基板処理方法および基板処理装置
【課題】ウォーターマークを発生させることなく、基板の上面を良好に乾燥させる。
【解決手段】洗浄処理が終了すると、遮断板２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接した位置に配置される。そして、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に純水が供給される。ウエハＷの上面に供給された純水は、ウエハＷの上面に拡がり、その表面張力でウエハＷ上に液膜となって溜められる。この液膜形成のための液盛りが行われている間に、第１乾燥ガス供給口２５１ａおよび第２乾燥ガス供給口２６ａから窒素ガスが供給されて、ウエハＷ上の純水の液膜と遮断板２との間の空間の雰囲気が窒素ガスに置換される。その後、ＩＰＡベーパ供給工程が行われる。ＩＰＡベーパ供給工程では、第１乾燥ガス供給口２５１ａからウエハＷの上面の中央部に向けて、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスが供給される。
【解決手段】洗浄処理が終了すると、遮断板２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接した位置に配置される。そして、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に純水が供給される。ウエハＷの上面に供給された純水は、ウエハＷの上面に拡がり、その表面張力でウエハＷ上に液膜となって溜められる。この液膜形成のための液盛りが行われている間に、第１乾燥ガス供給口２５１ａおよび第２乾燥ガス供給口２６ａから窒素ガスが供給されて、ウエハＷ上の純水の液膜と遮断板２との間の空間の雰囲気が窒素ガスに置換される。その後、ＩＰＡベーパ供給工程が行われる。ＩＰＡベーパ供給工程では、第１乾燥ガス供給口２５１ａからウエハＷの上面の中央部に向けて、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスが供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板等に代表される各種基板を乾燥させるために適用される基板処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、半導体装置の製造工程の中で、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に洗浄処理を施す工程は重要な工程の１つである。
【０００３】
洗浄処理工程を実施する装置の中には、ウエハを水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持されたウエハの上面に近接した位置に対向配置される遮断板とを備えていて、純水を用いてウエハの上面を洗浄した後、その洗浄後のウエハの上面に遮断板を近接させ、ウエハと遮断板との間の空間に窒素ガスを供給して窒素ガスを充満させた状態で、スピンチャックによってウエハを高速回転させることにより、ウエハに付着している純水を振り切って乾燥させるものがある（たとえば、特許文献１参照）。ウエハと遮断板との間の空間に窒素ガスを充満させるのは、その空間への純水や酸素を含む雰囲気の進入を防止して、純水、酸素およびシリコンの反応によるウォーターマークの発生を抑制するためである。
【０００４】
ところが、このような構成の装置では、ウエハに形成されている微細なパターン間に入り込んだ純水の液滴が振り切られずに残り、乾燥不良によるウォーターマークが発生するという問題があった。
【０００５】
そこで、窒素ガスに代えて、ウエハと遮断板との間の空間にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパを供給することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。ウエハと遮断板との間の空間にＩＰＡベーパを供給して、ウエハと遮断板との間の空間にＩＰＡベーパを充満させることにより、その空間への純水や酸素を含む雰囲気の進入を防止できるとともに、ウエハ上面に振り切られずに残っている純水の液滴をＩＰＡベーパの揮発力によって除去することができる。
【０００６】
また、回転中のウエハの上面に純水およびＩＰＡベーパを同時に供給し、また、この純水およびＩＰＡベーパの供給位置をウエハの中心付近から周縁に向けて徐々に移動させることにより、ウエハの上面を純水で洗浄しつつ、その洗浄に用いた純水をＩＰＡベーパの揮発性で速やかに除去する方法も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−４１２６１号公報
【特許文献２】特開平１１−２３３４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ウエハと遮断板との間の空間にＩＰＡベーパを供給する手法では、ＩＰＡベーパの供給前には、ウエハと遮断板との間の空間に洗浄液や酸素を含む雰囲気が存在しているので、この雰囲気がＩＰＡベーパ雰囲気に置換されるまでの間に、純水、酸素およびシリコンの反応によるウォーターマークがウエハの上面に発生するおそれがある。
【０００８】
一方、ウエハの上面に純水およびＩＰＡベーパを同時に供給する手法では、純水およびＩＰＡベーパの供給位置を移動させなければならず、遮断板を用いることができないため、ウエハ上面の純水が除去された部分に、純水のミストが付着し、ウエハ表面が再汚染されたり、ウォーターマークが発生したりするおそれがある。とくに、スピンチャックが複数本のチャックピンでウエハＷを挟持して回転可能な構成である場合には、ウエハの周縁部に供給される純水がチャックピンに当たって跳ね返り、純水の飛沫がウエハの中央部の乾燥している部分に付着してしまう。
そこで、この発明の目的は、ウォーターマークを発生させることなく、基板の上面を良好に乾燥させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板保持手段（１）によって基板（Ｗ）をほぼ水平に保持する基板保持工程と、この基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板の上面に所定の液体を液盛りして液膜を形成する液膜形成工程と、上記基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板の上面に基板対向部材（２）を近接させて、その基板対向部材で基板の上面の少なくとも中央部を覆う被覆工程と、上記液膜形成工程に引き続いて、上記被覆工程が行われている期間中に行われ、上記基板保持手段に保持された基板が停止または液膜を保持可能な回転速度で回転している状態で、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給開始する乾燥ガス供給工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００１０】
上記所定の液体は、純水であってもよいし、炭酸水、イオン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水であってもよい。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
上記の方法によれば、液膜が形成されている基板の上面の少なくとも中央部が基板対向部材によって覆われている状態で、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスが供給される。
【００１１】
基板の上面に乾燥ガスが供給されると、基板の上面の液膜を形成している液体は、その乾燥ガスによって基板の中央部から基板の周縁部へと順に追いやられていき、基板の周縁から流下して排除される。これにより、基板の上面は、その中央部（乾燥ガスの供給位置）から周縁に向かって乾燥していく。言い換えれば、液体が排除された部分（基板中央部）と排除されていない部分（基板周縁部）との間のほぼ環状の境界線（以下、乾燥境界という）が、処理の進行に伴って、基板の中央部から基板の周縁部へと順に広がるように移動していくことになる。
【００１２】
この過程において、液膜が排除された部分には、乾燥ガスが供給されているので、ウォーターマークの発生の原因となる酸素などを含む雰囲気が触れるおそれがない。一方、液膜がまだ排除されていない部分についても、液膜で保護されているので、酸素などを含む雰囲気が触れるおそれはない。また、基板の上面の中央部は基板対向部材で覆われているから、基板の周縁から流下する液体の飛沫などが、基板の上面の中央部の液膜が排除された部分に付着するおそれもない。ゆえに、ウォーターマークを発生させることなく、基板の上面を良好に乾燥させることができる。
【００１３】
なお、請求項２記載のように、上記液膜形成工程の前に、上記基板保持手段に保持された基板の上面を洗浄液を供給しつつ洗浄する洗浄工程をさらに含んでいてもよい。上記洗浄液は、上記所定の液体と同じ液体であってもよい。
請求項３記載の発明は、上記乾燥ガスは、基板の乾燥を促進する乾燥促進蒸気を含むガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法である。
【００１４】
この発明によれば、基板の上面にある液膜に対して基板の乾燥を促進するので、この液膜を形成する液体を速やかに蒸発させることができる。これにより、乾燥不良によるウォーターマークの発生を防止することができる。
