特許 7561539 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】

(24)【登録日】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(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 20060101AFI20240927BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 J

H01L21/304 642A

H01L21/304 642F

H01L21/304 651J

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2020136163

(22)【出願日】2020-08-12

(65)【公開番号】P2021106254

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2023-06-20

(31)【優先権主張番号】P 2019236759

(32)【優先日】2019-12-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】高橋 朋宏

(72)【発明者】

【氏名】岸田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】折坂 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】武知 圭

【審査官】▲はま▼中 信行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－０２２３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０５４５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２００８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４０７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４５６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１４２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０２６４１９（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】

処理液を貯留する貯留空間を有し、前記貯留空間の上方開口から前記処理液をオーバーフローさせながら前記貯留空間に貯留された前記処理液に基板を浸漬することで前記基板を処理する処理槽と、
前記貯留空間内で前記基板を起立姿勢で保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の下方側で前記処理液を吐出する処理液吐出口を有し、前記処理液吐出口から吐出された前記処理液を前記貯留空間の内底面に向かって流す処理液吐出部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の下方側かつ前記処理液吐出口の上方側に設けられ、前記貯留空間に貯留された前記処理液に気泡を供給する気泡供給部と、
鉛直方向における前記気泡供給部と前記貯留空間の内底面との間で、前記貯留空間の内底面を経由して上方に流れる前記処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、前記分流対象液の流れを複数の上昇流に分流する分流部と、を備え、
前記分流部は、
前記分流対象液の上方への流れを規制して前記分流対象液を水平面内で振り分ける規制部位と、
水平面内で前記規制部位に隣接しながら鉛直方向に貫通して設けられ、前記規制部位を経由して流れ込んで来る前記処理液を前記基板保持部に保持された前記基板に向けて案内する複数の貫通部位とを有し、
前記分流対象液の流れを前記規制部位により複数の上昇流に分流し、前記貫通部位を介して前記基板保持部に保持された前記基板に案内す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であって、
前記処理液吐出部は、第１水平方向に延設されるとともに側壁に前記処理液吐出口が複数個前記第１水平方向に配列して設けられる、複数のフロー管を有し、
前記複数のフロー管が前記第１水平方向と直交する第２水平方向に互いに離間して配置されるとともに、前記第２水平方向において互いに隣接する前記フロー管の間に前記規制部位が配置される基板処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記第２水平方向において互いに隣接する前記フロー管と前記処理槽との間に前記規制部位がさらに配置される基板処理装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
前記基板保持部は複数の前記基板を第１水平方向に互いに離間しながら保持し、
前記気泡供給部は、前記第１水平方向に延設されるとともに側壁に前記気泡を吐出する気泡吐出口が複数個前記第１水平方向に配列して設けられる、複数のバブラーを有し、
前記第１水平方向において前記基板と前記気泡吐出口とが交互に位置し、
前記気泡吐出口の各々は前記第１水平方向において隣接する前記基板の間に向けて前記気泡を吐出する基板処理装置。

【請求項5】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記規制部位は第１水平方向に延設され、
前記処理液吐出部は、前記第１水平方向と直交する第２水平方向に延設されるとともに側壁に前記処理液吐出口が複数個前記第２水平方向に配列して設けられる、複数のフロー管を有する基板処理装置。

【請求項6】

請求項５に記載の基板処理装置であって、
前記基板保持部は複数の前記基板を前記第１水平方向に互いに離間しながら保持し、
前記気泡供給部は、前記第１水平方向に延設されるとともに側壁に前記気泡を吐出する気泡吐出口が複数個前記第１水平方向に配列して設けられる、複数のバブラーを有し、
前記第１水平方向において前記基板と前記気泡吐出口とが交互に位置し、
前記気泡吐出口の各々は前記第１水平方向において隣接する前記基板の間に向けて前記気泡を吐出する基板処理装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記規制部位は前記気泡供給部の鉛直直下に位置して前記気泡供給部を下方から支持する基板処理装置。

【請求項8】

請求項４または６に記載の基板処理装置であって、
前記貫通部位は前記気泡吐出口の配列方向と平行な方向に延設される基板処理装置。

【請求項9】

処理液を貯留する貯留空間を有し、前記貯留空間の上方開口から前記処理液をオーバーフローさせながら前記貯留空間に貯留された前記処理液に基板を浸漬することで前記基板を処理する処理槽と、
前記貯留空間内で前記基板を起立姿勢で保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の下方側で前記処理液を吐出する処理液吐出口を有し、前記処理液吐出口から吐出された前記処理液を前記貯留空間の内底面に向かって流す処理液吐出部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の下方側かつ前記処理液吐出口の上方側に設けられ、前記貯留空間に貯留された前記処理液に気泡を供給する気泡供給部と、を備え、
前記処理液吐出部は、第１水平方向に延設されるとともに側壁に前記処理液吐出口が複数個前記第１水平方向に配列して設けられる、複数のフロー管を有し、
前記気泡供給部は、前記第１水平方向に延設されるとともに側壁に前記気泡を吐出する気泡吐出口が複数個前記第１水平方向に配列して設けられるバブラーを有し、
前記バブラーは、前記第１水平方向と直交する第２水平方向において互いに隣接する前記フロー管の間に配置され、隣接する前記フロー管の間を流れる前記処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、前記分流対象液の流れを複数の上昇流に分流して前記基板保持部に保持された前記基板に案内することを特徴とする基板処理装置。

【請求項10】

請求項１または９に記載の基板処理装置であって、
前記貯留空間内で前記基板保持部に保持された前記基板の中心を通るとともに前記基板の表面と直交する仮想鉛直面に対し、前記処理液吐出部および前記気泡供給部は対称配置される基板処理装置。

【請求項11】

請求項１ないし８のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記貯留空間内で前記基板保持部に保持された前記基板の中心を通るとともに前記基板の表面と直交する仮想鉛直面に対し、前記処理液吐出部、前記気泡供給部および前記分流部は対称配置される基板処理装置。

【請求項12】

請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記処理槽の側壁のうち前記上方開口の近傍領域に側壁開口が設けられ、
前記上方開口に向かって流れる前記処理液を、前記上方開口を介してオーバーフローするものと前記側壁開口を介して前記処理槽から排出されるものとに分流する基板処理装置。

【請求項13】

請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記処理液吐出口は前記貯留空間の内底面に向けて開口されている基板処理装置。

【請求項14】

処理液を貯留する貯留空間を有し、前記貯留空間の上方開口から前記処理液をオーバーフローさせながら前記貯留空間に貯留された前記処理液に基板を浸漬することで前記基板を処理する処理槽と、
前記貯留空間内で前記基板を起立姿勢で保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の下方側で前記処理液を吐出する処理液吐出口を有し、前記処理液吐出口から吐出された前記処理液を前記貯留空間の内底面に向かって流す処理液吐出部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の下方側かつ前記処理液吐出口の上方側に設けられ、前記貯留空間に貯留された前記処理液に気泡を供給する気泡供給部と、を備え、
前記処理液吐出口は前記基板保持部に保持された前記基板に向けて開口され、
前記処理液吐出部は、前記処理液吐出口から吐出された前記処理液を前記貯留空間の内底面に向けて案内するカバー部材を有し、
鉛直方向における前記気泡供給部と前記貯留空間の内底面との間で、前記貯留空間の内底面を経由して上方に流れる前記処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、
前記分流対象液の流れを複数の上昇流に分流して前記基板保持部に保持された前記基板に案内することを特徴とする基板処理装置。

【請求項15】

請求項１４に記載の基板処理装置であって、
前記カバー部材は前記処理液吐出口から吐出された前記処理液の一部を前記基板保持部に保持された前記基板に向けて流通させる貫通孔を有する基板処理装置。

【請求項16】

処理槽に設けられた貯留空間の内底面に向かって処理液を吐出することで前記貯留空間に前記処理液を貯留するとともに前記貯留空間の上方開口から前記処理液をオーバーフローさせるオーバーフロー工程と、
前記貯留空間に貯留された前記処理液に基板を浸漬させる浸漬工程と、
前記貯留空間内の前記処理液に浸漬された前記基板の下方側より気泡供給部から気泡を供給する気泡供給工程と、を備え、
前記オーバーフロー工程は、前記浸漬工程および前記気泡供給工程と並行して行われ、前記気泡供給部と前記貯留空間の内底面との間で前記貯留空間の内底面を経由して上方に流れる前記処理液の流れの少なくとも一部を分流対象液とし、前記分流対象液の上方への流れを規制して前記分流対象液を水平面内で振り分ける規制部位と、水平面内で前記規制部位に隣接しながら鉛直方向に貫通して設けられ、前記規制部位を経由して流れ込んで来る前記処理液を前記基板に向けて案内する複数の貫通部位とを有する分流部により、前記分流対象液の流れを複数の上昇流に分流して前記基板に案内する
ことを特徴とする基板処理方法。

