TW201813710A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

一種基板處理裝置及基板處理方法，係抑制基板之損傷並且改善基板之處理效率。
基板處理裝置係具備：處理槽，用以收容磷酸水溶液，且對已浸漬於該磷酸水溶液中的基板施予蝕刻處理；水蒸氣供給機構，用以供給水蒸氣；惰性氣體供給機構，用以供給惰性氣體；混合機構，係從水蒸氣供給機構供給水蒸氣，並且從惰性氣體供給機構供給惰性氣體，且混合所供給來的水蒸氣和惰性氣體以生成混合氣體；氣泡產生器，係從混合機構供給混合氣體，並且將所供給來的混合氣體吹出至磷酸水溶液中以產生混合氣體之氣泡；以及流量調整機構，係調整水蒸氣供給機構所供給的水蒸氣之流量和惰性氣體供給機構所供給的惰性氣體之流量，以使混合氣體之濕度成為目標濕度。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種藉由通氣攪拌(aeration-agitation)中的處理液來處理基板的基板處理技術。在處理對象之基板中係包含有半導體晶圓(wafer)、液晶顯示裝置用玻璃基板、FED(Field Emission Display；場發射顯示器)用基板、電漿顯示器面板(plasma display panel)用玻璃基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板及光罩(photomask)用基板等的各種基板。
在專利文獻1中已有揭示一種基板處理裝置，該基板處理裝置係在保持蝕刻(etching)液的蝕刻槽配置擴散器(diffuser)，將濕潤過的氣體供給至擴散器內部之氣體供給管，且使濕潤過的氣體從與氣體供給管連通的多數個小孔吹出至蝕刻液中，藉此使氣泡產生於蝕刻液中並進行蝕刻液之通氣攪拌。該裝置係使藉由空氣壓縮機(compressor)所壓縮且除濕過的空氣通過加濕槽內之水中使其濕潤來生成 濕潤過的空氣且供給至擴散器。在專利文獻1中，作為濕潤過的氣體，還有揭示以下的其他手法：使用藉由對未加濕之氣體施加霧狀之水所生成的加濕氣體的手法；以及使用藉由蒸氣產生器所產生的水蒸氣的手法。依據該裝置，能藉由使濕潤過的氣體通過擴散器之小孔來防止小孔之內壁的乾燥。藉此，能防止藉由水垢(scale)之附著所致的小孔之閉塞。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2008-147637號公報。
在將基板浸漬於已加熱至沸點附近之溫度(例如，160℃)的磷酸水溶液中以進行蝕刻處理的裝置中，當使乾燥過的氣體吹出至磷酸水溶液中以產生氣泡時，就會因氣泡之溫度上升和從磷酸水溶液中蒸發後的水蒸氣進入氣泡中而擴大氣泡直徑，使基板因氣泡而蒙受損傷(damage)。
可認為只要使濕潤過的氣體吹出至磷酸水溶液中以產生氣泡，就能抑制從磷酸水溶液蒸發後的水蒸氣進入氣泡內並抑制氣泡之擴大，且可以減輕基板所蒙受的損傷，另一方面，可認為當氣泡過小時就會使磷酸水溶液之攪拌性 能降低並使蝕刻之效率降低。
因此，為了抑制攪拌性能之降低並且抑制基板蒙受氣泡所帶來之損傷，就有必要將所產生之氣泡在通過基板時的氣泡直徑控制在可以維持攪拌性能並且抑制基板之損傷的大小。因此，有必要將濕潤過的氣體之濕度控制在滿足該條件的適當之範圍。
在將藉由專利文獻1所揭示之各手法所生成的濕潤過的氣體供給至磷酸水溶液中的情況下，並不容易將該濕潤過的氣體之濕度控制在所期望的溫度。因此，會有難以抑制基板之損傷並且改善基板之處理效率的問題。
本發明係為了解決如此的問題而開發完成，其目的在於提供一種在藉由通氣攪拌中的磷酸水溶液來處理基板的技術中，可以抑制基板之損傷並且可以改善基板之處理效率的技術。
為了解決上述之課題，第一態樣的基板處理裝置係具備：處理槽，用以收容磷酸水溶液，且對已浸漬於該磷酸水溶液中的基板施予蝕刻處理；水蒸氣供給機構，用以供給水蒸氣；惰性氣體供給機構，用以供給惰性氣體；混合機構，係從前述水蒸氣供給機構供給前述水蒸氣，並且從 前述惰性氣體供給機構供給前述惰性氣體，且混合所供給來的前述水蒸氣和前述惰性氣體以生成混合氣體；氣泡產生器，係從前述混合機構供給前述混合氣體，並且將所供給來的前述混合氣體吹出至前述磷酸水溶液中以產生前述混合氣體之氣泡；以及流量調整機構，係調整前述水蒸氣供給機構所供給的前述水蒸氣之流量和前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體之流量，以使前述混合氣體之濕度成為目標濕度。
第二態樣的基板處理裝置係如第一態樣的基板處理裝置，其中前述流量調整機構係調整前述水蒸氣供給機構所供給的前述水蒸氣之流量和前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體之流量，以使前述混合氣體之濕度成為前述目標濕度，並且使前述混合氣體之流量成為目標流量。
