(57)【要約】【課題】基板処理システムにおいて所定濃度の処理液を処理ユニットに安定して供給すること。【解決手段】本発明では、流体を供給する第１の流体供給流路(77)と、流体にガスを溶解させるための溶解モジュール(72)を中途部に設けた第２の流体供給流路(79)と、第１の流体供給流路に設けられた第１の圧力調整器(81)と、第２の流体供給流路に設けられた第２の圧力調整器(82)と、第１の流体供給流路と第２の流体供給流路とを合流させて処理ユニット(16)に処理液を供給する処理液供給流路(80)と、第１の流体供給流路の第１の圧力調整器よりも下流側と第２の流体供給流路の第２の圧力調整器よりも下流側であって溶解モジュールよりも上流側との間に設けられ、第１の流体供給流路の内圧が第２の流体供給流路の内圧に対して増大又は減少したときに第２の流体供給流路を流れる流体の流量を減少又は増大させる流量調整器(84)とを有することにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体にガスを溶解させた処理液を用いて基板を処理する基板処理システムにおいて、
前記基板を処理する処理ユニットと、
前記流体を供給する第１の流体供給流路と、
前記流体に前記ガスを溶解させるための溶解モジュールを中途部に設けた第２の流体供給流路と、
前記第１の流体供給流路に設けられた第１の圧力調整器と、
前記第２の流体供給流路に設けられた第２の圧力調整器と、
前記第１の流体供給流路と前記第２の流体供給流路とを合流させて前記処理ユニットに処理液を供給する処理液供給流路と、
前記第１の流体供給流路の第１の圧力調整器よりも下流側と前記第２の流体供給流路の第２の圧力調整器よりも下流側であって前記溶解モジュールよりも上流側との間に設けられ、前記第１の流体供給流路の内圧が前記第２の流体供給流路の内圧に対して増大又は減少したときに前記第２の流体供給流路を流れる流体の流量を減少又は増大させる流量調整器と、
を有することを特徴とする基板処理システム。
【請求項２】
前記第１の流体供給流路と前記第２の流体供給流路に流体を供給するための流体供給源をそれぞれ接続したことを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
【請求項３】
前記第１の流体供給流路と前記第２の流体供給流路に流体を供給するための共通の流体供給源を接続したことを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
【請求項４】
前記流量調整器は、前記第１の流体供給流路の内圧の変動を受けるダイヤフラムと、前記第２の流体供給流路の流量を変えるバルブと、前記ダイヤフラムと前記バルブとを連動連結する連結機構とを有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の基板処理システム。
【請求項５】
前記連結機構には前記ダイヤフラムに及ぼす付勢力を調整する調整機構が設けられており、前記調整機構によって前記第１の流体供給流路の内圧に対する前記第２の流体供給流路を流れる流体の流量の追従性を調整可能としたことを特徴とする請求項４に記載の基板処理システム。
【請求項６】
前記流量調整器は、前記第１の流体供給流路及び前記第２の流体供給流路に接続可能な１つのユニットとして形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体にガスを溶解させた処理液を用いて基板を処理する基板処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体部品やフラットパネルディスプレイなどを製造する際には、基板処理システムを用いて半導体ウエハや液晶基板などの基板に対して処理液を用いて洗浄やリンス等の処理を施す。
【０００３】
そして、たとえば基板処理システムを用いて基板に対して純水を主成分とするリンス液でリンス処理する場合には、基板の帯電防止のために純水に炭酸ガスを所定濃度で溶解させた炭酸水を用いる。
【０００４】
図７に示すように、炭酸水は、純水に炭酸ガスを溶解させるための炭酸溶解モジュール101を用いて生成する。炭酸溶解モジュール101には、純水を供給する純水供給源102と炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給源103とが圧力調整器104,105を介して接続される。純水供給源102には第１の純水供給流路106が接続されており、第１の純水供給流路106に設けた圧力調整器104よりも下流側において第２の純水供給流路107が分岐され、その第２の純水供給流路107の中途部に炭酸溶解モジュール101が接続されている。第１の純水供給流路106と第２の純水供給流路107とは炭酸溶解モジュール101の下流側で再び合流して基板を処理するための複数の処理ユニット108に接続される。
