JP2014236119A - 処理液供給ノズル、基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 洗浄液に含まれる気泡が有する性質を利用して効果的に処理を行いながらも、基板へのダメージを防ぐことのできる処理液供給ノズル、基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】 処理液Ｌによって基板Ｗを処理する基板処理装置であって、微細気泡を含む処理液Ｌを生成する処理液生成部４と、前記処理液生成部で生成された処理液を基板に供給する処理液供給ノズル３とを有し、前記処理液供給ノズルは、微細気泡を含む処理液を貯留可能なタンクと、前記タンクを二つのエリアに分ける第１の仕切り３０ａと、前記タンクの一方側のエリアに前記処理液を取り込む配管Ｐ１と、前記タンクの他端側のエリアから前記処理液を吐出する吐出口３ａとを有し、前記タンクの前記一方側のエリア側の外側壁面に超音波発振器３１を備えた処理液供給ノズルであることを特徴とする基板処理装置である。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、処理液供給ノズル、基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来より、微細なパターンが形成された基板上のパーティクルを除去する洗浄処理工程等において、洗浄液にガスを飽和状態まで溶解させ、この洗浄液に超音波振動を加えながら洗浄処理を行う技術がある。この洗浄処理工程においては、飽和状態までガスが溶解された洗浄液に超音波振動を付与することによって洗浄液中に気泡が発生し、この気泡が消滅する際に発生する衝撃波によって、基板上のパーティクルが除去され、洗浄処理が行われるとされている。

特開２００８−２１６７２号公報

従来のような基板処理装置を用いて、微細なパターンの形成された基板の洗浄を行った場合、超音波振動付与の衝撃が、気泡の発生を促進するに留まらず、基板上に形成されたパターンにまで影響し、パターン倒れを引き起こしてしまうことが多々あった。

本発明は、処理液に含まれる気泡が有する性質を利用し用途に合わせて効果的な処理を行いながらも、基板へのダメージを防ぐことのできる処理液供給ノズル、基板処理装置および基板処理方法を提供するものである。

本発明の処理液供給ノズルは、
微細気泡を含む処理液を貯留可能なタンクと、
前記タンクを二つのエリアに分ける第１の仕切りと、
前記タンクの一方側のエリアに前記処理液を取り込む配管と、
前記タンクの他端側のエリアから前記処理液を吐出する吐出口とを有し、
前記タンクの前記一方側のエリア側の外側壁面に超音波発振器とを備えたことを特徴とする。

本発明の基板処理装置は、
処理液によって基板を処理する基板処理装置であって、
微細気泡を含む処理液を生成する処理液生成部と、
前記処理液生成部で生成された処理液を基板に供給する処理液供給ノズルとを有し、
前記処理液供給ノズルは、
微細気泡を含む処理液を貯留可能なタンクと、
前記タンクを二つのエリアに分ける第１の仕切りと、
前記タンクの一方側のエリアに前記処理液を取り込む配管と、
前記タンクの他端側のエリアから前記処理液を吐出する吐出口とを有し、
前記タンクの前記一方側のエリア側の外側壁面に超音波発振器を備えた処理液供給ノズルであることを特徴とする。

本発明の基板処理方法は、
処理液によって基板を処理する基板処理方法であって、
微細気泡を含む処理液を生成する処理液生成工程と、
前記処理液生成工程で生成された処理液を二つのエリアに分けられた供給ノズルに取り込む処理液取込工程とを有し、
前記供給ノズルの一方側のエリアにおいて超音波振動を付与する超音波付与工程と、
前記供給ノズルの他方側のエリアにおいて基板に吐出を行う工程と
を有することを特徴とする。

