JP6111282B2

JP6111282B2 - 基板処理方法および基板処理装置

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Publication number: JP6111282B2
Application number: JP2015085383A
Authority: JP
Inventors: 永徳　篤郎; 篤郎永徳
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2028-03-04
Also published as: JP2015130542A

Description

本発明は、基板に対するリンス処理および乾燥処理のための基板処理装置および基板処理方法に関する。基板には、たとえば、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板等が含まれる。

たとえば、半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面に対して処理液を用いた処理が行われる。この処理液を用いた処理の後には、ウエハの表面に付着している処理液を純水で洗い流すリンス処理が行われる。そして、リンス処理後には、ウエハの表面を乾燥させる乾燥処理が行われる。乾燥処理では、リンス処理後のウエハが高速回転されることにより、ウエハに付着している純水が振り切られて除去（乾燥）される。

ところが、このような乾燥処理の手法では、ウエハの表面に形成されている微細なトレンチや微細なパターン間に入り込んだ純水が振り切られず、そのトレンチやパターン間の底部に純水が残るおそれがある。
そのため、純水によるリンス処理が行われた後のウエハの表面に常温（約２５℃）のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）液を供給して、ウエハの表面のトレンチやパターン間に入り込んだ純水をＩＰＡ液と置換して、ウエハの表面を乾燥させる手法が提案されている。

特開平９−３８５９５号公報

しかしながら、常温のＩＰＡ液は、微細なトレンチや微細なパターン間に入り込んだ純水と混ざりにくいため、従来の手法では、それらのトレンチやパターン間の底部に純水が残ることがあった。たとえば、パターン間の底部に純水が残ったままにされると、純水が蒸発する際に、純水が有する表面張力によって、パターンの倒壊を生じるおそれがある。
そこで、本発明の目的は、基板の表面からリンス液を良好に除去することができる、基板処理方法および基板処理装置を提供することである。

この発明の一実施形態は、基板の表面にリンス液を供給するリンス工程と、前記リンス液よりも表面張力が低い低表面張力液体を前記基板の表面に供給することにより前記リンス液を前記低表面張力液体に置換する置換工程と、前記置換工程を終了した後に、前記低表面張力液体の供給を停止した状態で、前記基板を回転させて前記低表面張力液体を振り切り前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、を順次実行する基板処理方法であって、前記リンス工程では、前記基板の表面に対して対向配置され、前記基板の表面から上方に離間した離間位置と前記基板の表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降可能な遮断板を前記離間位置に配置し、前記置換工程では、前記遮断板を前記近接位置に配置して前記基板の表面付近の雰囲気をその周囲から遮断し、かつ前記低表面張力液体の前記基板の表面への供給と並行して、前記表面の反対側の裏面に加熱された温調液を供給し、前記乾燥工程では、前記基板の表面に加温された気体を供給し、前記基板の裏面への温調液の供給と、前記基板の表面への加温された気体の供給とが連続するように実行される、基板処理方法を提供する。

この発明の一実施形態の基板処理方法では、前記置換工程と前記乾燥工程とは連続して実行される。
また、この発明の一実施形態の基板処理方法では、前記置換工程では、前記基板の表面に加温された気体を供給する。
前記低表面張力液体は、ＩＰＡ、ＨＦＥ、メタノール、エタノール、アセトンおよびＴｒａｎｓ−１，２ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液であることが好ましい。

前記加温された気体は、窒素ガス、ＩＰＡベーパまたはドライエアのいずれかであることが好ましい。
前記温調液は、加熱された純水であってもよい。

この発明の一実施形態の基板処理方法では、前記置換工程では、前記遮断板に設けられた低表面張力液体ノズルから前記低表面張力液体を前記表面に向けて供給して前記リンス液を前記低表面張力液体に置換させる。
この発明の一実施形態の基板処理方法では、前記乾燥工程は、前記遮断板を前記近接位置に配置して前記基板の表面付近の雰囲気をその周囲から遮断した状態で実行する。

この発明の一実施形態は、基板の表面にリンス液を供給するリンス工程と、前記リンス液よりも表面張力が低い低表面張力液体を前記表面に供給することにより前記リンス液を前記低表面張力液体に置換する置換工程と、前記置換工程を終了した後に、前記低表面張力液体の供給を停止した状態で、前記基板を回転させて前記低表面張力液体を振り切り前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、を順次実行する基板処理方法であって、前記リンス工程では、前記基板の表面に対して対向配置され、前記基板の表面から上方に離間した離間位置と前記基板の表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降可能な遮断板を前記離間位置に配置し、前記置換工程では、前記遮断板を前記近接位置に配置することにより前記基板の表面付近の雰囲気がその周囲から遮断され、かつ前記基板の表面に供給される前記低表面張力液体が前記基板の表面への供給前に常温以上沸点以下に加温されており、前記低表面張力液体の前記基板の表面への供給と並行して、前記表面の反対側の裏面に加熱された温調液を供給する、基板処理方法を提供する。

