TWI390623B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents
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Description
本發明有關於對半導體晶圓或液晶顯示裝置用之玻璃基板(以下簡稱為基板)施加蝕刻、洗淨等之既定處理之基板處理裝置及基板處理方法，特別有關於進行液交換同時進行處理之技術。
先前技術之此種裝置者(例如，參照日本國專利特開2001-23952號公報)可舉出具備有：處理槽，用來儲存處理液，藉以浸漬基板；處理液供給部，用來對處理槽供給處理液；和處理液排出部，用來從處理槽將處理液排出。
例如，在基板為矽製之情況時，隨著利用處理液之處理基板，處理液中之矽濃度變高，所以處理速度(treatment rate)會逐漸降低。因此，在處理過一定之基板之片數後之時點，將一部分之處理液從處理液排出部排出，並且供給與排出之處理液相當之量之處理液，而進行「部分液交換」。利用該部分液交換使降低之處理速度保持在作為目標之一定之範圍。這時之基板之既定片數利用預先設定之被稱為「壽命計數」之參數，計數處理基板之片數(或批數)，在其計數值達到壽命計數之時點進行部分液交換。
但是，在具有此種構造之先前技術例之情況時，有下面所述之問題。
亦即，未處理基板之最初之處理液，和處理某一定之片數之基板後之處理液以共同之稱為壽命計數之參數進行管理，以及初期之處理速度比部分液交換後之處理速度為高之關係上，將最初之處理液進行部分液交換時，會有在處理速度降低到作為目標之一定範圍之前進行之情況。因此，在其後進行部分液交換，會變成以處理速度未進入目標範圍之狀態繼續處理，而會有對基板進行不適當之處理之問題。
本發明針對此種問題，其目的是提供經由分開使用壽命計數，可以用來對基板進行適當處理之基板處理裝置及基板處理方法。
本發明用來達成此種目的，採用下面所述之構造。
本發明是一種基板處理裝置，以處理液處理基板，上述裝置包含有以下之元件：處理槽，用來儲存處理液，並對基板進行既定之處理；處理液供給手段，用來將處理液供給到上述處理槽；處理液排出手段，用來將處理液從上述處理槽排出；第1記憶手段，用來預先記憶初次壽命計數，而該初次壽命計數係規定從上述處理液供給手段對上述處理槽供給新的處理液以進行全部液交換起，利用該處理液可以處理基板之處理次數；第2記憶手段，用來預先記憶通常壽命計數，而該通常壽命計數係規定在達到上述初次壽命計數之後，將上述處理槽之處理液一部分之既定量，利用上述處理液排出手段排出，並且從上述處理液供給手段供給與上述既定量相當之新的處理液，以進行部分液交換起，利用該處理液可以處理基板之處理次數；和控制手段，在全部液交換後至達到上述初次壽命計數為止，處理基板，而在達到上述初次壽命計數進行部分液交換後，每次達到上述通常壽命計數時，進行部分液交換以及處理基板。
依照本發明時，控制手段在從處理液排出手段排出全部之處理液，並從處理液供給手段對處理槽供給新的處理液，以進行全部液交換後，在經過初次壽命計數之時點進行部分液交換，然後，在每次經過通常壽命計數時進行部分液交換，而處理基板。依照此種方式，經由分開使用初次壽命計數和通常壽命計數，因為可以依照處理液之狀態對基板進行處理，所以可以對基板進行適當之處理。
另外，在本發明中最好使上述初次壽命計數被設定成大於上述通常壽命計數。
在全部液交換後處理速度變高，所以在大的初次壽命計數，亦即在處理很多基板之後，進行部分液交換，而在部分液交換後因為處理速度降低，所以在通常壽命計數小於初次壽命計數，亦即以通常之基板處理片數進行部分液交換。利用此種方式，可以使處理速度穩定在成為目標之處理速度之範圍。
另外，在本發明中最好使上述初次壽命計數為在作為目標之處理速度之範圍內之基板之處理次數。
預先進行實驗，檢查處理多少片之基板時使處理速度收歛在目標之處理速度，而將這時之基板之處理片數設定作為初次壽命計數。利用此種方式，在部分液交換後可以使處理速度維持在作為目標之處理速度之範圍內。
