JP6571942B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板に種々の処理を行う基板処理装置に関する。
従来より、半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられる(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された基板処理装置では、薬液およびリンス液を用いて基板の洗浄処理が行われる。具体的には、基板にアルカリ性の薬液が供給された後、その薬液がリンス液により洗い流される。リンス液として酸性の炭酸水が用いられる。それにより、基板上に弱アルカリ性の液体が残留することによるペーハーショックの発生が防止される。
特開2007−134600号公報
近年、デバイスの高密度化および高集積化に伴い、レジストパターンのさらなる微細化が求められている。レジストパターンの微細化のために、洗浄処理後の基板には、より高い清浄度が求められる。
本発明の目的は、処理液を用いて処理された基板の清浄度を向上させることが可能な基板処理装置を提供することである。
本発明者は、種々の実験および検討の結果、基板に供給される処理液にパーティクルが存在する場合、当該処理液に気泡が発生すると、当該処理液に気泡が発生しない場合に比べて処理液中のパーティクルが基板に付着しやすくなるという知見を得た。本発明者は、この知見に基づいて以下の発明を案出した。
)第の発明に係る基板処理装置は、基板処理装置であって、基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、処理部に処理液を供給する処理液供給系と、冷却部とを備え、処理液供給系は、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、液体を処理液生成部に導く液体流路と、処理液生成部により生成された処理液を処理部に導く処理液流路とを含み、冷却部は、処理液供給系における液体および処理液のうち少なくとも一方を冷却し、処理液生成部は、気体を加圧しつつ液体に供給することにより処理液を生成し、基板処理装置は、冷却部により冷却された液体および処理液のうち少なくとも一方の温度を検出する温度検出部と、処理液生成部により生成される処理液中の気体の濃度が温度検出部により検出された温度かつ大気圧での処理液の溶解度よりも低くなるように、処理液生成部において液体に供給される気体の圧力を制御する制御部とをさらに備えるものである。
この場合、液体流路を流れる液体および処理液流路を流れる処理液のうち少なくとも一方の温度が変化した場合でも、処理液生成部により生成される処理液中の気体の濃度が温度検出部により検出された温度かつ大気圧での処理液の溶解度よりも低くなるように、フィードバック制御が行われる。それにより、処理液供給系および処理部において、液体流路を流れる液体の温度変化による処理液からの気泡の発生を抑制することができる。
)第の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、処理液生成部により生成された処理液を処理部に導く処理液流路と、処理部において処理液流路から基板に供給される処理液を冷却する冷却部とを備え、処理液流路は、処理部において処理される基板に処理液を吐出するノズルを含み、冷却部は、処理部においてノズルから吐出されて基板に到達するまでの処理液を少なくとも冷却するように、または処理部において基板に接触した処理液を冷却するように構成されたものである。
その基板処理装置においては、処理液生成部により液体に気体が溶解され、処理液が生成される。生成された処理液は、処理液流路を通して処理部に供給される。処理部においては、基板に処理液を用いた処理が行われる。このとき、処理液流路を流れる処理液は、処理部においてノズルから吐出されることにより大気圧雰囲気に解放される。そのため、処理部において基板に供給される処理液の圧力は、処理液流路を流れる処理液の圧力に比べて低くなる。そのため、処理部においては液体に対する気体の溶解度が低下する。溶解度が低下することにより気体の濃度が溶解度を超えると、液体に溶解された気体の一部が気泡として処理液中に発生する。
上記の構成によれば、処理部においてノズルから吐出されて基板に到達するまでの処理液が少なくとも冷却部により冷却される。または、基板に接触した処理液が冷却部により冷却される。それにより、処理部において基板に供給される処理液の温度を低くすることができる。液体に対する気体の溶解度は、液体の温度が低くなるほど高くなる。したがって、処理部において基板に供給される処理液の圧力が処理液流路を流れる処理液の圧力に比べて低くなる場合でも、処理部における処理液中の気体の溶解度の低下が抑制される。それにより、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制されるので、気泡に起因して処理液中のパーティクルが基板に付着することが抑制される。その結果、処理液を用いて処理された基板の清浄度が向上される。
)第の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、処理部に処理液を供給する処理液供給系と、冷却部とを備え、処理液供給系は、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、液体を処理液生成部に導く液体流路と、処理液生成部により生成された処理液を処理部に導く処理液流路とを含み、冷却部は、処理液供給系における液体および処理液のうち少なくとも一方を冷却するとともに処理部において処理液流路から基板に供給される処理液を冷却するものである。
)第の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、処理液生成部により生成された処理液を処理部に導く処理液流路と、処理部において処理液流路から基板に供給される処理液を冷却する冷却部とを備える。また、処理部は、基板を保持する保持部を含み、処理液流路は、処理部において保持部により保持される基板に処理液を吐出するノズルを含み、冷却部は、保持部により保持される基板を取り囲む雰囲気を冷却し、基板処理装置は、雰囲気の温度を検出する第1の温度検出部と、第1の温度検出部により検出された温度に基づいて、雰囲気の温度が常温よりも低くなるように冷却部を制御する制御部とをさらに備えるものである。
この場合、基板を取り囲む雰囲気の温度が常温よりも低くなるようにフィードバック制御することができる。それにより、処理液が大気圧雰囲気に解放されるときに処理液中の気体の溶解度が低下することが抑制される。その結果、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制される。
)基板処理装置は、処理液流路を流れる処理液の温度を検出する第2の温度検出部と、第1および第2の温度検出部により検出された温度に基づいて、雰囲気の温度が処理液流路を流れる処理液の温度以下となるように冷却部を制御する制御部とをさらに備えてもよい。
)第の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、処理液生成部により生成された処理液を処理部に導く処理液流路と、処理部において処理液流路から基板に供給される処理液を冷却する冷却部とを備える。また、処理部は、基板を保持する保持部を含み、処理液流路は、処理部において保持部により保持される基板に処理液を吐出するノズルを含み、冷却部は、保持部により保持される基板を冷却し、基板処理装置は、保持部により保持される基板の温度を検出する第3の温度検出部と、第3の温度検出部により検出された温度に基づいて、保持部により保持される基板の温度が常温よりも低くなるように冷却部を制御する制御部とをさらに備える。
この場合、保持部により保持される基板の温度が常温よりも低くなるようにフィードバック制御することができる。それにより、処理液が大気圧雰囲気に解放されるときに処理液中の気体の溶解度が低下することが抑制される。その結果、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制される。
)基板処理装置は、処理液流路を流れる処理液の温度を検出する第4の温度検出部をさらに備え、制御部は、第3および第4の温度検出部により検出された温度に基づいて、保持部により保持される基板の温度が処理液流路を流れる処理液の温度以下となるように冷却部を制御してもよい。
