JP3756321B2 - 基板処理装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板、液晶ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板および光ディスク用基板などの薄板状基板（以下、単に「基板」と称する）に対してフッ酸によるエッチング処理を行った後、純水による洗浄処理を行う方法および当該方法を実現するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記のような基板処理装置は、薬液を貯留する薬液槽と純水を貯留する水洗槽とを備えている。そして、予め定められた手順に従って、各処理槽に単数ないし一組の複数の基板（以下、「ロット」と称する）を循環搬送し、搬送先のそれぞれの処理槽において所定の処理時間ロットを浸漬する複数工程により、基板表面の汚染物質を除去したり、基板表面の酸化膜をエッチングしたりする一連の基板処理を達成している。
【０００３】
一般に、これらの諸処理のうち、基板表面の酸化膜のエッチングはフッ酸を貯留したフッ酸槽において行われる。そして、フッ酸槽におけるエッチング処理が終了した基板は、純水を貯留した水洗槽に搬入され、純水による表面洗浄処理が行われる。この水洗槽は、基板を貯留するときも、貯留しないときも、常に、槽の下部より純水が緩やかに供給され、槽の上部よりオーバーフローしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した純水による表面洗浄処理は、基板の処理工程上重要な工程の一つであり、例えば、この洗浄処理が不十分であれば、基板表面にパーティクルや薬液成分などが残留し、当該基板表面が汚染されることとなる。周知のように、基板の品質はその表面に付着したパーティクルや汚染に敏感であり、洗浄処理の不具合による汚染は、基板の品質に重大な影響を及ぼすことになる。
【０００５】
従って、純水による洗浄処理は、十分かつ確実に行う必要があるが、従来においては、フッ酸処理後の純水洗浄処理を十分に行ったとしても、基板表面になお汚染が付着している現象が認められ、その量はロット毎に増加した。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フッ酸処理後の純水洗浄処理において基板表面の確実な洗浄が行える基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題解決の基礎となる発見】
上記目的を達成するべく、本願発明者等は、フッ酸処理後の純水洗浄処理において基板表面が汚染される原因について鋭意調査を行い、その結果以下のような知見を得た。
【０００８】
通常、フッ酸処理後の基板が搬入される水洗槽にはオーバーフロー機能のみを持たせている。すなわち、フッ酸処理後の基板は水洗槽において貯留されている純水中に浸漬されるとともに、当該水洗槽には新たな純水が緩やかに供給されて基板の洗浄処理が行われる。そして、新たに供給された純水の分量と等量の洗浄済み純水を水洗槽から溢れ出させることによって水洗槽中の純水の清浄度を維持するようにしている。
【０００９】
このようにしているのは、フッ酸処理後の基板の表面性状に起因するものである。すなわち、フッ酸処理によって酸化膜がエッチングされた基板の表面にはシリコンがむき出しの疎水面が現出している。この疎水面は純水と大気との気液界面に置かれるとパーティクルを付着したり生成しやすいため、フッ酸処理後の基板を気液界面に曝すのはなるべく回避しなければならない。このため、上述のように、フッ酸処理後の基板が搬入される水洗槽にはオーバーフロー機能のみを持たせるようにし、当該基板をなるべく穏やかな水流によって洗浄するようにしている。
【００１０】
