JP2008288442A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理ムラをなくすると共に処理槽内に持ち込まれたゴミなどを効率よく排出して処理効率をよくした基板処理装置を提供すること。
【解決手段】上方を開口させ内部に処理液供給管４１〜４４が配設された有底の処理槽２と、処理液供給管へ処理液を供給する制御手段６とを備え、処理槽２は、対向する一対の第１、第２側壁２ｂ、２ｃを有し、これらの第１、第２側壁の底側壁に、上下段に第１、第２及び第３、第４処理液供給管４１〜４４をそれぞれ固定する。制御手段６は、第１乃至第４処理液供給管を第１と第４処理液供給管４１、４４を組み合わせた第１組と、第２と第３処理液供給管４２、４３を組み合わせた第２組とに分けて、いずれか一方の組の各処理液供給管に処理液を供給して、処理槽内に第１方向の渦流を連続して生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ、液晶表示パネル、光ディスクなどの各種基板表面の処理を行う基板処理方法及び基板処理装置に係り、特に、純水による水洗い洗浄処理を効率よく行うことができる基板処理方法及び基板処理装置に関するものである。

半導体ウェーハ、液晶表示パネル、光ディスクなどの各種基板は、デバイスなどが形成される前にその基板表面が種々の薬液及び純水により各種の処理が行われている。このような処理は、基板処理装置を用いて行われ、これまで様々な処理装置が開発されてきている。一般的な基板処理装置は、底部に処理液供給管が配設された処理槽を備え、この処理液供給管へ処理液を供給して、被処理基板を処理する構成となっている。この処理装置を用いた基板処理は、まず、処理槽に処理液を貯留して置き、この貯留した処理液に被処理基板を浸漬する。次いで、処理液供給管へ処理液を供給する。この供給により、処理槽内部では、底部の中央部から上方へ向けて処理液の上昇流が形成される。この上昇流は、液面へ達すると、少なくとも二方向へ分岐されて、一部の処理液は処理槽の上部開口から溢流され、他の大部分の処理液は処理槽の内壁面側を通る下降流になって底部へ達し、この底部で中央の上昇流に合流される。この合流された上昇流は、液面に達すると再び分岐されて、再び下降流となり、以後、上昇流―下降流―上昇流―下降流を繰返す循環路が形成される。そして、このような上昇流―下降流の循環路で被処理基板が処理されるようになっている。

また、特許文献では、例えば下記特許文献１に、処理槽の下方左右に処理液供給管を配設して、この左右の供給管から交互に処理液を供給して基板処理するようにした基板処理装置が開示されている。また、下記特許文献２には、処理槽の左上、左下、右上及び右下にそれぞれ処理液供給管を配設して、これらの処理液供給管への処理液の供給を選択的に切換えて、基板処理を行うようにした基板処理装置が開示されている。更に、下記特許文献３には、処理槽の底部両側に層流パイプ及び乱流パイプを配設した基板処理装置が開示されている。この処理装置は、層流パイプから処理槽に薬液を供給し、また乱流パイプから純水を薬液よりも速い流速で供給して処理するようになっている。更にまた、下記特許文献４には、処理すべき表面を有する対象物（ウェーハ）を処理液体の浴槽中に入れて、薬液からなる渦流を発生させて、この渦流を発生させた浴槽に非処理液体を混入する方法が開示されている。

特開平１０−３３５２９５号公報（図１、段落〔００２１〕〜〔００２５〕） 特開２００１−２７４１３３号公報（図３、段落〔００２８〕〜〔００３５〕） 特開平１１−３４０１７６号公報（図２、段落〔００３０〕〜〔００４０〕） 特表２００５−５２２０４８号公報（図６、段落〔００６４〕、〔００６５〕）

上記の一般的な基板処理装置は、処理槽内で上昇流―下降流の循環路が形成され、この循環路を流れる処理液によって被処理基板の処理が行われている。しかしながら、このような循環路は、中央部に生成された上昇流は狭い範囲に流れが集中するので、その流速が速く一方両側の下降流は広い範囲に流れが分散するので遅くなって上昇流と下降流とでその流速が異なり、しかも、循環路が一定方向、すなわち上昇流―下降流に固定されてしまう。このため、流速が速いところでは被処理基板の洗浄能力が高く、一方、流速が遅いところではその能力が低くなって洗浄効果のバラツキが発生する。また、この循環路から外れた箇所では、流れが鈍く淀みが発生し易くなり、この淀みが発生すると被処理基板の洗浄ムラの原因となる。更に、洗浄処理中に処理槽内に薬液やゴミが持ち込まれることがあるが、このようなゴミが持ち込まれると、淀み箇所に停滞して処理槽から放出（溢流）されるまでの時間が長くなり、結果として、洗浄処理時間が長く掛る。この処理時間が長くなると、これに比例して処理液の使用量が多くなるなどの課題がある。

