CN219418960U - 衬底处理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的目的在于提供一种不管接触角如何都能使气泡容易地从气泡供给管脱离的衬底处理装置。在处理槽的内部形成朝向上方的处理液的层流，并将衬底浸渍于所述处理液中。在处理槽的内部配置多根气泡供给管(51)，所述多根气泡供给管(51)从衬底的下方将气泡供给到贮存在处理槽的处理液中。在气泡供给管(51)的两侧面形成设置喷出气泡的多个气泡孔(65)，至少在各气泡孔(65)的上方，沿铅直方向立设将从所述气泡孔(65)喷出的气泡向上方诱导的板状的引导体(60)。从气泡孔(65)喷出的气泡由沿铅直方向立设的引导体(60)导引上升并释放到处理液中，不管气泡供给管(51)的材质的接触角如何，气泡都能容易从气泡供给管(51)脱离。

Description

衬底处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种对衬底进行利用处理液的蚀刻等表面处理的衬底处理装置。成为处理对象的衬底中例如包含半导体衬底、液晶显示装置用衬底、用于有机EL(electroluminescence：电致发光)显示装置等的平板显示器(FPD：flat panel display)用衬底、光盘用衬底、磁盘用衬底、磁光盘用衬底、光罩用衬底、陶瓷衬底、或太阳能电池用衬底等。
背景技术
以往，在半导体装置之制造步骤中，使用对半导体衬底(以下，简称为“衬底”)进行各种处理的衬底处理装置。作为这种衬底处理装置之一，已知有一种在处理槽内贮存处理液，将多块衬底统一浸渍到所述处理液中而进行蚀刻处理等的批量式衬底处理装置。
在专利文献1中，揭示有一种在处理槽内设置对保持在衬底处理部的多块衬底的下方喷出处理液的处理液喷出部、与供给气泡的气泡供给部的情况。除了喷出处理液外还将气泡供给到处理液中，由此处理槽内的处理液的流速变快，衬底的表面处理效率提高。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2021-106254号公报
实用新型内容
[实用新型所要解决的问题]
但是，从气泡供给部供给气泡时，有气泡不容易离开气泡孔的情况。尤其，在接触角较大的材质(例如，PFA(全氟烷氧基烷烃))的气泡供给管形成设置着气泡孔的情况下，气泡明显难以离开气泡孔。当气泡难以离开气泡孔时，多个气泡合体而形成巨大的气泡，气泡的尺寸产生显著差异。结果，产生所谓难以获得对处理液中供给气泡的效果的问题。
本实用新型是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种不管接触角如何都能使气泡容易从气泡供给管脱离的衬底处理装置。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，本实用新型是一种对衬底进行利用处理液的表面处理的衬底处理装置，其特征在于具备：处理槽，贮存处理液；处理液供给部，对所述处理槽内供给处理液；衬底保持部，保持衬底，将所述衬底浸渍于贮存在所述处理槽的处理液中；及管状的气泡供给管，配置在所述处理槽的内部，从保持在所述衬底保持部的所述衬底的下方，对贮存在所述理槽处的处理液供给气泡；在所述气泡供给管的侧面设置喷出气泡的多个气泡孔，在所述多个气泡孔中的每一个的上方，立设将从所述气泡孔喷出的气泡向上方引导的板状的引导体。
另外，优选为本实用新型的衬底处理装置，其特征在于在所述气泡供给管的两侧面设置所述多个气泡孔。
另外，优选为本实用新型的衬底处理装置，其特征在于所述气泡供给管为四角柱形状，所述引导体沿所述气泡供给管的侧面设置。
[实用新型的效果]
