基板処理方法および基板処理装置
【課題】基板表面上の処理液を溶剤で置換した後に当該溶剤を基板表面から除去して当該基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置において、基板表面に水滴が付着するのを防止して乾燥性能を高める。
【解決手段】基板表面Ｗｆの上方位置に遮断部材６４が配置されている。この遮断部材６４の中央部にはＩＰＡ液供給路が設けられており、当該ＩＰＡ液供給路に対してＩＰＡ液供給ユニットが接続されており、所定温度にまで加熱された高温の１００％ＩＰＡ液（高温ＩＰＡ液）を基板表面Ｗｆに向けて吐出可能となっている。そして、置換処理を行う際には、高温ＩＰＡ液を基板表面Ｗｆに供給することで基板表面Ｗｆ上のリンス液を置換している。このため、基板表面Ｗｆ上のリンス液が高い置換効率で高温ＩＰＡ液に置換されてスピン乾燥処理前に基板表面Ｗｆ上に残存するリンス液の量を抑制することができる。
【解決手段】基板表面Ｗｆの上方位置に遮断部材６４が配置されている。この遮断部材６４の中央部にはＩＰＡ液供給路が設けられており、当該ＩＰＡ液供給路に対してＩＰＡ液供給ユニットが接続されており、所定温度にまで加熱された高温の１００％ＩＰＡ液（高温ＩＰＡ液）を基板表面Ｗｆに向けて吐出可能となっている。そして、置換処理を行う際には、高温ＩＰＡ液を基板表面Ｗｆに供給することで基板表面Ｗｆ上のリンス液を置換している。このため、基板表面Ｗｆ上のリンス液が高い置換効率で高温ＩＰＡ液に置換されてスピン乾燥処理前に基板表面Ｗｆ上に残存するリンス液の量を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面が処理液で濡れた基板を乾燥させる基板処理方法および装置に関するものである。なお、乾燥処理対象となる基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission Display）用基板、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等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、薬液による薬液処理および純水などのリンス液によるリンス処理が行われた後、基板表面に付着するリンス液を除去すべく、乾燥処理が実行される。この一連の処理を枚葉方式で実行するために、例えば特許文献１では次のように構成された基板処理装置が用いられている。この基板処理装置は、基板を水平姿勢にて保持するスピンチャックと、スピンチャックを回転させるチャック回転駆動機構と、スピンチャックに保持された基板の表面に向けて薬液および純水やＤＩＷ（deionized water：脱イオン水）などのリンス液を供給する第１ノズルと、スピンチャックに保持された基板の表面に向けて溶剤を供給する第２ノズルとを備えている。そして、同装置では、次のようにして薬液処理、リンス処理、第１置換処理、第２置換処理および乾燥処理が実行される。すなわち、基板表面に対してフッ酸などの薬液が第１ノズルから供給されて薬液処理が実行された後、同ノズルからＤＩＷが供給されてリンス処理が実行される。また、同基板表面に対し、ＤＩＷよりも揮発性の高い水溶性有機溶剤であるＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）と、純水よりも表面張力が低く、ＩＰＡよりも水溶性の低いフッ素系溶剤であるＨＦＥ（Hydrofluoroether：ハイドロフルオロエーテル）とを含む混合溶剤が供給されて基板上のリンス液（ＤＩＷ）が混合溶剤に置換される。その後、ＨＦＥのみを基板の表面に供給して基板の表面上の混合溶剤をＨＦＥに置換する。最後に、基板の高速回転によって基板表面からＨＦＥを振り切ることで基板表面が乾燥される（乾燥処理）。
【０００３】
また、ＩＰＡを用いて基板処理する方法として、例えば特許文献２では、剥離液によるレジスト膜の剥離処理、剥離液のＩＰＡへの置換処理、ＩＰＡの水洗処理および乾燥処理の全てをいわゆるバッチ方式で行うものが知られている。この特許文献２に記載の処理方法では、４０〜６０［゜Ｃ］程度に加熱されたＩＰＡ液が使用されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５３４５２号公報（図１、図３）
【特許文献２】特開２００２−１５１３９４号公報（段落００１２、００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように乾燥処理前に基板表面全体をＨＦＥで覆っておくことで、リンス液で濡れた基板をそのままスピン乾燥する場合に比べて乾燥性能を格段に高めることができる。しかしながら、乾燥処理を行っている間に基板表面上のＨＦＥ液膜の乾燥移動にしたがって微細な水滴が基板表面に付着してしまい、乾燥性能を低下させてしまうことがあった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面上の処理液を溶剤で置換した後に当該溶剤を基板表面から除去して当該基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置において、基板表面に水滴が付着するのを防止して乾燥性能を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる基板処理方法は、表面が処理液で濡れた基板を乾燥させる基板処理方法であって、上記目的を達成するため、イソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を基板表面に供給して処理液を溶剤で置換する置換工程と、置換工程後に基板表面から溶剤を除去する除去工程とを備え、置換工程は、処理液の温度以上で、かつ溶剤の沸点以下の温度に調整された溶剤を用いることを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、処理液で濡れた表面を上方に向けた略水平姿勢で基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持された基板の表面に向けてイソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を供給して処理液を溶剤で置換する溶剤供給手段とを備え、溶剤供給手段は、溶剤の温度を処理液の温度以上でかつ溶剤の沸点以下の温度に調整された溶剤を供給することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明（基板処理方法および基板処理装置）では、基板表面に溶剤を供給することで基板表面上の処理液を置換しているが、溶剤の温度が処理液の温度以上でかつ溶剤の沸点以下の温度に調整されている。このように高温に温度調整された溶剤では、温度上昇にしたがって溶剤の粘度は低下し、その拡散速度は高くなる。そのため、高温に温度調整された溶剤を基板表面に供給すると、常温の溶剤を用いた場合よりも高い置換効率で処理液が溶剤に置換され、基板表面に残存する処理液の量を抑えることができる。また、例えば基板表面に微細なパターンが形成されている場合、基板乾燥のために上記パターンの凹部に入り込んだ溶剤を除去する際にパターン倒壊させる方向に応力が作用する。この応力は溶剤の表面張力と密接に関連しており、当該表面張力が大きくなるにしたがって上記応力が増大する。この点、本発明では、上記のように温度調整された溶剤を用いているため、溶剤の表面張力が低下して上記応力が低減される。そのため、微細パターンの倒壊を確実に防止して良好な基板乾燥が行われる。さらに、高温に温度調整された溶剤を基板表面に供給することで基板温度は上昇して乾燥速度が高められる。
【００１０】
ここで、溶剤としては、例えば１００％イソプロピルアルコールを用いることができる。また、溶剤の温度を４０〜５５［゜Ｃ］に調整するのが望ましい。
【００１１】
