JP6585243B2

JP6585243B2 - 基板処理装置及び基板処理方法

Info

Publication number: JP6585243B2
Application number: JP2018142888A
Authority: JP
Inventors: 松下　淳; 淳松下; 裕次長嶋; 林　航之介; 航之介林; 邦浩宮崎
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2034-07-09
Also published as: JP2018164118A

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水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、洗浄水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水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水を表面張力の低い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、基板表面の洗浄水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、
基板の表面に洗浄水を供給する洗浄水供給部と、
前記洗浄水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水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、
水分除去手段を有してなり、
前記水分除去手段は、前記溶媒供給部によって前記基板の表面に前記揮発性溶媒が供給されるときに、前記基板の表面の前記洗浄水の、前記揮発性溶媒への置換を促進する水分除去剤を前記基板の表面に供給し、
前記水分除去剤は、前記基板の表面の前記洗浄水と反応して加水分解する物質であり、かつ、前記加水分解による分解生成物が前記揮発性溶媒に混和または溶解する物質であることを特徴とする。

本発明に係る基板処理方法は、
基板の表面に洗浄水を供給する工程と、
前記洗浄水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水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、
前記基板の表面に前記揮発性溶媒が供給されるときに、前記基板の表面の前記洗浄水と反応して加水分解する物質であり、かつ、前記加水分解による分解生成物が前記揮発性溶媒に混和または溶解する物質である水分除去剤を前記基板の表面に供給し、前記基板の表面の前記洗浄水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。

本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、基板表面の洗浄水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は基板表面における洗浄水の置換状況を示す模式図である。図４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５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６は水分除去手段の変形例を示す模式図である。図７は水分除去手段の変形例を示す模式図である。図８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。

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５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の表面に洗浄水を供給する洗浄水供給部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、洗浄水を受け取る。尚、カップ５２の底部には、受け取った薬液、洗浄水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。

洗浄水供給部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水を吐出するノズル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の表面に洗浄水、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、オゾン水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水が供給されるように調整されている。この洗浄水供給部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、洗浄水供給部５７は、洗浄水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、洗浄水供給部５７によって供給された洗浄水で洗浄された基板Ｗの表面に揮発性溶媒を供給し、基板Ｗの表面の洗浄水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。

尚、溶媒供給部５８は、図２に示す溶媒供給タンク１０１を有し、例えば、ＩＰＡが流量調整弁１０２、流量計１０３を介して溶媒供給タンク１０１に投入される。溶媒供給タンク１０１に貯留されたＩＰＡは、溶媒供給管路１０４に設けたポンプ１０５の駆動により、フィルタ１０６、流量調整弁１０７、流量計１０８を介して溶媒供給部５８のノズル５８Ａから基板Ｗの表面に吐出される。尚、１０９は、ＩＰＡがノズル５８Ａから吐出されないときのリターン弁である。制御部６０は、流量調整弁１０２、ポンプ１０５、流量調整弁１０７等を制御し、適時に、適量のＩＰＡをノズル５８Ａから吐出させる。

ここで、溶媒供給部５８は、水分除去手段１１０を付帯的に有している。水分除去手段１１０は、溶媒供給部５８によって基板Ｗの表面に揮発性溶媒が供給されるときに、該基板Ｗの表面に水分除去剤を供給し、該基板Ｗの表面の洗浄水の該揮発性溶媒への置換を促進する。

水分除去手段１１０が供給する水分除去剤は、水と反応して加水分解する物質、例えば、リン酸トリエチル、リン酸トリメチルを採用できる。水分除去手段１１０によって水分除去剤が後述する供給経路により基板Ｗの表面に供給されたとき、図３に示す如く、水分除去剤は、基板ＷのパターンＰ同士の間隙の内部に付着している水、及び基板Ｗの周辺に存在している処理ボックス５１内の雰囲気（大気）中の水蒸気と反応して加水分解し、分解生成物を生成する。これによって、例えば、リン酸トリエチル、リン酸トリメチル等の水分除去剤は、それらの水、水蒸気を除去しつつ、酸性リン酸エステル、アルコール等の分解生成物を生成する。酸性リン酸エステル、アルコール等の水分除去剤の分解生成物はＩＰＡ等の揮発性溶媒に混和又は溶解し易い。

従って、洗浄水供給部５７により基板Ｗの表面に供給された水は、溶媒供給部５８が供給するＩＰＡと攪拌混合されつつ、テーブル５３の回転の遠心力で振り切り除去されるとともに、水分除去手段１１０が供給する水分除去剤の上述の加水分解に費やされて除去され、結果として基板Ｗの表面の全域を確実に、水よりも表面張力が低いＩＰＡ（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解したＩＰＡ）に置換するものになる。

