JP4776479B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

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）対して所定の処理を施す基板処理装置に係り、特に、処理液から基板を引き上げつつ基板に乾燥処理を行う技術に関する。

従来、この種の装置として、処理液を貯留する処理槽と、基板を支持し、処理槽の内部と処理槽の上方とにわたって昇降可能に構成されたリフタと、処理槽の液面近傍に備えられ、ドライエアを供給するためのノズルとを備えたものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

このように構成された装置では、リフタを下降させて基板を処理液に浸漬させ、所定時間の処理の後にリフタを処理液から上昇させる。このとき、ノズルからドライエアを供給することにより、処理液の液面から順次に露出する基板を乾燥させる。
特開平１１−３５４４８８号公報

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、半導体デバイスの微細化に伴い、アスペクト比が大きなパターンが基板表面に形成されているものがある。そのようなパターンを有する基板を従来装置で処理した場合、処理液から引き上げつつ基板にドライエアを供給すると、処理液の表面張力によりパターン倒れが生じるという問題がある。特に、高記憶容量のメモリデバイスでは、シリンダ構造のキャパシタを備えている関係上、上記の問題が顕著に発生する。当然のことながら、パターン倒れが生じると、歩留まりが低下することになる。

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、表面張力を低減させることにより、パターン倒壊に伴う歩留まり低下を防止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。

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、基板を処理液に浸漬させた後、基板を処理液から引き上げて基板を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、基板を支持し、前記処理槽内と前記処理槽の上方とにわたって昇降可能な支持手段と、前記処理槽の液面近傍に備えられ、除湿して所定湿度に調整されたドライエアを前記支持手段に支持された基板の側方から供給するための供給部と、処理液の表面張力を低減させる薬液をドライエアに混合させる混合手段と、前記支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、前記混合手段により薬液が混合されたドライエアを前記供給部から供給させる制御手段と、ドライエアを前記供給部に供給する供給配管と、を備え、前記混合手段は、薬液を貯留する薬液貯留タンクと、薬液を加熱する加熱手段と、前記薬液貯留タンク内の薬液蒸気を前記供給配管に導く導管と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、制御手段は、支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、混合手段により薬液が混合されたドライエアを供給部から供給させて基板を乾燥させる。除湿して所定湿度に調整されたドライエアには、処理液の表面張力を低減させる薬液が混合されているので、処理槽に貯留している処理液の液面や基板に付着している処理液の表面張力が低減され、基板に形成されているパターンの倒壊を防止できる。したがって、パターンの倒壊に起因する歩留まり低下を防止することができる。また、加熱手段で薬液貯留タンク内の薬液を加熱し、発生した薬液蒸気を導管で供給配管に導くだけで、ドライエアに薬液の蒸気を混合させることができるので、簡易な構成で薬液の蒸気をドライエアに混合させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、基板を処理液に浸漬させた後、基板を処理液から引き上げて基板を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、基板を支持し、前記処理槽内と前記処理槽の上方とにわたって昇降可能な支持手段と、前記処理槽の液面近傍に備えられ、除湿して所定湿度に調整されたドライエアを前記支持手段に支持された基板の側方から供給するための供給部と、処理液の表面張力を低減させる薬液をドライエアに混合させる混合手段と、前記支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、前記混合手段により薬液が混合されたドライエアを前記供給部から供給させる制御手段と、ドライエアを前記供給部に供給する供給配管と、を備え、前記混合手段は、薬液を貯留する薬液貯留タンクと、不活性ガスと前記薬液貯留タンクからの薬液とを供給されて薬液を噴霧化して前記供給配管に供給する二流体ノズルと、を備えていることを特徴とするものである。請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、混合手段により薬液が混合されたドライエアを供給部から供給させて基板を乾燥させる。除湿して所定湿度に調整されたドライエアには、処理液の表面張力を低減させる薬液が混合されているので、処理槽に貯留している処理液の液面や基板に付着している処理液の表面張力が低減され、基板に形成されているパターンの倒壊を防止できる。したがって、パターンの倒壊に起因する歩留まり低下を防止することができる。また、二流体ノズルによって薬液を噴霧化するので、ヒータなどの加熱手段を備えることなく、薬液をきめ細かくしてドライエアに混合させることができるので、ダマになった薬液が基板に付着することを防止できる。

