(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面内で回転する基板に、リンス液流及びＩＰＡを含有し得る乾燥気体流を供給しつつ、前記回転する基板の中心側から外周側へ前記リンス液流及び前記乾燥気体流を移動させて、０．１５μｍ未満である欠陥をも抑制の対象として前記基板を乾燥させる方法であって；
前記乾燥気体流が前記基板に衝突する範囲である衝突範囲に前記基板の回転中心が存在する前記基板の範囲である中心エリアを乾燥させる中心エリア乾燥工程と；
前記基板の前記中心エリアの外側に存在する外周エリアを乾燥させる外周エリア乾燥工程とを備え；
前記乾燥気体流に含有し得る前記ＩＰＡが、前記中心エリア乾燥工程中は２ｍｏｌ％未満を維持し、前記外周エリア乾燥工程では前記中心エリア乾燥工程中よりも高濃度とし；
前記中心エリア乾燥工程及び前記外周エリア乾燥工程を含む前記基板の回転中心から外周端まで前記基板を乾燥させる工程において、前記基板の回転速度を減少させないように構成された；
基板乾燥方法。
【請求項２】
前記乾燥気体流に含有し得る前記ＩＰＡの濃度が、前記中心エリア乾燥工程における濃度から前記外周エリア乾燥工程における濃度まで上昇する際に、徐々に上昇するように構成された；
請求項１に記載の基板乾燥方法。
【請求項３】
前記中心エリア乾燥工程及び前記外周エリア乾燥工程を含む前記基板の回転中心から外周端まで前記基板を乾燥させる工程において、前記リンス液流及び前記乾燥気体流の移動速度が変化しないように構成された；
請求項１又は請求項２に記載の基板乾燥方法。
【請求項４】
前記中心エリア乾燥工程中又は前記中心エリア乾燥工程が終了した直後に、前記リンス液流及び前記乾燥気体流の移動速度を上昇させる；
請求項１又は請求項２に記載の基板乾燥方法。
【請求項５】
基板乾燥装置に接続されたコンピュータにインストールされ、前記コンピュータが前記基板乾燥装置を制御する制御プログラムであって；
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板乾燥方法を実行する前記基板乾燥装置を制御する；
制御プログラム。
【請求項６】
基板に供給するリンス液を吐出するリンス液ノズルと；
前記リンス液ノズルを移動させるリンス液ノズル移動機構と；
前記基板に供給する乾燥気体流を吐出する乾燥気体ノズルと；
前記乾燥気体ノズルを移動させる乾燥気体ノズル移動機構と；
前記基板を水平面内で回転させる回転機構と；
請求項５に記載の制御プログラムがインストールされたコンピュータを有する制御装置とを備える；
基板乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板乾燥方法、制御プログラム及び基板乾燥装置に関し、特に欠陥の発生を抑制することができる基板乾燥方法、この基板乾燥方法を実行する制御プログラム及び基板乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスへの微細化の要請を背景に、配線材料としてより抵抗の小さい銅が用いられるようになってきている。銅配線は、一般に、基板の表面に形成された絶縁膜に溝を掘り、その溝に銅を埋め込んだ後、余分な銅をＣＭＰ（化学機械研磨）で削ることで形成される。ＣＭＰで研磨した後の基板は、湿式洗浄された後に乾燥される。銅が埋め込まれる絶縁膜は、配線間に形成されるコンデンサ容量を低減させる観点からｋ値（比誘電率）の低い材料（Ｌｏｗ−ｋ膜）が用いられる。Ｌｏｗ−ｋ膜は疎水性であるため、研磨後の洗浄において基板上の水膜が分断されやすく、水膜が分断された状態で乾燥が行われるとウォーターマーク（水染み）等の欠陥が発生しやすい。
【０００３】
上記のような事情の下、欠陥の発生抑制に効果的な乾燥方法として、枚葉式で、回転する基板に洗浄用のリンス液の液流を供給して基板面全体を覆う液膜を形成すると共に、リンス液の表面張力を低下させるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を含有する乾燥用の気体流を液流の内側に供給し、液流ノズル及び気体流ノズルを、回転する基板の中心から外周に移動させることで、遠心力とマランゴニ力とでリンス液を外周側に移動させて基板上の乾燥領域を中心から外周に徐々に広げ、最終的に基板面全体を乾燥させる方法（以下、本明細書では「枚葉ＩＰＡ乾燥」という）がある。
【０００４】
図７に、これまでに把握されている乾燥用の気体流中のＩＰＡ濃度と０．１５μｍ以上のウォーターマークの発生量との関係を示す。なお、図７のグラフは、ｋ値（比誘電率）が２．９で、表面に銅の回路が形成された基板（パターンウェハ）に対して枚葉ＩＰＡ乾燥を行った結果を示すものである。枚葉ＩＰＡ乾燥において、乾燥用の気体流中のＩＰＡ含有量は、気体ノズルが基板の半径のほぼ半分に至るまでは一定の値（図７に示す実績に基づいて２ｍｏｌ％以上）を維持し、そこから液膜を除去する面積が大きくなる外周にかけて増加させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０８２７８０号（段落０１５９、図６等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の乾燥方法（基板全面にわたって気体流中のＩＰＡが２ｍｏｌ％以上を維持する方法）では、製品に影響を与え得る基板上の異物やキズやウォーターマーク（水染み）等の欠陥について、例えば欠陥サイズ０．１５μｍ以上を検出対象とする従来の基準の下では不問とされていた例えば０．１５μｍ未満である０．１０μｍの欠陥が、近年の半導体技術の進歩に伴って検証が要求されるサイズになることにより欠陥として検出されてしまい、結果として多数の欠陥が発生したことになってしまっていることが分かった。
【０００７】
本発明は上述の課題に鑑み、欠陥の発生を抑制することができる基板乾燥方法、この基板乾燥方法を実行する制御プログラム及び基板乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る基板乾燥方法は、例えば図１、図３、図４及び図６（ａ）に示すように、水平面内で回転する基板Ｗに、リンス液流Ｒｆ及びＩＰＡを含有し得る乾燥気体流Ｇｆを供給しつつ、回転する基板Ｗの中心Ｗｃ側から外周側へリンス液流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆを移動させて基板Ｗを乾燥させる方法であって；乾燥気体流Ｇｆが基板Ｗに衝突する範囲である衝突範囲に基板Ｗの回転中心Ｗｃが存在する基板Ｗの範囲である中心エリアＷ１を乾燥させる中心エリア乾燥工程と；基板Ｗの中心エリアＷ１の外側に存在する外周エリアＷ３を乾燥させる外周エリア乾燥工程とを備え；乾燥気体流Ｇｆに含有し得るＩＰＡが、中心エリア乾燥工程中は２ｍｏｌ％未満を維持し、外周エリア乾燥工程では中心エリア乾燥工程中よりも高濃度とする。ＩＰＡは、典型的には、マランゴニ効果を得るためのリンス液の表面張力の低下を担う。
【０００９】
このように構成すると、遠心力が比較的小さくリンス液が残留しやすい中心エリアにおいてリンス液が蒸発しても欠陥の発生を抑制することができる。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第２の態様に係る基板乾燥方法は、例えば図１、図３、図４及び図６（ａ）に示すように、水平面内で回転する基板Ｗに、リンス液流Ｒｆ及びＩＰＡを含有し得る乾燥気体流Ｇｆを供給しつつ、回転する基板Ｗの中心Ｗｃ側から外周側へリンス液流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆを移動させて基板Ｗを乾燥させる方法であって；乾燥気体流Ｇｆが基板Ｗに衝突する範囲である衝突範囲に基板Ｗの回転中心Ｗｃが存在する基板Ｗの範囲である中心エリアＷ１を乾燥させる中心エリア乾燥工程と；基板Ｗの中心エリアＷ１の外側に存在する外周エリアＷ３を乾燥させる外周エリア乾燥工程とを備え；乾燥気体流Ｇｆに含有するＩＰＡが、中心エリア乾燥工程中はマランゴニ効果が実質的に生じない濃度であり、外周エリア乾燥工程中はマランゴニ効果が生じる濃度である。ここで、マランゴニ効果とは、流体表面の表面張力が不均質になることが原因で流体の流れが駆動される効果であり、マランゴニ対流といわれる場合もある。また、マランゴニ効果が実質的に生じないとは、典型的にはリンス液を除去するという目的に照らして期待される程度の効果が生じない状況である。
