JP4526374B2

JP4526374B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP4526374B2
Application number: JP2004365754A
Authority: JP
Inventors: 公二長谷川; 明森田; 健一郎新居
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: JP2005317907A; KR20060044383A; TWI255498B; TW200603273A; KR100730050B1; US20050217793A1; US7160416B2

Description

本発明は、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）等の基板を処理する基板処理装置に係り、特に、処理液を貯留している処理槽に基板を浸漬して処理する技術に関する。

従来、この種の装置として、処理液を貯留している処理槽と、この処理槽内に配設され、複数枚の基板を起立姿勢で整列保持する保持機構と、複数枚の基板の整列方向に沿う仮想の水平軸を回転中心として保持機構を自転させる回転機構とを備えたものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

この装置では、処理槽に処理液を貯留した状態で、保持機構ごと複数枚の基板を処理液に浸漬させ、回転機構で複数枚の基板を、仮想の水平軸を回転中心として回転させながら所定時間の処理を行う。このように複数枚の基板を自転させつつ処理することにより、処理液を基板の全面にわたって接触させ、処理が均一に行われることを意図している。
特開２００３−５９８７９号公報

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、複数枚の基板の整列方向に沿う水平軸を回転中心として自転させている関係上、基板の周辺部は大きく移動するものの、基板の中心部はほとんど移動することがない。したがって、基板の中心部と周辺部とでは処理液に触れる度合いが大きく異なることになるので、全面にわたって処理を均一に施すことができないという問題がある。

また、基板の中心部は、周辺部に比較して処理が遅れる関係上、処理を中心部に合わせて行うことになって処理時間が長くなるという問題もある。

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、基板の回転駆動を工夫することにより、基板の全面にわたって均一に処理を行うことができ、しかも処理の短時間化を図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。

本発明は、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、基板を処理液に浸漬させて処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留し、基板を収容する処理槽と、前記処理槽内において複数枚の基板を起立姿勢で保持する保持機構と、複数枚の基板の整列方向に沿った仮想の水平軸周りに前記保持機構を公転させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記処理槽の上方にて複数枚の基板の整列方向に設けられた第１及び第２の回転軸と、前記各回転軸に設けられ、互いに螺合した２個のギアと、前記第２の回転軸を回転駆動する回転機構と、前記第１の回転軸に配設され、前記第１の回転軸から延出された回転片と、前記回転片の外周側に一端側が回動自在に取り付けられ、他端側が前記保持機構に取り付けられた連結片と、を含み、複数枚の基板を保持した前記保持機構を処理液に浸漬させた状態で、前記駆動機構を駆動させ、複数枚の基板を前記水平軸周りに公転させつつ処理を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、第２の回転軸を回転機構で回転駆動すると、回転片の外周部は第１の回転軸から所定距離だけ離れた円運動を行う。したがって、連結片の一端側がそれに応じて円運動を行うので、連結片の他端側に固定された保持機構を、処理槽内で仮想の水平軸周りに公転させることができる。これにより、基板の周辺部だけでなく中心部も公転運動をすることになるので、基板の全面にわたって処理液を均一に接触させることができる。その結果、基板の全面にわたって均一に処理を行うことができ、しかも処理が遅い部分に処理時間を合わせる必要がないので、処理の短時間化を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明は、基板を処理液に浸漬させて処理を行う基板処理装置において、処理液を貯留し、基板を収容する処理槽と、前記処理槽内において複数枚の基板を起立姿勢で保持する保持機構と、複数枚の基板の整列方向に沿った仮想の水平軸を中心とし、この中心から所定距離だけ離れて前記水平軸周りに前記保持機構を回転させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記処理槽の上方にて複数枚の基板の整列方向に設けられた第１及び第２の回転軸と、前記各回転軸に設けられ、互いに螺合した２個のギアと、前記第２の回転軸を回転駆動する回転機構と、前記第１の回転軸に配設され、前記第１の回転軸から延出された回転片と、前記回転片の外周側に一端側が回動自在に取り付けられ、他端側が前記保持機構に取り付けられた連結片と、を含み、複数枚の基板を保持した前記保持機構を処理液に浸漬させた状態で、前記駆動機構を駆動させ、複数枚の基板の中心部を前記水平軸周りに回転させつつ処理を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、第２の回転軸を回転機構で回転駆動すると、回転片の外周部は第１の回転軸から所定距離だけ離れた円運動を行う。したがって、連結片の一端側がそれに応じて円運動を行うので、連結片の他端側に固定された保持機構を、処理槽内で仮想の水平軸周りに公転させることができる。これにより、基板の周辺部だけでなく中心部も水平軸周りに回転することになるので、基板の全面にわたって処理液を均一に接触させることができる。その結果、基板の全面にわたって均一に処理を行うことができ、しかも処理が遅い部分に処理時間を合わせる必要がないので、処理の短時間化を図ることができる。

