JP2005166847A - 基板処理法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理時間の短縮、処理能力の向上、大気に晒される時間を極小にした高品質の基板処理法を提供すること。
【解決手段】 次の工程(1)〜(13)からなる基板処理法。
(1)第１処理液を基板処理槽に貯える工程、
(2)第１処理液に被処理基板を浸漬して処理する第１処理工程、
(3)被処理基板を引上げ、第１の処理液を短時間に排出する工程、
(4)リンス液を短時間に基板処理槽に供給する工程、
(5)被処理基板を浸漬して洗浄する工程、
(6)被処理基板を引上げ、リンス液を短時間に排出する工程、
(7)第２処理液を短時間に供給する工程、
(8)第２処理液に被処理基板を浸漬して処理する第２処理工程、
(9)被処理基板を引上げ、第２処理液を短時間に排出する工程、
(10)基板処理槽にリンス液を短時間に供給する工程、
(11)リンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する工程、
(12)リンス液を短時間に排出する工程、
(13)被処理基板を乾燥する工程。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ、液晶表示装置用基板、記録ディスク用基板、或いはマスク用基板等の各種基板の表面処理を行う基板処理法及び基板処理装置に係り、より詳細には、各種の処理工程において、処理液等の排出及び供給時間を短くして基板の処理時間を短縮し処理能力の向上を図ると共に、被処理基板が大気に晒される時間を少なくして高品質の処理を行う基板処理法及び基板処理装置に関する。

半導体ウェーハ、液晶表示装置用基板、記録ディスク用基板、或いはマスク用基板等の各種基板（以下、「ウェーハ」という。）は、その表面を清浄にするために、ウェーハ表面を各種の薬液によって処理したのち、純水によって洗浄し、更に有機溶剤を用いた乾燥が行われている。
このようなウェーハの処理を行う装置は、一般にバッチ式基板処理装置と枚葉式基板処理装置とに大別され、バッチ式基板処理装置は、一回に多数枚のウェーハを処理でき、処理能力が高いという特徴を有していることから、古くから広く使用されている。

図９は、バッチ方式を採用した周知の基板処理装置を示す断面図である。
この基板処理装置１００は、それぞれ異なる種類の薬液及びリンス液を貯留した複数個の基板処理槽（以下、「処理槽」という。）１０１〜１０６及び乾燥工程を行う処理槽１０７を隣接して配列し、ウェーハＷをそれぞれの薬液Ａ〜Ｃ及びリンス液に順次浸漬することによってウェーハの処理を行うものである。

ウェーハＷの処理は、先ず第１処理槽１０１において、この第１処理槽１０１に貯留された薬液ＡにウェーハＷを所定時間浸して表面処理を行い、その後、この処理槽１０１からウェーハＷを引き上げ、第２処理槽１０２において、この処理槽１０２に貯留されたリンス液に所定時間浸して洗浄を行い、続いてウェーハを第２処理槽１０２から引上げ、第３処理槽１０３において、この処理槽１０３に貯留された薬液Ｂに所定時間浸漬して表面処理を行う。

次いで、第３処理槽１０３からウェーハＷを引き上げ、第４処理槽１０４のリンス液に浸して所定時間の洗浄を行い、洗浄終了後に、ウェーハＷを処理槽１０４から引き上げ、第５処理槽１０５の薬液Ｃに所定時間浸漬して表面処理を行い、更に、第５処理槽１０５からウェーハＷを引き上げ、第６処理槽１０６のリンス液に浸して所定時間の洗浄を行い、洗浄を終了した後に、処理槽１０６からウェーハＷを引上げ、第７処理槽１０７に移して、乾燥処理を行い、乾燥処理後に処理槽１０７からウェーハＷを取り出し、処理を終了するようになっている。

なお、処理液Ａ〜Ｃの外に他の種類の薬液を用いて処理する場合は、それぞれ薬液及びリンス液毎に個別に処理槽を設け、順次、各処理槽内の薬液にウェーハを浸して処理することになる。

また、単一処理槽を用いて処理する基板処理装置も知られている。（例えば特許文献１参照。）。図１０は下記特許文献１に記載された基板処理装置の断面図である。
この基板処理装置１１０は、ウェーハＷの処理を単一の処理槽１１１によって行う、いわゆるワンバス方式を採用した基板処理装置である。この処理槽１１１は、内槽１１２と、この内槽の上縁部の外周面に設けた外槽１１３とからなり、処理槽１１１の底部には、薬液及び純水を供給する供給管１１４が連結されている。

ウェーハＷの処理は、先ず、供給弁１１６ｂ〜１１８ｂを閉鎖し、供給弁１１５ｂを開き供給源１１５から処理槽１１１に純水を供給し、ウェーハＷを純水に浸漬して洗浄を行う。次いで、供給弁１１６ｂを開き供給源１１６から弗化水素を供給管１１４に供給し、弗化水素を供給管１１４内の純水と混合させ、希釈させて処理槽１１１に溢流するように供給する。この供給の際に弗化水素は、処理槽１１１内で所定の濃度になるように流量調節器１１６ａで調節される。

弗化水素による処理を所定時間行った後に、供給弁１１６ｂを閉鎖し、処理槽１１１内を純水のみにした状態で供給弁１１７ｂを開き、供給源１１７から塩酸を供給管１１４に供給する。この塩酸は供給管１１４内の純水で希釈され、流量調節器１１７ａで所定の塩酸濃度になるように調節される。塩酸による処理を所定時間行った後に、供給弁１１７ｂを閉鎖し、処理槽１１１内を純水のみにする。更に供給弁１１８ｂを開き供給源１１８から過酸化水素を供給する。過酸化水素は供給管１１４内の純水で希釈され、処理槽１１１に溢流するように供給されるが、過酸化水素は処理槽１１１で所定の濃度になるように、流量調節器１１８ａで調節される。過酸化水素による処理を所定時間行った後、供給弁１１８ｂを閉鎖し、処理槽１１１内を純水のみにする。その後、処理槽１１１から基板搬送器に載せたままウェーハＷを取り出して全ての処理を終了する。

更に、処理液を処理槽へ供給の際に、短時間に且つウェーハに影響を与えないように供給する基板処理法も知られている。（例えば、下記特許文献２参照。）。
下記特許文献２に記載された基板処理法は、処理槽に処理液を貯留する際に、大量の処理液を短時間に処理槽に流し込むと、処理液とウェーハとの接触が不均一になり、ウェーハ主面に洗浄反応（ウェーハと処理液との洗浄時の化学反応をいう）のむらができ、ダストやヘイズが発生するのを防止するものである。

そこで、下記特許文献２に記載された基板処理法では、この不都合を解消するために、処理液の流入路とウェーハとの間に仕切り板を設け、処理液を処理槽の底部に供給し、供給された処理液が底部に到達したのち、ウェーハの最下部から最上部まで順次接触して行くようにしている。

特許第２９０１７０５号（図１、第３頁第５欄） 特許第２９４２６１７号（図１、第３頁第５、６欄）

しかしながら、バッチ式を採用した周知の基板処理方法は、処理工程の増加に伴い、複数の処理装置を設ける必要があるため、汎用性がなく、また多くの処理工程を行えるようにすると装置自体が大型になってしまう。更に、１つの処理槽に１つの処理液を貯留するため、処理工程の回数分処理槽間を移動する必要があるが、処理槽間のウェーハ搬送は搬送ロボットによって行われるので、メカニカルなトラブル、例えばウェーハ欠損等が発生する可能性が大きく、生産効率が悪化する場合があった。

また、下記特許文献１に記載された基板処理装置は、一つの薬液から他の薬液に移行して処理する場合にも、薬液及び純水を連続して流しながら移行することができるので、ウェーハを処理槽の外に引き出したり、処理槽内を空にしたりして大気に晒すこともない。
また、各種薬液等を処理槽から溢流するように連続して流し、処理を行うので、薬液の液面がウェーハの表面を通過するのは、洗浄を終えて最後にウェーハを処理槽から取り出す時の一度だけとなる。
その結果、洗浄されたウェーハ表面への大気中からの汚染物質及び反応生成物等の付着はなくなる。

