JP2019125692A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の処理品質を向上できる、基板処理装置の提供。【解決手段】基板を処理する処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽の内部に前記処理液を供給する処理液供給部と、前記処理液供給部によって前記処理槽の内部に供給される前記処理液の温度を調節する温度調節部と、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部によって測定される温度が設定温度になるように前記温度調節部を制御する温度制御部と、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する撹拌部と、前記設定温度の変更後、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液への前記基板の浸漬前に、前記撹拌部によって前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する撹拌制御部とを備える、基板処理装置。【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

特許文献１のエッチング装置は、エッチング液を貯留する内槽と、内槽からオーバーフローしたエッチング液を受ける外槽と、外槽からエッチング液を引き抜く循環ラインと、循環ラインからのエッチング液を内槽に送るノズルとを備える。循環ラインには温度コントローラ等が設けられ、温度コントローラはエッチング液を加熱するヒータを含む。温度コントローラは、内槽内のエッチング液の温度を所定温度に維持する。

特開２０１５−８８６０３号公報

エッチング装置等の基板処理装置は、基板を処理する処理液を貯留する処理槽等を備える。

従来、処理槽の内部に貯留されている処理液の温度が場所によってばらつくことがあり、基板の処理に不具合が生じることがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の処理品質を向上できる、基板処理装置の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理液を貯留する処理槽と、
前記処理槽の内部に前記処理液を供給する処理液供給部と、
前記処理液供給部によって前記処理槽の内部に供給される前記処理液の温度を調節する温度調節部と、
前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部によって測定される温度が設定温度になるように前記温度調節部を制御する温度制御部と、
前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する撹拌部と、
前記設定温度の変更後、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液への前記基板の浸漬前に、前記撹拌部によって前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する撹拌制御部とを備える、基板処理装置が提供される。

本発明の一態様によれば、基板の処理品質を向上できる、基板処理装置が提供される。

図１は、第１実施形態による基板処理装置を示す図であって、図２のI−I線に沿った断面図である。 図２は、第１実施形態による基板処理装置の主要部を示す図である。 図３は、第１実施形態による基板処理装置の主要部を示す図であって、図２のIII−III線に沿った断面図である。 図４は、第１実施形態による制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。 図５は、第１実施形態による基板処理装置の撹拌動作を示す図である。 図６は、第１実施形態による基板処理方法を示すフローチャートである。 図７は、第１実施形態による内槽の内部に貯留されている処理液の測定温度の時間変化を示す図である。 図８は、第２実施形態による基板処理装置の主要部を示す図である。 図９は、第２実施形態による基板処理装置の主要部を示す別の図である。 図１０は、第３実施形態による基板処理装置の主要部を示す図である。 図１１は、第３実施形態による基板処理装置の主要部を示す別の図であって、図１０のXI−XI線に沿った断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向、Ｚ方向は鉛直方向である。本明細書において、下方とは鉛直方向下方を意味し、上方とは鉛直方向上方を意味する。

図１は、第１実施形態による基板処理装置を示す図であって、図２のI−I線に沿った断面図である。図２は、第１実施形態による基板処理装置の主要部を示す図である。図２において、図１に示す外槽等の図示を省略する。図３は、第１実施形態による基板処理装置の主要部を示す図であって、図２のIII−III線に沿った断面図である。図３において、矢印Ａは処理液供給部３０から吐出される処理液３の流れを示す。

基板処理装置１０は、基板２を処理液３に浸漬することにより、基板２を処理する。基板２は、例えばシリコンウエハ、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を含む。処理液３は、例えばリン酸水溶液である。リン酸水溶液は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜を選択的に除去するエッチング液である。基板処理装置１０は、複数枚の基板２を同時に処理してよい。基板処理装置１０は、二重槽２０と、処理液供給部３０と、温度調節部４０と、温度測定部４２と、基板保持部５０と、移動機構部５５と、制御部９０とを備える。

二重槽２０は、処理液３を貯留する内槽２１と、内槽２１からオーバーフローした処理液３を回収する外槽２２とを有する。基板２は、内槽２１の内部に貯留されている処理液３に浸漬されることにより、処理液３によって処理される。外槽２２には、内槽２１に処理液３を戻す循環管２３が接続されている。循環管２３の途中には、外槽２２側から内槽側に向けて処理液３を送り出す循環ポンプ２４、処理液３に含まれるパーティクルなどを捕集する循環フィルター２５、循環管２３を開閉する循環バルブ２６などが設けられる。

制御部９０は、循環バルブ２６を開放すると共に循環ポンプ２４を作動することにより、循環管２３を介して外槽２２から内槽２１に向けて処理液３を送る。また、制御部９０は、循環バルブ２６を閉塞すると共に循環ポンプ２４を停止することにより、処理液３の循環を停止する。本実施形態では、内槽２１が特許請求の範囲に記載の処理槽に対応する。

処理液供給部３０は、内槽２１の内部に処理液３を供給する。処理液供給部３０は、例えば循環管２３に接続され、外槽２２から抜き出した処理液３を内槽２１の内部に供給する。処理液供給部３０は、例えば図２に示すように、Ｙ方向に間隔をおいて複数本の処理液供給管３１を有する。