【請求項17】

処理槽に設けられた貯留空間に処理液吐出部から処理液を吐出することで前記貯留空間に前記処理液を貯留するとともに前記貯留空間の上方開口から前記処理液をオーバーフローさせるオーバーフロー工程と、
前記貯留空間に貯留された前記処理液に対し、基板保持部に保持された基板を浸漬させる浸漬工程と、
前記貯留空間内の前記処理液に浸漬された前記基板の下方側より気泡供給部から気泡を供給する気泡供給工程と、を備え、
前記処理液吐出部は、第１水平方向に延設されるとともに側壁に処理液吐出口が複数個前記第１水平方向に配列して設けられる、複数のフロー管を有し、
前記気泡供給部は、前記第１水平方向に延設されるとともに側壁に前記気泡を吐出する気泡吐出口が複数個前記第１水平方向に配列して設けられるバブラーを有し、
前記バブラーは、前記第１水平方向と直交する第２水平方向において互いに隣接する前記フロー管の間に配置され、
前記オーバーフロー工程は、前記浸漬工程および前記気泡供給工程と並行して行われ、鉛直方向における前記気泡供給部と前記貯留空間の内底面との間で、前記貯留空間の内底面を経由して上方に流れる前記処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、
隣接する前記フロー管の間を流れる前記分流対象液の流れを複数の上昇流に分流して前記基板保持部に保持された前記基板に案内することを特徴とする基板処理方法。

【請求項18】

処理槽に設けられた貯留空間に処理液吐出部の処理液吐出口から処理液を吐出することで前記貯留空間に前記処理液を貯留するとともに前記貯留空間の上方開口から前記処理液をオーバーフローさせるオーバーフロー工程と、
前記貯留空間に貯留された前記処理液に対し、基板保持部に保持された基板を浸漬させる浸漬工程と、
前記貯留空間内の前記処理液に浸漬された前記基板の下方側より気泡供給部から気泡を供給する気泡供給工程と、を備え、
前記処理液吐出口は前記基板保持部に保持された前記基板に向けて開口され、
前記処理液吐出部は、前記処理液吐出口から吐出された前記処理液を前記貯留空間の内底面に向けて案内するカバー部材を有し、
前記オーバーフロー工程は、前記浸漬工程および前記気泡供給工程と並行して行われ、前記気泡供給部と前記貯留空間の内底面との間で、前記カバー部材および前記貯留空間の内底面の順序で経由して上方に流れる前記処理液の流れの少なくとも一部を複数の上昇流に分流して前記基板に案内する
ことを特徴とする基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、薬液や純水などの処理液を処理槽からオーバーフローさせながら処理槽に貯留された処理液に基板を浸漬して処理する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造分野においては、半導体装置の高密度化と大容量化に対応するために高アスペクト比の凹部を形成する技術が要望されている。例えば三次元ＮＡＮＤ型不揮発性半導体装置（以下「３Ｄ－ＮＡＮＤメモリ」という）の製造過程においては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）とシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を多数積層した積層体に対して積層方向に凹部を形成した後、凹部を介してＳｉＮ膜をウエットエッチングにより除去する工程が含まれる。この工程を実行するために、例えば特許文献１に記載の基板処理装置を用いることが検討されている。

【0003】

基板処理装置を用いて上記ウエットエッチングを行う場合、ＳｉＮ膜のエッチャントの一例であるリン酸を含む薬液が処理液として用いられる。より具体的には、基板処理装置では、処理槽の内部に形成された貯留空間の内底部に噴出管が配置され、当該噴出管から処理液が貯留空間に供給される。このため、処理槽では、処理液が処理槽からオーバーフローされながら処理槽に一定量だけ貯留される。そして、処理槽に貯留された処理液に上記凹部構造を有する基板が浸漬される。また、基板処理装置では、噴出管と同様に、気泡供給管が貯留空間の内底部に配置され、貯留空間の内底部からオーバーフロー面に向かって気泡が供給される。これらの気泡は処理液中で上昇して基板に供給される。こうした基板への気泡供給により凹部に対して新鮮な処理液を迅速かつ連続して供給することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－２００８２１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、特許文献１に記載の装置では、次のような問題があった。噴出管からの処理液の噴出により貯留空間内でオーバーフロー面に向う液流、つまり処理液の上昇流が形成される。そして、貯留空間の上方開口に到達した処理液の多くはオーバーフローするが、一部はオーバーフローせずオーバーフロー面の近傍から下向きに流れる。いわゆる下降流が貯留空間内で発生する。この下降流はオーバーフロー面への気泡の上昇を阻害し、基板への気泡の均一供給を低下させる主要因のひとつとなっている。その結果、基板処理の品質低下が発生している。

【0006】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理液を処理槽からオーバーフローさせながら処理槽に貯留された処理液に基板を浸漬するとともに処理液中で上記基板に気泡を供給して処理する基板処理技術において、基板に対して気泡を均一に供給して処理品質を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の第１態様は、基板処理装置であって、処理液を貯留する貯留空間を有し、貯留空間の上方開口から処理液をオーバーフローさせながら貯留空間に貯留された処理液に基板を浸漬することで基板を処理する処理槽と、貯留空間内で基板を起立姿勢で保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板の下方側で処理液を吐出する処理液吐出口を有し、処理液吐出口から吐出された処理液を貯留空間の内底面に向かって流す処理液吐出部と、基板保持部に保持された基板の下方側かつ処理液吐出口の上方側に設けられ、貯留空間に貯留された処理液に気泡を供給する気泡供給部と、鉛直方向における気泡供給部と貯留空間の内底面との間で、貯留空間の内底面を経由して上方に流れる処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、分流対象液の流れを複数の上昇流に分流する分流部と、を備え、分流部は、分流対象液の上方への流れを規制して分流対象液を水平面内で振り分ける規制部位と、水平面内で規制部位に隣接しながら鉛直方向に貫通して設けられ、規制部位を経由して流れ込んで来る処理液を基板保持部に保持された基板に向けて案内する複数の貫通部位とを有し、分流対象液の流れを規制部位により複数の上昇流に分流し、貫通部位を介して基板保持部に保持された基板に案内することを特徴としている。
この発明の第２態様は、基板処理装置であって、処理液を貯留する貯留空間を有し、貯留空間の上方開口から処理液をオーバーフローさせながら貯留空間に貯留された処理液に基板を浸漬することで基板を処理する処理槽と、貯留空間内で基板を起立姿勢で保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板の下方側で処理液を吐出する処理液吐出口を有し、処理液吐出口から吐出された処理液を貯留空間の内底面に向かって流す処理液吐出部と、基板保持部に保持された基板の下方側かつ処理液吐出口の上方側に設けられ、貯留空間に貯留された処理液に気泡を供給する気泡供給部と、を備え、処理液吐出部は、第１水平方向に延設されるとともに側壁に処理液吐出口が複数個第１水平方向に配列して設けられる、複数のフロー管を有し、気泡供給部は、第１水平方向に延設されるとともに側壁に気泡を吐出する気泡吐出口が複数個第１水平方向に配列して設けられるバブラーを有し、バブラーは、第１水平方向と直交する第２水平方向において互いに隣接するフロー管の間に配置され、隣接するフロー管の間を流れる処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、分流対象液の流れを複数の上昇流に分流して基板保持部に保持された基板に案内することを特徴としている。
この発明の第３態様は、基板処理装置であって、処理液を貯留する貯留空間を有し、貯留空間の上方開口から処理液をオーバーフローさせながら貯留空間に貯留された処理液に基板を浸漬することで基板を処理する処理槽と、貯留空間内で基板を起立姿勢で保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板の下方側で処理液を吐出する処理液吐出口を有し、処理液吐出口から吐出された処理液を貯留空間の内底面に向かって流す処理液吐出部と、基板保持部に保持された基板の下方側かつ処理液吐出口の上方側に設けられ、貯留空間に貯留された処理液に気泡を供給する気泡供給部と、を備え、処理液吐出口は基板保持部に保持された基板に向けて開口され、処理液吐出部は、処理液吐出口から吐出された処理液を貯留空間の内底面に向けて案内するカバー部材を有し、 鉛直方向における気泡供給部と貯留空間の内底面との間で、貯留空間の内底面を経由して上方に流れる処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、分流対象液の流れを複数の上昇流に分流して基板保持部に保持された基板に案内することを特徴としている。

