JP2006086256A - パーティクル除去方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浸漬型の基板処理装置において、処理槽内のパーティクルを短時間に効率よく除去する。
【解決手段】処理槽１０内の純水をオーバーフローさせ、フィルタを通して処理槽１０底部の純水吐出部２０から供給する。このとき、バブラー４０から純水中へ気泡を吐出する。このため、処理槽１０内のパーティクルは、純水の流れに乗って運搬されるだけでなく、気泡に吸着し、または気泡の浮力によって押し上げられて、液面まで運搬される。また、液面付近においては、パーティクルは気泡とともに外側方向へ拡がるように移動し、効率よく処理槽１０外へ排出される。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板を純水等の液体に浸漬して処理を行う基板処理装置において、液体を貯留する処理槽からパーティクルを除去する技術に関する。

従来より、基板の製造工程においては、純水、薬液等の液体に基板を浸漬して処理する浸漬型の基板処理装置が知られている。浸漬型の基板処理装置は、液体を貯留するための処理槽を備え、その処理槽の中で基板に洗浄処理等を行う。

このような基板処理装置では、ある一組の基板を処理した後、次の一組の基板を処理するまでの間に、処理槽内に残存しているパーティクルを除去する。通常、処理槽の上部から溢れ出る液体をフィルタを通して濾過し、処理槽の底部から再度供給することによって、処理槽内のパーティクルを低減させている。

このような従来のパーティクル除去技術については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平０７−３２６５７０号公報

上記のように、従来のパーティクル除去方法では、処理槽の底部から上部へ流れる液流の作用のみによって、パーティクルを処理槽外へ排出させていた。しかしながら、液流の作用のみに依存していたため、パーティクルの除去効率には一定の限界があった。近年においては基板の製造時間の更なる短縮が課題となっており、また、許容されるパーティクルのレベルも厳しいものとなっている。このため、処理槽内のパーティクルを、より短時間に効率よく除去できる技術が必要となっている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、浸漬型の基板処理装置において、処理槽内のパーティクルを短時間に効率よく除去できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、処理槽に貯留した液体に基板を浸漬処理する前に前記処理槽内のパーティクルを除去するパーティクル除去方法であって、前記処理槽内において上方へ向かう液流を形成し、前記処理槽の上部から液体をオーバーフローさせる第１の工程と、オーバーフローした液体をフィルタを通して前記処理槽へ循環させる第２の工程と、を備え、前記第１の工程においては、前記処理槽内に気泡を供給することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパーティクル除去方法であって、前記気泡は、前記処理槽の底部から供給することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のパーティクル除去方法であって、前記処理槽の中心付近において、周辺付近よりも多くの気泡を供給することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１から３までのいずれかに記載のパーティクル除去方法であって、前記気泡は、不活性ガスの気泡であることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１から４までのいずれかに記載のパーティクル除去方法であって、前記処理槽内の所定量の液体に含まれるパーティクル数を計測し、所定の閾値と比較する第３の工程をさらに備え、前記第１から第３の工程を繰り返し、前記パーティクル数が前記閾値を下回ったときに基板の処理を許可することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、基板を液体に浸漬して処理する基板処理装置であって、液体を貯留する処理槽と、前記処理槽内外において基板を移動させる移動機構と、前記処理槽の上部からオーバーフローした液体をフィルタを通して前記処理槽へ循環させる循環手段と、前記処理槽内へ気泡を供給する気泡供給手段と、前記移動機構により前記処理槽内へ基板を移動させる前に、前記循環手段と前記気泡供給手段とを動作させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の基板処理装置であって、前記気泡供給手段は、前記処理槽の底部から気泡を供給する。

請求項８に係る発明は、請求項６または７に記載の基板処理装置であって、前記気泡供給手段は、前記処理槽の中心付近において、周辺付近よりも多くの気泡を供給することを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項６から８までのいずれかに記載の基板処理装置であって、前記気泡供給手段は、不活性ガスの気泡を供給することを特徴とする。

請求項１〜９に記載の発明によれば、処理槽に貯留した液体に基板を浸漬処理する前に、処理槽内に上方へ向かう液体の流れと気泡の流れとを形成することができる。このため、液流の作用だけでなく、気泡の吸着効果や浮力を利用して、パーティクルを液面まで運搬することができる。また、液面付近においては、パーティクルを気泡とともに効率よく処理槽の外側へ移動させ、処理槽外へ排出することができる。したがって、処理槽内のパーティクルを短時間で効率よく除去することができる。

特に、請求項２，７に記載の発明によれば、処理槽の底部から気泡を供給することができる。このため、処理槽内全体においてパーティクルの浮上速度を高めることができる。

特に、請求項３，８に記載の発明によれば、処理槽の中心付近において、周辺付近よりも多くの気泡を供給することができる。このため、パーティクルを処理槽の外側方向へ押し出す効果をより高めることができる。

