JP2015043379A - 基板乾燥装置および基板乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の乾燥処理においてパターン倒れを効果的に抑制する、基板乾燥装置および基板乾燥方法を提供することを、目的とする。
【解決手段】この基板乾燥装置１は、パターン保護液供給部３と、乾燥手段４と、脱離手段５とを備える。パターン保護液供給部３は、処理液が付着した基板９の表面に、極性を持つ高分子を含むパターン保護液を供給する。これにより、基板９に形成されたパターンの表面に帯電した高分子が付着する。そのため、各パターンがそれぞれ同極に帯電し、パターン間に静電斥力が生じる。乾燥手段４は、高分子が付着した基板９の表面から液体を除去する。乾燥処理において、表面張力によりパターンに対して働く応力が、静電斥力により打ち消される。その結果、パターン倒れを効果的に抑制できる。脱離手段５は、乾燥処理後、高分子を基板９から脱離させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の表面に付着した処理液を除去する基板乾燥装置および基板乾燥方法に関する。

半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルタ用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板などの精密電子装置用基板の製造工程では、基板の表面から洗浄液などの処理液を除去するために、種々の乾燥処理が行われる。基板の乾燥処理を行う従来の基板乾燥装置については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００８−７１８０７号公報

近年の半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、基板表面に形成するパターンが微細化している。そして、パターンの微細化に伴い、パターンのアスペクト比が大きくなる。これにより、アスペクト比の大きなパターンを表面に有する基板に対して、乾燥等の処理を行う必要が生じる。

基板の乾燥処理の過程において、パターン間に残存する処理液の表面張力により、パターン倒れが生じる場合がある。パターンのアスペクト比が大きくなるにつれ、パターンに対して働く、表面張力による応力は大きくなる。したがって、パターンの微細化に伴い、乾燥処理工程におけるパターン倒れが生じやすくなる。

特許文献１に記載の基板処理装置では、基板の乾燥処理を行う際に、基板に付着している処理液の表面張力を低減させることにより、パターンに対して働く応力を低減させる。これにより、パターン倒れを抑制している（段落０００７）。しかしながら、表面張力の低減には限界があるため、より微細化するパターンに対応する程度まで、効果的に表面張力による応力を低減させることは困難である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板の乾燥処理においてパターン倒れを効果的に抑制できる、基板乾燥装置および基板乾燥方法を提供することを、目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、基板に付着した処理液を除去するための基板乾燥装置において、処理液が付着した基板の表面に、極性を持つ高分子を含むパターン保護液を供給する、パターン保護液供給部と、前記高分子が付着した前記基板の表面から液体を除去する、乾燥手段と、前記高分子を前記基板から脱離させる、脱離手段と、を備える。

本願の第２発明は、第１発明の基板乾燥装置において、前記高分子は、イオン性界面活性剤である。

本願の第３発明は、第２発明の基板乾燥装置において、前記イオン性界面活性剤は、分子量１０，０００以下である。

本願の第４発明は、第３発明の基板乾燥装置において、前記イオン性界面活性剤は、分子量１，２００以下である。

本願の第５発明は、第２発明から第４発明までのいずれかの基板乾燥装置において、
前記イオン性界面活性剤は、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）系、ウレタン系、ポリカルボン酸系、アクリル樹脂系、チオール系、あるいは、シラン系、のいずれかの界面活性剤からなる。

本願の第６発明は、第１発明から第５発明までのいずれかの基板乾燥装置において、前記処理液と、前記パターン保護液の溶媒とは、同一の物質である。

本願の第７発明は、第１発明から第６発明までのいずれかの基板乾燥装置において、前記パターン保護液供給部は、前記パターン保護液を供給することにより、前記基板に付着した前記処理液を、前記パターン保護液に置換する。

本願の第８発明は、第１発明から第７発明までのいずれかの基板乾燥装置において、前記基板を略水平に保持しつつ回転させる、保持部をさらに備える。

本願の第９発明は、第１発明から第８発明までのいずれかの基板乾燥装置において、前記乾燥手段は、前記基板の表面に対して乾燥気体を供給する、乾燥気体供給部を有する。

本願の第１０発明は、第１発明から第９発明までのいずれかの基板乾燥装置において、前記乾燥手段は、前記基板の表面を加熱する第１加熱機構を有する。

本願の第１１発明は、第１発明から第１０発明までのいずれかの基板乾燥装置において、前記脱離手段は、前記基板の表面に紫外線を照射する、ＵＶ照射部と、前記基板の周辺に酸素ガスを供給する、酸素供給部と、を有する。

本願の第１２発明は、第１発明から第１１発明までのいずれかの基板乾燥装置において、前記脱離手段は、前記基板の表面を加熱する第２加熱機構を有する。

本願の第１３発明は、第１２発明の基板乾燥装置において、前記第２加熱機構は、前記基板の表面を４００℃以上に加熱する。

本願の第１４発明は、第１２発明または第１３発明の基板乾燥装置において、前記脱離手段は、前記基板を内部に収容するチャンバ内を減圧する減圧機構をさらに有する。

本願の第１５発明は、第１発明から第１４発明までのいずれかの基板乾燥装置において、前記基板上に付着した液体のｐＨを調節するｐＨ調節液を供給する、ｐＨ調節液供給部
をさらに備える。

本願の第１６発明は、基板に付着した処理液を除去するための基板乾燥方法において、ａ）処理液が付着した基板の表面に、極性を持つ高分子を含むパターン保護液を供給する、パターン保護液供給工程と、ｂ）前記工程ａ）の後で、前記基板の表面に付着した液体に対して乾燥処理を行う、乾燥工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後で、前記基板の表面に付着した前記高分子を脱離させる、脱離工程と、を備える。

本願の第１７発明は、第１６発明の基板乾燥方法において、前記工程ａ）において供給される前記高分子は、イオン性界面活性剤である。

本願の第１８発明は、第１７発明の基板乾燥方法において、前記イオン性界面活性剤は、分子量１０，０００以下である。

本願の第１９発明は、第１８発明の基板乾燥方法において、前記イオン性界面活性剤は、分子量１，２００以下である。

本願の第２０発明は、第１７発明から第１９発明までのいずれかの基板乾燥方法において、前記イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が正に帯電するカチオン型界面活性剤であり、前記工程ａ）において、前記基板の表面に、中性の前記パターン保護液を供給し、かつ、ｄ）前記工程ａ）と前記工程ｂ）との間において、前記基板の表面に酸性のｐＨ調節液を供給する、ｐＨ調節液供給工程をさらに備える。

本願の第２１発明は、第１７発明から第１９発明までのいずれかの基板乾燥方法において、前記イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が負に帯電するアニオン型界面活性剤であり、前記工程ａ）において、前記基板の表面に、酸性の前記パターン保護液を供給し、かつ、ｄ）前記工程ａ）と前記工程ｂ）との間において、前記基板の表面に中性のｐＨ調節液を供給する、ｐＨ調節液供給工程をさらに備える。

本願の第１発明から第２１発明によれば、基板の表面に帯電した高分子が付着することにより、基板に形成されたパターンのそれぞれが同極に帯電する。これにより、パターン間に静電斥力が生じる。このため、表面張力によりパターンに対して働く応力が、静電斥力により打ち消される。その結果、パターン倒れを効果的に抑制できる。

本願の第２発明および第１７発明によれば、イオン性界面活性剤の帯電した親水基が、基板の表面に付着する。これにより、帯電した高分子が、基板の各パターンに付着しやすい。

