CN101060069A - 液体处理装置 - Google Patents

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Abstract

液体处理装置包括：基板保持部，水平地保持基板，能够与基板一起旋转；旋转杯，围绕保持在基板保持部上的基板，能够与基板一起旋转；旋转机构，使旋转杯及基板保持部一体地旋转；液体供给机构，对基板供给处理液；排气排液部，进行旋转杯的排气及排液。排气排液部具有主要将从基板甩出的处理液取入而排液的呈环状的排液杯、和围绕排液杯外侧地设置并将来自旋转杯及其周围的主要是气体成分取入而排气的排气杯，分别独立地进行从排液杯的排液和从排气杯的排气。

Description

液体处理装置
技术领域
本发明涉及对例如半导体晶片等基板进行既定的液体处理、例如用来将附着在半导体晶片上的微粒及污物除去的清洗处理的液体处理装置。
背景技术
在半导体器件的制造工艺或平板显示器(PFD)的制造工艺中，较多采用对作为被处理基板的半导体晶片或玻璃基板供给处理液而进行液体处理的工艺。作为这样的工艺，可以举出例如将附着在基板上的微粒及污物等除去的清洗处理、光刻工序中的光致抗蚀剂液及显影液的涂敷处理等。
作为这样的液体处理装置，已知有下述装置：将半导体晶片等基板保持在旋转夹盘上，在使基板旋转的状态下对晶片的正面或正反面供给处理液，在晶片的正面或正反面上形成液膜而进行处理。
在这种装置中，通常进行对晶片的中心供给处理液、通过使基板旋转而使处理液向外方扩散而形成液膜、使处理液脱离的处理。并且，设有围绕晶片外侧的杯体等部件，以便将向基板的外方甩出的处理液向下方引导，将从晶片甩出的处理液迅速地排出。但是，在这样设置杯体等的情况下，处理液有可能以雾的形式飞散，到达基板而造成水痕或微粒等缺陷。
作为能够防止这样的问题的技术，在特开平8-1064号公报中，公开了以下的技术：以与在水平支撑基板的状态下使基板旋转的旋转支撑机构一体旋转的方式，设置承接从基板向外周方向飞散的处理液的处理液承接部件，承接处理液并将处理液向外方引导回收。在该公报中，处理液承接部件从基板侧起依次具有水平遮檐部、将处理液向外侧下方引导的倾斜引导部、将处理液向水平外方引导的水平引导部、以及垂直立设的壁部，将处理液驱入狭小的范围内，在防止雾向基板再次附着的同时，经由设在处理液承接部件的角部的排液口向水平外方排出，再经由在配置于处理液承接部件外侧的间隔件的内部向外方延伸的槽而排液。
但是，在特开平8-1064号公报中公开的技术中，由于与基板一起旋转的处理液承接部件将处理液驱入基板外方的狭小范围内，所以基板外侧的间隔件部分变大，导致装置的占位面积变大。此外，排气不得不与排液一起进行，在下游侧需要用来将排出气体、排出液体分离的机构。
发明内容
本发明的目的是提供能够减小占位面积、不需要特别设置排出气体与排出液体的分离机构的液体处理装置。
根据本发明的一个技术方案，提供一种液体处理装置，包括：基板保持部，水平地保持基板，能够与基板一起旋转；旋转杯，围绕保持在上述基板保持部上的基板，能够与基板一起旋转；旋转机构，使上述旋转杯及上述基板保持部一体地旋转；液体供给机构，对基板供给处理液；排气排液部，进行上述旋转杯的排气及排液；上述排气排液部具有主要将从基板甩出的处理液取入而排液的呈环状的排液杯、和在上述排液杯的外侧围绕上述排液杯地设置并将来自上述旋转杯及其周围的主要是气体成分取入而排气的排气杯，分别独立地进行从上述排液杯的排液和从上述排气杯的排气。
根据本发明的另一个技术方案，提供一种液体处理装置，包括：基板保持部，水平地保持基板，能够与基板一起旋转；旋转杯，围绕保持在上述基板保持部上的基板，能够与基板一起旋转；旋转机构，使上述旋转杯及上述基板保持部一体地旋转；正面液体供给机构，对基板的正面供给处理液；背面液体供给机构，对基板的背面供给处理液；排气排液部，进行上述旋转杯的排气及排液；上述排气排液部具有主要将从基板甩出的处理液取入而排液的呈环状的排液杯、和在上述排液杯的外侧围绕上述排液杯地设置并将来自上述旋转杯及其周围的主要是气体成分取入而排气的排气杯，分别独立地进行从上述排液杯的排液和从上述排气杯的排气。
