JP7143465B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板を処理液で処理した後に乾燥させる技術に関する。

半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ等の基板の表面にノズルから薬液を供給することにより基板にウエットエッチング、薬液洗浄等の液処理を施す工程が含まれる。薬液が供給された後に、基板にはリンス液例えばＤＩＷ（純水）が供給され、その後基板が乾燥させられる。

特許文献１には、ＤＩＷで濡れている基板の表面の中心部に高揮発性かつ低表面張力の液体であるＩＰＡを供給し、その後、ＩＰＡの供給位置を基板の中心部から周縁部に向けて移動させてゆき、これにより乾燥界面（ＩＰＡが乾燥して無くなった乾燥領域と、ＩＰＡの液膜が存在する非乾燥領域との界面を意味する）を徐々に基板の周縁部に向けて拡げてゆきながら、基板の表面を乾燥させることが記載されている。このような方法で乾燥を行うことにより、乾燥工程におけるパーティクルの発生、パターンの倒壊等の不具合が生じることを防止することができる。また、特許文献１には、ＩＰＡの供給と同時に基板表面の乾燥領域に窒素ガスを供給することが記載されている。窒素ガスが乾燥界面よりやや半径方向内側の位置に吹き付けられるように、窒素ガスの供給位置が基板の中心部から周縁部に向けて移動させられる。このように窒素ガスを供給することにより、乾燥が促進されかつ均一化される。

しかし、近年の高集積化や高アスペクト比化が進んだ半導体装置の製造においては、上述した方法をもってしてもパターン倒壊が発生するようになってきている。パターン倒壊を回避するための乾燥方法として、昇華乾燥、超臨界乾燥などがあるが、これらの乾燥方法は高コストである。また、近年では、ＩＰＡ残渣等の欠陥に対する基準がより厳しくなってきており、上述した方法では基準を満たさない場合もある。

特開２００７－０３６１８０号公報

本発明は、乾燥界面における乾燥条件の最適化をしつつ、基板表面において液膜が壊れることを防止することができる基板の乾燥技術を提供するものである。

本発明の一実施形態によれば、基板を処理液によって処理する処理工程と、
回転する前記基板に前記処理液よりも揮発性が高い第１乾燥液を供給して液膜を形成した後に、前記基板上における前記基板の回転中心から前記第１乾燥液の供給位置までの距離が次第に大きくなるように前記第１乾燥液の前記供給位置を移動させ、これによって乾燥領域を同心円状に拡げてゆきながら前記基板を乾燥させる乾燥工程と、を備え、前記乾燥工程は、前記第１乾燥液を前記基板に供給しながら、前記処理液よりも揮発性が高い第２乾燥液を前記基板に供給することおよび乾燥ガスを前記基板に供給することを含み、このとき、平面視で前記基板上における前記第１乾燥液の供給位置と前記第２乾燥液の供給位置とが互いに異なり、前記基板上における前記乾燥ガスの供給位置は前記乾燥領域内にあり、前記乾燥工程において、前記第１乾燥液は第１乾燥液ノズル移動機構により移動させられる第１乾燥液ノズルから供給され、前記第２乾燥液は第２乾燥液ノズル移動機構により移動させられる第２乾燥液ノズルから供給され、前記乾燥ガスはガスノズル移動機構により移動させられるガスノズルから供給され、前記第１乾燥液ノズル、前記第２乾燥液ノズルおよび前記ガスノズルは、前記基板の回転中心から離れるように互いに別々の方向に移動する、基板処理方法が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、基板処理装置であって、基板を水平に保持するための基板保持部と、前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、前記基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する処理液ノズルと、前記基板を乾燥させるための第１乾燥液を供給する第１乾燥液ノズルと、前記基板を乾燥させるための第２乾燥液を供給する第２乾燥液ノズルと、前記基板を乾燥させるための乾燥ガスを供給するガスノズルと、前記第１乾燥液ノズルに前記第１乾燥液を供給する第１乾燥液供給機構と、前記第２乾燥液ノズルに前記第２乾燥液を供給する第２乾燥液供給機構と、前記ガスノズルに前記乾燥ガスを供給するガス供給機構と、平面視で前記第１乾燥液ノズルが第１方向に基板の中心から離れてゆくように、前記第１乾燥液ノズルを水平方向に移動させることができるように構成された第１乾燥液ノズル移動機構と、平面視で前記第２乾燥液ノズルが前記第１方向とは異なる第２方向に基板の中心から離れてゆくように、前記第２乾燥液ノズルを水平方向に移動させることができるように構成された第２乾燥液ノズル移動機構と、平面視で前記ガスノズルが前記第１方向および第２方向とは異なる第３方向に基板の中心から離れてゆくように、前記ガスノズルを水平方向に移動させることができるように構成されたガスノズル移動機構と、前記第１乾燥液供給機構、前記第２乾燥液供給機構、前記ガス供給機構、前記第１乾燥液ノズル移動機構、前記第２乾燥液ノズル移動機構および前記ガスノズル移動機構を制御して、上記の基板処理方法を実行させる制御部と、を備えた基板処理装置が提供される。

