JPH10163164A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング残渣を確実に除去することができ
る基板処理方法および基板処理装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 基板処理装置は、処理槽１２と、処理槽
１２に純水を供給するための純水供給路１４と、処理槽
１２の上方空間を閉鎖的に包囲する密閉チャンバ１５
と、処理槽１２の上部に形成されたオーバフロー部１６
からオーバフローした純水等を回収するための回収路１
９と、純水供給路１４中を通過する純水中にＨＦ等の薬
液を混合するためのミキシングバルブ２２と、複数の基
板Ｗを一括して挟持した状態で処理槽１２内の純水中に
浸漬し、あるいは純水中から引き上げるためのチャック
２３と、管路２８により開閉弁２９およびＩＰＡ蒸気発
生ユニット３２を介して窒素ガスの供給源と接続され、
密閉チャンバ１５内にＩＰＡ蒸気を供給するＩＰＡ蒸気
導入口２５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
液晶表示用ガラス基板、半導体製造装置用マスク基板等
の基板を処理するための基板処理方法および基板処理装
置に関し、特に、基板に対してエッチングを行うための
基板処理方法および基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、基板の表面に形成された酸化膜
を除去するためにエッチングを行う場合には、従来、基
板をフッ化水素酸等のエッチング液中に浸漬してエッチ
ング処理を施した後、この基板を純水または温純水等の
リンス液でリンス処理することによりエッチング処理時
に発生したエッチング残渣を除去し、しかる後に、この
基板を乾燥させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッチ
ング残渣を純水や温純水により完全に除去することは困
難である。特に、基板の表面に親水性の部分と疎水性の
部分とが混在する場合、コロイダルシリカ等から形成さ
れたエッチング残渣は酸化膜が除去された後の疎水性の
部分に付着し易いことから、このエッチング残渣がリン
ス処理後も基板表面に残存してパーティクルとなり、こ
の基板により製造される半導体の歩留まりを低下させる
という問題がある。

【０００４】また、基板の乾燥工程において、その乾燥
方式として、例えば特開平６−３２６０７３号公報に記
載されているように、有機溶剤の蒸気を供給しながら基
板をリンス液中から低速で引き上げることにより基板を
乾燥する方式を採用した場合等、エッチング処理後の基
板の表面に有機溶剤を供給する処理方式においては、酸
化膜が除去された後の基板の疎水性部分に付着したエッ
チング残渣が有機溶剤と反応し、この反応物がパーティ
クルとなるという現象も発生する。

【０００５】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、エッチング残渣を確実に除去すること
ができる基板処理方法および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】請求項１に記載の発明
は、基板をエッチング液中に浸漬してエッチング処理す
るエッチング工程と、エッチング処理後の基板をリンス
液中に浸漬してリンス処理するリンス工程と、リンス処
理後の基板をリンス液中から露出させる露出工程とを含
む基板処理方法において、少なくとも、基板の上端がリ
ンス液液面の上方に露出する時点から、基板の下端がリ
ンス液液面の上方に露出した後一定時間を経過するまで
の間、基板の周囲に有機溶剤の蒸気を供給することを特
徴とする。

【０００７】請求項２に記載の発明は、処理槽と、前記
処理槽に基板をエッチング処理するためのエッチング液
を供給するエッチング液供給手段と、前記処理槽に基板
をリンス処理するためのリンス液を供給するリンス液供
給手段と、基板を前記処理槽の上方位置と処理槽内部位
置との間で昇降移動させる基板昇降手段と、前記基板昇
降手段によって基板を上昇させることにより、基板の上
端がリンス液液面の上方に露出する時点から、基板の下
端がリンス液液面の上方に露出した後一定時間を経過す
るまでの間、基板の周囲に有機溶剤の蒸気を供給する蒸
気供給手段とを備えることを特徴とする。

