JP6468916B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基板にエッチング処理を行う技術に関連する。
従来より、半導体基板やガラス基板等の様々な用途の基板の処理において、処理液を基板に供給する処理が用いられている。基板上には緻密な回路パターンが形成されるため、処理液を基板に供給する流路には、パーティクルを除去するフィルタが設けられる。パーティクル除去フィルタは定期的に交換または再生される。
例えば、半導体素子製造プロセスに利用される特許文献１の薬液循環濾過システムでは、圧力計および流量計により循環路に設けられたフィルタの目詰まりが検知される。フィルタに溶媒が充填されることにより、目詰まりの原因物質が除去されてフィルタが再生される。特許文献２では、リン酸を利用するバッチ式のウェットエッチング装置が開示されている。ウェットエッチング装置では、処理液循環ラインのフィルタに薬液槽から薬液であるフッ酸と純水とが供給されることにより、フィルタに付着したパーティクルが溶解されて除去される。
ところで、近年、回路パターンの微細化に伴い、エッチング液として高価なものが用いられる。例えば、チタン、タングステン、これらの窒化物等に対して選択性を有するエッチング液が利用される。使用後のエッチング液は回収され、そのまま再度エッチングに使用されるが、回路パターンの品質を確保するために、エッチング液は基板処理ごとに廃棄される。
しかし、最先端の処理に使用されるエッチング液は非常に高価であり、基板の製造コストを削減するために、エッチング液の使用効率の向上が求められている。すなわち、エッチング液が廃棄されるまでに複数の基板を処理できるように再利用することが求められている。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、エッチング処理において、処理液の使用効率を向上することを目的としている。
請求項１に記載の発明は、基板処理装置であって、基板に処理液を供給してエッチング処理を行う処理部と、処理液を貯留する供給タンクと、前記供給タンクと前記処理部との間において使用前の処理液が流れる第１流路系と、前記処理部と前記供給タンクとの間において使用後の処理液が流れる第２流路系と、前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオン濃度を取得するメタル濃度計と、前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオンを除去するメタル除去フィルタとを備え、前記第２流路系が、循環路と、前記循環路にて処理液の温度を調整するヒータとを含み、前記メタル除去フィルタが、前記循環路上に設けられ、前記メタル濃度計が、前記循環路における処理液中の金属イオン濃度を取得し、前記第２流路系が、回収タンクと、前記処理部から前記回収タンクへと処理液を導く回収路と、前記回収タンクから前記供給タンクへと処理液を導く補充路とをさらに含み、処理液が、前記回収タンクから前記循環路を経由して前記回収タンクに戻ることにより循環し、前記第１流路系が、他の循環路と、前記他の循環路にて処理液の温度を調整する他のヒータとを含み、処理液が、前記供給タンクから前記他の循環路を経由して前記供給タンクに戻ることにより循環し、前記循環路における単位時間当たりの処理液の流量が、前記他の循環路における前記単位時間当たりの処理液の流量よりも少ない。
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、前記ヒータに関する処理液の設定温度が、前記他のヒータに関する処理液の設定温度よりも低い。
請求項３に記載の発明は、基板処理装置であって、基板に処理液を供給してエッチング処理を行う処理部と、処理液を貯留する供給タンクと、前記供給タンクと前記処理部との間において使用前の処理液が流れる第１流路系と、前記処理部と前記供給タンクとの間において使用後の処理液が流れる第２流路系と、前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオン濃度を取得するメタル濃度計と、前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオンを除去するメタル除去フィルタとを備え、前記第１流路系または前記第２流路系が、循環路と、前記循環路にて処理液の温度を調整するヒータとを含み、前記メタル除去フィルタが、前記循環路上に設けられ、前記メタル濃度計が、前記循環路における処理液中の金属イオン濃度を取得し、前記循環路が、主循環路と、前記主循環路よりも単位時間当たりの流量が少ないバイパス流路とを含み、前記メタル濃度計が、前記バイパス流路上に設けられる。
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、前記バイパス流路上に、前記メタル濃度計に流入する処理液の温度を低下させる冷却部をさらに備える。
請求項５に記載の発明は、基板処理装置であって、基板に処理液を供給してエッチング処理を行う処理部と、処理液を貯留する供給タンクと、前記供給タンクと前記処理部との間において使用前の処理液が流れる第１流路系と、前記処理部と前記供給タンクとの間において使用後の処理液が流れる第２流路系と、前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオン濃度を取得するメタル濃度計と、前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオンを除去するメタル除去フィルタと、前記メタル除去フィルタに並列に接続される他のメタル除去フィルタとを備え、前記第１流路系または前記第２流路系が、前記メタル除去フィルタおよび前記他のメタルフィルタと並列に接続され、メタル除去フィルタが設けられない並列流路をさらに含み、前記基板処理装置が、前記メタル除去フィルタへの処理液の導入と、前記他のメタル除去フィルタへの処理液の導入と、前記並列流路への処理液の導入とを切り替える切替部をさらに備える。
