JP4535967B2

JP4535967B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP4535967B2
Application number: JP2005238259A
Authority: JP
Inventors: 良隆我孫子; 敏朗廣江
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: CN100426457C; JP2007053282A; TW200710982A; CN1917143A; TWI309063B; US20070042511A1; US7541285B2

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板に所定の処理を行う基板処理装置に関する。

従来より、基板の製造工程においては、チャンバ内において基板に洗浄処理等の所定の処理を行う基板処理装置が知られている。たとえば、特許文献１には、チャンバ内に設けられた洗浄槽に薬液を貯留し、その薬液中へ基板を浸漬して薬液洗浄を行う基板処理装置が記載されている。

特開２００４−６３５１３号公報

このような基板処理装置は、様々な場所に設置されて使用される。このため、基板処理装置の周囲の気圧は必ずしも一定ではない。たとえば、低地に設置された場合と高地に設置された場合とでは、基板処理装置の周囲の気圧は相違する。また、天候や、工場内のクリーンルームの設定によっても、基板処理装置の周囲の気圧は相違する。

このように基板処理装置の周囲の気圧が相違すると、特に圧力の制御を行わない限り、チャンバ内の圧力も相違する。また、チャンバ内の圧力を制御する場合であっても、周囲の気圧を基準として相対的にチャンバ内の圧力を制御しただけでは、周囲の気圧が相違すればチャンバ内の圧力も相違することとなる。このように、従来の基板処理装置では、設置環境にかかわらずチャンバ内の圧力を一定に維持することが困難であった。

また、従来の基板処理装置においてチャンバ内の圧力を制御する場合には、処理部を含むチャンバ全体を対象として圧力制御を行っていた。しかしながら、チャンバ内には処理部以外の領域も含まれている。このため、チャンバ全体を圧力制御の対象とすると、効率よく圧力制御を行うことが困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板処理装置の設置環境にかかわらず、チャンバ内を効率よく所定の圧力に制御することができる技術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に係る発明は、基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に部分的に形成され、薬液により基板を処理するための第１の処理室と、前記チャンバ内において前記第１の処理室内外で空間を遮蔽する開閉自在な遮蔽手段と、前記チャンバに対して基板を搬出入するための搬出入口と前記第１の処理室内との間に配置され、基板に対して純水処理を行うための第２の処理室と、前記第１の処理室に配置され、薬液を貯留する処理槽と、前記処理槽内において基板を保持しつつ、薬液に基板を浸漬させるとともに、前記第１の処理室と前記第２の処理室との間で基板を搬送する保持手段と、前記第２の処理室内にある基板に純水を供給する複数の純水吐出部と、前記第２の処理室から純水を排出する排液部と、前記第１の処理室内の圧力を計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、前記遮蔽手段を閉じた状態で前記第１の処理室内の圧力を調節する圧力調節手段と、を備え、前記第１の処理室と前記第２の処理室は、前記チャンバ内において上下に配置されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記圧力調節手段は、前記第１の処理室内にガスを供給する給気手段と、前記第１の処理室内のガスを排出する排出手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、前記給気手段および前記排出手段の少なくとも一つの流量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項１および請求項２に記載の発明によれば、チャンバ内において開閉自在な遮蔽手段により第１の処理室内外で空間を遮蔽する。そして、第１の処理室内の圧力を圧力計測手段により計測し、計測手段の計測結果に基づいて、遮蔽手段を閉じた状態で圧力調節手段により第１の処理室内の圧力を調節する。このため、基板処理装置の設置環境にかかわらず、薬液により基板を処理するための第１の処理室を所定の圧力に制御できる。また、第１の処理室は、チャンバ内に部分的に形成された空間であるため、最小限の領域を対象として、効率よく圧力を制御できる。
また、チャンバに対して基板を搬出入するための搬出入口と第１の処理室内との間に基板に対して純水処理を行うための第２の処理室が配置されている。そして、保持手段は、第１の処理室で薬液処理された基板を第２の処理室へ搬送する。チャンバの搬出入口と第１の処理室内との間に第２の処理室があるため、第１の処理室内において薬液が気化して発生したガスがチャンバ外へ排出されることを防止できるとともに、チャンバ外の空気が第１の処理室へ侵入することも防止できるので、第１の処理室内で使用される薬液の劣化を防止できる。
また、第１の処理室と第２の処理室は、チャンバ内において上下に配置されているので、基板処理装置のフットプリント（装置床面積）を低減できる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、第１の処理室内への供給手段によるガスの供給量および第１の処理室内からの排出手段によるガスの排出量の少なくとも一つを制御手段により制御することにより、第１の処理室内の圧力の調節を行う。このため、第１の処理室内の圧力を迅速かつ容易に調節できる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．基板処理装置の構成＞
図１は、本発明に係る基板処理装置１の構成を示した図である。この基板処理装置１は、複数の基板（以下、単に「基板」という）Ｗを一括して搬送し、基板に対して薬液処理および水洗処理を行う装置である。基板処理装置１は、主として、チャンバ１０と、処理槽２０と、リフタ３０と、圧力調節部４０と、純水供給部５０と、排液部６０と、制御部７０と、を備えている。

