JP6513004B2 - 基板処理装置及びその処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ用基板、プラズマディスプレイ用基板、有機ＥＬ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスプレイ用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板（以下、単に基板と称する）に対して、燐酸を含む処理液によって処理を行う基板処理装置及びその処理方法に関する。

従来、この種の装置として、処理槽と、オーバフロー槽と、循環配管と、ポンプと、インラインヒータと、フィルタと、バイパス管とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この装置は、例えば、燐酸を含む処理液を約１６０℃の処理温度に加熱し、その処理液に基板を浸漬させることにより、例えば、基板に成膜されている窒化膜（ＳｉＮ）をエッチングする。

処理槽は、燐酸を含む処理液を貯留し、その処理液中に基板を浸漬させて基板に対して処理を行う。オーバフロー槽は、処理槽から溢れた処理液を回収する。循環配管は、処理槽とオーバフロー槽とを連通接続し、処理液を循環させる。ポンプは、循環配管に設けられ、循環配管中の処理液を流通させる。フィルタは、循環配管に設けられ、循環配管を流通する処理液中のパーティクルを濾過する。バイパス管は、フィルタをバイパスするように、循環配管におけるフィルタの上流側と下流側とを連通接続する。このような構成の装置では、処理液を処理温度に温調する際には、処理液を循環させつつインラインヒータで処理温度にまで昇温させる。

ところで、処理に用いられる処理液は、燐酸を含み常温における粘度が高い。そのため、加熱前の処理液をフィルタで濾過させつつ循環させると圧力損失が大きいので、昇温により処理液の粘度が低下するまでは、バイパス管を開放させ、処理液の流路をフィルタとバイパス管との並列にして処理液を循環させている。そして、温度が処理温度に達した後、バイパス管を閉止して処理液をフィルタ側にだけ流通させながら、基板に対する処理を行っている。

特開２０１３−２１２３２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、フィルタを通して処理液を流通させている関係上、処理液の流速が遅くなるので、エッチング性能が不足する場合があった。また流速が遅いためにエッチングされて基板から処理液に溶出したシリコンが、基板の周囲に滞留して基板に析出し再付着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、処理液の流通を工夫することにより、シリコンの析出、再付着を防止して基板のパーティクルの悪化を抑制しつつエッチング性能を向上できる基板処理装置及びその処理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、燐酸を含む処理液で基板を処理する基板処理装置において、処理液を貯留し、処理液を浸漬させて基板に対して処理を行う処理槽と、前記処理槽から溢れた処理液を回収するオーバフロー槽と、前記オーバフロー槽と前記処理槽とを連通接続する循環配管と、前記循環配管に設けられ、処理液を流通させるポンプと、前記ポンプの下流側にあたる前記循環配管に設けられ、処理液を処理温度に温調するインラインヒータと、前記ポンプの下流側にあたる前記循環配管に設けられ、処理液中のパーティクルを除去するフィルタと、前記フィルタの上流側と下流側にあたる前記循環配管を連通接続するバイパス管と、前記バイパス管を開閉する開閉弁と、前記ポンプで処理液を流通させつつ前記インラインヒータで処理液を処理温度に温調した後、前記処理槽の処理液に基板を浸漬させて処理を行う処理時間のうちの少なくとも一定時間の間、前記開閉弁を開放して処理液の流速を速くする制御手段と、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、ポンプで処理液を流通させつつインラインヒータで処理液を処理温度に温調した後、処理槽の処理液に基板を浸漬させて処理を行う処理時間のうちの少なくとも一定時間の間、開閉弁を開放して処理液の流速を速くする。したがって、処理槽内における処理液の流速も速くなり、エッチング速度を向上できるとともに、処理液によってエッチングされて基板から処理液中に溶出したシリコンが、基板の周囲に滞留して基板に析出、再付着することを抑制できる。その結果、基板におけるシリコンの析出が抑制でき、パーティクル性能の悪化を抑制しつつエッチング性能を向上できる。

