(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して浸漬処理を行う基板処理装置において、
(a) 薬液を貯留し、前記薬液中において基板に浸漬処理を行う薬液槽と、
(b) 前記薬液のうちの一部または全部を交換する薬液交換手段と、
(c) 液寿命よりも短く薬液の一部交換後または全液交換後の次に一部交換を行うまでの時間または基板浸漬回数である使用寿命に前記薬液が達したときでかつ前記浸漬処理が行われていないときに前記薬液交換手段に前記薬液の一部交換をさせるとともに、前記薬液が液寿命に達したときには前記薬液交換手段に前記薬液を全液交換させる交換制御手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板処理装置において、
前記薬液交換手段は、
(b-1) 前記薬液の一部を排液する排液手段と、
(b-2) 新たな薬液を補充する補充手段と、
を備え、
前記交換制御手段は、薬液の一部交換の際には、前記排液手段に前記薬液のうちの一部を排液させた後、前記補充手段に前記排液の量と同量の薬液を補充させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項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、
(1) 前記一部交換の交換液量、
(2) 前記一部交換の回数、
(3) 前記使用寿命、
のうちの少なくとも一つを設定入力可能な設定手段をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の基板処理装置において、
前記設定手段は、
前記一部交換のそれぞれの回における前記交換液量および前記使用寿命のそれぞれを相互に独立に設定入力可能な基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板、液晶ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板および光ディスク用基板などの薄板状基板（以下、単に「基板」と称する）を処理液に浸漬して基板表面に洗浄やエッチングなどの諸処理を施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記のような基板処理装置は、薬液を貯留する薬液槽と純水を貯留する水洗槽とを備えている。そして、予め定められた手順に従って、各処理槽に一組の複数の基板（以下、「ロット」と称する）を循環搬送し、搬送先のそれぞれの処理槽において所定の処理時間基板を浸漬する複数工程により、基板表面の汚染物質を除去したり、基板表面の酸化膜をエッチングしたり、レジスト膜を剥離したりする一連の基板処理を達成している。
【０００３】
ところで、薬液には、その種類に応じて液寿命が存在する。本明細書中において、「液寿命」とは、薬液槽に薬液を供給してからその薬液を使用することができる上限時間またはその薬液に基板を浸漬できる上限回数を意味している。液寿命に達した後の薬液を使用して浸漬処理を行うと処理不良となることもあるため、薬液槽内の薬液が液寿命に達した場合には、一旦一連の基板処理が中止され、液寿命に達した薬液が排液され、新たな薬液が供給された後、すなわち薬液交換された後、処理が再開されることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
薬液交換は、単に液寿命に達した薬液を排液してから新しい薬液を供給するだけではなく、排液後薬液槽内を洗浄し、新しい薬液供給後は基板処理に適した温度に温調する必要があるため、約１時間程度の交換時間を要する。そして、薬液交換の間は基板処理が中断された状態が続くため、基板処理装置の処理効率の低下は避けられない。特に液寿命の短い（例えば、揮発性の成分を含むＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ溶液など）では、頻繁に薬液交換をしなければならないため、処理効率の著しい低下を生じることとなる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液寿命の短い薬液を使用する場合であっても、処理効率を向上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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して浸漬処理を行う基板処理装置において、(a) 薬液を貯留し、前記薬液中において基板に浸漬処理を行う薬液槽と、(b) 前記薬液のうちの一部または全部を交換する薬液交換手段と、(c) 液寿命よりも短く薬液の一部交換後または全液交換後の次に一部交換を行うまでの時間または基板浸漬回数である使用寿命に前記薬液が達したときでかつ前記浸漬処理が行われていないときに前記薬液交換手段に前記薬液の一部交換をさせるとともに、前記薬液が液寿命に達したときには前記薬液交換手段に前記薬液を全液交換させる交換制御手段とを備えている。