特に、請求項４，９に記載の発明によれば、不活性ガスの気泡を供給することができる。このため、処理槽１０に貯留した液体に対する化学的な影響を回避することができる。

特に、請求項５に記載の発明によれば、処理槽内のパーティクル数が許容個数を下回り次第、迅速に基板の浸漬処理へ移行することができる。このため、基板の製造時間を更に短縮することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．基板処理装置の構成＞
図１は、本発明の基板処理装置１を基板Ｗと平行な平面で切断した縦断面図である。図１には、併せて配管や制御系の構成も示している。図２は、基板処理装置１を基板Ｗと垂直な平面で切断した縦断面図である。

図１〜図２に示したように、基板処理装置１は、主として処理槽１０と、純水吐出部２０と、リフタ３０と、バブラー４０と、パーティクルカウンタ５０と、制御部６０とを備える。

処理槽１０は、純水等の液体を貯留するための容器である。処理槽１０に貯留した純水に基板Ｗを浸漬することにより、洗浄処理等の処理を行う。処理槽１０の上面は開放されており、その外側面の上端には外槽１１が設けられている。処理槽１０から溢れ出る純水は外槽１１に流出し、回収用の配管１２へ回収される。

配管１２には、ポンプ１３と、ヒータ１４と、フィルタ１５とが介挿され、その先は純水吐出部２０へ連結する。ポンプ１３を動作させると、外槽１１から配管１２を介して純水吐出部２０へ純水が送り出される。フィルタ１５は所定サイズより大きなパーティクルを除去し、純水を濾過する。さらに、ヒータ１４を動作させた場合には、純水吐出部２０へ送り出す純水を所定の温度まで加熱することができる。

純水吐出部２０は、配管１２から送られた純水を処理槽１０内へ供給する。純水吐出部２０は処理槽１０の底部に設けられているので、純水は処理槽１０の底部から供給されて処理槽１０内を上方に向かって流れ、やがて処理槽１０の上部の開口から外槽１１へ流出する。すなわち、処理槽１０内には上方へ向かう液流が形成される。

リフタ３０は、リフタヘッド３１と保持板３２との間に、３本の保持棒３３を備えている。保持棒３３には複数の保持溝（図示省略）が刻設されており、複数の基板Ｗはその保持溝に周縁部を遊嵌させて、起立姿勢で保持される。

リフタ３０には、サーボモータやタイミングベルト等を有するリフタ駆動部３４が接続されている。リフタ駆動部３４を動作させると、リフタ３０は昇降移動し、処理槽内１０内の浸漬位置と、処理槽１０上方の引き上げ位置との間で、複数の基板Ｗを移動させる。

バブラー４０は、処理槽１０の底部に配置され、貯留された純水中へ気泡を吐出する。バブラー４０は、気体を通すパイプ４１の先に、気泡を吐出する多孔質の吐出部４２が複数個連結された構成となっている。パイプ４１の他端は、配管４３とバルブ４４とを介して窒素供給源４５に連結されている。したがって、バルブ４４を開くと、窒素供給源４５から窒素ガスが供給され、配管４３を介して吐出部４２から気泡が吐出される。

パーティクルカウンタ５０は、純水中に存在するパーティクルの数を計測するための装置である。パーティクルカウンタ５０は、ポンプ５１と配管５２とを介して処理槽１０中の純水を採取し、所定量の純水に含まれるパーティクルの数を計測する。なお、パーティクルカウンタ５０は、基板処理装置１の一部として設けられていてもよいが、基板処理装置１とは別個の装置であってもよい。

制御部６０は、リフタ駆動部３４、パーティクルカウンタ５０、ポンプ１３，５１、ヒータ１４、バルブ４４等と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。また、制御部６０は、パーティクルカウンタ５０の計測結果を受信する。

＜２．基板処理装置の動作＞
続いて、基板処理装置１の動作について、図３〜図７を参照しつつ説明する。図３は、基板処理装置１の動作の流れを示したフローチャートである。また、図４〜図７は、各段階の動作の様子を示した図である。なお、以下に説明する動作は、制御部６０がリフタ３０、パーティクルカウンタ５０、ポンプ１３，５１、ヒータ１４、バルブ４４等を制御することにより進行する。

まず、基板Ｗの浸漬処理を行う前に、処理槽１０内のパーティクルを除去する（ステップＳ１，図４）。すなわち、ポンプ１３を動作させ、処理槽１０内の純水を循環させる。純水は、処理槽１０内を上方へ向かって流れ、処理槽１０の上部から溢れ出して、外槽１１から配管１２へ回収される。そして、フィルタ１５を通過する際にパーティクルが除去され、再び処理槽１０内へ吐出される。

