JP2008159903A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥気体の供給・排出のバランスを制御することにより、基板へのパーティクルの付着を防止して清浄度高く処理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、排気口２９からの乾燥気体の排出量を調整して、チャンバ１１の内部圧力とチャンバ１１の外部圧力との差圧を０〜１０Ｐａの範囲に制御してチャンバ１１の内部圧力をチャンバ１１の外部に対して０または陽圧に維持する。したがって、チャンバ１１の内部圧力は、チャンバ１１の外部圧力に対して常に０〜１０Ｐａの範囲に保たれるので、ドライエアの露点を悪化させることもない上、チャンバ１１内のパーティクルを効率的に排出することができるとともに、外部からパーティクルが侵入することを防止することができる。その結果、基板Ｗへのパーティクルの付着を防止して清浄度高く処理できる。
【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、処理槽の周囲を覆うチャンバと、基板を支持部材で当接支持し、チャンバ外部と処理槽の内部と処理槽の上方とにわたって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供給ノズルと、ドライエアを排出する排出ノズルと、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上昇させる。このとき、供給ノズルからドライエアを供給させつつ排出ノズルからドライエアを排出することにより、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、乾燥気体の供給と排気のバランスにより、基板を乾燥させることができたとしても、基板にパーティクルが付着して清浄度が低下することがあるという問題がある。

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、乾燥気体の供給・排出のバランスを制御することにより、基板へのパーティクルの付着を防止して清浄度高く処理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、前記処理槽を囲うチャンバと、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乾燥気体を供給する供給口と、前記処理槽を挟んで前記供給口に対向配置、乾燥気体を前記チャンバ外へ排出する排出口と、基板を支持し、前記処理槽内の処理位置と前記処理槽上方の乾燥位置にわたって昇降自在に構成された支持手段と、処理位置における基板に対する処理の後、前記供給口から乾燥気体を供給させつつ、前記支持手段を処理位置から乾燥位置へ上昇させて基板を乾燥させるにあたり、前記供給口からの乾燥気体の供給量及び／または前記排気口からの乾燥気体の排出量を調整して、前記チャンバの内部圧力と前記チャンバの外部圧力との差圧を０〜１０Ｐａの範囲に制御する制御手段と、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、処理位置における基板に対する処理の後、供給口から乾燥気体を供給させつつ、支持手段を処理位置から乾燥位置へ上昇させて基板を乾燥させるにあたり、供給口からの乾燥気体の供給量及び排気口からの乾燥気体の排出量、または供給口からの乾燥気体の供給量か排気口からの乾燥気体の排出量のいずれか一方を調整して、チャンバの内部圧力とチャンバの外部圧力との差圧を０〜１０Ｐａの範囲に制御してチャンバの内部圧力をチャンバ外に対して０または陽圧に維持する。したがって、チャンバ内部の圧力は、チャンバ外に圧力に対して常に０〜１０Ｐａの範囲に保たれるので、乾燥気体の露点を悪化させることもない上、チャンバ内のパーティクルを効率的に排出することができるとともに、外部からパーティクルが侵入することを防止することができる。その結果、基板へのパーティクルの付着を防止して清浄度高く処理することができる。

上記の差圧が０Ｐａより低いと、チャンバ内が陰圧となって外部からエアがチャンバ内に進入し、乾燥気体の露点を低く保つことができず、乾燥効率が低下する問題が生じる。一方、差圧が１０Ｐａよりも高いと、チャンバ内のパーティクルが効率的に排出されず、基板へのパーティクルの付着量が増加して清浄度が低下する。

本発明において、前記チャンバ内に配設され、前記チャンバの内部圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出圧と大気圧との差分を前記差圧とすることが好ましい（請求項２）。圧力検出手段による検出圧に基づく制御を行うので、精度よくチャンバ内の圧力を制御することができる。

本発明において、前記排気口の下流に配設され、排気される乾燥気体の流量を調整する排気流量調整手段を備え、前記制御手段は、前記排気流量調整手段を操作して前記差圧を調整することが好ましい（請求項３）。

