JP2001102344A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

基板処理方法および基板処理装置

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JP2001102344A
JP2001102344A JP27974699A JP27974699A JP2001102344A JP 2001102344 A JP2001102344 A JP 2001102344A JP 27974699 A JP27974699 A JP 27974699A JP 27974699 A JP27974699 A JP 27974699A JP 2001102344 A JP2001102344 A JP 2001102344A
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liquid
substrate
pressure
pure water
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JP27974699A
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English (en)
Inventor
Shigekazu Murakami
繁和 村上
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、燐酸水溶液など、常圧で100度を越え
て使用される処理液の場合、処理液に含まれる水分が激
しく蒸発して成分比を所定値に保ちにくい。 【解決手段】そこで本発明では、複数の液体からなる処
理液を使用する場合、該処理液の常圧での沸点より低
く、かつ、処理液を構成する複数の液体中、常圧で最も
沸点が低い沸点最低液の常圧での沸点よりも高い温度に
するとき、前記チャンバ内の圧力を常圧より高くするこ
とで処理液中の水分の蒸発を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体基板や液晶
ガラス基板、レチクルなどの薄板状基板(単に基板とい
う。)の処理方法および処理装置に関する。
【従来の技術】従来の基板処理装置には特開平9−18
1041号公報に開示のものがある。該公報の基板処理
装置では基板に対して処理液として燐酸水溶液を接触さ
せて処理を行っている。燐酸水溶液は100度より高い温
度(以下高温という。)に維持されて処理を行う。とこ
ろが、燐酸水溶液は前記高温に維持されていることから
当該燐酸水溶液からの水分が激しく蒸発する。このた
め、前記燐酸水溶液の濃度が一定にならず、そのままで
は所定の基板処理品質を維持することが難しい。よっ
て、前記公報の技術では燐酸水溶液に純水を供給して蒸
発した水分を補充し濃度を一定に維持しようとしてい
る。
【発明が解決しようとする課題】前記基板処理装置では
純水を補充しても依然、燐酸水溶液自体の温度が高温な
ので補充した純水はすぐに蒸発してしまう。また、補充
された純水は燐酸水溶液に接触すると激しく沸騰するの
で該純水が燐酸水溶液中に良好に混入しない。これらの
結果、燐酸水溶液の濃度を所定値に保つことが難しくな
る。本発明の目的は基板の処理に使用される処理液の成
分比を所定値に容易に保つことである。
【課題を解決するための手段】請求項1に係る基板処理
方法は沸点の異なる複数種類の液体が混合された処理液
を得る工程と、前記処理液を構成する液体のうち、沸点
が最も低い沸点最低液の常圧での沸点よりも高く、処理
液自体の常圧での沸点よりも低い処理温度に前記処理液
の温度を調節する工程と、前記処理温度に調節された処
理液を常圧よりも高い高圧下で基板に接触させる工程と
を備えた基板処理方法である。本基板処理方法では処理
液は沸点最低液の常圧での沸点よりも高く、処理液自体
の常圧での沸点よりも低い処理温度に温度を調節され
る。このため、仮に常圧下であれば処理液中の沸点最低
液は激しく蒸発する。しかし、本基板処理方法では常圧
よりも高い高圧下で前記処理液は基板に接触させられる
ため、処理液からの沸点最低液の蒸発は抑制される。こ
のため、処理液の成分比が崩れ難くなるので所定の基板
処理品質を達成しやすくなる。請求項2に係る基板処理
方法は請求項1に記載の基板処理方法において、前記常
圧より高い高圧は前記沸点最低液の沸点の値を処理温度
より高い値にする圧力である基板処理方法である。本基
板処理方法では処理液は沸点最低液の常圧での沸点より
も高く、処理液の沸点よりも低い処理温度に温度を調節
される。このため、仮に常圧下であれば処理液中の沸点
最低液は激しく蒸発する。しかし、本基板処理方法では
沸点最低液の沸点の値を処理温度より高い値にする圧力
下で処理液と基板とが接触させられる。従って、処理液
からの沸点最低液の蒸発はより抑制される。このため、
処理液の成分比がより崩れ難くなるので所定の基板処理
品質を達成しやすくなる。請求項3に係る基板処理方法
は請求項1または2に記載の基板処理方法において、前
記沸点最低液は純水である基板処理方法である。本基板
処理方法では前記処理液は沸点最低液として純水を含ん
でおり、処理液自体は純水の常圧下での沸点以上の処理
温度にされている。このため、仮に常圧下であれば処理
液中の純水は激しく蒸発する。しかし、本基板処理方法
では常圧よりも高い高圧下で前記処理液は基板に接触さ
せられるので、処理液からの純水の蒸発は抑制される。
または純水の沸点の値を処理温度より高い値にする圧力
下で前記処理液は基板に接触させられるため、処理液か
らの純水の蒸発はより抑制される。請求項4に係る基板
処理方法は請求項3に記載の基板処理方法において、前
記処理液は燐酸、硫酸、硝酸の何れかを含む基板処理方