【００１１】
このように構成すると、遠心力が比較的小さくリンス液が残留しやすい中心エリアにおいてリンス液が蒸発しても欠陥の発生を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の第３の態様に係る基板乾燥方法は、例えば図１及び図６（ａ）に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る基板乾燥方法において、乾燥気体流Ｇｆに含有し得るＩＰＡの濃度が、中心エリア（Ｗ１）乾燥工程における濃度から外周エリア（Ｗ３）乾燥工程における濃度まで上昇する際に、徐々に上昇するように構成されている。典型的には、乾燥気体流Ｇｆに含有し得るＩＰＡの濃度が、中心エリア乾燥工程における濃度から外周エリア乾燥工程における濃度まで上昇する際に、外周エリアＷ３よりも５ｍｍ以上回転中心Ｗｃ側から徐々に上昇するように構成されている。
【００１３】
このように構成すると、基板に供給されたリンス液の、乾燥気体流が接触した部分の表面張力を徐々に低下させることができ、基板の乾燥状態を安定させて欠陥の発生を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の第４の態様に係る基板乾燥方法は、例えば図１及び図４（ａ）に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る基板乾燥方法において、中心エリア乾燥工程及び外周エリア乾燥工程を含む基板Ｗの回転中心Ｗｃから外周端まで基板Ｗを乾燥させる工程において、リンス液流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの移動速度が変化しないように構成されている。
【００１５】
このように構成すると、欠陥を発生させやすいリンス液流及び乾燥気体流の移動速度の変化がないため、欠陥の発生を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の第５の態様に係る基板乾燥方法は、例えば図１及び図４（ｂ）に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る基板乾燥方法において、中心エリア乾燥工程中又は中心エリア乾燥工程が終了した直後に、リンス液流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの移動速度を上昇させる。枚葉ＩＰＡ乾燥では、リンス液で覆われた基板の回転中心にまず乾燥気体流を供給して基板の回転中心に乾燥された領域である乾燥スポットを形成し、その後リンス液流及び乾燥気体流を基板の外周側に移動させることに伴って乾燥スポットを外周側に広げることで基板の乾燥を行うが、本発明の第４の態様に係る基板乾燥方法では、典型的には、リンス液流及び乾燥気体流の移動開始直後は乾燥スポットが形成されるまで比較的低速度で移動させ、乾燥スポットが形成された後はリンス液流及び乾燥気体流の移動速度を上昇させることとなる。
【００１７】
このように構成すると、乾燥気体流の供給を開始したときに乾燥気体流の衝突範囲を取り囲むように残りがちなリンス液を適切に除去することができ、中心エリアにおける欠陥の発生を抑制しつつ、リンス液流及び乾燥気体流の移動速度を上昇させることに伴うスループット（単位時間当たりの生産性あるいは処理能力）の向上を図ることができる。
【００１８】
また、本発明の第６の態様に係る基板乾燥方法は、例えば図１及び図４（ａ）に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る基板乾燥方法において、中心エリア乾燥工程及び外周エリア乾燥工程を含む基板Ｗの回転中心Ｗｃから外周端まで基板Ｗを乾燥させる工程において、基板Ｗの回転速度を減少させないように構成されている。
【００１９】
このように構成すると、特に単位面積に対するリンス液の量が不足しがちな外周エリアにおいて、遠心力よりもリンス液の表面張力の方が相対的に大きくなることを回避することができ、基板を覆っているリンス液の表面が乱れることに起因する欠陥の発生を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の第７の態様に係る制御プログラムは、例えば図１を参照して示すと、基板乾燥装置に接続されたコンピュータ５０にインストールされ、コンピュータ５０が基板乾燥装置を制御する制御プログラムであって；上記本発明の第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つの態様に係る基板乾燥方法を実行する基板乾燥装置を制御する。
【００２１】
このように構成すると、遠心力が比較的小さくリンス液が残留しやすい中心エリアにおいてリンス液が蒸発しても欠陥の発生を抑制した基板の乾燥を行うことができる基板乾燥装置に適用可能な制御プログラムとなる。
【００２２】
また、本発明の第８の態様に係る基板乾燥装置は、例えば図１に示すように、基板Ｗに供給するリンス液Ｒを吐出するリンス液ノズル２０と；リンス液ノズル２０を移動させるリンス液ノズル移動機構４０と；基板Ｗに供給する乾燥気体流Ｇｆを吐出する乾燥気体ノズル３０と；乾燥気体ノズル３０を移動させる乾燥気体ノズル移動機構４０と；基板Ｗを水平面内で回転させる回転機構１０と；上記本発明の第７の態様に係る制御プログラムがインストールされたコンピュータを有する制御装置５０とを備える。
【００２３】
このように構成すると、遠心力が比較的小さくリンス液が残留しやすい中心エリアにおいてリンス液が蒸発しても欠陥の発生を抑制した基板の乾燥を行うことができる基板乾燥装置となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、遠心力が比較的小さくリンス液が残留しやすい中心エリアにおいてリンス液が蒸発しても欠陥の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板乾燥装置の概略構成を示す図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）はノズル先端まわりの部分拡大側面図である。
【図２】乾燥気体生成装置まわりの模式的系統図である。
【図３】基板の表面の区別した範囲を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板乾燥方法における、乾燥気体流中のＩＰＡ濃度の変化、基板の回転速度の変化、可動アームの移動速度の変化を示すタイムチャートである。（ａ）は本発明の実施の形態に係る基板乾燥方法を従来例と比較して示した図、（ｂ）は変形例に係る基板乾燥方法における可動アームの移動速度の変化を示す図である。
【図５】乾燥処理を行った後に検出された欠陥の状況を示す図である。（ａ）は本実施の形態に係る基板乾燥方法による処理の結果を示す図、（ｂ）は従来の乾燥方法による処理の結果を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態の変形例に係る基板乾燥方法における乾燥気体中のガス流量及びＩＰＡ濃度の変化を示すタイムチャート、（ｂ）は（ａ）に示す方法におけるＩＰＡ濃度変化の開始点と欠陥の発生状況との関係を示すグラフである。
