(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内に貯留された処理液中に基板を浸漬させた後、処理液中から基板を露出させて乾燥させる基板処理方法において、
前記処理槽内の処理液の液面を含む液面上部の空間を減圧する減圧工程と、
この減圧工程後に、減圧を停止して前記空間を密閉する密閉工程と、
この密閉工程後に、減圧され密閉された前記空間内へその上部から有機溶剤の蒸気を供給して前記空間内を有機溶剤の蒸気で飽和ないしは過飽和の状態とし、この状態の前記空間内へその上部から有機溶剤の蒸気を引き続いて供給する蒸気供給工程と、
減圧され密閉された前記空間内へ有機溶剤の蒸気を供給しつつ、前記処理槽内の処理液中から基板を露出させる基板露出工程と、
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
処理液が貯留されその処理液中に基板が浸漬させられる処理槽と、
この処理槽内の処理液中から基板を露出させる基板露出手段と、
前記処理槽の周囲を取り囲む処理チャンバと、
前記処理チャンバ内へその上部から有機溶剤の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
を備えた基板処理装置において、
前記処理チャンバの内部を減圧する減圧手段と、
この減圧手段によって減圧された前記処理チャンバの内部を密閉する密閉手段と、
前記減圧手段によって前記処理チャンバの内部を減圧した後に前記減圧手段による減圧を停止して前記密閉手段によって処理チャンバの内部を密閉し、その後に前記蒸気供給手段によって処理チャンバ内へ有機溶剤の蒸気を供給して前記処理チャンバ内を有機溶剤の蒸気で飽和ないしは過飽和の状態とし、この状態の前記処理チャンバ内へ前記蒸気供給手段によって有機溶剤の蒸気を引き続いて供給するように制御する制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記減圧手段が、前記処理槽内の処理液の液面付近に吸気口を有し前記処理チャンバ内を排気する真空排気手段である請求項２記載の基板処理装置。
【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、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板などの基板を、処理液中に浸漬させた後に処理液中から露出させて乾燥させる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】
半導体ウエハ等の基板を処理液中に浸漬させた後に乾燥させる方法として、処理液中から基板を露出させながら乾燥させる方法が一般に行われている。この方法では、処理チャンバの内部に配設された処理槽内に貯留された処理液、例えば純水（リンス液）中に基板を浸漬させた後、リフタ機構により基板を純水中から引き上げ、あるいは、基板を処理槽内に保持したままで処理槽内から純水を排出させて、基板を純水中から露出させる。この際に、不活性ガス、例えば窒素ガスをキャリアガスとして水溶性の有機溶剤、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の蒸気を処理チャンバ内へ供給する。処理チャンバ内へ供給されたＩＰＡ蒸気は、それより低温に保持された基板の表面で凝縮して、基板表面に付着した純水がＩＰＡによって置換される。基板が純水中から完全に露出し、基板全面で純水がＩＰＡに置換されると、処理チャンバ内を真空排気して処理チャンバの内部を減圧状態にする。これにより、基板表面に凝縮したＩＰＡが速やかに蒸発して、基板の乾燥が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の処理方法では、処理チャンバ内へ供給されたＩＰＡ蒸気は、処理チャンバの内壁面や処理槽の壁面、リフタ機構などにも到達するが、それらの表面は、いずれもＩＰＡ蒸気よりも低温である。このため、処理チャンバの内壁面、処理槽の壁面、リフタ機構などの不要な部分の表面でもＩＰＡ蒸気の凝縮が起こる。また、凝縮しなかったＩＰＡ蒸気は、基板の全面で純水がＩＰＡに置換された後に、処理チャンバ内から排気されてしまう。これらの結果、ＩＰＡが無駄に消費され、ＩＰＡの使用量を低減させることができない、といった問題点がある。