なお、上記乾燥ガスの乾燥促進蒸気が親水性で上記所定の液体に溶け込むことが可能（可溶性）な揮発性物質である場合には、その液体に乾燥促進蒸気が溶け込むことによってその液体の揮発速度を高めることができ、基板の乾燥不良を防止できる。一方、上記乾燥ガスの乾燥促進蒸気が親油性（疎水性）で上記所定の液体に非可溶性のものである場合には、上記所定の液体を基板の外部へ容易に押し出すことができ、同様に基板の乾燥不良を防止できる。したがって、上記乾燥促進蒸気が液体に可溶性／非可溶性のいずれの場合であっても、上述の乾燥境界を良好に維持したまま基板の乾燥をより迅速に行うことができる。
また、請求項４記載のように、上記乾燥ガス供給工程は、上記乾燥ガスの供給流量を徐々に大きくする工程を含むことが好ましい。
【００１５】
この場合、乾燥ガス供給工程の初期においては、基板中央の液膜が排除された部分の面積が小さいので乾燥ガスの供給流量は比較的小さい方が好ましい。なぜなら、乾燥ガスを多く供給しすぎると基板上面の液膜が分断されて上述の乾燥境界が乱されてしまい、乾燥不良を引き起こしてしまうからである。一方、乾燥ガス供給工程が進行するにしたがって、基板中央の液膜が排除された部分の面積が次第に大きくなっていく（上記乾燥境界の周長さが長くなる）ので、基板上面の上記乾燥境界を乱すことなく良好に広げていくためには、乾燥ガスの供給流量を徐々に大きくするのが好ましい。これにより、上述の乾燥境界を良好に広げることができ、乾燥不良によるウォーターマークの発生をより確実に防止することができる。また、この請求項４において、乾燥ガスが乾燥促進蒸気を含むものである場合には、さらにその効果を向上させることができる。なお、上記乾燥ガスの供給流量は連続的に徐々に大きくしていってもよいし、段階的に徐々に大きくしていってもよい。
【００１６】
請求項５記載の発明は、上記基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板をほぼ水平な面内で回転させる基板回転工程をさらに含み、上記基板回転工程は、上記乾燥ガス供給工程と並行して、基板の回転速度を徐々に大きくする工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法である。
この発明によれば、基板の回転に伴う遠心力よって、基板の中央部から周縁部へ向かう液体の流れが生じるので、上記液膜形成工程においては液膜を均一に広げることができ、上記乾燥ガス供給工程においては上記乾燥境界を迅速に広げることができ、基板の上面をより速やかに乾燥させることができる。
【００１７】
基板回転工程の初期においては、基板中央の液膜が排除された部分の面積が小さいので、基板の回転速度は比較的低い方が好ましい。なぜなら、初期から基板の回転速度を一気に高くしすぎると、基板上面の液膜が分断されて上述の乾燥境界が乱されてしまい、乾燥不良を引き起こしてしまうからである。またさらには、初期から基板の回転速度を一気に高くしすぎると、基板上の液膜に作用する遠心力の関係上、基板中央の方が乾燥スピードが遅くなってしまい、基板中央に液滴が残留してしまう場合もある。一方、基板回転工程が進行し、基板の中央部の液体が排除された部分が十分に広がっていくと、上述の乾燥境界の乱れや液滴の残留の問題は解消されていくので、これに伴って基板の回転速度を徐々に大きくするのが乾燥処理の迅速化のためには好ましい。これにより、上述の乾燥境界を良好に広げることができ、乾燥不良によるウォーターマークの発生をより確実に防止することができる。なお、この請求項５において、乾燥ガスが乾燥促進蒸気を含むものである場合には、さらにその効果を向上させることができる。なお、上記基板の回転速度は、連続的に徐々に大きくしていってもよいし、段階的に徐々に大きくしていってもよい。
【００１８】
請求項６記載の発明は、少なくとも上記乾燥ガス供給工程が行われている期間中に、基板の上面の上記乾燥ガスの供給位置を取り囲む領域に第２の乾燥ガスを供給する第２の乾燥ガス供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法である。
この発明によれば、上記乾燥ガス供給工程が行われている期間中に、乾燥ガスの周囲にさらに第２の乾燥ガスの気流を形成するので、基板上の液膜が排除された部分に、ウォーターマークの発生の原因となる酸素などを含む雰囲気が触れることをより確実に防止することができる。なお、請求項７記載のように、少なくとも上記乾燥ガス供給工程が行われる以前に、予め上記第２の乾燥ガス供給工程を行っていても、請求項６と同様の効果を奏する。より好ましくは、請求項６と請求項７を組み合わせて、上記乾燥ガス供給工程が行われる以前から乾燥ガス供給工程が行われている期間に渡って、上記第２の乾燥ガス供給工程を継続して行うのがよい。
【００１９】
これら請求項６または７においては、上記乾燥ガスを乾燥促進蒸気を含むガスとし、上記第２の乾燥ガスを不活性ガスとするのが好ましい（請求項８）。これによれば、基板と基板対向部材との間の空間に、乾燥促進蒸気とそれを取り囲む不活性ガスの気流が形成される。したがって、不活性ガスの気流がその外部の酸素を含む雰囲気を良好に遮断しつつ、乾燥促進蒸気による良好な乾燥を行うことができ、さらにウォーターマークの発生を防止することができる。
【００２０】
請求項９記載の発明は、基板（Ｗ）をほぼ水平に保持する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に保持された基板の上面に所定の液体を液盛りして液膜を形成するための液膜形成手段（４，４１，２５２，２５２ａ）と、上記基板保持手段に保持された基板の上面に近接した位置で対向配置されて、その基板の上面の少なくとも中央部を覆うための基板対向部材（２）と、上記基板保持手段に保持された基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給手段（３，３１，３２，２５１，２５１ａ）と、上記液膜形成手段によって液膜が形成された基板の上面の中央部が上記基板対向部材で覆われ、基板が停止または液膜を保持可能な回転速度で回転している状態で、上記乾燥ガス供給手段を制御して、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給開始させる乾燥制御手段（６）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
この構成によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるウエハＷを１枚ずつ洗浄し、この洗浄後のウエハＷを乾燥させる処理を行う装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１の上方でほぼ水平に設けられた円板状の遮断板２とを備えている。
スピンチャック１は、たとえば、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数本のチャックピン１３とを有していて、複数本のチャックピン１３でウエハＷの端面を協働して挟持することにより、ウエハＷを水平な状態で保持できる構成になっている。また、スピン軸１１には、モータなどの駆動源を含む回転駆動機構１４が結合されており、チャックピン１３でウエハＷを水平に保持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に回転力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な面内で回転させることができるようになっている。
【００２２】
遮断板２は、ウエハＷとほぼ同じか、または、ウエハＷよりも少し大きな径に形成されており、スピン軸１１と共通の軸線（ウエハＷの回転軸線）上に配置された円筒状の支軸２１の下端に連結されている。遮断板２の上方には、アーム２２が設けられており、支軸２１は、そのアーム２２の先端部に垂下した状態で支持されている。そして、アーム２２には、昇降駆動機構２３が結合されていて、この昇降駆動機構２３でアーム２２を昇降させることにより、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に対して遮断板２を接離させることができるようになっている。
遮断板２の中央には、開口２４が形成されており、支軸２１の中空部は、その開口２４と連通している。支軸２１の中空部には、第１乾燥ガス流通路２５１および液体流通路２５２を有する管部材２５が支軸２１と非接触状態で挿通されている。管部材２５の先端（下端）は、開口２４内に達していて、第１乾燥ガス流通路２５１および液体流通路２５２の先端は、管部材２５の先端面で開口して、それぞれ第１乾燥ガス供給口２５１ａおよび液体供給口２５２ａをなしている。
【００２３】
第１乾燥ガス流通路２５１には、第１乾燥ガス供給管３が接続されている。この第１乾燥ガス供給管３には、バルブ３１またはバルブ３２を介して、窒素ガス（Ｎ２）またはＩＰＡベーパを含む窒素ガス（ＩＰＡ＋Ｎ２）が第１乾燥ガスとして選択的に供給されるようになっている。第１乾燥ガス供給管３に供給された窒素ガスまたはＩＰＡベーパを含む窒素ガスは、第１乾燥ガス流通路２５１を通って、第１乾燥ガス流通路２５１の先端の第１乾燥ガス供給口２５１ａから、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面の中央部に向けて吐出される。
