JP2011071169A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板表面に形成されたパターンの倒壊をより確実に防止することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
【解決手段】キャリアから搬出された基板には、処理ユニットまでの搬送系路途中にてオゾンガスが吹き付けられて有機物汚染の除去処理が行われる。表面から有機物汚染が除去された基板が処理ユニットに搬入されて薬液表面処理が行われるため、基板の全面に対して均一な表面処理を行うことができる。薬液処理が終了した基板には純水リンス処理が行われ、その後基板の表面に疎水化剤としてのＨＭＤＳが供給されて疎水化処理が行われる。これにより、基板表面のパターン内に残留している液滴の毛管力はゼロに近くなり、乾燥処理時のパターン倒壊を防止することができる。疎水化された基板はキャリアに戻る搬送系路途中にて再度オゾンガスが吹き付けられて疎水化状態が解除される。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に純水洗浄処理などの処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理方法および基板処理装置に関する。

従来より、基板の製造工程において、薬液を用いた薬液処理および純水を用いたリンス処理などの基板の表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理装置が使用されている。このような基板処理装置としては、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置と、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の装置とが用いられている。枚葉式の基板処理装置は、通常、回転する基板の表面に薬液を供給しての薬液処理、純水を供給しての純水リンス処理を行った後、基板を高速回転させて振り切り乾燥を行う。

また、乾燥処理時におけるウォーターマークの発生を抑制するため、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いた乾燥方式が広く知られている。特許文献１には、枚葉式の基板処理装置において、ＩＰＡ蒸気を用いて乾燥処理を行う技術が開示されている。

特開２００８−３４４５５号公報

一方、基板の表面に形成されたパターンの微細化が進展するにともなって、基板乾燥時におけるパターンの倒壊が問題となってきている。パターン倒壊の原因は乾燥処理時にパターン内に残留している液体による不均一な毛管力であると考えられている。特許文献１に開示されるようなＩＰＡを用いた乾燥方式は、ＩＰＡの表面張力が水と比較して低いため、パターンの倒壊防止にも一定の効果を認められている。

しかしながら、近年、基板表面のパターンの微細化がますます進展するとともに、高アスペクト比化も進行しており、よりパターンが倒壊しやすくなってきている。このような状況においては、ＩＰＡを用いた乾燥方式であってもパターンの倒壊を十分に防止することは困難になってきている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板表面に形成されたパターンの倒壊をより確実に防止することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理方法において、基板表面の有機物汚染を除去する汚染除去工程と、処理液によって基板の表面処理を行う表面処理工程と、前記表面処理の終了した基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行う疎水化工程と、疎水化された基板の乾燥処理を行う乾燥処理工程と、乾燥後の基板の表面の疎水化状態を解除する改質解除工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理方法において、前記汚染除去工程および前記改質解除工程は、基板の表面にオゾンを供給するオゾン供給工程を含むことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る基板処理方法において、前記汚染除去工程および前記改質解除工程は、基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を含むことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記疎水化工程は、疎水化剤としてＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を供給して基板表面のヒドロキシ基の水素をトリメチルシリル基に置換することによって疎水化処理を行い、前記改質解除工程は、基板表面に形成されたトリメチルシリル基を水素に戻すことによって疎水化状態を解除することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記改質解除工程は、基板を加熱する加熱工程を含むことを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記汚染除去工程は、未処理の基板を収納したキャリアから前記表面処理を行う処理ユニットまでの基板搬送過程で実行するとともに、前記改質解除工程は、前記処理ユニットから処理済の基板を収納するキャリアまでの基板搬送過程で実行することを特徴とする。

また、請求項７の発明は、基板に処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理方法において、処理液によって基板の表面処理を行う表面処理工程と、前記表面処理の終了した基板の表面にＨＭＤＳを供給して該表面を疎水性とする疎水化工程と、疎水化された基板の乾燥処理を行う乾燥処理工程と、乾燥後の基板の表面の疎水化状態を解除して該表面を親水性とする改質解除工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、基板に処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理装置において、基板を収納するキャリアを載置するインデクサ部と、基板に表面処理および乾燥処理を行う処理ユニットと、前記インデクサ部と前記処理ユニットとの間で基板を搬送する搬送手段と、基板にオゾンを供給するオゾン供給ヘッドと、を備え、前記処理ユニットは、処理液を用いた表面処理と乾燥処理との間に基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行う疎水化手段を備え、前記オゾン供給ヘッドは、前記搬送手段が基板を搬送する搬送系路に設けられ、前記インデクサ部から前記処理ユニットに搬送される基板および前記処理ユニットから前記インデクサ部に搬送される基板の双方にオゾンを供給することを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る基板処理装置において、前記搬送手段は、前記キャリアに対して基板の搬出入を行うインデクサロボットと、前記処理ユニットに対して基板の搬出入を行う主搬送ロボットと、前記インデクサロボットと前記主搬送ロボットとの間で基板の受け渡しを行うシャトル搬送機構と、を備え、前記オゾン供給ヘッドは前記シャトル搬送機構に設けられることを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項９の発明に係る基板処理装置において、前記シャトル搬送機構は、基板を加熱する加熱手段をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、基板に処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理装置において、基板を収納するキャリアを載置するインデクサ部と、基板に表面処理および乾燥処理を行う処理ユニットと、前記インデクサ部と前記処理ユニットとの間で基板を搬送する搬送手段と、基板に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備え、前記処理ユニットは、処理液を用いた表面処理と乾燥処理との間に基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行う疎水化手段を備え、前記紫外線ランプは、前記搬送手段が基板を搬送する搬送系路に設けられ、前記インデクサ部から前記処理ユニットに搬送される基板および前記処理ユニットから前記インデクサ部に搬送される基板の双方に紫外線を照射することを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係る基板処理装置において、前記搬送手段は、前記キャリアに対して基板の搬出入を行うインデクサロボットと、前記処理ユニットに対して基板の搬出入を行う主搬送ロボットと、前記インデクサロボットと前記主搬送ロボットとの間で基板の受け渡しを行うシャトル搬送機構と、を備え、前記紫外線ランプは前記シャトル搬送機構に設けられることを特徴とする。

また、請求項１３の発明は、請求項１２の発明に係る基板処理装置において、前記シャトル搬送機構は、基板を加熱する加熱手段をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項１４の発明は、請求項８から請求項１３のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記疎水化手段は疎水化剤としてＨＭＤＳを供給することを特徴とする。

請求項１から請求項６の発明によれば、表面処理が終了して乾燥処理を行う前の基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行うため、基板表面に形成されたパターン内に残留している液滴の毛管力はゼロに近くなり、パターンの倒壊をより確実に防止することができる。また、表面処理を行う前に基板表面の有機物汚染を除去するため、基板の全面に均一な表面処理を行うことができる。さらに、乾燥後の基板の表面の疎水化状態を解除するため、後工程の処理への支障を抑制できる。

特に、請求項５の発明によれば、改質解除工程が基板を加熱する加熱工程を含むため、疎水化状態の解除処理がさらに促進され、改質解除工程に要する時間を短縮することができる。

特に、請求項６の発明によれば、汚染除去工程は、未処理の基板を収納したキャリアから表面処理を行う処理ユニットまでの基板搬送過程で実行するとともに、改質解除工程は、処理ユニットから処理済の基板を収納するキャリアまでの基板搬送過程で実行するため、汚染除去工程および改質解除工程を行うための専用のユニットは不要であり、その専用のユニットに基板を搬送する余分な搬送時間も不要とすることができる。

また、請求項７の発明によれば、表面処理が終了して乾燥処理を行う前の基板の表面にＨＭＤＳを供給して該表面を疎水性とするため、基板表面に形成されたパターン内に残留している液滴の毛管力はゼロに近くなり、パターンの倒壊をより確実に防止することができる。また、乾燥後の基板の表面の疎水化状態を解除して該表面を親水性とするため、後工程の処理への支障を抑制できる。

また、請求項８から請求項１０の発明によれば、処理液を用いた表面処理と乾燥処理との間に基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行うため、基板表面に形成されたパターン内に残留している液滴の毛管力はゼロに近くなり、パターンの倒壊をより確実に防止することができる。また、インデクサ部から処理ユニットに搬送される基板および処理ユニットからインデクサ部に搬送される基板の双方にオゾンを供給するため、表面処理前の基板から有機物汚染を除去して基板の全面に均一な表面処理を行うことができるとともに、乾燥処理後の基板の疎水化状態を解除して後工程の処理への支障を抑制できる。

特に、請求項９の発明によれば、オゾン供給ヘッドはシャトル搬送機構に設けられるため、オゾン供給のための専用のユニットを別途設ける必要が無くなり、基板処理装置のスペース利用効率の低下を抑制することができるとともに、そのような専用のユニットに基板を搬送する余分な搬送時間も不要とすることができる。