また、本発明において、前記制御手段は、前記処理時間の全区間にわたって前記開閉弁を開放することが好ましい（請求項２）。

基板を処理液で処理する処理時間の全区間にわたって処理液の流速が速くなるので、基板へのシリコンの析出、再付着をさらに抑制することができ、かつエッチング性能をさらに向上できる。

また、本発明において、前記制御手段は、前記処理時間の全区間のうち、前半において前記開閉弁を開放し、後半において前記開閉弁を閉止することが好ましい（請求項３）。

基板を処理液で処理する処理時間のうち、前半は処理液の流速が速くなって基板へのシリコンの析出、再付着を抑制できる。一方、後半は処理液の流速が遅くなるが、処理液中のパーティクルをフィルタで除去できる。したがって、処理液中のパーティクルが次の基板に付着して、パーティクル性能が低下することを抑制できる。

また、本発明において、前記制御手段は、前記処理時間が経過した後、一定時間の間、前記開閉弁を閉止することが好ましい（請求項４）。

処理時間が経過した後、一定時間の間は処理液を濾過させることで、処理液中のパーティクルをフィルタで除去できる。したがって、処理液中のパーティクルが次の基板に付着して、パーティクル性能が低下することを抑制できる。

また、請求項５に記載の発明は、燐酸を含む処理液で基板を処理する基板処理方法において、処理液を貯留し、処理液を浸漬させて基板に対して処理を行う処理槽と、前記処理槽から溢れた処理液を回収するオーバフロー槽とを連通接続する循環配管にポンプで処理液を流通させつつ、インラインヒータで処理液の温度を処理温度に温調する温調過程と、前記処理槽の処理液に基板を浸漬させて処理時間にわたって処理を行う処理過程と、をその順に実施する際に、前記処理時間のうちの少なくとも一定時間の間、前記循環配管に設けられているフィルタをバイパスするバイパス管にも処理液を流通させ、処理液の流速を速くすることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項５に記載の発明によれば、温調過程と処理過程とをその順に実施する際に、処理時間のうちの少なくとも一定時間の間、循環配管に設けられているフィルタをバイパスするバイパス管にも処理液を流通させ、処理液の流速を速くする。したがって、処理槽内における処理液の流速も速くなり、エッチング速度を向上できるとともに、処理液によってエッチングされて基板から処理液中に溶出したシリコンが、基板の周囲に滞留して基板に析出、再付着することを抑制できる。その結果、基板におけるシリコンの析出が抑制でき、パーティクル性能の悪化を抑制しつつエッチング性能を向上できる。

本発明に係る基板処理装置によれば、制御手段は、ポンプで処理液を流通させつつインラインヒータで処理液を処理温度に温調した後、処理槽の処理液に基板を浸漬させて処理を行う処理時間のうちの少なくとも一定時間の間、開閉弁を開放して処理液の流速を速くする。したがって、処理槽内における処理液の流速も速くなり、エッチング速度を向上できるとともに、処理液によってエッチングされて基板から処理液中に溶出したシリコンが、基板の周囲に滞留して基板に析出、再付着することを抑制できる。その結果、基板におけるシリコンの析出が抑制でき、パーティクル性能の悪化を抑制しつつエッチング性能を向上できる。

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。 第１の動作例を示すタイムチャートである。 第２の動作例を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１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。

実施例に係る基板処理装置は、複数枚の基板Ｗを一括して処理液で処理するバッチ式の装置である。この装置は、処理槽１とオーバフロー槽３とを備えている。処理槽１は、複数枚の基板Ｗを収容可能な大きさを有し、処理液を貯留して複数枚の基板Ｗに対して処理液による処理を行う。オーバフロー槽３は、処理槽１の上縁の周囲に設けられ、処理槽１から溢れた処理液を回収する。

