JP2004288967A

JP2004288967A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2004288967A
Application number: JP2003080473A
Authority: JP
Inventors: Sozo Nagami; 宗三永見; Hiroyuki Araki; 浩之荒木
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】処理液の供給位置を切り換えることにより、吐出圧をほぼ均等にして、処理液の供給を均一にすることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】制御弁３１ａ，３１ｂのｏｎ／ｏｆｆを交互に切り換えることにより、注入管９の中央部を挟んでほぼ対称に分布する二つの異なる吐出圧分布の状態が交互に生じるので、偏りを有する吐出圧の分布は平均化される。つまり、制御弁３１ａ側から処理液を供給する場合に生じる複数個の吐出口９ａにおける吐出圧の差異が、制御弁３１ｂ側から処理液を供給する場合に生じる吐出圧の逆の差異により、ほぼ相殺されて平均化される。その結果、吐出圧をほぼ均等にして、処理液の供給を均一にすることができる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称する）に対して、薬液や純水などの処理液によりエッチングや洗浄などの所定の処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、複数枚の基板を起立姿勢で収容して処理するための処理槽と、この処理槽の底部に、基板の整列方向に配設された注入管とを備えたものが挙げられる。この注入管の側面には、基板の整列方向に複数個の吐出口が形成されており、注入管の一端側から処理液を供給して、各吐出口から処理槽内に処理液を供給する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１００６０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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、従来の装置は、処理液を供給する注入管の一端側と、そこから離れた他端側に位置する吐出口で吐出圧が大きく異なる。これは水頭長の関係に起因するものであり、具体的には一端側の吐出口における吐出圧が低く、他端側に向かって次第に吐出圧が高くなる。したがって、注入管の一端側と他端側とにおける処理液の供給が不均一になり、処理槽内における処理液の置換効率や撹拌効率が悪くなる。その結果として、複数枚の基板に処理ムラ、例えば、基板ごとにエッチング量が異なるという問題が生じる。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、処理液の供給位置を切り換えることにより、注入管の吐出口からの処理液の吐出圧をほぼ均等にして、処理液の供給を均一に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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、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、基板に所定の処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留し、処理液により基板の処理を行うための処理槽と、前記処理槽内に基板を保持する保持手段と、側面に形成された吐出口から前記処理槽内に処理液を供給する注入管と、前記注入管の一端側から処理液を供給する第１の供給手段と、前記注入管の他端側から処理液を供給する第２の供給手段と、前記第１の供給手段と前記第２の供給手段とを切り換えて前記処理槽に処理液を供給する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
（作用・効果）注入管の一端側と他端側から処理液を供給できるように構成するとともに、制御手段が第１の供給手段と第２の供給手段とを切り換える。これにより一端側から処理液が供給されたり、他端側から処理液が供給されたりすることになる。したがって、一端側から処理液を供給する場合に生じる吐出口における吐出圧の差異が、他端側から処理液を供給する場合に生じる吐出口における吐出圧の逆の差異により、ほぼ相殺されて平均化される。その結果、吐出圧をほぼ均等にして、処理液の供給を均一にすることができる。
