JP6703858B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、半導体基板、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（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などの各種基板（以下、単に「基板」と記載する）の表面を昇華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。

微細パターンを表面に有する基板の乾燥では、パターンの倒壊を防止しつつ、基板の表面に付着した液体を乾燥する必要がある。乾燥中のパターンの倒壊は、主にパターン間に存在する液体による毛管力により、隣接するパターンが引き寄せられることによって生じる。そこで、乾燥時にパターン間に液体を位置させず、氷等の凝固体で満たして昇華により当該凝固体を除去ことにより、パターン間に液体による表面張力が作用することを防止しながら基板を乾燥する基板処理装置が提案されている。例えば特許文献１では、パターンが形成された基板表面の純水リンス後にＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）液で純水を置換してから、超臨界流体としての二酸化炭素でＩＰＡ液を置換し、基板に付着した二酸化炭素を気化除去する技術が開示されている。

特開２０１１−１９２８３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、二酸化炭素を一旦液体にした後、三重点以上の高圧状態で二酸化炭素を凝固させる必要があり、このことが基板処理のスループット低下の主要因のひとつとなっている。また、上記装置では、加圧チャンバー等を用いる必要があり、装置コストの増大は不可避であった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、短時間かつ低コストで、基板のパターン面に形成されているパターンを倒壊させることなく、基板を乾燥させることができる基板処理技術を提供することを目的とする。

この発明の一態様は、基板処理装置であって、凹凸を有するパターンが形成されたパターン面を有する基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板のパターン面に向けて第１処理液を供給する第１処理液供給部と、基板保持部に保持された基板のパターン面に第２処理液を供給する第２処理液供給部と、基板保持部に保持された基板のパターン面に向けて第１処理液の凝固点よりも高温の昇華性固体粒子を吹き付ける吹付部と、昇華性固体粒子を昇華させる昇華部と、を備え、第２処理液は洗浄液またはリンス液であり、第１処理液は洗浄液およびリンス液のいずれとも異なる液体であり、第１処理液供給部は、第２処理液供給部により第２処理液が供給されることで第２湿式処理を受けたパターン面への第１処理液の供給によってパターン面に存在するパターン間に付着する第２処理液を第１処理液と置換する第１湿式処理を実行し、吹付部は第１湿式処理を受けたパターン面に対して昇華性固体粒子を吹き付けてパターン間に昇華性固体粒子を入り込ませることにより、パターン間から第１処理液を凝固させることなく除去することで、昇華性固体粒子が液体状態を経ることなく、パターン面全体に昇華性固体粒子の層を形成し、昇華部はパターン面全体を覆う昇華性固体粒子の層を固相から気相に昇華させてパターン面から除去することを特徴としている。

また、この発明の他の態様は、凹凸を有するパターンが形成されたパターン面を有する基板を処理する基板処理方法であって、パターン面に第１処理液を供給して第１湿式処理を実行する工程と、第１湿式処理の前に、パターン面に第２処理液を供給して第２湿式処理を実行する工程と、第１湿式処理を受けたパターン面に対して第１処理液の凝固点より高温の昇華性固体粒子を吹き付ける工程と、昇華性固体粒子を昇華させる工程と、を備え、第２処理液は洗浄液またはリンス液であり、第１処理液は洗浄液およびリンス液のいずれとも異なる液体であり、第１湿式処理を実行する工程では、第２湿式処理を受けたパターン面への第１処理液の供給によってパターン面に存在するパターン間に付着する第２処理液を第１処理液と置換し、昇華性固体粒子を吹き付ける工程では、第１湿式処理を受けたパターン面への昇華性固体粒子の吹き付けによってパターン間に昇華性固体粒子を入り込ませることにより、パターン間から第１処理液を凝固させることなく除去することで、昇華性固体粒子が液体状態を経ることなく、パターン面全体に昇華性固体粒子の層を形成し、昇華性固体粒子を昇華させる工程では、パターン面全体を覆う昇華性固体粒子の層を固相から気相に昇華させてパターン面から除去することを特徴としている。

このように構成された発明では、パターン面に対して第１処理液による第１湿式処理が行われるため、当該第１湿式処理後を受けた基板では、パターン面に第１処理液が付着している。そして、パターン面に対して第１処理液の凝固点より高温の昇華性固体粒子を吹き付けられることで、パターン面上の第１処理液が液体状態のまま昇華性固体粒子により基板から押し遣れて除去されるとともに、昇華性固体粒子がパターン面を覆う。これによって、パターンの間に存在していた第１処理液も除去され、パターン面には昇華性固体粒子のみが存在する。それに続いて、当該昇華性固体粒子が固相から気相に昇華してパターン面から除去される。したがって、パターン間に液体による表面張力が作用することなく、基板を乾燥させることができる。

