JP2016072445A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】使用済みの処理液を回収して使用することが可能な基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、処理ユニットに処理液を供給する第１タンクと、処理ユニットで使用された処理液を交互に回収する第２および第３タンクと、第２および第３タンク内に回収された低温の処理液を交互に加熱循環する処理液循環系と、第２および第３タンク内の処理液を処理ユニットに補充する処理液補充系とを備えている。処理液循環系に介挿されたヒータは低温の処理液を昇温する必要があり高出力を備えている。処理液循環系に介挿されたヒータは第２および第３タンクで切り替えて使用することができるため、高出力のヒータを第２および第３タンクの両方に装備する必要がなく装置のコストダウンが実現できる。
【選択図】図２
【解決手段】基板処理装置は、処理ユニットに処理液を供給する第１タンクと、処理ユニットで使用された処理液を交互に回収する第２および第３タンクと、第２および第３タンク内に回収された低温の処理液を交互に加熱循環する処理液循環系と、第２および第３タンク内の処理液を処理ユニットに補充する処理液補充系とを備えている。処理液循環系に介挿されたヒータは低温の処理液を昇温する必要があり高出力を備えている。処理液循環系に介挿されたヒータは第２および第３タンクで切り替えて使用することができるため、高出力のヒータを第２および第３タンクの両方に装備する必要がなく装置のコストダウンが実現できる。
【選択図】図２
Description
本発明は、基板に種々の処理を行う基板処理装置に関する。
従来より、半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられる。例えば、特許文献１にはリン酸水溶液等の薬液を使用して基板処理を行う基板処理装置が開示されている。
特許文献１の基板処理装置ではその図１０に示されるように、使用済みの処理液が回収されて再び基板処理に使用される。使用済みの処理液はカップにより回収されて水分蒸発ユニットに送られる。水分蒸発ユニットは回収した処理液を加熱することにより処理液の温度を基板処理に適した温度まで上昇させる。このように温度調整された処理液が水分蒸発ユニットから第１タンクに送られる。第１タンクは処理ユニットに向けて処理液を供給する。
水分蒸発ユニットには基板処理に適した温度よりもかなり低温になった処理液が流入するため、水分蒸発ユニットは処理液回収と並行して第１タンクに処理液を補充することができない。そこで、本発明は、処理ユニットから回収タンクに処理液を回収しつつ、回収タンクから処理液供給用タンクに向けて処理液を補充することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に処理液を供給する処理液ノズルを含む処理ユニットと、前記処理液ノズルに向けて処理液を供給する供給用タンクと、前記供給用タンクに向けて処理液を補充するための第１補充用タンクおよび第２補充用タンクと、前記処理ユニットで使用された使用済み処理液を回収し、前記第１補充用タンクと前記第２補充用タンクとに交互に切り替えて前記使用済み処理液を供給する処理液回収部と、前記供給用タンクを、前記第１補充用タンクと前記第２補充用タンクとに交互に切り替えて接続することにより、第１補充用タンクおよび前記第２補充用タンクから前記供給用タンクに向けて交互に処理液を補充する処理液補充部と、処理液を加熱する処理液加熱部と、前記第１補充用タンクおよび第２補充用タンク内の処理液を前記処理液加熱部を経由して循環させる処理液循環路であって、前記第１補充用タンクおよび第２補充用タンクとに交互に切り替えて接続することにより、第１補充用タンクおよび第２補充用タンク内の処理液を交互に加熱循環させる処理液循環部と、前記処理液回収部が前記使用済み処理液を前記第１補充用タンクに供給している期間は、前記第２補充用タンクが前記処理液補充部に接続されるとともに、前記第１補充用タンクが前記処理液循環部に接続されるように、かつ、前記処理液回収部が前記使用済み処理液を前記第２補充用タンクに供給している期間は、前記第１補充用タンクが前記処理液補充部に接続されるとともに、前記第２補充用タンクが前記処理液循環部に接続されるように、前記処理液補充部と前記処理液循環部とを制御する制御部とを有する、基板処理装置である。
請求項２の発明は、前記処理液補充部は前記第１補充用タンクおよび前記補充用タンク内の処理液を循環させる処理液循環路と、前記循環する処理液を温調する温調部とを備え、前記処理液加熱部は前記温調部よりも高い出力を有する、請求項１記載の基板処理装置である。
請求項１記載の発明によれば、第１補充用タンクと第２補充用を切り替えることにより処理ユニットから使用済み処理液を連続して回収できる。また、使用済み処理液の回収と並行して、回収に使用されていない補充用タンクから供給用タンクに処理液を補充できる。さらに、使用済み処理液を加熱する処理液加熱部が第１補充用タンクと第２補充用タンクとで共用することができるためコストダウンを実現することができる。