各処理液供給管３１は、例えば図１および図３に示すように、基板保持部５０の下方に水平に設けられる水平部３２を有する。水平部３２は、図２に示すようにＺ方向視で基板保持部５０で保持されている基板２と重なるように設けられる。水平部３２は、Ｘ方向に延びており、その長手方向に間隔をおいて複数の吐出口３３を有する。複数の吐出口３３は、図２に示すようにＺ方向視で基板保持部５０と重ならないように設けられる。複数の吐出口３３は、本実施形態では同一の開口径を有するが、異なる開口径を有してもよい。

複数の吐出口３３は、それぞれ、真上に向けて処理液３を吐出する。これにより、カーテン状の上昇流が、内槽２１の内部に形成される。内槽２１の内部に層流が形成されるため、基板保持部５０で保持されている基板２を均一に処理できる。基板２をより均一に処理する目的で、基板２と水平部３２との距離ができるだけ近くなるように、水平部３２は内槽２１の底壁から上方に離間して配置される（図１および図３参照）。

温度調節部４０（図１参照）は、処理液供給部３０によって内槽２１の内部に供給される処理液３の温度を調節する。温度調節部４０は、処理液３を加熱するヒータを含む。温度調節部４０は、例えば循環管２３の途中に設けられ、循環管２３を通過する処理液３を加熱する。尚、温度調節部４０は、処理液３を冷却するクーラーをさらに含んでもよい。

温度測定部４２は、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の温度を測定する。温度測定部４２は、例えば熱電対などで構成される。温度測定部４２は、基板保持部５０の移動を妨げない位置に設置される。例えば、温度測定部４２は、図２に示すようにＺ方向視で基板保持部５０の外側に設置される。

温度測定部４２は、図１に示すように処理液供給管３１の水平部３２よりも上方の位置で、処理液３の温度を測定してよい。水平部３２の上方で、基板２が処理液３によって処理されるためである。温度測定部４２は、測定結果を示す信号を制御部９０に出力する。

制御部９０は、温度測定部４２によって測定された温度（以下、単に「測定温度」とも呼ぶ。）が設定温度になるように、温度調節部４０を制御する。その結果、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の温度は、設定温度に維持される。

尚、複数の温度測定部４２が異なる位置の温度を測定する場合、測定温度の平均値が設定温度になるように、制御部９０は温度調節部４０を制御してもよい。平均値は、相加平均、加重平均などのいずれでもよい。また、平均値の代わりに、中央値などが用いられてもよい。

基板保持部５０は、基板２を保持する。基板保持部５０は、複数枚の基板２を同時に保持してよい。基板保持部５０は、例えば図２に示すように、Ｙ方向に間隔をおいて複数本の基板保持棒５２を有する。各基板保持棒５２にはＸ方向に間隔をおいて複数の溝が形成されており、各溝に基板２が挿入される。これにより、基板保持部５０は、複数枚の基板２を、吐出口３３の配列方向（本実施形態ではＸ方向）に間隔をおいて保持する。

移動機構部５５は、基板保持部５０を内槽２１に対し移動させる。移動機構部５５は、例えば、内槽２１に対し固定されるガイド５６と、ガイド５６に沿って移動するスライダ５７とを有する。スライダ５７には基板保持部５０が固定され、基板保持部５０はスライダ５７と共に移動する。スライダ５７を駆動する駆動源としては例えば電動モータが用いられ、電動モータの回転運動はボールねじ等の運動変換機構によってスライダ５７の直線運動に変換される。

移動機構部５５は、基板保持部５０を、図１に実線で示す処理位置と、図１に二点鎖線で示す待機位置との間で移動させる。待機位置は、処理位置の上方に設定される。基板保持部５０が処理位置にあるとき、基板保持部５０に保持されている複数の基板２のそれぞれの全体が処理液３に浸漬される。一方、基板保持部５０が待機位置にあるとき、基板保持部５０に保持されている複数の基板２のそれぞれの全体が外気に曝される。基板保持部５０は、待機位置で処理前の基板２を外部搬送装置から受け取り、次いで処理位置まで下降され、所定時間経過後に再び待機位置まで上昇され、待機位置で処理後の基板２を外部搬送装置に引き渡す。その後、同じ動作が繰り返される。

尚、基板保持部５０の移動方向は、本実施形態ではＺ方向であるが、Ｚ方向の他に、Ｙ方向およびＸ方向のうちの少なくとも１つをさらに含んでもよい。また、基板保持部５０は、回転移動可能とされてもよい。基板保持部５０を回転させる回転軸の軸方向は、Ｚ方向、Ｙ方向、Ｘ方向のいずれでもよく、これらの方向の複数の方向であってもよい。

制御部９０は、例えばコンピュータで構成され、図１に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２と、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを有する。制御部９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御部９０は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。

制御部９０のプログラムは、情報記憶媒体に記憶され、情報記憶媒体からインストールされる。情報記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。尚、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、インストールされてもよい。

図４は、第１実施形態による制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。図４に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。

