(57)【要約】【課題】基板自体を加熱することなく基板を乾燥させることによって、微小液滴によるウォーターマークの発生を抑制する。【解決手段】この基板処理装置は、スピンチャック1に保持された基板Ｗの上方に設けられた遮断板10がセラミック製ヒータでできており、その下方にフィルタ板14を備えている。基板Ｗにリンス液を供給してリンス処理を行い、基板Ｗに付着しているリンス液の大部分を振り切る際に、基板Ｗに向けてセラミック製ヒータからフィルタ板を介して赤外線を照射する。これにより、基板Ｗ自体に吸収される波長の赤外線はフィルタ板に吸収され、微小液滴に吸収される波長の赤外線はフィルタ板を透過するので、基板Ｗはほとんど加熱されず、基板Ｗに付着している微小液滴を加熱して乾燥させることができる。【選択図】図５（c）
2007088257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するための基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板に赤外線を照射する赤外線発生手段と、
前記赤外線発生手段と前記基板保持手段に保持されている基板との間に配置され、前記赤外線発生手段から照射される赤外線のうち、少なくとも前記基板保持手段に保持されている基板が吸収する波長の赤外線を吸収し、それ以外の波長の赤外線を透過させるフィルタ板と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板保持手段に保持されている基板と前記赤外線発生手段との間の空間に冷却ガスを供給するための冷却ガス供給手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記冷却ガス供給手段は、前記基板保持手段に保持されている基板と前記フィルタ板との間の空間に冷却ガスを供給することを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記冷却ガス供給手段は、前記赤外線発生手段と前記フィルタ板との間の空間に冷却ガスを供給することを特徴とする請求項２または３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記フィルタ板は内部に中空部を有しており、前記冷却ガス供給手段は前記中空部に冷却ガスを供給することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記基板保持手段に保持されている基板の主面にほぼ垂直な軸を中心に基板を回転させる基板回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記赤外線発生手段を前記基板保持手段に保持されている基板の主面にほぼ垂直な軸を中心に回転させる赤外線発生手段回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板保持手段に保持されている基板に超音波振動を与える超音波振動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記赤外線発生手段は、赤外線を照射するセラミック製ヒータを含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記基板はシリコン基板であり、前記フィルタ板は7μｍよりも長い波長を含む赤外線を吸収し、それ以外の波長の赤外線を透過させる材質からなることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記基板はシリコン基板であり、前記フィルタ板の材質は石英ガラスを含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１２】
基板を保持する基板保持工程と、
少なくとも前記基板保持工程で保持された基板が吸収する波長の赤外線を吸収し、それ以外の波長の赤外線を透過させるフィルタ板を介して基板に赤外線を照射する赤外線照射工程と、
を備えたことを特徴とする基板乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板等に代表される各種の被処理基板を処理するための基板処理装置および基板乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、被処理基板としての半導体基板（以下単に「基板」という。）の表面に対して処理液（薬液または純水）を供給する処理が行われる。とくに、基板を洗浄するための基板洗浄装置では、基板の表面に洗浄処理のための薬液が供給され、その後に純水が供給されてリンス処理が行われる。このリンス処理の後の基板表面には純水が付着しているので、この純水を除去するために、基板を高速回転させて基板表面の純水を振り切るための乾燥処理が行われる。
【０００３】
この乾燥処理のために用いられる典型的な基板乾燥装置は、基板を水平に保持した状態で回転するスピンチャックと、このスピンチャックを高速回転させるための回転駆動機構とを備えている。この構成により、回転に伴って純水に働く遠心力を利用して、純水を振り切り、基板の乾燥を達成している。
【特許文献１】特開平8−316190号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、たとえば、シリコンウエハや、いわゆるＬｏｗ−ｋ膜（比誘電率が酸化シリコンよりも小さな材料からなる絶縁膜をいう。）が形成された基板などでは、基板表面は、疎水性になっている。そのため、基板表面に純水を供給してリンス処理を行い、スピンチャックを高速回転させると、その初期段階において、遠心力が大きい基板周辺部の純水は迅速に除去されるが、その一方で、遠心力の小さい基板中央部においては一時的に純水の膜が取り残された状態となる。その後、基板中央部の純水の膜も小さな遠心力によって基板外方へと振り切られるが、この際、基板中央部の純水の膜が分裂して多数の微小液滴となり、この多数の微小液滴がすでに乾燥された疎水性の基板周辺部を通過するために、この微小液滴が基板周辺部において放射状に残った状態となる。
