JP6426924B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

基板処理装置は、半導体等の製造工程において、ウェーハや液晶基板等の基板の表面に処理液を供給してその基板表面を処理し、その後、基板表面に超純水等の洗浄液を供給してその基板表面を洗浄し、更にこれを乾燥する装置である。この乾燥工程において、近年の半導体の高集積化や高容量化に伴う微細化によって、例えば基板上のメモリセルやゲート周りのパターンが倒壊する問題が発生している。これは、パターン同士の間隔や構造、洗浄液の表面張力等に起因している。基板乾燥時にパターン間に残存する洗浄液の表面張力によるパターン同士の引付けにより、パターン同士が弾性変形的に倒れ、パターン倒壊を生ずるものである

そこで、上述のパターン倒壊を抑制することを目的として、表面張力が超純水よりも小さいＩＰＡ（２−プロパノール：イソプロピルアルコール）を用いた基板乾燥方法が提案されており（例えば、特許文献１参照）、基板表面上の超純水をＩＰＡに置換して基板乾燥を行なう方法が量産工場等で用いられている。

特開2008-34779号公報

しかしながら、従来技術では、基板の表面に供給した洗浄液を表面張力の低いＩＰＡ等の揮発性溶媒に十分に置換することに困難があり、基板乾燥時のパターン倒壊を有効に防止することができない。このパターン倒壊は、半導体の微細化が進むとともに顕著になる。

本発明の課題は、基板表面の洗浄液を揮発性溶媒に確実に置換して基板乾燥時のパターン倒壊を有効に防止することにある。

本発明に係る基板処理装置は、
基板を保持するテーブルと、
前記テーブルに保持された前記基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記洗浄液が供給された前記基板の表面に揮発性溶媒を供給し、前記基板の表面の前記洗浄液を前記揮発性溶媒に置換する溶媒供給部とを有してなる基板処理装置であって、
前記洗浄液と前記揮発性溶媒が併存している前記基板の表面側に配置された上磁石と前記基板の裏面側に配置された下磁石を備える磁場形成手段を有し、
前記上磁石及び前記下磁石は、異なる磁極が対向して一対をなし、
前記下磁石は、前記テーブルの上面に配置され、
前記下磁石は、平面視したときに、前記基板の表面側に配置された前記上記磁石と対向する領域と、前記上磁石と対向しない領域を有することを特徴とする。

本発明に係る基板処理方法は、
基板をテーブルに保持する工程と、
前記テーブルに保持された前記基板の表面に洗浄液を供給する工程と、
前記洗浄液が供給された前記基板の表面に揮発性溶媒を供給し、前記基板の表面の前記洗浄液を前記揮発性溶媒に置換する工程とを有してなる基板処理方法であって、
前記基板の表面側に配置された上磁石と前記基板の裏面側に配置された下磁石を備えた磁場形成手段を有し、
前記上磁石及び前記下磁石は、異なる磁極が対向して一対をなし、
前記下磁石は、前記テーブルの上面に配置され、前記下磁石は、平面視したときに、前記基板の表面側に配置された前記上磁石と対向する領域と、前記上磁石と対向しない領域を有し、
前記基板を保持した前記テーブルを回転させるとともに、前記磁場形成手段を用いて前記洗浄液と前記揮発性溶媒が併存している前記基板の表面の前記洗浄液の前記揮発性溶媒への置換を促進するようにしたものである。

本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法によれば、基板表面の洗浄液を揮発性溶媒に確実に置換して基板乾燥時のパターン倒壊を有効に防止することができる。

図１は基板処理装置を示す模式図である。 図２は基板処理装置における基板洗浄室の構成を示す模式図である。 図３は磁場形成手段を構成する磁石を示す模式図である。 図４は基板表面における洗浄液の置換状況を示す模式図である。 図５は基板処理装置における基板乾燥室の構成を示す模式図である。 図６は基板処理装置における搬送手段の構成を示す模式図である。 図７は基板洗浄室の変形例を示す模式図である。 図８は磁場形成手段を構成する磁石を示す模式図である。 図９は基板表面における揮発性溶媒の乾燥状況を示す模式図である。 図１０はモーゼ効果を説明する模式図である。

基板処置装置１０は、図１に示す如く、基板給排部２０と、基板保管用バッファ部３０と、複数の基板処理室４０とを有し、基板給排部２０と基板保管用バッファ部３０の間に搬送ロボット１１を設け、基板保管用バッファ部３０と基板処理室４０の間に搬送ロボット１２を設けている。ここで、基板処理室４０は、後述する如くに、基板洗浄室５０と基板乾燥室７０の組からなる。

基板給排部２０は、複数の基板収納カセット２１を搬入、搬出可能とされる。基板収納カセット２１は、未処理のウェーハや液晶基板等の複数の基板Ｗを収納されて基板給排部２０に搬入される。また、基板収納カセット２１は、基板処理室４０で処理された基板Ｗを収納されて基板給排部２０から搬出される。未処理の基板Ｗは、搬送ロボット１１により基板給排部２０内の基板収納カセット２１において多段をなす各収納棚から順に取出されて、基板保管用バッファ部３０の後述するイン専用バッファ３１に供給される。イン専用バッファ３１に供給された未処理の基板Ｗは、更に搬送ロボット１２により取出され、基板処理室４０の基板洗浄室５０に供給されて洗浄処理される。基板洗浄室５０で洗浄処理された基板Ｗは、搬送ロボット１２により基板洗浄室５０から基板乾燥室７０に移載されて乾燥処理される。こうして処理済となった基板Ｗは、搬送ロボット１２により基板乾燥室７０から取出されて基板保管用バッファ部３０の後述するアウト専用バッファ３２に投入されて一時保管される。基板保管用バッファ部３０のアウト専用バッファ３２内で一時保管された基板Ｗは、搬送ロボット１１により取出され、基板給排部２０内の基板収納カセット２１の空の収納棚に順に排出される。処理済の基板Ｗで満杯になった基板収納カセット２１が、基板給排部２０から搬出されるものになる。

