JP6231249B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板処理装置に関するものである。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、基板上の被膜の一部を除去して所望のパターンを形成したり、被膜の全部を除去したり、基板表面を清浄にするために、基板を洗浄液により処理する洗浄処理が行われている。このような洗浄処理を行う処理装置としては、基板を一枚ずつ洗浄する枚葉式の装置、複数枚の基板を所定の間隔で保持した状態で処理槽内の処理液に浸漬して洗浄するバッチ式の装置が知られている（例えば、特許文献１）。

また、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、洗浄処理によるエッチングにより、シリコンウエハなどの基板上に形成されたシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）とのうちシリコン窒化膜の選択的な除去が多々行われている。シリコン窒化膜を除去する処理液としては、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）水溶液が多く利用されている。リン酸水溶液は、その性質上、シリコン窒化膜だけでなく、シリコン酸化膜も僅かであるがエッチングしてしまう。今日の半導体デバイスでは、微細なパターンが要求されるため、エッチング量を制御するためにエッチングレートを一定に保つこと、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との各エッチングレートの比率である選択比を一定に保つことが重要になる。

特許第３２１４５０３号公報

従来のバッチ式の処理装置においては、基板表面で局所的にエッチングレートが低下するという問題があった。例えば、基板表面の所定の被膜を除去するために、複数枚の基板を従来のバッチ式の処理装置で処理した場合には、被膜の除去特性が基板表面内で不均一になることが確認されており、バッチ式の処理装置において、除去特性を均一にすることが求められている。

基板表面に処理液が均一に供給されれば、エッチングレートが均一になることが期待できるものの、そのようなバッチ式の処理装置は未だ得られていない。

そこで、本発明は、所定の間隔で配置された複数枚の基板を処理する際、基板の表面及び裏面に処理液がより均一に供給される基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る基板処理装置は、所定の間隔で配置された複数枚の基板を処理する基板処理装置であって、処理液を貯留し、前記複数枚の基板の厚さ方向に沿う側面を有する処理槽と、前記処理槽の底部に配置され、前記側面に向けて上方に処理液を吐出する吐出部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、基板処理装置において、吐出部から処理槽の側面に向けて上方に吐出される処理液の水流は、基板の表面及び裏面に沿って処理槽内を大きな流速で循環して、基板の表面及び裏面のほぼ全域を覆う。

基板の表面及び裏面のほぼ全域にわたって処理液がより均一に供給されるので、所定の間隔で配置された複数枚の基板を処理する際、基板表面をより均一に処理することができる。

第１実施形態に係る基板処理装置を説明する模式図である。 第１実施形態の基板処理装置における水流を解析したシミュレーション結果である。 従来の基板処理装置の一例を説明する模式図である。 従来の基板処理装置の一例における水流を解析したシミュレーション結果である。 従来の基板処理装置の他の例を説明する模式図である。 従来の基板処理装置の他の例における水流を解析したシミュレーション結果である。 第２実施形態に係る基板処理装置を説明する模式図である。 処理槽の下端の部分拡大図であり、図８Ａは第２実施形態の基板処理装置の処理槽、図８Ｂは第１実施形態の基板処理装置の処理槽を示す。 第３実施形態に係る基板処理装置を説明する模式図である。 第３実施形態の基板処理装置における分流板を説明する模式図である。 第３実施形態の基板処理装置における分流板近傍の拡大図である。 第３実施形態の基板処理装置における吐出部からの処理液の吐出方向を説明する拡大図である。 第３実施形態に係る基板処理装置における水流を説明する模式図である。 第３実施形態の基板処理装置における水流を解析したシミュレーション結果である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について詳細に説明する。

１．第１実施形態
（全体構成）
図１に示す基板処理装置１０は、処理槽本体と図示しない外槽とから構成される処理槽１２、及び処理液を吐出する吐出部１４を備える。処理槽１２は、底面と、底面に一体に設けられた側面とを有する箱状であり、矩形の上部開口を有している。処理槽１２の材質は、処理液の種類に応じて選択される。例えば、処理液としてフッ酸が用いられる場合には、処理槽１２はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製とする。それ以外の処理液、例えばリン酸が用いられる場合には、処理槽１２は石英製とする。処理槽１２においては、紙面に直交する方向に延びている一対の面を、特に側面１３とする。
図１には、保持具１６に保持された基板１８が、処理槽１２内の図示しない処理液中に浸漬されている状態を示している。ここでの基板１８は、半導体基板である。保持具１６は、処理槽１２の側面１３に沿った方向に、基板１８を複数枚配列させて収納することができる。複数枚の基板１８は、表面同士、裏面同士、あるいは表面と裏面とを対向させて、所定の間隔で配置することができる。基板処理装置１０においては、処理槽１２の側面１３は、複数枚配列される基板１８の厚さ方向に沿った面である。