第三態樣的基板處理裝置係如第二態樣的基板處理裝置，其中更具備：流量取得部，係取得使前述混合氣體之濕度成為前述目標濕度並且使前述混合氣體之流量成為前述目標流量時的前述水蒸氣供給機構所供給的水蒸氣之流量和前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體之流量；以及調整機構控制部，係基於前述流量取得部所取得的前述水蒸氣之流量和前述惰性氣體之流量來控制前述流量調整機構。
第四態樣的基板處理裝置係如第三態樣的基板處理裝置，其中前述流量取得部係藉由進行所決定的運算來取得使前述混合氣體之濕度成為前述目標濕度並且使前述混合氣體之流量成為前述目標流量時的前述水蒸氣供給機構所供給的前述水蒸氣之流量和前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體之流量。
第五態樣的基板處理裝置係如第一態樣至第四態樣中任一態樣的基板處理裝置，其中具備：水蒸氣加熱用加熱器，係將前述水蒸氣供給機構所供給的前述水蒸氣在供給至前述混合機構之前加熱；以及惰性氣體加熱用加熱器，係將前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體在供給至前述混合機構之前加熱。
第六態樣的基板處理裝置係如第一至第五態樣中任一態樣的基板處理裝置，其中更具備：混合氣體加熱用加熱器，係將前述混合氣體在供給至前述氣泡產生器之前加熱。
第七態樣的基板處理方法，係對已浸漬於磷酸水溶液中的基板施予蝕刻處理；前述基板處理方法係具備：水蒸氣供給步驟，用以供給水蒸氣；惰性氣體供給步驟，用以供給惰性氣體；混合步驟，係混合在前述水蒸氣供給步 驟中所供給的前述水蒸氣和在前述惰性氣體供給步驟中所供給的前述惰性氣體以生成混合氣體；氣泡產生步驟，係將前述混合氣體吹出至前述磷酸水溶液中以產生前述混合氣體之氣泡；以及流量調整步驟，係調整在前述水蒸氣供給步驟中所供給的前述水蒸氣之流量和在前述惰性氣體供給步驟中所供給的前述惰性氣體之流量，以使前述混合氣體之濕度成為目標濕度。
依據第一態樣的發明，混合機構係混合水蒸氣和惰性氣體以生成混合氣體，氣泡產生器係將混合氣體吹出至磷酸水溶液中以產生混合氣體之氣泡。然後，流量調整機構係調整水蒸氣供給機構所供給的水蒸氣之流量和惰性氣體供給機構所供給的惰性氣體之流量，以使混合氣體之濕度成為目標濕度。從而，只要將與氣泡之氣泡直徑對應的濕度設定在目標濕度，該氣泡之氣泡直徑係指表現基板蒙受氣泡所帶來之損傷的指標值滿足預定之條件，且表現基板之處理效率的指標值滿足預定之條件時的氣泡直徑，就可以抑制基板之損傷，並且可以改善基板之處理效率。
依據第二態樣的發明，流量調整機構係可以調整水蒸氣供給機構所供給的水蒸氣之流量和惰性氣體供給機構所供給的惰性氣體之流量，一邊將混合氣體之流量設為目標流量，一邊將混合氣體之濕度設為目標濕度。從而，可以 使處理槽中之磷酸水溶液藉由氣泡所攪拌的範圍穩定並且謀求抑制基板之損傷和改善基板之處理效率。
依據第三態樣的發明，流量取得部係取得混合氣體之濕度成為目標濕度，並且混合氣體之流量成為目標流量時的水蒸氣之流量和惰性氣體之流量。調整機構控制部係基於流量取得部所取得的水蒸氣之流量和惰性氣體之流量來控制流量調整機構。從而，即便是目標濕度和目標流量有變動的情況下，仍可以將混合氣體之流量設為目標流量，將混合氣體之濕度設為目標濕度。
依據第四態樣的發明，流量取得部係藉由進行所決定的運算來取得混合氣體之濕度成為目標濕度，並且混合氣體之流量成為目標流量時的水蒸氣供給機構所供給的水蒸氣之流量和惰性氣體供給機構所供給的惰性氣體之流量。從而，即便是在目標濕度和目標流量有變動的情況下仍可以取得相應於目標濕度和目標流量的水蒸氣之流量和惰性氣體之流量。
依據第五態樣的發明，水蒸氣加熱用加熱器係將水蒸氣供給機構所供給的水蒸氣在供給至混合機構之前加熱，惰性氣體加熱用加熱器係將惰性氣體供給機構所供給的惰性氣體在供給至混合機構之前加熱。從而，可以在供給至混合機構的水蒸氣和惰性氣體混合並生成混合氣體時，控 制混合氣體之溫度降低而發生凝結水。
依據第六態樣的發明，混合氣體加熱用加熱器係將混合氣體在供給至氣泡產生器之前加熱。從而，可以在供給至氣泡產生器之前，抑制混合氣體之溫度降低。
依據第七態樣的發明，混合步驟係混合水蒸氣和惰性氣體以生成混合氣體，氣泡產生步驟係將混合氣體吹出至磷酸水溶液中以產生混合氣體之氣泡。然後，流量調整步驟係調整在水蒸氣供給步驟中所供給的水蒸氣之流量和在惰性氣體供給步驟中所供給的惰性氣體之流量，以使混合氣體之濕度成為目標濕度。從而，只要將與氣泡之氣泡直徑對應的濕度設定在目標濕度，該氣泡之氣泡直徑係指表現基板蒙受氣泡所帶來之損傷的指標值滿足預定之條件，且表現基板之處理效率的指標值滿足預定之條件時的氣泡直徑，就可以抑制基板之損傷，並且可以改善基板之處理效率。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧水蒸氣供給機構
3‧‧‧惰性氣體供給機構
4‧‧‧流量調整機構
5‧‧‧混合機構
6‧‧‧基板處理機構
11‧‧‧CPU
14‧‧‧記憶裝置
15‧‧‧流量取得部
16‧‧‧調整機構控制部
21‧‧‧純水供給源
22‧‧‧水蒸氣生成槽
