特開 2022-155713 基板乾燥装置及び基板処理装置に関する。

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155713

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】基板乾燥装置及び基板処理装置に関する。

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20221006BHJP

   F26B 3/30 20060101ALI20221006BHJP

   F26B 11/04 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 651M

H01L21/304 651B

H01L21/304 648A

F26B3/30

F26B11/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059075

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【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】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】埀野 陽子

【テーマコード（参考）】

3L113

5F157

【Ｆターム（参考）】

3L113AA04

3L113AB06

3L113AC10

3L113AC44

3L113AC67

3L113AC76

3L113BA34

3L113DA04

3L113DA11

5F157AA09

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB48

5F157AB51

5F157AB64

5F157AB90

5F157AC56

5F157BH18

5F157CB03

5F157CB14

5F157CB24

5F157CF42

5F157CF44

5F157DA21

5F157DB32

(57)【要約】      （修正有）

【課題】パターン閉塞の発生を低減できる基板乾燥装置及び基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置１において、乾燥装置（基板乾燥装置）３００は、基板Ｗを加熱する加熱部３２と、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態の基板Ｗが搬入される乾燥室３１と、乾燥室３１に搬入された基板Ｗを、加熱部３２から離隔した待機位置Ｄで受け取る支持部３４と、支持部３４に支持された基板Ｗを回転させながら、加熱部３２に接近する乾燥位置Ｕに移動させ、加熱部３２により加熱された基板Ｗとの間に気層が生じた液膜を、基板Ｗの回転による遠心力により排出させる駆動機構３５と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を加熱する加熱部と、
前記加熱部が収容され、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態の前記基板が搬入される乾燥室と、
前記乾燥室に搬入された前記基板を、前記加熱部から離隔した待機位置で受け取る支持部と、
前記支持部に支持された前記基板を回転させながら、前記加熱部に接近する乾燥位置に移動させ、前記加熱部により加熱された前記基板との間に気層が生じた前記液膜を、前記基板の回転による遠心力により排出させる駆動機構と、
を有することを特徴とする基板乾燥装置。

【請求項2】

前記乾燥室には、前記基板を搬出入させるための開口が設けられ、
前記待機位置は、前記開口の上縁よりも下方であり、
前記乾燥位置は、前記開口の上縁よりも上方である、
ことを特徴とする請求項１記載の基板乾燥装置。

【請求項3】

前記乾燥室に搬入され、前記待機位置にある前記支持部に支持された前記基板の被処理面上の液膜の膜厚を測定する測定部と、
前記乾燥室に搬入され、前記待機位置にある前記支持部に支持された基板の被処理面上に前記処理液を供給する供給部と、
前記測定部による測定結果に応じて、前記駆動機構と前記供給部とを制御することにより、前記待機位置にある前記基板の被処理面上の液膜の膜厚を調整する制御装置と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の基板乾燥装置。

【請求項4】

前記乾燥位置は、前記処理液を前記基板に供給する供給位置にある前記供給部よりも上方にあることを特徴とする請求項３記載の基板乾燥装置。

【請求項5】

前記処理液の種類に応じて、前記加熱部との間隔が異なる位置に、複数の前記乾燥位置が設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板乾燥装置。

【請求項6】

前記駆動機構は、前記乾燥位置において前記基板を乾燥させた後、前記支持部に支持された前記基板を回転させながら、前記待機位置に移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板乾燥装置。

【請求項7】

基板を回転させながら処理液を供給することにより処理する処理装置と、
処理済の前記基板を回転させながら処理液を供給することにより洗浄する洗浄装置と、
請求項１乃至６のいずれかに記載の基板乾燥装置と、
前記洗浄装置において洗浄された基板を、前記処理液による液膜が形成された状態で搬出し、前記基板乾燥装置に搬入する搬送装置と、
を有することを特徴とする基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板乾燥装置及び基板処理装置に関する。

【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を供給して被処理面を処理し、処理後、被処理面を洗浄、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て、例えばメモリセルやゲート周りなどのパターンが倒壊して閉塞することがある。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（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－０３４７７９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】

本発明の目的は、パターン閉塞の発生を低減できる基板乾燥装置及び基板処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の基板乾燥装置は、基板を加熱する加熱部と、前記加熱部が収容され、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態の前記基板が搬入される乾燥室と、前記乾燥室に搬入された前記基板を、前記加熱部から離隔した待機位置で受け取る支持部と、前記支持部に支持された前記基板を回転させながら、前記加熱部に接近する乾燥位置に移動させ、前記加熱部により加熱された前記基板との間に気層が生じた前記液膜を、前記基板の回転による遠心力により排出させる駆動機構と、を有する。