処理槽１２の底部には、処理液を吐出する吐出部１４が、側面１３に沿って設けられている。吐出部１４には、処理液タンク（図示せず）からポンプ（図示せず）等を介して処理液が供給される。処理液は、吐出部１４の一端から他端に向けて吐出部１４内部を流通して、図示しない吐出口から処理槽１２の側面１３に向けて上方（矢印Ａ方向）に吐出される。上方とは、水平より上方向をさす。図示する基板処理装置１０には、処理槽１２の対向する側面１３のそれぞれに沿って、処理槽１２の底部に吐出部１４が設けられている。これによって、対向する側面１３のそれぞれに向けて処理液を吐出することができる。

吐出部１４から処理液を吐出する方向は、処理槽１２の側面１３に向かう上方であれば特に限定されないが、基板１８を保持する保持具１６の下端より外側に向けることが望ましい。さらに、吐出部１４は、複数枚の基板１８の配列に沿って、複数の個所から処理液を吐出できることが好ましい。処理液を吐出する吐出口は、所定の間隔で配置された基板１８の間の領域に設けられていることが望まれる。

本実施形態においては、長さ方向に沿った複数の吐出口を側面に有する管状部材を、吐出部１４として用いることができる。この場合、管状部材は、矢印Ａ方向に吐出口が向くように、側面１３に沿って処理槽１２の底部に配置する。

基板処理装置１０においては、例えば、処理液としてリン酸を用いて、基板１８の表面のシリコン窒化膜をエッチング除去することができる。

（動作及び効果）
第１実施形態の基板処理装置１０においては、処理槽１２の側面１３に向けて上方（矢印Ａ方向）に処理液を吐出する吐出部１４が、側面１３に沿って処理槽１２の底部に設けられている。吐出部１４から、矢印Ａ方向に処理液が吐出されると、処理液中には、矢印ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７で示されるような水流が発生する。

水流は、まず、吐出圧によって、処理槽１２の側面１３に沿って基板１８の外縁近傍を上昇する（ａ１，ａ２，ａ３）。処理槽１２の側面１３から離れている基板１８の中心付近は、上昇する水流の影響を受けない。このため、処理槽１２の側面１３に沿って上昇した水流は、基本的には基板１８の中心付近に流れ込む（ａ３，ａ４）。簡略化のために図示していないが、処理槽１２内を側面１３に沿って上昇した水流の一部は、処理槽１２の上部開口からオーバーフローして外槽に流れ込む。

基板１８の中心付近に流れ込んだ水流は、基板１８表面から離脱したパーティクルを伴ない、重力にしたがって処理槽１２の底部に向かって下降する（ａ５，ａ６）。処理槽１２の底部に向けて下降した水流は、吐出部１４の方向に向かい（ａ７）、吐出部１４から吐出された水流と合流する。合流した水流は、上述したように処理槽１２の側面１３に沿って上昇し、基板１８の表面及び裏面に沿って処理槽１２内を循環することになる。
上昇した水流の一部は、パーティクルとともに処理槽１２の上部開口からオーバーフローして、図示しない外槽に流れ込む。外槽に流れ込んだ処理液は、図示しないポンプ、ヒーター、及びフィルターを、この順で流れ方向に備えた導入路を経て吐出部１４に導入される。導入路を経て吐出部１４に導入される処理液は、フィルターを通過することでパーティクルが除去されている。

このように、吐出部１４から処理槽１２の側面１３に向けて上方（矢印Ａ方向）に処理液を吐出することによって、基板１８の表面及び裏面における該側面１３側の領域が、水流ａ１〜ａ７で覆われる。基板処理装置１０においては、処理槽１２の対向する側面１３のそれぞれに沿って、２つの吐出部１４が底部に設けられているので、この２つの吐出部１４からそれぞれの側面１３に向けて上方に処理液を吐出することによって、基板１８の表面及び裏面のほぼ全域に処理液が供給される。

第１実施形態の基板処理装置１０における水流を解析したところ、図２に示すようなシミュレーション結果が得られた。図２中の色の濃淡は、水流の流速の大きさを示すものである。色の濃い部分ほど、水流の流速が大きいことを表している。図２においては、色の最も濃い部分は、基板１８の表面及び裏面のほぼ全域にわたっている。このことから、基板処理装置１０で基板１８を処理する際には、基板１８の表面及び裏面のほぼ全域にわたって、大きな流速で処理液の水流が生じて処理液が均一に供給されることがわかる。

基板１８の表面及び裏面のほぼ全域にわたって処理液がより均一に供給されるので、本実施形態の基板処理装置１０を用いることによって、基板１８の表面内においてより均一に処理を行うことが可能となった。