また、液体流通路２５２には、液体供給管４が接続されており、この液体供給管４には、バルブ４１，４２を介して、洗浄液および純水（ＤＩＷ）のいずれかが選択的に供給されるようになっている。液体供給管４に供給された洗浄液や純水は、液体流通路２５２を通って、その液体流通路２５２の先端の液体供給口２５２ａから、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面の中央部に向けて吐出される。なお、図示はしていないが、ウエハＷの「下面」の中央部に向けて洗浄液および純水を吐出する液体供給口や、これに付随する液体流通路、液体供給管、およびバルブなどがウエハＷ上面側の上記構成と同様に設けられている。
【００２４】
さらに、支軸２１の内周面と管部材２５との間には、断面がリング状の空間２６が生じていて、この空間２６には、第２乾燥ガス供給管５から第２乾燥ガスとしての窒素ガス（Ｎ２）が供給されるようになっている。空間２６に供給された窒素ガスは、開口２４の周縁と管部材２５との間の断面リング状の第２乾燥ガス供給口２６ａから、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に向けて吐出される。つまり、支軸２１の内周面と管部材２５との間の空間２６は、第２乾燥ガスとしての窒素ガスが流通する第２乾燥ガス流通路となっており、この第２乾燥ガス流通路２６を流通する窒素ガスは、第２乾燥ガス供給口２６ａから吐出されて、ウエハＷの上面の第１乾燥ガス供給位置および液体供給位置を取り囲むリング状の領域に供給される。第２乾燥ガス供給管５の途中部には、第２乾燥ガス流通路２６への窒素ガスの供給を制御するためのバルブ５１が介装されている。
【００２５】
図２は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、たとえば、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置６を備えている。制御装置６は、ウエハＷの処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４および昇降駆動機構２３の動作を制御し、また、バルブ３１，３２，４１，４２，５１の開閉を制御する。
図３は、この基板処理装置におけるウエハＷの処理について説明するための図である。処理対象のウエハＷがスピンチャック１に受け渡されると、まず、そのウエハＷを洗浄するための工程が行われる。この洗浄工程では、たとえば、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷが所定の回転速度で回転されつつ、バルブ４２が開成されて、その回転中のウエハＷの上面に洗浄液が供給される。ウエハＷの上面に供給された洗浄液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの上面の全域に洗浄液が行き渡り、その洗浄液によってウエハＷの上面が洗浄される。
【００２６】
洗浄液としては、たとえば、フッ酸、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、酢酸、アンモニアおよびこれらの過酸化水素水溶液などの薬液、純水、ならびに炭酸水、イオン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水を例示することができる。
洗浄液は、液体流通路２５２の液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に供給される。そして、この洗浄液による洗浄後は、ウエハＷの上面に純水が供給されて、薬液洗浄後のウエハＷの表面に付着した洗浄液を洗い流すためのリンス処理が行われる。このリンス処理のための純水は、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に供給される。
また、洗浄液として純水が用いられる場合には、図１において、バルブ４２とこれに接続された洗浄液供給源を特に設ける必要はなく、バルブ４１とこれに接続された純水供給源を用いればよい。
【００２７】
洗浄工程が終了すると、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷの回転が停止される。また、昇降駆動機構２３が制御されて、遮断板２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接した位置に配置される。そして、バルブ４１が制御（開成）されて、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に純水が供給される。ウエハＷの上面に供給された純水は、ウエハＷの上面に拡がり、その表面張力でウエハＷ上に液膜となって溜められる（液盛り）。
また、この純水の液盛りが行われている間、バルブ３１，５１が制御されて、第１乾燥ガス供給口２５１ａおよび第２乾燥ガス供給口２６ａからウエハＷの上面に、それぞれ第１乾燥ガスとしての窒素ガスおよび第２乾燥ガスとしての窒素ガスが供給される。窒素ガスの供給流量は、ウエハＷ上に形成される純水の液膜が潰れない程度の流量に設定されており、たとえば、第１乾燥ガス供給口２５１ａからは毎分５リットルの窒素ガスが供給され、第２乾燥ガス供給口２６ａからは毎分５０リットルの窒素ガスが供給される。これにより、ウエハＷ上の純水の液膜と遮断板２との間の空間の雰囲気を窒素ガスに置換することができ、その空間への外部からの酸素を含む雰囲気の進入を阻止することができる。
【００２８】
なお、第２乾燥ガス供給口２６ａからの窒素ガスの供給流量が、第１乾燥ガス供給口２５１ａからの窒素ガスの供給流量よりも大きく設定されているのは、図４に示すように、第２乾燥ガス供給口２６ａの開口面積が第１乾燥ガス供給口２５１ａよりも大きいからであり、第２乾燥ガス供給口２６ａから供給される窒素ガスの流速は、第１乾燥ガス供給口２５１ａから供給される窒素ガスの流速とほぼ等しい。
ウエハＷの上面にその上面を覆うだけの十分な量の純水が供給されて、ウエハＷ上面の全域に純水の液膜が形成されると、バルブ４１が閉じられて、ウエハＷ上に純水の液膜を形成するための液盛り工程が終了し、つづいて、ＩＰＡベーパ供給工程が行われる。ＩＰＡベーパ供給工程では、バルブ３１が閉じられた後、バルブ３２が制御（開成）されて、第１乾燥ガス供給口２５１ａからウエハＷの上面の中央部にＩＰＡベーパを含む窒素ガスが供給される。また、バルブ５１は上記液盛り工程から引き続いて開成されており、たとえば、第２乾燥ガス供給口２６ａから毎分５０リットルの窒素ガスが供給され続ける。なお、このＩＰＡベーパ供給工程においても、前の液盛り工程から引き続いて、ウエハＷの回転は停止されたままで行われる。
【００２９】
ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給流量は、第１乾燥ガス供給管３に介挿された流量調整バルブ（図示せず）の開度を制御することにより、たとえば、毎分５０リットルまで徐々に連続的に（または段階的に）上げられていく。すなわち、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給の初期においては、ウエハＷ中央の液膜が排除される部分の面積が小さいので、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給流量は比較的小さくしておく。一方、ウエハＷの乾燥が進行するにしたがって液膜が排除される部分の面積が大きくなるので、上記ガスの供給流量を徐々に大きくする。これにより、ウエハＷ上面の乾燥境界（液膜が排除された部分と排除されていない部分との間のほぼ環状の境界）を乱すことなく、ウエハＷの上面は、その中央部から周縁に向かって順に乾燥していく。これによりウエハＷ上面の乾燥不良を防止し、ウォーターマークの発生を防止することができる。
【００３０】
特に、ウエハＷの中央から周縁に向けて流れるＩＰＡ水溶液は、ウエハＷの上面に形成されている微細なパターン間に入り込んだ純水にも混じり、その純水をウエハＷの上面から速やかに蒸発させる。また、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給流量が最終的に毎分５０リットルまで上げられることにより、ウエハＷの周縁部までＩＰＡベーパを含む窒素ガスが行き届くので、たとえウエハＷの周縁部に純水または希釈なＩＰＡ水溶液の液滴が残留していても、その液滴は、ＩＰＡベーパがさらに溶け込むことによって蒸発する。ゆえに、乾燥不良によるウォーターマークを発生することなく、ウエハＷの上面の全域を良好に乾燥させることができる。
また、予めウエハＷ上の液膜と遮断板２との間の空間が窒素ガスで満たされた状態で、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給が開始され、その後、ウエハＷの上面の液膜が除去された部分には、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスが供給され続ける。そのうえ、ウエハＷと遮断板２との間には、第２乾燥ガス供給口２６ａから窒素ガスが供給され続けるので、酸素などを含む雰囲気が外部から進入するおそれがない。したがって、ウエハＷの上面の液膜が除去された部分に酸素などを含む雰囲気が触れることがなく、酸素、純水およびシリコンの反応によるウォーターマークを発生するおそれもない。
【００３１】
