JP5084639B2

JP5084639B2 - スピン処理装置

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Publication number: JP5084639B2
Application number: JP2008170306A
Authority: JP
Inventors: 航之介林
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: CN102057464A; EP2296170B1; US20110073565A1; EP2296170A1; CN102057464B; EP2296170A4; KR101168649B1; TW201009922A; TWI396233B; WO2010001781A1; JP2010010554A; KR20110009181A; US8377251B2

Description

この発明は回転駆動される基板を複数種の処理液によって順次処理するスピン処理装置に関する。

たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造過程においては、矩形状のガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パターンを形成するということが行われている。回路パターンを形成する場合、上記基板に対して現像処理、エッチング処理あるいはレジストの剥離処理などが行われる。これらの処理を行う場合、まず、基板に第１の処理液として現像液、エッチング液或いは剥離液などを供給して所定の処理を行い、ついで第２の処理液として純水などの洗浄液を供給して洗浄処理するということが行われる。

現像液、エッチング液あるいは剥離液などの第１の処理液は高価であるため、回収して繰り返し使用するということが行われている。第１の処理液を繰り返して使用する場合、第１の処理液と第２の処理液とを混合させずに回収しなければならない。

第１の処理液と第２の処理液との混合を避けるためには、基板に供給された第１の処理液と第２の処理液とをそれぞれ別々の経路で回収しなければならない。
一方、上記基板は上述した複数種の第１の処理液によって順次処理するということもある。たとえば、現像処理された基板をエッチング液でエッチング処理した後、洗浄液で洗浄処理し、ついで剥離液でレジストの剥離処理を行なった後、再度洗浄液で洗浄処理して次工程に搬送するということがある。

そのような場合にも、上記エッチング液と剥離液とを繰り返して使用する場合には、これらの処理液に他の処理液や洗浄液を混合させずに分離回収することが要求される。

従来、基板を複数の処理液によって処理するともに、それぞれの処理液を分離して回収するスピン処理装置としては特許文献１に示されるものが知られていた。特許文献１に示されたスピン処理装置は、カップ体内に基板を保持して回転駆動される回転テーブルを設け、上記カップ体内の、上記回転テーブルの径方向に環状の複数の仕切体を上下方向に駆動可能に設ける。

そして、回転テーブルに保持された基板に処理液を供給して処理するとき、複数の仕切体のうちの１つを上昇させる。それによって、上記基板の回転によって生じる遠心力で飛散する処理液を、上昇させられた仕切体の内周面に衝突させて落下させる。

各仕切体の内周面側に形成されたそれぞれの空間部に対応するカップ体の底部には回収管が接続されている。それによって、各空間部に落下する処理液を上記回収管によって別々に回収できるようになっている。

つまり、複数の仕切体のうちのどれを上昇させるかによって、基板から飛散する処理液が落下する空間部を設定することができるから、基板に供給される複数種の処理液を各空間部毎に分離して回収することが可能となるというものである。
特開２００３−２９７８０１

ところで、このような構成によると、回転テーブルの回転開始時や終了時にはその回転速度が変化するから、基板から飛散する処理液の飛散距離も回転速度に応じて変化することになる。つまり、回転速度が遅いときには処理液の飛散距離が小さくなる。

処理液の飛散距離が小さくなると、基板から飛散した処理液は上昇させられた仕切体の内周面に届かないことがあるから、そのような場合には処理液が設定された空間部に落下せず、他の空間部に落下して回収されてしまうということがある。

さらに、基板が一定速度で回転している場合であっても、基板から飛散する処理液の飛散距離は処理液の基板への供給状態の変化に応じて変化することがあるから、そのような場合にも基板からの処理液を設定された空間部に落下させて回収することができないということがある。

基板から飛散する処理液を設定された空間部に落下させることができなければ、その処理液が他の処理液に混合してしまうことになるから、複数種の処理液を確実に分離回収することができないということになる。