また、請求項３に記載の発明は、基板を処理液に浸漬させた後、基板を処理液から引き上げて基板を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、基板を支持し、前記処理槽内と前記処理槽の上方とにわたって昇降可能な支持手段と、前記処理槽の液面近傍に備えられ、除湿して所定湿度に調整されたドライエアを前記支持手段に支持された基板の側方から供給するための供給部と、処理液の表面張力を低減させる薬液をドライエアに混合させる混合手段と、前記支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、前記混合手段により薬液が混合されたドライエアを前記供給部から供給させる制御手段と、ドライエアを前記供給部に供給する供給配管と、を備え、前記混合手段は、薬液を貯留する薬液貯留タンクと、前記薬液貯留タンクの薬液を気化する気化器と、前記気化器で気化された薬液の気体を前記供給配管に導く導管と、を備えていることを特徴とするものである。請求項３に記載の発明によれば、制御手段は、支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、混合手段により薬液が混合されたドライエアを供給部から供給させて基板を乾燥させる。除湿して所定湿度に調整されたドライエアには、処理液の表面張力を低減させる薬液が混合されているので、処理槽に貯留している処理液の液面や基板に付着している処理液の表面張力が低減され、基板に形成されているパターンの倒壊を防止できる。したがって、パターンの倒壊に起因する歩留まり低下を防止することができる。また、気化器によって薬液を気化するので、薬液の利用効率を高くすることができる。

（削除）

また、本発明において、薬液はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）であることが好ましい（請求項４）。処理液が純水である場合には、イソプロピルアルコールによって基板への悪影響なく純水の表面張力を低減させることができる。

本発明に係る基板処理装置によれば、制御手段は、支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、薬液が混合された乾燥用気体を供給手段から供給させて基板を乾燥させる。乾燥用気体には、処理液の表面張力を低減させる薬液が混合されているので、処理槽に貯留している処理液の液面や基板に付着している処理液の表面張力が低減され、基板の引き上げ時や引き上げ後に、基板に形成されているパターンの倒壊を防止できる。したがって、パターンの倒壊に起因する歩留まり低下を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。

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を収容可能に構成されている。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、処理液を処理槽１内に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９の一端側が接続され、供給管９の他端側は、図示しない処理液供給源に連通接続されている。供給管９は、フッ化水素酸や、硫酸・過酸化水素水の混合液などの薬液や、純水などを処理液として供給する。

処理槽１は、その周囲がチャンバ１１で囲われている。チャンバ１１は、上部に開閉自在の上部カバー１３を備えている。起立姿勢で複数枚の基板Ｗを支持するリフタ１５は、チャンバ１１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１１の内部にあたる「乾燥位置」とにわたって移動可能に構成されている。

なお、上述したリフタ１５が本発明における支持手段に相当する。

処理槽１の底部には、排出口１７が形成されている。この排出口１７には、ＱＤＲ弁１９が取り付けられている。このＱＤＲ弁１９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１１内の底部に一旦排出される。チャンバ１１の底部には排液弁２１が取り付けられており、排液弁２１が開放されると、チャンバ１１内に排出された処理液が外部に排出される。

チャンバ１１のうち、処理槽１の上縁側方には、リフタ１５に支持された複数枚の基板Ｗの側方から乾燥用気体を供給するための供給部２３が配設されている。また、処理槽１を挟んで供給部２３と対向する位置には、乾燥用気体を排出するための排出部２５が配設されている。供給部２３は、処理槽１に貯留している処理液の液面近傍に開口するように、乾燥用気体を噴出する噴射口２７を備え、排出部２５は、乾燥用気体をチャンバ１１外へ排出するための排出口２９を処理槽１側に備えている。

