JPWO2020116164A1 - 基板処理方法、および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

基板の凹凸パターンが形成された上面に乾燥液を供給することにより、前記乾燥液を含む液膜を形成する工程と、前記基板の上面を、前記乾燥液の液膜から露出する工程とを有し、前記露出する工程は、前記乾燥液の液膜の水平方向に隣り合う第１領域と第２領域との間で、表面張力差を発生する工程と、前記表面張力差によって、前記第１領域から前記第２領域に、前記乾燥液を排出する工程とを有する、基板処理方法。

Description

本開示は、基板処理方法、および基板処理装置に関する。
特許文献１に記載の液処理システムは、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理装置と、液処理装置を制御する制御部とを備える。液処理装置は、基板を保持する基板保持部と、基板保持部によって保持された基板の表面に揮発性流体を供給する第１供給部を備える。揮発性流体としては、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が用いられる。ＩＰＡは、基板のパターン形成面に供給される。制御部は、揮発性流体供給処理、および露出処理を液処理装置に行わせる。揮発性流体供給処理は、第１供給部から基板の表面に揮発性流体を供給して基板表面に液膜を形成する処理である。露出処理は、基板の表面を揮発性流体から露出させる処理である。露出処理では、基板を回転させつつ、ＩＰＡの供給位置を基板の中心部から基板の外周部に移動させる。また、露出処理では、基板を回転させつつ、ＩＰＡの供給位置を基準として基板の径方向内方に設定される窒素ガスの供給位置を、基板の中心部から基板の外周部に移動させる。
日本国特開２０１４−９００１５号公報
本開示の一態様は、凹凸パターンを覆う液膜の乾燥時に凹凸パターンのパターン倒壊を抑制できる、技術を提供する。
本開示の一態様に係る基板処理方法は、
基板の凹凸パターンが形成された上面に乾燥液を供給することにより、前記乾燥液を含む液膜を形成する工程と、
前記基板の上面を、前記乾燥液の液膜から露出する工程とを有し、
前記露出する工程は、
前記乾燥液の液膜の水平方向に隣り合う第１領域と第２領域との間で、表面張力差を発生する工程と、
前記表面張力差によって、前記第１領域から前記第２領域に、前記乾燥液を排出する工程とを有する。
本開示の一態様によれば、凹凸パターンを覆う液膜の乾燥時に凹凸パターンのパターン倒壊を抑制できる。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 図２は、一実施形態に係るノズル移動機構を示す図である。 図３は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。 図４は、一実施形態に係る露出する工程の前に行われる処理を示す図である。 図５は、従来形態に係る露出する工程を示す図である。 図６は、一実施形態に係る露出する工程を示すフローチャートである。 図７は、一実施形態に係る第１領域から第２領域への液体の排出を示す図である。 図８は、露出する工程の第１実施例を示す図である。 図９は、露出する工程の第２実施例を示す図である。 図１０は、露出する工程の第３実施例を示す図である。 図１１は、露出する工程の第４実施例を示す図である。 図１２は、露出する工程の第５実施例を示す図である。 図１３は、露出する工程の第６実施例を示す図である。 図１４は、露出する工程の第７実施例を示す図である。 図１５は、露出する工程の第８実施例を示す図である。 図１６は、露出する工程の第９実施例を示す図である。 図１７は、露出する工程の第１０実施例を示す図である。 図１８は、一実施形態に係る乾燥液の接触角を示す側面断面図である。 図１９は、一実施形態に係る流入部を示す側面断面図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。尚、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、下方とは鉛直方向下方を意味し、上方とは鉛直方向上方を意味する。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。基板処理装置１は、例えば、基板２を保持する基板保持部１０と、基板保持部１０を回転させる回転駆動部２０と、基板保持部１０に保持されている基板２の上面２ａに流体を供給する流体供給部３０と、基板処理装置１の動作を制御する制御部４０とを備える。
基板保持部１０は、基板２を水平に保持する。基板２は、例えばシリコンウェハなどの半導体基板である。基板２の上面２ａには、図４等に示すように凹凸パターン４が予め形成される。凹凸パターン４は、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法などによって形成される。凹凸パターン４は、例えば、基板２に形成された膜（例えばシリコン窒化膜）をエッチングすることにより形成される。
基板保持部１０は、例えば、円盤状のプレート部１１と、プレート部１１の外周部に配置される爪部１２とを有する。爪部１２は、周方向に間隔をおいて複数配置され、基板２の外周縁を保持することにより、基板２をプレート部１１から浮かせて保持する。基板保持部１０は、図１ではメカニカルチャックであるが、真空チャックまたは静電チャックなどであってもよい。基板保持部１０は鉛直に配置される回転軸部１４を有し、回転軸部１４は軸受１５によって回転自在に支持される。
回転駆動部２０は、基板保持部１０を回転させることにより、基板保持部１０に保持されている基板２を回転させる。回転駆動部２０は、回転モータ２１と、回転モータ２１の回転運動を回転軸部１４に伝達する伝達機構２２とを有する。伝達機構２２は、例えばプーリ２３とタイミングベルト２４とで構成される。なお、伝達機構２２は、ギヤなどで構成されてもよい。
流体供給部３０は、基板保持部１０に保持されている基板２に対し、上方から流体を供給する。流体供給部３０は、例えば、液体を吐出するノズル３１と、ノズル３１から基板２に供給された液体を回収するカップ３３と、ノズル３１を移動させるノズル移動機構３７とを有する。なお、流体供給部３０は、液体を吐出するノズル３１に加えて、気体を吐出するノズルをさらに有してもよい。
流体供給部３０は、ノズル３１を１つ以上有する。例えば、流体供給部３０は、ノズル３１として、図４（ａ）に示す薬液吐出ノズル３１Ａと、図４（ｂ）に示すリンス液吐出ノズル３１Ｂと、図４（ｃ）に示す乾燥液吐出ノズル３１Ｃとを有する。
薬液吐出ノズル３１Ａは、基板保持部１０と共に回転する基板２の中心部に、薬液Ｌ１を供給する。薬液Ｌ１は、遠心力によって基板２の中心部から基板２の外周部に濡れ広がり、液膜ＬＦ１を形成する。薬液Ｌ１としては、特に限定されないが、例えばＤＨＦ（希フッ酸）が用いられる。なお、薬液Ｌ１は、半導体基板の洗浄に用いられる一般的なものであればよく、ＤＨＦには限定されない。例えば、薬液Ｌ１は、ＳＣ−１（水酸化アンモニウムと過酸化水素とを含む水溶液）またはＳＣ−２（塩化水素と過酸化水素とを含む水溶液）であってもよい。複数種類の薬液Ｌ１が用いられてもよい。
リンス液吐出ノズル３１Ｂは、基板保持部１０と共に回転する基板２の中心部に、リンス液Ｌ２を供給する。リンス液Ｌ２は、薬液Ｌ１を置換しながら、遠心力によって基板２の中心部から基板２の外周部に濡れ広がり、液膜ＬＦ２を形成する。リンス液Ｌ２としては、特に限定されないが、例えばＤＩＷ（脱イオン水）などの水が用いられる。
乾燥液吐出ノズル３１Ｃは、基板保持部１０と共に回転する基板２の中心部に、乾燥液Ｌ３を供給する。乾燥液Ｌ３は、リンス液Ｌ２を置換しながら、遠心力によって基板２の中心部から基板２の外周部に濡れ広がり、液膜ＬＦ３を形成する。乾燥液Ｌ３としては、特に限定されないが、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶媒が用いられる。なお、乾燥液Ｌ３は、ＩＰＡには限定されない。例えば、乾燥液Ｌ３は、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトン、またはトランス−１，２−ジクロロエチレンであってもよい。
カップ３３は、図１に示すように、基板保持部１０を取り囲むように配置され、基板保持部１０と共に回転している基板２から飛散する液体を捕集する。カップ３３の底部には、排液管３４と排気管３５とが設けられる。排液管３４はカップ３３内の液体を排出し、排気管３５はカップ３３内のガスを排出する。