【０００４】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板を処理液中に浸漬させた後に処理液中から露出させて乾燥させる場合に、基板に付着した処理液と基板表面で置換させるために使用される有機溶剤の無駄な消費を少なくして、有機溶剤の使用量を低減させることができる基板処理方法を提供すること、ならびに、その方法を好適に実施す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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、処理槽内に貯留された処理液中に基板を浸漬させた後、処理液中から基板を露出させて乾燥させる基板処理方法において、前記処理槽内の処理液の液面を含む液面上部の空間を減圧する減圧工程と、この減圧工程後に、減圧を停止して前記空間を密閉する密閉工程と、この密閉工程後に、減圧され密閉された前記空間内へその上部から有機溶剤の蒸気を供給して前記空間内を有機溶剤の蒸気で飽和ないしは過飽和の状態とし、この状態の前記空間内へその上部から有機溶剤の蒸気を引き続いて供給する蒸気供給工程と、減圧され密閉された前記空間内へ有機溶剤の蒸気を供給しつつ、前記処理槽内の処理液中から基板を露出させる基板露出工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、処理液が貯留されその処理液中に基板が浸漬させられる処理槽と、この処理槽内の処理液中から基板を露出させる基板露出手段と、前記処理槽の周囲を取り囲む処理チャンバと、前記処理チャンバ内へその上部から有機溶剤の蒸気を供給する蒸気供給手段と、を備えた基板処理装置において、前記処理チャンバの内部を減圧する減圧手段と、この減圧手段によって減圧された前記処理チャンバの内部を密閉する密閉手段と、前記減圧手段によって前記処理チャンバの内部を減圧した後に前記減圧手段による減圧を停止して前記密閉手段によって処理チャンバの内部を密閉し、その後に前記蒸気供給手段によって処理チャンバ内へ有機溶剤の蒸気を供給して前記処理チャンバ内を有機溶剤の蒸気で飽和ないしは過飽和の状態とし、この状態の前記処理チャンバ内へ前記蒸気供給手段によって有機溶剤の蒸気を引き続いて供給するように制御する制御手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の基板処理装置において、前記減圧手段が、前記処理槽内の処理液の液面付近に吸気口を有し前記処理チャンバ内を排気する真空排気手段であることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、処理槽内の処理液の液面上部の空間を減圧した後に、減圧を停止して前記空間を密閉する。この密閉され減圧された空間内へその上部から有機溶剤の蒸気を供給する。このように減圧されかつ密閉された空間内に有機溶剤の蒸気が供給されるので、前記空間内は、直ぐに有機溶剤の蒸気が飽和ないしは過飽和の状態となる。このような状態の空間内へその上部から有機溶剤の蒸気が引き続き供給されると、空間の上部で蒸気が液化してミスト（微小液滴）が形成され、このミスト形成が続く。空間の上部で形成されたミストは、その自重により、処理槽内の処理液の液面上や処理液中から露出した基板の表面へ降り注ぐ。そして、基板の表面に達した有機溶剤のミストは、基板の表面に付着した処理液と置換される。基板が処理液中から完全に露出し、基板全面で処理液が有機溶剤に置換されると、前記空間の密閉状態を解除して真空排気を行うことにより、基板表面の有機溶剤が速やかに蒸発して、基板の乾燥が行われる。以上のように、空間内へ供給された有機溶剤の蒸気が空間の上部でミストとなって基板の方向へ拡散するので、不要な部分の表面での有機溶剤の蒸気の凝縮が減少し、有機溶剤の無駄な消費が少なくなる。
【０００９】
請求項２に係る発明の基板処理装置においては、減圧手段によって処理チャンバの内部が減圧され、その後に、密閉手段によって処理チャンバの内部が密閉される。この密閉され減圧された処理チャンバ内へその上部から、蒸気供給手段によって有機溶剤の蒸気が供給される。このように減圧されかつ密閉された処理チャンバ内に有機溶剤の蒸気が供給されるので、処理チャンバ内は、直ぐに有機溶剤の蒸気が飽和ないしは過飽和の状態となる。このような状態の処理チャンバ内へその上部から有機溶剤の蒸気が引き続き供給されると、処理チャンバの上部で蒸気が液化してミストが形成され、このミストの形成が続く。処理チャンバの上部で形成されたミストは、その自重により、処理槽内の処理液の液面上や基板露出手段によって処理液中から露出させられた基板の表面へ降り注ぐ。そして、基板の表面に達した有機溶剤のミストは、基板の表面に付着した処理液と置換される。基板が処理液中から完全に露出させられ、基板全面で処理液が有機溶剤に置換されると、処理チャンバの密閉状態を解除して真空排気を行うことにより、基板表面の有機溶剤が速やかに蒸発して、基板の乾燥が行われる。以上のように、処理チャンバ内へ供給された有機溶剤の蒸気が処理チャンバの上部でミストとなって基板の方向へ拡散するので、不要な部分の表面での有機溶剤の蒸気の凝縮が減少し、有機溶剤の無駄な消費が少なくなる。