請求項２記載の発明によれば、処理液補充部は温調部により処理液を温調しながら循環させることができるため、処理液加熱部によって昇温された処理液の温度を維持した状態で処理ユニットへの処理液の補充を待機することができる。しかも、温調部は処理液加熱部よりも低出力を有するだけでよいので装置のコストダウンを実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、基板とは、半導体ウェハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等をいう。
本実施の形態に係る基板処理装置は、基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。その基板処理装置においては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜および窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなるシリコン窒化膜が形成された基板に、処理液として高温のリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２Ｏ）が供給され、シリコン窒化膜が選択的にエッチングされる。
シリコンは、例えばリン酸水溶液によるシリコン窒化膜のエッチングが行われることにより、またはリン酸水溶液にシリコン微粒子を含む濃縮液が混合されることにより、液中に存在している。
（１）基板処理装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、基板処理装置１００は、主として処理部１、第１のタンク５、第２のタンク６、第３のタンク７、新液供給装置８および制御部９を含む。また、処理部１は、スピンチャック２、処理液ノズル３、加熱装置４およびカップＣＵを含む。処理部１では複数の基板Ｗが一枚ずつ順番に基板処理される。
図１は、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、基板処理装置１００は、主として処理部１、第１のタンク５、第２のタンク６、第３のタンク７、新液供給装置８および制御部９を含む。また、処理部１は、スピンチャック２、処理液ノズル３、加熱装置４およびカップＣＵを含む。処理部１では複数の基板Ｗが一枚ずつ順番に基板処理される。
スピンチャック２は、スピンモータ２ａ、スピンベース２ｂおよび複数のチャックピン２ｃを有する。スピンモータ２ａは、回転軸が鉛直方向と平行になるように設けられる。スピンベース２ｂは、円板形状を有し、スピンモータ２ａの回転軸の上端部に水平姿勢で取り付けられる。複数のチャックピン２ｃは、スピンベース２ｂの上面上に設けられ、基板Ｗの周縁部を保持する。複数のチャックピン２ｃが基板Ｗを保持する状態でスピンモータ２ａが動作する。それにより、基板Ｗが鉛直軸の周りで回転する。
上記のように、本例では、基板Ｗの周縁部を保持する機械式のスピンチャック２が用いられる。これに限らず、機械式のスピンチャックに代えて、基板Ｗの下面を吸着保持する吸着式のスピンチャックが用いられてもよい。
処理液ノズル３および加熱装置４は、スピンチャック２により保持される基板Ｗの上方の位置と基板Ｗの側方の待機位置との間で移動可能に設けられる。処理液ノズル３は、第１のタンク５から供給されるリン酸水溶液（処理液）をスピンチャック２により回転される基板Ｗに供給する。
処理液ノズル３から基板Ｗにリン酸水溶液が供給される際には、加熱装置４が基板Ｗの上面に対向する位置に配置される。加熱装置４は、赤外線を発生するランプヒータを含み、輻射熱により基板Ｗおよびその基板Ｗ上に供給されるリン酸水溶液を加熱し、基板Ｗ上でのリン酸水溶液の温度降下を抑制する。これにより、基板Ｗ上のリン酸水溶液の温度は、リン酸濃度における沸点よりも高い温度（例えば、約１７０℃）に維持され、リン酸水溶液によるシリコン窒化膜のエッチングレートが増加する。
一方、リン酸水溶液におけるシリコン濃度が適切な範囲内にある場合には、リン酸水溶液によるシリコン酸化膜のエッチングレートは、シリコン窒化膜のエッチングレートよりも十分に低く保たれる。その結果、上記のように、基板Ｗ上のシリコン窒化膜が選択的にエッチングされる。
スピンチャック２を取り囲むようにカップＣＵが設けられている。カップＣＵは、スピンチャック２への基板Ｗの搬入時およびスピンチャック２からの基板Ｗの搬出時に下降し、基板Ｗへのリン酸水溶液の供給時に上昇する。
回転する基板Ｗへのリン酸水溶液の供給時に、カップＣＵの上端部は基板Ｗよりも上方に位置する。それにより、基板Ｗから振り切られるリン酸水溶液がカップＣＵにより受け止められる。カップＣＵにより受け止められるリン酸水溶液は、後述するように第２のタンク６または第３のタンク７に送られる。
第１のタンク５は、循環槽５ａおよび貯留槽５ｂを含む。循環槽５ａおよび貯留槽５ｂは隣接するように配置され、一方の槽（例えば循環槽５ａ）で溢れる液体が他方の槽（例えば貯留槽５ｂ）に流れ込むように構成される。循環槽５ａには、リン酸濃度計Ｓ１が設けられる。リン酸濃度計Ｓ１はリン酸水溶液のリン酸濃度を出力する。貯留槽５ｂには、リン酸水溶液の液面高さを出力する液面センサＳ３が設けられる。貯留槽５ｂには、ＤＩＷ（脱イオン水：Deionized Water）供給系９１、および窒素（Ｎ２）ガス供給系９２が接続されている。