また、ノズルから基板表面に向けて溶剤を吐出する前にノズルから溶剤を吐出してノズル内および配管内を温度調整された溶剤で満たす、プリディスペンス工程を設けるのが望ましい。このプリディスペンス工程を実行することで置換工程では常に所定温度に調整された溶剤が基板表面に供給されるため、良好な乾燥処理を安定して行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、基板表面にイソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を供給して処理液を溶剤で置換した後に基板表面から溶剤を除去して基板乾燥を行う際に、処理液の温度以上で、かつ溶剤の沸点以下の温度に調整された溶剤を用いているので、基板表面に水滴が付着するのを防止して乾燥性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置を制御する電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置１は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗｆに付着している不要物を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、(1)基板表面Ｗｆに対してフッ酸などの薬液による薬液処理、(2)純水やＤＩＷなどのリンス液によるリンス処理、(3)基板表面Ｗｆにリンス液膜をパドル状に形成するパドル形成処理、(4)基板Ｗ上のリンス液をＩＰＡ液で置換する置換処理、(5)基板ＷからＩＰＡ液を除去して基板Ｗを乾燥させる除去処理を実行する装置である。
【００１４】
この基板処理装置１では、処理チャンバー２の天井部分にファンフィルタユニット（ＦＦＵ）４が配置されている。このファンフィルタユニット４はファン４ａおよびフィルタ４ｂを有している。このファンフィルタユニット４では、装置１の上方空間より送り込まれた気体がファン４ａによってフィルタ４ｂに向けて送られて当該フィルタ４ｂで清浄された後に処理チャンバー２の中央空間に送り込まれる。
【００１５】
この中央空間にはスピンチャック６が配置されている。このスピンチャック６は基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるものであり、本発明の「基板保持手段」として機能する。また、このスピンチャック６では、回転支軸８がモータを含むチャック回転機構１０（図２）の回転軸に連結されており、チャック回転機構１０の駆動によりスピンチャック６が回転軸（鉛直軸）回りに回転可能となっている。これら回転支軸８およびチャック回転機構１０は、円筒状のケーシング１４内に収容されている。また、回転支軸８の上端部には、円盤状のスピンベース１６が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、制御部１８からの動作指令に応じてチャック回転機構１０を駆動させることによりスピンベース１６が回転軸回りに回転する。また、制御部１８はチャック回転機構１０を制御してスピンベース１６の回転速度を調整する。
【００１６】
スピンベース１６の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１２が立設されている。チャックピン１２は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１６の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１２のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。また、各チャックピン１２は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。
【００１７】
スピンベース１６に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１２を解放状態とし、後述する基板処理を基板Ｗに対して行う際には、複数個のチャックピン１２を押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１２は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１６から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面を上方に向け、裏面を下方に向けた状態で支持される。なお、基板保持機構としてはチャックピン１２に限らず、基板裏面を吸引して基板Ｗを支持する真空チャックを用いてもよい。
【００１８】
スピンチャック６により保持された基板Ｗの上方位置には、ノズルアーム２２と遮断部材６４が設けられている。これらのうちノズルアーム２２は水平面内で揺動自在に設けられている。このノズルアーム２２の先端部には薬液供給ノズル２６が取り付けられ、薬液供給ユニット３４（図２）からフッ酸またはＢＨＦ（Buffered Hydrofluoric acid：バッファードフッ酸）などの基板洗浄に適した薬液を供給可能となっている。そして、制御部１８からの指令に応じて薬液供給ユニット３４が薬液供給ノズル２６に向けて薬液を圧送すると、ノズル２６から薬液が基板Ｗに向けて吐出される。また、ノズルアーム２２にはノズルアーム移動機構３８が接続されており、制御部１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構３８が作動することで、基板Ｗの表面上方の吐出領域と吐出領域から側方に退避した待機位置との間でノズル２６は移動可能となっている。
【００１９】
遮断部材６４は、中心部に開口部を有するドーナツ盤状の板状部材６６と、内部が中空に仕上げられ、板状部材６６を支持する回転支軸６８と、回転支軸６８の中空部および板状部材６６の開口部に挿通された内挿軸（図示省略）とを有している。板状部材６６はスピンチャック６に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに対向配置されている。板状部材６６は、その下面（底面）６６ａが基板表面Ｗｆと略平行に対向する基板対向面となっており、その平面サイズは基板Ｗの直径と同等以上の大きさに形成されている。板状部材６６は略円筒形状を有する回転支軸６８の下端部に略水平に取り付けられ、回転支軸６８は水平方向に延びるアーム７０により基板Ｗの中心を通る回転軸回りに回転可能に保持されている。内挿軸の外周面と回転支軸６８の内周面との間にはベアリング（図示省略）が介在して取り付けられている。また、アーム７０には、遮断部材回転機構７２と遮断部材昇降機構７４が接続されている。
【００２０】
遮断部材回転機構７２は、制御部１８からの動作指令に応じて回転支軸６８を回転軸回りに回転させる。この回転支軸６８の回転によって板状部材６６が回転支軸６８とともに一体的に回転する。遮断部材回転機構７２は、スピンチャック６に保持された基板Ｗの回転に応じて基板Ｗと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で板状部材６６（下面６６ａ）を回転させるように構成されている。
【００２１】
また、遮断部材昇降機構７４は、制御部１８からの動作指令に応じて遮断部材６４をスピンベース１６に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御部１８は遮断部材昇降機構７４を作動させることで、基板処理装置１に対して基板Ｗを搬入出させる際には、スピンチャック６の上方の離間位置に遮断部材６４を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して所定の処理を施す際には、スピンチャック６に保持された基板Ｗの表面Ｗｆのごく近傍に設定された所定の対向位置（図４参照）まで遮断部材６４を下降させる。この実施形態では、リンス処理が開始されてから遮断部材６４を離間位置から対向位置に下降させ、乾燥処理が完了するまで継続して遮断部材６４を対向位置に位置させる。
【００２２】
この遮断部材６４では、回転支軸６８と内挿軸は全周にわたって互いに均一に離間しており、気体供給経路が形成されている。そして、この気体供給経路の上端側（図１の上方側）に窒素ガスが圧送されると、窒素ガスは気体供給経路を介して気体供給経路の下端側開口からスピンチャック６に向けて吐出される。
【００２３】
