JP4769790B2 - 基板処理方法、基板処理装置及び制御プログラム - Google Patents

基板処理方法、基板処理装置及び制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、基板処理方法、基板処理装置及び制御プログラムに関し、特に洗浄後の半導体ウエハ等の基板上にウォーターマークを発生させない基板処理方法、基板処理装置及び基板洗浄や基板処理を自動化するための制御プログラムに関するものである。
近年の半導体デバイスの微細化等に伴い、基板上に物性の異なる様々な材料膜を形成してこれを加工することが行われている。特に基板に形成した配線溝を金属で埋めるダマシン配線形成工程においては、ダマシン配線形成後に基板研磨装置（ＣＭＰ）により余分な金属を除去し、あるいはめっきにより配線保護層を形成することにより、基板表面に金属膜、バリア膜、絶縁膜などの水に対する濡れ性の異なる膜が共存する。近年は配線金属として銅が、また絶縁膜としてはいわゆる低誘電率膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が採用されるようになり、Ｌｏｗ−ｋ膜が疎水性であることから基板表面の濡れ性の不均一性が拡大してきている。
ＣＭＰやめっき等の湿式処理後や現像工程、エッチング工程の後洗浄工程後の基板は必ず洗浄して水切り乾燥を行うが、洗浄時はＣＭＰやめっきなどの加工時と異なり、界面活性剤などを使って強制的に表面の濡れ性を整えると、基板に界面活性剤が残留するなどして好ましくない。しかしながら濡れ性が不均一なままで水切り乾燥を行うと濡れ性の悪い部分から先に水が切れ、濡れ性の良い部分に液滴が残り、その部分の材料が液滴に溶解し乾燥することで最終的に水染み（ウォーターマーク）を発生する。ウォーターマークが発生すると、その部分からリークが生じたり、密着性不良の原因となるなど信頼性の点で問題となりうる。
ＣＭＰやめっきは枚葉処理が主体であるため基板の洗浄−水切り−乾燥工程も枚葉処理を行うのが効率的である（例えば実開平４−８７６３８号公報参照）。枚葉式洗浄装置における洗浄後の水切り乾燥方法としては、洗浄後の基板を高速回転させて水滴を飛ばすスピン乾燥において基板の回転速度を段階的に制御する方法や、不活性ガス雰囲気下もしくは減圧下でスピン乾燥する方法、あるいは乾燥中にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気等を供給することによりマランゴニ効果を発生させるものがある。これらの方法によりウォーターマークの発生を抑制することが考えられている。
しかし、スピン乾燥において基板の回転速度を制御する方法において、親水部と疎水部がランダムに生じるダマシン配線形成した基板のように濡れ性の異なる膜が共存する基板では、基板の配線密度や疎水部の性質の違いにより細かい回転速度の制御が必要になり、生産に対してプロセスウィンドウが狭いという問題がある。また、不活性ガス雰囲気下あるいは減圧下でスピン乾燥する方法は、雰囲気調整の時間が必要であり、プロセス時間を多く要するため適していない。他方ＩＰＡ蒸気を供給する方法では、ＣＭＰ等の枚葉処理装置に対して基板を垂直に保持し引き上げを行う必要があり、搬送機構が複雑になり、インテグレーションが困難になる。また、引き上げを行うために時間を要し、スループットが低下するという課題があった。
そこで本発明は、不均一な濡れ性を有する基板についてその大きさにかかわらず、洗浄後の基板を局所的に水滴を残すことなく乾燥させることができウォーターマークを発生させない基板処理方法、基板処理装置及び基板洗浄や基板処理を自動化するための制御プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の実施の態様（１）による基板処理方法は、例えば図１に示すように、基板Ｗの表面をあらかじめ水で被覆する工程（２８）と；基板Ｗを前記表面を上側にしてほぼ水平に保持して水平面内で回転する工程（１０）と；基板Ｗの上側の表面に、基板Ｗの表面の面積に比較して細い乾燥用気体流を吹き付ける工程（３０、４０）とを備え；乾燥用気体流を吹き付けつつ水平面内の回転により基板の上表面から水を除去する。ここで「基板の表面を被覆」とは、基板の表面を直接大気に触れさせない状態にすることをいい、典型的には、基板の表面を全面的に水で覆うこと、すなわち、濡れていない部分がないように水で全面を覆うことをいう。基板の表面をあらかじめ水で被覆する工程においては、典型的には、基板の上側の表面を面全体にわたって水で被覆する。また、「基板の表面積に比較して細い乾燥用気体流」は、典型的には、ノズルにより供給される気体流である。また、典型的には、基板Ｗの表面の少なくとも一部が、水に対する接触角θが３０度以上（図２参照）である。
このように構成すると、基板の表面をあらかじめ水で被覆して、乾燥用気体流を吹き付けつつ水平面内の回転により基板表面から水を除去するので、洗浄後の基板を局所的に水滴を残すことなく乾燥させることができウォーターマークを発生させない基板処理方法となる。ここで接触角は、３０度以上であるが、典型的には最大でも８０度以下である。このような表面は、親水性と疎水性の中間の濡れ性を有するということができ、水染み（ウォーターマーク）が発生しやすい。
また、本発明の好ましい態様（２）による基板処理方法は、前記（１）の基板処理方法において、前記基板の上表面が絶縁膜で構成され、さらに前記基板の上表面の少なくとも一部が金属膜部分で構成されている。なお、基板の上表面は、典型的には、３０度以上の接触角である。
このように構成すると、絶縁膜部分で疎水性の傾向を有し、金属膜部分で親水性の傾向を有する濡れ性が不均一な基板において、ウォーターマークを発生させない基板処理方法となる。
また、本発明の別の実施の態様（３）による基板処理方法は、基板に対して平坦化処理又は無電解めっき処理を施す工程と；前記基板をほぼ水平に保持して該水平面内で回転する工程と；前記処理を施した前記基板の上表面を水で被覆する工程と；前記基板の上表面に、前記基板の表面の面積に比較して細い乾燥用気体流を吹き付ける工程とを備え；前記乾燥用気体流を吹き付けつつ前記水平面内の回転により前記基板の上表面から前記水を除去する。
このように構成すると、基板に対して平坦化処理又は無電解めっき処理を施した後に基板の表面を水で被覆して、乾燥用気体流を吹き付けつつ水平面内の回転により基板表面から水を除去するので、洗浄後の基板を局所的に水滴を残すことなく乾燥させることができウォーターマークを発生させない基板処理方法となる。ここで基板に対する平坦化処理は典型的にはＣＭＰ処理である。ＣＭＰ処理や無電解めっき処理を施された基板表面は、典型的には水に対する接触角が３０度以上の表面を一部に有することになる。したがってウォーターマークが生じやすい。
また、本発明の好ましい態様（４）による基板処理方法は、前記（１）〜（３）のいずれかの基板処理方法において、前記基板の下側の表面に、前記基板の表面の面積に比較して細い乾燥用気体流を吹き付ける工程を備える。
このように構成すると、洗浄後の基板の下側の表面を局所的に水滴を残すことなく乾燥させることができウォーターマークを発生させない基板処理方法となる。
また、本発明の好ましい態様（５）による基板処理方法は、前記（１）〜（４）のいずれかの基板処理方法において、前記基板の上表面を水で被覆する工程に先立って前記基板の上表面をスクラブ洗浄する工程を備える。
このように構成すると、基板の表面を水で被覆する前に基板上の汚染物質を除去できて乾燥中に液滴形成の核となる汚染物質を減少させることができ、基板表面の汚染物質に起因するウォーターマークの発生確率を低下させることができる。
また、本発明の好ましい態様（６）による基板処理方法は、前記（１）〜（５）のいずれかの基板処理方法において、前記水が、少なくとも溶存塩類および溶存有機物を除去した脱イオン水である。
このように構成すると、ウォーターマークが大型化する一要因である溶存塩類および溶存有機物が水から除去されているので、ウォーターマークの発生を抑制することができる。
また、本発明の好ましい態様（７）による基板処理方法は、前記（１）〜（７）のいずれかの基板処理方法において、前記水が、炭酸ガスを溶解せしめた炭酸ガス溶解水であることを特徴とする。
このように構成すると、水の導電率を上昇させることができ、基板に静電気が生じた場合でも帯電しにくくなる。また炭酸ガスの溶解により溶存酸素を低減できる。又は炭酸ガスの溶解の後は、酸素の新たな溶解を抑制することができる。
また、本発明の好ましい態様（８）による基板処理方法は、前記（１）〜（７）のいずれかの基板処理方法において、前記水を加温する工程を備える。
このように構成すると、水が蒸発しやすくなり、乾燥時間を短縮することができる。
また、本発明の好ましい態様（９）による基板処理方法は、前記（１）〜（８）のいずれかの基板処理方法において、前記乾燥用気体の相対湿度が１０％以下である。
このように構成すると、基板の回転により形成される気液界面における水の蒸発乾燥が促進される。
また、本発明の好ましい態様（１０）による基板処理方法は、前記（１）〜（９）のいずれかの基板処理方法において、水に可溶性であり、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を、前記気体が含有する。
このように構成すると、基板の回転により形成される気液界面の表面張力を低下させることができ、水が気液界面部分から水の豊富に存在する方に引き寄せられ、気液界面の移動が容易になる。
また、本発明の好ましい態様（１１）による基板処理方法は、前記（１０）の基板処理方法において、前記気体に含有される前の液体の、前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質が、所定の温度に保温されている。
このように構成すると、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の液体が気化する際に気化熱を奪われても所定の温度に回復されるため、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の液体の温度が下がりすぎることがなく、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気が気体に含有される量の減少を防ぐことができる。
また、本発明の好ましい態様（１２）による基板処理方法は、前記（１）〜（１０）のいずれかの基板処理方法において、基板Ｗ（例えば図１参照）を回転保持する保持部を介して前記水を吸引する工程を備える。
このように構成すると、基板を回転保持する部分に付着した水を吸引することにより、水の置換性が向上して基板上の水の残留を抑制し、また水の飛散を防止することができる。さらに、従来の遠心力による乾燥に比べて基板周縁部に積極的に水を供給したときの、供給された水の飛散による容器内壁あるいはカバー内壁の汚染防止、あるいは供給された水が内壁に当たって跳ね返ることによる基板上表面の再汚染防止、さらに供給された水が基板の下面へまわり込むことによる下面の再汚染防止を図ることができる。
また、本発明の好ましい態様（１３）による基板処理方法は、例えば図１に示すように、前記（１）〜（１０）のいずれかの基板処理方法において、基板Ｗの周縁部で前記水を吸引する工程（４４）を備える。
このように構成すると、基板表面からの水の排除を促進するとともに、基板の周縁部での液滴の残留を防止することができる。さらに、従来の遠心力による乾燥に比べて基板周縁部に積極的に水を供給したときの、供給された水の飛散による容器内壁あるいはカバー内壁の汚染防止、あるいは供給された水が内壁に当たって跳ね返ることによる基板上表面の再汚染防止、さらに供給された水が基板の下面へまわり込むことによる下面の再汚染防止を図ることができる。
また、本発明の好ましい態様（１４）による基板処理方法は、前記（１）〜（１３）のいずれかの基板処理方法において、前記気体流は、前記乾燥用気体を前記基板の表面に供給しながら前記基板の中心側から周縁部側へ移動するように構成されている。
このように構成すると、基板の回転で生じる遠心力による水の移動を助けることができ、基板上で水切れが生じないうちに水の周縁部に向けた移動を完了させることができる。
また、本発明の好ましい態様（１５）による基板処理方法は、前記（１０）の基板処理方法において、前記気体流が、前記乾燥用気体を前記基板の表面に供給しながら前記基板の中心側から周縁部側へ移動するように構成され；前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気の前記気体への含有量が、前記基板の中心側に前記乾燥用気体流があるときよりも前記基板の周縁部側に前記乾燥用気体流があるときの方が大きい。
このように構成すると、周縁部側での水の表面張力がさらに低下し、気液界面が水の豊富に存在する方にさらに引き寄せられる力が強くなって、気体流が周縁部側に移動しても基板の回転速度を維持したまま基板表面を乾燥させることができる。
また、本発明の好ましい態様（１６）による基板処理方法は、前記（１４）又は（１５）の基板処理方法において、前記気体流の移動により、前記基板に被覆した水を前記基板の中心部から周縁部側へ徐々に押し出しつつ前記基板を該中心部から周縁部側へ徐々に乾燥させる。
このように構成すると、基板全体が水で被覆された状態で、中心部から徐々に基板が乾燥していき、ウォーターマークを発生させない基板処理方法となる。
また、本発明の好ましい態様（１７）による基板処理方法は、前記（１４）〜（１６）のいずれかの基板処理方法において、前記基板の上方から前記基板の上表面に、前記基板の表面の面積に比較して細い水流を噴きつける工程であって、前記水流の噴きつけ位置は、前記気体流の吹き付け位置よりも径方向外周側にある、水流噴きつけ工程と；前記水流を噴きつけつつ、前記気体流の移動に伴い前記水流を前記基板の中心側から周縁部側へ移動させる工程とを備えている。
このように構成すると、水流の噴きつけ位置は、気体流の吹き付け位置よりも径方向外周側にあり、気体流の移動に伴い水流を基板の中心側から周縁部側へ移動させるので、気体流の移動に先行させて水流を基板の中心から周縁部へ移動させることになり、遠心力と気体流とにより基板外周側に押し出された基板上の水の水切れを解消することができる。
また、本発明の好ましい態様（１８）による基板処理方法は、前記（１７）の基板処理方法において、前記基板の上表面に噴きつける水流の流量が、前記基板の中心側に前記水流があるときよりも前記基板の周縁部側に前記水流があるときの方が小さい。
このように構成すると、基板の中心側よりも遠心力が大きい基板の周縁部側で基板に供給する水の水量が小さくなり、基板表面に水被膜を形成しつつ液跳ねを防止することが可能となる。
また、本発明の好ましい態様（１９）による基板処理方法は、前記（１４）〜（１８）のいずれかの基板処理方法において、前記基板の中心側から周縁部側への前記気体流の移動速度が、前記気体流の移動開始時よりも前記気体流の移動停止時の方が遅い。ここで「移動開始時」の速度は、停止状態から所定の移動速度に達するまでの「加速度が正」の状態を含まず、加速度が０になったときの速度である。
このように構成すると、気体流が外周部に移動するにしたがって増加する、水を除去すべき基板の面積に対し、不足なく気体流を供給することができる。
また、本発明の好ましい態様（２０）による基板処理方法は、例えば図４（ａ）に示すように、前記（１６）〜（１９）のいずれかの基板処理方法において、前記水流噴きつけ位置２０が、気体流３０による干渉を受けない位置である。
このように構成すると、基板上に被覆した水の液面が気体流によって乱されることがなく、基板上の水膜の途切れが起こりにくくなり、ウォーターマークの発生が抑制される。水流噴きつけ位置が、気体流による干渉を受けない位置とは、典型的には基板の中心（回転中心）に対して点対称の位置、すなわち互いに１８０度離れた位置である。
また、本発明の好ましい態様（２１）による基板処理方法は、前記（１）〜（２０）のいずれかの基板処理方法において、前記基板の回転速度が３０ｒｐｍ以上、８００ｒｐｍ以下である。
このように構成すると、基板の回転速度が３０ｒｐｍ以上なので水を排除するための遠心力が不足することがなく、８００ｒｐｍ以下なので基板から飛散した水滴がカバーや洗浄室内壁に跳ね返ってくることがなく、基板上に水滴が残留することによるウォーターマークの発生を防ぐことができる。また、基板の下表面に熱酸化膜等の乾燥しにくい膜が成膜されている場合には、基板の上表面の乾燥後に、１０００ｒｐｍ以下で、仕上げの乾燥を行ってもよい。仕上げの乾燥時には、液滴が基板にほとんど残留しておらず、カップ等からの液滴の跳ね返りは問題にならない。
また、本発明の好ましい態様（２２）による基板処理方法は、前記（１６）〜（２１）のいずれかの基板処理方法において、前記基板の回転速度が、前記基板の中心側に前記水流があるときよりも前記基板の周縁部側に前記水流があるときの方が小さい。