この発明は、基板を複数種の処理液によって処理する際、それぞれの処理液を確実に分離して回収することができるようにしたスピン処理装置を提供することにある。

この発明は、基板に複数種の処理液を順次供給して処理するスピン処理装置であって、
カップ体と、
このカップ体内に設けられ上記基板を保持して回転駆動される回転テーブルと、
上面が開口したリング状をなしていて、上記カップ体の内周と上記回転テーブルの外周との間に上下方向に駆動可能に設けられ回転する上記基板から飛散する上記処理液を受ける処理液受け体と、
上記基板に供給される処理液の種類に応じて上記処理液受け体を上下方向に駆動してその高さを設定する上下駆動手段と、
上記カップ体に設けられ上記処理液受け体が受けた処理液をこの処理液受け体が上記上下駆動手段によって設定された高さに応じて分離して回収する分離回収手段を具備し、
上記処理液受け体は内周壁、外周壁及び底壁を有し、この底壁は上記カップ体の径方向に対して傾斜していて、傾斜方向の下端側に位置する上記内周壁或いは外周壁のどちらか一方にはカップ体の内部を上記分離回収手段に連通させる連通部が設けられていることを特徴とするスピン処理装置にある。

上記カップ体の内周と上記回転テーブルの外周との間には、周方向全長にわたる空間部が形成され、
上記処理液受け体は上記空間部に上下動可能に収容されていることが好ましい。

上記分離回収手段は、上記カップ体の周壁の上下方向の異なる高さ位置に設けられた複数の分離流路を有することが好ましい。

この発明によれば、基板から飛散する処理液を受ける処理液受け体の高さを設定し、その高さに応じて処理液受け体が受けた処理液を分離するため、基板から飛散する処理液の飛散距離に係らず、複数種の処理液を確実に分離回収することが可能となる。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１に示すスピン処理装置はカップ体１を備えている。このカップ体１は筒状の周壁２を有し、この周壁２の上端には径方向中心に向かって高く傾斜した傾斜壁３が設けられている。

上記カップ体１の底壁４の中心部には透孔５が形成されている。この透孔５には駆動源６が設けられている。この駆動源６の駆動軸７の上端には回転テーブル８が取付けられている。この回転テーブル８の上面の周辺部には周方向に所定間隔で複数の支持体１１が設けられている。各支持体１１の上面には偏心回転する係合ピン１２が設けられている。

そして、回転テーブル８には、たとえば半導体ウエハからなる基板Ｗが供給され、この基板Ｗの周縁部が上記係合ピン１２によって係合保持される。つまり、上記係合ピン１２を偏心回転させることで、上記基板Ｗが回転テーブル８に着脱可能に保持される。

なお、上記回転テーブル８には、この上面及び外周面を覆うカバー１３が設けられている。このカバー１３の周壁は、上記カップ体１の底壁４に形成された透孔５の周囲に立設された環状壁５ａの内周面に接近して対向している。それによって、カップ体1内に供給された処理液が上記透孔５から外部に流出するのが阻止されている。

上記カップ体１内には、その周壁２と上記環状壁５ａとによってカップ体１の内周と回転テーブル８の外周との間に、周方向全長にわたるリング状の空間部１５が形成されている。この空間部１５には空間部１５と同様のリング状に形成された処理液受け体１６が上下方向に移動可能に収容されている。

上記処理受け受け体１６は図２（ａ）、（ｂ）に示すように環状の内周壁１７と外周壁１８が同心状に設けられていて、これら周壁１７，１８の下端は底壁１９によって連結されて閉塞され、上面は開口している。上記底壁１９は処理液受け体１６の径方向内方から外方に向かって低く傾斜している。
なお、処理液受け体１６は、全体或いは少なくとも表面が撥水性及び耐薬品性を備えた材料、たとえばフッ素樹脂などによって形成されている。なお、表面だけを撥水性とする場合には、フッ素樹脂などをコーティングすればよく、その場合、表面のうちの内面だけに撥水処理を行うようにしてもよい。

上記処理液受け体１６の底壁１９の外底面には、上下駆動手段としてのリニアモータ２１の駆動軸２２が連結されている。なお、リニアモータ２１はカップ体１の周方向に所定間隔で複数、この実施の形態では周方向に１８０度間隔で２つ配置されている。このリニアモータ２１は上記回転テーブル８の駆動源６とともに制御装置２３によって駆動が制御される。それによって、上記処理液受け体１６は上記空間部１５内で上下方向に段階的に高さが設定されるようになっている。

