JP2008159902A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの付着を防止しつつも乾燥不良を防止することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】制御部４７は、リフタ１５を処理位置に位置させた状態で、噴出管７から純水を供給させて基板Ｗに対して純水による処理を行わせ、供給部２３から所定の気体供給流量でドライエアを供給させつつリフタ１５を上昇させる。支持部材１６が液面から露出するまでは第１の速度で上昇させ、支持部材１６が液面から露出した後は、第２の速度で上昇させる。支持部材１６が気液界面を通過するまでは遅い速度で引き上げるので、ドライエアによって充分に基板Ｗを乾燥させることができる。一方、支持部材１６が気液界面を通過した後は速度を第２の速度に速めるので、液面下に浮遊するパーティクルが支持部材１６に付着することを防止でき、基板Ｗへのパーティクルの付着を防止しつつも乾燥不良を防止できる。
【選択図】図１

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）に対して所定の処理を施す基板処理装置に係り、特に、処理液から基板を引き上げつつ基板に対して乾燥気体を供給して乾燥処理を行う技術に関する。

従来、この種の装置として、処理液を貯留する処理槽と、基板を支持し、処理槽の内部と処理槽の上方とにわたって一定速度で昇降可能に構成されたリフタと、処理槽の液面近傍に備えられ、ドライエアを供給するためのノズルとを備えたものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

このように構成された装置では、処理槽の下方から純水を供給するアップフローを行って純水を処理槽から溢れさせつつ、基板を支持したリフタを下降させて基板を純水に浸漬させ、所定時間の処理の後にリフタを純水から一定速度で上昇させる。このとき、ノズルからドライエアを供給することにより、純水の液面から順次に露出する基板を乾燥させる。
特開平１１−３５４４８８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、リフタの下部に設けられている基板を支持するガイドが純水のアップフローの流れを乱しやすいので、ノズルの配置とは反対側の処理槽の上部にパーティクルが滞留しやすくなっている。したがって、リフタにより基板を引き上げると、ガイドが位置する基板の下部にパーティクルが付着しやすくなるという問題がある。その一方、処理液面付近に滞留しているパーティクルの基板への付着を防止するために、リフタの上昇速度を速くすることが考えられる。しかしながら、このようにするとドライエアによる純水の乾燥が不十分となって、乾燥不良が生じるという別異の問題が生じる。

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、基板へのパーティクルの付着を防止しつつも乾燥不良を防止す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、処理液で基板を処理した後、基板を引き上げつつ乾燥気体で乾燥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、前記処理槽の上部にて、前記処理槽内に貯留する処理液面に沿って一方側から他方側へ乾燥気体を所定の気体供給流量で供給する乾燥気体供給手段と、前記処理槽の下部から処理液を供給する処理液供給手段と、基板を支持する支持部材を備え、前記処理槽内の第１の位置と前記処理槽上部の第２の位置にわたって昇降自在に構成された支持手段と、前記支持手段を第１の位置に位置させた状態で、前記処理液供給手段から所定の処理液供給流量で処理液を供給させて基板に処理を行わせた後、前記乾燥気体供給手段から所定の気体供給流速で乾燥気体を供給させつつ前記支持手段を上昇させる際には、前記支持手段の支持部材が処理液面から露出するまでは第１の速度で上昇させ、前記支持手段の支持部材が処理液面から露出した後は、前記第１の速度よりも速い第２の速度で上昇させる制御手段と、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、制御手段は、支持手段を第１の位置に位置させた状態で、処理液供給手段から所定の処理液供給流量で処理液を供給させて基板に対して処理液による処理を行わせる。次いで、制御手段は、乾燥気体供給手段から所定の気体供給流速で乾燥気体を供給させつつ支持手段を上昇させる際に、支持手段の支持部材が処理液面から露出するまでは第１の速度で上昇させ、支持手段の支持部材が処理液面から露出した後は、第１の速度よりも速い第２の速度で上昇させる。支持部材が気液界面を通過するまでは遅い速度で引き上げるので、乾燥気体によって充分に基板を乾燥させることができる。一方、支持部材が気液界面を通過した後は速度を速めるので、処理液の液面下に浮遊するパーティクルが支持部材に付着することを防止できる。したがって、基板へのパーティクルの付着を防止しつつも乾燥不良を防止することができる。

