基板処理装置および基板処理方法
【課題】小型で、しかも基板表面を良好に処理することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】処理空間１６２の湿度が規定湿度を超えている間、つまり処理空間１６２が十分に低湿度雰囲気となっていない間においては乾燥処理は実行されない。そして、当該湿度が規定湿度以下となって低湿度雰囲気となったことが確認されると、その低湿度雰囲気で乾燥処理が実行される。したがって、基板表面でのウォーターマーク等の発生を抑制しながら基板乾燥を良好に行うことができる。
【解決手段】処理空間１６２の湿度が規定湿度を超えている間、つまり処理空間１６２が十分に低湿度雰囲気となっていない間においては乾燥処理は実行されない。そして、当該湿度が規定湿度以下となって低湿度雰囲気となったことが確認されると、その低湿度雰囲気で乾燥処理が実行される。したがって、基板表面でのウォーターマーク等の発生を抑制しながら基板乾燥を良好に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の表面に処理液を供給して処理液により基板を湿式処理した後に基板を乾燥する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。なお、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。例えば特許文献１に記載の装置は、基板を水平姿勢にて保持するベース部材と、ベース部材を回転させるモータと、ベース部材に対向して設けられた遮断部材と、遮断部材を回転させるモータと、ベース部材に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むカップとを備えており、次のようにして薬液処理、リンス処理および乾燥処理を実行する。この装置では、搬送ロボットによって未処理の基板がベース部材に渡されて保持されると、遮断部材がベース部材に近接して基板の上方を覆うとともに、カップがベース部材および遮断部材の周囲を囲むように位置する。その後、ベース部材および遮断部材を回転させながら基板に対して薬液による薬液処理および純水によるリンス処理が行われる。そして、純水によるリンス処理が終了した後、基板をそのまま回転させ続けて基板に付着した水滴を遠心力によって振り切る（乾燥処理）。この装置では、遮断部材により基板表面を覆った状態で窒素ガスなどの不活性ガスが基板と遮断部材の間に供給され、不活性ガス雰囲気で乾燥処理が実行されるため、ウォーターマークの発生を抑制して基板処理を良好に行うことが可能となっている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４７４０５５号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明では、遮断部材を基板に近接させた状態のままベース部材および遮断部材が回転して基板の乾燥処理を行っているため、遮断部材の駆動用モータや該モータの駆動力を伝達させる駆動力伝達機構などが必要となり、これが基板処理装置の製造コストの増大要因のひとつとなっていた。また、上記基板処理装置を装備する基板処理システムのプットプリントを低減させるために、基板処理装置の積層配置が提案されているが、遮断部材の駆動用モータや駆動力伝達機構の存在がそれを阻害する要因のひとつとなっていた。というのも、遮断部材の駆動用モータや駆動力伝達機構は遮断部材の上方位置に配設せざるを得ず、その分だけ装置が上下方向に大型化する傾向にあったためである。そこで、遮断部材を回転させることなく基板処理を行うことも検討されている。しかしながら、遮断部材を静止したまま基板処理すると、基板表面にウォーターマーク等が発生してしまい、基板を良好に処理することができなかった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、小型で、しかも基板表面を良好に処理することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる基板処理装置は、基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施した後に、基板を乾燥させる基板処理装置であって、上記目的を達成するため、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、湿式処理により処理液で濡れた基板表面に向けて乾燥気体を供給して基板表面に接する処理空間の湿度を低下させる気体供給手段と、処理空間の湿度が規定湿度を超えている間基板乾燥の実行を規制する一方、処理空間の湿度が規定湿度以下となったときに基板乾燥を実行する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施す湿式工程と、湿式処理により処理液で濡れた基板表面に向けて乾燥気体を供給して基板表面に接する処理空間の湿度を低下させる湿度低下工程と、湿度低下工程により処理空間の湿度が所定の規定湿度以下となった後に基板を乾燥させる乾燥工程とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明（基板処理装置および方法）では、湿式処理により処理液で濡れた基板表面に向けて乾燥気体が供給されることによって基板表面に接する処理空間の湿度が低下していくが、処理空間の湿度が所定の規定湿度を超えている間、基板乾燥が実行されない。そして、処理空間が規定湿度以下となって十分に低湿度雰囲気となると、その低湿度雰囲気状態で基板乾燥が実行される。その結果、基板表面でのウォーターマーク等の発生が抑制されつつ基板が乾燥される。なお、乾燥気体としては、相対湿度が１０％以下の不活性ガス、相対湿１０．５％（露点温度が約−１０゜Ｃ）以下に減湿された低露点空気などを用いるのが望ましい。
【０００９】
ここで、気体供給手段としては、次のような構成を有するものを採用することができる。例えば、基板保持手段に保持された基板の上方位置に配置されたファンフィルタユニットと、装置周辺のクリーンエアをファンフィルタユニットに供給するクリーンエア供給部と、クリーンエアよりも低湿度の気体を乾燥気体として供給する乾燥気体供給部とを有し、クリーンエアと乾燥気体のいずれか一方を選択的にファンフィルタユニットに送り込みファンフィルタユニットにより基板表面に供給可能となっているものを、上記気体供給手段として用いてもよい。そして、制御手段が気体供給手段を制御することによって、湿式処理中にはクリーンエアを基板表面に向けて供給する一方、基板乾燥前には乾燥気体の供給に切り替えるように構成してもよい。この場合、基板乾燥前にのみ乾燥気体を供給しているため、乾燥気体の使用量が抑制されてランニングコストが低減される。
【００１０】
また、ファンフィルタユニットを制御して湿式処理中での処理空間へのクリーンエアの供給量を基板乾燥前での乾燥気体の供給量よりも多くすると、湿式処理時に処理空間内で発生する処理液雰囲気が効率よく処理空間から排出される。このため、処理液のミストなどが処理空間に残留して基板表面に付着するのを防止することができ、基板乾燥をさらに良好に行うことができる。
【００１１】
また、処理空間からの排気量を調整する排気調整手段をさらに設け、当該排気調整手段を制御して湿式処理中での処理空間へのクリーンエアの供給量を基板乾燥前での乾燥気体の供給量よりも多くすることができる。これによって、上記発明と同様に、湿式処理時に処理空間内で発生する処理液雰囲気が効率よく処理空間から排出される。このため、処理液のミストなどが処理空間に残留して基板表面に付着するのを防止することができ、基板乾燥をさらに良好に行うことができる。また、乾燥処理の前に、処理空間からの排気量を抑えることで処理空間内の湿度が効率よく低下して処理空間の湿度が規定湿度以下となるまでに要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００１２】
また、基板乾燥前に処理空間の湿度に応じてファンフィルタユニットを制御することによって基板表面に供給する乾燥気体の供給量を調整してもよい。このような供給量調整によって処理空間の湿度が短時間で規定湿度に達することとなり、スループットを向上させることができる。
【００１３】
また、気体供給手段としては、上記したファンフィルタユニットを用いたもの以外に、乾燥気体供給ノズルを用いたものを採用してもよい。すなわち基板保持手段に保持された基板の上方側から乾燥気体を基板表面に向けて吐出する乾燥気体供給ノズルを気体供給手段に設け、基板乾燥前に乾燥気体供給ノズルからの乾燥気体の吐出量を制御して処理空間への乾燥気体の供給量を制御するように構成してもよい。このように乾燥気体の供給量制御によって処理空間の湿度を適切に、かつ短時間で規定湿度以下に調整することができ、スループットを向上させることができる。
【００１４】
また、処理空間の湿度を制御するために、処理空間の湿度を検出する第１湿度検出手段を設けて第１湿度検出手段の検出結果から処理空間の湿度を直接求めるように構成したり、処理空間から排気される排気ガスの湿度を検出する第２湿度検出手段を設けて第２湿度検出手段の検出結果から処理空間の湿度を間接的に求めるように構成してもよい。いずれの場合にも、検出結果に基づき処理空間の湿度が規定湿度以下か否かを判定して基板乾燥を制御することによって基板乾燥を良好に行うことができる。
【００１５】
さらに、処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を基板の表面に供給して基板表面上の処理液を低表面張力溶剤に置換する溶剤供給手段を設け、低表面張力溶剤への置換後に、低表面張力溶剤を基板表面から除去して基板表面を乾燥させるように構成してもよい。このように低表面張力溶剤を用いることによって乾燥性能を高めることができる。このようにして基板表面上の処理液を低表面張力溶剤に置換する場合には後述するように低表面張力液の乾燥時に発生する気化熱に起因して乾燥不良を起こしやすくなる。しかしながら、低表面張力溶剤への置換中に乾燥気体を処理空間に供給し、処理空間の湿度を十分に低下させた状態で低表面張力溶剤を基板表面から除去して基板表面を乾燥させることによって、乾燥不良を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、処理液で濡れた基板表面に向けて乾燥気体を供給して処理空間の湿度を低下させていくが、処理空間の湿度が所定の規定湿度を超えている間、基板乾燥の実行を規制することによって乾燥不良を未然に防止することができる。そして、処理空間の湿度が規定湿度以下となり、処理空間が十分に低湿度雰囲気となった状態で乾燥処理を実行しているため、確実に基板表面を良好に処理することができる。また、遮断部材を回転させる必要がなくなり、上下方向における装置サイズを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明を好適に適用することのできる基板処理システムを示す図である。より詳しくは、図１（ａ）は基板処理システムの上面図であり、図１（ｂ）は基板処理システムの側面図である。この基板処理システムは、半導体ウエハ等の円盤状の基板Ｗに対して処理液や処理ガスなどによる処理を施すための枚葉式の基板処理装置としての処理ユニットを複数備える処理システムである。この基板処理システムは、基板Ｗに対して処理を施す基板処理部ＰＰと、この基板処理部ＰＰに結合されたインデクサ部ＩＤと、処理流体（液体または気体）の供給／排出のための構成を収容した処理流体ボックス１１、１２とを備えている。
【００１８】
インデクサ部ＩＤは、基板Ｗを収容するためのカセットＣ（複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）など）を複数個保持することができるカセット保持部２１と、このカセット保持部２１に保持されたカセットＣにアクセスして、未処理の基板ＷをカセットＣから取り出したり、処理済の基板をカセットＣに収納したりするためのインデクサロボット２２とを備えている。
【００１９】
各カセットＣには、複数枚の基板Ｗが「ロット」という一単位で収容されている。複数枚の基板Ｗはロット単位で種々の基板処理装置の間に搬送され、各基板処理装置でロットを構成する各基板Ｗに対して同一種類の処理が施される。各カセットＣは、複数枚の基板Ｗを微小な間隔をあけて上下方向に積層して保持するための複数段の棚（図示省略）を備えており、各段の棚に１枚ずつ基板Ｗを保持することができるようになっている。各段の棚は、基板Ｗの下面の周縁部に接触し、基板Ｗを下方から保持する構成となっており、基板Ｗは表面（パターン形成面）を上方に向け、裏面を下方に向けたほぼ水平な姿勢でカセットＣに収容されている。
【００２０】
基板処理部ＰＰは、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット（基板搬送装置）１３と、この基板搬送ロボット１３が取付けられたフレーム３０とを有している。このフレーム３０には、図１（ａ）に示すように、水平方向に複数個（この実施形態では４個）の処理ユニット１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａが基板搬送ロボット１３を取り囲むように搭載されている。この実施形態では、処理ユニット１Ａ〜４Ａとして例えば半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗに対して所定の処理を施す処理ユニットがフレーム３０に搭載されている。また、図１（ｂ）に示すように、各処理ユニットの下段にはそれぞれもう１つの処理ユニットが設置されている。すなわち、処理ユニット１Ａ〜４Ａの下段に、処理ユニット１Ｂ〜４Ｂがそれぞれ設けられており、上下２段の積層構造が採用されている。
【００２１】
基板搬送ロボット１３は、インデクサロボット２２から未処理の基板Ｗを受け取ることができ、かつ処理済の基板Ｗをインデクサロボット２２に受け渡すことができる。より具体的には、例えば、基板搬送ロボット１３は、当該基板処理部ＰＰのフレーム３０に固定された基台部と、この基台部に対して昇降可能に取付けられた昇降ベースと、この昇降ベースに対して鉛直軸回りの回転が可能であるように取付けられた回転ベースと、この回転ベースに取付けられた一対のハンドとを備えている。一対の基板保持ハンドは、それぞれ、上記回転ベースの回転軸線に対して近接／離間する方向に進退可能に構成されている。このような構成により、基板搬送ロボット１３は、インデクサロボット２２および処理ユニット１Ａ〜４Ａ、１Ｂ〜４Ｂのいずれかに対して基板保持ハンドを向け、その状態で基板保持ハンドを進退させることができ、これによって、基板Ｗの受け渡しを行うことができる。
【００２２】