【図７】従来把握されていた気体流中のＩＰＡ濃度と０．１５μｍ以上のウォーターマーク発生量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２７】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る基板乾燥装置１を説明する。図１は、基板乾燥装置１の概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はノズル先端まわりの部分拡大側面図である。基板乾燥装置１は、処理される基板Ｗを回転させる回転機構１０と、リンス液ノズルとしてのリンス水ノズル２０と、基板Ｗに乾燥気体Ｇを供給する乾燥気体ノズル３０と、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０を基板Ｗの面と平行に移動させる移動機構４０と、回転機構１０及び移動機構４０を含む基板乾燥装置１の動作を制御する制御装置５０とを備えている。リンス水ノズル２０は、基板Ｗにリンス液としてのリンス水Ｒを供給する装置である。本実施の形態では、移動機構４０は、リンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とを兼ねている。処理される基板Ｗは、典型的には、半導体素子製造の材料である半導体基板であり、円盤状に形成されている。基板Ｗは、一方の面に回路が形成されており（この面を「表面ＷＡ」という。）、他方の面（裏面）には回路が現れていない。
【００２８】
回転機構１０は、チャック爪１１と、回転駆動軸１２とを有している。チャック爪１１は、基板Ｗの外周端部（エッジ部分）を把持して基板Ｗを保持するように複数設けられている。チャック爪１１は、基板Ｗの面を水平にして保持することができるように、それぞれ回転駆動軸１２に接続されている。本実施の形態では、表面ＷＡが上向きとなるように、基板Ｗがチャック爪１１に保持される。回転駆動軸１２は、基板Ｗの面に対して垂直に延びる軸線まわりに回転することができ、回転駆動軸１２の軸線まわりの回転により基板Ｗを水平面内で基板回転方向Ｄｒに回転させることができるように構成されている。
【００２９】
リンス水ノズル２０は、基板Ｗの表面ＷＡ上の液が液滴の状態から乾燥することに起因するウォーターマーク等の欠陥の発生を回避するために、基板Ｗの上面を液膜で覆うためのリンス水Ｒを、基板Ｗに水流（リンス水流Ｒｆ）の状態で供給するノズル（筒状で先端の細孔から流体を噴出する装置）である。リンス水Ｒは、典型的には純水であるが、溶存塩類及び溶存有機物を除去した脱イオン水、炭酸ガス溶解水、（水素水や電解イオン水などの）機能水等を用いてもよい。ウォーターマーク発生の原因となる溶存塩類及び溶存有機物を排除する観点からは脱イオン水を用いるのがよい。また、基板Ｗの回転によるリンス水Ｒの基板Ｗ上の移動に伴う静電気の発生が異物を誘引し得るところ、リンス水Ｒの導電率を上昇させて帯電を抑制する観点からは炭酸ガス溶解水を用いるのがよい。リンス水流Ｒｆは、基板Ｗの表面ＷＡの面積に対して細い。処理される基板Ｗとしては直径が２００ｍｍ〜３００ｍｍ〜４５０ｍｍのものがあり、リンス水流Ｒｆを形成することとなるリンス水ノズル２０の内径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、あるいは３ｍｍ〜８ｍｍのうちの適切なものを用いるとよい。リンス水ノズル２０から吐出されて基板Ｗの表面ＷＡに衝突するリンス水流Ｒｆの直径（リンス水流Ｒｆの断面直径）は、リンス水ノズル２０の内径と略同じになる。
【００３０】
乾燥気体ノズル３０は、基板Ｗの表面ＷＡを覆うリンス水Ｒの膜に対してＩＰＡを供給すると共にリンス水Ｒの膜を押しのける乾燥気体Ｇを、基板Ｗに気体流（乾燥気体流Ｇｆ）の状態で供給するノズルである。乾燥気体Ｇは、典型的にはキャリアガスとして機能する窒素やアルゴン等の不活性ガスに対してＩＰＡの蒸気を混合させたものであるが、ＩＰＡ蒸気そのものであってもよい。乾燥気体流Ｇｆは、基板Ｗの表面ＷＡの面積に対して細い。処理される基板Ｗとしては直径が２００ｍｍ〜３００ｍｍ〜４５０ｍｍのものがあり、乾燥気体流Ｇｆを形成することとなる乾燥気体ノズル３０の内径は、３ｍｍ〜１０ｍｍ、あるいは４ｍｍ〜８ｍｍのうちの適切なものを用いるとよい。乾燥気体ノズル３０の径は、リンス水ノズル２０の径と同じであっても異なっていてもよい。乾燥気体ノズル３０から吐出されて基板Ｗの表面ＷＡに衝突する乾燥気体流Ｇｆの直径（乾燥気体流Ｇｆの断面直径）は、乾燥気体ノズル３０の内径と略同じになる。乾燥気体流Ｇｆは、枚葉ＩＰＡ乾燥を行うのに適した細さに設定される。また、基板Ｗの表面ＷＡに対して、リンス水流Ｒｆが衝突する位置と乾燥気体流Ｇｆが衝突する位置との関係は、枚葉ＩＰＡ乾燥を適切に行うことができるようにする観点から決定される。ここで、表面ＷＡに対してリンス水流Ｒｆあるいは乾燥気体流Ｇｆが衝突する位置とは、流体の流れが表面ＷＡに衝突する範囲の重心をいうこととする。典型的には、リンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆが移動する際においても、乾燥気体流Ｇｆがリンス水流Ｒｆよりも中心側にある状態が維持される。
【００３１】
乾燥気体Ｇを生成する装置は、本実施の形態では以下のように構成されている。例えばステンレス等の金属からなる円筒状の容器（不図示）内に密閉された状態でＩＰＡの液が貯留される。そして、円筒状の容器の上端面には、不活性ガスを容器内に流入する流入管（不図示）と、ＩＰＡ蒸気が含有した不活性ガスを容器内から乾燥気体ノズル３０へと導く導出管（不図示）とが貫通している。容器内にある流入管の端部は、液体のＩＰＡの中に没入している。他方、容器内にある導出管の端部は、液体のＩＰＡより上方の、気体が充満した部分に位置し、液体のＩＰＡの中には没入していない。また、容器内には、容器内のＩＰＡ液の液位を所定の範囲内に維持するための、接触式の液面センサが設けられている。液面センサは、容器内のＩＰＡ液の高位及び低位を検出し、低位を検出したときにポンプ（不図示）を起動してＩＰＡ液を容器内に供給し、高位を検出したときにポンプを停止してＩＰＡ液の容器内への供給を停止する。乾燥気体ノズル３０から吹き出される乾燥気体流ＧｆにＩＰＡ蒸気を含有するには、流入管から不活性ガスをＩＰＡ液の中に吹き込みバブリングする。すると、ＩＰＡ蒸気が不活性ガスに飽和されてＩＰＡ液より上方の容器内に溜まり、これが導出管によって容器から導出されて乾燥気体ノズル３０へと導かれる。乾燥気体ノズル３０から吹き出される不活性ガスへのＩＰＡ蒸気の含有量を調整するには、典型的には、乾燥気体ノズル３０へと導かれるＩＰＡ蒸気が飽和した不活性ガスに、別のラインから不活性ガスを混入して希釈することにより実現される。
【００３２】
ここで図２を参照して、乾燥気体Ｇを生成する装置の具体例を説明する。図２は、乾燥気体生成装置６０まわりの模式的系統図である。乾燥気体生成装置６０は、ＩＰＡの液が貯留された気密な容器６１を有しており、窒素ガスＮ２を容器６１内に流入させる流入管６２と、ＩＰＡ蒸気が含有した窒素ガスＮ２を容器６１から導出する導出管６３とが、容器６１の上端面を貫通している。容器６１内において、流入管６２の端部は液体のＩＰＡの中に没入しており、導出管６３の端部は液体のＩＰＡの中には没入していない。流入管６２にはマスフローコントローラ（以下「ＭＦＣ」という。）６２ｃが、導出管６３にはＭＦＣ６３ｃが、それぞれ挿入配置されている。ＭＦＣ６２ｃ、６３ｃは、流体の流量を調節する装置であり、応答性及び安定性に優れ、瞬時に所定の流量値へコントロールできるように構成されている。ＭＦＣ６３ｃよりも上流側の導出管６３には、バルブ６３ｖが挿入配置されている。ＭＦＣ６２ｃよりも上流側の流入管６２と、バルブ６３ｖよりも上流側の導出管６３とは、バイパス管６４を介して連通している。バイパス管６４には、ＭＦＣ６４ｃが挿入配置されている。ＭＦＣ６２ｃ、６３ｃ、６４ｃは、それぞれＩＰＡ濃度検出部６９に信号ケーブルで接続されており、乾燥気体ノズル３０へ供給される乾燥気体Ｇの流量及びＩＰＡ濃度が所望の値となるように、流入管６２、導出管６３、及びバイパス管６４を通過する流体の流量を調節できるように構成されている。