チャンバ１０は、内部に基板Ｗの処理空間を有する筐体である。チャンバ１０内には、仕切部材１１を介して上下に２つの処理室が配置されている。仕切部材１１の下部に設けられた処理室は、基板Ｗに対して薬液処理を行う薬液処理室１２である。仕切部材１１の上部に設けられた処理室は、基板Ｗに対して水洗処理を行う水洗処理室１３である。チャンバ１０の外壁および仕切部材１１は、気密性の材料により構成されている。

水洗処理室１３の上面（すなわち、チャンバ１０の上面）には、基板Ｗの搬出入口１４ａと、搬出入口１４ａを開閉するスライドドア１４ｂとが設けられている。スライドドア１４ｂは、図１中に概念的に示した駆動機構１４ｃによりスライド移動し、搬出入口１４ａを開閉する。スライドドア１４ｂによって搬出入口１４ａを閉鎖したときには、チャンバ１０内の雰囲気とチャンバ１０外の雰囲気とが遮断される。一方、搬出入口１４ａを開放したときには、搬出入口１４ａを経由して基板Ｗを搬出入することが可能となる。

また、薬液処理室１２と水洗処理室１３との間の仕切部材１１には、基板Ｗの通過口１５ａと、通過口１５ａを開閉するスライドドア１５ｂとが設けられている。スライドドア１５ｂは、図１中に概念的に示した駆動機構１５ｃによりスライド移動し、通過口１５ａを開閉する。スライドドア１５ｂには、通過口１５ａとの当接部分に、Ｏリング等の密閉部材が取り付けられている。このため、スライドドア１５ｂによって通過口１５ａを閉鎖したときには、薬液処理室１２内の雰囲気と薬液処理室１２外の雰囲気とが遮断される。一方、通過口１５ａを開放したときには、通過口１５ａを経由して基板Ｗを通過させることが可能となる。

薬液処理室１２は、チャンバ１０内に部分的に形成された領域である。したがって、薬液処理室１２内に収容される気体は、チャンバ１０全体と比べて少量となる。また、薬液処理室１２と搬出入口１４ａとの間には、薬液を使用しない水洗処理室１３が配置されている。したがって、薬液を含む雰囲気が、薬液処理室１２からチャンバ１０外へ直接排出されることはない。

処理槽２０は、薬液処理室１２内に配置されている。処理槽２０は、薬液を貯留するための容器である。処理槽２０に貯留された薬液中に基板Ｗを浸漬することにより、基板Ｗの薬液処理が行われる。薬液には、例えば、ＳＰＭ液（硫酸と過酸化水素水との混合液）、フッ酸、ＳＣ−１液、ＳＣ−２液、リン酸、有機溶剤等が使用される。処理槽２０には、図示しない薬液供給部および薬液排出部が接続されている。基板Ｗの処理を行うときには、薬液供給部から処理槽２０内へ薬液が供給される。また、基板Ｗの処理が終了したときには、処理槽２０から薬液排出部へ薬液が排出される。処理槽２０には、処理槽２０内の薬液を循環させる循環部が設けられていてもよい。

リフタ３０は、チャンバ１０内において基板Ｗを保持した状態で上下に搬送するための機構である。リフタ３０は、基板Ｗを下方から保持する載置部３１を有し、載置部３１上に基板Ｗを起立姿勢で保持する。また、リフタ３０は、図１中に概念的に示した駆動機構３２と接続されている。駆動機構３２を動作させると、リフタ３０は上下に移動し、基板Ｗは処理槽２０内の浸漬位置（図１の実線位置）と水洗処理室１３内の引き上げ位置（図１の仮想線位置）との間で移動する。