処理槽１とオーバフロー槽３とは、循環配管５によって連通接続されている。循環配管５は、一端側がオーバフロー槽３の上部から底部に向かって配置され、他端側が処理槽１の底部に連通接続されている。循環配管５は、オーバフロー槽３側から処理槽１側に向かって、開閉弁ＣＶ１と、ポンプＣＰと、開閉弁ＣＶ２と、インラインヒータＨＥ１と、フィルタ９とがその順に配置されている。

開閉弁ＣＶ１は、オーバフロー槽３からの循環配管５への処理液の流通を制御する。ポンプＣＰは、循環配管５に貯留する処理液を圧送する。開閉弁ＣＶ２は、循環配管５中における処理液の流通を制御する。インラインヒータＨＥ１は、循環配管５を流通する処理液を処理温度（例えば、約１６０℃）に温調する。フィルタ９は、循環配管５を流通する処理液中のパーティクルを濾過して除去する。ポンプＣＰがオンにされると、オーバフロー槽３に貯留する処理液が循環配管５に吸い込まれ、インラインヒータＨＥ１による温調と、フィルタ９による濾過が行われて処理槽１に送られる。

循環配管５は、ポンプＣＰと開閉弁ＣＶ２との間に、分岐配管１１の一端側が連通接続されている。分岐配管１１の他端側は、排液処理部（不図示）に連通接続されている。分岐配管１１は、開閉弁ＥＶを備えている。この開閉弁ＥＶは、循環配管５内の処理液を排液する際にのみ開放される。循環配管５は、上述したフィルタ９の上流側と下流側にあたる部位を連通接続するバイパス管１３が設けられている。このバイパス管１３には、開閉弁ＢＶが取り付けられている。この開閉弁ＢＶは、バイパス管１３における処理液の流通を制御する。

処理槽１は、外周面にヒータＨＥ２を取り付けられている。このヒータＨＥ２は、処理槽１を温調して、処理槽１に貯留している処理液の温度が処理槽１の部材を介して温度低下を生じないようにする。処理槽１には、供給管１５の一端側が底面に向けて配置されている。供給管１５の他端側は、処理液供給源１７に連通接続されている。処理液供給源は、燐酸を含む処理液を貯留している。供給管１５には、開閉弁ＳＶが取り付けられている。この開閉弁ＳＶは、処理液供給源１７から処理槽１への処理液の供給を制御する。

処理槽１の近辺には、リフタＬＦが配置されている。このリフタＬＦは、下部に複数枚の基板Ｗを起立姿勢で保持する保持部１９を備えている。リフタＬＦは、保持部１９が処理槽１の内部に位置する「処理位置」（図１に実線で示す）と、保持部１９が処理槽１の上方に位置する「待機位置」（図１に二点鎖線で示す）とにわたって昇降移動する。

上述した開閉弁ＣＶ１，ＣＶ２，ＥＶ，ＢＶ，ＳＶと、ポンプＣＰと、インラインヒータＨＥ１と、ヒータＨＥ２と、リフタＬＦとは、制御部２１によって統括的に制御される。制御部２１は、ＣＰＵやメモリによって構成されている。

なお、上述した制御部２１が本発明における「制御手段」に相当する。

次に、図２を参照して、上述したように構成された基板処理装置の動作について説明する。なお、図２は、第１の動作例を示すタイムチャートである。但し、このタイムチャートには、処理に関連のない開閉弁ＥＶについては記載していない。

まず、制御部２１は、処理液を処理槽１に供給するために、開閉弁ＳＶを開放する。これにより処理液供給源１７の処理液が供給される（ｔ１時点）。このとき、制御部２１は、リフタＬＦを待機位置に位置させ、ポンプＣＰをオフに、開閉弁ＣＶ１，ＣＶ２，ＢＶを開放している。

