JP2006080420A - 基板処理法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない乾燥用気体でウォータマークの発生をなくし且つ安全性が高い基板処理法及び基板処理装置を提供すること。
【解決手段】 処理液を貯留し被処理基板を浸漬して表面処理する処理槽１０と、処理槽に洗浄液を供給する洗浄液供給部４３と、処理槽から洗浄液を排出する排出部４４と、処理槽へ乾燥用気体を供給する乾燥用気体供給部と、を備えた基板処理装置１において、排出部４４は流量調節可能な可変バルブＶ_３を有し、乾燥用気体供給部は乾燥用有機化合物を常温で自然蒸発させる蒸気発生部３５を有し、被処理基板の洗浄処理終了後に蒸気発生部３５からの蒸気を含む乾燥用気体の供給を開始し、更に可変バルブを開いて低速度で洗浄液を排液させ、被処理基板の下端が洗浄液から脱した時点で可変バルブを開いて急速排液させ、この排液終了後も、乾燥用気体の供給を所定時間継続させ乾燥処理を行う基板処理装置及びこれを用いた基板処理法。
【選択図】 図２

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関する。

各種基板の製造工程、例えば半導体の製造工程において、半導体ウェーハ（以下、ウェーハという）の表面を清浄にするために、ウェーハ表面を各種薬液によって処理したのち、純水等のリンス液によって洗浄を行い、さらにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の乾燥用有機化合物を用いてウェーハを乾燥させる処理が行われている。
より具体的には、この処理は、ウェーハを薬液及び純水によって処理したのち、ウェーハをＩＰＡのベーパに晒してウェーハの表面にＩＰＡを凝縮させ、このＩＰＡの凝縮により、それまでウェーハに付着していた純水をＩＰＡと置換させ、この純水をウェーハの表面から洗い落とすことによって、パーティクル等の汚染物質を洗い流す工程、その後、ＩＰＡを蒸発させてウェーハ表面を乾燥させる乾燥工程とからなっている。

これらの工程のうち、最後の乾燥工程において、ウェーハの表面に液滴が僅かでも残ると、ウェーハ表面にウォータマークが形成され、このウォータマークはパーティクルと同様にウェーハの品質を悪化させる原因となってしまう。このため、半導体の製造工程においては、このようなウォータマークがウェーハ表面に残らないようにしなければならない。そして、このような対策を講じたウェーハ等の基板処理法および基板処理装置が多数考案され実用化され、特許文献でも多く紹介されている。（例えば、下記特許文献１参照）

図７は、下記特許文献１に記載された基板処理装置のウェーハ支持容器を示す断面図である。
下記特許文献１に記載の基板処理装置は、図７に示すように上下に複数枚の基板、例えばウェーハ５１、５２を配列できる大きさのウェーハ支持容器５０を備え、この容器５０の上端に処理液を流入させる流入口５３、下端に使用済処理液を排出させる流出口５４が形成され、流入口５３は、処理液及び乾燥用気体（例えばＩＰＡ蒸気とキャリアガスとの混合気体）を供給する各種供給装置に、流出口５４は、排液処理装置にそれぞれ接続された構成を有している。

この容器内でのウェーハの洗浄・乾燥は、以下のようにして行われる。
容器５０内に収容されたウェーハ５１、５２は、各種薬液での処理が終了した後に、流入口５３から容器５０内に純水等の洗浄液ＤＩＷが流入されて洗浄される。
この洗浄処理後、洗浄液ＤＩＷは、排出口５４から抜かれると同時に流入口５３から乾燥用気体が供給される。すると、ウェーハ支持容器５０内は、上部がＩＰＡ蒸気で満たされて、容器５０内のウェーハ５１、５２の表面に、乾燥用気体−洗浄液ＤＩＷ（液体）−ウェーハ５１、５２（固体）の境面５５が形成され、さらに洗浄液ＤＩＷの排出が進むにつれて、その界面５５が降下し、ウェーハ５１、５２がＩＰＡ蒸気で覆われる。

