JP7541553B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板に対して処理液によるエッチング等の表面処理を行う基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体基板、液晶表示装置用基板、flat panel display（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
従来より、半導体装置の製造工程では、半導体基板等の基板に対して種々の処理を行う基板処理装置が用いられている。そのような基板処理装置の１つとして、処理槽内に処理液を貯留し、その処理液中に複数の基板を一括して浸漬して洗浄処理やエッチング処理等を行うバッチ式の基板処理装置が知られている。
特許文献１には、処理槽内にて基板保持部に保持された複数の基板の下方に処理液を吐出する処理液吐出部と気泡を供給する気泡供給部とを設けることが開示されている。処理液の吐出に加えて気泡を処理液中に供給することにより、処理槽内における処理液の流速が速くなって基板の表面処理の効率が向上する。
特に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いたポリシリコンのエッチング処理では、処理液中に窒素ガスの気泡を供給することによって液中の溶存酸素を窒素で置換してエッチングレートを制御することが検討されている。エッチングレートを高めてスループットを向上させるために、常時窒素ガスの気泡を供給して処理液中の溶存酸素濃度を極限にまで低下させることが求められている。
特開２０２１－１０６２５４号公報
ＴＭＡＨを用いたエッチング処理では、雰囲気から処理液中に酸素が溶け込むのを防止するために、処理槽に蓋部（カバー）を設け、その蓋部の一部を処理液の液面に浸けることも検討されている。しかし、蓋部の一部を処理液の液面に浸けた状態で窒素ガスの気泡を供給し続けると、蓋部と処理液との界面に窒素ガスの気泡が集積して基板の上端部と接触し、その接触部分がエッチングされなくなってエッチング処理の面内均一性が低下するという問題が生じる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理液に蓋部を浸けた状態で気泡を供給しても処理の均一性低下を抑制することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽内に処理液を供給する処理液供給部と、基板を保持し、前記処理槽に貯留された処理液中に前記基板を浸漬する基板保持部と、前記処理槽の内部に配置され、前記基板保持部に保持された前記基板の下方から前記処理槽に貯留された処理液に気泡を供給する管状の気泡供給管と、前記処理槽の上部開口を覆う蓋部と、を備え、前記蓋部の少なくとも一部は前記処理槽に貯留された処理液中に浸漬し、前記蓋部には、前記蓋部の端縁部に近付くほど上側に向かう第１傾斜面と、前記蓋部の中央部に近付くほど上側に向かう第２傾斜面と、が形成されることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記蓋部は、開閉可能に設けられた第１蓋体および第２蓋体を有し、前記第１蓋体および前記第２蓋体のそれぞれには四角錐形状の凸部が形成されることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記第２傾斜面の上端の高さ位置は前記第１傾斜面の上端の高さ位置よりも高いことを特徴とする。
請求項１から請求項３の発明によれば、処理槽の上部開口を覆う蓋部に、蓋部の端縁部に近付くほど上側に向かう第１傾斜面と、蓋部の中央部に近付くほど上側に向かう第２傾斜面と、が形成されるため、気泡供給管から処理液中に供給された気泡は第１傾斜面および第２傾斜面にそって斜め上方に導かれて円滑に処理槽の外部に排出され、処理液に蓋部を浸けた状態で気泡を供給しても処理の均一性低下を抑制することができる。
特に、請求項３の発明によれば、第２傾斜面の上端の高さ位置は第１傾斜面の上端の高さ位置よりも高いため、基板の上端部近傍の上方には比較的広い空間が存在することとなり、最も液面からの距離が短い基板の上端部の上方には気泡が滞留しにくくなって基板と気泡との接触をより確実に防止することができる。
本発明に係る基板処理装置の全体構成を示す図解的な平面図である。 図１の基板処理装置の処理部の構成を示す図である。 リフターが上昇した状態を示す図である。 リフターが下降した状態を示す図である。 ノズル、分散板およびパンチングプレートを処理槽の底部から見た図である。 図１の基板処理装置の処理部を上方から見た平面図である。 図１の基板処理装置の処理部を側方から見た側面図である。 第１蓋体および第２蓋体が閉じた状態を示す図である。 第１蓋体および第２蓋体が開いた状態を示す図である。 蓋部の下面の形状を示す斜視図である。 図１の基板処理装置の処理部における基板の処理を示す図である。 蓋部と基板との位置関係の他の例を示す図である。 処理部の他の例を示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下において、相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」、「同軸」、など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。