基板乾燥装置
【課題】洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる基板乾燥装置を提供すること。
【解決手段】基板乾燥装置１は、基板Ｗを回転させる回転機構１０と、基板Ｗにリンス液流Ｒｆを供給するリンス液ノズル２０と、リンス液Ｒの表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流Ｇｆを供給する乾燥気体ノズル３０と、リンス液ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０を移動させる移動機構４０とを備える。乾燥気体流Ｇｆは、表面ＷＡを投影面とする投影面上において乾燥気体ノズル３０から吐出された位置よりも基板Ｗに衝突した位置の方がノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しつつ、三次元空間において乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａと基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角αが接触角の半分の角度である半分接触角以上かつ９０°から半分接触角を差し引いた角度以下の範囲で傾斜するように、乾燥気体ノズル３０が設けられている。
【解決手段】基板乾燥装置１は、基板Ｗを回転させる回転機構１０と、基板Ｗにリンス液流Ｒｆを供給するリンス液ノズル２０と、リンス液Ｒの表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流Ｇｆを供給する乾燥気体ノズル３０と、リンス液ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０を移動させる移動機構４０とを備える。乾燥気体流Ｇｆは、表面ＷＡを投影面とする投影面上において乾燥気体ノズル３０から吐出された位置よりも基板Ｗに衝突した位置の方がノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しつつ、三次元空間において乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａと基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角αが接触角の半分の角度である半分接触角以上かつ９０°から半分接触角を差し引いた角度以下の範囲で傾斜するように、乾燥気体ノズル３０が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板乾燥装置に関し、特に洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる基板乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスへの微細化の要請を背景に、配線材料としてより抵抗の小さい銅が用いられるようになってきている。銅配線は、一般に、基板の表面に形成された絶縁膜に溝を掘り、その溝に銅を埋め込んだ後、余分な銅をＣＭＰ（化学機械研磨）で削ることで形成される。ＣＭＰで研磨した後の基板は、湿式洗浄された後に乾燥される。湿式洗浄において、基板に液がまだらに付着した状態から乾燥が行われるとウォーターマーク（水染み）等の欠陥が発生しやすい。
【０００３】
上記のような事情の下、欠陥の発生抑制に効果的な乾燥方法として、枚葉式で、回転する基板に洗浄用のリンス液の液流を供給して基板面全体を覆う液膜を形成すると共に、リンス液の表面張力を低下させるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を含有する乾燥用の気体流を液流の内側に供給し、液流ノズル及び気体流ノズルを、回転する基板の中心から外周に移動させることで、遠心力とマランゴニ力とでリンス液を外周側に移動させて基板上の乾燥領域を中心から外周に徐々に広げ、最終的に基板面全体を乾燥させる方法（以下、本明細書では「枚葉ＩＰＡ乾燥」という）がある。このとき、効果的なマランゴニ効果を得る目的で、リンス液に溶解するＩＰＡを増加させるため、ＩＰＡの供給量を適宜増加させたり、ＩＰＡ含有気体の温度を上昇させたりしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０８２７８０号（段落０１３５−０１３７等）
【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、リンス液に溶解するＩＰＡを増加させるために、ＩＰＡの供給量を適宜増加させたり、ＩＰＡ含有気体の温度を上昇させたりすると、装置構成や制御が複雑になる。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑み、比較的簡便にリンス液に溶解するリンス液の表面張力を低下させる物質を増加させることができて洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる基板乾燥装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図１に示すように、リンス液Ｒに対する接触角が９０°以下の表面ＷＡを持つ基板Ｗを水平面内で回転させる回転機構１０と；回転している基板Ｗの表面ＷＡにリンス液Ｒの流れであるリンス液流Ｒｆを供給するリンス液ノズル２０と；リンス液ノズル２０を、回転している基板Ｗの回転中心Ｗｃ側から外周側へ向かうノズル移動方向Ｄｎに移動させるリンス液ノズル移動機構４０と；回転している基板Ｗのリンス液流Ｒｆが供給される位置Ｒｔ（例えば図４及び図５参照）よりも、基板Ｗの回転に伴ってリンス液Ｒが流れる方向である基板回転方向Ｄｒの下流側かつ基板Ｗの回転中心Ｗｃ側に、リンス液Ｒの表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流Ｇｆを供給する乾燥気体ノズル３０と；乾燥気体ノズル３０をノズル移動方向Ｄｎに移動させる乾燥気体ノズル移動機構４０とを備え；乾燥気体流Ｇｆが、基板Ｗの表面ＷＡを投影面としたときに投影面上においてノズル移動方向成分が乾燥気体ノズル３０から吐出された位置Ｇｆｖ’（例えば図４及び図５参照）よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗ（例えば図４及び図５参照）の方がノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しつつ、三次元空間において乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａと基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角αが接触角θ（例えば図２参照）の半分の角度である半分接触角θ／２以上かつ９０°から半分接触角θ／２を差し引いた角度以下の範囲で傾斜するように、乾燥気体ノズル３０が設けられている。ここで、リンス液の表面張力を低下させる物質として、典型的にはＩＰＡが挙げられる。また、リンス液流は、典型的には基板の表面の面積に対して細く形成されている。また、「基板の表面を投影面としたとき」は、基板の表面に垂直に投影するものとする。また、対象とする基板の接触角の下限は、典型的には最小厚さのリンス液の膜の表面と基板の表面とで形成される角度となる。
【０００８】
このように構成すると、基板に衝突した乾燥気体流が放射状に等しく拡散することなく、乾燥気体が既に乾燥させた領域に流れることを抑制することができ、リンス液に溶解するリンス液の表面張力を低下させる物質を増加させることができると共に乾燥気体がリンス液を引き延ばして基板を覆うリンス液の膜を薄くすることができるため、乾燥負担が軽減されて洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる。また、乾燥気体流が基板の回転中心付近にある場合は、相対速度が得られない回転中心部分でもリンス液の流れを作り出すことができ、リンス液が停滞する部分を解消させることができて、回転中心部の乾燥を簡便に行うことができる。
【０００９】
また、本発明の第２の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図１及び図５（図７）に示すように、上記本発明の第１の態様に係る基板乾燥装置において、リンス液流Ｒｆが基板Ｗに衝突する範囲であるリンス液衝突範囲Ｒｔに乾燥気体ノズル３０２（３０、３６）から供給された乾燥気体Ｇが実質的に作用する範囲Ｇｆｔ（Ｇｆｔ、Ｇｓｔ）内において、ノズル移動方向Ｄｎに延びる仮想線を境界として基板回転方向Ｄｒの上流側よりも下流側の方が乾燥気体Ｇが多く供給されるように構成されている。ここで、乾燥気体が実質的に作用する範囲とは、典型的には、リンス液の表面張力を低下させるという乾燥気体の作用のうちの１つを期待される程度に発揮できる範囲である。
【００１０】
このように構成すると、表面に供給され、基板の回転に伴って延びたリンス液に対してより広範囲に乾燥気体の作用を及ぼすことができる。
【００１１】
また、本発明の第３の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図５に示すように、上記本発明の第２の態様に係る基板乾燥装置において、基板Ｗの表面ＷＡを投影面としたときの投影面上における乾燥気体流Ｇｆが、乾燥気体ノズル３０２から吐出された位置Ｇｆｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗの方が基板回転方向Ｄｒの下流側に位置するように、乾燥気体ノズル３０２が設けられている。
【００１２】
このように構成すると、単純な装置構成で、基板の回転に伴って延びたリンス液に対してより広範囲に乾燥気体の作用を及ぼすことができる。
【００１３】
また、本発明の第４の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図７に示すように、上記本発明の第２の態様に係る基板乾燥装置において、回転している基板Ｗに乾燥気体流Ｇｓを供給する、乾燥気体ノズル３０とは異なる追加乾燥気体ノズル３６であって、基板Ｗの表面ＷＡを投影面としたときの投影面上における乾燥気体流Ｇｓの基板回転方向Ｄｒ成分が、追加乾燥気体ノズル３６から吐出された位置Ｇｓｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｓｗの方が基板回転方向Ｄｒの下流側に位置するように設けられた追加乾燥気体ノズル３６を備える。
【００１４】
このように構成すると、リンス液に対して乾燥気体の作用が及ぶ範囲をより拡大することが可能になる。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の第５の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図１及び図５に示すように、基板Ｗを水平面内で回転させる回転機構１０と；回転している基板Ｗにリンス液流Ｒｆを供給するリンス液ノズル２０と；リンス液ノズル２０を、回転している基板Ｗの回転中心Ｗｃ側から外周側へ向かうノズル移動方向Ｄｎに移動させるリンス液ノズル移動機構４０と；回転している基板Ｗのリンス液流Ｒｆが供給される位置よりも、基板Ｗの回転に伴ってリンス液Ｒが流れる方向である基板回転方向Ｄｒの下流側かつ基板Ｗの回転中心Ｗｃ側に、リンス液Ｒの表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流Ｇｆを供給する乾燥気体ノズル３０と；乾燥気体ノズル３０をノズル移動方向Ｄｎに移動させる乾燥気体ノズル移動機構４０とを備え；乾燥気体流Ｇｆが、基板Ｗの面を投影面としたときに投影面上において乾燥気体ノズル３０から吐出された位置Ｇｆｖ’（図５参照）よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗ（図５参照）の方がノズル移動方向Ｄｎ成分はノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しつつ基板回転方向Ｄｒ成分は基板回転方向Ｄｒの下流側に位置した状態で乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａとノズル移動方向Ｄｎとのなす角が所定の旋回角β（図５参照）に構成され、三次元空間において乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａと基板Ｗの垂線とのなす角が所定の傾斜角αで傾斜するように、乾燥気体ノズル３０が設けられている。
【００１６】
このように構成すると、乾燥気体流が、基板の面を投影面としたときに投影面上において乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも基板に衝突した位置の方がノズル移動方向成分はノズル移動方向の下流側に位置しつつ基板回転方向成分は基板回転方向の下流側に位置した状態で乾燥気体流の軸線とノズル移動方向とのなす角が所定の旋回角に構成され、三次元空間において乾燥気体流の軸線と基板Ｗの垂線とのなす角が所定の傾斜角で傾斜するので、乾燥気体が既に乾燥させた領域に流れることを抑制することができ、リンス液に溶解するリンス液の表面張力を低下させる物質を増加させることができると共に乾燥気体がリンス液を引き延ばして基板を覆うリンス液の膜を薄くすることができるため、乾燥負担が軽減されて洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板に衝突した乾燥気体流が放射状に等しく拡散することなく、乾燥気体が既に乾燥させた領域に流れることを抑制することができ、リンス液に溶解するリンス液の表面張力を低下させる物質を増加させることができると共に乾燥気体がリンス液を引き延ばして基板を覆うリンス液の膜を薄くすることができるため、乾燥負担が軽減されて洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板乾燥装置の概略構成を示す図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）はノズル先端まわりの部分拡大側面図である。