【０００８】
なお、ここでいう基板処理装置による処理には、基板を処理槽に収容した状態における処理や、基板を収容しないで処理槽に処理液を供給して処理槽内を清浄化する処理なども含む。
【０００９】
また、処理する基板は単数・複数を問わないし、注入管に形成された吐出口についても単数・複数を問わない。これは、処理対象の基板が一枚であっても、処理液の吐出ムラに起因して基板の「面内」において処理が不均一となることを防止することができるからである。また、吐出口が一つであっても一端側からのみ処理液を供給することにより、吐出口から吐出された処理液の、供給方向に沿う圧力分布は不均一となるが、供給側を切り換えることにより吐出圧の差異を相殺することができるからである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記制御手段は、前記第１の供給手段と前記第２の供給手段とを交互に切り換えることを特徴とするものである。
【００１１】
（作用・効果）制御手段が第１及び第２の供給手段を交互に切り換えるという簡単な制御により、吐出圧の差異をほぼ相殺することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記制御手段は、前記第１の供給手段から供給される処理液と前記第２の供給手段から供給される処理液の流量和が一定となるように、前記第１の供給手段と前記第２の供給手段の流量を切り換えることを特徴とするものである。
【００１３】
（作用・効果）制御手段が第１及び第２の供給手段の流量を切り換えて、任意時点ごとにおけるそれらの流量和が一定となるようにすることにより、吐出圧の差異をほぼ相殺することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記制御手段は、前記第１の供給手段と前記第２の供給手段とを交互に切り換える際に、いずれからも処理液が非供給となる時間を設けることを特徴とするものである。
【００１５】
（作用・効果）制御手段が第１及び第２の供給手段を交互に切り換えるが、その際にどちらからの処理液が供給されない時間を設ける。基板や処理槽などから離脱したゴミやパーティクルなどが、処理液の吐出流から外れた渦等により形成される滞留液中（淀み）に入り込むことがあり、この場合、いくら処理液の供給を行っても淀みから逃がすことは困難である。しかし、供給を行わない時間を設定すると、淀みを形成する一因である渦が消え、処理液の吐出流上に移動してくる。したがって、次に処理液が吐出された際にゴミ等をうまく流れに乗せて排出させることができ、清浄度高く処理することができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置において、前記注入管を一対備え、前記制御手段は、一方の注入管における切り換えとは逆の切り換えを他方の注入管に対して行うことを特徴とするものである。
【００１７】
（作用・効果）注入管を一対備えている場合には、各注入管における切り換えを他方と逆にしても、各々の注入管における吐出圧が相殺されるので、処理液の供給を均一にすること可能である。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置において、前記注入管を一対備え、前記制御手段は、一方と他方の注入管で同じ切り換えを行うことを特徴とするものである。
【００１９】
（作用・効果）注入管を一対備えている場合には、各注入管における切り換えを他方と同じにしても、各々の注入管における吐出圧が相殺されるので、処理液の供給を均一にすること可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図１及び図２はこの発明の一実施例に係り、図１は実施例に係る基板処理装置の概略構成図であり、図２は注入管の概略構成図である。
【００２１】
この基板処理装置は、内槽１及び外槽３を備えた処理槽５を備えている。内槽１は、純水や薬液などの処理液を貯留し、浸漬された基板Ｗに対して処理を行う。外槽３は、内槽１から溢れた処理液を回収して排液する機能を備えている。保持アーム７は、内槽１内とその上方とにわたって昇降可能に構成されており、基板Ｗの端縁を保持して複数枚の基板Ｗを起立姿勢で保持する。
【００２２】
内槽１の下部には、内槽１に対して処理液を供給するための一対の注入管９，１０が配備されている。注入管９，１０には、供給管１１の一端側が連通接続されている。供給管１１の他端側には、純水供給源１３が連通されている。純水供給源１３の下流側には、ミキシングバルブ１５と、インラインヒータ１７と、フィルタ１９とが取り付けられている。
