JP2024037214A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】気泡と基板との接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】処理槽１０に貯留された処理液中に基板Ｗが浸漬されて表面処理が行われる。基板Ｗの処理中には、複数の気泡供給管５１から処理液中に気泡が吐出される。処理槽１０に貯留された処理液中に基板Ｗが浸漬されて当該処理液に気泡供給管５１から気泡が供給されているときに、蓋部８０が所定の開度で開く。蓋部８０を少し開いた状態で気泡を供給しつつ基板Ｗの浸漬処理を行っているため、処理液の液面に到達した気泡は第１蓋体８１と第２蓋体８２との間に形成された隙間から処理槽１０の外部に円滑に排出され、気泡と基板Ｗとの接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる。【選択図】図９

Description

本発明は、基板に対して処理液によるエッチング等の表面処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体基板、液晶表示装置用基板、flat panel display（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
従来より、半導体装置の製造工程では、半導体基板等の基板に対して種々の処理を行う基板処理装置が用いられている。そのような基板処理装置の１つとして、処理槽内に処理液を貯留し、その処理液中に複数の基板を一括して浸漬して洗浄処理やエッチング処理等の表面処理を行うバッチ式の基板処理装置が知られている。
特許文献１には、処理槽内にて基板保持部に保持された複数の基板の下方に処理液を吐出する処理液吐出部と気泡を供給する気泡供給部とを設けるバッチ式基板処理装置が開示されている。処理液の吐出に加えて気泡を処理液中に供給することにより、処理槽内における処理液の流速が速くなって基板の表面処理の効率が向上する。
特に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いたポリシリコンのエッチング処理では、処理液中に窒素ガスの気泡を供給することによって液中の溶存酸素を窒素で置換してエッチングレートを制御することが検討されている。エッチングレートを高めてスループットを向上させるために、常時窒素ガスの気泡を供給して処理液中の溶存酸素濃度を極限にまで低下させることが求められている。
特開２０２１－１０６２５４号公報
ＴＭＡＨを用いたエッチング処理では、雰囲気から処理液中に酸素が溶け込むのを防止するために、処理槽に蓋部（カバー）を設け、その蓋部の一部を処理液の液面に浸けることも検討されている。しかし、蓋部の一部を処理液の液面に浸けた状態で窒素ガスの気泡を供給し続けると、蓋部と処理液との界面に窒素ガスの気泡が集積して基板の上端部と接触し、その接触部分がエッチングされなくなってエッチング処理の面内均一性が低下するという問題が生じる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、気泡と基板との接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる基板処理装置および基板処理方法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、基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽内に処理液を供給する処理液供給部と、基板を保持し、前記処理槽に貯留された処理液中に前記基板を浸漬する基板保持部と、前記処理槽の内部に配置され、前記基板保持部に保持された前記基板の下方から前記処理槽に貯留された処理液に気泡を供給する管状の気泡供給管と、端部の水平軸の周りで回動する第１蓋体および第２蓋体を有し、前記処理槽の上部開口を覆う蓋部と、前記第１蓋体および前記第２蓋体を回動させて前記蓋部を開閉する開閉駆動部と、前記開閉駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記処理液中に前記基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、前記蓋部が所定の開度で開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記制御部は、前記気泡供給管から気泡の供給が開始された時点で前記蓋部が開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記制御部は、前記気泡供給管から気泡の供給が開始された後、前記処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で前記蓋部が開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記制御部は、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた開度で前記蓋部が開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記制御部は、前記気泡供給管から供給する気泡の流量に応じた開度で前記蓋部が開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項６の発明は、基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽内に処理液を供給する処理液供給部と、基板を保持し、前記処理槽に貯留された処理液中に前記基板を浸漬する基板保持部と、前記処理槽の内部に配置され、前記基板保持部に保持された前記基板の下方から前記処理槽に貯留された処理液に気泡を供給する管状の気泡供給管と、前記処理槽の上部開口を覆う蓋部と、前記蓋部を昇降する昇降駆動部と、前記昇降駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記処理液中に前記基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、前記蓋部が所定の高さ位置に上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る基板処理装置において、前記制御部は、前記気泡供給管から気泡の供給が開始された時点で前記蓋部が上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項６の発明に係る基板処理装置において、前記制御部は、前記気泡供給管から気泡の供給が開始された後、前記処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で前記蓋部が上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項９の発明は、請求項６から請求項８のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記制御部は、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項６から請求項８のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記制御部は、前記気泡供給管から供給する気泡の流量に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする。
また、請求項１１の発明は、請求項６から請求項１０のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記処理液の液面に形成される気泡の層に前記蓋部が接触することを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理方法において、処理槽に貯留された処理液中に基板を保持して浸漬する浸漬工程と、前記処理液中に保持された前記基板の下方から前記処理液に気泡を供給する気泡供給工程と、前記処理液中に前記基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、端部の水平軸の周りで回動する第１蓋体および第２蓋体を有して前記処理槽の上部開口を覆う蓋部を所定の開度で開く開放工程と、を備えることを特徴とする。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の発明に係る基板処理方法において、前記気泡供給工程が開始された時点で前記蓋部を開くことを特徴とする。
また、請求項１４の発明は、請求項１２の発明に係る基板処理方法において、前記気泡供給工程が開始された後、前記処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で前記蓋部を開くことを特徴とする。
また、請求項１５の発明は、請求項１２から請求項１４のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記開放工程では、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた開度で前記蓋部を開くことを特徴とする。
また、請求項１６の発明は、請求項１２から請求項１４のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記開放工程では、前記処理液中に供給する気泡の流量に応じた開度で前記蓋部を開くことを特徴とする。
