特許 6693846 基板処理装置および基板処理方法

(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】6693846

(24)【登録日】2020年4月20日

(45)【発行日】2020年5月13日

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20200427BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/306 J

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-189206(P2016-189206)

(22)【出願日】2016年9月28日

(65)【公開番号】特開2018-56258(P2018-56258A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2019年6月24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】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】松井 則政

【審査官】 鈴木 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１４７６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２１６８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０５０７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００９２６１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−２１４８１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４−２１／３０６３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０８

Ｈ０１Ｌ ２１／４６５−２１／４６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リン酸水溶液を収容し、当該リン酸水溶液に浸漬された基板にエッチング処理を施す処理槽と、
水蒸気を供給する水蒸気供給機構と、
不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、
前記水蒸気供給機構から前記水蒸気を供給されるとともに、前記不活性ガス供給機構から前記不活性ガスを供給され、供給された前記水蒸気と前記不活性ガスとを混合して混合気体を生成する混合機構と、
前記混合機構から前記混合気体を供給されるとともに、供給された前記混合気体を前記リン酸水溶液中に吹き出して前記混合気体の気泡を発生させる気泡発生器と、
前記混合気体の湿度が目標湿度になるように、前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスの流量とを調整する流量調整機構と、
を備える、基板処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記流量調整機構は、
前記混合気体の湿度が前記目標湿度になるとともに、前記混合気体の流量が目標流量になるように、前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスの流量とを調整する、基板処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記混合気体の湿度が前記目標湿度になるとともに、前記混合気体の流量が前記目標流量になるときの前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスの流量とを取得する流量取得部と、
前記流量取得部が取得した前記水蒸気の流量と前記不活性ガスの流量とに基づいて前記流量調整機構を制御する調整機構制御部と、
をさらに備える、基板処理装置。

【請求項4】

請求項３に記載の基板処理装置であって、
前記流量取得部は、
前記混合気体の湿度が前記目標湿度になるとともに、前記混合気体の流量が前記目標流量になるときの、前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスの流量とを、定められた演算を行うことによって取得する、基板処理装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気を、前記混合機構に供給される前に加熱する水蒸気加熱ヒーターと、
前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスを、前記混合機構に供給される前に加熱する不活性ガス加熱ヒーターを備える、基板処理装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
前記混合気体を、前記気泡発生器に供給される前に加熱する混合気体加熱ヒーターをさらに備える、基板処理装置。

【請求項7】

リン酸水溶液に浸漬された基板にエッチング処理を施す基板処理方法であって、
水蒸気を供給する水蒸気供給ステップと、
不活性ガスを供給する不活性ガス供給ステップと、
前記水蒸気供給ステップにおいて供給される前記水蒸気と、前記不活性ガス供給ステップにおいて供給される前記不活性ガスとを混合して混合気体を生成する混合ステップと、
前記混合気体を前記リン酸水溶液中に吹き出して前記混合気体の気泡を発生させる気泡発生ステップと、
前記混合気体の湿度が目標湿度になるように、前記水蒸気供給ステップにおいて供給される前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給ステップにおいて供給される前記不活性ガスの流量とを調整する流量調整ステップと、
を備える、基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、曝気攪拌されている処理液によって基板を処理する基板処理技術に関する。処理対象の基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板およびフォトマスク用基板などの各種の基板が含まれる。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、エッチング液を保持するエッチング槽にディフューザを配置し、湿った気体をディフューザ内部の気体供給管に供給し、気体供給管と連通する多数の小孔からエッチング液中に湿った気体を吹き出させることによってエッチング液中に気泡を発生させてエッチング液の曝気撹拌を行う基板処理装置が示されている。当該装置は、コンプレッサにより圧縮され除湿された空気を、加湿槽内の水中を通過させて湿らせることによって湿った空気を生成し、ディフューザに供給する。特許文献１には、湿った気体として、他に、未加湿の気体に霧状の水を加えることによって生成される加湿気体を用いる手法と、蒸気発生器によって発生させた水蒸気を用いる手法が示されている。当該装置によれば、ディフューザの小孔を湿った気体が通ることによって、小孔の内壁の乾燥が防止される。これにより、スケールの付着による小孔の閉塞が防止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１４７６３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

沸点近傍の温度（例えば、１６０℃）に加熱されたリン酸水溶液に基板を浸漬してエッチング処理を行う装置において、乾燥した気体をリン酸水溶液中に吹き出させて気泡を発生させると、気泡の温度上昇と、リン酸水溶液から蒸発した水蒸気が気泡に入り込むこととによって、気泡径が拡大し、気泡によって基板がダメージを受ける。

【0005】

湿った気体を、リン酸水溶液中に吹き出させて気泡を発生させれば、リン酸水溶液から蒸発した水蒸気が気泡内へ入り込むことが抑制されて気泡の拡大が抑制され、基板が受けるダメージを軽減できると考えられる一方、気泡が小さすぎると、リン酸水溶液の撹拌性能が低下してエッチングの効率が低下すると考えられる。

【0006】

このため、撹拌性能の低下を抑制しつつ、基板が気泡から受けるダメージを抑制するためには、発生した気泡が基板を通過するときの気泡径を、撹拌性能を維持しつつ、基板のダメージを抑制できる大きさに制御する必要が有る。このためには、湿った気体の湿度を、この条件を満たす適切な範囲に制御する必要が有る。