【０００８】請求項３に記載の発明は、その底部に純水
を供給するための供給口を有するとともにその上部に処
理液のオーバフロー部を有する処理槽と、前記処理槽内
へ前記供給口を介して純水を供給する純水供給路と、前
記オーバフロー部からオーバフローした純水を回収する
回収路と、前記純水供給路中に配設され、前記純水供給
路を介して前記処理槽に供給される純水中にエッチング
に供される薬液を混合する薬液混合手段と、基板を前記
処理槽の上方位置と処理槽内部位置との間で昇降移動さ
せる基板昇降手段と、前記処理槽の上方空間を閉鎖的に
包囲する密閉チャンバと、前記密閉チャンバ内に有機溶
剤の蒸気を供給するための蒸気供給手段と、前記蒸気供
給手段を制御することにより、前記基板昇降手段により
上昇移動される基板の上端が処理槽に貯留された純水の
液面の上方に露出する時点から、基板の下端が処理槽に
貯留された純水の液面の上方に露出した後一定時間を経
過するまでの間、前記密閉チャンバ内に有機溶剤の蒸気
を供給させる制御手段と、前記密閉チャンバ内を減圧す
る減圧手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は基板処理装置の要部を示
す縦断面図である。

【００１０】この基板処理装置は基板Ｗとして略円形の
半導体ウエハを使用し、この基板Ｗに対してエッチング
を行うものであり、基板Ｗを処理するための処理槽１２
と、処理槽１２の底部に設けられた供給口１３に図示し
ない純水供給源から純水を供給するための純水供給路１
４と、処理槽１２の上方空間を閉鎖的に包囲する密閉チ
ャンバ１５と、処理槽１２の上部に形成されたオーバフ
ロー部１６から密閉チャンバ１５の底部にオーバフロー
した純水等を排液口１７を介してドレイン１８に回収す
るための回収路１９と、純水供給路１４中に配設されそ
こを通過する純水中にＨＦ（フッ化水素）等の薬液を混
合するためのミキシングバルブ２２と、複数の基板Ｗを
一括して挟持した状態で処理槽１２内の純水中に浸漬
し、あるいは純水中から引き上げるためのチャック２３
とを有する。

【００１１】密閉チャンバ１５の上部には、チャック２
３を通過させるための図示を省略した開閉蓋が設けられ
ている。また、密閉チャンバ１５の側壁には、窒素ガス
導入口２４とＩＰＡ（イソ・プロピル・アルコール）蒸
気導入口２５とが配設されている。窒素ガス導入口２４
は、管路２６により開閉弁２７を介して図示しない窒素
ガスの供給源と接続されている。また、ＩＰＡ蒸気導入
口２５は、管路２８により開閉弁２９およびＩＰＡ蒸気
発生ユニット３２を介して図示しない窒素ガスの供給源
と接続されている。

【００１２】ＩＰＡ蒸気発生ユニット３２は、キャリア
ガスとしての窒素ガス中にＩＰＡの蒸気を混入させるた
めのユニットである。このＩＰＡ蒸気発生ユニット３２
におけるＩＰＡ蒸気の発生方法としては、ＩＰＡ中に窒
素ガスを吹き込む方法、バブリングする方法、超音波を
利用する方法、あるいはＩＰＡをヒータで加熱する方法
など、適宜の方法を使用することができる。なお、ＩＰ
Ａをその沸点以下の温度で蒸発させることによりＩＰＡ
蒸気を生成した場合には、当該ＩＰＡ蒸気へのパーティ
クルの混入を防止できるという効果がある。

【００１３】なお、キャリアガスとしてＩＰＡ蒸気発生
ユニット３２中に導入される窒素ガスは、図示しない加
熱手段により予め加熱されている。このため、窒素ガス
をキャアリアガスとして密閉チャンバ内に供給されるＩ
ＰＡ蒸気の温度（すなわち窒素ガスとＩＰＡ蒸気とが混
合した気体の温度）は、処理槽１２内に供給される純水
の温度より１０°以上高い温度となっている。

