(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して処理液により処理を行う基板処理装置において、
上面が開口し処理液を貯留する処理槽と、
それぞれ鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列された複数の基板の最下端部を保持する第１保持部、ならびに、前記複数の基板の、最下端部に対して両側の各下端部をそれぞれ保持する第２保持部および第３保持部を有し、複数の基板を前記各保持部でそれぞれ保持した状態で前記処理槽の内方位置と前記処理槽の上方位置との間で上下方向へ移動する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持される複数の基板の配列方向に沿ってそれぞれ配設され、前記処理槽の底部近傍にそれぞれ設けられた各吐出口から前記処理槽の内部に向けてそれぞれ処理液を吐出する一対の処理液供給手段と、
前記処理槽に貯留された処理液の比抵抗値を測定する比抵抗値測定手段と、
前記比抵抗値測定手段によって測定される処理液の比抵抗値が所定の値に上昇するまで、複数の基板を保持した前記基板保持手段を前記処理槽内において、前記第２保持部および前記第３保持部が前記一対の処理液供給手段の各吐出口からの処理液に当たる位置と当たらない位置とを交互に繰り返すように移動させ、処理液の比抵抗値が所定の値以上となると、前記第２保持部および前記第３保持部が前記一対の処理液供給手段の各吐出口からの処理液に当たる位置に前記基板保持手段を停止させる移動制御手段と、
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に記載の基板処理装置において、
基板に対して行われる処理は、純水による水洗処理であって、前記一対の処理液供給手段は、各吐出口からそれぞれ純水を吐出し、前記比抵抗値測定手段は、前記処理槽に貯留された純水の比抵抗値を測定する比抵抗計であることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用ガラス基板、磁気／光ディスク用のガラス／セラミック基板、電子デバイス基板等の各種の基板を処理液に浸漬させて洗浄、エッチング等の処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理槽内に貯留された処理液中に半導体デバイス等の基板を浸漬させて洗浄、エッチング等の処理を行う基板処理装置においては、基板保持具によって複数枚の基板を保持し、その基板保持具を処理槽の内部と処理槽の上方位置との間で上下方向へ移動させて、複数枚の基板を保持した状態で基板保持具を処理槽内へ上面開口を通し挿入することにより、処理槽内の処理液中に基板を浸漬させて処理する。基板保持具は、複数枚の基板をそれぞれ鉛直姿勢で保持することができるように、水平方向に延びる第１保持部と、その第１保持部に対して左右両側にそれぞれ設けられ第１保持部と平行に水平方向に延びる第２保持部および第３保持部を有している。各保持部には、基板の周縁部と係合する複数の基板保持溝がそれぞれ形設されている。そして、第１保持部で各基板の最下端部がそれぞれ支持され、第２保持部および第３保持部で各基板の、最下端部に対して左右両側の各下端部がそれぞれ支持されて、複数枚の基板が互いに平行に僅かな間隔をあけて水平方向に配列され保持される。
【０００３】
処理槽の底部近傍には左右両側に、基板保持具に保持される複数の基板の配列方向に沿って延びるように一対の吐出管が配設されている。吐出管には、その軸線方向に沿って複数のスリット状の吐出口が直線上に配列して形成されている。吐出管の吐出口は、処理槽の内部中央方向にかつ斜め下方に向いて開口している。吐出管は、処理液供給管を通して純水や薬液の処理液供給源に流路接続されている。そして、処理液供給源から吐出管へ処理液が連続して供給されると、吐出管の吐出口から処理槽内へ処理液が吐出され、処理槽内が処理液で満たされて、処理槽の上端口から処理液が溢れ出る状態となる。例えば、基板を水洗する場合には、処理槽の内部に純水を満たして処理槽の上端口から処理液が溢れ出る状態とし、複数枚の基板を保持した基板保持具を処理槽内へ挿入して処理槽内の純水中に基板を浸漬させる。このとき、一対の左・右の吐出管の各吐出口から処理槽内部の中央方向に向いて斜め下向きにそれぞれ吐出された純水は、処理槽の底部中央付近でぶつかり合って上向きに流れの方向を変え、上昇流となって処理槽内を流動し、処理槽の上端口からオーバーフローする。