しかし、ウェーハを処理槽内に薬液の液面下に来るように収容し、処理槽から常に薬液等を溢流排出するように連続して流しながら複数の薬液を順次切り換えて処理を行うので、各種の薬液を大量に使用しなければならない。しかも、これらの薬液は他の薬液及び純水と混合され連続して供給されるようになっているので、所定の薬液を分別して回収することができず、高価な薬液の再利用ができない。
また、単一の処理槽を用い、この処理槽に薬液及び純水を連続して供給しているために各処理液の処理に時間が掛かり、被処理基板を処理する処理能力、いわゆるスループットを上げることができない。更に、処理槽内で薬液の濃度差が発生し、ウェーハ表面を均一に表面処理することが難しいという課題がある。

更に、下記特許文献２に記載された基板処理装置によると、ウェーハ面近傍の処理液面の乱れを抑え、洗浄反応の均一化をはかることができると共に、供給される処理液が処理槽内の処理液面に突入するときの飛沫がウェーハに付着するのを遮ることができ、ダスト付着又はヘイズの増加を防止することができる。

しかし、処理液を短時間に処理槽に供給するために、処理液の流入路とウェーハとの間に仕切り板を設けなければならず、処理槽の構造が複雑になり、且つ処理槽の容積が仕切り板を設置する分大きくしなければならない。このため処理槽が大きくなっても、容積が増えず多くのウェーハを収容することができず、より多くの処理液も必要となる。また、処理槽からの処理液等の排出は、通常の方法で排出されているので、排出に時間が掛かり、結局、ウェーハの処理能力、いわゆるスループットを上げることができない。

発明者は、これらの従来技術が抱える前記課題に鑑み、その原因を分析して、各種の処理工程において、ウェーハを多少大気に晒してもその時間を品質低下に影響しない許容範囲に収めることにより、一方で各種処理液を効率的に回収しその使用量を低減し、且つ複数枚のウェーハをそれぞれ均一に処理できることを見出し、本発明の完成に至ったものである。

そこで、本発明の第１の目的は、各種の処理工程において、処理液等の排出及び供給時間を短くして処理時間を短縮し、被処理基板の処理能力の向上を図ると共に、被処理基板が大気に晒される時間を極小にして高品質の処理を行う基板処理法を提供することにある。

第２の目的は、処理液を効率的に回収できるようにして、処理液のリサイクルを容易にした基板処理法を提供することにある。

第３の目的は、各種の処理工程において、処理液の排出及び供給時間を短くして処理時間を短縮し、被処理基板の処理能力の向上を図ると共に、被処理基板が大気に晒される時間を極小にして高品質の処理を行うことができる基板処理装置を提供することにある。

第４の目的は、処理液を効率的に回収できるようにして、処理液のリサイクルを容易にした基板処理装置を提供することにある。

本願の請求項１に係る基板処理法の発明は、複数種の処理液を用いた、次の各工程（１）〜（１３）からなることを特徴とする。
（１）第１の処理液を基板処理槽に貯える貯留工程、
（２）前記貯留された第１の処理液に被処理基板を浸漬して処理を行う第１処理工程、
（３）前記処理が終了した後に、前記基板処理槽から処理液の排出タイミングに合わせて前記被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内の前記第１の処理液を短時間に排出する第１処理液急速排出工程、
（４）第１の処理液の排出を終了した後に、リンス液を短時間に前記基板処理槽に供給し貯留するリンス液急速供給工程、
（５）前記貯留されたリンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する洗浄工程、
（６）前記洗浄が終了した後に、前記基板処理槽から前記リンス液の排出タイミングに合わせて前記被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内のリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
（７）前記排出が終了した後に、前記基板処理槽に第２の処理液を短時間に供給し貯留する第２処理液急速供給工程、
（８）前記貯留された第２の処理液に被処理基板を浸漬して処理を行う第２処理工程、
（９）前記処理が終了した後に、前記基板処理槽から処理液の排出タイミングに合わせて被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内の前記第２の処理液を短時間に排出する第２処理液急速排出工程、
（１０）前記第２の処理液の排出を終了した後に、前記基板処理槽にリンス液を短時間に供給し貯留するリンス液急速供給工程、
（１１）前記貯留されたリンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する洗浄工程、
（１２）前記洗浄が終了した後に、前記基板処理槽内のリンス液を短時間に排出するリンス液排出工程、
（１３）前記排出を終了した後に、前記被処理基板を乾燥する乾燥工程。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の基板処理法において、前記第１、第２の処理液は、各種薬液であり、前記リンス液は純水であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の基板処理法において、前記各工程（３）、（６）、（９）及び（１２）の排出、及び前記各工程（４）、（７）、（１０）の供給の時間は、それぞれ５秒以内であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項記載の基板処理法において、前記各工程（３）及び（９）の工程で排出される第１、第２の処理液は、回収されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項記載の基板処理法において、前記（１３）の乾燥工程では、少なくとも２種類の乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の基板処理法において、前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は、不活性ガスであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６記載の基板処理法において、前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んでいることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７記載の基板処理法において、前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする。

本願の請求項９に係る基板処理法の発明は、複数種の処理液を用いた、次の各工程（１）〜（１４）からなることを特徴とする。
（１）第１の処理液を基板処理槽に貯える貯留工程、
（２）前記貯留された第１の処理液に被処理基板を浸漬して処理を行う第１処理工程、
（３）前記処理が終了した後に、前記基板処理槽から処理液の排出タイミングに合わせて前記被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内の前記第１の処理液を短時間に排出する第１処理液急速排出工程、
（４）第１の処理液の排出を終了した後に、リンス液を短時間に前記基板処理槽に供給し貯留するリンス液急速供給工程、
（５）前記貯留されたリンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する洗浄工程、
（６）前記洗浄が終了した後に、前記基板処理槽から前記リンス液の排出タイミングに合わせて前記被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内のリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
（７）前記排出が終了した後に、前記基板処理槽に第２の処理液を短時間に供給し貯留する第２処理液急速供給工程、
（８）前記貯留された第２の処理液に被処理基板を浸漬して処理を行う第２処理工程、
（９）前記処理が終了した後に、前記基板処理槽から処理液の排出タイミングに合わせて被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内の前記第２の処理液を短時間に排出する第２処理液急速排出工程、
（１０）前記第２の処理液の排出を終了した後に、前記基板処理槽にリンス液を短時間に供給し貯留するリンス液急速供給工程、
（１１）前記貯留されたリンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する洗浄工程、
（１２）前記（６）〜（１１）の工程を１回以上繰り返し、その際、前記第２の処理液として過去に使用した第１及び第２の処理液とは異なる他の処理液を使用して処理する工程、
（１３）前記表面処理を終了した後に、前記基板処理槽内のリンス液を短時間に排出するリンス液排出工程、
（１４）前記の排出を終了した後に、前記被処理基板を乾燥する乾燥工程。

請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の基板処理法において、前記第１、第２及び他の処理液は、各種薬液であり、前記リンス液は純水であることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０記載の基板処理法において、前記各工程（３）、（６）、（９）、（１２）及び（１３）の排出、及び各前記工程（４）、（７）、（１０）及び（１２）の供給時間は、それぞれ５秒以内であることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項９〜１１の何れか１項記載の基板処理法において、前記各工程（３）、（９）及び（１２）で排出される第１、第２及び他の処理液は、回収されることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１２の何れか１項記載の基板処理法において、前記（１４）の乾燥工程では、少なくとも２種類の乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３記載の基板処理法において、前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は、不活性ガスであることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１４記載の基板処理法において、前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んでいることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１４又は１５記載の基板処理法において、前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする。

本願の請求項１７に係る基板処理装置は、
複数枚の被処理基板を互いにほぼ等ピッチに平行で且つ垂直な姿勢で保持する保持手段と、
前記保持手段を上下に移動させる移動手段と、
前記保持手段によって保持された被処理基板を収容する基板処理槽と、
前記基板処理槽の上方開口部を覆う蓋体と、
前記基板処理槽に処理液を供給する処理液供給手段と、
前記基板処理槽の処理液を排出する処理液排出手段と、
を備えた基板処理装置において、
前記処理液供給手段は、前記処理液を短時間に供給する急速供給機構からなり、且つ前記処理液排出手段も処理液を短時間に排出する急速排出機構からなることを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１７記載の基板処理装置において、前記処理液は、各種薬液及びリンス液であることを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１７記載の基板処理装置において、前記急速供給機構は、前記基板処理槽の上方開口部に設けられた給液口と、前記給液口に接続された供給管と、前記供給管に設けられた開閉弁とを備え、前記給液口、前記供給管及び前記開閉弁は何れも大口径又は複数の部材からなり、前記供給管に接続された処理液貯蔵容器から処理液が自重又はポンプにより短時間に前記給液口、前記供給管及び前記開閉弁を介して前記基板処理槽に供給されることを特徴とする。