基板保管用バッファ部３０は、図６に示す如く、未処理の基板Ｗを保管する複数のイン専用バッファ３１が、多段をなす棚状に設けられるとともに、基板処理室４０で洗浄及び乾燥処理された基板Ｗを保管する複数のアウト専用バッファ３２が、多段をなす棚状に設けられる。アウト専用バッファ３２の内部には、一時保管中の基板Ｗを冷却する冷却手段を設けることもできる。尚、イン専用バッファ３１やアウト専用バッファ３２は、多段でなくても良い。

基板処理室４０は、基板保管用バッファ部３０から離隔した基板処理室４０寄りの移動端に位置する搬送ロボット１２の周囲（又は両側）に、一組をなす、基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を配置し、同一組の基板洗浄室５０で洗浄処理された基板Ｗを当該同一組の基板乾燥室７０に移載して乾燥処理するものとしている。基板処理室４０では、基板洗浄室５０による洗浄作業時間をＮとするときに、基板乾燥室７０による乾燥作業時間が１になる場合、一組をなす基板洗浄室５０と基板乾燥室７０の各設置個数ｉ、ｊが、ｉ対ｊ＝Ｎ対１となるように設定されている。これにより、基板処理室４０内で一組をなす、全ての基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を同一時間帯に並列して稼動させるとき、後続する基板Ｗをそれらの基板洗浄室５０で洗浄する生産量と、基板洗浄室５０で洗浄済の先行する基板Ｗをそれらの基板乾燥室７０で乾燥する生産量とを概ね同等にすることを図るものである。

本実施例の基板処理室４０は、複数の階層、例えば３階層のそれぞれに、一組をなす基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を配置し、基板洗浄室５０による洗浄作業時間をＮ＝３とするときに、基板乾燥室７０による乾燥作業時間が１になることから、各階層にｉ＝３個の基板洗浄室５０とｊ＝１個の基板乾燥室７０を設置した。

以下、基板処理室４０を構成する基板洗浄室５０と基板乾燥室７０について詳述する。
基板洗浄室５０は、図２に示す如く、処理室となる処理ボックス５１と、その処理ボックス５１内に設けられたカップ５２と、そのカップ５２内で基板Ｗを水平状態で支持するテーブル５３と、そのテーブル５３を水平面内で回転させる回転機構５４と、テーブル５３の周囲で昇降する溶媒吸引排出部５５とを備えている。更に、基板洗浄室５０は、テーブル５３上の基板Ｗの表面に薬液を供給する薬液供給部５６と、テーブル５３上の基板Ｗの表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部５７と、揮発性溶媒を供給する溶媒供給部５８と、各部を制御する制御部６０とを備えている。

処理ボックス５１は基板出し入れ口５１Ａを周壁の一部に開口している。基板出し入れ口５１Ａはシャッタ５１Ｂにより開閉される。

カップ５２は、円筒形状に形成されており、テーブル５３を周囲から囲んで内部に収容する。カップ５２の周壁の上部は斜め上向きに縮径しており、テーブル５３上の基板Ｗが上方に向けて露出するように開口している。このカップ５２は、回転する基板Ｗから流れ落ちた或いは飛散した薬液、洗浄液を受け取る。尚、カップ５２の底部には、受け取った薬液、洗浄液を排出するための排出管（図示せず）が設けられている。

テーブル５３は、カップ５２の中央付近に位置付けられ、水平面内で回転可能に設けられている。このテーブル５３は、ピン等の支持部材５３Ａを複数有しており、これらの支持部材５３Ａにより、ウェーハや液晶基板等の基板Ｗを脱着可能に保持する。

回転機構５４は、テーブル５３に連結された回転軸やその回転軸を回転させる駆動源となるモータ（いずれも図示せず）等を有しており、モータの駆動により回転軸を介してテーブル５３を回転させる。この回転機構５４は制御部６０に電気的に接続されており、その駆動が制御部６０により制御される。

溶媒吸引排出部５５は、テーブル５３の周囲を囲んで環状に開口する溶媒吸引口５５Ａを備える。溶媒吸引排出部５５は溶媒吸引口５５Ａを昇降する昇降機構（図示せず）を有し、テーブル５３のテーブル面より下位に溶媒吸引口５５Ａを位置付ける待機位置と、テーブル５３に保持された基板Ｗの周囲に溶媒吸引口５５Ａを位置付ける作業位置とに、溶媒吸引口５５Ａを昇降する。溶媒吸引口５５Ａは、回転する基板Ｗ上から飛散した揮発性溶媒を吸引して受け取る。尚、溶媒吸引口５５Ａには、揮発性溶媒を吸引するための排気ファン又はバキュームポンプ（図示せず）、及び吸引して受け取った揮発性溶媒を排出するための排出管（図示せず）が接続されている。

