JP6224515B2 - 基板処理装置及び基板処理方法並びに基板処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板を処理液で処理した後に基板上の処理液を置換液で置換し、基板上の置換液に不活性ガスを吹き付けて置換液を除去して基板を乾燥させる基板処理装置及び基板処理方法並びに基板処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。

従来より、半導体部品やフラットパネルディスプレイなどを製造する際には、基板処理装置を用いて半導体ウエハや液晶基板などの基板に対して洗浄やエッチングなどの各種の液処理を施す。

たとえば、基板の洗浄を行う基板処理装置では、回転する基板に向けて洗浄液を供給し、基板の表面を洗浄液で洗浄処理する。その後、基板に向けてリンス液を供給し、基板の表面をリンス液でリンス処理する。その後、基板の表面を処理した処理液（ここでは、リンス液（たとえば、純水））よりも揮発性の高い置換液（たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール））を供給して、純水をＩＰＡで置換する。そして、基板に不活性ガス（たとえば、窒素ガス）を吹き付けながら、回転する基板の遠心力でＩＰＡを基板の表面から外側方へ振り切り、基板の表面を乾燥させる。

従来の基板処理装置では、１本のアームにＩＰＡを吐出するＩＰＡ吐出ノズルと窒素ガスを吐出する窒素ガス吐出ノズルとを間隔をあけて取付けている。ＩＰＡ吐出ノズルは、ＩＰＡを基板に向けて鉛直下向きに吐出する。また、窒素ガス吐出ノズルも、窒素ガスを基板に向けて鉛直下向きに吐出する（たとえば、特許文献１参照。）。

そして、従来の基板処理装置では、ＩＰＡと窒素ガスとを吐出させながらアームを基板の中央上方から外側方へ同一方向に向けて移動させることで、基板上のＩＰＡを窒素ガスによって基板の外側方へ追い出していた。

特開２０１０−４５３８９号公報

ところが、上記従来の基板処理装置では、ＩＰＡ吐出ノズルと窒素ガス吐出ノズルとの間隔が広いと、窒素ガスによってＩＰＡを基板から追い出すことができずに基板上にＩＰＡが残留し、パーティクルの発生や回路パターンの倒壊の原因となる。そのため、ＩＰＡ吐出ノズルと窒素ガス吐出ノズルとの間隔を狭くする必要があるが、その場合には、窒素ガスによってＩＰＡが飛散してしまうため、窒素ガスの流速を低くして、ＩＰＡ吐出ノズルと窒素ガス吐出ノズルとを低速で移動させていた。これにより、基板の乾燥に要する時間が増大するとともに、ＩＰＡの消費量が増大していた。

また、窒素ガスの流速を高くするために、ＩＰＡ吐出ノズルと窒素ガス吐出ノズルとを別個独立して設け、それぞれ異なる方向に移動させることもできる。しかし、この場合にＩＰＡの液膜とＩＰＡが除去された基板表面との境界を窒素ガス吐出ノズルから吐出された窒素ガスが追い越してしまうと、ＩＰＡを基板から追い出すことができず、パーティクルの発生やパターンの倒壊の原因になる。そのため、ＩＰＡの境界を追い越さないように窒素ガス吐出ノズルを低速で移動させる必要があった。これにより、基板の乾燥に要する時間が増大していた。

そこで、基板処理装置においては、基板の乾燥に要する時間を短縮させるとともに、ＩＰＡの消費量を低減させることが要求されていた。

本発明では、基板を処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理装置において、前記基板を回転させる基板回転機構と、前記基板に対して処理液を吐出する処理液吐出部と、前記基板に対して相対的に移動しながら、前記基板上の処理液と置換される置換液を前記基板に向けて吐出する置換液吐出部と、前記基板に対して前記置換液吐出部とは異なる方向に移動しながら不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出する不活性ガス吐出部とを有することにした。
そして、前記置換液吐出部は、前記基板の中央部から外周方向に向けて移動しながら前記置換液を前記基板に吐出して、前記基板の中央部側よりも前記基板の外周部側の方が前記置換液の液膜の厚みが厚くなる境界を形成し、前記不活性ガス吐出部は、前記基板に対して移動する前に、前記基板の中央上方で前記基板の上方から鉛直下向きに前記不活性ガスを吐出して前記境界の形成を補助し、その後、前記不活性ガスの吐出を停止し、その後、前記基板の外周方向に向けて移動しながら前記不活性ガスを前記基板に対して外周方向に向けて斜めに吐出することにした。
また、前記処理液吐出部は、前記置換液吐出部から前記基板に前記置換液を吐出して前記基板に前記置換液の液膜を形成する際に、前記置換液よりも前記基板の外周側に前記処理液を吐出して前記処理液の液膜を形成し、その後、前記処理液の吐出を停止し前記置換液の液膜を形成することにした。

また、前記不活性ガス吐出部は、前記基板の単位面積当たりの前記不活性ガスの吐出量が同一となる速度で移動することにした。

また、前記置換液吐出部は、前記基板の単位面積当たりの前記置換液の吐出量が同一となる速度で移動することにした。

また、前記不活性ガス吐出部と前記置換液吐出部は、同一の速度で移動することにした。

また、本発明では、基板を処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理方法において、前記基板を回転させるとともに、前記基板に対して処理液を吐出し、その後、前記基板に対して相対的に移動しながら前記基板に向けて前記処理液と置換される置換液を吐出するとともに、前記基板に対して前記置換液とは異なる方向に移動しながら前記基板に向けて不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出して前記置換液を追い出すことにした。
そして、前記置換液は、前記基板の中央部から外周方向に向けて移動しながら前記基板に吐出して、前記基板の中央部側よりも前記基板の外周部側の方が前記置換液の液膜の厚みが厚くなる境界を形成し、前記不活性ガスは、前記基板に対して移動する前に、前記基板の中央上方で前記基板の上方から鉛直下向きに吐出して前記境界の形成を補助し、その後、吐出を停止し、その後、前記基板の外周方向に向けて移動しながら前記基板に対して外周方向に向けて斜めに吐出することにした。
また、前記基板に前記置換液を吐出して前記基板に前記置換液の液膜を形成する際に前記置換液よりも前記基板の外周側に前記処理液を吐出して前記処理液の液膜を形成し、その後、前記処理液の吐出を停止し前記置換液の液膜を形成することにした。

