CN101546696B - 基板处理装置及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种基板处理装置，包括：处理槽，存积处理液；处理液供给机构，向处理槽供给处理液；处理液排出机构，从处理槽排出处理液；第一存储单元，预先存储初次使用寿命计数，初次使用寿命计数规定了处理次数，处理次数是指在进行全部液体交换后允许利用槽中的处理液处理基板的次数；第二存储单元，预先存储通常使用寿命计数，通常使用寿命计数规定了处理次数，该处理次数是指，在达到初次使用寿命计数后进行部分液体交换，允许利用此时处理槽中的处理液处理基板的次数；控制单元，在全部液体交换后处理基板直至达到初次使用寿命计数，在达到初次使用寿命计数并进行部分液体交换后，每次达到所述通常使用寿命计数，一边进行部分液体交换一边处理基板。

Description

基板处理装置及基板处理方法 
技术领域
本发明涉及对半导体晶片和液晶显示装置用玻璃基板(以下仅称基板)实施蚀刻、清洗等规定处理的基板处理装置及基板处理方法，特别是涉及一边进行液体交换一边进行处理的技术。 
背景技术
以往，作为这种装置，能够举出如下装置，该装置具有用于存积处理液并浸渍基板的处理槽、向处理槽供给处理液的处理液供给部和从处理槽排出处理液的处理液排出部(例如，参照日本特开2001-23952号公报)。 
例如，在基板为硅制的情况下，随着通过处理液处理基板，处理液中的硅浓度升高，因此处理速率逐渐下降。因此，在处理了一定数量的基板的时刻，进行“部分液体交换”，所述“部分液体交换”是指，从处理液排出部排出一部分处理液，并供给相当于排出的处理液量的处理液。通过该部分液体交换，将降低的处理速率(rate)保持在作为目标的一定范围内。作为此时基板的规定个数，利用预先设定的称作“使用寿命计数(life count)”的参数，对已处理的基板个数(或者批数)进行计数，在该计数值到达使用寿命计数的时刻进行部分液体交换。 
但是，在具有这样结构的以往例子的情况下，存在如下问题。 
即，存在如下情况：由于通过共同的称为使用寿命计数的参数管理未处理基板的最初处理液和处理了一定数量的基板的处理液，以及初始的处理速率比部分液体交换后的处理速率高，所以在对最初的处理液进行部分液体交换时，会在处理速率下降至作为目标的一定范围之前进行。因此，存在如下问题，即使在其后进行部分液体交换，有时也以处理速率仍旧未进入目标范围的状态继续进行处理，对基板进行不适当的处理。 
发明内容
本发明鉴于这样的情况而提出的，其目的在于提供通过分开使用使用寿 命计数而能够对基板进行适当的处理的基板处理装置及基板处理方法。 
本发明为达到这样的目的采用如下结构。 
本发明是一种利用处理液处理基板的基板处理装置，所述装置包括以下要素：所述装置包括以下要素：处理槽，其存积处理液，对基板进行规定的处理；处理液供给机构，其向所述处理槽供给处理液；处理液排出机构，其从所述处理槽排出处理液；第一存储单元，其预先存储初次使用寿命计数，所述初次使用寿命计数规定了处理次数，所述处理次数是指，在进行从所述处理液供给机构向所述处理槽供给新的处理液的全部液体交换后，允许利用所述处理槽中的处理液处理基板的处理次数；第二存储单元，其预先存储通常使用寿命计数，所述通常使用寿命计数规定了处理次数，该处理次数是指，在达到所述初次使用寿命计数后，进行通过所述处理液排出机构排出所述处理槽中规定量的一部分处理液，并且从所述处理液供给机构供给与所述规定量相当的新的处理液的部分液体交换，在部分液体交换后，允许利用所述处理槽中的处理液处理基板的处理次数；控制单元，其在全部液体交换后，处理基板直至达到所述初次使用寿命计数，在达到所述初次使用寿命计数并进行部分液体交换后，每次达到所述通常使用寿命计数，一边进行部分液体交换一边处理基板。 
根据本发明，控制单元使处理液从处理液排出机构全部排出，从处理液供给机构向处理槽供给新处理液进行全部液体交换后，在经过了初次使用寿命计数的时刻进行部分液体交换，之后，每当经过了通常使用寿命计数时进行部分液体交换，以此处理基板。这样，通过分开使用初次使用寿命计数和通常使用寿命计数，能够根据处理液的状态对基板进行处理，所以能够对基板进行适当的处理。 