図２は、一実施形態に係るノズル移動機構を示す図である。図２において、黒丸は、基板２の上面２ａにおけるノズル３１からの液体の供給位置を示す。ノズル移動機構３７は、ノズル３１を水平に移動させることにより、基板２の上面２ａにおけるノズル３１からの液体の供給位置を移動させる。ノズル移動機構３７は、例えば、ノズル３１を保持する旋回アーム３８と、旋回アーム３８を旋回させる旋回機構３９とを有する。旋回機構３９は、旋回アーム３８を昇降させる機構を兼ねてもよい。
旋回アーム３８は、水平に配置され、その先端部に、ノズル３１を保持する。旋回機構３９は、旋回アーム３８の基端部から下方に延びる旋回軸を中心に、旋回アーム３８を旋回させる。旋回アーム３８は、図２に実線で示す位置と、図２に二点鎖線で示す位置との間で旋回される。この旋回によって、基板２の上面２ａにおけるノズル３１からの液体の供給位置は、基板２の中心部の真上の位置と、基板２の外周部の真上の位置との間で水平方向に移動される。
なお、ノズル移動機構３７は、旋回アーム３８と旋回機構３９との代わりに、ガイドレールと直動機構とを有してもよい。ガイドレールは水平に配置され、直動機構がガイドレールに沿ってノズル３１を移動させる。ノズル移動機構３７は、複数のノズル３１をまとめて移動させてもよいし、複数のノズル３１を独立に移動させてもよい。
制御部４０は、例えばコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、メモリなどの記憶媒体４２とを備える。記憶媒体４２には、基板処理装置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４０は、記憶媒体４２に記憶されたプログラムをＣＰＵ４１に実行させることにより、基板処理装置１の動作を制御する。また、制御部４０は、入力インターフェース４３と、出力インターフェース４４とを備える。制御部４０は、入力インターフェース４３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース４４で外部に信号を送信する。
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憶されていたものであって、その記憶媒体から制御部４０の記憶媒体４２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、例えば、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スク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部４０の記憶媒体４２にインストールされてもよい。
図３は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。図３に示す工程は、制御部４０による制御下で実施され、基板２を替えて繰り返し行われる。図４は、一実施形態に係る基板の上面を露出する工程の前に行われる処理を示す図である。図４（ａ）は、一実施形態に係る薬液の液膜を示す図である。図４（ｂ）は、一実施形態に係るリンス液の液膜を示す図である。図４（ｃ）は、一実施形態に係る乾燥液の液膜を示す図である。
基板処理方法は、処理前の基板２を基板処理装置１の内部に搬入する工程Ｓ１０１を有する。基板処理装置１は、不図示の搬送装置によって搬入された基板２を、基板保持部１０によって保持する。基板保持部１０は基板２を水平に保持し、基板２の上面２ａには予め凹凸パターン４が形成される。
基板処理方法は、基板２の上面２ａに薬液Ｌ１を供給することにより、基板２の上面２ａを覆う薬液Ｌ１の液膜ＬＦ１を形成する工程Ｓ１０２を有する。この工程Ｓ１０２では、基板２の中心部の真上に、薬液吐出ノズル３１Ａが配置される（図４（ａ）参照）。薬液吐出ノズル３１Ａは、基板保持部１０と共に回転している基板２の中心部に、上方から薬液Ｌ１を供給する。供給された薬液Ｌ１は、遠心力によって基板２の上面２ａ全体に濡れ広がり、液膜ＬＦ１を形成する。凹凸パターン４の全体を洗浄すべく、液膜ＬＦ１の液面の高さが凹凸パターン４の上端の高さよりも高くなるように、基板保持部１０の回転数および薬液Ｌ１の供給流量が設定される。
基板処理方法は、予め形成された薬液Ｌ１の液膜ＬＦ１をリンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２に置換する工程Ｓ１０３を有する。この工程Ｓ１０３では、基板２の中心部の真上に、薬液吐出ノズル３１Ａに代えてリンス液吐出ノズル３１Ｂが配置される（図４（ｂ）参照）。薬液吐出ノズル３１Ａからの薬液Ｌ１の吐出が停止されると共に、リンス液吐出ノズル３１Ｂからのリンス液Ｌ２の吐出が開始される。リンス液Ｌ２は、基板保持部１０と共に回転している基板２の中心部に供給され、遠心力によって基板２の上面２ａ全体に濡れ広がり、液膜ＬＦ２を形成する。これにより、凹凸パターン４に残存する薬液Ｌ１がリンス液Ｌ２に置換される。薬液Ｌ１からリンス液Ｌ２への置換中に液面の高さが凹凸パターン４の上端の高さよりも高く維持されるように、基板保持部１０の回転数およびリンス液Ｌ２の供給流量が設定される。凹凸パターン４が露出しないので、液面の表面張力によるパターン倒壊を抑制できる。
基板処理方法は、予め形成されたリンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２を乾燥液Ｌ３の液膜ＬＦ３に置換する工程Ｓ１０４を有する。この工程Ｓ１０４では、基板２の中心部の真上に、リンス液吐出ノズル３１Ｂに代えて乾燥液吐出ノズル３１Ｃが配置される（図４（ｃ）参照）。リンス液吐出ノズル３１Ｂからのリンス液Ｌ２の吐出が停止されると共に、乾燥液吐出ノズル３１Ｃからの乾燥液Ｌ３の吐出が開始される。乾燥液Ｌ３は、基板保持部１０と共に回転している基板２の中心部に供給され、遠心力によって基板２の上面２ａ全体に濡れ広がり、液膜ＬＦ３を形成する。これにより、凹凸パターン４に残存するリンス液Ｌ２が乾燥液Ｌ３に置換される。リンス液Ｌ２から乾燥液Ｌ３への置換中に液面の高さが凹凸パターン４の上端の高さよりも高く維持されるように、基板保持部１０の回転数および乾燥液Ｌ３の供給流量が設定される。凹凸パターン４が露出しないので、液面の表面張力によるパターン倒壊を抑制できる。
基板処理方法は、基板２の上面２ａを、乾燥液Ｌ３の液膜ＬＦ３から露出する工程Ｓ１０５を有する。乾燥液Ｌ３は、例えばＩＰＡを含む。乾燥液Ｌ３は、本実施形態ではＩＰＡのみを含むが、ＩＰＡに加えて、ＩＰＡとは異なる表面張力を有する成分を含んでもよい。その成分としては、ＩＰＡと混じり合う成分であれば特に限定されないが、例えばＤＩＷである。ＤＩＷは、ＩＰＡよりも高い表面張力を有する。
液膜ＬＦ３は乾燥液Ｌ３を含む。乾燥液Ｌ３はリンス液Ｌ２よりも小さい表面張力を有する。リンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２を乾燥液Ｌ３の液膜ＬＦ３に置換した上で、乾燥液Ｌ３の液膜ＬＦ３から基板２の上面２ａの全体を露出する。従って、リンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２を乾燥液Ｌ３の液膜ＬＦ３に置換することなく、リンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２から基板２の上面２ａの全体を露出する場合に比べて、表面張力によるパターン倒れを抑制できる。
基板処理方法は、処理後の基板２を基板処理装置１の外部に搬出する工程Ｓ１０６を有する。先ず、基板保持部１０が基板２の保持を解除する。次に、不図示の搬送装置が基板保持部１０から基板２を受け取り、受け取った基板２を基板処理装置１の外部に搬出する。その後、今回の処理が終了する。
以下、露出する工程Ｓ１０５の実施例について説明するが、その前に、当該露出する工程の従来形態について図５を参照して説明する。
図５は、従来形態に係る露出する工程を示す図である。図５（ａ）は、従来形態の露出する工程の開始時の、液膜ＬＦ３の状態を示す図である。図５（ｂ）は、従来形態の露出する工程の途中の、液膜ＬＦ３の状態を示す図である。
