JP2006278466A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排液による大気への連通を抑制することにより、減圧乾燥の効率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】 処理液供給部１６から処理槽１に処理液を供給し、昇降ユニット７を処理槽１内に移動して基板Ｗを処理液に浸漬させる。その後、昇降ユニット７を処理槽１内から空間ＳＰへ移動して減圧部３１による減圧を行っても、外槽５の排出配管６７には密閉容器６９が設けてあるので、排出配管６７の下流から乾燥位置に気体が流入することが抑制される。したがって、十分に空間ＳＰ内を減圧することができ、減圧乾燥の効率を向上することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板（以下、単に「基板」と称する）を処理液で処理する基板処理装置に関する。

従来、この種の装置として、処理液を貯留する処理槽と、処理槽から溢れた処理液を回収する外槽と、処理槽の上部空間を囲う閉塞容器と、処理槽内と上部空間とを移動可能な保持機構とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この装置では、保持機構を処理槽内に下降させ、基板を処理液中に所定時間だけ浸漬して処理し、その後、処理槽に純水を処理液として供給して基板をリンスする。そして、所定時間のリンス後、保持機構を処理槽の上部空間にまで上昇させる。このとき、閉塞容器内を減圧することにより、純水から引き上げた基板の乾燥を促進するようにしている。
特開２００５−２６４７８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、外槽が排液のために大気圧である外部に連通しているので、閉塞容器内を十分に減圧することができず、減圧による乾燥効率を向上させることができないという問題が生じる。

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、排液による大気への連通を抑制することにより、減圧乾燥の効率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、基板に処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽の外部に設けられ、前記処理槽から溢れた処理液を回収する外槽と、前記処理槽へ処理液を供給する処理液供給部と、前記処理槽の上部に形成された空間を減圧する減圧部と、前記外槽に連通接続され、前記外槽から処理液を排出する排出配管と、前記排出配管に設けられ、前記排出配管の下流から前記空間への気体の流入を抑制するトラップ部と、基板を保持しつつ、前記処理槽内と前記空間との間を移動可能な保持機構と、を備えてい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、処理液供給部から処理槽に処理液を供給し、保持機構を処理槽内に移動して基板を処理液に浸漬させる。その後、保持機構を処理槽内から空間へ移動して減圧部による減圧を行っても、外槽の排出配管にはトラップ部が設けてあるので、排出配管の下流から空間に気体が流入することが抑制される。したがって、十分に空間内を減圧することができ、減圧乾燥の効率を向上することができる。

また、本発明において、前記空間が前記減圧部によって減圧され、かつ前記処理液供給部から前記処理槽へ処理液が供給されて、前記処理槽から前記外槽へ処理液が溢れ出た状態で、前記保持機構は、基板を保持しつつ前記処理槽内から前記空間へ移動することが好ましい（請求項２）。基板を処理液から引き上げる際には、処理槽内に貯留している処理液の表面に浮遊しているパーティクル等が、処理液の表面張力によって上昇してゆく基板に引きつけられ付着し、基板を汚染するという別異の問題が生じることがある。そこで、処理槽の処理液を外槽に溢れさせ、処理液の表面に浮遊しているパーティクルを排出しながら、保持機構を処理槽内から空間へ移動させることにより、清浄度高く基板を処理することができる。

また、前記トラップ部は、処理液を貯留可能な密閉容器であり、前記排出配管は、前記外槽及び前記密閉容器を連通接続させる第1排出配管と、前記密閉容器及び外部を連通接続させる第2排出配管とを備えていることが好ましい（請求項３）。外槽は、第１排出配管を介して密閉容器とは連通しているが、密閉容器内には処理液が貯留するので、外部に連通している第２排出配管とは直接的に連通することがない。よって、外部の気体が排出配管及び外槽を通って空間に流入することを抑制できる。また、密閉容器と配管という簡単な構成で効果を得ることができる。

