CN101060070A - 液体处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种液体处理装置，包括：基板保持部，水平地保持基板，并能够与基板一同旋转；旋转杯，围绕被基板保持部保持的基板，能够与基板一同旋转；旋转机构，使旋转杯以及基板保持部一体旋转；液体供给机构，至少对基板的表面供给处理液；排气/排液部，从旋转杯向外部进行排气以及排液；和导向部件，按照表面与基板表面近似连续的方式设置于基板的外侧，与基板保持部以及旋转杯一同旋转，使向基板表面供给并从基板甩出的处理液经由其表面从旋转杯向排气/排液部导向。

Description

液体处理装置
技术领域
本发明涉及一种例如对半导体晶片等基板进行既定的液体处理，例如用于除去在半导体晶片上附着的微粒或污染物的洗涤处理的液体处理装置。
背景技术
在半导体器件的制造工艺与平板显示器(FPD)的制造工艺中，大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来进行液体处理的工艺。作为这样的工艺，例如可举出：对附着于基板的微粒或污染物等进行除去的洗涤处理、和光刻工序中的光致抗蚀剂液与显影液的涂敷处理等。
作为这样的液体处理装置，公知有一种将半导体晶片等基板保持于旋转卡盘，在使基板旋转的状态下向晶片的表面或表背面供给处理液，在晶片的表面或表背面形成液膜来进行处理的装置。
在这种装置中，通常处理液被供给到晶片的中心，通过使基板旋转而令处理液向外方扩展来形成液膜，使处理液脱离。而且，设置有围绕晶片外侧的杯(cup)等部件，以便将向基板的外方甩出的处理液向下方引导，由此可以使从晶片甩出的处理液迅速排出。但是，在如此设置杯等的情况下，处理液作为雾沫而飞散，有可能到达基板而造成水印(water mark)或微粒等的缺陷。
作为能够防止这种问题的技术，在特开平8-1064号公报中公开了下述技术：按照与在水平支承的状态下使基板旋转的旋转支承机构一体旋转的方式，设置对从基板向外圆周方向飞散的处理液进行接受的处理液接受部件，来对处理液进行接受，以便向外方引导处理液从而实现回收。
在该技术中，由于和基板一同旋转的处理液接受部件被设置为接近基板的外周部，所以，从基板向外圆周方向飞散的处理液能够被可靠地回收，防止处理液再次附着于基板。
但是，即便使用上述特开平8-1064号公报的技术，也会很大程度上受到雾沫等的影响。尤其是在洗涤处理中，在洗涤后的干燥步骤的结束时期，容易产生微小雾沫的再次附着、或因用于干燥的异丙醇(IPA)的局部蒸发促进而引起的干燥不良。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种一边旋转基板一边向基板供给处理液来对基板进行液体处理的液体处理装置，可以抑制处理液相对基板的雾沫飞散。
根据本发明的一个观点，所提供的液体处理装置包括：基板保持部，水平地保持基板，并能够与基板一同旋转；旋转杯，围绕被前述基板保持部保持的基板，能够与基板一同旋转；旋转机构，使前述旋转杯以及前述基板保持部一体旋转；液体供给机构，至少对基板的表面供给处理液；排气/排液部，从前述旋转杯向外部进行排气以及排液；和导向部件，按照表面与基板表面近似连续的方式设置于基板的外侧，与前述基板保持部以及前述旋转杯一同旋转，使向基板表面供给并从基板甩出的处理液经由其表面从前述旋转杯向前述排气/排液部导向。
根据本发明的另一观点，所提供的液体处理装置包括：基板保持部，水平地保持基板，并能够与基板一同旋转；旋转杯，围绕被前述基板保持部保持的基板，能够与基板一同旋转；旋转机构，使前述旋转杯以及前述基板保持部一体旋转；表面液体供给机构，对基板的表面供给处理液；背面液体供给机构，对基板的背面供给处理液；排气/排液部，从前述旋转杯向外部进行排气以及排液；和导向部件，按照表背面与基板表背面近似连续的方式设置于基板的外侧，与前述基板保持部以及前述旋转杯一同旋转，使向基板表面供给并从基板甩出的处理液经由其表面从前述旋转杯向前述排气/排液部导向，并且，使向基板背面供给并从基板甩出的处理液经由其背面从前述旋转杯向前述排气/排液部导向。
