JP3544341B2 - 基板処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体ウェハ（以下，「ウェハ」という。）のフォトリソグラフィ処理においては，ウェハに対してレジストを塗布し，次いでパターンの露光を行い，その後現像を行う処理が行われる。その後，ウェハからレジストを除去する。
【０００３】
かかるレジスト除去の際には洗浄装置が用いられている。従来の洗浄装置では，ＳＰＭ（Ｈ_２ＳＯ_４／Ｈ_２Ｏ_２の混合液）と呼ばれる薬液が充填された洗浄槽内にウェハを浸漬させてレジストの剥離を行う。一方，今日においては，環境保全の観点から，廃液処理が容易なオゾンが溶解した溶液を用いてレジスト除去を行うことが要望されている。この場合，オゾンが溶解した溶液が充填された洗浄槽内にウェハを浸漬させる，いわゆるディップ方式の洗浄により，溶液中の酸素原子ラジカルによってレジストを酸化反応させて二酸化炭素や水等に分解する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，通常，高濃度のオゾンガスを純水にバブリングして溶解させることにより前記溶液を生成し，その後，この溶液を洗浄槽内に充填しているので，その間に，溶液中のオゾンが消滅していきオゾン濃度が低下し，レジスト除去が十分に行えない場合があった。さらにウェハを前記溶液に浸漬させた状態では，レジストと反応してオゾンが次々と消滅する一方で，レジスト表面へのオゾン供給が不十分となり，高い反応速度を得ることができなかった。
【０００５】
そこで，ウェハを溶液に浸漬させるディップ方式の洗浄装置の代わりに，オゾンガスと水蒸気を用いた処理を行い，ウェハからレジストを除去する洗浄装置を提案している。
【０００６】
従って，本発明の目的は，オゾンガスと水蒸気を用いた処理を行い，ウェハからレジストを除去する基板処理装置を提案する際に，基板の昇温時間の短縮や温度の均一性を可能とし，さらに基板の処理時間を短縮することができる，基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明によれば，処理容器内に収納した基板を処理する方法であって，前記処理容器をヒータで加熱すると共に，前記処理容器内に加熱されたガスを供給する工程と，加熱されたガスの供給を停止後，処理容器内で基板を一定時間放置し，温度安定化を図る工程と，前記処理容器内に溶媒の蒸気と処理ガスを供給し，基板を処理する工程とを有することを特徴とする，基板処理方法が提供される。
前記処理容器内に加熱されたガスを供給する工程においては，処理容器の内部雰囲気を第２の排気回路により排気し，前記基板を処理した後においては，有害物質除去機構が設けられた第１の排気回路により処理容器の内部雰囲気を排気しても良い。
前記温度安定化を図る工程において，前記ヒータを制御し前記処理容器の内部雰囲気を一定温度に維持しても良い。
【０００８】
なお，本出願では併せて以下の発明が提供される。
基板を処理する装置であって，前記基板を収納する処理容器と，前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給する溶媒蒸気供給手段と，前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と，前記処理容器の内部雰囲気を所定の温度に加熱する第１の加熱手段と，前記処理容器内に収納された基板を所定の温度に加熱する第２の加熱手段とを備えていることを特徴とする，基板処理装置を提供する。
この基板処理装置によれば，第１の加熱手段により例えば処理容器の壁部を熱し，処理容器の内部雰囲気を所定の温度に加熱すると共に，第２の加熱手段により処理容器内に収納された基板を所定の温度に加熱する。また，溶媒蒸気供給手段により溶媒の蒸気を供給する一方で，処理ガス供給手段により処理ガスを処理容器内に供給する。溶媒の蒸気と処理ガスを用い，所定の温度で基板を好適に処理する。ここで，一つの加熱手段により処理容器の壁部，内部雰囲気及び基板の全てを加熱して所定の温度に昇温させるのではなく，処理容器の内部雰囲気を第１の加熱手段により加熱し，内部雰囲気及び基板を第２の加熱手段により加熱するようにしたので，基板を迅速に所定の温度に昇温させることができる。
【０００９】
この基板処理装置において，第２の加熱手段は，加熱されたガスを吐出するガスノズルを備えていることが好ましい。かかる構成によれば，第２の加熱手段は，例えば所定の温度以上に加熱されたガス（例えばエア，アルゴンやヘリウム等の比熱が良好なガス，Ｎ_２ガス等の不活性ガス）を，ガスノズルによりガスが供給されるように基板に吐出する。そうすれば，基板を集中的に加熱することができる。一つの加熱手段で加熱を行うと，基板を所定の温度に加熱するのに伴い，処理容器の壁部の温度がオーバーシュートしてしまう。処理容器の壁部は，熱容量が大きいため所定の温度に安定させるのに時間を要する。しかしながら，本発明によれば，処理容器の壁部の温度がオーバーシュートしてしまう事態を未然に防ぐことができ，温度安定化にかかる手間を大幅に省くことができる。さらに基板が所定の温度に達すれば，ガスの吐出を停止する。ガスは熱伝導率が良好なため，ガスの熱エネルギーは，籠もらずに外部雰囲気に直ちに拡散していく。このため，ガスの吐出を停止すれば，基板を必要以上に加熱することがない。加熱されたガスを利用して加熱を行うので，所定の温度に対してオーバーシュートすることなく俊敏に応答することができる。なお，第２の加熱手段は，ガスノズル以外に，例えば熱エネルギーを基板に集中的に照射するランプヒータ等を備えていても良い。