【0007】

特許文献１に示される各手法によって生成される湿った気体を、リン酸水溶液中に供給する場合、当該湿った気体の湿度を所望の範囲に制御することは容易ではない。このため、基板のダメージを抑制しつつ基板の処理効率を向上することが困難であるといった問題がある。

【0008】

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、曝気撹拌されているリン酸水溶液によって基板を処理する技術において、基板のダメージを抑制できるとともに、基板の処理効率を向上できる技術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】

【0009】

上記の課題を解決するために、第１の態様に係る基板処理装置は、リン酸水溶液を収容し、当該リン酸水溶液に浸漬された基板にエッチング処理を施す処理槽と、水蒸気を供給する水蒸気供給機構と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、前記水蒸気供給機構から前記水蒸気を供給されるとともに、前記不活性ガス供給機構から前記不活性ガスを供給され、供給された前記水蒸気と前記不活性ガスとを混合して混合気体を生成する混合機構と、前記混合機構から前記混合気体を供給されるとともに、供給された前記混合気体を前記リン酸水溶液中に吹き出して前記混合気体の気泡を発生させる気泡発生器と、前記混合気体の湿度が目標湿度になるように、前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスの流量とを調整する流量調整機構と、を備える。

【0010】

第２の態様に係る基板処理装置は、第１の態様に係る基板処理装置であって、前記流量調整機構は、前記混合気体の湿度が前記目標湿度になるとともに、前記混合気体の流量が目標流量になるように、前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスの流量とを調整する。

【0011】

第３の態様に係る基板処理装置は、第２の態様に係る基板処理装置であって、前記混合気体の湿度が前記目標湿度になるとともに、前記混合気体の流量が前記目標流量になるときの前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスの流量とを取得する流量取得部と、前記流量取得部が取得した前記水蒸気の流量と前記不活性ガスの流量とに基づいて前記流量調整機構を制御する調整機構制御部と、をさらに備える。

【0012】

第４の態様に係る基板処理装置は、第３の態様に係る基板処理装置であって、前記流量取得部は、前記混合気体の湿度が前記目標湿度になるとともに、前記混合気体の流量が前記目標流量になるときの、前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスの流量とを、定められた演算を行うことによって取得する。

【0013】

第５の態様に係る基板処理装置は、第１から第４の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記水蒸気供給機構が供給する前記水蒸気を、前記混合機構に供給される前に加熱する水蒸気加熱ヒーターと、前記不活性ガス供給機構が供給する前記不活性ガスを、前記混合機構に供給される前に加熱する不活性ガス加熱ヒーターを備える。

【0014】

第６の態様に係る基板処理装置は、第１から第５の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記混合気体を、前記気泡発生器に供給される前に加熱する混合気体加熱ヒーターをさらに備える。

【0015】

第７の態様に係る基板処理方法は、リン酸水溶液に浸漬された基板にエッチング処理を施す基板処理方法であって、水蒸気を供給する水蒸気供給ステップと、不活性ガスを供給する不活性ガス供給ステップと、前記水蒸気供給ステップにおいて供給される前記水蒸気と、前記不活性ガス供給ステップにおいて供給される前記不活性ガスとを混合して混合気体を生成する混合ステップと、前記混合気体を前記リン酸水溶液中に吹き出して前記混合気体の気泡を発生させる気泡発生ステップと、前記混合気体の湿度が目標湿度になるように、前記水蒸気供給ステップにおいて供給される前記水蒸気の流量と前記不活性ガス供給ステップにおいて供給される前記不活性ガスの流量とを調整する流量調整ステップと、を備える。

【発明の効果】

【0016】

第１の態様に係る発明によれば、混合機構は、水蒸気と不活性ガスとを混合して混合気体を生成し、気泡発生器は、混合気体をリン酸水溶液中に吹き出して混合気体の気泡を発生させる。そして、流量調整機構は、混合気体の湿度が目標湿度になるように、水蒸気供給機構が供給する水蒸気の流量と不活性ガス供給機構が供給する不活性ガスの流量とを調整する。従って、基板が気泡から受けるダメージを表現する指標値が所定の条件を満たし、かつ、基板の処理効率を表現する指標値が所定の条件を満たすときの気泡の気泡径に対応した湿度を目標湿度に設定すれば、基板のダメージを抑制できるとともに、基板の処理効率を向上できる。

【0017】

第２の態様に係る発明によれば、流量調整機構は、水蒸気供給機構が供給する水蒸気の流量と不活性ガス供給機構が供給する不活性ガスの流量とを調整して、混合気体の流量を目標流量にしつつ、混合気体の湿度を目標湿度とすることができる。従って、処理槽中のリン酸水溶液が気泡によって撹拌される範囲を安定させつつ、基板のダメージの抑制と、基板の処理効率の向上とを図ることができる。

【0018】

第３の態様に係る発明によれば、流量取得部は、混合気体の湿度が目標湿度になるとともに、混合気体の流量が目標流量になるときの水蒸気の流量と不活性ガスの流量とを取得する。調整機構制御部は、流量取得部が取得した水蒸気の流量と不活性ガスの流量とに基づいて流量調整機構を制御する。従って、目標湿度と目標流量が変動する場合でも、混合気体の流量を目標流量とし、混合気体の湿度を目標湿度とすることができる。

【0019】

第４の態様に係る発明によれば、流量取得部は、混合気体の湿度が目標湿度になるとともに、混合気体の流量が目標流量になるときの、水蒸気供給機構が供給する水蒸気の流量と不活性ガス供給機構が供給する不活性ガスの流量とを、定められた演算を行うことによって取得する。従って、目標湿度と目標流量が変動する場合でも目標湿度と目標流量に応じた水蒸気の流量と不活性ガスの流量とを取得することができる。