【００１０】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、処理槽内の処理液から蒸発する処理液の蒸気、例えば水蒸気が、処理液の液面付近に配置された吸気口を通して吸入され処理チャンバ内から効率良く排出されるので、水蒸気が処理チャンバ内に拡散することが抑えられる。このため、処理チャンバ内へ供給された有機溶剤が水蒸気を吸収して希釈化され、無駄に消費される、といったことが防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置の概略構成の１例を示す模式図である。この基板処理装置は、処理液、例えば純水１２が貯留されその純水１２中に基板、例えば半導体ウエハＷが浸漬させられてリンス処理される処理槽１０、および、処理槽１０の周囲を取り囲む処理チャンバ１４を備えている。
【００１３】
処理槽１０は、その詳細な図示および説明を省略するが、下部に純水の供給口１６および排水口１８を有し、上部に純水が溢れ出す溢流部２０を有している。処理槽１０の供給口１６には、開閉制御弁２４が介挿された純水供給管２２が連通して接続されており、純水供給管２２は純水供給源に接続されている。また、排水口１８には、開閉制御弁２８が介挿された排水管２６が連通して接続されている。
【００１４】
処理チャンバ１４は、蓋（図示せず）を開閉させることによりウエハＷの搬入および搬出を行うことができるともに密閉することが可能である。処理チャンバ１４の内部には、昇降駆動されるリフタ３０が配設されている。このリフタ３０は、処理チャンバ１４内へ搬入されたウエハＷを受け取って処理槽１０の内部へ挿入し、処理槽１０内でウエハＷを支持し、処理が終わったウエハＷを処理槽１０内から取り出す。また、処理チャンバ１４の底部には、排水口３２が設けられており、排水口３２には、開閉制御弁３６が介挿された排水管３４が連通している。
【００１５】
また、処理チャンバ１４内の上部には、蒸気供給ノズル３８が設けられている。蒸気供給ノズル３８には、蒸気供給管４０が連通して接続されており、蒸気供給管４０は、不活性ガス、例えば窒素ガスの供給源に接続されたガス供給管４２に接続されている。蒸気供給管４０には、ラインヒータ４４が介在して設けられている。ガス供給管４２には、開閉制御弁４６が介挿されており、また、その開閉制御弁４６の上流側の位置で分岐し開閉制御弁４６の下流側の位置で合流するバイパス管４８が設けられている。バイパス管４８の途中には、有機溶剤、例えばＩＰＡ５０が貯留され密閉されて液面上の密閉空間にバイパス管４８の窒素ガス導入口およびＩＰＡ蒸気流出口がそれぞれ連通したＩＰＡ蒸気生成槽５２が設けられている。また、バイパス管４８には、ＩＰＡ蒸気生成槽５２の上流側および下流側にそれぞれ開閉制御弁５４、５６が介挿されている。ＩＰＡ蒸気生成槽５２には、内部に貯留されたＩＰＡ５０を加熱するためのヒータ５８が設置されている。そして、ＩＰＡ蒸気生成槽５２では、ヒータ５８によりＩＰＡ５０を加熱してＩＰＡ蒸気を発生させる。ＩＰＡ蒸気生成槽５２で発生したＩＰＡ蒸気は、１気圧以上の窒素ガスをキャリアガスとして、バイパス管４８から蒸気供給管４０へ送り込まれ、蒸気供給管４０を通って処理チャンバ１４内の蒸気供給ノズル３８へ供給される。
【００１６】
また、処理チャンバ１４の内部には、処理槽１０内の純水１２の液面付近に吸気口６０が配置されており、その吸気口６０に真空排気管６２が連通している。真空排気管６２には、開閉制御弁６４および真空ポンプ６６がそれぞれ設けられている。また、図示していないが、真空ポンプ６６の作動、リフタ３０の昇降動作および各開閉制御弁２４、２８、３６、４６、５４、５６、６４の開閉動作を所定のシーケンスに従ってそれぞれ制御するコントローラが設けられている。
【００１７】
次に、上記した構成の基板処理装置を使用して純水でのリンス処理後に行われるウエハの乾燥処理操作の１例について説明する。
【００１８】
処理槽１０内に貯留された純水１２中にウエハＷが浸漬させられてウエハＷのリンス処理が行われ、その処理が終了すると、真空ポンプ６６を作動させ、開閉制御弁６４を開き、開閉制御弁５４、５６を閉じた状態で、処理チャンバ１４内を真空排気する。処理チャンバ１４の内部が、例えば１００Ｔｏｒｒ程度まで減圧されると、開閉制御弁６４を閉じるとともに、真空ポンプ６６を停止させ、開閉制御弁４６も閉じて、処理チャンバ１４の内部の減圧状態を保持して処理チャンバ１４内を密閉する。