根据本发明，由于设有与基板的旋转一起旋转的旋转杯，所以对旋转杯作用有离心力，与设置固定杯时相比，能够抑制处理液的雾的飞回。此外，由于旋转杯的存在，从排液杯飞回的雾到达基板的可能性较小，所以能够使旋转杯与排液杯接近，从而能够减小排液杯，维持装置的占位面积较小。进而，通过围绕排液杯设置排气杯，能够在根源部分进行排出液体和排出气体的分离，并且能够分别独立地进行从上述排液杯的排液和从上述排气杯的排气，所以不需要在下游侧设置用来分离排出气体和排出液体的机构。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的液体处理装置的概略结构的剖视图。
图2是将本发明第1实施方式的液体处理装置切开一部分表示的概略俯视图。
图3是将图1的液体处理装置中设有排气排液部的排液管的部分放大表示的剖视图。
图4是将图1的液体处理装置中设有排气排液部的排气管的部分放大表示的剖视图。
图5A～图5D是用来说明本发明第1实施方式的液体处理装置的处理动作的图。
图6是用来说明从晶片甩出的处理液的状态的图。
图7是放大表示本发明第2实施方式的液体处理装置的主要部分的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地说明。这里，表示将本发明应用在进行半导体晶片(以下简称为晶片)的正反面清洗的液体处理装置中的情况。
图1是表示本发明第1实施方式的液体处理装置的概略结构的剖视图，图2是其俯视图，图3、图4是将排气排液部放大表示的剖视图。该液体处理装置100具有可旋转地保持作为被处理基板的晶片W的晶片保持部1、使该晶片保持部1旋转的旋转马达2、以围绕保持在晶片保持部1上的晶片W的方式设置并与晶片保持部1一起旋转的旋转杯3、对晶片W的正面供给处理液的正面处理液供给喷嘴4、对晶片W的背面供给处理液的背面处理液供给喷嘴5、和设在旋转杯3的周缘部的排气排液部6。此外，以覆盖排气排液部6的周围及晶片W上方的方式设有壳体8。在壳体8的上部设有风扇·过滤器单元(FFU)9，对保持在晶片保持部1上的晶片W供给清洁空气的下降流。
晶片保持部1具有水平设置的呈圆板状的旋转板11、和连接在其背面的中心部上并向下方铅直延伸的圆筒状的旋转轴12。在旋转板11的中心部，形成有连通到旋转轴12内的孔12a的圆形的孔11a。并且，背面处理液供给喷嘴5能够在孔12a及孔11a内升降。如图2所示，在旋转板11上，以相等间隔设有3个保持晶片W的外缘的保持部件13。该保持部件13将晶片W水平地保持在从旋转板11稍稍浮起的状态下。并且，该保持部件13能够在保持晶片W的保持位置和向后方转动而解除保持的解除位置之间移动。在旋转板11的端部附近，以外侧部分比中心侧部分低的方式环绕地形成有倾斜部11b。因而，旋转板11的端部比其他部分形成得薄。
在旋转轴12的下端卷绕有带14，带14还卷绕在带轮15上。并且，带轮15能够在马达2的作用下旋转，通过马达2的旋转，经由带轮15及带14使旋转轴12旋转。
正面处理液供给喷嘴4被保持在喷嘴臂16的末端部上，并被从未图示的液体供给管供给处理液，经由设在其内部的喷嘴孔喷出处理液。作为所喷出的处理液，可以举出清洗用的药液、纯水等漂洗液、IPA那样的干燥溶剂等，能够喷出1种或2种以上的处理液。喷嘴臂16如图2所示，设置成能够以轴17为中心转动，能够在未图示的驱动机构作用下，在晶片W中心上的喷出位置和晶片W外方的退避位置之间移动。另外，喷嘴臂16可上下移动地设置，在转动时为上升的状态，在从正面处理液供给喷嘴4喷出处理液时为下降的状态。
