(57)【要約】【課題】基板表面にウォーターマークが生成されるのを抑制しつつ、疎水性を示す基板表面を洗浄後にリンスし乾燥させることができるようにする。【解決手段】少なくとも一部が疎水性である基板Ｗの表面をリンスし乾燥させる基板処理装置であって、水平に配置された基板Ｗの外周部を囲繞する位置に堰１８を配置し、基板Ｗの表面にリンス水を供給して基板Ｗの全表面に堰１８によって流れを堰き止めたリンス水の連続した液膜２６を形成し、基板Ｗを回転させ基板Ｗの表面の中心部にある液膜２６を基板Ｗの表面の外周部に移動させて基板表面の中心部を露出させ、しかる後、基板Ｗの表面の液膜２６を完全に除去して基板Ｗの表面を乾燥させる。【選択図】図１
2011009602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が疎水性である基板表面をリンスし乾燥させる基板処理方法であって、
水平に配置された基板の外周部を囲繞する位置に堰を配置し、
基板表面にリンス水を供給して基板の全表面に前記堰によって流れを堰き止めたリンス水の連続した液膜を形成し、
基板を回転させ基板表面の中心部にある液膜を基板表面の外周部に移動させて基板表面の中心部を露出させ、しかる後、
基板表面の液膜を完全に除去して基板表面を乾燥させることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記堰は、基板を水平に保持して回転させる基板ホルダに設けられ、基板ホルダで基板を水平に保持する時に基板の外周部を囲繞する位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
少なくとも一部が疎水性の基板表面をリンスし乾燥させる基板処理方法であって、
親水性で平坦な表面を有する基板ホルダのクランパで、該クランパの上面と基板表面が面一となり、かつ前記クランパが基板の全外周をリング状に包囲するように基板を水平に保持し、
基板を回転させながら基板表面にリンス水を供給し、しかる後、
リンス水の供給を停止し基板の回転を継続して基板表面を乾燥させることを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
少なくとも一部が疎水性である基板表面をリンスし乾燥させる基板処理方法であって、
基板を回転させ基板表面にリンス水を供給しながら基板表面の外周部を親水化し、しかる後、
リンス水の供給を停止し基板の回転を継続させて基板表面を乾燥させることを特徴とする基板処理方法。
【請求項５】
基板の外周部を親水化する方法は、液膜を除去して露出させた基板の外周部にプラズマを照射する方法、液膜を除去して露出させた基板の外周部にオゾンガスまたはオゾン水を供給する方法、液膜を除去して露出させた基板の外周部に紫外線を照射する方法、液膜を除去して露出させた基板の外周部に界面活性剤を含む溶液を供給する方法の少なくとも一つであることを特徴とする請求項４記載の基板処理方法。
【請求項６】
基板表面の略中心部の直上方位置から鉛直方向にリンス水を基板表面に供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
基板を回転させながら、不活性ガスまたはイソプロピルアルコール蒸気を含む不活性ガスを基板表面に向けて噴射することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記不活性ガスまたはイソプロピルアルコール蒸気を含む不活性ガスを噴射するガス噴射位置を基板表面の略中心部に対応する位置から外周部に向けて移動させることを特徴とする請求項７記載の基板処理方法。
【請求項９】
基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダで保持した基板の表面にリンス水を供給するリンス水供給ノズルと、
前記基板ホルダで保持した基板の外周部を囲繞する位置に配置され、基板表面に供給されたリンス水の流出を阻止して基板の全表面にリンス水の連続した液膜を形成する堰と、
前記堰を開放する堰開放部と、
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
前記堰は、前記基板ホルダに接離自在に設けられ、前記堰を基板ホルダから離した時に、前記堰と前記基板ホルダとの間に前記堰開放部が形成されるよう構成されていることを特徴とする請求項９記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記基板ホルダは、基板の厚みと同じ厚みで、基板表面と前記基板ホルダの上面とが面一となるようにして基板を保持するクランパを有し、前記堰は、該クランパの外周部に設けられていることを特徴とする請求項１０記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記堰は、基板ホルダに一体に連接されていることを特徴とする請求項９記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記基板ホルダに一体に連接されている堰は、上面が前記堰開放部を構成する横断面流線形に形成されていることを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記堰の内周面及び該堰の内側に位置して前記リンス水供給ノズルから供給されるリンス水に接する部位は親水性であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１５】
親水性で平坦な表面を有するクランパを備え、該クランパの上面と基板表面が面一となり、かつ前記クランパが基板の全外周をリング状に包囲するようにして基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダで保持した基板表面にリンス水を供給するリンス水供給ノズルと、
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１６】