ところが、本願発明者等の調査によれば、上記水洗槽にパーティクルなどの汚染物質が蓄積していることが見出された。そして、当該汚染物質には、パーティクルの他にもシリコン酸化物なども含まれていることも分かった。すなわち、エッチング処理後の基板がフッ酸槽から水洗槽に搬送される際にその基板に付着したパーティクルや当該基板を水洗槽の純水中に浸漬する際に生成したシリコン酸化物などが水洗槽の純水中に放出され、それら汚染物質は上記オーバーフロー機能のみでは槽外に除去されることなく水洗槽に蓄積され、やがて被洗浄基板に再付着することが本願発明者等によって解明された。
【００１１】
本発明は、本願発明者等の調査によって得た上記知見に基づいて完成されたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板をフッ酸に浸漬して表面処理を行うフッ酸槽と、前記表面処理後の基板を純水に浸漬して洗浄処理を行う水洗槽とを備えた基板処理装置であって、前記水洗槽は、(a)前記水洗槽内に貯留された純水を、前記水洗槽の底部近傍の槽壁に設けた開口から排水する排水手段と、(b)前記水洗槽の上方に設けられ、前記排水後の前記水洗槽内に純水を供給するシャワーと、(c) 前記水洗槽内の底部近傍に配置され、前記水洗槽内に純水を供給するノズルと、を備え、前記排水手段による排水並びに前記シャワーおよび前記ノズルによる純水供給を前記水洗槽内に前記基板が存在しない状態で行わせている。
【００１３】
また、請求項２の発明は、基板に対してフッ酸による表面処理と純水による洗浄処理とを行う基板処理方法であって、(a)基板をフッ酸に浸漬して表面処理を行う表面処理工程と、(b)前記表面処理後の基板を純水に浸漬して洗浄処理を行う洗浄処理工程と、(c)前記洗浄処理後の基板を前記洗浄処理が行われている槽の外部に払い出す払出工程と、(d)前記基板の払い出し後に、前記槽の底部近傍の槽壁に設けた開口から前記純水を排水する排水工程と、(e)前記排水後の前記槽に、前記槽の上方に設けたシャワーおよび前記槽の底部近傍に配置したノズルから新たな純水を供給する供給工程と、を備えている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
＜Ａ．基板処理装置の構成＞
まず、本発明に係る基板処理装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る基板処理装置を示す要部概略構成図である。この基板処理装置は複数の薬液槽および水洗槽を備えた、いわゆる多槽式基板処理装置であるが、図１には図示の便宜上、３つの処理槽のみを示している。
【００１６】
図示のように、本発明に係る基板処理装置は、フッ酸槽ＣＢ１と、水洗槽ＷＢ１と、薬液槽ＣＢ２とを備えている。フッ酸槽ＣＢ１はフッ酸による基板のエッチング処理を、水洗槽ＷＢ１はエッチング処理後の基板に純水洗浄処理を、薬液槽ＣＢ２は純水洗浄処理後の基板にＳＣ−１（アンモニアおよび過酸化水素水の混合水溶液）による薬液処理をそれぞれ行う。
【００１７】
また、基板処理装置は、基板搬送ロボットＴＲを備えており、当該基板搬送ロボットＴＲがフッ酸槽ＣＢ１から水洗槽ＷＢ１へのロット搬送および水洗槽ＷＢ１から薬液槽ＣＢ２へのロット搬送を担当する。
【００１８】
フッ酸槽ＣＢ１は、内槽６０、外槽６１およびそれらに付随する薬液循環機構により構成されている。また、フッ酸槽ＣＢ１は、ロットを基板搬送ロボットＴＲから受け取ってフッ酸溶液に浸漬するリフタ６３を備えている。
【００１９】
定常的な処理が行われているとき、内槽６０内にフッ酸溶液が満たされており、この内槽６０にロットを構成する基板Ｗが浸漬されて当該基板Ｗに対するエッチング処理が行われる。内槽６０から溢れ出たフッ酸溶液は外槽６１によって回収され、その回収されたフッ酸溶液は循環ポンプＰによって循環され、フィルタＦによって浄化された後、再び内槽６０に送られ、循環利用される。
【００２０】
