基板処理装置および基板処理方法
【課題】処理液を基板上に供給する際に、基板上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板との間の放電により生じる基板へのダメージを抑制する。
【解決手段】基板処理装置１は、導電性の処理液を基板９に向けて連続的に流れる状態で吐出する吐出部３２、および、吐出部３２に接続される供給管３１に分岐して設けられる補助管３５を備える。補助管３５には、接地部４１に接続される接液部３５２が設けられ、基板９とは異なる排出位置へと補助管３５に沿って導かれる処理液の一部に接地電位が付与される。これにより、帯電していない基板９上に処理液を供給する際に、絶縁性の供給管３１内を流れる処理液が帯電した状態で吐出されることが防止され、基板９上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することができる。
【解決手段】基板処理装置１は、導電性の処理液を基板９に向けて連続的に流れる状態で吐出する吐出部３２、および、吐出部３２に接続される供給管３１に分岐して設けられる補助管３５を備える。補助管３５には、接地部４１に接続される接液部３５２が設けられ、基板９とは異なる排出位置へと補助管３５に沿って導かれる処理液の一部に接地電位が付与される。これにより、帯電していない基板９上に処理液を供給する際に、絶縁性の供給管３１内を流れる処理液が帯電した状態で吐出されることが防止され、基板９上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理液を基板に供給して基板を処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製品の製造工程では、基板処理装置を用いて半導体基板（以下、単に「基板」という。）に対して様々な処理が施されている。例えば、基板を主面に垂直な中心軸を中心として回転しつつ、基板の回転中心に処理液を棒状にて供給することにより、基板の表面に対して均一な処理が行われる。この場合に、基板処理装置において吐出部へと至る処理液の流路が耐薬品性を有する絶縁材料にて形成されるときには、処理液が流路を移動することにより処理液が帯電し、処理液と基板との間の放電により基板にダメージが生じることがある。そこで、特許文献１では、基板上に吐出される処理液の流路に、接地された導電性の部材を設けることにより、処理液の帯電を防止する手法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２６９６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１のように、基板上に吐出される処理液の流路に導電性の部材を設ける場合、当該部材の材料によっては処理液を汚染してしまうことがある。また、実際には処理液を汚染しないものであっても、通常使用されていない材料の部材を基板へと向かう処理液の流路に設けるには、信頼性の観点から煩雑な確認作業を行う必要が生じてしまう。
【０００４】
一方、処理液との間における放電による基板のダメージは、処理液のみが帯電している場合以外に、帯電している基板に基板との電位差が大きい処理液が供給されることによっても生じてしまう。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理液を基板上に供給する際に、基板上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板との間の放電により生じる基板へのダメージを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、処理液を基板に供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、導電性の処理液を基板の主面に向けて連続的に流れる状態で吐出口から吐出する吐出部と、吐出前の前記処理液が貯溜される容器、または、前記容器から前記吐出口に至る流路に設けられ、前記処理液を前記基板上に吐出している間に、前記基板とは異なる排出位置へと前記処理液の一部を導く補助管と、少なくとも前記処理液の前記基板への吐出開始時に、前記補助管または前記排出位置に設けられる導電部材を介して前記処理液の前記一部に電位を付与することにより、前記基板上に吐出される処理液と前記基板との間の電位差を低減する電位付与部とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記補助管が、基板の非処理時においても、前記基板の処理時の前記吐出口からの前記処理液の吐出量よりも少ない流量にて、前記処理液を連続的に排出する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記電位付与部が、前記導電部材に接続される接地部である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記流路が絶縁部材にて形成されている。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記基板の表面の電位を非接触状態にて測定する表面電位計をさらに備え、前記処理液の吐出直前における前記表面電位計の測定値に基づいて、前記吐出開始時に前記電位付与部により前記処理液に付与される電位が決定される。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、処理液を基板に供給して前記基板を処理する基板処理方法であって、吐出前の導電性の処理液が貯溜される容器、または、前記容器から吐出部の吐出口に至る流路に、基板とは異なる排出位置へと前記処理液の一部を導く補助管が設けられており、前記基板処理方法が、ａ）前記補助管または前記排出位置に設けられる導電部材を介して前記処理液の前記一部に電位を付与する工程と、ｂ）前記電位の付与により前記基板との間の電位差が低減された前記処理液を前記吐出部から前記基板の主面に向けて連続的に流れる状態で前記吐出口から吐出する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理液を基板上に供給する際に、基板上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板との間の放電により生じる基板へのダメージを抑制することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明では、スローリーク用の補助管を用いて処理液に電位を付与することができ、請求項３の発明では、処理液を基板上に供給する際に、基板にダメージが生じることを容易に抑制することができる。
【００１４】
また、請求項５の発明では、処理液の吐出直前の基板の表面の電位に基づいて処理液に付与する電位を決定することにより、処理液の吐出開始時に処理液と基板との間に生じる放電を確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す図である。基板処理装置１は、表面に絶縁膜が形成された半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）に純水や希釈した薬液等の導電性の処理液を供給して洗浄やエッチング等の処理を行う枚葉式の装置である。本実施の形態では、表面に酸化膜が形成された基板９に対して処理液による処理が行われる。なお、以下の説明では、導電性の処理液を単に「処理液」と呼び、絶縁性の純水と区別するものとする。
【００１６】
図１に示すように、基板処理装置１は、円板状の基板９を水平に保持する略円板状の基板保持部２１、基板９を基板保持部２１と共に基板９に垂直な中心軸Ｊ１を中心に回転する保持部回転機構２２、基板保持部２１の周囲を囲むカップ部２３、導電性の処理液および絶縁性の純水を基板９の上側の主面（以下、「上面」という。）９１上に付与する処理液付与部３、並びに、各構成要素を制御する制御部１０を備える。なお、導電性の処理液としては、希釈したフッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、バッファードフッ酸、あるいは、アンモニア水や、純水に二酸化炭素（ＣＯ２）等が溶け込むことにより導電性が生じた水（炭酸水）、界面活性剤を含む水等が用いられる。
【００１７】
基板保持部２１の下面には保持部回転機構２２のシャフト２２１が設けられ、シャフト２２１はモータ２２２に接続される。基板９は、その中心がシャフト２２１の中心軸Ｊ１上に位置するように基板保持部２１に保持される。保持部回転機構２２では、制御部１０の制御によりモータ２２２が駆動されることによりシャフト２２１が回転し、基板９が基板保持部２１およびシャフト２２１と共に中心軸Ｊ１を中心として回転する。
【００１８】
カップ部２３は、基板保持部２１の周囲を囲むことにより基板９上に供給されて飛散する液体を受け止める側壁２３１を備える。側壁２３１の下端部には、中心軸Ｊ１側へと突出して基板保持部２１の下方を覆う環状の底部２３２が取り付けられ、底部２３２には基板９上に供給される液体を排出する排出口（図示省略）が設けられる。
【００１９】
