JP4498986B2

JP4498986B2 - 基板処理装置および基板処理方法ならびにコンピュータ読取可能な記憶媒体

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Publication number: JP4498986B2
Application number: JP2005182321A
Authority: JP
Inventors: 幸吉広城; 裕二上川; 孝之戸島; 尚樹新藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: JP2007005479A

Description

本発明は半導体ウエハ等の基板を洗浄、乾燥するための基板処理装置および基板処理方法、ならびに基板処理方法を実行するために基板処理装置の制御に用いられるコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を洗浄する種々の洗浄装置が用いられている。例えば、希釈フッ酸（ＤＨＦ）等の薬液を貯留した処理槽にウエハを浸漬して処理した後、純水を貯留した処理槽にウエハを浸漬させてリンス処理し、その後に処理槽から引き上げたウエハにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の蒸気を供給してウエハを乾燥するという処理方法が知られている。

この基板乾燥方法ではＩＰＡ蒸気がウエハの表面で結露することによりウエハの温度が上昇し、これによりウエハに付着したＩＰＡはその後に揮発するが、このとき、ウエハに付着している純水が十分にＩＰＡに置換されなかった部分があると、純水の蒸発に起因してウォーターマークが発生してしまう。

そこで、このウォーターマークの発生を抑制するために、水槽に純水を貯留し、その水面から上の所定範囲に水蒸気の層を形成し、さらにこの水蒸気の層の上にＩＰＡ蒸気の層を形成することができる装置を用い、純水に浸漬されたウエハをＩＰＡ蒸気の層に向けて引き上げるウエハ処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、近時、ウエハに形成される回路パターンの細線化が進んでおり、その回路パターンを構成する凸部の強度が小さくなっているために、このような凸部を有する回路パターンが形成されているウエハを前記ウエハ処理方法により処理した場合には、水蒸気層とＩＰＡ蒸気層との境界近傍に位置した凸部では、その上側はＩＰＡ蒸気による乾燥が始まっているが、その下側には水蒸気による水膜が残された状態となる。そのため、その凸部に掛かる表面張力の大きさが水蒸気層とＩＰＡ蒸気層との境界の上下で異なるものとなり、凸部が倒れてしまうという不都合が生じるおそれがある。
特開平１１−１７６７９８号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、基板の液処理から乾燥処理への移行時における基板に設けられたパターンの倒れの発生を抑制し、かつ、ウォーターマークの発生を抑制することができる基板処理装置および基板処理方法ならびに当該基板処理方法を基板処理装置に実行させるためのコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、貯留された純水に基板を浸漬して処理する液処理部と、前記液処理部に連通するように設けられ、基板を乾燥させるための乾燥処理部と、前記液処理部と前記乾燥処理部の間で基板を搬送する基板搬送装置と、純水の水蒸気またはミストを前記乾燥処理部に供給する純水供給機構と、揮発性有機溶剤の蒸気またはミストを前記乾燥処理部に供給する有機溶剤供給機構と、前記液処理部に貯留された純水に浸漬された基板を前記乾燥処理部に引き上げるに際して、前記基板が前記液処理部に貯留された純水に浸漬されているときから前記乾燥処理部の所定位置へ搬送されるまでの間の所定のタイミングで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を開始し、基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された以降に、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、その後に前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止するように、前記基板搬送装置と前記純水供給機構と前記有機溶剤供給機構とを制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止させる際に、その供給量を徐々に減少させることを特徴とする基板処理装置を提供する。

また、上記第１の観点において、前記液処理部と前記乾燥処理部とを隔離可能なシャッタをさらに具備し、前記制御部は、前記液処理部に貯留された純水に浸された基板が前記乾燥処理部の所定位置に搬送された時点で、前記シャッタが前記液処理部と前記乾燥処理部とを隔離し、その後に前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給が開始されるように、前記シャッタを制御するように構成することができる。

また、前記乾燥処理部へ加熱された不活性ガスを供給するガス供給機構をさらに具備し、前記制御部は、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始してから所定時間が経過した後にその供給を停止し、次いで前記乾燥処理部へ加熱された不活性ガスを供給するように、前記ガス供給機構を制御するように構成することもできる。

上記第１の観点において、前記揮発性有機溶剤としてはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を好適に用いることができる。

本発明の第２の観点では、液処理部に貯留された純水に基板を浸漬して当該基板を洗浄する工程と、前記基板が前記液処理部に浸漬されているときに前記液処理部に連通して設けられた乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を開始する工程と、前記液処理部から前記乾燥処理部に基板を搬送する工程と、前記基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された時点で、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、次いで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程と、所定時間経過後に前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止する工程と、を有し、前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程は、純水の水蒸気またはミストの供給を停止する際に、その供給量を徐々に減少させることを特徴とする基板処理方法を提供する。

本発明の第３の観点では、液処理部に貯留された純水に基板を浸漬して当該基板を洗浄する工程と、前記液処理部に連通して設けられた乾燥処理部に向けて前記液処理部から基板の搬送を開始し、その後に前記乾燥処理部への蒸気または純水のミストの供給を開始する工程と、前記基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された時点で、前記乾燥処理部の揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、次いで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程と、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止する工程と、を有し、前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程は、純水の水蒸気またはミストの供給を停止する際に、その供給量を徐々に減少させることを特徴とする基板処理方法を提供する。