【００１４】密閉チャンバ１５の底部に配設された排液
口１７とドレイン１８とを接続する回収路１９には、開
閉弁３３が配設されている。また、回収路１９は真空ポ
ンプ等の減圧手段３４と接続されている。このため、開
閉弁３３を閉止した状態で減圧手段３４を作動させるこ
とにより、密閉チャンバ１５内を減圧することができ
る。

【００１５】純水供給路１４中に配設されたミキシング
バルブ２２は、そこを通過する純水中に薬液を混合する
ための複数の薬液導入弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５
ｄ、３５ｅと、純水と純水中に混合された薬液とを均一
に混合するためのスタティックミキサー３６とを備え
る。

【００１６】複数の薬液導入弁３５ａ、３５ｂ、３５
ｃ、３５ｄ、３５ｅのうち薬液導入弁３５ａは、図示し
ないＨＦの供給源と接続されている。このため、純水が
純水供給路１４中を通過している状態において薬液導入
弁３５ａを開放した場合には、純水中にＨＦが混合して
生成されたフッ化水素酸が処理槽１２に供給される。

【００１７】また、薬液導入弁３５ａ、３５ｂ、３５
ｃ、３５ｄ、３５ｅのうち、薬液導入弁３５ａ以外の薬
液導入弁３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅは、エッチン
グ以外の処理に供される他の薬液の供給源と接続されて
いる。基板Ｗにエッチング以外の処理を施す場合におい
ては、薬液導入弁３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅが適
宜開放され、純水供給路１４中を通過する純水中に必要
な薬液が混合される。

【００１８】なお、図１における符号３７は、ミキシン
グバルブ２２と処理槽１２あるいは回収路１９と処理槽
１２を選択的に連通させるための開閉弁である。

【００１９】図２は上述した基板処理装置の電気的構成
を示すブロック図である。

【００２０】上述した基板処理装置は、ＲＡＭ９２、Ｒ
ＯＭ９３およびＣＰＵ９４から成る制御部９５を備え
る。この制御部９５は、インタフェース９６を介して、
開閉弁２７、２９、３３、３７を開閉するための開閉弁
制御部９７、ミキシングバルブ２２における薬液導入弁
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅを開閉制御す
るためのミキシングバルブ制御部９８およびチャック２
３を駆動制御するためのチャック制御部９９と接続され
ている。基板処理装置は制御部９５により制御され、後
述する基板処理動作を実行する。

【００２１】次に、上述した基板処理装置における基板
Ｗの処理動作について説明する。図３は、この発明の第
１実施形態に係る基板Ｗの処理動作を示すフローチャー
トである。

【００２２】基板Ｗを処理するに先立ち、開閉弁２７を
開放して窒素ガス導入口２４から密閉チャンバ１５内に
窒素ガスを供給し、密閉チャンバ１５内を窒素ガスによ
りパージする（ステップＳ１１）。また、開閉弁３７を
操作し、純水供給路１４から処理槽１２に純水を供給す
る（ステップＳ１２）。処理槽１２中に供給された純水
は、オーバフロー部１６から密閉チャンバ１５の底部に
オーバフローし、回収路１９を介してドレイン１８に回
収される。このとき、各薬液導入弁３５ａ、３５ｂ、３
５ｃ、３５ｄ、３５ｅは閉じられている。

【００２３】次に、薬液導入弁３５ａを開放することに
より、純水供給路１４を通過する純水中にＨＦを混合す
る（ステップＳ１３）。そして、純水とＨＦとが混合す
ることにより生成されたフッ化水素酸の濃度が処理槽１
２中において所定の濃度となれば、チャック２３により
複数の基板Ｗを一括して挟持した状態で処理槽１２内の
フッ化水素酸中に浸漬し、そのエッチング処理を行う
（ステップＳ１４）。