本発明によれば、処理液に含まれる気泡が有する性質を利用して用途に合わせた効率的に処理を行いながらも、基板へのダメージを防いで、処理を行うことができる。

実施の一形態に係る基板処理装置の概略を示す図である。 実施の一形態に係る基板処理装置が有するノズルの側面断面図である。 図２におけるＣ−Ｃ断面図である。

（実施例１）
実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、実施形態に係る基板処理装置１は、テーブル２ａと、テーブル２ａを回転させるための回転駆動機構（不図示）を備えた回転軸２ｂとを有する基板保持部２を有し、この基板保持部２に載置され保持される基板Ｗに向かって、基板Ｗの上部から後述する洗浄液等の処理液Ｌを供給する供給ノズル３と、供給ノズル３に供給する処理液Ｌを生成する処理液生成部４とを具備している。供給ノズル３と処理液生成部４とは配管Ｐ１を介して接続されている。

処理液生成部４には、配管Ｐ２を介して気体供給源５が、配管Ｐ３を介して液体供給源６が接続されている。処理液生成部４は、たとえば中空糸膜等を用いて気体（例えば酸素ガス）を液体（例えば純水）に溶解させる構造のものであり、図示しないポンプなどの駆動源によって圧力制御される気体と液体が供給される。そして、処理液生成部４内では、供給された気体と液体が混合され、大気圧下における飽和用溶解量以上の気体が液体に溶解された処理液Ｌが生成されるようになっている。なお、処理液生成部４内の圧力は、先に述べた不図示のポンプで代表される駆動源を制御することにより、大気圧以上に制御されている。

供給ノズル３には配管Ｐ４を介して薬液供給部７が接続され、配管Ｐ５を介して測定部８が接続されている。また、基板処理装置１の処理工程におけるすべての制御を行なう制御部１０が備えられている。

供給ノズル３は、図２、図３に示すように、平面視において矩形状のタンク型ノズルとなっており、その底部の一端側には配管Ｐ１が、他端側には吐出口３ａが形成されている。供給ノズル３内部には、図２中の左右方向を区切る第１の仕切り３０ａと、上下方向を区切る第２の仕切り３０ｂが備えられており、第２の仕切り３０ｂは複数互い違いに対向するように備えられる。供給ノズル３内部において、第１の仕切り３０ａによって区切られた、図２中の左側の領域をエリアＡ、右側の領域をエリアＢとする。エリアＡ側の供給ノズル３の外側壁面には、超音波発振子３１が備えられている。また、気体供給源５および液体供給源６からの気体および液体それぞれの供給量の制御や、薬液供給部７からの薬液供給量の制御、供給ノズル３からの処理液供給量の制御、測定部８の測定結果の格納やフィードバック制御等は、すべて制御部１０によって行なわれる。

測定部８は、処理液中の気体濃度や処理液温度の測定、後述する微細気泡の粒度分布測定や処理液中の薬液濃度などを行うことができる測定器であり、公知の測定器である。

以下、本実施形態に係る基板処理装置を用いた処理工程について説明する。

制御部１０は、気体供給源５から気体（たとえば酸素ガス）を、液体供給源６から液体（たとえば純水）を、処理液生成部４に供給する。この処理液生成部４にかかる圧力は、制御部１０にて制御されている。

処理液生成部４で生成された処理液Ｌは、配管Ｐ１を通って供給ノズル３へと取り込まれる。処理液Ｌには大気圧下における飽和溶解量以上の酸素ガスが溶解しているため、供給ノズル３に供給された瞬間に圧力が開放され、微細な酸素ガスバブルが生成され、処理液Ｌは酸素ガスの微細気泡を含む純水となる。供給ノズル３内は、図２および図３に示すように、複数の第２の仕切り３０ｂが処理液Ｌの進行方向（図２における下から上に向かう方向）と交差する方向にエリアＡを区切るように形成されているため、この第２の仕切り３０ｂが障壁となって、供給された処理液Ｌは蛇行するように供給ノズル３内を上昇する。この第２の仕切り３０ｂが形成されたエリアＡにおいては、超音波発振器３１によって処理液Ｌに対して超音波が付与される。超音波発振器３１の周波数の制御は制御部１０が行なう。この超音波付与によって、処理液Ｌ中の微細気泡が圧壊されて、ラジカルが発生する。このラジカル発生量を考慮し、制御部１０は超音波発生器３１の周波数を制御している。供給ノズル３内の第１の仕切り３０ａの高さまで処理液Ｌが供給されると、ラジカルを含む処理液Ｌが第１の仕切り３０ａを乗り越えて、吐出口３ａ側へ流れる。ラジカルは、洗浄処理を効率的に行うために重要な役割を果たすことは、すでに知られている。ラジカルを含む処理液Ｌは、吐出口３ａから基板Ｗへと供給され、処理液Ｌに含まれるラジカルの効果によって、基板Ｗ上に形成された微細なパターンを倒すことなく、洗浄を行うことができる。