【０００５】
この微小液滴は基板を加熱することによって除去される。たとえば、250℃のホットプレート上に、微小液滴が残ったシリコンウエハを置き、10秒程度シリコンウエハを加熱することによって、微小液滴は蒸発して除去される。しかし、シリコンウエハの温度が上昇すると、微小液滴が付着している箇所には、ウォーターマークが発生し易くなる。ウォーターマークはシリコンウエハに付着している微小液滴にシリコンウエハのシリコンが溶出し、シリコンが溶出した微小液滴が蒸発するとその箇所にシリコン酸化物が析出することによって発生する。微小液滴が蒸発する際に、シリコンウエハの温度が上昇すると、微小液滴へのシリコンの溶出がさらに促進され、ウォーターマークが発生し易くなる。近年、基板表面に形成されるデバイス回路の高精細化に伴い、このようなごく微小なウォーターマークも無視できないものとなってきている。
【０００６】
そのため、微小液滴によるウォーターマークの発生を抑制することが課題となっていた。
また、Ｌｏｗ−ｋ膜は多孔質であるため、リンス処理の際のリンス液がＬｏｗ−ｋ膜の内部に浸透しやすい。そのため、従来、リンス液が内部に浸透した基板は、減圧雰囲気下のホットプレート上で加熱されることによって、乾燥処理されていた。しかし、基板が高温になると、基板表面の金属膜（たとえば銅膜）が酸化されるという問題が生じる。そのため、基板の過度な昇温を招くことなく、Ｌｏｗ−ｋ膜の内部に浸透したリンス液を除去することが課題となっていた。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、基板の昇温を抑制しつつ基板を乾燥させることができる基板処理装置および基板乾燥方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を保持するための基板保持手段（1）と、前記基板保持手段に保持されている基板に赤外線を照射する赤外線発生手段（10）と、前記赤外線発生手段と前記基板保持手段に保持されている基板との間に配置され、前記赤外線発生手段から照射される赤外線のうち、少なくとも前記基板保持手段に保持されている基板が吸収する波長の赤外線を吸収し、それ以外の波長の赤外線を透過させるフィルタ板（14）と、を備えることを特徴とする基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００９】
この構成によれば、赤外線発生手段が基板に赤外線を照射することによって、赤外線は基板に付着している水分に吸収される。このため、基板に付着している水分を加熱し、蒸発させることができる。このとき、赤外線発生手段が照射する赤外線のうち基板に吸収される波長の赤外線はフィルタ板に吸収されるので、基板自体はフィルタ板を透過した赤外線をほとんど吸収しない。これにより、基板をほとんど加熱することなく、その昇温を抑制しながら、主に基板表面の水分を加熱して基板を乾燥させることができる。また、フィルタ板は、赤外線発生手段によって発生する対流熱の基板への伝熱を遮断するため、対流熱による基板の昇温を抑制することができる。従って、基板をほとんど加熱することなく、基板表面に残った微小液滴（水分）を効率的に加熱して蒸発させることができるので、微小液滴によるウォーターマークの発生を抑制することができる。
【００１０】
処理対象の基板は、表面が疎水性の基板であっても親水性の基板であってもよいが、本願発明は、特に表面に微小液滴が残留しやすい疎水性の基板、たとえば、Ｌｏｗ−ｋ膜が基板の表面に形成された基板や、弗酸などのエッチング液で表面をエッチング処理された後の基板などに対してより有効である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記基板保持手段に保持されている基板と前記赤外線発生手段との間の空間に冷却ガスを供給するための冷却ガス供給手段（26,27）をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
【００１２】
この構成によれば、フィルタ板は赤外線発生手段からの対流熱や輻射熱により加熱されるが、赤外線発生手段と基板との間の空間に冷却ガスを供給することによって、その加熱されたフィルタ板から基板に対流熱が伝熱することを抑制することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記冷却ガス供給手段は、前記基板保持手段に保持されている基板と前記フィルタ板との間の空間に冷却ガスを供給することを特徴とする請求項２記載の基板処理装置である。
【００１４】
この構成によれば、基板とフィルタ板との間の空間に冷却ガスを供給することによって、赤外線発生手段からの対流熱や輻射熱により加熱されたフィルタ板を冷却することができるので、フィルタ板から基板に対流熱が伝熱することを抑制することができる。また、冷却ガスが基板表面を流れるため、基板の乾燥をさらに促進させることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記冷却ガス供給手段は、前記赤外線発生手段と前記フィルタ板との間の空間に冷却ガスを供給することを特徴とする請求項２または３記載の基板処理装置である。