また、等しい状態であることを示す表現（例えば、「同一」、「等しい」、「均質」、など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。また、形状を示す表現（例えば、「円形状」、「四角形状」、「円筒形状」、など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲の形状を表すものとし、例えば凹凸または面取りなどを有していてもよい。また、構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、「有する」、といった各表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。また、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも一つ」という表現には、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、「Ｃのみ」、「Ａ、ＢおよびＣのうち任意の２つ」、「Ａ、ＢおよびＣの全て」が含まれる。
図１は、本発明に係る基板処理装置１００の全体構成を示す図解的な平面図である。基板処理装置１００は、複数枚の基板Ｗに対して一括して処理液による表面処理を行うバッチ式の基板処理装置である。処理対象となる基板は、シリコンの円形の半導体基板である。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。また、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。
基板処理装置１００は、主として、ロードポート１１０と、搬出入ロボット１４０と、姿勢変換機構１５０と、プッシャ１６０と、主搬送ロボット１８０と、基板処理部群１２０と、受け渡しカセット１７０と、制御部７０と、を備える。
ロードポート１１０は、平面視でほぼ長方形に形成された基板処理装置１００の端部に設けられている。ロードポート１１０には、基板処理装置１００で処理される複数枚の基板（以下、単に「基板」とする）Ｗを収容するキャリアＣが載置される。未処理の基板Ｗを収容したキャリアＣは無人搬送車（ＡＧＶ、ＯＨＴ）等によって搬送されてロードポート１１０に載置される。また、処理済みの基板Ｗを収容したキャリアＣも無人搬送車によってロードポート１１０から持ち去られる。
キャリアＣは、典型的には、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)である。キャリアＣは、その内部に形設された複数の保持棚によって複数の基板Ｗを水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）で鉛直方向（Ｚ方向）に一定間隔で積層配列した状態で保持する。キャリアＣの最大収容枚数は、２５枚または５０枚である。なお、キャリアＣの形態としては、ＦＯＵＰの他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。
基板処理装置１００の本体部とロードポート１１０との境界部分には、ポッドオープナー（図示省略）等が設けられている。ポッドオープナーは、ロードポート１１０に載置されたキャリアＣの前面の蓋を開閉する。
搬出入ロボット１４０は、ロードポート１１０に載置されたキャリアＣの蓋が開放された状態で、当該キャリアＣから基板処理装置１００の本体部に未処理の基板Ｗを搬入するとともに、基板処理装置１００の本体部からキャリアＣに処理済みの基板Ｗを搬出する。より具体的には、搬出入ロボット１４０は、キャリアＣと姿勢変換機構１５０との間で複数枚の基板Ｗの搬送を行う。搬出入ロボット１４０は、水平面内で旋回可能に構成されるとともに、それぞれが１枚の基板Ｗを保持可能なハンド要素を多段に積層してなるバッチハンド（図示省略）を進退移動可能に備える。
姿勢変換機構１５０は、搬出入ロボット１４０から受け取った複数枚の基板ＷをＸ軸周りに９０°回動させて、当該基板Ｗの姿勢を水平姿勢から起立姿勢（法線が水平方向に沿う姿勢）に変換する。また、姿勢変換機構１５０は、搬出入ロボット１４０に基板Ｗを渡す前に、当該基板Ｗの姿勢を起立姿勢から水平姿勢に変換する。
プッシャ１６０は、姿勢変換機構１５０と受け渡しカセット１７０との間に配置される。プッシャ１６０は、姿勢変換機構１５０と受け渡しカセット１７０に設けられた昇降ステージ（図示省略）との間で起立姿勢の基板Ｗの受け渡しを行う。
受け渡しカセット１７０と基板処理部群１２０とはＸ方向に沿って一列に配置されている。基板処理部群１２０は、５つの処理部１２１，１２２，１２３，１２４，１２５を備える。処理部１２１～１２５は、基板Ｗに対して種々の表面処理を行う基板処理装置１００の主要部である。図１に示すように、基板処理装置１００内において、処理部１２１，１２２，１２３，１２４，１２５の順に（＋Ｘ）側から配置される。処理部１２１，１２２，１２３，１２４のそれぞれは処理液を貯留する処理槽１０を備える。