【0008】

また、この発明の第４態様は、基板処理方法であって、処理槽に設けられた貯留空間の内底面に向かって処理液を吐出することで貯留空間に処理液を貯留するとともに貯留空間の上方開口から処理液をオーバーフローさせるオーバーフロー工程と、貯留空間に貯留された処理液に基板を浸漬させる浸漬工程と、貯留空間内の処理液に浸漬された基板の下方側より気泡供給部から気泡を供給する気泡供給工程と、を備え、オーバーフロー工程は、浸漬工程および気泡供給工程と並行して行われ、気泡供給部と貯留空間の内底面との間で貯留空間の内底面を経由して上方に流れる処理液の流れの少なくとも一部を分流対象液とし、分流対象液の上方への流れを規制して分流対象液を水平面内で振り分ける規制部位と、水平面内で規制部位に隣接しながら鉛直方向に貫通して設けられ、規制部位を経由して流れ込んで来る処理液を基板に向けて案内する複数の貫通部位とを有する分流部により、分流対象液の流れを複数の上昇流に分流して基板に案内することを特徴している。
また、この発明の第５態様は、基板処理方法であって、処理槽に設けられた貯留空間に処理液吐出部から処理液を吐出することで貯留空間に処理液を貯留するとともに貯留空間の上方開口から処理液をオーバーフローさせるオーバーフロー工程と、
貯留空間に貯留された処理液に対し、基板保持部に保持された基板を浸漬させる浸漬工程と、貯留空間内の処理液に浸漬された基板の下方側より気泡供給部から気泡を供給する気泡供給工程と、を備え、処理液吐出部は、第１水平方向に延設されるとともに側壁に処理液吐出口が複数個第１水平方向に配列して設けられる、複数のフロー管を有し、気泡供給部は、第１水平方向に延設されるとともに側壁に気泡を吐出する気泡吐出口が複数個第１水平方向に配列して設けられるバブラーを有し、バブラーは、第１水平方向と直交する第２水平方向において互いに隣接するフロー管の間に配置され、オーバーフロー工程は、浸漬工程および気泡供給工程と並行して行われ、鉛直方向における気泡供給部と貯留空間の内底面との間で、貯留空間の内底面を経由して上方に流れる処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、隣接するフロー管の間を流れる分流対象液の流れを複数の上昇流に分流して基板保持部に保持された基板に案内することを特徴としている。
また、この発明の第６態様は、基板処理方法であって、処理槽に設けられた貯留空間に処理液吐出部の処理液吐出口から処理液を吐出することで貯留空間に処理液を貯留するとともに貯留空間の上方開口から処理液をオーバーフローさせるオーバーフロー工程と、貯留空間に貯留された処理液に対し、基板保持部に保持された基板を浸漬させる浸漬工程と、貯留空間内の処理液に浸漬された基板の下方側より気泡供給部から気泡を供給する気泡供給工程と、を備え、処理液吐出口は基板保持部に保持された基板に向けて開口され、処理液吐出部は、処理液吐出口から吐出された処理液を貯留空間の内底面に向けて案内するカバー部材を有し、オーバーフロー工程は、浸漬工程および気泡供給工程と並行して行われ、気泡供給部と貯留空間の内底面との間で、カバー部材および貯留空間の内底面の順序で経由して上方に流れる処理液の流れの少なくとも一部を複数の上昇流に分流して基板に案内することを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

以上のように、本発明によれば、数多くの上昇流が貯留空間に貯留された処理液内で広く分散して形成され、貯留空間内での下降流の発生が抑制される。その結果、基板に対して気泡が均一に供給され、基板処理を高品質で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を装備する基板処理システムの概略構成を示す平面図である。

【図2】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の概略構成を示す模式図である。

【図3】図２に示す基板処理装置の主要構成を模式的に示す分解組立斜視図である。

【図4】図２の部分断面図である。

【図5】リフタに保持される複数の基板と気泡吐出口との配置関係を示す模式図である。

【図6】本発明に係る基板処理装置の第２実施形態の概略構成を示す部分断面図である。

【図7】本発明に係る基板処理装置の第３実施形態の概略構成を示す平面図である。

【図8】本発明に係る基板処理装置の第３実施形態の概略構成を示す断面図である。

【図9】本発明に係る基板処理装置の第５実施形態で用いている分流部の構成を模式的に示す図である。

【図10】本発明に係る基板処理装置の第６実施形態で用いている分流部の構成を模式的に示す図である。

【図11】本発明に係る基板処理装置の第７実施形態の概略構成を示す断面図である。

【図12】本発明に係る基板処理装置の第８実施形態で用いている処理槽の構成を示す図である。

【図13】本発明に係る基板処理装置の第９実施形態で用いているバブラーの構成を模式的に示す図である。

【図14】本発明に係る基板処理装置の第１０実施形態で用いているバブラーの構成を模式的に示す図である。

【図15】本発明に係る基板処理装置の第１１実施形態の主要構成を部分的に示す分解組立斜視図である。

【図16】第１１実施形態に係る基板処理装置の部分断面図である。

【図17】本発明に係る基板処理装置の第１２実施形態の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を装備する基板処理システムの概略構成を示す平面図である。基板処理システム１は、収納器載置部２と、シャッタ駆動機構３と、基板移載ロボット４と、姿勢変換機構５と、プッシャ６と、基板搬送機構７と、処理ユニット８と、制御部９を備えている。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標軸を設定する。ここでＸＹ平面が水平面を表す。また、Ｚ軸が鉛直軸を表し、より詳しくはＺ方向が鉛直方向である。

【0012】

収納器載置部２では、基板Ｗを収納した収納器が載置される。本実施形態では、収納器の一例として、水平姿勢の複数枚（たとえば２５枚）の基板ＷをＺ方向に積層した状態で収納可能に構成されたフープＦが用いられている。フープＦは、未処理の基板Ｗを収納した状態で収納器載置部２に載置されたり、処理済の基板Ｗを収納するために、空の状態で収納器載置部２に載置されたりする。フープＦに収納される基板Ｗは、この実施形態では、３Ｄ－ＮＡＮＤメモリを形成する半導体ウエハであり、高アスペクト比の凹部を有している。

【0013】

収納器載置部２に対して（＋Ｙ）方向側で隣接するプロセス空間内には、シャッタ駆動機構３、基板移載ロボット４、姿勢変換機構５、プッシャ６、基板搬送機構７および処理ユニット８が配置されている。収納器載置部２とプロセス空間とは、開閉自在なシャッタ３１を装備する隔壁（図示省略）により区画されている。シャッタ３１はシャッタ駆動機構３に接続されている。シャッタ駆動機構３は制御部９からの閉指令に応じてシャッタ３１を閉成して収納器載置部２とプロセス空間とを空間的に分離する。逆に、シャッタ駆動機構３は制御部９からの開指令に応じてシャッタ３１を開放し、収納器載置部２とプロセス空間とを連通させる。これにより、フープＦからプロセス空間への未処理基板Ｗの搬入および処理済基板ＷのフープＦへの搬出が可能となる。

【0014】

上記した基板Ｗの搬入出処理は基板移載ロボット４によって行われる。基板移載ロボット４は水平面内で旋回自在に構成されている。基板移載ロボット４は、シャッタ３１が開放された状態で、姿勢変換機構５とフープＦとの間で複数枚の基板Ｗを受け渡しする。また、姿勢変換機構５は、基板移載ロボット４を介してフープＦから基板Ｗを受け取った後やフープＦに基板Ｗを受け渡す前に、複数枚の基板Ｗの姿勢を起立姿勢と水平姿勢との間で変換する。

【0015】

姿勢変換機構５の基板搬送機構７側（同図中の＋Ｘ方向側）にプッシャ６が配置され、姿勢変換機構５と基板搬送機構７との間で起立姿勢の複数枚の基板Ｗを受け渡しする。また、基板搬送機構７は、同図に示すようにプッシャ６に対向した位置（以下「待機位置」という）から処理ユニット８を構成する処理部８１～８５が配列された配列方向（同図中のＹ方向）に沿って水平方向に移動する。

【0016】

基板搬送機構７は一対の懸垂アーム７１を備えている。この一対の懸垂アーム７１の揺動によって複数の基板Ｗを一括保持と保持解除を切替可能となっている。より具体的には、各アーム７１の下縁が互いに離れる方向に水平軸周りで揺動して複数枚の基板Ｗを開放し、各アーム７１の下縁を互いに接近させる方向に水平軸周りに揺動して複数枚の基板Ｗを挟持して保持する。また、図１への図示を省略しているが、基板搬送機構７はアーム移動部とアーム揺動部とを有している。これらのうちアーム移動部は、処理部８１～８５が配列された配列方向Ｙに沿って一対の懸垂アーム７１を水平移動させる機能を有している。このため、この水平移動によって一対の懸垂アーム７１は処理部８１～８５の各々に対向した位置（以下「処理位置」という）および待機位置に位置決めされる。