【００３３】
容器６１内には、容器６１内のＩＰＡ液の液位を所定の範囲内に維持するための液面センサ６８が設けられている。また、容器６１の上端面には、ＩＰＡ液を容器６１内に導入するＩＰＡ供給管６５と、容器６１内上部のガスを抜くためのガス抜き管６６とが貫通している。ＩＰＡ供給管６５及びガス抜き管６６共に、容器６１内では端部がＩＰＡ液面の上方に位置している。ＩＰＡ供給管６５にはＩＰＡ供給バルブ６５ｖが、ガス抜き管６６にはガス抜きバルブ６６ｖが、それぞれ挿入配置されている。ＩＰＡ供給バルブ６５ｖ及びガス抜きバルブ６６ｖは、それぞれ液面センサ６８に信号ケーブルで接続されており、液面センサ６８が低液位を検出したときにＩＰＡ供給バルブ６５ｖが開かれて容器６１内にＩＰＡ液が供給され、液面センサ６８が高液位を検出したときにＩＰＡ供給バルブ６５ｖが閉じられて容器６１内へのＩＰＡ液の供給が停止されるように構成されている。ＩＰＡ供給バルブ６５ｖの開閉に連動してガス抜きバルブ６６ｖも開又は閉とされ、容器６１内へのＩＰＡ液の供給が円滑になされるように構成されている。
【００３４】
上述のように構成された乾燥気体生成装置６０では、乾燥気体Ｇが生成される際、ＩＰＡ供給バルブ６５ｖ及びガス抜きバルブ６６ｖが閉じた状態で、窒素ガスＮ２が流入管６２及び／又はバイパス管６４に導入される。流入管６２を介して容器６１内に導入された窒素ガスＮ２は、容器６１内のＩＰＡ液中に吹き込まれてＩＰＡ液をバブリングし、ＩＰＡ液を気化させ、ＩＰＡ液面の上方にＩＰＡ蒸気と窒素ガスＮ２との混合ガスが生成される。混合ガスは、乾燥気体ノズル３０に向かって導出管６３を流れ、途中、必要に応じてバイパス管６４から窒素ガスＮ２が合流し、ＩＰＡ濃度が調節された乾燥気体Ｇとなって、乾燥気体ノズル３０に供給される。このようにして、乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度は、応答性よく所望の濃度に調節される。再び図１に戻って基板乾燥装置１の構成の説明を続ける。
【００３５】
移動機構４０は、可動アーム４１と、可動軸４２と、駆動源４３とを含んで構成されている。可動アーム４１は、基板Ｗの半径よりも大きな長さを有し、リンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０が取り付けられる部材である。可動軸４２は、駆動源４３の動力を可動アーム４１に伝達する棒状の部材であり、その長手方向が可動アーム４１の長手方向に対して直交するようにその一端が可動アーム４１の一端に接続されており、その他端は駆動源４３に接続されている。駆動源４３は、可動軸４２を軸線まわりに回動させる装置である。可動軸４２は、基板Ｗの外側で鉛直方向に延びるように設置されている。可動アーム４１は、可動軸４２との接続端の反対側に取り付けられた乾燥気体ノズル３０から吐出された乾燥気体流Ｇｆが、基板Ｗの回転中心に衝突することができるように構成されている。移動機構４０は、駆動源４３を稼働させると可動軸４２を介して可動アーム４１が基板Ｗの半径方向に移動し、可動アーム４１の移動に従ってリンス水ノズル２０及び乾燥気体ノズル３０も基板Ｗの半径方向に移動するように構成されている。
【００３６】
制御装置５０は、回転機構１０の回転駆動軸１２と信号ケーブルで接続されており、回転駆動軸１２の回転速度を調節することにより基板Ｗの回転速度を調節することができるように構成されている。また、制御装置５０は、リンス水ノズル２０から吐出されるリンス水流Ｒｆの流量を調節することができるように構成されている。また、制御装置５０は、乾燥気体ノズル３０から吐出される乾燥気体流Ｇｆの流量を調節することができると共に、乾燥気体Ｇに含有され得るＩＰＡの濃度を調節することができるように構成されている。また、制御装置５０は、移動機構４０の駆動源４３と信号ケーブルで接続されており、駆動源４３による可動軸４２の回転速度を調節することにより可動アーム４１の移動速度を調節することができるように構成されている。
【００３７】
引き続き図１を参照して、基板乾燥装置１の作用を説明する。基板乾燥装置１の作用は、本発明の実施の形態に係る基板乾燥方法の１つの態様であるが、本発明の実施の形態に係る基板乾燥方法は、基板乾燥装置１以外で実行されるように構成されていてもよい。以下の説明における各部材の動作は、制御装置５０により制御される。前工程において、ＣＭＰが行われ、薬液等で湿式洗浄が行われた基板Ｗが、回転機構１０のチャック爪１１に把持されている。乾燥工程前の湿式洗浄処理は、これから乾燥処理が行われる際に用いられるのと同じ回転機構１０上で行われてもよい。乾燥処理が行われる基板Ｗが回転機構１０に保持されると、リンス水ノズル２０の吐出口が基板Ｗの表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりやや外れた部分に対向する位置に至るまで可動アーム４１を移動させる。このとき、乾燥気体ノズル３０は、乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する範囲である衝突範囲内に表面ＷＡの回転中心Ｗｃが存在しつつ、衝突範囲の重心が表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりもノズル移動方向Ｄｎの上流側となる場所に位置することとなる。なお、「衝突範囲」は、表面ＷＡ上にリンス水Ｒが存在しないと仮定した場合に乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する範囲（乾燥気体流Ｇｆの軸直角断面を軸線方向で表面ＷＡに投影したときの当該断面の外縁）である。また、ノズル移動方向Ｄｎは、表面ＷＡを乾燥させる際に乾燥気体流Ｇｆが移動する基板Ｗの回転中心Ｗｃ側から外周側へ向かう方向である。
【００３８】
可動アーム４１が上述の位置まで移動したら、リンス水Ｒが基板Ｗの表面ＷＡに供給されるように、リンス水流Ｒｆをリンス水ノズル２０から吐出させる。表面ＷＡへのリンス水流Ｒｆの供給を開始したら、回転駆動軸１２を回転させ、これにより基板Ｗが水平面内で回転する。このとき、基板Ｗの回転速度を徐々に上げていくことになるが、表面ＷＡが疎水性であってもリンス水Ｒが飛散することなくリンス水Ｒの膜で表面ＷＡを覆うことができるようにする観点から、加速度を１秒当たり３００ｒｐｍ以下とすることが好ましい。他方、スループットを向上させる観点から、表面ＷＡをリンス水Ｒの膜で覆うことができる範囲内で極力大きな加速度とするとよい。
【００３９】
表面ＷＡがリンス水Ｒで覆われ、基板Ｗの回転速度が所定の値まで上昇したら、乾燥気体ノズル３０から表面ＷＡへ乾燥気体流Ｇｆが供給される。表面ＷＡへの乾燥気体流Ｇｆの供給が開始されても、表面ＷＡへのリンス水流Ｒｆの供給は継続している。表面ＷＡへ乾燥気体流Ｇｆが供給されることにより、表面ＷＡ上のリンス水Ｒに働く遠心力が小さい回転中心Ｗｃ付近についても、乾燥気体Ｇが供給された部分のリンス水Ｒが除去されて、表面ＷＡに乾燥した領域が現れる。表面ＷＡへの乾燥気体流Ｇｆの供給が開始されたら、可動アーム４１をノズル移動方向Ｄｎに移動させ、これに伴い表面ＷＡに対してリンス水流Ｒｆが衝突する位置及び乾燥気体流Ｇｆが衝突する位置がノズル移動方向Ｄｎに移動する。可動アーム４１が稼働を始める前の乾燥気体ノズル３０は、乾燥気体流Ｇｆの衝突範囲の重心が表面ＷＡの回転中心Ｗｃよりもノズル移動方向Ｄｎの上流側となる場所に位置していたため、可動アーム４１の移動によって衝突範囲の重心は回転中心Ｗｃを通り過ぎることとなる。