このような純水の上昇流および溢流に伴って、基板表面のパーティクル等の不要物や残留薬液が処理槽外へ排出されることとなる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−１１４２１７号公報（第４−５頁、図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した基板処理装置において、基板の表面から残留薬液やパーティクルなどを除去するためには、比較的大きな流速で基板と基板との隙間に純水を流す必要があった。このため、従来の処理装置では、処理槽内で渦流等が発生して処理槽内の純水の流れが常に乱流状態となっており、処理槽外へのパーティクル等の排出が効率良く行われないことがあった。また、処理槽内が常に乱流状態であるため、処理槽内の純水の液面が波立って、その液面を通し空気中の二酸化炭素が純水中に取り込まれ易くなり、処理槽内の純水度の目安となる比抵抗値の回復が遅れることがあった。この結果、処理時間が長くかかり、純水の使用量が増える、といった問題点があった。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、複数枚の基板を基板保持手段により保持し処理槽内の処理液中に浸漬させて基板の処理を行う基板処理装置において、基板の表面からパーティクル等の不要物や残留薬液などを除去して効率良く処理槽外へ排出することができ、また、処理槽内の処理液中への空気中の二酸化炭素の取り込みを抑えることができて、処理時間の短縮と処理液の使用量の低減を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、基板に対して処理液により処理を行う基板処理装置において、上面が開口し処理液を貯留する処理槽と、それぞれ鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列された複数の基板の最下端部を保持する第１保持部、ならびに、前記複数の基板の、最下端部に対して両側の各下端部をそれぞれ保持する第２保持部および第３保持部を有し、複数の基板を前記各保持部でそれぞれ保持した状態で前記処理槽の内方位置と前記処理槽の上方位置との間で上下方向へ移動する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持される複数の基板の配列方向に沿ってそれぞれ配設され、前記処理槽の底部近傍にそれぞれ設けられた各吐出口から前記処理槽の内部に向けてそれぞれ処理液を吐出する一対の処理液供給手段と、前記処理槽に貯留された処理液の比抵抗値を測定する比抵抗値測定手段と、前記比抵抗値測定手段によって測定される処理液の比抵抗値が所定の値に上昇するまで、複数の基板を保持した前記基板保持手段を前記処理槽内において、前記第２保持部および前記第３保持部が前記一対の処理液供給手段の各吐出口からの処理液に当たる位置と当たらない位置とを交互に繰り返すように移動させ、処理液の比抵抗値が所定の値以上となると、前記第２保持部および前記第３保持部が前記一対の処理液供給手段の各吐出口からの処理液に当たる位置に前記基板保持手段を停止させる移動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、基板に対して行われる処理が、純水による水洗処理であって、前記一対の処理液供給手段が、各吐出口からそれぞれ純水を吐出し、前記比抵抗値測定手段が、前記処理槽に貯留された純水の比抵抗値を測定する比抵抗計であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明の基板処理装置においては、移動制御手段により、複数の基板を保持した基板保持手段が、その第２保持部および第３保持部が一対の処理液供給手段の各吐出口からの処理液に当たる位置と当たらない位置とを交互に繰り返すように移動させられるので、第２保持部および第３保持部が処理液に当たらない位置に基板保持手段があるときは、従来の装置と同様に、処理液供給手段の各吐出口から吐出された処理液は、比較的大きな流速で基板と基板との隙間を通って流動する。このため、基板の表面から残留薬液やパーティクルなどが確実に除去される。一方、第２保持部および第３保持部が処理液に当たる位置に基板保持手段があるときには、処理液供給手段の各吐出口から吐出された処理液は、第２保持部および第３保持部に当たり流れが拡散して流速が弱められ、比較的小さな流速で基板と基板との隙間を通って上向きに流れる。このため、処理液は、基板と基板との隙間を乱流状態とはならないで、処理槽の上部に向かって比較的緩やかに流れ、処理槽の上端口から溢れ出る。そして、処理槽内の処理液中に存在するパーティクル等は、上昇流および溢流によって効率良く処理槽外へ排出される。また、処理槽内の処理液の流れが乱流状態とはならないので、処理槽内の処理液の液面が波立って空気中の二酸化炭素が処理液中に取り込まれる、といったことが抑えられる。
