JP4212437B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）等の基板に対して処理を施す基板処理装置に係り、特に処理液の飛散を防止するカップ内の排気を行う技術に関する。

従来、この種の装置として、基板を支持するスピンチャックと、スピンチャックの周囲を囲う飛散防止カップと、基板に対して処理液を供給するノズルと、回転により飛散した処理液をダウンフローにのせて飛散防止カップ内から排気する排気口とを備えたものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。飛散防止カップは上カップと下カップを備えており、上カップは、その下部外周面が下カップの上部内周面に入るように取り付けられ、処理に応じて上カップが下カップに対して昇降自在に構成されている。
特開平１１−３３４６８号公報（図１，図３，図４）

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。

すなわち、従来の装置は、上カップが下カップに対して円滑に昇降するように、それらの間に隙間を設けてある。そのため、飛散防止カップ内の排気を行うと、その隙間を通して飛散防止カップの側方より気流が流入し、飛散防止カップの上部から基板の端縁を流下する気流の排気が弱くなるという問題がある。このように排気効率が低下すると、処理液のミストやパーティクルが充分に排気されず、基板に付着することになって基板が汚染されるという問題が生じる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、隙間を液シールで気密化することにより、カップ内の排気効率を高めて基板を清浄度高く処理することができる基板処理装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、請求項1に記載の発明は、処理液供給手段を介して基板に処理液を供給することで所定の処理を施す基板処理装置において、基板を回転可能に支持する回転支持手段と、前記回転支持手段の側方を囲う下部カップと、前記下部カップに突出して形成されている第１シール部材と、前記下部カップに対して相対昇降自在に配設された上部カップと、前記第１シール部材側に突出して前記上部カップに形成され、相対昇降時に前記第１シール部材に近接する第２シール部材と、前記下部カップ内の気体を排気する排気口と、前記第２シール部材に対して液体を供給するものであって、前記下部カップの側面に形成された貫通口と、前記処理液供給手段が待機する待機ポットと、前記待機ポットにて前記処理液供給手段を洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記洗浄液供給手段の洗浄液を前記貫通口に供給する配管とを有する液体供給手段とを備え、前記上部カップが相対昇降した際には、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間が液体で気密化されることを特徴とするものである。

［作用・効果］基板を処理する際には上部カップが下部カップに相対昇降し、第１シール部材と第２シール部材とが近接するが、液体供給手段により第２シール部材に液体が供給されているので、第１シール部材と第２シール部材との隙間が液シールされる。したがって、回転支持手段に支持されている基板に対して処理液供給手段から処理液が供給されている際に、排気口から排気を行っても上部カップと下部カップの隙間から排気が漏れることがなく、排気効率を高めることができる。その結果、ミストやパーティクルを含む気流を効率よく排気でき、基板を清浄度高く処理することができる。また、待機ポットには洗浄液供給手段による洗浄が行われるので、ここからの洗浄液を貫通口に対して配管を介して供給することにより、液シールを形成することができる。

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また、請求項２に記載の発明は、処理液供給手段を介して基板に処理液を供給することで所定の処理を施す基板処理装置において、基板を回転可能に支持する回転支持手段と、前記回転支持手段の側方を囲う下部カップと、前記下部カップに突出して形成されている第１シール部材と、前記下部カップに対して相対昇降自在に配設された上部カップと、前記第１シール部材側に突出して前記上部カップに形成され、相対昇降時に前記第１シール部材に近接する第２シール部材と、前記下部カップ内の気体を排気する排気口と、前記第２シール部材に対して液体を供給するものであって、前記上部カップの上面に形成された貫通口を備え、前記処理液供給手段が処理液を供給するために基板の上方に移動する際に、前記貫通口にも処理液を供給する液体供給手段とを備え、前記上部カップが相対昇降した際には、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間が液体で気密化されることを特徴とするものである。