上記の実施形態によれば、第２乾燥液ノズルから乾燥液を供給することにより、基板の周縁部で乾燥液の液膜が壊れることを防止することができる。このため、第１乾燥液ノズルからの乾燥液の供給条件の、乾燥界面付近の乾燥液の状態の最適化のみを考慮して決定することができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す平面図である。 前記基板処理システムに含まれる処理ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 図２に示した処理ユニットの内部の平面図である。 乾燥工程について説明する概略図である。 ウエハ表面の乾燥界面付近の状態について説明する概略図である。

以下に添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウエハ（以下ウエハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。
そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。

処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

図３に示すように、処理ユニット１６は、ウエハＷに薬液としてのＤＨＦ（希フッ酸）を供給する薬液ノズル４１と、ウエハＷにリンス液としてのＤＩＷ（純水）を供給するリンスノズル４２と、ウエハＷに乾燥液としてのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を供給する第１乾燥液ノズル４３と、ウエハＷに乾燥液としてのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を供給する第２乾燥液ノズル４４と、ウエハＷに乾燥ガスとして不活性ガスここでは窒素ガスを供給するガスノズル４５とを備えている。これらのノズル４１～４５は、図２において処理流体供給部４０として概略的に示されていたものである。

薬液ノズル４１、リンスノズル４２及び第１乾燥液ノズル４３は第１ノズルアーム４６に取り付けられている。第１ノズルアーム４６は、昇降回転機構４６Ａにより昇降可能かつ鉛直軸線周りに旋回可能である。第１ノズルアーム４６は、薬液ノズル４１、リンスノズル４２及び第１乾燥液ノズル４３を、ウエハＷの上方を矢印Ｍ１に示すように移動させることができる。第２乾燥液ノズル４４は、昇降回転機構４７Ａにより昇降可能かつ鉛直軸線周りに旋回可能な第２ノズルアーム４７に取り付けられており、ウエハＷの上方を矢印Ｍ２に沿って移動することができる。ガスノズル４５は、昇降回転機構４８Ａにより昇降可能かつ鉛直軸線周りに旋回可能な第３ノズルアーム４８に取り付けられており、ウエハＷの上方を矢印Ｍ３に沿って移動することができる。

第１乾燥液ノズル４３は、斜め下方に向けて乾燥液を吐出することができるように、第１ノズルアーム４６に取り付けられている。詳細には、真上から第１乾燥液ノズル４３を見たときに、第１乾燥液ノズル４３からウエハＷの回転方向（図３の矢印Ｒ）に沿うような方向（図３の矢印Ｄ１）に乾燥液が吐出されるようになっている。このように第１乾燥液ノズル４３を設けることにより、第１乾燥液ノズル４３から吐出された乾燥液がウエハＷの表面に衝突したときに、液跳ねが生じることを抑制することができる。

第２乾燥液ノズル４４は、斜め下方に向けて乾燥液を吐出することができるように、第２ノズルアーム４７に取り付けられている。詳細には、真上から第２乾燥液ノズル４４を見たときに、第２乾燥液ノズル４４からウエハＷの回転方向（図３の矢印Ｒ）に沿うような方向（図３の矢印Ｄ２）に乾燥液が吐出されるようになっている。このように第２乾燥液ノズル４４を設けることにより、第２乾燥液ノズル４４から吐出された乾燥液がウエハＷの表面のＩＰＡの液膜（第１乾燥液ノズル４３から吐出されたＩＰＡに由来する）に衝突したときに、液跳ねが生じることを抑制することができる。

