JP4275488B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板や液晶用基板（以下、単に「基板」と称する）の製造工程において、当該基板に対する洗浄処理などを行った後に、基板に付着した処理液を乾燥させる技術に関する。

基板の製造工程においては、基板の表面（処理面）に回路やパターンを形成するため、露光・現像処理やエッチング処理などが行われている。このような処理では、基板の表面に現像液やエッチング用の薬液などが用いられるが、これらの液体は当該処理が終了した後は、他の処理に悪影響を及ぼすため基板から除去されなければならない。そこで、これらの処理が行われた後工程においてさらに洗浄・乾燥処理が行われる。

基板に付着した処理液を後工程において乾燥除去する際には、基板の表面にいわゆるウォーターマークと呼ばれる水滴状のダメージが発生することを防止する必要がある。ウォーターマークは、主に、水溶液中に溶けた酸素が基板材料である珪素と化学反応を起こすことにより生成され、少量の水分が基板に付着している状態において生成されやすいという性質がある。

このような、ウォーターマークの発生を防止しつつ、乾燥処理を行う基板処理装置として、例えば、特許文献１に記載されている装置などが提案されている。特許文献１に記載されている基板処理装置は、処理液（純水）による洗浄を行った後の基板を回転させて、その遠心力で処理液を振り切りつつ、窒素を基板に吹き付けて処理液を乾燥させる。これにより、基板は低酸素雰囲気中で乾燥処理されるため、ウォーターマークの生成が抑制される。

特開平１−１１０７３６号公報

ところが、上記特許文献１に記載された装置では、雰囲気から完全に酸素を取り除くことはできず、最終的には、処理液が蒸発することによって乾燥処理が進行するため、少量の処理液が残った状態から処理液が完全に乾燥除去されるまでの間に時間がかかり、結果として基板の表面にウォーターマークが発生するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の表面に付着した処理液を乾燥除去する際に、ウォーターマークの発生を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に付着した所定の処理液を乾燥させる基板処理装置であって、基板の周辺雰囲気を外部と遮断する処理室と、基板を前記処
理室内に保持する保持手段と、加熱および加圧された前記所定の処理液の蒸気を前記処理室内に供給することによって、前記処理室内の温度および圧力を上昇させる加熱・加圧手段と、前記処理室内の雰囲気を前記処理室の外部に存在する外部雰囲気に開放する開放手段とを、備え、前記開放手段が、前記処理室内に存在する前記所定の処理液が前記外部雰囲気における沸点以上の状態である場合に、前記処理室内の雰囲気を開放する。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置であって、前記処理室内に不活性ガスを供給するガス供給手段をさらに備える。

また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る基板処理装置であって、前記処理室が、前記処理室内を加熱する加熱手段を有する。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記処理室が、前記所定の処理液を排出する排出手段を有する。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記所定の処理液が純水であり、前記外部雰囲気が大気であって、前記開放手段が、前記処理室内の前記純水の温度が摂氏１００度以上の状態である場合に、前記処理室内の雰囲気を開放する。

また、請求項６の発明は、基板に付着した所定の処理液を乾燥させる基板処理方法であって、基板の周辺雰囲気を外部と遮断する処理室内に基板を保持する保持工程と、加熱および加圧された前記所定の処理液の蒸気を生成する生成工程と、前記蒸気を前記処理室内に供給することにより、前記処理室内の温度および圧力を上昇させる加熱・加圧工程と、前記処理室内に存在する前記所定の処理液が前記処理室の外部に存在する外部雰囲気における沸点以上の状態である場合に、前記処理室内の雰囲気を開放する開放工程とを有する。

また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る基板処理方法であって、前記処理室内に不活性ガスを供給するガス供給工程をさらに有する。

また、請求項８の発明は、請求項６または７の発明に係る基板処理方法であって、前記処理室から前記所定の処理液を排出する排出工程を有する。

また、請求項９の発明は、請求項６ないし８のいずれかの発明に係る基板処理方法であって、前記所定の処理液が純水であり、前記外部雰囲気が大気であって、前記開放工程が、前記処理室内の前記純水の温度が摂氏１００度以上の状態である場合に、前記処理室内の雰囲気を開放する工程である。

請求項１ないし９に記載の発明では、加熱および加圧された所定の処理液の蒸気により、加熱および加圧された処理室内において、所定の処理液が外部雰囲気における沸点以上の状態である場合に、処理室内の雰囲気を開放することにより、処理室内において所定の処理液を短時間で沸騰・蒸発させることができることから、ウォータマークの発生を抑制することができる。

請求項２および７に記載の発明では、処理室内に不活性ガスを供給することにより、
処理室内の雰囲気を不活性ガスに置換することができ、処理室内の処理液の蒸気を減少させることによって、処理液が基板に再付着することを防止することができる。

請求項３に記載の発明では、処理室が、処理室内を加熱する加熱手段を有することにより、加熱中の処理室内の温度降下を防止することができる。

請求項４および８に記載の発明では、所定の処理液を排出することにより、開放後に結露した処理液を処理室から排出することができるため、処理液が再度基板に付着することを防止することができる。

請求項５に記載の発明では、所定の処理液が純水であり、外部雰囲気が大気であって、
処理室内の純水の温度が摂氏１００度以上の状態である場合に、処理室内の雰囲気を大気開放することにより、装置構成を簡素化することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る基板処理装置１の概略図である。第１の実施の形態における基板処理装置１は、ＬＳＩなどの電子部品を製造するための円形の半導体基板を被処理基板９０としており、基板９０に付着した純水（処理液）を乾燥させる乾燥装置としての機能を有する。なお、基板処理装置１は、半導体基板だけでなく、一般に、液晶表示装置の画面パネルを製造するための角形ガラス基板やフラットパネルディスプレイ用の種々の基板に対しても、付着した純水を乾燥させる装置として変形利用することができる。