請求項２０に記載の発明は、請求項１７記載の基板処理装置において、前記急速排出機構は、前記基板処理槽の底部に設けられた排出口と、前記排出口に接続された排出管と、前記排出管に設けられた開閉弁とを備え、前記排出口、前記排出管及び前記開閉弁は何れも大口径又は複数の部材からなり、前記開閉弁を開くことにより、前記基板処理槽に貯留された処理液が短時間に排出されることを特徴とする。

請求項２１に記載の発明は、請求項２０記載の基板処理装置において、前記開閉弁は、切換え弁からなり、前記切換え弁は配管により回収容器に接続され、前記切換え弁を操作することにより、前記処理液が回収容器に貯留されることを特徴とする。

請求項２２に記載の発明は、請求項２１記載の基板処理装置において、前記回収容器は、配管により貯蔵容器に接続され、前記回収容器に回収された処理液が前記貯蔵容器に給送され、前記貯蔵容器内で濃度及び温度調整されて再利用されることを特徴とする。

請求項２３に記載の発明は、請求項１７記載の基板処理装置において、前記蓋体は、天井面が閉鎖され下部が開口し前記被処理基板を収容できる大きさを有した容器からなり、前記容器の天井面に複数個の噴射ノズルが設けられ、前記容器に前記被処理基板が収容され、前記噴射ノズルから乾燥流体が前記被処理基板に噴射されることを特徴とする。

請求項２４に記載の発明は、請求項２３記載の基板処理装置において、前記乾燥流体は、少なくとも２種類の乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする。

請求項２５に記載の発明は、請求項２４記載の基板処理装置において、前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は、不活性ガスであることを特徴とする。

請求項２６に記載の発明は、請求項２５記載の基板処理装置において、前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んでいることを特徴とする。

請求項２７に記載の発明は、請求項２５又は２６記載の基板処理装置において、前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする。

請求項２８に記載の発明は、請求項１７記載の基板処理装置において、前記基板処理槽と前記蓋体との間に所定間隔の隙間が設けられ、前記隙間に前記乾燥流体の流れを調節する多孔板がスライド自在に移動されて、前記基板処理槽の上方開口部を覆うようになっていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、以下の効果を奏するようになる。
・処理能力の向上
各工程（３）、（６）、（９）及び（１２）において、処理槽に貯留された処理液又はリンス液（以下、処理液等という）は、短時間に排出され、同様に、各工程（４）、（７）及び（１０）においても、処理槽に、処理液等が短時間に供給され貯留されるので、次工程への移行が極めて速くなる。その結果、全処理工程の処理時間が短縮され被処理基板の処理能力、いわゆるスループットを上げることができる。

・高品質の処理
各工程（４）、（７）及び（１０）において、処理槽内に処理液等が供給する際には、処理槽から被処理基板が引き上げられて処理槽が空になっているので、処理液等を短時間に供給しても、処理液等が被処理基板に直接接触することがない。このため、処理液の急速な供給によって、被処理基板に衝撃が加わり破損、位置ずれ等を起こすことがない。
また、処理槽から被処理基板が引き上げられていても、処理槽への処理液等の排出及び貯留が素早く行われるので、被処理基板が空気に晒されている時間は短く、その結果、大気に含まれる汚染物質が被処理基板に付着する時間が極めて短縮され、また、被処理基板に付着している水滴に大気が触れて起こる化学反応によって生成される不純物も極めて少なくなり、高品質の基板処理を達成できる。
更に、被処理基板が大気に晒される時間が極めて短縮されているので、ウォータマークが発生することもなくなる。勿論、被処理基板が複数の処理槽を移動する必要がないので、従来技術のバッチ方式の基板処理法と比べて、被処理基板の欠損或は破損等がなくなる。

更にまた、各工程（３）、（６）、及び（９）において、処理槽からの被処理基板の引き上げを処理槽からの処理液等の排出のタイミング、すなわち処理液等の排出開始前、排出開始と同時、排出の途中、又は排出を終了した後等適宜に選択して行うことにより、急速排出に付随して発生しがちなウェーハへ振動、揺れ等を最少にするようにして実行することができる。

請求項２に記載の発明によれば、各種の処理液を選択して使用することにより、被処理基板の仕様に合わせて、種々の処理が可能になる。また、純水として超純水を使用することにより、被処理基板、処理槽及び配管等の洗浄能力を上げることができる。

請求項３に記載の発明によれば、処理液等の排出及び供給時間がそれぞれ５秒以内に行われるので、次工程への移行が速くなり、全処理工程の処理時間が短縮され被処理基板の処理能力、いわゆるスループットを上げることができる。
また、排出及び供給工程を５秒以内に行えるため、従来の複数の処理槽を有するバッチ式基板処理装置で基板処理を行った場合に、処理槽間の移動にかかっていた時間が８〜１５秒であることを考えると、この基板処理法においても、それと同程度の時間で次の処理液に浸漬させることができるため、大気に含まれる汚染物質が被処理基板に付着する機会が少なく、また、被処理基板に付着している水滴に大気が触れて起こる化学反応によって生成される不純物も少なくなり、更に、ウォータマークの発生もほとんどない高品質の基板処理を達成できる。

請求項４に記載の発明によれば、第１、第２の処理液は回収されるので、高価な薬液等が無駄にならず再利用が可能になり、処理液の使用量を減らし、処理コストの削減を図ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、種類の異なる乾燥流体を切り換えて被処理基板に吹き付けることにより、効率のよい、高品質の乾燥処理が可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスと不活性ガスとを組み合わせ、切り換えて被処理基板に吹き付けることにより、更に効率のよい、高品質の乾燥処理が可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、有機溶剤の蒸気がサブミクロンサイズのミストを含んだものであるので、このサブミクロンサイズのミストを含んだ有機溶剤の蒸気が効率よく被処理基板に吹き付けられることにより、有機溶剤のサブミクロンサイズのミストが被処理基板の表面の水滴に浸透し、水滴を有機溶剤で置換する。この有機溶剤の蒸気による置換により、水滴の表面張力が低下し、水滴の除去が効率よく行われる。

請求項８に記載の発明によれば、有機溶剤に、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種を使用することにより、それぞれの溶剤の特徴を生かして、良好な被処理基板の処理を行うことができる。

請求項９〜１６に記載の発明によれば、請求項１〜８に記載の発明の効果に加え、第１、第２の処理液よる処理をした後に、更にこれら第１、第２の処理液とは異なる他の処理液を１種類以上用いて被処理基板の処理を行うことができるので、より高品質の被処理基板の表面処理が可能になる。

請求項１７〜２８に記載の発明によれば、前記請求項１〜１６に記載の基板処理法を実施し得る基板処理装置が提供され、請求項１〜１６に記載の発明と同様の効果を奏することができる。その結果、処理槽が単一であるため、従来例のものに比して装置を小型化できると共に、安価に製作できる。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照しながら説明する。但し、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための基板処理方法及び基板処理装置を例示するものであって、本発明をこれらに限定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適用し得るものである。

図１は本発明の実施例の基板処理装置を配管図と共に示した概略断面図、図２は図１の処理槽を収容室に収納した状態を示し、同図（ａ）は収容室の断面図、同図（ｂ）は収容室の側部断面図、図３は処理槽の一部を拡大した断面図、図４は多孔板を示す斜視図、図５、６は基板処理装置を用いた基板処理工程を説明するブロック図、図７は各種乾燥流体の供給タイミングを示すタイミングチャート、図８は乾燥工程を説明するための処理槽の一部を拡大した断面図である。

基板処理装置１０は、図１に示すように、半導体ウェーハ、液晶表示装置用基板、記録ディスク用基板、或はマスク用基板等の各種基板（以下、ウェーハという）Ｗを収容し処理する基板処理槽（以下、処理槽という）２０と、処理槽２０に各種処理液及びリンス液を供給する処理液供給部３０と、処理槽２０の上部開口部を覆う蓋体４０と、処理槽２０に乾燥流体を供給する乾燥流体供給部４４、及び処理槽２０内の各種処理液及びリンス液を外部へ排出する処理液排出部５０とから構成されている。
ここでいう処理とは、アルカリ系、酸系、有機系の各種薬液によって処理する工程、ウェーハをリンス液で水洗いする工程、及び水洗い後のウェーハを有機溶剤で乾燥する工程などを含む。これら一連の処理は単一の処理槽２０内で連続して行われる。

