JP2009099943A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】純水の除去率を向上させることにより、基板に形成された微細パターンの倒壊を防止することができる。
【解決手段】制御部９７は、基板Ｗを純水で洗浄する純水洗浄処理を行わせ、ＩＰＡを注入して純水をＩＰＡで置換する置換処理を行わせる。その後、油水分離フィルタ５１によって処理液中の純水を除去する分離除去処理を行わせ、ミキシングバルブ３３から供給配管１１にＨＦＥを注入して置換促進処理を行わせ、ミキシングバルブ３３から供給配管１１に少量のＩＰＡを注入して仕上げ処理を行わせた後、リフタ７を上方位置に移動させる。仕上げ処理では、基板Ｗの微細パターンの奥に入り込んだ純水を少量のＩＰＡで引き出すことができるので、基板Ｗの微細パターン中に純水が残留するのを防止できる。その結果、基板Ｗに形成されている微細パターンの倒壊を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置のガラス基板（以下、単に基板と称する）に対して処理液により処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。

従来、この種の装置として、複数の処理槽と、各処理槽にわたった基板を搬送する搬送機構とを備え、各処理槽において異なる処理液で順次に処理を行う装置がある（例えば、特許文献１参照）。このような装置では、例えば、第１の処理槽においてＢＨＦ（バッファードフッ化水素酸）によって表面を軽くエッチングし、第２の処理槽において純水で洗浄し、第３の処理槽においてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で純水を置換させ、第４の処理槽において溶剤蒸気雰囲気を形成して基板を乾燥させるように順次に基板を移動させつつ一連の処理を行う。
特開平１０−２２２５７号公報（図１１）

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、基板に微細パターンが形成されている場合、その間に残った純水の表面張力に起因して、基板を処理槽間で移動させる際に、基板に形成されている微細パターンに倒壊が生じることがあるという問題がある。

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、純水の除去率を向上させることにより、基板に形成された微細パターンの倒壊を防止することができる基板処理装置及び基板処理方法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、処理液を貯留し、基板を収容可能な処理槽と、基板を保持し、前記処理槽内の処理位置と前記処理槽の上方にあたる上方位置とにわたって移動可能な保持機構と、前記処理槽に純水を供給する第１供給手段と、前記処理槽に液体の水溶性有機溶剤を供給する第２供給手段と、前記処理槽に液体の非水溶性有機溶剤を供給する第３供給手段と、前記保持機構により基板を処理位置に移動させた状態で、前記第１供給手段から前記処理槽へ純水を供給させて基板に対して純水洗浄処理を行わせ、前記第２供給手段から前記処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて前記処理槽内を純水から水溶性有機溶剤に置換して基板に対して水溶性有機溶剤による処理を行わせ、前記第３供給手段から前記処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させるとともに、前記第２供給手段から前記処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせた後、前記保持機構を上方位置に移動させる制御手段と、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、制御手段は、保持機構により基板を処理位置に移動させた状態で、第１供給手段から処理槽へ純水を供給させて基板に対して純水洗浄処理を行わせる。次に、第２供給手段から処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて処理槽内を純水から水溶性有機溶剤に置換して水溶性有機溶剤による処理を行わせる。これにより、基板に付着している純水を水溶性有機溶剤で置換させることができるが、基板に微細パターンが形成されている場合には、その奥に入り込んだ純水までも完全に置換するには至らない。次に、第３供給手段から処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させるとともに、第２供給手段から処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせ、保持機構を上方位置に移動させて、基板に対する処理を完了する。混合液による処理では、基板の微細パターンの奥に入り込んだ純水を水溶性有機溶剤で引き出すことができるので、基板の微細パターン中に純水が残留するのを防止することができる。その結果、基板に形成されている微細パターンの倒壊を防止することができる。

本発明において、前記制御手段は、前記水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を、前記第３供給手段から前記処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させて、前記処理槽内を水溶性有機溶剤から非水溶性有機溶剤に置換して基板に対して非水溶性有機溶剤による処理を行わせることと、前記第２供給手段から前記処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせることとするのが好ましい（請求項２）。まず、非水溶性有機溶剤を供給させて、水溶性有機溶剤から非水溶性有機溶剤に置換させた後、水溶性有機溶剤を供給させて、水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行う二段階の処理としても、純水を水溶性有機溶剤で引き出すことができる。

本発明において、前記処理槽を囲うチャンバと、前記チャンバ内に溶剤蒸気を供給する第４供給手段とを備え、前記制御手段は、前記混合液による処理の後、前記保持機構を上方位置へ移動させる前に、前記第４供給手段から溶剤蒸気を供給させて前記チャンバ内に溶剤蒸気雰囲気を形成させることが好ましい（請求項３）。チャンバ内に溶剤蒸気雰囲気を形成させた後、保持機構を上方位置へ移動させることにより、基板を溶剤蒸気によって乾燥させることができる。

本発明において、前記第２供給手段は、水溶性有機溶剤としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を供給し、前記第３供給手段は、非水溶性有機溶剤としてＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を供給することを特徴とすることが好ましい（請求項４）。ＩＰＡは純水を置換するのに優れ、ＨＦＥは不燃性であり、ＩＰＡよりも表面張力が小さいので、基板を引き上げる際に微細パターンにダメージが生じにくい。