本发明根据本发明者们的见解，对下述倾向进行了抑制，所述倾向指，在旋转基板使处理液从基板脱离时，与基板周缘的界面张力的影响一同作用，会使得基板周缘附近的液体流动从层流变化为突然不均的液流，因此，基板边缘周边的气流也乱流化，容易引起雾沫化。
即，根据本发明，由于设置了与基板的旋转一同旋转的旋转杯，所以，离心力作用于旋转杯，可以抑制在设置固定杯时处理液的雾沫的弹回，而且，由于从基板的表面或表背面甩出的处理液可以通过导向部件而以层流状态从旋转杯导向排气/排液部，所以，还可以抑制处理液从基板甩出时的雾沫产生。因此，能够极其有效地抑制液体处理中处理液向基板飞散雾沫的现象。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的液体处理装置的概略构成的剖视图。
图2是局部剖开来表示本发明的第一实施方式所涉及的液体处理装置的概略俯视图。
图3是放大表示图1的液体处理装置的主要部分的剖视图。
图4A～4D是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的液体处理装置的处理动作的图。
图5是用于说明从晶片甩出的处理液的状态的图。
图6是用于说明导向部件的作用的图。
图7是用于说明没有设置导向部件时从晶片甩出的处理液的状态的图。
图8是放大表示本发明的第二实施方式所涉及的液体处理装置的主要部分的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。这里，对本发明应用于进行半导体晶片(下面简单记做晶片)的表背面洗涤的液体处理装置的情况进行表示。
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的液体处理装置的概略构成的剖视图，图2是其俯视图，图3是放大表示其主要部分的剖视图。该液体处理装置100包括：能够旋转地对作为被处理基板的晶片W进行保持的晶片保持部1；使该晶片保持部1旋转的旋转马达2；按照围绕被晶片保持部1保持的晶片W的方式设置，与晶片保持部1一同旋转的旋转杯3；向晶片W的表面供给处理液的表面处理液供给喷嘴4；向晶片W的背面供给处理液的背面处理液供给喷嘴5；和设置在旋转杯3的周缘部的排气/排液部6。而且，按照覆盖排气/排液部6的周围以及晶片W的上方的方式设置有壳体8。在壳体8的上部设置有风机过滤单元(FFU)9，向被晶片保持部1保持的晶片W供给向下流动(down flow)的清洁空气。
晶片保持部1具有：水平设置的呈圆板状的旋转板11、和与其背面的中心部连接并向下方垂直延伸的圆筒状旋转轴12。在旋转板11的中心部形成有与旋转轴12内的孔12a连通的圆形孔11a。而且，背面处理液供给喷嘴5能够在孔12a以及孔11a内升降。如图2所示，在旋转板11上以等间隔设置有三个对晶片W的外缘进行保持的保持部件13。该保持部件13在晶片W从旋转板11稍微浮起的状态下水平保持晶片W。而且，该保持部件13能够在保持晶片W的保持位置和向后方回转来解除保持的解除位置之间移动。在旋转板11的端部附近，按照外侧部分比中心侧部分低的方式而转圈形成有倾斜部11b。因此，旋转板11的端部形成得比其他部分薄。
在旋转轴12的下端卷挂有传动带(belt)14，传动带14还卷挂于带轮15。并且，带轮15通过马达2能够旋转，基于马达2的旋转并经由带轮15以及传动带14而使旋转轴12旋转。
