JP2005166848A - 基板処理法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被処理基板の処理時間の短縮、処理能力の向上を図り、被処理基板が大気に晒される時間を極小にした基板処理法を提供すること。
【解決手段】 次の各工程(１)〜(10)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工程
(２)被処理基板を浸漬して、処理を行う工程
(３)第１の処理液を短時間に排出する工程
(４)リンス液を基板処理槽の上方から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して被処理基板の洗浄を行う工程
(５)基板処理槽内のリンス液を短時間に排出する工程
(６)第２の処理液を基板処理槽の上方から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して被処理基板の処理を行う工程
(７)第２の処理液を短時間に排出する工程
(８)リンス液を基板処理槽の上方から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して被処理基板の洗浄を行う工程
(９)リンス液を短時間に排出する工程
(10)被処理基板を乾燥する乾燥工程
【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、処理槽内から処理液等の排出を短くして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極小に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、ウェーハと言う）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１１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、処理槽と言う）１０１〜１０６及び乾燥工程を行う処理層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、薬液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１２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。

特許第２９０１７０５号（図１、第３頁第５、６欄参照）

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が低い。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。

本発明者は、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削減し、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、処理槽から処理液等の排出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、処理槽から処理液等の排出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に係る発明の基板処理法は、複数種の処理液を用いた、次の各工程（１）〜（１０）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）前記処理を終了した後に、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）前記排出を終了した後に、リンス液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して前記被処理基板の洗浄を行う洗浄工程、
（５）前記洗浄を終了した後に、前記リンス液の供給を中止し、前記基板処理槽に残留するリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
（６）前記排出を終了した後に、第１の処理液とは異なる第２の処理液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して、前記被処理基板の処理を行う第２処理工程、
（７）前記処理を終了した後に、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、
（８）前記排出を終了した後に、リンス液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して前記被処理基板の洗浄を行う洗浄工程、
（９）前記洗浄を終了した後に、前記リンス液の供給を中止し、前記基板処理槽に残留するリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
（１０）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に記載の基板処理法において、前記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に記載の基板処理法において、前記各工程（４）、（６）及び（８）において、前記処理液又はリンス液は、液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つを含む状態で放射状に散布され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、前記各程（３）、（５）、（７）及び（９）の排出時間は、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、前記工程（３）、（７）で排出された第１、第２の処理液は、それぞれ回収されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項記載の基板処理法において、前記工程（１０）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７に記載の発明は、請求項６に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８記載の発明は、請求項７に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だものであることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に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１０に係る発明の基板処理法は、複数種の処理液を用いた、次の各工程（１）〜（１１）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）前記処理を終了した後に、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）前記排出を終了した後に、リンス液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して前記被処理基板の洗浄を行う洗浄工程、
（５）前記洗浄を終了した後に、前記リンス液の供給を中止し、前記基板処理槽に残留するリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
（６）前記排出を終了した後に、第１の処理液とは異なる第２の処理液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して、前記被処理基板の処理を行う第２処理工程、
（７）前記処理を終了した後に、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、
（８）前記排出を終了した後に、リンス液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して前記被処理基板の洗浄を行う洗浄工程、
（９）前記洗浄を終了した後に、前記リンス液の供給を中止し、前記基板処理槽に残留するリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
（１０）前記（６）〜（９）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、
（１１）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１１に記載の発明は、請求項１０に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１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の基板処理法において、前記各工程（４）、（６）、（８）及び（１０）において、前記処理液又はリンス液は、液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つを含む状態で放射状に散布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１０〜１２の何れか１項記載の基板処理法において、前記各程（３）、（５）、（７）、（９）及び（１０）の排出時間は、それぞれ５秒以内であることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜１３の何れか１項記載の基板処理法において、前記工程（３）、（７）及び（１０）で排出された第１、第２及び他の処理液は、それぞれ回収されることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１０〜１４の何れか１項記載の基板処理法において、前記工程（１１）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１６に記載の発明は、請求項１５に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１７に記載の発明は、請求項１６に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だものであることを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１６又は１７に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１９に係る発明の基板処理装置は、
複数枚の被処理基板をほぼ等ピッチに平行で且つ垂直な姿勢で保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段によって保持された前記被処理基板を収容する基板処理槽と、
前記被処理基板を前記基板処理槽から引き上げ又は挿入する昇降手段と、
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等を供給する処理液供給手段と、
前記基板処理槽内の処理液等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、前記基板処理槽の上方開口部から処理液等を供給する上部供給機構と底部から処理液等を供給する底部供給機構とからなり、且つ前記処理液排出手段は前記基板処理槽の底部にあって処理液等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２０に記載の発明は、請求項１９に記載の基板処理装置において、前記上部供給機構は、前記処理液等を放射状に散布する供給ノズルからなることを特徴とする。