法である。本基板処理方法では処理液は純水と燐酸、硫
酸、硝酸の何れかを含んでいる。このような処理液は10
0度以上の高温の処理温度にされることが多く処理液か
らの水分の蒸発が激しいが、本基板処理方法では常圧よ
りも高い高圧下で前記処理液は基板に接触させられるの
で、処理液からの純水の蒸発は抑制される。または純水
の沸点の値を処理温度より高い値にする圧力下で前記処
理液は基板に接触させられるため、処理液からの純水の
蒸発はより抑制される。請求項5に係る基板処理装置は
基板を収容するチャンバと、沸点の異なる複数種類の液
体が混合された処理液を受け入れ、該処理液を構成する
液体のうち、沸点が最も低い沸点最低液の常圧での沸点
よりも高く、処理液の沸点よりも低い処理温度に該処理
液の温度を調節する温度調節手段と、温度調節手段で処
理温度に調節された処理液をチャンバ内の基板に供給す
る処理液供給手段と、チャンバ内の圧力を常圧よりも高
くする調圧手段とを備える。本基板処理装置では温度調
節手段が沸点の異なる複数種類の液体が混合された処理
液の温度を、処理液を構成する液体のうち沸点が最も低
い沸点最低液の常圧での沸点よりも高く、処理液自体の
常圧での沸点よりも低い処理温度に調節する。このた
め、仮に常圧下であれば処理液中の沸点最低液は激しく
蒸発する。しかし、本基板処理装置では調圧手段がチャ
ンバ内の圧力を常圧よりも高い高圧にしており、該高圧
下で前記処理液は基板に接触させられる。このため、処
理液からの沸点最低液の蒸発は抑制される。従って、処
理液の成分比が崩れ難くなるので所定の基板処理品質を
達成しやすくなる。請求項6に係る基板処理装置は請求
項5に記載の基板処理装置において、前記調圧手段はチ
ャンバ内の圧力を、沸点最低液の沸点の値が処理温度よ
り高い値になる圧力に調節する基板処理装置である。本
基板処理装置では処理液は沸点最低液の常圧での沸点よ
りも高く、処理液の沸点よりも低い処理温度に温度を調
節される。このため、仮に常圧下であれば処理液中の沸
点最低液は激しく蒸発する。しかし、本基板処理装置で
は調圧手段によってチャンバ内は沸点最低液の沸点の値
を処理温度より高い値にする圧力にされる。このため、
処理液からの沸点最低液の蒸発はより抑制される。従っ
て、処理液の成分比がより崩れ難くなるので所定の基板
処理品質をより達成しやすくなる。請求項7に係る基板
処理装置は請求項5または6に記載の基板処理装置にお
いて、前記沸点最低液は純水である基板処理装置であ
る。本基板処理装置では前記処理液は沸点最低液として
純水を含んでおり、処理液自体は純水の常圧下での沸点
を越える処理温度にされている。このため、仮に常圧下
であれば処理液中の純水は激しく蒸発する。しかし、本
基板処理装置では調圧手段によってチャンバ内は常圧よ
りも高い高圧にされており、該高圧下で前記処理液は基
板に接触させられるので、処理液からの純水の蒸発は抑
制される。または調圧手段によってチャンバ内は純水の
沸点の値を処理温度より高い値にする圧力にされてお
り、該圧力下で前記処理液は基板に接触させられるた
め、処理液からの純水の蒸発はより抑制される。請求項
8に係る基板処理装置は請求項7に記載の基板処理装置
において、前記処理液は燐酸、硫酸、硝酸の何れかを含
む基板処理装置である。本基板処理装置では処理液は純
水と燐酸、硫酸、硝酸の何れかを含んでいる。このよう
な処理液は100度以上の高温の処理温度にされることが
多く、処理液からの水分の蒸発が激しいが、本基板処理
装置では調圧手段によってチャンバ内は常圧よりも高い
高圧にされており、該高圧下で前記処理液は基板に接触
させられるので、処理液からの純水の蒸発は抑制され
る。または調圧手段によってチャンバ内は純水の沸点の
値を処理温度より高い値にする圧力にされており、該圧
力下で前記処理液は基板に接触させられるため、処理液
からの純水の蒸発はより抑制される。請求項9に係る基
板処理装置は請求項8に記載の基板処理装置において、
前記チャンバは処理液を貯留するとともに該処理液中に
基板を収容する処理槽を有し、前記温度調節手段は処理
液を熱するヒータを有し、前記処理液供給手段は前記ヒ
ータで加熱された処理液を前記処理槽に供給する管路を
有し、前記調圧手段はチャンバ内を加圧するポンプを有
し、さらに、前記処理槽を含んで、処理槽から排出され
る処理液を再び処理槽に導入する循環路と、前記循環路
中の処理液に対して純水を供給する純水供給手段とを備
えた基板処理装置である。本基板処理装置では循環路中
の処理液に純水を供給するので処理液中の水分が蒸発し
て処理液の成分比が崩れても補正することができる。従
って、所定の基板処理品質を達成することが容易にな
る。
【発明の実施の形態】<I、第1実施形態> <1、基板処理装置の全体構成および主要動作>図1
は、本発明に係る基板処理装置1の全体を示す斜視図で
ある。なお、図1にはそれらの方向関係を表すため、X
YZ直交座標系を付している。基板処理装置1は、複数
の基板Wを1つの基板群として一括して処理を行う装置
であり、大きく分けてキャリアCに収容された基板Wの搬
出入が行われるキャリア載置ユニット2U、基板Wに処
理を施す処理ユニット4U、および、キャリア載置ユニ
ット2Uと処理ユニット4Uとの間でX方向に基板Wの
搬送を行う水平移動ロボット3を有している。キャリア
載置ユニット2Uは、装置外部からキャリアCが搬入さ
れて載置されるキャリア載置部21、Y方向に移動し、
Z方向に昇降し、Z軸を中心に回動してキャリアCの移
載を行うキャリア移載ロボット22、キャリア移載ロボ
ット22によりキャリアCが載置される突上部23、お
よび、キャリアCを洗浄するキャリア洗浄部24を有し
ている。処理ユニット4Uは、複数の処理部4を有し、
各処理部4は後述の処理液を貯留した処理槽を有する。