本発明において、前記混合液におけるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）は、１０％以下であることを特徴とすることが好ましい（請求項５）。１０％程度の少量のＩＰＡを加えることにより、微細パターン中の純水を引き出すことができる。

また、請求項６に記載の発明は、基板を処理液で処理する基板処理方法において、基板を処理槽内の処理位置に移動させる過程と、処理槽へ純水を供給させて基板に対して純水洗浄処理を行わせる過程と、処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて処理槽内を純水から水溶性有機溶剤に置換して基板に対して水溶性有機溶剤による処理を行わせる過程と、処理槽へ非水溶性有機溶剤及び水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせる過程と、基板を処理槽の上方にあたる上方位置に移動させる過程と、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６に記載の発明によれば、基板を処理槽内の処理位置に移動させ、処理槽へ純水を供給させて基板に対して純水洗浄処理を行わせた後、処理槽内を純水から水溶性有機溶剤に置換して基板に対して水溶性有機溶剤による処理を行わせる。これにより、基板に付着している純水を水溶性有機溶剤で置換させることができるが、基板に微細パターンが形成されている場合には、その奥に入り込んだ純水までも完全に置換するには至らない。その後、水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせ、基板を処理槽の上方にあたる上方位置に移動させて、基板に対する処理を完了する。混合液による処理では、基板の微細パターンの奥に入り込んだ純水を水溶性有機溶剤で引き出すことができるので、基板の微細パターン中に純水が残留するのを防止することができる。その結果、基板に形成されている微細パターンの倒壊を防止することができる。

本発明において、前記水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を行わせる過程を、処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させて処理槽内を水溶性有機溶剤から非水溶性有機溶剤に置換して基板に対して非水溶性有機溶剤による処理を行わせる過程と、処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせる過程とするのが好ましい（請求項７）。処理槽内を水溶性有機溶剤から非水溶性有機溶剤に置換して基板に対して非水溶性有機溶剤による処理を行わせ、続いて、水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行う二段階の処理としても、純水を水溶性有機溶剤で引き出すことができる。

また、請求項９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、処理液を貯留する内槽と、内槽から溢れた処理液を回収する外槽とを備えた処理槽と、基板を保持し、前記処理槽内の処理位置と、前記処理槽の上方にあたる上方位置とにわたって移動可能な保持機構と、内槽と前記外槽とを連通接続し、処理液を循環させる供給配管と、前記供給配管を分流した分岐配管と、前記分岐配管に配設され、処理液中の純水と溶剤とを分離して処理液から純水を排出する分離手段と、前記供給配管に配設され、前記分離手段より下流側にて純水を注入する注入管と、前記注入管に水溶性有機溶剤を注入する水溶性有機溶剤注入手段と、前記注入管に非水溶性有機溶剤を注入する非水溶性有機溶剤注入手段と、前記保持機構により基板を処理位置に移動させた状態で、前記処理槽内に前記注入管及び前記供給配管から純水を供給して処理槽内の基板を純水で洗浄する純水洗浄処理を行わせ、前記水溶性有機溶剤注入手段から前記注入管及び前記供給配管を介して前記処理槽に水溶性有機溶剤を供給して純水を水溶性有機溶剤で置換する処理を行わせ、前記分岐配管に流路を切り換えるとともに、前記分離手段によって処理液中の純水を除去する処理を行わせ、前記非水溶性有機溶剤注入手段から前記注入管及び前記供給配管を介して前記処理槽に非水溶性有機溶剤を供給するとともに、前記水溶性有機溶剤注入手段から前記注入管及び前記供給配管を介して前記処理槽に少量の水溶性有機溶剤を供給して基板に対して水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を行わせた後、前記保持機構を上方位置に移動させる制御手段と、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９に記載の発明によれば、制御手段は、保持機構により基板を処理位置に移動させた状態で、処理槽内の基板を純水で洗浄する純水洗浄処理を行わせ、水溶性有機溶剤注入手段から注入管及び供給配管を介して処理槽に水溶性有機溶剤を供給して純水を水溶性有機溶剤で置換する処理を行わせる。これにより、基板に付着している純水を水溶性有機溶剤で置換させることができるが、基板に微細パターンが形成されている場合には、その奥に入り込んだ純水までも完全に置換するには至らない。その後、分岐配管に流路を切り換えるとともに、分離手段によって処理液中の純水を除去する処理を行わせ、非水溶性有機溶剤注入手段から注入管及び供給配管を介して処理槽に非水溶性有機溶剤を供給するとともに、水溶性有機溶剤注入手段から注入管及び供給配管を介して処理槽に少量の水溶性有機溶剤を供給して処理を行わせた後、保持機構を上方位置に移動させる。混合液による処理では、基板の微細パターンの奥に入り込んだ純水を少量の水溶性有機溶剤で引き出すことができるので、基板の微細パターン中に純水が残留するのを防止することができる。その結果、基板に形成されている微細パターンの倒壊を防止することができる。