23、34‧‧‧配管
24‧‧‧配管(水蒸氣供給配管)
25‧‧‧加熱器(純水加熱用加熱器)
26‧‧‧壓力調整閥
27‧‧‧水位感測器
28‧‧‧加熱器(水蒸氣加熱用加熱器)
29‧‧‧空間
31‧‧‧惰性氣體供給源
32‧‧‧調節器
33‧‧‧加熱器(惰性氣體加熱用加熱器)
41、42‧‧‧流量控制機器
51‧‧‧配管(混合配管)
52‧‧‧加熱器(混合氣體加熱用加熱器)
61‧‧‧處理槽
62‧‧‧配管(磷酸供給配管)
64‧‧‧氣泡產生器(擴散器)
65‧‧‧流路
66‧‧‧吐出口
67‧‧‧保持板
68‧‧‧升降機
68a‧‧‧升降機頭部
68b‧‧‧基板支撐構件
81‧‧‧純水
82‧‧‧水蒸氣
83‧‧‧惰性氣體
84‧‧‧混合氣體
85‧‧‧氣泡
87‧‧‧磷酸水溶液
91、93、95、97‧‧‧溫度感測器
92、98‧‧‧濕度感測器
94、96、99‧‧‧流量計
130‧‧‧控制部
D1‧‧‧口徑
H0‧‧‧濕度
H2‧‧‧目標濕度
P0‧‧‧設定壓力
PG‧‧‧程式
Q0‧‧‧水蒸氣之流量
Q1‧‧‧惰性氣體之流量
Q2‧‧‧目標流量
T0‧‧‧水蒸氣之溫度
T1‧‧‧惰性氣體之溫度
T2‧‧‧目標溫度
W‧‧‧基板
W1‧‧‧基板群
圖1係示意性地顯示實施形態的基板處理裝置之概略構成的側面示意圖。
圖2係示意性地顯示圖1的基板處理機構之概略構成的立體圖。
圖3係示意性地顯示圖2的基板處理機構之概略構成 的立體圖。
圖4係示意性地顯示圖2的基板處理機構之氣泡產生器的側面剖視圖。
圖5係以曲線圖(graph)形式來顯示容積絕對濕度與氣泡體積之擴大率之關係的示意圖。
圖6係顯示實施形態的基板處理裝置之動作的流程圖。
以下，一邊參照圖式一邊針對實施形態加以說明。以下的實施形態係使本發明具體化的一例，而非限定本發明之技術範圍的事例。又，在以下所參照的各圖中，為了容易理解起見，有的情況是誇張或簡化各部的尺寸或數目所圖示。又，在各圖中係在具有同樣之構成及功能的部分附記相同的符號，在下述說明中係省略重複說明。上下方向為鉛直方向，且升降機相對於處理槽內的氣泡產生器是在上。
<1.基板處理裝置之構成>
圖1係示意性地顯示實施形態的基板處理裝置1之概略構成的側面示意圖。基板處理裝置1係指對批量組合的複數片基板W(基板群W1)一起施予使用磷酸水溶液的蝕刻處理的批式(batch type)之基板處理裝置。
基板處理裝置1係具備：處理槽61；水蒸氣供給機構2，用以供給水蒸氣82；以及惰性氣體供給機構3，用以供給惰性氣體83。處理槽61係收容磷酸水溶液87，且對已浸漬於磷酸水溶液87中的基板W(基板群W1)施予蝕刻處理。
基板處理裝置1係更具備：流量調整機構4，用以調整水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量Q0和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量Q1；混合機構5；以及氣泡產生器64，係收容於處理槽61內。混合機構5係從水蒸氣供給機構2供給有水蒸氣82，並且從惰性氣體供給機構3供給有惰性氣體83，且混合所供給來的水蒸氣82和惰性氣體83以生成混合氣體84。氣泡產生器64係被從混合機構5供給有混合氣體84，並且將所供給來的混合氣體84吹出至磷酸水溶液87中以產生混合氣體84之氣泡85。
<水蒸氣供給機構2>
水蒸氣供給機構2係對混合機構5之配管51供給水蒸氣82。水蒸氣供給機構2係具備：呈密閉的水蒸氣生成槽22，用以生成水蒸氣82；純水供給源21，用以供給純水81；以及加熱器(heater)25，用以加熱已收容於水蒸氣生成槽22的純水81並使其沸騰，且生成水蒸氣82。
水蒸氣生成槽22係包含：底壁；周壁，係包圍底壁並從底壁之周緣豎設；以及上壁，係抵接於周壁之前端並閉鎖周壁之前端。
純水供給源21係連通於配管23之一端。純水供給源21係從貯存純水的未圖示之貯存槽藉由泵浦等將純水供給至配管23。配管23係貫通水蒸氣生成槽22之上壁而配設於水蒸氣生成槽22內，配管23之另一端係在水蒸氣生成槽22內開口。純水供給源21係具備用以切換純水81往配管23之供給/停止的未圖示之開閉閥，該開閉閥之動作係藉由控制部130所控制。純水供給源21係對水蒸氣生成槽22供給純水81，以使收容於水蒸氣生成槽22內的純水81之水位成為基準水位。
在純水81已到達基準水位的狀態下，會在純水81之水面、與水蒸氣生成槽22之上壁之間形成有空間29。水蒸氣供給機構2係具備貫通水蒸氣生成槽22之上壁的配管24。配管24之一端係在空間29開口。配管24之另一端係連通於混合機構5之配管51。在配管24之路徑途中係設置有流量調整機構4之流量控制機器41。
當加熱器25加熱水蒸氣生成槽22內之純水81並生成水蒸氣82時，水蒸氣生成槽22內的純水81之水位就會降低。因此，水蒸氣供給機構2係更具備：水位感測器27， 係能夠檢測純水81之水位已降低為比基準水位更低。水位感測器27之輸出信號係供給至控制部130。控制部130係基於水位感測器27之輸出信號來控制純水供給源21之該開閉閥的開閉動作，以使水蒸氣生成槽22內的純水81之水位能保持於基準水位。
