(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液により処理された基板を溶剤蒸気により乾燥させる基板処理装置において、
処理液を貯留する処理槽と、
前記処理槽の周囲を囲うチャンバと、
基板を支持し、前記処理槽内の処理位置と前記処理槽の上方にあたる乾燥位置とにわたって昇降可能な基板支持機構と、
前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記チャンバ内に溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給手段と、
前記チャンバ内の気体を排気する減圧手段と、
前記基板支持機構を処理位置に移動させて基板に対して処理液による処理を行わせた後、前記不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給させるとともに、前記減圧手段を操作して排気を行わせて前記チャンバ内の酸素濃度を低減させ、所定時間が経過した時点で前記減圧手段による排気及び前記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給を停止させ、前記溶剤蒸気供給手段と前記チャンバとの圧力差に応じて前記溶剤蒸気供給手段から溶剤蒸気を前記チャンバ内に流入させて前記チャンバ内を溶剤雰囲気にさせた後、前記基板支持機構を乾燥位置に移動させる制御手段と、
前記減圧手段及び前記不活性ガス供給手段による酸素濃度の低減処理を予め行い、その際に目標濃度以下となるまでの所要時間を、低減所要時間として予め記憶した記憶手段とを備え、
前記制御手段は、前記記憶手段を参照し、前記所定時間を前記低減所要時間に基づいて判断することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記低減所要時間は、４０〜６０秒であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１から２に記載の基板処理装置において、
前記酸素濃度の低減目標は、１００ｐｐｍであることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）等の基板に対して、処理液により洗浄、エッチング等の処理を行った後、基板を乾燥させる基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、処理液を貯留する処理槽と、処理槽を囲うチャンバと、基板を支持して処理位置と乾燥位置とにわたって昇降自在のリフタと、チャンバ内の気体を排出する真空ポンプと、チャンバ内に窒素ガスを供給する窒素ガスノズルと、チャンバ内に溶剤蒸気を供給する溶剤ノズルとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記のように構成された基板処理装置では、窒素ガスノズルからチャンバ内に窒素ガスを供給し、酸素をチャンバ底部の排出口から排出してチャンバ内を窒素ガス雰囲気にした後、処理槽に処理液を貯留した状態でリフタを処理位置に位置させて、基板に対して処理液による処理（例えば、純水洗浄）を行う。そして、処理液による処理が終了した後、窒素ガスノズルから窒素ガスを供給してチャンバ内の酸素を排出し、チャンバ内に溶剤ノズルから溶剤蒸気を供給してチャンバ内を溶剤蒸気雰囲気とした後に、リフタを処理位置から乾燥位置に引き上げて溶剤蒸気により基板を乾燥する。
【０００４】
なお、チャンバ内の酸素濃度を窒素ガスパージにより低減するのは、基板表面が酸素に触れることにより、例えば、ベアシリコン等に意図しない反応が生じることを抑制するため等の理由からである。
【特許文献１】特開２００７−１２８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、処理液による処理を終えた際には、処理槽から溢れた処理液がチャンバ底部に滞留している関係上、チャンバ内に窒素ガスを供給しても、酸素濃度を低減するのに長時間を要する。