JPH11251208A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生産性を損なうことなく基板処理品質を均一化
する。処理液の消費量を少なくする。 【解決手段】基板Ｓを処理するための処理液は、処理液
槽５から処理液供給配管１１を通り、ノズルＮから基板
Ｓに供給される。処理液供給配管１１を流通する処理液
の濃度および温度は、濃度センサ２１および温度センサ
２２によってそれぞれ検出される。温度制御部２５は、
濃度センサ２１によって検出される濃度に応じて、温調
モジュール７を制御する。 【効果】処理液の濃度に応じてその温度が調整されるこ
とにより、一定の処理能力の処理液を基板Ｓに供給でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマ・デ
ィプレイ・パネル）用ガラス基板などの各種の被処理基
板を、１枚毎または複数枚一括に、処理液を供給して処
理する基板処理装置および基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基
板のような各種の被処理基板を処理する基板処理装置に
は、基板の表面にエッチング液などの処理液を供給して
処理を施すものがある。このような基板処理装置は、基
板を１枚ずつ処理する枚葉式のものと、複数枚（たとえ
ば５０枚）の基板を一括して処理するバッチ式のものと
に大別される。枚葉式の装置は、一般に、基板を保持し
て回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに
保持された基板に対して処理液を供給するノズルとを有
している。また、バッチ式の装置は、複数枚の基板を一
括して浸漬するための処理液が貯留された処理槽を有し
ている。

【０００３】とくに枚葉式の装置においては、基板の処
理のために用いられた処理液は、その後も充分な処理能
力を有しているのが通常であるから、この使用後の処理
液を回収して再利用することができるようになってい
る。こうして、処理液が複数回利用され、その処理能力
が一定の限界にまで低下した時点で、処理液を廃棄する
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、処理液の処
理能力は、使用回数の増加に伴って低下してくる。すな
わち、基板の処理に薬液および純水の両方が用いられる
場合には、薬液を回収して再利用しようとすると、基板
に付着している純水や基板処理室の内壁の純水が薬液と
ともに回収され、薬液の濃度が低下することになる。こ
の濃度の低下が、処理能力の低下の主因である。また、
基板の処理に複数種の薬液が用いられる場合において
も、基板処理済みの薬液の回収の際に所定の薬液が他の
薬液によって薄められてこの所定の薬液の濃度が低下す
ることになるので、この所定の薬液の基板に対する処理
能力が低下してしまう。

【０００５】処理液の濃度が低下すれば、複数枚の基板
に対して均一な処理を施すことができないから、基板処
理品質にばらつきが生じる。処理液の濃度の低下に応じ
て処理時間を長くすれば基板処理品質は均一化されるか
もしれないけれども、基板処理時間が長くなることによ
り、生産性が著しく阻害されることになりかねない。し
かも、基板処理時間が一定しないため、処理終了の予測
が困難になるので、製造工程のスケジュール管理に支障
を来すおそれがある。

【０００６】また、従来では、処理液の処理能力が一定
の下限にまで低下すれば、その処理液を再利用すること
ができなくなり、新液との交換を余儀なくされていたの
で、処理液の寿命が短く、その結果、処理液の消費量が
多く、かつ、処理液の交換頻度が多いという問題があっ
た。また、処理液の交換時には、基板処理装置の運転を
停止せざるを得ないから、生産性の向上が妨げられてい
た。

【０００７】一方、バッチ式の装置においては、処理液
は処理槽に貯留されていて、複数組の基板群に対する処
理のためにその処理液が共通に用いられる。そして、処
理液の能力が一定の限界にまで低下すると、処理槽内の
全処理液が廃棄され、新液と交換されるのが通常であ
る。しかし、処理液の処理能力が全くなくなるわけでは
ないので、処理能力が低下した処理液を回収して再利用
することができれば、処理液の消費量を少なくすること
ができる。そのため、バッチ式の処理装置においても、
処理液の回収および再利用の実現が望まれていた。

