(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ内で、処理槽内に収容された純水中に浸漬させられて水洗された基板を純水中から露出させ、その際に水溶性の有機溶剤の蒸気を基板に対して供給し、その後に処理チャンバの内部を減圧状態にして基板を乾燥させる基板処理方法において、
前記有機溶剤の蒸気を基板に対して供給する際に、その有機溶剤蒸気の供給が維持される限度内で、前記処理チャンバ内の圧力を、大気圧よりも高い一定圧力に調整することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
処理チャンバ内に配設された処理槽に収容された純水中から基板を露出させる基板露出手段と、
基板に対して水溶性の有機溶剤の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記処理チャンバの内部を真空排気する真空排気手段と、
を備えた基板処理装置において、
前記有機溶剤の蒸気を基板に対して供給する際に、その有機溶剤蒸気の供給が維持される限度内で、前記処理チャンバ内の圧力を、大気圧よりも高い一定圧力に調整する調圧手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記処理チャンバ内から流出する有機溶剤を含む排液を排出する排液管をさらに備え、
前記調圧手段は、
前記排液管の途中に介在して設けられ、密閉構造を有し、流入口が流出口より上方に配置されるとともに、内部が縦方向に仕切られて排液流入室と排液流出室とに区画されかつそれら両室が流出口より下方位置で互いに連通したバッファタンクと、
このバッファタンクに、その前記排液流入室の内部空間に連通するように接続された蒸気排出管と、
この蒸気排出管に介在して設けられた調圧弁と、
を備えた請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記処理チャンバ内から流出する有機溶剤を含む排液を排出する排液管をさらに備え、
前記調圧手段は、
前記排液管に接続された蒸気排出管と、
この蒸気排出管の途中に介在して設けられたトラップと、
前記蒸気排出管に介在して設けられた調圧弁と、
を備えた請求項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、液晶表示装置用ガラス基板、電子部品などの基板を、処理槽内に収容された純水中に浸漬させて水洗した後に、純水中から引き上げあるいは処理槽内から純水を排出させて露出させ、その際にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の水溶性の有機溶剤の蒸気を基板に対して供給し、その後に基板を減圧乾燥させる基板処理方法、ならびに、その方法を実施するために使用される基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいて、基板、例えばシリコンウエハを純水で洗浄した後にウエハを乾燥させる方法としては、スピン乾燥法、ＩＰＡ蒸気乾燥法、水溶性の有機溶剤、例えばＩＰＡの蒸気を用いた減圧引上げ式乾燥法などがあるが、近年では減圧引上げ式乾燥法が主流になりつつある。この減圧引上げ式乾燥法では、処理槽内に収容された純水中にウエハを浸漬させて水洗した後、ウエハを処理槽内の純水中から引き上げて（あるいは、水洗後のウエハを処理槽内で静止させたまま処理槽内から純水を排出させて）、ウエハを純水中から露出させ、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ＩＰＡの蒸気をウエハに対して供給し、ウエハの表面上の気液界面で、ＩＰＡ蒸気を凝縮させてウエハ表面に付着した純水をＩＰＡに置換させた後、処理槽が内設されている密閉された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とにより、ウエハの表面に凝縮したＩＰＡを蒸発させて、ウエハを速やかに乾燥させる、といったことが行われている。
【０００３】
図４は、減圧引上げ式乾燥法を実施するときに使用される基板処理装置の概略構成を示す模式図である。この装置は、密閉可能な処理チャンバ１００の内部に処理槽１０２を配設して構成されている。処理槽１０２内には、図示しない純水供給手段により純水が供給され、処理槽１０２内に満たされた純水１０４中にウエハＷが浸漬させられて水洗される。処理チャンバ１００の内方上部には吹出しノズル１０６が設けられており、この吹出しノズル１０６から、処理チャンバ１００内をパージするために窒素ガスが供給され、また、ウエハＷの引上げ乾燥時に窒素ガスをキャリアガスとしてＩＰＡ蒸気がウエハＷに対して供給される。
【０００４】