一方、内挿軸には２本の流体供給路が鉛直軸方向に延びるように形成されている。すなわち、リンス液（ＤＩＷ）の通路となるリンス液供給路およびＩＰＡ液の通路となるＩＰＡ液供給路が内挿軸に形成されている。これらの流体供給路はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：polytetrafluoroethylene）からなる内挿軸にそれぞれ、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）製のチューブを軸方向に挿入することによって形成されている。そして、リンス液供給路に対してリンス液供給ユニット３６（図２）が接続されており、薬液処理された基板Ｗに向けて常温のリンス液（ＤＩＷ）を吐出させてリンス処理を実行可能となっている。また、ＩＰＡ液供給路に対してＩＰＡ液供給ユニット４０（図２）が接続されており、所定温度にまで加熱された高温の１００％ＩＰＡ液をリンス液で濡れた基板Ｗに向けて吐出させて置換処理を実行可能となっている。このように、ＩＰＡ液供給ユニット４０が本発明の「溶剤供給手段」に相当している。また、ＩＰＡ液供給路を有する遮断部材６４が本発明の「ノズル」に相当している。
【００２４】
図３はＩＰＡ液供給ユニットの構成を示す図である。ＩＰＡ液供給ユニット４０には、ＩＰＡ液を貯留するタンク４０１が設けられている。このタンク４０１に対してＩＰＡ液供給管４０２を介して常温のＩＰＡ液を適宜補給可能となっており、タンク４０１内でのＩＰＡ液の貯留量が所定以下になると、ＩＰＡ液供給管４０２に介挿された開閉弁４０３が制御部１８からの開指令に応じて開成されてタンク４０１にＩＰＡ液が補給されて常に所定量の有機溶剤としての１００％ＩＰＡ液が貯留されるようになっている。また、こうしてタンク４０１内に貯留されるＩＰＡ液に浸漬されるようにタンク４０１の内底面近傍にステンレス、銅などの金属管で形成されたコイル状の熱交換パイプ４０４が加熱用熱媒体の通送路として設けられている。この熱交換パイプ４０４には、循環用配管４０５により恒温槽４０６が接続されており、恒温槽４０６により約７０［゜Ｃ］に保たれた加熱用熱媒体が循環用配管４０５および熱交換パイプ４０４を循環することでタンク４０１内のＩＰＡ液が所望の温度、例えば５０［゜Ｃ］に調整される。なお、本実施形態では、後述するようにリンス液をＩＰＡ液で置換するためにリンス液の温度よりも高い温度を有するＩＰＡ液を用いており、この明細書では、上記のようにして加熱されてリンス液の温度よりも高く、しかも沸点よりも低い温度に温度調整されたＩＰＡ液を「高温ＩＰＡ液」と称する。
【００２５】
また、ＩＰＡ液タンク４０１には、窒素供給管４０７を介して窒素ガスが供給されるようになっている。この窒素供給管４０７には開閉弁４０８が介挿されており、制御部１８からの開閉指令に応じて開成されてタンク４０１に窒素ガスが導入されると、ＩＰＡ液タンク４０１内の圧力が高められ、ＩＰＡ液タンク４０１からＩＰＡ液供給管４０９を介して遮断部材６４内のＩＰＡ液供給路に向けて高温ＩＰＡ液が流出する。このＩＰＡ液供給管４０９には、タンク４０１側から遮断部材６４側に開閉弁４１０、フィルタ４１１、流量計４１２および開閉弁４１３が介挿されており、流量計４１２から出力される電気信号に基づき制御部１８が開閉弁４０８、４１０の開閉および開度を制御することで開閉弁４１３を開いたときに遮断部材６４内のＩＰＡ液供給路に供給される高温ＩＰＡ液の流量を所望値に制御する。
【００２６】
次に、上記のように構成された基板処理装置１の動作について図４を参照しつつ詳述する。この実施形態では、制御部１８がメモリに記憶されているプログラムにしたがって装置各部を制御して基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理、パドル形成処理、置換処理および乾燥処理（除去処理）を施す。これらのうちリンス処理ではリンス液が本発明の「処理液」として用いられ、置換処理では１００％濃度のＩＰＡ液が本発明の「溶剤」として用いられる。
【００２７】
制御部１８はスプラッシュガード５０を降下させてスピンチャック６をスプラッシュガード５０の開口部から突出させる。このとき、ノズルアーム２２はスプラッシュガード５０の外側に退避し、遮断部材６４はスピンチャック６の上方の離間位置に退避している。そして、この状態で基板搬送ロボット（図示省略）により未処理の基板Ｗが処理チャンバー２内に搬入される。より具体的には、基板表面を上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック６に保持される。これに続いて、スプラッシュガード５０が１段階上昇されるとともに基板Ｗに対して薬液処理が実行される（図４（ａ））。
【００２８】
薬液処理では、薬液供給ノズル２６が基板表面の中央部上方に位置するようにノズルアーム移動機構３８がノズルアーム２２を移動させるとともに、チャック回転機構１０の駆動によりスピンチャック６に保持された基板Ｗを２００〜１２０ｒｐｍの範囲内で定められる回転速度（例えば８００ｒｐｍ）で回転させる。また、薬液供給ユニット３４がフッ酸を薬液として薬液供給ノズル２６に向けて圧送して当該ノズル２６から基板表面に供給する。こうして基板表面の中央部に供給されたフッ酸は遠心力により径方向に広げられ、フッ酸による基板表面のエッチング処理（薬液処理）が実行される。
【００２９】
薬液処理が完了すると、制御部１８はノズルアーム移動機構３８を制御してノズルアーム２２を基板Ｗから離間移動させてノズル２６をスプラッシュガード５０の外側に退避させる。それに続いて、制御部１８は遮断部材昇降機構７４を制御して遮断部材６４をスピンベース１６に近接して対向させる。これによって、薬液処理を受けた基板Ｗの表面Ｗｆに対して板状部材６６の下面６６ａが略平行に、しかも近接して対向位置決めされて基板表面Ｗｆを覆う。
【００３０】
この状態でリンス処理から乾燥処理までの一連の処理が実行される。すなわち、リンス液供給ユニット３６から遮断部材６４のリンス液供給路にリンス液が圧送されて板状部材６６に設けられたリンス液吐出口からリンス液が吐出される。こうして基板表面に吐出されたリンス液は基板Ｗの回転の遠心力によって基板Ｗの表面に拡がり、リンス液によるリンス処理が行われる。また、リンス処理が終了すると、次にパドル形成処理が実行される。すなわち、制御部１８は、リンス処理の終了後に、基板Ｗの回転速度をリンス処理時の回転速度よりも遅い回転速度（この実施形態では１０ｒｐｍ）に減速する。これによって、リンス液供給ノズル２８から吐出されるリンス液が基板表面Ｗｆに溜められてリンス液膜がパドル状に形成される（同図（ｂ））。なお、パドル形成処理時の回転速度は１０ｒｐｍに限定されるものではないが、リンス液に作用する遠心力がリンス液と基板表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるという条件が満足する範囲で回転速度を設定する必要がある。というのも、リンス液の液膜をパドル状に形成するためには、上記条件の充足が必須だからである。
【００３１】
パドル形成が完了すると、リンス液吐出を停止するとともにＩＰＡ液供給ユニット４０から遮断部材６４のＩＰＡ液供給路に約５０［゜Ｃ］に温度調整された高温ＩＰＡ液が圧送されて板状部材６６に設けられたＩＰＡ液吐出口から高温ＩＰＡ液が吐出される（同図（ｃ））。この高温ＩＰＡ液吐出によって基板Ｗの表面中央部ではリンス液膜の中央部が高温ＩＰＡ液に置換されて置換領域に対して高温ＩＰＡ液膜が形成される。このときの回転速度はパドル形成処理と同程度（この実施形態では１０ｒｐｍ）に設定されている。
【００３２】
そして、高温ＩＰＡ液供給から所定時間が経過すると、高温ＩＰＡ液供給を継続させたまま基板Ｗの回転速度を１０ｒｐｍから２５ｒｐｍ、５０ｒｐｍ、３００ｒｐｍと徐々に加速する。このように回転速度の加速によって基板表面上の液膜（リンス液領域＋高温ＩＰＡ液領域（置換領域））に作用する遠心力が増大してリンス液が振り切られるとともに置換領域が径方向に広がっていく。そして、所定時間が経過すると、基板Ｗの表面外周部に存在していたリンス液は基板Ｗから振り落とされるとともに、置換領域が基板表面の全面に均一に広がって基板表面は高温ＩＰＡ液膜で全面的に覆われる（同図（ｄ））。また、３００ｒｐｍにまで回転速度を加速することによって高温ＩＰＡ液が基板表面Ｗｆで大きく流動し、これによって基板表面Ｗｆに形成されている微細パターンの間隙内部（凹部）では残留リンス液が高温ＩＰＡ液に効率良く置換される。これによって、基板表面Ｗｆに付着するリンス液が高温ＩＰＡ液に確実に置換される。この後、制御部１８は基板Ｗの回転速度を１０ｒｐｍまで減速して高温ＩＰＡ液の液膜をパドル状に形成する（同図（ｅ））。このように本実施形態の置換処理では、基板Ｗの回転速度が１０ｒｐｍ（同図（ｃ））から３００ｒｐｍ（同図（ｄ））に加速された後、１０ｒｐｍ（同図（ｅ））に減速されており、置換処理１での回転速度「１０ｒｐｍ」、置換処理２での回転速度「３００ｒｐｍ」および置換処理３での回転速度「１０ｒｐｍ」がそれぞれ本発明の「第１回転速度」、「第２回転速度」、「第３回転速度」に相当している。