このとき、容器５０から洗浄液の排出速度、いわゆる界面降下速度が速すぎると、洗浄液の液滴がウェーハ表面に残留し、この液滴が蒸発するとウェーハ表面にウォータマークが生じることになる。そこで、このウォータマークがウェーハ表面に発生しないように、ウェーハ表面に液滴が残らない界面降下速度で洗浄液を排出させている。
この界面降下速度は、実施例に毎分１〜４インチ（２．５４ｃｍ〜１０．１６ｃｍ）の範囲以内であることが開示されている。また、明細書には、この降下速度に関して、毎分５インチ（１２．７ｃｍ）を越えると良好な結果が得られず、他方、毎分１インチ未満では、不十分な結果しか得られないこと、また、容器温度を７５℃程度に高くすると、６０℃程度よりも界面降下速度を速くでき、良好な乾燥性能が得られること、さらに、ＩＰＡを加熱して、より乾燥した蒸気を供給することにより、ウェーハ面上の蒸気凝縮の危険を防止できることも、それぞれ記載されている。

また、下記特許文献２には、別の基板処理法も紹介されている。
この表面処理法は、処理液が貯留されたバス中に被処理基板（以下、基板という）を浸漬し、所定時間後にこのバスから基板を引き上げると同時に乾燥用有機化合物からなる蒸気を供給して、この蒸気を基板表面に直接接触させるようにした基板処理法であって、この処理法は、（ａ）有機化合物の蒸気は基板の温度で飽和しない蒸気圧を有し、したがって分離の間蒸気が基板上に凝縮しないこと、（ｂ）有機化合物が液体に溶解可能で且つ液体に溶解するとその表面張力を低下させる有機化合物のグループから選択されていること、（ｃ）基板が液体の表面を横断する際に、この分離の間液体が基板上に残存しないような方向と大きさに、及びこの分離の間液体の表面張力に勾配が設けられるように、有機化合物の蒸気圧、有機化合物の液体に対する溶解度、及び基板を液体から分離する速度が選択されること、を条件として処理が行われる。
そして、この速度に関して、具体例には約１ｍｍ／ｓであること、また、明細書には１５ｍｍ／ｓより小さい速度であることが記載されている。

特公平６−１０３６８６号公報（図２、第７頁上から７行〜２７行参照） 特許第３００９６９９号公報（図４〜図６、第２頁右欄３１行〜４１行参照）

上記特許文献１、２に記載された基板処理装置における被処理基板、例えばウェーハの乾燥処理は、何れもウェーハに洗浄液及びＩＰＡが残留しない速度でウェーハを洗浄液から引き上げ、或いは洗浄液を排出させる方法を採っている。
しかしながら、回路パターンが施されていないウェーハ、いわゆるベアウェーハ又はパターンが少ないウェーハであれば、これらの処理法でも仕様通りの乾燥処理が可能であるが、近年では、処理されるウェーハが大口径化、例えば直径が２００ｍｍ以上で、しかも一度に大量枚数、例えば５０枚以上、さらに各ウェーハ表面に微細加工されたパターンが施されたウェーハを良好に洗浄処理できる基板処理装置が望まれていることから、上記の処理方法のようにウェーハ表面に洗浄液を残留させないようにして処理することが極めて難しくほぼ不可能に近い。その結果、上記の処理方法をこのようなウェーハの処理に使用すると、ウェーハ表面に乾燥マーク、いわゆるウォータマークが発生してしまう恐れがあり、上記の要望に答えることはできない。

本発明者は、上述のような問題点に鑑みて、上記処理法のようにウェーハから洗浄液の液滴を全て除去させるのでなく、この液滴をウェーハに残したままで、所定の乾燥用気体を所定時間供給すれば、安全で効率的な乾燥処理が可能であることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

そこで、本発明の目的は、少ない乾燥用気体でウォータマークの発生をなくし且つ安全性が高い基板処理法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、少ない乾燥用気体でウォータマークの発生をなくし且つ安価で安全性が高い基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の基板処理法は、処理槽内に貯留された洗浄液に被処理基板を浸漬して洗浄する工程と、
前記洗浄する工程が終了した後に、前記処理槽内の洗浄液を低速度で排液させながら乾燥用気体を供給して前記被処理基板を乾燥する工程と、を包含する基板処理法において、
前記乾燥用気体には、乾燥用有機化合物を常温で自然蒸発により発生させた蒸気を含むものを用い、前記排液が進行し前記被処理基板の下端が前記洗浄液から脱した時点で前記洗浄液を急速排出させ、この排液終了後も、前記乾燥用気体の供給を所定時間継続して前記被処理基板の乾燥処理を行うことを特徴とする。

