JP2002016039A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＩＰＡ等の有機溶媒の消費量を低減させ、基板
の表面におけるウォーターマークの発生を抑制させる。 【解決手段】ウエハＷに洗浄等の所定の処理を行う基板
処理装置において、純水を貯溜し、純水によりウエハＷ
に洗浄を行うための処理槽２０と、処理槽２０上部の外
周部に形成され、処理槽２０に貯溜された純水の上層部
分を冷却させる冷却機構６０と、処理槽２０からウエハ
Ｗを引き上げて搬出するためのリフタ７０を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、液
晶表示用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光デ
ィスク用ガラス基板等の基板に対して洗浄処理等の所定
の処理を行う基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板処理装置の一種である、基板の洗浄
処理と乾燥処理とを行う基板洗浄・乾燥装置において
は、従来から処理室内に処理槽を設け、その処理槽に純
水を貯溜して基板を純水に浸漬し、処理室内にＩＰＡベ
ーパー（イソプロピルアルコール蒸気）を含んだ雰囲気
を形成しておき、処理槽内において純水による基板の洗
浄処理が終了した後、その基板を処理槽からＩＰＡベー
パーを含んだ雰囲気中に引き上げ、基板の表面にＩＰＡ
を凝縮させることにより、基板の表面に付着した純水を
除去して基板を乾燥させている。

【０００３】そして、基板の表面においてＩＰＡを凝縮
させるために、常温である基板の温度や、基板が浸漬さ
れていた純水の温度よりもＩＰＡベーパーの温度を高く
して、ＩＰＡを処理室内へ供給している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな高温のＩＰＡベーパーは処理槽内の純水に溶解され
易いため、ＩＰＡの消費量が多くなるという問題があ
る。また、十分に基板を洗浄してから、処理槽内の基板
を引き上げているにもかかわらず、基板の表面にウォー
ターマークが発生するという問題もあり、デバイス構造
の複雑化・微細化された場合には、特に顕著となる。さ
らに、ＩＰＡベーパーの温度を高くしてしまうと、基板
の表面に形成された薄膜のレジスト等の溶解が起こると
いう問題もある。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、ＩＰＡ等の有機溶媒を使用して乾燥処理を
行う場合、有機溶媒の消費量を低減させ、基板の表面に
おけるウォーターマークの発生を抑制させる基板処理装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の基板処理装置は、基板に所定
の処理を行う基板処理装置において、純水を貯溜し、純
水により基板に対して洗浄を行うための処理槽と、前記
処理槽上部の外周部に形成され、前記処理槽に貯溜され
た純水の上層部分を冷却させる冷却手段と、前記処理槽
から基板を引き上げて搬出するための搬出手段と、を備
えたことを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に記載の基板処理装置は、請求項
１に記載の基板処理装置において、前記冷却手段が、冷
媒を流す冷媒管を有することを特徴とするものである。

【０００８】請求項３に記載の基板処理装置は、請求項
２に記載の基板処理装置において、前記冷媒管に冷媒を
流して、前記処理槽に貯溜された純水の上層部分を冷却
させた後、前記搬出手段により基板を前記処理槽から引
き上げて搬出することを特徴とするものである。

【０００９】請求項４に記載の基板処理装置は、請求項
１乃至請求項３のいずれかに記載の基板処理装置におい
て、前記処理槽を収納する処理室と、前記処理室内に有
機溶媒を供給する供給手段と、をさらに備えたことを特
徴するものである。

【００１０】請求項５に記載の基板処理装置は、請求項
４に記載の基板処理装置において、前記搬出手段により
基板を前記処理槽から引き上げて搬出させ、前記供給手
段から供給される有機溶媒により基板の乾燥を行うこと
を特徴とするものである。なお、請求項５に記載の「有
機溶媒」としては、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）
が考えられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
に係る基板処理装置の実施の形態について具体的につい
て説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る基板処理装置の概略
構成図である。この基板処理装置は、基板の一種である
ウエハＷに対して洗浄処理及び乾燥処理を行う基板洗浄
・乾燥処理装置である。この基板処理装置は、ケーシン
グ１０を備えている。このケーシング１０は、上方に形
成された開口１１に蓋１２を閉じることによって内部を
密閉空間とすることができる筐体である。ケーシング１
０内に対するのウエハＷの搬入搬出は、その蓋１２を開
放した状態において行われる。