インデクサロボット２２は、装置全体を制御する制御部により指定されたカセットＣから未処理の基板Ｗを取り出して基板搬送ロボット１３に受け渡すとともに、基板搬送ロボット１３から処理済の基板Ｗを受け取ってカセットＣに収容する。処理済の基板Ｗは、当該基板Ｗが未処理の状態のときに収容されていたカセットＣに収容されてもよい。また、未処理の基板Ｗを収容するカセットＣと処理済の基板Ｗを収容するカセットＣとを分けておいて、未処理の状態のときに収容されていたカセットＣとは別のカセットＣに処理済の基板Ｗが収容されるように構成してもよい。
【００２３】
次に、上記した基板処理システムに搭載される処理ユニットの実施形態について説明する。なお、図１の基板処理システムでは、８個の処理ユニットが搭載されているが、これらの処理ユニットはいずれも以下に説明する処理ユニット１００と同一の構造とすることができる。
【００２４】
図２は本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第１実施形態を示す図である。また、図３は図２の処理ユニットを制御する電気的構成を示すブロック図である。この処理ユニット１００は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面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処理ユニットである。より具体的には、基板表面に対してフッ酸などの薬液による薬液処理および純水やＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）などのリンス液によるリンス処理を施し、さらに基板Ｗ上のリンス液をＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）液で置換した後に、基板Ｗを乾燥させる装置である。
【００２５】
この処理ユニット１００では、処理チャンバー１０２の天井部分にファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１０４が配置されている。このファンフィルタユニット１０４はファン１０４ａおよびフィルタ１０４ｂを有している。この実施形態では、ファンフィルタユニット１０４に対して装置周辺のクリーンエアを供給するための供給配管１９０が接続されている。すなわち、供給配管１９０の一方端はクリーンルーム内の大気に取り込み可能に開口する一方、他方端はファンフィルタユニット１０４の上端部に接続されている。また、供給配管１９０には、ＣＲ大気用の開閉弁１９２が介挿されている。このため、処理ユニット全体を制御するユニット制御部１１８からの動作指令に応じてＣＲ大気用弁１９２が開くことでファン１０４ａの回転速度に応じた量のクリーンルーム内の大気、つまりクリーンエアをファンフィルタユニット１０４に供給可能となる。逆に、ＣＲ大気用弁１９２が閉じることでファンフィルタユニット１０４へのクリーンエアの供給が規制される。このように、本実施形態では、供給配管１９０とＣＲ大気用弁１９２により本発明の「クリーンエア供給部」が構成されている。
【００２６】
また、このファンフィルタユニット１０４の上端部は供給配管１９４により工場のユーティリティ等で構成されるＣＤＡ（低露点空気：Clean Dry Air）供給源に接続されている。この供給配管１９４には乾燥気体用の開閉弁１９６が介挿されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じて乾燥気体用弁１９６が開くことでファン１０４ａの回転速度に応じた量の低露点空気が本発明の「乾燥気体」としてファンフィルタユニット１０４に供給される。逆に、乾燥気体用弁１９６が閉じることでファンフィルタユニット１０４への低露点空気の供給が規制される。この実施形態で使用する低露点空気は、クリーンエアよりも低湿度の空気であり、相対湿度１０．５％（露点温度が約−１０゜Ｃ）以下に減湿された低露点空気を用いている。このように、本実施形態では、供給配管１９４と乾燥気体用弁１９６により本発明の「乾燥気体供給部」が構成されており、ＣＤＡ供給源からの低露点空気を本発明の「乾燥気体」として用いているが、クリーンルーム内の大気を基板処理に適合するように調湿・調温するＣＤＡ供給ユニットを乾燥気体供給部として装置内に設け、ユニット制御部１１８の動作指令に応じてＣＤＡ供給ユニットから低露点空気を供給するように構成してもよい。
【００２７】
このように本実施形態では、ファンフィルタユニット１０４と、クリーンエア供給部（供給配管１９０＋ＣＲ大気用弁１９２）と、乾燥気体供給部（供給配管１９４＋乾燥気体用弁１９６）とにより本発明の「気体供給手段」が構成されており、２つの開閉弁１９２、１９６を開閉制御することによってクリーンエアと低露点空気のいずれか一方を選択的にファンフィルタユニット１０４に送り込み可能となっている。
【００２８】
このファンフィルタユニット１０４では、上記のようにして送り込まれた気体がファン１０４ａによってフィルタ１０４ｂに向けて送られて当該フィルタ１０４ｂで清浄された後に処理チャンバー１０２の中央空間に送り込まれる。この実施形態では、ファン１０４ａはファン調整機構１９８に接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてファン調整機構１９８がファン１０４ａを駆動制御することによりファンフィルタユニット１０４から処理チャンバー１０２の中央空間への気体供給量を制御可能となっている。
【００２９】
この中央空間にはスピンチャック１０６が配置されている。このスピンチャック１０６は基板表面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る。また、このスピンチャック１０６では、回転支軸１０８がモータを含むチャック回転機構１１０の回転軸に連結されており、チャック回転機構１１０の駆動によりスピンチャック１０６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１０８およびチャック回転機構１１０は、円筒状のケーシング１１４内に収容されている。また、回転支軸１０８の上端部には、円盤状のスピンベース１１６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、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてチャック回転機構１１０を駆動させることによりスピンベース１１６が回転軸回りに回転する。また、ユニット制御部１１８はチャック回転機構１１０を制御してスピンベース１１６の回転速度を調整する。
【００３０】
スピンベース１１６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１２０が立設されている。チャックピン１２０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１１６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１２０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１２０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。
【００３１】
スピンベース１１６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１２０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１２０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１２０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１１６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１２０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。
【００３２】
スピンチャック１０６により保持された基板Ｗの上方位置には、２種類のノズルアーム１２２、１２４が水平面内で揺動自在に設けられている。一方のノズルアーム１２２の先端部に薬液供給ノズル１２６とリンス液供給ノズル１２８が取り付けられている。また、他方のノズルアーム１２４の先端部にＩＰＡ液供給ノズル１３０と窒素ガス供給ノズル１３２が取り付けられている。
【００３３】
これら４つのノズルのうち薬液供給ノズル１２６は薬液供給ユニット１３４（図３）と接続されている。この薬液供給ユニット１３４はフッ酸または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ノズル１２６側に供給可能となっている。そして、ユニット制御部１１８からの指令に応じて薬液供給ユニット１３４が薬液供給ノズル１２６に向けて薬液を圧送すると、ノズル１２６から薬液が基板Ｗに向けて吐出される。また、薬液供給ノズル１２６と同様に、リンス液供給ノズル１２８にもリンス液供給ユニット１３６（図３）が接続されており、薬液処理された基板Ｗに向けてリンス液を吐出させてリンス処理を実行可能となっている。そして、これらのノズル１２６、１２８が取り付けられたノズルアーム１２２にはノズルアーム移動機構１３８が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構１３８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１２６、１２８は移動可能となっている。さらに、吐出領域においても、ノズルアーム移動機構１３８によりノズル１２６、１２８は基板表面の中央部上方と周縁部上方との間を往復移動可能となっている。
【００３４】
また、ＩＰＡ液供給ノズル１３０はＩＰＡ液供給ユニット１４０（図３）と接続されている。このＩＰＡ液供給ユニット１４０は１００％ＩＰＡ液あるいは純水で希釈したＩＰＡ液をノズル１３０側に供給可能となっている。そして、ユニット制御部１１８からの指令に応じてＩＰＡ液供給ユニット１４０がＩＰＡ液供給ノズル１３０に向けてＩＰＡ液を圧送すると、ノズル１３０からＩＰＡ液が基板Ｗに向けて吐出される。このようにＩＰＡ液供給ノズル１３０が本発明の「溶剤供給手段」として機能しており、薬液やリンス液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤としてＩＰＡ液を基板Ｗの表面中央部に供給可能となっている。また、ＩＰＡ液供給ノズル１３０と同様に、窒素ガス供給ノズル１３２に窒素ガス供給ユニット１４２（図３）が接続されており、窒素ガスを基板Ｗに向けて吐出可能となっている。そして、これらのノズル１３０、１３２が取り付けられたノズルアーム１２４にはノズルアーム移動機構１４４が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構１４４が駆動されることで、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１３０、１３２は移動可能となっている。
【００３５】
なお、この実施形態では、回転支軸１０８は中空管構造を有しており、リンス液供給ユニット１３６からリンス液が供給されて回転支軸１０８の内部空間に配置されたノズルの上端部に形成されたノズル孔（図示省略）からリンス液を基板裏面に向けて吐出することが可能となっている。
【００３６】
ケーシング１１４の周囲には、受け部材１４６が固定的に取り付けられている。この受け部材１４６には、円筒状の仕切り部材が３個立設されている。そして、これらの仕切り部材とケーシング１１４の組み合わせにより３つの空間が排液槽１４８ａ〜１４８ｃとして形成されている。また、これらの排液槽１４８ａ〜１４８ｃの上方にはスプラッシュガード（カップ）１５０がスピンチャック１０６に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスピンチャック１０６の回転軸に沿って昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード１５０は回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック１０６と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された２つのガードを備えている。そして、ガード昇降機構１５２の駆動によりスプラッシュガード１５０を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液やリンス液などを分別して排液させることが可能となっている。
【００３７】
また、排液槽１４８ａには、図２に示すように排気管１６０の一方端が接続されている。この排気管１６０の他方端は図示を省略する排気装置に接続されている。このため、排気管１６０を介して排液槽１４８ａおよび処理空間１６２を排気可能となっている。しかも、この実施形態では、排気管１６０に排気調整機構１６４が介挿されており、ユニット制御部１１８からの指令に応じて排気調整機構１６４が処理空間１６２からの排気量を調整可能となっている。ここで、排気装置として、図１の基板処理システムを設置する工場の用力を用いてもよいし、また同システム内に真空ポンプや排気ポンプなどの排気ユニットを設けてもよい。いずれの排気装置を用いた場合であっても、排気管１６０を介して処理空間１６２を確実に排気可能となっている。なお、上記した処理空間１６２とは、スプラッシュガード１５０がスピンチャック１０６に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むことで形成される空間内で基板表面と接した空間であり、当該処理空間１６２で薬液処理、リンス処理、パドル形成処理、置換処理および乾燥処理が実行される。
【００３８】
次に、上記のように構成された処理ユニット（基板処理装置）１００の動作について図４および図５を参照しつつ詳述する。図４は図１の処理ユニットの動作を示すフローチャートである。図５は図１の処理ユニットの動作を示す模式図である。この実施形態では、ユニット制御部１１８がメモリ（図示省略）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を施す。これらのうち薬液処理およびリンス処理が本発明の「湿式処理」に相当しており、薬液処理ではフッ酸などの薬液が本発明の「処理液」として、またリンス処理ではＤＩＷなどのリンス液が本発明の「処理液」として用いられる。
【００３９】