（削除）

本発明において、前記駆動機構を前記処理槽に対して昇降させる昇降機構をさらに備えていることが好ましい（請求項３）。昇降機構が処理時には駆動機構を下降させ、非処理時には駆動機構を上昇させることにより、保持機構を処理槽内とその上方にわたって移動させることができる。

本発明において、前記処理槽は、水酸化カリウムを含む処理液を貯留していることが好ましい（請求項４）。水酸化カリウムを含む処理液により、基板自体をエッチングすることができるので、基板の厚みを薄くする「裏面研磨」を行うことができる。

本発明において、前記処理槽に貯留された処理液に浸漬される複数枚の基板は、処理液に耐性を有する部材を、回路が形成された面側に各々被着されていることが好ましい（請求項５）。処理液に耐性を有する部材によって、基板面のうち回路が形成された面側を保護することができる。

本発明に係る基板処理装置によれば、第２の回転軸を回転機構で回転駆動すると、回転片の外周部は第１の回転軸から所定距離だけ離れた円運動を行う。したがって、連結片の一端側がそれに応じて円運動を行うので、連結片の他端側に固定された保持機構を、処理槽内で仮想の水平軸周りに公転させることができる。これにより、基板の周辺部だけでなく中心部も公転運動をすることになるので、基板の全面にわたって処理液を均一に接触させることができる。その結果、基板の全面にわたって均一に処理を行うことができ、しかも処理が遅い部分に処理時間を合わせる必要がないので、処理の短時間化を図ることができる。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明する。
図１は、実施例に係る基板処理装置の概略構成を示す正面から見た縦断面図であり、図２は、実施例に係る基板処理装置の概略構成を示す側面から見た縦断面図である。

この基板処理装置は、処理液を貯留する内槽１と、この内槽１から溢れた処理液を回収するための外槽３とを備えた処理槽５を備えている。内槽１の底面には、処理液を導入するための導入口７が形成されており、その上方には、整流板９が配設されている。この整流板９は、複数の細かい孔が全面にわたって形成されており、導入口７から内槽１へ導入された処理液の流れを整えて基板Ｗ側へ導く。

外槽３の一部位には、排出口１１が形成されている。この排出口１１と導入口７には、供給配管１３が連通接続されている。供給配管１３には、上流側から三方弁１５と、ポンプ１７と、インラインヒータ１９と、フィルタ２１とが設けられている。三方弁１５には、さらに処理液供給源２３が連通接続されている。また、排出口１１と三方弁１５との間付近の供給配管１３には、分岐管２５が設けられ、この分岐管２５に取り付けられた開閉弁２７の操作によって外槽３に貯留した処理液が排液される。

上記の構成に加えて、この装置は保持機構２９を備えている。この保持機構２９は、図１及び図２に示す処理位置と、この処理位置及び処理槽５よりも上方にあたる待機位置とにわたって昇降機構３１（図２）により昇降される。

保持機構２９は、基板Ｗの正面側（図１）から見て、逆Yの字状を呈する一対の保持フレーム３３と、保持フレーム３３の各先端部に形成された取付凹部３５と、下側二箇所の取付凹部３５に固定的に取り付けられた二本の係止部材３７と、上側一箇所の取付凹部３５に着脱自在に取り付けられた係止部材３７とを備えている。各係止部材３７は、基板Ｗの端縁を係止するための図示しない溝が複数個形成されており、その両端部が前側の保持フレーム３３と、後側の保持フレーム３３とに取り付けられて、複数枚の基板Ｗの外周三箇所を係止することにより複数枚の基板Ｗを安定保持する。