従来形態の露出する工程では、図５に示すように、基板保持部１０と共に基板２を回転させながら、乾燥液Ｌ３の供給位置を基板２の中心部から基板２の外周部に向けて移動させる。この工程では、基板２を回転させることにより、遠心力を発生させる。遠心力は、基板２の径方向外方に液膜ＬＦ３を押す。先ず、図５（ａ）に示すように、液膜ＬＦ３が遠心力に押されるので、液膜ＬＦ３が円盤状からドーナツ状になり、基板２の上面２ａの中心部が露出する。基板２の上面２ａの露出した部分を、基板２の露出部とも呼ぶ。基板２の露出部は、基板２と同心円状に形成される。次いで、図５（ｂ）に示すように、基板２の露出部が、基板２の中心部から基板２の外周部に向けて広がる。その後、基板２の上面２ａの全体が、液膜ＬＦ３から露出する。
また、従来形態の露出する工程では、基板保持部１０と共に基板２を回転させながら、不図示の窒素ガスの供給位置を、基板２の中心部から基板２の外周部に向けて移動させる。窒素ガスの供給位置は、乾燥液Ｌ３の供給位置に追従するように移動される。窒素ガスの供給位置は、乾燥液Ｌ３の供給位置よりも、基板２の径方向内方に設定される。窒素ガスは、基板２の上面２ａに当たると基板２の上面２ａに沿って水平に流れ、ドーナツ状の液膜ＬＦ３の内周面を径方向外方に押す。
以上説明したように、従来形態の露出する工程では、基板２の露出部を拡大するのに、遠心力、および窒素ガスが液膜ＬＦ３を押す力を利用する。利用する力は、横方向の外力Ｆである。外力Ｆは、液膜ＬＦ３の外部から液膜ＬＦ３に作用する。
外力Ｆは、図５に示すように、基板２の露出部の外周付近に、液面高さの低い薄膜ＬＦ４を発生させてしまう。薄膜ＬＦ４は、境界層（Boundary Layer）とも呼ばれる。薄膜ＬＦ４は、薄膜ＬＦ４よりも液面高さの高い厚膜ＬＦ５と、基板２の露出部との間に発生する。
薄膜ＬＦ４が発生するので、厚膜ＬＦ５が外力Ｆによって横方向に流動する時に、凹凸パターン４の凹部５に乾燥液Ｌ３が取り残されやすい。凹部５に取り残された乾燥液Ｌ３は、外力Ｆによって凹部５から排出されないので、蒸発によって凹部５から排出される。
隣り合う複数の凹部５の間で、乾燥液Ｌ３の蒸発速度の差が生じることがある。その結果、図５（ｂ）に示すように乾燥液Ｌ３の液面の高低差が生じる。乾燥液Ｌ３の液面の高低差は、表面張力によるパターン倒壊を発生させてしまう。
そこで、本開示の技術は、横方向の外力Ｆを利用する代わりに、乾燥液Ｌ３の表面張力の差によって発生するマランゴニ（Marangoni）力を利用する。マランゴニ力は、外力Ｆではなく、乾燥液Ｌ３自身の力であるので、境界層と呼ばれる薄膜ＬＦ４（図５参照）を発生させない。
図６は、一実施形態に係る露出する工程を示すフローチャートである。本実施形態の露出する工程Ｓ１０５は、液膜ＬＦ３の水平方向に隣り合う第１領域と第２領域の間で表面張力差を発生する工程Ｓ１１１と、表面張力差によって第１領域から第２領域に乾燥液Ｌ３を排出する工程Ｓ１１２とを有する。排出する工程Ｓ１１２は、第１領域および第２領域の位置を予め定めた方向に変位させながら、繰り返し行われる。
図７は、一実施形態に係る第１領域から第２領域への液体の排出を示す図である。図７において、実線は排出前の液膜ＬＦ３の状態を示し、破線は排出後の液膜ＬＦ３の状態を示す。
詳しくは後述するが、液膜ＬＦ３の水平方向に隣り合う第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間で、乾燥液Ｌ３の表面張力の差が発生する。第２領域Ａ２の乾燥液Ｌ３の表面張力は、第１領域Ａ１の乾燥液Ｌ３の表面張力よりも大きいので、第１領域Ａ１の乾燥液Ｌ３を引き寄せようとする。その結果、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
第２領域Ａ２の乾燥液Ｌ３が第１領域Ａ１の乾燥液Ｌ３を引き寄せようとする力は、マランゴニ力と呼ばれるものである。マランゴニ力は、乾燥液Ｌ３の表面張力の差によって発生する。マランゴニ力は、外力Ｆではなく、乾燥液Ｌ３自身の力であるので、境界層と呼ばれる薄膜ＬＦ４（図５参照）を発生させない。
従って、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される過程で、第１領域Ａ１の凹部５に乾燥液Ｌ３が取り残されるのを抑制できる。その結果、隣り合う複数の凹部５の間で、取り残された乾燥液Ｌ３の液面の高低差が生じるのを抑制できる。よって、表面張力によるパターン倒壊を抑制できる。また、乾燥液Ｌ３が取り残されるのを抑制できるので、乾燥液Ｌ３に含まれる不純物が取り残されるのをも抑制できる。
本実施形態の露出する工程Ｓ１０５は、薄膜ＬＦ４の発生を抑制すべく、基板２の回転および移動を停止した状態で行われる。なお、薄膜ＬＦ４の発生を抑制できる限り、基板２は低速で回転されてもよいし、低速で移動してもよい。また、薄膜ＬＦ４の発生を抑制できる限り、窒素ガスなどの気体が基板２の上面２ａに吹き付けられてもよい。
図８は、露出する工程の第１実施例を示す図である。図８において、実線は露出する工程Ｓ１０５の開始時の時刻ｔ０の液膜ＬＦ３の状態を示し、二点鎖線は時刻ｔ０よりも遅い時刻ｔ１の液膜ＬＦ３の状態を示す。図８（ａ）は、第１実施例の乾燥部を示す側面断面図である。図８（ｂ）は、第１実施例の乾燥部を示す斜視図である。図８（ｃ）は、第１実施例の液膜における温度分布と表面張力分布とを示すグラフである。
第１実施例の基板処理装置１は、基板２の上面２ａを液膜ＬＦ３から露出する乾燥部５０を備える。乾燥部５０は、図７に示す第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間で表面張力差を発生する表面張力差発生部５１を有する。制御部４０は、表面張力差によって第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３を排出することを制御する。
表面張力差発生部５１は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間で温度差を発生する温度差発生部５２を有する。一般的に、液体の液組成が同じ場合、液体の温度が高いほど、液体の表面張力が小さい。そこで、第１領域Ａ１の液組成と第２領域Ａ２の液組成とが同じ場合、第２領域Ａ２の温度に比べて第１領域Ａ１の温度が高温になるように、制御部４０が温度差発生部５２を制御する。
制御部４０は、第１領域Ａ１の温度を第２領域Ａ２の温度より高温にすべく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とで、単位時間に単位面積に与える加熱量（Ｗ／ｍｍ２）の差を発生させる。なお、制御部４０は、本実施形態では第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の両方を加熱するが、第１領域Ａ１のみを加熱してもよいし、第２領域Ａ２のみを冷却してもよい。
温度差発生部５２は、基板２の下面２ｂに接触する加熱板５３を有する。加熱板５３は、電気を熱に変換する発熱体５４を複数有する。複数の発熱体５４は、それぞれ、直線状に形成され、乾燥液Ｌ３を排出する方向（図８（ａ）に矢印で示す方向）に並ぶ。乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。乾燥液Ｌ３を排出する方向に向かうほど、加熱板５３の温度が低温に設定される。本実施例では、乾燥液Ｌ３を排出する方向が右方向であり、乾燥液Ｌ３の排出方向とは反対方向が左方向である。
先ず、時刻ｔ０では、左側から１番目の発熱体５４の直上の領域は、左側から２番目の発熱体５４の直上の領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。左側から１番目の発熱体５４の直上の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、左側から２番目の発熱体５４の直上の領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。その結果、基板２の外周部の一端が液膜ＬＦ３から露出する。
次に、時刻ｔ１では、左側から２番目の発熱体５４の直上の領域は、左側から３番目の発熱体５４の直上の領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。左側から２番目の発熱体５４の直上の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、左側から３番目の発熱体５４の直上の領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止する。つまり、制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を回転しない。基板２が回転すると、基板２と共に液膜ＬＦ３が回転してしまい、遠心力の作用方向と乾燥液Ｌ３の排出方向とが一致しないので、乾燥液Ｌ３の排出が乱れてしまうからである。