請求項６に記載の発明は、基板処理装置であって、基板に処理液を供給してエッチング処理を行う処理部と、処理液を貯留する供給タンクと、前記供給タンクと前記処理部との間において使用前の処理液が流れる第１流路系と、前記処理部と前記供給タンクとの間において使用後の処理液が流れる第２流路系と、前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオン濃度を取得するメタル濃度計と、前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオンを除去するメタル除去フィルタとを備え、前記メタル濃度計に流入する前の処理液に含まれる気泡を除去する気泡除去部をさらに備える。
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の基板処理装置であって、前記第１流路系または前記第２流路系が、循環路と、前記循環路にて処理液の温度を調整するヒータとを含み、前記メタル除去フィルタが、前記循環路上に設けられ、前記メタル濃度計が、前記循環路における処理液中の金属イオン濃度を取得する。
請求項８に記載の発明は、請求項３または７に記載の基板処理装置であって、前記第２流路系が、回収タンクと、前記処理部から前記回収タンクへと処理液を導く回収路と、前記回収タンクから前記供給タンクへと処理液を導く補充路と、前記循環路とを含み、処理液が、前記回収タンクから前記循環路を経由して前記回収タンクに戻ることにより循環する。
請求項９に記載の発明は、請求項５または８に記載の基板処理装置であって、前記メタル濃度計にて取得された金属イオン濃度に基づいて、前記回収タンクから前記供給タンクへの処理液の補充を制御する補充制御部をさらに備える。
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記メタル除去フィルタに酸系薬液を供給して前記メタル除去フィルタから金属イオンを除去する酸系薬液供給路をさらに備える。
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし４並びに請求項６ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記メタル除去フィルタに並列接続される他のメタル除去フィルタと、前記メタル除去フィルタへの処理液の導入と、前記他のメタル除去フィルタへの処理液の導入とを切り替える切替部とをさらに備える。
請求項１２に記載の発明は、請求項５または１１に記載の基板処理装置であって、前記メタル濃度計にて取得された金属イオン濃度に基づいて前記切替部を制御する切替制御部をさらに備える。
請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の基板処理装置であって、前記メタル除去フィルタおよび前記他のメタル除去フィルタに個別に酸系薬液を供給して前記メタル除去フィルタおよび前記他のメタル除去フィルタから金属イオンを除去する酸系薬液供給路をさらに備える。
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記メタル濃度計が、分光計、屈折率計および導電度計の少なくとも１つを含む。
請求項１５に記載の発明は、請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記メタル除去フィルタが、キレート置換基またはイオン交換基またはその両方を含む材料を含む。
請求項１６に記載の発明は、請求項１ないし１５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記メタル除去フィルタの下流側に配置されたパーティクル除去フィルタをさらに備える。
請求項１７に記載の発明は、基板処理方法であって、ａ）供給タンクから処理部に処理液を供給する工程と、ｂ）前記処理部において基板に前記処理液を供給してエッチング処理を行う工程と、ｃ）前記処理部から回収タンクに前記処理液を回収する工程とを備え、ｄ）処理液を、前記回収タンクから循環路を経由して前記回収タンクに戻すことにより循環させる工程と、ｅ）前記ｄ）工程中に、前記循環路にて前記処理液の温度を調整する工程と、ｆ）前記ｄ）工程中に、前記循環路を流れる前記処理液中の金属イオンを除去する工程と、ｇ）前記ｄ）工程中に、前記処理液中の金属イオンの濃度を取得する工程と、ｈ）前記ｇ）工程にて取得された金属イオンの濃度に基づいて、前記回収タンクから前記供給タンクに前記処理液を補充する工程と、ｉ）前記ａ）工程中に、処理液を、前記供給タンクから他の循環路を経由して前記供給タンクに戻すことにより循環させる工程と、ｊ）前記ｉ）工程中に、前記他の循環路にて前記処理液の温度を調整する工程とをさらに備え、前記循環路における単位時間当たりの処理液の流量が、前記他の循環路における前記単位時間当たりの処理液の流量よりも少ない。
本発明によれば、エッチング処理において、処理液のライフタイムを延ばしつつ管理することができる。その結果、処理液の使用効率を向上することができる。