前後の保持フレーム３３の中心部には、それぞれ外側に向けて突出した状態で軸部材３９が固定的に取り付けられている。この軸部材３９には、処理槽５の上方に位置している駆動機構４１から垂下された連結片４３が取り付けられている。この連結片４３は、その下端部が軸部材３９に対してネジ止め固定されており、保持フレーム３３に対する相対的な位置が固定されている。

駆動機構４１は、内槽１中において上述した保持機構２９を、基板Ｗの整列方向に沿った仮想の水平軸ＶＰ周りに公転させる機能を備えている。以下に、この駆動機構４１について詳細に説明する。

駆動機構４１は、前フレーム４５と、後フレーム４７と、これらを下部において補強する補強カバー４９と、前フレーム４５と後フレーム４７のそれぞれに付設されている補強フレーム５１，５２と、前後の補強フレーム５１，５２に嵌め付けられている補強パイプ５３とを備えている。前フレーム４５と後フレーム４７の下部には、軸穴５５が形成されている。この軸穴５５には、基板Ｗの整列方向に沿う軸心Ｐに合わせて第１の回転軸５７が緩挿されている。第１の回転軸５７の両端部は、前フレーム４５および後フレーム４７から突出している。この第１の回転軸５７の両端部には、軸心Ｐから基板Ｗの面方向に向けられた回転片５９がネジ止めされて固定されている。また、各々の回転片５９の先端部には、上述した連結片４３の上端部が、基板Ｗの面方向に沿って回転可能にネジ６０によって取り付けられている。第１の回転軸５７の中間部には、ギア６１が固定的に取り付けられている。

補強フレーム５１の後側には、挿入穴６３が形成されている一方、補強フレーム５２には貫通穴６５が形成されている。第２の回転軸６７の一端側は、挿入穴６３に先端部が挿入され、他端側は貫通穴６５を通して処理槽５の後側に延出されている。第２の回転軸６７には、第１の回転軸５７に取り付けられているギア６１と螺合するようにギア６９が取り付けられている。第２の回転軸６７の延出された部分には、昇降機構３１が配備されている。

この昇降機構３１は、保持機構２９を待機位置と処理位置とにわたって昇降するために伸縮可能な作動片７３を備えたアクチュエータ７５と、この作動片７３の上端に取り付けられ、処理槽５側に延出された昇降片７７とを備えている。この昇降片７７の処理槽５側には、モータ７９が配設されており、その回転軸には第２の回転軸６７の他端側が連結されている。また、上述した補強パイプ５３もこの昇降片７７に取り付けられている。

上述したモータ７９の回転軸を、図１及び図２に示すように正面から見て時計回りに駆動すると、第２の回転軸６７が時計回りに回転し、ギア６９，６１を介して第１の回転軸５７が反時計回りに回転する。すると、第１の回転軸５７に取り付けられている回転片５９が反時計回りに、回転片５７の先端部側が軸心Ｐ周りに公転する。したがって、回転片５７の先端部側で回転可能に取り付けられた連結片４３は、鉛直姿勢を保ったままその上端部が軸心Ｐの周囲を回転し、これに伴い連結片４３の下端部に固定されている保持機構２９が内槽１中において公転運動することになる。

換言すると、第１の回転軸５７に取り付けられている回転片５９が反時計回りに、回転片５７の先端部側が軸心Ｐを中心として、その周囲を回転する。したがって、回転片５７の先端部側の連結片４３は、鉛直姿勢を保ったままその上端部が軸心Ｐの周囲を回転し、これに伴い連結片４３の下端部に固定されている保持機構２９が内槽１中において、仮想の水平軸ＶＰを中心に、ここから所定距離だけ離れて水平軸ＶＰ周りに円を描くように回転することになる。これにより、保持機構２９に保持されている基板Ｗの中心部が水平軸ＶＰの周りに円を描くように回転される。なお、所定距離は、回転片５７の軸芯Ｐとネジ６０との間隔に等しい。

