特許 6563762 基板処理装置及び基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6563762

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】基板処理装置及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20190808BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 651M

   H01L21/304 648G

   H01L21/304 651B

   H01L21/304 643A

【請求項の数】16

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-192338(P2015-192338)

(22)【出願日】2015年9月29日

(65)【公開番号】特開2017-69354(P2017-69354A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年9月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002428

【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000866

【氏名又は名称】特許業務法人三澤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松下 淳

(72)【発明者】

【氏名】林 航之介

【審査官】 平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０９２５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２９４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１６４５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１５７１８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０２１２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７１０２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の被処理面に液体を供給するノズルと、
前記液体が供給された前記基板の被処理面上の液膜の厚さを測定する液膜厚測定部と、
前記液体が供給された前記基板の被処理面上に気層を生じさせて前記基板の被処理面上の液体を液玉化させるように前記基板を加熱する基板加熱部と、
前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さに応じて前記基板加熱部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さと第１の所定値とを比較し、前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さが前記第１の所定値以下であると判断した場合、前記基板加熱部に前記基板を加熱させることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記制御部は、液体の種類ごとに閾値を有し、液体の種類ごとの閾値から前記液体の種類に応じた閾値を選択し、前記第１の所定値として用いることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さに応じて前記ノズルに前記液体を供給させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記基板加熱部による前記基板の加熱を制限し、前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さと、前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値とを比較し、前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さが前記第２の所定値以下であると判断した場合、前記ノズルに前記液体を供給させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記基板の被処理面上の液膜を加熱する液膜加熱部を備え、
前記制御部は、前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さに応じて前記液膜加熱部を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記基板の被処理面上の液膜に気体を吹き付ける気体吹付部を備え、
前記制御部は、前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さに応じて前記気体吹付部を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記基板を支持する支持部と、
前記基板の被処理面に交わる軸を回転軸として前記支持部を回転させる回転機構と、
を備え、
前記制御部は、前記液膜厚測定部により測定された前記液膜の厚さに応じて前記回転機構を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項9】

基板の被処理面に液体を供給する工程と、
前記液体が供給された前記基板の被処理面上の液膜の厚さを測定する工程と、
測定された前記液膜の厚さに応じ、前記液体が供給された前記基板の被処理面上に気層を生じさせて前記基板の被処理面上の液体を液玉化させるように前記基板を加熱する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。

【請求項10】

前記基板を加熱する工程では、測定された前記液膜の厚さと第１の所定値とを比較し、測定された前記液膜の厚さが前記第１の所定値以下であると判断した場合、前記基板を加熱することを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記基板を加熱する工程では、液体の種類ごとに閾値を有し、液体の種類ごとの閾値から前記液体の種類に応じた閾値を選択し、前記第１の所定値として用いることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記基板を加熱する工程前に、測定された前記液膜の厚さに応じて前記基板の被処理面に前記液体を供給し、前記基板の被処理面上の液膜の厚さを調整する工程を有することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項13】

測定された前記液膜の厚さと、前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値とを比較し、測定された前記液膜の厚さが前記第２の所定値以下であると判断した場合、前記液体を供給することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の基板処理方法。

【請求項14】

前記基板を加熱する工程前に、測定された前記液膜の厚さに応じて前記基板の被処理面上の液膜を加熱し、前記基板の被処理面上の液膜の厚さを調整する工程を有することを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項15】

前記基板を加熱する工程前に、測定された前記液膜の厚さに応じて前記基板の被処理面上の液膜に気体を吹き付け、前記基板の被処理面上の液膜の厚さを調整する工程を有することを特徴とする請求項９から１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項16】

前記基板を加熱する工程前に、測定された前記液膜の厚さに応じ、前記基板の被処理面に交わる軸を回転軸として前記基板を回転させ、前記基板の被処理面上の液膜の厚さを調整する工程を有することを特徴とする請求項９から１５のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体や液晶パネルなどを製造する製造工程では、ウェーハや液晶基板などの基板の被処理面に処理液（例えば洗浄液）を供給して被処理面を処理し、処理後、被処理面を乾燥させる基板処理装置が用いられる。この基板処理装置の乾燥工程においては、パターン同士の間隔や構造、処理液の表面張力などに起因し、例えばメモリセルやゲート周りなどのパターンが倒壊することがある。この傾向は、近年の半導体の高集積化や高容量化に伴う微細化に伴って高くなる。