請求項２１に記載の発明は、請求項２０に記載の基板処理装置において、前記供給ノズルは、前記処理液等を液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つを生じるように放射状に散布する噴射ノズルであることを特徴とする。

請求項２２に記載の発明は、請求項１９に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、いずれも大口径を有する部材、又は複数の排出口、排出管及び開閉弁からなり、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２３に記載の発明は、請求項２２に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、前記処理液が前記回収容器に貯えら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に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２５に記載の発明は、請求項１９に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２６に記載の発明は、請求項１９に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を設け、前記隙間に前記乾燥流体の流れを調節する多孔板をスライド移動させて、被処理基板の乾燥時に前記基板処理槽の開口部を覆うことを特徴とする。

請求項２７に記載の発明は、請求項２６に記載の基板処理装置において、前記蓋体と前記多孔板との間に、前記基板処理槽を収容したシンクに連通する隙間が形成されていることを特徴とする。

請求項２８に記載の発明は、請求項２６又は２７に記載の基板処理装置において、前記多孔板は、所定径の穴を複数個有するパンチングプレートであることを特徴とする。

請求項２９に記載の発明は、請求項２５〜２８の何れか１項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３０に記載の発明は、請求項２９に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３１に記載の発明は、請求項３０に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だものであることを特徴とする。

請求項３２に記載の発明は、請求項３０又は３１に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１に記載の発明によれば、工程（３）、（７）における第１、第２の処理液の排出、及び工程（５）、（９）におけるリンス液の排出を短時間に行うことで、次工程への処理移行が迅速になり、被処理基板の処理能力の向上を図ることができる。
また、工程（３）、（７）において、第１、第２の処理液が排出されると基板処理槽内が空になり被処理基板の周囲が大気に晒されることになる。しかし、次工程（４）、（８）では、基板処理槽は第１、第２の処理液が排出された直後に、基板処理槽の上部からリンス液が放射状に散布されて被処理基板の表面がリンス液で覆われ、ほぼ同時に基板処理槽の底部からもリンス液が供給されて被処理基板が浸されるので、被処理基板が大気に晒される時間が極めて少なくなる。

更に、工程（５）においても、同様にリンス液が短時間に排出されると基板処理槽内が空になり被処理基板の周囲が大気に晒されることになる。しかし、次工程（６）において、基板処理槽はリンス液が排出された直後に、基板処理槽の上部から第２の処理液が放射状に散布されて被処理基板の表面がこの処理液で覆われ、ほぼ同時に基板処理槽の底部からも第２の処理液が供給されて被処理基板が浸されるので、被処理基板が大気に晒される時間が極めて少なくなる。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ことが極めて少なく、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極めて少なくなり、高品質の基板処理を達成できる。

その結果、被処理基板が大気に晒される時間が短縮されるので、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少なくなる。

請求項２に記載の発明によれば、処理液を選択して、所望の被処理基板処理を行うことができる。また、第１、第２及び他の処理液は各種薬液からなることにより、この薬液は高価であるものの、この薬液を廃棄せず回収できるので、再利用が可能になりコストの低減が図れる。更に、処理液に各種薬液を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。ちなみに、上記薬液として、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、電解イオン水などを使用でき、また、リンス液としては純水、超純水を使用することにより、更に被処理基板、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、処理液又はリンス液は、液滴状、霧状、蒸気状にして散布されるので、被処理基板へ均一に付着させることができる。