本発明において、前記乾燥気体は、前記排出口における露点が−４０℃以下であることが好ましい（請求項４）。−４０℃を越える露点では乾燥効率が低くなり過ぎる。

本発明に係る基板処理装置によれば、制御手段は、処理位置における基板に対する処理の後、供給口から乾燥気体を供給させつつ、支持手段を処理位置から乾燥位置へ上昇させて基板を乾燥させるにあたり、供給口からの乾燥気体の供給量及び排気口からの乾燥気体の排出量、または供給口からの乾燥気体の供給量か排気口からの乾燥気体の排出量のいずれか一方を調整して、チャンバの内部圧力とチャンバの外部圧力との差圧を０〜１０Ｐａの範囲に制御してチャンバの内部圧力をチャンバ外に対して０または陽圧に維持する。したがって、チャンバ内部の圧力は、チャンバ外に圧力に対して常に０〜１０Ｐａの範囲に保たれるので、乾燥気体の露点を悪化させることもない上、チャンバ内のパーティクルを効率的に排出することができるとともに、外部からパーティクルが侵入することを防止することができる。その結果、基板へのパーティクルの付着を防止して清浄度高く処理できる。

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。

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」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」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としての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供給口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。排出口２９からの排出量は、排出部２５に取り付けられた排気ファン３０によって調整される。

なお、上記の排気ファン３０は、本発明における排気流量調整手段に相当する。

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、所定露点に調整したエアをドライエア（乾燥気体）として供給配管３３へ供給する。その温度は、後述するように、常温（２５℃）またはそれよりも高い所定温度となるように調整される。また、露点は、排出口２９において−４０℃以下となるように調整されている。排出部２５の上方にあたるチャンバ１１の側壁には、チャンバ１１内の圧力を検出するための圧力センサ３７が取り付けられている。この圧力センサ３７は、検出した圧力に応じた圧力信号ＰＳを出力する。

なお、上記の圧力センサ３７は、本発明における圧力検出手段に相当する。

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、ドライエア供給装置３１の動作、圧力センサ３７からの圧力信号ＰＳに基づく排気ファン３０の動作は、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。

制御部４７がドライエアを供給部２３から供給させる際には、ドライエア供給装置３１を操作して、常温または常温よりも高い所定温度で、かつ排気口２９の位置における露点が−４０℃以下となるように調整させる。さらに、圧力センサ３７からの圧力信号ＰＳをチャンバ１１の内部圧力とし、大気圧（チャンバ１１の外部圧力）とを比較して、その差圧が０〜１０Ｐａの範囲内またはその範囲内の一定圧力となるように排気ファン３０の回転数の調整を行う。本実施例装置では、圧力センサ３７による検出圧に基づく制御を行うので、精度よくチャンバ１１内の圧力を制御することができる。

次に、図２及び図３を参照する。なお、図２は、差圧変化時の露点変化の一例を示すグラフであり、図３は、差圧変化とパーティクルの付着量変化の一例を示すグラフである。

効率的な乾燥の目安である乾燥気体の露点を−４０℃以下に維持することができるチャンバ１１の内部圧力と外部圧力との差圧は、０Ｐａ以上であることが図２のグラフから判る。これは、内部圧力が常に０を含む陽圧であればよいということであり、陽圧であればチャンバ１１の内部に外部から空気が侵入しないので、ドライエアの露点が悪化するのを防止することができる。

図３のグラフは、チャンバ１１の内部圧力を、チャンバ１１外の圧力に対して０Ｐａ、１０Ｐａ、２０Ｐａ、３０Ｐａ、５０Ｐａの差圧（０を含む陽圧）を形成した状態で基板Ｗを処理した後に、処理前の基板Ｗに付着していたパーティクルの付着量との差分をとったものである。なお、図３の凡例中における第１スロット等の記載は、５０枚の基板Ｗを支持可能な支持部材１６のどの位置に支持されていた基板Ｗであるかを示している。

図２のグラフから、露点を−４０℃以下（具体的には、露点−５０〜−４０℃）に維持するには、チャンバ１１と外部圧力との差圧を０以上の陽圧に保てばよいことが判っているが、差圧を大きくし過ぎると逆に処理に悪影響が生じることが判る。つまり、図３のグラフから、１０Ｐａを越えるとパーティクルの付着量が増えてくる。チャンバ１１の内部圧力が高くなるということは、換言すると、ドライエアの供給量に対して排出量を抑えるということになる。そのため、ドライエアに含まれていたパーティクルや、処理槽１の処理液がドライエアの供給に伴って飛散し、もしくは、処理液の乱れにより処理槽１からのパーティクルの排出効率が低下してチャンバ１１内のパーティクルの排出効率が悪化することが原因であると推測される。

発明者等による上述した実験結果から、露点を−４０以下に維持しつつパーティクルの付着量を少なくするためには、チャンバ１１と外部圧力との差圧を０〜１０Ｐａの範囲に維持すればよいことが判った。そこで、制御部４７が上述した範囲の差圧となるように、排気ファン３０を操作して排出量を調整するようにしたのである。