ユニット制御部１１８はスプラッシュガード１５０を降下させてスピンチャック１０６をスプラッシュガード１５０の開口部１５０ａから突出させる。このとき、両ノズルアーム１２２、１２４ともスプラッシュガード１５０の外側に退避している。そして、この状態で基板搬送ロボット１３により未処理の基板Ｗが処理チャンバー１０２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１０６に保持される。この基板搬入動作と同時あるいは搬入後に、ＣＲ大気用弁１９２は開成される一方、乾燥気体用弁１９６は閉成されてファンフィルタユニット１０４にクリーンエアが送り込まれ、フィルタ１０４ｂで清浄された後に処理チャンバー１０２の中央空間に送り込まれる（ステップＳ１）。これに続いて、図５（ａ）に示すように、スプラッシュガード１５０が１段階上昇されるとともに基板Ｗに対して薬液処理およびリンス処理が実行された（ステップＳ２）後にパドル形成処理が実行される（ステップＳ３）。
【００４０】
薬液処理では、薬液供給ノズル１２６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１３８がノズルアーム１２２を移動させるとともに、チャック回転機構１１０の駆動によりスピンチャック１０６に保持された基板Ｗを２００〜１２００ｒｐｍ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１３４がフッ酸を薬液として薬液供給ノズル１２６に向けて圧送して当該ノズル１２６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。
【００４１】
薬液処理が完了すると、リンス液供給ノズル１２８が薬液供給ノズル１２６と入れ替わって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１３８がノズルアーム１２２を移動させる。そして、リンス液供給ノズル１２８からリンス液が吐出される。また、回転支軸１０８の上端部に形成されたノズル孔（図示省略）からリンス液が基板裏面に向けて吐出される。こうして基板表裏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の表裏全面に拡がり、リンス液によるリンス処理が行われる。なお、この実施形態では、リンス処理の最終時点では、基板Ｗの回転速度は３００ｒｐｍに減速されている。
【００４２】
上記した薬液処理およびリンス処理時においては、ユニット制御部１１８はファン調整機構１９８を制御してファン１０４ａの回転速度を高めて処理空間１６２に対して比較的大容量のクリーンエアを送り込んでいる。また、排気調整機構１６４により、処理空間１６２から比較的大容量の排気が行われている。このため、上方からの大容量のクリーンエア供給によって、薬液処理およびリンス処理中に発生する処理液のミストが上方に飛散して装置各部に付着するのを防止することができる。また、処理液（薬液およびリンス液）で形成される雰囲気、つまり処理液雰囲気を効率よく処理空間１６２から排出することができる。
【００４３】
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、ユニット制御部１１８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５ｒｐｍ）に減速する。これによって、リンス液供給ノズル１２８から吐出されるリンス液が基板表面に溜められてリンス液膜がパドル状に形成される（パドル形成処理）。なお、パドル形成処理時の回転速度は５ｒｐｍ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。
【００４４】
こうしてパドル形成が完了すると、ユニット制御部１１８はノズルアーム移動機構１３８を制御してノズルアーム１２２を基板Ｗから離間移動させて両ノズル１２６、１２８をスプラッシュガード１５０の外側に退避させる。また、ユニット制御部１１８はＣＲ大気用弁１９２を閉じてファンフィルタユニット１０４へのクリーンエアの供給を停止する一方、乾燥気体用弁１９６を開いてファンフィルタユニット１０４に低露点空気（ＣＤＡ）を送り込む（ステップＳ４）。また、低露点空気への切替と同時に、ユニット制御部１１８はファン調整機構１９８を制御してファン１０４ａの回転速度を低下させて処理空間１６２に送り込む低露点空気の供給量を抑制する。また、低露点空気の供給と同時あるいは前後して、ユニット制御部１１８は排気調整機構１６４を制御して処理空間１６２からの排気を抑える。このように低露点空気の供給と排気調整によって処理空間１６２内の湿度が効果的に低下していく。
【００４５】
このようにして処理空間１６２の湿度低下を図りつつ、置換処理を開始する（ステップＳ５）。ユニット制御部１１８はノズルアーム移動機構１４４を制御して窒素ガス供給ノズル１３２を基板表面の中央部上方に位置させる。これにより、ＩＰＡ液供給ノズル１３０も窒素ガス供給ノズル１３２に並んで基板表面の中央部上方に位置する。なお、この実施形態では、後述する乾燥処理で基板表面の中央部を確実に乾燥させるために、窒素ガス供給ノズル１３２を回転軸上に位置させている。
【００４６】
そして、ＩＰＡ液供給ユニット１４０からＩＰＡ液が圧送されてＩＰＡ液供給ノズル１３０から基板Ｗの表面中央部に向けてＩＰＡ液が供給される（同図（ｂ））。また、この実施形態では、湿度センサ１８２が本発明の「第１湿度検出手段」として設けられており、処理空間１６２の湿度に関連する信号がユニット制御部１１８に出力されている（図３）。そして、本実施形態では、ユニット制御部１１８は置換処理の開始と同時に湿度センサ１８２の検出結果に基づき処理空間１６２の湿度を連続的にあるいは断続的に求め（ステップＳ６）、さらに検出湿度に応じてファン調整機構１９８を制御してファン１０４ａの回転速度を調整する（ステップＳ７）。例えば処理空間１６２の湿度が予め設定した規定湿度（この実施形態では相対湿度２５％）よりも比較的高いときには回転速度を高めて低露点空気の供給量を増大させる一方、処理空間１６２の湿度が規定湿度に近づいてくると、回転速度を徐々に抑えて低露点空気の供給量を低減させることができる。このように検出湿度に基づく回転速度のフィードバック制御を行うことによって処理空間１６２の湿度を短時間で、しかも高精度に調整することができる。
【００４７】
次のステップＳ８で処理空間１６２の湿度が規定湿度以下になったことをユニット制御部１１８が確認すると、ユニット制御部１１８はＩＰＡ液の供給を停止した（ステップＳ９）後に、低露点空気の供給を続けて処理空間１６２を低湿度雰囲気に保ったまま、窒素ガス供給ユニット１４２から窒素ガス供給ノズル１３２に対して窒素ガスを圧送する。これによって、ノズル１３２を基板Ｗの表面中央部に対向させたまま同ノズル１３２から窒素ガスが基板Ｗの表面中央部に供給され、その状態のまま基板Ｗが３００〜２５００ｒｐｍで高速回転されて基板Ｗの乾燥処理が実行される（ステップＳ１０）。
【００４８】
基板Ｗの乾燥処理が終了すると、ユニット制御部１１８はチャック回転機構１１０を制御して基板Ｗの回転を停止させる。そして、ユニット制御部１１８は乾燥気体用弁１９６を閉じてファンフィルタユニット１０４への低露点空気の供給を停止する。また、窒素ガスの供給を停止するとともに、ノズルアーム移動機構１４４がノズルアーム１２４を基板Ｗから離間移動させて両ノズル１３０、１３２をスプラッシュガード１５０の外側に退避させた後、スプラッシュガード１５０を降下させて、スピンチャック１０６をスプラッシュガード１５０の上方から突出させる。その後、基板搬送ロボット１３が処理済の基板Ｗを処理ユニット１００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。
【００４９】
以上のように、この実施形態によれば、置換処理と並行して低露点空気（ＣＤＡ）を処理空間１６２に供給して処理空間１６２の湿度低下を図っているが、当該湿度が規定湿度を超えている間、つまり処理空間１６２が十分に低湿度雰囲気となっていない間においては乾燥処理は実行されない。そして、当該湿度が規定湿度以下となって低湿度雰囲気となったことが確認されると、その低湿度雰囲気で乾燥処理が実行される。したがって、基板表面でのウォーターマーク等の発生を抑制しながら基板乾燥を良好に行うことができる。また、この実施形態によれば、例えば特許文献１に記載されているような遮断部材が不要となるため、同文献１に記載の装置と比べて遮断部材および該遮断部材を回転駆動する機構が不要となり、上下方向における装置サイズを小型化することができる。その結果、図１に示すように、処理ユニットを上下方向に積層配置することが可能となり、基板処理システムのフットプリントを大幅に縮小することができる。
【００５０】
また、クリーンエア供給に要するコストと、低露点空気供給に要するコストを対比した場合、前者が後者に比べて低コストである。この実施形態では、置換処理を開始するまでクリーンエアを基板表面に向けて供給し、置換処理を開始した時点で処理空間１６２に供給する気体を低露点空気に切り替えている。このため、低露点空気の使用量を抑制することができ、ランニングコストの低減を効果的に図ることができる。また、薬液処理およびリンス処理においては、上記したように湿式処理（薬液およびリンス処理）において処理液のミストが大量に発生するが、本実施形態では湿式処理中において大量のクリーンエアを処理空間１６２に供給してミスト飛散を防止している。また同時に、比較的大容量で処理空間１６２を排気しているため、湿式処理時に処理空間１６２内で発生する処理液雰囲気を効率よく処理空間１６２から排出することができ、処理液（薬液およびリンス液）がスプラッシュガード１５０の周辺に飛散するのを効果的に防止することができる。したがって、ミストが基板表面に付着するのを防止することができ、基板乾燥を良好に行うことができる。
【００５１】
また、排気調整機構１６４が乾燥処理の前、つまり置換処理を行っている間に処理空間１６２からの排気量を抑え、これによってファンフィルタユニット１０４からの低露点空気が処理空間１６２に効率よく貯留されて処理空間１６２内の湿度が効率よく低下する。したがって、処理空間１６２の湿度が規定湿度以下となるまでに要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、乾燥性能を高めるためにＩＰＡ液を用いた置換処理を行っているが、乾燥処理前に低露点空気を基板表面に供給して処理空間１６２の湿度を低下させているため、図６に示す現象が発生するのを効果的に抑えて基板乾燥を良好に行うことができる。
【００５３】
図６はＩＰＡ液の蒸発に起因する乾燥不良の発生メカニズムを模式的に示す図である。このようにＩＰＡ液などの比較的揮発性の高い溶剤が蒸発する際には、基板回転の遠心力とＩＰＡ蒸発に伴いＩＰＡ液膜が移動していく。また、ＩＰＡ蒸発によりＩＰＡ液膜の端部では基板表面が乾燥されて露出するが、ＩＰＡ蒸発と同時に気化熱が発生して露出領域の周辺温度が局部的にかつ急激に低下する（同図（ａ））。このとき、露出領域の周辺に多量の水蒸気成分が存在すると、上記温度低下により露出領域に凝集して水滴として付着することがある（同図（ｂ））。このような現象はＩＰＡ液膜の乾燥移動にしたがって順次発生するため、帯状の乾燥不良が発生してしまう。このような乾燥不良は基板表面の周辺湿度に大きく依存しているため、本実施形態のように乾燥処理に先立って処理空間１６２の湿度を大幅に低減しておくことで上記乾燥不良を効果的に、しかも確実に防止することができる。したがって、ＩＰＡ液などの低表面張力溶剤を用いて置換処理を行う基板処理装置や基板処理方法では、非常に有用な技術と言える。
【００５４】
図７は本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第２実施形態を示す図である。また、図８は図７の処理ユニットにおけるノズル構成を示す図である。この処理ユニット１００が第１実施形態と大きく相違する点は、気体供給手段に関する構成であり、その他の基本構成は同一である。以下、相違点を中心に説明する一方、同一または相当箇所については同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
この第２実施形態では、ファンフィルタユニット１０４はクリーンエアを供給する機能のみを担っている。つまり、ファンフィルタユニット１０４は、ファン１０４ａによって外部から取り込んだクリーンエアをフィルタ１０４ｂで清浄にして処理チャンバー１０２の中央空間に送り込んでいる。一方、乾燥気体として機能する低露点空気（ＣＤＡ）については、ノズル２０２から吐出するよう構成されている。すなわち、この第２実施形態では、ノズルアーム１２２の先端部に薬液供給ノズル１２６、リンス液供給ノズル１２８およびＩＰＡ液供給ノズル１３０が取り付けられており、第１実施形態と同様にしてノズル１２６、１２８および１３０からそれぞれ薬液、リンス液およびＩＰＡ液が吐出可能となっている。このノズルアーム１２２にはノズルアーム移動機構１３８が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構１３８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１２６、１２８、１３０は移動可能となっている。さらに、吐出領域においても、ノズルアーム移動機構１３８によりノズル１２６、１２８は基板表面の中央部上方と周縁部上方との間を往復移動可能となっている。
【００５６】
これに対し、ノズルアーム１２４の先端部には、乾燥気体供給ノズル２０２が取り付けられている。この乾燥気体供給ノズル２０２にはＣＤＡ供給源（図示省略）が流量制御ユニット２０４を介して接続されている。このため、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じて流量制御ユニット２０４が作動することによってノズル２０２に圧送される低露点空気の流量を制御可能となっている。そして、ノズル２０２が取り付けられたノズルアーム１２４にはノズルアーム移動機構１４４が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構１４４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２０２は移動可能で、しかも吐出領域においても基板表面の中央部上方と周縁部上方との間で往復移動可能となっている。つまり、ノズル２０２から低露点空気を吐出させながらノズルアーム１２４を往復移動させることで低露点空気を処理空間１６２全体に供給させることが可能となっている。
【００５７】