另外，在本发明中，优选所述初次使用寿命计数设定为比所述通常使用寿命计数大。 
全部液体交换后，因为处理速率高，所以在处理大的初次使用寿命计数也就是多个基板后，进行部分液体交换；部分液体交换后，因为处理速率下降，所以以比初次使用寿命计数小的通常使用寿命计数也就是通常的基板处理个数，进行部分液体交换。由此，能够使处理速率稳定在作为目标的处理速率的范围。 
另外，在本发明中，优选所述初次使用寿命计数为对基板的处理速率进入作为目标的处理速率的范围内的基板处理次数。 
预先进行实验，调查处理多少基板后处理速率处在目标处理速率，将此时的基板的处理个数设定为初次使用寿命计数。由此，能够在部分液体交换后将处理速率维持在作为目标的处理速率的范围。 
另外，在本发明中，优选还具有设定机构，所述设定机构用于设定所述第一存储单元的初次使用寿命计数和所述第二存储单元的通常使用寿命计数。 
根据处理液的处理条件、基板的种类和表面状态，处理速率降低程度不同，因此能够根据上述情况由设定机构进行适当地设定。 
附图说明
图1是实施例的基板处理装置的概略结构图。 
图2是示意性地表示液体交换的时机的时序图。 
图3是表示动作的流程图。 
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的优选实施例进行详细说明。 
图1是实施例的基板处理装置的概略结构图。此外，在以下说明中，作为处理液，以含有磷酸(H3PO4)及纯水的磷酸溶液为例进行说明。 
该基板处理装置具有处理槽1，处理槽1具有内槽3和用于回收从内槽3溢出的磷酸溶液的外槽5。在内槽3中附设有保持臂7，所述保持臂7能够在内槽3内的处理位置与位于内槽3上方的待机位置之间升降基板W。该保持臂7以立起姿势抵接支撑多个基板W。 
内槽3在底部具有用于向内槽3供给磷酸溶液的一对喷出管9。另外，外槽5在底部具有用于排出回收到的磷酸溶液的排出口11。喷出管9和排出口11通过循环管13连通并连接。在该循环管13上从排出口11一侧依次配设有泵15、直流式加热器(in-line heater)17、过滤器19。直流式加热器17具有对流通的磷酸溶液进行加热的功能(例如，120～180℃)，过滤器19具有除去磷酸溶液中的颗粒等的功能。此外，在循环管13上，在排出口11与泵15之间配设有开关阀21，在泵15与直流式加热器17之间配设有开关阀23。 
供给管27的一端侧连通并连接在处理液供给源25上。该处理液供给源25在常温(例如25℃)下存积磷酸(H3PO4)。在供给管27上配设有能够控制流量的控制阀29。供给管27的另一端侧与位于内槽3上部的供给部31连通并连接。从处理液供给源25供给的磷酸通过供给管27以控制阀29设定的流量从供给部31供给至内槽3。 
此外，供给部31相当于本发明的“处理液供给机构”。 
上述循环管13上，在泵15与开关阀23之间配设有分支部33。另外，在上述内槽3的底部形成有在急速排出内槽3内的处理液时使用的底部排出口35。在该底部排出口35和位于泵15上游一侧的循环管13上连通并连接有底部排出管37。在该底部排出管37上设置有开关阀39。在分支部33上配设有排液管41，所述排液管41用于将经由底部排出口35及底部排出管37排出的磷酸溶液导入排液系统。在该排液管41上配设有开关阀43。 
此外，上述排液管41相当于本发明的“处理液排出机构”。 
在上述内槽3中以沿其内壁的方式附设有浓度计45。该浓度计45检测析出到磷酸溶液中的基板W的特定物质。例如，在基板W为硅制的情况下，测定磷酸溶液中硅的溶解浓度，并且输出测得的浓度信号。 
另外，在外槽5上方配设有纯水供给部47。该纯水供给部47与连接在纯水供给源上的供给管48连通并连接。在供给管48上安装有能够调整流量的控制阀49。 