【００１０】
前記ガスノズルの吐出方向を，前記処理容器の内周面に向けることが好ましい。例えばガスノズルから吐出されたガスは，処理容器の内周面に沿って天井部に流れ，その後に処理容器内の底部に向かって流下する。この流下する際に，基板全体にガスを供給することができ，基板を均一に加熱することができる。また，処理容器内にガスの対流を形成することができる。このガスの対流により，特に複数枚の基板を処理容器内に収納する場合には，各基板を漏れなく所定の温度に均一に加熱することができる。
【００１１】
前記処理容器の内周面に，前記ガスノズルから吐出されたガスを拡散させるための拡散板を設けても良い。そうすれば，ガスノズルから吐出されたガスを拡散板に当てて，処理容器内の天井部に向かって拡散させることができ，処理容器内の底部に向かって流下する際に，基板全体にガスをより好適に供給することができる。
【００１２】
前記処理容器の内部雰囲気を排気する排気手段を備え，前記排気手段は，前記処理容器内に供給された溶媒の蒸気と処理ガスとを排気する第１の排気回路と，前記処理容器内に供給された加熱されたガスを排気する第２の排気回路とを備えていても良い。この基板処理装置においては，例えば溶媒の蒸気には例えば水蒸気が，処理ガスには例えばオゾンガス等が適宜に用いられている。かかる構成によれば，加熱されたガスを用いて基板を昇温させている間は，処理容器の内部雰囲気を第２の排気回路により排気する。基板を迅速に昇温させるためには，例えばガス流量は，１００Ｌ／ｍｉｎ以上要する。前述したように第２の排気回路を通して処理容器の内部雰囲気を逃がしているので，このような多量のガスが処理容器内に吐出されても，処理容器内の圧力が過大に上昇することを防止することができる。その後，水蒸気とオゾンガスを用いて基板を処理する。処理後，第１の排気回路により処理容器の内部雰囲気を排気してオゾンを排出する。第１の排気回路には，例えばオゾンキラー等の有害物質除去機構が設けられており，人体に有害なオゾンを除去している。ここで，加熱されたガスには，特に人体に有害な物質等が含まれていないので，第２の排気回路に，オゾンキラー等のような排気する際に圧力損失を生じる構成要素を設ける必要はない。このようにオゾンの排出には第１の排気回路を用い，ホットエアの排気には第２の排気回路を用いることで，オゾン排出時には安全を図ることができ，基板昇温中はガスを速やかに排気することができる。さらに第１の排気回路を通して多量の加熱されたガスを排気しようとすれば，圧力損失を抑えるために，有害物質除去機構の仕様を大きくする必要があり，製造コストが高騰してしまう。しかしながら，このように第２の排気回路を用いることで，有害物質除去機構を，有害物質を除去するのに最小限の仕様で済ますことができ，製造コストを抑えることができる。なお，処理ガスには，オゾンガス以外に，例えば塩素ガス，フッ素ガス，水素ガス，予め各種反応種（ラジカル）を有している塩素ガス，フッ素ガス，水素ガス等がある。
【００１３】
基板を処理する方法であって，基板の周囲雰囲気を所定の温度に加熱する工程と，基板を所定の温度に加熱する工程と，前記基板の周囲雰囲気を所定の温度に安定させる工程と，基板に溶媒の蒸気と処理ガスを供給し，基板を処理する工程とを有することを特徴とする，基板処理方法を提供する。
【００１４】
この基板処理方法によれば，基板の周囲雰囲気を所定の温度に加熱すると共に，基板を所定の温度に加熱する。基板の周囲雰囲気を所定の温度に安定させる。その後，溶媒蒸気供給手段により溶媒の蒸気を供給する一方で，処理ガス供給手段により処理ガスを処理容器内に供給する。溶媒の蒸気と処理ガスを用い，所定の温度で基板を好適に処理する。ここで，基板の周囲雰囲気を所定の温度に安定させる場合，例えば加熱後にしばらくの間，加熱ガスの供給を停止したり，または基板の周囲雰囲気を攪拌する等して，基板の周囲を均一な温度雰囲気にする。そうすると，基板の面内温度分布の均一性を向上させ，好適な処理を行うことができる。さらに複数枚の基板を処理する場合，各基板を漏れなく所定の温度にすることができる。また，この基板処理方法は，基板処理装置に好適に適用される。
【００１５】
基板を処理容器内で処理する方法であって，前記処理容器を加熱する工程と，前記処理容器内を加熱する工程と，前記処理容器内の加熱を停止する工程と，前記処理容器内の加熱を停止後，一定時間経過後に，前記処理容器内に溶媒の蒸気と処理ガスを供給し，基板を処理する工程とを有することを特徴とする，基板処理方法を提供する。
【００１６】
この基板処理方法によれば，処理容器を加熱すると共に，処理容器内を加熱し，短時間で基板を例えば所定の温度に加熱する。基板が所定の温度になると，処理容器内の加熱を停止する一方で，引き続き処理容器を加熱し，基板が過熱されるのを防ぐと共に，処理容器内及び基板を所定の温度に維持する。そして，処理容器内が均一な温度雰囲気になるのに一定時間経過すると，処理容器内に溶媒の蒸気と処理ガスを供給し，基板を処理する。従って，この基板処理方法は，同様に基板処理装置に好適に適用される。
【００１７】