この点、上記特許文献１の基板処理装置は、左右の供給管から交互に処理液を供給するので、処理槽内で液流を経時的に変化させることができるが、流れに対する抵抗が大きい被処理基板の中央部に流れが発生し難く、逆に被処理基板のない側内壁付近に流れが集中する傾向があり、被処理基板の中央部に淀みが生じる恐れがある。淀みが発生すると、洗浄ムラの発生及び処理能率の低下の原因になる。また、上記特許文献２の基板処理装置は、左右上下の処理液供給管から選択的に処理液を供給できるが、一方向の流路が形成されるだけで、持ち込まれた薬液や被処理基板の表面から剥がれたゴミなどを効率的に溢流させることができない。さらに、上記特許文献３の基板処理装置は、薬液処理中は層流パイプから処理槽に薬液を供給し、リンスに移る段階で乱流パイプから純水を薬液よりも速い流速で供給して薬液を追い出しているが、処理液交換の手段として用いられているので、一方向の流路が形成されるだけで、処理液が被処理基板表面に均一に当たらず淀みが生じる恐れがある。さらにまた、上記特許文献４の基板処理方法は、処理槽内に渦流を発生されるものであるが、その渦流は薬液処理において薬液の濃度を均一にするものであって、対象物の洗浄処理を行うものでない。

近年、半導体デバイスの高密度化及び高精細化が進んでいる。この動向に合わせて、基板処理装置には、基板表面をより平坦にするために一層の均一化、いわゆるユニフォミティーが要求されている。

本発明は、これらの従来技術が抱える課題などに鑑みてなされたもので、本発明の目的は、処理ムラをなくすると共に処理槽内に持ち込まれたゴミなどを効率よく排出して処理効率をよくした基板処理方法及び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、本願の請求項１に記載の基板処理方法の発明は、次の（１）〜（４）工程を含むことを特徴とする。
（１）処理槽に処理液を貯留し、該処理槽の処理液に被処理基板を浸漬する工程、
（２）該処理槽の底部に処理液を供給して、所定方向の第１渦流を発生させる工程、
（３）該第１渦流を被処理基板に当てながらこの第１渦流を上昇させる工程、
（４）該第１渦流が液面に達したときに該第１渦流を構成していた一部の処理液を該処理槽の上方から溢流させる工程。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理方法において、前記（３）工程の第１渦流を上昇させる方法として、該第１渦流と反対方向の第２渦流を該第１渦流の下側と前記処理槽の底面の間に発生させて、該第１渦流を上昇させ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又は２に記載の基板処理方法において、前記第１及び第２渦流の回転面は、被処理基板表面と同じ向きに形成したもの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に記載の基板処理方法において、前記（４）工程を実行した後に、前記処理槽の底部からの処理液の供給方向を切換えて、該底部の中央から上方へ向けた上昇流を生成して、この上昇流を被処理基板の表面に当てながら一部の処理液を該処理槽の上方開口から溢流させる工程を実行することを特徴とする。

請求項５に記載の基板処理方法の発明は、次の（１）〜（３）工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
（１）処理槽に処理液を貯留し、該処理槽の処理液に被処理基板を浸漬する工程、
（２）該処理槽の底部に処理液を供給して、所定方向の第１渦流を発生させる工程、
（２−１）該第１渦流と反対方向の第２渦流を該第１渦流の下側と該処理槽の底面との間に発生させて、該第１渦流を上昇させ、液面に達した渦流を構成していた一部の処理液を該処理槽の上から溢流させる工程、
（２−２）該第２渦流の下側と該処理槽底面との間に該（２）工程と同様に該第１渦流をさらに発生させて該第２渦流を上昇させて、液面に達した渦流を構成していた一部の処理液を処理槽の上から溢流させる工程、
（３）以後、該（２−１）工程と該（２−２）工程とをそれぞれ交互に所定時間毎に切換えて所定回数実行する工程。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の基板処理方法において、前記（３）工程の切換え時間は、前記各渦流の上昇が止み前記処理槽槽内で滞留しない時間に設定されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の基板処理方法において、前記第１及び第２渦流の回転面は、被処理基板表面と同じ向きに形成したものであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の基板処理方法において、前記（３）工程を実行した後に、前記処理槽の底部からの処理液の供給方向を切換えて、該底部の中央から上方へ向けた上昇流を生成して、この上昇流を該被処理基板の表面に当てながら一部の処理液を該処理槽の上方開口から溢流させる工程を実行することを特徴とする。

