TWI619155B

TWI619155B - Liquid supply device and substrate processing device

Info

Publication number: TWI619155B
Application number: TW103116815A
Authority: TW
Inventors: Konosuke Hayashi; Takashi Ootagaki; Emi Matsui
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2018-03-21
Also published as: CN105229777A; TW201507011A; KR20160003853A; WO2014185467A1; JPWO2014185467A1; CN105229777B; JP6155331B2; KR101750647B1; US9811096B2; US20160062372A1

Abstract

本發明提供一種液供給裝置，其是將處理液朝處理裝置供給並且回收而再供給，又其具有：複數個供給槽，收容上述處理液，並且具有排氣通路與溢流管線，且可切換供給上述處理液之供給模式與維持收容上述處理液後的狀態來待機的待機模式中任一模式；供給機構，這些複數個供給槽當中，從供給模式之供給槽將上述處理液朝上述處理裝置供給；回收機構，將在上述處理裝置所剩餘之上述處理液加以回收並回到供給模式之供給槽；開關機構，分別設於上述複數個供給槽，且將上述排氣通路與上述溢流管線加以閉塞；藉此可使收容於供給槽且處於待機狀態之處理液的壽命變長。

Description

液供給裝置及基板處理裝置

發明領域

本發明是有關於一種對基板等供給處理液之液供給裝置、與組裝有上述液供給裝置之基板處理裝置。

發明背景

例如，液晶顯示裝置或半導體裝置之製造過程中，在矩形狀玻璃基板或半導體晶圓等之基板進行形成電路圖型(例如，參照日本特開2010-010555號公報。)。在形成電路圖型時，利用基板處理裝置來進行對基板之顯影處理、蝕刻處理或是抗蝕之脫模處理等。為了處理基板所使用之處理液會在液供給裝置之供給槽調合並保存，視需要朝基板供給處理液。上述處理液價格昂貴，故，進行分離回收之後，會使其再度回到供給槽。

而，液供給裝置之供給槽例如準備2個，並依序單邊使用。未使用之供給槽內的處理液則定期地用幫浦來循環。而，處理液會與時間經過、使用而一起劣化，故，進行生命週期設定，並在劣化之時點來拋棄。

供給槽上部設有排氣通路，側面設有溢流管線，並且開放。排氣通路從供給槽利用幫浦朝基板供給處理液時，為了不使供給槽內成為負壓而設置，又，溢流管線則為了不使供給槽內之處理液超過一定液位而設置。

本發明提供一種液供給裝置及基板處理裝置，其可防止收容於供給槽且處於待機狀態之處理液的劣化，藉此使處理液之壽命變長。

本發明是一種液供給裝置，其朝處理裝置供給處理液並且回收而再供給，又，其具有：複數個供給槽，收容上述處理液，並且具有排氣通路與溢流管線，且可切換供給上述處理液之供給模式與維持收容上述處理液後的狀態來待機的待機模式中任一模式；供給機構，在這些複數個供給槽當中，從供給模式之供給槽朝上述處理裝置供給上述處理液；回收機構，回收在上述處理裝置所剩餘之上述處理液並回到供給模式之供給槽；開關機構，分別設於上述複數個供給槽，且將上述排氣通路與上述溢流管線加以閉塞。

本發明是一種基板處理裝置，其利用處理液來處理基板，又其具有：旋轉台，將上述基板保持成可自由裝脫自在而旋轉驅動；供給部，配置於該旋轉台上方，並朝上述基板供給上述處理液；回收部，配置於上述旋轉台下方，並回收上述處理液；複數個供給槽，收容上述處理液並且具有排氣通路與溢流管線，且可切換供給上述處理液之供給模式與維持收容上述處理液後的狀態來待機的待機模式中任一模式；供給機構，這些複數個供給槽當中，從供給模式之供給槽朝上述供給部供給上述處理液；回收機構，回收在上述回收部回收之上述處理液並回到供給模式之供給槽；開關機構，分別設於上述複數個供給槽，且將上述排氣通路與上述溢流管線加以閉塞。

