JP2000077375A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の表面処理と洗浄処理を１つの処理槽で
行う場合に、処理槽内から処理液や洗浄液を排出する際
に基板の表面の乾燥を防ぐとともに、基板表面の酸化を
防止でき、基板が倒れたり基板ホルダ内で基板がばたつ
いたりすることがなくなり、確実に基板の表面を均等に
湿らせることができる方法を提供する。 【手段】 処理槽１０内に収容された薬液中に基板Ｗを
浸漬させて表面処理した後、処理槽内から薬液を排出さ
せ、これと同時に、スプレイノズル２４から処理槽の内
部空間へ純水を窒素ガスと共に噴霧させ、その後に処理
槽内へ純水を供給し純水中に基板を浸漬させて洗浄す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板、電子部品などの基板を処理
液で表面処理（この明細書においては、表面洗浄処理を
含む。）した後に純水等で洗浄する基板処理方法および
基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体装置を製造する工程におい
て、基板、例えばシリコンウエハは、フッ酸、燐酸水溶
液などの薬液を使用したエッチング処理もしくは洗浄処
理や、硝酸、硫酸、過酸化水素水などの薬液や水を使用
した洗浄処理が繰り返し行われる。また、これらのエッ
チング処理や洗浄処理の後には、その都度、ウエハ上に
残存している薬液や反応生成物等の異物をウエハ上から
除去するために、洗浄液、通常は純水を使用してウエハ
の洗浄が行われる。そして、各種の処理液を用いたエッ
チング処理や洗浄処理などの表面処理と純水での洗浄処
理とを１つの処理槽で行う場合には、処理液が収容され
た処理槽内へウエハを搬入し、処理槽内の処理液中にウ
エハを浸漬させて表面処理した後、処理槽内から処理液
を排出させ、その後に処理槽内へ純水を供給して、純水
中にウエハを浸漬させて洗浄する。また、必要により、
これらの操作が何度も繰り返される。

【０００３】この場合、処理槽内から処理液を排出させ
た後、処理槽内へ純水を供給してウエハが純水中に浸漬
させられるまでの間、あるいは、処理槽内から純水を排
出させた後、処理槽内へ次の処理液を供給してウエハが
処理液中に浸漬させられるまでの間、ウエハは大気中に
保持されたままとなり、ウエハの表面が乾燥することに
なる。そこで、従来は、例えば特開昭６１−６１４２５
号公報等に開示されているように、排液や排水と同時
に、シャワーノズルから純水をウエハに向けて噴射さ
せ、ウエハの表面を乾燥させないようにしている。

【０００４】図３は、従来の基板処理装置の概略構成の
１例を示す模式図である。基板Ｗの表面処理および洗浄
が行われる処理槽１には、その底部へ薬液を供給する薬
液供給管２および洗浄用の純水を供給する純水供給管３
がそれぞれ接続されており、それぞれの供給管２、３に
開閉制御弁４、５が介在して設けられている。また、処
理槽１には、その底部に排液管６が接続されており、排
液管６に開閉制御弁７が介在して設けられている。さら
に、処理槽１の上部には、吐出口が処理槽１内の基板Ｗ
の表面に対向するようにシャワーノズル８が配設されて
おり、シャワーノズル８に純水供給管９が接続されてい
て、純水供給管９を通してシャワーノズル８へ高圧の純
水が供給されるようになっている。