【００３３】
高温ＩＰＡ液によるリンス液の置換処理が完了すると、制御部１８は高温ＩＰＡ液の供給を停止するとともに、基板Ｗの回転速度を５０ｒｐｍに加速し、さらに１５００ｒｐｍまで加速する。これによって基板表面Ｗｆ上の高温ＩＰＡ液が除去されて基板Ｗの乾燥処理が実行される（同図（ｆ））。そして、基板Ｗの乾燥処理が終了すると、制御部１８はチャック回転機構１０を制御して基板Ｗの回転を停止させるとともに、液体加熱ユニット６２に停止指令を与えて高温ＤＩＷの供給を停止して基板加熱を停止する（ステップＳ１０）。そして、スプラッシュガード５０を降下させて、スピンチャック６をスプラッシュガード５０の上方から突出させる。その後、基板搬送ロボットが処理済の基板Ｗを基板処理装置１から搬出して、１枚の基板Ｗに対する一連の基板処理が終了する。そして、次の基板Ｗについても、上記と同様の処理が実行される。
【００３４】
以上のように、この実施形態によれば、基板表面Ｗｆ上のリンス液をＩＰＡ液に置換するに際し、高温に温度調整されて高い拡散速度を有する高温ＩＰＡ液を用いているため、基板表面Ｗｆ上のリンス液を高い置換効率で高温ＩＰＡ液に置換することができ、スピン乾燥処理前に基板表面Ｗｆ上に残存するリンス液の量をゼロに近づけることができる。このため、乾燥処理を行っている間に微細な水滴が基板表面に付着するのを防止して乾燥性能を高めることができる。また、基板表面Ｗｆには微細パターンが形成されているが、この実施形態では高温ＩＰＡ液を用いているため、常温のＩＰＡ液と比べて表面張力が低下しており、パターンの間隙（凹部）に入り込むＩＰＡ液を除去する際にパターンを倒壊させる方向に作用する応力が弱まり、パターン倒壊を効果的に防止することができる。さらに高温ＩＰＡ液を用いることで乾燥処理前に基板温度を高めることができるので、スピン乾燥に要する時間を短縮することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、ＩＰＡ液を約５０［゜Ｃ］に温度調整しているが、高温ＩＰＡ液の温度についてはこれに限定されるものではない。すなわち、ＩＰＡ液を種々の温度に設定した上で各温度での乾燥性能を検証したところ、４０［゜Ｃ］ないし５５［゜Ｃ］の温度範囲で乾燥性能の向上が認められた。ただし、それらの検証結果からは、高温ＩＰＡ液を５０［゜Ｃ］に調整することが好適であることがわかった。
【００３６】
また、上記実施形態では、基板処理装置では１枚ずつ基板を処理する、いわゆる枚葉式の基板処理装置であり、基板を連続的に処理している間、定期的に高温ＩＰＡ液が遮断部材６４のＩＰＡ液供給路を介して基板表面Ｗｆに向けて吐出される。この場合、先の基板Ｗに対して上記一連の基板処理（薬液処理、リンス処理、置換処理およびスピン乾燥処理）を行った後、続けて次の基板Ｗに対して上記一連の基板処理が実行され、遮断部材６４のＩＰＡ液供給路とＩＰＡ液供給管４０９に高温ＩＰＡ液が滞留する時間、つまり先の基板Ｗに対する置換処理を完了してから次の基板Ｗに対する置換処理を開始するまでの時間は短時間である。したがって、連続的に基板処理を行う間、基板表面Ｗｆに供給されるＩＰＡ液の温度は約５０［゜Ｃ］に保たれて基板乾燥を良好に行うことができる。つまり、先の基板Ｗに対する置換処理が実質的に次の基板Ｗに対して置換処理を実行する前のプリディスペンス処理として機能し、次の基板Ｗに対して常に所定温度に調整された高温ＩＰＡ液を基板表面Ｗｆに供給可能となっている。このため、良好な乾燥処理を安定して行うことができる。なお、先の基板Ｗに対する置換処理と次の基板Ｗに対する置換処理との間隔が長くなる場合には、次の基板Ｗに対する置換処理を実行する前に、スピンチャック６に基板Ｗを乗せないまま、あるいはダミー基板を乗せた状態でプリディスペンス処理を実行するように構成してもよく、これにより連続処理を行う場合と同様に良好な乾燥処理を安定して行うことができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、１００％ＩＰＡ液を用いたが、主成分をＩＰＡとして数％の純水を含んでもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、半導体ウエハ等の基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理、パドル処理、置換処理および乾燥処置を行う装置および方法に本発明を適用しているが、基板Ｗの種類や処理内容はこれに限定されるものではなく、有機溶剤を主成分とする溶剤を基板表面から除去して当該基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置に本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ用基板、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などを含む基板の表面を乾燥させる基板処理方法および装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の基板処理装置を制御する電気的構成を示すブロック図である。
【図３】ＩＰＡ液供給ユニットの構成を示す図である。
【図４】図１の基板処理装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…基板処理装置
６…スピンチャック（基板保持手段）
４０…ＩＰＡ液供給ユニット（溶剤供給手段）
６４…遮断部材
４０９…ＩＰＡ液供給管（配管）
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面が処理液で濡れた基板を乾燥させる基板処理方法および装置に関するものである。なお、乾燥処理対象となる基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission Display）用基板、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等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、薬液による薬液処理および純水などのリンス液によるリンス処理が行われた後、基板表面に付着するリンス液を除去すべく、乾燥処理が実行される。この一連の処理を枚葉方式で実行するために、例えば特許文献１では次のように構成された基板処理装置が用いられている。この基板処理装置は、基板を水平姿勢にて保持するスピンチャックと、スピンチャックを回転させるチャック回転駆動機構と、スピンチャックに保持された基板の表面に向けて薬液および純水やＤＩＷ（deionized water：脱イオン水）などのリンス液を供給する第１ノズルと、スピンチャックに保持された基板の表面に向けて溶剤を供給する第２ノズルとを備えている。そして、同装置では、次のようにして薬液処理、リンス処理、第１置換処理、第２置換処理および乾燥処理が実行される。すなわち、基板表面に対してフッ酸などの薬液が第１ノズルから供給されて薬液処理が実行された後、同ノズルからＤＩＷが供給されてリンス処理が実行される。また、同基板表面に対し、ＤＩＷよりも揮発性の高い水溶性有機溶剤であるＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）と、純水よりも表面張力が低く、ＩＰＡよりも水溶性の低いフッ素系溶剤であるＨＦＥ（Hydrofluoroether：ハイドロフルオロエーテル）とを含む混合溶剤が供給されて基板上のリンス液（ＤＩＷ）が混合溶剤に置換される。その後、ＨＦＥのみを基板の表面に供給して基板の表面上の混合溶剤をＨＦＥに置換する。最後に、基板の高速回転によって基板表面からＨＦＥを振り切ることで基板表面が乾燥される（乾燥処理）。
【０００３】