本発明に係る基板処理装置によれば、制御手段は、保持機構により基板を処理位置に移動させた状態で、第１供給手段から処理槽へ純水を供給させて基板に対して純水洗浄処理を行わせる。次に、第２供給手段から処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて処理槽内を純水から水溶性有機溶剤に置換して水溶性有機溶剤による処理を行わせる。これにより、基板に付着している純水を水溶性有機溶剤で置換させることができるが、基板に微細パターンが形成されている場合には、その奥に入り込んだ純水までも完全に置換するには至らない。次に、第３供給手段から処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させるとともに、第２供給手段から処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせ、保持機構を上方位置に移動させて、基板に対する処理を完了する。混合液による処理では、基板の微細パターンの奥に入り込んだ純水を水溶性有機溶剤で引き出すことができるので、基板の微細パターン中に純水が残留するのを防止することができる。その結果、基板に形成されている微細パターンの倒壊を防止できる。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は、実施例に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。

本実施例に係る基板処理装置は処理槽１を備え、この処理槽１は内槽３と外槽５とを備えている。内槽３は、処理液を貯留し、リフタ７によって保持された基板Ｗを収容可能である。リフタ７は、板状のアームの下部に、基板Ｗの下縁に当接して基板Ｗを起立姿勢で支持する支持部材を備えている。このリフタ７は、内槽３の内部にあたる「処理位置」と、内槽３の上方にあたる「上方位置」とにわたって昇降可能である。内槽３は、純水や溶剤またはこれらの混合液等を処理液として貯留し、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、処理液を内槽３に対して供給する二本の噴出管９が配設されている。

噴出管９には、供給配管１１の一端側が連通接続され、その他端側には外槽５の排出口１３が連通接続されている。供給配管１１は、外槽５側にあたる上流側から順に、三方弁１５と、ポンプ１７と、三方弁１９〜２１と、インラインヒータ２２とを備えている。三方弁１５は、処理液の循環と排液とを切り換え、ポンプ１７は処理液を循環させ、三方弁１９は処理液の循環と純水除去（詳細後述）とを切り換え、三方弁２０，２１は処理液の循環と冷却（詳細後述）とを切り換える。インラインヒータ２２は、供給配管１１を流通している処理液を所定の温度に加熱する。

三方弁２０，２１には、供給配管１１から分流した第１の分岐配管２３が連通接続されている。この第１の分岐配管２３には、冷却ユニット２５が取り付けられている。冷却ユニット２５は、第１の分岐配管２３を流通している処理液を所定の温度に冷却するための機能を備えている。

インラインヒータ２２の下流側であって、噴出管９よりも上流側にあたる供給配管１１の一部位には、注入管２７の一端側が連通接続されている。注入管２７の他端側は、純水供給源２９に連通接続されている。注入管２７には、下流側から順に、制御弁３１と、ミキシングバルブ３３と、流量制御弁３５とが配設されている。制御弁３１は、純水や溶剤、純水に溶剤が混合された処理液などの供給・遮断を制御する。ミキシングバルブ３３には、二本の薬液配管３７，３９の一端側が連通接続され、それぞれの他端側がＨＦＥ供給源４１、ＩＰＡ供給源４３に連通接続されている。二本の薬液配管３７，３９は、それぞれ流量を調整するための流量制御弁４５，４７を備えている。ミキシングバルブ３３は、非水溶性有機溶剤として、例えばフッ素系溶剤であるＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）や、水溶性溶として、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を混合する機能を備えている。

なお、噴出管９、供給配管１１及び注入管２７が本発明における「第１供給手段」に相当する。また、噴出管９、供給配管１１、注入管２７、ミキシングバルブ３３及び薬液配管３９が本発明における「第２供給手段」に相当し、噴出管９、供給配管１１、注入管２７、ミキシングバルブ３３及び薬液配管３７が本発明における「第３供給手段」に相当する。

供給配管１１は、冷却ユニット２５の上流側と下流側とを連通接続した第２の分岐配管４９を備えている。この第２の分岐配管４９は、処理液中の純水と溶剤とを分離するための油水分離フィルタ５１を備えている。さらに、供給配管１１は、第２の分岐配管４９と並列の関係にあたる第３の分岐配管５３を備えている。この第３の分岐配管５３は、第２の分岐配管４９における油水分離フィルタ５１の上流側と下流側にあたる部分とを連通接続する。第３の分岐配管５３は、処理液中の純水を吸着して除去するための吸着フィルタ５５を備えている。この吸着フィルタ５５としては、モレキュラーシーブ（Molecular sieve）、活性炭、アルミナ等で構成され、処理液中の微量の純水をも吸着して除去することができる機能を備えている。

上述した第２の分岐配管４９は、油水分離フィルタ５１の上流側にスタティックミキサ５７を備えている。このスタティックミキサ５７の上流側と、スタティックミキサ５７の下流側であって、油水分離フィルタ５１の上流側を連通接続しているのが第４の分岐配管５８である。第４の分岐配管５８は、制御弁５９によって処理液の流通が制御される。スタティックミキサ５７は、その上流部に、第２の分岐配管４９を流通する処理液に純水を注入するための注入部６０を備えている。また、注入部６０への純水の注入流量を制御する流量制御弁６１を備えている。スタティックミキサ５７は、詳細後述するが、駆動部がなく、流体を分解・転換・反転の作用によって順次に攪拌混合するものである。

