JP3120782B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハ等の
基板に、薬液処理および洗浄処理を施す基板処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイス製造において
は、半導体ウェハなどの基板に、種々のウェット処理
（エッチング液等の処理液を用いた処理）を施すことが
行われている。このウェット処理は、通常、上記被処理
基板をエッチング液などの薬液に浸しこの薬液で基板を
処理する薬液処理工程と、基板上に付着した薬液を洗浄
水を用いて洗い流す洗浄工程を有するものである。基板
にウェット処理を施すための基板処理装置としては、薬
液を収容する薬液槽と、洗浄水を収容する洗浄槽を備え
た処理装置が多く用いられている。この装置を用いて処
理を行うには、被処理基板を薬液槽内で薬液に浸漬し薬
液処理した後、この基板を薬液槽から搬出し洗浄槽内に
搬入し、洗浄槽内の洗浄水に浸漬し洗浄する方法が採ら
れている。

【０００３】また、基板処理装置としては、同一槽内で
薬液処理と洗浄処理の両方を行うことが可能な処理槽を
備えた、いわゆるワンバス処理装置も知られている。こ
の処理装置を用いて薬液処理を行うには、高濃度薬液と
希釈水を混合することなどにより調製した薬液を処理槽
内に入れ、この処理槽内で基板を薬液処理し、続いて処
理槽内の薬液を排出した後、処理槽内に洗浄水を入れ、
処理槽内の基板を洗浄する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の基板処理装置では、次のような問題があった。上記薬
液槽と洗浄槽を備えた基板処理装置では、薬液槽から搬
出した基板に薬液の液滴が局所的に残りやすく、しかも
薬液槽にて処理した基板を薬液槽から搬出し洗浄槽内に
搬入するのにある程度の時間が必要となるため、この間
に基板上に局所的に残留した薬液によって薬液処理が進
行してしまい、薬液処理の均一性が低下する問題があっ
た。また薬液処理前の基板に付着したパーティクルが薬
液処理時に薬液中に混入し、基板上に残留した薬液中の
パーティクルが洗浄水中に多量に混入し、基板を洗浄水
を用いて洗浄する際に基板上にパーティクルが残ってし
まうことがあった。また、薬液処理後の基板は洗浄槽に
搬送する際に外気に触れるため、この際、基板上に不純
物が付着しやすい問題があった。

【０００５】また、上記ワンバス処理装置では、薬液処
理工程と洗浄工程の間に基板搬送が不要となるものの、
薬液処理の均一性の低下、基板上へのパーティクルや不
純物の付着という問題を完全に解決することができず、
しかも薬液を処理槽から一旦排出するため薬液使用量が
多くなり処理コストが高騰する問題があった。本発明
は、上記事情に鑑みてなされたもので、薬液処理の均一
性の低下、基板上へのパーティクルや不純物の付着を防
ぐことができ、しかも処理コスト低減が可能な基板処理
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、被処理基板
を収容する処理槽と、この処理槽内に被処理基板を処理
する薬液を入れこれを処理槽から越流させた際に越流し
た薬液を受容可能な貯留槽と、処理槽に出し入れ自在に
収容され、処理槽内の被処理基板を包囲可能なカバー
と、このカバーを任意の速度で処理槽内の被処理基板に
対し接近および離間する方向に移動させる移動手段と、
カバー内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段
と、貯留槽内の液を処理槽に送液する送液手段と、処理
槽内の被処理基板をカバーで包囲した際にこのカバー内
に洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、処理槽内の被処
理基板をカバーで包囲した際に処理槽内かつカバー外に
ある液を処理槽から排出する排出手段を備え、カバー
が、被処理基板を出し入れ可能な上部および下部開口が
形成されたカバー本体と、上部開口を開閉可能かつ気密
に閉止する蓋部材を備えたものとされた基板処理装置に
よって解決することができる。本発明の基板処理装置で
は、排出手段により処理槽から排出された液を貯留槽に
送液する返送手段を備えることもできる。また処理槽内
のカバー内の液を貯留槽に戻す循環手段が設けることも
できる。前記不活性ガス導入手段には、カバーに導入さ
れる不活性ガスをろ過するピューリファイア、不活性ガ
スの流量を調節する流量調節手段を設けるのが好まし
い。また、送液手段には、貯留槽から導出された液の温
度を所定の値に保つ温度調節手段を設けるのが好まし
い。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の基板処理装置の
第１の実施形態を示すもので、ここに示す基板処理装置
は、被処理基板であるウェハ６を収容する処理槽である
内槽４と、この内槽４の外側面に取り付けられた貯留槽
である外槽５と、内槽４内のウェハ６を包囲可能なカバ
ー３と、図示せぬ供給源から供給された不活性ガスをカ
バー３内に導入する不活性ガス導入手段であるガス導入
管１と、カバー３を昇降させ内槽４のウェハ６に対し接
近および離間する方向に移動させる移動手段となるカバ
ー搬送機１３と、外槽５内の薬液を内槽４内に返送する
送液手段である送液管路Ａを備えて構成されている。

