JP2021174973A - 基板処理用の処理液の交換方法および基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、基板処理装置100の構成の一例を概略的に示す平面図である。図1で示されるように、基板処理装置100は、例えば、基板の一例としての半導体基板(ウエハ)Wの表面に付着した有機系のゴミを除去する処理に用いることができる枚葉式の装置である。有機系の残渣としては、例えば、基板Wの表面に不純物を注入するイオン注入処理等の後において基板Wの表面に残っている不要になったレジスト、あるいは基板Wの表面のうちの外周部の近傍に付着しているレジスト等に由来する有機系のゴミ等、が含まれる。また、基板処理装置100は無機系の残渣除去および基板Wのエッチングにも用いることができる。
図2は、基板処理装置100の構成の一例を概略的に示す図である。各処理ユニット10は、例えば、処理チャンバ11と、基板保持部12と、ノズル13と、カップ14とを含む。処理チャンバ11は処理室を形成しており、基板保持部12、ノズル13およびカップ14を収納する。
図2で示されるように、基板処理装置100は、処理ユニット10に処理液を供給する供給ユニット20を含んでいる。この供給ユニット20は適宜に流体ボックス120および処理液キャビネット130(図1参照)に跨って設けられる。供給ユニット20は第1タンク21aを含んでいる。第1タンク21a内には処理液が貯留されており、この処理液がユニット給液管30を通じて処理ユニット10に供給される。処理液は、例えば、エッチング液等の薬液、当該薬液を洗い流すリンス液、および、基板Wを除電する除電液の少なくともいずれか一つを含む。より具体的な一例として、処理液は、フッ酸と過酸化水素と水とを混合して得られるフッ酸過酸化水素水溶液(FPM)、フッ酸(HF)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、硫酸と過酸化水素水との混合液(SPM)、アンモニア水、および、アンモニアと過酸化水素と水との混合液(SC−1)の少なくともいずれか一つを含む。なお、処理液は混合液ではなく、単液でもよい。例えば、フッ酸、過酸化水素水および硫酸などの単液を処理液として採用できる。
図2の具体例では、第1タンク21a内の処理液は複数の処理ユニット10に供給され得るものの、以下ではまず、第1タンク21aから1つの処理ユニット10へ向かって処理液が流れるユニット給液管30について述べる。
図2の具体例では、ユニット給液管30内の処理液を第1タンク21aに戻すための、循環渡り配管402および循環戻り配管403が設けられている。以下では、代表的に、第1タンク21aから1つの処理ユニット10に向かう処理液が流れるユニット給液管30に着目して説明する。循環渡り配管402の上流端は、ユニット給液管30の分岐点30cに接続されている。分岐点30cは、例えば給液バルブ34の直前に位置している。具体的には、分岐点30cは、第1送液部31、第1ヒータ32およびフィルタ33の一組と、給液バルブ34との間に位置している。循環渡り配管402の下流端は循環戻り配管403に接続されている。循環戻り配管403の下流端40aは第1タンク21aに接続されており、図2の具体例では、第1タンク21aの底部に接続されている。つまり、循環戻り配管403の下流端40aは第1タンク21aの底面において開口している。
図2の具体例では、処理ユニット10のノズル13から吐出された処理液を第1タンク21aに戻すための回収管22も設けられている。図2の具体例では、回収管22の上流端は処理ユニット10に接続され、回収管22の下流端は第1タンク21aの内側に位置しており、第1タンク21aの底部と間隔を空けて対向している。回収管22の下流端は吐出口として機能する。回収管22には回収バルブ23が設けられている。回収バルブ23は回収管22の流路の開閉を切り替える。
図2で示されるように、供給ユニット20はタンク供給部60も含んでいる。タンク供給部60は処理液を第1タンク21aに供給する。タンク供給部60が供給する処理液は新液であり、ほとんど劣化していない。
図2で示されるように、第1タンク21aには、第1タンク排液管80の上流端が接続されている。図2の具体例では、第1タンク排液管80の上流端は第1タンク21aの底部に接続される。つまり、第1タンク排液管80の上流端は第1タンク21aの底面において開口している。また、第1タンク排液管80の下流端は外部の排液部88に接続される。第1タンク排液管80には排液バルブ81が設けられている。排液バルブ81は第1タンク排液管80の流路の開閉を切り替える。排液バルブ81が開くと、第1タンク21a内の処理液が第1タンク排液管80を通じて排液部88に排出される。排液部88は例えば工場の排液設備である。
図2の具体例では、第1タンク21a内にはセンサ50が設けられている。センサ50は、第1タンク21a内の処理液の貯留量を検出するためのセンサである。具体的な一例として、センサ50は液面センサを含む。液面センサはレベルセンサとも呼ばれる。液面センサは例えばフロート式のレベルセンサまたは静電容量式のレベルセンサであってもよい。
