JP3866130B2

JP3866130B2 - 基板処理装置および基板処理方法

Info

Publication number: JP3866130B2
Application number: JP2002082755A
Authority: JP
Inventors: 雅洋基村
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP2003045843A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、純水による洗浄処理が終了した半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）の乾燥処理を行う基板処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板の製造工程においては、フッ酸等の薬液による処理および純水による洗浄処理を順次行った後、純水から基板を引き出しつつイソプロピルアルコール（以下、「ＩＰＡ」と称する）等の有機溶剤の蒸気を基板の周辺に供給して乾燥処理を行う基板処理装置が用いられている。特に、基板上に形成されるパターンの構造の複雑化、微細化が進展している近年においては、ＩＰＡの蒸気を供給しつつ純水から基板を引き揚げる引き揚げ乾燥方式が主流になりつつある。
【０００３】
従来の引き揚げ乾燥方式の基板処理装置は、図１０に示すように純水による洗浄処理を行う処理槽９２を収容器９０の内部に収容している。処理槽９２における基板Ｗの洗浄処理終了後に、収容器９０内に窒素ガスを供給しつつ基板Ｗを昇降機構９３によって処理槽９２から引き揚げてから、図１０中矢印ＦＩ９に示すように、供給ノズル９１からＩＰＡ蒸気を吐出する。これにより、収容器９０内がＩＰＡ蒸気で満たされて、基板ＷにＩＰＡが凝縮し、それが乾燥することにより、付着した純水がＩＰＡに置換され、基板の乾燥処理が行われることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の引き揚げ乾燥方式の基板処理装置においては、収容器９０内全体にＩＰＡ蒸気を供給しなければならず、ＩＰＡの消費量が多いという問題が発生していた。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、有機溶剤の蒸気の消費量を削減できる基板処理技術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】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、純水による基板の洗浄処理が終了した後、基板の乾燥処理を行う基板処理装置であって、純水を貯留し、前記純水中に基板を浸漬して洗浄処理を行う処理槽と、前記処理槽を収容する収容器と、前記処理槽内で前記基板を保持する保持手段と、前記保持手段により前記処理槽内で前記基板を保持しつつ、前記処理槽に貯留された純水を排水する排水手段と、前記排水手段により前記純水を排水しつつ、不活性ガスを前記処理槽内に流入させることにより、前記基板の表面が前記純水に代わって前記不活性ガスで覆われる第１流入手段と、前記第１流入手段による不活性ガスの流入後に、前記排水手段により排水された前記処理槽において前記保持手段により前記基板を保持しつつ、有機溶剤の蒸気を前記処理槽内に流入させることにより、前記基板の表面が前記不活性ガスに代わって前記有機溶剤で覆われる第２流入手段とを備える。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記第２流入手段は、前記処理槽における開口部の近傍に設けられ、前記開口部に向けて前記有機溶剤の蒸気を吐出する吐出部を有する。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記吐出部は、不活性ガスの吐出も可能である。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記有機溶剤の蒸気は、イソプロピルアルコールの蒸気である。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記保持手段は、相互に間隔を隔てた複数の基板を一括して保持する。
【００１２】
