JP2006269616A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理の面内均一性を向上させることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】 ポンプの作動を行うと基板Ｗの下部の処理が進み、ポンプの停止を行うと処理液の熱が上昇して基板Ｗの上部の処理が進む。したがって、制御部がポンプの作動・停止を繰り返すことにより、基板Ｗにおける上部と下部の処理が均一になり、処理の面内均一性を向上できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）等の基板を処理液で処理する基板処理装置に係り、特に、加熱した処理液で基板を処理する技術に関する。

従来のこの種の装置として、基板を処理槽に収容し、例えば燐酸を含む処理液をヒータで高温（例えば、約１６０℃）に加熱し、その処理液を処理槽内下部から供給し、余剰の処理液をオーバーフローさせつつ所定時間だけ維持することで基板に対する処理を行う基板処理装置が例示される（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２１９９３１号公報

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、所定時間だけ基板を処理液に浸漬させても、処理の面内均一性が悪いという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、処理の面内均一性を向上させ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。

本発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
処理の面内分布について考察すると、基板下部における処理が基板上部における処理よりも進んでいることが判明した。これは、加熱された処理液が処理槽の下部から供給されている関係上、基板の下部には上部よりも熱い処理液が常時触れることになり、これに起因して処理に差異が生じていることを知見した。このような知見に基づく本発明は、次のように構成されている。

すなわち、請求項1に記載の発明は、基板に対して処理を行う基板処理装置において、加熱された処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽に貯留された処理液に浸漬させた状態で、基板を保持する保持機構と、前記処理槽内下部に処理液を供給する処理液供給部と、前記保持機構に保持された基板を処理液に浸漬させた状態で、前記処理液供給部から前記処理槽内への処理液の供給の作動及び停止を繰り返させる制御部と、を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、制御部により処理液供給部からの処理液の供給を作動すると、基板の下部の処理が進み、処理液の供給を停止すると、処理槽内の処理液の熱が上昇することにより基板の上部の処理が進む。したがって、処理槽内への処理液の供給の作動及び停止を繰り返させることにより、基板の上部及び下部の処理が均一になり、処理面内の均一性を向上できる。

本発明において、制御部は、処理液の供給の作動時間を停止時間以上とすることが好ましい（請求項２）。処理液を供給する作動時間を長くすることにより、処理槽内の処理液を十分に撹拌することができるので、さらに処理面内の均一性を向上できる。

また、本発明において、処理液の供給の停止時間は、前記処理槽内下部から上部に処理液の熱が移動する時間に基づいて設定されていることが好ましい（請求項３）。処理槽内に供給された処理液の熱が上部に上昇して、基板の上部全体にわたり熱が拡散する程度の時間を種々の実験によって求めておき、少なくともその時間だけ処理液の供給を停止することにより、基板の下部より遅れがちな上部の処理を進めることができる。

さらに、本発明において、処理槽上部から溢れ出た処理液を前記処理液供給部から前記処理槽へ供給させる処理液循環路と、前記処理液循環路に設けられ、前記処理液循環路を流れる処理液を加熱する加熱機構と、をさらに備えることが好ましい（請求項４）。処理液循環路により処理液を循環させながら、処理槽内への処理液の供給の作動及び停止を繰り返させることにより、基板の上部及び下部の処理が均一になり、処理面内の均一性を向上できる。

本発明に係る基板処理装置によれば、処理液供給部からの処理液の供給を作動すると、基板の下部の処理が進み、処理液の供給を停止すると、処理槽内の処理液の熱が上昇することにより基板の上部の処理が進むので、処理槽内への処理液の供給の作動及び停止を繰り返させることにより、基板の上部及び下部の処理が均一になり、処理面内の均一性を向上できる。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
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。

なお、ここでは薬液としての燐酸（H₃PO₄）と、希釈液としての純水とを混合して得られた処理液を加熱し、この処理液中に基板（例えば半導体ウエハ）を浸漬してエッチング処理する装置を例に採って説明する。

この基板処理装置は、処理液を貯留し、基板Ｗを浸漬させる処理槽１を備えている。この処理槽１の周囲には、処理槽１から溢れ出た処理液を回収するための回収槽３が設けられている。回収槽３で回収された処理液は循環系５を介して処理槽１に戻される。この循環系５は、回収槽３と処理槽１の底部に設けられた噴出管７（処理液供給部）とを連通接続する配管９に、送液用のポンプ１１、インラインヒータ１３、およびフィルタ１５を介在して構成されている。噴出管７は、処理槽１の下部から斜め上方に向けて処理液や純水を供給する。インラインヒータ１３は、処理槽１に戻される処理液を循環系５において加熱するためのものである。加熱温度は、例えば、約１６０℃である。フィルタ１５は、処理槽１に戻される処理液からパーティクルを除去するために設けられている。