処理液付与部３は、供給管３１に接続されるとともに本体が絶縁材料（例えば、セラミックや樹脂等）にて形成されるノズルである吐出部３２を有し、吐出部３２は基板９の回転中心の上方に配置される。供給管３１には吐出部３２の近傍にてバルブ３１１が設けられており、バルブ３１１の上流側には分岐路である補助管３５が設けられる。供給管３１の吐出部３２とは反対側の端部は２つの供給管３３，３４に接続しており、一方の供給管３３はバルブ３３１を介して純水（超純水）の供給源である純水供給部３７へと接続し、他方の供給管３４はバルブ３４１を介して処理液の供給源である処理液供給部３８に接続する。処理液付与部３では、基板９の処理時に、バルブ３１１を開放した状態でバルブ３３１またはバルブ３４１が開放されることにより、吐出部３２の吐出口３２１から純水または処理液が基板９上に供給される。なお、供給管３１，３４および補助管３５は、フッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体））等の絶縁材料にて形成される。
【００２０】
また、補助管３５にはバルブ３５１が設けられ、補助管３５の供給管３１とは反対側の端部は排液回収部３６に接続される。基板９の非処理時（すなわち、基板９が処理されていない期間）において、供給管３４のバルブ３４１および補助管３５のバルブ３５１は常時開放されており、補助管３５では後述する基板９の処理時の吐出口３２１からの処理液の吐出量よりも少ない流量にて、処理液が排液回収部３６に連続的に排出される。このように、基板処理装置１では、基板９の非処理時に処理液が供給管３１，３４内に残留した場合に生じる可能性がある処理液の変質等を防止するための、いわゆる、スローリークが行われる。
【００２１】
補助管３５において、バルブ３５１よりも排液回収部３６側には導電性の接液部３５２（図１では補助管３５の一部を内部流路の中心線を含む断面にて示すとともに、接液部３５２を太線にて示している。）が設けられ、接液部３５２には接地部４１が接続される。接地部４１は接液部３５２に接地電位を付与する電位付与部となっている。後述するように、基板９の処理時に吐出部３２から処理液が吐出される際には、補助管３５のバルブ３５１も開放される（基板９を処理する際にはバルブ３５１は一旦閉じられている。）ことにより、処理液の一部が接液部３５２を通過して基板９とは異なる排出位置である排液回収部３６へと導かれる。導電部材である接液部３５２は、例えば、アモルファスカーボンやグラッシカーボン等のガラス状の導電性カーボンや、導電性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）や導電性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の導電性樹脂により形成される。
【００２２】
図２は、基板処理装置１が基板９を処理する動作の流れを示す図である。図２中に破線にて囲むステップＳ１２ａの処理は、後述の動作例にて行われるものであり、以下の動作では行われない。なお、基板９を処理する際には、供給管３４のバルブ３４１および補助管３５のバルブ３５１が閉じられて処理液のスローリークが停止されるものとする（図４の基板処理装置１ａにおいて同様）。
【００２３】
図１の基板処理装置１では、まず、図示省略の昇降機構によりカップ部２３が基板保持部２１よりも下方に位置した状態で、外部の搬送装置により基板９が基板保持部２１上に載置されて保持される（すなわち、基板９がロードされる。）（ステップＳ１１）。このとき、基板９の本体の電位はほぼ０ボルト（Ｖ）となっている。続いて、カップ部２３が上昇して基板保持部２１がカップ部２３内に収容された後、制御部１０により保持部回転機構２２のモータ２２２が駆動されて基板９の回転が開始される（ステップＳ１２）。以下に説明する処理液および純水による処理は、通常、基板９が回転された状態で行われるが、必要に応じて基板９の回転速度は変更されてよい。
【００２４】
基板９の回転が開始されると、供給管３１のバルブ３１１を閉じた状態で供給管３４のバルブ３４１および補助管３５のバルブ３５１が開放されて処理液が排液回収部３６へと導かれる。補助管３５および供給管３１，３４（ただし、供給管３１のバルブ３１１と吐出部３２との間を除く。）では処理液が連続して満たされており、補助管３５および供給管３１，３４内を流れる処理液には接地部４１により接液部３５２を介して接地電位が付与される（ステップＳ１３）。実際には、処理液への接地電位の付与は継続的に行われる。なお、基板処理装置１では基板９の処理が開始された後、すなわち基板９への処理液の供給が開始された後も処理液のスローリークが継続されていてもよく（図４の基板処理装置１ａにおいて同様）、この場合、接地部４１による処理液への電位の付与は、常時（正確には、後述の純水による処理時を除く。）行われることとなる。
【００２５】
処理液への接地電位の付与が開始されると、バルブ３１１も開放されて吐出部３２に処理液が供給されることにより、吐出口３２１から処理液が分断されることなく柱状に連続的に流れる状態にて（すなわち、棒状にて）回転する基板９の中央に向けて吐出される（ステップＳ１４）。このとき、処理液を基板９上に吐出している間に補助管３５により排液回収部３６へと導かれる処理液の一部に接地電位が継続して付与されていることにより、電位が接地電位（０Ｖ）となる処理液が基板９の上面９１上に供給されることとなる。処理液の棒状での付与は所定の時間だけ継続され、処理液による基板９の均一な処理が実現される。
【００２６】
バルブ３４１が閉じられて基板９に対する処理液の付与、および、処理液への接地電位の付与が停止されると、続いて、バルブ３５１が閉じられるとともにバルブ３３１が開放され、吐出部３２に純水が供給される。これにより、吐出部３２から基板９上に純水が付与されて基板９の上面９１が純水にて洗浄（リンス）される（ステップＳ１５）。バルブ３３１，３１１を閉じることにより純水の吐出が停止されると、基板９を所定時間だけさらに回転させて基板９を乾燥し、その後、基板９の回転が停止される（ステップＳ１６）。そして、カップ部２３が基板保持部２１よりも下方に移動し、搬送装置により基板９が基板保持部２１から取り出されて搬出される（すなわち、基板９がアンロードされる。）（ステップＳ１７）。
【００２７】
次の（２番目の）処理対象の基板９が存在することが確認されると（ステップＳ１８）、当該基板９が基板保持部２１上に載置されて保持され（ステップＳ１１）、カップ部２３が上昇して基板保持部２１がカップ部２３内に収容される。
【００２８】
ところで、仮にカップ部２３が絶縁材料にて形成されている場合には、直前の基板９（すなわち、１番目の基板９）のステップＳ１５における純水による洗浄時に、基板９上から飛散する純水によりカップ部２３の内周面が摩擦帯電し、その後に搬入される基板９が誘導帯電することがあるが、本実施の形態における基板処理装置１では、カップ部２３の側壁２３１が導電性の樹脂にて形成されている、あるいは、基板保持部２１が導電部材にて形成されるとともに当該導電部材が接地されている等により、基板９は帯電していない状態（電位がほぼ０Ｖ）となっている。
【００２９】
続いて、基板９の回転が開始されると（ステップＳ１２）、バルブ３４１，３５１が開放されることにより、処理液が供給管３４，３１および補助管３５内を排液回収部３６に向けて流されるとともに、接地部４１により処理液に接地電位が付与される（ステップＳ１３）。そして、バルブ３１１も開放することにより吐出部３２に処理液が供給され、接地電位を有する処理液が吐出部３２から棒状にて基板９の中央に向けて吐出される（ステップＳ１４）。処理液の棒状での付与が完了すると、基板９の純水による洗浄処理が行われる（ステップＳ１５）。その後、基板９の回転が停止され（ステップＳ１６）、基板９が基板保持部２１から取り出されて搬出される（ステップＳ１７）。
【００３０】
基板処理装置１では、残りの処理対象の基板９に対して上記ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理が繰り返されることにより、基板処理装置１における基板処理動作が完了する（ステップＳ１８）。
【００３１】
ここで、処理液供給部３８における処理液を貯溜する容器から吐出部３２の吐出口３２１に至る流路（すなわち、基板９上に吐出される処理液の流路であり、本実施の形態では、供給管３１，３４）は耐薬品性を有する絶縁部材にて形成されるため、補助管３５において接液部３５２が設けられない比較例の基板処理装置では、後述の理由により、供給管３１，３４内を処理液が通過することにより処理液が帯電してしまい、棒状の処理液の先端部と電位がほぼ接地電位となる基板９の本体との間において基板９の上面９１上の狭い領域に集中した比較的大きな放電が発生し、基板９上の当該領域に大きなダメージが生じてしまう。なお、基板９上に吐出される処理液の帯電の理由は、直前の基板９の処理時等に供給管３１内を絶縁性の純水が流れて供給管３１が帯電し、供給管３１内を処理液が通過することによるもの、あるいは、処理液と供給管３１，３４の内部表面との摩擦によるもの等が考えられる。
【００３２】
これに対し、基板処理装置１では、処理液の吐出時に処理液に接地電位が付与されることにより、処理液が帯電した状態で基板９に向けて吐出されることが防止される。これにより、処理液を基板９上に供給する際に、処理液と基板９との間に生じる放電を抑制することができ、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが実現される。
【００３３】
