JP5232514B2

JP5232514B2 - 基板処理装置および基板処理方法

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Publication number: JP5232514B2
Application number: JP2008080988A
Authority: JP
Inventors: 豊秀林
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP2009238899A

Description

本発明は、基板の乾燥処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来より、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、光ディスク用ガラス基板等の基板に薬液処理および洗浄処理を行うために、種々の基板処理装置が用いられている。

半導体デバイスの製造工程では、基板上に絶縁膜、半導体膜、導体膜等の種々の膜が形成される。基板上の膜にレジストの塗布処理、露光処理および現像処理が行われることによりレジストのパターンが形成される。レジストのパターンを用いて基板上の膜に各種パターンが形成される。

上述の各処理後の基板には、基板上の不純物を洗い流すために洗浄処理が行われる。また、洗浄処理後の基板には、基板を乾燥させるために乾燥処理が行われる。近年の電子機器の高集積化により基板上のパターンが微細化している。そのため、上記の乾燥処理時に基板上のパターンの倒壊（以下、パターン倒れと呼ぶ。）が発生する場合がある。

乾燥処理時に発生するパターン倒れは、以下に説明するようにして発生する。乾燥処理時には、例えば、基板を回転させることにより、基板上から洗浄液を徐々に除去する。この場合、パターンとパターンとの間に一時的に洗浄液が残留する。この配線パターン間に残留する洗浄液の表面張力により、配線パターンが洗浄液側に引っ張られる。それにより、配線パターンのパターン倒れが発生する。特に、洗浄液として純水等の表面張力の高い液体を用いる場合には、パターン倒れが発生する割合が高くなる。

近年、露光技術の進歩によりパターンの微細化が進んでおり、上記パターン倒れがより発生し易い状況になっている。このようなパターン倒れの発生を防止しつつ基板を乾燥させる方法として、純水に比べて表面張力の低いＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の蒸気を基板に供給する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１記載の基板処理装置は、処理チャンバと、処理チャンバ内において基板を支持するヒータと、処理チャンバ内にＩＰＡ蒸気を供給する蒸気供給手段と、処理チャンバの内部を減圧する減圧手段とを備える。

このような構成において、洗浄処理装置において純水により洗浄処理された基板が処理チャンバ内に搬入され、ヒータ上に載置される。その後、処理チャンバの内部が減圧される。そして、処理チャンバ内の圧力が所定の値まで低下した場合に、処理チャンバ内にＩＰＡ蒸気および窒素ガスが供給される。

その後、ＩＰＡ蒸気および窒素ガスにより処理チャンバ内の圧力が所定の値まで上昇した場合に、処理チャンバ内へのＩＰＡ蒸気および窒素ガスの供給が停止され、その状態が維持される。それにより、ＩＰＡ蒸気が基板の表面で凝縮し、基板上の純水がＩＰＡで置換される。その後、処理チャンバ内が排気される。それにより、基板上のＩＰＡが蒸発する。

このように、特許文献１記載の基板処理装置においては、基板上に残留する純水をＩＰＡで置換した後、そのＩＰＡを蒸発させている。この場合、ＩＰＡは表面張力が低いので、パターン倒れを防止しつつ基板を乾燥させることができるとされている。
特開２０００４−７９６８２号公報

しかしながら、特許文献１記載の基板処理装置により基板の乾燥処理を行う場合、洗浄液が付着した状態の基板を洗浄処理装置から処理チャンバへ搬送しなければならない。この場合、基板を搬送する際に、基板上に残留する洗浄液の表面張力によりパターン倒れが発生するおそれがある。

本発明の目的は、基板上でのパターン倒れを防止することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

（１）第１の発明に係る基板処理装置は、基板を保持するとともに回転可能に設けられた回転保持部と、回転保持部に保持された基板を含む密閉空間を形成するように回転保持部に密着する密着位置と回転保持部から離間する離間位置との間で移動可能に設けられた空間形成部材と、回転保持部を回転させる駆動機構と、回転保持部上の基板に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、密閉空間を減圧排気する減圧排気手段と、密閉空間内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、回転保持部上の基板に有機溶剤の蒸気を供給する蒸気供給部とを備え、空間形成部材が離間位置に配置されかつ駆動機構により回転保持部が回転されている状態で洗浄液供給部から回転保持部上の基板に洗浄液が供給され、回転保持部が停止されかつ空間形成部材が密着位置に配置されている状態で、減圧排気手段により密閉空間が減圧排気されるとともに、窒素ガス供給手段により密閉空間に窒素ガスが供給され、窒素ガス供給手段による密閉空間への窒素ガスの供給が停止された後、蒸気供給部から回転保持部上の基板に有機溶剤の蒸気が供給されるものである。

この基板処理装置においては、基板を保持するとともに回転可能に回転保持部が設けられている。また、回転保持部に保持された基板を含む密閉空間を形成するように回転保持部に密着する密着位置と回転保持部から離間する離間位置との間で移動可能に空間形成部材が設けられている。

そして、空間形成部材が離間位置に配置されかつ駆動機構により回転保持部が回転されている状態で洗浄液供給部から回転保持部上の基板に洗浄液が供給される。それにより、基板が洗浄される。