このとき、バルブ４４を開き、バブラー４０から純水中へ気泡を吐出する。気泡は、処理槽１０内の純水中を浮上して水面に達し、水面付近において外側方向（外槽１１に近づく方向）へ拡がるように移動する。

ステップＳ１では、このように、処理槽１０内に純水の流れと気泡の流れとを形成する。このため、パーティクルは、純水の流れに乗って上方へ運搬されるだけでなく、気泡に吸着し、または気泡の浮力によって押し上げられて、上方へ運搬される。そして、液面付近まで到達したパーティクルは、気泡とともに外側方向へ拡がるように移動し、効率よく処理槽１０上部から外槽１１へ排出される。

ステップＳ１の状態を所定時間継続した後、ポンプ１３を停止させるとともにバルブ４４を閉じ、純水の循環と気泡の供給とを停止する。そして、ポンプ５１を動作させ、処理槽１０内の純水をパーティクルカウンタ５０へ取り込む。パーティクルカウンタ５０では、取り込んだ純水の単位量あたりに含まれるパーティクルの数を計測する（ステップＳ２，図５）。

パーティクルカウンタ５０の計測結果は、パーティクルカウンタ５０から制御部６０へ送信される。制御部６０には処理槽１０内において浸漬処理を開始するためのパーティクルの許容個数（閾値）があらかじめ記憶されており、制御部６０は、その許容個数と受信した計測結果とを比較する（ステップＳ３）。計測結果が許容個数を以上である場合には、ステップＳ１に戻って、さらにパーティクルの除去処理を行う。計測結果が許容個数を下回っている場合には、処理槽１０内から十分にパーティクルが除去されたと判断し、基板Ｗの浸漬処理を開始する。

図８は、ステップＳ１〜Ｓ３におけるポンプ１３およびバルブ４４の状態と、処理槽１０内の所定量の純水に含まれるパーティクル個数の変化とを示した図である。横軸は共通であり、時間の経過を示している。

図８の例では、最初のパーティクル個数はｎ１である。時刻ｔ１において、ポンプ１３を動作させるとともにバルブ４４を開ける。すると、上記の効果により、処理槽１０内のパーティクル個数が減少する（ステップＳ１）。そして、所定時間後の時刻ｔ２において、バルブ４４を閉じるとともにポンプ１３を停止し、パーティクル個数を計測して、許容個数ｎｔとの比較を行う（ステップＳ２，Ｓ３）。この時点では、パーティクル個数はｎ２であり、許容個数ｎｔを下回っていない。そこで、再びポンプ１３を動作させるとともにバルブ４４を開け、処理槽１０内のパーティクル除去を行う（ステップＳ１）。このように、許容個数ｎｔを下回るまでステップＳ１〜Ｓ３を複数回（この例では３回）繰り返す。

時刻ｔ６の後に計測されるパーティクル個数はｎ４個であり、初めて許容個数ｎｔを下回る。このため、時刻ｔ６の後には、パーティクルの除去処理に戻らず、基板Ｗの浸漬処理へと移行する。このようにすれば、処理槽１０内のパーティクル数が許容個数を下回り次第、迅速に基板Ｗの浸漬処理へ移行することができる。

基板Ｗの浸漬処理は、処理槽１０に所定の薬液や純水を貯留し、その中へ基板Ｗを浸漬することにより行う（ステップＳ４，図６）。処理槽１０内では、エッチング処理や水洗処理などの処理が行われる。ポンプ１３を動作させて純水吐出部２０から純水を吐出し、処理槽１０内の純水を循環させつつ浸漬処理を行う場合もある。

基板Ｗの浸漬処理が終了すると、リフタ３０を上昇させて、基板Ｗを引き上げる（ステップＳ５，図７）。その後、基板Ｗは他の装置へ搬送され、基板処理装置１における一組の基板Ｗの処理は終了する。なお、図７の状態で、または他の装置に搬送された後に、基板Ｗに乾燥処理が行われる。

一組の基板Ｗの処理が終了すると、次の一組の基板を処理するか否かを判断する（ステップＳ６）。そして、次の処理を行う場合には、ステップＳ１に戻り、処理槽１０内に残存するパーティクルの除去処理を行う。

＜３．その他＞
上記のように、この基板処理装置１では、処理槽１０内に上方へ向かう液流を形成するだけでなく、気泡を供給して、浸漬処理前のパーティクル除去を行う。このため、パーティクルは、気泡に吸着し、または気泡の浮力に押し上げられて、上方へ運搬される。さらに、液面付近においては、パーティクルが気泡とともに外側方向へ拡がるように移動し、効率よく処理槽１０外へ排出される。したがって、短時間で効率よく、処理槽１０内のパーティクルを除去することができる。