そして、比抵抗値測定手段によって測定される処理液の比抵抗値が所定の値に上昇するまでは、第２保持部および第３保持部が処理液供給手段の各吐出口からの処理液に当たる位置と当たらない位置とを交互に繰り返すように基板保持手段が移動させられ、処理液の比抵抗値が所定の値以上となると、すなわち、例えば処理液が純水であれば処理槽内の純水度が回復すると、第２保持部および第３保持部が処理液供給手段の各吐出口からの処理液に当たる位置に基板保持手段が停止させられるので、以後は、処理槽外へのパーティクル等の排出が促進され、また、処理槽内の処理液の液面が波立って空気中の二酸化炭素が処理液中に取り込まれる、といったことが抑えられる。このため、基板表面からのパーティクル等の除去のために処理液の流速を大きくする、といった状態を必要以上に繰り返すことが無くなる。
したがって、請求項１に係る発明の基板処理装置を使用すると、処理時間の短縮と処理液の使用量の低減を図ることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明の基板処理装置では、純水の速い流れにより基板の表面から残留薬液やパーティクルなどが確実に除去される。一方、処理槽内の純水度が回復すると、純水の緩やかな流れにより、処理槽内の純水中に存在するパーティクル等が効率良く処理槽外へ排出され、また、処理槽内の純水の液面が波立って空気中の二酸化炭素が純水中に取り込まれる、といったことが抑えられる。したがって、基板の水洗が好適に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１および図２は、この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【００１３】
この基板処理装置は、上面が開口し処理液を貯留する処理槽１０、および、複数枚の半導体ウエハ等の基板Ｗを保持する基板保持具（リフタ）１２を備える。基板保持具１２は、処理槽１０の内部へ基板Ｗを挿入して処理槽１０内の処理液中に基板Ｗを浸漬させ、また、処理槽１０内の処理液中から基板Ｗを引き上げて処理槽１０の上方位置へ基板Ｗを排出する。
【００１４】
処理槽１０の上部外周には、処理槽１０の上端口から溢れ出た処理液が流入する液受け部１４が設けられており、液受け部１４の底部に形設された排液口に排液管１６が連通している。処理槽１０の下部には、左右両側に一対の吐出管１８、１８が設けられている。各吐出管１８は、基板保持具１２に保持される複数枚の基板Ｗの配列方向に沿って（紙面に対して垂直方向に）延びるようにそれぞれ配設されている。吐出管１８には、処理槽１０の底部近傍に吐出口が設けられている。吐出口は、吐出管１８の軸線方向に沿って形成されており、例えば複数のスリット状の吐出口が直線上に配列して形成されている。そして、吐出管１８の吐出口は、処理槽１０の内部中央方向にかつ斜め下方に向いて開口している。
【００１５】
各吐出管１８には、処理液供給管２０がそれぞれ連通して接続されている。処理液供給管２０は、ミキシングバルブ２２の出口側に接続されている。ミキシングバルブ２２の流入口には、純水の供給源に流路接続された純水供給管２４が接続されており、純水供給管２４に開閉制御弁２６が介挿されている。また、ミキシングバルブ２２には、薬液、例えばフッ酸（ＨＦ）の供給源に流路接続された薬液供給管２８が接続されており、薬液供給管２８に開閉制御弁３０が介挿されている。そして、純水供給管２４に設けられた開閉制御弁２６が開かれ、薬液供給管２８に設けられた開閉制御弁３０が閉じられた状態では、ミキシングバルブ２２の出口から処理液供給管２０を通して吐出管１８に純水が供給され、吐出管１８の吐出口から処理槽１０の内部の中央方向に向いて斜め下向きに純水が吐出される。また、両方の開閉制御弁２６、３０が開かれた状態では、ミキシングバルブ２２で純水中にフッ酸が混合されて所定濃度に希釈調整されたフッ酸が、ミキシングバルブ２２の出口から処理液供給管２０を通して吐出管１８に供給され、吐出管１８の吐出口から処理槽１０の内部の中央方向に向いて斜め下向きにフッ酸が吐出される。