処理チャンバ１００の底部には気液排出口１０８が形設されており、その気液排出口１０８に気液排出管１１０が連通して接続されている。そして、気液排出管１１０に、処理チャンバ１００の内部を減圧状態にする際に開かれる開閉制御弁１１４が介挿された排気管１１２、ウエハＷの水洗中に開かれる開閉制御弁１１８が介挿され処理槽１０２内から溢れ出て処理チャンバ１００の内底部に流下した純水を排出させる排水管１１６、および、ウエハＷに対するＩＰＡ蒸気の供給中に開かれる開閉制御弁１２２が介挿されＩＰＡを含む排液を排出させる排液管１２０がそれぞれ連通して接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した減圧引上げ式乾燥法によると、微量のＩＰＡを使用してウエハを乾燥させることができるが、昨今の環境問題の観点から、さらにＩＰＡの消費量の低減が求められている。ところが、従来の基板処理装置では、吹出しノズル１０６からウエハＷに対して供給されたＩＰＡの蒸気が、処理チャンバ１００内から気液排出管１１０を通って排液管１２０内へ流れ込み、排液管１２０を通って流出してしまう。このため、必要以上のＩＰＡを消費することになる、といった問題点がある。
【０００６】
また、排液管１２０にＩＰＡ蒸気の流出口があることから、処理チャンバ１００内のウエハ乾燥ゾーンにおける雰囲気状態が、排液管１２０が接続された工場のユーティリティの稼働状態による影響を受けて不安定になり、また、装置の設置状況によっては装置間での機差を生じる。そして、半導体デバイスの構造の複雑化・微細化も相まって、ウエハの乾燥性能の安定性を欠く、といった問題も抱えている。
【０００７】
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、減圧引上げ式乾燥法を実施する場合において、ＩＰＡ等の有機溶剤の消費量を低減させるとともに、基板の乾燥性能の安定性を向上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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、処理チャンバ内で、処理槽内に収容された純水中に浸漬させられて水洗された基板を純水中から露出させ、その際に水溶性の有機溶剤の蒸気を基板に対して供給し、その後に処理チャンバの内部を減圧状態にして基板を乾燥させる基板処理方法において、前記有機溶剤の蒸気を基板に対して供給する際に、その有機溶剤蒸気の供給が維持される限度内で、前記処理チャンバ内の圧力を、大気圧よりも高い一定圧力に調整することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、処理チャンバ内に配設された処理槽に収容された純水中から基板を露出させる基板露出手段と、基板に対して水溶性の有機溶剤の蒸気を供給する蒸気供給手段と、前記処理チャンバの内部を真空排気する真空排気手段と、を備えた基板処理装置において、前記有機溶剤の蒸気を基板に対して供給する際に、その有機溶剤蒸気の供給が維持される限度内で、前記処理チャンバ内の圧力を、大気圧よりも高い一定圧力に調整する調圧手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
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、前記処理チャンバ内から流出する有機溶剤を含む排液を排出する排液管をさらに備え、前記調圧手段は、前記排液管の途中に介在して設けられ、密閉構造を有し、流入口が流出口より上方に配置されるとともに、内部が縦方向に仕切られて排液流入室と排液流出室とに区画されかつそれら両室が流出口より下方位置で互いに連通したバッファタンクと、このバッファタンクに、その前記排液流入室の内部空間に連通するように接続された蒸気排出管と、この蒸気排出管に介在して設けられた調圧弁と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の基板処理装置において、前記処理チャンバ内から流出する有機溶剤を含む排液を排出する排液管をさらに備え、前記調圧手段は、前記排液管に接続された蒸気排出管と、この蒸気排出管の途中に介在して設けられたトラップと、前記蒸気排出管に介在して設けられた調圧弁と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、処理チャンバ内で処理槽内の純水中から露出させられた基板に対して有機溶剤の蒸気を供給する際に、処理チャンバ内の圧力が、大気圧よりも高い圧力に調整されるので、処理チャンバ内から流出する有機溶剤蒸気の量が低減する。また、処理チャンバ内の圧力が一定圧力に調整されるので、処理チャンバ内の基板乾燥ゾーンにおける雰囲気状態が安定化する。
【００１３】