【０００８】内槽４には、薬液を内槽４内に導入する薬
液導入口２３と、洗浄水を内槽４内に導入する洗浄水導
入口２４と、内槽４内の液を槽外に排出する排液口２２
が設けられている。薬液導入口２３および洗浄水導入口
２４は、上記カバー３が内槽４内に収容されたときにカ
バー３内に位置するように設けられている。また排液口
２２は、上記カバー３が内槽４内に収容されたときにカ
バー３外に位置するように設けられている。

【０００９】外槽５は、内槽４の外側面に内槽４を囲ん
で取り付けられ、内槽４内の液が内槽４から越流したと
きにこの液が流れ込むように形成されている。また外槽
５は、後述する薬液処理、洗浄工程において内槽４から
越流した薬液を受容できる容量となるよう構成されてい
る。外槽５には、外槽５内の薬液を槽外に導出する薬液
導出口２５と、薬液を外槽５内に導入する薬液導入口２
７が設けられている。

【００１０】外槽５および内槽４に設けられた薬液導出
口２５および薬液導入口２３には、送液管路Ａを構成す
る管３１、管３３が接続されている。管３１は、送液ポ
ンプ１９、温度調節部２６、フィルタ１１を有するもの
とされ、これによって、外槽５内の液を薬液導出口２
５、管３１、３３、薬液導入口２３を経て内槽４内に返
送することができるようになっている。温度調節部２６
は、管３１内を流れる液の温度を所定の値に保つ温度調
節手段となるもので、この温度調節部２６としては、汎
用のヒータを備えたものなどを用いることができる。フ
ィルタ１１は、管３１内を流れる液をフィルタリング
し、不純物を取り除くためのもので、このフィルタ１１
としては、汎用のろ過材を用いることができる。

【００１１】外槽５に設けられた薬液導入口２７には、
自動弁９を有する循環手段となる管３０の一端が接続さ
れ、この管３０の他端は、上記管３１、３３の接続部に
接続され、これによって、外槽５内の液を薬液導出口２
５、管３１、３０、薬液導入口２７を経て外槽５内に返
送することができるようになっている。また、管３０に
は、管３０内の液を系外に排出する管３５が接続されて
いる。

【００１２】内槽４に設けられた排液口２２には、自動
弁１２を有する排出手段となる管３２が接続されてお
り、内槽４内の液を系外に排出することができるように
なっている。また洗浄水導入口２４には、自動弁２１を
有する洗浄水供給手段となる管３４が接続され、図示せ
ぬ供給源から供給された純水などの洗浄水を内槽４内に
供給することができるようになっている。

【００１３】カバー３は、内槽４内に収容できる大きさ
に形成され、基板を出し入れ可能な上部および下部開口
３ａ、３ｂが形成された直方体状のカバー本体３ｃと、
上部開口３ａを開閉可能に閉止する蓋部材１８を備えた
ものとされている。蓋部材１８は、上部開口３ａを気密
に閉止することができるように構成されている。カバー
３に接続されたガス導入管１には、管内のガス流量を調
節する流量調節手段となる流量調節弁２８と、ガス供給
ノズル２が設けられている。