上記処理液受け体１６の周壁２の下端部には周方向に所定間隔、この実施の形態では９０度間隔で周方向に沿って細長い４つの連通部としての流出孔２５が形成されている。

上記カップ体１の外周面の、上記処理液受け体１６の流出孔２５に対応する箇所、つまり周方向に９０度間隔の箇所には、角筒状の流路集合体２６の一端が接続されている。この流路集合体２６の内部は分離回収手段を構成する第１乃至第３の分離流路２７ａ〜２７ｃに隔別されている。つまり、流路集合体２６の一端部内において、上記第１乃至第３の分離流路２７ａ〜２７ｃの先端部は上下方向に区画されている。

上記処理液受け体１６は、その外周壁１８に形成された流出孔２５が流路集合体２６の第１乃至第３の分離流路２７ａ〜２７ｃに順次対向するよう、上記リニアモータ２１によって上下方向に段階的に駆動される。それによって、後述するように上記処理液受け体１６に流入した処理液は、上記流出孔２５が対向した流路集合体２６の第１乃至第３の分離流路２７ａ〜２７ｃのうちの１に流れるようになっている。

なお、各分離流路２７ａ〜２７ｃの先端部における高さ寸法は、上記流出孔２５の高さ寸法よりも大きく設定されている。それによって、処理液受け体１６を駆動して所定の高さに位置決めしたとき、流出孔２５は複数の分離流路２７ａ〜２７ｃのうちの１つだけに確実に対向するようになっている。

上記第１乃至第３の分離流路２７ａ〜２７ｃの他端には、この分離流路２７ａ〜２７ｃとともに分離回収手段を構成する第１乃至第３の回収タンク２８ａ〜２８ｃが接続されている。それによって、各分離流路２７ａ〜２７ｃを流れた処理液は第１乃至第３の回収タンク２８ａ〜２８ｃに分離回収されるようになっている。

上記カップ体１の周壁２には周方向に所定間隔で複数、この実施の形態では１８０度間隔で２つの排気管２９（１つのみ図示）の一端が接続されている。排気管２９の他端は図示しない排気ブロアに接続されている。

それによって、回転テーブル８に保持された基板Ｗの上面側の雰囲気が上記カップ体１内の空間部１５を通じて排出されるようになっている。このように、基板Ｗの上面の雰囲気が流れることによって、カップ体１内に浮遊するミストが基板Ｗの上面に付着することなく円滑に排出されるようになっている。

なお、カップ体１の周壁２内面に開口した排気管２９の開口端には、この排気管２９に後述するように基板Ｗから飛散した処理液が流入するのを防止するために、図示しない遮蔽板が所定の間隔で配置されている。

上記回転テーブル８に保持された基板Ｗの上面には処理液が供給される。処理液の供給は、たとえばカップ体１の上方に配置された複数のノズル体、この実施の形態では３つのノズル体３１ａ〜３１ｃから選択的に供給されるようになっている。
第１のノズル体３１ａはたとえば現像液などの第１の処理液を供給し、第２のノズル体３１ｂは純水などの第２の処理液を供給する。第３のノズル体３１ｃはエッチング液などの第３の処理液を供給するようになっている。

次に、上記構成のスピン処理装置によって基板Ｗを第１乃至第３の処理液によって順次処理する場合について図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、処理液受け体１６をリニアモータ２１によって最下段に下降位置決めし、その外周壁１８に形成された流出孔２５を流路集合体２６に形成された最下段の第１の分離流路２７ａに対向させる。

その状態で、未処理の基板Ｗを保持した回転テーブル８を回転させるとともに、第１のノズル体３１ａから基板Ｗに第１の処理液である現像液を供給する。それによって、基板Ｗの上面に塗布されたレジストが第１の処理液によって現像処理されることになる。