また、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係り、前記乾燥用気体は、前記低速度での排液が開始される所定時間前から前記処理槽内に供給されることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理法に係り、前記低速度での排液の界面降下速度は、１〜３０ｍｍ／ｓの範囲であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理法に係り、前記乾燥用気体の供給を終了した後に、所定温度に加熱した不活性ガスを前記被処理基板を保持する保持部材と前記被処理基板との接触部に向けて供給することを特徴とする。

請求項５に記載の基板処理装置は、処理液を貯留し、この処理液に被処理基板を浸漬して表面処理する処理槽と、
前記処理槽に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記処理槽から使用済み洗浄液を排出する排出部と、
前記処理槽へ乾燥用気体を供給する乾燥用気体供給部と、
を備えた基板処理装置において、
前記排出部は、流量調節可能な可変バルブで構成し、且つ前記乾燥用気体供給部は、乾燥用有機化合物を常温で自然蒸発させる蒸気発生部を有し、前記被処理基板の洗浄処理終了後に、前記蒸気発生部からの蒸気を含む乾燥用気体の供給を開始し、更に前記可変バルブを開いて低速度で洗浄液を少量ずつ排液させ、前記洗浄液の排液が進行し前記被処理基板の下端が前記洗浄液から脱した時点で、前記可変バルブをさらに開いて急速排液させ、この排液終了後も、前記乾燥用気体の供給を所定時間継続させて被処理基板の乾燥処理を行うことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の基板処理装置に係り、前記処理槽には、上部開口部を覆う蓋体を設け、この蓋体に複数個の噴射口を格子状に配列し、これらの噴射口から前記被処理基板に前記乾燥用気体が供給されることを特徴とする。また、ここで蓋体に設けられる噴射口は処理槽内での供給ムラが発生しない程度の個数が配設されている。

また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の基板処理装置に係り、前記蓋体に設けられた噴射口のうち前記被処理基板を保持する保持部材と前記被処理基板との接触部の上部に配置された噴射口は、前記接触部へ向けて所定温度に加熱した不活性ガスを供給するようになされていることを特徴とする。

本発明は上記構成を有することにより以下に示す効果を得ることができる。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、被処理基板に洗浄液の液滴が付着したままの状態において、常温で自然蒸発により発生させた乾燥用蒸気を含む乾燥用気体を被処理基板に所定時間供給することにより、安全且つ少ない乾燥用気体で被処理基板の乾燥処理を行うことが可能になる。
すなわち、被処理基板の洗浄工程が終了した後に、処理槽内の洗浄液を低速度で排出させても、被処理基板には、その表面状態によって液滴が残留してしまう。特に、被処理基板の表面に複雑なパターンが形成されている場合は、排液速度をいくら遅くしても、被処理基板の表面から液滴を全て除去することができない。そこで、被処理基板に液滴が付着したままの状態で自然蒸発により発生させた乾燥用気体を所定時間、比較的長く被処理基板に供給し、この基板に付着した液滴のうち、先ず大粒のものは乾燥用流体の風速により滴下させ、滴下しない液滴は乾燥用蒸気を溶け込ませ、その粒径を徐々に小さくしながら蒸発させて基板から除去する。これにより、被処理基板表面にウォータマークが残らない乾燥処理が可能になる。
また、乾燥用気体には、常温で自然蒸発により発生させた蒸気を使用するので、バブリングした蒸気等に比べて濃度が薄く、また加熱していないので発火の危険が少なく、安全性が高くなり、しかも使用量も少なくなるので、処理費用の低減を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、排液が開始される前に処理槽内が乾燥用気体で満たされるので、排液を開始し被処理基板が洗浄液の浸漬から脱しても、被処理基板が空気に晒されることがなく高品質の乾燥処理が可能になる。