以上のように、本発明によれば、第１処理液が付着しているパターン面に対して第１処理液の凝固点より高温の昇華性固体粒子を吹き付けてパターン面から第１処理液を除去した後でパターン面に残存する昇華性固体粒子を昇華させている。このため、超臨界流体を用いていた従来技術に比べて安価でしかも短時間で、パターン面を有する基板を良好に乾燥させることができる。

本発明にかかる基板処理方法の第１実施形態を示す図である。 本発明にかかる基板処理方法の第２実施形態を示す図である。 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３におけるＡ−Ａ線矢視平面図である。 図３に示す基板処理装置の部分拡大斜視図である。 図３に示す基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。 図３に示す基板処理装置による基板処理動作を示すフローチャートである。 基板処理動作を模式的に示す図である。

図１は本発明にかかる基板処理方法の第１実施形態を示す図である。この第１実施形態は、半導体ウエハなどの基板Ｗの表面Ｗｆに対して湿式処理を施した後で基板Ｗを昇華乾燥させる基板処理方法に関するものであり、大きく３つの工程を有している。まず、第１工程では、図１中の（ａ）欄に示すように、基板Ｗの表面Ｗｆに第１処理液Ｌ１を供給して表面Ｗｆに対する第１湿式処理を実行している。ここで、基板Ｗの表面ＷｆにはパターンＰＴが形成されており、パターン間に第１処理液Ｌ１が入り込む。このため、パターン間に第１処理液Ｌ１が残存したまま基板乾燥を行うと、パターン倒壊が発生することがある。

そこで、本実施形態では、乾燥工程を実行する前に、図１中の（ｂ）欄に示すように、基板Ｗの表面Ｗｆに沿ってノズル１を相対移動させながら当該ノズル１の吐出口１ａから基板Ｗの表面Ｗｆに向けて昇華性固体粒子Ｐを吐出する（第２工程）。これによって、当該表面Ｗｆの全体に昇華性固体粒子Ｐが吹き付けられる。ここでは、昇華性固体粒子Ｐは第１処理液Ｌ１の凝固点よりも高い温度に調整されているため、表面Ｗｆに付着している第１処理液Ｌ１は、昇華性固体粒子Ｐと接触しても凝固することなく、昇華性固体粒子Ｐによって基板Ｗの外側に押し遣られて除去される。また、基板Ｗの表面Ｗｆに到達した昇華性固体粒子Ｐは基板Ｗの表面Ｗｆに留まり、図１中の（ｂ）欄に示すように、基板Ｗの表面Ｗｆ全体を覆う。また、昇華性固体粒子Ｐの粒径を互いに隣接するパターンＰＴの最小間隔よりも小さくすることでパターン間に昇華性固体粒子Ｐが入り込み、パターン間の第１処理液Ｌ１を効果的に基板Ｗの外側に除去することができる。

最後の第３工程では、基板Ｗの表面Ｗｆを覆う昇華性固体粒子Ｐを固相から気相に昇華させる。このとき、昇華性固体粒子Ｐは液相を経由することなく気相となり、基板Ｗの表面Ｗｆから除去される。このため、パターンＰＴの倒壊を発生させることなく、基板Ｗを乾燥させることができる。

以上のように、本発明にかかる第１実施形態によれば、第１処理液Ｌ１の凝固点よりも高温の昇華性固体粒子Ｐの吹付によって基板Ｗの表面Ｗｆに付着する第１処理液Ｌ１を除去するとともに当該表面Ｗｆを昇華性固体粒子Ｐで覆った後で、昇華性固体粒子Ｐを昇華除去している。このため、パターンＰＴの倒壊を発生させることなく、基板Ｗを良好に乾燥させることができる。しかも、上記第１実施形態では、従来技術で必須となっていた加圧チャンバーなどによって高圧状態を作り出す必要がなく、例えば常圧状態で一連の工程を行うことができる。したがって、超臨界流体を用いていた従来技術に比べて安価でしかも短時間で、パターンＰＴが形成された表面Ｗｆを有する基板Ｗを良好に乾燥させることができる。