請求項４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、本発明の基板処理装置においても、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５に記載の発明によれば、第１、第２の処理液は各種薬液からなることにより、この薬液は高価であるものの、この薬液を廃棄せず回収して再利用が可能になるので、コストの削減を図ることができる。

請求項６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、効率のよい乾燥処理が可能になる。

請求項７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８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、この有機溶剤のサブミクロンサイズのミストを含んだ蒸気が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。これにより、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９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１０〜１８に記載の発明によれば、請求項１〜９の発明の効果に加えて、第１、第２の処理液による処理をした後に、第１、第２の処理液と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で、更に他の処理液による処理が可能になり、より高品質の表面処理が可能になる。

請求項１９〜３２に記載の発明によれば、前記請求項１〜１８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、単一槽請求項１〜１８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であり、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であり、図３は処理槽の一部を拡大した断面図、図４は基板処理装置の付属部品である供給ノズル盤を示す斜視図であり、図５は図１の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である。

基板処理装置１０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、或はマスク用基板等の各種基板（以下、ウェーハと言う）Ｗを収容し処理する基板処理槽（以下、処理槽と言う）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。ここで言う処理とは、アルカリ系、酸系、有機系の各種薬液によって処理するエッチング等する工程、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、各種処理液の供給源となる貯蔵タンク３１、３１_１、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１４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、上部が開口した有底箱型の内槽２１と、この内槽２１の上方外周部を包囲する外槽２２と、この内槽２１の開口部を覆う蓋体４０とからなり、これらはシンク１７内に収容される。また、内槽２１と蓋体４０との間に隙間が形成され、この隙間に供給ノズル盤６０、又は多孔板７０が挿入される。供給ノズル盤６０及び多孔板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、供給ノズル盤６０、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成される。

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。
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。また内槽２１の上方開口部は、リンス液又は薬液供給時に供給ノズル盤６０で覆われる。

処理液供給部３０は、第１、第２の処理液を貯蔵する貯蔵タンク３１、３１_１と、リンス液供給源２５と、各貯蔵タンク３１、３１_１及びリンス液供給源２５と供給口２３及び供給ノズル盤６０（供給ノズル盤６０の構造は後述する）とを接続する配管とからなる。
各貯蔵タンク３１、３１_１には、各種の処理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、リンス液供給源２５は、純水或は超純水が使用される。

各貯蔵タンク３１、３１_１と供給口２３及び供給ノズル盤６０とを接続する配管３２、３２_１には、その途中にそれぞれフィルター３４、３４_１、ポンプ３３、３３_１及びバルブ３５、３５_１が設けられ、また、リンス液供給源２５と供給口２３及び供給ノズル盤６０とを接続する配管２５_１、２５_２の途中にもバルブ２６_１、２６_２が設けられ、そして供給口２３の直前にもバルブ３５_２が設けられている。

これらのバルブ２６_１、２６_２、３５、３５_１、３５_２のうち、バルブ２６_２、３５_２を開くことにより、リンス液供給源２５から供給口２３へリンス液が供給され、また、バルブ２６_１を開くことにより、リンス液供給源２５から供給ノズル盤６０へリンス液が供給され、散布され、また、各バルブ３５、３５_１の何れか一方のバルブ及びバルブ３５_２を開くことにより、何れかの薬液貯蔵タンク３１、３１_１から供給口２３及び供給ノズル盤６０に薬液が供給され、散布される。

内槽２１の底部に設けた複数個の供給口２３は、薬液及びリンス液の供給口として兼用される。この供給口２３は筒状部材（図示省略）にノズル用の孔を開けたものであるが、通常は被処理基板に良好に噴射できるようにするためにノズル用の孔は上方に設けられている。しかしながら、内槽２１が空の状態で処理液等を供給すると、処理液等の圧力により内槽２１の上方開口部から飛び出して処理槽２０の周囲を汚染してしまうことがある。そこで、この飛び出しを防止するために、内槽２１の上下から供給する供給液等のタイミングを異ならせる。すなわち、内槽２１が空の状態において、先ず、内槽２１の上方開口部から供給ノズル盤６０により処理液等を供給して、底部の供給口２３が処理液等で塞いだ時点で底部の供給口２３から処理液等を供給することにより、処理液等の飛び出しを防止できる。

