５６７ａの制御により三方弁Ｖ１，Ｖ６はその流路を切替えられるとともに、三方弁Ｖ６およびバルブＶ２〜Ｖ７は開閉される。なお、三方弁Ｖ６およびバルブＶ７が「切り替え手段」に相当する。
【００２９】
配管５６２ｂには三方弁Ｖ１、ポンプＰおよびフィルタＦが介挿されており、さらにフィルタＦには配管５６２ｃが連結されている。また、三方弁Ｖ１の配管５６２ｂに連結されていないポートは配管５６２ｂｃを通じて処理槽および施設内の排液ラインを連通する配管５６２ｄに連結されており、さらに配管５６２ｄのその先にバルブＶ２が介挿されている。そして、制御部５６７ａは三方弁Ｖ１の制御により所定のタイミングで、処理槽５６２から処理液回収溝５６２ａに溢れた処理液のフィルタＦによる濾過後の処理槽５６２への帰還と、排液ラインへ排出とを切替える。
【００３０】
配管５６２ｅは二又に分かれ、その一方はバルブＶ３を介してＨＦ供給源５６７ｂに連結され、他方はバルブＶ４および純水温度調節部５６７ｄを介して純水供給源５６７ｃが連結されており、制御部５６７ａはバルブＶ３，Ｖ４の制御によりＨＦと純水ＤＩＷのいずれかを処理槽５６２に所定のタイミングで供給する。
【００３１】
配管５６０ｂはバルブＶ５およびエアポンプＡＰを介して施設内の排気ラインに連通されており、制御部５６７ａはバルブＶ５の制御によりケーシング５６０内の雰囲気を所定のタイミングで排出する。
【００３２】
配管５６５ｃは三方弁Ｖ６を介してＮ２供給源５６７ｆおよびＩＰＡ供給源５６７ｅならびにＮ２供給源５６７ｆに連結されており、制御部５６７ａは三方弁Ｖ６の制御によりＩＰＡ・Ｎ２供給管５６５ａを通じてケーシング５６０内にＩＰＡベーパーをＮ２をキャリアガスとして供給したり、Ｎ２ガスのみを供給したり、さらには閉じたりすることを所定のタイミングで行う。
【００３３】
配管５６６ｃはバルブＶ７を介してＮ２供給源５６７ｆに連結されており、制御部５６７ａはバルブＶ７の制御によりＮ２供給管５６６ａを通じてケーシング５６０内にＮ２ベーパーを所定のタイミングで供給する。
【００３４】
つぎに、この多機能処理部５６の主要部について説明していく。
【００３５】
この多機能処理部５６は前述のように純水温度調節部５６７ｄは純水供給源５６７ｃから供給される純水ＤＩＷの温度を計測する温度センサと純水ＤＩＷを冷却するヒートポンプよりなる冷却手段を備えており、制御部５６７ａは温度センサによる純水ＤＩＷの温度計測結果を基に、その温度計測結果が所定温度以上となると冷却手段を駆動し、その所定温度以下となると停止するといったように制御して純水ＤＩＷを所定温度に冷却、維持可能としている。また、制御部の制御により、この純水の温度調節は後述するように処理工程に応じて行うか否かの切り替えが可能となっている。
【００３６】
また、この多機能処理部５６のＩＰＡ供給源５６７ｅとＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５との間の配管５６５ｃには温度加熱手段が設けられていない。そのため、この実施の形態ではＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からケーシング５６０に供給されるＩＰＡベーパーの温度は常温（室温とほぼ等しく２０℃前後）程度であり、それに対して上記純水ＤＩＷの所定温度を１０℃程度低い温度、すなわち約１０℃に一定に維持するものとしている。なお、温度センサおよび冷却手段は公知のものを用いることができる。
【００３７】
そして、上記の温度調節を行う処理工程では、温度調節を行った純水ＤＩＷを処理槽５６２に供給し、それに基板Ｗを浸漬することによって、基板Ｗの温度も常温のＩＰＡベーパーに対して１０℃前後低い約１０℃に維持することができる。そのため、この実施の形態ではＩＰＡベーパーを加熱しなくても、基板Ｗ表面に付着した純水についてＩＰＡの凝縮が発生し、基板Ｗを処理槽から引き上げる際にも速やかに基板Ｗから純水を除去することができるのである。
【００３８】
また、多機能処理部５６のＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５は処理槽５６２の上端より下方位置で処理槽５６２の側方において設けられ、その供給口ＩＯは上方に向けられている。これによりＩＰＡベーパーを基板Ｗが処理槽５６２から実質的に引き上げが完了する前から上方に向けて吹き出して供給している。
【００３９】
このようにＩＰＡベーパーを供給することにより、従来の上方から処理槽に貯留された外気温の純水ＤＩＷに向けて高温のＩＰＡベーパーを供給する装置では５０枚の２００ｍｍ径の基板Ｗを乾燥させるのに必要なＩＰＡ量が約３００ｃｃであったのが、約３０ｃｃ以下で済むようになった。また、従来装置に比べてパーティクルの発生量も減少した。
【００４０】
これらの理由は以下のように推察される。
【００４１】
すなわち、ＩＰＡ・Ｎ２供給口ＩＯから供給されるＩＰＡベーパーは直接処理槽５６２内の純水ＤＩＷ表面に当たること、およびその純水ＤＩＷの表面を波立たせるといったことがないので、処理槽５６２内の純水ＤＩＷへのＩＰＡの溶解量が減少したためＩＰＡの消費量が減少したものと推察される。また、処理槽５６２内の純水へのＩＰＡの溶解量が減少したことにより、溶解したＩＰＡが洗浄中の基板Ｗ表面に触れることが少なくなり、このことによりパーティクルの発生量が減少したと推察される。なお、ＩＰＡベーパーの温度を高温にしないで常温としているため、より純水ＤＩＷへの溶解度が低下し、それにより、一層乾燥処理を高速化し、ＩＰＡの消費量を抑えるとともに、パーティクルの発生を抑えているものと推察される。
【００４２】
また、次のような理由も影響しているものと推察される。図５は基板乾燥処理の処理手順を示す模式図であり、以下、図５（ｃ）を用いて説明する。
【００４３】
従来装置では処理槽５６２の上方からのＩＰＡベーパーの噴射により処理槽５６２に貯留された純水ＤＩＷの水面近くの雰囲気を攪拌していたため、Ｎ２ガスとＩＰＡベーパーとは分離しにくかったが、本発明では図５（ｃ）に示すように、上方に向けて供給されたＮ２をキャリアガスとしたＩＰＡベーパーは、やがて重力と雰囲気による抵抗により上昇速度が減少し、やがて上昇を停止するとＮ２分子とＩＰＡ分子との分子量の差により次第に両者が分離し、上方に分子量の小さいＮ２の濃い層ができ、下方（水面付近）にＩＰＡベーパーの濃い層が形成されるものと推察される。これにより、こういったＮ２層とＩＰＡ層が形成された後に処理槽５６２の純水ＤＩＷから引き上げられた基板Ｗは引き上げ後すぐにＩＰＡベーパーの濃い層を通過することになるので、その際に基板Ｗに付着していた純水ＤＩＷにＩＰＡが溶解し易く、そのため純水ＤＩＷが基板Ｗから離れ易くなり、したがって、従来装置に比べてＩＰＡの処理量が少なくて済むものと推察される。なお、ＩＰＡベーパーの温度を高温にしないで常温としていることにより、雰囲気の内部エネルギーが低く拡散が抑えられるのでケーシング５６０内の雰囲気がＩＰＡ層とＮ２層に、より分かれやすくなり、それが一層ＩＰＡの消費量を減少させているものと推察される。
【００４４】
