JP2004327826A

JP2004327826A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2004327826A
Application number: JP2003122266A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tomita; 寛冨田; Soichi Nadahara; 壮一灘原; Hisashi Oguchi; 寿史大口; Yusuke Muraoka; 祐介村岡; Takashi Miyake; 孝志三宅; Tomonori Ojimaru; 友則小路丸
Original assignee: Toshiba Corp; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-18
Also published as: US20040221880A1

Abstract

【課題】オゾンガスの気泡を基板に均一に接触させることにより、高価なアッシャー装置を用いることなく処理時間の短縮を図ることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】気泡供給手段３３は気泡が基板Ｗ面方向において一部重複するように気泡発生部品３５を備えているので、基板Ｗの面方向にてオゾンガスの気泡が接触しない部分を無くすことができ、基板Ｗの面方向にて均一にオゾンガスの気泡を接触させることができる。したがって、高価なアッシャー装置を用いることなく処理時間の短縮を図ることができる。
【選択図】図３

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）に所定の処理を施す基板処理装置に係り、特に、高温の硫酸に浸漬した基板に対してオゾンガスを供給して処理を施す技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体ウエハに処理を行う場合は、薬液等の処理液にエッチング処理、純水による洗浄処理、及び乾燥処理が順次に施され、半導体ウエハに対する一連の処理が行われている。これらの各処理のうちエッチング処理または剥離処理は、半導体ウエハの表面に形成された薄膜を溶解して膜厚を減じたり、薄膜を剥離したりする際に行われている。
【０００３】
従来の基板処理装置におけるエッチング処理または剥離処理では、１２０〜１３０℃以上の高温に熱した硫酸にオゾンガスを注入し、そこへ半導体ウエアを浸漬する。このとき硫酸とオゾンにより合成されたペルオキソ２硫酸等の酸化性の強い物質により、半導体ウエハの表面の不要な薄膜、具体的にはレジスト膜が溶解または剥離される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１７４６９２号公報
【０００５】
【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、比較的柔らかいレジスト膜であれば溶解または剥離が可能であるが、半導体製造工程にて多くのイオンを打ち込まれた硬い膜であると処理が困難になり、高価なアッシャー装置で予め処理を行い、硫酸中に過酸化水素水を混入した溶液を高温にし、その中に半導体ウエハを浸漬して不要なレジスト膜を溶解又は剥離しなければならないという問題がある。
【０００６】
また、アッシャー装置を使用しない場合には、高温硫酸中にオゾンガスを混入した処理で行うことがあるが、オゾンガスの気泡が接触しない部分における溶解または剥離に時間を要するので、処理に長時間を要し、生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
なお、オゾンガスの供給量を多くして、発生する気泡の量を増大させることにより処理の均一化を図るという別の手法も考えられるが、基板は保持部に載置されているだけであるので、大量の気泡によって基板が浮いてしまうという別異の問題が生じる。したがって、このような手法は現実には採用することができない。
【０００８】
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、オゾンガスの気泡を基板に均一に接触させることにより、高価なアッシャー装置を用いることなく処理時間の短縮を図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。
【０００９】
【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施す基板処理装置において、複数枚の基板を起立姿勢で保持する保持部と、１４０℃以上の高温硫酸を貯留し、前記保持部を浸漬して基板に処理を施す処理槽と、石英粒子を焼結して構成され、オゾンガスを泡状にして発生させる気泡発生部材を、オゾンガスの気泡が基板面方向にて一部重複するように前記処理槽内に複数個備えている気泡供給手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