上述した供給部２３には、一端側がドライエア供給装置３１に連通接続された供給配管３３の他端側が連通接続されている。ドライエア供給装置３１は、除湿して所定湿度に調整したエアを乾燥用気体として供給配管３３へ供給する。その供給量は、供給配管３３に設けられた流量制御弁３５によって調整される。

供給配管３３の一部位には、分岐管３７が取り付けられている。この分岐管３７には、導管３９の一端側が連通接続されている。導管３９の他端側は、処理液の表面張力を低減させる作用を有する薬液として、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を貯留している薬液貯留タンク４１に連通接続されている。但し、導管３９は、その他端側先端部が、薬液貯留タンク４１の液面より上方に位置するように配設されている。また、薬液貯留タンク４１は、貯留しているイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を加熱するためのヒータ４３を下部に備えている。導管３９は、薬液貯留タンク４１内においてヒータ４３の加熱により発生されたイソプロピルアルコールの蒸気を運ぶためのキャリアガスとして、窒素ガスが注入されるようになっている。イソプロピルアルコールの蒸気及びキャリアガスの流量は、導管３９に配設された流量制御弁４５で調整される。

なお、上述した分岐管３７は、供給配管３３で供給されるドライエアに対して、イソプロピルアルコールの蒸気を混合するので、蒸気が凝縮して付着する経路が少なくなるように、供給部２３に近い位置に配設されることが好ましい。また、上述した薬液貯留タンク４１と、ヒータ４３と、導管３９と、分岐管３７とが本発明における混合手段に相当する。

上述したリフタ１５の昇降動作や、ＱＤＲ弁１９及び排液弁２１の開閉、ヒータ４３、流量制御弁３５，４５は、本発明における制御手段に相当する制御部４７によって統括的に制御される。特に、リフタ１５を処理位置から乾燥位置に上昇させる際には、流量制御弁４５を調整して、所定量のイソプロピルアルコールの蒸気を導管３９を通してドライエアに混合させ、そのドライエアを乾燥用気体として噴射口２７から基板Ｗ方向に供給する制御が行われる。

次に、上述した構成を備えている装置の動作について説明する。

ここでは、純水を供給管９から処理槽１に供給し、純水による基板Ｗの洗浄及び純水からの引き上げ乾燥を例に採って説明する。なお、ＱＤＲ弁１９及び流量制御弁３５，４５は閉止され、排液弁２１は開放されているものとする。

制御部４７は、供給管９から処理液として純水を処理槽１に対して供給する。処理槽１から溢れた純水は、チャンバ１１の底部で回収される。上部カバー１３を開放して、基板Ｗを保持したリフタ１５を待機位置から処理位置にまで下降させる。そして、所定時間だけ基板Ｗを純水により洗浄する。なお、この洗浄処理の間、制御部４７は、ヒータ４３により薬液貯留タンク４１内のイソプロピルアルコールを加熱して、イソプロピルアルコールの蒸気を発生させておく。

所定時間の純水洗浄が完了すると、制御部４７は、流量制御弁３５を調整して、ドライエア供給装置３１から所定流量でドライエアを供給配管３３に供給する。さらに、流量制御弁４５を開放して、所定流量でイソプロピルアルコールの蒸気をドライエアに混合させる。これにより、イソプロピルアルコールの蒸気が所定濃度で混合されたドライエアが供給部２３の噴射口２７から噴射される。噴射されたドライエアは、処理槽１の純水液面近傍を通過して、排出部２５の排出口２９を通して排出される。