)第の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行うための処理室と、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、処理液生成部により生成された処理液を処理室に導く処理液流路と、処理室内の圧力を調整可能に構成されかつ処理室内で基板に供給される処理液の圧力を大気圧よりも高く保持する圧力保持部と、処理液流路を流れる処理液の圧力を検出する圧力検出部と、圧力検出部により検出された圧力に基づいて圧力保持部を制御する制御部とを備えるものである。
その基板処理装置においては、処理液生成部により液体に気体が溶解され、処理液が生成される。生成された処理液は、処理液流路を通して処理室に供給される。処理室においては、基板に処理液を用いた処理が行われる。
液体に対する気体の溶解度は、圧力が低くなるほど低くなる。処理液の圧力が低下することにより処理液中の気体の濃度が溶解度を超えると、液体に溶解された気体の一部が気泡として処理液中に発生する。
上記の構成によれば、処理室内で基板に供給される処理液の圧力が、圧力保持部により大気圧よりも高く保持される。そのため、処理室内で基板に供給される処理液中の気体の溶解度は、大気圧での処理液中の気体の溶解度よりも高くなる。それにより、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制されるので、気泡に起因して処理液中のパーティクルが基板に付着することが抑制される。その結果、処理液を用いて処理された基板の清浄度が向上される。
また圧力検出部により検出された圧力に基づいて処理室内の圧力が圧力保持部により大気圧よりも高く調整される。それにより、基板に供給される処理液の溶解度の低下が抑制される。したがって、簡単な操作で基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制される。
)第の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行うための処理室と、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、処理液生成部により生成された処理液を処理室に導く処理液流路と、処理室内で基板に供給される処理液の圧力を大気圧よりも高く保持する圧力保持部と、処理室内で基板を水平に保持する保持部と、保持部を鉛直軸の周りで回転させる第1の回転駆動部とを備え、処理液流路は、保持部により保持される基板の上面に処理液を吐出するノズルを含み、圧力保持部は、保持部により保持される基板の上面に対向するように構成された遮断板と、遮断板を鉛直軸の周りで回転させる第2の回転駆動部とを含み、遮断板は、ノズルから基板の上面に処理液が吐出される際に、基板の上面と当該遮断板との間の空間が処理液で満たされるように配置され、第1および第2の回転駆動部は、ノズルから基板の上面に処理液が吐出される際に、保持部および遮断板をそれぞれ回転させるものである。
この場合、基板の上面に吐出される処理液は、大気圧雰囲気に解放されることなく基板の上面と当該遮断板との間の空間を流れる。このとき、基板の上面上を流れる処理液の圧力が大気圧よりも高く保持される。それにより、基板に供給される処理液中の気体の溶解度が低下することが抑制される。したがって、複雑な制御を要することなく、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制される。
本発明によれば、処理液を用いて処理された基板の清浄度を向上させることが可能になる。
第1の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。 図1の基板処理装置に用いられるリンス液ユニットの一構成例を示すブロック図である。 純水に溶解する複数種類の気体と温度との関係を示す図である。 第1の実施の形態に係るリンス液ユニットの他の構成例を示すブロック図である。 第2の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。 第3の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。 第4の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。 第5の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。 第5の実施の形態に係る洗浄処理部においてリンス処理が行われる状態を示す一部拡大側面図である。
以下、本発明の実施の形態に係る基板処理装置について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、基板とは、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、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等をいう。また、薬液とは、例えばバッファードフッ酸(BHF)、希フッ酸(DHF)、フッ酸(フッ化水素水:HF)、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、過酸化水素水もしくはアンモニア水等の水溶液、またはそれらの混合溶液をいう。さらに、機能水とは、酸化作用または還元作用等の所定の機能を有する水のうち、純水に予め定められた気体を溶解させることにより生成される水をいい、例えば、炭酸水、オゾン水、水素水または窒素水等を含む。
[1]第1の実施の形態
(1)基板処理装置の構成
図1は第1の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、本実施の形態に係る基板処理装置100は、薬液ユニット1、リンス液ユニット2、洗浄処理部3および制御部4を含む。
洗浄処理部3においては、薬液による基板Wの洗浄処理(以下、薬液処理と呼ぶ。)およびリンス液による基板Wの洗浄処理(以下、リンス処理と呼ぶ。)が行われる。本実施の形態では、薬液処理に用いる薬液としてアルカリ性の薬液が用いられる。また、リンス処理に用いるリンス液として炭酸水を用いる。リンス液として炭酸水を用いる理由については後述する。
薬液ユニット1は、薬液貯留タンクを有するとともに配管、継ぎ手、バルブ、ポンプおよび温度調節器等の流体関連機器を含む。薬液貯留タンクには、薬液処理に用いられる薬液が一定量貯留されている。一方、リンス液ユニット2においては、リンス処理に用いられるリンス液が生成される。リンス液ユニット2の詳細は後述する。
洗浄処理部3はチャンバCHを備える。チャンバCHは複数の側面部、底面部および上面部を有する。チャンバCHの複数の側面部のうちの1つには、基板Wの搬入および搬出用の開口部(図示せず)およびその開口部を開閉可能なシャッタ(図示せず)が設けられている。シャッタが閉じられた状態で、チャンバCH内の空間は、チャンバCHの外部から遮断される。
チャンバCH内には、基板Wを水平に保持するとともに基板Wの中心を通る鉛直な回転軸の周りで基板Wを回転させるためのスピンチャック21が設けられる。スピンチャック21は、チャック回転駆動機構36によって回転される回転軸25の上端に固定されている。本実施の形態で用いられるスピンチャック21は、基板Wの下面の略中央部を真空吸着することにより、基板Wを水平姿勢で保持する。
スピンチャック21により保持される基板Wの中心部上方の処理位置とスピンチャック21の外方の待機位置との間で移動可能に薬液処理用ノズル50およびリンス処理用ノズル70が設けられている。薬液処理用ノズル50およびリンス処理用ノズル70は、ノズル駆動機構(図示せず)によってそれぞれ独立に駆動される。
薬液処理用ノズル50は、薬液処理用供給管pp1を介して薬液ユニット1に接続されている。リンス処理用ノズル70は、リンス処理用供給管pp2を介してリンス液ユニット2に接続されている。
薬液処理用ノズル50が処理位置にありかつリンス処理用ノズル70が待機位置にある状態で、薬液ユニット1から薬液処理用供給管pp1を通して薬液処理用ノズル50に薬液が供給される。それにより、基板Wの上面に薬液が供給され、薬液処理が行われる。一方、リンス処理用ノズル70が処理位置にありかつ薬液処理用ノズル50が待機位置にある状態で、リンス液ユニット2からリンス処理用供給管pp2を通してリンス処理用ノズル70にリンス液が供給される。それにより、基板Wの上面にリンス液が供給され、リンス処理が行われる。
回転軸25を取り囲むように処理カップ23が設けられている。処理カップ23の底部には、排液管34および回収管35が接続されている。処理カップ23の上方には、基板Wから飛散する処理液を受け止めるためのガード24が上下動可能に設けられている。ガード24により受け止められる処理液は、ガード24の鉛直方向の位置に応じて排液管34または回収管35に選択的に導かれる。