【図２】面に対する液の接触角を説明する図である。
【図３】基板に供給されるリンス水及び乾燥気体の位置関係並びにこれらの移動方向について説明する図である。（ａ）は基板乾燥装置の移動機構まわりの平面図、（ｂ）は移動機構の可動アーム先端の部分拡大平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る基板乾燥装置における乾燥気体流の供給態様を説明する図である。（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る基板乾燥装置における乾燥気体流の供給態様を説明する図である。（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図６】枚葉ＩＰＡ乾燥を行った際のリンス水の膜厚の状況を説明する図である。（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る基板乾燥装置によるもの、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る基板乾燥装置によるもの、（ｃ）は比較例として乾燥気体流が基板の表面に垂直に供給される装置によるものの図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る基板乾燥装置における乾燥気体流の供給態様を説明する図である。（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２０】
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る基板乾燥装置１を説明する。図１は、基板乾燥装置１の概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はノズル先端まわりの部分拡大側面図である。基板乾燥装置１は、処理される基板Ｗを回転させる回転機構１０と、基板Ｗにリンス液としてのリンス水Ｒを供給するリンス液ノズルとしてのリンス水ノズル２０と、基板Ｗに乾燥気体Ｇを供給する乾燥気体ノズル３０と、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０を基板Ｗの面と平行に移動させる移動機構４０とを備えている。本実施の形態では、移動機構４０は、リンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とを兼ねている。
【００２１】
処理される基板Ｗは、典型的には、半導体素子製造の材料である半導体基板であり、円盤状に形成されている。基板Ｗは、一方の面に回路が形成されており（この面を「表面ＷＡ」という。）、他方の面（裏面）には回路が現れていない。近年の半導体基板は、配線材料としてより抵抗の小さい銅が用いられるようになってきている。銅配線は、一般に、基板の表面に形成された絶縁膜に溝を掘り、その溝に銅を埋め込んだ後、余分な銅をＣＭＰで削ることで形成される。銅が埋め込まれる絶縁膜は、配線間に形成されるコンデンサ容量を低減させる観点からｋ値（被誘電率）の低い材料（Ｌｏｗ−ｋ膜）が用いられる。本実施の形態では、ｋ値が概ね３．０以下のＬｏｗ−ｋ膜（典型的にはＳｉＯＣ膜）が形成された基板Ｗが用いられることとして説明する。一般に、Ｌｏｗ−ｋ膜は疎水性であるため、研磨後の洗浄において基板Ｗ上のリンス水膜が分断されやすく、リンス水膜が分断された状態で乾燥が行われるとウォーターマークや亀裂等の欠陥が発生するおそれがある。また、疎水性のＬｏｗ−ｋ膜上ではこのＬｏｗ−ｋ膜を覆うリンス水膜が厚くなる傾向にあり、乾燥させる際の負荷が比較的大きくなる。枚葉ＩＰＡ乾燥では、疎水性の表面を持つ基板Ｗに対しても適切な乾燥処理を行うことができる。基板Ｗの面の濡れ性の指標（疎水性の度合い）の１つとして、接触角を用いることができる。
【００２２】
ここで図２を参照して、接触角について説明する。本実施の形態における接触角は、基板Ｗの表面ＷＡに滴下されたリンス水Ｒの液滴の接線Ｔと基板Ｗの表面ＷＡとのなす角であり、図２におけるθがこれに相当する。表面ＷＡの濡れ性（濡れやすさ）は接触角θにより評価される。すなわち、接触する液体の組成が共通のときに接触角θが小さい面ほど濡れやすく（親水性が高く）、大きい面ほど濡れにくい（疎水性が高い）。本実施の形態の接触角θは、リンス水Ｒの液滴が表面ＷＡ上で静止していることを前提とした静的接触角をいうものとする。換言すれば、リンス水Ｒと表面ＷＡとの界面が動いている動的接触角ではない。本実施の形態における接触角θの特定は、リンス水Ｒの液滴の縦断面における気液境界（輪郭）が円の一部であると見なして概算で求めることとし、当該液滴の輪郭の高さをａ、幅をｂとした場合に、接触角θ＝２×ｔａｎ−1（２ａ／ｂ）で求められる角度とする。一般に、Ｌｏｗ−ｋ膜の水に対する接触角は、ＣＭＰを行うと半分程度になるとされている。本実施の形態では、表面ＷＡのリンス水Ｒの液滴に対する接触角が９０°以下の基板Ｗを処理対象とすることとし（接触角の下限は最小厚さのリンス水Ｒの膜表面と表面ＷＡとで形成される角度となる）、典型的には、ＣＭＰ後に２５〜６０°程度に低下した基板である。
【００２３】
再び図１に戻って基板乾燥装置１の構成の説明を続ける。回転機構１０は、チャック爪１１と、回転駆動軸１２とを有している。チャック爪１１は、基板Ｗの外周端部（エッジ部分）を把持して基板を保持するように複数設けられている。チャック爪１１は、基板Ｗの面を水平にして保持することができるように、それぞれ回転駆動軸１２に接続されている。本実施の形態では、表面ＷＡが上向きとなるように、基板Ｗがチャック爪１１に保持される。回転駆動軸１２は、基板Ｗの面に対して垂直に延びる軸線まわりに回転することができ、回転駆動軸１２の軸線まわりの回転により基板Ｗを水平面内で回転させることができるように構成されている。
【００２４】
リンス水ノズル２０は、基板Ｗの表面ＷＡ上の液が液滴の状態から乾燥することに起因するウォーターマーク等の欠陥の発生を回避するために、基板Ｗの上面を液膜で覆うためのリンス水Ｒを、基板Ｗに水流（リンス水流Ｒｆ）の状態で供給するノズル（筒状で先端の細孔から流体を噴出する装置）である。リンス水Ｒは、典型的には純水であるが、溶存塩類及び溶存有機物を除去した脱イオン水、炭酸ガス溶解水、（水素水や電解イオン水などの）機能水等を用いてもよい。ウォーターマーク発生の原因となる溶存塩類及び溶存有機物を排除する観点からは脱イオン水を用いるのがよい。また、基板Ｗの回転によるリンス水Ｒの基板Ｗ上の移動に伴う静電気の発生が異物を誘引し得るところ、リンス水Ｒの導電率を上昇させて帯電を抑制する観点からは炭酸ガス溶解水を用いるのがよい。処理される基板Ｗとしては直径が２００ｍｍ〜３００ｍｍ〜４５０ｍｍのものがあり、リンス水流Ｒｆを形成することとなるリンス水ノズル２０の内径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、あるいは３ｍｍ〜８ｍｍのうちの適切なものを用いるとよい。リンス水ノズル２０から吐出されて基板Ｗの表面ＷＡに衝突するリンス水流Ｒｆの直径（後述するリンス水衝突範囲Ｒｔの直径）は、リンス水ノズル２０の内径と略同じになる。
【００２５】
乾燥気体ノズル３０は、基板Ｗの表面ＷＡを覆うリンス水Ｒの膜に対してリンス水Ｒの表面張力を低下させる物質を供給すると共にリンス水Ｒの膜を押しのける乾燥気体Ｇを、基板Ｗに気体流（乾燥気体流Ｇｆ）の状態で供給するノズルである。本実施の形態では、リンス水Ｒの表面張力を低下させる物質として、ＩＰＡが用いられることとして説明するが、ＩＰＡ以外にリンス水Ｒの表面張力を低下させる効果が期待される、エチレングリコール系やプロピレングリコール系の物質、界面活性剤等が用いられることとしてもよい。乾燥気体Ｇは、典型的にはキャリアガスとして機能する窒素やアルゴン等の不活性ガスに対してＩＰＡの蒸気を混合させたものであるが、ＩＰＡ蒸気そのものであってもよい。処理される基板Ｗとしては直径が２００ｍｍ〜３００ｍｍ〜４５０ｍｍのものがあり、乾燥気体流Ｇｆを形成することとなる乾燥気体ノズル３０の内径は、３ｍｍ〜１０ｍｍ、あるいは４ｍｍ〜８ｍｍのうちの適切なものを用いるとよい。乾燥気体ノズル３０の径は、リンス水ノズル２０の径と同じであっても異なっていてもよい。乾燥気体ノズル３０から吐出されて基板Ｗの表面ＷＡに衝突する乾燥気体流Ｇｆの直径は、乾燥気体ノズル３０の内径と略同じになる。乾燥気体流Ｇｆは、枚葉ＩＰＡ乾燥を行うのに適した細さに設定される。
【００２６】
詳細には図１（ｂ）に示すように、本実施の形態では、リンス水ノズル２０は、表面ＷＡに対して垂直に延びており、リンス水流Ｒｆを表面ＷＡに対して垂直に供給するように構成されている。乾燥気体ノズル３０の吐出口における軸線３０ａは、乾燥気体流Ｇｆの衝突位置における表面ＷＡの垂線Ｗｐに対して傾いている。乾燥気体ノズル３０がこのように設けられていることにより、乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆは、その軸線である乾燥気体流軸線Ｇａ（乾燥気体流Ｇｆをチューブと仮定したときの軸線であり、軸線３０ａの延長線上にある）が表面ＷＡの垂線Ｗｐに対して傾いて表面ＷＡに衝突することとなる。乾燥気体ノズル３０は、乾燥気体流軸線Ｇａと垂線Ｗｐとのなす角である傾斜角αが表面ＷＡ上におけるリンス水Ｒの接触角θ（図２参照）の半分の角度である半分接触角θ／２以上かつ９０°マイナス半分接触角θ／２以下（θ／２≦α≦（９０°−θ／２））となるように、可動アーム４１に取り付けられている。乾燥気体流Ｇｆが垂線Ｗｐに対して傾いているため、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突した際の輪郭は、ノズル移動方向に長い楕円状となる。
【００２７】
移動機構４０は、可動アーム４１と、可動軸４２と、駆動源４３とを含んで構成されている。可動アーム４１は、基板Ｗの半径よりも大きな長さを有し、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０が取り付けられる部材である。可動軸４２は、駆動源４３の動力を可動アーム４１に伝達する棒状の部材であり、その長手方向が可動アーム４１の長手方向に対して直交するようにその一端が可動アーム４１の一端に接続されており、その他端は駆動源４３に接続されている。駆動源４３は、可動軸４２を軸線まわりに回動させる装置である。可動軸４２は、基板Ｗの外側で鉛直方向に延びるように設置されている。可動アーム４１は、可動軸４２との接続端の反対側に取り付けられた乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆが、基板Ｗの回転中心Ｗｃに衝突することができるように構成されている。移動機構４０は、駆動源４３を稼働させると可動軸４２を介して可動アーム４１が基板Ｗの半径方向に移動し、可動アーム４１の移動に従ってリンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０も基板Ｗの半径方向に移動するように構成されている。
【００２８】
図３（ａ）に示す移動機構４０まわりの平面図を参照して、リンス水ノズル２０（図１参照）及び乾燥気体ノズル３０（以下、本段落では単に「アーム先端４１ａ」という。）が移動する方向（これを「ノズル移動方向Ｄｎ」という。）について説明する。ノズル移動方向Ｄｎは、枚葉ＩＰＡ乾燥が行われる際に、すなわち基板Ｗの表面ＷＡにリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇが供給される際に、アーム先端４１ａが移動する方向であり、基板Ｗの回転中心Ｗｃから外周へ向かう方向である。可動アーム４１は、枚葉ＩＰＡ乾燥が行われた後、次に処理される基板Ｗの回転中心Ｗｃまでアーム先端４１ａが戻る揺動を行うが、アーム先端４１ａが基板Ｗの外周から回転中心Ｗｃへ戻る際は表面ＷＡにリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇが供給されないため、こちらはノズル移動方向Ｄｎではない。また、ノズル移動方向Ｄｎが、基板Ｗの回転中心Ｗｃから外周へ向かう方向といっても、厳密には、平面視（図３（ａ））において、可動軸４２の軸線を中心とし、可動軸４２の軸線とアーム先端４１ａとの距離を半径とする仮想円弧Ａｃ上をアーム先端４１ａが移動するため、基板Ｗに対しては不変の直線方向とはならない。そこで、仮想円弧Ａｃの接線における基板Ｗの回転中心Ｗｃから外周へ向かう方向をノズル移動方向Ｄｎということとする。つまり、基板Ｗに対するノズル移動方向Ｄｎは随時変化する。これに対し、移動する可動アーム４１に対するノズル移動方向Ｄｎは不変である。
【００２９】
図３（ｂ）に示す部分拡大平面図を参照して、基板Ｗの表面ＷＡへのリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇの供給位置について説明する。リンス水流Ｒｆが基板Ｗの表面ＷＡに衝突する範囲であるリンス水衝突範囲Ｒｔ（リンス液衝突範囲）に対して、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する位置は、ノズル移動方向Ｄｎの上流側になる。また、基板乾燥装置１（図１参照）の外側から見た場合の基板Ｗの回転に伴って表面ＷＡに供給されたリンス水Ｒが流れる方向である基板回転方向Ｄｒについて見れば、リンス水流Ｒｆが表面ＷＡに衝突する位置が、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する位置よりも上流側となる。このとき、リンス水衝突範囲Ｒｔ内に乾燥気体流Ｇｆが入らないようにしつつ、乾燥気体Ｇの作用を、少なくともリンス水衝突範囲Ｒｔにあるリンス水Ｒに実質的に及ぼすことができる範囲内で、リンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの表面ＷＡへの衝突位置を決定するとよい。ここで、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲とは、リンス水Ｒの表面張力を低下させるという乾燥気体Ｇの作用のうちの１つを、期待される程度（枚葉ＩＰＡ乾燥を適切に行うことができる程度）に発揮できる範囲である。リンス水Ｒの表面張力を低下させる作用は、基板Ｗの回転に伴う遠心力で広がったリンス水Ｒが飛散するのを防ぐ観点から、主に表面ＷＡに衝突後に拡散された乾燥気体Ｇにより及ぼされるものであることが好ましい。また、表面ＷＡに対してリンス水流Ｒｆあるいは乾燥気体流Ｇｆが衝突する「位置」とは、流体の流れが表面ＷＡに衝突する範囲の重心をいうこととする。基板Ｗに対して上述の位置にリンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆを供給することができるように、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０が可動アーム４１に取り付けられている。