また、各処理部4には水平移動ロボット3と基板を受渡
しし、また、昇降することで受け取った基板Wを処理槽
内の処理液に浸漬させる浸漬ロボットIRが設けられて
いる。以上が基板処理装置1の構成の概要であるが、次
に、基板処理装置1の動作の概要を説明する。基板処理
装置1への基板Wの搬入はキャリアCを介して行われる。
キャリアCは複数の基板Wを起立姿勢に平行配置して収納
可能とされている。キャリアCは搬送車(図示省略)な
どにより基板処理装置1まで搬送され、キャリア載置部
21上において図1中に示すY方向に配置される。キャ
リアCがキャリア載置部21に載置されると、当該キャ
リアCはキャリア移載ロボット22により突上部23に
載置される。突上部23は、Y方向にスライドする移動
台231を有し、移動台231は90度回転可能な回転
台232をY軸方向に2つ有する。また移動台231の
下方には図示せぬ突上げ機構が設けられている。2つの
キャリアCが2つの回転台232に載置されると、移動
台231がY軸負方向に移動する。そして、その移動に
より2つのキャリアCの内の一方が水平移動ロボット3の
下方に移動し、回転台232が90度回転することにより
キャリアCに収容された所定数の基板Wの主面の法線がX
方向からY方向へと向きを変える。次に、突上げ機構が
上昇して前記水平移動ロボット3の下方に位置するキャ
リアC内の基板を突き上げることにより、キャリアC内
の基板Wを水平移動ロボット3に渡す。その後、移動台
231がさらにY軸負方向に移動し、まだ基板Wが収容
されている他方のキャリアCを水平移動ロボット3の下
方に位置させる。このとき、該他方のキャリアCを先に
基板Wが突上げられたキャリアCの位置とはY軸方向に
半ピッチずらした位置に配置する。ここでピッチとはキ
ャリアCに収容されている基板同士の配列間隔である。
そして、前記他方のキャリアCを水平移動ロボット3の
下方に配置した後、突上げ機構により該キャリアC内の
基板Wを突き上げて水平移動ロボット3に基板Wを渡
す。このとき、水平移動ロボット3に既に保持されてい
る基板Wの間に基板Wが突き上げられてくるので結果的
に水平移動ロボット3には半ピッチでY軸方向に並んだ
基板Wが保持されることになる。水平移動ロボット3は
水平方向に移動して何れかの処理部4が有する浸漬ロボ
ットIRに基板Wを渡す。基板Wを受け取った浸漬ロボ
ットIRは降下して処理槽内の処理液に基板Wを浸漬す
る。これにより、処理が開始する。各処理部4では薬液
処理、水洗処理、乾燥処理を含む所定の処理を施した
後、浸漬ロボットIRを上昇させるとともに、水平移動
ロボット3に基板Wを渡す。なお、各処理部4での処理
中に突上部23上のキャリアCをキャリア移載ロボット
22でキャリア洗浄部24に搬送し、キャリアCを洗浄
して乾燥させ、その後、再びキャリア移載ロボット22
で前記キャリアCを突上部23に戻しておく。水平移動
ロボット3に処理済みの基板Wが渡った後は、上述とは
逆の順序で突上部23上のキャリアCに基板が収納さ
れ、該キャリアCはキャリア移載ロボット22でキャリ
ア載置部21に載置される。キャリア載置部21に載置
されたキャリアCは図示せぬ搬送車などで基板処理装置
1外に搬送される。 <2、処理部の構成>次に処理部4の構成を説明する。
図2は処理部4の構成を示す図である。処理部4はチャ
ンバ40とカバー41とを有し、該チャンバ40とカバ
ー41とで密閉空間を形成する。チャンバ40内には基
板Wを収容する処理槽50を有する。処理槽50は平面
視矩形状で上部に矩形状の開口を有し、底部が凸状の略
直方体形状をなす内槽52と内槽52の上部において内
槽52の矩形状の開口を取り囲んでいる外槽54とを有
する。これにより、内槽52の矩形状の開口の4つの辺
から溢れ出した処理液を外槽54が受けることができ
る。内槽52の底部には内槽52の長手方向である紙面
垂直方向にその長手方向を配した一対の液供給管56が
設けられている。液供給管56は、該液供給管56の長
手方向に長く延び、かつ、内槽52内に連通したスリッ
ト状の吐出口58を有する。液供給管56には液供給部
60が接続されている。液供給部60は混合器62を有
し、混合器62には純水を供給する純水源64、燐酸原
液を供給する燐酸源66、フッ酸原液を供給するフッ酸
源68がそれぞれ純水供給弁Vw、燐酸供給弁Vr、フ
ッ酸供給弁Vfを介して接続されている。混合器62で
は純水に燐酸原液またはフッ酸原液を混入することによ
って所定濃度の薬液を調製する。なお、ここでは燐酸ま
たはフッ酸などの薬液の原液を薬液原液といい、薬液原
液を所定濃度で純水と混合したものを単に薬液といい、
薬液と純水とを包括して処理液という。混合器62には
ヒータH1が取り付けられており、薬液原液および純水
の加熱、混合後の処理液の加熱が可能である。特に本実
施形態で使用している燐酸をはじめ、硫酸、硝酸等の原
液は25度程度の室温では粘度が極めて高いので純水と
の混合を良好に行うことができないが、ヒータH1によ
って加熱すると粘度が低くなり純水との混合を良好に行
うことができる。混合器62からは管路61が伸びて途
中に液供給弁Va、送液ポンプPs、ヒータH2、フィ
ルタF1を介して液供給管56に接続されている。混合
器62からヒータH2に至る管路61には加熱ジャケッ
ト63が設けられており、管路61を流れる処理液を加
熱し、処理液の温度が低下することを防止している。ヒ
ータH2は処理槽50での処理に必要な所定の温度に処
理液を加熱する。さらにヒータH2で加熱された処理液
はフィルタF1で濾過されて汚染物質が除去された状態
で液供給管56を通じて処理槽50に供給される。ここ
では加熱された処理液をフィルタF1に通している。よ
って、常温では粘度の高い処理液であっても加熱される