【００２３】
ミキシングバルブ１５には、薬液供給源に連通した供給配管２３が接続されている。その流量は、供給配管２３に取り付けられた制御弁２５によって調整される。さらに、前記薬液とは異なる薬液を供給するための薬液供給源に連通した供給配管２７もミキシングバルブ１５に接続されている。供給配管２７の流量調節は、制御弁２９によって行われる。
【００２４】
一対の注入管９，１０は、それぞれ供給管１１から処理液が供給されるが、注入管９，１０の一端側からだけでなく、両端側から切り換えつつ処理液が供給されるようになっている。注入管９の一端側に連通している供給管１１（図１中の実線）には制御弁３１ａが取り付けられ、その他端側に連通している供給管１１（図１中の点線）には制御弁３１ｂが取り付けられている。また、注入管１０の一端側に連通している供給管１１（図１中の実線）には制御弁３３ａが取り付けられ、その他端側に連通している供給管１１（図１中の点線）には制御弁３３ｂが取り付けられている。
【００２５】
また、注入管９，１０は、それぞれ基板Ｗが保持される側（処理槽５の中心側）に向かって開口した複数個の吐出口９ａ，１０ａが形成されている。各吐出口９ａ，１０ａが形成されている、吐出管９，１０に沿う位置は、図２に点線矢印で示すように、保持アーム７（図１参照）によって保持される複数枚の基板Ｗの間付近である。
【００２６】
上述した保持アーム７の昇降や、インラインヒータ１７による温度調節、制御弁２５，２９，３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂによる流量調節などは、制御部３５によって統括的に制御されている。この制御部３５は図示しないメモリなどを備えており、ここには基板Ｗの処理手順や制御弁３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂの切り換えパターンなどを規定したレシピなどが登録されている。制御部３５は、基板Ｗを処理するにあたり、レシピを参照しながら上記各部を制御するとともに、純水や薬液などの処理液を供給する際に以下に説明するような切り換えパターンで制御弁３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂを制御する。
【００２７】
なお、上記制御部３５が本発明における制御手段に相当する。
【００２８】
＜切り換えパターン１＞
上述した制御弁３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂの切り換えパターンについて図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は制御弁の切り換え例を示すタイムチャートであり、図４は吐出圧の分布を示す模式図であり、そのうちの（ａ）は一方側の分布を、（ｂ）は他方側の分布を、（ｃ）は平均化された分布を示す。
【００２９】
この例では、一対の注入管９，１０について、同じ切り換えパターンで制御するので、以下の説明においては注入管９についてのみ説明する。
【００３０】
制御部３５は、予め設定した所定流量で処理液を流通させる状態（ｏｎ）と、処理液を流通させず遮断した状態（ｏｆｆ）とに、図３に示すように所定のパターンで制御弁３１ａ，３１ｂを切り換える。具体的には、制御弁３１ａと制御弁３１ｂのｏｎ／ｏｆｆを交互に切り換えるように制御する。換言すると、制御弁３１ａを所定時間ｏｎした後に所定時間ｏｆｆするという動作を周期的に処理時間内で繰り返す。これとともに、制御弁３１ａをｏｎした時点で制御弁３１ｂをｏｆｆし、制御弁３１ａをｏｆｆした時点で制御弁３１ｂをｏｎにする。
【００３１】
制御弁３１ａがｏｎされ、制御弁３１ｂがｏｆｆされている時は、図４（ａ）に示すように、注入管９に形成された複数個の吐出口９ａの吐出圧（または処理液の吐出方向）が分布することになる。つまり、水頭長の関係により、処理液の供給側に近い方が吐出圧は低く、供給側から遠くなるにしたがって吐出圧は高くなるからである。また、供給側から処理液が送り込まれる関係上、閉止されている制御弁３１ｂ側に向かって斜めに処理液が吐出される（なお、模式的に示す関係で傾斜を実際よりも大きく図示している）。
【００３２】
一方、制御弁３１ａがｏｆｆされて制御弁３１ｂがｏｎされている時は、図４（ｂ）に示すように、複数個の吐出口９ａの吐出圧（または処理液の吐出方向）が分布することになる。この場合は、制御弁３１ａがｏｎされている場合の逆の分布を示すことになる。
【００３３】