上記第２、第３の観点において、前記揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止した後、前記乾燥処理部へ加熱乾燥ガスを供給して前記基板の表面の揮発性有機溶剤を蒸発させて当該基板を乾燥する工程をさらに有するものとすることができる。また、前記基板が前記乾燥処理部の所定位置に搬送された時点で、前記液処理部と前記乾燥処理部とを隔離するようにすることができる。

上記第２、第３の観点において、前記揮発性有機溶剤としてはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を好適に用いることができる。

本発明の第４の観点では、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、液処理部に貯留された純水に基板を浸漬して当該基板を洗浄する工程と、前記基板が前記液処理部に浸漬されているときに前記液処理部に連通して設けられた乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を開始する工程と、前記液処理部から前記乾燥処理部に基板を搬送する工程と、前記基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された時点で、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、次いで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程と、所定時間経過後に前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止する工程とが実行されるように、かつ、前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程は、純水の水蒸気またはミストの供給を停止する際に、その供給量を徐々に減少させるように、コンピュータが基板処理装置を制御するものであることを特徴とする、コンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。

本発明の第５の観点では、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、液処理部に貯留された純水に基板を浸漬して当該基板を洗浄する工程と、前記液処理部に連通して設けられた乾燥処理部に向けて前記液処理部から基板の搬送を開始し、その後に前記乾燥処理部への蒸気または純水のミストの供給を開始する工程と、前記基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された時点で、前記乾燥処理部の揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、次いで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程と、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止する工程とが実行されるように、かつ、前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程は、純水の水蒸気またはミストの供給を停止する際に、その供給量を徐々に減少させるように、コンピュータが基板処理装置を制御するものであることを特徴とする、コンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。

本発明によれば、液処理部にて純水に基板を浸漬して液処理した後、基板を液処理部に連通した乾燥処理部に搬送して乾燥する際に、基板の表面に付着した液膜を面内で実質的に均一化させ、さらに基板の表面を乾燥させる際に基板を面内で実質的に同時に乾燥させるので、パターン倒れの発生とウォーターマークの発生の両方を抑制することができる。このため、良好な回路パターンを有する高品質な基板を得ることができ、ひいては製品の生産歩留まりの向上に寄与する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構造を示す模式図である。この実施形態では、例えばフォトリソグラフィー技術等により所定の回路パターンが形成されている複数の半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を一括して所定の薬液で処理し、その後に純水（ＤＩＷ）によるリンス処理を行い、さらに乾燥を行う装置を例に挙げて説明する。

図１は基板処理装置１の概略構造を示す図である。この基板処理装置１は、ウエハＷに所定の薬液（例えば、希フッ酸水溶液（ＤＨＦ）、アンモニア−過酸化水素水（ＡＰＦ）、硫酸−過酸化水素水（ＳＰＭ）等）による処理を行い、その後に純水（ＤＩＷ）によりリンス処理を行う液処理部２と、液処理部２の上方に設けられ、液処理部２でのリンス処理が終了したウエハＷの乾燥を行う乾燥処理部３と、複数のウエハＷを保持することができ、昇降機構７により液処理部２と乾燥処理部３との間で移動（昇降）自在なウエハガイド４と、を有している。この基板処理装置１の上方には図示しないファンフィルターユニット（ＦＦＵ）が配設されており、基板処理装置１に清浄な空気がダウンフローとして供給されるようになっている。

ウエハガイド４は、例えば、最大で５０枚のウエハＷを略鉛直姿勢で、図１の紙面に垂直な方向（水平方向）に一定の間隔で並べて保持することができる保持部２６と、保持部２６を支持する支柱部２７とを有しており、この支柱部２７は、後述するチャンバ５の蓋部６２を貫通している。

液処理部２は、ボックス１３と、このボックス１３内に収容された液処理槽６とを有している。この液処理槽６は、薬液と純水とを適宜交互に貯留し、ウエハＷを薬液，純水に浸漬することにより薬液処理，リンス処理を行う内槽３０と、内槽３０の上部の開口を囲むように形成された中槽３１と、中槽３１の開口を囲むように形成された外槽３２と、を有している。

内槽３０内には、薬液，純水を内槽３０内に吐出するための処理液吐出ノズル３５と、薬液の濃度を計測するための濃度センサ５７が設けられている。処理液吐出ノズル３５に取り付けられた処理液供給ライン５６は、純水供給ライン５２と薬液供給ライン５５とに分岐している。処理液吐出ノズル３５へは、開閉バルブ５３を介在させた純水供給ライン５２とこの処理液供給ライン５６とを通して純水供給源から純水が供給され、開閉バルブ５４を介在させた薬液供給ライン５５とこの処理液供給ライン５６とを通して薬液供給源から薬液が供給される。