請求項３に記載の発明によれば、低速度の排液による界面降下速度を１〜３０ｍｍ／ｓの範囲内に設定することにより、被処理基板表面に残留する液滴の数を少なくでき、次工程での乾燥処理が容易になる。
特に、この速度を１６ｍｍ／ｓに設定すると、被処理基板表面に付着する液滴数が少なくなり、乾燥効率が向上し高品質の処理ができることが、実験で確認された。

請求項４に記載の発明によれば、被処理基板は、所定の保持具で保持されて処理槽内へ収容されるが、前記の乾燥処理では、保持具と被処理基板との接触部の処理が十分でないので、通常の乾燥処理が終了した後に、所定温度、例えば３０〜６０℃に加熱した不活性ガスを被処理基板を保持する保持部材と被処理基板との接触部に供給することにより、この部分の乾燥処理が可能になる。

請求項５に記載の発明によれば、被処理基板に洗浄液の液滴が付着したままの状態で常温で自然蒸発により発生させた乾燥用蒸気を含む乾燥用気体を所定時間供給することにより、少ない乾燥用気体で安全に被処理基板の乾燥処理を行うことができる安価な基板処理装置を提供できる。
すなわち、乾燥用気体発生供給部は、乾燥用有機化合物から常温で自然蒸発によって発生させる蒸発発生手段を用いているので、従来技術のようなバブリング或いは加熱手段が不要となり、その結果、防爆設備等も不要になることから装置が簡単で安価に作製できる。また、この蒸気発生手段を使用すると、そこから発生する蒸気の濃度が薄く、発火の危険が少なく安全性が高くなり、使用量も少なくできるので、この処理装置での処理費用の低減を図ることが可能になる。

請求項６に記載の発明によれば、洗浄処理が終了した後に、蓋体を処理槽の上部開口部へ移動して覆うことにより、被処理基板を移動させず、しかも空気に晒すことなく乾燥処理を行うことが可能になる。また、処理槽上部へ格子状に全面的に配置するので、基板に満遍なく乾燥用気体を供給でき乾燥ムラを起こさない。

請求項７に記載の発明によれば、蓋体に設けられた噴射口のうち、被処理基板を保持する保持部材と被処理基板との接触部の情報に位置する噴射口を、不活性ガスの噴射を行うようになせば、所定温度、例えば３０〜６０℃に加熱した不活性ガスを前記接触部に供給することにより、液滴の残りやすい接触部も良好に乾燥処理することが可能になる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、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、本発明をこの基板処理法及び基板処理装置に特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応し得るものである。

図１は本発明の一実施例に係る基板処理装置の全体構成を示し、図１（ａ）は内部の処理槽を透視させた概略正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図、図２は処理槽と処理液供給源等との接続状態を模式的に示した配管図、図３は蓋体を示し、図３（ａ）裏面の供給ノズル管が見えるようにした平面図、図３（ｂ）はこの蓋体とウェーハとの位置関係を分かり易く示した左側面図である。

この基板処理装置１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薬液処理から乾燥等に至る一連の処理を１つの処理槽で行うことができる基板処理装置であって、処理槽１０は、その付属装置と一緒にして、大型箱型の収容容器２内に収められている。

本実施例では、半導体ウェーハ（以下、ウェーハＷという）の処理工程について説明する。また、以下の説明で用語「処理液」は、ウェーハ表面をエッチング、及び不要な酸化膜或いはレジスト膜等を除去する各種薬液及びウェーハ表面を洗浄する洗浄液を含んだ液の総称として使用し、また用語「洗浄液」は、純水等のリンス液をいう。さらに「乾燥用蒸気」の「蒸気」は、常温で自然蒸発によって発生させた乾燥用有機化合物からなる蒸気であってミストを含まないものである。そして、「乾燥用気体」は前記乾燥用蒸気とこの乾燥用蒸気を運ぶキャリアガスとからなる混合ガスをいう。

収容容器２は、内部が複数のスペース３ａ〜３ｅに区分され、区分されたスペースに処理槽、諸設備が収容される。例えば、スペース３ａには処理槽１０、スペース３ｂには排液処理設備、スペース３ｅには乾燥用蒸気発生装置が収容され、他のスペース３ｃ、３ｄには、その他の付属装置が収容される。

