JP2018139259A - 処理液供給装置、基板処理装置、および処理液供給方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、処理ユニットが複数設けられた液供給装置では、循環流路が複数設けられることがある。処理ユニットが複数積層されたひとまとまりを処理部(処理タワー)という。このような液供給装置では、各処理部に対応して循環流路が設けられている。このような液供給装置では、各循環流路に対して液供給源を1つずつ設けるのではなく、共通の液供給源に複数の循環流路を接続することが好ましい。共通の液供給源に複数の循環流路が接続された構成では、液供給源から各循環配管に同じ圧力で処理液が送り出される。
流量調整バルブの開度を調整することによって、循環配管内の処理液の流量が調整される。循環配管の周辺の熱交換(放熱または吸熱)に起因する処理液の温度変化の度合は、循環流路内の処理液の流量に依存するため、循環配管内の処理液の流量を変化させると、それに伴って温度検出ユニットが検出する温度が変動する。そのため、循環配管間での処理液の温度の差が低減されるように各流量調整バルブの開度を調整することが可能である。この場合、循環配管間での温度差が低減された処理液が、各循環配管から供給配管を介して処理部に供給される。これにより、処理液の処理部間での温度差を低減することができる。
この構成によれば、開度調整ユニットによって、検出温度の差が低減されるように圧力調整バルブの開度が調整される。したがって、循環配管間での処理液の温度差を確実に低減することができる。
この構成によれば、目標温度設定ユニットによって、全ての循環配管に目標温度が設定される。開度調整ユニットは、各検出温度が目標温度と一致するように流量調整バルブの開度を調整する。したがって、循環配管間での処理液の温度の差を一層低減することができる。
この構成によれば、温度検出ユニットは、循環配管における供給配管の分岐位置よりも下流側で循環配管に介装されている。そのため、温度検出ユニットは、処理液供給源から分岐位置に向かう間に放熱または吸熱した後の処理液の温度を検出することができる。したがって、温度検出ユニットは、処理部へ供給される処理液の温度の循環配管間での差を確実に検出することができる。よって、循環配管間での温度差を一層低減することができる。
ここで、循環配管において、流量調整バルブが介装されている部分には、上流側の処理液が流れ込んでくる。そのため、流量調整バルブは、流量調整バルブよりも下流側の循環配管内の流量と比較して、流量調整バルブの上流側よりも循環配管内の流量を、その開度の調整によって安定して変動させることができる。
この発明の一実施形態では、各前記循環配管に介装され、当該循環配管内の圧力を検出する圧力検出ユニットをさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記圧力検出ユニットが、対応する前記循環配管における前記供給配管の分岐位置よりも上流側で当該循環配管に介装されている。
圧力検出ユニットが循環配管における供給配管の分岐位置よりも上流側で循環配管に介装されている構成であれば、供給配管への処理液の供給状態の変化が循環配管内の処理液の圧力の検出に与える影響を低減することができる。つまり、圧力検出ユニットは、循環配管内の処理液の圧力を安定して検出することができる。したがって、各循環配管内の処理液の圧力が確認しやすくなり、循環配管内の処理液の流量を適切な範囲に一層調整しやすくなる。
この構成によれば、供給配管が、対応する循環配管から分岐され、対応する処理部の各処理ユニットに処理液を供給する複数の分岐配管を有している。そのため、各処理ユニットに循環配管を1つずつ設ける構成と比較して、循環配管の数を低減することができる。
この発明の一実施形態では、複数の処理部に処理液を供給する処理液供給方法であって、複数の前記処理部のそれぞれに対応して設けられた複数の循環配管によって、処理液供給源から供給される加熱または冷却された処理液をそれぞれ循環させる循環工程と、前記循環工程において各前記循環配管を流れる処理液の温度を検出する温度検出工程と、前記温度検出工程において検出された検出温度の前記循環配管間での差が低減されるように、各前記循環配管に介装された流量調整バルブの開度を調整する開度調整工程とを含む、処理液供給方法を提供する。