制御部4は、CPU(中央演算処理装置)を含むコンピュータ等からなり、薬液ユニット1、リンス液ユニット2およびチャック回転駆動機構36等の各構成要素の動作を制御する。それにより、チャンバCH内に搬入された基板Wに薬液処理およびリンス処理が順次行われる。
(2)リンス液ユニットの詳細
一般に、アルカリ性の薬液を用いて基板Wの薬液処理が行われた後に純水を用いた基板Wのリンス処理が行われる場合には、基板W上でアルカリ性の薬液が純水により薄められる。それにより、弱アルカリ性領域(およそph9〜ph10)の混合液が生成される。この場合、基板W上のアルミニウムなどの金属膜が損傷をうけるペーハーショックが起こる。加えて、純水により基板Wのリンス処理を行う場合には、基板Wが帯電することにより基板W上の金属膜が損傷を受ける場合がある。
そこで、本実施の形態では、リンス液として炭酸水(CO2 水)が用いられる。炭酸水は機能水の1つであり、酸化作用および導電性を有する。リンス液として炭酸水を用いることにより、ペーハーショックおよび基板Wの帯電を防止することができる。上記のように、炭酸水はリンス液ユニット2において生成される。
図2は、図1の基板処理装置に用いられるリンス液ユニットの一構成例を示すブロック図である。図2に示すように、リンス液ユニット2は、脱気モジュール310、冷却ユニット320、機能水生成部400および温度センサTS1を含む。また、リンス液ユニット2は、第1ポートPA、第2ポートPB、第3ポートPC、第4ポートPDを有する。機能水生成部400は、液体導入口PEおよび機能水導出口PFを有する。
第1ポートPAは、配管pp3を介して純水供給源8に接続される。純水供給源8は、例えば工場内の純水供給設備である。第2ポートPBは、リンス処理用供給管pp2を介して図1のリンス処理用ノズル70に接続される。第3ポートPCは、配管pp4を介して気体供給源9に接続される。気体供給源9は、例えば工場内の二酸化炭素(CO2 )供給設備である。第4ポートPDは、配管pp5を介して工場内の排液処理装置(図示せず)に接続される。
リンス液ユニット2においては、第1ポートPAと機能水生成部400の液体導入口PEとをつなぐように配管p1が設けられる。また、機能水生成部400の機能水導出口PFと第2ポートPAとをつなぐように配管p2が設けられる。配管p1には、第1ポートPAから機能水生成部400に向かって脱気モジュール310、冷却ユニット320および温度センサTS1がこの順で並ぶように介挿される。
機能水生成部400は、気液混合モジュール330および複数のバルブv1,v2,v3を含む。機能水生成部400においては、液体導入口PEと機能水導出口PFとをつなぐように配管p3が設けられる。配管p2には、バイパス管pbが取り付けられている。バイパス管pbの上流端から下流端に向かってバルブv1および気液混合モジュール330がこの順で介挿されている。
また、第3ポートPCと気液混合モジュール330とをつなぐように配管p4が設けられる。配管p4には、バルブv2が介挿されている。さらに、第4ポートPDと気液混合モジュール330とをつなぐように配管p5が設けられる。配管p5には、バルブv3が介挿されている。
上記の構成を有するリンス液ユニット2においては、ポンプ等により加圧された純水が配管pp3を通して純水供給源8からリンス液ユニット2の第1ポートPAに供給される。供給された純水は、第1ポートPAから脱気モジュール310に導かれる。脱気モジュール310は、純水に溶存する気体を除去する処理を行う。
脱気モジュール310により処理された純水は冷却ユニット320に導かれる。冷却ユニット320は、例えばペルチェ素子およびその駆動回路により構成され、配管p1を流れる純水を冷却する。
温度センサTS1は、冷却ユニット320により冷却された純水の温度を検出する。検出された純水の温度は、制御部4に与えられる。制御部4は、温度センサTS1により検出された温度に基づいて、冷却後の純水の温度が常温よりも低い予め定められた温度範囲内になるように冷却ユニット320をフィードバック制御する。温度範囲は、例えば0℃よりも高く常温(例えば25℃)よりも低い範囲に設定され、0℃よりも高く15℃よりも低い範囲に設定されることが好ましく、0℃よりも高く10℃よりも低い範囲に設定されることがより好ましい。
冷却ユニット320により冷却された純水は、機能水生成部400の液体導入口PEに供給される。機能水生成部400においては、供給された純水の一部が、配管p3からバイパス管pbの上流端に流れ込む。バイパス管pbに流れ込む純水は気液混合モジュール330に供給される。このとき、ポンプ等により加圧された二酸化炭素が配管pp4,p4を通して気体供給源9から気液混合モジュール330に供給される。
気液混合モジュール330としては、例えば中空糸膜モジュールが用いられる。本例の中空糸膜モジュールは、ガス透過性を有する複数の中空糸膜が所定の収納容器内で束ねられた構造を有する。気液混合モジュール330においては、バイパス管pbを流れる純水が複数の中空糸膜の内部に導かれる。また、複数の中空糸膜を収容する収納容器に二酸化炭素が供給され、収納容器内の二酸化炭素が加圧される。
この場合、複数の中空糸膜を流れる純水に、気体供給源9から供給される二酸化炭素が溶解する。それにより、炭酸水が生成される。生成された炭酸水は、バイパス管pbの下流端から配管p3に流れ込み、配管p3を流れる純水中に混合される。このようにして生成される炭酸水が、機能水導出口PFから配管p2を通して第2ポートPBに導かれ、リンス処理用供給管pp2に供給される。
バルブv1,v2の開閉状態は、制御部4により制御される。バルブv1の開度が調整されることにより、気液混合モジュール330に供給される純水の流量が調整される。バルブv2の開度が調整されることにより、気液混合モジュール330に供給される二酸化炭素の流量が調整される。それにより、収納容器内の二酸化炭素の圧力、すなわち純水に供給される二酸化炭素の圧力が調整される。したがって、バルブv1,v2の開度を調整することにより、機能水生成部400で生成される炭酸水の濃度を調整することができる。
また、バルブv3の開閉状態は、制御部4により制御される。バルブv3は、例えば気液混合モジュール330の交換またはメンテナンスの際に開かれる。この場合、気液混合モジュール330内の液体が配管p5,pp5を通して排出される。
リンス液ユニット2においては、加圧された純水が純水供給源8から供給されることにより、加圧された純水が第1ポートPAから機能水生成部400に流れ、加圧された炭酸水が機能水生成部400から第2ポートPBに流れる。それにより、配管p1を流れる純水の圧力ならびに配管p2およびリンス処理用供給管pp2を流れる炭酸水の圧力は大気圧よりも高く保持される。
(3)第1の実施の形態の効果
機能水生成部400において生成される炭酸水は、図2の配管p2およびリンス処理用供給管pp2を通して図1のリンス処理用ノズル70から基板Wに吐出される。このとき、洗浄処理部3内でリンス処理用ノズル70を流れる炭酸水は大気圧雰囲気に解放される。そのため、基板Wに吐出される炭酸水の圧力は、ほぼ大気圧となり、配管p2、リンス処理用供給管pp2およびリンス処理用ノズル70を流れる炭酸水の圧力に比べて低くなる。
ヘンリーの法則によれば、一定の温度で一定量の液体に溶解する気体の量はその気体の圧力に比例する。そのため、洗浄処理部3においては、純水に対する二酸化炭素の溶解度が低下する。溶解度とは、ある物質(溶質)が他の物質(溶媒)に溶解する限界をいい、例えば飽和溶液中における溶質の濃度で表わされる。炭酸水中の二酸化炭素の溶解度が低下することにより二酸化炭素の濃度が溶解度を超えると、純水に溶解された二酸化炭素の一部が気泡として炭酸水中に発生する。基板Wに供給される処理液にパーティクルが存在する場合、当該処理液に気泡が発生すると処理液中のパーティクルが基板Wに付着しやすくなる。
図3は、純水に溶解する複数種類の気体と温度との関係を示す図である。図3においては、大気圧の純水に溶解する複数種類の気体と温度との関係がグラフにより示される。縦軸は単位体積当たりの純水に溶解する気体の体積を表し、横軸は純水の温度を表す。また、図3では、純水に対する二酸化炭素(CO)および一酸化窒素(NO)の溶解度が太い実線および太い点線でそれぞれ示される。また、純水に対する酸素(O)、一酸化炭素(CO)および空気の溶解度が実線、一点鎖線および点線でそれぞれ示される。
図3に示すように、純水に対する気体の溶解度は、いずれの気体についても純水の温度が低くなるほど高くなる。本実施の形態では、リンス液ユニット2において、炭酸水を生成するために用いられる純水が図2の冷却ユニット320により冷却される。基板Wのリンス処理において、炭酸水がリンス液ユニット2から図1のリンス処理用ノズル70を通して基板Wに到達するまでの時間は極めて短い。そのため、本実施の形態では、冷却ユニット320により冷却された炭酸水は、常温よりも低い温度で基板W上に供給される。