内槽３０の底部には開閉バルブ３７が介在された排液管３６が接続されており、この開閉バルブ３７を開くことによって内槽３０に貯留された薬液，純水をボックス１３内に排出することができるようになっている。また、ボックス１３の下部にも開閉バルブ１９が介在された排液管１８が設けられており、ボックス１３内から薬液，純水を排出することできるようになっている。さらにボックス１３には、ボックス１３内の雰囲気ガスを排気するための排気管２９が設けられており、薬液の蒸気等を排気することができるようになっている。

中槽３１は内槽３０の上面開口からオーバーフローした薬液，純水を受け止める。中槽３１には、中槽３１から薬液，純水を排出するための排液管４１が設けられており、この排液管４１にはトラップ４２が接続されている。このトラップ４２では、排液管４１を通して排出された薬液，純水が一定の高さで貯留され、その水面で開口した排液管４３を通してトラップ４２から薬液，純水が排出されるように、排液管４１の下端（排液口）が排液管４３の上端（排出口）よりも低い位置に配置されている。このような構成により、排液管４３やボックス１３の雰囲気が排液管４１に流入することを防止することができる。

外槽３２には、常時、純水が貯留されており、環状のシール板４６が、その下部がこの純水に浸され、かつ、その上端が外槽３２の上方に配置されたシャッタボックス１１の下板に密着するように、配設されている。このような構成により、外槽３２は純水を利用したシール機能を有し、内槽３０の雰囲気が外部に漏れないようになっている。

乾燥処理部３にはウエハＷを収容するためのチャンバ５が設けられており、このチャンバ５は、略円筒形状の筒部６１と、筒部６１の上面開口を開閉するドーム型の蓋部６２とを備えている。筒部６１の下面開口はシャッタボックス１１の上板に形成された開口部に気密に連結されている。

蓋部６２は図示しない昇降機構により昇降自在であり、図１に示すように、蓋部６２の下端面が筒部６１の上端に設けられたエアーシールリング６３に当接することで、チャンバ５は密閉される。また、蓋部６２を図１に示す位置の上側に移動させた状態（つまり、チャンバ５を開いた状態）で、基板処理装置１の外部と乾燥処理部３の内部との間でのウエハＷの搬入出を行うことができる。より具体的には、ウエハガイド４の保持部２６を筒部６１の上に出した状態で、保持部２６と図示しない外部搬送装置等との間でウエハＷの受け渡しを行う。

チャンバ５内には、水蒸気とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の蒸気を混合してまたは単独でチャンバ５内に供給するための流体ノズル７１が配置されている。流体ノズル７１には配管２１が接続されており、配管２１は途中で配管２１ａ，２１ｂに分岐し、それぞれ純水供給源およびＩＰＡ供給源に接続されている。そして、配管２１ａに設けられた開閉バルブ８３を開放し、流量制御バルブ８５を操作することにより所定流量の水蒸気発生器（加熱装置）２３に純水が送られて、そこで水蒸気を発生させる。同様に、配管２１ｂに設けられた開閉バルブ８２を開放し、流量制御バルブ８４を操作することにより所定流量のＩＰＡ蒸気発生装置２２にＩＰＡが送られて、そこでＩＰＡ蒸気を発生させる。これら水蒸気とＩＰＡ蒸気は単独で、または流体供給ライン２１において混合され、流体ノズル７１からチャンバ５内に噴射される。

流体ノズル７１としては、例えば、円筒状の形状を有し、蒸気噴射口がその長手方向（図１において紙面に垂直な方向）に一定の間隔で形成された構造を有するものが好適に用いられる。流体ノズル７１は、蒸気噴射口から噴射される水蒸気，ＩＰＡ蒸気がチャンバ５内に収容されたウエハＷに直接にあたることなく斜め上方に噴射されるように配置されており、流体ノズル７１から噴射された水蒸気，ＩＰＡ蒸気は、ウエハＷの左上と右上を通過して蓋部６２の内周面上部に向かって上昇し、その後に蓋部６２の上部中央において合流して下降し、ウエハＷどうしの間に流入し、ウエハＷの表面に沿って流下するようになっている。

このような流体ノズル７１からＩＰＡ蒸気を噴射させて乾燥させる場合には、ウエハＷの上端と下端でのＩＰＡの到達時間差はコンマ数秒以下であり、ウエハＷの表面に実質的に同時にＩＰＡを供給することができる。これにより、後述するように、ウエハＷの表面を実質的に同時に乾燥させることができる。なお、ＩＰＡ蒸気による乾燥の場合、面内での乾燥時間差をより小さくするためには、ＩＰＡ蒸気の流量を多くすればよい。例えば、容積が５０Ｌで５０枚のウエハを処理できる乾燥処理室の場合、２．０ｍＬ／ｓｅｃ／バッチ以上、好ましくは、３．５ｍＬ／ｓｅｃ／バッチ以上とすることが望ましい。