また、請求項１７の発明は、基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理方法において、処理槽に貯留された処理液中に基板を保持して浸漬する浸漬工程と、前記処理液中に保持された前記基板の下方から前記処理液に気泡を供給する気泡供給工程と、前記処理液中に前記基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、前記処理槽の上部開口を覆う蓋部を所定の高さ位置に上昇させる上昇工程と、を備えることを特徴とする。
また、請求項１８の発明は、請求項１７の発明に係る基板処理方法において、前記気泡供給工程が開始された時点で前記蓋部を上昇させることを特徴とする。
また、請求項１９の発明は、請求項１７の発明に係る基板処理方法において、前記気泡供給工程が開始された後、前記処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で前記蓋部を上昇させることを特徴とする。
また、請求項２０の発明は、請求項１７から請求項１９のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記開放工程では、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇することを特徴とする。
また、請求項２１の発明は、請求項１７から請求項１９のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記開放工程では、前記処理液中に供給する気泡の流量に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇することを特徴とする。
また、請求項２２の発明は、請求項１７から請求項２１のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記処理液の液面に形成される気泡の層に前記蓋部が接触することを特徴とする。
請求項１から請求項５の発明によれば、処理液中に基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、蓋部が所定の開度で開くため、処理液の液面に到達した気泡は蓋部が開いて形成された隙間から処理槽の外部に円滑に排出され、気泡と基板との接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる。
特に、請求項４の発明によれば、処理液中の溶存酸素濃度に応じた開度で蓋部が開くため、外部雰囲気が処理液と接触するのを防止することと処理液の液面に到達した気泡を円滑に排出することとを両立することができる。
特に、請求項５の発明によれば、気泡供給管から供給する気泡の流量に応じた開度で蓋部が開くため、外部雰囲気が処理液と接触するのを防止することと処理液の液面に到達した気泡を円滑に排出することとを両立することができる。
請求項６から請求項１１の発明によれば、処理液中に基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、蓋部が所定の高さ位置に上昇するため、処理液の液面に到達した気泡がクラスターを形成したとしても、その気泡と基板との接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる。
特に、請求項１１の発明によれば、処理液の液面に形成される気泡の層に蓋部が接触するため、外部雰囲気が処理液と接触するのを確実に防止することができる。
請求項１２から請求項１６の発明によれば、理液中に基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、処理槽の上部開口を覆う蓋部を所定の開度で開くため、処理液の液面に到達した気泡は蓋部が開いて形成された隙間から処理槽の外部に円滑に排出され、気泡と基板との接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる。
特に、請求項１５の発明によれば、処理液中の溶存酸素濃度に応じた開度で蓋部を開くため、外部雰囲気が処理液と接触するのを防止することと処理液の液面に到達した気泡を円滑に排出することとを両立することができる。
特に、請求項１６の発明によれば、処理液中に供給する気泡の流量に応じた開度で蓋部を開くため、外部雰囲気が処理液と接触するのを防止することと処理液の液面に到達した気泡を円滑に排出することとを両立することができる。
請求項１７から請求項２２の発明によれば、処理液中に基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、処理槽の上部開口を覆う蓋部を所定の高さ位置に上昇させるため、処理液の液面に到達した気泡がクラスターを形成したとしても、その気泡と基板との接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる。
特に、請求項２２の発明によれば、処理液の液面に形成される気泡の層に蓋部が接触するため、外部雰囲気が処理液と接触するのを確実に防止することができる。
本発明に係る基板処理装置の全体構成を示す図解的な平面図である。 図１の基板処理装置の処理部の構成を示す図である。 リフターが上昇した状態を示す図である。 リフターが下降した状態を示す図である。 ノズル、分散板および整流板を処理槽の底部から見た図である。 図１の基板処理装置の処理部を上方から見た平面図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 蓋部が閉じて気泡が供給されていない状態の処理槽を示す図である。 蓋部が開いて基板の処理が行われている状態の処理槽を示す図である。 変換テーブルの一例を示す図である。 第４実施形態の処理部の構成を示す図である。 蓋部が上昇して基板の処理が行われている状態の処理槽を示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下において、相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」、「同軸」、など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。また、等しい状態であることを示す表現（例えば、「同一」、「等しい」、「均質」、など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。また、形状を示す表現（例えば、「円形状」、「四角形状」、「円筒形状」、など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲の形状を表すものとし、例えば凹凸または面取りなどを有していてもよい。また、構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、「有する」、といった各表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。また、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも一つ」という表現には、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、「Ｃのみ」、「Ａ、ＢおよびＣのうち任意の２つ」、「Ａ、ＢおよびＣの全て」が含まれる。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る基板処理装置１００の全体構成を示す図解的な平面図である。基板処理装置１００は、複数枚の基板Ｗに対して一括して処理液による表面処理を行うバッチ式の基板処理装置である。処理対象となる基板は、シリコンの円形の半導体基板である。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。また、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。
基板処理装置１００は、主として、ロードポート１１０と、搬出入ロボット１４０と、姿勢変換機構１５０と、プッシャ１６０と、主搬送ロボット１８０と、基板処理部群１２０と、受け渡しカセット１７０と、制御部７０と、を備える。
ロードポート１１０は、平面視でほぼ長方形に形成された基板処理装置１００の端部に設けられている。ロードポート１１０には、基板処理装置１００で処理される複数枚の基板（以下、単に「基板」とする）Ｗを収容するキャリアＣが載置される。未処理の基板Ｗを収容したキャリアＣは無人搬送車（ＡＧＶ、ＯＨＴ）等によって搬送されてロードポート１１０に載置される。また、処理済みの基板Ｗを収容したキャリアＣも無人搬送車によってロードポート１１０から持ち去られる。
キャリアＣは、典型的には、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)である。キャリアＣは、その内部に形設された複数の保持棚によって複数の基板Ｗを水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）で鉛直方向（Ｚ方向）に一定間隔で積層配列した状態で保持する。キャリアＣの最大収容枚数は、２５枚または５０枚である。なお、キャリアＣの形態としては、ＦＯＵＰの他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。