この構成によれば、赤外線発生手段とフィルタ板との間の空間に冷却ガスを供給することによって、赤外線発生手段からフィルタ板に対流熱が伝熱することを抑制できるとともに、赤外線発生手段からの輻射熱により加熱されたフィルタ板を冷却することができるので、フィルタ板から基板への対流熱の伝熱を抑制することができる。特に、請求項３に係る請求項４記載の発明の場合、フィルタ板の両面を冷却ガスで冷却できるため、フィルタ板の温度上昇をさらに抑えることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、前記フィルタ板は内部に中空部を有しており、前記冷却ガス供給手段は前記中空部に冷却ガスを供給することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、フィルタ板の中空部に冷却ガスを供給することによって、赤外線発生手段からの対流熱や輻射熱によって加熱されたフィルタ板をより効率的に冷却することができる。これにより、加熱されたフィルタ板から基板への対流熱の伝熱をより確実に抑制することができる。さらに、赤外線発生手段とフィルタ板との間の空間に冷却ガスを供給しないようにした場合、赤外線発生手段が冷却ガスによって冷却されることがなく、赤外線発生手段は効率的に赤外線照射を行うことができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、前記基板保持手段に保持されている基板の主面にほぼ垂直な軸を中心に基板を回転させる基板回転手段（1）をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、赤外線発生手段は基板を回転させながら赤外線を照射することができるので、基板の主面に対して均一に赤外線を照射することができる。これにより、基板を均一に乾燥させることができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、前記赤外線発生手段を前記基板保持手段に保持されている基板の主面にほぼ垂直な軸を中心に回転させる赤外線発生手段回転手段（22）をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、赤外線発生手段は、赤外線発生手段自体が回転しながら基板に赤外線を照射することができるので、基板に対してより均一に赤外線を照射することができる。これにより、基板をより均一に乾燥させることができる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、前記基板保持手段に保持されている基板に超音波振動を与える超音波振動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、超音波振動手段が基板に超音波振動を与えることにより基板表面に付着している微小液滴が振動し、微小液滴の表面積が増大するので、効率的に微小液滴を加熱することができる。
【００２０】
請求項９記載の発明は、前記赤外線発生手段は、赤外線を照射するセラミック製ヒータを含むことを特徴とする請求項８記載の基板処理装置である。
この構成によれば、赤外線はセラミック製ヒータによって照射されるので、広範囲に対して均一に赤外線を照射することができ、基板をより均一に乾燥させることができる。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、前記基板はシリコン基板であり、前記フィルタ板は7μｍよりも長い波長を含む赤外線を吸収し、それ以外の波長の赤外線を透過させる材質からなることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、シリコン基板は７μｍよりも長い波長の赤外線を吸収し、７μｍよりも短い波長の赤外線を透過するが、フィルタ板が7μｍよりも長い波長を含む赤外線を吸収するために、シリコン基板はフィルタ板を透過した赤外線をほとんど吸収せず、加熱されない。これにより、シリコン基板をほとんど加熱することなく、その昇温を抑制しながら、主に基板表面の水分を加熱して基板を乾燥させることができる。
【００２２】
請求項１１記載の発明は、前記基板はシリコン基板であり、前記フィルタ板の材質は石英ガラスを含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、フィルタ板が石英ガラスを含む材質からできているため、５μｍよりも長い波長の赤外線はフィルタ板に吸収される。したがって、シリコン基板はフィルタ板を透過した赤外線をほとんど吸収せず、加熱されない。これにより、基板の加熱をより確実に抑制しつつ、主に基板表面の水分を加熱して基板を乾燥させることができる。
【００２３】
請求項１２記載の発明は、基板を保持する基板保持工程と、少なくとも前記基板保持工程で保持された基板が吸収する波長の赤外線を吸収し、それ以外の波長の赤外線を透過させるフィルタ板を介して基板に赤外線を照射する赤外線照射工程と、を備えたことを特徴とする基板乾燥方法である。
この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置は、たとえば半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗに対して処理液による処理を施すための枚葉式の処理装置であり、基板Ｗをほぼ水平な姿勢で保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線まわりに回転させることが可能なスピンチャック1を備えている。基板Ｗは、たとえば、表面にＬｏｗ−ｋ膜が形成されたシリコンウエハや、表面に弗酸などのエッチング液によってエッチング処理された後のシリコンウエハのように、デバイス形成面が疎水性表面となっている基板である。このような基板Ｗが、そのデバイス形成面（疎水性表面）を上方に向けてスピンチャック1に保持される。