そのため、処理槽内の処理液による基板の処理の終了後、基板を乾燥位置へ引き上げるまでに時間を要することにより、スループットが低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、酸素濃度の低減処理を効率的に行うことにより、スループットを向上させることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、処理液により処理された基板を溶剤蒸気により乾燥させる基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽の周囲を囲うチャンバと、基板を支持し、前記処理槽内の処理位置と前記処理槽の上方にあたる乾燥位置とにわたって昇降可能な基板支持機構と、前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記チャンバ内に溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給手段と、前記チャンバ内の気体を排気する減圧手段と、前記基板支持機構を処理位置に移動させて基板に対して処理液による処理を行わせた後、前記不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給させるとともに、前記減圧手段を操作して排気を行わせて前記チャンバ内の酸素濃度を低減させ、所定時間が経過した時点で前記減圧手段による排気及び前記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給を停止させ、前記溶剤蒸気供給手段と前記チャンバとの圧力差に応じて前記溶剤蒸気供給手段から溶剤蒸気を前記チャンバ内に流入させて前記チャンバ内を溶剤雰囲気にさせた後、前記基板支持機構を乾燥位置に移動させる制御手段と、前記減圧手段及び前記不活性ガス供給手段による酸素濃度の低減処理を予め行い、その際に目標濃度以下となるまでの所要時間を、低減所要時間として予め記憶した記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記記憶手段を参照し、前記所定時間を前記低減所要時間に基づいて判断することを特徴とするものである。
【０００８】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、制御手段は、基板支持機構を処理位置に移動させて基板に対して処理液による処理を行わせた後、不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給させる。さらに、減圧手段を操作して排気を行わせてチャンバ内の酸素濃度を低減させ、所定時間が経過した時点で排気及び不活性ガスの供給を停止させ、蒸気供給手段とチャンバとの圧力差に応じて溶剤蒸気供給手段から溶剤蒸気をチャンバ内に流入させてチャンバ内を溶剤雰囲気にさせた後、基板支持機構を乾燥位置に移動させる。したがって、不活性ガスによる酸素の追い出しだけでなく、減圧手段によるチャンバ内の気体の排出を併用するので、チャンバ内の酸素濃度を急速に低減させることができる。したがって、基板を乾燥位置へ引き上げるまでの時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【０００９】
また、予め実験により酸素濃度の低減処理を行って、そのときに目標濃度以下となるまでの時間を求めて、低減所要時間として記憶手段に記憶させておき、制御手段が低減所要時間に基づいて排気及び不活性ガス供給の停止を判断する。したがって、酸素濃度測定手段を備える必要がなく、構成を簡易化することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記低減所要時間は、４０〜６０秒であることが好ましい（請求項２）。４０〜６０秒程度でプロセス的に悪影響を与えない、つまり基板表面に意図しない反応が生じることを抑制できる程度にまで酸素濃度を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明において、前記酸素濃度の低減目標は、１００ｐｐｍであることが好ましい（請求項３）。１００ｐｐｍまで酸素濃度を低減、より好ましくは１ｐｐｍまで酸素濃度を低減させれば、プロセス的に悪影響を与えることがない。
【００１２】
なお、本明細書は、次のような基板処理方法に係る発明も開示している。
【００１３】
（１）基板を処理液で処理した後に、溶剤雰囲気で乾燥させる基板処理方法において、
基板を支持し、処理槽内の処理位置と、処理槽の上方にあたる乾燥位置とにわたって昇降可能な基板支持機構を処理位置に移動させ、基板に対して処理液による処理を行わせる過程と、
処理槽を囲うチャンバ内に不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給させるとともに、チャンバ内の気体を排出する減圧手段によりチャンバ内の酸素濃度を低減させる過程と、
所定時間が経過した時点で減圧手段による排気及び不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給を停止させ、溶剤蒸気供給手段から溶剤蒸気を供給させてチャンバ内を溶剤雰囲気にさせる過程と、
基板支持機構を乾燥位置に移動させる過程と、
を備えていることを特徴とする基板処理方法。
【００１４】