基板処理装置１は、基板９０の周辺雰囲気を外部と遮断するチャンバ２、基板９０をチャンバ２内に略静止状態で保持する保持機構３、チャンバ２内に加熱した水蒸気を供給する蒸気供給部４、チャンバ２内に不活性ガスとしての窒素ガスを供給する窒素供給部５、チャンバ２内の雰囲気を外部雰囲気に開放する開閉バルブ６、および基板処理装置１の各構成を制御する制御部７を備えている。

チャンバ２は、ヒータ２０、ドレイン２１を備えており、図１に示すように、内部が略球形状の空間とされており、内部が高圧状態になった場合にも均一に圧力がかかるように構成される。チャンバ２は、基板９０に対して後述の処理を行うための処理室としての機能を有する。

また、チャンバ２は外部に熱を逃がさないように断熱構造とされており、これによって、チャンバ２内の雰囲気の温度降下を抑制することができる。なお、チャンバ２の断熱構造としては、どのような周知の構造が用いられてもよいが、例えば、チャンバ２を断熱部材で覆うことによって実現することができる。

さらに、チャンバ２には、図示しない蓋部材が取り付けられており、蓋部材を開くことにより、図示しない搬送機構によって基板９０を搬入・搬出することができる構造とされている。

ヒータ２０は、チャンバ２内の雰囲気を加熱する機能を有しており、これによって、チャンバ２内の雰囲気の温度降下を防止することができる。チャンバ２の下部に設けられたドレイン２１は、チャンバ２内に液体（主に純水）が溜まることがないようにチャンバ２の外部に排出する機能を有する。

保持機構３は、前述の搬送機構との間で基板９０の受け渡しを行うとともに、複数の基板９０をチャンバ２内の所定の位置に保持する機能を有する。本実施の形態における保持機構３は５０枚の基板９０を同時に保持できるよう構成されているが、もちろんこれに限られるものではない。

蒸気供給部４は、制御部７からの制御信号に基づいて開閉する電磁弁４０を備えている。蒸気供給部４は、水蒸気を加熱、加圧する機構（図示せず）を有しており、電磁弁４０を開放状態にすることによって、チャンバ２内に高温・高圧の水蒸気を供給する。これにより、チャンバ２内の温度および圧力を上昇させることができることから、蒸気供給部４が主に本発明における加熱・加圧手段に相当する。なお、本実施の形態における蒸気供給部４は、摂氏１００度以上の水蒸気を供給する。

窒素供給部５は、制御部７からの制御信号に基づいて開閉する電磁弁５０を備えており、電磁弁５０を開放状態にすることにより、チャンバ２内に窒素ガスを供給する。なお、不活性ガスとしては、アルゴンガスやネオンガスなどが用いられてもよい。

開閉バルブ６は、チャンバ２内の雰囲気と外部雰囲気とを連通する雰囲気の流路上に設けられている。開閉バルブ６が閉じた状態（閉鎖状態）ではチャンバ２内の雰囲気と外部雰囲気とは遮断され、一方、開閉バルブ６が開いた状態（開放状態）では、チャンバ２内の雰囲気が外部雰囲気に開放される。なお、外部雰囲気とは、チャンバ２の外部に存在する雰囲気であって、本実施の形態における基板処理装置１では大気であるが、外部雰囲気はこれに限られるものではない。例えば、ブロアなどにより減圧した雰囲気を外部雰囲気として利用してもよい。すなわち、開閉バルブ６が開放状態になった時点で、瞬時にチャンバ２内を十分に減圧することができるものであればどのような雰囲気であってもよい。ただし、本実施の形態に示すように、外部雰囲気として大気を用いれば、別途減圧するための機構などを設ける必要がなく、装置構成を簡素化することができる。

制御部７は、図示しないケーブルによりチャンバ２、保持機構３、蒸気供給部４、窒素供給部５、および開閉バルブ６などの各構成と信号のやり取りが可能な状態で接続されている。また、プログラムや各種データを記憶するとともに、当該プログラムに従って各種データを適宜処理することによって制御信号を生成し、それらの構成を制御する。なお、プログラムや各種データは、それらの情報を一時的に記憶するＲＡＭ、読み取り専用のＲＯＭ、および磁気ディスク装置などにより記憶される。

以上が、基板処理装置１の主な構成の説明である。次に、基板処理装置１において実行される基板９０に対する処理動作を説明する。図２は、本実施の形態における基板処理装置１の動作を示す流れ図である。なお、以下に示す各構成の動作制御は、特に断らない限り制御部７により行われるものとする。

まず、基板処理装置１では、図２に示す処理に先立って、所定の初期設定が行われるとともに、蒸気供給部４において純水に対する加熱・加圧処理が行われ、高温・高圧の水蒸気が生成される。

次に、基板処理装置１は、図示しない搬送機構によって基板９０がチャンバ２内に搬送されるまで待機し（ステップＳ１１）、基板９０が搬送されると（ステップＳ１１においてＹｅｓ。）、図示しない蓋部材を駆動することによってチャンバ２を密閉するとともに、保持機構３により搬送された基板９０を所定の位置に保持する（ステップＳ１２）。