また、この多機能処理部５６において、純水ＤＩＷの冷却を行わないでＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５から上方に向けて高温のＩＰＡベーパーを処理槽５６０内に供給した場合と、上記のように純水ＤＩＷの冷却を行うとともにＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５から上方に向けて常温のＩＰＡベーパーを供給した場合とでは、５０枚の２００ｍｍ径の基板Ｗを乾燥させるのに必要なＩＰＡ量が約５０ｃｃであったのが、約３０ｃｃ以下で済むようになった。また、パーティクルの発生量も減少した。
【００４５】
これらの理由については以下のように推察される。
【００４６】
すなわち、ＩＰＡベーパーの温度を高温にしないで常温としていることにより、雰囲気の内部エネルギーが低く、拡散が抑えられるのでケーシング５６０内の雰囲気がＩＰＡ層とＮ２層に、より分かれやすくなり、それが一層ＩＰＡの消費量を減少させているものと推察される。
【００４７】
また、上記のようにケーシング５６０内の雰囲気が分離して形成されたＩＰＡ層とＮ２層のうち、下方に形成されたＩＰＡ層が常温であるため、高温である場合より処理槽５６２内の純水ＤＩＷに溶解しにくくなり、そのため一層ＩＰＡベーパーの消費量を減少させるとともに、処理槽５６２内の純水ＤＩＷに溶解したＩＰＡが基板Ｗ表面に至ってパーティクルを発生させることが少なくなっているものと推察される。
【００４８】
さらに、この実施の形態の多機能処理部５６では図２に示すようにケーシング５６０の上部に設けられたＮ２供給管５６６の供給口ＮＯは斜め下方に向けて設けられている。より正確には、乾燥位置ＤＲに位置する際の基板Ｗ表面およびリフタ５６３の基板ガイド５６３ｃ付近に向けて供給口ＮＯが設けられている。そのため、処理槽５６２内での純水洗浄の終了後、リフタ５６３を乾燥位置ＤＲに基板Ｗを保持した状態で位置させるとともにＮ２供給部５６６からＮ２を噴射させることにより基板Ｗ表面やリフタ５６３の基板ガイド５６３ｃ付近にＮ２ガスを吹き付けて、基板Ｗと保持溝との間に残った純水ＤＩＷを吹き飛ばし、基板Ｗの乾燥を速くしている。なお、後述するように、基板Ｗを処理槽５６２内の純水から引き上げた後には再度、その純水内に基板Ｗを戻すことはないため、処理槽内の純水表面を波立たせてＩＰＡの純水への溶解を助長することによる問題は生じない。
【００４９】
＜２．実施の形態の処理手順および効果＞
つぎに、この実施の形態の多機能処理部５６による基板乾燥処理の処理手順を示す図である図５およびＮ２供給部５６６とＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５のＮ２またはＩＰＡベーパー供給のタイミングチャートである図６を用いて、その処理手順について説明していく。なお、以下の処理以前にＨＦによるエッチング処理等は終了している（バルブＶ３は閉じている）ものとする。また、以下の制御は制御部５６７ａにより行われる。
【００５０】
まず、予め処理槽５６２には常温の純水ＤＩＷが満たされている状態で、基板Ｗは処理槽５６２に搬入されて洗浄処理が行われる（図５（ａ））。なお、このとき、処理槽５６２の純水ＤＩＷはオーバーフロー状態であり、三方弁Ｖ１は配管５６２ｂにつながっており、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５は閉じられ、溢れた純水ＤＩＷは配管５６２ｃにより処理槽５６２に戻され、さらにバルブＶ７は閉じられた状態で、Ｎ２供給部５６６からはＮ２ガスは供給されておらず、三方弁Ｖ６はＮ２供給源５６７ｆからの流路を配管５６５ｃにつないだ状態でＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からＮ２ガスが供給されている（図６時刻Ｔ０）。
【００５１】
つぎに、処理槽５６２内からオーバーフロー状態で配管５６２ｅから、純水温度調節部５６７ｄにより冷却された純水ＤＩＷを供給することによって、処理槽５６２内のＨＦまたは常温の純水ＤＩＷを冷却されたものに置換する（図５（ｂ）、図６時刻Ｔ０〜Ｔ１）。すなわち、常温の純水ＤＩＷの下方に低温の純水ＤＩＷを供給することにより、両純水の温度の関係から両純水の間に対流による入れ替わりは生じず、常温の純水ＤＩＷが処理槽５６２上端から順次溢れていくことにより、最終的には処理槽５６２内が低温の純水ＤＩＷにより満たされることになり、効率よく置換を行うことができるものとなっている。なお、図６に示すように、この段階では三方弁Ｖ１が配管５６２ｂｃにつながるとともにバルブＶ２，Ｖ４が開いた以外は、他のバルブ、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ０と同様である。
【００５２】
つぎに、三方弁Ｖ６がＩＰＡ供給源５６７ｅおよびＮ２供給源５６７ｆの両方につながる流路が配管５６５ｃにつながれた状態となり、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からＮ２をキャリアガスとしてＩＰＡベーパーの供給を開始する（図５（ｃ）、図６時刻Ｔ１）。なお、このとき、三方弁Ｖ１は配管５６２ｂにつながっており、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５は閉じられ、オーバーフロー状態で溢れた純水ＤＩＷは配管５６２ｃにより処理槽５６２に戻され、配管バルブＶ７は閉じられた状態で、Ｎ２供給部５６６からはＮ２ガスは供給されていない。
【００５３】
さらに、ＩＰＡベーパーの供給をしばらく続けることによって前述のようにケーシング５６０内において上方にＮ２層、下方（したがって、処理槽５６２直上）にＩＰＡベーパー層が形成されるものと推察される（図５（ｄ）、図６時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）。なお、この段階では、三方弁Ｖ１，Ｖ６および各バルブＶ１〜Ｖ５，Ｖ７の開閉状態、ならびにＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ１と同様である。
【００５４】
つぎに、リフタ５６３を上昇させて基板Ｗを処理槽５６２内の冷却された純水ＤＩＷから引き上げ、さらに上述のＩＰＡベーパー層を通過させ、基板Ｗに付着した大半の純水ＤＩＷを除去する（図５（ｅ）、図６時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）。なお、この段階でも三方弁Ｖ１，Ｖ６および各バルブＶ１〜Ｖ５，Ｖ７の開閉状態、ならびにＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ１と同様である。
【００５５】
つぎに、三方弁Ｖ６を閉じてＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からのＩＰＡベーパーの供給を停止するとともに、バルブＶ７を開いてＮ２供給部５６６より乾燥位置ＤＲに位置するリフタ５６３の基板ガイド５６３ｃ付近に向けてＮ２を供給し、その保持溝内や基板Ｗ表面に残った純水ＤＩＷを吹き飛ばす。また、バルブＶ２が開かれ、処理槽５６２内の純水ＤＩＷは配管５６２ｄから排液ラインに排出される（図５（ｆ）図６時刻Ｔ２）。なお、この段階では、その他のバルブ、三方弁Ｖ１の開閉状態は時刻Ｔ１と同様である。
【００５６】