請求項９に記載の基板処理装置の発明は、上方を開口させ内部に処理液供給管が配設された有底の処理槽と、該処理液供給管へ処理液を供給する制御手段と、を備えた基板処理装置において、
前記処理槽は対向する一対の第１、第２側壁を有し、該第１、第２側壁のいずれか一方の側壁に所定方向の第１渦流を発生させる処理液供給管を設け、他の側壁に該第１渦流と反対方向の第２渦流を発生させる処理液供給管を設けたことを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の基板処理装置において、前記一方の側壁の上下段に第１、第２処理液供給管、前記他の側壁の上下段に第３、第４処理液供給管をそれぞれ固定し、前記制御手段は、該第１〜第４処理液供給管のうち、第１処理液供給管と第４処理液供給管とを組合わせた第１組と、第２処理液供給管と第３処理液供給管とを組合わせた第２組とに分けて、前記第１、第２組への処理液の供給を切換えて、これを交互に所定回数繰り返して実行し、その後に、前記処理槽の底部からの処理液の方向を切換えて、該底部の中央から上方へ向けての上昇流を生成して、この上昇流を該被処理基板の表面に当てながら一部の処理液を該処理槽の上方開口から溢流させることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の基板処理装置において、前記第１〜第４処理液供給管はそれぞれ複数本の処理液供給管で形成し、それぞれの処理液供給管は、長手方向に複数個の処理液噴射ノズルを設けたことを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項９〜１１のいずれか１つに記載の基板処理装置において、前記処理槽はその底部に超音波発生装置を配設されて、前記制御手段は前記被処理基板洗浄時に該超音波制御装置を作動させることを特徴とする。

本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、処理槽の底部から所定方向の渦流を発生させ、新しい渦流で前の渦流を上方へ押し上げて、押し上げられた渦流を成長させて、この成長した上昇渦流を被処理基板に当てながら処理槽の上方開口から溢流させる。この渦流の中には、勢いが強い流れも含まれ、この勢いの強い流れが上昇とともに被処理基板の表面を移動するので、この上昇渦流によって被処理基板表面の洗浄が効率よく行なわれる。また、この上昇渦流により、被処理基板表面が洗浄液で強く擦られるので、基板に付着した薬液及びゴミなどが効率よく剥ぎ取られて処理槽の開口から放出される。

請求項２の発明によれば、第１渦流と反対方向の第２渦流が上昇渦流となって生成されて、この反対方向の上昇渦流によって、第１渦流と反対方向から被処理基板の表面洗浄が行われるので、第１渦流で洗浄されなかった箇所がこの第２渦流によって洗浄される。この上昇渦流により、被処理基板表面が洗浄液で強く擦られるので、基板に付着した薬液及びゴミなどが効率よく剥ぎ取られて処理槽の開口から放出される。したがって、方向が互いに異なる第１、第２渦流からなる上昇渦流により、被処理基板表面の洗浄が行われるので均一な洗浄がなされる。また、これらの上昇渦流により、被処理基板表面が異なる方向からの洗浄液で強く擦られるので、基板に付着した薬液及びゴミなどが効率よく剥ぎ取られて処理槽の開口から放出され、洗浄能力がアップする。また、渦流の内側に薬液やゴミが包含されそのまま溢流されるので、槽内に薬液やゴミが留まり難くなっており、効率よく薬液やゴミが槽外へ排出される。

請求項３の発明によれば、第１、第２渦流の回転面を被処理基板表面と同じ向きにすることにより、被処理基板の表面に処理液を効率よく当てることができる。なお、被処理基板が渦の流れの妨げることはない。

請求項４の発明によれば、最後の仕上げ工程として、処理槽の底部からの処理液の方向を切換えて、この底部の中央から上方へ向けての上昇流を生成して、この上昇流を被処理基板の表面に当てながら処理槽の上方開口から溢流させることにより、変化の少ない整流（安定流）となるので、処理液の比抵抗値を安定化させることができる。