また、この飛び出し防止は、供給孔２３を形成する筒状部材に設けられているノズル用の孔の位置を変更することによってもできる。例えば、この筒状部材に設けたノズル用の孔の位置を、側方ないしは下方に向くようにすれば、処理液等の内槽からの飛び出しを防止することができる。

図４は、供給ノズル盤６０を示す斜視図である。この図は、その構造を分り易くするために底面を上にしており、使用時には、裏返して使用される。
この供給ノズル盤６０は、図４に示すように、処理槽２０の上方開口部を覆う大きさを有する板状体６１に、それぞれ複数個の小ノズルを形成した複数本の筒状部材６２ａ〜６２ｎをほぼ等間隔に位置決め固定したものである。

各筒状部材６２_ａ〜６２_ｎは、その中心部に一端が閉鎖され、他端が開口した貫通孔が形成され、また、その外周面の頂部には、それぞれ複数個の小ノズル６２_ａ１〜６２_ａｎ、６２_ｎ１〜６２_ｎｎが一列に形成されている。各筒状部材６２ａ〜６２ｎの開口端部は、１本の配管６３に接続され、この配管を通して図の矢印方向から供給される処理液等は、各筒状部材６２_ａ〜６２_ｎで分岐され、各小ノズル６２_ａ１〜６２_ａｎ、６２_ｎ１〜６２_ｎｎから放射状にしてウェーハに散布される。すなわち、この放射状の散布は、互いに平行に等ピッチで且つ垂直に起立した状態にある個々のウェーハＷ表面に処理液等で覆うように散布される。放射状に散布する小ノズル６２_ａ１〜６２_ａｎ、６２_ｎ１〜６２_ｎｎの形状は、既に公知のものを使用するので説明を省略する。なお、複数本の筒状部材６２_ａ〜６２_ｎは、板状体６１に固定されているが、板状体に付設することなく、複数本の筒状体を併設したものでもよい。

この供給ノズル盤６０からは、処理液又はリンス液が放射状に散布されるが、その処理液又はリンス液は、これらの液を液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つを含む状態で放射状に散布する。蒸気状のものを含む状態で散布する供給ノズル盤の構造に関しては、周知のスチーム構造を用いればよく、詳細な説明は省略する。その際に、各供給ノズル盤６０は、別々の供給ノズル盤を用いても、或は両者を兼用してもよい。

処理槽２０には、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が設けられている。
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、排出口２２_１は、配管２２_２により内槽２１底部の排出口２１_１に接続された配管２４に接続される。各配管２４、５５_１、５５_２、５５_３は、径の大きい管が使用され、また、各配管２２_２、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、これらのバルブ５１〜５４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。このバルブの口径は、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、直径の大きいものが使用される。また、バルブ５４を開くことにより、リンス液等が廃液処理設備へ排出される。
なお、内槽２１の底部には、１個の排出口を設けたが、複数個の排出口を設けてもよい。

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の箱状容器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。この蓋体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せる。この蓋体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集合体を内槽２１から取り出す際等に行われる。

また、箱状容器４１は、図１、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。複数個の噴射ノズル４２ａは、支持部材４２に固定されている。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先細の先端に開口が形成され、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。噴射ノズル自体は、既に公知であるので、詳細な説明を省略する。

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配管４５_２には、管体の外周壁面にヒータ４８が付設され、ヒータ４８には、例えばベルトヒータが使用される。上記噴射ノズル４２ａ及び配管に設けたヒータは、ＣＰＵ（図示省略）により温度等が制御されるようになっている。