【００３０】
図４を参照しながら乾燥気体流Ｇｆについて補足する。図４は、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０まわりを説明する図であり、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は基板上に供給されたリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇの様子を示す平面図である。図４（ｂ）は、乾燥気体流Ｇｆを鉛直上方から表面ＷＡに投影したとき、つまり表面ＷＡを投影面としたときの様子をも表している。図４（ａ）に示すように、三次元空間においては、乾燥気体流Ｇｆは、乾燥気体流軸線Ｇａと基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角が傾斜角αの状態で表面ＷＡに供給されている。また、図４（ｂ）に示すように、投影面上においては、乾燥気体流Ｇｆは、乾燥気体ノズル３０から吐出された位置Ｇｆｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗの方がノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置している。なお、位置Ｇｆｖ’は、三次元空間における乾燥気体流Ｇｆが乾燥気体ノズル３０から吐出された位置Ｇｆｖを表面ＷＡ上に投影した位置である。また、投影面上において、乾燥気体流軸線Ｇａがノズル移動方向Ｄｎと平行になっている。このような状況で乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに供給されることにより、表面ＷＡに衝突した乾燥気体Ｇが衝突した位置Ｇｆｗを中心としてノズル移動方向Ｄｎに扇状に拡散するように構成されている。本実施の形態では、衝突した位置Ｇｆｗを通ってノズル移動方向Ｄｎに延びる仮想線から見て、基板回転方向Ｄｒの上流側に拡散する乾燥気体Ｇと下流側に拡散する乾燥気体Ｇとが略同量となっている。図４（ｂ）において、範囲Ｇｆｔが、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲となる。
【００３１】
引き続き図１を主に参照し、図２〜図４を適宜参照して、基板乾燥装置１の作用を説明する。前工程において、ＣＭＰが行われ、薬液等で湿式洗浄が行われた基板Ｗが、回転機構１０のチャック爪１１に把持されている。乾燥工程前の湿式洗浄処理は、これから乾燥処理が行われる際に用いられるのと同じ回転機構１０上で行われてもよい。乾燥処理が行われる基板Ｗが回転機構１０に保持されると、リンス水ノズル２０の吐出口が基板Ｗの表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりやや外れた部分に対向する位置に至るまで可動アーム４１を移動させる。このとき、乾燥気体ノズル３０は、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する位置Ｇｆｗが、表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりもノズル移動方向Ｄｎの上流側となる場所に位置することとなる。
【００３２】
可動アーム４１が上述の位置まで移動したら、回転駆動軸１２を基板回転方向Ｄｒに回転させ、これにより基板Ｗが水平面内で基板回転方向Ｄｒに回転する。基板Ｗが回転したら、リンス水Ｒが基板Ｗの表面ＷＡに供給されるように、リンス水流Ｒｆをリンス水ノズル２０から吐出させる。このときの基板Ｗの回転速度は、表面ＷＡ上に供給されたリンス水Ｒで表面ＷＡ全体が覆われる程度の遠心力をリンス水Ｒに与える観点から、概ね２００〜６００ｒｐｍ、好ましくは３００〜５００ｒｐｍ程度とするとよい。
【００３３】
表面ＷＡがリンス水Ｒで覆われたら、乾燥気体ノズル３０から表面ＷＡへ乾燥気体流Ｇｆが供給される。表面ＷＡへの乾燥気体流Ｇｆの供給が開始されても、表面ＷＡへのリンス水流Ｒｆの供給は継続している。表面ＷＡへ乾燥気体流Ｇｆが供給されることにより、表面ＷＡ上のリンス水Ｒに働く遠心力が小さい回転中心Ｗｃ付近についても、乾燥気体Ｇが供給された部分のリンス水Ｒが除去されて、表面ＷＡに乾燥した領域が現れる。表面ＷＡへの乾燥気体流Ｇｆの供給が開始されたら、可動アーム４１をノズル移動方向Ｄｎに移動させ、これに伴い表面ＷＡに対してリンス水流Ｒｆが衝突する位置及び乾燥気体流Ｇｆが衝突する位置がノズル移動方向Ｄｎに移動する。可動アーム４１が稼働を始める前の乾燥気体ノズル３０は、乾燥気体流Ｇｆの表面ＷＡに衝突する位置Ｇｆｗが、表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりもノズル移動方向Ｄｎの上流側となる場所に位置していたため、可動アーム４１の移動によって表面ＷＡに衝突する乾燥気体流Ｇｆは回転中心Ｗｃを通り過ぎることとなる。可動アーム４１の動き始めから、衝突する位置Ｇｆｗが回転中心Ｗｃに至るまでは、表面ＷＡに供給されたリンス水Ｒが基板Ｗの回転によって広がるために一度乾燥した部分も再び濡れてしまうが、衝突する位置Ｇｆｗが回転中心Ｗｃを通過した後は一度乾燥した部分が再び濡れることがなくなる。可動アーム４１は、乾燥気体流Ｇｆの表面ＷＡに衝突する位置Ｇｆｗが基板Ｗの外周端に至るまで、一定の速度（角速度）又は速度（角速度）を変えながら移動する。
【００３４】
リンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに供給されながら可動アーム４１が回転中心Ｗｃから基板Ｗの外周まで移動することにより、平面視においてリング状に形成されたリンス水Ｒと乾燥気体Ｇとの境界（以下「リング状気液境界」という）が同心円状に徐々に広がり、表面ＷＡ上の乾燥した領域が徐々に拡大してゆく。リング状気液境界は、表面ＷＡに供給されるリンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの流量や、乾燥気体流Ｇｆの傾斜角α等の諸条件により、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する範囲の最外部と、リンス水衝突範囲Ｒｔの最内部との間のバランスした位置で形成される。このとき、リング状気液境界では、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇが吹き付けられることによって乾燥気体Ｇ中のＩＰＡがリンス水Ｒに溶解し、リンス水Ｒの表面張力の低下が生じている。リンス水Ｒ中に溶解したＩＰＡの濃度は、乾燥気体流Ｇｆの接触位置から離れるほど低くなるため、リンス水Ｒの表面張力に、ノズル移動方向Ｄｎの上流側ほど低く下流側ほど高い勾配が生じる。この表面張力の勾配により、リンス水Ｒが表面張力の小さな方から大きな方へ引き寄せられるマランゴニ力が作用する。これに加えて、基板Ｗの回転により、リンス水Ｒが回転中心Ｗｃ側から基板Ｗの外周側に引き寄せられる遠心力が加わる。さらに、乾燥気体Ｇがリンス水Ｒを引き延ばそう（表面ＷＡを覆うリンス水Ｒの膜を薄くしよう）とする。これらのマランゴニ力と、遠心力と、乾燥気体Ｇがリンス水Ｒを引き延ばそうとすることとの有機的な結合により、リンス水Ｒが表面ＷＡ上から効率よく除去される。上述した枚葉ＩＰＡ乾燥によれば、疎水性の表面ＷＡに対しても効果的に乾燥処理を行うことができる。なお、上述した枚葉ＩＰＡ乾燥は、親水性の面に対しても適用することができることはいうまでもない。
【００３５】
一般に、基板の表面が疎水性であると、基板表面上の液は表面張力により接触角が大きいため、親水性の場合に比べて基板表面を覆う液膜が厚くなる。他方、基板の回転中心からの距離に応じて、液膜に作用する遠心力が異なるため、液膜の厚さも異なることとなる。従来は、液膜の厚さに応じてＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度を調節することで、枚葉ＩＰＡ乾燥をより効率よくする試みを行っていた。ところが、ＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度を調節しようとすると、いきおい装置構成や制御が複雑になる。
【００３６】
本発明に係る基板乾燥装置１は、乾燥負担の軽減及び乾燥性の向上に結びつくこととなる、枚葉ＩＰＡ乾燥における表面ＷＡを覆うリンス水Ｒの膜をより薄くすることをより簡便にすべく試行錯誤し、表面ＷＡに供給する乾燥気体流Ｇｆを「適切に」傾斜させるという技術思想を適用することにより、マランゴニ力と遠心力とリンス水Ｒの薄膜化とを有機的に作用させることを可能にし、より簡便に枚葉ＩＰＡ乾燥の効率を向上させることとしたものである。従来の基板の表面に対して垂直に乾燥気体流を供給するものでは、乾燥気体流が基板に衝突後に放射状に等しく拡散し、半分以上の乾燥気体が既に乾燥されている方に流れ、液膜の表面張力を低下させる効果がその分低下することとなってしまう。この点、基板乾燥装置１では、表面ＷＡに供給される乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａが、垂線Ｗｐに対して傾斜角αで傾斜しているので、乾燥気体Ｇが乾燥領域に流れることを抑制することができ、リンス水Ｒに効率よくＩＰＡを供給することができて、リンス水Ｒの薄膜化を促進することができる。また、傾斜角αが、表面ＷＡ上のリンス水Ｒの液滴の接触角θの１／２（半分接触角θ／２）以上であるため、乾燥気体Ｇがリンス水Ｒを基板Ｗの外周側へ引き延ばす効果を効果的に享受することができる（傾斜角αが小さすぎると乾燥気体が液を外周側に押す力が小さくなる）。さらに、傾斜角αは９０°から半分接触角θ／２を差し引いた角度（９０°−θ／２）以下であるため、リンス水Ｒ（特にリンス水Ｒの膜の表面）が飛散して表面ＷＡの既に乾燥した部分に付着することを防ぐことができる。つまり、傾斜角αが大きいほど乾燥気体が液を外周に押す力が大きくなると思われる中で傾斜角αの最大値を定めるのは、接触角θが大きい場合に傾斜角αが大きすぎると、乾燥気体流Ｇｆがリンス水Ｒの膜を乱してリンス水Ｒの膜の上部を吹き飛ばしてしまい、これが滴となって乾燥した表面ＷＡに付着すると欠陥（ウォーターマーク等）が生成されるおそれがあるからである。この点につき、表面ＷＡ上のリンス水Ｒの膜が厚いほど飛散しやすいところ、リンス水Ｒの膜厚に関連する接触角θに基づいて傾斜角αを決定することにより、適切な傾斜角αを設定することが可能になる。これは、接触角θが小さいほど傾斜角αの許容範囲が広がることを示唆している。
【００３７】
可動アーム４１が基板Ｗの外周に到達したら、表面ＷＡへのリンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの供給を停止する。このとき、表面ＷＡに対するリンス水流Ｒｆの供給の停止が先に行われ、次いで乾燥気体流Ｇｆの供給の停止が行われることとしてもよい。その後、基板Ｗの回転速度を上昇させ（本実施の形態では約８００〜２０００ｒｐｍに上昇させる）、基板Ｗの外周端部（エッジ部分）及び裏面に残存している液滴を遠心力により除去する。以上で乾燥工程が終了し、基板Ｗの回転が停止された後、基板Ｗが回転機構１０から搬出される。
【００３８】
次に図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る基板乾燥装置２を説明する。図５は、基板乾燥装置２のリンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０２まわりを説明する図であり、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）基板上に供給されたリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇの様子を示す平面図である。図５（ｂ）は、表面ＷＡを投影面としたときの様子をも表している。基板乾燥装置２の、基板乾燥装置１（図１参照）と異なる点は、以下の通りである。すなわち、基板乾燥装置２は、乾燥気体ノズル３０２が、基板乾燥装置１における乾燥気体ノズル３０（図１参照）と比較して乾燥気体流Ｇｆの吐出方向の点で異なっている。詳細には、投影面上において（図５（ｂ）上において）、乾燥気体流Ｇｆが、乾燥気体ノズル３０２から吐出された位置Ｇｆｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗの方が、ノズル移動方向成分はノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しており、基板回転方向成分は基板回転方向Ｄｒの下流側に位置している。加えて、投影面上において、乾燥気体流軸線Ｇａとノズル移動方向Ｄｎとのなす角が旋回角βとなっている。旋回角β（旋回の程度）は、リンス水衝突範囲Ｒｔにあるリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲内で、できるだけ大きいことが好ましい。図５（ｂ）では、範囲Ｇｆｔが、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲となる。旋回角βは０°を超えて６０°以下とするとよく、投影面上において、位置Ｇｆｖ’と位置Ｇｆｗとを通る仮想線と、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する範囲のリング状気液境界の接線とのなす角のうち、基板Ｗ内側かつ基板回転方向Ｄｒ下流側のなす角が、９０°を超えて１５０°以下の範囲となることが望ましい。なお、旋回角βが０°の場合は上述した基板乾燥装置１（図１及び図４参照）における乾燥気体流軸線Ｇａの向きと同じになる。基板乾燥装置２の、上述した以外の構成は、三次元空間において乾燥気体流軸線Ｇａと基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角が傾斜角αの状態で乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに供給されている点を含めて、基板乾燥装置１（図１参照）と同じである。