（作用・効果）処理槽の高温硫酸中に浸漬され、保持部に保持された基板に対して、気泡発生部材からオゾンガスの気泡を供給する。気泡供給手段は、気泡が基板面方向において一部重複するように気泡発生部材を備えているので、基板の面方向にてオゾンガスの気泡が接触しない部分を無くすことができ、均一にオゾンガスの気泡を接触させることができる。
【００１１】
また、前記気泡発生部材は、均一な泡の発生及び泡のかたよりを発生させないため外形が球状を呈することが好ましい。
【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、前記気泡発生部材が基板整列方向に長軸を有する円柱状を呈することを特徴とするものである。
【００１３】
（作用・効果）保持部における基板が整列されている向きに長軸を有する円柱状の気泡発生部材とすることにより、気泡発生部材を製造しやすくなる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置において、前記気泡供給手段は、複数個の気泡発生部材のうち、気泡を発生させるものを切り換え可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
（作用・効果）基板の面において集中的にオゾンガスの気泡を接触させたい部分とそうでない部分とに応じて使い分けることができる。また、基板の整列方向に切り換えると、保持部が保持可能な全枚数の基板を保持していない場合に、基板を保持している部分だけにオゾンガスの気泡を供給すればよく、オゾンガスを節約することができる。
【００１６】
【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は本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を示すブロック図である。
【００１７】
本実施例に係る基板処理装置は、処理槽１を備えており、この処理槽１には保持部３によって基板Ｗが収容される。保持部３は、昇降自在に構成され、図示しない搬送ロボットとの間で基板Ｗを受け渡すものである。また、受け取った複数枚の基板Ｗを起立姿勢で保持する。昇降位置は、処理槽１の上方にあたる図示しない基板受け渡し位置及び、図１に示す処理位置である。処理槽１は、内槽５と外槽７を備えている。内槽５には処理液が貯留され、溢れた処理液が外槽７で回収される。内槽５と外槽７とは配管９で連通接続されており、外槽７に回収された処理液は循環ポンプ１１によって循環される。
【００１８】
配管９における循環ポンプ１１より下流側には、加熱ヒータ１３と、フィルタ１５とが配設されている。加熱ヒータ１３は処理液を所定温度（例えば、１４０℃以上であり、１５０〜１６０℃程度の温度）に加熱するものであり、フィルタ１５は処理液中のパーティクルを除去するものである。内槽５の下方側面には吹き出し管１７が設けられており、高温にされた処理液が吹き出し管１７を通して内槽５に供給される。また、内槽５の底部には、開閉弁１９を備えた配管２１が連通されており、開閉弁１９を開放することで内槽５の処理液を排出するようになっている。
【００１９】
内槽５には、液面センサ２３と温度センサ２５とが付設されている。液面センサ２３は内槽５の液面レベルを検出する機能を備え、温度センサ２５は内槽５における処理液の温度を検出する機能を備えている。これらの検出値は、後述する制御部（４７）に出力される。
【００２０】
外槽７には、供給管２７の先端部が導入されている。この供給管２７は、硫酸補充装置２９に連通されており、開閉弁３１の開閉によって外槽７に対して処理液である硫酸を補充するようになっている。
【００２１】
内槽５の底部付近には、気泡供給手段３３が配備されている。この気泡供給手段３３は、基板Ｗ面側から見て５個の球状泡発生部品３５を備えている。本発明における気泡発生部材に相当する球状泡発生部品３５は、石英粒子を焼結して構成されており、供給された気体を多数の細孔から噴出させる機能を備える。気泡供給手段３３には、オゾンガス発生装置３７に連通した配管３９が連結されている。この配管３９には、開閉弁４１が取り付けられている。したがって、開閉弁４１を開放すると、球状泡発生部品３５からは、きめ細かいオゾンガスの泡が多数発生するようになっている。
【００２２】
次に、図２及び図３を参照して、気泡供給手段３３について説明する。なお、図２は気泡供給手段の概略構成を示す平面図であり、図３は気泡供給手段の概略構成を示し、基板面側から見た側面図である。また、図４は、気泡供給手段の概略構成を示し、基板の整列方向から見た側面図である。