三方弁１９と第２の分岐配管４９の間には、制御弁６３が配設され、第３の分岐配管５３には、吸着フィルタ５５の上流側に制御弁６５が配設されている。また、第２の分岐配管４９の最上流部には制御弁６７が配設され、最下流部には制御弁６８が配設されている。また、吸着フィルタ５５の下流側にあたる第３の分岐配管５３には、制御弁６９が配設されている。

なお、上述した油水分離フィルタ５１及び吸着フィルタ５５が本発明における「分離手段」に相当する。

上述した処理槽１はチャンバ７０により、周囲雰囲気から分離されるように囲われている。チャンバ７０の内部上方には、一対の溶剤ノズル７１が配設されている。この溶剤ノズル７１は、図示しない溶剤蒸気発生部からＩＰＡの蒸気を供給する。ＩＰＡ蒸気の供給先は、処理槽１の上方にあたる上方位置であり、チャンバ７１の内部を溶剤蒸気雰囲気にする。なお、チャンバ７０の上部には、図示しない開閉自在の上部カバーが配設されており、リフタ７がチャンバ７０に進退する際には開閉される。

次に、図２を参照する。なお、図２は、スタティックミキサの概略構成を示す縦断面図である。

スタティックミキサ５７は、本体部７３と、本体部７３内に配設された複数個のエレメント７５とを備えている。各エレメント７５は、長方形の板部材を１８０°ねじった形に形成され、隣接するエレメント７５はそれぞれ逆方向にねじって形成されたものである。このスタティックミキサ５７は、上述した注入部６０を上流部に備え、処理液に対して純水を注入して、それらを分割・転換・反転の作用で攪拌混合する。特に、溶剤がＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）のように、純水に対して完全には溶けない非水溶性有機溶剤である場合には、スタティックミキサ５７によって純水と溶剤とを混合してから油水分離フィルタ５１で分離を行うことで純水の分離効率を高めることができる。

次に、図３を参照する。なお、図３は、油水分離フィルタの概略構成を示す縦断面図である。

油水分離フィルタ５１は、ハウジング７７と、ハウジング７７底部の液導入部７９と、液導入部７９からの処理液を濾過するフィルタ８１と、フィルタ８１を通過した液体のうち、比重が大きいものを貯留する第１貯留部８３と、比重が小さいものを貯留する第２貯留部８５と、液導入部７９に処理液が流入する流入部８７と、第１貯留部８３内の液体を排出する第１排出部８９と、第２貯留部８５内の液体を排出する第２排出部９１と、ハウジング７７の外壁に沿って配設され、間接的にフィルタ８１を冷却するための冷却パイプ９３とを備えている。流入部８７は第２の分岐管４９の上流側にあたり、第１排出部８９は第２の分岐管４９の下流側にあたる。フィルタ８１は、微分散した遊離液を超極細繊維フィルタにより捕捉し、凝集して粗大化する機能を備え、ミクロンオーダに微分散した遊離液をミリメートルオーダに粗大化させて、比重差によって瞬時に完全二層系に分散する。なお、冷却パイプ９３を介してフィルタ８１を冷却することにより、油水分離の効率を高めることができる。

また、内槽３は、処理液中の純水濃度を測定するための濃度計９５を上部付近に備えている。この濃度計９５としては、例えば、赤外線吸収方式のものが挙げられる。

上述したリフタ７の昇降や、ポンプ１７の作動／停止、インラインヒータ２２の温度制御、流量制御弁３５，４５，４７，６１の流量制御、制御弁３１の開閉制御、三方弁１５，１９〜２１の切り換え制御、制御弁５９，６３，６５，６７，６８，６９の開閉制御などは、本発明における「制御手段」に相当する制御部９７が統括的に制御する。

また、制御部９７は、上述した各部を操作して、リフタ７を処理位置に移動させ、処理液として純水を供給して「純水洗浄処理」を行わせた後、処理液にＩＰＡを供給して純水をＩＰＡで置換する「置換処理」、処理液を冷却ユニット２５によって冷却する「冷却処理」、油水分離フィルタ５１によって処理液中の純水を除去する「分離除去処理」を行わせる。その後、吸着フィルタ５５によって処理液中の純水を吸着除去する「吸着除去処理」を行わせる。そして、処理液にＨＦＥを注入して、ＩＰＡをＨＦＥで置換する「置換促進処理」を行わせる。処理液中の純水濃度が所定値以下となった場合には、再度少量（例えば、５〜１０％程度）のＩＰＡを注入して、ＨＦＥとＩＰＡとの混合液を処理液として用い、吸着フィルタ５５によって処理液中の純水をさらに吸着除去する「仕上げ処理」を行う。但し、「置換処理」及び「分離除去処理」の際には、スタティックミキサ５７を通して、純水と溶剤とを分割・転換・反転の作用により攪拌混合してから、油水分離フィルタ５１を通すようにして、油水分離フィルタ５１による分離効率を向上させる。特に、有機溶剤が純水に対して溶けにくいＨＦＥである場合にはスタティックミキサ５７による効果が大きい。「仕上げ処理」が完了した後、溶剤ノズル７１から有機溶剤の蒸気を供給させてチャンバ７０内に溶剤雰囲気を形成して、リフタ７を処理槽１から引き上げることで基板Ｗに対する乾燥処理を行う。