制御部90は基板処理装置100を統括的に制御することができる。例えば、制御部90は、インデクサロボットIRの搬送制御、センターロボットCRの搬送制御、各処理ユニット10の基板保持部12の回転制御、供給ユニット20の各バルブの開閉制御、各送液部の駆動制御、各ヒータの加熱制御を行うことができる。また、制御部90はセンサ50からの信号を受け取ることができる。
次に、基板処理装置100の通常動作の一例について概説する。ここでいう通常動作とは、基板処理装置100が基板Wを処理する動作をいう。ここでは、通常動作において、バルブ35、第1循環バルブ41および第2循環バルブ42は常時開いており、第1送液部31および第1ヒータ32は常時作動しているものとする。これにより、第1タンク21a内の処理液は循環配管40を流れて循環し、第1タンク21aおよび循環配管40内の処理液の温度が規定の温度範囲内に維持される。バルブ65および循環バルブ67も常時開いており、第2送液部62および第2ヒータ63も常時作動している。
上述の一例では、処理ユニット10に供給された処理液が回収管22を通じて第1タンク21aに回収される。しかしながら、処理液の全量が回収される訳ではないので、第1タンク21a内の処理液の貯留量は徐々に低下する。
上述の一例では、処理ユニット10に供給された処理液の一部が回収管22を通じて第1タンク21aに回収される。処理ユニット10から回収された処理液には、基板Wの処理によって不純物が混入していたり、あるいは、処理に必要な成分の濃度が低下していたりする。つまり、回収された処理液は、回収前の処理液に比して劣化する。そして、処理液が処理ユニット10に繰り返し供給されることにより、第1タンク21a内の処理液の劣化の程度は大きくなる。
ところで、配管処理液交換工程の全期間において、第1タンク21a内の処理液が循環配管40内に流入し続ければ、循環配管40内に混入する気体の量を最小化することができる。そこで、配管処理液交換工程の全期間において、第1タンク21a内に処理液が貯留された状態を維持できることが望ましい。第1タンク21a内に処理液が貯留されていれば、その処理液が循環配管40内に流入するからである。つまり、配管処理液交換工程の全期間において、第1タンク21a内の処理液の貯留量がゼロよりも大きい状態を維持できることが望ましい。
具体的な一例として、配管処理液交換工程の開始時点において十分な処理液を第1タンク21a内に確保してもよい。ここでは、貯留量が第2規定量M2以上であるときに、配管処理液交換工程を行う。図10は、配管処理液交換工程を開始する動作の具体的な一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えばタンク給液工程の開始(ステップS2)後に開始される。制御部90は、第1タンク21a内の処理液の貯留量が第2規定量M2以上であるか否かを、センサ50の検出結果に基づいて判断する(ステップS20)。
上述のように、配管処理液交換工程の全期間において、第1タンク21a内の処理液の貯留量がゼロにならなければ、循環配管40に混入する気体の量を最小化することができる。そのため、上述の一例では、第1タンク21a内の処理液の貯留量が循環配管40の容量以上であることを、配管処理液交換工程の開始条件に採用した。具体的には、第2規定量M2を循環配管40の容量以上に設定した。しかしながら、必ずしもこれに限らない。
なお、流量F1は必ずしも流量F2以下である必要はなく、要するに、配管処理液交換工程の全期間において貯留量がゼロよりも大きな状態を維持できるように、第2規定量M2、流量F1および流量F2を設定すればよい。より具体的には、流量F1が流量F2よりも大きい場合には、第2規定量M2が、交換時間t1を用いて(F1−F2)×t1以上に設定されるとよい。これにより、配管処理液交換工程の全期間において、第1タンク21a内の処理液の貯留量をゼロよりも大きな状態に維持することができる。
制御部90は、配管処理液交換工程における流量F1が、通常動作中に循環配管40を流れる処理液の循環流量よりも小さくなるように、第1送液部31を制御してもよい。通常動作における循環流量は例えば15〜30L/min程度に設定され、流量F1は例えば5〜15L/min程度に設定される。通常動作中の流量を大きく設定することにより、処理ユニット10に対して十分な流量で処理液を供給することができる。一方で、配管処理液交換工程における流量F1を小さく設定することにより、気体の混入を低減させることができる。つまり、流量F1が大きい場合には、処理液の流れが乱れやすく、気体が生じる可能性が高まるものの、流量F1を小さく設定することにより、そのような可能性を低減させることができる。
さて、上述の交換処理(ステップS1〜S5)によっても、ユニット給液管30のうち分岐点30cよりも下流側の部分では、古い処理液が残留している可能性がある。なぜなら、上記のステップS1〜S5において当該部分の処理液が排出されないからである。
また、上述の例では、1つの処理ユニット10に着目して説明しているものの、図2の具体例では、ユニット給液管30は第1タンク21aと複数の処理ユニット10とを接続しており、循環配管40は複数の処理ユニット10に対応して設けられている。
図2の例では、循環配管40の上流端30a(つまり、ユニット給液管30の上流端30a)は第1タンク21aに接続されている。しかしながら、必ずしもこれに限らない。図11は、供給ユニット20の構成の他の一例を概略的に示す図である。以下では、図11の供給ユニット20を供給ユニット20Aとも呼ぶ。