処理槽２０は、図２に示すように、付属装置と共にこれらを収容できる容積を有する収容室１１に設置される。付属装置とは、収容室内の空調を行う空調設備１２、電装部１３、処理を行った処理液を一時的に回収する回収タンク３１’、３１_１’、各種処理液及びリンス液の供給源となる貯蔵タンク３１、３１_１、３１_２、ウェーハ搬送機構、ウェーハ昇降機構、及びその他の機構等であり、図２では、ウェーハ搬送機構、昇降機構、及びその他の機構等は省略されている。なお、処理液ユニット１５は各種の処理液が貯留した設備であり、温調ユニット１５は、各種薬液の温度を調整する設備であって、これらは処理液供給部３０の一部を構成している。

処理槽２０は、図２、３に示すように、上部が開口した有底箱形の内槽２１と、この内槽２１の上方外周部を包囲する外槽２２とからなり、これらはシンク１７内に収容され、更に、処理槽２０の上方には内槽２１の開口部を覆う蓋体４０が設けられている。また、内槽２１と蓋体４０との間に隙間が形成され、この隙間に多孔板７０が挿入される。多孔板７０の移動は、移動機構（図示省略）によって行われる。内槽２１、外槽２２、及び多孔板７０は、フッ酸や有機溶剤によって腐食されにくい材料、例えばポリテトラフルオロエチレンなどで作製される。

内槽２１は、図２に示すように、大量の大口径ウェーハＷ、例えば直径３００ｍｍのウェーハ約５０枚を保持した基板保持具１６と、この基板保持具１６で保持された大量のウェーハＷを処理する処理液とを収容できる大きさを有する。基板保持具１６は、例えばカセットガイドからなり、このカセットガイドに複数枚のウェーハＷが互いに平行に等ピッチで且つ垂直に起立した状態で保持される。この基板保持具１６は、昇降機構（図示省略）に連結され、この昇降機構により基板保持具１６が垂直方向へ移動され、内槽２１への出し入れが行われる。また、内槽２１の底部には、図１、３に示すように、複数個の供給口２３が形成される。

処理液供給部３０は、図１に示すように、第１、第２の処理液を貯蔵する貯蔵タンク３１、３１_１と、リンス液を貯蔵する貯蔵タンク３１_２と、各貯蔵タンク３１、３１_１、３１_２と供給ノズル２７とを接続する配管とからなる。各貯蔵タンク３１、３１_１、３１_２には、予め各種の処理液及びリンス液が貯留されている。

各種の処理液は、処理の目的、例えば洗浄、エッチング、酸化等の処理に応じて、例えばフッ酸、塩酸、過酸化水素水、硫酸、オゾン水、アンモニア水、界面活性剤、アミン系有機溶剤、フッ素系有機溶剤、電解イオン水などから選択され、必要に応じてこれら複数の薬液を混合したものが使用される。また、リンス液には、純水或は超純水が使用される。

処理槽２０の下方には、図１、３に示すように、各種処理液を回収する回収タンク３１’、３１_１’が設置される。各回収タンク３１’、３１_１’と処理槽２０とは、途中に複数個のバルブを介して配管により接続される。すなわち回収タンク３１’と処理槽２０とは、バルブ５１、５２を介して配管５５_１等により接続され、また、回収タンク３１’_１と処理槽２０とは、バルブ５１、５３を介して配管５５_２等により接続され、これにより処理槽２０から排出される各種処理液は、それぞれの回収タンク３１’、３１’_１に回収される。

また、各回収タンク３１’、３１_１’は、各貯蔵タンク３１、３１_１にポンプ３３、３３_１、フィルター３４、３４_１を介して配管３１_１１、３１_１２で接続され、各回収タンク３１’、３１_１’に貯留された処理液は、各貯蔵タンク３１、３１_１へ供給される。すなわち、回収タンクに一時貯留された処理液は、ポンプ３３、３３_１を作動させてフィルター３４、３４_１でろ過した後、各貯蔵タンク３１、３１_１へそれぞれ供給される。各貯蔵タンク３１、３１_１に供給され貯留された各処理液は、各貯蔵タンク３１、３１_１内で濃度及び温度調整されて再利用される。例えば、各貯蔵タンク３１、３１_１内に貯留された各処理液は、ポンプを作動させて各貯蔵タンク３１、３１_１内の各処理液をフィルターを介して循環させて不要物を除去すると共に、濃度・温度調整機構３７、３８を用いて、所定の濃度及び温度に調整する。

また、各貯蔵タンク３１、３１_１と供給ノズル２７とを接続する配管３２、３２_１には、その途中に複数個のバルブ３５、３５_１が設けられ、またリンス液を貯留した貯蔵タンク３１_２と供給バルブ２７とを接続する配管２５_１、２５_２も_、途中に複数個のバルブ２６_１、２６_２が設けられる。各配管２５_１、２５_２、３２、３２_１、３６は、これらの管体を通る流体を素早く内槽２１に供給するために、何れも径の大きい管が使用される。そして、バルブ２６_２を開いておき、各バルブ３５、３５_１の何れか一方のバルブを開くと、各貯蔵タンク３１、３１_１に貯留された何れかの処理液がそれぞれの配管を通して、内槽２１へ供給される。また、バルブ２６_１、２６_２を開くと、貯留タンク３１_２から内槽２１へリンス液が供給される。貯蔵タンク３１_２には、リンス液供給源２５からリンス液が供給され貯留されている。

このリンス液の供給に関しては、バルブ２６_１、２６_２を開くことにより、貯蔵タンク３１_２から短時間にリンス液が供給されるが、基板の洗浄方法が、リンス液が貯留された内槽２１にウェーハＷを浸漬し、内槽２１の下部に設けられた供給口２３からリンス液を供給することにより、内装２１から外槽２２へリンス液をオーバーフローさせながら洗浄を行うものであるため、貯蔵タンク３１_２から短時間にリンス液を貯留したのち、リンス液供給源２５’の配管２５_３に設けられているバルブ２６_３を開き、配管２５_４を通してリンス液を供給するようになっている。

この急速供給は、それぞれのバルブ２６_１、２６_２、３５、３５_１を開いてから、短時間、例えば５秒以内に内槽２１の容量と同等程度の量が供給される。この５秒以内の供給は、例えば処理槽２０に貯留する液量を４０リットルとすると、供給ノズル２７及び各バルブ２６_１、２６_２、３５、３５_１に少なくとも口径８０ｍｍのものを使用することにより、５秒以内に内槽２１が一杯になる量が供給できる。また、貯蔵タンク３１、３１_１、３１_２も、内槽２１と同等あるいは若干大きなものを使用する。なお、ここでは内槽２１の底部に１個の排出口を設けた場合について述べたが、複数個の排出口を設けてもよい。

供給ノズル２７及びバルブ２６_１、２６_２、３５、３５_１の口径については、供給ノズル２７の個数及び配管の径によって任意のものが選択される。また、各貯蔵タンク３１、３１_１、３１_２と供給ノズル２７を繋ぐ配管の径も、供給ノズル２７及びバルブ２６_１、２６_２、３５、３５_１の口径に合わせて任意のものが使用される。

図１、３を参照して、処理液排出部５０について説明する。この処理液排出部５０は、処理槽２０の底部に設けられ、処理槽２０内に残留する各種処理液及びリンス液を外部へ排出する。
この処理液排出部５０は、図３に示すように、内槽２１の底部に設けた大口径の排出口２１_１と、この排出口２１_１と各貯蔵タンク３１、３１_１及び廃液処理設備（図示省略）とを接続する配管５５_１、５５_２、５５_３とからなる。外槽２２の底部にも排出口２２_１が形成され、この排出口２２_１は、配管により内槽２１底部の排出口に接続された配管２２_２に接続される。各配管５５_１、５５_２、５５_３は、管体を流れる流体を素早く通すため径の大きい管が使用される。

また、各配管５５_１、５５_２、５５_３の途中には、複数個のバルブ５１〜５４が設けられており、これらのバルブは大口径のバルブが使用され、各バルブ５１〜５４を選択して開閉することにより、処理液及びリンス液毎に区分して処理槽２０から急速排出させる。