基板処理装置１００の本体部とロードポート１１０との境界部分には、ポッドオープナー（図示省略）等が設けられている。ポッドオープナーは、ロードポート１１０に載置されたキャリアＣの前面の蓋を開閉する。
搬出入ロボット１４０は、ロードポート１１０に載置されたキャリアＣの蓋が開放された状態で、当該キャリアＣから基板処理装置１００の本体部に未処理の基板Ｗを搬入するとともに、基板処理装置１００の本体部からキャリアＣに処理済みの基板Ｗを搬出する。より具体的には、搬出入ロボット１４０は、キャリアＣと姿勢変換機構１５０との間で複数枚の基板Ｗの搬送を行う。搬出入ロボット１４０は、水平面内で旋回可能に構成されるとともに、それぞれが１枚の基板Ｗを保持可能なハンド要素を多段に積層してなるバッチハンド（図示省略）を進退移動可能に備える。
姿勢変換機構１５０は、搬出入ロボット１４０から受け取った複数枚の基板ＷをＸ軸周りに９０°回動させて、当該基板Ｗの姿勢を水平姿勢から起立姿勢（法線が水平方向に沿う姿勢）に変換する。また、姿勢変換機構１５０は、搬出入ロボット１４０に基板Ｗを渡す前に、当該基板Ｗの姿勢を起立姿勢から水平姿勢に変換する。
プッシャ１６０は、姿勢変換機構１５０と受け渡しカセット１７０との間に配置される。プッシャ１６０は、姿勢変換機構１５０と受け渡しカセット１７０に設けられた昇降ステージ（図示省略）との間で起立姿勢の基板Ｗの受け渡しを行う。
受け渡しカセット１７０と基板処理部群１２０とはＸ方向に沿って一列に配置されている。基板処理部群１２０は、５つの処理部１２１，１２２，１２３，１２４，１２５を備える。処理部１２１～１２５は、基板Ｗに対して種々の表面処理を行う基板処理装置１００の主要部である。図１に示すように、基板処理装置１００内において、処理部１２１，１２２，１２３，１２４，１２５の順に（＋Ｘ）側から配置される。処理部１２１，１２２，１２３，１２４のそれぞれは処理液を貯留する処理槽１０を備える。
処理部１２１および処理部１２３は、それぞれ、同種または異種の薬液を貯留し、その薬液中に複数の基板Ｗを一括して浸漬させてエッチング処理等の薬液処理を行う。また、処理部１２２および処理部１２４は、それぞれ、リンス液（典型的には純水）を貯留し、そのリンス液中に複数の基板Ｗを一括して浸漬させてリンス処理を行う。
基板処理部群１２０において、処理部１２１と処理部１２２とが対になっており、処理部１２３と処理部１２４とが対になっている。そして、処理部１２１と処理部１２２との対に専用の搬送機構である１つのリフター２０が設けられている。リフター２０は、処理部１２１と処理部１２２との間でＸ方向に沿って移動可能とされている。また、リフター２０は、処理部１２１および処理部１２２のそれぞれにおいて昇降可能とされている。同様に、処理部１２３と処理部１２４との対に専用の搬送機構である１つのリフター２０が設けられている。
リフター２０は、主搬送ロボット１８０から受け取った複数の基板Ｗを保持し、その基板Ｗを処理部１２１の処理槽１０に貯留された薬液中に浸漬させる。薬液処理の終了後、リフター２０は、処理部１２１から基板Ｗを引き上げて処理部１２２に移送し、処理部１２２の処理槽に貯留されたリンス液中に基板Ｗを浸漬させる。リンス処理終了後、リフター２０は、処理部１２２から基板Ｗを引き上げて主搬送ロボット１８０に渡す。処理部１２３および処理部１２４においても、同様のリフター２０の動作が行われる。
処理部１２５は、密閉された乾燥チャンバー内を大気圧未満に減圧する機構と、当該乾燥チャンバー内に有機溶剤（例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ））を供給する機構と、リフター２０と、を備える。処理部１２５は、リフター２０によって主搬送ロボット１８０から受け取った基板Ｗを乾燥チャンバー内に収容し、その乾燥チャンバー内を減圧雰囲気としつつ、基板Ｗに有機溶剤を供給して基板Ｗを乾燥させる。乾燥処理後の基板Ｗはリフター２０を介して主搬送ロボット１８０に受け渡される。
受け渡しカセット１７０は、待機位置（図１の主搬送ロボット１８０の位置）にある主搬送ロボット１８０の下方に配置される。受け渡しカセット１７０は、図示省略の昇降ステージを備える。当該昇降ステージは、プッシャ１６０から受け取った基板Ｗを起立姿勢のまま上昇させて主搬送ロボット１８０に渡す。また、昇降ステージは、主搬送ロボット１８０から受け取った基板Ｗを下降させてプッシャ１６０に渡す。
主搬送ロボット１８０は、図１の矢印ＡＲ１に示すように、Ｘ方向に沿ってスライド移動に構成されている。主搬送ロボット１８０は、受け渡しカセット１７０の上方の待機位置と処理部１２１，１２２，１２３，１２４，１２５のいずれかの上方の処理位置との間で基板Ｗを搬送する。
主搬送ロボット１８０は、複数の基板Ｗを一括して把持する一対の基板チャック１８１を備えている。主搬送ロボット１８０は、一対の基板チャック１８１の間隔を狭めることにより複数の基板Ｗを一括して把持することができ、基板チャック１８１の間隔を拡げることにより把持状態を解除することができる。このような構成により、主搬送ロボット１３０は、受け渡しカセット１７０の昇降ステージに対して基板Ｗの受け渡しを行うことができるとともに、基板処理部群１２０に設けられた各リフター２０とも基板Ｗの受け渡しを行うことができる。
次に、基板処理装置１００に設けられた処理部１２１の構成について説明する。ここでは、処理部１２１について説明するが、処理部１２３も同様の構成を備える。図２は、処理部１２１の構成を示す図である。図２に示すように、処理部１２１は、主として、処理液を貯留する処理槽１０と、複数枚の基板Ｗを保持して上下に昇降するリフター２０と、処理槽１０内に処理液を供給する処理液供給部３０と、処理槽１０から処理液を排出する排液部４０と、処理槽１０に貯留された処理液中に気泡を供給する気泡供給部５０と、処理槽１０の上部開口を開閉する蓋部８０と、を備える。
処理槽１０は、石英等の耐薬性の材料により構成された貯留容器である。処理槽１０は、処理液を貯留してその内部に基板Ｗを浸漬させる内槽１１と、内槽１１の上端外周部に形成された外槽１２とを含む二重槽構造を有する。内槽１１および外槽１２はそれぞれ上向きに開いた上部開口を有する。外槽１２の上縁の高さは、内槽１１の上縁の高さよりも僅かに高い。内槽１１の上端まで処理液が貯留されている状態で処理液供給部３０から処理液がさらに供給されると、内槽１１の上部から処理液が溢れて外槽１２へとオーバーフローする。本実施形態の処理槽１０は使用する処理液の量を低減した省液仕様のものであり、内槽１１の容量は比較的小さい。
本明細書において、「処理液」とは各種の薬液および純水を含む概念の用語である。薬液としては、例えば、エッチング処理を行うための液、または、パーティクルを除去するための液などが含まれ、具体的には、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＳＣ－１液（水酸化アンモニウムと過酸化水素水と純水との混合溶液）、ＳＣ－２液（塩酸と過酸化水素水と純水との混合溶液）、または、リン酸などが用いられる。薬液は、純水によって希釈されたものも含む。本実施形態では、処理液としてＴＭＡＨとＩＰＡ（イソプロピルアルコール）と純水との混合液を用いている。
リフター２０は、基板Ｗを保持しつつ上下に搬送するための搬送機構である。リフター２０は、鉛直方向（Ｚ方向）に延びる背板２２と、背板２２の下端から水平方向（Ｙ方向）に延びる３本の保持棒２１とを有する。背板２２の下端はＶ字型に形成されている。背板２２の下端から延びる３本の保持棒２１のそれぞれには複数（例えば、５０個）の保持溝が所定のピッチで刻設されている。複数の基板Ｗは、それぞれの周縁部を上記保持溝に嵌合させた状態で３本の保持棒２１上に互いに所定間隔を隔てて平行に起立姿勢で保持される。
また、リフター２０は、図２において概念的に示した駆動機構２４と接続されて昇降移動される。図３および図４は、リフター２０の昇降動作を示す図である。蓋部８０が開いている状態で駆動機構２４を動作させるとリフター２０が上下に移動し、リフター２０に保持された基板Ｗは図２の矢印ＡＲ２１にて示すように、処理槽１０の内部の浸漬位置（図４の位置）と、処理槽１０の上方の引き上げ位置（図３の位置）との間で昇降移動される。処理槽１０に処理液が貯留された状態で基板Ｗが浸漬位置に下降されることにより、当該処理液中に基板Ｗが浸漬されて表面処理が行われる。すなわち、処理時にはリフター２０は、基板Ｗを保持し、処理槽１０に貯留された処理液中に基板Ｗを浸漬する基板保持部として機能する。
図２に戻り、処理液供給部３０は、ノズル３１およびそれに処理液を送給する配管系を備える。ノズル３１は、処理槽１０の内槽１１内の底部に配置される。ノズル３１の直上にはノズル３１に対向するように分散板１５が設けられる。さらに、分散板１５の上方には整流板１７が設けられている。
図５は、ノズル３１、分散板１５および整流板１７を処理槽１０の底部から見た図である。処理液供給部３０の配管３２の先端部分（処理槽１０内に延びる部分）が配管１３２を構成する。配管１３２の上側に複数のノズル３１が形設される。各ノズル３１は、配管１３２に連通接続されている。複数のノズル３１のそれぞれの上方に分散板１５が設けられる。分散板１５は、水平面に平行に設けられた円板形状の部材である。ノズル３１は、分散板１５に向かって、配管１３２から鉛直上方に突設されている。分散板１５のさらに上方には内槽１１の水平断面の全体に整流板１７が設けられる。整流板１７の全面に複数の処理液孔１７ａが穿設されている。