【００２４】この状態においては、純水とＨＦとが混合
することにより生成されたフッ化水素酸は、処理槽１２
の上部に形成されたオーバフロー部１６から常にオーバ
フローしている。但し、フッ化水素酸の濃度が処理槽１
２中において所定の濃度となれば、純水およびＨＦの供
給を停止し、フッ化水素酸がオーバフローしない状態で
基板Ｗのエッチング処理を行うようにしてもよい。

【００２５】基板Ｗのエッチング処理が終了すれば、薬
液導入弁３５ａを閉じ、純水中へのＨＦの混合を停止す
る（ステップＳ１５）。これにより、処理槽１２中のフ
ッ化水素酸はやがて純水と置換され、基板Ｗのリンス処
理がなされる。

【００２６】続いて、処理槽１２への純水の供給を停止
する（ステップＳ１６）。そして、開閉弁２７を閉止し
て密閉チャンバ１５内への窒素ガスの供給を停止すると
共に、開閉弁２９を開放することによりＩＰＡ蒸気供給
口２５からＩＰＡ蒸気発生ユニット３２で発生したＩＰ
Ａ蒸気を窒素ガスと共に密閉チャンバ１５内に供給する
（ステップＳ１７）。

【００２７】この状態において、複数の基板Ｗをチャッ
ク２３により処理槽１２内の純水中から低速で引き上げ
る（ステップＳ１８）。これにより、基板Ｗの表面から
純水が除去される。

【００２８】このとき、基板Ｗの引き上げ工程におい
て、水溶性でかつ基板Ｗに対する純水の表面張力を低下
させる作用を有するＩＰＡの蒸気が密閉チャンバ１５内
に供給されるので、基板Ｗ表面の表面張力が低下して基
板Ｗの乾燥が促進されると共に、純水中にパーティクル
が存在していても基板Ｗ表面へのこのパーティクルの付
着はほとんど起こらない。

【００２９】なお、この実施の形態においては、基板Ｗ
の引き上げ工程において、純水の液面を静止状態とする
ため純水のオーバフローを停止させているが、純水をオ
ーバフローさせながら基板Ｗを引き上げるようにしても
よい。

【００３０】基板Ｗが純水中から完全に引き上げられた
後も、密閉チャンバ１５内へのＩＰＡ蒸気の供給を一定
時間Ｔだけ継続する（ステップＳ１９）。これにより、
ＩＰＡ蒸気は基板Ｗの表面で凝縮し、基板Ｗの表面に付
着した純水はＩＰＡに置換される。

【００３１】このとき、エッチング工程で発生し基板Ｗ
の表面に付着するエッチング残渣は、基板Ｗの表面で凝
縮したＩＰＡにより包み込まれ、ＩＰＡと共に基板Ｗの
表面より処理槽１２内の純水中に滴下し、あるいはＩＰ
Ａと共に密閉チャンバ１５内に蒸発することにより除去
される。

【００３２】基板Ｗの下端が純水の液面の上方に露出す
ることにより基板Ｗが純水中から完全に引き上げられた
後時間Ｔが経過すれば、開閉弁２９を閉鎖して密閉チャ
ンバ１５内へのＩＰＡ蒸気の供給を停止する（ステップ
Ｓ２０）。また、開閉弁３７を切り替えて純水をドレイ
ン１８に排出する（ステップＳ２１）。そして、開閉弁
３３を閉鎖した状態で減圧手段３４を作動させ、密閉チ
ャンバ１５内を減圧する（ステップＳ２２）。これによ
り、減圧によるＩＰＡの沸点降下によって、基板Ｗの表
面で純水と置換したＩＰＡは速やかに蒸発し、基板Ｗは
迅速に乾燥する。

【００３３】なお、上記時間Ｔは、エッチング工程にお
けるエッチング量や、処理後の基板Ｗにより作成するデ
ィバイスの特性等により決定される。この時間Ｔは、ご
く短時間でもよいが、エッチング残渣の有効に除去する
ためには３秒以上とすることが好ましく１分以上とする
ことがより好ましい。また、この時間Ｔは、基板の処理
効率を考慮すると２０分以下とすることが好ましい。