【0009】

本発明の基板処理装置は、基板を回転させながら処理液を供給することにより処理する処理装置と、処理済の前記基板を回転させながら処理液を供給することにより洗浄する洗浄装置と、前記基板乾燥装置と、前記洗浄装置において洗浄された基板を、前記洗浄液による液膜が形成された状態で搬出し、前記基板乾燥装置に搬入する搬送装置と、を有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、パターン閉塞の発生を低減できる基板乾燥装置及び基板処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態の基板処理装置を示す簡略構成図である。

【図2】図１の基板処理装置の洗浄装置及び乾燥装置を示す構成図である。

【図3】乾燥装置の基板搬入時（Ａ）、膜厚測定時（Ｂ）を示す内部構成図である。

【図4】乾燥装置の洗浄液供給時（Ａ）、基板待機時（Ｂ）を示す内部構成図である。

【図5】乾燥装置の基板乾燥時（Ｃ）、基板下降時（Ｂ）を示す内部構成図である。

【図6】実施形態の基板乾燥処理の手順を示すフローチャートである。

【図7】ライデンフロスト現象を利用した乾燥処理の流れを示す説明図である。

【図8】乾燥位置を複数とした変形例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
[概要］
本実施形態の基板処理装置は、複数の処理を行う処理室を備え、前工程でカセット（ＦＯＵＰ）に複数枚収容されて搬送されてきた基板Ｗに対して、各処理室内で１枚ずつ処理を行う枚葉処理の装置である。

【0013】

図１に示すように、基板処理装置１は、処理装置Ｓ、洗浄装置１００、搬送装置２００、乾燥装置３００、制御装置４００を含む。処理装置Ｓは、例えば、回転する基板Ｗに、処理液を供給することによって、不要な膜を除去して回路パターンを残すエッチング装置である。洗浄装置１００は、エッチング装置でエッチング処理された基板Ｗを、洗浄液により洗浄する。搬送装置２００は、各処理室間で基板Ｗを搬送する。乾燥装置（基板乾燥装置）３００は、洗浄液により洗浄された基板Ｗを回転させながら加熱することにより、乾燥処理を行う。制御装置４００は、上記の各装置を制御する。

【0014】

なお、本実施形態により処理される基板Ｗは、例えば、半導体ウェーハである。洗浄処理のための処理液である洗浄液としては、アルカリ洗浄液（ＡＰＭ）、ＤＩＷ（超純水）又はＩＰＡ（２－プロパノール：イソプロピルアルコール）を使用する。ＩＰＡは、表面張力が超純水よりも小さく、揮発性が高い。

【0015】

［洗浄装置］
洗浄装置１００は、図２に示すように、内部で洗浄処理を行う容器である洗浄室１１、基板Ｗを支持する支持部１２、支持部１２を回転させる回転機構１３、飛散する洗浄液Ｌを基板Ｗの周囲から受けるカップ１４、洗浄液Ｌを供給する供給部１５を有する。供給部１５は、洗浄液Ｌを滴下するノズル１５ａ、ノズル１５ａを移動させる移動機構１５ｂが設けられている。

【0016】

支持部１２に支持され、回転機構１３により回転する基板Ｗの被処理面に、ノズル１５ａから洗浄液Ｌが供給されることにより、洗浄処理が行われる。洗浄処理は、ＡＰＭ洗浄後に、ＤＩＷによる洗浄が行われる。また、さらに、ＤＩＷによる洗浄後にＩＰＡが供給される。洗浄室１１には、基板Ｗを搬出入する開口１１ａが設けられ、開口１１ａは扉１１ｂによって開閉可能に構成されている。

【0017】

［搬送装置］
搬送装置２００は、ハンドリング装置２０を有する。ハンドリング装置２０は、基板Ｗを把持するロボットハンド２１と、移動機構２２を有する。ロボットハンド２１は、基板Ｗを把持する。移動機構２２は、ロボットハンド２１を移動させることにより、エッチング処理を終えた基板Ｗを処理装置Ｓから搬出して、液膜（ＤＩＷの液膜）が形成された状態で、洗浄装置１００へ搬入する。また、移動機構２２は、ロボットハンド２１を移動させることにより、洗浄を終えた基板Ｗを洗浄装置１００から搬出してし、液膜（ＤＩＷの液膜又はＩＰＡの液膜）が形成された状態で、乾燥装置３００へ搬入する。