【0003】

前述のパターン倒壊を抑制するためには、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）を用いる基板乾燥方法が提案されている。この基板乾燥方法は、基板表面上のＤＩＷ（超純水）をＩＰＡとＤＩＷとの混合液に置換し、基板乾燥を行うものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−３４７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、半導体の微細化は益々進んでおり、ＩＰＡのように揮発性が高い有機溶媒を使用する乾燥を行った場合でも、ウェーハの微細パターンは液体の表面張力などにより倒れることがある。

【0006】

例えば、液体が乾燥していく過程で基板表面の乾燥速度に不均一が生じ、一部のパターン間に液体が残ると、その部分の液体の表面張力によってパターンが倒壊する。詳しくは、液体が残った部分のパターン同士が、液体の表面張力による弾性変形によって倒れ、その液中にわずかに溶けた残渣が凝集する。そして、液体が完全に気化すると、倒れたパターン同士が固着する。

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、パターンの倒壊を抑えつつ良好な基板乾燥を行うことができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る基板処理装置は、基板の被処理面に液体を供給するノズルと、液体が供給された基板の被処理面上の液膜の厚さを測定する液膜厚測定部と、液体が供給された基板の被処理面上に気層を生じさせて基板の被処理面上の液体を液玉化させるように基板を加熱する基板加熱部と、液膜厚測定部により測定された液膜の厚さに応じて基板加熱部を制御する制御部とを備える。

【0009】

実施形態に係る基板処理方法は、基板の被処理面に液体を供給する工程と、液体が供給された基板の被処理面上の液膜の厚さを測定する工程と、測定された液膜の厚さに応じ、液体が供給された基板の被処理面上に気層を生じさせて基板の被処理面上の液体を液玉化させるように基板を加熱する工程とを有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明の実施形態によれば、パターンの倒壊を抑えつつ良好な基板乾燥を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る基板回転数ごとの処理時間及び液膜厚の関係を示すグラフである。

【図3】第１の実施形態に係る基板周速及び液膜厚の関係を示すグラフである。

【図4】第１の実施形態に係る処理液の種類ごとに閾値（しきい値）を設定する閾値情報を示す図である。

【図5】第１の実施形態に係る基板処理工程の動作タイミングを示すタイミングチャートである。

【図6】第２の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。

【図7】第３の実施形態に係る基板処理装置の概略構成の一部を示す図である。

【図8】第４の実施形態に係る基板処理装置の概略構成の一部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１から図５を参照して説明する。

【0013】

図１に示すように、第１の実施形態に係る基板処理装置１０は、処理室１１と、カップ１２と、支持部１３と、回転機構１４と、ノズル１５と、第１の移動機構１６と、液膜厚測定部１７と、第２の移動機構１８と、基板加熱部１９と、制御部２０とを備えている。

【0014】

処理室１１は、基板Ｗを処理するための処理ボックスである。この処理室１１は、例えば直方体や立方体などの箱形状に形成されており、カップ１２や支持部１３、回転機構１４、ノズル１５、第１の移動機構１６、液膜厚測定部１７、第２の移動機構１８、基板加熱部１９などを収容する。

【0015】

カップ１２は、処理室１１内の略中央に設けられている。このカップ１２は、支持部１３を周囲から囲むように円筒形状に形成されている。カップ１２の周壁の上部は径方向の内側に向かって傾斜しており、また、支持部１３上の基板Ｗが露出するように開口している。このカップ１２は、回転する基板Ｗから飛散した処理液や流れ落ちた処理液を受け取る。なお、カップ１２の底面には、受け取った処理液を排出するための排出口（不図示）が形成されている。

【0016】

支持部１３は、カップ１２内の略中央に位置付けられ、複数の支持部材１３ａにより基板Ｗをカップ１２内で水平状態に支持する。この支持部１３は、水平面内で回転可能に設けられており、例えばスピンテーブルと呼ばれる。なお、支持部１３の回転軸は、支持部１３上の基板Ｗの被処理面の中心に垂直に交わる軸（基板Ｗの被処理面に交わる軸の一例）である。

【0017】

回転機構１４は、支持部１３の下部に設けられ、支持部１３を水平面内で回転させるように構成されている。例えば、回転機構１４は、支持部１３の中央に連結された回転軸やその回転軸を回転させるモータ（いずれも不図示）などを有している。この回転機構１４は、モータの駆動により回転軸を介して支持部１３を水平面内で回転させる。回転機構１４は制御部２０に電気的に接続されており、その駆動が制御部２０により制御される。