ことにより粘度が低下するので該処理液はフィルタF1
を容易に通過することができる。また、内槽52には内
槽排液管51が接続され内槽排液弁Vnを介してドレイ
ンDrに接続されている。外槽54には高圧排液管53
が接続され外槽排液弁Vgを介して圧力分離室55に至
っている。圧力分離室55にはドレインDrに至る常圧
排液管57が接続されている。圧力分離室55は高圧排
液管53から流れてきた高圧の処理液を常圧に戻し、高
圧排液管53側を高圧に、常圧排液管57側を常圧に分
離している。以上のような構成により、処理槽50では
液供給管56から供給される処理液を内槽52に貯留
し、内槽52から溢れた処理液は内槽52の開口を越え
て外槽54に流れ込む。そして、外槽54に流れ込んだ
処理液は圧力分離室55を通してドレインDrに排出さ
れる。なお、外槽54には外槽54に流れ込んだ処理液
の比抵抗を計測する比抵抗計RMが設けられている。こ
の比抵抗計RMは後述の、水洗処理時に外槽54に流れ
込んだ処理液の比抵抗を計測することによって純水への
フッ酸や燐酸等の薬液の混入度を検知し、所定の比抵抗
値になることをもって薬液が洗い流されたどうかを検知
するためのものである。また、処理部4には蒸気供給部
70が設けられている。蒸気供給部70は窒素ガス源7
1に接続されている管路72を有する。そして、管路7
2はガス供給弁Vgsを介してチャンバ40内に設けら
れた蒸気発生器75に接続され、さらに、IPA供給弁
Viを介してガス供給管73に接続されている。蒸気発
生器75は純水の表面張力を低下させる表面張力低下液
を貯留している。ここではIPA(イソプロピルアルコ
ール)などの有機溶剤を貯留している。また、蒸気発生
器75の底部にはヒータH3が設けられ、該ヒータH3
でIPAの液体に熱を加えて蒸気を発生させる。ここ
で、蒸気発生器75はチャンバ40内に配されているの
で、後述のようにチャンバ40内を高圧にしたときIP
A供給弁Viを開けると蒸気発生器75内も高圧にな
る。すると、IPAの沸点は常圧下に比べて上昇する。
このため、ヒータH3でIPAを沸騰させてIPAの蒸
気を発生させた場合は単位体積あたりのIPAの量は常
圧下で発生させたIPAの蒸気よりも多くなる。なお、
表面張力低下液は処理槽50内の処理液の表面張力を低
下させる液体ならば何でもよい。処理液が純水の場合な
らば、IPAやエチルアルコール等のアルコール類、ア
セトン等のケトン類、メチルエーテル等の多価アルコー
ルなどを使用できる。ガス供給管73は処理槽50の上
部において、紙面垂直方向にその長手方向を配した管状
部材であって、該ガス供給管73の長手方向において、
処理槽方向に向かうガス噴射口74が複数開けられてい
る。このような蒸気供給部70では蒸気発生器75でI
PAの蒸気を発生させた状態でガス供給弁Vgs、IP
A供給弁Viを開ければ窒素ガス源71から蒸気発生器
75へ窒素ガスが送出され、ガス供給管73からIPA
の蒸気をチャンバ40内に供給することができる。ま
た、処理部4はチャンバ40内の圧力を調整する調圧部
80を有する。調圧部80は調圧弁81、圧力計PM、
調圧ポンプPpを有する。調圧部80では圧力計PMの
値に従い、図示せぬ制御手段によって調圧弁81および
調圧ポンプPpを制御し、チャンバ40内の圧力を所定
値に調節する。 <3、処理の一実施形態>次に図3を参照して処理の一
実施形態を説明する。なお、図3では左方向から右方向
に時間が経過していく。図中、上方の表の横方向の第1
行では時間の経過とともに行われる工程を、縦方向の第
1列では基板処理装置1の動作を示している。そして、
表中、斜線が施してある部分は当該時間帯について、基
板処理装置1が第1列に示す動作を行っていることを示
す。また、図中、下方の折れ線グラフでは時間の経過と
ともにチャンバ40内の圧力をどのように制御している
かを示している。本実施形態では基板に対して、水洗
処理→フッ酸処理→水洗処理(高温高圧)→燐酸
処理(高温高圧)→水洗処理(高温高圧)→乾燥処
理の各処理を施す。以下、上記〜の各処理について
説明する。 水洗処理 チャンバ40内に搬入される基板を水洗し、汚染物質を
除去する処理である。時刻t0において、フッ酸供給弁
Vf、燐酸供給弁Vrを閉じた状態で純水供給弁Vw、
液供給弁Vaを開けて送液ポンプPsを介して空の状態
の内槽52に対して純水を供給し、内槽52から純水を
溢れ出させる。これによって、内槽52内において純水
の上昇水流を発生させる。このとき内槽排液弁Vnは閉
じられ、外槽排液弁Vgは開いている。このため、内槽
52から外槽54に溢れ出た純水は外槽排液弁Vg、圧
力分離室55を通じてドレインDrに排出される。ま
た、このとき、ヒータH1、H2、加熱ジャケット63
はOFF状態であるので内槽52に供給される純水の温
度は25度程度の室温である。また、チャンバ40内は
常圧(大気圧=約0.1013MPa)であって、調圧
弁81は開状態ではあるが、調圧ポンプPpは動作して
いない。時刻t1になると上記状態において浸漬ロボッ
トIRに基板Wを載置した状態で浸漬ロボットIRを降
下させ、図2の実線で示すように基板Wを純水中に浸漬
する。浸漬ロボットIRは基板Wを浸漬した状態で静止
し、これによって、基板Wに付着した汚染物質は純水の
上昇水流によって除去され内槽52から溢れ出る純水と
ともに排出される。所定時間水洗処理を行った後、次は
フッ酸処理に移る。 フッ酸処理 時刻t2にてフッ酸供給弁Vfを開いて、混合器62に
おいて所定の割合でフッ酸原液と純水とを混合しフッ酸
水溶液を調製する。そして調製したフッ酸水溶液を内槽
52に供給することで内槽52内の純水をフッ酸水溶液
で追い出し、内槽52内の純水をフッ酸水溶液で置換す
る。このときもフッ酸水溶液の温度は室温であり、チャ