また、図３に示す比較例の基板処理装置のように、吐出前の処理液が貯溜される容器９２や、供給管９３あるいは吐出部９４に、接地された導電部材９５ａ，９５ｂ，９５ｃを設けることにより、処理液が帯電した状態で吐出されることを防止する場合には、導電部材９５ａ，９５ｂ，９５ｃの材料によっては処理液を汚染してしまう（例えば、当該部材からの金属イオンの溶出や当該部材の発塵等による処理液の汚染が発生する。）ことがある。また、実際には処理液を汚染しないものであっても、通常使用されていない材料の部材を基板９へと向かう処理液の移動経路上に設けるには、信頼性の観点から煩雑な確認作業を行う必要が生じてしまう。これに対し、基板処理装置１では、処理液に接地電位を付与する接液部３５２が、基板９とは異なる排出位置へと処理液の一部を導く補助管３５に設けられることにより、接液部３５２が基板９上に吐出される処理液を汚染することが確実に防止される。
【００３４】
基板処理装置１では、吐出部３２からの処理液の吐出開始時においてのみ、基板９上に吐出される処理液に接地電位が付与されてもよく、この場合、接地電位を有する処理液が基板９上に到達した後に、補助管３５のバルブ３５１が閉じられて処理液への接地電位の付与が停止される。このとき、基板９の回転速度は比較的低速とされるため、基板９上に到達した処理液は膜状に広がり（すなわち、基板９上に処理液の膜が形成され）、処理液と供給管３１，３４の内部表面との摩擦により基板９上に吐出される処理液が帯電する場合、バルブ３５１を閉じることにより（すなわち、処理液への接地電位の付与の停止により）、帯電した処理液が基板９上に供給されて基板９上の処理液の膜に処理液の帯電電位が付与される。その結果、基板９上の処理液の膜全体と基板９の本体との間にて（すなわち、基板９の上面９１の全体にて）微弱な放電が生じる。このように、処理液の吐出開始時においてのみ処理液に接地電位を付与する場合であっても、基板９上の狭い領域にて集中して放電が発生することが防止され（すなわち、上面９１上の広い領域に分散して微弱な放電が発生する。）、処理液と基板９との間の大きな放電により生じる基板９へのダメージが抑制される。
【００３５】
以上のように、図１の基板処理装置１では、少なくとも処理液の吐出開始時に、接液部３５２を介して接地電位を処理液に付与することにより、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが実現される。なお、処理液のスローリークが不要とされ、かつ、処理液の吐出開始時においてのみ処理液に接地電位を付与する場合には、処理液の使用量を低減して基板９の処理に要するコストを削減することができる。
【００３６】
以上に説明した基板処理装置１では、補助管３５の接液部３５２に接地部４１を接続するのみで、（ほとんど）帯電していない基板９上に処理液を供給する際に、基板９にダメージが生じることが容易に抑制されるが、上記手法を応用して、帯電している基板９上に処理液を供給する際に、基板９にダメージが生じることを抑制することも可能である。以下、上記手法を応用した高度な手法について述べる。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置１ａの構成を示す図である。図４の基板処理装置１ａでは、図１の基板処理装置１と比較して、接液部３５２に電位を付与する電位付与部４１ａが接地部４１に代えて設けられるとともに、基板９の上面９１に対向して設けられるとともに基板９の表面（すなわち、上面９１）の電位を非接触状態にて測定する表面電位計４２が追加される点で相違している。他の構成は図１の基板処理装置１と同様であり、同符号を付している。
【００３８】
次に、基板処理装置１ａが基板９を処理する動作の流れについて図２に沿って説明する。なお、以下の説明では、図２中に破線にて囲むステップＳ１２ａの処理が実行される。
【００３９】
基板処理装置１ａでは、基板９が基板保持部２１にて保持されて基板９の回転が開始されると（ステップＳ１１，Ｓ１２）、表面電位計４２により基板９の上面９１において吐出部３２からの処理液の吐出位置近傍における表面電位が測定され（ステップＳ１２ａ）、測定値は制御部１０に入力される。実際には、最初の処理対象の基板９の表面電位はほぼ０Ｖとされる。
【００４０】
表面電位計４２による測定が完了すると、バルブ３４１，３５１が開放されることにより、処理液が供給管３４，３１および補助管３５内に流されるとともに、電位付与部４１ａにより接液部３５２に電位（後述するように、吐出部３２から吐出される処理液に付与される電位と同電位であり、以下、「吐出電位」という。）が付与される（ステップＳ１３）。そして、バルブ３１１も開放することにより吐出部３２に処理液が供給され、吐出電位を有する処理液が吐出部３２から棒状にて基板９の中央に向けて吐出される（ステップＳ１４）。このとき、制御部１０により、処理液の吐出直前における表面電位計４２の測定値に基づいて、処理液の吐出開始時に電位付与部４１ａにより処理液に付与される吐出電位が決定される。具体的には、吐出電位は、基板９上に吐出される処理液と基板９との間の電位差を０とする電位（ここでは、０Ｖ）とされ、これにより、処理液の吐出開始時に基板９の本体と処理液との間にて（理想的には）放電が生じることが防止される。また、電位付与部４１ａでは、処理液の吐出開始時以降にて吐出部３２から処理液が吐出される間も、吐出電位が継続して処理液に付与されることにより、処理液の吐出中に基板９と処理液との間にて放電が生じることが防止される。
【００４１】
バルブ３４１，３５１が閉じられて基板９に対する処理液の付与、および、処理液に対する吐出電位の付与が完了すると、続いて、バルブ３３１が開放されて吐出部３２に純水が供給され、吐出部３２から基板９上に純水が付与されて基板９の上面９１が純水にて洗浄される（ステップＳ１５）。このとき、基板処理装置１ａでは、カップ部２３がフッ素樹脂等の絶縁材料にて形成されているため、基板９上から飛散する純水によりカップ部２３の内周面が摩擦帯電する。純水の吐出が停止されると、基板９を所定時間だけさらに回転させて基板９を乾燥し、その後、基板９の回転が停止される（ステップＳ１６）。そして、カップ部２３が基板保持部２１よりも下方に移動し、搬送装置により基板９が基板保持部２１から取り出されて搬出される（すなわち、基板９がアンロードされる。）（ステップＳ１７）。
【００４２】
次の（２番目の）処理対象の基板９が存在することが確認されると（ステップＳ１８）、当該基板９が基板保持部２１上に載置されて保持され（ステップＳ１１）、カップ部２３が上昇して基板保持部２１がカップ部２３内に収容される。このとき、既述のようにカップ部２３の内周面が帯電していることにより、基板保持部２１上の基板９（の本体）は、例えば（−３）キロボルト（ＫＶ）に誘導帯電する。
【００４３】
基板９の回転が開始されると（ステップＳ１２）、表面電位計４２により基板９の表面電位が測定される（ステップＳ１２ａ）。続いて、バルブ３４１，３５１が開放されて、処理液が供給管３４，３１および補助管３５内に流されるとともに、表面電位計４２による測定値に基づいて、電位付与部４１ａにより接液部３５２に処理液と基板９との間の電位差を０とする吐出電位が付与される（ステップＳ１３）。そして、バルブ３１１が開放され、吐出電位が付与された処理液が吐出部３２から棒状にて基板９の中央に向けて吐出される（ステップＳ１４）。これにより、処理液の吐出による基板９の処理時に、帯電した基板９の本体と処理液との間にて（理想的には）放電が生じることが防止される。
【００４４】
処理液の棒状での付与が完了すると、基板９の純水による洗浄処理が行われる（ステップＳ１５）。その後、基板９の回転が停止され（ステップＳ１６）、基板９が基板保持部２１から取り出されて搬出される（ステップＳ１７）。
【００４５】
基板処理装置１ａでは、残りの処理対象の基板９に対して上記ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理が繰り返されることにより、基板処理装置１ａにおける基板処理動作が完了する（ステップＳ１８）。
【００４６】
以上に説明したように、基板処理装置１ａでは、処理液の吐出時に補助管３５において処理液に吐出電位が付与されることにより、基板９との間の電位差が低減された処理液（理想的には、電位差が０とされる。）が吐出部３２から基板９の上面９１に向けて連続的に流れる状態で吐出口３２１から吐出される。その結果、処理液を基板９上に供給する際に、基板９上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板９との間に生じる放電を抑制することができ、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが実現される。また、表面電位計４２により取得される処理液の吐出直前の基板９の表面電位に基づいて処理液に付与する電位を決定することにより、処理液の吐出開始時に処理液と基板９との間に生じる放電を確実に抑制することができる。
【００４７】
基板処理装置１ａにおいても、吐出部３２からの処理液の吐出開始時においてのみ処理液に電位が付与されてもよく、この場合、吐出電位を有する処理液が基板９上に到達した後に、処理液への吐出電位の付与が停止される。これにより、処理液の吐出開始直後に基板９上に形成される処理液の膜に、吐出電位とは異なる電位が付与されることとなり、基板９上の処理液の膜全体と基板９の本体との間にて（すなわち、基板９の上面の全体にて）微弱な放電が生じる。その結果、基板９上の狭い領域にて集中して放電が発生することが防止され、処理液と基板９との間の大きな放電により生じる基板９へのダメージが抑制される。
【００４８】
以上のように、図４の基板処理装置１ａでは、少なくとも処理液の吐出開始時に、基板９上に吐出される処理液と基板９との間の電位差を低減する電位を接液部３５２を介して処理液に付与することにより、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが実現される。
【００４９】