【０００５】
純水は、純水供給源102から第１の純水供給流路106を流れ、途中で第１の純水供給流路106と第２の純水供給流路107とに分岐して流れる。その後、第２の純水供給流路107の途中において炭酸溶解モジュール101で炭酸ガスが溶解されて炭酸水となる。その後、第１の純水供給流路106を流れる純水と第２の純水供給流路107を流れる炭酸水とが合流して処理液となって処理ユニット108に供給される。処理液は、基板を処理する１又は複数の処理ユニット108で同時に使用される（たとえば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１６０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来の基板処理システムでは、圧力調整器よりも下流側で分岐した第２の純水供給流路に炭酸溶解モジュールを設けているために、特に、処理ユニットの使用数が少なく第２の純水供給流路の流量が少なくなるほど第２の純水供給流路において大きな圧力損失が生じる。
【０００８】
基板処理システムでは、１又は複数の処理ユニットで処理液を同時に使用する必要があり処理液の使用量の変動範囲が広いために、所望濃度の処理液を１又は複数の処理ユニットに安定して供給することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明では、流体にガスを溶解させた処理液を用いて基板を処理する基板処理システムにおいて、前記基板を処理する処理ユニットと、前記流体を供給する第１の流体供給流路と、前記流体に前記ガスを溶解させるための溶解モジュールを中途部に設けた第２の流体供給流路と、前記第１の流体供給流路に設けられた第１の圧力調整器と、前記第２の流体供給流路に設けられた第２の圧力調整器と、前記第１の流体供給流路と前記第２の流体供給流路とを合流させて前記処理ユニットに処理液を供給する処理液供給流路と、前記第１の流体供給流路の第１の圧力調整器よりも下流側と前記第２の流体供給流路の第２の圧力調整器よりも下流側であって前記溶解モジュールよりも上流側との間に設けられ、前記第１の流体供給流路の内圧が前記第２の流体供給流路の内圧に対して増大又は減少したときに前記第２の流体供給流路を流れる流体の流量を減少又は増大させる流量調整器とを有することにした。
【００１０】
また、前記第１の流体供給流路と前記第２の流体供給流路に流体を供給するための流体供給源をそれぞれ接続することにした。
【００１１】
また、前記第１の流体供給流路と前記第２の流体供給流路に流体を供給するための共通の流体供給源を接続することにした。
【００１２】
また、前記流量調整器は、前記第１の流体供給流路の内圧の変動を受けるダイヤフラムと、前記第２の流体供給流路の流量を変えるバルブと、前記ダイヤフラムと前記バルブとを連動連結する連結機構とを有することにした。
【００１３】
また、前記連結機構には前記ダイヤフラムに及ぼす付勢力を調整する調整機構が設けられており、前記調整機構によって前記第１の流体供給流路の内圧に対する前記第２の流体供給流路を流れる流体の流量の追従性を調整可能とすることにした。
【００１４】
また、前記流量調整器は、前記第１の流体供給流路及び前記第２の流体供給流路に接続可能な１つのユニットとして形成されていることにした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、流体にガスを所定濃度で溶解させた処理液を処理ユニットに所定量同時に安定して供給することができ、基板の液処理を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】基板処理システムの概略構成を示す平面説明図。
【図２】処理ユニットの概略構成を示す側面説明図。
【図３】処理液供給ユニットを示す説明図。
【図４】流量調整器を示す断面図。
【図５】同動作説明図。
【図６】他の処理液供給ユニットを示す説明図。
【図７】従来技術を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る基板処理システムの具体的な構成について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
【００１９】