この基板処理方法において，前記処理容器内を加熱する工程が，加熱されたガスを用いて行われることが好ましい。かかる方法によれば，例えば処理容器内に設けられたガスノズルにより，基板に供給するように加熱されたガスを吐出すれば，基板を集中的に加熱することができる。また，加熱されたガスを利用するので，応答性の良い加熱を行うことができる。従って，この基板処理方法は，請求項２の基板処理装置に好適に適用される。
【００１８】
また処理後，処理容器内を開放して基板を搬出することになるが，ここで，前記処理容器内に溶媒の蒸気と処理ガスを供給し，基板を処理する工程の後に，前記処理容器内から処理ガスを排気することが好ましい。例えば処理ガスがオゾンガスのように，人体に有害な物質を含んでいる場合には，一旦処理容器内から処理ガスを排気して有害物質を排出する。これにより，処理容器内を開放した際に，有害物質が外部に拡散するのを未然に防ぎ，安全を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照して，例えば５０枚のウェハを一括して洗浄するように構成された洗浄装置に基づいて説明する。この洗浄装置は，オゾンガスを利用してウェハＷからレジストを除去するものであり，図１は，本発明の実施の形態にかかる洗浄装置１にかかる配管系統を示した説明図である。
【００２０】
図１に示すように，洗浄装置１は，ウェハＷを収納する処理容器２と，処理容器２内に水蒸気３を供給する溶媒蒸気供給手段としての水蒸気供給手段４と，処理容器２内にオゾンガス５を供給する処理ガス供給手段としてのオゾンガス供給手段６と，処理容器２の壁部を熱することで処理容器２の内部雰囲気を所定の温度に加熱する第１の加熱手段としてのラバーヒータ７，８，９と，加熱されたエア（ガス）を供給して処理容器２内に収納されたウェハＷを所定の温度に加熱する第２の加熱手段としてのホットエア供給手段１０と，処理容器２内に冷却されたエアを供給するクールエア供給手段１１と，処理容器２の内部雰囲気を排気する排気手段１２と，処理容器２内の液滴を排液する排液手段１３とを備えている。
【００２１】
図２に示すように，処理容器２は，５０枚のウェハＷを十分に収納可能な大きさを有する容器本体２０と，容器本体２０の上面開口部を開放・閉鎖する容器カバー２１と，容器本体２０の下面開口部を閉鎖する容器ボトム２２の３つに大別される。図示の例のように，略半円球状に形成された容器カバー２１が容器本体２０の上面開口部を閉鎖した際には，容器本体２０と容器カバー２１の間の空隙は，リップ式のＯリング２３により密閉される。容器本体２０と容器ボトム２２の間の空隙は，ガスケット２４により密閉される。こうして，処理容器２の内部雰囲気が外に漏れない構成となっている。また，処理容器２には，内部の様子を観察できるように，パイレックスガラスからなる窓２５が設置されている。
【００２２】
容器本体２０の外周面には前述したラバーヒータ７が，容器カバー２１の外周面には前述したラバーヒータ８が，容器ボトム２２の外周面には前述したラバーヒータ９がそれぞれ取り付けられている。これらラバーヒータ７，８，９は，制御部２６に接続され，制御部２６からの給電により発熱する。ラバーヒータ７，８，９の発熱により，処理容器２の壁部を熱して，処理容器２の内部雰囲気（ウェハの周囲雰囲気）を所定の温度として例えば８０℃に加熱し，処理中もその温度に保温する。
【００２３】
図３に示すように，処理容器２に，ウェハガイド３０が設けられている。ウェハガイド３０は，上下方向（図５中のＺ方向）に昇降自在に構成されている。ウェハガイド３０は，シャフト部３１と，ガイド部３２と，ガイド部３２に水平姿勢で固着された３本の平行な保持部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを備えている。各保持部材３３ａ〜ｃに，ウェハＷの周縁下部を保持する溝３４が等間隔で５０箇所形成されている。従って，ウェハガイド３０は，５０枚のウェハＷを等間隔で配列させた状態で保持する構成となっている。なお，シャフト部３１は容器カバー２１を貫通して処理容器２の上方に突き出ているため，この貫通部分には，エアグリップシール３５が設けられており，シャフト部３１と容器カバー２１の間の空隙が密閉される。
【００２４】
図４に示すように，水蒸気供給手段４は，純水（ＤＩＷ）を供給する純水供給回路４０と，純水供給回路４０から供給された純水を気化して水蒸気３を発生させる水蒸気発生器４１と，水蒸気発生器４１内の水蒸気３を供給する水蒸気供給回路４２と，水蒸気供給回路４２から供給された水蒸気３を処理容器２内に吐出する水蒸気ノズル４３とを備えている。
【００２５】
純水供給回路４０の入口側には，純水供給源（図示せず）が接続されている。純水供給回路４０には，圧力計４６，開閉弁４７，流量コントローラ４８，フィルタ４９が順次介装され，純水供給回路４０の出口は，水蒸気発生器４１の上部に接続されている。
【００２６】
水蒸気発生器４１の内部には，ヒータ５０が設けられている。ヒータ５０は，制御部２６の給電により発熱する。また，水蒸気発生器４１には，温度センサ５１が取り付けられている。温度センサ５１は，制御部２６に接続されている。従って，制御部２６は，温度センサ５１からの入力される温度信号に基づいて，ヒータ５０を適切に加熱制御する。純水供給回路４０により水蒸気発生器４１内に導入された純水は，熱を帯びたヒータ５０に対して滴下される。純水は気化し，水蒸気３が発生する。
【００２７】