薬液供給部５６は、テーブル５３上の基板Ｗの表面に対して斜め方向から薬液を吐出するノズル５６Ａを有しており、このノズル５６Ａからテーブル５３上の基板Ｗの表面に薬液、例えば有機物除去処理用のＡＰＭ（アンモニア水及び過酸化水素水の混合液）を供給する。ノズル５６Ａはカップ５２の周壁の上部に装着されており、その角度や吐出流速等は基板Ｗの表面中心付近に薬液が供給されるように調整されている。この薬液供給部５６は制御部６０に電気的に接続されており、その駆動が制御部６０により制御される。尚、薬液供給部５６は、薬液を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）等を備えている。

洗浄液供給部５７は、テーブル５３上の基板Ｗの表面に対して斜め方向から洗浄液を吐出するノズル５７Ａを有しており、このノズル５７Ａからテーブル５３上の基板Ｗの表面に洗浄液、例えば洗浄処理用の純水（超純水）を供給する。尚、洗浄液供給部５７が供給する洗浄液は、オゾンなどの機能水であっても良い。ノズル５７Ａはカップ５２の周壁の上部に装着されており、その角度や吐出流速等は基板Ｗの表面中心付近に洗浄液が供給されるように調整されている。この洗浄液供給部５７は制御部６０に電気的に接続されており、その駆動が制御部６０により制御される。尚、洗浄液供給部５７は、洗浄液を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）等を備えている。

溶媒供給部５８は、テーブル５３上の基板Ｗの表面に対して斜め方向から揮発性溶媒を吐出するノズル５８Ａを有しており、このノズル５８Ａからテーブル５３上の基板Ｗの表面に揮発性溶媒、例えばＩＰＡを供給する。この溶媒供給部５８は、洗浄液供給部５７によって供給された洗浄液で洗浄された基板Ｗの表面に揮発性溶媒を供給し、基板Ｗの表面の洗浄液を揮発性溶媒に置換する。ノズル５８Ａはカップ５２の周壁の上部に装着されており、その角度や吐出流速等は基板Ｗの表面中心付近に揮発性溶媒が供給されるように調整されている。この溶媒供給部５８は制御部６０に電気的に接続されており、その駆動が制御部６０により制御される。尚、溶媒供給部５８は、揮発性溶媒を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）等を備えている。

ここで、揮発性溶媒としては、ＩＰＡ以外にも、例えば、エタノール等の１価のアルコール類、また、ジエチルエーテルやエチルメチルエーテル等のエーテル類、更に、炭酸エチレン等を用いることが可能である。尚、揮発性溶媒は、水に可溶であることが好ましい。

ここで、溶媒供給部５８は磁場形成手段１００を付帯的に有している。磁場形成手段１００は、洗浄液供給部５７が供給した洗浄液と溶媒供給部５８が供給した揮発性溶媒が併存している基板Ｗの表面に磁場をかけ、この磁場のモーゼ効果を利用して、基板Ｗの表面の洗浄液を揮発性溶媒と攪拌混合し、該洗浄液の該揮発性溶媒への置換を促進する。ここで、モーゼ効果とは、図１０に示す如く、基板Ｗの表面の水に上磁石１０１（Ｎ極）と下磁石１０２（Ｓ極）の間で生ずる強い磁力線をかけると、水が反磁性の物質のため、磁場の強いところから弱いところに逃げて、その水面が凹む現象を言う。尚、図１０において、上磁石１０１をＳ極、下磁石１０２をＮ極としても良い。

磁場形成手段１００は、テーブル５３に保持されている基板Ｗの表面側と裏面側の２位置のそれぞれに配置されて一対をなす上磁石１０１と下磁石１０２からなる。

上磁石１０１は、図２、図３に示す如く、処理ボックス５１の天井面に設けた昇降部１０１Ａにより昇降可能に吊り下げられた一本棒状（図３（Ｂ））又は十字棒状（図３（Ｃ））をなし、基板Ｗの表面から離間する待機位置（図２の１点鎖線位置）と、基板Ｗの表面に近接する作業位置（図２の実線位置）とに選択的に位置付けられるように昇降せしめられる。

下磁石１０２は、図２、図３（Ａ）に示す如く、テーブル５３の上面に固定され、該テーブル５３とともに回転する円盤状をなす。

磁場形成手段１００は、上磁石１０１を作業位置に位置付けることにて、上磁石１０１と下磁石１０２の間で生ずる磁力線を密にして磁場を強め、基板Ｗの表面の洗浄液と揮発性溶媒との攪拌混合効率を高める。即ち、基板Ｗがテーブル５３上にセットされ、上磁石１０１と下磁石１０２の間の磁場に基板Ｗが位置付けられると、基板Ｗにおける上磁石１０１に対向する領域においては、基板Ｗの表面のパターン間にある水の水面がモーゼ効果によって凹む。このとき、基板Ｗにおける上磁石１０１に対向していない領域においては、基板Ｗの表面のパターン間の水にモーゼ効果が及ばないため、その水面を凹ませる力が作用しない。従って、テーブル５３と一体で基板Ｗを回転させるようにすることで、回転する基板Ｗの表面のパターン間の水には磁場による力がかかったり、かからなかったりするため、そのパターン間の水はそれらの力の変動に伴なって振動するように攪拌され、揮発性溶媒との混合に至る。

制御部６０は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラム等を記憶する記憶部とを備えている。この制御部６０は、基板処理情報や各種プログラムに基づいて回転機構５４や溶媒吸引排出部５５、薬液供給部５６、洗浄液供給部５７、溶媒供給部５８、磁場形成手段１００等を制御し、回転中のテーブル５３上の基板Ｗの表面に対し、薬液供給部５６による薬液の供給、洗浄液供給部５７による洗浄液の供給、溶媒供給部５８による揮発性溶媒の供給等の制御を行なう。