本願の第３発明および第１８発明によれば、イオン性界面活性剤の分子量が１０，０００以下である。これにより、パターン幅およびパターン間の間隔が６００ナノメートル以下のパターンを有する基板において、効果的に静電斥力を生じさせることができる。

本願の第４発明および第１９発明によれば、イオン性界面活性剤の分子量が１，２００以下である。これにより、パターン幅およびパターン間の間隔が３０ナノメートル以下のパターンを有する基板において、効果的に静電斥力を生じさせることができる。

本願の第６発明によれば、パターン保護液が、基板表面に付着した処理液と混合しやすい。これにより、パターン保護液に含まれる高分子が、基板表面に付着しやすい。

本願の第７発明によれば、基板の処理面全体に、パターン保護液が満遍なく塗布される。したがって、パターン保護液に含まれる高分子が、基板表面に満遍なく付着できる。

本願の第８発明によれば、基板を回転させつつ、パターン保護液を供給することにより、基板の処理面全体にパターン保護液を満遍なく行き渡らせることができる。

本願の第１５発明、第２０発明、および第２１発明によれば、基板上に付着した液体のｐＨを調節できる。これにより、基板のゼータ電位を調節できる。その結果、パターン間に生じる静電斥力を大きくし、乾燥工程におけるパターン倒れをより抑制することができる。

基板乾燥装置の構成を示した縦断面図である。 基板乾燥装置の主な制御機構を示すブロック図である。 基板乾燥処理の流れを示したフローチャートである。 パターン保護液供給工程の様子を模式的に示した図である。 第１実施形態に係る乾燥工程の様子を模式的に示した図である。 脱離工程の様子を模式的に示した図である。 一変形例に係る基板乾燥装置の構成を示した縦断面図である。 カチオン型界面活性剤を使用した場合の、一変形例に係るパターン保護液供給工程の様子を模式的に示した図である。 カチオン型界面活性剤を使用した場合の、一変形例に係るｐＨ調整工程の様子を模式的に示した図である。 カチオン型界面活性剤を使用した場合の、一変形例に係る乾燥工程の様子を模式的に示した図である。 アニオン型界面活性剤を使用した場合の、他の変形例に係るパターン保護液供給工程の様子を模式的に示した図である。 アニオン型界面活性剤を使用した場合の、他の変形例に係るｐＨ調整工程の様子を模式的に示した図である。 アニオン型界面活性剤を使用した場合の、他の変形例に係る乾燥工程の様子を模式的に示した図である。 他の変形例に係る基板乾燥装置の構成を示した縦断面図である。 他の変形例に係る基板乾燥装置の構成を示した縦断面図である。 他の変形例に係る基板乾燥装置の構成を示した縦断面図である。 他の変形例に係る基板乾燥装置の構成を示した縦断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．基板乾燥装置の構成＞
図１は、基板乾燥装置１の構成を示した縦断面図である。図２は、基板乾燥装置１の主な制御機構を示すブロック図である。

この基板乾燥装置１は、半導体の製造工程において、半導体ウエハ９を内部に収容して乾燥を行う装置である。半導体ウエハ９の表面には、パターンが形成されている。本実施形態の基板乾燥装置１の処理対象となる半導体ウエハ９は、パターンの幅およびパターン間の距離が、１０ナノメートル〜２０ナノメートルとなる微細なパターンを有する。

図１および図２に示すように、本実施形態の基板乾燥装置１は、保持部２、パターン保護液供給部３、乾燥気体供給部４、脱離処理部５、排液捕集部６、制御部１０、およびチャンバ１１を備えている。

保持部２は、略円板状の基板である半導体ウエハ９を、略水平に保持する機構である。保持部２は、略円板状のベース部２１と、ベース部２１の上面に設けられた複数のチャックピン２２と、ベース部２１を回転させる回転機構２３とを有する。

複数のチャックピン２２は、ベース部２１の周縁部付近の上面に、等角度間隔で配置されている。半導体ウエハ９は、パターンが形成されるデバイス領域を上面側に向けた状態で、チャックピン２２に保持される。各チャックピン２２は、半導体ウエハ９の周縁部の下面および外周端面に接触し、ベース部２１の上面から空隙を介して上方の位置に、半導体ウエハ９を支持する。

保持部２は、半導体ウエハ９の略中心と、回転機構２３の中心軸２０とが重なるように、半導体ウエハ９を保持する。回転機構２３は、例えば、モータにより実現できる。回転機構２３を動作させると、ベース部２１、チャックピン２２、および半導体ウエハ９が、中心軸２０を中心として回転する。これにより、保持部２は、半導体ウエハ９を略水平に保持しつつ回転させる。

パターン保護液供給部３は、パターン保護液供給ノズル３１、第１配管３２、パターン保護液供給源３３、および第１開閉弁３４を有する。パターン保護液供給ノズル３１は、保持部２に保持された半導体ウエハ９の上面に、パターン保護液を吐出するためのノズルである。パターン保護液には、極性を持つ高分子の界面活性剤である、イオン性界面活性剤Ｓが含まれる。パターン保護液供給ノズル３１は、第１配管３２を介して、パターン保護液供給源３３と流路接続されている。また、第１配管３２の経路途中には、第１開閉弁３４が介挿されている。このため、第１開閉弁３４を開放すると、パターン保護液供給源３３から第１配管３２を通ってパターン保護液供給ノズル３１に、パターン保護液が供給される。そして、パターン保護液供給ノズル３１から半導体ウエハ９の上面に、パターン保護液が吐出される。これにより、パターン保護液に含まれるイオン性界面活性剤Ｓが、半導体ウエハ９の表面に形成されたパターン９１に、付着する。なお、パターン保護液供給源３３から供給されるパターン保護液は、液体のイオン性界面活性剤Ｓの原液であってもよいし、液体または固体のイオン性界面活性剤Ｓの溶液であってもよい。

イオン性界面活性剤Ｓには、例えば、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）などのポリイミン系界面活性剤や、３−アミノプロピルトリエトキシシランなどのシラン系界面活性剤が使用される。また、イオン性界面活性剤Ｓには、ウレタン系界面活性剤、ポリカルボン酸系界面活性剤、アクリル樹脂系界面活性剤、または、チオール系界面活性剤が使用されてもよい。

第５４回理論応用力学講演会講演論文集ｐ４５〜４８（神谷秀博、２００５）に記載のように、分子量３００〜７０，０００のポリエチレンイミン（ＰＥＩ）系分散剤を添加した、粒子径の異なるアルミナ粒子スラリーの見かけ粘度は、粒子径がサブミクロンサイズのアルミナ粒子に対しては、分散剤の分子量１０，０００程度で粘度が極小となり、粒子径７〜３０ナノメートルのアルミナ粒子に対しては、分散剤の分子量１，２００で粘度が極小値を示す。

したがって、イオン性界面活性剤Ｓは、分子量が１０，０００以下であることが好ましい。そうすると、粒子径が６００ナノメートル以下のパーティクルに対して分散効果が大きい。すなわち、パターン幅およびパターン間の距離が６００ナノメートル以下のパターン間において、効果的に後述する静電斥力を生じさせることができる。

また、イオン性界面活性剤Ｓは、分子量が１，２００以下であることがより好ましい。そうすると、粒子径が３０ナノメートル以下のパーティクルに対して分散効果が大きい。すなわち、パターン幅およびパターン間の距離が３０ナノメートル以下のパターン間において、効果的に後述する静電斥力を生じさせることができる。