水蒸氣供給機構2係更具備：配管，用以連通外部與水蒸氣生成槽22內部；以及壓力調整閥26，係設置於該配管之途中。壓力調整閥26係將水蒸氣生成槽22之濕度設為一定，且為了保護水蒸氣生成槽22而抑制水蒸氣生成槽22內之壓力的急遽變動。壓力調整閥26，例如是具備由控制部130所控制的電動致動器(actuator)。控制部130係控制電動致動器以於壓力調整閥26設定自如地設定壓力P0。壓力調整閥26係當空間29內的水蒸氣82之壓力成為比設定壓力P0更高時就被開放以降低水蒸氣82之壓力，若水蒸氣82之壓力為設定壓力P0以下則關閉。當加熱器25加熱純水81並使其沸騰時，就生成水蒸氣82並充滿於空間29。已充滿於空間29的水蒸氣82係透過配管24往配管51供給。往配管51供給的水蒸氣82之流量係由流量控制機器41所調整。
又，水蒸氣供給機構2係更具備加熱器(「水蒸氣加熱用加熱器」)28。加熱器28係以覆蓋配管24之周圍的方式所設置。加熱器28係按照控制部130之控制來加熱配管 24，藉此將水蒸氣供給機構2藉由配管24所供給的水蒸氣82在供給至混合機構5之配管51之前加熱以調整水蒸氣82之溫度。
又，水蒸氣供給機構2係更具備：溫度感測器91，用以測定純水81之溫度；濕度感測器92，用以測定所生成的水蒸氣82之濕度；溫度感測器93，用以測定配管24之溫度；以及流量計94，用以測定流動於配管24的水蒸氣82之流量。溫度感測器91、濕度感測器92、溫度感測器93、流量計94之測定值係供給至控制部130。
<惰性氣體供給機構3>
惰性氣體供給機構3係對混合機構5之配管51供給乾燥過的惰性氣體(圖示之例中為乾燥過的N2(氮)氣體)83。惰性氣體供給機構3係具備：惰性氣體供給源31；配管34；以及設置於配管34之途中的調節器(regulator)32、加熱器(「惰性氣體加熱用加熱器」)33。配管34係一端連通於惰性氣體供給源31，另一端連通於配管51。
惰性氣體供給源31係貯存已被壓縮並且已乾燥的惰性氣體83。惰性氣體供給源31係將貯存的惰性氣體83供給至配管34。調節器32係將從惰性氣體供給源31所供給的惰性氣體83之壓力調整至所決定的值。加熱器33係按照控制部130之控制，在惰性氣體83供給至混合機構5之 前加熱惰性氣體83，藉此調整惰性氣體83之溫度。
在配管34係更設有流量調整機構4之流量控制機器42。流量控制機器42係調整從惰性氣體供給源31供給至配管51的惰性氣體83之流量。
又，惰性氣體供給機構3係更具備：溫度感測器95和流量計96，係分別測定流動於配管34的惰性氣體83之溫度和流量。溫度感測器95、流量計96之測定值係供給至控制部130。
<流量調整機構4>
流量調整機構4係調整水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量。流量調整機構4係具備：流量控制機器41，係設置於配管24之路徑途中；以及流量控制機器42，係設置於配管34之路徑途中。
流量控制機器41係控制流動於配管24的水蒸氣82之每一單位時間的供給量，亦即控制水蒸氣82之流量Q0。流量控制機器42係控制流動於配管34的惰性氣體83之每一單位時間的供給量，亦即控制惰性氣體83之流量Q1。流量控制機器41、42例如是構成為具備質量流量控制器(MFC；Mass Flow Controller)。控制部130係將水蒸氣82(惰 性氣體83)之每一單位時間的供給量設定於流量控制機器41(42)。藉此，水蒸氣82(惰性氣體83)之每一單位時間的供給量係能調整在所設定的供給量。作為流量控制機器41、42，例如亦可採用能夠藉由來自控制部130之控制來調節閥之開啟度的電動閥等。
<混合機構5>
混合機構5係從水蒸氣供給機構2透過配管24來供給水蒸氣82，並且從惰性氣體供給機構3透過配管34來供給惰性氣體83。混合機構5係混合所供給來的水蒸氣82和惰性氣體83以生成混合氣體84。
混合機構5係具備配管(「混合配管」)51、和加熱器(「混合氣體加熱用加熱器」)52。加熱器52係以覆蓋配管51之周圍的方式所設置。在配管51之一端係連接有配管24之另一端和配管34之另一端。配管51之另一端係連通於基板處理機構6之氣泡產生器64。
在水蒸氣供給機構2之水蒸氣生成槽22所生成的水蒸氣82係在藉由流量控制機器41調整其流量Q0之後才供給至配管51。從惰性氣體供給機構3之惰性氣體供給源31所供給之乾燥過的惰性氣體83係在藉由流量控制機器42調整其流量Q1之後才供給至配管51。供給至配管51的水蒸氣82和惰性氣體83係在配管51相互地混合。藉此，就 能生成混合氣體84。加熱器52係按照控制部130之控制來加熱配管51，藉此在混合氣體84供給至氣泡產生器64之前加熱混合氣體84以調整混合氣體84之溫度。
混合機構5係更具備：溫度感測器97、濕度感測器98及流量計99，係分別測定流動於配管51的混合氣體84之溫度、濕度及流量。溫度感測器97、濕度感測器98、流量計99之測定值係供給至控制部130。