このように構成すると、基板の中心側よりも遠心力が大きい基板の周縁部側に水流があるときに基板の回転速度が小さくなり、基板表面に水被膜を形成しつつ液跳ねを防止することが可能となる。
また、本発明の好ましい態様（２３）による基板処理方法は、前記（１４）〜（２２）のいずれかの基板処理方法において、前記気体流の吹き付けに先立って前記基板の下表面に水を供給する工程を備え；前記気体流が移動する際に前記基板の下表面に乾燥用気体を吹き付けるように構成されている。
このように構成すると、気体流が移動する際に基板の下表面に乾燥用気体を吹き付けるので、基板の下表面を乾燥させるために要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
また、本発明の好ましい態様（２４）による基板処理方法は、前記（１７）〜（２３）のいずれかの基板処理方法において、前記基板の回転速度を第１の所定の回転速度にする工程と；前記水流が前記基板の外周端部に到達したときに前記水流を停止する工程と；前記気体流が前記基板の外周端部に到達したときに前記気体流の移動を停止する工程と；前記気体流が前記基板の外周端部にある状態で前記基板の回転速度を上昇させ、前記基板の回転速度が前記第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度に到達したときに前記気体流を停止する工程とを備える。
このように構成すると、気体流が基板の外周端部にある状態で基板の回転速度を上昇させ、基板の回転速度が第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度に到達したときに気体流を停止するので、基板の外周端部までウォーターマークを発生させないように基板の上表面を乾燥させることができ、かつ、基板の外周や側面に残っている水が基板の中心側に入ってくることを遠心力によって阻止してウォーターマークの発生を防ぐことができる。
また、本発明の好ましい態様（２５）による基板処理方法は、前記（１）〜（２４）のいずれかの基板処理方法において、前記基板の上表面から前記水を除去した後に、前記基板の下表面を乾燥させる工程を備える。
このように構成すると、基板の下表面の乾燥を、基板の上表面の乾燥とは異なる条件下で行うことができる。なお、典型的には、基板の下表面を乾燥させる工程では基板の側面も乾燥させる。
また、本発明の好ましい態様（２６）による基板処理方法は、前記（２５）の基板処理方法において、前記基板の下表面を乾燥させる工程において、前記基板の回転速度を変化させる。
このように構成すると、基板やチャックに液滴が残留している場合においても液滴を飛散させないように回転速度を増加させることができる。
また、本発明の好ましい態様（２７）による基板処理方法は、前記（２６）の基板処理方法において、前記基板の回転速度の変化を、（２０π／３）ｒａｄ／ｓ2以下の加速度で行う。
このように構成すると、基板やチャックに液滴が残留している場合においてもより確実に液滴を飛散させないように回転速度を増加させることができる。
上記目的を達成するために、本発明の実施の態様（２８）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、基板Ｗをほぼ水平に保持して回転させる基板保持部１０と；基板保持部１０に保持された基板Ｗの上方に配置され、基板Ｗの上側の表面に気体を供給する上方気体供給ノズル３０と；基板保持部１０に保持された基板Ｗの上方に配置され、基板Ｗに水を供給する水供給ノズル２０であって、基板Ｗの径方向において上方気体供給ノズル３０よりも外側に配置された水供給ノズル２０と；上方気体供給ノズル３０及び水供給ノズル２０を基板Ｗの中心部側から周縁部側に移動させる移動機構２１〜２３、３１〜３３を備えている。
このように構成すると、上方気体供給ノズル及び水供給ノズルを基板の中心部側から周縁部側に移動させる移動機構を備えているので、基板の回転で生じる遠心力による水の移動を助けることができ、基板上で水切れが生じないうちに水の周縁部に向けた移動を完了させることができて、基板上にウォーターマークを発生させない基板処理装置となる。
また、本発明の好ましい態様（２９）による基板処理装置は、前記（２８）の基板処理装置において、蒸気として前記気体に含有させる、前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質を、所定の温度の液体の状態で貯留する恒温槽を備えている。
このように構成すると、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の液体が気化する際に気化熱を奪われても所定の温度に回復されるため、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の液体の温度が下がりすぎることがなく、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気が気体に含有される量の減少を防ぐことができる。
また、本発明の好ましい態様（３０）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）又は（２９）の基板処理装置１において、基板保持部１０に付着した水を吸引する保持部吸引部１６を更に備えている。
このように構成すると、基板表面からの水の排除を促進することができる。
また、本発明の好ましい態様（３１）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）〜（３０）のいずれかの基板処理装置１において、基板Ｗの周縁部から前記水を吸引する周縁吸引部４４を更に備えている。
このように構成すると、基板の周縁部での液滴の残留を防止することができる。
また、本発明の好ましい態様（３２）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（３１）の基板処理装置１において、保持部吸引部１６および周縁吸引部４４は、導電性材料によって形成された導電部１８、４５を有し、導電部１８、４５は接地されている。
このように構成すると、基板の回転あるいは水の吸引によって静電気が発生した場合でも基板に静電気が帯電しにくくなる。
また、本発明の好ましい態様（３３）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）〜（３２）のいずれかの基板処理装置１において、基板保持部１０に保持された基板Ｗの下方に配置され、基板Ｗの下側の表面に気体を供給する下方気体供給ノズル４０を備え；基板保持部１０は、保持される基板の端部に接触するローラー１１を有し、ローラー１１は保持される基板Ｗとの接触を保ちつつその軸周りに回転する。
このように構成すると、ローラーと基板との接触する部位が常に移り変わり、基板保持部による基板端部の汚染が防止できる。なお、下方気体供給ノズルを備えるので、基板下面に水がまわり込むことによる基板下面の再汚染を防止することができる。
また、本発明の好ましい態様（３４）による基板処理装置は、例えば図７及び図８に示すように、前記（２８）〜（３２）のいずれかの基板処理装置において、前記基板保持部に保持された基板Ｗの下方に配置され、基板Ｗの下側の表面に気体を供給する下面気体供給ノズル１３ｖを備え；前記基板保持部は、基板Ｗを保持するチャック爪１３ｎを有する。
このように構成すると、基板の下側の表面に気体を供給する下面気体供給ノズルを備えるので、基板の下側の表面を気体によって乾燥させることができる。
また、本発明の好ましい態様（３５）による基板処理装置は、例えば図７及び図８に示すように、前記（３４）の基板処理装置において、下面気体供給ノズル１３ｖは、チャック爪１３ｎに保持された基板Ｗのほぼ中心の下方に配置され、下面気体供給ノズル１３ｖから供給される気体が頂部を下方とする円錐状に噴射されるように構成されている。
このように構成すると、比較的乾燥させにくい基板の下表面の中心部を、基板の上表面を乾燥させている間に乾燥させることができるため、基板の下表面を乾燥させるために要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
また、本発明の好ましい態様（３６）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）〜（３５）のいずれかの基板処理装置１において、基板保持部１０に付着した水が保持される基板に飛散しないように保持部１０の少なくとも一部をカバーするカバー１７を備えている。
このように構成すると、基板保持部に付着した水が保持される基板に飛散しないので、水の飛散に起因するウォーターマークの発生を防止することができる。
また、本発明の好ましい態様（３７）による基板処理装置は、例えば図１、図７に示すように、前記（２８）〜（３６）のいずれかの基板処理装置１において、基板Ｗの上表面に水を供給する上方リンス水供給ノズル２８と；基板Ｗの下表面に水を供給する下方リンス水供給ノズル３４（図１参照）、３８（図７参照）とを備えている。
このように構成すると、基板の上表面及び下表面を乾燥させる前に基板の表面を水で被覆することができ、まだらに水が蒸発乾燥することに伴うウォーターマークの発生を防止することができる。
また、本発明の好ましい態様（３８）による基板処理装置は、前記（３７）の基板処理装置において、前記水供給ノズルから供給される水、前記上方リンス水供給ノズルから供給される水、及び前記下方リンス水供給ノズルから供給される水の少なくとも１つが加温されている。
このように構成すると、加温された水が蒸発しやすくなるため乾燥に要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
また、本発明の好ましい態様（３９）による基板処理装置は、前記（３７）の基板処理装置において、前記下方リンス水供給ノズルから供給される水が加温されている。
このように構成すると、基板の下表面に供給された加温された水が蒸発しやすくなるため基板の下表面の乾燥に要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
また、本発明の好ましい態様（４０）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）〜（３９）のいずれかの基板処理装置１において、移動機構２１〜２３、３１〜３３が、上方気体供給ノズル３０及び水供給ノズル２０を基板Ｗの中心部側から周縁部側に移動させるときに、上方気体供給ノズル３０及び水供給ノズル２０の移動開始時の移動速度よりも移動停止時前の移動速度の方が遅くなるように構成されている。ここで「移動停止時前の移動速度」は、典型的にはノズルが基板の外周部に移動してきてノズルの移動が停止する際の速度である。
このように構成すると、上方気体供給ノズルが外周部に移動するにしたがって単位時間あたりに、水を除去すべき基板の面積が増加することに対し、不足なく気体流を供給することができる。さらに、水供給ノズルが外周部に移動するにしたがって増加する、水を供給すべき基板の単位時間当たりに増加する面積に対しても、不足なく水を供給できる。
また、本発明の好ましい態様（４１）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）〜（４０）のいずれかの基板処理装置１において、基板Ｗの回転速度が３０ｒｐｍ以上、８００ｒｐｍ以下である。
このように構成すると、基板の回転速度が３０ｒｐｍ以上なので水を排除するための遠心力が不足することがなく、８００ｒｐｍ以下なので基板から飛散した水滴がカバーや洗浄室内壁に当たって跳ね返ってくることがなく、基板上に水滴が残留することによるウォーターマークの発生を防ぐことができる。
また、本発明の好ましい態様（４２）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）〜（４１）のいずれかの基板処理装置１において、基板Ｗの中心側に水供給ノズル２０があるときの基板Ｗの回転速度よりも基板Ｗの周縁部側に水供給ノズル２０があるときの基板Ｗの回転速度の方が小さくなるように基板Ｗを回転させる制御部４８を備える。
このように構成すると、基板の中心側よりも遠心力が大きい基板の周縁部側に水供給ノズルがあるときに基板の回転速度が小さくなり、基板表面に水被膜を形成しつつ液跳ねを防止することが可能となる。また、液跳ねを防止することができるため、基板処理装置のフットプリント（設置面積）を小さくし、カップの径を小さくすることが可能となる。
また、本発明の好ましい態様（４３）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）〜（４２）のいずれかの基板処理装置１において、基板Ｗの中心側に水供給ノズル２０があるときの基板Ｗに供給される前記水の流量よりも基板Ｗの周縁部側に水供給ノズル２０があるときの基板Ｗに供給される前記水の流量の方が小さくなるように水供給ノズル２０から基板Ｗに供給される前記水の流量を調節する制御部４８を備える。
このように構成すると、基板の中心側よりも遠心力が大きい基板の周縁部側で基板に供給する水の水量が小さくなり、基板表面に水被膜を形成しつつ液跳ねを防止することが可能となる。また、液跳ねを防止することができるため、基板処理装置のフットプリント（設置面積）を小さくし、カップの径を小さくすることが可能となる。
また、本発明の好ましい態様（４４）による基板処理装置は、前記（２８）〜（４３）のいずれかの基板処理装置１において、上方気体供給ノズル３０（例えば図１、図７参照）及び水供給ノズル２０（例えば図１、図７参照）を基板の中心部側から周縁部側に移動する際に前記基板の回転速度を第１の所定の回転速度にし、水供給ノズル２０（例えば図１、図７参照）が前記基板の外周端部に到達したときに水供給ノズル２０（例えば図１、図７参照）からの前記水の供給を停止し、上方気体供給ノズル３０（例えば図１、図７参照）が前記基板の外周端部に到達したときに上方気体供給ノズル３０（例えば図１、図７参照）の移動を停止しつつ前記基板の回転速度を上昇させ、前記基板の回転速度が前記第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度に到達したときに上方気体供給ノズル３０（例えば図１、図７参照）からの気体の供給を停止する制御部４８（例えば図１、図７参照）を備える。
このように構成すると、気体流が基板の外周端部にある状態で基板の回転速度を上昇させ、基板の回転速度が第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度に到達したときに気体流を停止するので、基板の外周端部までウォーターマークを発生させないように基板の上表面を乾燥させることができ、かつ、基板の外周や側面に残っている水が基板の中心側に入ってくることを遠心力によって阻止してウォーターマークの発生を防ぐことができる。
また、本発明の好ましい態様（４５）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、前記（２８）〜（４４）のいずれかの基板処理装置１において、基板Ｗの回転速度を、（２０π／３）ｒａｄ／ｓ2以下の加速度で変化させる制御部４８を備える。
このように構成すると、液滴を飛散させないように回転速度を変化させることができる。
また、本発明の実施の態様（４６）による研磨装置は、例えば図１０に示すように、基板Ｗを研磨する研磨ユニット１１０と；基板Ｗをスクラブ洗浄あるいは超音波洗浄する洗浄ユニット５０、６０と；前記（２８）〜（４５）のいずれかの基板処理装置１とを備えている。
このように構成すると、基板の表面を水で被覆する前に基板上の汚染物質を除去できて乾燥中に液滴形成の核となる汚染物質を減少させることができ、基板表面の汚染物質に起因するウォーターマークの発生確率を低下させ、基板にウォーターマークを発生させずにダマシン配線を形成することができる研磨装置となる。
また、本発明の好ましい態様（４７）による無電解めっき装置は、例えば図１４に示すように、基板Ｗに無電解めっきを施す無電解めっきユニット３０５ａ、３０５ｂと；基板Ｗをスクラブ洗浄あるいは超音波洗浄する洗浄ユニット５０、６０と；前記（２８）〜（４５）のいずれかの基板処理装置１とを備えている。
このように構成すると、基板の表面を水で被覆する前に基板上の汚染物質を除去できて乾燥中に液滴形成の核となる汚染物質を減少させることができ、基板表面の汚染物質に起因するウォーターマークの発生確率を低下させ、基板にウォーターマークを発生させずにダマシン配線を形成することができる無電解めっき装置となる。
また、本発明の実施の態様（４８）による基板処理装置は、例えば図１に示すように、基板を保持して回転させる基板保持部１０が基板Ｗをほぼ水平面内で回転し；前記基板の上方および下方にそれぞれ配置されたリンス水供給ノズル２８、３４より、基板Ｗに水を供給して基板Ｗの上表面をその水で被覆し；上方気体供給ノズル３０を、上方気体供給ノズル３０より基板Ｗの上表面に気体を供給しながら基板中心付近から外周部に移動し；同時に、水供給ノズル２０を、上方気体供給ノズル３０より、径方向外周方向の位置に、基板Ｗの上表面に水を供給しながら移動し、基板の上表面の水を除去する動作を制御する制御システム４８を備える。