【０００５】図３に示した基板処理装置による処理操作
の１例を説明すると、薬液供給管２を通して処理槽１内
へ薬液が供給された後、処理槽１内へ基板Ｗが搬入され
て薬液中に基板Ｗが浸漬させられ、基板Ｗに対して所定
の表面処理が施される。次に、処理槽１内から排液管６
を通って薬液が排出される。これと同時に、純水供給管
９を通して高圧の純水がシャワーノズル８へ供給され、
シャワーノズル８から処理槽１内の基板Ｗの表面に向け
て純水が噴射される。これにより、基板Ｗの表面が乾燥
するのが防がれる。処理槽１内からの薬液の排出が終了
すると、純水供給管３を通して処理槽１内へ純水が供給
され、シャワーノズル８からの純水の噴射が停止する。
そして、処理槽１内に保持された基板Ｗが純水中に浸漬
させられて、基板Ｗが純水で洗浄される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示したように、処理槽１内からの排液と同時にシャワー
ノズル８から純水を基板Ｗに向けて噴射させる方法で
は、基板、例えばシリコンウエハの表面が大気（酸素）
に曝されるため、ウエハが酸化しやすい、といった問題
点がある。また、シャワーノズル８から噴射される純水
中に酸素が溶解し、酸素が溶解した純水が、疎水面であ
るシリコンウエハ表面に水滴となって付着し、その界面
（気液固界面）においてシリコンの酸化が進行して二酸
化ケイ素が生成する。生成した二酸化ケイ素は、ウエハ
表面に付着した水滴中に溶解して蓄積され、水滴が蒸発
した後に、ウォータマークと呼ばれるしみとなってウエ
ハ表面に残留する。そして、例えばゲート酸化前の洗浄
・乾燥処理工程においてウエハの表面に生じたしみは、
次工程において酸化により成長する酸化膜の膜質を悪化
させ、超ＬＳＩの歩留まりを低下させる原因となる。

【０００７】また、従来の方法では、水圧式でシャワー
ノズル８から純水が噴射されるため、水滴の径が大きく
なり、その水滴がウエハの表面に向けて吹き付けられる
ので、その水滴の勢いでウエハが倒れたりウエハホルダ
内でウエハがばたついたりする、といった問題点があ
る。さらに、シャワーノズルから噴射される水滴の径が
大きいので、ウエハの表面を均等に湿らせることが困難
である、といった問題点がある。

【０００８】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、基板の表面処理と洗浄処理とを１つ
の処理槽で行う場合において、処理槽内から処理液や洗
浄液を排出する際に、基板の表面を乾燥させることな
く、基板の表面が酸化したり基板の表面にウォータマー
クと呼ばれるしみを生じたりすることを防止することが
でき、また、基板が倒れたり基板ホルダ内で基板がばた
ついたりすることがなくなり、さらに、確実に基板の表
面を均等に湿らせることができる基板処理方法を提供す
ること、ならびに、そのような基板処理方法を好適に実
施することができる基板処理装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
処理槽内に収容された処理液中に基板を浸漬させて表面
処理した後、処理槽内から処理液を排出させ、その後に
処理槽内へ洗浄液を供給して、洗浄液中に基板を浸漬さ
せて洗浄し、必要によりこれらの操作を繰り返す基板処
理方法において、処理槽内から処理液または洗浄液を排
出させると同時に、処理槽の内部空間へ洗浄液または処
理液を不活性ガスと共に噴霧させることを特徴とする。
ここで、前記処理液のうちには洗浄水等の洗浄液が含ま
れ、前記表面処理のうちには洗浄処理が含まれる。従っ
て、処理槽内に収容された洗浄液中に基板を浸漬させて
洗浄処理した後、処理槽内から洗浄液を排出させ、その
後に処理槽内へ再び洗浄液を供給して、洗浄液中に基板
を浸漬させて洗浄する場合にも、この発明は適用される
ことになる。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１記載の基
板処理方法において、洗浄液または処理液を不活性ガス
の噴射圧により霧状にして噴霧させることを特徴とす
る。

【００１１】請求項３に係る発明は、処理液または洗浄
液を収容してその処理液または洗浄液中に基板が浸漬さ
せられ、基板の表面処理および洗浄が行われる処理槽
と、この処理槽内から処理液または洗浄液を排出させる
排液手段と、前記処理槽内へ洗浄液または処理液を供給
する給液手段とを備えた基板処理装置において、前記排
液手段による前記処理槽内からの処理液または洗浄液の
排出と連動して、処理槽の内部空間へ洗浄液または処理
液を不活性ガスと共に噴霧させる噴霧手段を設けたこと
を特徴とする。

【００１２】請求項４に係る発明は、請求項３記載の基
板処理装置において、噴霧手段として、洗浄液または処
理液を不活性ガスの噴射圧により霧状にして噴霧させる
スプレイノズルを用いたことを特徴とする。