リフタ６３は、図示を省略する駆動機構によって、上下方向に移動自在であるとともに、３本のウェハガイド６３ａを備えている。３本のウェハガイド６３ａは、それぞれその内側に基板Ｗを保持するための複数の溝が一定のピッチで平行に設けられており（図示省略）、当該複数の溝によってロットが保持されることとなる。基板搬送ロボットＴＲがロットをフッ酸槽ＣＢ１に搬入するときは、まず、ロットを把持した基板搬送ロボットＴＲがフッ酸槽ＣＢ１の上方まで移動するとともに、リフタ６３が上昇し、ロットが３本のウェハガイド６３ａに当接した時点で、ハンド１１が開いてロットの受け渡しが行われる。そして、その後、リフタ６３が降下することによって、内槽６０のフッ酸溶液中にロットが浸漬され、エッチング処理が行われる。エッチング処理が終了したロットは、リフタ６３の上昇とともに、フッ酸溶液中から引き揚げられ、基板搬送ロボットＴＲのハンド１１によって再び把持され、次工程である水洗槽ＷＢ１に搬送される。
【００２１】
水洗槽ＷＢ１は、内槽７０、バット７１およびそれらに付随する注排水機構により構成されている。また、水洗槽ＷＢ１は、ロットを基板搬送ロボットＴＲから受け取って純水中に浸漬するリフタ７３を備えている。
【００２２】
定常的な処理が行われているとき、内槽７０には純水が満たされ、その純水中にロットを構成する基板Ｗが浸漬されることによって、基板Ｗに対する純水洗浄処理が行われる。また、純水洗浄処理中は、純水供給手段５１から内槽７０の底部近傍に配置されたノズル５２を介して新しい純水が供給され続け（アップフロー）、洗浄の効果を高めている。
【００２３】
純水供給手段５１からノズル５２を介して新しい純水が供給された分と等量の純水が内槽７０から溢れ出ることとなるが、この溢れ出た純水はバット７１によって回収された後、純水排水手段５６によって排水されたり、あるいは回収、再利用されたりする。
【００２４】
また、水洗槽ＷＢ１の注排水機構としては、上記以外にも排水弁５７による急速排水機構とシャワー５３による注水機構とが設けられている。
【００２５】
排水弁５７は、内槽７０の底部近傍の槽壁に嵌合されたピストン５８を駆動させることによって内槽７０からの「急速排水」を行うことができる。すなわち、ピストン５８が図１の位置にあるときは、当該ピストン５８の先端が内槽７０の底部近傍の槽壁に嵌合された状態となって純水を槽内に貯留でき、一方ピストン５８が後退（図中で右向きに移動）すると、槽壁における上記嵌合部分が開口となり、そこから純水が急速排水されることとなる。
【００２６】
シャワー５３は内槽７０の上方に設けられている。シャワー５３も、ノズル５２と同様に、純水供給手段５１と配管によって接続されており、内槽７０内に純水を注水することができる。
【００２７】
また、図１の点線で示すように、排水弁５７および純水供給手段５１はマイクロコンピュータなどで構成された制御ユニットＣＯＮＴと電気的に接続されている。排水弁５７による急速排水並びにノズル５２およびシャワー５３による純水供給は、制御ユニットＣＯＮＴによってそれぞれ独立に制御されており、例えば、ノズル５２からの純水供給を停止してシャワー５３からによる注水のみを行わせることも可能である。なお、排水弁５７による急速排水およびシャワー５３による注水は、基板Ｗを内槽７０の純水中に浸漬しているときには行わず、基板Ｗを内槽７０から薬液槽ＣＢ２に払い出した後に行うが、これについてはさらに後述する。
【００２８】
リフタ７３は、上述したリフタ６３と同様の構成となっており、複数の溝が一定のピッチで平行に設けられた３本のウェハガイド７３ａを備えている。また、このリフタ７３と基板搬送ロボットＴＲとのロットの受け渡し方法も上述したリフタ６３との受け渡し方法と同様である。
【００２９】
薬液槽ＣＢ２は、内槽８０とリフタ８３とを備えている。定常的な処理が行われているとき、内槽８０にはＳＣ−１が満たされ、そのＳＣ−１に基板Ｗを浸漬することによって基板Ｗに対する薬液洗浄処理が行われる。このリフタ８３も上記リフタ６３およびリフタ７３と同じ構成となっており、複数の溝が一定のピッチで平行に設けられた３本のウェハガイド８３ａを備えている。そして、リフタ８３と基板搬送ロボットＴＲとのロットの受け渡し方法も上述と同様である。