【０００８】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、生産性を損なうことなく基板処理品質を
均一化できる基板処理装置および基板処理方法を提供す
ることである。また、この発明の他の目的は、処理液の
消費量を少なくすることができる基板処理装置および基
板処理方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板に対
して処理を施すための処理液を供給する処理液供給路
と、上記処理液供給路を流通する処理液の濃度を検出す
る濃度検出部と、上記処理液供給路を流通する処理液の
温度を検出する温度検出部と、上記処理液供給路を流通
する処理液の温度を変更する温度変更部と、上記濃度検
出部で検出された濃度と上記温度検出部で検出された温
度とに基づいて、上記温度変更部の動作を制御する温度
制御部とを備えたことを特徴とする基板処理装置であ
る。

【００１０】「処理液供給路」は、処理液が流通する配
管、処理液が貯留される処理液貯留タンク、複数枚の基
板を一括して浸漬させるために処理液が貯留される処理
槽など、処理液が基板に向かって流通する経路の途中部
をいうものとする。請求項１記載の発明によれば、処理
液の濃度に応じてその温度を調整することによって、処
理液の処理能力を一定に保持することができる。そのた
め、処理液の濃度の変化によらずに、基板に対する処理
を均一に行うことができ、かつ、処理時間も一定にでき
る。これにより、生産性を損なうことなく、基板の処理
品質を均一化することができる。

【００１１】また、濃度変化による処理能力の低下を温
度調整で補うことができるので、処理液の寿命が延び、
これにより、処理液の消費量を低減できるうえ、処理液
の交換作業の工数が少なくなる。その結果、コストの削
減と併せて生産性の向上を図ることができる。さらに
は、濃度変化による処理能力の低下を温度調整で補える
ので、たとえば、バッチ式の基板処理装置における使用
後の処理液を回収して再利用することも可能となる。こ
れにより、バッチ式の基板処理装置における処理液の消
費量を格段に低減できる。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記処理液が一定
の処理能力を発揮するときの濃度と温度との関係を表す
データを記憶した記憶部をさらに備え、上記温度制御部
は、上記記憶部に記憶されたデータに基づいて上記温度
変更部の動作を制御するものであることを特徴とする請
求項１記載の基板処理装置である。この発明によれば、
記憶部に記憶されたデータに基づいて温度変更部の動作
が制御されることにより、温度制御を簡単に行うことが
でき、かつ、処理液の処理能力を確実に一定に保持でき
る。

【００１３】請求項３記載の発明は、基板に対して供給
された後の処理液を回収し、上記処理液供給路に導く処
理液回収路をさらに含むことを特徴とする請求項１また
は２記載の基板処理装置である。この発明によれば、処
理液を回収して再利用でき、その際に、処理液の回収に
起因する処理液の濃度変化による処理能力の変化を、処
理液の温度調節により補償できる。これにより、処理液
の寿命を長くすることができ、処理液の使用量を低減で
きる。

【００１４】処理液回収路は、たとえば、処理液を貯留
する処理液槽と、基板処理部（図１の基板処理チャンバ
１に相当）との間を接続する回収配管により形成されて
もよい。請求項４記載の発明は、基板に対して処理を施
すための処理液を供給する処理液供給路を流通する処理
液の濃度を検出し、この検出された濃度に応じて上記処
理液供給路を流通する処理液の温度を調整することを特
徴とする基板処理方法である。

【００１５】この方法により、請求項１記載の発明と同
様な効果を達成できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図解
図である。この基板処理装置は、処理対象の基板Ｓを処
理チャンバ１内においてスピンチャック２によって保持
させ、スピンチャック２を回転駆動して基板Ｓを回転さ
せるとともに、この回転状態の基板Ｓに向けてノズルＮ
から処理液を供給することによって、基板Ｓの処理を達
成するものである。ノズルＮからは、たとえば、所定濃
度の薬液が処理液として吐出されるが、このノズルＮと
は別に、別の種類の処理液（たとえば純水）を基板Ｓに
向けて供給するためのノズル（図示せず）が設けられて
いるのが通常である。