また、第２実施形態では、処理空間１６２の湿度を直接検出する湿度センサ１８２の代わりに排気管１６０に湿度センサ２０６が介挿されており、処理空間１６２からの排気ガスの湿度を検出し、その検出結果に関連する信号をユニット制御部１１８に出力する。そして、ユニット制御部１１８は当該信号に基づき排気ガスの湿度を求め、処理空間１６２の湿度を間接的に導出可能となっている。このように湿度センサ２０６は本発明の「第２湿度検出手段」に相当している。もちろん、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に湿度センサ１８２を設けて処理空間１６２の湿度を検出するように構成してもよい。逆に、第１実施形態において、排気管１６０に湿度センサ２０６を設けて処理空間１６２の湿度を間接的に求めてもよいことは言うまでもない。
【００５８】
図９は図７の処理ユニットの動作を示すフローチャートである。図１０および図１１は図７の処理ユニットの動作を示す模式図である。この実施形態においても、第１実施形態と同様に、ユニット制御部１１８がメモリ（図示省略）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することによって、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が実行される。
【００５９】
この第２実施形態においても、第１実施形態と同様にして、基板表面を上方に向けた状態で未処理の基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック１０６に保持される。なお、この第２実施形態では、基板処理を行っている間、ファンフィルタユニット１０４からクリーンエアが常時処理チャンバー１０２の中央空間に送り込まれる。
【００６０】
そして、図１０（ａ）に示すように、第１実施形態と同様にして薬液・リンス処理が実行される（ステップＳ２１）のに続いて、パドル形成処理が実行される（ステップＳ２２）。このパドル形成処理後に、ユニット制御部１１８はノズルアーム移動機構１４４を制御して乾燥気体供給ノズル２０２を基板表面の中央部上方と周縁部上方との間で往復移動させる（ステップＳ２３）とともに、同ノズル２０２から低露点空気を吐出させる（ステップＳ２４）。これによって、処理空間１６２に低露点空気が送り込まれて処理空間１６２内の湿度が効果的に低下していく。
【００６１】
このようにして処理空間１６２の湿度低下を図りつつ、置換処理が開始される（ステップＳ２５）。すなわち、ＩＰＡ液供給ユニット１４０からＩＰＡ液が圧送されてＩＰＡ液供給ノズル１３０から基板Ｗの表面中央部に向けてＩＰＡ液が供給される（同図（ｂ））。また、この実施形態では、排気管１６０に介挿された湿度センサ２０６から処理空間１６２の湿度に関連する信号がユニット制御部１１８に出力されている。そして、本実施形態では、ユニット制御部１１８は置換処理の開始と同時に湿度センサ２０６の検出結果に基づき排気ガスの湿度を求め、この値から処理空間１６２の湿度を間接的に検出し（ステップＳ２６）、さらに検出湿度に応じて流量制御ユニット２０４を制御して低露点空気の供給量を調整する（ステップＳ２７）。例えば処理空間１６２の湿度が予め設定した規定湿度（この実施形態では相対湿度２５％）よりも比較的高いときには流量を高めて低露点空気の供給量を増大させる一方、処理空間１６２の湿度が規定湿度に近づいてくると、流量を徐々に抑えて低露点空気の供給量を低減させることができる。このように検出湿度に基づく低露点空気の流量をフィードバック制御することによって処理空間１６２の湿度を短時間で、しかも高精度に調整することができる。
【００６２】
次のステップＳ２８で処理空間１６２の湿度が規定湿度以下になったことをユニット制御部１１８が確認すると、ユニット制御部１１８はＩＰＡ液の供給を停止した（ステップＳ２９）後、ノズルアーム移動機構１３８を制御してノズルアーム１２２を基板Ｗから離間移動させてノズル１２６、１２８、１３０をスプラッシュガード１５０の外側に退避させる一方、ノズルアーム移動機構１４４を制御して乾燥気体供給ノズル２０２を回転軸上に位置させる（ステップＳ３０）。こうして、低露点空気を基板表面の中央部に供給したまま基板Ｗが３００〜２５００ｒｐｍで高速回転されて基板Ｗの乾燥処理が実行される（ステップＳ３１）。
【００６３】
基板Ｗの乾燥処理が終了すると、ユニット制御部１１８はチャック回転機構１１０を制御して基板Ｗの回転を停止させる。そして、ユニット制御部１１８は流量制御ユニット２０４を制御することによって低露点空気の供給を停止する。また、ノズルアーム移動機構１４４がノズルアーム１２４を基板Ｗから離間移動させてノズル２０２をスプラッシュガード１５０の外側に退避させた後、スプラッシュガード１５０を降下させて、スピンチャック１０６をスプラッシュガード１５０の上方から突出させる。その後、基板搬送ロボット１３が処理済の基板Ｗを処理ユニット１００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。
【００６４】
以上のように、この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、処理空間１６２の湿度が規定湿度を超えている間、つまり処理空間１６２が十分に低湿度雰囲気となっていない間においては乾燥処理は実行されない。そして、当該湿度が規定湿度以下となって低湿度雰囲気となったことが確認されると、その低湿度雰囲気で乾燥処理が実行される。したがって、基板表面でのウォーターマーク等の発生を抑制しながら基板乾燥を良好に行うことができる。
【００６５】
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。上記した実施形態では、本発明の「乾燥気体」として低露点空気を用いているが、これ以外の乾燥気体、例えば乾燥窒素ガスなどを用いることができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、ファン調整機構１９８によってファン１０４ａの回転速度を制御することで処理空間１６２への低露点空気の供給量を調整しているが、排気調整機構１６４による排気量調整のみによって処理空間１６２への低露点空気の供給量を制御してもよい。
【００６７】
また、上記第１および第２実施形態では、置換処理と同時に低露点空気などの乾燥気体の処理空間１６２への供給を開始しているが、置換処理の途中から乾燥気体の供給を開始してもよい。また、パドル形成処理や湿式処理の途中から乾燥気体の供給を開始してもよい。
【００６８】
また、上記した実施形態の置換処理では、基板表面に形成されたパターンが倒壊するなどの不具合を防止して乾燥性能を高めるために低表面張力液としてＩＰＡ液を用いて置換処理を行っているが、ＩＰＡ液以外に、エチルアルコール、メチルアルコール、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル：hydrofluoroether）、アセトン（acetone）およびTrans-1，2ジクロロエチレン（trans1,2-dichloroethylene）などの各種有機溶媒を低表面張力液として用いるようにしてもよい。また、低表面張力溶剤としては、単体成分のみからなる場合だけではなく、他の成分と混合した液であってもよい。例えば、ＩＰＡと純水の混合液であってもよいし、ＩＰＡとＨＦＥの混合液であってもよい。また、各種アルコールの蒸気を有機溶媒成分としてＤＩＷに溶解させて低表面張力液を生成するようにしてもよい。なお、乾燥処理の前に置換処理を行っているが、これは必須処理ではなく、省略してもよい。
【００６９】
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、パドル形成処理、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、処理液を基板に供給して湿式処理を施した後に当該基板を乾燥する基板処理装置および方法に本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
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全般に湿式処理および乾燥処理を施す基板処理装置および方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明を好適に適用することのできる基板処理システムを示す図である。
【図２】本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第１実施形態を示す図である。
【図３】図２の処理ユニットを制御する電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１の処理ユニットの動作を示すフローチャートである。
【図５】図１の処理ユニットの動作を示す模式図である。
【図６】ＩＰＡ液の蒸発に起因する乾燥不良の発生メカニズムを模式的に示す図である。
【図７】本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第２実施形態を示す図である。
【図８】図７の処理ユニットにおけるノズル構成を示す図である。
【図９】図７の処理ユニットの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図７の処理ユニットの動作を示す模式図である。
【図１１】図７の処理ユニットの動作を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ〜４Ａ、１Ｂ〜４Ｂ、１００…処理ユニット（基板処理装置）
１０４…ファンフィルタユニット
１０６…スピンチャック（基板保持手段）
１１８…ユニット制御部（制御手段）
１２０…チャックピン（基板保持手段）
１３０…ＩＰＡ液供給ノズル（溶剤供給手段）
１６２…処理空間
１６４…排気調整機構
１８２…湿度センサ（第１湿度検出手段）
１９０…供給配管（クリーンエア供給部）
１９２…ＣＲ大気用弁１９２（クリーンエア供給部）
１９４…供給配管（乾燥気体供給部）
１９６…乾燥気体用弁（乾燥気体供給部）
２０２…乾燥気体供給ノズル
２０６…湿度センサ（第２湿度検出手段）
Ｗ…基板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の表面に処理液を供給して処理液により基板を湿式処理した後に基板を乾燥する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。なお、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。例えば特許文献１に記載の装置は、基板を水平姿勢にて保持するベース部材と、ベース部材を回転させるモータと、ベース部材に対向して設けられた遮断部材と、遮断部材を回転させるモータと、ベース部材に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むカップとを備えており、次のようにして薬液処理、リンス処理および乾燥処理を実行する。この装置では、搬送ロボットによって未処理の基板がベース部材に渡されて保持されると、遮断部材がベース部材に近接して基板の上方を覆うとともに、カップがベース部材および遮断部材の周囲を囲むように位置する。その後、ベース部材および遮断部材を回転させながら基板に対して薬液による薬液処理および純水によるリンス処理が行われる。そして、純水によるリンス処理が終了した後、基板をそのまま回転させ続けて基板に付着した水滴を遠心力によって振り切る（乾燥処理）。この装置では、遮断部材により基板表面を覆った状態で窒素ガスなどの不活性ガスが基板と遮断部材の間に供給され、不活性ガス雰囲気で乾燥処理が実行されるため、ウォーターマークの発生を抑制して基板処理を良好に行うことが可能となっている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４７４０５５号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明では、遮断部材を基板に近接させた状態のままベース部材および遮断部材が回転して基板の乾燥処理を行っているため、遮断部材の駆動用モータや該モータの駆動力を伝達させる駆動力伝達機構などが必要となり、これが基板処理装置の製造コストの増大要因のひとつとなっていた。また、上記基板処理装置を装備する基板処理システムのプットプリントを低減させるために、基板処理装置の積層配置が提案されているが、遮断部材の駆動用モータや駆動力伝達機構の存在がそれを阻害する要因のひとつとなっていた。というのも、遮断部材の駆動用モータや駆動力伝達機構は遮断部材の上方位置に配設せざるを得ず、その分だけ装置が上下方向に大型化する傾向にあったためである。そこで、遮断部材を回転させることなく基板処理を行うことも検討されている。しかしながら、遮断部材を静止したまま基板処理すると、基板表面にウォーターマーク等が発生してしまい、基板を良好に処理することができなかった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、小型で、しかも基板表面を良好に処理することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる基板処理装置は、基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施した後に、基板を乾燥させる基板処理装置であって、上記目的を達成するため、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、湿式処理により処理液で濡れた基板表面に向けて乾燥気体を供給して基板表面に接する処理空間の湿度を低下させる気体供給手段と、処理空間の湿度が規定湿度を超えている間基板乾燥の実行を規制する一方、処理空間の湿度が規定湿度以下となったときに基板乾燥を実行する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施す湿式工程と、湿式処理により処理液で濡れた基板表面に向けて乾燥気体を供給して基板表面に接する処理空間の湿度を低下させる湿度低下工程と、湿度低下工程により処理空間の湿度が所定の規定湿度以下となった後に基板を乾燥させる乾燥工程とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明（基板処理装置および方法）では、湿式処理により処理液で濡れた基板表面に向けて乾燥気体が供給されることによって基板表面に接する処理空間の湿度が低下していくが、処理空間の湿度が所定の規定湿度を超えている間、基板乾燥が実行されない。そして、処理空間が規定湿度以下となって十分に低湿度雰囲気となると、その低湿度雰囲気状態で基板乾燥が実行される。その結果、基板表面でのウォーターマーク等の発生が抑制されつつ基板が乾燥される。なお、乾燥気体としては、相対湿度が１０％以下の不活性ガス、相対湿１０．５％（露点温度が約−１０゜Ｃ）以下に減湿された低露点空気などを用いるのが望ましい。