図９は、露出する工程の第２実施例を示す図である。図９において、実線は露出する工程Ｓ１０５の開始時の時刻ｔ０の液膜ＬＦ３の状態を示し、二点鎖線は時刻ｔ０よりも遅い時刻ｔ１の液膜ＬＦ３の状態を示す。図９（ａ）は、第２実施例の乾燥部を示す側面断面図である。図９（ｂ）は、第２実施例の乾燥部を示す斜視図である。図９（ｃ）は、第２実施例の液膜における温度分布と表面張力分布とを示すグラフである。
第２実施例の温度差発生部５２は、基板２の下面２ｂに接触する加熱板５３を有する。加熱板５３は、電気を熱に変換する発熱体５４を複数有する。複数の発熱体５４は、それぞれ、同心円状に形成され、乾燥液Ｌ３を排出する方向（図９（ａ）に矢印で示す方向）に並ぶ。乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の中心部から基板２の外周部に至る方向である。乾燥液Ｌ３を排出する方向に向かうほど、加熱板５３の温度が低温に設定される。
先ず、時刻ｔ０では、中心から１番目の発熱体５４の直上の領域は、中心から２番目の発熱体５４の直上の領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。中心から１番目の発熱体５４の直上の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、中心から２番目の発熱体５４の直上の領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。その結果、基板２の中心部が液膜ＬＦ３から露出する。
次に、時刻ｔ１では、中心から２番目の発熱体５４の直上の領域は、中心から３番目の発熱体５４の直上の領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。中心から２番目の発熱体５４の直上の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、中心から３番目の発熱体５４の直上の領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の中心部から、基板２の外周部に至る方向である。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止する。つまり、制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を回転しない。但し、制御部４０は、薄膜ＬＦ４の発生を制限できる回転数で、基板２を回転してもよい。
なお、加熱板５３の温度勾配は、図９の温度勾配とは逆でもよい。この場合、乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の外周部から基板２の中心部に至る方向である。この場合、基板２の中心部の真上に、図１３に示す吸引ノズル６０が配置される。吸引ノズル６０は、基板２の中心部に集まる乾燥液Ｌ３を吸引する。吸引ノズル６０を配置することによって、基板２の中心部とその周辺部とで、液面の高低差の発生を抑制できる。従って、液面の高低差による逆流を防止できる。基板２の中心部において、乾燥液Ｌ３の流入速度が乾燥液Ｌ３の蒸発速度よりも速い場合に有効である。
図１０は、露出する工程の第３実施例を示す図である。図１０において、実線は露出する工程Ｓ１０５の開始時の時刻ｔ０の液膜ＬＦ３の状態を示し、二点鎖線は時刻ｔ０よりも遅い時刻ｔ１の液膜ＬＦ３の状態を示す。図１０（ａ）は、第３実施例の乾燥部を示す側面断面図である。図１０（ｂ）は、第３実施例の乾燥部を示す斜視図である。図１０（ｃ）は、第３実施例の液膜における温度分布と表面張力分布とを示すグラフである。
第３実施例の温度差発生部５２は、液膜ＬＦ３を上方から加熱する加熱器５５を有する。加熱器５５は、電気を熱に変換する発熱体を有する。加熱器５５はレーザー発振器を有してもよく、その加熱方式は特に限定されない。
加熱器５５は、液膜ＬＦ３の上方において、液膜ＬＦ３に対し平行に移動する。加熱器５５の移動方向は、乾燥液Ｌ３を排出する方向（図１０（ａ）に矢印で示す方向）である。乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。
加熱器５５は、棒状に形成され、上方視で液膜ＬＦ３を横切るように、液膜ＬＦ３に対し平行に配置される。加熱器５５の長手方向は、乾燥液Ｌ３を排出する方向と直交する方向である。加熱器５５の長さは、基板２の直径よりも大きい。
ところで、上方視で、基板２は円形状であるのに対し、加熱器５５は棒状である。それゆえ、加熱器５５が水平方向に移動するにつれ、上方視で基板２の加熱器５５と重なる部分の長さが変化する。
そこで、制御部４０は、加熱器５５の位置に応じて、加熱器５５のエネルギーを放出する範囲の長さを変更してもよい。例えば、制御部４０は、加熱器５５のエネルギーを放出する範囲の長さを、上方視で基板２の加熱器５５と重なる部分の長さと一致させる。
加熱器５５は、例えば、加熱器５５の長手方向に間隔をおいて並ぶ複数の発熱体を有する。温度差発生部５２は、加熱器５５の複数の発熱体に対し、独立に電力を供給する電力供給部を有する。制御部４０は、電力供給部によって電力を供給する発熱体を変更することにより、加熱器５５のエネルギーを放出する範囲の長さを変更する。
なお、加熱器５５は、加熱器５５の長手方向に平行なラインレーザーを下方に照射する光学系と、ラインレーザーの一部を遮るビームシャッターと、ビームシャッターを移動させる移動機構とを有してもよい。制御部４０は、ビームシャッターを移動させることにより、加熱器５５のエネルギーを放出する範囲の長さを変更する。
制御部４０は、上述の如く、加熱器５５の位置に応じて、加熱器５５のエネルギーを放出する範囲の長さを変更する。よって、基板２の周辺部材が加熱されるのを防止でき、周辺部材を介して液膜ＬＦ３が加熱されるのを抑制できる。従って、液膜ＬＦ３の温度制御の精度を向上できる。
第３実施例の温度差発生部５２は、基板２の下面２ｂに接触する冷却板５６をさらに有する。冷却板５６は、例えば、水などの冷媒が通る流路５７を、内部に有する。冷却板５６は、加熱器５５から液膜ＬＦ３を介して基板２に与えられる熱を吸収し、基板２の温度上昇を抑制する。
先ず、時刻ｔ０では、加熱器５５は、基板２の外周部の一端の真上に配置される。加熱器５５の直下の領域は、その前方の隣接する領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。加熱器５５の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、その前方の隣接する領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。その結果、基板２の外周部の一端が液膜ＬＦ３から露出する。
次に、時刻ｔ１では、加熱器５５は、時刻ｔ０の位置から、乾燥液Ｌ３を排出する方向に変位した位置に配置される。加熱器５５の直下の領域は、その前方の隣接する領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。加熱器５５の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、その前方の隣接する領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。この間、制御部４０は、加熱器５５を、乾燥液Ｌ３の排出方向に移動する。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止する。つまり、制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を回転しない。基板２が回転すると、基板２と共に液膜ＬＦ３が回転してしまうので、上方視で液膜ＬＦ３が棒状の加熱器５５の移動方向後方に回り込んでしまうからである。
図１１は、露出する工程の第４実施例を示す図である。図１１において、実線は露出する工程Ｓ１０５の開始時の時刻ｔ０の液膜ＬＦ３の状態を示し、二点鎖線は時刻ｔ０よりも遅い時刻ｔ１の液膜ＬＦ３の状態を示す。図１１（ａ）は、第４実施例の乾燥部を示す側面断面図である。図１１（ｂ）は、第４実施例の乾燥部を示す斜視図である。図１１（ｃ）は、第４実施例の液膜における温度分布と表面張力分布とを示すグラフである。
第４実施例の温度差発生部５２は、液膜ＬＦ３を上方から加熱する加熱器５５の他に、液膜ＬＦ３を上方から冷却する冷却器５８を有する。冷却器５８は、例えば、水などの冷媒が通る流路を、内部に有する。