以下、交換処理の他の具体例について述べる。以下の第2具体例から第5具体例は、循環配管40および循環配管40Aの両方に適用可能であるものの、一例として、第2具体例から第4具体例では、循環配管40を用いて説明し、第5具体例では、循環配管40Aを用いて説明する。
上述の第1具体例では、タンク排液工程(ステップS1)において、第1送液部31は停止している(図5も参照)。しかしながら、第1送液部31はタンク排液工程の初期において作動してもよい。なぜなら、第1送液部31が作動しても、第1タンク21a内の処理液が循環配管40の上流端30aに流入する限り、循環配管40の内部を処理液で満たした状態を維持できるからである。図5の例では、タンク排液工程中に第1送液部31が作動している状態を二点鎖線で示している。具体的な一例として、制御部90は、第1タンク21a内の処理液の貯留量が第1規定量M1以下となったか否かを、センサ50の検出結果に基づいて判断し、貯留量が第1規定量M1以下であると判断したときに、第1送液部31を停止させてもよい。つまり、制御部90は、第1液面センサ51が処理液の液面を検出したときに、第1送液部31を停止させてもよい。
供給ユニット20は配管処理液交換工程の実行中にタンク給液工程を中断しても構わない。図5の例では、配管処理液交換工程中に給液バルブ64が閉じた状態を二点鎖線で示している。この場合、既述のように、第2規定量M2は循環配管40の容量以上に設定される。
図12は、交換処理の第4具体例を示すタイミングチャートである。図12の例では、供給ユニット20は、タンク排液工程の終了後にタンク給液工程を開始し、タンク給液工程の終了後に配管処理液交換工程を行う。この場合、タンク給液工程は、より多くの処理液が貯留された状態で終了するとよい。例えば供給ユニット20は、第1タンク21aの処理液の貯留量が第3規定量M3に到達すると、タンク給液工程を終了する。具体的な一例として、制御部90は、第3液面センサ53が処理液を検出したときに、給液バルブ64を閉じる。
上述の例では、古い処理液のほぼ全てを新しい処理液に交換した。しかしながら、例えば処理液の種類によっては、古い処理液が少し残留していてもよい場合がある。このような場合には、交換処理の第5具体例を採用してもよい。
図14の第5具体例では、第1タンク排液工程の初期において、第1送液部31が作動しているものの、第1送液部31は停止していてもよい。図14の例では、第1送液部31が停止した状態を二点鎖線で示している。
図14の第5具体例では、配管処理液交換工程において給液バルブ64は閉じている。しかしながら、給液バルブ64は開いていても構わない。つまり、配管処理液交換工程は第1タンク給液工程と並行して行われてもよい。図14の例では、給液バルブ64が開いた状態を二点鎖線で示している。配管処理液交換工程が第1タンク給液工程と並行して実行される場合には、配管処理液交換工程において、第1タンク21a内の処理液の液面が臨界高さ位置CH1を下回る可能性を低減させることができる。
上述の第1具体例から第4具体例では、配管処理液交換工程において、循環配管40内の処理液を、第1タンク21aを経由せずに循環排液管82を通じて排出した。このような交換処理を、以下では第1交換処理と総称する。第5具体例から第7具体例では、配管処理液交換工程において、循環配管40内の処理液を第1タンク21aおよび第1タンク排液管80を通じて排出した。このような交換処理を、以下では第2交換処理と総称する。
上述の各具体例では、循環配管40(循環配管40Aを含む、以下同様)が設けられていた。しかしながら、循環配管40は設けられなくてもよい。図21は、供給ユニット20の構成の他の具体例を概略的に示す図である。以下では、図21の供給ユニット20を供給ユニット20Bとも呼ぶ。図21の例では、供給ユニット20Bにおいて循環配管40が設けられておらず、また第1ヒータ32も設けられていない。図21の例では、供給ユニット20Bにはユニット排液管86が設けられている。ユニット排液管86の上流端はユニット給液管30の分岐点30cに接続されており、ユニット排液管86の下流端は排液部88に接続されている。ユニット排液管86には排液バルブ87が設けられている。排液バルブ87はユニット排液管86の流路の開閉を切り替える。排液バルブ87が開くことにより、ユニット給液管30の内部の処理液がユニット排液管86を通じて排液部88に排出される。
13 ノズル
100 基板処理装置
21a タンク(第1タンク)
22 回収管
24 回収排液管
25 第4排液バルブ(排液バルブ)
30 ユニット給液管
30a 上流端
31 送液部
32 ヒータ
34 第2給液バルブ(給液バルブ)
305 送液管(給液管)
40,40A 循環配管
401 送液管(循環往き配管)
50 センサ
61 タンク給液管(第1タンク給液管)
64 第1給液バルブ(給液バルブ)
80 タンク排液管(第1タンク排液管)
81 第1排液バルブ(排液バルブ)
82 循環排液管
83 第2排液バルブ(排液バルブ)
84 第2タンク排液管
85 第3排液バルブ(排液バルブ)
86 ユニット排液管
CM1 臨界量
F1,F2 流量
M1 第1規定量
M2 第2規定量
t1 交換時間
Claims (21)
- 処理液を貯留するタンクから送液管を通じて前記処理液を供給する基板処理装置において、前記処理液を交換する方法であって、