【００２５】
スピンチャック1は、チャック回転駆動機構2によって回転される回転軸3の上端に固定されていて、ほぼ円板形状のスピンベース4と、このスピンベース4の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、基板Ｗを挟持するための複数個の挟持部材5とを備えている。回転軸3は、中空軸となっていて、この回転軸3の内部には、処理液としての薬液または純水が選択的に供給される下面処理液供給管6が挿通されている。この下面処理液供給管6は、スピンチャック1に保持された基板Ｗの下面中央に近接する位置まで延びていて、その先端には、基板Ｗの下面中央に向けて処理液を吐出する下面ノズル7が形成されている。
【００２６】
下面処理液供給管6には、薬液（たとえばエッチング液）供給源からの薬液が薬液バルブ8を介して供給できるようになっており、純水供給源からの純水（脱イオン化された水）が純水バルブ9を介して供給できるようになっている。
スピンチャック1の上方には、基板Ｗとほぼ同じ径を有するセラミック製ヒータでできている円板状の遮断板10が設けられている。また、遮断板10の下方には、遮断板10とほぼ同じ径であり、基板Ｗの上面に対向する基板対向面11を下面に有する、薄い円板状のフィルタ板14が遮断板10と平行に設けられている。フィルタ板14と遮断板10との間には2.5ｍｍ程度の隙間を有する空間がある。また、このフィルタ板14は石英ガラスからできている。したがって、セラミック製ヒータは、石英ガラスからなるフィルタ板を介して基板Ｗの上面に赤外線を照射することができる。
遮断板10の上面には、スピンチャック1の回転軸3の軸線を中心に回転する回転軸12が固定されている。遮断板10とフィルタ板14はこの回転軸3の軸線を中心に一体的に回転するように構成されている。また、回転軸12は、中空軸であり、その内部には、基板Ｗの上面の中央部分に向けて冷却ガスとしてのほぼ室温程度（約２１〜２３℃）に温度調整された窒素ガスを供給するための第1窒素ガス供給通路18が形成されている。この第1窒素ガス供給通路18から供給された窒素ガスは、基板Ｗの上面とフィルタ板14の下面（基板対向面11）との間の空間に供給される。第1窒素ガス供給通路18には、窒素ガスバルブ19および流量調整部30を介して窒素ガスが供給されるようになっている。流量調整部30は、第1窒素ガス供給通路18に供給される窒素ガスの供給流量を変更（たとえば2段階に変更）するためのものである。
また、第1窒素ガス供給通路18の周囲には、フィルタ板14の上面と遮断板10の下面との間の空間内に、冷却ガスとしてのほぼ室温程度（約２１〜２３℃）に温度調整された窒素ガスを供給するための第２窒素ガス供給通路29が形成されている。この第２窒素ガス供給通路29から供給された窒素ガスは、フィルタ板14の上面と遮断板10の下面との間の空間に供給される。第２窒素ガス供給通路29には、窒素ガスバルブ24および流量調整部23を介して窒素ガスが供給されるようになっている。流量調整部23は、第２窒素ガス供給通路29に供給される窒素ガスの供給流量を変更するためのものである。
【００２７】
回転軸12は、ほぼ水平な方向に沿って設けられたアーム20の先端付近から垂下した状態に取り付けられている。アーム20に関連して、このアーム20を昇降させることにより、遮断板10およびフィルタ板14をスピンチャック1に保持された基板Ｗの上面に近接した近接位置と、スピンチャック1の上方に大きく退避した退避位置との間で昇降させるための遮断板昇降駆動機構21が設けられている。さらに、アーム20に関連して、スピンチャック1による基板Ｗの回転にほぼ同期させて遮断板10およびフィルタ板14を一体的に回転させるための遮断板回転駆動機構22が設けられている。
【００２８】
フィルタ板14の基板対向面11を基板Ｗの上面に近接させるとともに、基板対向面11と基板Ｗとの間に第1窒素ガス供給通路18から窒素ガスを導入することで、基板Ｗの上面付近を窒素ガス雰囲気に保つことができる。
スピンチャック1の斜め上方には、基板Ｗの上面に処理液を供給するための処理液ノズル15が設けられている。この処理液ノズル15には、薬液バルブ16と純水バルブ17とを選択的に開閉制御することにより、薬液と純水（脱イオン化された水。リンス液の一例）とを切り替えて供給できるようになっている。また、処理液ノズル15を基板Ｗの上面の処理液供給位置と、基板Ｗ上から退避した退避位置との間で揺動させるためのノズル移動機構25が設けられている。
【００２９】
図2は、遮断板10およびフィルタ板14の縦断面図である。フィルタ板14の基板対向面11の中心には、第1窒素ガス供給通路18を介して基板対向面11と基板Ｗとの間に冷却ガスとしての窒素ガスを導入するための第1窒素ガス供給口26が設けられている。また、遮断板10の下面には、第1窒素ガス供給口26の周囲を囲むような環状の第２窒素ガス供給口27が設けられ、第２窒素ガス供給通路29、第２窒素ガス供給口27を介して遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間に冷却ガスとして窒素ガスを導入することができる。
【００３０】
図3は、スピンチャック1の平面図である。スピンチャック1には、たとえば、3個の挟持部材5が、円盤状のスピンベース4の周縁部にほぼ等間隔で配置されている。各挟持部材5は、基板Ｗの周縁部の下面を点接触で支持する支持部35と、基板Ｗの周端面に当接する挟持部36とを有し、支持部35を中心として鉛直軸線周りに回動するように構成されており、これにより、挟持部36が基板Ｗの周端面に当接した挟持状態と、挟持部36を基板Ｗの周端面から待避させた解放状態とをとり得るようになっている。これら3個の挟持部材5は、挟持部材駆動機構13（図1参照）によって同期して駆動されるようになっている。
