説明

基板処理装置および基板処理方法

【課題】基板の処理品質を向上させつつ基板の処理コストを十分に低減できる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】処理槽4から引き上げられる基板Wに気体供給ダクト62から気体が供給され、基板Wの乾燥処理が行われる。気体供給ダクト62は、主管141および2つの分岐配管142a,142bからなる配管140を介してドライエア発生装置110およびファンユニット120と接続されている。ドライエア発生装置110は分岐配管142aを通して気体供給ダクト62にドライエアを供給し、ファンユニット120は分岐配管142bを通して気体供給ダクト62に大気を供給する。各分岐配管142a,142bには、制御バルブ130a,130bが介挿されている。制御バルブ130a,130bの開閉状態に応じてドライエアおよび大気のいずれか一方が気体供給ダクト62に供給され、基板Wの乾燥処理が行われる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板に種々の処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられている。
【0003】
複数の基板を処理槽に貯留された処理液に浸漬し、洗浄処理を行うバッチ式の基板処理装置がある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
特許文献1の基板処理装置においては、処理槽内で基板の表面が薬液および純水により洗浄処理される。洗浄処理の施された基板は処理槽内から引き上げられる。
【0005】
洗浄処理後の基板に純水が付着していると、基板にパーティクルが付着し易くなる。また、基板に付着した純水が自然乾燥すると、基板にウォーターマークが形成される。
【0006】
このような基板の汚染を防止するために、特許文献1の基板処理装置においては、処理槽内から引き上げられた基板にドライエアが供給される。これにより、基板に付着した純水がドライエアにより置換され、基板の表面が乾燥される。
【0007】
なお、特許文献1において、ドライエアとは極めて露点の低い気体をいい、基板に供給されるドライエアの露点は例えば約−50℃である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2006−310759号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記のようなバッチ式の基板処理装置では、複数の基板を一度に処理することができるので、枚葉式の基板処理装置に比べて処理効率が高い。そのため、特許文献1の基板処理装置を用いて基板の表面を確実に乾燥させることができれば、基板の処理品質を向上させるとともに、基板の処理コストを低減することが可能となる。しかしながら、近年、基板の処理コストのさらなる低減が求められている。
【0010】
本発明の目的は、基板の処理品質を向上させつつ基板の処理コストを十分に低減できる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
(1)第1の発明に係る基板処理装置は、処理液を用いて基板を洗浄する液処理手段と、乾燥空気または窒素からなる第1の気体、および大気からなる第2の気体のいずれか一方を液処理手段により洗浄された基板に選択的に供給することにより基板を乾燥する乾燥手段とを備え、乾燥手段は、第1の気体を供給する第1の供給源と、第2の気体を供給する第2の供給源と、第1の供給源により供給される第1の気体および第2の供給源により供給される第2の気体のいずれか一方を選択的に基板に導く気体供給系と、第1の供給源による気体供給系への第1の気体の供給と第2の供給源による気体供給系への第2の気体の供給とを切り替える制御手段とを含むものである。
【0012】
この基板処理装置においては、液処理手段により処理液を用いて基板が洗浄される。液処理手段による洗浄後の基板は、乾燥手段により乾燥される。ここで、乾燥空気とは、露点が−50℃以下の空気をいう。
【0013】
乾燥手段は、乾燥空気または窒素からなる第1の気体、および大気からなる第2の気体のいずれか一方を液処理手段により洗浄された基板に選択的に供給することができる。
【0014】
第1の気体として用いられる乾燥空気は極めて露点の低い気体であり、ほとんど水分を含まない。また、第1の気体として用いられる窒素には酸素が含まれない。これにより、液処理手段により洗浄された基板に第1の気体を供給して乾燥処理を行う場合には、その乾燥処理時に基板の表面に自然酸化膜が形成されることを防止することができる。
【0015】
一方、第1の気体として用いられる乾燥空気または窒素は、第2の気体として用いられる大気に比べて高価である。これにより、第2の気体を用いて基板の乾燥処理を行うことにより、基板の乾燥処理を低コストで行うことができる。
【0016】
基板に施される複数種類の処理においては、基板に自然酸化膜が形成されることにより処理不良が発生する処理と、基板に自然酸化膜が形成されても処理不良が発生しない処理とがある。
【0017】
上記より、乾燥処理の次の処理が基板に自然酸化膜が形成されることにより処理不良が発生する処理である場合には、第1の気体を用いて基板の乾燥処理を行うことにより、乾燥処理の次に行われる処理で基板の自然酸化膜に起因する処理不良が発生することを防止できる。これにより、基板の処理品質が向上する。
【0018】
一方、乾燥処理の次の処理が基板に自然酸化膜が形成されても処理不良が発生しない処理である場合には、第2の気体を用いて基板の乾燥処理を行うことにより、常に第1の気体を用いて基板の乾燥処理を行う場合に比べて第2の気体よりも高価である第1の気体の使用量を低減することができる。これにより、基板の処理コストが十分に低減される。
【0019】
これらの結果、基板の処理品質を向上させつつ基板の処理コストが十分に低減される。
【0020】