このように、イオン性界面活性剤Ｓの分子量を１０，０００以下または１，２００以下にすることにより、より微細なパターンについて、パターン間に生じる静電斥力を効果的に増大させることができる。

また、パターン保護液の溶媒、すなわち、イオン性界面活性剤Ｓを溶解させる溶媒として、例えば、水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、または、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）が用いられる。

パターン保護液の溶媒は、パターン保護液供給前に半導体ウエハ９に付着している処理液と、同一の物質であることが好ましい。そうすると、半導体ウエハ９の表面にパターン保護液を供給した際に、パターン保護液と処理液とが混合しやすく、パターン保護液に含まれるイオン性界面活性剤Ｓが、半導体ウエハ９の表面に付着しやすい。

そのため、当該処理液が純水（脱イオン水、ＤＩＷ）である場合、パターン保護液として、例えば、純水（脱イオン水）や炭酸水（ＣＯ２水溶液）にイオン性界面活性剤Ｓを溶解させた溶液が用いられる。なお、イオン性界面活性剤Ｓを溶解させる液体を選択することにより、パターン保護液のｐＨを選択することができる。パターン保護液のｐＨについては、後述する。

乾燥気体供給部４は、乾燥用ノズル４１、第２配管４２、乾燥気体供給源４３、および、第２開閉弁４４を有する。乾燥用ノズル４１は、保持部２に保持された半導体ウエハ９の上面に、乾燥気体を吹き付けるためのノズルである。本実施形態の乾燥気体は、室温の窒素ガスである。なお、乾燥気体には、他の不活性ガス等が用いられてもよい。

乾燥用ノズル４１は、第２配管４２を介して、乾燥気体供給源４３と流路接続されている。第２配管４２の経路途中には、第２開閉弁４４が介挿されている。このため、第２開閉弁４４を開放すると、乾燥気体供給源４３から第２配管４２を通って乾燥用ノズル４１に乾燥気体が供給される。乾燥処理時には、保持部２により半導体ウエハ９を略水平に保持しつつ回転させながら、乾燥用ノズル４１から半導体ウエハ９の上面に、乾燥気体が吹き付けられる。このように、本実施形態では、乾燥気体供給部４と保持部２とが、いわゆるスピン乾燥処理を行う乾燥手段を構成している。

脱離処理部５は、いわゆるＵＶオゾン処理を行う、イオン性界面活性剤Ｓの脱離手段である。脱離処理部５は、ＵＶランプ５１、第３配管５２、酸素供給源５３、および第３開閉弁５４を有する。ＵＶランプ５１は、保持部２に保持される半導体ウエハ９の上方に配置されている。

第３配管５２は、一端が酸素供給源５３と接続され、他端がチャンバ１１内に配置された酸素供給口５２１となっている。また、第３配管５２の経路途中には、第３開閉弁５４が介挿されている。このため、第３開閉弁５４が開放されると、酸素供給口５２１からチャンバ１１内へ酸素が供給される。チャンバ１１内へ供給された酸素は、紫外線が照射されると、オゾンを生成する。なお、チャンバ１１内の酸素濃度がＵＶオゾン処理を行うのに充分である場合、第３配管５２、酸素供給源５３、および第３開閉弁５４を省略してもよい。

ＵＶランプ５１が半導体ウエハ９の表面に紫外線光を照射すると、半導体ウエハ９の表面に付着したイオン性界面活性剤Ｓが分解され、半導体ウエハ９の表面からイオン性界面活性剤が脱離する。また、同時に、紫外線により発生したオゾンから分離した活性酸素が、イオン性界面活性剤と化学的に結合し、二酸化炭素や水などの揮発性物質に分解される。このように、脱離処理部５は、半導体ウエハ９に付着したイオン性界面活性剤Ｓを除去する。

排液捕集部６は、処理液や使用後のパターン保護液を回収する部位である。排液捕集部６は、保持部２に保持された半導体ウエハ９を環状に包囲するカップ６１と、カップ６１の底部に流路接続された第４配管６２とを有する。半導体ウエハ９から周囲に飛散した処理液およびパターン保護液は、カップ６１の内部に捕集される。その後、処理液およびパターン保護液は、第４配管６２を通って、基板乾燥装置１の外部へ排出され、再生処理または廃棄処理される。

制御部１０は、図２に示すように、チャックピン２２、回転機構２３、第１開閉弁３４、第２開閉弁４４、第３開閉弁５４、および、ＵＶランプ５１などの、基板乾燥装置１に設けられた種々の動作機構を制御する。制御部１０は、各種演算処理を行うＣＰＵ１０１と、各種プログラムおよび各種情報を記憶するメモリ１０２とを備える。ＣＰＵ１０１が、メモリ１０２を参照しながら所定の処理プログラムを実行することにより、基板乾燥装置１における半導体ウエハ９の乾燥処理が進行する。

なお、上述した保持部２、パターン保護液供給ノズル３１、乾燥用ノズル４１、ＵＶランプ５１、および排液捕集部６は、温度および清浄度が制御されたチャンバ１１の内部に配置される。また、チャンバ１１に設けられた搬入出口を開閉するためのシャッタ機構や、搬入出口を介して半導体ウエハ９を搬入および搬出するための搬送機構も、制御部１０により動作制御される。

＜２．基板乾燥処理について＞
続いて、上記の基板乾燥装置１を用いた基板乾燥処理について、説明する。図３は、基板乾燥装置１における基板乾燥処理の流れを示したフローチャートである。図４は、パターン保護液供給工程の様子を、模式的に示した図である。図５は、乾燥工程の様子を、模式的に示した図である。図６は、脱離工程の様子を、模式的に示した図である。

この基板乾燥装置１では、半導体ウエハ９の表面に付着した処理液を除去することを目的として、基板乾燥処理を行う。この基板乾燥装置１において、半導体ウエハ９の乾燥処理を行うときには、制御部１０が、基板乾燥装置１内の各部を動作制御する。これにより、以下の動作が進行する。以下、図３を参照しながら、各部の動作について説明する。

基板乾燥装置１は、まず、所定の搬送機構によって、半導体ウエハ９をチャンバ１１の内部に搬入する。搬入の際、チャンバ１１の搬入出口は開放され、当該搬入出口からチャンバ１１内へと半導体ウエハ９が搬入される。また、保持部２の複数のチャックピン２２を外側へ開くとともに、ベース部２１の上方に、半導体ウエハ９が配置される。そして、複数のチャックピン２２を内側へ閉じることにより、所定の搬送機構から保持部２へ、半導体ウエハ９を移載する。半導体ウエハ９は、処理面であるデバイス面を上面に向けた水平姿勢で、保持部２に保持される（ステップＳ１０１）。半導体ウエハ９の移載が完了すると、チャンバ１１の搬入出口が閉鎖される。

ステップＳ１０２におけるパターン保護液供給工程が始まる際、半導体ウエハ９の表面には、処理液が付着している。半導体ウエハ９の表面に処理液の付着するタイミングは、ステップＳ１０１以前であっても、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の間であってもよい。すなわち、ステップＳ１０１において予め処理液の付着した半導体ウエハ９が基板乾燥装置１に搬入されてもよく、また、ステップＳ１０１にて基板乾燥装置１に搬入された後で、半導体ウエハ９に処理液が付着してもよい。

