JP5226452B2

JP5226452B2 - チャンバ洗浄方法

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Publication number: JP5226452B2
Application number: JP2008262468A
Authority: JP
Inventors: 篤史大澤; 次郎奥田; 建治枝光
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: JP2010093097A

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）等の基板を収容して処理するチャンバを備えた基板処理装置のチャンバ洗浄方法に関する。

従来、この種の装置として、処理液を貯留する処理槽と、処理槽の周囲を囲うチャンバと、処理槽の内部にあたる処理位置と処理槽の上方にあたる乾燥位置とにわたって基板を昇降させるリフタと、チャンバ内に有機溶剤（例えば、イソプロピルアルコール（IPA））の蒸気を供給する蒸気ノズルと、チャンバ内を減圧する真空ポンプとを備えた基板処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。

このような構成の装置では、処理槽に純水を貯留させて浸漬させておき、チャンバ内を真空ポンプで減圧するとともに、蒸気ノズルから有機溶剤の蒸気を供給させて、チャンバ内を有機溶剤雰囲気とした後、リフタを乾燥位置に上昇させる。これにより、基板に付着している純水の液滴を有機溶剤の蒸気で置換させ、基板の乾燥を促進させている。

ところで、従来の装置では、チャンバの耐薬品性を高めるために、チャンバの内壁にはフッ素樹脂のコーティングが施されている。フッ素樹脂には、一般的に金属成分（特に亜鉛Ｚｎ）が含まれており、この金属成分がチャンバ内で処理した基板を汚染する恐れがある。そこで、従来は、チャンバ内を塩酸で洗浄し、フッ素樹脂に含まれている金属成分を溶出させるとともに、塩酸とともに金属成分を排出する洗浄が行われている。
特許３５８５１９９号（図２）

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、従来の方法は、チャンバ内に配置されている処理槽の上縁付近にまで塩酸の液面が位置するように塩酸をチャンバ内に貯留させ、液体の塩酸と、チャンバ内に形成された塩酸雰囲気によってチャンバ内壁を洗浄している。この際には、塩酸及び塩酸雰囲気の漏れを防ぐために、チャンバに設けられている排液口を塞いだり、チャンバ内の排気を停止させたりする必要があり、洗浄手順が非常に煩雑であるにも係わらず、塩酸にふれない部分では洗浄効果が低いという問題もある。さらに、密閉されたチャンバの排気を停止させるので、チャンバ内からの塩酸の漏洩が生じる恐れもある。

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、洗浄手順が簡単である上に洗浄効果も高く安全にチャンバを洗浄することができるチャンバ洗浄方法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、基板を収容するチャンバを備えた基板処理装置におけるチャンバ洗浄方法において、（ａ）塩酸を貯留した容器を前記チャンバ内に導入する工程と、（ｂ）加熱した不活性ガスを前記容器中に供給し、塩酸をバブリングさせて塩酸蒸気を発生させる工程と、（ｃ）バブリングを停止し、前記チャンバ内の塩酸蒸気を外部へ排出する工程と、（ｄ）前記チャンバ内に凝結して付着した塩酸を洗浄除去する工程と、を有し、前記（ｂ）工程は、前記チャンバ内に不活性ガスを供給する供給管に一端側が連通接続され、他端側が開放された接続管が用いられ、前記接続管の他端側を前記容器の液面下に配置させて実施され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、塩酸を貯留した容器をチャンバ内に導入し、加熱した不活性ガスを容器に供給してバブリングさせると、塩酸が泡立てられて塩酸蒸気が発生する。この発生した塩酸蒸気がチャンバ内を満たすので、チャンバ内に用いられているフッ素樹脂から金属成分（特に亜鉛Ｚｎ）が溶出する。その後、バブリングを停止するとともに塩酸蒸気をチャンバ外へ排出し、チャンバ内に付着している塩酸蒸気の凝結分を洗浄除去する。したがって、塩酸を貯留した容器をチャンバ内に導入して、バブリングさせるだけでチャンバ内の洗浄ができ、従来に比較して手順を大幅に簡単化することができる。その上、チャンバ内を塩酸蒸気によって洗浄するので、従来では洗浄できなかった部位の洗浄をも行うことができ、洗浄効果を向上させることができる。さらに、チャンバに大量の塩酸を貯留する場合に比較して、塩酸の漏洩の恐れが極めて少なくなるので、安全に洗浄を行うことができる。また、基板処理装置に備えられている供給管に接続管の一端側を連通し、他端側を容器の液面下に配置するだけで、塩酸を泡立たせることができるので、容易に準備を行うことができる。