另外，在本發明中最好更具備有設定手段，用來設定上述第1記憶手段之初次壽命計數，和上述第2記憶手段之通常壽命計數。
因為依照處理液之處理條件或基板之種類或表面狀態而使處理速度之降低程度成為不同，所以由設定手段可以適當地因應該等而設定。
為能說明本發明，圖示現在被認為較佳之數個形態，但是宜適當理解本發明並不只限於如圖式所示之構造和手段。
下面根據圖式詳細地說明本發明之較佳實施例。
圖1是實施例之基板處理裝置之概略構造圖。另外，在以下之說明中，說明採用包含有磷酸(H3
PO4
)和純水之磷酸溶液作為處理液之實例。
該基板處理裝置具備有處理槽1，處理槽1具備有內槽3，和用來回收從內槽3溢出之磷酸溶液之外槽5。在內槽3附設有保持臂7，可以使基板W在內槽3內之處理位置和內槽之上方之等待位置之間進行升降。該保持臂7以起立之姿勢抵接並支持多片之基板W。
內槽3在底部具備有一對之噴出管9，用來對內槽3供給磷酸溶液。另外，外槽5在底部具備有排出口11，用來排出回收之磷酸溶液。噴出管9和排出口11利用循環配管13連通地連接。在該循環配管13，從排出口11側起順序地設有泵15、線內加熱器17、過濾器19。線內加熱器17具備有對流通之磷酸溶液進行加熱之功能(例如加熱至120~180℃)，過濾器19具備有除去磷酸溶液中之粒子等之功能。另外，在循環配管13中，在排出口11和泵15之間設有開閉閥21，在泵15和線內加熱器17之間設有開閉閥23。
在處理液供給源25連通地連接有供給配管27之一端。該處理液供給源25以常溫(例如，25℃)儲存磷酸(H3
PO4
)。在供給配管27設有可以控制流量之控制閥29。供給配管27之另外一端連通地與內槽3之上部之供給部31連接。從處理液供給源25所供給之磷酸，經由供給配管27，以控制閥29所設定之流量，從供給部31供給到內槽3。
另外，供給部31相當於本發明之「處理液供給手段」。
在上述之循環配管13中，於泵15和開閉閥23之間，設有分支部33。另外，在上述之內槽3之底部形成有將內槽3內之處理液急速排出時所使用之底部排出口35。在該底部排出口35和泵15之上游側之循環配管13，連通地連接有底部排出管37。在該底部排出管37設有開閉閥39。在分支部33設有排液管41，用來將經由底部排出口35和底部排出管37排出之磷酸溶液導引到排液系統。在該排液管41設有開閉閥43。
另外，上述之排液管41相當於本發明之「處理液排出手段」。
在上述之內槽3設有沿著其內壁之濃度計45。該濃度計45用來檢測溶出到磷酸溶液中之基板W之特定物質。例如，當基板W為矽製之情況時，測定磷酸溶液中之矽之溶解濃度，並且輸出測定到之濃度信號。
另外，在外槽5之上方設有純水供給部47。該純水供給部47連通地連接到與純水供給源連接之供給管48。在供給管48安裝有可調整流量之控制閥49。
上述之各個構造利用與本發明之「控制手段」相當之控制部51統一地進行控制。在該控制部51連接有第1記憶器53和第2記憶器55。對於該等之記憶內容於後面進行說明。在控制部51連接有計數器57，係用來計數基板W之處理次數，而計數每一次處理之基板W之片數或批數，並且連接有由裝置之操作員操作之設定部59。另外，控制部51依照計數器57和後面所述之第1記憶器53和第2記憶器55之設定值，操作開閉閥43和控制閥29等，而進行後面所述之全部液交換或部分液交換。另外，控制部51根據來自濃度計45之濃度信號操作控制閥49等，進行適當之控制而使磷酸溶液中之矽濃度成為大致一定。
與本發明之「第1記憶手段」相當之第1記憶器53預先記憶初次壽命計數ILC，該初次壽命計數ILC用來規定從供給部31對處理槽1供給新的處理液，以進行全部液交換起，利用該處理液可以處理基板W之處理次數。
與本發明之「第2記憶手段」相當之第2記憶器55預先記憶通常壽命計數NLC，該通常壽命計數NLC用來規定在達到初次壽命計數ILC之後，將處理槽1之處理液一部分之既定量從排液管41排出，並且從供給部31供給與該既定量相當之新的處理液，以進行部分液交換起，利用該處理液可以處理基板W之處理次數。