さらに、基板処理装置１は、洗浄処理（ステップＳ１３）を実行する。洗浄処理とは、図示しないノズルからチャンバ２内に保持された基板９０に対して純水を吐出することによって基板９０の洗浄を行い、所定時間の洗浄を行った後、ノズルからの純水の吐出を停止するとともにドレイン２１からチャンバ２内に溜まった純水を排出する処理である。なお、このときノズルにより吐出される純水として、加熱された純水を用いてもよい。また、ノズルからの純水の吐出と同時に、ドレイン２１による純水の排出を行ってもよい。

ステップＳ１３の洗浄処理が終了すると、制御部７からの制御信号に基づいて蒸気供給部４の電磁弁４０を開放状態にして、蒸気供給部４から予め生成されていた高温・高圧の水蒸気をチャンバ２内に供給し、チャンバ２内を加熱・加圧する（ステップＳ１４）。

これにより、チャンバ２内の温度および圧力が上昇し、チャンバ２内において摂氏１００度以上の熱水が存在できる状態となる。このとき、チャンバ２は断熱構造を有していることから、チャンバ２内の温度降下が抑制されているとともに、ヒータ２０がチャンバ２内の雰囲気を加熱することから、基板処理装置１ではチャンバ２内の雰囲気の温度を効率よく上昇させることができる。

さらに、蒸気供給部４からの水蒸気の供給を所定の時間が経過するまで継続することによって（ステップＳ１５）、基板９０の表面に熱水が結露し、基板９０が熱水に覆われた状態となる。

所定の時間が経過し、基板９０に付着している純水が熱水となった時点で、制御部７が開閉バルブ６を制御し、開閉バルブ６を開放状態にすることにより、チャンバ２内の雰囲気を外部雰囲気に開放して減圧する（ステップＳ１６）。なお、当該所定の時間は、チャンバ２内の純水が熱水となるために必要な時間として、予め測定され、制御部７に記憶されているものである。

本実施の形態では、外部雰囲気として大気を用いるため、開閉バルブ６が開放状態になると、チャンバ２の内部は大気中に開放された状態となる。すなわち、圧力はほぼ１気圧となり、そのときの純水の沸点は摂氏１００度である。したがって、摂氏１００度以上の熱水は存在することができず、基板９０の表面において瞬時に沸騰して気化する。また、一部わずかに水分が残留したとしても、基板９０自体が蓄熱されていることによって短時間のうちに蒸発する。

このように、基板処理装置１では、チャンバ２内に存在する純水が外部雰囲気における沸点（摂氏１００度）以上の状態である場合に、開閉バルブ６がチャンバ２内の雰囲気を外部雰囲気に開放することにより、チャンバ２内において純水を短時間で沸騰・蒸発させることができることから、ウォータマークの発生を抑制することができる。

次に、窒素供給部５の電磁弁５０を開放状態にすることにより、窒素供給部５からチャンバ２内に窒素ガスの供給を開始するとともに、ドレイン２１から溜まった純水をチャンバ２の外部に排出する（ステップＳ１７）。

基板処理装置１では、後述の処理において基板９０を搬出する際に、チャンバ２内の温度が低下するため、チャンバ２内に水蒸気が存在していると、当該水蒸気が結露することによって基板９０の表面に再び純水が付着してしまう。しかし、基板処理装置１では、基板９０を搬出する前に、外部雰囲気に開放されたチャンバ２内に窒素ガスを供給し、チャンバ２内の水蒸気を窒素ガスに置換することができる。したがって、このような純水の再付着を防止することができる。

また、溜まった純水をチャンバ２の外部に排出することにより、チャンバ２内に水蒸気が再び生成されることを防止することができ、同じく、純水の再付着を防止することができる。

次に、前述の蓋部材が駆動されることによってチャンバ２が開放され、図示しない搬送機構が保持機構３に保持されている基板９０を受け取って、チャンバ２から搬出する。

さらに、基板処理装置１は、他に処理すべき基板９０が存在するか否かを判定し、処理すべき基板９０が存在する場合には当該基板９０に対してステップＳ１１からの処理を繰り返し実行し、一方、処理すべき基板９０が存在しない場合には処理を終了する（ステップＳ１８）。

以上により、本実施の形態における基板処理装置１では、チャンバ２内を加熱・加圧することによって、チャンバ２内の純水を外部雰囲気における沸点以上の状態とすることができる。そしてその状態で、開閉バルブ６を開放することによって、チャンバ２内の雰囲気を外部雰囲気に開放することにより、瞬時に減圧して、基板９０に付着した純水（熱水）を沸騰・蒸発させることができる。したがって、基板９０の表面に少量の純水が存在する時間が従来の装置に比べて短時間となることから、基板９０の表面にウォーターマークが発生することを抑制することができ、基板９０の乾燥不良を防止することができる。

＜２． 第２の実施の形態＞
基板の乾燥処理においてウォーターマークの発生を抑制するためには、先述のように基板９０に付着した処理液をすばやく乾燥させることが重要である。そして、その手法としては、高温・低湿度の雰囲気において乾燥処理を行うことも有効である。

図３は、このような原理に基づいて構成した第２の実施の形態における基板処理装置１ａを示す図である。

基板処理装置１ａは、チャンバ２ａ、配管２２，２３、ヒータ４１、開閉バルブ６０ないし６２および純水供給部８を備えている。なお、基板処理装置１ａにおいて、基板処理装置１とほぼ同様の機能を有する構成については同符号を付し、適宜説明を省略する。

チャンバ２ａは、基板９０を収納し、純水を貯留する処理室として機能する。チャンバ２ａの上部には、開閉バルブ６２を備えた配管２２が取り付けられ、底部には開閉バルブ６０，６１を備えた配管２３が取り付けられている。