【００３９】
上述のように構成された基板乾燥装置２では、枚葉ＩＰＡ乾燥を行う際、表面ＷＡに供給されて基板Ｗの回転に伴って基板回転方向Ｄｒに延びたリンス水Ｒｓに対して、基板乾燥装置１（図１参照）の場合よりも広範囲に乾燥気体Ｇの作用（ＩＰＡによるリンス水Ｒの表面張力の低下等）を及ぼすことができる。すなわち、表面ＷＡに供給されたリンス水流Ｒｆは、最初はリンス水衝突範囲Ｒｔで表面ＷＡに接し、基板Ｗの回転に伴ってリンス水Ｒｓのように広がる。図５（ｂ）では、基板Ｗが９０°程度回転した状況を示しているが、基板Ｗが３６０°回転すると、最初に表面ＷＡに衝突したリンス水Ｒが、広がった状態でリンス水衝突範囲Ｒｔ付近に戻ってくる。このとき、戻ってきたリンス水Ｒは、遠心力やマランゴニ力により当初よりも基板Ｗの外周側に寄っている。リンス水ＲにＩＰＡを溶解させるに際し、乾燥気体Ｇを、戻ってきたリンス水Ｒに供給するよりも、供給された直後のリンス水Ｒに供給する方が、よりリンス水Ｒの薄膜化に寄与することとなる。それゆえ、基板乾燥装置２によれば、基板乾燥装置１（図１参照）の場合よりも、リンス水Ｒの薄膜化を図ることができる。
【００４０】
図６に、枚葉ＩＰＡ乾燥を行った際のリンス水Ｒの膜厚の状況を、装置ごとに示す。図６（ａ）は基板乾燥装置２（図５参照）による状況、図６（ｂ）は基板乾燥装置１（図１参照）による状況、図６（ｃ）は比較例として乾燥気体流が基板Ｗの表面ＷＡに垂直に供給された場合の状況を示している。図６（ａ）に示すように、基板乾燥装置２（図５参照）によれば、リンス水Ｒを好適に薄膜化することができる。これは、表面ＷＡに供給されたリンス水Ｒが遠心力で薄くなったところに乾燥気体Ｇが作用してさらに薄膜化を促進させるためであると考えられる。図６（ｂ）に示す基板乾燥装置１（図１参照）によるものは、リンス水衝突範囲Ｒｔから基板回転方向Ｄｒ下流側に作用する乾燥気体Ｇが基板乾燥装置２（図５参照）よりも少ない分、基板乾燥装置２（図５参照）によるものよりもリンス水Ｒの膜が厚いが、垂直な乾燥気体流によるもの（図６（ｃ）参照）よりは薄い。図６（ｃ）に示す比較例は、供給された乾燥気体Ｇの約半分程度しかリンス水Ｒに作用しないため、基板乾燥装置１（図１参照）あるいは基板乾燥装置２（図５参照）によるものよりもリンス水Ｒの膜は厚い。なお、基板乾燥装置２（図５参照）においては、傾斜角αがθ／２≦α≦９０°−θ／２の範囲をある程度（典型的にはθ／４程度）外れても、乾燥気体流が基板Ｗの表面ＷＡに垂直に供給される場合よりも簡便に枚葉ＩＰＡ乾燥の効率を向上させることができるが、この場合は枚葉ＩＰＡ乾燥を行った際のリンス水Ｒの膜厚が図６（ｂ）に示す基板乾燥装置１（図１参照）による状況と同程度となる。
【００４１】
次に図７を参照して、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る基板乾燥装置２Ａを説明する。図７は、基板乾燥装置２Ａの各ノズルまわりを説明する図であり、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）基板上に供給されたリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇの様子を示す平面図である。図７（ｂ）は、表面ＷＡを投影面としたときの様子をも表している。基板乾燥装置２Ａは、基板乾燥装置１（図１参照）に対して、乾燥気体ノズル３０とは別に追加乾燥気体ノズル３６が設けられている。追加乾燥気体ノズル３６は、可動アーム４１（図１参照）に取り付けられている。追加乾燥気体ノズル３６は、乾燥させた基板Ｗの領域がリンス水Ｒで濡れてしまうことを回避する観点から、投影面上においてリンス水衝突範囲Ｒｔよりも基板回転方向Ｄｒの下流側に設けられている。追加乾燥気体ノズル３６から基板Ｗに供給される流体は、典型的には乾燥気体ノズル３０から吐出される乾燥気体流Ｇｆと同じであるが、説明の便宜上区別するため、追加乾燥気体ノズル３６から吐出される乾燥気体流を符号「Ｇｓ」で表すこととする。
【００４２】
追加乾燥気体ノズル３６から吐出された乾燥気体流Ｇｓは、投影面上において（図７（ｂ）上において）、追加乾燥気体ノズル３６から吐出された位置Ｇｓｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｓｗの方が、ノズル移動方向成分はノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しており、基板回転方向成分は基板回転方向Ｄｒの下流側に位置している。なお、位置Ｇｓｖ’は、三次元空間における乾燥気体流Ｇｓが追加乾燥気体ノズル３６から吐出された位置Ｇｓｖを表面ＷＡ上に投影した位置である。加えて、投影面上において、乾燥気体流Ｇｓの軸線とノズル移動方向Ｄｎとのなす角が旋回角βＡとなっている。旋回角βＡ（旋回の程度）は、乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突後に拡散した乾燥気体Ｇのうちリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲Ｇｆｔと、追加乾燥気体ノズル３６から吐出された乾燥気体流Ｇｓが表面ＷＡに衝突後に拡散した乾燥気体Ｇのうちリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲Ｇｓｔとに重複部分が生じる範囲内で決定するのがよい。範囲Ｇｆｔと範囲Ｇｓｔとの重複部分は、できるだけ広範囲のリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができるようにする観点から、極力小さくすることが好ましい。また、範囲Ｇｓｔは範囲Ｇｆｔよりも基板回転方向Ｄｒの下流側に広がり、かつ、乾燥気体流Ｇｓが、投影面上において、位置Ｇｓｖ’と位置Ｇｓｗとを通る仮想線と、乾燥気体流Ｇｓが表面ＷＡに衝突する範囲のリング状気液境界の接線とのなす角のうち、基板Ｗ内側かつ基板回転方向Ｄｒ下流側のなす角が、９０°を超えていることが望ましい。さらに、三次元空間において、乾燥気体流Ｇｓの軸線は、基板Ｗの垂線Ｗｐに対して傾斜している。乾燥気体流Ｇｓの軸線と基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角は、乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆに関する傾斜角αと同じでもよく、異なっていてもよい。
【００４３】
上述のように構成された基板乾燥装置２Ａでは、枚葉ＩＰＡ乾燥を行う際、表面ＷＡに供給されて基板Ｗの回転に伴って基板回転方向Ｄｒに延びたリンス水Ｒｓに対して、範囲Ｇｆｔと範囲Ｇｓｔと足し合わせた範囲で乾燥気体Ｇの作用（ＩＰＡによるリンス水Ｒの表面張力の低下等）を及ぼすことができるため、基板乾燥装置１（図１参照）の場合よりも広範囲に乾燥気体Ｇの作用を及ぼすことができる。それゆえ、基板乾燥装置２Ａによれば、基板乾燥装置１（図１参照）の場合よりも、リンス水Ｒの薄膜化を図ることができる。
【００４４】
なお、図７（ｂ）において符号「Ｇｓ２」で示すような方向で、乾燥気体流Ｇｓに代えて乾燥気体流Ｇｓ２を供給するように構成してもよい。つまり、乾燥気体流Ｇｓを、追加乾燥気体ノズル３６から吐出された位置Ｇｓｖを中心にして基板Ｗに衝突した位置を基板回転方向Ｄｒ下流側にさらに移動させて（旋回角βＡ２だけさらに回転させて）位置Ｇｓｗ２とした、乾燥気体流Ｇｓ２として基板Ｗに供給してもよい。旋回角βＡ２は、乾燥気体流Ｇｓ２が表面ＷＡに衝突後に拡散した乾燥気体Ｇのうちリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲（不図示）と、乾燥気体流Ｇｆに係る範囲Ｇｆｔとに重複部分が生じる範囲内で決定するのがよい。具体的には、投影面上において、位置Ｇｓｖ’と位置Ｇｓｗ２とを通る仮想線と、乾燥気体流Ｇｓ２が表面ＷＡに衝突する範囲のリング状気液境界の接線とのなす角のうち、基板Ｗ内側かつ基板回転方向Ｄｒ下流側のなす角が、９０°を超えて１５０°以下の範囲となることが望ましい。このようにすると、乾燥気体流Ｇｓ２とリンス水Ｒの膜の界面とにおける衝突エネルギーの増大を抑制することができ、その領域の液膜状態を過度に乱してしまうことを抑制することができる。これまで説明した追加乾燥気体ノズル３６は、基板乾燥装置２（図５参照）に適用することもできる。
【００４５】
以上では、基板乾燥装置１、２、２Ａによれば、ＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度を調節しなくとも、簡便にリンス水Ｒに溶解するＩＰＡを増加させることができることを説明した。しかしながら、このことは、ＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度の調整を、基板乾燥装置１、２、２Ａに対して重畳的に適用することを妨げるものではない。基板乾燥装置１、２、２Ａに対してＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度の調整を重畳的に適用することで、より効率的に枚葉ＩＰＡ乾燥を行うことができることとなる。
【００４６】
以上の説明では、移動機構４０がリンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とを兼ねているとしたが、リンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とが別体として構成されていてもよい。
【００４７】
以上の説明では、回転機構１０がチャック爪１１で基板Ｗを保持することしたが、ローラーチャックで基板Ｗを保持することとしてもよい。
【００４８】
以上の説明では、リンス水流Ｒｆが基板Ｗの表面ＷＡに対して垂直に供給されることとしたが、リンス水流Ｒｆが表面ＷＡの垂線に対して傾斜していてもよい。この場合でも、リンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する位置関係は上述の通りである。
【符号の説明】
【００４９】
１、２、２Ａ 基板乾燥装置
１０ 回転機構
２０ リンス水ノズル（リンス液ノズル）
３０ 乾燥気体ノズル
３６ 追加乾燥気体ノズル
４０ 移動機構
Ｄｎ ノズル移動方向
Ｄｒ 基板回転方向
Ｇｆ 乾燥気体流
Ｇｆｔ、Ｇｓｔ リンス水に乾燥気体の作用を実質的に及ぼすことができる範囲
Ｇｆｖ、Ｇｓｖ 乾燥気体流が乾燥気体ノズルから吐出された位置
Ｇｆｗ、Ｇｓｗ 乾燥気体流が基板に衝突した位置
Ｒ リンス水（リンス液）
Ｒｆ リンス水流（リンス液流）
Ｒｔ リンス水衝突範囲（リンス液衝突範囲）
Ｗ 基板
ＷＡ 表面
Ｗｃ 回転中心
Ｗｐ 垂線
α 傾斜角
β 旋回角
θ 接触角
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板乾燥装置に関し、特に洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる基板乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスへの微細化の要請を背景に、配線材料としてより抵抗の小さい銅が用いられるようになってきている。銅配線は、一般に、基板の表面に形成された絶縁膜に溝を掘り、その溝に銅を埋め込んだ後、余分な銅をＣＭＰ（化学機械研磨）で削ることで形成される。ＣＭＰで研磨した後の基板は、湿式洗浄された後に乾燥される。湿式洗浄において、基板に液がまだらに付着した状態から乾燥が行われるとウォーターマーク（水染み）等の欠陥が発生しやすい。
【０００３】
上記のような事情の下、欠陥の発生抑制に効果的な乾燥方法として、枚葉式で、回転する基板に洗浄用のリンス液の液流を供給して基板面全体を覆う液膜を形成すると共に、リンス液の表面張力を低下させるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を含有する乾燥用の気体流を液流の内側に供給し、液流ノズル及び気体流ノズルを、回転する基板の中心から外周に移動させることで、遠心力とマランゴニ力とでリンス液を外周側に移動させて基板上の乾燥領域を中心から外周に徐々に広げ、最終的に基板面全体を乾燥させる方法（以下、本明細書では「枚葉ＩＰＡ乾燥」という）がある。このとき、効果的なマランゴニ効果を得る目的で、リンス液に溶解するＩＰＡを増加させるため、ＩＰＡの供給量を適宜増加させたり、ＩＰＡ含有気体の温度を上昇させたりしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０８２７８０号（段落０１３５−０１３７等）