ところで、上記第１実施形態では、昇華性固体粒子Ｐの吹付によって基板Ｗの表面Ｗｆに付着している第１処理液Ｌ１が凝固するのを防止するために、昇華性固体粒子Ｐの温度を第１処理液Ｌ１の凝固点よりも高く設定する必要がある。例えば特許文献１では処理液として、純水（凝固点：０℃）とＩＰＡ液（凝固点：−８９．５℃）との２種類が用いられている。また、昇華性固体粒子Ｐとしては、費用面や入手し易さなどを考慮すると、ドライアイス微粒子（１気圧での昇華点：−７９℃）を用いることができる。したがって、常圧状態での第１処理液Ｌ１と昇華性固体粒子Ｐとの組み合わせとしては、ＩＰＡ液とドライアイス微粒子とは好適であるが、純水とドライアイス微粒子とは不適切である。ただし、次に説明するように、純水を第２処理液として用いて第２湿式処理を実行した後で基板Ｗの表面Ｗｆに付着する液体成分を純水などからＩＰＡ液に置換することで、昇華性固体粒子Ｐを用いた昇華乾燥を行うことが可能となる（第２実施形態）。なお、ここでいう「純水」は、ＤＩＷ（Ｄｅ Ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）、炭酸水、オゾン水および水素水を含むものとする。第２実施形態ではこのうちＤＩＷを用いるものとする。また、「ＩＰＡ液」は液相状態のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、もしくは純水とＩＰＡとの混合液体を意味している。

図２は本発明にかかる基板処理方法の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態では、第１処理液Ｌ１による第１湿式処理を行う前に、第２処理液Ｌ２による第２湿式処理を行っている。なお、それ以外の構成は基本的に第１実施形態と同様であり、同一構成および動作については同一符号を付して説明を省略する。

この第２実施形態は、
（１）半導体ウエハなどの基板Ｗの表面Ｗｆに対してＤＩＷなどの第２処理液Ｌ２により第２湿式処理を実行し（図２中の（ａ）欄）、
（２）基板Ｗの表面Ｗｆに付着する第２処理液Ｌ２を第１処理液Ｌ１に置換する置換処理を第１湿式処理として実行し（図２中の（ｂ）欄）、
（３）基板Ｗの表面Ｗｆに付着する第１処理液Ｌ１を昇華性固体粒子Ｐで除去するとともに表面Ｗｆを昇華性固体粒子Ｐで覆い（図２中の（ｃ）欄）、
（４）表面Ｗｆに付着する昇華性固体粒子Ｐを固相から気相に昇華させる（図２中の（ｄ）欄）、
基板処理方法に関するものである。なお、第２湿式処理を実行するために基板Ｗの表面Ｗｆに供給された第２処理液Ｌ２は第１処理液Ｌ１で表面Ｗｆから除去されて基板Ｗに残留しないため、第２処理液Ｌ２の種類については任意であり、例えばＤＩＷを第２処理液Ｌ２として用いて洗浄処理やリンス処理を行ってもよい。

以上のように、本発明にかかる第２実施形態によれば、昇華性固体粒子Ｐを用いて昇華乾燥しているため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。しかも、第１処理液Ｌ１による第１湿式処理として上記置換処理を実行するため、昇華性固体粒子Ｐの第２処理液Ｌ２への接液がないため、昇華性固体粒子Ｐの温度との関係を考慮することなく、第２処理液Ｌ２として任意の液体を用いて第２湿式処理を行うことができ、基板処理の汎用性を高めることができる。例えば第２処理液Ｌ２、第１処理液Ｌ１および昇華性固体粒子Ｐをそれぞれ「ＤＩＷ（リンス液）」、「ＩＰＡ液」および「ドライアイス微粒子」を用いた基板処理を行うことができる。特に、ＩＰＡ液はＤＩＷとの親和性を有して置換性能に優れているため、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２として「ＤＩＷ」および「ＩＰＡ液」をそれぞれ用いることは好適である。なお、当該組み合わせで基板処理を実行する基板処理装置の一例を図３ないし図８を参照しつつ説明する。

図３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４は図３におけるＡ−Ａ線矢視平面図である。また、図５は図３に示す基板処理装置の部分拡大斜視図である。さらに、図６は図３に示す基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置１００は半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗｆに付着しているパーティクル等の汚染物質を除去するための基板洗浄処理を実行可能な枚葉式の基板洗浄装置としての基板処理装置である。