つぎに、三方弁Ｖ６をＮ２供給源５６７ｆのみに通じる流路を配管５６５ｃにつなぎ、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からもＮ２のみを供給し、ケーシング５６０内をほぼ完全にＮ２雰囲気で満たす（図５（ｇ）、図６時刻Ｔ３）。なお、この段階では、三方弁Ｖ１および各バルブの開閉状態は時刻Ｔ２と同様であり、Ｎ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ２と同様である。
【００５７】
つぎに、バルブＶ５を開き、配管５６０ｂによりケーシング５６０内の雰囲気を配管５６０ｂを通じて排気し、ケーシング５６０内の気圧を減圧することによって基板Ｗを完全に乾燥させる（図５（ｈ）、図６時刻Ｔ４）。なお、この段階では、Ｎ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ３と同様であり、三方弁Ｖ６を閉じてＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からの気体の供給を停止し、三方弁Ｖ１およびその他のバルブの開閉状況は時刻Ｔ３と同様である。
【００５８】
最後に、シャッタ５６１を開いて大気解放し、リフタ５６３を受け渡し位置ＴＰまで上昇させることにより基板Ｗをケーシング５６０外に取り出して、一連の基板乾燥処理を終了する（図５（ｉ）、図６時刻Ｔ４以降）。なお、この段階では各三方弁および各バルブの開閉状況、ならびにＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ４と同様である。
【００５９】
以上説明したように、この発明の実施の形態によれば、多機能処理部５６において、純水ＤＩＷをほぼ一定温度に維持するので純水ＤＩＷの温度の変動を考慮してＩＰＡベーパーの温度を必要以上に高める必要がなく、さらに、純水ＤＩＷを冷却して所定温度に維持するので、供給するＩＰＡベーパーを常温または、あまり高温にしなくても基板Ｗを乾燥することができるため、乾燥性能を維持しつつ安全性が高まるとともに、ＩＰＡベーパーが高温でないので処理槽５６２内の純水ＤＩＷに溶解する量が少なくて済み、したがって、ＩＰＡベーパーの消費量を抑えることができ、それとともに、その溶解したＩＰＡが純水ＤＩＷ中の基板Ｗ表面に至ることが少ないためパーティクルの発生を抑えることができる。
【００６０】
また、多機能処理部５６のＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５の供給口ＩＯは上方に向けて設けられているため、基板Ｗの処理槽５６２からの引き上げ時に必要なＩＰＡベーパーの消費量を抑え、乾燥時間を短縮して、パーティクルの発生を抑えることができる。
【００６１】
また、基板Ｗの処理段階に応じてＮ２やＩＰＡベーパーの供給を行うＮ２供給部５６６とＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５とを切り替えることができるので、効果的な位置にＩＰＡベーパーやＮ２を供給することができ、効率的な基板Ｗの乾燥が行え、ＩＰＡベーパーやＮ２の消費量も抑えることができる。
【００６２】
また、基板Ｗの処理槽５６２からの引き上げが実質的に完了する前には上方のＮ２供給部５６６から下方に向けてＮ２ガスを供給しないので、パーティクルの発生を抑えることができ、ＩＰＡの消費量も抑えることができる。
【００６３】
さらに、基板Ｗの引き上げ後は上方から基板Ｗおよび基板ガイド５６３ｃ周辺にＮ２を吹き付けることにより、基板Ｗ表面や保持溝と基板Ｗとの間に残った純水をも吹き飛ばすことができ、乾燥を速めることができる。
【００６４】
＜３．変形例＞
以上、この実施の形態における多機能処理部５６では溶剤としてＩＰＡを用い、不活性ガスとしてＮ２を用いたが、この発明はこれに限られず、溶剤としてエタノールやメタノール等のその他の溶剤、不活性ガスとしてヘリウムガスやアルゴンガス等のその他の不活性ガスを用いてもよい。
【００６５】
また、この実施の形態における多機能処理部５６ではＮ２供給部５６６を備えるものとしたが、Ｎ２供給部５６６を設けないでＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５のみによりＩＰＡベーパーやＮ２を供給してもよい。
【００６６】
また、この実施の形態における多機能処理部５６では、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５を、処理槽５６２に基板を浸漬するために貯留している処理液の液面より下の位置に配置したが、液面より上に配置してもよい。
【００６７】
また、この実施の形態における多機能処理部５６ではＩＰＡベーパーを常温としたが、この発明はこれに限られず、多少加熱する等、基板Ｗ引き上げ前の純水ＤＩＷよりＩＰＡベーパーの方が高温であればその他の温度でもよい。
【００６８】
また、この実施の形態における多機能処理部５６ではＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５を処理槽５６２の上端より下方位置の側方に供給口ＩＯを上方に向けた状態で設け、それによりＩＰＡベーパーを上向きに供給するものとしたが、この発明はこれに限られず、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５を処理槽５６２の上端より上に設ける等その他の位置に設置してもよく、さらに、供給口ＩＯを斜め上方向に向けて設けてもよい。
【００６９】
さらに、この実施の形態における多機能処理部５６では純水ＤＩＷを冷却、温度調節を行って供給して基板Ｗを冷却、温度調節するものとしたが、必ずしも冷却、温度調節を行わず、代わりに高温のＩＰＡベーパーを供給するものとしてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項７の発明によれば、処理室内に溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合気体を上方向または斜め上方向に向けて供給するため、処理液の液面に向けて溶剤蒸気を含む気体を供給することがなく、溶剤蒸気の処理液への溶解量が減少し、しかも、上方向または斜め上方向に向けて供給された不活性ガスと溶剤蒸気は、重力と雰囲気による抵抗で上昇速度が減少すると、やがて分子量の差により次第に分離して、処理液の液面近くに溶剤蒸気の濃い層と、その上方には不活性ガスの層とに分離し、溶剤蒸気の供給量がより少なくても、処理液の液面近くには、所要濃度の溶剤蒸気の層を形成することができるので、溶剤の消費量を一層抑えることができ、さらに、前記したように液面に向けて溶剤蒸気を含む気体を供給しないことと、供給する溶剤蒸気量が少ないこととが相まって、処理液への溶剤溶解量が少なく、溶剤溶解量が少ない処理液に基板を浸漬することで、パーティクルの発生も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の基板処理装置の構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態における多機能処理部の縦断面図である。
【図３】実施の形態における多機能処理部の別の縦断面図である。
【図４】実施の形態における多機能処理部の構造を示す模式図である。
【図５】実施の形態における基板乾燥処理の処理手順を示す模式図である。