また、回転保持部が停止されかつ空間形成部材が密着位置に配置されている状態で、減圧排気手段により密閉空間が減圧排気されるとともに、窒素ガス供給手段により密閉空間に窒素ガスが供給され、窒素ガス供給手段による密閉空間への窒素ガスの供給が停止された後、蒸気供給部から回転保持部上の基板に有機溶剤の蒸気が供給される。

この場合、蒸気供給手段により回転保持部上の基板に有機溶剤の蒸気が供給されるとともに、その基板を含む密閉空間が減圧排気手段によって減圧されるので、基板上において有機溶剤が凝縮する。それにより、基板上の洗浄液が有機溶剤で置換される。その結果、洗浄液の表面張力によって基板上でパターン倒れが発生することを防止することができる。

また、基板の洗浄処理と乾燥処理とを１つの基板処理装置で行うことができるので、洗浄液が付着した基板を他の基板処理装置に搬送しなくてよい。それにより、基板上に残留する洗浄液の表面張力により基板上でパターン倒れが発生することを防止することができる。

また、１つの基板処理装置で洗浄処理および乾燥処理を行うことができるので、洗浄処理後の基板を迅速に乾燥することができる。それにより、洗浄液の表面張力により基板上でパターン倒れが発生することを確実に防止することができるとともに、基板処理装置のスループットを向上させることができる。

また、減圧排気手段により密閉空間が減圧されるので、密閉空間内に十分な量の有機溶剤の蒸気を吸入させることができる。したがって、有機溶剤の蒸気を密閉空間内に供給するためのキャリアガスを用いなくてよい。この場合、密閉空間内の雰囲気における有機溶剤の蒸気の割合を高くすることができるので、基板上において十分な量の有機溶剤を凝縮させることができる。それにより、基板上において、洗浄液を有機溶剤で十分に置換することができる。その結果、基板上でのパターン倒れを十分に防止することができる。

また、回転保持部の回転が停止された状態で空間形成部材が密着位置に配置されるので、空間形成部材と回転保持部とを確実に密着させることができる。この場合、密閉空間の減圧排気を効率よく行うことができるので、密閉空間内に有機溶剤の蒸気を確実に吸入させることができる。それにより、基板上において、洗浄液を有機溶剤で十分に置換することができる。その結果、基板上でのパターン倒れを十分に防止することができる。

（２）蒸気供給部は、有機溶剤の蒸気を加熱する加熱手段をさらに含んでもよい。この場合、密閉空間内に供給される有機溶剤の蒸気の温度を十分に上昇させることができる。それにより、基板上において有機溶剤を容易に凝縮させることができる。

（３）基板処理装置は、回転保持部上の基板を冷却する冷却手段をさらに備えてもよい。この場合、冷却手段により基板の温度を低下させることができる。それにより、基板上において有機溶剤をさらに容易に凝縮させることができる。

（４）基板処理装置は、回転保持部に保持された基板に冷却された有機溶剤を供給する冷却溶剤供給部をさらに備え、蒸気供給部は、回転保持部上の基板の上面に有機溶剤の蒸気を供給し、冷却溶剤供給部は、回転保持部上の基板の下面に冷却された有機溶剤を供給してもよい。

この場合、基板の下面に有機溶剤が供給されることにより、基板の温度が低下する。それにより、基板の上面に有機溶剤の蒸気を供給しつつ基板を冷却することが可能になる。その結果、基板上において有機溶剤をより確実に凝縮させることができる。

（５）減圧排気手段は、密閉空間の圧力が所定のしきい値以下にならないように密閉空間を減圧してもよい。

この場合、密閉空間の圧力が低下し過ぎることを防止することができる。それにより、基板上において有機溶剤が凝縮する前に基板上の洗浄液が蒸発してしまうことを防止することができる。その結果、基板上において洗浄液を効率よく有機溶剤で置換することができる。

（６）洗浄液供給部から基板に供給される洗浄液は、純水を含んでもよい。この場合、基板の洗浄処理のためのコストを低減することができる。

（７）蒸気供給部から供給される有機溶剤は、イソプロピルアルコールを含んでもよい。この場合、イソプロピルアルコールは表面張力が低いので、基板上でパターン倒れが発生することをより十分に防止することができる。

（８）蒸気供給部から供給される有機溶剤は、ハイドロフルオロエーテルを含んでもよい。この場合、ハイドロフルオロエーテルは表面張力が低いので、基板上でパターン倒れが発生することをより十分に防止することができる。

（９）第２の発明に係る基板処理方法は、基板処理装置を用いて基板を処理する基板処理方法であって、基板処理装置に設けられる回転保持部により基板を保持しつつ回転させる工程と、回転保持部により回転される基板に洗浄液を供給する工程と、回転保持部を停止する工程と、回転保持部上の基板を含む密閉空間を形成するように停止状態の回転保持部に空間形成部材を密着させる工程と、密閉空間を減圧排気するとともに、密閉空間に窒素ガスを供給し、密閉空間への窒素ガスの供給を停止した後、密閉空間に有機溶剤の蒸気を供給する工程とを備えたものである。

