特許 6592351 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6592351

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20191007BHJP

   B08B 3/12 20060101ALI20191007BHJP

   G03F 1/82 20120101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 642E

   H01L21/304 648K

   B08B3/12 A

   G03F1/82

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-243308(P2015-243308)

(22)【出願日】2015年12月14日

(65)【公開番号】特開2017-112140(P2017-112140A)

(43)【公開日】2017年6月22日

【審査請求日】2018年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100093056

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100142930

【弁理士】

【氏名又は名称】戸高 弘幸

(74)【代理人】

【識別番号】100175020

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 知彦

(74)【代理人】

【識別番号】100180596

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 要

(72)【発明者】

【氏名】長良 修治

(72)【発明者】

【氏名】福井 孝司

(72)【発明者】

【氏名】武知 圭

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２０９０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１７６７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３６４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５８１０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０８Ｂ ３／１２

Ｇ０３Ｆ １／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理液で基板を処理する基板処理装置において、
処理液を貯留し、基板を浸漬させて基板に対して処理を行う処理槽と、
前記処理槽内の処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
を備え、
前記処理槽は、処理液に対して耐性を有する樹脂製の側壁部と、処理液に対して耐性を有するとともに、前記超音波振動付与手段の超音波振動の透過性を有するシリコン製の底板とで構成され、
前記超音波振動付与手段の超音波振動を伝播する伝播水を貯留している伝播槽をさらに備え、
前記処理槽は、少なくとも前記底板が前記伝播槽の伝播水に浸漬された状態で配置され、
前記超音波振動付与手段は、前記伝播槽の底面に付設され、
前記伝播槽は、前記底板を除く構成に対して前記超音波振動付与手段からの超音波振動が付与されることを抑制するシールド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に記載の基板処理装置において、
前記底板は、前記超音波振動付与手段の振動面に対して傾斜してい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２に記載の基板処理装置において、
前記底板は、処理液に耐性を有するパッキンを介して前記側壁部に対して取り付けられていることを特徴とする基板処理装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記底板は、前記超音波振動付与手段から付与される超音波の波長の半分の厚さを有す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】

本発明は、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ用基板、プラズマディスプレイ用基板、有機ＥＬ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスプレイ用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板（以下、単に基板と称する）に対して、超音波振動を付与して処理を行う基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の装置として、基板を洗浄するための処理液を貯留する洗浄槽と、洗浄槽内の処理液に対して超音波振動を付与する超音波振動部とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。洗浄槽は、処理液に耐性を有するフッ素樹脂製の側壁部と、処理液に耐性を有するとともに、超音波振動の透過性に優れたアモルファスカーボンまたは炭化ケイ素系のカーボン系材料で形成された底板部とを有する。

【0003】

洗浄槽の処理液に基板が浸漬され、超音波振動部を作動させると、超音波振動が底板部を透過して処理液に付与され、処理液に浸漬された基板に対して処理液及び超音波振動による処理が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３９４８９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。

【0006】

すなわち、従来の装置は、底板部が超音波振動によって振動されるので、底板部の素材の成分が処理液中に溶出して基板が汚染される恐れがあるという問題がある。

【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、基板の汚染を防止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】

【0008】

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。

【0009】

すなわち、請求項１に記載の発明は、処理液で基板を処理する基板処理装置において、処理液を貯留し、基板を浸漬させて基板に対して処理を行う処理槽と、前記処理槽内の処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、を備え、前記処理槽は、処理液に対して耐性を有する樹脂製の側壁部と、処理液に対して耐性を有するとともに、前記超音波振動付与手段の超音波振動の透過性を有するシリコン製の底板とで構成され、前記超音波振動付与手段の超音波振動を伝播する伝播水を貯留している伝播槽をさらに備え、前記処理槽は、少なくとも前記底板が前記伝播槽の伝播水に浸漬された状態で配置され、前記超音波振動付与手段は、前記伝播槽の底面に付設され、前記伝播槽は、前記底板を除く構成に対して前記超音波振動付与手段からの超音波振動が付与されることを抑制するシールドを備えていることを特徴とすることを特徴とするものである。