図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の概略構成を示す図である。基板処理装置１は、基板９に処理液であるエッチング液を供給し、基板９の表面のエッチング処理を行う。基板処理装置１は、処理部１１と、処理液９１を貯留する供給タンク１２と、使用後の処理液９１を貯留する回収タンク１３とを備える。使用後の処理液９１は、回収タンク１３から供給タンク１２へと戻される。
以下の説明では、供給タンク１２と処理部１１との間において使用前の処理液９１が流れる流路系を「第１流路系２１」と呼ぶ。処理部１１と供給タンク１２との間において使用後の処理液９１が流れる流路系を「第２流路系２２」と呼ぶ。回収タンク１３は、第２流路系２２に含まれる。
処理部１１は、基板９を水平姿勢にて回転する回転部１１１と、基板９の上面に処理液９１を供給する供給部１１２と、基板９から飛散する処理液９１を受ける液受け部１１３とを含む。液受け部１１３にて受けられた高濃度の金属イオンを含む処理液９１は回収タンク１３へと導かれる。使用直後の処理液９１には、例えばｐｐｍオーダーの金属イオンが含まれる。処理部１１の構造としては他のものが採用されてもよい。本実施の形態では処理部１１は枚葉式であるが、バッチ式であってもよい。処理液９１としては様々なエッチング液が利用されてよい。本実施の形態は、高価なエッチング液、例えば、チタン、アルミニウム、タングステン、その他の金属、それらの酸化物または窒化物等に対するエッチング選択性に優れたもの、特にＢＥＯＬ(Back End Of Line)用のエッチング液等が使用される場合に適している。
第１流路系２１は、第１循環路２１１と、供給路２１２とを含む。第１循環路２１１上には、ヒータ２１３と、ポンプ２１４と、パーティクル除去フィルタ２１５とが設けられる。ポンプ２１４により処理液９１は供給タンク１２を経由しつつ第１循環路２１１を循環する。すなわち、処理液９１は、供給タンク１２から第１循環路２１１を経由して供給タンク１２に戻ることにより循環する。パーティクル除去フィルタ２１５により、処理液９１に含まれるパーティクルが除去される。
ヒータ２１３により、第１循環路２１１および供給タンク１２内に存在する処理液９１の温度が一定に保たれる。正確には、ヒータ２１３と、図示省略の温度計および温度制御部とが温調部として機能し、温度計にて取得された処理液９１の温度に基づいて温度制御部がヒータ２１３を制御することにより、第１循環路２１１の処理液９１の温度が一定に調整される。
供給路２１２には弁２１６が設けられる。第１循環路２１１は処理部１１の近くまで延びており、弁２１６が開くと、処理部１１の供給部１１２から基板９上に温度が調整された処理液９１が供給される。
第２流路系２２は、処理部１１から回収タンク１３へと処理液９１を導く回収路２２１と、回収タンク１３から供給タンク１２へと処理液９１を導く補充路２２２と、第２循環路２２３とを含む。本実施の形態では、第２循環路２２３から補充路２２２が分岐する。補充路２２２は、回収タンク１３から直接的に処理液９１を供給タンク１２に導いてもよい。また、第２循環路２２３の一部が補充路２２２を兼ねていると捉えられてもよい。
第２循環路２２３上には、ヒータ２２４と、ポンプ２２５と、メタル除去フィルタ２３１と、パーティクル除去フィルタ２３２と、メタル濃度計２３３と、切替弁２３４とが設けられる。ポンプ２２５により処理液９１は回収タンク１３を経由しつつ第２循環路２２３を循環する。すなわち、処理液９１は、回収タンク１３から第２循環路２２３を経由して回収タンク１３に戻ることにより循環する。
ヒータ２２４により、第２循環路２２３および回収タンク１３内に存在する処理液９１の温度が一定に保たれる。正確には、ヒータ２２４と、図示省略の温度計および温度制御部とが温調部として機能し、温度計にて取得された処理液９１の温度に基づいて温度制御部がヒータ２２４を制御することにより、第２循環路２２３内の処理液９１の温度が一定に調整される。
メタル除去フィルタ２３１は、処理液９１中の金属イオン、いわゆる溶存メタルを除去する。除去される金属イオンは、主に、エッチング処理にて基板９の表面から処理液９１中に溶解した金属のイオンである。なお、金属には、ほぼ金属の性質を有するヒ素が含まれてよい。メタル除去フィルタ２３１は、キレート置換基またはイオン交換基またはその両方を含む材料を含む。具体的には、キレート樹脂、イオン交換樹脂、あるいは複数種類の樹脂を組み合わせたものがメタル除去フィルタ２３１に利用される。
メタル濃度計２３３は、第２循環路２２３における処理液９１中の金属イオンの濃度を取得する。以下、金属イオンの濃度を「メタル濃度」と呼ぶ。メタル濃度計２３３は、具体的には、分光計、屈折率計および導電度計の少なくとも１つを含む。好ましくは、メタル濃度計２３３は分光計を含む。なお、メタル濃度計２３３は第２循環路２２３外に設けられ、第２循環路２２３における処理液９１中の金属イオンの濃度を間接的に取得してもよい。例えば、メタル濃度計２３３は回収タンク１３内に設けられてもよい。
次に、基板処理装置１の基本動作について図２を参照して説明する。まず、基板９は搬送ロボットにより処理部１１内に搬入され、回転部１１１上に載置される（ステップＳ１１）。基板９は回転部１１１に保持されて回転する。供給路２１２を介して供給タンク１２から処理部１１に処理液９１が供給され、基板９の上方に位置するノズルから基板９の上面に処理液９１が供給される（ステップＳ１２）。これにより、基板９の上面にエッチング処理が行われる（ステップＳ１３）。処理液９１は、基板９から飛散して液受け部１１３にて受けられ、回収路２２１を介して回収タンク１３に回収される（ステップＳ１４）。ステップＳ１２〜Ｓ１４は、ほぼ並行して行われる。