また、前記不活性ガスを前記基板の単位面積当たりの吐出量が同一となる速度で移動しながら吐出することにした。

また、前記置換液を前記基板の単位面積当たりの吐出量が同一となる速度で移動しながら吐出することにした。

また、前記不活性ガスと前記置換液を同一の速度で移動しながら吐出することにした。

また、本発明では、基板を回転させる基板回転機構と、前記基板に対して処理液を吐出する処理液吐出部と、前記基板上の処理液と置換される置換液を前記基板に向けて吐出する置換液吐出部と、前記基板に対して不活性ガスを吐出する不活性ガス吐出部とを有する基板処理装置を用いて、前記基板を前記処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、前記基板回転機構によって前記基板を回転させるとともに、前記処理液吐出部から前記基板に対して処理液を吐出させ、その後、前記置換液吐出部を前記基板に対して相対的に移動させながら前記基板に向けて前記置換液を吐出させるとともに、前記不活性ガス吐出部を前記基板に対して前記置換液とは異なる方向に移動させながら前記基板に向けて前記不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出させて前記置換液を追いだすことにした。
そして、前記置換液吐出部は、前記基板の中央部から外周方向に向けて移動しながら前記置換液を前記基板に吐出して、前記基板の中央部側よりも前記基板の外周部側の方が前記置換液の液膜の厚みが厚くなる境界を形成し、前記不活性ガス吐出部は、前記基板に対して移動する前に、前記基板の中央上方で前記基板の上方から鉛直下向きに前記不活性ガスを吐出して前記境界の形成を補助し、その後、前記不活性ガスの吐出を停止し、その後、前記基板の外周方向に向けて移動しながら前記不活性ガスを前記基板に対して外周方向に向けて斜めに吐出することにした。
また、前記処理液吐出部は、前記置換液吐出部から前記基板に前記置換液を吐出して前記基板に前記置換液の液膜を形成する際に、前記置換液よりも前記基板の外周側に前記処理液を吐出して前記処理液の液膜を形成し、その後、前記処理液の吐出を停止し前記置換液の液膜を形成することにした。

本発明では、基板の乾燥に要する時間を短縮するとともに置換液の消費量を低減することができ、基板処理におけるスループットの向上とランニングコストの低減とを図ることができる。

基板処理装置を示す平面図。 実施例１に係る基板液処理装置を示す側面断面図。 同平面図。 実施例１に係る基板液処理装置の動作説明図（洗浄処理工程）。 実施例１に係る基板液処理装置の動作説明図（リンス処理工程）。 実施例１に係る基板液処理装置の動作説明図（置換処理工程）。 実施例１に係る基板液処理装置の動作説明図（中央部乾燥処理工程）。 同拡大動作説明図。 実施例１に係る基板液処理装置の動作説明図（外周部乾燥処理工程）。 同拡大動作説明図。 基板処理プラグラムを示すフローチャート。 実施例２に係る基板液処理装置を示す側面断面図。 実施例２に係る基板液処理装置の動作説明図（洗浄処理工程）。 実施例２に係る基板液処理装置の動作説明図（リンス処理工程前半）。 実施例２に係る基板液処理装置の動作説明図（リンス処理工程後半）。 実施例２に係る基板液処理装置の動作説明図（置換処理工程前半）。 実施例２に係る基板液処理装置の動作説明図（置換処理工程後半）。

以下に、本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

［実施例１］
図１に示すように、実施例１に係る基板処理装置１は、前端部に搬入出部２を形成する。搬入出部２には、複数枚（たとえば、25枚）の基板３（ここでは、半導体ウエハ）を収容したキャリア４が搬入及び搬出され、左右に並べて載置される。

また、基板処理装置１は、搬入出部２の後部に搬送部５を形成する。搬送部５は、前側に基板搬送装置６を配置するとともに、後側に基板受渡台７を配置する。この搬送部５では、搬入出部２に載置されたいずれかのキャリア４と基板受渡台７との間で基板搬送装置６を用いて基板３を搬送する。

また、基板処理装置１は、搬送部５の後部に処理部８を形成する。処理部８は、中央に前後に伸延する基板搬送装置９を配置するとともに、基板搬送装置９の左右両側に基板３を液処理するための基板液処理装置10を前後に並べて配置する。この処理部８では、基板受渡台７と基板液処理装置10との間で基板搬送装置９を用いて基板３を搬送し、基板液処理装置10を用いて基板３の液処理を行う。

基板液処理装置10は、図２及び図３に示すように、基板３を保持しながら回転させるための基板保持部11と、基板３に処理液としての洗浄液を吐出するための洗浄液吐出部12、基板３に処理液としてのリンス液を吐出するためのリンス液吐出部13と、基板３に置換液を吐出するための置換液吐出部14と、基板３に不活性ガスを吐出するための不活性ガス吐出部15と、洗浄液やリンス液や置換液などを回収するための回収部16とを有するとともに、これらを制御するための制御部17を有している。なお、ここでいう置換液とは、基板３の表面に形成された処理液よりも揮発性の高い液のことである。