請求項５の発明によれば、連続的に渦流を発生、詳しくは第１渦流と第２渦流を交互に連続的に発生させ、上昇させ、溢流させることにより、渦流が被処理基板表面に全面に当たり、より精度の高い洗浄が可能になる。

請求項６の発明によれば、上昇渦流は停滞することなく常に上昇し、被処理基板の表面が均一に処理液によって擦られ、より均一な処理が可能になる。また、流れのゆるい渦流中心部はゴミなどが多くなり、被処理基板に再付着する恐れがあるが、この流れのゆるい部分も常に上昇するので、ゴミなどの再付着が起こり難くなる。

請求項７の発明によれば、第１、第２渦流の回転面を被処理基板表面と同じ向きにすることにより、被処理基板の表面に処理液を効率よく当てることができる。なお、被処理基板が渦の流れの妨げることはない。

請求項８の発明によれば、最後の仕上げ工程として、処理槽の底部からの処理液の方向を切換えて、この底部の中央から上方へ向けての上昇流を生成して、この上昇流を被処理基板の表面に当てながら処理槽の上方開口から溢流させることにより、変化の少ない整流（安定流）となるので、処理液の比抵抗値を安定化させることができる。

請求項９、１０の発明によれば、互いに方向が異なる渦流からなる上昇渦流が複数の処理液供給管により生成されるので、より強い流れの上昇渦流で被処理基板表面の洗浄が行われるので均一な洗浄がなされる。また、これらの上昇渦流により、被処理基板表面が異なる方向からの洗浄液で強く擦られるので、基板に付着した薬液及びゴミなどが効率よく剥ぎ取られて処理槽の開口から放出され、洗浄能力がアップする。

請求項１１の発明によれば、第１乃至第４処理液供給管は、それぞれ複数本の処理液供給管で形成し、それぞれの処理液供給管は、長手方向に複数個の処理液噴射ノズルを設けることにより、複数枚の被処理基板を効率よく処理することができる。

請求項１２の発明によれば、超音波洗浄により、渦流による洗浄がさらに強化されて洗浄能力がアップする。

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装置及び基板処理方法を例示するものであって、本発明をこの基板処理装置及び基板処理方法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を参照して本発明の実施例に係る基板処理装置を説明する。なお、図１は本発明の実施例に係る基板処理装置を構成する処理槽の概略断面図である。
基板処理装置１は、所定量の処理液及び複数枚の被処理基板を収容できる大きさの処理槽２と、この処理槽２内の底部に配設された複数本、例えば４本の処理液供給管４１〜４４と、これらの処理液供給管と処理液供給源とを繋ぐそれぞれの配管Ｌ１〜Ｌ４の途中に設けた４個のバルブ５１〜５４と、これらのバルブ５１〜５４の開閉制御を行う制御装置６とを備えた構成を有している。なお、処理液供給源は、各バルブ５１〜５４の他端に配備されているが、図１では省略されている。

処理槽２は、所定量の処理液及び複数枚の被処理基板、例えば直径３００ｍｍの円板状の半導体ウェーハ（以下、ウェーハという）Ｗを複数枚、例えば約５０枚程度、垂直に立設した状態で収容できる大きさの箱型容器からなり、耐熱性及び耐薬品性を有する材料、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの耐化学薬品性を有する樹脂で形成されている。
この処理槽２は、底部に所定面積を有する長方形状の底壁２ａと、この底壁の外周囲から立設した所定高さの側壁２ｂ〜２ｅと、上方が開放した開口２ｆと、を有し、直方体形状の箱型をなしている。なお、側壁２ｅは、側壁２ｃと対向した図１の手前に存在しているが、図１では省略されている。また、この処理槽２は、開口２ｆの外周囲に外槽（図示省略）が設けられている。この外槽は、処理中に開口２ｆから溢流、すなわちオーバーフローする処理液が収容されるようになっている。さらに、処理槽２は、底壁２ａの真下に超音波発生装置７が設けられている。この超音波発生装置７は、純水を用いたウェーハの洗浄処理時に作動されるようになっている。