ンバ40内は常圧である。そして、所定時間フッ酸水溶
液を供給した後、フッ酸供給弁Vfを閉じる。 水洗処理(高温高圧) 時刻t3にてフッ酸供給弁Vfを閉じ、管路61に純水
のみが通っている状態でヒータH1、H2、加熱ジャケ
ット63をONにし、純水を加熱する。ここでは、次に
供給される燐酸水溶液の温度が150度なので純水も1
50度まで加熱する。なお、純水の温度を純水の後に供
給される燐酸水溶液の温度と等しくする理由は後述す
る。そして、調圧弁81を閉じるとともに、調圧ポンプ
Ppを動作させチャンバ40内を加圧し、所定高圧にす
る。ここでは、純水が150度になっても沸騰しないよ
う、チャンバ40内を加圧して純水の沸点を150度よ
りも高くする。具体的には約0.57MPa以上にされ
る。そうすると純水の沸点は約157度となる。以上に
より、チャンバ40内の圧力は上昇するとともに、内槽
52に供給される純水の温度は常圧の沸点である100
度を越えて上昇可能となる。そして、比抵抗計RMの値
が所定値になるまで、150度の純水を供給することに
よって、水洗処理を行う。ここでは純水の温度が常圧で
の沸点以上の温度である150度にまで高められている
ので純水に溶存している酸素の量が常圧時の純水よりも
少なくなっている。このため、純水中の溶存酸素によっ
て基板Wに不要な酸化膜が生じることを抑制する効果も
ある。特に、フッ酸水溶液などによってエッチング処理
された後の基板Wの表面は活性状態であるので酸素と結
びつきやすく、不要な酸化膜が生じ易いが、純水中の溶
存酸素が減じられていることから該不要な酸化膜が生じ
ることを抑制できる。 燐酸処理(高温高圧) 比抵抗計RMの値が所定値より高くなると時刻t4にて
燐酸供給弁Vrを開けて混合器62において所定の割合
で燐酸原液と純水とを混合し燐酸水溶液を調製する。こ
のとき、ヒータH1が燐酸原液を加熱した状態で純水と
混合する。このため、燐酸原液の粘度は低くなるので純
水との混合が容易に行われる。調製された燐酸水溶液は
最終的に内槽52に至る時点で150度の温度になるよ
うヒータH1、H2、加熱ジャケット63で加熱され、
該内槽52内に供給される。そして燐酸水溶液を内槽5
2に連続的に供給することで内槽52内の純水を燐酸水
溶液で追い出し、内槽52内の純水を燐酸水溶液に置換
する。ここでは、燐酸水溶液が供給されるのに先行して
内槽52内に純水が貯留されている。このときチャンバ
40内を加圧し、内槽52内の純水の沸点を、純水の後
に供給される燐酸水溶液の温度よりも高くしている。具
体的にはチャンバ40内を0.57MPa以上に加圧
し、純水の沸点を157度としている。すなわち、純水
の沸点を燐酸水溶液の温度150度よりも高くしてい
る。このため、純水が貯留されている内槽52に燐酸水
溶液を供給して、純水が高温の燐酸水溶液に接触して
も、突沸することがなく、突沸によって処理液が飛散す
ることを防止することができる。また、燐酸水溶液を内
槽52へ供給する際には内槽52内には燐酸水溶液と同
じ温度の純水が貯留されているので供給された燐酸水溶
液の温度低下が無い。従って、ひとつの処理槽50内で
水洗処理の後、基板を空気にさらさずに100度を越え
る温度の燐酸水溶液による処理を連続的に行うことがで
きる。また、常圧で燐酸水溶液を150度に熱すると燐
酸水溶液からは水分が激しく蒸発し、燐酸水溶液の濃度
が所定値に安定しない。しかし、ここでは燐酸水溶液は
常圧より高い高圧下に置かれているので燐酸水溶液から
の水分の蒸発は抑制され、燐酸水溶液の濃度が所定値に
安定する。しかもチャンバ40内を約0.57MPa以
上に加圧して純水の沸点を約157度とし、燐酸水溶液
の温度、150度よりも高くしている。このため、燐酸
水溶液が含む水分の蒸発は、より抑制され、燐酸水溶液
の濃度が所定値に安定する。 水洗処理(高温高圧) 所定時間、燐酸水溶液を供給して基板に燐酸水溶液によ
る処理を行った後、時刻t5にて燐酸供給弁Vrを閉
じ、管路61に純水のみを通す。また、ヒータH1、H
2、加熱ジャケット63はONのままにして、ひき続い
て純水を150度に加熱する。そして、比抵抗計RMの
値が所定値になるまで高温の純水で基板Wを水洗する。
ここでは、高温の純水で燐酸水溶液を洗い流している。
燐酸水溶液は常温では粘度が高く基板から洗い流しにく
いが、上記のように本実施形態では燐酸水溶液と同じ15
0度の温度の純水で燐酸水溶液を洗い流しているので燐
酸水溶液の温度は下がらず、粘度は高くならない。この
ため、基板から燐酸水溶液を容易に洗い流すことができ
る。また燐酸水溶液と同じ150度の純水で内槽52内
の燐酸水溶液を置換しているので燐酸水溶液の粘度が高
くならず、円滑に置換を行うことができる。また、純水
が100度を越える温度(高温という。)であるため、常
圧下にて100度で沸騰している純水よりも分子の運動エ
ネルギーが大きい。したがって、該高温の純水は汚染物
質の除去能力が常温の純水より高い。よって、基板Wに
付着している汚染物質が良好に除去される。なお、常圧
下の常温で粘度の高い液体としては前記のような燐酸水
溶液の他に硫酸水溶液、硝酸水溶液などが挙げらる。こ
れらは、常圧下の100度以下の温度(常温という。)の
純水に比べて粘度が高いので常温の純水で洗い流そうと
すると時間が掛かる。しかし、本実施形態のように100
度を越える高温の純水を使用する水洗処理ならば効率よ
く洗い流すことができる。 乾燥処理 比抵抗計RMが所定値を示すと、時刻t6にてヒータH
1、H2、加熱ジャケット63をoffにする。これに
より、内槽52内に供給される純水は室温程度の温度に
なり、基板Wも室温程度の温度になる。次に、時刻t7
にてIPA供給弁Viを開けて蒸気発生器75を高圧に
した状態でIPAを沸騰させ、さらにガス供給弁Vgs
を開けることで、IPAの蒸気をチャンバ40内に供給