また、チャンバ５内には、室温または所定温度に加熱された窒素（Ｎ_２）ガスを噴射するための窒素ガスノズル７２が設けられている。窒素ガス供給源からは室温の窒素ガスが開閉バルブ８６を操作することによりヒータ２４に供給され、ここで、このヒータ２４を加熱していない場合には室温の窒素ガスが窒素ガス供給ライン２５を通して窒素ガスノズル７２から噴射され、一方、ヒータ２４を所定温度に加熱することにより所定温度に加熱された窒素ガスを窒素ガス供給ライン２５を通して窒素ガスノズル７２から噴射させることができる。

窒素ガスノズル７２としては、流体ノズル７１と同様の構造を有するものが好適に用いられる。窒素ガスノズル７２は、そのガス噴射口から噴射される窒素ガスがチャンバ５内に収容されたウエハＷに直接にあたることなく斜め上方に噴射されるように、配置することが好ましい。窒素ガスノズル７２から噴射された窒素ガスは、ウエハＷの左上と右上を通過して蓋部６２の内周面上部に向かって上昇し、蓋部６２の上部中央において合流して下降し、ウエハＷどうしの間に流入してウエハＷの表面に沿って流下する。

チャンバ５の内部には、さらに、チャンバ５内の雰囲気ガスを排出するための排気ノズル７３が設けられており、この排気ノズル７３には、チャンバ５内からの自然排気を行うための自然排気ライン４９と、強制排気を行うための強制排気ライン４８とが設けられている。排気ノズル７３としては、円筒状の形状を有し、チャンバ５内のガスを取り込むための一定長さのスリット型吸気口がその長手方向（図１において紙面に垂直な方向）に一定の間隔で形成された構造を有するものが好適に用いられる。

蓋部６２の外側の頂点部分には局所排気装置８が取り付けられている。図２はこの局所排気装置８の概略断面図である。この局所排気装置８は、空気（または窒素ガス等）を供給すると、変形，膨張してウエハガイド４の周囲に密着することでウエハガイド４の支柱部２７と蓋部６２との間の隙間をシールするエアーシールリング６５と、ウエハガイド４の支柱部２７と蓋部６２との間の隙間へ進入するガスを排出するための環状の排気管６６と、を有している。なお、図２ではエアーシールリング６５によるシールが行われていない状態を示している。

図２に示されるように、エアーシールリング６５に空気を供給しない（または脱気した）状態では、エアーシールリング６５はウエハガイド４と離れるので、ウエハガイド４を昇降させることができる。こうしてウエハガイド４を昇降させる際に排気管６６からの排気を行うことにより、チャンバ５内の雰囲気ガスが外部に漏れることを防止することができる。なお、排気管６６をエアーシールリング６５の下側に設けることで、エアーシールリング６５のＩＰＡ蒸気による劣化を抑制することができる。

液処理部２に設けられた液処理槽６の雰囲気と乾燥処理部３に設けられたチャンバ５の雰囲気とは、これらの中間に水平方向にスライド自在に配置されたシャッタ１０によって隔離し、または連通させることができるようになっている。このシャッタ１０は、液処理槽６において液処理を行うときと液処理槽６とチャンバ５との間でウエハＷを移動させるときには、シャッタボックス１１に収容される。シャッタ１０を筒部６１の真下に配置した状態では、シャッタ１０の上面に設けられたシールリング１５が筒部６１の下端に当接することにより、下面開口が気密に閉塞される。なお、シャッタボックス１１には開閉バルブ１７を介在させて排気管１６が設けられており、シャッタボックス１１内の雰囲気を排気することができるようになっている。

このような基板処理装置１におけるウエハＷの処理に伴う各種機構の駆動制御（例えば、蓋部６２の昇降、ウエハガイド４の昇降、シャッタ１０のスライド等）や、窒素ガスや純水、ＩＰＡの各供給源から基板処理装置１への流体供給を制御するバルブの制御等は、制御部（プロセスコントローラ）９９により行われる。制御部９９には、工程管理者が基板処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるデータ入出力部９７が接続されている。

また、制御部９９には、基板処理装置１で実行される各種処理を制御部９９の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理装置１の各構成部に処理を実行させるためのプログラム（すなわち、レシピ）が格納された記憶部９８が接続されている。レシピはハードディスクや半導体メモリー等に記憶されていてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な可搬性の記憶媒体に格納された状態で、記憶部９８の所定位置にセットするようになっていてもよい。さらに、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。

そして、必要に応じて、データ入出力部９７からの指示等にて任意のレシピを記憶部９８から呼び出して制御部９９に実行させることで、制御部９９の制御下で、基板処理装置１での所望の処理が行われる。

次に、基板処理装置１を用いたウエハＷの洗浄処理方法について説明する。図３にウエハＷの第１の洗浄処理方法の要略のフローチャートを示す。最初に、液処理槽６とチャンバ５とをシャッタ１０により隔離し（ＳＴＥＰ１ａ）、チャンバ５内が窒素ガスで満たされ、かつ、その内部圧力が大気圧と同じ状態とし（ＳＴＥＰ１ｂ）、一方、液処理槽６の内槽３０に所定の薬液が貯留された状態とする（ＳＴＥＰ１ｃ）。この状態で、ウエハガイド４の保持部２６は乾燥処理部３に配置されている。