【００１６】
基板保持具１２は、鉛直方向に配設されたリフタ部３２、ならびに、このリフタ部３２の下端部分にそれぞれ取着されて互いに平行にかつ水平方向に配設された３つの保持部、すなわち、リフタ部３２の下端部分の中央に取着された第１保持部３４、および、リフタ部３２の下端部分の左・右にそれぞれ取着された第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂを有している。各保持部３４、３６ａ、３６ｂには、基板Ｗの周縁部と係合する複数の基板保持溝（図示せず）がそれぞれ形設されている。そして、複数枚の基板Ｗは、その各最下端部を第１保持部３４でそれぞれ支持されるとともに、最下端部に対して両側の各下端部を第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂでそれぞれ支持されて、基板保持具１２に鉛直姿勢で互いに平行に僅かな間隔をあけて水平方向に配列され保持される。
【００１７】
基板保持具１２は、そのリフタ部３２が支持機構（図示せず）により支持され、リフタ駆動装置３８（詳細を図示せず）により処理槽１０の内部と処理槽１０の上方位置との間で上下方向へ往復移動させられる。リフタ駆動装置３８による基板保持具１２の昇降動作は、コントローラ４０によって制御される。また、コントローラ４０でリフタ駆動装置３８を制御することにより、複数枚の基板Ｗを保持した基板保持具１２が、処理槽１０内において上下方向へ所定距離だけ往復移動させられる。すなわち、図１に示すように一対の吐出管１８、１８の各吐出口から吐出される処理液に第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂが当たらない位置と、図２に示すように一対の吐出管１８、１８の各吐出口から吐出される処理液に第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂが当たる位置とに、リフタ駆動装置３８により基板保持具１２が移動させられる。
【００１８】
また、処理槽１０の内部には、処理槽１０内に貯留された処理液、例えば純水の比抵抗値を測定する比抵抗計のセンサー４２が設置されており、センサー４２はモニター４４に接続されている。そして、比抵抗計モニター４４は、コントローラ４０に接続されており、モニター４４からコントローラ４０へ送られる比抵抗値の検出信号に基づいて、コントローラ４０からリフタ駆動装置３８へ制御信号が送られ、処理槽１０内での基板保持具１２の上下方向への移動動作が制御される。
【００１９】
次に、上記した構成の基板処理装置を使用した基板の処理の１例について説明する。
まず、処理槽１０内へ吐出管１８の吐出口から純水が連続して吐出され、処理槽１０内が純水で満たされて、処理槽１０の上端口から液受け部１４へ純水が溢れ出る状態とされる。この状態で、複数枚の基板Ｗを保持した基板保持具１２が処理槽１０の上方位置から下降して、図１に示したように、基板保持具１２に保持された複数枚の基板Ｗが処理槽１０内へ挿入されて処理槽１０内の純水中に浸漬させられ、基板Ｗが純水で水洗される。水洗後に、ミキシングバルブ２２で純水中にフッ酸を混合させて所定濃度に調整されたフッ酸が、処理槽１０内へ吐出管１８の吐出口から連続して吐出される。このフッ酸により処理槽１０の上端口から純水が押し出されて、処理槽１０の内部がフッ酸で置換され、処理槽１０の内部にフッ酸が満たされ処理槽１０の上端口から液受け部１４へフッ酸が溢れ出る状態とされる。そして、処理槽１０内に満たされたフッ酸により基板Ｗが洗浄もしくはエッチングされる。このとき、処理槽１０内へフッ酸を所定時間だけ注入した後、処理槽１０内へのフッ酸の供給を止め、この状態を所定時間保持して、処理槽１０内のフッ酸中に基板Ｗを浸漬させるようにしてもよい。
【００２０】
フッ酸による処理が終了すると、再び処理槽１０内へ吐出管１８の吐出口から純水が連続して吐出される。この純水により処理槽１０の上端口からフッ酸が押し出されて、処理槽１０の内部が純水で置換される。そして、処理槽１０の内部に純水が満たされ、処理槽１０の上端口から液受け部１４へ純水が溢れ出る状態とされて、基板Ｗが水洗される。このとき、複数枚の基板Ｗを保持した基板保持具１２を、第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂが一対の吐出管１８、１８の各吐出口からの純水に当たる位置（図２に示した位置）と当たらない位置（図１に示した位置）とを交互に所定時間ごと、例えば８秒ごとに繰り返すように移動させる。