また、この発明の一実施形態は、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転手段と、前記基板保持手段に保持された前記基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給手段と、前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面に、前記リンス液よりも表面張力が低い低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給手段と、前記基板の表面と反対側の裏面に加熱された温調液を供給する温調液供給手段と、前記基板の前記表面に加温された気体を供給する気体供給手段と、前記基板保持手段に保持される基板の表面に対して間隔を開けて対向配置された遮断板と、前記遮断板を前記基板保持手段に保持された基板の表面から上方に離間した離間位置と前記基板の表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降させる遮断板昇降駆動機構と、前記回転手段、前記リンス液供給手段、前記低表面張力液体供給手段、前記温調液供給手段、前記気体供給手段および前記遮断板昇降駆動機構を制御して、前記基板の表面にリンス液を供給するリンス工程、前記低表面張力液体を前記基板の表面に供給することにより前記リンス液を前記低表面張力液体に置換する置換工程、および、前記置換工程を終了した後に、前記低表面張力液体の供給を停止した状態で、前記基板を回転させて前記低表面張力液体を振り切り前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程を順次実行するための制御手段とを含み、前記制御手段は、前記リンス工程では、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記離間位置に配置させ、前記置換工程では、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記近接位置に配置させ、かつ前記低表面張力液体の前記基板の表面への供給と並行して、前記表面の反対側の裏面に加熱された温調液を前記温調液供給手段から供給させ、前記乾燥工程では、前記基板の表面に加温された気体を前記気体供給手段から供給させ、前記基板の裏面への温調液の供給と、前記基板の表面への加温された気体の供給とを連続するように実行する、基板処理装置を提供する。

この発明の一実施形態の基板処理装置では、前記制御手段は、前記置換工程と前記乾燥工程とを連続して実行する。
また、この発明の一実施形態の基板処理装置では、前記制御手段は、前記置換工程では、前記基板の表面に加温された気体を前記気体供給手段から供給させる。
前記低表面張力液体供給手段が供給する前記低表面張力液体は、ＩＰＡ、ＨＦＥ、メタノール、エタノール、アセトンおよびＴｒａｎｓ−１，２ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液であることが好ましい。

前記気体供給手段が供給する前記加温された気体は、窒素ガス、ＩＰＡベーパまたはドライエアのいずれかであることが好ましい。
前記温調液供給手段が供給する前記温調液は、加熱された純水であってもよい。

この発明の一実施形態では、前記低表面張力液体供給手段が、前記遮断板に設けられた低表面張力液体ノズルから前記低表面張力液体を前記基板の表面に向けて供給する。
この発明の一実施形態では、前記制御手段は、前記乾燥工程を、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記近接位置に配置させた状態で実行する。

この発明の一実施形態は、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転手段と、前記基板保持手段に保持された前記基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給手段と、前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面に、前記リンス液よりも表面張力が低く、かつ前記基板の表面への供給前に常温以上沸点以下に加温された低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給手段と、前記基板の表面と反対側の裏面に加熱された温調液を供給する温調液供給手段と、前記基板保持手段に保持される基板の表面に対して間隔を開けて対向配置された遮断板と、前記遮断板を前記基板保持手段に保持された基板の表面から上方に離間した離間位置と前記基板の表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降させる遮断板昇降駆動機構と、前記回転手段、前記リンス液供給手段、前記低表面張力液体供給手段、前記温調液供給手段および前記遮断板昇降駆動機構を制御して、前記基板の表面にリンス液を供給するリンス工程、前記低表面張力液体を前記基板の表面に供給することにより前記リンス液を前記低表面張力液体に置換する置換工程、および、前記置換工程を終了した後に、前記低表面張力液体の供給を停止した状態で、前記基板を回転させて前記低表面張力液体を振り切り前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程を順次実行するための制御手段とを含み、前記制御手段は、前記リンス工程では、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記離間位置に配置させ、前記置換工程では、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記近接位置に配置させ、かつ前記基板の表面への供給前に常温以上沸点以下に加温された低表面張力液体を前記低表面張力液体供給手段から前記基板の表面に供給させ、かつ前記低表面張力液体の前記基板の表面への供給と並行して、前記表面の反対側の裏面に加熱された温調液を前記温調液供給手段から供給させる、基板処理装置を提供する。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の図解的な側面図である。基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。基板処理装置におけるリンス処理および乾燥処理を説明するためのタイミングチャートである。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の図解的な側面図である。
基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置１は、ウエハＷをほぼ水平に保持するスピンチャック２と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面にリンス液の一例としての純水を供給するためのノズル３と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面に薬液を供給するための薬液ノズル３３と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面付近の雰囲気をその周囲から遮断するための遮断板４とを備えている。