さらに、この基板処理装置においては、第1の供給源による気体供給系への第1の気体の供給と第2の供給源による気体供給系への第2の気体の供給とが制御手段により切り替えられる。これにより、第1の供給源により供給される第1の気体および第2の供給源により供給される第2の気体のいずれか一方が気体供給系を通して選択的に基板に導かれる。これにより、基板への第1および第2の気体の供給を自動的に切り替えることが可能となる。
【0021】
(2)乾燥手段は、第1および第2の気体を加熱する気体加熱手段をさらに含み、制御手段は、液処理手段により洗浄された基板に供給される気体の流速が5m/s以上30m/s以下となるように第1または第2の供給源を制御してもよい。
【0022】
この場合、基板の乾燥処理時には、気体加熱手段により常温よりも高い温度に加熱された第1の気体または第2の気体が基板に供給される。これにより、基板の乾燥効率が向上する。
【0023】
また、基板の乾燥処理時には、5m/s以上30m/s以下の範囲内の流速で、基板に第1または第2の気体が供給される。これにより、基板の変形、基板の破損、および基板上に形成されたパターンの倒壊が防止されるとともに、基板の乾燥効率が向上する。
【0024】
これらより、乾燥空気を用いて基板を乾燥させる場合に限らず、窒素および大気を用いて基板を乾燥させる場合でも、十分に基板を乾燥させることが可能となる。また、基板の乾燥時間が短時間化し、基板処理装置のスループットが向上する。その結果、基板の処理コストがより十分に低減される。
【0025】
(3)基板処理装置は、液処理手段により基板の洗浄に用いられる処理液を加熱する処理液加熱手段をさらに備えてもよい。
【0026】
この場合、基板の洗浄処理時には、処理液加熱手段により常温よりも高い温度に加熱された処理液を用いて基板の洗浄が行われる。これにより、基板の乾燥処理時に基板に付着する処理液の温度が常温よりも高いので、基板の乾燥効率が向上する。その結果、基板の乾燥時間が短時間化し、基板処理装置のスループットが向上する。その結果、基板の処理コストがより十分に低減される。
【0027】
(4)液処理手段は、処理液を貯留する処理槽と、処理槽内の処理液中と処理槽の上方位置との間で基板を昇降させる基板昇降機構とを含み、気体供給系は、基板昇降機構により処理槽から引き上げられる基板に第1の気体および第2の気体のいずれか一方を選択的に供給する気体供給口と、気体供給口に対向して配置され、基板に供給された第1または第2の気体を処理槽上の空間から排出する排出口とを有してもよい。
【0028】
この場合、処理槽に処理液が貯留され、基板昇降機構により処理槽内の処理液中と処理槽の上方位置との間で基板が昇降される。基板が基板昇降機構により処理槽から引き上げられる際に、気体供給系の気体供給口から基板に第1の気体および第2の気体のいずれか一方が選択的に供給される。基板の乾燥処理時において、基板に供給された第1または第2の気体は、処理槽上の空間から排出口を通して排出される。これにより、複数の基板を一度に処理することが可能となる。その結果、基板の処理コストがさらに十分に低減される。
【0029】
(5)乾燥手段は、気体供給口および排出口を除いて処理槽上の空間を取り囲むように設けられる遮断部材をさらに含んでもよい。
【0030】
これにより、基板の乾燥処理時に、処理槽上の空間に水分を含む外部の雰囲気が進入することが防止される。それにより、基板の乾燥効率がさらに向上し、基板の処理コストがより十分に低減される。
【0031】
(6)処理液は、ハイドロフルオロエーテル、イソプロピルアルコールおよび純水のいずれかであってもよい。
【0032】
ハイドロフルオロエーテルおよびイソプロピルアルコールは、高い揮発性を有する。これにより、処理液としてハイドロフルオロエーテルまたはイソプロピルアルコールを用いる場合には、基板の乾燥処理時に基板の乾燥効率が十分に向上する。それにより、基板の処理コストがより十分に低減される。
【0033】
また、純水はハイドロフルオロエーテルおよびイソプロピルアルコールに比べて安価である。したがって、処理液として純水を用いる場合にも、基板の処理コストをより十分に低減することができる。
【0034】
(7)液処理手段は、基板を略水平に保持するとともに保持された基板をその基板に垂直な軸の周りで回転させる回転保持手段と、回転保持手段により回転される基板に処理液を供給することにより基板の洗浄を行う処理液供給手段とを含み、気体供給系は、処理液供給手段による基板の洗浄後、回転保持手段により保持される基板に第1の気体および第2の気体のいずれか一方を選択的に供給する気体供給口と、気体供給口に対向して配置され、基板に供給された第1または第2の気体を外部に排出する排出口とを有してもよい。
【0035】
この場合、回転保持手段により保持され、垂直な軸の周りで回転される基板に、処理液供給手段から処理液が供給される。これにより、基板が洗浄される。
【0036】
処理液供給手段による洗浄後の基板に、気体供給系の気体供給口から基板に第1の気体および第2の気体のいずれか一方が選択的に供給される。基板に供給された第1または第2の気体は排出口から排出される。これにより、枚葉式の基板処理装置においても、基板の乾燥処理時に、第2の気体よりも高価である第1の気体の使用量を低減することができ、基板の処理品質を向上させつつ基板の処理コストが十分に低減される。
【0037】
(8)第2の発明に係る基板処理方法は、処理液を用いて基板を洗浄する工程と、洗浄された基板に乾燥空気または窒素からなる第1の気体、および大気からなる第2の気体のいずれか一方を選択的に供給することにより基板を乾燥する工程とを備え、基板を乾燥する工程は、洗浄された基板に供給する第1または第2の気体を加熱する工程と、洗浄された基板に供給する第1または第2の気体の流速を5m/s以上30m/s以下に調整する工程とを含んでもよい。
【0038】
この基板処理方法においては、処理液を用いて基板が洗浄され、洗浄後の基板が乾燥される。ここで、乾燥空気とは、露点が−50℃以下の空気をいう。
【0039】
基板の乾燥処理時には、乾燥空気または窒素からなる第1の気体、および大気からなる第2の気体のいずれか一方が洗浄された基板に選択的に供給される。
【0040】