上述各构件由相当于本发明的“控制单元”的控制部51一并控制。在该控制部51上连接有第一存储器53和第二存储器55。关于它们存储的内容将在下面进行叙述。在控制部51上连接有计数器57和设定部59，其中所述计数器57为了计数基板W的处理次数而对每次处理计数基板W的处理个数或批数，所述设定部59由装置操作员操作。另外，控制部51根据计数器57和后述的第一存储器53及第二存储器55的设定值，操作开关阀43及控制阀29等，以进行后述的全部液体交换和部分液体交换。进而，控制部51根据来自浓度计45的浓度信号操作控制阀49等，进行适当地控制以使磷酸溶液中的硅浓度大致恒定。 
相当于本发明的“第一存储单元”的第一存储器53预先存储初次使用寿命计数ILC，所述初次使用寿命计数ILC规定了处理次数，该处理次数是指，在进行从供给部31向处理槽1供给新的处理液的全部液体交换后，允许用处理槽中的处理液处理基板W的处理次数。 
相当于本发明的“第二存储单元”的第二存储器55预先存储通常使用寿命计数NLC，所述通常使用寿命计数NLC规定了处理次数，该处理次数是指，到达初次使用寿命计数后，进行从供给管41排出处理槽中规定量的一部分处理液，并从供给部31供给相当于规定量的新的处理液的部分液体交换，在进行该部分液体交换后，允许用处理槽中的处理液处理基板W的处理次数。 
上述初次使用寿命计数ILC及通常使用寿命计数NLC由装置操作员等通过相当于本发明的“设定机构”的设定部59来设定。 
下面，参照图2对上述初次使用寿命计数ILC及通常使用寿命计数NLC进行说明。此外，图2是示意性地表示液体交换时机的时序图。 
在处理的最初，或者随着液体的恶化交换全部液体时，控制部51从供给部31向处理槽1供给磷酸。该时机为图2中t1时刻。然后，控制部51在判断来自计数器57的处理次数达到初次使用寿命计数ILC的情况下，进行部分液体交换。概略地来讲，开放开关阀43，从处理槽1排出规定量的磷酸溶液，然后关闭开关阀43，从供给部31供给与该排出量几乎等量的磷酸。该时机为图2中的t2时刻。之后，每当来自计数器57的处理次数达到通常使用寿命计数NLC时，控制部51实施部分液体交换(t3、t4时刻)。 
上述初次使用寿命计数ILC及通常使用寿命计数NLC预先像下述那样决定。 
首先，准备与由本装置处理的基板W相同种类及经过相同处理的基板W。然后，对作为实际产品的基板W设定相同处理条件、例如同时处理的基板W的个数、磷酸溶液的浓度和温度、使基板W浸渍在磷酸溶液中的时间等。并且，在将对应于处理条件的基板W在该条件下进行处理之后，测定处理速率。该处理速率是例如氧化物膜和氮化物膜的蚀刻速率(etching rate)。在此，目标蚀刻速率设定为在图2中的蚀刻速率ER2～ER5之间。于是，处理多个基板W的结果是，求出下降到从目标蚀刻速率ER5留出余量并且速 率比目标蚀刻速率下限稍高的蚀刻速率ER4的处理次数。此时的处理次数作为初次使用寿命计数ILC设定到第一存储器53中。并且，通过之后的部分液体交换蚀刻速率提高，但预先设定部分液体交换的排出量及供给量，以使该速率成为速率比目标蚀刻速率上限即蚀刻速率ER2稍低的蚀刻速率ER3。进而，在部分液体交换后，并如上述那样地将对应于条件的基板W在该条件下处理后，测定蚀刻速率，求出降低至蚀刻速率ER4的处理次数。将该处理次数作为通常使用寿命计数NLC设定在第二存储器55中。 
此外，具体来讲，初次使用寿命计数ILC例如为30～40批，通常使用寿命计数NLC例如为20批左右。因为具有设定部59，所以能够根据如上所述的实验结果，将初次使用寿命计数ILC与通常使用寿命计数NLC设定为适当的值。因此，即使是处理条件不同的处理，也能够将蚀刻速率限制在目标范围内继续进行处理。 
下面，参照图3对上述装置的动作进行说明。图3是表示动作的流程图。此外，在开始时，处理槽1为未存积磷酸溶液的空的状态。 
步骤S1 
控制部51操作各部件进行全部液体交换。但是，因为处理槽1为空的状态，所以打开开关阀21、23并关闭开关阀39、43，打开控制阀29从供给部31向内槽3供给磷酸。然后，启动泵15并启动直流式加热器17，一边使磷酸溶液循环，一边生成满足处理条件(例如，180℃的温度)的磷酸溶液。另外，打开控制阀49，从纯水供给部47适当地供给纯水作为稀释液，调整磷酸浓度来准备初始处理条件。进而，复位计数器57，将处理次数的累计值清零。此状态相当于图2的时刻t1。 