必要に応じて基板９には洗浄等の他の処理が行われ、基板９の回転は停止する。なお、エッチング処理の前にも他の処理が行われてよい。処理済みの基板９は、搬送ロボットにより、処理部１１から搬出される（ステップＳ１５）。
実際には、第１循環路２１１には複数の処理部１１が接続され、対応する弁２１６が開くことにより、各処理部１１への処理液９１の供給が行われる。複数の処理部１１は、１つの回収タンク１３に接続され、複数の処理部１１からの使用済みの処理液９１は、回収タンク１３に回収される。
図３は、第２循環路２２３における処理液９１の循環および温調の流れを示す図である。図３の処理は、処理液９１の循環と並行して行われる。図３では示されないが、既述のように、処理液９１を循環させる工程中に、第２循環路２２３にて処理液９１の温度を調整する工程と、第２循環路２２３を流れる処理液９１中の金属イオンを除去する工程とが並行して行われる。
メタル濃度計２３３は、第２循環路２２３内の処理液９１のメタル濃度を繰り返し測定しており（ステップＳ２１）、図示省略の温度計も、第２循環路２２３内の処理液９１の温度を繰り返し測定している（ステップＳ２２）。取得されたメタル濃度および温度は、図１に示す補充制御部２３５に入力される。処理部１１から処理液９１が回収された直後は、回収タンク１３内の処理液９１の温度は低く、メタル濃度も高い場合がある。ただし、メタル除去フィルタ２３１の除去能力が低下していない間は、メタル濃度は予め定められたフィルタ閾値を超えない（ステップＳ２５）。
補充制御部２３５により、切替弁２３４では、第２循環路２２３側の弁が開き、補充路２２２側の弁が閉じており、処理液９１は第２循環路２２３を循環する。やがて、処理液９１の温度はヒータ２２４により所定の目標温度に到達し、処理液９１のメタル濃度はメタル除去フィルタ２３１により低下する。
処理液９１のメタル濃度が予め定められた補充閾値よりも低く、温度が適切な場合、補充制御部２３５により回収タンク１３から供給タンク１２への処理液９１の補充が必要か否かが確認される（ステップＳ２３）。具体的には、供給タンク１２および回収タンク１３には液面の位置を測るレベルセンサが設けられている。供給タンク１２内の処理液９１の量が補充開始量を下回り、回収タンク１３内の処理液９１の量が補充可能量を上回る場合に、補充が行われる（ステップＳ２４）。補充制御部２３５は、補充が必要かつ補充が可能と判断すると、切替弁２３４の第２循環路２２３側の弁を閉じて補充路２２２側の弁を開く。これにより、ポンプ２２５により処理液９１が回収タンク１３から供給タンク１２へと導かれる。供給タンク１２に補充される処理液９１の量は、例えば、予め定められている。
以上のように、補充制御部２３５により、少なくともメタル濃度計２３３にて取得された金属イオン濃度に基づいて、回収タンク１３から供給タンク１２への処理液の補充が制御される。これにより、適切なメタル濃度の処理液９１が、自動的に回収タンク１３から供給タンク１２に補充される。さらに、処理液９１の温度にも基づいて、回収タンク１３から供給タンク１２への処理液の補充が制御されるため、供給タンク１２内の処理液９１の温度が急激に低下することも防止される。
また、第２循環路２２３では、パーティクル除去フィルタ２３２はメタル除去フィルタ２３１の下流側に配置される。これにより、メタル除去フィルタ２３１にてパーティクルが発生しても直後のパーティクル除去フィルタ２３２にて除去されるため、第２流路系２２から第１流路系２１へとパーティクルが拡散することが防止される。
メタル除去フィルタ２３１では、金属イオンを効率よく捕捉するために処理液９１は低速で流れることが好ましい。一方、第１循環路２１１は供給路２１２に接続されるため、第１循環路２１１では、ある程度の単位時間当たりの流量が要求される。したがって、仮に、メタル除去フィルタを第１循環路２１１に設けた場合、効率よく金属イオンを除去することが困難となる虞がある。これに対し、基板処理装置１では、メタル除去フィルタ２３１が第２循環路２２３に設けられるため、第２循環路２２３における単位時間当たりの処理液の流量を第１循環路２１１における単位時間当たりの処理液の流量よりも少なくすることができ、効率よく金属イオンを除去することができる。すなわち、第１循環路２１１にメタル除去フィルタを設ける場合に比べて、第２循環路２２３にメタル除去フィルタ２３１を設けることにより、メタル除去フィルタ２３１における処理液９１の流速を容易に低減することができる。
また、第１循環路２１１は供給路２１２の直前に位置するため、第１循環路２１１における処理液９１の温度は正確に調整される必要があるが、第２循環路２２３では第１循環路２１１ほどは処理液９１の温度は正確に調整される必要はない。処理液９１の温度が高温の場合、処理液９１の温度がメタル濃度計２３３の測定に影響を与える虞がある。そこで、基板処理装置１では、第２循環路２２３のヒータ２２４に関する処理液９１の設定温度は、第１循環路２１１のヒータ２１３に関する処理液９１の設定温度よりも低い。処理液の設定温度とは、ヒータ、温度計、温度制御部等を含む温度調整部において設定される目標温度である。
メタル除去フィルタ２３１は長時間使用されることにより、やがて金属イオンを除去する能力が低下する。その結果、ステップＳ２１にて測定されるメタル濃度は徐々に上昇する。メタル濃度がフィルタ閾値を超えると（ステップＳ２５）、メタル除去フィルタ２３１を交換する指示が操作者に通知される（ステップＳ２６）。操作者は、基板処理装置１の動作を停止し、回収タンク１３から装置内の処理液９１を排出する。操作者は流路を新しい純水で洗浄し、メタル除去フィルタ２３１を新しいものに交換する。その後、供給タンク１２に新しい処理液９１が充填され、処理液９１の循環および温調が開始される。