基板乾燥室７０は、図５に示す如く、処理室となる処理ボックス７１と、その処理ボックス７１内に設けられたカップ７２と、そのカップ７２内で基板Ｗを水平状態で支持するテーブル７３と、そのテーブル７３を水平面内で回転させる回転機構７４と、ガスを供給するガス供給部７５と、揮発性溶媒が供給された基板Ｗの表面を加熱する加熱手段７６と、加熱手段７６によって加熱された基板Ｗの表面を乾燥するための吸引乾燥手段７７と、各部を制御する制御部８０とを備えている。

処理ボックス７１、カップ７２、テーブル７３、回転機構７４は、基板洗浄室５０における処理ボックス５１、カップ５２、テーブル５３、回転機構５４と同様である。尚、図５において、７１Ａは基板出し入れ口、７１Ｂはシャッタ、７３Ａはピン等の支持部材を示す。

ガス供給部７５は、テーブル７３上の基板Ｗの表面に対して斜め方向からガスを吐出するノズル７５Ａを有しており、このノズル７５Ａからテーブル７３上の基板Ｗの表面にガス、例えば窒素ガスを供給し、処理ボックス７１内で基板Ｗの表面上の空間を窒素ガス雰囲気にする。ノズル７５Ａはカップ７２の周壁の上部に装着されており、その角度や吐出流速等は基板Ｗの表面中心付近にガスが供給されるように調整されている。このガス供給部７５は制御部８０に電気的に接続されており、その駆動が制御部８０により制御される。尚、ガス供給部７５は、ガスを貯留するタンクや供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）等を備えている。

ここで、供給するガスとしては、窒素ガス以外の不活性ガス、例えばアルゴンガスや二酸化炭素ガス、ヘリウムガス等を用いることが可能である。この不活性ガスが基板Ｗの表面に供給されるため、基板Ｗの表面上の酸素を除去し、ウォーターマーク（水シミ）の生成を防ぐことが可能となる。尚、供給するガスは、加熱されたガスとすると好ましい。

加熱手段７６は、複数のランプ７６Ａを有しており、テーブル７３の上方に設けられ、各ランプ７６Ａの点灯によりテーブル７３上の基板Ｗの表面に光を照射する。この加熱手段７６は移動機構７６Ｂにより上下方向（昇降方向）に移動可能に構成されており、カップ７２に近接した照射位置（図５中の実線で示すように、基板Ｗの表面に近接した位置）とカップ７２から所定距離だけ離間した待機位置（図５中の一点鎖線で示すように、基板Ｗの表面から離間した位置）とに移動する。基板乾燥室７０のテーブル７３に基板Ｗがセットされるとき、加熱手段７６を待機位置に位置付けておくことで、加熱手段７６が基板Ｗの搬入の邪魔になることが回避される。加熱手段７６は、ランプ点灯後下降、下降後ランプ点灯のどちらでも良い。この加熱手段７６は制御部８０に電気的に接続されており、その駆動が制御部８０により制御される。

ここで、加熱手段７６としては、例えば直管タイプのランプ７６Ａを複数本並列に設けたものや電球タイプのランプ７６Ａを複数個アレイ状に設けたものを用いることが可能である。また、ランプ７６Ａとしては、例えばハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ等を用いることが可能である。

加熱手段７６を用いた基板Ｗの加熱工程では、その加熱手段７６による加熱によって、図９（Ａ）に示すように、基板Ｗの表面上のパターンＰに接触している揮発性溶媒の液体Ａ１が他の部分の揮発性溶媒の液体Ａ１よりも早く気化を始める。つまり、基板Ｗの表面に供給された揮発性溶媒の液体Ａ１のうち、基板Ｗの表面に接触している部分のみが気相になるように急速加熱される。これにより、基板Ｗの表面上のパターンＰの周囲には、揮発性溶媒の液体Ａ１の気化（沸騰）によりガスの層（気泡の集合）、即ち、揮発性溶媒の気層Ａ２が薄膜のように形成される。このため、隣り合うパターンＰの間の揮発性溶媒の液体Ａ１はその気層Ａ２によって基板Ｗの表面に押し出されながら自らの表面張力で多数の液玉になる。尚、図９（Ｂ)は液体が乾燥していく過程で基板表面の各部の乾燥速度に不均一を生じ、一部のパターンＰ間に液体Ａ１が残ったとき、その部分の液体Ａ１の表面張力によってパターンが倒壊する現象を示す。

吸引乾燥手段７７は、基板洗浄室５０における前述の溶媒吸引排出部５５と実質的に同様であり、テーブル７３の周囲に向けて環状に開口する溶媒吸引口７７Ａをテーブル７３に保持された基板Ｗの周囲に位置付ける作業位置に設定されて機能する。溶媒吸引口５５Ａは、回転する基板Ｗ上から飛散した揮発性溶媒を吸引して受け取る。この吸引乾燥手段７７は制御部８０に電気的に接続されており、その駆動が制御部８０により制御される。尚、溶媒吸引口７７Ａには、揮発性溶媒の液玉を吸引するためのバキュームポンプ（図示せず）、及び吸引して受け取った揮発性溶媒の液玉を排出するための排出管（図示せず）が接続されている。

制御部８０は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラム等を記憶する記憶部とを備えている。この制御部８０は、基板処理情報や各種プログラムに基づいて回転機構７４やガス供給部７５、加熱手段７６、吸引乾燥手段７７等を制御し、回転中のテーブル７３上の基板Ｗの表面に対し、ガス供給部７５によるガスの供給、加熱手段７６による加熱、吸引乾燥手段７７による吸引等の制御を行なう。