なお、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給開始以前にのみ、予めウエハＷ上の液膜と遮断板２との間の空間を窒素ガスで満たしておき、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給開始以降は、第２乾燥ガス供給口２６ａからの窒素ガスの供給を行わないようにしてもよい。あるいはその逆に、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給開始以前は、予めウエハＷ上の液膜と遮断板２との間の空間を窒素ガスで満たしておかずに、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給開始以降にのみ、第２乾燥ガス供給口２６ａからの窒素ガスの供給を行うようにしてもよい。
ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給流量が毎分５０リットルに達してから所定時間が経過すると、ＩＰＡベーパ供給工程が終了し、その後は、回転駆動機構１４を制御して、ウエハＷを予め定める高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転させて、主としてウエハＷの下面に付着している純水の液滴を遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ工程が行われる。このスピンドライ工程の間、第１乾燥ガス供給口２５１ａからのＩＰＡベーパを含む窒素ガスおよび第２乾燥ガス供給口２６ａからの窒素ガスの供給が続けられる。これにより、ウエハＷと遮断板２との間に、ウエハＷの下面から振り切られた純水や酸素を含む雰囲気が進入することを防止でき、そのような雰囲気によるウエハＷの上面の汚染を防止することができる。
【００３２】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することも可能である。たとえば、液盛り工程において、純水の液膜が潰れない程度の回転速度（たとえば、５０ｒｐｍ以下）でウエハＷを回転させてもよい。
また、ＩＰＡベーパ供給工程でウエハＷを回転させてもよく、ウエハＷを回転させることにより、ウエハＷの上面からの純水およびＩＰＡ水溶液の流下を促進することができる。ＩＰＡベーパ供給工程におけるウエハＷの回転速度は、一定の低回転速度（たとえば、５０ｒｐｍ）であってもよいし、たとえば、回転が停止した状態からスピンドライ工程時のウエハＷの回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）まで徐々に上げていくようにしてもよい。このようにすれば、ウエハＷ上面の乾燥境界の乱れや液滴の残留を生じることなく、迅速にウエハＷを乾燥させることができる。
【００３３】
さらに、ウエハＷの回転中は、そのウエハＷと同じ方向にほぼ同じ回転速度で遮断板２を回転させることが好ましい。こうすることにより、とくにウエハＷの上面周縁部付近における気流の乱れを防止することができ、ウエハＷと遮断板２との間に酸素などを含む雰囲気が外部から進入することを良好に防止できる。なお、遮断板２を回転させるためには、支軸２１をアーム２２の先端部に回転自在に設けて、その支軸２１にモータなどを含む回転駆動機構からの回転力を入力するようにすればよい。
さらにまた、スピンドライ工程において、第１乾燥ガス供給口２５１ａからＩＰＡベーパを含む窒素ガスが吐出されるとしたが、ＩＰＡベーパを含まない窒素ガス、つまりバルブ３１を介して第１乾燥ガス供給管３に供給される窒素ガスが、第１乾燥ガス供給口２５１ａからウエハＷの上面に向けて吐出されてもよい。
また、上記の実施形態では、スピンチャック１として、複数本のチャックピン１３でウエハＷの端面を挟持する構成のものを取り上げたが、たとえば、ウエハＷのデバイス形成面を上方に向けた状態で、そのウエハＷの非デバイス形成面（下面）を真空吸着することにより、ウエハＷをほぼ水平に保持することができる構成のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
【００３４】
さらに、上記の実施形態では、乾燥促進蒸気としてＩＰＡベーパを例示したが、メタノールに代表されるアルコール類、またはアセトンなど、親水性に優れた揮発性の高い溶剤の蒸気（ベーパ）を含む窒素ガスをウエハＷの表面に供給することによっても、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスを供給した場合と同様な効果を達成することができる。あるいは、乾燥促進蒸気として、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）に代表される親油性の高い（非可溶性の）液体の蒸気をウエハＷの表面に供給してもよく、これによっても同様の効果を達成できる。
さらにまた、上記の実施形態では、洗浄工程後のウエハＷの上面に純水の液膜が形成されるとしているが、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に機能水が供給されて、この機能水の液膜がウエハＷの上面に形成されてもよい。この場合において、洗浄工程で洗浄液として機能水が用いられる場合には、機能水は、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に供給されるようにしてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。
【図２】上記基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】上記基板処理装置における処理について説明するための図である。
【図４】遮断板の下面の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ スピンチャック
２ 遮断板
３ 第１乾燥ガス供給管
４ 液体供給管
５ 第２乾燥ガス供給管
６ 制御装置
２４ 開口
２５ 管部材
２５１ 第１乾燥ガス流通路
２５１ａ 第１乾燥ガス供給口
２５２ 液体流通路
２５２ａ 液体供給口
２６ 第２乾燥ガス流通路
２６ａ 第２乾燥ガス供給口
３１ バルブ
３２ バルブ
４１ バルブ
４２ バルブ
５１ バルブ
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板等に代表される各種基板を乾燥させるために適用される基板処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、半導体装置の製造工程の中で、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に洗浄処理を施す工程は重要な工程の１つである。
【０００３】
洗浄処理工程を実施する装置の中には、ウエハを水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持されたウエハの上面に近接した位置に対向配置される遮断板とを備えていて、純水を用いてウエハの上面を洗浄した後、その洗浄後のウエハの上面に遮断板を近接させ、ウエハと遮断板との間の空間に窒素ガスを供給して窒素ガスを充満させた状態で、スピンチャックによってウエハを高速回転させることにより、ウエハに付着している純水を振り切って乾燥させるものがある（たとえば、特許文献１参照）。ウエハと遮断板との間の空間に窒素ガスを充満させるのは、その空間への純水や酸素を含む雰囲気の進入を防止して、純水、酸素およびシリコンの反応によるウォーターマークの発生を抑制するためである。
【０００４】
ところが、このような構成の装置では、ウエハに形成されている微細なパターン間に入り込んだ純水の液滴が振り切られずに残り、乾燥不良によるウォーターマークが発生するという問題があった。
【０００５】
そこで、窒素ガスに代えて、ウエハと遮断板との間の空間にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパを供給することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。ウエハと遮断板との間の空間にＩＰＡベーパを供給して、ウエハと遮断板との間の空間にＩＰＡベーパを充満させることにより、その空間への純水や酸素を含む雰囲気の進入を防止できるとともに、ウエハ上面に振り切られずに残っている純水の液滴をＩＰＡベーパの揮発力によって除去することができる。
【０００６】
また、回転中のウエハの上面に純水およびＩＰＡベーパを同時に供給し、また、この純水およびＩＰＡベーパの供給位置をウエハの中心付近から周縁に向けて徐々に移動させることにより、ウエハの上面を純水で洗浄しつつ、その洗浄に用いた純水をＩＰＡベーパの揮発性で速やかに除去する方法も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−４１２６１号公報
【特許文献２】特開平１１−２３３４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ウエハと遮断板との間の空間にＩＰＡベーパを供給する手法では、ＩＰＡベーパの供給前には、ウエハと遮断板との間の空間に洗浄液や酸素を含む雰囲気が存在しているので、この雰囲気がＩＰＡベーパ雰囲気に置換されるまでの間に、純水、酸素およびシリコンの反応によるウォーターマークがウエハの上面に発生するおそれがある。