特に、請求項１０の発明によれば、シャトル搬送機構は、基板を加熱する加熱手段をさらに備えるため、疎水化状態の解除処理がさらに促進され、解除処理に要する時間を短縮することができる。

また、請求項１１から請求項１３の発明によれば、処理液を用いた表面処理と乾燥処理との間に基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行うため、基板表面に形成されたパターン内に残留している液滴の毛管力はゼロに近くなり、パターンの倒壊をより確実に防止することができる。また、インデクサ部から処理ユニットに搬送される基板および処理ユニットからインデクサ部に搬送される基板の双方に紫外線を照射するため、表面処理前の基板から有機物汚染を除去して基板の全面に均一な表面処理を行うことができるとともに、乾燥処理後の基板の疎水化状態を解除して後工程の処理への支障を抑制できる。

特に、請求項１２の発明によれば、紫外線ランプはシャトル搬送機構に設けられるため、紫外線照射のための専用のユニットを別途設ける必要が無くなり、基板処理装置のスペース利用効率の低下を抑制することができるとともに、そのような専用のユニットに基板を搬送する余分な搬送時間も不要とすることができる。

特に、請求項１３の発明によれば、シャトル搬送機構は、基板を加熱する加熱手段をさらに備えるため、疎水化状態の解除処理がさらに促進され、解除処理に要する時間を短縮することができる。

本発明に係る基板処理装置の全体レイアウトを示す平面図である。 処理ユニットの概略構成を示す図である。 シャトル搬送機構の平面図である。 図３の矢印ＡＲ３の向きから見たシャトル搬送機構の正面図である。 基板の処理手順を示すフローチャートである。 疎水化処理の処理手順を示すフローチャートである。 基板表面にＨＭＤＳが作用したときに生じる化学反応を示す図である。 疎水化された基板の表面にオゾンが作用したときに生じる化学反応を示す図である。 第２実施形態のシャトル搬送機構を示す図である。 第３実施形態の処理ユニットの概略構成を示す図である。 第４実施形態の処理ユニットの概略構成を示す図である。 基板表面にトリクロロシランが作用したときに生じる化学反応を示す図である。

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。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る基板処理装置の全体レイアウトを示す平面図である。この基板処理装置１は、半導体の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置であり、円形のシリコンの基板Ｗにフッ酸（ＨＦ）を用いた薬液処理および純水を用いたリンス処理を行ってから乾燥処理を行う。基板処理装置１は、インデクサ部ＩＤと処理部ＰＵとを連結して構成される。また、基板処理装置１は、インデクサ部ＩＤと処理部ＰＵとの間での基板Ｗの受け渡しのために介在するシャトル搬送機構６０と、装置に設けられた各動作機構を制御して基板処理を進行させる制御部９０と、を備える。

インデクサ部ＩＤは、複数枚の基板Ｗを収納するキャリアＣを載置し、未処理の基板ＷをキャリアＣから取り出して処理部ＰＵに渡すとともに、処理済の基板Ｗを処理部ＰＵから受け取ってキャリアＣに格納する。インデクサ部ＩＤは、複数のキャリアＣを並べて載置する載置台１１と、各キャリアＣから未処理の基板Ｗを取り出すとともに、各キャリアＣに処理済の基板Ｗを収納するインデクサロボット１２と、を備える。

インデクサ部ＩＤの載置台１１は、所定方向に沿って複数（本実施形態では４個）のキャリアＣを整列させた状態で載置する。載置台１１に対してはＡＧＶ(automated guided vehicle)等の無人搬送機構によってキャリアＣの搬入および搬出が行われる。本実施形態のキャリアＣには、複数枚の基板Ｗを所定間隔の積層状態で密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)を用いている。なお、キャリアＣの形態としては、ＦＯＵＰの他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。また、図１では、載置台１１にキャリアＣを４個載置しているが、載置台１１に載置するキャリアＣの個数は４個に限定されるものではない。

インデクサロボット１２は、複数のキャリアＣの並びの方向に沿って形成された搬送路５内を走行して各キャリアＣとシャトル搬送機構６０との間で基板Ｗを搬送する。インデクサロボット１２は、一対のアーム１３ａ，１３ｂを独立して駆動することができるいわゆるダブルアーム型の搬送ロボットであり、アーム１３ａ，１３ｂの先端には、上下に位置をずらせて上ハンド１４ａおよび下ハンド１４ｂがそれぞれ結合されている。上ハンド１４ａおよび下ハンド１４ｂは、それぞれ１枚の基板Ｗを水平姿勢で保持する。

インデクサロボット１２は、アーム１３ａ，１３ｂを独立して駆動することによって、上ハンド１４ａおよび下ハンド１４ｂを個別に進退移動させる進退駆動機構１５を備えている。さらに、インデクサロボット１２は、アーム１３ａ，１３ｂを鉛直軸周りで旋回させる旋回駆動機構、アーム１３ａ，１３ｂを昇降させる昇降駆動機構、および、インデクサロボット１２全体を搬送路５に沿って水平移動させるスライド駆動機構（いずれも図示省略）を備えている。これにより、インデクサロボット１２は、上ハンド１４ａおよび下ハンド１４ｂを個別に載置台１１の各キャリアＣにアクセスさせて未処理の基板Ｗの取り出しおよび処理済の基板Ｗの格納を行う。また、インデクサロボット１２は、後述するシャトル搬送機構６０のインデクサロボットアクセス位置６７に上ハンド１４ａおよび下ハンド１４ｂを個別にアクセスさせて基板Ｗの受け渡しを行う。

一方、処理部ＰＵは、中央に配置された主搬送ロボット１６と、この主搬送ロボット１６を取り囲むように配置された４つの処理ユニット２０と、を備える。主搬送ロボット１６は、各処理ユニット２０とシャトル搬送機構６０との間で基板を搬送する。これらインデクサロボット１２、主搬送ロボット１６およびシャトル搬送機構６０でもってインデクサ部ＩＤのキャリアＣと処理ユニット２０との間で基板Ｗを搬送する搬送手段が構成される。

主搬送ロボット１６は、上下に位置をずらして配置された一対の上ハンド１７ａおよび下ハンド１７ｂを備える。主搬送ロボット１６は、上ハンド１７ａおよび下ハンド１７ｂを鉛直軸周りで旋回させる旋回駆動機構と、上ハンド１７ａおよび下ハンド１７ｂを昇降させる昇降駆動機構と、を備えている（いずれも図示省略）。また、主搬送ロボット１６は、上ハンド１７ａおよび下ハンド１７ｂを旋回半径方向に沿って独立して進退移動させる進退駆動機構１８を備えている。これにより、主搬送ロボット１６は、上ハンド１７ａおよび下ハンド１７ｂを個別に周囲の処理ユニット２０にアクセスさせて未処理の基板Ｗの搬入および処理済の基板Ｗの搬出を行う。また、主搬送ロボット１６は、シャトル搬送機構６０の主搬送ロボットアクセス位置６８に上ハンド１７ａおよび下ハンド１７ｂを個別にアクセスさせて基板Ｗの受け渡しを行う。なお、主搬送ロボット１６は、その基台部が処理部ＰＵに対して固定設置されており、処理部ＰＵ内で水平方向に沿って移動するものではない。

図２は、処理ユニット２０の概略構成を示す図である。この処理ユニット２０において、基板Ｗに処理液を用いた表面処理および乾燥処理が行われる。ここで本明細書において、「処理液」とは、基板Ｗに表面処理を行う液の総称であり、薬液および純水の双方を含む概念である。薬液には、例えば、フッ酸、アンモニア過酸化水素水（ＳＣ−１）、塩酸過酸化水素水（ＳＣ−２）、硫酸過酸化水素水（ＳＰＭ）などが含まれる。よって、処理液を用いた基板Ｗの表面処理は、例えば、フッ酸を用いて基板Ｗの表面に形成された不要な膜を除去するエッチング処理であっても良いし、アンモニア過酸化水素水を用いて基板Ｗの表面からパーティクルを除去する洗浄処理であっても良いし、塩酸過酸化水素水を用いて基板Ｗの金属汚染を取り除く洗浄処理であっても良いし、或いはレジストアッシング処理後の基板Ｗに付着しているポリマーを除去するポリマー除去処理であっても良い。また、処理液を用いた基板Ｗの表面処理には、純水を用いた基板Ｗの表面のリンス処理も含まれる。

処理ユニット２０は、隔壁２１に囲まれた処理室７を備える。処理室７の天井部には、処理室７内にクリーンエアを供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）２２が設けられている。ファンフィルタユニット２２は、ファンおよび高性能フィルタを上下に積層して構成され、ファンによる送風をフィルタで浄化して処理室７内にダウンフローとして供給する。ファンフィルタユニット２２は、クリーンエアを温調および湿度を調整する機構を備えていても良い。