第１のタンク５の貯留槽５ｂと処理部１の処理液ノズル３とをつなぐように第１の供給配管１０が設けられる。第１の供給配管１０には、貯留槽５ｂから処理液ノズル３に向かって、ポンプ１５、ヒータ１４、フィルタ１３、バルブ１２およびヒータ１１がこの順で介挿されている。
フィルタ１３とバルブ１２との間の第１の供給配管１０の部分と循環槽５ａとをつなぐように循環配管１６が設けられる。循環配管１６には、バルブ１７が介挿されている。
第２および第３のタンク６，７の各々は、第１のタンク５と同様に、循環槽６ａ，７ａおよび貯留槽６ｂ，７ｂを有する。循環槽６ａ，７ａの各々には、リン酸濃度計Ｓ１が設けられる。貯留槽６ｂ，７ｂの各々には、液面センサＳ３が設けられるとともにＤＩＷ供給系９１および窒素ガス供給系９２が接続されている。
第１のタンク５の貯留槽５ｂと、第２および第３のタンク６、７の貯留槽６ａ、７ｂとをつなぐように処理液補充系２０が設けられる。処理液補充系２０は第２および第３のタンク６、７に貯留された処理液を第１のタンク５に交互に補充するための供給系であり、処理液補充系２０は、第２のタンク６および第３のタンク７との間で切り替えて使用される。処理液補充系２０は、１本の主管２０ａと２本の枝管２０ｂ，２０ｃとを有する。
主管２０ａは第１タンク５の貯留槽５ｂに接続され、節点２０ｄにおいて枝管２０ｂ、２０ｃに接続される。一方の枝管２０ｂは第２のタンク６の貯留槽６ｂに、他方の枝管２０ｃは第３のタンク７の貯留槽７ｂにそれぞれ接続される。
主管２０ａには、第１のタンク５側から節点２０ｄに向かって、バルブ２１、シリコン濃度計Ｓ２１、フィルタ２２、ヒータ２３およびポンプ２４がこの順番で介挿されている。シリコン濃度計Ｓ２１は、主管２０ａを流通するリン酸水溶液をサンプリングして該リン酸水溶液のシリコン濃度を断続的に検出する。
一方の枝管２０ｂにはバルブ２５が介装されている。他方の枝管２０ｃにはバルブ２６が介装されている。フィルタ２２とバルブ２１との間の主管２０ａの部分と循環槽６ａとをつなぐように循環配管２７が設けられている。循環配管２７には、バルブ２８が設けられている。
循環配管２７からは循環配管２９が分岐する。循環配管２９は循環槽７ａに連結され、バルブ２９ａが介挿されている。
処理液循環系３０は、第２のタンク６および第３のタンク７の貯留槽６ｂ、７ｂをそれぞれの循環槽６ａ、７ａに還流させる機能を有し、第２のタンク６と第３のタンク７の間で切り替えて使用される。
処理液循環系３０は、主管３０ａと、２本の枝管３０ｂ、３０ｃとを有する。主管３０ａは、２本の枝管３０ｂ、３０ｃと節点３０ｄにおいて接続される。一方の枝管３０ｂは第２のタンク６の貯留槽６ｂと節点３０ｄとの間に配設され、他方の枝管３０ｃは第３のタンク７の貯留槽７ｂと節点３０ｄとの間に配設される。
一方の枝管３０ｂにはバルブ３１が介挿され、他方の枝管３０ｃにはバルブ３２が介挿される。
主管３０ａには、節点３０ｄから第２および第３のタンク６および７に向かって、ポンプ３４およびヒータ３３がこの順番に介挿されている。
主管３０ａは、節点３０ｅで第２のタンク６の循環槽６ａに向けた循環配管３５に接続され、第３のタンク７の循環槽７ａに向けた循環配管３６に接続されている。
一方の循環配管３５にはバルブ３７が介挿されており、他方の循環配管３６にはバルブ３８が介挿されている。
処理部１のカップＣＵと第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂとをつなぐように回収配管５０が設けられている。回収配管５０は、１本の主管５０ａおよび２本の枝管５０ｂ，５０ｃを有する。枝管５０ｂ，５０ｃは主管５０ａに接続される。回収配管５０の主管５０ａがカップＣＵに接続され、２本の枝管５０ｂ，５０ｃがそれぞれ第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂに接続される。枝管５０ｂにバルブ５１が介挿され、枝管５０ｃにバルブ５２が介挿されている。
新液供給装置８は、混合タンク８ａおよびその混合タンク８ａ内の液体を外部に供給する供給装置を有する。新液供給装置８には、リン酸水溶液供給系９３およびシリコン（Ｓｉ）濃縮液供給系９４が接続されている。また、混合タンク８ａには、シリコン濃度計Ｓ２が設けられている。
新液供給装置８の混合タンク８ａ内では、リン酸水溶液供給系９３およびシリコン濃縮液供給系９４から供給されるリン酸水溶液およびシリコン濃縮液が予め定められた比率で混合される。それにより、予め定められたシリコン濃度（以下、基準シリコン濃度と呼ぶ。）を有するリン酸水溶液が新たな処理液として生成され、所定の温度に保持される。
新液供給装置８と第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂとをつなぐように第２の供給配管４０が設けられる。第２の供給配管４０は、１本の主管４０ａおよび２本の枝管４０ｂ，４０ｃを有する。枝管４０ｂ，４０ｃは主管４０ａに接続される。第２の供給配管４０の主管４０ａが新液供給装置８に接続され、２本の枝管４０ｂ，４０ｃがそれぞれ第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂに接続される。枝管４０ｂにバルブ４１が介挿され、枝管４０ｃにバルブ４２が介挿されている。新液供給装置８で混合された新たな処理液は新液供給装置８から第１タンク５に供給されてもよい。