この処理槽２は、対向する両側壁２ｂ、２ｃの底部２ａの近傍に、上下２段にそれぞれ２本の処理液供給管４１、４２及び処理液供給管４３、４４が設けられている。すなわち、４本の処理液供給管４１〜４４のうち、一方側壁２ｂには、その上段に第１処理液供給管４１、下段に第２処理液供給管４２、及び、他方の側壁２ｃには、その上段に第３処理液供給管４３、下段に第４処理液供給管４４が固定されている。第１、第２処理液供給管４１、４２と第３、第４処理液供給管４３、４４は、それぞれ対向した位置、すなわち、図１の水平方向の略同位置に固定されている。また、これらの第１〜第４処理液供給管４１〜４４は、それぞれ複数個の噴射ノズル（図示省略）が所定のピッチで長手方向に１列又は複数列に形成されている。各処理液供給管４１〜４４のそれぞれの噴射ノズルは、それぞれ水平方向乃至ウェーハＷの中心部方向へ向くようにして、対向する側壁２ｂ、２ｃ面に固定されている。

この構成により、各処理液供給管４１〜４４は、対向する側壁面に固定されるので、処理槽の底部２ａには超音波発生装置からの超音波を遮る障害物がなくなり、超音波洗浄を効率よく行うことができる。

第１〜第４処理液供給管４１〜４４は、各配管Ｌ１〜Ｌ４及び第１〜第４バルブ５１〜５４を介して不図示の処理液供給源に接続されている。ウェーハＷの処理時には、この処理液供給源から各種の処理液が供給されるようになっている。処理液はフッ酸、オゾン水などの薬液及び純水（以下、薬液及び純水を総称して処理液、純水を洗浄液という）が使用される。これら第１〜第４バルブ５１〜５４は、制御装置６に接続されて、この制御装置６で開閉制御が行われる。

次に、図２、図３を参照して、この基板処理装置を使用したウェーハの洗浄処理方法を説明する。なお、図２は処理槽へ洗浄液を供給するタイミングを示したタイミングチャート図、図３は図２のタイミングで供給されたときの処理槽内で発生する洗浄液の流れを説明する説明図である。
ウェーハＷの洗浄処理は、制御装置６により、それぞれのバルブ５１〜５４を図２に示すタイミングで開閉制御し、処理槽内のそれぞれの処理液供給管４１〜４４に洗浄液を供給して表面処理を行う。この洗浄処理は、以下の（ｉ）〜（vi）処理ステップで行われる。

（ｉ）処理ステップＩ
先ず、図２のタイミングチャートに示す時点ｔ０で、第２、第３バルブ５２、５３を開成して、対向する第２、第３処理液供給管４２、４３を組にしてこれらの供給管から処理槽２内へ洗浄液を供給する。この洗浄液の供給により、処理槽２内では、図３（ａ）に示すように、処理槽２の下段に位置する第２処理液供給管４２と第３処理液供給管４３から供給された洗浄液によって反時計方向の渦流Ａが生成される。ある程度液供給が続けばこの渦流が徐々に安定してくる。また、第２バルブ５２の開成と同時に第３バルブ５３も開成されるので、側壁２ｂと対向する側壁２ｃの上段に位置する第３処理液供給管４３から供給された洗浄液によって、渦流Ａと方向が逆の時計方向の渦流Ｚが発生する。この渦流Ｚも、徐々に安定してくる。これらの渦流Ａ、Ｚの回転面は、ウェーハＷの表面と同じ向きに形成される。この渦流の向きは、各処理液供給管４２、４３のそれぞれの噴射ノズルの向きをウェーハに向けることによって設定せれる。渦流をウェーハ表面と同じ向きにすることにより、ウェーハの表面に処理液を効率よく当てることができる。

この洗浄液の供給は、図２に示すｔ０〜ｔ１間、例えば１０秒間行い、余分な洗浄液は処理槽２の上方開口２ｆからオーバーフローして、不図示の外槽に回収される。この処理ステップＩにより、ウェーハＷの表面には、それぞれ洗浄液の渦流Ａ、Ｚが当たり、ウェーハＷの表面は、これらの渦流Ａ、Ｚにより効率よく洗浄される。