本発明において、第１の速度は、１．５〜２．５［ｍｍ／ｓｅｃ］であることが好ましい（請求項２）。１．５［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅いとスループットが悪くなるとともに、基板へのパーティクルの付着が多くなり、２．５［ｍｍ／ｓｅｃ］より速いと乾燥不良が生じやすい。

本発明において、第２の速度は、２．５〜３．５［ｍｍ／ｓｅｃ］であることが好ましい（請求項３）。２．５［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅いと支持部材周辺にパーティクルが付着しやすくなり、３．５［ｍｍ／ｓｅｃ］より速いと処理液面が大きく波立って飛沫が基板に付着する不都合が生じやすい。

また、本発明において、所定の処理液供給流量は基板が３００ｍｍ径であって前記処理槽の容量が３５〜３８リットルの場合に、２〜４［リットル／ｍｉｎ］であることが好ましい（請求項４）２［リットル／ｍｉｎ］より少ないと処理液中のパーティクルが排出されず基板が汚染され、４［リットル／ｍｉｎ］より多いと処理液の流れに乱れが生じ、パーティクルが円滑に排出されず基板が汚染される。

また、所定の気体供給流速は６〜７［ｍ／ｓｅｃ］であることが好ましい（請求項５）。

本発明に係る基板処理装置によれば、制御手段は、支持手段を第１の位置に位置させた状態で、処理液供給手段から所定の処理液供給流量で処理液を供給させて基板に対して処理液による処理を行わせる。次いで、制御手段は、乾燥気体供給手段から所定の気体供給流速で乾燥気体を供給させつつ支持手段を上昇させる際に、支持手段の支持部材が処理液面から露出するまでは第１の速度で上昇させ、支持手段の支持部材が処理液面から露出した後は、第１の速度よりも速い第２の速度で上昇させる。支持部材が気液界面を通過するまでは遅い速度で引き上げるので、乾燥気体によって充分に基板を乾燥させることができる。一方、支持部材が気液界面を通過した後は速度を速めるので、処理液の液面下に浮遊するパーティクルが支持部材に付着することを防止できる。したがって、基板へのパーティクルの付着を防止しつつも乾燥不良を防止できる。

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。

本実施例に係る基板処理装置は、処理液を貯留する処理槽１を備えている。この処理槽１は、処理液を貯留し、起立姿勢とされた複数枚の基板Ｗを収容可能に構成されている。処理槽１の容積は、基板Ｗが３００ｍｍ径である場合、３５〜３８［リットル］程度である。処理槽１の底部には、複数枚の基板Ｗが整列されている方向（紙面方向）に沿って長軸を有し、処理液を処理槽１内に供給するための二本の噴出管７が配設されている。各噴出管７には、供給管９の一端側が接続され、供給管９の他端側は、図示しない処理液供給源に連通接続されている。供給管９は、フッ化水素酸や、硫酸・過酸化水素水の混合液などの薬液や、純水などを処理液として供給する。供給管９には、流量制御弁１０が取り付けられており、これによって噴出管７から処理槽１に供給される処理液の流量が調整される。

なお、上述した噴出管７が本発明における処理液供給手段に相当する。

処理槽１は、その周囲がチャンバ１１で囲われている。チャンバ１１は、上部に開閉自在の上部カバー１３を備えている。起立姿勢で複数枚の基板Ｗを支持するリフタ１５は、チャンバ１１の上方にあたる「待機位置」と、処理槽１の内部にあたる「処理位置」（第１の位置）と、処理槽１の上方であってチャンバ１１の内部にあたる「乾燥位置」（第２の位置）とにわたって移動可能に構成されている。リフタ１５は、複数枚の基板Ｗを当接支持する支持部材１６を下部に備えている。