基板保持部11は、基板処理室18の内部略中央に上下に伸延させた回転軸19を回転自在に設けている。回転軸19の上端には、円板状のターンテーブル20が水平に取付けられている。ターンテーブル20の外周端縁には、３個の基板保持体21が円周方向に等間隔をあけて取付けられている。

また、基板保持部11は、回転軸19に基板回転機構22と基板昇降機構23を接続している。これらの基板回転機構22及び基板昇降機構23は、制御部17で回転制御や昇降制御される。

この基板保持部11は、ターンテーブル20の基板保持体21で基板３を水平に保持する。また、基板保持部11は、基板回転機構22でターンテーブル20に保持した基板３を回転させ、基板昇降機構23でターンテーブル20や基板３を昇降させる。

洗浄液吐出部12は、基板処理室18に左右に水平に伸延させたガイドレール24を設け、ガイドレール24に前後に水平に伸延させたアーム25を左右移動自在に設けている。アーム25の先端下部右端には、洗浄液吐出ノズル26を鉛直下向きに取付けている。洗浄液吐出ノズル26には、洗浄液（たとえば、ＳＣ−１）を供給するための洗浄液供給源27が流量調整器28を介して接続されている。この流量調整器28は、制御部17で流量制御される。

また、洗浄液吐出部12は、アーム25に第1のノズル移動機構29を接続している。この第１のノズル移動機構29は、制御部17で移動制御される。

この洗浄液吐出部12は、第１のノズル移動機構29によって洗浄液吐出ノズル26を基板３の中央上方（開始位置）と基板３の右外側方（退避位置）との間で移動可能であって、基板３の表面（上面）に向けて洗浄液を吐出させることができる。

リンス液吐出部13は、基板処理室18に左右に水平に伸延させたガイドレール30を設け、ガイドレール30に前後に水平に伸延させたアーム31を左右移動自在に設けている。アーム31の先端下部左端には、リンス液吐出ノズル32を鉛直下向きに取付けている。リンス液吐出ノズル32には、リンス液（たとえば、純水）を供給するためのリンス液供給源33が流量調整器34を介して接続されている。この流量調整器34は、制御部17で流量制御される。

また、リンス液吐出部13は、アーム31に第２のノズル移動機構35を接続している。この第２のノズル移動機構35は、制御部17で移動制御される。

このリンス液吐出部13は、第２のノズル移動機構35によってリンス液吐出ノズル32を基板３の中央上方（開始位置）と基板３の左外側方（退避位置）との間で移動可能であって、基板３の表面（上面）に向けてリンス液を吐出させることができる。

置換液吐出部14は、左側のアーム31の先端下部右端に置換液吐出ノズル36を鉛直下向きに取付けている。置換液吐出ノズル36には、置換液（たとえば、ＩＰＡ）を供給するための置換液供給源37が流量調整器38を介して接続されている。この流量調整器38は、制御部17で流量制御される。

この置換液吐出部14は、第２のノズル移動機構35によって置換液吐出ノズル36を基板３の中央上方（開始位置）と基板３の左外側方（退避位置）との間で移動可能であって、基板３の表面（上面）に向けて置換液を吐出させることができる。

不活性ガス吐出部15は、右側のアーム25の先端下部中央に第１の不活性ガス吐出ノズル39を鉛直下向きに取付けるとともに、右側のアーム25の先端下部左端に第２の不活性ガス吐出ノズル40を上方から下方右側に向けて傾斜させて取付けている。第１及び第２の不活性ガス吐出ノズル39,40には、不活性ガス（たとえば、窒素ガス）を供給するための不活性ガス供給源41が流量調整器42,43をそれぞれ介して接続されている。この流量調整器42,43は、制御部17で流量制御される。

この不活性ガス吐出部15は、第１のノズル移動機構29によって第1及び第２の不活性ガス吐出ノズル39,40を基板３の中央上方（開始位置）と基板３の右外側方（退避位置）との間で移動可能であって、基板３の表面（上面）に向けて不活性ガスを吐出させることができる。その際に、第１の不活性ガス吐出ノズル39からは、不活性ガスを基板３の表面に鉛直下向きに吐出させる。一方、第２の不活性ガス吐出ノズル40からは、不活性ガスを基板３の表面に傾斜状に吐出させる。

回収部16は、ターンテーブル20の周囲に円環状の回収カップ44を配置している。回収カップ44の上端部には、ターンテーブル20よりも一回り大きいサイズの開口を形成している。また、回収カップ44の下端部には、ドレイン45を接続している。

この回収部16は、基板３の表面に供給された処理液や置換液などを回収カップ44で回収し、ドレイン45から外部へと排出する。

基板処理装置１は、以上に説明したように構成しており、制御部17（コンピュータ）に設けた記録媒体46に記録された各種のプログラムにしたがって制御部17で制御され、基板３の処理を行う。ここで、記録媒体46は、各種の設定データやプログラムを格納しており、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリーや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記録媒体などの公知のもので構成される。

そして、基板処理装置１は、記録媒体46に記録された基板処理プログラム（図１１参照。）にしたがって以下に説明するように基板３の処理を行う。

まず、基板処理装置１は、図２中に一点鎖線で示すように、基板搬送装置９によって搬送される基板３を基板液処理装置10で受け取る（基板受取工程）。

この基板受取工程では、制御部17は、基板昇降機構23によってターンテーブル20を所定位置まで上昇させる。そして、基板搬送装置９から基板処理室18の内部に搬送された１枚の基板３を基板保持体21で水平に保持した状態で受取る。その後、基板昇降機構23によってターンテーブル20を所定位置まで降下させる。なお、基板受取工程では、洗浄液吐出ノズル26、リンス液吐出ノズル32、置換液吐出ノズル36、第１及び第２の不活性ガス吐出ノズル39,40をターンテーブル20の外周よりも外方の退避位置に退避させておく。