この基板処理装置１００は、基板Ｗに対して一連の処理（＝洗浄処理、リンス処理および乾燥処理）を常圧状態で施す処理空間をその内部に有する処理チャンバー（図示省略）を備え、当該処理チャンバー内に基板保持部１０が設けられている。この基板保持部１０は、図３に示すように、基板Ｗの表面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る。この基板保持部１０は、基板Ｗよりも若干大きな外径を有する円盤状のスピンベース１１１と、略鉛直方向に延びる回転支軸１１２とが一体的に結合されたスピンチャック１１を有している。回転支軸１１２はモータを含むチャック回転機構１１３の回転軸に連結されており、スピンチャック１１が回転軸（鉛直軸）ＡＸ１回りに回転可能となっている。これら回転支軸１１２およびチャック回転機構１１３は、円筒状のケーシング１２内に収容されている。また、回転支軸１１２の上端部には、スピンベース１１１が一体的にネジなどの締結部品によって連結され、スピンベース１１１は回転支軸１１２により略水平姿勢に支持されている。したがって、チャック回転機構１１３が装置全体を制御する制御ユニット９０からの回転指令に応じて作動することで、スピンベース１１１が鉛直軸ＡＸ１回りに回転する。なお、制御ユニット９０はチャック回転機構１１３を制御して、スピンベース１１１の回転速度を調整することが可能となっている。

スピンベース１１１の周縁部付近には、基板Ｗの周端部を把持するための複数個のチャックピン１１４が立設されている。チャックピン１１４は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３つ以上設けてあればよく（この例では６つ）、図４に示すように、スピンベース１１１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１１４のそれぞれは、基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、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。スピンベース１１１に対して基板Ｗが受け渡しされる際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを解放状態とする一方、基板Ｗを回転させて所定の処理を行う際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、チャックピン１１４は基板Ｗの周端部を把持してその基板Ｗをスピンベース１１１から上方に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Ｗｆを上方に向け、裏面Ｗｂを下方に向けた状態で支持される。なお、チャックピン１１４としては、公知の構成、例えば特開２０１３−２０６９８３号公報に記載されたものを用いることができる。

スピンチャック１１の上方には、中心部に開口を有する円盤状の遮断部材２０が設けられている。遮断部材２０は、その下面（底面）がチャックピン１１４に保持された基板Ｗの表面Ｗｆと略平行に対向する基板対向面２１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。遮断部材２０は略円筒形状を有する支持軸２２の下端部に略水平に取り付けられ、支持軸２２は水平方向に延びるアーム２３により基板Ｗの回転中心軸ＡＸ１回りに回転可能に保持されている。また、アーム２３には、遮断部材回転機構２４と遮断部材昇降機構２５が接続されている。

遮断部材回転機構２４は、制御ユニット９０からの動作指令に応じて支持軸２２を基板Ｗの回転中心軸ＡＸ１回りに回転させる。また、遮断部材回転機構２４は、スピンチャック１１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遮断部材２０を回転させるように構成されている。

また、遮断部材昇降機構２５は、制御ユニット９０からの動作指令に応じて、遮断部材２０をスピンベース１１１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、制御ユニット９０は遮断部材昇降機構２５を作動させることで、基板処理装置１００に対して基板Ｗを搬入出させる際や後で説明するようにドライアイス微粒子ＤＰを昇華性固体粒子として基板Ｗの表面Ｗｆに吹き付ける際には、スピンチャック１１の上方の離間位置（図３に示す位置）に遮断部材２０を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して所定の処理（第２湿式処理、第１湿式処理、昇華除去処理）を施す際には、スピンチャック１１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆのごく近傍に設定された対向位置まで遮断部材２０を下降させる。