【００２１】
上記したように基板保持具１２の上下位置を変えて基板Ｗの水洗を行うことにより、図１に示したように第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂが一対の吐出管１８、１８の各吐出口から吐出された純水に当たらない位置に基板保持具１２があるときに、一対の吐出管１８、１８の各吐出口から吐出された純水は、比較的大きな流速で基板Ｗと基板Ｗとの隙間を通って流動する。このため、基板Ｗの表面から残留フッ酸やパーティクルなどが確実に除去されることとなる。一方、図２に示したように第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂが一対の吐出管１８、１８の各吐出口からの純水に当たる位置に基板保持具１２があるときに、一対の吐出管１８、１８の各吐出口から吐出された純水は、第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂに当たり流れが拡散して流速が弱められ、比較的小さな流速で基板Ｗと基板Ｗとの隙間を通って上向きに流れる。このため、純水は、基板Ｗと基板Ｗとの隙間を乱流状態とはならないで、処理槽１０の上部に向かって比較的緩やかに流れ、処理槽１０の上端口から溢れ出る。そして、処理槽１０内の純水中に存在するパーティクル等は、上昇流および溢流によって効率良く処理槽１０外へ排出されることとなる。また、処理槽１０内の純水の流れが乱流状態とはならないので、処理槽１０内の純水の液面が波立って空気中の二酸化炭素が純水中に取り込まれる、といったことが抑えられる。
【００２２】
そして、この場合に、処理槽１０に貯留された純水の比抵抗値を比抵抗計４２、４４で測定し、その測定された純水の比抵抗値に基づいてコントローラ４０によりリフタ駆動装置３８を制御して、比抵抗の測定値が所定の値に上昇するまで、すなわち処理槽１０内の純水度が回復するまで、例えば処理槽１０内の純水の比抵抗値が５ＭΩ・ｃｍになるまで、第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂが一対の吐出管１８、１８の各吐出口からの純水に当たる位置と当たらない位置とを交互に繰り返すように基板保持具１２を移動させ、処理槽１０内の純水の比抵抗値が所定の値以上となると、第２保持部３６ａおよび第３保持部３６ｂが一対の吐出管１８、１８の各吐出口からの純水に当たる位置に基板保持具１２を停止させるようにする。図３の（ａ）に、基板保持具１２の上下方向への移動動作のタイムチャートの１例を示し、図３の（ｂ）に、そのときの純水の比抵抗値の時間的変化の１例を示す。基板Ｗの水洗が終了すると、基板保持具１２が上昇して基板Ｗが処理槽１０内から排出され、基板Ｗが乾燥処理される。
【００２３】
なお、上記した実施形態では、最終の水洗処理の際にだけ基板保持具１２を処理槽１０内で上下方向へ移動させるようにしたが、最初の水洗処理時やフッ酸による洗浄（もしくはエッチング）処理時にも基板保持具１２を処理槽１０内で上下方向へ移動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示した基板処理装置において、その構成要素である基板保持具が図１に示した状態から下方へ移動した状態を示す模式的断面図である。
【図３】図１および図２に示した基板処理装置を使用した基板の処理の１例について説明するための図であって、（ａ）は、基板保持具の上下方向への移動動作のタイムチャートを示し、（ｂ）は、純水の比抵抗値の時間的変化を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１０  処理槽
１２  基板保持具
１４  液受け部
１８  吐出管
２０  処理液供給管
２２  ミキシングバルブ
２４  純水供給管
２６、３０  開閉制御弁
２８  薬液供給管
３２  基板保持具のリフタ部
３４  第１保持部
３６ａ、３６ｂ  第２保持部および第３保持部
３８  リフタ駆動装置
４０  コントローラ
４２  比抵抗計のセンサー
４４  比抵抗計のモニター
Ｗ  基板
【図１】
0005107762.tif 000002
【図２】
0005107762.tif 000003
【図３】
0005107762.tif 000004