また、図４の基板処理装置１ａに同心状であって、外側に配置されるものほど上端部が上方に配置される複数のカップ部が設けられ、吐出部３２にて複数種類の処理液が吐出可能とされてもよく（実際には、処理液供給部３８に並行して他の種類の処理液供給部が設けられる。）、このような基板処理装置では、各種類の処理液の吐出時に対応するカップ部にて処理液を回収するために、複数のカップ部が一体的に基板９に対して相対的に昇降することにより、基板９と複数のカップ部との相対位置が変更される。この場合、帯電しているカップ部との相対位置の変化により基板９の表面の電位が変化してしまうが、基板処理装置では、複数種類の処理液が吐出部３２から順次吐出される際に各処理液に付与する電位が、当該処理液の吐出直前の表面電位計４２の測定値に基づいて決定されることにより、処理液の吐出開始時に処理液と基板９との間に生じる放電を確実に抑制することが可能となる。その結果、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することができる。
【００５０】
なお、このような基板処理装置において、複数種類の処理液に対して一定の電位を付与する場合であっても、複数種類の処理液の基板９への吐出において、例えば、基板９と基板９上に吐出される処理液との間の電位差の和が最小となるように、あるいは、基板９と処理液との間の電位差の最大値が基板９上の絶縁膜の耐電圧（絶縁破壊電圧）よりも小さくなるように、接液部３５２に付与される一定の電位の大きさが決定される場合には、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することができ、この場合、制御部１０による制御処理を簡素化することも可能となる。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５２】
基板処理装置１，１ａでは、補助管３５に接液部３５２を設けることにより処理液に電位を付与することが可能とされるが、図５に示すように、補助管３５の排液回収部３６側の端部から連続的に流れる状態で排出される処理液が、その排出位置に配置される導電部材である回収容器３６１にて受け止められ、回収容器３６１が接地部４１（電位付与部４１ａであってもよい。図６において同様。）に接続されたり、図６に示すように、吐出前の処理液が貯溜される容器３８１（すなわち、処理液タンク）に、供給管３４とは異なる補助管３５ａが設けられ、補助管３５ａに設けられる接液部３５２ａが接地部４１に接続されることにより、基板９上に吐出される処理液に間接的に（すなわち、実際に基板９上に吐出される処理液が回収容器３６１または接液部３５２ａに接することなく）電位が付与されてもよい。もちろん、図６の排液回収部３６に、図５と同様の回収容器３６１が設けられてもよい。
【００５３】
以上のように、基板９上に吐出される処理液への電位の付与は、処理液を基板９上に吐出している間に、基板９とは異なる排出位置へと処理液の一部を導く補助管３５，３５ａを吐出前の処理液が貯溜される容器３８１、または、容器３８１から吐出口３２１に至る流路に設け、補助管３５，３５ａまたは補助管３５，３５ａからの処理液の排出位置に設けられる導電部材に電位を付与することにより実現される。なお、上記実施の形態では、接液部３５２は導電性樹脂にて形成されるが、処理液の種類によっては接液部３５２を金属にて形成することも可能である。
【００５４】
図１および図４の基板処理装置１，１ａでは、処理液のスローリーク用の補助管３５を用いて処理液に電位が付与されるが、基板処理装置１，１ａにおいて、純水供給部３７に接続される供給管３３のバルブ３３１および補助管３５のバルブ３５１を基板９の非処理時に開放することにより、補助管３５にて純水が連続的に排出されてもよい（すなわち、補助管３５が純水のスローリークに用いられてもよい。）。この場合、基板９の処理液による処理時には、バルブ３３１が閉じられるとともに、処理液供給部３８に接続される供給管３４のバルブ３４１が開放されることにより、処理液に電位を付与することが可能とされる。このように、図１および図４の基板処理装置１，１ａでは、純水のスローリークに用いられる補助管３５を用いて、処理液に電位を付与することも可能である。
【００５５】
上記第２の実施の形態では、基板９が帯電していない場合、あるいは、基板９の純水による洗浄において純水が飛散する際に生じるカップ部２３の帯電により基板９が誘導帯電する場合に、電位付与部４１ａにより処理液の電位を調整することにより、基板９上に吐出される処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージが抑制されるが、処理液による基板９の処理前に純水が基板９の絶縁膜上に付与されて基板９の上面９１が帯電する場合や、処理対象の基板９が外部における直前の処理により帯電している場合等にも、電位付与部４１ａにより電位を付与することなく処理液が基板９上に吐出されると、処理液と基板９との間にて生じる放電による基板９へのダメージが大きくなってしまう。したがって、基板９上に吐出される処理液と基板９との間に電位差がある場合には、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが可能な上記手法が用いられることが必要となる。
【００５６】
また、上記第２の実施の形態において、基板処理装置から表面電位計４２が省略され、吐出開始時に電位付与部４１ａにより処理液に付与される吐出電位が、表面に絶縁膜が形成される基板９と基板９上に吐出される処理液との間の電位差を当該絶縁膜の耐電圧以下とする固定電位とされてもよい。
【００５７】
ところで、基板９の表面に一様な絶縁膜が形成されている場合以外に、基板上に絶縁材料にて微細なパターンが形成されている場合にも、パターンの要素間にて挟まれる狭い空間において処理液の先端部と基板の表面との間にて空気を介して放電が発生することがあり、この場合、放電の影響により当該空間に近接するパターンの部位が損傷することもある。したがって、処理液を基板上に供給する際に基板にダメージ（絶縁膜やパターンの損傷等）が生じることを防止するには、処理液の吐出開始時に電位付与部４１ａにより処理液に付与される吐出電位が、基板上に吐出される処理液と基板との間の電位差を０とする電位として決定されることが好ましい。
【００５８】
上記第１および第２の実施の形態では、吐出部３２から棒状にて処理液が吐出されるが、吐出部３２において処理液が連続的に流れる状態にて吐出されるのであるならば、例えば、カーテン状にて処理液が吐出されてもよい。
【００５９】
基板処理装置１，１ａは、プリント配線基板やフラットパネル表示装置に使用されるガラス基板等、半導体基板以外の様々な基板の処理に利用されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】基板を処理する動作の流れを示す図である。
【図３】比較例の基板処理装置を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。
【図５】処理液に電位を付与する他の手法を説明するための図である。
【図６】処理液に電位を付与するさらに他の手法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１ａ 基板処理装置
９ 基板
３１，３４ 供給管
３２ 吐出部
３５，３５ａ 補助管
３６ 排液回収部
４１ 接地部
４１ａ 電位付与部
４２ 表面電位計
９１ 上面
３２１ 吐出口
３５２，３５２ａ 接液部
３６１ 回収容器
３８１ 容器
Ｓ１３，Ｓ１４ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理液を基板に供給して基板を処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製品の製造工程では、基板処理装置を用いて半導体基板（以下、単に「基板」という。）に対して様々な処理が施されている。例えば、基板を主面に垂直な中心軸を中心として回転しつつ、基板の回転中心に処理液を棒状にて供給することにより、基板の表面に対して均一な処理が行われる。この場合に、基板処理装置において吐出部へと至る処理液の流路が耐薬品性を有する絶縁材料にて形成されるときには、処理液が流路を移動することにより処理液が帯電し、処理液と基板との間の放電により基板にダメージが生じることがある。そこで、特許文献１では、基板上に吐出される処理液の流路に、接地された導電性の部材を設けることにより、処理液の帯電を防止する手法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２６９６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１のように、基板上に吐出される処理液の流路に導電性の部材を設ける場合、当該部材の材料によっては処理液を汚染してしまうことがある。また、実際には処理液を汚染しないものであっても、通常使用されていない材料の部材を基板へと向かう処理液の流路に設けるには、信頼性の観点から煩雑な確認作業を行う必要が生じてしまう。
【０００４】