制御部９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ、またはマイクロコンピュータ等からなる。制御部９のメモリにはシステムプログラムが記憶される。制御部９は、基板処理装置１００の各構成要素の動作を制御する。
例えば、制御部９は、各液面センサＳ３から出力される液面高さに基づいて各バルブ１２，１７，２１，２６，３１，３６，４１，４２，５１，５２の開閉状態を切り替える。また、制御部９は、各リン酸濃度計Ｓ１から出力されるリン酸濃度に基づいてＤＩＷ供給系９１および窒素ガス供給系９２を制御する。
（２）基板処理装置の動作
処理部１により複数の基板Ｗが処理される際の基板処理装置１００の一連の動作を説明する。図２は、図１の第１、第２および第３のタンク５，６，７にそれぞれ関連する動作内容を示すタイムチャートである。図３〜図８は、各時点における基板処理装置１００の動作を示す模式図である。
処理部１により複数の基板Ｗが処理される際の基板処理装置１００の一連の動作を説明する。図２は、図１の第１、第２および第３のタンク５，６，７にそれぞれ関連する動作内容を示すタイムチャートである。図３〜図８は、各時点における基板処理装置１００の動作を示す模式図である。
第１、第２および第３のタンク５，６，７においては、貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂに第１基準高さＬ１および第２基準高さＬ２が設定されている。第１基準高さＬ１は貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂの底部近傍に設定され、第２基準高さＬ２は第１基準高さＬ１よりも高く貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂの上端部近傍に設定される。
第１基準高さＬ１は、例えば各貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂにより貯留可能な最大容量の１／５程度の液体が各貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂに貯留される場合の液面高さに設定される。また、第２基準高さＬ２は、例えば各貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂの最大容量の４／５程度の液体が各貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂに貯留される場合の液面高さに設定される。
初期状態においては、予め定められたリン酸濃度（以下、基準リン酸濃度と呼ぶ。）を有するとともに基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が、第１、第２、および第３のタンク５，６、７に貯留されている。第１、第２および第３のタンク５，６、７においては、リン酸水溶液の液面高さは第２基準高さＬ２に維持されている。なお、図３に図示する時点では、第３のタンク７にはリン酸水溶液が第１基準高さＬ１まで貯留されている。
さらに初期状態では、ヒータ１４、２３および３３が通電されると共に、バルブ１７、２５、２８、３２、および３８が開かれている。これにより、第１のタンク５においては、図３に太い矢印Ａ１で示すように、貯留槽５ｂ内のリン酸水溶液がポンプ１５により吸引され、ヒータ１４を通してフィルタ１３に送られる。ヒータ１４は、第１の供給配管１０を通るリン酸水溶液を所定温度（例えば１５０℃）に加熱する。フィルタ１３は、リン酸水溶液をろ過することにより不要な析出物等を除去する。図３に太い矢印Ａ３で示すように、ヒータ１４およびフィルタ１３を通過したリン酸水溶液は、循環配管１６を通して第１のタンク５の循環槽５ａに戻される。第１のタンク５内では、循環槽５ａから溢れるリン酸水溶液が貯留槽５ｂに流れ込む。このように、貯留槽５ｂ内のリン酸水溶液が、加熱およびろ過されつつ第１の供給配管１０の一部分、循環配管１６および循環槽５ａを通って貯留槽５ｂ内に戻される。それにより、貯留槽５ｂ内のリン酸水溶液の温度および清浄度がほぼ一定に保たれる。
上記のように、貯留槽５ｂに貯留されたリン酸水溶液の一部を加熱およびろ過しつつ再び貯留槽５ｂに戻すことにより、貯留槽内のリン酸水溶液の温度および清浄度を一定に保つ動作を循環温調と呼ぶ。
同様に、第２のタンク６においても循環温調が行われている。すなわち、図３に太い矢印Ａ５で示すように、貯留槽５ｂ内のリン酸水溶液がポンプ２４によって吸引された後、ヒータ２３およびフィルタ２２を通過して循環槽５ａに循環されている。
第３のタンク７においては、図３に太い矢印Ａ６で示すように、貯留槽６ｂ内のリン酸水溶液はポンプ３４によって吸引され、ヒータ３３を通過して所定温度に加熱された後、循環槽６ａに戻されている。
時刻ｔ１においては、処理部１のスピンチャック２に１枚目の基板Ｗが搬入される。また、スピンチャック２により基板Ｗが保持され、回転される。制御部９は、図１のバルブ１２を開く。これにより、図４に太い矢印Ａ２で示すように、ポンプ１５によって貯留槽５ｂ内から吸引されたリン酸水溶液がヒータ１１、１４を通過して基板処理に適した温度（例えば１７０℃）にまで加熱されつつ処理液ノズル３に送られる。それにより、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が、処理液ノズル３から基板Ｗに供給される。