蓋部６２を上昇させ、さらにウエハガイド４の保持部２６を筒部６１の上側に出して、チャンバ５内への窒素ガスの供給を停止し、外部の基板搬送装置（図示せず）からウエハガイド４の保持部２６に５０枚のウエハＷを受け渡す（ＳＴＥＰ２）。次いで、ウエハガイド４を降下させてウエハＷをチャンバ５の筒部６１内に収容し、さらに蓋部６２を降下させる。このとき、筒部６１の上面が僅かに開口した状態とする。その後、排気ノズル７３から強制排気を行いながら、液処理槽６とチャンバ５とが連通するようにシャッタ１０をスライドさせる（ＳＴＥＰ３）。

こうしてシャッタ１０を開いても、図示しないファンフィルタユニット（ＦＦＵ）からのダウンフローがチャンバ５内に流入し、筒部６１の上面開口から排気ノズル７３に向かうクリーンエアの流れが形成されるので、内槽３０に貯留された薬液の雰囲気がチャンバ５へと上昇することを防止することができる。

続いてウエハガイド４をさらに降下させて、保持したウエハＷを内槽３０に貯留された薬液に、所定時間、浸漬させる（ＳＴＥＰ４）。この薬液によるウエハＷの処理が終了したら、ウエハＷを内槽３０内に浸漬させたまま、処理液吐出ノズル３５から純水を内槽３０内に供給して、内槽３０内の薬液を純水に置換し、ウエハＷのリンス処理を行う（ＳＴＥＰ５）。このとき、内槽３０からオーバーフローした薬液と純水は中槽３１に受け止められ、排液管４１およびトラップ４２を通して排液される。なお、内槽３０における薬液から純水への置換は、排液管３６を通して薬液をボックス１３に排出し、その後に内槽３０に純水を供給することによって行ってもよい。

内槽３０内の薬液が純水に置換されたか否かは、濃度センサ５７の測定値によって判断することができる。濃度センサ５７の測定値によって内槽３０内の薬液が純水に置換され、内槽３０内から薬液が排出されたら、強制排気ライン４８から自然排気ライン４９に切り替え、蓋部６２を降下させて筒部６１の上面を閉塞する。筒部６１の上面が閉塞されたら、局所排気装置８においてエアーシールリング６５によるシールを行うか、または、排気管６６からの排気を開始する。これによりチャンバ５内の雰囲気ガスが外部に漏れることを防止することができる。さらに、窒素ガスノズル７２から所定温度に加熱された窒素ガスをチャンバ５に供給し、チャンバ５内を窒素ガス雰囲気に保持することが好ましい。これによりチャンバ５が温められて、後に水蒸気，ＩＰＡ蒸気をチャンバ５内に供給した際に、チャンバ５の内壁での水蒸気，ＩＰＡ蒸気の結露を抑制することができる。

所定の純水によるウエハＷのリンス処理が行われている間に、加熱された窒素ガスをチャンバ５内に供給していた場合にはその供給を停止して、チャンバ５内への水蒸気の供給を開始する（ＳＴＥＰ６）。こうして内槽３０に貯留された純水の表面から上の空間が水蒸気雰囲気で満たされる。その後、ウエハＷをチャンバ５に収容するために、ウエハガイド４の引き上げを開始する（ＳＴＥＰ７）。

このＳＴＥＰ７では、ウエハＷは水蒸気で満たされている空間に引き上げられるために乾燥することがないので、この段階でウエハＷにウォーターマークが発生することはない。また、ウエハＷを純水から引き上げたときにはウエハＷに形成された回路パータンの凹部（凸部どうしの間）にはそれぞれ水が残っており、その水の量にはばらつきがあるが、このばらつきは水蒸気がウエハＷの表面で結露することで小さくなり、厚さの均一な水膜が形成されるようになる。これにより、回路パターンの凸部に掛かる水の表面張力のバランスが保たれるので、パターン倒れの発生を抑制することができる。

ウエハＷがチャンバ５内に収容される位置まで上昇したら、ウエハガイド４の昇降を停止し、シャッタ１０を閉じて液処理槽６とチャンバ５の雰囲気を隔離し（ＳＴＥＰ８）、局所排気装置８に設けられたシールリング６５によりウエハガイド４の支柱部２７と蓋部６２との間の隙間をシールする。そして、ウエハＷをチャンバ５内の所定位置に保持したら、チャンバ５内への水蒸気の供給を停止し（ＳＴＥＰ９）、次いでチャンバ５へのＩＰＡ蒸気の供給を開始する（ＳＴＥＰ１０）。

このＳＴＥＰ９，１０により、ウエハＷの表面に付着している純水がＩＰＡに置換される。このとき、ウエハＷに形成されている液膜は全体的に一様にＩＰＡに置換されていくので、ウエハＷの表面の液の表面張力の変化が緩やかであり、しかも、流体ノズルからのＩＰＡ蒸気は、上述したように、ウエハ面内に実質的に同時に到達し、したがって、ウエハ面内で実質的に同時に乾燥することになるから、液膜の厚さにむらが生じることがなく、ウエハＷに設けられた回路パターンの凸部に掛かる表面張力のバランスも崩れ難いので、パターン倒れの発生を防止することができる。また、このようにウエハ面内で実質的に同時に乾燥することにより、ウォーターマークの発生を抑制することもできる。