【００４０】
リンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに供給されながら可動アーム４１が回転中心Ｗｃから基板Ｗの外周まで移動することにより、リンス水Ｒと乾燥気体Ｇとの境界が同心円状に徐々に広がり、表面ＷＡ上の乾燥した領域が徐々に拡大していく。このとき、リンス水Ｒと乾燥気体Ｇとの境界では、リンス水Ｒに乾燥気体Ｇが吹き付けられることによって乾燥気体Ｇ中のＩＰＡがリンス水Ｒに溶解し、リンス水Ｒの表面張力の低下が生じている。リンス水Ｒ中に溶解したＩＰＡ濃度は、乾燥気体流Ｇｆの接触位置から離れるほど低くなるため、リンス水Ｒの表面張力に、ノズル移動方向Ｄｎの上流側ほど低く下流側ほど高い勾配が生じる。この表面張力の勾配により、リンス水Ｒが表面張力の小さな方から大きな方へ引き寄せられるマランゴニ力が作用する。これに加えて、基板Ｗの回転により、リンス水Ｒが回転中心Ｗｃ側から基板Ｗの外周側に引き寄せられる遠心力が加わる。これらの力の相互作用により、リンス水Ｒが表面ＷＡ上から適切に除去される。上述した枚葉ＩＰＡ乾燥によれば、疎水性の表面ＷＡに対してもウォーターマーク等の不都合の発生を抑制して効果的に乾燥処理を行うことができる。なお、上述した枚葉ＩＰＡ乾燥は、親水性の面に対しても適用することができることはいうまでもない。
【００４１】
可動アーム４１が基板Ｗの外周に到達したら、表面ＷＡへのリンス水流Ｒｆ及び乾燥気体流Ｇｆの供給を停止する。このとき、表面ＷＡに対するリンス水流Ｒｆの供給の停止が先に行われ、次いで乾燥気体流Ｇｆの供給の停止が行われる。その後、基板Ｗの回転速度を上昇させ（本実施の形態では約８００〜２０００ｒｐｍに上昇させる）、基板Ｗの外周端部（エッジ部分）及び裏面に残存している液滴を遠心力により除去する。以上で乾燥工程が終了し、基板Ｗの回転が停止された後、基板Ｗが回転機構１０から搬出される。
【００４２】
枚葉ＩＰＡ乾燥において、従来は、乾燥気体流が基板の回転中心から基板の半径の約半分に至るまで乾燥気体流中のＩＰＡ含有量は一定とされ、基板の回転中心付近においてもリンス水の表面張力を極力下げようとしていた。さらに、遠心力が比較的小さい基板の回転中心付近においては、リンス水の表面張力をより低下させる観点から、リンス水に供給されるＩＰＡが増加するように、ノズルの外周側へ向かう移動速度を遅くしてＩＰＡを含有する乾燥気体流にリンス水が比較的長時間接するようにすることが行われることもあった。また、基板の回転速度も、基板の外周側ほど遠心力が大きくなってリンス水の膜が形成しやすくなることを考慮して、リンス水流が基板の外周側に適切な距離分移動したときに基板の回転速度を低下させることが行われていた。従来は、このように種々の制御を行うことで、ウォーターマーク等の欠陥の発生を抑制していた。
【００４３】
ところが、近年の半導体デバイスの微細化あるいは半導体技術の進歩に伴い、より小さな欠陥サイズにおける検証が要求され、評価基準をより厳しくして、許容される欠陥の上限がより小さくなると、従来の制御で乾燥処理された基板ではより厳しい基準が満たされなくなることを本発明者は突き止めた。例えば、従来の制御で乾燥処理された基板では、欠陥サイズ０．１５μｍ以上を検出対象とした場合は検出されない欠陥であっても、０．１５μｍ未満の欠陥サイズである例えば０．１０μｍの欠陥をも検出対象とした場合は検出される欠陥となってしまい、最終的に発生する欠陥の数が莫大なものとなることが判明した。
【００４４】
近年の半導体基板は、配線材料としてより抵抗の小さい銅が用いられるようになってきている。銅配線は、一般に、基板の表面に形成された絶縁膜に溝を掘り、その溝に銅を埋め込んだ後、余分な銅をＣＭＰで削ることで形成される。銅が埋め込まれる絶縁膜は、配線間に形成されるコンデンサ容量を低減させる観点からｋ値（比誘電率）の低い材料（Ｌｏｗ−ｋ膜）が用いられる。一般に、Ｌｏｗ−ｋ膜は疎水性であるため、研磨後の洗浄において基板Ｗ上のリンス水膜が分断されやすく、リンス水膜が分断された状態で乾燥が行われるとウォーターマークや亀裂等の欠陥が発生するおそれがある。Ｌｏｗ−ｋ膜（典型的にはＳｉＯＣ膜）は、現状ではｋ値が概ね３．０以下であり、今後採用されるものについてはｋ値が２．５以下となることも予想されており、ｋ値を抑えるためにＰｏｒｅ構造（多孔質）のタイプのものの採用も検討されている。ＰｏｒｅタイプのＬｏｗ−ｋ膜は、多孔質の孔部分に物質が溜まりやすい構造であると考えられる。
【００４５】
上述のような事情の下、本発明者は、鋭意研究の結果、以下のような要領で枚葉ＩＰＡ乾燥を行うことにより、評価基準を厳しくしても欠陥の発生を抑制できることを見いだした。さらに好ましいことに、その要領によれば、処理能力を低下させることなく、むしろ向上させることができるのである。その手順を説明するのに先立って、基板Ｗの領域を、乾燥が行われる順番に、便宜上、以下のように区別することとする。
【００４６】
図３は、基板Ｗの表面ＷＡの区別した範囲を示す平面図である。表面ＷＡは、まず、中心エリアＷ１と外側エリアＷＯとに区別される。中心エリアＷ１は、衝突範囲（乾燥気体流Ｇｆが表面ＷＡに衝突する範囲）に基板Ｗの回転中心Ｗｃが存在する範囲である。中心エリアＷ１は、典型的には、回転中心Ｗｃを中心とし、衝突範囲の直径の長さを半径として描かれた仮想円の内側の範囲である。外側エリアＷＯは、中心エリアＷ１よりも外側の領域である。外側エリアＷＯは、さらに、基板Ｗの回転中心Ｗｃ側から外周端部側に向けて順に、内周エリアＷ２、外周エリアＷ３、周縁エリアＷ４に区別される。内周エリアＷ２は、回転中心Ｗｃを中心とし、基板Ｗの半径の約半分の長さを半径として描かれた仮想円の内側で、中心エリアＷ１の外側の範囲である。外周エリアＷ３は、内周エリアＷ２の外側で、周縁エリアＷ４の内側の範囲である。周縁エリアＷ４は、リンス水流Ｒｆ（図１参照）及び乾燥気体流Ｇｆ（図１参照）が基板Ｗの半径方向（ノズル移動方向Ｄｎ）に移動している状況で、リンス水流Ｒｆの表面ＷＡへの供給が停止される位置に至ったとき（典型的には外周端部に至ったとき）の乾燥気体流Ｇｆの位置を回転中心Ｗｃまわりに回転させたときの軌跡よりも外側の範囲である。
【００４７】
次に図４を参照して、本発明の実施の形態に係る枚葉ＩＰＡ乾燥を説明する。図４は、枚葉ＩＰＡ乾燥における、乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度の変化、基板Ｗの回転速度の変化、可動アーム４１の移動速度の変化を示すタイムチャートである。横軸に記載されている符号Ｗ１〜Ｗ４は、便宜上区別された表面ＷＡの領域を示している。図４では、理解を容易にするために、Ｗ１〜Ｗ４が等分となっているが、各エリアの乾燥に要する時間が等しくなっていることを意味するものではない。図４（ａ）中、実線が本実施の形態の制御を示したものであり、破線は参考例として従来の制御の代表例を示したものである。以下の説明では図１及び図３も適宜参照することとする。
【００４８】