基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダで保持して回転させた基板の外周部を親水化する親水化装置と、
前記基板ホルダで保持した基板表面にリンス水を供給するリンス水供給ノズルと、
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１７】
前記親水化装置は、露出させた基板の外周部にプラズマを照射するプラズマ照射装置、露出させた基板の外周部にオゾン水またはオゾンガスを供給するオゾン供給装置、露出させた基板の外周部に紫外線を照射する紫外線照射装置、及び露出させた基板の外周部に界面活性剤を含む溶液を供給する溶液供給装置の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１６記載の基板処理装置。
【請求項１８】
前記リンス水供給ノズルは、前記基板ホルダで保持した基板表面の略中心部の直上方位置に鉛直方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項９乃至１７のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１９】
前記基板ホルダで保持した基板表面に向けて、不活性ガスまたはイソプロピルアルコール蒸気を含む不活性ガスを噴射するガス噴射ノズルを更に有することを特徴とする請求項９乃至１８のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項２０】
前記ガス噴射ノズルは、基板ホルダで保持した基板表面の略中心部に対応する位置から外周部に向けて移動自在に構成されていることを特徴とする請求項１９記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハや液晶、プラズマ表示用基板、光ディスク基板などの基板の表面をリンスして乾燥させる基板処理方法及び基板処理装置に関する。基板としては、例えば直径が２００ｍｍ以上、例えば２００ｍｍ、３００ｍｍまたは４５０ｍｍで、厚みが例えば０．６〜１．２ｍｍのディスク状シリコン基板が用いられる。
【背景技術】
【０００２】
２０世紀に発明された半導体は、我々の生活を豊かに、かつ便利にしている。半導体を用いた素子である半導体デバイスは、年々、微細化の度合いを高め、コストダウンと性能向上を両立してきた。半導体デバイスのコストダウンならびに性能向上には、基板（ウェーハ）の大口径化や配線に代表される構造の微細化の他に、今や半導体デバイス製造工程における全工程数の１／５から１／４を占める洗浄・乾燥工程が非常に重要な役割を果たしている。特に、洗浄・乾燥技術は、半導体デバイスの歩留まりに直結するため、半導体デバイスのコストダウンに与える影響が大きく、今後、益々重要性を増していくと考えられる。
【０００３】
半導体デバイスの洗浄技術は、ＲＣＡ洗浄を基本技術として発展し、様々な洗浄技術が開発され用いられている。洗浄後の乾燥技術としては、一度に大量の基板を処理するバッチ式と、一枚ずつ基板を処理する枚様式とがあり、それぞれに基板を浴槽から引き上げて乾燥させる引き上げ乾燥法や、基板を高速で回転させて乾燥させるスピン乾燥法がある。近年では、基板の大口径化に伴い、枚様式スピン乾燥法が一般化しつつある。
【０００４】
スピン乾燥法では、チャックなどの基板ホルダで基板を保持し、基板を３００〜１０００ｒｐｍ程度の回転速度で回転させながら、基板表面に薬液を供給して基板表面を洗浄処理した後、例えば超純水等のリンス水で基板表面の薬液を洗い流し、その後、基板を２０００〜３０００ｒｐｍ程度の回転速度で回転させ基板表面のリンス水を遠心力で基板外に飛ばして基板表面を乾燥させるようにしている。
【０００５】
近年の著しい半導体デバイスの性能向上は、動作周波数を高めつつ、配線間隔を狭めることで実現してきた。ところが、半導体デバイスを構成する配線の著しい微細化により配線間の電気容量が増大し、動作周波数の増大で信号遅延が生じ、半導体デバイスの性能向上が阻害されるようになった。これを防ぐために、配線間の絶縁膜にＬｏｗ−ｋ膜（低誘電率膜）が用いられるようになってきた。このように、配線間の絶縁膜にＬｏｗ−ｋ膜を用いると、配線間隔を狭くしても配線間の電気容量の増加が抑えられるので、半導体デバイスの性能向上が果たせる。
【０００６】
配線間の絶縁膜としてＬｏｗ−ｋ膜が使用されるに伴って、次のような問題が生じている。Ｌｏｗ−ｋ膜は、一般に疎水性を示す。このため、Ｌｏｗ−ｋ膜を含む半導体ウェーハ等の基板の表面に、洗浄のために薬液やリンス水などを供給すると、基板の表面全体が薬液やリンス水などで覆われずに、疎水性を示す基板表面が部分的に露出する。このように表面が部分的に露出した状態で基板を回転させてスピン乾燥すると、薬液やリンス水の一部が基板表面に液滴として付着し、この付着した液滴が該液滴に作用する遠心力で基板表面上を基板の外周方向に向けて移動する。そして、この液滴が移動した跡に更に小さな液滴が点々と残留し、この基板表面に残留した小さな液滴が乾燥してウォーターマークが形成されてしまう。
【０００７】