このように構成すると、上方気体供給ノズルを、基板中心付近から外周部に移動すると同時に、水供給ノズルを、上方気体供給ノズルより、径方向外周方向の位置に、水を供給しながら移動し、基板の上表面の水を除去する動作を制御する制御システムを備えるので、洗浄後の基板について局所的に水滴を残すことなく乾燥することができてウォーターマークを発生させない基板処理装置となる。下方気体供給ノズルを、基板中心付近から外周部に移動すると同時に、基板の下表面の水を除去する動作を制御する場合は、さらに基板下面に水がまわり込むことによる基板下面の再汚染も防止できて、かつ高精度な基板処理装置となる。
上記目的を達成するために、本発明の実施の態様（４９）による制御プログラムは、基板処理装置に接続されたコンピュータにインストールされ、該コンピュータが該基板処理装置を制御する制御プログラムであって；基板に対して平坦化処理又は無電解めっき処理を施す工程と；前記基板をほぼ水平に保持して該水平面内で回転する工程と；前記処理を施した前記基板の上表面を水で被覆する工程と；前記基板の上表面に、前記基板の表面の面積に比較して細い乾燥用気体流を吹き付ける工程とを備え；前記乾燥用気体流を吹き付けつつ前記水平面内の回転により前記基板の上表面から前記水を除去する基板処理方法を用いる前記基板処理装置を制御する。
このように構成すると、ウォーターマークを発生させずに基板を洗浄処理することができる基板処理装置に適用可能な制御プログラムとなる。
また、本発明の実施の態様（５０）による制御プログラムは、基板処理装置に接続されたコンピュータにインストールされ、該コンピュータが該基板処理装置を制御する制御プログラムであって；基板をほぼ水平に保持して該水平面内で回転する工程と；前記基板の表面の面積に比較して細い、乾燥用気体流および水流を、前記基板の上方から前記基板の上表面にふき付ける工程であって、前記気体流および前記水流を、前記基板の径方向において前記気体流よりも前記水流が外側に位置するように維持しながら、前記基板の中心側から周縁部側へ移動させる工程とを備えた基板処理方法を用いる前記基板処理装置を制御する。
このように構成すると、ウォーターマークを発生させずに基板を洗浄処理することができる基板処理装置に適用可能な制御プログラムとなる。
また、本発明の実施の態様（５１）による制御プログラムは、基板処理装置に接続されたコンピュータにインストールされ、該コンピュータが該基板処理装置を制御する制御プログラムであって；基板をほぼ水平に保持して該水平面内で回転する工程と；前記基板の上表面を水で被覆する工程と；前記基板の表面の面積に比較して細い乾燥用気体流を前記基板の上表面に、前記基板の表面の面積に比較して細い水流を前記基板の上表面に、それぞれふき付ける工程であって、前記基板の径方向において前記上表面に吹きつける気体流よりも前記水流が外側に位置するように維持しながら、前記上表面に吹きつける気体流ならびに前記水流を、前記基板の中心側から周縁部側へ移動させつつ前記基板の上表面の水を除去する工程とを備えた基板処理方法を用いる前記基板処理装置を制御する。
このように構成すると、ウォーターマークを発生させずに基板を洗浄処理することができる基板処理装置に適用可能な制御プログラムとなる。なお、基板の上表面と共に、下表面も水で被覆し、乾燥用気体流を吹き付け、乾燥用気体流を基板の中心側から周縁部側へ移動させつつ基板の下表面の水を除去する場合は、さらに基板下面に水がまわり込むことによる基板下面の再汚染も防止すことができる。
また、本発明の好ましい態様（５２）による制御プログラムは、前記（５０）又は（５１）の制御プログラムにおいて、基板処理装置に接続されたコンピュータにインストールされ、該コンピュータが該基板処理装置を制御する制御プログラムであって；前記基板の中心側に前記水流があるときの前記基板の回転速度よりも前記基板の周縁部側に前記水流があるときの前記基板の回転速度の方が小さくなるような制御、及び前記基板の中心側に前記水流があるときの前記水流の流量よりも前記基板の周縁部側に前記水流があるときの前記水流の流量の方が小さくなるような制御の少なくとも一方の制御を行う。
このように構成すると、基板の回転速度を制御する場合は、基板の中心側よりも遠心力が大きい基板の周縁部側に水供給ノズルがあるときに基板の回転速度が小さくなり、基板表面に水被膜を形成しつつ液跳ねを防止することが可能となる。また、水流の流量を制御する場合は、基板の中心側よりも遠心力が大きい基板の周縁部側で基板に供給する水の水量が小さくなり、基板表面に水被膜を形成しつつ液跳ねを防止することが可能となる。
また、本発明の好ましい態様（５３）による制御プログラムは、前記（５０）〜（５２）のいずれかの制御プログラムにおいて、前記気体流の吹き付けに先立って前記基板の下表面に水を供給し、前記気体流が移動する際に前記基板の下表面に乾燥用気体を吹き付ける制御を行う。
このように構成すると、気体流が移動する際に基板の下表面に乾燥用気体を吹き付けるので、基板の下表面を乾燥させるために要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
また、本発明の好ましい態様（５４）による制御プログラムは、前記（５０）〜（５３）のいずれかの制御プログラムにおいて、前記気体流及び前記水流を前記基板の中心部側から周縁部側に移動する際に前記基板の回転速度を第１の所定の回転速度にし、前記水流が前記基板の外周端部に到達したときに前記水流を停止し、前記気体流が前記基板の外周端部に到達したときに前記気体流の移動を停止しつつ前記基板の回転速度を上昇させ、前記基板の回転速度が前記第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度に到達したときに前記気体流を停止する制御を行う。
このように構成すると、気体流が基板の外周端部にある状態で基板の回転速度を上昇させ、基板の回転速度が第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度に到達したときに気体流を停止するので、基板の外周端部までウォーターマークを発生させないように基板の上表面を乾燥させることができ、かつ、基板の外周や側面に残っている水が基板の中心側に入ってくることを遠心力によって阻止してウォーターマークの発生を防ぐことができる。
また、本発明の好ましい態様（５５）による制御プログラムは、前記（４９）〜（５４）のいずれかの制御プログラムにおいて、前記基板の上表面から前記水を除去した後に、前記基板の下表面を乾燥させる工程を備え；前記基板の下表面を乾燥させる工程において、前記基板の回転速度を（２０π／３）ｒａｄ／ｓ2以下の加速度で変化させるように構成されている。
このように構成すると、基板に液滴が残留している場合においても液滴を飛散させないように回転速度を増加させることができる。
また、本発明の好ましい態様（５６）による半導体デバイスの製造方法は、前記（１）〜（２７）のいずれかの基板処理方法により基板を洗浄する工程と；前記基板に半導体デバイスを形成する工程とを備える。
このように構成すると、ウォーターマークがない基板を用いて半導体デバイスを形成することができる。
この出願は、日本国で２００５年２月７日に出願された特願２００５−０３１１７０号及び２００５年１０月７日に出願された特願２００５−２９５７４４号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本発明の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り、本発明の範囲に制限を加えるものではない。
本発明によれば、水に対する接触角が３０度以上である基板の表面をあらかじめ水で被覆して、乾燥用気体流を吹き付けつつ水平面内の回転により基板表面から水を除去するので、洗浄後の基板上に局所的に水滴を残すことなく基板を乾燥させることができウォーターマークを発生させない基板処理方法となる。
また、上方気体供給ノズル及び水供給ノズルを基板の中心部側から周縁部側に移動させる移動機構を備えた場合は、基板の回転で生じる遠心力による水の移動を助けることができ、基板上で水切れが生じないように積極的に水を供給し続けることにより水切れが生じないうちに水の周縁部に向けた移動を完了させることができる。そのため、基板外周部の遠心力が表面張力を上回るような回転数の場合で、基板寸法が特に２００ｍｍ以上の場合に起こりやすい基板外周部での液膜の途切れによる水滴の発生という問題が解決できて、基板上にウォーターマークを発生させない基板処理装置となる。
本発明の実施の形態に係る基板処理装置を説明する図であり、（ａ）は模式的斜視図、（ｂ）および（ｃ）は基板保持部の部分断面図である。 基板の水に対する接触角を説明する模式図である。 基板保持部のローラーまわりを説明する部分詳細図である。 水供給ノズルおよび上方気体供給ノズルの位置関係とそれぞれの軌跡を説明する図であり、（ａ）は独立型のもの、（ｂ）は一体型のものを示している。 （ａ）は水の流量と水流の位置との関係を示すグラフ、（ｂ）は基板の回転速度と水流の位置との関係を示すグラフである。 表面張力を低下せしめる物質の蒸気の供給量と乾燥用気体流の位置との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態の変形例に係る基板処理装置を説明する模式的斜視図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る基板処理装置の回転チャック機構の変形例の部分詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 基板下表面乾燥時の基板の回転速度と経過時間との関係を示すグラフである。 基板処理装置を備えた研磨装置の模式的平面図である。 研磨装置の洗浄部の内部詳細を示す要部斜視図である。 ロールスクラブ洗浄ユニットを示す模式的斜視図である。 ペンシルスクラブ洗浄ユニットを示す模式的斜視図である。 基板処理装置を備えた無電解めっき装置の模式的平面図である。
符号の説明
１ 基板処理装置
２ 研磨装置
３ 無電解めっき装置
１０ 基板保持部
１１ ローラー
１６ 保持部吸引部
１７ カバー
１８、４５ 導電部
２０ 水供給ノズル
２１、３１ 揺動アーム
２２、３２ 駆動軸
２３、３３ 駆動源
３０ 上方気体供給ノズル
４０ 下方気体供給ノズル
４４ 周縁吸引部
４８ 制御部
５０ ロールスクラブ洗浄ユニット
６０ ペンシルスクラブ洗浄ユニット
１１０ 研磨ユニット
３０５ａ、３０５ｂ 無電解めっきユニット
Ｗ 基板
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置１の模式的斜視図である。基板処理装置１は、基板Ｗ（図１（ａ）には二点鎖線で図示）を保持して回転させる基板保持部１０と、基板Ｗの上面に洗浄用の水を供給する水供給ノズル２０およびリンス水供給ノズルとしての上面用固定リンスノズル２８と、基板Ｗの上面に乾燥用の気体を供給する上方気体供給ノズル３０と、基板Ｗの下面に洗浄用の水を供給するリンス水供給ノズルとしての下面用多穴リンスノズル３４と、基板Ｗの下面に乾燥用の気体を供給する下方気体供給ノズル４０と、基板保持部１０に付着した水を吸引する保持部吸引部１４と、基板Ｗの周縁部から水を吸引する周縁吸引部４４と、これらの部材の動作を制御する制御部４８とを含んで構成されている。
ここで、基板処理装置１のより詳細な説明をするのに先立って、この基板処理装置１によって洗浄される典型的な基板Ｗについて説明する。
基板Ｗは、ダマシン配線が形成されている。ダマシン配線とは、絶縁膜で被覆した基板に所定のパターンの配線溝を形成し、この配線溝を金属で埋めることによって形成する配線である。近年は、配線金属として銅ないしその合金が、絶縁膜としてはいわゆる低誘電率膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が採用されるのが一般的であり、このような配線をＣｕ／Ｌｏｗ−ｋ配線という。Ｃｕ／Ｌｏｗ−ｋ配線は、一般に、銅部分は水に濡れやすく（親水性）、低誘電率膜部分は撥水性（疎水性）を有するという特性がある。基板Ｗは、配線面に親水部と疎水部とがランダムに形成されるため濡れ性が不均一となる。なお、本発明者らは、いわゆる低誘電率膜自身の水に対する接触角は少なくとも６０度以上であるが、配線形成のためＣＭＰなどの削膜処理を行うとＣ−Ｈ基など疎水性を発現する部分の化学結合の一部が切断され親水基に変化し、処理後の低誘電率膜の接触角は当初の半分程度に低下するという知見を得ている。さらにこの事実を基に、Ｃｕ／Ｌｏｗ−ｋ配線を対象とする場合の絶縁膜部分の水に対する接触角は少なくとも３０度以上、最大でも８０度以下であるという知見を得ている。そして、このような水に対する接触角が３０度〜８０度程度の部分に水染み（ウォーターマーク）が発生しやすいという事実を認識した。このような接触角の面は、いわば疎水性と親水性の中間的な濡れ性を有する面であり、ウォーターマークが生じやすい。
図２を参照して水に対する接触角を説明する。ここでいう水に対する接触角とは、基板Ｗの面とこの面に接する気液界面との角度であって、図２におけるθがこれに相当する。表面の濡れ性（濡れ易さ）は接触角θにより評価される。即ち接触角θが小さい面ほど濡れ易く（親水性が高く）、大きい面ほど濡れにくい（疎水性が高い）。
ここで図１に基づき、基板処理装置１のより詳細な説明を行う。
基板保持部１０は、基板Ｗの端部を保持するクランプ部１２を有するローラー１１を備えている（図３参照）。本実施の形態の基板処理装置１は、４つの基板保持部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを備えているが、基板Ｗを適切に保持することができれば４つに限定されず、３つ以上あればよい。３つの場合、各ローラーが干渉しにくく安定性がよい。４つ以上の場合は、基板を周辺上の多くの点で支持するので基板に大きめの外力がかかっても基板の強度上の問題が生じにくい。特に４〜６程度が好適である。なお、基板保持部１０Ａ〜１０Ｄは同じ構成を有しており、これらを区別して説明する必要があるときは基板保持部１０Ａ、…と表現し、それぞれ共通する説明をするときは単に基板保持部１０と表現する。基板Ｗは基板保持部１０Ａ〜１０Ｄによりほぼ水平に保持される。基板保持部１０は、そのクランプ部１２が基板Ｗのほぼ中心方向へ向けた所定の押圧力で基板Ｗの端部と接触し、不図示の回転駆動手段によってすべての基板保持部１０のローラー１１をその軸回りに所定の同一回転速度かつ同一方向に回転させ、基板保持部１０と基板Ｗの端部との摩擦によって基板Ｗに回転力を付与しつつ保持する。基板Ｗを回転させることができれば、すべての基板保持部１０Ａ〜１０Ｄのうち、少なくとも一つだけ回転駆動させてもよい。ここでのローラー１１の材料としては耐薬品性のフッ素系樹脂であるＰＶＤＦを用いている。さらに、いずれの個数の場合も基板の取りはずしに問題がなければ、保持の際、ローラーすべての保持力の向きは基板中心に向かう方向となるようにする。
図３を参照してローラー１１まわりを説明する。図３は基板保持部のローラーまわりを説明する部分詳細図である。ローラー１１のクランプ部１２の近傍には、基板保持部１０に付着した水を吸引する保持部吸引部１４が設けられている。保持部吸引部１４には、液体等の流体を吸引する吸引口１５を備えた保持部吸引ノズル１６が配置されている。ここで、吸引口１５はクランプ部１２に例えば５ｍｍ以下に近接して配置され、クランプ部１２に付着した流体を吸引する。吸引口１５は、吸引配管２７に接続される。吸引配管２７は気液分離装置（不図示）を介して真空源（不図示）に連通し、真空吸引により、水を吸引する。真空源としては、エジェクター、真空ポンプなどを用いる。また、保持部吸引ノズル１６は導電性材料から形成された導電部１８を有している。この導電部１８は保持部吸引ノズル１６の先端に位置しており、配線１９を介して接地（アース）されている。なお、本実施の形態では、保持部吸引ノズル１６の一部のみが導電性材料から形成されているが、保持部吸引ノズル１６全体を導電性材料から形成してもよい。また、４つの保持部吸引ノズル１６のうちの少なくとも一つが導電部１８を有していればよい。さらに基板保持部１０の上部には、ローラー１１の上端部を包み込んで覆うように、基板保持部１０に付着した水の基板Ｗ表面への飛散を防ぐためのカバー１７が設けられている（図１参照）。カバー１７は、図１（ｂ）にその詳細を示すように、基板Ｗに接触しないように切り欠いて構成されている。すなわち、カバー１７は、ローラー１１を挟んで基板Ｗと対向した方向に、あるいは上部に水滴が飛散しないように設置されている。あるいは図１（ｃ）に示すように、ローラー１１の上部と基板Ｗの上部を開口としたカバー１７ａのように構成してもよい。保持部吸引ノズル１６は、ローラー１１を挟んで基板Ｗと対向した位置に、カバー１７を貫通するように設置されている。基板保持部１０、保持部吸引部１４、カバー１７は、不図示の保持部移動手段に固定されている。保持部移動手段が基板の中心から水平方向に離れて近づく進退動作を行うことにより、基板Ｗが保持されあるいは保持が解除される。
