(57)【要約】【課題】パーティクルが処理槽内に滞留することがなく、しかも、洗浄時に基板に不要な振動を与えることのない基板処理装置を提供する。【解決手段】基板に少なくとも洗浄処理を施す基板処理装置であって、処理槽１にその底部から洗浄液（純水）を導入するとともに、余剰の洗浄液を上部からオーバーフローさせながら処理槽１内の基板Ｗの洗浄を行う過程で、洗浄液の供給流量を時間的に変化させることにより、槽内に流れの淀みが発生するのを防止してパーティクルの排出効果を上げる。また、槽内の洗浄液を急激に排出しないので、基板Ｗに不要な振動を与えることもない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に洗浄処理を施す基板処理装置であって、
底部から洗浄液を導入されるとともに、余剰の洗浄液を上部からオーバーフローさせる処理槽と、
前記処理槽に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
前記処理槽内に基板を投入して洗浄処理を施している過程で、前記洗浄液供給手段からの洗浄液の供給流量を時間的に変化させる流量制御手段と
を備えた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、
前記流量制御手段は、洗浄液を供給する供給過程と、洗浄液の供給を停止する停止過程とを繰り返す基板処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の基板処理装置において、
前記流量制御手段は、洗浄液を第１の流量で供給する第１供給過程と、洗浄液を前記第１の流量とは異なる第２の流量で供給する第２供給過程とを繰り返す基板処理装置。
【請求項４】
請求項１記載の基板処理装置において、
前記流量制御手段は、常温の洗浄液を供給する冷水供給過程と、常温の洗浄液の供給を停止する停止過程と、昇温された洗浄液を供給する温水供給過程と、昇温された洗浄液の供給を停止する停止過程とを繰り返す基板処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の基板処理装置において、
前記流量制御手段は、基板の洗浄過程の最後で前記冷水供給過程を実施する基板処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記基板処理装置は、基板の洗浄処理の前に前記処理槽に薬液を貯留し、この薬液内に基板を浸漬して基板を薬液処理する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、光ディスク用の基板など（以下、単に「基板」と称する）を、処理槽に貯留した洗浄液中に浸漬して洗浄処理を施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板を薬液処理した後に洗浄処理（通常は、純水による洗浄処理）を行なう基板処理装置として、次の２つのタイプがある。
第１のタイプは、処理槽に基板を投入した状態で処理槽の底部から一定流量の純水を槽内に供給し続け、余剰の純水を処理槽の上部からオーバーフローさせながら洗浄処理を行なう、いわゆる「オーバーフローリンスタイプ」の基板処理装置である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８９５７４号公報（第4頁段落「００１９」、図１）
【０００４】
第２のタイプは、処理槽に基板を投入した状態で処理槽の底部から一定流量の純水を槽内に供給しながら、処理槽の上方から純水のシャワーを基板に浴びせ、続いて、シャワーだけを供給しながら処理槽の底部から槽内の洗浄液を急速に排出し、以後、上記の手順を繰り返して洗浄処理を行なう、いわゆる「急速ドレイン・シャワータイプ」の基板処理装置である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の基板処理装置には次のような問題がある。
すなわち、「オーバーフローリンスタイプ」の基板処理装置は、一定流量の純水を処理槽内に継続して供給するので、処理槽内に比較的に流れの速い部分と、流れの遅い（つまり、流れの淀んだ）部分とが定常的に発生する。基板表面から洗い流されたパーティクルは、処理槽内の流れの淀んだ部分に凝集して滞留し、槽外へ排出されにくい。その結果、処理槽内に残ったパーティクルが処理中の基板に再付着して基板を汚染するおそれがある。
【０００６】