【0020】

第５の態様に係る発明によれば、水蒸気加熱ヒーターは、水蒸気供給機構が供給する水蒸気を、混合機構に供給される前に加熱し、不活性ガス加熱ヒーターは、不活性ガス供給機構が供給する不活性ガスを、混合機構に供給される前に加熱する。従って、混合機構に供給された水蒸気と不活性ガスとが混合されて混合気体が生成される際に、混合気体の温度が低下して結露が生ずることを抑制できる。

【0021】

第６の態様に係る発明によれば、混合気体加熱ヒーターは、混合気体を、気泡発生器に供給される前に加熱する。従って、気泡発生器に供給される前に、混合気体の温度が低下することを抑制できる。

【0022】

第７の態様に係る発明によれば、混合ステップは、水蒸気と不活性ガスとを混合して混合気体を生成し、気泡発生ステップは、混合気体をリン酸水溶液中に吹き出して混合気体の気泡を発生させる。そして、流量調整ステップは、混合気体の湿度が目標湿度になるように、水蒸気供給ステップにおいて供給される水蒸気の流量と不活性ガス供給ステップにおいて供給される不活性ガスの流量とを調整する。従って、基板が気泡から受けるダメージを表現する指標値が所定の条件を満たし、かつ、基板の処理効率を表現する指標値が所定の条件を満たすときの気泡の気泡径に対応した湿度を目標湿度に設定すれば、基板のダメージを抑制できるとともに、基板の処理効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施形態に係る基板処理装置の概略構成を模式的に示す側面模式図である。

【図2】図１の基板処理機構の概略構成を模式的に示す斜視図である。

【図3】図２の基板処理機構の概略構成を模式的に示す斜視図である。

【図4】図２の基板処理機構の気泡発生器を模式的に示す側面断面図である。

【図5】容積絶対湿度と気泡体積の拡大率との関係をグラフ形式で示す図である。

【図6】実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照しながら、実施の形態について説明する。以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、以下に参照する各図では、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。また、各図では、同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。上下方向は鉛直方向であり、処理槽内の気泡発生器に対してリフタが上である。

【0025】

＜１．基板処理装置の構成＞
図１は、実施形態に係る基板処理装置１の概略構成を模式的に示す側面模式図である。基板処理装置１は、バッチ組みされた複数枚の基板Ｗ（基板群Ｗ１）に対して一括してリン酸水溶液を用いたエッチング処理を施すバッチ式の基板処理装置である。

【0026】

基板処理装置１は、処理槽６１と、水蒸気８２を供給する水蒸気供給機構２と、不活性ガス８３を供給する不活性ガス供給機構３とを備える。処理槽６１は、リン酸水溶液８７を収容し、リン酸水溶液８７に浸漬された基板Ｗ（基板群Ｗ１）にエッチング処理を施す。

【0027】

基板処理装置１は、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量Ｑ０と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量Ｑ１とを調整する流量調整機構４と、混合機構５と、処理槽６１内に収容された気泡発生器６４とを、さらに備えている。混合機構５は、水蒸気供給機構２から水蒸気８２が供給されるとともに、不活性ガス供給機構３から不活性ガス８３が供給され、供給された水蒸気８２と不活性ガス８３とを混合して混合気体８４を生成する。気泡発生器６４は、混合機構５から混合気体８４を供給されるとともに、供給された混合気体８４をリン酸水溶液８７中に吹き出して混合気体８４の気泡８５を発生させる。

【0028】

＜水蒸気供給機構２＞
水蒸気供給機構２は、混合機構５の配管５１に水蒸気８２を供給する。水蒸気供給機構２は、水蒸気８２を生成するための密閉された水蒸気生成槽２２と、純水８１を供給する純水供給源２１と、水蒸気生成槽２２に収容された純水８１を加熱して沸騰させ、水蒸気８２を生成するヒーター２５とを備えている。

【0029】

水蒸気生成槽２２は、底壁と、底壁を取り囲んで底壁の周縁から立設された周壁と、周壁の先端に当接して周壁の先端を閉鎖する上壁とを含んでいる。

【0030】

純水供給源２１は、配管２３の一端に連通している。純水供給源２１は、純水を貯留する不図示の貯留槽からポンプ等によって純水を配管２３に供給する。配管２３は、水蒸気生成槽２２の上壁を貫通して水蒸気生成槽２２内に配設されており、配管２３の他端は、水蒸気生成槽２２内で開口している。純水供給源２１は、配管２３への純水８１の供給／停止を切り替える不図示の開閉弁を備えており、当該開閉弁の動作は制御部１３０によって制御される。純水供給源２１は、水蒸気生成槽２２内に収容された純水８１の水位が基準水位となるように水蒸気生成槽２２に純水８１を供給する。

【0031】

純水８１が基準水位に達した状態では、純水８１の水面と、水蒸気生成槽２２の上壁との間に空間２９が形成される。水蒸気供給機構２は、水蒸気生成槽２２の上壁を貫通する配管２４を備えている。配管２４の一端は、空間２９において開口している。配管２４の他端は、混合機構５の配管５１に連通している。配管２４の経路の途中には流量調整機構４の流量制御機器４１が設けられている。