【0018】

ノズル１５は、支持部１３の上方に位置付けられ、支持部１３上の基板Ｗの被処理面に沿って第１の移動機構１６により揺動可能に形成されている。このノズル１５は、支持部１３上の基板Ｗの被処理面の中央付近に向けて処理液（例えば洗浄液）を供給する。なお、ノズル１５には、処理室１１外の貯留部から配管（いずれも不図示）などを介して処理液が供給される。

【0019】

第１の移動機構１６は、可動アーム１６ａと、揺動機構１６ｂとを備えている。可動アーム１６ａは、前述のノズル１５を保持する。揺動機構１６ｂは、可動アーム１６ａの一端を支持してその可動アーム１６ａを支持部１３上の基板Ｗの被処理面に沿って揺動させる。第１の移動機構１６は、制御部２０に電気的に接続されており、その駆動が制御部２０により制御される。例えば、第１の移動機構１６は、ノズル１５を支持部１３上の基板Ｗの被処理面の中央付近に対向させる液供給位置と、その液供給位置から退避して基板Ｗの搬入や搬出を可能とする待機位置とに移動させる。

【0020】

液膜厚測定部１７は、支持部１３の上方に位置付けられ、支持部１３上の基板Ｗの被処理面に沿って第２の移動機構１８により揺動可能に形成されている。この液膜厚測定部１７は、支持部１３上の基板Ｗの被処理面に形成された液膜の厚さを測定する。液膜厚測定部１７は、制御部２０に電気的に接続されており、測定した液膜厚の値（液膜厚値）を制御部２０に送信する。液膜厚測定部１７としては、例えば、レーザ変位計やカメラなどを用いることが可能である。また、液膜厚測定法としては、例えば、光干渉原理を用いることが可能である。なお、別の例として、支持部１３内に重量計を用いることが可能である。この重量計を用いる場合には、基板Ｗ上の液膜の重量（液膜の重量＝液膜を含む基板の重さ−基板の重さ）を理論的あるいは実験的に液膜の厚さに換算する。

【0021】

第２の移動機構１８は、第１の移動機構１６と同様、可動アーム１８ａと、揺動機構１８ｂとを備えている。可動アーム１８ａは、前述の液膜厚測定部１７を保持する。揺動機構１８ｂは、可動アーム１８ａの一端を支持してその可動アーム１８ａを支持部１３上の基板Ｗの被処理面に沿って揺動させる。第２の移動機構１８は、制御部２０に電気的に接続されており、その駆動が制御部２０により制御される。例えば、第２の移動機構１８は、液膜厚測定部１７を支持部１３上の基板Ｗの被処理面の中心と外周縁との間の中央付近に対向させる測定位置と、その測定位置から退避して基板Ｗの搬入や搬出を可能とする待機位置とに移動させる。

【0022】

基板加熱部１９は、複数のランプ１９ａを有している。これらのランプ１９ａは、直管形のランプであり、支持部１３の上方に水平状態で互いに平行になるように設けられている。この基板加熱部１９は、支持部１３上の基板Ｗを非接触で加熱する。ランプ１９ａとしては、例えば、ハロゲンランプや遠赤外線ランプを用いることが可能である。基板加熱部１９は制御部２０に電気的に接続されており、その駆動が制御部２０により制御される。

【0023】

制御部２０は、装置制御部２０ａと、液膜厚解析部２０ｂと、加熱制御部２０ｃとを備えている。装置制御部２０ａはメインの制御部である。また、液膜厚解析部２０ｂは、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さを解析する。加熱制御部２０ｃは装置制御部２０ａの命令に応じて基板加熱部１９を制御する。

【0024】

装置制御部２０ａ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などを記憶する記憶部（いずれも不図示）を具備している。この装置制御部２０ａは、基板処理情報や各種プログラムに基づいて回転機構１４や第１の移動機構１６、第２の移動機構１８などを制御し、例えば、基板Ｗの回転やノズル１５の揺動、液膜厚測定部１７の揺動などの動作を制御する。

【0025】

液膜厚解析部２０ｂは、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さ（液膜厚値）と第１の所定値とを比較する。そして、液膜厚解析部２０ｂは、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さが第１の所定値以下であると判断した場合、液膜の厚さが適切であると判定し、加熱を許可する加熱許可信号を装置制御部２０ａに送信する。装置制御部２０ａは、加熱許可信号を受信すると、加熱を命令する加熱命令信号を加熱制御部２０ｃに送信する。