従来の基板処理装置においては、基板の表面及び裏面の全域に処理液が均一に供給されない。図３を参照して、従来の基板処理装置の一例について説明する。図３には、図１の場合と同様、保持具３６に保持された基板３８が、処理槽３２内の図示しない処理液中に浸漬されている状態を示している。図３に示す基板処理装置３０においては、処理槽３２の側面底部に整流板３５が設けられている。処理槽３２の底部に配置された吐出部３４は、処理槽３２の底面に向けた２方向（矢印Ｃ方向、矢印Ｄ方向）に処理液を吐出する。

吐出部３４から外側に向けた矢印Ｃ方向への吐出によって、処理槽３２の底面から側面の整流板３５に向かう水流が発生する（ｃ１）。水流は、基板３８に向けられ（ｃ２）、基板３８の外縁近傍を上昇し（ｃ３、ｃ４、ｃ５）、処理槽３２の上部開口からオーバーフローする（ｃ６）。基板３８の外縁近傍を上昇する水流（ｃ３）とは別に、処理槽３２の側面の整流板３５に向かう水流も発生する（ｃ７）。

一方、吐出部３４から内側に向けた矢印Ｄ方向への吐出によって、水流は、処理槽３２の底面から基板３８に向かって上昇し（ｄ１）、基板３８の外縁上方に向かい（ｄ２、ｄ３）、処理槽１２内を上昇する水流（ｃ４）と合流する。

このような水流（ｃ１〜ｃ７，ｄ１〜ｄ３）が発生することによって、従来の基板処理装置３０においては、水流の流れない領域３９が生じることとなる。

従来の基板処理装置３０における水流を解析したところ、図４に示すようなシミュレーション結果が得られた。図２の場合と同様、図４においても色の濃淡は水流の流速の大きさを示しており、色の濃い部分ほど流速が大きい。図４においては、色の最も濃い部分は、基板３８の表面及び裏面のごく一部に限られている。図４中の色の薄い部分は、図３に示した水流の流れない領域３９に相当する。従来の基板処理装置３０で基板３８を処理する際、大きな流速で水流が流れるのは基板３８の表面及び裏面のごく一部のみであって、基板３８の表面及び裏面のほとんどの部分では流速の大きな水流が流れない。従来の基板処理装置３０では、処理液は基板３８の表面及び裏面の全域に均一に供給されないことがわかる。

このように、基板３８の表面及び裏面の全域にわたって処理液が均一に供給されないので、従来の基板処理装置３０を用いた場合には、基板３８の表面内において均一に処理を行うことはできない。

図５を参照して、従来の基板処理装置の他の例について説明する。図５には、図１，図３の場合と同様、保持具４６に保持された基板４８が、処理槽４２内の図示しない処理液中に浸漬されている状態を示している。図５に示す基板処理装置４０は、図３に示した基板処理装置３０において、処理槽３２の側面底部の整流板３５を除き、吐出部３４からの吐出方向を一方向のみに変更したものである。基板処理装置４０においては、吐出部４４は、処理槽４２の底面内側に向けた矢印Ｅ方向に処理液を吐出する。

矢印Ｅ方向への吐出によって、処理槽４２の底面から基板４８に向かって上昇する水流が発生する（ｅ１）。水流は、基板４８の中心付近を上昇し（ｅ２）、基板４８の外縁に向かう（ｅ３，ｅ４）。基板４８の外縁に向かった水流の一部は、基板４８の外縁近傍を上昇し（ｅ５，ｅ６）、処理槽４２の上部開口でオーバーフローする（ｅ７）。基板４８の外縁に向かった水流の残部は、基板４８の外縁近傍を下降して（ｅ８，ｅ９）、基板４８に向かう（ｅ１０，ｅ１１）。基板４８に向かう水流とは別に、吐出部４４に向かう水流も発生する（ｅ１２）。

このような水流（ｅ１〜ｅ１２）が発生することによって、従来の基板処理装置４０においては、水流の流れない領域４９が生じることとなる。

従来の基板処理装置４０における水流を解析したところ、図６に示すようなシミュレーション結果が得られた。図２、図４の場合と同様、図６においても色の濃淡は水流の流速を示しており、色の濃い部分ほど流速が大きい。図６においては、色の最も濃い部分は、基板４８の表面及び裏面の下半分程度である。図６中の色の薄い部分は、図５に示した水流の流れない領域４９に相当する。従来の基板処理装置４０で基板４８を処理する際、大きな流速で水流が流れるのは基板４８の表面及び裏面の下半分程度であり、基板４８の上半分程度の部分では流速の大きな水流が流れない。従来の基板処理装置４０でも、処理液は基板４８の表面及び裏面の全域に均一に供給されないことがわかる。