【0032】

ヒーター２５が水蒸気生成槽２２内の純水８１を加熱して水蒸気８２を生成すると、水蒸気生成槽２２内の純水８１の水位が低下する。このため、水蒸気供給機構２は、純水８１の水位が基準水位よりも低下したことを検出可能な水位センサー２７をさらに備えている。水位センサー２７の出力信号は、制御部１３０に供給される。制御部１３０は、水位センサー２７の出力信号に基づいて、水蒸気生成槽２２内の純水８１の水位が基準水位に保たれるように純水供給源２１の当該開閉弁の開閉動作を制御する。

【0033】

水蒸気供給機構２は、外部と水蒸気生成槽２２内とを連通する配管と、当該配管の途中に設けられた圧力調整弁２６とをさらに備えている。圧力調整弁２６は、水蒸気生成槽２２の湿度を一定にし、また、水蒸気生成槽２２を保護するために、水蒸気生成槽２２内の圧力の急激な変動を抑制する。圧力調整弁２６は、例えば、制御部１３０によって制御される電動アクチュエーターを備えている。制御部１３０は、電動アクチュエーターを制御して、圧力調整弁２６に設定圧力Ｐ０を自在に設定する。圧力調整弁２６は、空間２９における水蒸気８２の圧力が設定圧力Ｐ０よりも高くなると、開放されて水蒸気８２の圧力を下げ、水蒸気８２の圧力が設定圧力Ｐ０以下であれば、閉じる。ヒーター２５が純水８１を加熱して沸騰させると、水蒸気８２が生成されて空間２９に充満する。空間２９に充満した水蒸気８２は、配管２４を介して配管５１へと供給される。配管５１へ供給される水蒸気８２の流量は、流量制御機器４１によって調整される。

【0034】

また、水蒸気供給機構２は、ヒーター（「水蒸気加熱ヒーター」）２８をさらに備えている。ヒーター２８は、配管２４の周囲を覆うように設けられている。ヒーター２８は、制御部１３０の制御に従って配管２４を加熱することによって、水蒸気供給機構２が配管２４によって供給する水蒸気８２を、混合機構５の配管５１に供給される前に加熱して水蒸気８２の温度を調整する。

【0035】

また、水蒸気供給機構２は、純水８１の温度を測定する温度センサー９１と、生成される水蒸気８２の湿度を測定する湿度センサー９２と、配管２４の温度を測定する温度センサー９３と、配管２４を流れる水蒸気８２の流量を測定する流量計９４とをさらに備えている。温度センサー９１、湿度センサー９２、温度センサー９３、流量計９４の測定値は、制御部１３０に供給される。

【0036】

＜不活性ガス供給機構３＞
不活性ガス供給機構３は、混合機構５の配管５１に乾燥した不活性ガス（図示の例では、乾燥したＮ_２ガス）８３を供給する。不活性ガス供給機構３は、不活性ガス供給源３１と、配管３４と、配管３４の途中に設けられたレギュレーター３２、ヒーター（「不活性ガス加熱ヒーター」）３３とを備えている。配管３４は、一端が不活性ガス供給源３１に連通しており、他端が配管５１に連通している。

【0037】

不活性ガス供給源３１は、圧縮されているとともに、乾燥している不活性ガス８３を貯留している。不活性ガス供給源３１は、貯留している不活性ガス８３を配管３４に供給する。レギュレーター３２は、不活性ガス供給源３１から供給される不活性ガス８３の圧力を定められた値に調整する。ヒーター３３は、制御部１３０の制御に従って、不活性ガス８３が混合機構５に供給される前に不活性ガス８３を加熱することによって、不活性ガス８３の温度を調整する。

【0038】

配管３４には、流量調整機構４の流量制御機器４２がさらに設けられている。流量制御機器４２は、不活性ガス供給源３１から配管５１に供給される不活性ガス８３の流量を調整する。

【0039】

また、不活性ガス供給機構３は、配管３４を流れる不活性ガス８３の温度と流量とをそれぞれ測定する温度センサー９５と流量計９６とをさらに備えている。温度センサー９５、流量計９６の測定値は、制御部１３０に供給される。

【0040】

＜流量調整機構４＞
流量調整機構４は、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量とを調整する。流量調整機構４は、配管２４の経路途中に設けられた流量制御機器４１と、配管３４の経路途中に設けられた流量制御機器４２とを備えている。

【0041】

流量制御機器４１は、配管２４を流れる水蒸気８２の単位時間当りの供給量、すなわち水蒸気８２の流量Ｑ０を制御する。流量制御機器４２は、配管３４を流れる不活性ガス８３の単位時間当りの供給量、すなわち不活性ガス８３の流量Ｑ１を制御する。流量制御機器４１、４２は、例えば、マスフローコントローラー（ＭＦＣ）を備えて構成される。制御部１３０は、水蒸気８２（不活性ガス８３）の単位時間当りの供給量を、流量制御機器４１（４２）に設定する。これにより、水蒸気８２（不活性ガス８３）の単位時間当りの供給量は、設定された供給量に調整される。流量制御機器４１、４２として、例えば、制御部１３０からの制御により弁の開度が調節可能な電動弁などが採用されてもよい。

【0042】

＜混合機構５＞
混合機構５は、水蒸気供給機構２から配管２４を介して水蒸気８２を供給されるとともに、不活性ガス供給機構３から配管３４を介して不活性ガス８３を供給される。混合機構５は、供給された水蒸気８２と不活性ガス８３とを混合して混合気体８４を生成する。

