特開 2024-68175 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068175

(43)【公開日】2024-05-17

(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 20060101AFI20240510BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 651L

H01L21/304 651M

H01L21/304 651B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023188223

(22)【出願日】2023-11-02

(31)【優先権主張番号】P 2022176872

(32)【優先日】2022-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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

(72)【発明者】

【氏名】松下 淳

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA09

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB48

5F157AB51

5F157AB64

5F157AB75

5F157AB90

5F157AC03

5F157AC56

5F157BB23

5F157BB45

5F157BH18

5F157CB14

5F157CB15

5F157CB24

5F157CE72

5F157CE76

5F157CE77

5F157CF02

5F157CF14

5F157CF34

5F157CF40

5F157CF60

5F157CF74

5F157DA21

5F157DB32

5F157DB37

5F157DB51

5F157DC90

(57)【要約】

【課題】 処理室内を清浄な雰囲気にし、特に、基板の表面上において清浄な雰囲気を保ちつつ、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。
【解決手段】 表面に液膜が形成された基板Ｗが搬入されるチャンバ２１と、チャンバ２１内に設けられ、基板Ｗを保持する保持部２２と、チャンバ２１の上部に設けられ、保持部２２によって保持された基板Ｗの表面と液膜との間に気層を生じさせるように基板Ｗを加熱する加熱部２１１と、加熱部２１１と保持部２２との間に設けられ、孔２３ａを有する透過窓２３と、孔２３ａから前記保持部によって保持された基板Ｗに向けてガスを供給するガス供給部２６と、透過窓２３を回転させるモータ２４と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に液膜が形成された基板が搬入されるチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、前記基板を保持する保持部と、
前記チャンバの上部に設けられ、前記保持部によって保持された前記基板の前記表面と前記液膜との間に気層を生じさせるように前記基板を加熱する加熱部と、
前記加熱部と前記保持部との間に設けられ、孔を有する透過窓と、
前記孔から前記保持部によって保持された前記基板に向けてガスを供給するガス供給部と、
前記透過窓を回転させるモータと、
を備える基板処理装置。

【請求項2】

前記孔は、前記透過窓の中心部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記モータは、
前記チャンバ内に設けられ、前記透過窓を回転させるロータと、
前記チャンバ外に設けられ、前記ロータを回転させるステータと、
を有し、
前記ステータは、前記ロータを非接触状態で回転させることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記基板は、回転駆動可能に設けられ、
前記透過窓の回転数は、前記基板の回転数より高いことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記基板と前記透過窓の回転方向は、同一方向であることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記透過窓を保持する円環状の透過窓保持部と、
を備え、
前記モータは、前記透過窓保持部を介して前記透過窓を回転させ、
前記透過窓保持部は、前記透過窓保持部の底面に径方向に延びた複数の羽根部材が前記透過窓保持部の円周に沿って形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

【請求項7】

保持部が、表面に液膜が形成された状態でチャンバに搬入された基板を保持し、
加熱部が、前記保持部によって保持された前記基板の前記表面と前記液膜との間に気層を生じさせるように前記基板を加熱し、
ガス供給部が、前記加熱部と前記保持部との間に設けられた透過窓の孔から、前記保持部によって保持された前記基板に向けてガスを供給し、
モータが、前記透過窓を回転させる、
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において、ウェーハや液晶基板などの基板の表面に処理液を供給してその基板表面を例えば、洗浄処理し、その後、基板表面を乾燥させる基板処理装置が用いられている。

【0003】

上述した基板処理装置を用いた乾燥工程においては、基板の表面に形成された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辺のパターンが倒壊して閉塞する問題が発生している。この傾向は、近年、半導体の高集積化や大容量化による微細化に伴って高くなる。

【0004】

上述したパターンの倒壊を抑制することを目的として、処理液を供給後、回転する基板を急速に加熱して、基板の表面と処理液の液膜との間に気層を生じさせ、液膜を液玉化して、回転の遠心力により基板外に排出することで、表面張力による微細なパターンの倒壊を抑制して乾燥処理を行う基板処理装置が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１０２６５２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、このような、基板を急速に加熱して基板の表面と液膜の間に気層を生じさせ、液膜を液玉化する現象（ライデンフロスト現象）を利用した基板処理装置では、処理中の基板の周囲の雰囲気、特に基板の表面上の雰囲気を清浄に保つ点で課題がある。すなわち、処理中の基板の周囲の雰囲気を清浄に保つためには、処理室の天井側から基板に向かう清浄なガスを供給することが有効である。しかしながら、基板の上方には、基板を急速に加熱させるためのハロゲンランプ等の加熱部が配置される。しかも、加熱部の下には、加熱部に処理液がかかることを防ぐ目的と加熱部に起因する塵埃の落下を防ぐ目的で、透過窓が配置されている。そのため、上述のガスの供給によって清浄な雰囲気を作り出すことが困難となっている。

【0007】

本発明の目的は、処理室内を清浄な雰囲気にし、特に、基板の表面上において清浄な雰囲気を保ちつつ、良好な基板乾燥を行える基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。

【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、表面に液膜が形成された基板が搬入されるチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、前記基板を保持する保持部と、前記チャンバの上部に設けられ、前記保持部によって保持された前記基板の前記表面と前記液膜との間に気層を生じさせるように前記基板を加熱する加熱部と、前記加熱部と前記保持部との間に設けられ、孔を有する透過窓と、前記孔から前記保持部によって保持された前記基板に向けてガスを供給するガス供給部と、前記透過窓を回転させるモータと、を備える。