圧力調節部４０は、薬液処理室１２内の圧力を調節するための機構である。圧力調節部４０は、薬液処理室１２内に窒素ガスを供給する給気部４１と、薬液処理室１２内の気体を排出する排気部４２と、薬液処理室１２内の圧力を計測する計測部４３とを有している。

給気部４１は、窒素ガス供給源４１ａと薬液処理室１２との間を配管４１ｂで結び、配管４１ｂ上にバルブ４１ｃを設けた構成となっている。配管４１ｂは、薬液処理室１２内において窒素ガス吐出部４１ｄに接続されている。このため、バルブ４１ｃを開くと、窒素ガス供給源４１ａから配管４１ｂおよび窒素ガス吐出部４１ｄを介して薬液処理室１２内へ、窒素ガスが供給される。バルブ４１ｃには可変流量バルブが使用される。このため、バルブ４１ｃの開度が調節されると、薬液処理室１２内へ供給される窒素ガスの流量が調節される。

排気部４２は、薬液処理室１２と排気ラインとの間を配管４２ａで結び、配管４２ａ上にバルブ４２ｂを設けた構成となっている。排気ラインには、所定の排気圧が与えられている。このため、バルブ４２ｂを開くと、薬液処理室１２内の気体が配管４２ａを介して排気ラインへ排出される。バルブ４２ｂには可変流量バルブが使用される。このため、バルブ４２ｂの開度が調節されると、薬液処理室１２から排気される気体の量が調節される。

純水供給部５０は、水洗処理室１３内に純水を供給するための機構である。純水供給部５０は、純水供給源５１と水洗処理室１３との間を配管５２で結び、配管５２上にバルブ５３を設けた構成となっている。配管５２は、水洗処理室１３内に設けられた複数の純水吐出部５４に接続されている。このため、バルブ５３を開くと、純水供給源５１から配管５２および純水吐出部５４を介して水洗処理室１３内へ、純水が吐出される。純水吐出部５４は、水洗処理室１３の左右に複数本設けられ、各純水吐出部５４には、水洗処理室１３内に引き上げられた基板Ｗへ向けられた複数の吐出口（図示省略）が形成されている。このため、純水吐出部５４は、水洗処理室１３内に引き上げられた基板Ｗへ向けて、シャワー状に純水を吐出する。

排液部６０は、水洗処理室１３内の純水を排出するための機構である。排液部６０は、水洗処理室１３と排液ラインとを結ぶ配管６１を有している。純水吐出部５４から吐出された純水は、基板Ｗの表面を洗い流した後、スライドドア１５ｂおよび仕切部材１１の上面へ滴下する。そして、スライドドア１５ｂおよび仕切部材１１の上面に滴下した純水は、配管６１を介して水洗処理室１３から排液ラインへ排出される。なお、水洗処理室１３内のガスを排気するための排気部（図示省略）が設けられている。

制御部７０は、例えばＣＰＵやメモリを備えたコンピュータにより構成される。制御部７０は、上記の計測部４３と電気的に接続されており、計測部４３から計測結果を受信する。また、制御部７０は、上記の駆動機構１４ｃ，１５ｃ，３２、バルブ４１ｃ，４２ｂ，５３と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。特に、圧力調節部４０においては、制御部７０は、計測部４３からの計測結果に基づいてバルブ４１ｃおよび４２ｂを制御する。これにより、薬液処理室１２への給気量および薬液処理室１２からの排気量が制御され、薬液処理室１２内の圧力が調節される。

＜２．基板処理装置の動作＞
図２は、上記の基板処理装置１による薬液処理および水洗処理の流れを示したフローチャートである。また、図３〜図９は、基板処理装置１における各段階の処理の様子を示した図である。以下では、図２および図３〜図９を参照しつつ、基板処理装置１の動作について説明する。なお、以下の動作は、制御部７０が駆動機構１４ｃ，１５ｃ，３２、バルブ４１ｃ，４２ｂ，５３等を制御することにより進行する。

基板処理装置１において基板Ｗの処理を行うときには、まず、処理槽２０に薬液を貯留し、基板Ｗの搬入に備えて待機する（ステップＳ１，図３）。リフタ３０は、水洗処理室１３内に配置された状態で基板Ｗの搬入を待つ。このとき、薬液処理室１２と水洗処理室１３の間のスライドドア１５ｂは閉鎖されている。このため、処理槽２０内の薬液が気化して生じたガスは、水洗処理室１３へ侵入することはない。また、薬液処理室１２内においては、窒素ガス吐出部４１ｄから窒素ガスが供給されるとともに、配管４２ａへ気体が排出されている。このため、処理槽２０内の薬液が気化して生じたガスは、配管４２ａから排気ラインへ排出される。