【０００９】
ここで、気体供給手段としては、次のような構成を有するものを採用することができる。例えば、基板保持手段に保持された基板の上方位置に配置されたファンフィルタユニットと、装置周辺のクリーンエアをファンフィルタユニットに供給するクリーンエア供給部と、クリーンエアよりも低湿度の気体を乾燥気体として供給する乾燥気体供給部とを有し、クリーンエアと乾燥気体のいずれか一方を選択的にファンフィルタユニットに送り込みファンフィルタユニットにより基板表面に供給可能となっているものを、上記気体供給手段として用いてもよい。そして、制御手段が気体供給手段を制御することによって、湿式処理中にはクリーンエアを基板表面に向けて供給する一方、基板乾燥前には乾燥気体の供給に切り替えるように構成してもよい。この場合、基板乾燥前にのみ乾燥気体を供給しているため、乾燥気体の使用量が抑制されてランニングコストが低減される。
【００１０】
また、ファンフィルタユニットを制御して湿式処理中での処理空間へのクリーンエアの供給量を基板乾燥前での乾燥気体の供給量よりも多くすると、湿式処理時に処理空間内で発生する処理液雰囲気が効率よく処理空間から排出される。このため、処理液のミストなどが処理空間に残留して基板表面に付着するのを防止することができ、基板乾燥をさらに良好に行うことができる。
【００１１】
また、処理空間からの排気量を調整する排気調整手段をさらに設け、当該排気調整手段を制御して湿式処理中での処理空間へのクリーンエアの供給量を基板乾燥前での乾燥気体の供給量よりも多くすることができる。これによって、上記発明と同様に、湿式処理時に処理空間内で発生する処理液雰囲気が効率よく処理空間から排出される。このため、処理液のミストなどが処理空間に残留して基板表面に付着するのを防止することができ、基板乾燥をさらに良好に行うことができる。また、乾燥処理の前に、処理空間からの排気量を抑えることで処理空間内の湿度が効率よく低下して処理空間の湿度が規定湿度以下となるまでに要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００１２】
また、基板乾燥前に処理空間の湿度に応じてファンフィルタユニットを制御することによって基板表面に供給する乾燥気体の供給量を調整してもよい。このような供給量調整によって処理空間の湿度が短時間で規定湿度に達することとなり、スループットを向上させることができる。
【００１３】
また、気体供給手段としては、上記したファンフィルタユニットを用いたもの以外に、乾燥気体供給ノズルを用いたものを採用してもよい。すなわち基板保持手段に保持された基板の上方側から乾燥気体を基板表面に向けて吐出する乾燥気体供給ノズルを気体供給手段に設け、基板乾燥前に乾燥気体供給ノズルからの乾燥気体の吐出量を制御して処理空間への乾燥気体の供給量を制御するように構成してもよい。このように乾燥気体の供給量制御によって処理空間の湿度を適切に、かつ短時間で規定湿度以下に調整することができ、スループットを向上させることができる。
【００１４】
また、処理空間の湿度を制御するために、処理空間の湿度を検出する第１湿度検出手段を設けて第１湿度検出手段の検出結果から処理空間の湿度を直接求めるように構成したり、処理空間から排気される排気ガスの湿度を検出する第２湿度検出手段を設けて第２湿度検出手段の検出結果から処理空間の湿度を間接的に求めるように構成してもよい。いずれの場合にも、検出結果に基づき処理空間の湿度が規定湿度以下か否かを判定して基板乾燥を制御することによって基板乾燥を良好に行うことができる。
【００１５】
さらに、処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を基板の表面に供給して基板表面上の処理液を低表面張力溶剤に置換する溶剤供給手段を設け、低表面張力溶剤への置換後に、低表面張力溶剤を基板表面から除去して基板表面を乾燥させるように構成してもよい。このように低表面張力溶剤を用いることによって乾燥性能を高めることができる。このようにして基板表面上の処理液を低表面張力溶剤に置換する場合には後述するように低表面張力液の乾燥時に発生する気化熱に起因して乾燥不良を起こしやすくなる。しかしながら、低表面張力溶剤への置換中に乾燥気体を処理空間に供給し、処理空間の湿度を十分に低下させた状態で低表面張力溶剤を基板表面から除去して基板表面を乾燥させることによって、乾燥不良を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、処理液で濡れた基板表面に向けて乾燥気体を供給して処理空間の湿度を低下させていくが、処理空間の湿度が所定の規定湿度を超えている間、基板乾燥の実行を規制することによって乾燥不良を未然に防止することができる。そして、処理空間の湿度が規定湿度以下となり、処理空間が十分に低湿度雰囲気となった状態で乾燥処理を実行しているため、確実に基板表面を良好に処理することができる。また、遮断部材を回転させる必要がなくなり、上下方向における装置サイズを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明を好適に適用することのできる基板処理システムを示す図である。より詳しくは、図１（ａ）は基板処理システムの上面図であり、図１（ｂ）は基板処理システムの側面図である。この基板処理システムは、半導体ウエハ等の円盤状の基板Ｗに対して処理液や処理ガスなどによる処理を施すための枚葉式の基板処理装置としての処理ユニットを複数備える処理システムである。この基板処理システムは、基板Ｗに対して処理を施す基板処理部ＰＰと、この基板処理部ＰＰに結合されたインデクサ部ＩＤと、処理流体（液体または気体）の供給／排出のための構成を収容した処理流体ボックス１１、１２とを備えている。
【００１８】
インデクサ部ＩＤは、基板Ｗを収容するためのカセットＣ（複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）など）を複数個保持することができるカセット保持部２１と、このカセット保持部２１に保持されたカセットＣにアクセスして、未処理の基板ＷをカセットＣから取り出したり、処理済の基板をカセットＣに収納したりするためのインデクサロボット２２とを備えている。
【００１９】
各カセットＣには、複数枚の基板Ｗが「ロット」という一単位で収容されている。複数枚の基板Ｗはロット単位で種々の基板処理装置の間に搬送され、各基板処理装置でロットを構成する各基板Ｗに対して同一種類の処理が施される。各カセットＣは、複数枚の基板Ｗを微小な間隔をあけて上下方向に積層して保持するための複数段の棚（図示省略）を備えており、各段の棚に１枚ずつ基板Ｗを保持することができるようになっている。各段の棚は、基板Ｗの下面の周縁部に接触し、基板Ｗを下方から保持する構成となっており、基板Ｗは表面（パターン形成面）を上方に向け、裏面を下方に向けたほぼ水平な姿勢でカセットＣに収容されている。
【００２０】
基板処理部ＰＰは、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット（基板搬送装置）１３と、この基板搬送ロボット１３が取付けられたフレーム３０とを有している。このフレーム３０には、図１（ａ）に示すように、水平方向に複数個（この実施形態では４個）の処理ユニット１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａが基板搬送ロボット１３を取り囲むように搭載されている。この実施形態では、処理ユニット１Ａ〜４Ａとして例えば半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗに対して所定の処理を施す処理ユニットがフレーム３０に搭載されている。また、図１（ｂ）に示すように、各処理ユニットの下段にはそれぞれもう１つの処理ユニットが設置されている。すなわち、処理ユニット１Ａ〜４Ａの下段に、処理ユニット１Ｂ〜４Ｂがそれぞれ設けられており、上下２段の積層構造が採用されている。
【００２１】
基板搬送ロボット１３は、インデクサロボット２２から未処理の基板Ｗを受け取ることができ、かつ処理済の基板Ｗをインデクサロボット２２に受け渡すことができる。より具体的には、例えば、基板搬送ロボット１３は、当該基板処理部ＰＰのフレーム３０に固定された基台部と、この基台部に対して昇降可能に取付けられた昇降ベースと、この昇降ベースに対して鉛直軸回りの回転が可能であるように取付けられた回転ベースと、この回転ベースに取付けられた一対のハンドとを備えている。一対の基板保持ハンドは、それぞれ、上記回転ベースの回転軸線に対して近接／離間する方向に進退可能に構成されている。このような構成により、基板搬送ロボット１３は、インデクサロボット２２および処理ユニット１Ａ〜４Ａ、１Ｂ〜４Ｂのいずれかに対して基板保持ハンドを向け、その状態で基板保持ハンドを進退させることができ、これによって、基板Ｗの受け渡しを行うことができる。
【００２２】
インデクサロボット２２は、装置全体を制御する制御部により指定されたカセットＣから未処理の基板Ｗを取り出して基板搬送ロボット１３に受け渡すとともに、基板搬送ロボット１３から処理済の基板Ｗを受け取ってカセットＣに収容する。処理済の基板Ｗは、当該基板Ｗが未処理の状態のときに収容されていたカセットＣに収容されてもよい。また、未処理の基板Ｗを収容するカセットＣと処理済の基板Ｗを収容するカセットＣとを分けておいて、未処理の状態のときに収容されていたカセットＣとは別のカセットＣに処理済の基板Ｗが収容されるように構成してもよい。
【００２３】
次に、上記した基板処理システムに搭載される処理ユニットの実施形態について説明する。なお、図１の基板処理システムでは、８個の処理ユニットが搭載されているが、これらの処理ユニットはいずれも以下に説明する処理ユニット１００と同一の構造とすることができる。
【００２４】
図２は本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第１実施形態を示す図である。また、図３は図２の処理ユニットを制御する電気的構成を示すブロック図である。この処理ユニット１００は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面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処理ユニットである。より具体的には、基板表面に対してフッ酸などの薬液による薬液処理および純水やＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）などのリンス液によるリンス処理を施し、さらに基板Ｗ上のリンス液をＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）液で置換した後に、基板Ｗを乾燥させる装置である。
【００２５】
この処理ユニット１００では、処理チャンバー１０２の天井部分にファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１０４が配置されている。このファンフィルタユニット１０４はファン１０４ａおよびフィルタ１０４ｂを有している。この実施形態では、ファンフィルタユニット１０４に対して装置周辺のクリーンエアを供給するための供給配管１９０が接続されている。すなわち、供給配管１９０の一方端はクリーンルーム内の大気に取り込み可能に開口する一方、他方端はファンフィルタユニット１０４の上端部に接続されている。また、供給配管１９０には、ＣＲ大気用の開閉弁１９２が介挿されている。このため、処理ユニット全体を制御するユニット制御部１１８からの動作指令に応じてＣＲ大気用弁１９２が開くことでファン１０４ａの回転速度に応じた量のクリーンルーム内の大気、つまりクリーンエアをファンフィルタユニット１０４に供給可能となる。逆に、ＣＲ大気用弁１９２が閉じることでファンフィルタユニット１０４へのクリーンエアの供給が規制される。このように、本実施形態では、供給配管１９０とＣＲ大気用弁１９２により本発明の「クリーンエア供給部」が構成されている。
【００２６】
また、このファンフィルタユニット１０４の上端部は供給配管１９４により工場のユーティリティ等で構成されるＣＤＡ（低露点空気：Clean Dry Air）供給源に接続されている。この供給配管１９４には乾燥気体用の開閉弁１９６が介挿されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じて乾燥気体用弁１９６が開くことでファン１０４ａの回転速度に応じた量の低露点空気が本発明の「乾燥気体」としてファンフィルタユニット１０４に供給される。逆に、乾燥気体用弁１９６が閉じることでファンフィルタユニット１０４への低露点空気の供給が規制される。この実施形態で使用する低露点空気は、クリーンエアよりも低湿度の空気であり、相対湿度１０．５％（露点温度が約−１０゜Ｃ）以下に減湿された低露点空気を用いている。このように、本実施形態では、供給配管１９４と乾燥気体用弁１９６により本発明の「乾燥気体供給部」が構成されており、ＣＤＡ供給源からの低露点空気を本発明の「乾燥気体」として用いているが、クリーンルーム内の大気を基板処理に適合するように調湿・調温するＣＤＡ供給ユニットを乾燥気体供給部として装置内に設け、ユニット制御部１１８の動作指令に応じてＣＤＡ供給ユニットから低露点空気を供給するように構成してもよい。
【００２７】
このように本実施形態では、ファンフィルタユニット１０４と、クリーンエア供給部（供給配管１９０＋ＣＲ大気用弁１９２）と、乾燥気体供給部（供給配管１９４＋乾燥気体用弁１９６）とにより本発明の「気体供給手段」が構成されており、２つの開閉弁１９２、１９６を開閉制御することによってクリーンエアと低露点空気のいずれか一方を選択的にファンフィルタユニット１０４に送り込み可能となっている。
【００２８】
このファンフィルタユニット１０４では、上記のようにして送り込まれた気体がファン１０４ａによってフィルタ１０４ｂに向けて送られて当該フィルタ１０４ｂで清浄された後に処理チャンバー１０２の中央空間に送り込まれる。この実施形態では、ファン１０４ａはファン調整機構１９８に接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてファン調整機構１９８がファン１０４ａを駆動制御することによりファンフィルタユニット１０４から処理チャンバー１０２の中央空間への気体供給量を制御可能となっている。
【００２９】