［作用・効果］基板を処理する際には上部カップが下部カップに相対昇降し、第１シール部材と第２シール部材とが近接するが、液体供給手段により第２シール部材に液体が供給されているので、第１シール部材と第２シール部材との隙間が液シールされる。したがって、回転支持手段に支持されている基板に対して処理液供給手段から処理液が供給されている際に、排気口から排気を行っても上部カップと下部カップの隙間から排気が漏れることがなく、排気効率を高めることができる。その結果、ミストやパーティクルを含む気流を効率よく排気でき、基板を清浄度高く処理することができる。また、処理液供給手段は、上部カップの外縁から中央部に移動するので、このときに液シールのための処理液を供給する。供給された処理液は、上部カップの貫通口を通して第２シール部材に達し、液シールを形成する。特に、処理液が現像の場合には、上部カップの側方に処理液供給手段が位置している状態から処理液を供給しているので、貫通口を設けるだけで容易に適用することができる。

この発明に係る基板処理装置によれば、液体供給手段から供給された液体により、第１シール部材と第２シール部材との隙間が液シールされる。したがって、回転支持手段に支持されている基板に対して処理液供給手段から処理液が供給されている際に、排気口から排気を行っても上部カップと下部カップの隙間から排気が漏れることがなく、排気効率を高めることができる。その結果、ミストやパーティクルを含む気流を効率よく排気でき、基板を清浄度高く処理できる。また、待機ポットには洗浄液供給手段による洗浄が行われるので、ここからの洗浄液を貫通口に対して配管を介して供給することにより、液シールを形成することができる。

本発明は、上部カップと下部カップの隙間を液体でシールする点が特徴的なものとなっている。以下、基板処理装置において液体でシールするのに好適な構成について説明する。

以下、図１から図３を参照してこの発明の実施例1を説明する。

なお、図１は実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す縦断面図であり、図２は要部を示す縦断面図である。

この基板処理装置は、基板Ｗに対して現像処理を施す現像装置である。基板Ｗには、予めフォトレジスト被膜が被着されており、さらに所定パターンを焼き付けてある。その基板Ｗに処理液として現像液を供給し、さらにリンス液として純水を供給して現像処理を施すようになっている。

この基板処理装置は、中央部に回転モータ１を備えている。この回転モータ１の回転軸３は、その上端部に吸引式スピンチャック５が嵌め付けられている。回転モータ１の周囲には、内部カバー７が取り付けられ、この内部カバー７の上部には外部カバー９が取り付けられている。この外部カバー９は、吸引式スピンチャック５の上面よりやや下方に上縁部が位置し、そこから滑らかに曲面を描いて内部カバー７の下部に達するように設けられている。

なお、上述した吸引式スピンチャック５が本発明における回転支持手段に相当する。本実施例装置では吸引式スピンチャック５としているが、これに代えて基板Ｗの端縁に当接して支持する、いわゆるメカチャックを採用してもよい。

内部カバー７の下部は、回転モータ１の下部周囲を覆うベース１１の外周に取り付けられている。このベース１１の下部周囲には、バット１３が設けられている。平皿状を呈するバット１３は、後述する現像液やリンス液等の処理液を回収するためのものである。バット１３は、この現像装置のフレーム１５に取り付けられている。バット１３とフレーム１５の一部位には、フレーム１５の下部に設けられた排出空間１７に連通する排液口１９が形成されている。

バット１３の外縁部には、下部カップ２１が立設されている。この下部カップ２１は、筒状を呈し、回転モータ１を囲うように設けられている。下部カップ２１は、側壁部２３と、上壁部２５と、張り出し部材２７と、垂下部材２９とを備えている。上壁部２５は、側壁部２３の上縁に、張り出し部材２７を介して立設されている。張り出し部材２７は、筒状の側壁部２３の内壁よりも内側にやや張り出して形成されている。その張り出した部分の内周面には、垂下部材２９が取り付けられている。垂下部材２９は、内周面の高さ方向のうち中央部よりやや上側部分が張り出し部材２７に取り付けられている。上記の張り出し部材２７と垂下部材２９とが上部かぎ状片３１を構成している。また、側壁部２３には、離間して二カ所に排気口３３が形成されている。図１では、図示の関係上、排気口３３を一カ所のみ示している。

なお、上部かぎ状片３１が本発明における第１シール部材に相当する。

下部カップ２１の内周側には、上部カップ３５が設けられている。この上部カップ３５は、図示しない昇降機構によって下部カップ２１に対して昇降自在に構成されている。なお、昇降高さは、図１及び図２中に実線で示す「待機位置」と、図１及び図２中に二点鎖線で示す「処理位置」である。上部カップ３５は、筒部材３７と、上部傾斜部材３９と、下部かぎ状片４３とを備えている。