以下、基板処理装置１０による基板Ｗの洗浄及び乾燥処理手順について説明する。
(1)搬送ロボット１１が基板給排部２０の基板収納カセット２１から基板保管用バッファ部３０のイン専用バッファ３１に供給した基板Ｗを搬送ロボット１２により取り出し、この基板Ｗを基板処理室４０における基板洗浄室５０のテーブル５３上にセットした状態で、基板洗浄室５０の制御部６０は回転機構５４を制御し、テーブル５３を所定の回転数で回転させ、次いで、溶媒吸引排出部５５を待機位置に位置付けた状態で、薬液供給部５６を制御し、回転するテーブル５３上の基板Ｗの表面にノズル５６Ａから薬液、即ちＡＰＭを所定時間供給する。薬液としてのＡＰＭは、ノズル５６Ａから、回転するテーブル５３上の基板Ｗの中央に向けて吐出され、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの表面全体に広がっていく。これにより、テーブル５３上の基板Ｗの表面はＡＰＭにより覆われて処理されることになる。

尚、制御部６０はテーブル５３を上述(1)から後述(3)まで継続して回転させる。このとき、テーブル５３の回転数や所定時間等の処理条件は予め設定されているが、操作者によって任意に変更可能である。

(2)次に、制御部６０は、薬液の供給を停止されてから、洗浄液供給部５７を制御し、回転するテーブル５３上の基板Ｗの表面にノズル５７Ａから洗浄液、即ち超純水を所定時間供給する。洗浄液としての超純水は、ノズル５７Ａから、回転するテーブル５３上の基板Ｗの中央に向けて吐出され、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの表面全体に広がっていく。これにより、テーブル５３上の基板Ｗの表面は超純水により覆われて洗浄されることになる。

(3)次に、制御部６０は、洗浄液供給部５７による洗浄液の供給を停止されてから、溶媒吸引排出部５５を作業位置に位置付け、溶媒供給部５８を制御し、回転するテーブル５３上の基板Ｗの表面にノズル５８Ａから揮発性溶媒、即ちＩＰＡを所定時間供給する。揮発性溶媒としてのＩＰＡは、ノズル５８Ａから、回転するテーブル５３上の基板Ｗの中央に向けて吐出され、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの表面全体に広がっていく。このとき、回転する基板Ｗ上から飛散するＩＰＡは溶媒吸引排出部５５に吸引される。これにより、テーブル５３上の基板Ｗの表面は超純水からＩＰＡに置換されることになる。尚、このときのテーブル５３、即ち基板Ｗの回転数は、基板Ｗの表面が露出しない程度に、揮発性溶媒の膜が基板Ｗの表面上で薄膜となるように設定されている。

また、溶媒供給部５８のノズル５８Ａから吐出されるＩＰＡの温度はその沸点未満とされ、ＩＰＡを確実に液体の状態として基板Ｗの表面に供給するものとすることにより、基板Ｗの表面の全域において超純水が確実にＩＰＡに均等に置換されるようにする。本例において、基板Ｗに対してＩＰＡは、液体の状態で連続的に供給される。

ここで、制御部６０は、溶媒供給部５８のノズル５８Ａから基板Ｗの表面にＩＰＡの吐出を開始させた後、磁場形成手段１００の上磁石１０１を作業位置に位置付け、上磁石１０１と下磁石１０２の間に生ずる磁場を基板Ｗの表面にかける。これにより、洗浄液供給部５７により先に供給済の基板Ｗの表面の洗浄液が、磁場形成手段１００によるモーゼ効果によって下記i〜iiiの如くに揮発性溶媒と攪拌混合し、洗浄液の揮発性溶媒への置換が促進される（図４）。図４において、Ａは水、Ｂは水とＩＰＡの混合液を示す。

尚、基板洗浄室５０のテーブル５３に基板Ｗがセットされるとき、磁場形成手段１００の上磁石１０１を待機位置に位置付けておくことで、上磁石１０１が基板Ｗの搬入の邪魔にならず、更に上磁石１０１に薬液が付着するのを防止できる。また、上磁石１０１を作業位置に位置付けるタイミングは、溶媒供給部５８のノズル５８Ａから基板Ｗの表面にＩＰＡの吐出が開始される前であっても良い。

i. 溶媒供給部５８によるＩＰＡの供給当初、基板Ｗのパターン間隙の内部には水が付着し、その上部に供給されたＩＰＡは水と混合せずに分離している（図４（Ａ))。

ii. 磁場形成手段１００の上磁石１０１と下磁石１０２が形成する磁場によるモーゼ効果によって、基板Ｗの表面上の水が前述の如くに振動するように攪拌され、これによって水がＩＰＡと徐々に混合し始め（図４（Ｂ))、ひいては基板Ｗのパターン間隙の内部の全域に付着していた水の全体がＩＰＡと混合するに至る（図４（Ｃ))。

iii. 磁場形成手段１００による上述(ii)の磁場の形成下で、テーブル５３の回転により基板Ｗの表面の液体を遠心力で振り切って除去しつつ、溶媒供給部５８により新たなＩＰＡが供給し続けられる。これにより、上述(ii)で基板Ｗのパターン間隙の内部の全域に渡った水とＩＰＡの混合液は、新たなＩＰＡの供給によってそのＩＰＡ濃度が次第に高められるものになり、ひいては基板Ｗの表面の全域が確実にＩＰＡに置換されるものになる（図４（Ｄ))。

