JP4219712B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に対し洗浄処理、エッチング処理等の所定の処理を行う基板処理装置、特に、基板が浸漬させられた処理液に超音波振動を付与して基板の処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等の基板を処理液中に浸漬させ、その処理液に超音波振動を付与して基板に対し所定の処理を行う基板処理装置としては、従来、次のような構成の装置が知られている。すなわち、この基板処理装置は、薬液、純水等の処理液が貯留されその処理液中に基板が浸漬させられて所定の処理が行われる処理槽を備え、処理槽の底部および周側部を取り囲むように外槽が配設され、その外槽の下部に超音波振動発生器が設置されている。外槽内には、処理槽の少なくとも底壁面が浸かるように伝播水が貯留される。そして、超音波振動発生器から発生させた超音波振動を、外槽内の伝播水および処理槽の底壁面を介して処理槽内の処理液に付与する。この超音波振動を基板に作用させ、また、処理液中に発生したキャビテーションや気泡を基板に作用させることにより、基板に付着したパーティクルや分解生成物などを基板表面から離脱させて、基板の処理を行うようにする（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３５８１０８号公報（第３−５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の基板処理装置では、超音波振動を処理槽へ伝播するのに使用される外槽内への伝播水の供給は、基板の処理に使用される処理槽内への処理液の供給とは別個に行われていた。このため、伝播水として使用される純水等の消費量が多くなる、といった問題点がある。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板が浸漬させられた処理液に超音波振動を付与して基板の処理を行う場合に、伝播水として使用される純水等の消費量を低減させることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、基板を処理液中に浸漬させて基板に対し所定の処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留する第１の槽と、前記第１の槽内で基板を支持する支持手段と、超音波振動を発生させる超音波振動発生手段と、前記第１の槽の少なくとも底部を取り囲むように配設され、前記超音波振動発生手段が配置されて、その超音波振動発生手段により発生させられた超音波振動を前記第１の槽へ伝播する伝播水を貯留する第２の槽と、前記第１の槽の上部外周を取り巻くように付設され、前記第１の槽内から溢れ出た処理液が流入する液受け槽と、前記液受け槽に流路接続されて、その液受け槽内に流入して貯留される処理液を伝播水として使用するために前記第２の槽内へ送給する送液管と、前記液受け槽内に流入して貯留される処理液を排出する排液手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記第１の槽内へ処理液として純水を供給する純水供給手段と、前記第１の槽内へ処理液として薬液を供給する薬液供給手段と、前記第１の槽内から溢れ出て前記液受け槽内に流入して貯留される純水を、前記液受け槽内から前記送液管を通して前記第２の槽内へ送給し、前記第１の槽内から溢れ出て前記液受け槽内に流入して貯留される薬液を、前記液受け槽内から前記排液手段によって排出させるように制御する制御手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の基板処理装置において、前記制御手段は、前記純水供給手段から純水を前記第１の槽内へ供給して第１の槽内において基板を純水により処理した後、前記第１の槽内から溢れ出て前記液受け槽内に流入して貯留される純水を、前記液受け槽内から前記送液管を通して前記第２の槽内へ送給して、前記第２の槽内に純水を貯留させ、前記超音波発生手段により発生させられた超音波振動を前記第１の槽へ伝播しつつ、前記薬液供給手段から薬液を前記第１の槽内へ供給して第１の槽内において基板を薬液により処理した後、前記第１の槽内から溢れ出て前記液受け槽内に流入して貯留される薬液を、前記液受け槽内から前記排液手段によって排出させるように制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る発明の基板処理装置においては、第１の槽内に貯留された処理液が、第１の槽内から溢れ出て液受け槽内へ流入し、液受け槽内に流入して貯留された処理液が、液受け槽内から送液管を通って第２の槽内へ送給され、伝播水として使用される。