【0017】

一方、アーム揺動部は上記アーム揺動動作を実行する機能を有しており、基板Ｗを挟持して保持する保持状態と、基板Ｗの挟持を解除する解除状態とを切り替える。このため、この切替動作と、処理部８１、８２の基板保持部として機能するリフタ８１０ａや処理部８３、８４の基板保持部として機能するリフタ８１０ｂの上下動とによって、リフタ８１０と懸垂アーム７１との間での基板Ｗの受け渡しを行うことが可能となっている。また、処理部８５に対向する処理位置では、処理部８５と懸垂アーム７１との間での基板Ｗの受け渡しを行うことが可能となっている。さらに、待機位置では、プッシャ６を介して姿勢変換機構５と懸垂アーム７１との間での基板Ｗの受け渡しを行うことが可能となっている。

【0018】

処理ユニット８には、上記したように５つの処理部８１～８５が設けられているが、それぞれ第１薬液処理部８１、第１リンス処理部８２、第２薬液処理部８３、第２リンス処理部８４および乾燥処理部８５として機能する。これらのうち第１薬液処理部８１および第２薬液処理部８３は、それぞれ、同種または異種の薬液を処理槽８２１に貯留し、その薬液中に複数枚の基板Ｗを一括して浸漬させて薬液処理を施す。第１リンス処理部８２および第２リンス処理部８４は、それぞれ、リンス液（たとえば純水）を処理槽８２１に貯留し、そのリンス液中に複数枚の基板Ｗを一括して浸漬させて、表面にリンス処理を施すものである。これら第１薬液処理部８１、第１リンス処理部８２、第２薬液処理部８３および第２リンス処理部８４は本発明に係る基板処理装置の第１実施形態に相当しており、処理液の種類が相違するものの装置の基本構成は同一である。なお、装置構成および動作については後で図２ないし図５を参照しつつ詳述する。

【0019】

図１に示すように、第１薬液処理部８１と、これに隣接する第１リンス処理部８２とが対になっており、第２薬液処理部８３と、これに隣接する第２リンス処理部８４とが対になっている。そして、リフタ８１０ａは第１薬液処理部８１および第１リンス処理部８２において本発明の「基板保持部」として機能するのみならず、第１薬液処理部８１で薬液処理された基板Ｗを第１リンス処理部８２に移すための専用搬送機構としても機能する。また、リフタ８１０ｂは第２薬液処理部８３および第２リンス処理部８４において本発明の「基板保持部」として機能するのみならず、第２薬液処理部８３で薬液処理された基板Ｗを第２リンス処理部８４に移すための専用搬送機構としても機能する。

【0020】

このように構成された処理ユニット８では、リフタ８１０ａの３本の支持部材（図２中の符号８１２）が基板搬送機構７の一対の懸垂アーム７１から複数枚の基板Ｗを一括して受け取り、後で詳述するように、処理槽から処理液をオーバーフローさせるオーバーフロー工程と処理槽に貯留された処理液内に気泡を供給する気泡供給工程とを実行しながら、第１薬液処理部８１の処理槽中に下降させて薬液中に浸漬させる（浸漬工程）。さらに、所定の薬液処理時間だけ待機した後に、リフタ８１０ａは複数枚の基板Ｗを保持する支持部材を薬液中から引き上げ、第１リンス処理部８２へと横行させ、さらに、薬液処理済の基板Ｗを保持したまま支持部材を第１リンス処理部８２の処理槽（図２中の符号８２１）内へと下降させてリンス液中に浸漬させる。所定のリンス処理時間だけ待機した後、リフタ８１０ａは、リンス処理済の基板Ｗを保持したまま支持部材を上昇させてリンス液中から基板Ｗを引き上げる。この後、リフタ８１０ａの支持部材から基板搬送機構７の一対の懸垂アーム７１に複数枚の基板Ｗが一括して渡される。

【0021】

リフタ８１０ｂも同様に、基板搬送機構７の一対の懸垂アーム７１から複数枚の基板Ｗを一括して受け取り、この複数枚の基板Ｗを第２薬液処理部８３の処理槽８２１中に下降させて薬液中に浸漬させる。さらに、所定の薬液処理時間だけ待機した後に、リフタ８１０ｂは、支持部材を上昇させて薬液中から薬液処理済の複数枚の基板Ｗを引き上げ、第２リンス処理部８４の処理槽へと支持部材を横行させ、さらに、この支持部材を第２リンス処理部８４の処理槽８２１内へと下降させてリンス液中に浸漬させる。所定のリンス処理時間だけ待機した後、第２リフタ８１０ｂは、支持部材を上昇させてリンス液中から基板Ｗを引き上げる。この後、第２リフタ８１０ｂから基板搬送機構７に複数枚の基板Ｗが一括して渡される。なお、第１薬液処理部８１、第１リンス処理部８２、第２薬液処理部８３および第２リンス処理部８４の各々に本発明の「基板保持部」として機能するリフタを設ける一方、処理部８１～８４に対する基板Ｗの搬入出を基板搬送機構７や専用の搬送機構で行うように構成してもよい。

【0022】

乾燥処理部８５は、複数枚（たとえば５２枚）の基板Ｗを起立姿勢で配列した状態で保持することができる基板保持部材（図示省略）を有しており、減圧雰囲気中で有機溶剤（イソプロピルアルコール等）を基板Ｗに供給したり、遠心力によって基板Ｗ表面の液成分を振り切ったりすることにより、基板Ｗを乾燥させるものである。この乾燥処理部８５は、基板搬送機構７の一対の懸垂アーム７１との間で基板Ｗの受渡可能に構成されている。そして、リンス処理後の複数枚の基板Ｗを一括して基板搬送機構７から受け取り、この複数枚の基板Ｗに対して乾燥処理を施す。また、乾燥処理後においては、基板保持部材から基板搬送機構７に複数枚の基板Ｗが一括して渡される。

【0023】

次に、本発明に係る基板処理装置について説明する。図１に示す基板処理システムに装備された第１薬液処理部８１、第１リンス処理部８２、第２薬液処理部８３および第２リンス処理部８４では、使用される処理液が一部相違しているが、装置構成および動作は基本的に同一である。そこで、以下においては、本発明に係る基板処理装置の第１実施形態に相当する第１薬液処理部８１の構成および動作について説明し、第１リンス処理部８２、第２薬液処理部８３および第２リンス処理部８４に関する説明を省略する。

【0024】

図２は本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の概略構成を示す模式図である。図３は図２に示す基板処理装置の主要構成を模式的に示す分解組立斜視図である。図４は図２の部分断面図である。図５はリフタに保持される複数の基板と気泡吐出口との配置関係を示す模式図である。第１薬液処理部８１は例えばリン酸を含む薬液を処理液として用いて基板Ｗの表面に形成された凹部を介してシリコン窒化膜をエッチング除去する装置である。この第１薬液処理部８１は、図２および図３に示すように、基板Ｗに対して第１薬液処理を行うための処理槽８２１を備えている。この処理槽８２１は、平面視で長方形をなす底壁８２１ａと、底壁８２１ａの周囲から立ち上がる４つの側壁８２１ｂ～８２１ｅとで構成された上方開口のボックス構造を有する。このため、処理槽８２１は底壁８２１ａと側壁８２１ｂ～８２１ｅとで囲まれた貯留空間８２１ｆ内で処理液を貯留しながらリフタ８１０ａに保持される複数の基板Ｗを一括して浸漬可能となっている。また、処理槽８２１は（＋Ｚ）方向に開口された上方開口８２１ｇを有し、当該貯留空間８２１ｆから処理液をオーバーフローさせることが可能となっている。

【0025】

処理槽８２１の周囲にオーバーフロー槽８２２が設けられ、当該オーバーフロー槽８２２と処理槽８２１の側壁８２１ｂ～８２１ｅとでオーバーフローした処理液を回収する回収空間８２２ａが形成されている。また、処理槽８２１およびオーバーフロー槽８２２の下方と側方とを囲うように外容器８２３が設けられている。

【0026】

オーバーフロー槽８２２の回収空間８２２ａの一部、より具体的には、側壁８２１ｄの（－Ｘ）方向側の空間にフロー配管系８３９が配置されている。フロー配管系８３９のインレットは処理液供給部８３２に接続され、アウトレットは処理液吐出部８３０のフロー管８３１に接続されている。このため、制御部９からの処理液供給指令に応じて処理液供給部８３２が作動すると、処理液がフロー配管系８３９を介して複数のフロー管８３１に同時供給される。その結果、フロー管８３１から処理液が吐出され、貯留空間８２１ｆに貯留される。なお、フロー管８３１の詳しい構成などについては後で詳述する。