上述之初次壽命計數ILC和通常壽命計數NLC，經由與本發明之「設定手段」相當之設定部59，由裝置之操作員等設定。
其次，參照圖2說明上述之初次壽命計數ILC和通常壽命計數NLC。另外，圖2是概略地表示液交換之時序之時間圖。
在處理之最初，或隨著液之劣化而交換全部液之情況時，控制部51將磷酸從供給部31供給到處理槽1。該時序為圖2之t1時點。然後，控制部51在判斷為來自計數器57之處理次數達到初次壽命計數ILC之情況時，進行部分液交換。概略地，使開閉閥43開放，從處理槽1排出既定量之磷酸溶液，並且使開閉閥43閉合，從供給部31供給與該排出量大致同量之磷酸。該時序為圖2之t2時點。然後，控制部51在每次來自計數器57之處理次數達到通常壽命計數NLC時，實施部分液交換(t3、t4時點)。
上述之初次壽命計數ILC和通常壽命計數NLC以下面所述之方式預先決定。
首先，準備與利用本裝置所處理之基板W相同種類和相同處理過之基板W。然後，使相同之處理條件，例如，同時處理之基板W之片數，磷酸溶液之濃度‧溫度，將基板W浸漬在磷酸溶液之時間等，配合實際製品之基板W。然後，在以相同之條件處理配合處理條件之基板W之後，測定處理速度。該處理速度是指，例如，氧化膜或氮化膜之蝕刻速度。在此處目標蝕刻速度成為在圖2之蝕刻速度ER2~ER5之間。然後，就處理多個基板W之結果，自目標蝕刻速度ER2~ER5觀察餘裕，而求得降低至比目標蝕刻速度之下限稍高速度之蝕刻速度ER4之處理次數。以這時之處理次數作為初次壽命計數ILC，將其設定在第1記憶器53。然後，利用其後之部分液交換使蝕刻速度變高，以其速度成為比目標蝕刻速度之上限之蝕刻速度ER2稍低速度之蝕刻速度ER3之方式，設定部分液交換之排出量和供給量。另外，在部分液交換後，以相同之條件處理配合上述條件之基板W，然後測定蝕刻速度，求得降低至蝕刻速度ER4之處理次數。將其作為通常壽命計數NLC而設定在第2記憶器55。
另外，具體而言，初次壽命計數ILC為例如，30~40批，通常壽命計數NLC為例如，20批左右。因為具備有設定部59，所以可以依照上述方式之實驗結果，將初次壽命計數ILC和通常壽命計數NLC設定在適當之值。因此，即使為處理條件不同之處理，亦可以繼續進行將蝕刻速度收歛在目標範圍之處理。
其次，參照圖3說明上述之裝置之動作。圖3是表示動作之流程圖。另外，在開始時，處理槽1為未儲存有磷酸溶液之空的狀態。
控制部51操作各個部分，並進行全部液交換。但是，因為處理槽1為空，所以使開閉閥21、23開放，並且使開閉閥39、43閉合，使控制閥29開放，而從供給部31將磷酸供給到內槽3。然後，使泵15動作，並且使線內加熱器17動作，而使磷酸溶液循環並且產生所需要之處理條件(例如，180℃之溫度)之磷酸溶液。然後，使控制閥49開放，從純水供給部47適當地供給純水作為稀釋液，調整磷酸濃度而完成初期之處理條件。然後，重設計數器57，使處理次數之積算值成為零。此種狀態為圖2之時點t1。
使計數器57之處理次數遞增(步驟S2)。然後，依照處理次數是否達到初次壽命計數ILC而使處理分支(步驟S3)。具體而言，在處理次數達到初次壽命計數ILC之情況時，就轉移到步驟S6進行部分液交換。另外，達到之狀態為圖2之時點t2。另外一方面，在處理次數未達到初次壽命計數ILC之情況時，就轉移到步驟S4。在此處首先說明處理次數未達到初次壽命計數ILC之情況。另外，未達到之狀態為從圖2之時點t1至時點t2之期間。
利用保持臂7保持基板W，使保持臂7下降到處理位置，進行既定時間之處理(步驟S4)。處理完成時，使保持臂7上升，搬出基板W(步驟S5)。然後，回到上述之步驟S2，重複進行處理。
在處理次數和初次壽命計數ILC一致之情況時，控制部51操作各個部分，而進行部分液交換。首先，使線內加熱器17停止。然後，使開閉閥39、23閉合，並且使開閉閥43開放，更使開閉閥21開放。然後，使泵15動作既定時間，從處理槽1排出既定量之磷酸溶液。其次，使開閉閥43閉合，並且使開閉閥23開放。然後，使控制閥29開放，從供給部31將與排出量相當之量之磷酸供給到內槽3，並且使泵15和線內加熱器17動作，將部分液交換後之磷酸溶液調整成為處理條件。然後，重設計數器57，使處理次數之積算值成為零。另外，此種狀態為圖2之時點t2。