【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、リンス液に溶解するＩＰＡを増加させるために、ＩＰＡの供給量を適宜増加させたり、ＩＰＡ含有気体の温度を上昇させたりすると、装置構成や制御が複雑になる。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑み、比較的簡便にリンス液に溶解するリンス液の表面張力を低下させる物質を増加させることができて洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる基板乾燥装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図１に示すように、リンス液Ｒに対する接触角が９０°以下の表面ＷＡを持つ基板Ｗを水平面内で回転させる回転機構１０と；回転している基板Ｗの表面ＷＡにリンス液Ｒの流れであるリンス液流Ｒｆを供給するリンス液ノズル２０と；リンス液ノズル２０を、回転している基板Ｗの回転中心Ｗｃ側から外周側へ向かうノズル移動方向Ｄｎに移動させるリンス液ノズル移動機構４０と；回転している基板Ｗのリンス液流Ｒｆが供給される位置Ｒｔ（例えば図４及び図５参照）よりも、基板Ｗの回転に伴ってリンス液Ｒが流れる方向である基板回転方向Ｄｒの下流側かつ基板Ｗの回転中心Ｗｃ側に、リンス液Ｒの表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流Ｇｆを供給する乾燥気体ノズル３０と；乾燥気体ノズル３０をノズル移動方向Ｄｎに移動させる乾燥気体ノズル移動機構４０とを備え；乾燥気体流Ｇｆが、基板Ｗの表面ＷＡを投影面としたときに投影面上においてノズル移動方向成分が乾燥気体ノズル３０から吐出された位置Ｇｆｖ’（例えば図４及び図５参照）よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗ（例えば図４及び図５参照）の方がノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しつつ、三次元空間において乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａと基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角αが接触角θ（例えば図２参照）の半分の角度である半分接触角θ／２以上かつ９０°から半分接触角θ／２を差し引いた角度以下の範囲で傾斜するように、乾燥気体ノズル３０が設けられている。ここで、リンス液の表面張力を低下させる物質として、典型的にはＩＰＡが挙げられる。また、リンス液流は、典型的には基板の表面の面積に対して細く形成されている。また、「基板の表面を投影面としたとき」は、基板の表面に垂直に投影するものとする。また、対象とする基板の接触角の下限は、典型的には最小厚さのリンス液の膜の表面と基板の表面とで形成される角度となる。
【０００８】
このように構成すると、基板に衝突した乾燥気体流が放射状に等しく拡散することなく、乾燥気体が既に乾燥させた領域に流れることを抑制することができ、リンス液に溶解するリンス液の表面張力を低下させる物質を増加させることができると共に乾燥気体がリンス液を引き延ばして基板を覆うリンス液の膜を薄くすることができるため、乾燥負担が軽減されて洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる。また、乾燥気体流が基板の回転中心付近にある場合は、相対速度が得られない回転中心部分でもリンス液の流れを作り出すことができ、リンス液が停滞する部分を解消させることができて、回転中心部の乾燥を簡便に行うことができる。
【０００９】
また、本発明の第２の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図１及び図５（図７）に示すように、上記本発明の第１の態様に係る基板乾燥装置において、リンス液流Ｒｆが基板Ｗに衝突する範囲であるリンス液衝突範囲Ｒｔに乾燥気体ノズル３０２（３０、３６）から供給された乾燥気体Ｇが実質的に作用する範囲Ｇｆｔ（Ｇｆｔ、Ｇｓｔ）内において、ノズル移動方向Ｄｎに延びる仮想線を境界として基板回転方向Ｄｒの上流側よりも下流側の方が乾燥気体Ｇが多く供給されるように構成されている。ここで、乾燥気体が実質的に作用する範囲とは、典型的には、リンス液の表面張力を低下させるという乾燥気体の作用のうちの１つを期待される程度に発揮できる範囲である。
【００１０】
このように構成すると、表面に供給され、基板の回転に伴って延びたリンス液に対してより広範囲に乾燥気体の作用を及ぼすことができる。
【００１１】
また、本発明の第３の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図５に示すように、上記本発明の第２の態様に係る基板乾燥装置において、基板Ｗの表面ＷＡを投影面としたときの投影面上における乾燥気体流Ｇｆが、乾燥気体ノズル３０２から吐出された位置Ｇｆｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗの方が基板回転方向Ｄｒの下流側に位置するように、乾燥気体ノズル３０２が設けられている。
【００１２】
このように構成すると、単純な装置構成で、基板の回転に伴って延びたリンス液に対してより広範囲に乾燥気体の作用を及ぼすことができる。
【００１３】
また、本発明の第４の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図７に示すように、上記本発明の第２の態様に係る基板乾燥装置において、回転している基板Ｗに乾燥気体流Ｇｓを供給する、乾燥気体ノズル３０とは異なる追加乾燥気体ノズル３６であって、基板Ｗの表面ＷＡを投影面としたときの投影面上における乾燥気体流Ｇｓの基板回転方向Ｄｒ成分が、追加乾燥気体ノズル３６から吐出された位置Ｇｓｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｓｗの方が基板回転方向Ｄｒの下流側に位置するように設けられた追加乾燥気体ノズル３６を備える。
【００１４】
このように構成すると、リンス液に対して乾燥気体の作用が及ぶ範囲をより拡大することが可能になる。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の第５の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図１及び図５に示すように、基板Ｗを水平面内で回転させる回転機構１０と；回転している基板Ｗにリンス液流Ｒｆを供給するリンス液ノズル２０と；リンス液ノズル２０を、回転している基板Ｗの回転中心Ｗｃ側から外周側へ向かうノズル移動方向Ｄｎに移動させるリンス液ノズル移動機構４０と；回転している基板Ｗのリンス液流Ｒｆが供給される位置よりも、基板Ｗの回転に伴ってリンス液Ｒが流れる方向である基板回転方向Ｄｒの下流側かつ基板Ｗの回転中心Ｗｃ側に、リンス液Ｒの表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流Ｇｆを供給する乾燥気体ノズル３０と；乾燥気体ノズル３０をノズル移動方向Ｄｎに移動させる乾燥気体ノズル移動機構４０とを備え；乾燥気体流Ｇｆが、基板Ｗの面を投影面としたときに投影面上において乾燥気体ノズル３０から吐出された位置Ｇｆｖ’（図５参照）よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗ（図５参照）の方がノズル移動方向Ｄｎ成分はノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しつつ基板回転方向Ｄｒ成分は基板回転方向Ｄｒの下流側に位置した状態で乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａとノズル移動方向Ｄｎとのなす角が所定の旋回角β（図５参照）に構成され、三次元空間において乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａと基板Ｗの垂線とのなす角が所定の傾斜角αで傾斜するように、乾燥気体ノズル３０が設けられている。
【００１６】
このように構成すると、乾燥気体流が、基板の面を投影面としたときに投影面上において乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも基板に衝突した位置の方がノズル移動方向成分はノズル移動方向の下流側に位置しつつ基板回転方向成分は基板回転方向の下流側に位置した状態で乾燥気体流の軸線とノズル移動方向とのなす角が所定の旋回角に構成され、三次元空間において乾燥気体流の軸線と基板Ｗの垂線とのなす角が所定の傾斜角で傾斜するので、乾燥気体が既に乾燥させた領域に流れることを抑制することができ、リンス液に溶解するリンス液の表面張力を低下させる物質を増加させることができると共に乾燥気体がリンス液を引き延ばして基板を覆うリンス液の膜を薄くすることができるため、乾燥負担が軽減されて洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板に衝突した乾燥気体流が放射状に等しく拡散することなく、乾燥気体が既に乾燥させた領域に流れることを抑制することができ、リンス液に溶解するリンス液の表面張力を低下させる物質を増加させることができると共に乾燥気体がリンス液を引き延ばして基板を覆うリンス液の膜を薄くすることができるため、乾燥負担が軽減されて洗浄後の基板を効率よく乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板乾燥装置の概略構成を示す図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）はノズル先端まわりの部分拡大側面図である。
【図２】面に対する液の接触角を説明する図である。
【図３】基板に供給されるリンス水及び乾燥気体の位置関係並びにこれらの移動方向について説明する図である。（ａ）は基板乾燥装置の移動機構まわりの平面図、（ｂ）は移動機構の可動アーム先端の部分拡大平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る基板乾燥装置における乾燥気体流の供給態様を説明する図である。（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る基板乾燥装置における乾燥気体流の供給態様を説明する図である。（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図６】枚葉ＩＰＡ乾燥を行った際のリンス水の膜厚の状況を説明する図である。（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る基板乾燥装置によるもの、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る基板乾燥装置によるもの、（ｃ）は比較例として乾燥気体流が基板の表面に垂直に供給される装置によるものの図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る基板乾燥装置における乾燥気体流の供給態様を説明する図である。（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２０】
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る基板乾燥装置１を説明する。図１は、基板乾燥装置１の概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はノズル先端まわりの部分拡大側面図である。基板乾燥装置１は、処理される基板Ｗを回転させる回転機構１０と、基板Ｗにリンス液としてのリンス水Ｒを供給するリンス液ノズルとしてのリンス水ノズル２０と、基板Ｗに乾燥気体Ｇを供給する乾燥気体ノズル３０と、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０を基板Ｗの面と平行に移動させる移動機構４０とを備えている。本実施の形態では、移動機構４０は、リンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とを兼ねている。
【００２１】
処理される基板Ｗは、典型的には、半導体素子製造の材料である半導体基板であり、円盤状に形成されている。基板Ｗは、一方の面に回路が形成されており（この面を「表面ＷＡ」という。）、他方の面（裏面）には回路が現れていない。近年の半導体基板は、配線材料としてより抵抗の小さい銅が用いられるようになってきている。銅配線は、一般に、基板の表面に形成された絶縁膜に溝を掘り、その溝に銅を埋め込んだ後、余分な銅をＣＭＰで削ることで形成される。銅が埋め込まれる絶縁膜は、配線間に形成されるコンデンサ容量を低減させる観点からｋ値（被誘電率）の低い材料（Ｌｏｗ−ｋ膜）が用いられる。本実施の形態では、ｋ値が概ね３．０以下のＬｏｗ−ｋ膜（典型的にはＳｉＯＣ膜）が形成された基板Ｗが用いられることとして説明する。一般に、Ｌｏｗ−ｋ膜は疎水性であるため、研磨後の洗浄において基板Ｗ上のリンス水膜が分断されやすく、リンス水膜が分断された状態で乾燥が行われるとウォーターマークや亀裂等の欠陥が発生するおそれがある。また、疎水性のＬｏｗ−ｋ膜上ではこのＬｏｗ−ｋ膜を覆うリンス水膜が厚くなる傾向にあり、乾燥させる際の負荷が比較的大きくなる。枚葉ＩＰＡ乾燥では、疎水性の表面を持つ基板Ｗに対しても適切な乾燥処理を行うことができる。基板Ｗの面の濡れ性の指標（疎水性の度合い）の１つとして、接触角を用いることができる。
【００２２】
ここで図２を参照して、接触角について説明する。本実施の形態における接触角は、基板Ｗの表面ＷＡに滴下されたリンス水Ｒの液滴の接線Ｔと基板Ｗの表面ＷＡとのなす角であり、図２におけるθがこれに相当する。表面ＷＡの濡れ性（濡れやすさ）は接触角θにより評価される。すなわち、接触する液体の組成が共通のときに接触角θが小さい面ほど濡れやすく（親水性が高く）、大きい面ほど濡れにくい（疎水性が高い）。本実施の形態の接触角θは、リンス水Ｒの液滴が表面ＷＡ上で静止していることを前提とした静的接触角をいうものとする。換言すれば、リンス水Ｒと表面ＷＡとの界面が動いている動的接触角ではない。本実施の形態における接触角θの特定は、リンス水Ｒの液滴の縦断面における気液境界（輪郭）が円の一部であると見なして概算で求めることとし、当該液滴の輪郭の高さをａ、幅をｂとした場合に、接触角θ＝２×ｔａｎ−1（２ａ／ｂ）で求められる角度とする。一般に、Ｌｏｗ−ｋ膜の水に対する接触角は、ＣＭＰを行うと半分程度になるとされている。本実施の形態では、表面ＷＡのリンス水Ｒの液滴に対する接触角が９０°以下の基板Ｗを処理対象とすることとし（接触角の下限は最小厚さのリンス水Ｒの膜表面と表面ＷＡとで形成される角度となる）、典型的には、ＣＭＰ後に２５〜６０°程度に低下した基板である。
