JP2008235813A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板に形成されているパターンの倒壊を防止することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】処理槽1内にて純水で処理された基板Wは、純水の沸点よりも高い温度に温調された第1の低表面張力溶液に浸漬された状態となっており、基板Wの表面のパターン細部に入り込んで残留する純水が、高温の第1の低表面張力溶液の熱エネルギーで気化し、その気泡が処理槽1から出て行くので、基板Wの表面のパターン細部に入り込んで残留していた純水を完全に第1の低表面張力溶液に置換することができ、処理槽1から基板Wを搬出する際には、表面張力が大きな純水の界面を通過することがなく、表面張力が純水よりも小さな第2の低表面張力溶液の界面IFを通過するだけであるので、第2の低表面張力溶液の界面IFを通過する際に基板Wの表面に作用する表面張力は小さく、基板Wに形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板(以下、単に基板と称する)等の基板を薬液、純水等の処理液によって洗浄等の処理を行う基板処理装置に関する。
従来、この種の装置として、例えば、処理液を貯留し、基板を収容する処理槽と、処理槽の上部空間にイソプロピルアルコール(IPA)ガスを供給するノズルとを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。この装置では、処理槽に純水を供給して基板を洗浄した後、処理槽の上部空間にIPAガスを供給してIPA雰囲気を形成する。そして、基板を処理槽の上部へと引き上げることで、基板に対して純水による洗浄処理を行う。このとき基板をIPA雰囲気に引き上げて移動することで、基板に付着している純水がIPAで置換されて乾燥が促される。
特開平10−22257号公報(段落番号「0024」、「0025」、図3)
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、純水による洗浄を終えた基板を純水から引き上げ、IPA雰囲気中に移動することにより、乾燥を促進することができるが、基板の表面に形成されているパターンに倒壊が生じるという問題がある。つまり、引き上げた基板表面上の純水の表面張力によって、基板表面のパターンが倒壊している。
特に、最近の半導体デバイスのうち、メモリ分野においては、集積度を従来よりも大幅に高める技術として、キャパシタの構造をシリンダ形状としたものが採用され始めている。このようなシリンダ構造のものは、縦横比が極めて大きく、製造過程においてシリンダ構造のキャパシタ部分が倒壊し易くなっている。当然のことながら、キャパシタ部分が倒壊すると、デバイスとしては不良となるので歩留まりが低下することになる。
そこで、前述した処理槽の純水による基板洗浄後に、処理槽内の純水を表面張力の小さい液に置換してから、基板を処理槽から引き上げて乾燥させることで、パターンの倒壊を低減させることが考えられるが、基板表面のパターンの細部に入り込んだ純水が十分置換できず残存したままとなり、基板に形成されているパターンの倒壊を完全に無くすことができない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板に形成されているパターンの倒壊を防止することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、
基板を処理液で処理する基板処理装置において、
処理液を貯留する処理槽と、
基板を保持した状態で前記処理槽内における処理位置に位置させる保持機構と、
前記処理槽内に第1処理液を供給する第1処理液供給手段と、
第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第1処理液よりも沸点の高い第2処理液を前記処理槽内に供給する第2処理液供給手段と、
前記処理槽での第2処理液を、第1処理液の沸点以上で第2処理液の沸点以下となる温度範囲内に温調する温調手段と、
前記第1処理液供給手段から供給されて前記処理槽内に貯留された第1処理液を、第2処理液に置換させるように前記第2処理液供給手段を制御するとともに、第2処理液を前記温度範囲内で維持するように前記温調手段を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、保持機構によって基板が処理槽内の処理位置に位置され、第1処理液によって処理槽内の基板が処理される。そして、制御手段は、処理槽内に貯留された第1処理液を第2処理液に置換させるように第2処理液供給手段を制御するとともに、第2処理液を、第1処理液の沸点以上で第2処理液の沸点以下となる温度範囲内で維持するように温調手段を制御する。したがって、処理槽内にて第1処理液で処理された基板は、第1処理液の沸点よりも高い温度に温調された第2処理液に浸漬された状態となっており、基板表面に残留する第1処理液(基板表面のパターン細部に入り込んで残留する第1処理液も含む)が、高温の第2処理液の熱エネルギーで気化し、その気泡が処理槽の第2処理液面の方に上昇していき、処理槽から蒸気となって出て行くため、基板表面のパターン細部に入り込んで残留していた第1処理液を完全に第2処理液に置換することができる。そして、処理槽から基板を搬出する際には、表面張力が大きな第1処理液の界面を通過することがなく、表面張力が第1処理液よりも小さな第2処理液の界面を通過するだけであるので、第2処理液の界面を通過する際に基板の表面に作用する表面張力は小さく、基板に形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。また、引き上げた後の基板の表面には表面張力の低い第2処理液が残っているだけであり、この第2処理液を乾燥させる際における基板の表面に作用する表面張力は小さいので、基板に形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
