JP7645621B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

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。

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。

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液体供給管が配置され、当該液体供給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、液体供給管と同様に、流体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。

特開２０２０－４７８８５号公報（例えば図１０参照）

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。処理液は液体供給管から基板の中心に向けて吐出される。このため、基板の一部に対して液体供給管からの処理液が直接的に供給される。つまり、基板に対して処理液が偏って供給される。その結果、処理液による基板処理（後で説明する薬液処理やリンス処理など）も偏ってしまうという問題が発生することがあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理槽に貯留された処理液に浸漬された基板に対して処理液が偏って供給されるのを抑えて処理品質を高めることを目的とする。

この発明の一態様は、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から基板に向けて開口した吐出口を有し、吐出口から基板に向けて処理液を吐出する処理液吐出部と、基板保持部に保持された基板と処理液吐出部の吐出口との間で、処理液吐出部から吐出されて基板に向かう処理液の流れの少なくも一部を遮って処理液吐出部から基板に処理液が直接供給されるのを抑制する抑制部と、を備え、基板保持部は、基板の面法線を第１方向に向けた状態で、複数の基板を第１方向に配列させながら保持し、処理液吐出部は、複数の基板と対向しながら第１方向に延設され、抑制部は、処理液吐出部に対向しながら第１方向に延設された吐出対向面を有し、処理液吐出部から吐出された処理液を吐出対向面で遮ることを特徴としている。

また、この発明の他の態様は、基板処理方法であって、処理槽に設けられた貯留空間に貯留された処理液に基板を起立姿勢でかつ基板の面法線を第１方向に向けた状態で、複数の基板を第１方向に配列させながら浸漬させる工程と、貯留空間内で浸漬された基板の下方側で複数の基板と対向しながら第１方向に延設された処理液吐出部において基板保持部に保持された基板の下方側から基板に向けて開口された吐出口から基板に向けて処理液を吐出して基板に供給する工程と、
貯留空間内で浸漬された基板と処理液吐出部の吐出口との間に配置される抑制部により処理液吐出部から吐出されて基板に向かう処理液の流れの少なくも一部を遮って処理液吐出部から基板に処理液が直接供給されるのを抑制する工程と、を備え、抑制部は、処理液吐出部に対向しながら第１方向に延設された吐出対向面を有し、処理液吐出部から吐出された処理液を吐出対向面で遮ることを特徴としている。

以上のように、本発明によれば、処理液吐出部から吐出されて基板に向かう処理液の流れの少なくも一部が抑制部により遮られて処理液吐出部から基板への処理液の直接供給が抑制される。これにより、処理槽に貯留された処理液に浸漬された基板に対して処理液が偏って供給されるのを抑えて処理品質を高めることができる。

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。 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２の部分断面図である。 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。 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６のＡ－Ａ線矢視図である。 リフタに保持される複数の基板、気泡吐出口および抑制板の配置関係を示す模式図である。 本発明に係る基板処理装置の第４実施形態の概略構成を示す部分断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、本実施形態では、リフタ８１０ａは、図２、図４および図５に示すように、基板Ｗの面法線（図４において基板Ｗの中心Ｗｃから紙面に垂直な方向に延びる線）をＸ方向に向けた状態で複数の基板ＷをＸ方向に基板ピッチＰＴ（図５）で配列させながら保持する。このとき、リフタ８１０ａによる複数の基板Ｗの保持としては、種々のパターンが存在する。例えば基板Ｗの両主面のうち薬液による第１薬液処理を受ける表面（後で説明する図８中の符号Ｗａ）が＋Ｘ方向に向いた状態で複数の基板Ｗを保持してもよい（第１保持パターン）。また、次の第２実施形態で説明するように、互いに隣接する２枚の基板ＷをＸ方向に基板ピッチ（図５中の符号ＰＴ）だけ離間させながら２枚の基板Ｗの表面同士を対向させた基板対ＷＰをＸ方向に上記基板ピッチの２倍のピッチで配列して保持してもよい（第２保持パターン）。