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。

処理槽２０の近傍には、乾燥流体供給部４４が設けられる。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すると共に、この有機溶剤を加熱し、不活性ガスをバブリングして気化及びミスト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。有機溶剤は有機溶剤供給源４６_１から供給される。ちなみに、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、不活性ガス供給源４６_２から不活性ガス、例えば窒素ガスが蒸気発生槽４５へ供給され、蒸気発生槽４５内に貯留されている有機溶剤内に気泡を発生（バブリング）させ、有機溶剤の気体及びミストからなる有機溶剤の蒸気が生成される。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、不活性ガス供給源４６_３から供給されるキャリア用不活性ガスと、有機溶剤の蒸気を混合させるようになっており、蒸気発生槽４５から噴射ノズル４２ａへその混合ガスが供給される。
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。

図９は基板処理装置の付属部品であ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。多孔板の隙間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。

以下に、図５、６、７、８を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。図６、７は基板処理工程を分かりやすく説明するための工程説明図であり、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。この処理法は、以下の工程（１）〜（１０）からなる。

（１）処理液Ａ貯留工程（図５Ｓ１、図６（ａ）参照）
貯蔵タンク３１に貯蔵されている第１の処理液Ａを処理槽２０の内槽２１に貯える。貯蔵タンク３１には、予め第１の処理液Ａを貯留しておき、ポンプ３３を作動させ、バルブ３５、３５_２を開き、内槽２１の底部の供給口２３及び上方開口部から供給して内槽２１に貯える。貯留したのちは、ポンプ３３を停止すると共に、各バルブ３５、３５_２を閉じる。

（２）ウェーハ浸漬・処理工程（図５Ｓ２、図６（ｂ）参照）
この内槽２１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を保持具１６ごと内槽２１に入れ、ウェーハＷを第１の処理液Ａに浸漬し、内槽２１の開口部を蓋体４０（図示省略）で覆って所定時間掛けてウェーハＷの表面処理を行う。

（３）処理液Ａ急速回収工程（図５Ｓ３、図６（ｃ）参照）
ウェーハＷの表面処理を終了した後に、各バルブ５１、５２を開いて、第１の処理液Ａを短時間に排出する。この排出・回収は、短時間、例えば５秒以内に行う。処理液の排出を短時間に行うことにより、次工程へ移行を速めることができる。
また、回収された処理液Ａは、それぞれ貯蔵タンク３１に貯留して、その後、濃度・温度調整機構３７により濃度及び温度調整し再利用する。処理液Ａを排出した後に、バルブ５１及び５２は閉じる。

（３）'内槽洗浄工程（図６（ｄ）、（ｅ）参照）
処理液Ａを回収した後、各バルブ２６_１、２６_２、３５_２を開いてリンス液供給源２５からリンス液を内槽２１内に供給する。ただし、この工程においては、後の（４）工程において、洗浄をより確実に行えるようになされるもので、必ずしも行う必要はない。

（４）リンス液貯留・洗浄工程（図５Ｓ４、図６（ｆ）、（ｇ）参照）
第１の処理液Ａの回収を終了した後に、移動機構（図示省略）を作動させ、供給ノズル盤６０を内槽２１の上方開口部まで移動させた後に、各バルブ２６_１、２６_２、３５_２を開き、リンス液供給源２５から、リンス液を内槽２１の底部及び上方開口部から供給する。
上方開口部から供給するリンス液は、供給ノズル盤６０により放射状にして散布する。この散布とほぼ同時あるいは内槽２１内に所定量洗浄液が貯留した後に、底部の供給口２３からリンス液を供給する。

供給口２３から供給されるリンス液は、内槽が空の状態の場合に供給を開始すると、供給口２３から供給される水流が供給口２３付近のウェーハＷにぶつかり、リンス液が処理槽の外部に飛び出す可能性があるため、好ましくは、供給ノズル盤６０による供給によって、水面が供給口２３よりも高い位置に達した後に供給口２３からの供給を開始すれば、リンス液が飛び跳ねることがなくなる。