水蒸気発生器４１の底部には純水排液回路５２が接続されている。純水排液回路５２は，後述する水蒸気排気回路５６に接続され，水蒸気発生器４１内で気化できなかった純水を後述するミストトラップ１０２に排液するようになっている。純水排液回路５２に流量調整弁５３が介装されており，排液量を適宜調整できるようになっている。
【００２８】
水蒸気供給回路４２は，水蒸気発生器４１の上部に接続されている。水蒸気供給回路４２に開閉弁５５が介装されている。水蒸気供給回路４２には，前述した水蒸気排気回路５６が接続されている。水蒸気排気回路５６には，温度センサ５７と，開閉弁５８が介装されている。水蒸気排気回路５６は，水蒸気発生器４１の温度と蒸気吐出が安定するまで開閉弁５８を開放し，水蒸気３をミストトラップ１０２に排気するように構成されている。
【００２９】
図５に示すように，オゾンガス供給手段６は，オゾンガス５を発生させるオゾナイザー６０と，オゾナイザー６０で発生したオゾンガス５を供給するオゾンガス供給回路６１と，オゾンガス供給回路６１から供給されたオゾンガス５を処理容器２内に吐出するオゾンガスノズル６２とを備えている。オゾナイザー６０は，例えばオゾン濃度が約１４１ｇ／ｍ^３（ｎｏｒｍａｌ）［６．６ｖｏｌ％（体積百分率）］程度有するオゾンガス５を生成し，このオゾンガス５を流量，４０Ｌ／ｍｉｎ程度でオゾンガス供給回路６１に流すように構成されている。また，オゾンガス供給回路６１に開閉弁６３が介装されている。
【００３０】
図６に示すように，ホットエア供給手段１０は，エアを供給するエア供給回路７０と，エア供給回路７０から供給されたエアを加熱してホットエア７１を発生させるホットエアジェネレータ７２と，ホットエアジェネレータ７２内のホットエア７１を供給するホットエア供給回路７４と，ホットエア供給回路７４から供給されたホットエア７１を吐出するガスノズルとしてのエアノズル７５，７５とを備えている。
【００３１】
エア供給回路７０の入口側には，エア供給源（図示せず）が接続されている。エア供給源から例えば１００Ｌ／ｍｉｎ以上の流量で例えば常温（装置内雰囲気の温度と同じ温度）のエアが供給される。エア供給回路７０には，圧力計７６，開閉弁７７，流量コントローラ７８，フィルタ７９が順次介装され，エア供給回路７０の出口側は，ホットエアジェネレータ７２の下部に接続されている。なお，エアの流量は，処理容器２の容量やウェハの昇温時間等を考慮して決められる。
【００３２】
ホットエアジェネレータ７２の内部には，ヒータ８０が設けられている。ヒータ８０は，制御部２６の給電により発熱する。また，ホットエアジェネレータ７２には，温度センサ８１が取り付けられている。温度センサ８１は，制御部２６に接続されている。従って，制御部２６は，温度センサ８１から入力される温度信号に基づいて，ヒータ８０を適切に加熱制御する。エア供給回路７０によりホットエアジェネレータ７２内に導入されたエアは，ヒータ８０により加熱される。ホットエアジェネレータ７２内で発生したホットエア７１は，ホットエアジェネレータ７２の上部に接続されたホットエア供給回路７４内を通って，エアノズル７５に供給される。
【００３３】
図７に示すように，エアノズル７５，７５の吐出方向は，処理容器２の内周面に向いている。エアノズル７５，７５から吐出されたホットエア７１は，処理容器２の内周面に沿って処理容器２内の天井部に流れる。天井部を回ったホットエア７１は，ウェハＷ上を流下し，ウェハＷ全体を均一に加熱するようになっている。
【００３４】
図６に示すように，クールエア供給手段１１は，クールエア供給回路９０を備えている。クールエア供給回路９０の一端は，前記エア供給回路７０における圧力計７６と開閉弁７７との間に接続され，他端は前記ホットエア供給回路７４に接続されている。クールエア供給回路９０には，開閉弁９１，流量コントローラ９２，フィルタ９３，温度センサ９４が順次介装されている。従って，エアを供給する際には，先ず前記開閉弁７７を閉じさせる一方で開閉弁９１を開かせる。エア供給源からのエアは，クールエア供給回路９０内を通ってホットエアジェネレータ７２を迂回した後に，ホットエア供給回路７４に流入し，前記エアノズル７５，７５により吐出されて処理容器２内に供給される。さらにクールエア供給回路９０には，エアを逃がして後述する排気マニホールド１０５に導入するエア導入回路９５が接続されている。エア導入回路９５には，開閉弁９６が接続されている。なお，ホットエア供給手段１０とクールエア供給手段１１は，エア供給源やエアノズルを共有して使用したが，それぞれ個別にエア供給源やエアノズルを備えていても良い。
【００３５】
図８に示すように，排気手段１２は，処理容器２内に設けられた排気部１００，１００と，冷却部１０１と，ミストトラップ１０２と，オゾンキラー１０３と，処理容器２を収納して処理容器２の周囲雰囲気を排気するシンクボックス１０４と，処理容器２内の排気，シンクボックス１０４からの排気，装置全体の排気が集合する排気マニホールド１０５とを備えている。
【００３６】
排気部１００，１００は，処理容器２の内部雰囲気を取り込むように構成されている。排気部１００，１００の外面には，微細な孔（図示せず）が複数形成されている。各排気部１００には，処理容器２内に供給された水蒸気３とオゾンガス５とを排気する第１の排気回路としてのガス排気回路１０６が接続されている。このガス排気回路１０６は，冷却部１０１内を通過した後に，ミストトラップ１０２に接続されている。ガス排気回路１０６には，三方弁１０７を介して，処理容器２内に供給されたホットエア７１を排気する第２の排気回路としてのホットエア排気回路１０８が接続されている。