また、本発明において、第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第2処理液よりも沸点の低い第3処理液を前記処理槽内に供給する第3処理液供給手段を備え、前記保持機構は、基板を保持した状態で、前記処理槽内における処理位置と前記処理槽の上方位置における待機位置とにわたって昇降自在なものであり、前記制御手段は、前記温度範囲内で維持された第2処理液での基板処理後に、前記処理槽内に貯留された第2処理液を、第3処理液に置換させるように前記第3処理液供給手段を制御するとともに、前記処理槽内での第3処理液の置換後に基板を待機位置に上昇させるように前記保持機構を制御することが好ましい(請求項2)。処理槽に貯留されている第2処理液を、第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第2処理液よりも沸点の低い第3処理液に置換して引き上げ乾燥させているので、第2処理液のままで引き上げ乾燥させる場合に比して、乾燥処理時間を短縮できる。つまり、第3処理液は第2処理液よりも沸点が低いため第2処理液よりも乾燥し易い。
また、本発明において、第2処理液による処理を受けた基板を高温雰囲気中で乾燥させる熱乾燥手段を備え、前記制御手段は、前記温度範囲内で維持された第2処理液での処理後に、基板を高温雰囲気中で乾燥させるように前記熱乾燥手段を制御することが好ましい(請求項3)。温調された第2処理液での処理によって、基板表面のパターン細部に入り込んで残留していた第1処理液が気化して除去されているので、基板表面上の低表面張力の第2処理液を高温雰囲気中で乾燥させることができ、基板に形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
また、本発明において、第2処理液による処理を受けた基板を空気接触により乾燥させる空気乾燥手段を備え、前記制御手段は、前記温度範囲内で維持された第2処理液での処理後に、基板を空気接触により乾燥させるように前記空気乾燥手段を制御することが好ましい(請求項4)。温調された第2処理液での処理によって、基板表面のパターン細部に入り込んで残留していた第1処理液が気化して除去されているので、基板表面上の低表面張力の第2処理液を空気接触により乾燥させることができ、基板に形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
また、請求項5に記載の発明は、基板を処理液で処理する基板処理装置において、基板を水平姿勢で回転可能に保持する回転保持機構を内部に備え、前記回転保持機構で保持された基板を処理液で処理する処理部と、前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に第1処理液を供給する第1処理液供給手段と、第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第1処理液よりも沸点の高い第2処理液を前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に供給する第2処理液供給手段と、前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に供給する第2処理液を、第1処理液の沸点以上で第2処理液の沸点以下となる温度範囲内に温調する温調手段と、基板の第1処理液での処理後に、前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に前記温度範囲内とした第2処理液を供給するように前記温調手段および前記第2処理液供給手段を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
[作用・効果]請求項5に記載の発明によれば、処理部内で回転保持機構によって回転可能に保持された基板に第1処理液が供給されて第1処理液による処理が行われる。そして、制御手段は、基板の第1処理液での処理後に、処理部内の回転保持機構で回転される基板に、第1処理液の沸点以上で第2処理液の沸点以下となる温度範囲内とした第2処理液を供給するように温調手段および第2処理液供給手段を制御する。したがって、処理部内にて第1処理液で処理された基板は、第1処理液の沸点よりも高い温度に温調された第2処理液が供給されており、基板表面に残留する第1処理液(基板表面のパターン細部に入り込んで残留する第1処理液も含む)が、高温の第2処理液の熱エネルギーで気化して基板表面から離れ、処理部から蒸気となって出て行くため、基板表面のパターン細部に入り込んで残留していた第1処理液を完全に第2処理液に置換することができ、基板表面には表面張力の低い第2処理液が残っているだけであり、この第2処理液を乾燥させる際における基板の表面に作用する表面張力は小さいので、基板に形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
また、本発明において、第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第2処理液よりも沸点の低い第3処理液を前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に供給する第3処理液供給手段を備え、前記制御手段は、前記温度範囲内とした第2処理液での基板処理後に、前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に第3処理液を供給するように前記第3処理液供給手段を制御し、第3処理液の基板への供給終了後に、前記回転保持機構を制御して基板を回転させて乾燥させることが好ましい(請求項6)。基板表面の第2処理液を、第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第2処理液よりも沸点の低い第3処理液に置換して回転乾燥させているので、第2処理液のままで回転乾燥させる場合に比して、乾燥処理時間を短縮できる。つまり、第3処理液は第2処理液よりも沸点が低いため第2処理液よりも乾燥し易い。
また、本発明において、第1処理液は純水であり、前述した第2処理液は、さらに、表面張力が0.02〔N/m〕以下であることが好ましい(請求項7)。
また、本発明において、第1処理液は純水であり、前述した第2処理液は、さらに、フッ素系不活性液体であることが好ましい(請求項8)。第1処理液は純水であり、沸点は100℃である。第2処理液はフッ素系不活性液体であり、低表面張力で、かつ、沸点が純水よりも十分に高い。つまり、純水との蒸留選択比がとれ、純水を好適に気化させることができる。