一方、「急速ドレイン・シャワータイプ」の基板処理装置は、急速ドレインにより槽内の洗浄液を一時的に完全に排出するので、「オーバーフローリンスタイプ」のようにパーティクルが処理槽内に滞留することはない。しかし、急速ドレイン時に洗浄液が急激に排出されるので、処理槽内の基板が洗浄液の流れによって振動して、基板を支持するガイド部材との間で擦れる。その結果、パーティクルが発生して基板を汚染するという別異の問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、パーティクルが処理槽内に滞留することがなく、しかも、洗浄時に基板に不要な振動を与えることのない基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１記載の発明は、基板に洗浄処理を施す基板処理装置であって、底部から洗浄液を導入されるとともに、余剰の洗浄液を上部からオーバーフローさせる処理槽と、前記処理槽に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記処理槽内に基板を投入して洗浄処理を施している過程で、前記洗浄液供給手段からの洗浄液の供給流量を時間的に変化させる流量制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、処理槽内に基板を投入して洗浄処理を施している過程で、処理槽の底部から導入される洗浄液の供給流量が時間的に変化する。これにより処理槽内の洗浄液の流れが変化して洗浄液が攪拌されるので、流れの淀んだ部分が槽内に定常的に発生することがない。したがって、基板から離脱したパーティクルが槽内に滞留することなく、余剰の洗浄液とともに処理槽からオーバーフローして排出される。その結果、処理槽内に滞留したパーティクルで基板が汚染されることがない。また、従来の「急速ドレイン・シャワータイプ」の基板処理装置のように、基板の洗浄過程で洗浄液を急激に排出しないので、基板に不要な振動を与えることがなく、基板の振動に起因したパーティクルの発生もない。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の基板処理装置において、前記流量制御手段が、洗浄液を供給する供給過程と、洗浄液の供給を停止する停止過程とを繰り返す。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、基板の洗浄処理過程で洗浄液の供給と洗浄液の供給停止とを繰り返すので、流れの淀んだ部分が槽内に定常的に発生することがなく、基板から離脱したパーティクルは余剰の洗浄液とともに処理槽からオーバーフローして排出される。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の基板処理装置において、前記流量制御手段が、洗浄液を第１の流量で供給する第１供給過程と、洗浄液を前記第１の流量とは異なる第２の流量で供給する第２供給過程とを繰り返す。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、基板の洗浄処理過程で洗浄液を第１の流量で供給する過程と、これとは異なる第２の流量で供給する過程とを繰り返すので、流れの淀んだ部分が槽内に定常的に発生することがなく、基板から離脱したパーティクルは余剰の洗浄液とともに処理槽からオーバーフローして排出される。また、洗浄処理過程で絶えず洗浄液が供給されるので、パーティクルの排出効果が高められる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の基板処理装置において、前記流量制御手段が、常温の洗浄液を供給する冷水供給過程と、常温の洗浄液の供給を停止する停止過程と、昇温された洗浄液を供給する温水供給過程と、昇温された洗浄液の供給を停止する停止過程とを繰り返す。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、洗浄液の供給・停止の繰り返しによって槽内に流れの淀みが発生することがなく、しかも、冷水と温水との温度差に起因する洗浄液の拡散効果によって、槽内の洗浄液の流れが一層促進されて、パーティクルを一層効果的に槽外へ排出することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の基板処理装置において、前記流量制御手段が、基板の洗浄過程の最後で前記冷水供給過程を実施する。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、基板の洗浄過程の最後で常温の洗浄液を供給するので、洗浄処理されて槽内から引き上げられた基板が洗浄液の余熱により悪影響を受けることがない。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板処理装置において、前記基板処理装置が、基板の洗浄処理の前に前記処理槽に薬液を貯留し、この薬液内に基板を浸漬して基板を薬液処理する。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、同じ処理槽内で基板の薬液処理と洗浄処理とを続けて行なうので、薬液の付着した状態で基板が外気に曝されることがなく、基板の表面処理の品質を向上させることができる。