支持軸２２は中空に仕上げられ、その内部にガス供給管２６が挿通され、さらにガス供給管２６の内部に液供給管２７が挿通されている。ガス供給管２６および液供給管２７の一方端は遮断部材２０の開口まで延びて当該開口に連通されている。また、液供給管２７の一方端にノズル２８が設けられている。このようにガス供給管２６および液供給管２７で二重管構造が形成されており、ガス供給管２６の内壁面と液供給管２７の外壁面の隙間が上記開口につながるガス供給路として機能するとともに、液供給管２７の内部がノズル２８につながる液供給路として機能する。そして、上記ガス供給路に対してガス供給ユニット８０（図６）が接続され、当該ガス供給ユニット８０から供給される窒素ガスが昇華用窒素ガスとして供給される。より詳しくは、図６に示すように、窒素ガス貯留部８１から圧送される窒素ガスが昇華用ガス調整部８２によりドライアイス微粒子ＤＰを固相から気相に昇華させて基板Ｗの表面Ｗｆから除去するのに適した圧力、温度および湿度に調整され、制御ユニット９０からの供給指令に応じたタイミングで昇華用ガス調整部８２により上記昇華用窒素ガスとして供給される。また、液供給管２７の他方端はＤＩＷ供給ユニット７０ＡおよびＩＰＡ液供給ユニット７０Ｂと接続されている。このため、遮断部材２０が対向位置に下降した状態（図８の（ａ）欄参照）で、制御ユニット９０からのＤＩＷ供給指令に応じてＤＩＷ供給ユニット７０ＡがＤＩＷを圧送すると、液供給管２７およびノズル２８に介してＤＩＷが第２処理液として基板Ｗの表面Ｗｆに供給されて洗浄処理およびリンス処理が第２湿式処理として実行される。一方、遮断部材２０が対向位置に下降した状態（図８の（ｂ）欄参照）で、制御ユニット９０からのＩＰＡ供給指令に応じてＩＰＡ液供給ユニット７０ＢがＩＰＡ液を圧送すると、液供給管２７およびノズル２８に介してＩＰＡ液が第１処理液として基板Ｗの表面Ｗｆに供給されて置換処理が第１湿式処理として実行される。

こうして基板Ｗに供給されたＤＩＷやＩＰＡ液を回収するために、スプラッシュガード３０がケーシング１２の周囲に設けられている。このスプラッシュガード３０はスピンチャック１１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配置されている。また、スプラッシュガード３０はスピンチャック１１の回転軸ＡＸ１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３０は回転軸ＡＸ１に対して略回転対称な形状を有しており、それぞれスピンチャック１１と同心円状に配置されて基板Ｗから飛散するＤＩＷやＩＰＡ液を受け止める複数段の（この例では２段の）ガード３１と、ガード３１から流下するＤＩＷやＩＰＡ液を受け止める液受け部３２とを備えている。そして、制御ユニット９０からの昇降指令に応じてガード昇降機構３３がガード３１を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する液体成分（ＤＩＷやＩＰＡ液）を分別して回収することが可能となっている。

スプラッシュガード３０の周囲には、ドライアイス微粒子ＤＰを昇華性固体粒子として基板Ｗの表面Ｗｆに向けて吹き付けて当該表面Ｗｆに付着するＩＰＡ液を押し遣って基板Ｗの表面Ｗｆから除去する吹付部４０が設けられている。この吹付部４０は、図４および図５に示すように、鉛直軸ＡＸ２回りに回動可能に構成された回動軸４１と、該回動軸４１によって略水平姿勢に保持される水平アーム４２と、水平アーム４２の先端に取り付けられてドライアイス微粒子ＤＰを基板Ｗの表面Ｗｆに向けて吐出するノズル４３と、制御ユニット９０からの回動指令に応じて回動軸４１を回動させるノズル回動機構４４（図６）と、ドライアイス微粒子ＤＰをノズル４３に圧送するドライアイス供給機構４５（図６）とを備えている。この実施形態では、制御ユニット９０からの回動指令に応じてノズル回動機構４４が回動軸４１を回動駆動することで、水平アーム４２が鉛直軸ＡＸ２回りに揺動し、これによりノズル４３は、図４において一点鎖線で示すように、スプラッシュガード３０よりも外側の退避位置（図４に実線で示す位置）と基板Ｗの表面Ｗｆの中央部との間を往復移動する。また、ノズル４３はドライアイス供給機構４５と接続されている。このドライアイス供給機構４５はＩＰＡ液の凝固点よりも高温のドライアイス微粒子ＤＰを生成するとともに、制御ユニット９０からの供給指令に応じてドライアイス微粒子ＤＰを吹付部４０に圧送する。これによって、ドライアイス微粒子ＤＰがノズル４３から基板Ｗの表面Ｗｆに吹き付けられる。