また、本発明において、第2処理液および第3処理液は、その表面張力が0.02〔N/m〕以下のフッ素系不活性液体であることが好ましい(請求項9)。第2処理液および第3処理液が共にフッ素系不活性液体であるので、第2処理液を容易に第3処理液に置換でき、第3処理液への置換時間を短縮でき、乾燥処理を短縮できる。
本発明に係る基板処理装置によれば、処理槽内にて第1処理液で処理された基板は、第1処理液の沸点よりも高い温度に温調された第2処理液に浸漬された状態となっており、基板表面に残留する第1処理液(基板表面のパターン細部に入り込んで残留する第1処理液も含む)が、高温の第2処理液の熱エネルギーで気化し、その気泡が処理槽の第2処理液面の方に上昇していき、処理槽から蒸気となって出て行くため、基板表面のパターン細部に入り込んで残留していた第1処理液を完全に第2処理液に置換することができる。そして、処理槽から基板を搬出する際には、表面張力が大きな第1処理液の界面を通過することがなく、表面張力が第1処理液よりも小さな第2処理液の界面を通過するだけであるので、第2処理液の界面を通過する際に基板の表面に作用する表面張力は小さく、基板に形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。また、引き上げた後の基板の表面には表面張力の低い第2処理液が残っているだけであり、この第2処理液を乾燥させる際における基板の表面に作用する表面張力は小さいので、基板に形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例1を説明する。
図1は、実施例1に係る基板処理装置の概略構成図である。
処理槽1は、内槽3と外槽5を備えている。内槽3は、処理液を貯留し、保持アーム7により保持された基板Wを収容可能となっている。複数枚の基板Wは、保持アーム7上に起立姿勢で整列され、保持アーム7によって搬入・搬出される。保持アーム7は、板状のアーム9と、このアーム9の下部においてアーム9に対して直交する方向に配設され、基板Wの下縁に当接して基板Wを支持する3本の支持部材11とを備えている。この保持アーム7は、基板Wを保持しつつ内槽3内の処理位置と、内槽3の上方にあたる待機位置とにわたって昇降可能となっている。内槽3は、処理液を貯留し、内槽3から溢れた処理液が内槽3の上部外周を囲うように設けられた外槽5によって回収される。内槽3の底部両側には、処理液を供給する二本の噴出管13が配設されている。外槽5の底部には、排出口15が形成されており、内槽3から溢れて外槽5に回収された処理液が排出口15から排液される。
噴出管13には、供給管17の一端側が連通接続され、その他端側には純水供給源19が連通接続されている。純水供給源19の下流側には、流量が調整可能な制御弁21が配設されている。供給管17の制御弁21の下流に、ミキシングバルブ23が配設されている。このミキシングバルブ23は、供給管17を流通する純水に対して、他の薬液を注入する機能を備えている。ミキシングバルブ23には、注入管25の一端側が連通され、その他端側が薬液供給源27に連通接続されている。薬液供給源27の下流側には、流量が調整可能な制御弁29が配設されている。一般に、ミキシングバルブ23には、複数種類の薬液が注入可能に構成されているが、この実施例では図示省略してある。この実施例では、例えば、流通している純水に、フッ化水素(HF)を所定の割合で注入することにより、基板表面の酸化膜除去用の薬液を処理液として生成して供給することが行われる。また、流通している純水に、アンモニアと過酸化水素水とを各々所定の割合で注入することにより、パーティクル除去や有機物除去用の薬液を処理液として生成して供給することも可能である(この処理は「SC1」と呼ばれる)。
なお、上記保持アーム7が本発明における保持機構に相当する。
また、制御弁21とミキシングバルブ23との間には、分岐管31,32の一端側が連通接続されている。分岐管31の他端側には、第1溶液供給源34が連通接続されている。また、分岐管32の他端側には、第2溶液供給源35が連通接続されている。なお、各分岐管31,32には、流量が調整可能な制御弁37,38が取り付けられている。
なお、第1溶液供給源34には、例えば、第1の低表面張力溶液が貯留されている。第1の低表面張力溶液とは、純水よりも表面張力が小さく、かつ、純水よりも沸点の高い液をいい、例えば、フロリナート(住友スリーエム株式会社の登録商標)やガルデン(ソルベイソレクシス社の登録商標)などのフッ素系不活性液体が挙げられる。このフロリナート(住友スリーエム株式会社の登録商標)やガルデン(ソルベイソレクシス社の登録商標)は、表面張力が0.014〜0.016〔N/m〕程度で、沸点が130〜180〔℃〕である。
第2溶液供給源35には、例えば、第2の低表面張力溶液が貯留されている。第2の低表面張力溶液とは、純水よりも表面張力が小さく、かつ、第1の低表面張力溶液よりも沸点の低い液をいい、例えば、HFE(ハイドロフルオロエーテル)やHFC(ハイドロフルオロカーボン)などのフッ素系不活性液体が挙げられる。HFE(ハイドロフルオロエーテル)は、表面張力が0.0136〔N/m〕程度で、沸点が60〜80〔℃〕である。
なお、上記の噴出管13、供給管17および制御弁21が本発明における第1処理液供給手段に相当し、上記の噴出管13、供給管17、分岐管31および制御弁37が本発明における第2処理液供給手段に相当し、上記噴出管13、供給管17、分岐管32および制御弁38が本発明における第3処理液供給手段に相当する。
また、分岐管31には、処理槽1での第1の低表面張力溶液を、純水の沸点以上で第1の低表面張力溶液の沸点以下となる温度範囲内に温調するインラインヒータ33が設けられている。インラインヒータ33は、分岐管31を流通する第1の低表面張力溶液を例えば、115〜200℃の範囲内となるように加熱する。第1の低表面張力溶液を115℃としても純水を蒸発させることができる。さらに、第1の低表面張力溶液を130〜200℃の範囲内となるように加熱することが好ましく、この場合には純水をさらに効果的に蒸発させることができる。この実施例では、インラインヒータ33は、分岐管31を流通する第1の低表面張力溶液を150〜200℃の範囲内となるように加熱することとし、この場合には純水をより以上に効果的に蒸発させることができる。