【００１９】
次に、開閉制御弁５４、５６を開き、窒素ガスをキャリアガスとしてＩＰＡ蒸気生成槽５２からＩＰＡの蒸気を蒸気供給管４０内へ送り込み、ＩＰＡ蒸気を、ラインヒータ４４で保温しながら蒸気供給管４０を通って蒸気供給ノズル３８へ送給し、減圧され密閉された状態の処理チャンバ１４内へ蒸気供給ノズル３８からＩＰＡ蒸気を供給する。そして、処理チャンバ１４内へのＩＰＡ蒸気の供給を継続しながら、リフタ３０を駆動させ、リフタ３０によりウエハＷを処理槽１０内の純水１２中からゆっくりと引き上げる。
【００２０】
このとき、減圧され密閉された処理チャンバ１４内へＩＰＡ蒸気が供給されるので、処理チャンバ１４内は、直ぐにＩＰＡ蒸気が飽和ないしは過飽和の状態となる。そして、ＩＰＡ蒸気が飽和ないしは過飽和の状態となった処理チャンバ１４内へその上部から引き続いてＩＰＡ蒸気が供給されることにより、処理チャンバ１４の上部でＩＰＡ蒸気が液化してＩＰＡのミストが形成され、このミストの形成が続く。処理チャンバ１４の上部で形成されたミストは、処理槽１０内の純水１２の液面上や純水１２中から露出したウエハＷの表面へ降り注ぐ。そして、ウエハＷの表面に達したＩＰＡミストは、ウエハＷの表面に付着した純水と置換される。
【００２１】
ウエハＷが処理槽１０内の純水１２中から完全に引き上げられ、ウエハＷの全面で純水がＩＰＡに置換されると、バイパス管４８に介挿された開閉制御弁５４、５６を閉じ、処理チャンバ１２内へのＩＰＡ蒸気の供給を停止する。そして、排水管２６に介挿された開閉制御弁２８を開いて処理槽１０内からの排水を行い、ガス供給管４２に介挿された開閉制御弁４６を開いて窒素ガスによる処理チャンバ１２内のパージを行うなどした後、処理チャンバ１２の内部にウエハＷを保持したまま、再び真空ポンプ６６を作動させ、開閉制御弁６４を開いて、真空排気管６２を通して処理チャンバ１４内を真空排気する。これにより、処理チャンバ１２内に保持されたウエハＷの表面からＩＰＡが速やかに蒸発して除去され、ウエハＷの乾燥が終了する。ウエハＷの乾燥処理が終了すると、真空排気を停止した後、処理チャンバ１２の蓋を開けてウエハＷを処理チャンバ１２内から搬出する。
【００２２】
なお、上記した実施形態では、純水でのリンス処理が終了したウエハＷをリフタ３０によって引き上げることにより、処理槽１０内の純水１２中からウエハＷを露出させるようにしたが、リンス処理後のウエハＷを処理槽１０内で静止させたままにし、処理槽１０内から排水管２６を通しゆっくりと排水して処理槽１０内の純水１２の液面を低下させることにより、純水１２中からウエハＷを露出させるようにしてもよい。また、上記実施形態のように、処理槽１０内の純水１２の液面付近に吸気口６０を配置すると、処理槽１０内の純水１２から蒸発する水蒸気が処理チャンバ１０内から効率良く排出され、水蒸気が処理チャンバ１０内に拡散することが抑えられ、このため、処理チャンバ１０内へ供給されたＩＰＡが水蒸気を吸収して希釈化され無駄に消費される、といったことが防止されるので好ましいが、必ずしも吸気口６０を処理槽１０内の純水１２の液面付近に配置する必要は無い。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、基板を処理液中に浸漬させた後に処理液中から露出させて乾燥させる場合に、基板に付着した処理液と基板表面で置換させるために使用される有機溶剤の無駄な消費を少なくすることができるので、有機溶剤の使用量を低減させることができる。
【００２４】
請求項２に係る発明の基板処理装置を使用すると、請求項１に係る発明の方法を好適に実施することができるので、有機溶剤の使用量を低減させることができる。
【００２５】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、処理チャンバ内へ供給された有機溶剤が無駄に消費されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置の概略構成の１例を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｗ  半導体ウエハ
１０  処理槽
１２  純水
１４  処理チャンバ
２２  純水供給管
２４、２８、３６、４６、５４、５６、６４  開閉制御弁
２６、３４  排水管
３０  リフタ
３８  蒸気供給ノズル
４０  蒸気供給管
４２  ガス供給管
４４  ラインヒータ
４８  バイパス管
５０  ＩＰＡ
５２  ＩＰＡ蒸気生成槽
６０  吸気口
６２  真空排気管
６６  真空ポンプ
【図１】
0003999946.tif 000002