【０００８】
一方、ウエハの上面に純水およびＩＰＡベーパを同時に供給する手法では、純水およびＩＰＡベーパの供給位置を移動させなければならず、遮断板を用いることができないため、ウエハ上面の純水が除去された部分に、純水のミストが付着し、ウエハ表面が再汚染されたり、ウォーターマークが発生したりするおそれがある。とくに、スピンチャックが複数本のチャックピンでウエハＷを挟持して回転可能な構成である場合には、ウエハの周縁部に供給される純水がチャックピンに当たって跳ね返り、純水の飛沫がウエハの中央部の乾燥している部分に付着してしまう。
そこで、この発明の目的は、ウォーターマークを発生させることなく、基板の上面を良好に乾燥させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板保持手段（１）によって基板（Ｗ）をほぼ水平に保持する基板保持工程と、この基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板の上面に所定の液体を液盛りして液膜を形成する液膜形成工程と、上記基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板の上面に基板対向部材（２）を近接させて、その基板対向部材で基板の上面の少なくとも中央部を覆う被覆工程と、上記液膜形成工程に引き続いて、上記被覆工程が行われている期間中に行われ、上記基板保持手段に保持された基板が停止または液膜を保持可能な回転速度で回転している状態で、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給開始する乾燥ガス供給工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００１０】
上記所定の液体は、純水であってもよいし、炭酸水、イオン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水であってもよい。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
上記の方法によれば、液膜が形成されている基板の上面の少なくとも中央部が基板対向部材によって覆われている状態で、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスが供給される。
【００１１】
基板の上面に乾燥ガスが供給されると、基板の上面の液膜を形成している液体は、その乾燥ガスによって基板の中央部から基板の周縁部へと順に追いやられていき、基板の周縁から流下して排除される。これにより、基板の上面は、その中央部（乾燥ガスの供給位置）から周縁に向かって乾燥していく。言い換えれば、液体が排除された部分（基板中央部）と排除されていない部分（基板周縁部）との間のほぼ環状の境界線（以下、乾燥境界という）が、処理の進行に伴って、基板の中央部から基板の周縁部へと順に広がるように移動していくことになる。
【００１２】
この過程において、液膜が排除された部分には、乾燥ガスが供給されているので、ウォーターマークの発生の原因となる酸素などを含む雰囲気が触れるおそれがない。一方、液膜がまだ排除されていない部分についても、液膜で保護されているので、酸素などを含む雰囲気が触れるおそれはない。また、基板の上面の中央部は基板対向部材で覆われているから、基板の周縁から流下する液体の飛沫などが、基板の上面の中央部の液膜が排除された部分に付着するおそれもない。ゆえに、ウォーターマークを発生させることなく、基板の上面を良好に乾燥させることができる。
【００１３】
なお、請求項２記載のように、上記液膜形成工程の前に、上記基板保持手段に保持された基板の上面を洗浄液を供給しつつ洗浄する洗浄工程をさらに含んでいてもよい。上記洗浄液は、上記所定の液体と同じ液体であってもよい。
請求項３記載の発明は、上記乾燥ガスは、基板の乾燥を促進する乾燥促進蒸気を含むガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法である。
【００１４】
この発明によれば、基板の上面にある液膜に対して基板の乾燥を促進するので、この液膜を形成する液体を速やかに蒸発させることができる。これにより、乾燥不良によるウォーターマークの発生を防止することができる。
なお、上記乾燥ガスの乾燥促進蒸気が親水性で上記所定の液体に溶け込むことが可能（可溶性）な揮発性物質である場合には、その液体に乾燥促進蒸気が溶け込むことによってその液体の揮発速度を高めることができ、基板の乾燥不良を防止できる。一方、上記乾燥ガスの乾燥促進蒸気が親油性（疎水性）で上記所定の液体に非可溶性のものである場合には、上記所定の液体を基板の外部へ容易に押し出すことができ、同様に基板の乾燥不良を防止できる。したがって、上記乾燥促進蒸気が液体に可溶性／非可溶性のいずれの場合であっても、上述の乾燥境界を良好に維持したまま基板の乾燥をより迅速に行うことができる。
また、請求項４記載のように、上記乾燥ガス供給工程は、上記乾燥ガスの供給流量を徐々に大きくする工程を含むことが好ましい。
【００１５】
この場合、乾燥ガス供給工程の初期においては、基板中央の液膜が排除された部分の面積が小さいので乾燥ガスの供給流量は比較的小さい方が好ましい。なぜなら、乾燥ガスを多く供給しすぎると基板上面の液膜が分断されて上述の乾燥境界が乱されてしまい、乾燥不良を引き起こしてしまうからである。一方、乾燥ガス供給工程が進行するにしたがって、基板中央の液膜が排除された部分の面積が次第に大きくなっていく（上記乾燥境界の周長さが長くなる）ので、基板上面の上記乾燥境界を乱すことなく良好に広げていくためには、乾燥ガスの供給流量を徐々に大きくするのが好ましい。これにより、上述の乾燥境界を良好に広げることができ、乾燥不良によるウォーターマークの発生をより確実に防止することができる。また、この請求項４において、乾燥ガスが乾燥促進蒸気を含むものである場合には、さらにその効果を向上させることができる。なお、上記乾燥ガスの供給流量は連続的に徐々に大きくしていってもよいし、段階的に徐々に大きくしていってもよい。
【００１６】
請求項５記載の発明は、上記基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板をほぼ水平な面内で回転させる基板回転工程をさらに含み、上記基板回転工程は、上記乾燥ガス供給工程と並行して、基板の回転速度を徐々に大きくする工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法である。
この発明によれば、基板の回転に伴う遠心力よって、基板の中央部から周縁部へ向かう液体の流れが生じるので、上記液膜形成工程においては液膜を均一に広げることができ、上記乾燥ガス供給工程においては上記乾燥境界を迅速に広げることができ、基板の上面をより速やかに乾燥させることができる。
【００１７】
基板回転工程の初期においては、基板中央の液膜が排除された部分の面積が小さいので、基板の回転速度は比較的低い方が好ましい。なぜなら、初期から基板の回転速度を一気に高くしすぎると、基板上面の液膜が分断されて上述の乾燥境界が乱されてしまい、乾燥不良を引き起こしてしまうからである。またさらには、初期から基板の回転速度を一気に高くしすぎると、基板上の液膜に作用する遠心力の関係上、基板中央の方が乾燥スピードが遅くなってしまい、基板中央に液滴が残留してしまう場合もある。一方、基板回転工程が進行し、基板の中央部の液体が排除された部分が十分に広がっていくと、上述の乾燥境界の乱れや液滴の残留の問題は解消されていくので、これに伴って基板の回転速度を徐々に大きくするのが乾燥処理の迅速化のためには好ましい。これにより、上述の乾燥境界を良好に広げることができ、乾燥不良によるウォーターマークの発生をより確実に防止することができる。なお、この請求項５において、乾燥ガスが乾燥促進蒸気を含むものである場合には、さらにその効果を向上させることができる。なお、上記基板の回転速度は、連続的に徐々に大きくしていってもよいし、段階的に徐々に大きくしていってもよい。
【００１８】
請求項６記載の発明は、少なくとも上記乾燥ガス供給工程が行われている期間中に、基板の上面の上記乾燥ガスの供給位置を取り囲む領域に第２の乾燥ガスを供給する第２の乾燥ガス供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法である。
この発明によれば、上記乾燥ガス供給工程が行われている期間中に、乾燥ガスの周囲にさらに第２の乾燥ガスの気流を形成するので、基板上の液膜が排除された部分に、ウォーターマークの発生の原因となる酸素などを含む雰囲気が触れることをより確実に防止することができる。なお、請求項７記載のように、少なくとも上記乾燥ガス供給工程が行われる以前に、予め上記第２の乾燥ガス供給工程を行っていても、請求項６と同様の効果を奏する。より好ましくは、請求項６と請求項７を組み合わせて、上記乾燥ガス供給工程が行われる以前から乾燥ガス供給工程が行われている期間に渡って、上記第２の乾燥ガス供給工程を継続して行うのがよい。
【００１９】
これら請求項６または７においては、上記乾燥ガスを乾燥促進蒸気を含むガスとし、上記第２の乾燥ガスを不活性ガスとするのが好ましい（請求項８）。これによれば、基板と基板対向部材との間の空間に、乾燥促進蒸気とそれを取り囲む不活性ガスの気流が形成される。したがって、不活性ガスの気流がその外部の酸素を含む雰囲気を良好に遮断しつつ、乾燥促進蒸気による良好な乾燥を行うことができ、さらにウォーターマークの発生を防止することができる。