配管１３２に送給された処理液は、ノズル３１から直上の分散板１５に向けて吐出される。処理槽１０に処理液が貯留されている状態でノズル３１から上方に向けて処理液が吐出されると、その処理液の流れが分散板１５に突き当たって液の圧力が分散され、処理液が分散板１５の面に沿って水平方向に拡がる。そして、分散板１５によって水平方向に拡がった処理液は、整流板１７の複数の処理液孔１７ａから上昇して処理槽１０内に下方から上方へと向かう層流を形成する。すなわち、整流板１７は、処理槽１０内に処理液の層流を形成する。
図２に戻り、ノズル３１に処理液を送給する配管系は、配管３２にポンプ３３、ヒータ３４、フィルタ３５、流量調整バルブ３６およびバルブ３７を備えて構成される。ポンプ３３、ヒータ３４、フィルタ３５、流量調整バルブ３６およびバルブ３７は、この順番で配管３２の上流から下流に向かって（外槽１２から内槽１１に向かって）配置される。
配管３２の先端側は処理槽１０内に延設されて配管１３２（図５）を構成するとともに、配管３２の基端側は外槽１２に接続される。配管３２は、外槽１２から流れ出た処理液を再び内槽１１に導く。すなわち、処理液供給部３０は、処理槽１０内の処理液を循環させるのである。ポンプ３３は、外槽１２から配管３２に処理液を排出させるとともに、その処理液をノズル３１に送り出す。ヒータ３４は、配管３２を流れる処理液を加熱する。処理液としてリン酸等を用いる場合には、ヒータ３４によって処理液を加熱し、昇温した処理液を処理槽１０に貯留する。
フィルタ３５は、配管３２を流れる処理液をろ過して不純物等を取り除く。流量調整バルブ３６は、配管３２を流れる処理液の流量を調整する。バルブ３７は、配管３２の流路を開閉する。ポンプ３３を作動させつつバルブ３７を開放することにより、外槽１２から排出された処理液が配管３２を流れてノズル３１に送給され、その流量は流量調整バルブ３６によって規定される。
排液部４０は、配管４１およびバルブ４５を含む。配管４１の先端側は処理槽１０の内槽１１の底壁に接続される。配管４１の経路途中にはバルブ４５が設けられている。配管４１の基端側は、基板処理装置１が設置される工場の排液設備に接続されている。バルブ４５が開放されると、内槽１１内に貯留されていた処理液が内槽１１の底部から配管４１に急速排出され、排液設備にて処理される。
処理液供給部３０は処理槽１０内の処理液を循環させるが、例えば排液部４０による排液によって処理液が不足したときには、図示省略の新液供給機構から処理槽１０に新しい処理液が供給される。具体的には、新液供給機構は外槽１２または内槽１１に薬液を供給する薬液供給部と純水を供給する純水供給部とを備える。薬液供給部が処理槽１０に薬液を供給するとともに、純水供給部が純水を供給されることにより、薬液が希釈されることとなる。
気泡供給部５０は、複数本の気泡供給管５１（本実施形態では６本）およびそれらに気体を送給する配管系を備える。６本の気泡供給管５１は、処理槽１０の内槽１１の内部において、整流板１７の上方、かつ、リフター２０によって浸漬位置に保持された基板Ｗの下方に配置される。
６本の気泡供給管５１のそれぞれは、Ｙ方向に沿って延びる長尺の円管状部材である。各気泡供給管５１の上側には一列に沿って図示省略の気泡孔が設けられる。気泡供給管５１は、処理液に対する耐薬品性を有する材質、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、または、石英にて形成される（本実施形態ではＰＦＡを使用）。
６本の気泡供給管５１に気体を送給する配管系は、配管５２、気体供給機構５３、流量計５５および気体供給源５４を含む。６本の気泡供給管５１のそれぞれに１本の配管５２の先端側が接続される。配管５２の基端側は気体供給源５４に接続されている。６本の配管５２が合流した基端側部分に流量計５５が設けられる。そして、６本の配管５２のそれぞれに気体供給機構５３が設けられる。つまり、６本の気泡供給管５１のそれぞれについて１個の気体供給機構５３が設けられている。気体供給源５４は、各配管５２に気体を送り出す。気体供給機構５３は、図示省略のマスフローコントローラおよび開閉バルブ等を備えており、配管５２を介して気泡供給管５１に気体を送給するとともに、その送給する気体の流量を調整する。６本の気泡供給管５１に送給される気体の合計流量は流量計５５によって測定可能である。
６本の気泡供給管５１に気体が送給されると、各気泡供給管５１はリフター２０に浸漬位置に保持された基板Ｗの下方から処理槽１０内に貯留されている処理液中に気体を吐出する。処理槽１０に処理液が貯留された状態で６本の気泡供給管５１から処理液中に気体を供給すると、その気体は気泡となって処理液中を上昇する。気泡供給部５０が供給する気体は、例えば不活性ガスである。その不活性ガスは、例えば、窒素またはアルゴンである（本実施形態では窒素を使用）。
また、各気泡供給管５１に設けられた複数の気泡孔のそれぞれは、リフター２０によって保持された隣り合う基板Ｗと基板Ｗとの間に位置するように配置されている。従って、各気泡供給管５１に形設された複数の気泡孔から気体が吐出されることによって形成された気泡は隣り合う基板Ｗと基板Ｗとの間を上昇することとなる。
蓋部８０は、処理槽１０の上部開口を開閉する。図６は、処理部１２１を上方から見た平面図である。蓋部８０は、第１蓋体８１および第２蓋体８２を有する。第１蓋体８１および第２蓋体８２は平板状の部材である。第１蓋体８１および第２蓋体８２はともに、耐薬品性に優れたフッ素樹脂の一種であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）にて形成されている。
第１蓋体８１は図６に概念的に示した第１開閉機構８３と接続されている。同様に、第２蓋体８２は第２開閉機構８４と接続されている。第１開閉機構８３および第２開閉機構８４は、例えばパルスモータで構成される。第１開閉機構８３および第２開閉機構８４のそれぞれは、第１蓋体８１および第２蓋体８２を図２の矢印ＡＲ２２および図６の矢印ＡＲ６に示すように、水平方向（Ｙ軸方向）に沿った回転軸Ｃ１の周りで回動させる。
回転軸Ｃ１は、第１蓋体８１の第２蓋体８２のそれぞれの端部を貫くように設けられている。このため、第１開閉機構８３および第２開閉機構８４がそれぞれ第１蓋体８１および第２蓋体８２を回転軸Ｃ１の周りで回動させると、蓋部８０が観音開きの開閉動作を行う。すなわち、第１開閉機構８３および第２開閉機構８４は、第１蓋体８１および第２蓋体８２を回動させて蓋部８０を開閉させる開閉駆動部である。
蓋部８０が閉じた状態では蓋部８０は処理槽１０の上部開口を覆う。蓋部８０が閉じた状態では、第１蓋体８１および第２蓋体８２の双方によって内槽１１の全体の上方が覆われる。また、第１蓋体８１および第２蓋体８２は外槽１２の一部の上方を覆う。なお、外槽１２の残部（（＋Ｙ）側の一部）は外槽カバー１４によって覆われている。
蓋部８０が閉じた状態では、処理槽１０に貯留された処理液が第１蓋体８１および第２蓋体８２によって外部雰囲気から遮断され、処理液に酸素が溶け込むことが抑制される。特に、本実施形態では、処理槽１０の内槽１１にその上端まで処理液が貯留されている状態で蓋部８０が閉じると、第１蓋体８１および第２蓋体８２が処理液の液面に接触する。このため、第１蓋体８１および第２蓋体８２と処理液との間に空気が存在しなくなり、処理液に酸素が溶け込むのをより確実に抑制することができる。なお、蓋部８０が閉じた状態において、内槽１１の上端と第１蓋体８１および第２蓋体８２との間には隙間が形成されている。また、蓋部８０が閉じた状態において、第１蓋体８１の先端（（＋Ｘ）側端部）と第２蓋体８２の先端（（－Ｘ）側端部）との間には若干の隙間が形成される（図２参照）。
一方、蓋部８０が開いた状態では処理槽１０の上部開口が開放され、リフター２０によって基板Ｗを浸漬位置と引き上げ位置との間で昇降させることができる。蓋部８０が開いた状態では、処理槽１０に貯留された処理液が外部雰囲気と接触することとなる。
蓋部８０の開閉は全開と全閉とのいずれかに限定されるものではない。第１開閉機構８３および第２開閉機構８４は、制御部７０の制御により、蓋部８０が任意の開度で開くように、第１蓋体８１および第２蓋体８２を適宜の角度だけ回動させることができる。
図２に戻り、処理槽１０には圧力計６１、溶存酸素濃度計６２および液面レベルセンサ６３が設けられている。圧力計６１は、処理槽１０の内槽１１に貯留されている処理液の液圧を計測する。溶存酸素濃度計６２は、処理槽１０に貯留されている処理液中に溶け込んでいる酸素の濃度（溶存酸素濃度）を計測する。液面レベルセンサ６３は、処理槽１０の内槽１１に貯留されている処理液の液面の高さ位置（液面レベル）を測定する。液面レベルセンサ６３としては、例えばファイバーセンサまたは静電容量センサを用いることができる。
制御部７０は、基板処理装置１００に設けられた種々の動作機構を制御する。制御部７０は、処理部１２１の動作も制御する。図７は、制御部７０の構成を示すブロック図である。制御部７０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部７０は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく記憶部７４（例えば、磁気ディスクまたはＳＳＤ）を備えている。制御部７０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって基板処理装置１００における処理が進行する。
制御部７０には、第１開閉機構８３および第２開閉機構８４等の制御要素が電気的に接続されている。また、制御部７０には、圧力計６１、溶存酸素濃度計６２および液面レベルセンサ６３等のセンサ類も接続されている。制御部７０は、溶存酸素濃度計６２等の計測結果に基づいて第１開閉機構８３等の動作を制御する。