また、洗浄処理対象物によっては、純水中に酸素ガスの微細気泡を含む処理液Ｌに加えて薬液を添加した方が効率よく処理を行える場合がある。この場合、制御部１０はその処理に応じて、図示しない開閉弁等を開放する等して、配管Ｐ４を介して薬液供給部７から薬液（たとえばアンモニア溶液）を供給ノズル３に供給する。アンモニア溶液は、供給ノズルのエリアＡ内に供給され、処理液Ｌと混合されて第１の仕切り３０ａを乗り越えてエリアＢへと流れる。エリアＢには配管Ｐ５が接続されており、処理液Ｌは配管Ｐ５に設けられた図示しないポンプにより、測定部８へ送液される。測定部８へ送液された処理液Ｌは、供給ノズル３内の処理液Ｌ中の溶存酸素ガス濃度、微細気泡の粒度分布、アンモニア溶液の濃度測定等を行なうために用いられる。この測定のタイミングや、測定結果の格納、その後の処理液内の薬液濃度調整などのフィードバック制御等は、すべて制御部１０によって行なわれる。なお、測定部８への処理液Ｌの送液は、処理液Ｌに薬液を添加しない場合においても実施するようにし、処理液Ｌ中の溶存酸素ガス濃度や微細気泡の粒度分布の測定、並びにその測定結果を用いて、気体供給源５や液体供給源６からの気体、液体の供給量制御を制御部１０にて行なうようにしても良い。例えば、溶存ガス濃度が低い場合には、気体供給源５からの単位時間当たりの供給量を増加させるとか、不図示のポンプを用いての処理液生成部４内の圧力を増加させるといった制御である。

このようにして洗浄工程において好適な状態となった処理液Ｌは、吐出口３ａから基板Ｗに向かって供給される。処理液Ｌは超音波付与によって生じるラジカルを多く含んでおり、洗浄を効率的に行うことができる上、超音波振動付与の衝撃をダイレクトに受けないため、基板Ｗに形成されたパターンが倒れることを防ぐこともできる。

なお、上記実施の形態において、供給ノズル３の形状は、平面視において矩形状である場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、液を一時的に溜めおくことのできるタンク状のものであればよく、円形状、三角形状であっても良い。さらに、タンクは上面が開放されているものでも、密閉状であっても良いが、効率よく溶存している気体を気泡にするために、密閉状でかつ、弁を有する排気管（図示略）を有するものが好ましい。

また、上記実施の形態において、基板保持部２は基板Ｗを回転させるものとして説明したが、これに限らず、ローラ搬送するようなものであっても良い。

また、上記実施の形態において、気体は酸素ガス、液体は純水、薬液はアンモニア溶液として説明したが、これに限らず、それぞれ処理に応じた気体、液体、薬液であれば良く、さらに、薬液は添加をしなくても良い。また、液体供給源６から薬液を供給するようにしても良い。さらに、薬液を供給する配管Ｐ４は、上記実施の形態においては供給ノズル３の上方から供給される形のものを例に説明したが、これに限らず、供給ノズル３の下方からの供給でも良い。下方（特に一番下の３０ｂと底部との間の空間）から供給した場合、処理液Ｌと薬液との混合が蛇行するように上昇していく間に十分に行われるため、処理が効率的に行える。