処理槽１の上部には、図示しない開閉自在のカバーが設けられている。複数枚の基板Ｗは昇降自在の保持アーム１７に等間隔に直立姿勢で保持されている。保持アーム１７が槽外の待機位置にあるとき、カバーは閉じられている。基板Ｗ群を保持アーム１７に保持して処理槽１内に投入するとき、カバーが開けられる。基板Ｗ群が処理槽１内の処理位置に投入されてエッチング処理を施している間、カバーは再び閉じられる。

回収槽３には、燐酸を供給するための図示しない燐酸供給部が配設されている。燐酸供給部は、回収槽３の上方に配設されたノズル１９と、このノズル１９を燐酸供給源に連通接続する配管、流量調整弁等とを備えている（図示省略）。また、処理槽１には純水を補充するための図示しない純水補充部が配設されている。純水補充部は、処理槽１の縁近傍に配設されたノズル２１と、このノズル２１を純水供給源に連通接続する配管や流量調整弁とを備えている（図示省略）。

制御部２３は、例えば、処理液の燐酸検出濃度に応じてノズル２１からの純水の補充量を調整したり、ノズル１９からの燐酸の補充量を調整したりする。また、制御部２３は基板Ｗの処理中にポンプ１１の作動・非作動を制御する。つまり、ポンプ１１を作動させて処理槽１内への処理液の供給を行う動作と、ポンプ１１を停止させて処理槽１内への処理液の供給を遮断する動作とを繰り返し行う。

ここで図２及び図３を参照する。なお、図２は循環を停止した状態で処理を行った場合の面内均一性を示す模式図であり、図３は循環を継続した状態で処理を行った場合の面内均一性を示す模式図である。

制御部２３がポンプ１１を作動させて処理槽１内に加熱した処理液を貯留した後、処理液の循環を停止させたまま所定時間だけ基板Ｗを処理し、その後、基板Ｗのエッチング処理における面内均一性を測定した結果が図２である。処理槽１に噴出管７を介して供給された高温の処理液は、処理槽１内の下部から上部に向かって熱が上昇し、その結果、基板Ｗの上部が下部よりも処理過多となる。

一方、制御部２３がポンプ１１を作動させ続け、所定時間だけ基板Ｗを処理し、その後、基板Ｗのエッチング処理における面内均一性を測定した結果が図３である。処理槽１内には加熱された処理液が噴出管７から供給されており、基板Ｗの下部には、加熱された処理液が常に供給されることになる。その結果、基板Ｗの下部は、上部よりも処理が過多となる。なお、この処理は、従来例に相当する。

制御部２３は、上記の現象を考慮して、ポンプ１１を作動させて加熱した処理液を供給する過程と、ポンプ１１を停止させてその供給を停止する過程とを所定回数繰り返して実行する。その際、処理液を供給する過程の時間（ポンプ１１の作動時間）は、供給を停止する過程の時間（ポンプ１１の停止時間）以上とするのが好ましい。これは、処理液を供給していると、処理槽１内における処理液の撹拌効果が期待でき、処理槽１内の処理液を十分に撹拌することができるので、処理の面内均一性の向上につながるからである。

例えば、上記の時間としては、ポンプ１１の停止時間を１５秒とし、ポンプ１１の作動時間を１５秒としたり、ポンプ１１の停止時間を１０秒とし、ポンプ１１の作動時間を２０秒としたりする。この時間比率は、処理槽１の容積や、処理液の流れやすさ、また基板Ｗの直径、処理液の種類や濃度等に応じた熱移動の速度などを考慮して設定されるのが好ましい。

次に、図４及び図５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４は、処理の流れを示す模式図であり、（ａ）はエッチング液を貯留した状態、（ｂ）は基板を浸漬した状態、（ｃ）は処理液を循環させた状態を示し、図５は、処理の流れを示す模式図であり、（ａ）は循環を停止した状態、（ｂ）は循環させた状態、（ｃ）は純水洗浄を示す。

待機位置にある保持アーム１７に基板Ｗを保持し、そのまま待機させる。ポンプ１１を作動させ、燐酸及び純水をノズル１９及びノズル２１から処理槽１及び回収槽３に供給し、所定濃度の処理液を循環系５に循環させつつ、インラインヒータ１３を作動させて所定温度に加熱する。これにより所定濃度・温度の処理液が生成され、処理槽１内を満たす（図４（ａ））。