<基板處理機構6>
圖2、圖3係示意性地顯示基板處理裝置1的基板處理機構6之概略構成的立體圖。圖2、圖3係顯示作為透視已收容於基板處理機構6之處理槽61內的氣泡產生器64、升降機(lifter)68等的示意圖。圖4係示意性地顯示基板處理機構6之氣泡產生器64的側面剖視圖。
基板處理機構6係對批量組合的複數片基板W(基板群W1)一起施予使用磷酸水溶液87的蝕刻處理。基板處理機構6係具備：處理槽61；氣泡產生器64，係收容於處理槽61；以及能夠升降的升降機68，用以支撐基板群W1。
處理槽61係收容磷酸水溶液87，且對已浸漬於磷酸水溶液87的基板W(基板群W1)施予蝕刻處理。處理槽61係包含：底壁；以及周壁，係包圍底壁並從底壁之周緣豎 設。在處理槽61之上部係形成有開口部。該開口部係藉由處理槽61之周壁的前端包圍所形成。
在處理槽61內係設置有配管(「磷酸水溶液供給配管」)62。在配管62係連通有已設置於處理槽61之外部的未圖示之磷酸水溶液供給源。磷酸水溶液供給源係將已藉由加熱器事先加熱至沸點附近之溫度(例如，160℃)的磷酸水溶液87供給至配管62。在配管62之周壁係形成有多數個吐出口(未圖示)。供給至配管62的磷酸水溶液87係從該吐出口朝向處理槽61內部吐出，並收容於處理槽61。
在處理槽61之底壁係與底板平行地設置有平板狀之保持板67。在保持板67之上表面係安裝有至少一個(圖示之例中為二個)筒狀之氣泡產生器64。
氣泡產生器64係被從混合機構5供給有混合氣體84，並且將所供給來的混合氣體84吹出至處理槽61內的磷酸水溶液87中以產生混合氣體84之氣泡85。因氣泡產生器64係暴露於高溫之磷酸水溶液87中，故而較佳是藉由例如石英形成為例如圓筒狀。
在氣泡產生器64之一端係連接有配管51之另一端。氣泡產生器64之內周面係構成可供從配管51所供給之混合氣體84流動的流路65。氣泡產生器64之前端(另一端) 係藉由壁部所閉塞。在氣泡產生器64之周壁中的上側部分係形成有多數個吐出口66。各個吐出口66係連通於氣泡產生器64內之流路65，且在氣泡產生器64之外周面開口。各個吐出口66之口徑D1，例如是設定在0.1mm至0.5mm。氣泡產生器64較佳是沿著藉由升降機68所支撐的複數個基板W之排列方向延伸設置。
氣泡產生器64係將從配管51所供給來的混合氣體84經過流路65從各個吐出口66吹出至磷酸水溶液87中，藉此使混合氣體84之氣泡85產生於磷酸水溶液87中。在氣泡85在磷酸水溶液87內上升的過程中，從磷酸水溶液87所蒸發的水蒸氣將欲進入氣泡85內。但是，因形成氣泡85的混合氣體84並未乾燥，且其容積絕對濕度被設定在目標濕度，故而能抑制水蒸氣進入氣泡85內。藉此，能抑制因水蒸氣之進入所致的氣泡85之擴大。從而，可以抑制浸漬於磷酸水溶液87的基板W蒙受氣泡85所帶來之損傷。
升降機68係具備：立於鉛直方向之姿勢的板狀之升降機頭部(lifter head)68a；以及基板支撐構件68b。升降機頭部68a係藉由設置於處理槽61之外部的未圖示之升降機構而進行升降。
基板支撐構件68b係設計成能夠從下方支撐以立於鉛 直方向之姿勢排列於水平方向的複數個基板W(基板群W1)。基板支撐構件68b係包含複數個(圖示之例中為三個)長條構件。該複數個長條構件係從升降機頭部68a之一主面的下端部分相互地沿著相同的方向(該一主面之法線方向)相對於升降機頭部68a分別延伸設置於相同之側。在互為相鄰的長條構件之間係設置有間隙。藉此，由升降機68所支撐的各個基板W之下端側的周緣係與設置於升降機68之下方的氣泡產生器64對向。
各個基板W係以其主面與升降機頭部68a之一主面成為平行的方式由基板支撐構件68b所支撐。在基板支撐構件68b的各個長條構件之上端部分中之支撐複數個基板W的複數個部分係形成有未圖示之複數個溝槽部。各個溝槽部係以比基板W之厚度更寬若干的寬度沿著基板W之主面(升降機頭部68a之一主面)所形成。各個溝槽部之深度係設定成為大致等於基板W之周緣部的寬度。藉此，基板W係能在藉由各個長條構件中之對應的各個溝槽部包夾其周緣部的狀態下，藉由基板支撐構件68b從下方來支撐。
升降機68係在處理槽61之上方的遞送位置從未圖示之搬運機器人(robot)接收事先所批量組合過的基板群W1。升降機68係在接收基板群W1之後，從處理槽61之開口部下降至處理槽61內部，藉此將基板群W1一起收容於處理槽61內，且浸漬於磷酸水溶液87中。當相對於基板群 W1的處理結束時，升降機68就會上升至處理槽61之上方的遞送位置，並將處理過的基板群W1交付給搬運機器人。
<控制部130>
基板處理裝置1係為了其各部的控制而具備控制部130。作為控制部130之硬體的構成，例如可以採用與一般的電腦(computer)同樣的構成。亦即，控制部130例如是將進行各種運算處理的CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)11、作為記憶基本程式的讀出專用之記憶體的ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)(未圖示)、作為記憶各種資訊的讀寫自如之記憶體的RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)(未圖示)、受理操作者之輸入的輸入部(未圖示)、以及事先記憶有對應各種處理之程式PG或資料等的記憶裝置14連接於未圖示之匯流排線(bus line)所構成。在記憶裝置14亦記憶有透過輸入部等所設定的混合氣體84之目標溫度T2、目標流量Q2、目標濕度H2等。
