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(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】P2023048697
(43)【公開日】2023-04-07
(54)【発明の名称】基板乾燥装置、基板処理装置及び基板乾燥方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20230331BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 651M
H01L21/304 651B
H01L21/304 648G
H01L21/304 647A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021158152
(22)【出願日】2021-09-28
(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】松下 淳
(72)【発明者】
【氏名】埀野 陽子
【テーマコード（参考）】
5F157
【Ｆターム（参考）】
5F157AA09
5F157AB02
5F157AB14
5F157AB33
5F157AB51
5F157AB64
5F157AB90
5F157AC03
5F157AC56
5F157BB23
5F157BB45
5F157BC17
5F157BF22
5F157BF32
5F157BF34
5F157BF59
5F157BF72
5F157BF82
5F157BH18
5F157CB14
5F157CB22
5F157CB24
5F157CD46
5F157CE07
5F157CE52
5F157CF34
5F157CF40
5F157CF42
5F157CF44
5F157DA21
5F157DB32
5F157DB33
(57)【要約】 （修正有）
【課題】簡素な構成で、パターン閉塞の発生を低減できる基板乾燥装置、基板処理装置及び基板乾燥方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１において、基板乾燥装置３００は、加熱部３６と、第１の揮発性溶剤供給部３４と、撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が、第１の揮発性溶剤Ｖよりも小さい第２の揮発性溶剤を供給する第２の揮発性溶剤供給部３５と、液膜が形成された基板Ｗが搬入される乾燥室３１と、基板を回転させる駆動機構と、第１の揮発性溶剤供給部から第１の揮発性溶剤を供給させて液膜を第１の揮発性溶剤へ置換させ、第２の揮発性溶剤供給部から第２の揮発性溶剤Ｈを供給させて基板に形成された第１の揮発性溶剤を第２の揮発性溶剤へ置換させるとともに撥水化膜を形成させ、加熱部に基板を加熱させて第２の揮発性溶剤の液膜と基板との間に気層を生じさせ、第２の揮発性溶剤の液膜を回転による遠心力により排出させる。
【選択図】図２
【解決手段】基板処理装置１において、基板乾燥装置３００は、加熱部３６と、第１の揮発性溶剤供給部３４と、撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が、第１の揮発性溶剤Ｖよりも小さい第２の揮発性溶剤を供給する第２の揮発性溶剤供給部３５と、液膜が形成された基板Ｗが搬入される乾燥室３１と、基板を回転させる駆動機構と、第１の揮発性溶剤供給部から第１の揮発性溶剤を供給させて液膜を第１の揮発性溶剤へ置換させ、第２の揮発性溶剤供給部から第２の揮発性溶剤Ｈを供給させて基板に形成された第１の揮発性溶剤を第２の揮発性溶剤へ置換させるとともに撥水化膜を形成させ、加熱部に基板を加熱させて第２の揮発性溶剤の液膜と基板との間に気層を生じさせ、第２の揮発性溶剤の液膜を回転による遠心力により排出させる。
【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、
前記基板の被処理面上に第１の揮発性溶剤を供給する第１の揮発性溶剤供給部と、
前記基板の被処理面上に、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が前記第１の揮発性溶剤よりも小さい第２の揮発性溶剤を供給する第２の揮発性溶剤供給部と、
前記加熱部、前記第１の揮発性溶剤供給部及び前記第２の揮発性溶剤供給部が収容され、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る駆動機構と、
前記第１の揮発性溶剤供給部から前記第１の揮発性溶剤を供給させることにより、前記基板の被処理面上に形成された前記処理液による液膜を前記第１の揮発性溶剤へ置換させ、
前記第２の揮発性溶剤供給部から前記第２の揮発性溶剤を供給させることにより、前記基板の被処理面上に形成された前記第１の揮発性溶剤を前記第２の揮発性溶剤へ置換させるとともに、前記基板の被処理面に前記撥水化膜を形成させ、
前記加熱部に前記基板を加熱させることにより、前記撥水化剤を含む前記第２の揮発性溶剤の液膜と前記基板との間に気層を生じさせることによって、前記第２の揮発性溶剤の液膜を前記基板の回転による遠心力により排出させる制御装置と、
を有することを特徴とする基板乾燥装置。
前記基板の被処理面上に第１の揮発性溶剤を供給する第１の揮発性溶剤供給部と、
前記基板の被処理面上に、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が前記第１の揮発性溶剤よりも小さい第２の揮発性溶剤を供給する第２の揮発性溶剤供給部と、
前記加熱部、前記第１の揮発性溶剤供給部及び前記第２の揮発性溶剤供給部が収容され、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る駆動機構と、
前記第１の揮発性溶剤供給部から前記第１の揮発性溶剤を供給させることにより、前記基板の被処理面上に形成された前記処理液による液膜を前記第１の揮発性溶剤へ置換させ、
前記第２の揮発性溶剤供給部から前記第２の揮発性溶剤を供給させることにより、前記基板の被処理面上に形成された前記第１の揮発性溶剤を前記第２の揮発性溶剤へ置換させるとともに、前記基板の被処理面に前記撥水化膜を形成させ、
前記加熱部に前記基板を加熱させることにより、前記撥水化剤を含む前記第２の揮発性溶剤の液膜と前記基板との間に気層を生じさせることによって、前記第２の揮発性溶剤の液膜を前記基板の回転による遠心力により排出させる制御装置と、
を有することを特徴とする基板乾燥装置。