まず、乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度の制御について説明する。本実施の形態では、乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度が、中心エリアＷ１を乾燥させる中心エリア乾燥工程中は２ｍｏｌ％未満を維持するようにし、内周エリアＷ２〜周縁エリアＷ４を乾燥させるときは中心エリア乾燥工程中よりも高濃度としている。ここでモル分率（ｍｏｌ％）は、単位時間当たりの乾燥気体流Ｇｆの流量における、ＩＰＡの物質量の、ＩＰＡを含む乾燥気体流Ｇｆを構成する物質の物質量の総和に対する比（ＩＰＡ／乾燥気体流Ｇｆ）である。中心エリア乾燥工程中のＩＰＡ濃度は、０ｍｏｌ％（ＩＰＡが含有されていない）であってもよい。本実施の形態では、乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度を、中心エリア乾燥工程中は状況に応じて０ｍｏｌ％以上２ｍｏｌ％未満（好ましくは１ｍｏｌ％未満）、内周エリアＷ２〜周縁エリアＷ４を乾燥させるときは中心エリアＷ１でのＩＰＡ濃度よりも高く概ね２ｍｏｌ％以上の一定値としている。なお、外側エリアＷＯの乾燥中は、状況に応じて２０ｍｏｌ％程度まで上昇させてもよい。
【００４９】
上述のようなＩＰＡ濃度の制御を行うことで、ウォーターマーク等の欠陥を抽出する基準を０．１０μｍ以上とした場合、抽出された欠陥の数が、従来の制御（図４に破線で示す態様）に比べて激減する。この事実から、以下の原因が推測される。つまり、ＩＰＡは、所定の濃度（一般的に６０％程度）に至るまでは濃度が上昇するのに応じて粘度が上昇する特性を有するが、従来リンス水の表面張力を低下させるために乾燥気体流中のＩＰＡ濃度を比較的高くしていたことは、裏を返せばリンス水の粘度を上昇させる要因となり、遠心力が比較的小さい中心エリアは特にリンス水が基板上に残存しやすい状態になっていたことが考えられる。これまでは、ＩＰＡ乾燥では、ＩＰＡ濃度が２ｍｏｌ％以上でウォーターマークの発生がほとんど見られなくなることから、ＩＰＡ濃度が２ｍｏｌ％以上でマランゴニ効果が現れると認識されていたが（図７参照）、この認識は欠陥サイズ０．１５μｍ以上を対象としていた状況下でのものであり、０．１０μｍの欠陥をも検出対象とする本発明の実施の形態では、マランゴニ効果を創出するよりもリンス水Ｒの粘度の上昇を抑制する方が欠陥発生の抑制に資すると推定し、中心エリアＷ１で、マランゴニ効果を創出しにくい２ｍｏｌ％未満の濃度に設定している。特に、今後採用が検討されているＰｏｒｅタイプのＬｏｗ−ｋ膜は、多孔質の孔部分にリンス水Ｒが入り込むと乾燥気体流Ｇｆで除去しようとしても孔内に溜まりやすく、孔部分にＩＰＡが溶解したリンス水Ｒが残ると、後にリンス水Ｒが蒸発したときに残渣が析出するおそれがある（なお、図７はＰｏｒｅタイプではないｋ値が２．９のパターンウェハに対して、図４（ａ）に破線で示すＩＰＡ濃度、基板回転速度及びアーム移動速度の条件で枚葉ＩＰＡ乾燥を行った結果を示したものである。）。ＩＰＡは有機物であるため、ＩＰＡが溶解したリンス水が表面ＷＡ上に残存することで、リンス水が蒸発した後に有機物の残渣が析出しやすくなってしまうと考えられる。
【００５０】
本発明者はこのような点に着目し、中心エリアＷ１乾燥工程中に、乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡを２ｍｏｌ％未満（マランゴニ効果が現れる濃度未満）とすることで、中心エリアＷ１の欠陥数を劇的に低減することができることを見いだしたのである。中心エリアＷ１の外側では、中心エリアＷ１よりも遠心力が大きくなるので、乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度を上昇させてリンス水Ｒの表面張力を低下させることで表面ＷＡを覆うリンス水Ｒの膜厚を薄くすることができ、乾燥負担が軽減すると共に、マランゴニ力と遠心力とが相互に作用し、効果的にリンス水Ｒを排除することができて効率的に乾燥させることができる。なお、本発明者は、中心エリア乾燥工程中に乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡを２ｍｏｌ％未満にする際、基板Ｗの回転速度を低速（例えば１００ｒｐｍ以下）にしなくても、例えば５００ｒｐｍ程度の回転速度であっても欠陥数低減の効果を得ることができるという知見を得ている。したがって、中心エリア乾燥工程から周縁エリアＷ４の乾燥が完了するまで、比較的高速（例えば５００ｒｐｍ程度）の回転速度とすることも可能である。
【００５１】
次に基板Ｗの回転速度の制御について説明する。本実施の形態では、中心エリア乾燥工程前の、リンス水Ｒの膜を表面上に形成する工程（図４に不図示）において、中心エリア乾燥工程での回転速度と同じ値まで基板Ｗの回転速度を上昇させる。乾燥開始前に上昇させる基板Ｗの回転速度は、４００ｒｐｍ以下とすることが好ましく、本実施の形態では３００ｒｐｍとしている。基板Ｗの回転速度が所定の速度（本実施の形態では３００ｒｐｍ）になったら、中心エリア乾燥工程を開始し、以後周縁エリアＷ４の乾燥が完了するまでその回転速度を維持する。特に単位面積に対するリンス水Ｒの液量が不足しがちな外周エリアＷ３において、疎水面上での表面張力が強いリンス水Ｒの表面の乱れを抑制するためには基板Ｗの回転速度を高くすることが好ましい。そして、本発明者は、中心エリアＷ１でＩＰＡ濃度が２ｍｏｌ％未満で基板Ｗを高速回転（例えば５００ｒｐｍ）させても欠陥数が増加しないことを確認している。本実施の形態では、中心エリア乾燥工程において、乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度を２ｍｏｌ％未満にしているためにＩＰＡの残渣が析出しにくく基板Ｗの回転速度を比較的高くすることが可能になるので、比較的高い回転速度で中心エリア乾燥工程から周縁エリアＷ４の乾燥まで行うことができ、従来に比べてリンス水Ｒの膜を薄くすることができて、乾燥負担を軽減することができる。
【００５２】
なお、従来は、枚葉ＩＰＡ乾燥における基板の回転速度を、当初から比較的低い回転速度（例えば１００ｒｐｍ）としていたのにもかかわらず、基板の外周側ほど半径方向の単位長さ当たりの乾燥させる表面積が増加することを考慮して、乾燥気体流が基板の半径の半分当たりに達したところで、さらに回転速度を低下させていた。典型的には、便宜上区別した内周エリアＷ２から外周エリアＷ３に移行する際に基板の回転速度を低下させていた。しかし、本発明者は、枚葉ＩＰＡ乾燥中に基板の回転速度を低下させると、欠陥数が増加するおそれがあるという知見を得ている。このおそれは、厳しい評価基準の下で特に顕著である。これは、初速から維持されていた基板の回転速度によってリンス液の表面張力と遠心力とがバランスしていたところ、回転速度を低下させることによって遠心力が減少して相対的に表面張力が大きくなり、その結果リンス水の膜が厚くなる方向に作用してリンス水の膜の表面を乱し、乾燥にムラが生じるおそれがあることに起因するものと考えられる。このことは、枚葉ＩＰＡ乾燥では、基板の表面を覆うリンス液の膜の表面が乱れていると、欠陥の発生を抑制する効果が限定的となることを示唆している。
【００５３】
他方、枚葉ＩＰＡ乾燥中に基板Ｗの回転速度を上昇させることは行ってもよい。基板Ｗの回転速度の上昇は、リンス水Ｒに作用する遠心力が増加する方向に働き、これはリンス水Ｒの膜を薄くする方向に作用することとなるため、リンス水Ｒの膜の表面が乱れる可能性は低いと考えられる。基板Ｗの回転速度を上昇させると、これに応じて可動アーム４１の移動速度を上昇させることができ、スループットを向上させることができる。基板Ｗの回転速度を上昇させる場合、回転速度を上昇させるタイミングは、内周エリアＷ２から外周エリアＷ３に移行する際とするとよい。また、基板Ｗの回転速度を上昇させる際の加速度は、リンス水Ｒの膜の表面の乱れを抑制する観点から、１秒当たり５０ｒｐｍ以下とするのが好ましい。例えば、内周エリアＷ２から外周エリアＷ３に移行する際に、基板Ｗの回転速度を、１秒当たり５０ｒｐｍの加速度で４００ｒｐｍまで上昇させることとしてもよい。また、周縁エリアＷ４の乾燥中に、基板Ｗの回転速度を上昇させることも許容することができる。このとき、回転速度の上限は、装置の能力の最大値とすることができるが、リンス水の膜の乱れを抑制する観点から、加速度は所定値（例えば１秒当たり５０ｒｐｍ）以下とすることが好ましい。
