JP6326365B2 - 基板液処理装置及び基板液処理方法並びに基板液処理プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

基板液処理装置及び基板液処理方法並びに基板液処理プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、基板を加熱した処理液で液処理する基板液処理装置及び基板液処理方法並びに基板液処理プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
従来より、半導体部品やフラットパネルディスプレイなどを製造する際には、基板液処理装置を用いて半導体ウエハや液晶基板などの基板に対してエッチング液や洗浄液等の処理液を用いてエッチングや洗浄等の処理を施す。
基板液処理装置の一つとして、リン酸等の薬剤を純水で所定濃度・所定温度に調整した水溶液を処理液として用い、処理液を貯留した貯留槽に基板を浸漬させることによって、処理する。また、その処理液を貯留槽に貯留し、貯留した処理液を基板の表面に向けて吐出させることによって、基板を処理液で液処理する。
従来の基板液処理装置では、処理液を加熱して所定温度で沸騰させることで、処理液を所定濃度に管理する（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０１３−９３４７８号公報
上記従来の基板液処理装置において、単位時間あたりに処理できる能力（スループット）を向上させるためには、処理液を加熱するヒータを高出力化して、処理液の加熱に要する時間を短縮することが考えられる。
ところが、上記従来の基板液処理装置では、ヒータによる処理液の加熱を温度だけで制御している。薬剤を純水で希釈した処理液を高出力のヒータで短時間で所定温度になるように加熱すると、処理液が沸点近くまで急激に加熱されてしまい、処理液が過剰に沸騰した強沸騰状態となって貯留槽から処理液が吹き零れるおそれがある。特に貯留槽のメンテナンス等によって貯留槽内を水で置換し、再び貯留槽に処理液を貯留した後では、メンテナンス時に用いた水と処理液が混ざってしまうことで貯留槽に貯留された処理液の濃度が低く、その濃度に対応する処理液の沸点が低い場合に、顕著に現れるおそれがある。
そこで、本発明では、基板を処理液で液処理する基板液処理装置において、前記処理液を貯留する処理液貯留部と、前記処理液を加熱する処理液加熱部と、前記処理液加熱部を制御する制御部と、前記制御部に接続された温度センサ及び濃度センサとを有し、前記制御部は、前記濃度センサで前記処理液の濃度を計測するとともに、前記温度センサで前記処理液の温度を計測し、計測された前記処理液の濃度に対応する沸点を求め、その際に前記沸点に対して気圧による補正を行い、その補正後の沸点と計測された前記処理液の温度とに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することにした。
また、前記制御部は、前記処理液の濃度及び温度による前記処理液加熱部の制御を行い、その後、前記温度センサで前記処理液の温度を計測し、その温度のみに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することにした。
また、前記制御部は、前記処理液の濃度及び温度による前記処理液加熱部の制御と、前記処理液の温度のみによる前記処理液加熱部の制御との間に、前記処理液加熱部の出力を一定に保持するように制御することにした。
また、本発明では、処理液貯留部に貯留した処理液を処理液加熱部で加熱して基板を処理する基板液処理方法において、前記処理液の濃度と温度とを計測し、計測された前記処理液の濃度に対応する沸点を求め、その際に前記沸点に対して気圧による補正を行い、その補正後の沸点と計測された前記処理液の温度とに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することにした。
また、前記処理液の濃度及び温度による前記処理液加熱部の制御を行い、その後、前記処理液の温度を計測し、その温度のみに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することにした。
また、前記処理液の濃度及び温度による前記処理液加熱部の制御と、前記処理液の温度のみによる前記処理液加熱部の制御との間に、前記処理液加熱部の出力を一定に保持するように制御することにした。
また、本発明では、処理液貯留部に貯留した処理液を処理液加熱部で加熱して基板を処理させる基板液処理プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、前記処理液の濃度と温度とを計測し、計測された前記処理液の濃度に対応する沸点を求め、その際に前記沸点に対して気圧による補正を行い、その補正後の沸点と計測された前記処理液の温度とに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することにした。
本発明では、処理液が強沸騰状態となるのを防止しながら処理液を短時間で所定温度に加熱することができ、基板液処理装置のスループットを向上させることができる。