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
【００２０】
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ（以下ウェハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
【００２１】
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。
【００２２】
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
【００２３】
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。
【００２４】
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。
【００２５】
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
【００２６】
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００２７】
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
【００２８】
処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
【００２９】
図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。
【００３０】
チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan  Filter  Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。
【００３１】
基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。
【００３２】
処理流体供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。
【００３３】
回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。
【００３４】
図３に示すように、各処理ユニット１６の処理流体供給源７０には、処理液供給ユニット７１から処理液が供給される。なお、各処理ユニット１６の処理流体供給源７０には、処理ユニット１６でウェハＷに対して行う処理に応じて洗浄液やリンス液などの処理液が供給される。以下の説明では、各処理ユニット１６の処理流体供給源７０にリンス液を供給する処理液供給ユニット７１について説明する。
【００３５】
処理液供給ユニット７１は、ウェハＷを処理する１又は複数の処理ユニット１６に処理液を同時に供給するものである。処理液としては、純水（流体）に帯電防止のために炭酸ガス（ガス）を所定濃度で溶解させたリンス液を用いる。そのため、処理液供給ユニット７１には、純水に炭酸ガスを溶解させるための溶解モジュール７２が設けられている。この溶解モジュール７２には、炭酸ガスと純水とが供給される。
【００３６】
炭酸ガスは、ガス供給源７３からガス供給流路７４を介して溶解モジュール７２に供給される。ガス供給流路７４の中途部には、圧力調整器７５を設けている。
【００３７】
純水は、第１の流体供給源７６から第１の流体供給流路７７を介して提供されるとともに、第２の流体供給源７８から第２の流体供給流路７９を介して提供される。その後、溶解モジュール７２の下流側で合流して処理液となって処理液供給流路８０を介して処理ユニット１６の処理流体供給源７０に供給される。第１の流体供給流路７７及び第２の流体供給流路７９には圧力調整器８１，８２（第１の圧力調整器、第２の圧力調整器）がそれぞれ設けられている。また、第２の流体供給流路７９の中途部には、溶解モジュール７２が設けられている。
【００３８】
これにより、処理液供給ユニット７１では、炭酸ガスがガス供給流路７４から溶解モジュール７２に供給され、純水が第２の流体供給流路７９から溶解モジュール７２に供給され、溶解モジュール７２において純水に炭酸ガスが溶解して炭酸水となる。その後、溶解モジュール７２の下流側において炭酸水が第１の流体供給流路７７から供給される純水と合流（混合）して処理液となる。その後、処理液が処理液供給流路８０に接続された処理ユニット１６の処理流体供給源７０に供給される。処理液は、ウェハＷを処理する１又は複数の処理ユニット１６に同時に供給される。