処理部１２１および処理部１２３は、それぞれ、同種または異種の薬液を貯留し、その薬液中に複数の基板Ｗを一括して浸漬させてエッチング処理等の薬液処理を行う。また、処理部１２２および処理部１２４は、それぞれ、リンス液（典型的には純水）を貯留し、そのリンス液中に複数の基板Ｗを一括して浸漬させてリンス処理を行う。
基板処理部群１２０において、処理部１２１と処理部１２２とが対になっており、処理部１２３と処理部１２４とが対になっている。そして、処理部１２１と処理部１２２との対に専用の搬送機構である１つのリフター２０が設けられている。リフター２０は、処理部１２１と処理部１２２との間でＸ方向に沿って移動可能とされている。また、リフター２０は、処理部１２１および処理部１２２のそれぞれにおいて昇降可能とされている。同様に、処理部１２３と処理部１２４との対に専用の搬送機構である１つのリフター２０が設けられている。
リフター２０は、主搬送ロボット１８０から受け取った複数の基板Ｗを保持し、その基板Ｗを処理部１２１の処理槽１０に貯留された薬液中に浸漬させる。薬液処理の終了後、リフター２０は、処理部１２１から基板Ｗを引き上げて処理部１２２に移送し、処理部１２２の処理槽に貯留されたリンス液中に基板Ｗを浸漬させる。リンス処理終了後、リフター２０は、処理部１２２から基板Ｗを引き上げて主搬送ロボット１８０に渡す。処理部１２３および処理部１２４においても、同様のリフター２０の動作が行われる。
処理部１２５は、密閉された乾燥チャンバー内を大気圧未満に減圧する機構と、当該乾燥チャンバー内に有機溶剤（例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ））を供給する機構と、リフター２０と、を備える。処理部１２５は、リフター２０によって主搬送ロボット１８０から受け取った基板Ｗを乾燥チャンバー内に収容し、その乾燥チャンバー内を減圧雰囲気としつつ、基板Ｗに有機溶剤を供給して基板Ｗを乾燥させる。乾燥処理後の基板Ｗはリフター２０を介して主搬送ロボット１８０に受け渡される。
受け渡しカセット１７０は、待機位置（図１の主搬送ロボット１８０の位置）にある主搬送ロボット１８０の下方に配置される。受け渡しカセット１７０は、図示省略の昇降ステージを備える。当該昇降ステージは、プッシャ１６０から受け取った基板Ｗを起立姿勢のまま上昇させて主搬送ロボット１８０に渡す。また、昇降ステージは、主搬送ロボット１８０から受け取った基板Ｗを下降させてプッシャ１６０に渡す。
主搬送ロボット１８０は、図１の矢印ＡＲ１に示すように、Ｘ方向に沿ってスライド移動に構成されている。主搬送ロボット１８０は、受け渡しカセット１７０の上方の待機位置と処理部１２１，１２２，１２３，１２４，１２５のいずれかの上方の処理位置との間で基板Ｗを搬送する。
主搬送ロボット１８０は、複数の基板Ｗを一括して把持する一対の基板チャック１８１を備えている。主搬送ロボット１８０は、一対の基板チャック１８１の間隔を狭めることにより複数の基板Ｗを一括して把持することができ、基板チャック１８１の間隔を拡げることにより把持状態を解除することができる。このような構成により、主搬送ロボット１８０は、受け渡しカセット１７０の昇降ステージに対して基板Ｗの受け渡しを行うことができるとともに、基板処理部群１２０に設けられた各リフター２０とも基板Ｗの受け渡しを行うことができる。
次に、基板処理装置１００に設けられた処理部１２１の構成について説明する。ここでは、処理部１２１について説明するが、処理部１２３も同様の構成を備える。図２は、処理部１２１の構成を示す図である。図２に示すように、処理部１２１は、主として、処理液を貯留する処理槽１０と、複数枚の基板Ｗを保持して上下に昇降するリフター２０と、処理槽１０内に処理液を供給する処理液供給部３０と、処理槽１０から処理液を排出する排液部４０と、処理槽１０に貯留された処理液中に気泡を供給する気泡供給部５０と、処理槽１０の上部開口を開閉する蓋部８０と、を備える。
処理槽１０は、石英等の耐薬性の材料により構成された貯留容器である。処理槽１０は、処理液を貯留してその内部に基板Ｗを浸漬させる内槽１１と、内槽１１の上端外周部に形成された外槽１２とを含む二重槽構造を有する。内槽１１および外槽１２はそれぞれ上向きに開いた上部開口を有する。外槽１２の上縁の高さは、内槽１１の上縁の高さよりも僅かに高い。内槽１１の上端まで処理液が貯留されている状態で処理液供給部３０から処理液がさらに供給されると、内槽１１の上部から処理液が溢れて外槽１２へとオーバーフローする。本実施形態の処理槽１０は使用する処理液の量を低減した省液仕様のものであり、内槽１１の容量は比較的小さい。
本明細書において、「処理液」とは各種の薬液および純水を含む概念の用語である。薬液としては、例えば、エッチング処理を行うための液、または、パーティクルを除去するための液などが含まれ、具体的には、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＳＣ－１液（水酸化アンモニウムと過酸化水素水と純水との混合溶液）、ＳＣ－２液（塩酸と過酸化水素水と純水との混合溶液）、または、リン酸などが用いられる。薬液は、純水によって希釈されたものも含む。本実施形態では、処理液としてＴＭＡＨとＩＰＡ（イソプロピルアルコール）と純水との混合液を用いている。