前工程の装置から基板Ｗが搬送されると、スライドドア１４ｂを開き、搬出入口１４ａからチャンバ１０内へ基板Ｗを搬入する（ステップＳ２，図４）。基板Ｗは、所定の搬送ロボット８０によってチャンバ１０内に搬送され、水洗処理室１３で待機するリフタ３０へ載置される。この時点においても、スライドドア１５ｂは閉鎖されており、薬液処理室１２内においては窒素ガスの供給および気体の排出が行われている。

基板Ｗをチャンバ１０内へ搬入すると、チャンバ１０上部のスライドドア１４ｂを閉鎖する。そして、スライドドア１５ｂを開いてリフタ３０を降下させ、処理槽２０内へ基板Ｗを投入する（ステップＳ３，図５）。基板Ｗは、リフタ３０とともに処理槽２０内の薬液に浸漬される。このとき、薬液処理室１２内では、配管４２ａへの排気量が増大され、薬液処理室１２内の気体を強力に排気する。これにより、薬液が気化して生じたガスが、薬液処理室１２から水洗処理室１３へ侵入することを防止する。

基板Ｗが薬液中に浸漬されると、スライドドア１５ｂを閉鎖し、薬液処理室１２内を再び密閉状態にする。そして、処理槽２０内において、基板Ｗに薬液処理を行う（ステップＳ４，図６）。このとき、薬液処理室１２内の圧力が計測部４３により計測され、その計測値に基づいて、窒素ガス吐出部４１ｄからの窒素ガスの供給量と、配管４２ａへの気体の排出量とが制御される。これにより、薬液処理室１２内は、所望の圧力に制御される。たとえば、給気量を増大させて排気量を減少させると、薬液処理室１２内の圧力は上昇する。また、給気量を減少させて排気量を増大させると、薬液処理室１２内の圧力は下降する。この圧力制御は、周囲の気圧を基準とした相対的な制御ではなく、計測部４３の計測結果に基づく絶対的な制御である。したがって、周囲の気圧にかかわらず薬液処理室１２内の圧力を正確に制御できる。

所定時間の薬液処理が終了すると、スライドドア１５ｂを開いてリフタ３０を上昇させることにより、処理槽２０から基板Ｗを引き上げる（ステップＳ５，図７）。このとき、配管４２ａへの排気量は増大され、薬液処理室１２内の気体は強力に排気される。これにより、薬液が気化して生じたガスが、薬液処理室１２から水洗処理室１３へ侵入することを防止する。

基板Ｗを水洗処理室１３へ引き上げると、スライドドア１５ｂを閉鎖する。そして、純水吐出部５４から純水を吐出し、基板Ｗに水洗処理を行う（ステップＳ６，図８）。純水は、純水吐出部５４から基板Ｗに向けてシャワー状に吐出され、基板Ｗの表面を洗い流す。スライドドア１５ｂおよび仕切部材１１の上面に滴下した純水は、配管６１を介して排液ラインへ排出される。

所定時間の水洗処理が終了すると、純水吐出部５４からの純水の吐出を停止する。そして、チャンバ１０上部のスライドドア１４ｂを開き、搬出入口１４ａから基板Ｗをチャンバ１０外へ搬出する（ステップＳ７，図９）。基板Ｗは、リフタ３０から搬送ロボット８０に渡され、チャンバ１０の上方へ搬出される。以上をもって、基板処理装置１における１組の基板Ｗの処理を終了する。

上記のとおり、この基板処理装置１は、薬液処理を行うときには、スライドドア１５ｂを閉鎖して薬液処理室１２内を密閉する。そして、薬液処理室１２内の圧力を計測し、その計測結果に基づいて薬液処理室１２内の圧力を調節する。このため、基板処理装置１の設置環境にかかわらず、薬液処理室１２内を所定の圧力に制御できる。また、薬液処理室１２は、チャンバ１０内に部分的に形成された領域である。このため、最小限の領域を対象として、効率よく圧力を制御できる。