薬液やリンス水の供給量を増やし、基板の表面全体を薬液やリンス水が覆うようにすると上記問題点が解決できるように思われる。しかし、実際は、薬液やリンス水の供給量が少ない時と同じようなウォーターマークが基板表面に形成されてしまう。これは、次のようにして説明できる。すなわち、薬液やリンス水の供給が停止されると、薬液やリンス水が遠心力により基板最周辺部に集まり、表面張力を超えて基板外部に飛び出す。薬液やリンス水が基板最周辺部から飛び出す部分ができると、薬液やリンス水は、その部位から基板外部へ飛び出し続けるようになり、基板周辺部に位置する薬液やリンス水の表面張力のバランスが崩れ、基板表面の一部が薬液やリンス水に覆われることなく露出するようになる。こうして生じた基板の露出面は、薬液やリンス水の表面張力により基板中心方向へ後退し、基板表面に薬液やリンス水が流れる液糸が形成される。この液糸が薬液やリンス水の流路となり、次第に基板中心部の薬液やリンス水の量が減少すると、やがては流路が途切れ、その流路を辿るように液滴が基板表面に残留する。こうして液滴が残留した基板を回転させてスピン乾燥すると、基板の表面全体が薬液やリンス水などで覆われていない基板をスピン乾燥することと同じことになり、結局、基板表面にウォーターマークが形成されてしまう。このようなウォーターマークは、配線の密着不足を引き起こすなど、半導体デバイスの歩留まり低下の原因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、基板表面にウォーターマークが生成されるのを抑制しつつ、疎水性を示す基板表面を洗浄後にリンスし乾燥させることができるようにした基板処理方法及び基板処理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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、少なくとも一部が疎水性である基板表面をリンスし乾燥させる基板処理方法であって、水平に配置された基板の外周部を囲繞する位置に堰を配置し、基板表面にリンス水を供給して基板の全表面に前記堰によって流れを堰き止めたリンス水の連続した液膜を形成し、基板を回転させ基板表面の中心部にある液膜を基板表面の外周部に移動させて基板表面の中心部を露出させ、しかる後、基板表面の液膜を完全に除去して基板表面を乾燥させることを特徴とする基板処理方法である。
【００１０】
このように、基板の全表面に堰で流れを堰き止めたリンス水の連続した液膜を形成し、基板を回転させ基板表面の中心部にある液膜を基板表面の外周部に移動させて基板表面の中心部を露出させた後、基板表面のリンス水を完全に除去することで、疎水性の基板表面に形成された液膜がちぎれて液滴となり基板表面が部分的に露出することを防止しつつ、基板表面から液膜をより均一に除去して、基板表面にウォーターマークが生成されることを防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記堰は、基板を水平に保持して回転させる基板ホルダに設けられ、基板ホルダで基板を水平に保持する時に基板の外周部を囲繞する位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
このように、基板を水平に保持して回転させる基板ホルダに堰を設け、基板ホルダで基板を水平に保持する時に基板の外周部を囲繞する位置に堰を配置することで、工程の簡素化を図ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、少なくとも一部が疎水性の基板表面をリンスし乾燥させる基板処理方法であって、親水性で平坦な表面を有する基板ホルダのクランパで、該クランパの上面と基板表面が面一となり、かつ前記クランパが基板の全外周をリング状に包囲するように基板を水平に保持し、基板を回転させながら基板表面にリンス水を供給し、しかる後、リンス水の供給を停止し基板の回転を継続して基板表面を乾燥させることを特徴とする基板処理方法である。
【００１３】
これにより、基板ホルダのクランパで保持した基板表面にリンス水を供給して該表面をリンスし、リンス水の供給を停止して基板表面を乾燥させる時に、基板表面の外方に位置する基板ホルダの親水性のクランパ表面にリンス水が集まって連続した液膜が形成されるようにして、基板表面にウォーターマークが生成されることを防止することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、少なくとも一部が疎水性である基板表面をリンスし乾燥させる基板処理方法であって、基板を回転させ基板表面にリンス水を供給しながら基板表面の外周部を親水化し、しかる後、リンス水の供給を停止し基板の回転を継続させて基板表面を乾燥させることを特徴とする基板処理方法である。
【００１５】
このように、基板表面の外周部を親水化することで、基板表面にリンス水を供給して該表面をリンスし、リンス水の供給を停止して基板表面を乾燥させる時に、親水化した基板表面の外周部にリンス水が集まって連続した液膜が形成されるようにすることができ、これによって、基板表面にウォーターマークが生成されることを防止することができる。この親水化させる外周部の幅は、例えば２００ｍｍｍの基板（ウェーハ）の場合、約２０ｍｍ程度である。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、基板の外周部を親水化する方法は、液膜を除去して露出させた基板の外周部にプラズマを照射する方法、液膜を除去して露出させた基板の外周部にオゾンガスまたはオゾン水を供給する方法、液膜を除去して露出させた基板の外周部に紫外線を照射する方法、液膜を除去して露出させた基板の外周部に界面活性剤を含む溶液を供給する方法の少なくとも一つであることを特徴とする請求項４記載の基板処理方法である。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、基板表面の略中心部の直上方位置から鉛直方向にリンス水を基板表面に供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板処理方法である。
これにより、基板表面に供給されるリンス水が飛散したり、リンス水周辺部の気体を巻き込んだりすることを防止することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、基板を回転させながら、不活性ガスまたはイソプロピルアルコール蒸気を含む不活性ガスを基板表面に向けて噴射することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１９】