步骤S2、S3 
使计数器57的处理次数增加(步骤S2)。然后，根据处理次数是否达到初次使用寿命计数ILC来进行分支处理(步骤S3)。具体来讲，在处理次数达到初次使用寿命计数ILC的情况下，转到步骤S6进行部分液体交换。此外，达到初次使用寿命计数ILC的状态处在图2的时刻t2。另一方面，在处理次数未达到初次使用寿命计数ILC的情况下，转到步骤S4。在此，首先对处理次数未达到初次使用寿命计数ILC的情况进行说明。此外，未达到初次使用寿命计数ILC的状态处在图2的时刻t1至时刻t2之间。 
步骤S4、S5 
使基板W保持在保持臂7上，使保持臂7下降至处理位置，进行规定时间的处理(步骤S4)。处理结束后使保持臂7上升搬出基板W(步骤S5)。然后，回到上述步骤S2进行重复处理。 
步骤S6 
在处理次数与初次使用寿命计数ILC一致的情况下，控制部51操作各部件进行部分液体交换。首先，使直流式加热器17停止。然后，关闭开关阀39、23并打开开关阀43，进而打开开关阀21。接着，使泵15仅工作规定时间，从处理槽1排出规定量的磷酸溶液。再接着，关闭开闭阀43并打开开关阀23。接下来，打开控制阀29，从供给部31向内槽3供给相当于排出量的磷酸，并启动泵15及直流式加热器17，使部分液体交换后的磷酸溶液调整至满足处理条件。进而，复位计数器57，将处理次数的累计值清零。此外，该状态处在图2的时刻t2。 
步骤S7、S8 
使计数器57的处理次数增加(步骤S7)。然后，根据处理次数是否达到通常使用寿命计数NLC来分支处理(步骤S8)。具体来讲，在处理次数达到通常使用寿命计数NLC的情况下，返回步骤S6进行部分液体交换。此外，达到通常使用寿命计数NLC的状态处在图2中的时刻t3。另一方面，在处理次数未达到通常使用寿命计数NLC的情况下，转到步骤S9。在此，首先对处理次数未达到通常使用寿命计数NLC的情况进行说明。此外，未达到通常使用寿命计数NLC的状态处在图2中的时刻t2至时刻t3之间。 
步骤S9、S10 
使基板W保持在保持臂7上，并使保持臂7下降至处理位置，进行规定时间的处理(步骤S9)。处理结束后使保持臂7上升搬出基板W(步骤S10)。 
步骤S11 
根据所生成的处理液是否达到总使用寿命计数(将初次和通常使用寿命计数相加后的能够最大使用的处理次数)来分支处理。此外，总使用寿命计数通过未图示的总使用寿命计数器来计数。在小于总使用寿命计数的情况下，返回步骤S7进行下次处理，在总使用寿命计数以上的情况下，结束上 述一系列处理。 
如上所述，根据本实施例，控制部51在使磷酸溶液从排液管41全部排出，并从供给部31向处理槽1供给新的磷酸进行全部液体交换后，在经过了初次使用寿命计数ILC的时刻进行部分液体交换，之后，每经过了通常使用寿命计数NLC就进行部分液体交换，以此处理基板。通过这样分开使用初次使用寿命计数ILC和通常使用寿命计数NLC，能够根据磷酸溶液的状态对基板W进行处理，因此能够对基板W进行适当的处理。 
此外，以往，上述一系列处理期间由通常使用寿命计数NLC固定，因此有时如图2中虚线所示，在蚀刻速率没有进入目标蚀刻速率的范围的情况下就进行部分液体交换，对基板W进行不适当的处理。 
本发明不限定于上述实施方式，能够实施如下变形。 
(1)在上述实施例中，以采用磷酸溶液为例进行了说明，但是通过除此之外的处理液，例如氢氟酸溶液等进行的处理也能够适用本发明。 
(2)在上述实施例中，通过具有设定部59能够适当地设定初次及通常使用寿命计数，但也可以将其省略。在该情况下，根据处理对象基板W和处理条件预先列出条件，在设置基板处理装置时将初次使用寿命计数ILC及通常使用寿命计数NLC存入第一存储器53及第二存储器55中即可。由此，能够防止由于不慎改写而引起的问题，并能够控制装置成本。 