在背面处理液供给喷嘴5的内部形成有沿着其长度方向延伸的喷嘴孔5a。并且，经由未图示的处理液管从喷嘴孔5a的下端供给既定的处理液，将该处理液经由喷嘴孔5a向晶片W的背面喷出。作为喷出的处理液，与上述正面处理液供给喷嘴4同样，可以举出清洗用的药液、纯水等漂洗液、IPA那样的干燥溶剂等，能够喷出1种或2种以上的处理液。背面处理液供给喷嘴5兼有作为晶片升降部件的功能，在其上端部具有支撑晶片W的晶片支撑台18。在晶片支撑台18的上表面上具有用来支撑晶片W的3根晶片支撑销19(仅图示了两根)。并且，在背面处理液供给喷嘴5的下端，经由连接部件20连接有压力缸机构21，通过借助该压力缸机构21使背面处理液供给喷嘴5升降来使晶片W升降，进行晶片W的装载及卸载。
旋转杯3如图3所示，具有从旋转板11的端部向上方延伸以形成垂直壁的圆筒状的垂直壁部件31、和从垂直壁部件31的上端向内侧延伸的圆环状的遮檐部件32。
在垂直壁部件31的与晶片W大致相同高度的位置上，设有内端到达晶片W周缘附近的呈圆环状且呈板状的引导部件35。引导部件35设置成，其正反面与晶片W的正反面大致连续。在垂直壁部件31的引导部件35上方的位置及下方的位置上，分别沿着周向设有多个从其内侧向外侧贯通的排出孔33及34。排出孔33设计成其下表面与引导部件35的正面相接，排出孔34设计成其下表面与旋转板11的正面相接。并且，在通过马达2使晶片保持部1及旋转杯3与晶片W一起旋转而从正面处理液供给喷嘴4向晶片W正面的中心供给处理液时，处理液在离心力的作用下在晶片W的正面上扩散，从晶片W的周缘甩出。从该晶片W正面甩出的处理液被引导到大致连续地设置的引导部件35的正面上而到达垂直壁部件31，在离心力的作用下通过排出孔33向旋转杯3的外侧排出。此外，同样，在使晶片保持部1及旋转杯3与晶片W一起旋转而从背面处理液供给喷嘴5对晶片W背面的中心供给处理液时，处理液在离心力的作用下在晶片的背面扩散，从晶片W的周缘甩出。从该晶片W背面甩出的处理液被引导到与晶片W的背面大致连续地设置的引导部件35的背面上而到达垂直壁部件31，在离心力的作用下通过排出孔34向旋转杯3的外侧排出。此时，由于在垂直壁部件31上作用有离心力，所以阻止了处理液的雾向内侧返回。
此外，引导部件35这样引导从晶片W正面及背面甩出的处理液，所以从晶片W的周缘脱离的处理液不易紊流化，能够在不使处理液雾化的情况下将其向旋转杯外引导。引导部件35中与晶片W相邻的部分正反面的高度优选与晶片W正反面的高度相同。另外，如图2所示，在引导部件35中对应于晶片保持部件13的位置上，设有切口部36，以避让晶片保持部件13。
排气排液部6主要用来回收从被旋转板11和旋转杯3围绕的空间排出的排出气体及排出液体，如图3、图4的放大图所示，包括承接从旋转杯3的垂直壁部件31的排出孔33、34排出的排出液体的呈环状的排液杯41、和在排液杯41的外侧围绕排液杯41地设置的呈环状的排气杯42。
如图1及图3所示，在排液杯41的底部，在一个部位设有排液口43，在排液口43上连接着排液管44。在排液管44的下游侧设有未图示的吸引机构，从旋转杯3汇集到排液杯41中的排出液体经由排液口43、排液管44被迅速地排出、废弃或回收。另外，排液口43也可以设在多个部位。
此外，排气杯42除了围绕排液杯41以外还围绕旋转杯3，其上壁42a位于遮檐部件32的上方。并且，排气杯42从其上壁42a与遮檐部件32之间的呈环状的导入口42b将旋转杯3内及其周围的主要是气体成分取入并排出。此外，在排气杯42的下部，如图1及图4所示，设有排气口45，在排气口45上连接着排气管46。在排气管46的下游侧设有未图示的吸引机构，能够对旋转杯3的周围排气。排气口45设有多个，根据处理液的种类能够切换使用。