【0026】

加熱制御部２０ｃは、装置制御部２０ａから加熱命令信号を受信すると、支持部１３上の基板Ｗに対する加熱を実行する。この加熱制御部２０ｃは、基板Ｗをライデンフロスト温度（ライデンフロスト現象が生じる温度）以上に急速に加熱して基板Ｗの被処理面上の処理液（例えば洗浄液）を液玉にするように基板加熱部１９を制御する。なお、基板加熱部１９は、少なくとも基板Ｗの被処理面を非接触でライデンフロスト温度以上に急速に（例えば数秒から十数秒の範囲内で）加熱することが可能な加熱部である。

【0027】

前述の第１の所定値は、加熱開始タイミングを決定するための値である。液膜の厚さが第１の所定値より厚い場合、その状態で基板Ｗを乾燥させると、基板Ｗの被処理面上に筋状のウォーターマークが生じ、乾燥不良が発生する。基板Ｗを急速に加熱して基板Ｗ上の処理液を液玉にする場合、処理液の膜厚が厚いほど、液玉数が多くなる。液玉数が多くなると、回転する基板Ｗの遠心力により被処理面外へ液玉が排出されるまでに基板Ｗの被処理面と接触する接触箇所が増加することになる。基板Ｗの被処理面は液玉との接触時の気化熱により冷却されることから、液玉数が多くなり過ぎると、急速加熱中であっても基板Ｗの被処理面の一部にライデンフロスト温度以下となる箇所、すなわち、急速乾燥ではなく通常乾燥により乾燥する部分が生じる。この場合、例えば、被処理面外へ排出される液玉が移動する跡が残り、筋状のウォーターマークなどの液染みが発生する。

【0028】

このため、液染みを生じさせない液膜厚の上限値が予め求められ、その上限値が第１の所定値として設定される。したがって、液膜の厚さが第１の所定値以下となるタイミングで基板Ｗの加熱を開始することで、基板Ｗの被処理面上の液玉数を適切にし、乾燥不良の発生を抑えることができる。

【0029】

ここで、図２に示すように、基板回転数がＲ_１［ｒｐｍ］、Ｒ_２［ｒｐｍ］及びＲ_３［ｒｐｍ］のどれであっても（Ｒ_１＜Ｒ_２＜Ｒ_３）、基板Ｗに対する液供給の終了から、液膜厚ｄは時間の経過と共に薄くなる。この関係（図２のグラフ）は実験的に求められている。液膜厚ｄが第１の所定値ｄ_Ｂよりも大きい場合には（ｄ_Ｂ＜ｄ）、筋状のウォーターマークが生じ、乾燥不良が発生する。一方、液膜厚ｄが０（ゼロ）より大きく、第１の所定値ｄ_Ｂ以下である場合には（０＜ｄ≦ｄ_Ｂ）、ウォーターマークが生じず、乾燥不良は発生しない。したがって、液染みを生じさせない液膜厚の上限値は第１の所定値ｄ_Ｂであり、液膜の厚さが第１の所定値ｄ_Ｂ以下となるタイミングで基板Ｗの加熱を開始することが重要となる。

【0030】

また、図３に示すように、液膜厚ｄは基板周速の増加と共に薄くなる。この関係（図３のグラフ）は実験的に求められている。なお、図３では、基板周速だけが変更され、処理時間及び液膜厚測定位置は一定である。液膜厚ｄが３２０μｍよりも大きい場合には、筋状のウォーターマークが生じ、乾燥不良が発生する。一方、液膜厚ｄが３２０μｍ以下である場合には、ウォーターマークが生じず、乾燥不良は発生しない。

【0031】

したがって、図３に示すグラフから、第１の所定値ｄ_Ｂは、例えば、パターン高さ（又はパターン深さ）をｄ_Pとすると、０＜ｄ_P＜ｄ_Ｂ≦３２０μｍの関係式が成り立つように設定される。第１の所定値ｄ_Ｂが３２０μｍ以下であれば、前述のように基板Ｗの被処理面上の液玉数が適切になるため、筋状のウォーターマークなどの乾燥不良の発生を抑えることができる。また、第１の所定値ｄ_Ｂがパターン高さｄ_Ｐよりも大きければ、基板Ｗが加熱されるまで、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さがパターン高さｄ_Ｐより薄くなることが防止される。これにより、パターンが液膜から露出して部分的に乾燥することを抑えることが可能となるので、基板Ｗの被処理面における不均一な乾燥を抑制し、乾燥不良の発生を抑えることができる。