この急速排出は、それぞれのバルブ５１〜５４を開いてから、短時間、例えば５秒以内に排出させる。この５秒以内の排出は、例えば処理槽２０に貯留する液量を４０リットルとすると、各バルブ５１〜５４に少なくとも口径８０ｍｍのものを使用することにより、５秒以内に排出ができる。なお、ここでは内槽２１の底部に１個の排出口を設けた場合について述べたが、複数個の排出口を設けてもよい。

このバルブの口径については、排出口の個数及び配管の径によって任意のものが選択される。また、処理槽２０の排出口と各貯蔵タンク及び廃液処理設備とを接続する配管の径も、このバルブの口径に合わせて任意のものが使用される。

次に図２を参照して、蓋体４０について説明する。この蓋体４０は、下部を開口し上部が閉鎖され内部にウェーハを収納できる大きさを有する箱状容器４１からなり、この箱状容器４１は、フッ酸やＩＰＡ等の有機溶剤によって腐食されにくい材料で形成される。蓋体４０には、移動機構及び開閉機構（図示省略）が付設され、蓋体４０をウェーハの搬入等の際に邪魔にならないように移動される。蓋体４０を開いた状態は図２（ｂ）に点線で示したものである。蓋体４０の移動は、内槽２１内へのウェーハ集合体の搬入、乾燥及び乾燥処理済のウェーハを内槽２１から取り出す際等に行われる。

また、箱状容器４１は、図２（ａ）に示すように、その上部にほぼアーチ状の天井面４１ａが形成され、この天井面４１ａに不活性ガスを噴射する複数個の噴射ノズル４２ａが整列して配設される。各噴射ノズル４２ａから吹き付けられる乾燥流体は、ウェーハＷにほぼ均等に散布される。噴射ノズル４２ａは、全体形状が円錐状をなし、下方が先細に形成され、その先端に開口が形成されたもので、この開口から乾燥流体が噴射される。また、各噴射ノズル４２ａには、ヒータ（図示省略）が付設される。噴射ノズルについては公知のものを使用するので詳細な説明は省略する。
更に、乾燥流体を供給する配管４５_１及びこの管から分岐された各分岐管４５_２には、管体の外周壁面にヒータ４８が付設され、このヒータには、例えばベルト状ヒータが使用される。上記噴射ノズル４２ａ及び配管の設けたヒータは、ＣＰＵ（図示省略）によって温度等が制御されるようになっている。

また、蓋体４０の下方開口部には、図８に示すように、中間連結部材４３が付設される。この中間連結部材４３は蓋体４０の下方開口と同じ大きさの開口を有する筒状体で形成される。この中間連結部材４３を設けることにより、ウェーハ乾燥時に、ウェーハＷを内槽２１から引き上げても、蓋体４０が中間連結部材４３で継ぎ足されているので、蓋体４０の容積が増え、ウェーハＷの蓋体４０内への収納が容易になる。この中間連結部材４３は、フッ酸やＩＰＡ等の有機溶剤によって腐食されにくい材料で形成される。なお、蓋体４０の下方部を延長して、中間連結部材４３を省いてもよい。

中間連結部材４３が付設された蓋体４０は、ウェーハＷの乾燥時に、内外槽２１、２２の上方開口部へ移動され、開口部がこの蓋体４０で覆われる。蓋体４０の移動は、移動機構（図示省略）により行われる。中間連結部材４３が付設された蓋体４０で内外槽２１、２２の上方開口部を覆う際に、図８に示すように、中間連結部材４３の下端面と内外槽２１、２２の上方開口部の面との間に隙間ｘが形成される。この隙間ｘにより、内槽２１と蓋体４０との間が完全に密閉されることなく半密閉状態にして、乾燥流体の一部がこの隙間ｘからシンク１７へ流出されるようにする。また、この隙間ｘに多孔板７０が挿入される。

図４は、前記隙間ｘに挿入される多孔板を示す斜視図である。
この多孔板７０は、平板状のプレート７１に複数個の小孔７２_ａ１〜７２_ｎｎが穿設されたものからなる。複数個の小孔７２_ａ１〜７２_ｎｎは、プレート７１面に整列して配設される。この多孔板７０は、ウェーハの乾燥工程時に、内外槽２１、２２と中間連結部材４３とに形成された隙間に挿入され、乾燥流体を整流する役目を果たす。多孔板７０の隙間ｘへの移動は移動機構（図示省略）によって行われる。多孔板７０は、内外槽２１、２２と中間連結部材４３との間に挿入され、内槽２１と蓋体４０とを区分、すなわち洗浄処理部と乾燥処理部とを仕切るシャッタとして機能する。

図１を参照して、乾燥流体供給部４４について説明する。この乾燥流体供給部４４は、処理槽２０の近傍に設けられる。この乾燥流体供給部４４は、ウェーハＷの表面に付着する水滴と混合し易く、表面張力が極めて小さい、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）溶剤等からなる有機溶剤を貯留し、この有機溶剤を加熱すると共に不活性ガスをバブリングして有機溶剤の蒸気を発生させる蒸気発生槽４５を備えている。
この蒸気発生槽４５は、加熱槽４５ａ内の温水に浸漬され、有機溶剤が所定温度に加熱される。この蒸気発生槽４５と有機溶剤供給源４６_１とは、配管で接続され、蒸気発生槽４５へ有機溶剤が供給されるようになっている。上記有機溶剤には、ＩＰＡの他、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフラン等の有機化合物からなる群から適宜選択して使用される。

また、この蒸気発生槽４５から導出された配管４５_１は、スタティックミキサ（図示省略）を有しており、このスタティックミキサは不活性ガス供給源４６_３から供給される不活性ガスのキャリアガスと有機溶剤の蒸気とを混合させるようになっており、この配管４５_１は蒸気発生槽４５で生成したガスを噴射ノズル４２ａへ供給する。ちなみに不活性ガスとしては、窒素ガスＮ_２の他に、アルゴン、ヘリウムを適宜選択して使用できる。

配管４５_１の管体の外周壁面にはベルトヒータ４８が付設され、これらのヒータは制御装置（図示省略）によって温度制御されており、また同様に、スタティックミキサも配管４５_１内を通る混合ガスの混合度合いを促進し均質化させるように制御装置によって制御されている。
また、噴射ノズル４２ａへは、不活性ガス供給源４７からバルブ４７_１を介して不活性ガスが供給されるようになっている。不活性ガス供給源４７からは、常温或は保温された不活性ガスが供給される。

以下、図５、６を中心にし、他の図１〜４及び図７、８をも参照して前記基板処理装置１０を用いた基板処理法を説明する。この処理法は、以下の工程（１）〜（１６）からなる。

（１）処理液Ａ貯留工程（図５、Ｓ１参照、以下同じ）
先ず、バルブ２６_２、３５を開いて、貯蔵タンク３１に貯留されている第１の処理液Ａを自重、或はポンプ（図示省略）により配管３２、３６等を通して、供給バルブ２７から処理槽２０の内槽２１に供給し貯留する。このとき、基板保持具１６は内槽２１から引き上げられた位置でウェーハＷを保持した状態で待機しており、つまりウェーハＷは内槽２１外に置かれている。なお、蓋体４０は、内槽２１内に処理液等を供給する際、或は、ウェーハＷを出し入れする際に邪魔になるので、この蓋体４０は、移動機構により内槽２１の近傍へ移動されている。

（２）ウェーハ処理工程（Ｓ２）
内槽２１に第１の処理液Ａを貯留した後に、昇降機構を作動させて基板保持具１６を降下させて、内槽２１内に貯留された第１の処理液Ａに、基板保持具１６に保持されたウェーハＷを基板保持具１６ごと浸漬して、内槽２１の開口部を蓋体４０で覆い所定時間掛けてウェーハＷの表面処理を行う。このとき、ウェーハＷを処理槽２０内に浸漬した後、蓋体４０を処理槽２０の上部開口に移動させ、基板処理の際に使用される処理液等が処理槽２０の外部に飛び出ないように処理槽開口部を閉鎖する。

（３）処理液Ａ急速回収工程（Ｓ３）
第１の処理液Ａによる表面処理が終了した後に、内槽２１底部の大口径の各バルブ５１、５２を開いて、第１の処理液Ａを内槽２１から短時間に排出し、回収タンク３１’に回収する。