次に、図１〜図３を参照しつつ、上述した構成の基板処理装置の動作について説明する。図３は、動作説明に供する図である。なお、処理として基板Ｗの裏面研磨（バックポリッシュとも呼ばれる）を例に採って説明する。この裏面研磨とは、基板Ｗを裏面から水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液のような処理液により化学的に研磨して、その厚みを大幅に薄くする処理を行う。また、基板Ｗの回路等が形成された面側には、予め処理液に耐性を備えている部材を被着してある。その部材としては、例えば、耐薬品性の粘着テープやワックスなどが挙げられる。

初期状態としては、アクチュエータ７５が伸長動作して、保持機構２９が処理槽５の上方にあたる図示しない待機位置にあるものとする。そして、この状態にて、処理対象である複数枚の基板Ｗを、図示しない搬送手段から保持機構２９に受け渡す。

次いで、開放弁２７を閉止するとともに、三方弁１５を処理液供給源２３に切り替え、ここから処理液を供給するためにポンプ１７を作動させる。さらに、インラインヒータ１９を作動させて、処理液を所定の温度に加熱して供給配管１３に流通させる。なお、処理液としては、例えば、半導体シリコンに対するエッチングレートが高い水酸化カリウムが挙げられる。このようにして供給された処理液が内槽１から溢れ、外槽３に貯留した後、三方弁１５を切り替えて、処理液供給源２３からの供給を停止するとともに、外槽３の処理液を供給配管１３に循環させる。この循環を行いつつ、インラインヒータ１９による加熱で処理液の温度が安定した場合には、昇降機構３１を作動させて、保持機構２９を待機位置から処理位置に下降させる。これと同時に、モータ７９を作動させて、保持機構２９を公転運動させる。なお、モータ７９の回転による保持機構２９の公転回転数は、例えば、９０ｒｐｍ程度であるが、この公転回転数は処理内容に応じて適宜に調整すればよい。

上記の動作により、複数枚の基板Ｗが保持機構２９ごと内槽１中の処理液に浸漬されるので、処理液による基板Ｗに対する処理が行われる。さらに、図３に示すように、モータ７９の作動により保持機構２９が公転するので、複数枚の基板Ｗを内槽１中において水平軸周りに公転運動させることができる。したがって、基板Ｗの周辺部だけでなくその中心部も同様に公転運動をすることになるので、基板Ｗの全面にわたって処理液を均一に接触させることができる。その結果、基板Ｗの全面にわたって均一に処理を行うことができ、しかも処理が遅い部分に処理時間を合わせる必要がないので、処理の短時間化を図ることができる。

換言すると、モータ７９の作動により保持機構２９が仮想の水平軸ＶＰを中心として、ここから所定距離だけ離れて水平軸ＶＰ周りに回転するので、基板Ｗの周辺部だけでなくその中心部も同様に水平軸ＶＰ周りに円を描く回転運動をすることになるので、基板Ｗの全面にわたって処理液を均一に接触させることができる。

なお、図３においては、基板Ｗの回転の様子が理解しやすいように、基板Ｗの下部に三角形のマークＭを付してある。これにより公転に伴う基板Ｗの下部の軌跡が明瞭となり、基板Ｗの全体の動きを容易に把握できる。

ところで、上記の公転運動及び仮想の水平軸ＶＰ周りの回転運動を模式的に表すと、図４のようになる。なお、図４（ａ）は、上述した実施例に係る回転動作であり、図４（ｂ）は、従来例における回転動作であり、図４（ｃ）は、昇降動作させた場合の動作を模式的に示した図である。

上記の実施例では、図４（ａ）に示すように、基板Ｗの中心Ｃが水平軸ＶＰを中心として、基板Ｗ自身の向きが不変のままで円を描くように回転駆動される。これにより、基板Ｗの周辺部及び中心部Ｃがともに処理液中において円運動をすることになる。

その一方、従来例における回転動作では、図４（ｂ）に示すように、基板Ｗの周辺部は大きく動くが、その中心部Ｃは処理液中において位置が不動となっている。

なお、従来例には挙げていないが、図４（ｃ）に示すように、基板Ｗを昇降動作させる従来例としての構成が考えられる。この構成では、その中心部Ｃと周辺部は昇降により上下に移動するので、従来例に比較すると基板Ｗの中心部Ｃも処理液に触れる度合いを比較的大きくできる。しかしながら、本実施例は、円運動を行わせているので、上下方向への移動量を小さくしつつも基板Ｗの中心部Ｃが処理液中にて移動する距離を稼ぐことができる。したがって、処理槽１における上下方向の寸法を変えることなく、基板Ｗの中心部Ｃの移動距離を長くすることができ、処理液に触れる度合いをより大きくすることができ、均一性をより高くすることができるという利点を有する。