【００３４】基板Ｗの乾燥が完了すれば、チャック２３
により基板Ｗを後工程に搬送して処理を終了する。

【００３５】上述した実施の形態において、窒素ガスを
キャアリアガスとして密閉チャンバ内に供給されるＩＰ
Ａ蒸気の温度（すなわち窒素ガスとＩＰＡ蒸気とが混合
した気体の温度）は、処理槽１２内に供給される純水の
温度より１０°以上高い温度とすることが好ましい。こ
のような温度とすることにより、基板Ｗ上においてＩＰ
Ａの蒸気の凝縮が促進され、エッチング残渣をより有効
に除去することができる。

【００３６】上述した実施形態においては、基板Ｗを単
一の処理槽によりエッチング処理、リンス処理および乾
燥処理する場合について説明したが、基板Ｗをエッチン
グ処理槽やリンス処理槽等に順次搬送して処理を行うよ
うにしてもよい。

【００３７】また、上述した実施の形態においては、基
板Ｗを純水中から引き上げる以前に密閉チャンバ１５内
にＩＰＡの蒸気を供給しているが、このＩＰＡ蒸気の供
給は、基板Ｗがリンス液たる純水の液面の上方に露出す
る時点から開始してもよい。

【００３８】また、上述した実施形態においては、いず
れも有機溶剤としてＩＰＡを使用した場合について説明
したが、この有機溶剤としてはメチルアルコール、エチ
ルアルコール等のその他のアルコール類、アセトン、ジ
エチルケトン等のケトン類、メチルエーテル、エチルエ
ーテル等のエーテル類、エチレングリコール等の多価ア
ルコールなどを使用することができる。但し、金属等の
不純物の含有量が少ないものが市場に多く提供されてい
る点等を考慮すると、ＩＰＡを使用することが好まし
い。

【００３９】また、上述した実施形態においては、いず
れもエッチングに供される薬液としてＨＦを使用してエ
ッチング処理を行う場合について説明したが、例えばフ
ッ化アンモニウムを使用したＢＨＦ処理等、エッチング
処理としてその他の各種の方式を採用することができ
る。

【００４０】さらに、上述した実施形態においては、リ
ンス液として純水を使用し基板Ｗを純水によりリンス処
理する場合について説明したが、リンス液としてその他
の処理液を使用するようにしてもよい。

【００４１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、少なく
とも、基板の上端がリンス液液面の上方に露出する時点
から、基板の下端がリンス液液面の上方に露出した後一
定時間を経過するまでの間、基板の周囲に有機溶剤の蒸
気を供給することから、エッチング工程で発生するエッ
チング残渣を基板の表面で凝縮する有機溶剤に包み込ん
で基板の表面から除去することが可能となる。このた
め、エッチング残渣によるパーティクルの発生を防止す
ることができる。

【００４２】請求項２に記載の発明によれば、基板の上
端がリンス液液面の上方に露出する時点から、基板の下
端がリンス液液面の上方に露出した後一定時間を経過す
るまでの間基板の周囲に有機溶剤の蒸気を供給する蒸気
供給手段とを備えることから、エッチング工程で発生す
るエッチング残渣を基板の表面で凝縮する有機溶剤に包
み込んで基板の表面から除去することが可能となる。こ
のため、エッチング残渣によるパーティクルの発生を防
止することができる。

【００４３】請求項３に記載の発明によれば、蒸気供給
手段を制御することにより、基板昇降手段により上昇移
動される基板の上端が処理槽に貯留された純水の液面の
上方に露出する時点から、基板の下端が処理槽に貯留さ
れた純水の液面の上方に露出した後一定時間を経過する
までの間、前記密閉チャンバ内に有機溶剤の蒸気を供給
させる制御手段を有することから、エッチング工程で発
生するエッチング残渣を基板の表面で凝縮する有機溶剤
に包み込んで基板の表面から除去することが可能とな
る。このため、エッチング残渣によるパーティクルの発
生を防止することができる。