【００３７】
冷却部１０１は，前記水蒸気発生器４１から排気された水蒸気３及び処理容器２内から排気された水蒸気３を冷却して凝縮するように構成されている。即ち，冷却部１０１内を，前述した水蒸気排気回路５６，ガス排気回路１０６が通過している。冷却部１０１に，冷却水を供給する冷却水供給回路１１０と，冷却水を排液する冷却水排液回路１１１とがそれぞれ接続されている。冷却水供給回路１１０に流量調整弁１１２が，冷却水排液回路１１１に流量調整弁１１３がそれぞれ介装されている。冷却水供給回路１１０から冷却水を冷却部１０１内に供給し続ける一方で，冷却水排液回路１１１により排液を行い，冷却部１０１内を常時新鮮な冷却水で満すようにすると良い。
【００３８】
ミストトラップ１０２は，気体と液体とを個別に排出するように構成されている。ミストトラップ１０２には，ガス排気回路１１４が接続されている。特にオゾンガス５は人体等に有害なので，ガス排気回路１１４には，前記オゾンキラー１０３が介装されている。このオゾンキラー１０３は，加熱によりオゾンを酸素に熱分解するように構成されている。オゾンキラー１０３の加熱温度は，例えば４００℃以上に設定されている。このような加熱方式のオゾンキラー１０３は，製品寿命が長く，長期に渡ってガス排気回路１１４内の気体中からオゾンを除去することができる。
【００３９】
ホットエア７１を吐出してウェハＷを加熱する場合，三方弁１０７をホットエア排気回路１０８側に切り替え，処理容器２内のホットエア７１を，ホットエア排気回路１０８を通じて外部に排気するようになっている。ここで，ホットエア７１は人体等に無害なので，ホットエア排気回路１０８に，有害物質除去機構等を特別に設ける必要がない。このため，ホットエア排気回路１０８は，単に配管のみで構成され，ホットエア７１を排気する際の圧損を極力低減する構成となっている。
【００４０】
また，水蒸気３とオゾンガス５を用いてウェハＷを処理する場合や，処理後に処理容器２の内部雰囲気を置換する場合には，三方弁１０７をミストトラップ１０２側に切り替え，各排気部１００は，処理容器２内の水蒸気３及びオゾンガス５を，ガス排気回路１０６を通じてミストトラップ１０２に排気するようになっている。この場合，冷却部１０１には，冷却水供給回路１１０により冷却水が冷却部１０１に供給されているので，処理容器２内より排気された水蒸気３は，冷却部１０１内を通っている間に冷却されて凝縮される。水蒸気３が凝縮して液化した液滴は，ミストトラップ１０２内に滴下される。一方，オゾンガス５は，そのままミストトラップ１０２内に導入される。こうして，処理容器２から排気された内部雰囲気を，オゾンガス５と液滴に好適に分離することができるようになっている。さらにミストトラップ１０２中の気体を，ガス排気回路１１４により排気し，オゾンキラー１０３を通過する際にオゾンを除去して気体の無害化を図るようになっている。なお，水蒸気３とオゾンガス５を用いてウェハＷを処理する場合において，三方弁１０７や後述する開閉弁１２２を閉じたり，ガス排気回路１０６に排気流量を可変にする弁を介在させ，処理容器２内を加圧雰囲気にして処理を実施することも可能である。
【００４１】
また，水蒸気発生器４１から排出された水蒸気３及び純水は，水蒸気排気回路５６により，ミストトラップ１０２に導入される。純水は，そのまま水蒸気排気回路５６内を流れてミストトラップ１０２に滴下される。水蒸気３は，冷却部１０１内を通っている間に冷却されて凝縮され，液滴になってミストトラップ１０２に滴下される。
【００４２】
シンクボックス１０４は，処理容器２を収納するケース１１５を備えている。ケース１１５に，排気マニホールド１０５に通じる排気管１１６が接続されている。従って，シンクボックス１０４は，処理容器２の周囲から排気をとることで，オゾンガス５が装置外部に漏れるのを防止するようになっている。
【００４３】
排気マニホールド１０５は，装置全体の排気を集合して行うように構成されている。即ち，排気マニホールド１０５には，前記ガス排気回路１１４，前記エア導入回路９５，前記排気管１１６が接続されている。また，洗浄装置１背面の雰囲気をマニホールド内に取り込むための配管（図示せず）が複数設置され，洗浄装置１からオゾンガス５が周囲に拡散するのを防止している。さらに排気マニホールド１０５は，工場内の酸専用の排気系（ＡＣＩＤ ＥＸＴＨＡＵＳＴ）に通じており，酸専用の排気系に流す前の各種排気の合流場所として機能する。このように，オゾンガス５の拡散を防止して排気管理を厳格に行っている。
【００４４】
排気マニホールド１０５には，オゾン濃度を検出するための濃度センサ１１７が取り付けられている。濃度センサ１１７の検出されるオゾン濃度により，オゾンキラー１０３のオゾン除去能力を把握し，例えばオゾンキラー１０３の故障による高濃度のオゾンガス５の排気を監視するようになっている。
【００４５】
排液手段１３は，前記処理容器２の底部に接続された第１の排液回路１２０と，ミストトラップ１０２の底部に接続された第２の排液回路１２１とを備えている。第１の排液回路１２０に，前述した開閉弁１２２が介装されている。第１の排液回路１２０は，ガス排気回路１０６に接続されており，処理容器２内の液滴をガス排気回路１０６に流す。また第２の排液回路１２１に，開閉弁１２３が介装されている。液体中にオゾンが残存することもあるので，第２の排液回路１２１は，工場内の酸専用の排液系（ＡＣＩＤ ＤＲＡＩＮ）に通じている。さらに排液手段１３は， ミストトラップ１０２に下から順次設置された空防止センサ１３０，排液開始センサ１３１，液オーバーセンサ１３２を備えている。開閉弁１２３，空防止センサ１３０，排液開始センサ１３１，液オーバーセンサ１３２は，前記制御部２６に接続されている。