表面处理液供给喷嘴4被保持在喷嘴臂16的前端部，从未图示的液体供给管供给处理液，经由在其内部设置的喷嘴孔而喷出处理液。作为所喷出的处理液，可举出洗涤用的药液、纯水等冲洗液、如IPA那样的干燥溶剂等，能够喷出一种或两种以上的处理液。喷嘴臂16如图2所示，被设置成能够以轴17为中心而回转，可以通过未图示的驱动机构在晶片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被设置成能够上下动作，在回转时成为上升的状态，在从表面处理液供给喷嘴4喷出处理液时成为下降的状态。
在背面处理液供给喷嘴5中，于内部形成有沿着其长度方向延伸的喷嘴孔5a。而且，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，该处理液通过喷嘴孔5a而被喷出到晶片W的背面。作为所喷出的处理液，与上述表面处理液供给喷嘴4同样，可举出洗涤用的药液、纯水等冲洗液、如IPA那样的干燥溶剂等，能够喷出一种或两种以上的处理液。背面处理液供给喷嘴5兼备作为晶片升降部件的功能，在其上端部具有支承晶片W的晶片支承台18。在晶片支承台18的上表面具有用于支承晶片W的三根晶片支承销19(仅图示两根)。而且，在背面处理液供给喷嘴5的下端通过连接部件20连接有缸体机构21，通过利用该缸体机构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(loading)以及卸载(unloading)。
旋转杯3如图3所示，具有：按照从旋转板11的端部向上方延伸来形成垂直壁的方式而设置的圆筒状垂直壁部件31、和从垂直壁部件31的上端向内方延伸的圆环状的帽形部件32。
在垂直壁部件31的与晶片W大致相同高度的位置，设置有内端到晶片W的周缘附近为止的圆环状且呈板状的导向部件35。导向部件35被设置成其表背面与晶片W的表背面近似连续。在垂直壁部件31中，于导向部件35的上方位置以及下方位置分别沿着圆周方向设置有多个从其内侧向外侧贯通的排出孔33和34。排出孔33被设置成其下表面与导向部件35的表面相接，排出孔34被设置成其下表面与旋转板11的表面相接。而且，在通过马达2使晶片保持部件1以及旋转杯3与晶片W一同旋转，并从表面处理液供给喷嘴4向晶片W表面的中心供给处理液时，处理液基于离心力在晶片W的表面扩展，从晶片W的周缘甩出。该从晶片W表面甩出的处理液被近似连续设置的导向部件35的表面导向而到达垂直壁部件31，基于离心力通过排出孔33，被排出到旋转杯3的外侧。另外，同样在使晶片保持部件1以及旋转杯3与晶片W一同旋转，并从背面处理液供给喷嘴5向晶片W的背面中心供给处理液时，处理液基于离心力而在晶片W的背面扩展，从晶片W的周缘甩出。该从晶片W背面甩出的处理液被与晶片W的背面近似连续设置的导向部件35的背面导向而到达垂直壁部件31，基于离心力通过排出孔34，被排出到旋转杯3的外侧。此时，由于离心力作用于垂直壁部件31，所以，阻止了处理液的雾沫向内侧返回。
而且，由于导向部件35如此对从晶片W表面以及背面甩出的处理液进行导向，所以，从晶片W的周缘脱离的处理液难以产生乱流化，可以使处理液不发生雾沫化地向旋转杯外部导出。这样，导向部件35对从晶片W的表面以及背面甩出的处理液的雾沫化进行抑制，因此，对导向部件35的表背面要求的、对晶片W的表背面要求的连续性，是指能够使从晶片W的表面以及背面甩出的处理液不产生雾沫飞散等而被导向那种程度的连续性，优选地，导向部件35的与晶片W邻接的部分的表背面高度与晶片W的表背面高度相同。另外，如图2所示，在导向部件35中，按照避开晶片保持部件13的方式在与晶片保持部件13对应的位置设置有缺口部36。