【００２０】
本明細書は、次のような課題解決手段も開示している。
（１）処理槽の底部から槽内へ洗浄液を導入するとともに、処理槽の上部から余剰の処理液をオーバーフローさせながら、前記処理槽内の洗浄液中に基板を浸漬して基板の洗浄処理を行なう基板処理方法において、
前記処理槽内の洗浄液中に基板を浸漬して洗浄処理を施している過程で、処理槽への洗浄液の供給流量を時間的に変化させることを特徴とする基板処理方法。
【００２１】
（２）前記（１）の基板処理方法において、前記処理槽内の洗浄液中に基板を浸漬して洗浄処理を施している過程で、洗浄液を供給する供給過程と、洗浄液の供給を停止する停止過程とを繰り返す基板処理方法。
【００２２】
（３）前記（１）の基板処理方法において、前記処理槽内の洗浄液中に基板を浸漬して洗浄処理を施している過程で、洗浄液を第１の流量で供給する第１供給過程と、洗浄液を前記第１の流量とは異なる第２の流量で供給する第２供給過程とを繰り返す基板処理方法。
【００２３】
（４）前記（１）の基板処理方法において、前記処理槽内の洗浄液中に基板を浸漬して洗浄処理を施している過程で、常温の洗浄液を供給する冷水供給過程と、常温の洗浄液の供給を停止する停止過程と、昇温された洗浄液を供給する温水供給過程と、昇温された洗浄液の供給を停止する停止過程とを繰り返す基板処理方法。
【００２４】
（５）前記（４）の基板処理方法において、基板の洗浄過程の最後で前記冷水供給過程を実施する基板処理方法。
【００２５】
（６）前記（１）から（５）のいずれかに記載の基板処理方法において、基板の洗浄処理の前に前記処理槽に薬液を貯留し、この薬液内に基板を浸漬して基板を薬液処理する基板処理方法。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
＜第１実施例＞
図１は第１実施例に係る基板処理装置の要部構成を示した図である。
この基板処理装置は、複数枚の基板Ｗが投入されて薬液処理や洗浄処理を行なうための処理槽１を備えている。処理槽１の底部には、処理槽１内へ薬液や洗浄液を導入するための液導入管２が配設されている。本実施例では、洗浄液として純水を使用している。処理槽１の上部周囲には外槽３が配設されている。この外層３に、余剰の洗浄液などを処理槽１の上部からオーバーフローさせて排出している。
【００２７】
処理槽１の液導入管２には、薬液や洗浄液を供給するための液供給配管４の一端が連通接続されている。液供給配管４の他端には、洗浄液供給源としての純水源５が連通接続されている。液供給配管４の途中には、純水源５の側から順に、圧力調整弁６、流量計７、および開閉弁８が設けられている。
【００２８】
さらに、開閉弁８と処理槽１との間に薬液導入部９が介在されている。薬液導入部９は、液供給配管４に各々の一端が連通接続されている複数本の枝管１０と、各枝管１０に設けられた開閉弁１１などを備えている。各枝管１０の他端は薬液源１２に連通接続されている。
【００２９】
コントローラ１３は、内蔵するタイマー１４から与えられるタイミングに従って、開閉弁８、１１を開閉制御することにより、液供給配管４を介して処理層１に薬液や洗浄液を予め定められた手順で送るためのものである。さらに、コントローラ１３は、処理槽１に基板Ｗを投入して洗浄処理を施している過程で、流量計７の検出信号に基づいて圧力調整弁６を操作することにより、処理槽１への洗浄液の供給流量を時間的に変化させるという、特徴的な流量制御機能を有する。なお、この流量制御については後に詳しく説明する。
【００３０】
上述した液導入管２や液供給配管４は、本発明における洗浄液供給手段に相当する。また、圧力調整弁６、流量計７、およびコントローラ１３は、本発明における流量制御手段に相当する。
【００３１】
次に、本実施例装置の動作、特に洗浄処理過程における洗浄液の流量制御について説明する。図２を参照する。図２は、処理槽１への基板Ｗの投入・引き上げタイミング（上図）と、処理槽１への洗浄液（以下、「純水」という）の供給・停止のタイミング（中図）と、処理槽１への薬液の供給タイミング（下図）をそれぞれ示した図である。