この基板処理方法によれば、回転保持部により回転保持される基板に洗浄液が供給される。それにより、基板が洗浄される。

また、回転保持部が停止された状態で、空間形成部材が密着位置に配置される。さらに、空間形成部材により形成された密閉空間が減圧排気されるとともに、密閉空間に窒素ガスが供給され、密閉空間への窒素ガスの供給が停止された後、その密閉空間に有機溶剤の蒸気が供給される。

この場合、密閉空間に有機溶剤の蒸気が供給されるとともに密閉空間が減圧されるので、基板上において有機溶剤が凝縮する。それにより、基板上の洗浄液が有機溶剤で置換される。その結果、洗浄液の表面張力によって基板上でパターン倒れが発生することを防止することができる。

また、この基板処理方法によれば、基板の洗浄処理と乾燥処理とを１つの基板処理装置で行うことができるので、洗浄液が付着した基板を他の基板処理装置に搬送しなくてよい。それにより、基板上に残留する洗浄液の表面張力により基板上でパターン倒れが発生することを防止することができる。

また、密閉空間が減圧されるので、密閉空間内に十分な量の有機溶剤の蒸気を吸入させることができる。したがって、有機溶剤の蒸気を密閉空間内に供給するためのキャリアガスを用いなくてよい。この場合、密閉空間内の雰囲気における有機溶剤の蒸気の割合を高くすることができるので、基板上において十分な量の有機溶剤を凝縮させることができる。それにより、基板上において、洗浄液を有機溶剤で十分に置換することができる。その結果、基板上でのパターン倒れを十分に防止することができる。

本発明によれば、基板上でのパターン倒れを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る基板処理方法および基板処理装置について図面を参照しながら説明する。

以下の説明において、基板とは、半導体ウェハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等をいう。

（１）基板処理装置の構成
図１は本発明の実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。図１に示すように、基板処理装置１００は、処理領域Ａ，Ｂを有し、処理領域Ａ，Ｂ間に搬送領域Ｃを有する。

処理領域Ａには、制御部４、流体ボックス部２ａ，２ｂおよび洗浄処理部５ａ，５ｂが配置されている。

図１の流体ボックス部２ａ，２ｂは、それぞれ洗浄処理部５ａ，５ｂへの薬液の供給および洗浄処理部５ａ，５ｂからの廃液等に関する配管、継ぎ手、バルブ、流量計、レギュレータ、ポンプ、温度調節器、処理液貯留タンク等の流体関連機器を収納する。

洗浄処理部５ａ，５ｂでは、基板Ｗに付着したパーティクル等を除去するための洗浄処理が行われる。また、洗浄処理部５ａ，５ｂでは、洗浄処理後の基板Ｗを乾燥するための乾燥処理が行われる。洗浄処理部５ａ，５ｂの詳細については後述する。

処理領域Ｂには、流体ボックス部２ｃ，２ｄおよび洗浄処理部５ｃ，５ｄが配置されている。流体ボックス部２ｃ，２ｄおよび洗浄処理部５ｃ，５ｄの各々は、上記流体ボックス部２ａ，２ｂおよび洗浄処理部５ａ，５ｂと同様の構成を有し、洗浄処理部５ｃ，５ｄは洗浄処理部５ａ，５ｂと同様の処理を行う。

以下、洗浄処理部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを処理ユニットと総称する。搬送領域Ｃには、基板搬送ロボットＣＲが設けられている。

処理領域Ａ，Ｂの一端部側には、基板Ｗの搬入および搬出を行うインデクサＩＤが配置されており、インデクサロボットＩＲはインデクサＩＤの内部に設けられている。インデクサＩＤには、基板Ｗを収納するキャリア１が載置される。本実施の形態においては、キャリア１として、基板Ｗを密閉した状態で収納するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を用いているが、これに限定されるものではなく、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Inter Face）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）等を用いてもよい。

インデクサＩＤのインデクサロボットＩＲは、矢印Ｕの方向に移動し、キャリア１から基板Ｗを取り出して基板搬送ロボットＣＲに渡し、逆に、一連の処理が施された基板Ｗを基板搬送ロボットＣＲから受け取ってキャリア１に戻す。

基板搬送ロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲから渡された基板Ｗを指定された処理ユニットに搬送し、または、処理ユニットから受け取った基板Ｗを他の処理ユニットまたはインデクサロボットＩＲに搬送する。

本実施の形態においては、洗浄処理部５ａ〜５ｄのいずれかにおいて基板Ｗに洗浄処理および乾燥処理が行われた後に、基板搬送ロボットＣＲにより基板Ｗが洗浄処理部５ａ〜５ｄから搬出され、インデクサロボットＩＲを介してキャリア１に搬入される。

制御部４は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含むコンピュータ等からなり、処理領域Ａ，Ｂの各処理ユニットの動作、搬送領域Ｃの基板搬送ロボットＣＲの動作およびインデクサＩＤのインデクサロボットＩＲの動作を制御する。