なお、上述したリフタ１５が本発明における支持手段に相当する。

処理槽１の底部には、排出口１７が形成されている。この排出口１７には、ＱＤＲ弁１９が取り付けられている。この排出口１７から処理槽１内の処理液を排出すると、処理液がチャンバ１１内の底部に一旦排出される。チャンバ１１の底部には排液弁２１が取り付けられており、排液弁２１が開放されると、チャンバ１１内に排出された処理液が外部に排出される。また、噴出管７から供給されて処理槽１を溢れ、チャンバ１１内に排出された処理液も同様にして排液弁２１を介して外部に排出される。

チャンバ１１のうち、処理槽１の上縁側方には、リフタ１５に支持された複数枚の基板Ｗの側方から乾燥気体であるドライエアを供給するための供給部２３が配設されている。また、処理槽１を挟んで供給部２３と対向する位置には、ドライエアを排出するための排出部２５が配設されている。供給部２３は、処理槽１に貯留している処理液の液面近傍に開口するように、ドライエアを噴出する噴射口２７を備え、排出部２５は、ドライエアをチャンバ１１外へ排出するための排出口２９を処理槽１側に備えている。

上述した供給部２３には、一端側がドライエア供給装置３１に連通接続された供給配管３３の他端側が連通接続されている。ドライエア供給装置３１は、エアを取り込んで除湿し、所定湿度に調整したエアをドライエアとして供給配管３３へ供給する。その供給量は、供給配管３３に設けられた流量制御弁３５によって調整される。

なお、上述した供給部２３が本発明における乾燥気体供給手段に相当する。

上述したリフタ１５の昇降動作や、ＱＤＲ弁１９及び排液弁２１の開閉、流量制御弁１０，３５は、本発明における制御手段に相当する制御部４７によって統括的に制御される。特に、リフタ１５を処理位置から乾燥位置に上昇させる際には、流量制御弁１０を操作して、処理液の流量を所定流量にするとともに、流量制御弁３５を操作して、ドライエアを所定の気体供給流量で噴射口２７から基板Ｗ方向に供給する制御が行われる。所定の気体供給流量は、供給部２３から供給されるドライエアの流速が、例えば、６〜７［ｍ／ｓｅｃ］となる程度が好ましい。また、流量制御弁１０を操作して、処理液を所定の処理液供給流量で噴射管７から供給する制御が行われる。所定の処理液供給流量は、例えば、２〜４［リッター／ｍｉｎ］が好ましい。これは、流量が２［リットル／ｍｉｎ］より少ないと処理液中のパーティクルが排出されず基板Ｗが汚染され、４［リットル／ｍｉｎ］より多いと処理液の流れに乱れが生じ、パーティクルが円滑に排出されず基板Ｗが汚染されるからである。リフタ１５については、支持部材１６が処理液面から露出するまでは第１の速度（詳細後述）で昇降させ、支持部材１６が処理液面から露出した後は、第１の速度よりも遅い第２の速度（詳細後述）で上昇させる二段階の速度制御を行う。

なお、制御部４７は、図示しない位置検出装置によってリフタ１５の位置及び支持部材１６の高さ位置を判別することができる。

ここで図２及び図３を参照する。なお、図２は、純水流量とパーティクルの関係を示すグラフであり、図３は、引き上げ速度とパーティクルの関係を示すグラフである。

◎純水流量−パーティクル
処理槽１に噴出管７から処理液としての純水を供給する際に、その流量に応じて基板Ｗの清浄度がどの程度変わるかを示したのが図２のグラフである。なお、図中における第１スロット等の表記は、５０枚の基板Ｗを支持可能な支持部材１６における支持位置を示している。

この図２から明らかなように、流量が多いとパーティクルの付着が増え、一方で流量を停止した状態ではさらにパーティクルの付着が増えることが判る。純水の流量を増やしすぎると、噴出管７から供給された純水の、処理槽１内における流れに乱れが生じ、その部分に滞留するパーティクルが、処理槽１の上縁を溢れる流れに乗って処理槽１から排出されにくくなるためであると推測される。また、純水の供給を停止すると最も結果が思わしくないのは、処理槽１内にパーティクルが滞留することが原因であると推測される。発明者等の実験によると、純水の流量を２〜４［リットル／ｍｉｎ］にすることにより、パーティクルの付着を少なくできることが判明した。