内槽3の内側には、第1の低表面張力溶液の温度を検出する温度検出器36(温度検出センサなど)が配設されている。内槽3内での第1の低表面張力溶液の検出温度が制御部47に出力されるようになっており、この検出温度に基づいてインラインヒータ33の加熱温度を制御し、内槽3での第1の低表面張力溶液の温度が150〜200℃の範囲内で維持されるように制御している。なお、この内槽3内の温度検出器36を廃して、インラインヒータ33として温度調整機能を具備したインラインヒータを設けるようにし、150〜200℃の範囲内とした第1の低表面張力溶液を内槽3の純水を十分に置換する分だけ供給するような形態を採用してもよい。
なお、上記のインラインヒータ33が本発明における温調手段に相当し、純水が本発明における第1処理液に相当し、上記の第1の低表面張力溶液が本発明における第2処理液に相当し、上記の第2の低表面張力溶液が本発明における第3処理液に相当する。
内槽3の底部には、排出口41が形成されている。ここには、排液管43の一端側が連通接続され、他端側が図示しない廃液処理部に連通接続されている。排液管43には、流量が調整可能な流量制御弁45が取り付けられている。
上述した保持アーム7の昇降、インラインヒータ33、制御弁21,29,37,38,45は、制御部47によって統括的に制御されている。制御部47は、処理手順を規定したレシピを記憶するメモリ、マイクロプロセッサ、カウンタ・タイマなどを備えている。
なお、上記の制御部47が本発明における制御手段に相当する。
次に、上述した構成の装置の動作について説明する。なお、基板Wは保持アーム7に保持されたまま内槽1内の処理位置に移動されているものとする。また、以下において参照する図2では、保持アーム7の図示を省略してある。
実施例1での処理動作について、図2を参照しつつ説明する。なお、図2(a)〜(d)は、実施例1での処理例を示す模式図である。この実施例1では、例えば、上述したHF用の薬液を処理液として生成しつつ処理を行い、その後、溶液による洗浄処理を行ってから基板Wを引き上げる。
具体的には、制御部47は、制御弁21,29を操作して、所定流量で薬液を供給させる(図2(a))。そして、所定時間だけその状態を保持させ、基板Wに対する薬液処理を行わせる。
次に、制御部47は、制御弁29を閉止して薬液の供給を停止し、制御弁21を開いたままで純水の供給を継続する。これにより純水だけによる洗浄処理が行われる(図2(b))。
なおこのとき、内槽3の底面の排出孔41に連通接続されている排液管43の制御弁45を開いて内槽3内の薬液を一気に排出した後あるいは排出しながら、内槽3内に純水を供給するようにしてもよい。
この純水による洗浄処理を所定時間だけ行った後、制御部47は、制御弁21を閉止して純水の供給を停止させるとともに、制御弁37を開放し、第1溶液供給源34から第1の低表面張力溶液であるフロリナート(住友スリーエム株式会社の登録商標)をインラインヒータ33で150〜200℃の範囲内となるように加熱して処理槽1に所定流量で供給させる。これを所定時間だけ継続し、内槽3に貯留している純水を150〜200℃の範囲内とした第1の低表面張力溶液に置換させる(図2(c))。第1の低表面張力溶液の置換が完了し、所定時間この状態を維持する。なお、前述したように、制御部47は、温度検出器36からの第1の低表面張力溶液の検出温度に基づいてインラインヒータ33の加熱制御を行わっている。
図2(c)に示すように、高温(130〜200℃)の第1の低表面張力溶液で満たされた処理槽1内に基板Wが所定時間浸漬された状態となっており、基板Wの表面に残留していた純水が高温の第1の低表面張力溶液の熱エネルギーで気化し、その気泡が処理槽1の第1の低表面張力溶液の液面の方に上昇していき、処理槽1から蒸気となって出て行くし、基板Wの表面上の微細なパターンの細部に入り込んで残留する純水であっても、高温の第1の低表面張力溶液の熱エネルギーで気化し、その気泡が処理槽1の第1の低表面張力溶液の液面の方に上昇していき、処理槽1から蒸気となって出て行く。
なお、処理槽1から出てきた蒸気は、処理槽1の上方箇所に設けられた排気機構39によって排気されるようになっている。
なお、第1の低表面張力溶液への置換完了時点は、既知である内槽3の容量と、供給する際の第1の低表面張力溶液の流量などから、制御部47の判断により行われる。
この第1の低表面張力溶液への置換処理後に、制御部47は、第2の低表面張力溶液としてのハイドロフルオロエーテル(HFE)を所定流量で供給させる。これを所定時間だけ継続し、内槽3に貯留している第1の低表面張力溶液を第2の低表面張力溶液に置換させる(図2(d))。第2の低表面張力溶液による薬液の置換が完了したら、制御部47は基板Wを内槽3から引き上げて搬出させる(図2(d))。
なおこのとき、内槽3の底面の排出孔41に連通接続されている排液管43の制御弁45を開いて内槽3内の第1の低表面張力溶液を一気に排出した後あるいは排出しながら、内槽3内に第2の低表面張力溶液を供給するようにしてもよい。
なお、第2の低表面張力溶液への置換完了時点は、既知である内槽3の容量と、供給する際の第2の低表面張力溶液の流量などから、制御部47の判断により行われる。
上述したように、実施例1によれば、制御部47は、処理槽1内に貯留された純水を第1の低表面張力溶液に置換させるように制御弁37を制御するとともに、処理槽1内での第1の低表面張力溶液を、純水の沸点以上で第1の低表面張力溶液の沸点以下となる温度範囲内で維持するようにインラインヒータ33を制御するので、処理槽1内にて純水で処理された基板Wは、純水の沸点よりも高い温度に温調された第1の低表面張力溶液に浸漬された状態となっており、基板Wの表面に残留する純水(基板表面のパターン細部に入り込んで残留する純水も含む)が、高温の第1の低表面張力溶液の熱エネルギーで気化し、その気泡が処理槽1の第1の低表面張力溶液の液面の方に上昇していき、処理槽1から蒸気となって出て行くため、基板Wの表面のパターン細部に入り込んで残留していた純水を完全に第1の低表面張力溶液に置換することができる。そして、処理槽1から基板Wを搬出する際には、表面張力が大きな純水の界面を通過することがなく、表面張力が純水よりも小さな第2の低表面張力溶液の界面IFを通過するだけである(図2(d)参照)ので、第2の低表面張力溶液の界面IFを通過する際に基板Wの表面に作用する表面張力は小さく、基板Wに形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。また、引き上げた後の基板Wの表面には表面張力の低い第1の低表面張力溶液が残っているだけであり、この第1の低表面張力溶液を乾燥させる際における基板Wの表面に作用する表面張力は小さいので、基板Wに形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