次に、図４を参照して上述した構成の基板処理装置の動作について説明する。図４は、動作を示すフローチャートである。

なお、以下の説明においては、処理槽１に純水が貯留され、リフタ１５により基板Ｗが処理位置に移動されて純水に浸漬され、所定時間のリンス処理が完了した状態からの説明を行う。

ステップＳ１
制御部４７は、ドライエア供給装置３１を操作して、例えば、排出口２９付近における露点が−４０℃となる露点であって、温度が５０℃のドライエアを供給させる。これにより、供給口２７から水平方向に向かってドライエアが噴射され始める。

ステップＳ２，Ｓ３
制御部４７は、圧力信号ＰＳと大気圧との差圧を求め、その差圧が所定値（例えば１０Ｐａ）になるように排気ファン３０を調整する。

ステップＳ４〜Ｓ６
差圧が所定値に一致した場合には、制御部４７は、リフタ１５を処理位置から乾燥位置へと上昇させ、乾燥位置に達したら停止させるとともに、供給口２７からのドライエアの供給を停止させる。これにより、純水の液面から基板Ｗが順次に露出して、ドライエアによる乾燥が行われる。

上述したように、本実施例装置によると、制御部４７は、処理位置における基板Ｗに対する処理の後、供給口２７からドライエアを供給させつつ、リフタ１５を処理位置から乾燥位置へ上昇させて基板Ｗを乾燥させるにあたり、排気口２９からの乾燥気体の排出量を調整して、チャンバ１１の内部圧力とチャンバ１１の外部圧力との差圧を０〜１０Ｐａの範囲に制御してチャンバ１１の内部圧力をチャンバ１１の外部に対して０または陽圧に維持する。したがって、チャンバ１１の内部圧力は、チャンバ１１の外部圧力に対して常に０〜１０Ｐａの範囲に保たれるので、ドライエアの露点を悪化させることもない上、チャンバ１１内のパーティクルを効率的に排出することができるとともに、外部からパーティクルが侵入することを防止することができる。その結果、基板Ｗへのパーティクルの付着を防止して清浄度高く処理できる。

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、排気ファン３０を調整してチャンバ１１内の気体の排出量を調整して差圧を調整しているが、本発明は、図５に示す実施形態であってもよい。なお、図５は、変形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。
すなわち、供給配管３３に乾燥気体の供給流量を調整する流量制御弁５１を備え、乾燥気体の供給量を調整して差圧を調整するようにしてもよい。また、流量制御弁５１を操作して供給量を調整するとともに、排気ファン３０を操作して排出量を調整して差圧を調整するようにしてもよい。

（２）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。

（３）上述した実施例では、乾燥気体として供給部２３から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。

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。 差圧変化時の露点変化の一例を示すグラフである。 差圧変化とパーティクルの付着量変化の一例を示すグラフである。 動作を示すフローチャートである。 変形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。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
７ … 噴出管
９ … 供給管
１１ … チャンバ
１５ … リフタ
２３ … 供給部
２５ … 排出部
２７ … 供給口
２９ … 排出口
３０ … 排気ファン
３１ … ドライエア供給装置
３３ … 供給配管
３７ … 圧力センサ
４７ … 制御部

Claims (4)

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、
   前記処理槽を囲うチャンバと、
   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乾燥気体を供給する供給口と、
   前記処理槽を挟んで前記供給口に対向配置され、乾燥気体を前記チャンバ外へ排出する排出口と、
   基板を支持し、前記処理槽内の処理位置と前記処理槽上方の乾燥位置にわたって昇降自在に構成された支持手段と、
   処理位置における基板に対する処理の後、前記供給口から乾燥気体を供給させつつ、前記支持手段を処理位置から乾燥位置へ上昇させて基板を乾燥させるにあたり、前記供給口からの乾燥気体の供給量及び／または前記排気口からの乾燥気体の排出量を調整して、前記チャンバの内部圧力と前記チャンバの外部圧力との差圧を０〜１０Ｐａの範囲に制御する制御手段と、
   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、
   前記チャンバ内に配設され、前記チャンバの内部圧力を検出する圧力検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出圧と大気圧との差分を前記差圧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、
   前記排気口の下流に配設され、排気される乾燥気体の流量を調整する排気流量調整手段を備え、
   前記制御手段は、前記排気流量調整手段を操作して前記差圧を調整す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、
   前記乾燥気体は、前記排出口における露点が−４０℃以下であることを特徴とする基板処理装置。

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