また、ＩＰＡを用いて基板処理する方法として、例えば特許文献２では、剥離液によるレジスト膜の剥離処理、剥離液のＩＰＡへの置換処理、ＩＰＡの水洗処理および乾燥処理の全てをいわゆるバッチ方式で行うものが知られている。この特許文献２に記載の処理方法では、４０〜６０［゜Ｃ］程度に加熱されたＩＰＡ液が使用されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５３４５２号公報（図１、図３）
【特許文献２】特開２００２−１５１３９４号公報（段落００１２、００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように乾燥処理前に基板表面全体をＨＦＥで覆っておくことで、リンス液で濡れた基板をそのままスピン乾燥する場合に比べて乾燥性能を格段に高めることができる。しかしながら、乾燥処理を行っている間に基板表面上のＨＦＥ液膜の乾燥移動にしたがって微細な水滴が基板表面に付着してしまい、乾燥性能を低下させてしまうことがあった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面上の処理液を溶剤で置換した後に当該溶剤を基板表面から除去して当該基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置において、基板表面に水滴が付着するのを防止して乾燥性能を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる基板処理方法は、表面が処理液で濡れた基板を乾燥させる基板処理方法であって、上記目的を達成するため、イソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を基板表面に供給して処理液を溶剤で置換する置換工程と、置換工程後に基板表面から溶剤を除去する除去工程とを備え、置換工程は、処理液の温度以上で、かつ溶剤の沸点以下の温度に調整された溶剤を用いることを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、処理液で濡れた表面を上方に向けた略水平姿勢で基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持された基板の表面に向けてイソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を供給して処理液を溶剤で置換する溶剤供給手段とを備え、溶剤供給手段は、溶剤の温度を処理液の温度以上でかつ溶剤の沸点以下の温度に調整された溶剤を供給することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明（基板処理方法および基板処理装置）では、基板表面に溶剤を供給することで基板表面上の処理液を置換しているが、溶剤の温度が処理液の温度以上でかつ溶剤の沸点以下の温度に調整されている。このように高温に温度調整された溶剤では、温度上昇にしたがって溶剤の粘度は低下し、その拡散速度は高くなる。そのため、高温に温度調整された溶剤を基板表面に供給すると、常温の溶剤を用いた場合よりも高い置換効率で処理液が溶剤に置換され、基板表面に残存する処理液の量を抑えることができる。また、例えば基板表面に微細なパターンが形成されている場合、基板乾燥のために上記パターンの凹部に入り込んだ溶剤を除去する際にパターン倒壊させる方向に応力が作用する。この応力は溶剤の表面張力と密接に関連しており、当該表面張力が大きくなるにしたがって上記応力が増大する。この点、本発明では、上記のように温度調整された溶剤を用いているため、溶剤の表面張力が低下して上記応力が低減される。そのため、微細パターンの倒壊を確実に防止して良好な基板乾燥が行われる。さらに、高温に温度調整された溶剤を基板表面に供給することで基板温度は上昇して乾燥速度が高められる。
【００１０】
ここで、溶剤としては、例えば１００％イソプロピルアルコールを用いることができる。また、溶剤の温度を４０〜５５［゜Ｃ］に調整するのが望ましい。
【００１１】
また、ノズルから基板表面に向けて溶剤を吐出する前にノズルから溶剤を吐出してノズル内および配管内を温度調整された溶剤で満たす、プリディスペンス工程を設けるのが望ましい。このプリディスペンス工程を実行することで置換工程では常に所定温度に調整された溶剤が基板表面に供給されるため、良好な乾燥処理を安定して行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、基板表面にイソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を供給して処理液を溶剤で置換した後に基板表面から溶剤を除去して基板乾燥を行う際に、処理液の温度以上で、かつ溶剤の沸点以下の温度に調整された溶剤を用いているので、基板表面に水滴が付着するのを防止して乾燥性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置を制御する電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置１は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗｆに付着している不要物を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、(1)基板表面Ｗｆに対してフッ酸などの薬液による薬液処理、(2)純水やＤＩＷなどのリンス液によるリンス処理、(3)基板表面Ｗｆにリンス液膜をパドル状に形成するパドル形成処理、(4)基板Ｗ上のリンス液をＩＰＡ液で置換する置換処理、(5)基板ＷからＩＰＡ液を除去して基板Ｗを乾燥させる除去処理を実行する装置である。
【００１４】
この基板処理装置１では、処理チャンバー２の天井部分にファンフィルタユニット（ＦＦＵ）４が配置されている。このファンフィルタユニット４はファン４ａおよびフィルタ４ｂを有している。このファンフィルタユニット４では、装置１の上方空間より送り込まれた気体がファン４ａによってフィルタ４ｂに向けて送られて当該フィルタ４ｂで清浄された後に処理チャンバー２の中央空間に送り込まれる。
【００１５】
この中央空間にはスピンチャック６が配置されている。このスピンチャック６は基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるものであり、本発明の「基板保持手段」として機能する。また、このスピンチャック６では、回転支軸８がモータを含むチャック回転機構１０（図２）の回転軸に連結されており、チャック回転機構１０の駆動によりスピンチャック６が回転軸（鉛直軸）回りに回転可能となっている。これら回転支軸８およびチャック回転機構１０は、円筒状のケーシング１４内に収容されている。また、回転支軸８の上端部には、円盤状のスピンベース１６が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、制御部１８からの動作指令に応じてチャック回転機構１０を駆動させることによりスピンベース１６が回転軸回りに回転する。また、制御部１８はチャック回転機構１０を制御してスピンベース１６の回転速度を調整する。
【００１６】
スピンベース１６の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１２が立設されている。チャックピン１２は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１６の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１２のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。また、各チャックピン１２は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。
【００１７】