本実施例において、水分除去手段１１０は、図２に示す如く、水分除去剤（Ｒ）を溶媒供給タンク１０１内の揮発性溶媒に添加する。水分除去剤は、流量調整弁１１１、流量計１１２を介して溶媒供給タンク１０１に投入され、溶媒供給タンク１０１においてＩＰＡとよく混和され、ポンプ１０５によりＩＰＡとともに溶媒供給管路１０４を通ってノズル５８Ａから基板Ｗの表面に吐出される。この水分除去手段１１０は、流量調整弁１１１等が制御部６０に電気的に接続され、その駆動が制御部６０により制御される。水分除去剤Ｒと揮発性溶媒とを溶媒供給タンク１０１において十分に混和させるため、流量調整弁１０７は閉じ、リターン弁１０９は開けた状態で、ポンプ１０５を起動し、タンク溶媒供給１０１内の混合液を循環させるようにすると良い。

水分除去手段１１０が投入する水分除去剤は、溶媒供給タンク１０１内でＩＰＡと良く混和し、ＩＰＡとともに基板Ｗの表面の各部に行き渡ることになるから、基板Ｗの表面の全域を効率良くＩＰＡ（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解したＩＰＡ）に置換可能にする。

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、洗浄水供給部５７、溶媒供給部５８、水分除去手段１１０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、洗浄水供給部５７による洗浄水の供給、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４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４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。乾燥空気でも良い。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４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４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８（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８（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７７Ａ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、洗浄水供給部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から洗浄水、即ち超純水を所定時間供給する。洗浄水としての超純水は、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、洗浄水供給部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。溶媒供給部５８によるＩＰＡの供給が所定時間経過した時点で、溶媒供給部５８によるＩＰＡの供給が停止され、テーブル５３による基板Ｗの回転が停止される。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が基板Ｗの表面にＩＰＡを吐出するときに、水分除去手段１１０を用いて前述の如くに該基板Ｗの表面に水分除去剤を供給し、該基板Ｗの表面の洗浄水のＩＰＡ（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解したＩＰＡ）への置換を促進する。

(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、回転機構７４を制御してテーブル７３を回転させるとともに、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（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解した液体）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（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解した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（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解した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。次いで、回転テーブル７３の回転が停止され、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。

尚、前述(４)でガス供給部７５によって所定時間供給するとした窒素ガスは、前述(５)の加熱手段７６の各ランプ７６Ａによる加熱処理の開始とともに供給を停止させるようにしても良く、又は前述(６)の乾燥処理を終了した基板Ｗが前述(７)で基板乾燥室７０から取出されたときに供給を停止させるようにしても良い。

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の表面に洗浄水を供給する工程と、洗浄水が供給された基板Ｗの表面に揮発性溶媒を供給し、水分除去手段１１０を用いて基板Ｗの表面の洗浄水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。
洗浄水供給部５７により基板Ｗの表面に洗浄水を供給した後に、基板Ｗの表面に溶媒供給部５８がＩＰＡを供給したときに、水分除去手段１１０がそのＩＰＡに混和して供給した水分除去剤が基板Ｗのパターン間隙の内部に付着している水、及び基板Ｗの周辺に存在している処理ボックス５１内の雰囲気（大気）中の水蒸気と反応して加水分解し、それらの水、水蒸気を除去する。これにより、基板Ｗの表面、特にパターン間隙に付着している洗浄水の残存量を低減し、ひいてはこの洗浄水を表面張力の低いＩＰＡ（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解したＩＰＡ）へと確実に置換し、基板Ｗの乾燥時のパターン倒壊を有効に防止できる。

水分除去手段１１０による洗浄水の除去効果により、比較的少量の揮発性溶媒の供給で、基板Ｗの表面の洗浄水を効率良く揮発性溶媒に置換でき、揮発性溶媒の消費量を低減できる。また、水分除去剤の使用によって洗浄水の残存量が少なくなった基板Ｗのパターン間隙に揮発性溶媒をスムースに送り込ませることができ、溶媒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。

水分除去手段１１０が投入する水分除去剤は、溶媒供給タンク１０１内でＩＰＡと良く混和し、ＩＰＡとともに基板Ｗの表面の各部に行き渡ることから、基板Ｗの表面の全域を効率良くＩＰＡ（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解したＩＰＡ）に置換できる。

図６は、図１〜図５の実施例において、溶媒供給部５８に付帯させた水分除去手段１１０の変形例としての水分除去手段１２０を示すものである。水分除去手段１２０は、水分除去剤（Ｒ）を溶媒供給部５８の溶媒供給管路１０４内の揮発性溶媒に添加する。水分除去剤は、流量調整弁１２１、流量計１２２、フィルタ１２３を介して溶媒供給管路１０４に投入され、溶媒供給管路１０４においてポンプ１０５により圧送されてくるＩＰＡの流れ中に積極的に取り込まれて混和され、ＩＰＡとともにノズル５８Ａから基板Ｗの表面に吐出される。この水分除去手段１２０は、流量調整弁１２１等が制御部６０に電気的に接続され、その駆動が制御部６０により制御される。

水分除去手段１２０が投入する水分除去剤は、溶媒供給管路１０４内を圧送されてくるＩＰＡの流れ中に積極的に混和し、ＩＰＡとともに基板Ｗの表面の各部に行き渡ることから、基板Ｗの表面の全域を効率良くＩＰＡ（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解したＩＰＡ）に置換できる。