また、処理槽1に貯留されている第1の低表面張力溶液を、純水よりも小さな表面張力で、かつ、第1の低表面張力溶液よりも沸点の低い第2の低表面張力溶液に置換して引き上げ乾燥させているので、第1の低表面張力溶液のままで引き上げ乾燥させる場合に比して、乾燥処理時間を短縮できる。つまり、第2の低表面張力溶液は第1の低表面張力溶液よりも沸点が低いため第1の低表面張力溶液よりも乾燥し易い。
また、純水は沸点が100℃であり、第1の低表面張力溶液はフッ素系不活性液体であり、低表面張力で、かつ、沸点が純水よりも十分に高いので、純水との蒸留選択比がとれ、純水を好適に気化させることができる。
また、第1の低表面張力溶液および第2の低表面張力溶液が共にフッ素系不活性液体であるので、第1の低表面張力溶液を容易に第2の低表面張力溶液に置換でき、第2の低表面張力溶液への置換時間を短縮でき、乾燥処理を短縮できる。
次に、図面を参照して本発明の実施例2を図3,図4を用いて説明する。
図3は、実施例2に係る基板処理装置での乾燥装置の概略構成図である。図4(a)〜(d)は、実施例2での処理例を示す模式図である。なお、上述した実施例1と同様の構成については同符号を付すことにより詳細な説明については省略する。
前述した実施例1では、図2に示すように、単一の処理槽1で、薬液処理、純水洗浄処理、第1の低表面張力溶液への置換処理、第2の低表面張力溶液への置換処理、引き上げ乾燥処理を行う構成としているが、この実施例2では、図4に示すように、前述の第2の低表面張力溶液への置換処理を廃するとともに、引き上げ乾燥に替えて、高温雰囲気中でスピンドライを行う構成(ヒータ+スピンドライ)を採用している点が、前述の実施例1とは異なっている。
前述の実施例1と同様に高温な第1の低表面張力溶液に基板Wが浸漬された後(図4(c)参照)に、基板Wが図示省略の基板搬送機構で乾燥室に搬送され(図4(d)参照)、この乾燥室で基板Wの乾燥処理が行われるようになっている。
この乾燥室は、第1の低表面張力溶液による処理を受けた基板Wを高温雰囲気中で乾燥させる熱乾燥機能を備えるとともに、この基板Wを空気接触により乾燥させる空気乾燥機能も備えている。
具体的には、乾燥室は、図3に示すように、基板Wを一枚ずつ処理する、いわゆる枚葉式の乾燥室である。具体的には、基板Wを水平姿勢で支持するチャック51(保持機構)と、このチャック51の下端部に連結された回転軸53と、この回転軸53を回転駆動するモータ55(駆動部)と、チャック51の周囲を囲う飛散防止カップ57とを備えている。飛散防止カップ57は、基板Wから周囲に飛散する第1の低表面張力溶液を回収する。また、飛散防止カップ57は、チャック51に対して昇降可能になっている。
乾燥室の所定箇所に設けられた挿入口59には、気体挿入管61の一端側が連通接続されており、気体挿入管61の他端側が気体供給源63に連通接続されている。また、この気体挿入管61には、上流側から順に、制御弁65とインラインヒータ67とが連通接続されている。
制御部47は、前述の実施例1での温度範囲内で維持された第1の低表面張力溶液での処理後に、基板Wを高温雰囲気中で乾燥させるように乾燥室49を制御するとともに、この基板Wを空気接触により乾燥させるようにチャック51で回転させるように制御する。
具体的には、制御部47は、図3,図4(d)に示すように、制御弁65を開いて気体供給源63からの気体(例えば、窒素ガスなど)をインラインヒータ67で加熱して、所定温度の窒素ガスなどを乾燥室49内に供給するとともに、乾燥室49内が高温雰囲気となると、チャック51で基板Wを回転させて、基板Wの表面に残留する第1の低表面張力溶液を乾燥除去する処理を行う。
上述したように、実施例2によれば、第1の低表面張力溶液による処理を受けた基板Wを高温雰囲気中で乾燥させるとともに、この基板Wを回転させて乾燥させる乾燥室49を備え、制御部47は、第1の低表面張力溶液での処理後に、基板Wを高温雰囲気中でかつ基板Wを回転させて乾燥させるように乾燥室49を制御するので、第1の低表面張力溶液での処理によって、基板Wの表面のパターン細部に入り込んで残留していた純水が気化して除去されているので、基板Wの表面上の低表面張力の第1の低表面張力溶液を高温雰囲気中で基板回転によって、効果的に乾燥させることができ、基板Wに形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
また、処理槽1から基板Wを搬出する際には、表面張力が大きな純水の界面を通過することがなく、表面張力が純水よりも小さな第1の低表面張力溶液の界面IFを通過するだけである(図4(c)参照)ので、第1の低表面張力溶液の界面IFを通過する際に基板Wの表面に作用する表面張力は小さく、基板Wに形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
次に、図面を参照して本発明の実施例3を図5,図6を用いて説明する。
図5は、実施例3に係る基板処理装置の概略構成図である。図6(a)〜(e)は、実施例3での処理例を示す模式図である。なお、上述した実施例1と同様の構成については同符号を付すことにより詳細な説明については省略する。
前述した実施例1では、図2に示すように、単一の処理槽1で、薬液処理、純水洗浄処理、第1の低表面張力溶液への置換処理、第2の低表面張力溶液への置換処理、引き上げ乾燥処理を行うバッチ式の構成としているが、この実施例3では、図5,図6に示すように、薬液処理、純水洗浄処理、第1の低表面張力溶液への置換処理、第2の低表面張力溶液への置換処理、乾燥処理を行う枚葉式の構成を採用している点が、前述の実施例1とは異なっている。
実施例3の装置は、図5に示すように、薬液処理室71と、この薬液処理室71とは別の洗浄処理室101と、薬液処理室71での薬液処理を終えた基板Wを洗浄処理室101に搬送する搬送機構91とを備えている。
薬液処理室71は、図5に示すように、基板Wを一枚ずつ処理する、いわゆる枚葉式の薬液処理室である。具体的には、薬液処理室71は、ノズル73と、このノズル73に一端側が連通接続された配管75と、この配管75の他端側に連通接続された薬液供給源77と、この配管75の途中に設けられた制御弁79とを備えている。