また、制御部７０には、表示部７７および入力部７６が接続されている。表示部７７および入力部７６は、基板処理装置１００のユーザーインターフェイスとして機能する。制御部７０は、表示部７７に種々の情報を表示する。基板処理装置１００のオペレータは、表示部７７に表示された情報を確認しつつ、入力部７６から種々のコマンドやパラメータを入力することができる。入力部７６としては、例えばキーボードやマウスを用いることができる。表示部７７としては、例えば液晶ディスプレイを用いることができる。本実施形態においては、表示部７７および入力部７６として、基板処理装置１００の外壁に設けられた液晶のタッチパネルを採用して双方の機能を併せ持たせるようにしている。
制御部７０の記憶部７４には、基板Ｗを処理する手順および条件を定めレシピ７１および変換テーブル７２が記憶されている。レシピ７１は、例えば、装置のオペレータが、表示部７７および入力部７６を介してパラメータを入力して記憶部７４に記憶させることによって、基板処理装置１００に取得される。或いは、複数の基板処理装置１００を管理するホストコンピュータから基板処理装置１００に処理レシピが通信により引き渡されて記憶部７４に記憶されても良い。制御部７０は、記憶部７４格納されているレシピ７１の記述に基づいて、気体供給機構５３等の動作を制御することにより、レシピ７１に記述された通りに基板Ｗの表面処理を進行させる。なお、変換テーブル７２についてはさらに後述する。
次に、上記の構成を有する処理部１２１における処理動作について説明する。本実施形態の処理部１２１においては、処理槽１０の内槽１１から外槽１２へと処理液がオーバーフローし、外槽１２から流れ出た処理液が内槽１１に戻ることによって処理液が循環している。具体的には、外槽１２から配管３２に流れ出た処理液は、ポンプ３３によってノズル３１に送り出される。このとき、配管３２を流れる処理液は必要に応じてヒータ３４によって加熱される。また、配管３２を流れる処理液の流量は流量調整バルブ３６によって規定される。さらに、必要に応じて排液部４０が処理槽１０から使用済みの処理液を排出するとともに、新液供給機構が処理槽１０に新液を供給する。本実施形態では処理液として強アルカリ性のＴＭＡＨとＩＰＡと純水との混合液を使用し、ＴＭＡＨによるポリシリコンのエッチング処理を行う。ＴＭＡＨを用いたポリシリコンのエッチング処理では、処理液中の溶存酸素濃度が高くなるとエッチングレートが低下することが知られており、処理液中に溶存する酸素量を少なくすることが重要となる。すなわち，本実施形態のように、ＴＭＡＨを用いたエッチング処理を行う場合には、処理液中の溶存酸素濃度を可能な限り低くしてエッチングレートが高くするのである。
ノズル３１に送給された処理液は、ノズル３１から内槽１１内の上方に向けて吐出される。ノズル３１から吐出された処理液は、分散板１５に突き当たって分散板１５の面に沿って水平方向に拡がる。分散板１５によって水平方向に拡がった処理液は、整流板１７に到達して複数の処理液孔１７ａを通過し、その処理液孔１７ａから上昇して上方へと向かう層流を内槽１１内に形成する。内槽１１の上端にまで到達した処理液は外槽１２にオーバーフローして流れ込む。
処理槽１０に基板Ｗが搬入される前、すなわち処理槽１０内に基板Ｗが存在していないときには蓋部１０が閉じて処理槽１０の上部開口が蓋部８０によって覆われている。これにより、処理槽１０に貯留されている処理液が外部雰囲気から遮断されて処理液中に酸素が溶け込むことが抑制される。また、処理槽１０の上方空間から処理液に異物が落下して混入することが防止される。
次に、蓋部８０が開いて処理槽１０の上部開口か開放され、処理槽１０内に上昇する処理液の層流が形成されている状態で基板Ｗが処理液中に浸漬される。具体的には、主搬送ロボット１８０によって搬送されてきた複数の基板Ｗをリフター２０が処理槽１０上方の引き上げ位置にて受け取る。基板Ｗは３本の保持棒２１上に載置されてリフター２０に保持される。続いて、制御部７０は、駆動機構２４を動作させてリフター２０を下降させ、基板Ｗを処理槽１０内の浸漬位置に下降させて処理液中に基板Ｗを浸漬させる。
リフター２０が下降を停止して基板Ｗを浸漬位置に保持した後、制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を動作させて第１蓋体８１および第２蓋体８２を閉じる。これにより、処理槽１０の上部開口が蓋部８０によって覆われ、処理槽１０に貯留された処理液が第１蓋体８１および第２蓋体８２によって外部雰囲気から遮断されて処理液に酸素が溶け込むことが抑制される。
図８は、蓋部８０が閉じて気泡が供給されていない状態の処理槽１０を示す図である。蓋部８０が閉じたときには、第１蓋体８１および第２蓋体８２の少なくとも下面が処理液中に浸漬する。これにより、処理液の液面と蓋部８０との間に滞留する空気の量が少なくなり、処理液に酸素が溶け込むのをより効果的に抑制することができる。但し、蓋部８０が閉じた状態においても、第１蓋体８１および第２蓋体８２の下面の高さ位置は浸漬位置に保持されている基板Ｗの上端の高さ位置よりも高い。
基板Ｗが浸漬位置に保持されて蓋部８０が閉じた後、複数本の気泡供給管５１から気泡の供給を開始する。具体的には、気泡供給部５０の気体供給機構５３が対応する気泡供給管５１に気体（窒素）を送給する。気泡供給管５１に送給された気体は、気泡供給管５１の上側に設けられた複数の気泡孔から処理液中に吐出されて気泡を形成する。複数の気泡孔は、リフター２０によって保持された隣り合う基板Ｗと基板Ｗとの間に位置するように配置されているため、気泡供給管５１から吐出された気泡は隣り合う基板Ｗと基板Ｗとの間を上昇する。すなわち、基板Ｗの表面の近傍を多数の気泡が上昇することとなる。
処理槽１０内に処理液の層流が形成されている状態でリフター２０によって基板Ｗが浸漬位置に保持されることにより、基板Ｗと基板Ｗとの間に処理液の層流が流れる。これにより、基板Ｗの表面が処理液に曝されることとなり、基板Ｗの表面処理（本実施形態ではエッチング処理）が進行する。そして、複数本の気泡供給管５１から窒素の気泡を処理液中に供給すると、処理液中の溶存酸素が窒素で置換されることによって溶存酸素濃度が低下し、その結果基板Ｗのエッチングレートを高めることができる。
６本の気泡供給管５１から吐出された窒素の気泡は処理液中を上昇して液面に到達する。ここで、蓋部８０が閉じたままの状態であると、多量の気泡が蓋部８０に付着して処理液と第１蓋体８１および第２蓋体８２との界面に滞留し、基板Ｗの上端部近傍が気泡と接触することとなる。特に、本実施形態においては、第１蓋体８１および第２蓋体８２の下面が処理液中に浸漬しているため、当該下面と基板Ｗの上端との間隔が相当に狭く、第１蓋体８１および第２蓋体８２の下面に少しでも気泡のクラスターが形成されると、容易に基板Ｗの上端部近傍が気泡と接触する。そうなると、その基板Ｗの上端部近傍は、処理液が接触しなくなるため、エッチングされなくなる。その結果、基板Ｗのエッチング処理の面内均一性が損なわれるおそれがある。特に、本実施形態では、処理液中にＩＰＡが含まれているため、気泡が消滅しにくく、気泡が滞留しやすい。
そこで、第１実施形態においては、処理槽１０に貯留された処理液中に基板Ｗが浸漬されて当該処理液に気泡供給管５１から気泡が供給されているときに、蓋部８０が所定の開度で開くように、制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御している。第１実施形態では、複数本の気泡供給管５１から気泡の供給が開始された時点で蓋部８０が開くように制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。
図９は、蓋部８０が開いて基板Ｗの処理が行われている状態の処理槽１０を示す図である。気泡供給管５１から吐出されて処理液の液面に到達した気泡は、矢印ＡＲ９にて示すように、蓋部８０が開くことによって第１蓋体８１と第２蓋体８２との間に形成された隙間から排出される。これにより、処理液の液面に到達した気泡は円滑に処理槽１０の外部に排出されることとなり、気泡のクラスターと基板Ｗの一部分とが接触することが防がれ、当該一部分のエッチングが阻害されるのを防止することができる。
蓋部８０が開くに際して、その開度が過度に大きい（例えば全開）と、十分な広さの気泡の排出経路が確保される一方で外部雰囲気が容易に処理液に接触するために酸素の溶け込みが多くなる。そうすると、気泡供給管５１から気泡を供給しているにもかかわらず、却って処理液中の溶存酸素濃度が高くなるおそれがある。逆に、蓋部８０の開度が過度に小さい（例えば、ほぼ全閉）と、外部雰囲気と処理液との接触を防いで酸素の溶け込みを防止できるものの、気泡を十分に排出することができないために気泡と基板Ｗの一部とが接触して基板Ｗのエッチング処理の面内均一性が損なわれるおそれがある。すなわち、外部雰囲気と処理液との接触防止および十分な気泡の排出を両立することができる開度にて蓋部８０を開く必要がある。
第１実施形態においては、処理槽１０に貯留された処理液中の溶存酸素濃度に応じた開度で蓋部８０が開くように制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。具体的には、例えば溶存酸素濃度と適切な開度との相関関係を規定したテーブルが予め作成されるとともに、処理槽１０に貯留された処理液中の溶存酸素濃度は溶存酸素濃度計６２によって計測され、制御部７０は溶存酸素濃度計６２の測定結果に基づいた適切な開度となるように第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。溶存酸素濃度計６２によって計測された溶存酸素濃度が高くなるほど蓋部８０の開度が小さくなるように制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。