薬液ノズル４１及びリンスノズル４２は、第１乾燥液ノズル４３と同様の向きに液を吐出することができるように、第１ノズルアーム４６に取り付けられている。薬液ノズル４１及びリンスノズル４２は、鉛直方向下方に液を吐出することができるように、第１ノズルアーム４６に取り付けられていてもよい。

ガスノズル４５は、斜め下方に向けて乾燥ガスを吐出することができるように、第３ノズルアーム４８に取り付けられている。詳細には、真上からガスノズル４５を見たときに、ガスノズル４５からウエハＷの半径方向に沿うような方向（図３の矢印Ｄ３）に乾燥ガスが吐出されるようになっている。このようにガスノズル４５を設けることにより、ウエハＷに形成された乾燥コアを効率良く拡げることができる。

薬液ノズル４１には薬液供給機構７１が接続され、リンスノズル４２にはリンス液供給機構７２が接続され、第１乾燥液ノズル４３には第１乾燥液供給機構７３が接続され、第２乾燥液ノズル４４には第２乾燥液供給機構７４が接続され、ガスノズル４５にはガス供給機構７５が接続されている。詳細な図示は省略するが、各供給機構（７１～７５）は、処理流体（薬液、リンス液、乾燥液、乾燥ガス）の供給源（タンク、工場用力等）と、各供給源とそれに対応するノズル（４１～４５）を接続する管路と、各管路に介設された開閉弁及び流量調整弁等の流量制御機器とを備えており、制御された流量で各ノズル（４１～４５）に処理流体を供給することができる。

本実施形態において乾燥液として用いられるＩＰＡは、リンス液を構成するＤＩＷと混和性があるのでＤＩＷを容易に置換することができ、ＤＩＷより揮発性が高いため容易に乾燥させることができるので、乾燥液として好適に用いることができる。さらに、ＩＰＡはＤＩＷより表面張力が低いため、高アスペクト比の微細パターンの倒壊を抑制することもできる。乾燥液はＩＰＡに限定されるものではなく、上記の特徴を有する他の有機溶剤例えばＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を乾燥液として用いることもできる。

本実施形態において乾燥ガスとして用いられる窒素ガスは、低酸素濃度、低湿度であり、ウエハ表面にウオーターマーク等の欠陥が発生することを防止する上で効果的である。
乾燥ガスとして、他の不活性ガス例えばアルゴンガスを用いることもできる。

次に、上記の基板液処理装置の動作について説明する。なお、下記の動作は、制御装置４の記憶部１９に記録されたプログラムを実行することによって制御部１８が発生する制御信号によって制御される。

まず、チャンバ２０の一側壁に設けられたシャッタ２３（図３）が開けられて、図示しない搬送アーム（図１の基板搬送装置１７のアーム）に保持されたウエハＷが、搬入出口２４を通ってチャンバ２０内に搬入される。次に、ウエハＷが、搬送アームから基板保持機構３０の保持部３１（図３ではその一部がウエハＷの周囲に見える）に渡され、保持部３１により水平に保持される。

［薬液処理工程］
次に、第１ノズルアーム４６により、薬液ノズル４１がウエハＷの中心部の真上の位置に移動する。また、基板保持機構３０の駆動部３３により、ウエハＷを保持した保持部３１が回転駆動され、これによりウエハＷが鉛直軸線周りに回転する。この状態で、薬液供給機構７１により薬液ノズル４１に供給されたＤＨＦが、薬液ノズル４１からウエハＷの表面の中心部に供給される。供給されたＤＨＦは、ウエハＷの表面を遠心力により周縁部に向かって広がりながら流れ、これによりウエハＷの表面にＤＨＦの液膜が形成された状態でウエハＷに薬液処理が施される。ウエハＷは、後述の乾燥工程が完了するまでの間、継続的に回転させられる。

［リンス処理工程］
薬液処理を所定時間行った後、薬液ノズル４１からのＤＨＦ液の供給を停止し、これとほぼ同時に、リンス液供給機構７２によりリンスノズル４２に供給されたＤＩＷが、リンスノズル４２からウエハＷの表面の中心部に供給される。供給されたＤＩＷは、ウエハＷの表面を遠心力により周縁部に向かって広がりながら流れ、これによりウエハＷの表面にＤＩＷの液膜が形成された状態でウエハＷにリンス処理が施される。