配管２２は、チャンバ２ａ内に保持された基板９０の上端より上方となる位置に取り付けられており、チャンバ２ａの内部と外部とを連通接続する機能を有している。配管２２は開閉バルブ６２によって開閉することが可能とされている。基板処理装置１ａでは、後述するように純水供給部８からチャンバ２ａ内に純水が供給される。そのとき、純水供給部８から供給された純水が所定量を超えると、純水がチャンバ２ａの上部からオーバーフローを起こし、溢れた純水が配管２２を介してチャンバ２ａ外に排水される。したがって、開閉バルブ６２が配管２２を開放状態とすることにより、チャンバ２ａ内の純水の液面が配管２２の取付位置より下方となり、チャンバ２ａ内の純水の量は所定量を超えることはないようにされている。また、チャンバ２ａ内に水蒸気、あるいは窒素ガスなどの気体が供給されると、チャンバ２ａ内の雰囲気も配管２２を介して外部に排気される。すなわち、配管２２は、排気配管としての機能と、排水配管としての機能とを有している。

配管２３は、開閉バルブ６０が閉鎖状態かつ開閉バルブ６１が開放状態となることにより、第１の実施の形態におけるドレイン２１と同様にチャンバ２ａ内の純水を排出する。一方、開閉バルブ６０が開放状態かつ開閉バルブ６１が閉鎖状態となると、純水供給部８から供給される純水が配管２３を介してチャンバ２ａ内に導びかれる。すなわち、配管２３は排水配管としての機能と、給水配管としての機能とを有している。

ヒータ４１は、蒸気供給部４によりチャンバ２ａに供給される水蒸気を加熱して過熱蒸気を生成するために用いられる。本実施の形態における基板処理装置１ａは、ヒータ４１によりチャンバ２ａ内に供給する水蒸気を摂氏１７０度前後に加熱する。過熱蒸気は高温・低湿の性質を有するとともに、熱容量の大きい気体であるが、特に摂氏１７０度前後の過熱蒸気は、湿度の違いによって乾燥性能に差がほとんどないという優れた性質がある。したがって、このような過熱蒸気を用いることにより、基板処理装置１ａでは基板９０のロット間差が抑制される。ただし、過熱蒸気の温度はこれに限られるものではない。

純水供給部８は、図示しない純水タンクからチャンバ２ａ内に純水を供給する機能を有する。

以上が第２の実施の形態における基板処理装置１ａの構成の説明である。次に、基板処理装置１ａの動作を説明する。

図４および図５は、第２の実施の形態における基板処理装置１ａの動作を示す流れ図である。また、図６ないし図９は、基板処理装置１ａの動作中のチャンバ２ａの状態を示す概略図である。なお、特に断らない限り、基板処理装置１ａの動作は制御部７からの制御信号に基づいて制御される。

まず、基板処理装置１ａは、ステップＳ２１を実行することにより基板９０がチャンバ２ａに搬送されるまで待機する。基板９０がチャンバ２ａ内に搬送されると、ヒータ２０によりチャンバ２ａ内の雰囲気の加熱を開始する（ステップＳ２２）とともに、保持機構３が基板９０を所定の位置に保持する（ステップＳ２３）。なお、ヒータ２０による加熱は、後述するステップＳ３８が実行されるまで継続される。

次に、電磁弁５０が開放状態となり窒素供給部５がチャンバ２ａに窒素ガスを供給する（ステップＳ２４）。このとき、開閉バルブ６２が開放状態とされ、配管２２からチャンバ２ａ内の雰囲気が排気される。これにより、チャンバ２ａ内の雰囲気は窒素ガスに置換されるため、低酸素雰囲気となる。なお、このとき、開閉バルブ６０を閉鎖状態とするとともに、開閉バルブ６１を開放状態とすることにより、配管２３から雰囲気の排気を行ってもよい。これにより、チャンバ２ａの底部に酸素を含んだ雰囲気が滞留することを防止することができる。また、窒素供給部５による窒素ガスの供給処理は、後述するステップＳ２７において停止されるまで継続される。

次に、制御部７が開閉バルブ６０を開放状態とするとともに、開閉バルブ６１を閉鎖状態にすることにより、純水供給部８が配管２３を介してチャンバ２ａに純水の供給を開始する（ステップＳ２５）。純水供給部８が純水を供給することにより、静止している基板９０に対してチャンバ２ａ内の純水の液面が相対的に上昇し、基板９０が徐々に純水に浸漬される。なお、基板処理装置１ａは、純水供給部８から所定量以上の純水が供給されるまで待機する（ステップＳ２６）。

図６は、ステップＳ２５が開始されることにより、純水供給部８から所定量の以上の純水が供給された状態を示している。この状態では、基板９０は完全に純水に浸漬されており、ステップＳ２６においてＹｅｓと判定される。また、液面が配管２２の高さ位置まで上昇し、供給される純水はオーバーフローを起こして配管２２を介してチャンバ２ａ外に排出される。

図６から明らかなように、第２の実施の形態における基板処理装置１ａでは、純水がオーバーフローを起こしている状態では、チャンバ２ａ内における気体の容積は非常に小さくなっている。しかも、この状態において窒素ガスによる雰囲気の置換が継続されているため、雰囲気中の酸素濃度を十分に低下させることができる。これにより、後述する基板９０の乾燥処理において、ウォーターマークの発生を抑制することができる。

基板９０が完全に浸漬されると、基板処理装置１ａは、電磁弁５０および開閉バルブ６０をいずれも閉鎖状態にして、窒素供給部５からの窒素ガスの供給および純水供給部８からの純水の供給をそれぞれ停止する（ステップＳ２７）。また、ヒータ４１による水蒸気の加熱を開始するとともに、電磁弁４０を開放状態にして蒸気供給部４からの過熱蒸気の供給を開始する（ステップＳ２８）。