【０００７】
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、前記薬液交換手段に、(b-1) 前記薬液の一部を排液する排液手段と、(b-2) 新たな薬液を補充する補充手段とを備え、前記交換制御手段に、薬液の一部交換の際には、前記排液手段に前記薬液のうちの一部を排液させた後、前記補充手段に前記排液の量と同量の薬液を補充させている。
【０００８】
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、（１）  前記一部交換の交換液量、（２）  前記一部交換の回数、（３）  前記使用寿命、のうちの少なくとも一つを設定入力可能な設定手段をさらに備えている。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る基板処理装置において、前記設定手段に、前記一部交換のそれぞれの回における前記交換液量および前記使用寿命のそれぞれを相互に独立に設定入力可能としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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。
【００１１】
Ａ．基板処理装置の全体概略構成：
まず、本発明に係る基板処理装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る基板処理装置の一例を示す正面概略図である。この基板処理装置１００は、薬液槽ＣＢ１、ＣＢ２と、水洗槽ＷＢ１、ＷＢ２、ＦＲと、乾燥部ＳＤと、基板を搬送する基板搬送ロボットＴＲとを備えている。また、基板処理装置１００は、その両端に、未処理の基板Ｗを収納したカセット２０を載置するローダー部ＬＤと処理済みの基板Ｗが格納されるカセット２０を載置するアンローダー部ＵＬＤとを備えている。
【００１２】
薬液槽ＣＢ１、ＣＢ２は硫酸、アンモニア、塩酸、フッ酸、過酸化水素水またはそれらの混合液などの薬液を収容可能な槽であり、基板Ｗに対してエッチング処理などを行うための処理槽である。また、水洗槽ＷＢ１、ＷＢ２は純水を収容し、基板Ｗに付着した薬液を洗浄する処理槽である。また、水洗槽ＦＲも純水を収容する洗浄処理槽であるが、主として仕上げの洗浄用として使用されている。さらに、乾燥部ＳＤは基板Ｗを回転させつつ当該基板Ｗに付着した水滴を除去、乾燥させる処理部である。
【００１３】
基板搬送ロボットＴＲは、水平方向および上下方向に移動可能であり、ローダー部ＬＤから未処理ロットを払い出し、予め定められた処理手順に従って上記各処理槽間でロットを循環搬送するとともに、処理済みのロットをアンローダー部ＵＬＤに渡すロボットである。基板搬送ロボットＴＲは、開閉自在の一対のハンド１１を備えており、当該ハンド１１には、その内側に基板Ｗを保持するための複数の溝が一定のピッチで平行に設けられており（図示省略）、当該複数の溝によってロットが保持されることとなる。この基板搬送ロボットＴＲがローダー部ＬＤからロットを受け取る際には、カセット２０の下方に設けられた図示を省略するホルダによってカセット２０から上昇されたロットを基板搬送ロボットＴＲの一対のハンド１１が把持することによって行われる。また、アンローダー部ＵＬＤにロットを渡す場合には、上記とは逆に、ハンド１１から図示を省略するホルダにロットが渡され、そのホルダが下降することによって、ロットがカセット２０内部に格納される。なお、ここに示している例は、カセット２０からロットを取り出して、そのロットを直接基板搬送ロボットＴＲが把持、搬送する方式の装置であるが、カセット２０ごと基板搬送ロボットＴＲが保持してロットを搬送する、いわゆるカセット搬送方式の装置であってもかまわない。
【００１４】
Ｂ．基板処理装置の制御機構：
次に、基板処理装置１００の制御機構について説明する。図２は、基板処理装置１００の制御機構を説明するための機能ブロック図である。この基板処理装置１００には、卓上型コンピュータ３０が組み込まれており、オペレータは当該卓上型コンピュータ３０を介して装置に指令を与えたり、処理パターンや処理条件の設定を行ったりできる。
【００１５】