これにより、例えば窒素ガス等の不活性ガスで基板表面のリンス水を吹き払いつつリンス水の蒸発を促進させ、特に、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気を含む不活性ガスを使用することで、リンス水の蒸発を更に促進させることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、前記不活性ガスまたはイソプロピルアルコール蒸気を含む不活性ガスを噴射するガス噴射位置を基板表面の略中心部に対応する位置から外周部に向けて移動させることを特徴とする請求項７記載の基板処理方法である。
【００２１】
これにより、基板の回転によって基板表面のリンス水に作用する遠心力に相まって、基板表面のリンス水を基板表面の略中心部に対応する位置から外周部に向けて移動させて基板表面から追い出すことができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、前記基板ホルダで保持した基板の表面にリンス水を供給するリンス水供給ノズルと、前記基板ホルダで保持した基板の外周部を囲繞する位置に配置され、基板表面に供給されたリンス水の流出を阻止して基板の全表面にリンス水の連続した液膜を形成する堰と、前記堰を開放する堰開放部とを具備することを特徴とする基板処理装置である。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、前記堰は、前記基板ホルダに接離自在に設けられ、前記堰を基板ホルダから離した時に、前記堰と前記基板ホルダとの間に前記堰開放部が形成されるよう構成されていることを特徴とする請求項９記載の基板処理装置である。
【００２４】
堰は、例えば基板ホルダに対して上下動自在に設けられ、堰が上昇した時に該堰と基板ホルダとの間に堰開放部が形成され、堰が下降した時に基板表面に供給されたリンス水の流れを該堰で堰き止めて基板の全表面にリンス水の連続した液膜が形成される。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、前記基板ホルダは、基板の厚みと同じ厚みで、基板表面と前記基板ホルダの上面とが面一となるようにして基板を保持するクランパを有し、前記堰は、該クランパの外周部に設けられていることを特徴とする請求項１０記載の基板処理装置である。
【００２６】
これにより、リンス水の供給を停止して基板表面を乾燥させる時に、基板表面の外方に位置する基板ホルダのクランパ表面にリンス水が集まるようにして、基板表面にウォーターマークが形成されることをより確実に阻止しつつ基板表面を乾燥させることができる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、前記堰は、基板ホルダに一体に連接されていることを特徴とする請求項９記載の基板処理装置である。
このように、基板ホルダに堰を一体に連接して一体成型品とすることで、構造の簡素化を図ることができる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、前記基板ホルダに一体に連接されている堰は、上面が前記堰開放部を形成する横断面流線形に形成されていることを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置である。
これにより、堰開放部を別途設ける必要を無くして、構造の更なる簡素化を図ることができる。
【００２９】
請求項１４に記載の発明は、前記堰の内周面及び該堰の内側に位置して前記リンス水供給ノズルから供給されるリンス水に接する部位は親水性であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００３０】
請求項１５に記載の発明は、親水性で平坦な表面を有するクランパを備え、該クランパの上面と基板表面が面一となり、かつ前記クランパが基板の全外周をリング状に包囲するようにして基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、前記基板ホルダで保持した基板表面にリンス水を供給するリンス水供給ノズルとを具備することを特徴とする基板処理装置である。
【００３１】
請求項１６に記載の発明は、基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、前記基板ホルダで保持して回転させた基板の外周部を親水化する親水化装置と、前記基板ホルダで保持した基板表面にリンス水を供給するリンス水供給ノズルとを具備することを特徴とする基板処理装置である。
【００３２】
請求項１７に記載の発明は、前記親水化装置は、露出させた基板の外周部にプラズマを照射するプラズマ照射装置、露出させた基板の外周部にオゾン水またはオゾンガスを供給するオゾン供給装置、露出させた基板の外周部に紫外線を照射する紫外線照射装置、及び露出させた基板の外周部に界面活性剤を含む溶液を供給する溶液供給装置の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１６記載の基板処理装置である。
【００３３】
請求項１８に発明は、前記リンス水供給ノズルは、前記基板ホルダで保持した基板表面の略中心部の直上方位置に鉛直方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項９乃至１７のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００３４】
請求項１９に記載の発明は、前記基板ホルダで保持した基板表面に向けて、不活性ガスまたはイソプロピルアルコール蒸気を含む不活性ガスを噴射するガス噴射ノズルを更に有することを特徴とする請求項９乃至１８のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００３５】