【００２０】
請求項９記載の発明は、基板（Ｗ）をほぼ水平に保持する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に保持された基板の上面に所定の液体を液盛りして液膜を形成するための液膜形成手段（４，４１，２５２，２５２ａ）と、上記基板保持手段に保持された基板の上面に近接した位置で対向配置されて、その基板の上面の少なくとも中央部を覆うための基板対向部材（２）と、上記基板保持手段に保持された基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給手段（３，３１，３２，２５１，２５１ａ）と、上記液膜形成手段によって液膜が形成された基板の上面の中央部が上記基板対向部材で覆われ、基板が停止または液膜を保持可能な回転速度で回転している状態で、上記乾燥ガス供給手段を制御して、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給開始させる乾燥制御手段（６）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
この構成によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるウエハＷを１枚ずつ洗浄し、この洗浄後のウエハＷを乾燥させる処理を行う装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１の上方でほぼ水平に設けられた円板状の遮断板２とを備えている。
スピンチャック１は、たとえば、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数本のチャックピン１３とを有していて、複数本のチャックピン１３でウエハＷの端面を協働して挟持することにより、ウエハＷを水平な状態で保持できる構成になっている。また、スピン軸１１には、モータなどの駆動源を含む回転駆動機構１４が結合されており、チャックピン１３でウエハＷを水平に保持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に回転力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な面内で回転させることができるようになっている。
【００２２】
遮断板２は、ウエハＷとほぼ同じか、または、ウエハＷよりも少し大きな径に形成されており、スピン軸１１と共通の軸線（ウエハＷの回転軸線）上に配置された円筒状の支軸２１の下端に連結されている。遮断板２の上方には、アーム２２が設けられており、支軸２１は、そのアーム２２の先端部に垂下した状態で支持されている。そして、アーム２２には、昇降駆動機構２３が結合されていて、この昇降駆動機構２３でアーム２２を昇降させることにより、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に対して遮断板２を接離させることができるようになっている。
遮断板２の中央には、開口２４が形成されており、支軸２１の中空部は、その開口２４と連通している。支軸２１の中空部には、第１乾燥ガス流通路２５１および液体流通路２５２を有する管部材２５が支軸２１と非接触状態で挿通されている。管部材２５の先端（下端）は、開口２４内に達していて、第１乾燥ガス流通路２５１および液体流通路２５２の先端は、管部材２５の先端面で開口して、それぞれ第１乾燥ガス供給口２５１ａおよび液体供給口２５２ａをなしている。
【００２３】
第１乾燥ガス流通路２５１には、第１乾燥ガス供給管３が接続されている。この第１乾燥ガス供給管３には、バルブ３１またはバルブ３２を介して、窒素ガス（Ｎ２）またはＩＰＡベーパを含む窒素ガス（ＩＰＡ＋Ｎ２）が第１乾燥ガスとして選択的に供給されるようになっている。第１乾燥ガス供給管３に供給された窒素ガスまたはＩＰＡベーパを含む窒素ガスは、第１乾燥ガス流通路２５１を通って、第１乾燥ガス流通路２５１の先端の第１乾燥ガス供給口２５１ａから、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面の中央部に向けて吐出される。
また、液体流通路２５２には、液体供給管４が接続されており、この液体供給管４には、バルブ４１，４２を介して、洗浄液および純水（ＤＩＷ）のいずれかが選択的に供給されるようになっている。液体供給管４に供給された洗浄液や純水は、液体流通路２５２を通って、その液体流通路２５２の先端の液体供給口２５２ａから、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面の中央部に向けて吐出される。なお、図示はしていないが、ウエハＷの「下面」の中央部に向けて洗浄液および純水を吐出する液体供給口や、これに付随する液体流通路、液体供給管、およびバルブなどがウエハＷ上面側の上記構成と同様に設けられている。
【００２４】
さらに、支軸２１の内周面と管部材２５との間には、断面がリング状の空間２６が生じていて、この空間２６には、第２乾燥ガス供給管５から第２乾燥ガスとしての窒素ガス（Ｎ２）が供給されるようになっている。空間２６に供給された窒素ガスは、開口２４の周縁と管部材２５との間の断面リング状の第２乾燥ガス供給口２６ａから、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に向けて吐出される。つまり、支軸２１の内周面と管部材２５との間の空間２６は、第２乾燥ガスとしての窒素ガスが流通する第２乾燥ガス流通路となっており、この第２乾燥ガス流通路２６を流通する窒素ガスは、第２乾燥ガス供給口２６ａから吐出されて、ウエハＷの上面の第１乾燥ガス供給位置および液体供給位置を取り囲むリング状の領域に供給される。第２乾燥ガス供給管５の途中部には、第２乾燥ガス流通路２６への窒素ガスの供給を制御するためのバルブ５１が介装されている。
【００２５】
図２は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、たとえば、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置６を備えている。制御装置６は、ウエハＷの処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４および昇降駆動機構２３の動作を制御し、また、バルブ３１，３２，４１，４２，５１の開閉を制御する。
図３は、この基板処理装置におけるウエハＷの処理について説明するための図である。処理対象のウエハＷがスピンチャック１に受け渡されると、まず、そのウエハＷを洗浄するための工程が行われる。この洗浄工程では、たとえば、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷが所定の回転速度で回転されつつ、バルブ４２が開成されて、その回転中のウエハＷの上面に洗浄液が供給される。ウエハＷの上面に供給された洗浄液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの上面の全域に洗浄液が行き渡り、その洗浄液によってウエハＷの上面が洗浄される。
【００２６】
洗浄液としては、たとえば、フッ酸、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、酢酸、アンモニアおよびこれらの過酸化水素水溶液などの薬液、純水、ならびに炭酸水、イオン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水を例示することができる。
洗浄液は、液体流通路２５２の液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に供給される。そして、この洗浄液による洗浄後は、ウエハＷの上面に純水が供給されて、薬液洗浄後のウエハＷの表面に付着した洗浄液を洗い流すためのリンス処理が行われる。このリンス処理のための純水は、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に供給される。
また、洗浄液として純水が用いられる場合には、図１において、バルブ４２とこれに接続された洗浄液供給源を特に設ける必要はなく、バルブ４１とこれに接続された純水供給源を用いればよい。
【００２７】
洗浄工程が終了すると、回転駆動機構１４が制御されて、ウエハＷの回転が停止される。また、昇降駆動機構２３が制御されて、遮断板２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接した位置に配置される。そして、バルブ４１が制御（開成）されて、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に純水が供給される。ウエハＷの上面に供給された純水は、ウエハＷの上面に拡がり、その表面張力でウエハＷ上に液膜となって溜められる（液盛り）。
また、この純水の液盛りが行われている間、バルブ３１，５１が制御されて、第１乾燥ガス供給口２５１ａおよび第２乾燥ガス供給口２６ａからウエハＷの上面に、それぞれ第１乾燥ガスとしての窒素ガスおよび第２乾燥ガスとしての窒素ガスが供給される。窒素ガスの供給流量は、ウエハＷ上に形成される純水の液膜が潰れない程度の流量に設定されており、たとえば、第１乾燥ガス供給口２５１ａからは毎分５リットルの窒素ガスが供給され、第２乾燥ガス供給口２６ａからは毎分５０リットルの窒素ガスが供給される。これにより、ウエハＷ上の純水の液膜と遮断板２との間の空間の雰囲気を窒素ガスに置換することができ、その空間への外部からの酸素を含む雰囲気の進入を阻止することができる。