【００２３】
気泡供給手段３３は、分岐配管４３を備えており、各分岐配管４３から取付管４５を介して球状泡発生部品３５が取り付けられている。分岐配管４３は、例えば、三本に枝分かれしており、各枝部の側面又は上面に取付管４５が設けられている。複数個の球状泡発生部品３５の各位置は、複数枚の基板Ｗの各表裏面にムラなく均一にオゾンガスの気泡が接触するように工夫されている。
【００２４】
すなわち、基板Ｗの正面側から見た場合、基板Ｗの外縁に離間して沿うように円弧状に配置されている。また、図３に二点鎖線で描いたのは、発生したオゾンガス気泡の上昇時のおおよその軌跡であるが、基板Ｗの面方向においてオゾンガスの気泡が接触しない部分がないように、隣接する球状泡発生部品３５から発生したオゾンガス気泡の上昇軌跡が基板Ｗの面において一部重複するように配置されている。
【００２５】
また、図４に示すように、基板Ｗが整列されている方向においても、各球状泡発生部品３５からのオゾンガス気泡の上昇軌跡が一部重複するように、各球状泡発生部品３５が配置されている。したがって、複数枚の基板Ｗを同時に処理する場合に、基板Ｗごとにムラが生じるのを防止でき、全ての基板Ｗに対して均一な処理を施すことができる。
【００２６】
図１に戻る。
制御部４７は、液面センサ２３及び温度センサ２５などの検出値に基づいて、循環ポンプ１１と、開閉弁１９と、加熱ヒータ１３と、硫酸補充装置２９と、開閉弁３１と、オゾンガス発生装置３７と、開閉弁４１とを制御する。この制御は、予め規定されているレシピに応じて行われる。
【００２７】
次に、図５及び図６を参照して上述した基板処理装置の動作について説明する。なお、図５は処理の流れを示すフローチャートであり、図６はエッチング処理の流れを示すフローチャートである。また、以下の説明においては、具体的な処理としてエッチング処理を例に採って行う。
【００２８】
概略的には、ステップＳ１にて基板Ｗに対して化学的な処理を施すエッチング処理を行い、続いてステップＳ２にて純水洗浄を行い、最後にステップＳ３にて乾燥処理を行う。なお、ステップＳ２の純水洗浄及びステップＳ３の乾燥処理は、他の処理槽において実施される。
【００２９】
ステップＳ１１
制御部４７は、開閉弁３１を開放して硫酸補充装置２９から処理液である硫酸を処理槽１に対して供給開始する。なお、基板Ｗを載置した保持部３は処理槽１の上方に待機し、開閉弁１９は閉じた状態である。
【００３０】
ステップＳ１２
液面センサ２３からの検出値に基づいて、制御部４７は硫酸の供給量を検出し、その量に応じて開閉弁３１を閉止し、硫酸の供給を停止する。
【００３１】
ステップＳ１３
循環ポンプ１１を作動させ、処理槽１に供給された硫酸を循環させる。
【００３２】
ステップＳ１４
加熱ヒータ１３を制御して温調を開始し、循環している処理液の温度を、所定の温度（温調の目標値であり、例えば、１５０℃）に調整し始める。
【００３３】
ステップＳ１５
温度センサ２５からの検出値に基づき、制御部４７は処理を分岐する。つまり、温調の目標値に達していれば次のステップＳ１６に移行し、達していなければステップＳ１５を繰り返す。
【００３４】
ステップＳ１６
温調が完了した場合には、一旦加熱ヒータ１３をオフにする。
なお、処理中に温度低下が生じた場合には、温度センサ２５からの検出値に基づいて制御部４７が加熱ヒータ１３を適宜に作動させて、温度の一定化を図るのが好ましい。
【００３５】
ステップＳ１７
保持部３を下降し、これに載置されている複数枚の基板Ｗを処理槽１に収容する。
【００３６】
ステップＳ１８
制御部４７は、保持部３が処理位置に下降するとともに、開閉弁４１を開放する。これにより、気泡供給手段３３から基板Ｗに対してオゾンガスの気泡が供給される。また、これとともに制御部４７は、処理時間の経時を開始する。
【００３７】
ステップＳ１９
レシピに規定された所定の時間（処理時間）が経過したか否かによって処理を分岐する。
すなわち、処理時間に達していない場合には、ステップＳ１９を繰り返し、処理時間に達した場合には、次のステップＳ２０に移行する。
【００３８】
ステップＳ２０
制御部４７は開閉弁４１を閉止し、基板Ｗに対するオゾンガスの供給を停止する。
【００３９】
ステップＳ２１
制御部４７は、保持部３を処理位置から受け渡し位置に上昇させる。基板Ｗは、図示しない搬送ロボットによって洗浄処理用の処理槽に移動され、付着した硫酸が除去され（ステップＳ２）、その後、図示しない搬送ロボットによって乾燥処理用の処理槽に移動され、基板Ｗの乾燥が行われる（ステップＳ３）。
【００４０】
なお、ステップＳ１７の前に開閉弁４１を開放して、処理槽１に循環する硫酸へオゾンガスを飽和状態まで溶解するシーケンスとしてもよい。