【請求項2】
前記加熱部が前記基板を加熱することによって、前記基板の被処理面に供給された前記第２の揮発性溶剤の液膜と前記基板との間に気層を生じさせているとき、前記基板の被処理面に形成された前記撥水化膜は、前記基板の被処理面上から除去され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】
前記支持部に支持された前記基板の前記第１の揮発性溶剤及び前記第２の揮発性溶剤の液膜の膜厚を測定する測定部を有し、
前記制御装置は、前記測定部による測定結果の膜厚が所定のしきい値の範囲内にあると判定した場合に、前記加熱部による加熱を開始させることを特徴とする請求項２記載の基板乾燥装置。
前記制御装置は、前記測定部による測定結果の膜厚が所定のしきい値の範囲内にあると判定した場合に、前記加熱部による加熱を開始させることを特徴とする請求項２記載の基板乾燥装置。
【請求項4】
前記基板を回転させながら第１の処理液を供給することにより処理する処理装置と、
前記処理装置により処理済の前記基板を回転させながら第２の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３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前記基板を、前記洗浄装置で供給された前記第２の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。
前記処理装置により処理済の前記基板を回転させながら第２の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３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前記基板を、前記洗浄装置で供給された前記第２の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。
【請求項5】
処理液による液膜が形成され、支持部に支持された基板を駆動機構により回転させながら、第１の揮発性溶剤供給部からの第１の揮発性溶剤の供給により前記処理液による液膜を前記第１の揮発性溶剤へ置換し、
第２の揮発性溶剤供給部から、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が前記第１の揮発性溶剤よりも小さい第２の揮発性溶剤の供給により、前記第１の揮発性溶剤の液膜を前記第２の揮発性溶剤に置換するとともに、前記基板に撥水化膜を形成させ、
加熱部による前記基板の加熱により、前記撥水化剤を含む前記第２の揮発性溶剤の液膜と前記基板との間に気層を生じさせることによって、前記第２の揮発性溶剤の液膜を前記基板の回転による遠心力により排出させる、
ことを特徴とする基板乾燥方法。
第２の揮発性溶剤供給部から、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が前記第１の揮発性溶剤よりも小さい第２の揮発性溶剤の供給により、前記第１の揮発性溶剤の液膜を前記第２の揮発性溶剤に置換するとともに、前記基板に撥水化膜を形成させ、
加熱部による前記基板の加熱により、前記撥水化剤を含む前記第２の揮発性溶剤の液膜と前記基板との間に気層を生じさせることによって、前記第２の揮発性溶剤の液膜を前記基板の回転による遠心力により排出させる、
ことを特徴とする基板乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板乾燥装置、基板処理装置及び基板乾燥方法に関する。
【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。
【0003】
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。特に、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、配線幅や開口幅に対する深さの比率であるアスペクト比が高くなっているため、パターン倒壊は発生しやすくなっている。
【0004】
このようなパターン倒壊を抑制するために、ＤＩＷ（超純水）によるリンス処理後に、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、ＤＩＷよりも表面張力が小さいＩＰＡに置換することにより、乾燥処理時における表面張力によるパターン倒壊を低減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【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】
【0006】
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（揮発性溶剤）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。
【0007】
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して閉塞する。
【0008】
これに対処するため、ＩＰＡに加えて、基板Ｗの表面を撥水化可能な修飾剤である撥水化剤を供給することにより、ＩＰＡの液膜に浸透した撥水化剤によって、基板の表面の水酸基を、官能基へ置換することにより、撥水化膜を形成することが行われている。これにより、パターン間にも撥水化膜が形成され、親液性が低下して液体の接触角が上がる。つまり、基板の表面上にある液体の表面張力がより一層低くなるため、パターン同士が引き合う力を弱くすることができ、パターン倒壊を抑制できる。
【0009】
撥水化剤を用いる場合、撥水化剤の供給による撥水化膜の形成後、ＩＰＡ等によってリンス処理を行って余分な撥水化剤を除去してから、乾燥処理を行う。しかし、乾燥処理を行った後にも、基板表面に形成された撥水化膜は残存する。このため、基板表面の撥水化膜を除去する撥水化膜除去処理を行う必要がある。撥水化膜の除去は、例えば、アッシングに用いるようなプラズマ処理又はＵＶ照射処理によって行う。
【0010】
このため、基板処理装置に、乾燥装置とは独立したプラズマ処理装置又はＵＶ照射装置などの除去装置を追加する必要があるとともに、乾燥装置から除去装置への搬送工程が必要となる。すると、基板処置装置が複雑化、大型化するとともに、工程数が多くなり、基板処理の生産性が低下する。さらに、パターンが深くなりアスペクト比が増すと、ＵＶ照射ではパターン底部まで撥水化膜を除去できない可能がある。
【0011】