制御部９はさらに図１のバルブ５２を開く。これにより、図４に太い矢印Ａ４で示すように、処理部１のカップＣＵにより回収される使用済みのリン酸水溶液が、主管５０ａおよび枝管５０ｃを通して第３のタンク７の貯留槽７ｂに送られる。主管５０ａを通して回収される使用済みのリン酸水溶液の温度は処理液ノズル３から供給されるリン酸水溶液の温度（例えば約１７０℃）よりもかなり低い温度（例えば１２０℃）になっている。このように、基板Ｗから回収され低温になった使用済みのリン酸水溶液を貯留槽７ｂに送る動作を液回収と呼ぶ。
時刻ｔ１においては、図１の処理液補充系２０のバルブ２５，２８が開かれている。これにより、図４に太い矢印Ａ５で示すように、第２のタンク６においても第１のタンク５と同様の循環温調が行われている。
また、処理液循環系３０のバルブ３２、３８が開かれている。これにより、図４に太い矢印Ａ６で示すように、第３のタンク７の貯留槽７ｂに貯留されたリン酸水溶液が処理液循環系３０の一部、すなわち枝管３０ｃ、主管３０ａ、ポンプ３４、ヒータ３３および循環配管３６を通って循環槽７ａに還流する。処理液循環系３０のヒータ３３は、処理液補充系２０に介挿されたヒータ２３よりも高出力を有するヒータであり、基板処理に適した温度よりもかなり低温になった使用済みのリン酸水溶液を急速に昇温させる能力を有している。このように、貯留槽７ｂに貯留されたリン酸水溶液の一部を加熱しつつ循環槽７ａに戻すことにより、第３のタンク７内のリン酸水溶液の温度を急速に昇温させる動作を循環加熱と呼ぶ。
ここで、第３のタンク７において液回収および循環加熱が行われる際に、貯留槽７ｂに貯留されるリン酸水溶液のリン酸濃度は基準リン酸濃度とは異なる。そこで、図１の制御部９は、第３のタンク７のリン酸濃度計Ｓ１の出力に基づいて、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度が基準リン酸濃度に近づくようにＤＩＷ供給系９１および窒素ガス供給系９２を制御する。
例えば、制御部９は、リン酸濃度計Ｓ１からの出力が基準リン酸濃度よりも高い場合に、貯留槽７ｂにＤＩＷが供給されるようにＤＩＷ供給系９１を制御する。それにより、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度が低下し、基準リン酸濃度に調整される。
また、制御部９は、リン酸濃度計Ｓ１からの出力が基準リン酸濃度よりも低い場合に、窒素ガスが貯留槽７ｂに供給されるように窒素ガス供給系９２を制御する。この場合、貯留槽７ｂ内のリン酸水溶液の蒸発が促進される。それにより、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度が上昇し、基準リン酸濃度に調整される。
上記のように、貯留槽７ｂ内のリン酸水溶液のリン酸濃度を基準リン酸濃度に調整する動作をリン酸濃度調整と呼ぶ。
図２に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけては第１のタンク５において処理液ノズル３へのリン酸水溶液の供給および循環温調が行われている。第２のタンク６においては循環温調が行われている。第３のタンク７においては、液回収と、循環加熱およびリン酸濃度調整とが行われている。それにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけては、図４に白抜きの矢印で示すように、貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２から下降し、貯留槽６ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２で維持され、貯留槽７ｂ内の液面高さは第１基準高さＬ１から上昇する。また、第３のタンク７内のリン酸水溶液の液温はヒータ３３によって急速に昇温する。
第１のタンク５から処理液ノズル３へのリン酸水溶液の供給は、処理部１での基板Ｗの処理が終了されるまでの間継続される。
また、第１のタンク５における循環温調は少なくとも基板Ｗの処理が終了するまでの間継続される。第２のタンク６および第３のタンク７においては、循環温調および循環加熱が少なくとも基板Ｗの処理が終了されるまでの間交互に実行される。
図１の制御部９は、第１のタンク５の貯留槽５ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２よりも下降したことが液面センサＳ３によって検出されると、図１のバルブ２１を開く（時刻ｔ２）。
これにより第２のタンク６から第１のタンク５へのリン酸水溶液の供給が開始される。図５に太い矢印Ａ７で示すように、第２のタンク６の貯留槽６ｂから枝管２０ｂを通ってフィルタ２２を通過したリン酸水溶液の一部が、主管２０ａを通して第１のタンク５の貯留槽５ｂに送られる。こうして、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が、第２のタンク６から第１のタンク５に供給される。これにより、貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２に向かって上昇し、貯留槽６ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２から下降する（図５の白抜き矢印参照）。