基板液処理装置を示す説明図。 基板液処理プログラムを示すフローチャート。 処理液の濃度及び温度と処理液加熱部の出力の変化を示す説明図。 貯留槽を示す説明図。
以下に、本発明に係る基板液処理装置及び基板液処理方法並びに基板液処理プログラムの具体的な構成について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、リン酸等の薬剤を純水で所定濃度及び所定温度に調整した処理液（たとえば、エッチング液）を用いて基板（たとえば、半導体ウエハ）を処理する基板液処理装置（エッチング装置）に本発明を適用した実施形態について説明する。
図１に示すように、基板液処理装置１は、貯留した処理液で基板２を処理するための処理液貯留部３と、処理液貯留部３に処理液を供給するための処理液供給部４と、処理液貯留部３に純水を供給するための純水供給部５と、処理液貯留部３に貯留された処理液を循環させるための処理液循環部６と、処理液貯留部３から処理液を排出するための処理液排出部７とを有する。また、基板液処理装置１は、上記各部を制御するための制御部８を有する。
処理液貯留部３は、上部を開放させた処理槽９の上部周囲に上部を開放させた外槽10を形成し、処理槽９と外槽10に処理液を貯留する。処理液貯留部３には、基板２を保持する基板保持体11が昇降可能に設けられている。基板保持体11は、制御部８で昇降制御される。
そして、処理槽９では、基板２を基板保持体11によって処理液に浸漬させることで基板２を液処理する。外槽10では、処理槽９からオーバーフローした処理液や、処理液供給部４から供給される水溶液や、純水供給部５から供給される純水を貯留するとともに、処理液循環部６によって処理槽９に処理液を供給する。
処理液供給部４は、処理液を供給するための水溶液供給源12を処理液貯留部３の外槽10に流量調整器13を介して接続する。流量調整器13は、制御部８で開閉制御及び流量制御される。
純水供給部５は、純水を供給するための純水供給源14を処理液貯留部３の外槽10に流量調整器15を介して接続する。流量調整器15は、制御部８で開閉制御及び流量制御される。
処理液循環部６は、処理液貯留部３の外槽10の底部と処理槽９の底部との間に循環流路16を形成する。循環流路16には、ポンプ17、ヒータ18、フィルタ19が順に設けられている。また、循環流路16には、処理液の濃度を計測する濃度センサ20と処理液の温度を計測する温度センサ21が設けられている。なお、温度センサ21は、循環流路16に限られず処理液貯留部３の処理槽９内に設けてもよい。ポンプ17やヒータ18は、制御部８で駆動制御される。特にヒータ18の出力（加熱温度）は、制御部８で可変制御される。また、濃度センサ20や温度センサ21は、制御部８に接続されており、計測した濃度や温度を制御部８に通知する。制御部８には、処理液貯留部３の処理槽９の開口近傍に気圧を計測する気圧センサ22も接続されており、計測した気圧が通知される。
処理液循環部６は、ポンプ17を駆動させることで外槽10から処理槽９に処理液を強制的に循環させる。その際に、ヒータ18を駆動させることで処理液を加熱する。そのため、ここではヒータ18が処理液を加熱するための処理液加熱部として機能する。
処理液排出部７は、処理液貯留部３の処理槽９の底部にドレイン23を開閉弁24を介して接続する。開閉弁24は、制御部８で開閉制御される。
上記基板液処理装置１では、処理液供給部４によって処理液を処理液貯留部３に供給し、処理液循環部６によって所定濃度及び所定温度になるように処理液加熱部（ヒータ18）で加熱して処理液を調整し、調整した処理液を処理液貯留部３で貯留する。その際に、基板液処理装置１では、加熱によって蒸発する水の量に相応する量の純水を純水供給部５によって処理液貯留部３に供給する。また、基板液処理装置１では、処理液排出部７によって処理液貯留部３の処理液の一部（又は全部）を排出するとともに、処理液供給部４によって新規に水溶液を供給することで、処理液貯留部３に貯留する処理液を交換する。
これらの基板液処理装置１の動作は、制御部８で制御される。制御部８は、たとえばコンピュータであり、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体25を備える。記憶媒体25には、基板液処理装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部８は、記憶媒体25に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板液処理装置１の動作を制御する。なお、プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体25に記憶されていたものであって、他の記憶媒体から制御部８の記憶媒体25にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体25としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