本発明の実施形態は、簡素な構成で、パターン閉塞の発生を低減できる基板乾燥装置、基板処理装置及び基板乾燥方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の実施形態の基板乾燥装置は、基板を加熱する加熱部と、前記基板の被処理面上に第１の揮発性溶剤を供給する第１の揮発性溶剤供給部と、前記基板の被処理面上に、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が前記第１の揮発性溶剤よりも小さい第２の揮発性溶剤を供給する第２の揮発性溶剤供給部と、前記加熱部、前記第１の揮発性溶剤供給部及び前記第２の揮発性溶剤供給部が収容され、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る駆動機構と、前記第１の揮発性溶剤供給部から前記第１の揮発性溶剤を供給させることにより、前記基板の被処理面上に形成された前記処理液による液膜を前記第１の揮発性溶剤へ置換させ、前記第２の揮発性溶剤供給部から前記第２の揮発性溶剤を供給させることにより、前記基板の被処理面上に形成された前記第１の揮発性溶剤を前記第２の揮発性溶剤へ置換させるとともに、前記基板の被処理面に前記撥水化膜を形成させ、前記加熱部に前記基板を加熱させることにより、前記撥水化剤を含む前記第２の揮発性溶剤の液膜と前記基板との間に気層を生じさせることによって、前記第２の揮発性溶剤の液膜を前記基板の回転による遠心力により排出させる制御装置と、を有する。
【0013】
本発明の実施形態の基板処理装置は、前記基板を回転させながら第１の処理液を供給することにより処理する処理装置と、前記処理装置により処理済の前記基板を回転させながら第２の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前記基板を、前記洗浄装置で供給された前記第２の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。
【0014】
本発明の実施形態の基板乾燥方法は、処理液による液膜が形成され、支持部に支持された基板を駆動機構により回転させながら、第１の揮発性溶剤供給部からの第１の揮発性溶剤の供給により前記処理液による液膜を前記第１の揮発性溶剤へ置換し、第２の揮発性溶剤供給部から、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が前記第１の揮発性溶剤よりも小さい第２の揮発性溶剤の供給により、前記第１の揮発性溶剤の液膜を前記第２の揮発性溶剤に置換するとともに、前記基板に撥水化膜を形成させ、加熱部による前記基板の加熱により、前記撥水化剤を含む前記第２の揮発性溶剤の液膜と前記基板との間に気層を生じさせることによって、前記第２の揮発性溶剤の液膜を前記基板の回転による遠心力により排出させる。
【発明の効果】
【0015】
本発明の実施形態は、簡素な構成で、パターン閉塞の発生を低減できる基板乾燥装置、基板処理装置及び基板乾燥方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【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3】乾燥装置の基板搬入時（Ａ）、第１の揮発性溶剤供給時（Ｂ）を示す内部構成図である。
【図4】乾燥装置の第２の撥水性溶剤供給時（Ａ）、第１の揮発性溶剤供給時及び膜厚測定時（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模式的に示す説明図である。
【図8】パターン内に残留する液膜を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
[概要］
図１に示すように、本実施形態の基板処理装置１は、各種の処理を行う装置を収容した複数のチャンバ１ａを備え、前工程でカセット（ＦＯＵＰ）１ｂに複数枚収容されて搬送されてきた基板Ｗに対して、各チャンバ１ａ内で１枚ずつ処理を行う枚葉処理の装置である。未処理の基板Ｗは、カセット１ｂから搬送ロボット１ｃによって１枚ずつ取り出され、バッファユニット１ｄに一時的に載置された後、以下に説明する各種装置により、各チャンバ１ａへの搬送及び処理が行われる。
[概要］
図１に示すように、本実施形態の基板処理装置１は、各種の処理を行う装置を収容した複数のチャンバ１ａを備え、前工程でカセット（ＦＯＵＰ）１ｂに複数枚収容されて搬送されてきた基板Ｗに対して、各チャンバ１ａ内で１枚ずつ処理を行う枚葉処理の装置である。未処理の基板Ｗは、カセット１ｂから搬送ロボット１ｃによって１枚ずつ取り出され、バッファユニット１ｄに一時的に載置された後、以下に説明する各種装置により、各チャンバ１ａへの搬送及び処理が行われる。
【0018】
基板処理装置１は、処理装置１１０、洗浄装置１２０、搬送装置２００、乾燥装置３００、制御装置４００を含む。処理装置１１０は、例えば、回転する基板Ｗに、第１の処理液（例えば、リン酸水溶液、フッ酸及び硝酸の混合液、酢酸、硫酸及び過酸化水素水の混合液（ＳＰＭ：Sulfuric hydrogen Peroxide Mixture）等）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１２０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（第２の処理液）により洗浄する。搬送装置２００は、バッファユニット１ｄと各チャンバ１ａとの間、各チャンバ１ａの間で基板Ｗを搬送する。例えば、搬送装置２００は、処理装置１１０において処理済の基板Ｗを洗浄装置１２０に搬送し、洗浄装置１２０において洗浄された基板Ｗを乾燥装置３００に搬送する。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。
【0019】
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。以下、基板Ｗのパターン等が形成された面を被処理面とする。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）、超純水（ＤＩＷ）、第１の揮発性溶剤（ＩＰＡ）を使用する。АＰＭは、アンモニア水と過酸化水素水を混合した薬液であり、残留有機物を除去するために使用する。ＤＩＷは、ＡＰＭ処理後、基板Ｗの被処理面上に残留するＡＰＭを洗い流すために使用する。ＩＰＡは、表面張力がＤＩＷよりも小さく、揮発性が高いため、ＤＩＷを置換して表面張力によるパターン倒壊を低減するために使用する。