【００２３】
再び図１に戻って基板乾燥装置１の構成の説明を続ける。回転機構１０は、チャック爪１１と、回転駆動軸１２とを有している。チャック爪１１は、基板Ｗの外周端部（エッジ部分）を把持して基板を保持するように複数設けられている。チャック爪１１は、基板Ｗの面を水平にして保持することができるように、それぞれ回転駆動軸１２に接続されている。本実施の形態では、表面ＷＡが上向きとなるように、基板Ｗがチャック爪１１に保持される。回転駆動軸１２は、基板Ｗの面に対して垂直に延びる軸線まわりに回転することができ、回転駆動軸１２の軸線まわりの回転により基板Ｗを水平面内で回転させることができるように構成されている。
【００２４】
リンス水ノズル２０は、基板Ｗの表面ＷＡ上の液が液滴の状態から乾燥することに起因するウォーターマーク等の欠陥の発生を回避するために、基板Ｗの上面を液膜で覆うためのリンス水Ｒを、基板Ｗに水流（リンス水流Ｒｆ）の状態で供給するノズル（筒状で先端の細孔から流体を噴出する装置）である。リンス水Ｒは、典型的には純水であるが、溶存塩類及び溶存有機物を除去した脱イオン水、炭酸ガス溶解水、（水素水や電解イオン水などの）機能水等を用いてもよい。ウォーターマーク発生の原因となる溶存塩類及び溶存有機物を排除する観点からは脱イオン水を用いるのがよい。また、基板Ｗの回転によるリンス水Ｒの基板Ｗ上の移動に伴う静電気の発生が異物を誘引し得るところ、リンス水Ｒの導電率を上昇させて帯電を抑制する観点からは炭酸ガス溶解水を用いるのがよい。処理される基板Ｗとしては直径が２００ｍｍ〜３００ｍｍ〜４５０ｍｍのものがあり、リンス水流Ｒｆを形成することとなるリンス水ノズル２０の内径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、あるいは３ｍｍ〜８ｍｍのうちの適切なものを用いるとよい。リンス水ノズル２０から吐出されて基板Ｗの表面ＷＡに衝突するリンス水流Ｒｆの直径（後述するリンス水衝突範囲Ｒｔの直径）は、リンス水ノズル２０の内径と略同じになる。
【００２５】
乾燥気体ノズル３０は、基板Ｗの表面ＷＡを覆うリンス水Ｒの膜に対してリンス水Ｒの表面張力を低下させる物質を供給すると共にリンス水Ｒの膜を押しのける乾燥気体Ｇを、基板Ｗに気体流（乾燥気体流Ｇｆ）の状態で供給するノズルである。本実施の形態では、リンス水Ｒの表面張力を低下させる物質として、ＩＰＡが用いられることとして説明するが、ＩＰＡ以外にリンス水Ｒの表面張力を低下させる効果が期待される、エチレングリコール系やプロピレングリコール系の物質、界面活性剤等が用いられることとしてもよい。乾燥気体Ｇは、典型的にはキャリアガスとして機能する窒素やアルゴン等の不活性ガスに対してＩＰＡの蒸気を混合させたものであるが、ＩＰＡ蒸気そのものであってもよい。処理される基板Ｗとしては直径が２００ｍｍ〜３００ｍｍ〜４５０ｍｍのものがあり、乾燥気体流Ｇｆを形成することとなる乾燥気体ノズル３０の内径は、３ｍｍ〜１０ｍｍ、あるいは４ｍｍ〜８ｍｍのうちの適切なものを用いるとよい。乾燥気体ノズル３０の径は、リンス水ノズル２０の径と同じであっても異なっていてもよい。乾燥気体ノズル３０から吐出されて基板Ｗの表面ＷＡに衝突する乾燥気体流Ｇｆの直径は、乾燥気体ノズル３０の内径と略同じになる。乾燥気体流Ｇｆは、枚葉ＩＰＡ乾燥を行うのに適した細さに設定される。
【００２６】
詳細には図１（ｂ）に示すように、本実施の形態では、リンス水ノズル２０は、表面ＷＡに対して垂直に延びており、リンス水流Ｒｆを表面ＷＡに対して垂直に供給するように構成されている。乾燥気体ノズル３０の吐出口における軸線３０ａは、乾燥気体流Ｇｆの衝突位置における表面ＷＡの垂線Ｗｐに対して傾いている。乾燥気体ノズル３０がこのように設けられていることにより、乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆは、その軸線である乾燥気体流軸線Ｇａ（乾燥気体流Ｇｆをチューブと仮定したときの軸線であり、軸線３０ａの延長線上にある）が表面ＷＡの垂線Ｗｐに対して傾いて表面ＷＡに衝突することとなる。乾燥気体ノズル３０は、乾燥気体流軸線Ｇａと垂線Ｗｐとのなす角である傾斜角αが表面ＷＡ上におけるリンス水Ｒの接触角θ（図２参照）の半分の角度である半分接触角θ／２以上かつ９０°マイナス半分接触角θ／２以下（θ／２≦α≦（９０°−θ／２））となるように、可動アーム４１に取り付けられている。乾燥気体流Ｇｆが垂線Ｗｐに対して傾いているため、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突した際の輪郭は、ノズル移動方向に長い楕円状となる。
【００２７】
移動機構４０は、可動アーム４１と、可動軸４２と、駆動源４３とを含んで構成されている。可動アーム４１は、基板Ｗの半径よりも大きな長さを有し、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０が取り付けられる部材である。可動軸４２は、駆動源４３の動力を可動アーム４１に伝達する棒状の部材であり、その長手方向が可動アーム４１の長手方向に対して直交するようにその一端が可動アーム４１の一端に接続されており、その他端は駆動源４３に接続されている。駆動源４３は、可動軸４２を軸線まわりに回動させる装置である。可動軸４２は、基板Ｗの外側で鉛直方向に延びるように設置されている。可動アーム４１は、可動軸４２との接続端の反対側に取り付けられた乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆが、基板Ｗの回転中心Ｗｃに衝突することができるように構成されている。移動機構４０は、駆動源４３を稼働させると可動軸４２を介して可動アーム４１が基板Ｗの半径方向に移動し、可動アーム４１の移動に従ってリンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０も基板Ｗの半径方向に移動するように構成されている。
【００２８】
図３（ａ）に示す移動機構４０まわりの平面図を参照して、リンス水ノズル２０（図１参照）及び乾燥気体ノズル３０（以下、本段落では単に「アーム先端４１ａ」という。）が移動する方向（これを「ノズル移動方向Ｄｎ」という。）について説明する。ノズル移動方向Ｄｎは、枚葉ＩＰＡ乾燥が行われる際に、すなわち基板Ｗの表面ＷＡにリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇが供給される際に、アーム先端４１ａが移動する方向であり、基板Ｗの回転中心Ｗｃから外周へ向かう方向である。可動アーム４１は、枚葉ＩＰＡ乾燥が行われた後、次に処理される基板Ｗの回転中心Ｗｃまでアーム先端４１ａが戻る揺動を行うが、アーム先端４１ａが基板Ｗの外周から回転中心Ｗｃへ戻る際は表面ＷＡにリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇが供給されないため、こちらはノズル移動方向Ｄｎではない。また、ノズル移動方向Ｄｎが、基板Ｗの回転中心Ｗｃから外周へ向かう方向といっても、厳密には、平面視（図３（ａ））において、可動軸４２の軸線を中心とし、可動軸４２の軸線とアーム先端４１ａとの距離を半径とする仮想円弧Ａｃ上をアーム先端４１ａが移動するため、基板Ｗに対しては不変の直線方向とはならない。そこで、仮想円弧Ａｃの接線における基板Ｗの回転中心Ｗｃから外周へ向かう方向をノズル移動方向Ｄｎということとする。つまり、基板Ｗに対するノズル移動方向Ｄｎは随時変化する。これに対し、移動する可動アーム４１に対するノズル移動方向Ｄｎは不変である。
【００２９】
図３（ｂ）に示す部分拡大平面図を参照して、基板Ｗの表面ＷＡへのリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇの供給位置について説明する。リンス水流Ｒｆが基板Ｗの表面ＷＡに衝突する範囲であるリンス水衝突範囲Ｒｔ（リンス液衝突範囲）に対して、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する位置は、ノズル移動方向Ｄｎの上流側になる。また、基板乾燥装置１（図１参照）の外側から見た場合の基板Ｗの回転に伴って表面ＷＡに供給されたリンス水Ｒが流れる方向である基板回転方向Ｄｒについて見れば、リンス水流Ｒｆが表面ＷＡに衝突する位置が、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する位置よりも上流側となる。このとき、リンス水衝突範囲Ｒｔ内に乾燥気体流Ｇｆが入らないようにしつつ、乾燥気体Ｇの作用を、少なくともリンス水衝突範囲Ｒｔにあるリンス水Ｒに実質的に及ぼすことができる範囲内で、リンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの表面ＷＡへの衝突位置を決定するとよい。ここで、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲とは、リンス水Ｒの表面張力を低下させるという乾燥気体Ｇの作用のうちの１つを、期待される程度（枚葉ＩＰＡ乾燥を適切に行うことができる程度）に発揮できる範囲である。リンス水Ｒの表面張力を低下させる作用は、基板Ｗの回転に伴う遠心力で広がったリンス水Ｒが飛散するのを防ぐ観点から、主に表面ＷＡに衝突後に拡散された乾燥気体Ｇにより及ぼされるものであることが好ましい。また、表面ＷＡに対してリンス水流Ｒｆあるいは乾燥気体流Ｇｆが衝突する「位置」とは、流体の流れが表面ＷＡに衝突する範囲の重心をいうこととする。基板Ｗに対して上述の位置にリンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆを供給することができるように、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０が可動アーム４１に取り付けられている。
【００３０】
図４を参照しながら乾燥気体流Ｇｆについて補足する。図４は、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０まわりを説明する図であり、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は基板上に供給されたリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇの様子を示す平面図である。図４（ｂ）は、乾燥気体流Ｇｆを鉛直上方から表面ＷＡに投影したとき、つまり表面ＷＡを投影面としたときの様子をも表している。図４（ａ）に示すように、三次元空間においては、乾燥気体流Ｇｆは、乾燥気体流軸線Ｇａと基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角が傾斜角αの状態で表面ＷＡに供給されている。また、図４（ｂ）に示すように、投影面上においては、乾燥気体流Ｇｆは、乾燥気体ノズル３０から吐出された位置Ｇｆｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗの方がノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置している。なお、位置Ｇｆｖ’は、三次元空間における乾燥気体流Ｇｆが乾燥気体ノズル３０から吐出された位置Ｇｆｖを表面ＷＡ上に投影した位置である。また、投影面上において、乾燥気体流軸線Ｇａがノズル移動方向Ｄｎと平行になっている。このような状況で乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに供給されることにより、表面ＷＡに衝突した乾燥気体Ｇが衝突した位置Ｇｆｗを中心としてノズル移動方向Ｄｎに扇状に拡散するように構成されている。本実施の形態では、衝突した位置Ｇｆｗを通ってノズル移動方向Ｄｎに延びる仮想線から見て、基板回転方向Ｄｒの上流側に拡散する乾燥気体Ｇと下流側に拡散する乾燥気体Ｇとが略同量となっている。図４（ｂ）において、範囲Ｇｆｔが、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲となる。
【００３１】
引き続き図１を主に参照し、図２〜図４を適宜参照して、基板乾燥装置１の作用を説明する。前工程において、ＣＭＰが行われ、薬液等で湿式洗浄が行われた基板Ｗが、回転機構１０のチャック爪１１に把持されている。乾燥工程前の湿式洗浄処理は、これから乾燥処理が行われる際に用いられるのと同じ回転機構１０上で行われてもよい。乾燥処理が行われる基板Ｗが回転機構１０に保持されると、リンス水ノズル２０の吐出口が基板Ｗの表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりやや外れた部分に対向する位置に至るまで可動アーム４１を移動させる。このとき、乾燥気体ノズル３０は、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する位置Ｇｆｗが、表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりもノズル移動方向Ｄｎの上流側となる場所に位置することとなる。
【００３２】
可動アーム４１が上述の位置まで移動したら、回転駆動軸１２を基板回転方向Ｄｒに回転させ、これにより基板Ｗが水平面内で基板回転方向Ｄｒに回転する。基板Ｗが回転したら、リンス水Ｒが基板Ｗの表面ＷＡに供給されるように、リンス水流Ｒｆをリンス水ノズル２０から吐出させる。このときの基板Ｗの回転速度は、表面ＷＡ上に供給されたリンス水Ｒで表面ＷＡ全体が覆われる程度の遠心力をリンス水Ｒに与える観点から、概ね２００〜６００ｒｐｍ、好ましくは３００〜５００ｒｐｍ程度とするとよい。
【００３３】