図４に示すように、制御部９０は、温度制御部９５、基板移動制御部９６、撹拌制御部９７などを有する。温度制御部９５は、温度測定部４２による測定温度が設定温度になるように、温度調節部４０を制御する。基板移動制御部９６は、移動機構部５５を制御することにより、基板保持部５０を図１に実線で示す処理位置と図１に二点鎖線で示す待機位置との間で移動させる。撹拌制御部９７は、後述の撹拌部６０を制御することにより、内槽２１の内部に貯留されている処理液３を撹拌する。

図５は、第１実施形態による基板処理装置の撹拌動作を示す図である。撹拌部６０は、内槽２１の内部に貯留されている処理液３を撹拌するものである。撹拌部６０は、例えば基板保持部５０および移動機構部５５で構成される。撹拌制御部９７は、移動機構部５５を制御することにより、図５に矢印で示すように内槽２１の内部で基板保持部５０を移動させる。これにより、内槽２１の内部に貯留されている処理液３が撹拌される。撹拌専用のインペラが内槽２１の内部に設置される場合に比べ、部品点数を削減できる。また、インペラの回転軸を挿通させる穴を内槽２１の壁にあける必要がなく、内槽２１の改造が不要である。

基板保持部５０は、図５に示すように基板２を保持していないときに、内槽２１の内部に貯留されている処理液３を撹拌する。一方、基板保持部５０は、基板２を保持しているときには図１に実線で示す処理位置で停止され、内槽２１の内部に貯留されている処理液３を撹拌しない。基板保持部５０で基板２を保持しているときに処理液３を撹拌しないのは、内槽２１の内部に層流を形成し、基板２を均一に処理するためである。

基板保持部５０を構成する各基板保持棒５２は、内槽２１の内部に貯留されている処理液３を撹拌する間、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の液面よりも下で移動させられてよい。各基板保持棒５２は、外気に触れないため、外気による温度低下を防止できる。各基板保持棒５２は、処理液３に触れるため、処理液３と同じ温度に維持される。そのため、処理液３と同じ温度の基板保持棒５２で、処理液３を撹拌できる。

次に、上記構成の基板処理装置１０を用いた基板処理方法について図６を参照して説明する。図６は、第１実施形態による基板処理方法を示すフローチャートである。図６に示すステップＳ１０１以降の処理は、循環管２３を介して外槽２２から内槽２１に処理液３を戻しながら行われる。図６に示すステップＳ１０１以降の処理は、制御部９０が設定温度Ｔを変更する指令を受け取ったときに開始される。この指令は、例えばタッチパネルなどの入力装置で受け取る。

図６に示すステップＳ１０１では、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の設定温度Ｔを変更する。設定温度Ｔの変更は、例えば基板２の処理を一時停止するときや基板２の処理を再開するときに行われる。

基板２の処理を一時停止するときには、設定温度Ｔは処理温度Ｔ２から待機温度Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ２）に降温される。処理液３の温度を設定温度に維持するための消費エネルギーを低減できる。一方、基板２の処理を再開するときには、設定温度Ｔは待機温度Ｔ１から処理温度Ｔ２に昇温される。

待機温度Ｔ１が低いほど、処理液３の温度を設定温度に維持するための消費エネルギーを低減できる。一方で、待機温度Ｔ１が高いほど、基板２の処理を再開するときに処理液３の測定温度が待機温度Ｔ１から処理温度Ｔ２に戻るまでの待ち時間を短縮できる。待機温度Ｔ１は、消費エネルギー及び待ち時間に基づき、設定される。

処理液３としてリン酸水溶液が用いられる場合、処理温度Ｔ２はリン酸水溶液の沸点に設定される。一方、待機温度Ｔ１は、リン酸水溶液の沸点よりも低い温度、例えば内槽２１からの処理液３のふきこぼれを抑制する温度に設定される。これにより、基板２の処理を一時停止している間に、内槽２１から処理液３がふきこぼれることを抑制できる。

図６に示すステップＳ１０１では、図７に示す時刻ｔ１で、設定温度Ｔを待機温度Ｔ１から処理温度Ｔ２に変更する。変更後の設定温度Ｔと測定温度との偏差がゼロになるように、温度調節部４０が循環管２３を流れる処理液３の温度を調節する。その結果、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の測定温度は、図７に示す時刻ｔ２で処理温度Ｔ２に達し、その後、処理温度Ｔ２に維持される。

次いで、図６に示すステップＳ１０２では、内槽２１の内部に貯留されている処理液３を撹拌する。処理液３の撹拌は、設定温度Ｔの変更後（時刻ｔ１の後）に行われればよく、変更後の設定温度Ｔに測定温度が達する前（時刻ｔ２の前）に行われてもよい。また、処理液３の撹拌は、設定温度Ｔの変更後（時刻ｔ１の後）に行われる限り、設定温度Ｔの変更前（時刻ｔ１の前）から行われてもよい。処理液３の撹拌は、処理液３に基板２を浸漬する時刻ｔ３の前に終了させられる。

次いで、図６に示すステップＳ１０３では、図７に示す時刻ｔ３で、内槽２１の内部に貯留されている処理液３に基板２を浸漬する。この浸漬は、測定温度が処理温度Ｔ２に達した時刻ｔ２以降に行われる。制御部９０は、内槽２１の内部に貯留されている処理液３に基板２を浸漬した後、今回の処理を終了する。その後、制御部９０は、所定時間の経過後に基板２を処理液３から引き上げ、処理後の基板２を基板保持部５０から外部搬送装置に引き渡す。

