JP5154991B2

JP5154991B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP5154991B2
Application number: JP2008083917A
Authority: JP
Inventors: 邦夫藤原; 順一吉田
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: CN101546701A; US20090242517A1; JP2009239061A; US8216417B2; TWI377640B; CN101546701B; TW201005856A

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）を処理液中に浸漬させて基板に対して所定の処理を行う基板処理装置に関する。

従来、この種の装置として、処理液を貯留する内槽及び内槽から溢れた処理液を回収する外槽を備えた処理槽と、この処理槽の上方の待機位置及び内槽内の処理位置に昇降可能であって、基板を保持する保持部を備えたリフタと、処理液を供給し、内槽の底部両側に配設された一対の下ノズル及び一対の下ノズルの上方に配設された一対の上ノズルとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このような装置では、基板がリフタごと処理位置に移動された後、例えば、硫酸・過酸化水素水の混合溶液（ＳＰＭ）である処理液を上下ノズルから供給させて洗浄処理を行う。なお、上ノズルから供給された液流は、リフタの保持部に向かい、この部分に滞留しやすいパーティクルを除去する。
特開２００８−５３６８０号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、上下ノズルの流量比によっては、液中のパーティクル排出能力が悪化することがあるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、上下ノズルの流量比を処理に応じて最適なものとすることにより、液中のパーティクル排出性能を向上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。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、処理液により基板に対して所定の処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、基板を保持する保持部を備え、前記処理槽の上方にあたる待機位置と、前記処理槽の内部にあたる処理位置とにわたって昇降可能なリフタと、前記処理槽の底部両側に配設され、処理液を供給する下ノズルと、前記下ノズルの上方、かつ、前記リフタが処理位置にある状態において前記保持部よりも上に配設され、前記リフタの保持部に向けて処理液を供給する上ノズルと、前記上ノズルと前記下ノズルとの流量比を処理に応じて調整する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、制御手段は、上ノズルと下ノズルの流量比を調整するので、処理槽内におけるリフタの保持部付近に適度な大きさの渦を発生させることができる。したがって、渦の大きさを調整して、処理槽内を下方から上方へと向かう処理液の流れを適切に形成させることができるので、液中のパーティクルの排出能力を向上させることができる。

また、本発明において、前記制御手段は、処理液により基板に対して洗浄処理を行う場合には、前記流量比を１：５〜１：１の範囲で設定することが好ましい（請求項２）。洗浄処理を行う場合には流量比をこの範囲に設定することにより、処理槽内におけるリフタの保持部付近に適度な大きさの渦を発生させることができ、液中のパーティクル排出性能を向上させることができる。

また、本発明において、前記制御手段は、処理液により基板に対して洗浄処理を行う場合には、前記流量比を１：２に設定することが好ましい（請求項３）。洗浄処理を行う場合にはこの流量比にすることで、処理槽内におけるリフタの保持部付近に最適な大きさの渦を発生させることができ、液中のパーティクル排出性能を最も良好にすることができる。

また、本発明において、前記制御手段は、処理液により基板に対してエッチング処理を行う場合には、前記流量比を５：１の範囲で設定することが好ましい（請求項４）。エッチング処理を行う場合には、流量比をこの値に設定することにより、処理槽内に大きな渦を生じさせることができ、処理液を広い範囲にわたって攪拌させることができる。その結果、基板に接する処理液のムラを抑制することができ、基板の面内における処理の均一性を向上させることができる。

また、本発明において、前記一対の上ノズルは、液流が前記リフタの保持部に向かう姿勢で配設されていることが好ましい（請求項５）。パーティクルが滞留しやすい保持部付近に液流を向かわせることができ、液中のパーティクルの排出性能をより向上させることができる。

本発明に係る基板処理装置によれば、制御手段は、上ノズルと下ノズルの流量比を調整するので、処理槽内におけるリフタの保持部付近に適度な大きさの渦を発生させることができる。したがって、渦の大きさを調整して、処理槽内を下方から上方へと向かう処理液の流れを適切に形成させることができるので、液中のパーティクルの排出能力を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は、本発明に係る基板処理装置の処理槽周りの概略構成を示す縦断面図であり、図２は、本発明に係る基板処理装置の処理槽中における処理液の流れを示した模式図である。