この場合、上記のようにリンス処理用ノズル70から吐出される炭酸水の圧力が、配管p2、リンス処理用供給管pp2およびリンス処理用ノズル70を流れる炭酸水の圧力に比べて低くなる場合でも、炭酸水における二酸化炭素の溶解度の低下が抑制される。それにより、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生が抑制される。したがって、気泡に起因して炭酸水中のパーティクルが基板Wに付着することが抑制される。その結果、炭酸水を用いて洗浄された基板Wの清浄度が向上される。
制御部4は、生成される炭酸水中の二酸化炭素の濃度が温度センサTS1により検出された温度かつ大気圧での炭酸水中の二酸化炭素の溶解度よりも低くなるように、機能水生成部400のバルブv2(図2)の開度をフィードバック制御してもよい。この場合、純水に供給される二酸化炭素の圧力が調整され、配管p2、リンス処理用供給管pp2およびリンス処理用ノズル70を流れる炭酸水の温度変化による炭酸水からの気泡の発生が抑制される。
本実施の形態では、リンス液として炭酸水を用いる例を説明したが、炭酸水に代えて、オゾン水、酸素水、水素水または窒素水等の他の機能水がリンス液として用いられてもよい。この場合、図2の機能水生成部400には、気体供給源9からリンス液として用いられる機能水に対応する気体が供給される。例えば、リンス液として水素水が用いられる場合には、機能水生成部400に水素が供給される。それにより、機能水生成部400により水素水が生成される。
(4)リンス液ユニットの他の構成例
図4は、第1の実施の形態に係るリンス液ユニット2の他の構成例を示すブロック図である。図4のリンス液ユニット2においては、冷却ユニット320および温度センサTS1が配管p1ではなく配管p2に介挿される。すなわち、冷却ユニット320が配管p2における機能水生成部400の下流に設けられる。また、冷却ユニット320の下流に温度センサTS1が設けられる。それにより、本例の冷却ユニット320は、機能水生成部400により生成された炭酸水を冷却する。また、冷却ユニット320により冷却された炭酸水の温度が温度センサTS1により検出される。
この場合、図2の制御部4は、温度センサTS1により検出された温度に基づいて、冷却後の炭酸水の温度が常温よりも低い予め定められた温度範囲内になるように冷却ユニット320をフィードバック制御する。本例においても、温度範囲は、例えば0℃よりも高く常温よりも低い範囲に設定され、0℃よりも高く15℃よりも低い範囲に設定されることが好ましく、0℃よりも高く10℃よりも低い範囲に設定されることがより好ましい。
また、図4のリンス液ユニット2は、図2のリンス液ユニット2の構成に加えてミキシングバルブ340を含むとともに第5ポートPGを有する。ミキシングバルブ340は、配管p2における機能水生成部400の下流に介挿される。ミキシングバルブ340と第5ポートPGとをつなぐように配管p6が設けられる。第5ポートPGは、配管pp6を介して図1の薬液ユニット1に接続される。
ミキシングバルブ340には、機能水生成部400から配管p2を通して炭酸水が供給されるとともに、薬液ユニット1から配管pp6,p6を通して薬液が供給される。ミキシングバルブ340においては、炭酸水と薬液とが混合される。炭酸水と薬液との混合液が、リンス処理用供給管pp2を通して図1のリンス処理用ノズル70に供給される。それにより、炭酸水と薬液との混合液による基板Wの処理が行われる。
本例においても、機能水生成部400により生成された炭酸水が冷却されることにより、混合液中に気泡が発生することが抑制される。その結果、基板Wを清浄に保ちつつ、機能水と薬液との混合液を用いた基板Wの処理を行うことが可能になる。なお、ミキシングバルブ340は、設けられなくてもよい。
[2]第2の実施の形態
第2の実施の形態に係る基板処理装置は、以下の点を除いて第1の実施の形態に係る基板処理装置100と同じ構成および動作を有する。図5は、第2の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図5に示すように、第2の実施の形態に係る洗浄処理部3には、第1の実施の形態に係る洗浄処理部3(図1)の構成に加えて冷却気体供給部510および温度センサTS2が設けられる。
冷却気体供給部510は、例えば配管を介して工場内の冷却気体供給設備に接続される。冷却気体供給部510は、例えばバルブ等の流量調整機構を含み、冷却気体供給設備から供給される冷却気体を洗浄処理部3のチャンバCH内に導く。冷却気体としては、冷却された不活性ガスまたは空気等が用いられる。
温度センサTS2は、スピンチャック21により保持される基板Wの近傍に配置され、基板Wを取り囲む雰囲気の温度を検出する。検出された雰囲気の温度は、制御部4に与えられる。制御部4は、温度センサTS2により検出された温度に基づいて、基板Wを取り囲む雰囲気の温度が常温よりも低い予め定められた温度範囲内になるように冷却気体供給部510をフィードバック制御する。その温度範囲は、例えば0℃よりも高く常温よりも低い範囲に設定され、0℃よりも高く15℃よりも低い範囲に設定されることが好ましく、0℃よりも高く10℃よりも低い範囲に設定されることがより好ましい。
また、第2の実施の形態に係るリンス液ユニット2には、第1の実施の形態に係る冷却ユニット320(図2)が設けられない。また、本例では、温度センサTS1が機能水生成部400(図2)の下流に設けられる。温度センサTS1は機能水生成部400により生成された炭酸水の温度を検出する。
上記の構成を有する基板処理装置においては、第1の実施の形態と同様に、リンス処理が行われる際に、リンス処理用ノズル70を流れる炭酸水が大気圧雰囲気に解放される。炭酸水中の二酸化炭素の溶解度が低下することにより炭酸水から気泡が発生すると、炭酸水中のパーティクルが基板Wに付着しやすくなる。
そこで、本実施の形態では、リンス処理が行われる際に、基板Wを取り囲む雰囲気の温度が常温よりも低くなるようにその雰囲気が冷却される。それにより、リンス処理用ノズル70から基板Wに吐出される炭酸水が冷却される。この場合、基板Wに供給される炭酸水中の二酸化炭素の溶解度の低下が抑制されるので、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生が抑制される。したがって、気泡に起因して炭酸水中のパーティクルが基板Wに付着することが抑制される。その結果、炭酸水を用いて洗浄された基板Wの清浄度が向上される。
制御部4は、温度センサTS1,TS2により検出された温度に基づいて、基板Wを取り囲む雰囲気の温度が温度センサTS1により検出される炭酸水の温度よりも低くなるように冷却気体供給部510をフィードバック制御してもよい。この場合、基板Wに吐出される炭酸水が、大気圧雰囲気に解放されるときに炭酸水中の二酸化炭素の溶解度が低下することがさらに抑制される。その結果、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生がさらに抑制される。
本実施の形態においては、第1の実施の形態で用いられる冷却ユニット320(図2)がリンス液ユニット2に設けられてもよい。この場合、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生がさらに抑制される。また、炭酸水に代えて、オゾン水、酸素水、水素水または窒素水等の他の機能水がリンス液として用いられてもよい。
[3]第3の実施の形態
第3の実施の形態に係る基板処理装置は、以下の点を除いて第2の実施の形態に係る基板処理装置と同じ構成および動作を有する。図6は、第3の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図6に示すように、第3の実施の形態に係る洗浄処理部3においては、図5の真空吸着方式のスピンチャック21に代えて機械式のスピンチャック21が用いられる。具体的には、本例のスピンチャック21は、円板状のスピンベース21aおよび複数のチャックピン21bを有する。複数のチャックピン21bは、スピンベース21a上に設けられ、基板Wの外周部を保持する。
また、本実施の形態では、スピンチャック21を支持する回転軸25が中空軸により構成される。回転軸25の内部には、冷却流体供給管26が設けられている。冷却流体供給管26の先端には、下面ノズル27が設けられている。下面ノズル27は、スピンチャック21に保持された基板Wの下面に近接するように配置される。冷却流体供給管26の後端は冷却流体供給部28に接続されている。