処理室７の床面には、処理室排気管２３および処理室排液管２４が接続されている。処理室排気管２３の下流端は、基板処理装置１が設置される半導体製造工場に設けられた排気用ユーティリティ配管などの排気設備に連通接続されている。処理室排気管２３の経路途中には、ロータリアクチュエータなどの駆動力を用いて通過流量を調節可能な排気調節用ダンパ２５が介挿されている。また、処理室排液管２４の下流端は、上記半導体製造工場に設けられたドレイン配管などの排液設備に連通接続されている。

処理室７の側壁面の一部には、処理室７に対して基板Ｗを搬出入するための開口部が形成され、その開口部はシャッター２６によって開閉される。シャッター２６は図示省略の駆動機構によって開閉動作を行う。シャッター２６が開いているときには、主搬送ロボット１６が開口部を介して処理室７に基板Ｗを搬入するとともに処理室７から基板Ｗを搬出することができる。シャッター２６が閉じているときには、処理室７内が実質的に密閉空間とされ、処理室７内の雰囲気が主搬送ロボット１６の側に漏洩することが防止される。

また、処理室７内には、基板Ｗをほぼ水平姿勢で保持するとともに、その中心を通る鉛直方向に沿った中心軸周りに基板Ｗを回転させる回転保持部３０が設けられている。回転保持部３０は、スピンチャック３１、回転軸３２およびチャック回転駆動機構３３を備える。スピンチャック３１は、チャックピンによって基板Ｗの端縁部を把持することにより、基板Ｗの下面中央部に接触することなく基板Ｗをほぼ水平姿勢にて保持することができる。回転軸３２は、スピンチャック３１の下面側中心部に垂設されている。チャック回転駆動機構３３は、回転軸３２を介してスピンチャック３１を水平面内で回転させる。これにより、スピンチャック３１に保持された基板Ｗは、スピンチャック３１および回転軸３２とともに、水平面内にて鉛直方向に沿った中心軸の周りで回転する。

回転軸３２の内側は中空となっており、その中空部分には鉛直方向に沿って下側処理液供給管３４が挿設されている。下側処理液供給管３４の基端側は処理液バルブ３５を介して処理液供給源３６と連通接続されている。下側処理液供給管３４は、回転軸３２の内側を通ってスピンチャック３１に保持された基板Ｗに近接する位置まで延びており、その先端には、基板Ｗの下面中心部に向けて処理液を吐出する下側処理液ノズル３７が形成されている。また、回転軸３２の内壁面と下側処理液供給管３４の外壁面との間の隙間は気体供給流路とされており、図示を省略する気体供給源と連通接続されている。この隙間の上端からスピンチャック３１に保持された基板Ｗの下面に向けて気体を供給することができる。

回転保持部３０のスピンチャック３１を取り囲んで処理カップ４０が設けられている。この処理カップ４０の内側には、回転保持部３０の周囲を取り囲むように、基板Ｗの表面処理に用いられた処理液を排液するための排液空間４１が形成されている。また、排液空間４１を取り囲むように、基板Ｗの表面処理に用いられた処理液を回収するための回収空間４２が形成されている。排液空間４１と回収空間４２とは、円筒状の仕切壁４３によって区画分けされている。排液空間４１には、図外の排液設備へ処理液を導くためのカップ排液管４４が接続されている。この排液設備は、処理室排液管２４が接続される排液設備と同じであっても良い。また、回収空間４２には、図外の回収処理設備へ処理液を導くためのカップ回収管４５が接続されている。

処理カップ４０の上方には、基板Ｗからの処理液が外方へ飛散することを防止するためのスプラッシュガード４６が設けられている。このスプラッシュガード４６は、基板Ｗの回転の中心軸に対して回転対称な形状とされている。スプラッシュガード４６の上側部分の内面には、スピンチャック３１の側に開いた断面Ｖの字形状の排液案内溝４７が環状に形成されている。また、スプラッシュガード４６の下側部分の内面には、基板Ｗの回転半径方向外方に向かうに従って下方に向かう傾斜面からなる回収液案内部４８が形成されている。回収液案内部４８の上端付近には、スプラッシュガード４６が降下したときに処理カップ４０の仕切壁４３を受け入れるための仕切壁収納溝４９が形成されている。

このスプラッシュガード４６は、ボールねじ機構等で構成されたガード昇降駆動機構３９によって鉛直方向に沿って昇降駆動される。ガード昇降駆動機構３９は、スプラッシュガード４６を、回収液案内部４８がスピンチャック３１に保持された基板Ｗの端縁部を取り囲む回収位置と、排液案内溝４７がスピンチャック３１に保持された基板Ｗの端縁部を取り囲む排液位置（図２に示す位置）との問で昇降させる。スプラッシュガード４６が回収位置にある場合には、基板Ｗの端縁部から飛散した処理液が回収液案内部４８により処理カップ４０の回収空間４２に導かれ、カップ回収管４５を介して回収される。一方、スプラッシュガード４６が排液位置にある場合には、基板Ｗの端縁部から飛散した処理液が排液案内溝４７により処理カップ４０の排液空間４１に導かれ、カップ排液管４４を介して排液される。このようにして、処理液の排液および回収を切り換えて実行可能とされている。また、スピンチャック３１に対して基板Ｗの受け渡しを行う場合には、ガード昇降駆動機構３９は、スピンチャック３１がスプラッシュガード４６の上端よりも突き出る高さ位置にまでスプラッシュガード４６を下降させる。

スピンチャック３１の上方には、基板Ｗとほぼ同じ径を有する円板形状の雰囲気遮断板５０が設けられている。雰囲気遮断板５０の上面には、スピンチャック３１の回転軸３２と共通の軸線に沿う回転軸５１が垂設されている。この回転軸５１の内側は中空となっており、その中空部分には、基板Ｗの上面に処理液を供給するための上側処理液供給管５２が鉛直方向に沿って挿設されている。上側処理液供給管５２の基端側は２つに分岐されており、そのうちの一方は薬液バルブ８１を介してフッ酸供給源８０と接続され、他方は純水バルブ８３を介して純水供給源８２と接続されている。上側処理液供給管５２の先端側には、雰囲気遮断板５０の中心部に開口する上側処理液ノズル５３が形成されている。

また、回転軸５１の内壁面と上側処理液供給管５２の外壁面との間の隙間は、基板Ｗの上面に向けて気体を供給するための気体供給流路５４とされている。この気体供給流路５４の基端側は３つに分岐されており、そのうちの一つはＩＰＡバルブ８５を介してＩＰＡ供給源８４と接続され、他の一つはＨＭＤＳバルブ８７を介してＨＭＤＳ供給源８６と接続され、残りの一つは窒素バルブ８９を介して窒素供給源８８と接続されている。気体供給流路５４の先端側には、雰囲気遮断板５０の中心部にて上側処理液ノズル５３を環状に取り囲むように開口する気体吐出口５５が形成されている。なお、ＩＰＡ供給源８４およびＨＭＤＳ供給源８６は、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の蒸気およびＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）の蒸気をそれぞれ供給する。

回転軸５１は、ほぼ水平に延びて設けられた支持アーム５６の先端付近から垂下した状態に取り付けられている。支持アーム５６は遮断板昇降駆動機構５７によって昇降自在とされている。遮断板昇降駆動機構５７は、支持アーム５６を昇降させることによって、それに連結された雰囲気遮断板５０をスピンチャック３１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３１の上方から大きく離間した退避位置との間で昇降させる。また、遮断板回転駆動機構５８は、回転軸５１を介して雰囲気遮断板５０を回転保持部３０による基板Ｗの回転にほぼ同期させて水平面内で回転させる。

次に、シャトル搬送機構６０について説明する。図１に示すように、シャトル搬送機構６０は、インデクサ部ＩＤの搬送路５のほぼ中間部から主搬送ロボット１６に向かって延びる搬送路６に設けられている。シャトル搬送機構６０は、搬送路６に沿って、インデクサロボットアクセス位置６７と主搬送ロボットアクセス位置６８との間でシャトル本体部６１を往復移動させることができる。なお、搬送路６は、処理部ＰＵに搬送路５と直交する方向に設けられているものの、主搬送ロボット１６がこの搬送路６を移動するものではない。

図３は、シャトル搬送機構６０の平面図である。また、図４は、図３の矢印ＡＲ３の向きから見たシャトル搬送機構６０の正面図である。シャトル搬送機構６０は、搬送路６に沿って配置された一対のレール６３と、このレール６３上を往復移動するシャトル本体部６１と、このシャトル本体部６１をレール６３に沿って往復移動させるための直動機構６４と、を備える。