スピンチャック２は、ほぼ鉛直に延びるスピン軸５の上端に、円板状のスピンベース６がほぼ水平に取り付けられた構成を有している。スピンベース６の上面には、複数個の挟持部材７がスピン軸５の中心軸線を中心とする円周にほぼ等間隔で配置されている。複数個の挟持部材７は、ウエハＷの端面を互いに異なる複数の位置で挟持することにより、そのウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができる。

スピン軸５には、モータ８が結合されている。モータ８が発生する回転力により、スピン軸５をその中心軸線まわりに回転させることができる。そして、複数の挟持部材７によってウエハＷを保持した状態で、スピン軸５を回転させることにより、ウエハＷをスピンベース６とともに回転させることができる。
また、スピン軸５は、中空に形成されている。スピン軸５の内部には、温調液流通管９が挿通されている。温調液流通管９には、温水供給管３２が接続されている。この温水供給管３２を通して、温調液の一例としての約８０℃の温水句が温調液流通管９に供給されるようになっている。温水供給管３２の途中部には、温水バルブ１０が介装されている。また、温調液流通管９は、スピンチャック２（複数個の挟持部材７）に保持されたウエハＷの裏面（下面）中央に近接する位置まで延びていて、その先端には、温調液流通管９に供給される温水を吐出する裏面ノズル１１が設けられている。裏面ノズル１１から吐出される温水は、たとえば、スピンチャック２に保持されたウエハＷの裏面中央に対してほぼ垂直に入射する。

なお、温水は、基板処理装置１と別置された温水生成キャビネットにおいて、純水を加熱することにより生成され、この温水生成キャビネットから温水供給管３２に供給されてもよいし、基板処理装置１が設置される工場に温水が流通する温水ラインが設けられている場合には、その温水ラインから温水供給管３２に供給されてもよい。
ノズル３は、スピンチャック２の上方に設けられたアーム１２の先端に取り付けられている。アーム１２は、スピンチャック２の側方でほぼ鉛直に延びたアーム支持軸１３に支持されており、このアーム支持軸１３からほぼ水平に延びている。アーム支持軸１３には、アーム駆動機構１４が結合されている。アーム駆動機構１４からアーム支持軸１３に駆動力を入力して、アーム支持軸１３を所定角度範囲内で回動させることにより、アーム１２を所定角度範囲内で揺動させることができるようになっている。

ノズル３には、純水供給管１５が接続されている。純水供給管１５の途中部には、純水バルブ１６が介装されている。純水バルブ１６が開かれると、純水供給管１５からノズル３に純水が供給される。
薬液ノズル３３は、スピンチャック２の上方で、吐出口をウエハＷの回転中心に向けて配置されている。薬液ノズル３３には、薬液供給管３４が接続されている。薬液供給管３４の途中部には、薬液バルブ３５が介装されている。薬液バルブ３５が開かれると、薬液供給管３４から薬液ノズル３３に薬液が供給される。

遮断板４は、ウエハＷとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状に形成され、スピンチャック２の上方でほぼ水平に配置されている。遮断板４の上面には、スピンチャック２のスピン軸５と共通の鉛直軸線を中心とする回転軸１７が固定されている。回転軸１７は、中空に形成されている。回転軸１７の内部には、低表面張力液体流通管１８が挿通されている。

低表面張力液体流通管１８には、ＩＰＡ供給管１９が接続されている。このＩＰＡ供給管１９を通して、低表面張力液体の一例としての常温（約２５℃）のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）液が低表面張力液体流通管１８に供給されるようになっている。ＩＰＡ供給管１９の途中部には、ＩＰＡバルブ２０が介装されている。また、低表面張力液体流通管１８は、遮断板４の下面にまで延びており、その先端は、ＩＰＡ液を吐出するためのＩＰＡノズル２１を形成している。

また、回転軸１７の内壁面と低表面張力液体流通管１８との間は、窒素ガスが流通する窒素ガス流通路２２を形成している。窒素ガス流通路２２には、窒素ガス供給管２３が接続されている。この窒素ガス供給管２３を通して、図示しない供給源からの窒素ガスが窒素ガス流通路２２に供給されるようになっている。窒素ガス供給管２３の途中部には、窒素ガスバルブ２４が介装されている。窒素ガス流通路２２は、遮断板４の下面において、ＩＰＡノズル２１の周囲で環状に開口して、窒素ガスを吐出するための窒素ガス吐出口２５を形成している。

回転軸１７は、ほぼ水平に延びたアーム２６の先端付近から垂下した状態に取り付けられている。そして、このアーム２６には、遮断板４をスピンチャック２の上方に大きく離間した位置（図１に実線で示す位置）とスピンチャック２に保持されたウエハＷの表面に微小な間隔を隔てて近接する位置（図１）に破線で示す位置）との間で昇降させるための遮断板昇降駆動機構２７が結合されている。さらに、アーム２６に関連して、遮断板４をスピンチャック２によるウエハＷの回転にほぼ同期させて回転させるための遮断板回転駆動機構２８が設けられている。