【0032】

なお、液膜厚解析部２０ｂは、例えば、図４に示すように、処理液の種類ごとに閾値（しきい値）を定める閾値情報（例えばテーブル）を有している。処理液の種類ごとの閾値は実験的に予め求められている。液膜厚解析部２０ｂは、閾値情報における処理液の種類ごとの閾値の中から、ノズル１５から供給される処理液の種類に応じた閾値を選択し、前述の第１の所定値として用いる。処理液の種類がＡである場合には、閾値ａが第１の所定値として設定され、処理液の種類がＢである場合には、閾値ｂが第１の所定値として設定される。また、処理液の種類がＣである場合には、閾値ｃが第１の所定値として設定される。

【0033】

このように、処理液の種類に応じて適切な閾値を第１の所定値として用いることが可能になる。これにより、処理液の種類が変わっても、確実に筋状のウォーターマークなどの乾燥不良の発生を抑えることができる。なお、例えば、使用される処理液の種類は、入力部（不図示）に対するユーザの入力操作に応じて決定される。処理液の種類が決定されると、その決定された種類に対応する閾値が閾値情報から選択され、第１の所定値として自動的に設定される。

【0034】

次に、前述の基板処理装置１０が行う基板処理（基板処理方法）について図５を参照して説明する。なお、支持部１３上には基板Ｗが載置されており、基板Ｗに対する各処理（例えば有機物除去処理や再付着防止処理など）が行われた後の洗浄処理について説明する。

【0035】

図５に示すように、各処理後の洗浄処理において、処理開始タイミングＴ１で、支持部１３、すなわち基板Ｗが回転機構１４により回転し始める（基板回転）。処理開始タイミングＴ１から所定時間後、液供給開始タイミングＴ２で、洗浄液（例えば純水又は炭酸水）がノズル１５から支持部１３上の基板Ｗの被処理面の略中央に供給され始める（洗浄液供給）。供給された洗浄液は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの被処理面全体に広がっていく。これにより、支持部１３上の基板Ｗの被処理面には液膜が形成され、被処理面は洗浄液により覆われて処理される。

【0036】

この被処理面上の液膜の厚さが液膜厚測定部１７により測定される。液膜の厚さ（液膜厚値）は、液供給が開始するとｄ_０まで急激に上昇し、その後、ｄ_０で一定に維持される。なお、液供給前でも、前処理で用いられた液体が基板Ｗの被処理面上に液膜を形成して残っているため、液供給開始タイミングＴ２の前から液膜の厚さは０（ゼロ）ではない。通常、加熱処理工程前に基板Ｗの被処理面が自然に乾燥すると、被処理面における乾燥が不均一となり、ウォーターマークなどの乾燥不良が発生する。このため、各処理の間でも加熱処理工程まで基板Ｗの被処理面が濡らされ、乾燥不良の発生が抑えられる。

【0037】

その後、液供給開始タイミングＴ２から所定の洗浄処理時間が経過すると、液供給終了タイミングＴ３で洗浄液の供給が停止される。このとき、基板Ｗの回転数は一定に維持されており、基板Ｗの被処理面上の洗浄液は基板Ｗの回転による遠心力によって処理面上から流れ落ち、液膜の厚さはｄ０から徐々に減少していく。この液膜の厚さが第１の所定値ｄＢ以下となる加熱開始タイミングＴ４で、基板加熱部１９は支持部１３上の基板Ｗを加熱し始める（基板加熱）。その後、加熱開始タイミングＴ４から所定の加熱処理時間が経過すると、加熱終了タイミングＴ５で基板Ｗの加熱が停止される。最後に、加熱終了タイミングＴ５から所定時間後、処理終了タイミングＴ６で支持部１３の回転、すなわち基板Ｗの回転が停止される。

【0038】

前述の加熱処理では、基板加熱部１９による加熱によって、基板Ｗの被処理面上のパターンの周囲から液体が気化するため、基板表面は瞬時に乾燥することになる。このとき、基板加熱部１９は、液体が供給された基板Ｗの表面に気層を生じさせて液体を液玉化させる（液体の液玉を生成する）ように、基板Ｗだけを瞬時に加熱する。基板Ｗが基板加熱部１９により瞬時に加熱されると、基板Ｗの被処理面上のパターンに接触している液体が他の部分の液体よりも早く気化を始める。これにより、基板Ｗの被処理面上のパターンの周囲には、液体の気化によりガスの層、すなわち気層が薄膜のように生成される。このため、隣り合うパターン間の液体は気層によってパターン間から押し出され、乾燥が進行することになる。