請求項２に係る発明の基板処理装置においては、処理チャンバ内で処理槽内の純水中から露出させられた基板に対して有機溶剤の蒸気を供給する際に、調圧手段により、処理チャンバ内の圧力が大気圧よりも高い圧力に調整されるので、処理チャンバ内から流出する有機溶剤蒸気の量が低減する。また、処理チャンバ内の圧力が一定圧力に調整されるので、処理チャンバ内の基板乾燥ゾーンにおける雰囲気状態が安定化する。
【００１４】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、処理チャンバの内部空間は、排液管の、バッファタンクまでの流路部分およびバッファタンクの排液流入室を通して蒸気排出管と流通し、排液管の、バッファタンクから先の流路とは、バッファタンクの内部の仕切りとバッファタンク内底部に流出口の高さまで溜まった排液とで流通が遮断されている。したがって、処理チャンバ内から流れ出た有機溶剤の蒸気は、排液管の、バッファタンクから先の流路には流出せず、蒸気排出管を通って流出することになる。このため、蒸気排出管に介在して設けられた調圧弁を調節して、処理チャンバ内の圧力を大気圧よりも高い圧力に調整することにより、処理チャンバ内から蒸気排出管を通って流出する有機溶剤蒸気の量を低減させることができる。また、調圧弁を調節して、処理チャンバ内の圧力を一定圧力に調整することにより、処理チャンバ内の基板乾燥ゾーンにおける雰囲気状態を安定化させることができる。そして、有機溶剤を含む排液は、バッファタンクの内底部に一旦溜まり、バッファタンクの内底部から流出口を通って排液管内へ流入して排出される。
【００１５】
請求項４に係る発明の基板処理装置では、処理チャンバ内から流れ出た有機溶剤の蒸気は、排液管に接続された蒸気排出管を通って流出することになる。このため、蒸気排出管に介在して設けられた調圧弁を調節して、処理チャンバ内の圧力を大気圧よりも高い圧力に調整することにより、処理チャンバ内から蒸気排出管を通って流出する有機溶剤蒸気の量を低減させることができる。また、調圧弁を調節して、処理チャンバ内の圧力を一定圧力に調整することにより、処理チャンバ内の基板乾燥ゾーンにおける雰囲気状態を安定化させることができる。そして、有機溶剤を含む排液は、トラップ内に溜められ、適宜トラップ内から排出される。
【００１６】
【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ないし図３を参照しながら説明する。
【００１７】
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構成の１例を示す概略図である。この基板処理装置は、下部に純水供給口１２を有するとともに上部に純水が溢れ出す溢流部１４を有し、内部にウエハＷが搬入されて収容される処理槽１０を備えている。処理槽１０の底部には、排水口１６が形設されており、その排水口１６に、排水バルブ２０が介挿された排水管１８が連通して接続されている。また、処理槽１０の下部の純水供給口１２には、純水の供給源に接続された純水供給管２２が連通して接続されており、純水供給管２２には開閉制御弁２４が介挿して設けられている。
【００１８】
処理槽１０は、カバー２８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密閉可能である処理チャンバ２６内に配設されている。処理チャンバ２６の内部には、処理チャンバ２６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、処理が終わったウエハＷを処理槽１０内から取り出すための昇降機３０が配設されている。また、処理チャンバ２６の底部には、気液排出口３２が形設されており、気液排出口３２に気液排出管３４が連通して接続されている。気液排出管３４には、処理チャンバ２６の内部を減圧状態にする際に開かれる開閉制御弁３８が介挿され真空ポンプ４０が接続された排気管３６、ウエハＷの水洗中に開かれる開閉制御弁４４が介挿され処理槽１０の溢流部１４から溢れ出て処理チャンバ２６の内底部に流下した純水を排出させる排水管４２、および、ウエハＷに対する水溶性の有機溶剤の蒸気、例えばＩＰＡ蒸気の供給中に開かれる開閉制御弁４８が介挿されＩＰＡを含む排液を排出させる排液管４６がそれぞれ連通して接続されている。
【００１９】
排液管４６の途中には、バッファタンク５０が介在して設けられている。バッファタンク５０は、密閉構造を有し、その流入口５２が流出口５４より上方に配置されている。また、バッファタンク５０の内部は、縦方向の仕切り壁５６で仕切られて排液流入室５８と排液流出室６０とに区画されている。仕切り壁５６は、バッファタンク５０の天井面から内底面付近まで延びており、排液流入室５８と排液流出室６０とが、流出口５４より下方位置で互いに連通している。バッファタンク５０の上部には、その排液流入室５８の内部空間に連通するように蒸気排出管６２が接続されている。この蒸気排出管６２には、２つの調圧弁６４ａ、６４ｂが介在して設けられている。