なお、上記実施の形態において、基板処理は基板の洗浄処理を例として説明したが、これに限らず、剥離処理、現像処理、加工処理など、処理液を使用して行うすべの基板処理を含む。

また、上記実施の形態においては、測定部８を設け、供給ノズル３内における処理液温度、溶存ガス濃度、薬液濃度などを測定し、これらを制御する例を挙げて説明したが、これに限らず、測定が必須ではない処理においては測定部８は設けなくても良い。

また、上記実施の形態においては、供給ノズル３内に複数の第２の仕切り３０ｂを形成し、供給された処理液Ｌが蛇行するように供給ノズル３内を上昇するようにした例を挙げて説明したが、これに限らず、第２の仕切り３０ｂは複数でなくても良い。また、全く有さなくても良い。ただし、処理液Ｌの蛇行、上昇する時間が長くなるほど、超音波発振器３１からの超音波付与の時間が長くなり、ラジカル発生効率が向上するので、複数有しているほうが好ましい。

また、供給ノズル３のエリアＡ側の底部に排液管を設けるようにしても良い。このような構成にすることにより、基板処理装置１の処理を停止する際、供給ノズル３内のエリアＢにオーバーフローせずにエリアＡ内に溜まった処理液Ｌ（放置していると劣化してしまったり、気泡が抜けたりして再利用することができない場合がある）を排液することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 基板処理装置
２ 基板保持部
２ａ テーブル
２ｂ 回転軸
３ 供給ノズル
４ 処理液生成部
５ 気体供給部
６ 液体供給部
７ 薬液供給部
８ 測定部
１０ 制御部
３０ａ 第１の仕切り
３０ｂ 第２の仕切り
３１ 超音波発振器

Claims (7)

1. 微細気泡を含む処理液を貯留可能なタンクと、
   前記タンクを二つのエリアに分ける第１の仕切りと、
   前記タンクの一方側のエリアに前記処理液を取り込む配管と、
   前記タンクの他端側のエリアから前記処理液を吐出する吐出口とを有し、
   前記タンクの前記一方側のエリア側の外側壁面に超音波発振器を備えたことを特徴とする処理液供給ノズル。
2. 前記一方側のエリアに前記一方側のエリアを前記処理液が供給される処理液の進行方向と交差する方向に分けるように設けられた第２の仕切りを有していることを特徴とする請求項１記載の処理液供給ノズル。
3. 前記第２の仕切りが複数設けられていることを特徴とする請求項２記載の処理液供給ノズル。
4. 処理液によって基板を処理する基板処理装置であって、
   微細気泡を含む処理液を生成する処理液生成部と、
   前記処理液生成部で生成された処理液を基板に供給する処理液供給ノズルとを有し、
   前記処理液供給ノズルは、
   微細気泡を含む処理液を貯留可能なタンクと、
   前記タンクを二つのエリアに分ける第１の仕切りと、
   前記タンクの一方側のエリアに前記処理液を取り込む配管と、
   前記タンクの他端側のエリアから前記処理液を吐出する吐出口とを有し、
   前記タンクの前記一方側のエリア側の外側壁面に超音波発振器を備えた処理液供給ノズルであることを特徴とする基板処理装置。
5. 前記処理液供給ノズルは、前記一方側のエリアに前記一方側のエリアを前記処理液が供給される処理液の進行方向と交差する方向に分けるように設けられた第２の仕切りを有していることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記第２の仕切りが複数設けられていることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
7. 処理液によって基板を処理する基板処理方法であって、
   微細気泡を含む処理液を生成する処理液生成工程と、
   前記処理液生成工程で生成された処理液を二つのエリアに分けられた供給ノズルに取り込む処理液取込工程とを有し、
   前記供給ノズルの一方側のエリアにおいて超音波振動を付与する超音波付与工程と、
   前記供給ノズルの他方側のエリアにおいて基板に吐出を行う工程と
   を有することを特徴とする基板処理方法。

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