なお、「吸着除去処理」を行う前には、処理液中の有機溶剤の飽和溶解度を確認することが好ましいが、濃度計９５で代用可能である。純水濃度の具体的な値は、例えば、０．１［％］以下である。これは、あまり純水濃度が高いうちから「吸着除去処理」を行うと、吸着フィルタ５５が短時間で吸水力を失い、吸着フィルタ５５の交換を頻繁に行う必要が生じるという不都合を回避するためである。

また、「置換促進処理」において制御部９７は、流量制御弁４５を操作して、ＨＦＥの流量を小流量に設定してＨＦＥの注入を行うことが好ましい。これにより内槽３に貯留しているＩＰＡとの界面を維持したままで内槽３の内部をＨＦＥにすることができる。したがって、効率的にＩＰＡをＨＦＥで置換することができる。

次に、図４〜図６を参照して、上述した基板処理装置の動作について説明する。なお、図４は、動作を示すフローチャートであり、図５及び図６は、（ａ）〜（ｄ）が有機溶剤の作用の説明に供する模式図である。

ステップＳ１
制御部９７は、三方弁１５を循環側に切り換えるとともに、三方弁１９〜２１を供給配管１１側に切り換え、制御弁３１を開放するとともに流量制御弁３５を調整して、純水供給源２９から注入管２７及び供給配管１１を介して純水を所定流量で内槽３へ供給する。内槽３及び外槽５並びに供給配管１１を全て純水で満たした後、ポンプ１７及びインラインヒータ２２を作動させて所定の温度（例えば、６０℃）に純水を加熱する。所定温度になった後、リフタ７をチャンバ７０外の待機位置から処理位置へ下降させ、これを所定時間だけ維持して、所定温度に加熱した純水で基板Ｗを洗浄処理する。このときの状態は、図５（ａ）の模式図のように、基板Ｗの微細パターンの間に純水が浸入した状態である。

ステップＳ２
制御部９７は、インラインヒータ２２及びポンプ１７を停止させるとともに、三方弁１５を排液側へ切り換えるとともに、流量制御弁３５を閉止する。そして、流量制御弁４７を所定流量に調節して、供給配管１１へＩＰＡを供給する（図５（ｂ））。内槽３及び外槽５がＩＰＡで満たされた後、三方弁１５を供給配管１１側へ切り換えるとともにポンプ１７を作動させる。これにより、処理液のうち純水の大半が排出され、処理液にＩＰＡが混合されて純水がＩＰＡで置換される。この状態は、図５（ｃ）の模式図のように、基板Ｗの微細パターンに浸入した純水ＤＩＷの大半をＩＰＡで置換することができるものの、微細パターンの奥にある純水ＤＩＷをＩＰＡで完全には置換することができない。

ステップＳ３
制御部９７は、三方弁２０，２１を第１の分岐配管２３側へ切り換えるとともに、冷却ユニット２５によって処理液を所定の温度にまで冷却する。冷却することにより、純水がＩＰＡに溶けにくくすることができる。

ステップＳ４
制御部９７は、制御弁６３，６７，６８を開放するとともに、三方弁１９を第1の分岐管４９側へ切り換える。これにより、スタティックミキサ５７でＩＰＡと純水とが充分に混合された後、処理液が油水分離フィルタ５１を通ることになる。

なお、このときに流量制御弁６１を調整して、スタティックミキサ５７を流通する処理液に対して少量の純水を注入するようにしてもよい。これは、溶剤中の純水濃度が一定値以下であると、油水分離フィルタ５１による純水と溶剤との分離効率が低下するので、純水濃度が低下した処理液に対して積極的に純水を注入・混合することにより、一定値以下になった純水を、純水で引き出すようにして油水分離フィルタ５１によって分離するためである。

上記の処理を所定時間行った後、制御部９７は、制御弁５９を開放して流路を第４の分岐配管５８へ切り換え、処理液の流れがスタティックミキサ５７を通らないようにバイパスする。これにより、純水濃度が低くされた処理液が油水分離フィルタ５１だけを通るようになる。なお、第４の分岐配管５８を省略して、常にスタティックミキサ５７を処理液が流通するようにしてもよい。

ステップＳ５
制御部９７は、制御弁６５，６９を開放するとともに、制御弁６７，６８を閉止する。これにより、純水濃度が低減された処理液（大半がＨＦＥ）が第３の分岐管５３へ流れる。これにより、処理液中に僅かに残った純水が吸着フィルタ５５によって吸着除去される。

ステップＳ６
上記の吸着除去処理を所定時間だけ行った後、制御部９７は、制御弁１５を排液側へ切り換えるとともに、三方弁１９〜２１を供給配管１１側へ切り換える。さらに、流量制御弁４５を調整して、小流量でＨＦＥを内槽３に供給する（図５（ｄ））。これにより、ＩＰＡがＨＦＥと混ざり合うことなく徐々に押し上げられて内槽３から排出されるとともにＨＦＥで置換される。但し、僅かな純水が処理液中や基板Ｗの微細パターン内には未だに残留している（図６（ａ））。つまり、ＨＦＥは、ＩＰＡよりも微細パターンの奥にまで浸入しやすいが、ＨＦＥは純水に溶けないので、微細パターンの奥には純水が残ったままとなる。ＨＦＥで内槽３が満たされた後、制御弁３１及び流量制御弁４５を閉止するとともに、三方弁１９を第２の分岐配管４９側に切り換え、制御弁６７，６８を開放する一方、制御弁５８を閉止する。これにより、上記ステップＳ４のように、ＨＦＥを含む処理液がスタティックミキサ５７と油水分離フィルタ５１を流通し、純水が除去される。制御部９７は、所定時間だけ油水分離フィルタ５１による純水除去を行った後、上記ステップＳ５のように流路を切り換えて吸着フィルタ５５による吸着除去を行う。