冷却器５８は、加熱器５５の移動方向前方に配置され、加熱器５５と同じ速さで、加熱器５５と同じ方向に移動する。液膜ＬＦ３のうち、加熱器５５の移動方向前方の部分の温度上昇を抑制できる。
なお、冷却器５８は、加熱器５５の移動方向前方と、加熱器５５の移動方向後方との両方に配置されてもよい。後方の冷却器５８も、前方の冷却器５８と同様に、加熱器５５と同じ速さで、加熱器５５と同じ方向に移動する。加熱器５５の移動方向後方に広がる、基板２の露出部の温度上昇を抑制できる。
冷却器５８は、加熱器５５と同様に、棒状に形成され、上方視で液膜ＬＦ３を横切るように、液膜ＬＦ３に対し平行に配置される。冷却器５８の長手方向は、加熱器５５の長手方向に対し平行である。加熱器５５の長さは、基板２の直径よりも大きい。
ところで、上方視で、基板２は円形状であるのに対し、冷却器５８は棒状である。それゆえ、冷却器５８が水平方向に移動するにつれ、上方視で基板２の冷却器５８と重なる部分の長さが変化する。
そこで、制御部４０は、冷却器５８の位置に応じて、冷却器５８の熱を吸収する範囲の長さを変更してもよい。例えば、制御部４０は、冷却器５８の熱を吸収する範囲の長さを、上方視で基板２の冷却器５８と重なる部分の長さと一致させる。
冷却器５８は、例えば、冷却器５８の長手方向に間隔をおいて並ぶ複数の流路を有する。温度差発生部５２は、冷却器５８の複数の流路に対し、独立に冷媒を供給する冷媒供給部を有する。制御部４０は、冷媒供給部によって冷媒を供給する流路を変更することにより、冷却器５８の熱を吸収する範囲の長さを変更する。
制御部４０は、上述の如く、冷却器５８の位置に応じて、冷却器５８の熱を吸収する範囲の長さを変更する。よって、基板２の周辺部材が冷却されるのを防止でき、周辺部材が液膜ＬＦ３の熱を奪うのを抑制できる。従って、液膜ＬＦ３の温度制御の精度を向上できる。
次に、温度差発生部５２の具体的な動作について説明する。先ず、時刻ｔ０では、加熱器５５は、基板２の外周部の一端の真上に配置される。一方、冷却器５８は、加熱器５５の移動方向前方に配置される。加熱器５５の直下の領域は、冷却器５８の直下の領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。加熱器５５の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、冷却器５８の直下の領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。その結果、基板２の外周部の一端が液膜ＬＦ３から露出する。
次に、時刻ｔ１では、加熱器５５および冷却器５８は、時刻ｔ０の位置から、乾燥液Ｌ３を排出する方向に変位した位置に配置される。冷却器５８は、加熱器５５の移動方向前方に配置される。加熱器５５の直下の領域は、冷却器５８の直下の領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。加熱器５５の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、冷却器５８の直下の領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。この間、制御部４０は、加熱器５５および冷却器５８を、乾燥液Ｌ３の排出方向に移動する。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止する。つまり、制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を回転しない。基板２が回転すると、基板２と共に液膜ＬＦ３が回転してしまうので、上方視で液膜ＬＦ３が棒状の加熱器５５の移動方向後方に回り込んでしまうからである。
図１２は、露出する工程の第５実施例を示す図である。図１２において、実線は露出する工程Ｓ１０５の開始時の時刻ｔ０の液膜ＬＦ３の状態を示し、二点鎖線は時刻ｔ０よりも遅い時刻ｔ１の液膜ＬＦ３の状態を示す。図１２（ａ）は、第５実施例の乾燥部を示す側面断面図である。図１２（ｂ）は、第５実施例の乾燥部を示す斜視図である。図１２（ｃ）は、第５実施例の液膜における温度分布と表面張力分布とを示すグラフである。
第５実施例の温度差発生部５２は、液膜ＬＦ３を上方から加熱する加熱器５５を有する。加熱器５５は、電気を熱に変換する発熱体を有する。加熱器５５はレーザー発振器を有してもよく、その加熱方式は特に限定されない。加熱器５５は、液膜ＬＦ３の上方において、液膜ＬＦ３に対し平行に移動しない。加熱器５５は、点状に形成され、基板２の中心部の真上に配置される。
先ず、時刻ｔ０では、加熱器５５の直下の領域は、その周辺のリング状の領域に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。加熱器５５の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、その周辺のリング状の隣接する領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。その結果、基板２の中心部が液膜ＬＦ３から露出する。液膜ＬＦ３の形状は、円盤状からドーナツ状に変化する。
次に、時刻ｔ１では、加熱器５５は、基板２の中心部の真上に止まり続け、基板２の中心部を局所的に加熱し続ける。加熱器５５の熱は、基板２の中心部から基板２の外周部に向けて移動する途中で、液膜ＬＦ３の内周部に吸収される。液膜ＬＦ３の内周部は、その外側の周辺部に比べて、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。液膜ＬＦ３の内周部が図７に示す第１領域Ａ１であり、その外側の周辺部が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の中心部から基板２の外周部に至る方向である。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。この間、加熱器５５は、基板２の中心部の真上に止まり、乾燥液Ｌ３の排出方向に移動しない。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、加熱器５５の単位時間当たりの加熱量を制御する。加熱器５５の単位時間当たりの加熱量は、一定に設定されてもよいが、本実施例では時間の経過と共に大きくなるように設定される。時間の経過と共に、液膜ＬＦ３の内周部の全長が長くなり、熱が分散しやすいからである。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止するが、薄膜ＬＦ４の発生を抑制できる回転数で、基板２を回転してもよい。また、制御部４０は、基板２を回転すると共に、基板２の径方向外方に加熱器５５を移動してもよい。加熱器５５は、点状に形成され、基板２の中心部の上方から、基板２の外周部の上方まで移動する。加熱器５５の直下の領域が、図７に示す第１領域Ａ１である。加熱器５５から液膜ＬＦ３の内周部までの熱の移動経路を短縮でき、熱の散逸を抑制できる。
なお、本実施例の乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の中心部から基板２の外周部に至る方向であるが、基板２の外周部から基板２の中心部に至る方向であってもよい。後者の場合、制御部４０は、例えば、基板２を回転すると共に、基板２の径方向内方に加熱器５５を移動する。加熱器５５は、点状に形成され、基板２の外周部の上方から、基板２の中心部の上方まで移動する。加熱器５５の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、その内側の隣接する領域が図７に示す第２領域Ａ２である。
なお、温度差発生部５２は、点状の加熱器５５に加えて、点状の冷却器を有してもよい。冷却器は、加熱器５５の移動方向前方（基板２の径方向外方または基板２の径方向内方）に配置され、加熱器５５と同じ速さで、加熱器５５と同じ方向に移動する。液膜ＬＦ３のうち、加熱器５５の移動方向前方の部分の温度上昇を抑制できる。
図１３は、露出する工程の第６実施例を示す図である。図１３において、実線は露出する工程Ｓ１０５の開始時の時刻ｔ０の液膜ＬＦ３の状態を示し、二点鎖線は時刻ｔ０よりも遅い時刻ｔ１の液膜ＬＦ３の状態を示す。図１３（ａ）は、第６実施例の乾燥部を示す側面断面図である。図１３（ｂ）は、第６実施例の乾燥部を示す斜視図である。図１３（ｃ）は、第６実施例の液膜における温度分布と表面張力分布とを示すグラフである。