【0009】

実施形態に係る基板処理方法は、保持部が、表面に液膜が形成された状態でチャンバに搬入された基板を保持し、加熱部が、前記保持部によって保持された前記基板の前記表面と前記液膜との間に気層を生じさせるように前記基板を加熱し、ガス供給部が、前記加熱部と前記保持部との間に設けられた透過窓の孔から、前記保持部によって保持された前記基板に向けてガスを供給し、モータが、前記透過窓を回転させる。

【発明の効果】

【0010】

本発明の実施形態によれば、処理室内を清浄な雰囲気にし、特に、基板の表面上において清浄な雰囲気を保ちつつ、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全体概略構成を示す平面図である。

【図2】第１の実施形態に係る基板処理装置の処理チャンバの概略構成を示す断面図である。

【図3】第１の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理部の概略構成を示す断面図である。

【図4】第１の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理部内における乾燥処理中のガス、ミスト及び水蒸気成分等の流れを示す断面図である。

【図5】第１の実施形態に係る乾燥処理の手順を示すフローチャートである。

【図6】第１の実施形態に係る乾燥処理における基板及び透過窓が回転した際のガスの速度分布図である。

【図7A】第２の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理部の透過窓保持部の断面図である。

【図7B】第２の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理部の透過窓保持部の下面図である。

【図8】第２の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理部の透過窓保持部付近のガス、ミスト及び水蒸気成分等の流れを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[第１の実施形態]
以下、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１について、図１から図６を参照して説明する。

【0013】

[基板処理装置]
図１に示すように第１の実施形態に係る基板処理装置１は、基板Ｗが収納されているＦＯＵＰ２を載置するＦＯＵＰ載置台３と、ＦＯＵＰ２に収納された基板Ｗを搬送する搬送ロボット４と、搬送ロボット４が移動する搬送レール５と、搬送ロボット４によって搬送された基板Ｗを載置する基板載置台６と、基板載置台６に載置された基板Ｗを、後述する処理チャンバ１０及び乾燥処理部２０に搬送する搬送ロボット７と、搬送ロボット７が移動する搬送レール８と、処理液により処理を実行する処理チャンバ１０と、処理チャンバ１０で処理された基板Ｗを乾燥処理するための乾燥処理部２０と、これら各部を制御する制御部６０と、を備えている。

【0014】

[処理チャンバ]
図２に示すように、処理チャンバ１０内には、基板Ｗを保持する保持部１１が配置されている。保持部１１は、回転テーブル１１１と回転軸１１２とモータ１１３と保持ピン１１４を有する。回転テーブル１１１は、回転軸１１２を介してモータ１１３に連結されている。モータ１１３は、制御部６０と電気的に接続されており、制御部６０からの指令により設定された回転数で回転する。保持ピン１１４は、基板Ｗの外周に接触してその基板Ｗを保持するようになっている。

【0015】

カップ１２は、円筒形状であり回転テーブル１１１の周囲を囲むように配置されている。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、回転テーブル１１１上の基板Ｗが露出するように開口している。カップ１２は、モータ１１３によって回転する基板Ｗから飛散した処理液を回収し、回収した処理液を排出管（図示せず）に誘導する役割を果たしている。このカップ１２は、昇降機構（図示せず）によって昇降可能に設けられている。より具体的には、カップ１２は、昇降機構によって、基板Ｗの周囲を覆うことで飛散した処理液を回収する上昇位置と、搬送ロボット７による基板Ｗの搬入・搬出を許容する下降位置との間で昇降可能となっている。

【0016】

処理液供給部１３は、保持部１１によって保持された基板Ｗに処理液を供給する。処理液供給部１３は、アーム駆動機構１３１と、揺動アーム１３２と、処理液吐出ノズル１３３を有する。

【0017】

アーム駆動機構１３１は、カップ１２より外側に配置され、揺動アーム１３２を旋回できるように揺動アーム１３２の一端と連結している。また、アーム駆動機構１３１は、制御部６０と電気的に接続され、制御部６０に設定されたプログラムにより、揺動アーム１３２を駆動するようになっている。

【0018】

処理液吐出ノズル１３３は、揺動アーム１３２の他端に接続されており、アーム駆動機構１３１により、水平方向に移動する。処理液吐出ノズル１３３により処理液が基板Ｗの表面上に吐出されて、基板Ｗの表面を処理することができる。基板Ｗを処理する時、処理液吐出ノズル１３３は、アーム駆動機構１３１の動作により、カップ１２より外側に設定された待機位置から、基板Ｗの中心に設定された処理位置に向けて、水平方向に移動する。なお、処理液吐出ノズル１３３は、処理液供給源３０と処理液供給管３１によって接続される。また、処理液供給管３１の途中には、バルブ（図示せず）が設置される。このバルブや処理液供給源３０は、制御部６０と電気的にそれぞれ接続される。この制御部６０により、処理液供給源３０やバルブが制御されることで、処理液を処理液吐出ノズル１３３へ供給している。この処理液は、基板Ｗの洗浄処理を行うための液であり、エッチング液や洗浄液（ＡＰＭ、ＳＣ－１）等が使用される。