このように、基板４８の表面及び裏面の全域にわたって処理液が均一に供給されないので、従来の基板処理装置４０を用いても、基板４８の表面内において均一に処理を行うことはできない。

これに対して、本実施形態の基板処理装置１０は、処理槽１２の側面１３に向けて上方に処理液を吐出することによって、処理液は基板１８の表面及び裏面に沿って処理槽１２内を循環して、基板１８の表面及び裏面のほぼ全域を処理液で均一に覆うことができる。その結果、本実施形態の基板処理装置１０は、基板１８の表面内においてより均一に処理を行うことが可能となった。

２．第２実施形態
（全体構成）
図７には、第２実施形態の基板処理装置２０の構成を示す。基板処理装置２０においては、処理槽２２の側面２３が斜面２６を介して底面２４に接続されている。さらに、処理槽２２の底面２４に排液口２８と、この排液口２８から排液された処理液を吐出部１４に導入するための導入路（図示せず）とが設けられている。排液口２８から吐出部１４へ向かう導入路は、外槽から吐出部１４へ向かう導入路におけるポンプの上流に接続されている。こうした点が異なる以外は、第２実施形態の基板処理装置２０は、第１実施形態の基板処理装置１０と同様の構成である。

処理槽２２における斜面２６の角度は、特に限定されない。吐出部１４から処理液が吐出される方向を考慮して、処理液が側面２３に向かうのを妨げない範囲で任意の角度とすることができる。本実施形態においては、斜面２６と水平面とのなす角度は４５度程度である。処理槽１２の底面２４の排液口２８は、対向する一対の側面２３の中央近傍に、複数枚の基板１８の配列に沿って溝状に設けることが好ましい。排液口２８は、例えば複数枚の基板１８の配列に沿ったＶ字状溝とすることができる。

（動作及び効果）
第２実施形態の基板処理装置２０においても、第１実施形態の基板処理装置１０と同様の水流（ａ１〜ａ７）が発生して、基板１８の表面及び裏面のほぼ全域にわたって、大きな流速で処理液の水流が生じる。基板１８の表面及び裏面のほぼ全域に処理液がより均一に供給されるので、第２実施形態の基板処理装置２０においても、第１実施形態の場合と同様に基板１８の表面内においてより均一に処理を行うことができる。

しかも、第２実施形態の基板処理装置２０においては、処理槽２２の底面２４に排液口２８が設けられている。基板処理装置２０においては、排液口２８から所定量の処理液を排出しつつ、基板１８の処理が行われる。したがって、処理中には、排液口２８に向かう水流（ａ８）、排液口２８から流出する水流（ａ９）が発生する。こうした水流は、水流（ａ５，ａ６）の下降を促進することとなって、処理槽２２内における水流の循環も促進される。第２実施形態の基板処理装置２０においては、基板１８の表面及び裏面に供給される処理液の均一性は、よりいっそう高められる。

第２実施形態の基板処理装置２０では、処理槽２２の上部開口からのオーバーフローに加えて、処理槽２２の底面２４に設けられた排液口２８から排液が行なわれる。これによって、基板１８表面から離脱して処理槽２２内を移動するパーティクルが、より迅速に処理槽２２から除去されるという効果も得られる。

図８Ａの部分拡大図に示すように、第２実施形態の基板処理装置２０においては、処理槽２２の側面２３は斜面２６を介して底面２４に接続されている。したがって、基板処理装置２０の処理槽２２の下端には、側面２３と底面２４とで構成される角部が存在しない。図８Ｂに示すように処理槽の下端に角部が存在する場合（第１実施形態）には、滞留領域１９が角部に発生する。滞留領域１９が存在しても処理液の水流に悪影響を及ぼすものではないが、滞留領域１９内にパーティクルが溜まることがある。

第２実施形態のように、処理槽２２の側面２３と底面２４との間に斜面２６を設けて角部を排除することによって、滞留領域の発生は避けられる。その結果、処理槽２２内にパーティクルが溜まるおそれも低減されることとなる。パーティクルは、上述したように処理槽２２の上部開口または排液口２８から流出する水流によって、処理槽２２外部に導かれる。処理槽２２は底部に斜面２６を有しているので、底部に角部を有する処理槽よりも容積が減少する。処理槽の容積の減少は、基板の処理に要する処理液の量の削減につながる。