第１のタンク５の貯留槽５ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２に達したことが液面センサＳ３によって検出されると、図１の制御部９は、図１のバルブ２１を閉止して、第２のタンク６から第１のタンク５へのリン酸水溶液の供給を停止する（時刻ｔ３）。
時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて第２のタンク６から第１のタンク５にリン酸水溶液が供給されるが、これと並行して第３のタンク７では液回収とリン酸濃度調整が行われる。これにより、第３のタンク７の貯留槽７ｂ内の液面高さが第１基準高さＬ１から上昇する。
時刻ｔ３に第２のタンク６から第１のタンク５へのリン酸水溶液の供給が停止されると、使用済みのリン酸水溶液の回収先が第３のタンク７から第２のタンク６へと切り替えられる。すなわち、制御部９は、図１のバルブ５２を閉止し、バルブ５１を開放する。これにより、処理部１のカップＣＵが回収した使用済みのリン酸水溶液が第２のタンク６の貯留槽６ｂに送られる（図６の太い矢印Ａ８参照）。
また、この切り替えに合わせて、第２および第３タンク６、７でのリン酸水溶液の循環経路の切り替えも行われる。すなわち、制御部９は、図１の処理液循環系３０のバルブ３２、３８を閉止し、バルブ３１、３７を開放する。これにより第２のタンク６のリン酸水溶液の循環経路が処理液補充系２０から処理液循環系３０に切り替えられる。また、制御部９は、図１の処理液補充系２０のバルブ２５、２８を閉止し、バルブ２６、２９ａを開放する。これにより、第３のタンク７のリン酸水溶液の循環経路が処理液循環系３０から処理液補充系２０に切り替えられる。
第２のタンク６のリン酸水溶液の循環経路がヒータ３３を経由する処理液循環系３０に切り替えられることにより、第２のタンク６に回収されたリン酸水溶液をヒータ３３によって急速に昇温できるようになる。
ここで、枚葉式の基板処理装置においては、リンス処理等により一部の処理液が廃棄される。そのため、基板Ｗの処理に用いられる処理液を全て回収することはできない。したがって、貯留槽５ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２に維持された状態で貯留槽６ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２から第１基準高さＬ１まで下降しても、貯留槽７ｂ内の液面高さは第１基準高さＬ１から第２基準高さＬ２まで上昇しない。
そこで、図１の制御部９は、貯留槽７ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２まで上昇するように、図１のバルブ４２および新液供給装置８を制御する。
例えば、制御部９は、図１のバルブ４２を開く。それにより、図６に太い矢印Ａ９で示すように、リン酸水溶液の新液が新液供給装置８から第３のタンク７に供給される。その結果、貯留槽７ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２まで上昇する。このような新液供給装置８から貯留槽６ｂまたは貯留槽７ｂへの新液の供給を新液補充という。
第３のタンク７の貯留槽７ｂにリン酸水溶液の新液が第２基準高さＬ２まで貯留したことが液面センサＳ３によって検出されると、制御部９は新液供給装置８から第３のタンク７へのリン酸水溶液の供給を停止して第３のタンク７への新液補充を終了する（時刻ｔ４）。
なお、図２および図６に示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、第１のタンク５から処理部１へのリン酸水溶液の供給が継続するため、貯留槽５ｂ内の貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２から下降する。また、第２のタンク６では液回収が継続されるため、貯留槽６ｂ内の液面高さは第１基準高さＬ１から上昇する。
時刻ｔ４に達すると、制御部９はバルブ２１を開放し、第３のタンク７から第１のタンク５に向けて基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液の供給を開始する。これにより、図７に示すように、第１のタンク５の貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２に向かって上昇する。
制御部９は、第１のタンク５の液面高さが第２基準高さＬ２に等しくなったことが検出されると第３のタンク７から第１のタンク５へのリン酸水溶液の供給を停止する（時刻ｔ５）。第２のタンク６では液回収によって貯留槽６ｂ内の液面高さが上昇する。
時刻ｔ５に第３のタンク５から第１のタンク５へのリン酸水溶液の供給が停止されると、使用済みのリン酸水溶液の回収先が第２のタンク６から第３のタンク７へと切り替えられる。すなわち、制御部９は、図１のバルブ５１を閉止し、バルブ５２を開放する。これにより、処理部１のカップＣＵが回収した使用済みのリン酸水溶液が第３のタンク７の貯留槽７ｂに送られる（図８の太い矢印Ａ４参照）。
また、この切り替えに合わせて、第２および第３タンク６、７のリン酸水溶液の循環経路の切り替えも行われる。すなわち、制御部９は、図１の処理液補充系２０のバルブ２６、２９ａを閉止し、バルブ２５、２８を開放する。これにより第２のタンク６のリン酸水溶液の循環経路が処理液循環系３０から処理液補充系２０に切り替えられる。