開度調整工程において、循環配管間での処理液の検出温度の差が低減されるように、対応する流量調整バルブの開度を調整することによって、循環配管間での処理液の流量の差を確実に低減することができる。これにより、循環配管間での処理液の温度の差が低減される。
この方法によれば、目標温度設定工程では、全ての循環配管に目標温度が設定される。開度調整工程では、各検出温度が目標温度と一致するように流量調整バルブの開度が調整される。したがって、循環配管間での処理液の温度の差を一層低減することができる。
ここで、循環配管では、配管長が長いほど、循環配管内の流量が変化した際に処理液の温度が変化する割合が大きくなる。そのため、配管長が比較的長い循環配管内での処理液の温度が適切となる流量と同じ流量の処理液を、配管長が比較的短い循環配管に循環させた場合、当該配管長が比較的短い循環配管内の処理液の温度は、適切な温度となりやすい。
<第1実施形態>
図1は、この発明の第1実施形態に係る基板処理装置1の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。図2は、基板処理装置1の模式的な縦断面図である。
基板処理装置1は、シリコンウエハなどの基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Wは、円板状の基板である。基板処理装置1は、薬液やリンス液などの処理液で基板Wを処理する複数(本実施形態では4つ)の処理タワー2A〜2D(処理部)を含む。複数の処理タワー2A〜2Dをまとめて処理タワー2という。基板処理装置1は、複数の処理タワー2A〜2Dに処理液を供給する処理液供給装置3と、各処理タワー2A〜2Dに対応して設けられ、処理タワー2A〜2Dに処理液を供給するための配管を収容する流体ユニット4A〜4Dとをさらに含む。
基板処理装置1は、処理ユニット20で処理される複数枚の基板Wを収容するキャリヤCが載置されるロードポートLPと、ロードポートLPと処理ユニット20との間で基板Wを搬送する搬送ロボットIRおよびCRと、基板処理装置1を制御する制御装置7とをさらに含む。
複数の処理タワー2は、搬送路5を挟んで対称に配置されている。複数の処理タワー2は、搬送路5の両側のそれぞれにおいて、搬送路5が延びる方向(延長方向X)に沿って並んでいる。本実施形態では、処理タワー2は、搬送路5の両側に2つずつ配置されている。
図3を参照して、処理液供給装置3は、処理液タンク21内の処理液をそれぞれ循環させる複数の循環配管22A〜22Dと、各循環配管22A〜22Dに分岐接続され、対応する処理タワー2A〜2Dに処理液を供給する供給配管23A〜23Dとをさらに含む。処理液供給源Rは、処理液を貯留する処理液タンク21と、処理液タンク21と複数の循環配管22A〜22Dの上流端とを連結する共通配管24とを含む。複数の循環配管22A〜22Dは、共通配管24の下流端から分岐されている。循環配管22A〜22Dを総称して循環配管22という。供給配管23A〜23Dを総称して供給配管23という。
処理液供給装置3は、各循環配管22A〜22Dに介装され、当該循環配管22A〜22D内の圧力を検出する圧力計27A〜27Dと、各循環配管22A〜22Dに介装され、当該循環配管22A〜22D内の処理液の圧力を調整する圧力調整バルブ28A〜28Dとを含む。処理液供給装置3は、各循環配管22A〜22Dに介装され、当該循環配管22A〜22D内の処理液の温度を検出する温度計29A〜29Dをさらに含む。圧力計27A〜27Dを総称して圧力計27という。圧力調整バルブ28A〜28Dを総称して圧力調整バルブ28という。温度計29A〜29Dを総称して温度計29という。
圧力計27A〜27Dは、循環配管22A〜22D内の処理液の圧力を検出する圧力検出ユニットの一例である。温度計29A〜29Dは、循環配管22A〜22D内の処理液の流量を検出する温度検出ユニットの一例である。
各圧力計27A〜27Dは、対応する循環配管22A〜22Dにおける供給配管23A〜23Dの分岐位置26A〜26Dよりも上流側で循環配管22A〜22Dに介装されている。各圧力調整バルブ28A〜28Dは、対応する分岐位置26A〜26Dよりも下流側で対応する循環配管22A〜22Dに介装されている。各温度計29A〜29Dは、対応する分岐位置26A〜26Dよりも下流側で対応する循環配管22A〜22Dに介装されている。