（ii）処理ステップII
次に、図２に示すｔ１に達した後に、第２、第３バルブ５２、５３を閉成して、第２、第３処理液供給管４２、４３からの洗浄液の供給を停止し、代って第１、第４バルブ５１、５４を開成して、対向する一対の第１、第４処理液供給管４１、４４を組にして、これらの供給管から洗浄液を供給する。この洗浄液の供給により、下段に位置する第４処理液供給管４４から供給する洗浄液によって時計方向の渦流Ｂが形成される。この渦流Ｂは、図３（ｂ）に示すように、最初、渦流Ａの下方に小さい渦流として発生する。その後、第１処理液供給管４１の流れに渦流Ｂがひかれていき、この渦流Ｂは、洗浄液の供給時間の経過と共に成長して大きくなり、図３（ｃ）に示すように、この渦流Ｂによって渦流Ａを上方へ押し上げる。なお、渦流Ｚは、渦流Ａに押し上げられた液面付近で消滅し溢流する。この渦流Ｂ、Ａの回転面は、ウェーハＷの表面と同じ向きに形成される。この渦流をウェーハ表面と同じ向きにすることにより、ウェーハの表面に処理液を効率よく当てることができる。

この洗浄液の供給は、図２に示すｔ１〜ｔ２の間、渦流Ｂが発生してから最大の大きさになるまでの時間、例えば１０秒間行い、余分な洗浄液は処理槽２の上方開口２ｆからオーバーフローして、不図示の外槽に回収される。この処理ステップIIにより、ウェーハＷの表面には、それぞれ洗浄液の渦流Ｂ、Ａが当たり、ウェーハＷの表面は、これらの渦流Ｂ、Ａにより効率よく洗浄される。処理ステップＩの渦流Ａと処理ステップIIの渦流Ｂとは、方向が反対の渦流となり、これら方向の異なる渦流によりウェーハＷの全体が略均一に洗浄される。

各渦流Ａ、Ｂの上昇は、停止させることなく上昇し続けさせるために、渦流の大きさが最大になったときに次ステップに移行するので渦流が同じ位置に停滞することなく上昇し続ける。

（iii）処理ステップIII
図２に示すｔ２に達した後に、第１、第４バルブ５１、５４を閉成して第１、第４処理液供給管４１、４４からの洗浄液の供給を停止し、代って第２、第３バルブ５２、５３を開成して、対向する一対の第２、第３処理液供給管４２、４３から洗浄液を供給し、上記処理ステップＩと同じ処理を行う。すなわち、第２、第３バルブ５２、５３を開成して、第２、第３処理液供給管４２、４３から処理槽２内へ洗浄液を供給する。この洗浄液の供給により、処理槽２内では、図３（ｄ）に示すように、下段に位置する第２処理液供給管４２から供給される洗浄液によって時計方向の渦流Ｃが形成される。この渦流Ｃは、渦流Ｂの下方に小さい渦流として発生する。その後、この渦流Ｃは、第３処理液供給管４３の流れに渦流Ｂはひかれていき、洗浄液の供給時間の経過と共に成長して大きくなり、図３（ｅ）に示すように、渦流Ｂを上方へ押し上げる。なお、渦流Ａは、渦流Ｂに押し上げられて液面付近で消滅してから溢流する。

この洗浄液の供給は、ｔ２〜ｔ３の間、渦流Ｂが発生してから最大の大きさになるまでの時間、例えば１０秒間供給し、余分な洗浄液は処理槽２の上方開口２ｆからオーバーフローして、不図示の外槽に回収され、ウェーハＷは処理ステップＩと同じ洗浄が行われる。

（iv）処理ステップIV
図２に示すｔ３に達した後に、第２、第３バルブ５２、５３を閉成して第２、第３処理液供給管４２、４３からの洗浄液の供給を停止し、代って第１、第４バルブ５１、５４を開成して、対向する一対の第１、第４処理液供給管４１、４４から洗浄液を供給して、上記処理ステップIIと同じ処理を行う。すなわち、第１、第４バルブ５１、５４を開成して、対向する一対の第１、第４処理液供給管４１、４４から洗浄液を供給する。この洗浄液の供給により、側壁２ｂの上段に位置する第１処理液供給管４１から供給される洗浄液は、図３（ｂ）に示すように、最初、渦流Ａの下方に新たな小さい渦流Ｂ'として発生する。その後、第１処理液供給管４１の流れに渦流Ｂ'がひかれていき、この渦流Ｂ'は、洗浄液の供給時間の経過と共に成長して大きくなり、図３（ｃ）に示すように、この渦流Ｂ'によって渦流Ｃを上方へ押し上げる。なお、渦流Ｂ'は、渦流Ｃに押し上げられた液面付近で消滅し溢流する。この洗浄液の供給は、図２に示すｔ３〜ｔ４の間、例えば１０秒間行い、余分な洗浄液は処理槽２の上方開口２ｆからオーバーフローして、不図示の外槽に回収され、ウェーハＷは処理ステップIIと同じ洗浄が行われる。図２に示すｔ４に達した後に、必要に応じて、再び処理ステップＩ、IIを繰返して洗浄する。