【００１３】このケーシング１０内には、ウエハＷの表
面に洗浄処理を行うための処理槽２０が固定配置されて
いる。この処理槽２０は、純水を貯溜し、その純水にウ
エハＷを浸漬することによってウエハＷの表面に対して
洗浄処理を行うための洗浄槽である。この処理槽２０の
上側周囲には、オーバーフロー槽２１が形成されてい
る。このオーバーフロー槽２１は、処理槽２０から溢れ
出た純水を滞留するためのものである。そして、このオ
ーバーフロー槽２１には、排出管２２が連通接続されて
おり、この排出管２２の途中に設けられている排出弁２
３の開閉制御により、オーバーフロー槽２１から排出管
２２を通して排出される純水の量が制御される。

【００１４】処理槽２０の内側底部には、２本の純水供
給ノズル３０が配置されている。それぞれの純水供給ノ
ズル３０は、その長手方向が略水平となるように互いに
平行に設けられているとともに、純水供給ノズル３０に
は、ケーシング１０の外部に設けられた純水供給源３１
が純水供給配管３２を介して連通接続されている。ま
た、それぞれの純水供給ノズル３０には、複数の吐出孔
が設けられている（図示省略）。純水供給源３１から供
給された新鮮な純水は純水供給配管３２を流れて純水供
給ノズル３０へ到達し、純水供給ノズル３０の吐出孔か
ら処理槽２０内へ供給される。

【００１５】なお、吐出孔（図示省略）は、斜め上方に
向けて形成されており、純水供給ノズル３０から供給さ
れる純水は斜め上方に向けて（処理槽２０の中心部近傍
へ向けて）供給される。また、純水供給配管３２の途中
には純水供給弁３３が設けられており、純水供給弁３３
の開閉制御により、純水供給源３１から純水供給配管３
２を通して処理槽２０へ供給される純水の量が制御され
る。

【００１６】処理槽２０上の位置にイソプロピルアルコ
ール（ＩＰＡ：以下ＩＰＡとする）を処理槽２０及びケ
ーシング１０内の空間へ供給するためのＩＰＡ供給ノズ
ル４０が２本設けられている。このＩＰＡ供給ノズル４
０は、互いに平行に配置された中空の円筒形状の部材で
あり、ベーパー状のＩＰＡを処理槽２０及びケーシング
１０内の空間へ供給するための吐出孔４１が略水平方向
になるように形成されている。

【００１７】また、ＩＰＡ供給ノズル４０の吐出孔４１
は、ケーシング１０の外部に設けられたＩＰＡ供給源４
２とＩＰＡ供給配管４３を介して連通接続されている。
ＩＰＡ供給配管４３の途中にはＩＰＡ供給弁４４（図１
では２つ）が設けられており、ＩＰＡ供給弁４４の開閉
制御により、ＩＰＡ供給源４２からＩＰＡ供給配管４３
を通して処理槽２０へ供給されるベーパー状のＩＰＡの
量が制御される。

【００１８】また、ケーシング１０内の上方の位置にケ
ーシング１０内へ窒素ガス（Ｎ_２ガス）を供給するため
の窒素ガス供給ノズル５０が２本設けられている。この
窒素ガス供給ノズル５０は、互いに平行に配置された中
空の円筒形状の部材であり、窒素ガスを供給するための
吐出孔５１が略水平方向になるように形成されている。

【００１９】また、窒素ガス供給ノズル５０の吐出孔５
１は、ケーシング１０の外部に設けられた窒素ガス供給
源５２と窒素ガス供給配管５３を介して連通接続されて
いる。窒素ガス供給配管５３の途中には窒素ガス供給弁
５４（図１では２つ）が設けられており、窒素ガス供給
弁５４の開閉制御により、窒素ガス供給源５２から窒素
ガス供給配管５３を通してケーシング１０内へ供給され
る窒素ガスの量が制御される。

【００２０】処理槽２０の上部周囲外側には冷却機構６
０が取り付けられている。図２に示すように、この冷却
機構６０は、処理槽２０の上部周囲外側を数回巻かれて
いる冷媒管６１を備えており、この冷媒管６１へ冷媒を
供給するための供給口６１ａと、冷媒管６１から冷媒を
排出するための排出口６１ｂとが形成されている。この
冷媒管６１は、冷媒循環路（冷媒循環管）６２を介し
て、冷媒ユニット６３（図１参照）と連通接続されてい
る。冷媒循環路６２の途中には循環ポンプ６４（図１参
照）が設けられており、この循環ポンプ６４を作動させ
ることにより、冷媒が冷媒ユニット６３から冷媒循環路
６２を介して供給口６１ａから冷媒管６１へ供給され、
冷媒管６１を流れた冷媒は、排出口６１ｂから冷媒循環
路６２へ排出される。このように冷媒を循環させること
により、処理槽２０内の純水の上層部分が冷却される。
なお、ここで使用される冷媒としては、フロンガス、冷
水等を用いることができる。