第６実施例の温度差発生部５２は、基板２の下面２ｂに接触する加熱板５３を有する。加熱板５３は、電気を熱に変換する発熱体５４を有する。加熱板５３は、基板２の下面２ｂを全体的に均一に加熱する。
先ず、時刻ｔ０では、液膜ＬＦ３の外周部は、その内側のリング状の隣接部に比べ、液膜ＬＦ３の厚さが薄いので、単位体積当たりの熱量が大きい。従って、液膜ＬＦ３の外周部は、その内側のリング状の隣接部に比べ、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。液膜ＬＦ３の外周部が図７に示す第１領域Ａ１であり、その内側のリング状の隣接部が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。その結果、基板２の外周部が周方向全体に亘って液膜ＬＦ３から露出する。液膜ＬＦ３は、同心円状に小さくなる。
次に、時刻ｔ１では、時刻ｔ０と同様に、液膜ＬＦ３の外周部は、その内側のリング状の隣接部に比べ、液膜ＬＦ３の厚さが薄いので、単位体積当たりの熱量が大きい。従って、液膜ＬＦ３の外周部は、その内側のリング状の隣接部に比べ、液膜ＬＦ３の温度が高く、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。液膜ＬＦ３の外周部が図７に示す第１領域Ａ１であり、その内側のリング状の隣接部が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の外周部から基板２の中心部に至る方向である。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止するが、薄膜ＬＦ４の発生を抑制できる回転数で、基板２を回転してもよい。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、加熱器５５の単位時間当たりの加熱量を制御する。加熱器５５の単位時間当たりの加熱量は、例えば一定に設定される。
乾燥部５０は、乾燥液Ｌ３の液膜ＬＦ３から乾燥液Ｌ３を吸引する吸引ノズル６０を有する。吸引ノズル６０は、例えば、基板２の中心部の真上に配置され、基板２の中心部に集まる乾燥液Ｌ３を吸引する。吸引ノズル６０を配置することによって、基板２の中心部とその周辺部とで、液面の高低差の発生を抑制できる。従って、液面の高低差による逆流を防止できる。基板２の中心部において、乾燥液Ｌ３の流入速度が乾燥液Ｌ３の蒸発速度よりも速い場合に有効である。
制御部４０は、吸引ノズル６０の単位時間当たりの吸引量を制御する。吸引ノズル６０の単位時間当たりの吸引量は、基板２の中心部における乾燥液Ｌ３の流入速度と、基板２の中心部における乾燥液Ｌ３の蒸発速度との差に基づき設定される。例えば、流入速度と蒸発速度との差に一致するように、吸引ノズル６０の単位時間当たりの吸引量が設定される。基板２の中心部における液面の高さを一定に維持できる。
図１４は、露出する工程の第７実施例を示す図である。図１４において、実線は露出する工程Ｓ１０５の開始時の時刻ｔ０の液膜ＬＦ３の状態を示し、二点鎖線は時刻ｔ０よりも遅い時刻ｔ１の液膜ＬＦ３の状態を示す。図１４（ａ）は、第７実施例の乾燥部を示す側面断面図である。図１４（ｂ）は、第７実施例の乾燥部を示す斜視図である。図１４（ｃ）は、第７実施例の液膜における体積密度分布と表面張力分布とを示すグラフである。
第７実施例の表面張力差発生部５１は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間で体積密度差を発生する体積密度差発生部６１を有する。一般的に、液体の液組成が同じ場合、液体の体積密度が小さいほど、液体の表面張力が小さい。そこで、第１領域Ａ１の液組成と第２領域Ａ２の液組成とが同じ場合、第２領域Ａ２の体積密度に比べて第１領域Ａ１の体積密度が小さくなるように、制御部４０が体積密度差発生部６１を制御する。
体積密度差発生部６１は、基板２の上方に、乾燥液Ｌ３の蒸気を吐出する蒸気吐出ノズル６２を有する。一般的に、蒸気は、液体に比べて、体積密度が小さい。それゆえ、液膜ＬＦ３の蒸気に接触する部分は、液膜ＬＦ３のその他の部分に比べて体積密度が小さくなる。
蒸気吐出ノズル６２は、例えばＩＰＡの蒸気を吐出する。液膜ＬＦ３は、ＩＰＡで形成される。液膜ＬＦ３のＩＰＡの蒸気に接触する部分は、液膜ＬＦ３のその他の部分に比べて、体積密度が小さい。蒸気吐出ノズル６２は、ＩＰＡの蒸気と、窒素ガスなどの不活性ガスとを混ぜた混合ガスを吐出してもよい。
蒸気吐出ノズル６２は、液膜ＬＦ３の上方において、液膜ＬＦ３に対し平行に移動する。蒸気吐出ノズル６２の移動方向は、乾燥液Ｌ３を排出する方向（図１４（ａ）に矢印で示す方向）である。乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。
蒸気吐出ノズル６２は、棒状に形成され、上方視で液膜ＬＦ３を横切るように、液膜ＬＦ３に対し平行に配置される。蒸気吐出ノズル６２の長手方向は、乾燥液Ｌ３を排出する方向と直交する方向である。蒸気吐出ノズル６２の長さは、基板２の直径よりも大きい。
ところで、上方視で、基板２は円形状であるのに対し、蒸気吐出ノズル６２は棒状である。それゆえ、蒸気吐出ノズル６２が水平方向に移動するにつれ、上方視で基板２の蒸気吐出ノズル６２と重なる部分の長さが変化する。
そこで、制御部４０は、蒸気吐出ノズル６２の位置に応じて、蒸気吐出ノズル６２の蒸気を吐出する範囲の長さを変更してもよい。制御部４０は、蒸気吐出ノズル６２の蒸気を吐出する範囲の長さを、上方視で基板２の蒸気吐出ノズル６２と重なる部分の長さと一致させる。
蒸気吐出ノズル６２は、例えば、蒸気吐出ノズル６２の長手方向に間隔をおいて並ぶ複数の吐出口を有する。体積密度差発生部６１は、蒸気吐出ノズル６２の複数の吐出口に対し、独立に蒸気を供給する蒸気供給部を有する。制御部４０は、蒸気供給部によって蒸気を供給する吐出口を変更することにより、蒸気吐出ノズル６２の蒸気を吐出する範囲の長さを変更する。
制御部４０は、上述の如く、蒸気吐出ノズル６２の位置に応じて、蒸気吐出ノズル６２の蒸気を吐出する範囲の長さを変更する。よって、基板２の周辺部材が高温の蒸気に曝されるのを防止でき、周辺部材を介して液膜ＬＦ３が加熱されるのを抑制できる。従って、液膜ＬＦ３の温度制御の精度を向上できる。
次に、体積密度差発生部６１の具体的な動作について説明する。先ず、時刻ｔ０では、蒸気吐出ノズル６２は、基板２の外周部の一端の真上に配置される。蒸気吐出ノズル６２の直下の領域は、その前方の隣接する領域に比べて、液膜ＬＦ３の体積密度が小さく、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。蒸気吐出ノズル６２の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、その前方の隣接する領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。その結果、基板２の外周部の一端が液膜ＬＦ３から露出する。
次に、時刻ｔ１では、蒸気吐出ノズル６２は、時刻ｔ０の位置から、乾燥液Ｌ３を排出する方向に変位した位置に配置される。蒸気吐出ノズル６２の直下の領域は、その前方の隣接する領域に比べて、液膜ＬＦ３の体積密度が小さく、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。蒸気吐出ノズル６２の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、その前方の隣接する領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。この間、制御部４０は、蒸気吐出ノズル６２を、乾燥液Ｌ３の排出方向に移動する。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止する。つまり、制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を回転しない。基板２が回転すると、基板２と共に液膜ＬＦ３が回転してしまうので、上方視で液膜ＬＦ３が棒状の蒸気吐出ノズル６２の移動方向後方に回り込んでしまうからである。
なお、体積密度差発生部６１は、蒸気吐出ノズル６２に代えて、または蒸気吐出ノズル６２に加えて、上記の温度差発生部５２を有してもよい。一般的に、液体の液組成が同じ場合、液体の温度が高いほど、液体の体積密度が小さい。制御部４０は、乾燥液Ｌ３の温度を制御することで、乾燥液Ｌ３の体積密度を制御できる。