また、この収容容器２は、底部にキャスタ４が取付けられ、床面６を移動できるようになっている。また、底部に固定手段５が設けられ、移動後は床面６に固定される。
さらに、この基板処理装置１には、図示しないウェーハ搬入・搬出機構が設けられ、この機構によって処理槽１０へのウェーハＷの収容・取り出しが行われる。

ウェーハ保持具３０には、例えばカセットガイドが使用される。このカセットガイド３０は、複数枚のウェーハＷを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できるようになっている。また、このカセットガイド３０は、昇降機構（図示省略）に連結され、この機構により、カセットガイド３０が上下垂直方向へ移動され、処理槽１０への出し入れが行われる。また、配管１４の途中にはバルブＶ_２が接続されている。

処理槽１０は、図１、図２に示すように、上部が開口した有底の箱型の内槽１１と、この内槽１１の上部外周を包囲して設けられた外槽１５と、この内槽１１の開口を覆う蓋体２０とで構成される。
また、この処理槽１０は、所定形状を有するシンク（図示省略）内に収容され、処理槽１０から排出される処理ガス等がこのシンクを介して外へ排出されるようになっている。
内槽１１は、図１（ｂ）に示すように、所定の口径を有するウェーハＷ、例えば直径２００ｍｍ、５０枚程度を収容できる２個のカセットガイド３０ａ、３０ｂと、所定量の処理液とを収容できる容積を有している。

この内槽１１は、図２に示すように、底部に処理液供給口１２ａ、１２ｂ及び処理液排出口１３が形成され、処理液供給口１２ａ、１２ｂは、配管１２ｃで純水等の洗浄液供給源４３に接続されている。この配管１２ｃの途中には、バルブＶ_１が設けられ、このバルブＶ_１の開閉により洗浄液供給源４３からの供給が制御される。
また、処理液排出口１３は、途中に可変バルブＶ_３を介在させて配管１４により排液処理部４４へ接続される。この可変バルブＶ_３は、内槽１１内の処理液を低速度で少量ずつ、及び高速度で大量に排液できるものであって、例えば、弁口の直径が５０ｍｍのバルブが使用される。

外槽１５は、内槽１１からオーバーフローする処理液を収容するものである。この外槽１５の底部には、排出口１５ａが形成され、この排出口１５ａは、配管１５ｂにより、排液処理部４４へ接続される。

蓋体２０は、図３（ａ）に示すように、処理槽１０の上部開口を覆うことができる大きさを有する板状体２１を備え、この板状体２１の裏面には、所定径の筒状体で一表面に１列に等ピッチＷ_２で複数個の噴射口２２が形成された複数本の供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎ、２４ａ、２４ｂが等間隔Ｗ_１で取付けられている。これらの供給ノズル管は、図３（ｂ）に示すように、所定間隔で垂直に起立した複数枚のウェーハＷと直交させて板状体２１に取付け、各供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎ、２４ａ、２４ｂに所定間隔を空けて設けられた噴射口２２がウェーハＷ間に位置するようになっている。各供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎ、２４ａ、２４ｂの各噴射口２２からは、複数枚のウェーハＷ、たとえば５〜７枚に対して、混合ガスが噴射される。
各供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎ、２４ａ、２４ｂの間隔Ｗ_１は３５ｍｍ、各噴射口間のピッチＷ_２は３５ｍｍ、各供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎ、２４ａ、２４ｂとウェーハＷとの間隔Ｈ_０は５０ｍｍが好ましい。
また、並列配列された複数本の供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎ、２４ａ、２４ｂのうち、両端を除く複数本の供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎは、配管２５で乾燥用蒸気発生装置３５に接続される。この配管２５の途中には、バルブＶ_４が設けられ、このバルブＶ_４の開閉により燥蒸気発生装置３５からの蒸気の供給が制御される。