第1の気体として用いられる乾燥空気は極めて露点の低い気体であり、ほとんど水分を含まない。また、第1の気体として用いられる窒素には酸素が含まれない。これにより、洗浄された基板に第1の気体を供給して乾燥処理を行う場合には、その乾燥処理時に基板の表面に自然酸化膜が形成されることを防止することができる。
【0041】
一方、第1の気体として用いられる乾燥空気または窒素は、第2の気体として用いられる大気に比べて高価である。これにより、第2の気体を用いて基板の乾燥処理を行うことにより、基板の乾燥処理を低コストで行うことができる。
【0042】
基板に施される複数種類の処理においては、基板に自然酸化膜が形成されることにより処理不良が発生する処理と、基板に自然酸化膜が形成されても処理不良が発生しない処理とがある。
【0043】
上記より、乾燥処理の次の処理が基板に自然酸化膜が形成されることにより処理不良が発生する処理である場合には、第1の気体を用いて基板の乾燥処理を行うことにより、乾燥処理の次に行われる処理で基板の自然酸化膜に起因する処理不良が発生することを防止できる。これにより、基板の処理品質が向上する。
【0044】
一方、乾燥処理の次の処理が基板に自然酸化膜が形成されても処理不良が発生しない処理である場合には、第2の気体を用いて基板の乾燥処理を行うことにより、常に第1の気体を用いて基板の乾燥処理を行う場合に比べて第2の気体よりも高価である第1の気体の使用量を低減することができる。これにより、基板の処理コストが十分に低減される。
【0045】
これらの結果、基板の処理品質を向上させつつ基板の処理コストが十分に低減される。
【0046】
上記のように、基板を乾燥する工程には、洗浄された基板に供給する第1または第2の気体を加熱する工程と、洗浄された基板に供給する第1または第2の気体の流速を5m/s以上30m/s以下に調整する工程とが含まれる。
【0047】
この場合、基板の乾燥処理時には、常温よりも高い温度に加熱された第1の気体または第2の気体が基板に供給される。これにより、基板の乾燥効率が向上する。
【0048】
また、基板の乾燥処理時には、5m/s以上30m/s以下の範囲内の流速で、基板に第1または第2の気体が供給される。これにより、基板の変形、基板の破損、および基板上に形成されたパターンの倒壊が防止されるとともに、基板の乾燥効率が向上する。
【0049】
これらより、乾燥空気を用いて基板を乾燥させる場合に限らず、窒素および大気を用いて基板を乾燥させる場合でも、十分に基板を乾燥させることが可能となる。また、基板の乾燥時間が短時間化し、基板処理装置のスループットが向上する。その結果、基板の処理コストがより十分に低減される。
【発明の効果】
【0050】
本発明によれば、基板の処理品質を向上させつつ基板の処理コストを十分に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式的断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の制御系を示すブロック図である。
【図3】図1の外気遮断部材の構造の詳細を説明するための斜視図である。
【図4】一変形例に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。
【図5】他の変形例に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。
【図6】さらに他の変形例に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0052】
本発明の一実施の形態に係る基板処理装置について説明する。以下の説明において、基板とは、半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等をいう。
【0053】
基板を用いた半導体デバイス等の製品の製造工程においては、基板に複数種類の処理が行われる。例えば、基板を洗浄する洗浄処理、基板上に導体膜、半導体膜または絶縁膜等の膜を形成する製膜処理、基板上にレジスト等を塗布する塗布処理、基板上のレジスト膜に現像を行う現像処理等が挙げられる。
【0054】
また、以下の説明において、ドライエアとは、極めて露点の低い空気であり、具体的には約−50℃以下の露点を有する空気をいう。
【0055】
(1)基板処理装置の構成および動作
本実施の形態に係る基板処理装置は、主として洗浄処理で用いられる。図1は本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式的断面図であり、図2は本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の制御系を示すブロック図である。
【0056】
図1に示すように、本実施の形態に係る基板処理装置100Aは、処理槽4、ダクト20、昇降機構30、処理液ミキシング装置50、外気遮断部材70、制御部80、ドライエア発生装置110、ファンユニット120、搬送駆動部300、搬送ロボット310および開閉駆動部700を備える。
【0057】
ダクト20は、矩形の筒形状を有し、鉛直方向の軸に沿うように立設されている。ダクト20の上端部には外気遮断部材70が開閉自在に取り付けられている。
【0058】
外気遮断部材70は、上蓋部71、筒部72およびヒンジ部73を含む。外気遮断部材70の上蓋部71は、矩形の平板形状を有し、ヒンジ部73を中心として回動可能である。
【0059】
外気遮断部材70は、開閉駆動部700により駆動される。この場合、上蓋部71がヒンジ部73を中心として回動する。それにより、ダクト20の上端部が開放または閉塞する。
【0060】
筒部72は、ダクト20よりも小さい矩形の略筒形状を有する。上蓋部71がダクト20の上端部を閉塞した状態で、筒部72は上蓋部71の下面に形成されている。外気遮断部材70の構造の詳細は後述する。
【0061】
ダクト20の内部には、処理槽4が設けられている。処理槽4は複数の基板Wを収容可能な内槽40および内槽40の上部外周を取り囲むように設けられた外槽43により形成されている。内槽40は略直方体形状を有する。
【0062】