シャトル本体部６１の上側には、一対の第１ハンド６２ａおよび一対の第２ハンド６２ｂが設けられている。第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂには、基板Ｗの端縁部を下方から支持する複数の支持爪６６が内方に向けて突設されている。第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂは、これら支持爪６６によって基板Ｗをほぼ水平姿勢に支持することができる。なお、支持爪６６に代えて、第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂに基板Ｗの端縁部に沿うような円弧状の鍔部を設けるようにしても良い。

また、シャトル本体部６１は、第１ハンド６２ａを昇降させる第１ハンド昇降機構６５ａおよび第２ハンド６２ｂを昇降させる第２ハンド昇降機構６５ｂを内蔵する。図３，４に示すように、第１ハンド６２ａと第２ハンド６２ｂとは、搬送路６の長手方向に沿ってずれて配置されており、これらは第１ハンド昇降機構６５ａおよび第２ハンド昇降機構６５ｂによって互いに独立して昇降されるように構成されている。また、第１ハンド６２ａと第２ハンド６２ｂとは、高さ方向（鉛直方向）にもずれて配置されており、通常、第１ハンド６２ａの方が第２ハンド６２ｂよりも上側に位置している。なお、第１ハンド昇降機構６５ａは一対の第１ハンド６２ａを一括して同じ高さとなるように昇降し、第２ハンド昇降機構６５ｂは一対の第２ハンド６２ｂを一括して同じ高さとなるように昇降する。

また、シャトル本体部６１の上面であって、第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂよりも下側には、ホットプレート７９が設置されている。ホットプレート７９には、抵抗加熱線を用いたヒータが内蔵されている。ホットプレート７９は、内蔵するヒータを作動させることによって、第１ハンド６２ａおよび／または第２ハンド６２ｂに保持された基板Ｗを加熱することができる。

シャトル本体部６１の底面には、レール６３上を摺動自在に移動可能とされた摺動ブロック６９が固定設置されている。シャトル本体部６１は一対のレール６３上を摺動自在に案内され、直動機構６４によってインデクサロボットアクセス位置６７と主搬送ロボットアクセス位置６８との間で往復移動される。なお、直動機構６４としては、電動シリンダやロッドレスシリンダなど種々の直線駆動機構を採用することができる。

シャトル本体部６１がインデクサロボット１２に近い側のインデクサロボットアクセス位置６７に位置しているときには、インデクサロボット１２の上ハンド１４ａおよび下ハンド１４ｂと第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂとの間で基板Ｗの受け渡しを行う。この際には、インデクサロボット１２の上ハンド１４ａおよび下ハンド１４ｂがそれぞれ第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂに対応する位置（直上または直下）まで進出し、第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂが上昇または下降することによって基板Ｗの受け渡しが行われる。

一方、シャトル本体部６１が主搬送ロボット１６に近い側の主搬送ロボットアクセス位置６８に位置しているときには、主搬送ロボット１６の上ハンド１７ａおよび下ハンド１７ｂと第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂとの間で基板Ｗの受け渡しを行う。この際には、主搬送ロボット１６の上ハンド１７ａおよび下ハンド１７ｂがそれぞれ第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂに対応する位置（直上または直下）まで進出し、第１ハンド６２ａおよび第２ハンド６２ｂが上昇または下降することによって基板Ｗの受け渡しが行われる。

また、第１実施形態においては、シャトル搬送機構６０にオゾンガス供給ヘッド７０を設けている。オゾンガス供給ヘッド７０は、主搬送ロボットアクセス位置６８の上方を覆うように設けられている。従って、主搬送ロボットアクセス位置６８のシャトル本体部６１はオゾンガス供給ヘッド７０の下方に位置することとなる。オゾンガス供給ヘッド７０は、下面に複数の吐出孔を備えるとともに、オゾンバルブ７１を介してオゾンガス供給源７２と接続されている。オゾンバルブ７１を開放することによって、オゾンガス供給ヘッド７０から下方に向けてオゾンガス（Ｏ₃）が噴出される。なお、オゾンガス供給ヘッド７０は、インデクサロボットアクセス位置６７の上方を覆うように設けられていても良いし、シャトル搬送機構６０の全体を覆うように設けられていても良い。

また、制御部９０は、基板処理装置１に設けられた上記種々の動作機構を制御する。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび処理用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。なお、図１においては図示の便宜上、制御部９０を処理部ＰＵの隅に配置しているが、制御部９０は基板処理装置１内の任意の位置に設けることができる。

次に、上述の構成を有する基板処理装置１の処理動作について説明する。図５は、基板処理装置１における基板Ｗの処理手順を示すフローチャートである。以下に説明する処理動作は、制御部９０が磁気ディスクなどの記憶部に格納された所定の処理用ソフトウェアを実行して基板処理装置１の各機構を制御することによって進行するものである。

まず、処理対象となる基板Ｗをインデクサロボット１２がキャリアＣから搬出する（ステップＳ１）。インデクサロボット１２は、載置台１１に載置されているキャリアＣから１枚の未処理の基板Ｗを下ハンド１４ｂによって取り出する。そして、インデクサロボット１２は、搬送路５を移動して、未処理の基板Ｗを保持する下ハンド１４ｂをインデクサロボットアクセス位置６７に対向させる。一方、シャトル搬送機構６０は、シャトル本体部６１をインデクサロボットアクセス位置６７に移動させる。そして、インデクサロボット１２は、未処理の基板Ｗを保持する下ハンド１４ｂをシャトル搬送機構６０の第２ハンド６２ｂの直上に進出させる。この状態にて第２ハンド６２ｂが上昇すると、インデクサロボット１２の下ハンド１４ｂに保持されていた未処理の基板Ｗは第２ハンド６２ｂによって受け取られる。こうして、インデクサロボット１２からシャトル搬送機構６０への未処理の基板Ｗの受け渡しが行われる。

未処理の基板Ｗの受け渡しが行われた後、インデクサロボット１２は空になった下ハンド１４ｂを後退させる。一方、シャトル搬送機構６０は、第２ハンド６２ｂに基板Ｗを保持させたまま、シャトル本体部６１を主搬送ロボットアクセス位置６８へと移動させる。主搬送ロボットアクセス位置６８においては、オゾンガス供給ヘッド７０から下方に向けてオゾンガスが噴出されている。このため、シャトル本体部６１が主搬送ロボットアクセス位置６８に移動すると、第２ハンド６２ｂに保持されている未処理の基板Ｗにオゾンガスが吹き付けられて供給されることとなる。オゾンは、極めて強い酸化作用を有しており、オゾンガスが供給されることによって未処理の基板Ｗの表面に付着していた有機物汚染（主としてカーボン汚染）が酸化されて分解除去される（ステップＳ２）。

次に、シャトル搬送機構６０から主搬送ロボット１６への基板Ｗの受け渡しが行われる。具体的には、主搬送ロボットアクセス位置６８に位置しているシャトル搬送機構６０の第２ハンド６２ｂの直下に、主搬送ロボット１６が空の下ハンド１７ｂを進出させる。この状態にて第２ハンド６２ｂが下降すると、第２ハンド６２ｂに保持されていた有機物汚染除去済みの基板Ｗが下ハンド１７ｂに渡される。続いて、主搬送ロボット１６は、基板Ｗを受け取った下ハンド１７ｂを後退させ、周囲の４つの処理ユニット２０のうちのいずれかに対向するように旋回する。そして、主搬送ロボット１６は、下ハンド１７ｂをその処理ユニット２０にアクセスさせて基板Ｗを搬入する（ステップＳ３）。

処理ユニット２０においては、主搬送ロボット１６の下ハンド１７ｂによって搬入された基板Ｗがスピンチャック３１によって保持される。なお、下ハンド１７ｂが処理ユニット２０にアクセスするときには、スピンチャック３１がスプラッシュガード４６の上端よりも突き出る高さ位置にまでスプラッシュガード４６が下降するとともに、雰囲気遮断板５０はスピンチャック３１の上方から大きく離れた退避位置にまで移動して下ハンド１７ｂと干渉しないようにしている。また、下ハンド１７ｂが処理ユニット２０にアクセスするときに、処理室７のシャッター２６が開いていることは勿論である。

基板Ｗがスピンチャック３１に保持されると、チャック回転駆動機構３３が基板Ｗの回転を開始するとともに、スプラッシュガード４６が回収位置（回収液案内部４８が基板Ｗの端縁部を取り囲む位置）にまで上昇する。また、主搬送ロボット１６が下ハンド１７ｂを処理室７から退出させるとともに、シャッター２６が閉じて処理室７の開口部が閉塞される。