また、制御部９は、図１の第３の処理液循環系３０のバルブ３１、３７を閉止し、バルブ３２、３８を開放する。これにより、第３のタンク７のリン酸水溶液の循環経路が処理液補充系２０から処理液循環系３０に切り替えられる。
第３のタンク７のリン酸水溶液の循環経路がヒータ３３を経由する処理液循環系３０に切り替えられることにより、第３のタンク７に回収されたリン酸水溶液をヒータ３３によって急速に昇温できるようになる。第３のタンク７では液回収と並行してリン酸濃度調整も行われる。
また、時刻ｔ５からは、第２のタンク６への新液補充が開始される。すなわち、制御部９は、図１のバルブ４１を開くとともに新液供給装置８を制御する。これにより、図８に太い矢印Ａ１１で示すように、シリコン濃度が調整されたリン酸水溶液の新液が新液供給装置８から第２のタンク６に供給され、貯留槽６ｂ内のリン酸水溶液のシリコン濃度が基準シリコン濃度で維持される。
第２のタンク６の貯留槽６ｂに基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が第２基準高さＬ２まで貯留したことが液面センサＳ３によって検出されると、制御部９は新液供給装置８から第２のタンク６へのリン酸水溶液の供給を停止して第２のタンク６に対する新液補充を終了する（時刻ｔ６）。
なお、図２および図８に示すように、時刻ｔ５から時刻ｔ６にかけて、第１のタンク５から処理部１へのリン酸水溶液の供給が継続するため、貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２から下降する。また、第３のタンク７では液回収が継続されるため、貯留槽７ｂ内の液面高さは第１基準高さＬ１から上昇する。第３のタンク７では液回収と回収した使用済みリン酸水溶液のヒータ３３による急速な昇温が行われる。また、これと並行して、第３のタンク７ではリン酸濃度調整が行われる。
図２に示すように、時刻ｔ６からは第２のタンク６から第１のタンク５に向けてリン酸水溶液の供給が行われる。それにより、第２のタンク６の貯留槽６ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２から下降し、第１のタンク５の貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２に向けて上昇する。第２タンク６から第１タンク５へのリン酸水溶液の供給は第１のタンク５の液面高さがＬ２に達するまで行われる（時刻ｔ７）。
時刻ｔ７以降では、処理部１での基板Ｗの処理が停止されるまで、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの動作と時刻ｔ５から時刻ｔ７までの動作とが繰り返される。それにより、第１のタンク５においては、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が常に保持される。
なお、第１のタンク５においては、リン酸水溶液の一部の水分が蒸発する可能性がある。この場合、貯留槽５ｂに貯留されるリン酸水溶液のリン酸濃度が変化する。そこで、制御部９は、第１のタンク５のリン酸濃度計Ｓ１の出力に基づいて、第１のタンク５においてリン酸濃度調整を行ってもよい。
さらに、装置の異常等により第１のタンク５にリン酸水溶液が供給されない場合には、貯留槽５ｂ内の液面高さが第１基準高さＬ１よりも低くなる可能性がある。そこで、制御部９は、第１のタンク５の液面センサＳ３の出力が第１基準高さＬ１よりも低くなった場合に異常信号を出力してもよい。
（３）効果
本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１００では処理部１で使用されたリン酸水溶液を回収して再利用している。基板処理装置１００は使用済みのリン酸水溶を回収するためのタンクを２個（第２、第３のタンク６、７）有しており、これら２個のタンク６、７を切り替えて使用済みのリン酸水溶液を回収している。前記した通り、使用済みのリン酸水溶液（処理液）は基板処理に適した温度よりもかなり低温になるため回収中のタンクからは第１タンク５に向けてリン酸水溶液（処理液）を補充することができない。しかし、この基板処理装置１００では使用済みのリン酸水溶液を回収していない側のタンク６または７から第１のタンク５に向けてリン酸水溶液を補充することができる。したがって、使用済みのリン酸水溶液の回収と並行して第１のタンク５にリン酸水溶液を補充することができる。
本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１００では処理部１で使用されたリン酸水溶液を回収して再利用している。基板処理装置１００は使用済みのリン酸水溶を回収するためのタンクを２個（第２、第３のタンク６、７）有しており、これら２個のタンク６、７を切り替えて使用済みのリン酸水溶液を回収している。前記した通り、使用済みのリン酸水溶液（処理液）は基板処理に適した温度よりもかなり低温になるため回収中のタンクからは第１タンク５に向けてリン酸水溶液（処理液）を補充することができない。しかし、この基板処理装置１００では使用済みのリン酸水溶液を回収していない側のタンク６または７から第１のタンク５に向けてリン酸水溶液を補充することができる。したがって、使用済みのリン酸水溶液の回収と並行して第１のタンク５にリン酸水溶液を補充することができる。