さらに、本発明は、前記第2排出配管に接続されたポンプと、前記密閉容器内に収容された処理液の上限を検出する上限センサと、前記密閉容器に収容された処理液の下限を検出する下限センサと、前記上限センサが上限を検出した場合には、前記ポンプを作動させて前記下限センサが下限を検出するまで処理液を前記密閉容器から排出させる制御部と、を備えていることが好ましい（請求項４）。外槽から排出された処理液が密閉容器に貯留し、上限センサが作動した場合には、制御部がポンプを作動させて密閉容器内に貯留した処理液を排出するので、密閉容器が満杯となって排液不可能となることが防止できる。また、密閉容器内の全ての処理液を排出すると、第１排出配管と第２排出配管とが連通してしまうが、下限センサが作動した場合には制御部がポンプを非作動とするので、そのような不都合を防止できる。

本発明に係る基板処理装置によれば、保持機構を処理槽内から空間へ移動して減圧部による減圧を行っても、外槽の排出配管にはトラップ部が設けてあるので、排出配管の下流から空間に気体が流入することが抑制される。したがって、十分に空間内を減圧することができ、減圧乾燥の効率を向上できる。

以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
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り、図２は、乾燥ユニットの概略構成を示す横断面図であり、図３は、気体供給部の縦断面図である。

処理槽１は、円形状を呈する基板Ｗを収容可能な大きさを呈し、その底部に設けられた噴出管３から薬液を含む処理液や、純水などの処理液を貯留可能である。この処理槽１の外側には、処理槽１から溢れた処理液を回収するための外槽５が設けられている。複数枚の基板Ｗは、昇降ユニット７によって保持されている。この昇降ユニット７は、鉛直方向に延出された背板９を備え、この下部で水平方向に延出された保持部にて複数枚の基板Ｗを起立姿勢で保持する。この昇降ユニット７は、図１に実線で示す「処理位置」と、その上方に位置する「乾燥位置」と（図中に二点鎖線で示す）、この「乾燥位置」よりさらに上方にあたる「待機位置」とにわたって昇降自在である。

なお、昇降ユニット７が本発明における保持機構に相当する。

処理槽１は、その周囲を外容器１１で囲われている。外容器１１は、その上部に開口１３が形成されており、ここには開閉カバー１５が取り付けられている。この開閉カバー１５は、上述した昇降ユニット７が「待機位置」から「処理位置」に移動する際や、「乾燥位置」から「待機位置」に移動する際に開放される。それ以外の場合においては、開閉カバー１５は、開口１３を閉塞し、外容器１１内を密閉状態にする。外容器１１の開口１３と処理槽１の間に位置する空間ＳＰは、上述した「乾燥位置」にあたる。

処理液供給部１６は、加熱された純水を貯留している温純水供給源１７と、純水を供給する純水供給源１９とを備え、これらは供給配管２１を介して噴出管３に連通接続されている。供給配管２１には、ミキシングバルブ２３が設けられており、その上流側には流量調整弁２５が取り付けられている。温純水供給源１７からの温純水の供給・停止は開閉弁２７の操作で制御され、純水供給源１９からの純水の供給・停止は開閉弁２９の操作で制御される。ミキシングバルブ２３には、複数種類の薬液が注入可能に構成されており、例えば、純水供給源１９から所定流量で供給配管２１に流入された純水に、フッ化水素酸（ＨＦ）が注入されて、フッ化水素酸溶液が処理液として処理槽１内に供給される。

本装置は、外容器１１の内部を減圧する減圧部３１をさらに備えている。
この減圧部３１は、外容器１１の側壁に形成された排出孔３３と大気圧の外部あるいは排気用のユーティリティとを連通接続する排気管３５と、排気管３５に設けられた排気ポンプ３７と、排気ポンプ３７よりも上流側に設けられた開閉弁３９と、排気ポンプ３７に作動用の純水を供給する純水供給源４１とを備えている。なお、本装置では、排気ポンプ３７の動作に伴ってオイル等が悪影響を与えないように、純水を作動液として用いる水封式のポンプを用いるのが好ましい。