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。

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。

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２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は貯留空間８２１ｆ中の処理液に浸漬された基板Ｗの中心Ｗｃ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から基板Ｗに向けて吐出される。

２本のフロー管８３１に対して１対１の対応関係で抑制部８６０が設けられている。各抑制部８６０はＸ方向に延設された抑制板８６１を有している。なお、発明内容の理解を容易とするため、２本のフロー管８３１のうち（－Ｙ）方向側に配置されたものを「フロー管８３１ａ」と称し、（＋Ｙ）方向側に配置されるものを「フロー管８３１ｂ」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。さらに、２枚の抑制板８６１のうち（－Ｙ）方向側に配置されたものを「抑制板８６１ａ」と称し、（＋Ｙ）方向側に配置されるものを「抑制板８６１ｂ」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「抑制板８６１」と称する。

抑制板８６１はリフタ８１０ａに保持された基板Ｗとフロー管８３１との間に配置されている。このため、抑制板８６１の一方主面はフロー管８３１に対向する吐出対向面８６２であり、他方主面は基板Ｗに対向する基板対向面８６３である。吐出対向面８６２は、その面法線が処理液吐出口８３４と基板Ｗの中心Ｗｃとを結ぶ仮想線（図４中の２点鎖線）とほぼ一致している。つまり、処理液吐出口８３４から吐出された処理液の流れに対する吐出対向面８６２の角度θは９０゜程度である。なお、この角度θは６０゜から１２０゜の範囲に設定するのが望ましい。

抑制部８６０の配置により、処理液吐出口８３４から基板Ｗに向けて吐出された処理液の流れ（図４中の符号ＦＬ）は抑制部８６０の吐出対向面８６２で遮られ、吐出対向面８６２を経由して基板Ｗに向けて流れる。このように処理液吐出口８３４から基板Ｗに直接的に処理液が供給されるのを抑制しながら処理液が上方に流れ、処理槽８２１の底壁側からから上方開口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。

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（図５）と同じ基板ピッチ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。

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（図５）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Ｗａの近傍に位置する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。

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で構成されるバブラー支持部８５０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。

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、処理槽８２１の側壁８２１ｃとフロー管８３１ａ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で挟まれた基板間領域の間に向けて気泡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。

バブラーボード８５１ｂはフロー管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はフロー管８３１ｂと処理槽８２１の側壁８２１ｅ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。

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。

以上のように、本実施形態によれば、処理液吐出部８３０の処理液吐出口８３４から吐出されて基板Ｗに向かう処理液の流れＦＬが抑制部８６０の抑制板８６１により遮られる。つまり、処理液吐出部８３０から基板Ｗへの処理液の直接供給が抑制される。その結果、処理槽に貯留された処理液に浸漬された基板に対して処理液が偏って供給されるのを抑えて処理品質を高めることができる。

また、第１実施形態と特許文献１に記載の装置とを対比すると、抑制部８６０を除いて両者は基本的に同様の構成を有している。つまり、特許文献１に記載の装置に対して抑制部８６０を追加することで第１実施形態と同様の作用効果が得られる。換言すれば、本願発明は特許文献１に記載の装置に抑制部８６０を組み込んで改良するもの、いわゆるレトロフィットの一例に相当している。

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、抑制部８６０、処理液吐出部８３０、気泡供給部８４０およびバブラー支持部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、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。

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。

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。

このように第１実施形態では、Ｘ方向が本発明の「第１方向」に相当している。

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。図７は図６のＡ－Ａ線矢視図である。図８はリフタに保持される複数の基板、気泡吐出口および抑制板の配置関係を示す模式図である。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、抑制部８６０の構成であり、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。

抑制部８６０を構成する一方の抑制板８６１ａは、図６に示すように、フロー管８３１ａの両側に配置されたバブラー８４１ａ、８４１ｂの上方領域まで延設されている。このため、抑制板８６１ａは、フロー管８３１ａの処理液吐出口８３４から吐出された処理液のみならずバブラー８４１ａ、８４１ｂから供給された気泡Ｖを遮って処理液および気泡がそのまま基板Ｗに供給されるのを抑制する。本実施形態では、上記上方領域が本発明の「基板と気泡供給部とに挟まれた領域」の一例に相当している。