また、本実施形態では、後で詳述するように、昇華乾燥時に発生する昇華熱の影響によって基板Ｗが結露するのを防止するために、結露防止部５０が設けられている。結露防止部５０は室温よりも高い温度の高温窒素ガスを基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部に供給して基板Ｗを温める機能を有するものであり、気体供給管５１を有している。気体供給管５１は、その先端のノズル部位５１１を基板Ｗの裏面Ｗｂに向けた状態で回転支軸１１２の内部に配置されている。また、気体供給管５１は、結露防止用ガス調整部８３（図６）と接続されている。このため、窒素ガス貯留部８１から圧送される窒素ガスが結露防止用ガス調整部８３により結露防止に適した圧力、温度および湿度に調整され、制御ユニット９０からの供給指令に応じたタイミングで高温窒素ガスとして気体供給管５１のノズル部位５１１を介して基板Ｗの裏面Ｗｂに供給される。

図７は図３に示す基板処理装置による基板処理動作を示すフローチャートであり、図８は基板処理動作を模式的に示す図である。本実施形態にかかる基板処理装置１００では、未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると、制御ユニット９０が装置各部を制御して該基板Ｗに対して一連の洗浄処理が実行される。ここで、基板Ｗがその表面Ｗｆに微細パターンを形成されたものである場合、該基板Ｗの表面Ｗｆが本発明の「パターン面」に相当しており、当該表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが処理チャンバー内に搬入され、スピンチャック１１に保持される（ステップＳ１）。なお、このとき遮断部材２０は離間位置にあり、基板Ｗとの干渉を防止している。

スピンチャック１１に未処理の基板Ｗが保持されると、遮断部材２０が対向位置まで降下され、基板Ｗの表面Ｗｆに近接配置される（ステップＳ２）。これにより、基板Ｗの表面Ｗｆが遮断部材２０の基板対向面２１に近接した状態で覆われ、基板Ｗの周辺雰囲気から遮断される。そして、制御ユニット９０はチャック回転機構１１３を駆動させてスピンチャック１１を回転させるとともに、ＤＩＷ供給ユニット７０ＡからＤＩＷを供給する。このとき、図８中の（ａ）欄に示すように、基板Ｗの表面Ｗｆに供給されたＤＩＷには基板Ｗの回転に伴う遠心力が作用し、ＤＩＷは基板Ｗの径方向外向きに均一に広げられてその一部が基板外に振り切られる。これによって、基板Ｗの表面Ｗｆに対する洗浄処理ならびに本発明の「第２湿式処理」に相当するリンス処理が実行される（ステップＳ３）。なお、本実施形態では、ＤＩＷにより洗浄処理およびリンス処理を連続して行っているが、ＤＩＷと異なる液体を洗浄液として用いて洗浄処理を実行した後で、ＤＩＷによるリンス処理を行ってもよい。

そして、リンス処理が完了すると、制御ユニット９０はＤＩＷ供給ユニット７０ＡからのＤＩＷの供給を停止するとともに、基板Ｗの回転を継続させたままＩＰＡ液供給ユニット７０ＢからＩＰＡ液を供給する。この処理液の切替によって、ＤＩＷが付着した状態の基板Ｗの表面Ｗｆに対し、図８中の（ｂ）欄に示すように、ＩＰＡ液が供給され、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの径方向外向きに均一に広げられてその一部が基板外に振り切られる。これによって、基板Ｗの表面Ｗｆに付着していたＤＩＷが基板Ｗの外側に押し遣られ、基板Ｗの表面ＷｆではＤＩＷからＩＰＡ液への置換が本発明の「第１湿式処理」として行われる（ステップＳ４）。

置換処理に続いて、遮断部材２０を離間位置に退避させた（ステップＳ５）後で、ノズル４３を退避位置（図４の実線位置）から基板Ｗの表面Ｗｆの中央上方位置に移動させ、それからノズル４３を中央部から基板Ｗの周縁部に向けて移動させながら吹付部４０からドライアイス微粒子ＤＰを基板Ｗの表面Ｗｆに向けて吹き付ける（ステップＳ６）。これによって、基板Ｗの表面Ｗｆに付着しているＩＰＡ液を基板Ｗの外側に押し遣って除去するとともに表面Ｗｆをドライアイス微粒子ＤＰで覆う（図８中の（ｃ）欄参照）。その後でノズル４３を退避位置に戻す。