一方、処理液との間における放電による基板のダメージは、処理液のみが帯電している場合以外に、帯電している基板に基板との電位差が大きい処理液が供給されることによっても生じてしまう。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理液を基板上に供給する際に、基板上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板との間の放電により生じる基板へのダメージを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、処理液を基板に供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、導電性の処理液を基板の主面に向けて連続的に流れる状態で吐出口から吐出する吐出部と、吐出前の前記処理液が貯溜される容器、または、前記容器から前記吐出口に至る流路に設けられ、前記処理液を前記基板上に吐出している間に、前記基板とは異なる排出位置へと前記処理液の一部を導く補助管と、少なくとも前記処理液の前記基板への吐出開始時に、前記補助管または前記排出位置に設けられる導電部材を介して前記処理液の前記一部に電位を付与することにより、前記基板上に吐出される処理液と前記基板との間の電位差を低減する電位付与部とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記補助管が、基板の非処理時においても、前記基板の処理時の前記吐出口からの前記処理液の吐出量よりも少ない流量にて、前記処理液を連続的に排出する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記電位付与部が、前記導電部材に接続される接地部である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記流路が絶縁部材にて形成されている。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記基板の表面の電位を非接触状態にて測定する表面電位計をさらに備え、前記処理液の吐出直前における前記表面電位計の測定値に基づいて、前記吐出開始時に前記電位付与部により前記処理液に付与される電位が決定される。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、処理液を基板に供給して前記基板を処理する基板処理方法であって、吐出前の導電性の処理液が貯溜される容器、または、前記容器から吐出部の吐出口に至る流路に、基板とは異なる排出位置へと前記処理液の一部を導く補助管が設けられており、前記基板処理方法が、ａ）前記補助管または前記排出位置に設けられる導電部材を介して前記処理液の前記一部に電位を付与する工程と、ｂ）前記電位の付与により前記基板との間の電位差が低減された前記処理液を前記吐出部から前記基板の主面に向けて連続的に流れる状態で前記吐出口から吐出する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理液を基板上に供給する際に、基板上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板との間の放電により生じる基板へのダメージを抑制することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明では、スローリーク用の補助管を用いて処理液に電位を付与することができ、請求項３の発明では、処理液を基板上に供給する際に、基板にダメージが生じることを容易に抑制することができる。
【００１４】
また、請求項５の発明では、処理液の吐出直前の基板の表面の電位に基づいて処理液に付与する電位を決定することにより、処理液の吐出開始時に処理液と基板との間に生じる放電を確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す図である。基板処理装置１は、表面に絶縁膜が形成された半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）に純水や希釈した薬液等の導電性の処理液を供給して洗浄やエッチング等の処理を行う枚葉式の装置である。本実施の形態では、表面に酸化膜が形成された基板９に対して処理液による処理が行われる。なお、以下の説明では、導電性の処理液を単に「処理液」と呼び、絶縁性の純水と区別するものとする。
【００１６】
図１に示すように、基板処理装置１は、円板状の基板９を水平に保持する略円板状の基板保持部２１、基板９を基板保持部２１と共に基板９に垂直な中心軸Ｊ１を中心に回転する保持部回転機構２２、基板保持部２１の周囲を囲むカップ部２３、導電性の処理液および絶縁性の純水を基板９の上側の主面（以下、「上面」という。）９１上に付与する処理液付与部３、並びに、各構成要素を制御する制御部１０を備える。なお、導電性の処理液としては、希釈したフッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、バッファードフッ酸、あるいは、アンモニア水や、純水に二酸化炭素（ＣＯ２）等が溶け込むことにより導電性が生じた水（炭酸水）、界面活性剤を含む水等が用いられる。
【００１７】
基板保持部２１の下面には保持部回転機構２２のシャフト２２１が設けられ、シャフト２２１はモータ２２２に接続される。基板９は、その中心がシャフト２２１の中心軸Ｊ１上に位置するように基板保持部２１に保持される。保持部回転機構２２では、制御部１０の制御によりモータ２２２が駆動されることによりシャフト２２１が回転し、基板９が基板保持部２１およびシャフト２２１と共に中心軸Ｊ１を中心として回転する。
【００１８】
カップ部２３は、基板保持部２１の周囲を囲むことにより基板９上に供給されて飛散する液体を受け止める側壁２３１を備える。側壁２３１の下端部には、中心軸Ｊ１側へと突出して基板保持部２１の下方を覆う環状の底部２３２が取り付けられ、底部２３２には基板９上に供給される液体を排出する排出口（図示省略）が設けられる。
【００１９】
処理液付与部３は、供給管３１に接続されるとともに本体が絶縁材料（例えば、セラミックや樹脂等）にて形成されるノズルである吐出部３２を有し、吐出部３２は基板９の回転中心の上方に配置される。供給管３１には吐出部３２の近傍にてバルブ３１１が設けられており、バルブ３１１の上流側には分岐路である補助管３５が設けられる。供給管３１の吐出部３２とは反対側の端部は２つの供給管３３，３４に接続しており、一方の供給管３３はバルブ３３１を介して純水（超純水）の供給源である純水供給部３７へと接続し、他方の供給管３４はバルブ３４１を介して処理液の供給源である処理液供給部３８に接続する。処理液付与部３では、基板９の処理時に、バルブ３１１を開放した状態でバルブ３３１またはバルブ３４１が開放されることにより、吐出部３２の吐出口３２１から純水または処理液が基板９上に供給される。なお、供給管３１，３４および補助管３５は、フッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体））等の絶縁材料にて形成される。
【００２０】
また、補助管３５にはバルブ３５１が設けられ、補助管３５の供給管３１とは反対側の端部は排液回収部３６に接続される。基板９の非処理時（すなわち、基板９が処理されていない期間）において、供給管３４のバルブ３４１および補助管３５のバルブ３５１は常時開放されており、補助管３５では後述する基板９の処理時の吐出口３２１からの処理液の吐出量よりも少ない流量にて、処理液が排液回収部３６に連続的に排出される。このように、基板処理装置１では、基板９の非処理時に処理液が供給管３１，３４内に残留した場合に生じる可能性がある処理液の変質等を防止するための、いわゆる、スローリークが行われる。
【００２１】
補助管３５において、バルブ３５１よりも排液回収部３６側には導電性の接液部３５２（図１では補助管３５の一部を内部流路の中心線を含む断面にて示すとともに、接液部３５２を太線にて示している。）が設けられ、接液部３５２には接地部４１が接続される。接地部４１は接液部３５２に接地電位を付与する電位付与部となっている。後述するように、基板９の処理時に吐出部３２から処理液が吐出される際には、補助管３５のバルブ３５１も開放される（基板９を処理する際にはバルブ３５１は一旦閉じられている。）ことにより、処理液の一部が接液部３５２を通過して基板９とは異なる排出位置である排液回収部３６へと導かれる。導電部材である接液部３５２は、例えば、アモルファスカーボンやグラッシカーボン等のガラス状の導電性カーボンや、導電性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）や導電性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の導電性樹脂により形成される。
【００２２】
図２は、基板処理装置１が基板９を処理する動作の流れを示す図である。図２中に破線にて囲むステップＳ１２ａの処理は、後述の動作例にて行われるものであり、以下の動作では行われない。なお、基板９を処理する際には、供給管３４のバルブ３４１および補助管３５のバルブ３５１が閉じられて処理液のスローリークが停止されるものとする（図４の基板処理装置１ａにおいて同様）。
【００２３】
図１の基板処理装置１では、まず、図示省略の昇降機構によりカップ部２３が基板保持部２１よりも下方に位置した状態で、外部の搬送装置により基板９が基板保持部２１上に載置されて保持される（すなわち、基板９がロードされる。）（ステップＳ１１）。このとき、基板９の本体の電位はほぼ０ボルト（Ｖ）となっている。続いて、カップ部２３が上昇して基板保持部２１がカップ部２３内に収容された後、制御部１０により保持部回転機構２２のモータ２２２が駆動されて基板９の回転が開始される（ステップＳ１２）。以下に説明する処理液および純水による処理は、通常、基板９が回転された状態で行われるが、必要に応じて基板９の回転速度は変更されてよい。