【0018】

［乾燥装置］
図１に示すように、乾燥装置３００は、乾燥室３１、加熱部３２、窓部３３、支持部３４、駆動機構３５、カップ３６、測定部３７、供給部３８を有する。乾燥室３１は、内部において基板Ｗを乾燥処理するための容器である。乾燥室３１は、例えば直方体や立方体などの箱形状である。乾燥室３１の内壁には、防塵性を高めるために、シリカによりコーティングされている。乾燥室３１には、基板Ｗを搬出入させるための開口３１ａが設けられている。開口３１ａは、扉３１ｂによって開閉可能に設けられている。

【0019】

加熱部３２は、基板Ｗを加熱する装置である。加熱部３２は、乾燥室３１内の上部に設けられている。加熱部３２は、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等のランプ３２ａを有する。本実施形態のランプ３２ａは直管形であり、互いに水平状態で平行に配置された複数本のランプ３２ａが、２段に重ねて配置され、１段目と２段目のランプ３２ａの方向は直交しているため、全体として格子状となっている。これにより、加熱が均一となるように構成されている。なお、加熱部３２は、洗浄液Ｌそのものよりも、基板Ｗ自体が加熱され易い波長の電磁波（赤外線）を用いることにより、基板Ｗの熱による気層の発生を促進できる。

【0020】

窓部３３は、加熱部３２からの電磁波を透過する部材である。窓部３３としては、たとえば、石英等の板状体を用いることができる。窓部３３は、乾燥室３１内の加熱部３２の直下に設けられ、加熱部３２と支持部３４との間を仕切ることにより、ランプ３２ａの点灯の繰り返しによって、ランプ３２ａのコネクタ部の部材の伸縮が起こることで発生するパーティクルが、上部から基板Ｗへ付着して金属汚染が発生することを防止している。

【0021】

支持部３４は、基板Ｗを支持する。支持部３４は、回転テーブル３４ａ、複数の保持部材３４ｂ、回転軸３４ｃを有する。回転テーブル３４ａは、基板Ｗよりも大きな径の円筒形状であり、上面が平坦な円形となっている。複数の保持部材３４ｂは、基板Ｗの外周に沿う位置に等間隔で配置され、回転テーブル３４ａの上面との間に間隔を空けて、基板Ｗを水平状態に保持する。複数の保持部材３４ｂは、図示しない開閉機構によって、基板Ｗの縁部に接する閉位置と、基板Ｗの縁部から離れる開位置との間を移動可能に設けられている。回転軸３４ｃは、回転テーブル３４ａを下方から支持し、回転の中心となる鉛直方向の軸である。

【0022】

駆動機構３５は、支持部３４に支持された基板Ｗを回転させるとともに、昇降させる機構である。駆動機構３５は、回転部３５ａと昇降部３５ｂを有する。回転部３５ａは、モータ等の駆動源を有し、回転軸３４ｃを介して支持部３４を回転させる。昇降部３５ｂは、モータにより回動するボールねじにより、スライダが昇降する駆動機構を有し、回転部３５ａともに、支持部３４を上下動させる。

【0023】

本実施形態においては、駆動機構３５により変化する支持部３４の位置として、待機位置Ｄと乾燥位置Ｕが設定されている。待機位置Ｄは、洗浄液Ｌによる液膜が形成された状態で、乾燥室３１に搬入された基板Ｗを、加熱部３２から離隔して受け取る位置である。より具体的には、待機位置Ｄは、後述する検出部３７ａ、ノズル３８ａよりも低い位置である。このように、基板Ｗを加熱部３２から離隔した位置で受け取って支持するのは、以下の理由による。つまり、ランプ３２ａ自体は乾燥処理時にのみ点灯させたとしても、熱伝導性が良くない石英の窓部３３の蓄熱してしまうため、洗浄液Ｌが蒸発する温度にまで達してしまう。特に、乾燥処理が繰り返し行われることで、窓部３３の蓄熱が進行してしまう。このような環境下で洗浄液Ｌの液膜が形成された基板Ｗを搬入すると、輻射熱によって基板Ｗ上の液膜の蒸発が開始してしまう。但し、液膜の全体が瞬時に蒸発するわけではなく、一部が蒸発する不均一な乾燥状態となり、残留する洗浄液Ｌの表面張力によって、パターン閉塞が発生する。このため、加熱部３２から離隔した位置に支持することにより、このような輻射熱の影響を受けないようにする必要がある。したがって、待機位置Ｄは、基板Ｗの被処理面上に液盛された処理液（乾燥室に搬入された時点の処理液）が、加熱部３２によって繰り返し加熱されて蓄熱される窓部３３の輻射熱によって、蒸発する恐れがない（熱による影響が少ない）状態となるまで、窓部３３と離れている位置である。乾燥位置Ｕは、加熱部３２に接近して、加熱部３２により加熱された基板Ｗが、液膜との間に気層を生じさせる位置である。本実施形態の待機位置Ｄは、開口３１ａの上縁Ｅよりも下方であり、乾燥位置Ｕは、開口３１ａの上縁Ｅよりも上方である。