筒部材３７は、昇降の関係上、下部カップ３５の垂下部材２９の内周面からやや離間して、その外周面が位置するように設けられている。上部傾斜部材３９は、筒部材３７の上縁部に取り付けられており、中心側に向けてせり上がった中心側傾斜片３９ａと、外側に向けて下向きに傾斜した外側傾斜片３９ｂとともに、外側傾斜片３９ｂの外周部がほぼ垂直に垂下してなる垂下片３９ｃとを備えている。

本発明における第２シール部材に相当する下部かぎ状片４３は、筒部材３７の下端部に取り付けられている。下部かぎ状片４３は、筒部材３７から側壁部２３側に向けて突出し、先端部４３ａが側壁部２３の内周面に当接しないように「かぎ状」に曲げられている。また、「かぎ状」の曲げによって凹部４３ｂが形成されている。この凹部４３ｂは、平面視で環状を呈する。

なお、図１及び図２において二点鎖線で示すように、上部カップ３５が下部カップ２１に対して上昇した際には、下部かぎ状片４３と上部かぎ状片３１とが係合するようになっている。具体的には、上部かぎ状片３１の垂下部材２９が凹部４３ｂに入り込む。但し、凹部４３ｂの底面には、垂下部材２９の下端が当接しない位置関係となる。換言すると、上部カップ３５が「処理位置」に上昇した状態であっても、下部カップ２１の内側空間と、下部カップ２１と上部カップ３５の外側空間とは、上記の僅かな隙間を通して連通している。

図１に示すように、下部カップ２１に隣接する位置（図１の左側）には、待機ポット４５が配置されている。この待機ポット４５は、処理液として現像液を供給するための二つの現像ノズル４７が待機可能に構成されている。待機ポット４５内には、現像ノズル４７の先端部４７ａを純水で洗浄するためのノズル洗浄部４９が配備されている。この現像ノズル４７は、現像処理にあたり、吸引式スピンチャック５を挟んだ反対側（図１の右側）にある待避ポット５１まで直線的に移動するように構成されている。

なお、現像ノズル４７が本発明における処理液供給手段に相当する。

待避ポット５１に隣接する外側には、一時貯留タンク５３が配設されている。この一時貯留タンク５３には、現像ノズル４７から現像液を供給した後に、基板Ｗに対してリンス液を供給するリンスノズル５５が待機している。リンス液とは、例えば、純水である。したがって、純水の品質が悪化しないように、一般的に純水の供給目的でなく廃棄目的とした「スローリーク」と呼ばれる動作が行われている。つまり、待機中にリンスノズル５５からリンス液を僅かな流量で一時貯留タンク５３に継続的に流すのである。これによりリンス液がリンスノズル５５内に滞留することがなく、リンス液の品質悪化が防止できる。

一時貯留タンク５３は、その左側側壁の下部に排液穴５７が形成されている。この排液穴５７には、配管５９の一端側が連通接続されている。配管５９の他端側は、下部カップ２１の側壁部２３上部に形成された貫通口６１に連通接続されている。したがって、上記のスローリークにより一時貯留タンク５３に貯留されたリンス液は、一時貯留タンク５３の下部側壁に形成された排液穴５７と、配管５９と、貫通口６１とを通して排出される。排出されたリンス液は、側壁部２３の内壁を伝って下方に流れ、上部カップ３５が「待機位置」にある際に、一部が下部かぎ状片４３の凹部４３ｂに貯留し、その他はバット１３によって回収される。さらに、バット１３に回収されたリンス液等は、上述した排液口１９を通して排出空間１７を通して回収される。

なお、上記のリンスノズル５５と、一時貯留タンク５３と、配管５９と、貫通口６１とが本発明における液体供給手段に相当する。また、リンスノズル５５は本発明における供給手段に相当し、一時貯留タンクは貯留手段に相当する。

次に、図３及び図４を参照して上記のように構成されている基板処理装置の動作について説明する。なお、図３及び図４はともに動作説明に供する図であり、図３は現像液の供給を示し、図４はパドル現像中を示す図である。また、現像処理については、基板Ｗの上面に現像液を盛って処理する「パドル現像」を例に採る。