在控制部130中，能藉由作為主控制部的CPU11按照程式PG所描述的順序進行運算處理，來實現控制基板處理裝置1之各部的各種功能部。具體而言，CPU11例如是發揮作為流量取得部15、及調整機構控制部16等的各個功能部來動作。
流量取得部15係藉由進行所決定的運算來取得混合氣體84之濕度成為目標濕度H2並且混合氣體84之流量成為目標流量Q2時的水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量Q0和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量Q1。流量取得部15亦可以取得混合氣體84之濕度成為目標濕度H2並且混合氣體84之流量成為目標流量Q2時的水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量Q0和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量Q1。調整機構控制部16係基於流量取得部15所取得的水蒸氣82之流量Q0和惰性氣體83之流量Q1來控制流量調整機構4。
水蒸氣供給機構2、惰性氣體供給機構3、流量調整機構4及基板處理機構6等的基板處理裝置1之各部係按照控制部130之控制來進行動作。
<2.有關容積絕對濕度與氣泡體積之擴大率的關係>
圖5係根據理論公式算出吹出至磷酸水溶液87中的混合氣體84之容積絕對濕度、與磷酸水溶液87中所生成的混合氣體84之氣泡85之體積擴大率的關係，並以曲線圖形式來顯示的示意圖。氣泡85之擴大率係指擴大後的氣泡85之體積對擴大前(剛從氣泡產生器64之吐出口64a所吐出之後)的氣泡85之體積的比率。如圖5所示，當混合氣體84之容積絕對濕度增加時，氣泡之體積的擴大率就會減 少。具體而言，例如，當容積絕對濕度從100g/m3增加至500g/m3時，氣泡85之體積的擴大率就會從約14倍減少至約4倍。
<3.基板處理裝置之動作>
圖6係顯示基板處理裝置1之動作之一例的流程圖。基於圖6來針對基板處理裝置1之動作之一例說明如下。
在開始藉由基板處理裝置1所為的圖6所記載之動作前，作業者係先行操作控制部130之輸入部來設定供給至處理槽61的混合氣體84之目標流量Q2[m3/s]、目標濕度H2[kg/m3]、目標溫度T2[℃]以及水蒸氣生成槽22的壓力調整閥26之設定壓力P0。此等的設定值係記憶於記憶裝置14並藉由CPU11所讀出，且使用於藉由控制部130所為的控制中。為了預防凝結水，目標溫度T2較佳是設定為比後面所述的溫度T0更高。
基板處理裝置1係開始水蒸氣82之供給(圖6之步驟S10)。更詳言之，當壓力調整閥26之設定壓力P0亦即水蒸氣82之壓力P0被設定時，控制部130就會將飽和蒸氣壓設為壓力P0並根據蒸氣壓曲線算出水蒸氣82之溫度T0。
控制部130係控制加熱器25並進行純水81之加熱， 以使藉由溫度感測器91所測定的純水81之溫度成為所算出的溫度T0。藉此，就能生成水蒸氣82且開始其供給。又，控制部130係基於溫度感測器93所測定的配管24之溫度來控制加熱器28並以使配管24之溫度成為溫度T0的方式來加熱配管24，亦即以使流動於配管24的水蒸氣82之溫度成為溫度T0的方式來加熱配管24。藉此，能抑制配管24之凝結水。
控制部130之流量取得部15係將混合氣體84所設定的目標流量Q2、目標濕度H2、和藉由濕度感測器92所測定到的水蒸氣82之濕度H0代入數式(1)中，並算出從水蒸氣生成槽22供給至配管24的水蒸氣82之流量Q0。又，流量取得部15係以使水蒸氣82之流量Q0與惰性氣體83之流量Q1的和成為混合氣體84之目標流量Q2的方式來算出流量Q1。
Q0=Q2×H2/H0…(1)
控制部130之調整機構控制部16係控制流量控制機器41來供給水蒸氣82，以使水蒸氣82之流量成為所算出的流量Q0。
控制部130係回授(feedback)在配管51藉由濕度感測器91所測定的混合器84之濕度。控制部130係進行水蒸 氣82之流量Q0的微調整，以便混合氣體84之濕度成為目標濕度H2。水蒸氣82之流量Q0係藉由流量計94所測定。
再者，在水蒸氣生成槽22所生成的水蒸氣82之容積絕對濕度H0係當將水蒸氣82假定為理想氣體時，就能藉由數式(2)來概算。
H0=P0/{R×(273.15+T0)}×M_DIW…(2)
其中，氣體常數R=8314[m2g/s2 K mol]
水蒸氣之物質量M_DIW=18[g/mol]。