図１に再び戻って基板処理装置１の説明を続ける。水供給ノズル２０は、基板保持部１０によりほぼ水平に保持された基板Ｗの上方に配置されている。水供給ノズル２０からは、水が基板Ｗの上面の中央部に供給されるようになっている。水供給ノズル２０は基板Ｗの表面に対して６０〜９０度の角度で配置されている。水を基板Ｗに衝撃を与えないように低流速で供給するためには、水供給ノズル２０の穴径は１ｍｍ以上であることが好ましく、また穴径は、水の過剰供給を避けるため、６ｍｍ以下とするのが好ましい。本実施の形態では、水供給ノズル２０の穴径は２ｍｍである。このようなノズルにより、直径２００〜３００ｍｍの基板の表面積に比較して細い水流を噴きつけることができる。
水供給ノズル２０から供給される水は、典型的には純水であるが、目的により、溶存塩類および溶存有機物を除去した脱イオン水、炭酸ガス溶解水、（水素水や電解イオン水などの）機能水、あるいはＩＰＡ等のアルコール類、有機溶剤等を使用することができる。溶存塩類および溶存有機物を含む水を使用すると、ウォーターマークの大きさが大きくなり、信頼性を落す確率が高まる。したがって、不純物を含まない水を用いるのがよい。水中の溶存塩類を除去する方法としては、逆浸透膜法、イオン交換法などが適用可能であり、溶存有機物を除去する方法としては、逆浸透膜法、限外ろ過膜法、ＵＶ分解法などが適用可能である。また、炭酸ガス溶解水を用いると基板Ｗの導電率を上昇させることができる。さらに炭酸ガスは溶存酸素を追い出し、また酸素が新たに溶解しようとするのを抑えることができる。ウォーターマークの発生が起きやすい低誘電率膜は濡れ性が悪い（疎水性の傾向を有する）ので、回転により水を振り切ろうとすると静電気を発生しやすいが、基板が静電気で帯電すると異物等を付着しやすくなる。帯電を生じる原因は脱イオン水の導電性が低いためなので、溶存塩類および溶存有機物を増やさない方法で導電率を上げる炭酸ガスの溶解を適用することが好ましい。炭酸ガスの溶解はガス溶解膜を介して脱イオン水側に炭酸ガスを加圧溶解する方法が一般的であるが、その際事前に脱気膜で溶存酸素や溶存窒素などをできる限り除去しておくと溶解効率が格段によくなるのでより好ましい。なお、ＵＶ法により溶存有機物を分解すると、副生成物として二酸化炭素と水素を発生することがあるが、これをこの目的で使ってもよい。本明細書においては、特に区別して用いる場合を除き、「水」は純水や脱イオン水の他、炭酸ガス溶解水、（水素水や電解イオン水などの）機能水、あるいはＩＰＡ等のアルコール類、有機溶剤、これらアルコール類と純水の混合物等のいわゆる水溶液を含む概念とする。
水供給ノズル２０から供給される水は、基板Ｗの種類や基板Ｗに形成された配線パターンの構成、水を噴出する角度、基板処理装置１が置かれる雰囲気（温度、圧力、クリーン度等）等の諸条件により、純水、脱イオン水、炭酸ガス溶解水、（水素水や電解イオン水などの）機能水、あるいはＩＰＡ等のアルコール類、有機溶剤等の中から最適なものを選択するようにしてもよい。このような選択は、典型的には制御部４８がつかさどる。なお、アルコール類や有機溶剤などの基板に対する濡れ性が高く、揮発性の高い液体を用いた場合、低流量で基板上に薄い液膜を容易に形成することができるとともに基板の乾燥時間を短縮することができる。また、水供給ノズル２０から供給される液体として、所定の比率にした上記のアルコール類と純水の混合物でもよい。この場合、アルコールの使用量を低減でき、したがって処理のランニングコストも低減できる。なお、水供給ノズル２０から供給される水の流量は、変化させることができる。水供給ノズル２０から供給される水の流量の変化は、典型的には制御部４８がつかさどる。
また、水供給ノズル２０から供給される水は、室温以上、水の沸点未満、例えば２５℃以上、６５℃以下、好ましくは３０℃以上、６０℃以下に加温されるとよい。水を加温することで水が乾燥しやすくなって後述する上方気体供給ノズル３０の揺動速度を大きくすることができ、基板の乾燥時間を短縮することができる。他方、水にＩＰＡ等のアルコール類を接触させることを可能にする観点から６５℃以下とするとよい。水は、典型的には、水供給ノズル２０に接続される配管（不図示）の周囲に設けられたヒータで加温されるが、別途設けられたヒータや熱交換器に水を通過させて温度が上昇した水を水供給ノズル２０に導入してもよい。また、基板Ｗの近傍には上面用固定リンスノズル２８が配設されており、基板Ｗの上面に水供給ノズル２０と同様の水を供給できるようになっている。また、上面用固定リンスノズル２８から供給される水も水供給ノズル２０から供給される水と同様に加温されるとよい。
上方気体供給ノズル３０は、基板保持部１０によりほぼ水平に保持された基板Ｗの上方に配置されており、基板Ｗの表面積に比較して十分に細い乾燥用気体流を吹き出し吹き付けることができるようになっている。上方気体供給ノズル３０の穴径としては、流速が大きすぎると、液が飛散するために１ｍｍ以上、流速が小さすぎると、水除去力が不足するために４ｍｍ以下が好ましい。「基板Ｗの表面積に比較して細い乾燥用気体流」とは、全体が水で覆われた水平の基板面に垂直に気体流をあてたときに気体流の外周に同心円の水が残る程度の気体流であり、典型的にはノズルにより供給される細さである。太い場合と違って、過剰な気体を必要とせず、適切な強さで基板上面の水を排除することができる。また基板に過剰な力を及ぼすこともない。このような上方気体供給ノズル３０から吹き出される乾燥用気体によって、基板Ｗの上面の水が排除され、基板Ｗの上面が乾燥するようになっている。また、基板Ｗの中央付近を乾燥させる場合、基板Ｗに対して供給気体が斜めに入射すると、基板Ｗの中央周辺が中央よりも先に乾燥して、基板Ｗの中央に残留した水が既乾燥領域に付着し、ウォーターマークが発生するおそれがある。また、斜めに入射した場合は気体の衝突範囲が広がり、乾燥力が低下するという問題がある。したがって、基板Ｗへの気体供給方向は基板Ｗに対して垂直であることが好ましく、このため、上方気体供給ノズル３０は基板Ｗに対して垂直に配置されている。これにより、上方気体供給ノズル３０からは、基板面に対して垂直に乾燥用気体がそれぞれ供給される。なお、上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体流は典型的には１本であるが、複数であってもよい。
上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体は、典型的には窒素などの不活性気体である。上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体として空気を用いるとコストが低くてすむが、この場合はケミカルフィルターを用いるなどしてあらかじめ固体、気体、蒸気状の汚染物質を除去しておく必要がある。しかしながら、不活性気体を用いれば基板表面が酸化する可能性が低くなり、次工程に対して悪影響を与える可能性も低くなるので不活性気体を用いるのがより好ましい。不活性気体は典型的には窒素（Ｎ2）ガスであるが、炭酸ガスでもよく、さらにはアルゴンガス等の不活性ガスであってもよい。窒素ガスを用いるときは、入手し易く、取り扱いが容易である。さらには大気の１成分であるので特別な後処理も要しない。また、気体の供給量としては遠心力を補助して水を基板中心から外周へ排除するのに十分である必要があり、後述する「独立型」の場合には、基板の回転数が１００ｒｐｍ以下で、遠心力の効果が少ないので、具体的には５Ｌ／ｍｉｎ以上、好ましくは１０Ｌ／ｍｉｎ以上、さらに好ましくは５０Ｌ／ｍｉｎ以上とするのがよい。後述する「一体型」の場合には、基板の回転数が１００ｒｐｍ以上で、遠心力の効果が大きいので、具体的には、１Ｌ／ｍｉｎ以上、好ましくは３Ｌ／ｍｉｎ以上である。また、上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体の圧力は、５〜３５０ｋＰａであることが好ましい。また、上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体は、相対湿度が１０％以下であることが好ましい。乾燥用気体の効果は周縁部に向けた水の移動を助長する面が大きいが、気体の相対湿度を１０％以下に低下させると基板Ｗの回転によって形成される気液界面での水の蒸発乾燥が促進され、気液界面の周縁部に向けた移動がさらに効率的に行われるからである。
また、上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体は、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を含有していてもよい。水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を乾燥用気体に含有させ、これを基板Ｗの回転によって形成される気液界面に供給すると、界面部分の水に表面張力を低下せしめる物質が溶解し、溶解した部分の表面張力を低下させることができる。界面部分の表面張力が低下すると、水が豊富に存在する部分（バルク部分）の水の表面張力の方が高くなってバルク側に引き寄せられることになり、界面の周縁部に向けた移動がさらに効率的に行われる。水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質としては、例えばイソプロピルアルコール、ジアセトン、エチルグリコール、エチルアセテート、メチルピロリドンのような親水性の溶媒あるいはそれらの混合物がある。上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体は、基板Ｗの種類や基板Ｗに形成された配線パターンの構成、基板処理装置１が置かれる雰囲気（温度、圧力、クリーン度等）等の諸条件により、窒素や不活性気体、汚染物質を除去した空気、ＩＰＡ等のアルコールや有機溶剤の蒸気、またはこれらの相対湿度を対象気体を加熱したりすることで適宜調整しあるいは水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を含有して、その中から最適なものを選択するようにしてもよい。このような選択は、典型的には制御部４８がつかさどる。
上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体に、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気が含有される場合、気体に含有される前の水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質は、典型的には、液体の状態で恒温槽に貯留されている。恒温槽は、内部に貯留する液体を所定の温度に維持することができる容器である。気体が窒素（Ｎ2）ガス、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質がイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）であるとした場合、例えばステンレス等の金属からなる円筒状の恒温槽内に密閉された状態でＩＰＡが貯留される。そして、円筒状の恒温槽の上端面には、Ｎ2ガスを恒温槽内に流入する流入管と、ＩＰＡ蒸気が含有したＮ2ガスを恒温槽内から上方気体供給ノズル３０へと導く導出管とが貫通している。恒温槽内にある流入管の端部は、液体のＩＰＡの中に没入している。他方、恒温槽内にある導出管の端部は、液体のＩＰＡより上方の、気体が充満した部分に位置し、液体のＩＰＡの中には没入していない。また、恒温槽内には、恒温槽内のＩＰＡ液の液位を所定の範囲内に維持するための、接触式の液面センサが設けられている。液面センサは、恒温槽内のＩＰＡ液の高位及び低位を検出し、低位を検出したときにポンプを起動してＩＰＡ液を恒温槽内に供給し、高位を検出したときにポンプを停止してＩＰＡ液の恒温槽内への供給を停止する。また、恒温槽内には、ＩＰＡ液内に供給されたＮ2ガスの気泡による液面センサの誤作動を防ぐため、流入管を囲むように両端が開口している円筒状の隔壁が配設されることが好ましい。円筒状の隔壁は、典型的にはその軸が恒温槽の軸と並行になるように、かつ恒温槽内の流入管の端部と導出管の端部とを囲むように配設されている。液面センサにＮ2ガスの気泡が到達しないようにするという円筒状の隔壁を設ける趣旨から、液面センサは、円筒状の隔壁の外側に配置されることとなる。なお、液面センサを円筒状の隔壁で囲み、流入管が円筒状の隔壁の外側になるように配置してもよい。
また、恒温槽は、ＩＰＡ液を所定の温度に保温するために、少なくともＩＰＡ液の貯留される部分が所定の温度の恒温水で覆われている。ＩＰＡ液がＩＰＡ蒸気になる際の気化熱によりＩＰＡ液の温度が低下すると、ＩＰＡの飽和蒸気圧が低下し、ＩＰＡの飽和濃度が低下してＮ2ガスに含有されるＩＰＡ蒸気の量が少なくなる。これを防ぐために、少なくともＩＰＡ液の貯留される部分の恒温槽が所定の温度の恒温水で覆われている。恒温槽内のＩＰＡ液を所定の温度に保温するため、恒温槽は、典型的には鉢状のウォータージャケットで包まれる。ウォータージャケットには、恒温水を導入する恒温水導入管が下部に設けられ、恒温水を導出する恒温水導出管が恒温水導入管と反対側の上部に設けられている。ウォータージャケット内に所定の温度の恒温水を流すことにより、ウォータージャケット及びＩＰＡ液を所定の温度に維持する。例えばＩＰＡ液を２０℃に維持したい場合は、２０℃の恒温水がウォータージャケットに供給される。
上方気体供給ノズル３０から吹き出されるＮ2ガスにＩＰＡ蒸気を含有するには、流入管からＮ2ガスをＩＰＡ液の中に吹き込みバブリングする。すると、ＩＰＡ蒸気がＮ2ガスに飽和されてＩＰＡ液より上方の恒温槽内に溜まり、これが導出管によって恒温槽から導出されて上方気体供給ノズル３０へと導かれる。上方気体供給ノズル３０から吹き出されるＮ2ガスへのＩＰＡ蒸気の含有量を調整するには、典型的には、上方気体供給ノズル３０へと導かれるＩＰＡ蒸気が飽和したＮ2ガスに、別のラインからＮ2ガスを混入して希釈することにより実現される。
水供給ノズル２０は揺動アーム２１の先端に取り付けられており、揺動アーム２１の揺動軸２２は駆動源２３に連結されている。他方、上方気体供給ノズル３０は揺動アーム３１の先端に取り付けられており、揺動アーム３１の揺動軸３２は駆動源３３に連結されている。揺動アーム２１、３１、揺動軸２２、３２、駆動源２３、３３で移動機構を構成している。なお、水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０は同一の揺動アームに取り付けられていてもよい。この場合、移動機構を共用できるので設置スペースおよびコストの面で有利になる。以下、水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０のそれぞれに移動機構が設けられているものを「独立型」と、移動機構を共用しているものを「一体型」ということとする。駆動源２３を稼働させると、揺動アーム２１が揺動し、水供給ノズル２０が基板Ｗの半径方向に沿って移動すると共に、上方気体供給ノズル３０も基板Ｗの半径方向に沿って移動する。ここで、水供給ノズル２０と上方気体供給ノズル３０との位置関係について図を用いて説明する。
図４は水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０の位置関係と軌跡を説明する図であり、（ａ）は独立型のもの、（ｂ）は一体型のものを示している。
図４（ａ）に示すように、独立型では、最初に上方気体供給ノズル３０が基板Ｗのほぼ中心に、水供給ノズル２０が基板Ｗの中心よりも外周側に配置される。すなわち、水供給ノズル２０は、基板Ｗの半径方向において上方気体供給ノズル３０よりも外側に位置している。基板Ｗが図中Ｓの方向（時計方向）に回転すると、揺動アーム２１、３１は揺動軸２２、３２を中心として、それぞれ独立に、水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０が半径方向の外側に移動するように揺動する。揺動アーム２１、３１の揺動により、水供給ノズル２０は図中の軌跡２０Ｍに沿って、上方気体供給ノズル３０は軌跡３０Ｍに沿ってそれぞれ円弧軌道を描いて移動する。ここで揺動アーム２１、３１が十分に長ければ、前記円弧軌道はほぼ直線軌道となる。また、ここでは揺動という言葉を使用しているが、ノズルは気体又は水をふきだしながら基板の中心側から外側方向に一方向の移動をする。即ちアームは回動する。しかしながら洗浄の開始位置に戻るときは逆方向に回動するので、合わせて揺動という。水供給ノズル２０と上方気体供給ノズル３０との位置関係は、その移動の過程において、水供給ノズル２０から供給される水が、上方気体供給ノズル３０から供給される気体により、干渉を受けない位置にある。典型的には図４（ａ）の軌跡２０Ｍ、３０Ｍで示したように、水供給ノズル２０が基板Ｗの中心に対して上方気体供給ノズル３０とほぼ点対称の位置となることが好ましい。しかしながらこれに限らず、基板の中心からそれぞれのノズルを見た角度でプラスマイナス３０度以上、好ましくは６０度以上、さらに好ましくは９０度以上、最も好ましくは１３５度以上、それぞれ離れた位置である。これにより、液面の乱れを防ぎ、ひいてはウォーターマークが形成されることを防ぐことができる。