また、両側端に配設される供給ノズル管２４ａ、２４ｂは、配管２６を介して不活性ガス、例えば窒素を供給する不活性ガス供給源４１に接続される。この配管２６の途中には、フィルタＦ、加熱ヒータＨ及びバルブＶ_６が設けられ、このバルブＶ_６の開閉により不活性ガス供給源４１からのガスの供給が制御される。
配管２６の途中に加熱ヒータＨを設けたことにより、不活性ガス供給源４１から供給される不活性ガスはこのヒータで加熱されて噴射ノズル２４ａ、２４ｂに供給される。不活性ガス供給源４１から供給される不活性ガスは、ヒータＨで例えば約２００℃〜３００℃に加熱されたのち途中の配管等で冷却されて供給ノズル管２４ａ、２４ｂの噴射口２２から約３０℃〜６０℃でウェーハＷへ供給される。
また、この蓋体２０は、移動手段（図示省略）により水平方向へ移動できるようになっている。この移動手段は、蓋体２０を処理槽１０の上部に水平方向へ移動させることにより内槽１１の上部開口の開閉を行う。この蓋体３０の移動は、蓋体３０が薬液雰囲気に晒されないために乾燥工程の直前及び処理済のウェーハＷを内槽１１から取り出す際に行われる。

乾燥用蒸気発生装置３５は、図２に示すように、所定の容積を有するタンク３６内に、所定量の乾燥用の有機化合物が貯留され、この有機化合物が常温で蒸発、いわゆる自然蒸発することにより発生された蒸気が貯留されるものである。なお、タンク３６は、配管により有機化合物供給源に接続され、タンク３６内に所定量の有機化合物が供給されるようになっているが、この図では有機化合物供給源及び配管が省略されている。前記乾燥用の有機化合物は、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−プロパノール及びテトラヒドロフランを有する有機化合物のグループから選択して使用し、本実施例では、イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）を用いている。

タンク３６は、上部に流入口３７及び流出口３８が形成される。流入口３７は配管３７ａでキャリアガス、例えば窒素を供給するキャリアガス供給源４２に接続される。この配管３７ａの途中に、フィルタＦ及びバルブＶ_５が設けられ、このバルブＶ_５の開閉によりキャリアガス供給源４２からのガス供給が制御される。また、流出口３８は、配管２５により供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎに接続される。この配管２５の途中にバルブＶ_４が設けられて、このバルブＶ_４を開閉することにより、ＩＰＡ蒸気とキャリアガスとからなる混合ガスの供給が制御される。

したがって、タンク３６内にＩＰＡが貯留されると、常温においてタンク内のＩＰＡが蒸発、いわゆる自然蒸発しタンク内に貯留される。この貯留されたＩＰＡ蒸気は、キャリアガス供給源４２から配管３７ａを介して供給されるキャリアガスと混合され、この混合ガスが配管２５を介して供給ノズル管２３_１〜２３_Ｎへ供給される。
このとき、ＩＰＡ蒸気は常温で自然蒸発によって生成されたものであることから、バブリングした蒸気等に比べて濃度が薄く、発火の危険が少なく安全性が高いものとなっている。

次に、図２、図４〜図６を参照して、ウェーハの洗浄・乾燥処理を説明する。
図４は本発明の基板処理装置における一連の処理工程を説明する概略断面図、図５はウェーハ表面に付着した液滴が除去される状態を模式的に示した説明図、図６は一連の処理における処理液等の供給タイミングを説明するタイミング図である。ちなみに、以下に示す一連の処理工程は、公知の制御手段により適宜制御されて行われる。

先ず、カセットガイド３０に複数枚のウェーハＷを垂直に立設して収容し、このカセットガイド３０ごと処理槽１０の内槽１１内に貯留された薬液に浸漬して、各種の薬液処理を行う。（図４（ａ）参照）。この薬液処理が終了した後に、以下の工程でウェーハＷの洗浄・乾燥処理を行う。

（ｉ）洗浄処理工程
薬液処理が終了した後、内槽１１内の薬液を回収（又は排出）する。その後、バルブＶ_１（図２参照）を開き、洗浄液供給源４３から洗浄液（純水）を供給口１２ａ、１２ｂを通して内槽１１へ供給し、この内槽１１内で純水をアップフローさせ外槽１５へオーバーフローさせながら所定時間供給し続けることによりウェーハＷの洗浄を行う（図２、図４（ｂ））。またこの洗浄処理の間又は洗浄処理後に蓋体２０を移動させ、処理槽１０の上部開口を覆いＩＰＡ蒸気の供給を準備する。