【００２１】また、ケーシング１０内には、本発明の搬
出手段に相当するリフタ７０が設けられている。リフタ
７０は、リフタヘッド７１と、保持板７２と、３本のウ
エハ保持ガイド７３とを備えており、リフタヘッド７１
と保持板７２との間に、長手方向が略水平に、かつ互い
に平行になるようにウエハ保持ガイド７３が固設されて
いる。このウエハ保持ガイド７３には、ウエハＷを起立
姿勢にて所定の間隔に配列して、ウエハＷを下側から保
持するための保持溝（図示省略）が形成されている。

【００２２】このリフタ７０は、ケーシング１０の蓋１
２を開放した状態で、サーボモータ等を使用したリフタ
駆動部７４（図３参照）からの指令により、ケーシング
１０外の図示しない搬送機構との受け渡し位置と、処理
槽２０内の純水に浸漬された位置との間で、矢印Ａのよ
うに移動させることが可能となっている。なお、リフタ
７０を昇降させる機構としてボールネジを用いた送りネ
ジ機構やプーリとベルトを用いたベルト機構等種々の機
構を採用することができる。

【００２３】次に、本発明に係る基板処理装置の制御系
について説明する。図３は、本発明に係る基板処理装置
の電気的な制御系を示すブロック図である。図３に示す
ように、制御部８０は、純水供給弁３３、ＩＰＡ供給弁
４４、窒素ガス供給弁５４、排出弁２４、リフタ駆動部
７４に電気的に接続されている。

【００２４】まず、純水供給源３１から純水供給配管３
２を通して処理槽２０へ供給される純水の量を制御する
ために、この制御部８０より純水供給弁３３の開閉制御
が行。われる。また、ＩＰＡ供給源４２からＩＰＡ供給
配管４３を通して処理槽２０及びケーシング１０内の空
間へ供給されるベーパー状のＩＰＡの量を制御するため
に、この制御部８０によりＩＰＡ供給弁４４の開閉制御
が行われる。また、窒素ガス供給源５２から窒素ガス供
給配管５３を通してケーシング１０内へ供給される窒素
ガスの量を制御するために、この制御部８０により窒素
ガス供給弁５４の開閉制御が行われる。また、オーバー
フロー槽２１から排出管２２を通して排出される純水の
量を制御するために、この制御部８０により排出弁２３
の開閉制御が行われる。また、リフタ７０を矢印Ａに示
すように上下方向に移動させるために、リフタ駆動部７
１の駆動制御を行う。さらに、冷媒管６４、及び冷媒循
環路６２に冷媒を循環させるために、制御部８０により
循環ポンプ６４の「ＯＮ」「ＯＦＦ」制御が行われる。

【００２５】次に、本発明に係る基板処理装置の処理動
作について、図４のフローチャートに基づいて説明す
る。なお、ここでの処理は、ケーシング１０内へのウエ
ハＷの搬入、ウエハＷの処理槽２０への浸漬、ウエハＷ
の純水洗浄処理、処理槽２０からのウエハＷの引き上
げ、ウエハＷの乾燥処理、ケーシング１０内からのウエ
ハＷの搬出、という一連の処理を指している。

【００２６】まず、窒素ガス供給弁５４を「開」の状態
にして、窒素ガス供給ノズル５０から窒素ガスをケーシ
ング１０内へ供給し、ケーシング１０内を窒素ガスの雰
囲気にする（ステップＳＴ１）。次に、ケーシング１０
の蓋１２を「開」の状態にして、リフタ駆動部７４を制
御して、ウエハＷを保持しているリフタ７０をケーシン
グ１０外の図示しない搬送機構との受け渡し位置から下
降させる（ステップＳＴ２）。それとともに、純水供給
弁３３を「開」の状態にして、２本の純水供給ノズル３
０から処理槽２０内へ純水を供給する（ステップＳＴ
３）。なお、ウエハＷがケーシング１０内へ搬入される
と、ケーシング１０の蓋１２を「閉」の状態にして、ケ
ーシング１０内を密閉状態にする。