【0020】
また、本実施形態においては、第２の揮発性溶剤を用いる。第２の揮発性溶剤は、第１の揮発性溶剤よりも、気化する際の表面張力が小さい溶剤である。また、第２の揮発性溶剤の気化の温度は、第１の揮発性溶剤よりも高い。このような第２の揮発性溶剤としては、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノエチルアセテート）を使用することができる。また、第２の揮発性溶剤は、撥水化剤を含むものを用いる。撥水化剤は、基板Ｗの被処理面の水酸基（－ＯＨ）を、官能基（例えば、－ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５）へ置換して撥水化膜（Ｓｉ－Ｏ－Ｒ（Ｒ：官能基））を形成可能な修飾剤である。例えば、撥水化剤としては、シランカップリング剤であるＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を用いることができる。以下の説明での第２の揮発性溶剤の供給は、撥水化剤を含む第２の揮発性溶剤を供給する態様で行われる。
【0021】
ＰＧＭＥＡにＨＭＤＳを含めたものを用いる理由は、ＨＭＤＳは水分と反応しやすいためである。つまり、ＨＭＤＳは、空気中の水分と反応すると、基板Ｗ上での撥水効果を失う。このため、ＨＭＤＳをＰＧＭＥＡに混合することにより、空気中の水分と反応することを防いで、基板Ｗに供給することができる。なお、ＰＧＭＥＡが気化する際の表面張力は、ＩＰＡが気化する際の表面張力より小さい。例えば、ＩＰＡの沸点温度が８２．５℃である時（気化する時）の表面張力の値は、１５．７ｍＮ／ｍである。一方、ＰＧＭＥＡの沸点が１４５．８℃である時（気化する時）の表面張力の値は、１１．７２～１５．４７ｍＮ／ｍである。
【0022】
［洗浄装置］
洗浄装置１２０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。
洗浄装置１２０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。
【0023】
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を供給することにより、洗浄処理が行われる。洗浄処理は、処理装置１１０でエッチング処理された基板Ｗの被処理面にＡＰＭを供給してＡＰＭ洗浄を行い、ＡＰＭ洗浄後に、ＤＩＷによる純水リンス処理を行うことにより、基板Ｗの被処理面に残留していたＡＰＭを純水により洗い流す。これにより、基板Ｗの被処理面はＤＩＷの洗浄液Ｌにより液盛りされる。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。
【0024】
［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。搬送装置２００は、バッファユニット１ｄと各種装置との間、各種装置の間で、基板Ｗを搬送する。例えば、エッチング処理を終えた基板Ｗを処理装置１１０から搬出して、基板Ｗの被処理面上に洗浄液（ＤＩＷ）Ｌの液膜が形成された状態で、洗浄装置１２０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１２０から搬出してし、基板Ｗの被処理面上に洗浄液（ＤＩＷ）Ｌの液膜が形成された状態で、乾燥装置３００へ搬入する。なお、基板Ｗの被処理面上に洗浄液（ＤＩＷ）Ｌの液膜が形成された状態で搬送するのは、基板Ｗの搬送中に、基板Ｗの被処理面にパーティクルが付着するのを防止するためである。
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。搬送装置２００は、バッファユニット１ｄと各種装置との間、各種装置の間で、基板Ｗを搬送する。例えば、エッチング処理を終えた基板Ｗを処理装置１１０から搬出して、基板Ｗの被処理面上に洗浄液（ＤＩＷ）Ｌの液膜が形成された状態で、洗浄装置１２０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１２０から搬出してし、基板Ｗの被処理面上に洗浄液（ＤＩＷ）Ｌの液膜が形成された状態で、乾燥装置３００へ搬入する。なお、基板Ｗの被処理面上に洗浄液（ＤＩＷ）Ｌの液膜が形成された状態で搬送するのは、基板Ｗの搬送中に、基板Ｗの被処理面にパーティクルが付着するのを防止するためである。
【0025】
［乾燥装置］
図２に示すように、乾燥装置３００は、乾燥室３１、支持部３２、駆動機構３３、第１の揮発性溶剤供給部３４、第２の揮発性溶剤供給部３５、加熱部３６、カップ３７、測定部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チャンバ１ａ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。このような乾燥室３１には、後述する第１の揮発性溶剤供給部３４、第２の揮発性溶剤供給部３５、加熱部３６が収容されている。
図２に示すように、乾燥装置３００は、乾燥室３１、支持部３２、駆動機構３３、第１の揮発性溶剤供給部３４、第２の揮発性溶剤供給部３５、加熱部３６、カップ３７、測定部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チャンバ１ａ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。このような乾燥室３１には、後述する第１の揮発性溶剤供給部３４、第２の揮発性溶剤供給部３５、加熱部３６が収容されている。
【0026】
また、乾燥室３１には、導入口３１ｃ、排気口３１ｄが設けられている。導入口３１ｃには、配管、吸気弁及び清浄なガス（Ｎ２等）を供給する給気装置を含む給気部３１ｅが接続されている。排気口３１ｄには、配管、排気弁及びガスを排気する排気装置を含む排気部３１ｆが接続されている。導入口３１ｃから清浄なガスを乾燥室３１内に供給することで、乾燥室３１内を正常な雰囲気にすることができる。また、導入口３１ｃからガスを乾燥室３１内に供給し、排気口３１ｄから乾燥室３１内のガスを排出する構成を作ることで、乾燥室３１内の気体の流れを作るようにしている。これにより、基板Ｗを加熱する際に発生する処理液の蒸気が乾燥室３１内に充満することなく、乾燥室３１から排出できる構成になっている。
【0027】