また、スピンチャック２は、有底円筒容器状のカップ２９に収容されている。カップ２９の底部には、廃液ライン３０が接続されている。この廃液ライン３０を介して、カップ２９の底部に集められた液体（純水、温水およびＩＰＡ液）を廃棄することができる。
図２は、基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置１は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御部３１を備えている。マイクロコンピュータには、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどが含まれる。

制御部３１は、予め定められたプログラムに従って、モータ８、アーム駆動機構１４、遮断板昇降駆動機構２７および遮断板回転駆動機構２８の駆動を制御し、ＩＰＡバルブ２０、窒素ガスバルブ２４、純水バルブ１６、薬液バルブ３５および温水バルブ１０の開閉を制御する。
図３は、基板処理装置における処理を説明するためのタイミングチャートである。

まず、図示しない搬送ハンドにより、基板処理装置１内に未処理のウエハＷが搬入され、スピンチャック２に受け渡される。このとき、遮断板３は、ウエハＷの搬入の妨げにならないように、スピンチャック２の上方に大きく離間した位置に退避されている。また、ノズル３（アーム１２）は、ウエハＷの搬入の妨げにならないように、スピンチャック２の上方から退避されている。

スピンチャック２にウエハＷが保持されると、モータ８が駆動されて、ウエハＷの回転が開始される。ウエハＷの回転速度は、たとえば、１０００ｒｐｍである。
そして、薬液バルブ３５が開かれて、薬液ノズル３３から回転中のウエハＷの表面の中央に向けて、薬液が供給される。薬液としては、たとえば、ふっ酸が供給される。ウエハＷの表面中央に供給された薬液は、ウエハＷの回転による遠心力によってウエハＷの周縁部に拡がり、ウエハＷの表面の全域に供給される。その結果、ウエハＷの表面全域が薬液により処理（ふっ酸により洗浄）される（薬液処理）。ウエハＷの表面に薬液が所定時間にわたって供給されると、薬液バルブ３５が閉じられて、薬液処理が終了する。次に、アーム駆動機構１４の駆動が制御されて、ノズル３がスピンチャック２に保持されたウエハＷの上方に配置される。

そして、純水バルブ１６が開かれて、スピンチャック２によりウエハＷが回転されつつ、そのウエハＷの表面にノズル３から純水が供給される。また、純水の供給時には、アーム１２が所定の角度範囲内で揺動される。これにより、ウエハＷの表面における純水の着液位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ移動する。その結果、純水がウエハＷの表面の全域にむらなく供給され、ウエハＷの表面に付着している薬液が純水で洗い流される（リンス処理）。

ウエハＷの表面に供給された純水は、ウエハＷの回転による遠心力によって、ウエハＷの周縁から側方へ飛散する。ウエハＷから飛散した純水は、カップ２９の底部に集められ、廃液ライン３０を介して廃棄される。
なお、純水の供給時に、ノズル３がウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に移動せずに、ノズル３がウエハＷの上方に固定された状態でウエハＷに純水を供給してもよい。

純水バルブ１６が開かれてから予め定める時間が経過すると、純水バルブ１６が閉じられる（時刻Ｔ１）。そして、アーム駆動機構１４の駆動が制御されて、ノズル３（アーム１２）がスピンチャック２の上方から退避される。
次いで、ウエハＷを乾燥させるための乾燥処理が行われる。まず、遮断板昇降駆動機構２７の駆動が制御されて、遮断板４がウエハＷの表面に近接する位置に下降される（時刻Ｔ２）。そして、遮断板回転駆動機構２８の駆動が制御されて、遮断板４がウエハＷと同方向に同じ回転速度で回転される。その一方で、窒素ガスバルブ２４が開かれて、窒素ガス吐出口２５からウエハＷ（の表面）と遮断板４との間に窒素ガスが供給される（時刻Ｔ２）。また、ＩＰＡバルブ２０が開かれて、ＩＰＡノズル２１からウエハＷの表面にＩＰＡ液が供給される（時刻Ｔ２）。また、温水バルブ１０が開かれて、裏面ノズル１１からウエハＷの裏面に温水が供給される（時刻Ｔ２）。

ウエハＷの裏面への温水の供給により、ウエハＷが加温される。この加温されたウエハＷの表面にＩＰＡ液が供給されることにより、ＩＰＡ液は、ウエハＷを介して加温される。これにより、ウエハＷの表面上でのＩＰＡ液の温度がＩＰＡの沸点（約８２．５℃）程度まで上昇し、ウエハＷの表面上の純水がＩＰＡ液と良好に置換される。
また、ウエハＷの表面にＩＰＡ液が供給されている間、ウエハＷは、予め定める回転速度（たとえば、１０００ｒｐｍ）で回転されている。これにより、ＩＰＡ液がウエハＷの表面の全域にむらなく行き渡り、ウエハＷの表面の全域において、純水とＩＰＡ液との良好な置換が達成される。