蓋部８０が適切な開度で開くことにより、外部雰囲気が処理液と接触するのを防ぎつつ、処理液の液面に到達した気泡を排出して気泡が基板Ｗに接触するのを防止することができる。その結果、雰囲気からの酸素の混入を抑制しつつ、気泡を円滑に排出してエッチング処理の面内均一性の低下を抑制することができる。
所定時間のエッチング処理が終了した後、制御部７０は、第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を動作させて第１蓋体８１および第２蓋体８２を全開に開く。続いて、制御部７０は、駆動機構２４を動作させてリフター２０を上昇させ、処理槽１０から基板Ｗを引き上げる。続いて、主搬送ロボット１８０がリフター２０から処理後の基板Ｗを受け取る。以上のようにして処理部１２１における一連の処理が完了する。
第１実施形態においては、処理槽１０に貯留された処理液中に基板Ｗが浸漬されて当該処理液に気泡供給管５１から気泡が供給されているときに、蓋部８０が所定の開度で開くように、制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御している。すなわち、蓋部８０を少し開いた状態で気泡を供給しつつ基板Ｗの浸漬処理を行っているのである。これにより、気泡供給管５１から供給されて処理液の液面に到達した気泡は蓋部８０が開くことによって第１蓋体８１と第２蓋体８２との間に形成された隙間から処理槽１０の外部に円滑に排出され、気泡と基板Ｗとの接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる。
また、第１実施形態では、複数本の気泡供給管５１から気泡の供給が開始された時点で蓋部８０が開くように制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御している。このため、気泡供給管５１から供給された最初の気泡が処理液の液面に到達したときには、既に蓋部８０が開いており、気泡と基板Ｗとの接触を確実に防止することができる。
さらに、第１実施形態においては、処理槽１０に貯留された処理液中の溶存酸素濃度に応じた開度で蓋部８０が開くように制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御している。これにより、外部雰囲気が処理液と接触するのを防止することと処理液の液面に到達した気泡を円滑に排出することとを両立することができ、雰囲気からの酸素の混入を抑制して溶存酸素濃度の上昇を防ぎつつ、気泡と基板Ｗとの接触を確実に防止して処理の均一性低下を抑制することができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の基板処理装置の構成は第１実施形態と同じである（図１，２）。また、第２実施形態における基板Ｗの処理手順も第１実施形態と概ね同様である。第１実施形態では処理槽１０に貯留された処理液中の溶存酸素濃度に基づいて蓋部８０の開度を調整していたが、第２実施形態では気泡の供給流量に基づいて蓋部８０の開度を調整する。
第２実施形態においては、蓋部８０を所定の開度で開くのに際して、複数本の気泡供給管５１から供給する気泡の流量に応じた開度で蓋部８０が開くように制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。具体的には、６本の気泡供給管５１から処理液中に供給する気泡の総流量はレシピ７１（図７参照）に規定されている。また、気泡の供給流量と適切な開度との相関関係を規定したテーブルが予め作成されている。制御部７０は、レシピ７１に規定された気泡の供給流量に基づいて蓋部８０が適切な開度となるように第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。制御部７０は、６本の気泡供給管５１から供給する気泡の流量が多くなるほど蓋部８０の開度が大きくなるように第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。従って、気泡供給管５１から大量に気泡が供給されたとしても、蓋部８０が相応に大きく開いているため、処理液の液面に到達した大量の気泡も第１蓋体８１と第２蓋体８２との間に形成された隙間から処理槽１０の外部に円滑に排出されることとなる。また、蓋部８０の開度が大きくても第１蓋体８１と第２蓋体８２との間の隙間から多量の窒素が流出するため外部雰囲気が処理液の液面に向けて流れ込むのを防ぐことができる。
第２実施形態のようにしても、外部雰囲気が処理液と接触するのを防止することと処理液の液面に到達した気泡を円滑に排出することとを両立することができ、雰囲気からの酸素の混入を抑制して溶存酸素濃度の上昇を防ぎつつ、気泡と基板Ｗとの接触を確実に防止して処理の均一性低下を抑制することができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の基板処理装置の構成は第１実施形態と同じである（図１，２）。また、第３実施形態における基板Ｗの処理手順も第１実施形態と概ね同様である。第１実施形態では気泡供給管５１から気泡の供給が開始されるのと同時に蓋部８０を開くようにしていたが、第３実施形態では、気泡供給管５１から気泡の供給が開始されてから暫く後に蓋部８０を開くようにしている。
第３実施形態においては、複数本の気泡供給管５１から気泡の供給が開始された後、処理槽１０の処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で蓋部８０が開くように制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。蓋部８０を閉じた状態で複数本の気泡供給管５１から気泡を供給し続けると、蓋部８０の下面に多量の気泡が滞留し、その滞留する気泡が増えるにつれて処理液の液面レベルが徐々に低下する。処理液の液面レベルが浸漬位置に保持された基板Ｗの上端よりも下側にまで低下すると、基板Ｗの上端部近傍に気泡が接触することとなる。このため、第３実施形態においては、処理液の液面レベルが浸漬位置に保持された基板Ｗの上端にまで低下する直前に蓋部８０を開くようにしている。
具体的には、制御部７０が記憶部７４に格納されている変換テーブル７２（図７参照）に基づいて蓋部８０を開くタイミングを決定する。図１０は、変換テーブル７２の一例を示す図である。同図の横軸には、複数の気泡供給管５１から処理液中に供給する気泡の総流量を示す。また、同図の縦軸には、気泡供給管５１から気泡の供給を開始してから処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで到達するのに要する時間を示す。ここでの「所定の高さ位置」とは、リフター２０によって浸漬位置に保持される基板Ｗの上端の直上の高さ位置である。以降、この「所定の高さ位置」を臨界高さ位置と称する。なお、図１０の変換テーブル７２は、蓋部８０が閉じていることを前提としたものである。
複数本の気泡供給管５１から供給する気泡の流量がある一定値よりも小さい場合には、蓋部８０の下面に気泡が滞留しないため、処理液の液面レベルも低下しない。複数本の気泡供給管５１から供給する気泡の流量がその一定値を超えて大きくなると、蓋部８０の下面に気泡が滞留して液面レベルが低下する。そして、気泡供給管５１から供給する気泡の流量が大きくなるほど、蓋部８０の下面に急速に気泡が滞留するようになり、処理液の液面レベルが低下する速度も大きくなる。すなわち、気泡供給管５１から供給する気泡の流量が大きくなるほど、処理液の液面レベルが臨界高さ位置に到達するまでの時間も短くなるのである。図１０に示すような変換テーブル７２は、実験またはシミュレーションに基づいて予め作成して記憶部７４に記憶させておけば良い。
制御部７０は、レシピ７１に規定された気泡の供給流量に対応する液面レベルが臨界高さ位置に到達するまでの所要時間を変換テーブル７２から求める。そして、制御部７０は、複数本の気泡供給管５１から気泡の供給が開始されてから当該所要時間が経過した時点で蓋部８０が開くように第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。このようにすれば、複数本の気泡供給管５１から気泡の供給が開始された後、処理槽１０の処理液の液面レベルが臨界高さ位置（基板Ｗの上端の直上の高さ位置）にまで低下した時点で蓋部８０が開くこととなる。蓋部８０が開くタイミングを除く第３実施形態の残余の構成は、第１実施形態と同じである。
第３実施形態のようにしても、第１実施形態と同様に、気泡と基板Ｗとの接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる。また、第３実施形態のようにすれば、処理液の液面レベルが低下して気泡が基板Ｗと接触する直前まで蓋部８０が閉じているため、外部雰囲気が処理液と接触するのを限界まで抑制することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１１は、第４実施形態の処理部の構成を示す図である。図１１において、第１実施形態（図２）と同一の要素については同一の符号を付している。第４実施形態が第１実施形態と相違するのは、蓋部８０を昇降する昇降駆動部を設けている点である。