使計數器57之處理次數遞增(步驟S7)。然後，依照處理次數是否達到通常壽命計數NLC而使處理分支(步驟S8)。具體而言，在處理次數達到通常壽命計數NLC之情況時，回到步驟S6進行部分液交換。另外，達到之狀態為圖2之時點t3。另外一方面，在處理次數未達到通常壽命計數NLC之情況時，轉移到步驟S9。在此處首先說明處理次數未達到通常壽命計數NLC之情況。另外，未達到之狀態為圖2之時點t2至時點t3之期間。
利用保持臂7保持基板W，使保持臂7下降到處理位置，進行既定時間之處理(步驟S9)。處理完成時，使保持臂7上升，並搬出基板W(步驟S10)。
依照所產生之處理液是否達到總壽命計數(初次‧通常壽命計數之和之最大可使用之處理次數)，使處理分支。另外，總壽命計數利用來圖示之總壽命計數器進行計數。在未滿總壽命計數之情況時，回到步驟S7進行下一個之處理，在成為總壽命計數以上之情況時，結束上述之一連貫之處理。如上述之方式，依照本實施例時，控制部51將來自排液管41之磷酸溶液全部排出，從供給部31將新的磷酸供給到處理槽1，以進行全部液交換之後，在經過初次壽命計數ILC之時點，進行部分液交換，然後，在每次經過通常壽命計數NLC之時點，進行部分液交換，而處理基板W。依照此種方式，經由分開地使用初次壽命計數ILC和通常壽命計數NLC，因為可以依照磷酸溶液之狀態對基板W進行處理，所以可以對基板W進行適當之處理。
另外，先前技術是在上述之一連串之處理之期間使通常壽命計數NLC成為固定，所以如圖2之虛線所示，造成進行蝕刻速度未進入到目標蝕刻速度之範圍之部分液交換，會對基板W進行不適當之處理。
本發明並不只限於上述實施形態，亦可以進行下面所述方式之變化實施。
(1)在上述之實施例中是採用磷酸溶液為例進行說明，但是其以外之處理液，例如，利用氫氟酸溶液等之處理亦可以適用本發明。
(2)在上述之實施例中，構建成具備有設定部59，而可以適當地設定初次和通常壽命計數，但是亦可以將其省略。在此種情況，亦可以依照處理對象之基板W或處理條件進行預先之條件設定，在基板處理裝置之設置時，將初次壽命計數ILC和通常壽命計數NLC寫入到第1記憶器53和第2記憶器55。利用此種方式，可以防止由於意外之重寫造成之問題，和可以抑制裝置成本。
(3)在上述之實施例中是具備有循環配管13而使處理液循環並進行處理，但是在使處理液儲存在處理槽1之狀態而進行處理之裝置，亦可以獲得同樣之效果。
本發明在不脫離其精神或本質之範圍內可以其他之具體形式實施，因此表示本發明之範圍者不是以上之說明，而是應參照附加之申請專利範圍。
1．．．處理槽
3．．．內槽
5．．．外槽
7．．．保持臂
9．．．噴出管
11．．．排出口
13．．．循環配管
15．．．泵
17．．．線內加熱器
19．．．過濾器
21．．．開閉閥
23．．．開閉閥
25‧‧‧處理液供給源
27‧‧‧供給配管
29‧‧‧控制閥
31‧‧‧供給部
33‧‧‧分支部
35‧‧‧底部排出口
37‧‧‧底部排出管
39‧‧‧開閉閥
41‧‧‧排液管
43‧‧‧開閉閥
45‧‧‧濃度計
47‧‧‧純水供給部
48‧‧‧供給管
49‧‧‧控制閥
51‧‧‧控制部
53‧‧‧第1記憶器
55‧‧‧第2記憶器
57‧‧‧計數器
59‧‧‧設定部
圖1是實施例之基板處理裝置之概略構造圖。
圖2是概略地表示液交換之時序之時間圖。
圖3是表示動作之流程圖。
1．．．處理槽
3．．．內槽
5．．．外槽
7．．．保持臂
9．．．噴出管
11．．．排出口
13．．．循環配管
15．．．泵
17．．．線內加熱器
19．．．過濾器
21．．．開閉閥
23．．．開閉閥
25．．．處理液供給源
27．．．供給配管
29．．．控制閥
31．．．供給部
33．．．分支部
35．．．底部排出口
37．．．底部排出管
39．．．開閉閥
41．．．排液管
43．．．開閉閥
45．．．濃度計
47．．．純水供給部
48．．．供給管
49．．．控制閥
51．．．控制部