制御部６０は、ＩＰＡの供給が終了した後、磁場形成手段１００の上磁石１０１を待機位置に位置付ける。これにより、磁場形成手段１００の上磁石１０１が下記(4)の基板Ｗの取り出しの邪魔にならない。尚、ＩＰＡの置換処理の終期で、まだＩＰＡが基板Ｗに対して供給されている最中に、上磁石１０１を待機位置に位置付けるようにしても良い。こうすれば、ＩＰＡの置換処理終了時には、すでに上磁石１０１は待機位置まで移動しているので、上磁石１０１の移動に伴う待ち時間なく基板Ｗの取出しを行なうことができ、作業効率が良い。

(4)次に、制御部６０は、基板洗浄室５０のテーブル５３の回転を停止させ、回転停止されたテーブル５３上の基板Ｗを搬送ロボット１２が基板洗浄室５０より取り出し、この基板Ｗを基板処理室４０における基板乾燥室７０のテーブル７３上にセットする。基板乾燥室７０の制御部８０は、ガス供給部７５を制御し、回転するテーブル７３上の基板Ｗの表面にノズル７５Ａからガス、即ち窒素ガスを所定時間供給する。窒素ガスは、ノズル７５Ａから、テーブル７３上の基板Ｗの全域に向けて吐出される。これにより、テーブル７３上の基板Ｗを包む空間は窒素雰囲気となる。この空間を窒素雰囲気にすることで、酸素濃度を減少させて、基板Ｗの表面におけるウォーターマークの発生を抑止することができる。

尚、制御部８０は、テーブル７３を上述(4)から後述(6)まで継続して回転させる。このとき、テーブル７３の回転数や所定時間等の処理条件を予め設定されているが、操作者によって任意に変更可能である。

(5)次に、制御部８０は、加熱手段７６を制御し、今まで待機位置にあった加熱手段７６を照射位置に位置付け、加熱手段７６の各ランプ７６Ａを点灯して、回転するテーブル７３上の基板Ｗを所定時間加熱する。このとき、加熱手段７６は、基板Ｗの温度が10秒で100度以上になることを可能にする加熱を行なうことができる。これにより、基板Ｗの表面上のパターンＰに接触している揮発性溶媒の液体Ａ１を瞬時に気化させ、基板Ｗの表面上における他の部分の揮発性溶媒の液体Ａ１を直ちに液玉化させることが可能となる。

ここで、加熱手段７６による加熱乾燥では、基板ＷのパターンＰに接触している揮発性溶媒たるＩＰＡを瞬時に気化させるため、数秒で数百度の高温まで基板Ｗを加熱することが重要である。またＩＰＡは加熱せず、基板Ｗだけを加熱することも必要である。このためには、波長500〜3000nmにピーク強度を有するランプ７６Ａを用いることが望ましい。また、確実な乾燥のためには、基板Ｗの最終温度（加熱による到達する最終温度）は、処理液や溶媒の大気圧における沸点よりも20℃以上高めの加熱温度であることが望ましく、加えて、最終温度に達する時間が10秒以内、例えば、数10msec〜数秒の範囲内であることが望ましい。

(6)加熱手段７６による加熱作用で基板Ｗの表面に生成されたＩＰＡの液玉は、基板Ｗの回転による遠心力で外周に飛ばされ、吸引乾燥手段７７に到達する。このとき溶媒吸引口７７Ａには吸引力が付与されているから、吸引乾燥手段７７に到達したＩＰＡの液玉は、溶媒吸引口７７Ａを経由して吸引され除去される。これにより乾燥が終了する。従って、本実施例では、回転テーブル７３、回転機構７４、吸引乾燥手段７７らは、加熱手段７６による加熱作用で基板の表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板の表面を乾燥する、乾燥手段を構成する。

(7)次に、制御部８０は、テーブル７３の回転を停止させ、回転停止されたテーブル７３上にて乾燥済となっている基板Ｗを搬送ロボット１２が基板乾燥室７０より取り出し、この基板Ｗを基板保管用バッファ部３０のアウト専用バッファ３２に投入する。尚、前述したように、アウト専用バッファ３２の内部に冷却手段が設けられている場合は、この冷却手段によって基板Ｗは強制的に冷却される。

尚、上述(7)の基板Ｗの取り出し前に、制御部８０は、加熱手段７６のランプ７６Ａを消灯させ、かつ待機位置に位置付ける。これにより、基板Ｗの取り出し時に加熱手段７６が邪魔にならない。

(8)搬送ロボット１１は、基板Ｗを基板保管用バッファ部３０のアウト専用バッファ３２から取り出し、基板給排部２０の基板収納カセット２１に排出する。

従って、基板処理装置１０にあっては、基板処理室４０が基板洗浄室５０と基板乾燥室７０を有するとともに、基板洗浄室５０と基板乾燥室７０の間に基板搬送手段としての搬送ロボット１２を設けた。これにより、基板洗浄室５０では、基板Ｗの表面に洗浄液を供給する工程と、洗浄液が供給された基板Ｗの表面に揮発性溶媒を供給し、磁場形成手段１００により基板Ｗの表面の洗浄液の揮発性溶媒への置換を促進する工程とが行なわれ、基板洗浄室５０で揮発性溶媒が供給された基板Ｗは搬送ロボット１２により基板乾燥室７０に搬送される。そして、基板乾燥室７０では、基板洗浄室５０で揮発性溶媒が供給された基板Ｗを加熱する工程と、基板Ｗの加熱によって基板Ｗの表面に生成された揮発性溶媒の液玉を除去し、基板Ｗの表面を乾燥する工程とが行なわれる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
洗浄液供給部５７により基板Ｗの表面に洗浄液を供給した後に、この基板Ｗの表面に溶媒供給部５８によってＩＰＡを供給したとき、磁場形成手段１００を用いて洗浄液とＩＰＡが併存している基板Ｗの表面に磁場をかけ、基板Ｗの表面の洗浄液を揮発性溶媒と攪拌混合した。このモーゼ効果による洗浄液と揮発性溶媒の攪拌混合は、基板Ｗのパターン間隙の内部の全域にくまなく及び、基板Ｗのパターン間隙の内部の全域に浸入していた水の全体をＩＰＡに良く混合し得るものになる。これにより、基板Ｗのパターン間隙に存在する洗浄液を表面張力の低いＩＰＡに確実に置換し、基板Ｗの乾燥時のパターン倒壊を有効に防止できる。