次いで、一時的にポンプ１１を停止させ、待機位置にある保持アーム１７を処理槽１内の処理位置に下降させる（図４（ｂ））。これにより基板Ｗが処理液に浸漬される。

制御部２３はポンプ１１を所定時間だけ作動させ、加熱された処理液を循環系５に循環させる（図４（ｃ））。この状態を所定時間（例えば、１５秒間）維持する。このとき基板Ｗは、その下部における処理が上部に比較して進む。

制御部２３はポンプ１１及びインラインヒータ１３を所定時間だけ停止させ、加熱された処理液の循環を停止させる（図５（ａ））。この状態を所定時間（例えば、１５秒間）維持する。このとき基板Ｗは、その上部における処理が下部に比較して進む。

再度、制御部２３はポンプ１１及びインラインヒータ１３を所定時間だけ作動させ、加熱された処理液を循環系５に循環させる（図５（ｂ））。そして、処理液に基板Ｗが浸漬されている時間がレシピに規定されている時間まで、上述した作動・停止を繰り返し行う。

処理液による処理がレシピに規定されている時間だけ経過すると、制御部２３は純水をノズル２１から供給（または循環系５に直接に純水を注入）し、ポンプ１１を作動させて処理槽１に純水を貯留するとともに純水を循環させる。

そして、純水洗浄が完了すると、ポンプ１１を停止するとともに、保持アーム１７を待機位置にまで上昇させる。

上記のように、ポンプ１１の作動を行うと基板Ｗの下部の処理が進み、ポンプ１１の停止を行うと処理液の熱が上昇して基板Ｗの上部の処理が進む。したがって、制御部２３がポンプ１１の作動・停止を繰り返すことにより、基板Ｗにおける上部と下部の処理が均一になり、処理の面内均一性を向上できる。本実施例による処理では、例えば、図６に示すように、基板Ｗにおける処理の面内均一性が従来（図３）に比較して著しく向上することがわかる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上記の処理では、燐酸を含む処理液を例に採って説明したが、硫酸・過酸化水素水等の加熱して用いる処理液を用いる基板処理装置や基板処理方法であっても適用できる。

（２）上述した実施例では、円形状の基板Ｗを例示しているが、角形基板であっても同様に本発明を適用できる。

（３）上記装置では、供給液供給部である噴出管７により処理液を斜め上方に供給しているが、処理槽１の下部から真上に向けて処理液を供給する構成であっても本発明を適用することができる。

（４）上記の実施例では、処理液の供給時間を停止時間以上としているが、供給・停止の繰り返し回数が多い場合、各々の処理による影響が小さくなるので、その時間関係を維持することなく停止時間を供給時間より長くしても良い。

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。 循環を停止した状態で処理を行った場合の面内均一性を示す模式図である。 循環を継続した状態で処理を行った場合の面内均一性を示す模式図である。 処理の流れを示す模式図であり、（ａ）はエッチング液を貯留した状態、（ｂ）は基板を浸漬した状態、（ｃ）は処理液を循環させた状態を示す。 処理の流れを示す模式図であり、（ａ）は循環を停止した状態、（ｂ）は循環させた状態、（ｃ）は純水洗浄を示す。 本実施例による処理後の面内均一性を示す模式図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … 回収槽
５ … 循環系
７ … 噴出管（処理液供給部）
９ … 配管
１１ … ポンプ
１３ … インラインヒータ
２３ … 制御部

Claims (4)

1. 基板に対して処理を行う基板処理装置において、
   加熱された処理液を貯留する処理槽と、
   前記処理槽に貯留された処理液に浸漬させた状態で、基板を保持する保持機構と、
   前記処理槽内下部に処理液を供給する処理液供給部と、
   前記保持機構に保持された基板を処理液に浸漬させた状態で、前記処理液供給部から前記処理槽内への処理液の供給の作動及び停止を繰り返させる制御部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置において、
   前記制御部は、処理液の供給の作動時間を停止時間以上とすることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置において、
   処理液の供給の停止時間は、前記処理槽内下部から上部に処理液の熱が移動する時間に基づいて設定されていることを特徴とする基板処理装置。
4. 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、
   前記処理槽上部から溢れ出た処理液を前記処理液供給部から前記処理槽へ供給させる処理液循環路と、
   前記処理液循環路に設けられ、前記処理液循環路を流れる処理液を加熱する加熱機構と、
   をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
   

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