(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水による洗浄処理が終了した基板の乾燥処理を行う基板処理装置であって、
基板を収容する収容器と、
前記収容器内に設けられ、有機溶剤の蒸気を吐出し、前記収容器内に前記有機溶剤を含む雰囲気を形成する有機溶剤吐出手段と、
前記収容器内の減圧を行う減圧手段、および前記収容器内に不活性ガスを吐出する不活性ガス吐出手段を有し、前記収容器内の気体環境の調整を行う環境調整手段と、
前記環境調整手段を制御することにより、前記収容器内での前記有機溶剤の蒸気を未飽和状態に維持しつつ前記収容器内の減圧を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記不活性ガス吐出手段による前記不活性ガスの吐出を停止させ、前記有機溶剤吐出手段による前記有機溶剤の蒸気の吐出を開始させることによって、基板を前記有機溶剤の蒸気に曝し、
続いて、前記有機溶剤吐出手段による前記有機溶剤の蒸気の吐出を停止させ、前記不活性ガス手段による前記不活性ガスの吐出を開始し、
続いて、前記減圧手段によって前記収容器内を減圧することにより、前記未飽和状態での減圧を行わせることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記制御手段は、前記不活性ガスによって、前記有機溶剤の蒸気の一部または全部を置換した後、前記収容器内を減圧させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記収容器内に設けられ、純水を貯留して当該純水中に基板を浸漬して洗浄処理を行う処理槽と、
前記処理槽に貯留された純水を排出する排出路と、
を備え、
前記有機溶剤吐出手段は、前記処理槽に貯留された純水が前記排出路から排出されてから前記有機溶剤を吐出することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
基板を前記処理槽から前記有機溶剤の蒸気を含む雰囲気中に引き揚げる引き揚げ手段、をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記有機溶剤はイソプロピルアルコールであることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、純水によって洗浄された後の半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と呼ぶ）を減圧乾燥させる基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板の製造工程においては、フッ酸等の薬液による処理および純水による洗浄処理を順次行った後、純水から基板を引き出しつつイソプロピルアルコール（以下、「ＩＰＡ」と称する）等の有機溶剤の蒸気を基板の周辺に供給して乾燥処理を行う基板処理装置が用いられている。特に、基板上に形成されるパターンの構造の複雑化、微細化が進展している近年においては、ＩＰＡの蒸気を供給しつつ純水から基板を引き揚げ、続いてＩＰＡ蒸気を含む雰囲気を減圧する減圧機能を搭載した引き揚げ乾燥方式が主流になりつつある。
【０００３】
減圧機能を搭載した引き揚げ乾燥方式の基板処理装置は、純水による洗浄処理を行う処理槽を収容器の内部に収容しており、従来は以下の手順により基板に付着した純水の乾燥が行われる。まず初めに、処理槽における洗浄処理終了後、収容器内部にＩＰＡ蒸気を供給し、処理槽の上方にＩＰＡの雰囲気を形成する。次に、処理槽に貯留されている純水からＩＰＡ雰囲気中に基板を引き揚げる。この過程において、ＩＰＡ蒸気が基板上に凝縮する。続いて、収容器内に窒素ガスを送りこみ、収容器内を窒素雰囲気とする。そして、収容器内を減圧ポンプにより一気に減圧して基板上のＩＰＡを蒸発させて基板の乾燥処理が行われる。
【０００４】
ここで、収容器内を減圧ポンプにより減圧するのは、収容器内に気体状態で残存するＩＰＡ蒸気を収容器内から強制的に排気し、収容器内のＩＰＡ分圧を収容器内温度によって定まるＩＰＡの飽和蒸気圧より低下させ、基板上に付着したＩＰＡが蒸発するのを促進させて、乾燥処理を迅速に行うためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に、物質が気体の状態で存在することのできる密度は、温度に比例することが知られている。また、収容器内を熱交換なく一気に減圧すると、収容器内の雰囲気が断熱膨張して収容器内温度が低下することも知られている。そのため、減圧ポンプによって収容器内から排出されるＩＰＡ量と比較して、断熱膨張による温度低下が優り、その結果、収容器内のＩＰＡ蒸気の密度が、収容器内の雰囲気温度においてＩＰＡ蒸気が存在できる最大密度（以下、「ＩＰＡ飽和密度」とも呼ぶ）より大きくなった場合、収容器内に微細なＩＰＡミストが発生する。このミストが基板上に形成されたトレンチ構造等の微細なパターンに付着すると、基板上にパーティクルが発生して乾燥不良の問題が生じる。
【０００６】
そして、このような問題は、ＩＰＡを用いた乾燥処理に限らず、有機溶剤を乾燥剤として使用する基板処理一般において生じる問題である。