冷却流体供給部28は、例えば工場内の冷却流体供給設備に接続される。冷却流体供給部28は、例えばバルブ等の流量調整機構を含み、リンス処理が行われる際に、冷却流体供給設備から供給される冷却流体を冷却流体供給管26に導く。冷却流体としては、冷却された純水、薬液、不活性ガスまたは空気等が用いられる。冷却流体供給管26に導かれた冷却流体は、下面ノズル27を通して回転する基板Wの下面中心部に吐出される。吐出された冷却流体は、遠心力により基板Wの中心部から外周部に向かって流れる。それにより、リンス処理中の基板Wが冷却流体により冷却される。
本例の洗浄処理部3においては、さらにスピンチャック21上に温度センサTS3が設けられる。温度センサTS3は基板Wの温度を検出する。温度センサTS3により検出された基板Wの温度は、制御部4に与えられる。制御部4は、温度センサTS3により検出された温度に基づいて、基板Wの温度が常温よりも低い予め定められた温度範囲内になるように冷却流体供給部28をフィードバック制御する。その温度範囲は、例えば0℃よりも高く常温よりも低い範囲に設定され、0℃よりも高く15℃よりも低い範囲に設定されることが好ましく、0℃よりも高く10℃よりも低い範囲に設定されることがより好ましい。
本実施の形態に係る基板処理装置においては、リンス処理が行われる際に、基板Wの温度が常温よりも低くなるように基板Wが冷却される。それにより、リンス処理用ノズル70から基板Wに吐出される炭酸水が基板W上で冷却される。この場合、基板Wに供給される炭酸水中の二酸化炭素の溶解度の低下が抑制されるので、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生が抑制される。したがって、気泡に起因して炭酸水中のパーティクルが基板Wに付着することが抑制される。その結果、炭酸水を用いて洗浄された基板Wの清浄度が向上される。
制御部4は、温度センサTS1,TS3により検出された温度に基づいて、基板Wの温度が温度センサTS1により検出される炭酸水の温度よりも低くなるように冷却流体供給部28をフィードバック制御してもよい。この場合、基板Wに吐出される炭酸水が、大気圧雰囲気に解放されるときに炭酸水中の二酸化炭素の溶解度が低下することがさらに抑制される。その結果、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生がさらに抑制される。
本実施の形態においては、第1の実施の形態で用いられる冷却ユニット320(図2)がリンス液ユニット2に設けられてもよい。また、第2の実施の形態で用いられる冷却気体供給部510(図5)が洗浄処理部3に設けられてもよい。これらの場合、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生がさらに抑制される。また、炭酸水に代えて、オゾン水、酸素水、水素水または窒素水等の他の機能水がリンス液として用いられてもよい。
[4]第4の実施の形態
第4の実施の形態に係る基板処理装置は、以下の点を除いて第2の実施の形態に係る基板処理装置と同じ構成および動作を有する。図7は、第4の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図7に示すように、第4の実施の形態に係る洗浄処理部3には、図5の冷却気体供給部510に代えて気体供給部610、排気部620および圧力センサPS2が設けられる。上記のように、チャンバCHは、基板Wの搬入および搬出用の開口部(図示せず)がシャッタ(図示せず)で閉じられることにより、内部空間が密閉されるように形成されている。
気体供給部610は、例えば配管を介して工場内の気体供給設備(図示せず)に接続される。気体供給部610は、例えばバルブ等の流量調整機構を含み、気体供給設備から供給される気体を洗浄処理部3のチャンバCH内に導く。気体供給部610からチャンバCH内に導かれる気体としては、リンス液に溶解されている気体が用いられる。例えばリンス液として炭酸水が用いられる場合、チャンバCH内に供給される気体は二酸化炭素である。
排気部620は、例えば配管を介して工場内の排気処理装置(図示せず)に接続される。排気部620は、例えばバルブ等の流量調整機構を含み、チャンバCH内の気体を排気処理装置に排出する。圧力センサPS2は、チャンバCH内の圧力を検出する。圧力センサPS2により検出された圧力は、制御部4に与えられる。
上記の構成によれば、チャンバCHの内部空間が密閉された状態で、気体供給部610によりチャンバCH内に供給される二酸化炭素の流量および排気部620によりチャンバCHから排出される気体の流量を調整することにより、チャンバCH内の圧力を制御することができる。
そこで、本例の制御部4は、リンス処理が行われる際に、圧力センサPS2により検出された圧力に基づいて、チャンバCH内の圧力が大気圧よりも高くなるように気体供給部610および排気部620をフィードバック制御する。この場合、チャンバCH内で、基板Wに供給される炭酸水の圧力が大気圧よりも高く保持される。それにより、基板Wに供給される炭酸水中の二酸化炭素の溶解度は、大気圧での炭酸水中の二酸化炭素の溶解度よりも高くなる。したがって、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生が抑制されるので、気泡に起因して炭酸水中のパーティクルが基板Wに付着することが抑制される。その結果、炭酸水を用いて処理された基板Wの清浄度が向上される。
また、上記の構成によれば、チャンバCH内の圧力を調整することにより、簡単な操作で基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生が抑制される。
さらに、上記の例では、チャンバCH内の圧力を大気圧よりも高く調整するために、二酸化炭素がチャンバCH内に供給される。したがって、リンス処理が行われる際に、チャンバCH内で基板Wに供給される炭酸水に二酸化炭素とは異なる種類の気体(窒素または酸素等)が溶解しない。その結果、炭酸水の改質が防止される。
図7に示すように、リンス液ユニット2には、図5の温度センサTS1に代えて図2の配管p2を流れる炭酸水の圧力を検出する圧力センサPS1が設けられてもよい。この場合、制御部4は、圧力センサPS1,PS2により検出された圧力に基づいて、チャンバCH内の圧力が配管p2を流れる炭酸水の圧力よりも高くなるように気体供給部610および排気部620をフィードバック制御してもよい。この場合、基板Wに吐出される炭酸水中の二酸化炭素の溶解度が低下することがさらに抑制される。その結果、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生がさらに抑制される。
本実施の形態においては、第1の実施の形態で用いられる冷却ユニット320(図2)がリンス液ユニット2に設けられてもよい。また、第2の実施の形態で用いられる冷却気体供給部510(図5)が洗浄処理部3に設けられてもよい。さらに、第3の実施の形態で用いられるスピンチャック21(図6)、冷却流体供給管26(図6)、下面ノズル27(図6)および冷却流体供給部28(図6)が洗浄処理部3に設けられてもよい。これらの場合、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生がさらに抑制される。また、炭酸水に代えて、オゾン水、酸素水または窒素水等の他の機能水がリンス液として用いられてもよい。
なお、リンス液として窒素水が用いられる場合には、リンス処理が行われる際にチャンバCHに供給される気体として窒素ガスを用いることが好ましい。それにより、基板Wに供給される窒素水の改質が防止される。
[5]第5の実施の形態
第5の実施の形態に係る基板処理装置は、以下の点を除いて第2の実施の形態に係る基板処理装置と同じ構成および動作を有する。図8は、第5の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。
図8の洗浄処理部3においては、スピンチャック21よりも上方で水平方向に延びるアーム81が設けられている。アーム81の先端部は、スピンチャック21により保持される基板Wの中心部上方に位置する。
アーム81の先端部から鉛直下方向に支持軸82が設けられている。その支持軸82の下端に、遮断板83が取り付けられている。遮断板83は、中心部に開口を有する円板形状を有する。また、遮断板83は、支持軸82に取り付けられた状態で、スピンチャック21に保持される基板Wの上面に対向するように設けられる。
支持軸82の内部には、遮断板83の開口に連通した気体供給路84が設けられている。気体供給路84には、例えば窒素が供給される。また、気体供給路84の内部には、遮断板83の開口に連通するようにリンス処理用供給管pp2が挿入されている。