【0019】

リンス液供給部１４は、保持部１１によって保持された基板Ｗにリンス液を供給する。リンス液供給部１４は、アーム駆動機構１４１と、揺動アーム１４２と、リンス液吐出ノズル１４３を有する。

【0020】

アーム駆動機構１４１は、カップ１２より外側に配置され、揺動アーム１４２を旋回できるように揺動アーム１４２の一端と連結している。なお、アーム駆動機構１４１は、制御部６０と電気的に接続され、制御部６０に設定されたプログラムにより駆動する。

【0021】

リンス液吐出ノズル１４３は、揺動アーム１４２の他端に接続されており、アーム駆動機構１４１により、カップ１２より外側に設定された待機位置から、基板Ｗの中心に設定された処理位置に向けて、水平方向に移動する。リンス液吐出ノズル１４３により、リンス液が基板Ｗの表面上に吐出されて、基板Ｗの表面上に存在する処理液吐出ノズル１３３より吐出された処理液を洗い流すことができる。なお、リンス液吐出ノズル１４３は、リンス液供給源４０とリンス液供給管４１によって接続される。また、リンス液供給管４１の途中には、バルブ（図示せず）が設置される。このバルブやリンス液供給源４０は、制御部６０と電気的にそれぞれ接続される。この制御部６０により、リンス液供給源４０やバルブが制御されることで、リンス液をリンス液吐出ノズル１４３へ供給している。このリンス液は、基板Ｗの表面に存在する、処理液供給源３０から供給された処理液を置換する液であり、後述する乾燥処理部２０での乾燥処理で使用する液膜を形成する液である。リンス液は、超純水が使用される。なお、リンス液としては、超純水の他に、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を使用する場合も考えられ、リンス液吐出ノズル１４３の他にＩＰＡを吐出するノズルや供給源を設けてもよい。

【0022】

搬送扉１５は、搬送ロボット７によって基板Ｗを回転テーブル１１１上に搬入するための、搬入口の開閉を行う。この搬送扉１５は、昇降機構によって昇降可能に設けられることにより、その開閉動作を行うことができる。

【0023】

[乾燥処理部]
図３に示すように乾燥処理部２０は、チャンバ２１と、保持部２２と、透過窓２３と、モータ２４と、透過窓保持部２５と、ガス供給部２６と、カップ２７と、リンス液供給部２８と、昇降機構２９を有する。

【0024】

チャンバ２１は、内部に空間を有する直方体の上端部に円筒が設けられている。直方体の部分と円筒とは仕切りがなく、同一空間を有する。チャンバ２１は、加熱部２１１と、搬送扉２１２を有する。

【0025】

加熱部２１１は、横長の直方体を成しており、チャンバ２１の天井に壁面の一部として設けられている。加熱部２１１は、チャンバ２１内の基板Ｗの表面に光を照射し、基板Ｗを加熱するものである。加熱部２１１は、ランプ２１１ａと窓２１１ｂを有する。本実施形態では、ランプ２１１ａは、直管タイプのハロゲンランプとしている。ランプ２１１ａは、ハロゲンランプを平行に複数本並べて配置する。なお、二組のハロゲンランプ群を、互いに直交するように上下に重ねて配置し、格子状を成してもよい。窓２１１ｂは、ランプ２１１ａの直下に配置されており、ランプ２１１ａの点灯によって照射された光を透過する。窓２１１ｂは、ランプ２１１ａで発生したパーティクルが基板Ｗに付着して金属汚染が発生することを防ぐ。また、窓２１１ｂは、チャンバ２１内で発生したパーティクルがランプ２１１ａに付着してランプ２１１ａが劣化することを防ぐ。本実施形態では、窓２１１ｂに石英が用いられているが、石英に限らず、ランプ２１１ａの発熱に耐えることができ、光を透過する部材であればよい。また、窓２１１ｂの形状は円形状を用いているが、ランプ２１１ａ全体の光が照射できれば、他の形状でも可能である。加熱部２１１は、制御部６０と電気的に接続されており、ランプ２１１ａの点灯の制御が制御部６０によって行われる。

【0026】

搬送扉２１２は、搬送ロボット７によってチャンバ２１内に基板Ｗを搬入するための、搬入口の開閉を行う。この搬送扉２１２は、昇降機構によって昇降可能に設けられることにより、その開閉動作を行うことができる。

【0027】

保持部２２は、チャンバ２１内に搬入された基板Ｗを保持する。保持部２２は、回転テーブル２２１と回転軸２２２とモータ２２３と保持ピン２２４を有する。回転テーブル２２１は、回転軸２２２を介してモータ２２３に連結されている。モータ２２３は、制御部６０と電気的に接続されており、制御部６０からの指令により回転テーブル２２１を設定された回転数、例えば、１００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍで回転させる。保持ピン２２４は、基板Ｗの外周に接触してその基板Ｗを保持するようになっている。

【0028】

透過窓２３は、加熱部２１１の下方に所定の間隔をあけて配置されている。これにより、加熱部２１１と透過窓２３との間に空間Ａが形成されている。また、透過窓２３は、保持部２２の上方に所定の間隔をあけて設けられる。これにより、保持部２２によって保持された基板Ｗと透過窓２３との間に空間Ｂが形成されている。つまり、透過窓２３は、加熱部２１１と保持部２２との間に配置されるように設けられている。また、透過窓２３は、円板状を成している。この透過窓２３は、保持部２２によって保持された基板Ｗの上方の空間Ｂにガスを供給するため、中心部に厚み方向に貫通する孔２３ａを有している。本実施形態では、透過窓２３の孔２３ａは円形であり、直径は、例えば、８ｍｍ未満としている。また、本実施形態では、窓２１１ｂと同様に、透過窓２３に石英が用いられているが、石英に限らず、ランプ２１１ａの発熱に耐えることができ、光を透過する部材であればよい。