表面ＷＡがリンス水Ｒで覆われたら、乾燥気体ノズル３０から表面ＷＡへ乾燥気体流Ｇｆが供給される。表面ＷＡへの乾燥気体流Ｇｆの供給が開始されても、表面ＷＡへのリンス水流Ｒｆの供給は継続している。表面ＷＡへ乾燥気体流Ｇｆが供給されることにより、表面ＷＡ上のリンス水Ｒに働く遠心力が小さい回転中心Ｗｃ付近についても、乾燥気体Ｇが供給された部分のリンス水Ｒが除去されて、表面ＷＡに乾燥した領域が現れる。表面ＷＡへの乾燥気体流Ｇｆの供給が開始されたら、可動アーム４１をノズル移動方向Ｄｎに移動させ、これに伴い表面ＷＡに対してリンス水流Ｒｆが衝突する位置及び乾燥気体流Ｇｆが衝突する位置がノズル移動方向Ｄｎに移動する。可動アーム４１が稼働を始める前の乾燥気体ノズル３０は、乾燥気体流Ｇｆの表面ＷＡに衝突する位置Ｇｆｗが、表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりもノズル移動方向Ｄｎの上流側となる場所に位置していたため、可動アーム４１の移動によって表面ＷＡに衝突する乾燥気体流Ｇｆは回転中心Ｗｃを通り過ぎることとなる。可動アーム４１の動き始めから、衝突する位置Ｇｆｗが回転中心Ｗｃに至るまでは、表面ＷＡに供給されたリンス水Ｒが基板Ｗの回転によって広がるために一度乾燥した部分も再び濡れてしまうが、衝突する位置Ｇｆｗが回転中心Ｗｃを通過した後は一度乾燥した部分が再び濡れることがなくなる。可動アーム４１は、乾燥気体流Ｇｆの表面ＷＡに衝突する位置Ｇｆｗが基板Ｗの外周端に至るまで、一定の速度（角速度）又は速度（角速度）を変えながら移動する。
【００３４】
リンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに供給されながら可動アーム４１が回転中心Ｗｃから基板Ｗの外周まで移動することにより、平面視においてリング状に形成されたリンス水Ｒと乾燥気体Ｇとの境界（以下「リング状気液境界」という）が同心円状に徐々に広がり、表面ＷＡ上の乾燥した領域が徐々に拡大してゆく。リング状気液境界は、表面ＷＡに供給されるリンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの流量や、乾燥気体流Ｇｆの傾斜角α等の諸条件により、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する範囲の最外部と、リンス水衝突範囲Ｒｔの最内部との間のバランスした位置で形成される。このとき、リング状気液境界では、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇが吹き付けられることによって乾燥気体Ｇ中のＩＰＡがリンス水Ｒに溶解し、リンス水Ｒの表面張力の低下が生じている。リンス水Ｒ中に溶解したＩＰＡの濃度は、乾燥気体流Ｇｆの接触位置から離れるほど低くなるため、リンス水Ｒの表面張力に、ノズル移動方向Ｄｎの上流側ほど低く下流側ほど高い勾配が生じる。この表面張力の勾配により、リンス水Ｒが表面張力の小さな方から大きな方へ引き寄せられるマランゴニ力が作用する。これに加えて、基板Ｗの回転により、リンス水Ｒが回転中心Ｗｃ側から基板Ｗの外周側に引き寄せられる遠心力が加わる。さらに、乾燥気体Ｇがリンス水Ｒを引き延ばそう（表面ＷＡを覆うリンス水Ｒの膜を薄くしよう）とする。これらのマランゴニ力と、遠心力と、乾燥気体Ｇがリンス水Ｒを引き延ばそうとすることとの有機的な結合により、リンス水Ｒが表面ＷＡ上から効率よく除去される。上述した枚葉ＩＰＡ乾燥によれば、疎水性の表面ＷＡに対しても効果的に乾燥処理を行うことができる。なお、上述した枚葉ＩＰＡ乾燥は、親水性の面に対しても適用することができることはいうまでもない。
【００３５】
一般に、基板の表面が疎水性であると、基板表面上の液は表面張力により接触角が大きいため、親水性の場合に比べて基板表面を覆う液膜が厚くなる。他方、基板の回転中心からの距離に応じて、液膜に作用する遠心力が異なるため、液膜の厚さも異なることとなる。従来は、液膜の厚さに応じてＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度を調節することで、枚葉ＩＰＡ乾燥をより効率よくする試みを行っていた。ところが、ＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度を調節しようとすると、いきおい装置構成や制御が複雑になる。
【００３６】
本発明に係る基板乾燥装置１は、乾燥負担の軽減及び乾燥性の向上に結びつくこととなる、枚葉ＩＰＡ乾燥における表面ＷＡを覆うリンス水Ｒの膜をより薄くすることをより簡便にすべく試行錯誤し、表面ＷＡに供給する乾燥気体流Ｇｆを「適切に」傾斜させるという技術思想を適用することにより、マランゴニ力と遠心力とリンス水Ｒの薄膜化とを有機的に作用させることを可能にし、より簡便に枚葉ＩＰＡ乾燥の効率を向上させることとしたものである。従来の基板の表面に対して垂直に乾燥気体流を供給するものでは、乾燥気体流が基板に衝突後に放射状に等しく拡散し、半分以上の乾燥気体が既に乾燥されている方に流れ、液膜の表面張力を低下させる効果がその分低下することとなってしまう。この点、基板乾燥装置１では、表面ＷＡに供給される乾燥気体流Ｇｆの軸線Ｇａが、垂線Ｗｐに対して傾斜角αで傾斜しているので、乾燥気体Ｇが乾燥領域に流れることを抑制することができ、リンス水Ｒに効率よくＩＰＡを供給することができて、リンス水Ｒの薄膜化を促進することができる。また、傾斜角αが、表面ＷＡ上のリンス水Ｒの液滴の接触角θの１／２（半分接触角θ／２）以上であるため、乾燥気体Ｇがリンス水Ｒを基板Ｗの外周側へ引き延ばす効果を効果的に享受することができる（傾斜角αが小さすぎると乾燥気体が液を外周側に押す力が小さくなる）。さらに、傾斜角αは９０°から半分接触角θ／２を差し引いた角度（９０°−θ／２）以下であるため、リンス水Ｒ（特にリンス水Ｒの膜の表面）が飛散して表面ＷＡの既に乾燥した部分に付着することを防ぐことができる。つまり、傾斜角αが大きいほど乾燥気体が液を外周に押す力が大きくなると思われる中で傾斜角αの最大値を定めるのは、接触角θが大きい場合に傾斜角αが大きすぎると、乾燥気体流Ｇｆがリンス水Ｒの膜を乱してリンス水Ｒの膜の上部を吹き飛ばしてしまい、これが滴となって乾燥した表面ＷＡに付着すると欠陥（ウォーターマーク等）が生成されるおそれがあるからである。この点につき、表面ＷＡ上のリンス水Ｒの膜が厚いほど飛散しやすいところ、リンス水Ｒの膜厚に関連する接触角θに基づいて傾斜角αを決定することにより、適切な傾斜角αを設定することが可能になる。これは、接触角θが小さいほど傾斜角αの許容範囲が広がることを示唆している。
【００３７】
可動アーム４１が基板Ｗの外周に到達したら、表面ＷＡへのリンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの供給を停止する。このとき、表面ＷＡに対するリンス水流Ｒｆの供給の停止が先に行われ、次いで乾燥気体流Ｇｆの供給の停止が行われることとしてもよい。その後、基板Ｗの回転速度を上昇させ（本実施の形態では約８００〜２０００ｒｐｍに上昇させる）、基板Ｗの外周端部（エッジ部分）及び裏面に残存している液滴を遠心力により除去する。以上で乾燥工程が終了し、基板Ｗの回転が停止された後、基板Ｗが回転機構１０から搬出される。
【００３８】
次に図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る基板乾燥装置２を説明する。図５は、基板乾燥装置２のリンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０２まわりを説明する図であり、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）基板上に供給されたリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇの様子を示す平面図である。図５（ｂ）は、表面ＷＡを投影面としたときの様子をも表している。基板乾燥装置２の、基板乾燥装置１（図１参照）と異なる点は、以下の通りである。すなわち、基板乾燥装置２は、乾燥気体ノズル３０２が、基板乾燥装置１における乾燥気体ノズル３０（図１参照）と比較して乾燥気体流Ｇｆの吐出方向の点で異なっている。詳細には、投影面上において（図５（ｂ）上において）、乾燥気体流Ｇｆが、乾燥気体ノズル３０２から吐出された位置Ｇｆｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｆｗの方が、ノズル移動方向成分はノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しており、基板回転方向成分は基板回転方向Ｄｒの下流側に位置している。加えて、投影面上において、乾燥気体流軸線Ｇａとノズル移動方向Ｄｎとのなす角が旋回角βとなっている。旋回角β（旋回の程度）は、リンス水衝突範囲Ｒｔにあるリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲内で、できるだけ大きいことが好ましい。図５（ｂ）では、範囲Ｇｆｔが、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲となる。旋回角βは０°を超えて６０°以下とするとよく、投影面上において、位置Ｇｆｖ’と位置Ｇｆｗとを通る仮想線と、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する範囲のリング状気液境界の接線とのなす角のうち、基板Ｗ内側かつ基板回転方向Ｄｒ下流側のなす角が、９０°を超えて１５０°以下の範囲となることが望ましい。なお、旋回角βが０°の場合は上述した基板乾燥装置１（図１及び図４参照）における乾燥気体流軸線Ｇａの向きと同じになる。基板乾燥装置２の、上述した以外の構成は、三次元空間において乾燥気体流軸線Ｇａと基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角が傾斜角αの状態で乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに供給されている点を含めて、基板乾燥装置１（図１参照）と同じである。
【００３９】
上述のように構成された基板乾燥装置２では、枚葉ＩＰＡ乾燥を行う際、表面ＷＡに供給されて基板Ｗの回転に伴って基板回転方向Ｄｒに延びたリンス水Ｒｓに対して、基板乾燥装置１（図１参照）の場合よりも広範囲に乾燥気体Ｇの作用（ＩＰＡによるリンス水Ｒの表面張力の低下等）を及ぼすことができる。すなわち、表面ＷＡに供給されたリンス水流Ｒｆは、最初はリンス水衝突範囲Ｒｔで表面ＷＡに接し、基板Ｗの回転に伴ってリンス水Ｒｓのように広がる。図５（ｂ）では、基板Ｗが９０°程度回転した状況を示しているが、基板Ｗが３６０°回転すると、最初に表面ＷＡに衝突したリンス水Ｒが、広がった状態でリンス水衝突範囲Ｒｔ付近に戻ってくる。このとき、戻ってきたリンス水Ｒは、遠心力やマランゴニ力により当初よりも基板Ｗの外周側に寄っている。リンス水ＲにＩＰＡを溶解させるに際し、乾燥気体Ｇを、戻ってきたリンス水Ｒに供給するよりも、供給された直後のリンス水Ｒに供給する方が、よりリンス水Ｒの薄膜化に寄与することとなる。それゆえ、基板乾燥装置２によれば、基板乾燥装置１（図１参照）の場合よりも、リンス水Ｒの薄膜化を図ることができる。
【００４０】
図６に、枚葉ＩＰＡ乾燥を行った際のリンス水Ｒの膜厚の状況を、装置ごとに示す。図６（ａ）は基板乾燥装置２（図５参照）による状況、図６（ｂ）は基板乾燥装置１（図１参照）による状況、図６（ｃ）は比較例として乾燥気体流が基板Ｗの表面ＷＡに垂直に供給された場合の状況を示している。図６（ａ）に示すように、基板乾燥装置２（図５参照）によれば、リンス水Ｒを好適に薄膜化することができる。これは、表面ＷＡに供給されたリンス水Ｒが遠心力で薄くなったところに乾燥気体Ｇが作用してさらに薄膜化を促進させるためであると考えられる。図６（ｂ）に示す基板乾燥装置１（図１参照）によるものは、リンス水衝突範囲Ｒｔから基板回転方向Ｄｒ下流側に作用する乾燥気体Ｇが基板乾燥装置２（図５参照）よりも少ない分、基板乾燥装置２（図５参照）によるものよりもリンス水Ｒの膜が厚いが、垂直な乾燥気体流によるもの（図６（ｃ）参照）よりは薄い。図６（ｃ）に示す比較例は、供給された乾燥気体Ｇの約半分程度しかリンス水Ｒに作用しないため、基板乾燥装置１（図１参照）あるいは基板乾燥装置２（図５参照）によるものよりもリンス水Ｒの膜は厚い。なお、基板乾燥装置２（図５参照）においては、傾斜角αがθ／２≦α≦９０°−θ／２の範囲をある程度（典型的にはθ／４程度）外れても、乾燥気体流が基板Ｗの表面ＷＡに垂直に供給される場合よりも簡便に枚葉ＩＰＡ乾燥の効率を向上させることができるが、この場合は枚葉ＩＰＡ乾燥を行った際のリンス水Ｒの膜厚が図６（ｂ）に示す基板乾燥装置１（図１参照）による状況と同程度となる。
【００４１】
次に図７を参照して、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る基板乾燥装置２Ａを説明する。図７は、基板乾燥装置２Ａの各ノズルまわりを説明する図であり、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）基板上に供給されたリンス水Ｒ及び乾燥気体Ｇの様子を示す平面図である。図７（ｂ）は、表面ＷＡを投影面としたときの様子をも表している。基板乾燥装置２Ａは、基板乾燥装置１（図１参照）に対して、乾燥気体ノズル３０とは別に追加乾燥気体ノズル３６が設けられている。追加乾燥気体ノズル３６は、可動アーム４１（図１参照）に取り付けられている。追加乾燥気体ノズル３６は、乾燥させた基板Ｗの領域がリンス水Ｒで濡れてしまうことを回避する観点から、投影面上においてリンス水衝突範囲Ｒｔよりも基板回転方向Ｄｒの下流側に設けられている。追加乾燥気体ノズル３６から基板Ｗに供給される流体は、典型的には乾燥気体ノズル３０から吐出される乾燥気体流Ｇｆと同じであるが、説明の便宜上区別するため、追加乾燥気体ノズル３６から吐出される乾燥気体流を符号「Ｇｓ」で表すこととする。
【００４２】