【００２８】
なお、第２乾燥ガス供給口２６ａからの窒素ガスの供給流量が、第１乾燥ガス供給口２５１ａからの窒素ガスの供給流量よりも大きく設定されているのは、図４に示すように、第２乾燥ガス供給口２６ａの開口面積が第１乾燥ガス供給口２５１ａよりも大きいからであり、第２乾燥ガス供給口２６ａから供給される窒素ガスの流速は、第１乾燥ガス供給口２５１ａから供給される窒素ガスの流速とほぼ等しい。
ウエハＷの上面にその上面を覆うだけの十分な量の純水が供給されて、ウエハＷ上面の全域に純水の液膜が形成されると、バルブ４１が閉じられて、ウエハＷ上に純水の液膜を形成するための液盛り工程が終了し、つづいて、ＩＰＡベーパ供給工程が行われる。ＩＰＡベーパ供給工程では、バルブ３１が閉じられた後、バルブ３２が制御（開成）されて、第１乾燥ガス供給口２５１ａからウエハＷの上面の中央部にＩＰＡベーパを含む窒素ガスが供給される。また、バルブ５１は上記液盛り工程から引き続いて開成されており、たとえば、第２乾燥ガス供給口２６ａから毎分５０リットルの窒素ガスが供給され続ける。なお、このＩＰＡベーパ供給工程においても、前の液盛り工程から引き続いて、ウエハＷの回転は停止されたままで行われる。
【００２９】
ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給流量は、第１乾燥ガス供給管３に介挿された流量調整バルブ（図示せず）の開度を制御することにより、たとえば、毎分５０リットルまで徐々に連続的に（または段階的に）上げられていく。すなわち、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給の初期においては、ウエハＷ中央の液膜が排除される部分の面積が小さいので、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給流量は比較的小さくしておく。一方、ウエハＷの乾燥が進行するにしたがって液膜が排除される部分の面積が大きくなるので、上記ガスの供給流量を徐々に大きくする。これにより、ウエハＷ上面の乾燥境界（液膜が排除された部分と排除されていない部分との間のほぼ環状の境界）を乱すことなく、ウエハＷの上面は、その中央部から周縁に向かって順に乾燥していく。これによりウエハＷ上面の乾燥不良を防止し、ウォーターマークの発生を防止することができる。
【００３０】
特に、ウエハＷの中央から周縁に向けて流れるＩＰＡ水溶液は、ウエハＷの上面に形成されている微細なパターン間に入り込んだ純水にも混じり、その純水をウエハＷの上面から速やかに蒸発させる。また、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給流量が最終的に毎分５０リットルまで上げられることにより、ウエハＷの周縁部までＩＰＡベーパを含む窒素ガスが行き届くので、たとえウエハＷの周縁部に純水または希釈なＩＰＡ水溶液の液滴が残留していても、その液滴は、ＩＰＡベーパがさらに溶け込むことによって蒸発する。ゆえに、乾燥不良によるウォーターマークを発生することなく、ウエハＷの上面の全域を良好に乾燥させることができる。
また、予めウエハＷ上の液膜と遮断板２との間の空間が窒素ガスで満たされた状態で、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給が開始され、その後、ウエハＷの上面の液膜が除去された部分には、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスが供給され続ける。そのうえ、ウエハＷと遮断板２との間には、第２乾燥ガス供給口２６ａから窒素ガスが供給され続けるので、酸素などを含む雰囲気が外部から進入するおそれがない。したがって、ウエハＷの上面の液膜が除去された部分に酸素などを含む雰囲気が触れることがなく、酸素、純水およびシリコンの反応によるウォーターマークを発生するおそれもない。
【００３１】
なお、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給開始以前にのみ、予めウエハＷ上の液膜と遮断板２との間の空間を窒素ガスで満たしておき、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給開始以降は、第２乾燥ガス供給口２６ａからの窒素ガスの供給を行わないようにしてもよい。あるいはその逆に、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給開始以前は、予めウエハＷ上の液膜と遮断板２との間の空間を窒素ガスで満たしておかずに、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給開始以降にのみ、第２乾燥ガス供給口２６ａからの窒素ガスの供給を行うようにしてもよい。
ＩＰＡベーパを含む窒素ガスの供給流量が毎分５０リットルに達してから所定時間が経過すると、ＩＰＡベーパ供給工程が終了し、その後は、回転駆動機構１４を制御して、ウエハＷを予め定める高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転させて、主としてウエハＷの下面に付着している純水の液滴を遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ工程が行われる。このスピンドライ工程の間、第１乾燥ガス供給口２５１ａからのＩＰＡベーパを含む窒素ガスおよび第２乾燥ガス供給口２６ａからの窒素ガスの供給が続けられる。これにより、ウエハＷと遮断板２との間に、ウエハＷの下面から振り切られた純水や酸素を含む雰囲気が進入することを防止でき、そのような雰囲気によるウエハＷの上面の汚染を防止することができる。
【００３２】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することも可能である。たとえば、液盛り工程において、純水の液膜が潰れない程度の回転速度（たとえば、５０ｒｐｍ以下）でウエハＷを回転させてもよい。
また、ＩＰＡベーパ供給工程でウエハＷを回転させてもよく、ウエハＷを回転させることにより、ウエハＷの上面からの純水およびＩＰＡ水溶液の流下を促進することができる。ＩＰＡベーパ供給工程におけるウエハＷの回転速度は、一定の低回転速度（たとえば、５０ｒｐｍ）であってもよいし、たとえば、回転が停止した状態からスピンドライ工程時のウエハＷの回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）まで徐々に上げていくようにしてもよい。このようにすれば、ウエハＷ上面の乾燥境界の乱れや液滴の残留を生じることなく、迅速にウエハＷを乾燥させることができる。
【００３３】
さらに、ウエハＷの回転中は、そのウエハＷと同じ方向にほぼ同じ回転速度で遮断板２を回転させることが好ましい。こうすることにより、とくにウエハＷの上面周縁部付近における気流の乱れを防止することができ、ウエハＷと遮断板２との間に酸素などを含む雰囲気が外部から進入することを良好に防止できる。なお、遮断板２を回転させるためには、支軸２１をアーム２２の先端部に回転自在に設けて、その支軸２１にモータなどを含む回転駆動機構からの回転力を入力するようにすればよい。
さらにまた、スピンドライ工程において、第１乾燥ガス供給口２５１ａからＩＰＡベーパを含む窒素ガスが吐出されるとしたが、ＩＰＡベーパを含まない窒素ガス、つまりバルブ３１を介して第１乾燥ガス供給管３に供給される窒素ガスが、第１乾燥ガス供給口２５１ａからウエハＷの上面に向けて吐出されてもよい。
また、上記の実施形態では、スピンチャック１として、複数本のチャックピン１３でウエハＷの端面を挟持する構成のものを取り上げたが、たとえば、ウエハＷのデバイス形成面を上方に向けた状態で、そのウエハＷの非デバイス形成面（下面）を真空吸着することにより、ウエハＷをほぼ水平に保持することができる構成のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
【００３４】
さらに、上記の実施形態では、乾燥促進蒸気としてＩＰＡベーパを例示したが、メタノールに代表されるアルコール類、またはアセトンなど、親水性に優れた揮発性の高い溶剤の蒸気（ベーパ）を含む窒素ガスをウエハＷの表面に供給することによっても、ＩＰＡベーパを含む窒素ガスを供給した場合と同様な効果を達成することができる。あるいは、乾燥促進蒸気として、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）に代表される親油性の高い（非可溶性の）液体の蒸気をウエハＷの表面に供給してもよく、これによっても同様の効果を達成できる。
さらにまた、上記の実施形態では、洗浄工程後のウエハＷの上面に純水の液膜が形成されるとしているが、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に機能水が供給されて、この機能水の液膜がウエハＷの上面に形成されてもよい。この場合において、洗浄工程で洗浄液として機能水が用いられる場合には、機能水は、液体供給口２５２ａからウエハＷの上面に供給されるようにしてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。