所定時間、ＩＰＡ蒸気を供給してウエハＷの表面にＩＰＡの液膜が形成されたら、チャンバ５へのＩＰＡ蒸気の供給を停止し（ＳＴＥＰ１１）、続いてウエハＷの乾燥処理を行う。この乾燥処理は、例えば、チャンバ５内に所定温度に加熱された窒素ガスを供給してウエハＷの表面からＩＰＡを揮発，蒸発させ（ＳＴＥＰ１２）、その後に室温の窒素ガスをチャンバ５内に供給してウエハＷを所定の温度に冷却する（ＳＴＥＰ１３）、という手順により行うことができる。

なお、ウエハ面内で実質的に同時に乾燥させるには、上述したようにＩＰＡ蒸気をウエハ面内に実質的に同時に供給する他、ウォーターマーク発生の懸念が小さい場合には、これに代えてＮ_２などの不活性ガスをウエハ全面に噴射することで、ウエハ面内を実質的に同時に乾燥するようにしてもよい。

このステップ１２，１３でも、ウエハＷの表面のＩＰＡを均一に揮発させることにより、ウエハＷに設けられた回路パターンの凸部に掛かる表面張力のバランスが崩れ難く、これによりパターン倒れの発生を抑制することができる。さらに、ウエハＷの表面にＩＰＡのみが存在する状態から乾燥を行うために、ウォーターマークの発生も抑制することができる。

ウエハＷの乾燥が終了したら、局所排気装置８に設けられたエアーシールリング６５によるシールを解除し、蓋部６２を上方に上昇させ、これと実質的に同時にウエハガイド４を上昇させて、ウエハＷをチャンバ５の筒部６１の上側に出す（ＳＴＥＰ１４）。このとき、窒素ガスノズル７２からの窒素ガス供給を停止し、強制排気ライン４８を通して、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）からのクリーンエアーをチャンバ５内に引き入れる。次いで、外部から図示しない基板搬送装置がウエハガイド４にアクセスして、ウエハＷを基板処理装置１から搬出する（ＳＴＥＰ１５）。

続いて、基板処理装置１を用いたウエハＷの別の洗浄方法について説明する。図４はウエハＷの第２の洗浄処理方法のフローチャートであり、この第２の洗浄処理方法は、図３の第１の洗浄処理方法のＳＴＥＰ６〜８の順序を変えたものである。したがって、この図４に示す第２の洗浄処理方法のＳＴＥＰ１０１ａ〜１０５は、図３に示した第１の洗浄処理方法のＳＴＥＰ１ａ〜５と同じであるので、ここでの説明は省略する。

この第２の洗浄処理では、ＳＴＥＰ１０５のリンス処理が終了した後に、内槽３０からチャンバ５へのウエハＷの引き上げを所定の速度で開始する（ＳＴＥＰ１０６）。そして、ウエハＷの引き上げを開始してからチャンバ５内の所定位置に到達してその位置で保持されるまでの間に、チャンバ５内への水蒸気の供給を開始する（ＳＴＥＰ１０７）。ウエハＷの引き上げ速度と水蒸気の供給開始のタイミングは、内槽３０から引き上げたウエハＷが乾燥することによってウエハＷの表面にウォーターマークが発生してしまうことがないように、設定する。また、ウォーターマークが発生しなければ、ウエハＷが所定位置に到達してから所定時間経過後に水蒸気を供給するようにしてもよい。

ウエハＷがチャンバ５における収容位置まで上昇した後に、シャッタ１０による液処理槽６とチャンバ５の雰囲気の隔離を行う（ＳＴＥＰ１０８）。このＳＴＥＰ１０８は、図４においては、ＳＴＥＰ１０７の後に行うように記載されているが、前述の通り、ＳＴＥＰ１０７の前に行ってもよい。つまり、ウエハＷを引き上げ、シャッタ１０を閉じ、その後に水蒸気をチャンバ５内に供給するようにしてもよい。その後の処理のＳＴＥＰ１０９〜１１５は図３に示した第１の洗浄処理方法のＳＴＥＰ９〜１５と同じであるので、ここでの説明は省略する。

この第２の洗浄処理方法を用いてウエハＷを処理した場合にも、第１の洗浄処理方法と同様に、内槽３０から引き上げられたウエハＷを乾燥させることなく、ウエハＷの表面に厚さの均一な純水の膜を形成し、その後にこれをウエハ面内で実質的に同時にＩＰＡ蒸気を供給することによりＩＰＡの液膜に置換し、次いでこのＩＰＡを揮発させてウエハ面内で実質的に同時に乾燥させるので、ウォーターマークの発生を抑制しつつ、パターン倒れの発生も抑制することができる。