【０００７】
そこで、本発明では、収容器内の雰囲気を減圧して乾燥する処理において、有機溶剤が収容器内でミスト化することを防止し、微細パーティクルが発生することを抑制して、乾燥不良の発生を抑制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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、純水による洗浄処理が終了した基板の乾燥処理を行う基板処理装置であって、基板を収容する収容器と、前記収容器内に設けられ、有機溶剤の蒸気を吐出し、前記収容器内に前記有機溶剤を含む雰囲気を形成する有機溶剤吐出手段と、前記収容器内の減圧を行う減圧手段、および前記収容器内に不活性ガスを吐出する不活性ガス吐出手段を有し、前記収容器内の気体環境の調整を行う環境調整手段と、前記環境調整手段を制御することにより、前記収容器内での前記有機溶剤の蒸気を未飽和状態に維持しつつ前記収容器内の減圧を行わせる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記不活性ガス吐出手段による前記不活性ガスの吐出を停止させ、前記有機溶剤吐出手段による前記有機溶剤の蒸気の吐出を開始させることによって、基板を前記有機溶剤の蒸気に曝し、続いて、前記有機溶剤吐出手段による前記有機溶剤の蒸気の吐出を停止させ、前記不活性ガス手段による前記不活性ガスの吐出を開始し、続いて、前記減圧手段によって前記収容器内を減圧することにより、前記未飽和状態での減圧を行わせることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記制御手段は、前記不活性ガスによって、前記有機溶剤の蒸気の一部または全部を置換した後、前記収容器内を減圧させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、前記収容器内に設けられ、純水を貯留して当該純水中に基板を浸漬して洗浄処理を行う処理槽と、前記処理槽に貯留された純水を排出する排出路と、を備え、前記有機溶剤吐出手段は、前記処理槽に貯留された純水が前記排出路から排出されてから前記有機溶剤を吐出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置であって、基板を前記処理槽から前記有機溶剤の蒸気を含む雰囲気中に引き揚げる引き揚げ手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記有機溶剤はイソプロピルアルコールであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
＜１．第１実施形態＞
(1)  基板処理装置の構成
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１および図３に、本発明の第１実施形態における基板処理装置１の正面図を、図２に、図１に示す基板処理装置１の平面図を、図４に、図１に示す基板処理装置１の側面図をそれぞれ示す。なお、図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするため必要に応じてＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【００１７】
図１に示すように、基板処理装置１は、純水による基板の洗浄処理を行い、洗浄処理が終了した基板をＩＰＡにより乾燥させる装置であって、主として、収容器１０、処理槽２０、昇降機構３０、減圧ポンプ４０を備えている。
【００１８】
収容器１０は、その内部に処理槽２０、昇降機構３０、ガス吐出ノズル１１等を収容する筐体である。収容器１０の上部は図示を省略するスライド式開閉機構によって開閉可能とされている。収容器１０の上部を開放した状態では、その開放部分から基板の搬出入を行うことができる。一方、収容器１０の上部を閉鎖した状態では、その内部を密閉空間とすることができる。
【００１９】
処理槽２０は、フッ酸等の薬液または純水（以下、これらを総称して「処理液」とする）を貯留して基板に順次表面処理を行う槽であり、収容器１０の内部に収容されている。処理槽２０の底部近傍には２本の処理液吐出ノズル２１が配置されている。処理液吐出ノズル２１は、配管１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）およびバルブ５３を介して純水供給源６３に接続されている。そのため、バルブ５３を開放して処理槽２０に純水を貯留することにより、基板の洗浄処理を行うことができる。さらに、図示しない処理液供給源から処理液吐出ノズル２１を介して処理槽２０に処理液を供給することにより、純水による洗浄処理以外の基板処理を行うことも可能である。
【００２０】