根据本实用新型，由于在多个气泡孔中的每一个的上方，立设将从所述气泡孔喷出的气泡向上方导引的板状的引导体，所以从气泡孔喷出的气泡由引导体导引上升并释放到处理液中，不管接触角如何气泡都能容易地从气泡供给管脱离。
附图说明
图1是表示本实用新型的衬底处理装置的构成的图。
图2是表示升降部上升的状态的图。
图3是表示升降部下降的状态的图。
图4是从处理槽的底部观察喷嘴、分散板及冲孔板的图。
图5是表示气泡供给管的外观的立体图。
图6是放大表示引导体的立体图。
图7是表示多个引导体与衬底的位置关系的图。
图8是表示从气泡孔喷出气泡的状况的图。
图9是表示气泡从引导体脱离的状况的图。
图10是表示从多根气泡供给管喷出气泡的状况的图。
具体实施方式
以下，一边参考附图一边对本实用新型的实施方式详细进行说明。
图1是表示本实用新型的衬底处理装置1的构成的图。衬底处理装置1为对多片半导体晶圆等衬底W统一进行利用处理液的表面处理的批量式的衬底处理装置。另外，在图1及以下各图中，为了易于理解，根据需要夸大或简化描述各部的尺寸或数量。另外，为了明确它们的方向关系，在图1及以下各图中适当附加以Z轴方向为铅直方向，以XY平面为水平面的XYZ正交坐标系。
如图1所示，衬底处理装置1主要具备贮存处理液的处理槽10、保持多片衬底(以下，简称为“衬底”)W且上下升降的升降部20、对处理槽10供给处理液的处理液供给部30、从处理槽10排出处理液的排液部40、对贮存在处理槽10的处理液中供给气泡的气泡供给部50、及控制装置内的各部的动作的控制部70。
处理槽10为由石英等耐药性的材料构成的贮存容器。处理槽10具有双重槽构造，该双重槽构造包含贮存处理液并使衬底W浸渍于其内部的内槽11、及形成于内槽11的上端外周部的外槽12。内槽11及外槽12各自具有向上打开的上部开口。外槽12的上缘的高度比内槽11的上缘的高度高。如果在将处理液贮存到内槽11的上端为止的状态下，从处理液供给部30进一步供给处理液，那么处理液从内槽11的上部外溢出而溢流到外槽12。
在本说明书中，所谓“处理液”是包含各种药液及纯水的概念用语。作为药液，例如，包含用来进行蚀刻处理的液体、或用来去除微粒的液体等，具体来说，使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、SC-1液(氢氧化铵、双氧水及纯水的混合溶液)、SC-2液(盐酸、双氧水及纯水的混合溶液)、或磷酸等。药液也包含由纯水稀释后的药液。
升降部20是用来保持衬底W且将其上下搬送的搬送机构。升降部20具有在铅直方向(Z方向)延伸的背板22、及从背板22的下端向水平方向(Y方向)延伸的3根保持杆21。各保持杆21中以特定间距刻设着多个(例如，50个)保持槽。多块衬底W以其周缘部嵌合于保持槽的状态互相隔开特定间隔以平行立起姿势(主表面的法线为水平方向的姿势)保持在3根保持杆21上。
另外，升降部20与图1中概念性表示的驱动机构24连接而进行升降移动。图2及图3是表示升降部20的升降动作的图。当使驱动机构24动作时，升降部20上下移动，衬底W如图1的箭头AR1所示，在处理槽10的内部的浸渍位置(图3的位置)、与处理槽10的上方的上拉位置(图2的位置)之间升降移动。通过在处理槽10贮存着处理液的状态下将衬底W下降到浸渍位置，而将衬底W浸渍于所述处理液中进行表面处理。
返回到图1，处理液供给部30具备喷嘴31及对其输送处理液的配管系统。喷嘴31配置在处理槽10的内槽11内的底部。在喷嘴31的正上方以与喷嘴31对向的方式设置分散板15。此外，在分散板15的上方设置着冲孔板17。
图4是从处理槽10的底部观察喷嘴31、分散板15及冲孔板17的图。处理液供给部30的配管32的前端部分(在处理槽10内延伸的部分)构成配管132。在配管132的上侧形成设置多个喷嘴31。各喷嘴31连通连接于配管132。在多个喷嘴31中的每一个的上方设置分散板15。分散板15是平行于水平面设置的圆板形状的部件。喷嘴31朝向分散板15，从配管132朝铅直上方突设。在分散板15的更上方，在内槽11的水平剖面整体设置冲孔板17。在冲孔板17的整面穿设着多个处理液孔17a。