内槽40の底部には、内槽40内に処理液を供給するための処理液供給管41の一端および内槽40内の処理液を排出するための処理液排出管42の一端が接続されている。本実施の形態において、内槽40内では処理液により基板Wの洗浄処理が行われる。洗浄処理時に内槽40内に供給される処理液は、洗浄液またはリンス液である。
【0063】
すなわち、内槽40内に洗浄液を供給し、洗浄液の貯留された内槽40内に基板Wを浸漬することにより、基板Wの表面を洗浄する。その後、内槽40内の洗浄液をリンス液で置換することにより、基板Wの表面から洗浄液を洗い流す。
【0064】
洗浄液としては、BHF(バッファードフッ酸)、DHF(希フッ酸)、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸またはアンモニア等の薬液が用いられる。リンス液としては、純水、炭酸水、水素水、電解イオン水等が用いられる。
【0065】
本実施の形態では、処理液供給管41の他端が処理液ミキシング装置50に接続されている。処理液ミキシング装置50には、例えば薬液および純水が供給されている。処理液ミキシング装置50は、供給される薬液および純水を所定の割合で混合する。したがって、処理液ミキシング装置50は、薬液、純水またはそれらの混合液を洗浄液またはリンス液として処理液供給管41を介して内槽40内に供給する。
【0066】
さらに、本実施の形態では、処理液供給管41に加熱器H1が設けられている。加熱器H1は、処理液供給管41の内部を流れる処理液またはリンス液を所定の温度に加熱する。これにより、処理槽4の内槽40には、所定の温度に加熱された処理液が供給される。処理槽4にも、図示しない加熱器が設けられている。処理槽4に貯留された処理液の温度は、その加熱器により所定の温度に維持される。
【0067】
外槽43の底部には、内槽40の上部から溢れ出し(オーバーフロー)、外槽43内に流れ込む処理液を排出するための処理液排出管44の一端が接続されている。
【0068】
ダクト20の内部とダクト20の上方位置との間で上下方向に移動可能な昇降機構30が設けられている。昇降機構30は、複数の基板Wを保持する保持部31を内槽40の内部とその上方位置との間で上下方向に移動させる。これにより、複数の基板Wを内槽40内の処理液中に浸漬し、処理液から引き上げることができる。
【0069】
処理槽4の上端部近傍に位置するダクト20の部分において、対向する2つの側面にはそれぞれ気体供給ダクト62および気体排出ダクト63が取り付けられている。気体供給ダクト62および気体排出ダクト63には、それぞれ複数の通気ガイド62a,63aが設けられている。
【0070】
気体供給ダクト62は、主管141および2つの分岐配管142a,142bからなる配管140を介してドライエア発生装置110およびファンユニット120と接続されている。より具体的には、気体供給ダクト62に主管141が接続され、ドライエア発生装置110に分岐配管142aが接続され、ファンユニット120に分岐配管142bが接続されている。
【0071】
ドライエア発生装置110は、外部から大気(空気)を取り込み、取り込んだ大気を用いてドライエアを発生する。発生されたドライエアは、分岐配管142aに送られる。ファンユニット120は、外部から大気(空気)を取り込む。取り込まれた大気は、分岐配管142bに送られる。
【0072】
2つの分岐配管142a,142bには、それぞれ制御バルブ130a,130bが介挿されている。以下の説明では、後述する基板Wの乾燥処理に用いられるドライエアおよび大気(空気)を適宜気体と呼ぶ。
【0073】
制御バルブ130aが開状態でありかつ制御バルブ130bが閉状態である場合には、ドライエア発生装置110により発生されたドライエアが、分岐配管142aおよび主管141を通して気体供給ダクト62に供給される。
【0074】
制御バルブ130aが閉状態でありかつ制御バルブ130bが開状態である場合には、ファンユニット120により取り込まれた大気が、分岐配管142bおよび主管141を通して気体供給ダクト62に供給される。
【0075】
制御バルブ130a,130bがともに閉状態である場合、気体供給ダクト62には気体が供給されない。
【0076】
ここで、主管141には、加熱器H2が設けられている。これにより、ドライエア発生装置110またはファンユニット120から気体供給ダクト62に気体が供給される際には、主管141を流れる気体が加熱器H2により所定の温度に加熱される。
【0077】
上記のように、ドライエア発生装置110またはファンユニット120から気体供給ダクト62に気体が供給されることにより、昇降機構30により内槽40から引き上げられる基板Wに気体が吹き付けられ、基板Wの乾燥処理が行われる。
【0078】
なお、ドライエアを用いて基板Wの乾燥処理を行う際に、気体供給ダクト62からダウンフローダクト20内に供給されるドライエアの露点は、例えば約−50℃である。
【0079】
外気遮断部材70の上方には、搬送エリアTEが設けられている。搬送エリアTEには、搬送ロボット310が移動可能に設けられている。
【0080】
搬送ロボット310は、アームヒンジ部311および2本のアーム312を備える。搬送ロボット310は、搬送駆動部300により駆動される。この場合、2本のアーム312がアームヒンジ部311を中心としてそれぞれ対称な方向に回動し、搬送ロボット310の下端部が開閉する。これにより、搬送ロボット310は、複数の基板Wを保持する保持部31を2本のアーム312の間に挟み込んで保持することができる。また、搬送ロボット310は、搬送駆動部300により駆動されることにより、搬送エリアTE内を移動する。
【0081】
基板処理装置100Aには制御部80が設けられている。制御部80は、例えばCPU(中央演算処理装置)および記憶装置、またはマイクロコンピュータからなる。図2に示すように、制御部80は、昇降機構30、処理液ミキシング装置50、ドライエア発生装置110、ファンユニット120、制御バルブ130a,130b、搬送駆動部300、開閉駆動部700および加熱器H1,H2を制御する。それにより、複数の基板Wを保持する保持部31の昇降動作、基板Wの洗浄処理、基板Wの乾燥処理、処理槽4に対する基板Wの搬入搬出動作、ダクト20の上端部の開閉動作、処理液の温度調整動作、および気体の温度調整動作が制御される。