３．第３実施形態
（全体構成）
図９には、第３実施形態の基板処理装置１２０の構成を示す。処理槽２２の底部には、側面２３に沿って吐出部１４０が設けられている。この吐出部１４０は、仰角の異なる２方向に向けて処理液を吐出可能である。本実施形態においては、処理液は、仰角の大きな矢印Ｈ方向と、仰角のより小さい矢印Ｇ方向とに吐出される。吐出部１４０と側面２３との間には、矢印Ｈ方向に吐出される処理液の水流と矢印Ｇ方向に吐出される処理液の水流とを互いに隔てるように、分流板１３０が設けられている。分流板１３０は、紙面に直交する方向に延びて、両端が処理槽２２に固定されている。こうした点が異なる以外は、第３実施形態の基板処理装置１２０は、第２実施形態の基板処理装置２０とほぼ同様の構成である。分流板１３０を備えていることによって、吐出部１４０は、第２実施形態の基板処理装置２０における吐出部１４よりも、処理槽２２の底面２４から離れて高い位置に設けられる。

分流板１３０は、処理槽２２と同様の材質からなる板状部材とすることができる。分流板１３０は、図１０に示すように、吐出部側となる傾斜部１３１と、傾斜部１３１の上端１３１ａから立ち上がる起立部１３２とを含む。分流板１３０の寸法は、処理槽２２の寸法に応じて任意に設定される。例えば、傾斜部１３１の長さｄ１は、３０〜７０ｍｍ程度、起立部１３２の長さｄ２は、１０〜３０ｍｍ程度、分流板１３０の厚さｄ３は、３〜５ｍｍ程度とすることができる。

傾斜部１３１と水平面ＬＳとのなす角度（仰角Θ）は、処理槽２２における斜面２６の角度を考慮して決定される。本実施形態においては、斜面２６が水平面となす角度が４５度程度であるので、仰角Θは３０〜６０度程度とすることができる。仰角Θは、斜面２６が水平面となす角度より小さいことが好ましい。

図１１には、分流板１３０近傍の拡大図を示す。図１１には、第１の吐出口１４０ａと第２の吐出口１４０ｂとを有する吐出部１４０も示されている。分流板１３０の設置位置は、処理槽２２の大きさに応じて適宜設定することができる。傾斜部１３１の下端１３１ｂと吐出部１４０との距離ｄ４は、例えば２〜１５ｍｍ程度とすることができる。傾斜部１３１の上端１３１ａと斜面２６との距離ｄ６は、傾斜部１３１の下端１３１ｂと斜面２６との距離ｄ５より小さいことが好ましい。

本実施形態においては、起立部１３２は、処理槽２２の側面２３に沿って、傾斜部１３１の上端１３１ａから立ち上がっている。起立部１３２は、処理槽２２の側面２３に最も近接している基板１８の外縁より外側となる位置で、側面２３と平行になるように立ち上がっていることが好ましい。側面２３から起立部１３２の先端１３２ｂまでの距離ｄ８は、側面２３から起立部１３２の基端１３２ａまでの距離ｄ７と等しいことが望まれる。側面２３からの距離ｄ７、ｄ８は、例えば５〜３０ｍｍ程度とすることができる。

吐出部１４０からの処理液の吐出方向について、図１２を参照して説明する。吐出部１４０は、矢印Ｈ方向（第１の方向）に処理液を吐出する第１の吐出口１４０ａを有している。本実施形態においては、第１の吐出口１４０ａは、処理槽２２の側面２３に沿った長手方向において、所定の間隔で配置された基板１８の間に相当する位置に設けられている。矢印Ｈ方向は、処理槽２２の側面２３に向けた上方である。矢印Ｈ方向は、分流板１３０の傾斜部１３１の上側に向いていれば、その仰角は特に限定されない。矢印Ｈ方向は、分流板１３０の起立部１３２の上端を越えないような方向とすることが好ましい。

吐出部１４０の第１の吐出口１４０ａより低い位置には、分流板１３０の下側で矢印Ｇ方向（第２の方向）に処理液を吐出する第２の吐出口１４０ｂが設けられている。第２の吐出口１４０ｂの穴径は、第１の吐出口１４０ａと同程度であることが好ましい。第２の方向は、第１の吐出口１４０ａから処理液が吐出される第１の方向より低い。第２の吐出口１４０ｂは、第１の吐出口１４０ａより大きな間隔で、処理槽２２の側面２３に沿った長手方向に複数設けられている。長手方向における第２の吐出口１４０ｂの間隔は、第１の吐出口１４０ａの間隔の４倍程度とすることができる。第２の吐出口１４０ｂは、第１の吐出口１４０ａと同様に、所定の間隔で配置された基板１８の間に相当する位置に設けることができる。あるいは、第２の吐出口１４０ｂは、所定の間隔で配置された基板１８に相当する位置に設けてもよい。

第２の吐出口１４０ｂからは、矢印Ｇ方向に処理液が吐出される。図１２に示されている矢印Ｇ方向は、処理槽２２の斜面２６寄りに示されているが、吐出方向はこれに限定されない。矢印Ｇ方向は、分流板１３０の下側で、処理槽２２の側面２３に向けた上方であれば、その角度は任意に設定することができる。