図４は、金属イオンの濃度であるメタル濃度の上記変化の概略を示す図である。メタル除去フィルタ２３１の除去能力がある間は、メタル濃度計２３３にて測定されるメタル濃度は低い。実際には、処理部１１から使用済みの処理液９１が回収タンク１３に流入する毎に、メタル濃度はある程度変動する。時刻Ｔ１１にてメタル除去フィルタ２３１が飽和して金属イオンの除去能力が低下すると、メタル濃度は徐々に増加する。時刻Ｔ１２にてメタル濃度がフィルタ閾値を超えると、フィルタ交換が操作者に通知される。
基板処理装置１では、メタル除去フィルタ２３１を設け、さらに、メタル濃度計２３３を設けることにより、処理液９１のライフタイムを延ばしつつ管理することができる。その結果、エッチング選択比等の薬液特性の劣化の影響を防止しつつ、処理液９１の使用効率を向上することができる。換言すれば、高価な処理液９１を再生しつつ無駄なく使用することができ、基板９の製造コストを削減することができる。
図５は、基板処理装置１のメタル除去フィルタ２３１を含む部位の他の例を示す図である。図５では、２つのメタル除去フィルタ２３１が設けられる。メタル除去フィルタ２３１とポンプ２２５との間には、切替弁２３７が設けられる。切替弁２３７は切替制御部２３６により制御され、切替制御部２３６にはメタル濃度計２３３からのメタル濃度が入力される。基板処理装置１の他の構造は、図１と同様であり、同様に符号を付す。以下、図５に示す２つのメタル除去フィルタ２３１を区別する場合に、一方を「第１メタル除去フィルタ２３１」と呼び、他方を「第２メタル除去フィルタ２３１」と呼ぶ。第１メタル除去フィルタ２３１と第２メタル除去フィルタ２３１とは並列に接続される。切替弁２３７は、第１メタル除去フィルタ２３１への処理液９１の導入と、第２メタル除去フィルタ２３１への処理液９１の導入とを切り替える切替部として機能する。
図６は、図５の構成が採用される場合にメタル濃度計２３３からの出力の概略を示す図である。まず、切替弁２３７により、第１メタル除去フィルタ２３１を処理液９１が通過し、第２メタル除去フィルタ２３１には処理液９１は導かれない。これにより、図４の場合と同様に、第１メタル除去フィルタ２３１が除去能力を発揮する間は、メタル濃度は低く維持される。時刻Ｔ２１を基点に第１メタル除去フィルタ２３１の金属イオンの除去能力が低下すると、メタル濃度は徐々に増加する。
時刻Ｔ２２にてメタル濃度がフィルタ閾値を超えると、切替制御部２３６は切替弁２３７を制御し、第２メタル除去フィルタ２３１を処理液９１が通過し、第１メタル除去フィルタ２３１には処理液９１が導かれない状態となる。これにより、メタル濃度は徐々に低下する。時刻Ｔ２３にて第２メタル除去フィルタ２３１が飽和して金属イオンの除去能力が低下すると、メタル濃度は徐々に増加する。時刻Ｔ２４にてメタル濃度がフィルタ閾値を超えると、フィルタ交換が操作者に通知される。
２つのメタル除去フィルタ２３１を順番に使用することにより、基板処理装置１の連続稼働時間を延長することができる。また、メタル濃度計２３３にて取得されたメタル濃度に基づいて切替弁２３７を制御する切替制御部２３６により、使用するフィルタの切替を自動的に行うことができる。
図７は、基板処理装置１のメタル除去フィルタ２３１を含む部位のさらに他の例を示す図である。図７では、図５の２つのメタル除去フィルタ２３１に並列に接続される並列流路２３８が第２循環路２２３に設けられる。切替弁２３７は切替制御部２３６により制御される。基板処理装置１の他の構造は、図５と同様であり、同様に符号を付す。切替弁２３７は、第１メタル除去フィルタ２３１への処理液９１の導入と、第２メタル除去フィルタ２３１への処理液９１の導入と、並列流路２３８への処理液９１の導入とを切り替える切替部として機能する。
切替制御部２３６の制御により、回収タンク１３内の処理液９１のメタル濃度が低い場合や、処理液９１のメタル濃度があまり上昇しない処理が行われる場合に、並列流路２３８に処理液９１が流され、いずれのメタル除去フィルタ２３１にも処理液９１は流れない。これにより、必要以上に処理液９１がメタル除去フィルタ２３１を通過することが防止される。その結果、メタル除去フィルタ２３１の寿命を延ばすことが可能となる。
並列流路２３８が設けられる点を除いて、切替制御部２３６による使用フィルタの切替動作は、図５と同様である。並列流路２３８は、図１のように１つのメタル除去フィルタ２３１が設けられる場合に設けられてもよい。
図８は、図７に酸系薬液供給部２４をさらに追加した例を示す図である。酸系薬液供給部２４は、薬液タンク２４１と、酸系薬液供給路２４２と、酸系薬液排出路２４３と、ポンプ２４４、２つの弁２４５とを備える。薬液タンク２４１は酸系薬液９２を貯留する。ポンプ２４４は酸系薬液供給部２４上に設けられる。酸系薬液供給路２４２は途中で２つに分岐しており、薬液タンク２４１と２つのメタル除去フィルタ２３１とを連絡する。２つの弁２４５は、酸系薬液供給路２４２上において２つのメタル除去フィルタ２３１とポンプ２４４との間にそれぞれ設けられる。これにより、酸系薬液供給部２４は、酸系薬液供給路２４２を介して、２つのメタル除去フィルタ２３１のそれぞれに個別に酸系薬液９２を供給することが可能である。酸系薬液排出路２４３は、各メタル除去フィルタ２３１から酸系薬液９２を外部に排出する。
酸系薬液９２としては、例えば、塩酸、硫酸、フッ酸、リン酸、硝酸のいずれかが利用される。メタル除去フィルタ２３１に酸系薬液９２が供給されることにより、メタル除去フィルタ２３１から金属イオンが除去される。これにより、メタル除去フィルタ２３１が再生され、メタル除去フィルタ２３１の寿命をさらに延ばすことが実現される。