図１５は、露出する工程の第８実施例を示す図である。図１５において、実線は露出する工程Ｓ１０５の開始時の時刻ｔ０の液膜ＬＦ３の状態を示し、二点鎖線は時刻ｔ０よりも遅い時刻ｔ１の液膜ＬＦ３の状態を示す。図１５（ａ）は、第８実施例の乾燥部を示す側面断面図である。図１５（ｂ）は、第８実施例の乾燥部を示す斜視図である。図１５（ｃ）は、第８実施例の液膜における体積密度分布と表面張力分布とを示すグラフである。
第８実施例の蒸気吐出ノズル６２は、液膜ＬＦ３の上方において、液膜ＬＦ３に対し平行に移動しない。蒸気吐出ノズル６２は、点状に形成され、基板２の中心部の真上に配置される。
先ず、時刻ｔ０では、蒸気吐出ノズル６２の直下の領域は、その周辺のリング状の領域に比べて、液膜ＬＦ３の体積密度が小さく、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。蒸気吐出ノズル６２の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、その周辺のリング状の領域が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。その結果、基板２の中心部が液膜ＬＦ３から露出する。液膜ＬＦ３の形状は、円盤状からドーナツ状に変化する。
次に、時刻ｔ１では、蒸気吐出ノズル６２は、基板２の中心部の真上に止まり続け、基板２の中心部に蒸気を吐出し続ける。蒸気は、基板２の中心部に当たることにより向きを変え、基板２の中心部から放射状に広がり、液膜ＬＦ３の内周部に接触する。液膜ＬＦ３の内周部は、その外側の周辺部に比べて、液膜ＬＦ３の体積密度が小さく、液膜ＬＦ３の表面張力が小さい。液膜ＬＦ３の内周部が図７に示す第１領域Ａ１であり、その外側の周辺部が図７に示す第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の中心部から基板２の外周部に至る方向である。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。この間、蒸気吐出ノズル６２は、基板２の中心部の真上に止まり、乾燥液Ｌ３の排出方向に移動しない。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、蒸気吐出ノズル６２の単位時間当たりの吐出量を制御する。蒸気吐出ノズル６２の単位時間当たりの吐出量は、一定に設定されてもよいが、本実施例では時間の経過と共に大きくなるように設定される。時間の経過と共に、液膜ＬＦ３の内周部の全長が長くなり、蒸気が分散しやすいからである。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止するが、薄膜ＬＦ４の発生を抑制できる回転数で、基板２を回転してもよい。また、制御部４０は、基板２を回転すると共に、基板２の径方向外方に蒸気吐出ノズル６２を移動してもよい。蒸気吐出ノズル６２は、点状に形成され、基板２の中心部の上方から、基板２の外周部の上方まで移動する。蒸気吐出ノズル６２の直下の領域が、図７に示す第１領域Ａ１である。蒸気吐出ノズル６２から液膜ＬＦ３の内周部までの蒸気の移動経路を短縮でき、蒸気の散逸を抑制できる。
なお、本実施例の乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の中心部から基板２の外周部に至る方向であるが、基板２の外周部から基板２の中心部に至る方向であってもよい。後者の場合、制御部４０は、例えば、基板２を回転すると共に、基板２の径方向内方に蒸気吐出ノズル６２を移動する。蒸気吐出ノズル６２は、点状に形成され、基板２の外周部の上方から、基板２の中心部の上方まで移動する。蒸気吐出ノズル６２の直下の領域が図７に示す第１領域Ａ１であり、その内側の隣接する領域が図７に示す第２領域Ａ２である。
乾燥液Ｌ３の排出方向が基板２の外周部から基板２の中心部に至る方向である場合、基板２の中心部の真上に、図１３に示す吸引ノズル６０が配置される。吸引ノズル６０は、基板２の中心部に集まる乾燥液Ｌ３を吸引する。吸引ノズル６０を配置することによって、基板２の中心部とその周辺部とで、液面の高低差の発生を抑制できる。従って、液面の高低差による逆流を防止できる。基板２の中心部において、乾燥液Ｌ３の流入速度が乾燥液Ｌ３の蒸発速度よりも速い場合に有効である。
なお、体積密度差発生部６１は、蒸気吐出ノズル６２に代えて、または蒸気吐出ノズル６２に加えて、上記の温度差発生部５２を有してもよい。一般的に、液体の液組成が同じ場合、液体の温度が高いほど、液体の体積密度が小さい。制御部４０は、乾燥液Ｌ３の温度を制御することで、乾燥液Ｌ３の体積密度を制御できる。
図１６は、露出する工程の第９実施例を示す図である。第９実施例の表面張力差発生部５１は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間で、液組成差を発生する液組成差発生部７１を有する。一般的に、液体の温度が同じ場合、液体の液組成が異なると、液体の表面張力が異なる。
液組成差発生部７１は、乾燥液Ｌ３よりも大きい表面張力の液体Ｌ４を、第２領域Ａ２に供給する液吐出ノズル７２を有する。乾燥液Ｌ３がＩＰＡのみを含む場合、液体Ｌ４はＩＰＡに加えて例えばＤＩＷを含む。ＤＩＷは、ＩＰＡよりも大きい表面張力を有する。従って、液体Ｌ４は、乾燥液Ｌ３よりも大きい表面張力を有する。なお、液体Ｌ４は、乾燥液Ｌ３よりも大きい表面張力を有すればよく、特に限定されない。
液吐出ノズル７２は、液膜ＬＦ３の上方において、液膜ＬＦ３に対し平行に移動する。液吐出ノズル７２の移動方向は、乾燥液Ｌ３を排出する方向（図１６に矢印で示す方向）である。乾燥液Ｌ３を排出する方向は、例えば、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。なお、乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の中心部から、基板２の外周部に至る方向でもよい。また、乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の外周部から、基板２の中心部に至る方向でもよい。
液吐出ノズル７２の直下の領域は、その後方の隣接する領域に比べて、ＩＰＡ濃度が低くＤＩＷ濃度が高いので、表面張力が大きい。液吐出ノズル７２の直下の領域が第２領域Ａ２であり、その後方の隣接する領域が第１領域Ａ１である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。この間、液吐出ノズル７２は、乾燥液Ｌ３の排出方向に移動する。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止するが、薄膜ＬＦ４の発生を抑制できる回転数で、基板２を回転してもよい。
図１７は、露出する工程の第１０実施例を示す図である。第１０実施例の液組成差発生部７１は、乾燥液Ｌ３よりも小さい表面張力の液体Ｌ５を、第１領域Ａ１に供給する液吐出ノズル７３を有する。乾燥液Ｌ３がＩＰＡとＤＩＷとを含む場合、液体Ｌ５は例えばＩＰＡのみを含む。ＩＰＡは、ＤＩＷよりも小さい表面張力を有する。従って、液体Ｌ５は、乾燥液Ｌ３よりも小さい表面張力を有する。なお、液体Ｌ５は、乾燥液Ｌ３よりも小さい表面張力を有すればよく、特に限定されない。例えば、液体Ｌ５は、ＩＰＡとＤＩＷとを含んでもよい。
液吐出ノズル７３は、液膜ＬＦ３の上方において、液膜ＬＦ３に対し平行に移動する。液吐出ノズル７３の移動方向は、乾燥液Ｌ３を排出する方向（図１７に矢印で示す方向）である。乾燥液Ｌ３を排出する方向は、例えば、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。なお、乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の中心部から、基板２の外周部に至る方向でもよい。また、乾燥液Ｌ３を排出する方向は、基板２の外周部から、基板２の中心部に至る方向でもよい。
液吐出ノズル７３の直下の領域は、その前方の隣接する領域に比べて、ＩＰＡ濃度が高く、ＤＩＷ濃度が低いので、表面張力が小さい。液吐出ノズル７３の直下の領域が第１領域Ａ１であり、その前方の隣接する領域が第２領域Ａ２である。第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される。
制御部４０は、排出する工程Ｓ１１２を、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の位置を乾燥液Ｌ３の排出方向に変位しながら、繰り返し行う。その結果、基板２の上面２ａの全体が液膜ＬＦ３から露出する。この間、液吐出ノズル７３は、乾燥液Ｌ３の排出方向に移動する。