（動作及び効果）
図９に示したように、第３実施形態の基板処理装置１２０においては、側面２３に沿って処理槽２２の底部に設けられた吐出部１４０から、分流板１３０の上側（矢印Ｈ方向）及び分流板１３０の下側（矢印Ｇ方向）の２方向に処理液が吐出される。分流板１３０は、上部に起立部１３２を有しているので、吐出部１４０から吐出された処理液によって、図１３に示すような水流が処理槽２２内に形成される。

分流板１３０の上側で矢印Ｈ方向に吐出された処理液は、矢印ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ５，ｈ６，ｈ７，ｈ８，ｈ９，ｈ１０，ｈ１１のような水流を形成する。水流ｈ１〜ｈ１１は、図１に示した基板処理装置１０、及び図２に示した基板処理装置２０における水流ａ１〜ａ６に相当する。こうした水流ｈ１〜ｈ１１は、基板１８の処理に寄与する。一方、分流板１３０の下側で矢印Ｇ方向に吐出された処理液は、側面２３に沿って上昇する水流ｇ１〜ｇ４、及び上部開口からオーバーフローして流出する水流ｇ５を、処理槽２２の側面２３に近接した領域に形成する。水流ｇ１〜ｇ４は、基板１８の処理に用いられて処理槽２２の底部に下降した水流を、処理槽２３の上部開口に導いてオーバーフローさせる呼び込み水流として作用する。

本実施形態においては、第２の吐出口１４０ｂは第１の吐出口１４０ａより大きな間隔で設けられているので、処理槽２２全体としてみると、分流板１３０の下側に吐出された処理液の水流は、分流板１３０の上側に吐出された処理液の水流より勢いが弱い。第１の吐出口１４０ａから吐出された処理液の水流は、呼び込み水流ｇ１〜ｇ４に引き寄せられることなく、水流ｈ１〜ｈ１１で示すように基板１８の処理に有効に寄与することができる。

まず、基板１８の処理に寄与する水流ｈ１〜ｈ１１について説明する。吐出部１４０と側面２３との間には、上部に起立部１３２を有する分流板１３０が設けられている。このため、図１２に示したように吐出部１４０の第１の吐出口１４０ａから、矢印Ｈ方向に吐出された処理液は、矢印Ｈ方向よりも上方に向けられた水流ｈ１を形成する（図１３参照）。水流ｈ１が上方に向けられたことで、処理槽２２内を上昇する水流（ｈ２，ｈ３、ｈ４）は、処理槽２２の側面２３から離れて基板１８により近接し、処理槽２２の側面２３に最も近接している基板１８の外縁に重なるように形成される。

基板１８の中心付近は、吐出部１４０から吐出されて上昇する水流の影響を受けない。基板１８に近接して処理槽２２内を上昇した水流は、基本的には基板１８の中心付近に向かって流れ込む（ｈ５、ｈ６、ｈ７）。基板１８に近接して上昇した水流の一部は、処理槽２２の上端開口からオーバーフローして、図示しない外槽に流れ出す場合がある（ｉ１、ｉ２）。

基板１８の中心付近に流れ込んだ水流は、基板１８表面から離脱したパーティクルを伴ない、重力にしたがって処理槽２２の底部に向かって下降する（ｈ８、ｈ９、ｈ１０、ｈ１１）。下降した水流（ｈ１１）の一部は、排液口２８に向かい（ｈ１２）、水流ｈ１３として排液口２８から流出する。水流ｈ１２，ｈ１３は、第２実施形態の基板処理装置２０における水流ａ８，ａ９に相当する。水流ｈ１２、ｈ１３は、第２実施形態の場合と同様に水流（ｈ８、ｈ９、ｈ１０、ｈ１１）の下降を促進する。

本実施形態においては、分流板１３０の下側に処理液が吐出されたことによって、分流板１３０と処理槽２２との間に呼び込み水流（ｇ１〜ｇ４）が生じている。基板１８の中心付近を下降して処理槽２２の底部に向かった水流の残部は、この呼び込み水流に呼び込まれる。処理槽２２の底部に向かって下降した水流は、吐出部１４０と底面２４との間に向かい（ｊ１）、吐出部１４０と底面２４との間を経て（ｊ２）、吐出部１４０から吐出された処理液の水流に合流する（ｊ３）。その結果、分流板１３０の下側を移動する水流の勢いが増す。

上部に起立部１３２を有する分流板１３０が設けられていることによって、パーティクルを含む水流は、呼び込み水流に合流し、基板１８から離れて側面２３により近接した領域を上昇する（ｇ１、ｇ２、ｇ３）。パーティクルを含む水流は、呼び込み水流と一体となって、側面２３に沿って処理槽２２内をさらに上昇し（ｇ４）、その後、処理槽２２の上端開口からオーバーフローして、図示しない外槽に流れ出す（ｇ５）。