また、薬液処理室71は、基板Wを水平姿勢で支持するチャック(保持機構)81と、このチャック81の下端部に連結された回転軸83と、この回転軸83を回転駆動するモータ(駆動部)85と、チャック81の周囲を囲う飛散防止カップ87とを備えている。飛散防止カップ87は、基板Wから周囲に飛散する薬液を回収する。また、飛散防止カップ87は、チャック81に対して昇降可能になっている。
搬送機構91は、アーム93を備えており、薬液処理室71の飛散防止カップ87が下降した状態(つまり、待避した状態)でチャック81に保持されていた基板Wをアーム93上に載置させ、洗浄処理室101に向けてアーム93が水平面内で回転し、洗浄処理室101の飛散防止カップ127が下降した状態(つまり、待避した状態)でチャック121上に基板Wを載置させるように、アーム93が駆動するようになっている。
洗浄処理室101は、図5に示すように、基板Wを一枚ずつ処理する、いわゆる枚葉式の洗浄処理室である。具体的には、洗浄処理室101は、ノズル103と、このノズル103に一端側が連通接続された配管105と、この配管105の他端側に連通接続された純水供給源107と、この配管105の上流側に設けられた制御弁109とを備えている。また、この配管105には、分岐管111,112の一端側が連通接続されている。分岐管111の他端側には、第1溶液供給源114が連通接続されている。また、分岐管112の他端側には、第2溶液供給源115が連通接続されている。なお、各分岐管111,112には、流量が調整可能な制御弁117,118が取り付けられている。
また、洗浄処理室101は、基板Wを水平姿勢で支持するチャック(保持機構)121と、このチャック121の下端部に連結された回転軸123と、この回転軸123を回転駆動するモータ(駆動部)125と、チャック121の周囲を囲う飛散防止カップ127とを備えている。飛散防止カップ127は、基板Wから周囲に飛散する純水や第1の低表面張力溶液や第2の低表面張力溶液を回収する。また、飛散防止カップ127は、チャック121に対して昇降可能になっている。
また、分岐管111には、基板Wに供給する第1の低表面張力溶液を、純水の沸点以上で第1の低表面張力溶液の沸点以下となる温度範囲内に温調するインラインヒータ119が設けられている。インラインヒータ119は温度調整機能を具備しており、後述する制御部129からの温度指令に基づいて、150〜200℃の範囲内に調整できるようになっている。インラインヒータ119は、分岐管111を流通する第1の低表面張力溶液を例えば、115〜200℃の範囲内となるように加熱する。第1の低表面張力溶液を115℃としても純水を蒸発させることができる。さらに、第1の低表面張力溶液を130〜200℃の範囲内となるように加熱することが好ましく、この場合には純水をさらに効果的に蒸発させることができる。この実施例では、インラインヒータ119は、分岐管111を流通する第1の低表面張力溶液を150〜200℃の範囲内となるように加熱することとし、この場合には純水をより以上に効果的に蒸発させることができる。
なお、第1の低表面張力溶液および第2の低表面張力溶液については前述の実施例1と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略することとする。
上述した薬液処理室71、搬送機構91および洗浄処理室101は、制御部129によって統括的に制御されている。制御部129は、処理手順を規定したレシピを記憶するメモリ、マイクロプロセッサ、カウンタ・タイマなどを備えている。具体的には、薬液処理室71でのチャック81の回転、飛散防止カップ87の昇降、制御弁79や、搬送機構91のアーム93や、薬液処理室71でのチャック121の回転、飛散防止カップ127の昇降、制御弁109、117、118、インラインヒータ119は、制御部129によって制御されている。
なお、上記のチャック121が本発明における回転保持機構に相当し、上記の洗浄処理室101が本発明における処理部に相当し、上記のノズル103、配管105および制御弁109が本発明における第1処理液供給手段に相当し、上記のノズル103、分岐管111および制御弁117が本発明における第2処理液供給手段に相当し、上記ノズル103、分岐管112および制御弁118が本発明における第3処理液供給手段に相当し、上記のインラインヒータ119が本発明における温調手段に相当し、上記の制御部129が本発明における制御手段に相当する。
次に、上述した実施例3の装置の動作について説明する。なお、基板Wはチャック81に回転保持されているものとする。
実施例3での処理動作について、図6を参照しつつ説明する。この実施例3では、例えば、上述したHF用の薬液を処理液として生成しつつ薬液処理室71でHF処理を行い、その後、洗浄処理室101で溶液による洗浄処理を行ってから基板Wをスピン乾燥させる。
具体的には、制御部129は、制御弁79を操作して、低速回転する基板Wに所定流量で薬液を供給させる(図6(a))。そして、所定時間だけその状態を保持させ、低速回転する基板Wに対する薬液処理を行わせる。
次に、制御部129は、薬液処理室71の制御弁79を閉止して薬液の供給を停止するとともに、基板Wの回転を停止し、薬液処理室71の飛散防止カップ87が下降した状態(つまり、待避した状態)でチャック81に保持されていた基板Wを搬送機構91のアーム93上に載置させ、洗浄処理室101に向けてアーム93が水平面内で回転し、洗浄処理室101の飛散防止カップ127が下降した状態(つまり、待避した状態)でチャック121上に基板Wを載置させるように、アーム93を駆動させる。
洗浄処理室101のチャック121に基板Wが回転可能に保持されると、制御部129は、基板Wを低速回転させるとともに、制御弁109を開いて純水をノズル103から基板Wの表面に供給する。これにより純水だけによる洗浄処理が行われる(図6(b))。
この純水による洗浄処理を所定時間だけ行った後、制御部129は、制御弁109を閉止して純水の供給を停止させるとともに、制御弁117を開放し、第1溶液供給源114から第1の低表面張力溶液であるフロリナート(住友スリーエム株式会社の登録商標)をインラインヒータ119で150〜200℃の範囲内となるように加熱して低速回転する基板Wに所定流量で供給させる。これを所定時間だけ継続し、基板W上の純水を150〜200℃の範囲内とした第1の低表面張力溶液に置換させる(図6(c))。第1の低表面張力溶液の置換が完了し、所定時間この状態を維持する。