【図６】実施の形態におけるＮ２供給部とＩＰＡ・Ｎ２供給部の気体供給のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
５ 基板処理部
５２ 薬液処理部
５４ 水洗処理部
５６ 多機能処理部（基板乾燥装置、基板乾燥部）
５８ 乾燥部
５６０ ケーシング（処理室）
５６２ 処理槽
５６５ ＩＰＡ供給部（供給手段）
ＤＩＷ 純水（処理液）
ＩＯ 供給口
Ｗ 基板
【発明の属する技術分野】
この発明は、処理室内に溶剤の蒸気を含む雰囲気を供給し、処理液による処理後の半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板（以下、単に「基板」という。）を溶剤の蒸気を含む雰囲気内に移動させることによって乾燥させる基板乾燥装置およびそれを備えた基板処理装置ならびに基板乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から基板の洗浄と乾燥を行う基板洗浄・乾燥装置においては、処理室内に処理槽を設け、その処理槽に純水を貯留して基板を浸漬処理を行い、その間に処理室内にＩＰＡベーパー（イソプロピルアルコール蒸気）を含んだ雰囲気を形成しておき、基板の浸漬処理が終了した後、その基板を処理槽からＩＰＡベーパーを含んだ雰囲気中に引き上げ、基板表面に付着した純水を、それに対してＩＰＡを凝縮させることにより除去して基板を乾燥させている。そのＩＰＡベーパーの処理室内への供給は、短時間で処理室内に高濃度のＩＰＡベーパーを含んだ雰囲気を形成するために、一般に処理室内の上部に設けられたＩＰＡベーパー供給ノズルからＮ２をキャリアガスとしてＩＰＡベーパーを下方へ向けて噴射することによって行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この様な基板乾燥装置では、雰囲気中のＩＰＡベーパーの濃度を飽和状態近くにまで高める必要があるため大量のＩＰＡが必要であった。
【０００４】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、溶剤の消費量の少ない基板乾燥装置およびそれを備えた基板処理装置ならびに基板乾燥方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項１の装置は、処理室内に溶剤の蒸気を含む雰囲気を供給し、純水による洗浄処理後の基板を溶剤の蒸気を含む雰囲気内に移動させることによって乾燥させる基板乾燥装置であって、処理室内に溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合気体を上方向または斜め上方向に向けて供給し、純水の水面付近に溶剤の蒸気の層を形成する混合気体供供給手段を備える。
また、この発明の請求項２の装置は、請求項１に記載の基板乾燥装置であって、混合気体の供給を停止した後に、処理室内の上部から不活性ガスを下方に向けて供給する不活性ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする。
【０００６】
また、この発明の請求項３の装置は、請求項１または請求項２に記載の基板乾燥装置であって、混合気体供給手段が、処理槽の上端より下の側方において、上方向に向くように開口した混合気体供給口を有することを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の請求項４の装置は、基板に対して処理液による処理を施す基板処理部と、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の基板乾燥装置を用いて構成された基板乾燥部と、を備える。
【０００８】
また、この発明の請求項５の方法は、処理室内に溶剤の蒸気を含む雰囲気を供給し、純水による洗浄処理後の基板を溶剤の蒸気を含む雰囲気内に移動させることによって乾燥させる基板乾燥方法であって、処理室内に溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合気体を上方向または斜め上方向に向けて供給し、純水の水面付近に溶剤の蒸気の層を形成することを特徴とする。
また、この発明の請求項６の方法は、請求項５に記載の基板乾燥方法であって、混合気体の供給を停止した後に、処理室内の上部から不活性ガスを下方に向けて供給することを特徴とする。
【０００９】
さらに、この発明の請求項７の方法は、請求項５または請求項６に記載の基板乾燥方法であって、混合気体を処理槽の上端より下の側方から上方向に供給することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜１．実施の形態の機構的構成と装置配列＞
以下、図面を参照しつつ、この発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態の基板処理装置１の構成を示す斜視図である。図示のように、この装置は、未処理基板を収納しているカセットＣが投入されるカセット搬入部２と、このカセット搬入部２からのカセットＣが載置され内部から複数の基板が同時に取り出される基板取出部３と、カセットＣから取り出された未処理基板が順次洗浄処理される基板処理部５と、洗浄処理後の複数の処理済み基板が同時にカセット中に収納される基板収納部７と、処理済み基板を収納しているカセットＣが払い出されるカセット搬出部８とを備える。さらに、装置の前側には、基板取出部３から基板収納部７に亙って基板移載搬送機構９が配置されており、洗浄処理前、洗浄処理中及び洗浄処理後の基板を一箇所から別の箇所に搬送したり移載したりする。
【００１２】
カセット搬入部２は、水平移動、昇降移動及び垂直軸回りの回転が可能なカセット移載ロボットＣＲ１を備え、カセットステージ２ａ上の所定位置に載置された一対のカセットＣを基板取出部３に移載する。
【００１３】
基板取出部３は、昇降移動する一対のホルダ３ａ、３ｂを備える。そして、各ホルダ３ａ、３ｂの上面にはガイド溝が刻設されており、カセットＣ中の未処理基板を垂直かつ互いに平行に支持することを可能にする。したがって、ホルダ３ａ、３ｂが上昇すると、カセットＣ中から基板が取り出される。カセットＣ中から取り出された基板は、基板移載搬送機構９に設けた搬送ロボットＴＲに受け渡され、水平移動後に基板処理部５に投入される。
【００１４】
基板処理部５は、薬液を収容する薬液槽ＣＢを備える薬液処理部５２と、純水を収容する水洗槽ＷＢを備える水洗処理部５４（薬液処理部５２および水洗処理部５４が「基板処理部」に相当する）と、単一槽内で各種の薬液処理や水洗処理を行う処理槽５６２を備える後に詳述する多機能処理部５６とから構成される。
【００１５】
基板処理部５において、薬液処理部５２及び水洗処理部５４の後方側には、第１基板浸漬機構５５が配置されており、これに設けた上下動及び横行可能なリフタヘッドＬＨ１によって、搬送ロボットＴＲから受け取った基板を薬液処理部５２の薬液槽ＣＢに浸漬したり、水洗処理部５４の水洗槽ＷＢに浸漬したりする。また、多機能処理部５６の後方側には、第２基板浸漬機構５７が配置されており、これに設けた上下動可能なリフタヘッド５６３ａによって、搬送ロボットＴＲから受け取った基板を多機能処理部５６の処理槽５６２内に支持する。
【００１６】
基板収納部７は、基板取出部３と同様の構造を有し、昇降可能な一対のホルダ７ａ、７ｂによって、搬送ロボットＴＲに把持された処理済み基板を受け取ってカセットＣ中に収納する。