【0024】

カップ３６は、支持部３４を周囲から囲むように円筒形状に形成されている（図２参照）。カップ３６の周壁の上部は、径方向の内側に向かって傾斜し、支持部３４上の基板Ｗが露出するように開口している。カップ３６は、回転する基板Ｗから飛散した洗浄液Ｌを受けて、下方に流す。カップ３６の底面には、流れ落ちる洗浄液Ｌを排出するための排出口（不図示）が形成されている。なお、カップ３６は、駆動機構３５に接続され、支持部３４とともに昇降可能に設けられている。

【0025】

測定部３７は、乾燥室３１に搬入され、待機位置Ｄにある基板Ｗ上の液膜の膜厚を測定する。測定部３７は、検出部３７ａ、揺動アーム３７ｂ、揺動機構３７ｃを有する。検出部３７ａとしては、例えば、レーザ変位計やカメラなどを用いる。揺動アーム３７ｂは、先端に検出部３７ａが設けられ、検出部３７ａを、支持部３４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。揺動機構３７ｃは、揺動アーム３７ｂを揺動させる機構である。

【0026】

測定部３７による膜厚測定法としては、例えば、光干渉原理を用いることができる。なお、別の例として、支持部３４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。

【0027】

供給部３８は、乾燥室３１に搬入され、待機位置にある基板Ｗ上に洗浄液Ｌを供給する。供給部３８は、ノズル３８ａ、揺動アーム３８ｂ、揺動機構３８ｃを有する。ノズル３８ａは、基板Ｗの被処理面の中心付近に向けて洗浄液Ｌを供給する。ノズル３８ａには、乾燥室３１外の貯留部から配管（いずれも不図示）などを介して洗浄液Ｌが供給される。

【0028】

供給部３８が供給する洗浄液Ｌの種類は、洗浄装置１００における洗浄処理において、アルカリ洗浄後のリンス処理で、最終的に基板Ｗ上に液盛される液種によって決まる。つまり、ＤＩＷでリンス処理が終了する場合は、ＤＩＷで液盛された状態で、洗浄装置１００から乾燥装置３００に搬入される。ＤＩＷの場合、供給部３８はＤＩＷを供給する。ＤＩＷからＩＰＡに最終的に置換される場合は、ＩＰＡで液盛された状態で、洗浄装置１００から乾燥装置３００に搬入される。ＩＰＡの場合、供給部３８は、搬送途中で揮発してしまったり、搬送途中で大気中の水分を吸収してしまうために、ＩＰＡを新たに供給する。

【0029】

揺動アーム３８ｂは、先端にノズル３８ａが設けられ、ノズル３８ａを、支持部３４上の基板Ｗの被処理面の中心付近に対向する供給位置と、その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退避位置とに移動させる。揺動機構３８ｃは、揺動アーム３８ｂを揺動させる機構である。なお、乾燥位置Ｕは、洗浄液Ｌを基板Ｗに供給する供給位置にある供給部３８よりも上方にある。

【0030】

［制御装置］
制御装置４００は、基板処理装置１の各部を制御するコンピュータである。制御装置４００は、プログラムを実行するプロセッサと、プログラムや動作条件などの各種情報を記憶するメモリ、各要素を駆動する駆動回路を有する。つまり、制御装置４００は、処理装置Ｓ、洗浄装置１００、搬送装置２００、乾燥装置３００を制御する。なお、制御装置４００は、情報を入力する入力装置、情報を表示する表示装置を有している。

【0031】

制御装置４００は、機構制御部４１と、膜厚解析部４２と、加熱制御部４３を有する。機構制御部４１は、各部の機構を制御する。例えば、機構制御部４１は、駆動機構３５の回転部３５ａを制御することにより、支持部３４の回転速度、回転開始及び回転停止のタイミングを制御する。また、機構制御部４１は、駆動機構３５の昇降部３５ｂを制御することにより、支持部３４に対する加熱部３２との距離（ギャップ）を制御する。より具体的には、制御装置４００は、待機位置Ｄにて基板Ｗを支持部３４に保持した後、基板Ｗの被処理面に液盛された洗浄液Ｌの液膜の膜厚調整を行い、基板Ｗを回転させながら乾燥位置Ｕまで上昇させ、ランプ３２ａを点灯させて所定時間乾燥させる。その後、基板Ｗの回転を維持しながら、待機位置Ｄまで下降させる。また、ノズル３８ａの揺動及び洗浄液Ｌの吐出、検出部３７ａの揺動及び測定などの動作を制御する。