リフター２０は、基板Ｗを保持しつつ上下に搬送するための搬送機構である。リフター２０は、鉛直方向（Ｚ方向）に延びる背板２２と、背板２２の下端から水平方向（Ｙ方向）に延びる３本の保持棒２１とを有する。背板２２の下端はＶ字型に形成されている。背板２２の下端から延びる３本の保持棒２１のそれぞれには複数（例えば、５０個）の保持溝が所定のピッチで刻設されている。複数の基板Ｗは、それぞれの周縁部を保持溝に嵌合させた状態で３本の保持棒２１上に互いに所定間隔を隔てて平行に起立姿勢で保持される。
また、リフター２０は、図２において概念的に示した駆動機構２４と接続されて昇降移動される。図３および図４は、リフター２０の昇降動作を示す図である。蓋部８０が開いている状態で駆動機構２４を動作させるとリフター２０が上下に移動し、リフター２０に保持された基板Ｗは図２の矢印ＡＲ２１にて示すように、処理槽１０の内部の浸漬位置（図４の位置）と、処理槽１０の上方の引き上げ位置（図３の位置）との間で昇降移動される。処理槽１０に処理液が貯留された状態で基板Ｗが浸漬位置に下降されることにより、当該処理液中に基板Ｗが浸漬されて表面処理が行われる。すなわち、処理時にはリフター２０は、基板Ｗを保持し、処理槽１０に貯留された処理液中に基板Ｗを浸漬する基板保持部として機能する。
図２に戻り、処理液供給部３０は、ノズル３１およびそれに処理液を送給する配管系を備える。ノズル３１は、処理槽１０の内槽１１内の底部に配置される。ノズル３１の直上にはノズル３１に対向するように分散板１５が設けられる。さらに、分散板１５の上方にはパンチングプレート１７が設けられている。
図５は、ノズル３１、分散板１５およびパンチングプレート１７を処理槽１０の底部から見た図である。処理液供給部３０の配管３２の先端部分（処理槽１０内に延びる部分）が配管１３２を構成する。配管１３２の上側に複数のノズル３１が形設される。各ノズル３１は、配管１３２に連通接続されている。複数のノズル３１のそれぞれの上方に分散板１５が設けられる。分散板１５は、水平面に平行に設けられた円板形状の部材である。ノズル３１は、分散板１５に向かって、配管１３２から鉛直上方に突設されている。分散板１５のさらに上方には内槽１１の水平断面の全体にパンチングプレート１７が設けられる。パンチングプレート１７の全面に複数の処理液孔１７ａが穿設されている。
配管１３２に送給された処理液は、ノズル３１から直上の分散板１５に向けて吐出される。処理槽１０に処理液が貯留されている状態でノズル３１から上方に向けて処理液が吐出されると、その処理液の流れが分散板１５に突き当たって液の圧力が分散され、処理液が分散板１５の面に沿って水平方向に拡がる。そして、分散板１５によって水平方向に拡がった処理液は、パンチングプレート１７の複数の処理液孔１７ａから上昇して処理槽１０内に下方から上方へと向かう層流を形成する。すなわち、パンチングプレート１７は、処理槽１０内に処理液の層流を形成する。
図２に戻り、ノズル３１に処理液を送給する配管系は、配管３２にポンプ３３、ヒータ３４、フィルタ３５、流量調整バルブ３６およびバルブ３７を備えて構成される。ポンプ３３、ヒータ３４、フィルタ３５、流量調整バルブ３６およびバルブ３７は、この順番で配管３２の上流から下流に向かって（外槽１２から内槽１１に向かって）配置される。
配管３２の先端側は処理槽１０内に延設されて配管１３２（図５）を構成するとともに、配管３２の基端側は外槽１２に接続される。配管３２は、外槽１２から流れ出た処理液を再び内槽１１に導く。すなわち、処理液供給部３０は、処理槽１０内の処理液を循環させるのである。ポンプ３３は、外槽１２から配管３２に処理液を排出させるとともに、その処理液をノズル３１に送り出す。ヒータ３４は、配管３２を流れる処理液を加熱する。処理液としてリン酸等を用いる場合には、ヒータ３４によって処理液を加熱し、昇温した処理液を処理槽１０に貯留する。
フィルタ３５は、配管３２を流れる処理液をろ過して不純物等を取り除く。流量調整バルブ３６は、配管３２を流れる処理液の流量を調整する。バルブ３７は、配管３２の流路を開閉する。ポンプ３３を作動させつつバルブ３７を開放することにより、外槽１２から排出された処理液が配管３２を流れてノズル３１に送給され、その流量は流量調整バルブ３６によって規定される。
排液部４０は、配管４１およびバルブ４５を含む。配管４１の先端側は処理槽１０の内槽１１の底壁に接続される。配管４１の経路途中にはバルブ４５が設けられている。配管４１の基端側は、基板処理装置１が設置される工場の排液設備に接続されている。バルブ４５が開放されると、内槽１１内に貯留されていた処理液が内槽１１の底部から配管４１に急速排出され、排液設備にて処理される。
処理液供給部３０は処理槽１０内の処理液を循環させるが、例えば排液部４０による排液によって処理液が不足したときには、図示省略の新液供給機構から処理槽１０に新しい処理液が供給される。具体的には、新液供給機構は外槽１２または内槽１１に薬液を供給する薬液供給部と純水を供給する純水供給部とを備える。薬液供給部が処理槽１０に薬液を供給するとともに、純水供給部が純水を供給されることにより、薬液が希釈されることとなる。
気泡供給部５０は、複数本の気泡供給管５１（本実施形態では６本）およびそれらに気体を送給する配管系を備える。６本の気泡供給管５１は、処理槽１０の内槽１１の内部において、パンチングプレート１７の上方、かつ、リフター２０によって浸漬位置に保持された基板Ｗの下方に配置される。