処理液は処理槽２０の底部から供給されて処理槽２０の上端部から溢れ出る。このため、処理槽２０の上端部には回収部２２が配置されており、処理槽２０の上部から溢れ出た処理液の排液は回収部２２において回収され、排出路４２（４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ）と工場ラインＬＥとを介して基板処理装置１の外部へ排出される。処理槽２０の底部に設けたバルブ５４を開放することにより、処理槽２０に貯留した使用済の処理液の排液も排出路４２（４２ａ）に排出される。
【００２１】
なお、処理槽２０に急速排液機構を設けて、処理槽２０内に貯留されている処理液を強制的に急速に排出路４２へ排出してもよい。また、この排出路４２を含めて、以下に説明する液体の供給路や排出路は配管によって構成されている。
【００２２】
昇降機構３０は、処理槽２０に貯留されている処理液に一組の複数の基板１００（ロット）を浸漬させる機構である。図２に示すように、昇降機構３０は、リフター３１と、リフターアーム３２と、基板１００を保持する３本の保持棒３３、３４、３５とを備えている。３本の保持棒３３、３４、３５のそれぞれには基板１００の外縁部がはまり込んで基板１００を起立姿勢にて保持する複数の保持溝が所定間隔にてＸ方向に配列して設けられている。それぞれの保持溝は、切欠状の溝である。３本の保持棒３３、３４、３５はリフターアーム３２に固設され、リフターアーム３２はリフター３１によって鉛直方向（Ｚ方向）に昇降可能に設けられている（図３）。
【００２３】
このような構成により、昇降機構３０は３本の保持棒３３、３４、３５によってＸ方向に相互に平行に配列されて保持された複数の基板１００を処理槽２０に貯留されている処理液に浸漬する位置（図３の点線位置）とその処理液から完全に引き揚げた位置（図３の実線位置）との間で昇降させる。なお、収容器１０の内部には２本のガス吐出ノズル１１が、収容器１０の上部近傍に設けられている。図４に示すように、ガス吐出ノズル１１のそれぞれは、Ｘ方向に沿って伸びる中空の管状部材であり、Ｘ方向に等間隔にて配列された複数の吐出孔１１ａを備えている。複数の吐出孔１１ａのそれぞれは、吐出方向が略水平方向となるように形成されている。
【００２４】
また、２本のガス吐出ノズル１１は、配管１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｆ）およびバルブ５１を介してＩＰＡ蒸気供給源６１と、配管１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｇ）およびバルブ５２を介して窒素ガス供給源６２とに接続されいる。そのため、バルブ５１を開放することにより、ガス吐出ノズル１１からＩＰＡ蒸気を吐出してＩＰＡ蒸気を含む雰囲気を、またバルブ５２を開放することにより、ガス吐出ノズル１１から窒素ガスを吐出して窒素ガスを含む雰囲気を、収容器１０内に形成する。
【００２５】
減圧ポンプ４０は、収容器１０内の雰囲気を強制的に排気して、収容器１０内の圧力を減少させる。排気された雰囲気中の気体は、配管４１を介して工場ラインＬＥに排出される。また、減圧ポンプ４０は、後述する制御部７０の指令によって起動、停止したり、排気出力を調整することが可能な構成となっており、排気出力に応じた排気量によって収容器１０内の雰囲気を排気することができるため、収容器１０内の圧力を制御しつつ減圧する。
【００２６】
以上の要素のうち、▲１▼窒素ガス供給源６２およびガス吐出ノズル１１を有するガス供給系と、▲２▼減圧ポンプ４０と配管４１とを有する減圧系との２つの系が、収容器１０内の気体環境調整を行う環境調整手段の要素となっている。
【００２７】
制御部７０は、プログラムや変数等を格納するメモリ７１と、メモリ７１に格納されたプログラムに従った制御を実行するＣＰＵ７２とを備えている。ＣＰＵ７２は、メモリ７１に格納されているプログラムに従って、昇降機構３０の昇降制御、減圧ポンプ４０の排気量制御、および各バルブの開閉や各バルブを流れる処理液または排液の流量を制御するバルブ制御等を所定のタイミングで行う。したがって、この制御部７０は上記の環境調整手段を含む各部の制御を行うことになる。
【００２８】
(2)  基板の乾燥処理
a)  乾燥処理シーケンス
ここでは、基板の乾燥処理シーケンスについて説明する。図５は、時刻ｔ０からの期間における乾燥処理における給排液部のバルブのそれぞれの開閉状態、減圧ポンプの出力および昇降機構の位置の一例を示すタイミングチャートである。
【００２９】
図５に示すように、時刻ｔ０において、窒素ガス供給源６２に連通するバルブ５２が閉鎖され収容器１０内への窒素ガスの供給が停止されるとともに、ＩＰＡ蒸気供給源６１に連通するバルブ５１が開放され、ＩＰＡ蒸気がガス吐出ノズル１１から収容器１０の内部に噴出し始める。そのため、収容器１０の上方にはＩＰＡ蒸気を含む雰囲気が形成される。また、時刻ｔ０において、処理槽２０には純水が貯留されており、純水供給源６３に連通するバルブ５３が開放されている。そのため、処理槽２０の上部から溢れ出した純水は回収部２２で回収され、排出路４２を介して工場ラインＬＥに排出される。
【００３０】