側面２３に沿って処理槽２２内を上昇する水流（ｇ１〜ｇ４）は、基板１８に近接して処理槽２２内を上昇する水流（ｈ１〜ｈ４）と混ざり合うことはない。このため、処理液中のパーティクルが、処理槽２２内を循環して基板１８に再付着するおそれは小さい。分流板１３０の起立部１３２が、処理槽２２の側面２３に最も近接している基板１８の外縁より外側に位置していれば、パーティクルを含む水流は、基板１８からより離れて側面２３により近接した領域を上昇するので、パーティクルが基板１８に再付着するおそれはよりいっそう小さくなる。

第３実施形態の基板処理装置１２０においても、第１実施形態の基板処理装置１０及び第２実施形態の基板処理装置２０と同様に処理槽２２内の広い領域を循環する水流（ｈ１〜ｈ１１）が発生して、基板１８の表面及び裏面のほぼ全域にわたって、大きな流速で処理液の水流が生じる。基板１８の表面及び裏面のほぼ全域に処理液がより均一に供給されるので、第３実施形態の基板処理装置１２０においても、第１、第２実施形態の場合と同様に基板１８の面内における処理の均一性を高めることができる。

しかも、第３実施形態の基板処理装置１２０においては、第２実施形態の基板処理装置２０と同様に、処理槽２２の底面２４に排液口２８が設けられている。これによって、排液口２８から流出する水流（ｈ１３）が発生するので、第２実施形態の場合と同様、第３実施形態の基板処理装置１２０においても、基板１８の表面及び裏面に供給される処理液の均一性がよりいっそう高められる。これに加えて、処理液中のパーティクルが処理槽２２から迅速に除去されるという効果も得られる。基板処理装置１２０は、処理槽２２の底部に斜面２６が設けられていることにより、処理槽内２２にパーティクルが留まるおそれも低減される。

さらに、第３実施形態の基板処理装置１２０においては、分流板１３０で隔てられた２方向に、吐出部１４０から処理液が吐出されることから、基板１８の処理に寄与する水流（ｈ１〜ｈ１１）とは別に、処理槽２２の上部開口に向かう呼び込み水流（ｇ１〜ｇ５）が側面２３に近接して形成される。

基板１８面内を通過することでパーティクルを伴なった処理液は、処理槽２２の底部に向けて下降した後、分流板１３０と斜面２６との間を通過して呼び込み水流に合流する。上部に起立部１３２を有する分流板１３０が設けられているので、パーティクルを伴なった処理液は、基板１８から離れて処理槽２２の側面２３に近接した領域を上昇し、上部開口からオーバーフローして排出される（ｇ５）。これによって、基板１８表面から離脱したパーティクルは、処理層２２内を循環することなく速やかに処理槽２２外に導かれる。処理槽２２内のパーティクルを効率良く減少させることができ、パーティクルが基板１８に再付着するおそれも低減される。

処理槽２２の上部開口からは、呼び込み水流に合流したパーティクルを含む水流が、優先的にオーバーフローして流出する。基板１８の処理のために第１の吐出口１４０ａから吐出された処理液のうち、処理槽２２の上部開口からオーバーフローして流出する割合は低減されるので、処理液の利用効率も向上する。

第３実施形態の基板処理装置１２０における水流を解析したところ、図１４に示すようなシミュレーション結果が得られた。図２の場合と同様、図１４においても色の濃淡は水流の流速を示しており、色の濃い部分ほど流速が大きい。図２の場合と同様に図１４においても、色の最も濃い部分は、基板１８の表面及び裏面のほぼ全域にわたっている。このことから、基板処理装置１２０で基板１８を処理する際には、基板１８の表面及び裏面のほぼ全域にわたって、大きな流速で処理液の水流が生じて処理液が均一に供給されることがわかる。

図１４には、基板１８の中心付近から処理槽２２の底部に向かって下降した水流が、斜面２６と分流板１３０との間を経て、側面２３に沿って上昇する様子が顕著に示されている。基板処理装置１２０では、このように処理槽２２の側面２３に沿って上昇する水流によって、基板１８表面から脱離したパーティクルを、上部開口から速やかに除去できることがわかる。

４．変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

上記実施形態においては、長さ方向に沿った複数の開口を側面に有する管状部材を吐出部１４として用いたが、これに限定されない。処理槽１２，２２の側面１３，２３に向けて上方に処理液を吐出するスプレーノズルを側面１３，２３に沿って複数個、直線状に並べることによって吐出部１４を構成することもできる。