53．．．第1記憶器
55．．．第2記憶器
57．．．計數器
59．．．設定部
Claims (14)
- 一種基板處理裝置，係以處理液對基板進行處理，上述裝置包含有以下之元件：處理槽，用來儲存處理液，並對基板進行既定之處理；處理液供給手段，用來將處理液供給到上述處理槽；處理液排出手段，用來將處理液從上述處理槽排出；第1記憶手段，用來預先記憶初次壽命計數，該初次壽命計數係規定從上述處理液供給手段對上述處理槽供給新的處理液，以進行全部液交換起，該處理液之蝕刻速度降低至目標值為止之處理次數；第2記憶手段，用來預先記憶通常壽命計數，該通常壽命計數係規定在達到上述初次壽命計數之後，將上述處理槽之處理液一部分之既定量利用上述處理液排出手段排出，並且從上述處理液供給手段供給與上述既定量相當之新的處理液，以進行部分液交換起，利用該處理液可以處理基板之處理次數；和控制手段，在全部液交換後至達到上述初次壽命計數為止對基板進行處理，並在達到上述初次壽命計數進行部分液交換後，於每次達到上述通常壽命計數時，進行部分液交換和基板之處理。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述初次壽命計數被設定成大於上述通常壽命計數。
- 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，上述初次壽命計數為在作為目標之處理速度之範圍內之基板處理次數。
- 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，更具備有：設定手段，用來設定上述第1記憶手段之初次壽命計數，和上述第2記憶手段之通常壽命計數。
- 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，更具備有：設定手段，用來設定上述第1記憶手段之初次壽命計數，和上述第2記憶手段之通常壽命計數。
- 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，更具備有：計數器，對基板之處理次數進行計數。
- 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，更具備有：計數器，對基板之處理次數進行計數。
- 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，更具備有：計數器，對基板之處理次數進行計數。
- 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中，更具備有： 計數器，對基板之處理次數進行計數。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述控制手段在全部液交換後，處理次數達到規定初次壽命計數與通常壽命計數之和之最大可使用之處理次數之總壽命計數之情形時，結束處理。
- 一種基板處理方法，係以處理液對基板進行處理，上述方法包含有以下之過程：將新的處理液供給到處理槽，以進行全部液交換之過程；在達到規定該處理液之蝕刻速度降低至目標值為止時之處理次數之初次壽命計數為止，對基板進行處理之過程；在達到上述初次壽命計數之後，排出處理槽之處理液一部分之既定量，並且供給與上述既定量相當之新的處理液，以進行部分液交換之過程；和在達到規定以該處理液可處理基板之處理次數之通常壽命計數為止，重複處理基板之過程。
- 如申請專利範圍第11項之基板處理方法，其中，上述初次壽命計數被設定成大於上述通常壽命計數。
- 如申請專利範圍第11或12項之基板處理方法，其中，上述初次壽命計數為在作為目標之處理速度之範圍內之基板處理次數。
- 如申請專利範圍第11項之基板處理方法，其中，上述重複處理基板之過程，在處理次數達到規定初次壽命 計數與通常壽命計數之和之最大可使用之處理次數之總壽命計數之情形時，結束重複。
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