ステップＳ７
制御部９７は、濃度計９５を参照して処理液中の純水濃度が所定値以下となるまで吸着フィルタ５５による吸着除去を行う。所定値は、例えば０．１［％］以下である。

ステップＳ８
制御部９７は、純水濃度が低減された処理液に再びＩＰＡを注入して仕上げ処理を行う。具体的には、制御弁３１を開放するとともに、流量制御弁４７を調整して、少量のＩＰＡを処理液に注入する（図６（ｂ））。その濃度は、例えば、５〜１０％程度である。この状態で吸着フィルタ５５による吸着除去を維持することで、ＨＦＥが大半を占め、少量のＩＰＡを含む処理液から僅かな純水を除去する。これにより、基板Ｗの微細パターン内にも残留している純水を引き出して除去することができる。換言すると、図６（ｃ）に示すように、基板Ｗの微細パターンの奥に残った純水と、基板Ｗの微細パターンの奥に浸入しているＨＦＥとを、純水及びＨＦＥの双方に溶けるＩＰＡが結びつけるようにして取り込むとともに、図６（ｄ）に示すように、ＩＰＡと純水がＨＦＥによって基板Ｗから除去される。

なお、上述したＩＰＡと純水との関係は、図７のようになる。図７は、ＩＰＡと純水との関係の説明に供する図である。
すなわち、上述した処理の過程においてＩＰＡの濃度が低下してゆくと、ＩＰＡに溶ける純水ＤＩＷが減少してゆくので、結果として純水ＤＩＷの濃度が一定値よりも低下しない。その結果、純水ＤＩＷが残ることになる（符号ｒｓ）。そこで、上述したようにして、ＨＦＥを供給した後に再度ＩＰＡを供給して、純水ＤＩＷの残りｒｓをＩＰＡに溶かし込むようにしている。

ステップＳ９
上記の処理を所定時間だけ行った後、制御部９７は、溶剤ノズル７１から溶剤蒸気を供給して、処理槽１の周囲に溶剤雰囲気を形成する。そして、リフタ７を上昇させて基板Ｗに付着しているＨＦＥを揮発させて基板Ｗを乾燥させる。

上述したように、本実施例装置によると、制御部７９は、リフタ７により基板Ｗを処理位置に移動させた状態で、処理槽１内の基板Ｗを純水で洗浄する純水洗浄処理を行わせ、ミキシングバルブ３３から供給配管１１にＩＰＡを注入して純水をＩＰＡで置換する置換処理を行わせる。これにより、基板Ｗに付着している純水をＩＰＡで置換させることができるが、基板Ｗに微細パターンが形成されている場合には、その奥に入り込んだ純水までも完全に置換するには至らない。その後、第２の分岐配管４９に流路を切り換えるとともに、油水分離フィルタ５１によって処理液中の純水を除去する分離除去処理を行わせ、ミキシングバルブ３３から供給配管１１にＨＦＥを注入して置換促進処理を行わせ、ミキシングバルブ３３から供給配管１１に少量のＩＰＡを注入して仕上げ処理を行わせた後、リフタ７を上方位置に移動させる。仕上げ処理では、基板Ｗの微細パターンの奥に入り込んだ純水を少量のＩＰＡで引き出すことができるので、基板Ｗの微細パターン中に純水が残留するのを防止することができる。その結果、基板Ｗに形成されている微細パターンの倒壊を防止することができる。

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）上述した実施例では、内槽３と外槽５とを供給配管１１で連通接続し、ポンプ１７で処理液を循環させる循環方式を採用しているが、本発明はこの循環方式に限定されるものではない。

すなわち、外槽５で回収した処理液を供給配管１１に戻すことなく、三方弁１５を通して排液する構成とするとともに、冷却ユニット２５、油水分離フィルタ５１、吸着フィルタ５５などを省略した構成とする。このような構成とした場合、次のようにして処理を行う。

制御部９７は、リフタ７により基板Ｗを処理位置に移動させた状態で、ミキシングバルブ３３から処理槽１へ純水を供給させ、外槽５から処理液を排出させつつ、基板Ｗに対して純水洗浄処理を行わせる。次に、ミキシングバルブ３３から処理槽１へＩＰＡを供給させて処理槽１内を純水からＩＰＡに置換してＩＰＡによる置換処理を行わせる。これにより、基板Ｗに付着している純水をＩＰＡで置換させることができるが、基板Ｗに微細パターンが形成されている場合には、その奥に入り込んだ純水までも完全に置換するには至らない。次に、ミキシングバルブ３３から処理槽１へＨＦＥを供給させ、外槽５から処理液を排出させつつ処理槽１内をＩＰＡからＨＦＥに置換し、基板Ｗに対してＨＦＥによる置換促進処理を行わせる。さらに、ミキシングバルブ３３から処理槽１へＩＰＡを供給させ、外槽５から処理液を排出させつつ、基板Ｗに対してＩＰＡ及びＨＦＥの混合液による仕上げ処理を行わせ、リフタ７を上方位置に移動させて、基板Ｗに対する処理を完了する。仕上げ処理では、基板Ｗの微細パターンの奥に入り込んだ純水をＩＰＡで引き出すことができるので、基板Ｗの微細パターン中に純水が残留するのを防止できる。その結果、基板Ｗに形成されている微細パターンの倒壊を防止できる。