この中央空間にはスピンチャック１０６が配置されている。このスピンチャック１０６は基板表面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る。また、このスピンチャック１０６では、回転支軸１０８がモータを含むチャック回転機構１１０の回転軸に連結されており、チャック回転機構１１０の駆動によりスピンチャック１０６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１０８およびチャック回転機構１１０は、円筒状のケーシング１１４内に収容されている。また、回転支軸１０８の上端部には、円盤状のスピンベース１１６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、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてチャック回転機構１１０を駆動させることによりスピンベース１１６が回転軸回りに回転する。また、ユニット制御部１１８はチャック回転機構１１０を制御してスピンベース１１６の回転速度を調整する。
【００３０】
スピンベース１１６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１２０が立設されている。チャックピン１２０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１１６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１２０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１２０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。
【００３１】
スピンベース１１６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１２０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１２０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１２０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１１６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１２０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。
【００３２】
スピンチャック１０６により保持された基板Ｗの上方位置には、２種類のノズルアーム１２２、１２４が水平面内で揺動自在に設けられている。一方のノズルアーム１２２の先端部に薬液供給ノズル１２６とリンス液供給ノズル１２８が取り付けられている。また、他方のノズルアーム１２４の先端部にＩＰＡ液供給ノズル１３０と窒素ガス供給ノズル１３２が取り付けられている。
【００３３】
これら４つのノズルのうち薬液供給ノズル１２６は薬液供給ユニット１３４（図３）と接続されている。この薬液供給ユニット１３４はフッ酸または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ノズル１２６側に供給可能となっている。そして、ユニット制御部１１８からの指令に応じて薬液供給ユニット１３４が薬液供給ノズル１２６に向けて薬液を圧送すると、ノズル１２６から薬液が基板Ｗに向けて吐出される。また、薬液供給ノズル１２６と同様に、リンス液供給ノズル１２８にもリンス液供給ユニット１３６（図３）が接続されており、薬液処理された基板Ｗに向けてリンス液を吐出させてリンス処理を実行可能となっている。そして、これらのノズル１２６、１２８が取り付けられたノズルアーム１２２にはノズルアーム移動機構１３８が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構１３８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１２６、１２８は移動可能となっている。さらに、吐出領域においても、ノズルアーム移動機構１３８によりノズル１２６、１２８は基板表面の中央部上方と周縁部上方との間を往復移動可能となっている。
【００３４】
また、ＩＰＡ液供給ノズル１３０はＩＰＡ液供給ユニット１４０（図３）と接続されている。このＩＰＡ液供給ユニット１４０は１００％ＩＰＡ液あるいは純水で希釈したＩＰＡ液をノズル１３０側に供給可能となっている。そして、ユニット制御部１１８からの指令に応じてＩＰＡ液供給ユニット１４０がＩＰＡ液供給ノズル１３０に向けてＩＰＡ液を圧送すると、ノズル１３０からＩＰＡ液が基板Ｗに向けて吐出される。このようにＩＰＡ液供給ノズル１３０が本発明の「溶剤供給手段」として機能しており、薬液やリンス液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤としてＩＰＡ液を基板Ｗの表面中央部に供給可能となっている。また、ＩＰＡ液供給ノズル１３０と同様に、窒素ガス供給ノズル１３２に窒素ガス供給ユニット１４２（図３）が接続されており、窒素ガスを基板Ｗに向けて吐出可能となっている。そして、これらのノズル１３０、１３２が取り付けられたノズルアーム１２４にはノズルアーム移動機構１４４が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構１４４が駆動されることで、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１３０、１３２は移動可能となっている。
【００３５】
なお、この実施形態では、回転支軸１０８は中空管構造を有しており、リンス液供給ユニット１３６からリンス液が供給されて回転支軸１０８の内部空間に配置されたノズルの上端部に形成されたノズル孔（図示省略）からリンス液を基板裏面に向けて吐出することが可能となっている。
【００３６】
ケーシング１１４の周囲には、受け部材１４６が固定的に取り付けられている。この受け部材１４６には、円筒状の仕切り部材が３個立設されている。そして、これらの仕切り部材とケーシング１１４の組み合わせにより３つの空間が排液槽１４８ａ〜１４８ｃとして形成されている。また、これらの排液槽１４８ａ〜１４８ｃの上方にはスプラッシュガード（カップ）１５０がスピンチャック１０６に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスピンチャック１０６の回転軸に沿って昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード１５０は回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック１０６と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された２つのガードを備えている。そして、ガード昇降機構１５２の駆動によりスプラッシュガード１５０を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液やリンス液などを分別して排液させることが可能となっている。
【００３７】
また、排液槽１４８ａには、図２に示すように排気管１６０の一方端が接続されている。この排気管１６０の他方端は図示を省略する排気装置に接続されている。このため、排気管１６０を介して排液槽１４８ａおよび処理空間１６２を排気可能となっている。しかも、この実施形態では、排気管１６０に排気調整機構１６４が介挿されており、ユニット制御部１１８からの指令に応じて排気調整機構１６４が処理空間１６２からの排気量を調整可能となっている。ここで、排気装置として、図１の基板処理システムを設置する工場の用力を用いてもよいし、また同システム内に真空ポンプや排気ポンプなどの排気ユニットを設けてもよい。いずれの排気装置を用いた場合であっても、排気管１６０を介して処理空間１６２を確実に排気可能となっている。なお、上記した処理空間１６２とは、スプラッシュガード１５０がスピンチャック１０６に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むことで形成される空間内で基板表面と接した空間であり、当該処理空間１６２で薬液処理、リンス処理、パドル形成処理、置換処理および乾燥処理が実行される。
【００３８】
次に、上記のように構成された処理ユニット（基板処理装置）１００の動作について図４および図５を参照しつつ詳述する。図４は図１の処理ユニットの動作を示すフローチャートである。図５は図１の処理ユニットの動作を示す模式図である。この実施形態では、ユニット制御部１１８がメモリ（図示省略）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を施す。これらのうち薬液処理およびリンス処理が本発明の「湿式処理」に相当しており、薬液処理ではフッ酸などの薬液が本発明の「処理液」として、またリンス処理ではＤＩＷなどのリンス液が本発明の「処理液」として用いられる。
【００３９】
ユニット制御部１１８はスプラッシュガード１５０を降下させてスピンチャック１０６をスプラッシュガード１５０の開口部１５０ａから突出させる。このとき、両ノズルアーム１２２、１２４ともスプラッシュガード１５０の外側に退避している。そして、この状態で基板搬送ロボット１３により未処理の基板Ｗが処理チャンバー１０２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１０６に保持される。この基板搬入動作と同時あるいは搬入後に、ＣＲ大気用弁１９２は開成される一方、乾燥気体用弁１９６は閉成されてファンフィルタユニット１０４にクリーンエアが送り込まれ、フィルタ１０４ｂで清浄された後に処理チャンバー１０２の中央空間に送り込まれる（ステップＳ１）。これに続いて、図５（ａ）に示すように、スプラッシュガード１５０が１段階上昇されるとともに基板Ｗに対して薬液処理およびリンス処理が実行された（ステップＳ２）後にパドル形成処理が実行される（ステップＳ３）。
【００４０】
薬液処理では、薬液供給ノズル１２６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１３８がノズルアーム１２２を移動させるとともに、チャック回転機構１１０の駆動によりスピンチャック１０６に保持された基板Ｗを２００〜１２００ｒｐｍ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１３４がフッ酸を薬液として薬液供給ノズル１２６に向けて圧送して当該ノズル１２６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。
【００４１】
薬液処理が完了すると、リンス液供給ノズル１２８が薬液供給ノズル１２６と入れ替わって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１３８がノズルアーム１２２を移動させる。そして、リンス液供給ノズル１２８からリンス液が吐出される。また、回転支軸１０８の上端部に形成されたノズル孔（図示省略）からリンス液が基板裏面に向けて吐出される。こうして基板表裏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の表裏全面に拡がり、リンス液によるリンス処理が行われる。なお、この実施形態では、リンス処理の最終時点では、基板Ｗの回転速度は３００ｒｐｍに減速されている。
【００４２】
上記した薬液処理およびリンス処理時においては、ユニット制御部１１８はファン調整機構１９８を制御してファン１０４ａの回転速度を高めて処理空間１６２に対して比較的大容量のクリーンエアを送り込んでいる。また、排気調整機構１６４により、処理空間１６２から比較的大容量の排気が行われている。このため、上方からの大容量のクリーンエア供給によって、薬液処理およびリンス処理中に発生する処理液のミストが上方に飛散して装置各部に付着するのを防止することができる。また、処理液（薬液およびリンス液）で形成される雰囲気、つまり処理液雰囲気を効率よく処理空間１６２から排出することができる。
【００４３】
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、ユニット制御部１１８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５ｒｐｍ）に減速する。これによって、リンス液供給ノズル１２８から吐出されるリンス液が基板表面に溜められてリンス液膜がパドル状に形成される（パドル形成処理）。なお、パドル形成処理時の回転速度は５ｒｐｍ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。
【００４４】
こうしてパドル形成が完了すると、ユニット制御部１１８はノズルアーム移動機構１３８を制御してノズルアーム１２２を基板Ｗから離間移動させて両ノズル１２６、１２８をスプラッシュガード１５０の外側に退避させる。また、ユニット制御部１１８はＣＲ大気用弁１９２を閉じてファンフィルタユニット１０４へのクリーンエアの供給を停止する一方、乾燥気体用弁１９６を開いてファンフィルタユニット１０４に低露点空気（ＣＤＡ）を送り込む（ステップＳ４）。また、低露点空気への切替と同時に、ユニット制御部１１８はファン調整機構１９８を制御してファン１０４ａの回転速度を低下させて処理空間１６２に送り込む低露点空気の供給量を抑制する。また、低露点空気の供給と同時あるいは前後して、ユニット制御部１１８は排気調整機構１６４を制御して処理空間１６２からの排気を抑える。このように低露点空気の供給と排気調整によって処理空間１６２内の湿度が効果的に低下していく。
【００４５】
このようにして処理空間１６２の湿度低下を図りつつ、置換処理を開始する（ステップＳ５）。ユニット制御部１１８はノズルアーム移動機構１４４を制御して窒素ガス供給ノズル１３２を基板表面の中央部上方に位置させる。これにより、ＩＰＡ液供給ノズル１３０も窒素ガス供給ノズル１３２に並んで基板表面の中央部上方に位置する。なお、この実施形態では、後述する乾燥処理で基板表面の中央部を確実に乾燥させるために、窒素ガス供給ノズル１３２を回転軸上に位置させている。
【００４６】