卓上型コンピュータ３０は、その本体部であるＣＰＵ３１と、読み出し専用メモリーであるＲＯＭ３２と、読み書き自在のメモリーであるＲＡＭ３３と、制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスク３４と、付随する入出力機器とのインターフェイスである入出力ポート３５と、基板処理装置１００を直接制御する装置とのインターフェイスであるネットワークポート３６と、基板処理装置１００外部に設けられているホストコンピュータなどと通信を行う通信ポート３７とを備えている。また、卓上型コンピュータ３０には、入出力ポート３５を介してディスプレイ３８とキーボード３９とが付随して設けられており、オペレータはディスプレイ３８の表示を確認しつつ、キーボード３９からコマンドやパラメータを入力することができる。そして、オペレータは、キーボード３９から薬液の一部交換についての条件を設定入力することとなるが、これについてはさらに後述する。
【００１６】
卓上型コンピュータ３０に入力された指令は、処理用のソフトウェアに基づいて処理され、必要に応じて当該卓上型コンピュータ３０からネットワークポート３６を介してマスターコントローラ４０および槽コントローラ５０などに伝達される。マスターコントローラ４０は、基板搬送ロボットＴＲ（図１参照）の動作を制御する。また、槽コントローラ５０は、後述する薬液排液手段５１、液レベル計５２および薬液供給手段５３などに指令を伝達して、各処理槽への注排液などを制御する。さらに、槽コントローラ５０は、タイマー５６およびカウンター５７を備えており、それらは薬液の使用時間および薬液への基板浸漬回数を計測する機能を有している。
【００１７】
Ｃ．薬液槽の構成：
次に、基板処理装置１００に備えられた薬液槽ＣＢ１の構成について説明する。なお、以下の説明は、薬液槽ＣＢ１についてのものであるが、薬液槽ＣＢ２についても同じである。
【００１８】
図３は、基板処理装置１００の薬液槽ＣＢ１の構成を説明する概念図である。薬液槽ＣＢ１は、内槽６０、外槽６５、バット６８およびそれらに付随する注排液機構により構成されている。
【００１９】
内槽６０は、薬液を貯留し、浸漬された基板Ｗに対し薬液によるエッチング処理などを行う処理槽である。また、外槽６５は、内槽６０から溢れ出た薬液を回収するための槽である。外槽６５に溢れ出た薬液は、循環ポンプ７０によって内槽６０に循環され、その経路中において循環フィルター７１によって浄化される。
【００２０】
また、内槽６０には、薬液供給手段５３から薬液を供給することができる。薬液供給は、内槽６０の上方から直接内槽６０内に薬液を供給することにより行われるが、これに限定されるものではなく、例えば、外槽６５から内槽６０への循環経路中に新たな薬液を供給したり、循環ポンプ７０を稼働した状態で外槽６５へ供給するようにしてもよい。
【００２１】
内槽６０に貯留されている薬液量は、液レベル計５２によって測定することが可能である。液レベル計５２は、内槽６０内に窒素ガスを放出し、その圧力から薬液レベル（内槽６０内における薬液の液面高さ）を測定する装置である。なお、内槽６０の薬液レベル測定には、液レベル計５２に限らず、例えば液センサを内槽６０の内壁面に設置して測定するなどの公知の手段を採用することができる。
【００２２】
バット６８は、内槽６０および外槽６５からさらに溢れ出た薬液を回収するための容器である。
【００２３】
上記の内槽６０、外槽６５およびバット６８に貯留している薬液は、それぞれドレイン用のエアー弁７３、７２、７４を介し、薬液排液手段５１によって排液することができる。なお、図３に示す薬液排液手段５１、液レベル計５２、薬液供給手段５３、循環ポンプ７０およびエアー弁７２、７３、７４はすべて槽コントローラ５０（図２参照）により、その動作を制御されている。
【００２４】
図３に示す薬液槽ＣＢ１において処理が行われるときには、まず、薬液供給手段５３から薬液が供給され、内槽６０および外槽６５に浸漬処理に必要な所定の液量が貯留されて、薬液の供給が中止された後、内槽６０内の薬液中に基板Ｗが浸漬され、処理が開始される。基板Ｗに対する浸漬処理が定常的に行われているときは、エアー弁７２、７３、７４は閉鎖され、循環ポンプ７０による薬液の循環利用がなされている。すなわち、浸漬処理の定常状態にあっては、薬液の総量は一定であり、内槽６０内の処理用薬液のうち溢れ出た薬液が、外槽６５に回収され、循環ポンプ７０を経て、循環フィルター７１により浄化された後、再び内槽６０に供給される動作が繰り返されることとなる。
【００２５】
次に、薬液交換動作について説明する。本発明に係る基板処理装置１００においては２種類の薬液交換、すなわち薬液の「全液交換」と「一部交換」とが行われる。「全液交換」とは、従来より行われている薬液交換と同じであり、内槽６０および外槽６５に貯留されている薬液をそれぞれエアー弁７２、７３を介して全て排液した後、薬液供給手段５３から新しい薬液を供給し、内槽６０および外槽６５に浸漬処理に必要な所定の液量を貯留する。そして、この際には、図示を省略する洗浄手段および温調手段により槽洗浄および薬液の温調も行われる。
【００２６】