基板Ｗに供給された第１の処理液は、回転する基板Ｗの遠心力によってその外周縁から周囲に飛散し、カップ体１の空間部１５で最下段の高さに位置決めされた処理液受け体１６の上面開口から内部に流入する。処理液受け体１６内に流入した第１の処理液は流出孔２５を通って第１の分離流路２７ａを流れ、この第１の分離流路２７ａに接続された第１の回収タンク２８ａに回収される。つまり、第１の処理液である現像液を第１の回収タンク２８ａに分離回収することができる。

第１の処理液による基板Ｗの処理が終了したならば、リニアモータ２１を作動させて処理液受け体１６を図３（ｂ）に示すように中段の高さに位置決めし、その流出孔２５を第２の分離流路２７ｂに対向させる。処理液受け体１６を中段の高さに位置決めしたならば、基板Ｗには第２のノズル体３１ｂによって第２の処理液である純水を供給する。

それによって、基板Ｗや処理液受け体１６は純水によって洗浄され、その純水は処理液受け体１６の流出孔２５及び流路集合体２６の第２の分離流路２７ｂを通じて第２の回収タンク２８ｂに回収される。つまり、基板Ｗを洗浄した現像液を含む純水を第２の回収タンク２８ｂに分離回収することができる。

基板Ｗと処理液受け体１６を純水によって洗浄処理したならば、リニアモータ２１を作動させて処理液受け体１６を図３（ｂ）に示す中段の高さ位置から図３（ｃ）に示す最上段の高さに上昇させて位置決めし、その流出孔２５を第３の分離流路２７ｃに対向させる。

ついで、第３のノズル体３１ｃから第３の処理液としてのエッチング液を基板Ｗに向けて噴射供給する。それによって、基板Ｗの上面のレジストが露光されずに除去された部分がエッチング処理されることになる。

基板Ｗに供給された第３の処理液は、処理液受け体１６の流出孔２５及び流路集合体２６の第３の分離流路２７ｃを通って第３の回収タンク２８ａに回収されることになる。つまり、第３の処理液としてのエッチング液に他の処理液が混合することなく、分離回収することができる。

基板Ｗを第３の処理液であるエッチング液で処理したならば、リニアモータ２１によって処理液受け体１６を図３（ｂ）に示す中段の高さ位置に設定し、基板Ｗに第２のノズル体３１ｂから第２の処理液である純水を供給して洗浄処理する。それによって、エッチング液を含む純水は第２の回収タンク２８ｂに回収されることになる。

すなわち、上記構成のスピン処理装置によれば、第１乃至第３の処理液を、第１乃至第３の回収タンク２８ａ〜２８ｃに分離して回収することができる。それによって、処理液として高価である、第１の処理液としての現像液や第３の処理液としてのエッチング液を再利用することができる。

カップ体１の内周と、回転テーブル８の外周との間の空間部１５には上面が開口した処理液受け体１６が高さ位置の調整可能に設けられている。そのため、回転する基板Ｗの上面に供給された処理液が基板Ｗに生じる遠心力によって飛散すると、その処理液は基板Ｗからの飛散距離に係らず、上記処理液受け体１６の上面からその内部に確実に流入する。

そして、処理液受け体１６に流入した処理液は、処理液受け体１６が設定された高さに応じてその外周壁１８の流出孔２５から流路集合体２６の第１乃至第３の分離流路２７ａ〜２７ｃのうちの１つを流れ、その分離流路に接続された第１乃至第３の回収タンク２８ａ〜２８ｃのうちの１つに回収される。

すなわち、処理液受け体１６の高さを、基板Ｗに供給される処理液の種類に応じて変えることで、種類の異なる処理液を第１乃至第３の回収タンク２８ａ〜２８ｃに確実に分離して回収することができる。

上記処理液受け体１６は少なくとも表面が撥水性の高い材料で作られており、しかも底壁１９は径方向外方、つまり外周壁１８に形成された流出孔２５に向かって低く傾斜している。そのため、処理液受け体１６に流入した処理液は、その表面にほとんど付着残留することなく回収されるから、回収効率が向上し、経済性を高めることができる。