（２）洗浄処理部の構成
図２は本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１００の洗浄処理部５ａ〜５ｄの詳細を説明するための図である。図２の洗浄処理部５ａ〜５ｄは、基板Ｗの表面および裏面に付着したパーティクル等の汚染物を除去するため、基板Ｗの表面および裏面の洗浄処理を行う。

図２に示すように、洗浄処理部５ａ〜５ｄは、基板Ｗを水平に保持するとともに、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸の周りで基板Ｗを回転させるためのスピンチャック２１を備える。スピンチャック２１は、円板状のスピンベース２２、およびスピンベース２２上に設けられて基板Ｗを保持する複数の保持部２３を有する。

スピンチャック２１は、チャック回転駆動機構２４によって回転される回転軸２５の上端に固定されている。回転軸２５は中空軸からなる。回転軸２５の内部には、液体供給管２６が挿通されている。

液体供給管２６は、保持部２３に保持された基板Ｗの裏面に近接する位置まで延びている。液体供給管２６は、バルブ２７を介して図示しない液体供給系に接続されている。この液体供給系には、洗浄液として薬液およびリンス液が貯留されている。本実施の形態においては、図１の制御部４によりバルブ２７が開かれることにより、液体供給管２６から保持部２３に保持される基板Ｗの裏面に薬液またはリンス液が供給される。

スピンベース２２には、ヒートパイプ２２ａが埋設されている。ヒートパイプ２２ａの一部は、スピンベース２２の下面側においてスピンベース２２から露出している。ヒートパイプ２２ａの上記露出する領域に接触するように、冷却ジャケット２８が設けられている。冷却ジャケット２８には、冷却水供給管２９および冷却水排出管３０が接続されている。図示しない冷却水供給系から冷却水供給管２９を通して冷却ジャケット２８に冷却水が供給され、冷却ジャケット２８から冷却水排出管３０を通して冷却水が排出される。本実施の形態においては、冷却ジャケット２８においてヒートパイプ２２ａが冷却される。それにより、スピンベース２２が冷却されるとともに、スピンベース２２上の基板Ｗが冷却される。

スピンチャック２１の上方には、円筒状のチャンバ３１が上下動可能に設けられる。チャンバ３１の下端は開口している。チャンバ３１の天井面には排気管３２が設けられている。排気管３２には真空ポンプ３３が介挿されている。本実施の形態においては、真空ポンプ３３によりチャンバ３１内の空間が排気される。真空ポンプ３３は、図１の制御部４により制御される。

また、チャンバ３１の天井面を貫通するように、蒸気供給管３４が設けられている。蒸気供給管３４は、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）供給管３５を介して図示しないＩＰＡ供給系に接続されるとともに、窒素（Ｎ_２）供給管３６を介して図示しない窒素供給系に接続されている。なお、蒸気供給管３４の外周面は、チャンバ３１の天井面に固定されている。ＩＰＡ供給管３５には、ＩＰＡ供給バルブ３７および蒸気生成装置３８が介挿されている。また、窒素供給管３６には、窒素供給バルブ３９が介挿されている。

蒸気供給管３４の下端には、円板状でかつ中空の蒸気拡散部４０が設けられている。蒸気拡散部４０の内部には加熱板４１が設けられている。蒸気拡散部４０の下面には、蒸気拡散部４０の内部空間と外部とを連通させるように複数の吐出口４２が形成されている。蒸気拡散部４０の直径は、基板Ｗの直径と同等または基板Ｗの直径より大きく設定されている。

蒸気拡散部４０の上面および外周面を覆うように円筒状の流路形成部材４３が設けられている。流路形成部材４３は、天井面４３ａおよび円筒面４３ｂからなる。円筒面４３ｂは、蒸気拡散部４０の下面よりも下方に延びるように設けられている。また、円筒面４３ｂの内周面の直径は、基板Ｗの直径よりも大きく設定されている。

本実施の形態においては、蒸気生成装置３８においてＩＰＡ蒸気が生成される。また、図１の制御部４によりＩＰＡ供給バルブ３７が開かれることにより、蒸気生成装置３８において生成されたＩＰＡ蒸気が、蒸気供給管３４および蒸気拡散部４０を介して複数の吐出口４２からチャンバ３１内の空間に供給される。また、制御部４により窒素供給バルブ３９が開かれることにより、窒素が蒸気供給管３４および蒸気拡散部４０を介して複数の吐出口４２からチャンバ３１内の空間に供給される。

スピンベース２２および回転軸２５と液体供給管２６との間には円筒状の封止部材４４が設けられている。また、スピンベース２２の上面の外周端部には、リング状の封止部材４５が設けられている。本実施の形態においては、チャンバ３１は、下端部が封止部材４５から離間する離間位置および封止部材４５に密着する密着位置の間で移動可能に設けられている。

なお、本実施の形態においては、円筒面４３ｂの下端部は、チャンバ３１の下端部より上方に位置している。また、チャンバ３１が封止部材４５に密着する位置まで移動した場合に、円筒面４３ｂの下端部が保持部２３に接触しないように流路形成部材４３の大きさが設定されている。さらに、チャンバ３１と流路形成部材４３との間に隙間が形成されるように、チャンバ３１および流路形成部材４３の大きさが設定されている。