ポンプ30が共通配管24内の処理液を下流側に送り出すことによって、処理液タンク21内の処理液が各循環配管22A〜22Dを循環する。その際、処理液タンク21内の処理液は、共通配管24を介して各循環配管22A〜22Dに供給される。そのため、処理液タンク21内にあった処理液は、共通配管24に介装された加熱ユニット32によって加熱される。そのため、処理液供給源Rは、加熱(温度調整)された処理液を循環配管22A〜22Dに供給する。加熱ユニット32は、処理液供給源Rから複数の循環配管22A〜22Dに供給される処理液の温度を調整する温度調整ユニットとして機能する。
図4を参照して、第1処理タワー2Aの各処理ユニット20は、一枚の基板Wを水平な姿勢で保持しながら基板Wの中央部を通る鉛直な回転軸線A1まわりに基板Wを回転させるスピンチャック40と、スピンチャック40を取り囲むカップ41と、基板Wに処理液を供給する第1ノズル42および第2ノズル43と、スピンチャック40、カップ41、第1ノズル42および第2ノズル43を収容する処理チャンバ44とを含む。
スピンチャック40は、複数のチャックピン45と、スピンベース46と、スピンベース46の下面中央に結合された回転軸47と、回転軸47に回転力を与える電動モータ48とを含む。回転軸47は、回転軸線A1に沿って鉛直方向に延びている。回転軸47の上端に、スピンベース46が結合されている。
処理液としては、薬液およびリンス液の他に、水よりも表面張力の低い低表面張力液体などが挙げられる。低表面張力液体は、リンス液が基板W上に供給された後、基板W上のリンス液を置換するためのものである。基板W上のリンス液を低表面張力液体で置換した後、基板W上から低表面張力液体を除去することで、基板Wの上面を良好に乾燥させることができる。低表面張力液体を用いて基板Wの上面を乾燥させる場合、低表面張力液体を用いずに基板Wの上面からリンス液を除去することで基板Wを乾燥させる場合と比較して、基板W上に形成されたパターンに作用する表面張力を低減することができる。
図1を参照して、各循環配管22A〜22Dの配管長は、当該処理タワー2と処理液タンク21との相対位置に応じて互いに異なっている。具体的には、各循環配管22A〜22Dの配管長は、処理液供給源Rと対応する処理タワー2A〜2Dとの距離が長いほど長い。より具体的には、複数の処理タワー2A〜2Dのうち、処理液供給源Rから最も遠い処理タワー2Aに対応する循環配管22Aの配管長が最も長い。その次に、処理タワー2Bに対応する循環配管22Bが長く、処理タワー2Cに対応する循環配管22Bの次に循環配管22Cが長い。そして、処理液供給源Rに最も近い処理タワー2Dに対応する循環配管22Dの配管長が最も短い。
処理液供給では、まず、各循環配管22内を流れる処理液の温度の目標値(目標温度T)が設定される(目標温度設定工程:ステップS1)。このとき、全ての循環配管22に対して共通の目標温度Tが設定される。
そして、制御装置7が、共通配管24に介在された加熱ユニット32およびポンプ30を起動する。これにより、加熱された処理液が、処理液供給源Rから各循環配管22に供給され、各循環配管22内を循環し始める(循環工程:ステップS2)。
温度検出工程と並行して、各圧力計27によって、対応する循環配管22内の圧力が検出される。これにより、各循環配管22内の圧力を適宜確認することができる。
そして、循環配管22間での検出温度の差が低減されるように、各循環配管22に介装された圧力調整バルブ28の開度を調整する開度調整工程が実行される。
そして、全ての循環配管22における検出温度が所定の範囲内の温度である場合(ステップS4でYes)には、圧力調整バルブ28の開度は変更されずに、制御装置7が供給バルブ38を開く。これにより、分岐配管33〜35から基板Wへの処理液の供給が開始される(ステップS6)。いずれかの循環配管22における検出温度が目標温度Tの所定の範囲外の温度である場合(ステップS4でNo)であっても、圧力調整バルブ28の開度が変更された後に、制御装置7が供給バルブ38を開く。これにより、分岐配管33〜35から基板Wへの処理液の供給が開始される(ステップS6)。