【００２０】
処理チャンバ２６の内部には、吹出しノズル６６が設けられており、吹出しノズル６６には、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６８が連通して接続されている。ガス供給管６８には、開閉制御弁７０が介在して設けられている。そして、ガス供給管６８には、開閉制御弁７０の上流側で分岐し開閉制御弁７０の下流側で合流するバイパス管７２が設けられており、バイパス管７２の途中に、ＩＰＡ７４が貯留され密閉されて液面上の密閉空間にバイパス管７２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７６が設けられている。また、バイパス管７２には開閉制御弁７８ａ、７８ｂが介挿されている。ＩＰＡ蒸気生成槽７６には、内部に貯留されたＩＰＡ７４を加熱するためのヒータ８０が付設されている。そして、ＩＰＡ蒸気生成槽７６では、ヒータ８０によりＩＰＡ７４を加熱してＩＰＡ蒸気を発生させ、その発生したＩＰＡ蒸気を、窒素ガスをキャリアガスとして、バイパス管７２からガス供給管６８を通して処理チャンバ２６内の吹出しノズル６６へ供給することができるように構成されている。
【００２１】
以上のように構成された基板処理装置を使用して行われる基板乾燥操作の１例について、図２に示す模式図を参照しつつ説明する。
【００２２】
図２の（ａ）に示すように、処理槽１０内に収容された純水８２中にウエハＷが浸漬させられてウエハＷの水洗が行われる。このとき、排水管４２に介挿された開閉制御弁４４は開かれ、排液管４６に介挿された開閉制御弁４８は閉じられており、処理槽１０の溢流部１４から溢れ出て処理チャンバ２６の内底部に流下し気液排出口３２から流出した純水は、気液排出管３４から排水管４２内へ流入し、排水管４２を通って排出されている。また、このとき、ガス供給管６８に介挿された開閉制御弁７０が開かれるとともに、バイパス管７２に介挿された開閉制御弁７８ａ、７８ｂが閉じられており、処理チャンバ２６内へ吹出しノズル６６から窒素ガスが供給されている。処理チャンバ２６内へ供給された窒素ガスは、気液排出管３４から排水管４２内へ流れ込み、排水管４２を通って排出されており、この際、処理チャンバ２６内の圧力は未調整（常圧）である。
【００２３】
ウエハＷの水洗の終了間近（引上げ乾燥直前）になると、図２の（ｂ）に示すように、ガス供給管６８に介挿された開閉制御弁７０が閉じられるとともに、バイパス管７２に介挿された開閉制御弁７８ａ、７８ｂが開かれ、処理チャンバ２６内へ吹出しノズル６６からＩＰＡの蒸気が供給される。また、同時に、排水管４２に介挿された開閉制御弁４４が閉じられるとともに、排液管４６に介挿された開閉制御弁４８が開かれる。これにより、ＩＰＡを含む排液およびＩＰＡ蒸気は、気液排出管３４から排液管４６内へ流れ込む。そして、ＩＰＡを含む排液８４は、バッファタンク５０内へ流入して、その内底部に一旦溜まり、バッファタンク５０の流出口５４から排液管４６を通って排出される。
【００２４】
一方、ＩＰＡ蒸気は、バッファタンク５０の排液流入室５８内へ流入し、排液流入室５８から蒸気排出管６２を通って排出される。このとき、２個の調圧弁６４ａ、６４ｂにより、それより上流側の圧力、したがって処理チャンバ２６内の圧力が、処理チャンバ２６内へのＩＰＡ蒸気の供給が維持される限度内で、大気圧よりも高い一定圧力に調整される。このため、処理チャンバ２６内から蒸気排出管６２を通って排出されるＩＰＡ蒸気の量が低減することになる。また、処理チャンバ２６内が一定圧力に調整されることにより、処理チャンバ２６内の雰囲気状態が安定化する。この状態は、処理チャンバ２６内へＩＰＡ蒸気が供給されている間、維持される。
【００２５】
ウエハＷの水洗が終了すると、図２の（ｃ）に示すように、処理槽１０内への純水の供給および処理チャンバ２６内へのＩＰＡ蒸気の供給を継続しながら、昇降機３０によりウエハＷが処理槽１０内の純水８２中からゆっくりと引き上げられる。この際に、ウエハＷの表面上の気液界面でＩＰＡが凝縮し、純水がＩＰＡに置換されていく。そして、図２の（ｄ）に示すように、ウエハＷが純水８２中から完全に引き上げられて乾燥位置に停止した後も適当な時間だけ、処理チャンバ２６内へのＩＰＡ蒸気の供給が継続され、ウエハＷの表面がＩＰＡによって置換されてしまうと、処理チャンバ２６内へのＩＰＡ蒸気の供給が停止する。なお、処理槽１０内への純水の供給は、ウエハＷが純水８２中から引き上げられると停止する。
【００２６】