【００３１】
図4は、前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。チャック回転駆動機構2、挟持部材駆動機構13、遮断板昇降駆動機構21、遮断板回転駆動機構22、ノズル移動機構25の動作は、コンピュータからなる制御装置40によって制御されるようになっている。この制御装置40は、さらに、薬液バルブ8,16、純水バルブ9,17、窒素ガスバルブ19,24の開閉、および遮断板（セラミック製ヒータ）10のＯＮ（通電）／ＯＦＦ（非通電）、流量調整部23,30を制御する。
【００３２】
図5（ａ）〜図5（ｃ）は、前記基板処理装置による基板Ｗの処理の流れを説明するための図である。また、図6は、制御装置40による制御内容を説明するためのタイムチャートであり、スピンチャック1の回転／停止（図6(a)）、薬液バルブ8,16の開閉（図6(b)）、純水バルブ9,17の開閉（図6(c)）、セラミック製ヒータ10のＯＮ／ＯＦＦ（図6(d)）、窒素ガスバルブ19の開閉（図6(e)）、および窒素ガスバルブ24の開閉(図6(f))が示されている。
【００３３】
基板搬送ロボット（図示せず）から未処理の基板Ｗがスピンチャック1に受け渡されると、制御装置40は、まず、図5（ａ）に示すように、基板Ｗに薬液を供給する薬液処理工程を実行する。具体的には、制御装置40は、挟持部材駆動機構13を制御することにより、挟持部材5を、基板Ｗを挟持した挟持状態とする。次いで、制御装置40は、チャック回転駆動機構2を制御してスピンチャック1を回転させる。それとともに、制御装置40は、ノズル移動機構25を制御して処理液ノズル15を基板Ｗの上方の処理液供給位置に移動させる。そして、制御装置40は、薬液バルブ8，16を開き、処理液ノズル15から基板Ｗの上面に向けて薬液を供給するとともに、下面ノズル7から基板Ｗの下面に向けて薬液を供給する。なお、この薬液処理工程の期間中、遮断板10およびフィルタ板14は、基板Ｗから上方に離隔した位置に退避されており、遮断板（セラミック製ヒータ）10は非通電状態に、純水バルブ9，17は閉状態に保持されている。
【００３４】
このようにして、基板Ｗの上下面に薬液が供給されるとともに、スピンチャック1とともに基板Ｗが水平姿勢で回転されることにより、基板Ｗの上下面全域に薬液が広がり、この薬液による基板処理が進行する。この薬液処理工程の期間中、窒素ガスバルブ19,24は開かれていてもよいし、閉じられていてもよい。
このような薬液処理が一定時間に渡って行われると、次に、制御装置40は、図5（ｂ）に示すように、基板Ｗ上の薬液を純水に置換するリンス処理工程を実行する。すなわち、制御装置40は、薬液バルブ8，16を閉じ、代わって純水バルブ9，17を開く。これにより、基板Ｗの上下面に純水が供給されるとともに、スピンチャック1とともに基板Ｗが水平姿勢で回転され、基板Ｗの上下面全域に純水が広がる。こうして、基板Ｗの上下面において薬液が純水に置換されていく。所定量の純水が供給された後、制御装置40は、ノズル移動機構25を制御して処理液ノズル15を基板Ｗの上方の処理液供給位置から退避位置に移動させる。このリンス処理工程中には、窒素ガスバルブ19が開かれ、基板Ｗの上方空間が窒素ガス雰囲気とされることが好ましい。また、窒素ガスバルブ24は開かれていてもよいし、閉じられていてもよい。なお、このリンス処理工程の期間中、遮断板10およびフィルタ板14は、基板Ｗから上方に離隔した位置に退避されており、遮断板（セラミック製ヒータ）10は非通電状態に保持されている。
【００３５】
次いで、制御装置40は、図5（ｃ）に示すように、チャック回転駆動機構2を制御して、スピンチャック1を所定の回転速度（たとえば3000rｐｍ）で一定時間（たとえば15秒〜30秒）回転させ、振り切り乾燥工程を実行する。これにより、基板Ｗ上の純水が遠心力によって振り切られる。このとき、基板Ｗの上面が特にＬｏｗ−ｋ膜等の疎水面である場合、純水の一部が微小液滴となって、振り切られずに基板Ｗの上面の主に周辺部に放射状に残る。そこで、基板Ｗ上に残った微小液滴を除去するために、振り切り乾燥工程時に、遮断板（セラミック製ヒータ）10を通電状態にし、微小液滴を加熱乾燥する。セラミック製ヒータによる微小液滴の加熱乾燥については後ほど詳細を説明する。
【００３６】
振り切り乾燥工程では、制御装置40は、遮断板昇降駆動機構21を制御して、フィルタ板14の基板対向面11を基板Ｗの上面に、たとえば0．5ｍｍ〜5．0ｍｍ程度の距離まで近接させ、遮断板回転駆動機構22によって基板Ｗと同方向に遮断板10およびフィルタ板14をほぼ同じ回転数で回転させる。これにより、基板Ｗの上方の空間が制限され、この制限された空間は、第1窒素ガス供給通路18を介して窒素ガスが供給されることによって窒素ガスで満たされ、さらに、この窒素ガスは基板Ｗの外方に向かう気流を形成することになる。したがって、基板Ｗの上面に不所望な酸化物が形成されたり、基板Ｗから振り切られた純水がスピンチャック1の挟持部材5やスピンチャック1の周囲に配置されている部材に当って跳ね返り、基板Ｗの表面に再付着したりすることを抑制または防止できる。
【００３７】
また、振り切り乾燥工程では、制御装置40は、流量調整部30を制御することにより、基板Ｗの上面に供給する窒素ガスの供給流量を所定の大流量とする。このときの窒素ガスの供給流量は、薬液処理工程または、リンス処理工程での供給流量よりも大きくされる。具体的には、このときの窒素ガスの供給流量は、5〜20リットル／分とされることが好ましく、10リットル／分とされることがより好ましい。
【００３８】