这样，处理液经由旋转杯被引导到排液杯41中，气体成分从导入口42b被引导到排气杯42中，并且独立地进行从排液杯41的排液和从排气杯42的排气，所以能够以分离的状态引导排出液体和排出气体。
排气杯42在其上壁上沿着周向设有多个空气取入口47，在其内侧壁上上下两层地沿着周向设有多个空气取入口48。空气取入口47吸引排气杯42上方区域的环境气体，空气取入口48吸引存在于旋转板11下方的机构部的环境气体，能够将滞留的处理液的气体化成分除去。此外，由于在排液杯41的外侧围绕该排液杯41地设置排气杯42，所以还能够可靠地吸引从排液杯41漏出的雾，防止处理液的雾向外部扩散。
接着，参照图5A～图5D说明以上那样构成的液体处理装置100的动作。首先，如图5A所示，在使背面处理液供给喷嘴5上升的状态下，从未图示的输送臂将晶片W交接到晶片支撑台18的支撑销上。接着，如图5B所示，使背面处理液供给喷嘴5下降到能够通过保持部件13保持晶片W的位置，通过保持部件13将晶片W夹紧。然后，如图5C所示，使正面处理液供给喷嘴4从退避位置移动到晶片W的中心上的喷出位置。
在此状态下，如图5D所示，一边借助马达2使保持部件1与旋转杯3及晶片W一起旋转，一边从正面处理液供给喷嘴4及背面处理液供给喷嘴5供给既定的处理液而进行清洗处理。
在该清洗处理中，对晶片W的正面及背面的中心供给处理液，该清洗液在离心力的作用下向晶片W的外侧扩散，从晶片W的周缘甩出。在此情况下，由于围绕晶片W的外侧设置的杯是与晶片W一起旋转的旋转杯3，所以如图6所示，从晶片W甩出的处理液碰到垂直壁部件31时，离心力作用在处理液上，在垂直壁部件31的排出孔33、34的周围形成液膜37，所以不易发生固定杯的情况下产生的飞散(雾化)。并且，到达垂直壁部件31的处理液在离心力的作用下被从排出孔33、34排出到旋转杯3的外侧。因而，抑制了设置固定杯时产生的、碰到杯而雾化的处理液回到晶片W上的情况。如果停止处理液的供给，则以液膜37形式存留在垂直壁部件31的排出孔33、34周围的处理液也被从排出孔33、34排出，成为在旋转杯3内不存在处理液的状态。
此外，这样由于旋转杯3的存在，即使在排液杯41内产生了雾也基本上不存在雾将晶片W污染的可能，所以排液杯41只要是能够排液的程度的很小的杯就可以，即使围绕其周围设置排气杯42也能够将装置做成小型的，能够减小装置的占位面积。并且，由于这样在排液杯41的外侧围绕排液杯41地设置排气杯42，所以与如上述那样排出液体被从设于旋转杯3的垂直壁部件31上的排出孔33、34取入到排液杯41中相对，存在于旋转杯3内及其周围的气体成分被从环状的导入口42b取入到排气杯42中，在根源部分进行排出液体和排出气体的分离，并且能够独立地进行从排液杯41的排液和从排气杯42的排气，所以不需要在下游侧设置用来将排出气体和排出液体分离的机构。此外，由于排气杯42围绕排液杯41设置，所以即使处理液的雾从排液杯41漏出也能够由排气杯42捕集，能够防止处理液的雾向装置外飞散而带来不良影响。
此外，由于将引导部件35设计成正反面与晶片W的正反面大致连续，所以在离心力的作用下，在晶片W的正反面上从周缘甩出的处理液以层流状态在引导部件35的正反面上被引导而达到垂直壁部件31，被从排出孔33、34排出。因而，能够很有效地抑制处理液从晶片W甩出的时刻的处理液雾化。
接着，对本发明第2实施方式的液体处理装置进行说明。
图7是放大表示本发明第2实施方式的液体处理装置的主要部分的剖视图。在本实施方式中，引导部件、旋转杯及排气排液部的构造与第1实施方式不同。以下，主要说明它们的不同部分，而以下说明的部分以外的其他部分与第1实施方式同样地构成。
在本实施方式中，与第1实施方式不同，代替旋转杯3而使用具有向下方引导排出液体的构造的旋转杯3’。此外，代替引导部件35而使用具有背面从内侧朝向外侧向下方倾斜的构造的引导部件35’。此外，由于这样的构造差异，使用与排液杯41构造有些不同的排液杯41’。进而，为了易于将排出气体向排气管(未图示)引导，使用与排气杯42构造不同的排气杯42’。