この回収は、短時間、例えば５秒以内に行う。第１の処理液Ａの排出を終了したのちは、各バルブ５１、５２を閉じる。この第１の処理液Ａの排出・回収を短時間に行うことにより、次工程への移行を速めることができる。また、回収した第１の処理液Ａは、回収タンク３１’に貯えたのち、貯蔵タンク３１へ送り、この貯蔵タンク３１に備えられた温度・濃度調整機構３７で濃度及び温度を調整し、更に、処理液をフィルタを介して循環させることにより処理液内の老廃物等を除去し、再び処理槽へ供給できるように再利用する。

（４）ウェーハ引き上げ工程（Ｓ４）
前記（３）工程において、昇降機構を作動させて基板保持具１６を持ち上げ、ウェーハＷを内槽２１から引き上げ蓋体４０内へ収容する。この引き上げは、第１の処理液Ａの回収開始前、回収開始と同時、回収の途中、又は回収を終了した後の何れかのタイミングで行う。

（５）リンス液急速供給工程（Ｓ５）
ウェーハＷを内槽２１から引き上げた後に、各バルブ２６_１、２６_２を開き、貯蔵タンク３１_２に貯留されたリンス液を、自重、或はポンプ（図示省略）により配管２５_１、２５_２等を通して、供給バルブ２７から内槽２１内へ短時間に供給し貯留する。

このリンス液の供給は、短時間、例えば５秒以内に行う。リンス液を短時間に供給してもウェーハは処理槽上部へ引き上げられ処理槽内は空になっているので、リンス液がウェーハに直接接触することがない。このため、リンス液の急速な供給によってウェーハに衝撃が加わって破損したり、位置ずれしたりすること等がなく、また、このリンス液の供給を短時間に行うことにより、次工程へ迅速に移行可能となるので、ウェーハを処理槽から引き上げておいても大気に晒している時間を短縮できる。

（６）ウェーハ洗浄工程（Ｓ６）
内槽２１にリンス液が貯留された後に、昇降機構を再び作動させて、基板保持具１６を降下させ、ウェーハＷをリンス液に浸漬し洗浄を行う。この際、内槽２１には既にリンス液が貯留されているが、バルブ２６_３を開いて、リンス液供給源２５’からリンス液を随時供給し、内槽２１からリンス液を溢れさせて外槽２２に流し込む。このリンス液の流し込みを、所定時間連続して行うことによりウェーハＷの洗浄が良好になる。このとき、バルブ２６_２は閉じられている。

（７）リンス液急速排出工程（Ｓ７）
リンス液によるウェーハＷの洗浄を終了した後に、各バルブ５１、５４を開いてリンス液を短時間に内槽２１から排出する。
このリンス液の排出は、短時間、例えば５秒以内に行う。リンス液の排出を短時間に行うことにより、次工程への移行を速めることができる。また、排出されるリンス液には、処理液が混入しているので、このリンス液も他の回収タンク（図示省略）に回収し、濃度の調整をして再利用したり、或は廃液として廃液処理設備に送って廃棄する。

（８）ウェーハ引き上げ工程（図６、Ｓ８参照、以下同じ）
前記工程（７）において、昇降機構を作動させて基板保持具１６を持ち上げ、ウェーハＷを内槽２１から引き上げ蓋体４０内へ収容する。この引き上げは、リンス液の排出開始前、排出開始と同時、排出の途中、又は排出を終了した後の何れかのタイミングで行う。

（９）処理液Ｂ急速供給工程（Ｓ９）
ウェーハＷを内槽２１から引き上げた後に、各バルブ５１、５４を閉じて、各バルブ２６_２、３５_１を開いて貯蔵タンク３１_１に貯留されている第２の処理液Ｂを自重、又はポンプ（図示省略）により配管３２_１を通して内槽２１に供給し貯留する。
この処理液Ｂの供給は、短時間、例えば５秒以内に行う。処理液Ｂを短時間に供給してもウェーハは槽外へ引き上げられ処理槽内は空になっているので、処理液ＢがウェーハＷに直接接触することがない。このため、処理液Ｂの急速な供給によってウェーハＷに衝撃が加わって破損したり、位置ずれしたりすること等がなく、また、このリンス液の供給を短時間に行うことにより、次工程へ迅速に移行可能となるので、ウェーハＷを処理槽から引き上げておいても大気に晒している時間を短縮できる。

（１０）ウェーハ処理工程（Ｓ１０）
内槽２１に第２の処理液Ｂを貯留した後に、昇降機構を作動させて基板保持具１６を降下させて、内槽２１内に貯留された第２の処理液ＢにウェーハＷを浸漬して、所定時間掛けてウェーハＷの表面処理を行う。

（１１）処理液Ｂ急速回収工程（Ｓ１１）
第２の処理液Ｂによる表面処理を終了した後に、内槽２１底部の大口径の各バルブ５１、５３を開いて、第２の処理液Ｂを内槽２１から短時間に排出し、回収タンク３１’_１に回収する。
この回収は、短時間、例えば後５秒以内に行う。第２の処理液Ｂの排出を終了したのちは、各バルブ５１、５３を閉じる。
この第２の処理液Ｂの排出・回収を短時間に行うことにより、次工程への移行を速めることができる。また、回収した第２の処理液Ｂは、回収タンク３１’_１に貯えたのち、貯蔵タンク３１_１へ送り、この貯蔵タンク３１_１に備えられた濃度・温度調整機構３８内で濃度及び温度を調整し、更に、処理液をフィルタを介して循環させることにより、処理液内の老廃物等を除去し、再び処理槽へ供給して再利用する。

（１２）ウェーハ引き上げ工程（Ｓ１２）
前記工程（１１）において、昇降機構を作動させて基板保持具１６を持ち上げ、ウェーハＷを内槽２１から引き上げ蓋体４０内へ収容する。
この引き上げは、処理液の排出開始前、排出開始と同時、排出の途中、又は排出を終了した後の何れかのタイミングで行う。

（１３）リンス液急速供給工程（Ｓ１３）
ウェーハＷを内槽２１から引き上げた後に、各バルブ２６_１、２６_２を開き、貯蔵タンク３１_２に貯留されたリンス液を、自重、或はポンプ（図示省略）により配管２５_１、２５_２等を通して、供給バルブ２７から内槽２１内へ短時間に供給し貯留する。

このリンス液の供給は、短時間、例えば５秒以内に行う。リンス液を短時間に供給してもウェーハは槽外へ引き上げられ処理槽内は空になっているので、リンス液がウェーハに直接接触することがない。このため、リンス液の急速な供給によってウェーハに衝撃が加わって破損したり、位置ずれしたりすること等がなく、また、このリンス液の供給を短時間に行うことにより、次工程へ迅速に移行可能となるので、ウェーハを処理槽から引き上げておいても大気に晒している時間を短縮できる。

（１４）ウェーハ洗浄工程（Ｓ１４）
内槽２１にリンス液が貯留された後に、昇降機構を再び作動させて、基板保持具１６を降下させ、ウェーハＷをリンス液に浸漬し洗浄を行う。この洗浄は上記工程（６）と同じ方法で行われる。

（１５）リンス液急速排出工程（Ｓ１５）
リンス液によるウェーハＷの洗浄を終了した後に、各バルブ５１、５４を開いてリンス液を短時間に内槽２１から排出する。
このリンス液の排出は、短時間、例えば５秒以内に行う。リンス液の排出を短時間に行うことにより、次工程への移行を速めることができる。また、排出されるリンス液には、処理液が混入しているので、このリンス液も回収タンク（図示省略）に回収し、濃度の調整をして再利用したり、或は廃液として廃液処理設備に送って廃棄する。

（１６）ウェーハ乾燥工程（Ｓ１６）
リンス液による洗浄を終了した後に、昇降機構を作動させて、基板保持具１６に保持されているウェーハＷを内槽２１から引き上げ、蓋体４０の内部に収納する。その後、蓋体４０の下方に付設された中間連結部材４３と内外槽２１、２２との隙間に多孔板７０を挿入し、以下の順序でウェーハの乾燥を行う。

まず、乾燥流体供給部４４において、加熱槽４５ａによって加熱された蒸気発生槽４５に有機溶剤供給源４６_１より有機溶剤を供給し、不活性ガス供給源４６_２でこの有機溶剤に気泡を発生（バブリング）させ、蒸気発生槽４５内にサブミクロンサイズのミストを含む有機溶剤の蒸気を生成する。その後、不活性ガス供給源４６_３から、有機溶剤のキャリアとなる不活性ガスを供給し、有機溶剤の蒸気と混合し、混合ガスとした後、ヒータ４８により保温された配管４５_１を介して噴射ノズル４２ａに混合ガスを供給する。