基板處理裝置1係開始惰性氣體83之供給(步驟S20)。更詳言之，控制部130係基於溫度感測器95所測定的惰性氣體(乾燥過的N2氣體)83之溫度來控制加熱器33並加熱惰性氣體83，以使惰性氣體83成為溫度T1。控制部130之調整機構控制部16係控制流量控制機器42並供給惰性氣體83以使惰性氣體83之流量成為所算出的流量Q1。藉此，惰性氣體供給機構3係開始對配管51供給已加熱至溫度T1的惰性氣體83。
基板處理裝置1係將水蒸氣供給機構2透過配管24所供給的水蒸氣82和惰性氣體供給機構3透過配管34所供 給的惰性氣體83在混合機構5之配管51中混合以生成混合氣體84(步驟S30)。
基板處理裝置1係調整水蒸氣82之流量和惰性氣體83之流量(步驟S40)。更具體而言，流量調整機構4係調整水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量Q0和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量Q1以使混合氣體84之濕度成為目標濕度H2並且混合氣體84之流量成為目標流量Q2。流量調整機構4亦可以在調整機構控制部16之控制下，調整水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量Q0和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量Q1以使混合氣體84之濕度成為目標濕度H2。
更詳言之，流動於配管51的混合氣體84之流量係藉由流量計99所測定。所測定到的流量係回授至控制部130。控制部130之調整機構控制部16係控制流量控制機器42並調整惰性氣體83之流量Q1以使混合氣體84之流量成為目標流量Q2。惰性氣體83之流量Q1係藉由流量計96所測定。
控制部130係基於溫度感測器97所測定的混合氣體84之溫度，藉由加熱器52來加熱配管51且將流動於配管51的混合氣體84之溫度調整至目標溫度T2。已調整至目標溫度T2的混合氣體84係經過配管51供給至處理槽61。
流動於配管51的混合氣體84之濕度係藉由濕度感測器98所測定。所測定到的濕度係回授至控制部130。調整機構控制部16係控制流量控制機器41來調整從水蒸氣生成槽22供給至配管24的水蒸氣82之流量Q0以使混合氣體84之濕度成為目標濕度H2。
流動於配管51的混合氣體84之流量係藉由流量計99所測定。所測定到的流量係回授至控制部130。控制部130係控制流量控制機器41之設定值並調整從水蒸氣生成槽22供給至配管24的水蒸氣82之流量Q0以使混合氣體84之流量成為目標流量Q2。
基板處理機構6係將透過配管51所供給的混合氣體84從氣泡產生器64之吐出口66吹出至磷酸水溶液87中，以在磷酸水溶液87中產生混合氣體84之氣泡85(步驟S50)。
基板處理裝置1亦可不具備用以控制流量調整機構4的調整機構控制部16。在此情況下，例如是設置能夠手動調整開啟度的各個調整閥來作為流量控制機器41、42，並能藉由作業者手動調整各個調整閥之開啟度來調整水蒸氣82之流量Q0和惰性氣體83之流量Q1。
混合機構5既可設置於處理槽61之外部，又可設置於處理槽61之內部。亦可使用設置有基板處理裝置1的工場之蒸氣供給設備來作為水蒸氣供給機構2。
依據如以上所構成之本實施形態的基板處理裝置，混合機構5係混合水蒸氣82和惰性氣體83以生成混合氣體84；氣泡產生器64係將混合氣體84吹出至磷酸水溶液87中以產生混合氣體84之氣泡85。然後，流量調整機構4係調整水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量以使混合氣體84之濕度成為目標濕度。從而，只要在目標濕度設定與氣泡85之氣泡直徑對應的濕度，就可以抑制基板W之損傷並且可以改善基板W之處理效率，在此，該氣泡85之氣泡直徑係指表現基板W蒙受氣泡85所帶來之損傷的指標值滿足預定之條件且表現基板W之處理效率的指標值滿足預定之條件時的氣泡直徑。
又，依據如以上所構成之本實施形態的基板處理裝置，流量調整機構4係可以調整水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量，而將混合氣體84之流量設為目標流量並且將混合氣體84之濕度設為目標濕度。從而，可以使處理槽61中之磷酸水溶液87藉由氣泡85所攪拌的範圍穩定並且謀求抑制基板W之損傷和改善基板W之處理效率。
又，依據如以上所構成之本實施形態的基板處理裝置，流量取得部15係取得使混合氣體84之濕度成為目標濕度並且使混合氣體84之流量成為目標流量時的水蒸氣82之流量和惰性氣體83之流量。調整機構控制部16係基於流量取得部15所取得的水蒸氣82之流量和惰性氣體83之流量來控制流量調整機構4。從而，即便是目標濕度和目標流量有變動的情況下，仍可以使混合氣體84之流量成為目標流量，使混合氣體84之濕度成為目標濕度。