その一方で、抑制板８６１ａには、複数の貫通孔８６４が設けられて上記処理液および気泡Ｖの一部を基板Ｗに流通させる。ただし、第２実施形態では、基板Ｗが第２保持パターンで保持されていることに対応して貫通孔８６４は図７および図８に示すように配設されている。この第２保持パターンでは、基板対ＷＰがＸ方向に基板対ピッチ（＝２×ＰＴ）で配列されている。各基板対ＷＰにおいては、互いに隣接する２枚の基板Ｗが表面同士を対向させながら基板ピッチＰＴだけ離間して当該表面Ｗａ同士で挟まれた基板間領域が形成される。そこで、貫通孔８６４は上記基板間領域の鉛直下方に設けられる。また、貫通孔８６４の基板側Ｘ方向サイズは基板間領域のＸ方向サイズ以下に設定されている。これによって、次の作用効果が得られる。

第２実施形態では、図８に示すように、バブラー８４１ａ、８４１ｂから供給された気泡Ｖのうち貫通孔８６４のバブラー側開口に移動してきたものはそのまま貫通孔８６４を介して基板側に流通し、基板間領域に送り込まれる。一方、吐出対向面８６２のうち貫通孔８６４以外の領域に移動してきた気泡Ｖの多くは隣接する貫通孔８６４にスライドし、当該貫通孔８６４を介して基板側に流通し、基板間領域に送り込まれる。上記した構成については、抑制部８６０を構成する他方の抑制板８６１ｂにおいても同様である。また、本実施形態では、貫通孔８６４のバブラー側Ｘ方向サイズが基板側Ｘ方向サイズよりも広くＸＺ断面において台形形状に仕上げられており、気泡Ｖを効率的に基板間領域に案内することができる。もちろん、貫通孔８６４の形状はこれに限定されるものではなく、例えばバブラー側Ｘ方向サイズが基板側Ｘ方向サイズと一致するように貫通孔８６４を設けてもよい。

このように貫通孔８６４を有する抑制部８６０を用いた第２実施形態によれば、多くの気泡Ｖが効率的に基板間領域に送り込まれ、基板Ｗの表面Ｗａに対して気泡リッチな状態を作り出す。その結果、基板Ｗの表面Ｗａの近傍に位置する処理液が新鮮な処理液に効率的に置換され、基板処理をより効率的に行うことができる。

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。例えば上記第２実施形態では、基板Ｗが第２保持パターンで保持されていることに対応して貫通孔８６４が基板対ＷＰを構成する２枚の基板Ｗで挟まれた基板間領域の鉛直下方に設けられているが、第１保持パターンの場合には、貫通孔８６４を次のように設けてもよい（第３実施形態）。この第１保持パターンでは、基板ＷがＸ方向に基板ピッチＰＴで配列され、互いに隣接する２枚の基板Ｗで挟まれた基板間領域が形成される。したがって、各基板間領域の鉛直下方に貫通孔８６４を設けることで基板間領域を臨む表面Ｗａに対して気泡リッチな状態を作り出すことができる。その結果、当該表面Ｗａの近傍に位置する処理液が新鮮な処理液に効率的に置換され、基板処理をより効率的に行うことができる。

また、上記第２実施形態および第３実施機形態では、Ｙ方向に拡幅された抑制板８６１ａ、８６１ｂを有する抑制部８６０に対して貫通孔８６４が設けられているが、図９に示すように拡幅されていない抑制板８６１ａ、８６１ｂ（第１実施形態と同様に処理液のみを遮るように構成されたもの）に対して貫通孔８６４を設けてもよい。この第３実施形態では、抑制板８６１ａ、８６１ｂから基板Ｗに向けて流れる処理液の流路が多くなる。その結果、基板Ｗに対して処理液をより均一に供給することができ、処理液の偏りを効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態では、処理液吐出部８３０は２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、抑制部８６０は２枚の抑制板８６１を含んでいるが、抑制板８６１の枚数はこれに限定されるものではなく、フロー管８３１の本数や配置などに応じて設定するのが望ましい。