また、請求項６の発明は、純水を貯留可能な処理槽と、前記処理槽を収容する収容器とを有する基板処理装置を利用する基板処理方法であって、前記処理槽に貯留される純水中に基板を浸漬して洗浄処理を行う処理工程と、前記処理槽内で前記基板を保持しつつ前記処理槽に貯留された純水を排水する排水手段により前記純水を排水しつつ、不活性ガスを前記処理槽内に流入させることにより、前記基板の表面が前記純水に代わって前記不活性ガスで覆われる第１流入工程と、前記第１流入工程による不活性ガスの流入後に、前記排水手段により排水された前記処理槽において前記基板を保持しつつ、有機溶剤の蒸気を前記処理槽内に流入させることにより、前記基板の表面が前記不活性ガスに代わって前記有機溶剤で覆われる第２流入工程とを備える。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る基板処理方法において、前記第２流入工程は、前記処理槽における開口部の近傍に設けられる吐出部から、前記開口部に向けて前記有機溶剤の蒸気を吐出する吐出工程を有する。
【００１５】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る基板処理方法において、前記吐出部は、不活性ガスの吐出も可能である。
【００１６】
また、請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記有機溶剤の蒸気は、イソプロピルアルコールの蒸気である。
【００１７】
また、請求項１０の発明は、請求項６ないし請求項９のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記流入工程では、相互に間隔を隔てた複数の基板を一括して保持しつつ、前記有機溶剤の蒸気を前記処理槽内に流入させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
＜基板処理装置の要部構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１の正面図である。また、図２は、図１のII−II位置から見た断面図である。なお、図１および以下の各図にはそれらの方向関係を明確にするため、ＸＹ平面を水平面としＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。
【００１９】
この基板処理装置１は、純水による洗浄処理が終了した基板を、有機溶剤であるＩＰＡにより乾燥させる装置であって、主として収容器１０と、処理槽２０と、昇降機構３０と、供給ノズル４０とを備えている。
【００２０】
処理槽２０は、フッ酸等の薬液または純水（以下、これらを総称して「処理液」とする）を貯留して基板に順次表面処理を行う槽であり、収容器１０の内部に収容されている。処理槽２０の底部近傍には処理液吐出ノズル（図示省略）が配置されており、図外の処理液供給源からその処理液吐出ノズルを介して処理槽２０内に処理液を供給することができる。この処理液は処理槽２０の底部から供給されてオーバーフロー面、すなわち処理槽２０の開口部２０ｐから溢れ出る。また、処理槽２０では、後述する排液バルブ４６（図３参照）の開放によって処理槽２０内に貯留された処理液を排出することも可能である。
【００２１】
収容器１０は、その内部に処理槽２０、昇降機構３０、供給ノズル４０等を収容する筐体である。収容器１０の上部１１は、概念的に図示されたスライド式開閉機構１２によって開閉可能とされている（以下の図２〜図９では、この開閉機構１２を図示省略）。収容器１０の上部１１を開放した状態では、その開放部分から基板の搬出入を行うことができる。一方、収容器１０の上部１１を閉鎖した状態では、その内部を密閉空間とすることができる。
【００２２】
昇降機構３０は、処理槽２０に貯留されている処理液に一組の複数の基板Ｗ（ロット）を浸漬させる機構である。昇降機構３０は、リフター３１と、リフターアーム３２と、基板Ｗを保持する３本の保持棒３３、３４、３５とを備えている。３本の保持棒３３、３４、３５のそれぞれには基板Ｗの外縁部がはまり込んで基板Ｗを起立姿勢にて保持する複数の保持溝が所定間隔にてＸ方向に配列して設けられている。それぞれの保持溝は、切欠状の溝である。３本の保持棒３３、３４、３５はリフターアーム３２に固設され、リフターアーム３２はリフター３１によって鉛直方向（Ｚ方向）に昇降可能に設けられている。
【００２３】
このような構成により、昇降機構３０は３本の保持棒３３、３４、３５によってＸ方向に相互に平行に配列されて一括保持された複数の基板Ｗを処理槽２０に貯留されている処理液に浸漬する位置（図１の実線位置）とその処理液から引き揚げた位置（図１の仮想線位置）との間で昇降させることができる。なお、リフター３１には、リフターアーム３２を昇降させる機構として、ボールネジを用いた送りネジ機構やプーリやベルトを用いたベルト機構など種々の公知の機構を採用することが可能である。また、昇降機構３０を図１の２点鎖線位置に位置させるとともに、収容器１０の上部１１を開放することにより、装置外部の基板搬送ロボットと昇降機構３０との間で基板Ｗの受け渡しを行うことができる。