６本の気泡供給管５１のそれぞれは、上側に一列に沿って図示省略の気泡孔が設けられた長尺の円管状部材である。気泡供給管５１は、処理液に対する耐薬品性を有する材質、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、または、石英にて形成される（本実施形態ではＰＦＡを使用）。
６本の気泡供給管５１に気体を送給する配管系は、配管５２、気体供給機構５３および気体供給源５４を含む。６本の気泡供給管５１のそれぞれに１本の配管５２の先端側が接続される。配管５２の基端側は気体供給源５４に接続されている。そして、配管５２のそれぞれに気体供給機構５３が設けられる。つまり、６本の気泡供給管５１のそれぞれについて１個の気体供給機構５３が設けられている。気体供給源５４は、各配管５２に気体を送り出す。気体供給機構５３は、図示省略のマスフローコントローラおよび開閉バルブ等を備えており、配管５２を介して気泡供給管５１に気体を送給するとともに、その送給する気体の流量を調整する。
６本の気泡供給管５１に気体が送給されると、各気泡供給管５１は処理槽１０内に貯留されている処理液中に気体を吐出する。処理槽１０に処理液が貯留された状態で６本の気泡供給管５１から処理液中に気体を供給すると、その気体は気泡となって処理液中を上昇する。気泡供給部５０が供給する気体は、例えば不活性ガスである。その不活性ガスは、例えば、窒素またはアルゴンである（本実施形態では窒素を使用）。
また、各気泡供給管５１に設けられた複数の気泡孔のそれぞれは、リフター２０によって保持された隣り合う基板Ｗと基板Ｗとの間に位置するように配置されている。従って、各気泡供給管５１に形設された複数の気泡孔から気体が吐出されることによって形成された気泡は隣り合う基板Ｗと基板Ｗとの間を上昇することとなる。
蓋部８０は、処理槽１０の上部開口を開閉する。蓋部８０が閉じた状態では蓋部８０は処理槽１０の上部開口を覆う。また、蓋部８０が開いた状態では処理槽１０の上部開口が開放され、リフター２０によって基板Ｗを浸漬位置と引き上げ位置との間で昇降させることができる。
図６は、処理部１２１を上方から見た平面図である。図７は、処理部１２１を側方から見た側面図である。蓋部８０は、第１蓋体８１および第２蓋体８２を有する。第１蓋体８１および第２蓋体８２はともに、耐薬品性に優れたフッ素樹脂の一種であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）にて形成されている。蓋部８０が閉じた状態では、第１蓋体８１および第２蓋体８２の双方によって内槽１１の全体の上方が覆われる。また、第１蓋体８１および第２蓋体８２は外槽１２の一部の上方を覆う。なお、外槽１２の残部（（＋Ｙ）側の一部）は外槽カバー１４によって覆われている。
第１蓋体８１は図６に概念的に示した第１開閉機構８３と接続されている。同様に、第２蓋体８２は第２開閉機構８４と接続されている。第１開閉機構８３および第２開閉機構８４は例えばエアシリンダーで構成される。第１蓋体８１および第２蓋体８２のそれぞれは、第１開閉機構８３および第２開閉機構８４によって図２の矢印ＡＲ２２に示すように、Ｙ軸方向に沿った回転軸周りで開閉動作を行う。
図８は、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態を示す図である。図９は、第１蓋体８１および第２蓋体８２が開いた状態を示す図である。図８および図９には、気泡供給管５１およびノズル３１等の要素は省略している。図８に示すように、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態では、処理槽１０に貯留された処理液が第１蓋体８１および第２蓋体８２によって外部雰囲気から遮断され、処理液に酸素が溶け込むことが抑制される。図９に示すように、第１蓋体８１および第２蓋体８２が開いた状態では、処理槽１０に貯留された処理液が外部雰囲気と接触し、基板Ｗの昇降が可能となる。
図１０は、蓋部８０の下面の形状を示す斜視図である。第１蓋体８１の内槽１１を覆う下面には四角錐形状（ピラミッド形状）の凸部８５が形成されている。同様に、第２蓋体８２の内槽１１を覆う下面にも四角錐形状の凸部８６が形成されている。より正確には、凸部８５および凸部８６は、底面が長方形の長方錐形状を有する。
１つの四角錐は、四角形の底面の周囲に４つの傾斜面（テーパ面）を有する。図１０に示すように、第１蓋体８１の凸部８５は、４つの傾斜面８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄを有する。第２蓋体８２の凸部８６は、４つの傾斜面８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄを有する。よって、凸部８５および凸部８６は合計で８つの傾斜面を有する。
第１蓋体８１および第２蓋体８２に形成された８つの傾斜面は、作用に基づいて３種類に区分け可能である。まず、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態でＸＺ面で見たときには、凸部８５の傾斜面８７ｃと凸部８６の傾斜面８８ａとで蓋部８０の端縁部に近付くほど上側に向かう第１傾斜面９１が構成される（図８）。次に、ＸＺ面で見たときに、凸部８５の傾斜面８７ａと凸部８６の傾斜面８８ｃとで蓋部８０の中央部に近付くほど上側に向かう第２傾斜面９２が構成される。さらに、ＹＺ面で見たときには、凸部８５の傾斜面８７ｂ，８７ｄと凸部８６の傾斜面８８ｂ，８８ｄとで蓋部８０の端縁部に近付くほど上側に向かう第３傾斜面９３が構成される（図７）。