【００１７】ノズルＮに供給すべき処理液は、処理液槽
５に貯留されている。そして、処理液槽５からノズルＮ
に至る処理液供給配管１１が設けられている。この処理
液供給配管１１の途中部には、処理液槽５から処理液を
汲み上げて圧送するためのポンプ６、処理液供給配管１
１を流通する処理液の温度調整を行う温調モジュール
７、処理液中の不純物を取り除くためのフィルタ８、処
理液供給配管１１を流通する処理液の濃度を検出するた
めの濃度センサ２１、処理液供給配管１１を流通する処
理液の温度を検出するための温度センサ２２、ノズルＮ
への処理液の供給とその停止とを切り換えるためのエア
弁９とが順に配置されている。

【００１８】温度センサ２２とエア弁９との間におい
て、処理液供給配管１１には、処理液循環配管１５が分
岐して結合されている。この処理液循環配管１５は、流
量調整弁１６を介して処理液槽５へと処理液を帰還させ
る。これにより、エア弁９が閉成されているときに、処
理液供給配管１１内の処理液が温調モジュール７などを
通って循環されるので、処理液槽５内および処理液供給
配管１１内の処理液の温度を所望の温度に保持すること
ができる。ポンプ６の能力に余裕があれば、エア弁９が
開成されているときにも、上記のような処理液の循環が
生じることになる。

【００１９】一方、処理チャンバ１内において基板Ｓの
処理のために使用された後の処理液は、この処理チャン
バ１と処理液槽５との間を接続する回収配管１２を通っ
て、処理液槽５に回収されるようになっている。温調モ
ジュール７の制御は、温度制御部２５によって行われ
る。この温度制御部２５には、濃度センサ２１および温
度センサ２２の出力信号が入力されている。温度制御部
２５は、濃度センサ２１の出力に応じて処理液の温度を
制御すべく、温度センサ２２の出力に基づいて温調モジ
ュール７の動作を制御する。

【００２０】温度制御部２５には、記憶部２６が接続さ
れている。この記憶部２６には、処理液が一定の能力を
発揮するときの、処理液の濃度と温度との関係を表すテ
ーブルが予め格納されている。温度制御部２５は、濃度
センサ２１が検出する処理液の濃度を取り込み、この濃
度に対応する温度値を上記テーブルから取得する。そし
て、温度制御部２５は、温度センサ２２が検出する処理
液の温度が、上記テーブルから取得した温度値と一致す
るように、温調モジュール７に動作制御信号を与える。
温調モジュール７は、その制御信号に応じて発熱量を変
化させる。

【００２１】図２は、処理液が一定の能力を発揮すると
きの処理液の濃度と温度との関係の一例を表すグラフで
ある。この図２においては、処理液としてフッ酸を例に
とり、このフッ酸によってシリコンウエハ表面をエッチ
ングしたときに、エッチングレートが３３０（オングス
トローム／分）となる場合の濃度（重量％）と温度
（℃）との関係が表されている。この図２のグラフに対
応するテーブルが記憶部２６に記憶されている。図２か
ら、処理液の濃度が低いほど、その温度を高くすること
により、エッチングレートを一定に保持できることが理
解される。

【００２２】図２中において、「●」で示す測定点にお
ける値は、次の表１のとおりである。

【００２３】

【表１】

【００２４】図３は、フッ酸の濃度および温度を種々に
設定してエッチングレートを測定したときの測定結果を
表す３次元グラフである。このグラフにおいて、格子点
で示された各測定点における値は、次の表２のとおりで
ある。

【００２５】

【表２】

【００２６】図３において格子点を連接して得られる曲
面と、 エッチングレート＝３３０（オングストローム／分） で表される平面（図３に示された３次元空間において水
平面をなす。）との交線を求めれば、図２のグラフが得
られる。なお、表２において、図２のグラフの各測定点
に相当するデータ（表１のデータ）は、二重線枠により
示されている。

【００２７】以上のように、この実施形態によれば、処
理液供給配管１１を介して基板Ｓに向けて供給される処
理液の濃度に応じて、この処理液の温度が調整されるこ
とにより、処理液の濃度変化によらずに、処理液の処理
能力をほぼ一定に保持することができる。これにより、
回収配管１２を介する処理液の回収によって、処理液槽
５内の処理液の濃度が薄くなってきても、一定の処理能
力を維持できるので、複数枚の基板Ｓに対する処理を均
一行うことができる。また、処理液の処理能力が一定に
維持される結果、処理液の濃度が薄くなっても、一定の
処理時間で基板Ｓに対する処理を完了することができ
る。よって、生産性が損なわれることもない。

