JP2007105626A

JP2007105626A - 基板処理装置

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Publication number: JP2007105626A
Application number: JP2005298857A
Authority: JP
Inventors: Yoshizo Shibagaki; 喜造柴垣
Original assignee: SES Co Ltd
Current assignee: SES Co Ltd
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】処理液の種類に関係なく処理液が処理槽内で複数枚の被処理基板間にスムーズに流れて被処理基板表面に接触するようにした基板処理装置を提供すること。
【解決手段】所定量の処理液及び複数枚の被処理基板Ｗが収容される有底の処理槽２と、該処理槽２の上方に配設された処理液供給管７ａ、７ｂとを備えた基板処理装置１において、処理槽２の被処理基板Ｗが収容される位置の下方には、中央部に大口径の貫通孔１０が形成された整流板８が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ、液晶表示パネル、光ディスク等の各種基板の表面処理を行う基板処理装置に係り、特に、処理液が処理槽内で円滑に流れるようにした基板処理装置に関するものである。

半導体ウェーハ、液晶表示パネル、光ディスク等の各種基板は、その表面を清浄及び均一にするために、各種の薬液による薬液処理、純水による水洗処理及び有機溶剤を用いた乾燥処理等が基板処理装置を使用して行われている。この種の基板処理装置は、硫酸、フッ酸、オゾン水等の各種薬液及び純水（以下、薬液及び純水を総称して処理液という）等の処理液をそれぞれの処理槽に貯留して、この貯留した処理液に被処理基板を浸漬して表面処理を行うようになっている。

図３は既に公知の基板処理装置に使用されている処理槽の概略断面図である。
この基板処理装置１Ａは、処理液を貯留すると共に被処理基板を収容できる大きさの処理槽１５を備え、この処理槽１５の底壁面に複数本、例えば２本の処理液供給管１６ａ、１６ｂを管同士互いに所定距離離して配設し、各処理液供給管１６ａ、１６ｂに設けた複数個のノズル１６ａ'、１６ｂ'から処理液を供給して、この処理液を処理槽１５内で循環させて被処理基板Ｗの表面処理を行うようになっている。なお、この処理槽１５には、その外槽底部に設けた排出口から排出される処理液をポンプアップして処理槽１５へ再び供給することで循環させる処理液循環手段が設けられているが図３では省略されている。

この処理槽１５では、各処理液供給管１６ａ、１６ｂから処理液が供給されると、底部の中央部から上方へ向けた上昇流ａが形成され、液面に達した上昇流は左右に分岐され下方への降下流となり、この下降流は底部付近で再び上方へ向いた上昇流となって還流、いわゆるアップフローの循環流が形成されて、この循環流によって被処理基板の洗浄処理が行われる。

また、このアップフローに対してその逆のダウンフローが形成される基板処理装置も知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
図４は、下記特許文献１に記載された基板処理装置に使用される処理槽の断面図である。この処理槽１７は、被処理基板、例えばウェーハを純水により洗浄するリンス槽であるが、槽１８の上部に一体に設けられた溢流枠部１９と、槽の一側上部に設けられて純水を水平方向へ吐き出す純水供給部２０と、槽内下部側に設置されたパンチング板２１と、槽底部に設けられた排水口２２とで構成されている。

この処理槽１７では、上方から供給された洗浄液は下降して、排水口２２に向かう水流はパンチング板２１の水流に対する抵抗のため、パンチング板２１の細孔２１ａを通る水量は各部で偏りなく一様となり槽内に下方へ向かう均一な流れが形成されるので、槽内の淀みの発生がなくなり、良好なウェーハ洗浄を行うことができるというものである。

特開平５−１６６７８７号公報（図１、段落〔０００８〕、〔００１２〕）

上記の図３に示した処理槽１５では、供給された処理液は処理槽内で上記のアップフロー流が形成されて、この環流によって被処理基板の表面処理が行なわれるが、使用される処理液の種類及び基板の大口径化によって、処理液の流れが偏って被処理基板の処理が不均一になることが判明した。このような不都合は、特に水より粘度の高い薬液、それに加え大口径基板に対して発生している。この現象は、薬液の粘度が純水より高いことに起因しているものと想定されるが、一方でまた、被処理基板の口径が大きくなると、直径２００ｍｍウェーハでは上記現象がみられなかったものでもそれ以上の大口径、例えば３００ｍｍになると上記現象が発生してしまうことも判明した。