【００３２】
初期状態（図２中のタイミングＴ0）において、処理対象である複数枚の基板Ｗは、図１中に示したリフター１５に保持された状態で槽外にある。このとき液供給配管４の開閉弁８は開状態に、薬液導入部９の各開閉弁１１は閉状態に、それぞれ設定されている。その結果、処理槽１には純水だけが供給されている。このときの純水の供給流量は、後述する洗浄過程での供給流量Ｆ1よりも少ない流量Ｆ2に設定されている。
【００３３】
図２中のタイミングＴ1で、リフター１５が下降することにより、基板Ｗが槽内の純水中に浸漬される。これと同時に純水の供給流量は流量Ｆ2からＦ1に上げられる。
【００３４】
図２中のタイミングＴ2で、薬液導入部９の所定の開閉弁１１が開けられることにより、所定の薬液が液供給配管４に導入される。導入された薬液は液供給配管４を流通している純水と混合されることにより、所定濃度の薬液が処理槽１に供給される。
【００３５】
処理槽１内の純水が薬液で置換されたタイミング（図２中のタイミングＴ3）で、開閉弁８および開閉弁１１が閉じられることにより、純水および薬液の供給が止められる。以後、所定時間の間、基板Ｗは処理槽１内で薬液処理される。
【００３６】
所定の薬液処理時間が経過すると（図２中のタイミングＴ4）、以下の洗浄処理過程に移行する。すなわち、開閉弁８を開けて処理槽１に純水を流量Ｆ1で所定時間だけ供給する。続いて、図２中のタイミングＴ5で開閉弁８を閉じて純水の供給を停止する。所定時間だけ純水の供給を停止した後、図２中のタイミングＴ6で再び開閉弁８を開けて処理槽１に純水を供給する。以下、純水の供給と停止を必要な回数、例えば４〜８回繰り返し行なう。
【００３７】
なお、純水を供給する時間（図２中のＴ4からＴ5までの時間）は適宜に設定されるが、処理層１内の薬液を純水で大まかに置換し得る時間に設定することが好ましい。また、純水の供給停止時間（図２中のＴ5からＴ6までの時間）も適宜に設定されるが、通常、５〜３０秒程度が好ましい。５秒未満であると処理槽１内の洗浄液の流れが十分に治まらないので、洗浄液の供給停止による槽内の洗浄液の攪拌効果が少なくなる。一方、純水の供給を３０秒程度停止すれば、槽内の洗浄液の流れは十分に治まるので、それ以上の停止時間を設定しても、洗浄効率が悪くなるだけで洗浄液の攪拌効果の向上は期待できない。
【００３８】
以上のように、本実施例によれば、処理槽１内に基板Ｗを投入して洗浄処理を施している過程で、純水を供給する供給過程と、純水の供給を停止する停止過程とを繰り返しているので、処理槽１の底部から導入されて処理槽１の上部からオーバーフローされるまでの槽内の純水の流れが時間的に変化する。その結果、処理槽１内で洗浄液の攪拌が促進され、流れの淀んだ部分が定常的に発生することがない。したがって、基板Ｗから離脱したパーティクルは槽内に滞留することなく、余剰の純水とともにオーバーフローして排出される。また、また、従来の「急速ドレイン・シャワータイプ」の基板処理装置のように、基板の洗浄過程で洗浄液を急激に排出しないので、基板に不要な振動を与えることがなく、基板の振動に起因したパーティクルの発生もない。
【００３９】
上記実施例では、純水を供給する時間を全て同じ時間に設定したが、繰り返しのサイクルに応じて純水の供給時間を変えてもよい。例えば、処理槽１内の薬液を置換するために最初に純水を供給するときは、供給時間を長めに設定し、その後の純水供給過程では供給時間を短くしてもよい。
【００４０】
また、上記実施例では、純水の供給過程と停止過程とを繰り返したが、純水を第１の流量で供給する第１供給過程と、純水を前記第１の流量とは異なる第２の流量で供給する第２供給過程とを繰り返すように構成してもよい。例えば、図３に示したように、第１の供給過程（図３中のＴ4からＴ5までの過程）では、流量Ｆ1（例えば、２０リットル／分）で純水を供給し、次の第２の供給過程（図３中のＴ5からＴ6までの過程）では、流量Ｆ3（例えば、１〜２リットル／分）で純水を供給してもよい。このように構成しても槽内の純水の流れは時間的に変化するので槽内の純水は攪拌される。また、小流量の第２の供給過程においても処理槽１から余剰の純水がオーバーフローするので、パーティクルの排出効果を高めることができる。
【００４１】
＜第２実施例＞
図４は第２実施例に係る基板処理装置の要部構成を示した図である。
図４において、図１中の符号と同一の符号で示した部分は、第１実施例のものと同一の構成であるので、ここでの説明は省略する。
【００４２】