又，依據如以上所構成之本實施形態的基板處理裝置，流量取得部15係藉由進行所決定的運算來取得使混合氣體84之濕度成為目標濕度並且使混合氣體84之流量成為目標流量時的水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82之流量和惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83之流量。從而，即便是在目標濕度和目標流量有變動的情況下仍可以取得相應於目標濕度和目標流量的水蒸氣82之流量和惰性氣體83之流量。
又，依據如以上所構成之本實施形態的基板處理裝置，加熱器28係將水蒸氣供給機構2所供給的水蒸氣82在供給至混合機構5之前加熱，加熱器33係將惰性氣體供給機構3所供給的惰性氣體83在供給至混合機構5之前加熱。從而，可以在供給至混合機構5的水蒸氣82和惰性氣體 83混合並生成混合氣體84時抑制混合氣體84之溫度降低而發生凝結水。
又，依據如以上所構成之本實施形態的基板處理裝置，加熱器52係將混合氣體84在供給至氣泡產生器64之前加熱。從而，可以抑制混合氣體84在供給至氣泡產生器64之前之溫度降低。
又，依據如以上所構成之本實施形態的基板處理方法，混合步驟係混合水蒸氣82和惰性氣體83以生成混合氣體84，氣泡產生步驟係將混合氣體84吹出至磷酸水溶液87中以產生混合氣體84之氣泡85。然後，流量調整步驟係調整在水蒸氣供給步驟中所供給的水蒸氣82之流量和在惰性氣體供給步驟中所供給的惰性氣體83之流量，以使混合氣體84之濕度成為目標濕度。從而，只要將與氣泡85之氣泡直徑對應的濕度設定在目標濕度，就可以抑制基板W之損傷並且可以改善基板W之處理效率，在此，該氣泡85之氣泡直徑係指表現基板W蒙受氣泡85所帶來之損傷的指標值滿足預定之條件且表現基板W之處理效率的指標值滿足預定之條件時的氣泡直徑。
雖然本發明係已被詳細顯示且描述，但是上述之描述在全部之態樣中皆為例示而非為限定。從而，本發明係能夠在其發明之範圍內適當變化、省略實施形態。

Claims (7)

  1. 一種基板處理裝置，係具備：處理槽，用以收容磷酸水溶液，且對已浸漬於該磷酸水溶液中的基板施予蝕刻處理；水蒸氣供給機構，用以供給水蒸氣；惰性氣體供給機構，用以供給惰性氣體；混合機構，係從前述水蒸氣供給機構供給前述水蒸氣，並且從前述惰性氣體供給機構供給前述惰性氣體，且混合所供給來的前述水蒸氣和前述惰性氣體以生成混合氣體；氣泡產生器，係從前述混合機構供給前述混合氣體，並且將所供給來的前述混合氣體吹出至前述磷酸水溶液中以產生前述混合氣體之氣泡；以及流量調整機構，係調整前述水蒸氣供給機構所供給的前述水蒸氣之流量和前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體之流量，以使前述混合氣體之濕度成為目標濕度。
  2. 如請求項1所記載之基板處理裝置，其中前述流量調整機構係調整前述水蒸氣供給機構所供給的前述水蒸氣之流量和前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體之流量，以使前述混合氣體之濕度成為前述目標濕度，並且使前述混合氣體之流量成為目標流量。
  3. 如請求項2所記載之基板處理裝置，其中更具備：流量取得部，係取得使前述混合氣體之濕度成為前述目標濕度並且使前述混合氣體之流量成為前述目標流量時的前述水蒸氣供給機構所供給的水蒸氣之流量和前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體之流量；以及調整機構控制部，係基於前述流量取得部所取得的前述水蒸氣之流量和前述惰性氣體之流量來控制前述流量調整機構。
  4. 如請求項3所記載之基板處理裝置，其中前述流量取得部係藉由進行所決定的運算來取得使前述混合氣體之濕度成為前述目標濕度並且使前述混合氣體之流量成為前述目標流量時的前述水蒸氣供給機構所供給的前述水蒸氣之流量和前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體之流量。
  5. 如請求項1至4中任一項所記載之基板處理裝置，其中具備：水蒸氣加熱用加熱器，係將前述水蒸氣供給機構所供給的前述水蒸氣在供給至前述混合機構之前加熱；以及惰性氣體加熱用加熱器，係將前述惰性氣體供給機構所供給的前述惰性氣體在供給至前述混合機構之前加熱。
  6. 如請求項1至4中任一項所記載之基板處理裝置，其中更具備：混合氣體加熱用加熱器，係將前述混合氣體在供給至前述氣泡產生器之前加熱。
  7. 一種基板處理方法，係對已浸漬於磷酸水溶液中的基板施予蝕刻處理；前述基板處理方法係具備：水蒸氣供給步驟，用以供給水蒸氣；惰性氣體供給步驟，用以供給惰性氣體；混合步驟，係混合在前述水蒸氣供給步驟中所供給的前述水蒸氣和在前述惰性氣體供給步驟中所供給的前述惰性氣體以生成混合氣體；氣泡產生步驟，係將前述混合氣體吹出至前述磷酸水溶液中以產生前述混合氣體之氣泡；以及流量調整步驟，係調整在前述水蒸氣供給步驟中所供給的前述水蒸氣之流量和在前述惰性氣體供給步驟中所供給的前述惰性氣體之流量，以使前述混合氣體之濕度成為目標濕度。
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