支持部３２は、基板Ｗを支持する。支持部３２は、回転テーブル３２ａ、複数の保持部材３２ｂ、回転軸３２ｃを有する。回転テーブル３２ａは、基板Ｗよりも大きな径の円筒形状であり、上面が平坦な円盤となっている。複数の保持部材３２ｂ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３２ａ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３２ｂ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３２ｃは、回転テーブル３２ａ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。
【0028】
駆動機構３３は、支持部３２に支持された基板Ｗを回転させる機構である。駆動機構３３は、モータ等の駆動源を有し、回転軸３２ｃを介して支持部３２を回転させる。
【0029】
第１の揮発性溶剤供給部３４は、乾燥室３１に搬入され、支持部３２に支持された基板Ｗ上に、第１の揮発性溶剤Ｖを供給する。第１の揮発性溶剤供給部３４は、ノズル３４ａ、揺動アーム３４ｂ、揺動機構３４ｃを有する。ノズル３４ａは、基板Ｗの被処理面の中心付近に向けて第１の揮発性溶剤Ｖを供給する。ノズル３４ａには、乾燥室３１外の貯留部から配管（いずれも不図示）などを介して第１の揮発性溶剤ＶであるＩＰＡが供給される。
【0030】
洗浄装置１２０における洗浄処理において、ＡＰＭによるアルカリ洗浄後のＤＩＷによる純水リンス処理で、最終的に基板Ｗの被処理面上はＤＩＷの洗浄液Ｌにより液盛されている。このように液盛された状態で、洗浄装置１２０から乾燥装置３００に搬入された基板Ｗに対して、ＩＰＡが供給されることにより、ＤＩＷがＩＰＡに置換される。
【0031】
揺動アーム３４ｂは、先端にノズル３４ａが設けられ、ノズル３４ａを、支持部３２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３４ｃは、揺動アーム３４ｂを揺動させる機構である。
【0032】
第２の揮発性溶剤供給部３５は、基板Ｗ上のＤＩＷを置換したＩＰＡに、第２の揮発性溶剤ＨであるＰＧＭＥＡ（ＨＭＤＳを含む溶剤）を供給する（図４（Ａ）参照）。第２の揮発性溶剤供給部３５は、ノズル３５ａ、揺動アーム３５ｂ、揺動機構３５ｃを有する。ノズル３５ａは、基板Ｗの被処理面の中心付近に向けて第２の揮発性溶剤Ｈを供給する。ノズル３５ａ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ＰＧＭＥＡが供給される。
【0033】
撥水化剤を含む第２の揮発性溶剤Ｈを供給することにより、基板Ｗの被処理面に撥水化膜が形成されるので、基板Ｗの被処理面を親水性のシラノール基から撥水性のメチル基に変えて、基板Ｗの被処理面上の界面エネルギーを下げることにより、第１の揮発性溶剤Ｖを浮かび上がらせ、基板Ｗの被処理面上の液体の除去を促進できる。なお、ここでいう撥水性とは、液体を弾く性質、つまり撥液性をいい、水を弾く性質には限定されない。
【0034】
揺動アーム３５ｂは、先端にノズル３５ａが設けられ、ノズル３５ａを、支持部３２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３５ｃは、揺動アーム３５ｂを揺動させる機構である。
【0035】
加熱部３６は、基板Ｗを加熱する装置である。加熱部３６は、乾燥室３１内の上部に設けられている。加熱部３６は、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等のランプ３６ａを有する。なお、ランプ３６ａは、紫外光、可視光、赤外光を照射可能なランプである。本実施形態のランプ３６ａ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３６ａが、２段に重ねて配置され、１段目と２段目のランプ３６ａ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。
【0036】
なお、加熱部３６は、基板Ｗの被処理面上の液体自体、つまり第１の揮発性溶剤Ｖ及び第２の揮発性溶剤Ｈ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。加熱温度としては、例えば、３００℃以上とすることが好ましい。
【0037】
なお、乾燥室３１には、窓部３６ｂが設けられている。窓部３６ｂは、加熱部３６からの電磁波を透過する部材である。窓部３６ｂ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３６ｂは、乾燥室３１内の加熱部３６の直下に設けられ、加熱部３６と支持部３２との間を仕切ることにより、ランプ３６ａの点灯の繰り返しによって、ランプ３６ａ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。
【0038】
カップ３７は、支持部３２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３７の周壁の上部は、径方向の内側に向かって傾斜し、支持部３２上の基板Ｗが露出するように開口している。カップ３７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３７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３７は、駆動機構３３に接続され、支持部３２とともに昇降可能に設けられている。
【0039】
測定部３８は、乾燥室３１に搬入され、支持部３２に支持された基板Ｗ上の液体の膜厚を測定する。測定部３８は、検出部３８ａ、揺動アーム３８ｂ、揺動機構３８ｃを有する。検出部３８ａ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３８ｂは、先端に検出部３８ａが設けられ、検出部３８ａを、支持部３２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３８ｃは、揺動アーム３８ｂを揺動させる機構である。
【0040】
測定部３８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３２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。
【0041】
［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。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。