また、本発明において、前記（ａ）工程は、前記チャンバ外にあたる待機位置と、前記チャンバ内の下方にあたる処理位置と、前記処理位置より上方であって前記チャンバ内にあたる乾燥位置とにわたって昇降可能であって、前記チャンバに対して基板の搬入出を行うためのリフタが用いられ、前記リフタに前記容器を載置させた状態で、前記リフタを前記乾燥位置に位置させて実施されることが好ましい（請求項２）。待機位置と、処理位置と、乾燥位置とにわたって昇降可能なリフタに容器を載置して、リフタを乾燥位置にまで移動させるだけでよく、安全かつ確実に作業を行うことができる。その上、リフタを備えている基板処理装置であれば、この洗浄方法を実施することができる。

（削除）

また、本発明において、前記（ｃ）工程は、前記容器を載置した状態の前記リフタを処理位置に下降させ、前記供給管への不活性ガスの供給を停止させ、前記チャンバ内の気体を外部へ排出させることにより実施されることが好ましい（請求項３）。乾燥位置のリフタを乾燥位置よりも下方にあたる処理位置に下降させると、供給管の他端側が相対的に容器の液面から離れるので、リフタの移動だけでバブリングを停止させることができる。また、接続管内に塩酸が付着したままとなることを防止することができる。

また、本発明において、前記（ｄ）工程は、前記チャンバ内に付着した塩酸を純水で洗浄し、前記容器を前記チャンバ外へ搬出させることが好ましい（請求項４）。チャンバ内には塩酸蒸気の凝結分が付着し、フッ素樹脂の金属成分が溶出しているので、純水で洗浄することでチャンバ内から金属成分を除去して清浄にすることができる。

また、本発明において、前記塩酸は希塩酸であることが好ましい（請求項５）。チャンバ内に使用されているフッ素樹脂から金属成分を溶出させることができる上、チャンバ内の他の部位を痛めることがない。

また、本発明において、前記チャンバ内に配置されている処理槽には、純水が貯留されていることが好ましい（請求項６）。加熱された不活性ガスのバブリングによって発生した塩酸蒸気が処理槽に損傷を与えることを防止することができる。

本発明に係るチャンバ洗浄方法によれば、塩酸を貯留した容器をチャンバ内に導入し、加熱した不活性ガスを容器に供給してバブリングさせると、塩酸が泡立てられて塩酸蒸気が発生する。この発生した塩酸蒸気がチャンバ内を満たすので、チャンバ内に用いられているフッ素樹脂から金属成分（特に亜鉛Ｚｎ）が溶出する。その後、バブリングを停止するとともに塩酸蒸気をチャンバ外へ排出し、チャンバ内に付着している塩酸蒸気の凝結分を洗浄除去する。したがって、塩酸を貯留した容器をチャンバ内に導入して、バブリングさせるだけでチャンバ内の洗浄ができ、従来に比較して洗浄手順を大幅に簡単化することができる。その上、塩酸蒸気によって洗浄するので、従来では洗浄できなかった部位の洗浄をも行うことができ、洗浄効果を向上させることができる。さらに、チャンバに大量の塩酸を貯留する場合に比較して、塩酸の漏洩の恐れが極めて少なくなるので、安全に洗浄を行うことができる。また、基板処理装置に備えられている供給管に接続管の一端側を連通し、他端側を容器の液面下に配置するだけで、塩酸を泡立たせることができるので、容易に準備を行うことができる。