【0032】

膜厚解析部４２は、測定部３７により測定された洗浄液Ｌの液膜の厚さを解析する。膜厚解析部４２は、測定部３７により測定された洗浄液Ｌの液膜の厚さ（液膜厚値）が、所定のしきい値の範囲内にあるか否かを判定する。そして、膜厚解析部４２は、測定された液膜の厚さが所定のしきい値の範囲内にあると判定した場合、液膜の厚さが適切であるとして、基板Ｗの回転と上昇を許可する許可信号を機構制御部４１に送信する。機構制御部４１は、許可信号を受信すると、駆動機構３５に支持部３４に回転と上昇を命令する信号を送信する。なお、適切な膜厚は、ＤＩＷの場合、例えば１０μｍ以下であり、ＩＰＡの場合、例えば１００μｍ以下である。これらの膜厚は、加熱部３２に近接する時（窓部３３に近づく時）に、基板Ｗから蒸発しない程度の液膜厚さであり、かつ、ライデンフロスト現象による乾燥処理を行う上で、良好に乾燥できる液膜厚である。但し、これらの数値は例示であり、実際には、予め実験等で適切な液膜厚を求めることができる。また、基板Ｗの回転速度は、例えば、２００～３００ｒｐｍ程度であり、液膜調整されても、このような回転速度の範囲では、液膜厚が所定の厚さに維持できる。

【0033】

（乾燥位置に停止してから実行する加熱制御）
加熱制御部４３は機構制御部４１の命令に応じて、加熱部３２を制御する。加熱制御部４３は、支持部３４が乾燥位置Ｕに来て停止した時に、機構制御部４１から出力される命令信号を受信すると、支持部３４上の基板Ｗの被処理面に対する加熱部３２による加熱を実行させる。加熱部３２による加熱は、ランプ３２ａを数秒間発光させることにより、基板Ｗの被処理面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）以上に急速に加熱させ、基板Ｗの被処理面上の洗浄液Ｌを液玉にするように制御される。

【0034】

膜厚解析部４２は、測定された洗浄液Ｌの液膜の厚さが、所定のしきい値の範囲の下限よりも薄いと判定した場合、液膜が薄過ぎるとして、機構制御部４１から供給部３８に処理液（洗浄液Ｌ）の供給指示が出力される。これにより、ノズル３８ａから洗浄液Ｌが基板Ｗの被処理面に所定量（所定時間）供給され、液膜の厚さを所定のしきい値の範囲内とする。その後は、上記のように、基板Ｗの回転と上昇による乾燥を行う。洗浄液Ｌの補充時に基板Ｗを回転させずに停止させても良いが、基板Ｗを回転させるようにしても良い。

【0035】

膜厚解析部４２は、測定された洗浄液Ｌの液膜の厚さが、所定のしきい値の範囲の上限よりも厚いと判定した場合、液膜が厚過ぎるとして、機構制御部４１から駆動機構３５に支持部３４の回転指示が出力される。これにより、支持部３４とともに回転する基板Ｗの洗浄液Ｌを、遠心力により飛散させて、液膜の厚さを所定のしきい値の範囲内とする。その後は、上記のように、基板Ｗの回転と上昇による乾燥を行う。

【0036】

［動作］
以上のような本実施形態の基板処理装置１の動作を、上記の図１及び図２に加えて、図３～図５の説明図、図６のフローチャート、図７の動作説明図を参照して説明する。なお、以下のような手順により基板を処理する基板処理方法も、本実施形態の一態様である。

【0037】

図１に示すように、処理装置Ｓにおいてエッチング処理後の基板Ｗは、搬送装置２００により洗浄装置１００に搬入される。洗浄装置１００においては、基板Ｗを保持した支持部１２が回転しながら、供給部１５が基板Ｗの被処理面にＡＰＭを供給してアルカリ洗浄を行った後、ＤＩＷを供給することによる純水洗浄を行う。また、純水洗浄を終了した後、基板Ｗの被処理面にＩＰＡを供給する。これにより、基板Ｗの被処理面上に液盛されたＤＩＷをＩＰＡに置換する。搬送装置２００は、洗浄後の基板Ｗを洗浄装置１００から搬出し、乾燥装置３００に搬入する。なお、純水洗浄が終了した後、ＤＩＷが液盛された基板Ｗの被処理面に対して、ＩＰＡに置換することは必ず行うとは限らない。つまり、ＤＩＷによる純水洗浄のみで洗浄処理を完了してもよい。