［乾燥工程］
次に、乾燥工程について説明する。なお、今後の説明の便宜のため、図４に示すように、第１及び第２乾燥液ノズル４３，４４から吐出されたＩＰＡのウエハＷ表面への着液点Ｐ１，Ｐ２（これはこれらのノズルの吐出口の軸線とウエハＷ表面との交点と実質的に一致する）の位置、またはこれら着液点Ｐ１，Ｐ２のウエハＷの回転中心Ｏからの距離Ｒ１，Ｒ２を、第１及び第２乾燥液ノズル４３，４４の位置を示す指標として用いることもある。また、ガスノズル４５から吐出されるガスの主流が衝突するウエハＷの表面上の位置であるガス衝突点Ｐｇ（これはガスノズル４５の吐出口の軸線とウエハＷの表面との交点と実質的に一致する）、またはガス衝突点ＰｇのウエハＷの回転中心Ｏからの距離Ｒｇを、ガスノズル４５の位置を示す指標として用いることとする。

リンス処理を所定時間行った後、リンスノズル４２からのＤＩＷの吐出を停止し、これとほぼ同時に、第１乾燥液供給機構７３により第１乾燥液ノズル４３に供給されたＩＰＡが、第１乾燥液ノズル４３からウエハＷの表面の中心部に供給される（このときの距離Ｒ１はほぼゼロである）。供給されたＩＰＡは、ウエハＷの表面を遠心力により周縁部に向かって広がりながら流れ、これによりウエハＷの表面にあったＤＩＷがＩＰＡに置換され、ウエハＷの表面がＩＰＡの液膜で覆われる。

また、第１乾燥液ノズル４３からのＩＰＡの供給が開始されると同時に、あるいは供給が開始された後の適当なタイミングで、予めウエハＷの上方の供給位置に待機していた第２乾燥液ノズル４４に第２乾燥液供給機構７４からＩＰＡが供給され、第２乾燥液ノズル４４からＩＰＡがウエハＷの表面の中心部よりも半径方向外側の位置（Ｐ２）に向けて吐出される（このとき距離Ｒ２＞距離Ｒ１である）。第２乾燥液ノズル４４から供給されたＩＰＡは、第１乾燥液ノズル４３から供給された後にウエハＷの表面に液膜を形成しているＩＰＡの流れと合流する。これにより、これによりウエハＷの表面のうちの第２乾燥液ノズル４４からのＩＰＡの着液点（Ｐ２）よりも半径方向外側の領域に、より厚いＩＰＡの液膜が形成される。

ウエハＷの表面にあったＤＩＷがＩＰＡに置換され、ウエハＷの表面がＩＰＡの液膜で覆われた後、第１乾燥液ノズル４３を移動させ、第１乾燥液ノズル４３をからの乾燥液の着液点（Ｐ１）を半径方向外側に移動させてゆく。第１乾燥液ノズル４３が移動を開始し着液点（Ｐ１）がウエハの中心（回転中心）Ｏを離れたら、ガスノズル４５をウエハの中心部の真上の近傍に移動させ、ガスノズル４５からウエハＷの中心部に向けて窒素ガスを吐出する（このとき距離Ｒ１＞距離Ｒｇである）。これにより、ウエハＷの表面の中心部に円形の乾燥コアＤＣが形成される。乾燥コアＤＣは、ガスノズル４５からウエハＷの中心部に向けて窒素ガスを吐出しなくてもＩＰＡに作用する遠心力により形成されるので、乾燥コアが形成されてから、ウエハＷ表面の乾燥コアＤＣ内にガスノズル４５から窒素ガスを供給してもよい。

以下、本明細書において、乾燥コアＤＣ（ＩＰＡが既に除去された乾燥領域）と、その外側のＩＰＡ液膜が存在している領域との間の境界を、「乾燥界面」と呼ぶこととし、この乾燥界面は図４において参照符号Ｂで示される。