次に、基板処理装置１は、図４に示すように、基板３の表面を洗浄液で処理する（洗浄処理工程）。

この洗浄処理工程では、制御部17は、第１のノズル移動機構29によってアーム25を移動させて洗浄液吐出ノズル26を基板３の中心部上方の供給開始位置に移動させる。また、基板回転機構22によって所定の回転速度でターンテーブル20を回転させることで基板３を回転させる。その後、流量調整器28によって所定流量に流量制御された洗浄液を洗浄液吐出ノズル26から基板３の表面に向けて吐出させる。なお、基板３に供給された洗浄液は回収カップ44で回収されドレイン45から外部に排出される。その後、流量調整器28によって洗浄液の吐出を停止させる。洗浄処理工程の最後において、第１のノズル移動機構29によってアーム25を移動させて洗浄液吐出ノズル26を基板３の外周よりも右外方の退避位置に移動させる。

次に、基板処理装置１は、図５に示すように、基板３の表面をリンス液で処理する（リンス処理工程）。

このリンス処理工程では、制御部17は、第２のノズル移動機構35によってアーム31を移動させてリンス液吐出ノズル32を基板３の中心部上方の供給開始位置に移動させる。その後、流量調整器34によって所定流量に流量制御されたリンス液をリンス液吐出ノズル32から基板３の表面に向けて吐出させる。洗浄液の吐出を停止させてからリンス液の吐出を開始するまでの間は少なくとも基板３の表面に形成された回路パターンの両側に洗浄液が残った状態となっている（図１０（ｂ）参照。）。また、第２のノズル移動機構35によってリンス液吐出ノズル32を基板３に沿って中央上方から左外側方に向けて水平に移動させる。なお、基板３に供給されたリンス液は回収カップ44で回収されドレイン45から外部に排出される。その後、流量調整器34によってリンス液の吐出を停止させる。リンス処理工程の最後において、第２のノズル移動機構35によってアーム31を移動させてリンス液吐出ノズル32を基板３の外周よりも左外方の退避位置に移動させる。

次に、基板処理装置１は、基板３を回転させた状態で基板３の表面からリンス液を除去することで基板３の乾燥処理を行う（乾燥処理工程）。この乾燥処理工程は、基板３の表面のリンス液を置換液で置換する置換処理工程（第1の乾燥処理工程）と、基板３の中央部に不活性ガスを吹き付けて基板３の中央部だけを部分的に乾燥させる中央部乾燥処理工程（第２の乾燥処理工程）と、基板３の中央部から外周側に移動しながら不活性ガスを吹き付けて基板３の中央部から外周側を徐々に全体的に乾燥させる外周部乾燥処理工程（第３の乾燥処理工程）とを有する。

置換処理工程では、図６に示すように、制御部17は、第２のノズル移動機構35によってアーム31を移動させて置換液吐出ノズル36を基板３の中心部上方の供給開始位置に移動させる。その後、流量調整器38によって所定流量に流量制御された置換液を置換液吐出ノズル36から基板３の表面に向けて鉛直下向きに吐出させる。

この置換処理工程では、リンス処理工程において基板３の表面に残留したリンス液が置換液に置換され、基板３の表面に置換液又はリンス液を含む置換液の液膜47（図８参照。）が形成される。

次に、中央部乾燥処理工程では、図７に示すように、制御部17は、第１のノズル移動機構29によってアーム25を移動させて第１の不活性ガス吐出ノズル39を基板３の中心部上方の供給開始位置に移動させる。その後、流量調整器42によって所定流量に流量制御された不活性ガスを第１の不活性ガス吐出ノズル39から基板３の表面に向けて鉛直下向きに吐出させる。その際には、第１のノズル移動機構29を駆動せずに、第１の不活性ガス吐出ノズル39を基板３の中央上方で停止させておく。なお、中央部乾燥処理工程においても、第２のノズル移動機構35によって置換液吐出ノズル36を基板３に沿って左外側方に向けて水平に移動させながら、流量調整器38によって所定流量に流量制御された置換液を置換液吐出ノズル36から基板３の表面に向けて鉛直下向きに吐出させている。

この中央部乾燥処理工程では、図８に示すように、基板３の中央上方で停止する第１の不活性ガス吐出ノズル39から基板３の中央部に向けて鉛直下向きに不活性ガスが吐出される。そのため、置換処理工程において基板３の表面に形成された置換液の液膜47が基板３の中央部だけ除去され、基板３の中央部だけが部分的に乾燥した状態となる。これにより、基板３の中央部側よりも基板３の外周部側の方が置換液の液膜の厚みが厚くなる境界48が基板３の表面に形成される。その際に、不活性ガスが鉛直下向きに吐出されるために、基板３の中央部には平面視で略真円の境界48を形成することができる。このように、基板３の中心に不活性ガスを鉛直下向きに吐出することで、境界48を基板３の中心から周囲に向けて均等に広げることができ、置換液を効果的に基板３の外周方向へ追い出すことができる。