【００１４】内槽４および外槽５の外部には、上記カバ
ー搬送機１３が設けられている。カバー搬送機１３は、
本体１３ａと、図示せぬシリンダによって本体１３ａに
対し上下方向に伸縮可能に取り付けられたシャフト１４
と、シャフト１４の先端に取り付けられたヘッド１６
と、ヘッド１６に取り付けられ上記カバー３を支持する
支持棒１５を備えたものとされている。

【００１５】カバー搬送機１３は、シャフト１４の伸縮
によって、ヘッド１６の高さ位置を任意に設定すること
ができるようになっており、これによって、支持棒１５
を介してヘッド１６に支持されたカバー３を任意の速度
で昇降させることができるようになっている。ヘッド１
６にはアクテュエータ１７が設けられ、アクテュエータ
１７には、上記蓋部材１８の一端が回動自在に取り付け
られ、上記蓋部材１８がアクテュエータ１７を支点とし
て回動することによりカバー３の上部開口３ａを開閉す
ることができるようにされている。搬送機１３はレール
２０上を走行することにより内槽４、外槽５に対し接近
および離間する方向に移動可能とされている。

【００１６】また、符号２９は、ウェハ６を内槽４内に
搬入、または内槽４外に搬出するウェハ搬送機を示す。
符号７は、複数のウェハ６を直立状態で保持可能なボー
トを示す。

【００１７】次に、上記基板処理装置を用いてウェハ６
を処理する方法について図１ないし図８を参照して説明
する。この方法は、薬液処理工程と、洗浄工程との二つ
の工程を有するものである。まず、次に示す薬液処理工
程を行う。薬液処理工程では、図１に示すように、管３
３に設けられた自動弁８を開状態とするとともに、管３
２に設けられた自動弁１２、管３０に設けられた自動弁
９、管３５に設けられた自動弁１０、および管３４に設
けられた自動弁２１を閉状態とした後、薬液を内槽４内
に投入する。薬液投入量は、後述するように薬液を内槽
４、管３１、管３３、外槽５の間で循環させる際に、薬
液が外槽５内にわずかに残る程度に設定するのが好まし
い。

【００１８】次いで、ウェハ６をボート７に保持させた
状態で、ウェハ搬送機２９を用いて内槽４内に搬入し、
薬液に浸すとともに、送液ポンプ１９を稼働させる。こ
れによって、内槽４内の薬液は内槽４から越流し、外槽
５に流れ込む。外槽５内に流れ込んだ薬液は、薬液導出
口２５、管３１、管３３、薬液導入口２３を経て再び内
槽４内に送られるように循環する。この際、循環する薬
液は、温度調節部２６によって予め設定された温度に調
節されるとともに、フィルタ１１によって不純物が除去
される。この過程で、ウェハ６は上記薬液で処理され
る。

【００１９】薬液処理終了後、管３３に設けられた自動
弁８を閉じ、薬液の内槽４内への流入を停止させるとと
もに、管３０の自動弁９を開き、外槽５内の薬液を、管
３１、管３０を通して再び外槽５に戻るように循環させ
る。この際、循環する薬液の温度は温度調節部２６によ
り一定に保たれる。

【００２０】次いで、図２に示すように、搬送機１３を
用いて、予め蓋部材１８で上部開口３ａを閉止したカバ
ー３を、ウェハ６の上方に位置させ、ヘッド１６の高さ
位置を徐々に低くし、ウェハ６を包囲するように上方か
ら内槽４内に搬入し、薬液に浸漬させる。カバー３を内
槽４内に搬入する際には、図示せぬ供給源から供給され
た不活性ガスをガス導入管１を通してカバー３内に所定
流量で導入する。この不活性ガスとしては、窒素、ヘリ
ウム等を用いることができる。