基板処理装置は、処理液を貯留する処理槽１と、処理槽１内とその上方とにわたって昇降可能に構成され、基板Ｗを保持する３箇所の保持部７を備えたリフタ９と、処理槽１の底部両側に配設され、処理液を処理槽１の底部に向けて供給する下ノズル１１と、この下ノズル１１の上方に配設され、３箇所の保持部７のうち両側の保持部７に向けて処理液を供給する上ノズル１３とを備えている。

上記の上ノズル１３は、処理槽１に貯留している処理液に渦を発生させて、洗浄処理によって基板Ｗから剥離し、基板Ｗと保持部７との間に滞留しやすい剥離物やパーティクルなどを排除するために設けられている。また、上ノズル１３は、紙面奥行き方向に長手方向が配置され、処理槽１の左右壁に一対で配置されている。同様に、下ノズル１１も上ノズル１３と同様に一対で配置されている。

上ノズル１３と下ノズル１１とは、それぞれが流量を調整できるように構成されている。したがって、上ノズル１３と下ノズル１１との流量比を変えることにより、処理槽１に貯留している処理液に液流を生じさせることができる。例えば、ある流量比においては、図２に示すような液流が発生される。つまり、処理槽１の底部中央から上昇して左右に分かれる液流Ｆ１と、この液流Ｆ１の上部で処理槽１の上方に向かう液流Ｆ２とが生じる。これらの液流Ｆ１，Ｆ２の境界から処理槽１の上縁までの距離Ｌは、処理槽１から処理液が排出される量にほぼ比例する。換言すると、この距離Ｌは、処理槽１からパーティクルを排出する能力にあたる、液中パーティクル排出性能（PRE:Particle Removal Efficiency）に関連する。

発明者等は、上ノズル１３と下ノズル１１からの処理液の供給比である流量比を種々に変え、処理液に意図的に混入しておいた既知の数のパーティクルが一分後にどれだけ処理槽１から排出されるかを実験した。その結果を示すのが、図３である。なお、図３は、流量比による液中パーティクル排出性能の変化を示すグラフである。また、図４（ａ）〜（ｆ）は、図３の流量比ごとに液流を模式的に示した図である。これらの模式図である図４（ａ）〜（ｆ）は、コンピュータシミュレーションによって求めた処理槽１内の流速のベクトル分布図を模式的に大まかに表したものである。

図３のグラフから、上ノズル１３と下ノズル１１の流量比が２：１と５：１では、他の流量比に比較して液中パーティクル排出性能が極端に悪化することが分かる。また、図４（ａ）に示すように、流量比が０：３０の場合には、上ノズル１３からの液流が存在しないので、保持部７付近で渦を発生させることができない。この場合、距離Ｌが長くなり、液中パーティクル排出性能は良好であるものの、保持部７付近にパーティクルが滞留する恐れがあるので、この流量比０：３０は不適切である。

流量比１：５（図４（ｂ））、流量比１：２（図４（ｃ））、流量比１：１（図４（ｄ））は、いずれも上ノズル１３からの供給により、右側の保持部７付近に渦ＶＴが発生している。これにより保持部７付近に滞留しやすいパーティクルが排出され、かつ距離Ｌもパーティクルの排出に十分であるので、これらの流量比は液中パーティクル排出性能が良好で適切である。

一方、液中パーティクル排出性能が悪い流量比２：１（図４（ｅ））は、大きな渦ＶＴが発生してはいるものの、その分だけ距離Ｌが短くなりすぎて逆に排出性能が低下している。同様に、流量比５：１（図４（ｆ））は、流量比２：１よりも大きな渦ＶＴが発生しているものの、やはりその分だけ距離Ｌが短くなりすぎて逆に排出性能が低下している。但し、この流量比２：１は、大きな渦ＶＴにより処理液の攪拌作用が他の流量比よりも優れている。

上述した実験結果から、基板Ｗからの剥離物やパーティクルを排出することが優先される洗浄処理では、上述した液中パーティクル排出性能が良好なほど好ましく、上ノズル１３と下ノズル１１との流量比を１：５〜１：１の範囲に設定することが好ましいことが分かる。その一方、排出性能よりも処理液を攪拌して液ムラを抑制し、基板Ｗの面内における処理の均一性が優先されるエッチング処理では、上述した液中パーティクル排出性能よりも渦ＶＴが大きい方がよいので好ましく、上ノズル１３と下ノズル１１との流量比を５：１以上とすることが好ましいことが分かる。