アーム81には、遮断板昇降駆動機構37および遮断板回転駆動機構38が接続されている。遮断板昇降駆動機構37および遮断板回転駆動機構38は、図5の制御部4により制御される。遮断板昇降駆動機構37は、遮断板83をスピンチャック21に保持される基板Wの上面に近接した下方位置とスピンチャック21から上方に離れた上方位置との間で上下動させる。
本実施の形態に係る基板処理装置においては、アーム81が上方位置に配置された状態で、基板Wの薬液処理が行われる。その後、遮断板昇降駆動機構37によりアーム81が上方位置から下方位置まで移動される。さらに、遮断板回転駆動機構38により遮断板83が回転される。この状態で、リンス処理用供給管pp2から基板Wに炭酸水が供給され、リンス処理が行われる。
リンス処理が終了すると、基板Wへの炭酸水の供給が停止され、基板Wと遮断板83との間の空間に気体供給路84から窒素が供給される。それにより、基板Wの上面が乾燥する。その後、基板Wへの窒素の供給が停止され、アーム81が下方位置から上方位置まで移動される。また、遮断板83の回転が停止される。
図9は、第5の実施の形態に係る洗浄処理部3においてリンス処理が行われる状態を示す一部拡大側面図である。図9では、基板Wに供給される炭酸水がドットパターンで示される。図9に示すように、本実施の形態においては、遮断板83の下方位置は、リンス処理が行われる際に基板Wの上面と遮断板83との間の空間が炭酸水で満たされるように設定される。
この場合、リンス処理において基板Wの上面に供給される炭酸水は、大気圧雰囲気に解放されることなく基板Wの上面と遮断板83との間の空間を流れる。このとき、基板W上を流れる炭酸水の圧力が大気圧よりも高く保持される。それにより、基板Wに供給される炭酸水中の二酸化炭素の溶解度が低下することが抑制される。したがって、複雑な制御を要することなく、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生が抑制される。
本実施の形態においては、第1の実施の形態で用いられる冷却ユニット320(図2)がリンス液ユニット2に設けられてもよい。また、第2の実施の形態で用いられる冷却気体供給部510(図5)が洗浄処理部3に設けられてもよい。さらに、第3の実施の形態で用いられるスピンチャック21(図6)、冷却流体供給管26(図6)、下面ノズル27(図6)および冷却流体供給部28(図6)が洗浄処理部3に設けられてもよい。また、第4の実施の形態で用いられるチャンバCH(図7)、気体供給部610(図7)および排気部620(図7)が洗浄処理部3に設けられてもよい。これらの場合、基板Wに供給される炭酸水からの気泡の発生がさらに抑制される。また、炭酸水に代えて、オゾン水、酸素水、水素水または窒素水等の他の機能水がリンス液として用いられてもよい。
[6]他の実施の形態
(1)第1の実施の形態に関して
図2および図4のリンス液ユニット2においては、冷却ユニット320は機能水生成部400の上流または下流に設けられているが、本発明はこれに限られない。冷却ユニット320は、機能水生成部400に設けられてもよい。この場合、機能水生成部400において機能水が生成されるとともに生成された機能水が冷却される。
第1の実施の形態に係る基板処理装置100は枚葉式の基板処理装置であるが、本発明はこれに限定されない。基板処理装置100はバッチ式の基板処理装置であってもよい。
(2)第2の実施の形態に関して
第2の実施の形態に係る基板処理装置は枚葉式の基板処理装置であるが、本発明はこれに限定されない。基板処理装置はバッチ式の基板処理装置であってもよい。
(3)第3の実施の形態に関して
第3の実施の形態に係る基板処理装置においては、スピンチャック21により回転する基板Wの裏面に冷却流体を供給することにより基板Wが冷却されるが、本発明はこれに限定されない。回転しない基板Wにリンス液を供給することによりリンス処理が可能である場合には、スピンチャック21に代えてクーリングプレート上でリンス処理を行ってもよい。
(4)第4の実施の形態に関して
第4の実施の形態に係る基板処理装置は枚葉式の基板処理装置であるが、本発明はこれに限定されない。基板処理装置はバッチ式の基板処理装置であってもよい。
(5)第1〜第5の実施の形態に関して
第1〜第5の実施の形態においては、図3のリンス液ユニット2に脱気モジュール310が設けられるが、本発明はこれに限定されない。図3の純水供給源8から予め脱気された純水がリンス液ユニット2に供給される場合には、脱気モジュール310は設けられなくてもよい。それにより、リンス液ユニット2の小型化が実現される。
上記の実施の形態では、基板Wの薬液処理にアルカリ性の薬液が用いられる。これに限らず、薬液としては、基板Wの処理内容に応じて他の薬液が用いられてもよい。なお、薬液とは、例えばバッファードフッ酸(BHF)、希フッ酸(DHF)、フッ酸(フッ化水素水:HF)、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、過酸化水素水もしくはアンモニア水等の水溶液、またはそれらの混合溶液をいう。
第1〜第5の実施の形態に係る基板処理装置においては、基板Wに薬液処理およびリンス処理が順次行われるが、本発明はこれに限られない。各基板処理装置においては、基板Wにリンス処理のみが行われてもよい。
[7]請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態においては、リンス液として用いられる機能水が処理液の例であり、洗浄処理部3が処理部の例であり、リンス処理用供給管pp2およびリンス処理用ノズル70が処理液供給系の例である。
また、図2および図4の冷却ユニット320、図5の冷却気体供給部510ならびに図6のスピンチャック21、回転軸25、冷却流体供給管26、下面ノズル27および冷却流体供給部28が冷却部の例である。
また、純水が予め定められた液体の例であり、二酸化炭素、オゾン、酸素、水素または窒素等が予め定められた気体の例であり、機能水生成部400が処理液生成部の例であり、図2および図4の配管p1が液体流路の例であり、図2および図4の配管p2、リンス処理用供給管pp2およびリンス処理用ノズル70が処理液流路の例である。
また、温度センサTS1が温度検出部、第の温度検出部および第の温度検出部の例であり、温度センサTS2が第の温度検出部の例であり、温度センサTS3が第の温度検出部の例であり、スピンチャック21が保持部の例であり、リンス処理用ノズル70および図8のリンス処理用供給管pp2の先端部がノズルの例であり、チャンバCHが処理室の例であり、気体供給部610、排気部620および遮断板83が圧力保持部の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。
[8]参考形態
(1)第1の参考形態に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、処理部に処理液を供給する処理液供給系と、冷却部とを備え、処理液供給系は、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、液体を処理液生成部に導く液体流路と、処理液生成部により生成された処理液を処理部に導く処理液流路とを含み、冷却部は、処理液供給系における液体および処理液のうち少なくとも一方を冷却するものである。
その基板処理装置においては、液体が液体流路を通して処理液生成部に導かれる。処理液生成部により液体に気体が溶解され、処理液が生成される。生成された処理液は、処理液流路を通して処理部に供給される。
処理部においては、基板に処理液を用いた処理が行われる。このとき、処理液供給系により供給される処理液は、処理部において大気圧雰囲気に解放される。そのため、処理部において基板に供給される処理液の圧力は、処理液流路を流れる処理液の圧力に比べて低くなる。ヘンリーの法則によれば、一定の温度で一定量の液体に溶解する気体の量はその気体の圧力に比例する。そのため、処理部においては液体に対する気体の溶解度が低下する。溶解度が低下することにより気体の濃度が溶解度を超えると、液体に溶解された気体の一部が気泡として処理液中に発生する。
上記の構成によれば、処理液供給系における液体または処理液のうち少なくとも一方が冷却部により冷却されるので、処理部において基板に供給される処理液の温度を低くすることができる。液体に対する気体の溶解度は、液体の温度が低くなるほど高くなる。したがって、処理部において基板に供給される処理液の圧力が処理液供給系における液体および処理液の圧力に比べて低くなる場合でも、処理部における処理液中の気体の溶解度の低下が抑制される。それにより、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制されるので、気泡に起因して処理液中のパーティクルが基板に付着することが抑制される。その結果、処理液を用いて処理された基板の清浄度が向上される。