【００４６】
この場合，処理容器２内の液滴，水蒸気発生器４１から排液された純水，水蒸気３が液化した液滴がミストトラップ１０２内に導入される。液滴が，ミストトラップ１０２内にある程度溜められ，液面が排液開始センサ１３１に達すると，排液開始センサ１３１から到達信号が制御部２６に入力される。制御部２６は，開閉弁１２３を開放させて排液を開始するように構成されている。また，液面の高さが，液オーバーセンサ１３２までオーバーすると，液オーバーセンサ１３２から警告信号が制御部２６に入力される。一方，液面が空防止センサ１３０を下回っている場合には，空防止センサ１３０から禁止信号が制御部２６に入力され，制御部２６は，開閉弁１２３を閉じるように構成されている。空防止センサ１３０は，液滴が全て流れてミストトラップ１０２内が空になり，オゾンガス５が工場内の酸専用の排液系に漏出する事態を防止するようになっている。
【００４７】
次に，以上のように構成された洗浄装置１で行われる本発明の実施の形態にかかる洗浄方法について， 図９，１０に示す第１，第２の工程説明図，図１１に示すフローチャート及び図１２に示すグラフに基づいて説明する。なお，所定の温度は，例えば８０℃〜１２０℃の範囲内に設定されているものとし，本実施形態では，所定の温度が８０℃に設定されている場合を例にとって説明する。
【００４８】
先ず図９に示すように，例えばレジスト膜１３０が形成されたウェハＷ５０枚を，図示しない搬送機によりウェハガイド３０に受け渡し，処理容器２内に収納し，容器カバー２１を閉じる。次いで，制御部２６の給電により，ラバーヒータ７，８，９が発熱し，処理容器２の壁部を熱し，処理容器２の内部雰囲気を８０℃に加熱すると共に，一方，エアノズル７５，７５から例えば２００℃〜３００℃に加熱されたエアを例えば１００Ｌ（リットル）／ｍｉｎの流量で吐出し，ウェハＷを８０℃に加熱する（図１１中のＳ１，図１２中の時刻Ｔ１〜Ｔ２）。なお，ラバーヒータ７〜９は，ウェハ収納以前から壁部を熱していることが望ましい。
【００４９】
この場合，図７に示したように，各エアノズル７５から吐出されたホットエア７１は，処理容器２の内周面に沿って天井部に流れ，その後に処理容器２内の底部に向かって流下する。この流下する際に，ウェハＷ全体にホットエア７１を供給することができ，均一かつ迅速にウェハＷを加熱することができる。また，処理容器２内にホットエア７１の対流を形成することができる。このホットエア７１の対流により，５０枚のウェハＷをそれぞれ漏れなく８０℃に均一に加熱することができる。
【００５０】
また，ホットエア７１を用いてウェハＷを集中的に加熱することができるので，ウェハＷの昇温時間を例えば２分（ｍｉｎ）に短縮することができる。ラバーヒータ７〜９のみで加熱を行うと，ウェハＷを所定の温度に急激に加熱するのに伴い，処理容器２の壁部の温度がオーバーシュートしてしまう。処理容器２の壁部は，熱容量が大きいため所定の温度に安定させるのに時間を要する。しかしながら，本発明によれば，処理容器２の壁部の温度がオーバーシュートしてしまう事態を未然に防ぐことができ，温度安定化にかかる手間を大幅に低減することができる。
【００５１】
さらにウェハ昇温中は，三方弁１０７をホットエア排気回路１０８側に切り替え，処理容器２の内部雰囲気をホットエア排気回路１０８により排気している。前述したようにウェハＷを迅速に昇温させるためには，エア流量は，１００Ｌ／ｍｉｎ程度要する。ホットエア排気回路１０８を通して処理容器２の内部雰囲気を逃がしているので，このような多量のホットエア７１が処理容器２内に吐出されても，処理容器２内の圧力が過大に上昇することを防止することができる。その結果，例えば処理容器２に設置された窓２５が割れる等の危険な事故を未然に防ぐことができる。
【００５２】
次いで，ウェハＷが８０℃に昇温すると，ホットエア７１の吐出を停止し，例えば１分間ウェハＷを放置して温度安定化を図る（図１１中のＳ２，図１２中の時刻Ｔ２〜Ｔ３）。ホットエア吐出停止後も，制御部２６は，ラバーヒータ７，８，９を適切に加熱制御し，処理容器２の内部雰囲気を８０℃に維持する。この間に，処理容器２の内部（ウェハＷの周囲）を均一な温度雰囲気にし，ウェハＷの面内温度分布の均一性を向上させる。また，ホットエア７１は，ホットエア排気回路１０８により排気される。エアは熱伝導率が良好なため，ホットエア７１の熱エネルギーは，籠もらずに外部に直ちに拡散していく。このため，ホットエア７１の吐出を停止さえすれば，ウェハＷを必要以上に加熱することがない。ホットエア７１を利用して加熱を行うので，所定の温度に対してオーバーシュートすることなく俊敏に応答することができる。
【００５３】