【００２４】
基板９の回転が開始されると、供給管３１のバルブ３１１を閉じた状態で供給管３４のバルブ３４１および補助管３５のバルブ３５１が開放されて処理液が排液回収部３６へと導かれる。補助管３５および供給管３１，３４（ただし、供給管３１のバルブ３１１と吐出部３２との間を除く。）では処理液が連続して満たされており、補助管３５および供給管３１，３４内を流れる処理液には接地部４１により接液部３５２を介して接地電位が付与される（ステップＳ１３）。実際には、処理液への接地電位の付与は継続的に行われる。なお、基板処理装置１では基板９の処理が開始された後、すなわち基板９への処理液の供給が開始された後も処理液のスローリークが継続されていてもよく（図４の基板処理装置１ａにおいて同様）、この場合、接地部４１による処理液への電位の付与は、常時（正確には、後述の純水による処理時を除く。）行われることとなる。
【００２５】
処理液への接地電位の付与が開始されると、バルブ３１１も開放されて吐出部３２に処理液が供給されることにより、吐出口３２１から処理液が分断されることなく柱状に連続的に流れる状態にて（すなわち、棒状にて）回転する基板９の中央に向けて吐出される（ステップＳ１４）。このとき、処理液を基板９上に吐出している間に補助管３５により排液回収部３６へと導かれる処理液の一部に接地電位が継続して付与されていることにより、電位が接地電位（０Ｖ）となる処理液が基板９の上面９１上に供給されることとなる。処理液の棒状での付与は所定の時間だけ継続され、処理液による基板９の均一な処理が実現される。
【００２６】
バルブ３４１が閉じられて基板９に対する処理液の付与、および、処理液への接地電位の付与が停止されると、続いて、バルブ３５１が閉じられるとともにバルブ３３１が開放され、吐出部３２に純水が供給される。これにより、吐出部３２から基板９上に純水が付与されて基板９の上面９１が純水にて洗浄（リンス）される（ステップＳ１５）。バルブ３３１，３１１を閉じることにより純水の吐出が停止されると、基板９を所定時間だけさらに回転させて基板９を乾燥し、その後、基板９の回転が停止される（ステップＳ１６）。そして、カップ部２３が基板保持部２１よりも下方に移動し、搬送装置により基板９が基板保持部２１から取り出されて搬出される（すなわち、基板９がアンロードされる。）（ステップＳ１７）。
【００２７】
次の（２番目の）処理対象の基板９が存在することが確認されると（ステップＳ１８）、当該基板９が基板保持部２１上に載置されて保持され（ステップＳ１１）、カップ部２３が上昇して基板保持部２１がカップ部２３内に収容される。
【００２８】
ところで、仮にカップ部２３が絶縁材料にて形成されている場合には、直前の基板９（すなわち、１番目の基板９）のステップＳ１５における純水による洗浄時に、基板９上から飛散する純水によりカップ部２３の内周面が摩擦帯電し、その後に搬入される基板９が誘導帯電することがあるが、本実施の形態における基板処理装置１では、カップ部２３の側壁２３１が導電性の樹脂にて形成されている、あるいは、基板保持部２１が導電部材にて形成されるとともに当該導電部材が接地されている等により、基板９は帯電していない状態（電位がほぼ０Ｖ）となっている。
【００２９】
続いて、基板９の回転が開始されると（ステップＳ１２）、バルブ３４１，３５１が開放されることにより、処理液が供給管３４，３１および補助管３５内を排液回収部３６に向けて流されるとともに、接地部４１により処理液に接地電位が付与される（ステップＳ１３）。そして、バルブ３１１も開放することにより吐出部３２に処理液が供給され、接地電位を有する処理液が吐出部３２から棒状にて基板９の中央に向けて吐出される（ステップＳ１４）。処理液の棒状での付与が完了すると、基板９の純水による洗浄処理が行われる（ステップＳ１５）。その後、基板９の回転が停止され（ステップＳ１６）、基板９が基板保持部２１から取り出されて搬出される（ステップＳ１７）。
【００３０】
基板処理装置１では、残りの処理対象の基板９に対して上記ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理が繰り返されることにより、基板処理装置１における基板処理動作が完了する（ステップＳ１８）。
【００３１】
ここで、処理液供給部３８における処理液を貯溜する容器から吐出部３２の吐出口３２１に至る流路（すなわち、基板９上に吐出される処理液の流路であり、本実施の形態では、供給管３１，３４）は耐薬品性を有する絶縁部材にて形成されるため、補助管３５において接液部３５２が設けられない比較例の基板処理装置では、後述の理由により、供給管３１，３４内を処理液が通過することにより処理液が帯電してしまい、棒状の処理液の先端部と電位がほぼ接地電位となる基板９の本体との間において基板９の上面９１上の狭い領域に集中した比較的大きな放電が発生し、基板９上の当該領域に大きなダメージが生じてしまう。なお、基板９上に吐出される処理液の帯電の理由は、直前の基板９の処理時等に供給管３１内を絶縁性の純水が流れて供給管３１が帯電し、供給管３１内を処理液が通過することによるもの、あるいは、処理液と供給管３１，３４の内部表面との摩擦によるもの等が考えられる。
【００３２】
これに対し、基板処理装置１では、処理液の吐出時に処理液に接地電位が付与されることにより、処理液が帯電した状態で基板９に向けて吐出されることが防止される。これにより、処理液を基板９上に供給する際に、処理液と基板９との間に生じる放電を抑制することができ、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが実現される。
【００３３】
また、図３に示す比較例の基板処理装置のように、吐出前の処理液が貯溜される容器９２や、供給管９３あるいは吐出部９４に、接地された導電部材９５ａ，９５ｂ，９５ｃを設けることにより、処理液が帯電した状態で吐出されることを防止する場合には、導電部材９５ａ，９５ｂ，９５ｃの材料によっては処理液を汚染してしまう（例えば、当該部材からの金属イオンの溶出や当該部材の発塵等による処理液の汚染が発生する。）ことがある。また、実際には処理液を汚染しないものであっても、通常使用されていない材料の部材を基板９へと向かう処理液の移動経路上に設けるには、信頼性の観点から煩雑な確認作業を行う必要が生じてしまう。これに対し、基板処理装置１では、処理液に接地電位を付与する接液部３５２が、基板９とは異なる排出位置へと処理液の一部を導く補助管３５に設けられることにより、接液部３５２が基板９上に吐出される処理液を汚染することが確実に防止される。
【００３４】
基板処理装置１では、吐出部３２からの処理液の吐出開始時においてのみ、基板９上に吐出される処理液に接地電位が付与されてもよく、この場合、接地電位を有する処理液が基板９上に到達した後に、補助管３５のバルブ３５１が閉じられて処理液への接地電位の付与が停止される。このとき、基板９の回転速度は比較的低速とされるため、基板９上に到達した処理液は膜状に広がり（すなわち、基板９上に処理液の膜が形成され）、処理液と供給管３１，３４の内部表面との摩擦により基板９上に吐出される処理液が帯電する場合、バルブ３５１を閉じることにより（すなわち、処理液への接地電位の付与の停止により）、帯電した処理液が基板９上に供給されて基板９上の処理液の膜に処理液の帯電電位が付与される。その結果、基板９上の処理液の膜全体と基板９の本体との間にて（すなわち、基板９の上面９１の全体にて）微弱な放電が生じる。このように、処理液の吐出開始時においてのみ処理液に接地電位を付与する場合であっても、基板９上の狭い領域にて集中して放電が発生することが防止され（すなわち、上面９１上の広い領域に分散して微弱な放電が発生する。）、処理液と基板９との間の大きな放電により生じる基板９へのダメージが抑制される。
【００３５】
以上のように、図１の基板処理装置１では、少なくとも処理液の吐出開始時に、接液部３５２を介して接地電位を処理液に付与することにより、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが実現される。なお、処理液のスローリークが不要とされ、かつ、処理液の吐出開始時においてのみ処理液に接地電位を付与する場合には、処理液の使用量を低減して基板９の処理に要するコストを削減することができる。
【００３６】
以上に説明した基板処理装置１では、補助管３５の接液部３５２に接地部４１を接続するのみで、（ほとんど）帯電していない基板９上に処理液を供給する際に、基板９にダメージが生じることが容易に抑制されるが、上記手法を応用して、帯電している基板９上に処理液を供給する際に、基板９にダメージが生じることを抑制することも可能である。以下、上記手法を応用した高度な手法について述べる。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置１ａの構成を示す図である。図４の基板処理装置１ａでは、図１の基板処理装置１と比較して、接液部３５２に電位を付与する電位付与部４１ａが接地部４１に代えて設けられるとともに、基板９の上面９１に対向して設けられるとともに基板９の表面（すなわち、上面９１）の電位を非接触状態にて測定する表面電位計４２が追加される点で相違している。他の構成は図１の基板処理装置１と同様であり、同符号を付している。
【００３８】
次に、基板処理装置１ａが基板９を処理する動作の流れについて図２に沿って説明する。なお、以下の説明では、図２中に破線にて囲むステップＳ１２ａの処理が実行される。
【００３９】