本実施形態の基板乾燥装置１は、さらに基板洗浄部（図示せず）を有し、基板洗浄装置として駆動できるものとする。そのため、ステップＳ１０１において半導体ウエハ９がチャンバ１１内に搬入された後、基板乾燥装置１は、ステップＳ１０２の前に、半導体ウエハ９の洗浄を行う。これにより、半導体ウエハ９の表面に、処理液が付着する。本実施形態では、半導体ウエハ９に付着した処理液は純水（脱イオン水）である。

次に、基板乾燥装置１は、第１開閉弁３４を開放する。これにより、図４に示すように、処理液の付着した半導体ウエハ９の表面に、パターン保護液供給ノズル３１からパターン保護液３０が供給される（ステップＳ１０２）。パターン保護液３０は、パターン保護液供給ノズル３１から、半導体ウエハ９の上面の略中央へ向けて吐出される。また、パターン保護液３０の吐出開始と同時に、または、吐出開始後に、回転機構２３を動作させることにより、ベース部２１の回転を開始する。

このように、基板乾燥装置１は、半導体ウエハ９を回転させつつ、パターン保護液３０を供給する。これにより、半導体ウエハ９の上面全体にパターン保護液３０が満遍なく行き渡る。そして、半導体ウエハ９の上面に付着した処理液をパターン保護液３０に置換する。これにより、半導体ウエハ９の上面全体に、パターン保護液３０が満遍なく塗布される。

なお、半導体ウエハ９の上面に付着した処理液と、パターン保護液３０の溶媒とが、同一の物質であることが好ましい。これにより、パターン保護液３０を半導体ウエハ９の表面に供給した時に、処理液が、パターン保護液３０と置換されやすい。本実施形態のパターン保護液３０は、ｐＨ５前後の炭酸水にイオン性界面活性剤Ｓを溶解した溶液である。すなわち、処理液と、パターン保護液３０の溶媒とはいずれも水であり、同一の物質である。

本実施形態のイオン性界面活性剤Ｓは、分子量１，２００のポリエチレンイミン（ＰＥＩ）系界面活性剤である。ポリエチレンイミン系界面活性剤は、水溶液中で親水基が正に帯電する、カチオン（陽イオン）型界面活性剤である。このため、イオン性界面活性剤Ｓの親水基は正に帯電している。

半導体ウエハ９の上面全体にパターン保護液３０を接触させることにより、半導体ウエハ９に形成されたパターン９１の表面に、イオン性界面活性剤Ｓが付着する。イオン性界面活性剤Ｓがパターン９１の表面に付着することにより、パターン９１の表面は正に帯電する。これにより、隣り合うパターン９１同士の間において、図４中に白抜き矢印で示すように、静電斥力が働く。したがって、パターン９１同士が接近するのが抑制される。

半導体ウエハ９の上面全体にパターン保護液３０が供給された後、基板乾燥装置１は、第１開閉弁３４を閉鎖し、パターン保護液供給ノズル３１からのパターン保護液３０の吐出を停止する。

続いて、基板乾燥装置１は、回転機構２３の回転数を上げて、半導体ウエハ９を高速回転させる。また、基板乾燥装置１は、第２開閉弁４４を開放する。これにより、図５に示すように、乾燥用ノズル４１から半導体ウエハ９の上面に、乾燥気体４０が吹き付けられる。乾燥用ノズル４１は、回転機構２３により回転している半導体ウエハ９の上面に乾燥気体４０を吹き付ける。これにより、半導体ウエハ９に対して、スピン乾燥を行う（ステップＳ１０３）。半導体ウエハ９の表面に付着した液体（主としてパターン保護液の溶媒）は、遠心力により周囲へ飛散して、カップ６１に捕集される。

本実施形態の乾燥気体４０は、室温の窒素ガスである。乾燥気体４０中に含まれる水蒸気分圧は、飽和水蒸気圧よりも低い。すなわち、乾燥気体４０における、パターン保護液３０の溶媒の分圧は、当該溶媒の飽和蒸気圧よりも低い。したがって、乾燥気体４０が、半導体ウエハ９の上面に付着したパターン保護液３０と接触することにより、パターン保護液３０の溶媒が乾燥気体４０中に蒸発できる。これにより、半導体ウエハ９の上面から、より効率よく液体が除去される。

乾燥処理が進行し、パターン保護液３０の液面がパターン９１の上端よりも低くなると、図５中に黒塗り矢印で示すように、液面付近において、表面張力による応力が発生する。これにより、隣り合うパターン９１間に、互いに接近する方向の応力が働く。

一方、パターン９１の表面に付着したイオン性界面活性剤Ｓは、パターン保護液３０と接触しているものは正に帯電しており、パターン保護液３０と接触していないものは正に帯電していない。すなわち、パターン保護液３０の液面よりも下方に付着しているイオン性界面活性剤Ｓは、正に帯電している。これにより、パターン保護液の液面の下方において、隣り合うパターン間に、図５中に白抜き矢印で示すように、互いに反発する方向の静電斥力が働く。したがって、表面張力による応力が、静電斥力によって打ち消される。

このように、イオン性界面活性剤Ｓがパターン９１の表面に付着していることにより、表面張力による応力が静電斥力によって打ち消される。そのため、乾燥工程におけるパターン倒れが効果的に抑制されている。

なお、パターン９１間のパターン保護液３０の液面高さが大きいほど、当該パターン９１間に働く、表面張力による応力が大きくなる。一方、パターン９１間のパターン保護液３０の液面高さが大きいほど、パターン９１の側面に付着したイオン性界面活性剤Ｓのうち、帯電したものが多い。すなわち、パターン９１間のパターン保護液３０の液面高さが大きいほど、当該パターン９１間に働く静電斥力が大きくなる。反対に、パターン９１間のパターン保護液３０の液面高さが小さいほど、当該パターン９１間に働く、表面張力による応力と、静電斥力とは小さくなる。

このように、パターン保護液３０の液面高さに従って、表面張力による応力と、静電斥力とが対応した大小関係を有することにより、乾燥工程におけるパターン倒れが、より効果的に抑制されている。

また、表面張力による応力に起因して、隣り合うパターン９１同士が接近した場合、隣り合うパターン９１の壁面同士の距離が小さくなるため、当該壁面に付着したイオン性界面活性剤Ｓ同士の距離が小さくなる。同極に帯電したイオン性界面活性剤Ｓ同士の距離が小さくなると、イオン性界面活性剤Ｓ間の静電斥力による反発力が大きくなる。したがって、表面張力による応力に起因して、隣り合うパターン９１同士が接近しても、当該パターン９１間に働く静電斥力が大きくなることにより、パターン倒れが抑制される。

半導体ウエハ９の乾燥が完了すると、基板乾燥装置１は、第２開閉弁４４を閉鎖し、乾燥用ノズル４１からの乾燥気体４０の吐出を停止する。

その後、基板乾燥装置１は、第３開閉弁５４を開放する。これにより、酸素供給口５２１からチャンバ１１内へ酸素が供給される。チャンバ１１内の酸素濃度が所定の濃度以上に達した後、基板乾燥装置１は、ＵＶランプ５１の照射を開始する。これにより、イオン性界面活性剤Ｓが半導体ウエハ９から脱離する（ステップＳ１０４）。