前記送液管の内部を前記処理液で満たした状態を維持しながら、前記タンクに接続されたタンク排液管に設けられた第1排液バルブを開いて、前記タンク内の前記処理液を前記タンク排液管を通じて排出する第1タンク排液工程と、
前記第1タンク排液工程の後に、タンク給液管に設けられた第1給液バルブを開いて、交換液としての前記処理液を、前記タンク給液管を通じて前記タンク内に供給する第1タンク給液工程と、
前記送液管の内部を前記処理液で満たした状態を維持しながら、前記送液管に設けられた送液部の作動により、前記タンクから前記送液管を通じて前記交換液を排出する配管処理液交換工程と
を備える、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記タンク内の前記処理液の貯留量を検出するためのセンサに基づいて、前記貯留量が第1規定量よりも小さい状態で前記第1排液バルブを閉じて、前記第1タンク排液工程を終了し、
前記第1タンク給液工程の開始後に、前記センサに基づいて、前記貯留量が前記第1規定量よりも大きな第2規定量以上となる状態で前記送液部を作動させて、前記配管処理液交換工程を開始する、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記タンク内の前記処理液の貯留量を検出するためのセンサに基づいて、前記貯留量が第2規定量以上であるときに、前記送液部を作動させて前記配管処理液交換工程を開始し、
前記第2規定量は、前記配管処理液交換工程において前記送液管の容量以上の前記交換液を前記タンクから前記送液管に供給可能な量、以上に設定される、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項3に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、前記タンクの底部に接続された前記送液管の上流端に、前記送液部の作動により、前記タンク内の前記処理液を流入させ、
前記第2規定量は、前記送液管の容量以上に設定される、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項3に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、前記タンクの底部よりも鉛直上方に位置して前記タンク内の前記処理液に浸漬した前記送液管の上流端に、前記送液部の作動により、前記タンク内の前記処理液を吸入させ、
前記第2規定量は、前記送液管の前記上流端が前記タンク内の前記処理液に浸漬可能な前記貯留量の最小値である臨界量と、前記送液管の容量との和以上に設定される、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程の開始から交換時間が経過したときに、前記配管処理液交換工程を終了する、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項5に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において前記第1給液バルブは閉じており、
前記貯留量が、前記臨界量よりも大きく前記第2規定量よりも小さい第1規定量となったときに前記送液部を停止させて、前記配管処理液交換工程を終了する、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1から請求項6のいずれか一つに記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程は前記第1タンク給液工程と並行して実行される、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項8に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、前記送液管を通じて排出される前記処理液の流量は、前記タンク給液管を通じて前記タンク内に供給される前記交換液の流量以下である、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1から請求項9のいずれか一つに記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において前記送液管を通じて排出される前記処理液の流量は、通常動作において基板を処理する処理ユニットに対して前記送液管を通じて供給される前記処理液の流量よりも小さい、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1から請求項10のいずれか一つに記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、前記タンク内の前記処理液を、前記送液管を含む循環配管を通じて排出する、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項11に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程の後に、前記第1タンク給液工程と並行して、前記循環配管に設けられたヒータおよび前記送液部を作動させる循環加熱工程をさらに備える、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