スピンチャック２１の上方には、液体供給ノズル４６が設けられている。液体供給ノズル４６は、液体供給管４７およびバルブ４８を介して図示しない液体供給系に接続されている。この液体供給系には、洗浄液として薬液およびリンス液が貯留されている。本実施の形態においては、チャンバ３１および流路形成部材４３が離間位置にあるときに、図１の制御部４によりバルブ４８が開かれることにより、液体供給ノズル４６から保持部２３に保持される基板Ｗの表面に薬液またはリンス液が供給される。

液体供給ノズル４６は、スピンベース２２に近接する位置およびスピンベース２２から離間する位置の間で移動可能に設けられている。液体供給ノズル４６から薬液またはリンス液が供給される際には、液体供給ノズル４６はスピンベース２２に近接する位置に移動する。

スピンチャック２１の周囲には、薬液およびリンス液の飛散を防止するためのカップ４６が上下動可能に設けられている。

（３）洗浄処理部の動作
（３−１）洗浄処理部の動作の概略
図３は、洗浄処理部５ａ〜５ｄの動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する洗浄処理部５ａ〜５ｄの各構成要素の動作は、図１の制御部４により制御される。

まず、チャンバ３１が封止部材４５から離間する離間位置にある状態で、図１の基板搬送ロボットＣＲにより基板Ｗが保持部２３上に載置される。そして、基板Ｗが保持部２３に保持された状態で、スピンチャック２１（図２）が回転される（ステップＳ１）。

次に、液体供給ノズル４６（図２）および液体供給管２６（図２）から基板Ｗの表面および裏面に薬液が供給される（ステップＳ２）。これにより、基板Ｗの表面および裏面が洗浄され、パーティクル等の汚染物が除去される。上記薬液としては、例えば、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）との混合液が用いられる。

所定時間経過後、液体供給管２６および液体供給ノズル４６からの薬液の供給が停止される（ステップＳ３）。その後、液体供給ノズル４６および液体供給管２６から基板Ｗの表面および裏面にリンス液が供給される（ステップＳ４）。これにより、基板Ｗ上の薬液がリンス液により洗い流される。本実施の形態においては、リンス液として、純水が用いられる。

所定時間経過後、液体供給ノズル４６および液体供給管２６から基板Ｗへのリンス液の供給が停止され（ステップＳ５）、スピンチャック２１が停止される（ステップＳ６）。その後、後述する乾燥処理が行われる（ステップＳ７）。ステップＳ７において乾燥された基板Ｗは、基板搬送ロボットＣＲ（図１）により洗浄処理部５ａ〜５ｄから搬出される。

なお、本実施の形態においては、基板Ｗ上にリンス液（純水）が残留している状態でステップＳ７の乾燥処理が開始される。

（３−２）乾燥処理
次に、ステップＳ７における乾燥処理について詳細に説明する。

図４は、乾燥処理時における洗浄処理部５ａ〜５ｄの動作の一例を示すフローチャートである。また、図５は、スピンベース２２とチャンバ３１とにより形成される空間（以下、単にチャンバ３１内と略記する。）の圧力変化を示す図である。

なお、図５の上段のグラフの縦軸は、チャンバ３１内の圧力を示し、横軸は、時間を示す。図５において圧力Ｐ０は常圧であり、圧力Ｐ１は常圧の半分の圧力であり、圧力Ｐ２は圧力Ｐ１よりも低くかつ基板Ｗ上のリンス液（純水）が短時間で蒸発することを十分に防止することができる圧力である。なお、常圧Ｐ０におけるリンス液の温度がＴ０℃の場合、圧力Ｐ２におけるリンス液の沸点Ｔ２が下記式（１）を満たすように圧力Ｐ２が設定されることが好ましく、下記式（２）を満たすように圧力Ｐ２が設定されることがより好ましい。

Ｔ０＜Ｔ２×０．８５・・・（１）
Ｔ０＜Ｔ２×０．８０・・・（２）
また、図５の下段には、真空ポンプ３３（図２）による減圧状態、ＩＰＡ供給バルブ３７（図２）の開閉状態および窒素供給バルブ３９（図２）の開閉状態が示されている。

以下、図４および図５を参照しつつ洗浄処理部５ａ〜５ｄの乾燥処理時の動作について詳細に説明する。

洗浄処理部５ａ〜５ｄにおける乾燥処理の開始時には、まず、チャンバ３１（図２）が封止部材４５（図２）に密着する密着位置に移動される（図４のステップＳ７１）。なお、上述したように、乾燥処理時には、スピンベース２２の回転が停止されている。それにより、スピンベース２２とチャンバ３１とを確実に密着させることができる。

次に、時点ｔ０（図５）において真空ポンプ３３（図２）によりチャンバ３１内が減圧排気されるとともに、窒素供給バルブ３９（図２）が開かれる（図４のステップＳ７２）。それにより、図５に示すように、チャンバ３１内の圧力がＰ０（常圧）から徐々に低下する。また、チャンバ３１内に窒素が供給されることにより、チャンバ３１内の酸素濃度が低下する。