【００３９】
この処理液供給ユニット７１は、第１の流体供給流路７７の中途部と、第２の流体供給流路７９の中途部であって溶解モジュール７２よりも上流側との間に、流量調整器８４を設けている。流量調整器８４は、第１の流体供給流路７７及び第２の流体供給流路７９に跨る矩形枠で示されるように独立した１つのユニットとして形成されており、第１の流体供給流路７７及び第２の流体供給流路７９に接続することにより用いられる。
【００４０】
流量調整器８４は、図４に示すように、第１の流体供給管８５を第１の流体供給流路７７に設け、第２の流体供給管８８を第２の流体供給流路７９に設けている。第１の流体供給管８５の中途部に形成した開口８６に上方に向けて凸状のダイヤフラム８７が水密状に取付けられている。また、第２の流体供給管８８の中途部にニードルバルブ８９が設けられており、ニードルバルブ８９は流体を通過させるための円形の開口を有している。流体調整器８４に流れ込む流体の圧力が一定であるとき、この円形開口の実質的な面積の大きさに応じて流体の流量が決定される。バルブ９０（ニードル）は円錐状の先端部を有しており、この先端部がニードルバルブ８９の円形開口に挿入される度合いを変化させることにより円形開口の実質的な面積が変化し、このニードルバルブ８９の流量が変化する。バルブ９０（ニードル）の下端部には、上方に向けて凸状のダイヤフラム９１が接続されている。ダイヤフラム９１は、第２の流体供給管８８の中途部に形成した開口９２に水密状に取付けられている。そして、流量調整器８４は、第１の流体供給管８５に設けたダイヤフラム８７と第２の流体供給管８８に設けたバルブ９０とを連結機構９３で連動連結する。
【００４１】
連結機構９３は、第１の流体供給管８５に設けたダイヤフラム８７の上側凸部と第２の流体供給管８８に設けたダイヤフラム９１の下側凹部とを棒状のロッド９４で連結する。ロッド９４は、第１の流体供給管８５に接続した下部ケース９５と第２の流体供給管８８に接続した上部ケース９６の中空部に収容される。下部ケース９５と上部ケース９６との間には調整ネジ９７が設けられている。この調整ネジ９７は、上部ケース９６の上下移動可能に螺着されている。調整ネジ９７の下部とダイヤフラム８７の上部との間には調整バネ９８が設けられている。これにより、調整ネジ９７を上下に移動させることで調整バネ９８がダイヤフラム８７に及ぼす付勢力を調整できる。
【００４２】
この流量調整器８４は、第１の流体供給管８５を流れる純水の圧力（第１の流体供給流路７７の内圧）が第２の流体供給管８８を流れる純水の圧力（第２の流体供給流路７９の内圧）に対して増大（又は減少）したときに第２の流体供給流路７９を流れる純水の流量を減少（又は増大）させる。
【００４３】
たとえば、同時に処理する処理ユニット１６の個数が増大するなどして処理液の供給量が増大した場合、図５に示すように、第１の流体供給管８５を流れる純水の流量が増大する。流量の増大に伴って第１の流体供給管８５を流れる純水の流速が増大し、第１の流体供給流路７７の内圧が減少する。すると、ダイヤフラム８７が下向きに変形し、ロッド９４が下向きに移動し、ダイヤフラム９１が下向きに変形して、バルブ９０が下向き（円錐先端部が円形開口に挿入される度合いを大きくすることにより流量を増大させる方向）に移動する。これによって、第２の流体供給流路７９を流れる純水の量が増大する。
【００４４】
処理液の供給量が減少した場合には、逆の動作となり、ダイヤフラム８７が上向きに変形し、ロッド９４が上向きに移動し、ダイヤフラム９１が上向きに変形して、バルブ９０が上向き（円錐先端部が円形開口に挿入される度合いを小さくすることにより流量を減少させる方向）に移動する。これによって、第２の流体供給流路７９を流れる純水の量が減少する。
【００４５】
このように、上記基板処理システム１では、第１の流体供給流路７７と第２の流体供給流路７９の溶解モジュール７２よりも上流側との間に１ユニット化された流量調整器８４を設けて、第１の流体供給流路７７の内圧が第２の流体供給流路７９の内圧に対して増大（又は減少）したときに第２の流体供給流路７９を流れる純水の流量を減少（又は増大）させている。上記基板処理システム１では、同時に使用される処理液の流量が変動した場合、圧力調整器８１及び圧力調整器８２は、それぞれ圧力を調整することで純水の流量を安定させるよう動作するが、その応答速度は遅く、第１の流体供給流路７７と第２の流体供給流路７９を流れる純水の比率が安定するまで時間がかかる。その一方で、流量調整器８４は、上記の構成をとることで、第１の流体供給流路７７の内圧変動を、第２の流体供給流路７９の流量に即時に反映させることができる。