図７は、溶媒供給部５８に付帯させた水分除去手段１１０の変形例としての水分除去手段１３０を示すものである。水分除去手段１３０は、流量調整弁１３１、流量計１３２、フィルタ１３３を介して水分除去剤をテーブル５３上の基板Ｗの表面に吐出するノズル１３０Ａを有する。水分除去手段１３０は、水分除去剤（Ｒ）を溶媒供給タンク１０１に連通する溶媒供給管路１０４に通すことなく直に基板Ｗの表面に供給し、溶媒供給部５８のノズル５８Ａが吐出した揮発性溶媒に添加され得るようにしたものである。ノズル１３０Ａは処理ボックス５１の天井下に設置され、その設置角度や吐出流速等は、基板Ｗの表面中心付近に水分除去剤が供給されるように調整されている。この水分除去手段１３０は、流量調整弁１３１等が制御部６０に直接的に接続され、その駆動が制御部６０により制御される。

ノズル１３０Ａから水分除去剤の供給が開始されるタイミングは、ノズル５８Ａから揮発性溶媒の供給が開始されるタイミングと同じでも良いが、ノズル５８Ａから揮発性溶媒の供給が開始されるタイミングより早くても良いし、遅くても良い。また、ノズル１３０Ａから水分除去剤の供給を停止させるタイミングは、ノズル５８Ａから揮発性溶媒の供給を停止させるタイミングと同じでも良いで、それより早くても良い。

水分除去手段１３０が投入する水分除去剤は、基板Ｗの表面上で、溶媒供給部５８が供給したＩＰＡと直ちに混和し、ＩＰＡとともに基板Ｗの表面の各部に行き渡ることから、基板Ｗの表面の全域を効率良くＩＰＡ（水分除去剤の分解生成物が混和又は溶解したＩＰＡ）に置換できる。

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。

ガス供給部７５による窒素ガス等の不活性ガスや乾燥空気の供給動作は、基板Ｗが供給位置に位置付けられた後に開始されるようにしたが、位置付けられる前から供給が開始されるようにしても良い。

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。

実施例において、基板Ｗに対する洗浄水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、洗浄水による洗浄の終期で、まだ洗浄水が基板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。

本発明によれば、基板表面の洗浄水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洗浄水供給部
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）
１０１溶媒供給タンク
１０４溶媒供給管路
１１０、１２０、１３０水分除去手段
Ｗ基板

Claims

基板の表面に洗浄水を供給する洗浄水供給部と、
前記洗浄水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水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、
水分除去手段を有してなり、
前記水分除去手段は、前記溶媒供給部によって前記基板の表面に前記揮発性溶媒が供給されるときに、前記基板の表面の前記洗浄水の、前記揮発性溶媒への置換を促進する水分除去剤を前記基板の表面に供給し、
前記水分除去剤は、前記基板の表面の前記洗浄水と反応して加水分解する物質であり、かつ、前記加水分解による分解生成物が前記揮発性溶媒に混和または溶解する物質である基板処理装置。
前記基板を支持するテーブルと、
前記テーブルを回転させる回転機構と、
前記回転機構と前記溶媒供給部と前記水分除去手段を制御する制御部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
回転する前記基板に対して、前記溶媒供給部と前記水分除去手段を制御して前記揮発性溶媒と前記水分除去剤を供給し、
前記基板の回転中は、前記基板の表面に前記揮発性溶媒の膜が形成されて前記基板の表面が露出しない程度に回転機構を制御する請求項１に記載の基板処理装置。
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有してなる請求項１又は２に記載の基板処理装置。
前記水分除去手段が、溶媒供給タンク内の揮発性溶媒に前記水分除去剤を添加する請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
前記水分除去手段が、溶媒供給タンク内の揮発性溶媒を圧送する溶媒供給管路内の揮発性溶媒に前記水分除去剤を添加する請求項１〜３のいずれに記載の基板処理装置。
前記水分除去手段が、前記水分除去剤を、溶媒供給タンクに連通する溶媒供給管路に通すことなく、前記基板の表面に供給する請求項１〜３のいずれに記載の基板処理装置。
基板の表面に洗浄水を供給する工程と、
前記洗浄水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水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、
前記基板の表面に前記揮発性溶媒が供給されるときに、前記基板の表面の前記洗浄水と反応して加水分解する物質であり、かつ、前記加水分解による分解生成物が前記揮発性溶媒に混和または溶解する物質である水分除去剤を前記基板の表面に供給し、前記基板の表面の前記洗浄水の前記揮発性溶媒への置換を促進する基板処理方法。
前記置換する工程では、前記基板を回転させ、回転する前記基板に対して前記揮発性溶媒と前記水分除去剤が供給され、前記基板の回転中は、前記基板の表面に前記揮発性溶媒の膜が形成されて前記基板の表面が露出しないことを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
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工程を有してなる請求項７又は８に記載の基板処理方法。