そして、ＩＰＡ液供給ユニット１４０からＩＰＡ液が圧送されてＩＰＡ液供給ノズル１３０から基板Ｗの表面中央部に向けてＩＰＡ液が供給される（同図（ｂ））。また、この実施形態では、湿度センサ１８２が本発明の「第１湿度検出手段」として設けられており、処理空間１６２の湿度に関連する信号がユニット制御部１１８に出力されている（図３）。そして、本実施形態では、ユニット制御部１１８は置換処理の開始と同時に湿度センサ１８２の検出結果に基づき処理空間１６２の湿度を連続的にあるいは断続的に求め（ステップＳ６）、さらに検出湿度に応じてファン調整機構１９８を制御してファン１０４ａの回転速度を調整する（ステップＳ７）。例えば処理空間１６２の湿度が予め設定した規定湿度（この実施形態では相対湿度２５％）よりも比較的高いときには回転速度を高めて低露点空気の供給量を増大させる一方、処理空間１６２の湿度が規定湿度に近づいてくると、回転速度を徐々に抑えて低露点空気の供給量を低減させることができる。このように検出湿度に基づく回転速度のフィードバック制御を行うことによって処理空間１６２の湿度を短時間で、しかも高精度に調整することができる。
【００４７】
次のステップＳ８で処理空間１６２の湿度が規定湿度以下になったことをユニット制御部１１８が確認すると、ユニット制御部１１８はＩＰＡ液の供給を停止した（ステップＳ９）後に、低露点空気の供給を続けて処理空間１６２を低湿度雰囲気に保ったまま、窒素ガス供給ユニット１４２から窒素ガス供給ノズル１３２に対して窒素ガスを圧送する。これによって、ノズル１３２を基板Ｗの表面中央部に対向させたまま同ノズル１３２から窒素ガスが基板Ｗの表面中央部に供給され、その状態のまま基板Ｗが３００〜２５００ｒｐｍで高速回転されて基板Ｗの乾燥処理が実行される（ステップＳ１０）。
【００４８】
基板Ｗの乾燥処理が終了すると、ユニット制御部１１８はチャック回転機構１１０を制御して基板Ｗの回転を停止させる。そして、ユニット制御部１１８は乾燥気体用弁１９６を閉じてファンフィルタユニット１０４への低露点空気の供給を停止する。また、窒素ガスの供給を停止するとともに、ノズルアーム移動機構１４４がノズルアーム１２４を基板Ｗから離間移動させて両ノズル１３０、１３２をスプラッシュガード１５０の外側に退避させた後、スプラッシュガード１５０を降下させて、スピンチャック１０６をスプラッシュガード１５０の上方から突出させる。その後、基板搬送ロボット１３が処理済の基板Ｗを処理ユニット１００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。
【００４９】
以上のように、この実施形態によれば、置換処理と並行して低露点空気（ＣＤＡ）を処理空間１６２に供給して処理空間１６２の湿度低下を図っているが、当該湿度が規定湿度を超えている間、つまり処理空間１６２が十分に低湿度雰囲気となっていない間においては乾燥処理は実行されない。そして、当該湿度が規定湿度以下となって低湿度雰囲気となったことが確認されると、その低湿度雰囲気で乾燥処理が実行される。したがって、基板表面でのウォーターマーク等の発生を抑制しながら基板乾燥を良好に行うことができる。また、この実施形態によれば、例えば特許文献１に記載されているような遮断部材が不要となるため、同文献１に記載の装置と比べて遮断部材および該遮断部材を回転駆動する機構が不要となり、上下方向における装置サイズを小型化することができる。その結果、図１に示すように、処理ユニットを上下方向に積層配置することが可能となり、基板処理システムのフットプリントを大幅に縮小することができる。
【００５０】
また、クリーンエア供給に要するコストと、低露点空気供給に要するコストを対比した場合、前者が後者に比べて低コストである。この実施形態では、置換処理を開始するまでクリーンエアを基板表面に向けて供給し、置換処理を開始した時点で処理空間１６２に供給する気体を低露点空気に切り替えている。このため、低露点空気の使用量を抑制することができ、ランニングコストの低減を効果的に図ることができる。また、薬液処理およびリンス処理においては、上記したように湿式処理（薬液およびリンス処理）において処理液のミストが大量に発生するが、本実施形態では湿式処理中において大量のクリーンエアを処理空間１６２に供給してミスト飛散を防止している。また同時に、比較的大容量で処理空間１６２を排気しているため、湿式処理時に処理空間１６２内で発生する処理液雰囲気を効率よく処理空間１６２から排出することができ、処理液（薬液およびリンス液）がスプラッシュガード１５０の周辺に飛散するのを効果的に防止することができる。したがって、ミストが基板表面に付着するのを防止することができ、基板乾燥を良好に行うことができる。
【００５１】
また、排気調整機構１６４が乾燥処理の前、つまり置換処理を行っている間に処理空間１６２からの排気量を抑え、これによってファンフィルタユニット１０４からの低露点空気が処理空間１６２に効率よく貯留されて処理空間１６２内の湿度が効率よく低下する。したがって、処理空間１６２の湿度が規定湿度以下となるまでに要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、乾燥性能を高めるためにＩＰＡ液を用いた置換処理を行っているが、乾燥処理前に低露点空気を基板表面に供給して処理空間１６２の湿度を低下させているため、図６に示す現象が発生するのを効果的に抑えて基板乾燥を良好に行うことができる。
【００５３】
図６はＩＰＡ液の蒸発に起因する乾燥不良の発生メカニズムを模式的に示す図である。このようにＩＰＡ液などの比較的揮発性の高い溶剤が蒸発する際には、基板回転の遠心力とＩＰＡ蒸発に伴いＩＰＡ液膜が移動していく。また、ＩＰＡ蒸発によりＩＰＡ液膜の端部では基板表面が乾燥されて露出するが、ＩＰＡ蒸発と同時に気化熱が発生して露出領域の周辺温度が局部的にかつ急激に低下する（同図（ａ））。このとき、露出領域の周辺に多量の水蒸気成分が存在すると、上記温度低下により露出領域に凝集して水滴として付着することがある（同図（ｂ））。このような現象はＩＰＡ液膜の乾燥移動にしたがって順次発生するため、帯状の乾燥不良が発生してしまう。このような乾燥不良は基板表面の周辺湿度に大きく依存しているため、本実施形態のように乾燥処理に先立って処理空間１６２の湿度を大幅に低減しておくことで上記乾燥不良を効果的に、しかも確実に防止することができる。したがって、ＩＰＡ液などの低表面張力溶剤を用いて置換処理を行う基板処理装置や基板処理方法では、非常に有用な技術と言える。
【００５４】
図７は本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第２実施形態を示す図である。また、図８は図７の処理ユニットにおけるノズル構成を示す図である。この処理ユニット１００が第１実施形態と大きく相違する点は、気体供給手段に関する構成であり、その他の基本構成は同一である。以下、相違点を中心に説明する一方、同一または相当箇所については同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
この第２実施形態では、ファンフィルタユニット１０４はクリーンエアを供給する機能のみを担っている。つまり、ファンフィルタユニット１０４は、ファン１０４ａによって外部から取り込んだクリーンエアをフィルタ１０４ｂで清浄にして処理チャンバー１０２の中央空間に送り込んでいる。一方、乾燥気体として機能する低露点空気（ＣＤＡ）については、ノズル２０２から吐出するよう構成されている。すなわち、この第２実施形態では、ノズルアーム１２２の先端部に薬液供給ノズル１２６、リンス液供給ノズル１２８およびＩＰＡ液供給ノズル１３０が取り付けられており、第１実施形態と同様にしてノズル１２６、１２８および１３０からそれぞれ薬液、リンス液およびＩＰＡ液が吐出可能となっている。このノズルアーム１２２にはノズルアーム移動機構１３８が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構１３８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１２６、１２８、１３０は移動可能となっている。さらに、吐出領域においても、ノズルアーム移動機構１３８によりノズル１２６、１２８は基板表面の中央部上方と周縁部上方との間を往復移動可能となっている。
【００５６】
これに対し、ノズルアーム１２４の先端部には、乾燥気体供給ノズル２０２が取り付けられている。この乾燥気体供給ノズル２０２にはＣＤＡ供給源（図示省略）が流量制御ユニット２０４を介して接続されている。このため、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じて流量制御ユニット２０４が作動することによってノズル２０２に圧送される低露点空気の流量を制御可能となっている。そして、ノズル２０２が取り付けられたノズルアーム１２４にはノズルアーム移動機構１４４が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてノズルアーム移動機構１４４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２０２は移動可能で、しかも吐出領域においても基板表面の中央部上方と周縁部上方との間で往復移動可能となっている。つまり、ノズル２０２から低露点空気を吐出させながらノズルアーム１２４を往復移動させることで低露点空気を処理空間１６２全体に供給させることが可能となっている。
【００５７】
また、第２実施形態では、処理空間１６２の湿度を直接検出する湿度センサ１８２の代わりに排気管１６０に湿度センサ２０６が介挿されており、処理空間１６２からの排気ガスの湿度を検出し、その検出結果に関連する信号をユニット制御部１１８に出力する。そして、ユニット制御部１１８は当該信号に基づき排気ガスの湿度を求め、処理空間１６２の湿度を間接的に導出可能となっている。このように湿度センサ２０６は本発明の「第２湿度検出手段」に相当している。もちろん、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に湿度センサ１８２を設けて処理空間１６２の湿度を検出するように構成してもよい。逆に、第１実施形態において、排気管１６０に湿度センサ２０６を設けて処理空間１６２の湿度を間接的に求めてもよいことは言うまでもない。
【００５８】
図９は図７の処理ユニットの動作を示すフローチャートである。図１０および図１１は図７の処理ユニットの動作を示す模式図である。この実施形態においても、第１実施形態と同様に、ユニット制御部１１８がメモリ（図示省略）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することによって、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が実行される。
【００５９】
この第２実施形態においても、第１実施形態と同様にして、基板表面を上方に向けた状態で未処理の基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック１０６に保持される。なお、この第２実施形態では、基板処理を行っている間、ファンフィルタユニット１０４からクリーンエアが常時処理チャンバー１０２の中央空間に送り込まれる。
【００６０】
そして、図１０（ａ）に示すように、第１実施形態と同様にして薬液・リンス処理が実行される（ステップＳ２１）のに続いて、パドル形成処理が実行される（ステップＳ２２）。このパドル形成処理後に、ユニット制御部１１８はノズルアーム移動機構１４４を制御して乾燥気体供給ノズル２０２を基板表面の中央部上方と周縁部上方との間で往復移動させる（ステップＳ２３）とともに、同ノズル２０２から低露点空気を吐出させる（ステップＳ２４）。これによって、処理空間１６２に低露点空気が送り込まれて処理空間１６２内の湿度が効果的に低下していく。
【００６１】
このようにして処理空間１６２の湿度低下を図りつつ、置換処理が開始される（ステップＳ２５）。すなわち、ＩＰＡ液供給ユニット１４０からＩＰＡ液が圧送されてＩＰＡ液供給ノズル１３０から基板Ｗの表面中央部に向けてＩＰＡ液が供給される（同図（ｂ））。また、この実施形態では、排気管１６０に介挿された湿度センサ２０６から処理空間１６２の湿度に関連する信号がユニット制御部１１８に出力されている。そして、本実施形態では、ユニット制御部１１８は置換処理の開始と同時に湿度センサ２０６の検出結果に基づき排気ガスの湿度を求め、この値から処理空間１６２の湿度を間接的に検出し（ステップＳ２６）、さらに検出湿度に応じて流量制御ユニット２０４を制御して低露点空気の供給量を調整する（ステップＳ２７）。例えば処理空間１６２の湿度が予め設定した規定湿度（この実施形態では相対湿度２５％）よりも比較的高いときには流量を高めて低露点空気の供給量を増大させる一方、処理空間１６２の湿度が規定湿度に近づいてくると、流量を徐々に抑えて低露点空気の供給量を低減させることができる。このように検出湿度に基づく低露点空気の流量をフィードバック制御することによって処理空間１６２の湿度を短時間で、しかも高精度に調整することができる。
【００６２】
次のステップＳ２８で処理空間１６２の湿度が規定湿度以下になったことをユニット制御部１１８が確認すると、ユニット制御部１１８はＩＰＡ液の供給を停止した（ステップＳ２９）後、ノズルアーム移動機構１３８を制御してノズルアーム１２２を基板Ｗから離間移動させてノズル１２６、１２８、１３０をスプラッシュガード１５０の外側に退避させる一方、ノズルアーム移動機構１４４を制御して乾燥気体供給ノズル２０２を回転軸上に位置させる（ステップＳ３０）。こうして、低露点空気を基板表面の中央部に供給したまま基板Ｗが３００〜２５００ｒｐｍで高速回転されて基板Ｗの乾燥処理が実行される（ステップＳ３１）。
【００６３】
基板Ｗの乾燥処理が終了すると、ユニット制御部１１８はチャック回転機構１１０を制御して基板Ｗの回転を停止させる。そして、ユニット制御部１１８は流量制御ユニット２０４を制御することによって低露点空気の供給を停止する。また、ノズルアーム移動機構１４４がノズルアーム１２４を基板Ｗから離間移動させてノズル２０２をスプラッシュガード１５０の外側に退避させた後、スプラッシュガード１５０を降下させて、スピンチャック１０６をスプラッシュガード１５０の上方から突出させる。その後、基板搬送ロボット１３が処理済の基板Ｗを処理ユニット１００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。
【００６４】
以上のように、この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、処理空間１６２の湿度が規定湿度を超えている間、つまり処理空間１６２が十分に低湿度雰囲気となっていない間においては乾燥処理は実行されない。そして、当該湿度が規定湿度以下となって低湿度雰囲気となったことが確認されると、その低湿度雰囲気で乾燥処理が実行される。したがって、基板表面でのウォーターマーク等の発生を抑制しながら基板乾燥を良好に行うことができる。
【００６５】