する。そして、所定時間、チャンバ40内にIPAの蒸
気を供給することで、内槽52の上部開口付近はIPA
の蒸気が充満する。この状態で、時刻t8にて浸漬ロボ
ットIRを所定の速度で上昇させると基板Wはほぼ純水
が付かない状態で純水から露出していく。そして、基板
Wが完全に純水から露出し終わると、ガス供給弁Vg
s,IPA供給弁Viを閉じて、チャンバ40内へのI
PA蒸気の供給を停止する。また、純水供給弁Vwも閉
じる。ここでは基板Wの温度は室温程度であるのに対し
てIPAは加熱されて室温より高い温度になっているこ
とから、IPAの蒸気が基板W表面に凝縮し、わずかに
基板Wの表面に付着した純水と混ざり合い、純水の表面
張力が低下し、純水は流下する。また、蒸気発生器75
内は高圧状態なので、蒸気発生器75内で発生したIP
A蒸気は常圧の場合よりも単位体積内に含まれるIPA
の蒸気量が多くなっている。このため、単位体積当たり
のIPAの蒸気に含まれるIPAの量は常圧の場合より
も多いので、多くのIPAが基板W表面に凝縮する。ま
た、IPAの分子の運動エネルギーも常圧の場合よりも
高い。このため、純水と混ざり合うIPAの量は常圧の
場合よりも多いので純水の流下は常圧の場合よりも促進
され、より、乾燥が完全なものとなる。このようにし
て、基板Wが浸漬ロボットIRにより純水から露出させ
られ、図2の2点鎖線の位置に到達した状態になると、
時刻t9にて調圧弁81を徐々に開いて、チャンバ40
内を常圧に戻す。このとき、チャンバ40内の気圧が下
がるので仮に基板WにIPAと純水との混合物が付着し
ていても蒸発し、より乾燥が完全なものとなる。また、
調圧弁81を徐々に全開にしていくとともに内槽排液弁
Vnを開けて内槽52内にある純水も排出する。このと
き、チャンバ40内が高圧なので内槽52の純水にも圧
力がかかっている。このため内槽52からの純水の排出
が迅速に行われる。チャンバ40内が常圧になると、時
刻t10にて調圧弁81、IPA供給弁Vi、液供給弁
Va、内槽排液弁Vn、外槽排液弁Vg、を閉じ、調圧
ポンプPpを駆動して、今度はチャンバ40内を常圧よ
り低い所定低圧に減圧する。すると、さらにチャンバ4
0内の気圧が下がるので、仮に基板WにIPAと純水と
の混合物が付着していても蒸発し、より乾燥が完全なも
のとなる。所定時間が経過すると時刻t11にて調圧弁
81を徐々に開放しチャンバ40内を常圧に戻す。そし
て、カバー41を開けて浸漬ロボットIRをさらに上昇
させて基板Wを水平移動ロボット3に渡し、処理を終了
する。また、次の処理に備えて外槽排液弁Vgを開放し
ておく。なお、フッ酸水溶液や燐酸水溶液の濃度はフッ
酸供給弁Vf、燐酸供給弁Vrの開度を調節する。この
場合、管路61から内槽52に至る管路、内槽52、外
槽54、外槽54からドレインDrに至る管路、の何れ
かに濃度モニタを設け、その値にしたがって、前記開度
の調節を行えばよい。 <II、第2実施形態>第2実施形態に係る基板処理装
置の処理部4Aを図4に示す。構成上、この処理部4A
が上述の第1実施形態における処理部4と異なる点は、
外槽54から伸び、循環弁Vcを介して、液供給弁Va
と送液ポンプPsとの間の管路61に接続する環路79
が設けられていることと、純水補充機構90が設けられ
ていることである。なお、第2実施形態に係る処理部4
Aも第1実施形態における処理部4と同様、蒸気供給部
70を備えているが、図示の便宜上、図4においては該
蒸気供給部70は図示していない。環路79は外槽54
の処理液を管路61に戻す。これによって、戻された処
理液は送液ポンプPs、ヒータH2、フィルタF1、液
供給管56を経て再び内槽52に供給される。こうして
処理液が循環される。また、純水補充機構90は管路6
1のフィルタF1と液供給管56との間から純水供給弁
Vs1を介して純水を供給される純水貯留部91と、純
水貯留部91に貯留されている純水を加熱するヒータH
4と、純水補充弁Vs2を介して純水貯留部に接続され
た純水吐出管92とを有する。純水補充管92は外槽5
4上方に配された紙面垂直方向に長い管状部材で、外槽
54に向かって純水を滴下させる純水滴下口93をその
長手方向に複数有する。次に、この処理部4Aでの処理
の一例を説明する。この処理部4Aでの処理は第1実施
形態で説明した水洗処理→フッ酸処理→水洗処理
(高温高圧)→燐酸処理(高温高圧)→水洗処理
(高温高圧)→乾燥処理という処理と略同じなので、
異なる部分につき説明する。この処理部4Aにつき特に
異なる部分は燐酸処理(高温高圧)の部分である。本
実施形態では処理が開始してから燐酸処理(高温高
圧)が始まるまで、すなわち、水洗処理(高温高圧)
で内槽52内に貯留した高温の純水を燐酸水溶液で置換
するまで、循環弁Vcを閉じておく。そして、置換が完
了したら、外槽排液弁Vgを閉じるとともに循環弁Vc
を開け、外槽54の燐酸水溶液を管路61に還流する。
また、液供給弁Va、純水供給弁Vwおよび、燐酸供給
弁Vrを閉じ、新たに処理液を内槽52に供給すること
を停止する。なお、高温の純水を燐酸水溶液で置換する
ことが完了したか否かは比抵抗計RMの指示値または後
述の濃度モニタで検出する。一方、この燐酸処理が始ま
るまでに純水供給弁Vs1を開いて純水貯留部91に純
水を貯留する。純水貯留部91ではヒータH4により、
純水を高温状態に維持する。ここでは燐酸水溶液と同じ
温度に維持している。以上により、燐酸水溶液は管路6
1→処理槽50→環路79→管路61というように循環
する。こうすることによって、新たに処理槽50に燐酸
水溶液を供給せずにすむので、燐酸水溶液の消費量を抑
制することができる。また、このとき、チャンバ40内
は燐酸水溶液の温度において純水が沸騰しない圧力にま