【0082】
(2)外気遮断部材の構造の詳細
図3は、図1の外気遮断部材70の構造の詳細を説明するための斜視図である。なお、図3では、外気遮断部材70の構造を明確に示すために、処理槽4の外槽43およびダクト20の図示を省略している。
【0083】
図3に示すように、外気遮断部材70の筒部72は、第1の遮断側板72a、第2の遮断側板72b、第3の遮断側板72cおよび第4の遮断側板72dを有する。第1の遮断側板72aおよび第2の遮断側板72bが互いに対向し、第3の遮断側板72cおよび第4の遮断側板72dが互いに対向している。
【0084】
ダクト20(図1)の上端部が上蓋部71により閉塞された状態で、第1の遮断側板72aは気体供給ダクト62の上部に位置し、第2の遮断側板72aは気体排出ダクト63の上部に位置する。
【0085】
第1および第2の遮断側板72a,72bは、それぞれ上蓋部71の下面から気体供給ダクト62および気体排出ダクト63の上端部まで延びている。一方、第3および第4の遮断側板73a,73bは、それぞれ上蓋部71の下面から処理槽4の上端部まで延びている。
【0086】
これにより、ダクト20(図1)の上端部が上蓋部71により閉塞された場合には、処理槽4の直上の空間WUが、上蓋部71の下面、筒部72の第1〜第4の遮断側板72a〜72d、気体供給ダクト62の気体供給口621および気体排出ダクト63の排気口631により取り囲まれる。それにより、空間WU内の雰囲気が外部の雰囲気から遮断される。
【0087】
その結果、処理槽4の内槽40から引き上げられる基板Wに気体供給ダクト62からドライエアを供給する際に、その基板Wの周辺の雰囲気の露点を十分に低い状態に維持することができ、基板Wの乾燥効率を向上させることができる。
【0088】
また、処理槽4の内槽40から引き上げられる基板Wに気体供給ダクト62から大気を供給する際に、処理槽4の周囲の雰囲気が基板Wの周辺に流れ込むことを防止できる。これにより、基板Wに供給される大気の流速の低下、および基板Wに供給される大気の湿度の上昇を抑制することができ、基板Wの乾燥効率を向上させることができる。
【0089】
(3)基板処理装置による基板処理時の一連の動作
基板処理装置100Aによる基板処理時の一連の動作を図1および図3に基づき説明する。初めに、図1に示すように、外気遮断部材70がダクト20の上端部を閉塞した状態で、内槽40内に処理液が貯留される。そして、外気遮断部材70の上蓋部71がヒンジ部73を中心として回動する(図3の太線矢印参照)。これにより、ダクト20の上端部が開放される。
【0090】
次に、複数の基板Wを保持する保持部31を搬送する図1の搬送ロボット310が搬送エリアTE内でダクト20の上方位置に移動する。さらに、搬送ロボット310は、ダクト20の上方位置から下降し、複数の基板Wを保持する保持部31をダクト20内に搬入する。
【0091】
続いて、図1の昇降機構30が、ダクト20内に搬入された保持部31を下降させる。これにより、保持部31により保持された複数の基板Wが下降し、内槽40内に収容される。
【0092】
搬送ロボット310がダクト20から退避した後、外気遮断部材70の上蓋部71が再びヒンジ部73を中心として回動し、ダクト20の上端部が閉塞される。
【0093】
上記のように、複数の基板Wが内槽40内に収容されることにより、複数の基板Wが処理液に浸漬される。これにより、各基板Wの洗浄処理が行われる。基板Wの洗浄処理時には、図1の処理液ミキシング装置50は、初めに内槽40内に洗浄液を供給し、その後内槽40内にリンス液を供給する。
【0094】
洗浄処理が終了すると、昇降機構30が、保持部31を上昇させる。これにより、保持部31により保持された複数の基板Wが上昇する。このとき、図1のドライエア発生装置110またはファンユニット120が内槽40から引き上げられる複数の基板Wに気体を供給する。これにより、各基板Wの表面が気体により乾燥される。
【0095】
乾燥処理時には、処理液ミキシング装置50が少量の処理液を継続して内槽40内に供給している。したがって、複数の基板Wの内槽40からの引き上げ時には、内槽40の上部開口から処理液が溢れ出している。内槽40から溢れ出した処理液は外槽43へ流れ込み、外槽43に接続された処理液排出管44から排出される。
【0096】
最後に、外気遮断部材70の上蓋部71がヒンジ部73を中心として回動し、ダクト20の上端部が開放される。そして、搬送ロボット310が複数の基板Wを保持する保持部31を受け取るとともに上昇し、保持部31をダクト20から搬出する。
【0097】
その後、搬送ロボット310は、ダクト20の上方位置から移動する。搬送ロボット310がダクト20から退避した後、外気遮断部材70の上蓋部71がヒンジ部73を中心として回動する。これにより、ダクト20の上端部が閉塞される。
【0098】
(4)乾燥処理時に基板に供給される気体の切り替え
以下の説明においては、基板Wに施される複数種類の処理のうち、基板Wの表面に自然酸化膜が形成されている場合に自然酸化膜に起因する処理不良が発生するおそれがある処理を第1の処理と称する。また、自然酸化膜に起因する処理不良が発生しない処理を第2の処理と称する。
【0099】
この基板処理装置100Aにおいては、基板Wの洗浄処理前に図示しない入力部(コントロールパネル等)により乾燥処理の次に行われる処理の種類が入力される。制御部80は、乾燥処理の次に行われる処理の種類に応じて図1の制御バルブ130a,130bの開閉動作を制御する。
【0100】
例えば、制御部80は、乾燥処理の次に行われる処理が第1の処理である場合、図1のドライエア発生装置110側の制御バルブ130aを開き、ファンユニット120側の制御バルブ130bを閉じる。この場合、基板Wの乾燥処理時に、処理槽4から引き上げられる基板Wにドライエア発生装置110からドライエアが供給される。
【0101】