その後、制御部９０は、（１）処理前の基板２を外部搬送装置から基板保持部５０で受け取り、（２）受け取った基板２を内槽２１の内部に貯留されている処理液３に浸漬し、（３）所定時間の経過後に基板２を処理液３から引き上げ、（４）処理後の基板２を基板保持部５０から外部搬送装置に引き渡す。上記（１）〜（４）の一連の処理を、制御部９０が繰り返し行う。

制御部９０は、上記（１）〜（４）の一連の処理を繰り返す間、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の測定温度を処理温度Ｔ２に維持する。制御部９０は、上記（１）〜（４）の一連の処理を一時停止するとき、設定温度Ｔを処理温度Ｔ２から待機温度Ｔ１に変更する。その後、制御部９０は、上記（１）〜（４）の一連の処理を再開するときに、再び図６に示すステップＳ１０１以降の処理を行う。

図７は、第１実施形態による内槽の内部に貯留されている処理液の測定温度の時間変化を示す図である。図７において、実線は、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の撹拌（以下、単に「処理液３の撹拌」とも呼ぶ。）を時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に行う場合の処理液３の測定温度の時間変化を示す。一方、二点鎖線は、処理液３の撹拌を時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に行わない場合の処理液３の測定温度の時間変化を示す。尚、時刻ｔ３において処理液３に基板２を浸漬すると、処理液３の測定温度が低下するのは、浸漬直前の基板２の温度が処理液３の温度よりも低いためである。

制御部９０が時刻ｔ１で設定温度Ｔを待機温度Ｔ１から処理温度Ｔ２に変更すると、変更後の設定温度Ｔと測定温度との偏差がゼロになるように、温度調節部４０が循環管２３を流れる処理液３の温度を加熱する。その結果、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の測定温度は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて徐々に上昇し、時刻ｔ２で処理温度Ｔ２に達し、その後、処理温度Ｔ２に維持される。

ところで、時刻ｔ１以降に温度調節部４０によって加熱された処理液３は、処理液供給部３０によって内槽２１の内部に供給される。処理液供給部３０は、水平部３２に設けられる複数の吐出口３３から上向きに処理液３を吐出する。これにより、カーテン状の上昇流が内槽２１の内部に形成され、内槽２１の内部に層流が形成される。

そのため、仮に撹拌制御部９７が時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に処理液３の撹拌を実施しない場合、水平部３２よりも下の位置に、処理温度Ｔ２よりも低温の処理液３が滞留する。低温の処理液３は、高温の処理液３よりも大きい密度を有するため、水平部３２よりも下の位置に滞留し続ける。

本実施形態によれば、撹拌制御部９７が時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に処理液３の撹拌を実施するため、時刻ｔ３までに内槽２１の内部における処理液３の温度ムラが低減される。そのため、時刻ｔ３で処理液３に基板２を浸漬し、処理液３の温度が一時的に低下しても、処理液３の温度が処理温度Ｔ２に直ぐに戻る。予め設定された処理温度Ｔ２の処理液３で基板２を処理することができ、基板２の処理品質を向上できる。

撹拌制御部９７は、処理液３の撹拌を時刻ｔ３の前に終了させてよい。基板移動制御部９６は、時刻ｔ３で内槽２１の内部に貯留されている処理液３に基板２を浸漬してから、基板２を処理液３から引き上げるまでの間、基板保持部５０を処理位置で停止させる。これにより、内槽２１の内部に層流を形成でき、基板２を均一に処理できる。

尚、撹拌制御部９７は、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の温度が均一か否かを確認しながら、処理液３の温度が均一になるまで処理液３の撹拌を行ってよい。また、基板移動制御部９６は、内槽２１の内部に貯留されている処理液３の温度が均一か否かを確認し、処理液３の温度が均一であることを確認した後で、図１に二点鎖線で示す待機位置から図１に実線で示す処理位置への基板保持部５０の移動を行ってよい。

処理液３の温度が均一か否かは、例えば複数の温度測定部４２を用いて確認できる。複数の温度測定部４２は、異なる位置で、処理液３の温度を測定する。例えば、複数の温度測定部４２は、処理液供給管３１の水平部３２よりも上の位置と、処理液供給管３１の水平部３２よりも下の位置で、処理液３の温度を測定してよい。異なる位置で測定された測定温度のばらつきに基づき、処理液３の温度の均一性を評価できる。

処理液３の温度が均一か否かは、１つの温度測定部４２のみを用いて確認することも可能である。処理液３の温度が不均一な場合、低温の処理液３と高温の処理液３とが撹拌によって混じり合うため、撹拌中に測定温度が上下にふらつく。このふらつきに基づき、処理液３の温度の均一性を評価できる。

図８は、第２実施形態による基板処理装置の主要部を示す図である。図９は、第２実施形態による基板処理装置の主要部を示す別の図である。図８および図９において、矢印Ａ１は第１吐出口３４から吐出される処理液３の流れを示し、矢印Ａ２は第２吐出口３５から吐出される処理液３の流れを示す。以下、主に上記第１実施形態との相違点について図８および図９を参照して説明する。