【0043】

混合機構５は、配管（「混合配管」）５１と、ヒーター（「混合気体加熱ヒーター」）５２とを備えている。ヒーター５２は、配管５１の周囲を覆うように設けられている。配管５１の一端には、配管２４の他端と、配管３４の他端とが接続されている。配管５１の他端は、基板処理機構６の気泡発生器６４に連通している。

【0044】

水蒸気供給機構２の水蒸気生成槽２２において生成された水蒸気８２は、その流量Ｑ０を流量制御機器４１によって調整された後、配管５１に供給される。不活性ガス供給機構３の不活性ガス供給源３１から供給される乾燥した不活性ガス８３は、その流量Ｑ１を流量制御機器４２によって調整された後、配管５１に供給される。配管５１に供給された水蒸気８２と不活性ガス８３とは配管５１において互いに混合される。これにより、混合気体８４が生成される。ヒーター５２は、制御部１３０の制御に従って配管５１を加熱することによって、混合気体８４が気泡発生器６４に供給される前に混合気体８４を加熱して混合気体８４の温度を調整する。

【0045】

混合機構５は、ヒーター５２を流れる混合気体８４の温度、湿度、および流量をそれぞれ測定する温度センサー９７、湿度センサー９８、および流量計９９をさらに備えている。温度センサー９７、湿度センサー９８、流量計９９の測定値は、制御部１３０に供給される。

【0046】

＜基板処理機構６＞
図２、図３は、基板処理装置１の基板処理機構６の概略構成を模式的に示す斜視図である。図２、図３は、基板処理機構６の処理槽６１に収容された気泡発生器６４、リフタ６８等を透視した図として示されている。図３では、図２に示されるリフタ６８の記載が省略されている。図４は、基板処理機構６の気泡発生器６４を模式的に示す側面断面図である。

【0047】

基板処理機構６は、バッチ組みされた複数枚の基板Ｗ（基板群Ｗ１）に対して一括してリン酸水溶液８７を用いたエッチング処理を施す。基板処理機構６は、処理槽６１と、処理槽６１に収容された気泡発生器６４と、基板群Ｗ１を支持して昇降可能なリフタ６８とを備えている。

【0048】

処理槽６１は、リン酸水溶液８７を収容し、リン酸水溶液８７に浸漬された基板Ｗ（基板群Ｗ１）にエッチング処理を施す。処理槽６１は、底壁と、底壁を取り囲んで底壁の周縁から立設された周壁とを含んでいる。処理槽６１の上部には開口部が形成されている。当該開口部は、処理槽６１の周壁の先端によって囲まれて形成されている。

【0049】

処理槽６１内には、配管（「リン酸水溶液供給配管」）６２が設けられている。配管６２には、処理槽６１の外部に設けられた不図示のリン酸水溶液供給源が連通している。リン酸水溶液供給源は、ヒーターによって、予め、沸点近傍の温度（例えば、１６０℃）に加熱したリン酸水溶液８７を配管６２に供給する。配管６２の周壁には、多数の吐出口（不図示）が形成されている。配管６２に供給されたリン酸水溶液８７は、当該吐出口から処理槽６１内に吐出されて、処理槽６１に収容される。

【0050】

処理槽６１の底壁には、平板状の保持版６７が底板と平行に設けられている。保持版６７の上面には、少なくとも１つ（図示の例では２つ）の筒状の気泡発生器６４が取り付けられている。

【0051】

気泡発生器６４は、混合機構５から混合気体８４を供給されるとともに、供給された混合気体８４を、処理槽６１内のリン酸水溶液８７中に吹き出して混合気体８４の気泡８５を発生させる。気泡発生器６４は、高温のリン酸水溶液８７に曝されるため、例えば、石英によって、例えば、円筒状に形成されることが好ましい。

【0052】

気泡発生器６４の一端には、配管５１の他端が接続されている。気泡発生器６４の内周面は、配管５１から供給される混合気体８４が流れる流路６５を成している。気泡発生器６４の先端（他端）は、壁部によって閉塞されている。気泡発生器６４の周壁のうち上側部分には、多数の吐出口６６が形成されている。各吐出口６６は、気泡発生器６４内の流路６５に連通し、気泡発生器６４の外周面に開口している。各吐出口６６の口径Ｄ１は、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定される。気泡発生器６４は、好ましくは、リフタ６８によって支持される複数の基板Ｗの配列方向に沿って延設されている。

【0053】

気泡発生器６４は、配管５１から供給された混合気体８４を、流路６５を経て各吐出口６６からリン酸水溶液８７中に吹き出すことによって、混合気体８４の気泡８５をリン酸水溶液８７中に発生させる。気泡８５がリン酸水溶液８７内で上昇する過程で、気泡８５内には、リン酸水溶液８７から蒸発した水蒸気が入り込もうとする。しかし、気泡８５を形成する混合気体８４は、乾燥しておらず、その容器絶対湿度が目標湿度に設定されているため、気泡８５内への水蒸気の入り込みが抑制される。これにより、水蒸気の入り込みによる気泡８５の拡大が抑制される。従って、リン酸水溶液８７に浸漬される基板Ｗが気泡８５から受けるダメージを抑制できる。

【0054】

リフタ６８は、鉛直方向に立った姿勢の板状のリフタヘッド６８ａと、基板支持部材６８ｂとを備えている。リフタヘッド６８ａは、処理槽６１の外部に設けられた不図示の昇降機構によって昇降される。