振り切り乾燥工程では、基板Ｗ上の純水を基板Ｗを回転させることによって振り切ると同時に、遮断板（セラミック製ヒータ）10を通電状態とし、基板Ｗの上面の主に周辺部に放射状に残った微小液滴を加熱乾燥により除去する。すなわち、制御装置40は、チャック回転駆動機構2および遮断板回転駆動機構22を制御してスピンチャック1および遮断板10とフィルタ板14を所定の回転速度で回転させながら、遮断板（セラミック製ヒータ）10を通電させる。これにより、セラミック製ヒータから赤外線がフィルタ板14を介して基板Ｗの上面の全面に向けて照射される。このフィルタ板14は石英ガラスからできており、石英ガラスは赤外線のうち、一部の波長領域の赤外線を吸収する。すなわち、セラミック製ヒータから照射される赤外線の中で、石英ガラスが吸収する波長の赤外線はフィルタ板14によって遮断され、基板Ｗにはほとんど照射されない。そして、フィルタ板14、つまり石英ガラスを透過する波長領域の赤外線が選択的に基板Ｗに照射されることとなる。具体的には、赤外線セラミック製ヒータは約3〜20μｍの波長領域の赤外線を照射する。また、例えば5ｍｍの厚さの石英ガラスは4μｍ以上の波長の赤外線を吸収する。従って、これらの赤外線セラミック製ヒータと石英ガラスを用いた場合、約3μｍから4μｍ未満の波長の赤外線が選択的に基板Ｗに照射されることとなる。
【００３９】
図8のグラフは、水の赤外線吸収特性を示している。横軸は赤外線の波長(μm)、縦軸は吸収率を表している。このグラフからわかるように、水は、波長3μｍおよび6μｍの赤外線を特に吸収する性質を持っている。水に吸収された赤外線のエネルギーは、水分子を振動させ、振動させられた水分子間で摩擦熱が発生する。つまり、水が特に吸収する波長の赤外線を水に照射することによって、効率的に水を加熱し、乾燥させることができる。従って、基板Ｗ上に約3μｍの波長の赤外線が照射されると、基板Ｗ上に付着している純水の微小液滴は、赤外線を吸収し、加熱乾燥される。
【００４０】
また、基板Ｗ自体は、シリコン基板の場合、7μｍよりも長い波長の赤外線を吸収し7μｍよりも短い波長の赤外線を透過させる性質を持っているので、3μｍの波長の赤外線を照射しても、ほとんど加熱されない。つまり、赤外線セラミック製ヒータから照射される赤外線のうち、水に効率的に吸収され、基板Ｗ自体を透過する波長領域の赤外線が選択的に基板Ｗに照射されることによって、基板Ｗ自体をほとんど加熱することなく、基板Ｗに付着している微小液滴を効率的に加熱乾燥させることができる。フィルタ板14としては、水に効率的に吸収される波長の赤外線を透過させ、かつ、基板Ｗ自体が吸収する波長の赤外線を吸収するような材質のものが用いられればよい。
【００４１】
振り切り乾燥工程において、遮断板（セラミック製ヒータ）10を通電させると同時に、制御装置40は、窒素ガスバルブ24、流量調整部23を制御することにより、遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間に窒素ガスが供給される。これらの動作の意味について以下に説明する。
【００４２】
遮断板（セラミック製ヒータ）10を通電させると、遮断板（セラミック製ヒータ）10は昇温するので、基板Ｗへの対流熱の伝熱が考えられるが、フィルタ板14が遮断板（セラミック製ヒータ）10と基板Ｗとの間に介在することによって、遮断板（セラミック製ヒータ）10から基板Ｗへの対流熱の伝熱は遮断される。しかし、遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間は対流熱により温度が上昇するので、これによりフィルタ板14が次第に加熱される。フィルタ板14が加熱されると、フィルタ板14からの対流熱が基板Ｗに伝熱し、基板Ｗが加熱されるおそれがある。そこで、遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間に冷却ガスとして窒素ガスを供給することで、その空間の昇温を抑制し、フィルタ板14が加熱されることを防止することができる。また、遮断板（セラミック製ヒータ）10を通電して赤外線が照射されると、フィルタ板14は赤外線を吸収することによって次第に加熱されるが、遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間に窒素ガスを供給することによって、フィルタ板14の昇温を抑制し、フィルタ板14からの対流熱による基板Ｗの加熱を防止することができる。
【００４３】
このような振り切り乾燥工程を一定時間だけ行った後、制御装置40は、遮断板（セラミック製ヒータ）10を非通電状態にするとともに、遮断板回転駆動機構22を制御して遮断板10およびフィルタ板14の回転を停止させる。それとともに、チャック回転駆動機構2を制御してスピンチャック1を停止させる。その後、遮断板昇降駆動機構21を制御して遮断板10およびフィルタ板14を上方に退避させ、挟持部材駆動機構13を制御して挟持部材5による基板Ｗの挟持を解除させ、さらに、窒素ガスバルブ19,24を閉じる。その後、基板搬送ロボットによって、処理済みの基板Ｗがスピンチャック1から搬出される。
なお、振り切り乾燥工程の末期において、制御装置40は、遮断板（セラミック製ヒータ）10を非通電状態にした後、所定時間（たとえば20秒程度）だけ、遮断板10、フィルタ板14、スピンチャック1の回転を継続させるとともに、第1窒素ガス供給通路18及び第2窒素ガス供給通路29からの窒素ガスの供給を継続させてもよい。これにより、振り切り乾燥工程で温度上昇したフィルタ板14を室温に近い状態まで戻すことができ、次に処理される基板Ｗに対し、フィルタ板14からの熱影響を最小限に抑えることができる。
【００４４】