（２）上述した実施例では、水溶性有機溶剤としてＩＰＡを採用し、非水溶性有機溶剤としてＨＦＥを採用しているが、本発明はこれらの有機溶剤に限定されるものではなく、他の有機溶剤を採用してもよい。

（３）上述した実施例では、冷却ユニット２５による処理液の冷却を行っているが、これを省略し、処理液を冷却することなく純水除去を図る構成としてもよい。これにより装置構成を簡易化することができる。

（４）上述した実施例では、溶剤ノズル７１からＩＰＡの蒸気を供給する構成としているが、これに代えてＨＦＥの蒸気を供給するようにしてもよい。また、溶剤ノズル７１を省略して、仕上げ処理の後、そのまま基板Ｗを搬出する構成としてもよい。これにより装置構成を簡易化することができる。

（５）上述した実施例では、純水をＩＰＡで置換した後に、ＨＦＥを供給し、その後に少量のＩＰＡを供給するようにしているが、これに代えて、純水をＩＰＡで置換した後に、ＨＦＥと少量のＩＰＡを同時に供給するようにしてもよい。つまり、少量のＩＰＡを含むＨＦＥの処理液を供給するようにしてもよい。このようにしても、上述した実施例と同様の作用効果を奏する。

実施例に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。 スタティックミキサの概略構成を示す縦断面図である。 油水分離フィルタの概略構成を示す縦断面図である。 動作を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は有機溶剤の作用の説明に供する模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は有機溶剤の作用の説明に供する模式図である。 ＩＰＡと純水との関係の説明に供する図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … 内槽
５ … 外槽
７ … リフタ
９ … 噴出管
１１ … 供給配管
２３ … 第１の分岐配管
３３ … ミキシングバルブ
４９ … 第２の分岐配管
５１ … 油水分離フィルタ
５３ … 第３の分岐配管
５５ … 吸着フィルタ
５７ … スタティックミキサ
５８ … 第４の分岐配管
９７ … 制御部
７０ … チャンバ
７１ … 溶剤ノズル

Claims (16)