図6(c)に示すように、基板Wは、その表面が、高温(150〜200℃)の第1の低表面張力溶液に置換された状態となっており、基板Wの表面に残留していた純水が高温の第1の低表面張力溶液の熱エネルギーで気化し、蒸気となって出て行くし、基板Wの表面上の微細なパターンの細部に入り込んで残留する純水であっても、高温の第1の低表面張力溶液の熱エネルギーで気化し、蒸気となって出て行く。
なお、基板Wから出てきた蒸気は、洗浄処理室101の上方箇所に設けられた図示省略の排気機構によって排気されるようになっている。
なお、第1の低表面張力溶液への置換完了時点は、既知である基板Wの液盛り容量および飛散容量と、供給する際の第1の低表面張力溶液の流量などから、制御部129の判断により行われる。
この第1の低表面張力溶液への置換処理後に、制御部129は、第2の低表面張力溶液としてのハイドロフルオロエーテル(HFE)を所定流量で低速回転する基板W上に供給させる。これを所定時間だけ継続し、基板W上の第1の低表面張力溶液を第2の低表面張力溶液に置換させる(図6(d))。第2の低表面張力溶液による薬液の置換が完了したら、制御部129は、ノズル103からの第2の低表面張力溶液の供給を停止し、基板Wを低速回転させて乾燥させる(図6(e))。
なお、第2の低表面張力溶液への置換完了時点は、既知である基板Wの液盛り容量および飛散容量と、供給する際の第2の低表面張力溶液の流量などから、制御部129の判断により行われる。
上述したように、実施例3によれば、基板Wを水平姿勢で回転可能に保持するチャック121を内部に備え、このチャック121で保持された基板Wを処理液で処理する洗浄処理室101と、この洗浄処理室101内のチャック121で低速回転される基板Wに純水を供給する第1処理液供給手段(ノズル103、配管105および制御弁109)と、純水よりも小さな表面張力で、かつ、純水よりも沸点の高い第1の低表面張力溶液を洗浄処理室101内のチャック121で低速回転される基板Wに供給する第2処理液供給手段(ノズル103、分岐管111および制御弁117)と、洗浄処理室101内のチャック121で回転される基板Wに供給する第2の低表面張力溶液を、純水の沸点以上で第1の低表面張力溶液の沸点以下となる温度範囲内に温調するインラインヒータ119と、基板Wの純水での処理後に、洗浄処理室101内のチャック121で低速回転される基板Wに前記温度範囲内とした第1の低表面張力溶液を供給するようにインラインヒータ119および第2処理液供給手段(ノズル103、分岐管111および制御弁117)を制御する制御部129とを備えているので、洗浄処理室101内にて純水で処理された基板Wは、純水の沸点よりも高い温度に温調された第1の低表面張力溶液が供給されており、基板Wの表面に残留する純水(基板表面のパターン細部に入り込んで残留する純水も含む)が、高温の第1の低表面張力溶液の熱エネルギーで気化して基板Wの表面から離れ、洗浄処理室101から蒸気となって出て行くため、基板Wの表面のパターン細部に入り込んで残留していた純水を完全に第1の低表面張力溶液に置換することができ、基板Wの表面には表面張力の低い第1の低表面張力溶液が残っているだけであり、この第1の低表面張力溶液を乾燥させる際における基板Wの表面に作用する表面張力は小さいので、基板Wに形成されているパターンが倒壊するのを防止することができる。
また、基板Wの表面の第1の低表面張力溶液を、純水よりも小さな表面張力で、かつ、第1の低表面張力溶液よりも沸点の低い第2の低表面張力溶液に置換して回転乾燥させているので、第1の低表面張力溶液のままで低速回転乾燥させる場合に比して、乾燥処理時間を短縮できる。つまり、第2の低表面張力溶液は第1の低表面張力溶液よりも沸点が低いため第1の低表面張力溶液よりも乾燥し易い。
また、純水は沸点が100℃であり、第1の低表面張力溶液はフッ素系不活性液体であり、低表面張力で、かつ、沸点が純水よりも十分に高いので、純水との蒸留選択比がとれ、純水を好適に気化させることができる。
また、第1の低表面張力溶液および第2の低表面張力溶液が共にフッ素系不活性液体であるので、第1の低表面張力溶液を容易に第2の低表面張力溶液に置換でき、第2の低表面張力溶液への置換時間を短縮でき、乾燥処理を短縮できる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した各実施例では、処理槽1が開放された状態であるが、処理槽1の周囲をチャンバで囲うとともに、内槽3の上部に開閉自在のカバーを備え、さらにチャンバの上部空間に溶剤ガスを供給するノズルを備えるようにしてもよい。そして、基板Wを引き上げる際には、上部空間を溶剤雰囲気にするとともに、カバーを開放して保持アーム7を上昇させる。これにより上昇時において溶剤への置換を行うことができる。
(1)上述した実施例1では、図2に示すように、単一の処理槽1で、薬液処理、純水洗浄処理、第1の低表面張力溶液への置換処理、第2の低表面張力溶液への置換処理、引き上げ乾燥処理を行う構成としているが、薬液処理について別の処理槽あるいは処理室を設け、純水洗浄処理、第1の低表面張力溶液への置換処理、第2の低表面張力溶液への置換処理、引き上げ乾燥処理を単一の処理槽1で行う構成としてもよい。
(2)上述した実施例2では、乾燥室49は、高温雰囲気中で基板Wを回転させるようにしているが、高温雰囲気中に基板Wを回転させずに所定時間さらすことで乾燥処理を行ってもよいし、高温雰囲気とせずに基板Wの回転のみによって乾燥処理を行ってもよい。
(3)上述した各実施例1,2では、複数種類の処理液を用いているので、排出口15及び排出口41から複数本に分岐した分岐管及び開閉弁を備え、排出される処理液に応じて配管を切り換え、回収先を処理液ごとに異なるものにするのが好ましい。これにより、処理液ごとに回収することができ、廃液処理が容易になる。
(4)上述した各実施例3では、図6に示すように、洗浄処理室101で、第2の低表面張力溶液への置換処理後にスピン乾燥処理を行う構成としているが、図7(e)に示すように、第2の低表面張力溶液への置換処理後に、窒素ガスなどの高温雰囲気中で基板Wの乾燥処理を行う構成としてもよい。
実施例1に係る基板処理装置の概略構成図である。 (a)〜(d)は実施例1での処理例を示す模式図である。 実施例2に係る基板処理装置での乾燥装置の概略構成図である。 (a)〜(d)は、実施例2での処理例を示す模式図である。 実施例3に係る基板処理装置の概略構成図である。 (a)〜(e)は、実施例3での処理例を示す模式図である。 (a)〜(e)は、変形例での処理例を示す模式図である。