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、洗浄対象であるチャンバを備えた基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。

この基板処理装置は、基板Ｗを洗浄・乾燥させる処理を行うものである。この装置は、純水などの処理液を貯留するための処理槽１を備えている。この処理槽１は、処理液を貯留し、起立姿勢にされた複数枚の基板Ｗを収容可能である。処理槽１の底部には、複数枚の基板Ｗが整列されている方向（紙面方向）に沿って長軸を有し、処理液を供給するための二本の供給・排気管３が配設されている。各供給・排気管３には、配管５の一端側が連通接続され、配管５の他端側は、供給管７と吸引管９に分岐されている。供給管７は、処理液供給源１１に連通接続されており、その流量が供給管７に取り付けられた処理液弁１３で制御される。吸引管９は、真空時排気ポンプ１５に接続され、吸引管９に設けられた排気弁１７により開閉される。処理液供給源１１は、フッ化水素（ＨＦ）や、硫酸・過酸化水素水（Ｈ_２ＳＯ_４／Ｈ_２Ｏ_２）の混合液や、純水などを処理液として供給管７に供給する。

処理槽１は、その周囲全体がチャンバ１９によって囲われている。チャンバ１９は、上部に開閉自在の上部カバー２１を備えている。起立姿勢で複数枚の基板Ｗを保持するリフタ２３は、図示しない駆動機構により、チャンバ１９の上方にあたる「待機位置」と、処理槽１の内部にあたる「処理位置」と、処理槽１の上方であってチャンバ１９の内部にあたる「乾燥位置」とにわたって移動可能である。リフタ２３は、その下部に、基板Ｗの下縁を当接支持するための３本の支持部材２５を備えている。なお、チャンバ１９は、耐薬品性を高めるために、内壁の適宜の箇所にフッ素樹脂が使用されていたり、コーティングされていたりする。

上部カバー２１の下方であってチャンバ１９の上部内壁には、一対の溶剤ノズル２７と、一対の不活性ガスノズル２９とが配設されている。溶剤ノズル２７には、有機溶剤の蒸気を含む処理ガスを供給するための供給管３１の一端側が連通接続されている。供給管３１の他端側は溶剤蒸気発生部３３に連通接続されている。供給管３１には、その上流側から順に、溶剤蒸気の流量を調整する蒸気弁３５と、有機溶剤の蒸気を含む処理ガスを加熱するためのインラインヒータ３７とが配設されている。

溶剤蒸気発生部３３は、有機溶剤として、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が貯留可能な内部空間が形成されている。

不活性ガスノズル２９には、供給管３９の一端側が連通接続されている。供給管３９の他端側は、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源４１に連通接続されている。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス（Ｎ_２）が挙げられるが、その他の適宜の不活性ガスを用いてもよい。不活性ガス供給源４１からの不活性ガスの供給量は、不活性ガス弁４３によって調整される。不活性ガス弁４３の下流側の供給管３９には、インラインヒータ４５が取り付けられている。このインラインヒータ４５は、不活性ガス供給源４１からの不活性ガスを所定の温度に加熱する。なお、図示省略しているが、後述するチャンバ洗浄においては、一対の不活性ガスノズル２９のうち、左側の不活性ガスノズル２９だけから不活性ガスが供給されるようになっている。

チャンバ１９には、その内部の気体を排出可能な排気管４７が連通接続されている。この排気管４７には、開閉弁４９及び排気ポンプ５１が取り付けられている。また、チャンバ１９には、減圧状態を解消するための呼吸弁５３が取り付けられている。