【００４４】また、密閉チャンバ内を減圧する減圧手段
を備えることから、基板の表面に凝縮した有機溶剤の沸
点を降下させて迅速に気化させることができる。このた
め、基板を迅速に乾燥させることが可能となる。

【００４５】このとき、純水と薬液との混合液によるエ
ッチング処理と、純水によるリンス処理と、乾燥処理と
を同一の処理槽により実行することができるので、装置
を小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板処理装置の要部を示す縦断
面図である。

【図２】基板処理装置の電気的構成を示すブロック図で
ある。

【図３】この発明に係る基板の処理動作を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１２ 処理槽 １４ 純水供給路 １５ 密閉チャンバ １６ オーバフロー部 １８ ドレイン １９ 回収路 ２２ ミキシングバルブ ２３ チャック ２４ 窒素ガス導入口 ２５ ＩＰＡ蒸気供給口 ３２ ＩＰＡ蒸気発生ユニット ３４ 減圧手段 ３５ａ 薬液導入弁 ３６ スタティックミキサー ９５ 制御部 ９７ 開閉弁制御部 ９８ ミキシングバルブ制御部 ９９ チャック制御部 Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤川 和憲 滋賀県野洲郡野洲町大字三上字口ノ川原 2426番１ 大日本スクリーン製造株式会社 野洲事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板をエッチング液中に浸漬してエッチ
   ング処理するエッチング工程と、エッチング処理後の基
   板をリンス液中に浸漬してリンス処理するリンス工程
   と、リンス処理後の基板をリンス液中から露出させる露
   出工程とを含む基板処理方法において、 少なくとも、基板の上端がリンス液液面の上方に露出す
   る時点から、基板の下端がリンス液液面の上方に露出し
   た後一定時間を経過するまでの間、基板の周囲に有機溶
   剤の蒸気を供給することを特徴とする基板処理方法。
2. 【請求項２】 処理槽と、 前記処理槽に基板をエッチング処理するためのエッチン
   グ液を供給するエッチング液供給手段と、 前記処理槽に基板をリンス処理するためのリンス液を供
   給するリンス液供給手段と、 基板を前記処理槽の上方位置と処理槽内部位置との間で
   昇降移動させる基板昇降手段と、 前記基板昇降手段によって基板を上昇させることによ
   り、基板の上端がリンス液液面の上方に露出する時点か
   ら、基板の下端がリンス液液面の上方に露出した後一定
   時間を経過するまでの間、基板の周囲に有機溶剤の蒸気
   を供給する蒸気供給手段と、 を備えることを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 その底部に純水を供給するための供給口
   を有するとともにその上部に処理液のオーバフロー部を
   有する処理槽と、 前記処理槽内へ前記供給口を介して純水を供給する純水
   供給路と、 前記オーバフロー部からオーバフローした純水を回収す
   る回収路と、 前記純水供給路中に配設され、前記純水供給路を介して
   前記処理槽に供給される純水中にエッチングに供される
   薬液を混合する薬液混合手段と、 基板を前記処理槽の上方位置と処理槽内部位置との間で
   昇降移動させる基板昇降手段と、 前記処理槽の上方空間を閉鎖的に包囲する密閉チャンバ
   と、 前記密閉チャンバ内に有機溶剤の蒸気を供給するための
   蒸気供給手段と、 前記蒸気供給手段を制御することにより、前記基板昇降
   手段により上昇移動される基板の上端が処理槽に貯留さ
   れた純水の液面の上方に露出する時点から、基板の下端
   が処理槽に貯留された純水の液面の上方に露出した後一
   定時間を経過するまでの間、前記密閉チャンバ内に有機
   溶剤の蒸気を供給させる制御手段と、 前記密閉チャンバ内を減圧する減圧手段と、 を備えることを特徴とする基板処理装置。