次に、時刻ｔ１からｔ２において、昇降機構３０は図３に示すＺ＝Ｚ０（点線位置）からＺ＝Ｚ１（実線位置）まで上昇させられる。処理槽２０に貯留された純水に浸漬された複数の基板１００は、処理槽２０から引き揚げられる。このとき、基板１００は、ガス吐出ノズル１１から吐出されるＩＰＡ蒸気に曝されるため、それぞれの基板１００の表面にはＩＰＡ蒸気が凝縮する。ここで、ＩＰＡは、純水より表面張力が小さく、さらに蒸発潜熱の小さい有機溶剤であるため、効率よく基板を乾燥することができる。
【００３１】
続いて、時刻ｔ２において、バルブ５３を閉鎖して処理槽２０への純水供給を停止させるとともに、バルブ５４を開放して処理槽２０に貯留された純水を排出路４２を介して工場ラインＬＥに排出される。そして、処理槽２０から排出路４２への純水の排出が終了すると、バルブ５３を閉鎖する（時刻ｔ３）。
【００３２】
続いて、時刻ｔ３において、バルブ５１が閉鎖されＩＰＡ蒸気の供給が停止されるとともに、窒素ガス供給源６２に連通するバルブ５２が開放されてガス吐出ノズル１１から窒素ガスが供給される。その結果、収容器１０内に存在するＩＰＡ蒸気は窒素ガスと置換されＩＰＡ蒸気の濃度が低下するため、収容器１０内のＩＰＡ蒸気の分圧が低下する。
【００３３】
続いて、時刻ｔ４において、減圧ポンプ４０の出力Ｗを０から最大出力値Ｗ０に設定し、収容器１０内の雰囲気が強制的に排気され減圧される。そして、収容器１０内のＩＰＡ分圧が収容器１０内の雰囲気温度Ｔによって定まるＩＰＡの飽和蒸気圧より低下すると、基板１００上に凝縮しているＩＰＡが急速に蒸発して基板の乾燥処理が迅速に行われる。このとき、収容器１０内の雰囲気に存在するＩＰＡ蒸気の排気効率を高めるため、窒素ガスが供給され続けている。
【００３４】
続いて、時刻ｔ５において、バルブ５２を閉鎖して収容器１０への窒素ガスの供給を停止する。このとき、減圧ポンプ４０により収容器１０内を減圧し続けているため、基板１００上に凝縮しているＩＰＡがさらに蒸発し続ける。
【００３５】
続いて、時刻ｔ６において、バルブ５２を開放して窒素ガスの供給を再開し、基板１００の乾燥が完了した時刻ｔ７において減圧ポンプ４０の出力をゼロにする。このときも窒素ガスが供給し続けられているため、収容器１０内の圧力が増加し、大気圧まで回復させられる。
【００３６】
以上の手順により、基板１００にＩＰＡ蒸気を凝縮させ、さらに収容器１０内を減圧して基板１００上のＩＰＡを蒸発させることによって、乾燥処理は行われる。
【００３７】
b)  収容器内の圧力変化
ここでは、図６を使用して、図５に示す窒素ガスの供給が開始される時刻ｔ３から減圧ポンプ４０の出力Ｗがゼロとなる時刻ｔ７における、ガス吐出ノズル１１から吐出される単位時間当たりの窒素ガスの供給量（供給レート）および減圧ポンプ４０の出力（減圧レート）と、収容器１０内の圧力との関係について従来の乾燥処理と比較しつつ説明する。
【００３８】
図６(a)は、時刻ｔ３から時刻ｔ７における従来の乾燥処理による単位時間当たりの窒素ガス供給量Ｖ'と、第１実施形態における乾燥処理による単位時間当たり窒素ガスの供給量Ｖと、減圧ポンプ４０の出力Ｗとの一例を示すタイミングチャートを示す図である。また、図６(b)は、図６(a)に示すように窒素ガス供給量および減圧ポンプ４０の出力を設定した場合の収容器１０内の圧力Ｐと時刻ｔの関係を示す図である。なお、図６(b)の点線は従来の乾燥処理による収容器１０内の圧力曲線Ｃ１を、実線は本発明に係る乾燥処理による収容器１０内の圧力曲線Ｃ２をそれぞれ示す。
【００３９】
図６(a)に示すように、第１実施形態に係る乾燥処理の構成は、従来の乾燥処理と比較して、時刻ｔ４からｔ５における単位時間当たりの窒素ガス供給量が異なるだけで、その他の構成は同じである。
【００４０】
従来の乾燥処理では、図６(a)に示すように時刻ｔ３において、窒素ガス供給源６２から最大供給量Ｖ０となるようにバルブ５２が開放され、収容器１０内に窒素ガスが噴出し始める。ここで、収容器１０内の雰囲気は、減圧ポンプ４０による強制排気する場合を除いて図示しない配管によって収容器１０外と連通しているため、収容器１０内の圧力Ｐは一定値Ｐ０となる。
【００４１】
次に、時刻ｔ４において、バルブ５２を通過する窒素ガスの流量を、最大供給量Ｖ０からＶ１に低下させるとともに、減圧ポンプ４０の出力Ｗをゼロから最大出力Ｗ０に増加させて、収容器１０内の雰囲気を減圧する。ここで、窒素ガスの供給量Ｖ１はＩＰＡ蒸気と窒素ガスとを置換するのに十分な量でありながら、減圧ポンプ４０による単位時間あたりの排気量と比較して十分少ない量であるため、収容器１０内の雰囲気のＩＰＡ蒸気を迅速に排気して乾燥時間が短縮される。このとき、収容器１０内の雰囲気は、減圧ポンプ４０によって急激に収容器１０の外部へ排気されることにより、収容器１０の雰囲気の圧力が急激に低下し、その結果、収容器１０内の雰囲気が断熱膨張された場合と同様な状態となるため、雰囲気温度Ｔが低下する。
【００４２】
続いて、時刻ｔ５において、バルブ５２を閉鎖して窒素ガスの供給を停止する。このとき、減圧ポンプ４０は、最大出力Ｗ０で作動しているため、収容器１０内はさらに減圧され続ける。そして、減圧ポンプ４０の性能によって定まる圧力Ｐ１に近づくにつれ、圧力曲線Ｃ１の傾き（時刻ｔ軸となす正接、以下同じ）の絶対値が徐々に小さくなり傾きの値がゼロに漸近する。
【００４３】