次いで，処理容器２内に水蒸気３とオゾンガス５を供給し，オゾンを利用した処理を５分間行う（図１１中のＳ３，図１２中の時刻Ｔ３〜Ｔ４）。図１０に示すように，ウェハＷの表面に，水分子１３１とオゾン分子１３２とが混合した混合層を形成する。この混合層中で水分子１３１とオゾン分子１３２同士が反応し，ウェハＷの表面に例えば酸素原子ラジカル（Ｏ・ Ｏｘｙｇｅｎ ｒａｄｉｃａｌ）や水酸基ラジカル（ＯＨ・ Ｈｙｄｒｏｘｙ ｒａｄｉｃａｌ）等の反応物質が多量に発生する。ウェハＷの表面で発生した水酸基ラジカルは，消滅することなく，直ちに酸化反応を起こし，レジストをカルボン酸，二酸化炭素や水等に分解する。図１０に示すように，レジスト膜１３０を十分に酸化分解して水溶性の膜１３０ａに変質させる。この水溶性の膜１３０ａは，その後の純水によるリンス洗浄で容易に除去することができる。なお，処理中に，三方弁１０７をガス排気回路１０６側に切り替えて排気を行いながら，オゾンを利用した処理を行っても良い。
【００５４】
次いで，水蒸気３及びオゾンガス５の供給を停止し，オゾン排出を２分間行う（図１１中のＳ４，図１２中の時刻Ｔ４以降）。三方弁１０７をガス排気回路１０６側に切り替え，エアノズル７５から常温のエアを吐出させてパージを行い，処理容器２内から水蒸気３及びオゾンガス５を押し出して排気する。処理容器２の内部雰囲気を冷却部１０１で冷却し，水蒸気３が液化した純水をミストトラップ１０２に滴下する。また，オゾンガス５をミストトラップ１０２，ガス排気回路１１４に通して排気し，オゾンを排出する。ガス排気回路１１４には，例えばオゾンキラー等の有害物質除去機構が設けられており，人体に有害なオゾンを除去している。こうして，全処理時間（ウェハ昇温からオゾン排出までに要する時間）に，合計で１０分間かかる。また，この場合，開閉弁１２２を開き，処理容器２内に貯まった水分を第１の排液回路１２０に排液する。なお，水蒸気３及びオゾンガス５を排気する際には，パージを行わずに，減圧雰囲気の状態で処理容器２内から排気を行うようにしても良い。
【００５５】
その後，容器カバー２１を開放してウェハＷを搬出する（処理終了）。その後，ウェハＷを，ウェハ搬送機によりリンス洗浄装置に搬送し，純水によるリンス洗浄を施す。前述したようにレジスト膜１３０を水溶性に変質させているので，リンス洗浄装置では，ウェハＷからレジストを容易に除去することができる。最後に，ウェハＷを，ウェハ搬送機によりリンス洗浄装置から乾燥装置に搬送して乾燥処理する。
【００５６】
このように，処理容器２を加熱すると共に，処理容器２内を加熱し，短時間でウェハＷを８０℃に加熱する。ウェハＷが８０℃になると，処理容器２内の加熱を停止する一方で，引き続き処理容器２を加熱し，ウェハＷが過熱されるのを防ぐと共に，処理容器２内及びウェハＷを８０℃に維持する。そして，処理容器２内が均一な温度雰囲気になるのに一定時間経過すると，処理容器２内に水蒸気３とオゾンガス５を供給し，オゾンを利用した処理を行う。
【００５７】
かかる洗浄装置１によれば，一つの加熱手段により処理容器２の壁部，内部雰囲気及びウェハＷの全てを加熱して８０℃に昇温させるのではなく，処理容器２の壁部，内部雰囲気をラバーヒータ７，８，９により加熱し，内部雰囲気及びウェハＷをホットエア供給手段１０により加熱するようにしたので，ウェハＷを迅速に８０℃に昇温させることができる。従って，スループットを低下することなく，処理時間を十分に確保することができるようになり，歩留まりや生産性の向上を図ることが可能となる。
【００５８】
また，ホットエア７１には，特に人体に有害な物質等が含まれていないので，ホットエア排気回路１０８に，オゾンキラー１０３のような排気する際に圧力損失を生じる構成要素を設ける必要はない。オゾンの排出にはガス排気回路１０６，オゾンキラー１０３が介装されたガス排気回路１１４を用い，ホットエア７１の排気にホットエア排気回路１０８を用いることで，オゾン排出時には安全を図ることができ，ウェハ昇温中はホットエア７１を速やかに排気することができる。さらにガス排気回路１１４を通して多量のホットエア７１を排気しようとすれば，圧力損失を抑えるために，オゾンキラー１０３の仕様を大きくする必要があり，製造コストが高騰してしまう。しかしながら，このようにホットエア排気回路１０８を用いることで，オゾンキラー１０３を，オゾンを除去するのに最小限の仕様で済ますことができ，製造コストを抑えることができる。
【００５９】
エアノズル７５の吐出方向を処理容器２の内周面に向け，ホットエア７１をウェハＷ上に流下させると共に，処理容器２の内部雰囲気に８０℃に安定させる時間を設けたので，処理容器２の内部を均一な温度雰囲気にし，５０枚のウェハＷを収納しても，各ウェハＷの面内温度分布の均一性を向上させてオゾンを利用した処理を好適に行うことができる。
【００６０】
なお，本発明の実施の形態の一例ついて説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を取りうるものである。例えば処理容器２の内部雰囲気を均す際に，処理容器２内にエアを少量供給して内部雰囲気を攪拌するようにしても良い。この攪拌により，処理容器２内をより均一な温度雰囲気にすることができる。処理容器２の内部雰囲気を攪拌する他の手段として，羽根車等の攪拌機がある。処理容器２内に攪拌機を設け，処理容器２の内部雰囲気を安定させる際に，この攪拌機を動作させることで，均一な温度雰囲気を実現する。
【００６１】
また，図１３に示すように，処理容器２の内周面に，ホットエア７１を拡散させるための拡散板としてのフィン１４０を設けても良い。そうすれば，エアノズル７５から吐出されたホットエア７１をフィン１４０に当てて，処理容器２内の天井部に向かって拡散させることができ，処理容器２内の底部に向かって流下する際に，ウェハＷ全体にホットエア７１をより好適に供給することができる。
【００６２】