一方、「一部交換」とは、内槽６０および外槽６５に貯留されている浸漬処理に必要な所定の液量のうちの一部を交換する薬液交換である。すなわち、内槽６０および外槽６５に貯留されている薬液の一部をエアー弁７２またはエアー弁７３のうちの一方または両方を介して排液した後、その排液したのと同量の薬液を薬液供給手段５３から補充する。この際に、排液した液量および補充された液量は、液レベル計５２により監視する。
【００２７】
「全液交換」は、薬液の全量を交換するため、液寿命が完全に更新されることとなるが、交換時間は長時間（約１時間）となる。それに対して、「一部交換」は、液寿命が完全には更新されないが、温調時間も短縮でき、交換時間は短時間（約１０分〜１５分）で済む。本発明に係る基板処理装置１００では、これら２種類の液交換を適宜組み合わせて適用しており、以下、薬液交換の処理手順について説明する。
【００２８】
Ｄ．薬液交換の処理手順：
図４は、薬液交換の処理手順を示すフローチャートである。薬液交換の処理手順は、薬液槽ＣＢ１および薬液槽ＣＢ２において同じである。また、図５は薬液交換処理のパターンを説明するための概念図である。図５において、横軸は時間の経過を示しており、縦軸は内槽６０および外槽６５に貯留されている液量の総量を示している。なお、図５（ａ）は従来の薬液交換処理のパターンであり、図５（ｂ）〜（ｄ）が本発明に係る基板処理装置の薬液交換処理パターンである。
【００２９】
まず、図４のステップＳ１において初期設定を行う。初期設定は、装置のオペレータがキーボード３９（図２参照）を介して設定入力することにより行う。ここで設定すべき項目は、
▲１▼一部交換における交換液量、
▲２▼全液交換から次の全液交換までの間に行う一部交換の回数、
▲３▼薬液の使用寿命、
の３つの項目である。薬液の「使用寿命」とは、図５に示すように、薬液の一部交換後その薬液を次に一部交換するまでの時間または基板浸漬回数であり、液寿命よりも短い時間または浸漬回数を設定する。なお、全液交換からその直後の一部交換までの時間または浸漬回数および全液交換直前の一部交換から全液交換までの時間または浸漬回数も「使用寿命」である。
【００３０】
上記３つの項目は、それらの全てを設定入力する必要は必ずしもなく、一部を設定入力し、その他の項目は予めデフォルトとして装置に与えられている値を使用するようにしてもよい。また、全ての項目についてデフォルト値を使用するようにしてもよい。さらに、図５（ｄ）に示すように、一部交換のそれぞれの回における交換液量および使用寿命のそれぞれを相互に独立に設定入力することも可能である。
【００３１】
ところで、以上のようにして一部交換の回数および使用寿命が設定されると、それらに基づいて全液交換から全液交換までの時間または基板浸漬回数、すなわち新たな液寿命が自動的に決定されることとなる。図５（ａ）のパターンと図５（ｂ）〜（ｄ）のパターンとを比較すると明らかなように、薬液交換に一部交換を組み込むことは、液寿命を延長するのと同様の効果を有することになる。
【００３２】
図４に戻って、初期設定が終了すると、ステップＳ２に進み、使用中の薬液が液寿命に達したか否かが判断される。ここでの液寿命は、上記設定された一部交換の回数および使用寿命に基づいて決定される新たな液寿命である。判断の対象としては、タイマー５６によって計時される薬液の使用時間またはカウンター５７によって計測される基板浸漬回数のいずれを用いてもよく、またそれらの両方を用いるようにしてもよい（以下に述べる使用寿命の判断（ステップＳ３）においても同様である）。なお、これ以後のステップは全て槽コントローラ５０によって判断され、処理の指令が与えられる。
【００３３】
ステップＳ２において、液寿命に達したと判断された場合には、ステップＳ７に進んで全液交換を行う。全液交換の動作は上述の通りである。一方、液寿命に達していない場合には、ステップＳ３に進み、使用中の薬液が使用寿命に達したか否かが判断される。ここで使用中の薬液が使用寿命に達している場合には、薬液槽中に基板Ｗが存在しているか否かが判断される（ステップＳ４）。そして、薬液槽中に基板Ｗが存在している場合には、その基板Ｗの浸漬処理が終了するのを待って次のステップＳ５に進むことになる。
【００３４】
ステップＳ５およびステップＳ６の両方の処理により、薬液の一部交換が実行される。すなわち、既述したように、薬液槽に貯留されている薬液の一部を排液した後（ステップＳ５）、その排液したのと同量の新たな薬液を補充する（ステップＳ６）。
【００３５】
薬液槽中に基板Ｗが存在するときに薬液の一部交換を行わないのは、基板Ｗの一部が空気中に露出したり薬液の温度変化に伴うエッチングむらを防止するためである。また、薬液を一部排液した後、その排液したのと同量の新たな薬液を補充するのは、その逆すなわち新たな薬液を加えた後に排液するよりも交換による液質の劣化回復の効果が大きいためである。