【0055】

基板支持部材６８ｂは、鉛直方向に立った姿勢で水平方向に配列された複数の基板Ｗ（基板群Ｗ１）を下方から支持可能に設けられている。基板支持部材６８ｂは、複数（図示の例では３個）の長尺部材を含んでいる。当該複数の長尺部材は、リフタヘッド６８ａの一主面の下端部分から互いに同じ方向（当該一主面の法線方向）に沿って、リフタヘッド６８ａに対してそれぞれ同じ側に延設されている。互いに隣り合う長尺部材の間には、隙間が設けられている。これにより、リフタ６８に支持された各基板Ｗの下端側の周縁は、リフタ６８の下方に設けられている気泡発生器６４に対向する。

【0056】

各基板Ｗは、その主面がリフタヘッド６８ａの一主面と平行になるように、基板支持部材６８ｂによって支持される。基板支持部材６８ｂの各長尺部材の上端部分のうち複数の基板Ｗを支持する複数の部分には、不図示の複数の溝部が形成されている。各溝部は、基板Ｗの厚みよりも若干広い幅で、基板Ｗの主面（リフタヘッド６８ａの一主面）に沿って形成されている。各溝部の深さは、基板Ｗの周縁部の幅に略等しくなるように設定されている。これにより、基板Ｗは、その周縁部を各長尺部材のうち対応する各溝部によって挟まれた状態で、基板支持部材６８ｂによって下方から支持される。

【0057】

リフタ６８は、処理槽６１の上方の受渡し位置において、予めバッチ組みされた基板群Ｗ１を不図示の搬送ロボットから受け取る。リフタ６８は、基板群Ｗ１を受け取った後に、処理槽６１の開口部から処理槽６１内に降下することによって、基板群Ｗ１を一括して処理槽６１内に収容し、リン酸水溶液８７に浸漬する。基板群Ｗ１に対する処理が終了すると、リフタ６８は、処理槽６１の上方の受渡し位置まで上昇して、処理済みの基板群Ｗ１を搬送ロボットに引き渡す。

【0058】

＜制御部１３０＞
基板処理装置１は、その各部の制御のために制御部１３０を備えている。制御部１３０のハードウエアとしての構成は、例えば、一般的なコンピュータと同様のものを採用できる。すなわち、制御部１３０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ１１、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ（不図示）、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ（不図示）、操作者の入力を受け付ける入力部（不図示）、および各種処理に対応したプログラムＰＧやデータなどを記憶しておく記憶装置１４を不図示のバスラインに接続して構成されている。記憶装置１４には、入力部等を介して設定される混合気体８４の目標温度Ｔ２、目標流量Ｑ２、目標湿度Ｈ２なども記憶されている。

【0059】

制御部１３０において、プログラムＰＧに記述された手順に従って主制御部としてのＣＰＵ１１が演算処理を行うことにより、基板処理装置１の各部を制御する各種の機能部が実現される。具体的には、ＣＰＵ１１は、例えば、流量取得部１５、および調整機構制御部１６などの各機能部として動作する。

【0060】

流量取得部１５は、混合気体８４の湿度が目標湿度Ｈ２になるとともに、混合気体８４の流量が目標流量Ｑ２になるときの、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量Ｑ０と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量Ｑ１とを、定められた演算を行うことによって取得する。流量取得部１５は、混合気体８４の湿度が目標湿度Ｈ２になるとともに、混合気体８４の流量が目標流量Ｑ２になるときの水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量Ｑ０と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量Ｑ１とを取得することもできる。調整機構制御部１６は、流量取得部１５が取得した水蒸気８２の流量Ｑ０と不活性ガス８３の流量Ｑ１とに基づいて流量調整機構４を制御する。

【0061】

水蒸気供給機構２、不活性ガス供給機構３、流量調整機構４、および基板処理機構６などの基板処理装置１の各部は、制御部１３０の制御に従って動作を行う。

【0062】

＜２．容積絶対湿度と気泡体積の拡大率との関係について＞
図５は、リン酸水溶液８７中に吹き出される混合気体８４の容積絶対湿度と、リン酸水溶液８７中に生ずる混合気体８４の気泡８５の体積拡大率との関係を理論式より算出して、グラフ形式で示した図である。気泡８５の拡大率は、拡大前（気泡発生器６４の吐出口６６から吐出された直後）の気泡８５の体積に対する、拡大後の気泡８５の体積の拡大率である。図５に示されるように、混合気体８４の容積絶対湿度が増加すると、気泡の体積の拡大率は減少している。具体的には、例えば、容積絶対湿度が１００ｇ／ｍ^３から５００ｇ／ｍ^３に増加すると、気泡８５の体積の拡大率は、約１４倍から約４倍に減少している。

【0063】

＜３．基板処理装置の動作＞
図６は、基板処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図６に基づいて基板処理装置１の動作の一例について以下に説明する。

【0064】

基板処理装置１による図６に記載の動作の開始に先立って、作業者は、制御部１３０の入力部を操作して、処理槽６１に供給される混合気体８４の目標流量Ｑ２［ｍ^３/ｓ］、目標湿度Ｈ２［ｋｇ/ｍ^３］、目標温度Ｔ２［℃］および水蒸気生成槽２２の圧力調整弁２６の設定圧力Ｐ０を設定する。これらの設定値は、記憶装置１４に記憶されてＣＰＵ１１によって読み出され、制御部１３０による制御に使用される。結露予防のために目標温度Ｔ２は、好ましくは、後述する温度Ｔ０よりも高く設定される。