次のステップＳ７では、基板Ｗの回転が停止されるとともに、遮断部材２０が対向位置まで降下され、基板Ｗの表面Ｗｆに近接配置される。これにより、基板Ｗの表面Ｗｆに形成されたドライアイス微粒子ＤＰの層が遮断部材２０の基板対向面２１に近接した状態で覆われ、基板Ｗの周辺雰囲気から遮断される。そして、図８中の（ｄ）欄に示すに示すように、制御ユニット９０はガス供給ユニット８０により昇華用窒素ガスを基板Ｗの表面Ｗｆに向けて供給する（ステップＳ８）。これにより、ドライアイス微粒子ＤＰは固相から気相に昇華して基板Ｗの表面Ｗｆから除去される（昇華除去処理）。なお、このように固相から気相に昇華する際に発生する昇華熱によって基板Ｗは急速に冷却されるため、本実施形態では、上記昇華除去処理と並行し、制御ユニット９０はガス供給ユニット８０により高温窒素ガスを気体供給管５１のノズル部位５１１を介して基板Ｗの裏面Ｗｂに供給する（ステップＳ９）。これにより、上記した昇華除去処理中に基板Ｗに対して結露が発生するのを効果的に防止している。

こうして昇華除去処理によって基板Ｗからドライアイス微粒子ＤＰが除去されて基板Ｗに対する乾燥処理が終了すると、遮断部材２０を離間位置に退避させた（ステップＳ１０）後で、処理済みの基板Ｗを搬出することによって１枚の基板に対する処理が完了する（ステップＳ１１）。

以上のように、この実施形態によれば、ＩＰＡ液の凝固点よりも高温のドライアイス微粒子ＤＰの吹付によって基板Ｗの表面Ｗｆに付着するＩＰＡ液を除去するとともに当該表面Ｗｆをドライアイス微粒子ＤＰで覆った後で、ドライアイス微粒子ＤＰについては昇華除去している。このため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。しかも、ＤＩＷの凝固点はドライアイス微粒子ＤＰの昇華点よりも高いため、仮にドライアイス微粒子ＤＰが基板Ｗの表面Ｗｆに付着しているＤＩＷと接液すると、当該ＤＩＷを凝固させてしまい、基板Ｗの乾燥が難しくなる。しかしながら、本実施形態では、ＤＩＷをＩＰＡ液に置換した後でドライアイス微粒子ＤＰの吹付（図８中の（ｃ）欄）および昇華除去（図８中の（ｄ）欄）を行っているため、第２実施形態と同様に、ＤＩＷの凝固を防止して基板Ｗを良好に乾燥させることができる。

上記した実施形態では、ノズル回動機構４４が本発明の「ノズル移動機構」の一例に相当している。また、ＩＰＡ液が本発明の「第１処理液」および「置換液」の一例に相当している。また、ＩＰＡ液供給ユニット７０ＢおよびＩＰＡ液を用いた置換処理がそれぞれ本発明の「第１処理液供給部」および「第１湿式処理」の一例に相当している。また、ＤＩＷ、ＤＩＷ供給ユニット７０ＡおよびＤＩＷを用いたリンス処理がそれぞれ本発明の「第２処理液」、「第２処理液供給部」および「第２湿式処理」の一例に相当している。また、ガス供給ユニット８０およびガス供給ユニット８０から供給される昇華用窒素ガスがそれぞれ本発明の「昇華部」および「昇華用気体」の一例に相当している。

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、第１処理液、第２処理液および昇華性固体粒子として、それぞれ「ＤＩＷ」、「ＩＰＡ液」および「ドライアイス微粒子」を用いているが、これらに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ノズル１を基板Ｗに対して移動させて基板Ｗの表面Ｗｆに昇華性固体粒子Ｐを吹き付け、ノズル４３および基板Ｗを移動させながら基板Ｗの表面Ｗｆにドライアイス微粒子ＤＰを吹き付けているが、ノズルを固定しながら基板Ｗのみを移動させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、基板Ｗの表面Ｗｆに形成されたドライアイス微粒子ＤＰの層に昇華用窒素ガスを本発明の「昇華用気体」として吹き付けてドライアイス微粒子ＤＰを昇華させているが、昇華手段はこれに限定されるものではなく、例えば、窒素ガス以外の気体を「昇華用気体」として吹き付けたり、基板Ｗや基板周囲の加熱によってドライアイス微粒子ＤＰを昇華させてもよい。

さらに、上記実施形態では、遮断部材２０からＤＩＷ、ＩＰＡ液および昇華用窒素ガスを基板Ｗの表面Ｗｆに向けて供給しているが、遮断部材２０を用いることは必須要件ではなく、遮断部材２０を設けずに基板処理する基板処理装置に対しても本発明を適用することができる。要は、基板ＷのうちパターンＰＴが形成された表面Ｗｆを処理液により湿式処理を施した後で当該表面Ｗｆを昇華乾燥させる基板処理装置全般に対して本発明を適用することができる。