次に、外周部乾燥処理工程では、図９に示すように、制御部17は、流量調整器42によって第１の不活性ガス吐出ノズル39からの不活性ガスの吐出を停止させた後に、第１のノズル移動機構29によってアーム25を移動させて第２の不活性ガス吐出ノズル40を基板３の中心部上方の供給開始位置に移動させる。その後、流量調整器43によって所定流量に流量制御された不活性ガスを第２の不活性ガス吐出ノズル40から基板３の表面へ基板３の上方から外側方に向けて傾斜状に吐出させる。その際には、第１のノズル移動機構29によって第２の不活性ガス吐出ノズル40を基板３に沿って基板３の中心から右側の周縁部に向けて水平に移動させる。そして、不活性ガスを境界の手前側（液膜が形成されていない側）近傍位置に到達するように吐出させる。なお、外周部乾燥処理工程においても、第２のノズル移動機構35によって置換液吐出ノズル36を基板３に沿って左外側方に向けて水平に移動させながら、流量調整器38によって所定流量に流量制御された置換液を置換液吐出ノズル36から基板３の表面に向けて鉛直下向きに吐出させている。これにより、基板３の中央部側よりも基板３の外周部側の方が置換液の液膜の厚みが厚くなる境界48が基板３の表面に形成されている。不活性ガスは、境界48よりも基板３の中央部側に吐出される。その後、流量調整器38,42によって置換液及び不活性ガスの吐出を停止させる。置換液及び不活性ガスの吐出を停止してから所定時間経過後に、基板回転機構22によって基板３（ターンテーブル20）の回転を停止させる。外周部乾燥処理工程の最後において、第２のノズル移動機構35によってアーム31を移動させて置換液吐出ノズル36を基板３の外周よりも左外方の退避位置に移動させる。また、第１のノズル移動機構29によってアーム25を移動させて第１及び第２の不活性ガス吐出ノズル39,40を基板３の外周よりも右外方の退避位置に移動させる。このように、基板３に向けて置換液を鉛直下向きに吐出させることで、基板３の表面に形成された回路パターンの間の奥部まで置換液を行き渡らせることができる。また、基板３の表面に形成された液膜の境界面に不活性ガスを吐出することで、不活性ガスで置換液を効果的に追い出すことができ、パーティクルの残留や回路パターンの倒壊を抑制することができる。

この外周部乾燥処理工程では、図９に示すように、制御部17は、置換液吐出ノズル36を基板３の中央上方から左側方へ向けて左向きに移動させ、一方、第２の不活性ガス吐出ノズル40を基板３の中央上方から右側方へ向けて右向きに移動させている。このように、置換液吐出ノズル36と第２の不活性ガス吐出ノズル40の移動方向を異ならせることで、置換液吐出ノズル36から基板３に吐出された直後に基板３の表面に形成された置換液の液膜47の比較的厚みのある部分に第２の不活性ガス吐出ノズル40から不活性ガスが吐出されず、置換液の液膜47の比較的薄くなった部分に不活性ガスが吹き付けられることになり、置換液が不活性ガスの風圧で飛散してしまうのを抑制することができる。これにより、第２の不活性ガス吐出ノズル40から吐出する不活性ガスの流速を増大させることができる。

また、外周部乾燥処理工程では、図９に示すように、制御部17は、第２の不活性ガス吐出ノズル40から基板３に向けて不活性ガスを基板３の上方から基板３に対して傾斜状に吐出させている。そのため、図１０（ａ）に示すように、基板３の法線49よりも傾いた方向に向けて吐出された不活性ガスは、基板３の表面近傍において基板３の表面に沿った方向（水平方向）の速度分布（圧力分布）が液膜47の厚さの範囲ではほぼ同一になり、不活性ガスが置換液の液膜47の境界48に均一に接触して置換液を基板３の外周方向に追い出すことができる。このように、不活性ガスを基板３に傾斜状に吐出することで、不活性ガスによる乾燥能力を増大させることができるので、第２の不活性ガス吐出ノズル40の移動速度を増大させることができる。これにより、基板３の乾燥に要する時間を短縮することができるとともに、置換液の消費量を低減することができる。また、図１０（ｂ）に示すように、基板３の表面において比較的広い範囲に不活性ガスが吹き付けられることになり、基板３の表面に形成された回路パターン50の両側に不活性ガスが吹き付けられ、回路パターン50の両側に残留する置換液の液面差ΔＨを小さくすることができる。ここで、回路パターン50に作用する応力（回路パターン50を倒壊させる応力）Ｆは、
Ｆ＝２・γ・cosθ・ΔＨ・Ｄ／Ｓ ・・・（式１）
γ：表面張力
θ：接触角
Ｄ：回路パターン50の長さ
Ｓ：回路パターン50の間隔
で表される。そのため、回路パターン50の両側の置換液の液面差ΔＨが小さくなれば、上記式（１）から導かれるように回路パターン50に作用する外力（倒壊応力Ｆ）が小さくなって、回路パターン50の倒壊を防止することができる。なお、不活性ガスを基板３の法線49と同一方向に吐出した場合には、図１０（ｃ）に示すように、基板３の表面近傍において基板３の表面に沿った方向（水平方向）の速度（圧力）が基板３の表面に近いほど大きくなる。また、図１０（ｄ）に示すように、基板３の表面において比較的狭い範囲に不活性ガスが吹き付けられることになり、回路パターン50の両側に残留する置換液の液面差ΔＨが大きくなり、上記式（１）から導かれる倒壊応力Ｆが増大して回路パターン50が倒壊するおそれがある。

この外周部乾燥処理工程では、制御部17は、中央部乾燥処理工程において基板３の表面に形成された境界48に向けて不活性ガスを吐出する。これにより、中央部乾燥処理工程において基板３の中央部の乾燥された部分を核として、基板３の中央部から外側方へ向けて乾燥された部分（境界48）を広げることができる。その後、外周部乾燥処理工程では、広がった境界48に向けて不活性ガスを基板３の外側方に移動しながら吐出する。これにより、境界48が基板３の中央部から外周端縁部にまで徐々に拡大しながら移動し、基板３の表面全体にわたって置換液を良好に基板３の外周外方へ追い出すことができる。