【0065】

基板処理装置１は、水蒸気８２の供給を開始する（図６のステップＳ１０）。より詳細には、圧力調整弁２６の設定圧力Ｐ０、すなわち水蒸気８２の圧力Ｐ０が設定されると、制御部１３０は、飽和蒸気圧を圧力Ｐ０として蒸気圧曲線より水蒸気８２の温度Ｔ０を算出する。

【0066】

制御部１３０は、温度センサー９１によって測定される純水８１の温度が算出された温度Ｔ０となるように、ヒーター２５を制御して純水８１の加熱を行う。これにより、水蒸気８２が生成され、その供給が開始される。また、制御部１３０は、温度センサー９３が測定する配管２４の温度に基づいてヒーター２８を制御して配管２４の温度が温度Ｔ０となるように、すなわち配管２４を流れる水蒸気８２の温度が温度Ｔ０となるように配管２４を加熱する。これにより、配管２４の結露が抑制される。

【0067】

制御部１３０の流量取得部１５は、混合気体８４の設定された目標流量Ｑ２、目標湿度Ｈ２と、湿度センサー９２によって測定された水蒸気８２の湿度Ｈ０を式（１）に入力して、水蒸気生成槽２２から配管２４に供給される水蒸気８２の流量Ｑ０を算出する。また、流量取得部１５は、水蒸気８２の流量Ｑ０と、不活性ガス８３の流量Ｑ１との和が混合気体８４の目標流量Ｑ２となるように、流量Ｑ１を算出する。

【0068】

【数1】

【0069】

制御部１３０の調整機構制御部１６は、水蒸気８２の流量が、算出した流量Ｑ０となるように、流量制御機器４１を制御して水蒸気８２を供給する。

【0070】

制御部１３０は、配管５１で湿度センサー９８により測定される混合気体８４の湿度をフィードバックされる。制御部１３０は、混合気体８４の湿度が目標湿度Ｈ２となるように、水蒸気８２の流量Ｑ０の微調整を行う。水蒸気８２の流量Ｑ０は、流量計９４によって測定される。

【0071】

なお、水蒸気生成槽２２で生成される水蒸気８２の容積絶対湿度は、水蒸気８２を理想気体と仮定すると、水蒸気８２の湿度Ｈ０は、式（２）によって概算される。

【0072】

【数2】

【0073】

基板処理装置１は、不活性ガス８３の供給を開始する（ステップＳ２０）。より詳細には、制御部１３０は、温度センサー９５が測定する不活性ガス（乾燥したＮ_２ガス）８３の温度に基づいて、不活性ガス８３が温度Ｔ１となるようにヒーター３３を制御して不活性ガス８３を加熱する。制御部１３０の調整機構制御部１６は、不活性ガス８３の流量が、算出した流量Ｑ１となるように、流量制御機器４２を制御して不活性ガス８３を供給する。これにより、不活性ガス供給機構３は、温度Ｔ１に加熱された不活性ガス８３の配管５１への供給を開始する。

【0074】

基板処理装置１は、水蒸気供給機構２が配管２４を介して供給する水蒸気８２と、不活性ガス供給機構３が配管３４を介して供給する不活性ガス８３とを、混合機構５の配管５１において混合して混合気体８４を生成する（ステップＳ３０）。

【0075】

基板処理装置１は、水蒸気８２の流量と、不活性ガス８３の流量とを調整する（ステップＳ４０）。より具体的には、流量調整機構４は、混合気体８４の湿度が目標湿度Ｈ２になるとともに、混合気体８４の流量が目標流量Ｑ２になるように、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量Ｑ０と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量Ｑ１とを調整する。流量調整機構４は、調整機構制御部１６の制御下で、混合気体８４の湿度が目標湿度Ｈ２になるように、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量Ｑ０と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量Ｑ１とを調整することもできる。

【0076】

より詳細には、配管５１を流れる混合気体８４の流量は、流量計９９によって測定される。測定された流量は、制御部１３０にフィードバックされる。制御部１３０の調整機構制御部１６は、混合気体８４の流量が目標流量Ｑ２となるように、流量制御機器４２を制御して不活性ガス８３の流量Ｑ１を調整する。不活性ガス８３の流量Ｑ１は、流量計９６によって測定される。

【0077】

制御部１３０は、温度センサー９７が測定する混合気体８４の温度に基づいて、ヒーター５２によって配管５１を加熱し、配管５１を流れる混合気体８４の温度を目標温度Ｔ２に調整する。目標温度Ｔ２に調整された混合気体８４は、配管５１を経て処理槽６１に供給される。

【0078】

配管５１を流れる混合気体８４の湿度は、湿度センサー９８によって測定される。測定された湿度は、制御部１３０にフィードバックされる。調整機構制御部１６は、流量制御機器４１を制御して、混合気体８４の湿度が目標湿度Ｈ２になるように水蒸気生成槽２２から配管２４に供給される水蒸気８２の流量Ｑ０を調整する。

【0079】

配管５１を流れる混合気体８４の流量は、流量計９９によって測定される。測定された流量は、制御部１３０にフィードバックされる。制御部１３０は、混合気体８４の流量が目標流量Ｑ２になるように流量制御機器４１の設定値を制御して水蒸気生成槽２２から配管２４に供給される水蒸気８２の流量Ｑ０を調整する。