この工程では、第１の処理液Ａが回収された直後に、処理槽２０の上部からリンス液を、液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つの状態を含むように、放射状に散布してウェーハの表面をリンス液で覆いながら、ほぼ同時に処理槽の底部からも処理液を供給してウェーハを浸し、外槽からオーバーフローさせながら所定時間供給を継続して行うため、前記（３）の工程において、処理槽から処理液Ａが排出・回収されたことにより、処理槽２０が空になってしまった場合にも、処理槽の上部及び底部からリンス液が供給され、処理槽にリンス液が満たされる間、処理槽の上部からリンス液が放射状に散布されるので、ウェーハが大気に晒される時間を最少に短縮できる。

（５）リンス液急速排出工程（図５Ｓ５、図６（ｈ）、（ｉ）参照）
リンス液によるウェーハＷの洗浄を終了した後に、バルブ２６_１、２６_２、３５_２を閉じてリンス液の供給を中止し、一方、各バルブ５１、５４を開き、内外槽２１の底部に残留するリンス液を短時間に排出する。
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。

（６）処理液Ｂ貯留・処理工程（図５Ｓ６、図７（ａ）、（ｂ）参照）
リンス液の排出を終了した後に、各バルブ３５_１、３５_２を開き且つポンプ３３_１を作動させて、貯蔵タンク３１_１から第２の処理液Ｂを内槽２１の底部及び上方開口部から供給する。上方開口部から供給する処理液Ｂは、供給ノズル盤６０により、液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つの状態を含むように、放射状に散布する。この散布とほぼ同時あるいは内槽２１内に所定量洗浄液が貯留した後に、底部の供給口２３からも処理液Ｂを供給して内槽２１に処理液Ｂを貯留し、所定時間掛けてウェーハＷの表面処理を行う。

この処理液の供給により、前工程において、処理槽からリンス液が排出・回収されたことにより、処理槽２０が空になってしまった場合にも、処理槽の上部及び底部から処理液が供給され、内槽に処理液が満たされる間、内槽の上部から処理液が放射状に散布されるので、ウェーハが大気に晒される時間を最少に短縮できる。

その結果、ウェーハに大気に含まれる汚染物質が付着する機会が極めて少なく、また、ウェーハ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、高品質のウェーハ処理を達成できる。更に、ウェーハが大気に晒される時間が極めて少なくなるので、ウォータマークが付くことも無くなる。勿論、ウェーハが処理槽内に留まり槽外へ移動されることがないので、従来技術のバッチ方式のウェーハ処理法と比べて、ウェーハの欠損或は破損及び発塵等が無くなる。

（７）処理液Ｂ急速回収工程（図５Ｓ７、図７（ｃ）参照）
第２の処理液Ｂによる表面処理を終了した後に、各バルブ５１、５３を開き、第２の処理液Ｂを短時間に排出する。
この処理液Ｂの排出・回収は、短時間、例えば５秒以内に行う。処理液Ｂの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、回収された第２の処理液Ｂは貯蔵タンク３１_１に貯留して、その後、濃度・温度調整機構３８で濃度及び温度制御して再利用する。

（７）'内槽洗浄工程（図７（ｄ）、（ｅ）参照）
処理液Ｂを回収した後、バルブ５３を閉じ、バルブ５４を開放して、供給口２３より内槽２１内に付着した処理液Ｂを排出するために、バルブ２６_１、２６_２、３５_２を開放してリンス液を内槽２１内に供給する。ただし、この工程においては、後の（８）工程において、洗浄をより確実に行えるようになされるもので、必ずしも行う必要はない。

（８）リンス液貯留・洗浄工程（図５Ｓ８、図７（ｆ）、（ｇ）参照）
第２の処理液Ｂの回収を終了した後に、バルブ２６_１、２６_２、３５_２を開き、リンス液供給源２５から供給ノズル盤６０にリンス液を供給し、このリンス液を内槽２１の上方開口部から、液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つの状態を含むように、放射状に散布するとほぼ同時あるいは内槽２１内に所定量洗浄液が貯留した後に、底部の供給口２３からも供給し、ウェーハＷの洗浄を行う。このリンス液の供給方法は、前記（４）と同じである。