【００２７】ステップＳＴ２から下降を開始しているリ
フタ７０がウエハＷを保持した状態で、純水の貯溜され
た処理槽２０内の純水へ浸漬され、ウエハＷが処理槽２
０の中心部へ来たときにリフタ７０の下降が停止される
（ステップＳＴ４）。リフタが処理槽２０内の純水へ浸
漬されてからウエハＷの対して純水洗浄処理が開始され
ることになるが、ステップＳＴ４から所定の時間が経過
すると、純水供給弁３３を「閉」の状態にして、２本の
純水供給ノズル３０から処理槽２０内への純水の供給を
停止する（ステップＳＴ５）。

【００２８】次に、循環ポンプ６４を「ＯＮ」にして作
動させる（ステップＳＴ６）。これにより、冷媒ユニッ
ト６３から冷媒循環路６２及び冷却管６１へ冷媒が流れ
る。このように冷媒を循環させることにより、処理槽２
０内の純水の上層部分が冷却される。そして、ＩＰＡ供
給弁４４を「開」の状態にして、ＩＰＡ供給ノズル４０
からベーパー状のＩＰＡを処理槽２０及びケーシング１
０内へ供給する（ステップＳＴ７）。

【００２９】次に、リフタ駆動部７４を制御して、ウエ
ハＷを保持しているリフタ７０を上昇させる（ステップ
ＳＴ８）。なお、このステップＳＴ８のリフタ７０の上
昇が開始されるまで、すなわち、上述したステップＳＴ
３からステップＳＴ８が、ウエハＷに対する純水洗浄処
理となる。

【００３０】ステップＳＴ８において、リフタ７０によ
るウエハＷが上昇を開始すると、まず、ウエハＷは、処
理槽２０の純水の上層部分を通過する。このとき純水の
上層部分の温度は、通常の純水の温度より下がっている
ので、温度の下がった純水の上層部分よりウエハＷの温
度が下降する。そして、ウエハＷの温度が下降した状態
で、リフタ７０の上昇にともなってウエハＷは純水の界
面から上昇し、ステップＳＴ７から供給が開始されたベ
ーパー状のＩＰＡがウエハＷの表面に全体に供給され
る。ここで供給されたベーパー状のＩＰＡはウエハＷの
表面で凝縮される。なお、このとき、ウエハＷの温度が
通常よりも下がっているので、ＩＰＡの濃度が薄くて
も、ベーパー状のＩＰＡはウエハＷの表面で凝縮される
ので、ＩＰＡが少量ですむ。

【００３１】次に、リフタ７０により、ウエハＷの上昇
を続けながら、ウエハＷのＩＰＡ供給弁４４を「閉」の
状態にして、ＩＰＡ供給ノズル４０からベーパー状のＩ
ＰＡの処理槽２０及びケーシング１０内への供給を停止
する（ステップＳＴ９）。このとき、ウエハＷは、すで
に処理槽２０の純水から引き上げられているので、循環
ポンプ６４を「ＯＦＦ」にして作動を停止させる（ステ
ップＳＴ１０）。これにより、冷媒管６１及び冷媒循環
路６２の流れていた冷媒の循環が停止される。

【００３２】ベーパー状のＩＰＡの供給が停止される
と、ステップＳＴ１以降のステップにおいて、窒素ガス
供給ノズル５０から窒素ガスが供給され続けているの
で、ケーシング１０内の雰囲気がＩＰＡの雰囲気から窒
素ガスの雰囲気に置換される。これにより、リフタ７０
により、上昇を続けているウエハＷが乾燥される。な
お、ＩＰＡが溶解された処理槽２０内の純水は、排出弁
２３を「開」の状態にして、オーバーフロー槽２１及び
排出管２２を介して、基板処理装置外へ排出される。

【００３３】次に、ケーシング１０の蓋１２を「開」の
状態にして、さらにリフタ７０を上昇させてウエハＷを
ケーシング１０内からケーシング１０外へ搬出し、リフ
タ７０の上昇を停止させる（ステップＳＴ１１）。な
お、上述したステップＳＴ８のリフタ７０の上昇開始か
ら、ステップＳＴ１１のリフタ７０の上昇停止までが、
ウエハＷに対する乾燥処理となる。

【００３４】リフタ７０によりウエハＷがケーシング１
０の外へ搬出されると、ケーシング１０の蓋１２を
「閉」の状態にして、ケーシング１０内を密閉状態にす
る。そして、最後に、窒素ガス供給弁５４を「閉」の状
態にして、窒素ガス供給ノズル５０からの窒素ガスのケ
ーシング１０内への供給を停止させる（ステップＳＴ１
２）。以上により、一連のウエハＷに対する処理動作が
終了する。