（ｖ）最終ステップＶ
上記の処理ステップＩ〜IVを所定時間繰返した後に、最終洗浄ステップへ移行する。この最終ステップは、図２に示すｔ（ｎ−２）に達した後に、全バルブ５１〜５４を開成して、第１乃至第４処理液供給管４１〜４４から洗浄液を供給する。この洗浄液の供給により、底部の中央から上方へ向けての上昇流が形成されて、この上昇流をウェーハＷの表面に当てて処理槽の上方開口からオーバーフローさせる。このステップにより、処理液の比抵抗値を安定化させることができる。また、薬液処理の場合は、このステップＶは省略してもかまわない。

（vi）超音波洗浄
上記（ｉ）〜（ｖ）処理ステップでは、それぞれのステップで処理槽２の底部２ａに配設した超音波発生装置７を作動させて、超音波洗浄を行う。この超音波洗浄により、渦流による洗浄がさらに強化されて洗浄能力がアップする。

この基板処理装置によれば、処理槽２は、対向する一対の第１、第２側壁２ｂ、２ｃを有し、この第１、第２側壁の底側壁に、上下段に第１、第２及び第３、第４処理液供給管４１〜４４をそれぞれ固定し、制御装置６は、第１乃至第４処理液供給管４１〜４４を第１と第４処理液供給管４１、４４とを組み合わせた第１組と、第２と第３処理液供給管４２、４３とを組み合わせた第２組とに分けて、上記の処理ステップＩ〜IVを行うことにより、簡単な構成で被処理基板の効率のよい洗浄が可能になる。すなわち、処理ステップＩにおいて、処理槽の底部から所定方向の第１渦流を生成し、この生成される新しい渦流で前の渦流を上方へ押し上げてこの上昇渦流を被処理基板に当てた後に処理槽の上方開口から溢流させる。この第１渦流の中には勢いが強い流れも含んでいる。この勢いの強い箇所が上昇と共に被処理基板の表面を移動するので、この上昇渦流によって被処理基板表面の洗浄が効率よく行なわれる。また、この上昇渦流により、被処理基板表面が洗浄液で強く擦られるので、基板に付着した薬液及びゴミなどが効率よく剥ぎ取られて処理槽の開口から放出される。また、次の処理ステップIIにおいて、第１渦流と反対方向の第２渦流が上昇渦流となって生成されて、この反対方向の上昇渦流によって、第１渦流と反対方向から被処理基板の表面洗浄が行われるので、第１渦流で洗浄されなかった箇所がこの第２渦流によって洗浄される。この上昇渦流により、被処理基板表面が洗浄液で強く擦られるので、基板に付着した薬液及びゴミなどが効率よく剥ぎ取られて処理槽の開口から放出される。第１、第２渦流の回転面は、ウェーハＷの表面と同じ向きに形成せれる。この渦流をウェーハ表面と同じ向きにすることにより、ウェーハの表面に処理液を効率よく当てることができる。

したがって、この方向が互いに異なる第１、第２渦流からなる上昇渦流により、被処理基板表面の洗浄が行われるので均一な洗浄がなされる。また、これらの上昇渦流により、被処理基板表面が異なる方向からの洗浄液で強く擦られるので、基板に付着した薬液及びゴミなどが効率よく剥ぎ取られて処理槽の開口から放出され、洗浄能力がアップする。また、最終ステップにより、ウェーハ表面の比抵抗値を安定化させることができる。更に、各処理ステップでは、それぞれのステップで処理槽の底部に配設した超音波発生装置を作動させて、超音波洗浄を行う。この超音波洗浄により、渦流による洗浄がさらに強化されて洗浄能力がアップする。

以上、本発明の実施形態の基板処理装置を説明したが、本発明はこの処理装置に限定されるものでなく、種々変更できる。例えば、処理槽内には左右２本ずつ計４本の処理液供給管を配設したが、その本数は限定されるものでない。例えば、左右１本ずつでもよい。