続いて、時刻ｔ６において、バルブ５２を最大供給量Ｖ０となるように開放して窒素ガスを収容器１０内の雰囲気に再供給し、時刻ｔ７において、減圧ポンプ４０の出力Ｗをゼロにする。そして、収容器１０内の圧力ＰがＰ０となった時点で乾燥処理を終了する。
【００４４】
このように、従来の乾燥処理では、時刻ｔ４からｔ５において窒素ガスの供給量Ｖ'をＶ０からＶ１に低下させることにより、乾燥時間を短縮させている。しかし、収容器１０内の圧力を一気に減圧すると、断熱膨張の影響により収容器１０内の雰囲気温度Ｔが急激に低下する。そして、収容器１０内のＩＰＡ蒸気の濃度が、収容器１０内の雰囲気温度Ｔによって定まるＩＰＡ蒸気の飽和濃度（以下、「ＩＰＡ飽和濃度」とも呼ぶ）を超えると、雰囲気内のＩＰＡ蒸気が凝縮して微細なミストが発生し、この微細なＩＰＡミストが基板上に形成されたトレンチ構造等の微細なパターンに付着することによって、基板上に微細なパーティクルが発生し、乾燥不良の問題が生じていた。
【００４５】
一方、第１実施形態における乾燥処理では、図６(a)に示すように時刻ｔ３において、従来の乾燥処理と同様に窒素ガスの供給量を最大供給量Ｖ０として収容器１０内の雰囲気に供給する。このとき、収容器１０内の圧力Ｐは、従来の乾燥処理と同様に一定圧力Ｐ０となる。
【００４６】
次に、時刻ｔ４において、窒素ガスの供給量をＶ０一定のまま、減圧ポンプ４０の出力Ｗを最大出力Ｗ０として収容器１０内の減圧を開始する。このとき、収容器１０内への窒素ガスの供給量Ｖは、従来の乾燥処理の窒素ガス供給量Ｖ'と比べて多くなる。そのため、時刻ｔ４からｔ５における収容器１０内の圧力曲線Ｃ２の傾きの絶対値は、従来の乾燥処理の圧力曲線Ｃ１と比較して小さくなりなり、圧力値も従来の乾燥処理と比べて高くなる（図６(b)）。また、このとき、窒素ガスが供給され続けているので、収容器１０内の雰囲気に含まれるＩＰＡ蒸気は窒素ガスと置換されるため、ＩＰＡ蒸気を迅速に排気して乾燥時間を短縮することができる。
【００４７】
続いて、時刻ｔ５において、バルブ５２を閉鎖して窒素ガスの供給を停止する。このとき、収容器１０内の雰囲気は、減圧ポンプ４０により排出され続けているので、収容器１０内の圧力値はＰ２から、一気に減圧される。そして、圧力値が減圧ポンプ４０の性能によって定まる圧力Ｐ１に近づくにつれて、圧力曲線Ｃ２の傾きが徐々に緩やかとなる。
【００４８】
そして、時刻ｔ６において、バルブ５２を最大供給量Ｖ０となるように開放して窒素ガスの供給を再開し、時刻ｔ７において、減圧ポンプ４０の出力Ｗをゼロにして、収容器１０内の圧力Ｐを一気にＰ０まで上昇させて乾燥処理を終了する。
【００４９】
ここで、第１実施形態における乾燥処理の圧力曲線Ｃ２と、従来の乾燥処理の圧力曲線Ｃ１とを比較すると、収容器１０内の圧力ＰがＰ０≧Ｐ＞Ｐ２の範囲において、圧力値が等しくなる個所（例えば、Ｐ＝Ｐ'）における曲線の傾きの絶対値は、圧力曲線Ｃ２の方がＣ１より小さくなる。そのため、同一圧力において、第１実施形態における乾燥処理は、従来の乾燥処理と比較して断熱膨張の影響を受けにくい。したがって、収容器１０内の圧力ＰがＰ０≧Ｐ＞Ｐ２の範囲において、同一圧力値における収容器１０内の雰囲気温度Ｔは、第１実施形態に係る乾燥処理の方が高くなる。
【００５０】
また、収容器１０内の圧力ＰがＰ２≧Ｐ＞Ｐ１（減圧ポンプ４０の性能によって定まる値）の範囲において、圧力値が等しくなる個所（例えば、Ｐ＝Ｐ"）における曲線の傾きの絶対値は、圧力曲線Ｃ２とＣ１とはほぼ等しくなため、断熱膨張の影響による収容器１０内の雰囲気温度Ｔの低下量はほぼ等しくなる。ここで、収容器１０内の圧力ＰがＰ２≧Ｐ＞Ｐ１となる範囲において、圧力曲線Ｃ１によって指定される圧力値Ｐと、その圧力値Ｐにおける収容器１０内の雰囲気温度Ｔとの関係式をＴ＝Ｔ１（Ｐ）および圧力Ｐ＝Ｐ２における雰囲気温度をＴ12とし、また、圧力曲線Ｃ２によって指定される圧力値Ｐと、その圧力値Ｐにおける雰囲気温度Ｔとの関係式をＴ＝Ｔ２（Ｐ）および圧力Ｐ＝Ｐ２における雰囲気温度をＴ22とすると、圧力値Ｐが同一の場合における第１実施形態と従来の乾燥処理との雰囲気温度差ΔＴは、第１実施形態における乾燥処理と従来の乾燥処理とで、圧力低下による雰囲気温度Ｔの低下量がほぼ等しくなるため、ΔＴ＝Ｔ１（Ｐ）−Ｔ２（Ｐ）＝Ｔ12−Ｔ22（一定）となる。したがって、収容器１０内の圧力ＰがＰ２≧Ｐ＞Ｐ１となる範囲において、第１実施形態における乾燥処理では、時刻ｔ４からｔ５において窒素ガスを最大供給量Ｖ０だけ供給することにより、同一圧力値における収容器１０内の雰囲気温度Ｔを、従来の乾燥処理と比較してΔＴだけ高い温度に制御することができる。
【００５１】
(3)  第１実施形態の基板処理装置の利点
以上のように、第１実施形態の基板処理装置の乾燥処理では、時刻ｔ４からｔ５において収容器１０内に窒素ガスの供給量を最大供給量Ｖ０とすることにより、雰囲気温度Ｔを制御しながら収容器１０内の雰囲気を減圧することができる。そのため、従来の乾燥処理では、収容器１０内の雰囲気を一気に減圧することにより雰囲気温度Ｔが急激に低下して、収容器１０内のＩＰＡ濃度がＩＰＡ飽和密度以上となり、ＩＰＡ蒸気がミスト化していた雰囲気温度Ｔでも、この実施形態の装置ではＩＰＡ蒸気の未飽和状態を減圧の開始から完了まで持続的に維持できることになり、このような減圧パターンにしたがった制御を行う結果、ミスト化の発生を防止しつつ乾燥処理を行うことができ、乾燥不良の発生を抑制することができる。