次に、チャンバ３１内の圧力がＰ１（図５）より小さくＰ２（図５）より大きい値になる時点ｔ１（図５）において、ＩＰＡ供給バルブ３７（図２）が開かれるとともに、窒素供給バルブ３９が閉じられる（ステップＳ７３）。

この場合、窒素の供給が停止されることにより、チャンバ３１内の圧力が十分に低下する。それにより、ＩＰＡ供給管３５（図２）内とチャンバ３１内との圧力差が大きくなるので、チャンバ３１内に十分な量のＩＰＡ蒸気を吸入させることができる。また、真空ポンプ３３によりチャンバ３１内が減圧排気されているので、より確実にＩＰＡ蒸気をチャンバ３１内に吸入させることができる。

また、圧力が十分に低下した状態で十分な量のＩＰＡ蒸気がチャンバ３１内に供給されるので、基板Ｗの表面および裏面において十分な量のＩＰＡを凝縮させることができる。それにより、基板Ｗ上においてリンス液を効率よくＩＰＡで置換することができる。

次に、チャンバ３１内の圧力がＰ２（図５）になる時点ｔ２（図５）において、真空ポンプ３３の減圧排気が停止される（ステップＳ７４）。このとき、ＩＰＡ供給バルブ３７は開かれているので、チャンバ３１内へのＩＰＡの供給は継続される。それにより、チャンバ３１内の圧力が徐々に上昇する。この場合、チャンバ３１内の雰囲気におけるＩＰＡ蒸気の割合を高くすることができるので、十分な量のＩＰＡを基板Ｗ上で凝縮させることができる。それにより、基板Ｗ上においてリンス液を効率よくＩＰＡで置換することができる。

なお、上述したように、圧力Ｐ２は、基板Ｗ上のリンス液（純水）の急激な蒸発を十分に防止することができる圧力に設定されている。この場合、ステップＳ７４においてチャンバ３１内の圧力がＰ２以下になることを防止することにより、基板Ｗ上に残留するリンス液が短時間で蒸発することを防止することができる。それにより、基板Ｗ上においてＩＰＡが凝縮する前に基板Ｗ上のリンス液が蒸発してしまうことを防止することができる。その結果、基板Ｗ上においてリンス液を効率よくＩＰＡで置換することができる。

次に、チャンバ３１内の圧力がＰ１（図５）になる時点ｔ３（図５）において真空ポンプ３３によりチャンバ３１内が再び減圧排気される（ステップＳ７５）。この場合、チャンバ３１内の圧力が再び低下し始めるので、チャンバ３１内に効率よくＩＰＡ蒸気を吸入させることができる。それにより、基板Ｗの表面および裏面に十分な量のＩＰＡを供給することができる。その結果、基板Ｗ上においてリンス液を効率よくＩＰＡで置換することができる。また、チャンバ３１が減圧排気されるので、基板Ｗ上のＩＰＡが蒸発するとともに、その蒸発したＩＰＡが排気管３２を介してチャンバ３１内から排出される。

次に、チャンバ３１内の圧力がＰ２（図５）になる時点ｔ４（図５）において、真空ポンプ３３による減圧排気が停止される（ステップＳ７６）。それによりチャンバ３１内の圧力が徐々に上昇する。この場合、基板Ｗ上のリンス液の蒸発を防止しつつ、リンス液を効率よくＩＰＡで置換することができる。

次に、チャンバ３１内の圧力がＰ１（図５）になる時点ｔ５（図５）において真空ポンプ３３によりチャンバ３１内が再び減圧排気される（ステップＳ７７）。この場合、チャンバ３１内の圧力が再び低下し始めるので、チャンバ３１内に効率よくＩＰＡ蒸気を吸入させることができる。それにより、基板Ｗの表面および裏面に十分な量のＩＰＡを供給することができる。その結果、基板Ｗ上においてリンス液を効率よくＩＰＡで置換することができる。また、チャンバ３１が減圧排気されるので、基板Ｗ上のＩＰＡが蒸発するとともに、その蒸発したＩＰＡが排気管３２を介してチャンバ３１内から排出される。

次に、チャンバ３１内の圧力がＰ２（図５）になる時点ｔ６（図５）において、窒素供給バルブ３９が開かれる（ステップＳ７８）。それにより、チャンバ３１内の圧力を徐々に上昇させつつ、基板Ｗ上からチャンバ３１内に蒸発したＩＰＡをチャンバ３１内から排出することができる。

その後、時点ｔ７（図５）において真空ポンプ３３による減圧排気が停止される（ステップＳ７９）。それにより、チャンバ３１内の圧力がさらに上昇し、Ｐ０（常圧）になる。最後に、チャンバ３１を離間位置に設定し、洗浄処理部５ａ〜５ｄにおける乾燥処理が終了する。

なお、図４および図５で説明した処理は、例えば、チャンバ３１内に設けられた圧力センサの出力値に基づいて行なわれてもよく、予め設定された時間（時点ｔ０〜ｔ７）に基づいて行なわれてもよい。