【００１３】請求項１に係る発明の基板処理方法におい
ては、処理槽内から処理液または洗浄液を排出させると
同時に、処理槽の内部空間へ純水等の洗浄液または処理
液が噴霧されるので、基板の表面が乾燥することが防が
れる。そして、洗浄液または処理液は、不活性ガスと共
に処理槽の内部空間へ噴霧されるので、処理槽の内部空
間が不活性ガス雰囲気となり、このため、基板の表面が
酸化することが防止される。また、処理槽の内部空間へ
噴霧される純水等の洗浄液または処理液中に酸素が溶解
することがなく、しかも、洗浄液または処理液は、霧状
であるため、基板の表面に液滴となって付着することが
ないので、ウォータマークと呼ばれるしみが基板表面に
生じる可能性も無い。また、洗浄液または処理液は、処
理槽の内部空間へ噴霧されて霧状態で浮遊し、従来のよ
うに基板の表面に向けて液滴が噴射されたりしないの
で、基板が倒れたり基板ホルダ内で基板がばたついたり
することもない。さらに、洗浄液または処理液は、処理
槽の内部空間に霧状態で浮遊して基板の表面を湿らせる
ので、確実に基板の表面が均等に湿ることとなる。

【００１４】請求項２に係る発明の方法では、洗浄液ま
たは処理液が不活性ガスの噴射圧により霧状にされて噴
霧されるので、洗浄液または処理液を高圧で供給する必
要が無い。

【００１５】請求項３に係る発明の基板処理装置におい
ては、排液手段により処理槽内から処理液または洗浄液
が排出されるのと連動して、噴霧手段により処理槽の内
部空間へ純水等の洗浄液または処理液が不活性ガスと共
に噴霧されるので、基板の表面が乾燥することが防がれ
る。そして、洗浄液または処理液は、不活性ガスと共に
処理槽の内部空間へ噴霧されるので、処理槽の内部空間
が不活性ガス雰囲気となり、このため、基板の表面が酸
化することが防止される。また、処理槽の内部空間へ噴
霧される純水等の洗浄液または処理液中に酸素が溶解す
ることがなく、しかも、洗浄液または処理液は、霧状で
あるため、基板の表面に液滴となって付着することがな
いので、ウォータマークと呼ばれるしみが基板表面に生
じる可能性も無い。また、洗浄液または処理液は、処理
槽の内部空間へ噴霧されて霧状態で浮遊し、従来のよう
に基板の表面に向けて液滴が噴射されたりしないので、
基板が倒れたり基板ホルダ内で基板がばたついたりする
こともない。さらに、洗浄液または処理液は、処理槽の
内部空間に霧状態で浮遊して基板の表面を湿らせるの
で、確実に基板の表面が均等に湿ることとなる。

【００１６】請求項４に係る発明の装置では、スプレイ
ノズルを用いて洗浄液または処理液が不活性ガスの噴射
圧により霧状にされて噴霧されるので、洗浄液または処
理液を高圧で供給する必要が無い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図１および図２を参照しながら説明する。

【００１８】図１は、この発明に係る基板処理方法を実
施するのに使用される基板処理装置の概略構成の１例を
示す模式図である。この基板処理装置は、図３に示した
従来の装置と同様に、基板Ｗの表面処理および洗浄が行
われる処理槽１０を有し、処理槽１０には、その底部へ
薬液を供給する薬液供給管１２および洗浄用の純水を供
給する純水供給管１４がそれぞれ接続され、それぞれの
供給管１２、１４に開閉制御弁１６、１８が介在して設
けられている。また、処理槽１０には、その底部に排液
管２０が接続されており、排液管２０に開閉制御弁２２
が介在して設けられている。

【００１９】そして、この装置には、処理槽１０の上部
に、噴霧口が処理槽１０の内部空間へ向くようにスプレ
イノズル２４が配設されている。スプレイノズル２４に
は、純水供給管２６が接続されているとともに、不活性
ガス、例えば窒素ガスのガス供給管２８が接続されてい
る。そして、スプレイノズル２４の噴霧口から、窒素ガ
スの噴射圧によって霧状にされた純水が窒素ガスと共に
噴霧されるようになっている。