図7に示すように、処理液の流量qの変化に対する検出温度の変化の割合は、循環配管22Aが最も大きく、次に循環配管22Bが大きく、その次に循環配管22Cが大きく、循環配管22Dが最も小さい。つまり、循環配管22A〜22Dの配管長が長いほど(図1も参照)、処理液の流量qの変化に対する検出温度の変化の割合が大きくなる。
詳しくは、循環配管22A内処理液の流量qが、第1流量q1以下で、かつ、第2流量q2以上であれば(q2≦q≦q1)、循環配管22A内の処理液の温度が所定の範囲内の温度となるとする(t2≦t≦t1)。循環配管22Bにおいても、流量qが第1流量q1以下で、かつ、第2流量q2以上であれば、処理液の温度は、所定の範囲内の温度となる。循環配管22Cおよび循環配管22Dにおいても、循環配管22Bと同様に、流量qが第1流量q1以下で、かつ、第2流量q2以上であれば、処理液の温度は、所定の範囲内の温度となる。
処理液供給装置3による処理液供給が実行される一方で、基板処理装置1による基板処理が実行される。基板処理では、未処理の基板Wが、搬送ロボットIR,CRによってキャリヤCから処理ユニット20に搬入され、スピンチャック40に渡される。この後、基板Wは、搬送ロボットCRによって搬出されるまでの間、スピンベース46の上面から上方に間隔を空けて水平に保持される(基板保持工程)。電動モータ48は、スピンベース46を回転させる。これにより、チャックピン45に水平に保持された基板Wが回転する(基板回転工程)。
一定時間の薬液処理の後、基板W上の薬液をDIWに置換することにより、基板W上から薬液を排除するためのDIWリンス処理が実行される。具体的には、供給バルブ38が閉じられ、バルブ52が開かれる。これにより、第2ノズル43から基板Wの上面に向けてたとえばリンス液が供給(吐出)される。基板W上に供給されたDIWは遠心力によって基板Wの上面の全体に行き渡る。このDIWによって基板W上の薬液が洗い流される。
第1実施形態によれば、処理液供給源Rから供給される温度が調整された処理液は、複数の循環配管22を循環する。各循環配管22を循環する処理液は、各循環配管22に分岐接続された供給配管23を介して対応する処理タワー2に供給される。
また、第1実施形態によれば、配管長が長い循環配管22から順に流量の調整を行うことで、全循環配管22内の処理液の温度tが適切な温度(t2≦t≦t1)になる流量qを容易に見出すことができる。よって、循環配管22間での処理液の温度差を短時間で低減できる。
したがって、第1実施形態のように、圧力調整バルブ28が対応する循環配管22における供給配管23の分岐位置26よりも下流側で循環配管22に介装された構成であれば、循環配管22から供給配管23に流れる処理液の流量を安定させることができる。
ここで、循環配管22内の処理液の圧力は、分岐位置26よりも下流側では、分岐位置26よりも上流側と比較して、供給配管23への処理液の供給状態の変化によって変動しやすい。
第1実施形態とは異なり、圧力計27の代わりに、流量を検出することができる流量計が、対応する循環配管22における供給配管23の分岐位置26で当該循環配管22に介装されていてもよい。
図8は、第2実施形態に係る基板処理装置1Pにおける処理タワー2Aおよび対応する循環配管22Aの周辺の構成を示す模式図である。図8では、今まで説明した部材と同じ部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。第2実施形態に係る基板処理装置1Pが第1実施形態に係る基板処理装置1(図4参照)と異なる点は、処理液供給装置3Pが圧力計27A〜27Dを有していない点、および、制御装置7が圧力調整バルブ28A〜28Dを制御する点である。
処理液供給装置3Pによる処理液供給では、まず、制御装置7が、各循環配管22内を流れる処理液の温度の目標値(目標温度T)を設定する(目標温度設定工程:ステップS11)。このとき、全ての循環配管22に対して共通の目標温度Tが設定される。このように、制御装置7は、目標温度設定ユニットとして機能する。
そして、制御装置7は、各温度計29を制御して、対応する循環配管22の温度を検出する(温度検出工程:ステップS13)。温度検出工程は、循環工程の開始後に実行される。そして、制御装置7は、検出温度に基づいて、フィードバック制御を実行する(ステップS14)。フィードバック制御は、循環配管22によって処理液タンク21内の処理液が循環されている間、実行され続ける。