【００３５】この実施の形態によれば、冷媒を冷媒管６
１に流して、処理槽２０内の純水の上層部分の温度を下
げ、その温度の下がった上層部分にウエハＷを通過させ
てウエハＷの温度を下げた後に、乾燥処理を行っている
ので、ウエハＷの表面のウォーターマークの発生を抑制
できる。

【００３６】また、温度の下がったウエハＷを純水から
引き上げた後に、有機溶媒であるＩＰＡをウエハＷに供
給させて、ウエハＷの乾燥処理を行っているので、 Ｉ
ＰＡ等の有機溶媒が少量で基板の表面に凝縮され、その
結果、ＩＰＡ等の有機溶媒の消費量を低減できる。さら
に、ウエハＷが冷却されるので、ウエハＷの表面に形成
された薄膜のレジスト等の溶解が起こるという問題もな
い。

【００３７】さらに、冷却機構６０は、冷媒管６１に冷
媒を流しているだけなので、簡易なな構成で、処理槽２
０内の純水の上層部分の冷却を行うことができる。

【００３８】なお、本実施の形態は、上述した内容に限
るものではない。例えば、上述した図４のフローチャー
トでは、まずステップＳＴ１で、窒素ガスをケーシング
１０内へ供給していたが、ステップＳＴ６の溶媒の循環
開始の後に、窒素ガスの供給を開始してもよい。

【００３９】また、本実施の形態では、窒素ガス供給ノ
ズル５０をケーシング１０内の上方の位置に設けるよう
にしたが、ケーシング１０内へ窒素ガスが供給できるの
なら、この位置に限られず、もっと下方の位置に設けて
もよい。

【００４０】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明に係る基
板処理装置によれば、純水を貯溜し、純水により基板に
洗浄を行うための処理槽上部の外周部に形成された冷却
手段が、処理槽に貯溜された純水の上層部分を冷却し、
この状態で、搬出手段により基板を処理槽から引き上げ
て搬出しているので、基板の表面にウォーターマークの
発生を抑制できる。

【００４１】また、有機溶媒を使用して基板の乾燥処理
を行う場合には、基板の冷却によりＩＰＡ等の有機溶媒
が少量で基板の表面に凝縮され、その結果、ＩＰＡ等の
有機溶媒の消費量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置の概略構成図であ
る。

【図２】本発明に係る基板処理装置の部分拡大図であ
る。

【図３】本発明に係る基板処理装置の電気的な制御系を
示すブロック図である。

【図４】本発明に係る基板処理装置の処理動作を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０ ケーシング ２０ 処理槽 ３０ 純水供給ノズル ３１ 純水供給源 ３２ 純水供給配管 ４０ ＩＰＡ供給ノズル ４２ ＩＰＡ供給源 ４３ ＩＰＡ供給配管 ５０ 窒素ガス供給ノズル ５２ 窒素ガス供給源 ５３ 窒素ガス供給管 ６０ 冷却機構 ６１ 冷媒管 ６２ 冷媒循環路 ６３ 冷媒ユニット ６４ 循環ポンプ ７０ リフタ ７４ リフタ駆動部 ８０ 制御部 Ｗ ウエハ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に所定の処理を行う基板処理装置にお
   いて、 純水を貯溜し、純水により基板に対して洗浄を行うため
   の処理槽と、 前記処理槽上部の外周部に形成され、前記処理槽に貯溜
   された純水の上層部分を冷却させる冷却手段と、 前記処理槽から基板を引き上げて搬出するための搬出手
   段と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の基板処理装置において、 前記冷却手段は、冷媒を流す冷媒管を有することを特徴
   とする基板処理装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の基板処理装置において、 前記冷媒管に冷媒を流して、前記処理槽に貯溜された純
   水の上層部分を冷却させた後、前記搬出手段により基板
   を前記処理槽から引き上げて搬出することを特徴とする
   基板処理装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
   基板処理装置において、 前記処理槽を収納する処理室と、 前記処理室内に有機溶媒を供給する供給手段と、をさら
   に備えたことを特徴する基板処理装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の基板処理装置において、 前記搬出手段により基板を前記処理槽から引き上げて搬
   出させ、前記供給手段から供給される有機溶媒により基
   板の乾燥を行うことを特徴とする基板処理装置。