本実施形態の基板処理装置１０Ａは撹拌部６０Ａを有し、撹拌部６０Ａは吐出方向変更部６１を有する。吐出方向変更部６１は、処理液供給部３０が内槽２１の内部に吐出する流体６の吐出方向を変更する。流体６としては、後述するように特に限定されないが、例えば処理液３が用いられてよい。

処理液供給部３０は、吐出方向の変更のため、本実施形態では吐出方向が異なる第１吐出口３４および第２吐出口３５を有する。第１吐出口３４は、上記第１実施形態の吐出口３３に対応する。第１吐出口３４と第２吐出口３５とは、本実施形態ではＺ方向視で重なるように設けられるが、Ｚ方向視でＸ方向にずれるように設けられてもよい。

第１吐出口３４は、処理液供給管３１の水平部３２に、水平部３２の長手方向に間隔をおいて複数設けられる。複数の第１吐出口３４は、それぞれ、真上に処理液３を吐出することによりカーテン状の上昇流を形成する。複数の第１吐出口３４は、本実施形態では同一の開口径を有するが、異なる開口径を有してもよい。

一方、第２吐出口３５は、処理液供給管３１の水平部３２に、水平部３２の長手方向に間隔をおいて複数設けられる。複数の第２吐出口３５は、それぞれ、真下に処理液３を吐出することにより、水平部３２の下方に滞留する処理液３を撹拌する。複数の第２吐出口３５は、本実施形態では同一の開口径を有するが、異なる開口径を有してもよい。また、複数の第２吐出口３５は、本実施形態では全て同じ方向に処理液３を吐出するが、全て同じ方向に処理液３を吐出しなくてもよい。一の第２吐出口３５と他の一の第２吐出口３５とは、互いに異なる方向に処理液３を吐出してもよい。第２吐出口３５は、第１吐出口３４と異なる方向に処理液３を吐出すればよい。

処理液供給管３１は、単管であってもよいが、本実施形態では二重管である。処理液供給管３１は、第１吐出口３４および第２吐出口３５が形成される外管３６と、外管３６の内部に設けられる内管３７とを有する。

処理液供給部３０は、吐出方向の変更のため、処理液供給管３１の内部を、第１吐出口３４から吐出される処理液３が通る第１流路３８と、第２吐出口３５から吐出される処理液３が通る第２流路３９とに分割する仕切壁６２を有してよい。仕切壁６２は、例えば、内管３７の外側で且つ外管３６の内側に形成される空間を、第１流路３８と第２流路３９とに分割する。

処理液供給管３１は、処理液３の供給源（例えば循環管２３）に、第１分岐管２８と第２分岐管２９を介して接続される。第１分岐管２８と第２分岐管２９とは、分岐点２７において循環管２３から二股に分岐する。第１分岐管２８は第１流路３８に処理液３を供給し、第２分岐管２９は第２流路３９に処理液３を供給する。

吐出方向変更部６１は、第１吐出口３４および第２吐出口３５のそれぞれから吐出される流体６の吐出量を変更する吐出量変更部６３を含む。流体６としては、後述するように特に限定されないが、例えば処理液３が用いられてよい。

吐出量変更部６３は、例えば、第１分岐管２８および第２分岐管２９のそれぞれを流れる処理液３の流量を変更する流量変更部６４を有する。流量変更部６４は、例えば第１分岐管２８の途中に設けられる第１流量制御弁６５と、第２分岐管２９の途中に設けられる第２流量制御弁６６とで構成される。

制御部９０が第１流量制御弁６５を開放すると、処理液３が第１分岐管２８の内部を流れ、処理液３が第１吐出口３４から上向きに吐出される。一方、制御部９０が第１流量制御弁６５を閉塞すると、処理液３が第１分岐管２８の内部を流れず、処理液３が第１吐出口３４から吐出されない。

また、制御部９０が第２流量制御弁６６を開放すると、処理液３が第２分岐管２９の内部を流れ、処理液３が第２吐出口３５から下向きに吐出される。一方、制御部９０が第２流量制御弁６６を閉塞すると、処理液３が第２分岐管２９の内部を流れず、処理液３が第２吐出口３５から吐出されない。

尚、流量変更部６４は、本実施形態では第１分岐管２８の途中に設けられる第１流量制御弁６５と第２分岐管２９の途中に設けられる第２流量制御弁６６とで構成されるが、第１分岐管２８と第２分岐管２９との分岐点２７に設けられる三方弁で構成されてもよい。三方弁は、分岐点２７における処理液３の流れ方向を制御する。三方弁は、分岐点２７における処理液３の流れ方向のみならず、流量も制御してもよい。

吐出方向変更部６１は、第１吐出口３４および第２吐出口３５のそれぞれから吐出される処理液３の吐出量を変更することにより、処理液供給部３０が内槽２１の内部に吐出する処理液３の吐出方向を変更する。例えば、処理液３への基板２の浸漬時には、処理液供給部３０は処理液３を上方向のみに吐出する。一方、処理液３の撹拌時には、処理液供給部３０は処理液３を上下方向に吐出する。尚、処理液３の撹拌時には、処理液供給部３０は処理液３を下方向のみに吐出してもよい。