前記（１）に記載の発明によれば、基板支持機構を処理位置に移動させて基板に対して処理液による処理を行わせた後、不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給させる。さらに、減圧手段を操作して排気を行わせてチャンバ内の酸素濃度を低減させ、所定時間が経過した時点で排気及び不活性ガスの供給を停止させ、蒸気供給手段から溶剤蒸気を供給させてチャンバ内を溶剤雰囲気にさせた後、基板支持機構を乾燥位置に移動させる。したがって、不活性ガスによる酸素の追い出しだけでなく、減圧手段によるチャンバ内の気体の排出を併用するので、チャンバ内の酸素濃度を急速に低減させることができる。したがって、基板を乾燥位置へ引き上げるまでの時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る基板処理装置によれば、制御手段は、基板支持機構を処理位置に移動させて基板に対して処理液による処理を行わせた後、不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給させる。さらに、減圧手段を操作して排気を行わせてチャンバ内の酸素濃度を低減させ、所定時間が経過した時点で排気及び不活性ガスの供給を停止させ、蒸気供給手段とチャンバとの圧力差に応じて溶剤蒸気供給手段から溶剤蒸気をチャンバ内に流入させてチャンバ内を溶剤雰囲気にさせた後、リフタを乾燥位置に移動させる。したがって、不活性ガスによる酸素の追い出しだけでなく、減圧手段によるチャンバ内の気体の排出を併用するので、チャンバ内の酸素濃度を急速に低減させることができる。したがって、基板を乾燥位置へ引き上げるまでの時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。また、予め実験により酸素濃度の低減処理を行って、そのときに目標濃度以下となるまでの時間を求めて、低減所要時間として記憶手段に記憶させておき、制御手段が低減所要時間に基づいて排気及び不活性ガス供給の停止を判断する。したがって、酸素濃度測定手段を備える必要がなく、構成を簡易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は、実施例に係る実施例に係る基板処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【００１７】
本実施例に係る基板処理装置は、処理液を貯留する処理槽１を備えている。この処理槽１は、処理液を貯留し、起立姿勢とされた複数枚の基板Ｗを収容可能である。処理槽１の底部には、複数枚の基板Ｗが整列されている方向（紙面方向）に沿って長軸を有し、処理液を供給するための二本の噴出管７が配設されている。各噴出管７には、供給管１１の一端側が接続されている。供給管１１の他端側は、処理液供給源１５に連通接続されており、その流量が制御弁からなる処理液弁１７で制御される。処理液供給源１５は、フッ化水素酸（ＨＦ）や、硫酸・過酸化水素水（Ｈ２ＳＯ４・Ｈ２Ｏ２）の混合液などの薬液や、純水などを処理液として供給管１１に供給する。
【００１８】
処理槽１は、その周囲がチャンバ２７で囲われている。チャンバ２７は、上部に開閉自在の上部カバー２９を備えている。起立姿勢で複数枚の基板Ｗを保持するリフタ３１は、図示しない駆動機構によりチャンバ２７の上方にあたる「待機位置」と、処理槽１の内部にあたる「処理位置」と、処理槽１の上方であってチャンバ２７の内部にあたる「乾燥位置」とにわたって移動可能である。チャンバ２７の側面の一部位には、排気管２８ａが配設されている。この排気管２８ａには、排気ポンプ２８ｂが接続されており、排気弁２８ｃにより開閉される。
【００１９】
上部カバー２９の下方であってチャンバ２７の上部内壁には、一対の溶剤ノズル３３と、一対の不活性ガスノズル３４とが配設されている。溶剤ノズル３３には、供給管３５の一端側が連通接続されている。その他端側は、蒸気発生タンク３７に連通接続されている。この供給管３５には、その上流側から順に、溶剤蒸気の流量を調整するための制御弁からなる蒸気弁３８と、溶剤蒸気を加熱するためのインラインヒータ４０とが配設されている。なお、供給管３５は、従来装置の供給管よりも大径（９．５２ｍｍ程度）で構成され、供給管３５の中における溶剤蒸気の流路抵抗を小さくして溶剤ノズル３３への溶剤蒸気の供給が円滑に行われる。供給管３５がインラインヒータ４０を備えていることにより、発生された溶剤蒸気が供給管３５で凝縮することを軽減でき、溶剤濃度が低下することを防止できる。
【００２０】
なお、上記の溶剤ノズル３３が本発明における溶剤蒸気供給手段に相当する。
【００２１】