ＵＶランプ５１から半導体ウエハ９の表面付近の酸素に紫外線が照射されると、オゾンが生成される。また、ＵＶランプ５１から半導体ウエハ９の表面に紫外線が照射されると、半導体ウエハ９の表面に付着したイオン性界面活性剤Ｓが分解され、半導体ウエハ９の表面からイオン性界面活性剤Ｓが脱離する。また、同時に、オゾンから分離した活性酸素が、イオン性界面活性剤Ｓと化学的に結合し、イオン性界面活性剤Ｓは、二酸化炭素や水などの揮発性物質に分解される。

半導体ウエハ９の上面のイオン性界面活性剤Ｓが脱離されると、基板乾燥装置１は、ＵＶランプ５１の照射を停止する。その後、基板乾燥装置１は、回転機構２３の動作を停止させ、ベース部２１および半導体ウエハ９の回転を停止する。

最後に、基板乾燥装置１は、チャンバ１１の搬入出口を開放し、所定の搬送機構によって、半導体ウエハ９をチャンバ１１の外部へ搬出する（ステップＳ１０５）。

＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。以下の変形例に係る各図では、上記の実施形態と同一の構成については、同一の符号が付されている。また、同一の符号が付された構成については、説明を省略する。

＜３−１．変形例１＞
図７は、変形例１に係る基板乾燥装置１ａの構成を示した縦断面図である。図７の例では、基板乾燥装置１ａは、ｐＨ調節液供給部７ａをさらに有する。他の構成については、上記の実施形態と同様である。

ｐＨ調節液供給部７ａは、ｐＨ調節液供給ノズル７１ａと、第４配管７２ａと、ｐＨ調節液供給源７３ａ、および第４開閉弁７４ａを有する。ｐＨ調節液供給ノズル７１ａは、半導体ウエハ９の上面に、ｐＨ調節液７０ａを吐出するためのノズルである。ｐＨ調節液供給ノズル７１ａは、第４給配管７２ａを介して、ｐＨ調節液供給源７３ａと流路接続されている。また、第４配管７２ａの経路途中には、第４開閉弁７４ａが介挿されている。このため、第４開閉弁７４ａを開放すると、ｐＨ調節液供給源７３ａから第４配管７２ａを通ってｐＨ調節液供給ノズル７１ａに、ｐＨ調節液７０ａが供給される。そして、ｐＨ調節液供給ノズル７１ａから半導体ウエハ９の上面に、ｐＨ調節液７０ａが吐出される。

続いて、変形例１の基板乾燥装置１ａを用いた基板乾燥処理について、説明する。図８は、変形例１における基板乾燥処理の流れを示したフローチャートである。図９は、変形例１におけるパターン保護液供給工程の様子を、模式的に示した図である。図１０は、変形例１におけるｐＨ調節液供給工程の様子を、模式的に示した図である。図１１は、変形例１における乾燥工程の様子を、模式的に示した図である。

この変形例１では、まず、基板乾燥装置１ａが、半導体ウエハ９をチャンバ１１内に搬入し、半導体ウエハ９が保持部２に保持される（ステップＳ２０１）。次に、図９に示すように、半導体ウエハ９の表面に、パターン保護液３０ａが供給される（ステップＳ２０２）。

変形例１のパターン保護液３０ａに含まれるイオン性界面活性剤Ｓは、分子量１，２００のポリエチレンイミン（ＰＥＩ）系界面活性剤である。ポリエチレンイミン系界面活性剤は、水溶液中で親水基が正に帯電する、カチオン（陽イオン）型界面活性剤である。パターン保護液３０ａは、イオン性界面活性剤Ｓを純水に溶解させた水溶液である。このため、パターン保護液３０ａは、ｐＨ７前後の中性となっている。また、イオン性界面活性剤Ｓの親水基は正に帯電している。

一方、変形例１の半導体ウエハ９は、デバイス面の表面がＳｉＯ_２の皮膜で覆われている。ＳｉＯ_２表面のゼータ電位は、例えば、ウルトラクリーンＵＬＳＩ技術（アドバンストエレクトロニクスシリーズ）ｐ１６２〜１６４（大見忠弘、１９９５）に記載のように、ｐＨ５付近において正負が転じる。ｐＨ５より酸性側、すなわち、ｐＨ５未満においてＳｉＯ_２表面のゼータ電位は正となり、ｐＨ５よりアルカリ性側、すなわち、ｐＨ５以上においてＳｉＯ_２表面のゼータ電位は負となる。

したがって、本実施形態のパターン保護液３０ａはｐＨ７前後であるため、パターン保護液３０ａが半導体ウエハ９に接触している時、半導体ウエハ９の表面のゼータ電位は負となる。イオン性界面活性剤Ｓは正に帯電しているため、半導体ウエハ９の上面全体にパターン保護液３０ａを接触させると、イオン性界面活性剤Ｓが半導体ウエハ９に引きつけられ、イオン性界面活性剤Ｓが半導体ウエハ９の表面に効率よく付着する。

イオン性界面活性剤Ｓが半導体ウエハ９の表面に付着することにより、半導体ウエハ９の表面に形成されたパターン９１のそれぞれは、正に帯電する。これにより、隣り合うパターン９１間に、図９中に白抜き矢印で示すように、静電斥力が働く。

なお、ステップＳ２において、半導体ウエハ９およびパーティクル９１のゼータ電位が負であることにより、イオン性界面活性剤Ｓの親水基の有する正電荷が一部打ち消される。しかしながら、半導体ウエハ９の表面に付着するイオン性界面活性剤Ｓの電荷量が、ゼータ電位を上回るため、隣り合うパターン９１の間には正の静電斥力が働く。

半導体ウエハ９の上面全体にパターン保護液３０ａが供給された後、基板乾燥装置１ａは、第１開閉弁３４を閉鎖し、パターン保護液供給ノズル３１からのパターン保護液３０ａの吐出を停止する。

続いて、基板乾燥装置１ａは、第４開閉弁７４ａを開放する。これにより、図１０に示すように、ｐＨ調節液供給ノズル７１ａから半導体ウエハ９の上面に、ｐＨ調節液７０ａが吐出される（ステップＳ２０３）。

本実施形態のｐＨ調節液７０ａは、ｐＨ５未満の炭酸水である。このため、半導体ウエハ９の表面にｐＨ調節液７０ａが接触すると、半導体ウエハ９のゼータ電位は正となる。これにより、半導体ウエハ９のゼータ電位と、イオン性界面活性剤Ｓの電荷との双方が正となるため、半導体ウエハ９に形成されたパターン９１間の静電斥力がさらに増す。

なお、ｐＨ調節液７０ａがｐＨ５前後であってもよい。この場合、半導体ウエハ９のゼータ電位はおよそゼロとなる。これにより、イオン性界面活性剤Ｓの電荷を打ち消すゼータ電位がゼロとなるため、半導体ウエハ９に形成されたパターン９１間の静電斥力が増す。

半導体ウエハ９の上面全体にｐＨ調節液７０ａが供給された後、基板乾燥装置１ａは、第４開閉弁７４ａを閉鎖し、ｐＨ調節液供給ノズル７１ａからのｐＨ調節液７０ａの吐出を停止する。