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。上記した実施形態では、本発明の「乾燥気体」として低露点空気を用いているが、これ以外の乾燥気体、例えば乾燥窒素ガスなどを用いることができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、ファン調整機構１９８によってファン１０４ａの回転速度を制御することで処理空間１６２への低露点空気の供給量を調整しているが、排気調整機構１６４による排気量調整のみによって処理空間１６２への低露点空気の供給量を制御してもよい。
【００６７】
また、上記第１および第２実施形態では、置換処理と同時に低露点空気などの乾燥気体の処理空間１６２への供給を開始しているが、置換処理の途中から乾燥気体の供給を開始してもよい。また、パドル形成処理や湿式処理の途中から乾燥気体の供給を開始してもよい。
【００６８】
また、上記した実施形態の置換処理では、基板表面に形成されたパターンが倒壊するなどの不具合を防止して乾燥性能を高めるために低表面張力液としてＩＰＡ液を用いて置換処理を行っているが、ＩＰＡ液以外に、エチルアルコール、メチルアルコール、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル：hydrofluoroether）、アセトン（acetone）およびTrans-1，2ジクロロエチレン（trans1,2-dichloroethylene）などの各種有機溶媒を低表面張力液として用いるようにしてもよい。また、低表面張力溶剤としては、単体成分のみからなる場合だけではなく、他の成分と混合した液であってもよい。例えば、ＩＰＡと純水の混合液であってもよいし、ＩＰＡとＨＦＥの混合液であってもよい。また、各種アルコールの蒸気を有機溶媒成分としてＤＩＷに溶解させて低表面張力液を生成するようにしてもよい。なお、乾燥処理の前に置換処理を行っているが、これは必須処理ではなく、省略してもよい。
【００６９】
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、パドル形成処理、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、処理液を基板に供給して湿式処理を施した後に当該基板を乾燥する基板処理装置および方法に本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
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全般に湿式処理および乾燥処理を施す基板処理装置および方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明を好適に適用することのできる基板処理システムを示す図である。
【図２】本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第１実施形態を示す図である。
【図３】図２の処理ユニットを制御する電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１の処理ユニットの動作を示すフローチャートである。
【図５】図１の処理ユニットの動作を示す模式図である。
【図６】ＩＰＡ液の蒸発に起因する乾燥不良の発生メカニズムを模式的に示す図である。
【図７】本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第２実施形態を示す図である。
【図８】図７の処理ユニットにおけるノズル構成を示す図である。
【図９】図７の処理ユニットの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図７の処理ユニットの動作を示す模式図である。
【図１１】図７の処理ユニットの動作を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ〜４Ａ、１Ｂ〜４Ｂ、１００…処理ユニット（基板処理装置）
１０４…ファンフィルタユニット
１０６…スピンチャック（基板保持手段）
１１８…ユニット制御部（制御手段）
１２０…チャックピン（基板保持手段）
１３０…ＩＰＡ液供給ノズル（溶剤供給手段）
１６２…処理空間
１６４…排気調整機構
１８２…湿度センサ（第１湿度検出手段）
１９０…供給配管（クリーンエア供給部）
１９２…ＣＲ大気用弁１９２（クリーンエア供給部）
１９４…供給配管（乾燥気体供給部）
１９６…乾燥気体用弁（乾燥気体供給部）
２０２…乾燥気体供給ノズル
２０６…湿度センサ（第２湿度検出手段）
Ｗ…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施した後に、前記基板を乾燥させる基板処理装置において、
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、前記湿式処理により前記処理液で濡れた前記基板表面に向けて乾燥気体を供給して前記基板表面に接する処理空間の湿度を低下させる気体供給手段と、
前記処理空間の湿度が規定湿度を超えている間基板乾燥の実行を規制する一方、前記処理空間の湿度が前記規定湿度以下となったときに基板乾燥を実行する制御手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記気体供給手段は、前記基板保持手段に保持された前記基板の上方位置に配置されたファンフィルタユニットと、装置周辺のクリーンエアを前記ファンフィルタユニットに供給するクリーンエア供給部と、前記クリーンエアよりも低湿度の気体を前記乾燥気体として供給する乾燥気体供給部とを有し、前記クリーンエアと前記乾燥気体のいずれか一方を選択的に前記ファンフィルタユニットに送り込み前記ファンフィルタユニットにより前記基板表面に供給可能となっており、
前記制御手段は前記気体供給手段を制御することによって、前記湿式処理中には前記クリーンエアを前記基板表面に向けて供給する一方、前記基板乾燥前には前記乾燥気体の供給に切り替える請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は前記ファンフィルタユニットを制御することによって前記湿式処理中での前記クリーンエアの供給量を前記基板乾燥前での前記乾燥気体の供給量よりも多くする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記処理空間からの排気量を調整する排気調整手段をさらに備え、
前記制御手段は前記排気調整手段を制御することによって前記湿式処理中での前記クリーンエアの供給量を前記基板乾燥前での前記乾燥気体の供給量よりも多くする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は前記基板乾燥前に前記処理空間の湿度に応じて前記ファンフィルタユニットを制御することによって前記基板表面に供給する前記乾燥気体の供給量を調整する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記気体供給手段は前記基板保持手段に保持された前記基板の上方側から前記乾燥気体を前記基板表面に向けて吐出する乾燥気体供給ノズルを有しており、
前記制御手段は前記基板乾燥前に前記乾燥気体供給ノズルからの前記乾燥気体の吐出量を制御して前記処理空間への前記乾燥気体の供給量を制御する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記処理空間の湿度を検出する第１湿度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は前記第１湿度検出手段の検出結果に基づき前記処理空間の湿度が前記規定湿度以下か否かを判定して前記基板乾燥を制御する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記処理空間から排気される排気ガスの湿度を検出する第２湿度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は前記第２湿度検出手段の検出結果に基づき前記処理空間の湿度が前記規定湿度以下か否かを判定して前記基板乾燥を制御する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を前記基板の表面に供給して前記基板表面上の前記処理液を前記低表面張力溶剤に置換する溶剤供給手段を備え、
前記制御手段は、前記低表面張力溶剤への置換中に前記乾燥気体を前記処理空間に供給し、前記置換後に前記低表面張力溶剤を前記基板表面から除去して前記基板表面を乾燥させる請求項１ないし８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施す湿式工程と、
前記湿式処理により前記処理液で濡れた前記基板表面に向けて乾燥気体を供給して前記基板表面に接する処理空間の湿度を低下させる湿度低下工程と、
前記湿度低下工程により前記処理空間の湿度が所定の規定湿度以下となった後に前記基板を乾燥させる乾燥工程と
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１１】
前記湿度低下工程は前記湿式工程の途中で開始される請求項１０記載の基板処理方法。
【請求項１】
基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施した後に、前記基板を乾燥させる基板処理装置において、
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、前記湿式処理により前記処理液で濡れた前記基板表面に向けて乾燥気体を供給して前記基板表面に接する処理空間の湿度を低下させる気体供給手段と、
前記処理空間の湿度が規定湿度を超えている間基板乾燥の実行を規制する一方、前記処理空間の湿度が前記規定湿度以下となったときに基板乾燥を実行する制御手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記気体供給手段は、前記基板保持手段に保持された前記基板の上方位置に配置されたファンフィルタユニットと、装置周辺のクリーンエアを前記ファンフィルタユニットに供給するクリーンエア供給部と、前記クリーンエアよりも低湿度の気体を前記乾燥気体として供給する乾燥気体供給部とを有し、前記クリーンエアと前記乾燥気体のいずれか一方を選択的に前記ファンフィルタユニットに送り込み前記ファンフィルタユニットにより前記基板表面に供給可能となっており、
前記制御手段は前記気体供給手段を制御することによって、前記湿式処理中には前記クリーンエアを前記基板表面に向けて供給する一方、前記基板乾燥前には前記乾燥気体の供給に切り替える請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は前記ファンフィルタユニットを制御することによって前記湿式処理中での前記クリーンエアの供給量を前記基板乾燥前での前記乾燥気体の供給量よりも多くする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記処理空間からの排気量を調整する排気調整手段をさらに備え、
前記制御手段は前記排気調整手段を制御することによって前記湿式処理中での前記クリーンエアの供給量を前記基板乾燥前での前記乾燥気体の供給量よりも多くする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は前記基板乾燥前に前記処理空間の湿度に応じて前記ファンフィルタユニットを制御することによって前記基板表面に供給する前記乾燥気体の供給量を調整する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記気体供給手段は前記基板保持手段に保持された前記基板の上方側から前記乾燥気体を前記基板表面に向けて吐出する乾燥気体供給ノズルを有しており、
前記制御手段は前記基板乾燥前に前記乾燥気体供給ノズルからの前記乾燥気体の吐出量を制御して前記処理空間への前記乾燥気体の供給量を制御する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記処理空間の湿度を検出する第１湿度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は前記第１湿度検出手段の検出結果に基づき前記処理空間の湿度が前記規定湿度以下か否かを判定して前記基板乾燥を制御する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記処理空間から排気される排気ガスの湿度を検出する第２湿度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は前記第２湿度検出手段の検出結果に基づき前記処理空間の湿度が前記規定湿度以下か否かを判定して前記基板乾燥を制御する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を前記基板の表面に供給して前記基板表面上の前記処理液を前記低表面張力溶剤に置換する溶剤供給手段を備え、
前記制御手段は、前記低表面張力溶剤への置換中に前記乾燥気体を前記処理空間に供給し、前記置換後に前記低表面張力溶剤を前記基板表面から除去して前記基板表面を乾燥させる請求項１ないし８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施す湿式工程と、
前記湿式処理により前記処理液で濡れた前記基板表面に向けて乾燥気体を供給して前記基板表面に接する処理空間の湿度を低下させる湿度低下工程と、
前記湿度低下工程により前記処理空間の湿度が所定の規定湿度以下となった後に前記基板を乾燥させる乾燥工程と
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１１】
前記湿度低下工程は前記湿式工程の途中で開始される請求項１０記載の基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２２４５１４（Ｐ２００９−２２４５１４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６６５６５（Ｐ２００８−６６５６５）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【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２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【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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