【００２４】
また、処理槽２０の外部には、上記のオーバーフロー面の近傍、換言すれば開口部２０ｐの近傍に２本の供給ノズル４０が設けられている。吐出部として機能する供給ノズル４０のそれぞれは、Ｘ方向に沿って伸びる中空の管状部材であり、Ｘ方向に等間隔にて配列された複数の吐出孔４１を備えている。複数の吐出孔４１のそれぞれは、吐出方向を処理槽２０の開口部２０ｐに向けるように形成されている。そして、供給ノズル４０のそれぞれは、複数の吐出孔４１から処理槽２０の開口部２０ｐに向けてＩＰＡ蒸気を吐出し、処理槽２０内に当該ＩＰＡ蒸気を含む雰囲気を形成することができる。
【００２５】
供給ノズル４０には、収容器１０外部の供給機構から、ＩＰＡ蒸気や、不活性ガスである窒素ガス等を供給することができる。図３は、基板処理装置１の配管等の構成を示す模式図である。供給ノズル４０は、ＩＰＡ供給源４２および窒素ガス供給源４４と配管を介して接続されている。ＩＰＡバルブ４３を開放することによって、ＩＰＡ供給源４２から供給ノズル４０にＩＰＡ蒸気を供給することができる。供給ノズル４０に供給されたＩＰＡ蒸気は、複数の吐出孔４１のそれぞれから処理槽２０の開口部２０ｐに向けて、基板Ｗの主面に平行な流れを形成して吐出される。なお、このとき、キャリアガスとしては、窒素ガスが使用されている。
【００２６】
また、窒素ガスバルブ４５を開放することによって、窒素ガス供給源４４から供給ノズル４０に窒素ガスを供給することができる。供給ノズル４０に供給された窒素ガスは、複数の吐出孔４１のそれぞれから処理槽２０の開口部２０ｐに向けて、基板Ｗの主面に平行な流れを形成して吐出される。
【００２７】
すなわち、窒素ガスバルブ４５を閉鎖してＩＰＡバルブ４３を開放すれば供給ノズル４０から処理槽２０の開口部２０ｐに向けてＩＰＡ蒸気を供給することができ、逆にＩＰＡバルブ４３を閉鎖して窒素ガスバルブ４５を開放すれば処理槽２０の開口部２０ｐに向けて窒素ガスを供給することができる。
【００２８】
また、処理槽２０の底部と装置外の排液ラインとは配管を介して接続されており、その配管には排液バルブ４６が介挿されている。この排液バルブ４６を開放することによって、処理槽２０内の処理液が排出されることとなる。
【００２９】
なお、図３に示すＩＰＡバルブ４３、窒素ガスバルブ４５および排液バルブ４６は、いずれも制御部５０によってその動作が制御される。この制御部５０および排液バルブ４６が排水手段として機能することとなる。
【００３０】
＜基板処理装置１における乾燥処理＞
図４は、基板処理装置１における基板処理の動作を説明するフローチャートである。また、図５から図９は、基板処理装置１における処理の様子を説明する図である。以下では、基板処理装置１の処理手順について図４から図９を参照しつつ説明する。
【００３１】
上記の基板処理装置１において基板Ｗに処理を行うときは、まず、昇降機構３０が図外の基板搬送ロボットから複数の基板Ｗを受け取る。そして、収容器１０が密閉されるとともに、昇降機構３０がＸ方向に相互に間隔を隔てて一括保持した複数の基板Ｗを降下させ、基板Ｗを処理槽２０内に搬入するための開口部２０ｐから処理槽２０に貯留された純水中に浸漬させる(ステップＳ１)。この段階においては、処理槽２０に純水が供給され続けており、処理槽２０の上端のオーバーフロー面からは純水が溢れ出し続けている。処理槽２０から溢れ出した純水は、処理槽２０の上端部外側に設けられた回収部によって回収され、装置外の排液ラインに排出される。
【００３２】
ステップＳ２では、基板の洗浄処理を行う。ここでは、処理槽２０に貯留された純水に複数の基板Ｗを浸漬した状態を維持しつつ、処理槽２０に薬液または純水を順次供給することによりエッチングや洗浄処理を予め定められた順序に従って進行させる（図５の状態）。この段階においても、処理槽２０の上端から薬液または純水が溢れ出し続けており、溢れ出した処理液は上記の回収部によって回収される。
【００３３】
そして、図５の状態においては、図５中矢印ＦＮ４に示すように、供給ノズル４０から窒素ガスを処理槽２０の開口部２０ｐに向けて吐出する。これにより、収容器１０の内部が窒素雰囲気となり、窒素雰囲気下で基板Ｗの処理が進行することとなる。
【００３４】
基板Ｗに対する表面処理が進行すると、やがて最終の仕上洗浄処理に至る。本実施形態では、仕上洗浄処理も通常の洗浄処理と同じく、処理槽２０に純水を貯留し、その純水中に複数の基板Ｗを浸漬することによって行われる。なお、最終の仕上洗浄処理の段階においても窒素ガスの供給が行われており、供給ノズル４０から窒素ガスが吐出され、窒素雰囲気下にて仕上洗浄処理が行われる。
【００３５】