で加圧されているので燐酸水溶液から蒸発する水分は少
ない。しかしながら、まったく蒸発しないわけではな
く、わずかに蒸発しているので、燐酸水溶液の濃度が濃
くなってしまう。このようなときには液供給弁補充弁V
s2を開け、高温の純水を外槽54に滴下する。ここ
で、例えば常圧下で高温の燐酸水溶液に純水を補充する
と突沸を起して、燐酸水溶液と純水とを良好に混合する
ことができない。また、常圧下では純水は100度より
高い高温にならないので、このような100度以下の純
水を燐酸水溶液に補充すると燐酸水溶液の温度が低下し
てしまう。しかし、ここでは、高圧下でしかも、燐酸水
溶液と同じ温度の高温の純水を補充しているので、純水
が突沸を起したり、高温の燐酸水溶液が温度低下を起し
たりすることが防止できる。よって、所定の処理品質を
容易に得ることができる。なお、純水の補充量と補充時
期は、管路61→処理槽50→環路79→管路61とい
う循環路のどこかに濃度モニタを配置して燐酸水溶液の
濃度の変化を読取り、読み取った値にしたがって設定す
ればよい。以上のようにして所定時間、燐酸水溶液を循
環使用した後は燐酸供給弁Vrは閉じたまま、純水補充
弁Vs2、および循環弁Vcを閉じ、外槽排液弁Vg、
液供給弁Va、純水供給弁Vwを開け水洗処理(高温
高圧)に戻る。上記第1、第2の実施形態では外槽54
から排出される処理液を圧力分離室55を介してドレイ
ンDrに流しているが、外槽54をなくし、内槽52か
ら溢れる処理液をチャンバ40内に溜めてもよい。この
場合は、高圧排液管53の液の流入口をチャンバ40下
部に接続する。そして、処理の間中、内槽52から溢れ
る処理液をチャンバ40下部に溜めておき、全ての処理
が終了した後、外槽排液弁Vgを開放して溜めている処
理液を排出してもよい。上記の実施形態では100度を越
える温度で使用される処理液として燐酸水溶液が使用さ
れる場合で説明しているが、燐酸水溶液の代わりに硫酸
水溶液、硝酸水溶液を使用する処理においても同様の効
果を得ることができる。本実施形態の処理部4、4Aで
は内槽52内にヒータを設けていないが、内槽52内に
ヒータを設けて処理液の温度を調節してもよい。また本
実施形態の処理部4、4Aは何れも一つの処理槽に複数
種類の処理液を順次供給する形式のものであったが、複
数のチャンバ40の内、第1チャンバ内に高圧下で高温
の薬液(燐酸水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液など)を
使用して薬液処理をする薬液処理槽および、薬液処理槽
の内外に基板を保持して昇降する第1浸漬ロボットを設
け、第1チャンバとは違う第2チャンバ内に高圧下で高温
の純水を使用して水洗処理をする純水処理槽および、純
水処理槽の内外に基板を保持して昇降する第2浸漬ロボ
ットを設け、水平移動ロボットによって第1浸漬ロボッ
ト、第2浸漬ロボットとの間で基板を授受させるように
してもよい。この場合は第3チャンバ内に乾燥処理部を
設けるか、第2チャンバの純水処理槽から基板を引上げ
るときに上述のような表面張力低下液の蒸気を基板に供
給して基板を乾燥させればよい。また、本実施形態の2
本の液供給管56は略上方に向かって処理液を吐出して
いるが、それぞれ内槽52の底面の谷状の最深部に向か
って処理液を吐出させてもよい。この場合は、底面の最
深部で2本の液供給管56から吐出された処理液がぶつ
かり合いうことで上昇流を形成するので処理液の置換が
確実に行われる。
【発明の効果】請求項1の基板処理方法では、常圧より
も高い高圧下で処理液は基板に接触させられるため、処
理液からの沸点最低液の蒸発は抑制される。このため、
処理液の成分比が崩れ難くなるので所定の基板処理品質
を達成しやすくなる。請求項2の基板処理方法では、処
理液は沸点最低液の常圧での沸点よりも高く、処理液の
沸点よりも低い処理温度に温度を調節される。このた
め、仮に常圧下であれば処理液中の沸点最低液は激しく
蒸発する。しかし、本基板処理方法では沸点最低液の沸
点の値を処理温度より高い値にする圧力下で処理液と基
板とが接触させられる。従って、処理液からの沸点最低
液の蒸発はより抑制される。このため、処理液の成分比
がより崩れ難くなるので所定の基板処理品質を達成しや
すくなる。請求項3の基板処理方法では処理液は沸点最
低液として純水を含んでおり、処理液自体は純水の常圧
下での沸点以上の処理温度にされている。このため、仮
に常圧下であれば処理液中の純水は激しく蒸発する。し
かし、本基板処理方法では常圧よりも高い高圧下で前記
処理液は基板に接触させられるので、処理液からの純水
の蒸発は抑制される。または純水の沸点の値を処理温度
より高い値にする圧力下で前記処理液は基板に接触させ
られるため、処理液からの純水の蒸発はより抑制され
る。請求項4の基板処理方法では、処理液は純水と燐
酸、硫酸、硝酸の何れかを含んでいる。このような処理
液は100度以上の高温の処理温度にされることが多く処
理液からの水分の蒸発が激しいが、本基板処理方法では
常圧よりも高い高圧下で前記処理液は基板に接触させら
れるので、処理液からの純水の蒸発は抑制される。また
は純水の沸点の値を処理温度より高い値にする圧力下で
前記処理液は基板に接触させられるため、処理液からの
純水の蒸発はより抑制される。請求項5の基板処理装置
では温度調節手段が沸点の異なる複数種類の液体が混合
された処理液の温度を、処理液を構成する液体のうち沸
点が最も低い沸点最低液の常圧での沸点よりも高く、処
理液自体の常圧での沸点よりも低い処理温度に調節す
る。このため、仮に常圧下であれば処理液中の沸点最低
液は激しく蒸発する。しかし、本基板処理装置では調圧
手段がチャンバ内の圧力を常圧よりも高い高圧にしてお
り、該高圧下で前記処理液は基板に接触させられる。こ
のため、処理液からの沸点最低液の蒸発は抑制される。