基板処理装置１ａでは、基板９が基板保持部２１にて保持されて基板９の回転が開始されると（ステップＳ１１，Ｓ１２）、表面電位計４２により基板９の上面９１において吐出部３２からの処理液の吐出位置近傍における表面電位が測定され（ステップＳ１２ａ）、測定値は制御部１０に入力される。実際には、最初の処理対象の基板９の表面電位はほぼ０Ｖとされる。
【００４０】
表面電位計４２による測定が完了すると、バルブ３４１，３５１が開放されることにより、処理液が供給管３４，３１および補助管３５内に流されるとともに、電位付与部４１ａにより接液部３５２に電位（後述するように、吐出部３２から吐出される処理液に付与される電位と同電位であり、以下、「吐出電位」という。）が付与される（ステップＳ１３）。そして、バルブ３１１も開放することにより吐出部３２に処理液が供給され、吐出電位を有する処理液が吐出部３２から棒状にて基板９の中央に向けて吐出される（ステップＳ１４）。このとき、制御部１０により、処理液の吐出直前における表面電位計４２の測定値に基づいて、処理液の吐出開始時に電位付与部４１ａにより処理液に付与される吐出電位が決定される。具体的には、吐出電位は、基板９上に吐出される処理液と基板９との間の電位差を０とする電位（ここでは、０Ｖ）とされ、これにより、処理液の吐出開始時に基板９の本体と処理液との間にて（理想的には）放電が生じることが防止される。また、電位付与部４１ａでは、処理液の吐出開始時以降にて吐出部３２から処理液が吐出される間も、吐出電位が継続して処理液に付与されることにより、処理液の吐出中に基板９と処理液との間にて放電が生じることが防止される。
【００４１】
バルブ３４１，３５１が閉じられて基板９に対する処理液の付与、および、処理液に対する吐出電位の付与が完了すると、続いて、バルブ３３１が開放されて吐出部３２に純水が供給され、吐出部３２から基板９上に純水が付与されて基板９の上面９１が純水にて洗浄される（ステップＳ１５）。このとき、基板処理装置１ａでは、カップ部２３がフッ素樹脂等の絶縁材料にて形成されているため、基板９上から飛散する純水によりカップ部２３の内周面が摩擦帯電する。純水の吐出が停止されると、基板９を所定時間だけさらに回転させて基板９を乾燥し、その後、基板９の回転が停止される（ステップＳ１６）。そして、カップ部２３が基板保持部２１よりも下方に移動し、搬送装置により基板９が基板保持部２１から取り出されて搬出される（すなわち、基板９がアンロードされる。）（ステップＳ１７）。
【００４２】
次の（２番目の）処理対象の基板９が存在することが確認されると（ステップＳ１８）、当該基板９が基板保持部２１上に載置されて保持され（ステップＳ１１）、カップ部２３が上昇して基板保持部２１がカップ部２３内に収容される。このとき、既述のようにカップ部２３の内周面が帯電していることにより、基板保持部２１上の基板９（の本体）は、例えば（−３）キロボルト（ＫＶ）に誘導帯電する。
【００４３】
基板９の回転が開始されると（ステップＳ１２）、表面電位計４２により基板９の表面電位が測定される（ステップＳ１２ａ）。続いて、バルブ３４１，３５１が開放されて、処理液が供給管３４，３１および補助管３５内に流されるとともに、表面電位計４２による測定値に基づいて、電位付与部４１ａにより接液部３５２に処理液と基板９との間の電位差を０とする吐出電位が付与される（ステップＳ１３）。そして、バルブ３１１が開放され、吐出電位が付与された処理液が吐出部３２から棒状にて基板９の中央に向けて吐出される（ステップＳ１４）。これにより、処理液の吐出による基板９の処理時に、帯電した基板９の本体と処理液との間にて（理想的には）放電が生じることが防止される。
【００４４】
処理液の棒状での付与が完了すると、基板９の純水による洗浄処理が行われる（ステップＳ１５）。その後、基板９の回転が停止され（ステップＳ１６）、基板９が基板保持部２１から取り出されて搬出される（ステップＳ１７）。
【００４５】
基板処理装置１ａでは、残りの処理対象の基板９に対して上記ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理が繰り返されることにより、基板処理装置１ａにおける基板処理動作が完了する（ステップＳ１８）。
【００４６】
以上に説明したように、基板処理装置１ａでは、処理液の吐出時に補助管３５において処理液に吐出電位が付与されることにより、基板９との間の電位差が低減された処理液（理想的には、電位差が０とされる。）が吐出部３２から基板９の上面９１に向けて連続的に流れる状態で吐出口３２１から吐出される。その結果、処理液を基板９上に供給する際に、基板９上に吐出される処理液を汚染することなく、処理液と基板９との間に生じる放電を抑制することができ、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが実現される。また、表面電位計４２により取得される処理液の吐出直前の基板９の表面電位に基づいて処理液に付与する電位を決定することにより、処理液の吐出開始時に処理液と基板９との間に生じる放電を確実に抑制することができる。
【００４７】
基板処理装置１ａにおいても、吐出部３２からの処理液の吐出開始時においてのみ処理液に電位が付与されてもよく、この場合、吐出電位を有する処理液が基板９上に到達した後に、処理液への吐出電位の付与が停止される。これにより、処理液の吐出開始直後に基板９上に形成される処理液の膜に、吐出電位とは異なる電位が付与されることとなり、基板９上の処理液の膜全体と基板９の本体との間にて（すなわち、基板９の上面の全体にて）微弱な放電が生じる。その結果、基板９上の狭い領域にて集中して放電が発生することが防止され、処理液と基板９との間の大きな放電により生じる基板９へのダメージが抑制される。
【００４８】
以上のように、図４の基板処理装置１ａでは、少なくとも処理液の吐出開始時に、基板９上に吐出される処理液と基板９との間の電位差を低減する電位を接液部３５２を介して処理液に付与することにより、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが実現される。
【００４９】
また、図４の基板処理装置１ａに同心状であって、外側に配置されるものほど上端部が上方に配置される複数のカップ部が設けられ、吐出部３２にて複数種類の処理液が吐出可能とされてもよく（実際には、処理液供給部３８に並行して他の種類の処理液供給部が設けられる。）、このような基板処理装置では、各種類の処理液の吐出時に対応するカップ部にて処理液を回収するために、複数のカップ部が一体的に基板９に対して相対的に昇降することにより、基板９と複数のカップ部との相対位置が変更される。この場合、帯電しているカップ部との相対位置の変化により基板９の表面の電位が変化してしまうが、基板処理装置では、複数種類の処理液が吐出部３２から順次吐出される際に各処理液に付与する電位が、当該処理液の吐出直前の表面電位計４２の測定値に基づいて決定されることにより、処理液の吐出開始時に処理液と基板９との間に生じる放電を確実に抑制することが可能となる。その結果、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することができる。
【００５０】
なお、このような基板処理装置において、複数種類の処理液に対して一定の電位を付与する場合であっても、複数種類の処理液の基板９への吐出において、例えば、基板９と基板９上に吐出される処理液との間の電位差の和が最小となるように、あるいは、基板９と処理液との間の電位差の最大値が基板９上の絶縁膜の耐電圧（絶縁破壊電圧）よりも小さくなるように、接液部３５２に付与される一定の電位の大きさが決定される場合には、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することができ、この場合、制御部１０による制御処理を簡素化することも可能となる。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５２】
基板処理装置１，１ａでは、補助管３５に接液部３５２を設けることにより処理液に電位を付与することが可能とされるが、図５に示すように、補助管３５の排液回収部３６側の端部から連続的に流れる状態で排出される処理液が、その排出位置に配置される導電部材である回収容器３６１にて受け止められ、回収容器３６１が接地部４１（電位付与部４１ａであってもよい。図６において同様。）に接続されたり、図６に示すように、吐出前の処理液が貯溜される容器３８１（すなわち、処理液タンク）に、供給管３４とは異なる補助管３５ａが設けられ、補助管３５ａに設けられる接液部３５２ａが接地部４１に接続されることにより、基板９上に吐出される処理液に間接的に（すなわち、実際に基板９上に吐出される処理液が回収容器３６１または接液部３５２ａに接することなく）電位が付与されてもよい。もちろん、図６の排液回収部３６に、図５と同様の回収容器３６１が設けられてもよい。
【００５３】
以上のように、基板９上に吐出される処理液への電位の付与は、処理液を基板９上に吐出している間に、基板９とは異なる排出位置へと処理液の一部を導く補助管３５，３５ａを吐出前の処理液が貯溜される容器３８１、または、容器３８１から吐出口３２１に至る流路に設け、補助管３５，３５ａまたは補助管３５，３５ａからの処理液の排出位置に設けられる導電部材に電位を付与することにより実現される。なお、上記実施の形態では、接液部３５２は導電性樹脂にて形成されるが、処理液の種類によっては接液部３５２を金属にて形成することも可能である。
【００５４】