【0029】

モータ２４は、透過窓２３を回転させるものであり、チャンバ２１の上端部に配置される。モータ２４は、ステータ２４ａ、ロータ２４ｂを有している。ステータ２４ａは円環状を成しており、チャンバ２１の上端部においてチャンバ２１の外側に配置される。具体的には、チャンバ２１の上端部は、ステータ２４ａの内径が嵌る大きさの円筒形状を成しており、ステータ２４ａはこの円筒形状の部分に嵌るように設けられている。ステータ２４ａは、内部に永久磁石（図示せず）と電磁石（図示せず）が等間隔で交互に配置されている。ロータ２４ｂは、ステータ２４ａの内径より小さい外径の円環状を成しており、ステータ２４ａの内周と対向するように、チャンバ２１内に設けられる。ロータ２４ｂの外周面とチャンバ２１の円筒形状の部分の内周面との間には、わずかな隙間が設けられる。また、ロータ２４ｂの内部には、永久磁石（図示せず）が等間隔に配置されている。ステータ２４ａは、制御部６０の電気信号により電流が流れることで、内部の電磁石に磁界を発生させる。よって、ステータ２４ａとロータ２４ｂ間で吸引力と反発力が発生し、ロータ２４ｂが、ステータ２４ａと非接触で回転動作を行う。これにより、後述する透過窓保持部２５を介して透過窓２３が回転する。ステータ２４ａの永久磁石は、制御部６０からの電気信号の切断後でも、ステータ２４ａとロータ２４ｂを非接触で保持する役割がある。モータ２４による透過窓２３の回転方向は、基板Ｗの回転方向と同一の方向であることが好ましい。また、このモータ２４は、ロータ２４ｂを通じて透過窓２３の回転数が基板Ｗの回転数より高くなるように回転させる。

【0030】

透過窓保持部２５は、透過窓２３の外縁を保持するものであり、ロータ２４ｂの下面に設けられている。透過窓保持部２５は、円環状を成しており、透過窓２３を保持するため、ロータ２４ｂの回転中心に向かって円環全体の底面から水平に突出する突起部２５ａを有している。また、この突起部２５ａに対して透過窓２３の外縁が固定部材（図示せず）によって固定されている。透過窓保持部２５は、制御部６０からの電気信号によりステータ２４ａに電流が流れると、ロータ２４ｂと共に回転する。これにより、透過窓２３も回転する。

【0031】

ガス供給部２６は、ガスを、加熱部２１１と透過窓２３との間に形成された空間Ａに供給する。空間Ａに供給されたガスは、空間Ａ内に充満し、孔２３ａを経由して、保持部２２によって保持された基板Ｗと透過窓２３との間に形成された空間Ｂに移動する。ガス供給部２６により供給されるガスは、不活性ガスであることが好ましく、例えば、窒素ガスがある。ガス供給部２６は、ガス導入口２６ａとガス供給管２６ｂを有する。ガス導入口２６ａは、チャンバ２１の天井側にあり、加熱部２１１よりも外方に複数個、設けられている。ガス導入口２６ａより供給されるガスの流量は、例えば、３０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。ガス供給部２６は、ガス供給管２６ｂを通じてガス供給源５０と接続される。ガス供給管２６ｂにはフィルタが設けられており、このフィルタにより空間Ａに清浄なガスを供給する。また、ガス供給管２６ｂの途中には、バルブ（図示せず）が設定されている。バルブは、制御部６０と電気的に接続される。制御部６０により、バルブが制御されることで、ガスの供給及び供給停止、供給するガスの流量の調節が可能となる。また、ガス供給部２６によって供給されたガスは、チャンバ２１に設けられた排気口（図示せず）から排出される。

【0032】

カップ２７は、円筒形状であり回転テーブル２２１の周囲を囲むように配置されている。カップ２７の周壁の上部は、径方向の内側に向かって傾斜し、回転テーブル２２１上の基板Ｗが露出するように開口している。このカップ２７は、昇降機構（図示せず）によって昇降可能に設けられており、回転テーブル２２１の高さ位置に対応するように昇降できる。

【0033】

リンス液供給部２８は、保持部２２によって保持された基板Ｗにリンス液を供給する。リンス液供給部２８は、アーム駆動機構２８１と、揺動アーム２８２と、リンス液吐出ノズル２８３を有する。

【0034】

アーム駆動機構２８１は、カップ２７より外側に配置され、揺動アーム２８２を旋回できるように揺動アーム２８２の一端と連結している。なお、アーム駆動機構２８１は、制御部６０と電気的に接続され、制御部６０に設定されたプログラムにより駆動する。