本実施例の特徴は、常温の純水（以下、「冷水」という）を供給する冷水源５Ａが開閉弁１６Ａを介して液供給配管４に連通接続されているとともに、昇温された純水（以下、「温水」という）を供給する温水源５Ｂが開閉弁１６Ｂを介して液供給配管４に連通接続されており、供給停止過程を挟んで冷水と温水とを交互に処理槽１に供給する点にある。
【００４３】
以下、図５を参照して第２実施例装置の動作を説明する。薬液処理の動作は第１実施例の場合と同様であるので、ここでは洗浄処理の動作についてだけ説明する。
【００４４】
まず、開閉弁１６Ａを開けて冷水を処理層１に供給して薬液を置換する（図５中のＴ1からＴ2）。ここでは、冷水を２０リットル／分で６０秒間供給した。続いて、開閉弁１６Ａを閉じて冷水の供給を停止する（図５中のＴ2）。冷水の供給を停止してから所定時間の後（例えば、５秒後）に開閉弁１６Ｂを開けて温水を供給する（図５中のＴ3）。ここでは、６５°Ｃの純水を２０リットル／分で１２５秒間供給した。続いて、開閉弁１６Ｂを閉じて純水の供給を停止する（図５中のＴ4）。５秒間の供給停止後、再び冷水の供給を開始する（図５中のＴ5）。以上の冷水供給過程、停止過程、温水供給過程、停止過程を２回繰り返して行ない（図５中のＴ1からＴ9）、最後に常温の純水を２０リットル／分で６０秒間供給した後（図５中のＴ9からＴ10の後）、基板Ｗを処理槽１から引き上げる。
【００４５】
本実施例によれば、冷水・温水の供給・停止の繰り返しによって第１実施例の場合と同様に槽内の流れの淀みが防止されるので、パーティクルが処理槽１内に滞留することがない。さらに、本実施例によれば、冷水と温水との温度差に起因する純水の拡散効果によって、槽内の純水の流れが一層促進されて、パーティクルを一層効果的に槽外へ排出することができる。また、基板の洗浄過程の最後で冷水（常温の純水）を供給するので、洗浄処理されて槽内から引き上げられた基板Ｗが昇温された純水の余熱により悪影響を受けることがない。
【００４６】
上述した第２実施例装置の効果を確認するために、パーティクルを付着させた半導体ウエハ（基板）を使って、第２実施例装置と、従来の「オーバーフローリンスタイプ」の基板処理装置とで、それぞれ洗浄を行なった。その結果、洗浄前では、許容数以上にパーティクルが付着している領域が「６１６」箇所あった半導体ウエハについて、従来装置ではその領域が「４５５」個所にしか減少しないのに対して、第２実施例装置では「２」個所にまで減少した。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施例に限らず、次のように変形実施することもできる。
（１）上述した実施例では、薬液処理から洗浄処理までを同じ処理槽で連続的に行なう基板処理装置を例に採って説明した。このような基板処理装置によれば、薬液の付着した状態で基板が外気に曝されることがなく、基板の表面処理の品質を向上させることができるという利点がある。しかし、本発明はこのような基板処理装置に限らず、薬液処理とは別に洗浄処理のみを行なう基板処理装置にも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、処理槽内の洗浄液の流れが時間的に変化するので、流れの淀んだ部分が槽内に定常的に発生することがなく、基板から離脱したパーティクルを余剰の洗浄液とともに確実に槽外へ排出することができる。したがって、処理槽内に滞留したパーティクルで基板が汚染されることがない。また、従来の「急速ドレイン・シャワータイプ」の基板処理装置のように、基板の洗浄過程で洗浄液を急激に排出しないので、基板に不要な振動を与えることがなく、基板の振動に起因したパーティクルの発生もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る基板処理装置の要部構成を示した図である。
【図２】第１実施例の動作説明に供するタイミング図である。
【図３】変形例の説明に供するタイミング図である。
【図４】第２実施例に係る基板処理装置の要部構成を示した図である。
【図５】第２実施例の動作説明に供するタイミング図である。
【符号の説明】
Ｗ…基板
１  …処理槽
２  …液導入管
４  …液供給配管
５  …純水源
５Ａ…冷水源
５Ｂ…温水源
６  …圧力調整弁
７  …流量計
１３  …コントローラ
【図１】
2004193329.tif 000003
【図２】
2004193329.tif 000004
【図３】
2004193329.tif 000005
【図４】
2004193329.tif 000006
【図５】
2004193329.tif 000007