図１および図４の基板処理装置１，１ａでは、処理液のスローリーク用の補助管３５を用いて処理液に電位が付与されるが、基板処理装置１，１ａにおいて、純水供給部３７に接続される供給管３３のバルブ３３１および補助管３５のバルブ３５１を基板９の非処理時に開放することにより、補助管３５にて純水が連続的に排出されてもよい（すなわち、補助管３５が純水のスローリークに用いられてもよい。）。この場合、基板９の処理液による処理時には、バルブ３３１が閉じられるとともに、処理液供給部３８に接続される供給管３４のバルブ３４１が開放されることにより、処理液に電位を付与することが可能とされる。このように、図１および図４の基板処理装置１，１ａでは、純水のスローリークに用いられる補助管３５を用いて、処理液に電位を付与することも可能である。
【００５５】
上記第２の実施の形態では、基板９が帯電していない場合、あるいは、基板９の純水による洗浄において純水が飛散する際に生じるカップ部２３の帯電により基板９が誘導帯電する場合に、電位付与部４１ａにより処理液の電位を調整することにより、基板９上に吐出される処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージが抑制されるが、処理液による基板９の処理前に純水が基板９の絶縁膜上に付与されて基板９の上面９１が帯電する場合や、処理対象の基板９が外部における直前の処理により帯電している場合等にも、電位付与部４１ａにより電位を付与することなく処理液が基板９上に吐出されると、処理液と基板９との間にて生じる放電による基板９へのダメージが大きくなってしまう。したがって、基板９上に吐出される処理液と基板９との間に電位差がある場合には、処理液と基板９との間の放電により生じる基板９へのダメージを抑制することが可能な上記手法が用いられることが必要となる。
【００５６】
また、上記第２の実施の形態において、基板処理装置から表面電位計４２が省略され、吐出開始時に電位付与部４１ａにより処理液に付与される吐出電位が、表面に絶縁膜が形成される基板９と基板９上に吐出される処理液との間の電位差を当該絶縁膜の耐電圧以下とする固定電位とされてもよい。
【００５７】
ところで、基板９の表面に一様な絶縁膜が形成されている場合以外に、基板上に絶縁材料にて微細なパターンが形成されている場合にも、パターンの要素間にて挟まれる狭い空間において処理液の先端部と基板の表面との間にて空気を介して放電が発生することがあり、この場合、放電の影響により当該空間に近接するパターンの部位が損傷することもある。したがって、処理液を基板上に供給する際に基板にダメージ（絶縁膜やパターンの損傷等）が生じることを防止するには、処理液の吐出開始時に電位付与部４１ａにより処理液に付与される吐出電位が、基板上に吐出される処理液と基板との間の電位差を０とする電位として決定されることが好ましい。
【００５８】
上記第１および第２の実施の形態では、吐出部３２から棒状にて処理液が吐出されるが、吐出部３２において処理液が連続的に流れる状態にて吐出されるのであるならば、例えば、カーテン状にて処理液が吐出されてもよい。
【００５９】
基板処理装置１，１ａは、プリント配線基板やフラットパネル表示装置に使用されるガラス基板等、半導体基板以外の様々な基板の処理に利用されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】基板を処理する動作の流れを示す図である。
【図３】比較例の基板処理装置を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。
【図５】処理液に電位を付与する他の手法を説明するための図である。
【図６】処理液に電位を付与するさらに他の手法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１ａ 基板処理装置
９ 基板
３１，３４ 供給管
３２ 吐出部
３５，３５ａ 補助管
３６ 排液回収部
４１ 接地部
４１ａ 電位付与部
４２ 表面電位計
９１ 上面
３２１ 吐出口
３５２，３５２ａ 接液部
３６１ 回収容器
３８１ 容器
Ｓ１３，Ｓ１４ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液を基板に供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、
導電性の処理液を基板の主面に向けて連続的に流れる状態で吐出口から吐出する吐出部と、
吐出前の前記処理液が貯溜される容器、または、前記容器から前記吐出口に至る流路に設けられ、前記処理液を前記基板上に吐出している間に、前記基板とは異なる排出位置へと前記処理液の一部を導く補助管と、
少なくとも前記処理液の前記基板への吐出開始時に、前記補助管または前記排出位置に設けられる導電部材を介して前記処理液の前記一部に電位を付与することにより、前記基板上に吐出される処理液と前記基板との間の電位差を低減する電位付与部と、
を備え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、
前記補助管が、基板の非処理時においても、前記基板の処理時の前記吐出口からの前記処理液の吐出量よりも少ない流量にて、前記処理液を連続的に排出す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、
前記電位付与部が、前記導電部材に接続される接地部であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置であって、
前記流路が絶縁部材にて形成されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
前記基板の表面の電位を非接触状態にて測定する表面電位計をさらに備え、
前記処理液の吐出直前における前記表面電位計の測定値に基づいて、前記吐出開始時に前記電位付与部により前記処理液に付与される電位が決定されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
処理液を基板に供給して前記基板を処理する基板処理方法であって、
吐出前の導電性の処理液が貯溜される容器、または、前記容器から吐出部の吐出口に至る流路に、基板とは異なる排出位置へと前記処理液の一部を導く補助管が設けられており、
前記基板処理方法が、
ａ）前記補助管または前記排出位置に設けられる導電部材を介して前記処理液の前記一部に電位を付与する工程と、
ｂ）前記電位の付与により前記基板との間の電位差が低減された前記処理液を前記吐出部から前記基板の主面に向けて連続的に流れる状態で前記吐出口から吐出する工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１】
処理液を基板に供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、
導電性の処理液を基板の主面に向けて連続的に流れる状態で吐出口から吐出する吐出部と、
吐出前の前記処理液が貯溜される容器、または、前記容器から前記吐出口に至る流路に設けられ、前記処理液を前記基板上に吐出している間に、前記基板とは異なる排出位置へと前記処理液の一部を導く補助管と、
少なくとも前記処理液の前記基板への吐出開始時に、前記補助管または前記排出位置に設けられる導電部材を介して前記処理液の前記一部に電位を付与することにより、前記基板上に吐出される処理液と前記基板との間の電位差を低減する電位付与部と、
を備え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、
前記補助管が、基板の非処理時においても、前記基板の処理時の前記吐出口からの前記処理液の吐出量よりも少ない流量にて、前記処理液を連続的に排出す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、
前記電位付与部が、前記導電部材に接続される接地部であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置であって、
前記流路が絶縁部材にて形成されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
前記基板の表面の電位を非接触状態にて測定する表面電位計をさらに備え、
前記処理液の吐出直前における前記表面電位計の測定値に基づいて、前記吐出開始時に前記電位付与部により前記処理液に付与される電位が決定されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
処理液を基板に供給して前記基板を処理する基板処理方法であって、
吐出前の導電性の処理液が貯溜される容器、または、前記容器から吐出部の吐出口に至る流路に、基板とは異なる排出位置へと前記処理液の一部を導く補助管が設けられており、
前記基板処理方法が、
ａ）前記補助管または前記排出位置に設けられる導電部材を介して前記処理液の前記一部に電位を付与する工程と、
ｂ）前記電位の付与により前記基板との間の電位差が低減された前記処理液を前記吐出部から前記基板の主面に向けて連続的に流れる状態で前記吐出口から吐出する工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２５１７５６（Ｐ２００８−２５１７５６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９０００２（Ｐ２００７−９０００２）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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