【００４１】
このような一連の処理により、本実施例装置にて基板Ｗにエッチング処理が施されるが、本実施例によると、気泡供給手段３３は気泡が基板Ｗ面方向において一部重複するように気泡発生部品３５を備えているので、基板Ｗの面方向にてオゾンガスの気泡が接触しない部分を無くすことができ、基板Ｗの面方向にて均一にオゾンガスの気泡を接触させることができる。したがって、高価なアッシャー装置を用いることなく処理時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
また、基板Ｗの整列方向においてもオゾンガスの気泡がムラなく複数枚の基板Ｗに接触するように気泡供給手段３３が構成されているので、複数枚の基板Ｗを同時に処理する際にも上記同様の効果を奏するとともに、各基板Ｗに均一に処理を施すことができる。
【００４３】
なお、図２では気泡供給手段３３の配管がオゾンガス供給口から全体に広がる構造で終端は単管止めになっているが、端部の配管をお互いにつなぐことにより配管内の全体圧力を均一化してさらに均一な泡を得ることが可能となる。
【００４４】
また、上述した気泡供給手段３３は、次のように構成してもよい。
【００４５】
ここで、図７及び図８を参照する。なお、図７は気泡供給手段の気泡発生箇所を基板面方向で切り換え可能に構成した例を示す模式的な平面図であり、図８は図７を基板面側から見た側面図である。
【００４６】
気泡供給手段３３Ａは、各気泡発生部品３５のうち、基板Ｗの面方向の位置ごとに、気泡の発生を制御できるように構成されている。つまり、分岐配管４３をＡ１系統と、Ａ２系統の二系統に分け、それぞれ独立してオゾンガスの供給が可能なように構成する。
【００４７】
このように構成することにより、気泡を発生させる気泡発生部品３５を、基板Ｗの面位置に応じて切り換えることができる。基板Ｗの面方向の位置により、処理の進み具合が異なる場合があるが、このような場合であってもオゾンガスを供給する系統Ａ１，Ａ２を切り換えることにより、一様な処理にすることができる。例えば、基板Ｗの中央部と左右端が、それらの間よりも処理の進行が遅い場合には、Ａ１系統にオゾンガスを多めに供給したり、長時間供給したりする。逆に、Ａ２系統のオゾンガス供給量や供給時間を、Ａ１系統よりも少なくまたは短くする。
【００４８】
また、Ａ１系統にオゾンガスを供給している間は、Ａ２系統の供給を停止しないで供給量を減らすという構成にしてもよい。
【００４９】
なお、当然のことならが、５系統で切り換え可能に構成し、より細かく気泡接触箇所を制御できるように構成してもよい。また、球状泡発生部品３５を基板Ｗの面方向に２個、３個、４個、６個以上で構成してもよく、その場合にはその個数に応じた数の系統で切り換え可能に構成してもよい。
【００５０】
上記の例は、基板Ｗの面方向においてオゾンガス気泡を制御するものであるが、次のように基板Ｗの整列方向で制御するようにしてもよい。
【００５１】
ここで図９を参照する。図９は、気泡供給手段の気泡発生箇所を基板整列方向で切り換え可能に構成した他の例を示す模式的な平面図である。
【００５２】
気泡供給手段３３Ｂは、各気泡発生部品３５のうち、基板Ｗの整列方向の位置ごとに、気泡の発生を制御できるように構成されている。例えば、分岐配管４３をＢ１系統と、Ｂ２系統の二系統に分け、それぞれ独立してオゾンガスの供給が可能なように構成する。二系統としては、例えば、５０枚の基板Ｗを保持する保持部３を備えている場合には、連続的に２５枚の基板Ｗが位置する箇所ごとに切り換え可能なように構成する。
【００５３】
このように構成することにより、保持部３が保持可能な基板Ｗ枚数よりも少ない基板Ｗを載置し、それらを同時処理する際には、不要な箇所におけるオゾンガス気泡の発生を行う必要がない。したがって、オゾンガスの無駄を抑制することができる。また、排出されたオゾンガスを処理するために必要なエネルギも抑制することができる。その結果、オゾンガス処理装置の小型化、コスト削減等も可能になる。
【００５４】
また、保持部３が保持可能な基板Ｗ数枚を保持していても処理時間に余裕がある場合には、処理時間は長くなるが複数の系統の切り替えを行うことにより廃棄されるオゾンガス濃度が低下するためオゾンガス処理装置の小型化、コスト削減等が可能になる。
【００５５】
また、上述した実施例では、気泡発生部材として球状泡発生部品３５を備えた気泡供給手段３３，３３Ａ，３３Ｂを例に採って説明したが、これに代えて図１０に示すような気泡供給手段５３を採用してもよい。なお、図１０は、気泡供給手段の他の構成例を示す斜視図である。
【００５６】