ステップＳ３では、処理槽２０に貯留された純水を排水する。すなわち、処理槽２０内における基板Ｗの洗浄処理(ステップＳ２)が終了すると、図６に示すように、基板Ｗを処理槽２０内に保持したまま、処理槽２０内に貯留された純水を排水する。ここでも、図６中矢印ＦＮ５にて示すように、供給ノズル４０から基板Ｗに対して窒素ガスを吐出し、処理槽２０内に窒素ガスを流入させる。これにより、基板Ｗの表面全体が窒素で覆われることとなる。
【００３６】
上記のように処理槽２０内で基板Ｗを保持した状態で排水する、すなわち処理槽２０内の界面(水面)を低下させることで基板Ｗを収容器１０内の雰囲気に露出させる場合には、純水から基板Ｗを引き揚げることで基板を露出させる場合に対して、引き揚げに伴う基板Ｗの揺れ(振動)が発生することがないため、界面付近で生じうる基板へのパーティクルの再付着を効果的に防止できる。特に、雰囲気への基板Ｗの露出速度を上げたい場合には、基板Ｗを保持して排水する方法が有効となる。
【００３７】
ステップＳ４では、ＩＰＡ蒸気（キャリアガスとしての窒素ガスを含む）を処理槽２０内に流入させる。すなわち、処理槽２０内の排水(ステップＳ３)が終了した後、基板Ｗを引き揚げず、図７に示すように保持手段として機能する昇降機構３０が複数の基板Ｗを処理槽２０内に保持したまま、図７中矢印ＦＩにて示すように、供給ノズル４０からＩＰＡ蒸気を処理槽２０内に流入させる。すなわち、処理槽２０内において窒素ガスにさらされていた基板ＷがＩＰＡ蒸気で乾燥されることとなる。これにより、混合気体でなく単一の気体つまりＩＰＡのみが基板Ｗに作用し、基板Ｗの表面全体がＩＰＡで覆われることとなる。
【００３８】
このステップＳ４の動作により、ＩＰＡ蒸気の供給は、収容器１０より容積が小さい処理槽２０内に行えば足りるため、ＩＰＡガスの消費量を削減できる。例えば、収容器１０の容積をＶａ、処理槽２０の容積をＶｂとすると、収容器１０内全体にＩＰＡ蒸気を充満させる従来の方法に比べて、ＩＰＡの消費量を原理的にはＶａ／Ｖｂ程度に低減できることとなる。
【００３９】
ステップＳ５では、図８に示すように、基板Ｗを処理槽２０内に保持したまま、図８中矢印ＦＮ７に示すように供給ノズル４０から窒素ガスを処理槽２０内に吐出する。この窒素ガスの供給により、処理槽２０内における基板の乾燥が終了し、収容器１０内のＩＰＡ蒸気が排出されることとなる。なお、ＩＰＡ蒸気は、収容器１０に設けられる排気用の配管(図示せず)から収容器１０の外部に排出される。
【００４０】
ステップＳ６では、処理槽２０から基板Ｗを引き揚げる。この際、収容器１０の内部が窒素ガス雰囲気を形成し、図９に示すように、供給ノズル４０から窒素ガス流ＦＮ８を吐出しつつ、昇降機構３０が複数の基板Ｗを引き揚げる。
【００４１】
その後、基板Ｗが図１中の仮想線位置にまで到達した時点で、昇降機構３０が停止し、基板Ｗの引き揚げが完了する。この時点においては、供給ノズル４０からのガス供給が停止される。そして、基板Ｗが図１中の仮想線位置まで引き揚げられると、基板Ｗは基板搬送ロボットに渡されて一連の処理が終了する。
【００４２】
以上の基板処理装置１の動作により、処理槽２０内で基板Ｗを保持しつつＩＰＡ蒸気を流入させるため、ＩＰＡ蒸気の供給量を削減でき、乾燥効率が向上する。
【００４３】
＜変形例＞
・上記の実施形態については、ＩＰＡ蒸気と窒素ガスとを同一の供給ノズルから吐出するようにしているが、それぞれ別のノズルから吐出するようにしても良い。
【００４４】
・上記の実施形態については、有機溶剤の蒸気として、ＩＰＡ蒸気を例にして説明したが、低分子アルコール、シリコーン、ハイドロフィオロエーテル（ＨＦＥ）等の有機溶剤の蒸気を使用することも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項１０の発明によれば、排水された処理槽において基板を保持しつつ、有機溶剤の蒸気を処理槽内に流入させるため、有機溶剤の蒸気の消費量を削減できる。また、処理槽内で基板を保持しつつ純水を排水するため、基板に対するパーティクルの再付着を抑制できる。
【００４６】
さらに、請求項１ないし請求項１０の発明においては、有機溶剤の蒸気を処理槽内に流入させる前に、純水を排水しつつ処理槽内に不活性ガスを流入させるため、有機溶剤の蒸気による基板乾燥が適切に開始できる。
【００４７】
また、請求項２および請求項７の発明においては、処理槽における開口部の近傍に設けられる吐出部から開口部に向けて有機溶剤の蒸気を吐出するため、処理槽内に有機溶剤の蒸気を適切に流入させることができる。
【００４８】
また、請求項３および請求項８の発明においては、吐出部が不活性ガスの吐出も可能であるため、収容器内の省スペース化が図れる。
【００４９】