【0038】

図３（Ａ）に示すように、被処理面の液膜（ＤＩＷ又はＩＰＡ）が形成された状態で、乾燥装置３００の乾燥室３１の開口３１ａから搬入された基板Ｗを、待機位置Ｄにある支持部３４の保持部材３４ｂが保持する（ステップＳ０１）。図３（Ｂ）に示すように、測定部３７の検出部３７ａは、基板Ｗ上の膜厚を測定する（ステップＳ０２）。

【0039】

膜厚が薄い場合には（ステップＳ０３の所定範囲未満）、図４（Ａ）に示すように、供給部３８が基板Ｗの液膜にさらに洗浄液Ｌを供給することにより膜厚を調整する（ステップＳ０４）。膜厚が厚い場合には（ステップＳ０３の所定範囲超）、支持部３４が回転することにより、回転する基板Ｗから洗浄液Ｌを飛ばして膜厚を調整する（ステップＳ０５）。

【0040】

膜厚が適切である場合又は調整後に膜厚が適切となった場合には（ステップＳ０３の所定範囲内）、図４（Ｂ）に示すように、支持部３４が基板Ｗを回転させながら（ステップＳ０６）、図５（Ａ）に示すように、乾燥位置Ｕまで上昇することにより、基板Ｗを加熱部３２に接近させる（ステップＳ０７）。基板Ｗを、加熱部３２により加熱される前に回転させることにより、基板Ｗとともに基板Ｗの被処理面上の洗浄液Ｌの液膜を回転させておき、加熱部３２により加熱され、基板Ｗの被処理面との間に気層が発生した後においても、慣性力により洗浄液Ｌの液膜が回転を継続して遠心力が働くようにする。

【0041】

加熱部３２のランプ３２ａが所定時間（数秒から十数秒以内の範囲内で）点灯することにより、基板Ｗをライデンフロスト現象が生じる温度（洗浄液Ｌの沸点以上）まで急速に加熱して、基板Ｗの被処理面上の洗浄液Ｌの液膜と基板Ｗの被処理面との界面で発生する気層により洗浄液Ｌの液膜を浮上させて液玉とし、遠心力により洗浄液Ｌを飛ばして乾燥させる（ステップＳ０８）。つまり、図７（Ａ）に示すように、基板Ｗの被処理面上のパターンＰに接触している洗浄液Ｌは、図７（Ｂ）に示すように、ランプ３２ａの点灯により基板Ｗだけが瞬時に加熱されることにより、基板Ｗの被処理面と洗浄液Ｌとの接する界面が他の部分の洗浄液Ｌよりも早く気化を始めるため、パターンＰの周囲に、液体（洗浄液Ｌ）が気化したガスの層、すなわち気層Ｇが生成される。

【0042】

このため、図７（Ｃ）に示すように、隣り合うパターンＰ間の液体（洗浄液Ｌ）は気層Ｇによって瞬時にパターンＰ間から浮き上がり、図７（Ｄ）に示すように、直ちに液玉化する（ライデンフロスト現象）。図中、黒塗りの矢印で示すように、洗浄液Ｌには回転による遠心力がかかっており、生成された各液玉は遠心力によって、基板Ｗ上から飛ばされるので、図７（Ｅ）に示すように、基板Ｗの被処理面は乾燥する。

【0043】

このようにして、パターンＰ間に存在する洗浄液Ｌを、パターンＰ間から浮き上がらすことを、基板Ｗの被処理面全体で発生させることで、一部のパターンＰ間に洗浄液Ｌが残留することを抑えることができ、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Ｐが倒壊することを抑えることができる。さらに、基板Ｗの被処理面上の洗浄液Ｌの液膜厚が適切な厚さに調整されている。適切な液膜厚より厚い場合、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現象が生じる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。また、液玉数が多くなり過ぎることにより、一部の洗浄液Ｌの液玉が基板Ｗから排出されず、基板Ｗの被処理面の一部のパターンＰ間に残留して、その箇所でパターンＰの倒壊が生じてしまう。このため、液染みを生じさせない適切な液膜厚に調整して基板Ｗを加熱するため、基板Ｗの被処理面上の液玉数を調整することができ、乾燥不良の発生を抑えることができる。

【0044】

その後、図５（Ｂ）に示すように、支持部３４は、基板Ｗの回転を維持しながら、待機位置Ｄまで下降する（ステップＳ０９）。支持部３４が基板Ｗの回転を停止した後（ステップＳ１０）、搬送装置２００が基板Ｗを開口３１ａから搬出する（ステップＳ１１）。