温水バルブ１０が開かれてから予め定める時間が経過すると、温水バルブ１０が閉じられる（時刻Ｔ３）。温水バルブ１０が閉じられた後も、ウエハＷの表面へのＩＰＡ液の供給は継続されている。そのため、ウエハＷの裏面への温水の供給停止後に、ウエハＷの裏面に残留する温水が周端面を伝って表面の周縁部に回り込むことを防止することができる。その結果、基板の表面の周縁部における温水の蒸発に伴うパターン倒壊や温水の乾燥跡の発生などを防止することができる。

温水バルブ１０が閉じられてから予め定める時間が経過すると、ＩＰＡバルブ２０が閉じられる（Ｔ４）。そして、モータ８の駆動が制御されて、ウエハＷの回転速度が予め定める回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）に上げられる。これにより、ウエハＷの表面に付着しているＩＰＡ液およびウエハＷの裏面に付着している温水が遠心力により振り切られて除去される。ウエハＷから除去されたＩＰＡ液および温水は、カップ２９の底部に集められ、廃液ライン３０を介して廃棄される。

ＩＰＡの供給停止から予め定める時間が経過すると、窒素ガスバルブ２４が閉じられる（時刻Ｔ５）。また、モータ８の駆動が停止されて、ウエハＷの回転が停止される（時刻Ｔ５）。さらに、遮断板昇降駆動機構２７の駆動が制御されて、遮断板４がウエハＷの表面に近接する位置からスピンチャック２の上方に大きく離間した位置に上昇される（時刻Ｔ５）。これにより、ウエハＷに対するリンス処理および乾燥処理が終了する。そして、ウエハＷは、図示しない搬送ハンドによって、基板処理装置１から搬出される。

以上のように、ウエハＷの表面に純水が供給され、ウエハＷの表面に対するリンス処理（ウエハＷの表面を純水で洗い流す処理）が行われた後、純水よりも表面張力の低いＩＰＡ液がウエハＷの表面に供給される。また、ＩＰＡ液の供給と並行して、ウエハＷの表面と反対側の裏面に温水が供給される。
ウエハＷの裏面への温水の供給により、ウエハＷを加温することができ、ウエハＷを介して、ウエハＷの表面に供給されたＩＰＡ液を加温することができる。これにより、ウエハＷの表面上でのＩＰＡ液の温度を常温以上に上昇させることができ、ウエハＷの表面上の純水とＩＰＡ液との置換効率を向上させることができる。その結果、ウエハＷの表面から純水を良好に除去することができる。

また、ウエハＷを介してＩＰＡ液を加温するため、ＩＰＡ液をウエハＷの表面への供給前に加熱する構成と異なり、ＩＰＡ液の供給系に加熱機構を設ける必要がない。よって、基板処理装置１の構成の複雑化およびコストの上昇を招くおそれがない。
また、温調液として温水を用いているので、ウエハＷの表面に温水を供給するための供給系に腐食対策などを施す必要がない。そのため、より簡素な構成で、ウエハＷの表面から純水を良好に除去することができる。

また、ウエハＷへの温水の供給終了後に、ウエハＷの表面へのＩＰＡ液の供給が続けられることにより、温水供給停止後にウエハＷの裏面に残留する温水がウエハＷの表面の周縁部に回り込むことを防止することができる。その結果、ウエハＷの表面の周縁部における温水の蒸発に伴うパターン倒壊や温水の乾燥跡の発生などを防止することができる。
また、ウエハＷの裏面への温水の供給は、ウエハＷの表面へのＩＰＡ液の供給開始と同時に開始される。そのため、ウエハＷの裏面に温水が供給されている時間をウエハＷの表面にＩＰＡ液が供給されている時間以下にすることができる。その結果、処理全体に要する時間を短縮することができる。

また、遮断板４がウエハＷの表面に対して間隔を空けて対向配置された状態で、ウエハＷの表面と遮断板４との間に窒素ガスが供給されることにより、その窒素ガスがウエハＷの表面と遮断板４との間に充満する。ウエハＷの表面と遮断板４との間を窒素ガスで充満させることによって、ウエハＷの表面に不純物が付着したり、ウエハＷの表面に形成されている金属膜などが酸化されたりするのを防止することができる。

なお、前述の実施形態では、温水の供給開始とＩＰＡの供給開始とは、同じタイミング（時刻Ｔ２）で行われたが、純水の供給停止（時刻Ｔ１）後、ＩＰＡの供給開始（時刻Ｔ２）に先立って、温水の供給が開始（図３に破線で示す時刻Ｔ６）されてもよい。この場合、ウエハＷの表面へのＩＰＡ液の供給開始（時刻Ｔ２）に先立ち、ウエハＷを加温しておくことができる。これにより、ＩＰＡ液の供給開始直後から、ウエハＷの表面上において、ＩＰＡ液を加温することができ、ＩＰＡ液と純水との良好な置換を達成することができる。