排气/排液部6主要用于从被旋转板11和旋转杯3围绕的空间回收排气以及排液，如图3的放大图所示，具备：呈环状的排液杯41，接受从旋转杯3的垂直壁部件31的排出孔33、34排出的排液；和呈环状的排气杯42，按照围绕排液杯41的方式设置。在排液杯41的底部的一个位置设置有排液口43，排液口43与排液管44连接。在排液管44的下游侧设置有未图示的吸引机构，从旋转杯3集中于排液杯41的排液经由排液口43、排液管44而被迅速排出，由此被废弃或回收。另外，排液口43也可以在多个位置设置。而且，排气杯42也围绕旋转杯3，其上壁42a位于帽形部件32的上方。并且，排气杯42从其上壁42a与帽形部件32之间的开口部42b吸引气体，进行排气。此外，在排气杯42的下部设置有排气口45，排气口45与排气管46连接。在排气管46的下游侧设置有未图示的吸引机构，能够对旋转杯3的周围进行排气。排气口45设置有多个，可以根据处理液的种类而切换使用。如图3所示，在排气杯42中，沿着圆周方向在其上壁设置有多个空气取入口47，并在其内侧壁沿着圆周方向以上下两级的方式设置有多个空气取入口48。空气取入口47吸引排气杯42上方区域的气氛，空气取入口48吸引在旋转板11的下方存在的机构部的气氛，能够除去滞留的处理液的气化成分。而且，由于在排液杯41的外侧按照对其进行围绕的方式设置有排气杯42，所以，从排液杯41漏出的雾沫也能够被可靠地吸引，从而能够防止处理液的雾沫向外部扩散。
接着，参照图4A～4D，对如上所述而构成的液体处理装置100的动作进行说明。首先，如图4A所示，在使背面处理液供给喷嘴5上升后的状态下，将晶片W从未图示的搬送臂交接到晶片支承台18的支承销上。接着，如图4B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，利用保持部件13夹住晶片W。然后，如图4C所示，使表面处理液供给喷嘴4从退避位置移动到晶片W的中心上的喷出位置。
在该状态下如图4D所示，一边通过马达2使保持部件1与旋转杯3以及晶片W一同旋转，一边从表面处理液供给喷嘴4以及背面处理液供给喷嘴5供给既定的处理液，进行洗涤处理。
在该洗涤处理中，处理液被供给到晶片W的表面以及背面的中心，该洗涤液基于离心力向晶片W的外侧扩展，从晶片W的周缘甩出。该情况下，由于以围绕晶片W的外侧的方式设置的杯是与晶片W一同旋转的旋转杯3，所以，如图5所示，在从晶片W甩出的处理液与垂直壁部件31碰触时，离心力作用于处理液，在垂直壁部件31的排出孔33、34的周围形成液膜37，因此，难以产生固定杯情况下那样的飞散(雾沫化)。而且，到达垂直壁部件31的处理液基于离心力从排出孔33、34被排出到旋转杯3的外侧。因此，抑制了在设置固定杯的情况下碰触到杯而雾沫化的处理液返回到晶片W。如果处理液的供给停止，则作为液膜37而存留于垂直壁部件31的排出孔33、34周围的处理液也从排出口33、34被排出，处于在旋转杯3内不存在处理液的状态。
而且，由于按照表背面与晶片W的表背面近似连续的方式设置有导向部件35，所以，如图6所示，在晶片W的表背面基于离心力从周缘甩出的处理液以层流状态在导向部件35的表背面被导向，到达垂直壁部件31，从排出孔33、34排出到外部。因此，能够极其有效地抑制处理液从晶片W甩出时的处理液的雾沫化。
即，在没有设置导向部件35的情况下，如图7所示，在处理液从晶片W的周缘脱离时，基于晶片W周缘的界面张力的影响等主要原因，处理液发生乱流化，容易产生雾沫化，由于如上所述通过设置导向部件35可以防止这样的乱流化，所以，能够抑制雾沫化。
这样，通过旋转杯3和导向部件35的叠加作用，可以极其有效地防止晶片W附近的处理液的雾沫飞散。
另外，在图1的装置的构成中，一度被排出到旋转杯3的外侧的处理液也会碰触到排液杯41的壁部以雾沫状态向旋转杯3返回，但由于在垂直壁部件31的内壁形成有液膜37，所以，这样的雾沫几乎不可能到达旋转杯3的内部。而且，由于在排液杯41内不需要考虑因雾沫的产生而引起的晶片W的污染，所以，能够缩小排液杯41，从而可实现装置的小型化。
此外，由于排气杯42被设置成围绕排液杯41，所以，即使将排液杯41小型化，也能够通过排气杯42接住从排液杯41漏出的雾沫，所以，雾沫不会向外部飞散。