初期状態においては、上部カップ３５は「待機位置」にある。この状態では、リンスノズル５５からスローリークされている純水が、配管５９を介して下部かぎ状片４３の凹部４３ｂに貯留される。溢れた純水は、バット１３を介して廃棄される。

現像処理を行うには、現像ノズル４７から現像液を吐出させつつ、待機ポット４５側から基板Ｗの中心を経て待避ポット５１側にまで移動させる。これにより基板Ｗの上面には、現像液が盛られる。このとき下部カップ２１の内部は、排気口３３を介して排気が行われているが、現像液が液盛りされただけであるので、その臭気は弱く排気が多少弱くても臭気漏れは起こらない。

液盛り後、所定時間が経過すると、上部カップ３５を「処理位置」に移動させる。つまり、下部カップ２１の上部に上部カップ３５を上昇させる。すると、図４に示すように、下部かぎ状片４３の凹部４３ｂに、上部かぎ状片３１の垂下部材２９が僅かな隙間をおいてはまり込む。しかし、凹部４３ｂには純水が貯留して液シールを構成しているので、上部カップ３５の側方から外気が侵入するのを防止することができる。また、純水は凹部４３ｂに溜まるように構成してあるので、純水が容易に漏れ出すことがなく、長時間にわたり液シールを維持することができる。

この状態で、回転モータ１を駆動して基板Ｗを一定時間だけ回転させ、液盛りされている現像液を振り切る。このとき現像液が振り切られるとともに、振り切られた現像液が上部カップ３５にあたって下方に向けられて回収される。そのため、特に飛散する現像液からの臭気が上部カップ３５及び下部カップ２１に充満する。しかし、液シールが構成されている関係上、上部カップ３５と下部カップ２１の隙間から排気が漏れることがなく、排気効率を高めることができる。その結果、臭気が周囲に溢れることもなく、その上、ミストやパーティクルを含む気流を効率よく排気でき、基板Ｗを清浄度高く処理することができる。

次に、リンスノズル５５からスローリークのときよりも大流量で純水を供給させる。そして、基板Ｗの上方で一定時間だけ揺動移動させることにより、現像の化学反応を停止させるとともに現像液を洗い流す洗浄を行う。その後、リンスノズル５５を元に戻し、回転モータ１を高速駆動することで純水を振り切り、基板Ｗを乾燥させる。

次に、図５を参照してこの発明の実施例２を説明する。なお、図５は、実施例２に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。上述した実施例１と共通する構成については、同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

配管５９の一端側は、下部カップ２１の貫通口６１に連通接続されているが、他端側は洗浄液供給管６３に連通接続されている。この洗浄液供給管６３（洗浄液供給手段）は、待機ポット４５の現像ノズル４７を洗浄するための洗浄液を供給する配管である。この洗浄液供給管６３には、開閉弁６５が取り付けられており、この開閉弁６５を開放すると貫通口６１にも洗浄液が供給されるようになっている。

このように、待機ポット４５に洗浄液を供給する構成を利用しても、上述した実施例１と同様にして液シールを行うことができ、上記同様の効果を奏する。

次に、図６を参照してこの発明の実施例３を説明する。なお、図６は、実施例３に係る基板処理装置の要部を示す縦断面図である。上述した実施例１と共通する構成については、同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

上部カップ３５の上部傾斜部材３９のうち、外側傾斜片３９ｂには貫通口６５が形成されている。その形成される位置は、後述する理由により、平面視で、筒部材３７の外周面と、垂下部材２９の内周面との間が好ましい。

次に、図６を参照して動作について説明する。なお、図６は上記構成の装置の動作説明に供する図である。

現像ノズル４７は待機ポット４５から移動し、現像液を供給しつつ基板Ｗの上方を通過して待避ポット５１まで移動する。その際、現像液は、基板Ｗの上方に位置している間だけ供給されるのではなく、上部カップ３５の上部傾斜部材３９上方に位置しているときから供給が開始されている。したがって、現像ノズル４７が上部カップ３５の上部開口に達するまでに供給された現像液は、下部カップ２１を伝ってバット１３に回収されるだけでなく、貫通口６５を通って下部かぎ状片４３の凹部４３ｂに貯留する。したがって、上部カップ３５が「処理位置」に上昇した際に液シールを構成することができ、上記実施例１，２と同様の効果を奏する。