撹拌制御部９７（図４参照）は、吐出方向変更部６１を制御することにより、設定温度Ｔの変更後、内槽２１の内部に貯留されている処理液３への基板２の浸漬前に、浸漬時とは処理液供給部３０からの処理液３の吐出方向を変更することにより、処理液３を撹拌する。

従って、上記第１実施形態と同様に、処理液３の撹拌を図７に示す時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に実施でき、時刻ｔ３までに内槽２１の内部における処理液３の温度ムラを低減できる。そのため、時刻ｔ３で処理液３に基板２を浸漬し、処理液３の温度が一時的に低下しても、処理液３の温度が処理温度Ｔ２に直ぐに戻る。予め設定された処理温度Ｔ２の処理液３で基板２を処理でき、基板２の処理品質を向上できる。

尚、処理液供給部３０は、吐出方向の変更のため、本実施形態では吐出方向が異なる第１吐出口３４および第２吐出口３５を有するが、水平部３２の中心線を中心に水平部３２を回転自在に支持する機構を有してもよい。この場合、吐出方向変更部６１は、水平部３２を回転させる回転モータを有する。水平部３２を回転させることにより、水平部３２に設けられる一の吐出口を上向きと下向きとに変更でき、吐出方向を変更できる。

ところで、処理液供給部３０は、処理液３を内槽２１の内部に供給するが、処理液３とは異なるものも内槽２１の内部に供給してもよい。処理液３とは異なるものが、流体６として内槽２１の内部に供給されてもよい。処理液３とは異なるものは、処理液３の撹拌時に内槽２１の内部に供給される。

そこで、第１分岐管２８は、第１流量制御弁７１および第１温度調節器７２が途中に設けられる第１配管７３を介して、処理液３とは異なる流体を供給する第１供給源７４に接続されてよい。処理液３とは異なる流体は、液体でもよいし、気体でもよい。本実施形態では、処理液３とは異なる流体として、窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。

制御部９０が第１流量制御弁７１を開くと、不活性ガスが第１吐出口３４から内槽２１の内部に供給される。不活性ガスと処理液３を混ぜた混合流体が第１吐出口３４から内槽２１の内部に供給されてもよい。いずれにしても、バブリングによる高い撹拌効果が得られる。内槽２１の内部に供給される不活性ガスの温度は、第１温度調節器７２によって調節されてよい。尚、第１温度調節器７２は無くてもよい。

一方、制御部９０が第１流量制御弁７１を閉じると、不活性ガスは第１吐出口３４から内槽２１の内部に供給されない。第１流量制御弁７１、第１温度調節器７２、第１配管７３および第１供給源７４で、第１吐出口３４から吐出する流体６の材料を変更する第１流体変更部１１０が構成される。なお、第１流体変更部１１０の構成は特に限定されない。例えば、第１流体変更部１１０は、第１温度調節器７２を有してもよいし、第１温度調節器７２を有しなくてもよい。

同様に、第２分岐管２９は、第２流量制御弁７６および第２温度調節器７７が途中に設けられる第２配管７８を介して、処理液３とは異なる流体を供給する第２供給源７９に接続されてよい。処理液３とは異なる流体は、液体でもよいし、気体でもよい。本実施形態では、処理液３とは異なる流体として、窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。

制御部９０が第２流量制御弁７６を開くと、不活性ガスが第２吐出口３５から内槽２１の内部に供給される。不活性ガスと処理液３を混ぜた混合流体が第２吐出口３５から内槽２１の内部に供給されてもよい。いずれにしても、バブリングによる高い撹拌効果が得られる。内槽２１の内部に供給される不活性ガスの温度は、第２温度調節器７７によって調節されてよい。尚、第２温度調節器７７は無くてもよい。

一方、制御部９０が第２流量制御弁７６を閉じると、不活性ガスは第２吐出口３５から内槽２１の内部に供給されない。第２流量制御弁７６、第２温度調節器７７、第２配管７８および第２供給源７９で、第２吐出口３５から吐出する流体６の材料を変更する第２流体変更部１２０が構成される。なお、第２流体変更部１２０の構成は特に限定されない。例えば、第２流体変更部１２０は、第２温度調節器７７を有してもよいし、第２温度調節器７７を有しなくてもよい。

尚、第２吐出口３５から吐出される流体６は、本実施形態では処理液３、不活性ガス、および処理液３と不活性ガスを混ぜた混合流体の中から選択されるが、不活性ガスのみであってもよい。この場合、第２分岐管２９は無くてよく、第２配管７８が第２流路３９に不活性ガスを供給してよい。

図１０は、第３実施形態による基板処理装置の主要部を示す図である。図１１は、第３実施形態による基板処理装置の主要部を示す別の図であって、図１０のXI−XI線に沿った断面図である。図１１において矢印Ａは処理液供給部３０から吐出される処理液３の流れを示す。図１０および図１１において矢印Ｂは流体供給部８０から吐出される流体８の流れを示す。以下、主に上記第１実施形態および上記第２実施形態との相違点について図１０および図１１を参照して説明する。