【0027】

また、処理槽８２１からオーバーフローした処理液はオーバーフロー槽８２２に回収される。このオーバーフロー槽８２２には処理液回収部８３３が接続されている。制御部９からの処理液回収指令に応じて処理液回収部８３３が作動すると、オーバーフロー槽８２２に回収された処理液が処理液回収部８３３を経由して処理液供給部８３２に送液されて再利用に供せられる。このように本実施形態では、処理槽８２１に対して処理液を循環供給しながら処理液を貯留空間８２１ｆに貯留可能となっている。

【0028】

処理液が貯留された貯留空間８２１ｆに対して複数の基板Ｗを一括して保持しながら浸漬させるために、図２に示すように、リフタ８１０ａが設けられている。このリフタ８１０ａは、複数枚の基板Ｗを基板搬送機構７（図１）との間で受け渡しを行う「受渡位置」と、貯留空間８２１ｆとの間で昇降可能に構成されている。リフタ８１０ａは、背板８１１と、３本の支持部材８１２と、延出部材８１３とを備えている。背板８１１は、処理槽８２１の側壁８２１ｂに沿って底壁８２１ａに向けて延出されている。支持部材８１２は、背板８１１の下端部側面から（－Ｘ）方向に延出されている。本実施形態では、３本の支持部材８１２が設けられている。各支持部材８１２では、複数のＶ字状の溝８１２ａが一定のピッチでＸ方向に配設されている。各溝８１２ａは基板Ｗの厚さより若干幅広のＶ字状の溝８１２ａが（＋Ｚ）方向に開口して形成され、基板Ｗを係止可能となっている。このため、３本の支持部材８１２によって基板搬送機構７により搬送されてくる複数の基板Ｗを一定の基板ピッチＰＴ（図５）で一括して保持可能となっている。また、延出部材８１３は、背板８１１の上端部背面から（＋Ｘ）方向に延出されている。リフタ８１０ａは、図２に示すように全体としてＬ字状を呈している。なお、リフタ８１０ａの最上昇位置は、基板搬送機構７が複数枚の基板Ｗを保持した状態であっても支持部材８１２の上方を通過できる高さに設定されている。

【0029】

処理槽８２１の（＋Ｘ）方向側には、リフタ駆動機構８１４が設けられている。リフタ駆動機構８１４は、昇降モータ８１５と、ボールネジ８１６と、昇降ベース８１７と、昇降支柱８１８と、モータ駆動部８１９とを備えている。昇降モータ８１５は、回転軸を縦置きにした状態で基板処理システム１のフレーム（図示省略）に取り付けられている。ボールネジ８１６は、昇降モータ８１５の回転軸に連結されている。昇降ベース８１７は、ボールネジ８１６に一方側が螺合されている。昇降支柱８１８は、基端部側が昇降ベース８１７の中央部に取り付けられ、他端部側が延出部材８１３の下面に取り付けられている。制御部９からの上昇指令に応じてモータ駆動部８１９が昇降モータ８１５を駆動させると、ボールネジ８１６が回転し、昇降ベース８１７とともに昇降支柱８１８が上昇する。これによって支持部材８１２が受渡位置に位置決めされる。また、制御部９からの下降指令に応じてモータ駆動部８１９が昇降モータ８１５を逆方向に駆動させると、ボールネジ８１６が逆回転し、昇降ベース８１７とともに昇降支柱８１８が下降する。これによって、支持部材８１２に保持される複数の基板Ｗが一括して貯留空間８２１ｆに貯留された処理液に浸漬される。

【0030】

貯留空間８２１ｆでは、支持部材８１２に保持される複数の基板Ｗの下方側、つまり（－Ｚ）方向側に処理液吐出部８３０と気泡供給部８４０とが配設されている。処理液吐出部８３０は処理液供給部８３２からフロー配管系８３９を介して供給される処理液を貯留空間８２１ｆに吐出するものであり、気泡供給部８４０は貯留空間８２１ｆに貯留された処理液内に窒素ガスの気泡Ｖ（図５）を供給するものであり、それぞれ以下のように構成されている。

【0031】

処理液吐出部８３０は、図３および図４に示すように、Ｘ方向に延設されたフロー管８３１を有している。本実施形態では４本のフロー管８３１がＹ方向に互いに離間して配置されている。各フロー管８３１の（－Ｘ）方向端部はフロー配管系８３９のアウトレットと接続され、（＋Ｘ）方向端部は封止されている。また、各フロー管８３１の側壁には複数の処理液吐出口８３４が一定の間隔でＸ方向に配列するように穿設されている。本実施形態では、図４に示すように、各処理液吐出口８３４は（－Ｚ）方向に向けて設けられている。このため、フロー管８３１に供給されてきた処理液は配管内部を（＋Ｘ）方向に流れ、各処理液吐出口８３４から底壁８２１ａ、つまり貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈに向けて吐出される。そして、処理液は図４中の実線矢印で示すように貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈを経由して上方に流れ、処理槽８２１の底壁８２１ａから上方開口８２１ｇ、つまりオーバーフロー面に向う処理液の流れＦを形成する。こうして、処理液の上昇流が基板Ｗの下方側に形成される。なお、発明内容の理解を容易とするため、４本のフロー管８３１のうち最も（－Ｙ）方向側に配置されたものを「フロー管８３１ａ」と称し、（＋Ｙ）方向側に順次配置されるものをそれぞれ「フロー管８３１ｂ」、「フロー管８３１ｃ」および「フロー管８３１ｄ」と称する。また、これらを区別しない場合には、上記のように単に「フロー管８３１」と称する。

【0032】

気泡供給部８４０は、図３ないし図５に示すように、複数（本実施形態では４本）のバブラー８４１を有している。各バブラー８４１は、Ｘ方向に延設されたバブル配管８４２と、バブル配管８４２から上方、つまり（＋Ｚ）方向に突設される複数の突設部位８４３を有している。各バブル配管８４２の一方端部は窒素ガスを供給するガス供給部８４４と接続され、他方端部は封止されている。複数の突設部位８４３は一定の基板ピッチＰＴと同じピッチＰＴでバブル配管８４２の上方側壁に設けられている。各突設部位８４３は図３に示すように中空円柱形状を有し、上端面の中央部に気泡吐出口８４５が設けられている。本実施形態では、樹脂材料、特にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる群から選択された少なくとも１つのもので構成された長尺樹脂管の表面に対して切削加工と穿設加工を施すことでバブル配管８４２と複数の突設部位８４３とを一体的に形成している。ここで、バブル配管８４２と、複数の突設部位８４３とを個別に準備し、バブル配管８４２に対して複数の突設部位８４３を取り付けて一体化させてもよいことは言うまでもない。

【0033】

このように構成された気泡供給部８４０では、制御部９からの気泡供給指令に応じてガス供給部８４４が窒素ガスを気泡供給部８４０に供給すると、バブル配管８４２を流れる窒素ガスが気泡吐出口８４５から上方に向けて吐出する。これによって、窒素ガスの気泡Ｖが貯留空間８２１ｆに貯留された処理液に供給され、鉛直方向Ｚにおいて処理液吐出口８３４よりも高い位置からオーバーフロー面に向う方向、つまり（＋Ｚ）方向に気泡Ｖが供給される。これらの気泡Ｖは処理液中を上昇し、基板Ｗの表面の処理液を新鮮な処理液に置換することを促進する。なお、ガス供給部８４４としては、例えば窒素ガスが充填されたボンベから窒素ガスを供給する構成であってもよいし、基板処理システム１が設置される工場に設けられたユーティリティを用いてもよい。

【0034】

また、図４に示すように、４本のバブラー８４１は、３つのバブラーボード８５１により下方から支持されることで、リフタ８１０ａに保持された基板Ｗの下方側かつ処理液吐出口８３４の上方側で固定的に配置されている。ここでも、発明内容の理解を容易とするため、４本のバブラー８４１のうち最も（－Ｙ）方向側に配置されたものを「バブラー８４１ａ」と称し、（＋Ｙ）方向側に順次配置されるものをそれぞれ「バブラー８４１ｂ」、「バブラー８４１ｃ」および「バブラー８４１ｄ」と称する。また、これらを区別しない場合には、上記のように単に「バブラー８４１」と称する。一方、バブラーボード８５１についても同様に、バブラーボード８５１のうち最も（－Ｙ）方向側に配置されたものを「バブラーボード８５１ａ」と称し、（＋Ｙ）方向側に順次配置されるものをそれぞれ「バブラーボード８５１ｂ」および「バブラーボード８５１ｃ」と称する。また、これらを区別しない場合には、上記のように単に「バブラーボード８５１」と称する。