蒸気発生タンク３７は、蒸気発生空間である内部空間を所定温度に温調し、加熱して溶剤の蒸気を発生させるヒータ４１が付設されている。蒸気発生タンク３７の内部空間には、溶剤を供給するための溶剤供給源４３が連通接続されている。この例では、溶剤としてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が利用されているものとする。なお、溶剤としては、イソプロピルアルコールの他に、例えば、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）がある。
【００２２】
不活性ガスノズル３４には、供給管４５の一端側が連通接続されている。その他端側は、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源４７に連通接続されている。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガスが挙げられる。不活性ガスの供給量は、不活性ガス弁４９によって調整される。不活性ガス弁４９の下流側には、インラインヒータ５０が取り付けられている。このインラインヒータ５０は、不活性ガス供給源４７からの不活性ガスを所定温度に加熱する。
【００２３】
なお、上述した不活性ガスノズル３４が本発明における不活性ガス供給手段に相当する。
【００２４】
チャンバ２７には、チャンバ２７内のガスの圧力がこもらないようにするために減圧状態を解消するための制御弁からなる呼吸弁５３が取り付けられている。
【００２５】
なお、上述した排気ポンプ２８ｂが本発明における減圧手段に相当する。
【００２６】
処理槽１の底部には、排出口５７が配設されている。この排出口５７には、ＱＤＲ弁５９が取り付けられている。このＱＤＲ弁５９から処理槽１内の処理液を排出すると、処理液がチャンバ２７内の底部に一旦排出される。チャンバ２７の底部には、気液分離部６１に連通接続された排出管６３が取り付けられ、この排出管６３には排液弁６５が取り付けられている。気液分離部６１は、排出管６３から気体と液体を取り込むとともに、それらを分離して排出する。
【００２７】
上述した処理液弁１７、排気弁２８ｃ、排気ポンプ２８ｂ、上部カバー２９、リフタ３１、蒸気発生タンク３７、蒸気弁３８、インラインヒータ４０、ヒータ４１、不活性ガス弁４９、インラインヒータ５０、呼吸弁５３、ＱＤＲ弁５９、排液弁６５などの動作は、本発明における制御手段に相当する制御部６７によって統括的に制御される。制御部６７は、各部を制御するとともに、本発明における記憶手段に相当する記憶部６９を参照する。この記憶部６９は、予め行われた実験によって得られた低減所要時間を記憶している。制御部６７は、図示しないタイマを備えており、適宜に時間を計時する。
【００２８】
低減所要時間とは、排気ポンプ２８ｂを作動させ、チャンバ２７内から気体を排気することにより、チャンバ２７内における所定の酸素濃度にまで低減させるのに要する時間である。所定の酸素濃度は、酸素濃度の低減目標であり、例えば、基板Ｗに対してプロセス的に悪影響が生じないとされる１００ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下である。この濃度以下となるのに要する時間が上記の低減所要時間であり、例えば、４０〜６０秒程度である。この実施例では、６０秒であるとする。
【００２９】
上述した制御部６７は、処理液による処理を終えた後、酸素濃度低減処理を行うが、その際に記憶部６９を参照し、チャンバ２７内における酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となったに等しい、低減所要時間が経過した時点で減圧を停止させるように各部を操作する。
【００３０】
次に、図２を参照して、上述した基板処理装置の動作について説明する。なお、図２は、動作を示すフローチャートである。
【００３１】
ステップＳ１
制御部６７は、上部カバー２９を開放し、未処理の基板Ｗを複数枚保持しているリフタ３１を「待機位置」から「乾燥位置」に移動させ、上部カバー２９を閉止する。さらに、制御部６７は、処理液弁１７を開放する。これにより、処理液供給源１５から処理液（例えば、常温の純水）が処理槽１に供給され、処理槽１の上部から溢れた処理液がチャンバ２７の底部で回収される。このとき、排液弁６５は開放されたままである。次に、制御部６７は、リフタ３１を「乾燥位置」から「処理位置」にまで下降させる。チャンバ２７底部で回収された処理液は、排出管６３を通して気液分離部６１で回収され、図示しない廃液処理部に排出される。このようにして処理液が処理槽１に供給された後、制御部６７は、リフタ３１を「処理位置」に所定時間だけ維持して、基板Ｗに対して処理液による処理を行う。
【００３２】
ステップＳ２，Ｓ３