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。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。
【0042】
制御装置４００は、処理装置１１０、洗浄装置１２０、搬送装置２００、乾燥装置３００を制御する。例えば、制御装置４００は、支持部３２に支持された基板Ｗを回転させながら、第１の揮発性溶剤供給部３４からの第１の揮発性溶剤Ｖの供給により液膜を第１の揮発性溶剤Ｖへ置換させ、第２の揮発性溶剤供給部３５からの第２の揮発性溶剤Ｈの供給により基板Ｗの被処理面上に供給された第１の揮発性溶剤Ｖを、第２の揮発性溶剤Ｈへ置換させた後、加熱部３６による基板Ｗの加熱により、第２の揮発性溶剤ＨであるＰＧＭＥＡを気化させた後に、撥水化膜を基板Ｗの被処理面から離脱させる。これにより、第２の揮発性溶剤Ｈの液膜を基板Ｗの回転による遠心力により排出させる。例えば、ＰＧＭＥＡの沸点は、１４０～１５０℃であり、撥水化剤であるＨＭＤＳの沸点は約３００℃であるため、加熱による瞬時の温度上昇の過程で、ＰＧＭＥＡが先に気化した後、撥水化膜の化学結合が熱により断ち切られて除去される。なお、制御装置４００は、測定部３８による測定結果の膜厚が所定のしきい値の範囲内にあると判定した場合に、加熱部３６による加熱を開始させる。
【0043】
このような制御装置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３３を制御することにより、支持部３２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、ノズル３４ａの揺動及び第１の揮発性溶剤Ｖの吐出、ノズル３５ａの揺動及び第２の揮発性溶剤Ｈの吐出、検出部３８ａの揺動及び測定などの動作を制御する。
【0044】
膜厚解析部４２は、測定部３８による測定結果、つまり測定部３８により測定された第１の揮発性溶剤Ｖ及び第２の揮発性溶剤Ｈの液膜の厚さを解析する。膜厚解析部４２は、測定部３８により測定された液膜の厚さ（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、加熱制御部４３は、加熱部３６に加熱を命令する信号を送信する。
【0045】
なお、ＨＭＤＳ（撥水化剤）を含むＰＧＭＥＡ（第２の揮発性溶剤）を供給した場合の適切な膜厚は、例えば１００μｍ以下である。この膜厚は、加熱部３６の加熱による基板Ｗからの蒸発を遅延させて、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。
【0046】
［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及び図８の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Ｗを処理することにより基板を製造する基板製造方法、基板Ｗを乾燥させる基板乾燥方法も、本実施形態の一態様である。
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及び図８の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Ｗを処理することにより基板を製造する基板製造方法、基板Ｗを乾燥させる基板乾燥方法も、本実施形態の一態様である。
【0047】
まず、図２に示すように、処理装置１１０における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１２０に搬入される。洗浄装置１２０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の被処理面の回転中心にＡＰＭを供給してアルカリによるリンス処理を行った後、ＤＩＷを供給することによる純水リンス処理を行う。搬送装置２００は、洗浄後、ＤＩＷである洗浄液Ｌによって液盛された基板Ｗを、洗浄装置１２０から搬出し、乾燥装置３００に搬入する。
【0048】
図３（Ａ）に示すように、被処理面に洗浄液Ｌの液膜（ＤＩＷ）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、支持部３２の保持部材３２ｂが保持する（ステップＳ０１）。図３（Ｂ）に示すように、駆動機構３３が支持部３２とともに基板Ｗを回転させながら（ステップＳ０２）、第１の揮発性溶剤供給部３４が、基板Ｗの被処理面の回転中心に第１の揮発性溶剤ＶであるＩＰＡを供給する（ステップＳ０３）。これにより、基板Ｗの回転による遠心力によって、ＩＰＡが基板Ｗの被処理面の全域に行き渡り、基板Ｗの被処理面上に液盛されたＤＩＷがＩＰＡに置換されるアルコールリンス処理が行われる。なお、ここでは、ＤＩＷよりも表面張力が低いＩＰＡに置換されるため、基板Ｗの被処理面上に形成されるパターンの間に働く、表面張力が低減される。
【0049】
そして、図４（Ａ）に示すように、駆動機構３３が支持部３２とともに基板Ｗを回転させながら、第２の揮発性溶剤供給部３５が、基板Ｗの被処理面の回転中心に、第２の揮発性溶剤ＨであるＰＧＭＥＡを供給する（ステップＳ０４）。これにより、基板Ｗの回転による遠心力によって、ＰＧＭＥＡが基板Ｗの被処理面の全域に行き渡るとともに、ＨＭＤＳが、基板Ｗの被処理面に結合して撥水化膜が形成される。つまり、基板Ｗの被処理面上に存在する第１の揮発性溶剤が、第２の揮発性溶剤のＰＧＭＥＡに置換され、被処理面の水酸基が官能基に置換して撥水化膜が形成されることになる。第２の揮発性溶剤は、第１の揮発性溶剤よりも基板Ｗのパターン間に働く表面張力が小さい。このため、パターン間に働く表面張力が低減される。これとともに、測定部３８の検出部３８ａが、基板Ｗ上の膜厚を測定する（ステップＳ０６）。
【0050】
測定部３８により測定される膜厚が、所定のしきい値の範囲内で適切となった場合には（ステップＳ０７のＹＥＳ）、図５に示すように、基板Ｗを回転させながら、加熱部３６のランプ３６ａ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（ＰＧＭＥＡの沸点以上）まで急速に加熱する（ステップＳ０８）。これにより、第２の揮発性溶剤Ｈの液膜が、瞬時に除去される乾燥処理が行われる。
【0051】