(2)冷却部は、処理部における処理液の温度が常温よりも低くなるように、処理液供給系における液体および処理液のうち少なくとも一方を冷却してもよい。
この場合、処理部における処理液中の気体の溶解度が高くなるので、処理部において基板に供給される処理液中の気体の濃度が溶解度を超えることが抑制される。したがって、基板に供給される処理液からの気泡の発生を抑制することができる。
(3)処理液生成部は、気体を加圧しつつ液体に供給することにより処理液を生成し、冷却部は、液体流路を流れる液体を冷却し、基板処理装置は、冷却部により冷却された液体の温度を検出する温度検出部と、処理液生成部により生成される処理液中の気体の濃度が温度検出部により検出された温度かつ大気圧での処理液の溶解度よりも低くなるように、処理液生成部において液体に供給される気体の圧力を制御する制御部とをさらに備えてもよい。
この場合、液体流路を流れる液体の温度が変化した場合でも、処理液生成部により生成される処理液中の気体の濃度が温度検出部により検出された温度かつ大気圧での処理液の溶解度よりも低くなるように、フィードバック制御が行われる。それにより、処理液供給系および処理部において、液体流路を流れる液体の温度変化による処理液からの気泡の発生を抑制することができる。
(4)第2の参考形態に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、処理液生成部により生成された処理液を処理部に導く処理液流路と、処理部において処理液流路から基板に供給される処理液を冷却する冷却部とを備えるものである。
その基板処理装置においては、処理液生成部により液体に気体が溶解され、処理液が生成される。生成された処理液は、処理液流路を通して処理部に供給される。処理部においては、基板に処理液を用いた処理が行われる。このとき、処理液流路を流れる処理液は、処理部において大気圧雰囲気に解放される。そのため、処理部において基板に供給される処理液の圧力は、処理液流路を流れる処理液の圧力に比べて低くなる。そのため、処理部においては液体に対する気体の溶解度が低下する。溶解度が低下することにより気体の濃度が溶解度を超えると、液体に溶解された気体の一部が気泡として処理液中に発生する。
上記の構成によれば、処理部において処理液流路から基板に供給される処理液が冷却部により冷却されるので、処理部において基板に供給される処理液の温度を低くすることができる。液体に対する気体の溶解度は、液体の温度が低くなるほど高くなる。したがって、処理部において基板に供給される処理液の圧力が処理液流路を流れる処理液の圧力に比べて低くなる場合でも、処理部における処理液中の気体の溶解度の低下が抑制される。それにより、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制されるので、気泡に起因して処理液中のパーティクルが基板に付着することが抑制される。その結果、処理液を用いて処理された基板の清浄度が向上される。
(5)処理部は、基板を保持する保持部を含み、処理液流路は、処理部において保持部により保持される基板に処理液を吐出するノズルを含み、冷却部は、保持部により保持される基板を取り囲む雰囲気の温度が常温よりも低くなるように雰囲気を冷却してもよい。
この場合、基板を取り囲む雰囲気が常温よりも低い温度まで冷却されることにより、ノズルから基板に吐出される処理液が冷却される。それにより、処理液が大気圧雰囲気に解放されるときに処理液中の気体の溶解度が低下することが抑制される。その結果、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制される。
(6)基板処理装置は、処理液流路を流れる処理液の温度を検出する第1の温度検出部と、雰囲気の温度を検出する第2の温度検出部と、第1および第2の温度検出部により検出された温度に基づいて、雰囲気の温度が処理液流路を流れる処理液の温度以下となるように冷却部を制御する制御部とをさらに備えてもよい。
この場合、基板を取り囲む雰囲気の温度が処理液流路を流れる処理液の温度以下となるようにフィードバック制御することができる。それにより、処理液が大気圧雰囲気に解放されるときに処理液中の気体の溶解度が低下することがさらに抑制される。その結果、基板に供給される処理液からの気泡の発生がさらに抑制される。
(7)処理部は、基板を保持する保持部を含み、処理液流路は、処理部において保持部により保持される基板に処理液を吐出するノズルを含み、冷却部は、保持部により保持される基板を冷却してもよい。
この場合、保持部により保持される基板が冷却されることにより、ノズルから基板に吐出される処理液が冷却される。それにより、処理液が大気圧雰囲気に解放されるときに処理液中の気体の溶解度が低下することが抑制される。その結果、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制される。
(8)基板処理装置は、処理液流路を流れる処理液の温度を検出する第3の温度検出部と、保持部により保持される基板の温度を検出する第4の温度検出部と、第3および第4の温度検出部により検出された温度に基づいて、保持部により保持される基板の温度が処理液流路を流れる処理液の温度以下となるように冷却部を制御する制御部とをさらに備えてもよい。
この場合、保持部により保持される基板の温度が処理液流路を流れる処理液の温度以下となるようにフィードバック制御することができる。それにより、処理液が大気圧雰囲気に解放されるときに処理液中の気体の溶解度が低下することがさらに抑制される。その結果、基板に供給される処理液からの気泡の発生がさらに抑制される。
(9)第3の参考形態に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行うための処理室と、予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより処理液を生成する処理液生成部と、処理液生成部により生成された処理液を処理室に導く処理液流路と、処理室内で基板に供給される処理液の圧力を大気圧よりも高く保持する圧力保持部とを備えるものである。
その基板処理装置においては、処理液生成部により液体に気体が溶解され、処理液が生成される。生成された処理液は、処理液流路を通して処理室に供給される。処理室においては、基板に処理液を用いた処理が行われる。
液体に対する気体の溶解度は、圧力が低くなるほど低くなる。処理液の圧力が低下することにより処理液中の気体の濃度が溶解度を超えると、液体に溶解された気体の一部が気泡として処理液中に発生する。
上記の構成によれば、処理室内で基板に供給される処理液の圧力が、圧力保持部により大気圧よりも高く保持される。そのため、処理室内で基板に供給される処理液中の気体の溶解度は、大気圧での処理液中の気体の溶解度よりも高くなる。それにより、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制されるので、気泡に起因して処理液中のパーティクルが基板に付着することが抑制される。その結果、処理液を用いて処理された基板の清浄度が向上される。
(10)圧力保持部は、処理室内の圧力を調整可能に構成されてもよい。
この場合、処理室内の圧力が圧力保持部により大気圧よりも高く調整される。それにより、基板に供給される処理液の溶解度の低下が抑制される。したがって、簡単な操作で基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制される。
(11)基板処理装置は、処理室内で基板を水平に保持する保持部をさらに備え、処理液流路は、保持部により保持される基板の上面に処理液を吐出するノズルを含み、圧力保持部は、保持部により保持される基板の上面に対向するように構成された遮断板を含み、遮断板は、ノズルから基板の上面に処理液が吐出される際に、基板の上面と当該遮断板との間の空間が処理液で満たされるように配置されてもよい。
この場合、基板の上面に吐出される処理液は、大気圧雰囲気に解放されることなく基板の上面と当該遮断板との間の空間を流れる。このとき、基板の上面上を流れる処理液の圧力が大気圧よりも高く保持される。それにより、基板に供給される処理液中の気体の溶解度が低下することが抑制される。したがって、複雑な制御を要することなく、基板に供給される処理液からの気泡の発生が抑制される。
本発明は、基板の処理に有効に利用することができる。
1 薬液ユニット
2 リンス液ユニット
3 洗浄処理部
4 制御部
8 純水供給源
9 気体供給源
21 スピンチャック
21a スピンベース
21b チャックピン
23 処理カップ
24 ガード
25 回転軸
26 冷却流体供給管
27 下面ノズル
28 冷却流体供給部
34 排液管
35 回収管
36 チャック回転駆動機構
37 遮断板昇降駆動機構