【0035】

リンス液吐出ノズル２８３は、揺動アーム２８２の他端に接続されており、アーム駆動機構２８１により、水平方向に移動できる。リンス液吐出ノズル２８３は、処理チャンバ１０で供給されたリンス液が、基板Ｗの搬送途中に揮発したために薄くなった液盛り状態の液膜に、新たなリンス液を供給する役割を果たす。これにより、予め実験等で求められた、乾燥処理で必要となるリンス液の最適な液膜の厚さにすることができる。この最適な液膜の厚さは、基板Ｗが、後述する乾燥位置Ｕに移動してから乾燥処理が開始されるまでの間に、透過窓２３からの輻射熱によって基板Ｗから蒸発しない程度の液膜の厚さで、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の厚さである。リンス液吐出ノズル２８３は、リンス液供給源４０のリンス液供給管４２が接続される。また、リンス液供給管４２の途中には、バルブ（図示せず）が設置される。このバルブやリンス液供給源４０は、制御部６０と電気的にそれぞれ接続される。この制御部６０により、リンス液供給源４０やバルブが制御されることで、リンス液をリンス液吐出ノズル２８３へ供給している。このリンス液は、超純水が使用される。なお、リンス液としては、超純水の他に、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を使用する場合も考えられ、リンス液吐出ノズル２８３の他にＩＰＡを吐出するノズルや供給源を設けてもよい。

【0036】

昇降機構２９は、チャンバ２１の外側、かつ、モータ２２３の下側に設けられており、回転テーブル２２１を昇降させる。また、昇降機構２９は、基板Ｗが、予め設定した待機位置Ｄと乾燥位置Ｕに位置づけられるように、回転テーブル２２１を昇降させる。

【0037】

待機位置Ｄは、リンス液吐出ノズル２８３の吐出口よりも低い位置である。また、待機位置Ｄは、処理チャンバ１０での処理が完了し、リンス液が液盛りされた状態で搬入されてきた基板Ｗが、回転テーブル２２１上に受け渡される位置であり、透過窓２３から極力離隔した高さ位置に設定される。待機位置Ｄが、透過窓２３から離隔した高さ位置に設定される理由は、以下の通りである。乾燥処理時のみに加熱部２１１により加熱したとしても、加熱部２１１によって発せられる熱によって透過窓２３が蓄熱する。特に、本実施形態の透過窓２３は、材質が石英のため熱伝導率が低いので、蓄熱しやすい。このため、乾燥処理が繰り返し行われることで、透過窓２３が蓄熱し、透過窓２３の温度が加熱部２１１による基板Ｗの加熱温度に近づいていく。つまり、リンス液を蒸発させる温度よりも高い温度になる。このような環境下でリンス液の液膜が形成された基板Ｗを透過窓２３と近接した位置に搬入すると、高温化した透過窓２３からの輻射熱によって基板Ｗ上の液膜が蒸発してしまう。このとき、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ることがある。この場合、残留するリンス液の表面張力によって、パターン閉塞が発生することがある。このため、加熱部２１１から離隔した位置に位置づけることで、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上に液盛りされたリンス液が、加熱部２１１によって繰り返し加熱されて蓄熱された透過窓２３の輻射熱によって蒸発する恐れの小さい状態となるまで、透過窓２３と離れている位置である。図３は、待機位置Ｄに基板Ｗを位置づけた状態を示している。乾燥位置Ｕは、透過窓２３に近接して、加熱部２１１による乾燥処理が行われる際の基板Ｗの高さ位置である。図４は、乾燥位置Ｕに基板Ｗを位置付けた状態を示している。

【0038】

制御装置を構成する制御部６０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とを備えている。この制御部６０は、搬送ロボット４及び７と、モータ１１３、２２３及び２４と、アーム駆動機構１３１，１４１及び２８１と、加熱部２１１と、昇降機構２９と、処理液供給源３０と、リンス液供給源４０と、ガス供給源５０と、バルブなどと、電気的に接続され、これらをプログラムで制御する。

【0039】

[動作]
続いて、第１の実施形態の基板処理装置１の動作について、上記の図１～図４に加えて、図５のフローチャート、図６の説明図を参照して説明する。なお、基板Ｗが収納されているＦＯＵＰ２は、ＦＯＵＰ載置台３にセットされた状態になっているものとする。

【0040】

図１に示すように、搬送ロボット４が搬送レール５に沿って移動し、ＦＯＵＰ載置台３にセットされているＦＯＵＰ２に対向するように停止する。この搬送ロボット４は、ＦＯＵＰ２に収納されている基板Ｗを取り出して、保持したまま搬送レール５に沿って移動し、基板載置台６に対向するように停止する。そして、搬送ロボット４は基板Ｗを基板載置台６に載置する。次に、搬送ロボット７が搬送レール８に沿って移動し、基板載置台６に対向するように停止する。搬送ロボット７は、基板載置台６に載置された基板Ｗを保持して、基板Ｗを保持したまま搬送レール８に沿って移動する。搬送ロボット７は、処理チャンバ１０に対向するよう位置することで、基板Ｗを処理チャンバ１０内へ搬入する。このとき、搬送扉１５は開いており、カップ１２は回転テーブル１１１より下方の下降位置に位置している。

【0041】

図２に示すように、搬送ロボット７によって搬入された基板Ｗは、回転テーブル１１１上に保持される。回転テーブル１１１上に保持された基板Ｗは、保持ピン１１４が基板Ｗの外周に接触することで保持される。これにより、基板Ｗは、回転テーブル１１１と共に回転可能に保持される。