このように基板処理装置が現像装置の場合には、上部カップ３５の側方に現像ノズル４７が位置している状態から現像液を供給しているので、上部カップ３５の上部傾斜部材３９に貫通口６５を設けるだけで容易に構成することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では基板処理装置として現像装置を例に採って説明したが、現像装置に限定されるものではなく、例えば、上部カップと下部カップを備え、カップ内を排気する構成の回転式塗布装置であっても適用することができる。

（２）第１シール部材と第２シール部材の形状については上記形態に限定されるものではなく、上部カップが上昇した際に第１シール部材に第２シール部材が近接する構成のものであれば適用可能である。

（３）上述した各実施例では、既に装置内に備えられた液体供給手段を利用してそれを凹部４３ｂに導く構成を採用しているが、凹部４３ｂに液体を供給する専用の液体供給手段を設けてもよい。

（４）上部カップ３５が下部カップ２１に対して上昇する構成を例に採っているが、下部カップ２１が上部カップ３５に対して下降する構成であってもよい。

実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 要部を示す縦断面図である。 動作説明に供する図であり、現像液の供給を示す図である。 動作説明に供する図であり、パドル現像中を示す図である。 実施例２に係る基板処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施例３に係る基板処理装置の要部を示す縦断面図である。 動作説明に供する図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 回転モータ
５ … 吸引式スピンチャック（回転支持手段）
２１ … 下部カップ
２３ … 側壁部
２５ … 上壁部
２７ … 張り出し部材
２９ … 垂下部材
３１ … 上部かぎ状片（第１シール部材）
３３ … 排気口
３５ … 上部カップ
３７ … 筒部材
３９ … 上部傾斜部材
３９ａ … 中心側傾斜片
３９ｂ … 外側傾斜片
３９ｃ … 垂下片
４３ … 下部かぎ状片（第２シール部材）
４３ａ … 先端部
４３ｂ … 凹部
４７ … 現像ノズル（処理液供給手段）
５３ … 一時貯留タンク（貯留手段）
５５ … リンスノズル（供給手段、液体供給手段）
５７ … 排液穴（液体供給手段）
５９ … 配管（液体供給手段）
６１ … 貫通口（液体供給手段）

Claims (2)

1. 処理液供給手段を介して基板に処理液を供給することで所定の処理を施す基板処理装置において、
   基板を回転可能に支持する回転支持手段と、
   前記回転支持手段の側方を囲う下部カップと、
   前記下部カップに突出して形成されている第１シール部材と、
   前記下部カップに対して相対昇降自在に配設された上部カップと、
   前記第１シール部材側に突出して前記上部カップに形成され、相対昇降時に前記第１シール部材に近接する第２シール部材と、
   前記下部カップ内の気体を排気する排気口と、
   前記第２シール部材に対して液体を供給するものであって、前記下部カップの側面に形成された貫通口と、前記処理液供給手段が待機する待機ポットと、前記待機ポットにて前記処理液供給手段を洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記洗浄液供給手段の洗浄液を前記貫通口に供給する配管とを有する液体供給手段とを備え、
   前記上部カップが相対昇降した際には、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間が液体で気密化されることを特徴とする基板処理装置。
2. 処理液供給手段を介して基板に処理液を供給することで所定の処理を施す基板処理装置において、
   基板を回転可能に支持する回転支持手段と、
   前記回転支持手段の側方を囲う下部カップと、
   前記下部カップに突出して形成されている第１シール部材と、
   前記下部カップに対して相対昇降自在に配設された上部カップと、
   前記第１シール部材側に突出して前記上部カップに形成され、相対昇降時に前記第１シール部材に近接する第２シール部材と、
   前記下部カップ内の気体を排気する排気口と、
   前記第２シール部材に対して液体を供給するものであって、前記上部カップの上面に形成された貫通口を備え、前記処理液供給手段が処理液を供給するために基板の上方に移動する際に、前記貫通口にも処理液を供給する液体供給手段とを備え、
   前記上部カップが相対昇降した際には、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間が液体で気密化されることを特徴とする基板処理装置。

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