上述のように、ドライエアの露点は極めて低く、水分をほとんど含まない。そのため、エッチング等により酸化膜が除去された基板Wの表面にドライエアを供給した場合、基板Wの表面に自然酸化膜が形成されることが防止される。したがって、上記のように、第1の処理で自然酸化膜に起因する処理不良が発生することが防止される。
【0102】
一方、制御部80は、乾燥処理の次に行われる処理が第2の処理である場合、ドライエア発生装置110側の制御バルブ130aを閉じ、ファンユニット120側の制御バルブ130bを開く。この場合、基板Wの乾燥処理時には、処理槽4から引き上げられる基板Wにファンユニット120から大気が供給される。それにより、処理槽4から引き上げられる基板Wが大気により乾燥される。
【0103】
このように、本実施の形態に係る基板処理装置100Aにおいては、次の処理が第1の処理である場合に基板Wがドライエアにより乾燥され、次の処理が第2の処理である場合に基板Wが大気により乾燥される。これにより、常にドライエアを用いて基板Wを乾燥させる場合に比べて、大気よりも高価であるドライエアの使用量を低減することができる。その結果、基板Wの処理コストが十分に低減される。
【0104】
なお、第1の処理としては、例えばポリシリコンを成長させることにより基板W上にゲート電極を形成する処理等が挙げられる。また、第2の処理としては、例えば基板W上に絶縁膜を形成する処理、または基板W上に不純物元素をドープする処理等が挙げられる。
【0105】
(5)基板に供給される気体の好ましい流速および温度
以下の説明において、基板Wの乾燥処理時に基板Wに供給される気体の流速とは、気体供給ダクト62から基板Wに気体が供給された場合に、基板Wの略中心部を通る気体の流速をいう。
【0106】
基板Wの乾燥処理時に基板Wに供給される気体の流速を5m/sよりも小さくすると、基板W上に形成された配線パターン(導体膜)が倒壊するおそれが生じる。また、乾燥時間が長時間化する。一方、基板Wに供給される気体の流速を30m/sよりも大きくすると、保持部31に保持された基板Wが倒れ、基板Wが破損するおそれが生じる。したがって、基板Wの乾燥処理時に基板Wに供給される気体の流速は、5m/s以上30m/s以下の範囲に設定されることが好ましく、約6m/s以上約8m/s以下の範囲に設定されることがより好ましい。気体の流速が5m/s以上30m/s以下の範囲に設定されることにより、基板Wの表面に形成されたパターン間に滞留する洗浄液を瞬時に取り除くことができる。
【0107】
また、基板Wの乾燥処理時に基板Wに供給される気体の温度を常温(例えば、23℃)以下に設定すると、基板Wの乾燥時間が長時間化する。一方、基板Wに供給される気体の温度を500℃よりも高く設定すると、気体の熱により基板Wが変形するおそれが生じる。したがって、基板Wの乾燥処理時に基板Wに供給される気体の温度は、常温(例えば、23℃)よりも高く設定されることが好ましく、50℃以上500℃以下の範囲に設定されることがより好ましい。
【0108】
これらより、基板Wに供給される気体の流速が5m/s以上30m/s以下の範囲に設定されかつ気体の温度が常温(例えば、23℃)よりも高く設定されることにより、処理槽4から引き上げられる基板Wの乾燥効率が著しく向上する。
【0109】
そのため、基板Wに供給する気体としてドライエアを用い、ドライエアの流速および温度を上記の条件に設定した場合には、基板Wの表面に自然酸化膜が形成されることを確実に防止しつつ、基板Wの表面を短時間で十分に乾燥させることができる。
【0110】
また、基板Wに供給される気体として大気を用いた場合でも、大気の流速および温度を上記の条件に設定することにより、基板Wの表面を短時間で十分に乾燥させることができる。
【0111】
(6)処理槽に貯留される処理液およびその処理液の好ましい温度
本実施の形態において、基板Wの乾燥処理時に処理槽4に貯留される処理液としては、例えばHFE(ハイドロフルオロエーテル)、IPA(イソプロピルアルコール)または純水等が用いられる。
【0112】
基板Wの乾燥処理時においては、処理液の種類に応じて処理槽4内の処理液の温度を常温(例えば、23℃)よりも高い所定の温度範囲内に設定することにより、基板Wの乾燥効率を向上させることができる。
【0113】
処理液としてHFEを用いる場合、処理槽4に貯留されるHFEの温度は、例えば23℃以上130℃以下の範囲に設定されることが好ましい。
【0114】
処理液としてIPAを用いる場合、処理槽4に貯留されるIPAの温度は、例えば23℃以上80℃以下の範囲に設定されることが好ましい。
【0115】
処理液として純水を用いる場合、処理槽4に貯留される純水の温度は、例えば50℃以上150℃以下の範囲に設定されることが好ましい。
【0116】
(7)効果
本実施の形態に係る基板処理装置100Aにおいては、次の処理が第1の処理である場合に基板Wがドライエアにより乾燥され、次の処理が第2の処理である場合に基板Wが大気により乾燥される。これにより、常にドライエアを用いて基板Wを乾燥させる場合に比べて、大気よりも高価であるドライエアの使用量を低減することができる。その結果、基板Wの処理コストが十分に低減される。
【0117】
(8)変形例
(8−a)図4は、一変形例に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図4の基板処理装置100Bは、以下の点を除き図1の基板処理装置100Aと同じ構成を有する。なお、図4では、図1の基板処理装置100Aと同じ構成要素については適宜図示を省略している。
【0118】
図4に示すように、本変形例に係る基板処理装置100Bにおいては、気体供給ダクト62が1本の配管143を介してファンユニット120と接続されている。配管143には、上流側から下流側に向かって制御バルブ131aおよび加熱器H2がこの順で介挿されている。
【0119】
また、配管143には、バイパス管144が接続されている。より具体的には、配管143における制御バルブ131aと加熱器H2との間にバイパス管144の一端が接続され、配管143におけるファンユニット120と制御バルブ131aとの間にバイパス管144の他端が接続されている。