【0039】

したがって、前述のように基板Ｗを瞬時に加熱することで、基板Ｗの被処理面上のパターンに接触している液体が瞬時に気化し、その被処理面上における他の部分の液体が直ちに液玉化する（液玉化現象）。被処理面上の各液玉は、基板Ｗの回転による遠心力で基板Ｗ上から飛ばされ、基板Ｗは急速に乾燥する。このようにして、一部のパターン間に液体が残留することを抑えることが可能となり、基板Ｗの被処理面における液体の乾燥速度が均一となるため、残留した液体による倒壊力（例えば、表面張力など）によってパターンが倒壊することを抑えることができる。さらに、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さに基づいて基板Ｗが加熱されるため、基板Ｗの被処理面上の液玉数を調整することが可能となり、筋状のウォーターマークなどの乾燥不良の発生を抑えることができる。

【0040】

一方、基板加熱部１９を使用せずに乾燥を行う場合には、液体が乾燥していく過程で液体の乾燥速度に不均一が生じ、一部のパターンの間に液体が残り、その部分の液体による倒壊力によってパターンが倒壊する。例えば、パターンの一つの幅は２０ｎｍであり、その高さは２００ｎｍである（幅に対して高さが１０倍である）。このようにパターンが微細なパターンであり、そのパターンの間の隙間に入り込んだ液体は乾燥しづらくなる。このため、他の部分が乾燥した後も、一部のパターンの間には液体が残り、その液体による倒壊力によってパターンが倒壊することがある。

【0041】

以上説明したように、第１の実施形態によれば、液体が供給された基板Ｗの被処理面にガスの層（気層）を生じさせて基板Ｗの被処理面上の液体を液玉化させるように基板Ｗが基板加熱部１９により加熱される。これにより、基板Ｗの被処理面上のパターンに接触する液体から気化を進行させることが可能となる。このとき発生するガスの層によりパターン間に液体を残すことなく、基板Ｗの表面を瞬時に乾燥させることができる。このように、液体がパターン間に残ることを抑制し、残留した液体によるパターン倒壊を抑えることが可能になるので、パターン倒壊を抑えつつ良好な基板乾燥を行うことができる。

【0042】

また、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが液膜厚測定部１７により測定され、その液膜の厚さに応じて基板加熱部１９が制御部２０により制御される。これにより、液膜の厚さに基づいて基板Ｗが加熱されるため、基板Ｗの被処理面上の液玉数を調整することが可能となり、液染み（例えば筋状のウォーターマーク）などの乾燥不良の発生を抑えることができる。例えば、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが第１の所定値以下で適切である場合に、基板Ｗが基板加熱部１９により加熱される。これにより、液体の膜厚が厚いほど増加する液玉数を抑えることが可能となる。したがって、液染みが発生することを抑制し、乾燥不良を抑えることができる。すなわち、液染みが生じない均一な乾燥を実現し、パターン倒壊を抑えつつ良好な基板乾燥を行うことができる。

【0043】

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図６を参照して説明する。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点（処理室、搬送室及び加熱室）について説明し、その他の説明は省略する。

【0044】

図６に示すように、第２の実施形態においては、処理室１１Ａ、搬送室１１Ｂ、加熱室１１Ｃが設けられている。処理室１１Ａは、処理（例えば洗浄処理）を行うための部屋である。また、搬送室１１Ｂは、処理室１１Ａから加熱室１１Ｃに基板Ｗを搬送するための部屋である。加熱室１１Ｃは、加熱処理を行うための部屋である。このように第２の実施形態では、洗浄処理と加熱処理とが異なる部屋で行われる。

【0045】

処理室１１Ａには、第１の実施形態に係るカップ１２、支持部１３、回転機構１４、ノズル１５及び第１の移動機構１６が設けられている。この処理室１１Ａでは、処理液（例えば洗浄液）がノズル１５から支持部１３上の基板Ｗの被処理面に供給され、第１の実施形態と同様に基板処理が行われる。基板処理後、液膜が基板Ｗの被処理面上に形成された状態で、基板Ｗは処理室１１Ａから搬送室１１Ｂを介して加熱室１１Ｃに搬送される。

【0046】

搬送室１１Ｂには、二つのゲート（扉）３１及びハンドリング装置（搬送部の一例）３２が設けられている。各ゲート３１は、処理室１１Ａ側と加熱室１１Ｃ側に個別に配置されている。これらのゲート３１はスライド移動可能に形成されている。一方のゲート３１は処理室１１Ａと搬送室１１Ｂをつなぐための扉として機能し、他方のゲート３１は搬送室１１Ｂと加熱室１１Ｃとをつなぐための扉として機能する。ハンドリング装置３２は、処理室１１Ａ側のゲート３１を介して処理室１１Ａ内から処理後の基板Ｗを搬出し、加熱室１１Ｃ側のゲート３１を介して加熱室１１Ｃに搬入する。