【００２１】カバー３内に導入された不活性ガスは、カ
バー３内に満たされ、下部開口３ｂから順次カバー３外
に溢れ出る。カバー３は、内部に不活性ガスが導入され
つつ内槽４内に搬入されるため、カバー３内の薬液の液
面の高さは常にカバー３の最下部に一致し、この液面は
カバー３の搬入に伴い下降する。液面が下降するにつ
れ、ウェハ６はこの液面から徐々に出ることになる。

【００２２】カバー３を内槽４内に搬入する際、カバー
３を下降させる速度は、液面から出たウェハ６上に、薬
液が液滴となって残留する量を最小とすることができる
ように設定される。このカバー下降速度は、薬液の粘度
等の性状によって適宜設定される。

【００２３】図３に示すように、カバー３が内槽４の底
面に達するまで下降すると、カバー３内の薬液液面は内
槽４の底面まで低下し、ウェハ６は薬液から完全に分離
される。不活性ガスが満たされたカバー３が内槽４内に
収容されることにより、内槽４内のカバー３の容量に相
当する量の薬液は内槽４から越流し、外槽５内に流れ込
む。

【００２４】次いで、管３２に設けられた自動弁１２を
開き、内槽４の内壁面とカバー３の外壁面との間に残っ
た薬液を排液口２２、管３２を通して系外に排出する。
これによって、図４に示すように、内槽４内には薬液が
無い状態となる。

【００２５】続いて、次に示す洗浄工程を行う。この洗
浄工程では、まず、図５に示すように、不活性ガス供給
を停止するとともに、蓋部材１８を開き、カバー３の上
部開口３ａを開放する。次いで、管３４に設けられた自
動弁２１を開き、図示せぬ供給源から供給された洗浄水
を管３４を通してカバー３内に導入する。カバー３内に
導入された洗浄水は、カバー３内に満たされ上部開口３
ａから越流し、カバー３の外壁面を流れ落ち、排液口２
２から系外に排出される。これにより、ウェハ６、内槽
４の内壁面、カバー３の内外壁面等に付着した薬液は洗
浄水により洗い流される。

【００２６】このウェハ６の洗浄の際には、洗浄水がカ
バー３内を上方に向かって流れるため、カバー３内のウ
ェハ６には順次新しい洗浄水が接することになり、高い
洗浄効果が得られる。上記洗浄処理が終了した後、図６
に示すように、上部開口３ａを通してウェハ搬送機２９
によってウェハ６をカバー３外に搬出する。

【００２７】次いで、自動弁２１を閉じ洗浄水の供給を
停止するとともに、カバー３を内槽４から搬出する。こ
の際、内槽４内の洗浄水は全て排液口２２から系外に排
出される。次いで、図７および図８に示すように、自動
弁９を閉じるとともに自動弁８を開き、外槽５内の薬液
を内槽４内に戻す。この際、自動弁１２を閉じ、内槽４
内に導入した薬液が排出されないようにする。以下、上
述の過程を繰り返し、新たなウェハ６の薬液処理を行
う。

【００２８】上記基板処理装置にあっては、カバー搬送
機１３によってカバー３を任意の速度で昇降できるよう
にしたので、カバー３を内槽４内に搬入する際、カバー
３を下降させる速度を適宜設定することにより、薬液が
液滴となってウェハ６上に残留する量が最小となるよう
にすることができる。従って、薬液の液滴が局所的にウ
ェハ６上に残留することにより薬液処理均一性が損なわ
れるのを防ぐことができる。また、ウェハ６上の薬液残
留量を最小限に抑えることができるため、薬液処理前の
基板が多量のパーティクルが付着したものであり、この
パーティクルが薬液処理時に薬液中に混入した場合で
も、パーティクルが洗浄水中に混入する量を最小限に抑
え、洗浄工程によりウェハ６をより清浄化することがで
きる。

【００２９】また、内槽４から越流した液を受容可能な
外槽５を設けたので、内槽４内での薬液処理に使用した
薬液を、一旦外槽５に貯留しておき、再利用することが
できる。従って、従来のワンバス処理装置に比べ、薬液
排出量を減らし、処理コストを削減することができる。