◎引き上げ速度−パーティクル
純水を貯留した処理槽１から基板Ｗを支持したリフタ１５を引き上げる際に、その上昇速度に応じて基板Ｗの清浄度がどの程度変わるかを示したのが図３のグラフである。なお、このグラフは、支持部材１６の複数の支持位置のうち第２４番目に支持された基板Ｗを対象にしている。

このグラフ中、引き上げ速度が１［ｍｍ／ｓｅｃ］及び２［ｍｍ／ｓｅｃ］である箇所は、その速度で定速上昇させた場合を表し、２→３［ｍｍ／ｓｅｃ］である箇所は、支持部材１６が処理液面より下にある場合の第１の速度が２［ｍｍ／ｓｅｃ］であり、支持部材１６が処理液面から露出した後の第２の速度が３［ｍｍ／ｓｅｃ］であることを表している。このグラフから明らかなように、上昇速度が遅い場合には、パーティクルの付着が多く、低速から高速への二段階の切り換えとした場合はパーティクルの付着を少なくできる。基板Ｗを低速で引き上げると、処理液の流れを妨げやすい支持部材１６の周辺にあたる基板Ｗの下縁部にはパーティクルが付着しやすいことが原因と考えられる。一方、高速で引き上げるとパーティクルの付着を少なくできるものの、ドライエアによる基板Ｗの乾燥が不十分になる。発明者等は、種々の実験を行った結果、第１の速度を１．５〜２．５［ｍｍ／ｓｅｃ］とし、第２の速度を２．５〜３．５［ｍｍ／ｓｅｃ］とするのが好ましいことを知見した。つまり、第１の速度は、１．５［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅いとスループットが悪くなり、２．５［ｍｍ／ｓｅｃ］より速いと乾燥不良が生じやすく、第２の速度は、２．５［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅いと支持部材１６の周辺にパーティクルが付着しやすくなり、３．５［ｍｍ／ｓｅｃ］より速いと処理液面が大きく波立って飛沫が基板Ｗに付着する不都合が生じやすい。

次に、上述した構成の基板処理装置の動作について、図４〜図７を参照して説明する。なお、図４は、引き上げ前の処理状態を示す模式図であり、図５は、引き上げ時の処理状態を示す模式図であり、図６は、気液界面の直前にある処理状態を示す模式図であり、図７は、気液界面を抜けた処理状態を示す模式図である。

以下の説明においては、既に薬液を含む処理液による処理を終えており、純水によるリンス処理の後、ドライエアによる乾燥を行いながら引き上げる処理を例に採って説明する。なお、リフタ１５は、支持部材１６に基板Ｗを支持した状態で、純水を貯留した処理槽１内の処理位置に既に位置しているものとする。

制御部４７は、流量制御弁１０を操作して、リンス用に純水の流量を調整する。その流量は、例えば、３０［リットル／ｍｉｎ］でである。これを所定時間継続することにより、基板Ｗに付着した薬液を含む処理液が純水によって除去される（図４）。

リンス処理が終了すると、制御部４７は、流量制御弁１０を操作して、純水の流量をリンス用の流量よりも少ない所定の処理液供給流量に設定する（図５）。その流量は、例えば、２［リットル／ｍｉｎ］である。さらに、流量制御弁３５を操作して、所定の気体供給流量でドライエアを供給させる。制御部７４は、少なくした流量で処理槽１内の純水の流れが安定した後（例えば、３分後）、処理位置にあるリフタ１５を第１の速度Ｖ１＝２［ｍｍ／ｓｅｃ］で上昇させ始める。この第１の速度Ｖ１を維持するのは、図６に示すように、支持部材１６が純水の液面に達するまでである。この上昇により基板Ｗが液面から順次に露出し、ドライエアによって乾燥が行われる。