【図２】上記基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】上記基板処理装置における処理について説明するための図である。
【図４】遮断板の下面の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ スピンチャック
２ 遮断板
３ 第１乾燥ガス供給管
４ 液体供給管
５ 第２乾燥ガス供給管
６ 制御装置
２４ 開口
２５ 管部材
２５１ 第１乾燥ガス流通路
２５１ａ 第１乾燥ガス供給口
２５２ 液体流通路
２５２ａ 液体供給口
２６ 第２乾燥ガス流通路
２６ａ 第２乾燥ガス供給口
３１ バルブ
３２ バルブ
４１ バルブ
４２ バルブ
５１ バルブ
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持手段によって基板をほぼ水平に保持する基板保持工程と、
この基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板の上面に所定の液体を液盛りして液膜を形成する液膜形成工程と、
上記基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板の上面に基板対向部材を近接させて、その基板対向部材で基板の上面の少なくとも中央部を覆う被覆工程と、
上記液膜形成工程に引き続いて、上記被覆工程が行われている期間中に行われ、上記基板保持手段に保持された基板が停止または液膜を保持可能な回転速度で回転している状態で、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給開始する乾燥ガス供給工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
上記液膜形成工程の前に、上記基板保持手段に保持された基板の上面を洗浄液を供給しつつ洗浄する洗浄工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
上記乾燥ガスは、基板の乾燥を促進する乾燥促進蒸気を含むガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
上記乾燥ガス供給工程は、上記乾燥ガスの供給流量を徐々に大きくする工程を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
上記基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板をほぼ水平な面内で回転させる基板回転工程をさらに含み、
上記基板回転工程は、上記乾燥ガス供給工程と並行して、基板の回転速度を徐々に大きくする工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
少なくとも上記乾燥ガス供給工程が行われている期間中に、基板の上面の上記乾燥ガスの供給位置を取り囲む領域に第２の乾燥ガスを供給する第２の乾燥ガス供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
少なくとも上記乾燥ガス供給工程が行われる以前に、予め基板の上面の上記乾燥ガスの供給位置を取り囲む領域に第２の乾燥ガスを供給する第２の乾燥ガス供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項８】
上記乾燥ガスは基板の乾燥を促進する乾燥促進蒸気を含むガスであり、上記第２の乾燥ガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項６または７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
基板をほぼ水平に保持する基板保持手段と、
この基板保持手段に保持された基板の上面に所定の液体を液盛りして液膜を形成するための液膜形成手段と、
上記基板保持手段に保持された基板の上面に近接した位置で対向配置されて、その基板の上面の少なくとも中央部を覆うための基板対向部材と、
上記基板保持手段に保持された基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給手段と、
上記液膜形成手段によって液膜が形成された基板の上面の中央部が上記基板対向部材で覆われ、基板が停止または液膜を保持可能な回転速度で回転している状態で、上記乾燥ガス供給手段を制御して、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給開始させる乾燥制御手段とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
基板保持手段によって基板をほぼ水平に保持する基板保持工程と、
この基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板の上面に所定の液体を液盛りして液膜を形成する液膜形成工程と、
上記基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板の上面に基板対向部材を近接させて、その基板対向部材で基板の上面の少なくとも中央部を覆う被覆工程と、
上記液膜形成工程に引き続いて、上記被覆工程が行われている期間中に行われ、上記基板保持手段に保持された基板が停止または液膜を保持可能な回転速度で回転している状態で、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給開始する乾燥ガス供給工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
上記液膜形成工程の前に、上記基板保持手段に保持された基板の上面を洗浄液を供給しつつ洗浄する洗浄工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
上記乾燥ガスは、基板の乾燥を促進する乾燥促進蒸気を含むガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
上記乾燥ガス供給工程は、上記乾燥ガスの供給流量を徐々に大きくする工程を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
上記基板保持工程の後に、上記基板保持手段に保持された基板をほぼ水平な面内で回転させる基板回転工程をさらに含み、
上記基板回転工程は、上記乾燥ガス供給工程と並行して、基板の回転速度を徐々に大きくする工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
少なくとも上記乾燥ガス供給工程が行われている期間中に、基板の上面の上記乾燥ガスの供給位置を取り囲む領域に第２の乾燥ガスを供給する第２の乾燥ガス供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
少なくとも上記乾燥ガス供給工程が行われる以前に、予め基板の上面の上記乾燥ガスの供給位置を取り囲む領域に第２の乾燥ガスを供給する第２の乾燥ガス供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項８】
上記乾燥ガスは基板の乾燥を促進する乾燥促進蒸気を含むガスであり、上記第２の乾燥ガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項６または７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
基板をほぼ水平に保持する基板保持手段と、
この基板保持手段に保持された基板の上面に所定の液体を液盛りして液膜を形成するための液膜形成手段と、
上記基板保持手段に保持された基板の上面に近接した位置で対向配置されて、その基板の上面の少なくとも中央部を覆うための基板対向部材と、
上記基板保持手段に保持された基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給手段と、
上記液膜形成手段によって液膜が形成された基板の上面の中央部が上記基板対向部材で覆われ、基板が停止または液膜を保持可能な回転速度で回転している状態で、上記乾燥ガス供給手段を制御して、その基板の上面の中央部に向けて乾燥ガスを供給開始させる乾燥制御手段とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−９８６６３（Ｐ２００８−９８６６３Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１４９０１（Ｐ２００７−３１４９０１）
【出願日】平成１９年１２月５日（２００７．１２．５）
【分割の表示】特願２００２−２８１６３０（Ｐ２００２−２８１６３０）の分割
【原出願日】平成１４年９月２６日（２００２．９．２６）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月５日（２００７．１２．５）
【分割の表示】特願２００２−２８１６３０（Ｐ２００２−２８１６３０）の分割
【原出願日】平成１４年９月２６日（２００２．９．２６）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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