上述した減圧部３１は、乾燥ユニット４３の一部を成している。
乾燥ユニット４３は、排出孔３３に連通して設けられたスリット状排気口４５と、このスリット状排気口４５の対向位置に配設された気体供給ノズル４７とを備えている。気体供給ノズル４７は、Ｎ₂供給源４９に連通接続された配管５１に連通されている。この配管５１には、上流側から順に、ヒータ５３と、フィルタ５５と、開閉弁５７が配設されている。ヒータ５３は、Ｎ₂を所定の温度に加熱するためのものであり、フィルタ５５は、Ｎ₂に含まれている恐れがあるパーティクルを除去するためのものである。

気体供給ノズル４７は、配管５１に連結された内管５９と、この内管５９より大なる内径を有する外管６１とを備えた二重管構造となっている。内管５９には、複数個の噴出孔６３が形成されている。外管６１にも同様の噴出孔６５が形成されているが、内管５９とは反対側に向けられている。具体的には、外管６１の噴出孔６５は、スリット状排気口４５側に向けられ、内管５９の噴出孔６３は、その反対側に向けられている。このように内管５９と外管６１の二重管構造を採用し、かつ各々の噴出孔６３，６５の位置を異ならせることにより、配管５１を通して供給されたＮ₂の直進性を向上させることができる。その結果、処理槽１に向かってＮ₂が噴出することを防止でき、処理槽１の処理液面を波立たせて処理液が周囲に飛散する等の不都合を防止できる。

外槽５の下部には、外槽５に溢れてきた処理液を排出するための排出配管６７が配設されている。排出配管６７は、一端側が外槽５に連通され、他端側が、処理液を貯留可能な密閉容器６９に連通されてなる第１排出配管７１と、一端側が密閉容器６９に連通され、他端側が外部に連通接続されてなる第２排出配管７３とを備えている。第１排出配管７１には、開閉弁７５が取り付けられ、第２排出配管７３には、上流側から開閉弁７７とポンプ７９が設けられている。なお、外槽５から第１排出配管７１を通って排出される処理液は、例えば、毎分１０〜２０リットルという比較的大流量である。

なお、上記密閉容器６９が本発明におけるトラップ部に相当する。

第１排出配管７１の他端側と、第２排出配管７３の一端側とは、図４に示すように密閉容器６９内に挿入されている。
すなわち、第１排出配管７１は、その他端側の下端が、密閉容器６９の底面から高さＨ１の位置にくるように取り付けられている。第２排出配管７３は、その一端側の下端が、高さＨ１より高い、密閉容器６９の底面から高さＨ２の位置となるように取り付けられている。また、高さＨ２より高い位置であって、密閉容器６９の天井面より低い位置である高さＨ３には上限センサ８１が取り付けられ、高さＨ１より若干高い位置である高さＨ４には下限センサ８３が取り付けられている。上限センサ８１及び下限センサ８３は、それぞれ密閉容器６９内に収容された処理液の液面Ｌを検出する。

制御部８５は、上述した昇降ユニット７の昇降動作、開閉カバー１５の開閉動作、処理液供給部１６の供給動作、減圧部３１の減圧動作、乾燥ユニット４３の動作、開閉弁７７とポンプ７９の動作を統括的に制御する。制御部８５は、上限センサ８１及び下限センサ８３からの信号に応じて開閉弁７７とポンプ７９を制御する。具体的には、上限センサ８１が液面Ｌを検出して作動した場合には、開閉弁７７を開放するとともにポンプ７９を作動させて密閉容器６９内の処理液を外部に排出する。これにより、密閉容器６９が満杯となって外槽５から処理液の排液が不可能となることを防止できる。一方、下限センサ８３が液面Ｌを検出して作動した場合には、開閉弁７７を閉止するとともにポンプ７９を停止させる。これにより、密閉容器６９内には、第１排出配管７１の他端側より若干高い位置に処理液の液面Ｌが位置することになり、第１排出配管７１と第２排出配管７３とが連通することを防止できる。その結果、外部の気体が排出配管６７及び外槽５を通って空間ＳＰに流入することを抑制できる。また、密閉容器６９と配管という簡単な構成で効果を得ることができる。