水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０は、その移動の過程で、常に水供給ノズル２０が基板Ｗの半径方向において上方気体供給ノズル３０よりも外側に位置するように、即ち回転中心（基板の中心）からの距離が、常に水供給ノズルの方が上方気体供給ノズルよりも長い状態を保ちながら移動する。基板Ｗの疎水性傾向の部分（典型的にはＬｏｗ−ｋ膜部分）の接触角（図２参照）がより高くなったり、基板寸法が大きくなったりすると、基板Ｗの回転速度を低くしても外周部分での遠心力により水切れが起きやすくなる。これを回避するために回転速度をさらに低下させると、中心部分の水の移動が起こりにくくなる。そこで上方気体供給ノズル３０より外周側に水供給ノズル２０を設け、水供給ノズル２０を上方気体供給ノズル３０の移動に先行させて基板Ｗの中心から周縁部へ移動させつつ、積極的に水を供給することにより乾燥作業時の基板周縁部の水膜を維持し続け、水切れを解消する。特に基板Ｗの寸法が２００ｍｍ以上になると回転速度調整と供給気体量の制御だけでは外周部での水切れによるウォーターマークを解消できなくなるので、水供給ノズル２０を上方気体供給ノズル３０の移動に先行させ、気体の供給と同時に水を供給することが重要である。なお、ここでは水供給ノズルを基板の中心から周縁部へ移動させる方法について述べたが、水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０共に複数のノズルを基板Ｗの中心部から周縁部にわたって適切な間隔を置いて設置し、中心部のノズルから順次水および気体流を供給することによって同一の効果を得るようにしてもよい。または、複数のノズルの全てに水を供給しておき、中心側のノズルから順次供給を停止するようにしてもよい。
ここで、図４（ａ）の実施の形態におけるノズルの移動速度について説明する。上記のように、水供給ノズル２０と上方気体供給ノズル３０は、移動の過程で、常に前者が後者よりも外側に位置するようになっている。しかしながら、本実施の形態では、水供給ノズル２０の移動速度が上方気体供給ノズル３０の移動速度よりも遅く設定されており、両者は基板Ｗの最外周にほぼ同時に到達するようになっている。このように構成すると、水供給ノズル３０が基板Ｗから外に外れた後、又は基板Ｗにもはや水を供給しなくなってからも気体供給ノズル３０が気体を長い時間供給し続けることがなく、基板表面の水切れを避けやすい。
図４（ｂ）に示すように、一体型においても、水供給ノズル２０は、上方気体供給ノズル３０の径方向外側に配置されている。水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０は、共通の揺動アームに固定されているため、水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０は互いの相対位置を保ちつつ矢印Ｍで示す円弧軌道を描きながら基板Ｗの半径方向に沿って移動する。したがって、水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０が基板Ｗの周縁部に向かって移動するとき、水供給ノズル２０は、上方気体供給ノズル３０と常に一定距離を保ちながら、進行方向において上方気体供給ノズル３０よりも前方に位置することとなる。水供給ノズル２０は上方気体供給ノズル３０から供給される気体による干渉を受けない位置にある必要があるため、水供給ノズル２０と上方気体供給ノズル３０との基板Ｗの半径方向における距離は１０〜３０ｍｍであることが好ましく、本実施形態では２０ｍｍである。
ここで、図４（ｂ）の実施の形態では、気体供給ノズル３０と水供給ノズル２０とを結ぶ線分と、その移動方向とがほぼ９０度をなす。したがってノズルの移動開始時点で、基板Ｗの中心にあった気体供給ノズル３０と、中心から前記のように離れた位置にあった水供給ノズル２０は、移動が終わる時点では、中心からの距離がほぼ等しくなっている。このように移動方向を線分の方向とずらすことにより、両ノズルの移動速度に差をつけている。それは（ａ）の場合と同様に、水供給ノズル２０が基板Ｗから外に外れた後、又は基板Ｗにもはや水を供給しなくなってからも気体供給ノズル３０が気体を長い時間供給し続けることがなく、基板表面の水切れを避けやすくするためである。両ノズルの移動方向と両ノズルを結ぶ線分の方向とのずらしかたは、両ノズルが基板Ｗの外周に同時に到着するような方向とするのがよい。この角度αは前記線分の長さによるが、８０〜１１０度とし、好ましくは８５〜１００度、さらに好ましくは９０〜９５度とする。
また、水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０を揺動アームに取り付けたものを複数設置し、基板Ｗの中心部から外周部に向けて複数の異なる円弧軌道を同時に描くように移動させて乾燥を行うようにしてもよい。基板Ｗの中心部から複数の円弧軌道がほぼ放射状に等角度で外周部へ延びるようにすることで、基板Ｗを均一に乾燥することができる。なお、円弧軌道に沿って移動させる代わりに水供給ノズル２０および上方気体供給ノズル３０を基板Ｗの中心部から外周部に直線的に移動させてもよい。
図１に戻って基板処理装置１の説明を続ける。
下面用多穴リンスノズル３４は、基板Ｗの直径よりも大きい長さを有した本体３５に複数の噴出口３６がほぼ等間隔に配設されており、基板保持部１０にほぼ水平に保持された基板Ｗの下方に、基板Ｗの中心の鉛直下方を通るように配置されている。下面用多穴リンスノズル３４からは基板Ｗの下面に向かって水が供給され、基板Ｗの中心を通る直線方向（基板Ｗの直径）にほぼ均一に水が噴出される。下面用多穴リンスノズル３４から供給される水は、水供給ノズル２０から供給される水と同じであり、純水、脱イオン水、炭酸ガス溶解水等が用いられる。下面用多穴リンスノズル３４から供給される水は、水供給ノズル２０から供給される水と同様に、基板Ｗの種類や基板Ｗに形成された配線パターンの構成、水を噴出する角度、基板処理装置１が置かれる雰囲気（温度、圧力、クリーン度等）等の諸条件により、純水、脱イオン水、炭酸ガス溶解水、ＩＰＡ等のアルコール類、有機溶剤等の中から最適なものを選択するようにしてもよく、このような選択は、典型的には制御部４８がつかさどる。また、下面用多穴リンスノズル３４から供給される水は、水供給ノズル２０から供給される水と同様に加温されるとよい。
下方気体供給ノズル４０は、基板保持部１０に保持された基板Ｗの下方に配置されており、その構成は上方気体供給ノズル３０と同一である。したがって、下方気体供給ノズル４０は、基板Ｗの表面積に比較して十分に細い乾燥用気体流を吹き出すことができるようになっており、下方気体供給ノズル４０から吹き出される乾燥用気体によって、基板Ｗの下面の水が排除され、基板Ｗの下面が乾燥するようになっている。下方気体供給ノズル４０から吹き出される気体流は典型的には１本であるが、複数であってもよい。下方気体供給ノズル４０から吹き出される気体は上方気体供給ノズル３０から吹き出される気体と同じであり、窒素や不活性気体、汚染物質を除去した空気、またはこれらの相対湿度を対象気体を加熱したりすることで、適宜調整し、あるいはＩＰＡ等のアルコール類や有機溶剤の蒸気等の水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を含有したものが用いられる。下方気体供給ノズル４０から吹き出される気体は、基板Ｗの種類や基板Ｗに形成された配線パターンの構成、基板処理装置１が置かれる雰囲気（温度、圧力、クリーン度等）等の諸条件を勘案の上、最適なものを選択するようにしてもよい。このような選択は、典型的には制御部４８がつかさどる。
下方気体供給ノズル４０は揺動アーム４１の先端に取り付けられ、揺動アーム４１の揺動軸４２は駆動源４３に連結されており、揺動アーム４１、揺動軸４２、駆動源４３で移動機構を構成している。揺動アーム４１は、駆動源４３により揺動軸４２を介して揺動軸４２を中心として揺動し、これに伴い下方気体供給ノズル４０が円弧軌道を描きながら基板Ｗの半径方向に沿って移動する。また、下方気体供給ノズル４０を揺動アーム４１に取り付けたものを複数設置し、基板Ｗの中心部から外周部に向けて複数の異なる円弧軌道を同時に描くように移動させて乾燥を行うようにしてもよい。基板Ｗの中心部から複数の円弧軌道がほぼ放射状に等角度で外周部へ延びるようにすることで、基板Ｗを均一に乾燥することができる。なお、円弧軌道に沿って移動させる代わりに下方気体供給ノズル４０を基板Ｗの中心部から外周部に直線的に移動させてもよい。なお、ここでは下方気体供給ノズル４０を基板の中心から周縁部へ移動させる方法について述べたが、複数の下方気体供給ノズル４０を基板Ｗの中心部から周縁部にわたって適切な間隔を置いて設置し、中心部のノズルから順次気体流を供給することによって下方気体供給ノズル４０を移動させるのと同一の効果を得るようにしてもよい。
なお下面用多穴リンスノズル３４の代わりに、水供給ノズル２０と同様なノズルを用いてもよい。しかしながら、基板Ｗの下面は通常は配線等の施されない一様な濡れ性を有する面であるので、多穴リンスノズルとして下面全体を濡らした後、同時に供給を停止するような構成で差し支えない。
周縁吸引部４４は、基板Ｗの周縁部に近接して配設され、基板Ｗの周縁部に付着した水を吸引する。周縁吸引部４４には、水を吸引する吸引口を備えた周縁吸引ノズルが配置されている。吸引口は、不図示の吸引配管に接続される。吸引配管は気液分離装置（不図示）を介して真空源（不図示）に連通し、真空吸引により、水を吸引する。真空源としては、エジェクター、真空ポンプなどを用いる。また、周縁吸引ノズルは導電性材料から形成された導電部４５を有している。この導電部４５は周縁吸引ノズルの先端に位置しており、配線４６を介して接地（アース）されている。周縁吸引ノズルと基板Ｗの表面または基板Ｗの周縁部との距離は、望ましくは１ｍｍ以内、さらに望ましくは０．５ｍｍ以内である。周縁吸引ノズルは、基板周縁部の上面、側端部、下面のいずれかに近接して配置するのが好ましい。また、それらの配置のうち２つ以上に配置してもよい。
制御部４８は、基板処理装置１を構成する種々の部材の動作や基板Ｗに供給する水や気体の選択を行う。制御部４８は、基板保持部１０、水供給ノズル２０、上方気体供給ノズル３０、下面用多穴リンスノズル３４、下方気体供給ノズル４０、保持部吸引部１４、周縁吸引部４４とそれぞれ電気的に接続されており、ローラー１１の回転速度や押圧力、水や気体流の噴射流速（流量）および噴射開始や停止、各ノズル自体の移動や開始位置、停止位置、基板Ｗ周縁部の水の吸引の開始および停止について適宜制御する。制御部４８は、これらの各制御をあらかじめインストールされたプログラムに基いて行っている。このようにして基板処理装置１を制御する制御システムが構築されている。
引き続き図１を参照して、基板処理装置１の作用を説明する。
ダマシン配線が形成された洗浄を行うべき基板Ｗの表面は、前工程において全面的に水で被覆されて基板処理装置１に搬送されてくる。このとき、前工程において被覆された水が基板Ｗから覆水したときは、基板Ｗが回転させられる前に、水供給ノズル２０および上面用固定リンスノズル２８の少なくとも一方から基板Ｗに水を供給してもよい。なお、ここで基板Ｗを被覆する水は、典型的には純水である。しかしながら、有機溶剤、アルコール類、またはアルコール類と純水の混合物としてもよい。この場合は基板Ｗの乾燥前に低流量で薄い液膜を容易に形成することができ、基板Ｗ表面上の液切れによるウォーターマーク形成を防止することができればよい。基板Ｗは、４つの基板保持部１０のローラー１１が有するクランプ部１２により適切な押圧力でほぼ水平に保持される。ほぼ水平に保持された基板Ｗは、ローラー１１が軸まわりに回転することにより１０００ｒｐｍ以下で回転させられることが可能である。特に基板Ｗの回転速度は３０〜８００ｒｐｍとするのが好ましい。さらに、基板Ｗの回転速度を３００〜５００ｒｐｍとすると一体型の移動機構においても適用可能となりより好ましい。回転速度を高くすると遠心機を囲むカップ部に水滴が衝突して跳ね返り、基板Ｗ上にウォーターマークを形成する原因となるので、上限を８００ｒｐｍ程度とすることが望ましい。このように回転速度の上限を制限するのは、回転速度を高くすると、直径が２００ｍｍ以上のような大きな基板では、遠心力の大きい外周付近で水切れを生じやすく、ウォーターマークが発生しやすくなるからである。なお、ローラー１１は、上記のような回転速度範囲と後述の下表面の乾燥を考慮すると、ハード的には基板Ｗの回転速度を３０〜１０００ｒｐｍとすることができるようにするとよい。
他方、ほぼ３０ｒｐｍ以下になると遠心力が不足して基板Ｗ中央部の水膜が乾燥用気体の補助だけでは排除できなくなるので、基板寸法にかかわらず３０ｒｐｍ以上の回転速度を維持することが望ましい。そして、基板Ｗの回転と共に上面用固定リンスノズル２８および下面用多穴リンスノズル３４から基板Ｗに向かって水を供給し、基板Ｗの上下両表面全体を水で被覆する。基板Ｗ表面全体を純水で被覆すると、基板Ｗ上で水が局所的に乾燥することに伴うウォーターマークの発生を防ぐことができる。
基板Ｗの上下両表面を水で被覆したら、上方気体供給ノズル３０および下方気体供給ノズル４０を基板Ｗのほぼ中心からそれぞれ鉛直上下に３〜１０ｍｍの位置に先端が来るように移動させ、水供給ノズル２０を上方気体供給ノズル３０より径方向の外周側１０〜３０ｍｍの位置に移動させる（図４参照）。各ノズルを所定の位置に移動させたら、上面用固定リンスノズル２８および下面用多穴リンスノズル３４からの水の供給を停止すると同時または直前に、上方気体供給ノズル３０および下方気体供給ノズル４０から乾燥用気体としての３００ｋＰａのＮ2ガスの基板Ｗへの供給を開始すると同時に、水供給ノズル２０から基板Ｗ上面への水の供給を開始する。供給する水量は５０〜３００ｍＬ／ｍｉｎが望ましい。この状態で、基板Ｗの回転速度をおよそ６０ｒｐｍにすると共に、気体の流量が後述する所定の流量に到達した後、上方気体供給ノズル３０および下方気体供給ノズル４０を基板Ｗの周縁部に向かって移動させる。これに伴って、水供給ノズル２０も、上方気体供給ノズル３０よりも基板Ｗ径方向外側に位置するように維持しながら、基板Ｗの周縁部に向かって移動させる。
水供給ノズル２０から水を供給し続けるのは、基板Ｗ表面上の液切れに伴うウォーターマークの発生を防止するためであり、このような観点から、水の供給量は、基板Ｗ表面に水被膜を形成することができる量で十分であるのみならず、供給量が多すぎると液跳ねが生じる原因となりうる。液跳ねが生じると、既に乾燥した基板Ｗの表面に液が飛散し、ウォーターマークの発生の原因となる。したがって、水供給ノズル２０から基板Ｗに供給する水の流量は、基板Ｗ表面に水被膜を形成するのに必要十分な流量とするのが好ましい。特に基板Ｗの直径が３００ｍｍ以上のような比較的大きい基板Ｗでは遠心力が大きいために、基板Ｗに供給された水の流量が大きいと液跳ねが顕著な問題となる反面、水供給ノズル２０から噴出される水流が基板Ｗの周縁部に移動するにつれて、水被膜を形成すべき面積が減少していくのに伴い、水被膜形成のために必要な水の流量が小さくなる。したがって、水供給ノズル２０が基板Ｗの半径の半分程度の位置に至ったところで基板Ｗに供給する水の流量を減少させるとよい。
あるいは、水供給ノズル２０が中心部から周縁部に移動するにつれて徐々に水の流量を減少させるとよい。水供給ノズル２０の移動に伴い基板Ｗに形成される水被膜の面積Ｓは、水供給ノズル２０の基板Ｗ上の中心からの位置をｒ、基板Ｗの半径をＲとすると、πｒ2の面積は既に上方気体供給ノズル３０から供給される乾燥用気体により乾燥させられているので、Ｓ＝π（Ｒ2−ｒ2）となる。したがって、基板Ｗの中心部に供給する水（超純水）の流量をＧとすると、位置ｒにおける水供給ノズル２０から供給される水（超純水）の流量Ｑ（ｒ）は、Ｑ＝Ｇ（１−（ｒ2／Ｒ2））で表すように、水供給ノズル２０の移動に伴い水（超純水）の流量を連続的に減少させるようにしてもよい。あるいはＱ≦Ｇ（１−（ｒ2／Ｒ2））としてもよい。このように、水被膜すべき基板Ｗの面積変化に応じて連続的に水（超純水）の流量を減少させることにより液跳ねの原因を絶ち、ウォーターマークの発生を防止すると共に、使用水量を一層削減することができる。