【００５２】
また、ＩＰＡ蒸気がミスト化することを防止しつつ収容器１０内の雰囲気を減圧することができるため、乾燥処理における雰囲気温度Ｔを従来の乾燥処理と比較して低く設定することができる。その結果、基板１００の表面温度より雰囲気温度Ｔを低くしてＩＰＡ蒸気が基板１００上に凝縮することを促進することができ、乾燥効率を向上させてＩＰＡ消費量を低減することができる。
【００５３】
また、トレンチ構造等の基板１００上に形成された微細パターン内部の水滴を効率的に排出することができ、乾燥性能を向上させることができる。
【００５４】
また、雰囲気温度Ｔを制御して減圧することにより、雰囲気温度Ｔを基板１００の表面温度より低くすることにより、ＩＰＡ蒸気が基板１００上に凝縮することを促進することができる。そのため、従来基板処理装置より収容器１０内のＩＰＡ蒸気の濃度を低下させても同等の乾燥性能および乾燥効率を得ることができるため、ＩＰＡの使用量を削減することが可能となり、これまでＩＰＡとの反応性を有するため使用が困難だった工程の乾燥処理にも適用することができる。
【００５５】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の基板処理装置の機構的構成は第１実施形態と全く同様であるため、その説明は省略する。第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、バルブ５１を開放してＩＰＡ蒸気供給源６１から収容器１０内にＩＰＡ蒸気を供給するタイミングのみである。
【００５６】
図７に、第２実施形態における給排液部のバルブのそれぞれの開閉状態、減圧ポンプの出力および昇降機構の位置の一例を示すタイミングチャートを示す。
【００５７】
第２実施形態では、時刻ｔ０においてバルブ５２を閉鎖して窒素ガスの供給を停止する。このときバルブ５３は開放されており、処理槽２０に純水供給源６３から供給される純水が供給され続けて純水処理が行われる。
【００５８】
次に、純水による洗浄処理の終了した時刻ｔ１において、昇降機構３０は図３に示すＺ＝Ｚ０（点線位置）からＺ＝Ｚ１（実線位置）まで上昇させられて、処理槽２０に貯留された純水に浸漬された複数の基板１００は、処理槽２０から引き揚げられる。
【００５９】
続いて、時刻ｔ２において、バルブ５４を閉鎖して処理槽２０への純水供給を停止するとともに、バルブ５４を開放して処理槽２０に貯留された純水を排出路４２に排出し、工場ラインＬＥとを介して基板処理装置１の外部へ排出する。また、同時にバルブ５１を開放し、ガス吐出ノズル１１を介してＩＰＡ蒸気供給源６１から収容器１０内の雰囲気にＩＰＡ蒸気が供給される。このとき、昇降機構３０に固定された複数の基板１００は、ガス吐出ノズル１１から吐出されるＩＰＡ蒸気に曝される。
【００６０】
そして、時刻ｔ３からｔ７において、第１実施形態と同様の手順により乾燥処理を進行させる。ここで、時刻ｔ３からｔ４における窒素ガスの供給量は、第１実施形態と同様、最大供給量Ｖ０とする。
【００６１】
このように、第２実施形態では、時刻ｔ４からｔ７において、第１実施形態に説明した基板１００の乾燥処理を行っているため、ＩＰＡ蒸気を未飽和状態に維持しつつ減圧がなされ、第２実施形態の乾燥処理は第１実施形態と同様な長所を有する。
【００６２】
また、第２実施形態では、ＩＰＡ蒸気の供給を時刻ｔ２からｔ３としてＩＰＡ供給時間を短縮して、ＩＰＡ蒸気の供給量を軽減している。このＩＰＡ蒸気供給時間の短縮は、第１実施形態で説明したように、時刻ｔ４からｔ７における乾燥処理では、従来の乾燥処理と比較して乾燥効率を向上させ、ＩＰＡ使用量を低減できることに起因して実現されている。その結果、第２実施形態の基板処理装置は、処理槽２０に貯留された純水とＩＰＡ蒸気とが接触する時間を短縮することができ、処理槽２０に貯留された純水へＩＰＡ蒸気が溶解する量を低減できるため、排出路４２を介して工場ラインＬＥに排出される排液に含まれるＩＰＡの量を減少させて排液処理費用を低減することができる。
【００６３】
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の基板処理装置の機構的構成は、第２実施形態と同様に第１実施形態と全く同じであるため、その説明は省略する。第３実施形態が第１実施形態と異なるのは、バルブ５２を開放して窒素ガス供給源６２から収容器１０内に窒素ガスを供給するタイミングと、減圧ポンプ４０の出力制御とである。
【００６４】