そこで、この現象を実験により検証した結果を図５を用いて以下に詳細に説明する。なお、図５は図３に示す基板処理装置において処理液に硫酸を用いた場合の処理槽内における処理液が循環する様子を模式的に示した概略断面図である。

上記基板処理装置１Ｂの処理槽１５において、底壁面の処理液供給管から処理液を一定圧力で供給すると、処理液が純水では、図３に示すものと同様に、先ず底部の中央部から上方へ向けた上昇流が形成され、次いでこの上昇流は水面で左右に分岐されて槽側壁面付近で下方への下降流となり、この下降流は底壁面へ接近すると再び上方へ向いた上昇流となって還流するアップフロー流が形成され、この環流によって、被処理基板の洗浄処理が良好に行われるが、処理液が薬液、例えば硫酸のような粘度の高い液体になると、図５に示すように、処理液（硫酸）の主流は処理槽底壁周辺や処理槽側壁と被処理基板との間へ流れ上記のような上昇流ａは形成されなくなってしまう。

そこで、この課題を解決するために処理液供給管１６ａ、１６ｂのノズル１６ａ'、１６ｂ'の角度を種々変更、例えば水平線に対して上向きに１５度〜９０度、また下向きに１３度〜２５度にして、一定圧力で処理液（硫酸）を供給してみたが、結果は同じで上記のような上昇流は形成されなかった。この結果、薬液の場合は、被処理基板間へ入り込む薬液の量が極端に減少し均一な表面処理が行なわれないことが判明した。

このような課題は、処理液の流速を速くすれば解決可能となるが、そうすると、使用される硫酸は、通常、高温度（例えば１２０℃）のものが使用されるので高出力のポンプ、それも高温及び強酸に耐えるポンプが必要になり装置自体のコストが高くなると共に補修等が困難になる。なお、上記基板処理装置の処理槽１７は、ダウンフローの還流が形成されるものであるが、このような装置を使用しても、流れに対する抵抗が少ない槽壁面付近に処理液流が集中し、上記課題が解決できないことも確認された。

そこで本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、処理液の種類に関係なく処理液が処理槽内で複数枚の被処理基板間にスムーズに流れて被処理基板表面に接触し、大口径の被処理基板においても基板表面全体の良好な表面処理を行うことが可能な基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願の請求項１に記載の基板処理装置は、所定量の処理液及び複数枚の被処理基板が収容され底部に排出口を有する有底の処理槽と、該処理槽の上方に配設された処理液供給手段とを備えた基板処理装置において、
前記処理槽の前記被処理基板が収容される位置の下方には、中央部に大口径の貫通孔が形成された整流板が設けられていることを特徴とする。

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、前記整流板は、前記貫通孔の外周囲に複数個の細孔が形成されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の基板処理装置において、前記整流板は、外周囲が前記処理槽の内壁に接触する大きさで浅底の皿状をなし、前記貫通孔はこの皿状の底部に設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置において、前記貫通孔は、矩形状の開口からなり、該開口の一辺の幅長が前記被処理基板の直径より短長になっていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理装置において、前記処理槽は、その底部の排出口と上方の処理液供給手段との間に処理液を循環させる処理液循環手段が接続され、前記排出口から処理液を吸引し再び前記処理液供給手段から供給して前記処理槽内で循環させることを特徴とする。

本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、処理槽の被処理基板が収容される位置の下方に大口径の貫通孔が形成された整流板が配設されるので、上方の処理液供給手段から供給される処理液はその殆どが被処理基板に接触して整流板の貫通孔を通過して槽外へ排出される。すなわち、処理槽内に複数枚の被処理基板が垂直に立設された状態で収容されると、それらの基板上方に供給された処理液は、そのまま被処理基板間を通って整流板の貫通孔を通過して流れ、また、処理槽の側壁と被処理基板との間に流れる処理液は、整流板に遮られて被処理基板方向へ流路が変更されて、被処理基板間に入り込み各基板表面に接触した後に整流板の貫通孔を通って排出される。したがって、純水より粘度が高い薬液、例えば硫酸であっても被処理基板間に入り込んで基板表面と接触し良好な表面処理を行うことができる。

請求項２の発明によれば、整流板の裏面は整流板に遮られて処理液が流れ難くなり処理槽の底壁面と整流板裏面との間に処理液が滞留する淀みが発生する恐れがあるが、整流板の貫通孔の外周囲に複数個の細孔を設けることにより、これらの細孔から処理液が流れてこの淀みをなくすることができる。したがって、処理槽内での淀みの発生が解消されるので、処理槽内の処理液の濃度が均一になり高品質の表面処理ができる。