また、基板Ｗ表面の水被膜は、基板Ｗの回転速度が高いほど形成しやすいと共に、水供給ノズル２０から噴出される水流が中心部にあるときに比べて周縁部にあるときの方が遠心力が増大するために形成しやすい。逆に言えば、水流が中心部にあるときの基板Ｗの回転速度を水流が周縁部に移動しても維持する場合は、基板の回転速度が高すぎることとなり、特に基板Ｗの直径が３００ｍｍ以上のような比較的大きい基板Ｗでは液跳ねが顕著な問題となる。そこで、基板Ｗの回転速度を、水供給ノズル２０が基板Ｗの半径の半分程度の位置に至ったところで所定の回転速度になるまで減少させるとよい。この基板Ｗの回転速度の減少は、典型的には水供給ノズル２０の移動を継続しつつ行われる。また、基板Ｗの回転速度の減少は、水被膜を形成しつつ液跳ねを起こさないような所定の加速度で行われる。このような基板Ｗの回転速度の制御は、基板Ｗの回転速度が比較的高い一体型の移動機構を採用した場合に特に効果的である。なお、水供給ノズル２０が基板Ｗの中心部から周縁部に移動するにつれて徐々に基板Ｗの回転速度を減少させるようにしてもよい。また、この基板Ｗの回転速度の制御と、上述の基板Ｗに供給する水の流量の制御とを同時に行ってもよく、どちらか一方を行ってもよい。
図５に、上述した水の流量の制御及び基板Ｗの回転速度の制御の例を示す。図５（ａ）は水の流量と水流の位置との関係を示すグラフ、図５（ｂ）は基板Ｗの回転速度と水流の位置との関係を示すグラフである。図中、縦軸は水の流量又は基板Ｗの回転速度を、横軸は基板Ｗの半径上の位置を示し、「Ｃ」が基板Ｗの中心を、「Ｅ」が基板Ｗの端部を表している。図５（ａ）に示すように、当初は、水流が基板Ｗの中心側から周縁部側に移動しても水の流量は一定の値を維持している。水流が基板Ｗの半径のほぼ半分に至ったとき、水の流量が徐々に小さくなり、水流が基板Ｗの端部に至ったところで水の流量が０となっている。また、図５（ｂ）に示すように、当初は、水流が基板Ｗの中心側から周縁部側に移動しても基板Ｗの回転速度は一定の値を維持している。水流が基板Ｗの半径のほぼ半分に至ったとき、基板Ｗの回転速度が徐々に小さくなり、所定の値になったところで、水流が基板Ｗの端部に至るまでその所定の値を維持している。なお、水の流量又は基板Ｗの回転速度は、２段階あるいは３段階以上で変化させてもよく、また、無段階で変化させてもよい。
乾燥用気体は供給開始から高流量で噴射をすると、基板Ｗを被覆している水が飛散し、乾燥した基板Ｗに付着して、ウォーターマークの原因となる。そのため、最初は低流量で噴射し、その後高流量で噴射する。低流量に保持する時間はおよそ１秒〜２秒である。さらに、乾燥用気体が高流量に到達してから、上方気体供給ノズル３０および下方気体供給ノズル４０ならびに水供給ノズル２０を基板外周方向に移動させ、基板Ｗから水を除去する。低流量は１〜２０Ｌ／ｍｉｎ（１ａｔｍ、０℃換算）、高流量は２０Ｌ／ｍｉｎ（１ａｔｍ、０℃換算）以上である。この時の各ノズルの移動速度は、移動開始時よりも移動停止時の方が遅く、典型的には、外周方向に移動するにつれて低速にする。各ノズルが基板外周部に移動するに従い、水を除去する基板Ｗの面積が増加するためである。具体的には、基板中心部付近の移動速度は１０〜４０ｍｍ／ｓ、基板外周部では２．５〜６ｍｍ／ｓ程度にするとよい。ここで「中心部付近」とは、典型的には基板の半径のほぼ１／１０の半径を有する円を基板と同心円に描いたときのその内側の範囲である。各ノズルの移動速度の変化量は、単位時間当たりに除去する水の量がほぼ等しくなるように決定するとよく、また、リニア特性を有するようにしてもよい。また、水供給ノズル２０は、上方気体供給ノズル３０と基板Ｗの中心に対して点対称の位置で、径方向に一定の距離（１０〜５０ｍｍ）を保ちながら移動するのが好ましいが必ずしも一定の距離でなくてもよい。なお、基板Ｗの回転に伴って基板上の水が基板中心部から周縁部に向けて遠心力により移動するが、この速度よりも疎水性の高い部分での水切れの速度の方が速いと、その付近の親水性の高い部分に液滴が取り残され、その液滴が疎水部に移動し、そこからウォーターマークが発生することとなる。そこで乾燥用気体を基板面に供給しながら上方気体供給ノズル３０を基板の中心から周縁部へ移動させ、遠心力による水の移動を後押しすることにより、基板上で水切れが生じないうちに水の周縁部に向けた移動を完了させるのが望ましい。
また、イソプロピルアルコール等の、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を乾燥用気体に含有させる場合は、含有量を、基板Ｗの中心側に乾燥用気体流があるときよりも基板Ｗの周縁部側に乾燥用気体流があるときの方が大きくなるようにするとよい。
図６は、表面張力を低下せしめる物質の蒸気（以下、この段落では単に「蒸気」という。）の供給量と基板Ｗ上における乾燥用気体流の位置との関係を示すグラフである。図中、縦軸は蒸気Ｖの供給量を、横軸は基板Ｗの半径上の位置を示し、「Ｃ」が基板Ｗの中心を、「Ｅ」が基板Ｗの端部を表している。図６に示すように、当初は、乾燥用気体流が基板Ｗの中心側から周縁部側に移動しても蒸気Ｖの供給量は一定の値を維持している。乾燥用気体流が基板Ｗの半径のほぼ半分に至ったとき、蒸気の供給量が徐々に大きくなり、所定の値になったところで、乾燥用気体流が基板Ｗの端部に至るまでその所定の値を維持している。乾燥用気体への表面張力を低下せしめる物質の蒸気の含有量は、乾燥用気体流の中心側から周縁部側への移動に伴って、２段階あるいは３段階以上で変化させてもよく、また、無段階で変化させてもよい。なお、乾燥用気体に蒸気を含有させる場合、噴射する乾燥用気体の流量は、蒸気を含有させない場合に比べて低流量で足りる。
上述のように、特に３００ｍｍ以上のような比較的大きい基板においては、基板Ｗの外周部ほど水膜を除去する面積が大きくなるため、各ノズルの基板周縁部へ向けた移動速度を遅くすることが好ましい。しかし、イソプロピルアルコール等の表面張力を低下せしめる物質の蒸気を含有させる量を乾燥用気体流が外周部へ移動するのに伴って増加させることにより、水の表面張力がさらに低下する。それにより気液界面は、水が豊富に存在する方にさらに引き寄せられる力が強くなり、外周部の方に移動しても乾燥用気体流の移動速度を一定に保つことができる。これにより、１枚あたりの基板Ｗの乾燥時間を短くすることができる。また、乾燥用気体流の移動開始時からでなく、途中から表面張力を低下せしめる物質を増加させるようにすると、表面張力を低下せしめる物質の使用量を削減することができるため好ましい。
上方気体供給ノズル３０および下方気体供給ノズル４０から乾燥用気体の供給が開始され、水の除去が開始された後、基板保持部１０の保持部吸引部１４および周縁吸引部４４に接続されている真空源（不図示）を動作させ、基板保持部１０に付着した水および基板Ｗの周縁部である端部の水の吸引除去も開始する。一般に、基板の周縁部分は加工形状などが不完全なため基板表面よりも水滴が付着しやすく、また水滴の残留を生じやすい。近年の、可能な限り基板の周縁部までデバイス形成領域とする趨勢により、例えばエッジから２ｍｍの部分までも中心部と同等の処理を行うことが求められている。そこで、基板Ｗを回転保持する基板保持部１０に水を吸引する保持部吸引部１４を設けて基板側面近傍からの水の排除を促進するとともに、周縁吸引部４４で基板周縁部の水を吸引することにより基板Ｗの周縁部での水滴の残留を防止し、基板Ｗ全体の乾燥を促進しているのである。なお、保持部吸引部１４および周縁吸引部４４は導電性材料で形成され、かつ接地されているので、基板Ｗが回転して空気と水が摩擦することにより静電気が発生しても基板Ｗに静電気が帯電しない。また、基板保持部１０にはカバー１７が設けられているので、基板保持部１０に付着した水が乾燥途中あるいは乾燥後の基板Ｗに再飛散することがない。
水供給ノズル２０が所定の速度で移動して基板外周部に到達すると、水の供給が停止される。このとき、水供給ノズル２０が基板外周部に到達後、任意の時間水の供給を続けた後に水の供給を停止するようにしてもよい。ただし、基板Ｗ端面をはずれて水が下にそのまま噴射されないように、ノズル直径を考慮して、水供給ノズル２０を外周縁部の手前で止めるようにする。水の供給が停止された後、上方気体供給ノズル３０および下方気体供給ノズル４０がほぼ同時に基板外周部に到達し、到達後約２〜５秒間気体の供給を継続した後に気体の供給が停止される。上方気体供給ノズル３０および下方気体供給ノズル４０の移動は、基板端部より径方向内側（中心側）約３〜１０ｍｍの位置で停止され、ここで所定時間気体の供給を行った後に供給を停止する。この位置よりも外周部で気体を供給すると、基板上面では下方気体供給ノズル４０から吹き出された気体の巻き上がりにより、基板下面では上方気体供給ノズル３０から吹き出された気体の巻き上がりにより、ごみ等の汚染が発生するおそれがある。気体の供給停止後、基板保持部１０の保持部吸引部１４および周縁吸引部４４に接続されている真空源も停止させる。以上で一つの基板の処理が終了し、処理された基板は次工程に向けて搬送される。なお、上述のように、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気が乾燥用気体に含有され、乾燥用気体の流量が低流量で足りる場合は、上方気体供給ノズル３０の停止位置を基板端部より径方向内側（中心側）に約１〜３ｍｍとすることができる。このようにしても乾燥用気体の流量が低流量の場合は気体の巻き上がりがなく、ごみ等の汚染が発生しない
なお、基板Ｗの下表面が熱酸化膜等の乾燥しにくい膜が成膜されている場合には、基板の上表面の乾燥後に、１０００ｒｐｍ以下で、下表面の仕上げの乾燥を行ってもよい。仕上げの乾燥時には、液滴はほとんど基板Ｗに残留しておらず、カップ等からの液滴の跳ねかえりは問題にならない。この仕上げの乾燥は、特に基板保持部としてスピンチャック方式を使用した場合に行うとよい。スピンチャック方式では基板Ｗのほぼ中心に回転駆動軸が設置され、基板下表面の乾燥用気体の吹き出しノズルを設置するのが困難となるからである。しかしながら、スピンチャック方式であっても、例えば中空モータを採用したような場合には基板Ｗの下表面に乾燥用気体の吹き出しノズルを設けることができるので、基板Ｗの下表面を乾燥用気体の供給により乾燥させてもよい。
図７を参照して、スピンチャック方式の基板処理装置について説明する。図７は、本発明の実施の形態の変形例に係る基板処理装置１Ｅを説明する図である。基板処理装置１Ｅでは、基板処理装置１におけるローラー１０（図１参照）に代えて、基板Ｗを保持して回転させる回転チャック機構１３を備えている。回転チャック機構１３は、基板Ｗを保持する複数のチャック爪１３ａと、チャック爪１３ａによって保持された基板Ｗを水平面内で回転させる回転駆動軸１３ｂとを有している。回転チャック機構１３は、ハード的には、基板Ｗを約２０００ｒｐｍ以下で回転させることができる。また、基板処理装置１Ｅは、基板Ｗの下面にリンス水を供給する下面用固定リンスノズル３８を備えている。なお、基板処理装置１Ｅでは、その構成上の制約から、基板処理装置１が備えていた下面用多穴リンスノズル３４及び下方気体供給ノズル４０（図１参照）を備えていない。図７に示す基板処理装置１Ｅでは、水供給ノズル２０と上方気体供給ノズル３０とが共通の移動機構に配設された一体型の例を示している。基板処理装置１Ｅにおける移動機構は、揺動アーム３１Ａ、揺動軸３２Ａ、駆動源３３Ａを有しており、これらはそれぞれ基板処理装置１における揺動アーム３１、揺動軸３２、駆動源３３に相当する。水供給ノズル２０及び上方気体供給ノズル３０の移動手順、基板Ｗへ供給する水及び乾燥用気体の流量、タイミング、種類等は、基板処理装置１における場合と同様である。なお、基板Ｗのほぼ中心と対向するチャック機構１３の部分に、基板Ｗに向けて気体を供給する下方気体供給口１３ｈが形成されていてもよい。下方気体供給口１３ｈから供給される気体は、典型的には、常温あるいは４０℃程度の気体である。下方気体供給口１３ｈが形成される場合、下方気体供給口１３ｈは、水の集結を防ぐために、その周辺部よりも高い位置に形成されていることが好ましい。また、図示はしていないが、基板処理装置１Ｅは、基板処理装置１が備えていた周縁吸引部４４を備えていてもよい。
また、上面用固定リンスノズル２８に接続される配管８４の一部の周囲にヒータ８１を設け、上面用固定リンスノズル２８から基板Ｗに供給される水を、基板処理装置１における場合と同様に加温してもよい。また、ヒータ８１の下流側の配管８４に水の温度を検出する温度検出器８２を設けると共に、温度検出器８２から温度信号を受信してヒータ８１の出力を制御するコントローラ８３を設け、上面用固定リンスノズル２８から供給する水を所定の温度（室温以上、水の沸点未満、例えば２５℃以上、６５℃以下、好ましくは３０℃以上、６０℃以下）に調節するようにしてもよい。コントローラ８３は、制御部４８の一部として構成してもよい。なお、図示は省略しているが、水供給ノズル２０から供給される水、及び下面用固定リンスノズル３８から供給される水も同じ要領で加温し、所定の温度に調節してもよい。これらの水の加温は、配管に巻かれたヒータに代えて、機器としてのヒータや熱交換器に水を通過させることで行ってもよい。また、水供給ノズル２０、上面用固定リンスノズル２８、下面用固定リンスノズル３８の各ノズルから供給される水の３つとも加温するのが好ましいが、少なくとも１つの水を加温してもよく、後述する基板Ｗの下表面をスピン乾燥させる時間を短縮する観点から、下面用固定リンスノズル３８から供給される水のみを加温するようにしてもよい。
あるいは図８に示すような回転チャック機構１３Ｘを、回転チャック機構１３（図７参照）に代えて、基板処理装置１Ｅが備えるように構成してもよい。図８は基板処理装置１Ｅの回転チャック機構の変形例の部分詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。変形例に係る回転チャック機構１３Ｘは、中空モータ１３Ｍを有しており、中空モータ１３Ｍの外周には基板Ｗを保持する複数のチャック爪１３ｎが取り付けられている。中空モータ１３Ｍは、チャック爪１３ｎによって保持された基板Ｗを水平面内で回転させる。中空モータ１３Ｍ内には、基板Ｗのほぼ中心の鉛直下方に、基板Ｗの下側の表面に気体を吹き付ける下面気体供給ノズル１３ｖが配設されている。下面気体供給ノズル１３ｖから供給される気体は、典型的には、下面気体供給ノズル１３ｖ側を頂点、基板Ｗの下表面側を底面とする円錐状に噴射される。円錐状に噴射される気体は、円錐の軸方向断面における頂部の角度β（噴射角度β）が６０°〜１２０°となるとよい。噴射角度βが小さすぎると気体の吹き付けによる基板Ｗの下表面の乾燥領域が小さくなり、噴射角度βが大きすぎると気体の吹き付けによる基板Ｗの下表面の乾燥効果が小さくなるからである。この噴射角度βは、下面気体供給ノズル１３ｖの吹き出し開口部に、外側に向かって拡張したテーパーが形成されることにより定まる。また、中空モータ１３Ｍ内には、基板Ｗの下側の表面に水を噴射する下方リンス水供給ノズルとしての下面液体ノズル１３ｗが配設されている。下面液体ノズル１３ｗは、下面用固定リンスノズル３８（図７参照）に代えて中空モータ１３Ｍ内に設けてもよく、下面用固定リンスノズル３８（図７参照）と併せて中空モータ１３Ｍ内に設けてもよい。
基板処理装置１Ｅでは、基板Ｗを２００ｒｐｍ以上に回転させ、上面用固定リンスノズル２８から基板Ｗの上表面に水を供給して水被膜を形成した後に、水供給ノズル２０及び上方気体供給ノズル３０により基板Ｗの上表面に水を供給しつつ乾燥用気体を供給する。基板Ｗの上表面を乾燥させる工程における、水供給ノズル２０及び上方気体供給ノズル３０の移動、基板Ｗ表面への供給水量の制御、基板Ｗの回転速度の制御、乾燥用気体への表面張力を低下せしめる物質の含有量の制御は、基板処理装置１における場合と同様である。また、基板処理装置１（図１参照）における場合と同様に、移動する水供給ノズル２０が基板Ｗの中心側にあるときよりも周縁部側にあるときに基板Ｗの回転速度を低くする回転速度制御、水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を乾燥用気体に含有させる場合にその含有量を、基板Ｗの中心側に乾燥用気体流があるときよりも基板Ｗの周縁部側に乾燥用気体流があるときの方が大きくなるようにする制御、水供給ノズル２０及び上方気体供給ノズル３０の移動速度が移動開始時よりも移動停止時の方が遅くなるノズルの移動速度制御のうちの１つあるいは２つ以上を組み合わせて行ってもよい。
次により詳細に、基板処理装置１Ｅの作用の例を、図８に示す回転チャック機構１３Ｘを備え、上方気体供給ノズル３０から供給される気体がＩＰＡ蒸気が含有されたＮ2ガスであり、処理する基板Ｗの直径が３００ｍｍである場合として説明する。前工程から基板処理装置１Ｅに搬送されてきた基板Ｗは、チャック爪１３ｎによりダマシン配線が形成された面を上側にしてほぼ水平に保持される。すると、上方気体供給ノズル３０が基板Ｗのほぼ中心の上方に位置するように揺動アーム３１Ａが移動する。次に、中空モータ１３Ｍの作動により、基板Ｗを約３００ｒｐｍで回転させ、上面用固定リンスノズル２８から基板Ｗの上表面に、下面液体ノズル１３ｗから基板Ｗの下表面に、水を供給する。上面用固定リンスノズル２８から基板Ｗの上表面への水の供給を２秒程度行ったら、上面用固定リンスノズル２８からの水の供給を停止すると同時に、水供給ノズル２０からの水の供給及び上方気体供給ノズル３０からの気体の供給を開始する。このとき、下面液体ノズル１３ｗからの水の供給は継続している。そして、水供給ノズル２０及び上方気体供給ノズル３０を基板Ｗの中心から周縁部に向かって移動させ、基板Ｗの上表面を乾燥させる。このとき、揺動アーム３１Ａの移動速度を基板Ｗの外周方向に移動するにつれて低速にする。