【００３６】
全液交換（ステップＳ７）が終了したとき、一部交換（ステップＳ５、Ｓ６）が終了したときまたは使用中の薬液が液寿命にも使用寿命にも達していない場合には、ステップＳ８に進み一連の基板処理が終了したか否かが判断され、終了していないときは再びステップＳ２に戻る。従って、基板処理装置１００における一連の基板処理が終了するまで、ステップＳ２〜ステップＳ７の薬液交換処理手順が繰り返されることになる。
【００３７】
上述の如く、本実施形態の基板処理装置１００においては、一部交換の交換液量、一部交換の回数および薬液の使用寿命を任意に設定でき、さらに各一部交換における交換量や使用寿命もそれぞれ独立に設定できるため、薬液の種類や基板浸漬処理の態様に応じて、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すような様々な薬液交換処理パターンが可能となる。なお、図示したのは例示であり、その他にも種々のパターンが可能であることはもちろんである。そして、これらの薬液交換処理パターンが図４に示す手順に従って実行されることとなる。
【００３８】
また、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、薬液交換に交換時間の短い一部交換を組み込むことにより液寿命が延長されたのと同様の効果を得ることができ、その結果交換時間の長い全液交換の回数が減少して、装置全体としての処理効率が向上することになる。もっとも、一部交換の間も薬液への浸漬処理は実行できないことになるが、一部交換に要する時間は短く、ロット払い出し間隔で吸収できる程度の時間である。すなわち、基板処理装置１００においては、乾燥部ＳＤでの処理時間が比較的長いため、当該乾燥部ＳＤの処理間隔に同期させてローダー部ＬＤからロットを払い出すようにしており、その払い出しの間隔内で、一部交換は終了する。従って、一部交換によって装置全体の処理効率が低下することはない。
【００３９】
以上、この発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態における基板処理装置１００は、基板Ｗをロット単位で処理する装置であったが、これが１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、薬液を貯留し薬液中において基板に浸漬処理を行う薬液槽と、薬液のうちの一部または全部を交換する薬液交換手段と、液寿命よりも短く薬液の一部交換後または全液交換後の次に一部交換を行うまでの時間または基板浸漬回数である使用寿命に薬液が達したときでかつ浸漬処理が行われていないときに薬液交換手段に薬液の一部交換をさせるとともに、薬液が液寿命に達したときには薬液交換手段に薬液を全液交換させる交換制御手段と、を備えているため、交換時間の長い全液交換の回数が減少し、液寿命の短い薬液を使用する場合であっても装置全体としての処理効率が向上することになる。また、浸漬処理が行われているときに一部交換が行われることはないため、基板の一部の空気中への露出および薬液の温度変化に伴うエッチングむらを防止することができる。
【００４１】
また、請求項２の発明によれば、薬液の一部交換の際に、排液手段に薬液のうちの一部を排液させた後、補充手段に排液の量と同量の薬液を補充させているため、新たな薬液を加えた後に排液するよりも交換による液質の劣化回復の効果を大きくすることができる。
【００４２】
また、請求項３および請求項４の発明によれば、（１）  一部交換の交換液量、（２）  一部交換の回数、（３）  使用寿命、のうちの少なくとも一つを設定入力可能な設定手段をさらに備えているため、薬液の種類や基板浸漬処理の態様に応じて、適当な薬液交換処理パターンの設定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の一例を示す正面概略図である。
【図２】図１の基板処理装置の制御機構を説明するための機能ブロック図である。
【図３】図１の基板処理装置の薬液槽の構成を説明する概念図である。
【図４】薬液交換の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】薬液交換処理のパターンを説明するための概念図である。
【符号の説明】
３９  キーボード
５０  槽コントローラ
５１  薬液排液手段
５２  液レベル計
５３  薬液供給手段
６０  内槽
６５  外槽
７２、７３、７４  エアー弁
１００  基板処理装置
ＣＢ１、ＣＢ２  薬液槽
【図１】
0003625120.tif 000002
【図２】
0003625120.tif 000003
【図３】
0003625120.tif 000004
【図４】
0003625120.tif 000005
【図５】
0003625120.tif 000006