【0010】

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、処理液に耐性を有する側壁部と、処理液に耐性を有するとともに、超音波振動の透過性を有するシリコン製の底板とで処理槽を構成している。したがって、超音波振動付与手段で振動を付与して底板から成分が処理液中に溶出しても、基板と同じシリコンであるので、基板が汚染されるのを防止できる。また、伝播槽に取り付けた超音波振動付与手段の超音波振動が伝播水を介して処理槽内の処理液に対して付与されるので、処理槽への直接的な超音波振動付与手段の取り付けを考慮する必要がない。したがって、超音波振動付与手段を処理槽に直接的に取り付ける際の技術的な制限を受けずに、自由度を高く超音波振動付与手段を伝播槽に取り付けることができる。さらに、シールドは、超音波振動付与手段からの超音波振動が、処理槽に設けられたバルブや配管、底板の取り付け機構などに付与されることを抑制できる。したがって、それらに対して超音波振動が悪影響を与えることを防止できる。

【0011】

（削除）

【0012】

（削除）

【0013】

また、本発明において、前記底板は、前記超音波振動付与手段の振動面に対して傾斜していることが好ましい（請求項３）。

【0014】

底板が超音波振動付与手段の振動面に対して傾斜しているので、超音波振動付与手段の振動面から発生した超音波振動が底板で反射して、再び超音波振動付与手段に戻って悪影響を与えることを防止できる。

【0015】

また、本発明において、前記底板は、処理液に耐性を有するパッキンを介して前記側壁部に対して取り付けられていることが好ましい（請求項４）。

【0016】

側壁部と底板との連結箇所における液漏れを防止することができる。また、処理液による腐食等がパッキンによって防止できるので、長期にわたり底板を側壁部に安定的に取り付けることができる。

【0017】

また、本発明において、前記底板は、前記超音波振動付与手段から付与される超音波の波長の半分の厚さを有することが好ましい（請求項５）。

【0018】

超音波が底板を透過する際に減衰しないので、効率的に超音波振動を処理液に付与できる。

【0019】

（削除）

【0020】

（削除）

【発明の効果】

【0021】

本発明に係る基板処理装置によれば、処理液に耐性を有する側壁部と、処理液に耐性を有するとともに、超音波振動の透過性を有するシリコン製の底板とで処理槽を構成している。したがって、超音波振動付与手段で振動を付与して底板から成分が処理液中に溶出しても、基板と同じシリコンであるので、基板が汚染されるのを防止できる。また、伝播槽に取り付けた超音波振動付与手段の超音波振動が伝播水を介して処理槽内の処理液に対して付与されるので、処理槽への直接的な超音波振動付与手段の取り付けを考慮する必要がない。したがって、超音波振動付与手段を処理槽に直接的に取り付ける際の技術的な制限を受けずに、自由度を高く超音波振動付与手段を伝播槽に取り付けることができる。さらに、シールドは、超音波振動付与手段からの超音波振動が、処理槽に設けられたバルブや配管、底板の取り付け機構などに付与されることを抑制できる。したがって、それらに対して超音波振動が悪影響を与えることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施例に係る基板処理装置の正面図である。

【図2】実施例に係る基板処理装置の側面図である。

【図3】第１の変形例に係る基板処理装置の側面図である。

【図4】第２の変形例に係る基板処理装置の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。

【0024】

図１は、実施例に係る基板処理装置の正面図であり、図２は、実施例に係る基板処理装置の側面図である。

【0025】

実施例に係る基板処理装置は、複数枚の基板Ｗに対して処理液による処理を行うものであって、その際に、超音波振動を付与することができるものである。本基板処理装置は、特に基板Ｗとしてシリコンを素材とするシリコンウエハを処理するのに好適なものである。

【0026】

基板処理装置は、処理槽１と、オーバフロー槽３とを備えている。処理槽１は、側壁部５と、底板７とを備え、処理液を貯留する。オーバフロー槽３は、処理槽１の上縁から溢れた処理液を回収する。