その後、雰囲気遮断板５０がスピンチャック３１に保持された基板Ｗの上面に近接する近接位置まで下降し、薬液バルブ８１が開放されて上側処理液ノズル５３から基板Ｗの表面へのフッ酸の供給が開始されて薬液表面処理が実行される（ステップＳ４）。基板Ｗの表面にフッ酸が供給されることによって、基板Ｗの表面に形成された酸化膜のエッチングが進行する。薬液表面処理に先だって、ステップＳ２にてオゾンガス供給によって基板Ｗの表面から有機物の汚染が除去されているため、基板Ｗの表面全面において均一な薬液表面処理を行うことができる。

このとき、回転する基板Ｗの端縁部から飛散した処理液は、スプラッシュガード４６の回収液案内部４８によって受け止められ、回収液案内部４８を伝って処理カップ４０の回収空間４２へと導かれる。回収空間４２に落下した処理液は、カップ回収管４５から回収処理設備へと導かれ、以降の処理に再利用される。

薬液表面処理を行う際、窒素バルブ８９を開放して雰囲気遮断板５０の気体吐出口５５から窒素ガス（Ｎ₂）を供給し、スピンチャック３１に保持される基板Ｗと雰囲気遮断板５０との間を不活性ガス雰囲気とするのが好ましい。また、近接位置にまで下降した雰囲気遮断板５０を基板Ｗと同方向にほぼ同じ回転速度で回転させるようにしても良い。さらに、上側処理液ノズル５３から基板Ｗの上面にフッ酸を供給しつつ、下側処理液ノズル３７からも基板Ｗの下面に処理液供給を行うようにしても良い。

所定時間の薬液表面処理が行われた後、薬液バルブ８１が閉止されて上側処理液ノズル５３からの薬液供給が停止される。下側処理液ノズル３７からの処理液供給を行っている場合には、これも停止する。そして、スプラッシュガード４６が排液位置（排液案内溝４７が基板Ｗの端縁部を取り囲む位置）にまで若干下降する。続いて、純水バルブ８３が開放されて上側処理液ノズル５３から基板Ｗの表面に純水が供給される。これにより、基板Ｗ表面のフッ酸やエッチング残渣が洗い流される純水リンス処理が進行する（ステップ５）。このときにも、気体吐出口５５から窒素ガスを供給し、基板Ｗと雰囲気遮断板５０との間の空間を不活性ガス雰囲気とするのが好ましい。また、下側処理液ノズル３７からも純水供給を行い、基板Ｗの上下面に純水を供給するのが好ましい。

純水リンス処理中に回転する基板Ｗの端縁部から飛散した処理液は、スプラッシュガード４６の排液案内溝４７によって受け止められ、排液案内溝４７を伝って処理カップ４０の排液空間４１へと導かれる。排液空間４１に落下した処理液は、カップ排液管４４を介して装置外に排液される。

所定時間の純水リンス処理が終了した後、ステップＳ６に進んで基板Ｗの表面の疎水化処理が実行される。図６は、基板Ｗの疎水化処理の処理手順を示すフローチャートである。まず、ＩＰＡバルブ８５が開放されて気体吐出口５５から回転する基板Ｗの表面にＩＰＡの蒸気を供給する（ステップＳ６１）。このときには、スプラッシュガード４６の高さ位置は任意の位置とすることができる。続いて、ＩＰＡバルブ８５が開放されたまま、ＨＭＤＳバルブ８７も開放され、気体吐出口５５から基板Ｗの表面にＨＭＤＳの蒸気とＩＰＡの蒸気とが混合されて供給される（ステップＳ６２）。

疎水化剤としてのＨＭＤＳの供給に先立って、ステップＳ６１にてＩＰＡの蒸気のみを供給しているのは、ＨＭＤＳが水に対して難溶であり、ＨＭＤＳのみを供給しても純水リンス後の基板Ｗ表面の水と置換しないためである。すなわち、ヒドロキシ基と疎水性基（イソプロピル基）との双方を有するＩＰＡは、水に対してもＨＭＤＳに対しても可溶である。このため、ステップＳ６１ではＩＰＡのみを供給して基板Ｗの表面に付着している水を一旦ＩＰＡに置換し、その後ステップＳ６２にてＨＭＤＳの蒸気とＩＰＡの蒸気とを混合して基板Ｗの表面に供給することにより、水に置換したＩＰＡをさらにＨＭＤＳに置換しているのである。こうすることによって、基板Ｗの表面にＨＭＤＳが付着することとなる。

図７は、基板Ｗの表面にＨＭＤＳが作用したときに生じる化学反応を示す図である。シリコンの基板Ｗの表面にはシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂の膜）が形成されている。シリコン酸化膜の表面には水との親和性を示す多数のヒドロキシ基（−ＯＨ）が形成されており、これによって通常のシリコン酸化膜は親水性を示す。このようなシリコン酸化膜にＨＭＤＳが作用すると、図７に示すように、ヒドロキシ基の水素がトリメチルシリル基（−Ｓｉ（ＣＨ₃）₃）に置換されて疎水性を示すようになる。すなわち、ステップＳ６の疎水化処理の要部は、基板Ｗに疎水化剤としてＨＭＤＳを供給し、基板Ｗ表面のヒドロキシ基の水素をトリメチルシリル基に置換して疎水性を付与するというものである。なお、ステップＳ２にてオゾンガス供給によって基板Ｗの表面から有機物の汚染が除去されているため、基板Ｗの表面全面において均一な疎水化処理を行うことができる。

次に、ステップＳ６３に進み、ＩＰＡバルブ８５が開放されたまま、ＨＭＤＳバルブ８７のみが閉止されて気体吐出口５５から基板Ｗの表面にＩＰＡの蒸気のみが継続して供給される。この工程は、トリメチルシリル基が過剰に基板Ｗの表面に形成されるのを防止するために行われる。すなわち、基板Ｗの表面にＨＭＤＳが付着したまま長時間放置すると、トリメチルシリル基が過剰に基板Ｗの表面に形成されることとなるため、これを防止する目的でＩＰＡの蒸気のみを供給して基板Ｗの表面に付着しているＨＭＤＳを再度ＩＰＡに置換しているのである。

続いて、ＩＰＡバルブ８５が閉止されるとともに、純水バルブ８３が開放され、上側処理液ノズル５３から基板Ｗの表面に純水が供給される。これにより、基板Ｗ表面に付着しているＩＰＡが洗い流される純水洗浄が行われる（ステップＳ６４）。その後、純水バルブ８３が閉止されて純水洗浄が終了する。この段階では、疎水化状態とされた基板Ｗの表面上に水滴が残留していることとなる。

こうして基板Ｗの表面の疎水化処理が完了すると、図５に戻り、ステップＳ７に進んで乾燥処理が実行される。乾燥処理を行うときには、チャック回転駆動機構３３が基板Ｗの回転数を上昇させて基板Ｗの表面に付着している水滴を高速回転の遠心力で振り切る。このときには、近接位置に位置している雰囲気遮断板５０を基板Ｗと同じ方向にほぼ同じ回転速度で回転させる。また、窒素バルブ８９を開放して気体吐出口５５から窒素ガスを供給し、高速回転される基板Ｗと雰囲気遮断板５０との間を不活性ガス雰囲気とする。

第１実施形態においては、処理液を用いた表面処理（薬液表面処理および純水リンス処理）が終了してから乾燥処理を行う前に、基板Ｗに表面に疎水化剤（ＨＭＤＳ）を供給して疎水化処理を行っている。このため、近年の微細化・高アスペクト比化が相当に進んだパターンが基板Ｗの表面に形成されていたとしても、つまり基板Ｗの表面に非常に倒壊しやすいパターンが形成されていたとしても、そのパターン内に残留している水滴の毛管力はゼロに近くなり、乾燥処理時におけるパターンの倒壊を確実に防止することができる。

所定時間の乾燥処理が終了した後、気体吐出口５５からの窒素ガス供給が停止されて雰囲気遮断板５０が近接位置から退避位置にまで上昇するとともに、回転保持部３０による基板Ｗの回転も停止される。また、スピンチャック３１がスプラッシュガード４６の上端よりも突き出る高さ位置にまでスプラッシュガード４６が下降し、処理室７のシャッター２６が開く。そして、主搬送ロボット１６が上ハンド１７ａを処理ユニット２０にアクセスさせて乾燥処理後の基板Ｗを処理ユニット２０から搬出する（ステップＳ８）。