根據本發明，可使收容於供給槽且處於待機狀態之處理液的壽命變長。

10‧‧‧基板處理裝置

20‧‧‧處理部

21‧‧‧處理槽

22‧‧‧外側分隔壁

22a‧‧‧傾斜壁

23‧‧‧內側分隔壁

24‧‧‧旋轉台

25a‧‧‧旋轉軸

25‧‧‧旋轉驅動源

26a‧‧‧回收管

26b‧‧‧管

28‧‧‧液噴射噴嘴

30‧‧‧液供給裝置

40A、40B‧‧‧供給槽

41‧‧‧密閉容器

42‧‧‧排氣通路

42a‧‧‧開關閥

43‧‧‧溢流管線

44‧‧‧處理液補充部

45‧‧‧純水補充部

46‧‧‧濃度感應器

47‧‧‧液位感應器

48‧‧‧壓力計

50‧‧‧液封槽

51‧‧‧密閉容器

51a‧‧‧壁體

53‧‧‧溢流管線

54‧‧‧排出通路

54a‧‧‧開關閥

55‧‧‧液位感應器

56‧‧‧補充槽

60‧‧‧供給機構

61、62‧‧‧分岐供給管線

61a、62a‧‧‧開關閥

63‧‧‧供給管線

64‧‧‧幫浦

70‧‧‧回收機構

71‧‧‧回收管線

72‧‧‧回收槽

72a‧‧‧液位感應器

73‧‧‧幫浦

74、75‧‧‧分岐回收管線

74a、75a‧‧‧開關閥

80‧‧‧內循環機構

81、82‧‧‧分岐循環管線

81a、82a‧‧‧開關閥

83‧‧‧幫浦

84‧‧‧拋棄管線

84a‧‧‧開關閥

85‧‧‧循環管線

86、87‧‧‧分岐循環管線

86a、87a‧‧‧開關閥

200‧‧‧控制裝置

D‧‧‧液封液

L‧‧‧處理液

W‧‧‧基板

[圖1]圖1是顯示組裝有本發明之一實施形態之液供給裝置的基板處理裝置構成的說明圖。

[圖2]圖2是顯示組裝於同液供給裝置之供給槽之構成的說明圖。

[圖3]圖3是顯示同液供給裝置之液封效果之一例的說明圖。

圖1是顯示組裝有本發明之一實施形態之液供給裝置30的基板處理裝置10構成的說明圖，圖2是顯示組裝於液供給裝置30之供給槽40A、40B之構成的說明圖，圖3是顯示液供給裝置30之液封效果之一例的說明圖。而，這些圖中W是表示半導體晶圓或液晶面板等之基板，L是表示蝕刻液等之處理液，D是表示純水或處理液等之液封液。

基板處理裝置10具有：進行基板W之濕式加工的處理部20、與對該處理部20供給處理液L之液供給裝置30。

處理部20具有處理槽21。該處理槽21內部設有筒狀之外側分隔壁22。該外側分隔壁22上端設有朝向直徑方向內側來傾斜之傾斜壁22a。分隔壁22所包圍之位置進而設有筒狀之內側分隔壁23。

內側分隔壁23內側設有供給保持基板W之旋轉台24。該旋轉台24下面連結有旋轉驅動源25的旋轉軸25a。

在處理槽21底面，於外側分隔壁22與內側分隔壁23之間連接有回收管26a，並與後述回收管線71連接。

又，在處理槽21底面，外側分隔壁22之徑方向外側、內側分隔壁23之直徑方向內側連接有管26b。管26b會與未圖示之排出管線連接。藉此，便可將處理液L拋棄。

進而，旋轉台24上方配置有會成為處理液之供給部的液噴射噴嘴28。液噴射噴嘴28從液供給裝置30連接有供給管線63。

液供給裝置30具有：收容處理液L之第1供給槽40A、收容處理液L之第2供給槽40B、從這些第1與第2供給槽40A、40B朝處理部20供給處理液L之供給機構60、使在處理部20回收之處理液L回到第1與第2供給槽40A、40B之回收機構70、及使第1與第2供給槽40A、40B內之處理液L循環的內循環機構80。

如圖2所示，第1供給槽40A具有：密閉容器41、與該密閉容器41上部連接之排氣通路42、設於側面之溢流管線43、將所濃縮之處理液朝密閉容器41內供給之處理液補充部44、將純水朝密閉容器41內供給之純水補充部45、將所收容之處理液L之濃度加以測定的濃度感應器46、及設於溢流管線43外部側之液封槽50。排氣通路42設有開關閥 42a。如關閉開關閥42a，就會將排氣通路42加以氣密閉塞，如開啟就會開放。而，第2供給槽40B亦具有相同構造，故，對相同功能部分賦予相同符號，詳細之說明便可省略。

液封槽50具有：收容純水或處理液等之液封液D 的密閉容器51、設於側面之溢流管線53、與底部連接之排出通路54、檢測液封液D之液位的液位感應器55、及在由液位感應器55所檢測之液位低於基準值時將液封液D從密閉容器51外部來補充的補充槽56。在液封液D低於預定液位時，液位感應器55與補充槽56便構成補充液封液D的液封液補充機構。