この混合ガスの吹き付けは、図７（ａ）示すように、所定時間行う。この混合ガスの吹き付けにより、混合ガスはウェーハＷの表面と接触し、有機溶剤の蒸気がウェーハＷの表面の水滴に浸透し、水滴を置換させる。この有機溶剤の蒸気による置換により、水滴の表面張力が低下する。その後、バルブ４５_３を閉じて、混合ガスの供給を止め、他方のバルブ４７_１を開いて、不活性ガス供給源４７から噴射ノズル４２ａに不活性ガスを供給し、噴射ノズル４２ａから不活性ガスをウェーハＷに噴射し、ウェーハＷ表面に付着している表面張力が低下した水滴又は凝縮したＩＰＡを除去する。

この乾燥工程においては、２種類の乾燥流体（混合ガス、不活性ガス）を切り換えて、ウェーハＷに吹き付けて乾燥処理を行っている。この切り換えタイミングは、図７（ａ）に示すように、先ず、混合ガスを所定時間供給したのち、この混合ガスの供給を中止し、不活性ガスを供給するか、或は、図７（ｂ）に示すように、先ず、不活性ガスを所定時間供給した後に、この不活性ガスの供給を止め、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとを混合した混合ガスを所定時間供給し、その後、この混合ガスの供給を中止して、再び、不活性ガスを所定時間供給するようにすることが好ましい。

この乾燥工程において、これらの乾燥流体は、蓋体４０の天井面に設けられた噴射ノズル４２ａ、ウェーハＷの表面、多孔板７０、及び内槽２１内を通り、内槽２１の底部排出口２１_１からバルブ５１、５４を通って排気される。
図８は、この乾燥流体の流れを模式的に示した断面図である。乾燥流体は、噴射ノズル４２ａ、ウェーハＷの表面、多孔板７０、及び内槽２１内を通り、内槽２１の底部排出口２１_１からバルブ５１、５４及び配管５５_３を通って、この配管５５_３の端部に接続された排気処理設備５６_１の吸引手段（図示省略）により吸引される。

また、この乾燥流体の一部は内槽２１と中間連結部材４３の間の隙間ｘを通って、シンク１７へ流出される。処理槽２０は空調された収容室１１内に設置されているので、この収容室１１の上方の空調設備１２からエア１２ａが矢印の下方へ吹き付けられている。その結果、この隙間ｘから放出される乾燥流体は、一部は排出口２１_１を通って排気処理設備５６_１により排気され、残りのガスはエア１２ａと一緒にシンク１７内へ流れ、シンク１７に連結された排気装置１７ａにより排気される。したがって、噴射ノズル４２ａから噴射された乾燥流体は、隙間ｘを通って放出されるので、内槽２１へ流入するガス量はその分だけ少なくなる。この隙間ｘを通って放出される量は、比較的多くなっている。このため、排気処理設備における排気元の吸引力の変動の影響を受けることなく乾燥流体を排気することができる。

すなわち、乾燥流体は、ウェーハへ噴射された後に、一部が隙間ｘからシンク１７内へ放出されるので、内槽２１へ流入するガス量はその分少なくなっている。このため、排気元の吸引力の変動があってもその影響をあまり受けることなく乾燥流体をスムーズに排気させることができる。さらに詳述すると、隙間ｘを設けることにより、排気元の変動を内槽及び外槽に加えてシンクを含めた広い空間で受け止めるようになるので、内槽及び外槽の狭い空間で受け止めるよりその影響が小さくでき、しかも収容室１１の上方より大量のクリーンエアーが供給されているので、さらにその変動の影響が小さくできる。

一方、多孔板７０は、板状体に複数個の小孔７２_ａ１〜７２_ｎｎが存在したものであることから、ここを通過する乾燥流体は、複数個の小孔によって分散され、かつオリフェス効果によって、蓋体３０と内槽２０との間、すなわち乾燥室を構成している蓋体と洗浄室を構成している内槽との間に大きな圧力差が発生し、乾燥室での乾燥流体がスムーズにダウンフローしながら排気される。このため、蓋体４０（乾燥処理部）の圧力が内槽２１（洗浄処理部）の圧力より確実に高くなる。

この状況を処理槽２０及びシンク１７内での各圧力関係を示すと、
Ｐ_１>Ｐ_２>Ｐ_３>排気元圧
Ｐ_１>Ｐ_４>排気元圧
の関係が成立している。
ここでＰ_１は蓋体４０（乾燥処理部）内の圧力、Ｐ_２は内槽２１（洗浄処理部）内の圧力、圧力Ｐ_３は排気管内の圧力、Ｐ_４はシンク１７内の圧力である。

したがって、処理槽２０及びシンク１７内での各圧力が上記の関係を満たすことにより、この乾燥流体が処理槽２０内において層流を形成し、スムーズに排出口２１_１から排気処理設備５６_１へ排気され、この過程において、乾燥流体は、個々のウェーハに均一に供給され、基板の表面にウォータマークが形成されることがなく、また、パーティクルの除去及び付着をも防止できる。しかも、乾燥流体が処理槽内で還流することがないため、パーティクルの再付着も阻止できる。

また、本発明の基板処理装置によれば、一連の処理工程を１つの密閉された処理槽内で行なわれるので、被処理基板が大気に全く触れることがなく、しかも、基板集合体に均一に乾燥流体を供給できるので、基板の表面にウォータマークが形成されることがなく、しかもパーティクルの除去、付着あるいは再付着をも防止できる。

前記工程（３）、（１１）において、回収された第１、第２の処理液Ａ、Ｂは、それぞれ貯蔵タンク３１、３１_１に貯え、温度・濃度調整して処理槽２０に供給可能なように再利用する。また、前記工程（７）、（１５）において、排出されるリンス液等は、廃液処理設備に送られる。
更に、処理槽への処理液及びリンス液の供給、並びにこれらの液の排出及び回収等は、各バルブの開閉、及びポンプを制御する制御手段（図示省略）によって行う。この制御手段は、ＣＰＵから構成されるものであるが、このＣＰＵは公知のものを使用するので、その説明を省略する。

前記（３）、（１１）の回収工程においては、処理液にも使用回数に限界があることから、常に貯蔵タンクへ回収するわけではなく、例えばウェーハの処理を５回行った処理液に関しては、回収を行わずにバルブ５４から排出するなど、使用する処理液の種類等によって、使用回数を適宜設定し、処理液の排出を行うことができる。

前記の基板処理法は、第１、第２の処理液を使用してウェーハを処理しているが、更にこれらの処理液と異なる他の処理液を使用して処理する場合は、前記工程（１４）を終了した後に、他の処理液を用いて、前記工程（７）〜（１４）を繰り返し行い、再び前記工程（１４）を終了した後に、前記工程（１５）、（１６）を行う。また、このときに行う処理の回数は、使用する処理液の種類に応じて適宜変更することが可能であり、１種類でなく、それ以上の種類の処理液を使用して処理することが可能である。

図１は本発明の実施例の基板処理装置を配管図と共に示した概略断面図、 図２は図１の処理槽を収容室に収納した状態を示し、同図（ａ）は収容室の断面図、同図（ｂ）は収容室の側部断面図、 図３は処理槽の一部を拡大した断面図、 図４は多孔板を示す斜視図、 図５は基板処理装置を用いた基板処理工程を説明するブロック図、 図６は基板処理装置を用いた基板処理工程を説明するブロック図、 図７は各種乾燥流体の供給タイミングを示すタイミングチャート、 図８は乾燥工程を説明するための処理槽の一部を拡大した断面図、 図９はバッチ方式を採用した周知の基板処理装置を示す断面図、 図１０は下記特許文献１に記載された基板処理装置の断面図。

符号の説明

１０ 基板処理装置
１１ 収容室
１６ 基板保持具
１７ シンク
２０ 基板処理槽
２１ 内槽
２２ 外槽
２３ 供給口
２５_１、２５_２ 配管
２６_１〜２６_３ バルブ
２７ 供給ノズル
３０ 処理液供給部
３１、３１_１、３１_２ 貯蔵タンク
３１’、３１’_１ 回収タンク
３２、３２_１ 配管
３３、３３_１ ポンプ
３５、３５_１ バルブ
３６ 配管
４０ 蓋体
４１ 箱状容器
４２ａ 噴射ノズル
４４ 乾燥流体供給部
４５ 蒸気発生槽
４７ 不活性ガス供給源
４８ 配管
４８_２ ヒータ
５０ 処理液排出部
５１〜５４ バルブ
５５_１〜５５_３ 配管