追加乾燥気体ノズル３６から吐出された乾燥気体流Ｇｓは、投影面上において（図７（ｂ）上において）、追加乾燥気体ノズル３６から吐出された位置Ｇｓｖ’よりも基板Ｗに衝突した位置Ｇｓｗの方が、ノズル移動方向成分はノズル移動方向Ｄｎの下流側に位置しており、基板回転方向成分は基板回転方向Ｄｒの下流側に位置している。なお、位置Ｇｓｖ’は、三次元空間における乾燥気体流Ｇｓが追加乾燥気体ノズル３６から吐出された位置Ｇｓｖを表面ＷＡ上に投影した位置である。加えて、投影面上において、乾燥気体流Ｇｓの軸線とノズル移動方向Ｄｎとのなす角が旋回角βＡとなっている。旋回角βＡ（旋回の程度）は、乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突後に拡散した乾燥気体Ｇのうちリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲Ｇｆｔと、追加乾燥気体ノズル３６から吐出された乾燥気体流Ｇｓが表面ＷＡに衝突後に拡散した乾燥気体Ｇのうちリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲Ｇｓｔとに重複部分が生じる範囲内で決定するのがよい。範囲Ｇｆｔと範囲Ｇｓｔとの重複部分は、できるだけ広範囲のリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができるようにする観点から、極力小さくすることが好ましい。また、範囲Ｇｓｔは範囲Ｇｆｔよりも基板回転方向Ｄｒの下流側に広がり、かつ、乾燥気体流Ｇｓが、投影面上において、位置Ｇｓｖ’と位置Ｇｓｗとを通る仮想線と、乾燥気体流Ｇｓが表面ＷＡに衝突する範囲のリング状気液境界の接線とのなす角のうち、基板Ｗ内側かつ基板回転方向Ｄｒ下流側のなす角が、９０°を超えていることが望ましい。さらに、三次元空間において、乾燥気体流Ｇｓの軸線は、基板Ｗの垂線Ｗｐに対して傾斜している。乾燥気体流Ｇｓの軸線と基板Ｗの垂線Ｗｐとのなす角は、乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆに関する傾斜角αと同じでもよく、異なっていてもよい。
【００４３】
上述のように構成された基板乾燥装置２Ａでは、枚葉ＩＰＡ乾燥を行う際、表面ＷＡに供給されて基板Ｗの回転に伴って基板回転方向Ｄｒに延びたリンス水Ｒｓに対して、範囲Ｇｆｔと範囲Ｇｓｔと足し合わせた範囲で乾燥気体Ｇの作用（ＩＰＡによるリンス水Ｒの表面張力の低下等）を及ぼすことができるため、基板乾燥装置１（図１参照）の場合よりも広範囲に乾燥気体Ｇの作用を及ぼすことができる。それゆえ、基板乾燥装置２Ａによれば、基板乾燥装置１（図１参照）の場合よりも、リンス水Ｒの薄膜化を図ることができる。
【００４４】
なお、図７（ｂ）において符号「Ｇｓ２」で示すような方向で、乾燥気体流Ｇｓに代えて乾燥気体流Ｇｓ２を供給するように構成してもよい。つまり、乾燥気体流Ｇｓを、追加乾燥気体ノズル３６から吐出された位置Ｇｓｖを中心にして基板Ｗに衝突した位置を基板回転方向Ｄｒ下流側にさらに移動させて（旋回角βＡ２だけさらに回転させて）位置Ｇｓｗ２とした、乾燥気体流Ｇｓ２として基板Ｗに供給してもよい。旋回角βＡ２は、乾燥気体流Ｇｓ２が表面ＷＡに衝突後に拡散した乾燥気体Ｇのうちリンス水Ｒに乾燥気体Ｇの作用を実質的に及ぼすことができる範囲（不図示）と、乾燥気体流Ｇｆに係る範囲Ｇｆｔとに重複部分が生じる範囲内で決定するのがよい。具体的には、投影面上において、位置Ｇｓｖ’と位置Ｇｓｗ２とを通る仮想線と、乾燥気体流Ｇｓ２が表面ＷＡに衝突する範囲のリング状気液境界の接線とのなす角のうち、基板Ｗ内側かつ基板回転方向Ｄｒ下流側のなす角が、９０°を超えて１５０°以下の範囲となることが望ましい。このようにすると、乾燥気体流Ｇｓ２とリンス水Ｒの膜の界面とにおける衝突エネルギーの増大を抑制することができ、その領域の液膜状態を過度に乱してしまうことを抑制することができる。これまで説明した追加乾燥気体ノズル３６は、基板乾燥装置２（図５参照）に適用することもできる。
【００４５】
以上では、基板乾燥装置１、２、２Ａによれば、ＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度を調節しなくとも、簡便にリンス水Ｒに溶解するＩＰＡを増加させることができることを説明した。しかしながら、このことは、ＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度の調整を、基板乾燥装置１、２、２Ａに対して重畳的に適用することを妨げるものではない。基板乾燥装置１、２、２Ａに対してＩＰＡの濃度や乾燥気体の温度の調整を重畳的に適用することで、より効率的に枚葉ＩＰＡ乾燥を行うことができることとなる。
【００４６】
以上の説明では、移動機構４０がリンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とを兼ねているとしたが、リンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とが別体として構成されていてもよい。
【００４７】
以上の説明では、回転機構１０がチャック爪１１で基板Ｗを保持することしたが、ローラーチャックで基板Ｗを保持することとしてもよい。
【００４８】
以上の説明では、リンス水流Ｒｆが基板Ｗの表面ＷＡに対して垂直に供給されることとしたが、リンス水流Ｒｆが表面ＷＡの垂線に対して傾斜していてもよい。この場合でも、リンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する位置関係は上述の通りである。
【符号の説明】
【００４９】
１、２、２Ａ 基板乾燥装置
１０ 回転機構
２０ リンス水ノズル（リンス液ノズル）
３０ 乾燥気体ノズル
３６ 追加乾燥気体ノズル
４０ 移動機構
Ｄｎ ノズル移動方向
Ｄｒ 基板回転方向
Ｇｆ 乾燥気体流
Ｇｆｔ、Ｇｓｔ リンス水に乾燥気体の作用を実質的に及ぼすことができる範囲
Ｇｆｖ、Ｇｓｖ 乾燥気体流が乾燥気体ノズルから吐出された位置
Ｇｆｗ、Ｇｓｗ 乾燥気体流が基板に衝突した位置
Ｒ リンス水（リンス液）
Ｒｆ リンス水流（リンス液流）
Ｒｔ リンス水衝突範囲（リンス液衝突範囲）
Ｗ 基板
ＷＡ 表面
Ｗｃ 回転中心
Ｗｐ 垂線
α 傾斜角
β 旋回角
θ 接触角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンス液に対する接触角が９０°以下の表面を持つ基板を水平面内で回転させる回転機構と；
回転している前記基板の表面に前記リンス液の流れであるリンス液流を供給するリンス液ノズルと；
前記リンス液ノズルを、回転している前記基板の回転中心側から外周側へ向かうノズル移動方向に移動させるリンス液ノズル移動機構と；
回転している前記基板の前記リンス液流が供給される位置よりも、前記基板の回転に伴って前記リンス液が流れる方向である基板回転方向の下流側かつ前記基板の回転中心側に、前記リンス液の表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流を供給する乾燥気体ノズルと；
前記乾燥気体ノズルを前記ノズル移動方向に移動させる乾燥気体ノズル移動機構とを備え；
前記乾燥気体流が、前記基板の表面を投影面としたときに前記投影面上において前記ノズル移動方向成分が前記乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも前記基板に衝突した位置の方が前記ノズル移動方向の下流側に位置しつつ、三次元空間において前記乾燥気体流の軸線と前記基板の垂線とのなす角が前記接触角の半分の角度である半分接触角以上かつ９０°から前記半分接触角を差し引いた角度以下の範囲で傾斜するように、前記乾燥気体ノズルが設けられている；
基板乾燥装置。
【請求項２】
前記リンス液流が前記基板に衝突する範囲であるリンス液衝突範囲に前記乾燥気体ノズルから供給された乾燥気体が実質的に作用する範囲内において、前記ノズル移動方向に延びる仮想線を境界として前記基板回転方向の上流側よりも下流側の方が前記乾燥気体が多く供給されるように構成された；
請求項１に記載の基板乾燥装置。
【請求項３】
前記基板の表面を投影面としたときの前記投影面上における前記乾燥気体流が、前記乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも前記基板に衝突した位置の方が前記基板回転方向の下流側に位置するように、前記乾燥気体ノズルが設けられている；
請求項２に記載の基板乾燥装置。
【請求項４】
回転している前記基板に前記乾燥気体流を供給する、前記乾燥気体ノズルとは異なる追加乾燥気体ノズルであって、前記基板の表面を投影面としたときの前記投影面上における前記乾燥気体流の前記基板回転方向成分が、前記追加乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも前記基板に衝突した位置の方が前記基板回転方向の下流側に位置するように設けられた追加乾燥気体ノズルを備える；
請求項２に記載の基板乾燥装置。
【請求項５】
基板を水平面内で回転させる回転機構と；
回転している前記基板にリンス液流を供給するリンス液ノズルと；
前記リンス液ノズルを、回転している前記基板の回転中心側から外周側へ向かうノズル移動方向に移動させるリンス液ノズル移動機構と；
回転している前記基板の前記リンス液流が供給される位置よりも、前記基板の回転に伴って前記リンス液が流れる方向である基板回転方向の下流側かつ前記基板の回転中心側に、前記リンス液の表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流を供給する乾燥気体ノズルと；
前記乾燥気体ノズルをノズル移動方向に移動させる乾燥気体ノズル移動機構とを備え；
前記乾燥気体流が、前記基板の面を投影面としたときに前記投影面上において前記乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも前記基板に衝突した位置の方が前記ノズル移動方向成分は前記ノズル移動方向の下流側に位置しつつ前記基板回転方向成分は前記基板回転方向の下流側に位置した状態で前記乾燥気体流の軸線と前記ノズル移動方向とのなす角が所定の旋回角に構成され、三次元空間において前記乾燥気体流の軸線と前記基板の垂線とのなす角が所定の傾斜角で傾斜するように、前記乾燥気体ノズルが設けられている；
基板乾燥装置。
【請求項１】
リンス液に対する接触角が９０°以下の表面を持つ基板を水平面内で回転させる回転機構と；
回転している前記基板の表面に前記リンス液の流れであるリンス液流を供給するリンス液ノズルと；
前記リンス液ノズルを、回転している前記基板の回転中心側から外周側へ向かうノズル移動方向に移動させるリンス液ノズル移動機構と；
回転している前記基板の前記リンス液流が供給される位置よりも、前記基板の回転に伴って前記リンス液が流れる方向である基板回転方向の下流側かつ前記基板の回転中心側に、前記リンス液の表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流を供給する乾燥気体ノズルと；
前記乾燥気体ノズルを前記ノズル移動方向に移動させる乾燥気体ノズル移動機構とを備え；
前記乾燥気体流が、前記基板の表面を投影面としたときに前記投影面上において前記ノズル移動方向成分が前記乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも前記基板に衝突した位置の方が前記ノズル移動方向の下流側に位置しつつ、三次元空間において前記乾燥気体流の軸線と前記基板の垂線とのなす角が前記接触角の半分の角度である半分接触角以上かつ９０°から前記半分接触角を差し引いた角度以下の範囲で傾斜するように、前記乾燥気体ノズルが設けられている；
基板乾燥装置。
【請求項２】
前記リンス液流が前記基板に衝突する範囲であるリンス液衝突範囲に前記乾燥気体ノズルから供給された乾燥気体が実質的に作用する範囲内において、前記ノズル移動方向に延びる仮想線を境界として前記基板回転方向の上流側よりも下流側の方が前記乾燥気体が多く供給されるように構成された；
請求項１に記載の基板乾燥装置。
【請求項３】
前記基板の表面を投影面としたときの前記投影面上における前記乾燥気体流が、前記乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも前記基板に衝突した位置の方が前記基板回転方向の下流側に位置するように、前記乾燥気体ノズルが設けられている；
請求項２に記載の基板乾燥装置。
【請求項４】
回転している前記基板に前記乾燥気体流を供給する、前記乾燥気体ノズルとは異なる追加乾燥気体ノズルであって、前記基板の表面を投影面としたときの前記投影面上における前記乾燥気体流の前記基板回転方向成分が、前記追加乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも前記基板に衝突した位置の方が前記基板回転方向の下流側に位置するように設けられた追加乾燥気体ノズルを備える；
請求項２に記載の基板乾燥装置。
【請求項５】
基板を水平面内で回転させる回転機構と；
回転している前記基板にリンス液流を供給するリンス液ノズルと；
前記リンス液ノズルを、回転している前記基板の回転中心側から外周側へ向かうノズル移動方向に移動させるリンス液ノズル移動機構と；
回転している前記基板の前記リンス液流が供給される位置よりも、前記基板の回転に伴って前記リンス液が流れる方向である基板回転方向の下流側かつ前記基板の回転中心側に、前記リンス液の表面張力を低下させる物質を含有する乾燥気体流を供給する乾燥気体ノズルと；
前記乾燥気体ノズルをノズル移動方向に移動させる乾燥気体ノズル移動機構とを備え；
前記乾燥気体流が、前記基板の面を投影面としたときに前記投影面上において前記乾燥気体ノズルから吐出された位置よりも前記基板に衝突した位置の方が前記ノズル移動方向成分は前記ノズル移動方向の下流側に位置しつつ前記基板回転方向成分は前記基板回転方向の下流側に位置した状態で前記乾燥気体流の軸線と前記ノズル移動方向とのなす角が所定の旋回角に構成され、三次元空間において前記乾燥気体流の軸線と前記基板の垂線とのなす角が所定の傾斜角で傾斜するように、前記乾燥気体ノズルが設けられている；
基板乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１７１３９６（Ｐ２０１１−１７１３９６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１８３１（Ｐ２０１０−３１８３１）
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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