図７は、基板処理装置１ａが、過熱蒸気の供給を開始した状態を示す図である。基板処理装置１ａは、過熱蒸気の供給を開始した状態で、所定時間が経過するまで待機し（ステップＳ３１）、チャンバ２ａ内の雰囲気を過熱蒸気に置換する。

所定時間が経過すると、基板処理装置１ａは、開閉バルブ６０を閉鎖状態にすることにより純水供給部８からの純水の供給を停止するとともに、開閉バルブ６１を開放状態にすることにより配管２３を介してチャンバ２ａ内の純水の排出を開始し（ステップＳ３２）、純水の排出が完了するまで待機する（ステップＳ３３）。この間も、蒸気供給部４による過熱蒸気の供給は継続される。すなわち、基板処理装置１ａは、配管２３によりチャンバ２ａに貯留された純水を排出させつつ、蒸気供給部４からチャンバ２ａへ過熱蒸気を供給させる。

純水がチャンバ２ａから排出されることにより、純水の液面が基板９０に対して相対的に下降し、基板９０の表面が徐々にチャンバ２ａ内雰囲気に曝されることとなる。なお、ステップＳ３３における待機状態の解除判定は、基板９０を乾燥させるために十分な時間が経過するまでの所定時間を基準に行ってもよい。

図８は、純水が排出されることにより、基板９０の一部が露出した状態を示す図である。基板９０に付着した純水は、チャンバ２ａ内の雰囲気に曝されることにより過熱蒸気によって速やかに蒸発し、基板９０から乾燥除去される。また、除去された純水によって湿度の増加した雰囲気は配管２２を介して排気され、蒸気供給部４から供給される過熱蒸気に置換される。

これにより、第２の実施の形態における基板処理装置１ａでは、予め基板９０を乾燥させる際の雰囲気を窒素ガスおよび過熱蒸気に置換しているため、低酸素雰囲気中で基板９０の乾燥を行うことができ、ウォーターマークの発生を抑制することができる。

また、処理中は、ヒータ２０によりチャンバ２ａ内を加熱しているため、基板９０を乾燥させる際の雰囲気の温度降下を抑制することができ、効率よく基板９０に付着した純水（処理液）を乾燥除去することができる。

また、ヒータ４１により水蒸気を過熱蒸気にしてからチャンバ２ａ内に供給することにより、チャンバ２ａ内の雰囲気を乾燥に適した高温・低湿度の状態にすることができるため、さらに効率よく乾燥させることができるとともに、雰囲気の熱容量を大きくすることができることから、さらに、温度降下を抑制することができる。

なお、配管２３を介した純水の排出は、純水の液面が基板９０に対して急速に降下することのないように十分に低流量で行うことが望ましい。また、純水の排出中は、チャンバ２ａ内が減圧されることのないように十分な量の過熱蒸気を供給することが望ましい。

基板処理装置１ａは、純水の排出が完了すると（ステップＳ３３においてＹｅｓ。）、電磁弁４０を閉鎖状態にするとともに、ヒータ４１による水蒸気の加熱を停止して過熱蒸気の供給を停止する（ステップＳ３４）。

基板処理装置１ａは、さらに窒素ガス供給処理（ステップＳ３５）を実行する。図９は、窒素ガス供給処理を実行している状態を示す図である。窒素ガス供給処理とは、電磁弁５０を所定時間の間だけ開放状態にすることにより、窒素供給部５からの窒素ガスの供給を所定時間行う工程である。これにより、チャンバ２ａ内の雰囲気が過熱蒸気から窒素ガスに置換される。

ステップＳ３５の窒素ガス供給処理が終了すると、前述の蓋部材が駆動されることによってチャンバ２ａが開放され、図示しない搬送機構が保持機構３に保持されている基板９０を受け取って、チャンバ２ａから搬出する。このとき、すでに窒素ガス供給処理（ステップＳ３５）が実行されていることにより、第１の実施の形態における基板処理装置１と同様に、チャンバ２ａ内の雰囲気が予め窒素ガスに置換されているため、結露による純水の再付着を抑制することができる。

さらに、基板処理装置１ａは、他に処理すべき基板９０が存在するか否かを判定し（ステップＳ３７）、処理すべき基板９０が存在する場合には当該基板９０に対してステップＳ２１からの処理を繰り返し実行する。一方、処理すべき基板９０が存在しない場合には、開閉バルブ６１，６２を閉鎖状態としてチャンバ２ａ内の雰囲気の排気を停止するとともに、ヒータ２０によるチャンバ２ａ内の雰囲気の加熱を停止した後（ステップＳ３８）、処理を終了する。

以上により、第２の実施の形態における基板処理装置１ａは、配管２３によりチャンバ２ａに貯留された純水を排出させつつ、蒸気供給部４からチャンバ２ａへ過熱蒸気を供給させることにより、基板９０を乾燥させる際の雰囲気を高温・低湿度とすることができ、第１の実施の形態における基板処理装置１と同様に、基板９０に付着した処理液をすばやく乾燥除去することができる。

また、チャンバ２ａ内に不活性ガスである窒素ガスを供給する窒素ガス供給部５を備えることにより、チャンバ２ａ内の雰囲気を低酸素濃度にすることができるため、ウォーターマークの発生を抑制することができる。