（ii）排液工程
上記（ｉ）の洗浄処理工程が終了した後、バルブＶ_１を閉じて洗浄液供給源４３からの洗浄液の供給を中止する。そして、内槽１１内の洗浄液を排出する前、すなわちバルブＶ_３を開にする前に、バルブＶ_４を開いて、ＩＰＡ発生タンク３６からキャリア（Ｎ_２）とＩＰＡ蒸気との混合ガス（乾燥用流体）を内槽１１と蓋体２０とに挟まれる空間に所定時間Ｔ_０、例えば１０秒間供給し、内槽１１の液面と蓋体２０とに挟まれる空間に混合ガスを充填する。（図４（ｃ）、図６）。この時間Ｔ_０の混合ガスの供給により、処理槽内が空気に代わって混合ガスで満たされる。したがって、排液が進行しウェーハＷが液面から露出しても、ウェーハ表面はこの混合ガスで覆われるので空気に晒されることがなくなる。
なお、内槽１１内へ供給された混合ガスは、内槽１１内に洗浄液が残っている間は排出口１３が洗浄液で塞がれており、この排出口から排気できないので、外槽１５に設けられた排出口１５ａを通して、外部へ排出させる。

その後、各バルブＶ_３、Ｖ_２を開にして排液する。この際、可変バルブＶ_３を調節して低速度で少量ずつ内槽１１内の洗浄液を排出させる。このときの排液による界面降下速度は、１〜３０ｍｍ／ｓの範囲内に設定する。特に、この速度は１６ｍｍ／ｓが好ましいことが実験により確認されている（図４（ｃ））。
この低速度の排液が進行し、液面が上方の位置Ｈ_１から下方位置Ｈ_２へ降下するのに伴い、ウェーハＷの表面には、図５（ａ）に示すように、大粒の洗浄液の粒、すなわち大粒の液滴が付着している。ところが、内槽１１内には、混合ガスが充填されているので、ＩＰＡガスがこの大粒の液滴に溶け込んでいく。上記低速排液により処理槽１０内の洗浄液の液面がウェーハＷの下端部（Ｈ_２）にまで達すると、可変バルブＶ_３をさらに開口し、内槽内の処理液を急速に排出させる。なお、この急速排液時も混合ガスの供給が継続されている。

（iii）乾燥工程（乾燥１）
上記（ii）の工程の後も混合ガスは供給され続け、処理液排出口１３から混合ガスは排出される。この混合ガスの供給により、ＩＰＡガスが液滴にさらに溶け込むことで、液滴の表面張力が低下し液滴が基板面に広がることで、より乾燥しやすい状態となる。洗浄液排出により、混合ガスは基板の上部から下部へと流れやすくなり、この流れによってより乾燥しやすくなった液滴の粒径は、図５（ｂ）に示すように小さくなる。液滴の粒径が小さくなると、この小径粒の液滴にＩＰＡ蒸気がさらに溶け込むことでさらに乾燥しやすくなる。以後この状態を繰り返すことにより図５（ｃ）に示すように、ウェーハＷの表面から液滴が除去される。上記排液開始から乾燥工程の終了までの一連の混合ガスの供給時間（（ii）排液工程に要する時間Ｔ_１＋（iii）乾燥工程に要する時間Ｔ_２）は、約７分程度が好ましい。

（iv）ウェーハ接触部の乾燥工程（乾燥２）
上記（iii）の工程が終了した後に、バルブＶ_４、Ｖ_５を閉じて混合ガスの供給及びタンク３６内へのキャリアガスの供給を停止し、バルブＶ_６を開き、不活性ガス供給源４１から不活性ガス（窒素ガス）を加熱ヒータＨで加熱し更にフィルタＦを介して、供給ノズル管２４ａ、２４ｂに供給し、この供給ノズル管２４ａ、２４ｂの噴射口２２から、カセットガイド３０の端部に接触しているウェーハ接触部に向かって不活性ガスを供給し、この部分の乾燥処理を行なう。
したがって、この乾燥工程によれば、ウェーハ表面に液滴を常温で自然蒸発したＩＰＡ蒸気を溶け込ませ、ガスを吹き付けることにより除去することができ、ウォータマークの無い乾燥処理が達成できる。