続いて、基板乾燥装置１ａは、半導体ウエハ９に対して、スピン乾燥を行う（ステップＳ２０４）。ｐＨ調節液７０ａの乾燥が進行し、ｐＨ調節液７０ａの液面がパターン９１の上部よりも低くなると、図１１中に黒塗り矢印で示すように、表面張力による応力が発生する。これにより、隣り合うパターン９１間に、互いに接近する方向の応力が働く。一方、パターン９１の表面に付着したイオン性界面活性剤Ｓは、ｐＨ調節液７０ａと接触していないものは正に帯電しており、ｐＨ調節液７０ａと接触していないものは正に帯電していない。すなわち、ｐＨ調節液７０ａの液面よりも下方に付着しているイオン性界面活性剤Ｓは、正に帯電している。これにより、ｐＨ調節液７０ａの液面の下方において、隣り合うパターン同士の間に、図１１中に白抜き矢印で示すように、互いに反発する方向の静電斥力が働く。したがって、表面張力による応力が、静電斥力によって打ち消される。

このように、イオン性界面活性剤Ｓがパターン９１の表面に付着していることにより、表面張力による応力が静電斥力によって打ち消される。そのため、乾燥工程におけるパターン倒れが効果的に抑制されている。

乾燥工程が終了すると、基板乾燥装置１ａは、脱離工程を開始する。これにより、イオン性界面活性剤Ｓが半導体ウエハ９から脱離する（ステップＳ２０５）。半導体ウエハ９の上面のイオン性界面活性剤Ｓが脱離されると、基板乾燥装置１ａは、脱離工程を終了する。その後、基板乾燥装置１ａは、回転機構２３の動作を停止させ、ベース部２１および半導体ウエハ９の回転を停止する。

最後に、基板乾燥装置１ａは、チャンバ１１の搬入出口を開放し、所定の搬送機構によって、半導体ウエハ９をチャンバ１１の外部へ搬出する（ステップＳ２０６）。

変形例１では、半導体ウエハ９に接触する液体のｐＨを調節することにより、半導体ウエハ９のゼータ電位を変化させることができる。半導体ウエハ９のゼータ電位を、イオン性界面活性剤Ｓと異極から同極に変化させることにより、イオン性界面活性剤Ｓを半導体ウエハ９に効率よく付着させ、その後、パターン９１間に生じる静電斥力を大きくすることができる。その結果、乾燥工程におけるパターン倒れをより効果的に抑制できる。

＜３−２．変形例２＞
上記の変形例１では、イオン性界面活性剤はカチオン型界面活性剤であったが、本発明はこれに限られない。イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が負に帯電するアニオン（陰イオン）型界面活性剤であってもよい。変形例２では、変形例１と同様の基板乾燥装置１ａを用いて、イオン性界面活性剤にアニオン型界面活性剤を使用する場合について図１２から図１４を参照しつつ、説明する。

図１２は、変形例２におけるパターン保護液供給工程の様子を、模式的に示した図である。変形例２では、パターン保護液３０ｂに含まれるイオン性界面活性剤Ｓｂは、分子量１０，０００以下のポリカルボン酸系のアニオン型界面活性剤である。パターン保護液３０ａは、イオン性界面活性剤ＳｂをｐＨ５未満の炭酸水に溶解させた水溶液である。このため、パターン保護液３０ｂは、酸性であり、ｐＨ５未満となっている。また、イオン性界面活性剤Ｓａの親水基は負に帯電している。

一方、パターン保護液３０ｂがｐＨ５未満であるため、パターン保護液３０ｂが半導体ウエハ９に接触すると、半導体ウエハ９のゼータ電位は正となり、イオン性界面活性剤Ｓｂが半導体ウエハ９に引きつけられる。したがって、イオン性界面活性剤Ｓｂが半導体ウエハ９の表面に効率よく付着する。

イオン性界面活性剤Ｓｂが半導体ウエハ９の表面に付着することにより、半導体ウエハ９の表面は、それぞれ負に帯電する。半導体ウエハ９に形成されたパターン９１のそれぞれが同極に帯電すると、パターン９１同士の間に静電斥力が働く。したがって、隣り合うパターン９１の間に反発力が発生する。

半導体ウエハ９の上面全体にパターン保護液３０ｂが供給され、イオン性界面活性剤Ｓｂが半導体ウエハ９の表面に付着した後、半導体ウエハ９の上面に、ｐＨ調節液７０ｂが供給される。図１３は、変形例２におけるｐＨ調節液供給工程の様子を、模式的に示した図である。

変形例２では、ｐＨ調節液７０ｂは、ｐＨ７の純水である。このため、半導体ウエハ９の表面にｐＨ調節液７０ｂが接触すると、半導体ウエハ９のゼータ電位が負に転じる。これにより、半導体ウエハ９のパターン９１間の静電斥力が増す。すなわち、パターン９１間の反発力が増す。なお、ｐＨ調節液７０ｂとして、純水に代えて、ｐＨ７前後の中性の水溶液を用いてもよい。

図１４は、変形例２における乾燥工程の様子を、模式的に示した図である。図１３に示すｐＨ調節液供給工程に続いて、基板乾燥装置１ｂは、半導体ウエハ９に対して、スピン乾燥を行う。

ｐＨ調節液７０ｂの乾燥が進行し、ｐＨ調節液７０ｂの液面がパターン９１の上部よりも低くなると、図１４中に黒塗り矢印で示すように、表面張力による応力が発生する。これにより、隣り合うパターン９１間に、互いに接近する方向の応力が働く。一方、パターン９１の表面に付着したイオン性界面活性剤Ｓｂは、ｐＨ調節液７０ｂと接触しているものは負に帯電しており、ｐＨ調節液７０ｂと接触していないものは負に帯電していない。すなわち、ｐＨ調節液７０ｂの液面よりも下方に付着しているイオン性界面活性剤Ｓｂは、負に帯電している。同時に、パターン９１の表面のうち、ｐＨ調節液７０ｂと接触している部分はゼータ電位が負となっている。これにより、ｐＨ調節液７０ｂの液面の下方において、隣り合うパターン同士の間に、図１４中に白抜き矢印で示すように、互いに反発する方向の静電斥力が働く。したがって、表面張力による応力が、静電斥力によって打ち消される。このように、イオン性界面活性剤Ｓｂがパターン９１の表面に付着していることにより、表面張力による応力が静電斥力によって打ち消される。そのため、乾燥工程におけるパターン倒れが効果的に抑制されている。

このようにすれば、イオン性界面活性剤がアニオン型界面活性剤の場合であっても、パターン９１間に反発力が生じた状態で乾燥工程を行うことにより、パターン倒れを抑制させることができる。

なお、本発明は、乾燥対象たる基板が、ＳｉＯ_２の表面を有する半導体ウエハに限られない。上記の変形例１および変形例２では、半導体ウエハの表面がＳｉＯ_２であったため、イオン性界面活性剤がカチオン型の場合は、パターン保護液にｐＨが５より大きい水溶液、ｐＨ調節液にｐＨ５以下の水溶液を使用している。また、イオン性界面活性剤がアニオン型の場合は、パターン保護液にｐＨ５以下の水溶液、ｐＨ調節液にｐＨ５より大きい純水または水溶液を使用している。これは、ＳｉＯ_２のゼータ電位がｐＨ５付近で正負反転するためである。パターン保護液およびｐＨ調節液は、上記の例に限らず、乾燥対象たる基板のゼータ電位のｐＨ依存性を考慮して選択すればよい。

＜３−３．その他の変形例＞
図１５は、一変形例に係る基板乾燥装置１ｃの構成を示した縦断面図である。図１５の例の基板乾燥装置１ｃは、半導体ウエハ９の表面を加熱乾燥する乾燥手段として、乾燥気体供給部に代えて、加熱部４ｃを有する。加熱部４ｃは、半導体ウエハ９の表面を加熱する第１加熱機構である。

