特許 7583546 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】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20241107BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 E

H01L21/304 642A

H01L21/304 642F

H01L21/304 651J

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020130002

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2021106253

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2023-06-20

(31)【優先権主張番号】P 2019236758

(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】武知 圭

【審査官】河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２４４１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１４１１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１５４７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０２０６９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－３２７８２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(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、前記貯留空間に貯留される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に設けられ、前記貯留空間に前記処理液を吐出して前記貯留空間内で前記処理液の流れを形成する処理液吐出部と、
前記貯留空間内において前記基板保持部に保持された前記基板の下方側に配置される配管および前記処理液の流れの方向に前記配管から突設され、柱状形状を有する中空状の突設部位を有し、前記配管を介して前記突設部位を送られてきた気体を前記突設部位の先端の中央部に設けられた気泡吐出口から吐出して前記貯留空間に貯留された前記処理液内に気泡を供給する気泡供給部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

処理液を貯留する貯留空間を有し、前記貯留空間に貯留される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に設けられ、前記貯留空間に前記処理液を吐出して前記貯留空間内で前記処理液の流れを形成する処理液吐出部と、
前記貯留空間内において前記基板保持部に保持された前記基板の下方側に配置される配管および前記処理液の流れの方向に前記配管から突設され、先端に向かうにしたがって外径寸法が小さくなる先細り形状を有する中空状の突設部位を有し、前記配管を介して前記突設部位を送られてきた気体を前記突設部位の先端に設けられた気泡吐出口から吐出して前記貯留空間に貯留された前記処理液内に気泡を供給する気泡供給部と、
を備え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であって、
前記突設部位は樹脂材料で構成されている基板処理装置。

【請求項4】

請求項３に記載の基板処理装置であって、
前記突設部位は、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つのものから構成されている基板処理装置。

【請求項5】

請求項３または４に記載の基板処理装置であって、
前記突設部位の先端はプラズマ処理を受けている基板処理装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか一項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、前記水平方向に延設された前記配管の側壁に前記突設部位を複数個前記水平方向に配列して設け、
前記水平方向において前記基板と前記突設部位とが交互に位置し、
前記突設部位の各々は前記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吐出口から前記気泡を供給する基板処理装置。

【請求項7】

請求項１ないし６いずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記処理槽は、前記基板を処理している間、前記処理液吐出部から供給された前記処理液を前記貯留空間の上方開口からオーバーフローさせる基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、処理槽に貯留された薬液や純水などの処理液に基板を浸漬するとともに処理液内で上記基板に気泡を供給して処理する基板処理装置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内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

【文献】特開２００３－４０６４９号公報

【文献】特開２００９－９８２７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１には気泡供給管の詳しい構成は記載されていないが、基板処理装置では多孔質材料をパイプ状に仕上げたもの（特許文献２）や筒状部材に対して複数の貫通孔を一定間隔で列状に設けたもの（特許文献３）などが気泡供給管として多用されている。これらの気泡供給管に対して窒素ガスなどの気体がガス供給源から送給されると、当該気体が気泡供給管の表面に設けられた複数の開口（多孔質孔や貫通孔）から吐出され、これによって処理液内に気泡が供給される。こうして供給される気泡のサイズは開口寸法よりも大きくなる。というのも、気泡は次のようにして供給されるからである。すなわち、気泡の発生直後においては気泡供給管の表面のうち開口の周囲に気泡は密着する。そして、時間経過に伴って密着領域が開口を中心として放射状に広がった後で、気泡が気泡供給管の開口および密着領域から離脱して処理液内に供給される。

【0006】

このように従来技術では、気泡サイズは気泡の吐出口として機能する開口の寸法よりも大きくなり、気泡供給による基板表面への新鮮な処理液の供給を効果的に行うことが難しいという問題がある。また、特許文献１や特許文献３に記載の基板処理装置では、複数の基板を一定の間隔だけ離間させながら一括して処理するため、基板間への気泡の入り込みが困難となる。したがって、従来の基板処理装置では、基板処理の品質を向上させるのにも一定の限界があった。

【0007】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理槽に貯留される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装置において、気泡サイズを小さく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】

【0008】

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、 貯留空間に貯留される 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 基板の下方側に設けられ、 貯留空間に 処理液を吐出して 貯留空間内で 処理液の流れを形成する処理液吐出部と、 貯留空間内において 基板保持部に保持された 基板の下方側に配置される配管および 処理液の流れの方向に 配管から突設され、柱状形状を有する中空状の突設部位を有し、 配管を介して 突設部位を送られてきた気体を 突設部位の先端の中央部に設けられた気泡吐出口から吐出して 貯留空間に貯留された 処理液内に気泡を供給する気泡供給部と、を備え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、 貯留空間に貯留される 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 基板の下方側に設けられ、 貯留空間に 処理液を吐出して 貯留空間内で 処理液の流れを形成する処理液吐出部と、 貯留空間内において 基板保持部に保持された 基板の下方側に配置される配管および 処理液の流れの方向に 配管から突設され、先端に向かうにしたがって外径寸法が小さくなる先細り形状を有する中空状の突設部位を有し、 配管を介して 突設部位を送られてきた気体を 突設部位の先端に設けられた気泡吐出口から吐出して 貯留空間に貯留された 処理液内に気泡を供給する気泡供給部と、を備え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、気泡供給部の気泡吐出口は配管ではなく、配管から突設された突設部位の先端に設けられている。このため、気泡供給部のうち気泡が気泡吐出口から離脱して処理液に供給される直前まで密着している密着領域は突設部位の先端面に限定され、配管の側壁に気泡吐出口を設けたときよりも狭小化することができる。その結果、気泡サイズを小さくして処理品質を高めることができる。