＜基板処理装置＞
図５を参照して実施例に係る基板処理装置の構成について説明する。なお、図５は、実施例に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。

処理槽１は、内槽３と外槽５とを備えている。内槽３は、処理液を貯留するとともに基板Ｗを収容して基板Ｗに対して処理を行う。内槽３の上縁を越えて溢れた処理液は、外槽５によって回収される。基板Ｗを起立姿勢で保持するための３箇所の保持部７を備えたリフタ９は、内槽３内の処理位置（図５中に実線で示す）と、内槽３の上方にあたる待機位置（図５中に二点鎖線で示す）とにわたって昇降可能に構成されている。

内槽３の底部両側には、下ノズル１１が配設されている。下ノズル１１は、内槽３の底部に向けて処理液を供給するために、その方向に噴射口（不図示）が向けられた姿勢で内槽３の底部に配設されている。下ノズル１１の上方には、上ノズル１３が配設されている。この上ノズル１３は、処理位置にあるリフタ９の３箇所の保持部７のうち両側の保持部７に向けて処理液を供給するために、保持部７に噴射口（不図示）が向けられた姿勢で内槽３の側壁に配設されている。なお、上ノズル１３及び下ノズル１１は、紙面方向の奥側に向かって長軸を有する。

純水供給源（ＤＩＷ）には、供給配管１５の一端側が連通接続されており、他端側は分岐部１７に連通接続されている。供給配管１５には、純水流量を調整する流量調整弁１６が配設されている。分岐部１７には、第１分岐配管１９の一端側と、第２分岐配管２１の一端側とが連通接続されている。第１分岐配管１９の他端側は、下ノズル１１に連通接続されている。また、第２分岐配管２１の他端側は、上ノズル１３に連通接続されている。第１分岐配管１９には、流量を調整するための流量調整弁２３が取り付けられ、第２の分岐配管２１には、同様の流量調整弁２５が取り付けられている。

供給配管１５には、ミキシングバルブ２７が配設されている。このミキシングバブル２７には、例えば、５種類の薬液供給源にそれぞれ連通接続された５本の薬液供給配管２９〜３３が連通接続されている。各薬液供給配管２９〜３３には、各流量調整弁３５〜３９が取り付けられている。なお、ここでは薬液供給源として、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）、ＳＣ１（Standard Clean 1:アンモニア水過酸化水素水混合液）、ＳＣ２（Standard Clean 2:塩酸過酸化水素水混合液）が連通されているものとする。

上述した外槽５の底部には、排液口４１が形成されている。この排液口４１には、排液管４３の一端側が連通接続されており、他端側は廃液処理設備（不図示）に連通接続されている。この排液管４３には、開閉弁４５が取り付けられている。

上述したリフタ９の昇降動作、流量調整弁１６，２３，２５，３５〜３９の流量調整動作、開閉弁４５の開閉動作などは、制御部４７によって統括的に制御される。この制御部４７には、メモリ４９が接続されている。メモリ４９には、処理ごとに上述した流量比が設定されている。具体例としては、洗浄処理用に上ノズル１３と下ノズル１１の流量比＝１：２とされ、エッチング用に上ノズル１３と下ノズル１１の流量比＝５：１が挙げられる。制御部４７は、オペレータにより指定されたレシピに応じて、その処理に応じた流量比をメモリ４９から読み出して、流量調整弁２３，２５の流量を調整する。

なお、上述した制御部４７が本発明における「制御手段」に相当する。

＜洗浄処理例＞
上述した基板処理装置を用いて基板Ｗを洗浄処理する例について以下に説明する。なお、図６は、洗浄処理例を示したフローチャートである。

ステップＳ１
制御部４７は、処理対象の基板Ｗを保持したリフタ９を待機位置から処理位置に移動させる。

ステップＳ２
制御部４７は、既にオペレータにより指示されたレシピに基づき処理を判断し、その処理に応じた流量比をメモリ４９から読み出して、流量調整弁２３，２５を設定する。具体的には、上ノズル１３と下ノズル１１の流量比が１：２となるように設定する。

