JP6320805B2

JP6320805B2 - 処理液供給装置

Info

Publication number: JP6320805B2
Application number: JP2014053199A
Authority: JP
Inventors: 淳靖三浦
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-03-17
Also published as: JP2015177090A

Description

本発明は、半導体ウェハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板などの各種の基板に対して、洗浄、エッチング等の所定の処理を行うための処理液を供給する処理液供給装置に関する。

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハなどの基板に対して薬液や純水などの処理液を用いて、基板の洗浄やエッチングなどの処理が行われる。基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、例えば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板に処理液を供給する処理液供給装置とを備えている。処理液供給装置は、処理液を貯留するタンクと、基板に向けて処理液を吐出するノズルと、ノズルに処理液を供給する供給配管と、供給配管に設けられ、処理液中のパーティクルを捕集するフィルターと、供給配管を介して、タンク中の処理液をノズルまで圧送させるポンプと、供給配管に介装されたバルブとを含む。供給配管を流れる処理液は、バルブが開かれることによって、タンクからノズルに供給される。これにより、処理液がノズルから吐出され、吐出された処理液が基板に供給される。バルブは、バルブ本体内部の弁体が弁座に当接することにより閉じられ、弁体が弁座から離れることにより開かれる。

特開２０１１−２０８７８６号公報特開平１１−１４７０６７号公報

処理液の停止は、バルブを閉じることにより行われ、このときにバルブ内の弁体が弁座に接触する。しかしながら、上述した従来の処理液供給装置だと、弁体と弁座との接触により擦れが生じ、バルブ内にパーティクルが発生する。バルブが閉じられている状態では、処理液がバルブ内に留まるため、バルブからパーティクルは排出されない。バルブが開かれたときに、パーティクルは供給配管を介して処理液とともにノズルに供給される。そして、パーティクルを含む処理液が供給配管を介してノズルから吐出され、基板に供給される。したがって、このような従来の処理液供給装置では、基板の清浄度が低下してしまうという問題がある。

昨今の半導体ウェハ洗浄工程においては、デバイスの微細化に伴い、許容されるパーティクル規格がますます厳しくなってきている。特に、基板装置の立ち上げ時において、パーティクルの問題が顕著であり、実デバイスを処理できるまでの処理液供給系のクリーニングに時間を要する。処理液供給系においては、バルブからの発塵が最も問題であり、実デバイスを処理できるまでに多数回のバルブ開閉動作が必要な場合がある。

そこで、本発明の目的は、パーティクルの発生を抑制した処理液供給装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、基板に処理液を供給する処理液供給装置において、処理液を貯留する処理液タンクと、前記基板に処理液を供給する供給手段と、前記処理液タンクに貯留されている処理液を、前記供給手段へ供給する処理液供給路と、前記処理液供給路に設けられ、前記処理液タンクから前記供給手段へ処理液を移送する移送手段と、前記処理液供給路に設けられた第１バルブと、前記処理液供給路における、前記第１バルブと前記供給手段との間の分岐位置から分岐された分岐配管と、前記分岐配管に設けられた第２バルブと、前記第１バルブと前記第２バルブの開閉を制御する制御手段と、を備え、前記第１バルブが、閉状態において前記処理液供給路を完全に閉じないバルブであり、前記供給手段から前記基板への処理液の供給を停止する場合において、前記制御手段が、前記第１バルブを開状態から閉状態にした後、前記第２バルブを、閉状態から開状態にすることを特徴とするものである。

請求項１に記載の構成によれば、供給手段から基板への処理液の供給を停止する際に、制御手段により処理液供給路の第１バルブを閉状態にしても、第１バルブは完全に閉とならないので、弁体と弁座との接触により発生するパーティクルは抑制される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の処理液供給装置において、前記第１バルブが、処理液が供給される流入口と、前記流入口に供給された処理液を前記処理液供給路に吐出させる流出口と、前記流入口と前記流出口とを繋ぐ流路と、前記流入口と前記流出口の間の前記流路内に配置された弁座と、前記弁座に対して移動可能な弁体と、前記弁体を移動させる移動手段と、を備え、前記制御手段が、前記弁座から離れた位置と前記弁座に当接しない位置との間で前記弁体を移動させるように前記移動手段を制御することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明によれば、第１バルブが、流入口と、流出口と、流入口と流出口とを繋ぐ流路と、流入口と流出口の間の流路内に配置された弁座と、弁座に対して移動可能な弁体と、弁体を移動させる移動手段と、を備え、制御手段が、台座から離れた位置と前記弁座に当接しない位置との間で弁体を移動させるように移動手段を制御しているので、第１バルブを閉状態にしても、第１バルブは完全に閉とならない状態となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の処理液供給装置において、前記制御手段が、前記処理液タンクから前記供給手段へ処理液を供給する際には、前記第１バルブを開状態にしかつ前記第２バルブを閉状態にし、前記制御手段が、前記処理液タンクから前記供給手段への処理液の供給を停止する際には、前記第１バルブを閉状態にしかつ前記第２バルブを開状態にすることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の処理液供給装置において、前記処理液供給路において前記分岐位置に対し下流側に設けられた第３バルブをさらに備え、前記制御手段が、前記処理液タンクから前記供給手段へ処理液を供給する際には前記第３バルブを開状態にし、前記処理液タンクから前記供給手段への処理液の供給を停止する際には、前記第３バルブを閉状態にすることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明によれば、処理液タンクから供給手段への処理液の供給を停止する際には、制御手段が分岐配管の接続された処理液供給路の下流側に設けられた第３バルブを閉状態にすれば、装置立ち上げ時において、分岐配管、処理液タンク、処理液供給路を介して、処理液を循環させることが可能となる。