【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】第１実施形態に係る基板処理装置の比較例を示す模式図である。

【図7】本発明に係る基板処理装置の第２実施形態で用いられる気泡供給部の構成を示す図である。

【図8】気泡供給部の他の構成を示す図である。

【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、本実施形態では、バブル配管８４２から複数の突設部位８４３を上方に突設するとともに各突設部位８４３の先端に設けられた気泡吐出口８４５から窒素ガスを吐出して処理液内に気泡Ｖを供給している。このため、気泡Ｖのサイズを小さくすることができる。その詳しい理由を、図６に示す比較例と本実施形態（図５）とを対比しながら説明する。

【0041】

図６は第１実施形態に係る基板処理装置の比較例を示す模式図である。この比較例では、バブル配管８４２の側壁に気泡吐出口８４５を設け、当該気泡吐出口８４５から窒素ガスを吐出して処理液内に気泡Ｖを供給している。この場合、気泡Ｖの発生直後においては、バブル配管８４２の側壁表面のうち気泡吐出口８４５の周囲で気泡Ｖが密着する。このように気泡Ｖがバブラー８４１と密着する領域（以下「密着領域」という）は時間経過に伴ってバブラー８４１の表面に沿って広がっていき、例えば図６の部分拡大図に示すように気泡Ｖは比較的大きな略ドーム状に成長する。その後で、気泡Ｖは気泡吐出口８４５および密着領域から離脱して処理液内に供給される。

【0042】

これに対し、本実施形態では、気泡Ｖの発生直後において気泡Ｖが密着するのは突設部位８４３の先端面である。このため、時間経過に伴って密着領域は気泡吐出口８４５を中心に放射状に広がるが、当該先端面の周縁（突設部位８４３の先端段差箇所）に到達すると、例えば図５の部分拡大図に示すように、密着領域の広がりが規制される。これによって、気泡Ｖの成長は止まり、この時点で気泡Ｖは気泡吐出口８４５および密着領域から離脱して処理液内に供給される。このように第１実施形態では、処理液内への供給直前まで気泡Ｖが密着している密着領域は突設部位８４３の先端面に限定される。その結果、第１実施形態では気泡Ｖのサイズは比較例（図６）に比べて小さく、処理品質を高めることができる。

【0043】

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する必要がある。さらに言えば、これらを満足させるためには、気泡サイズの低減により基板Ｗの表面に新鮮な処理液を効率的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、気泡Ｖのサイズを効果的に小さくすることができる第１薬液処理部８１によれば、当該気泡Ｖにより新鮮な処理液の供給を促し、ＳｉＮ膜のウエットエッチングを良好に行うことができる。

【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、小サイズの気泡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】

このように第１実施形態では、（＋Ｚ）方向が本発明の「処理液の流れの方向」の一例に相当している。また、バブル配管８４２が本発明の「配管」の一例に相当している。また、Ｘ方向が本発明の「水平方向」に相当している。

【0046】

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７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２実施形態）。この第２実施形態によれば、突設部位８４６の先端面の表面積は第１実施形態で採用した中空円柱形状の突設部位８４３のそれよりも狭く、より小サイズの気泡Ｖを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実行することができる。

【0047】

また、上記第１実施形態および第２実施形態では、突設部位８４３、８４６の先端面は円形であるが、当該形状はこれに限定されるものではなく、任意である。例えば図８に示すように先端面が楕円形状を有する突設部位８４７、８４８を用いてもよい。要は、柱状形状または先端に向かうにしたがって外径寸法が小さくなる先細り形状を有する突設部位を用いるのが好ましい。

【0048】

また、突設部位８４３、８４６～８４８の先端に対してプラズマ処理を施してもよい。このプラズマ処理により当該先端、つまり気泡吐出口８４５の周囲が親水化されて気泡Ｖの離脱が促進される。その結果、気泡Ｖのサイズをさらに小さくすることができる。

【0049】

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。

【0050】

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、つまり分流部８５０を設けない基板処理装置に対して本発明を適用してもよい。

【0051】

また、上記実施形態では、窒素ガスをバブラー８４１に送り込んで窒素ガスの気泡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。

【0052】

また、上記実施形態では、フロー管８３１から処理液を貯留空間８２１ｆの内底面８２１ｈに向けて吐出する基板処理装置に本発明を適用しているが、本発明の処理液の供給態様はこれに限定されるものではない。例えば基板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のように貯留空間の内底面に沿って吐出する基板処理装置に対して本発明を適用してもよい。

【0053】

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るとともに処理液内で上記基板に気泡を供給し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】

【0054】

この発明は、処理槽に貯留される貯留された薬液や純水などの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装置全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0055】

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
８２１ｆ…貯留空間
８２１ｇ…上方開口
８３０…処理液吐出部
８４０…気泡供給部
８４１，８４１ａ～８４１ｄ…バブラー
８４２…バブル配管
８４３、８４６～８４８…突設部位
８４５…気泡吐出口
Ｖ…気泡
Ｗ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】