噴出口２７からドライエアを噴射させた状態で、制御部４７は、リフタ１５を処理位置から乾燥位置へと上昇させるとともに、ＱＤＲ弁１９を開放して、処理槽１内の純水を急速排水する。急速排水された純水は、チャンバ１１の底部で一旦回収された後、チャンバ１１の外部へ排出される。リフタ１５により処理槽１内の純水から上昇された基板Ｗは、ドライエアを浴び、表面に付着している純水がドライエアで乾燥されるが、ドライエアには純水の表面張力を低減させるイソプロピルアルコールの蒸気が混合されているので、処理槽１に貯留している純水の液面や、基板Ｗに付着している純水の表面張力が低減され、基板Ｗに形成されているパターンの倒壊を防止できる。したがって、パターンの倒壊に起因する歩留まり低下を防止することができる。

また、ヒータ４３で薬液貯留タンク４１内のイソプロピルアルコールを加熱し、発生したイソプロピルアルコールの蒸気を導管３９で供給配管３３に導くだけで、ドライエアにイソプロピルアルコールの蒸気を混合させることができるので、簡易な構成でイソプロピルアルコールの蒸気をドライエアに混合させることができる。

次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。
図２は、実施例２に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上述した実施例１と同様の構成については同符号を付すことにより、詳細な説明については省略する。

本実施例装置は、混合手段が上述した実施例１と相違する。
すなわち、実施例２に係る基板処理装置は、イソプロピルアルコールを貯留する薬液貯留タンク４９と、窒素ガスと、薬液貯留タンク４９からのイソプロピルアルコールとを供給される二流体ノズル５１とを備えている。薬液貯留タンク４９と二流体ノズル５１とは、導管５３で連通接続されており、イソプロピルアルコールが液体のままで供給される。また、二流体ノズル５１には、窒素ガスを供給するための副管５５も連通接続されている。

導管５３には、分岐管３７内においてイソプロピルアルコールの流量を調整するための流量制御弁５７が配設され、副管５５には、窒素ガスの流量を調整するための流量制御弁５９が配設されている。これらは、制御部４７によって操作される。

本実施例装置によると、二流体ノズル５１によりドライエアにイソプロピルアルコールが噴霧されて混合される。したがって、ヒータを使うことなくイソプロピルアルコールをきめ細かくしてドライエアに混合させることができる。その結果、実施例１と同様の効果を奏するとともに、イソプロピルアルコールがダマになってドライエアに混合されることがなく、基板に悪影響を与えることがない。

次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。
図３は、実施例３に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上述した実施例１，２と同様の構成については同符号を付すことにより、詳細な説明については省略する。

本実施例装置は、混合手段が上述した実施例１，２と相違する。
すなわち、実施例３に係る基板処理装置は、イソプロピルアルコールを貯留する薬液貯留タンク４９と、イソプロピルアルコールを気化する気化器６１と、気化器６１からイソプロピルアルコールの蒸気を供給配管３３に導く導管６３とを備えている。気化器６１は内部にヒータ６５を備え、供給管６７から供給された、薬液貯留タンク４９内のイソプロピルアルコールを気化する。また、気化器６１には、窒素ガスを導入するキャリアガス管６９が連通接続されており、気化器６１で気化されたイソプロピルアルコールの蒸気を、窒素ガスとともに導管６３に供給する。キャリアガス管６９は、インラインヒータ７１を備え、窒素ガスを所定の温度に加熱してから気化器６１に供給する。供給管６７は流量計７３及び流量制御弁７５を備え、導管６３は流量制御弁７７を備えている。

本実施例装置によると、制御部４７は、流量計７３と流量制御弁７５によりイソプロピルアルコールの供給をフィードバック制御するので、精度よく気化器６１にイソプロピルアルコールを供給することができる。さらに、実施例１と同様の効果を奏するとともに、気化器６１によってイソプロピルアルコールを気化するので、イソプロピルアルコールの利用効率を高くすることができる。