水供給ノズル２０及び上方気体供給ノズル３０が移動を開始し、上方気体供給ノズル３０が基板Ｗの中心から所定の距離（例えば７５ｍｍ程度）の地点に到達したら、下面液体ノズル１３ｗからの水の供給を停止し、その後直ちに下面気体供給ノズル１３ｖから基板Ｗの下表面への気体（Ｎ2ガス）の供給を開始して、以降下面気体供給ノズル１３ｖからの気体の供給を継続する。下面気体供給ノズル１３ｖから噴射される気体は円錐状に拡散し、円錐の底面に該当する部分が基板Ｗの下表面に接触して、基板Ｗの下表面の中心部付近を乾燥させる。このように、基板Ｗの上表面の乾燥中に基板Ｗの下表面の乾燥を開始することで、後述する下表面乾燥工程の所要時間を短縮すことができる。また、スピン乾燥において遠心力が小さくなる基板Ｗの中心部を下表面乾燥工程に先行して乾かしておくことで下表面乾燥工程の所要時間を短縮することができる。これによりスループットを向上させることができる。また、水供給ノズル２０が基板Ｗの半径の半分程度（例えば７５ｍｍ程度）の地点に到達したら、（２０π／３）ｒａｄ／ｓ2（２００ｒｐｍ／ｓ）以下の加速度で基板Ｗの回転速度を約１５０ｒｐｍに減少させる。
その後、水供給ノズル２０から基板Ｗの上表面に供給された水の、基板Ｗに落ちた水流の基板エッジ側の境界が外周端部に到達したら、揺動アーム３１Ａの移動を継続しつつ水供給ノズル２０からの水の供給を停止する。ここで、基板Ｗの「外周端部」とは、基板Ｗよりも半径が約３ｍｍ小さい半径を有する基板Ｗと同心円よりも外側の部分、好ましくは基板Ｗよりも半径が約１ｍｍ小さい半径を有する基板Ｗと同心円よりも外側の部分をいう。次に上方気体供給ノズル３０から基板Ｗの上表面に供給された気体の、基板Ｗに落ちた気体流の基板エッジ側の境界が外周端部に到達したら、気体の供給を継続しつつ揺動アーム３１Ａの移動を停止する。そして、（２０π／３）ｒａｄ／ｓ2（２００ｒｐｍ／ｓ）以下の加速度で基板Ｗの回転速度をゆっくりと上昇させ、基板Ｗの回転速度が５００ｒｐｍ以上に到達したところで上方気体供給ノズル３０からの気体の供給を停止する。
本実施の形態では、上方気体供給ノズル３０から供給される気体にＩＰＡ蒸気が含有されているので噴射する気体の流量が低流量で足り、上方気体供給ノズル３０を基板Ｗの外周端部まで移動させても気体の巻き上がりがなく、ごみ等の汚染が発生しない。また、水供給ノズル２０及び上方気体供給ノズル３０を基板Ｗの外周端部まで移動させるので、基板Ｗの外周端部までウォーターマークを発生させないように基板Ｗの上表面を乾燥させることができる。また、基板Ｗの上表面が親水面と疎水面とが混在するように形成されている場合は、上方気体供給ノズル３０からの気体の供給を停止するとマランゴニ効果がなくなるため親水面上に残った水が基板Ｗの内側に戻ってきてウォーターマーク発生の原因となりうるが、基板Ｗの回転速度が５００ｒｐｍ以上に到達したところで上方気体供給ノズル３０からの気体の供給を停止するので、基板Ｗの外周や側面に残っている水が基板Ｗの中心側に入ってくることを遠心力によって阻止してウォーターマークの発生を防ぐことができる。なお、揺動アーム３１Ａの移動を停止して基板Ｗの回転速度をゆっくりと上昇させた時点から、基板Ｗの下表面の乾燥工程が始まっている。すなわち、基板処理装置１Ｅでは、基板Ｗの上表面の乾燥に続いて下表面を乾燥させる。
以下、基板Ｗの下表面を乾燥させる工程について説明する。基板Ｗの上表面の乾燥後に下表面を乾燥させるに際しては、当初比較的小さい回転速度（典型的には５００ｒｐｍ程度）で基板Ｗを回転させた後に比較的大きい回転速度（典型的には１０００ｒｐｍ付近）で回転させるというように、２段階あるいは２段階以上の回転速度で行うとよい。基板Ｗの上表面の乾燥後に下表面を乾燥させるに際し、基板Ｗの回転速度を一気に上昇させると、仮に基板Ｗの側面あるいは下表面に水滴が残留していた場合に、水滴がカップや壁面に当たって跳ね、上述の工程により既に乾燥した基板Ｗの表面に付着し、これが原因となって基板Ｗにウォーターマークを発生させるおそれがあるからである。基板Ｗの回転速度を２段階以上で可変にする際には、（２０π／３）ｒａｄ／ｓ2（２００ｒｐｍ／ｓ）以下の加速度で行うとよい。あるいは、（２０π／３）ｒａｄ／ｓ2の加速度でゆっくりじわじわと回転速度を上昇させ、液滴が基板に跳ね返らないように基板Ｗを高回転にしてもよい。なお、基板Ｗの下表面の乾燥時間を短縮するために、下方気体供給口１３ｈや下面気体供給ノズル１３ｖから基板Ｗの下表面に気体を供給しながら基板Ｗを回転させて乾燥させてもよい。
図９に、基板Ｗの上表面の乾燥後に下表面を乾燥させるときの基板Ｗの回転速度の制御の例を示す。図９は、基板Ｗの回転速度と経過時間との関係を示すグラフである。図中、縦軸は基板Ｗの回転速度を、横軸は経過時間を示している。原点は、基板Ｗの上表面の乾燥が終了した後の下表面の乾燥を開始する時点を示している。下表面の乾燥を開始すると、ゆっくりと基板Ｗの回転速度を上昇させていき、所定の値に至ると一旦その回転速度を維持する。その後所定時間が経過したら、所定の加速度以下で基板Ｗの回転速度を上昇させ、所定の値まで上昇したらその回転速度を維持して基板Ｗを乾燥させる。図９では、基板の回転速度を２段階に変化させる例を示したが、上述のように、２段階以上で変化させるようにしてもよい。
なお、直径３００ｍｍの基板Ｗについて、Ｌｏｗ−ｋ膜を研磨・洗浄し、２００ｒｐｍの速度で基板Ｗを回転させながら上表面を乾燥させた後に、以下に示す３つの条件で裏面をスピン乾燥させた場合における異物の検出結果を下記に示す。ここで、異物とは、裏面乾燥処理後の基板Ｗをレーザー欠陥検出装置（ケーエルエー・テンコール社製：型番「ＳＰ−１／ＴＢＩ」）にて直径０．２μｍ以上のパーティクルを検出したものである。上記３つの条件は、以下の通りである。
（１）基板Ｗの回転速度５００ｒｐｍで１秒間回転させた後に１００ｒｐｍ／ｓ（（１０π／３）ｒａｄ／ｓ2）の加速度で基板Ｗの回転速度を１０００ｒｐｍまで上昇させ、この速度で４５秒間回転させた後に１００ｒｐｍ／ｓ（（１０π／３）ｒａｄ／ｓ2）の加速度で基板Ｗの回転を停止させた。
（２）基板Ｗの回転速度１０００ｒｐｍで１秒間回転させた後に２５０ｒｐｍ／ｓ（（２５π／３）ｒａｄ／ｓ2）の加速度で基板Ｗの回転速度を１４００ｒｐｍまで上昇させ、この速度で２２秒間回転させた後に５００ｒｐｍ／ｓ（（５０π／３）ｒａｄ／ｓ2）の加速度で基板Ｗの回転を停止させた。
（３）基板Ｗの回転速度５００ｒｐｍで１秒間回転させた後に１００ｒｐｍ／ｓ（（１０π／３）ｒａｄ／ｓ2）の加速度で基板Ｗの回転速度を１４００ｒｐｍまで上昇させ、この速度で２２秒間回転させた後に５００ｒｐｍ／ｓ（（５０π／３）ｒａｄ／ｓ2）の加速度で基板Ｗの回転を停止させた。
上記各条件につき２枚ずつサンプル評価した結果、検出した異物の個数は、（１）の場合２７、２２、（２）の場合５２、４７、（３）の場合３６、３６、となった。結果から明らかなように、上記３つの条件のうちでは（１）の場合が最もウォーターマークの発生率が低くなると推測できる。
これまで説明した基板処理装置１、１Ｅの作用は、制御部４８にインストールされたプログラムに従って行われる。制御部４８は、典型的にはパソコンやマイコン等のコンピュータを含んで構成される。また、基板処理装置１、１Ｅは、典型的には大気下に設置される。ここでいう大気下とは、従来の基板処理が行われていた真空排気や不活性ガス置換がされた環境下ではないことを意味し、典型的には、一般的に基板処理装置１、１Ｅが設置される所定のクリーン度を有するクリーンルーム内をいう。一般に、クリーンルーム内は外部からの塵埃の侵入を防ぐ目的で外部より若干室圧を高くしているため、クリーンルーム内は大気圧よりも若干正圧であるが、このような雰囲気も「大気下」の概念に含まれることとする。なお「大気下」は、例えば、米国連邦規格２０９Ｄのクラス１００、好ましくはクラス１０以下の、垂直層流式クリーンルーム内の環境である。
次に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置１又は基板処理装置１Ｅを備えた研磨装置、および基板処理装置１又は基板処理装置１Ｅを備えた無電解めっき装置について説明する。
図１０は、基板処理装置１、１Ｅを備えた研磨装置の模式的平面図である。研磨装置２は研磨部１００と洗浄部２００とによって構成される。研磨部１００は研磨ユニット１１０と基板Ｗの受け渡しを行うワーク受渡装置１２０が配置されている。研磨ユニット１１０は中央にターンテーブル１１１を設置し、その一方側にトップリング１１２を取付けた研磨機１１３、他方側にドレッシングツール１１４を取付けたドレッシングユニット１１５が配置された構成である。また、洗浄部２００は、中央に矢印Ｚ方向に移動可能な２台の搬送ロボット２１０および２２０が配置され、その一方側にロールスクラブ洗浄ユニット５０、ペンシルスクラブ洗浄ユニット６０および本発明の実施の形態に係る基板処理装置１、１Ｅを並べて直列に配置し、他方に基板Ｗを反転させる２台のワーク反転機２０１、２０２が配置されている。
図１１は、洗浄部２００の内部詳細を示す要部斜視図である。図示するように、搬送ロボット２１０、２２０は、何れもその上面に２組ずつアーム機構２１１、２２１を取付けて構成されている。アーム機構２１１、２２１の各々の先端には、それぞれ基板Ｗを保持するハンド２１２、２１３、２２２、２２３が取付けられている。なお、ハンド２１２と２１３は上下に重なるように配置され、ハンド２２２と２２３も上下に重なるように配置される。
図１２は、ロールスクラブ洗浄ユニット５０を示す模式的斜視図である。ロールスクラブ洗浄ユニット５０は、基板Ｗの外周縁を支持して回転する複数本（図では６本）のスピンドル（回転機構を具備する保持部材）５１と、ロール状であって基板Ｗの上下に配設された２本のロール型洗浄部材５２、５３と、基板Ｗの面に平行な回転シャフト５２ｂ、５３ｂを基板Ｗに対して接近または離間させかつ矢印Ｆ１、Ｆ２方向へそれぞれ回転される駆動機構５４、５５と、基板Ｗの表面に洗浄液を供給する洗浄液ノズル５６を含んで構成されている。ロール型洗浄部材５２、５３は、多孔質のＰＶＡ製スポンジによりなる円筒体５２ａ、５３ａにシャフト５２ｂ、５３ｂを通した構成である。円筒体５２ａ、５３ａを構成するスポンジに形成される孔の平均直径は、小さいほどロール型洗浄部材５２、５３のダスト（パーティクル）除去能力が高いことが分かっており、最も好ましくは、１１０μｍ以下である。円筒体５２ａ、５３ａは、発泡ウレタン製のものでもよい。洗浄液ノズル５６は洗浄アーム５７に取付けられ、揺動軸５８により矢印Ａに示す方向に揺動しながら、洗浄液を基板Ｗの表面に供給する。洗浄液は、界面活性剤を含むものを使用するとよい。
図１３は、ペンシルスクラブ洗浄ユニット６０を示す模式的斜視図である。ペンシルスクラブ洗浄ユニット６０は、回転チャック機構６１と、ペンシル型ブラシ洗浄機構６３とを含んで構成されている。回転チャック機構６１は、基板Ｗの外周を保持するチャック爪６２を有し、回転駆動軸６７によって矢印Ｇに示す方向に回転駆動される。ペンシル型ブラシ洗浄機構６３は、シャフト６４に一端が支持された揺動アーム６５を備え、揺動アーム６５の他端に基板Ｗの洗浄面に向かって鉛直下方に突出する回転駆動軸６６を設け、回転駆動軸６６の下端に多孔質のＰＶＡ製スポンジや発泡ポリウレタン等で構成されたペンシル型洗浄部材６８を取付けて構成される。ペンシル型洗浄部材６８は、基板Ｗとの接触面が水平となる底面を有するほぼ円柱状に形成されており、その寸法は、例えば、高さ約５ｍｍ、外径約２０ｍｍである。また、スポンジに形成された微小孔の平均径は、約１１０μｍである。微小孔の平均直径が小さくなればなるほどスポンジの効果が大きくなるので、好ましい孔径は、８０μｍより小である。軸６４は、矢印Ｈに示すように、上下に昇降でき、また軸６４の回動により揺動アーム６５は、矢印Ｉに示す方向に揺動し、さらにまた回転駆動軸６６の回転によりペンシル型洗浄部材６８は矢印Ｊに示す方向に回転する。ペンシルスクラブ洗浄ユニット６０は、さらに洗浄液を供給する洗浄液ノズル６９を備える。洗浄液は、界面活性剤を含むものを使用するとよい。
次に、図１０に示す研磨装置２の作用を説明する。研磨前の基板Ｗを収納したカセット２３０から搬送ロボット２２０のハンド２２２（図１１参照）で基板Ｗを１枚ずつ取出してワーク反転機２０２に渡し、基板Ｗを反転させ研磨させる面（例えば、回路パターン形成面）を下向きにする。更に、基板Ｗはワーク反転機２０２から搬送ロボット２１０のハンド２１２に渡され研磨部１００のワーク受渡装置１２０へ搬送される。ワーク受渡装置１２０上の基板Ｗは、矢印Ｌに示すように、回動する研磨機１１３のトップリング１１２の下面に保持されターンテーブル１１１上に移動され、回転する研磨面１１６上で研磨される。この時研磨面１１６上には、図示しない砥液供給管から砥液が供給される。研磨後の基板Ｗは再びワーク受渡装置１２０に戻され、搬送ロボット２１０のハンド２１３（図１１参照）によってワーク反転機２０１に渡されてリンス液でリンスされながら反転された後、ハンド２１３によってロールスクラブ洗浄ユニット５０へ移送される。
上記のように回転する基板Ｗの上下面に回転するロール型洗浄部材５２、５３を当接させ、洗浄液ノズル５６から洗浄液が噴射され、基板Ｗの上下面に付着していたパーティクルを除去し洗浄液と共に流される（図１２参照）。ロールスクラブ洗浄ユニット５０で洗浄された基板Ｗは搬送ロボット２１０のハンド２１２によって、ロールスクラブ洗浄ユニット５０からペンシルスクラブ洗浄ユニット６０に移送される。ペンシルスクラブ洗浄ユニット６０では、基板Ｗの外周をチャック６２で把持し、この状態で駆動軸６７を回転駆動することで回転チャック機構６１全体を高速回転し、これにより基板Ｗを５００〜１５００ｒｐｍにおける所定回転速度で回転する。回転チャック機構６１による基板Ｗの処理時の回転速度は回転駆動軸６７に接続される不図示の駆動モータのその回転制御装置により、数千ｒｐｍ程度の許容回転速度の範囲で選択することができる。基板Ｗの上表面は、回転状態にあるペンシル型洗浄部材６８の回転状態にある基板Ｗの上表面に当接し、洗浄液ノズル６９から洗浄液を供給し、同時に揺動アーム６５を揺動することにより、洗浄する（図１３参照）。このように研磨処理された基板の表面は、典型的には水に対する接触角が３０度以上８０度以下の部分を有し、ウォーターマークが発生しやすい。ペンシルスクラブ洗浄ユニット６０で洗浄された基板Ｗは搬送ロボット２２０のハンド２２３で基板処理装置１、１Ｅに搬送される。なお、搬送時に基板の上表面が、部分的に乾燥して、ウォーターマークが発生する恐れがあるので、ペンシル洗浄直後、あるいは搬送中にリンスを行い、基板の上表面を水で被膜しながら搬送することが好ましい。基板処理装置１、１Ｅでは、前述の基板処理装置１、１Ｅの作用の説明で述べた要領で基板Ｗの洗浄および乾燥が行われる。このようにして研磨装置２では、ウォーターマークが発生しやすいダマシン配線形成された基板Ｗについて、ウォーターマークを発生させることなく処理することができる。
なお研磨装置２において、ロールスクラブ洗浄ユニット５０のロール型洗浄部材５２、５３による洗浄に代えて、またはロール型洗浄部材５２、５３による洗浄の前に、基板Ｗの上表面に洗浄液ノズル５６から超音波エネルギーを与えて洗浄することもできる。超音波エネルギーを与えた洗浄液を噴射させて洗浄することにより、基板Ｗに存在する多数のパーティクルは除去される。また、ペンシルスクラブ洗浄ユニット６０のペンシル型洗浄部材６８による洗浄に代えて、または洗浄の前に、基板Ｗの上表面に洗浄液ノズル６９から超音波エネルギーを与えて洗浄してもよい。なおスクラブ洗浄の中ではロールスクラブに比べてペンシルスクラブが特に異物の除去能力に優れているため、例えば、異物の量が少ない場合はペンシルスクラブの一段処理で、多い場合は最初にロールスクラブを実施して次にペンシルスクラブを実施する二段処理を行うと効率的な異物除去ができる。また、ペンシルスクラブ洗浄を、またはロールスクラブ洗浄およびペンシルスクラブ洗浄の両方を、基板処理装置１、１Ｅと同じモジュールで実施してもよい。同じモジュールで実施すると研磨装置２の設置スペースを削減することができると共に、基板Ｗの移動が少なくなるので効率的になる。