【0080】

基板処理機構６は、配管５１を介して供給される混合気体８４を気泡発生器６４の吐出口６６からリン酸水溶液８７中に吹き出して、リン酸水溶液８７中に混合気体８４の気泡８５を発生させる（ステップＳ５０）。

【0081】

基板処理装置１が、流量調整機構４を制御する調整機構制御部１６を備えていなくてもよい。この場合には、例えば、流量制御機器４１、４２として手動で開度を調整可能な各調整弁を設けて、各調整弁の開度を作業者が手動で調整することによって、水蒸気８２の流量Ｑ０と、不活性ガス８３の流量Ｑ１とが調整される。

【0082】

混合機構５は、処理槽６１の外部に設けられてもよいし、処理槽６１の内部に設けられてもよい。水蒸気供給機構２として基板処理装置１が設置される工場の上記供給設備が用いられてもよい。

【0083】

以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、混合機構５は、水蒸気８２と不活性ガス８３とを混合して混合気体８４を生成し、気泡発生器６４は、混合気体８４をリン酸水溶液８７中に吹き出して混合気体８４の気泡８５を発生させる。そして、流量調整機構４は、混合気体８４の湿度が目標湿度になるように、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量とを調整する。従って、基板Ｗが気泡８５から受けるダメージを表現する指標値が所定の条件を満たし、かつ、基板Ｗの処理効率を表現する指標値が所定の条件を満たすときの気泡８５の気泡径に対応した湿度を目標湿度に設定すれば、基板Ｗのダメージを抑制できるとともに、基板Ｗの処理効率を向上できる。

【0084】

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、流量調整機構４は、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量とを調整して、混合気体８４の流量を目標流量にしつつ、混合気体８４の湿度を目標湿度とすることができる。従って、処理槽６１中のリン酸水溶液８７が気泡８５によって撹拌される範囲を安定させつつ、基板Ｗのダメージの抑制と、基板Ｗの処理効率の向上とを図ることができる。

【0085】

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、流量取得部１５は、混合気体８４の湿度が目標湿度になるとともに、混合気体８４の流量が目標流量になるときの水蒸気８２の流量と不活性ガス８３の流量とを取得する。調整機構制御部１６は、流量取得部１５が取得した水蒸気８２の流量と不活性ガス８３の流量とに基づいて流量調整機構４を制御する。従って、目標湿度と目標流量が変動する場合でも、混合気体８４の流量を目標流量とし、混合気体８４の湿度を目標湿度とすることができる。

【0086】

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、流量取得部１５は、混合気体８４の湿度が目標湿度になるとともに、混合気体８４の流量が目標流量になるときの、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２の流量と不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３の流量とを、定められた演算を行うことによって取得する。従って、目標湿度と目標流量が変動する場合でも目標湿度と目標流量に応じた水蒸気８２の流量と不活性ガス８３の流量とを取得することができる。

【0087】

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、ヒーター２８は、水蒸気供給機構２が供給する水蒸気８２を、混合機構５に供給される前に加熱し、ヒーター３３は、不活性ガス供給機構３が供給する不活性ガス８３を、混合機構５に供給される前に加熱する。従って、混合機構５に供給された水蒸気８２と不活性ガス８３とが混合されて混合気体８４が生成される際に、混合気体８４の温度が低下して結露が生ずることを抑制できる。

【0088】

また、以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、ヒーター５２は、混合気体８４を、気泡発生器６４に供給される前に加熱する。従って、気泡発生器６４に供給される前に、混合気体８４の温度が低下することを抑制できる。

【0089】

また、以上のような本実施形態に係る基板処理方法によれば、混合ステップは、水蒸気８２と不活性ガス８３とを混合して混合気体８４を生成し、気泡発生ステップは、混合気体８４をリン酸水溶液８７中に吹き出して混合気体８４の気泡８５を発生させる。そして、流量調整ステップは、混合気体８４の湿度が目標湿度になるように、水蒸気供給ステップにおいて供給される水蒸気８２の流量と不活性ガス供給ステップにおいて供給される不活性ガス８３の流量とを調整する。従って、基板Ｗが気泡８５から受けるダメージを表現する指標値が所定の条件を満たし、かつ、基板Ｗの処理効率を表現する指標値が所定の条件を満たすときの気泡８５の気泡径に対応した湿度を目標湿度に設定すれば、基板Ｗのダメージを抑制できるとともに、基板Ｗの処理効率を向上できる。

【0090】

本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

【符号の説明】

【0091】

１ 基板処理装置
２ 水蒸気供給機構
２１ 純水供給源
２２ 水蒸気生成槽
２４ 配管（水蒸気供給配管）
２５ ヒーター（純水加熱ヒーター）
２８ ヒーター（水蒸気加熱ヒーター）
３ 不活性ガス供給機構
３１ 不活性ガス供給源
３３ ヒーター（不活性ガス加熱ヒーター）
４ 流量調整機構
４１，４２ 流量制御機器
５ 混合機構
５１ 配管（混合配管）
５２ ヒーター（混合気体加熱ヒーター）
６ 基板処理機構
６１ 処理槽
６２ 配管（リン酸供給配管）
６４ 気泡発生器（ディフューザー）
６５ 流路
６６ 吐出口
６７ 保持版
６８ リフタ
６８ａ リフタヘッド
６８ｂ 基板支持部材
８１ 純水
８２ 水蒸気
８３ 不活性ガス
８４ 混合気体
８５ 気泡
８７ リン酸水溶液
Ｗ 基板
Ｗ１ 基板群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】