主搬送ロボット１６は、基板Ｗを受け取った上ハンド１７ａを処理ユニット２０から退出させ、シャトル搬送機構６０の主搬送ロボットアクセス位置６８に対向するように旋回する。一方、シャトル搬送機構６０は、シャトル本体部６１を主搬送ロボットアクセス位置６８に移動させている。そして、主搬送ロボット１６は、基板Ｗを保持する上ハンド１７ａをシャトル搬送機構６０の第１ハンド６２ａの直上に進出させる。この状態にて第１ハンド６２ａが上昇すると、主搬送ロボット１６の上ハンド１７ａに保持されていた基板Ｗは第１ハンド６２ａによって受け取られる。この時点では、基板Ｗの表面状態は疎水性のままである。

その後、主搬送ロボット１６は空になった上ハンド１７ａを後退させる。こうして、主搬送ロボット１６からシャトル搬送機構６０への基板Ｗの受け渡しが行われる。なお、このときに、シャトル搬送機構６０の第２ハンド６２ｂに保持されていた基板Ｗを主搬送ロボット１６の下ハンド１７ｂに渡すとともに、主搬送ロボット１６の上ハンド１７ａに保持されていた基板Ｗをシャトル搬送機構６０の第１ハンド６２ａに渡すようにしても良い。このようにすれば、処理ユニット２０での処理前後の基板Ｗがシャトル搬送機構６０と主搬送ロボット１６との間で同時に交換されることとなる。

基板Ｗの受け渡しが完了した時点で、シャトル本体部６１は主搬送ロボットアクセス位置６８に位置している。上述したように、主搬送ロボットアクセス位置６８においては、オゾンガス供給ヘッド７０から下方に向けてオゾンガスが噴出されている。このため、第１ハンド６２ａに受け取られた基板Ｗにはオゾンガスが吹き付けられて供給されることとなる。ＨＭＤＳによって表面が疎水化状態とされた基板Ｗにオゾンガスが供給されると、その疎水化状態の解除処理が進行する（ステップＳ９）。

図８は、疎水化された基板Ｗの表面にオゾンが作用したときに生じる化学反応を示す図である。上述したように、ＨＭＤＳによって疎水化された基板Ｗのシリコン酸化膜の表面には多数のトリメチルシリル基が形成されている。このようなシリコン酸化膜にオゾンガスが作用すると、図８に示すように、オゾンの酸化作用によってトリメチルシリル基が分解され、トリメチルシリル基が元の水素に置換される。その結果、シリコン酸化膜の表面は、疎水化処理前と同じく、多数のヒドロキシ基が形成された状態となる。すなわち、疎水化状態の解除処理とは、基板Ｗの表面に形成されていたトリメチルシリル基をオゾンの作用によって水素に置換して疎水化状態を解除し、結果的に基板Ｗの表面状態を元の親水性に復元する処理である。１枚の基板Ｗの疎水化状態を解除する処理時間は数１０秒〜数分程度である。

また、疎水化状態の解除処理を行う際に、オゾンガス供給ヘッド７０からオゾンガスの供給を行うとともに、ホットプレート７９によって第１ハンド６２ａに保持された基板Ｗを加熱している。これにより、疎水化状態の解除処理が促進され、処理時間を上記よりもさらに短縮することができる。

疎水化状態の解除処理が終了した後、シャトル搬送機構６０は、第１ハンド６２ａに基板Ｗを保持させたまま、シャトル本体部６１を主搬送ロボットアクセス位置６８からインデクサロボットアクセス位置６７へと移動させる。そして、処理済の基板Ｗを保持する第１ハンド６２ａの直下にインデクサロボット１２が上ハンド１４ａを進出させる。この状態にて第１ハンド６２ａが下降すると、第１ハンド６２ａに保持されていた処理済の基板Ｗが上ハンド１４ａに渡される。なお、このときに、シャトル搬送機構６０の第１ハンド６２ａに保持されていた処理済の基板Ｗをインデクサロボット１２の上ハンド１４ａに渡すとともに、インデクサロボット１２の下ハンド１４ｂに保持されている未処理の基板Ｗをシャトル搬送機構６０の第２ハンド６２ｂに渡すようにしても良い。このようにすれば、未処理の基板Ｗと処理済の基板Ｗとがシャトル搬送機構６０とインデクサロボット１２との間で同時に交換されることとなる。

その後、インデクサロボット１２は、処理済の基板Ｗを受け取った上ハンド１４ａを載置台１１に載置されているキャリアＣにアクセスさせ、そのキャリアＣに処理済の基板Ｗを収納する（ステップＳ１０）。このようにして、基板処理装置１における基板Ｗに対する一連の処理手順が終了する。

第１実施形態においては、処理液を用いた表面処理と乾燥処理との間に基板Ｗの表面に疎水化剤としてのＨＭＤＳを供給して疎水化処理を行っている。これにより、基板Ｗの表面状態は疎水性となり、基板Ｗの表面に非常に倒壊しやすいパターンが形成されている場合であっても、そのパターン内に残留している液滴の毛管力はゼロに近くなる。その結果、基板Ｗの乾燥処理を行う際に、基板Ｗの表面に形成されたパターンの倒壊をより確実に防止することができる。

また、基板処理装置１よりも後工程の処理は、基板Ｗの表面状態が親水性であることを前提に設定されいる場合も多い。第１実施形態においては、シャトル搬送機構６０にオゾンガス供給ヘッド７０を設け、乾燥処理後の疎水化された基板Ｗの表面にオゾンガスを供給して疎水化状態の解除処理を行っている。これにより、基板Ｗの疎水化状態が解除されてその表面状態は元の親水性に復元されるため、後工程の処理に支障をきたすおそれは無い。

また、処理液を用いた表面処理を行う前の基板Ｗにもオゾンガスを供給して有機物汚染を除去するようにしている。これにより、基板Ｗの全面に対して均一に処理液を用いた表面処理を行うことができる。

また、シャトル搬送機構６０にはオゾンガス供給ヘッド７０とともにホットプレート７９を設け、オゾンガスによって疎水化状態の解除処理が行われる基板Ｗを加熱するようにしている。これにより、疎水化状態の解除処理がさらに促進され、基板Ｗの表面状態を親水性に復元するのに要する時間を短縮することができる。

さらに、第１実施形態においては、シャトル搬送機構６０にオゾンガス供給ヘッド７０を設けている。すなわち、インデクサ部ＩＤのキャリアＣと処理ユニット２０との間の通常の基板搬送系路にオゾンガス供給ヘッド７０は設けられている。このため、未処理の基板Ｗを収納するキャリアＣから表面処理を行う処理ユニット２０まで搬送される往路の基板Ｗおよび処理ユニット２０から処理済の基板Ｗを収納するキャリアＣに搬送される復路の基板Ｗの双方に必然的にオゾンが供給されることとなる。オゾン供給によって、往路の基板Ｗの表面からは有機物汚染が除去され、疎水化された復路の基板Ｗの表面状態は解除されて親水性に復元される。従って、オゾンを供給するための専用の処理ユニットを基板処理装置１内に別途設ける必要が無くなり、基板処理装置１のスペース利用効率の低下を抑制することができる。また、そのようなオゾンを供給するための専用の処理ユニットに基板Ｗを搬送するための余分な搬送時間も生じないためスループットの低下を防止することができる。

＜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全体構成は概ね第１実施形態と同様である。第２実施形態の基板処理装置が第１実施形態と相違するのはシャトル搬送機構６０の構成である。

図９は、第２実施形態の基板処理装置におけるシャトル搬送機構６０を示す図である。同図において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第１実施形態ではシャトル搬送機構６０にオゾンガス供給ヘッド７０を設けていたのに代えて、第２実施形態ではシャトル搬送機構６０にＵＶランプ１７０を設けている。ＵＶランプ１７０は、主搬送ロボットアクセス位置６８の上方を覆うように設けられている。従って、主搬送ロボットアクセス位置６８のシャトル本体部６１はＵＶランプ１７０の下方に位置することとなる。ＵＶランプ１７０は、紫外域の波長の光を放射する蛍光ランプであり、主搬送ロボットアクセス位置６８に向けて紫外線を照射する。第２実施形態の基板処理装置の残余の構成については、第１実施形態と同じである。なお、ＵＶランプ１７０は、インデクサロボットアクセス位置６７の上方を覆うように設けられていても良いし、シャトル搬送機構６０の全体を覆うように設けられていても良い。

第２実施形態における基板Ｗの処理手順も図５に示した第１実施形態の処理手順と同じである。但し、第２実施形態においては、シャトル搬送機構６０にＵＶランプ１７０が設けられている。つまり、インデクサ部ＩＤのキャリアＣと処理ユニット２０との間の通常の基板搬送系路にＵＶランプ１７０が設けられている。ＵＶランプ１７０はオン／オフを繰り返すと出力が安定しないため（オンにしてから出力が安定するまで時間がかかる）、基板処理装置の作動中は常時オンとなっている。このため、未処理の基板Ｗを収納するキャリアＣから表面処理を行う処理ユニット２０まで搬送される往路の基板Ｗおよび処理ユニット２０から処理済の基板Ｗを収納するキャリアＣに搬送される復路の基板Ｗの双方に必然的に紫外線が照射されることとなる。