このため、伝播水として使用される純水等の消費量が低減する。そして、第１の槽内に貯留された処理液であって伝播水として使用されない処理液は、第１の槽内から溢れ出て液受け槽内へ流入し、液受け槽内から排液手段によって排出される。
【００１４】
請求項２に係る発明の基板処理装置では、純水供給手段から第１の槽内へ処理液として純水が供給され、第１の槽内に貯留され基板の処理に使用された純水が、第１の槽内から溢れ出て液受け槽内へ流入し、液受け槽内に流入して貯留された純水が、制御手段により液受け槽内から送液管を通って第２の槽内へ送給され、伝播水として使用される。このため、純水の消費量が低減する。一方、薬液供給手段から第１の槽内へ薬液が供給され、第１の槽内に貯留され基板の処理に使用された薬液は、第１の槽内から溢れ出て液受け槽内へ流入し、液受け槽内から排液手段によって排出される。したがって、第２の槽内へ薬液が混入することはない。
【００１５】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、純水供給手段から純水が第１の槽内へ供給され、第１の槽内において基板が純水によって処理された後、第１の槽内から溢れ出て液受け槽内に流入して貯留された純水が、制御手段により液受け槽内から送液管を通して第２の槽内へ送給され、第２の槽内に伝播水として貯留される。そして、超音波発生手段により発生させられた超音波振動が第１の槽へ伝播され、薬液供給手段から薬液が第１の槽内へ供給されて第１の槽内において基板が薬液によって処理された後、第１の槽内から溢れ出て液受け槽内に流入して貯留された薬液が、液受け槽内から排液手段によって排出される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１および図２を参照しながら説明する。
【００１７】
図１および図２は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板処理装置の概略構成を示す模式図であり、図２は、この装置における制御系の概略構成図である。この基板処理装置は、薬液、純水等の処理液が貯留される処理槽１０を備え、処理槽１０の底部および周側部の一部を取り囲むように外槽１２が配設されている。半導体ウエハ等の基板Ｗは、処理槽１０内に搬入されて収容され、この１つの処理槽１０内で薬液による洗浄等の処理および純水による洗浄処理が行われる。
【００１８】
処理槽１０の内部には、複数枚の基板Ｗを起立姿勢で収容するリフタ１４が配置されている。このリフタ１４は、駆動機構６０（図１には図示せず。図２参照）によって駆動され、処理槽１０の内部位置（図１に示した位置）と処理槽１０の上方位置との間で上下方向に移動可能に保持されている。また、リフタ１４は、複数枚の基板Ｗを支持するための３本の支持棒１６、および、これら３本の支持棒１６が固着されたリフタアーム１８を有している。３本の支持棒１６には、その長手方向と基板Ｗの被処理面とが直交するように基板Ｗを支持するため、基板Ｗの外周縁部の一部とそれぞれ係合する複数の切欠き状の保持溝が所定の間隔に配列して形成されている。
【００１９】
処理槽１０の内底部付近には、管状をなす２本の処理液供給ノズル２０が、それぞれほぼ水平方向に配設されており、各処理液供給ノズル２０には、処理液を吐出する複数個の吐出孔２２がそれぞれ形成されている。また、処理槽１０の上部には、その上部外周を取り巻くように、処理槽１０内から溢れ出た処理液が流入して貯留される液受け槽２４が付設されている。
【００２０】