図１は本発明の一実施例に係る基板処理装置の全体構成を示し、図１（ａ）は内部の処理槽を透視させた概略正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図、 図２は処理槽と処理液供給源等との接続状態を模式的に示した配管図、 図３は蓋体を示し、図３（ａ）は裏面の供給ノズル管が見えるようにした平面図、図３（ｂ）はこの蓋体とウェーハとの位置関係を分かり易く示した左側面図、 図４は本発明の基板処理装置における一連の処理工程を説明する概略断面図、 図５はウェーハ表面に付着した液滴が除去される状態を模式的に示した説明図、 図６は一連の処理における処理液等の供給タイミングを説明するタイミング図、 図７は従来技術の基板処理装置に使用されているウェーハ支持容器を示す断面図。

符号の説明

１ 基板処理装置
２ 収容容器
１０ 処理槽
１１ 内槽
１５ 外槽
２０ 蓋体
２２ 噴射口
２３_１〜２３_Ｎ 供給ノズル管
２４ａ、２４ｂ 供給ノズル管
３０、３０ａ、３０ｂ カセットガイド
３５ 乾燥用蒸気発生装置（蒸気発生部）
３６ タンク
４１ 不活性ガス供給源
４２ キャリアガス供給源
４３ 洗浄液供給源
４４ 排液処理部
１２ｃ、１４、１５ｂ、２５、２６、３７ａ 配管
Ｖ_３ 可変バルブ
Ｆ フィルタ
Ｈ 加熱ヒータ
Ｖ_１〜Ｖ_２、Ｖ_４〜Ｖ_６ バルブ

Claims (7)

1. 処理槽内に貯留された洗浄液に被処理基板を浸漬して洗浄する工程と、
   前記洗浄する工程が終了した後に、前記処理槽内の洗浄液を低速度で排液させながら乾燥用気体を供給して前記被処理基板を乾燥する工程と、を包含する基板処理法において、
   前記乾燥用気体には、乾燥用有機化合物を常温で自然蒸発により発生させた蒸気を含むものを用い、前記排液が進行し前記被処理基板の下端が前記洗浄液から脱した時点で前記洗浄液を急速排出させ、この排液終了後も、前記乾燥用気体の供給を所定時間継続して前記被処理基板の乾燥処理を行うことを特徴とする基板処理法。
2. 前記乾燥用気体は、前記低速度での排液が開始される所定時間前から前記処理槽内に供給されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理法。
3. 前記低速度での排液の界面降下速度は、１〜３０ｍｍ／ｓの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理法。
4. 前記乾燥用気体の供給を終了した後に、所定温度に加熱した不活性ガスを前記被処理基板を保持する保持部材と前記被処理基板との接触部に向けて供給することを特徴とする請求項１に記載の基板処理法。
5. 処理液を貯留し、この処理液に被処理基板を浸漬して表面処理する処理槽と、
   前記処理槽に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
   前記処理槽から使用済み洗浄液を排出する排出部と、
   前記処理槽へ乾燥用気体を供給する乾燥用気体供給部と、
   を備えた基板処理装置において、
   前記排出部は、流量調節可能な可変バルブで構成し、且つ前記乾燥用気体供給部は、乾燥用有機化合物を常温で自然蒸発させる蒸気発生部を有し、前記被処理基板の洗浄処理終了後に、前記蒸気発生部からの蒸気を含む乾燥用気体の供給を開始し、更に前記可変バルブを開いて低速度で洗浄液を少量ずつ排液させ、前記洗浄液の排液が進行し前記被処理基板の下端が前記洗浄液から脱した時点で、前記可変バルブをさらに開いて急速排液させ、この排液終了後も、前記乾燥用気体の供給を所定時間継続させて被処理基板の乾燥処理を行うことを特徴とする基板処理装置。
6. 前記処理槽には、上部開口部を覆う蓋体を設け、この蓋体に複数個の噴射口を格子状に配列し、これらの噴射口から前記被処理基板に前記乾燥用気体が供給されることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記蓋体に設けられた噴射口のうち前記被処理基板を保持する保持部材と前記被処理基板との接触部の上部に配置された噴射口は、前記接触部へ向けて所定温度に加熱した不活性ガスを供給するようになされていることを特徴とする請求項５又は６に記載の基板処理装置。

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