【００１７】
また、カセット搬出部８は、カセット搬入部２と同様の構造を有し、移動自在のカセット移載ロボットＣＲ２を備え、基板収納部７上に載置された一対のカセットをカセットステージ８ａ上の所定位置に移載する。
【００１８】
基板移載搬送機構９は、水平移動及び昇降移動が可能な搬送ロボットＴＲを備える。そして、この搬送ロボットＴＲに設けた一対の回転可能なハンド９１、９２よって基板を把持することにより、基板取出部３のホルダ３ａ、３ｂに支持された基板を基板処理部５の第１基板浸漬機構５５に設けたリフタヘッドＬＨ１側に移載したり、このリフタヘッドＬＨ１側から隣りの第２基板浸漬機構５７に設けたリフタヘッド５６３ａ側に移載したり、このリフタヘッド５６３ａ側から基板収納部７のホルダ７ａ、７ｂに移載したりする。
【００１９】
つぎに、多機能処理部５６の縦断面図である図２および図３を用いて、その機構的構成および概略動作を説明していく。
【００２０】
多機能処理部５６は主にケーシング５６０、シャッタ５６１、処理槽５６２、リフタ５６３、リフタ駆動部５６４、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６を備えている。なお、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６がそれぞれ「間接供給手段」および「直接供給手段」に相当するとともに、これらを併せたものが「複数組の気体供給手段」に相当する。
【００２１】
ケーシング５６０は上面に基板搬出入口ＴＯを備え、その周囲にシール部材５６０ａが固着されており、また、底面には排気用の配管５６０ｂを備えている。
【００２２】
シャッタ５６１は遮蔽板５６１ａとそれを挟むようにしてケーシング５６０の側面上端に設けられたガイド５６１ｂを備えており、当該ガイド５６１ｂのガイドレールに沿って遮蔽板５６１ａが若干上下動するとともに水平方向にスライドすることによって開閉する。なお、ケーシング５６０上面に設けられたシール部材５６０ａにより、閉じた状態ではシャッタ５６１は気密性が保たれている。
【００２３】
処理槽５６２はフッ酸（ＨＦ）および洗浄液である純水ＤＩＷ（以下、併せて「処理液」という。）を満たすことが可能で、それらに基板Ｗが浸漬されて、それぞれエッチング処理や洗浄処理が行われる。また、処理槽５６２の底面には処理液の帰還用の配管５６２ｃ、廃液用の配管５６２ｄ、処理液供給用の配管５６２ｅが連結されている。さらに、処理槽５６２の四方の外側面の上端には処理液回収溝５６２ａが設けられており、それには処理液回収用の配管５６２ｂが連結されている。
【００２４】
リフタ５６３はリフタヘッド５６３ａと保持板５６３ｂとの間に、基板Ｗが遊嵌され、保持される保持溝を多数備えた基板ガイド５６３ｃを３本備えている。
【００２５】
リフタ駆動部５６４はサーボモータ５６４ａに取り付けられたタイミングベルト５６４ｂに、その長手方向が鉛直方向となっているシャフト５６４ｃが連結されるとともに、シャフト５６４ｃの上端はリフタ５６３のリフタヘッド５６３ａに連結されており、サーボモータ５６４ａの駆動によりリフタ５６３およびそれに保持された複数の基板Ｗを昇降させ、図２および図３に示した基板Ｗの搬送ロボットＴＲとの受け渡し位置ＴＰ、基板Ｗの乾燥位置ＤＲ、基板Ｗの上記処理液への浸漬位置ＤＰに位置させることが可能となっている。
【００２６】
ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５はケーシング５６０の内部側面に一対のＩＰＡ・Ｎ２供給管５６５ａがそれぞれブラケット５６５ｂにより、処理槽５６２に貯留されている処理液の液面より下の位置に取り付けられ、ＩＰＡ・Ｎ２供給管５６５ａには溶剤であるＩＰＡをＮ２ガスとともに供給するための複数の供給口ＩＯが上向きに開孔して設けられている。また、図２および図３には図示しないがＩＰＡ・Ｎ２供給管５６５ａには配管５６５ｃ（図４参照）が連結されている。
【００２７】
Ｎ２供給部５６６もケーシング５６０の内部側面に一対のＮ２供給管５６６ａがそれぞれブラケット５６６ｂにより取り付けられ、Ｎ２供給管５６６ａにはＮ２を供給するための複数の供給口ＮＯ（図３には一部にのみ参照符号を付した）が設けられている。また、図２および図３には図示しないがＮ２供給管５６６ａには配管５６６ｃ（図４参照）が連結されている。
【００２８】
図４は多機能処理部５６の構造を示す模式図である。多機能処理部５６は上記機構的構成以外に制御部５６７ａを備えており、後述の三方弁Ｖ１，Ｖ６およびバルブＶ２〜Ｖ５，Ｖ７のそれぞれに電気的に接続されており、制御部５６７ａの制御により三方弁Ｖ１，Ｖ６はその流路を切替えられるとともに、三方弁Ｖ６およびバルブＶ２〜Ｖ７は開閉される。なお、三方弁Ｖ６およびバルブＶ７が「切り替え手段」に相当する。
【００２９】
配管５６２ｂには三方弁Ｖ１、ポンプＰおよびフィルタＦが介挿されており、さらにフィルタＦには配管５６２ｃが連結されている。また、三方弁Ｖ１の配管５６２ｂに連結されていないポートは配管５６２ｂｃを通じて処理槽および施設内の排液ラインを連通する配管５６２ｄに連結されており、さらに配管５６２ｄのその先にバルブＶ２が介挿されている。そして、制御部５６７ａは三方弁Ｖ１の制御により所定のタイミングで、処理槽５６２から処理液回収溝５６２ａに溢れた処理液のフィルタＦによる濾過後の処理槽５６２への帰還と、排液ラインへ排出とを切替える。
【００３０】
配管５６２ｅは二又に分かれ、その一方はバルブＶ３を介してＨＦ供給源５６７ｂに連結され、他方はバルブＶ４および純水温度調節部５６７ｄを介して純水供給源５６７ｃが連結されており、制御部５６７ａはバルブＶ３，Ｖ４の制御によりＨＦと純水ＤＩＷのいずれかを処理槽５６２に所定のタイミングで供給する。
【００３１】
配管５６０ｂはバルブＶ５およびエアポンプＡＰを介して施設内の排気ラインに連通されており、制御部５６７ａはバルブＶ５の制御によりケーシング５６０内の雰囲気を所定のタイミングで排出する。
【００３２】
配管５６５ｃは三方弁Ｖ６を介してＮ２供給源５６７ｆおよびＩＰＡ供給源５６７ｅならびにＮ２供給源５６７ｆに連結されており、制御部５６７ａは三方弁Ｖ６の制御によりＩＰＡ・Ｎ２供給管５６５ａを通じてケーシング５６０内にＩＰＡベーパーをＮ２をキャリアガスとして供給したり、Ｎ２ガスのみを供給したり、さらには閉じたりすることを所定のタイミングで行う。
【００３３】
配管５６６ｃはバルブＶ７を介してＮ２供給源５６７ｆに連結されており、制御部５６７ａはバルブＶ７の制御によりＮ２供給管５６６ａを通じてケーシング５６０内にＮ２ベーパーを所定のタイミングで供給する。
【００３４】
つぎに、この多機能処理部５６の主要部について説明していく。
【００３５】
この多機能処理部５６は前述のように純水温度調節部５６７ｄは純水供給源５６７ｃから供給される純水ＤＩＷの温度を計測する温度センサと純水ＤＩＷを冷却するヒートポンプよりなる冷却手段を備えており、制御部５６７ａは温度センサによる純水ＤＩＷの温度計測結果を基に、その温度計測結果が所定温度以上となると冷却手段を駆動し、その所定温度以下となると停止するといったように制御して純水ＤＩＷを所定温度に冷却、維持可能としている。また、制御部の制御により、この純水の温度調節は後述するように処理工程に応じて行うか否かの切り替えが可能となっている。