また、窒素ガス供給部５が蒸気供給部８からチャンバ２ａへ過熱蒸気を供給する前に、チャンバ２ａに窒素ガスを供給することにより、後に供給される過熱蒸気の一部が例え結露したとしても、すでに雰囲気が低酸素状態にされているため、ウォーターマークの発生を抑制することができる。

また、窒素ガス供給部５は、配管２３によりチャンバ２ａに貯留された純水を排出させた後に、チャンバ２ａ内に窒素ガスを供給することにより、基板９０を搬出するためのチャンバ２ａの開放によってチャンバ２ａ内の温度が低下した場合であっても、結露による純水の再付着を抑制することができる。

＜３． 第３の実施の形態＞
第２の実施の形態おける基板処理装置１ａは、純水をチャンバ２ａから排出することによって、純水の液面と基板９０との相対位置を変更し、これによって基板９０を高温・低湿度の雰囲気に曝すように構成していた。しかし、純水の液面と基板９０との相対位置を変更して、基板９０を適切な雰囲気中に曝す手法はこれに限られるものではなく、基板９０を移動させることによっても実現することができる。

図１０は、このような原理に基づいて構成した第３の実施の形態における基板処理装置１ｂを示す図である。

基板処理装置１ｂは、チャンバ２ｂ，２ｃ、排気配管２４、給水配管２５、保持機構３ａ、および開閉バルブ６３を備えている。なお、基板処理装置１ｂにおいて、基板処理装置１ａとほぼ同様の機能を有する構成については同符号を付し、適宜説明を省略する。

チャンバ２ｂは、基板９０を収納することにより、基板９０を外部雰囲気と遮断するための処理室を形成する。

チャンバ２ｂの上部には、蒸気供給部４および窒素供給部５と連通接続される一対のパージ管２６が配置される。パージ管２６は、基板９０の配列方向（図６の紙面に対して略垂直方向）に伸びる管状の部材であって、スリットもしくは吐出口が設けられることにより、蒸気供給部４または窒素供給部５から供給された気体をチャンバ２ｂ内に吐出させる。

チャンバ２ｂには、開閉バルブ６３を備えた排気配管２４が取り付けられ、開閉バルブ６３が開閉状態になることにより、チャンバ２ｂ内の雰囲気がチャンバ２ｂ外に排気される。

また、チャンバ２ｂの内部下方には純水を貯留して基板９０を浸漬させる処理槽２ｃが配置される。処理槽２ｃには、オーバーフローによって溢れ出た純水を受けて排出するための排出溝２ｄが設けられる。排出溝２ｄには、図示は省略する配管が連通接続されており、これを介して処理槽２ｃから溢れた純水がチャンバ２ｂの外部に排出される。また、処理槽２ｃの底部には開閉バルブ６０を備えた給水配管２５が取り付けられており、開閉バルブ６０が開放状態になることにより、純水が純水供給部８から処理槽２ｃ内に導かれる。

保持機構３ａは、上記実施の形態における保持機構３と同様に基板９０を保持する機能を有するとともに、保持した基板９０をチャンバ２ｂ内で昇降させる機能をも有している。すなわち、保持機構３ａが基板９０を保持しつつ、下降させることにより、基板９０が処理槽２ｃ内に収容される。

以上が第３の実施の形態における基板処理装置１ｂの構成の説明である。次に、基板処理装置１ｂの動作を説明する。

図１１および図１２は、第３の実施の形態における基板処理装置１ｂの動作を示す流れ図である。また、図１３ないし図１７は、基板処理装置１ｂの動作中におけるチャンバ２ｂおよび処理槽２ｃの状態を示す概略図である。

まず、基板処理装置１ｂは、ステップＳ４１を実行することにより基板９０がチャンバ２ｂに搬送されるまで待機する。基板９０がチャンバ２ｂ内に搬送されると、ヒータ２０によりチャンバ２ａ内の加熱を開始する（ステップＳ４２）とともに、保持機構３ａが基板９０を所定の位置に保持する（ステップＳ４３）。

次に、開閉バルブ６０を開放状態にすることにより、純水供給部８が給水配管２５を介して処理槽２ｃ内に純水の供給を開始するとともに（ステップＳ４４）、電磁弁５０を開放状態とすることにより、窒素供給部５がチャンバ２ａに窒素ガスを供給する（ステップＳ４５）。この処理に並行して、開閉バルブ６３が開放状態とされ、チャンバ２ｂ内の雰囲気が排気配管２４から排気される。これにより、基板９０が搬入されることによりチャンバ２ｂ内に混入した外部雰囲気（主に空気）が窒素ガスに置換され、チャンバ２ｂ内は低酸素雰囲気となる。なお、窒素供給部５による窒素ガスの供給処理は、後述するステップＳ４８において停止されるまで継続される。

次に、基板９０を保持した保持機構３ａが基板９０の下降移動を開始する（ステップＳ４６）。これにより、基板９０に対して処理槽２ｃ内の純水の液面が相対的に上昇し、基板９０が徐々に純水に浸漬される。なお、ステップＳ４６の処理は、純水供給部８により所定量の純水が処理槽２ｃに供給されてから開始するように構成してもよい。保持機構３ａは、基板９０が純水に浸漬されるまで、ステップＳ４６を繰り返して基板９０を下降させる（ステップＳ４７）。

図１３は、保持機構３ａにより基板９０が処理槽２ｃに収容された状態を示す図である。また、純水の液面が処理槽２ｃの上端の高さ位置まで上昇することによりオーバーフローを起こし、溢れた純水は排出溝２ｄを介してチャンバ２ｂ外に排出される。この状態では、基板９０は処理槽２ｃに貯留された純水に完全に浸漬されており、ステップＳ４７においてＹｅｓと判定される。