次に、制御部２１は、処理槽１及びオーバフロー槽３並びに循環配管５を処理液が満たされた後、インラインヒータＨＥ１とヒータＨＥ２とをオンにして温調を開始するとともに、ポンプＣＰをオンにして、処理槽１及びオーバフロー槽３並びに循環配管５に貯留している処理液を循環させる（ｔ２時点）。さらに、制御部２１は、開閉弁ＳＶを閉止して、処理液の供給を停止する（ｔ３時点）。なお、燐酸を含む処理液は、特に昇温されるまでの粘度が高くフィルタ９における圧損が大きいので、処理槽１内における循環流量を稼ぐことができない。しかし、開閉弁ＢＶを開放してバイパス管１３にも処理液を流通させ、フィルタ９との並列の流路を形成させているので、流量を稼ぐことができ、温調に要する時間を短縮できる。

なお、上記のｔ２時点からｔ３時点の間が本発明における「温調過程」に相当する。

制御部２１は、処理液の温度が処理温度に達した後、インラインヒータＨＥ１とヒータＨＥ２とをオフにして温調を停止する（ｔ４時点）。なお、ヒータＨＥ２をオンのままに維持して、処理槽１にリフタＬＦや基板Ｗが浸漬されることによる処理槽１内における処理液の温度低下を抑制するようにしてもよい。

制御部２１は、リフタＬＦを処理位置にまで下降させる（ｔ４時点）。そして、その状態を処理時間Ｔｓの間（ｔ４時点からｔ６時点）だけ維持する。制御部２１は、処理時間Ｔｓの全区間（ｔ４時点からｔ６時点）の間、開閉弁ＢＶを開放したまま維持する。これにより、処理時間Ｔｓの全区間にわたってバイパス管１３にも処理液が流通されるので、処理槽１内における流速を速くすることができる。したがって、例えば、基板Ｗ面における窒化膜（ＳｉＮ）のエッチング速度を向上できるとともに、処理液によってエッチングされて基板Ｗから処理液中に溶出したシリコンが、基板Ｗの周囲に長時間にわたり滞留して基板Ｗに再付着することを抑制できる。その結果、基板Ｗにおけるシリコンの析出が抑制でき、基板Ｗのパーティクル性能の悪化を抑制しつつエッチング性能を向上できる。

なお、上記のｔ４時点からｔ６時点の間が本発明における「処理過程」に相当する。

制御部２１は、処理時間Ｔｓが経過した時点でリフタＬＦを待機位置に上昇させる（ｔ６時点）。次いで、制御部２１は、リフタＬＦが待機位置に上昇されて基板Ｗが処理槽１から搬出された後、開閉弁ＢＶを閉止する（ｔ７時点）。そして、この状態を所定時間（ｔ７時点からｔ８時点まで）だけ維持して、処理液に含まれているパーティクルをフィルタ９で濾過して除去する。これにより、次の基板Ｗに対する処理において、基板Ｗにパーティクルが付着してパーティクル性能が低下することを抑制できる。

本実施例によると、制御部２１は、ポンプＣＰで処理液を流通させつつインラインヒータＨＥ１で処理液を処理温度に温調した後、処理槽１の処理液に基板Ｗを浸漬させて処理を行う処理時間Ｔｓの全区間にわたって、バイパス管１３の開閉弁ＢＶを開放して処理液の流速を速くする。したがって、処理槽１内における処理液の流速も速くなり、エッチング速度を向上できるとともに、処理液によってエッチングされて基板Ｗから処理液中に溶出したシリコンが、基板Ｗの周囲に滞留して基板Ｗに析出することを抑制できる。その結果、基板Ｗにおけるシリコンの析出が抑制できるので、パーティクル性能の悪化を抑制しつつエッチング性能を向上できる。

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、制御部２１が図２に示したように処理時間Ｔｓの全区間において開閉弁ＢＶを開放したが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、処理を行う処理時間Ｔｓのうちの少なくとも一定時間の間だけ開閉弁ＢＶを開放してフィルタ９をバイパスするようにしてもよい。