以後は、処理チャンバ２６内にウエハＷを保持したまま、ガス供給管６８に介挿された開閉制御弁７０が開かれるとともに、バイパス管７２に介挿された開閉制御弁７８ａ、７８ｂが閉じられ、窒素ガスが吹出しノズル６６から処理チャンバ２６内へ供給されて処理チャンバ２６内が窒素ガスでパージされる。また、同時に、排水管４２に介挿された開閉制御弁４４が開かれるとともに、排液管４６に介挿された開閉制御弁４８が閉じられる。この際、排水バルブ２０が開かれ、処理槽１０内の純水８２が排水口１６から排水管１８を通して排出させられ、処理チャンバ２６の内底部から気液排出口３２を通り気液排出管３４および排水管３６を経て排水される。続いて、処理チャンバ２６内への窒素ガスの供給が停止させられ、排水管４２に介挿された開閉制御弁４４および排液管４６に介挿された開閉制御弁４８がそれぞれ閉じられるとともに、排気管３６に介挿された開閉制御弁３８が開かれ、同時に真空ポンプ４０が駆動して、気液排出管３４および排気管３６を通して処理チャンバ２６の内部が真空排気され、処理チャンバ２６内に保持されたウエハＷが速やかに減圧乾燥させられる。
【００２７】
なお、上記した実施形態では、排液管４６にバッファタンク５０を介在して設け、バッファタンク５０の排液流入室５８に蒸気排出管６２を連通させて接続し、蒸気排出管６２に調圧弁６４ａ、６４ｂを介挿するようにしたが、ＩＰＡを含む排液を排出しつつ処理チャンバ２６内の圧力を調整する手段は、実施形態のものに限定されない。例えば、図３に示すように、排液管４６に蒸気排出管８６を接続し、その蒸気排出管８６の途中に開閉制御弁８８およびトラップ９０をそれぞれ介在して設け、さらに、蒸気排出管８６に調圧弁９６ａ、９６ｂを介在して設けるようにしてもよい。この場合には、処理チャンバ内から流れ出たＩＰＡ蒸気は、排液管４６に接続された蒸気排出管８６を通って流出することになり、調圧弁９６ａ、９６ｂにより、処理チャンバ内の圧力を大気圧よりも高い一定圧力に調整することができる。また、ＩＰＡを含む排液は、トラップ９０内に溜められ、適宜ドレン排出バルブ９２を開くことにより、トラップ９０内からドレン排出管９４を通って排出される。
【００２８】
また、上記の実施形態では、水洗が終了したウエハＷを昇降機３０により引き上げることにより、処理槽１０内の純水８２中からウエハＷを露出させるようにしたが、水洗後のウエハＷを処理槽１０内で静止させたままにし、排水バルブ２０を開いて処理槽１０内の純水８２を排水口１６から排水管１８を通してゆっくりと排出させ処理槽１０内の純水８２の水面を低下させることにより、純水８２中からウエハＷを露出させるようにしてもよい。
【００２９】
【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、有機溶剤の消費量を低減させるとともに、基板の乾燥性能の安定性を向上させることができる。
【００３０】
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、有機溶剤の消費量を低減させるとともに、基板の乾燥性能の安定性を向上させることができる。
【００３１】
請求項３および請求項４に係る各発明の基板処理装置では、処理チャンバ内の基板に対して有機溶剤が供給されている時に、有機溶剤を含む排液を排出しつつ処理チャンバ内の圧力を調整することが可能である。
【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構成の１例を示す概略図である。
【図２】図１に示した基板処理装置を使用して行われる基板乾燥操作の１例について説明するための模式図である。
【図３】有機溶剤を含む排液を排出しつつ処理チャンバ内の圧力を調整する手段の、図１に示したものと異なる例を示す概略図である。
【図４】減圧引上げ式乾燥法を実施するときに使用される従来の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  ウエハ
１０  処理槽
１２  処理槽の純水供給口
１４  処理槽の溢流部
１６  処理槽の排水口
１８  排水管
２０  排水バルブ
２２  純水供給管
２４、３８、４４、４８、７０、７８ａ、７８ｂ、８８  開閉制御弁
２６  処理チャンバ
２８  処理チャンバのカバー
３０  昇降機
３２  処理チャンバの気液排出口
３４  気液排出管
３６  排気管
４０  真空ポンプ
４２  排水管
４６  排液管
５０  バッファタンク
５２  バッファタンクの流入口
５４  バッファタンクの流出口
５６  仕切り壁
５８  排液流入室
６０  排液流出室
６２、８６  蒸気排出管
６４ａ、６４ｂ、９６ａ、９６ｂ  調圧弁
６６  吹出しノズル
６８  ガス供給管
７２  バイパス管
７６  ＩＰＡ蒸気生成槽
９０  トラップ
【図１】
0003837016.tif 000002
【図２】
0003837016.tif 000003
【図３】
0003837016.tif 000004
【図４】
0003837016.tif 000005