図１５の例では、加熱部４ｃは、加熱用ノズル４１ｃ、第２配管４２ｃ、加熱用気体供給源４３ｃ、第２開閉弁４４ｃ、および、ヒータ４５ｃを有する。加熱用ノズル４１ｃは、保持部２に保持された半導体ウエハ９の上面に、加熱気体を吹き付けるためのノズルである。図１５の例の加熱用気体は、窒素ガスである。なお、加熱用気体には、他の不活性ガス等が用いられてもよい。

加熱用ノズル４１ｃは、第２配管４２ｃを介して、加熱用気体供給源４３ｃと流路接続されている。第２配管４２ｃの経路途中には、ヒータ４５ｃおよび第２開閉弁４４ｃが介挿されている。このため、第２開閉弁４４ｃを開放すると、加熱気体供給源４４ｃから供給され、ヒータ４５ｃにて加熱された加熱気体が、第２配管４２ｃを通って加熱用ノズル４１ｃに供給される。半導体ウエハ９の乾燥工程では、保持部２により半導体ウエハ９を略水平に保持しつつ回転させながら、加熱用ノズル４１ｃから半導体ウエハ９の上面に、加熱された気体が吹き付けられる。これにより、半導体ウエハ９の上面に付着した液体が除去される。

なお、乾燥工程では、半導体ウエハ９の加熱は、半導体ウエハ９の上面に付着した液体が沸騰しない程度の温度で行う。図１５の例では、例えば、乾燥用ノズル４１から吐出される乾燥気体の温度が８０℃となるように、ヒータ４５ｃの出力が調節される。

図１６は、一変形例に係る基板乾燥装置１ｄの構成を示した縦断面図である。図１６の例の基板乾燥装置１ｄは、図１５の例と同様に、半導体ウエハ９の表面を加熱乾燥する乾燥手段である、加熱部４ｄを有する。また、基板乾燥装置１ｄは、更に、減圧機構８ｄを有する。

加熱部４ｄは、図１５の例と同様に、半導体ウエハ９の表面を加熱乾燥する、第１加熱機構である。また、図１６の例では、基板乾燥装置１ｄは、半導体ウエハ９の表面からイオン性界面活性剤を脱離させる脱離手段が、ＵＶオゾン処理装置である脱離処理部に代えて、加熱部４ｄおよび減圧機構８ｄにより実現されている。すなわち、加熱部４ｄは、脱離手段を構成する第２加熱機構も兼ねている。このように、図１６の例では、乾燥手段である第１加熱機構と、脱離手段を構成する第２加熱機構とが、１つの加熱部４ｄにより実現されている。

加熱部４ｄは、加熱用ノズル４１ｄ、第２配管４２ｄ、加熱用気体供給源４３ｄ、第２開閉弁４４ｄ、およびヒータ４５ｄを有する。加熱用ノズル４１ｄは、半導体ウエハ９の上面に、加熱された加熱用気体を吐出するためのノズルである。加熱用ノズル４１ｄは、第２配管４２ｄを介して、加熱用気体供給源４３ｄと流路接続されている。また、第２配管４２ｄの経路途中には、ヒータ４５ｄおよび第２開閉弁４４ｄが介挿されている。加熱用気体には、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスが用いられる。

乾燥工程において、第２開閉弁４４ｄを開放すると、加熱気体供給源４４ｄから供給され、ヒータ４５ｄにて加熱された加熱気体が、第２配管４２ｄを通って加熱用ノズル４１ｄに供給される。保持部２により半導体ウエハ９を略水平に保持しつつ回転させながら、加熱用ノズル４１ｄから半導体ウエハ９の上面に、加熱された気体が吹き付けられる。これにより、半導体ウエハ９の上面に付着した液体が、除去される。

なお、乾燥工程では、半導体ウエハ９の加熱は、半導体ウエハ９の上面に付着した液体が沸騰しない程度の温度で行う。例えば、乾燥用ノズル４１から吐出される乾燥気体の温度が８０℃となるように、ヒータ４５ｄの出力が調節される。

脱離工程では、まず、減圧機構８ｄは、チャンバ１１内の雰囲気を外部へ排出し、チャンバ１１内を減圧する。減圧機構８ｄは、排気管８１ｄおよび減圧ポンプ８２ｄを有する。排気管８１ｄは、一端がチャンバ１１ｄの内部空間に接続され、他端に排気口８１１ｄを有する。排気管８１ｄの経路途中には、減圧ポンプ８２ｄが接続されている。減圧ポンプ８２ｄを駆動させると、チャンバ１１ｄの内部の雰囲気が排気管８１ｄを介して排気口８１１ｄから排出される。これにより、チャンバ１１ｄ内の雰囲気が減圧される。

所定時間、チャンバ１１ｄ内の減圧を行った後、チャンバ１１ｄ内を減圧しつつ、第２開閉弁４４ｄを開放すると、加熱用気体供給源４３ｄから第２配管４２ｄを通って、ヒータ４５ｄにて加熱された加熱用気体が、加熱用ノズル４１ｄに供給される。これにより、加熱用ノズル４１ｄから半導体ウエハ９の上面に、加熱された加熱用気体が吐出され、半導体ウエハ９の上面が加熱される。

固体表面に付着している物質は、固体表面の温度を上げるに従い、付着力の弱いものから順次脱離する性質がある。このため、半導体ウエハ９の上面が加熱されると、半導体ウエハ９に付着したイオン性界面活性剤が、脱離する。半導体ウエハ９の表面から脱離し、チャンバ１１ｄ内の雰囲気中に浮遊したイオン性界面活性剤は、チャンバ１１内の雰囲気とともに、排気口８１１ｄから排出される。チャンバ１１ｄ内を減圧しつつイオン性界面活性剤を脱離させることにより、脱離したイオン性界面活性剤が再付着されることが、抑制される。このように、脱離手段が加熱機構および減圧機構であっても、半導体ウエハ９に付着したイオン性界面活性剤を除去できる。

図１６の例では、加熱用ノズル４１ｄから吐出される加熱用気体は、４５０℃前後である。脱離工程において、半導体ウエハ９は、４００℃以上に加熱されることが望ましい。そうすると、半導体ウエハ９に付着したイオン性界面活性剤が、効率よく脱離できる。

図１５の例および図１６の例において、第１加熱機構および第２加熱機構は、加熱した気体を半導体ウエハの表面に供給する加熱部であったが、本発明はこれに限られない。第１加熱機構および第２加熱機構、またはその一方は、異なる構成を有する加熱機構によって実現されてもよい。例えば、第１加熱機構および第２加熱機構は、保持部２のベース部２１を加熱するヒータであってもよい。

図１７は、一変形例に係る基板乾燥装置１ｅの構成を示した縦断面図である。図１７の例では、ＵＶオゾン処理装置である脱離処理部に代えて、オゾン供給部５ｅにより脱離手段が構成される。

オゾン供給部５ｅは、オゾン供給ノズル５５ｅ、オゾン供給配管５６ｅ、オゾン発生装置５７ｅ、およびオゾン供給用開閉弁５８ｅを有する。オゾン供給ノズル５５ｅは、保持部２に保持された半導体ウエハ９の上面に、オゾンガスを含む気体を吐出するためのノズルである。