【0120】
バイパス管144には、上流側から下流側に向かって制御バルブ131bおよびドライエア発生装置110がこの順で介挿されている。
【0121】
上記構成を有する基板処理装置100Bにおいて、基板Wの乾燥処理時に制御バルブ131aが閉状態でありかつ制御バルブ131bが開状態である場合には、ファンユニット120により取り込まれた大気がバイパス管144を通してドライエア発生装置110に送られる。この場合、ドライエア発生装置110は、ファンユニット120から供給された大気を用いてドライエアを発生する。これにより、ドライエア発生装置110により発生されたドライエアが、バイパス管144および配管143を通して気体供給ダクト62に供給される。
【0122】
制御バルブ131aが開状態でありかつ制御バルブ131bが閉状態である場合には、ファンユニット120により取り込まれた大気が、バイパス管144を通ることなく配管143を通して気体供給ダクト62に供給される。
【0123】
制御バルブ131a,131bがともに閉状態である場合、気体供給ダクト62には気体が供給されない。
【0124】
上記のように、ドライエア発生装置110またはファンユニット120から気体供給ダクト62に気体が供給されることにより、昇降機構30により内槽40から引き上げられる基板Wに気体が吹き付けられ、基板Wの乾燥処理が行われる。
【0125】
なお、図4に点線の矢印で示すように、制御部80は、ドライエア発生装置110、ファンユニット120、制御バルブ131a,131bおよび加熱器H2の動作を制御することにより、基板Wの乾燥処理を制御する。
【0126】
(8―b)図5は、他の変形例に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図5の基板処理装置100Cは、以下の点を除き図1の基板処理装置100Aと同じ構成を有する。なお、図5では、図1の基板処理装置100Aと同じ構成要素については適宜図示を省略している。
【0127】
図5に示すように、本変形例に係る基板処理装置100Cにおいては、気体供給ダクト62および気体排出ダクト63が鉛直方向において内槽40を挟んで対向するように配置されている。すなわち、処理槽4の上方に気体供給ダクト62が設けられ、処理槽4の下方に気体排出ダクト63が設けられている。
【0128】
この基板処理装置100Cにおいて、基板Wの乾燥処理時には、内槽40から引き上げられる基板Wに上方から気体が吹き付けられる。これにより、基板Wの表面が乾燥される。そして、処理槽4上の雰囲気が気体排出ダクト63から排気される。
【0129】
(8−c)図6は、さらに他の変形例に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図6の基板処理装置100Dは、以下の点を除き図1の基板処理装置100Aと同じ構成を有する。なお、図6では、図1の基板処理装置100Aと同じ構成要素については適宜図示を省略している。
【0130】
図6に示すように、本変形例に係る基板処理装置100Dは、枚葉式の基板処理装置である。基板処理装置100Dは、基板Wを水平姿勢で吸着保持して基板Wをその中心を通る鉛直軸の周りで回転させるスピンチャック191と、そのスピンチャック191上に保持された基板Wに処理液を供給する供給ノズル192とを備える。なお、供給ノズル192には、図1の処理液供給管41が接続されている。
【0131】
上記構成を有する基板処理装置100Dにおいては、スピンチャック191により吸着保持されるとともに回転される基板Wの表面に供給ノズル192から洗浄液が供給される。これにより、基板Wの表面が洗浄される。そして、スピンチャック191により吸着保持されるとともに回転される基板Wの表面に供給ノズル192からリンス液が供給される。これにより、基板Wの表面から洗浄液が洗い流される。その後、供給ノズル192から基板Wへの処理液の供給が停止され、基板Wの乾燥処理が行われる。
【0132】
スピンチャック191により吸着保持される基板Wの一側方および他側方には、それぞれ気体供給ダクト62および気体排出ダクト63が配置されている。基板Wの乾燥処理時には、スピンチャック191により吸着保持される基板Wの表面に気体供給ダクト62から気体が吹き付けられる。そして、基板W周辺の雰囲気が気体排出ダクト63から排気される。これにより、基板Wの表面が乾燥される。
【0133】
なお、基板Wの乾燥処理時においては、基板Wは継続して回転されてもよい。この場合、基板Wの表面が気体供給ダクト62から吹き付けられる気体により乾燥されるとともに、基板Wの表面に付着する処理液が遠心力により振り切られる。それにより、基板Wの乾燥効率をさらに向上することができる。
【0134】
これに対して、基板Wの乾燥処理時においては、基板Wの回転が停止されてもよい。この場合、基板Wの表面に付着する処理液が飛散することにより基板Wの表面に再付着することが防止される。
【0135】
(8−d)乾燥処理の次に行われる処理が第1の処理である場合に、基板Wに供給される気体はドライエアに限られない。ドライエアに代えて、例えばN(窒素)ガスを用いることもできる。この場合、NガスはO(酸素)を含まないので、基板Wの乾燥処理時に基板Wの表面に自然酸化膜が形成されることが確実に防止される。
【0136】
この場合においても、乾燥処理の次に行われる処理が第2の処理である場合には基板Wが大気により乾燥されるので、常にNガスを用いて基板Wを乾燥させる場合に比べて大気よりも高価であるNガスの使用量を低減することができる。その結果、基板Wの処理コストが十分に低減される。
【0137】
(9) 請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【0138】
上記では、処理槽4、処理液供給管41、処理液ミキシング装置50、スピンチャック191および供給ノズル192が液処理手段の例であり、ドライエアまたはNガスが第1の気体の例であり、大気(空気)が第2の気体の例である。
【0139】