また、外周部乾燥処理工程では、制御部17は、第２の不活性ガス吐出ノズル40から不活性ガスを基板３に形成された境界48の法線方向（基板３の中心と外周とを結ぶ直線方向）と同一の方向（図８参照）に向けて傾斜状に不活性ガスを吐出する。これにより、境界48に不活性ガスを均等に吐出することができ、不活性ガスによる乾燥能力を高めることができる。

また、外周部乾燥処理工程では、制御部17は、第２の不活性ガス吐出ノズル40を基板３の中央部から外側方へ向けて徐々に速度を減少させて移動させることで、基板３の単位面積当たりの不活性ガスの吐出量が同一となる速度で移動させている。これにより、置換液に吹き付けられる不活性ガスの量が均等化して、基板３の表面全体を均一に乾燥させることができる。また、置換液に吹き付けられる不活性ガスの量が均等化することで、回路パターン50の両側で均等に液面を下げることができて液面差ΔＨを小さくすることができるので、上記式（１）から導かれる倒壊応力Ｆが小さくなって、回路パターン50の倒壊を防止することができる。この場合、置換液吐出ノズル36も同様に基板３の単位面積当たりの置換液の吐出量が同一となる速度で移動させて、置換液吐出ノズル36と第２の不活性ガス吐出ノズル40を同一の速度で移動させることで、より一層基板３の表面全体を均一に乾燥させることができる。

外周部乾燥処理工程では、制御部17は、第２の不活性ガス吐出ノズル40から基板３に向けて不活性ガスを基板３の上方から基板３に対して外周方向へ斜めに吐出させている。吐出させる角度は、基板３の法線に対して40度〜60度の範囲が好ましく、その中でも45度が最も好ましい。なお、第２の不活性ガス吐出ノズルは、１本のノズルを基板３の中央から外側方に移動させてもよく、また、複数本のノズルを途中で交替しながら移動させてもよい。さらに、第２の不活性ガス吐出ノズルは、アーム25に複数本のノズル又は複数個の吐出口を設けた構造としてもよい。

最後に、基板処理装置１は、図２中に一点鎖線で示すように、基板３を基板液処理装置10から基板搬送装置９へ受け渡す（基板受渡工程）。

この基板受渡工程では、制御部17は、基板昇降機構23によってターンテーブル20を所定位置まで上昇させる。そして、ターンテーブル20で保持した基板３を基板搬送装置９に受渡す。その後、基板昇降機構23によってターンテーブル20を所定位置まで降下させる。

以上に説明したように、上記基板処理装置１（基板処理装置１で実行する基板処理方法）では、基板３に対して相対的に移動しながら基板３に向けて置換液を吐出するとともに、基板３に対して置換液とは異なる方向に移動しながら基板３に向けて不活性ガスを基板３の上方から基板３に対して傾斜状に吐出しているために、基板３の乾燥に要する時間を短縮するとともに置換液の消費量を低減することができ、基板処理におけるスループットの向上とランニングコストの低減とを図ることができる。

［実施例２］
上記実施例１に係る基板液処理装置10では、洗浄液吐出ノズル26と第１及び第２の不活性ガス吐出ノズル39,40を同一のアーム25に設けて第１のノズル移動機構29で一体的に移動可能とするとともに、リンス液吐出ノズル32と置換液吐出ノズル36とを同一のアーム31に設けて第２のノズル移動機構35で一体的に移動可能としているが、置換液吐出ノズル36と第２の不活性ガス吐出ノズル40とをそれぞれ異なる方向に移動することができれば上記構成に限定されない。

たとえば、図１２に示す実施例２に係る基板液処理装置52では、第１及び第２の不活性ガス吐出ノズル39,40を設けたアーム25にリンス液吐出ノズル32を設け、置換液吐出ノズル36を設けたアーム31に洗浄液・リンス液吐出ノズル53を設けている。そして、洗浄液・リンス液吐出ノズル53に洗浄液供給源27とリンス液供給源33を流量調整器28,54を介して接続することで、洗浄液・リンス液吐出ノズル53から洗浄液とリンス液を選択的に吐出するようにしている。なお、以下の実施例２の説明においては、実施例１と同様の構成のものに同一の符号を付して説明を省略する。

この実施例２に係る基板液処理装置52では、上記実施例１に係る基板液処理装置10と同様に、基板受取工程を行った後に、図１３に示すように、洗浄処理工程を行う。

この洗浄処理工程では、制御部17は、第２のノズル移動機構35によってアーム31を移動させて洗浄液・リンス液吐出ノズル53を基板３の中心部上方の供給開始位置に移動させる。また、基板回転機構22によって所定の回転速度でターンテーブル20を回転させることで基板３を回転させる。その後、流量調整器28によって所定流量に流量制御された洗浄液を洗浄液・リンス液吐出ノズル53から基板３の表面に向けて吐出させる。その後、流量調整器28によって洗浄液の吐出を停止させる。

次に、基板液処理装置52は、図１４及び図１５に示すように、基板３の表面をリンス液で処理する（リンス処理工程）。

このリンス処理工程では、図１４に示すように、制御部17は、洗浄処理工程で基板３の中心部上方の供給開始位置に移動させた洗浄液・リンス液吐出ノズル53から流量調整器54によって所定流量に流量制御されたリンス液を基板３の表面に向けて吐出させる。これにより、基板３の表面にリンス液の液膜が形成される。その後、図１５に示すように、制御部17は、第１のノズル移動機構29によってリンス液吐出ノズル32を基板３の外周部上方に移動させる。その後、第１のノズル移動機構29によってリンス液吐出ノズル32を基板３の外周端縁へ向けて水平に移動させながら、流量調整器34によって所定流量に流量制御されたリンス液をリンス液吐出ノズル32から基板３の表面に向けて吐出させる。その際に、基板３の表面にリンス液の液膜が形成されたままの状態となるよう、リンス液吐出ノズル32の移動速度や移動範囲やリンス液の吐出流量を調整する。