酸系薬液供給部２４は、図１のように１つのメタル除去フィルタ２３１が設けられる場合に設けられてもよいが、図８のように２つ以上のメタル除去フィルタ２３１が設けられる場合に特に適している。
図９は、図８の構成が採用される場合のメタル濃度計２３３からの出力の概略を示す図である。まず、切替弁２３７により、第１メタル除去フィルタ２３１を処理液９１が通過し、第２メタル除去フィルタ２３１には処理液９１は導かれない。これにより、第１メタル除去フィルタ２３１が除去能力を発揮する間は、メタル濃度は低く維持される。時刻Ｔ３１にて第１メタル除去フィルタ２３１が飽和して金属イオンの除去能力が低下すると、メタル濃度は徐々に増加する。
時刻Ｔ３２にてメタル濃度がフィルタ閾値を超えると、切替制御部２３６は切替弁２３７を制御し、第２メタル除去フィルタ２３１を処理液９１が通過し、第１メタル除去フィルタ２３１には処理液９１が導かれない状態となる。これにより、メタル濃度は徐々に低下する。並行して、酸系薬液供給部２４は第１メタル除去フィルタ２３１に酸系薬液９２を供給し、第１メタル除去フィルタ２３１を再生する。
時刻Ｔ３３にて第２メタル除去フィルタ２３１が飽和して金属イオンの除去能力が低下すると、メタル濃度は徐々に増加する。時刻Ｔ３４にてメタル濃度がフィルタ閾値を超えると、切替制御部２３６は切替弁２３７を制御し、第１メタル除去フィルタ２３１を処理液９１が通過し、第２メタル除去フィルタ２３１には処理液９１が導かれない状態となる。これにより、メタル濃度は徐々に低下する。並行して、酸系薬液供給部２４は第２メタル除去フィルタ２３１に酸系薬液９２を供給し、第２メタル除去フィルタ２３１を再生する。
以後、使用されない間にメタル除去フィルタ２３１が再生され、２つのメタル除去フィルタ２３１が交互に使用されることにより、基板処理装置１の連続稼働時間を延長することができる。図示を省略するが、メタル濃度計２３３にて取得されたメタル濃度に基づいて、切替制御部２３６は切替弁２３７のみならず、酸系薬液供給部２４も制御する。
図１０は、図７にバイパス流路２５１を設けた例を示す図である。バイパス流路２５１は、パーティクル除去フィルタ２３２の下流側から処理液９１を回収タンク１３へと導く。第２循環路２２３のバイパス流路２５１以外の部位の主要な流路を「主循環路２５２」と呼ぶと、バイパス流路２５１では、主循環路２５２よりも単位時間当たりの流量は少ない。
メタル濃度計２３３は、バイパス流路２５１上に設けられる。これにより、メタル濃度計２３３に少量の処理液９１を導くことができ、メタル濃度計２３３の配置の自由度が向上する。
バイパス流路２５１には、メタル濃度計２３３の上流側に向かって、冷却部２５４と、気泡除去部２５３とが順に設けられる。気泡除去部２５３は、メタル濃度計２３３に流入する前の処理液９１に含まれる気泡を除去する。これにより、メタル濃度計２３３に気泡が入り込んで測定精度が低下することが防止される。また、冷却部２５４は、メタル濃度計２３３に流入する処理液９１の温度を低下させる。これにより、高温の処理液９１がメタル濃度計２３３に影響を与えることが防止される。既述のように、バイパス流路２５１を流れる処理液９１の流量は、主循環路２５２を流れる処理液９１の流量よりも少ないため、冷却部２５４が回収タンク１３内の処理液９１の温度に与える影響は小さい。
基板処理装置１は様々な変形が可能である。
図５、図７等において、３以上のメタル除去フィルタ２３１が並列に接続されてよい。使用するメタル除去フィルタ２３１は操作者の操作により切り替えられてもよい。
重力を利用して回収タンク１３から供給タンク１２に処理液９１を補充することができる場合、ポンプが設けられない補充路２２２が回収タンク１３と供給タンク１２との間に設けられてもよい。
第２循環路２２３において、温調機能が省かれてもよい。この場合、供給タンク１２に処理液９１が補充された後、処理部１１に処理液９１が供給されない間に供給タンク１２および第１循環路２１１にて処理液９１の温度が適正になるまで温度調整が行われる。回収タンク１３から供給タンク１２への処理液９１の補充は操作者の操作により行われてもよい。メタル除去フィルタ２３１への酸系薬液の供給によるメタル除去フィルタ２３１の再生も、操作者の操作により行われてもよい。
メタル除去フィルタ２３１やメタル濃度計２３３は、第１流路系２１に設けられてもよい。この場合、好ましくは、第１循環路２１１にメタル除去フィルタ２３１およびメタル濃度計２３３が設けられる。上述の様々な配置態様のメタル除去フィルタ２３１、並列流路２３８、酸系薬液供給部２４等も第１流路系２１に設けられてよい。この場合、回収タンク１３は省略されてもよい。
第２流路系２２の第２循環路２２３以外の位置にメタル除去フィルタ２３１やメタル濃度計２３３等が設けられてもよい。換言すれば、メタル除去フィルタ２３１やメタル濃度計２３３は、第１流路系２１および第２流路系２２の様々な位置に設けられてよい。いずれの位置にメタル除去フィルタ２３１が設けられる場合においても、メタル除去フィルタ２３１の下流側にパーティクル除去フィルタ２３２が設けられることが好ましい。
気泡除去部２５３や冷却部２５４は、バイパス流路２５１が設けられない例にてメタル濃度計２３３の上流側に設けられてもよい。バイパス流路２５１が第１流路系２１の第１循環路２１１に設けられ、そこにメタル除去フィルタ２３１やメタル濃度計２３３が設けられてもよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
１ 基板処理装置