具体而言，旋转杯3’具有：防止从晶片W甩出的处理液飞散并将处理液向下方引导的遮檐部件51、和用来在遮檐部件51与引导部件35’之间以及引导部件35’与旋转板11之间分别形成使处理液通过的多个隙缝53及54的多个间隔部件55及56。遮檐部件51、间隔部件55、引导部件35’、间隔部件56、旋转板11通过螺纹紧固等一体地固定，它们能够一体地旋转。隙缝53及54沿着周向排列有多个，为了形成这些隙缝53及54，沿着周向配置有多个间隔部件55及56。也可以代替这样的间隔部件而如第1实施方式那样使用形成有孔的板。
遮檐部件51的内侧壁从内侧朝向外侧向下方弯曲，其下端延伸到旋转板11下方。在其下端部与旋转板11之间的部分、即旋转杯3’的下端部分，朝向下方形成有圆环状的开口部57，将排出液体向下方排出。并且，将排液杯41’配置成承接该开口部57、即围绕开口部57。通过这样将遮檐部件51的下端延伸到旋转板11的下方，能够使来自旋转杯3’的液体的排出部远离晶片W，能够减少雾的返回。从这样的观点来看，遮檐部件51的下端位置优选尽量向下方延伸而从晶片W尽量远离。排液杯41’与排液杯41只有承接排出液体的部分的结构不同，其他结构与排液杯41大致相同，设有排液口43并在那里连接排液管44这一点也相同。
遮檐部件51的外侧的面从末端朝向外周侧向下侧倾斜，与其倾斜连续地形成朝向下侧的曲线。此外，排气杯42’的上壁42a’对应于遮檐部件51的倾斜而朝向外周侧向下侧倾斜，与其倾斜部分连续地形成朝向下侧的曲线。由此，容易将从上壁42a’和遮檐部件51之间的开口部42b’吸引的气体向排气管(未图示)引导。
在这样构成的液体处理装置中，与第1实施方式同样，一边通过马达2使保持部件1与旋转杯3’及晶片W一起旋转，一边从正面处理液供给喷嘴4及背面处理液供给喷嘴5供给既定的处理液而进行清洗处理。此时，在晶片W的正面及背面从周缘甩出的处理液在引导部件35’的正面及背面上被引导，分别通过隙缝53及54后，沿着遮檐部件51的内壁被向下方引导，并被从形成在旋转杯3’的下端部分的圆环状开口部57向下方排出，进而被取入到排液杯41’中。在此情况下，本实施方式中，从旋转杯3’的下端将处理液引导到下方的排液杯41’中，排液杯41’的位置与晶片W较远地分离，高度位置也不同，所以即使在排液杯41’中处理液雾化，也能进一步减小雾对晶片W的影响。
此外，与第1实施方式同样，能够减小排液杯41’，即使围绕其周围设置排气杯42’也能够将装置做成小型的，能够减小装置的占位面积。此外，通过这样围绕排液杯41’设置排气杯42’，与第1实施方式同样，能够在根源部分进行排出液体和排出气体的分离，并且能够独立地进行从排液杯41’的排液和从排气杯42’的排气，所以不需要在下游侧设置用来将排出气体和排出液体分离的机构，并且即使处理液的雾从排液杯41’漏出也能够通过排气杯42’捕集，能够防止处理液的雾向装置外飞散而带来不良影响。
另外，本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，为了防止紊流化造成的雾的产生而设有引导部件，但并不是必须要设置。此外，在上述实施方式中，举例说明了进行晶片的正反面清洗的液体处理装置，但本发明并不限于此，也可以是进行正面的清洗处理的液体处理装置，并且，关于液体处理，并不限于清洗处理，也可以是抗蚀剂液涂敷处理及其后的显影处理等其他液体处理。此外，在上述实施方式中，表示了使用半导体晶片作为被处理基板的情况，但当然能够应用到以液晶显示装置(LCD)用的玻璃基板为代表的平板显示器(FPD)用基板等其他基板中。

Claims (12)

1、一种液体处理装置，包括：
基板保持部，水平地保持基板，能够与基板一起旋转；