具体的には、図３に示すように開閉弁ＢＶを操作して処理を行うようにしてもよい。なお、図３は、第２の動作例を示すタイムチャートである。

この場合には、ｔ４からｔ６時点の処理時間Ｔｓのうち、前半のｔ４からｔ５時点の間は、開閉弁ＢＶを開放する。そして、後半のｔ５からｔ６時点を経て、温調が再開されるｔ７時点までの間は、開閉弁ＢＶを閉止する。このように開閉弁ＢＶを制御することにより、基板Ｗへのシリコンの再付着を抑制できる。一方、処理時間Ｔｓの後半は処理液の流速が遅くなるが、処理液中のパーティクルをフィルタ９で除去できる。したがって、処理液中のパーティクルが次の基板Ｗに付着して、パーティクル性能が低下することを抑制できる。

なお、上述したように処理時間Ｔｓの前半と後半で開閉を分けるのではなく、例えば、処理時間Ｔｓの１０％だけ開閉弁ＢＶを閉止するように、処理時間Ｔｓのうちの一定時間だけ開閉弁ＢＶを開放するようにしてもよい。

（２）上述した実施例では、処理液を温調するためにヒータＨＥ２も用いているが、インラインヒータＨＥ１のみで構成してもよい。これにより装置コストを抑制できる。

（３）上述した実施例では、バイパス管１３を一つだけとしているが、例えば、バイパス管１３を二本以上設けるようにしてもよい。これにより、さらに処理槽１における流速を速くすることができる。

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … オーバフロー槽
５ … 循環配管
ＣＶ１，ＣＶ２，ＥＶ，ＢＶ，ＳＶ … 開閉弁
ＨＥ１ … インラインヒータ
９ … フィルタ
１１ … 分岐配管
１３ … バイパス管
１５ … 供給管
ＬＦ … リフタ
１９ … 保持部
２１ … 制御部
Ｔｓ … 処理時間

Claims (5)

1. 燐酸を含む処理液で基板を処理する基板処理装置において、
   処理液を貯留し、処理液を浸漬させて基板に対して処理を行う処理槽と、
   前記処理槽から溢れた処理液を回収するオーバフロー槽と、
   前記オーバフロー槽と前記処理槽とを連通接続する循環配管と、
   前記循環配管に設けられ、処理液を流通させるポンプと、
   前記ポンプの下流側にあたる前記循環配管に設けられ、処理液を処理温度に温調するインラインヒータと、
   前記ポンプの下流側にあたる前記循環配管に設けられ、処理液中のパーティクルを除去するフィルタと、
   前記フィルタの上流側と下流側にあたる前記循環配管を連通接続するバイパス管と、
   前記バイパス管を開閉する開閉弁と、
   前記ポンプで処理液を流通させつつ前記インラインヒータで処理液を処理温度に温調した後、前記処理槽の処理液に基板を浸漬させて処理を行う処理時間のうちの少なくとも一定時間の間、前記開閉弁を開放して処理液の流速を速くする制御手段と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
2. 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、前記処理時間の全区間にわたって前記開閉弁を開放することを特徴とする基板処理装置。
3. 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、前記処理時間の全区間のうち、前半において前記開閉弁を開放し、後半において前記開閉弁を閉止することを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記制御手段は、前記処理時間が経過した後、一定時間の間、前記開閉弁を閉止することを特徴とする基板処理装置。
5. 燐酸を含む処理液で基板を処理する基板処理方法において、
   処理液を貯留し、処理液を浸漬させて基板に対して処理を行う処理槽と、前記処理槽から溢れた処理液を回収するオーバフロー槽とを連通接続する循環配管にポンプで処理液を流通させつつ、インラインヒータで処理液の温度を処理温度に温調する温調過程と、
   前記処理槽の処理液に基板を浸漬させて処理時間にわたって処理を行う処理過程と、
   をその順に実施する際に、
   前記処理時間のうちの少なくとも一定時間の間、前記循環配管に設けられているフィルタをバイパスするバイパス管にも処理液を流通させ、処理液の流速を速くすることを特徴とする基板処理方法。
   

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