図８に示すように、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態において、第２傾斜面９２の上端９２ａの高さ位置は第１傾斜面９１の上端９１ａの高さ位置よりも高い。すなわち、浸漬位置の基板Ｗの上方にはＸ方向に沿った端縁部に比較して中央部に比較的広い空間が存在することとなる。
また、本実施形態では、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態において、第１蓋体８１の下端部（凸部８５の頂上部）および第２蓋体８２の下端部（凸部８６の頂上部）の高さ位置が浸漬位置に保持された基板Ｗの上端よりも高い。
また、図８に示すように、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態において、内槽１１の上端と第１蓋体８１および第２蓋体８２との間には隙間が形成されている。この隙間を通って、内槽１１から外槽１２に処理液がオーバーフローするとともに、気体も流出する。
さらに、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態において、第１蓋体８１の先端（（＋Ｘ）側端部）と第２蓋体８２の先端（（－Ｘ）側端部）との間に流路９５が形成される。すなわち、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じたときに、それらは密接するのではなく、双方の間に隙間が存在するのである。流路９５は屈曲している。
制御部７０は、基板処理装置１００に設けられた種々の動作機構を制御する。制御部７０は、処理部１２１の動作も制御する。制御部７０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部７０は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく記憶部（例えば、磁気ディスクまたはＳＳＤ）を備えている。制御部７０は、処理液供給部３０のバルブ３７や気体供給機構５３等と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。
また、制御部７０の記憶部には、基板Ｗを処理する手順および条件を定めたレシピ（以下「処理レシピ」という）が記憶されている。処理レシピは、例えば、装置のオペレータが、ＧＵＩを介して入力して記憶部に記憶させることによって、基板処理装置１００に取得される。或いは、複数の基板処理装置１００を管理するホストコンピュータから基板処理装置１００に処理レシピが通信により引き渡されて記憶部に記憶されても良い。制御部７０は、記憶部に格納されている処理レシピの記述に基づいて、気体供給機構５３等の動作を制御することにより、処理レシピに記述された通りに基板Ｗの表面処理を進行させる。

次に、上記の構成を有する処理部１２１における処理動作について説明する。本実施形態の処理部１２１においては、処理槽１０の内槽１１から外槽１２へと処理液がオーバーフローし、外槽１２から流れ出た処理液が内槽１１に戻ることによって処理液が循環している。具体的には、外槽１２から配管３２に流れ出た処理液は、ポンプ３３によってノズル３１に送り出される。このとき、配管３２を流れる処理液は必要に応じてヒータ３４によって加熱される。また、配管３２を流れる処理液の流量は流量調整バルブ３６によって規定される。さらに、必要に応じて排液部４０が処理槽１０から使用済みの処理液を排出するとともに、新液供給機構が処理槽１０に新液を供給する。本実施形態では処理液として強アルカリ性のＴＭＡＨとＩＰＡと純水との混合液を使用し、ＴＭＡＨによるポリシリコンのエッチング処理を行う。ＴＭＡＨを用いたポリシリコンのエッチング処理では、溶存酸素濃度が高くなるとエッチングレートが低下することが知られており、処理液中に溶存する酸素量を少なくすることが重要となる。
ノズル３１に送給された処理液は、ノズル３１から内槽１１内の上方に向けて吐出される。ノズル３１から吐出された処理液は、分散板１５に突き当たって分散板１５の面に沿って水平方向に拡がる。分散板１５によって水平方向に拡がった処理液は、パンチングプレート１７に到達して複数の処理液孔１７ａを通過し、その処理液孔１７ａから上昇して上方へと向かう層流を内槽１１内に形成する。内槽１１の上端にまで到達した処理液は外槽１２にオーバーフローして流れ込む。
処理槽１０内に上昇する処理液の層流が形成されている状態で基板Ｗが処理液中に浸漬される。具体的には、主搬送ロボット１８０によって搬送されてきた複数の基板Ｗをリフター２０が処理槽１０上方の引き上げ位置にて受け取る。基板Ｗは３本の保持棒２１上に載置されてリフター２０に保持される。続いて、制御部７０は、駆動機構２４を動作させてリフター２０を下降させ、基板Ｗを処理槽１０内の浸漬位置に下降させて処理液中に基板Ｗを浸漬させる。このときには、第１蓋体８１および第２蓋体８２が開いた状態となって処理槽１０の上部開口が開放されている（図９参照）。