第２実施形態の基板処理装置２０の処理槽２２の底面に設ける排液口２８は、連続した溝に限らず、独立して設けられた複数の孔であってもよい。この場合、複数の孔は、所定の間隔で配置された基板の間に対応する底面の領域に、それぞれ設けることができる。

第３実施形態においては、吐出部１４０の第２の吐出口１４０ｂは、第１の吐出口１４０ａより低い位置に設けられるものとしたが、これに限定されない。第１の吐出口１４０ａが、第１の方向に処理液を吐出可能であって、第２の吐出口１４０ｂが、第１の方向より低い第２の方向に処理液を吐出可能であれば、任意の位置に第２の吐出口１４０ｂを設けることができる。

本発明の基板処理装置においては、所定の間隔で配置された複数枚の基板を、任意の処理液を用いて処理することができる。リン酸のような比較的比重の大きな処理液を用いた場合に、本発明の効果は特に発揮される。

１０，２０，１２０ 基板処理装置
１２、２２ 処理槽
１３，２３ 複数枚の基板の厚さ方向に沿った側面
１４ 吐出部
１６ 保持具
１８ 基板
２４ 底面
２６ 斜面
２８ 排液口
Ａ 処理液の吐出向き
ａ１〜ａ７ 吐出された処理液の水流
ａ８，ａ９ 排液口により生じた処理液の流れ

Claims (8)

1. 所定の間隔で配置された複数枚の基板を処理する基板処理装置であって、
   処理液を貯留し、前記複数枚の基板の厚さ方向に沿う側面と底面とを有する処理槽と、
   前記処理槽の底部に配置され、前記側面に向けて上方に処理液を吐出する吐出部とを有し、
   前記処理槽の前記側面は、斜面を介して前記底面に接続され、前記吐出部は、前記底面と前記斜面との境界近傍に配置されており、
   前記処理槽は、前記底面に排液口が設けられており、
   前記吐出部は、第１の方向に処理液を吐出する第１の吐出口と、前記第１の方向より低い第２の方向に処理液を吐出する第２の吐出口とを備え、前記吐出部と前記側面との間に、前記第１の吐出口から吐出される処理液の水流と、前記第２の吐出口から吐出される処理液の水流とを互いに隔てるように、前記吐出部側の傾斜部と前記側面側の起立部とを有する分流板が設けられている
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記分流板の前記起立部は、前記処理槽の前記側面に沿って前記傾斜部の上端から立ち上がっていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記分流板は、前記起立部が、前記複数枚の基板における前記処理槽の前記側面に最も近接した外縁より外側に位置するように配置されることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 所定の間隔で配置された複数枚の基板を処理する基板処理装置であって、
   処理液を貯留し、前記複数枚の基板の厚さ方向に沿う側面と底面とを有する処理槽と、
   前記処理槽の底部に配置され、前記側面に向けて上方に処理液を吐出する吐出部とを有し、
   前記吐出部は、前記複数枚の基板における前記処理槽の前記底面に最も近接した外縁より下側に位置するように配置される
   ことを特徴とする基板処理装置。
5. 所定の間隔で配置された複数枚の基板を処理する基板処理装置であって、
   処理液を貯留し、前記複数枚の基板の厚さ方向に沿う側面と底面とを有する処理槽と、
   前記処理槽の底部に配置され、前記側面に向けて上方に処理液を吐出する吐出部とを有し、
   前記吐出部は、前記複数枚の基板における前記処理槽の前記側面に最も近接した外縁より内側に位置するように配置される
   ことを特徴とする基板処理装置。
6. 所定の間隔で配置された複数枚の基板を処理する基板処理装置であって、
   処理液を貯留し、前記複数枚の基板の厚さ方向に沿う側面と底面とを有する処理槽と、
   前記処理槽の底部に配置され、前記側面に向けて上方に処理液を吐出する吐出部とを有し、
   前記処理槽の前記側面は、前記底面に対して直交する方向に延びる一対の平面である
   ことを特徴とする基板処理装置。
7. 所定の間隔で配置された複数枚の基板を処理する基板処理装置であって、
   処理液を貯留し、前記複数枚の基板の厚さ方向に沿う側面と底面とを有する処理槽と、
   前記処理槽の底部に配置され、前記側面に向けて上方に処理液を吐出する吐出部とを有し、
   前記処理槽の前記側面から離れている前記基板の中心領域に、前記処理槽の前記底部に向かって下降する前記処理液の流れが発生する
   ことを特徴とする基板処理装置。
8. 前記吐出部から前記処理槽の前記側面に向けて前記処理液が上方に吐出されることにより、前記処理槽の前記側面に沿って上昇する前記処理液の流れが発生し、当該上昇する前記処理液の流れが前記基板の中心領域に流れ込み、前記下降する前記処理液の流れが発生することを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。

Images