【0047】

加熱室１１Ｃには、第１の実施形態に係る支持部１３、回転機構１４、ノズル１５、第１の移動機構１６、液膜厚測定部１７、第２の移動機構１８及び基板加熱部１９が設けられている。加熱室１１Ｃ内のノズル１５は、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さに応じて用いられる。例えば、基板Ｗが処理室１１Ａから搬送室１１Ｂを介して加熱室１１Ｃに搬送される途中で、搬送による振動などによって基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが薄くなることがある。基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが薄くなり過ぎた場合には、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを厚くするため、加熱室１１Ｃ内のノズル１５は支持部１３上の基板Ｗの被処理面に処理液を補充するように制御部２０により制御される。

【0048】

具体的には、加熱室１１Ｃ内での基板Ｗの載置完了から基板回転の開始（図５中の処理開始タイミングＴ１参照）までの間、すなわち補充期間中に、基板加熱部１９による基板Ｗの加熱が制限された状態で、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さと、第１の所定値よりも小さい第２の所定値とが液膜厚解析部２０ｂにより比較される。液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さが第２の所定値以下であると判断された場合には、加熱室１１Ｃ内のノズル１５に液体供給が指示される。例えば、液膜の厚さが第２の所定値以下になって薄くなり過ぎると、基板Ｗの被処理面が部分的に乾燥し始めることがあり、最終的に液染みなどの乾燥不良が発生する場合がある。このため、液膜の厚さが第２の所定値以下になった場合には、加熱室１１Ｃ内のノズル１５から処理液が基板Ｗの被処理面に所定量（所定時間）供給され、液膜の厚さが第２の所定値より厚くされる。この液膜の厚さが第２の所定値より厚くされた状態で、第１の実施形態に係る基板処理が開始されることになる。なお、処理液の補充時に基板Ｗを回転させずに停止させているが、これに限るものではなく、基板Ｗを回転させるようにしても良い。

【0049】

以上説明したように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、補充期間中に、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さに応じて加熱室１１Ｃ内のノズル１５に液体を供給させることによって、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを調整することが可能になる。これにより、基板Ｗの被処理面上の液玉数を調整することができ、その結果、基板Ｗの被処理面における不均一な乾燥を抑制し、パターン倒壊を抑えつつ良好な基板乾燥を確実に行うことができる。

【0050】

また、補充期間中に、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さと、第１の所定値よりも小さい第２の所定値とが比較され、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さが第２の所定値以下であると判断された場合、加熱室１１Ｃ内のノズル１５から液体が供給される。これにより、液膜の厚さが第２の所定値よりも厚く維持され、液膜の厚さが第２の所定値以下になって薄くなり過ぎ、基板Ｗの被処理面が部分的に乾燥し始めることを抑制することが可能となる。これにより、液染みなどの乾燥不良の発生を確実に抑えることができる。

【0051】

（第３の実施形態）
第３の実施形態について図７を参照して説明する。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態との相違点（液膜加熱部）について説明し、その他の説明は省略する。

【0052】

図７に示すように、第３の実施形態においては、液膜加熱部４１が設けられている。この液膜加熱部４１は、支持部１３内に配置されており、回転中の基板Ｗを加熱してその基板Ｗの被処理面上の液膜を加熱する。液膜加熱部４１としては、例えば、ヒータやランプなどを用いることが可能である。液膜加熱部４１は制御部２０に電気的に接続されており、その駆動が制御部２０により制御される。

【0053】

制御部２０は、基板Ｗを加熱する加熱処理工程前に、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さに応じ、基板Ｗの被処理面上の液体を加熱することによって基板Ｗの被処理面上の液体の蒸発を促進させ、液膜の厚さを調整するように液膜加熱部４１を制御する。例えば、加熱処理工程前に基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが薄くされ、短時間で第１の所定値に近づけられる。このように液膜加熱部４１による加熱は、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが第１の所定値となる時間を短縮するための加熱である。したがって、液膜の厚さが第１の所定値になると、基板加熱部１９による加熱が開始される。なお、加熱温度や加熱時間などは実験により予め求められている。加熱温度は液体の沸点以下ある。加熱時間は基板Ｗの被処理面上で液体が乾燥しない程度の時間である。また、液膜加熱部４１による加熱開始タイミングは、基板Ｗが搬送される前であることが好ましい。