输送到配管132的处理液从喷嘴31喷出到正上方的分散板15。如果在处理槽10中贮存着处理液的状态下从喷嘴31朝上方喷出处理液，那么所述处理液的流动触碰到分散板15而将液体压力分散，处理液沿分散板15的面朝水平方向扩展。而且，通过分散板15朝水平方向扩展的处理液从冲孔板17的多个处理液孔17a上升，在处理槽10内形成从下方朝向上方的层流。
返回到图1，对喷嘴31输送处理液的配管系统于配管32具备泵33、加热器34、过滤器35、流量调整阀36及阀37而构成。泵33、加热器34、过滤器35、流量调整阀36及阀37依序从配管32的上游朝向下游(从外槽12朝向内槽11)配置。
配管32的前端侧延设到处理槽10内构成配管132(图4)，且配管32的基端侧连接于外槽12。配管32将从外槽12流出的处理液再次导向到内槽11。也就是说，处理液供给部30使处理槽10内的处理液循环。泵33使处理液从外槽12排出到配管32，且将所述处理液送出到喷嘴31。加热器34对配管32中流动的处理液进行加热。在使用磷酸等作为处理液的情况下，由加热器34将处理液加热，并将升温后的处理液贮存于处理槽10。
过滤器35将流过配管32的处理液进行过滤而去除杂质等。流量调整阀36调整流过配管32的处理液的流量。阀37将配管32的流路开闭。通过使泵33作动且将阀37开放，从外槽12排出的处理液流过配管32而输送到喷嘴31，其流量由流量调整阀36规定。
药液供给部80包含药液供给源81、阀82、喷嘴83及配管84。配管84的前端侧连接于喷嘴83，且基端侧连接于药液供给源81。在配管84的路径中途设置着阀82。当将阀82开放时，从药液供给源81向喷嘴83输送药液，并从喷嘴83向处理槽10的外槽12喷出药液。从药液供给部80供给到外槽12的药液通过处理液供给部30供给到内槽11内。另外，药液供给部80的喷嘴83也可对内槽11直接供给药液。
纯水供给部90包含纯水供给源91、阀92、喷嘴93及配管94。配管94的前端侧连接于喷嘴93，且基端侧连接于纯水供给源91。在配管94的路径中途设置着阀92。当将阀92开放时，从纯水供给源91向喷嘴93输送纯水，从喷嘴93向处理槽10的外槽12喷出纯水。通过从药液供给部80对处理槽10供给药液，且从纯水供给部90供给纯水，而将药液稀释。
排液部40包含配管41及阀45。配管41的前端侧连接于处理槽10的内槽11的底壁。在配管41的路径中途设置着阀45。配管41的基端侧连接于设置衬底处理装置1的工厂的排液设备。当将阀45开放时，贮存在内槽11内的处理液从内槽11的底部迅速排出到配管41，由排液设备进行处理。
气泡供给部50具备多根气泡供给管51(本实施方式中为6根)及对它们输送气体的配管系统。6根气泡供给管51在处理槽10的内槽11的内部，配置在冲孔板17的上方，且通过升降部20保持在浸渍位置的衬底W的下方。6根气泡供给管51各自对贮存在处理槽10内的处理液中喷出气体。如果在处理槽10中贮存着处理液的状态下从6根气泡供给管51将气体供给到处理液中，那么所述气体成为气泡并在处理液中上升。气泡供给部50供给的气体例如为惰性气体。所述惰性气体例如为氮或氩(本实施方式中使用氮)。
对6根气泡供给管51输送气体的配管系统包含配管52、气体供给机构53及气体供给源54。将1根配管52的前端侧连接于6根气泡供给管51中的每一个。配管52的基端侧连接于气体供给源54。而且，在各配管52设置气体供给机构53。也就是说，对于6根气泡供给管51中的每一个，设置着1个气体供给机构53。气体供给源54对各配管52输送气体。气体供给机构53具备省略图示的质流控制器及开闭阀等，经由配管52对气泡供给管51输送气体，且调整所述输送的气体的流量。