第４実施形態においては、第１実施形態の第１開閉機構８３および第２開閉機構８４に代えて第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を設けている。第１蓋体８１は図１１に概念的に示した第１昇降機構８７と接続されている。同様に、第２蓋体８２は第２昇降機構８８と接続されている。第１昇降機構８７および第２昇降機構８８は、例えばパルスモータとボールネジとの組み合わせで構成される。第１昇降機構８７および第２昇降機構８８のそれぞれは、第１蓋体８１および第２蓋体８２を図１１の矢印ＡＲ１１に示すように、鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降移動させる。第１昇降機構８７および第２昇降機構８８は、協働して第１蓋体８１および第２蓋体８２を同じ距離だけ昇降移動させることにより、蓋部８０を一体として昇降させる。すなわち、第１昇降機構８７および第２昇降機構８８は、蓋部８０を昇降させる昇降駆動部である。
蓋部８０が下降した状態では蓋部８０は処理槽１０の上部開口を覆う。また、蓋部８０が下降した状態では、処理槽１０に貯留された処理液が第１蓋体８１および第２蓋体８２によって外部雰囲気から遮断され、処理液に酸素が溶け込むことが抑制される。さらに、処理槽１０の内槽１１にその上端まで処理液が貯留されている状態で蓋部８０が下端位置にまで下降すると、第１蓋体８１および第２蓋体８２が処理液の液面に接触する。すなわち、第４実施形態にて蓋部８０が下端位置にまで下降した状態は、第１実施形態にて蓋部が閉じた状態と同じである。
一方、蓋部８０が下端位置から上昇した状態ではリフター２０によって浸漬位置に保持された基板Ｗの上端と蓋部８０の下面との間隔が拡がる。また、気泡供給管５１から気泡が供給されていない状態で蓋部８０が上昇すると、蓋部８０の下面は処理液の液面から離間する。
第１昇降機構８７および第２昇降機構８８は、制御部７０の制御により、蓋部８０を上端位置と下端位置との間の任意の高さ位置に昇降させることができる。第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を設けている点以外の残余の第４実施形態の構成は第１実施形態と同様である。
第４実施形態においても、処理槽１０に基板Ｗが搬入される前、すなわち処理槽１０内に基板Ｗが存在していないときには蓋部１０が下端位置にまで下降して処理槽１０の上部開口が蓋部８０によって覆われている。これにより、処理槽１０に貯留されている処理液が外部雰囲気から遮断されて処理液中に酸素が溶け込むことが抑制される。また、処理槽１０の上方空間から処理液に異物が落下して混入することが防止される。
また、リフター２０によって基板Ｗが浸漬位置に保持された状態、すなわち処理槽１０に貯留されている処理液中に基板Ｗが浸漬された状態にて当該処理液に複数本の気泡供給管５１から気泡が供給されているときに、蓋部８０が下端位置から所定の高さ位置に上昇するように、制御部７０が第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を制御している。第１実施形態と同様に、複数本の気泡供給管５１から気泡の供給が開始された時点で蓋部８０が上昇するように制御部７０が第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を制御するようにしても良い。或いは、第３実施形態と同様に、複数本の気泡供給管５１から気泡の供給が開始された後、処理槽１０の処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で蓋部８０が上昇するように制御部７０が第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を制御するようにしても良い。
図１２は、蓋部８０が上昇して基板Ｗの処理が行われている状態の処理槽１０を示す図である。蓋部８０が下端位置から上昇すると、浸漬位置に保持されている基板Ｗの上端と蓋部８０の下面と間隔が比較的広くなる。このため、複数本の気泡供給管５１から供給された多量の気泡が処理液の液面で気泡のクラスターを形成したとしても、その気泡のクラスターが基板Ｗの一部分と接触することが防がれ、当該一部分のエッチングが阻害されるのを防止することができる。
蓋部８０が上昇する高さ位置については、第１実施形態と同様に、処理槽１０に貯留された処理液中の溶存酸素濃度に応じた高さ位置に蓋部８０が上昇するように制御部７０が第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を制御するようにすれば良い。溶存酸素濃度計６２によって計測された溶存酸素濃度が高くなるほど蓋部８０の高さ位置が低くなるように制御部７０が第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を制御する。或いは、第２実施形態と同様に、複数本の気泡供給管５１から供給する気泡の流量に応じた高さ位置に蓋部８０が上昇するように制御部７０が第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を制御するようにしても良い。制御部７０は、６本の気泡供給管５１から供給する気泡の流量が多くなるほど蓋部８０の高さ位置が高くなるように第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を制御する。
いずれの場合であっても、処理液の液面に形成されている気泡の層に蓋部８０の下面が接触する高さ位置に蓋部８０を上昇させる。処理液の液面に形成されている気泡の層と蓋部８０の下面とが接触することによって、その気泡の層と蓋部８０の下面との間に外部雰囲気が入り込むことはなく、外部雰囲気から処理液に酸素が溶け込むことを確実に防止することができる。
第４実施形態においては、処理槽１０に貯留された処理液中に基板Ｗが浸漬されて当該処理液に気泡供給管５１から気泡が供給されているときに、蓋部８０が下端位置から所定の高さ位置に上昇するように、制御部７０が第１昇降機構８７および第２昇降機構８８を制御している。すなわち、蓋部８０の下面と基板Ｗの上端との間隔を少し拡げた状態で気泡を供給しつつ基板Ｗの浸漬処理を行っているのである。これにより、気泡供給管５１から供給されて処理液の液面に到達した気泡がクラスターを形成したとしても、その気泡と基板Ｗとの接触を防止して処理の均一性低下を抑制することができる。
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、第３実施形態においては、制御部７０が変換テーブル７２に基づいて蓋部８０を開くタイミングを決定したが、これ代えて制御部７０が圧力計６１の計測結果に基づいて蓋部８０を開くタイミングを決定するようにしても良い。処理槽１０に貯留されている処理液の液面レベルが低下するにつれて処理液の液圧も低下する。すなわち、処理槽１０に貯留されている処理液の液面レベルと液圧とには相関関係が存在する。このため、制御部７０は、処理液の液面レベルが臨界高さ位置であるときに対応する液圧に圧力計６１の計測結果が到達した時点で蓋部８０が開くように第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。このようにすれば、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
或いは、制御部７０が液面レベルセンサ６３の計測結果に基づいて蓋部８０を開くタイミングを決定するようにしても良い。液面レベルセンサ６３は、直接的に処理槽１０に貯留されている処理液の液面レベルを計測するものである。このため、制御部７０は、液面レベルセンサ６３の計測結果に基づいて、処理液の液面レベルが臨界高さ位置に到達した時点で蓋部８０が開くように第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御するようにしても良い。このようにしても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第２実施形態においては、レシピ７１に規定された気泡の供給流量に基づいて蓋部８０の開度を調整していたが、これに代えて流量計５５の測定結果に基づいて蓋部８０の開度を調整するようにしても良い。流量計５５は、６本の気泡供給管５１から処理液中に供給する気泡の総流量を測定する。よって、制御部７０は、流量計５５による実測結果に基づいて蓋部８０が適切な開度となるように第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を制御する。
また、浸漬処理の途中で複数本の気泡供給管５１から供給する気泡の流量が変化したときには、その変化に応じて蓋部８０の開度または高さ位置を変更するように制御部７０が開閉駆動部または昇降駆動部を制御するようにしても良い。具体的には、処理液に供給する気泡の流量が増加したときには、蓋部８０の開度が大きくなるようにまたは高さ位置が高くなるように制御部７０が開閉駆動部または昇降駆動部を制御する。逆に、処理液に供給する気泡の流量が減少したときには、蓋部８０の開度が小さくなるようにまたは高さ位置が低くなるようにする。
また、上記各実施形態において、処理槽１０に貯留された処理液の液面に到達した気泡を強制的に排出する排気機構を付加するようにしても良い。これにより、気泡をより円滑に処理槽１０の外部に排出することができる。
１０ 処理槽