【0045】

［効果］
（１）以上のような本実施形態の乾燥装置（基板乾燥装置）３００は、基板Ｗを加熱する加熱部３２と、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態の基板Ｗが搬入される乾燥室３１と、乾燥室３１に搬入された基板Ｗを、加熱部３２から離隔した待機位置Ｄで受け取る支持部３４と、支持部３４に支持された基板Ｗを回転させながら、加熱部３２に接近する乾燥位置Ｕに移動させ、加熱部３２により加熱された基板Ｗとの間に気層が生じた液膜を基板Ｗの回転による遠心力により排出させる駆動機構３５と、を有する。

【0046】

本実施形態の基板処理装置１は、基板Ｗを回転させながら処理液を供給することにより処理装置Ｓと、処理済の基板を回転させながら処理液を供給することにより洗浄する洗浄装置１００と、洗浄装置１００において洗浄された基板Ｗを、処理液による液膜が形成された状態で搬出し、乾燥装置３００に搬入する搬送装置２００と、を有する。

【0047】

これにより、基板Ｗは、乾燥室３１への搬入時には加熱部３２から離隔した待機位置Ｄに支持されるので、加熱部３２の周囲からの輻射熱による加熱が生じることがなく、乾燥を抑えることができる。すなわち、乾燥室３１に液盛された状態の基板Ｗが搬入されたとき、加熱部３２に離隔した待機位置Ｄに位置づけられた支持部３４に、基板Ｗを受け取って支持させることで、加熱部３２により加熱される窓部３３等の輻射熱（蓄熱）によって、基板Ｗの被処理面上に液盛された洗浄液Ｌが不均一に乾燥され、これを起因とした、ウォーターマークやパターン倒壊が生じることを抑制できる。

【0048】

この輻射熱（透過窓の蓄熱温度）は、基板Ｗ上の処理液を乾燥させてしまうほどの温度（処理液の沸点以上）となる。つまり、加熱部３２により繰り返し加熱される窓部３３は、加熱部３２が基板Ｗを加熱させる温度よりも高い状態になる。このような窓部３３に対して、上記のように、待機位置Ｄは離隔した位置となっているので、乾燥室３１に搬入した直後に、輻射熱で基板Ｗ上の液膜が乾いてしまうことによる、通常乾燥（熱による蒸発）が発生することを防止できる。また、全面均一に乾燥せずに、基板Ｗの被処理面の一部分において乾燥が始まることによるパターン倒壊を防止できる。つまり、供給部２８によって液膜を調整する以前に、パターン倒壊してしまい、加熱部３２による乾燥処理する目前で製品不良を起こすことを防ぐことができる。

【0049】

そして、乾燥時には、基板Ｗを回転させながら、乾燥位置Ｕに移動させて加熱部３２により加熱することにより、気層により浮き上がった液玉を排出させて瞬時に乾燥させることができる。このため、不均一な乾燥によるパターン閉塞を低減できる。また、乾燥時には、加熱部３２に接近させるので、加熱部３２の出力を抑えることができる。

【0050】

（２）乾燥室３１には、基板Ｗを搬出入させるための開口３１ａが設けられ、待機位置Ｄは、開口３１ａの上縁よりも下方であり、乾燥位置Ｕは、開口３１ａの上縁よりも上方である。このため、基板Ｗの搬出入時において、加熱部３２からの距離を離すことができ、輻射熱による影響を抑えることができる。

【0051】

（３）乾燥室３１に搬入され、待機位置Ｄにある基板Ｗ上の液膜の膜厚を測定する測定部３７と、乾燥室３１に搬入され、待機位置Ｄにある基板Ｗ上に処理液を供給する供給部３８と、測定部３７による測定結果に応じて、駆動機構３５と供給部３８とを制御することにより、待機位置Ｄにある基板Ｗ上の液膜の膜厚を調整する制御装置４００と、を有する。

【0052】

これにより、輻射熱の影響により乾燥が抑えられる待機位置Ｄにおいて、適切な膜厚に調整してから、基板Ｗを乾燥させることができる。膜厚が薄いと、待機位置Ｄから乾燥位置Ｕへ基板Ｗを上昇させるとき、窓部３３の輻射熱で基板Ｗの被処理面上の液膜が不均一に乾燥してしまうため、加熱処理を実行する前の段階で、一部のパターンにおけるパターン倒壊が生じてしまう。つまり、液膜が輻射熱で蒸発乾燥するという通常の乾燥状態が発生してしまう。また、膜厚が厚い場合は、前述したとおり、液玉数が増えるので、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現象が生じる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てしまう。本実施形態では、適切な膜厚に調整してから基板Ｗを乾燥させるため、このような通常乾燥による乾燥状態が発生することを防止できる。