使用済みのリン酸水溶液は基板処理に適した温度よりもかなり低温になるため、リン酸水溶液を回収している側のタンクのリン酸水溶液は高出力のヒータで加熱する必要がある。このため、リン酸水溶液を回収している側のタンクのリン酸水溶液を加熱するヒータ（処理液循環系３０のヒータ３３）は高出力を備えている。
これに対して、リン酸水溶液を回収していない側のタンクのリン酸水溶液を循環させる系、すなわち、処理液補充系２０は、既に高温になったリン酸水溶液を単に保温程度に温調すればよいだけであるので、この経路に介挿されるヒータ２３の出力は比較的小さいものでよい。例えば、ヒータ２３の出力はヒータ３３の出力よりも小出力でよい。
仮に、２個のタンク６、７それぞれにヒータ３３のような高出力のヒータを装備するとコストアップになるが、この基板処理装置１００では、回収中のリン酸水溶液を加熱循環する処理液循環系３０を２個のタンク６、７間で切り替えて使用するようにしているため、２個のタンク６、７それぞれにこのような高出力のタンクを装備する必要がない。このため、コストダウンになる。
なお、温度低下したリン酸水溶液を昇温させる際には高流量循環させる必要がある。一方で、既に昇温されたリン酸水溶液を循環させる際には比較的低流量循環でよい。したがって、処理液循環系３０に介挿されたポンプ３４は、処理液補充系２０に介挿されたポンプ２４よりも高流量ポンプである。
本発明は、基板の処理に有効に利用することができる。
１ 処理部
２ スピンチャック
２ａ スピンモータ
２ｂ スピンベース
２ｃ チャックピン
３ 処理液ノズル
４ 加熱装置
５ 第１のタンク
５ａ，６ａ，７ａ 循環槽
５ｂ，６ｂ，７ｂ 貯留槽
６ 第２のタンク
７ 第３のタンク
８ 新液供給装置
９ 制御部
１０ 第１の供給配管
１１，１４，２３，３３ ヒータ
１２，１７，２１，２５、２６、２８、２９ａ、３１、３２、３７、３８、４１、４２、５１、５２ バルブ
１３，２２，３２ フィルタ
１５，２４，３４ ポンプ
２０ 処理液補充系
３０ 処理液循環系
４０ 第２の供給配管
５０ 回収配管
９１ ＤＩＷ供給系
９２ 窒素ガス供給系
９３ リン酸水溶液供給系
９４ シリコン濃縮液供給系
１００ 基板処理装置
ＣＵ カップ
Ｓ１ リン酸濃度計
Ｓ２１ シリコン濃度計
Ｓ３ 液面センサ
Ｗ 基板
２ スピンチャック
２ａ スピンモータ
２ｂ スピンベース
２ｃ チャックピン
３ 処理液ノズル
４ 加熱装置
５ 第１のタンク
５ａ，６ａ，７ａ 循環槽
５ｂ，６ｂ，７ｂ 貯留槽
６ 第２のタンク
７ 第３のタンク
８ 新液供給装置
９ 制御部
１０ 第１の供給配管
１１，１４，２３，３３ ヒータ
１２，１７，２１，２５、２６、２８、２９ａ、３１、３２、３７、３８、４１、４２、５１、５２ バルブ
１３，２２，３２ フィルタ
１５，２４，３４ ポンプ
２０ 処理液補充系
３０ 処理液循環系
４０ 第２の供給配管
５０ 回収配管
９１ ＤＩＷ供給系
９２ 窒素ガス供給系
９３ リン酸水溶液供給系
９４ シリコン濃縮液供給系
１００ 基板処理装置
ＣＵ カップ
Ｓ１ リン酸濃度計
Ｓ２１ シリコン濃度計
Ｓ３ 液面センサ
Ｗ 基板
Claims (2)
- 基板に処理液を供給する処理液ノズルを含む処理ユニットと、
前記処理液ノズルに向けて処理液を供給する供給用タンクと、
前記供給用タンクに向けて処理液を補充するための第１補充用タンクおよび第２補充用タンクと、
前記処理ユニットで使用された使用済み処理液を回収し、前記第１補充用タンクと前記第２補充用タンクとに交互に切り替えて前記使用済み処理液を供給する処理液回収部と、
前記供給用タンクを、前記第１補充用タンクと前記第２補充用タンクとに交互に切り替えて接続することにより、第１補充用タンクおよび前記第２補充用タンクから前記供給用タンクに向けて交互に処理液を補充する処理液補充部と、
処理液を加熱する処理液加熱部と、
前記第１補充用タンクおよび第２補充用タンク内の処理液を前記処理液加熱部を経由して循環させる処理液循環路であって、前記第１補充用タンクおよび第２補充用タンクとに交互に切り替えて接続することにより、第１補充用タンクおよび第２補充用タンク内の処理液を交互に加熱循環させる処理液循環部と、
前記処理液回収部が前記使用済み処理液を前記第１補充用タンクに供給している期間は、前記第２補充用タンクが前記処理液補充部に接続されるとともに、前記第１補充用タンクが前記処理液循環部に接続されるように、かつ、前記処理液回収部が前記使用済み処理液を前記第２補充用タンクに供給している期間は、前記第１補充用タンクが前記処理液補充部に接続されるとともに、前記第２補充用タンクが前記処理液循環部に接続されるように、前記処理液補充部と前記処理液循環部とを制御する制御部とを有する、基板処理装置。 - 前記処理液補充部は前記第１補充用タンクおよび前記補充用タンク内の処理液を循環させつつ前記処理ユニットへの処理液の補充を待機させる処理液循環路と、前記循環する処理液を温調する温調部とを備え、
前記温調部は前記処理液加熱部よりも低出力を有する、請求項１記載の基板処理装置。
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