各処理液供給ノズル２０は、処理液供給管２６にそれぞれ流路接続されており、処理液供給管２６は、ミキシングバルブ２８の処理液出口に接続されている。ミキシングバルブ２８には、純水供給源に接続した純水供給管３０、第１の薬液、例えば過酸化水素水の供給源に接続した第１薬液供給管３２、および、第２の薬液、例えばアンモニア水の供給源に接続した第２薬液供給管３４がそれぞれ接続されている。純水供給管３０および薬液供給管３２、３４には、それぞれ開閉制御弁３６（Ｉ）、開閉制御弁３８（II）および開閉制御弁４０（III）が介在して設けられている。また、純水供給管３０、第１薬液供給管３２および第２薬液供給管３４には、流量調整弁３７、３９、４１がそれぞれ介在して設けられている。
【００２１】
そして、開閉制御弁３６を開いて開閉制御弁３８、４０を閉じた状態では、ミキシングバルブ２８の処理液出口から処理液供給管２６を通して処理液供給ノズル２０へ純水が供給され、処理液供給ノズル２０の複数個の吐出孔２２から処理槽１０内へ純水が吐出される。また、開閉制御弁３６、３８、４０を全て開いた状態では、ミキシングバルブ２８で純水に過酸化水素水およびアンモニア水が混合されて一定濃度に調製された混合溶液が、ミキシングバルブ２８の処理液出口から処理液供給管２６を通して処理液供給ノズル２０へ薬液として供給され、処理液供給ノズル２０の複数個の吐出孔２２から処理槽１０内へ薬液が吐出されるようになっている。
【００２２】
また、処理槽１０の上部に設けられた液受け槽２４の底部には、処理液流出管４２が連通している。この処理液流出管４２は、送液管４４と排液管４６とに分岐している。送液管４４および排液管４６には、それぞれ開閉制御弁４８（IV）および開閉制御弁５０（Ｖ）が介在して設けられている。送液管４４は、その先端出口が外槽１２内に配置されている。そして、開閉制御弁４８を開き、開閉制御弁５０を閉じた状態とすることにより、処理槽１０内から液受け槽２４内に流入して貯留された処理液が、送液管４４を通して外槽１２内へ送給され、一方、開閉制御弁４８を閉じ、開閉制御弁５０を開いた状態とすることにより、液受け槽２４内に流入して貯留された処理液が、排液管４６を通って排出されるようになっている。
【００２３】
処理槽１０の底部および周側部の一部を取り囲むように設けられた外槽１２内には、伝播水として純水が貯留される。伝播水は、処理槽１０の少なくとも底壁面が浸かる程度に外槽１２内に貯留される。外槽１２の底部には、伝播水排出管５２が連通しており、この伝播水排出管５２には、開閉制御弁５４（VI）が介在して設けられている。そして、開閉制御弁５４を適宜開くことにより、外槽１２内に貯留された使用済みのあるいは過剰な伝播水が伝播水排出管５２を通って排出される。
【００２４】
また、外槽１４の下部には、超音波振動発生器の超音波振動子５６が設置されている。超音波振動子５６は、高周波発振器５８（図１には図示せず。図２参照）によって駆動される。そして、超音波振動子５６が発生した超音波振動は、外槽１２内に貯留された伝播水および処理槽１０の底壁面を介して処理槽１０内の処理液に伝わり、処理液中に浸漬させられた基板Ｗに超音波振動が付与される。これにより、基板Ｗの洗浄等の処理効率が高められる。
【００２５】
また、図２に示すように、リフタ１４の駆動機構６０、各開閉制御弁３６、３８、４０、４８、５０、５４および超音波振動子５６のそれぞれの動作は、制御部６２によって制御されるように構成されている。すなわち、制御部６２は、駆動機構６０へ制御信号を送って、複数枚の基板Ｗを起立姿勢で支持するリフタ１４を処理槽１０の内部位置と処理槽１０の上方位置との間で上下方向に移動させ、処理槽１０内へ処理前の基板Ｗを挿入し、また、処理槽１０内から処理済みの基板Ｗを取り出させる。また、制御部６２は、各開閉制御弁３６、３８、４０、４８、５０、５４へ制御信号をそれぞれ送って、それらの開閉動作を制御し、処理槽１０内への純水の供給と薬液の供給との切替えや、液受け槽２４内から外槽１４内への処理液の送給と排液との切替えを行わせ、また、外槽１４内からの使用済み伝播水の適宜の排出を行わせる。さらに、制御部６２は、高周波発振器５８へ制御信号を送って、その駆動および停止を制御し、超音波振動子５６から超音波振動を適宜発生させる。
【００２６】
次に、図１および図２に示した構成の基板処理装置による処理動作の１例について説明する。
【００２７】