乾燥コアＤＣが形成された後、第１乾燥液ノズル４３及びガスノズル４５を半径方向外側に移動させてゆくことにより、乾燥コアが同心円状に半径方向外側に広がってゆき、最終的にはウエハＷの表面の全域が乾燥する。ガスノズル４５からのガスのガス衝突点Ｐｇの位置が乾燥界面Ｂよりもやや半径方向内側に存在するように、ガスノズル４５を移動させることが好ましい。なお、距離Ｒ１－距離Ｒｇの値が一定となるように第１乾燥液ノズル４３及びガスノズル４５を半径方向外側に移動させてゆくことができる。

第１乾燥液ノズル４３及びガスノズル４５を半径方向外側に移動させてゆくと同時に、第２乾燥液ノズル４４も半径方向外側に移動させてゆく。このとき、ガスノズル４５がウエハＷの周縁の真上に到達するまでの間（つまりＲｇがウエハＷの半径と等しくなるまでの間）、距離Ｒ２＞距離Ｒ１＞距離Ｒｇの関係が維持される。なお、このとき距離Ｒ２－距離Ｒ１の値を一定に維持ながら、第１乾燥液ノズル４３及び第２乾燥液ノズル４４を半径方向外側に移動させてもよい。

次に、乾燥コアを拡げてゆく時における第１乾燥液ノズル４３、第２乾燥液ノズル４４及びガスノズル４５の作用について詳細に説明する。

図５は、乾燥界面Ｂ付近の状況を示している。図４の左側が乾燥コアＤＣが形成されているウエハＷの中心側であり、右側がウエハＷの周縁側である。領域ＩはＩＰＡの液膜が非常に薄くなっており、この領域ＩにおけるＩＰＡの薄膜は境界層とみなすことができ、ＩＰＡはその粘性によりウエハＷに引っ張られるのでウエハＷに対する相対速度は非常に低くなる。従って、領域ＩにあるＩＰＡは、遠心力により外側に移動することによってではなく、蒸発によって消滅する。一方、領域IIでは液膜の厚さが比較的大きいため、領域IIの液膜の上部にあるＩＰＡは遠心力によりウエハＷに対して比較的高速で周縁側に移動し、領域IIの液膜の下部にあるＩＰＡは、次の時点に、領域Ｉとなる。上述したように、領域Ｉ内においてはウエハＷの表面の薄膜を形成するＩＰＡがウエハＷ表面に対する相対速度が非常に低い状態で蒸発するため、ＩＰＡの蒸発に付随して生じる乾燥不良（ＩＰＡ残渣の発生、不均一乾燥）は、領域Ｉ内で発生する。このような乾燥不良を防止するには、領域Ｉ内のＩＰＡ薄膜の膜厚を均一化し、かつ、蒸発速度を大きくすることが好ましい、ということが発明者の研究によりわかっている。

領域Ｉ内のＩＰＡ薄膜の膜厚を均一化し、かつ、蒸発速度を速くするためには、第１乾燥液ノズル４３から吐出されるＩＰＡの流量を小さくし、このＩＰＡの温度を沸点未満、例えば約７０℃まで高くすることがよい。第１乾燥液ノズル４３から吐出されるＩＰＡの流量を大きくすると、乾燥界面Ｂ付近におけるＩＰＡの液膜の膜厚が不均一となり乾燥ムラが生じやすいため、ＩＰＡの流量は液膜形成に支障の無い範囲でなるべく小さくすることが好ましい。また、ＩＰＡの温度を高くすると、ＩＰＡの蒸発速度が速くなるだけでなく、ＩＰＡの表面張力が低下するのでパターン倒壊抑制の観点からも好ましい。

第１乾燥液ノズル４３から吐出されるＩＰＡの温度を高くするために、第１乾燥液供給機構７３にＩＰＡの加熱手段を設けることができる。加熱手段としては、ＩＰＡ供給源としてのタンクに設けたヒータ、あるいは、ＩＰＡ管路に設けられたインラインヒータ等が例示される。加熱手段については図示していない。