ステップＳ３
流量調整弁１６を閉止したまま、流量調整弁３６，３７を調整して、硫酸と過酸化水素水の混合溶液（ＳＰＭ）を生成して内槽３に供給する。このとき、内槽３に供給されるＳＰＭは、上ノズル１３と下ノズル１１の流量比が１：２とされている。内槽３から溢れたＳＰＭは、外槽５に回収されるとともに、排液管４３を通して排出される。

ステップＳ４
レシピで規定された所定の時間が経過するまで、内槽３にＳＰＭの供給を継続する。

ステップＳ５，Ｓ６
ＳＰＭによる処理を終えると、制御部４７は、流量調整弁３６，３７を閉止する。さらに、制御部４７は、流量調整弁１６を調整して純水を内槽３に供給する。このときの上ノズル１３と下ノズル１１の流量比は１：２のままである。この状態を処理時間だけ維持することにより、内槽３内のＳＰＭが純水で押し上げられて置換され、純水によってＳＰＭが除去される。

ステップＳ６
純水による処理を終えた場合には、制御部４７はリフタ９を処理位置から待機位置へと上昇させて処理を終える。

上述した一連の処理により、基板Ｗに対して洗浄処理を行うが、制御部４７は、上ノズル１３と下ノズル１１の流量比を２：１に調整するので、内槽３内におけるリフタ９の保持部７付近に滞留しやすいパーティクルを除去するのに必要な適度な大きさの渦を発生させることができる。したがって、内槽３内を下方から上方へと向かう処理液の流れを適切に形成させることができるので、液中のパーティクルの排出能力を向上させることができる。

なお、上述した説明においては、上ノズル１３と下ノズル１１との流量比を１：２としたが、流量比１：５〜１：１の範囲であればどの流量比にしても同様の効果を奏する。

＜エッチング処理例＞
上述した基板処理装置を用いて基板をエッチング処理する例について以下に説明する。なお、図７は、エッチング処理例を示したフローチャートである。

ステップＳ１０
制御部４７は、処理対象の基板Ｗを保持したリフタ９を待機位置から内槽３内の処理位置に移動させる。

ステップＳ１１
制御部４７は、既にオペレータにより指示されているレシピに基づいて処理を判断し、その処理に応じた流量比をメモリ４９から読み出して、流量調整弁２３，２５を設定する。具体的には、上ノズル１３と下ノズル１１の流量比が５：１となるように設定する。

ステップＳ１２，１３
制御部４７は、流量調整弁１６を所定流量に調整するとともに、流量調整弁３５を調整して、所定濃度のフッ化水素酸溶液（ＨＦ）を生成して内槽３に供給する。このとき、内槽３に供給されるＨＦは、上ノズル１３と下ノズル１１の流量比が５：１とされている。内槽３から溢れたＨＦは、外槽５に回収されるとともに、排液管４３を通して排出される。この状態は、レシピに規定された処理時間だけ維持される。

ステップＳ１４，１５
ＨＦによる処理を終えると、制御部４７は、流量調整弁３５を閉止する。さらに、制御部４７は、流量調整弁１６を調整して純水を内槽３に供給する。このときの上ノズル１３と下ノズル１１の流量比は５：１のままである。この状態を処理時間だけ維持することにより、内槽３内のＨＦが純水で攪拌されつつ置換され、純水によってＨＦが除去される。この状態は、レシピに規定された処理時間だけ維持される。

ステップＳ１６，１７
制御部４７は、流量調整弁１６を閉止するとともに、流量調整弁３８を調整して、所定濃度のＳＣ１を内槽３に供給する。このとき、内槽３に供給されるＳＣ１は、上ノズル１３と下ノズル１１の流量比が５：１とされている。内槽３から溢れたＳＣ１は、外槽５に回収されるとともに、排液管４３を通して排出される。この状態は、レシピに規定された処理時間だけ維持される。

ステップＳ１８，１９
ＳＣ１による処理を終えると、制御部４７は、流量調整弁３８を閉止する。さらに、制御部４７は、流量調整弁１６を調整して純水を内槽３に供給する。この状態を処理時間だけ維持することにより、内槽３内のＳＣ１が純水で攪拌されつつ置換され、純水によってＳＣ１が除去される。この状態は、レシピに規定された処理時間だけ維持される。