処理槽１の底部には、排出口５５が形成されている。この排出口５５には、ＱＤＲ弁５７が取り付けられている。このＱＤＲ弁５７から処理槽１内の処理液を排出すると、処理液がチャンバ１９底部に一旦排出される。チャンバ１９の底部には、気液分離部５９に連通接続された排出管６１が取り付けられている。この排出管６１には、排液弁６３が取り付けられている。気液分離部５９は、排気管４７及び排出管６１から気体と液体とを取り込むとともに、それらを分離して排出する機能を備えている。

上述した処理液弁１３、真空時排気ポンプ１５、排気弁１７、上部カバー２１、リフタ２３、蒸気弁３５、インラインヒータ３７、不活性ガス弁４３、インラインヒータ４５、開閉弁４９、排気ポンプ５１、呼吸弁５３、ＱＤＲ弁５７、排液弁６３などは、制御部６５によって統括的に制御される。制御部６５は、ＣＰＵやメモリなどを備えている。さらに、制御部６５は、装置のオペレータ等によって操作される指示部６７が接続されている。この指示部６７は、後述する洗浄において、リフタ２３を昇降させたり、各種の弁の開閉操作を指示したりするために用いられる。

次に、図２〜図７を参照して、上述した基板処理装置におけるチャンバ１９の洗浄方法について説明する。なお、図２〜図７は、チャンバの洗浄過程の説明に供する図である。ここでは、初期状態としてリフタ２３がチャンバ１９の上方にあたる「待機位置」にあるものとする。

図２を参照する。
希塩酸ＰＳを貯留した容器７１を準備する。この容器７１は、塩酸への耐性を備えた材料で構成され、例えば、上部が開放されたビーカ状のものである。まず、「待機位置」にあるリフタ２３の支持部材２５に、板状の載置台７３を取り付け、この載置台７３の上に容器７１を載置する。

図３を参照する。
指示部６７を操作し、上部カバー２１を開放させてリフタ２３を「乾燥位置」にまで下降させる（本発明の（ａ）工程に相当する）。リフタ２３が「乾燥位置」に移動した後、装置のオペレータは、例えば、外観が「Ｌ」の字状を呈する接続管７５を用いて、左側の不活性ガスノズル２９にその一端側を連通接続するとともに、接続管７５の他端側を容器７１に貯留している希塩酸ＰＳの液面下に配置する。さらに、開閉弁４９を開放させるとともに、排気ポンプ５１を作動させてチャンバ１９内を排気させた後、上部カバー２１を閉止させる。なお、予め、処理槽１には、供給・排気管３を介して、処理液供給源１１から常温の純水ＤＩＷを貯留しておくことが好ましい。これは、後述する塩酸蒸気によりチャンバ１９内の温度が上昇するので、処理槽１が塩化ビニル製である場合に熱で変形するのを防止するためである。

図４を参照する。
装置のオペレータは、指示部６７を操作して、インラインヒータ４５の加熱温度を所定値（例えば、塩酸の沸点以下であって８２℃）に設定するとともに、不活性ガス弁４３を所定流量となるように開放させる。なお、このときの流量は、希塩酸ＰＳが容器７１から飛散しない程度のものとする。これにより、一対の不活性ガスノズル２９のうち左側だけから加熱された不活性ガスが供給され、接続管７５を通して容器７１内に送り込まれる。その結果、希塩酸ＰＳがバブリングされて泡立てられるので、容器７１から希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭが発生する（本発明の（ｂ）工程に相当する）。発生した希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭは、チャンバ１９内を満たすとともに、一定量が排気管４７を介して排気され、チャンバ１９内の隅々にまで希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭが漂って洗浄される。また、チャンバ１９内の部位に蒸気ＰＳＭが凝結し、希塩酸ＰＳが付着する。このような状態を所定時間（例えば、３０分間）だけ維持させる。すると、希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭや凝結分によってチャンバ１９のフッ素樹脂製で構成された部分から金属成分が溶出し、フッ素樹脂製の構成の金属成分（特に亜鉛（Ｚｎ））が低減される。