制御部４０は、露出する工程Ｓ１０５において、基板２を停止するが、薄膜ＬＦ４の発生を抑制できる回転数で、基板２を回転してもよい。
なお、液組成差発生部７１は、図１６に示す液吐出ノズル７２と、図１７に示す液吐出ノズル７３とを両方有してもよい。
図１８は、一実施形態に係る乾燥液の接触角を示す側面断面図である。図１８（ａ）は、接触角と表面張力との関係の一例を示す側面断面図である。図１８（ａ）において、θが接触角であり、γＬＧは乾燥液Ｌ３の表面張力であり、γＳＬは乾燥液Ｌ３と基板２との界面張力であり、γＳＧは基板２の表面自由エネルギーである。ヤングの式と呼ばれる、下記式（１）が成立する。
γＬＧｃｏｓθ＋γＳＬ＝γＳＧ・・・（１）
図１８（ｂ）は、基板の温度が室温である時の接触角の一例を示す側面断面図である。図１８（ｃ）は、基板の温度が室温よりも高温である時の接触角の一例を示す側面断面図である。基板２が熱Ｈで高温になると、基板２の表面自由エネルギーγＳＧが小さくなる。従って、基板２を加熱すると、ヤングの式から明らかなように、接触角θが大きくなる。
基板２を加熱すると、接触角θが大きくなるので、図７に示す第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に乾燥液Ｌ３が排出される過程で、第１領域Ａ１の凹部５に乾燥液Ｌ３が取り残されるのを抑制できる。乾燥液Ｌ３が、垂直に立つからである。
図１９は、一実施形態に係る流入部を示す側面断面図である。図１９（ａ）は、流入部の一例を示す側面断面図である。図１９（ａ）では、乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の外周部の一端から、基板２の中心部を通り、基板２の外周部の他端に至る方向である。図１９（ｂ）は、流入部の別の一例を示す側面断面図である。図１９（ｂ）では、乾燥液Ｌ３の排出方向は、基板２の中心部から、基板２の外周部に至る方向である。
乾燥部５０は、基板２の上面２ａと同一平面上に、基板２の上面２ａから排出される乾燥液Ｌ３が流入する表面９０ａを有する流入部９０を有する。流入部９０の表面９０ａは、基板２の上面２ａに隣接する。乾燥液Ｌ３が基板２の上面２ａの外周を乗りこえやすいので、乾燥液Ｌ３が基板２の上面２ａから排出されやすい。
流入部９０の材料は、基板２の材料と同じでもよいし、基板２の材料とは異なってもよい。流入部９０の形状は、図１９に示すように、乾燥液Ｌ３の排出方向に応じて適宜選択される。
以上、本開示に係る基板処理装置および基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
例えば、基板２は、上記実施形態では円板状であるが、矩形板状でもよい。基板２の形状は特に限定されない。
また、基板２は、上記実施形態では半導体基板であるが、ガラス基板でもよい。基板２の材料は特に限定されない。
また、温度差発生部５２、体積密度差発生部６１、および液組成差発生部７１は、単独で用いられてもよいし、任意の組合わせで用いられてもよい。
本出願は、２０１８年１２月３日に日本国特許庁に出願した特願２０１８−２２６８６５号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１８−２２６８６５号の全内容を本出願に援用する。
１ 基板処理装置
２ 基板
４ 凹凸パターン
３０ 流体供給部（液供給部）
４０ 制御部
５０ 乾燥部
５１ 表面張力差発生部
５２ 温度差発生部
６１ 体積密度差発生部
７１ 液組成差発生部
９０ 流入部
Ｌ３ 乾燥液
Ｌ４、Ｌ５ 液体
ＬＦ３ 液膜

Claims (20)

  1. 基板の凹凸パターンが形成された上面に乾燥液を供給することにより、前記乾燥液を含む液膜を形成する工程と、
    前記基板の上面を、前記乾燥液の液膜から露出する工程とを有し、
    前記露出する工程は、
    前記乾燥液の液膜の水平方向に隣り合う第１領域と第２領域との間で、表面張力差を発生する工程と、
    前記表面張力差によって、前記第１領域から前記第２領域に、前記乾燥液を排出する工程とを有する、基板処理方法。
  2. 前記表面張力差を発生する工程は、前記第１領域と前記第２領域との間で、温度差を発生する工程を有する、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記表面張力差を発生する工程は、前記第１領域と前記第２領域との間で、体積密度差を発生する工程を有する、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記体積密度差を発生する工程は、前記乾燥液の蒸気を、前記基板の上方から吐出する工程を有する、請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 前記表面張力差を発生する工程は、前記第１領域と前記第２領域との間で、液組成差を発生する工程を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  6. 前記液組成差を発生する工程は、前記乾燥液よりも大きい表面張力の液体を、前記第２領域に供給する工程を有する、請求項５に記載の基板処理方法。
  7. 前記液組成差を発生する工程は、前記乾燥液よりも小さい表面張力の液体を、前記第１領域に供給する工程を有する、請求項５または６に記載の基板処理方法。
  8. 前記排出する工程は、前記基板の上面から排出される前記乾燥液を、前記基板の上面と同一平面上に配置される表面に流入する工程を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  9. 前記排出する工程は、前記乾燥液の液膜から、前記乾燥液を吸引する工程を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  10. 前記排出する工程は、前記第１領域および前記第２領域の位置を予め定めた方向に変位しながら、繰り返し行われる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  11. 前記予め定めた方向は、前記基板の外周部の一端から、前記基板の中心部を通り、前記基板の外周部の他端に至る方向である、請求項１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記予め定めた方向は、前記基板の中心部から前記基板の外周部に至る方向である、請求項１０に記載の基板処理方法。
  13. 前記予め定めた方向は、前記基板の外周部から前記基板の中心部に至る方向である、請求項１０に記載の基板処理方法。
  14. 基板の凹凸パターンが形成された上面に乾燥液を供給することにより、前記乾燥液の液膜を形成する液供給部と、
    前記基板の上面を、前記乾燥液の液膜から露出する乾燥部と、
    前記液供給部および前記乾燥部を制御する制御部と備え、
    前記乾燥部は、前記乾燥液の液膜の水平方向に隣り合う第１領域と第２領域との間で、表面張力差を発生する表面張力差発生部を有し、
    前記制御部は、前記表面張力差によって、前記第１領域から前記第２領域に、前記乾燥液を排出することを制御する、基板処理装置。
  15. 前記表面張力差発生部は、前記第１領域と前記第２領域との間で、温度差を発生する温度差発生部を有する、請求項１４に記載の基板処理装置。
  16. 前記表面張力差発生部は、前記第１領域と前記第２領域との間で、体積密度差を発生する体積密度差発生部を有する、請求項１４または１５に記載の基板処理装置。
  17. 前記体積密度差発生部は、前記基板の上方に、前記乾燥液の蒸気を吐出する蒸気吐出ノズルを有する、請求項１６に記載の基板処理装置。
  18. 前記表面張力差発生部は、前記第１領域と前記第２領域との間で、液組成差を発生する液組成差発生部を有する、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  19. 前記液組成差発生部は、前記乾燥液よりも大きい表面張力の液体を、前記第２領域に供給する液吐出ノズルを有する、請求項１８に記載の基板処理装置。
  20. 前記液組成差発生部は、前記乾燥液よりも小さい表面張力の液体を、前記第１領域に供給する液吐出ノズルを有する、請求項１８または１９に記載の基板処理装置。
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