本発明は、基板の表面を昇華乾燥する基板処理技術全般に適用することができる。

１、４３…ノズル
１０…基板保持部
４０…吹付部
４４…ノズル回動機構（ノズル移動機構）
４５…ドライアイス供給機構
７０Ａ…ＤＩＷ供給ユニット（第２処理液供給部）
７０Ｂ…ＩＰＡ液供給ユニット（第１処理液供給部）
８０…ガス供給ユニット（昇華部）
１００…基板処理装置
ＤＰ…ドライアイス微粒子
ＰＴ…パターン
Ｌ１…第１処理液
Ｌ２…第２処理液
Ｐ…昇華性固体粒子
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板の表面（パターン面）

Claims (6)

1. 凹凸を有するパターンが形成されたパターン面を有する基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の前記パターン面に向けて第１処理液を供給する第１処理液供給部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の前記パターン面に第２処理液を供給する第２処理液供給部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の前記パターン面に向けて前記第１処理液の凝固点よりも高温の昇華性固体粒子を吹き付ける吹付部と、
   前記昇華性固体粒子を昇華させる昇華部と、を備え、
   前記第２処理液は洗浄液またはリンス液であり、
   前記第１処理液は前記洗浄液および前記リンス液のいずれとも異なる液体であり、
   前記第１処理液供給部は、前記第２処理液供給部により前記第２処理液が供給されることで第２湿式処理を受けた前記パターン面への前記第１処理液の供給によって前記パターン面に存在するパターン間に付着する前記第２処理液を前記第１処理液と置換する第１湿式処理を実行し、
   前記吹付部は前記第１湿式処理を受けた前記パターン面に対して前記昇華性固体粒子を吹き付けて前記パターン間に前記昇華性固体粒子を入り込ませることにより、前記パターン間から前記第１処理液を凝固させることなく除去することで、前記昇華性固体粒子が液体状態を経ることなく、前記パターン面全体に前記昇華性固体粒子の層を形成し、
   前記昇華部は前記パターン面全体を覆う前記昇華性固体粒子の層を固相から気相に昇華させて前記パターン面から除去する
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記第２処理液はリンス液であり、
   前記第１処理液は前記リンス液と親和性を有する置換液である基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記第２処理液は純水であり、
   前記第１処理液はイソプロピルアルコール液であり、
   前記昇華性固体粒子は、前記パターンの最小間隔よりも小さな粒径を有するドライアイス微粒子である基板処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記昇華部は前記昇華性固体粒子の昇華点よりも高温である昇華用気体を前記パターン面に供給して前記昇華性固体粒子を固相から気相に昇華させる基板処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記吹付部は、前記昇華性固体粒子を噴出するノズルと、前記ノズルを前記パターン面に対し相対的に移動させるノズル移動機構と、を有する基板処理装置。
6. 凹凸を有するパターンが形成されたパターン面を有する基板を処理する基板処理方法であって、
   前記パターン面に第１処理液を供給して第１湿式処理を実行する工程と、
   前記第１湿式処理の前に、前記パターン面に第２処理液を供給して第２湿式処理を実行する工程と、
   前記第１湿式処理を受けた前記パターン面に対して前記第１処理液の凝固点より高温の昇華性固体粒子を吹き付ける工程と、
   前記昇華性固体粒子を昇華させる工程と、を備え、
   前記第２処理液は洗浄液またはリンス液であり、
   前記第１処理液は前記洗浄液および前記リンス液のいずれとも異なる液体であり、
   前記第１湿式処理を実行する工程では、前記第２湿式処理を受けた前記パターン面への前記第１処理液の供給によって前記パターン面に存在するパターン間に付着する前記第２処理液を前記第１処理液と置換し、
   前記昇華性固体粒子を吹き付ける工程では、前記第１湿式処理を受けた前記パターン面への前記昇華性固体粒子の吹き付けによって前記パターン間に前記昇華性固体粒子を入り込ませることにより、前記パターン間から前記第１処理液を凝固させることなく除去することで、前記昇華性固体粒子が液体状態を経ることなく、前記パターン面全体に前記昇華性固体粒子の層を形成し、
   前記昇華性固体粒子を昇華させる工程では、前記パターン面全体を覆う前記昇華性固体粒子の層を固相から気相に昇華させて前記パターン面から除去する
   ことを特徴とする基板処理方法。

Images