接着，对本发明的第二实施方式所涉及的液体处理装置进行说明。
图8是放大表示本发明的第二实施方式所涉及的液体处理装置的主要部分的剖视图。在本实施方式中，导向部件、旋转杯以及排气/排液部的构造与第一实施方式不同。下面主要说明这些不同的部分，以下所说明的部分之外的部分，与第一实施方式同样地构成。
在本实施方式中，与第一实施方式不同，替代旋转杯3采用了具有向下方引导排液的构造的旋转杯3’。而且，替代导向部件35采用了具有背面从内侧朝向外侧向下方倾斜的构造的导向部件35’。另外，根据这种构造的不同，采用了结构与排液杯41稍微不同的排液杯41’。并且，为了容易将排气引导至排气管(未图示)，使用了与排气杯42结构不同的排气杯42’。
具体而言，旋转杯3’具有：帽形部件51，防止从晶片W甩出的处理液的飞散，并将处理液向下方引导；多个间隔(spacer)部件55和56，用于形成多个狭缝53以及54，所述狭缝53以及54在帽形部件51和导向部件35’之间以及导向部件35’和旋转盘11之间分别通过处理液。帽形部件51、间隔部件55、导向部件35’、间隔部件56、旋转板11通过螺旋夹等被固定为一体，使得这些部件一体旋转。狭缝53以及54沿着圆周方向排列有多个，为了形成多个狭缝53以及54，沿着圆周方向配置有多个间隔部件55和56。也可以替代这样的间隔部件，如第一实施方式那样使用形成有孔的板。
帽形部件51，其内侧壁从内侧朝向外侧向下方弯曲，其下端延伸到比旋转板11靠向下方。在其下端部和旋转板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，将排液向下方排出。而且，按照接受该开口部57的方式，即按照围绕开口部57的方式配置有排液杯41’。这样，通过使帽形部件51的下端延伸到旋转板11的下方，可以使来自旋转杯3’的液体的排出部远离晶片，从而能够减少雾沫的返回。从该观点出发，优选帽形部件51的下端的位置尽可能向下方延伸，尽量远离晶片W。排液杯41’与排液杯41只是接受排液的部分的构成不同，其他的构成与排液杯41大致相同，设置排液口43并将排液管44与其连接的方面也相同。
帽形部件51的外侧的面从前端朝向外周侧向下侧倾斜，形成了与该倾斜连续而朝向下侧的曲线。而且，排气杯42’，其上壁42a’与帽形部件51的倾斜对应地朝向外周侧向下侧倾斜，形成有与该倾斜部分连续而朝向下侧的曲线。由此，容易将从形成于上壁42a’和帽形部件51之间的开口部42b’吸收的气体导入排气管(未图示)。
在如此构成的液体处理装置中，与第一实施方式同样，一边通过马达2使保持部件1与旋转杯3’以及晶片W一同旋转，一边从表面处理液供给喷嘴4以及背面处理液供给喷嘴5供给既定的处理液来进行洗涤处理。此时，在晶片W的表面以及背面中从周缘甩出的处理液在导向部件35’的表面以及背面被导向，分别通过狭缝53以及54之后，沿着帽形部件51的内壁被导向下方，从在旋转杯3’的下端部分形成的圆环状开口部57向排液杯41’排出。该情况下，由于设置有和第一实施方式中的导向部件35具有同样功能的导向部件35’，所以，处理液不会乱流化地从旋转杯3’导入到排液杯41’。此时，在本实施方式中，由于将处理液从旋转杯3’的下端引导至下方的排液杯41’，所以，即使处理液在排液杯41’中雾沫化，由于和晶片W隔离，所以也能够进一步减少雾沫对晶片W的影响。
另外，本发明不限定于上述实施方式，还能够实施各种变形。例如在上述实施方式中，举例表示了进行晶片表背面洗涤的液体处理装置，但本发明不限定于此，也可以是进行表面洗涤处理的液体处理装置，而且，对于液体处理而言也不限定于洗涤处理，还可以是抗蚀剂液涂敷处理或其后的显影处理等其他的液体处理。并且，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，但本发明当然能够应用于以液晶显示装置(LCD)用的玻璃基板为代表的平板显示器(FPD)用的基板等其他的基板。