スピンベース１６に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１２を解放状態とし、後述する基板処理を基板Ｗに対して行う際には、複数個のチャックピン１２を押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１２は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１６から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面を上方に向け、裏面を下方に向けた状態で支持される。なお、基板保持機構としてはチャックピン１２に限らず、基板裏面を吸引して基板Ｗを支持する真空チャックを用いてもよい。
【００１８】
スピンチャック６により保持された基板Ｗの上方位置には、ノズルアーム２２と遮断部材６４が設けられている。これらのうちノズルアーム２２は水平面内で揺動自在に設けられている。このノズルアーム２２の先端部には薬液供給ノズル２６が取り付けられ、薬液供給ユニット３４（図２）からフッ酸またはＢＨＦ（Buffered Hydrofluoric acid：バッファードフッ酸）などの基板洗浄に適した薬液を供給可能となっている。そして、制御部１８からの指令に応じて薬液供給ユニット３４が薬液供給ノズル２６に向けて薬液を圧送すると、ノズル２６から薬液が基板Ｗに向けて吐出される。また、ノズルアーム２２にはノズルアーム移動機構３８が接続されており、制御部１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構３８が作動することで、基板Ｗの表面上方の吐出領域と吐出領域から側方に退避した待機位置との間でノズル２６は移動可能となっている。
【００１９】
遮断部材６４は、中心部に開口部を有するドーナツ盤状の板状部材６６と、内部が中空に仕上げられ、板状部材６６を支持する回転支軸６８と、回転支軸６８の中空部および板状部材６６の開口部に挿通された内挿軸（図示省略）とを有している。板状部材６６はスピンチャック６に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに対向配置されている。板状部材６６は、その下面（底面）６６ａが基板表面Ｗｆと略平行に対向する基板対向面となっており、その平面サイズは基板Ｗの直径と同等以上の大きさに形成されている。板状部材６６は略円筒形状を有する回転支軸６８の下端部に略水平に取り付けられ、回転支軸６８は水平方向に延びるアーム７０により基板Ｗの中心を通る回転軸回りに回転可能に保持されている。内挿軸の外周面と回転支軸６８の内周面との間にはベアリング（図示省略）が介在して取り付けられている。また、アーム７０には、遮断部材回転機構７２と遮断部材昇降機構７４が接続されている。
【００２０】
遮断部材回転機構７２は、制御部１８からの動作指令に応じて回転支軸６８を回転軸回りに回転させる。この回転支軸６８の回転によって板状部材６６が回転支軸６８とともに一体的に回転する。遮断部材回転機構７２は、スピンチャック６に保持された基板Ｗの回転に応じて基板Ｗと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で板状部材６６（下面６６ａ）を回転させるように構成されている。
【００２１】
また、遮断部材昇降機構７４は、制御部１８からの動作指令に応じて遮断部材６４をスピンベース１６に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御部１８は遮断部材昇降機構７４を作動させることで、基板処理装置１に対して基板Ｗを搬入出させる際には、スピンチャック６の上方の離間位置に遮断部材６４を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して所定の処理を施す際には、スピンチャック６に保持された基板Ｗの表面Ｗｆのごく近傍に設定された所定の対向位置（図４参照）まで遮断部材６４を下降させる。この実施形態では、リンス処理が開始されてから遮断部材６４を離間位置から対向位置に下降させ、乾燥処理が完了するまで継続して遮断部材６４を対向位置に位置させる。
【００２２】
この遮断部材６４では、回転支軸６８と内挿軸は全周にわたって互いに均一に離間しており、気体供給経路が形成されている。そして、この気体供給経路の上端側（図１の上方側）に窒素ガスが圧送されると、窒素ガスは気体供給経路を介して気体供給経路の下端側開口からスピンチャック６に向けて吐出される。
【００２３】
一方、内挿軸には２本の流体供給路が鉛直軸方向に延びるように形成されている。すなわち、リンス液（ＤＩＷ）の通路となるリンス液供給路およびＩＰＡ液の通路となるＩＰＡ液供給路が内挿軸に形成されている。これらの流体供給路はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：polytetrafluoroethylene）からなる内挿軸にそれぞれ、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）製のチューブを軸方向に挿入することによって形成されている。そして、リンス液供給路に対してリンス液供給ユニット３６（図２）が接続されており、薬液処理された基板Ｗに向けて常温のリンス液（ＤＩＷ）を吐出させてリンス処理を実行可能となっている。また、ＩＰＡ液供給路に対してＩＰＡ液供給ユニット４０（図２）が接続されており、所定温度にまで加熱された高温の１００％ＩＰＡ液をリンス液で濡れた基板Ｗに向けて吐出させて置換処理を実行可能となっている。このように、ＩＰＡ液供給ユニット４０が本発明の「溶剤供給手段」に相当している。また、ＩＰＡ液供給路を有する遮断部材６４が本発明の「ノズル」に相当している。
【００２４】
図３はＩＰＡ液供給ユニットの構成を示す図である。ＩＰＡ液供給ユニット４０には、ＩＰＡ液を貯留するタンク４０１が設けられている。このタンク４０１に対してＩＰＡ液供給管４０２を介して常温のＩＰＡ液を適宜補給可能となっており、タンク４０１内でのＩＰＡ液の貯留量が所定以下になると、ＩＰＡ液供給管４０２に介挿された開閉弁４０３が制御部１８からの開指令に応じて開成されてタンク４０１にＩＰＡ液が補給されて常に所定量の有機溶剤としての１００％ＩＰＡ液が貯留されるようになっている。また、こうしてタンク４０１内に貯留されるＩＰＡ液に浸漬されるようにタンク４０１の内底面近傍にステンレス、銅などの金属管で形成されたコイル状の熱交換パイプ４０４が加熱用熱媒体の通送路として設けられている。この熱交換パイプ４０４には、循環用配管４０５により恒温槽４０６が接続されており、恒温槽４０６により約７０［゜Ｃ］に保たれた加熱用熱媒体が循環用配管４０５および熱交換パイプ４０４を循環することでタンク４０１内のＩＰＡ液が所望の温度、例えば５０［゜Ｃ］に調整される。なお、本実施形態では、後述するようにリンス液をＩＰＡ液で置換するためにリンス液の温度よりも高い温度を有するＩＰＡ液を用いており、この明細書では、上記のようにして加熱されてリンス液の温度よりも高く、しかも沸点よりも低い温度に温度調整されたＩＰＡ液を「高温ＩＰＡ液」と称する。
【００２５】
また、ＩＰＡ液タンク４０１には、窒素供給管４０７を介して窒素ガスが供給されるようになっている。この窒素供給管４０７には開閉弁４０８が介挿されており、制御部１８からの開閉指令に応じて開成されてタンク４０１に窒素ガスが導入されると、ＩＰＡ液タンク４０１内の圧力が高められ、ＩＰＡ液タンク４０１からＩＰＡ液供給管４０９を介して遮断部材６４内のＩＰＡ液供給路に向けて高温ＩＰＡ液が流出する。このＩＰＡ液供給管４０９には、タンク４０１側から遮断部材６４側に開閉弁４１０、フィルタ４１１、流量計４１２および開閉弁４１３が介挿されており、流量計４１２から出力される電気信号に基づき制御部１８が開閉弁４０８、４１０の開閉および開度を制御することで開閉弁４１３を開いたときに遮断部材６４内のＩＰＡ液供給路に供給される高温ＩＰＡ液の流量を所望値に制御する。
【００２６】
次に、上記のように構成された基板処理装置１の動作について図４を参照しつつ詳述する。この実施形態では、制御部１８がメモリに記憶されているプログラムにしたがって装置各部を制御して基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理、パドル形成処理、置換処理および乾燥処理（除去処理）を施す。これらのうちリンス処理ではリンス液が本発明の「処理液」として用いられ、置換処理では１００％濃度のＩＰＡ液が本発明の「溶剤」として用いられる。
【００２７】