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。

（削除）

（１）また、上記の実施例では、保持機構２９として保持フレーム３３や係止部材３７等を備えた構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、側面から見てＬの字状を呈する保持部材の上縁に基板を当接載置する構成とし、この保持部材ごと処理槽内において公転運動させるように構成してもよい。

（２）上述した各実施例では、処理液として水酸化カリウム溶液を例に採り、処理として基板の裏面研磨を例に挙げたが、例えば、フッ化水素酸溶液による酸化膜エッチング処理や、燐酸によるアルミエッチング等の処理等においても本発明を適用することができる。

実施例に係る基板処理装置の概略構成を示す正面から見た縦断面図である。実施例に係る基板処理装置の概略構成を示す側面から見た縦断面図である。動作説明に供する図である。（ａ）は実施例に係る回転動作であり、（ｂ）は従来例における回転動作であり、（ｃ）は昇降動作させた場合の動作を模式的に示した図である。

１ … 内槽
３ … 外槽
５ … 処理槽
Ｗ … 基板
２９ … 保持機構
３１ … 昇降機構
３３ … 保持フレーム
３７ … 係止部材
４１ … 駆動機構
４３ … 連結片
５１ … 第１の回転軸
５９ … 回転片
６１，６９ … ギア
６７ … 第２の回転軸
７３ … 作動片
７９ … モータ

Claims

基板を処理液に浸漬させて処理を行う基板処理装置において、
処理液を貯留し、基板を収容する処理槽と、
前記処理槽内において複数枚の基板を起立姿勢で保持する保持機構と、
複数枚の基板の整列方向に沿った仮想の水平軸周りに前記保持機構を公転させる駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、前記処理槽の上方にて複数枚の基板の整列方向に設けられた第１及び第２の回転軸と、
前記各回転軸に設けられ、互いに螺合した２個のギアと、
前記第２の回転軸を回転駆動する回転機構と、
前記第１の回転軸に配設され、前記第１の回転軸から延出された回転片と、
前記回転片の外周側に一端側が回動自在に取り付けられ、他端側が前記保持機構に取り付けられた連結片と、を含み、
複数枚の基板を保持した前記保持機構を処理液に浸漬させた状態で、前記駆動機構を駆動させ、複数枚の基板を前記水平軸周りに公転させつつ処理を行うことを特徴とする基板処理装置。
基板を処理液に浸漬させて処理を行う基板処理装置において、
処理液を貯留し、基板を収容する処理槽と、
前記処理槽内において複数枚の基板を起立姿勢で保持する保持機構と、
複数枚の基板の整列方向に沿った仮想の水平軸を中心とし、この中心から所定距離だけ離れて前記水平軸周りに前記保持機構を回転させる駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、前記処理槽の上方にて複数枚の基板の整列方向に設けられた第１及び第２の回転軸と、
前記各回転軸に設けられ、互いに螺合した２個のギアと、
前記第２の回転軸を回転駆動する回転機構と、
前記第１の回転軸に配設され、前記第１の回転軸から延出された回転片と、
前記回転片の外周側に一端側が回動自在に取り付けられ、他端側が前記保持機構に取り付けられた連結片と、を含み、
複数枚の基板を保持した前記保持機構を処理液に浸漬させた状態で、前記駆動機構を駆動させ、複数枚の基板の中心部を前記水平軸周りに回転させつつ処理を行うことを特徴とする基板処理装置。
請求項１または２に記載の基板処理装置において、
前記駆動機構を前記処理槽に対して昇降させる昇降機構をさらに備えていることを特徴とする基板処理装置。
請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記処理槽は、水酸化カリウムを含む処理液を貯留していることを特徴とする基板処理装置。
請求項４に記載の基板処理装置において、
前記処理槽に貯留された処理液に浸漬される複数枚の基板は、処理液に耐性を有する部材を、回路が形成された面側に各々被着されていることを特徴とする基板処理装置。