上記処理液受け体１６はカップ体１の周壁２と、回転テーブル８の外周との間に形成された空間部１５に上下動可能に設けるようにした。上記空間部１５の外周はカップ体１の周壁２によって覆われている。そのため、回転する基板Ｗから飛散する処理液の飛散距離が大きくなっても、その処理液は周壁２に衝突して落下するから、上記処理液受け体１６によって確実に捕捉回収することができる。

上記一実施の形態では基板に供給する処理液を変更する際、基板や処理液受け体を純水で洗浄するようにしたが、遠心力によって基板の上面に処理液が残留し難く、しかも処理液受け体の少なくとも表面が撥水性の材料で作られ、その表面にも処理液が付着残留し難いから、回収される処理液の純度低下をある程度、容認することができれば、処理液の種類を変更する都度、基板や処理液受け体を純水で洗浄処理しなくてもよい。

また、基板に供給される処理液は現像液とエッチング液だけでなく、さらに剥離液を供給するようにしてもよく、或いは現像液、エッチング液及び剥離液以外の複数種の処理液を供給する場合であっても、この発明を適用することができる。

処理液の種類が増加した場合には、その種類の数に応じてノズル体の数が増加するばかりか、流路集合体に形成される分離流路の数も増加することになる。その場合、分流流路の数に応じて処理液受け体はリニアモータによって上下方向に位置決めされることになる。

また、分離回収手段を形成する流路集合体をカップ体の外周面に設けたが、透孔が形成された内周面に設けるようにしてもよい。その場合、処理液受け体の底壁はカップ体の径方向内方に向かって低く傾斜させ、さらに流出孔は外周壁に形成すればよい。
なお、処理液受け体の内面を処理液が付着残留し難いよう撥水処理しておけば、その底壁は傾斜させずに水平であっても、内部に流入した処理液を流路集合体の分離流路に流出させることができる。

この発明の一実施の形態を示すスピン処理装置の概略的構成図。（ａ）は処理液受け体の平面図、（ｂ）は処理液受け体の側面図。（ａ）は処理液受け体を最下段に位置決めしたときの説明図、（ｂ）は処理液受け体を中段に位置決めしたときの説明図、（ｃ）は処理液受け体を最上段に位置決めしたときの説明図。

符号の説明

１…カップ体、８…回転テーブル、１５…空間部、１６…処理液受け体、１７…内周壁、１８…外周壁、１９…底壁、２１…リニアモータ（上下駆動手段）、２５…流出孔（連通部）、２６…流路集合体、２７ａ〜２７ｃ…第１乃至第３の分離流路（分離回収手段）、２８ａ〜２８ｃ…第１乃至第３の回収タンク（分離回収手段）、３１ａ〜３１ｃ…第１乃至第３のノズル体。

Claims

基板に複数種の処理液を順次供給して処理するスピン処理装置であって、
カップ体と、
このカップ体内に設けられ上記基板を保持して回転駆動される回転テーブルと、
上面が開口したリング状をなしていて、上記カップ体の内周と上記回転テーブルの外周との間に上下方向に駆動可能に設けられ回転する上記基板から飛散する上記処理液を受ける処理液受け体と、
上記基板に供給される処理液の種類に応じて上記処理液受け体を上下方向に駆動してその高さを設定する上下駆動手段と、
上記カップ体に設けられ上記処理液受け体が受けた処理液をこの処理液受け体が上記上下駆動手段によって設定された高さに応じて分離して回収する分離回収手段を具備し、
上記処理液受け体は内周壁、外周壁及び底壁を有し、この底壁は上記カップ体の径方向に対して傾斜していて、傾斜方向の下端側に位置する上記内周壁或いは外周壁のどちらか一方にはカップ体の内部を上記分離回収手段に連通させる連通部が設けられていることを特徴とするスピン処理装置。
上記カップ体の内周と上記回転テーブルの外周との間には、周方向全長にわたる空間部が形成され、
上記処理液受け体は上記空間部に上下動可能に収容されていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
上記分離回収手段は、上記カップ体の周壁の上下方向の異なる高さ位置に設けられた複数の分離流路を有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のスピン処理装置。