制御部１８はスプラッシュガード５０を降下させてスピンチャック６をスプラッシュガード５０の開口部から突出させる。このとき、ノズルアーム２２はスプラッシュガード５０の外側に退避し、遮断部材６４はスピンチャック６の上方の離間位置に退避している。そして、この状態で基板搬送ロボット（図示省略）により未処理の基板Ｗが処理チャンバー２内に搬入される。より具体的には、基板表面を上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック６に保持される。これに続いて、スプラッシュガード５０が１段階上昇されるとともに基板Ｗに対して薬液処理が実行される（図４（ａ））。
【００２８】
薬液処理では、薬液供給ノズル２６が基板表面の中央部上方に位置するようにノズルアーム移動機構３８がノズルアーム２２を移動させるとともに、チャック回転機構１０の駆動によりスピンチャック６に保持された基板Ｗを２００〜１２０ｒｐｍの範囲内で定められる回転速度（例えば８００ｒｐｍ）で回転させる。また、薬液供給ユニット３４がフッ酸を薬液として薬液供給ノズル２６に向けて圧送して当該ノズル２６から基板表面に供給する。こうして基板表面の中央部に供給されたフッ酸は遠心力により径方向に広げられ、フッ酸による基板表面のエッチング処理（薬液処理）が実行される。
【００２９】
薬液処理が完了すると、制御部１８はノズルアーム移動機構３８を制御してノズルアーム２２を基板Ｗから離間移動させてノズル２６をスプラッシュガード５０の外側に退避させる。それに続いて、制御部１８は遮断部材昇降機構７４を制御して遮断部材６４をスピンベース１６に近接して対向させる。これによって、薬液処理を受けた基板Ｗの表面Ｗｆに対して板状部材６６の下面６６ａが略平行に、しかも近接して対向位置決めされて基板表面Ｗｆを覆う。
【００３０】
この状態でリンス処理から乾燥処理までの一連の処理が実行される。すなわち、リンス液供給ユニット３６から遮断部材６４のリンス液供給路にリンス液が圧送されて板状部材６６に設けられたリンス液吐出口からリンス液が吐出される。こうして基板表面に吐出されたリンス液は基板Ｗの回転の遠心力によって基板Ｗの表面に拡がり、リンス液によるリンス処理が行われる。また、リンス処理が終了すると、次にパドル形成処理が実行される。すなわち、制御部１８は、リンス処理の終了後に、基板Ｗの回転速度をリンス処理時の回転速度よりも遅い回転速度（この実施形態では１０ｒｐｍ）に減速する。これによって、リンス液供給ノズル２８から吐出されるリンス液が基板表面Ｗｆに溜められてリンス液膜がパドル状に形成される（同図（ｂ））。なお、パドル形成処理時の回転速度は１０ｒｐｍに限定されるものではないが、リンス液に作用する遠心力がリンス液と基板表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるという条件が満足する範囲で回転速度を設定する必要がある。というのも、リンス液の液膜をパドル状に形成するためには、上記条件の充足が必須だからである。
【００３１】
パドル形成が完了すると、リンス液吐出を停止するとともにＩＰＡ液供給ユニット４０から遮断部材６４のＩＰＡ液供給路に約５０［゜Ｃ］に温度調整された高温ＩＰＡ液が圧送されて板状部材６６に設けられたＩＰＡ液吐出口から高温ＩＰＡ液が吐出される（同図（ｃ））。この高温ＩＰＡ液吐出によって基板Ｗの表面中央部ではリンス液膜の中央部が高温ＩＰＡ液に置換されて置換領域に対して高温ＩＰＡ液膜が形成される。このときの回転速度はパドル形成処理と同程度（この実施形態では１０ｒｐｍ）に設定されている。
【００３２】
そして、高温ＩＰＡ液供給から所定時間が経過すると、高温ＩＰＡ液供給を継続させたまま基板Ｗの回転速度を１０ｒｐｍから２５ｒｐｍ、５０ｒｐｍ、３００ｒｐｍと徐々に加速する。このように回転速度の加速によって基板表面上の液膜（リンス液領域＋高温ＩＰＡ液領域（置換領域））に作用する遠心力が増大してリンス液が振り切られるとともに置換領域が径方向に広がっていく。そして、所定時間が経過すると、基板Ｗの表面外周部に存在していたリンス液は基板Ｗから振り落とされるとともに、置換領域が基板表面の全面に均一に広がって基板表面は高温ＩＰＡ液膜で全面的に覆われる（同図（ｄ））。また、３００ｒｐｍにまで回転速度を加速することによって高温ＩＰＡ液が基板表面Ｗｆで大きく流動し、これによって基板表面Ｗｆに形成されている微細パターンの間隙内部（凹部）では残留リンス液が高温ＩＰＡ液に効率良く置換される。これによって、基板表面Ｗｆに付着するリンス液が高温ＩＰＡ液に確実に置換される。この後、制御部１８は基板Ｗの回転速度を１０ｒｐｍまで減速して高温ＩＰＡ液の液膜をパドル状に形成する（同図（ｅ））。このように本実施形態の置換処理では、基板Ｗの回転速度が１０ｒｐｍ（同図（ｃ））から３００ｒｐｍ（同図（ｄ））に加速された後、１０ｒｐｍ（同図（ｅ））に減速されており、置換処理１での回転速度「１０ｒｐｍ」、置換処理２での回転速度「３００ｒｐｍ」および置換処理３での回転速度「１０ｒｐｍ」がそれぞれ本発明の「第１回転速度」、「第２回転速度」、「第３回転速度」に相当している。
【００３３】
高温ＩＰＡ液によるリンス液の置換処理が完了すると、制御部１８は高温ＩＰＡ液の供給を停止するとともに、基板Ｗの回転速度を５０ｒｐｍに加速し、さらに１５００ｒｐｍまで加速する。これによって基板表面Ｗｆ上の高温ＩＰＡ液が除去されて基板Ｗの乾燥処理が実行される（同図（ｆ））。そして、基板Ｗの乾燥処理が終了すると、制御部１８はチャック回転機構１０を制御して基板Ｗの回転を停止させるとともに、液体加熱ユニット６２に停止指令を与えて高温ＤＩＷの供給を停止して基板加熱を停止する（ステップＳ１０）。そして、スプラッシュガード５０を降下させて、スピンチャック６をスプラッシュガード５０の上方から突出させる。その後、基板搬送ロボットが処理済の基板Ｗを基板処理装置１から搬出して、１枚の基板Ｗに対する一連の基板処理が終了する。そして、次の基板Ｗについても、上記と同様の処理が実行される。
【００３４】
以上のように、この実施形態によれば、基板表面Ｗｆ上のリンス液をＩＰＡ液に置換するに際し、高温に温度調整されて高い拡散速度を有する高温ＩＰＡ液を用いているため、基板表面Ｗｆ上のリンス液を高い置換効率で高温ＩＰＡ液に置換することができ、スピン乾燥処理前に基板表面Ｗｆ上に残存するリンス液の量をゼロに近づけることができる。このため、乾燥処理を行っている間に微細な水滴が基板表面に付着するのを防止して乾燥性能を高めることができる。また、基板表面Ｗｆには微細パターンが形成されているが、この実施形態では高温ＩＰＡ液を用いているため、常温のＩＰＡ液と比べて表面張力が低下しており、パターンの間隙（凹部）に入り込むＩＰＡ液を除去する際にパターンを倒壊させる方向に作用する応力が弱まり、パターン倒壊を効果的に防止することができる。さらに高温ＩＰＡ液を用いることで乾燥処理前に基板温度を高めることができるので、スピン乾燥に要する時間を短縮することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、ＩＰＡ液を約５０［゜Ｃ］に温度調整しているが、高温ＩＰＡ液の温度についてはこれに限定されるものではない。すなわち、ＩＰＡ液を種々の温度に設定した上で各温度での乾燥性能を検証したところ、４０［゜Ｃ］ないし５５［゜Ｃ］の温度範囲で乾燥性能の向上が認められた。ただし、それらの検証結果からは、高温ＩＰＡ液を５０［゜Ｃ］に調整することが好適であることがわかった。
【００３６】