密閉容器51具有從該天花板部垂下而設置之壁體51a。利用該壁體51a，密閉容器51內會分隔成與溢流管線43連接之入口側、以及與溢流管線53連接之出口側。而，壁體51a在液封液D超過預定之液位位準時，就會到達液封液D之液面。排出通路54設有開關閥54a。

供給機構60具有：分別與第1與第2供給槽40A、 40B之底部連接的分岐供給管線61、62、與這些分岐供給管線61、62連接之供給管線63、分別設置於分岐供給管線61、62途中之開關閥61a、62a、及設於供給管線63之2途中之幫浦64。供給管線63另一端連接有處理部20之液噴射噴嘴28。

回收機構70具有：與回收管26a連接之回收管線 71、設於該回收管線71之回收槽72、與該回收槽72底部側連接之幫浦73、從回收管線71分岐且分別與第1與第2供給槽40A、40B連接之分岐回收管線74、75、及分別設於這些分岐回收管線74、75的開關閥74a、75a。而，回收槽72設有液位感應器72a。

又，回收槽72配置於處理槽21下方。故，處理槽 21底面之處理液L從回收管26a通過回收管線71，並利用自由落體朝回收槽72來回收。而，設置於處理槽21下方以外的場所時，可使其為在回收管線71追加幫浦之構成。

內循環機構80具有：分別與第1與第2供給槽 40A、40B底部連接之分岐循環管線81、82、與這些分岐循環管線81、82連接之幫浦83、設於該幫浦83之拋棄管線84、分別設於分岐循環管線81、82途中之開關閥81a、82a、設於拋棄管線84途中之開關閥84a、與幫浦83之輸出口連接之循環管線85、從該循環管線85分岐且與各第1與第2供給槽40A、40B分別連接之分岐循環管線86、87、及分別設於這些分岐循環管線86、87之開關閥86a、87a。

而，各開關閥與液封槽50構成開關機構。各開關閥、各幫浦、各感應器、各液之供給部會與控制裝置200連接，來進行開關、驅動、輸出入。控制裝置200具有在第1供給槽40A與第2供給槽40B之間切換「供給模式」、「待機模式」的功能。亦即是，其中一方之供給槽為「供給模式」時，便使另一方供給槽為「待機模式」。

在第1供給槽40A，「供給模式」中，開啟開關閥 61a、開關閥42a、開關閥74a，並且驅動幫浦64。又，由設於回收槽72之液位感應器72a所檢測之處理液L的液面累積直到達預定之位準為止，使幫浦73驅動，便可回到第1供給槽40A。而，亦可在回收槽72不儲存，維持原狀來驅動幫浦73，使處理液L回到第1供給槽40A。在「供給模式」時開啟開關閥42a是因要防止將密閉容器41內之處理液L利用幫浦64之驅動而引出時密閉容器41內變成負壓的緣故。而，該「供給模式」時，可關閉開關閥81a、86a。

利用該設定，第1供給槽40A內之處理液L用以下途徑來循環。即，當開關閥61a開啟，幫浦64動作時，第1供給槽40A之處理液L就會通過分岐供給管線61與開關閥61a而到達幫浦64。由於幫浦64動作，因此進而通過供給管線63、液噴射噴嘴28，來朝基板W供給。進而，從基板W飛散而累積於處理槽21之底的處理液L通過回收管26a、回收管線71而朝回收槽72來回收。進而，藉由幫浦73之動作，通過分離回收管線74、開關閥74a而回到第1供給槽40A。

另一方面，在第1供給槽40A，「待機模式」中，將開關閥61a、開關閥42a、開關閥74a全部關閉。而，除了後述處理液之內部循環動作時，該「待機模式」時，亦關閉開關閥81a、86a。

在第2供給槽40B，「供給模式」中，開啟開關閥 62a、開關閥42a、開關閥75a並且驅動幫浦64。又，由設於回收槽72之液位感應器72a所檢測之處理液L的液面累積直到到達預定之位準時，就使幫浦73驅動，回到第2供給槽40B。而，可不在回收槽72儲存，維持原狀來驅動幫浦73，使處理液L回到第2供給槽40B。而，該「供給模式」時，可關閉開關閥82a、87a。

另一方面，在第2供給槽40B，「待機模式」中，將開關閥62a、開關閥42a、開關閥75a全部關閉。而，除了後述處理液之內部循環動作時，該「待機模式」時，亦關閉開關閥82a、87a。