図５を参照する。
所定時間の経過後、装置のオペレータは指示部６７を操作し、排液弁６３を開放させるとともにＱＤＲ弁５７を開放させる。これにより、処理槽１に貯留されている純水ＤＩＷがチャンバ１９の外部に排出される。

図６を参照する。
処理槽１からの純水ＤＩＷの排水が完了した後、リフタ２３を「処理位置」にまで下降させる。これにより接続管７５の他端側（下端）が容器７１内の希塩酸ＰＳの液面から離脱するので、加熱された不活性ガスによるバブリングが停止されることになる。なお、このとき、排気管４７を介してのチャンバ１９内の排気が継続されているので、チャンバ１９内の塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭが全て排出される（本発明の（ｃ）工程に相当する）。その後、不活性ガス弁４３を閉止させて、加熱された不活性ガスの供給を停止させる。

図７を参照する。
指示部６７を操作して、上部カバー２１を開放させた後、図示しないハンドシャワー等の濯ぎ手段７７を用いて、チャンバ１９内に純水ＤＩＷを供給し、希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭの凝結分を洗い流して除去する（本発明の（ｄ）工程に相当する）。その後、接続管７５を左側の不活性ガスノズル２９から取り外してチャンバ１９から取り出すとともに、リフタ２３を「処理位置」から「待機位置」にまで移動させる。これにより、容器７１がチャンバ１９の外に搬出される。

上述したチャンバ洗浄方法によると、希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭがチャンバ１９内を満たすので、チャンバ１９内に用いられているフッ素樹脂から金属成分（特に亜鉛Ｚｎ）が溶出する。その後、バブリングを停止するとともに希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭをチャンバ１９外へ排出し、チャンバ１９内に付着している希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭの凝結分を洗浄除去する。したがって、希塩酸ＰＳを貯留した容器７１をチャンバ１９内に導入して、バブリングさせるだけでチャンバ１９内の洗浄ができ、従来に比較して手順を大幅に簡単化することができる。その上、希塩酸ＰＳの蒸気ＰＳＭによって洗浄するので、従来では洗浄できなかった部位の洗浄をも行うことができ、洗浄効果を向上させることができる。さらに、チャンバ１９に大量の希塩酸ＰＳを貯留する場合に比較して、希塩酸ＰＳの漏洩の恐れが極めて少なくなるので、安全に洗浄を行うことができる。

ここで、図８を参照して、上述したチャンバ洗浄方法の効果について説明する。なお、図８は、チャンバ洗浄前と後における基板表面の金属成分を比較したグラフである。

このグラフでは、縦軸が金属成分である亜鉛（Ｚｎ）の量を表し、横軸が時間（日付：ａ〜ｃ）を表している。上述した基板処理装置により基板Ｗを処理し、処理後に基板Ｗの表面に存在する亜鉛（Ｚｎ）の量を測定したものである。上述したチャンバ洗浄を実施したのが、「チャンバ洗浄」と記載した日であるが、その時点より後に処理した基板Ｗでは、その時点よりも前に処理した基板Ｗよりも亜鉛（Ｚｎ）の量が少なくなっていることが分かる。これにより、上述したチャンバ洗浄方法が有効であることが明らかである。

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、基板処理装置がチャンバ１９内に処理槽１を備えているが、チャンバ１９内に処理槽１を備えず、処理液による処理を他の装置で終えた基板Ｗを搬入して、有機溶剤の蒸気及び減圧だけで基板Ｗを乾燥させる装置に対しても本発明に係るチャンバ洗浄方法を用いることができる。

（２）上述した実施例では、容器７１を載置したリフタ２３を「乾燥位置」から「処理位置」に下降させることにより、接続管７５の他端側を容器７１の希塩酸液面から離脱させることでバブリングを停止させているが、単に接続管７５への不活性ガスの供給を停止させてバブリングを停止させてもよい。

（３）上述した実施例では、リフタ２３に容器７１を載置してチャンバ１９内に導入しているが、例えば、処理槽１の上縁に載置台７３を取り付け、その上に容器７１を載置するようにしてもよく、チャンバ１９の底部に容器７１を載置するようにしてもよい。