本実施形態の基板処理装置１０Ｂは撹拌部６０Ｂを有し、撹拌部６０Ｂは流体供給部８０を有する。流体供給部８０は、処理液供給部３０よりも下方から内槽２１の内部に流体８を供給する。流体供給部８０の吐出口８３は、処理液供給部３０の吐出口３３よりも下方に設けられる。流体供給部８０は、処理液供給部３０とは異なり、処理液３の撹拌専用として用いられてよい。

流体供給部８０は、例えば図１０および図１１に示すように、複数本の流体供給管８１を有する。流体供給管８１は、例えば内槽２１のＹ方向に対向する一対の側壁のそれぞれに設けられ、Ｙ方向に間隔をおいて一対設けられる。一対の流体供給管８１は、同時に流体８を供給してもよいし、交互に流体８を供給してもよい。

各流体供給管８１は、図１１に示すように処理液供給管３１よりも下方に水平に設けられる水平部８２を有する。水平部８２は、図１０に示すようにＺ方向視で基板保持部５０と重ならないように設けられる。例えば水平部８２は、内槽２１の側壁に設けられる。水平部８２は、Ｘ方向に延びており、その長手方向に間隔をおいて複数の吐出口８３を有する。複数の吐出口８３は、図１１に示すように内槽２１の側壁の下端部に設けられる。各吐出口８３は、図１１に示すように処理液供給管３１よりも下方に設けられればよく、図１１に示すように水平に流体８を吐出してもよいし、下向きに流体８を吐出してもよい。

各流体供給管８１は、複数の吐出口８３から流体８を吐出する。各吐出口８３から吐出された流体８は、図１１に示すように内槽２１の底壁に沿って流れ、内槽２１の底壁近傍に滞留する処理液３を撹拌する。

各流体供給管８１は、図１１に示すように内槽２１の底壁に対し平行に流体８を吐出してよい。内槽２１の底壁が水平である場合、各吐出口８３からの流体８の吐出方向は水平方向とされる。流体８が内槽２１の底壁に衝突することを抑制でき、流体８の減速を抑制できる。

尚、内槽２１の底壁は、本実施形態では図１１に示すようにＸ方向視で水平であるが、Ｘ方向視でＶ字状であってもよい。この場合、各吐出口８３からの流体８の吐出方向は、Ｘ方向視で底壁に対し平行とされ、底壁の谷部に向けて斜め下方向とされてよい。底壁の谷部に溜まる処理液３を撹拌できる。

各流体供給管８１は、図１０に示すように、流量制御弁８４が途中に設けられる配管８５を介して、処理液３の供給源（例えば循環管２３）と接続されてよい。制御部９０が流量制御弁８４を開くと、処理液３が流体供給管８１から内槽２１の内部に供給される。一方、制御部９０が流量制御弁８４を閉じると、処理液３が流体供給管８１から内槽２１の内部に供給されない。一対の流体供給管８１は、同時に処理液３を供給してもよいし、交互に処理液３を供給してもよい。

尚、流体供給管８１は、本実施形態では内槽２１のＹ方向に対向する一対の側壁のそれぞれに設けられるが、内槽２１のＸ方向に対向する一対の側壁のそれぞれに設けられてもよい。この場合、流体供給管８１の水平部８２の長手方向はＹ方向とされる。

尚、流体供給管８１の本数は、２本には限定されず、３本以上でもよいし、１本でもよい。例えば、流体供給管８１は、内槽２１の４つの側壁のそれぞれに設けられてもよい。また、流体供給管８１は、内槽２１の４つの側壁のうち１つのみに設けられてもよい。

少なくとも１本の流体供給管８１が、内槽２１の互いに対向する一対の側壁の一方から他方に向けて流体８を吐出する。内槽２１の底壁全体に亘って、内槽２１の底壁近傍の処理液３を撹拌でき、処理液３の温度ムラをより低減できる。

各流体供給管８１は、図１０に示すように、流量制御弁８６および温度調節器８７が途中に設けられる配管８８を介して、処理液３とは異なる流体の供給源８９に接続されてよい。処理液３とは異なる流体は、液体でもよいし、気体でもよい。本実施形態では、処理液３とは異なる流体として、窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。

制御部９０が流量制御弁８６を開くと、不活性ガスが流体供給管８１から内槽２１の内部に供給される。内槽２１の内部に供給される不活性ガスの温度は、温度調節器８７によって調節されてよい。尚、温度調節器８７は無くてもよい。一方、制御部９０が流量制御弁８６を閉じると、不活性ガスが流体供給管８１から内槽２１の内部に供給されない。一対の流体供給管８１は、同時に不活性ガスを供給してもよいし、交互に不活性ガスを供給してもよい。

各流体供給管８１が内槽２１の内部に供給する流体８としては、処理液３、不活性ガス、および処理液３と不活性ガスの混合流体のうち、いずれか１つのみが用いられてもよいし、複数が適宜切り替えて用いられてもよい。

流量制御弁８４、流量制御弁８６および２本の配管８５、８８の合流する合流部１３１で、流体８の材料を切り替える切替部１３０が構成される。尚、切替部１３０の構成は特に限定されない。例えば開閉弁の代わりに、３方切替弁などを用いることにより、流量制御弁の数は低減できる。