上述したような制御部３５の制御により、注入管９の中央部を挟んでほぼ対称に分布する二つの異なる吐出圧分布の状態が交互に生じるので、偏りを有する吐出圧の分布は平均化される。つまり、図４（ｃ）中に二点差線で示すように、制御弁３１ａ側から処理液を供給する場合に生じる複数個の吐出口９ａにおける吐出圧の差異が、制御弁３１ｂ側から処理液を供給する場合に生じる吐出圧の逆の差異により、ほぼ相殺されて平均化される。その結果、吐出圧をほぼ均等にして、処理液の供給を均一にすることができる。
【００３４】
＜切り換えパターン２＞
次に、上述した切り換えパターン１とは異なる制御弁３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂの切り換えについて図５を参照して説明する。なお、図５は制御弁の切り換え例を示すタイムチャートである。また、この例でも上記切り換えパターン１と同様に、一対の注入管９，１０を同じ切り換えパターンで制御するので、以下の説明においては注入管９についてのみ説明する。
【００３５】
この例では、制御弁３１ａ，３１ｂを予め二段階に流量設定しておき、制御部３５は、第１の流量で処理液を供給する状態（ｏｎ１）と、前記第１の流量より大流量の第２の流量で処理液を供給する状態（ｏｎ２）と、処理液を流通させずに遮断した状態（ｏｆｆ）とに、図５に示すように所定のパターンで切り換える。
【００３６】
具体的には、制御弁３１ａと制御弁３１ｂのｏｎ１／ｏｎ２／ｏｆｆを、任意の時点における流量和が一定となるように切り換え制御する。換言すると、制御弁３１ａを所定時間ｏｎ２で供給した後に、所定時間ｏｎ１で供給し、その後ｏｆｆするという動作を周期的に処理時間内で繰り返す。これと同時に、制御弁３１ａを制御弁３１ａとは逆のパターンで、つまり制御弁３１ａをｏｎ２とした時点で制御弁３１ｂをｏｆｆし、制御弁３１ａをｏｎ１とした時点で制御弁３１ｂもｏｎ１とし、制御弁３１ａをｏｆｆした時点で制御弁３１ｂをｏｎ２にする。
【００３７】
上記のように単にｏｎ／ｏｆｆするだけでなく、二段階の流量とオフを順次に切り換えるようにしても、複数個の吐出口９ａにおける吐出圧の差異が、ほぼ相殺されて平均化される。したがって、吐出圧をほぼ均等にして、処理液の供給を均一にすることができる。
【００３８】
なお、上記のように段階的に流量を切り換えるのではなく、一方側の流量をリニアに増減させ、他方側の流量をそれとは逆に増減させるようにしてもよい。
【００３９】
＜切り換えパターン３＞
上述した制御弁３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂの切り換えパターンについて図６を参照して説明する。なお、図６は制御弁の切り換え例を示すタイムチャートである。また、上記切り換えパターン１，２と同様に、この例でも、一対の注入管９，１０について、同じ切り換えパターンで制御するので、以下の説明においては注入管９についてのみ説明する。
【００４０】
この切り換えパターン３は、上記の切り換えパターン１と同様に、制御弁３１ａ，３１ｂを交互に切り換えるが、いずれの制御弁３１ａ，３１ｂも閉止された時間ｂ１，ｂ２を設けている点において相違する。
【００４１】
内槽１に処理液を供給して処理を行う際には、基板Ｗや内槽１などから離脱したゴミやパーティクルなどが、処理液の吐出流から外れた渦等により形成される滞留液中（淀み）に入り込むことがある。すると、いくら処理液の供給を行っても淀みからそれらを逃がすことは困難である。しかし、本切り換えパターン３のように供給を行わない時間ｂ１，ｂ２を設定すると、淀みを形成する一因である渦を一時的に解消することができ、ゴミ等を処理液の吐出流上に移動させることができる。したがって、次に処理液が吐出された際にゴミ等をうまく流れに乗せて排出させることができ、清浄度高く処理することができる。
【００４２】
上記の切り換えパターン１〜３は、一対の注入管９，１０が同じ切り換えパターンで制御されるとしたが、互いに逆のパターンで制御されるようにしてもよい。この動作について、切り換えパターン１で切り換える場合を例に採り、図７を参照しつつ説明する。なお、図７は一対の注入管についての吐出圧分布を示す模式図であり、（ａ）は最初の状態を示し、（ｂ）はその次の状態を示す。
【００４３】
制御部３５は、注入管９を上述した切り換えパターン１で切り換え制御するとともに、注入管１０については切り換えパターン１の逆のパターンで切り換え制御する。具体的には、注入管９については、制御弁３１ａが開放で、制御弁３１ｂが閉止された状態から開始し、注入管１０については、制御弁３３ａが閉止で、制御弁３３ｂが開放された状態から開始する（図７（ａ））。すると、一定時間後には、その逆に切り換わる（図７（ｂ））。
【００４４】