(3)在上述实施例中，通过具有循环管13，一边使处理液循环一边进行处理，但即使是在处理槽1内存积了处理液的状态下进行处理的装置，也会起到同样的效果。 

Claims (12)

1.一种基板处理装置，利用处理液对基板进行处理，其特征在于，
所述装置包括：
处理槽，其存积处理液，对基板进行规定的处理；
处理液供给机构，其向所述处理槽供给处理液；
处理液排出机构，其从所述处理槽排出处理液；
第一存储单元，其预先存储初次使用寿命计数，所述初次使用寿命计数规定了处理次数，所述处理次数是指，在进行从所述处理液供给机构向所述处理槽供给新的处理液的全部液体交换后，允许利用所述处理槽中的处理液处理基板的处理次数；
第二存储单元，其预先存储通常使用寿命计数，所述通常使用寿命计数规定了处理次数，该处理次数是指，在达到所述初次使用寿命计数后，进行部分液体交换，在部分液体交换后，允许利用所述处理槽中的处理液处理基板的处理次数，所述部分液体交换是指，通过所述处理液排出机构排出所述处理槽中规定量的一部分处理液，并且从所述处理液供给机构供给与所述规定量相当的新的处理液的部分液体交换；
控制单元，其在全部液体交换后，处理基板直至达到所述初次使用寿命计数，在达到所述初次使用寿命计数并进行部分液体交换后，每次达到所述通常使用寿命计数，一边进行部分液体交换一边处理基板。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述初次使用寿命计数设定为比所述通常使用寿命计数大。
3.如权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述初次使用寿命计数是对基板的处理速率进入作为目标的处理速率范围内的基板处理次数。
4.如权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还具有设定机构，所述设定机构用于设定所述第一存储单元的初次使用寿命计数和所述第二存储单元的通常使用寿命计数。
5.如权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还具有设定机构，所述设定机构用于设定所述第一存储单元的初次使用寿命计数和所述第二存储单元的通常使用寿命计数。
6.如权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还具有对基板的处理次数进行计数的计数器。
7.如权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还具有对基板的处理次数进行计数的计数器。
8.如权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还具有对基板的处理次数进行计数的计数器。
9.如权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还具有对基板的处理次数进行计数的计数器。
10.一种基板处理方法，利用处理液对基板进行处理，其特征在于，
所述方法包括如下工序：
进行向处理槽供给新的处理液的全部液体交换的工序；
处理基板直至达到初次使用寿命计数的工序，所述初次使用寿命计数规定了处理次数，所述处理次数是指，允许利用所述处理槽中的处理液处理基板的处理次数；
在达到所述初次使用寿命计数后，进行部分液体交换的工序，所述部分液体交换是指，排出处理槽中规定量的一部分处理液，并供给与所述规定量相当的新的处理液的部分液体交换；
反复处理基板直至达到通常使用寿命计数的工序，所述通常使用寿命计数规定了处理次数，所述处理次数是指，允许利用所述处理槽中的处理液处理基板的处理次数。
11.如权利要求10所述的基板处理方法，其特征在于，
所述初次使用寿命计数设定为比所述通常使用寿命计数大。
12.如权利要求10或11所述的基板处理方法，其特征在于，
所述初次使用寿命计数是对基板的处理速率进入作为目标的处理速率范围内的基板处理次数。
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