【0035】

バブラーボード８５１ａ～８５１ｃはいずれもＸ方向に延設されたプレート形状を有している。これらのうちバブラーボード８５１ａは、図４に示すように、鉛直方向Ｚにおいて処理液吐出口８３４よりも高い位置でフロー管８３１ａとフロー管８３１ｂとの間に配置されるとともに固定部材（図示省略）により処理槽８２１に固定されている。そして、当該バブラーボード８５１ａの上面にバブラー８４１ａが次の配置関係を満足するように固定されている。その配置関係とは、図５に示すように、バブラー８４１ａに取り付けられた突設部位８４３が上方を向いていることと、Ｘ方向において基板Ｗと気泡吐出口８４５とが交互に位置するということである。このように配置することで気泡吐出口８４５から供給された気泡ＶはＸ方向において隣接する基板Ｗの間に向けて気泡Ｖを吐出され、効率的な薬液処理が実行される。なお、この配置関係はその他のバブラー８４１ｂ～８４１ｄについても同様である。

【0036】

バブラーボード８５１ｂは鉛直方向Ｚにおいて処理液吐出口８３４よりも高い位置でフロー管８３１ｂとフロー管８３１ｃとの間に配置されるとともに固定部材（図示省略）により処理槽８２１に固定されている。そして、当該バブラーボード８５１ｂの上面にバブラー８４１ｂ、８４１ｃがＹ方向に一定間隔だけ離間しながら固定されている。さらにバブラーボード８５１ｃは鉛直方向Ｚにおいて処理液吐出口８３４よりも高い位置でフロー管８３１ｃとフロー管８３１ｄとの間に配置されるとともに固定部材（図示省略）により処理槽８２１に固定されている。そして、当該バブラーボード８５１ｃの上面にバブラー８４１ｄが固定されている。このようにバブラーボード８５１ａ～８５１ｃは気泡供給部８４０を下方から支持する機能を有している。

【0037】

また、バブラーボード８５１ａ～８５１ｃは鉛直方向Ｚにおいて処理液吐出口８３４よりも高い位置にてフロー管８３１ａ～８３１ｄの間に配置されているため、上記支持機能以外に、貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈを経由して上方に流れる処理液の流れＦを規制する機能を有している。バブラーボード８５１ａ～８５１ｃは互いに離間して処理液の流通経路となる貫通部位８５２ａ、８５２ｂを形成している。そして、貫通部位８５２ａ、８５２ｂにフロー管８３１ｂ、８３１ｃの下端部が入り込むように配置されている。また、フロー管８３１ｂ、８３１ｃと同一高さ位置で、フロー管８３１ａがバブラーボード８５１ａの（－Ｙ）方向側に配置されるとともにフロー管８３１ｄがバブラーボード８５１ａの（＋Ｙ）方向側に配置されている。しかも、バブラーボード８５１ａ～８５１ｃおよびフロー管８３１ａ～８３１ｄのうち互いに隣接するもの同士の間に隙間８６が形成されている。このため、処理液の上昇流のうちバブラーボード８５１の下面に向かって流れる処理液（以下「分流対象液」という）の流れＦは当該下面で規制され、水平面内で振り分けられる。例えば図４の部分拡大図では、バブラーボード８５１ｃの下面に向う分流対象液の流れＦはバブラーボード８５１ｃとフロー管８３１ｃとの隙間８６を流れる処理液の流れＦ５とバブラーボード８５１ｃとフロー管８３１ｄとの隙間８６を流れる処理液の流れＦ６とに分流される。また、他のバブラーボード８５１ａ、８５１ｂにおいても、バブラーボード８５１ｃと同様に、分流対象液の流れＦが規制されて複数の処理液の流れＦ１～Ｆ４に分流される。

【0038】

このように本実施形態では、貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈを経由して上方に流れる処理液の一部（分流対象液）の流れＦが複数の流れＦ１～Ｆ６に分流されてオーバーフロー面に向けて上昇する。このように本実施形態では、バブラーボード８５１ａ～８５１ｃは貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈを経由して上方に流れる処理液の少なくとも一部を分流対象液とし、当該分流対象液の流れＦを複数の上昇流に分流してリフタ８１０ａに保持された基板Ｗに案内しており、分流部８５０（図３）として機能している。

【0039】

なお、図２ないし図５を参照しつつ本発明に係る基板処理装置の第１実施形態に相当する第１薬液処理部８１の構成について説明したが、第２薬液処理部８３も処理液の種類が同種または異種である点を除き、第１薬液処理部８１と同一の構成を有し、本発明に係る基板処理装置の第１実施形態に相当している。また、第１リンス処理部８２および第２リンス処理部８４は、処理液が純水やＤＩＷ（deionized water）などのリンス液である点を除き、第１薬液処理部８１と同一の構成を有し、本発明に係る基板処理装置の第１実施形態に相当している。

【0040】

以上のように、本実施形態によれば、処理液吐出口８３４から処理液が貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈに向けて吐出され、当該内底面８２１ｈを経由してオーバーフロー面に向う処理液の流れＦを形成している。このため、処理液を基板Ｗの下方側から上方や斜め上方に向けて吐出したり、特許文献１に記載の装置のように貯留空間の内底面に沿って吐出した従来技術に比べて貯留空間８２１ｆ内で処理液の上昇流が偏って形成されるのを抑制することができる。しかも、鉛直方向Ｚにおける気泡供給部８４０と貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈとの間で、内底面８２１ｈを経由して上方に流れる処理液の流れＦの一部については、複数の流れＦ１～Ｆ６に分流した後でオーバーフロー面に向けて案内している。したがって、貯留空間８２１ｆに貯留された処理液内では、数多くの上昇流が処理液内で広く分散して形成された状態で処理液は上昇する。このため、貯留空間８２１ｆ内で下降流が発生するのを効果的に抑制することができる。その結果、基板Ｗに対して気泡Ｖが均一に供給され、基板処理を高品質で行うことができる。

【0041】

特に、第１薬液処理部８１は高アスペクト比の凹部を介してＳｉＮ膜をウエットエッチングするため、本発明を第１薬液処理部８１に適用することは３Ｄ－ＮＡＮＤメモリの製造に重要である。すなわち、ウエットエッチング性能を高めるためには凹部の内部と外部との間で処理液の置換を良好に行う必要がある。また、凹部の底付近にエッチング反応に伴うシリコン析出が発生するが、処理液の置換により上記シリコンを凹部から排出することが可能となる。この液置換を安定的かつ継続して発現させるためには、凹部の内部と外部との濃度差、つまり濃度勾配を大きく、しかも基板Ｗの表面全体にわたって均一に保つ必要がある。さらに言えば、これらを満足させるためには、基板Ｗの表面に新鮮な処理液を均一に供給することが重要な技術事項となる。この点について、基板Ｗに対して気泡Ｖを均一に供給することができる第１薬液処理部８１によれば、気泡Ｖによる処理液の均一供給によりＳｉＮ膜のウエットエッチングを良好に行うことができる。

【0042】

また、図４の部分拡大図に示すように、互いに隣接するフロー管８３１ｃ、８３１ｄの間にバブラーボード８５１ｃおよびバブラー８４１ｄが配置されている。つまり、バブラーボード８５１ｃおよびバブラー８４１ｄは鉛直方向Ｚにおいてフロー管８３１ｃ、８３１ｄの最頂部位と最低部位（処理液吐出口８３４）との間に配置されている。この点については、フロー管８３１ａ、８３１ｂの間およびフロー管８３１ｂ、８３１ｃの間においても同様である。このように、処理液吐出部８３０、気泡供給部８４０および分流部８５０は鉛直方向Ｚにおいてフロー管８３１の外径寸法の範囲に収まっており、鉛直方向Ｚにおいて処理槽８２１をサイズアップすることなく、基板処理を高品質で行うことができる。

【0043】

また、図４に示すように、貯留空間８２１ｆ内でリフタ８１０ａに保持された基板Ｗの中心Ｗｃを通るとともに基板Ｗの表面と直交する仮想鉛直面ＶＳに対し、処理液吐出部８３０、気泡供給部８４０および分流部８５０が対称配置されている。このため、貯留空間８２１ｆに貯留された処理液内で発生する上昇流も仮想鉛直面ＶＳに対して対象となり、上昇流の偏りが抑えられ下降流の発生を効果的に抑制することができる。

【0044】

また、図５の部分拡大図に示すように、Ｘ方向において基板Ｗと気泡吐出口８４５とが交互に位置するようにバブラー８４１ｄに配置されているため、気泡Ｖを互いに隣接する基板Ｗの間に向けて効率的に供給することができる。その結果、基板処理（薬液処理やリンス処理）を高品質で行うことができる。