フィードバック制御では、まず、制御装置7によって、各循環配管22における検出温度が目標温度Tと一致しているか否かが判断される(温度判定工程:ステップT1)。
検出温度が目標温度Tと異なる場合(ステップT1でNo)、制御装置7によって各圧力調整バルブ28の開度が変更される(開度変更工程:ステップT2)。開度変更工程では、検出温度が目標温度Tに近づけるように、制御装置7が圧力調整バルブ28の開度を変更する。これにより、循環配管22間における処理液の温度の差が低減される。そして、制御装置7によって、各循環配管22における検出温度が目標温度T(目標値)と一致しているか否かが再び判断される(ステップT1)。
再度の温度判定工程において検出温度が目標温度Tと一致する場合(ステップT1でYes)、温度判定工程が再び実行される。再度の温度判定工程において検出温度が目標温度Tと異なる場合(ステップT1でNo)、開度変更工程が実行され、その後、温度判定工程が実行される。
処理液供給装置3Pによる処理液供給の開度調整工程は、第1実施形態に係る処理液供給装置3による処理液供給の開度調整工程と同様に、配管長が長い循環配管22に対応する圧力調整バルブ28から順に開度を調整することが好ましい(順次調整工程)。
第2実施形態では、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、第2実施形態では、制御装置7が圧力調整バルブ28の開度を調整することによって、循環配管22内の処理液の流量が調整される。放熱または吸熱に起因する処理液の温度変化の度合は、循環配管22内の処理液の流量に依存するため、循環配管22内の処理液の流量を変化させると、それに伴って温度計29が検出する温度が変動する。そのため、制御装置7は、各圧力調整バルブ28の開度を調整することで、循環配管22間での処理液の温度の差を確実に低減することができる。この場合、循環配管22間での温度差が低減された処理液が、各循環配管22から供給配管23を介して処理タワー2に供給される。これにより、処理液の処理タワー2間での温度差を低減することができる。
各検出温度が目標温度Tと一致するように圧力調整バルブ28の開度を制御装置7が調整し続けることによって、循環配管22間での処理液の温度差が低減された状態を維持することができる。
たとえば、上述の実施形態とは異なり、処理液タンク21内の処理液を加熱するヒータが温度調整ユニットとして設けられていてもよい。このヒータにより処理液タンク21内の処理液が加熱される。そのため、加熱された処理液が処理液供給源Rから複数の循環配管22に供給される。
また、ヒータおよびクーラによって温度が調整された処理液が処理液供給源Rから複数の循環配管22に供給されてもよい。また、温度調整ユニットとして、ヒータおよびクーラの両方の機能を有する単一のユニットが設けられていてもよい。
また、上述の実施形態では、処理ユニット20は、第1ノズル42および第2ノズル43を有するとした。しかし、ノズルの数は、2つに限られず、3つ以上設けられていてもよい。この場合、各ノズルに処理液を供給する処理液供給装置には、本実施形態の処理液供給装置3と同様の構成を適用してもよい。
1P :基板処理装置
2 :処理タワー(処理部)
2A :第1処理タワー(処理部)
2B :第2処理タワー(処理部)
2C :第3処理タワー(処理部)
2D :第4処理タワー(処理部)
3 :処理液供給装置
3P :処理液供給装置
7 :制御装置(開度調整ユニット、目標温度設定ユニット)
20 :処理ユニット
22 :循環配管
22A :循環配管
22B :循環配管
22C :循環配管
22D :循環配管
23 :供給配管
23A :供給配管
23B :供給配管
23C :供給配管
23D :供給配管
26 :分岐位置
26A :分岐位置
26B :分岐位置
26C :分岐位置
26D :分岐位置
27 :圧力計(圧力検出ユニット)
27A :圧力計(圧力検出ユニット)
27B :圧力計(圧力検出ユニット)
27C :圧力計(圧力検出ユニット)
27D :圧力計(圧力検出ユニット)
28 :圧力調整バルブ(流量調整バルブ)