まず、開閉制御弁３６（Ｉ）および開閉制御弁４８（IV）を開き、これら以外の開閉制御弁３８、４０、５０、５４を閉じることにより、純水供給源から純水供給管３０および処理液供給管２６を通って処理液供給ノズル２０へ純水を供給し、処理液供給ノズル２０の複数個の吐出孔２２から処理槽１０内へ純水を吐出させる。これにより、処理槽１０の内部が純水で満たされ、処理槽１０の上部から純水が溢れ出て、その溢れ出た純水が液受け部２４内へ流入し、液受け部２４内から処理液流出管４２および送液管４４を通って外槽１２内へ純水が送給され、外槽１２内に伝播水として純水が貯留される。
【００２８】
引き続いて処理槽１０内へ純水を供給しながら、駆動機構６０を駆動させて、複数枚の基板Ｗを起立姿勢で支持したリフタ１４を処理槽１０の上方位置から下降させて処理槽１０の内部位置へ移動させ、リフタ１４上に支持された基板Ｗを処理槽１０内の純水中へ投入する。そして、基板Ｗを所定の時間、純水中に浸漬させることにより、純水による洗浄処理を行う。なお、外槽１２内に所定量の純水（伝播水）が溜まったときは、開閉制御弁５４（VI）を適宜開くことにより、外槽１２内に貯留された過剰な伝播水が伝播水排出管５２を通って排出されるようにする。
【００２９】
次に、開閉制御弁３６（Ｉ）を引き続き開いたままで、さらに開閉制御弁３８（II）、開閉制御弁４０（III）および開閉制御弁５０（Ｖ）をそれぞれ開き、開閉制御弁４８（IV）を閉じる。これにより、ミキシングバルブ２８で純水に過酸化水素水およびアンモニア水が混合されて一定濃度の薬液が調製され、その調製された薬液が、ミキシングバルブ２８の処理液出口から処理液供給管２６を通って処理液供給ノズル２０へ供給され、処理液供給ノズル２０の複数個の吐出孔２２から処理槽１０内へ薬液が流出する。そして、処理槽１０内へ連続して薬液が供給されることにより、薬液によって処理槽１０の上部から純水が押し出され、処理槽１０内の薬液（アンモニア水および過酸化水素水）の濃度が次第に上昇していく。また、この際に処理槽１０の上部から溢れ出た溶液は、液受け部２４内へ流入し、液受け部２４内から排液管４６を通って排出される。
【００３０】
処理槽１０の内部が純水から薬液へ置換され、処理槽１０内の薬液の濃度がほぼ一定になると、すなわち、ミキシングバルブ２８で調整された所定濃度になると、開閉制御弁３６、３８、４０を全て閉じる。これと同時に（あるいは、この前後に）、高周波発振器５８を駆動させて、超音波振動子５６から超音波振動を発生させ、その発生した超音波振動を、外槽１２内に貯留された伝播水（純水）および処理槽１０の底壁面を介して処理槽１０内の薬液に伝播させる。そして、薬液中に浸漬させられた基板Ｗに超音波振動を付与して、基板Ｗを超音波洗浄処理する。なお、薬液の節約のためには、処理槽１０内への薬液の供給を停止した状態で超音波洗浄を行うようにするとよいが、処理槽１０内へ薬液を供給しながら超音波洗浄を行うようにしても差し支えない。
【００３１】
薬液による基板Ｗの超音波洗浄処理が終了すると、高周波発振器５８を停止させて超音波振動子５６による薬液への超音波の付与を止めるとともに、開閉制御弁３８、４０を閉じたままで開閉制御弁３６（Ｉ）を開き、純水供給源から純水供給管３０、処理液供給管２６および処理液供給ノズル２０を通って処理槽１０内へ純水が供給されるようにする。これにより、処理槽１０内へ流入する純水によって処理槽１０の上部から薬液が押し出されて、処理槽１０内の薬液の濃度が次第に低下していく。また、この際に処理槽１０の上部から溢れ出た溶液は、液受け部２４内へ流入し、液受け部２４内から排液管４６を通って排出される。そして、処理槽１０の内部を純水で完全に置換させ、純水中に基板Ｗが浸漬されるようにして、純水により基板Ｗを洗浄処理する。なお、超音波振動子５６による薬液への超音波の付与を止めると同時に、処理槽１０内への純水の供給を開始する必要は必ずしも無く、超音波の付与を止めて暫くしてから処理槽１０内への純水の供給を開始してもよい。
【００３２】