また、請求項４および請求項９の発明においては、有機溶剤の蒸気がイソプロピルアルコールの蒸気であるため、効率よく基板の乾燥が行える。
【００５０】
また、請求項５および請求項１０の発明においては、相互に間隔を隔てた複数の基板を一括して保持するため、基板処理を効率的に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置１の正面図である。
【図２】図１のII−II位置から見た断面図である。
【図３】基板処理装置１の配管等の構成を示す模式図である。
【図４】基板処理装置１における基板処理の動作を説明するフローチャートである。
【図５】基板処理装置１における処理の様子を説明する図である。
【図６】基板処理装置１における処理の様子を説明する図である。
【図７】基板処理装置１における処理の様子を説明する図である。
【図８】基板処理装置１における処理の様子を説明する図である。
【図９】基板処理装置１における処理の様子を説明する図である。
【図１０】従来例に係る基板乾燥処理の様子を説明する図である。
【符号の説明】
１基板処理装置
１０収容器
２０処理槽
３０昇降機構
４０供給ノズル
ＦＮ窒素ガス流
ＦＩＩＰＡ蒸気流
Ｗ基板

Claims

純水による基板の洗浄処理が終了した後、基板の乾燥処理を行う基板処理装置であって、
純水を貯留し、前記純水中に基板を浸漬して洗浄処理を行う処理槽と、
前記処理槽を収容する収容器と、
前記処理槽内で前記基板を保持する保持手段と、
前記保持手段により前記処理槽内で前記基板を保持しつつ、前記処理槽に貯留された純水を排水する排水手段と、
前記排水手段により前記純水を排水しつつ、不活性ガスを前記処理槽内に流入させることにより、前記基板の表面が前記純水に代わって前記不活性ガスで覆われる第１流入手段と、
前記第１流入手段による不活性ガスの流入後に、前記排水手段により排水された前記処理槽において前記保持手段により前記基板を保持しつつ、有機溶剤の蒸気を前記処理槽内に流入させることにより、前記基板の表面が前記不活性ガスに代わって前記有機溶剤で覆われる第２流入手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記第２流入手段は、
前記処理槽における開口部の近傍に設けられ、前記開口部に向けて前記有機溶剤の蒸気を吐出する吐出部、
を有することを特徴とする基板処理装置。
請求項２に記載の基板処理装置において、
前記吐出部は、不活性ガスの吐出も可能であることを特徴とする基板処理装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記有機溶剤の蒸気は、イソプロピルアルコールの蒸気であることを特徴とする基板処理装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記保持手段は、相互に間隔を隔てた複数の基板を一括して保持することを特徴とする基板処理装置。
純水を貯留可能な処理槽と、前記処理槽を収容する収容器とを有する基板処理装置を利用する基板処理方法であって、
前記処理槽に貯留される純水中に基板を浸漬して洗浄処理を行う処理工程と、
前記処理槽内で前記基板を保持しつつ前記処理槽に貯留された純水を排水する排水手段により前記純水を排水しつつ、不活性ガスを前記処理槽内に流入させることにより、前記基板の表面が前記純水に代わって前記不活性ガスで覆われる第１流入工程と、
前記第１流入工程による不活性ガスの流入後に、前記排水手段により排水された前記処理槽において前記基板を保持しつつ、有機溶剤の蒸気を前記処理槽内に流入させることにより、前記基板の表面が前記不活性ガスに代わって前記有機溶剤で覆われる第２流入工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
請求項６に記載の基板処理方法において、
前記第２流入工程は、
前記処理槽における開口部の近傍に設けられる吐出部から、前記開口部に向けて前記有機溶剤の蒸気を吐出する吐出工程、
を有することを特徴とする基板処理方法。
請求項７に記載の基板処理方法において、
前記吐出部は、不活性ガスの吐出も可能であることを特徴とする基板処理方法。
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の基板処理方法において、
前記有機溶剤の蒸気は、イソプロピルアルコールの蒸気であることを特徴とする基板処理方法。
請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の基板処理方法において、
前記第２流入工程では、相互に間隔を隔てた複数の基板を一括して保持しつつ、前記有機溶剤の蒸気を前記処理槽内に流入させることを特徴とする基板処理方法。