また、ウエハＷの表面と遮断板４との間に窒素ガスが供給されるとしたが、ウエハＷの表面と遮断板４との間に、窒素ガスに代えて、ＩＰＡベーパ（ＩＰＡ蒸気）またはドライエア（水分が除去された空気）が供給されてもよい。
また、ＩＰＡ液は、ウエハＷの表面への供給前に、常温以上沸点以下に加温されていてもよい。ＩＰＡ液が加温されていることで、温水との温度差が小さくなり、温水によるウエハＷおよびＩＰＡ液の加温効率を向上させることができる。

また、窒素ガスは、ウエハＷの表面と遮断板４との間への供給前に、適当な温度に加温されていてもよい。これにより、ＩＰＡ液の温度が、窒素ガスによって下げられることを防止することができる。
なお、上記の実施形態において、低表面張力液体の一例として、ＩＰＡ液を例示したが、低表面張力液体としては、ＩＰＡ、ＨＦＥ（ハイドロフロロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも１つを含む液を用いることができる。また、低表面張力液体としては、単体成分のみからなる場合だけでなく、他の成分と混合した液体であってもよい。たとえば、ＩＰＡ液と純水の混合液であってもよいし、ＩＰＡ液とＨＦＥの混合液であってもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この明細書および添付図面の記載から抽出される特徴を以下に記す。
Ａ１．リンス液が付着した基板の表面に前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給工程と、
前記低表面張力液体供給工程と並行して、前記基板の前記表面と反対側の裏面に温度が調節された温調液を供給する温調液供給工程とを含む、基板処理方法。
この方法によれば、基板の表面にリンス液が供給され、基板の表面に対するリンス処理（基板の表面をリンス液で洗い流す処理）が行われた後、リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体が基板の表面に供給される。また、低表面張力液体の供給と並行して、基板の表面と反対側の裏面に温調液が供給される。

基板の裏面への温調液の供給により、基板を加温することができ、基板を介して、基板の表面に供給された低表面張力液体を加温することができる。これにより、基板の表面上での低表面張力液体の温度を常温以上に上昇させることができ、基板の表面上のリンス液と低表面張力液体との置換効率を向上させることができる。その結果、基板の表面からリンス液を良好に除去することができる。

低表面張力液体の温度を上昇させる手法として、低表面張力液体を基板の表面への供給前にヒータなどにより加熱することが考えられる。しかしながら、加熱された低表面張力液体を基板に供給するためには、低表面張力液体を供給するための配管および／またはノズルなどに加熱機構を設ける必要が生じる。その結果、基板処理装置の構成が複雑になり、基板処理装置のコストの上昇を招く。また、ノズルに加熱機構が設けられていない場合、基板への低表面張力液体の供給が開始される時点で、ノズルに温度の低下した低表面張力液体が溜まっていると、その温度の低下した低表面張力液体が基板に供給されてしまう。温度の低下した低表面張力液体は、基板の表面上のリンス液との置換効率が良くないので、基板の表面からリンス液を除去するために、結果として、低表面張力液体の供給量の増大によるコストの上昇や、処理時間が長くなることによる装置のスループットの低下を引き起こす。これに対して、基板を介して低表面張力液体を加温する手法では、低表面張力液体の供給系の加熱機構が不要であるので、基板処理装置の構成の複雑化およびコストの上昇を招くおそれがない。

Ａ２．前記温調液は、温度が調節された温水である、Ａ１項に記載の基板処理方法。
温調液が温水であれば、基板の表面に温水を供給するための供給系に腐食対策などを施す必要がない。そのため、より簡素な構成で、基板の表面からリンス液を良好に除去することができる。

Ａ３．前記低表面張力液体供給工程は、前記温調液供給工程の終了よりも後に終了される、Ａ１項またはＡ２項に記載の基板処理方法。
基板の裏面上に温調液が存在している状態で、基板の表面上から低表面張力液体がなくなると、基板の裏面上の温調液が基板の周端面を伝って表面の周縁部に回り込むおそれがある。温調液の供給終了後にも、基板の表面への低表面張力液体の供給が続けられることにより、温調液が基板の表面の周縁部に回り込むことを防止することができる。その結果、基板の表面の周縁部における温調液の蒸発に伴うパターン倒壊や温調液の乾燥跡の発生などを防止することができる。

Ａ４．前記温調液供給工程は、前記低表面張力液体供給工程の開始と同時に開始される、Ａ１〜Ａ３項のいずれか一項に記載の基板処理方法。
この場合、基板の裏面に温調液が供給されている時間（温調液供給工程の時間）を基板の表面に低表面張力液体が供給されている時間（低表面張力液体供給工程の時間）以下にすることができる。その結果、処理全体に要する時間を短縮することができる。