リフター２０が下降を停止して基板Ｗを浸漬位置に保持した後、制御部７０が第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を動作させて第１蓋体８１および第２蓋体８２を閉じる（図８参照）。これにより、処理槽１０の上部開口が蓋部８０によって覆われ、処理槽１０に貯留された処理液が第１蓋体８１および第２蓋体８２によって外部雰囲気から遮断されて処理液に酸素が溶け込むことが抑制される。
また、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じたときには、第１蓋体８１の凸部８５および第２蓋体８２の凸部８６の少なくとも一部が処理液中に浸漬する。具体的には、四角錐形状の凸部８５および凸部８６の頂上部を含む傾斜面の一部が処理液の液面よりも下方に位置する（図８参照）。これにより、処理液の液面と蓋部８０との間に滞留する空気の量が少なくなり、処理液に酸素が溶け込むのをより効果的に抑制することができる。但し、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態においても、第１蓋体８１および第２蓋体８２の下端（凸部８５および凸部８６の頂上部）の高さ位置は浸漬位置に保持されている基板Ｗの上端の高さ位置よりも高い。
処理槽１０内に処理液の層流が形成されている状態でリフター２０によって基板Ｗが浸漬位置に保持されることにより、基板Ｗと基板Ｗとの間に処理液の層流が流れる。これにより、基板Ｗの表面が処理液に曝されることとなり、基板Ｗの表面処理（本実施形態ではエッチング処理）が進行する。
また、気泡供給部５０の気体供給機構５３が対応する気泡供給管５１に気体（窒素）を送給する。気泡供給管５１に送給された気体は、気泡供給管５１の上側に設けられた複数の気泡孔から処理液中に吐出されて気泡を形成する。複数の気泡孔は、リフター２０によって保持された隣り合う基板Ｗと基板Ｗとの間に位置するように配置されているため、気泡供給管５１から吐出された気泡は隣り合う基板Ｗと基板Ｗとの間を上昇する。すなわち、基板Ｗの表面の近傍を多数の気泡が上昇することとなる。
図１１は、処理部１２１における基板Ｗの処理を示す図である。本実施形態のように、ＴＭＡＨを用いたエッチング処理を行う場合には、処理液中の溶存酸素濃度が低くなるほどエッチングレートが高くなる。複数本の気泡供給管５１から窒素の気泡を処理液中に供給すると、処理液中の溶存酸素が窒素で置換されることによって溶存酸素濃度が低下し、その結果基板Ｗのエッチングレートを高めることができる。
６本の気泡供給管５１から吐出された窒素の気泡は処理液中を上昇して液面に到達する。本実施形態では、第１蓋体８１および第２蓋体８２の一部が処理液中に浸漬しているため、気泡は処理液と第１蓋体８１および第２蓋体８２との界面に到達する。多量の気泡が蓋部８０に付着して処理液と第１蓋体８１および第２蓋体８２との界面に滞留した場合には、基板Ｗの上端部近傍が気泡と接触することとなる。そうなると、その基板Ｗの上端部近傍は、処理液が接触しなくなるため、エッチングされなくなる。その結果、基板Ｗのエッチング処理の面内均一性が損なわれるおそれがある。特に、本実施形態では、処理液中にＩＰＡが含まれているため、気泡が消滅しにくく、界面に気泡が滞留しやすい。
そこで、本実施形態においては、第１蓋体８１および第２蓋体８２のそれぞれに四角錐形状の凸部８５および凸部８６を設けて複数の傾斜面を形成している。図１１に示すように、処理液と第１蓋体８１および第２蓋体８２との界面に到達した気泡の一部は、第１傾斜面９１に沿って内槽１１の周端部側かつ斜め上方に導かれ、内槽１１の上端と第１蓋体８１および第２蓋体８２との間に形成された隙間から処理槽１０の外部に排出される。また、上記界面に到達した気泡の別の一部は、第２傾斜面９２に沿って内槽１１の中央部側かつ斜め上方に導かれ、第１蓋体８１と第２蓋体８２との間の流路９５から処理槽１０の外部に放出される。さらに、上記界面に到達した気泡の残りの一部は、第３傾斜面９３に沿って内槽１１の周端部側かつ斜め上方に導かれ、内槽１１の上端と第１蓋体８１および第２蓋体８２との間に形成された隙間から処理槽１０の外部に排出される。
このようにすることにより、処理液と第１蓋体８１および第２蓋体８２との界面に到達した気泡は円滑に処理槽１０の外部に排出されることとなり、気泡と基板Ｗの一部分とが接触して当該一部分のエッチングが阻害されるのを防止することができる。また、内槽１１の上端と第１蓋体８１および第２蓋体８２との間に形成された隙間および流路９５から窒素ガスが流出することによって、それらから外部雰囲気の酸素が流入するのを抑制することもできる。その結果、雰囲気からの酸素の混入を抑制しつつ、気泡を円滑に排出してエッチング処理の面内均一性の低下を抑制することができる。
所定時間のエッチング処理が終了した後、制御部７０は、第１開閉機構８３および第２開閉機構８４を動作させて第１蓋体８１および第２蓋体８２を開く。続いて、制御部７０は、駆動機構２４を動作させてリフター２０を上昇させ、処理槽１０から基板Ｗを引き上げる。続いて、主搬送ロボット１８０がリフター２０から処理後の基板Ｗを受け取る。以上のようにして処理部１２１における一連の処理が完了する。