図８に、第３実施形態における給排液部のバルブのそれぞれの開閉状態、減圧ポンプの出力および昇降機構の位置の一例を示すタイミングチャートを示す。また、図９は、図８に示す窒素ガスの供給が開始される時刻ｔ３から減圧ポンプ４０の出力Ｗがゼロとなる時刻ｔ７におけるガス吐出ノズル１１から吐出される窒素ガスの供給量および減圧ポンプ４０の出力と、収容器１０内の圧力との関係を示す図である。また、図９(a)には、時刻ｔ３から時刻ｔ７における従来の乾燥処理による単位時間当たりの窒素ガス供給量Ｖ'と、第３実施形態における乾燥処理による単位時間当たり窒素ガスの供給量Ｖと、従来の乾燥処理による減圧ポンプ４０の出力Ｗと、第３実施形態における乾燥処理による減圧ポンプ４０の出力Ｗ'との一例を示すタイミングチャートを示す図である。また、図９(b)は、図９(a)に示すように窒素ガス供給量および減圧ポンプ４０の出力を設定した場合の収容器１０内の圧力Ｐと時刻ｔの関係を示す図である。なお、図９(b)の点線は従来の乾燥処理による収容器１０内の圧力曲線Ｃ１を、実線は第３実施形態における乾燥処理による収容器１０内の圧力曲線Ｃ３をそれぞれ示す。
【００６５】
図８に示すように、第３実施形態では、時刻ｔ０からｔ３において、第１実施形態と同様の手順により、バルブ５１〜５４の開閉制御を行うことにより、ＩＰＡ蒸気、窒素ガスおよび純水の供給制御と、処理槽２０に貯留された純水を排出制御と、昇降機構３０の昇降制御とを行う。
【００６６】
続いて、時刻ｔ３において、バルブ５１が閉鎖されＩＰＡ蒸気の供給が停止されるとともに、窒素ガス供給源６２に連通するバルブ５２を開放されてガス吐出ノズル１１から窒素ガスが供給される。その結果、収容器１０内に存在するＩＰＡ蒸気は窒素ガスと置換されＩＰＡ蒸気の濃度が低下するため、収容器１０内のＩＰＡ蒸気の分圧が低下する。
【００６７】
続いて、時刻ｔ４において、バルブ５２が閉鎖され窒素ガスの供給が停止されるとともに、減圧ポンプ４０の出力がゼロから徐々に増加させられて、時刻ｔ５において最大出力Ｗ０となる。このとき、収容器１０内の雰囲気の単位時間あたりの排出量は、時刻ｔ４からｔ５において徐々に増加するため、収容器１０内の圧力Ｐは、図９に示す圧力曲線Ｃ３のようになる。ここで、時刻ｔ４からｔ５における収容器１０内の圧力曲線Ｃ３の傾きの絶対値は、第１実施形態の場合と同様、従来の乾燥処理の圧力曲線Ｃ１と比較して小さくなりなり、圧力値も従来の乾燥処理と比べて高くなる（図９(b)）。
【００６８】
続いて、時刻ｔ５において、収容器１０内の雰囲気は、減圧ポンプ４０により排出され続けているので、収容器１０内の圧力値はＰ３から、一気に減圧される。そして、圧力値が減圧ポンプ４０の性能によって定まる圧力Ｐ１に近づくにつれて、圧力曲線Ｃ３の傾きの絶対値がゼロ値に漸近する。
【００６９】
そして、時刻ｔ６において、バルブ５２を最大供給量Ｖ０となるように開放して窒素ガスの供給を再開し、時刻ｔ７において、減圧ポンプ４０の出力Ｗ'をゼロにして、収容器１０内の圧力Ｐを一気にＰ０まで上昇させて乾燥処理を終了する。
【００７０】
このように、第３実施形態では、減圧ポンプ４０の出力Ｗ'を制御して収容器１０内の雰囲気を排出することにより、ＩＰＡ蒸気を未飽和状態に維持しつつ収容器１０内の圧力を制御することができるため、第１実施形態と同様、収容器１０内の雰囲気温度Ｔを制御することが可能となる。その結果、乾燥不良の発生を抑制するなど第１実施形態と同様の長所を得ることができる。
【００７１】
＜４．変形例＞
以上、本発明の第１実施形態から第３実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００７２】
本発明の各実施形態において、基板処理装置１は、ＩＰＡ供給源６１、窒素ガス供給源６２、純水供給源６３を独自に備えているが、別の場所に設置された供給源から工場配管を介して取得してもよい。このような場合には、基板処理装置の要素としての「環境調整手段」は、ガス吐出系としてのガス吐出ノズル１１およびそれに至る配管と、減圧系とを含んで構成されることになる。
【００７３】
第１実施形態において、時刻ｔ４からｔ５において、窒素ガスは、単位時間当たりの最大供給量であるＶ０に設定されて供給されているが、供給量はこれに限定されるものではなく、減圧ポンプ４０によって収容器１０内の雰囲気を強制排気する際に、ＩＰＡ蒸気のミストが発生しなければ窒素ガスの単位時間あたりの供給量を最大供給量Ｖ０から減じてもよい。また、時刻ｔ４からｔ５における窒素ガスの供給時間も、収容器１０内を減圧する際にＩＰＡ蒸気のミストが発生しなければ、供給時間を短縮してもよい。さらに、収容器１０内を減圧する際にＩＰＡ蒸気のミストが発生しなければ、窒素ガスの供給量および窒素ガスの供給時間を減じてもよい。
【００７４】
また、第１実施形態において、収容器１０内の雰囲気を強制的に排気させる際に、減圧ポンプ４０の出力Ｗを最大値Ｗ０としているが、出力Ｗはこれに限定されるものではなく、収容器１０内の容積等に応じて出力値を減じてもよい。
【００７５】
さらに、第２実施形態の時刻ｔ２において、バルブ５１を開放して収容器１０内の雰囲気にＩＰＡ蒸気の供給を開始するのと同時にバルブ５３を開放して処理槽２０に貯留された純水を排出路４２に排出しているが、バルブ５１およびバルブ５３の開閉タイミングはこれに限定されるものでなく、例えば、バルブ５３を開放して処理槽２０に貯留された純水の排出が終了してバルブ５３を閉鎖した後、バルブ５１を開放してＩＰＡ蒸気の供給を開始してもよい。このようなバルブ開閉タイミングとすることにより、処理槽２０に貯留された純水に溶解するＩＰＡ量をさらに低減することができ、排液に含まれるＩＰＡ量をさらに低減することができる。