撹拌制御部９７（図４参照）は、流体供給部８０を制御することにより、設定温度Ｔの変更後、内槽２１の内部に貯留されている処理液３への基板２の浸漬前に、流体供給部８０によって内槽２１の底壁に溜まる処理液３を撹拌する。

従って、上記第１実施形態と同様に、処理液３の撹拌を図７に示す時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に実施でき、時刻ｔ３までに内槽２１の内部における処理液３の温度ムラを低減できる。そのため、時刻ｔ３で処理液３に基板２を浸漬し、処理液３の温度が一時的に低下しても、処理液３の温度が処理温度Ｔ２に直ぐに戻る。予め設定された処理温度Ｔ２の処理液３で基板２を処理でき、基板２の処理品質を向上できる。

尚、処理液３に基板２が浸漬される間、流体供給部８０による処理液３の撹拌は行われず、処理液供給部３０による処理液３の供給が行われる。これにより、内槽２１の内部に層流が形成されるため、基板保持部５０で保持されている基板２を均一に処理できる。

以上、基板処理装置および基板処理方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

上記実施形態の基板２はシリコンウエハ、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を含むが、基板２の構成は特に限定されない。例えば、基板２は、シリコンウエハの代わりに、炭化珪素基板、サファイア基板、ガラス基板などを含んでもよい。

上記実施形態の処理液３はリン酸水溶液であるが、処理液３の種類は特に限定されない。処理液は、例えばフッ酸や硝酸等のエッチング液でもよいし、エッチング後の基板２を洗浄するリンス液等であってもよい。エッチング液は、複数種類の薬液の混合液でもよい。

上記実施形態では内槽２１が特許請求の範囲に記載の処理槽に対応するが、処理槽は二重槽２０の一部ではなくてもよく、単槽であってもよい。

上記実施形態の待機温度Ｔ１は処理温度Ｔ２よりも低いが、待機温度Ｔ１は処理温度Ｔ２よりも高くてもよい。この場合、処理液３の撹拌は、処理液３の設定温度Ｔの降温後、処理液３への基板２の浸漬前に行われる。

上記第１実施形態の撹拌部６０、上記第２実施形態の撹拌部６０Ａ、および上記第３実施形態の撹拌部６０Ｂは、単独で用いられてもよいし、組合わせて用いられてもよい。組合せの数は２つ以上であればよい。

２ 基板
３ 処理液
１０、１０Ａ、１０Ｂ 基板処理装置
２０ 二重槽
２１ 内槽（処理槽）
２２ 外槽
３０ 処理液供給部
４０ 温度調節部
４２ 温度測定部
５０ 基板保持部
５５ 移動機構部
６０、６０Ａ、６０Ｂ 撹拌部
６１ 吐出方向変更部
８０ 流体供給部
９０ 制御部
９５ 温度制御部
９７ 撹拌制御部

Claims (10)

1. 基板を処理する処理液を貯留する処理槽と、
   前記処理槽の内部に前記処理液を供給する処理液供給部と、
   前記処理液供給部によって前記処理槽の内部に供給される前記処理液の温度を調節する温度調節部と、
   前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液の温度を測定する温度測定部と、
   前記温度測定部によって測定される温度が設定温度になるように前記温度調節部を制御する温度制御部と、
   前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する撹拌部と、
   前記設定温度の変更後、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液への前記基板の浸漬前に、前記撹拌部によって前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する撹拌制御部とを備える、基板処理装置。
2. 前記撹拌部は、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を前記処理槽の内部で移動させる移動機構部とを有する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記撹拌部は、前記処理液供給部が前記処理槽の内部に吐出する流体の吐出方向を変更する吐出方向変更部を有する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記処理液供給部は、流体の吐出方向が異なる第１吐出口および第２吐出口を有し、
   前記吐出方向変更部は、前記第１吐出口および前記第２吐出口のそれぞれから吐出される流体の吐出量を変更する吐出量変更部を有する、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記撹拌部は、前記処理液供給部よりも下方から前記処理槽の内部に流体を供給する流体供給部を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
6. 処理槽の内部に貯留されている処理液の設定温度を変更し、
   前記処理槽の内部に貯留されており且つ変更後の設定温度に維持されている前記処理液に基板を浸漬することにより、前記基板を処理し、
   前記設定温度の変更後、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液への前記基板の浸漬前に、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する、基板処理方法。
7. 前記設定温度の変更後、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液への前記基板の浸漬前に、前記浸漬時に前記基板を保持する基板保持部を、前記処理槽の内部で移動させることにより、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する、請求項６に記載の基板処理方法。
8. 前記設定温度の変更後、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液への前記基板の浸漬前に、前記浸漬時とは、前記処理槽の内部に流体を吐出する方向を変更することにより、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する、請求項６または７に記載の基板処理方法。
9. 前記設定温度の変更後、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液への前記基板の浸漬前に、前記浸漬時とは、前記処理槽の内部に流体を吐出する吐出口を変更することにより、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液を撹拌する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
10. 前記設定温度の変更後、前記処理槽の内部に貯留されている前記処理液への前記基板の浸漬前に、前記処理槽の底壁に沿って流れる流体を前記処理槽の内部に供給する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の基板処理方法。

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