【００５４】
次に可動アーム４１の移動速度の変化について説明する。本実施の形態では、中心エリア乾燥工程前の、リンス水Ｒの膜を表面上に形成する工程（図４に不図示）が終了した後に、乾燥気体流Ｇｆの表面ＷＡへの供給を開始したら可動アーム４１の移動を開始し、周縁エリアＷ４まで一定の移動速度を維持している。換言すると、可動アーム４１の移動速度は、中心エリアＷ１から周縁エリアＷ４まで変化しない。本発明者は、乾燥工程中における可動アーム４１の移動速度の変化が大きいと、その速度切替え部分でリンス水Ｒの膜の表面が乱れて欠陥の発生が高まる傾向にあるという知見を得ているところ、可動アーム４１の移動速度が変化しないようにすることで欠陥の発生を抑制することができる。また、中心エリア乾燥工程中における乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度を２ｍｏｌ％未満とすることで、ＩＰＡの粘性に起因してＩＰＡが溶解したリンス水Ｒが中心エリアＷ１にとどまることが少なくなるので、可動アーム４１の移動速度を従来よりも大きく設定することが可能となる。可動アーム４１の移動速度が速いほど乾燥処理能力が高いこととなり、スループットの向上に寄与することとなる。本実施の形態では、可動アーム４１の移動速度を、従来の約２ｍｍ／ｓｅｃ以下（例えば１ｍｍ／ｓｅｃ）に対して、３ｍｍ／ｓｅｃ以上としている。
【００５５】
なお、図４（ｂ）に示すように中心エリア乾燥工程が終了した直後に、あるいは図４には示されていないが中心エリア乾燥工程中を含む中心エリア乾燥工程が終了した直後までに、可動アーム４１の移動速度を所定の範囲内で上昇させてもよい。ここでの所定の範囲は、枚葉ＩＰＡ乾燥を適切に行うことができる範囲内である。なお、図４（ｂ）中の二点鎖線は、図４（ａ）中の実線に相当するものである。中心エリアＷ１では、遠心力がほとんどないために可動アーム４１の移動速度を５ｍｍ／ｓｅｃ程度以下とすることが好ましいが、表面張力と協働してリンス水Ｒを外周側に寄せる作用に寄与する遠心力が生じる内周エリアＷ２では、基板Ｗの半径方向の単位長さ当たりの表面積が周縁エリアＷ４に比べて小さいので、可動アーム４１の移動速度を上昇させる余地がある。外側エリアＷＯの乾燥途中に可動アーム４１の移動速度を変化させると欠陥が発生しやすくなるが、中心エリア乾燥工程が終了した直後までに可動アーム４１の移動速度を変更することとすれば、欠陥の発生を引き起こすことが少なくなる。上述のように、可動アーム４１の移動速度を上昇させることで、スループットを向上させることができる。中心エリア乾燥工程が終了した直後までに可動アーム４１の移動速度を変化させた場合は、可動アーム４１が周縁エリアＷ４に近づくにつれて単位移動距離当たりの乾燥させる表面積が大きくなることに鑑み、図４（ｂ）に示すように、中心エリア乾燥工程中の移動速度で可動アーム４１が周縁エリアＷ４に到達するように、徐々に可動アーム４１の移動速度を低下させることが好ましい。
【００５６】
なお、中心エリア乾燥工程が終了した直後までに可動アーム４１の移動速度を上昇させる技術は、中心エリア乾燥工程中における乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度を２ｍｏｌ％未満とする場合以外でも適用することが可能である。中心エリア乾燥工程中における乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度を２ｍｏｌ％以上とする場合に適用するときは、中心エリア乾燥工程における可動アーム４１の移動速度を、従来と同等の約２ｍｍ／ｓｅｃ以下とすると、発生する欠陥の増加を抑制することができる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態に係る基板乾燥方法によれば、評価方法を厳しくした場合でも、処理時間を増加させずに欠陥の発生を抑制することができる。換言すれば、パフォーマンスを向上させながらスループットを落とさない（又はスループットも向上させる）ことができる。特に、中心エリア乾燥工程中における乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度を２ｍｏｌ％未満（マランゴニ効果が現れる濃度未満）とすることは中心エリアＷ１の欠陥発生の抑制に寄与し、基板の回転速度を中心エリアＷ１の乾燥から周縁エリアＷ４の乾燥まで変化させない、あるいは乾燥が内周エリアＷ２から外周エリアＷ３に移行する際又は外周エリアＷ３から周縁エリアＷ４に移行する際に所定の範囲内で上昇させることは外側エリアＷＯの欠陥発生の抑制に寄与し、可動アーム４１の移動速度を速めることはスループットの向上に寄与する。
【００５８】
図５に、乾燥処理を行った後に検出された欠陥の状況を示す。図５（ａ）は本実施の形態に係る基板乾燥方法（レシピ）による処理の結果を示す図、図５（ｂ）は従来の乾燥方法（レシピ）による処理の結果を示す図である。両者の、乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度、基板Ｗの回転速度、可動アーム４１の移動速度の変化は、図４（ａ）に示したとおりである。なお、図５に示す結果は、基板Ｗとしてｋ値が約２．５のＰｏｒｅタイプのＳｉＯＣ膜が表面ＷＡに形成されたシリコン基板（一般にパターンウェハよりも欠陥無しの洗浄が難しいとされているブランケットウェハ）を用い、リンス水Ｒとして純水を、乾燥気体流Ｇｆ流として窒素ガスにＩＰＡを混合させたものを用いたものである。図５（ａ）の結果を得た乾燥気体流Ｇｆ中のＩＰＡ濃度は、中心エリアＷ１では１ｍｏｌ％以下、外側エリアＷＯでは３〜４ｍｏｌ％としたものである。また、図５（ａ）の結果を得た基板Ｗの回転速度は、中心エリアＷ１から周縁エリアＷ４まで一定としたものである。そして、両者を、上述のレシピでそれぞれ乾燥処理を行った後、ＵＶレーザーを用いて所望の大きさの欠陥を検出する欠陥検出器で０．１０μｍ以上の欠陥数を検出した。なお、図５で示した欠陥には、洗浄残渣、基板表面の傷、ウォーターマークのいずれをも含む。また、図５（ａ）の欠陥は、図５（ｂ）の欠陥よりも大きく示されているが、これは把握を容易にする便宜のためであり、実際に両者において検出された各欠陥の大きさ（０．１０μｍ以上が対象）は、同等である。
【００５９】
図５に示すように、（ａ）に示す本実施の形態に係るレシピで処理した結果では、欠陥は特定の場所に集中せずに散見される程度であるが、（ｂ）に示す従来のレシピで処理した結果では、中心エリアＷ１並びに外周エリアＷ３及び周縁エリアＷ４に多数の欠陥が検出されている。また、欠陥検出器によって検出された欠陥の数は、実験を繰り返した結果、（ａ）に示す本実施の形態に係るレシピで処理した結果では２００個未満で安定していたのに対し、（ｂ）に示す従来のレシピで処理した結果では数千個〜数万個（３万個以下）と多数の値でばらつきがあった。このような実施結果は、単発的な検証結果ではなく、数十回に及ぶ実施経験により裏付けされている。このように、本実施の形態に係るレシピによれば、評価基準を厳しくした場合に、検出される欠陥数を概ね１／１４０に激減させることができるという極めて優れた効果を奏することが確認できた。
【００６０】