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。

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。

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。

８１～８４…処理部
８１０，８１０ａ，８１０ｂ…リフタ
８２１…処理槽
８２１ｆ…貯留空間
８３０…処理液吐出部
８３１，８３１ａ，８３１ｂ…フロー管
８３２…処理液供給部
８３４…処理液吐出口
８４０…気泡供給部
８４１，８４１ａ～８４１ｄ…バブラー
８６０…抑制部
８６１，８６１ａ，８６１ｂ…抑制板
ＰＴ…基板ピッチ
Ｖ…気泡
Ｗ…基板
Ｗａ…（基板の）表面
ＷＰ…基板対
Ｘ…第１方向
Ｚ…鉛直方向

Claims (6)

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から前記基板に向けて開口した吐出口を有し、前記吐出口から前記基板に向けて前記処理液を吐出する処理液吐出部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板と前記処理液吐出部の前記吐出口との間で、前記処理液吐出部から吐出されて前記基板に向かう前記処理液の流れの少なくも一部を遮って前記処理液吐出部から前記基板に前記処理液が直接供給されるのを抑制する抑制部と、を備え、
   前記基板保持部は、前記基板の面法線を第１方向に向けた状態で、複数の前記基板を前記第１方向に配列させながら保持し、
   前記処理液吐出部は、前記複数の基板と対向しながら前記第１方向に延設され、
   前記抑制部は、前記処理液吐出部に対向しながら前記第１方向に延設された吐出対向面を有し、前記処理液吐出部から吐出された前記処理液を前記吐出対向面で遮る
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記抑制部は、前記基板に対向しながら前記第１方向に延設された基板対向面と、前記吐出対向面から前記基板対向面に貫通する貫通孔とをさらに有し、前記処理液吐出部から前記吐出対向面に吐出された前記処理液の一部を前記貫通孔を介して前記基板に流通させる基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   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、前記貯留空間に貯留された前記処理液に気泡を供給する気泡供給部をさらに備え、
   前記吐出対向面および前記基板対向面は、前記基板保持部に保持された前記基板と前記気泡供給部とに挟まれた領域まで延設され、
   前記抑制部は、前記貫通孔を介して前記気泡供給部から前記吐出対向面に供給された前記気泡の一部を前記基板に流通させる基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記基板保持部は、前記複数の基板を前記第１方向に一定の間隔だけ離間させながら保持しており、
   前記貫通孔は、互いに隣接する２枚の前記基板で挟まれた基板間領域の鉛直下方に設けられる基板処理装置。
5. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記基板保持部は、互いに隣接する２枚の前記基板を前記第１方向に一定の間隔だけ離間させながら前記２枚の基板の表面同士を対向させた基板対を前記第１方向に配列して保持しており、
   前記貫通孔は、前記基板対を構成する２枚の前記基板で挟まれた基板間領域の鉛直下方に設けられる基板処理装置。
6. 処理槽に設けられた貯留空間に貯留された処理液に基板を起立姿勢でかつ前記基板の面法線を第１方向に向けた状態で、複数の前記基板を前記第１方向に配列させながら浸漬させる工程と、
   前記貯留空間内で浸漬された前記基板の下方側で前記複数の基板と対向しながら前記第１方向に延設された処理液吐出部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から前記基板に向けて開口された吐出口から前記基板に向けて前記処理液を吐出して前記基板に供給する工程と、
   前記貯留空間内で浸漬された前記基板と前記処理液吐出部の前記吐出口との間に配置される抑制部により前記処理液吐出部から吐出されて前記基板に向かう前記処理液の流れの少なくも一部を遮って前記処理液吐出部から前記基板に前記処理液が直接供給されるのを抑制する工程と、を備え、
   前記抑制部は、前記処理液吐出部に対向しながら前記第１方向に延設された吐出対向面を有し、前記処理液吐出部から吐出された前記処理液を前記吐出対向面で遮る
   ことを特徴とする基板処理方法。

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