次に、基板液処理装置52は、基板３の表面に形成された液膜状のリンス液を除去することで基板３の乾燥処理を行う（乾燥処理工程）。この乾燥処理工程は、上記実施例１に係る基板液処理装置10と同様に、第1及び第２の不活性ガス吐出ノズル39,40とを用いて実施することができる。

すなわち、置換処理工程では、図１６に示すように、制御部17は、基板３の外周部上方の所定位置でリンス液吐出ノズル32を停止させて引き続きリンス液を基板３に向けて吐出させるとともに、第２のノズル移動機構35によってアーム31を移動させて置換液吐出ノズル36を基板３の中心部上方の供給開始位置に移動させる。その後、流量調整器54によって洗浄液・リンス液吐出ノズル53からのリンス液の供給を停止する。また、流量調整器38によって所定流量に流量制御された置換液を置換液吐出ノズル36から基板３の表面に向けて鉛直下向きに吐出させる。これにより、基板３の表面にリンス液の液膜が形成されている状態で基板３の表面に置換液が供給される。その後、図１７に示すように、制御部17は、流量調整器34によってリンス液の吐出を停止させる。これにより、基板３の表面では、リンス液が置換液によって基板３の外周端縁から押し出され、リンス処理工程において基板３の表面に残留したリンス液が置換液に置換され、基板３の表面に置換液又はリンス液を含む置換液の液膜47（図８参照。）が形成される。

その後、基板液処理装置52は、実施例１に係る基板液処理装置10と同様に、乾燥処理工程（中央部乾燥処理工程、外周部乾燥処理工程）、基板受渡工程を行う。

上記実施例１に係る基板液処理装置10では、置換処理工程において、基板３の表面にリンス液を供給してリンス液の液膜を形成しておき、リンス液の供給を停止した後に置換液の供給を開始することで、リンス液を置換液で置換していた。しかし、基板３の表面にリンス液の液膜が形成された際に、リンス液の液膜には基板３の回転による遠心力が作用する。その遠心力は、基板３の中央部よりも基板３の外周側の方が大きい。そのため、基板３の表面全面に置換液の液膜が形成される前に、基板３の外周側ではリンス液の液膜が振り切られてしまう。そして、基板３の外周側では置換液の液膜が形成されずに置換液の液滴が形成されてしまい、液滴に雰囲気中の物質等が溶け込むなどして、基板３の表面にウォーターマークが発生したりパーティクルが残存するおそれがある。その対策として、置換液を供給する際に基板３の回転速度を低くすることで遠心力を小さくしてリンス液の液膜を保持することが考えられる。なお、この場合、処理時間が長くなってしまい、基板処理装置１のスループットが低減するおそれがある。また、置換液の液膜を確実に形成するために、置換液の流量を増やすことが考えられるが、置換液の消費量が増えるおそれがある。

一方、上記実施例２に係る基板液処理装置53では、置換処理工程において、基板３の表面にリンス液を供給してリンス液の液膜を形成しておき、リンス液の供給を停止せずにリンス液を基板３に補給しながら置換液の供給を開始することで、リンス液を置換液で置換している。そのため、基板３の外周側ではリンス液の液膜が振り切られてしまうことなく、基板３の表面に置換液の液膜を形成することができる。これにより、実施例２に係る基板液処理装置53では、基板処理装置１のスループットを低下させることなく、ウォーターマークの発生やパーティクルの残存を抑制することができ、基板３の処理を良好に行うことができる。また、置換液の消費量を増やすことなく液膜を形成することができる。

なお、上記実施例２に係る基板液処理装置53では、リンス処理後に置換処理を行う場合に処理液を補給して処理液の液膜を形成しているが、これに限られず、基板３を処理液（疎水化液）で疎水化処理した後に処理液（疎水化液）から置換液に置換処理を行う場合などにも適用することができる。

１ 基板処理装置
11 基板保持部
12 洗浄液吐出部
13 リンス液吐出部
14 置換液吐出部
15 不活性ガス吐出部
26 洗浄液吐出ノズル
32 リンス液吐出ノズル
36 置換液吐出ノズル
39 第１の不活性ガス吐出ノズル
40 第２の不活性ガス吐出ノズル

Claims (12)