次に、制御部６７は、窒素ガス供給と減圧によってチャンバ２７内の酸素濃度低減処理を行う。具体的には、不活性ガス弁４９を開放し、不活性ガス供給源４７からチャンバ２７内に窒素ガスを供給させる。これにより、チャンバ２７の内部にある空気が窒素ガスによって追い出されて、その結果、チャンバ２７内の酸素濃度がある程度低減される。さらに、制御部６７は、排気ポンプ２８ｂを作動させ、次いで排気弁２８ｃを開放させる。これにより窒素ガスのチャンバ２７内への供給に加えて、排気ポンプ２８ｂによる空気の排出により、迅速にチャンバ２７内の酸素濃度が低減される。このとき、制御部６７は計時を行い、その時間が記憶部６９に記憶されている低減所要時間（例えば、６０秒）に一致する所定時間が経過するまでパージ及び減圧を維持させる。
【００３３】
ステップＳ４
制御部６７は、所定時間が経過した時点で、排気弁２８ｃを閉止させるとともに排気ポンプ２８ｂを停止させる。これにより、酸素濃度低減処理が停止されるが、チャンバ２７内における酸素濃度は、１００ｐｐｍ以下程度にまで低減されている。さらに、制御部６７は、不活性ガス弁４９を閉止させて、窒素ガスのチャンバ２７内への供給を停止させる。
【００３４】
ステップＳ５、Ｓ６
制御部６７は、インラインヒータ４０を作動させて、溶剤の加熱温度（例えば、７２℃以上）に合わせて昇温させておくとともに、蒸気弁３８を開放する。すると、蒸気発生タンク３７が供給管３５を介してチャンバ２７に連通され、蒸気発生タンク３７内において溶剤が沸騰して大量の溶剤蒸気が発生する。さらに、チャンバ２７内の圧力は、蒸気発生タンク３７内の圧力よりも低いので、その圧力差に応じて溶剤蒸気が蒸気発生タンク３７から供給管３５を介してチャンバ２７内に流入する。チャンバ２７内に圧力差で流入した溶剤蒸気により、チャンバ２７内は溶剤蒸気雰囲気とされる。さらに、制御部６７は、リフタ３１を処理槽１内の処理位置から乾燥位置へと移動させる。このとき、基板Ｗが常温の処理液から露出され、温度が溶剤蒸気に比較して非常に低い基板Ｗの全面に主として凝結する。そして、基板Ｗの表面に付着している処理液の液滴が溶剤によって置換される。また、このとき、基板Ｗは、処理槽１内の小さな体積内に収容された状態で乾燥処理が行われるので、効率的に乾燥処理が行われる。
【００３５】
ステップＳ７、Ｓ８
制御部６７は、所定時点が経過した時点で、蒸気弁３８を閉止させて溶剤ノズル３３からチャンバ２７内への溶剤蒸気の供給を停止する。その後、基板Ｗに凝結した溶剤蒸気を蒸発させるために、制御部６７は、不活性ガス弁４９を開放させ、同時に排気ポンプ２８ｂを作動させ、次いで排気弁２８ｃを開放させる。所定時間が経過し、溶剤蒸気が蒸発した時点で、排気弁２８ｃを閉止させるとともに、チャンバ２７内の圧力を大気圧に戻す。
【００３６】
制御部６７は、リフタ３１を処理位置に移動させて基板Ｗに対して処理液による処理を行わせた後、不活性ガスノズル３４から窒素ガスを供給させる。さらに、排気ポンプ２８ｂを操作して排気を行わせてチャンバ２７内の酸素濃度を低減させ、所定時間が経過した時点で排気及び窒素ガスの供給を停止させ、溶剤ノズル３３から溶剤蒸気を供給させてチャンバ２７内を溶剤雰囲気にさせた後、リフタ３１を処理位置から乾燥位置に移動させる。したがって、窒素ガスによる酸素の追い出しだけでなく、排気ポンプ２８ｂによるチャンバ２７内の気体の排出を併用するので、チャンバ２７内の酸素濃度を急速に低減させることができる。したがって、基板Ｗを乾燥位置へ引き上げるまでの時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００３７】
また、制御部６７が、予め記憶しておいた低減所要時間に基づいて酸素濃度低減処理の完了時点を判断するので、酸素濃度測定手段を備える必要がなく、構成を簡易化することができる。
【００３８】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００３９】
（削除）
【００４０】
（１）上述した実施例では、処理槽１が外槽を備えていないが、これに代えて内槽と外槽とからなる処理槽１を備えるようにしてもよい。その場合には、排出管６３を外槽に備えるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例に係る基板処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ  …  基板
１  …  処理槽
７  …  噴出管
２８ａ  …  排気管
２８ｂ  …  排気ポンプ
２８ｃ  …  排気弁
３３  …  溶剤ノズル
３４  …  不活性ガスノズル
６７  …  制御部
６９  …  記憶部
【図１】
0005222499.tif 000002
【図２】
0005222499.tif 000003