請求項２０に記載の発明は、前記ガス噴射ノズルは、基板ホルダで保持した基板表面の略中心部に対応する位置から外周部に向けて移動自在に構成されていることを特徴とする請求項１９記載の基板処理装置である。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、基板表面にウォーターマークが生成されるのを抑制しつつ、疎水性を示す基板表面を洗浄後にリンスし乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の全体を示す概要図である。
【図２】図１に示す乾燥ユニットで堰開放部を閉じて基板表面を乾燥させている状態を示す概要図である。
【図３】図１に示す乾燥ユニットで堰開放部を開いて基板表面を乾燥させている状態を示す概要図である。
【図４】本発明の他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部を示す概要図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部を示す概要図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部を示す概要図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部を示す概要図である。
【図８】図７の一部拡大図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部を示す概要図である。
【図１０】本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の全体を示す概要図である。
【図１１】本発明の実施形態の研磨ユニット（基板処理装置）を備えた研磨装置を示す全体平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、下記の各実施形態において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００３９】
図１乃至図３は、本発明の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の概要を示す。図１乃至図３に示すように、この乾燥ユニット（基板処理装置）１０には、表面（被処理面）を上向きにして半導体ウェーハ等の基板Ｗを着脱自在に水平に保持して回転させる基板ホルダ１２が備えられている。基板ホルダ１２は、回転用モータの駆動に伴って回転するスピンドル（図示せず）から延びる支持体１４の上端にそれぞれ連結されて対向して配置され、互いに近離する方向に水平移動自在な一対のクランパ１６を有している。このクランパ１６は、開放位置から互いに近接させて、端面を互いに当接させた時に連続したリングとなる半リング状に形成され、内周面には、基板Ｗの外周端部の外形に沿った形状で、基板Ｗの外周端部をその全周に亘って嵌合させて基板Ｗを保持するクランプ溝１６ａが形成されている。
【００４０】
これによって、図１の仮想線で示す開放位置にある一対のクランパ１６の間に基板Ｗを配置してクランパ１６を互いに近接する方向に水平移動させ、クランパ１６の両端面を互いに接触させることで、図１の実線で示すように、基板Ｗの外周端部の全周をクランプ溝１６ａの内部に位置させて基板Ｗを保持する。そして、クランパ１６を互いに離れる開放位置に水平移動させることで、基板Ｗの保持を解くようになっている。クランパ１６の上面は、このようにして基板Ｗを保持した時、基板Ｗの表面とほぼ面一となるように構成されている。
【００４１】
基板ホルダ１２の各クランパ１６には、該クランパ１６の円周方向の全長に亘って延びて該クランパ１６の上方に突出する半円筒状の堰１８が設けられている。これによって、前述のようにして基板Ｗを基板ホルダ１２のクランパ１６で保持した時、堰１８の両端面が互いに当接して円筒状となる。この状態で、下記のように、リンス水供給ノズル２４から基板Ｗの表面にリンス水２２を供給すると、図１に示すように、円筒状となった堰１８でリンス水の流出が堰き止められて、基板Ｗの表面にリンス水の連続した液膜２６が形成される。
【００４２】
堰１８は、例えばばねとカムや電磁石とを組合せた堰移動機構（図示せず）を介して、基板ホルダ１２の各クランパ１６の上面に接離自在に取り付けられている。これによって、図３に示すように、堰移動機構を介して堰１８を基板ホルダ１２のクランパ１６の上面から上方に離間させたとき、堰１８とクランパ１６との間に堰開放部としての隙間２０が形成されて、基板Ｗの表面に形成されたリンス水の液膜２６は、この隙間（堰開放部）２０を通って外部に流出し、堰１８を基板ホルダ１２のクランパ１６の上面に当接させたとき、この堰開放部としての隙間２０が閉じられる。
【００４３】
基板ホルダ１２で保持された基板Ｗの略中心部の直上方位置に位置して、基板Ｗの表面に超純水等のリンス水２２を供給するリンス水供給ノズル２４が垂直に配置されている。このように、基板Ｗの略中心部の直上方位置に垂直に配置したリンス水供給ノズル２４からリンス水２２を供給することで、リンス水２２が飛散したり、リンス水２２が周辺部の気体を巻き込んだりすることを防止しつつ、基板Ｗのほぼ中心部にリンス水２２を供給することができる。このように、基板Ｗの表面にリンス水２２を供給することで、図１に示すように、基板Ｗの表面にリンス水の連続した液膜２６が形成される。
【００４４】
更に、基板ホルダ１２で保持された基板Ｗの略中心部の直上方に位置して、基板Ｗの表面に窒素ガス等の不活性ガス２８（図２及び図３参照）を噴射して、基板表面のリンス水の液膜２６を吹き払いつつ液膜（リンス水）２６の蒸発を促進させるガス噴射ノズル３０が垂直に配置されている。この例では、ガス噴射ノズル３０は、基板Ｗの表面に向けて不活性ガス２８を噴射しつつ、基板Ｗの略中心部から外周部に向けて水平に移動することで、基板Ｗの回転によって基板表面の液膜（リンス水）２６に作用する遠心力に相まって、基板Ｗの表面の液膜２６を基板Ｗの中心部から外周部に向けて移動させて、基板Ｗの表面から追い出すことができるように構成されている。なお、不活性ガス２８の代わりにＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気を含む不活性ガスを使用しても良い。このように、ＩＰＡ蒸気を含む不活性ガスを使用することで、液膜（リンス水）２６の蒸発を更に促進させることができる。