図５にウエハＷの第３の洗浄処理方法のフローチャートを示す。この第３の洗浄処理方法は、図３の第１の洗浄処理方法のＳＴＥＰ９，１０の順序を変えたものである。したがって、この図５に示す第３の洗浄処理方法のＳＴＥＰ２０１ａ〜２０８は、図３に示した第１の洗浄処理方法のＳＴＥＰ１ａ〜８と同じであるので、ここでの説明は省略する。

この第３の洗浄処理方法では、ＳＴＥＰ２０８で液処理槽とチャンバとの雰囲気隔離を行った後に、チャンバ５への水蒸気供給を停止することなく、さらにＩＰＡ蒸気の供給を開始し（ＳＴＥＰ２０９）、その後に水蒸気の供給を停止する（ＳＴＥＰ２１０）。この水蒸気の停止は、その供給量を徐々に減少させることによって行うことが好ましい。その後のＳＴＥＰ２１１〜２１５は、図３に示した第１の洗浄処理方法のＳＴＥＰ１１〜１５と同じであるので、ここでの説明は省略する。

図６にウエハＷの第４の洗浄処理方法のフローチャートを示す。この第４の洗浄処理方法は、図４の第２の洗浄処理方法のＳＴＥＰ１０９，１１０の順序を変えたものである。したがって、この図６に示す第４の洗浄処理方法のＳＴＥＰ３０１ａ〜３０８は、図４に示した第２の洗浄処理方法のＳＴＥＰ１０１ａ〜１０８と同じであるので、ここでの説明は省略する。

この第４の洗浄処理方法では、ＳＴＥＰ３０８で液処理槽とチャンバとの雰囲気隔離を行った後（または、ＳＴＥＰ３０７とＳＴＥＰ３０８を逆順序で行った場合にはチャンバ５への水蒸気供給を開始してから所定時間が経過した後）、チャンバ５への水蒸気供給を停止することなく、さらにＩＰＡ蒸気の供給を開始し（ＳＴＥＰ３０９）、その後に水蒸気の供給を停止する（ＳＴＥＰ３１０）。この水蒸気の停止は、その供給量を徐々に減少させることによって行うことが好ましい。その後のＳＴＥＰ３１１〜３１５は、図４に示した第１の洗浄処理方法のＳＴＥＰ１１１〜１１５と同じであるので、ここでの説明は省略する。

これら第３，第４の洗浄処理方法を用いてウエハＷを処理した場合にも、第１，第２の洗浄処理方法と同様に、ウエハＷの表面の水膜を徐々にＩＰＡ膜に変えることができ、かつウエハ面内で実質的に同時にＩＰＡ蒸気を供給することにより、ウエハ面内で実質的に同時に乾燥させるので、ウォーターマークの発生を抑制しつつ、パターン倒れの発生を効果的に防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上記説明においては、チャンバ５に水蒸気とＩＰＡ蒸気を供給する形態としたが、水蒸気に代えて純水のミストを、ＩＰＡ蒸気に代えてＩＰＡのミストを、チャンバ５に供給する構成としてもよい。この場合、流体ノズル７１として、液体をミスト状にして噴射することができるものを用いればよく、窒素ガス等のガス圧を利用して純水やＩＰＡをミスト化するものを用いてもよい。また、ＩＰＡに限らずアセトン・ジエチルケトン等のケトン類、メチルエーテル等のエーテル類、メチルアルコール・エチルアルコール等のアルコール類等の他の揮発性有機溶剤を用いてもよい。

基板処理装置１ではシャッタ１０により液処理槽６とチャンバ５の雰囲気を隔離し、また連通させることができる構造としたが、このシャッタ１０は必ずしも必要なものではなく、シャッタ１０を有しない装置でも、上述したウエハＷの処理方法を用いることができる。また、本実施形態においては、液処理部と乾燥処理部が別体として構成されている装置について説明したが、液処理部と乾燥処理部とが共用のもの、つまり、液処理槽にて基板洗浄後に洗浄液を排出し、当該液処理槽内に揮発性有機溶剤を供給することで、洗浄・乾燥を行う基板処理装置に対しても有効である。この場合、基板洗浄後、液処理槽の純水を排出し、次いで液処理槽にＩＰＡ等の揮発性有機溶剤と純水との混合流体を供給すればよく、他の点は図１の基板処理装置と同様に構成することができる。

また、上述した第３，第４の洗浄処理方法では、ウエハＷがチャンバ５の所定位置に保持された後、かつ、水蒸気が供給されている状態でＩＰＡ蒸気を供給するとしたが、チャンバ５に水蒸気が供給されていることを条件として、ウエハＷを引き上げている最中にＩＰＡ蒸気の供給を開始してもよい。ウエハＷの引き上げ中は局所排気装置８の排気管６６からの排気を行うことによってチャンバ５からＩＰＡ蒸気が漏れることを防止することができる。

本発明は薬液を用いた洗浄処理に限定されて適用されるものではなく、ウェットエッチング処理等にも適用することができる。さらに基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、液晶ディスプレイ用のガラス基板、プリント配線基板、セラミック基板等であってもよい。