第1供給槽40A內之處理液L變少，或劣化時，便利用控制裝置200，使第1供給槽40A為「待機模式」，並使第2供給槽40B為「供給模式」。藉此，與上述同樣地從第2供給槽40B朝處理部20供給、回收處理液L。而，處理液L之減少可由分別設於供給槽40A與40B側面之液位感應器47所檢測。又，控制裝置200可在處理部20之基板W的處理片數在控制裝置200到達預先設定之片數時，便判斷處理液已劣化。

另一方面，在使其為「待機模式」之第1供給槽 40A，如前所述，可關閉開關閥61a、42a、74a。然而，在使其為「待機模式」之第1供給槽40A，對於處理液L之減少或劣化，會進行處理液L之調整動作、拋棄動作、及內部循環動作。

在此，針對調整、拋棄、內部循環來詳述。而，調整有濃度調整動作與量調整動作。

濃度調整動作是利用濃度感應器46來測定第1供給槽40A內之處理液L的濃度，並適宜地從處理液補充部44將濃縮處理液及從純水補充部45將純水之至少一方來供給而使其屬於預定濃度範圍內的動作。

量調整動作是調整來自處理液補充部44與純水補充部45之供給量而使利用設於各供給槽內之液位感應器47所檢測之液位成為基準值的動作。

拋棄動作是判斷在進行濃度調整或量調整之前階段，基板W之處理片數是否達到控制裝置所預先設定之片數，達到時，便不進行濃度調整動作或量調整動作，而開啟閥81a、84a，驅動幫浦83，將供給槽40A內之處理液L透過拋棄管線84來拋棄的動作。

內部循環動作是在濃度調整動作或量調整動作，從處理液補充部44與純水補充部45朝供給槽40A供給濃縮處理液與純水時而使其撹拌的動作。即，開啟開關閥81a、86a，並關閉閥84a，來驅動幫浦83。藉此，第1供給槽40A內之處理液L用開關閥81a、分岐循環管線81、幫浦83、循環管線85、分岐回收管線86、開關閥86a、第1供給槽40A之順序來循環。在該循環動作之期間，攪拌殘留於供給槽40A內之處理液L、朝第1供給槽40A新供給之濃縮處理液與純水。

循環動作是例如從濃度調整、量調整動作開始時點而開始，並在從量調整動作結束之時點到控制裝置200所預先設定之時間已經過之時點而停止。停止時，將開關閥81a、86a關閉，幫浦83便會停止。接著，將開關閥81a、開關閥86a關閉，成為使處理液L不接觸外部空氣之「待機模式」。

如上所述構成之基板處理裝置10如以下地供給處理液L，並進行基板W之處理，來進行處理液L的回收。

從處理液補充部44與純水補充部45朝第1與第2 供給槽40A、40B來供給濃縮處理液與純水，並利用濃度感應器46來調整預定濃度之處理液L。而，利用濃度感應器46，可常時測定處理液L之濃度，並適宜地從處理液補充部44與純水補充部45來供給濃縮處理液與純水而使其可屬於預定之濃度範圍內。供給濃縮處理液、或是純水時，便進行循環來進行處理液L之攪拌，來進行濃度的均一化。

另一方面，在液封槽50之密閉容器51內，從補充槽56補充液封液D直到超過液位感應器55。藉此，利用壁體51a，液封液D上部之空間會分隔成入口側與出口側，便可防止第1與第2供給槽40A、40B內之處理液L透過溢流管線43與外部空氣直接接觸。而，當收容於密閉容器51內之液封液D到達溢流管線53之入口時，液封液D就朝外部排出。又，液封液D劣化時，藉由將開關閥54a開啟並朝外部排出，便可使液封液D常時保持一定品質。

接著，將如後所述地處理並由所供給之處理液L 而成為處理對象之基板W載置於旋轉台24上。將旋轉驅動源25啟動，使旋轉台24旋轉。而，當基板W之處理結束時，就載置下一個基板W，使旋轉台24旋轉，但該步驟為一般性步驟，以下省略說明。

接著，利用控制裝置200，使第1供給槽40A為「供給模式」，並使第2供給槽40B為「待機模式」。

在「供給模式」之第1供給槽40A，將開關閥61a、開關閥42a、開關閥74a開啟，並且驅動幫浦64，從第1供給槽40A將處理液L透過供給管線63來朝液噴射噴嘴28供給。由液噴射噴嘴28所供給之處理液L會對基板W作用並進行處理。剩餘之處理液L從處理槽21之回收管26a透過回收管線71來朝回收槽72回收。在利用液位感應器72a所檢測之處理液L的液面累積直到到達預定之位準時，所回收之處理液L便會利用幫浦73之驅動，回到第1供給槽40A。