1. 基板を処理液で処理する基板処理装置において、
   処理液を貯留し、基板を収容可能な処理槽と、
   基板を保持し、前記処理槽内の処理位置と前記処理槽の上方にあたる上方位置とにわたって移動可能な保持機構と、
   前記処理槽に純水を供給する第１供給手段と、
   前記処理槽に液体の水溶性有機溶剤を供給する第２供給手段と、
   前記処理槽に液体の非水溶性有機溶剤を供給する第３供給手段と、
   前記保持機構により基板を処理位置に移動させた状態で、前記第１供給手段から前記処理槽へ純水を供給させて基板に対して純水洗浄処理を行わせ、前記第２供給手段から前記処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて前記処理槽内を純水から水溶性有機溶剤に置換して基板に対して水溶性有機溶剤による処理を行わせ、前記第３供給手段から前記処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させるとともに、前記第２供給手段から前記処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせた後、前記保持機構を上方位置に移動させる制御手段と、
   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、
   前記制御手段は、前記水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を、前記第３供給手段から前記処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させて、前記処理槽内を水溶性有機溶剤から非水溶性有機溶剤に置換して基板に対して非水溶性有機溶剤による処理を行わせることと、前記第２供給手段から前記処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせることとすることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置において、
   前記処理槽を囲うチャンバと、
   前記チャンバ内に溶剤蒸気を供給する第４供給手段とを備え、
   前記制御手段は、前記混合液による処理の後、前記保持機構を上方位置へ移動させる前に、前記第４供給手段から溶剤蒸気を供給させて前記チャンバ内に溶剤蒸気雰囲気を形成させることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記第２供給手段は、水溶性有機溶剤としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を供給し、前記第３供給手段は、非水溶性有機溶剤としてＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を供給することを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項４に記載の基板処理装置において、
   前記混合液におけるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）は、１０％以下であることを特徴とする基板処理装置。
6. 基板を処理液で処理する基板処理方法において、
   基板を処理槽内の処理位置に移動させる過程と、
   処理槽へ純水を供給させて基板に対して純水洗浄処理を行わせる過程と、
   処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて処理槽内を純水から水溶性有機溶剤に置換して基板に対して水溶性有機溶剤による処理を行わせる過程と、
   処理槽へ非水溶性有機溶剤及び水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせる過程と、
   基板を処理槽の上方にあたる上方位置に移動させる過程と、
   を備えていることを特徴とする基板処理方法。
7. 請求項６に記載の基板処理方法において、
   前記水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を行わせる過程を、
   処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させて処理槽内を水溶性有機溶剤から非水溶性有機溶剤に置換して基板に対して非水溶性有機溶剤による処理を行わせる過程と、
   処理槽へ水溶性有機溶剤を供給させて基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせる過程とすることを特徴とする基板処理方法。
8. 請求項６または７に記載の基板処理方法において、
   前記水溶性有機溶剤はＩＰＡ（イソプロピルアルコール）であり、前記非水溶性有機溶剤はＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）であって、前記混合液におけるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）は１０％以下であることを特徴とする基板処理方法。
9. 基板を処理液で処理する基板処理装置において、
   処理液を貯留する内槽と、内槽から溢れた処理液を回収する外槽とを備えた処理槽と、
   基板を保持し、前記処理槽内の処理位置と、前記処理槽の上方にあたる上方位置とにわたって移動可能な保持機構と、
   内槽と前記外槽とを連通接続し、処理液を循環させる供給配管と、
   前記供給配管を分流した分岐配管と、
   前記分岐配管に配設され、処理液中の純水と溶剤とを分離して処理液から純水を排出する分離手段と、
   前記供給配管に配設され、前記分離手段より下流側にて純水を注入する注入管と、
   前記注入管に水溶性有機溶剤を注入する水溶性有機溶剤注入手段と、
   前記注入管に非水溶性有機溶剤を注入する非水溶性有機溶剤注入手段と、
   前記保持機構により基板を処理位置に移動させた状態で、前記処理槽内に前記注入管及び前記供給配管から純水を供給して処理槽内の基板を純水で洗浄する純水洗浄処理を行わせ、前記水溶性有機溶剤注入手段から前記注入管及び前記供給配管を介して前記処理槽に水溶性有機溶剤を供給して純水を水溶性有機溶剤で置換する処理を行わせ、前記分岐配管に流路を切り換えるとともに、前記分離手段によって処理液中の純水を除去する処理を行わせ、前記非水溶性有機溶剤注入手段から前記注入管及び前記供給配管を介して前記処理槽に非水溶性有機溶剤を供給するとともに、前記水溶性有機溶剤注入手段から前記注入管及び前記供給配管を介して前記処理槽に少量の水溶性有機溶剤を供給して基板に対して水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を行わせた後、前記保持機構を上方位置に移動させる制御手段と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
10. 請求項９に記載の基板処理装置において、
    前記制御手段は、前記水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を、前記非水溶性有機溶剤注入手段から前記注入管及び前記供給配管を介して前記処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給して行わせる処理と、前記水溶性有機溶剤注入手段から前記注入管及び前記供給配管を介して前記処理槽に少量の水溶性有機溶剤を供給して基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理とすることを特徴とする基板処理装置。
11. 請求項９または１０に記載の基板処理装置において、
    前記処理槽を囲うチャンバと、
    前記チャンバ内に溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給手段とを備え、
    前記制御手段は、前記混合液による処理の後、前記保持機構を上方位置へ移動させる前に、前記溶剤蒸気供給手段から溶剤蒸気を供給して前記チャンバ内に溶剤蒸気雰囲気を形成することを特徴とする基板処理装置。
12. 請求項９から１１のいずれかに記載の基板処理装置において、
    前記水溶性有機溶剤供給手段は、水溶性有機溶剤としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を供給し、前記非水溶性有機溶剤供給手段は、非水溶性有機溶剤としてＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を供給することを特徴とする基板処理装置。
13. 請求項１２に記載の基板処理装置において、
    前記混合液におけるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）は、１０％以下であることを特徴とする基板処理装置。
14. 基板を処理液で処理する基板処理方法において、
    基板を処理槽内の処理位置に移動させる過程と、
    処理槽内に純水を供給させて、内槽と外槽とに純水を循環させつつ処理槽内の基板を純水で洗浄する過程と、
    処理槽に水溶性有機溶剤を供給させて、内槽と外槽とに水溶性有機溶剤を循環させつつ純水を水溶性有機溶剤で置換する過程と、
    処理液中の純水を除去する過程と、
    処理槽に非水溶性有機溶剤を供給するとともに、処理槽に少量の水溶性有機溶剤を供給して、内槽と外槽とに非水溶性有機溶剤及び水溶性有機溶剤を循環させつつ基板に対して水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を行わせる過程と、
    基板を処理槽の上方にあたる上方位置に移動させる過程と、
    を備えていることを特徴とする基板処理方法。
15. 請求項１４に記載の基板処理方法において、
    前記水溶性有機溶剤と非水溶性有機溶剤との混合液による処理を行わせる過程を、
    処理槽へ非水溶性有機溶剤を供給させて、内槽と外槽とに非水溶性有機溶剤を循環させつつ処理槽内を水溶性有機溶剤から非水溶性有機溶剤に置換して基板に対して非水溶性有機溶剤による処理を行わせる過程と、
    処理槽へ少量の水溶性有機溶剤を供給させて、内槽と外槽とに水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤を循環させつつ基板に対して水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合液による処理を行わせる過程とすることを特徴とする基板処理方法。
16. 請求項１４または１５に記載の基板処理方法において、
    前記水溶性有機溶剤はＩＰＡ（イソプロピルアルコール）であり、前記非水溶性有機溶剤はＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）であって、前記混合液におけるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）は１０％以下であることを特徴とする基板処理方法。

Images