（９）リンス液急速排出工程（図５Ｓ９、図７（ｈ）、（ｉ）参照）
第２の処理液Ｂの回収を終了した後に、バルブ２６_１、２６_２、３５_２を閉じてリンス液の供給を中止し、一方、各バルブ５１、５４を開き、内外槽２１、２２の底部に残留するリンス液を短時間に排出する。
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、次工程へ移行を速めることができる。

（１０）乾燥工程（図５Ｓ１０、図８参照）＊＊＊
リンス液による洗浄を終了した後に、内槽２１の開口部から供給ノズル盤６０を移動させ開口部を開けて、
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内に有機溶剤のサブミクロンサイズのミストを含む蒸気を生成する。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１０（ａ）に示すように、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１０（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１０（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。更に詳述すると、隙間ｘを設けることにより、排気元の変動を内槽およ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、内槽およ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、更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４０と内槽２１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およ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。

前記工程（４）、（６）及び（８）の貯留工程における供給ノズル盤６０から供給される処理液及びリンス液は、供給ノズル盤６０に所定のノズルを用いてこれらの液を、液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つの状態を含むように、放射状に散布することにより、被処理基板を空気中に曝すことを少なくした状態で、それぞれの特徴を生かして被処理基板の処理を効率よく行うことができる。

また、前記工程（３）、（７）において、第１、第２の処理液が回収されるので、再利用が可能となり処理液が無駄にならず、処理液の使用量を削減できる。

前記（３）、（７）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から排出するようになっている。

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、各バルブの開閉制御、ポンプを制御する制御手段によって行う。この制御手段は、ＣＰＵから構成するものであるが、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。

供給ノズル盤６０は、リンス液と処理液とを供給する場合は、移動機構によって、移動させることなく、一方の供給が終了したのちも、そのままの状態に固定しておき、他の液の供給を続けて行うようにする。

前記のウェーハ処理法は、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（９）を終了した後に、他の処理液用いて、前記工程（６）〜（９）を繰り返し、前記工程（９）を終了した後に、前記工程（１０）を行う。更に、他の処理液は１種類でなく、それ以上の種類の処理液を使用して処理してもよい。

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は基板処理装置の付属部品である供給ノズル盤を示す斜視図、 図５は図１の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は基板処理工程を分かりやすく説明するための工程説明図、 図７は基板処理工程を分かりやすく説明するための工程説明図、 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は基板処理装置の付属部品である多孔板を示す斜視図、 図１０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１１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１２は特許文献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_２ バルブ
３０ 処理液供給部
３１、３１_１ 、 貯蔵タンク
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
４５_１、４５_２ 配管
４５_３ バルブ
４７ 不活性ガス供給源
４８ ヒータ
５０ 処理液排出部
５１〜５４ バルブ
５５_１〜５５_３ 配管
６０ 供給ノズル盤
７０ 多孔板

Claims (32)