旋转杯，围绕保持在上述基板保持部上的基板，能够与基板一起旋转；
旋转机构，使上述旋转杯及上述基板保持部一体地旋转；
液体供给机构，对基板供给处理液；
排气排液部，进行上述旋转杯的排气及排液；
上述排气排液部具有主要将从基板甩出的处理液取入而排液的呈环状的排液杯、和在上述排液杯的外侧围绕上述排液杯地设置并将来自上述旋转杯及其周围的主要是气体成分取入而排气的排气杯，分别独立地进行从上述排液杯的排液和从上述排气杯的排气。
2、如权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，还包括引导部件，所述引导部件设在上述保持部件上的基板的外侧，与上述保持部件及上述旋转杯一起旋转，将从基板甩出的处理液向基板的外方引导。
3、如权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，上述旋转杯具有将从基板甩出的处理液向水平方向排出的处理液排出部，上述排液杯围绕上述旋转杯的外侧设置，承接向水平方向排出的排出液体。
4、如权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，上述旋转杯具有将从基板甩出的处理液取入并向下方引导的引导壁、和将取入的处理液向下方排出的开口部，上述排液杯围绕上述开口部设置，承接向下方排出的排出液体。
5、如权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，上述排气杯配置成，在上述旋转杯的上方形成圆环状的导入口。
6、如权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，上述排气杯在壁部上具有将周围的环境气体取入的取入口。
7、一种液体处理装置，包括：
基板保持部，水平地保持基板，能够与基板一起旋转；
旋转杯，围绕保持在上述基板保持部上的基板，能够与基板一起旋转；
旋转机构，使上述旋转杯及上述基板保持部一体地旋转；
正面液体供给机构，对基板的正面供给处理液；
背面液体供给机构，对基板的背面供给处理液；
排气排液部，进行上述旋转杯的排气及排液；
上述排气排液部具有主要将从基板甩出的处理液取入而排液的呈环状的排液杯、和在上述排液杯的外侧围绕上述排液杯地设置并将来自上述旋转杯及其周围的主要是气体成分取入而排气的排气杯，分别独立地进行从上述排液杯的排液和从上述排气杯的排气。
8、如权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，还包括引导部件，所述引导部件设在上述保持部件上的基板的外侧，与上述保持部件及上述旋转杯一起旋转，将从基板甩出的处理液向基板的外方引导。
9、如权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，上述旋转杯具有将从基板甩出的处理液向水平方向排出的处理液排出部，上述排液杯围绕上述旋转杯的外侧设置，承接向水平方向排出的排出液体。
10、如权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，上述旋转杯具有将从基板甩出的处理液取入并向下方引导的引导壁、和将取入的处理液向下方排出的开口部，上述排液杯围绕上述开口部设置，承接向下方排出的排出液体。
11、如权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，上述排气杯配置成，在上述旋转杯的上方形成圆环状的导入口。
12、如权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，上述排气杯在壁部上具有将周围的环境气体取入的取入口。
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