本発明は、半導体ウエハ等の各種基板の基板処理装置やエッチング処理装置等、基板を液処理し、その後にリンス処理、乾燥処理を行う装置に好適である。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構造を示す模式図。図１の装置の局所排気装置を示す概略断面図。第１の洗浄処理方法のフローチャート。第２の洗浄処理方法のフローチャート。第３の洗浄処理方法のフローチャート。第４の洗浄処理方法のフローチャート。

符号の説明

１；基板処理装置
２；液処理槽
３；チャンバ
４；ウエハガイド
５；チャンバ
６；液処理槽
１０；シャッタ
３０；内槽
７１；流体ノズル
７２；窒素ガスノズル
９９；制御部

Claims

貯留された純水に基板を浸漬して処理する液処理部と、
前記液処理部に連通するように設けられ、基板を乾燥させるための乾燥処理部と、
前記液処理部と前記乾燥処理部の間で基板を搬送する基板搬送装置と、
純水の水蒸気またはミストを前記乾燥処理部に供給する純水供給機構と、
揮発性有機溶剤の蒸気またはミストを前記乾燥処理部に供給する有機溶剤供給機構と、
前記液処理部に貯留された純水に浸漬された基板を前記乾燥処理部に引き上げるに際して、前記基板が前記液処理部に貯留された純水に浸漬されているときから前記乾燥処理部の所定位置へ搬送されるまでの間の所定のタイミングで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を開始し、基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された以降に、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、その後に前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止するように、前記基板搬送装置と前記純水供給機構と前記有機溶剤供給機構とを制御する制御部と
を具備し、
前記制御部は、前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止させる際に、その供給量を徐々に減少させることを特徴とする基板処理装置。
前記液処理部と前記乾燥処理部とを隔離可能なシャッタをさらに具備し、
前記制御部は、前記液処理部に貯留された純水に浸された基板が前記乾燥処理部の所定位置に搬送された時点で、前記シャッタが前記液処理部と前記乾燥処理部とを隔離し、その後に前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給が開始されるように、前記シャッタを制御することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記乾燥処理部へ加熱された不活性ガスを供給するガス供給機構をさらに具備し、
前記制御部は、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始してから所定時間が経過した後にその供給を停止し、次いで前記乾燥処理部へ加熱された不活性ガスを供給するように、前記ガス供給機構を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
前記揮発性有機溶剤はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
液処理部に貯留された純水に基板を浸漬して当該基板を洗浄する工程と、
前記基板が前記液処理部に浸漬されているときに前記液処理部に連通して設けられた乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を開始する工程と、
前記液処理部から前記乾燥処理部に基板を搬送する工程と、
前記基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された時点で、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、次いで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程と、
所定時間経過後に前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止する工程と、を有し、
前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程は、純水の水蒸気またはミストの供給を停止する際に、その供給量を徐々に減少させることを特徴とする基板処理方法。
液処理部に貯留された純水に基板を浸漬して当該基板を洗浄する工程と、
前記液処理部に連通して設けられた乾燥処理部に向けて前記液処理部から基板の搬送を開始し、その後に前記乾燥処理部への蒸気または純水のミストの供給を開始する工程と、
前記基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された時点で、前記乾燥処理部の揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、次いで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程と、
前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止する工程と、を有し、
前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程は、純水の水蒸気またはミストの供給を停止する際に、その供給量を徐々に減少させることを特徴とする基基板処理方法。
前記揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止した後、前記乾燥処理部へ加熱乾燥ガスを供給して前記基板の表面の揮発性有機溶剤を蒸発させて当該基板を乾燥する工程をさらに有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の基板処理方法。
前記基板が前記乾燥処理部の所定位置に搬送された時点で、前記液処理部と前記乾燥処理部とを隔離することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
前記揮発性有機溶剤はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）であることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、液処理部に貯留された純水に基板を浸漬して当該基板を洗浄する工程と、前記基板が前記液処理部に浸漬されているときに前記液処理部に連通して設けられた乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を開始する工程と、前記液処理部から前記乾燥処理部に基板を搬送する工程と、前記基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された時点で、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、次いで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程と、所定時間経過後に前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止する工程とが実行されるように、かつ、前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程は、純水の水蒸気またはミストの供給を停止する際に、その供給量を徐々に減少させるように、コンピュータが基板処理装置を制御するものであることを特徴とする、コンピュータ読取可能な記憶媒体。
コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、液処理部に貯留された純水に基板を浸漬して当該基板を洗浄する工程と、前記液処理部に連通して設けられた乾燥処理部に向けて前記液処理部から基板の搬送を開始し、その後に前記乾燥処理部への蒸気または純水のミストの供給を開始する工程と、前記基板が前記乾燥処理部の所定位置へ搬送された時点で、前記乾燥処理部の揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を開始し、次いで前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程と、前記乾燥処理部への揮発性有機溶剤の蒸気またはミストの供給を停止する工程とが実行されるように、かつ、前記乾燥処理部への純水の水蒸気またはミストの供給を停止する工程は、純水の水蒸気またはミストの供給を停止する際に、その供給量を徐々に減少させるように、コンピュータが基板処理装置を制御するものであることを特徴とする、コンピュータ読取可能な記憶媒体。