基板９０が純水に浸漬されると（ステップＳ４７においてＹｅｓ）、基板処理装置１ｂは、電磁弁５０を閉鎖状態とすることにより窒素ガスの供給を停止する（ステップＳ４８）。なお、ステップＳ４８の窒素ガスの供給の停止処理は、チャンバ２ｂ内の雰囲気が窒素ガスに十分に置換されたときに行うようにしてもよい。

次に、基板処理装置１ｂは、ヒータ４１による水蒸気の加熱を開始するとともに、電磁弁４０を開放状態にして蒸気供給部４からの過熱蒸気の供給を開始する（ステップＳ４９）。以後、基板処理装置１ｂは、後述するステップＳ５４が実行されるまでチャンバ２ｂに対して過熱蒸気の供給を継続する。

図１４は、チャンバ２ｂに対して過熱蒸気の供給が開始された状態を示す図である。このとき、純水供給部８は純水の供給を未だ継続しており、処理槽２ｃの上部から溢れた純水はチャンバ２ｂから排出される。基板処理装置１ｂは、過熱蒸気の供給を開始した状態で、所定時間が経過するまで待機し（ステップＳ３１）、チャンバ２ａ内の雰囲気を過熱蒸気に置換する。

所定時間が経過すると、制御部７は、開閉バルブ６０を閉鎖状態にすることにより純水の供給を停止するとともに、保持機構３ａにより基板９０の上昇を開始する（ステップＳ５２）、図１５は、保持機構３ａが基板９０を上昇させている途中の状態を示す図である。このように保持機構３ａが基板９０を上昇させることによって、基板９０が処理槽２ｃから取り出される。すなわち、この基板９０の上昇によって、処理槽２ｃ内に貯留された純水の液面と基板９０との相対的位置関係が変更され、基板９０の表面が徐々にチャンバ２ｂ内の雰囲気に曝されることとなる。したがって、基板９０に付着した純水は、過熱蒸気により速やかに蒸発し、基板９０の表面から乾燥除去される。また、この間、蒸気供給部４から過熱蒸気が常に供給され続けているため、基板９０から除去された純水によって湿度の増加した雰囲気は配管２４を介して排気され、乾燥効率が低下することのないようにされる。

これにより、第３の実施の形態における基板処理装置１ｂにおいても、第２の実施の形態における基板処理装置１ａと同様に、予め基板９０を乾燥させる際の雰囲気を窒素ガスおよび過熱蒸気に置換しているため、低酸素雰囲気中で基板９０の乾燥を行うことができ、ウォーターマークの発生を抑制することができる。

また、処理中は、ヒータ２０によりチャンバ２ｂ内を加熱しているため、基板９０を乾燥させる際の雰囲気の温度降下を抑制することができ、効率よく基板９０に付着した純水（処理液）を乾燥除去することができる。

また、ヒータ４１により水蒸気を過熱蒸気にしてからチャンバ２ｂ内に供給することにより、チャンバ２ｂ内の雰囲気を乾燥に適した高温・低湿度の状態にすることができるため、さらに効率よく乾燥させることができるとともに、雰囲気の熱容量を大きくすることができることから、さらに、温度降下を抑制することができる。

なお、基板９０を急速に純水から引き上げると、基板９０の表面に比較的大きな水滴が付着することとなり、乾燥効率が低下するとともに乾燥不良の原因ともなる。したがって、保持機構３ａによる基板９０の上昇動作は、十分に低速度で行うことが望ましい。

図１６は、保持機構３ａにより基板９０の上昇動作が終了した状態を示す図である。基板処理装置１ｂは、基板９０の上昇が完了すると（ステップＳ５３においてＹｅｓ。）、電磁弁４０を閉鎖状態にするとともに、ヒータ４１による水蒸気の加熱を停止して過熱蒸気の供給を停止する（ステップＳ５４）。

さらに、基板処理装置１ｂは、窒素ガス供給処理（ステップＳ５５）を実行する。図１７は、窒素ガス供給処理が実行されている状態を示す図である。本実施の形態における窒素ガス供給処理は、第２の実施の形態における窒素供給処理（ステップＳ３５）と同様に、電磁弁５０を所定時間の間だけ開放状態にすることにより、窒素供給部５からの窒素ガスの供給を所定時間行う工程である。これにより、チャンバ２ａ内の雰囲気が過熱蒸気から窒素ガスに置換される。

ステップＳ５５の窒素ガス供給処理が終了すると、前述の蓋部材が駆動されることによってチャンバ２ｂが開放され、図示しない搬送機構が保持機構３ａにより上昇した位置に保持されている基板９０を受け取って、チャンバ２ｂから搬出する（ステップＳ５６）。このとき、すでにチャンバ２ｂ内の雰囲気が窒素供給処理により、予め窒素ガスに置換されているため、結露による純水の再付着を抑制することができる。

さらに、基板処理装置１ｂは、他に処理すべき基板９０が存在するか否かを判定し（ステップＳ５７）、処理すべき基板９０が存在する場合には当該基板９０に対してステップＳ４１に戻って処理を繰り返し実行する。一方、処理すべき基板９０が存在しない場合には、開閉バルブ６３を閉鎖状態としてチャンバ２ｂ内の雰囲気の排気を停止するとともに、ヒータ２０によるチャンバ２ｂ内の雰囲気の加熱を停止した後（ステップＳ５８）、処理を終了する。