なお、基板液処理装置１は、図４に示すように、処理槽９の内部に処理液を吐出する一対のノズル26,26を移動可能に収容して、各ノズル26を移動させることで処理槽９に貯留した処理液を撹拌混合できるようにしてもよい。ここでは、各ノズル26をアーム27の下端に取付け、アーム27の上端にジョイント28を回動自在に取付けている。アーム27には、アーム27を揺動させる機構が接続されている。ジョイント28には、循環流路16の端部が分岐して接続されている。処理液は、循環流路16からジョイント28及びアーム27を介してノズル26へと供給される。
また、基板液処理装置１は、ヒータ29を取付けた蓋30を処理槽９の開口部に開閉自在に設けて、蓋30を閉じてヒータ29を処理液に浸すことで処理槽９に貯留した処理液を加熱（保温）できるようにしてもよい。ここでは、処理槽９の開口端縁部に一対の蓋30,30を回動自在に取付け、各蓋30の裏面にヒータ29を取付けている。一対の蓋30,30によって処理槽９の開口部は密閉されるようにしている。また、蓋30を閉じた状態でヒータ29が処理液に浸るようにしている。
基板液処理装置１は、以上に説明したように構成している。そして、基板液処理装置１で基板２を液処理する場合には、記憶媒体25に記憶された基板液処理プログラムに従って制御部８で基板液処理装置１を制御する。特に、上記基板液処理装置１では、処理液貯留部３に貯留された処理液を所定濃度及び所定温度に調整する際に、制御部８で以下に説明するような制御を行う（図２及び図３参照。）。
まず、制御部８は、処理液の濃度及び温度に基づいて処理液加熱部（ヒータ18）の出力を制御する濃度・温度制御を行う。
この濃度・温度制御において、はじめに制御部８は、ポンプ17を駆動させて処理液循環部６で処理液を循環させるとともに、ヒータ18を駆動させて処理液を加熱する（Ｓ１）。その際に、制御部８は、ヒータ18を所定の出力（たとえば、ヒータ18の最大出力）で駆動させる。
これにより、処理液は、ヒータ18で加熱されて、時間の経過とともに温度が上昇するとともに、処理液に含有される水分が蒸発することで濃度も上昇する。なお、時間の経過とともに処理液の濃度が上昇することから、図３の横軸の濃度は時間の経過に対応する。
その後、制御部８は、濃度センサ20で処理液の濃度を計測する（Ｓ２）とともに、温度センサ21で処理液の温度を計測する（Ｓ３）。
その後、制御部８は、濃度センサ20で計測された濃度に対応する処理液の沸点を算出する（Ｓ４）。この沸点の算出は、予め使用する処理液の濃度と沸点との対応をデータとして保持し、そのデータから沸点を求めることができる。なお、濃度から沸点を求める関数を予め作成しておいてもよい。
処理液の沸点を算出する際には、沸点が濃度だけでなく気圧によっても影響を受けることを考慮して、基板液処理装置１の実際の設置場所での気圧変動要素（たとえば、高度や平均気圧など）に応じた補正を行ってもよい。たとえば、基板液処理装置１の実際の設置場所の高度に応じた補正係数をデータとして保持し、濃度から求めた沸点に補正係数を乗じて制御に使用する沸点を求めてもよい。また、より正確に補正する場合には、気圧センサ22を設け、その気圧センサ22で計測された気圧に応じて沸点をリアルタイムで補正するようにしてもよい。
その後、制御部８は、温度センサ21で計測された処理液の温度（計測温度）と算出された沸点（算出沸点）とを比較する（Ｓ５）。なお、温度センサ21による計測は、算出沸点との比較時までに行えばよく、濃度センサ20による濃度計測とともに温度計測を行わなくてもよい。
そして、計測温度が算出沸点に対して十分に低い場合（計測温度と算出沸点との差が所定温度差以上の場合）には、ヒータ１８を所定の出力に保持したままで、上記Ｓ２〜Ｓ５の制御を繰り返し行う。
一方、計測温度が算出沸点に近い場合（計測温度と算出沸点との差が所定温度差未満の場合）には、そのままヒータ18の出力（最大出力）で処理液を加熱すると、処理液の温度が沸点に急接近して処理液が急激に沸騰（強沸騰）し、処理液が処理槽９から吹き零れ周囲を汚損してしまう。
そこで、計測温度と算出沸点とを比較し、計測温度が算出沸点に近い場合（計測温度と算出沸点との差が所定温度差未満の場合）には、処理液加熱部（ヒータ18）の出力を所定の出力にまで低下して一定に保持する制御（一定制御）を行う。
この一定制御において、制御部８は、ヒータ18の出力が所定の出力（たとえば、最大出力の４０％）となるようヒータ18の出力を低下させる（Ｓ６）。
このように、計測温度が算出沸点に近くなった時にヒータ18の出力を低下させることで、処理液の強沸騰を防止することができ、処理液の吹き零れによる汚損を防止することができる。
その後、制御部８は、一定時間が経過するまでヒータ18の出力を一定に保持する（Ｓ７）。なお、ここでは、一定時間経過するまでヒータ18の出力を一定に保持しているが、濃度センサ20や温度センサ21で処理液の濃度や温度を計測し、所定の濃度や温度に到達するまでヒータ18の出力を一定に保持するようにしてもよい。
一定時間が経過した後に、制御部８は、処理液の温度のみに基づいて処理液加熱部（ヒータ18）の出力を制御する温度制御を行う。
この温度制御において、制御部８は、温度センサ21で処理液の温度を計測する（Ｓ８）。