すなわち、この気泡供給手段５３は、基板Ｗの整列方向に長軸を有する円柱状泡発生部品５５を備えている。円柱状泡発生部品５５は、例えば、石英粒子を焼結して円柱状に整形したものである。このような構成であっても、上述した球状のものに比較して、さらに均一なオゾンガスの気泡を基板Ｗに供給することができる。さらに球状のものに比較して円柱状気泡発生部品５５を製造しやすいという利点がある。
【００５７】
なお、気泡供給手段５３によるオゾンガスの気泡領域の面積は、気泡発生部材と基板Ｗとの距離が長くなるにしたがって大きくなるので、その距離を長くとることで気泡発生部材の使用個数や量を少なくすることができる。しかし、その一方で、距離に比例して処理槽１が大きくなってしまう。したがって、その距離は、処理液量と装置の小型化とを勘案して設定するのが好ましい。
【００５８】
図１１及び図１２では、本実施例に基づいて、必要な直径約２０ｍｍの球状泡発生部品の配置について説明する。
【００５９】
図１１では、オゾンガス量を１０Ｌ／ｍｉｎから２５Ｌ／ｍｉｎまで変化させたときの泡発生部から発生する泡の幅は基板Ｗの距離によってどのくらい広がるかをみた。従来からの槽を使用した場合、泡発生部から基板Ｗの距離が４１ｍｍであった。また、比重の高い（１．８３）中で泡を発生しても基板Ｗが浮きを発生しないオゾンガス量は２０Ｌを供給したときであった。そのとき、基板Ｗ付近の泡の幅が約４０ｍｍであった。
【００６０】
図１２では、基板Ｗの幅が２００ｍｍの場合に必要最低限の泡の幅と泡発生部個数、オゾンガス流量と泡との相関をみた。このことからオゾンガス流量が１５Ｌ〜２０Ｌまでの範囲でお互いの泡が重なり、泡が均一に基板Ｗにあたるためには最低６個以上必要なことが分かる。このようにして、基板Ｗに均一にオゾンガスを当てる泡発生部品の個数配置が決定できる。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、気泡供給手段は、気泡が基板面方向において一部重複するように気泡発生部材を備えているので、基板の面方向にてオゾンガスの気泡が接触しない部分を無くすことができ、基板の面方向にて均一にオゾンガスの気泡を接触させることができる。したがって、高価なアッシャー装置を用いることなく処理時間の短縮を図ることができる。
【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を示すブロック図である。
【図２】気泡供給手段の概略構成を示す平面図である。
【図３】気泡供給手段の概略構成を示し、基板面側から見た側面図である。
【図４】気泡供給手段の概略構成を示し、基板の整列方向から見た側面図である。
【図５】処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】エッチング処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】気泡供給手段の気泡発生箇所を基板面方向で切り換え可能に構成した例を示す模式的な平面図である。
【図８】図７を基板面側から見た側面図である。
【図９】気泡供給手段の気泡発生箇所を基板整列方向で切り換え可能に構成した他の例を示す模式的な平面図である。
【図１０】気泡供給手段の他の構成例を示す斜視図である。
【図１１】ガス流量・基板との距離と泡の広がりを示す実施例を示したグラフである。
【図１２】２００ｍｍ基板で、泡発生部と基板との距離が４１ｍｍのときの泡発生部の必要個数を示す実施例を示したグラフである。
【符号の説明】
Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … 保持部
５ … 内槽
７ … 外槽
３３，３３Ａ，３３Ｂ … 気泡供給手段
３５ … 球状泡発生部品（気泡発生部材）
４７ … 制御部
５３ … 気泡供給手段
５５ … 円柱状泡発生部品（気泡発生部材）

Claims

基板に所定の処理を施す基板処理装置において、
複数枚の基板を起立姿勢で保持する保持部と、
１４０℃以上の高温硫酸を貯留し、前記保持部を浸漬して基板に処理を施す処理槽と、
石英粒子を焼結して構成され、オゾンガスを泡状にして発生させる気泡発生部材を、オゾンガスの気泡が基板面方向にて一部重複するように前記処理槽内に複数個備えている気泡供給手段と、
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、
前記気泡発生部材が球状を呈す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、
前記気泡発生部材が基板整列方向に長軸を有する円柱状を呈することを特徴とする基板処理装置。
請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記気泡供給手段は、複数個の気泡発生部材のうち、気泡を発生させるものを切り換え可能に構成されていることを特徴とする基板処理装置。