【００７６】
さらに、第３実施形態の時刻ｔ４から時刻ｔ５において、減圧ポンプ４０の時刻ｔと出力Ｗ'との関係を示す出力曲線は、出力値ゼロから最大出力値Ｗ０に向かって直線的変化するように設定されているが、減圧ポンプ４０の出力制御はこれに限定されるものではなく、収容器１０内を減圧する際にＩＰＡ蒸気のミストが発生しなければ、出力曲線形状を例えば２次曲線形状や指数関数形状としてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１から請求項５に記載の発明によれば、収容器内雰囲気に含まれる有機溶剤の蒸気が、有機溶剤の蒸気の未飽和状態を維持しながら収容器内を減圧することができる。そのため、減圧時に有機溶剤のミストが発生することを防止し、その結果、このミストが基板上に付着して生じる微細パーティクルの発生を抑制することができるため、基板の乾燥不良を抑制することができる。
【００７８】
また、減圧時に断熱膨張の影響で収容器内の温度が低下しても、有機溶剤の蒸気が気体状態を維持しつつ減圧することができるため、収容器雰囲気の温度を低くすることができる。そのため、収容器雰囲気の温度を基板温度より低くし、基板上への有機溶剤の凝縮を促進してことができ、トレンチ構造等の微細なパターン内部の水滴を排出効率が向上し、乾燥性能を向上させることができる。
【００７９】
さらに、収容器雰囲気内の有機溶剤蒸気の濃度を低下させることができ、有機溶剤の使用量を削減しすることができる。
【００８０】
さらに、乾燥に使用する有機溶剤の濃度を減少させることができるため、従来、有機溶剤との反応性のため使用できなかった工程の乾燥処理にも適用が可能となる。
【００８１】
また、請求項１ないし請求項５に記載の発明によれば、不活性ガスの吐出量を調整しつつ収容器内の圧力を制御しながら減圧することにより、効率的に収容器内の有機溶剤の蒸気を不活性ガスと置換しながら収容器外に排出することができる。その結果、基板上で凝縮した有機溶剤を効率的に蒸発させることができるため、乾燥性能を向上させつつ、乾燥時間を短縮させることができる。
【００８２】
特に、請求項２に記載の発明によれば、収容器内に存在する有機溶剤の蒸気の一部または全部を不活性ガスと置換した後、収容器内を減圧することにより、収容器内の有機溶剤の蒸気の分圧を低下させた状態で、減圧しながら乾燥する処理を開始することができる。その結果、基板上で凝縮した有機溶剤を効率的に蒸発させることができるため、乾燥性能を向上させつつ、乾燥時間を短縮させることができる。
【００８３】
特に、請求項３に記載の発明によれば、処理槽に貯留された純水が排出しされてから収容器内に有機溶剤を吐出することにより、処理槽内の純水に有機溶剤が溶解することを抑制することができるため、排液に含まれる有機溶剤の量を削減することができ、排液処理費用を軽減することができる。
【００８４】
特に、請求項４に記載の発明によれば、洗浄終了後の基板を有機溶剤の蒸気を含む雰囲気中に引き揚げながら曝すことにより、乾燥効率を向上させることができる。
【００８５】
特に、請求項５に記載の発明によれば、有機溶剤が純水より表面張力が小さく、さらに蒸発潜熱の小さいイソプロピルアルコールであるため、効率よく基板を乾燥することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板処理装置の正面図である。
【図２】図１の基板処理装置の平面図である。
【図３】図１の基板処理装置の昇降機構の移動を説明するめの図である。
【図４】図１の基板処理装置の側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における給排液部のバルブのそれぞれの開閉状態、減圧ポンプの出力および昇降機構の位置の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】第１実施形態における窒素ガス供給量および収容器内圧力の一例を示すタイミングチャートによって、本発明と従来装置との比較を説明するための図である。
【図７】第２実施形態における給排液部のバルブのそれぞれの開閉状態、減圧ポンプの出力および昇降機構の位置の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】第３実施形態における給排液部のバルブのそれぞれの開閉状態、減圧ポンプの出力および昇降機構の位置の一例を示すタイミングチャートである。
【図９】第３実施形態における減圧ポンプの出力値および収容器内圧力の一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  基板処理装置
１０  収容器
２０  処理槽
４０  減圧ポンプ
１００  基板
ＬＥ  工場ライン
【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】
0003905784.tif 000009
【図９】
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