ここで言う乾燥処理は、単なる揮発によるものではなく、急速加熱の過程で生じるライデンフロスト現象及び撥水化膜の離脱と、基板Ｗの回転による遠心力を利用するものである。つまり、加熱により、基板Ｗの被処理面と気化しきれないＰＧＭＥＡの液膜との界面に発生する気層によるライデンフロスト現象によって、液膜が浮上して液玉となる（液玉化）。その後、基板Ｗ上の撥水化膜の結合状態が解除されて除去される。化学結合の解除のメカニズムは以下の通りである。まず、高温に加熱することにより、官能基（－ＣＨｘ）が熱分解によりＳｉとの結合が断ち切られ、基板Ｗ上の周囲にある酸素が、基板Ｗ上のＳｉ及び官能基と結びつく。これにより、基板Ｗ上のＳｉは酸化して熱酸化膜が成長する。つまり、基板Ｗの被処理面には酸化膜が形成されるが、この酸化膜が残存することは特に問題はない。また、酸化した官能基は、Ｈ２ＯやＣＯ２などに変化するが、高温下にあるため、Ｈ２Ｏは蒸発し、ＣＯ２はガスとして排出される。なお、加熱時には、排気部３１ｆにおける排気弁を閉じることにより、気層の発生前の液膜の気化を防ぎ、過加熱状態を発生させてもよい。
【0052】
この現象を模式的に示すと、図７（Ａ）に示すように、基板Ｗの被処理面のパターンＰ上に、撥水化膜Ｒを介して存在しているＨＭＤＳを含むＰＧＭＥＡの液膜Ｆは、図７（Ｂ）に示すように、ランプ３６ａ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の撥水化膜とＰＧＭＥＡとの界面が他の部分のＰＧＭＥＡよりも早く気化を始めるため、液膜Ｆが気化したガスの層、すなわち気層Ｇが生成される。
【0053】
このため、図７（Ｃ）に示すように、パターンＰ上の液膜Ｆは気層Ｇによって瞬時にパターンＰから浮き上がり、図７（Ｄ）に示すように、直ちに液玉化し（ライデンフロスト現象）、撥水化膜Ｒは基板Ｗの被処理面のＳｉと－ＣＨｘの結合が断ち切られて除去される。このように、液膜Ｆが液玉化してから、撥水化膜Ｒが基板Ｗから除去されるが、ランプ３６ａによって、瞬間的に（数秒で）撥水化膜Ｒが気化する３００℃を達成できるので、液玉化と撥水化膜Ｒの除去は、ほぼ同時に起こるものとして考えることができる。図中、黒塗りの矢印で示すように、液膜Ｆには回転による遠心力がかかっており、生成された各液玉及は、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。なお、上記のように、Ｓｉと結合が切れた官能基が酸素と結びつくことによって、Ｈ２ＯやＣＯ２となり、撥水化剤であるシランカップリング剤が蒸発するので、乾燥室３１内の雰囲気は、酸素を含んでいることが好ましい。
【0054】
図８に示すように、基板Ｗ上のパターンＰ間に液膜Ｆが残った状態だと、液膜Ｆが残った部分のパターンＰが液膜Ｆの表面張力によって、パターンＰを引き寄せることになり、パターンＰを倒壊させる。本実施形態では、図７（Ａ）に示すように、基板Ｗの全体において、パターンＰの表面上に撥水化膜Ｒが存在することにより、パターンＰ間に液膜Ｆが形成され難くなり、パターンＰ間に液膜Ｆが存在し難い状態となる。このように、パターンＰ同士を引き付ける液膜Ｆが無いため、パターンＰの倒壊を防ぐことができる。同時に撥水化膜Ｒを基板Ｗから離脱させて、基板Ｗの被処理面には不要である撥水化膜Ｒを除去できる。このため、パターンＰの倒壊を低減して、基板Ｗを乾燥させることができる。
【0055】
その後、加熱部３６による加熱を停止して、基板Ｗを回転させながら放置することにより冷却し（ステップＳ０９）、駆動機構３３が支持部３２とともに基板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）。
【0056】
［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３６と、基板Ｗの被処理面上に第１の揮発性溶剤Ｖを供給する第１の揮発性溶剤供給部３４と、基板Ｗの被処理面上に、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が、第１の揮発性溶剤Ｖよりも小さい第２の揮発性溶剤Ｈを供給する第２の揮発性溶剤供給部３５と、加熱部３６、第１の揮発性溶剤供給部３４及び第２の揮発性溶剤供給部３５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を受け取る支持部３２と、支持部３２に支持された基板Ｗを回転させる駆動機構３３と、第１の揮発性溶剤供給部３４から第１の揮発性溶剤Ｖを供給させることにより、基板Ｗの被処理面上に形成された処理液による液膜を第１の揮発性溶剤Ｖへ置換させ、第２の揮発性溶剤供給部３５から第２の揮発性溶剤Ｈを供給させることにより、基板Ｗの被処理面上に形成された第１の揮発性溶剤Ｖを第２の揮発性溶剤Ｈへ置換させるとともに、被処理面に撥水化膜を形成させ、加熱部３６に基板Ｗを加熱させることにより、撥水化剤を含む第２の揮発性溶剤Ｈの液膜と基板Ｗとの間に気層を生じさせることによって、第２の揮発性溶剤Ｈの液膜を基板Ｗの回転による遠心力により排出させる制御装置４００と、を有する。
（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３６と、基板Ｗの被処理面上に第１の揮発性溶剤Ｖを供給する第１の揮発性溶剤供給部３４と、基板Ｗの被処理面上に、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が、第１の揮発性溶剤Ｖよりも小さい第２の揮発性溶剤Ｈを供給する第２の揮発性溶剤供給部３５と、加熱部３６、第１の揮発性溶剤供給部３４及び第２の揮発性溶剤供給部３５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を受け取る支持部３２と、支持部３２に支持された基板Ｗを回転させる駆動機構３３と、第１の揮発性溶剤供給部３４から第１の揮発性溶剤Ｖを供給させることにより、基板Ｗの被処理面上に形成された処理液による液膜を第１の揮発性溶剤Ｖへ置換させ、第２の揮発性溶剤供給部３５から第２の揮発性溶剤Ｈを供給させることにより、基板Ｗの被処理面上に形成された第１の揮発性溶剤Ｖを第２の揮発性溶剤Ｈへ置換させるとともに、被処理面に撥水化膜を形成させ、加熱部３６に基板Ｗを加熱させることにより、撥水化剤を含む第２の揮発性溶剤Ｈの液膜と基板Ｗとの間に気層を生じさせることによって、第２の揮発性溶剤Ｈの液膜を基板Ｗの回転による遠心力により排出させる制御装置４００と、を有する。
【0057】
本実施形態の基板処理装置１は、基板Ｗを回転させながら第１の処理液を供給することにより処理する処理装置１１０と、処理装置１１０により処理済の基板Ｗを回転させながら第２の処理液を供給することにより洗浄する洗浄装置１２０と、乾燥装置３００と、洗浄装置１２０において洗浄された基板Ｗを、洗浄装置１２０で供給された第２の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。