【００３０】
＜Ｂ．基板処理装置における処理手順＞
次に、上記構成を有する基板処理装置における処理手順について説明する。図２は、図１の基板処理装置における処理手順を示すフローチャートであり、以下の各ステップは、上記制御ユニットＣＯＮＴの制御によって自動実行される。所定の処理を経た基板Ｗは、フッ酸槽ＣＢ１に搬入されてフッ酸によるエッチング処理が行われる（ステップＳ１）。フッ酸によるエッチング処理が終了した基板Ｗは、水洗槽ＷＢ１に搬入され、純水中に浸漬されて洗浄処理に供される（ステップＳ２）。このときには、既述したように、ノズル５２からのアップフローが行われて、基板Ｗの洗浄効果を高めている。また、基板Ｗを純水洗浄処理中は、排水弁５７のピストン５８が内槽７０の槽壁に嵌合された状態であり、シャワー５３からの注水も停止されている。
【００３１】
次に、純水洗浄処理が終了すると、基板Ｗを水洗槽ＷＢ１から払い出して薬液槽ＣＢ２に搬入する（ステップＳ３）。この払い出しの際にも、ノズル５２からのアップフローが行われるとともに、排水弁５７による急速排水およびシャワー５３からの注水は停止されている。
【００３２】
水洗槽ＷＢ１から基板Ｗが払い出された後、排水弁５７が作動してピストン５８が後退し、内槽７０に貯留されている純水が内槽７０の槽壁の開口部分（ピストン５８が嵌合していた部分）から急速排水される（ステップＳ４）。そして、ノズル５２からのアップフローを停止するとともに、シャワー５３からの注水を行い、内槽７０内面の洗浄を行う（ステップＳ５）。内槽７０の洗浄後の純水も内槽７０の槽壁の開口部分から排出される。なお、このときには、ノズル５２からのアップフローを行って、ノズル５２とシャワー５３の協働によって内槽７０内面を洗浄するようにしてもよい。
【００３３】
内槽７０内面の洗浄が終了すると、排水弁５７が作動してピストン５８が再び内槽７０の槽壁に嵌合し、ノズル５２からのアップフローによって内槽７０内に新たな純水が貯留される（ステップＳ６）。そして、その後新たなエッチング処理済み基板Ｗが水洗槽ＷＢ１に搬入される。
【００３４】
以上の手順において、ステップＳ４〜ステップＳ６までで行う内槽７０の洗浄処理は１ロット処理ごとに行ってもよいし、また処理ロット数をパラメータにして数ロットごとに行うようにしてもよい。
【００３５】
このようにすれば、内槽７０に貯留された純水中に放出・蓄積されたパーティクルやシリコン酸化物などの汚染物質は、内槽７０の槽壁の開口部分から排出され、なお残留している汚染物質もシャワー５３からの注水によって完全に除去される。そして、その後に貯留された新たな純水中には汚染物質が混入していないため、被洗浄基板に汚染物質が付着することがなくなり、基板表面の確実な洗浄を行うことができる。
【００３６】
また、内槽７０内のうち特に３本のウェハガイド７３ａは直接基板Ｗに接するため汚染物質が付着しやすく、また被洗浄基板Ｗに汚染物質を転写しやすいが、上記実施形態のようにすれば、シャワー５３からの注水によって３本のウェハガイド７３ａも洗浄されることとなり、当該ウェハガイド７３ａに付着していた汚染物質も除去される。
【００３７】
一方、内槽７０内の上記洗浄処理は、水洗槽ＷＢ１から基板Ｗが払い出された後、すなわち内槽７０内に基板Ｗが存在しない状態で行われるため、エッチング処理後の基板Ｗが気液界面に曝される懸念もない。
【００３８】
さらに、処理ロット数をパラメータにして数ロットごと内槽７０の上記洗浄処理を行うようにすれば、作業者が特に注意を払わなくても、内槽７０内に蓄積された汚染物質を定期的に洗浄・除去できる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、薬液槽ＣＢ２で使用する薬液はＳＣ−１に限定されるものではなく、硫酸・過酸化水素水混合溶液であってもよいし他でもよく、また、薬液槽ＣＢ２を純水による洗浄槽としてもよい。すなわち、本発明に係る基板処理装置では、基板のエッチング処理を行うフッ酸槽と、エッチング処理後の基板を純水に浸漬して洗浄処理を行う水洗槽とを備えた形態の基板処理装置であればよい。