一方で、第１乾燥液ノズル４３から吐出されるＩＰＡの流量を小さくしたり、温度を高くしたりすると、第１乾燥液ノズル４３からのＩＰＡの着液点Ｐ１より半径方向外側の全領域でＩＰＡの液膜が維持できないおそれがある。すなわち、ウエハＷの周縁部でＩＰＡの液膜が壊れて、ウエハＷの表面が露出し、乾燥欠陥が生じるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、第２乾燥液ノズル４４が、第１乾燥液ノズル４３からのＩＰＡのウエハ上への着液点Ｐ１よりも半径方向外側の着液点Ｐ２にＩＰＡを供給する。これにより、着液点Ｐ２より半径方向外側の領域（破線の円より外側の領域）におけるＩＰＡの液膜を厚くして、ウエハＷの周縁部でＩＰＡの液膜が壊れることを防止する。従って、第１乾燥液ノズル４３からのＩＰＡの供給は、着液点Ｐ１から着液点Ｐ２までに至るリング状の領域（乾燥界面Ｂから破線の円までのリング状領域）内においてＩＰＡの液膜が壊れることを防止できる限りにおいて、任意の条件で行うことができる。つまり、第１乾燥液ノズル４３から供給されるＩＰＡの流量及び温度を、領域Ｉ内のＩＰＡ薄膜の膜厚の最適化及び均一化に適した値に設定することができる。

第２乾燥液ノズル４４から供給されるＩＰＡの温度は、第１乾燥液ノズル４３から供給されるＩＰＡの温度よりも低いこと（例えば常温であること）が好ましい。こうすることにより、第２乾燥液ノズル４４からのＩＰＡの着液点Ｐ２より半径方向外側の領域におけるＩＰＡの温度を下げ、ＩＰＡの蒸発を抑制することができる。このため、ウエハＷの周縁部でＩＰＡの液膜が壊れることをより確実に防止することができる。また、第２乾燥液ノズル４４から供給されるＩＰＡの流量を小さくすることもでき、ＩＰＡの使用量の削減を図ることができる。

好適な一実施形態においては、第１乾燥液ノズル４３から供給されるＩＰＡは相対的に高温かつ小流量であり、第２乾燥液ノズル４４から供給されるＩＰＡは相対的に低温かつ大流量である。第１乾燥液ノズル４３から供給されるＩＰＡの流量及び温度を領域Ｉ内で好適な乾燥が行われるような値に実験により定め、次いで、第１乾燥液ノズル４３から供給されるＩＰＡの流量及び温度の条件の下で、ウエハＷの周縁部でＩＰＡの液膜が壊れないように第２乾燥液ノズル４４から供給されるＩＰＡの流量及び温度を実験により定めればよい。

第１乾燥液ノズル４３から供給されるＩＰＡの流量は、このＩＰＡの供給位置（着液点Ｐ１）がウエハＷの周縁部に近づくに従って増加させることが好ましい。前述した領域Ｉはリング状の領域であり、周縁部に近づくに従って領域Ｉの面積は大きくなる。このため、単位面積当たりのＩＰＡの供給量をそろえるために、ＩＰＡの供給量を増加させるのがよい。

上記実施形態によれば、乾燥液（ＩＰＡ）を供給するために２つの乾燥液ノズル（第１乾燥液ノズル４３及び第２乾燥液ノズル４４）を設け、ウエハＷ上において、ウエハＷの回転中心Ｏから第２乾燥液ノズル４４からの乾燥液の着液点Ｐ２（供給位置）までの距離Ｒ２を、ウエハＷの回転中心Ｏから第１乾燥液ノズル４３からの乾燥液の着液点Ｐ１（供給位置）までの距離Ｒ１より大きくしている。第２乾燥液ノズル４４から適切な条件で乾燥液を供給することにより、ウエハＷ周縁部において液膜が壊れることを防止することができるため、第１乾燥液ノズル４３からの乾燥液の供給条件を最適な乾燥界面の形成のみを考慮して決定することができる。このため、乾燥欠陥の発生を容易に防止することができる。