【0027】

処理槽１は、正面から見て両側の底部側に噴出管９が取り付けられている。この噴出管９は、処理槽１の底板７の中央部に向かって処理液を噴出する。噴出管９は、複数枚の基板Ｗの配列方向に沿って長軸を有する。

【0028】

処理槽１の側壁部５は、処理液に耐性を有するフッ素樹脂で構成されている。フッ素樹脂としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が利用可能であるが、処理液に耐性があって一定以上の強度を有するものであれば、他のフッ素樹脂も利用可能である。

【0029】

底板７は、シリコン製である。底板７は、正面から見て中央部が最も低く、両端部に向かって底面が高い位置になるように傾斜している。この傾斜は、後述する超音波振動部３３の振動面に対して傾いていればよい。この傾斜により、超音波振動部３３の振動面３３ａから発生した超音波振動が底板７で反射したとしてもその反射波が斜め方向に向かうようにしている。これにより、反射波が直接的に再び超音波振動部３３に戻って悪影響を与えることを防止できる。

【0030】

底板７は、シリコン製であるので、例えば、中央部の下面と両端部の上面との間隔の厚さを有するシリコン製の板材を切削して形成する。なお、強度を考慮すると、多結晶シリコンであることが好ましい。底板７は、後述する超音波振動部３３を駆動するための周波数の半波長に相当する厚さにすることが好ましい。例えば、素材として使用するシリコン中の音速が８５００ｍ／ｓで、超音波振動部３３の周波数が９５０ＫＨｚの場合には４．５ｍｍ程度、周波数が７３０ＫＨｚの場合には５．８ｍｍ程度である。このような周波数の半波長に相当する厚さとすることにより、超音波振動が底板７で減衰することを抑制できるので、効率的に超音波振動を処理液に付与できる。

【0031】

底板７は、例えば、取付部１３により一部噴出管９を介して側壁部５の下部に取り付けられている。この取付部１３は、底板７の上面に配置されたパッキン１５と、底板７の下面に配置されたパッキン１７と、パッキン１７の下面に配置された第１のシールド１９と、パッキン１５，１７、底板７、第１のシールド１９を噴出管９または側壁部５に固定するネジ２１とを備えている。パッキン１５は、処理液に耐性を有し、噴出管９または側壁部５に対して底板７を液密にする。また、処理液による腐食等がパッキン１５によって防止できるので、長期にわたり底板７を側壁部５に安定的に取り付けることができる。パッキン１５は、例えば、フッ素樹脂製のゴム、あるいはパーフロロエラストマーよりなる。パッキン１７は、後述する伝播水に耐性を有する。パッキン１７も、フッ素樹脂製のゴム、あるいはパーフロロエラストマーよりなる。第１のシールド１９は、例えば、ステンレス製であり、平面視でパッキン１５，１７を覆う大きさを有する。この第１のシールド１９は、超音波振動がパッキン１５，１７に付与されることを抑制できるので、超音波振動による液密が破れるなどの悪影響を防止できる。なお、超音波振動は、直進性が強く、側方からは回り込みにくいので、第１のシールド１９がパッキン１５，１７の側方を覆う必要はない。なお、取付部１３のネジ２１は、図１および図２にそれぞれ２本づつしか描いていないが、底板７の液密性と強度を維持できるよう、それぞれの辺に沿って必要数を適宜配置すればよい。

【0032】

処理槽１の前部（図１の手前側、図２の右側）には、急速排水機構２３が設けられている。この急速排水機構２３は、正面側の側壁部５に形成された排水孔（不図示）の開閉を制御する。急速排水機構２３が非作動とされた状態では、処理槽１内に処理液が貯留されるが、急速排水機構２３が作動された状態では、処理槽１内に貯留している処理液が急速に排水される。

【0033】

処理槽１には、リフタ２５が設けられている。このリフタ２５は、処理槽１の内部にあたる処理位置（図１及び図２にて実線で示す位置）と、処理槽１の上方にあたる待機位置（図１及び図２にて二点鎖線で示す位置）とにわたって昇降可能に構成されている。リフタ２５は、処理槽１の内壁に沿って配置された背板２７と、この背板２７の下部にて水平方向に延出された支持部２９とを備えている。支持部２９は、基板Ｗの下縁中央部の端縁と、基板Ｗの下縁斜め下方部の両端縁との三点を当接して、基板Ｗを起立姿勢で支持する。