【００３０】また、カバー３内に不活性ガスを導入する
ガス導入管１を設けたので、薬液処理後のウェハ６を外
気に触れさせることなく洗浄することができ、酸素や水
分等の影響によりウェハ６にウォーターマークが形成さ
れるのを未然に防ぐことができる。また不純物がウェハ
６に付着するのを防ぐことができる。

【００３１】図９は、本発明の基板処理装置の第２の実
施形態を示すもので、ここに示す基板処理装置は、上記
内槽４の排液口２２に接続された管３２に、送液ポンプ
３６を有する管３７が接続され、内槽４内の液を管３
２、管３７を通して外槽５に送り込むことができるよう
にされている点で上述の第１の実施形態の装置と異な
る。

【００３２】この装置の使用に際しては、図１０に示す
ように、薬液処理工程において、カバー３内に不活性ガ
スを導入しつつカバー３を内槽４内に内槽４の底面に達
するまで下降させ、カバー３内のウェハ６を薬液から分
離させた後、管３２に設けられた自動弁１２を開くとと
もに送液ポンプ３６を稼働させ、内槽４の内壁面とカバ
ー３の外壁面との間に残った薬液を系外に排出せず、排
液口２２、管３２、管３７を通して外槽５内に送る。

【００３３】上記第２の実施形態の基板処理装置では、
上記第１の実施形態の装置と同様の効果が得られるだけ
でなく、薬液処理工程で使用した薬液を全て外槽５内に
貯留し再利用することができ、薬液使用量を削減し、い
っそうの処理コスト低下を図ることができるという効果
が得られる。

【００３４】図１１は、本発明の基板処理装置の第３の
実施形態を示すもので、ここに示す基板処理装置は、外
槽５の薬液導出口２５に接続された管３１のフィルタ１
１の二次側に、自動弁３８が設けられている点で上述の
第１の実施形態の装置と異なる。

【００３５】この装置の使用に際しては、まず、自動弁
８、３８を開、自動弁１２、９、１０、２１を閉とした
状態で上述の過程に従って内槽４内のウェハ６を薬液処
理した後、カバー３を、上部開口３ａを開放した状態で
内槽４内に搬入し、内槽４の底面に達するまで下降させ
る。これによって、内槽４内のカバー３内には薬液が満
たされることになる。

【００３６】次いで、図１２に示すように、蓋部材１８
を用いて上部開口３ａを閉止するとともに、上記管３１
に設けられた自動弁３８を閉じ、自動弁９を開いた後、
ガス導入管１を通して不活性ガスをカバー３内に導入
し、このガスの圧力によりカバー３内の薬液を管３３、
管３０を通して外槽５に送り、ウェハ６を薬液から分離
させる。この際、流量調節弁２８によりカバー３内に導
入する不活性ガスの流量を調節することによって、カバ
ー３内の薬液下降速度を、ウェハ６上に薬液が残留する
量を最小とすることができるように設定する。以下、上
述と同様の過程でウェハ６を洗浄する。

【００３７】上記第３の実施形態の基板処理装置では、
管３１に自動弁３８を設けたので、カバー３内の薬液を
管３３、管３０を通して外槽５に送ることができる。こ
のため、一旦カバー３内に薬液が満たされた状態とした
後に、カバー３内を不活性ガスで置換することができ
る。従って、カバー３内の不活性ガスをより純度の高い
ものとし、ウェハ６への不純物付着やウォーターマーク
形成をより確実に防ぐことができる。また、カバー３内
に導入される不活性ガスの気流を安定化することができ
る。