Ａ５．前記温調液供給工程は、前記低表面張力液体供給工程の開始に先立って開始される、Ａ１項〜Ａ３項のいずれか一項に記載の基板処理方法。
この場合、基板の表面への低表面張力液体の供給開始に先立ち、基板を加温しておくことができる。これにより、低表面張力液体の供給開始直後から、基板の表面上において、低表面張力液体を加温することができ、低表面張力液体とリンス液との良好な置換を達成することができる。

Ａ６．前記基板の前記表面上の空間をその周囲から遮断するための遮断板を前記基板の前記表面に対して間隔を空けて対向配置させつつ、前記基板の前記表面と前記遮断板との間に気体を供給する気体供給工程を含む、Ａ１項〜Ａ５項のいずれか一項に記載の基板処理方法。
遮断板が基板の表面に対して間隔を空けて対向配置された状態で、基板の表面と遮断板との間に気体が供給されることにより、その供給される気体が基板の表面と遮断板との間に充満する。基板の表面と遮断板との間を所定の気体で充満させることによって、基板の表面に不純物が付着したり、基板の表面に形成されている金属膜などが酸化されたりするのを防止することができる。

Ａ７．基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給手段と、
前記基板の前記表面に前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給手段と、
前記基板の表面と反対側の裏面に温度が調節された温調液を供給する温調液供給手段と、
前記リンス液供給手段、前記低表面張力液体供給手段および前記温調液供給手段を制御して、前記基板の前記裏面に前記温調液を供給させつつ、リンス液が付着した前記基板の前記表面に前記低表面張力液体を供給させるための制御手段とを含む、基板処理装置。

この構成により、Ａ１項に記載の基板処理方法を実施することができる。その結果、Ａ１項に関連して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
Ａ８．前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面に対して間隔を空けて対向配置され、前記基板の前記表面上の空間をその周囲から遮断するための遮断板と、
前記基板の前記表面と前記遮断板との間に気体を供給するための気体供給手段とを含む、Ａ７項に記載の基板処理装置。
この構成により、Ａ６項に記載の基板処理方法を実施することができる。その結果、Ａ６項に関連して述べた効果と同様の効果を奏することができる。

１基板処理装置
２スピンチャック（基板保持手段）
４遮断板
９温調液流通管（温調液供給手段）
１０温水バルブ（温調液供給手段）
１５供給管（リンス液供給手段）
１６純水バルブ（リンス液供給手段）
１８低表面張力液体流通管（低表面張力液体供給手段）
１９ＩＰＡ供給管（低表面張力液体供給手段）
２０ＩＰＡバルブ（低表面張力液体供給手段）
２１ＩＰＡノズル（低表面張力液体供給手段）
２２窒素ガス流通路（気体供給手段）
２３窒素ガス供給管（気体供給手段）
２４窒素ガスバルブ（気体供給手段）
２５窒素ガス吐出口（気体供給手段）
３１制御部
Ｗウエハ（基板）