以上のようにこの実施形態によれば、スピンチャック1を高速回転させて振り切り乾燥工程を行う際に、遮断板（セラミック製ヒータ）10が基板Ｗに赤外線を照射することによって、振り切られずに基板Ｗ上に残った放射状の微小液滴を加熱し、蒸発させることができる。このとき、遮断板（セラミック製ヒータ）10と基板Ｗとの間にフィルタ板14を介在させることによって、水に吸収され、基板Ｗ自体をほとんど透過する波長領域の赤外線が選択的に基板Ｗに照射されるため、基板Ｗをほとんど加熱することなく、基板Ｗを乾燥させることができる。したがって、ウォーターマークの形成を抑制しつつ、基板Ｗを乾燥させることができる。
【００４５】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前記の実施形態では、遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間に第2窒素ガス供給通路29から窒素ガスを供給してその空間の昇温を抑制しているが、窒素ガス以外の冷却ガス（例えばクリーンエアなど）が用いられてもよい。また、振り切り乾燥工程では、フィルタ板14の下面と基板Ｗとの間の空間に第１窒素ガス供給通路18から窒素ガスを供給しており、これによりフィルタ板14の昇温を抑制し、フィルタ板14から基板Ｗへの対流熱の伝熱を抑制することはできるので、遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間には、必ずしも冷却ガスを供給しなくてもよい。この場合には、遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間に冷却ガスを供給する機構を設けなくてもよいので、装置の構成を簡単にできる。一方、前記実施形態のように遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間に冷却ガスを供給した場合には、遮断板（セラミック製ヒータ）10からフィルタ板14への対流熱の伝熱が抑制されるので、フィルタ板14の昇温を確実に抑制し、基板Ｗへの対流熱の伝熱をより確実に防止することができる。また、さらに別の実施形態として、遮断板10の下面とフィルタ板14の上面との間の空間に冷却ガスが供給され、フィルタ板14の下面と基板Ｗとの間の空間に冷却ガスが供給されない構成としてもよい。
【００４６】
また、その他の実施形態として、図７に縦断面図を示すような遮断板10およびフィルタ板14を用いてもよい。この実施形態では、フィルタ板14は遮断板10とほぼ同じ径を有するフィルタ上板14Aおよびフィルタ下板14Bとから構成されている。フィルタ上板14Aとフィルタ下板14Bは平行に設けられており、それらの間には微小な間隔（たとえば１ｍｍ程度の隙間）の空間がある。フィルタ上板14Aとフィルタ下板14Bとの間の空間には、第2窒素ガス供給通路29、第２窒素ガス供給口27を介して冷却ガスとしての窒素ガスが供給されるようになっている。つまり、フィルタ板14が二重構造となっており、内部の中空部に窒素ガスが供給されるようになっている。その他の構成は、前記の実施形態と同様である。この構成によると、窒素ガスがフィルタ板14の内部に供給されるので、フィルター板14の昇温をより確実に防止することができる。さらに、この構成によると、遮断板（セラミック製ヒータ）10は冷却ガスに触れないので、冷却ガスによって冷却されない。したがって、冷却ガスはセラミック製ヒータの赤外線照射を妨げることなく、フィルタ板14を効率的に冷却することができる。ただし、このその他の実施形態において、セラミック製ヒータの赤外線照射を妨げてもあまり問題とならない場合には、さらに、フィルタ上板14Aの上面と遮断板10との間の空間に冷却ガスを供給する機構を設けてもよい。これによれば、フィルタ板14の温度上昇をさらに抑えることができる。また、フィルタ下板14Bの下面と基板Ｗとの間の空間に冷却ガスが供給されずに、フィルタ板14の中空部、および、遮断板10の下面とフィルタ上板14Aの上面との間の空間に冷却ガスが供給される構成としてもよい。また、フィルタ板14の中空部にのみ冷却ガスが供給される構成としてもよい。
【００４７】
また、前記の実施形態に加えて、基板Ｗに超音波振動を与えるための超音波振動子が設けられてもよい。前記の実施形態では、基板Ｗの周端面を挟持する、いわゆるメカニカルチャックからなるスピンチャック1が用いられているが、基板Ｗの下面を吸着して保持するバキュームチャック型のスピンチャックを用いて、そのスピンチャックに超音波振動子を設けてもよい。この構成によれば、振り切り乾燥工程時に、超音波振動子は基板Ｗに超音波振動を与えることで、基板Ｗの表面に付着している微小液滴を振動させる。微小液滴は振動することによって、その表面積は増加するので、より短時間で微小液滴を乾燥させることができる。
【００４８】
また、前記の実施形態は、基板を回転させながら処理する基板処理装置であるが、基板の処理面を上にしてほぼ水平方向に基板を搬送しながら処理する基板処理装置にも本発明は適用できる。その場合、搬送される基板の上方に赤外線セラミック製ヒータを配置し、基板とセラミック製ヒータとの間にフィルタ板を介在させることによって、基板自体をほとんど加熱することなく基板の表面に付着している微小液滴を加熱乾燥させることができる。
【００４９】
また、前記の実施形態では、石英ガラスからなるフィルタ板を用いたが、その他の材料のフィルタ板を用いてもよい。たとえば、１ｍｍの厚さのサファイアは、7μｍ以上の波長領域の赤外線をほぼ吸収し、3μｍ付近の赤外線を透過するので、フィルタ板の材料として使用できる。また、その他にも7μｍよりも長い波長領域の赤外線を吸収し、3μｍ付近の波長の赤外線を透過する性質の材料であればフィルタ板として用いることができる。
【００５０】