第１乾燥液ノズル４３の移動速度は一定でもよいし、第１乾燥液ノズル４３の半径方向位置（あるいは距離Ｒ１）に応じて変化させてもよい。第２乾燥液ノズル４４の移動速度は一定でもよいし、第２乾燥液ノズル４４の半径方向位置（あるいは距離Ｒ２）に応じて変化させてもよい。第２乾燥液ノズル４４から供給されるＩＰＡの流量は一定でもよいし、第２乾燥液ノズル４４の半径方向位置（あるいは距離Ｒ２）に応じて変化させてもよい。ガスノズル４５の移動速度は一定でもよいし、ガスノズル４５の半径方向位置（あるいは距離Ｒｇ）に応じて変化させてもよい。ガスノズル４５から供給される窒素ガスの流量は一定でもよいし、ガスノズル４５の半径方向位置（あるいは距離Ｒｇ）に応じて変化させてもよい。第１乾燥液ノズル４３、第２乾燥液ノズル４４及びガスノズル４５の位置関係（例えば値Ｒ２－Ｒ１，値Ｒ１－Ｒｇ等）は一定でもよいし、変化させてもよい。

上記実施形態においては、第１乾燥液ノズル４３から供給される乾燥液（第１乾燥液）及び第２乾燥液ノズル４４から供給される乾燥液（第２乾燥液）はともにＩＰＡであったが、これには限定されず、第１乾燥液と第２乾燥液は異なっていてもよい。この場合、ＨＦＯ及びＨＦＥはＩＰＡよりも低粘度かつ低表面張力であるため、パターン倒壊防止のため第１乾燥液として用いるのがよい。一方、ＨＦＯ及びＨＦＥはＩＰＡより高価であるため、単に液膜維持のために供給される第２乾燥液としてはＩＰＡを用いるのがよい。

なお、乾燥コアＤＣは、ガスノズル４５からの窒素ガスの吐出がされなくても、ＩＰＡに作用する遠心力及びＩＰＡの自然乾燥により生じうる。また、乾燥コアＤＣは、ガスノズル４５か吐出される窒素ガスによりＩＰＡの液膜を押し広げてゆかなくても、ＩＰＡの液膜に作用する遠心力のみによっても広がってゆく。従って、窒素ガスの供給は行わなくてもよく、この場合、ガスノズル４５を省略することができる。しかしながら、窒素ガスの供給を行った方が、乾燥コアの形成促進及び乾燥コアの拡張促進の観点から好ましい。

また、被処理基板は、半導体ウエハＷに限定されるものではなく、ガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。

Ｗ 基板（ウエハ）
４ 制御装置
３１ 基板保持部（保持部）
３３ 回転機構（駆動部）
４２ 処理液ノズル（リンスノズル）
４３ 第１乾燥液ノズル
４４ 第２乾燥液ノズル
４５ ガスノズル
７２ 処理液供給機構（リンス液供給機構）
７３ 第１乾燥液供給機構
７４ 第２乾燥液供給機構
７５ ガス供給機構
４６～４８，４６Ａ～４８Ａ ノズル移動機構（ノズルアーム、昇降回転機構）
Ｐ１ 第１乾燥液の供給位置（着液点）
Ｐ２ 第２乾燥液の供給位置（着液点）
Ｏ 基板の回転中心
Ｒ１ ＯからＰ１までの距離
Ｒ２ ＯからＰ２までの距離
ＤＣ 乾燥領域（乾燥コア）

Claims (12)