Claims (12)

1.一种液体处理装置，其特征在于，包括：
基板保持部，水平地保持基板，并能够与基板一同旋转；
旋转杯，围绕被前述基板保持部保持的基板，能够与基板一同旋转；
旋转机构，使前述旋转杯以及前述基板保持部一体旋转；
液体供给机构，至少对基板的表面供给处理液；
排气/排液部，从前述旋转杯向外部进行排气以及排液；和
导向部件，按照表面与基板表面近似连续的方式设置于基板的外侧，与前述基板保持部以及前述旋转杯一同旋转，使向基板表面供给并从基板甩出的处理液经由其表面从前述旋转杯向前述排气/排液部导向。
2.根据权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，
前述导向部件，其与基板邻接的部分的表面高度位置，和基板的表面高度位置近似一致。
3.根据权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，
前述导向部件以其内端与基板接近的方式设置，由环状的板状体构成。
4.根据权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，
前述旋转杯具有处理液排出部，所述处理液排出部将从基板甩出的处理液向水平方向排出。
5.根据权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，
前述旋转杯具有：取入从基板甩出的处理液并向下方导向的导向壁；和将取入的处理液向下方排出的开口部。
6.根据权利要求1所述的液体处理装置，其特征在于，
前述排气/排液部具有：呈环状的排液杯，接受从基板甩出的排液；和排气杯，设置在前述排液杯的外侧、进行前述旋转杯的排气。
7.一种液体处理装置，其特征在于，包括：
基板保持部，水平地保持基板，并能够与基板一同旋转；
旋转杯，围绕被前述基板保持部保持的基板，能够与基板一同旋转；
旋转机构，使前述旋转杯以及前述基板保持部一体旋转；
表面液体供给机构，对基板的表面供给处理液；
背面液体供给机构，对基板的背面供给处理液；
排气/排液部，从前述旋转杯向外部进行排气以及排液；和
导向部件，按照表背面与基板表背面近似连续的方式设置于基板的外侧，与前述基板保持部以及前述旋转杯一同旋转，使向基板表面供给并从基板甩出的处理液经由其表面从前述旋转杯向前述排气/排液部导向，并且，使向基板背面供给并从基板甩出的处理液经由其背面从前述旋转杯向前述排气/排液部导向。
8.根据权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，
前述导向部件，其与基板邻接的部分的表面以及背面的高度位置，和基板的表面以及背面的高度位置近似一致。
9.根据权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，
前述导向部件以其内端与基板接近的方式设置，由环状的板状体构成。
10.根据权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，
前述旋转杯具有处理液排出部，所述处理液排出部将从基板甩出的处理液向水平方向排出。
11.根据权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，
前述旋转杯具有：取入从基板甩出的处理液并向下方导向的导向壁；和将取入的处理液向下方排出的开口部。
12.根据权利要求7所述的液体处理装置，其特征在于，
前述排气/排液部具有：呈环状的排液杯，接受从基板甩出的排液；和排气杯，设置在前述排液杯的外侧、进行前述旋转杯的排气。
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