图5是表示气泡供给管51的外观的立体图。在所述图中，表示出6根气泡供给管51中的1根，但其它气泡供给管51也具有完全同样的构成。气泡供给管51为长条的管状部件。气泡供给管51的材质例如为PFA(全氟烷氧基烷烃)、PEEK(聚醚醚酮)、或石英(本实施方式中使用PFA)。气泡供给管51具备本体部55及引导体60。本实施方式的本体部55具有中空的四角柱形状。本体部55的中空部分与配管52连通连接，气体供给机构53对本体部55的内部空间输送气体。
如图5所示，在沿Y方向延伸的四角柱形状的本体部55的两侧面(与YZ面平行的面)设置着多个引导体60。各引导体60为四角柱形状的板状部件。多个引导体60以长度方向沿着铅直方向(Z方向)的方式，等间隔互相平行地设置于本体部55的侧面。
图6是放大表示引导体60的立体图。引导体60中形成设置着圆形的气泡孔65。气泡孔65形成设置于四角柱形状的引导体60的面中与YZ面平行的面。气泡孔65与本体部55的内部空间连通。因此，从气体供给机构53输送到本体部55的内部空间的气体从气泡孔65喷出。
引导体60整体的长度h例如为8mm。引导体60的宽度w例如为1mm。引导体的厚度t例如为0.5mm。另外，圆形的气泡孔65的直径例如为0.5mm。而且，从引导体60上端到气泡孔65的中心的长度l例如为5mm。也就是说，气泡孔65形成在比引导体60的中央更下方。
图7是表示多个引导体60与衬底W的位置关系的图。在处理槽10内部的浸渍位置，通过升降部20将多块(例如，25块或50块)衬底W以恒定间隔互相平行地保持。另一方面，也沿四角柱形状的本体部55的侧面以恒定间隔互相平行地设置着多个引导体60。多块衬底W的保持间隔(相邻的衬底W之间的距离)与多个引导体60的设置间隔(相邻的引导体60之间的距离)相等。而且，多个引导体60中的每一个以位于由升降部20保持的相邻的衬底W与衬底W之间的方式设置。因此，通过从形成设置于引导体60的气泡孔65喷出气体而形成的气泡在相邻的衬底W与衬底W之间上升。
控制部70控制设置于衬底处理装置1的所述各种动作机构。作为控制部70的硬件构成与一般计算机同样。也就是说，控制部70具备进行各种运算处理的电路也就是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、存储基本程序的读出专用存储器也就是ROM(Read Only Memory：唯读存储器)、存储各种信息的自由读写的存储器也就是RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)及预先存储控制用软件或数据等的存储部(例如磁盘)。控制部70与处理液供给部30的阀37或气体供给机构53等电连接。
另外，在控制部70的存储部，存储着处理衬底W的顺序及规定条件的制程(以下称为“处理制程”)。处理制程例如通过由装置的操作者经由GUI(Graphical User Interface：图形用户接口)输入并存储于存储部，而由衬底处理装置1取得。或者，也能将处理制程通过通信从管理多个衬底处理装置1的主计算机交接给衬底处理装置1，并存储于存储部。控制部70基于存储在存储部的处理制程的记述，控制气体供给机构53等的动作，由此如处理制程所记述般进行衬底W的表面处理。
接下来，对具有所述构成的衬底处理装置1中的处理动作进行说明。在本实施方式的衬底处理装置1中，通过从处理槽10的内槽11外溢到外槽12，且从外槽12流出的处理液返回到内槽11，而使处理液循环。具体来说，从外槽12流出到配管32的处理液由泵33送出到喷嘴31。此时，根据需要由加热器34对流过配管32的处理液进行加热。另外，由流量调整阀36规定流过配管32的处理液的流量。