【００４０】
また、本発明に係る基板処理装置は、多槽式基板処理装置に限定されるものではなく、１つの処理槽でフッ酸などの薬液による処理と純水による洗浄処理の双方を行う、いわゆるワンバスタイプの基板処理装置であってもよい。
【００４１】
さらに、上記実施形態においては、フッ酸槽ＣＢ１でフッ酸溶液を使用していたが、バッファードフッ酸（HF+NH₄OH）を使用する場合であっても、本発明は適用可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、水洗槽にその底部近傍の槽壁に設けた開口から純水を排水する排水手段を備えるとともに、排水後の水洗槽内に純水を供給するシャワーを水洗槽の上方に備え、さらに水洗槽内に純水を供給するノズルを水洗槽内の底部近傍に配置し、当該排水手段による排水並びにシャワーおよびノズルによる純水供給は、水洗槽内に基板が存在しない状態で行うため、基板を気液界面に曝すことなく、水洗槽内に蓄積された汚染物質を確実に洗浄・除去できる。その結果、被洗浄基板に汚染物質が付着することがなくなり、基板表面の確実な洗浄を行うことができる。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、洗浄処理が行われていた槽の外部に基板を払い出した後に、槽の底部近傍の槽壁に設けた開口から純水を排水し、その後槽の上方に設けたシャワーおよび槽の底部近傍に配置したノズルから新たな純水を当該槽に供給しているため、基板を気液界面に曝すことなく、槽内に蓄積された汚染物質を確実に洗浄・除去できる。その結果、被洗浄基板に汚染物質が付着することがなくなり、基板表面の確実な洗浄を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置を示す要部概略構成図である。
【図２】図１の基板処理装置における処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
５３ シャワー
５７ 排水弁
５８ ピストン
７０ 内槽
７３ａ ウェハガイド
Ｗ 基板
ＣＢ１ フッ酸槽
ＷＢ１ 水洗槽

Claims (2)

1. 基板をフッ酸に浸漬して表面処理を行うフッ酸槽と、前記表面処理後の基板を純水に浸漬して洗浄処理を行う水洗槽とを備えた基板処理装置であって、
   前記水洗槽は、
   (a) 前記水洗槽内に貯留された純水を、前記水洗槽の底部近傍の槽壁に設けた開口から排水する排水手段と、
   (b) 前記水洗槽の上方に設けられ、前記排水後の前記水洗槽内に純水を供給するシャワーと、
   (c) 前記水洗槽内の底部近傍に配置され、前記水洗槽内に純水を供給するノズルと、
   を備え、
   前記排水手段による排水並びに前記シャワーおよび前記ノズルによる純水供給は、前記水洗槽内に前記基板が存在しない状態で行うことを特徴とする基板処理装置。
2. 基板に対してフッ酸による表面処理と純水による洗浄処理とを行う基板処理方法であって、
   (a) 基板をフッ酸に浸漬して表面処理を行う表面処理工程と、
   (b) 前記表面処理後の基板を純水に浸漬して洗浄処理を行う洗浄処理工程と、
   (c) 前記洗浄処理後の基板を前記洗浄処理が行われている槽の外部に払い出す払出工程と、
   (d) 前記基板の払い出し後に、前記槽の底部近傍の槽壁に設けた開口から前記純水を排水する排水工程と、
   (e) 前記排水後の前記槽に、前記槽の上方に設けたシャワーおよび前記槽の底部近傍に配置したノズルから新たな純水を供給する供給工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。

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