９ 基板
１１ 処理部
１２ 供給タンク
１３ 回収タンク
２１ 第１流路系
２２ 第２流路系
９１ 処理液
９２ 酸系薬液
２１１ 第１循環路
２１３ ヒータ
２２１ 回収路
２２２ 補充路
２２３ 第２循環路
２２４ ヒータ
２３１ メタル除去フィルタ
２３２ パーティクル除去フィルタ
２３３ メタル濃度計
２３５ 補充制御部
２３６ 切替制御部
２３７ 切替弁（切替部）
２３８ 並列流路
２４２ 酸系薬液供給路
２５１ バイパス流路
２５２ 主循環路
２５３ 気泡除去部
２５４ 冷却部
Ｓ１１〜Ｓ１５，Ｓ２１〜Ｓ２６ ステップ
９ 基板
１１ 処理部
１２ 供給タンク
１３ 回収タンク
２１ 第１流路系
２２ 第２流路系
９１ 処理液
９２ 酸系薬液
２１１ 第１循環路
２１３ ヒータ
２２１ 回収路
２２２ 補充路
２２３ 第２循環路
２２４ ヒータ
２３１ メタル除去フィルタ
２３２ パーティクル除去フィルタ
２３３ メタル濃度計
２３５ 補充制御部
２３６ 切替制御部
２３７ 切替弁（切替部）
２３８ 並列流路
２４２ 酸系薬液供給路
２５１ バイパス流路
２５２ 主循環路
２５３ 気泡除去部
２５４ 冷却部
Ｓ１１〜Ｓ１５，Ｓ２１〜Ｓ２６ ステップ
Claims (17)
- 基板処理装置であって、
基板に処理液を供給してエッチング処理を行う処理部と、
処理液を貯留する供給タンクと、
前記供給タンクと前記処理部との間において使用前の処理液が流れる第１流路系と、
前記処理部と前記供給タンクとの間において使用後の処理液が流れる第２流路系と、
前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオン濃度を取得するメタル濃度計と、
前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオンを除去するメタル除去フィルタと、
を備え、
前記第２流路系が、
循環路と、
前記循環路にて処理液の温度を調整するヒータと、
を含み、
前記メタル除去フィルタが、前記循環路上に設けられ、
前記メタル濃度計が、前記循環路における処理液中の金属イオン濃度を取得し、
前記第２流路系が、
回収タンクと、
前記処理部から前記回収タンクへと処理液を導く回収路と、
前記回収タンクから前記供給タンクへと処理液を導く補充路と、
をさらに含み、
処理液が、前記回収タンクから前記循環路を経由して前記回収タンクに戻ることにより循環し、
前記第１流路系が、
他の循環路と、
前記他の循環路にて処理液の温度を調整する他のヒータと、
を含み、
処理液が、前記供給タンクから前記他の循環路を経由して前記供給タンクに戻ることにより循環し、
前記循環路における単位時間当たりの処理液の流量が、前記他の循環路における前記単位時間当たりの処理液の流量よりも少ないことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記ヒータに関する処理液の設定温度が、前記他のヒータに関する処理液の設定温度よりも低いことを特徴とする基板処理装置。 - 基板処理装置であって、
基板に処理液を供給してエッチング処理を行う処理部と、
処理液を貯留する供給タンクと、
前記供給タンクと前記処理部との間において使用前の処理液が流れる第１流路系と、
前記処理部と前記供給タンクとの間において使用後の処理液が流れる第２流路系と、
前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオン濃度を取得するメタル濃度計と、
前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオンを除去するメタル除去フィルタと、
を備え、
前記第１流路系または前記第２流路系が、
循環路と、
前記循環路にて処理液の温度を調整するヒータと、
を含み、
前記メタル除去フィルタが、前記循環路上に設けられ、
前記メタル濃度計が、前記循環路における処理液中の金属イオン濃度を取得し、
前記循環路が、
主循環路と、
前記主循環路よりも単位時間当たりの流量が少ないバイパス流路と、
を含み、
前記メタル濃度計が、前記バイパス流路上に設けられることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項３に記載の基板処理装置であって、
前記バイパス流路上に、前記メタル濃度計に流入する処理液の温度を低下させる冷却部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 基板処理装置であって、
基板に処理液を供給してエッチング処理を行う処理部と、
処理液を貯留する供給タンクと、
前記供給タンクと前記処理部との間において使用前の処理液が流れる第１流路系と、
前記処理部と前記供給タンクとの間において使用後の処理液が流れる第２流路系と、
前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオン濃度を取得するメタル濃度計と、
前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオンを除去するメタル除去フィルタと、
前記メタル除去フィルタに並列に接続される他のメタル除去フィルタと、
を備え、
前記第１流路系または前記第２流路系が、前記メタル除去フィルタおよび前記他のメタルフィルタと並列に接続され、メタル除去フィルタが設けられない並列流路をさらに含み、
前記基板処理装置が、
前記メタル除去フィルタへの処理液の導入と、前記他のメタル除去フィルタへの処理液の導入と、前記並列流路への処理液の導入とを切り替える切替部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 基板処理装置であって、