（４）本実施の形態の効果
以上のように、本実施の形態に係る基板処理装置１００の洗浄処理部５ａ〜５ｄにおいては、スピンベース２２に密着可能なチャンバ３１を設け、チャンバ３１内において基板Ｗ上のリンス液をＩＰＡで置換することにより基板Ｗの乾燥処理を行っている。この場合、ＩＰＡの表面張力は低いので、基板Ｗ上でパターン倒れが発生することを防止することができる。

また、基板Ｗの洗浄処理と乾燥処理とを１つの洗浄処理部５ａ〜５ｄで行うことができるので、リンス液が付着した基板Ｗを搬送しなくてよい。それにより、基板Ｗ上に残留するリンス液の表面張力により基板Ｗ上でパターン倒れが発生することを防止することができる。また、リンス液が付着した基板Ｗを搬送しなくてよいので、基板Ｗの搬送時に基板Ｗが汚染されることを防止することができる。また、基板Ｗが部分的に乾燥してしまうこと等のリンス液が付着した基板Ｗを搬送する際に発生する種々の問題の発生を防止することができる。

また、１つの洗浄処理部５ａ〜５ｄで洗浄処理および乾燥処理を行うことができるので、洗浄処理後の基板Ｗを迅速に乾燥することができる。それにより、リンス液の表面張力により基板Ｗ上でパターン倒れが発生することを確実に防止することができるとともに、基板処理装置１００のスループットを向上させることができる。

また、チャンバ３１内を減圧することにより、チャンバ３１内にＩＰＡ蒸気を吸入させている。それにより、ＩＰＡ蒸気をチャンバ３１内に供給するためのキャリアガスを用いなくてよい。この場合、チャンバ３１内の雰囲気におけるＩＰＡ蒸気の割合を高くすることができるので、基板Ｗ上において、十分な量のＩＰＡを凝縮させることができる。それにより、基板Ｗ上において、リンス液を十分にＩＰＡで置換することができる。その結果、基板Ｗ上でのパターン倒れを十分に防止しつつ、基板Ｗを乾燥させることができる。

また、チャンバ３１内の圧力の下限値が、基板Ｗ上のリンス液の急激な蒸発を十分に防止することができる圧力に設定されている。それにより、リンス液がＩＰＡで置換される前に蒸発することを確実に防止することができる。その結果、基板Ｗ上でのパターン倒れを確実に防止することができる。

また、蒸気拡散部４０内に加熱板４１が設けられているので、チャンバ３１内に供給されるＩＰＡ蒸気の温度を十分に上昇させることができる。それにより、基板Ｗの表面および裏面においてＩＰＡを容易に凝縮させることができる。

また、スピンベース２２内にヒートパイプ２２ａが設けられている。それにより、基板Ｗの温度を低下させることができる。その結果、基板Ｗの表面および裏面においてＩＰＡをさらに容易に凝縮させることができる。

また、本実施の形態においては、基板Ｗと蒸気拡散部４０との間の空間が、流路形成部材４３の円筒面４３ｂに覆われている。それにより、吐出口４２から吐出されるＩＰＡ蒸気を確実に基板Ｗに供給することができる。

また、流路形成部材４３が設けられているので、真空ポンプ３３により排気管３２内が減圧される際にも、吐出口４２から吐出されるＩＰＡ蒸気が直接的に排気管３２から排出されることを防止することができる。それにより、ＩＰＡ蒸気をより確実に基板Ｗに供給することができる。

（５）変形例
上記実施の形態においては、ステップＳ５（図３）においてリンス液の供給が停止され、ステップＳ６においてスピンチャック２１が停止されているが、ステップＳ５の処理の前にステップＳ６の処理が実行されてもよい。

また、ＩＰＡ供給管３５に加熱手段を設けてもよい。この場合、ＩＰＡ供給管３５においてＩＰＡ蒸気の温度を十分に上昇させることができる。それにより、チャンバ３１内に高温のＩＰＡ蒸気を供給することができる。その結果、基板Ｗの表面および裏面においてＩＰＡを十分に凝縮させることができる。

また、基板Ｗの洗浄処理時に用いられる薬液は、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）、ＤＨＦ（希フッ酸）、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸もしくはアンモニア等の水溶液、またはそれらの混合溶液であってもよい。

また、基板Ｗの洗浄処理時に用いられるリンス液は、炭酸水、水素水または電解イオン水であってもよい。

また、上記実施の形態においては、洗浄液として薬液およびリンス液が基板Ｗに供給されているが、リンス液のみが基板Ｗに供給されてもよい。

また、上記実施の形態においては、チャンバ３１内にＩＰＡ蒸気が供給されているが、チャンバ３１内に供給される蒸気はＩＰＡに限定されない。例えば、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、メタノールまたはエタノール等の他の有機溶剤の蒸気がチャンバ３１内に供給されてもよい。また、例えば、純水よりも表面張力の低い液体の蒸気がチャンバ３１内に供給されてもよい。