【0045】

また、バブラーボード８５１ａ～８５１ｃを気泡供給部８４０の鉛直直下に位置させて気泡供給部８４０を下方から支持している。このため、気泡供給部８４０をしっかりと固定することができ、気泡Ｖを安定して互いに隣接する基板Ｗの間に向けて供給することができる。

【0046】

さらに、図３に示すように、貫通部位８５２ａ、８５２ｂは気泡吐出口８４５の配列方向Ｘと平行な方向に設けられている。このため、貫通部位８５２ａ、８５２ｂを通過して上方に流れる処理液の流れと気泡Ｖの流れの相対的な関係がＸ方向において一定となり、気泡Ｖの供給方向が乱れるのを抑制する。その結果、気泡Ｖを安定して互いに隣接する基板Ｗの間に向けて供給することができる。

【0047】

このように第１実施形態では、バブラーボード８５１ａ～８５１ｃが本発明の「規制部位」の一例に相当している。また、バブラーボード８５１ａ～８５１ｃの下面で振り分けられた後に隙間８６を流れる処理液が本発明の「前記規制部位を経由して流れ込んで来る前記処理液」に相当している。また、Ｘ方向およびＹ方向がそれぞれ本発明の「第１水平方向」および「第２水平方向」に相当している。

【0048】

図６は本発明に係る基板処理装置の第２実施形態の概略構成を示す部分断面図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、２枚のバブラーボード８５１の追加と、２つのバブラー８４１の追加とであり、その他の構成は第１実施形態と同一である。したがって、以下においては、相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

【0049】

第１実施形態では、図４に示すように、内底面８２１ｈを経由して処理槽８２１の側壁８２１ｃとフロー管８３１ａとの間に流れ込んできた処理液はそのままオーバーフロー面に向かって上昇し、処理液の流れＦを形成する。これに対し、第２実施形態では、処理槽８２１の側壁８２１ｃとフロー管８３１ａとの間にバブラーボード８５１（これを「バブラーボード８５１ｄ」と称する）が配置されている。このため、上記処理液は分流対象液に相当し、その流れＦはバブラーボード８５１ｄの下面で規制されて水平面内で振り分けられる。その結果、分流対象液の流れＦは側壁８２１ｃおよびバブラーボード８５１ｄの隙間を流れる処理液の流れＦ７とバブラーボード８５１ｃおよびフロー管８３１ａとの隙間を流れる処理液の流れＦ８とに分流される。また、処理槽８２１の側壁８２１ｅ側も同様に、処理槽８２１の側壁８２１ｅとフロー管８３１ｄとの間にバブラーボード８５１（これを「バブラーボード８５１ｅ」と称する）が配置されることで、その間に流れ込んでくる処理液は分流対象液に相当し、その流れＦはバブラーボード８５１ｅの下面で規制されて水平面内で振り分けられる。その結果、分流対象液の流れＦはバブラーボード８５１ｅおよびフロー管８３１ｄとの隙間を流れる処理液の流れＦ９と側壁８２１ｅおよびバブラーボード８５１ｅの隙間を流れる処理液の流れＦ１０とに分流される。

【0050】

このように第２実施形態によれば、第１実施形態のように貯留空間８２１ｆの中央部で数多くの上昇流が広く分散して形成されるのみならず、貯留空間８２１ｆの端部においても数多くの上昇流が広く分散して形成される。すなわち、内底面８２１ｈを経由して上方に流れる処理液の流れＦの全部については、複数に分流した後でオーバーフロー面に向けて案内している。このため、貯留空間８２１ｆ内で下降流が発生するのをさらに効果的に抑制することができる。その結果、基板Ｗに対して気泡Ｖが均一に供給され、基板処理をさらに高品質で行うことができる。

【0051】

また、第２実施形態では、バブラーボード８５１ｄ、８５１ｅ上にバブラー８４１を追加設置しているため、気泡Ｖの供給範囲を広げることができ、基板処理をさらに高品質で行うことができる。

【0052】

図７は本発明に係る基板処理装置の第３実施形態の概略構成を示す平面図であり、図８は本発明に係る基板処理装置の第３実施形態の概略構成を示す断面図である。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、バブラー８４１およびバブラーボード８５１の個数、ならびにフロー管８３１、バブラー８４１およびバブラーボード８５１の相対位置関係であり、その他の構成は第１実施形態と同一である。したがって、以下においては、相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

【0053】

第３実施形態では、貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈの直上位置で４本のフロー管８３１がＸ方向に互いに離間した状態で配置されている。各フロー管８３１はＹ方向に延設され、処理液吐出口８３４を内底面８２１ｈに向けた姿勢で配置されている。また、フロー管８３１の直上位置で複数本（第３実施形態では８本）のバブラーボード８５１がＹ方向に互いに離間した状態で配置されている。各バブラーボード８５１はＸ方向に延設されている。このため、フロー管８３１とバブラーボード８５１とは互いに直交しており、上方からの平面視で格子構造が形成されている。このため、フロー管８３１の処理液吐出口８３４から吐出された処理液は内底面８２１ｈを経由して隣接するフロー管８３１の間を通過して上方に流れる。この処理液の一部（分流対象液）はバブラーボード８５１の下面で規制されて水平面内で振り分けられ、平面視でフロー管８３１およびバブラーボード８５１のいずれも存在していない貫通部位８５２を通過してオーバーフロー面に向けて上昇する。このように、第１実施形態や第２実施形態と同様に、分流対象液の流れはバブラーボード８５１により複数に分流される。その結果、第１実施形態や第２実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0054】

また、各バブラーボード８５１上にはバブラー８４１が固定されているが、バブラー８４１の気泡吐出口８４５と基板Ｗとの配置関係は第１実施形態や第２実施形態と同様であり、気泡Ｖを互いに隣接する基板Ｗの間に向けて効率的に供給することができる。その結果、基板処理（薬液処理やリンス処理）を高品質で行うことができる。

【0055】

ところで、第１実施形態および第２実施形態では、分流部８５０を構成するバブラーボード８５１を隣接するフロー管８３１の間に配置しているが、第３実施形態と同様に、フロー管８３１の直上位置でバブラーボード８５１を配置し、さらに当該バブラーボード８５１上にバブラー８４１を配置してもよい（第４実施形態）。

【0056】

また、第１実施形態ないし第４実施形態では、独立した３枚のバブラーボード８５１を互いに離間させつつＹ方向に配列して分流部８５０を構成しているが、分流部８５０の構成はこれに限定されるのではなく、例えば図９に示すように構成してもよい（第５実施形態）。

【0057】

図９は本発明に係る基板処理装置の第５実施形態で用いている分流部の構成を模式的に示す図である。この第５実施形態では、１枚のプレート部材８５３に対してＸ方向に延びるスリット８５４をＹ方向に離間して設けたものを分流部８５０として用いてもいる。この第５実施形態では、スリット８５４が貫通部位８５２として機能するとともに、スリット８５４により分離された各帯状領域８５５がバブラーボード８５１として機能し、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0058】

また、第３実施形態および第４実施形態では、フロー管８３１の直上位置で独立した複数のバブラーボード８５１を互いに離間させつつＹ方向に配列して分流部８５０を構成しているが、例えば図１０に示すように構成してもよい（第６実施形態）。

【0059】

図１０は本発明に係る基板処理装置の第６実施形態で用いている分流部の構成を模式的に示す図である。この第６実施形態では、プレート部材８５３に対してスリット８５４を設ける代わりに、同図に示すようにプレート部材８５３に複数の貫通孔８５６が穿設されている。すなわち、第６実施形態では、貫通孔群が実質的に貫通部位８５２として機能するとともに、当該貫通孔群により分離された各帯状領域８５５がバブラーボード８５１として機能し、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0060】

また、上記実施形態では、バブラー８４１を分流部８５０のバブラーボード８５１により支持して貯留空間８２１ｆに貯留された処理液内で固定的に配置するとともに、当該バブラーボード８５１により内底面８２１ｈを経由して上方に流れる処理液の流れＦを複数の流れに分流させている。ここで、例えばバブラーボード８５１を処理槽８２１に直接的に固定する場合、例えば図１１に示すように隣接するフロー管８３１の間にバブラー８４１を配置してもよい（第７実施形態）。

【0061】

図１１は本発明に係る基板処理装置の第７実施形態の概略構成を示す断面図である。この第７実施形態では、同図に示すように、フロー管８３１の処理液吐出口８３４から吐出された処理液は内底面８２１ｈを経由して隣接するフロー管８３１の間を通過して上方に流れる。この処理液の一部（分流対象液）はバブラー８４１のバブル配管８４２の下面で規制されて水平面内で振り分けられ、オーバーフロー面に向けて上昇する。このように、分流対象液の流れはバブラー８４１により複数に分流される。その結果、第１実施形態や第２実施形態と同様の作用効果が得られる。また、分流部８５０が省略される分だけ装置を簡素化することができる。