処理槽１０内において全体的にパーティクルの浮上速度を高めるためには、上記のように、処理槽１０の底部から気泡を供給することが望ましい。また、パーティクルを処理槽１０の外側方向へ押し出す効果をより高めるためには、処理槽１０の中心付近において、周辺付近よりも多くの気泡を供給することが望ましい。

なお、上記の基板処理装置１では、処理槽１０内に純水を貯留していたが、処理槽１０内に貯留する液体は純水以外の処理液であってもよい。また、上記の基板処理装置１では、窒素ガスの気泡を供給していたが、気泡に使用する気体も、窒素ガス以外の気体であってもよい。ただし、処理槽１０に貯留した液体に対する化学的な影響を回避するためには、窒素ガス等の不活性ガスを使用することが望ましい。

また、上記の基板処理装置１では、一組の基板を浸漬処理するたびにパーティクル除去処理も行うようにしているが、パーティクル除去処理の頻度は、複数回の浸漬処理につき１回であってもよい。

また、上記の基板処理装置１では、パーティクルが許容個数を下回るまでステップＳ１〜Ｓ３を繰り返しているが、これによりパーティクルが許容個数を下回るまでに必要なパーティクル除去処理の正味時間を知ることができる。たとえば、図８の例では、（ｔ２−ｔ１）＋（ｔ４−ｔ３）＋（ｔ６−ｔ５）がパーティクル除去処理の実動時間である。この時間が決まれば、その後はステップＳ１〜Ｓ３を繰り返すことなく、代わりにステップＳ１を上記の時間以上継続して実行するようにしてもよい。

基板処理装置を基板と平行な平面で切断した縦断面図である。 基板処理装置を基板と垂直な平面で切断した縦断面図である。 基板処理装置の動作の流れを示したフローチャートである。 基板処理装置の各段階の動作の様子を示した図である。 基板処理装置の各段階の動作の様子を示した図である。 基板処理装置の各段階の動作の様子を示した図である。 基板処理装置の各段階の動作の様子を示した図である。 ポンプおよびバルブの状態とパーティクル個数の変化とを示した図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
１０ 処理槽
１１ 外槽
１２ 配管
１３ ポンプ
１５ フィルタ
２０ 純水吐出部
３０ リフタ
４０ バブラー
５０ パーティクルカウンタ
６０ 制御部
Ｗ 基板

Claims (9)

1. 処理槽に貯留した液体に基板を浸漬処理する前に前記処理槽内のパーティクルを除去するパーティクル除去方法であって、
   前記処理槽内において上方へ向かう液流を形成し、前記処理槽の上部から液体をオーバーフローさせる第１の工程と、
   オーバーフローした液体をフィルタを通して前記処理槽へ循環させる第２の工程と、
   を備え、
   前記第１の工程においては、前記処理槽内に気泡を供給することを特徴とするパーティクル除去方法。
2. 請求項１に記載のパーティクル除去方法であって、
   前記気泡は、前記処理槽の底部から供給することを特徴とするパーティクル除去方法。
3. 請求項１または２に記載のパーティクル除去方法であって、
   前記処理槽の中心付近において、周辺付近よりも多くの気泡を供給することを特徴とするパーティクル除去方法。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載のパーティクル除去方法であって、
   前記気泡は、不活性ガスの気泡であることを特徴とするパーティクル除去方法。
5. 請求項１から４までのいずれかに記載のパーティクル除去方法であって、
   前記処理槽内の所定量の液体に含まれるパーティクル数を計測し、所定の閾値と比較する第３の工程をさらに備え、
   前記第１から第３の工程を繰り返し、前記パーティクル数が前記閾値を下回ったときに基板の処理を許可することを特徴とするパーティクル除去方法。
6. 基板を液体に浸漬して処理する基板処理装置であって、
   液体を貯留する処理槽と、
   前記処理槽内外において基板を移動させる移動機構と、
   前記処理槽の上部からオーバーフローした液体をフィルタを通して前記処理槽へ循環させる循環手段と、
   前記処理槽内へ気泡を供給する気泡供給手段と、
   前記移動機構により前記処理槽内へ基板を移動させる前に、前記循環手段と前記気泡供給手段とを動作させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項６に記載の基板処理装置であって、
   前記気泡供給手段は、前記処理槽の底部から気泡を供給することを特徴とする基板処理装置。
8. 請求項６または７に記載の基板処理装置であって、
   前記気泡供給手段は、前記処理槽の中心付近において、周辺付近よりも多くの気泡を供給することを特徴とする基板処理装置。
9. 請求項６から８までのいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記気泡供給手段は、不活性ガスの気泡を供給することを特徴とする基板処理装置。

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