なお、上述した構成のうち処理液に触れる部分については、処理液に耐性を備えている材料、例えば、フッ素樹脂や石英ガラスで構成することが好ましい。また、ポンプ７９としては、吸い込み側が減圧状態であっても動作可能であるものが好ましく、例えば、外部からの圧縮空気等を作動源とするベローズ式のポンプであることが好ましい。

次に、図５を参照して上述した装置の動作について説明する。なお、図５は、動作を示すフローチャートである。なお、説明の都合上、初期状態は、開閉弁７５は開放され、開閉弁７７は閉止され、ポンプ７９は停止された状態であるものとする。

ステップＳ１
制御部８５は、開閉弁２９を開放し、純水供給源１９から処理槽１に所定流量で純水を処理液として供給する。処理槽１の容量を超えると、処理槽１から処理液が溢れて外槽５に回収され、密閉容器６９に収容されてゆく。

なお、このステップＳ１から後述する処理までの間、ステップＳ０１〜Ｓ０４までの処理が平行して実施される。
すなわち、上限センサ８１が作動すれば制御部８５は、開閉弁７７を開放するとともにポンプ７９を作動させ、加減センサ８３が作動すれば制御部８５は、開閉弁７７を閉止するとともにポンプ７９を停止させる。

ステップＳ２
開閉カバー１５を開放し、待機位置にある昇降ユニット７を処理槽１内の処理位置にまで下降させて、基板Ｗを処理液（純水）に浸漬させる。その後、開閉カバー１５を閉止する。

ステップＳ３、Ｓ４
制御部８５は、例えば、ミキシングバルブ２３を通して純水にフッ化水素酸（ＨＦ）を注入して、フッ化水素酸を含む処理液を生成する。この処理液は、処理槽１に貯留している純水を次第に置換してゆくことになる。このように最初に純水に基板Ｗを浸漬し、その後、フッ化水素酸を注入してフッ化水素酸を含む処理液で純水を置換することにより、基板Ｗと処理液との馴染みが悪いことに起因して処理の面内均一性が低下するのを防止できる。これを所定時間だけ維持して、基板Ｗをエッチング処理する。

ステップＳ５、Ｓ６
所定時間のエッチング処理が完了すると、ミキシングバルブ２３からのフッ化水素酸の注入を停止し、開閉弁２９を閉止するとともに開閉弁２７を開放し、処理槽１内の処理液を温純水で置換し、温順水を外槽５にオーバーフローさせた状態を維持する。なお、温純水の温度は、後述する減圧した状態で沸騰しない程度の温度が好ましく、例えば、４０℃以下の温度である。

ステップＳ７
リンス処理が完了すると、オーバーフローを維持したまま乾燥ユニット４３及び減圧部３１を作動させる。つまり、開閉弁５７を開放するとともに、Ｎ₂供給源４９からＮ₂を供給し、ヒータ５３でＮ₂を所定温度に加熱した後、気体供給ノズル４７からＮ₂を噴出させる。このときの流量は、例えば、毎分５０リットル程度である。さらに、開閉弁３９を開放するとともにポンプ３７を作動させ、外容器１１内の全体を減圧して空間ＳＰ（待機位置）を減圧する。減圧は、例えば、３０ｋＰａ以下にする。

ステップＳ８、Ｓ９
処理位置の昇降ユニット７を乾燥位置にまで上昇させて、処理槽１の温純水に浸漬されている基板Ｗを上昇させ、所定時間だけこの位置を維持する。このとき、加熱されたＮ₂の供給と、減圧の効果により、基板Ｗの乾燥が促進される。

ステップＳ１０
乾燥処理が終了すると、ポンプ３７を停止するとともに開閉弁３９を閉止して減圧を停止し、さらに開閉弁５７を閉止してＮ₂の供給を停止する。

ステップＳ１１
開閉カバー１５を開放し、昇降ユニット７を上昇させて乾燥位置にある基板Ｗを外容器１１の上方にあたる待機位置に搬出する。なお、基板Ｗを搬出した後は、次の基板Ｗを搬入する前までは、開閉弁２７及び開閉弁２９を閉止して処理槽１への純水の供給を停止しておいてもよい。