【００２８】しかも、濃度が低くなった処理液であって
も、その温度調整によって有効に利用できるので、処理
液の寿命が長くなる。これにより、処理液の交換回数を
少なくでき、その結果、処理液の消費量を少なくするこ
とができる。この発明の一実施形態の説明は以上のとお
りであるが、この発明は他の形態でも実施することがで
きる。たとえば、上述の実施形態においては、処理液供
給配管１１の途中部に濃度センサ２１および温度センサ
２２を配置しているが、これらのいずれか一方または両
方が、たとえば、処理液槽５に配置されて、そこに貯留
されている処理液の濃度および温度をそれぞれ検出でき
るように配置されてもよい。同様に、上述の実施形態に
おいては、温調モジュール７が処理液供給配管１１の途
中部に配置されているけれども、この温調モジュール７
を処理液貯留槽５に配置して、そこに貯留されている処
理液の温度調整を行うようにしてもよい。

【００２９】また、上記の実施形態においては、基板Ｓ
を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置について説明
したが、この発明はバッチ式の基板処理装置にも適用す
ることができる。この場合、複数枚の基板を一括して浸
漬させるための処理液を貯留する処理槽と処理液タンク
とを接続する回収配管を設け、処理槽内の処理液の濃度
がある程度低下した時点で、または、１回の処理が終了
する毎に、その処理液を回収配管を介して処理液タンク
に回収する。そして、処理液タンクから処理槽へ処理液
を供給する処理液供給配管において、処理液の濃度およ
び温度を検出し、処理液の温度を一定の処理能力が得ら
れるように調整したうえで、処理槽に供給する。これに
より、処理槽内には、処理液の濃度に応じて温度調整さ
れた処理液が貯留されるので、基板に対する処理を良好
に行うことができる。なお、この場合、処理槽にも、そ
の内部に貯留された処理液の温度を処理液の濃度に応じ
て調整するための温度調整装置が設けられることが好ま
しい。このようにして、バッチ式の基板処理装置におい
ても、処理液の再利用が可能となる。

【００３０】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構
成を示す図解図である。

【図２】処理液が一定の能力を発揮するときの処理液の
濃度と温度との関係の一例を表すグラフである

【図３】フッ酸の濃度および温度を種々に設定してエッ
チングレートを測定したときの測定結果を表す３次元グ
ラフである。

【符号の説明】

１ 処理チャンバ ５ 処理液槽 ７ 温調モジュール（温度変更部） １１ 処理液供給配管 １２ 回収配管 ２１ 濃度センサ（濃度検出部） ２２ 温度センサ（温度検出部） ２５ 温度制御部 ２６ 記憶部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に対して処理を施すための処理液を供
   給する処理液供給路と、 上記処理液供給路を流通する処理液の濃度を検出する濃
   度検出部と、 上記処理液供給路を流通する処理液の温度を検出する温
   度検出部と、 上記処理液供給路を流通する処理液の温度を変更する温
   度変更部と、 上記濃度検出部で検出された濃度と上記温度検出部で検
   出された温度とに基づいて、上記温度変更部の動作を制
   御する温度制御部とを備えたことを特徴とする基板処理
   装置。
2. 【請求項２】上記処理液が一定の処理能力を発揮すると
   きの濃度と温度との関係を表すデータを記憶した記憶部
   をさらに備え、 上記温度制御部は、上記記憶部に記憶されたデータに基
   づいて上記温度変更部の動作を制御するものであること
   を特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】基板に対して供給された後の処理液を回収
   し、上記処理液供給路に導く処理液回収路をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装
   置。
4. 【請求項４】基板に対して処理を施すための処理液を供
   給する処理液供給路を流通する処理液の濃度を検出し、
   この検出された濃度に応じて上記処理液供給路を流通す
   る処理液の温度を調整することを特徴とする基板処理方
   法。