38 遮断板回転駆動機構
50 薬液処理用ノズル
70 リンス処理用ノズル
81 アーム
82 支持軸
83 遮断板
84 気体供給路
100 基板処理装置
310 脱気モジュール
320 冷却ユニット
330 気液混合モジュール
340 ミキシングバルブ
400 機能水生成部
510 冷却気体供給部
610 気体供給部
620 排気部
CH チャンバ
p1,p2,p3,p4,p5,p6,pp3,pp4,pp5,pp6 配管
PA 第1ポート
PB 第2ポート
PC 第3ポート
PD 第4ポート
PE 液体導入口
PF 機能水導出口
PG 第5ポート
pp1 薬液処理用供給管
pp2 リンス処理用供給管
pb バイパス管
PS1,PS3 圧力センサ
TS1,TS2,TS3 温度センサ
v1,v2,v3 バルブ
W 基板

Claims (9)

  1. 基板処理装置であって、
    基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、
    前記処理部に前記処理液を供給する処理液供給系と、
    冷却部とを備え、
    前記処理液供給系は、
    予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより前記処理液を生成する処理液生成部と、
    前記液体を前記処理液生成部に導く液体流路と、
    前記処理液生成部により生成された前記処理液を前記処理部に導く処理液流路とを含み、
    前記冷却部は、前記処理液供給系における前記液体および前記処理液のうち少なくとも一方を冷却し、
    前記処理液生成部は、前記気体を加圧しつつ前記液体に供給することにより前記処理液を生成し、
    前記基板処理装置は、
    前記冷却部により冷却された前記液体および前記処理液のうち少なくとも一方の温度を検出する温度検出部と、
    前記処理液生成部により生成される前記処理液中の気体の濃度が前記温度検出部により検出された温度かつ大気圧での前記処理液の溶解度よりも低くなるように、前記処理液生成部において前記液体に供給される前記気体の圧力を制御する制御部とをさらに備える、基板処理装置。
  2. 基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、
    予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより前記処理液を生成する処理液生成部と、
    前記処理液生成部により生成された前記処理液を前記処理部に導く処理液流路と、
    前記処理部において前記処理液流路から基板に供給される前記処理液を冷却する冷却部とを備え、
    前記処理液流路は、前記処理部において処理される基板に前記処理液を吐出するノズルを含み、
    前記冷却部は、前記処理部において前記ノズルから吐出されて基板に到達するまでの処理液を少なくとも冷却するように、または前記処理部において基板に接触した処理液を冷却するように構成された、基板処理装置。
  3. 基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、
    前記処理部に前記処理液を供給する処理液供給系と、
    冷却部とを備え、
    前記処理液供給系は、
    予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより前記処理液を生成する処理液生成部と、
    前記液体を前記処理液生成部に導く液体流路と、
    前記処理液生成部により生成された前記処理液を前記処理部に導く処理液流路とを含み、
    前記冷却部は、前記処理液供給系における前記液体および前記処理液のうち少なくとも一方を冷却するとともに前記処理部において前記処理液流路から基板に供給される前記処理液を冷却する、基板処理装置。
  4. 基板処理装置であって、
    基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、
    予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより前記処理液を生成する処理液生成部と、
    前記処理液生成部により生成された前記処理液を前記処理部に導く処理液流路と、
    前記処理部において前記処理液流路から基板に供給される前記処理液を冷却する冷却部とを備え、
    前記処理部は、基板を保持する保持部を含み、
    前記処理液流路は、前記処理部において前記保持部により保持される基板に前記処理液を吐出するノズルを含み、
    前記冷却部は、前記保持部により保持される基板を取り囲む雰囲気を冷却し、
    前記基板処理装置は、
    前記雰囲気の温度を検出する第1の温度検出部と、
    前記第1の温度検出部により検出された温度に基づいて、前記雰囲気の温度が常温よりも低くなるように前記冷却部を制御する制御部とをさらに備える、基板処理装置。
  5. 前記処理液流路を流れる処理液の温度を検出する第2の温度検出部と、
    前記第1および第2の温度検出部により検出された温度に基づいて、前記雰囲気の温度が前記処理液流路を流れる前記処理液の温度以下となるように前記冷却部を制御する制御部とをさらに備える、請求項記載の基板処理装置。
  6. 基板処理装置であって、
    基板に処理液を用いた処理を行う処理部と、
    予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより前記処理液を生成する処理液生成部と、
    前記処理液生成部により生成された前記処理液を前記処理部に導く処理液流路と、
    前記処理部において前記処理液流路から基板に供給される前記処理液を冷却する冷却部とを備え、
    前記処理部は、基板を保持する保持部を含み、
    前記処理液流路は、前記処理部において前記保持部により保持される基板に前記処理液を吐出するノズルを含み、
    前記冷却部は、前記保持部により保持される基板を冷却し、
    前記基板処理装置は、
    前記保持部により保持される基板の温度を検出する第3の温度検出部と、
    前記第3の温度検出部により検出された温度に基づいて、前記保持部により保持される基板の温度が常温よりも低くなるように前記冷却部を制御する制御部とをさらに備える、基板処理装置。
  7. 前記処理液流路を流れる処理液の温度を検出する第4の温度検出部をさらに備え、
    前記制御部は、前記第3および第4の温度検出部により検出された温度に基づいて、前記保持部により保持される基板の温度が前記処理液流路を流れる前記処理液の温度以下となるように前記冷却部を制御する、請求項記載の基板処理装置。
  8. 基板に処理液を用いた処理を行うための処理室と、
    予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより前記処理液を生成する処理液生成部と、
    前記処理液生成部により生成された処理液を前記処理室に導く処理液流路と、
    前記処理室内の圧力を調整可能に構成されかつ前記処理室内で基板に供給される処理液の圧力を大気圧よりも高く保持する圧力保持部と、
    前記処理液流路を流れる処理液の圧力を検出する圧力検出部と、
    前記圧力検出部により検出された圧力に基づいて前記圧力保持部を制御する制御部とを備える、基板処理装置。
  9. 基板に処理液を用いた処理を行うための処理室と、
    予め定められた液体に予め定められた気体を溶解させることにより前記処理液を生成する処理液生成部と、
    前記処理液生成部により生成された処理液を前記処理室に導く処理液流路と、
    前記処理室内で基板に供給される処理液の圧力を大気圧よりも高く保持する圧力保持部と、
    前記処理室内で基板を水平に保持する保持部と、
    前記保持部を鉛直軸の周りで回転させる第1の回転駆動部とを備え、
    前記処理液流路は、前記保持部により保持される基板の上面に前記処理液を吐出するノズルを含み、
    前記圧力保持部は、
    前記保持部により保持される基板の上面に対向するように構成された遮断板と、
    前記遮断板を前記鉛直軸の周りで回転させる第2の回転駆動部とを含み、
    前記遮断板は、前記ノズルから基板の上面に前記処理液が吐出される際に、基板の上面と当該遮断板との間の空間が前記処理液で満たされるように配置され、
    前記第1および第2の回転駆動部は、前記ノズルから基板の上面に前記処理液が吐出される際に、前記保持部および前記遮断板をそれぞれ回転させる、基板処理装置。
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