また、気体供給ダクト62、気体排出ダクト63、制御部80、ドライエア発生装置110、ファンユニット120、配管140,143、バイパス管144および制御バルブ130a,130bが乾燥手段の例である。
【0140】
さらに、ドライエア発生装置110が第1の供給源の例であり、ファンユニット120が第2の供給源の例であり、気体供給ダクト62、配管140,143およびバイパス管144が気体供給系の例であり、制御バルブ130a,130bおよび制御部80が制御手段の例であり、加熱器H2が気体加熱手段の例であり、加熱器H1が処理液加熱手段の例である。
【0141】
また、昇降機構30が基板昇降機構の例であり、気体供給ダクト62の気体供給口621が気体供給口の例であり、気体排出ダクト63の排気口631が排出口の例であり、外気遮断部材70が遮断部材の例であり、スピンチャック191が回転保持手段の例であり、供給ノズル192が処理液供給手段の例である。
【0142】
なお、請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【0143】
本発明は、種々の基板の処理等に利用することができる。
【符号の説明】
【0144】
4 処理槽
30 昇降機構
41 処理液供給管
50 処理液ミキシング装置
62 気体供給ダクト
63 気体排出ダクト
70 外気遮断部材
80 制御部
100A,100B,100C,100D 基板処理装置
110 ドライエア発生装置
120 ファンユニット
130a,130b 制御バルブ
140,143 配管
144 バイパス管
191 スピンチャック
192 供給ノズル
621 気体供給口
631 排気口
H1,H2 加熱器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理液を用いて基板を洗浄する液処理手段と、
乾燥空気または窒素からなる第1の気体、および大気からなる第2の気体のいずれか一方を前記液処理手段により洗浄された基板に選択的に供給することにより基板を乾燥する乾燥手段とを備え、
前記乾燥手段は、
前記第1の気体を供給する第1の供給源と、
前記第2の気体を供給する第2の供給源と、
前記第1の供給源により供給される第1の気体および第2の供給源により供給される第2の気体のいずれか一方を選択的に前記基板に導く気体供給系と、
前記第1の供給源による前記気体供給系への第1の気体の供給と前記第2の供給源による前記気体供給系への前記第2の気体の供給とを切り替える制御手段とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項2】
前記乾燥手段は、前記第1および第2の気体を加熱する気体加熱手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記液処理手段により洗浄された基板に供給される前記気体の流速が5m/s以上30m/s以下となるように前記第1または第2の供給源を制御することを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記液処理手段により基板の洗浄に用いられる前記処理液を加熱する処理液加熱手段をさらに備えたことを特徴とする請求項2記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記液処理手段は、
処理液を貯留する処理槽と、
前記処理槽内の処理液中と前記処理槽の上方位置との間で基板を昇降させる基板昇降機構とを含み、
前記気体供給系は、
前記基板昇降機構により前記処理槽から引き上げられる基板に前記第1の気体および第2の気体のいずれか一方を選択的に供給する気体供給口と、
前記気体供給口に対向して配置され、基板に供給された前記第1または第2の気体を前記処理槽上の空間から排出する排出口とを有することを特徴とする請求項2または3記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記乾燥手段は、前記気体供給口および前記排出口を除いて前記処理槽上の空間を取り囲むように設けられる遮断部材をさらに含むことを特徴とする請求項4記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記処理液は、ハイドロフルオロエーテル、イソプロピルアルコールおよび純水のいずれかであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記液処理手段は、
基板を略水平に保持するとともに保持された基板をその基板に垂直な軸の周りで回転させる回転保持手段と、
前記回転保持手段により回転される基板に処理液を供給することにより基板の洗浄を行う処理液供給手段とを含み、
前記気体供給系は、
前記処理液供給手段による基板の洗浄後、前記回転保持手段により保持される基板に前記第1の気体および第2の気体のいずれか一方を選択的に供給する気体供給口と、
前記気体供給口に対向して配置され、基板に供給された前記第1または第2の気体を外部に排出する排出口とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項8】
処理液を用いて基板を洗浄する工程と、
前記洗浄された基板に乾燥空気または窒素からなる第1の気体、および大気からなる第2の気体のいずれか一方を選択的に供給することにより基板を乾燥する工程とを備え、
前記基板を乾燥する工程は、
前記洗浄された基板に供給する前記第1または第2の気体を加熱する工程と、
前記洗浄された基板に供給する第1または第2の気体の流速を5m/s以上30m/s以下に調整する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−238771(P2010−238771A)
【公開日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−82745(P2009−82745)
【出願日】平成21年3月30日(2009.3.30)
【出願人】(000207551)大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Fターム(参考)】