【００４５】
この例の基板ホルダ１２は、一対のクランパ１６を備えているが、両端面を互いに当接させることでリング状となる３個以上のクランパを備え、この各クランパに、両端面を互いに当接させることで円筒状となる堰をそれぞれ設けるようにしても良い。あるいは、円筒状の堰をクランパ上方から当接させるようにしても良い。
【００４６】
次に、乾燥ユニット（基板処理装置）１０の操作例について説明する。
先ず、例えば洗浄後の半導体ウェーハ等の基板Ｗを、基板ホルダ１２の、図１に仮想線で示す開放位置にある一対のクランパ１６の間に配置し、クランパ１６を互いに近接する方向に移動させクランパ１６の両端面を互いに当接させて基板Ｗを保持する。この時、クランパ１６に設けられた堰１８は、その両端面が互いに当接して円筒状となる。
【００４７】
この状態で、基板ホルダ１２を介して、例えば３００〜１０００ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させながら、図１に示すように、リンス水供給ノズル２４から基板Ｗの表面にリンス水２２を供給して、基板Ｗの全表面に、堰１８によって流出を阻止したリンス水の連続した液膜２６を形成する。
【００４８】
次に、リンス水供給ノズル２４からのリンス水２２の供給を停止し、例えば２０００〜３０００ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させ、同時に、必要に応じてガス噴射ノズル３０から基板Ｗの表面に不活性ガスを噴射させながら、ガス噴射ノズル３０を基板Ｗの略中心部から外周部に向けて移動させる。これによって、図２に示すように、基板Ｗの表面の中心部にあった液膜２６を基板Ｗの外周部に移動させて基板Ｗの表面の中心部を露出させる。
【００４９】
次に、基板Ｗを回転させたまま、図３に示すように、堰移動機構を介して、堰１８を上昇させて基板ホルダ１２のクランパ１６の上面から引き離し、堰１８とクランパ１６との間に隙間（堰開放部）２０を形成する。これによって、隙間（堰開放部）２０を通して、基板Ｗの外周部に移動させた液膜２６を基板Ｗの外部に流出させ、基板Ｗの表面の液膜（リンス水）２６を完全に除去して、基板Ｗの表面を乾燥させる。
【００５０】
このように、基板Ｗの全表面に堰１８で堰き止めたリンス水２２の連続した液膜２６を形成し、基板Ｗを回転させ基板Ｗの表面の中心部にある液膜２６を基板Ｗの表面の外周部に移動させて基板Ｗの表面の中心部を露出させた後、基板Ｗの表面の液膜（リンス水）２６を完全に除去することで、疎水性の基板Ｗの表面に形成された液膜２６がちぎれて液滴となり基板Ｗの表面が部分的に露出することを防止しつつ、基板Ｗの表面から液膜２６をより均一に除去して、基板Ｗの表面にウォーターマークが生成されることを防止することができる。
【００５１】
基板Ｗの表面の乾燥を終了した後、ガス噴射ノズル３０からの不活性ガスの噴射を停止させて、ガス噴射ノズル３０を元の位置に戻し、基板Ｗの回転を停止させて、乾燥後の基板Ｗを次工程に搬送する。
【００５２】
図４は、本発明の他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部の概要を示す。この図４に示す乾燥ユニット（基板処理装置）１０ａの図１乃至図３に示す乾燥ユニット１０と異なる点は、基板ホルダ１２のクランパ１６の上面を外方に向けて下方に傾斜する傾斜面１６ｂとすることで、基板Ｗの外周部に移動した液膜２６（図１参照）が、この傾斜面（上面）１６ｂに沿ってスムーズに基板Ｗの外方に流出するようにした点にある。なお、クランパ１６の傾斜面（上面）１６ｂに当接する堰１８の下面１８ａもクランパ１６の傾斜面１６ｂの傾斜に合わせた傾斜面としている。
【００５３】
このように、上面を傾斜面１６ｂとしたクランパ１６を使用し、クランパ１６の傾斜面（上面）１６ｂに当接する堰１８の下面１８ａもクランパ１６の傾斜面１６ｂの傾斜に合わせた傾斜面とした場合、図示しないが、堰を外方に平行移動させることで、堰とクランパとの間に堰開放部となる隙間を形成するようにしてもよい。
【００５４】
図５は、本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部の概要を示す。この図５に示す乾燥ユニット（基板処理装置）１０ｂの図１乃至図３に示す乾燥ユニット１０と異なる点は、以下の通りである。すなわち、基板ホルダ１２のクランパ１６として、クランパ１６で基板Ｗを保持した時、上面が基板Ｗの表面と面一となって外方に拡がる平坦面１６ｃとなるものを使用し、この平坦面（上面）１６ｃの外方で堰１８をクランパ１６に一体に連接し、更に、平坦面１６ｃに連続して堰１８の内部を貫通し、外方に向かって下方に傾斜する、堰開放部としての貫通孔３２を設けている。
【００５５】
この例にあっては、リンス水の供給を停止し、例えば２０００〜３０００ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させ、同時に、必要に応じて、ガス噴射ノズル３０（図１参照）から基板Ｗの表面に不活性ガスを噴射させながら、ガス噴射ノズル３０を基板Ｗの略中心部から外周部に向けて移動させる。これにより、基板Ｗの表面の中心部にあった液膜を基板Ｗの外周部に移動させて基板Ｗの表面の中心部を露出させながら、基板Ｗの外周部に移動させた液膜を貫通孔（堰開放部）３２を通して基板Ｗの外部に流出させ、基板Ｗの表面の液膜（リンス水）を完全に除去して、基板Ｗの表面を乾燥させることができる。
【００５６】