従って、処理液の成分比が崩れ難くなるので所定の基板
処理品質を達成しやすくなる。請求項6の基板処理装置
では処理液は沸点最低液の常圧での沸点よりも高く、処
理液の沸点よりも低い処理温度に温度を調節される。こ
のため、仮に常圧下であれば処理液中の沸点最低液は激
しく蒸発する。しかし、本基板処理装置では調圧手段に
よってチャンバ内は沸点最低液の沸点の値を処理温度よ
り高い値にする圧力にされる。このため、処理液からの
沸点最低液の蒸発はより抑制される。従って、処理液の
成分比がより崩れ難くなるので所定の基板処理品質をよ
り達成しやすくなる。請求項7の基板処理装置では処理
液は沸点最低液として純水を含んでおり、処理液自体は
純水の常圧下での沸点を越える処理温度にされている。
このため、仮に常圧下であれば処理液中の純水は激しく
蒸発する。しかし、本基板処理装置では調圧手段によっ
てチャンバ内は常圧よりも高い高圧にされており、該高
圧下で前記処理液は基板に接触させられるので、処理液
からの純水の蒸発は抑制される。または調圧手段によっ
てチャンバ内は純水の沸点の値を処理温度より高い値に
する圧力にされており、該圧力下で前記処理液は基板に
接触させられるため、処理液からの純水の蒸発はより抑
制される。請求項8の基板処理装置では処理液は純水と
燐酸、硫酸、硝酸の何れかを含んでいる。このような処
理液は100度以上の高温の処理温度にされることが多
く、処理液からの水分の蒸発が激しいが、本基板処理装
置では調圧手段によってチャンバ内は常圧よりも高い高
圧にされており、該高圧下で前記処理液は基板に接触さ
せられるので、処理液からの純水の蒸発は抑制される。
または調圧手段によってチャンバ内は純水の沸点の値を
処理温度より高い値にする圧力にされており、該圧力下
で前記処理液は基板に接触させられるため、処理液から
の純水の蒸発はより抑制される。請求項9の基板処理装
置では循環路中の処理液に純水を供給するので処理液中
の水分が蒸発して処理液の成分比が崩れても補正するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成を
示す図である。
【図2】第1実施形態における基板処理装置の処理部を
示す図である。
【図3】第1実施形態における処理部での処理の一例を
示す図である。
【図4】第2実施形態における基板処理装置の処理部を
示す図である。
【符号の説明】
40 チャンバ 50 処理槽 60 液供給部 62 混合器 63 加熱ジャケット 64 純水源 66 燐酸源 68 フッ酸源 70 蒸気供給部 80 調圧部 81 調圧弁 90 純水補充機構 H1,H2 ヒータ PM 圧力計 Pp 調圧ポンプ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】沸点の異なる複数種類の液体が混合された
    処理液を得る工程と、 前記処理液の温度を、前記処理液を構成する液体のう
    ち、沸点が最も低い沸点最低液の常圧での沸点よりも高
    く、処理液自体の常圧での沸点よりも低い処理温度に調
    節する工程と、 前記処理温度に調節された処理液を常圧よりも高い高圧
    下で基板に接触させる工程とを備えた基板処理方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の基板処理方法において、 前記常圧より高い高圧は前記沸点最低液の沸点の値を処
    理温度より高い値にする圧力である基板処理方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の基板処理方法に
    おいて、 前記沸点最低液は純水である基板処理方法。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の基板処理方法において、 前記処理液は燐酸、硫酸、硝酸の何れかを含む基板処理
    方法。
  5. 【請求項5】基板を収容するチャンバと、 沸点の異なる複数種類の液体が混合された処理液を受け
    入れ、該処理液を構成する液体のうち、沸点が最も低い
    沸点最低液の常圧での沸点よりも高く、処理液の沸点よ
    りも低い処理温度に該処理液の温度を調節する温度調節
    手段と、 温度調節手段で処理温度に調節された処理液をチャンバ
    内の基板に供給する処理液供給手段と、 チャンバ内の圧力を常圧よりも高くする調圧手段とを備
    えた基板処理装置。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の基板処理装置において、 前記調圧手段はチャンバ内の圧力を、沸点最低液の沸点
    の値が処理温度より高い値になる圧力に調節する基板処
    理装置。
  7. 【請求項7】請求項5または6に記載の基板処理装置に
    おいて、 前記沸点最低液は純水である基板処理装置。
  8. 【請求項8】請求項7に記載の基板処理装置において、 前記処理液は燐酸、硫酸、硝酸の何れかを含む基板処理
    装置。
  9. 【請求項9】請求項8に記載の基板処理装置において、 前記チャンバは処理液を貯留するとともに該処理液中に
    基板を収容する処理槽を有し、 前記温度調節手段は処理液を熱するヒータを有し、 前記処理液供給手段は前記ヒータで加熱された処理液を
    前記処理槽に供給する管路を有し、 前記調圧手段はチャンバ内を加圧するポンプを有し、 さらに、前記処理槽を含んで、処理槽から排出される処
    理液を再び処理槽に導入する循環路と、 前記循環路中の処理液に対して純水を供給する純水供給
    手段とを備えた基板処理装置。
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