オゾン供給ノズル５５ｅは、オゾン供給配管５６ｅを介して、オゾン発生装置５７ｅと流路接続されている。また、オゾン供給配管５６ｅの経路途中には、オゾン供給用開閉弁５８ｅが介挿されている。このため、オゾン供給用開閉弁５８ｅを開放すると、オゾン発生装置５７ｅからオゾン供給配管５６ｅを通ってオゾン供給ノズル５５ｅに、オゾンを含む気体が吐出される。

脱離工程において、基板乾燥装置１ｅは、オゾン供給用開閉弁５８ｅを開放し、オゾン供給ノズル５５ｅから半導体ウエハ９の上面にオゾンを含む気体を吐出する。これにより、オゾンから分離した活性酸素が、半導体ウエハ９の表面に付着したイオン性界面活性剤と科学的に結合する。そして、イオン性界面活性剤は、二酸化炭素や水などの揮発性物質に分解される。

図１６の例や図１７の例のように、本発明の基板乾燥装置における脱離手段は、ＵＶオゾン処理部に代えて、半導体ウエハに付着したイオン性界面活性剤を脱離させる構成であれば、加熱機構やオゾン供給部や、その他の構成により実現されてもよい。

また、上記の実施形態または変形例では、パターン保護液供給源、乾燥気体供給源、酸素供給源、加熱用気体供給源、およびオゾン発生装置が、基板乾燥装置の一部であったが、これらの供給源には、工場内のユーティリティ設備を利用してもよい。

また、上記の実施形態や変形例の基板乾燥装置は、単一のチャンバ内において半導体ウエハの乾燥処理を行っていたが、本発明の基板乾燥装置は、このようなチャンバを複数備え、複数枚の半導体ウエハを、複数のチャンバにおいて並列に処理できるものであってもよい。

また、上記の基板乾燥装置は、半導体ウエハの製造工程に用いられるものであったが、本発明の基板乾燥装置および基板乾燥方法は、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルタ用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板などの他の精密電子装置用基板を、処理対象とするものであってもよい。

また、基板乾燥装置の細部の構成については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 基板乾燥装置
２ 保持部
３ パターン保護液供給部
４ 乾燥気体供給部
４ｃ，４ｄ 加熱部
５ 脱離処理部
５ｅ オゾン供給部
６ 排液捕集部
７ａ ｐＨ調節液供給部
８ｄ 減圧機構
９ 半導体ウエハ
１０ 制御部
１１，１１ｄ チャンバ
２１ ベース部
２２ チャックピン
２３ 回転機構
３０，３０ａ，３０ｂ パターン保護液
３１ パターン保護液供給ノズル
４０ 乾燥気体
４１ 乾燥用ノズル
４１ｃ，４１ｄ 加熱用ノズル
４５ｃ，４５ｄ ヒータ
５１ ＵＶランプ
５５ｅ オゾン供給ノズル
５７ｅ オゾン発生装置
９１ パターン
７０ａ，７０ｂ ｐＨ調節液
７１ａ ｐＨ調節液供給ノズル
Ｓ，Ｓａ，Ｓｂ イオン性界面活性剤

Claims (21)

1. 基板に付着した処理液を除去するための基板乾燥装置において、
   処理液が付着した基板の表面に、極性を持つ高分子を含むパターン保護液を供給する、パターン保護液供給部と、
   前記高分子が付着した前記基板の表面から液体を除去する、乾燥手段と、
   前記高分子を前記基板から脱離させる、脱離手段と、
   を備える基板乾燥装置。
2. 請求項１に記載の基板乾燥装置において、
   前記高分子は、イオン性界面活性剤である基板乾燥装置。
3. 請求項２に記載の基板乾燥装置において、
   前記イオン性界面活性剤は、分子量１０，０００以下である基板乾燥装置。
4. 請求項３に記載の基板乾燥装置において、
   前記イオン性界面活性剤は、分子量１，２００以下である基板乾燥装置。
5. 請求項２から請求項４までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
   前記イオン性界面活性剤は、
   ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）系、
   ウレタン系、
   ポリカルボン酸系、
   アクリル樹脂系、
   チオール系、
   あるいは、
   シラン系、
   のいずれかの界面活性剤からなる基板乾燥装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
   前記処理液と、前記パターン保護液の溶媒とは、同一の物質である基板乾燥装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
   前記パターン保護液供給部は、前記パターン保護液を供給することにより、前記基板に付着した前記処理液を、前記パターン保護液に置換する、基板乾燥装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
   前記基板を略水平に保持しつつ回転させる、保持部
   をさらに備える基板乾燥装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
   前記乾燥手段は、前記基板の表面に対して乾燥気体を供給する、乾燥気体供給部
   を有する基板乾燥装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
    前記乾燥手段は、前記基板の表面を加熱する第１加熱機構を有する基板乾燥装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
    前記脱離手段は、
    前記基板の表面に紫外線を照射する、ＵＶ照射部と、
    前記基板の周辺に酸素ガスを供給する、酸素供給部と、
    を有する基板乾燥装置。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
    前記脱離手段は、前記基板の表面を加熱する第２加熱機構を有する基板乾燥装置。
13. 請求項１２に記載の基板乾燥装置において、
    前記第２加熱機構は、前記基板の表面を４００℃以上に加熱する基板乾燥装置。
14. 請求項１２または請求項１３に記載の基板乾燥装置において、
    前記脱離手段は、前記基板を内部に収容するチャンバ内を減圧する減圧機構をさらに有する基板乾燥装置。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれかに記載の基板乾燥装置において、
    前記基板上に付着した液体のｐＨを調節するｐＨ調節液を供給する、ｐＨ調節液供給部
    をさらに備える基板乾燥装置。
16. 基板に付着した処理液を除去するための基板乾燥方法において、
    ａ）処理液が付着した基板の表面に、極性を持つ高分子を含むパターン保護液を供給する、パターン保護液供給工程と、
    ｂ）前記工程ａ）の後で、前記基板の表面に付着した液体に対して乾燥処理を行う、乾燥工程と、
    ｃ）前記工程ｂ）の後で、前記基板の表面に付着した前記高分子を脱離させる、脱離工程と、
    を備える基板乾燥方法。
17. 請求項１６に記載の基板乾燥方法において、
    前記工程ａ）において供給される前記高分子は、イオン性界面活性剤である基板乾燥方法。
18. 請求項１７に記載の基板乾燥方法において、
    前記イオン性界面活性剤は、分子量１０，０００以下である基板乾燥方法。
19. 請求項１８に記載の基板乾燥方法において、
    前記イオン性界面活性剤は、分子量１，２００以下である基板乾燥方法。
20. 請求項１７から請求項１９までのいずれかに記載の基板乾燥方法において、
    前記イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が正に帯電するカチオン型界面活性剤であり、
    前記工程ａ）において、前記基板の表面に、中性の前記パターン保護液を供給し、
    かつ、
    ｄ）前記工程ａ）と前記工程ｂ）との間において、前記基板の表面に酸性のｐＨ調節液を供給する、ｐＨ調節液供給工程
    をさらに備える、基板乾燥方法。
21. 請求項１７から請求項１９までのいずれかに記載の基板乾燥方法において、
    前記イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が負に帯電するアニオン型界面活性剤であり、
    前記工程ａ）において、前記基板の表面に、酸性の前記パターン保護液を供給し、
    かつ、
    ｄ）前記工程ａ）と前記工程ｂ）との間において、前記基板の表面に中性のｐＨ調節液を供給する、ｐＨ調節液供給工程
    をさらに備える、基板乾燥方法。

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