１１ 内槽
１２ 外槽
１５ 分散板
１７ 整流板
２０ リフター
２２ 背板
３０ 処理液供給部
３１ ノズル
５０ 気泡供給部
５１ 気泡供給管
５３ 気体供給機構
６１ 圧力計
６２ 溶存酸素濃度計
６３ 液面レベルセンサ
７０ 制御部
８０ 蓋部
８１ 第１蓋体
８２ 第２蓋体
８３ 第１開閉機構
８４ 第２開閉機構
８７ 第１昇降機構
８８ 第２昇降機構
１００ 基板処理装置
Ｗ 基板
また、請求項２０の発明は、請求項１７から請求項１９のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記上昇工程では、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇することを特徴とする。
また、請求項２１の発明は、請求項１７から請求項１９のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記上昇工程では、前記処理液中に供給する気泡の流量に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇することを特徴とする。

Claims (22)

  1. 基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理装置であって、
    処理液を貯留する処理槽と、
    前記処理槽内に処理液を供給する処理液供給部と、
    基板を保持し、前記処理槽に貯留された処理液中に前記基板を浸漬する基板保持部と、
    前記処理槽の内部に配置され、前記基板保持部に保持された前記基板の下方から前記処理槽に貯留された処理液に気泡を供給する管状の気泡供給管と、
    端部の水平軸の周りで回動する第１蓋体および第２蓋体を有し、前記処理槽の上部開口を覆う蓋部と、
    前記第１蓋体および前記第２蓋体を回動させて前記蓋部を開閉する開閉駆動部と、
    前記開閉駆動部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記処理液中に前記基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、前記蓋部が所定の開度で開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  2. 請求項１記載の基板処理装置において、
    前記制御部は、前記気泡供給管から気泡の供給が開始された時点で前記蓋部が開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  3. 請求項１記載の基板処理装置において、
    前記制御部は、前記気泡供給管から気泡の供給が開始された後、前記処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で前記蓋部が開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  4. 請求項１記載の基板処理装置において、
    前記制御部は、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた開度で前記蓋部が開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  5. 請求項１記載の基板処理装置において、
    前記制御部は、前記気泡供給管から供給する気泡の流量に応じた開度で前記蓋部が開くように前記開閉駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  6. 基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理装置であって、
    処理液を貯留する処理槽と、
    前記処理槽内に処理液を供給する処理液供給部と、
    基板を保持し、前記処理槽に貯留された処理液中に前記基板を浸漬する基板保持部と、
    前記処理槽の内部に配置され、前記基板保持部に保持された前記基板の下方から前記処理槽に貯留された処理液に気泡を供給する管状の気泡供給管と、
    前記処理槽の上部開口を覆う蓋部と、
    前記蓋部を昇降する昇降駆動部と、
    前記昇降駆動部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記処理液中に前記基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、前記蓋部が所定の高さ位置に上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  7. 請求項６記載の基板処理装置において、
    前記制御部は、前記気泡供給管から気泡の供給が開始された時点で前記蓋部が上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  8. 請求項６記載の基板処理装置において、
    前記制御部は、前記気泡供給管から気泡の供給が開始された後、前記処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で前記蓋部が上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  9. 請求項６記載の基板処理装置において、
    前記制御部は、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  10. 請求項６記載の基板処理装置において、
    前記制御部は、前記気泡供給管から供給する気泡の流量に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇するように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする基板処理装置。
  11. 請求項６から請求項１０のいずれかに記載の基板処理装置において、
    前記処理液の液面に形成される気泡の層に前記蓋部が接触することを特徴とする基板処理装置。
  12. 基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理方法であって、
    処理槽に貯留された処理液中に基板を保持して浸漬する浸漬工程と、
    前記処理液中に保持された前記基板の下方から前記処理液に気泡を供給する気泡供給工程と、
    前記処理液中に前記基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、端部の水平軸の周りで回動する第１蓋体および第２蓋体を有して前記処理槽の上部開口を覆う蓋部を所定の開度で開く開放工程と、
    を備えることを特徴とする基板処理方法。
  13. 請求項１２記載の基板処理方法において、
    前記気泡供給工程が開始された時点で前記蓋部を開くことを特徴とする基板処理方法。
  14. 請求項１２記載の基板処理方法において、
    前記気泡供給工程が開始された後、前記処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で前記蓋部を開くことを特徴とする基板処理方法。
  15. 請求項１２記載の基板処理方法において、
    前記開放工程では、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた開度で前記蓋部を開くことを特徴とする基板処理方法。
  16. 請求項１２記載の基板処理方法において、
    前記開放工程では、前記処理液中に供給する気泡の流量に応じた開度で前記蓋部を開くことを特徴とする基板処理方法。
  17. 基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理方法であって、
    処理槽に貯留された処理液中に基板を保持して浸漬する浸漬工程と、
    前記処理液中に保持された前記基板の下方から前記処理液に気泡を供給する気泡供給工程と、
    前記処理液中に前記基板が浸漬されて当該処理液に気泡が供給されているときに、前記処理槽の上部開口を覆う蓋部を所定の高さ位置に上昇させる上昇工程と、
    を備えることを特徴とする基板処理方法。
  18. 請求項１７記載の基板処理方法において、
    前記気泡供給工程が開始された時点で前記蓋部を上昇させることを特徴とする基板処理方法。
  19. 請求項１７記載の基板処理方法において、
    前記気泡供給工程が開始された後、前記処理液の液面レベルが所定の高さ位置にまで低下した時点で前記蓋部を上昇させることを特徴とする基板処理方法。
  20. 請求項１７記載の基板処理方法において、
    前記開放工程では、前記処理液中の溶存酸素濃度に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇することを特徴とする基板処理方法。
  21. 請求項１７記載の基板処理方法において、
    前記開放工程では、前記処理液中に供給する気泡の流量に応じた高さ位置に前記蓋部が上昇することを特徴とする基板処理方法。
  22. 請求項１７から請求項２１のいずれかに記載の基板処理方法において、
    前記処理液の液面に形成される気泡の層に前記蓋部が接触することを特徴とする基板処理方法。
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