输送到喷嘴31的处理液从喷嘴31向内槽11内的上方喷出。从喷嘴31喷出的处理液触碰到分散板15而沿分散板15的面朝水平方向扩展。通过分散板15朝水平方向扩展的处理液到达冲孔板17并通过多个处理液孔17a，从所述处理液孔17a上升而在内槽11内形成朝向上方的层流。到达内槽11的上端的处理液外溢并流入到外槽12。
在处理槽10内形成着上升的处理液的层流的状态下，将衬底W浸渍于处理液中。具体来说，升降部20在处理槽10上方的上拉位置，接收由装置外部的搬送机构搬送而来的多块衬底W。衬底W载置在3根保持杆21上而由升降部20保持。接下来，控制部70使驱动机构24动作并使升降部20下降，使衬底W下降到处理槽10内的浸渍位置而使衬底W浸渍于处理液中。
在处理槽10内形成着处理液的层流的状态下通过升降部20将衬底W保持在浸渍位置，由此使处理液的层流过衬底W与衬底W之间而将衬底W的表面暴露在处理液中，进行衬底W的表面处理(本实施方式中为蚀刻处理)。这里，由分散板15及冲孔板17形成的处理液的层流的流速相对低速。因此，由于沿衬底W的表面流动的处理液的流速并不快，所以处理效率被抑制。因此，在本实施方式中，设为从气泡供给部50将气泡供给到处理液中。
气泡供给部50的气体供给机构53向对应的气泡供给管51供给气体。在四角柱形状的气泡供给管51的两侧面，设置着喷出气泡的多个气泡孔65(参考图5)。输送到气泡供给管51的气体从多个气泡孔65喷出。
本实施方式的气泡供给管51由接触角相对较大的PFA形成。因此，如果只从气泡孔喷出气体，那么担心气泡难以离开气泡孔，多个气泡合体而形成巨大的气泡，气泡的尺寸产生显著差异。因此，在本施方式中，在气泡供给管51设置着引导体60。
图8是表示从气泡孔65喷出气泡的状况的图。输送到气泡供给管51的气体从形成设置于引导体60的气泡孔65喷出而形成气泡BA。形成的气泡BA如图8所示，由沿着依铅直方向立设的引导体60的表面导引而上升。
图9是表示气泡BA从引导体60脱离的状况的图。从气泡孔65喷出，由沿引导体60的表面导引而上升的气泡BA最终到达引导体60的上端。到达引导体60的上端的气泡BA从所述上端的角部迅速脱离并释放到处理液中。也就是说，通过沿铅直方向设置引导体60，而将从气泡孔65喷出的气泡BA顺利且迅速地释放到处理液中，防止多个气泡BA合体而形成巨大的气泡。
图10是表示从多根气泡供给管51喷出气泡的状况的图。6根气泡供给管51从由升降部20保持在浸渍位置的衬底W的下方，将气泡供给到贮存在处理槽10的处理液中。由于在四角柱形状的气泡供给管51的两侧面设置着气泡孔65，所以从气泡供给管51的两侧面供给气泡。另外，由于多个引导体60以位于由升降部20保持的相邻的衬底W与衬底W之间的方式设置，所以从气泡供给管51喷出的气泡在相邻的衬底W与衬底W之间上升。也就是说，大量气泡在衬底W的表面附近上升。
如上所述，如果不供给气泡，那么由分散板15及冲孔板17形成的处理液的层流的流速相对低速，但是通过使大量气泡沿衬底W的表面在处理液中上升，处理液的流速变快。通过衬底W的表面附近的处理液的流速变快，衬底W的表面处理效率提高而能提高蚀刻率。
尤其，在处理液为碱性的TMAH的情况下，处理液中的溶存氧浓度越低，蚀刻率越高。通过从多根气泡供给管51将氮气泡供给到处理液中，处理液中的溶存氧浓度降低，结果，能提高衬底W的蚀刻率。
在特定时间的蚀刻处理结束后，将处理槽10内的处理液置换为纯水，进行衬底W的纯水清洗处理。之后，控制部70使驱动机构24动作并使升降部20上升，从处理槽10上拉衬底W。接下来，装置外部的搬送机构从升降部20接收处理后的衬底W。如上所述，衬底处理装置1中的一连串的处理完成。