上述したように、本実施例装置は、処理液供給部１６から処理槽１に処理液を供給し、昇降ユニット７を処理槽１内に移動して基板Ｗを処理液に浸漬させる。その後、昇降ユニット７を処理槽１内から乾燥位置へ移動して減圧部３１による減圧を行っても、外槽５の排出配管６７には密閉容器６９が設けてあるので、排出配管６７の下流から空間ＳＰに気体が流入することが抑制される。したがって、十分に空間ＳＰ内を減圧することができ、減圧乾燥の効率を向上することができる。

また、本実施例装置では、処理槽１の処理液を外槽５に溢れさせ、処理液の表面に浮遊しているパーティクルを排出しながら、昇降ユニット７を上昇させて基板Ｗを処理槽１内から空間ＳＰへ移動させる。基板Ｗを処理液から引き上げる際には、処理槽１内に貯留している処理液の表面に浮遊しているパーティクル等が、処理液の表面張力によって上昇してゆく基板Ｗに引きつけられ付着し、基板Ｗを汚染するという別異の問題が生じることがあるが、本実施例ではこの不都合を防止して清浄度高く基板を処理することができる。

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）上述した実施例では、処理槽１及び外槽５の全体を外容器１１で囲う構成としているが、少なくとも乾燥位置にあたる空間ＳＰを外部と閉塞する構成であれば本発明を適用できる。

（２）上記実施例装置では、フッ化水素酸を含む処理液によるエッチング処理を例に採って説明したが、本発明は、硫酸・過酸化水素水による処理等、各種の処理液による処理に適用できる。

（３）上述した実施例において、密閉容器６９の容積が非常に大きい構成の場合には、上限センサ８１や加減センサ８３を配設しなくてもよい。

（４）上述した実施例では、加熱した窒素ガスを供給しているが、加熱せずにドライＮ₂を供給するようにしてもよい。

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。 乾燥ユニットの概略構成を示す横断面図である。 気体供給部の縦断面図である。 密閉容器の概略構成を示す縦断面図である。 動作を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
５ … 外槽
７ … 昇降ユニット（保持機構）
９ … 背板
１１ … 外容器
ＳＰ … 空間
１６ … 処理液供給部
３１ … 減圧部
４３ … 乾燥ユニット
４５ … スリット状排気口
４７ … 気体供給ノズル
６７ … 排出配管
６９ … 密閉容器（トラップ部）
７１ … 第１排出配管
７３ … 第２排出配管
８１ … 上限センサ
８３ … 下限センサ
８５ … 制御部

Claims (4)

1. 基板に処理を行う基板処理装置において、
   処理液を貯留する処理槽と、
   前記処理槽の外部に設けられ、前記処理槽から溢れた処理液を回収する外槽と、
   前記処理槽へ処理液を供給する処理液供給部と、
   前記処理槽の上部に形成された空間を減圧する減圧部と、
   前記外槽に連通接続され、前記外槽から処理液を排出する排出配管と、
   前記排出配管に設けられ、前記排出配管の下流から前記空間への気体の流入を抑制するトラップ部と、
   基板を保持しつつ、前記処理槽内と前記空間との間を移動可能な保持機構と、
   を備えてい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、
   前記空間が前記減圧部によって減圧され、かつ前記処理液供給部から前記処理槽へ処理液が供給されて、前記処理槽から前記外槽へ処理液が溢れ出た状態で、前記保持機構は、基板を保持しつつ前記処理槽内から前記空間へ移動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、
   前記トラップ部は、処理液を貯留可能な密閉容器であり、
   前記排出配管は、前記外槽及び前記密閉容器を連通接続させる第1排出配管と、前記密閉容器及び外部を連通接続させる第2排出配管とを備えていることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項3に記載の基板処理装置において、
   前記第2排出配管に接続されたポンプと、
   前記密閉容器内に収容された処理液の上限を検出する上限センサと、
   前記密閉容器に収容された処理液の下限を検出する下限センサと、
   前記上限センサが上限を検出した場合には、前記ポンプを作動させて前記下限センサが下限を検出するまで処理液を前記密閉容器から排出させる制御部と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
   
   

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