図１は本発明の実施例に係る基板処理装置を構成する処理槽の概略断面図である。 図２は処理槽へ洗浄液を供給するタイミングを示したタイミングチャート図である。 図３は図２のタイミングで供給されたときの処理槽内で発生する洗浄液の流を説明する説明図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
２ 処理槽
６ 制御装置
４１〜４４ 処理液供給管
５１〜５４ バルブ
Ｌ１〜Ｌ４ 配管
Ｗ ウェーハ（被処理基板）

Claims (12)

1. 次の（１）〜（４）工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
   （１）処理槽に処理液を貯留し、該処理槽の処理液に被処理基板を浸漬する工程、
   （２）該処理槽の底部に処理液を供給して、所定方向の第１渦流を発生させる工程、
   （３）該第１渦流を被処理基板に当てながらこの第１渦流を上昇させる工程、
   （４）該第１渦流が液面に達したときに該第１渦流を構成していた一部の処理液を該処理槽の上方から溢流させる工程。
2. 前記（３）工程の第１渦流を上昇させる方法として、該第１渦流と反対方向の第２渦流を該第１渦流の下側と前記処理槽の底面の間に発生させて、該第１渦流を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記第１及び第２渦流の回転面は、被処理基板表面と同じ向きに形成したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理方法。
4. 前記（４）工程を実行した後に、前記処理槽の底部からの処理液の供給方向を切換えて、該底部の中央から上方へ向けた上昇流を生成して、この上昇流を被処理基板の表面に当てながら一部の処理液を該処理槽の上方開口から溢流させる工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
5. 次の（１）〜（３）工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
   （１）処理槽に処理液を貯留し、該処理槽の処理液に被処理基板を浸漬する工程、
   （２）該処理槽の底部に処理液を供給して、所定方向の第１渦流を発生させる工程、
   （２−１）該第１渦流と反対方向の第２渦流を該第１渦流の下側と該処理槽の底面の間に発生させて、該第１渦流を上昇させ、液面に達した渦流を構成していた一部の処理液を該処理槽の上から溢流させる工程、
   （２−２）該第２渦流の下側と該処理槽底面との間に該（２）工程と同様に該第１渦流をさらに発生させて該第２渦流を上昇させて、液面に達した渦流を構成していた一部の処理液を処理槽の上から溢流させる工程、
   （３）以後、該（２−１）工程と該（２−２）工程とをそれぞれ交互に所定時間毎に切換えて所定回数実行する工程。
6. 前記（３）工程の切換え時間は、前記各渦流の上昇が止み前記処理槽内で滞留しない時間に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
7. 前記第１及び第２渦流の回転面は、被処理基板表面と同じ向きに形成したものであることを特徴とする請求項５記載の基板処理方法。
8. 前記（３）工程を実行した後に、前記処理槽の底部からの処理液の供給方向を切換えて、該底部の中央から上方へ向けた上昇流を生成して、この上昇流を該被処理基板の表面に当てながら一部の処理液を該処理槽の上方開口から溢流させる工程を実行することを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
9. 上方を開口させ内部に処理液供給管が配設された有底の処理槽と、該処理液供給管へ処理液を供給する制御手段と、を備えた基板処理装置において、
   前記処理槽は対向する一対の第１、第２側壁を有し、該第１、第２側壁のいずれか一方の側壁に所定方向の第１渦流を発生させる処理液供給管を設け、他の側壁に該第１渦流と反対方向の第２渦流を発生させる処理液供給管を設けたことを特徴とする基板処理装置。
10. 前記一方の側壁の上下段に第１、第２処理液供給管、前記他の側壁の上下段に第３、第４処理液供給管をそれぞれ固定し、前記制御手段は、該第１〜第４処理液供給管のうち、第１処理液供給管と第４処理液供給管とを組合わせた第１組と、第２処理液供給管と第３処理液供給管とを組合わせた第２組とに分けて、前記第１、第２組への処理液の供給を切換えて、これを交互に所定回数繰り返して実行し、その後に、前記処理槽の底部からの処理液の方向を切換えて、該底部の中央から上方へ向けての上昇流を生成して、この上昇流を該被処理基板の表面に当てながら一部の処理液を該処理槽の上方開口から溢流させることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記第１〜第４処理液供給管はそれぞれ複数本の処理液供給管で形成し、それぞれの処理液供給管は、長手方向に複数個の処理液噴射ノズルを設けたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の基板処理装置。
12. 前記処理槽はその底部に超音波発生装置を配設されて、前記制御手段は前記被処理基板洗浄時に該超音波制御装置を作動させることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の基板処理装置。

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