基板に処理液を供給してエッチング処理を行う処理部と、
処理液を貯留する供給タンクと、
前記供給タンクと前記処理部との間において使用前の処理液が流れる第１流路系と、
前記処理部と前記供給タンクとの間において使用後の処理液が流れる第２流路系と、
前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオン濃度を取得するメタル濃度計と、
前記第１流路系または前記第２流路系に設けられ、処理液中の金属イオンを除去するメタル除去フィルタと、
を備え、
前記メタル濃度計に流入する前の処理液に含まれる気泡を除去する気泡除去部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項５または６に記載の基板処理装置であって、
前記第１流路系または前記第２流路系が、
循環路と、
前記循環路にて処理液の温度を調整するヒータと、
を含み、
前記メタル除去フィルタが、前記循環路上に設けられ、
前記メタル濃度計が、前記循環路における処理液中の金属イオン濃度を取得することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項３または７に記載の基板処理装置であって、
前記第２流路系が、
回収タンクと、
前記処理部から前記回収タンクへと処理液を導く回収路と、
前記回収タンクから前記供給タンクへと処理液を導く補充路と、
前記循環路と、
を含み、
処理液が、前記回収タンクから前記循環路を経由して前記回収タンクに戻ることにより循環することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項５または８に記載の基板処理装置であって、
前記メタル濃度計にて取得された金属イオン濃度に基づいて、前記回収タンクから前記供給タンクへの処理液の補充を制御する補充制御部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記メタル除去フィルタに酸系薬液を供給して前記メタル除去フィルタから金属イオンを除去する酸系薬液供給路をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし４並びに請求項６ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記メタル除去フィルタに並列接続される他のメタル除去フィルタと、
前記メタル除去フィルタへの処理液の導入と、前記他のメタル除去フィルタへの処理液の導入とを切り替える切替部と、
をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項５または１１に記載の基板処理装置であって、
前記メタル濃度計にて取得された金属イオン濃度に基づいて前記切替部を制御する切替制御部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１１または１２に記載の基板処理装置であって、
前記メタル除去フィルタおよび前記他のメタル除去フィルタに個別に酸系薬液を供給して前記メタル除去フィルタおよび前記他のメタル除去フィルタから金属イオンを除去する酸系薬液供給路をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし１３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記メタル濃度計が、分光計、屈折率計および導電度計の少なくとも１つを含むことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記メタル除去フィルタが、キレート置換基またはイオン交換基またはその両方を含む材料を含むことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし１５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記メタル除去フィルタの下流側に配置されたパーティクル除去フィルタをさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 基板処理方法であって、
ａ）供給タンクから処理部に処理液を供給する工程と、
ｂ）前記処理部において基板に前記処理液を供給してエッチング処理を行う工程と、
ｃ）前記処理部から回収タンクに前記処理液を回収する工程と、
を備え、
ｄ）処理液を、前記回収タンクから循環路を経由して前記回収タンクに戻すことにより循環させる工程と、
ｅ）前記ｄ）工程中に、前記循環路にて前記処理液の温度を調整する工程と、
ｆ）前記ｄ）工程中に、前記循環路を流れる前記処理液中の金属イオンを除去する工程と、
ｇ）前記ｄ）工程中に、前記処理液中の金属イオンの濃度を取得する工程と、
ｈ）前記ｇ）工程にて取得された金属イオンの濃度に基づいて、前記回収タンクから前記供給タンクに前記処理液を補充する工程と、
ｉ）前記ａ）工程中に、処理液を、前記供給タンクから他の循環路を経由して前記供給タンクに戻すことにより循環させる工程と、
ｊ）前記ｉ）工程中に、前記他の循環路にて前記処理液の温度を調整する工程と、
をさらに備え、
前記循環路における単位時間当たりの処理液の流量が、前記他の循環路における前記単位時間当たりの処理液の流量よりも少ないことを特徴とする基板処理方法。
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