而，在使其為「待機模式」之第2供給槽40B，所收容之處理液L壽命已盡時，將開關閥82a與開關閥84a開啟，驅動幫浦83並透過拋棄管線84來將處理液L朝外部排出。

在處理液L未劣化狀態之第2供給槽40B的「待機模式」中，將開關閥62a、開關閥42a、開關閥75a全部關閉。

第1供給槽40A內之處理液L變少，或是劣化時，利用控制裝置200，使第1供給槽40A為「待機模式」，並使第2供給槽40B為「供給模式」。藉此，與上述同樣地從第2供給槽40B朝處理部20來供給、回收處理液L。

另一方面，在第1供給槽40A，進行處理液L之調整、拋棄、內部循環。接著，將開關閥61a、開關閥81a、開關閥86a關閉，變成使處理液L不接觸外部空氣之「待機模式」。

圖3是將作為處理液L例如使用蝕刻液時處理液L之濃度將低(劣化)的樣子及接觸於外部空氣時(實施前：槽開放系)與不接觸於外部空氣時(實施後：槽密閉系)比較而顯示的圖。

實施前，相對於濃度急遽降低之情形，實施後濃度會緩緩地降低。這是因處理液L之蝕刻液成分即亞硝酸與外部空氣接觸藉此氣化並蒸發之緣故。而，即使對洗浄液來說當與外部空氣接觸時亦會氣化而濃度將低。

如此一來，在液供給裝置30，複數個供給槽當中，將未提供供給之供給槽從外部空氣遮斷，藉此來防止所收容之處理液L的劣化，謀求處理液L之使用量的減低。故，便可使處理成本減低。

而，本發明並非限定於前述實施形態。例如，上述例中，可在各供給槽設置共通之內循環機構，但亦可在每一各供給槽設置內循環機構。又，供給槽只要為複數，並不限於2個。此外，在不脫離本發明之要旨的範圍理所當然可有各種變形實施。

又針對本發明之實施，根據處理裝置之工作狀況，亦可有全部供給槽暫時為「待機模式」之情形。

又，可具有檢測密閉容器41內之壓力的壓力計 48。例如，在處理槽40A，將開關弁42a與開關弁61a、74a、86a一起關閉之狀態下，當朝密閉容器41從處理液補充部44與純水補充部45將濃縮處理液與純水加壓供給時，密閉容器41內之壓力就會上昇。例如，該壓力上昇為持續性，且，壓力計48檢測到已到達在控制裝置200預先設定之閾值以上時，便可確認密閉容器41內保有氣密性。亦即是，處理槽40A內之處理液會從外部空氣遮斷，變成防止處理液L之劣化的狀態。相對於此，壓力雖然上昇，但為暫時性，或是未到達閾值時(壓力異常時)，便可推測是有洩漏產生的狀態，而察知到未保有密閉容器41內的氣密性。此時，宜使警報裝置動作等來通知操作員。

又，作為上述之壓力異常時的原因，可考慮是液封槽50內之液封液D的液位未到達預定之液位面，壁體51a未到達液封液D之情形。此時，密閉容器41內，透過溢流管線43、53會造成與大氣連通，而連帶造成處理液L之劣化。如先前所述，液封液D之液位面由液位感應器55所檢測，並根據該檢測值，通常會維持液封液D之液位直到壁體51a到達液封液D的液面。然而，液位感應器55之故障、或無法充分利用補充槽56進行根據液位感應器55之輸出的處理液補充時等，便會有壓力異常產生的可能性。藉由具備檢測密閉容器41內之壓力的壓力計48，便可早期發現上述問題。

進而，例如圖2所示之構成中，密閉容器41內之壓力異常變高時，用該壓力將液封槽50入口側之液封液D押下，並只依據押下分量將液封槽50出口側之液封液D押上。且，所押上之液封液D藉由當到達溢流管線53入口時就朝外部排出，壓力異常便可開放。然而，液封槽50內之液封液D例如劣化且流動性愈來愈少時，即使利用異常壓力，液封液D亦變得不會移動。如此一來，密閉容器41內之壓力失去宣洩場所，便連帶造成密閉容器41之變形或破壞。然而，具備檢測密閉容器41內之壓力的壓力計48，藉由進行壓力管理，便可防止供給槽之變形或破壞。

產業上之可利用性

根據本發明，便可使收容於供給槽且處於待機狀態之處理液的壽命變長。