【0062】

また、上記実施形態では、内底面８２１ｈを経由して上方に流れる処理液の一部または全部を分流対象液とし、分流対象液の流れを分流して下降流の発生を抑制している。これに加え、別の下降流の発生を抑制するための構成を追加してもよい。例えば図１２に示すように、処理槽８２１に側壁開口８２１ｈ～８２１ｋが設けてもよい（第８実施形態）。

【0063】

図１２は本発明に係る基板処理装置の第８実施形態で用いている処理槽の構成を示す図である。第８実施形態が第１実施形態（図３）と大きく相違する点は、処理槽８２１の全側壁８２１ｂ～８２１ｅにおいて処理液に浸漬されている基板Ｗと対向する基板対向領域に側壁開口８２１ｈ～８２１ｋが設けられている点であり、その他の構成は第１実施形態と同一である。したがって、以下においては、相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

【0064】

第８実施形態では、側壁開口８２１ｈ～８２１ｋによって貯留空間８２１ｆと回収空間８２２ａとが連通される。このため、上方開口８２１ｇに向かって流れる処理液は上方開口８２１ｇを介してオーバーフローして処理槽８２１から回収空間８２２ａに排出されるものと側壁開口８２１ｈ～８２１ｋを介して処理槽８２１から回収空間８２２ａに排出されるものとに分流される。このようにオーバーフロー面に近い位置での処理液の分流によって下降流はさらに効果的に抑制され、基板Ｗに対して気泡Ｖをさらに均一に供給することができる。その結果、基板処理をさらに高品質で行うことができる。

【0065】

また、下降流の発生をさらに抑制するために、特開平１１－１０２８８８号公報に記載された技術、つまり上方開口８２１ｇの面積を制限するカバーを追加して下降流を抑制するという技術を上記実施形態に付加してもよい。

【0066】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、バブル配管８４２から中空円柱状の突設部位８４３を設けたバブラー８４１を用いて気泡Ｖを供給しているが、バブラー８４１の構成はこれに限定されるものではない。例えば図１３に示すように中空円錐台形状の突設部位８４６をバブル配管８４２から突設したものを用いてもよい（第９実施形態）。また、例えば図１４に示すように突設部位を設けないもの、つまりバブル配管８４２の上面に気泡吐出口８４５を穿設したものを用いてもよい（第１０実施形態）。

【0067】

また、上記実施形態では、処理液吐出部８３０は４本のフロー管８３１を含んでいるが、フロー管８３１の本数はこれに限定されるものではなく、貯留空間８２１ｆや基板Ｗのサイズ等に応じて設定するのが望ましい。また、気泡供給部８４０に含まれるバブラー８４１の本数は４本（第１実施形態、第７実施形態など）、６本（第２実施形態）、８本（第３実施形態）であるが、バブラー８４１の本数はこれらに限定されるものではなく、貯留空間８２１ｆや基板Ｗのサイズ等に応じて設定するのが望ましい。また、分流部８５０に含まれるバブラーボード８５１の枚数は３枚（第１実施形態、第７実施形態など）、５枚（第２実施形態）、８枚（第３実施形態）であるが、バブラー８４１の本数はこれらに限定されるものではなく、貯留空間８２１ｆや基板Ｗのサイズ等に応じて設定するのが望ましい。

【0068】

また、上記実施形態では、例えば図４などに示すように、処理液吐出口８３４は貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈに向けて開口されており、処理液は内底面８２１ｈに吐出される。ここで、処理液を内底面８２１ｈに流通させる手段はこれに限定されるものではない（例えば第１１実施形態や第１２実施形態）。

【0069】

図１５は本発明に係る基板処理装置の第１１実施形態の主要構成を部分的に示す分解組立斜視図である。図１６は第１１実施形態に係る基板処理装置の部分断面図である。この第１１実施形態が第１実施形態（図４）と大きく相違する点は、フロー管８３１の本数および配置と、カバー部材８３５の追加と、貫通部位８５２として機能するスリット８５７のバブラーボード８５１への追加とであり、その他の構成は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、以下においては、相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

【0070】

第１１実施形態では、フロー管８３１は従来装置と同様に配置されている。つまり、フロー管８３１は、その処理液吐出口８３４を図示省略するリフター（基板保持部）に保持された基板Ｗの下方端部に向けて開口されている。このため、制御部９からの処理液供給指令に応じて処理液供給部８３２が作動すると、処理液が図１６の拡大図中の矢印ＡＲ１で示すように基板Ｗに向けてはフロー管８３１から吐出される。ただし、本実施形態では、フロー管８３１を上方から覆うようにカバー部材８３５が配置され、同図中の矢印ＡＲ２で示すように上記処理液を貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈに向けて案内する。これによって、第１実施形態ないし第１０実施形態と同様に、処理液は内底面８２１ｈを経由して上方に流れる。つまり、分流対象液が形成される。分流対象液の一部はバブラーボード８５１の下面で規制され、水平面内で振り分けられる。そして、振り分けられた処理液がバブラーボード８５１のスリット８５７（貫通部位８５２）を通過してオーバーフロー面に向けて上昇する。こうして、上記実施形態と同様に、分流対象液の流れはバブラーボード８５１により複数に分流される。その結果、貯留空間８２１ｆ内で下降流が発生するのを効果的に抑制し、基板処理を高品質で行うことが可能となる。

【0071】

上記第１１実施形態では、カバー部材８３５を設けたことでカバー部材８３５の直上における処理液の流れが少なくなる傾向にある。そこで、図１７に示すようにカバー部材８３５の一部に貫通孔８３６を設け、カバー部材８３５の直上においても処理液の一部を送り込むように構成してもよい（第１２実施形態）。

【0072】

図１７は本発明に係る基板処理装置の第１２実施形態の部分断面図である。この第１２実施形態では、貫通孔８３６が処理液吐出口８３４と対向しない位置でカバー部材８３５に設けられている。このため、処理液吐出口８３４から吐出された処理液はカバー部材８３５の湾曲下面に沿って流れ、その一部が貫通孔８３６を通過してカバー部材８３５から基板Ｗの下方端部に向けて流通する（同図の矢印Ｆ０参照）。一方、それ以外の処理液は第１１実施形態と同様に分流対象液となり、一部はバブラーボード８５１の下面で規制され、水平面内で振り分けられる。このようにカバー部材８３５の直上領域に対して処理液の流れＦ０を追加することで、貯留空間８２１ｆ内で下降流が発生するのをさらに効果的に抑制することができる。その結果、基板Ｗに対する気泡Ｖの供給均一性を高め、基板処理をさらに高品質で行うことができる。

【0073】

また、上記実施形態では、窒素ガスをバブラー８４１に送り込んで気泡Ｖを処理液内に供給しているが、窒素ガス以外のガスを本発明の「気体」として用いてもよい。

【0074】

さらに、上記実施形態では、リン酸を含む薬液により薬液処理を行う基板処理装置やリンス処理を行う基板処理装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、上記薬液やリンス液以外の処理液に基板を浸漬させて基板処理を行う基板処理技術全般に本発明を適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0075】

この発明は、処理液を処理槽からオーバーフローさせながら処理槽に貯留された処理液に基板を浸漬するとともに処理液中で上記基板に気泡を供給して処理する基板処理技術全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0076】

８１…第１薬液処理部（基板処理装置）
８２…第１リンス処理部（基板処理装置）
８３…第２薬液処理部（基板処理装置）
８４…第２リンス処理部（基板処理装置）
８１０，８１０ａ，８１０ｂ…リフタ（基板保持部）
８２１…処理槽
８２１ａ…（処理槽の）底壁
８２１ｂ～８２１ｅ…（処理槽の）側壁
８２１ｆ…貯留空間
８２１ｇ…上方開口
８２１ｈ…（貯留空間の）内底面
８２１ｈ～８２１ｋ…側壁開口
８２２…オーバーフロー槽
８２２ａ…回収空間
８３０…処理液吐出部
８３１，８３１ａ～８３１ｄ…フロー管
８３４…処理液吐出口
８３５…カバー部材
８３６…貫通孔
８４０…気泡供給部
８４１，８４１ａ～８４１ｄ…バブラー
８４５…気泡吐出口
８５０…分流部
８５１，８５１ａ～８５１ｅ…バブラーボード
８５２，８５２ａ，８５２ｂ…貫通部位
Ｖ…気泡
ＶＳ…仮想鉛直面
Ｗ…基板
Ｗｃ…（基板の）中心
Ｘ…第１水平方向
Ｙ…第２水平方向
Ｚ…鉛直方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】