【0034】

処理槽１の下部には、伝播槽３１が設けられている。伝播槽３１の下面中央部には、超音波振動部３３が取り付けられている。超音波振動部３３は、伝播槽３１の下面に形成された開口にはめ込まれ、超音波振動部３３の上部周囲に形成されたフランジ３３ｂと伝搬槽３１の前記開口の周囲とを適宜のネジ等の締着機構（図示省略）によって固定して取り付けられ、その振動面３３ａが伝搬槽３１内に位置した状態とされている。伝播槽３１に超音波振動部３３を取り付けるので、超音波振動部３３を処理槽１に直接的に取り付ける際の技術的な制限を受けずに、自由度を高く超音波振動部３３を伝播槽３１に取り付けることができる。伝播槽３１の手前側底部には、伝播水を伝播槽３１に供給するための供給管３５が設けられている。伝播槽３１は、伝播水を貯留し、上述した処理槽１の少なくとも底板７が伝播水の液面より下方に位置する高さ位置となるように処理槽１の下部に配置されている。超音波振動部３３は、その振動面３３ａが超音波振動を発生する。発生した超音波振動は伝搬槽３１内の伝搬水を介して底板７に伝搬し、底板７を透過してさらに処理槽１内の処理液に伝搬する。処理液に伝搬した超音波振動は、その物理的作用と処理液の化学的作用とが相まって、リフタ２５に保持されて処理液に浸漬されている基板に対して洗浄等の処理を施す。

【0035】

伝播槽３１は、内壁に第２のシールド３７が取り付けられている。その高さ位置は、処理槽１の第１のシールド１９の下面より下である。第２のシールド３７は、例えば、ステンレス製であり、鍔状のシールド部３９と開口部４１とからなり、平面視では額縁状を呈する。

【0036】

第２のシールド３７のシールド部３９は、伝播槽３１の内壁面から伝播槽３１の中央部に向かって先下がりとなっている。換言すると、開口部４１に向かって下に傾斜した傾斜姿勢とされている。これにより、超音波振動部３３からの超音波振動がシールド部３９で反射したとしても、その反射波が斜め方向に向かうようにしている。これにより、反射波が直接的に超音波振動部３３に反射して超音波振動部３３に悪影響を与えることを防止できる。このシールド部３９は、下方から見た場合に、取付部１３と急速排水機構２３が遮られるように構成されている。つまり、超音波振動部３３からの超音波振動が取付部１３や急速排水機構２３に付与されないように第２のシールド３５が配置されている。したがって、取付部１３の取り付けが緩んだり、急送排水機構２３の開閉部が緩んだりするような悪影響を防止できる。

【0037】

上述した噴出管９への処理液の供給や、供給管３５への伝播水の供給は、供給部４３によって行われる。噴出管９へ供給される処理液としては、例えば、アンモニアと過酸化水素水との混合液（ＡＰＭまたはＳＣ１とも呼ばれる）や、塩酸と過酸化水素水との混合液（ＨＰＭまたはＳＣ２とも呼ばれる）、希釈されたフッ化水素酸（ＤＨＦとも呼ばれる）などがある。供給管３５へ供給される伝播水としては、例えば、純水が挙げられる。

【0038】

上述したリフタ２５は、モータなどの駆動手段を備えた昇降部４５によって昇降される。上記の超音波振動部３３と、供給部４３と、昇降部４５とは、制御部４７によって統括的に制御される。制御部４７は、図示しないＣＰＵやメモリなどで構成されており、処理手順を規定したレシピに応じて各部を操作する。