【0042】

基板Ｗが回転テーブル１１１上に保持されると、制御部６０は、モータ１１３を制御して、回転テーブル１１１を所定の回転数で回転させる。また、昇降機構を制御して、カップ１２を基板Ｗの周囲を囲う上昇位置まで上昇させる。

【0043】

基板Ｗの回転開始後、回転している基板Ｗの表面を処理するために、図２で示す処理液吐出ノズル１３３が、カップ１２よりも外側に退避した位置（待機位置）から、基板Ｗの表面の中心（処理位置）まで、アーム駆動機構１３１及び揺動アーム１３２によって移動する。なお、処理液吐出ノズル１３３の処理位置は、中心から少し外れた位置でも良い。処理液吐出ノズル１３３が処理位置に移動すると、制御部６０により電気信号が処理液供給源３０に送信される。これにより、処理液供給源３０から処理液吐出ノズル１３３を介して、処理液が基板Ｗの表面に供給される。処理液が供給されている間は、基板Ｗの回転によって飛散された処理液をカップ１２で回収し、排出管に誘導する。そして、基板Ｗの表面に処理液が吐出され、処理液の吐出が開始されてから所定時間が経過したら、処理液供給源３０から処理液の供給が停止される。なお、処理液の供給が停止されたら、処理液吐出ノズル１３３は、アーム駆動機構１３１及び揺動アーム１３２により待機位置に移動する。

【0044】

次に、リンス液吐出ノズル１４３が、カップ１２よりも外側に退避していた位置（待機位置）から、基板Ｗの表面の中心（処理位置）まで、アーム駆動機構１４１及び揺動アーム１４２によって移動する。なお、リンス液吐出ノズル１４３の処理位置は、中心から少し外れた位置でも良い。リンス液吐出ノズル１４３が処理位置に移動すると、制御部６０により電気信号がリンス液供給源４０に送信される。これにより、リンス液供給源４０からリンス液吐出ノズル１４３を介して、リンス液が基板Ｗの表面に供給される。リンス液が供給されている間は、基板Ｗの回転によって飛散されたリンス液をカップ１２で回収し、排出管に誘導する。リンス液の供給が開始されてから所定時間が経過したら、リンス液供給源４０からのリンス液の供給を停止させる。このとき、リンス液の供給が停止したタイミングで回転テーブル１１１の回転が停止するように、所定時間の到達前からモータ１１３の回転を徐々に減速させる。つまり、基板Ｗの表面全体にリンス液を液盛りした状態で処理が終了する。このように基板Ｗの表面上を液盛り状態とすることで、基板Ｗを乾燥処理部２０に搬送している途中で、基板Ｗの表面が汚染することを抑制する。さらに、リンス液による処理が終了したら、リンス液吐出ノズル１４３は、アーム駆動機構１４１及び揺動アーム１４２によって、待機位置に移動する。なお、図２は基板Ｗにリンス液が供給されている状態を示している。その後、カップ１２が基板Ｗよりも下方の下降位置に移動し、搬送扉１５が開くことで、搬送ロボット７により基板Ｗの表面上にリンス液を液盛りした状態で処理チャンバ１０から基板Ｗが搬出される。

【0045】

次に、乾燥処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。まず、リンス液で液盛りされた状態の基板Ｗは、搬送ロボット７により乾燥処理部２０のチャンバ２１内に搬入される（ステップＳ０１）。このとき、搬送扉２１２は開いており、カップ２７は回転テーブル２２１より下方に位置している。そして、搬入された基板Ｗは、回転テーブル２２１上に保持される。回転テーブル２２１上に保持された基板Ｗは、保持ピン２２４が基板Ｗの外周に接触することで保持される。これにより、基板Ｗは、回転テーブル２２１と共に回転可能に保持される。

【0046】

基板Ｗが回転テーブル２２１上に保持されると、制御部６０から電気信号がガス供給源５０及びモータ２４に送信される。その後、ガス供給部２６によって、加熱部２１１と透過窓２３との間に形成された空間Ａにガスが供給される。空間Ａに供給されたガスは、孔２３ａを経由して、保持部２２によって保持された基板Ｗと透過窓２３との間に形成された空間Ｂへと移動する。これにより、基板Ｗの表面上を清浄な雰囲気にする。それと同時に、モータ２４のステータ２４ａは、チャンバ２１の外部から非接触で、ステータ２４ａの内側のロータ２４ｂを所定の回転数で回転駆動させる。ロータ２４ｂが回転すると、ロータ２４ｂに固定されている透過窓２３及び透過窓保持部２５が回転する（ステップＳ０２）。

【0047】

次に、制御部６０から電気信号が、昇降機構とモータ２２３に送信される。これにより、基板Ｗよりも下方に位置していたカップ２７が、昇降機構によって基板Ｗの周囲を囲むように上昇する。また、モータ２２３は所定の回転数で回転駆動し、回転テーブル２２１及び基板Ｗが回転される（ステップＳ０３）。