このように、基板ホルダ１２とクランパ１６とを一体とすることで、構造の簡素化を図ることができる。しかも、上面にクランパ１６に基板Ｗを保持した時に基板Ｗの表面と面一となって外方に拡がる平坦部１６ｃを設け、基板Ｗの表面を乾燥させる時に液膜が平坦部１６ｃの上面に達するようにすることで、基板Ｗの表面の、特に外周部にウォーターマークが形成されることをより確実に防止することができる。
【００５７】
クランパ１６の平坦面１６ｃ及び堰１８の内周面１８ｂは、親水性であることが好ましく、これによって、クランパ１６の平坦面１６ｃ及び堰１８の内周面１８ｂにリンス水が液滴として残り、これがウォーターマーク発生の原因となってしまうことを防止することができる。例えば、クランパ１６と堰１８とを親水化樹脂で一体成型したり、フッ素系樹脂成型品の表面を親水性に改質したり、またはプラズマガスを照射したりすることで、クランパ１６の平坦面１６ｃ及び堰１８の内周面１８ｂを親水性にすることができる。このことは、以下同様である。
【００５８】
図６は、本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部の概要を示す。この図６に示す乾燥ユニット（基板処理装置）１０ｃの図５に示す乾燥ユニット１０ｂと異なる点は、基板ホルダ１２のクランパ１６として、横断面流線型のものを使用し、このクランパ１６の上方への膨出部３４に堰１８としての役割を、膨出部３４の表面３４ａに堰開放部としての役割を果たさせるようにしている点にある。
【００５９】
すなわち、この例によれば、リンス水の供給を停止し、例えば２０００〜３０００ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させ、同時にガス噴射ノズル３０（図１参照）から基板Ｗの表面に不活性ガスを噴射させながら、ガス噴射ノズル３０を基板Ｗの略中心部から外周部に向けて移動させることにより、基板Ｗの表面の中心部にあった液膜を基板Ｗの外周部に移動させて基板Ｗの表面の中心部を露出させながら、基板Ｗの外周部に移動させた液膜を膨出部（堰）３４の表面（堰開放部）３４ａに沿って外部に流出させ、基板Ｗの表面の液膜（リンス水）を完全に除去して、基板Ｗの表面を乾燥させることができる。
【００６０】
図７は、本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部の概要を示し、図８は、図７の一部拡大図を示す。この図７に示す乾燥ユニット（基板処理装置）１０ｄの図１乃至図３に示す乾燥ユニット１０と異なる点は、基板ホルダ１２のクランパ１６として、図８に詳細に示すように、その厚さＴ１が基板Ｗの厚さＴ２とほぼ同じ厚さ（Ｔ１≒Ｔ２）で、上面にクランパ１６で基板Ｗを保持した時、基板Ｗの表面と面一となって外方に拡がる平坦面１６ｃを有し、かつ下面が基板Ｗの裏面と面一となるものを使用し、この平坦面１６ｃの外方に、前述の図４に示す例とほぼ同様に、堰移動機構（図示せず）を介して、堰１８を設けた点にある。
【００６１】
基板Ｗの厚さＴ２は、例えば直径２００ｍｍウェーハの場合で７２５μｍ程度、直径３００ｍｍウェーハの場合で７７５μｍ程度、直径４５０ｍｍウェーハの場合で８５０〜９００μｍ程度である。このため、クランパ１６のクランプ溝１６ａは、図８に示すように、基板Ｗの外周端面に沿ってＶ字状の切り込みを入れた形状とすることが好ましい。クランパ１６の平坦面１６ｃ及び堰１８の内周面１８ｂは、前述の図５に示す例と同様に、親水性であることが好ましい。
【００６２】
このように、基板ホルダ１２のクランパ１６として、その厚さＴ１が基板Ｗの厚さＴ２とほぼ同じ厚さ（Ｔ１≒Ｔ２）のものを使用することで、クランパ１６の存在が基板表面の乾燥処理の際に邪魔となってしまうことを防止することができる。
【００６３】
図９は、本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部の概要を示す。この図９に示す乾燥ユニット（基板処理装置）１０ｅの図７に示す乾燥ユニット１０ｄと異なる点は、堰１８（図７参照）を設けることなく、クランパ１６に同一肉厚で平板状に外方に延出する延出部１６ｄを設けて、クランパ１６の上面の平坦面１６ｃが十分な広さを有するようするとともに、平坦面１６ｃを親水性にした点にある。
【００６４】
この例にあっては、基板ホルダ１２を介して、例えば３００〜１０００ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させながら、リンス水供給ノズル２４（図１参照）から基板Ｗの表面にリンス水２２を供給すると、リンス水は、基板Ｗの表面からクランパ１６の平坦面１６ｃ上を流れて外部に流出する。そして、リンス水供給ノズル２４からのリンス水２２の供給を停止すると、リンス水は、基板Ｗの表面からクランパ１６の平坦面１６ｃ上に液膜を形成する。そして、例えば２０００〜３０００ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させ、同時に、必要に応じて、ガス噴射ノズル３０（図１参照）から基板Ｗの表面に不活性ガスを噴射させながら、ガス噴射ノズル３０を基板Ｗの略中心部から外周部に向けて移動させると、基板Ｗの表面の中心部にあった液膜は、基板Ｗの外周部から更に親水性のクランパ１６の平坦面１６ｃ上に液膜を維持したまま移動する。これによって、基板Ｗの表面は、液膜が除去されて乾燥される。
【００６５】
このように、リンス水の供給を停止して基板Ｗの表面を乾燥させる時に、基板Ｗの表面の外方に位置する親水性のクランパ１６の平坦面１６ｃにリンス水が集まって連続した液膜が形成されるようにして、基板Ｗの表面にウォーターマークが生成されることを防止することができる。
【００６６】
図１０は、本発明の更に他の実施形態の乾燥ユニットに適用した基板処理装置の要部の概要を示す。この図１０に示す乾燥ユニット（基板処理装置）１０ｆは、円周方向に沿った複数の箇所で基板Ｗの外周部を保持する保持部４０を有し、基板Ｗを該保持部４０で着脱自在に水平に保持して回転させる基板ホルダ４２を備えている。そして、基板ホルダ４２で保持された基板Ｗの表面の略中心部の直上方に位置して、リンス水供給ノズル２４とガス噴射ノズル３０が鉛直に配置されている。