請求項３の発明によれば、整流板を浅底皿状にし、その底部に貫通孔を設けると、中央部の貫通孔の外周囲は下方に傾斜した傾斜面となるので、処理槽の側壁と被処理基板との間に流れる処理液は、この傾斜面に沿ってスムーズに被処理基板方向へ流路が変更されて被処理基板間に入り込み各基板表面に接触した後に整流板の貫通孔から排出されるようになる。

請求項４の発明によれば、処理槽内に複数枚の被処理基板を所定間隔で垂直に立設し１列に併設して挿入するときに、各被処理基板を開口の短長部分に橋渡しするようにして収容すると、処理液はこの開口短長部分に集められて流れるので、被処理基板間に入り込み易くなる。

請求項５の発明によれば、処理液循環手段により、処理時に排出口から処理液を吸引して処理槽へ戻す循環系が形成できるので、処理槽内での処理液の流速を速めることができ、粘度の高い処理液でも被処理基板間を通過して表面処理を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための基板処理装置を例示するものであって、本発明をこの基板処理装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。なお、図１は、本発明の実施例に係る基板処理装置を示す断面図、図２は図１の処理槽内に設けられる整流板を示す平面図である。

基板処理装置１は、図１に示すように、処理液及び被処理基板が収容される大きさの処理槽２と、この処理槽の上部開口の両側に配設された処理液供給管７ａ、７ｂと、処理槽の底部に配設された整流板８と、処理槽の底壁に設けられ排出口４とを有し、処理槽の排出口４は処理液循環手段を介して配管により処理液供給管７ａ、７ｂに連結されており、循環手段内において処理液の温度調節を行い、また処理中に発生したパーティクル等をフィルタＦにより除去して、槽内に戻すことにより循環されるようになっている。なお、この処理液供給管７ａ、７ｂは、不図示の処理液供給源に配管により接続されている。

処理槽２は、上方に開口３ａを有し所定量の処理液及び複数枚の被処理基板、例えば直径３００ｍｍの円板状の半導体ウェーハ（以下、ウェーハという）Ｗが５０枚程度、所定間隔、例えば５ｍｍあけて垂直に立設した状態で収容できる大きさを有する有底の内槽３と、この内槽３の上方側壁に設けられた外槽６とを有し、内槽３の上部開口３ａからオーバーフローする処理液はこの外槽６へ収容されるようになっている。また、内槽３の底部と側壁部３ｂ、３ｃとの接続部には所定角度の傾斜面が形成されている。この傾斜面を設けることにより角部がなくなり処理液の淀みが無くなる。更に底部の中心部には所定大きさの窪み３_０が形成され。その窪み３_０内に排出口４が設けられている。

この排出口４は、配管５により処理液供給管７ａ、７ｂに接続されるが、この配管５の途中にポンプＰ、ダンパーＤ及びフィルタＦが結合されて、排出口４から排出される処理液がフィルタＦで汚染物が除去されてポンプＰにより上方の処理液供給管７ａ、７ｂへポンプアップされて内槽３に処理液が循環されるようになっている。なお、排出口４に接続された配管５には、不図示の切換え弁が設けられて処理液を処理液供給管７ａ、７ｂへの給送と外部への排出の切換えが行われるようになっている。また、ポンプＰ、ダンパーＤ及びフィルタＦで処理液循環手段を構成している。

処理液供給管７ａ、７ｂは、所定の太さを有する管状体からなり、長手方向に所定ピッチ、例えばウェーハ間隔と同じ５ｍｍで複数個のノズル孔７ａ'、７ｂ'が形成されている。これらの供給管７ａ、７ｂは、内槽３の両側に対向して配設されている。これらの供給管７ａ、７ｂは、内槽３の外壁面に細溝が形成され、この細溝内に各ノズル孔７ａ'、７ｂ'が位置するようにして外壁面に固定される。この細溝は、内槽３の上端から下方へ所定長さ下がった位置に内槽３を貫通して設けられる。