項11または請求項12に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、前記第1排液バルブを閉じ、前記循環配管から分岐した循環排液管に設けられた第2排液バルブを開き、且つ、前記送液部を作動させて、前記タンク内の前記交換液を前記循環配管および前記循環排液管を通じて排出する、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項11に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、前記第1排液バルブを開き、前記送液部を作動させて、前記タンクから前記循環配管の上流端に流入した前記交換液を、前記循環配管、前記タンクおよび前記タンク排液管を通じて排出する、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項14に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、前記送液部の作動により、前記タンクの底部よりも鉛直上方に位置する前記循環配管の上流端に、前記タンク内の前記処理液を吸入させ、
前記循環配管の上流端が前記タンク内の前記処理液に浸漬した状態で、前記送液部を停止させて前記配管処理液交換工程を終了し、
前記交換方法は、
前記配管処理液交換工程の後に、前記循環配管の内部を前記処理液で満たした状態を維持しながら、前記第1排液バルブを開いて前記タンク排液管を通じて前記タンク内の前記処理液を排出する第2タンク排液工程と、
前記第2タンク排液工程の後に、前記第1給液バルブを開いて、前記交換液としての前記処理液を前記タンク給液管を通じて前記タンク内に供給する第2タンク給液工程と
をさらに備える、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項15に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記第2タンク給液工程と並行して、前記循環配管に設けられたヒータおよび前記送液部を作動させる循環加熱工程をさらに備える、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1から請求項10のいずれか一つに記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、基板を処理する処理ユニットに前記処理液を供給し前記送液管を含んだユニット給液管から分岐したユニット排液管に設けられた第3排液バルブを開いて、前記タンク内の前記交換液を前記ユニット給液管および前記ユニット排液管を通じて排出する、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1から請求項17のいずれか一つに記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程の後に、基板を処理する処理ユニットに前記基板が搬入されていない状態で行われるノズル排液工程をさらに備え、
前記ノズル排液工程において、前記処理ユニット内のノズルに接続され前記送液管を含むユニット給液管に設けられた第2給液バルブを開いて、前記タンク内の前記交換液を前記ユニット給液管を通じて、前記ノズルから吐出させる、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項18に記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記ノズル排液工程において、前記処理ユニットからの前記処理液を前記タンクに回収する回収管から分岐した回収排液管に設けられた第4排液バルブを開く、基板処理用の処理液の交換方法。 - 請求項1から請求項10のいずれか一つに記載の基板処理用の処理液の交換方法であって、
前記配管処理液交換工程において、基板を処理する処理ユニット内のノズルに接続され前記送液管を含むユニット給液管に設けられた第2給液バルブを開いて、前記タンク内の前記交換液を前記ユニット給液管を通じて前記ノズルから排出する、基板処理用の処理液の交換方法。 - 基板処理装置であって、
処理液を貯留するタンクと、
前記タンクに接続されたタンク排液管と、
前記タンク排液管に設けられた第1排液バルブと、
前記処理液を前記タンク内に供給するタンク給液管と、
前記タンク給液管に設けられた第1給液バルブと、
基板を処理する処理ユニットと前記タンクとの間に位置する送液管と、
前記送液管に設けられ、前記処理液を送液する送液部と、
制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記送液管の内部を前記処理液で満たした状態を維持しながら、前記第1排液バルブを開いて、前記タンク内の前記処理液を前記タンク排液管を通じて排出し、
前記第1給液バルブを開いて、交換液としての前記処理液を、前記タンク給液管を通じて前記タンク内に供給し、
前記送液管の内部を前記処理液で満たした状態を維持しながら、前記送液部の作動により、前記タンクから前記送液管を通じて前記交換液を排出する、基板処理装置。
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