在本实施方式中，在处理槽10的内部形成朝向上方的处理液的层流，并将衬底W浸渍于所述处理液中。在处理槽10的内部配置多根气泡供给管51，所述多根气泡供给管51从保持在升降部20的衬底W的下方将气泡供给到贮存在处理槽10的处理液中。而且，在气泡供给管51的两侧面形成设置喷出气泡的多个气泡孔65，至少在各气泡孔65的上方，沿铅直方向立设着将从所述气泡孔65喷出的气泡向上方引导的板状的引导体60。由此，从气泡孔65喷出的气泡由沿铅直方向立设的引导体60导引上升并释放到处理液中，且不管气泡供给管51的材质的接触角如何，气泡都能容易地从气泡供给管51脱离。结果，能防止从气泡孔65喷出的多个气泡合体形成巨大的气泡，防止气泡尺寸产生差异。
以上，已对本实用新型的实施方式进行说明，但是所述实用新型只要不脱离其主旨，除了所述者以外，也能进行多种变更。例如，在所述实施方式中，包含引导体60的气泡供给管51由PFA形成，但是不限定于此，气泡供给管51也可由其它材质，例如PEEK或石英形成。在使用磷酸作为处理液的情况下，为将处理液加热到高温，优选由耐热性优异的石英形成气泡供给管51。但是，因为像石英这种接触角相对较小的材质，气泡本来就容易脱离，所以在像PFA这种接触角相对较大的材质中形成着气泡供给管51者，设置引导体60的效果更明确。
另外，在所述实施方式中，将气泡供给管51设为四角柱形状，但是不限定于此，气泡供给管51可为其它多角柱形状(例如，六角柱形状、八角柱形状等)，或者也可为圆筒形状。即便气泡供给管51为圆筒形状等，也在气泡供给管51设置气泡孔65，且至少在所述气泡孔65的上方沿铅直方向设置板状的引导体60。如此一来，从气泡孔65喷出的气泡由引导体60导引上升并释放到处理液中，能获得与所述实施方式同样的效果。但是，如所述实施方式般，如果气泡供给管51为四角柱形状，那么能容易地沿其侧面设置引导体60。
另外，在所述实施方式中，沿铅直方向立设引导体60，但是也能从铅直方向稍微倾斜而设置引导体60。即使如此，从气泡孔65喷出的气泡也由引导体60导引而上升，能获得与所述实施方式同样的效果。
另外，引导体60的尺寸不限定于所述实施方式的例，能设为适当的值。
另外，设置在处理槽10内的气泡供给管51不限定于6根，只要是1根以上即可。
另外，在所述实施方式中，作为利用处理液的衬底W的表面处理，进行了蚀刻处理，但是不限定于此，例如也能通过处理液进行衬底W的洗净处理。
[符号的说明]
1:衬底处理装置
10:处理槽
11:内槽
12:外槽
15:分散板
17:冲孔板
20:升降部
30:处理液供给部
31:喷嘴
33:泵
50:气泡供给部
51:气泡供给管
53:气体供给机构
60:引导体
65:气泡孔
70:控制部
80:药液供给部
90:纯水供给部
W:衬底。

Claims (3)

1.一种衬底处理装置，其特征在于其是对衬底进行利用处理液的表面处理的衬底处理装置，具备：
处理槽，贮存处理液；
处理液供给部，对所述处理槽内供给处理液；
衬底保持部，保持衬底，并将所述衬底浸渍于贮存在所述处理槽的处理液中；及
管状的气泡供给管，配置在所述处理槽的内部，从保持在所述衬底保持部的所述衬底的下方，对贮存在所述处理槽的处理液供给气泡；且
在所述气泡供给管的侧面设置喷出气泡的多个气泡孔；
在所述多个气泡孔中的每一个的上方，立设将从所述气泡孔喷出的气泡向上方诱导的板状的诱导体。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于
在所述气泡供给管的两侧面设置所述多个气泡孔。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于
所述气泡供给管为四角柱形状；
所述诱导体沿所述气泡供给管的侧面设置。
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