以上の説明では、基板Ｗが円盤状であるとしたが、表面が円形以外の四角等であってもよく、つまり回転中心を有していて回転により乾燥できるものであればよい。また、基板Ｗが、一般的にはシリコンから形成される半導体基板であるとしたが、石英基板等のシリコン基板以外の基板に対しても適用可能な乾燥方法である。
【００６１】
以上の説明では、移動機構４０がリンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とを兼ねているとしたが、リンス液ノズル移動機構と乾燥気体ノズル移動機構とが別体として構成されていてもよい。
【００６２】
以上の説明では、回転機構１０がチャック爪１１で基板Ｗを保持することしたが、ローラーチャックで基板Ｗを保持することとしてもよい。
【００６３】
以上の説明では、中心エリア乾燥工程ではＩＰＡ濃度が２ｍｏｌ％未満（マランゴニ効果が現れる濃度未満）とし、中心エリア乾燥工程以外ではＩＰＡ濃度をマランゴニ効果が得られる濃度まで上昇させるとしたが、内周エリアＷ２の乾燥中も中心エリア乾燥工程と同じＩＰＡ濃度としても欠陥の発生が抑制される場合があり、この場合は中心エリアＷ１及び内周エリアＷ２を乾燥させている間ＩＰＡ濃度を２ｍｏｌ％未満に維持してもよい。
【００６４】
内周エリアＷ２を乾燥させる際に乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度を２ｍｏｌ％未満（マランゴニ効果が現れる濃度未満）とする場合において、基板Ｗの乾燥領域が内周エリアＷ２から外周エリアＷ３に移行する際に乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度を急激に上昇させると当該ＩＰＡ濃度を急上昇させた部分に欠陥が生じる場合は、基板Ｗの乾燥領域が内周エリアＷ２と外周エリアＷ３との境界に向かって広がるにつれて徐々にＩＰＡ濃度を上昇させることとしてもよい。
【００６５】
図６（ａ）は、本発明の実施の形態の変形例に係る基板乾燥方法である、内周エリアＷ２と外周エリアＷ３との境界に向けて徐々に乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度を上昇させる方法における乾燥気体Ｇ中の各ガスの流量及びＩＰＡ濃度の変化を示すタイムチャートであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す方法におけるＩＰＡ濃度変化の開始点と欠陥の発生状況（９０ｎｍ以上の欠陥増加数をＳＰ−２（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ製）で測定した）との関係を示すグラフである。図６（ａ）に示す方法では、乾燥気体Ｇは、窒素ガスＮ２にＩＰＡガス（ＩＰＡの蒸気）が混合されて生成されている。本実施の形態では、乾燥気体ＧのＩＰＡ濃度を、中心エリアＷ１で０．２ｍｏｌ％、外周エリアＷ３以降で４ｍｏｌ％としている。内周エリアＷ２では、内周エリアＷ２と外周エリアＷ３との境界（以下「内外エリア境界」という。）でＩＰＡ濃度が４ｍｏｌ％となるように、位置Ｌｘから比例的にＩＰＡ濃度を上昇させている。本実施の形態では、乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度がこのような濃度となるように、乾燥気体Ｇの流量を変化させずに窒素ガスＮ２及びＩＰＡガスの流量を配分している。
【００６６】
乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度の上昇を開始させる位置Ｌｘは、内外エリア境界よりも、基板Ｗの半径方向で回転中心Ｗｃ側の所定の位置である。本発明者は、位置Ｌｘの変化が基板Ｗの乾燥処理後に発生する欠陥数に影響を及ぼすことを見いだし、位置Ｌｘを変えて図６（ａ）に示す基板乾燥方法を複数のパターンで行った。その結果を図６（ｂ）に示している。図６（ｂ）中、位置Ｌ０に対応する欠陥増加数は、乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度の上昇を開始させる点（以下「濃度上昇開始点」という。）が内外エリア境界である場合、すなわち内外エリア境界で急激にＩＰＡ濃度を上昇させた場合の結果である。位置Ｌ１に対応する欠陥増加数は、濃度上昇開始点を内外エリア境界から５ｍｍ回転中心Ｗｃ寄りとした場合の結果である。位置Ｌ２に対応する欠陥増加数は、濃度上昇開始点を内外エリア境界から１０ｍｍ回転中心Ｗｃ寄りとした場合の結果である。位置Ｌ３に対応する欠陥増加数は、濃度上昇開始点を内外エリア境界から３０ｍｍ回転中心Ｗｃ寄りとした場合の結果である。基板Ｗの乾燥領域の単位移動距離当たりのＩＰＡ濃度の上昇率（傾き）は、位置Ｌ１、位置Ｌ２、位置Ｌ３の順に小さくなっている。濃度上昇開始点が位置Ｌ０の場合は、図６（ａ）に示す比例的にＩＰＡ濃度を上昇させる方法とは異なるものであるが、位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３との比較の便宜のために示したものであり、これを基準として考察する。
【００６７】
図６（ｂ）に示すように、濃度上昇開始点を位置Ｌ０とした場合の乾燥処理後の欠陥増加数を１．００とした場合、濃度上昇開始点を位置Ｌ１とした場合の乾燥処理後の欠陥増加数は約０．８８、濃度上昇開始点を位置Ｌ２とした場合の乾燥処理後の欠陥増加数も約０．８８、濃度上昇開始点を位置Ｌ３とした場合の乾燥処理後の欠陥増加数は約０．７２となった。なお、「Ａ．Ｕ．」はＡｒｂｉｔｒａｒｙ  Ｕｎｉｔ（任意単位）である。この結果は、乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度を変化させる際は、比較的緩やかに（所定の勾配で）行うことが好ましいことを示している。この事実から、以下の原因が推測される。つまり、乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度の変化は、その乾燥気体Ｇが接触するリンス水Ｒの表面張力の変化をもたらすところ、リンス水Ｒの表面張力を急激に変化させるのではなく徐々に変化させることで、基板Ｗの乾燥状態を安定させることができ、欠陥の発生をより抑制することができると考えられる。本実施の形態では、乾燥気体Ｇ中のＩＰＡ濃度を、位置Ｌｘから比例的に上昇させることとしたが、リンス水Ｒの表面張力を徐々に変化させることが好ましいという上記知見に照らし、リンス水Ｒの表面張力の変動を許容できる範囲で、例えば位置Ｌｘから指数関数的に上昇させる等、種々の上昇のさせ方を適用することができ、このような上昇も「徐々に上昇する」ことに含まれる。
【００６８】
なお、これまでの説明では、内周エリアＷ２の外縁が、基板Ｗの回転中心Ｗｃを中心に基板Ｗの半径の約半分の長さを半径として描かれた仮想円の外周であるとしたが、内周エリアＷ２の外縁は、マランゴニ効果を発揮させたい位置の状況に応じて適宜設定することができ、例えば基板Ｗの大きさ（直径３００ｍｍ、４５０ｍｍ等）にかかわらず、基板Ｗの回転中心Ｗｃを中心に半径１１０ｍｍの仮想円の外周を内周エリアＷ２の外縁としてもよい。このとき、濃度上昇開始点は、状況に応じて設定された内外エリア境界を基準として、回転中心Ｗｃ側にオフセットさせればよい。
【符号の説明】
【００６９】
１    基板乾燥装置
１０  回転機構
２０  リンス水ノズル
３０  乾燥気体ノズル
４０  移動機構
５０  制御装置
Ｇｆ  乾燥気体流
Ｒ    リンス水
Ｒｆ  リンス水流
Ｗ    基板
Ｗｃ  回転中心
Ｗ１  中心エリア
Ｗ３  外周エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図５】
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