制御部４７は、支持部材１６が純水の液面に達すると、その上昇速度を第２の速度Ｖ２＝３[mm/sec]に切り換え、上昇速度を速くする。これにより、処理槽１内における純水の流れを乱しやすい支持部材１６は、迅速に気液界面を通過する（図７）。その後、供給部２３からのドライエアの供給を停止し、リフタ１５を待機位置へと移動させて処理を終える。

このように制御部４７は、リフタ１５を処理位置に位置させた状態で、噴出管７から所定の処理液供給流量で純水を供給させて基板Ｗに対して純水による処理を行わせる。次いで、制御部４７は、供給部２３から所定の気体供給流量でドライエアを供給させつつリフタ１５を上昇させる。そのときリフタ１５の支持部材１６が液面から露出するまでは第１の速度Ｖ１で上昇させ、支持部材１６が液面から露出した後は、第１の速度Ｖ１よりも速い第２の速度Ｖ２で上昇させる。支持部材１６が気液界面を通過するまでは遅い速度Ｖ１で引き上げるので、ドライエアによって充分に基板Ｗを乾燥させることができる。一方、支持部材１６が気液界面を通過した後は速度を第２の速度Ｖ２に速めるので、液面下に浮遊するパーティクルが支持部材１６に付着することを防止できる。したがって、基板Ｗへのパーティクルの付着を防止しつつも乾燥不良を防止できる。

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が単槽で構成されているが、内槽と、内槽から溢れた処理液を回収する外槽とを備えた複槽式の処理槽であってもよい。

（２）上述した実施例では、供給部２３から乾燥気体としてドライエアを供給しているが、これに代えてドライ窒素を供給する構成としてもよい。

（３）上述した実施例では、薬液処理に続いてリンス処理を行うため、リフタ１５を引き上げる前に、純水の流量を大流量から小流量としている。しかし、リンス処理だけを単独で行う場合には、流量を切り換えることなく、最初から純水の流量を小流量のままにしてもよい。

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。 純水流量とパーティクルの関係を示すグラフである。 引き上げ速度とパーティクルの関係を示すグラフである。 引き上げ前の処理状態を示す模式図である。 引き上げ時の処理状態を示す模式図である。 気液界面の直前にある処理状態を示す模式図である。 気液界面を抜けた処理状態を示す模式図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
７ … 噴出管
１５ … リフタ
１６ … 支持部材
２３ … 供給部
３１ … ドライエア供給装置
４７ … 制御部

Claims (5)

1. 処理液で基板を処理した後、基板を引き上げつつ乾燥気体で乾燥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、
   前記処理槽の上部にて、前記処理槽内に貯留する処理液面に沿って一方側から他方側へ乾燥気体を供給する乾燥気体供給手段と、
   前記処理槽の下部から処理液を供給する処理液供給手段と、
   基板を支持する支持部材を備え、前記処理槽内の第１の位置と前記処理槽上部の第２の位置にわたって昇降自在に構成された支持手段と、
   前記支持手段を第１の位置に位置させた状態で、前記処理液供給手段から所定の処理液供給流量で処理液を供給させて基板に処理を行わせた後、前記乾燥気体供給手段から所定の気体供給流速で乾燥気体を供給させつつ前記支持手段を上昇させる際には、前記支持手段の支持部材が処理液面から露出するまでは第１の速度で上昇させ、前記支持手段の支持部材が処理液面から露出した後は、前記第１の速度よりも速い第２の速度で上昇させる制御手段と、
   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、
   前記第１の速度は、１．５〜２．５［ｍｍ／ｓｅｃ］であ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、
   前記第２の速度は、２．５〜３．５［ｍｍ／ｓｅｃ］であ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、
   前記所定の処理液供給流量は、基板が３００ｍｍ径であって前記処理槽の容量が３５〜３８リットルの場合に、２〜４［リットル／ｍｉｎ］であることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記所定の気体供給流速は、６〜７［ｍ／ｓｅｃ］であることを特徴とする基板処理装置。

Images