【0058】
本実施形態の基板乾燥方法は、処理液による液膜が形成され、支持部３２に支持された基板Ｗを駆動機構３３により回転させながら、第１の揮発性溶剤供給部３４からの第１の揮発性溶剤Ｖの供給により液膜を第１の揮発性溶剤Ｖへ置換し、第２の揮発性溶剤供給部３５から、撥水化膜を形成する撥水化剤を含み、気化する際の表面張力が第１の揮発性溶剤Ｖよりも小さい第２の揮発性溶剤の供給により、第１の揮発性溶剤Ｖの液膜を第２の揮発性溶剤Ｈに置換するとともに、基板Ｗに撥水化膜を形成させ、加熱部３６による基板Ｗの加熱により、撥水化剤を含む第２の揮発性溶剤Ｈの液膜と基板Ｗとの間に気層を生じさせることによって、第２の揮発性溶剤Ｈの液膜を基板Ｗの回転による遠心力により排出させる。
【0059】
このように、基板Ｗを回転させながら加熱して過加熱状態とする際に、撥水化膜によってパターン間に液膜が形成され難くした上で、ライデンフロスト現象によって液膜を浮上させることにより、遠心力を利用して全体の液膜を瞬時に除去可能となる。
【0060】
このため、同一装置内、同一処理室内で基板Ｗの乾燥が可能となり、乾燥装置３００とは独立したプラズマ処理装置又はＵＶ照射装置など、撥水化膜を除去する除去装置が不要となるとともに、乾燥装置３００から除去装置への搬送工程が不要となる。従って、基板処理装置１を簡素化、小型化できるとともに、工程数が減少して、生産性が向上する。さらに、ＵＶ照射では困難であったパターン底部の液膜の除去も可能となる。
【0061】
また、第２の揮発性溶剤Ｈの液膜の全体を、撥水化膜とともに瞬時に除去できるので、基板Ｗの被処理面上において、部分的な液膜の残留が発生し難くなる。このため、隣接するパターン間で、液膜の残留の有無、残留量の相違によって張力に差が生じて、パターン倒壊が発生する可能性を低減できる。さらに、基板Ｗの中心と外周との遠心力の差、外周側への液膜の集中等による液膜の残留のばらつきも低減できる。
【0062】
（２）加熱部３６が基板Ｗを加熱することによって、基板Ｗの被処理面に供給された第２の揮発性溶剤Ｈの液膜と基板Ｗとの間に気層を生じさせているとき、基板Ｗの被処理面に形成された撥水化膜は、基板Ｗの被処理面上から除去される。このため、加熱により撥水化膜の結合を解除させ、基板Ｗが回転する遠心力を利用して液膜及び撥水化膜を瞬時に除去可能となる。
【0063】
なお、加熱よる撥水化膜の離脱のために、過熱液をノズルから供給しようとしても、亜臨界液を扱うようなシステムが必要となるため、安全機構が増え、コストが高くなるが、本実施形態では、基板Ｗを回転させながら、加熱部３６により基板Ｗを加熱することにより、追加の装置を不要として液膜を瞬時に除去することが可能となる。
【0064】
（３）支持部３２に支持された基板Ｗの第１の揮発性溶剤の膜厚を測定する測定部３８を有し、制御装置４００は、測定部３８による測定結果の膜厚が所定のしきい値の範囲内にあると判定した場合に、加熱部３６による加熱を開始させる。これにより、基板Ｗ上の液膜を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。膜厚が薄過ぎると、加熱時に基板Ｗの被処理面上の液膜が不均一に乾燥してしまうため、一部のパターンにおけるパターン倒壊が生じてしまう。また、膜厚が厚過ぎると、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を加熱するため、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。
【0065】
（変形例）
（１）第１の揮発性溶剤は、ＩＰＡには限定されない。例えば、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）等を用いることができる。撥水化剤としてのシランカップリング剤は、ＨＭＤＳには限定されない。例えば、ＴＭＳＤＥＡ（テトラメチルシリルジエチルアミン）等を用いることができる。第２の揮発性溶剤も、上記のＰＧＭＥＡには限定されない。例えば、ＩＰＡを用いてもよい。
（１）第１の揮発性溶剤は、ＩＰＡには限定されない。例えば、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）等を用いることができる。撥水化剤としてのシランカップリング剤は、ＨＭＤＳには限定されない。例えば、ＴＭＳＤＥＡ（テトラメチルシリルジエチルアミン）等を用いることができる。第２の揮発性溶剤も、上記のＰＧＭＥＡには限定されない。例えば、ＩＰＡを用いてもよい。
【0066】
（２）処理装置１１０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。
【0067】
［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。前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。
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。前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】
【0068】
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
３３ 窓部
３２ 支持部
３２ａ 回転テーブル
３２ｂ 保持部材
３２ｃ 回転軸
３３ 駆動機構
３３ａ 回転部
３３ｂ 昇降部
３４ 第１の揮発性溶剤供給部
３４ａ、３５ａ ノズル
３４ｂ、３５ｂ 揺動アーム
３４ｃ、３５ｃ 揺動機構
３５ 第２の揮発性溶剤供給部
３６ 加熱部
３６ａ ランプ
３７ カップ
３８ 測定部
３８ａ 検出部
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
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
３３ 窓部
３２ 支持部
３２ａ 回転テーブル
３２ｂ 保持部材
３２ｃ 回転軸
３３ 駆動機構
３３ａ 回転部
３３ｂ 昇降部
３４ 第１の揮発性溶剤供給部
３４ａ、３５ａ ノズル
３４ｂ、３５ｂ 揺動アーム
３４ｃ、３５ｃ 揺動機構
３５ 第２の揮発性溶剤供給部
３６ 加熱部
３６ａ ランプ
３７ カップ
３８ 測定部
３８ａ 検出部
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】