【0053】

（４）乾燥位置Ｕは、処理液を基板Ｗに供給する供給位置にある供給部３８よりも上方にある。このため、基板Ｗを回転させながら、供給位置よりも上方にある乾燥位置Ｕまで上昇させることにより、あらかじめ液膜に遠心力を与えることができ、ライデンフロスト現象により生じた液玉を遠心力により排出できる。一方、回転させない状態で基板Ｗを乾燥位置Ｕまで上昇させたとしても、液膜自体に遠心力がかからない。そして、加熱部３２による加熱で、ライデンフロスト現象により液膜がパターンから浮き上がったときに、基板Ｗの回転を開始しても、既に浮き上がってしまった液膜に対しては、遠心力がかからない。つまり、液玉と基板Ｗの被処理面の界面（液玉の周囲は気化した洗浄液の気層の状態）では、液玉はいわば浮いている状態となり、液玉に対して基板Ｗの回転力がかからない。このため、液玉は、基板Ｗの被処理面上から排出できない。本実施形態では、基板Ｗを回転させながら、供給位置よりも上方にある乾燥位置Ｕまで上昇させるので、液膜に遠心力を与えて排出することができる。

【0054】

（５）駆動機構３５は、乾燥位置Ｕにおいて基板Ｗを乾燥させた後、支持部３４に支持された基板Ｗを回転させながら、待機位置Ｄに移動させる。このため、基板Ｗから排出された直後に周囲に舞っている液体（ミストの雰囲気）が、基板Ｗに再付着することが防止される。

【0055】

（変形例）
（１）図８に示すように、処理液の種類に応じて、加熱部３２との間隔が異なる位置に、複数の乾燥位置Ｕ１、Ｕ２が設定されていてもよい。例えば、ＩＰＡを含む場合には、ＩＰＡの揮発性が高いので、加熱部３２との距離が長い乾燥位置Ｕ１とする。純水のみの場合には、ＩＰＡよりは蒸発し難いので、加熱部３２との距離が短い乾燥位置Ｕ２とする。この差は、例えば、１０ｍｍ程度である。なお、乾燥位置Ｕ１、Ｕ２は、予め実験等で求められて、最適な位置を設定することができる。

【0056】

（２）乾燥室３１の内壁に、処理液による材質変化を抑えるコーティングが施されていてもよい。乾燥室３１の内部には、処理液の液的が飛散するとともに、加熱による水蒸気が発生して全体に広がる。従って、例えば、乾燥室３１の材質とし、反射率の高いアルミニウムを使用した場合、長期間高温且つ蒸気雰囲気中におかれるため、酸化アルミニウムへと変化して白色化が発生する。そこで、乾燥室３１の内壁に、二酸化ケイ素を主成分とするシリカコーティングを施すことによって、材質変化を防ぐことができる。これにより、パーティクルや金属汚染の発生を防止することが可能となる。

【0057】

（３）窓部３３を冷却する冷却装置を設けて、輻射熱の影響を抑えてもよい。例えば、窓部３３の石英を二重にして、間に冷却ガスを流通させてもよい。但し、この場合にも、低下する温度には限界があるため、加熱部３２から離隔した待機位置Ｄを設定する必要はある。

【0058】

（４）処理装置Ｓの処理は、最終的に洗浄と乾燥が必要となる処理であれば、処理の内容及び処理液は、上記で例示したものには限定されない。処理対象となる基板Ｗ及び処理液についても、上記で例示したものには限定されない。

【0059】

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一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。上述した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に含まれる。

【符号の説明】

【0060】

１ 基板処理装置
１１ 洗浄室
１１ａ 開口
１１ｂ 扉
１２ 支持部
１３ 回転機構
１４ カップ
１５ 供給部
１５ａ ノズル
１５ｂ 移動機構
２０ ハンドリング装置
２１ ロボットハンド
２２ 移動機構
３１ 乾燥室
３１ａ 開口
３１ｂ 扉
３２ 加熱部
３２ａ ランプ
３３ 窓部
３４ 支持部
３４ａ 回転テーブル
３４ｂ 保持部材
３４ｃ 回転軸
３５ 駆動機構
３５ａ 回転部
３５ｂ 昇降部
３６ カップ
３７ 測定部
３７ａ 検出部
３７ｂ 揺動アーム
３７ｃ 揺動機構
３８ 供給部
３８ａ ノズル
３８ｂ 揺動アーム
３８ｃ 揺動機構
４１ 機構制御部
４２ 膜厚解析部
４３ 加熱制御部
１００ 洗浄装置
２００ 搬送装置
３００ 乾燥装置
４００ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】