また、上記実施の形態においては、図５の時点ｔ２−ｔ６間において、チャンバ３１内の圧力がＰ２とＰ１との間で２回ずつ上昇および下降されているが、チャンバ３１内の圧力がＰ２とＰ１との間で１回ずつ上昇および下降されてもよく、３回以上ずつ上昇および下降されてもよい。

また、上記実施の形態においては、チャンバ３１に排気管３２が設けられているが、スピンベース２２に排気管３２が設けられてもよい。

また、上記実施の形態においては、ヒートパイプ２２ａにより基板Ｗが冷却されているが、基板Ｗの冷却方法は上記の例に限定されない。例えば、常温程度の有機溶剤（例えば、ＩＰＡまたはＨＦＥ等）を液体供給管２６から基板Ｗの裏面に供給することにより基板Ｗを冷却してもよい。

（６）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、スピンベース２２および保持部２３が回転保持部の例であり、チャンバ３１が空間形成部材の例であり、チャック回転駆動機構２４が駆動機構の例であり、真空ポンプ３３が減圧排気手段の例であり、液体供給ノズル４６が洗浄液供給部の例であり、蒸気供給管３４が蒸気供給部の例であり、加熱板４１が加熱手段の例であり、ヒートパイプ２２ａまたは液体供給管２６が冷却手段の例であり、液体供給管２６が冷却溶剤供給部の例であり、圧力Ｐ２が所定のしきい値の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

本発明は、半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、光ディスク用ガラス基板等の基板製造等に用いられる基板処理装置および基板処理方法に有効に利用することができる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。洗浄処理部の詳細を説明するための図である。洗浄処理部の動作の一例を示すフローチャートである。乾燥処理時における洗浄処理部の動作の一例を示すフローチャートである。スピンベースとチャンバとにより形成される空間の圧力変化を示す図である。

符号の説明

５ａ〜５ｄ洗浄処理部
２１スピンチャック
２２スピンベース
２２ａヒートパイプ
２３保持部
２４チャック回転駆動機構
２６液体供給管
２８冷却ジャケット
３１チャンバ
３３真空ポンプ
３４蒸気供給管
３５ＩＰＡ供給管
３７ＩＰＡ供給バルブ
３８蒸気生成装置
４０蒸気拡散部
４１加熱板
４５封止部材
４６液体供給ノズル
４８バルブ
１００基板処理装置
Ｗ基板

Claims

基板を保持するとともに回転可能に設けられた回転保持部と、
前記回転保持部に保持された基板を含む密閉空間を形成するように前記回転保持部に密着する密着位置と前記回転保持部から離間する離間位置との間で移動可能に設けられた空間形成部材と、
前記回転保持部を回転させる駆動機構と、
前記回転保持部上の基板に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記密閉空間を減圧排気する減圧排気手段と、
前記密閉空間内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記回転保持部上の基板に有機溶剤の蒸気を供給する蒸気供給部とを備え、
前記空間形成部材が前記離間位置に配置されかつ前記駆動機構により前記回転保持部が回転されている状態で前記洗浄液供給部から前記回転保持部上の基板に洗浄液が供給され、前記回転保持部が停止されかつ前記空間形成部材が前記密着位置に配置されている状態で、前記減圧排気手段により前記密閉空間が減圧排気されるとともに、前記窒素ガス供給手段により前記密閉空間に窒素ガスが供給され、前記窒素ガス供給手段による前記密閉空間への窒素ガスの供給が停止された後、前記蒸気供給部から前記回転保持部上の基板に有機溶剤の蒸気が供給されることを特徴とする基板処理装置。
前記蒸気供給部は、有機溶剤の蒸気を加熱する加熱手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
前記回転保持部上の基板を冷却する冷却手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
前記回転保持部に保持された基板に冷却された有機溶剤を供給する冷却溶剤供給部をさらに備え、
前記蒸気供給部は、前記回転保持部上の基板の上面に前記有機溶剤の蒸気を供給し、
前記冷却溶剤供給部は、前記回転保持部上の基板の下面に前記冷却された有機溶剤を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
前記減圧排気手段は、前記密閉空間の圧力が所定のしきい値以下にならないように前記密閉空間を減圧することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理装置。
前記洗浄液供給部から基板に供給される洗浄液は、純水を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板処理装置。
前記蒸気供給部から供給される有機溶剤は、イソプロピルアルコールを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板処理装置。
前記蒸気供給部から供給される有機溶剤は、ハイドロフルオロエーテルを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板処理装置。
基板処理装置を用いて基板を処理する基板処理方法であって、
前記基板処理装置に設けられる回転保持部により基板を保持しつつ回転させる工程と、
前記回転保持部により回転される基板に洗浄液を供給する工程と、
前記回転保持部を停止する工程と、
前記回転保持部上の基板を含む密閉空間を形成するように停止状態の前記回転保持部に空間形成部材を密着させる工程と、
前記密閉空間を減圧排気するとともに、前記密閉空間に窒素ガスを供給し、前記密閉空間への窒素ガスの供給を停止した後、前記密閉空間に有機溶剤の蒸気を供給する工程とを備えたことを特徴とする基板処理方法。