1. 複数種の処理液を用いた、次の各工程（１）〜（１０）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）前記処理を終了した後に、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）前記排出を終了した後に、リンス液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して前記被処理基板の洗浄を行う洗浄工程、
   （５）前記洗浄を終了した後に、前記リンス液の供給を中止し、前記基板処理槽に残留するリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
   （６）前記排出を終了した後に、第１の処理液とは異なる第２の処理液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して、前記被処理基板の処理を行う第２処理工程、
   （７）前記処理を終了した後に、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、
   （８）前記排出を終了した後に、リンス液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して前記被処理基板の洗浄を行う洗浄工程、
   （９）前記洗浄を終了した後に、前記リンス液の供給を中止し、前記基板処理槽に残留するリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
   （１０）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（４）、（６）及び（８）において、前記処理液又はリンス液は、液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つを含む状態で放射状に散布す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. 前記各程（３）、（５）、（７）及び（９）の排出時間は、それぞれ５秒以内であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の基板処理法。
5. 前記工程（３）、（７）で排出された第１、第２の処理液は、それぞれ回収され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. 前記工程（１０）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１〜５の何れか１項記載の基板処理法。
7. 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６記載の基板処理法。
8. 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だものであることを特徴とする請求項７記載の基板処理法。
9. 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７又は８記載の基板処理法。
10. 複数種の処理液を用いた、次の各工程（１）〜（１１）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）前記処理を終了した後に、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）前記排出を終了した後に、リンス液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して前記被処理基板の洗浄を行う洗浄工程、
    （５）前記洗浄を終了した後に、前記リンス液の供給を中止し、前記基板処理槽に残留するリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
    （６）前記排出を終了した後に、第１の処理液とは異なる第２の処理液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して、前記被処理基板の処理を行う第２処理工程、
    （７）前記処理を終了した後に、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、
    （８）前記排出を終了した後に、リンス液を前記基板処理槽の上方開口部から放射状に散布するとほぼ同時に、底部からも供給して前記被処理基板の洗浄を行う洗浄工程、
    （９）前記洗浄を終了した後に、前記リンス液の供給を中止し、前記基板処理槽に残留するリンス液を短時間に排出するリンス液急速排出工程、
    （１０）前記（６）〜（９）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、
    （１１）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。
11. 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１０記載の基板処理法。
12. 前記各工程（４）、（６）、（８）及び（１０）において、前記処理液又はリンス液は、液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つを含む状態で放射状に散布されることを特徴とする請求項１０又は１１記載の基板処理法。
13. 前記各程（３）、（５）、（７）、（９）及び（１０）の排出時間は、それぞれ５秒以内であることを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項記載の基板処理法。
14. 前記工程（３）、（７）及び（１０）で排出された第１、第２及び他の処理液は、それぞれ回収されることを特徴とする請求項１０〜１３の何れか１項記載の基板処理法。
15. 前記工程（１１）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１０〜１４の何れか１項記載の基板処理法。
16. 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記載の基板処理法。
17. 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だものであることを特徴とする請求項１６記載の基板処理法。
18. 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１６又は１７記載の基板処理法。
19. 複数枚の被処理基板をほぼ等ピッチに平行で且つ垂直な姿勢で保持する基板保持手段と、
    前記基板保持手段によって保持された前記被処理基板を収容する基板処理槽と、
    前記被処理基板を前記基板処理槽から引き上げ又は挿入する昇降手段と、
    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等を供給する処理液供給手段と、
    前記基板処理槽内の処理液等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、前記基板処理槽の上方開口部から処理液等を供給する上部供給機構と底部から処理液等を供給する底部供給機構とからなり、且つ前記処理液排出手段は前記基板処理槽の底部にあって処理液等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。
20. 前記上部供給機構は、前記処理液等を放射状に散布する供給ノズルからなることを特徴とする請求項１９記載の基板処理装置。
21. 前記供給ノズルは、前記処理液等を液滴状、霧状、蒸気状の少なくとも１つを生じるように放射状に散布する噴射ノズルであ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、いずれも大口径を有する部材、又は、複数の排出口、排出管及び開閉弁からなり、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１９記載の基板処理装置。
23. 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、前記処理液が前記回収容器に貯えられることを特徴とする請求項２２記載の基板処理装置。
24. 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記載の基板処理装置。
25. 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１９記載の基板処理装置。
26. 前記基板処理槽と前記蓋体との間に所定間隔の隙間を設け、前記隙間に前記乾燥流体の流れを調節する多孔板をスライド移動させて、被処理基板の乾燥時に前記基板処理槽の開口部を覆うことを特徴とする請求項１９記載の基板処理装置。
27. 前記蓋体と前記多孔板との間に、前記基板処理槽を収容したシンクに連通する隙間が形成されていることを特徴とする請求項２６記載の基板処理装置。
28. 前記多孔板は、所定径の穴を複数個有するパンチングプレートであることを特徴とする請求項２６又は２７記載の基板処理装置。
29. 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２５〜２８の何れか１項記載の基板処理装置。
30. 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２９記載の基板処理装置。
31. 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だものであることを特徴とする請求項３０記載の基板処理装置。
32. 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３０又は３１記載の基板処理装置。

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