【００２０】スプレイノズル２４の構造の１例を図２に
断面図で示す。このスプレイノズル２４は、ガス供給管
２８が連通されるガス導入口３０および純水供給管２６
が連通される純水導入口３２がそれぞれ形設されたアダ
プタ部３４、窒素ガスに純水を混合させるコア部３６、
先端にスリット状の噴霧口３８が形設されたチップ４
０、および、チップ４０を固定するためのキャップ４２
から構成されている。このような構造により、純水が窒
素ガスの噴射圧で霧状にされてチップ４０の先端の噴霧
口３８から窒素ガスと共に噴霧される。アダプタ部３
４、コア部３６、チップ４０およびキャップ４２は、い
ずれもステンレス鋼により形成されている。この場合、
スプレイノズル２４が金属材料で形成されていて、純水
を噴霧させるものであっても、このスプレイノズル２４
では、窒素ガスを用いて純水を噴霧させるので、スプレ
イノズル２４の構成部品が酸化する恐れが無い。なお、
スプレイノズルから処理槽１０の内部空間へ薬液を霧状
にして噴霧させる場合には、薬液の種類によってはスプ
レイノズルの構成部品をプラスチック製にする必要があ
る。

【００２１】図１に示した基板処理装置による処理操作
の１例を説明すると、図３に示した装置における場合と
同様に、薬液供給管１２を通して処理槽１０内へ薬液が
供給された後、処理槽１０内へ基板Ｗが搬入されて薬液
中に基板Ｗが浸漬させられ、基板Ｗに対して所定の表面
処理が施される。次に、処理槽１０内から排液管２０を
通って薬液が排出される。

【００２２】この処理槽１０内からの排液動作と連動し
て、具体的には排液動作開始と同時に、この装置では、
純水供給管２６を通して純水がスプレイノズル２４へ供
給されるとともに、ガス供給管２８を通して窒素ガスが
スプレイノズル２４へ供給され、スプレイノズル２４の
噴霧口から処理槽１０の内部空間へ純水が窒素ガスと共
に噴霧される。そして、処理槽１０の内部空間から空気
が追い出されて、基板Ｗの上端が薬液の液面から現れる
時には処理槽１０の内部空間が窒素ガス雰囲気になると
ともに、処理槽１０の内部空間に保持された基板Ｗの周
囲が、霧状態で浮遊する純水で満たされる。これによ
り、基板Ｗの表面が均等に湿らされて、基板Ｗの表面の
乾燥が防がれる。また、処理槽１０の内部空間が窒素ガ
ス雰囲気となるため、基板Ｗの表面が酸化することが防
止される。さらに、処理槽１０の内部空間へ噴霧される
純水中に酸素が溶解することがなく、また、純水が基板
Ｗの表面に水滴となって付着することもないので、ウォ
ータマークと呼ばれるしみが基板Ｗの表面に生じる可能
性も無い。また、純水はスプレイノズル２４から処理槽
１０の内部空間へ噴霧されて霧状態で浮遊するだけであ
るため、基板Ｗが倒されたり基板ホルダ内で基板Ｗがば
たついたりすることもない。

【００２３】処理槽１０内から薬液が排出されてしまう
と、純水供給管１４を通して処理槽１０内へ純水が供給
され、スプレイノズル２４からの純水の噴霧が停止す
る。そして、処理槽１０内に保持された基板Ｗが純水中
に浸漬させられて、基板Ｗが純水で洗浄される。

【００２４】なお、以上のような処理において、処理槽
１０内からの排液動作と連動してスプレイノズルから処
理槽１０の内部空間へ純水を窒素ガスと共に噴霧させる
工程以外のそれぞれの工程で、スプレイノズル２４への
純水の供給を停止させた状態でガス供給管２８を通して
窒素ガスだけをスプレイノズル２４へ供給して、スプレ
イノズル２４から処理槽１０の内部空間へ窒素ガスを噴
射させるようにすることができる。すなわち、スプレイ
ノズル２４から処理槽１０の内部空間へ窒素ガスを常時
噴射させるようにすることができる。このようにするこ
とにより、処理槽１０内に貯留された薬液や純水中に酸
素が溶け込むことを防止することができ、薬液や純水中
に溶解した酸素によって基板の表面に自然酸化膜が形成
されることが抑えられる。