【0048】

基板Ｗの回転開始後、リンス液吐出ノズル２８３が、カップ２７よりも外側に退避していた位置（待機位置）から、基板Ｗの表面の中心（処理位置）まで、アーム駆動機構２８１及び揺動アーム２８２によって移動する（ステップＳ０４）。なお、リンス液吐出ノズル２８３の処理位置は、中心から少し外れた位置でも良い。リンス液吐出ノズル２８３が処理位置に移動すると、制御部６０により電気信号がリンス液供給源４０に送信される。これにより、リンス液供給源４０からリンス液が基板Ｗの表面に供給される（ステップＳ０５）。供給されている間は、カップ２７により、基板Ｗの回転によって飛散されたリンス液を回収し、排出管（図示せず）に誘導する。リンス液の供給が開始されてから所定時間が経過したら、リンス液供給源４０からのリンス液の供給を停止させる。リンス液による処理が終了したら、リンス液吐出ノズル２８３は、アーム駆動機構２８１及び揺動アーム２８２により待機位置に移動する（ステップＳ０６）。

【0049】

リンス液による処理後、昇降機構２９は、基板Ｗの回転を維持しながら、基板Ｗを乾燥位置Ｕまで上昇させ、基板Ｗを透過窓２３に接近させる（ステップＳ０７）。それと同時に、カップ２７が、乾燥位置Ｕにある基板Ｗに対応する高さ位置まで上昇する。これにより、乾燥処理中に飛散したリンス液を、カップ２７が回収することができる。

【0050】

基板Ｗが乾燥位置Ｕに位置するまでに、透過窓２３の回転数を基板Ｗの回転数より高い回転数、例えば、２０００ｒｐｍとすることが好ましい。このようにすると、以下の利点がある。図６に示すように、空間Ｂに供給されたガスには、基板Ｗの回転と透過窓２３の回転によってその回転方向へ移動する力が作用する。このため、空間Ｂのガスは、基板Ｗと透過窓２３の回転速度に応じた速度、具体的には、基板Ｗ側よりも透過窓２３側ほど早い速度で移動する。この結果、透過窓２３に近いほど、ベルヌーイの定理によりガスの圧力が低くなる。そうすると、図４に示すように、圧力の高い基板Ｗに近い側から圧力の低い透過窓２３側に気流（上昇気流）が発生する。この気流により、乾燥処理中に発生した基板Ｗの表面上のミストや水蒸気成分等を基板Ｗから遠ざかる方向へ移動させ、基板Ｗに再付着することを防止できる。また、基板Ｗを、加熱部２１１で加熱する前から回転させることにより、基板Ｗとともに基板Ｗの表面上のリンス液の液膜を回転させておき、加熱部２１１によって基板Ｗが加熱され、基板Ｗの表面上と液膜との間に気層が発生した後においても、慣性力によりリンス液の液膜が回転を継続して遠心力が働くようにする。

【0051】

基板Ｗとカップ２７が上昇した後、加熱部２１１のランプ２１１ａが点灯し、基板Ｗの表面を加熱する（ステップＳ０８）。このとき、液膜と基板Ｗの表面との間の全体にライデンフロスト現象による気層が生じる温度以上になるよう、ランプ２１１ａの温度を上昇させ、基板Ｗを急速に加熱する。このライデンフロスト現象によって、基板Ｗの表面と液膜との界面に発生する気層を介して、基板Ｗの表面から液膜が浮上することになる。この液膜の浮上状態が維持されることで液膜が液玉となり、その液玉が基板Ｗの回転による遠心力によって、基板Ｗの径方向外方に飛ばされることで基板Ｗの表面が乾燥される（ステップＳ０９）。

【0052】

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、ランプ２１１ａは消灯する（ステップＳ１０）。その後、昇降機構２９は、基板Ｗの回転を維持しながら、基板Ｗを待機位置Ｄまで下降させる。また、カップ２７が、待機位置Ｕにある基板Ｗに対応する高さ位置まで下降する（ステップＳ１１）。基板Ｗが下降した後、モータ２２３による基板Ｗの回転、モータ２４による透過窓２３の回転及びガス供給部２６による空間Ａへのガスの供給を停止する（ステップＳ１２）。その後、保持ピン２２４によって保持されていた基板Ｗが解放され、カップ２７が基板Ｗよりも下方に下降する（ステップＳ１３）。そして、乾燥処理済みの基板Ｗが搬送ロボット７によって、乾燥処理部２０から搬出される（ステップＳ１４）。

【0053】

[効果]
このように、本実施形態の基板処理装置１によれば、ガス供給部２６によって、加熱部２１１と透過窓２３との間に形成された空間Ａに供給されたガスが、孔２３ａを経由して、保持部２２によって保持された基板Ｗと透過窓２３との間に形成された空間Ｂに移動することで、基板Ｗの表面上を清浄な雰囲気にすることができる。そして、ガス供給部２６によりガスを供給し続けることで、処理室内を清浄な雰囲気にすることができ、良好な基板処理を行うことができる。

【0054】

本実施形態の基板処理装置１では、透過窓保持部２５を介して、透過窓２３にモータ２４を設けることで、透過窓２３を回転させることができる。また、基板Ｗの回転数より透過窓２３の回転数の方が高いため、空間Ｂのガスは、基板Ｗ側よりも透過窓２３側ほど早い速度で移動する。そのため、ベルヌーイの定理により、圧力の高い基板Ｗに近い側から圧力の低い透過窓２３側に気流（上昇気流）が発生する。その気流によって、乾燥処理中に発生した基板Ｗの表面上のミストや水蒸気成分等が基板Ｗから遠ざかる方向へ移動する。つまり、基板Ｗにミストや水蒸気成分等が再付着することを防止でき、基板Ｗの表面上において清浄な雰囲気を保ちつつ、良好な基板乾燥を行うことができる。