また、図8のグラフに示されるように水の赤外線の吸収特性は波長3μｍおよび6μｍに吸収率の高いピークを持っているので、このピークにあった波長の赤外線を照射すれば、より効率的に微小液滴の加熱が行える。前記の実施形態では、3μｍから4μｍ未満の波長の赤外線が基板Ｗに照射されているが、6μｍの波長の赤外線が選択的に基板Ｗに照射されるようなフィルタ板を用いても効率的に微小液滴の加熱が行える。また図8のグラフからわかるように、水は波長5μmおよび1.5μm付近にもやや高い吸収ピークを持っているので、5μmや1.5μｍの波長の赤外線を基板に照射するようにしても微小液滴の加熱は行われる。
【００５１】
なお、前記の実施形態では、シリコン基板の処理の場合について述べたが、その他の材料からなる基板の処理についても本発明を適用することができる。つまり、基板材料に吸収される波長領域の赤外線を吸収し、基板に付着している水に吸収される波長領域の赤外線を透過する性質を有する材料からなるフィルタ板をセラミック製ヒータと基板との間に介在させれば、基板自体をほとんど加熱することなく基板の表面に付着している微小液滴を加熱乾燥させることができる。
【００５２】
また、前記の実施形態では、基板Ｗの周端面を挟持する、いわゆるメカニカルチャックからなるスピンチャック1を用いているが、基板Ｗの下面を吸着して保持するバキュームチャック型のスピンチャックを用いてもよい。
【００５３】
また、前記の実施形態では、振り切り乾燥工程において基板Ｗ上に残った微小液滴をセラミック製ヒータによって乾燥させたが、基板Ｗにリンス処理を行った後に、基板Ｗを傾斜させることによって基板Ｗ上の大部分のリンス液を除去して、その後に基板Ｗに赤外線を照射して基板Ｗ上に残ったリンス液を乾燥させてもよい。
また、前記の実施形態では、リンス液として純水が用いられているが、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水などの機能水、または希薄濃度（たとえば1ｐｐｍ程度）のアンモニア水などをリンス液として用いることもできる。
【００５４】
また、前記の実施形態では、基板の表面に供給する冷却ガスとして窒素ガスが用いられているが、他にも、アルゴンガスなどの不活性ガスを冷却ガスとして用いることができる。また、不活性ガスに代えて、フィルタなどによって清浄化された空気（クリーンエア）を用いてもよい。
【００５５】
また、前述の実施形態では、デバイス形成面（上面）が疎水性の基板Ｗを例にとったが、親水性の基板に対しても、この発明を適用できる。さらに、前述の実施形態では、円形の基板Ｗを処理対象とする場合について説明したが、液晶表示装置用ガラス基板やプラズマディプレイ用ガラス基板のような角形基板を処理する装置に対しても、この発明を適用することができる。
【００５６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。
【図２】前記基板処理装置に備えられた遮断板およびフィルタ板の図解図である。
【図３】前記基板処理装置に備えられたスピンチャックの平面図である。
【図４】前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図５（ａ）】前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するための図であり、薬液処理工程の様子を示す。
【図５（ｂ）】前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するための図であり、リンス処理工程の様子を示す。
【図５（ｃ）】前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するための図であり、振り切り乾燥工程の様子を示す。
【図６】制御装置による制御内容を説明するためのタイムチャートである。
【図７】前記基板処理装置に備えられた遮断板およびフィルタ板の変形例を示した図解図である。
【図８】水の赤外線吸収特性を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
1    スピンチャック
2    チャック回転駆動機構
3    回転軸
4    スピンベース
5    挟持部材
6    下面処理液供給管
7    下面ノズル
8    薬液バルブ
9    純水バルブ
10    遮断板
11    基板対向面
12    回転軸
13    挟持部材駆動機構
14    フィルタ板
14A    フィルタ上板
14B    フィルタ下板
15    処理液ノズル
16    薬液バルブ
17    純水バルブ
18    第1窒素ガス供給通路
19    窒素ガスバルブ
20    アーム
21    遮断板昇降駆動機構
22    遮断板回転駆動機構
23    流量調整部
24    窒素ガスバルブ
25    ノズル移動機構
26    第1窒素ガス供給口
27    第2窒素ガス供給口
29    第2窒素ガス供給通路
30    流量調整部
35    支持部
36    挟持部
40    制御装置
Ｗ    基板
【図１】
2007088257.tif 000003
【図２】
2007088257.tif 000004
【図３】
2007088257.tif 000005
【図４】
2007088257.tif 000006
【図５（ａ）】
2007088257.tif 000007
【図５（ｂ）】
2007088257.tif 000008
【図５（ｃ）】
2007088257.tif 000009
【図６】
2007088257.tif 000010
【図７】
2007088257.tif 000011
【図８】
2007088257.tif 000012