28A :圧力調整バルブ(流量調整バルブ)
28B :圧力調整バルブ(流量調整バルブ)
28C :圧力調整バルブ(流量調整バルブ)
28D :圧力調整バルブ(流量調整バルブ)
29 :温度計(温度検出ユニット)
29A :温度計(温度検出ユニット)
29B :温度計(温度検出ユニット)
29C :温度計(温度検出ユニット)
29D :温度計(温度検出ユニット)
33 :分岐配管
34 :分岐配管
35 :分岐配管
T :目標温度
W :基板
Claims (12)
- 複数の処理部に処理液を供給する処理液供給装置であって、
加熱または冷却された処理液を供給する処理液供給源と、
複数の前記処理部のそれぞれに対応して設けられた複数の循環配管であって、前記処理液供給源から供給される処理液をそれぞれ循環させる複数の循環配管と、
各前記循環配管に分岐接続され、対応する前記処理部に処理液を供給する供給配管と、
各前記循環配管に介装され、当該循環配管内の処理液の流量を調整する流量調整バルブと、
各前記循環配管に介装され、当該循環配管内を流れる処理液の温度を検出する温度検出ユニットとを含む、処理液供給装置。 - 各前記温度検出ユニットによって検出される検出温度の前記循環配管間での差が低減されるように、前記流量調整バルブの開度を調整する開度調整ユニットをさらに含む、請求項1に記載の処理液供給装置。
- 全ての前記循環配管に目標温度を設定する目標温度設定ユニットをさらに含み、
前記開度調整ユニットは、各前記温度検出ユニットによって検出される検出温度が前記目標温度と一致するように前記流量調整バルブの開度を調整する、請求項2に記載の処理液供給装置。 - 前記温度検出ユニットが、対応する前記循環配管における前記供給配管の分岐位置よりも下流側で当該循環配管に介装されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
- 前記流量調整バルブが、対応する前記循環配管における前記供給配管の分岐位置よりも下流側で当該循環配管に介装されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
- 各前記循環配管に介装され、当該循環配管内の圧力を検出する圧力検出ユニットをさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
- 前記圧力検出ユニットが、対応する前記循環配管における前記供給配管の分岐位置よりも上流側で当該循環配管に介装されている、請求項6に記載の処理液供給装置。
- 前記処理部が、基板を収容する処理ユニットを複数有しており、
前記供給配管が、対応する前記循環配管から分岐され、各前記処理ユニットに処理液を供給する複数の分岐配管を有している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の処理液供給装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の処理液供給装置と、
基板を処理する複数の前記処理部とを含む、基板処理装置。 - 複数の処理部に処理液を供給する処理液供給方法であって、
複数の前記処理部のそれぞれに対応して設けられた複数の循環配管によって、処理液供給源から供給される加熱または冷却された処理液をそれぞれ循環させる循環工程と、
前記循環工程において各前記循環配管を流れる処理液の温度を検出する温度検出工程と、
前記温度検出工程において検出された検出温度の前記循環配管間での差が低減されるように、各前記循環配管に介装された流量調整バルブの開度を調整する開度調整工程とを含む、処理液供給方法。 - 全ての前記循環配管に目標温度を設定する目標温度設定工程をさらに含み、
前記開度調整工程が、各前記循環配管に対応する前記検出温度が前記目標温度と一致するように、各前記循環配管に介装された流量調整バルブの開度を調整する工程を含む、請求項10に記載の処理液供給方法。 - 複数の前記循環配管は、配管長が互いに異なっており、
前記開度調整工程が、前記配管長が長い前記循環配管に対応する前記流量調整バルブから順に開度を調整する順次調整工程を含む、請求項10または11に記載の処理液供給方法。
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