【0055】

本実施形態の基板処理装置１では、孔２３ａは、透過窓２３の中心部に設けることができる。これにより、基板Ｗの中心部から、基板Ｗの径方向外側に広がるようにガスが拡散されるため、効率よく空間Ｂ全体を清浄な雰囲気にすることができる。

【0056】

本実施形態の基板処理装置１では、モータ２４は、チャンバ２１内に設けられ、透過窓２３を回転させるロータ２４ｂと、チャンバ２１外に設けられ、ロータ２４ｂを回転させるステータ２４ａと、を有することで、ステータ２４ａは、ロータ２４ｂを非接触状態で回転させることができる。これにより、ステータ２４ａとロータ２４ｂの接触による粉塵の発生を抑制し、チャンバ２１内を清浄な雰囲気に保つことができる。

【0057】

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置１について、図７Ａ、図７Ｂ及び図８を参照して説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の構成要素には第１の実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第２の実施形態において第１の実施形態との相違点は、透過窓保持部２５に羽根部材２５ｂを設けた点である。

【0058】

第２の実施形態の乾燥処理部２０の透過窓保持部２５の羽根部材２５ｂは、図７Ａに示すように、透過窓保持部２５の底面から一部に形成されている。また、図７Ｂに示すように、羽根部材２５ｂは、径方向に延びるように形成されており、回転方向に弧を描くような形状を成している。さらに、羽根部材２５ｂは、透過窓保持部２５の周方向に等間隔で、複数枚形成されている。また、本実施形態では、図７Ａに示すように、透過窓保持部２５の突起部２５ａは、第１の実施形態とは異なり、内周側の端部から下方に延びる円筒状の部分を有する。羽根部材２５ｂは、この円筒上の部分とほぼ同じ高さに形成される

【0059】

羽根部材２５ｂが設けられた透過窓保持部２５が回転すると、図８に示すように、羽根部材２５ｂの遠心力によって、透過窓保持部２５の羽根部材２５ｂの下方のガスが、羽根部材２５ｂを経由して、透過窓保持部２５の径方向の外側に放出される気流が発生する。これにより、透過窓２３の回転で基板Ｗから遠ざかるように流れたミストや水蒸気成分等が、さらに径方向の外側に放出され、基板Ｗへの再付着をさらに防ぐことができる。また、羽根部材２５ｂ付近のガスの圧力は、ベルヌーイの定理によって低くなる。そのため、基板Ｗの表面上との圧力の差によって発生する気流（上昇気流）が、より大きくなる。つまり、基板Ｗの表面上をより清浄な雰囲気にすることができる。

【0060】

［変形例］
以下、本実施形態に係る基板処理装置１について、変形例を説明する。

【0061】

本実施形態では、透過窓２３を回転させるモータ２４のステータ２４ａは、チャンバ２１外に設けられ、ロータ２４ｂは、ステータ２４ａとは非接触状態でチャンバ２１内に設けられているが、このような構成に限られない。例えば、モータ２４、つまり、ステータ２４ａ及びロータ２４ｂをチャンバ２１内に設け、透過窓２３を回転させてもよい。

【0062】

また、加熱部２１１によって基板Ｗを加熱する前の工程である、基板Ｗにリンス液を供給する工程の一連、すなわち、（ステップＳ０４）から（ステップＳ０６）を省略してもよい。例えば、基板Ｗ上のリンス液の液膜が、加熱部２１１によって基板Ｗを加熱する前に最適な厚さであった場合、リンス液供給部２８によるリンス液の供給する工程の一連を省略してもよい。なお、レーザー変位計等によって液膜の厚さを検出する検出部を設け、リンス液の液膜が、最適な厚さかどうか判断してもよい。

【0063】

［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】

【0064】

１ 基板処理装置
２ ＦＯＵＰ
３ ＦＯＵＰ載置台
４ 搬送ロボット
５ 搬送レール
６ 基板載置台
７ 搬送ロボット
８ 搬送レール
１０ 処理チャンバ
１１ 保持部
１２ カップ
１３ 処理液供給部
１４ リンス液供給部
１５ 搬送扉
２０ 乾燥処理部
２１ チャンバ
２２ 保持部
２３ 透過窓
２３ａ 孔
２４ モータ
２４ａ ステータ
２４ｂ ロータ
２５ 透過窓保持部
２５ａ 突起部
２５ｂ 羽根部材
２６ ガス供給部
２６ａ ガス導入口
２７ カップ
２８ リンス液供給部
２９ 昇降機構
３０ 処理液供給源
３１ 処理液供給管
４０ リンス液供給源
４１ リンス液供給管
４２ リンス液供給管
５０ ガス供給源
６０ 制御部
１１１ 回転テーブル
１１２ 回転軸
１１３ モータ
１１４ 保持ピン
１３１ アーム駆動機構
１３２ 揺動アーム
１３３ 処理液吐出ノズル
１４１ アーム駆動機構
１４２ 揺動アーム
１４３ リンス液吐出ノズル
２１１ 加熱部
２１１ａ ランプ
２１１ｂ 窓
２１２ 搬送扉
２２１ 回転テーブル
２２２ 回転軸
２２３ モータ
２２４ 保持ピン
２８１ アーム駆動機構
２８２ 揺動アーム
２８３ リンス液吐出ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】