磁場形成手段１００によるモーゼ効果により、比較的少量の揮発性溶媒の供給で、基板Ｗの表面の洗浄液を効率良く揮発性溶媒に置換でき、揮発性溶媒の使用量を低減できる。また、揮発性溶媒を基板Ｗのパターン間隙に効率良く送り込ませることができ、洗浄置換工程の実行時間を短縮できる。これによって、基板Ｗの生産性を向上できる。

磁場形成手段１００が基板Ｗの表面側と裏面側の２位置のそれぞれに配置されて一対をなす上磁石１０１と下磁石１０２からなるものとすることにより、上磁石１０１と下磁石１０２の間に生ずる磁力線を密にし、基板Ｗの表面に強い磁場をかけることができ、基板Ｗの表面の洗浄液と揮発性溶媒の攪拌混合効率を向上できる。

図７は、図２の溶媒供給部５８に付帯させた磁場形成手段１００を磁場形成手段２００に変えた変形例を示すものである。磁場形成手段２００は、テーブル５３に保持されている基板Ｗの表面側と裏面側のそれぞれに配置されて一対をなす上磁石２１０と下磁石２２０からなる。

上磁石２１０は、図７、図８に示す如く、スイングアーム２１２と、このスイングアーム２１２を昇降かつ揺動させる昇降揺動部２１１を有する。昇降揺動部２１１は処理ボックス５１の天井面に設けられ、平面視でテーブル５３に保持されている基板Ｗの外方には、スイングアーム２１２を昇降かつ揺動させる揺動軸２１１Ａを配置している。昇降揺動部２１１は、揺動軸２１１Ａの下端部に固定支持したスイングアーム２１２を、基板Ｗの表面から離間する待機位置（図７の１点鎖線位置）と、基板Ｗの表面に近接する作業位置（図７の実線位置）とに選択的に位置付けるように昇降せしめられるとともに、スイングアーム２１２をその基板Ｗの表面に対して相対的に水平揺動可能にしている。

また、上磁石２１０は、スイングアーム２１２の両側部の全長に沿って設けられる棒状磁石２１３を備えるとともに、中央部の長手方向複数位置のそれぞれに溶媒供給部５８のノズル５８Ａに代わり得る、溶媒供給部２１４のノズル２１４Ａを備える。尚、磁場形成手段２００が適用される基板洗浄室５０にあっては、溶媒供給部５８のノズル５８Ａを溶媒供給部２１４のノズル２１４Ａと併せ備えるようにしても良いし、溶媒供給部５８のノズル５８Ａを撤去することもできる。

下磁石２２０は、テーブル５３の上面に固定され、該テーブル５３とともに回転する円盤状をなす。

磁場形成手段２００は、上磁石２１０を作業位置に位置付ける状態で水平方向に揺動（往復揺動も含む。）させ、溶媒供給部２１４のノズル２１４Ａから基板Ｗの表面にＩＰＡを吐出するとともに、上磁石２１０と下磁石２２０の間に生ずる磁場を基板Ｗの表面にかける。これにより、洗浄液供給部５７により先に供給済の基板Ｗの表面の洗浄液が、磁場形成手段１００におけると同様のモーゼ効果の利用によって揮発性溶媒と攪拌混合され、洗浄液の揮発性溶媒への置換が促進される。

本実施例の磁場形成手段２００によれば、磁場形成手段１００による前述した作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。即ち、磁場形成手段２００は、下磁石２２０を回転させることに加え、上磁石２１０が水平揺動しつつ磁場を形成するから、基板Ｗの表面に及ぶ磁場をダイナミックに変化させるものになり、基板Ｗの表面の洗浄液を揮発性溶媒に一層良く攪拌して混合するものになる。

また、磁場形成手段２００は、上磁石２１０のスイングアーム２１２に磁石２１３と溶媒供給部２１４を備え、基板Ｗの表面の各部に対する揮発性溶媒の供給と磁場の形成を同時に行なうことで、基板Ｗの表面の各部における、洗浄液と揮発性溶媒との攪拌混合程度の均等を図りながら、置換を促進することができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、磁場形成手段１００、２００を構成する磁石は、ネオジウム磁石等の永久磁石、電磁石、超電導磁石の何れでも良い。電磁石ならば、基板Ｗの表面の各部（基板Ｗの表面の中心部、外周部等）のそれぞれに及ぼす磁場の強さを調整し、基板Ｗの表面における、洗浄液と揮発性溶媒の置換性が劣る部分（例えば基板Ｗの外周部）には、より強い磁場をかけるようにし、これによって基板Ｗの表面の各部における、洗浄液と揮発性溶媒の攪拌混合程度の均等を図ることができる。磁場の強度は、上磁石１０１、２１０の下降位置、つまり基板表面との間隔を変えることで変えても良い。上磁石１０１、２１０を基板表面に近付ければ磁場の強度は強くなり、遠ざければ弱くなる。