【００３６】
また、この多機能処理部５６のＩＰＡ供給源５６７ｅとＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５との間の配管５６５ｃには温度加熱手段が設けられていない。そのため、この実施の形態ではＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からケーシング５６０に供給されるＩＰＡベーパーの温度は常温（室温とほぼ等しく２０℃前後）程度であり、それに対して上記純水ＤＩＷの所定温度を１０℃程度低い温度、すなわち約１０℃に一定に維持するものとしている。なお、温度センサおよび冷却手段は公知のものを用いることができる。
【００３７】
そして、上記の温度調節を行う処理工程では、温度調節を行った純水ＤＩＷを処理槽５６２に供給し、それに基板Ｗを浸漬することによって、基板Ｗの温度も常温のＩＰＡベーパーに対して１０℃前後低い約１０℃に維持することができる。そのため、この実施の形態ではＩＰＡベーパーを加熱しなくても、基板Ｗ表面に付着した純水についてＩＰＡの凝縮が発生し、基板Ｗを処理槽から引き上げる際にも速やかに基板Ｗから純水を除去することができるのである。
【００３８】
また、多機能処理部５６のＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５は処理槽５６２の上端より下方位置で処理槽５６２の側方において設けられ、その供給口ＩＯは上方に向けられている。これによりＩＰＡベーパーを基板Ｗが処理槽５６２から実質的に引き上げが完了する前から上方に向けて吹き出して供給している。
【００３９】
このようにＩＰＡベーパーを供給することにより、従来の上方から処理槽に貯留された外気温の純水ＤＩＷに向けて高温のＩＰＡベーパーを供給する装置では５０枚の２００ｍｍ径の基板Ｗを乾燥させるのに必要なＩＰＡ量が約３００ｃｃであったのが、約３０ｃｃ以下で済むようになった。また、従来装置に比べてパーティクルの発生量も減少した。
【００４０】
これらの理由は以下のように推察される。
【００４１】
すなわち、ＩＰＡ・Ｎ２供給口ＩＯから供給されるＩＰＡベーパーは直接処理槽５６２内の純水ＤＩＷ表面に当たること、およびその純水ＤＩＷの表面を波立たせるといったことがないので、処理槽５６２内の純水ＤＩＷへのＩＰＡの溶解量が減少したためＩＰＡの消費量が減少したものと推察される。また、処理槽５６２内の純水へのＩＰＡの溶解量が減少したことにより、溶解したＩＰＡが洗浄中の基板Ｗ表面に触れることが少なくなり、このことによりパーティクルの発生量が減少したと推察される。なお、ＩＰＡベーパーの温度を高温にしないで常温としているため、より純水ＤＩＷへの溶解度が低下し、それにより、一層乾燥処理を高速化し、ＩＰＡの消費量を抑えるとともに、パーティクルの発生を抑えているものと推察される。
【００４２】
また、次のような理由も影響しているものと推察される。図５は基板乾燥処理の処理手順を示す模式図であり、以下、図５（ｃ）を用いて説明する。
【００４３】
従来装置では処理槽５６２の上方からのＩＰＡベーパーの噴射により処理槽５６２に貯留された純水ＤＩＷの水面近くの雰囲気を攪拌していたため、Ｎ２ガスとＩＰＡベーパーとは分離しにくかったが、本発明では図５（ｃ）に示すように、上方に向けて供給されたＮ２をキャリアガスとしたＩＰＡベーパーは、やがて重力と雰囲気による抵抗により上昇速度が減少し、やがて上昇を停止するとＮ２分子とＩＰＡ分子との分子量の差により次第に両者が分離し、上方に分子量の小さいＮ２の濃い層ができ、下方（水面付近）にＩＰＡベーパーの濃い層が形成されるものと推察される。これにより、こういったＮ２層とＩＰＡ層が形成された後に処理槽５６２の純水ＤＩＷから引き上げられた基板Ｗは引き上げ後すぐにＩＰＡベーパーの濃い層を通過することになるので、その際に基板Ｗに付着していた純水ＤＩＷにＩＰＡが溶解し易く、そのため純水ＤＩＷが基板Ｗから離れ易くなり、したがって、従来装置に比べてＩＰＡの処理量が少なくて済むものと推察される。なお、ＩＰＡベーパーの温度を高温にしないで常温としていることにより、雰囲気の内部エネルギーが低く拡散が抑えられるのでケーシング５６０内の雰囲気がＩＰＡ層とＮ２層に、より分かれやすくなり、それが一層ＩＰＡの消費量を減少させているものと推察される。
【００４４】
また、この多機能処理部５６において、純水ＤＩＷの冷却を行わないでＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５から上方に向けて高温のＩＰＡベーパーを処理槽５６０内に供給した場合と、上記のように純水ＤＩＷの冷却を行うとともにＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５から上方に向けて常温のＩＰＡベーパーを供給した場合とでは、５０枚の２００ｍｍ径の基板Ｗを乾燥させるのに必要なＩＰＡ量が約５０ｃｃであったのが、約３０ｃｃ以下で済むようになった。また、パーティクルの発生量も減少した。
【００４５】
これらの理由については以下のように推察される。
【００４６】
すなわち、ＩＰＡベーパーの温度を高温にしないで常温としていることにより、雰囲気の内部エネルギーが低く、拡散が抑えられるのでケーシング５６０内の雰囲気がＩＰＡ層とＮ２層に、より分かれやすくなり、それが一層ＩＰＡの消費量を減少させているものと推察される。
【００４７】
また、上記のようにケーシング５６０内の雰囲気が分離して形成されたＩＰＡ層とＮ２層のうち、下方に形成されたＩＰＡ層が常温であるため、高温である場合より処理槽５６２内の純水ＤＩＷに溶解しにくくなり、そのため一層ＩＰＡベーパーの消費量を減少させるとともに、処理槽５６２内の純水ＤＩＷに溶解したＩＰＡが基板Ｗ表面に至ってパーティクルを発生させることが少なくなっているものと推察される。
【００４８】
さらに、この実施の形態の多機能処理部５６では図２に示すようにケーシング５６０の上部に設けられたＮ２供給管５６６の供給口ＮＯは斜め下方に向けて設けられている。より正確には、乾燥位置ＤＲに位置する際の基板Ｗ表面およびリフタ５６３の基板ガイド５６３ｃ付近に向けて供給口ＮＯが設けられている。そのため、処理槽５６２内での純水洗浄の終了後、リフタ５６３を乾燥位置ＤＲに基板Ｗを保持した状態で位置させるとともにＮ２供給部５６６からＮ２を噴射させることにより基板Ｗ表面やリフタ５６３の基板ガイド５６３ｃ付近にＮ２ガスを吹き付けて、基板Ｗと保持溝との間に残った純水ＤＩＷを吹き飛ばし、基板Ｗの乾燥を速くしている。なお、後述するように、基板Ｗを処理槽５６２内の純水から引き上げた後には再度、その純水内に基板Ｗを戻すことはないため、処理槽内の純水表面を波立たせてＩＰＡの純水への溶解を助長することによる問題は生じない。
【００４９】
＜２．実施の形態の処理手順および効果＞
つぎに、この実施の形態の多機能処理部５６による基板乾燥処理の処理手順を示す図である図５およびＮ２供給部５６６とＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５のＮ２またはＩＰＡベーパー供給のタイミングチャートである図６を用いて、その処理手順について説明していく。なお、以下の処理以前にＨＦによるエッチング処理等は終了している（バルブＶ３は閉じている）ものとする。また、以下の制御は制御部５６７ａにより行われる。