【００４６】
これにより、上記基板処理システム１では、同時に使用される処理液の流量が変動しても、溶解モジュール７２に供給する純水の流量の変動を高速に追従させることができ、適量の純水を溶解モジュール７２に供給することができるので、純水に炭酸ガスを所定濃度で溶解させた処理液（リンス液）を処理ユニット１６に所定量同時に安定して供給することができる。これにより、基板処理システム１では、ウェハＷの液処理を良好に行うことができる。
【００４７】
また、上記基板処理システム１では、第１の流体供給流路７７に圧力調整器８１を設けるとともに、第２の流体供給流路７９にも圧力調整器８２を設けている。そのため、第２の流体供給流路７９に設けた圧力調整器８２によって溶解モジュール７２での圧力損失を補償することができるので、適量の純水を溶解モジュール７２に供給することができる。これによって、純水に炭酸ガスを所定濃度で溶解させた処理液（リンス液）を処理ユニット１６に所定量同時に安定して供給することができる。
【００４８】
また、上記基板処理システム１では、流量調整器８４を１ユニットとして構成し、このユニットにおいて、第１の流体供給管８５に設けたダイヤフラム８７と第２の流体供給管８８に設けたバルブ９０とを連結機構９３で連動連結した構成としている。そのため、第１の流体供給流路７７の内圧の変動を第２の流体供給流路７９の流量の変動に高速かつ確実に伝達することができるとともに、連結機構９３に調整機構（調整ネジ９７及び調整バネ９８）を設けることで追従性を適宜調整することができる。流量調整器８４は、第１の流体供給流路７７の内圧が第２の流体供給流路７９の内圧に対して増大（又は減少）したときに第２の流体供給流路７９を流れる純水の流量を減少（又は増大）させられれば、構造は特に限定されない。たとえば、流量調整器としては、連結機構９３を設けずに、第１の流体供給流路７７の内圧を第２の流体供給流路７９に設けたダイヤフラム９１で直接受ける構造とすることもできる。その場合には、バルブ９０に調整機構を設けてもよい。また、ダイヤフラム８７に圧力センサを設けるとともにニードルバルブ８９に昇降機構を設け、両者を制御装置４を介して接続し、制御装置４が圧力センサの出力値に応じて昇降機構の動作を制御するようにしても良い。これにより、流量調整器８４の連結機構９３が電気的な構成により実現でき、機械的な構成と同様に応答速度の速い流量制御が可能となる。
【００４９】
なお、上記基板処理システム１では、第１の流体供給流路７７に第１の流体供給源７６を接続するとともに、第２の流体供給流路７９にも第２の流体供給源７８を接続して、第２の流体供給流路７９を第１の流体供給流路７７から独立させているが、第１の流体供給流路７７から第２の流体供給流路７９を分岐させてもよい。たとえば、図６に示す処理液供給ユニット７１’では、第１の流体供給流路７７と第２の流体供給流路７９に流体を供給するための共通の流体供給源７６’を設け、共通の流体供給源７６’に第１の流体供給流路７７を接続し、第１の流体供給流路７７の中途部において第２の流体供給流路７９を分岐させている。この場合でも、第１の流体供給流路７７と第２の流体供給流路７９にそれぞれ圧力調整器８１，８２を設けて、第２の流体供給流路７９における溶解モジュール７２での圧力損失を補償している。
【００５０】
以上に説明したように、上記基板処理システム１では、同時に使用される処理ユニットの数が変動しても、第１の流体供給流路７７と第２の流体供給流路７９の流量の変動を良好にバランスさせることができ、所定濃度の処理液を処理ユニット１６に所定量同時に安定して供給することができ、ウェハＷの液処理を良好に行うことができる。
【符号の説明】
【００５１】
Ｗ  ウェハ
１  基板処理システム
１６  処理ユニット
７１  処理液供給ユニット
７２  溶解モジュール
７３  ガス供給源
７４  ガス供給流路
７５  圧力調整器
７６  第１の流体供給源
７７  第１の流体供給流路
７８  第２の流体供給源
７９  第２の流体供給流路
８０  処理液供給流路
８１，８２  圧力調整器
８４  流量調整器
【図１】
2015071147.tif 000003
【図２】
2015071147.tif 000004
【図３】
2015071147.tif 000005
【図４】
2015071147.tif 000006
【図５】
2015071147.tif 000007
【図６】
2015071147.tif 000008
【図７】
2015071147.tif 000009