基板Ｗの水洗が終わると、処理槽１０内への純水の供給を停止し、駆動機構６０を駆動させて、処理済みの基板Ｗを起立姿勢で支持したリフタ１４を処理槽１０の内部位置から上昇させて処理槽１０の上方位置へ移動させ、リフタ１４上に支持された基板Ｗを処理槽１０内から搬出し、一連の処理動作が終了する。なお、処理槽１０内の純水中から基板Ｗを引き上げる際に、処理槽１０内へ純水を引き続いて供給するようにしてもよい。この場合には、開閉制御弁５０（Ｖ）を閉じ、開閉制御弁４８（IV）を開いて、処理槽１０の上部から溢れ出て液受け部２４内へ流入した純水が、液受け部２４内から処理液流出管４２および送液管４４を通って外槽１２内へ送給されるようにする。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板処理装置を使用すると、基板が浸漬させられた処理液に超音波振動を付与して基板の処理を行う場合に、伝播水として使用される純水等の消費量を低減させることができる。そして、伝播水として使用されない第１の槽内に貯留された薬液等の処理液を排出することができる。
【００３５】
請求項２および請求項３に係る各発明の基板処理装置では、第１の槽内に貯留された純水を伝播水として使用することにより、純水の消費量を低減させるとともに、第１の槽内に貯留され基板の処理に使用された薬液を排出して、第２の槽内へ薬液が混入しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した基板処理装置における制御系の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｗ 基板
１０ 処理槽
１２ 外槽
１４ リフタ
１６ リフタの支持棒
１８ リフタアーム
２０ 処理液供給ノズル
２２ 処理液供給ノズルの吐出孔
２４ 液受け槽
２６ 処理液供給管
２８ ミキシングバルブ
３０ 純水供給管
３２ 第１薬液供給管
３４ 第２薬液供給管
３６、３８、４０、４８、５０、５４ 開閉制御弁
４２ 処理液流出管
４４ 送液管
４６ 排液管
５２ 伝播水排出管
５６ 超音波振動子
５８ 高周波発振器
６０ リフタの駆動機構
６２ 制御部

Claims (3)

1. 基板を処理液中に浸漬させて基板に対し所定の処理を行う基板処理装置において、
   処理液を貯留する第１の槽と、
   前記第１の槽内で基板を支持する支持手段と、
   超音波振動を発生させる超音波振動発生手段と、
   前記第１の槽の少なくとも底部を取り囲むように配設され、前記超音波振動発生手段が配置されて、その超音波振動発生手段により発生させられた超音波振動を前記第１の槽へ伝播する伝播水を貯留する第２の槽と、
   前記第１の槽の上部外周を取り巻くように付設され、前記第１の槽内から溢れ出た処理液が流入する液受け槽と、
   前記液受け槽に流路接続されて、その液受け槽内に流入して貯留される処理液を伝播水として使用するために前記第２の槽内へ送給する送液管と、
   前記液受け槽内に流入して貯留される処理液を排出する排液手段と、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置において、
   前記第１の槽内へ処理液として純水を供給する純水供給手段と、
   前記第１の槽内へ処理液として薬液を供給する薬液供給手段と、
   前記第１の槽内から溢れ出て前記液受け槽内に流入して貯留される純水を、前記液受け槽内から前記送液管を通して前記第２の槽内へ送給し、前記第１の槽内から溢れ出て前記液受け槽内に流入して貯留される薬液を、前記液受け槽内から前記排液手段によって排出させるように制御する制御手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置において、
   前記制御手段は、
   前記純水供給手段から純水を前記第１の槽内へ供給して第１の槽内において基板を純水により処理した後、前記第１の槽内から溢れ出て前記液受け槽内に流入して貯留される純水を、前記液受け槽内から前記送液管を通して前記第２の槽内へ送給して、前記第２の槽内に純水を貯留させ、前記超音波発生手段により発生させられた超音波振動を前記第１の槽へ伝播しつつ、前記薬液供給手段から薬液を前記第１の槽内へ供給して第１の槽内において基板を薬液により処理した後、前記第１の槽内から溢れ出て前記液受け槽内に流入して貯留される薬液を、前記液受け槽内から前記排液手段によって排出させるように制御することを特徴とする基板処理装置。

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