上記のように注入管９，１０において、同じ切り換えパターンを互いに逆に行うようにしても、上述した切り換えパターンと同様の効果を奏することができる。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、以下のように変形実施が可能である。
【００４６】
（１）基板処理装置による処理には、上記のように基板Ｗを処理槽５に収容して処理する他、基板Ｗを収容しない状態で処理槽５に処理液を供給し、内槽１内を清浄化する処理なども含む。
【００４７】
（２）処理する基板Ｗは上述したように複数枚である必要はなく、単数であってもよい。つまり、一枚の基板Ｗを処理槽５内の処理液に浸漬させて処理する装置であれば適用可能である。このように処理対象の基板Ｗが一枚であっても、処理液の吐出ムラに起因して基板Ｗの「面内」において処理が不均一となることを防止することができるからである。
【００４８】
（３）注入管９，１０に形成された吐出口９ａ，１０ａについても単数・複数を問わない。また、吐出口９ａ，１０ａが一つであっても一端側からのみ処理液を供給することにより、吐出口９ａ，１０ａから吐出された処理液の、供給方向に沿う吐出圧の分布は不均一となるが、供給側を切り換えることにより吐出圧の差異を相殺することができ、上述した実施例と同様の効果を奏するからである。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、制御手段が第１の供給手段と第２の供給手段とを切り換えることにより、一端側から処理液が供給されたり、他端側から処理液が供給されたりする。したがって、一端側から処理液を供給する場合に生じる吐出口における吐出圧の差異が、他端側から処理液を供給する場合に生じる吐出口における吐出圧の逆の差異により、ほぼ相殺されて平均化される。その結果、吐出圧をほぼ均等にして、処理液の供給を均一にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】注入管の概略構成図である。
【図３】制御弁の切り換え例を示すタイムチャートである。
【図４】吐出圧の分布を示す模式図であり、（ａ）は一方側の分布を、（ｂ）は他方側の分布を、（ｃ）は平均化された分布を示す。
【図５】制御弁の切り換え例を示すタイムチャートである。
【図６】制御弁の切り換え例を示すタイムチャートである。
【図７】一対の注入管についての吐出圧分布を示す模式図であり、（ａ）は最初の状態を示し、（ｂ）はその次の状態を示す。
【符号の説明】
Ｗ … 基板
１ … 内槽
３ … 外槽
５ … 処理槽
９，１０ … 注入管
９ａ，１０ａ … 吐出口
３１ａ，３３ａ … 制御弁
３１ｂ，３３ｂ … 制御弁
３５ … 制御部

Claims

基板に所定の処理を行う基板処理装置において、
処理液を貯留し、処理液により基板の処理を行うための処理槽と、
前記処理槽内に基板を保持する保持手段と、
側面に形成された吐出口から前記処理槽内に処理液を供給する注入管と、
前記注入管の一端側から処理液を供給する第１の供給手段と、
前記注入管の他端側から処理液を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給手段と前記第２の供給手段とを切り換えて前記処理槽に処理液を供給する制御手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記制御手段は、前記第１の供給手段と前記第２の供給手段とを交互に切り換えることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記制御手段は、前記第１の供給手段から供給される処理液と前記第２の供給手段から供給される処理液の流量和が一定となるように、前記第１の供給手段と前記第２の供給手段の流量を切り換えることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記制御手段は、前記第１の供給手段と前記第２の供給手段とを交互に切り換える際に、いずれからも処理液が非供給となる時間を設けることを特徴とする基板処理装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記注入管を一対備え、
前記制御手段は、一方の注入管における切り換えとは逆の切り換えを他方の注入管に対して行うことを特徴とする基板処理装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記注入管を一対備え、
前記制御手段は、一方と他方の注入管で同じ切り換えを行うことを特徴とする基板処理装置。