1. 基板を処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理装置において、
   前記基板を回転させる基板回転機構と、
   前記基板に対して処理液を吐出する処理液吐出部と、
   前記基板に対して相対的に移動しながら、前記基板上の処理液と置換される置換液を前記基板に向けて吐出する置換液吐出部と、
   前記基板に対して前記置換液吐出部とは異なる方向に移動しながら不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出する不活性ガス吐出部と、
   を有し、
   前記置換液吐出部は、前記基板の中央部から外周方向に向けて移動しながら前記置換液を前記基板に吐出して、前記基板の中央部側よりも前記基板の外周部側の方が前記置換液の液膜の厚みが厚くなる境界を形成し、
   前記不活性ガス吐出部は、前記基板に対して移動する前に、前記基板の中央上方で前記基板の上方から鉛直下向きに前記不活性ガスを吐出して前記境界の形成を補助し、その後、前記不活性ガスの吐出を停止し、その後、前記基板の外周方向に向けて移動しながら前記不活性ガスを前記基板に対して外周方向に向けて斜めに吐出することを特徴とする基板処理装置。
2. 基板を処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理装置において、
   前記基板を回転させる基板回転機構と、
   前記基板に対して処理液を吐出する処理液吐出部と、
   前記基板に対して相対的に移動しながら、前記基板上の処理液と置換される置換液を前記基板に向けて吐出する置換液吐出部と、
   前記基板に対して前記置換液吐出部とは異なる方向に移動しながら不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出する不活性ガス吐出部と、
   を有し、
   前記処理液吐出部は、前記置換液吐出部から前記基板に前記置換液を吐出して前記基板に前記置換液の液膜を形成する際に、前記置換液よりも前記基板の外周側に前記処理液を吐出して前記処理液の液膜を形成し、その後、前記処理液の吐出を停止し前記置換液の液膜を形成することを特徴とする基板処理装置。
3. 前記不活性ガス吐出部は、前記基板の単位面積当たりの前記不活性ガスの吐出量が同一となる速度で移動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記置換液吐出部は、前記基板の単位面積当たりの前記置換液の吐出量が同一となる速度で移動することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記不活性ガス吐出部と前記置換液吐出部は、同一の速度で移動することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 基板を処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理方法において、
   前記基板を回転させるとともに、前記基板に対して処理液を吐出し、
   その後、
   前記基板に対して相対的に移動しながら前記基板に向けて前記処理液と置換される置換液を吐出するとともに、前記基板に対して前記置換液とは異なる方向に移動しながら前記基板に向けて不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出して前記置換液を追い出し、
   前記置換液は、前記基板の中央部から外周方向に向けて移動しながら前記基板に吐出して、前記基板の中央部側よりも前記基板の外周部側の方が前記置換液の液膜の厚みが厚くなる境界を形成し、
   前記不活性ガスは、前記基板に対して移動する前に、前記基板の中央上方で前記基板の上方から鉛直下向きに吐出して前記境界の形成を補助し、その後、吐出を停止し、その後、前記基板の外周方向に向けて移動しながら前記基板に対して外周方向に向けて斜めに吐出することを特徴とする基板処理方法。
7. 基板を処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理方法において、
   前記基板を回転させるとともに、前記基板に対して処理液を吐出し、
   その後、
   前記基板に対して相対的に移動しながら前記基板に向けて前記処理液と置換される置換液を吐出するとともに、前記基板に対して前記置換液とは異なる方向に移動しながら前記基板に向けて不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出して前記置換液を追い出し、
   前記基板に前記置換液を吐出して前記基板に前記置換液の液膜を形成する際に前記置換液よりも前記基板の外周側に前記処理液を吐出して前記処理液の液膜を形成し、その後、前記処理液の吐出を停止し前記置換液の液膜を形成することを特徴とする基板処理方法。
8. 前記不活性ガスを前記基板の単位面積当たりの吐出量が同一となる速度で移動しながら吐出することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の基板処理方法。
9. 前記置換液を前記基板の単位面積当たりの吐出量が同一となる速度で移動しながら吐出することを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれかに記載の基板処理方法。
10. 前記不活性ガスと前記置換液を同一の速度で移動しながら吐出することを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載の基板処理方法。
11. 基板を回転させる基板回転機構と、
    前記基板に対して処理液を吐出する処理液吐出部と、
    前記基板上の処理液と置換される置換液を前記基板に向けて吐出する置換液吐出部と、
    前記基板に対して不活性ガスを吐出する不活性ガス吐出部と、
    を有する基板処理装置を用いて、前記基板を前記処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
    前記基板回転機構によって前記基板を回転させるとともに、前記処理液吐出部から前記基板に対して処理液を吐出させ、
    その後、
    前記置換液吐出部を前記基板に対して相対的に移動させながら前記基板に向けて前記置換液を吐出させるとともに、
    前記不活性ガス吐出部を前記基板に対して前記置換液とは異なる方向に移動させながら前記基板に向けて前記不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出させて前記置換液を追い出し、
    前記置換液吐出部は、前記基板の中央部から外周方向に向けて移動しながら前記置換液を前記基板に吐出して、前記基板の中央部側よりも前記基板の外周部側の方が前記置換液の液膜の厚みが厚くなる境界を形成し、
    前記不活性ガス吐出部は、前記基板に対して移動する前に、前記基板の中央上方で前記基板の上方から鉛直下向きに前記不活性ガスを吐出して前記境界の形成を補助し、その後、前記不活性ガスの吐出を停止し、その後、前記基板の外周方向に向けて移動しながら前記不活性ガスを前記基板に対して外周方向に向けて斜めに吐出することを特徴とする基板処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
12. 基板を回転させる基板回転機構と、
    前記基板に対して処理液を吐出する処理液吐出部と、
    前記基板上の処理液と置換される置換液を前記基板に向けて吐出する置換液吐出部と、
    前記基板に対して不活性ガスを吐出する不活性ガス吐出部と、
    を有する基板処理装置を用いて、前記基板を前記処理液で処理した後に前記基板を乾燥させる基板処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
    前記基板回転機構によって前記基板を回転させるとともに、前記処理液吐出部から前記基板に対して処理液を吐出させ、
    その後、
    前記置換液吐出部を前記基板に対して相対的に移動させながら前記基板に向けて前記置換液を吐出させるとともに、
    前記不活性ガス吐出部を前記基板に対して前記置換液とは異なる方向に移動させながら前記基板に向けて前記不活性ガスを前記基板の上方から前記基板に対して外周方向へ斜めに吐出させて前記置換液を追い出し、
    前記処理液吐出部は、前記置換液吐出部から前記基板に前記置換液を吐出して前記基板に前記置換液の液膜を形成する際に、前記置換液よりも前記基板の外周側に前記処理液を吐出して前記処理液の液膜を形成し、その後、前記処理液の吐出を停止し前記置換液の液膜を形成することを特徴とする基板処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    

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