本発明によれば、供給手段から基板への処理液の供給を停止する際に、制御手段により処理液供給路の第１バルブを閉状態にしても、第１バルブは完全に閉とならないので、弁体と弁座との接触により発生するパーティクルを抑制できるという顕著な効果がある。

第１の実施の形態における処理液供給装置の概略構成を示す図である。本発明における第１バルブであるダイヤフラムバルブの内部構造を示す図である。第２の実施の形態における処理液供給装置の概略構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る処理液供給装置の概略構成を示す図である。

この処理液供給装置１は、処理対象である基板の一種である半導体ウェハWにエッチングや洗浄などの処理を行うための基板処理装置に適用されるものである。基板処理装置は、処理室２を備えており、処理液供給装置１は、基板処理装置を構成する処理室２内に本発明の供給手段に相当するノズル３を備えている。

処理室２内には、半導体ウェハWを水平姿勢に保持するためのスピンチャック（図示せず）が備えられている。ノズル３は、スピンチャックに保持されているウェハWの上面に向けて処理液を吐出する。なお、処理液としては、フッ酸（ＨＦ）やアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）などの薬液や純水を用いることができる。

処理液供給装置１は、半導体ウェハWに供給する処理液を貯留するための処理液タンク４と、この処理液タンク４の底部から延びた処理液供給路５とを備えている。処理液供給路５の下流側は、ノズル３に接続されている。処理液供給路５には、処理液タンク４内の処理液を汲み出して圧送するためのポンプ６と処理液中のパーティクルを除去するフィルター７が上流側から順に設けられている。

処理液供給路５には、処理液の流通方向に関してフィルター７よりも下流側に第１バルブ８が設けられている。さらに、第１バルブ８とノズル３との間で処理液供給路５には、分岐配管９の上流側が連通接続されている。この分岐配管９の下流側は、処理液タンク４に連通接続されている。分岐配管９の途中には、第２バルブ１０が設けられている。第１バルブ８及び第２バルブ１０は、例えば弁体が弾性体であるダイヤフラムでできており、処理液の流通を許可する開状態と、内部に備えられたシール部によって処理液の流通を阻止する閉状態とに切り換えられる。第１バルブ８及び第２バルブ１０には、制御部１１が接続されており、第１バルブ８及び第２バルブ１０は、制御部１１より開状態と閉状態とを切り換えられる。なお、制御部１１は、本発明の制御手段に相当する。

図２は、本発明の第１の実施の形態における第１バルブであるダイヤフラムバルブの内部構造を示す図である。

バルブ内部にはピストン８１を上下方向に駆動させるスプリング８２があり、空気導入口８３より空気をバルブ内部に導入することによりピストン８１に圧力をかけてピストン８１を下方向に押し込む。一方、空気排気口８４よりバルブ内部から空気圧が逃がされることによりピストン８１はスプリング８２の戻る力により上方向に移動する。このピストン８１の上下方向の駆動に伴って、ピストン８１の下側に設けられた弁体８５も上下方向に移動可能である。図２に示すように、ピストン８１が下側に延びきった状態においても、すなわち、第１バルブ８が閉じた状態であっても、弁体８５と弁座８６とは当接しない。なお、スプリング８２は、本発明の移動手段に相当する。

処理液タンク４からポンプ６、フィルター７を介して処理液供給路５を流れてきた処理液は、上流側の処理液供給路５に連通接続されたバルブ入口８７から流入し、凸状に形成された流路８８を流れながら、弁体８５と流路８８の一部をなす弁座８６との隙間を通ってバルブ出口８９より下流側の処理液供給路５へ流出される。これにより、第１バルブ８は閉状態においても、スローリーク程度の処理液の流通が可能となっている。なお、スローリーク程度の流量とは、０．１〜２．０１／ｍｉｎの流量である。

一方、第２バルブ１０は、通常のダイヤフラムバルブであり、閉状態においてダイヤフラムは弁座に当接して完全に閉となる。ポンプ６が駆動された状態で、制御部１１の指示により第１バルブ８を開状態に、第２バルブを閉状態にすることにより、ポンプ６によって圧送される処理液をノズル３からウェハWに向けて吐出することができる。