また、上記実施形態では、基板処理装置では１枚ずつ基板を処理する、いわゆる枚葉式の基板処理装置であり、基板を連続的に処理している間、定期的に高温ＩＰＡ液が遮断部材６４のＩＰＡ液供給路を介して基板表面Ｗｆに向けて吐出される。この場合、先の基板Ｗに対して上記一連の基板処理（薬液処理、リンス処理、置換処理およびスピン乾燥処理）を行った後、続けて次の基板Ｗに対して上記一連の基板処理が実行され、遮断部材６４のＩＰＡ液供給路とＩＰＡ液供給管４０９に高温ＩＰＡ液が滞留する時間、つまり先の基板Ｗに対する置換処理を完了してから次の基板Ｗに対する置換処理を開始するまでの時間は短時間である。したがって、連続的に基板処理を行う間、基板表面Ｗｆに供給されるＩＰＡ液の温度は約５０［゜Ｃ］に保たれて基板乾燥を良好に行うことができる。つまり、先の基板Ｗに対する置換処理が実質的に次の基板Ｗに対して置換処理を実行する前のプリディスペンス処理として機能し、次の基板Ｗに対して常に所定温度に調整された高温ＩＰＡ液を基板表面Ｗｆに供給可能となっている。このため、良好な乾燥処理を安定して行うことができる。なお、先の基板Ｗに対する置換処理と次の基板Ｗに対する置換処理との間隔が長くなる場合には、次の基板Ｗに対する置換処理を実行する前に、スピンチャック６に基板Ｗを乗せないまま、あるいはダミー基板を乗せた状態でプリディスペンス処理を実行するように構成してもよく、これにより連続処理を行う場合と同様に良好な乾燥処理を安定して行うことができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、１００％ＩＰＡ液を用いたが、主成分をＩＰＡとして数％の純水を含んでもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、半導体ウエハ等の基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理、パドル処理、置換処理および乾燥処置を行う装置および方法に本発明を適用しているが、基板Ｗの種類や処理内容はこれに限定されるものではなく、有機溶剤を主成分とする溶剤を基板表面から除去して当該基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置に本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ用基板、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などを含む基板の表面を乾燥させる基板処理方法および装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の基板処理装置を制御する電気的構成を示すブロック図である。
【図３】ＩＰＡ液供給ユニットの構成を示す図である。
【図４】図１の基板処理装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…基板処理装置
６…スピンチャック（基板保持手段）
４０…ＩＰＡ液供給ユニット（溶剤供給手段）
６４…遮断部材
４０９…ＩＰＡ液供給管（配管）
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が処理液で濡れた基板を乾燥させる基板処理方法であって、
イソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を前記基板表面に供給して前記処理液を前記溶剤で置換する置換工程と、
前記置換工程後に前記基板表面から前記溶剤を除去する除去工程とを備え、
前記置換工程は、前記処理液の温度以上で、かつ前記溶剤の沸点以下の温度に調整された前記溶剤を用いることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記溶剤はイソプロピルアルコール１００％である請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記溶剤の温度は４０〜５５［゜Ｃ］である請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記置換工程では、配管を介して温度調整された溶剤をノズルに供給し、当該ノズルから前記基板表面に向けて吐出して前記処理液を置換する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理方法であって、
前記置換工程前に前記ノズルから前記溶剤を吐出して前記ノズル内および前記配管内を温度調整された溶剤で満たすプリディスペンス工程をさらに備える基板処理方法。
【請求項５】
前記置換工程および前記除去工程では、前記基板表面を覆うように遮断部材を前記基板表面に対して近接して配置しながら前記溶剤への置換と前記溶剤の除去を行う請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記置換工程は、前記基板を回転させながら前記基板表面に前記溶剤を供給して前記処理液を置換する工程であり、前記基板の回転速度を第１回転速度から前記第１回転速度よりも高い第２回転速度に加速した後に前記第２回転速度よりも低い第３回転速度に減速する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
処理液で濡れた表面を上方に向けた略水平姿勢で基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の表面に向けてイソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を供給して前記処理液を前記溶剤で置換する溶剤供給手段とを備え、
前記溶剤供給手段は、前記溶剤の温度を前記処理液の温度以上でかつ前記溶剤の沸点以下の温度に調整された前記溶剤を供給することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
表面が処理液で濡れた基板を乾燥させる基板処理方法であって、
イソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を前記基板表面に供給して前記処理液を前記溶剤で置換する置換工程と、
前記置換工程後に前記基板表面から前記溶剤を除去する除去工程とを備え、
前記置換工程は、前記処理液の温度以上で、かつ前記溶剤の沸点以下の温度に調整された前記溶剤を用いることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記溶剤はイソプロピルアルコール１００％である請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記溶剤の温度は４０〜５５［゜Ｃ］である請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記置換工程では、配管を介して温度調整された溶剤をノズルに供給し、当該ノズルから前記基板表面に向けて吐出して前記処理液を置換する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理方法であって、
前記置換工程前に前記ノズルから前記溶剤を吐出して前記ノズル内および前記配管内を温度調整された溶剤で満たすプリディスペンス工程をさらに備える基板処理方法。
【請求項５】
前記置換工程および前記除去工程では、前記基板表面を覆うように遮断部材を前記基板表面に対して近接して配置しながら前記溶剤への置換と前記溶剤の除去を行う請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記置換工程は、前記基板を回転させながら前記基板表面に前記溶剤を供給して前記処理液を置換する工程であり、前記基板の回転速度を第１回転速度から前記第１回転速度よりも高い第２回転速度に加速した後に前記第２回転速度よりも低い第３回転速度に減速する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
処理液で濡れた表面を上方に向けた略水平姿勢で基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の表面に向けてイソプロピルアルコールを主成分とする溶剤を供給して前記処理液を前記溶剤で置換する溶剤供給手段とを備え、
前記溶剤供給手段は、前記溶剤の温度を前記処理液の温度以上でかつ前記溶剤の沸点以下の温度に調整された前記溶剤を供給する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２０１０−１２９８０９（Ｐ２０１０−１２９８０９Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０３５５４（Ｐ２００８−３０３５５４）
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【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２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【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）】
[ Back to top ]