また，オゾンガス５を利用してレジスト膜１３０を除去した場合について説明したが，他の処理ガスを利用してウェハＷ上に付着した様々な付着物を除去するようにしても良い。例えば，塩素（Ｃｌ_２）ガスと水蒸気を供給し，ウェハＷ上から金属付着物，パーティクルを除去することが可能である。また，水素（Ｈ_２）ガスと水蒸気を供給し，ウェハＷ上から金属付着物，パーティクルを除去することも可能である。また，フッ素（Ｆ_２）ガスと水蒸気を供給し，ウェハＷ上から自然酸化膜，パーティクルを除去することが可能である。また，この場合には，それぞれの状況に対応して，ガス排気回路１１４に各種の有害物質除去機構を設けると良い。また，酸素原子ラジカルを有するオゾンガス，塩素原子ラジカルを有する塩素ガス，水素原子ラジカルを有する水素ガス，フッ素原子ラジカルを有するフッ素ガスを供給して各種処理を行うようにしても良い。
【００６３】
本発明は，複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の処理だけでなく，一枚ずつ基板を処理する枚葉式の処理の場合にも適用することができる。また，ホットエア７１の代わりに，アルゴンやヘリウム等の比熱が良好なガス，Ｎ_２ガス等の不活性ガスを用いても良い。また，ホットエア供給手段１０の代わりに，例えばランプヒータ等を設置し，熱エネルギーをウェハＷに集中的に照射することにより，ウェハＷの昇温時間の短縮を図るようにしても良い。また，基板が，上記ウェハＷに限定されずにＬＣＤ基板，ＣＤ基板，プリント基板，セラミック基板等であってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば，基板の昇温時間を短縮することができる。従って，スループットを低下することなく，処理時間を十分に確保することができるようになり，歩留まりや生産性の向上を図ることが可能となる。
【００６５】
基板を集中的に加熱することができ，温度安定化の手間を大幅に省くことができる。さらに所定の温度に対して俊敏に応答した加熱を行うことができる。
【００６６】
基板を均一に加熱することができる。さらに複数枚の基板を処理容器内に収納する場合には，各基板を漏れなく所定の温度に均一に加熱することができる。
【００６７】
基板昇温時に，処理容器内の圧力が過大に上昇することを防止することができる。さらにオゾン排出時には安全を図ることができ，基板昇温中はガスを速やかに排気することができる。
【００６８】
基板の昇温時間を短縮することができる。基板の面内温度分布の均一性を向上させ，好適な処理を行うことができる。さらに複数枚の基板を処理する場合には，各基板を漏れなく所定の温度にすることができる。
【００６９】
基板を集中的に加熱することができ，応答性の良い加熱を行うことができる。また，安全を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる洗浄装置の配管系統図である。
【図２】処理容器を拡大して示した断面説明図である。
【図３】ウェハガイドの斜視図である。
【図４】水蒸気発生手段の配管系統図である。
【図５】オゾンガス供給手段の配管系統図である。
【図６】ホットエア供給手段及びクールエア供給手段の配管系統図である。
【図７】ホットエアがウェハ上を流下する際の様子を示す説明図である。
【図８】排気手段及び排液手段の配管系統図である。
【図９】図１の洗浄装置で行われる処理を説明する第１の工程説明図である。
【図１０】図１の洗浄装置で行われる処理を説明する第２の工程説明図である。
【図１１】図１の洗浄装置で行われる処理を説明するフローチャートである。
【図１２】図１の洗浄装置で行われる処理を説明するグラフである。
【図１３】フィンを処理容器の内周面に設けた場合における，ホットエアがウェハ上を流下する際の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 洗浄装置
２ 処理容器
３ 水蒸気
４ 水蒸気供給手段
５ オゾンガス
６ オゾンガス供給手段
７，８，９ ラバーヒータ
１０ ホットエア供給手段
１２ 排気手段
７１ ホットエア
７５ エアノズル
１０６，１１４ ガス排気回路
１０８ ホットエア排気回路
Ｗ ウェハ

Claims (3)

1. 処理容器内に収納した基板を処理する方法であって，
   前記処理容器をヒータで加熱すると共に，前記処理容器内に加熱されたガスを供給する工程と，
   加熱されたガスの供給を停止後，処理容器内で基板を一定時間放置し，温度安定化を図る工程と，
   前記処理容器内に溶媒の蒸気と処理ガスを供給し，基板を処理する工程とを有することを特徴とする，基板処理方法。
2. 前記処理容器内に加熱されたガスを供給する工程においては，処理容器の内部雰囲気を第２の排気回路により排気し，前記基板を処理した後においては，有害物質除去機構が設けられた第１の排気回路により処理容器の内部雰囲気を排気することを特徴とする，請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記温度安定化を図る工程において，前記ヒータを制御し前記処理容器の内部雰囲気を一定温度に維持す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。

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