ステップＳ２０，２１
制御部４７は、流量調整弁１６を所定流量に調整するとともに、流量調整弁３９を調整して、所定濃度のＳＣ２を内槽３に供給する。このとき、内槽３に供給されるＳＣ２は、上ノズル１３と下ノズル１１の流量比が５：１とされている。内槽３から溢れたＳＣ２は、外槽５に回収されるとともに、排液管４３を通して排出される。この状態は、レシピに規定された処理時間だけ維持される。

ステップＳ２２，２３
ＳＣ２による処理を終えると、制御部４７は、流量調整弁３９を閉止するとともに、流量調整弁１６を所定流量に調整して純水を内槽３に供給する。この状態を処理時間だけ維持することにより、内槽３内のＳＣ２が純水で攪拌されつつ置換され、純水によりＳＣ２が除去される。この状態は、レシピに規定された処理時間だけ維持される。

ステップＳ２４
純水による処理を終えた場合には、制御部４７はリフタ９を処理位置から待機位置へと上昇させて処理を終える。

なお、上述した説明においては、上ノズル１３と下ノズル１１との流量比を５：１としたが、流量比５：１以上に設定してもよい。

上述したように、制御部４７は、エッチング処理を行う場合には、上ノズル１３と下ノズル１１との流量比を５：１に設定することにより、内槽３内に大きな渦を生じさせることができ、処理液を広い範囲にわたって攪拌させることができる。その結果、基板Ｗに接する処理液のムラを抑制することができ、基板Ｗの面内における処理の均一性を向上させることができる。

また、制御部４７は、洗浄処理の場合に上ノズル１３と下ノズル１１の流量比を１：２とし、エッチング処理の場合に上ノズル１３と下ノズル１１の流量比を５：１に切り替えているので、液中のパーティクル排出性能が優先される洗浄処理と、液の攪拌が優先されるエッチング処理とにおいて好適に処理を実施することができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、基板処理装置に供給する処理液を排液口４１から排出するように構成しているが、排液口４１と供給配管１５とを連通接続して処理液を循環させる循環式であっても本発明を適用することができる。

（２）上述した実施例では、供給配管１５に設けたミキシングバルブ２７を介してＨＦ等の薬液を供給する構成としているが、各薬液を所定の流量比で下ノズル１１と上ノズル１３に供給できる構成であれば、そのような構成に限定されるものではない。

本発明に係る基板処理装置の処理槽周りの概略構成を示す縦断面図である。本発明に係る基板処理装置の処理槽中における処理液の流れを示した模式図である。流量比による液中パーティクル排出性能の変化を示すグラフである。（ａ）〜（ｆ）は、図３の流量比ごとに液流を模式的に示した図である。実施例に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。洗浄処理例を示したフローチャートである。エッチング処理例を示したフローチャートである。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … 内槽
５ … 外槽
７ … 保持部
９ … リフタ
１１ … 下ノズル
１３ … 上ノズル
Ｆ１ … 液流
Ｆ２ … 液流
Ｌ … 距離
ＶＴ … 渦
２３，２５ … 流量調整弁
２７ … ミキシングバルブ
４７ … 制御部
４９ … メモリ

Claims

処理液により基板に対して所定の処理を行う基板処理装置において、
処理液を貯留する処理槽と、
基板を保持する保持部を備え、前記処理槽の上方にあたる待機位置と、前記処理槽の内部にあたる処理位置とにわたって昇降可能なリフタと、
前記処理槽の底部両側に配設され、処理液を供給する下ノズルと、
前記下ノズルの上方、かつ、前記リフタが処理位置にある状態において前記保持部よりも上に配設され、前記リフタの保持部に向けて処理液を供給する上ノズルと、
前記上ノズルと前記下ノズルとの流量比を処理に応じて調整する制御手段と、
を備え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において、
前記制御手段は、処理液により基板に対して洗浄処理を行う場合には、前記流量比を１：５〜１：１の範囲で設定することを特徴とする基板処理装置。
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、処理液により基板に対して洗浄処理を行う場合には、前記流量比を１：２に設定す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において、
前記制御手段は、処理液により基板に対してエッチング処理を行う場合には、前記流量比を５：１の範囲で設定することを特徴とする基板処理装置。
請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記上ノズルは、液流が前記リフタの保持部に向かう姿勢で配設されていることを特徴とする基板処理装置。