（４）上述した実施例では、不活性ガスノズル２９に接続管７５を連通接続してバブリングを行わせているが、チャンバ１９に専用の不活性ガス供給部を設けておき、この接続部に接続管７５の一端側を常時接続しておき、洗浄時にのみその他端側を容器７１の液面下に位置させるようにしてもよい。

（５）上述した実施例では、処理槽１に常温の純水を貯留させているが、塩酸蒸気による悪影響を受けない材料で処理槽１が構成されている場合には、純水を貯留させる必要はない。これにより純水を貯留する過程を省略することができるとともに、純水の無駄な消費を抑制することができる。

（６）上述した実施例では、チャンバ１９の洗浄液として希塩酸を用いているが、これを塩酸としてもよい。

洗浄対象であるチャンバを備えた基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。チャンバの洗浄過程の説明に供する図である。チャンバの洗浄過程の説明に供する図である。チャンバの洗浄過程の説明に供する図である。チャンバの洗浄過程の説明に供する図である。チャンバの洗浄過程の説明に供する図である。チャンバの洗浄過程の説明に供する図である。チャンバ洗浄前と後における基板表面の金属成分を比較したグラフである。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … 供給・排気管
５ … 配管
１９ … チャンバ
２３ … リフタ
２９ … 不活性ガスノズル
３１ … 供給管
６５ … 制御部
６７ … 指示部
７１ … 容器
７３ … 載置台
７５ … 接続管
ＰＳ … 希塩酸
ＰＳＭ … 塩酸蒸気
ＤＩＷ … 純水

Claims

基板を収容するチャンバを備えた基板処理装置におけるチャンバ洗浄方法において、
（ａ）塩酸を貯留した容器を前記チャンバ内に導入する工程と、
（ｂ）加熱した不活性ガスを前記容器中に供給し、塩酸をバブリングさせて塩酸蒸気を発生させる工程と、
（ｃ）バブリングを停止し、前記チャンバ内の塩酸蒸気を外部へ排出する工程と、
（ｄ）前記チャンバ内に凝結して付着した塩酸を洗浄除去する工程と、
を有し、
前記（ｂ）工程は、前記チャンバ内に不活性ガスを供給する供給管に一端側が連通接続され、他端側が開放された接続管が用いられ、前記接続管の他端側を前記容器の液面下に配置させて実施されることを特徴とするチャンバ洗浄方法。
請求項１に記載のチャンバ洗浄方法において、
前記（ａ）工程は、前記チャンバ外にあたる待機位置と、前記チャンバ内の下方にあたる処理位置と、前記処理位置より上方であって前記チャンバ内にあたる乾燥位置とにわたって昇降可能であって、前記チャンバに対して基板の搬入出を行うためのリフタが用いられ、前記リフタに前記容器を載置させた状態で、前記リフタを前記乾燥位置に位置させて実施されることを特徴とするチャンバ洗浄方法。
請求項１に記載のチャンバ洗浄方法において、
前記（ｃ）工程は、前記容器を載置した状態の前記リフタを処理位置に下降させ、前記供給管への不活性ガスの供給を停止させ、前記チャンバ内の気体を外部へ排出させることにより実施されることを特徴とするチャンバ洗浄方法。
請求項１から３のいずれかに記載のチャンバ洗浄方法において、
前記（ｄ）工程は、前記チャンバ内に付着した塩酸を純水で洗浄し、前記容器を前記チャンバ外へ搬出させることを特徴とするチャンバ洗浄方法。
請求項１から４のいずれかに記載のチャンバ洗浄方法において、
前記塩酸は希塩酸であることを特徴とするチャンバ洗浄方法。
請求項１から５のいずれかに記載のチャンバ洗浄方法において、
前記チャンバ内に配置されている処理槽は、純水が貯留されていることを特徴とするチャンバ洗浄方法。