以上により、第３の実施の形態における基板処理装置１ｂのように、保持機構３ａにより基板９０を上昇させつつ、蒸気供給部４からチャンバ２ｂへ過熱蒸気を供給させることによっても、基板９０を乾燥させる際の雰囲気を高温・低湿度とすることができ、第２の実施の形態と同様に、基板９０に付着した処理液をすばやく乾燥除去することができる。

＜４． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態における基板処理装置１では、チャンバ２内において、純水による洗浄処理（ステップＳ１３）のみ可能とされているが、これに限らず、薬液による薬液洗浄処理を行う機能を有していてもよい。すなわち、基板処理装置１がＡＰＭ（Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture）やＨＰＭ（Hydrochloricacid-Hydrogen Peroxide Mixture）などの洗浄用の薬液をチャンバ２内に供給する機構を備えている場合には、ステップＳ１３の洗浄処理の後に、当該機構により、基板９０に薬液を吐出して薬液洗浄処理を行い、その後にさらにステップＳ１３と同様の洗浄処理を行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、チャンバ２内の雰囲気を外部雰囲気に開放した後に、チャンバ２内に窒素供給部５から窒素ガスを供給すると説明したが、窒素ガスを供給するタイミングはこれに限られるものではない。例えば、チャンバ２の蓋部材が閉じることによってチャンバ２が密閉された時点（ステップＳ１２が実行された時点）で、窒素供給部５が窒素ガスの供給を開始してもよい。また、その場合、開閉バルブ６を開放状態にして、窒素ガスの供給と同時にチャンバ２内の雰囲気を吸引・排気するようにしてもよい。これにより、基板９０の搬送によってチャンバ２内に取り込まれた雰囲気（一般には空気であって酸素を含む）を、予め窒素ガスに置換することができ、チャンバ２内を低酸素状態にすることによって、さらに、ウォーターマークの生成を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の概略図である。 第１の実施の形態における基板処理装置の動作を示す流れ図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置の概略図である。 第２の実施の形態における基板処理装置の動作を示す流れ図である。 第２の実施の形態における基板処理装置の動作を示す流れ図である。 チャンバに純水が供給された状態を示す図である。 チャンバに過熱蒸気の供給を開始した状態を示す図である。 チャンバから純水が排出され、基板の一部が露出した状態を示す図である。 第２の実施の形態における窒素供給処理の状態を示す図である。 第３の実施の形態に係る基板処理装置の概略図である。 第３の実施の形態における基板処理装置の動作を示す流れ図である。 第３の実施の形態における基板処理装置の動作を示す流れ図である。 保持機構が基板をチャンバに収容させた状態を示す図である。 チャンバに過熱蒸気の供給を開始した状態を示す図である。 保持機構が基板を上昇させている途中の状態を示す図である。 保持機構により基板の上昇動作が完了した状態を示す図である。 第３の実施の形態における窒素供給処理の状態を示す図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 基板処理装置
２，２ａ，２ｂ チャンバ（処理室）
２ｃ 処理槽
２ｄ 排出溝（排出手段）
２０，４１ ヒータ
２１ ドレイン（排出手段）
２３ 配管（排出手段）
３，３ａ 保持機構
４ 蒸気供給部（加熱・加圧手段、蒸気供給手段）
５ 窒素供給部
６，６０，６１，６２，６３ 開閉バルブ
７ 制御部
８ 純水供給部
９０ 基板

Claims (9)

1. 基板に付着した所定の処理液を乾燥させる基板処理装置であって、
   基板の周辺雰囲気を外部と遮断する処理室と、
   基板を前記処理室内に保持する保持手段と、
   加熱および加圧された前記所定の処理液の蒸気を前記処理室内に供給することによって、前記処理室内の温度および圧力を上昇させる加熱・加圧手段と、
   前記処理室内の雰囲気を前記処理室の外部に存在する外部雰囲気に開放する開放手段とを、備え、
   前記開放手段が、
   前記処理室内に存在する前記所定の処理液が前記外部雰囲気における沸点以上の状態である場合に、前記処理室内の雰囲気を開放することを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記処理室内に不活性ガスを供給するガス供給手段をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
   前記処理室が、前記処理室内を加熱する加熱手段を有することを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記処理室が、前記所定の処理液を排出する排出手段を有することを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記所定の処理液が純水であり、前記外部雰囲気が大気であって、
   前記開放手段が、
   前記処理室内の前記純水の温度が摂氏１００度以上の状態である場合に、前記処理室内の雰囲気を開放することを特徴とする基板処理装置。
6. 基板に付着した所定の処理液を乾燥させる基板処理方法であって、
   基板の周辺雰囲気を外部と遮断する処理室内に基板を保持する保持工程と、
   加熱および加圧された前記所定の処理液の蒸気を生成する生成工程と、
   前記蒸気を前記処理室内に供給することにより、前記処理室内の温度および圧力を上昇させる加熱・加圧工程と、
   前記処理室内に存在する前記所定の処理液が前記処理室の外部に存在する外部雰囲気における沸点以上の状態である場合に、前記処理室内の雰囲気を開放する開放工程と、
   を有することを特徴とする基板処理方法。
7. 請求項６に記載の基板処理方法であって、
   前記処理室内に不活性ガスを供給するガス供給工程をさらに有することを特徴とする基板処理方法。
8. 請求項６または７に記載の基板処理方法であって、
   前記処理室から前記所定の処理液を排出する排出工程を有することを特徴とする基板処理方法。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載の基板処理方法であって、
   前記所定の処理液が純水であり、前記外部雰囲気が大気であって、
   前記開放工程が、
   前記処理室内の前記純水の温度が摂氏１００度以上の状態である場合に、前記処理室内の雰囲気を開放する工程であることを特徴とする基板処理方法。

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