1. 基板を処理液によって処理する処理工程と、
   回転する前記基板に前記処理液よりも揮発性が高い第１乾燥液を供給して液膜を形成した後に、前記基板上における前記基板の回転中心から前記第１乾燥液の供給位置までの距離が次第に大きくなるように前記第１乾燥液の前記供給位置を移動させ、これによって乾燥領域を同心円状に拡げてゆきながら前記基板を乾燥させる乾燥工程と、
   を備え、
   前記乾燥工程は、前記第１乾燥液を前記基板に供給しながら、前記処理液よりも揮発性が高い第２乾燥液を前記基板に供給することおよび乾燥ガスを前記基板に供給することを含み、このとき、平面視で前記基板上における前記第１乾燥液の供給位置と前記第２乾燥液の供給位置とが互いに異なり、前記基板上における前記乾燥ガスの供給位置は前記乾燥領域内にあり、
   前記乾燥工程において、前記第１乾燥液は第１乾燥液ノズル移動機構により移動させられる第１乾燥液ノズルから供給され、前記第２乾燥液は第２乾燥液ノズル移動機構により移動させられる第２乾燥液ノズルから供給され、前記乾燥ガスはガスノズル移動機構により移動させられるガスノズルから供給され、前記第１乾燥液ノズル、前記第２乾燥液ノズルおよび前記ガスノズルは、前記基板の回転中心から離れるように互いに別々の方向に移動し、
   前記乾燥工程において、前記基板上における前記基板の回転中心から前記第２乾燥液の供給位置までの距離が前記基板の回転中心から前記第１乾燥液の供給位置までの距離よりも大きく、かつ、前記基板上における前記基板の回転中心から前記第１乾燥液の供給位置までの距離が前記基板の回転中心から前記乾燥ガスの供給位置までの距離よりも大きいという条件が維持されるように前記第１乾燥液、前記第２乾燥液および前記乾燥ガスの供給位置を移動させる、基板処理方法。
2. 前記乾燥工程において、前記基板上における前記基板の回転中心から前記第２乾燥液の供給位置までの距離と、前記基板の回転中心から前記第１乾燥液の供給位置までの距離との差が変化する、請求項１記載の基板処理方法。
3. 前記乾燥工程において、前記基板上における前記基板の回転中心から前記第２乾燥液の供給位置までの距離と、前記基板の回転中心から前記第１乾燥液の供給位置までの距離との差が一定である、請求項１記載の基板処理方法。
4. 前記乾燥工程において、前記乾燥ガスが前記乾燥領域とその外側の非乾燥領域との間の界面の近傍に向けて供給されるよう、前記乾燥ガスの供給位置を移動させてゆく、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記第１乾燥液と前記第２乾燥液は同じ成分を有する液である、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
6. 前記第１乾燥液及び前記第２乾燥液はＩＰＡ（イソプロピルアルコール）である、請求項５記載の基板処理方法。
7. 前記第１乾燥液と前記第２乾燥液は異なる成分を有する液である、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
8. 前記第１乾燥液を前記基板に供給しながら前記第２乾燥液を前記基板に供給するときにおける前記第１乾燥液の温度は、前記第２乾燥液の温度よりも高い、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
9. 前記第１乾燥液を前記基板に供給しながら前記第２乾燥液を前記基板に供給するときにおける前記第２乾燥液の流量は、前記第１乾燥液の流量よりも大きい、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
10. 前記基板上における前記基板の回転中心から前記第１乾燥液の供給位置までの距離が大きくなるに伴い前記第１乾燥液の流量を大きくする、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
11. 前記第１乾燥液を前記基板に供給しながら前記第２乾燥液を前記基板に供給するときにおいて、前記第１乾燥液の温度は前記第２乾燥液の温度よりも高く、前記第２乾燥液の流量は前記第１乾燥液の流量よりも大きい、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
12. 基板処理装置であって、
    基板を水平に保持するための基板保持部と、
    前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
    前記基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する処理液ノズルと、
    前記基板を乾燥させるための第１乾燥液を供給する第１乾燥液ノズルと、
    前記基板を乾燥させるための第２乾燥液を供給する第２乾燥液ノズルと、
    前記基板を乾燥させるための乾燥ガスを供給するガスノズルと、
    前記第１乾燥液ノズルに前記第１乾燥液を供給する第１乾燥液供給機構と、
    前記第２乾燥液ノズルに前記第２乾燥液を供給する第２乾燥液供給機構と、
    前記ガスノズルに前記乾燥ガスを供給するガス供給機構と、
    平面視で前記第１乾燥液ノズルが第１方向に基板の中心から離れてゆくように、前記第１乾燥液ノズルを水平方向に移動させることができるように構成された第１乾燥液ノズル移動機構と、
    平面視で前記第２乾燥液ノズルが前記第１方向とは異なる第２方向に基板の中心から離れてゆくように、前記第２乾燥液ノズルを水平方向に移動させることができるように構成された第２乾燥液ノズル移動機構と、
    平面視で前記ガスノズルが前記第１方向および第２方向とは異なる第３方向に基板の中心から離れてゆくように、前記ガスノズルを水平方向に移動させることができるように構成されたガスノズル移動機構と、
    前記第１乾燥液供給機構、前記第２乾燥液供給機構、前記ガス供給機構、前記第１乾燥液ノズル移動機構、前記第２乾燥液ノズル移動機構および前記ガスノズル移動機構を制御して、請求項１から１１のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法を実行させる制御部と、
    を備えた基板処理装置。

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