【００３８】図１３は、本発明の基板処理装置の第４の
実施形態を示すもので、ここに示す基板処理装置は、ガ
ス導入管１に、ガス導入管１内の不活性ガスをろ過する
ピューリファイア３９が設けられている点で、上記第３
の実施形態の装置と異なる。ピューリファイア３９とし
ては、汎用のガスフィルタを用いることができる。ここ
に示す第４の実施形態の基板処理装置では、ピューリフ
ァイア３９によって、不活性ガス中の水分等の不純物を
取り除き、ウェハ６への不純物付着やウォーターマーク
形成をより確実に防ぐことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板処理
装置にあっては、薬液処理均一性が損なわれるのを防ぐ
ことができる。またパーティクル、不純物の基板への付
着、ウォーターマーク形成を未然に防ぐことができる。
さらには、薬液排出量を減らし、処理コストを削減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基板処理装置の第１の実施形態の概
略構成図である。

【図２】 図１に示す基板処理装置の動作を示す説明図
である。

【図３】 図１に示す基板処理装置の動作を示す説明図
である。

【図４】 図１に示す基板処理装置の動作を示す説明図
である。

【図５】 図１に示す基板処理装置の動作を示す説明図
である。

【図６】 図１に示す基板処理装置の動作を示す説明図
である。

【図７】 図１に示す基板処理装置の動作を示す説明図
である。

【図８】 図１に示す基板処理装置の動作を示す説明図
である。

【図９】 本発明の基板処理装置の第２の実施形態の概
略構成図である。

【図１０】 図９に示す基板処理装置の動作を示す説明
図である。

【図１１】 本発明の基板処理装置の第３の実施形態の
概略構成図である。

【図１２】 図１１に示す基板処理装置の動作を示す説
明図である。

【図１３】 本発明の基板処理装置の第４の実施形態の
概略構成図である。

【符号の説明】

１・・・ガス導入管（不活性ガス導入手段）、３・・・カバ
ー、３ａ・・・上部開口、３ｂ・・・下部開口、３ｃ・・・カバ
ー本体、４・・・内槽（処理槽）、５・・・外槽（貯留槽）、
６・・・ウェハ（被処理基板）、１３・・・カバー搬送機（移
動手段）、１８・・・蓋部材、２８・・・流量調節弁（流量調
節手段）、３０・・・管（循環手段）、３２・・・管（排出手
段）、３４・・・管（洗浄水供給手段）、３７・・・管（返送
手段）、３９・・・ピューリファイア Ａ・・・送液管路（送液手段）

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板に薬液処理および洗浄処理を
   施す基板処理装置であって、 被処理基板を収容する処理槽と、 この処理槽内に被処理基板を処理する薬液を入れこれを
   処理槽から越流させた際に越流した薬液を受容可能な貯
   留槽と、 処理槽に出し入れ自在に収容され、処理槽内の被処理基
   板を包囲可能なカバーと、 このカバーを任意の速度で処理槽内の被処理基板に対し
   接近および離間する方向に移動させる移動手段と、 カバー内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段
   と、 貯留槽内の液を処理槽に送液する送液手段と、 処理槽内の被処理基板をカバーで包囲した際にこのカバ
   ー内に洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、 処理槽内の被処理基板をカバーで包囲した際に処理槽内
   かつカバー外にある液を処理槽から排出する排出手段を
   備え、 カバーが、被処理基板を出し入れ可能な上部および下部
   開口が形成されたカバー本体と、上部開口を開閉可能か
   つ気密に閉止する蓋部材を備えたものとされていること
   を特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 排出手段により処理槽から排出された液
   を貯留槽に送液する返送手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】 処理槽内のカバー内の液を貯留槽に戻す
   循環手段が設けられていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の基板処理装置。
4. 【請求項４】 不活性ガス導入手段に、カバーに導入さ
   れる不活性ガスをろ過するピューリファイアが設けられ
   ていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１
   項記載の基板処理装置。
5. 【請求項５】 不活性ガス導入手段に、不活性ガスの流
   量を調節する流量調節手段が設けられていることを特徴
   とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の基板処理
   装置。
6. 【請求項６】 送液手段に、貯留槽から導出された液の
   温度を所定の値に保つ温度調節手段を設けたことを特徴
   とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の基板処理
   装置。