紫外線は、それ自体が強い化学作用を有するとともに、空気中の酸素を反応させてオゾンを生成する。従って、処理液を用いた表面処理を行う前の往路の基板Ｗに紫外線が照射されると、その基板Ｗの表面に付着していた有機物汚染が分解除去される（図５のステップＳ２）。また、乾燥処理後の復路の疎水化された基板Ｗの表面に紫外線が照射されると、図８に示したのと同様の反応が生じ、基板Ｗの疎水化状態が解除されてその表面状態は元の親水性に復元される（図５のステップＳ９）。

このように、シャトル搬送機構６０にオゾンガス供給ヘッド７０に代えてＵＶランプ１７０を設けたとしても、第１実施形態と同様の処理手順を実行することができ、同様の効果を得ることができる。

＜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全体構成は概ね第１実施形態と同様である。第３実施形態の基板処理装置が第１実施形態と相違するのは処理ユニット２０の一部構成である。

図１０は、第３実施形態の基板処理装置における処理ユニット２０の概略構成を示す図である。同図において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第１実施形態ではシャトル搬送機構６０にオゾンガス供給ヘッド７０を設けていたのに代えて、第３実施形態では処理ユニット２０にオゾンガスの供給機構を設けている。具体的には、図１０に示すように、雰囲気遮断板５０の回転軸５１に設けられた気体供給路５４の基端側分岐先の一つがオゾンバルブ１８１を介してオゾンガス供給源１８０と接続されている。オゾンバルブ１８１を開放することによって、気体吐出口５５からオゾンガスが噴出される。第３実施形態のシャトル搬送機構６０にはオゾンガス供給ヘッド７０は設けられていない。第３実施形態の基板処理装置の残余の構成については、第１実施形態と同じである。

第３実施形態における基板Ｗの処理手順は図５に示した第１実施形態の処理手順と概ね同じである。但し、第３実施形態においては、オゾンガスの供給機構がシャトル搬送機構６０ではなく、処理ユニット２０に設けられているため、未処理の基板Ｗが処理ユニット２０に搬入された後、その基板Ｗに気体吐出口５５からオゾンガスが供給されて有機物汚染が分解除去されることとなる。より具体的には、処理ユニット２０に搬入された未処理の基板Ｗがスピンチャック３１に保持され、雰囲気遮断板５０がその基板Ｗの上面に近接する近接位置まで下降した後、薬液バルブ８１を開放する前にオゾンバルブ１８１を開放して気体吐出口５５から基板Ｗの表面にオゾンガスを供給する。すなわち、図５のステップＳ２とステップＳ３とが入れ替わる。

また、乾燥処理後の疎水化された基板Ｗが処理ユニット２０から搬出される前に、その基板Ｗの表面に気体吐出口５５からオゾンガスが供給されて疎水化状態の解除処理が行われることとなる。より具体的には、乾燥処理が終了して気体吐出口５５からの窒素ガス供給を停止した後、雰囲気遮断板５０を近接位置に維持したままオゾンバルブ１８１を開放して気体吐出口５５から基板Ｗの表面にオゾンガスを供給する。すなわち、図５のステップＳ８とステップＳ９とが入れ替わる。

このようにしても、第１実施形態と同様に、処理液を用いた表面処理を行う前の基板Ｗにオゾンガスを供給して有機物汚染を除去することができる。このため、基板Ｗの全面に対して均一に処理液を用いた表面処理を行うことができる。

また、処理ユニット２０内において、乾燥処理後の疎水化された基板Ｗの表面にオゾンガスを供給して疎水化状態の解除処理を行っている。これにより、基板Ｗの疎水化状態が解除されてその表面状態は元の親水性に復元されるため、後工程の処理に支障をきたすおそれは無い。

また、第３実施形態においても、処理液を用いた表面処理と乾燥処理との間に基板Ｗの表面に疎水化剤としてのＨＭＤＳを供給して疎水化処理を行っている。これにより、第１実施形態と同じく、基板Ｗの乾燥処理を行う際に、基板Ｗの表面に形成されたパターンの倒壊を防止することができる。

さらに、第３実施形態においても、オゾンガスの供給機構を処理ユニット２０に設けているため、オゾンを供給するための専用の処理ユニットを基板処理装置内に別途設ける必要が無くなり、基板処理装置のスペース利用効率の低下を抑制することができる。また、そのようなオゾンを供給するための専用の処理ユニットに基板Ｗを搬送するための余分な搬送時間も生じないため、スループットの低下を防止することができる。

＜４．第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態の基板処理装置の全体構成は概ね第１実施形態と同様である。第４実施形態の基板処理装置が第１実施形態と相違するのは処理ユニット２０の一部構成である。

図１１は、第４実施形態の基板処理装置における処理ユニット２０の概略構成を示す図である。同図において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第１実施形態ではシャトル搬送機構６０にオゾンガス供給ヘッド７０を設けていたのに代えて、第４実施形態では処理ユニット２０にＵＶランプ２７０を設けている。具体的には、雰囲気遮断板５０とは別にＵＶランプ２７０のヘッドを設ける。第２実施形態と同じく、ＵＶランプ２７０は紫外線を照射する。ＵＶランプ２７０は、ランプスキャン駆動機構２７１によって水平方向に揺動される。第４実施形態のシャトル搬送機構６０にはオゾンガス供給ヘッド７０は設けられていない。第４実施形態の基板処理装置の残余の構成については、第１実施形態と同じである。

第４実施形態における基板Ｗの処理手順は図５に示した第１実施形態の処理手順と概ね同じである。但し、第４実施形態においては、ＵＶランプ２７０がシャトル搬送機構６０ではなく、処理ユニット２０に設けられているため、未処理の基板Ｗが処理ユニット２０に搬入された後、その基板ＷにＵＶランプ２７０から紫外線が照射されて有機物汚染が分解除去されることとなる。より具体的には、処理ユニット２０に搬入された未処理の基板Ｗがスピンチャック３１に保持された後、雰囲気遮断板５０がその基板Ｗの上面に近接する前に、ＵＶランプ２７０から基板Ｗの表面に紫外線を照射する。すなわち、図５のステップＳ２とステップＳ３とが入れ替わる。なお、第４実施形態のＵＶランプ２７０は点光源であるため、ランプスキャン駆動機構２７１によってＵＶランプ２７０を水平方向に揺動しつつ、基板Ｗを回転させて基板Ｗの全面に均一に紫外線を照射するのが好ましい。

また、乾燥処理後の疎水化された基板Ｗが処理ユニット２０から搬出される前に、その基板Ｗの表面にＵＶランプ２７０から紫外線が照射されて疎水化状態の解除処理が行われることとなる。より具体的には、乾燥処理が終了して気体吐出口５５からの窒素ガス供給が停止されて雰囲気遮断板５０が近接位置から退避位置にまで上昇した後、ＵＶランプ２７０から基板Ｗの表面に紫外線を照射する。すなわち、図５のステップＳ８とステップＳ９とが入れ替わる。なお、このときにも、ランプスキャン駆動機構２７１によってＵＶランプ２７０を水平方向に揺動しつつ、基板Ｗを回転させて基板Ｗの全面に均一に紫外線を照射するのが好ましい。

このように、処理ユニット２０にＵＶランプ２７０を設けたとしても、第３実施形態と同様の処理手順を実行することができ、同様の効果を得ることができる。

＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は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、上記各実施形態においては、疎水化剤としてＨＭＤＳを使用していたが、これに限定されるものではなく、シリコン酸化膜の表面を疎水性とすることのできるものであれば良い。このような疎水化剤としては、例えば、トリクロロシラン（ＳｉＨｃｌ₃）を用いることができる。図１２は、基板Ｗの表面にトリクロロシランが作用したときに生じる化学反応を示す図である。図１２（ａ）に示すように、トリクロロシランは純水リンス処理後に基板Ｗに残留している水分によって容易に加水分解してＳｉＨ（ＯＨ）₃となり、塩化水素ガス（Ｈｃｌ）を発生する。このＳｉＨ（ＯＨ）₃がシリコン酸化膜の表面と反応すると、図１２（ｂ）に示すように、脱水反応が生じてシリコン酸化膜の表面が疎水性を示すようになる。

このように、基板Ｗの表面に疎水化剤としてトリクロロシランを供給して疎水化処理を行っても、上記各実施形態と同様に、基板Ｗの表面に形成されているパターン内に残留している水滴の毛管力はゼロに近くなり、乾燥処理時におけるパターンの倒壊を確実に防止することができる。また、トリクロロシランによって疎水化された基板Ｗの表面もオゾンの供給または紫外線照射によって疎水化状態が解除され、その表面状態は元の親水性に復元される。