また、磁場形成手段２００は、例えば、基板Ｗの表面における、洗浄液と揮発性溶媒の置換性が劣る部分にスイングアーム２１２が対向しているときには、スイングアーム２１２の揺動速度を相対的に遅くする、というように、スイングアーム２１２の揺動速度を変えるようにしても良い。

また、磁場形成手段１００、２００の上磁石と下磁石が電磁石からなるとき、電磁石の給電方向を経時的に正逆反転し、基板Ｗの表面の洗浄液と揮発性溶媒に付与する磁力線の向きを経時的に上下反転すると、基板の表面のパターン間の水に加わる磁場の力が変動し、そのパターン間の水はそれらの力の変動によって振動するように攪拌され、結果として洗浄液と揮発性溶媒の攪拌混合効率を一層向上することができる。

ガス供給部７５による窒素ガス等の不活性ガスの供給動作は、基板Ｗが基板乾燥室７０にセットされた後に開始されるようにしたが、セットされる前から供給が開始されるようにしても良い。

各実施例において、加熱手段７６による基板Ｗの加熱は、処理ボックス７１内を減圧した状態で行なうようにしても良い。処理ボックス７１内におけるＩＰＡなど揮発性溶媒の沸点が下がり、大気圧下に比べて低い温度で沸騰するので、基板に与える熱ダメージを軽減することができる。

各実施例において、基板Ｗに対する洗浄液の供給が停止してからＩＰＡなどの揮発性溶媒の供給を開始したが、洗浄液による洗浄の終期で、まだ洗浄液が基板Ｗに対して供給されているときから揮発性溶媒の供給を開始させるようにしても良い。

また、基板ＷにＩＰＡ等の揮発性溶媒を供給するに先立ち、処理ボックス５１内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気にするようにしても良い。

本発明によれば、基板表面の洗浄液を揮発性溶媒に確実に置換して基板乾燥時のパターン倒壊を有効に防止することができる。

１０ 基板処理装置
５０ 基板洗浄室
５７ 洗浄液供給部
５８ 溶媒供給部
７０ 基板乾燥室
７６ 加熱手段
７７ 吸引乾燥手段（乾燥手段）
１００ 磁場形成手段
１０１ 上磁石
１０２ 下磁石
２００ 磁場形成手段
２１０ 上磁石
２１２ スイングアーム
２１４ 溶媒供給部
２１４Ａ ノズル
２２０ 下磁石
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 基板を保持するテーブルと、
   前記テーブルに保持された前記基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
   前記洗浄液が供給された前記基板の表面に揮発性溶媒を供給し、前記基板の表面の前記洗浄液を前記揮発性溶媒に置換する溶媒供給部とを有してなる基板処理装置であって、
   前記洗浄液と前記揮発性溶媒が併存している前記基板の表面側に配置された上磁石と前記基板の裏面側に配置された下磁石を備える磁場形成手段を有し、
   前記上磁石及び前記下磁石は、異なる磁極が対向して一対をなし、
   前記下磁石は、前記テーブルの上面に配置され、
   前記下磁石は、平面視したときに、前記基板の表面側に配置された前記上記磁石と対向する領域と、前記上磁石と対向しない領域を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記上磁石が前記基板の表面に対して相対移動するアームに設けられ、このアームには前記揮発性溶媒の供給ノズルが備えられ、前記基板の表面に対する前記揮発性溶媒の供給は、前記上磁石が前記下磁石と対向する位置に位置づけるとともに行われる請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記揮発性溶媒が供給された前記基板の表面を加熱し、加熱作用で前記基板の表面に生成された前記揮発性溶媒の液玉を除去し、前記基板の表面を乾燥する加熱乾燥手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 基板をテーブルに保持する工程と、
   前記テーブルに保持された前記基板の表面に洗浄液を供給する工程と、
   前記洗浄液が供給された前記基板の表面に揮発性溶媒を供給し、前記基板の表面の前記洗浄液を前記揮発性溶媒に置換する工程とを有してなる基板処理方法であって、
   前記基板の表面側に配置された上磁石と前記基板の裏面側に配置された下磁石を備えた磁場形成手段を有し、
   前記上磁石及び前記下磁石は、異なる磁極が対向して一対をなし、
   前記下磁石は、前記テーブルの上面に配置され、前記下磁石は、平面視したときに、前記基板の表面側に配置された前記上磁石と対向する領域と、前記上磁石と対向しない領域を有し、
   前記基板を保持した前記テーブルを回転させるとともに、前記磁場形成手段を用いて前記洗浄液と前記揮発性溶媒が併存している前記基板の表面の前記洗浄液の前記揮発性溶媒への置換を促進する基板処理方法。
5. 前記上磁石が前記基板の表面に対して相対移動するアームに設けられ、このアームには前記揮発性溶媒の供給ノズルが備えられ、前記基板の表面に対する前記揮発性溶媒の供給は、前記上磁石が前記下磁石と対向する位置に位置づけるとともに行なう請求項４に記載の基板処理方法。
6. 前記揮発性溶媒が供給された前記基板の表面を加熱し、加熱作用で前記基板の表面に生成された前記揮発性溶媒の液玉を除去し、前記基板の表面を乾燥する加熱乾燥する工程をさらに有することを特徴とする請求項４又は５に記載の基板処理方法。

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