【0054】

以上説明したように、第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、液膜加熱部４１を設けることによって、液膜の加熱により基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを調整することが可能になる。これにより、基板Ｗの被処理面上の液玉数を調整することができ、その結果、基板Ｗの被処理面における不均一な乾燥を抑制し、パターン倒壊を抑えつつ良好な基板乾燥を確実に行うことができる。

【0055】

（第４の実施形態）
第４の実施形態について図８を参照して説明する。なお、第４の実施形態では、第１の実施形態との相違点（気体吹付部）について説明し、その他の説明は省略する。

【0056】

図８に示すように、第４の実施形態においては、気体吹付部５１と、第３の移動機構５２とが設けられている。この気体吹付部５１は、支持部１３の上方に配置されており、例えばスリット状の吹付口から、回転する支持部１３上の基板Ｗの被処理面に向けて気体（例えば、窒素などの不活性ガス）を吹き付ける。気体吹付部５１は制御部２０に電気的に接続されており、その駆動が制御部２０により制御される。

【0057】

第３の移動機構５２は、可動アーム５２ａと、揺動機構５２ｂとを備えている。可動アーム５２ａは、前述の気体吹付部５１を保持する。揺動機構５２ｂは、可動アーム５２ａの一端を支持してその可動アーム５２ａを支持部１３上の基板Ｗの被処理面に沿って揺動させる。第３の移動機構５２は、制御部２０に電気的に接続されており、その駆動が制御部２０により制御される。

【0058】

制御部２０は、基板Ｗを加熱する加熱処理工程前に、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さに応じ、第３の移動機構５２により気体吹付部５１を揺動しながら、基板Ｗの被処理面上の液膜に気体を吹き付けることによって基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを調整するように気体吹付部５１を制御する。例えば、加熱処理工程前に基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが薄くされ、短時間で第１の所定値に近づけられる。このように気体吹付部５１による気体吹付は、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが第１の所定値となる時間を短縮するためのものである。したがって、液膜の厚さが第１の所定値になると、基板加熱部１９による加熱が開始される。なお、吹付量や吹付時間などは実験により予め求められている。

【0059】

以上説明したように、第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、気体吹付部５１を設けることによって、気体の吹き付けにより基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを調整することが可能になる。これにより、基板Ｗの被処理面上の液玉数を調整することができ、その結果、基板Ｗの被処理面における不均一な乾燥を抑制し、パターン倒壊を抑えつつ良好な基板乾燥を確実に行うことができる。

【0060】

（他の実施形態）
また、前述の各実施形態においては、基板加熱部１９の一例としてランプ１９ａを用いているが、これに限るものではなく、例えば、ＩＨ（誘導加熱）ヒータなどの加熱器を用いることが可能である。さらに、ランプ１９ａの形状も直管形に限るものではなく、例えば、丸形や球形など各種の形状を採用することが可能である。なお、ランプ１９ａやＩＨヒータは、どちらも電磁波（光も電磁波に含まれる）により基板Ｗを加熱する加熱器である。

【0061】

また、前述の第２の実施形態においては、一例として、加熱室１１Ｃにノズル１５や第１の移動機構１６を設けているが、これに限るものではない。例えば、基板Ｗが処理室１１Ａから搬送室１１Ｂを介して加熱室１１Ｃに搬送される途中で、搬送による振動によって基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが薄くならない場合などには、ノズル１５や第１の移動機構１６を取り除くことも可能である。この場合には、装置の簡略化を実現することができる。また、処理室１１Ａから基板Ｗを搬出する前に、搬送による振動によって基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さが薄くなる分の量を補うため、処理室１１Ａ内のノズル１５から支持部１３上の基板Ｗの被処理面に多めに洗浄液を供給し、基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを予め必要以上（少なくとも第２の所定値以上）に厚くしておくことも可能である。

【0062】

また、前述の第３又は第４の実施形態においては、一例として、液膜加熱部４１又は気体吹付部５１を用いて基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを調整しているが、これに限るものではなく、例えば、回転機構１４による基板Ｗの回転などにより基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを調整することも可能である。回転機構１４を用いる場合には、例えば、液膜厚測定部１７により測定された液膜の厚さに応じ、基板Ｗの回転によって基板Ｗの被処理面上の液膜の厚さを調整するように回転機構１４を制御部２０により制御する。

【0063】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0064】

１０ 基板処理装置
１３ 支持部
１４ 回転機構
１５ ノズル
１７ 液膜厚測定部
１９ 基板加熱部
２０ 制御部
４１ 液膜加熱部
５１ 気体吹付部
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】