【００２５】上記した実施形態では、薬液による基板の
表面処理後に純水で基板の表面を洗浄する処理におい
て、処理槽１０内からの排液動作と連動してスプレイノ
ズル２４から処理槽１０の内部空間へ純水を窒素ガスと
共に噴霧させるようにしたが、この発明に係る方法は、
そのような実施形態以外にも、種々の形態で実施し得
る。例えば、薬液による基板の表面処理後に薬液で基板
の表面を洗浄する処理において、処理槽内からの排液動
作と連動して処理槽の内部空間へ洗浄用の薬液を噴霧さ
せるようにしたり、洗浄水による基板の水洗処理後に純
水で基板の表面を洗浄する処理において、処理槽内から
の排水動作と連動して処理槽の内部空間へ純水を噴霧さ
せるようにしたり、洗浄水による基板の水洗処理後に薬
液で基板の表面を洗浄する処理において、処理槽内から
の排水動作と連動して処理槽の内部空間へ洗浄用の薬液
を噴霧させるようにしたりする場合などにも、この発明
に係る方法は適用し得る。例えば、イソプロピルアルコ
ール（ＩＰＡ）を噴霧して基板上の純水をＩＰＡに置換
することで、さらにウォーターマークの発生を防止し得
る。

【００２６】また、この発明は、図１に示す装置を、上
部に開閉扉を有する処理室内に配置する構成にも適用し
得る。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に係る発明の基板処理方法によ
ると、基板の表面処理と洗浄処理とを１つの処理槽で行
う場合において、処理槽内から処理液や洗浄液を排出す
る際に、基板の表面を乾燥させることなく、基板の表面
が酸化したり基板の表面にウォータマークと呼ばれるし
みを生じたりすることを防止することができ、基板の処
理品質が低下したり歩留まりが低下したりすることを防
止することができる。また、従来のように、基板が倒れ
たり基板ホルダ内で基板がばたついたりすることがなく
なり、また、確実に基板の表面を均等に湿らせることが
できる。

【００２８】請求項２に係る発明の方法では、洗浄液ま
たは処理液を高圧で供給する必要が無くなる。

【００２９】請求項３に係る発明の基板処理装置を使用
すると、請求項１に係る発明の方法を好適に実施するこ
とができるので、請求項１に係る発明の上記効果が確実
に得られることとなる。

【００３０】請求項４に係る発明の装置では、洗浄液ま
たは処理液を高圧で供給する必要が無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係る基板処理方法を実施す
るのに使用される基板処理装置の概略構成の１例を示す
模式図である。

【図２】図１に示した基板処理装置の構成要素の１つで
あるスプレイノズルの構造の１例を示す断面図である。

【図３】従来の基板処理装置の概略構成の１例を示す模
式図である。

【符号の説明】

Ｗ 基板 １０ 処理槽 １２ 薬液供給管 １４ 純水供給管 １６、１８、２２ 開閉制御弁 ２０ 排液管 ２４ スプレイノズル ２６ 純水供給管 ２８ 窒素ガスのガス供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/306 Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽内に収容された処理液中に基板を
   浸漬させて表面処理した後、処理槽内から処理液を排出
   させ、その後に処理槽内へ洗浄液を供給して、洗浄液中
   に基板を浸漬させて洗浄し、必要によりこれらの操作を
   繰り返す基板処理方法において、 処理槽内から処理液または洗浄液を排出させると同時
   に、処理槽の内部空間へ洗浄液または処理液を不活性ガ
   スと共に噴霧させることを特徴とする基板処理方法。
2. 【請求項２】 洗浄液または処理液を不活性ガスの噴射
   圧により霧状にして噴霧させる請求項１記載の基板処理
   方法。
3. 【請求項３】 処理液または洗浄液を収容してその処理
   液または洗浄液中に基板が浸漬させられ、基板の表面処
   理および洗浄が行われる処理槽と、 この処理槽内から処理液または洗浄液を排出させる排液
   手段と、 前記処理槽内へ洗浄液または処理液を供給する給液手段
   と、を備えた基板処理装置において、 前記排液手段による前記処理槽内からの処理液または洗
   浄液の排出と連動して、処理槽の内部空間へ洗浄液また
   は処理液を不活性ガスと共に噴霧させる噴霧手段を設け
   たことを特徴とする基板処理装置。
4. 【請求項４】 前記噴霧手段が、洗浄液または処理液を
   不活性ガスの噴射圧により霧状にして噴霧させるスプレ
   イノズルである請求項３記載の基板処理装置。