その後、制御部８は、温度センサ21で計測された温度（計測温度）と予め設定された所定温度とを比較する（Ｓ９）。
そして、処理液の温度が所定温度に達していない場合には、計測温度に基づいてヒータ18の出力を可変する（Ｓ10）。
これにより、基板液処理装置１では、処理液の温度を所定温度に加熱することができ、その時に処理液の濃度が所定濃度となり、処理液を所定濃度及び所定温度に調整することができる。
以上に説明したように、上記基板液処理装置１では、制御部８を用いて、濃度センサ20で処理液の濃度を計測するとともに、温度センサ21で処理液の温度を計測し、計測された処理液の濃度に対応する沸点を求め、その沸点と計測された処理液の温度とに基づいて処理液加熱部（ヒータ18）の出力を制御（濃度・温度制御）している。
そのため、上記基板液処理装置１では、処理液が強沸騰状態となるのを防止しながら処理液を短時間で所定温度に加熱することができ、基板液処理装置１のスループットを向上させることができる。
なお、本発明は、基板を加熱した処理液で液処理することができればよく、複数枚の基板を処理液貯留部に貯留した処理液に同時に浸漬させるバッチ処理型の基板液処理装置であってもよく、また、処理液貯留部から供給された処理液で基板を１枚ずつ液処理する枚葉処理型の基板液処理装置であってもよい。
上記基板液処理装置１では、計測温度と算出沸点とを比較し、計測温度が算出沸点に近い場合（計測温度と算出沸点との差が所定温度差未満の場合）には、処理液加熱部（ヒータ18）の出力を所定の出力にまで低下して一定に保持する制御（一定制御）を行うようにしているが、これに限られず、計測温度が算出沸点に近い場合（計測温度と算出沸点との差が所定温度差未満の場合）には、処理液の計測温度が算出沸点に近い状態を維持したまま、処理液が所定温度及び処理濃度になるように処理液加熱部（ヒータ18）の出力を可変してもよい。
１ 基板液処理装置
２ 基板
３ 処理液貯留部
８ 制御部
18 ヒータ（処理液加熱部）

Claims (7)

  1. 基板を処理液で液処理する基板液処理装置において、
    前記処理液を貯留する処理液貯留部と、
    前記処理液を加熱する処理液加熱部と、
    前記処理液加熱部を制御する制御部と、
    前記制御部に接続された温度センサ及び濃度センサと、
    を有し、
    前記制御部は、前記濃度センサで前記処理液の濃度を計測するとともに、前記温度センサで前記処理液の温度を計測し、計測された前記処理液の濃度に対応する沸点を求め、その際に前記沸点に対して気圧による補正を行い、その補正後の沸点と計測された前記処理液の温度とに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することを特徴とする基板液処理装置。
  2. 前記制御部は、前記処理液の濃度及び温度による前記処理液加熱部の制御を行い、その後、前記温度センサで前記処理液の温度を計測し、その温度のみに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
  3. 前記制御部は、前記処理液の濃度及び温度による前記処理液加熱部の制御と、前記処理液の温度のみによる前記処理液加熱部の制御との間に、前記処理液加熱部の出力を一定に保持するように制御することを特徴とする請求項２に記載の基板液処理装置。
  4. 処理液貯留部に貯留した処理液を処理液加熱部で加熱して基板を処理する基板液処理方法において、
    前記処理液の濃度と温度とを計測し、計測された前記処理液の濃度に対応する沸点を求め、その際に前記沸点に対して気圧による補正を行い、その補正後の沸点と計測された前記処理液の温度とに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することを特徴とする基板液処理方法。
  5. 前記処理液の濃度及び温度による前記処理液加熱部の制御を行い、その後、前記処理液の温度を計測し、その温度のみに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することを特徴とする請求項４に記載の基板液処理方法。
  6. 前記処理液の濃度及び温度による前記処理液加熱部の制御と、前記処理液の温度のみによる前記処理液加熱部の制御との間に、前記処理液加熱部の出力を一定に保持するように制御することを特徴とする請求項５に記載の基板液処理方法。
  7. 処理液貯留部に貯留した処理液を処理液加熱部で加熱して基板を処理させる基板液処理プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、
    前記処理液の濃度と温度とを計測し、計測された前記処理液の濃度に対応する沸点を求め、その際に前記沸点に対して気圧による補正を行い、その補正後の沸点と計測された前記処理液の温度とに基づいて前記処理液加熱部の出力を制御することを特徴とする基板液処理プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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