半導体ウェハWの処理を開始する際には、第１バルブ８が開状態、第２バルブ１０が閉状態でポンプ６が駆動開始される。これにより、処理液タンク４内に貯留された処理液が、処理液供給路５を通ってノズル３に供給され、ノズル３から半導体ウェハWに向けて吐出される。

ノズル３からの処理液の吐出を停止する際には、第１バルブ８を閉状態に、第２バルブ１０を開状態にする。これにより、第１バルブ８からはスローリーク程度の処理液が流通し、分岐配管９を自重により第２バルブ１０側へ流れ、第２バルブ１０を通って、処理液タンク４へ回収されることとなる。

図３は、第２の実施の形態における処理液供給装置の概略構成を示す図である。処理液供給路５における分岐配管９が接続されている位置とノズル３との間に第３バルブ１２を設ける。第３バルブ１２は通常のダイヤフラムバルブであり、閉状態においてダイヤフラムは弁座に当接して完全に閉となる。

処理液タンク４からノズル３への処理液の供給を停止する際には、制御部１１が分岐配管９の接続された処理液供給路５の下流側に設けられた第３バルブ１２を閉状態にすれば、装置立ち上げ時において、分岐配管９、処理液タンク４、処理液供給路５を介して、処理液を循環させることが可能となる。装置立ち上げ時において、制御部１１により、第１バルブ８、第２バルブ１０を開状態にし、第３バルブ１２を閉状態にして、処理液を分岐配管９、処理液タンク４、処理液供給路５を介して循環させれば、分岐配管９、処理液タンク４のパーティクルをフィルター7により除去できる。

また、長期使用において、バルブの破損やフィルターの寿命により、バルブの交換やフィルターの交換が必要となることがある。この場合、バルブやフィルターの交換においては、第３バルブ１２を閉状態として実施することにより、バルブやフィルターを交換するときに発生するパーティクルを第３バルブ１２からノズル３までの処理液供給路５内に混入させることがない。こうすることで、交換後の基板処理装置の立ち上がりが早くできる。

１処理液供給装置３ノズル４処理液タンク５処理液供給路６ポンプ８第１バルブ９分岐配管１０第２バルブ１１制御部８１ピストン８２スプリング８３空気導入口８４空気排気口８５弁体８６弁座８７バルブ入口８８流路８９バルブ出口

Claims

基板に処理液を供給する処理液供給装置において、
処理液を貯留する処理液タンクと、
前記基板に処理液を供給する供給手段と、
前記処理液タンクに貯留されている処理液を、前記供給手段へ供給する処理液供給路と、
前記処理液供給路に設けられ、前記処理液タンクから前記供給手段へ処理液を移送する移送手段と、
前記処理液供給路に設けられた第１バルブと、
前記処理液供給路における、前記第１バルブと前記供給手段との間の分岐位置から分岐された分岐配管と、
前記分岐配管に設けられた第２バルブと、
前記第１バルブと前記第２バルブの開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記第１バルブが、閉状態において前記処理液供給路を完全に閉じないバルブであり、
前記供給手段から前記基板への処理液の供給を停止する場合において、前記制御手段が、前記第１バルブを開状態から閉状態にした後、前記第２バルブを、閉状態から開状態にすることを特徴とする処理液供給装置。
請求項１に記載の処理液供給装置において、
前記第１バルブが、
処理液が供給される流入口と、
前記流入口に供給された処理液を前記処理液供給路に吐出させる流出口と、
前記流入口と前記流出口とを繋ぐ流路と、
前記流入口と前記流出口の間の前記流路内に配置された弁座と、
前記弁座に対して移動可能な弁体と、
前記弁体を移動させる移動手段と、を備え、
前記制御手段が、前記弁座から離れた位置と前記弁座に当接しない位置との間で前記弁体を移動させるように前記移動手段を制御することを特徴とする処理液供給装置。
請求項１または請求項２に記載の処理液供給装置において、
前記制御手段が、前記処理液タンクから前記供給手段へ処理液を供給する際には、前記第１バルブを開状態にしかつ前記第２バルブを閉状態にし、
前記制御手段が、前記処理液タンクから前記供給手段への処理液の供給を停止する際には、前記第１バルブを閉状態にしかつ前記第２バルブを開状態にすることを特徴とする処理液供給装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の処理液供給装置において、
前記処理液供給路において前記分岐位置に対し下流側に設けられた第３バルブをさらに備え、
前記制御手段が、前記処理液タンクから前記供給手段へ処理液を供給する際には前記第３バルブを開状態にし、前記処理液タンクから前記供給手段への処理液の供給を停止する際には、前記第３バルブを閉状態にすることを特徴とする処理液供給装置。