【００５０】
まず、予め処理槽５６２には常温の純水ＤＩＷが満たされている状態で、基板Ｗは処理槽５６２に搬入されて洗浄処理が行われる（図５（ａ））。なお、このとき、処理槽５６２の純水ＤＩＷはオーバーフロー状態であり、三方弁Ｖ１は配管５６２ｂにつながっており、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５は閉じられ、溢れた純水ＤＩＷは配管５６２ｃにより処理槽５６２に戻され、さらにバルブＶ７は閉じられた状態で、Ｎ２供給部５６６からはＮ２ガスは供給されておらず、三方弁Ｖ６はＮ２供給源５６７ｆからの流路を配管５６５ｃにつないだ状態でＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からＮ２ガスが供給されている（図６時刻Ｔ０）。
【００５１】
つぎに、処理槽５６２内からオーバーフロー状態で配管５６２ｅから、純水温度調節部５６７ｄにより冷却された純水ＤＩＷを供給することによって、処理槽５６２内のＨＦまたは常温の純水ＤＩＷを冷却されたものに置換する（図５（ｂ）、図６時刻Ｔ０〜Ｔ１）。すなわち、常温の純水ＤＩＷの下方に低温の純水ＤＩＷを供給することにより、両純水の温度の関係から両純水の間に対流による入れ替わりは生じず、常温の純水ＤＩＷが処理槽５６２上端から順次溢れていくことにより、最終的には処理槽５６２内が低温の純水ＤＩＷにより満たされることになり、効率よく置換を行うことができるものとなっている。なお、図６に示すように、この段階では三方弁Ｖ１が配管５６２ｂｃにつながるとともにバルブＶ２，Ｖ４が開いた以外は、他のバルブ、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ０と同様である。
【００５２】
つぎに、三方弁Ｖ６がＩＰＡ供給源５６７ｅおよびＮ２供給源５６７ｆの両方につながる流路が配管５６５ｃにつながれた状態となり、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からＮ２をキャリアガスとしてＩＰＡベーパーの供給を開始する（図５（ｃ）、図６時刻Ｔ１）。なお、このとき、三方弁Ｖ１は配管５６２ｂにつながっており、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５は閉じられ、オーバーフロー状態で溢れた純水ＤＩＷは配管５６２ｃにより処理槽５６２に戻され、配管バルブＶ７は閉じられた状態で、Ｎ２供給部５６６からはＮ２ガスは供給されていない。
【００５３】
さらに、ＩＰＡベーパーの供給をしばらく続けることによって前述のようにケーシング５６０内において上方にＮ２層、下方（したがって、処理槽５６２直上）にＩＰＡベーパー層が形成されるものと推察される（図５（ｄ）、図６時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）。なお、この段階では、三方弁Ｖ１，Ｖ６および各バルブＶ１〜Ｖ５，Ｖ７の開閉状態、ならびにＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ１と同様である。
【００５４】
つぎに、リフタ５６３を上昇させて基板Ｗを処理槽５６２内の冷却された純水ＤＩＷから引き上げ、さらに上述のＩＰＡベーパー層を通過させ、基板Ｗに付着した大半の純水ＤＩＷを除去する（図５（ｅ）、図６時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）。なお、この段階でも三方弁Ｖ１，Ｖ６および各バルブＶ１〜Ｖ５，Ｖ７の開閉状態、ならびにＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ１と同様である。
【００５５】
つぎに、三方弁Ｖ６を閉じてＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からのＩＰＡベーパーの供給を停止するとともに、バルブＶ７を開いてＮ２供給部５６６より乾燥位置ＤＲに位置するリフタ５６３の基板ガイド５６３ｃ付近に向けてＮ２を供給し、その保持溝内や基板Ｗ表面に残った純水ＤＩＷを吹き飛ばす。また、バルブＶ２が開かれ、処理槽５６２内の純水ＤＩＷは配管５６２ｄから排液ラインに排出される（図５（ｆ）図６時刻Ｔ２）。なお、この段階では、その他のバルブ、三方弁Ｖ１の開閉状態は時刻Ｔ１と同様である。
【００５６】
つぎに、三方弁Ｖ６をＮ２供給源５６７ｆのみに通じる流路を配管５６５ｃにつなぎ、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からもＮ２のみを供給し、ケーシング５６０内をほぼ完全にＮ２雰囲気で満たす（図５（ｇ）、図６時刻Ｔ３）。なお、この段階では、三方弁Ｖ１および各バルブの開閉状態は時刻Ｔ２と同様であり、Ｎ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ２と同様である。
【００５７】
つぎに、バルブＶ５を開き、配管５６０ｂによりケーシング５６０内の雰囲気を配管５６０ｂを通じて排気し、ケーシング５６０内の気圧を減圧することによって基板Ｗを完全に乾燥させる（図５（ｈ）、図６時刻Ｔ４）。なお、この段階では、Ｎ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ３と同様であり、三方弁Ｖ６を閉じてＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５からの気体の供給を停止し、三方弁Ｖ１およびその他のバルブの開閉状況は時刻Ｔ３と同様である。
【００５８】
最後に、シャッタ５６１を開いて大気解放し、リフタ５６３を受け渡し位置ＴＰまで上昇させることにより基板Ｗをケーシング５６０外に取り出して、一連の基板乾燥処理を終了する（図５（ｉ）、図６時刻Ｔ４以降）。なお、この段階では各三方弁および各バルブの開閉状況、ならびにＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５およびＮ２供給部５６６の気体の供給状況は時刻Ｔ４と同様である。
【００５９】
以上説明したように、この発明の実施の形態によれば、多機能処理部５６において、純水ＤＩＷをほぼ一定温度に維持するので純水ＤＩＷの温度の変動を考慮してＩＰＡベーパーの温度を必要以上に高める必要がなく、さらに、純水ＤＩＷを冷却して所定温度に維持するので、供給するＩＰＡベーパーを常温または、あまり高温にしなくても基板Ｗを乾燥することができるため、乾燥性能を維持しつつ安全性が高まるとともに、ＩＰＡベーパーが高温でないので処理槽５６２内の純水ＤＩＷに溶解する量が少なくて済み、したがって、ＩＰＡベーパーの消費量を抑えることができ、それとともに、その溶解したＩＰＡが純水ＤＩＷ中の基板Ｗ表面に至ることが少ないためパーティクルの発生を抑えることができる。
【００６０】
また、多機能処理部５６のＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５の供給口ＩＯは上方に向けて設けられているため、基板Ｗの処理槽５６２からの引き上げ時に必要なＩＰＡベーパーの消費量を抑え、乾燥時間を短縮して、パーティクルの発生を抑えることができる。
【００６１】