また、第１実施形態（または第２実施形態）においては、シャトル搬送機構６０にオゾンガス供給ヘッド７０（またはＵＶランプ１７０：この段落では以下同じ）を設けるようにしていたが、インデクサ部ＩＤのキャリアＣと処理ユニット２０との間で基板Ｗを搬送する搬送手段（インデクサロボット１２、主搬送ロボット１６およびシャトル搬送機構６０）の搬送系路のいずれかにオゾンガス供給ヘッド７０を設けるようにすれば良い。例えば、主搬送ロボット１６またはインデクサロボット１２にオゾンガス供給ヘッド７０を設けるようにしても良い。また、処理ユニット２０のシャッター２６の近傍またはキャリアＣの開口部近傍にオゾンガス供給ヘッド７０を設けるようにしても良い。搬送手段が基板Ｗを搬送する搬送系路のいずれの位置にオゾンガス供給ヘッド７０を設けたとしても、未処理の基板Ｗを収納するキャリアＣから表面処理を行う処理ユニット２０まで搬送される往路の基板Ｗおよび処理ユニット２０から処理済の基板Ｗを収納するキャリアＣに搬送される復路の基板Ｗの双方に必然的にオゾンが供給されることとなる。従って、オゾンを供給するための専用の処理ユニットを別途設ける必要が無くなり、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第３実施形態においては、雰囲気遮断板５０の気体吐出口５５からオゾンガスを供給するようにしていたが、オゾンガスを供給する専用のノズルを処理ユニット２０に設け、基板Ｗを回転させつつそのノズルを水平方向に往復移動させて基板Ｗの表面にオゾンガスを供給するようにしても良い。

また、第４実施形態においては、点光源のＵＶランプ２７０を揺動させつつ基板Ｗの全面に紫外線を照射するようにしていたが、これに代えて基板Ｗの半径以上の長さのライン状ＵＶ光源（例えば紫外線ＬＥＤなど）を設け、そのライン状ＵＶ光源を定位置に保持しつつ基板Ｗを回転させて基板Ｗの全面に紫外線を照射するようにしても良い。

また、処理ユニット２０に、処理液を吐出するための専用のノズルおよび／またはＩＰＡの蒸気およびＨＭＤＳの蒸気を吐出するための専用のノズルを雰囲気遮断板５０とは別体に設けるようにしても良い。

また、フッ酸によるエッチング処理に代えて、他の薬液、例えば、アンモニア過酸化水素水などによる洗浄処理を行うようにしても良い。さらに、処理液を用いた表面処理としては、薬液による処理を行うことなく、純水を用いた洗浄処理のみを行うものであっても良い。

また、基板Ｗ表面の疎水化状態の解除処理を促進するための加熱手段はホットプレート７９に限定されるものではなく、他の加熱手段、例えばハロゲンランプからの光照射によって解除処理中の基板Ｗを加熱するようにしても良い。

また、本発明に係る基板洗浄装置によって処理対象となる基板は半導体基板に限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板であっても良い。

１ 基板処理装置
１２ インデクサロボット
１６ 主搬送ロボット
２０ 処理ユニット
３０ 回転保持部
３１ スピンチャック
４０ 処理カップ
４６ スプラッシュガード
５０ 雰囲気遮断板
５３ 上側処理液ノズル
５５ 気体吐出口
６０ シャトル搬送機構
６１ シャトル本体部
６４ 直動機構
６７ インデクサロボットアクセス位置
６８ 主搬送ロボットアクセス位置
７０ オゾンガス供給ヘッド
７１，１８１ オゾンバルブ
７２，１８０ オゾンガス供給源
８４ ＩＰＡ供給源
８５ ＩＰＡバルブ
８６ ＨＭＤＳ供給源
８７ ＨＭＤＳバルブ
９０ 制御部
１７０，２７０ ＵＶランプ
Ｃ キャリア
ＩＤ インデクサ部
ＰＵ 処理部
Ｗ 基板

Claims (14)

1. 基板に処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理方法であって、
   基板表面の有機物汚染を除去する汚染除去工程と、
   処理液によって基板の表面処理を行う表面処理工程と、
   前記表面処理の終了した基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行う疎水化工程と、
   疎水化された基板の乾燥処理を行う乾燥処理工程と、
   乾燥後の基板の表面の疎水化状態を解除する改質解除工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。
2. 請求項１記載の基板処理方法において、
   前記汚染除去工程および前記改質解除工程は、基板の表面にオゾンを供給するオゾン供給工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
3. 請求項１記載の基板処理方法において、
   前記汚染除去工程および前記改質解除工程は、基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理方法において、
   前記疎水化工程は、疎水化剤としてＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を供給して基板表面のヒドロキシ基の水素をトリメチルシリル基に置換することによって疎水化処理を行い、
   前記改質解除工程は、基板表面に形成されたトリメチルシリル基を水素に戻すことによって疎水化状態を解除することを特徴とする基板処理方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板処理方法において、
   前記改質解除工程は、基板を加熱する加熱工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板処理方法において、
   前記汚染除去工程は、未処理の基板を収納したキャリアから前記表面処理を行う処理ユニットまでの基板搬送過程で実行するとともに、
   前記改質解除工程は、前記処理ユニットから処理済の基板を収納するキャリアまでの基板搬送過程で実行することを特徴とする基板処理方法。
7. 基板に処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理方法であって、
   処理液によって基板の表面処理を行う表面処理工程と、
   前記表面処理の終了した基板の表面にＨＭＤＳを供給して該表面を疎水性とする疎水化工程と、
   疎水化された基板の乾燥処理を行う乾燥処理工程と、
   乾燥後の基板の表面の疎水化状態を解除して該表面を親水性とする改質解除工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。
8. 基板に処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理装置であって、
   基板を収納するキャリアを載置するインデクサ部と、
   基板に表面処理および乾燥処理を行う処理ユニットと、
   前記インデクサ部と前記処理ユニットとの間で基板を搬送する搬送手段と、
   基板にオゾンを供給するオゾン供給ヘッドと、
   を備え、
   前記処理ユニットは、処理液を用いた表面処理と乾燥処理との間に基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行う疎水化手段を備え、
   前記オゾン供給ヘッドは、前記搬送手段が基板を搬送する搬送系路に設けられ、前記インデクサ部から前記処理ユニットに搬送される基板および前記処理ユニットから前記インデクサ部に搬送される基板の双方にオゾンを供給することを特徴とする基板処理装置。
9. 請求項８記載の基板処理装置において、
   前記搬送手段は、
   前記キャリアに対して基板の搬出入を行うインデクサロボットと、
   前記処理ユニットに対して基板の搬出入を行う主搬送ロボットと、
   前記インデクサロボットと前記主搬送ロボットとの間で基板の受け渡しを行うシャトル搬送機構と、
   を備え、
   前記オゾン供給ヘッドは前記シャトル搬送機構に設けられることを特徴とする基板処理装置。
10. 請求項９記載の基板処理装置において、
    前記シャトル搬送機構は、基板を加熱する加熱手段をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
11. 基板に処理液を用いた表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理装置であって、
    基板を収納するキャリアを載置するインデクサ部と、
    基板に表面処理および乾燥処理を行う処理ユニットと、
    前記インデクサ部と前記処理ユニットとの間で基板を搬送する搬送手段と、
    基板に紫外線を照射する紫外線ランプと、
    を備え、
    前記処理ユニットは、処理液を用いた表面処理と乾燥処理との間に基板の表面に疎水化剤を供給して疎水化処理を行う疎水化手段を備え、
    前記紫外線ランプは、前記搬送手段が基板を搬送する搬送系路に設けられ、前記インデクサ部から前記処理ユニットに搬送される基板および前記処理ユニットから前記インデクサ部に搬送される基板の双方に紫外線を照射することを特徴とする基板処理装置。
12. 請求項１１記載の基板処理装置において、
    前記搬送手段は、
    前記キャリアに対して基板の搬出入を行うインデクサロボットと、
    前記処理ユニットに対して基板の搬出入を行う主搬送ロボットと、
    前記インデクサロボットと前記主搬送ロボットとの間で基板の受け渡しを行うシャトル搬送機構と、
    を備え、
    前記紫外線ランプは前記シャトル搬送機構に設けられることを特徴とする基板処理装置。
13. 請求項１２記載の基板処理装置において、
    前記シャトル搬送機構は、基板を加熱する加熱手段をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
14. 請求項８から請求項１３のいずれかに記載の基板処理装置において、
    前記疎水化手段は疎水化剤としてＨＭＤＳを供給することを特徴とする基板処理装置。

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