内槽３には、ウェーハＷが収容される位置の下方に貫通孔１０が形成された整流板８が装着されている。
この整流板８は、図２に示すように、浅底の皿状をなし耐強酸及び耐熱性を有する材料、例えば石英材で形成されている。整流板８の外周囲９は、内槽３の内周に当接するように略方形状をなし、中心部には同じく方形状の貫通孔１０を有している。この貫通孔１０の横幅Ｌ１はウェーハＷ直径より狭い長さであり、縦方向の長さＬ２は、内槽３内に収容される複数枚のウェーハＷが併設された状態における長さ方向の長さとほぼ同一となっている。この貫通孔１０は、内槽３の上方から供給された処理液が内槽３のほぼ中心部に集中してこの貫通孔から排出するものであることから、この大きさは上記の寸法に限定されるものではない。また、この整流板８の外周囲９には複数個の細孔１１が形成されている。

整流板８が浅底の皿状をなし底部に貫通孔１０が形成されていると、内槽３内に複数枚の被処理基板Ｗが垂直に立設配置されて収容されたとき、内槽３に設けられた処理液供給管７ａ、７ｂから供給された処理液は、処理槽２の上方から被処理基板Ｗ間を通過して整流板８の貫通孔１０を通過して流れ、また、内槽３の側壁３ｂ、３ｃと被処理基板Ｗ間の処理液は、整流板８に遮られて被処理基板Ｗ方向へ流路が変更されて、被処理基板Ｗ間に入り込んだ後に整流板８の貫通孔１０へ向かって収束するように貫通孔１０を通過する。

したがって、処理槽２と被処理基板Ｗとの間を流れる処理液も整流板８により被処理基板Ｗ間を通過するので、純水より粘度が高い薬液、例えば硫酸でも被処理基板Ｗ間に入り込んで基板表面に接触し、良好な表面処理が行なわれる。

このように構成した基板処理装置１は、内槽３には被処理基板Ｗが収容される位置の下方に大きな貫通孔１０が形成された整流板８が配設されるので、上方の処理液供給管７ａ、７ｂから供給される処理液はその殆どが被処理基板Ｗに接触して整流板８の貫通孔１０を通過して排出口４へ排出される。すなわち、処理槽２内に複数枚の被処理基板Ｗが垂直に立設配置された状態で収容されると、それらの基板上方から供給される処理液は、そのまま被処理基板Ｗ間を通って整流板８の貫通孔１０を通過して流れ、また、内槽３の側壁３ｂ、３ｃと被処理基板Ｗ間に流れる処理液は、整流板８に遮られて被処理基板Ｗ方向へ流路が変更されて、被処理基板Ｗ間に入り込み各基板表面に接触した後に整流板８の貫通孔１０へ集められて排出される。したがって、内槽３の側壁３ｂ、３ｃと被処理基板Ｗとの間を流れようとする処理液も整流板８により被処理基板Ｗ間を通過するようになるので、純水より粘度が高い薬液、例えば硫酸でも被処理基板Ｗ間に入り込んで基板表面と接触して良好な表面処理を行うことができる。なお、整流板８の貫通孔１０の外周囲９に複数個の細孔１１を設けたことで、この整流板８の下部領域に淀みが発生する恐れもなくなる。

図１は本発明の実施例に係る基板処理装置を示す概略断面図である。図２は図１の処理槽に装着される整流板を示す平面図である。図３は従来技術の基板処理装置の処理槽を示す概略断面図である。図４は他の従来技術の基板処理装置の処理槽を示す断面図である。図５は図３の基板処理装置において処理液に硫酸を用いた場合の処理槽を示す概略断面図である。

符号の説明

１基板処理装置
２処理槽
３内槽
４排出口
５配管
６外槽
７ａ、７ｂ処理液供給管
８整流板
９外周囲
１０貫通孔
１１細孔
Ｐポンプ

Claims

所定量の処理液及び複数枚の被処理基板が収容され底部に排出口を有する有底の処理槽と、該処理槽の上方に配設された処理液供給手段とを備えた基板処理装置において、
前記処理槽の前記被処理基板が収容される位置の下方には、中央部に大口径の貫通孔が形成された整流板が設けられていることを特徴とする基板処理装置。
前記整流板は、前記貫通孔の外周囲に複数個の細孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記整流板は、外周囲が前記処理槽の内壁に接触する大きさで浅底の皿状をなし、前記貫通孔はこの皿状の底部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
前記貫通孔は、矩形状の開口からなり、該開口の一辺の幅長が前記被処理基板の直径より短長になっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
前記処理槽は、その底部の排出口と上方の処理液供給手段との間に処理液を循環させる処理液循環手段が接続され、前記排出口から処理液を吸引し再び前記処理液供給手段から供給して前記処理槽内で循環させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理装置。