図１４は、基板処理装置１、１Ｅを備えた無電解めっき装置の模式的平面図である。無電解めっき装置３は、図１０中の研磨装置２の研磨部１００が、めっき部３００に代わっている他は研磨装置２と同様の構成である。すなわち、無電解めっき装置３の洗浄部２００は、研磨装置２のものと同じ構成である。めっき部３００は、めっき前の基板を前洗浄する前洗浄モジュール３０１と、基板を反転させる反転機３０２と、基板の表面に触媒を付与する第１前処理ユニット３０３ａ、３０３ｂと、この触媒を付与した基板の表面に薬液処理を行う第２前処理ユニット３０４ａ、３０４ｂと、基板の表面に無電解めっき処理を施す無電解めっきユニット３０５ａ、３０５ｂとが並列に配置されている。また、めっき部３００の端部には、めっき液供給ユニット３０６が設置されている。さらに、めっき部３００の中央部には、走行型の搬送ロボット３１０が配置されている。
次に、図１４に示す無電解めっき装置３の作用を説明する。めっき前の基板Ｗを収納したカセット２３０から搬送ロボット２２０、２１０により基板Ｗが搬送され、前洗浄モジュール３０１に渡される。前洗浄モジュール３０１では、Ｌｏｗ-ｋ膜上に残留する銅などの残りかすなどが除去される。例えば、基板をフェースダウンで保持し、０．５Ｍの硫酸等の酸溶液（薬液）中に基板Ｗを１分間浸漬させる。その後、基板の表面を超純水等の洗浄液（水）で洗浄する。 次に、基板Ｗを搬送ロボット３１０で第１前処理ユニット３０３ａ（または３０３ｂ）に搬送し、ここで基板Ｗをフェースダウンで保持して、基板Ｗの表面に触媒付与を行う。この触媒付与は、例えば、０．００５ｇ／ＬのＰｄＣｌ2と約０．２ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ等の混合溶液（薬液）中に、基板Ｗを１分間程度浸漬させることにより行われる。これにより、配線（Ｃｕ）の表面に触媒としてのＰｄ（パラジウム）が付着し、配線の表面に触媒核（シード）としてのＰｄ核が形成される。その後、基板Ｗの表面を水で洗浄する。
そして、この触媒を付与した基板Ｗを搬送ロボット３１０で第２前処理ユニット３０４ａ（または３０４ｂ）に搬送し、ここで基板Ｗをフェースダウンで保持して、基板Ｗの表面に薬液処理を行う。例えば、Ｎａ3Ｃ6Ｈ5Ｏ7・２Ｈ2Ｏ（クエン酸ナトリウム）等の溶液（薬液）中に基板Ｗを浸漬させて、配線（Ｃｕ）の表面に中和処理を施す。その後、基板Ｗの表面を水で水洗いする。このようにして無電解めっきの前処理が施された基板は搬送ロボット３１０により無電解めっきユニット３０５ａ（または３０５ｂ）に搬送される。 無電解めっきユニット３０５ａでは、基板Ｗをフェースダウンで保持し、液温が８０℃のＣｏ-Ｗ-Ｐめっき液中に基板Ｗを２分間程度浸漬させて、活性化した配線の表面に選択的な無電解めっき（無電解Ｃｏ-Ｗ-Ｐ蓋めっき）を施す。その後、基板Ｗの表面を超純水等の洗浄液（水）で洗浄する。これによって、配線の表面に、Ｃｏ-Ｗ-Ｐ合金膜からなる配線保護層（キャップめっき層）が選択的に形成される。 次に、この無電解めっき処理後の基板Ｗは搬送ロボット３１０により反転機３０２に搬送され、ここで配線パターンが形成された表面が上向き（フェースアップ）となるように基板Ｗを反転させる。
反転機３０２に搬送された基板Ｗは、洗浄部２００の搬送ロボット２１０によりロールスクラブ洗浄ユニット５０に搬送され、以下図１０に示す研磨装置２における洗浄部２００の作用と同じようにロールスクラブ洗浄ユニット５０およびペンシルスクラブ洗浄ユニット６０によるスクラブ洗浄、基板処理装置１、１Ｅにおける基板洗浄が行われる。なお、搬送時に基板の上表面が、部分的に乾燥して、ウォーターマークが発生する恐れがあるので、ペンシル洗浄直後、あるいは搬送中にリンスを行い、基板の上表面を水で被膜しながら搬送することが好ましい。このようにして無電解めっき装置３では、ウォーターマークが発生しやすいダマシン配線形成された基板Ｗについて、ウォーターマークを発生させることなく処理することができる。
上述の研磨装置２または無電解めっき装置３中の基板処理装置１、１Ｅで、ウォーターマークが発生しないように洗浄処理された基板Ｗは、電極が形成され、検査を経てダイシングされて、半導体デバイスが形成される。なお、上述の実施の形態では、搬送時に基板表面を純水で被覆したが、これに代えて有機溶剤、アルコール類またはアルコール類と純水の混合物で被覆してもよい。この場合、基板の洗浄工程の後から基板の乾燥工程前に低流量で薄い液膜を容易に形成することができ、基板表面上の液切れによるウォーターマーク形成を防止することができる。

Claims (21)

  1. 少なくとも表面の一部に、水に対する接触角が３０度以上の部分を有する基板を乾燥させる基板処理装置であって；
    前記水に対する接触角が３０度以上の部分を有する表面を上側にして基板をほぼ水平に保持して回転させる基板保持部と；
    前記基板保持部に保持された基板の上方に配置され、該基板の上側の表面に気体を供給する上方気体供給ノズルと；
    前記基板保持部に保持された基板の上方に配置され、該基板に水を供給する水供給ノズルであって、前記基板の径方向において前記上方気体供給ノズルから前記基板に供給される気体よりも外側に前記水を供給するように配置された水供給ノズルと；
    前記上方気体供給ノズル及び前記水供給ノズルを基板の中心部側から周縁部側に移動させる移動機構と；
    前記基板保持部に保持された基板の下方に配置され、該基板の下側の表面に気体を供給する下方気体供給ノズルと；
    前記上方気体供給ノズルから前記基板に供給された気体よりも前記水供給ノズルから前記基板に供給された水の方が前記基板の径方向において外側になる状態を維持しながら前記上方気体供給ノズル及び前記水供給ノズルを前記基板の中心部側から前記周縁部側へ一方向に移動させて、前記基板の表面の水を除去するように前記上方気体供給ノズル、前記水供給ノズル、及び前記移動機構を制御する制御部とを備え；
    前記上方気体供給ノズルから供給される気体が、前記水に可溶性であり、前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を含有し；
    前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気の前記気体への含有量が、前記基板の中心側に前記上方気体供給ノズルがあるときよりも前記基板の周縁部側に前記上方気体供給ノズルがあるときの方が大きい；
    基板処理装置。
  2. 前記基板は、水に対する接触角が３０度以上８０度以下の絶縁膜で形成された部分と、金属膜で形成された親水性の部分とを有する；
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 蒸気として前記気体に含有させる、前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質を、所定の温度の液体の状態で貯留する恒温槽を備えた；
    請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記移動機構が、前記上方気体供給ノズル及び前記水供給ノズルを基板の中心部側から周縁部側に移動させるときに、前記上方気体供給ノズル及び前記水供給ノズルの移動開始時の移動速度よりも移動停止時前の移動速度の方が遅くなるように構成された、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板の中心側に前記水供給ノズルがあるときの前記基板の回転速度よりも前記基板の周縁部側に前記水供給ノズルがあるときの前記基板の回転速度の方が小さくなるように前記基板を回転させる制御部を備える；
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 前記基板の中心側に前記水供給ノズルがあるときの前記基板に供給される前記水の流量よりも前記基板の周縁部側に前記水供給ノズルがあるときの前記基板に供給される前記水の流量の方が小さくなるように前記水供給ノズルから前記基板に供給される前記水の流量を調節する制御部を備える；
    請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  7. 前記上方気体供給ノズル及び前記水供給ノズルを基板の中心部側から周縁部側に移動する際に前記基板の回転速度を第１の所定の回転速度にし、前記水供給ノズルが前記基板の外周端部に到達したときに前記水供給ノズルからの前記水の供給を停止し、前記上方気体供給ノズルが前記基板の外周端部に到達したときに前記上方気体供給ノズルの移動を停止しつつ前記基板の回転速度を上昇させ、前記基板の回転速度が前記第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度に到達したときに前記上方気体供給ノズルからの気体の供給を停止する制御部を備える；
    請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  8. 前記基板の下側の表面に水を供給する下面用リンスノズルを備え；
    前記制御部が、前記上方気体供給ノズルから前記基板の上側の表面に気体が供給される前に、前記下面用リンスノズルから前記基板の下側の表面に水を供給するように前記下面用リンスノズルを制御する；
    請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  9. 前記制御部が、前記基板の上側の表面から水を除去した後に、前記基板保持部を制御して前記基板の回転速度を変化させ、前記基板の下側の表面を乾燥させる；
    請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  10. 前記下方気体供給ノズルが、前記基板保持部に保持された基板の下側の表面の中心部から周縁部に順次気体を供給するように構成された；
    請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  11. 前記制御部が、前記水供給ノズルが前記基板の外周部にあるときに前記水供給ノズルからの水の供給を停止し、前記上方気体供給ノズルが前記基板の外周部にあるときに前記上方気体供給ノズルからの気体の供給を停止するように、前記上方気体供給ノズル、前記水供給ノズル、及び前記移動機構を制御する；
    請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  12. 前記基板を研磨する研磨ユニットと；
    前記基板をスクラブ洗浄あるいは超音波洗浄する洗浄ユニットと；
    請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の基板処理装置とを備えた；
    研磨装置。
  13. 前記基板に無電解めっきを施す無電解めっきユニットと；
    前記基板をスクラブ洗浄あるいは超音波洗浄する洗浄ユニットと；
    請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の基板処理装置とを備えた；
    無電解めっき装置。
  14. 少なくとも表面の一部に水に対する接触角が３０度以上の部分を有する基板を、前記水に対する接触角が３０度以上の部分を有する表面を上側にして保持して回転させる基板保持部が前記基板をほぼ水平面内で回転し；
    前記基板の上方および下方にそれぞれ配置されたリンス水供給ノズルより、前記基板に水を供給して前記基板の上表面を該水で被覆し；
    上方気体供給ノズルを、前記上方気体供給ノズルより前記基板の上表面に気体を供給しながら基板中心付近から外周部へ一方向に移動し；
    同時に、水供給ノズルを、前記上方気体供給ノズルよりも径方向外周方向の位置で、前記基板の上表面に水を供給しながら基板中心付近から外周部へ一方向に移動し；
    前記基板の下方に配置された下方気体供給ノズルより、基板の下側の表面に気体を供給して；
    前記基板の上表面の水及び前記基板の下表面の水を除去する動作を制御する制御システムを備え；
    前記上方気体供給ノズルから供給される気体が、前記水に可溶性であり、前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を含有し；
    前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気の前記気体への含有量が、前記基板の中心側に前記上方気体供給ノズルがあるときよりも前記基板の周縁部側に前記上方気体供給ノズルがあるときの方が大きい；
    基板処理装置。
  15. 前記基板は、水に対する接触角が３０度以上８０度以下の絶縁膜で形成された部分と、金属膜で形成された親水性の部分とを有する；
    請求項１４に記載の基板処理装置。
  16. 基板処理装置に接続されたコンピュータにインストールされ、該コンピュータが該基板処理装置を制御する制御プログラムであって；
    少なくとも表面の一部に水に対する接触角が３０度以上の部分を有する基板を、前記水に対する接触角が３０度以上の部分を有する表面を上側にしてほぼ水平に保持して該水平面内で回転する工程と；
    前記基板の表面の面積に比較して細い、乾燥用気体の気体流および水流を、前記基板の上方から前記基板の上表面にふき付けつつ、前記気体流および前記水流を、前記基板の径方向において前記気体流よりも前記水流が外側に位置するように維持しながら、前記基板の中心側から周縁部側へ一方向に移動させる工程と；
    前記基板の下側の表面に乾燥用気体を吹き付ける工程とを備え；
    前記水に可溶性であり、前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を、前記気体流が含有し；
    前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気の前記気体流への含有量が、前記基板の中心側に前記気体流があるときよりも前記基板の周縁部側に前記気体流があるときの方が大きくなる基板処理方法を用いる前記基板処理装置を制御する；
    制御プログラム。
  17. 基板処理装置に接続されたコンピュータにインストールされ、該コンピュータが該基板処理装置を制御する制御プログラムであって；
    少なくとも表面の一部に水に対する接触角が３０度以上の部分を有する基板を、前記水に対する接触角が３０度以上の部分を有する表面を上側にしてほぼ水平に保持して該水平面内で回転する工程と；
    前記基板の上表面を水で被覆する工程と；
    前記基板の表面の面積に比較して細い乾燥用気体の気体流を前記基板の上表面に、前記基板の表面の面積に比較して細い水流を前記基板の上表面に、それぞれふき付けつつ、前記基板の径方向において前記上表面にふきつける気体流よりも前記水流が外側に位置するように維持しながら、前記上表面にふきつける気体流ならびに前記水流を、前記基板の中心側から周縁部側へ一方向に移動させつつ前記基板の上表面の水を除去する工程と；
    前記基板の下側の表面に乾燥用気体を吹き付けて前記基板の下表面を乾燥させる工程とを備え；
    前記水に可溶性であり、前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気を、前記気体流が含有し；
    前記水に溶解するとその表面張力を低下せしめる物質の蒸気の前記気体流への含有量が、前記基板の中心側に前記気体流があるときよりも前記基板の周縁部側に前記気体流があるときの方が大きくなる基板処理方法を用いる前記基板処理装置を制御する；
    制御プログラム。
  18. 前記基板は、水に対する接触角が３０度以上８０度以下の絶縁膜で形成された部分と、金属膜で形成された親水性の部分とを有する；
    請求項１６又は請求項１７に記載の制御プログラム。
  19. 前記基板の中心側に前記水流があるときの前記基板の回転速度よりも前記基板の周縁部側に前記水流があるときの前記基板の回転速度の方が小さくなるような制御、及び前記基板の中心側に前記水流があるときの前記水流の流量よりも前記基板の周縁部側に前記水流があるときの前記水流の流量の方が小さくなるような制御の少なくとも一方の制御を行う；
    請求項１６乃至請求項１８のいずれか１項に記載の制御プログラム。
  20. 前記気体流の吹き付けに先立って前記基板の下表面に水を供給し、前記気体流が移動する際に前記基板の下表面に前記乾燥用気体を吹き付ける制御を行う；
    請求項１６乃至請求項１９のいずれか１項に記載の制御プログラム。
  21. 前記気体流及び前記水流を前記基板の中心部側から周縁部側に移動する際に前記基板の回転速度を第１の所定の回転速度にし、前記水流が前記基板の外周端部に到達したときに前記水流を停止し、前記気体流が前記基板の外周端部に到達したときに前記気体流の移動を停止しつつ前記基板の回転速度を上昇させ、前記基板の回転速度が前記第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度に到達したときに前記気体流を停止する制御を行う；
    請求項１６乃至請求項２０のいずれか１項に記載の制御プログラム。
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