本実施形態においては、第１蓋体８１および第２蓋体８２のそれぞれの下面に四角錐形状の凸部８５および凸部８６を形設し、第１傾斜面９１、第２傾斜面９２および第３傾斜面９３を形成している。基板Ｗの表面処理を行うときには、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じて処理液の液面を第１蓋体８１および第２蓋体８２によって覆うことにより、処理液中に外部雰囲気から酸素が溶け込むのを抑制している。また、第１蓋体８１の凸部８５および第２蓋体８２の凸部８６の少なくとも一部が処理液中に浸漬することにより、処理液の液面と第１蓋体８１および第２蓋体８２との間に滞留する空気の量を可能な限り少なくして処理液中に酸素が溶け込むのをさらに抑制している。これにより、特に基板Ｗの上部でのエッチングレートの低下を防止することができる。
また、複数の気泡供給管５１から吐出されて処理液中を上昇した窒素の気泡は、処理液と第１蓋体８１および第２蓋体８２との界面に到達する。当該界面に到達した窒素の気泡は、第１傾斜面９１、第２傾斜面９２および第３傾斜面９３によって斜め上方に誘導され、内槽１１の上端と第１蓋体８１および第２蓋体８２との間に形成された隙間および流路９５から処理槽１０の外部に円滑に排出される。これにより、当該界面における気泡の滞留を無くして気泡と基板Ｗの一部とが接触するのを防止することができる。その結果、基板Ｗの全面に均一に処理液が接触することとなり、エッチング処理の面内均一性を維持することができる。すなわち、処理液に蓋部８０を浸けた状態で窒素の気泡を供給しても処理の均一性低下を抑制することができるのである。
さらに、内槽１１の上端と第１蓋体８１および第２蓋体８２との間に形成された隙間および流路９５から窒素ガスが排出されることによって、それらから外部雰囲気の酸素が流入するのを抑制することができる。これによって、処理液中に酸素が溶け込むのをさらに抑制して処理液中の溶存酸素濃度を可能な限り低減することができ、エッチングレートを高めることができる。
また、第２傾斜面９２の上端９２ａの高さ位置は第１傾斜面９１の上端９１ａの高さ位置よりも高い（図８）。これにより、円形の基板Ｗの上端部近傍の上方には比較的広い空間が存在することとなり、最も液面からの距離が短い基板Ｗの上端部の上方には気泡が滞留しにくくなる。その結果、基板Ｗと気泡との接触をより確実に防止することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、第１蓋体８１および第２蓋体８２の下端部の高さ位置が基板Ｗの上端よりも高かったが、これに限定されるものではない。図１２に示すように、第１蓋体８１および第２蓋体８２が閉じた状態において、第１蓋体８１および第２蓋体８２の下端部の高さ位置が浸漬位置に保持された基板Ｗの上端より低くても良い。
また、図１３に示すように、第１蓋体８１および第２蓋体８２の上方を覆うカバー６０を設けるようにしても良い。カバー６０には排気部６１が接続されている。排気部６１は、カバー６０によって覆われている内側空間の雰囲気を排気する。基板Ｗのエッチング処理を行うときには、閉じた状態の第１蓋体８１および第２蓋体８２の上方をカバー６０によって覆い、そのカバー６０の内側空間を排気部６１によって排気する。このようにすれば、処理液と第１蓋体８１および第２蓋体８２との界面に到達した気泡の排出を促進することができる。
１ 基板処理装置
１０ 処理槽
１１ 内槽
１２ 外槽
１５ 分散板
１７ パンチングプレート
２０ リフター
２２ 背板
３０ 処理液供給部
３１ ノズル
５０ 気泡供給部
５１ 気泡供給管
５３ 気体供給機構
７０ 制御部
８０ 蓋部
８１ 第１蓋体
８２ 第２蓋体
８５，８６ 凸部
９１ 第１傾斜面
９２ 第２傾斜面
９３ 第３傾斜面
９５ 流路
Ｗ 基板

Claims (3)

  1. 基板に対して処理液による表面処理を行う基板処理装置であって、
    処理液を貯留する処理槽と、
    前記処理槽内に処理液を供給する処理液供給部と、
    基板を保持し、前記処理槽に貯留された処理液中に前記基板を浸漬する基板保持部と、
    前記処理槽の内部に配置され、前記基板保持部に保持された前記基板の下方から前記処理槽に貯留された処理液に気泡を供給する管状の気泡供給管と、
    前記処理槽の上部開口を覆う蓋部と、
    を備え、
    前記蓋部の少なくとも一部は前記処理槽に貯留された処理液中に浸漬し、
    前記蓋部には、
    前記蓋部の端縁部に近付くほど上側に向かう第１傾斜面と、
    前記蓋部の中央部に近付くほど上側に向かう第２傾斜面と、
    が形成されることを特徴とする基板処理装置。
  2. 請求項１記載の基板処理装置において、
    前記蓋部は、開閉可能に設けられた第１蓋体および第２蓋体を有し、
    前記第１蓋体および前記第２蓋体のそれぞれには四角錐形状の凸部が形成されることを特徴とする基板処理装置。
  3. 請求項１または請求項２記載の基板処理装置において、
    前記第２傾斜面の上端の高さ位置は前記第１傾斜面の上端の高さ位置よりも高いことを特徴とする基板処理装置。
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