符号の説明
W … 基板
1 … 処理槽
7 … 保持アーム(保持機構)
13 … 噴出管(第1〜第3処理液供給手段)
17 … 供給管(第1〜第3処理液供給手段)
21 … 制御弁(第1処理液供給手段)
31 … 分岐管(第2処理液供給手段)
32 … 分岐管(第3処理液供給手段)
33 … インラインヒータ(温調手段)
37 … 制御弁(第2処理液供給手段)
38 … 制御弁(第3処理液供給手段)
47 … 制御部(制御手段)
101…洗浄処理室(処理部)
103…ノズル(第1〜第3処理液供給手段)
105…配管(第1処理液供給手段)
109…制御弁(第1処理液供給手段)
111…分岐管(第2処理液供給手段)
112…分岐管(第3処理液供給手段)
117…制御弁(第2処理液供給手段)
118…制御弁(第3処理液供給手段)
119…インラインヒータ(温調手段)
121…チャック(回転保持機構)
129…制御部(制御手段)

Claims (9)

  1. 基板を処理液で処理する基板処理装置において、
    処理液を貯留する処理槽と、
    基板を保持した状態で前記処理槽内における処理位置に位置させる保持機構と、
    前記処理槽内に第1処理液を供給する第1処理液供給手段と、
    第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第1処理液よりも沸点の高い第2処理液を前記処理槽内に供給する第2処理液供給手段と、
    前記処理槽での第2処理液を、第1処理液の沸点以上で第2処理液の沸点以下となる温度範囲内に温調する温調手段と、
    前記第1処理液供給手段から供給されて前記処理槽内に貯留された第1処理液を、第2処理液に置換させるように前記第2処理液供給手段を制御するとともに、第2処理液を前記温度範囲内で維持するように前記温調手段を制御する制御手段と、
    を備えていることを特徴とする基板処理装置。
  2. 請求項1に記載の基板処理装置において、
    第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第2処理液よりも沸点の低い第3処理液を前記処理槽内に供給する第3処理液供給手段を備え、
    前記保持機構は、基板を保持した状態で、前記処理槽内における処理位置と前記処理槽の上方位置における待機位置とにわたって昇降自在なものであり、
    前記制御手段は、前記温度範囲内で維持された第2処理液での基板処理後に、前記処理槽内に貯留された第2処理液を、第3処理液に置換させるように前記第3処理液供給手段を制御するとともに、前記処理槽内での第3処理液の置換後に基板を待機位置に上昇させるように前記保持機構を制御する
    ことを特徴とする基板処理装置。
  3. 請求項1に記載の基板処理装置において、
    第2処理液による処理を受けた基板を高温雰囲気中で乾燥させる熱乾燥手段を備え、
    前記制御手段は、前記温度範囲内で維持された第2処理液での処理後に、基板を高温雰囲気中で乾燥させるように前記熱乾燥手段を制御する
    ことを特徴とする基板処理装置。
  4. 請求項1に記載の基板処理装置において、
    第2処理液による処理を受けた基板を空気接触により乾燥させる空気乾燥手段を備え、
    前記制御手段は、前記温度範囲内で維持された第2処理液での処理後に、基板を空気接触により乾燥させるように前記空気乾燥手段を制御する
    ことを特徴とする基板処理装置。
  5. 基板を処理液で処理する基板処理装置において、
    基板を水平姿勢で回転可能に保持する回転保持機構を内部に備え、前記回転保持機構で保持された基板を処理液で処理する処理部と、
    前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に第1処理液を供給する第1処理液供給手段と、
    第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第1処理液よりも沸点の高い第2処理液を前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に供給する第2処理液供給手段と、
    前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に供給する第2処理液を、第1処理液の沸点以上で第2処理液の沸点以下となる温度範囲内に温調する温調手段と、
    基板の第1処理液での処理後に、前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に前記温度範囲内とした第2処理液を供給するように前記温調手段および前記第2処理液供給手段を制御する制御手段と、
    を備えていることを特徴とする基板処理装置。
  6. 請求項5に記載の基板処理装置において、
    第1処理液よりも小さな表面張力で、かつ、第2処理液よりも沸点の低い第3処理液を前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に供給する第3処理液供給手段を備え、
    前記制御手段は、前記温度範囲内とした第2処理液での基板処理後に、前記処理部内の前記回転保持機構で回転される基板に第3処理液を供給するように前記第3処理液供給手段を制御し、第3処理液の基板への供給終了後に、前記回転保持機構を制御して基板を回転させて乾燥させる
    ことを特徴とする基板処理装置。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載の基板処理装置において、
    第1処理液は純水であり、
    第2処理液は、その表面張力が0.02〔N/m〕以下であることを特徴とする基板処理装置。
  8. 請求項1から請求項6のいずれかに記載の基板処理装置において、
    第1処理液は純水であり、
    第2処理液は、フッ素系不活性液体であることを特徴とする基板処理装置。
  9. 請求項2または請求項6に記載の基板処理装置において、
    第1処理液は純水であり、
    第2処理液および第3処理液は、その表面張力が0.02〔N/m〕以下のフッ素系不活性液体であることを特徴とする基板処理装置。
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