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。

（１）上述した各実施例１〜３では、処理槽１が単槽で構成されているが、内槽と、内槽から溢れた処理液を回収する外槽とを備えた複槽式の処理槽であってもよい。

（２）上述した各実施例１〜３では、純水の表面張力を低減する薬液としてイソプロピルアルコールを例示したが、表面張力を低減できれば他の薬液であってもよい。例えば、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）単体や、溶剤に、シリコーン等のシリコン系界面活性剤などを溶かし込んだ液体などが挙げられる。

（３）上述した各実施例１〜３では、チャンバ１１で処理槽１を囲った構成としているが、チャンバ１１を備えない装置であってもよい。

（４）上述した各実施例１〜３では、供給部２３の上流側で薬液と乾燥用気体とを混合しているが、下流側、例えば供給部２３の噴射口２７から噴出された乾燥用気体に薬液を混合させる構成としてもよい。

（５）上述した各実施例１〜３では、チャンバ１１内を減圧する真空ポンプを備え、引き上げ乾燥に先立って、チャンバ１１内を減圧するようにしてもよい。これにより乾燥効率を向上させることができる。

実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。 実施例２に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。 実施例３に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
７ … 噴出管
９ … 供給管
１１ … チャンバ
１５ … リフタ
２３ … 供給部
３１ … ドライエア供給源
３３ … 供給配管
３７ … 分岐管
３９ … 導管
４１ … 薬液貯留タンク
４３ … ヒータ
４７ … 制御部

Claims (4)

1. 基板を処理液に浸漬させた後、基板を処理液から引き上げて基板を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、
   基板を支持し、前記処理槽内と前記処理槽の上方とにわたって昇降可能な支持手段と、
   前記処理槽の液面近傍に備えられ、除湿して所定湿度に調整されたドライエアを前記支持手段に支持された基板の側方から供給するための供給部と、
   処理液の表面張力を低減させる薬液をドライエアに混合させる混合手段と、
   前記支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、前記混合手段により薬液が混合されたドライエアを前記供給部から供給させる制御手段と、
   ドライエアを前記供給部に供給する供給配管と、
   を備え、
   前記混合手段は、薬液を貯留する薬液貯留タンクと、薬液を加熱する加熱手段と、前記薬液貯留タンク内の薬液蒸気を前記供給配管に導く導管と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
2. 基板を処理液に浸漬させた後、基板を処理液から引き上げて基板を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、
   基板を支持し、前記処理槽内と前記処理槽の上方とにわたって昇降可能な支持手段と、
   前記処理槽の液面近傍に備えられ、除湿して所定湿度に調整されたドライエアを前記支持手段に支持された基板の側方から供給するための供給部と、
   処理液の表面張力を低減させる薬液をドライエアに混合させる混合手段と、
   前記支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、前記混合手段により薬液が混合されたドライエアを前記供給部から供給させる制御手段と、
   ドライエアを前記供給部に供給する供給配管と、
   を備え、
   前記混合手段は、薬液を貯留する薬液貯留タンクと、不活性ガスと前記薬液貯留タンクからの薬液とを供給されて薬液を噴霧化して前記供給配管に供給する二流体ノズルと、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
3. 基板を処理液に浸漬させた後、基板を処理液から引き上げて基板を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、
   基板を支持し、前記処理槽内と前記処理槽の上方とにわたって昇降可能な支持手段と、
   前記処理槽の液面近傍に備えられ、除湿して所定湿度に調整されたドライエアを前記支持手段に支持された基板の側方から供給するための供給部と、
   処理液の表面張力を低減させる薬液をドライエアに混合させる混合手段と、
   前記支持手段の上昇により処理液の液面から露出した基板に対して、前記混合手段により薬液が混合されたドライエアを前記供給部から供給させる制御手段と、
   ドライエアを前記供給部に供給する供給配管と、
   を備え、
   前記混合手段は、薬液を貯留する薬液貯留タンクと、前記薬液貯留タンクの薬液を気化する気化器と、前記気化器で気化された薬液の気体を前記供給配管に導く導管と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置において、
   薬液はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）であることを特徴とする基板処理装置。

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