制御部７０は、薬液処理の内容に応じて薬液処理室１２内の圧力を調節するようにしてもよい。このようにすれば、薬液処理室１２内を基板Ｗの処理に最も適した圧力に調節できる。たとえば、薬液処理室１２内を加圧または減圧することにより、薬液処理の効果を向上させたり、化学反応を促進させたりすることができる。薬液処理の進行に応じて薬液処理室１２内の圧力を変化させてもよい。

また、この基板処理装置１では、薬液処理室１２と搬出入口１４ａとの間に薬液を使用しない水洗処理室１３が配置されている。このため、薬液処理室１２内において薬液が気化して生じたガスがチャンバ１０外へ排出されることを防止できる。また、チャンバ外の空気が薬液処理室１２へ侵入することも防止できるため、空気に触れると劣化しやすい薬液を使用する場合であっても、薬液の劣化を防止できる。

また、この基板処理装置１では、薬液処理室１２と水洗処理室１３とがチャンバ１０内において上下に配置されている。このため、基板処理装置１のフットプリント（装置床面積）は低減される。

＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではない。たとえば、上記の例では、計測部４３の計測値に基づいて、窒素ガスの供給量と気体の排出量との両方を制御していたが、必ずしも両方を制御する必要はない。窒素ガスの供給量と気体の排出量の少なくとも一方を制御すれば、薬液処理室１２内の圧力を調節することができる。たとえば、給気部４１による窒素ガスの供給量を一定とし、排気部４２による気体の排出量を制御するようにしてもよい。また、排気部４２による気体の排出量を一定とし、給気部４１による窒素ガスの供給量を制御するようにしてもよい。

また、上記の例では、チャンバ１０内において上下に水洗処理室１３及び薬液処理室１２を配置していたが、チャンバ１０内にさらに小さなチャンバを配置し、そのチャンバ内を薬液処理室にし、チャンバの上方位置を水洗処理室にしてもよい。

また、上記の例では、複数の基板Ｗを一括して処理していたが、基板Ｗを１枚ずつ処理する形態であってもよい。また、上記の例では処理槽２０に基板Ｗを浸漬して薬液処理を行っていたが、基板Ｗに向けて薬液を吐出することにより薬液処理を行う形態であってもよい。

基板処理装置の構成を示した図である。基板処理装置による薬液処理および水洗処理の流れを示したフローチャートである。基板処理装置における各段階の処理の様子を示した図である。基板処理装置における各段階の処理の様子を示した図である。基板処理装置における各段階の処理の様子を示した図である。基板処理装置における各段階の処理の様子を示した図である。基板処理装置における各段階の処理の様子を示した図である。基板処理装置における各段階の処理の様子を示した図である。基板処理装置における各段階の処理の様子を示した図である。

符号の説明

１基板処理装置
１０チャンバ
１１仕切部材
１２薬液処理室
１３水洗処理室
１４ａ搬出入口
１４ｂスライドドア
１５ａ通過口
１５ｂスライドドア
２０処理槽
３０リフタ
４０圧力調節部
４１給気部
４２排気部
４３計測部
５０純水供給部
６０排液部
７０制御部
Ｗ基板

Claims

基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に部分的に形成され、薬液により基板を処理するための第１の処理室と、
前記チャンバ内において前記第１の処理室内外で空間を遮蔽する開閉自在な遮蔽手段と、
前記チャンバに対して基板を搬出入するための搬出入口と前記第１の処理室内との間に配置され、基板に対して純水処理を行うための第２の処理室と、
前記第１の処理室に配置され、薬液を貯留する処理槽と、
前記処理槽内において基板を保持しつつ、薬液に基板を浸漬させるとともに、前記第１の処理室と前記第２の処理室との間で基板を搬送する保持手段と、
前記第２の処理室内にある基板に純水を供給する複数の純水吐出部と、
前記第２の処理室から純水を排出する排液部と、
前記第１の処理室内の圧力を計測する計測手段と、
前記計測手段の計測結果に基づいて、前記遮蔽手段を閉じた状態で前記第１の処理室内の圧力を調節する圧力調節手段と、
を備え、
前記第１の処理室と前記第２の処理室は、前記チャンバ内において上下に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記圧力調節手段は、
前記第１の処理室内にガスを供給する給気手段と、
前記第１の処理室内のガスを排出する排出手段と、
前記計測手段の計測結果に基づいて、前記給気手段および前記排出手段の少なくとも一つの流量を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする基板処理装置。