【００６７】
更に、基板ホルダ４２で保持された基板Ｗの外周部の上方に位置して、該外周部を親水化する親水化装置４４が配置されている。この親水化装置４４は、基板Ｗの外周部に窒素ガス等の不活性ガスを吹き付け、液膜を除去して基板Ｗの表面の一部を露出させる不活性ガス噴射ノズル４６と、この不活性ガスで露出させた領域にプラズマガスを照射して該領域を親水化するプラズマガス照射ノズル４８を有している。
【００６８】
これにより、基板ホルダ４２で保持して回転させた基板Ｗの表面にリンス水供給ノズル２４からリンス水を供給し、同時に基板Ｗの外周部に不活性ガス噴射ノズル４６から不活性ガスを吹き付けて液膜を除去して基板Ｗの外周部の一部を露出させつつ、該露出部にプラズマガス照射ノズル４８からプラズマガスを照射することで、基板Ｗの外周部を親水化させることができる。この親水化させる外周部の幅は、例えば２００ｍｍウェーハ（基板）の場合、２０ｍｍ程度である。
【００６９】
なお、この例では、プラズマガス照射ノズル４８を使用し、プラズマガスの照射によって基板Ｗの外周部を親水化するようにしているが、プラズマガス照射ノズルの代わりに、オゾン供給ノズルを使用し、液膜を除去して露出させた領域にオゾンガスまたはオゾン水を供給するようにしても、或いは溶液供給ノズルを使用して、液膜を除去して露出させた領域に界面活性剤を含む溶液を供給するようにしてもよい。また、不活性ガス噴射ノズル４６の代わりに液体吸引装置を使用し、この液体吸引装置で液体（液膜）を吸引除去して、基板Ｗの外周部の一部を露出させるようにしてもよい。
【００７０】
この例によれば、基板ホルダ４２で保持し、例えば３００〜１０００ｒｐｍ程度の回転速度で回転させた基板Ｗの表面にリンス水供給ノズル２４からリンス水を供給しつつ、基板Ｗの外周部を親水化装置４４で親水化させる。そして、リンス水供給ノズル２４からのリンス水２２の供給を停止し、例えば２０００〜３０００ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させ、同時に、必要に応じて、ガス噴射ノズル３０から基板Ｗの表面に不活性ガスを噴射させながら、ガス噴射ノズル３０を基板Ｗの略中心部から外周部に向けて移動させ、これによって、基板Ｗの表面の液膜を除去して乾燥させる。
【００７１】
この時、基板Ｗの外周部は親水化装置４４で親水化されているため、この親水化された基板Ｗの外周部に集まったリンス水は連続した液膜を形成する。これによって、基板Ｗの外周部にリンス水が水滴として残って、ウォーターマークが形成されてしまうことが防止される。
【００７２】
図１１は、本発明の乾燥ユニット（基板処理装置）を備えた研磨装置を示す。図１１に示すように、この研磨装置は、基板を搬入・搬出するロード・アンロード部１００、基板表面を研磨して平坦化する研磨部１０２、研磨後の基板を洗浄する洗浄部１０４及び基板を搬送する基板搬送部１０６を備えている。ロード・アンロード部１００は、半導体ウェーハ等の基板をストックする複数（図示では３個）の基板カセットを載置するフロントロード部１０８と、第１搬送ロボット１１０を備えている。
【００７３】
研磨部１０２には、この例では、４つの研磨ユニット１１２が備えられ、基板搬送部１０６は、互いに隣接した２つの研磨ユニット１０８間で基板の搬送を行う第１リニアトランスポータ１１４ａ及び第２トランスポータ１１４ｂから構成されている。洗浄部１０４は、例えばロールブラシ方式を採用して粗洗浄を行う２つの洗浄ユニット１１６ａ，１１６ｂ、スピンドライ方式を採用して仕上げ洗浄を行う洗浄ユニット１１８及び乾燥ユニット１２０を有している。更に、第１リニアトランスポータ１１４ａ、第２トランスポータ１１４ｂ及び洗浄部１０４の間に位置して第２搬送ロボット１２２が配置されている。
【００７４】
この例では、乾燥ユニット１２０として、前述の図１乃至図３に示す乾燥ユニット１０が使用され、研磨し洗浄した後の基板を、乾燥ユニット１２０（１０）で乾燥させるようにしている。なお、図１乃至図３に示す乾燥ユニット１０の代りに、図４〜図１０に示す乾燥ユニット１０ａ〜１０ｆのいずれかを使用しても良い。
【００７５】
この研磨装置にあっては、フロントロード部１０８に搭載された基板カセットから第１搬送ロボット１１０で取り出された基板は、第１リニアトランスポータ１１４ａ、または第１リニアトランスポータ１１４ａ及び第２リニアトランスポータ１１４ｂを介して、研磨部１０２の少なくとも１つの研磨ユニット１１２に搬送される。そして、研磨ユニット１１２で研磨された基板は、第２搬送ロボット１２２で洗浄部１０４に搬送され、洗浄部１０４の洗浄ユニット１１６ａ，１１６ｂ及び洗浄ユニット１１８で順次洗浄され、乾燥ユニット１２０で乾燥された後、第１搬送ロボット１１０でフロントロード部１０８に搭載された基板カセットに戻される。
【００７６】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ  乾燥ユニット（基板処理装置）
１２，４２  基板ホルダ
１６  クランパ
１６ａ  クランプ溝
１６ｂ  傾斜面
１６ｃ  平坦面
１６ｄ  延出部
１８  堰
１８ｂ  内周面
２０  隙間（堰開放部）
２４  リンス水供給ノズル
２６  液膜
３０  ガス噴射ノズル
３２  貫通孔（堰開放部）
３４  膨出部（堰）
３４ａ  表面（堰開放部）
４４  親水化装置
４６  不活性ガス噴射ノズル
４８  プラズマガス照射ノズル
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2011009602.tif 000010
【図９】
2011009602.tif 000011
【図１０】
2011009602.tif 000012
【図１１】
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