Claims (28)

1. 複数種の処理液を用いた、次の各工程（１）〜（１３）からなる基板処理法。
   （１）第１の処理液を基板処理槽に貯える貯留工程、
   （２）前記貯留された第１の処理液に被処理基板を浸漬して処理を行う第１処理工程、
   （３）前記処理が終了した後に、前記基板処理槽から処理液の排出タイミングに合わせて前記被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内の前記第１の処理液を短時間に排出する第１処理液急速排出工程、
   （４）第１の処理液の排出を終了した後に、リンス液を短時間に前記基板処理槽に供給し貯留するリンス液急速供給工程、
   （５）前記貯留されたリンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する洗浄工程、
   （６）前記洗浄が終了した後に、前記基板処理槽から前記リンス液の排出タイミングに合わせて前記被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内のリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
   （７）前記排出が終了した後に、前記基板処理槽に第２の処理液を短時間に供給し貯留する第２処理液急速供給工程、
   （８）前記貯留された第２の処理液に被処理基板を浸漬して処理を行う第２処理工程、
   （９）前記処理が終了した後に、前記基板処理槽から処理液の排出タイミングに合わせて被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内の前記第２の処理液を短時間に排出する第２処理液急速排出工程、
   （１０）前記第２の処理液の排出を終了した後に、前記基板処理槽にリンス液を短時間に供給し貯留するリンス液急速供給工程、
   （１１）前記貯留されたリンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する洗浄工程、
   （１２）前記洗浄が終了した後に、前記基板処理槽内のリンス液を短時間に排出するリンス液排出工程、
   （１３）前記排出を終了した後に、前記被処理基板を乾燥する乾燥工程。
2. 前記第１、第２の処理液は、各種薬液であり、前記リンス液は純水であることを特徴とする請求項１記載の基板処理法。
3. 前記各工程（３）、（６）、（９）及び（１２）の排出、及び前記各工程（４）、（７）及び（１０）の供給の時間は、それぞれ５秒以内であることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理法。
4. 前記各工程（３）及び（９）の工程で排出される第１、第２の処理液は、回収されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の基板処理法。
5. 前記（１３）の乾燥工程では、少なくとも２種類の乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の基板処理法。
6. 前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は、不活性ガスであることを特徴とする請求項５記載の基板処理法。
7. 前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んでいることを特徴とする請求項６記載の基板処理法。
8. 前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項６又は７記載の基板処理法。
9. 複数種の処理液を用いた、次の各工程（１）〜（１４）からなる基板処理法。
   （１）第１の処理液を基板処理槽に貯える貯留工程、
   （２）前記貯留された第１の処理液に被処理基板を浸漬して処理を行う第１処理工程、
   （３）前記処理が終了した後に、前記基板処理槽から処理液の排出タイミングに合わせて前記被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内の前記第１の処理液を短時間に排出する第１処理液急速排出工程、
   （４）第１の処理液の排出を終了した後に、リンス液を短時間に前記基板処理槽に供給し貯留するリンス液急速供給工程、
   （５）前記貯留されたリンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する洗浄工程、
   （６）前記洗浄が終了した後に、前記基板処理槽から前記リンス液の排出タイミングに合わせて前記被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内のリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
   （７）前記排出が終了した後に、前記基板処理槽に第２の処理液を短時間に供給し貯留する第２処理液急速供給工程、
   （８）前記貯留された第２の処理液に被処理基板を浸漬して処理を行う第２処理工程、
   （９）前記処理が終了した後に、前記基板処理槽から処理液の排出タイミングに合わせて被処理基板を引上げ、前記基板処理槽内の前記第２の処理液を短時間に排出する第２処理液急速排出工程、
   （１０）前記第２の処理液の排出を終了した後に、前記基板処理槽にリンス液を短時間に供給し貯留するリンス液急速供給工程、
   （１１）前記貯留されたリンス液に被処理基板を浸漬して洗浄する洗浄工程、
   （１２）前記（６）〜（１１）の工程を１回以上繰り返し、その際、前記第２の処理液として過去に使用した第１及び第２の処理液とは異なる他の処理液を使用して処理する工程、
   （１３）前記表面処理を終了した後に、前記基板処理槽内のリンス液を短時間に排出するリンス液排出工程、
   （１４）前記の排出を終了した後に、前記被処理基板を乾燥する乾燥工程。
10. 前記第１、第２及び他の処理液は、各種薬液であり、前記リンス液は純水であることを特徴とする請求項９記載の基板処理法。
11. 前記各工程（３）、（６）、（９）、（１２）及び（１３）の排出、及び各前記工程（４）、（７）、（１０）及び（１２）の供給時間は、それぞれ５秒以内であることを特徴とする請求項９又は１０記載の基板処理法。
12. 前記各工程（３）、（９）及び（１２）で排出される第１、第２及び他の処理液は、回収されることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項記載の基板処理法。
13. 前記（１４）の乾燥工程では、少なくとも２種類の乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする請求項９〜１２の何れか１項記載の基板処理法。
14. 前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は、不活性ガスであることを特徴とする請求項１３記載の基板処理法。
15. 前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んでいることを特徴とする請求項１４記載の基板処理法。
16. 前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１４又は１５記載の基板処理法。
17. 複数枚の被処理基板を互いにほぼ等ピッチに平行で且つ垂直な姿勢で保持する保持手段と、
    前記保持手段を上下に移動させる移動手段と、
    前記保持手段によって保持された被処理基板を収容する基板処理槽と、
    前記基板処理槽の上方開口部を覆う蓋体と、
    前記基板処理槽に処理液を供給する処理液供給手段と、
    前記基板処理槽の処理液を排出する処理液排出手段と、
    を備えた基板処理装置において、
    前記処理液供給手段は、前記処理液を短時間に供給する急速供給機構からなり、且つ前記処理液排出手段も処理液を短時間に排出する急速排出機構からなることを特徴とする基板処理装置。
18. 前記処理液は、各種薬液及びリンス液であることを特徴とする請求項１７記載の基板処理装置。
19. 前記急速供給機構は、前記基板処理槽の上方開口部に設けられた給液口と、前記給液口に接続された供給管と、前記供給管に設けられた開閉弁とを備え、前記給液口、前記供給管及び前記開閉弁は何れも大口径又は複数の部材からなり、前記供給管に接続された処理液貯蔵容器から処理液が自重又はポンプにより短時間に前記給液口、前記供給管及び前記開閉弁を介して前記基板処理槽に供給されることを特徴とする請求項１７記載の基板処理装置。
20. 前記急速排出機構は、前記基板処理槽の底部に設けられた排出口と、前記排出口に接続された排出管と、前記排出管に設けられた開閉弁とを備え、前記排出口、前記排出管及び前記開閉弁は何れも大口径又は複数の部材からなり、前記開閉弁を開くことにより、前記基板処理槽に貯留された処理液が短時間に排出されることを特徴とする請求項１７記載の基板処理装置。
21. 前記開閉弁は、切換え弁からなり、前記切換え弁は配管により回収容器に接続され、前記切換え弁を操作することにより、前記処理液が回収容器に貯留されることを特徴とする請求項２０記載の基板処理装置。
22. 前記回収容器は、配管により貯蔵容器に接続され、前記回収容器に回収された処理液が前記貯蔵容器に給送され、前記貯蔵容器内で濃度及び温度調整されて再利用されることを特徴とする請求項２１記載の基板処理装置。
23. 前記蓋体は、天井面が閉鎖され下部が開口し前記被処理基板を収容できる大きさを有した容器からなり、前記容器の天井面に複数個の噴射ノズルが設けられ、前記容器に前記被処理基板が収容され、前記噴射ノズルから乾燥流体が前記被処理基板に噴射されることを特徴とする請求項１７記載の基板処理装置。
24. 前記乾燥流体は、少なくとも２種類の乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする請求項２３記載の基板処理装置。
25. 前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は、不活性ガスであることを特徴とする請求項２４記載の基板処理装置。
26. 前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の基板処理装置。
27. 前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項２５又は２６記載の基板処理装置。
28. 前記基板処理槽と前記蓋体との間に所定間隔の隙間が設けられ、前記隙間に前記乾燥流体の流れを調節する多孔板がスライド自在に移動されて、前記基板処理槽の上方開口部を覆うようになっていることを特徴とする請求項１７記載の基板処理装置。

Images