Claims

基板の表面にリンス液を供給するリンス工程と、
前記リンス液よりも表面張力が低い低表面張力液体を前記基板の表面に供給することにより前記リンス液を前記低表面張力液体に置換する置換工程と、
前記置換工程を終了した後に、前記低表面張力液体の供給を停止した状態で、前記基板を回転させて前記低表面張力液体を振り切り前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、を順次実行する基板処理方法であって、
前記リンス工程では、前記基板の表面に対して対向配置され、前記基板の表面から上方に離間した離間位置と前記基板の表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降可能な遮断板を前記離間位置に配置し、
前記置換工程では、前記遮断板を前記近接位置に配置して前記基板の表面付近の雰囲気をその周囲から遮断し、かつ前記低表面張力液体の前記基板の表面への供給と並行して、前記表面の反対側の裏面に加熱された温調液を供給し、
前記乾燥工程では、前記基板の表面に加温された気体を供給し、
前記基板の裏面への温調液の供給と、前記基板の表面への加温された気体の供給とが連続するように実行される、基板処理方法。
前記置換工程と前記乾燥工程とは連続して実行される、請求項１に記載の基板処理方法。
前記置換工程では、前記基板の表面に加温された気体を供給する、請求項１または２に記載の基板処理方法。
前記低表面張力液体は、ＩＰＡ、ＨＦＥ、メタノール、エタノール、アセトンおよびＴｒａｎｓ−１，２ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記加温された気体は、窒素ガス、ＩＰＡベーパまたはドライエアのいずれかである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記温調液は、加熱された純水である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記置換工程では、前記遮断板に設けられた低表面張力液体ノズルから前記低表面張力液体を前記表面に向けて供給して前記リンス液を前記低表面張力液体に置換させる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記乾燥工程は、前記遮断板を前記近接位置に配置して前記基板の表面付近の雰囲気をその周囲から遮断した状態で実行する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
基板の表面にリンス液を供給するリンス工程と、
前記リンス液よりも表面張力が低い低表面張力液体を前記表面に供給することにより前記リンス液を前記低表面張力液体に置換する置換工程と、
前記置換工程を終了した後に、前記低表面張力液体の供給を停止した状態で、前記基板を回転させて前記低表面張力液体を振り切り前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、を順次実行する基板処理方法であって、
前記リンス工程では、前記基板の表面に対して対向配置され、前記基板の表面から上方に離間した離間位置と前記基板の表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降可能な遮断板を前記離間位置に配置し、
前記置換工程では、前記遮断板を前記近接位置に配置することにより前記基板の表面付近の雰囲気がその周囲から遮断され、かつ前記基板の表面に供給される前記低表面張力液体が前記基板の表面への供給前に常温以上沸点以下に加温されており、
前記低表面張力液体の前記基板の表面への供給と並行して、前記表面の反対側の裏面に加熱された温調液を供給する、基板処理方法。
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段を回転させる回転手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面に、前記リンス液よりも表面張力が低い低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給手段と、
前記基板の表面と反対側の裏面に加熱された温調液を供給する温調液供給手段と、
前記基板の前記表面に加温された気体を供給する気体供給手段と、
前記基板保持手段に保持される基板の表面に対して間隔を開けて対向配置された遮断板と、
前記遮断板を前記基板保持手段に保持された基板の表面から上方に離間した離間位置と前記基板の表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降させる遮断板昇降駆動機構と、
前記回転手段、前記リンス液供給手段、前記低表面張力液体供給手段、前記温調液供給手段、前記気体供給手段および前記遮断板昇降駆動機構を制御して、前記基板の表面にリンス液を供給するリンス工程、前記低表面張力液体を前記基板の表面に供給することにより前記リンス液を前記低表面張力液体に置換する置換工程、および、前記置換工程を終了した後に、前記低表面張力液体の供給を停止した状態で、前記基板を回転させて前記低表面張力液体を振り切り前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程を順次実行するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記リンス工程では、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記離間位置に配置させ、前記置換工程では、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記近接位置に配置させ、かつ前記低表面張力液体の前記基板の表面への供給と並行して、前記表面の反対側の裏面に加熱された温調液を前記温調液供給手段から供給させ、前記乾燥工程では、前記基板の表面に加温された気体を前記気体供給手段から供給させ、前記基板の裏面への温調液の供給と、前記基板の表面への加温された気体の供給とを連続するように実行する、基板処理装置。
前記制御手段は、前記置換工程と前記乾燥工程とを連続して実行する、請求項１０に記載の基板処理装置。
前記制御手段は、前記置換工程では、前記基板の表面に加温された気体を前記気体供給手段から供給させる、請求項１０または１１に記載の基板処理装置。
前記低表面張力液体供給手段が供給する前記低表面張力液体は、ＩＰＡ、ＨＦＥ、メタノール、エタノール、アセトンおよびＴｒａｎｓ−１，２ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液である、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記気体供給手段が供給する前記加温された気体は、窒素ガス、ＩＰＡベーパまたはドライエアのいずれかである、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記温調液供給手段が供給する前記温調液は、加熱された純水である、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記低表面張力液体供給手段が、前記遮断板に設けられた低表面張力液体ノズルから前記低表面張力液体を前記基板の表面に向けて供給する、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記制御手段は、前記乾燥工程を、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記近接位置に配置させた状態で実行する、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段を回転させる回転手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面に、前記リンス液よりも表面張力が低く、かつ前記基板の表面への供給前に常温以上沸点以下に加温された低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給手段と、
前記基板の表面と反対側の裏面に加熱された温調液を供給する温調液供給手段と、
前記基板保持手段に保持される基板の表面に対して間隔を開けて対向配置された遮断板と、
前記遮断板を前記基板保持手段に保持された基板の表面から上方に離間した離間位置と前記基板の表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降させる遮断板昇降駆動機構と、
前記回転手段、前記リンス液供給手段、前記低表面張力液体供給手段、前記温調液供給手段および前記遮断板昇降駆動機構を制御して、前記基板の表面にリンス液を供給するリンス工程、前記低表面張力液体を前記基板の表面に供給することにより前記リンス液を前記低表面張力液体に置換する置換工程、および、前記置換工程を終了した後に、前記低表面張力液体の供給を停止した状態で、前記基板を回転させて前記低表面張力液体を振り切り前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程を順次実行するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記リンス工程では、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記離間位置に配置させ、前記置換工程では、前記遮断板昇降駆動機構によって前記遮断板を前記近接位置に配置させ、かつ前記基板の表面への供給前に常温以上沸点以下に加温された低表面張力液体を前記低表面張力液体供給手段から前記基板の表面に供給させ、かつ前記低表面張力液体の前記基板の表面への供給と並行して、前記表面の反対側の裏面に加熱された温調液を前記温調液供給手段から供給させる、基板処理装置。