また、基板Ｗの処理段階に応じてＮ２やＩＰＡベーパーの供給を行うＮ２供給部５６６とＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５とを切り替えることができるので、効果的な位置にＩＰＡベーパーやＮ２を供給することができ、効率的な基板Ｗの乾燥が行え、ＩＰＡベーパーやＮ２の消費量も抑えることができる。
【００６２】
また、基板Ｗの処理槽５６２からの引き上げが実質的に完了する前には上方のＮ２供給部５６６から下方に向けてＮ２ガスを供給しないので、パーティクルの発生を抑えることができ、ＩＰＡの消費量も抑えることができる。
【００６３】
さらに、基板Ｗの引き上げ後は上方から基板Ｗおよび基板ガイド５６３ｃ周辺にＮ２を吹き付けることにより、基板Ｗ表面や保持溝と基板Ｗとの間に残った純水をも吹き飛ばすことができ、乾燥を速めることができる。
【００６４】
＜３．変形例＞
以上、この実施の形態における多機能処理部５６では溶剤としてＩＰＡを用い、不活性ガスとしてＮ２を用いたが、この発明はこれに限られず、溶剤としてエタノールやメタノール等のその他の溶剤、不活性ガスとしてヘリウムガスやアルゴンガス等のその他の不活性ガスを用いてもよい。
【００６５】
また、この実施の形態における多機能処理部５６ではＮ２供給部５６６を備えるものとしたが、Ｎ２供給部５６６を設けないでＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５のみによりＩＰＡベーパーやＮ２を供給してもよい。
【００６６】
また、この実施の形態における多機能処理部５６では、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５を、処理槽５６２に基板を浸漬するために貯留している処理液の液面より下の位置に配置したが、液面より上に配置してもよい。
【００６７】
また、この実施の形態における多機能処理部５６ではＩＰＡベーパーを常温としたが、この発明はこれに限られず、多少加熱する等、基板Ｗ引き上げ前の純水ＤＩＷよりＩＰＡベーパーの方が高温であればその他の温度でもよい。
【００６８】
また、この実施の形態における多機能処理部５６ではＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５を処理槽５６２の上端より下方位置の側方に供給口ＩＯを上方に向けた状態で設け、それによりＩＰＡベーパーを上向きに供給するものとしたが、この発明はこれに限られず、ＩＰＡ・Ｎ２供給部５６５を処理槽５６２の上端より上に設ける等その他の位置に設置してもよく、さらに、供給口ＩＯを斜め上方向に向けて設けてもよい。
【００６９】
さらに、この実施の形態における多機能処理部５６では純水ＤＩＷを冷却、温度調節を行って供給して基板Ｗを冷却、温度調節するものとしたが、必ずしも冷却、温度調節を行わず、代わりに高温のＩＰＡベーパーを供給するものとしてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項７の発明によれば、処理室内に溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合気体を上方向または斜め上方向に向けて供給するため、処理液の液面に向けて溶剤蒸気を含む気体を供給することがなく、溶剤蒸気の処理液への溶解量が減少し、しかも、上方向または斜め上方向に向けて供給された不活性ガスと溶剤蒸気は、重力と雰囲気による抵抗で上昇速度が減少すると、やがて分子量の差により次第に分離して、処理液の液面近くに溶剤蒸気の濃い層と、その上方には不活性ガスの層とに分離し、溶剤蒸気の供給量がより少なくても、処理液の液面近くには、所要濃度の溶剤蒸気の層を形成することができるので、溶剤の消費量を一層抑えることができ、さらに、前記したように液面に向けて溶剤蒸気を含む気体を供給しないことと、供給する溶剤蒸気量が少ないこととが相まって、処理液への溶剤溶解量が少なく、溶剤溶解量が少ない処理液に基板を浸漬することで、パーティクルの発生も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の基板処理装置の構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態における多機能処理部の縦断面図である。
【図３】実施の形態における多機能処理部の別の縦断面図である。
【図４】実施の形態における多機能処理部の構造を示す模式図である。
【図５】実施の形態における基板乾燥処理の処理手順を示す模式図である。
【図６】実施の形態におけるＮ２供給部とＩＰＡ・Ｎ２供給部の気体供給のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
５ 基板処理部
５２ 薬液処理部
５４ 水洗処理部
５６ 多機能処理部（基板乾燥装置、基板乾燥部）
５８ 乾燥部
５６０ ケーシング（処理室）
５６２ 処理槽
５６５ ＩＰＡ供給部（供給手段）
ＤＩＷ 純水（処理液）
ＩＯ 供給口
Ｗ 基板
Claims (7)
- 処理室内に溶剤の蒸気を含む雰囲気を供給し、純水による洗浄処理後の基板を前記溶剤の蒸気を含む雰囲気内に移動させることによって乾燥させる基板乾燥装置であって、
前記処理室内に溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合気体を上方向または斜め上方向に向けて供給し、前記純水の水面付近に前記溶剤の蒸気の層を形成する混合気体供給手段を備えることを特徴とする基板乾燥装置。 - 請求項１に記載の基板乾燥装置であって、
前記混合気体の供給を停止した後に、前記処理室内の上部から不活性ガスを下方に向けて供給する不活性ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする基板乾燥装置。 - 請求項１または請求項２に記載の基板乾燥装置であって、
前記混合気体供給手段が、前記処理槽の上端より下の側方において、上方向に向くように開口した混合気体供給口を有することを特徴とする基板乾燥装置。 - 基板に対して処理液による処理を施す基板処理部と、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板乾燥装置を用いて構成された基板乾燥部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。 - 処理室内に溶剤の蒸気を含む雰囲気を供給し、純水による洗浄処理後の基板を前記溶剤の蒸気を含む雰囲気内に移動させることによって乾燥させる基板乾燥方法であって、
前記処理室内に溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合気体を上方向または斜め上方向に向けて供給し、前記純水の水面付近に前記溶剤の蒸気の層を形成することを特徴とする基板乾燥方法。 - 請求項５に記載の基板乾燥方法であって、
前記混合気体の供給を停止した後に、前記処理室内の上部から不活性ガスを下方に向けて供給することを特徴とする基板乾燥方法。 - 請求項５または請求項６に記載の基板乾燥方法であって、
前記混合気体を前記処理槽の上端より下の側方から上方向に供給することを特徴とする基板乾燥方法。
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