【0039】

上述したように構成された基板処理装置は、例えば、次のようにして基板Ｗを処理する。

【0040】

まず、制御部４７は、供給部４３を操作して伝播槽３１に伝播水を供給する。供給量は、少なくとも底板７が伝播槽３１における伝播水の液面より下になるようにすればよい。次いで、制御部４７は、供給部４３を操作して処理槽１に処理液を供給し、処理液が処理槽１からオーバフロー槽３に溢れた後、支持部２９に複数枚の基板Ｗを支持したリフタ２５を、待機位置から図１及び図２に示す処理位置にまで下降させる。そして、超音波振動部３３を所定の周波数で駆動させ、超音波振動を処理槽１内の処理液に付与する。これを所定時間だけ維持することにより、処理液と超音波振動による処理を基板Ｗに対して行わせる。

【0041】

本実施例によると、処理液に耐性を有する側壁部５と、処理液に耐性を有するとともに、超音波振動の透過性に優れたシリコン製の底板７とで処理槽１を構成している。したがって、超音波振動部３３で振動を付与して底板７から成分が処理液中に溶出しても、基板Ｗと同じシリコンであるので、基板Ｗが汚染されるのを防止できる。その結果、基板Ｗを清浄に処理することができる。

【0042】

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

【0043】

（１）上述した実施例では、底板７は、正面から見て中央部が最も低く、両端部に向かって底面が上昇するように傾斜して構成されている。しかしながら、本発明は、このような底板７の形状に限定されない。例えば、図３に示すように構成してもよい。なお、図３は、第１の変形例に係る基板処理装置の側面図である。

【0044】

この基板処理装置は、底板７が平板で構成されている。急速排水機構２３側の取付部１３におけるパッキン１５を反対側の取付部１３のパッキン１５よりも厚くして、急速排水機構２３側が低くなるように底板７が取り付けられている。このように構成しても、超音波振動部３３の振動面から発生した超音波振動が底板７で反射して、再び超音波振動部３３に戻って悪影響を与えることを防止できる。しかも、底板７が平板で構成されているので、加工が容易で製造コストを抑制できる。なお、このように平板の底板７を傾斜させて取り付ける変形例としては、図３に示す構成に限らず、例えば、パッキン１５として厚みの均一なものを用い、他方、噴出管１９を構成する部材の高さ方向の厚みを図３中の左側が小さく、右側が厚いものとして、底板７を傾斜させる構成としてもよい。あるいは、側壁部５の高さを変えることで底板７を傾斜させる構成としてもよい。

【0045】

（２）上述した実施例では、伝播槽３１を介して処理槽１に超音波振動を付与しているが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、図４に示すように構成してもよい。なお、図４は、第２の変形例に係る基板処理装置の正面図である。

【0046】

この基板処理装置は、伝播槽３１を備えず、処理槽１の底部に超音波振動部３３からの振動を直接的に底板７に伝搬させている。シリコン製の底板７は、樹脂製に比較して脆いので、底板７に直接ネジ止めなどの手段により取り付け固定するのではなく、例えば、取付部１３に取り付けられたステー５１により超音波振動部３３を底板７に押圧して密着するように取り付ける。このような構成であっても、上述した実施例と同様に基板Ｗの汚染を防止することができる。

【0047】

（３）上述した実施例では、伝播槽３１に第２のシールド３７を配置しているが、本発明はこの構成を必須とするものではない。例えば、超音波振動が加わっても悪影響が及ぶような構成がない場合には、省略することができる。

【0048】

（４）上述した実施例では、底板７の厚さが、超音波振動部３３を駆動するための周波数の半波長に相当する厚さに設定されているが、本発明はこのような厚さにすることが必須ではない。例えば、底板７で超音波が減衰しても処理槽１に対して処理に十分な超音波振動が伝達する場合には、このような厚さに設定する必要はない。

【符号の説明】

【0049】

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … オーバフロー槽
５ … 側壁部
７ … 底板
９ … 噴出管
１３ … 取付部
１５，１７ … パッキン
１９ … 第１のシールド
２１ … ネジ
２３ … 急速排水機構
２５ … リフタ
３１ … 伝播槽
３３ … 超音波振動部
３３ａ … 振動面
３７ … 第２のシールド
３９ … シールド部
４１ … 開口部
４３ … 供給部
４５ … 昇降部
４７ … 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】