JP2000119874A

JP2000119874A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2000119874A
Application number: JP10285451A
Authority: JP
Inventors: Juichi Goto; 寿一後藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2000-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】雰囲気温度より加温した薬液を用いた場合の
基板処理を均一にする。【解決手段】基板処理装置10は、液晶ディスプレーの
基板12を保持する回転チャック14と、この基板12に室温
より高温の薬液を吐出する薬液吐出ノズル16と、基板12
を回転チャック14に移載する移載アーム27を備える。移
載アーム27に保持した基板12を加温する熱板31を備え、
基板12を、薬液と略同じ温度に均一に加熱する。温度低
下によるエッチング処理のむらを防止し、均一にエッチ
ング処理できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に雰囲気温度
と異なる温度の薬液を吐出して処理する基板処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば図６に示す基板処理装置が
知られている。この基板処理装置は、例えば、液晶ディ
スプレーに用いられるガラス基板などの上に形成された
薄膜を薬液により処理する薬液部１を備え、この薬液部
１には、基板２を真空吸着により保持する回転チャック
３、この回転チャック３を任意の回転数で回転駆動する
モータ４、それぞれ基板２上に配置され基板２の中央に
薬液あるいは純水を吐出して全面に広げる薬液吐出ノズ
ル５および純水吐出ノズル６、基板２の周囲を囲んで固
定され基板２上に吐出された薬液あるいは純水の外部へ
の飛散を防ぐカップ７、および、カップ７が回収した薬
液あるいは純水を廃液タンクに排出する廃液配管８など
を備えている。

【０００３】そして、薬液シーケンスでは、被処理体で
ある薄膜を形成された基板２を回転チャック３に真空吸
着により保持した後、１００r.p.m.程度で回転させる。
そして、回転中に、薬液吐出ノズル５により薬液を基板
２の中央に吐出し、基板２上の全面に一様に広げる。続
いて、薬液は基板２に沿って周囲に振り切られ、カップ
７の内壁に衝突して落下し、カップ７の下部に溜まり、
廃液配管８に流れ込んで廃液タンクに回収される。そし
て、基板２の薬液処理が終わった後、基板２を再度１０
０r.p.m.程度で回転させ、純水吐出ノズル６より純水を
基板２の中央に吐出して、薬液処理を停止させるための
置換を行う。そして、置換の終了後、純水を停止し、基
板２を２０００r.p.m.で高速に回転させて乾燥させる。
また、この際に振り切られた純水も、薬液と同様に回収
する。

【０００４】ところで、通常斑のない均一なエッチング
を行うためには、種々の条件が整う必要があり、この条
件は、温度、時間、流速、濃度などの相互関係で成り立
っている。しかしながら、薬液は、基板温度と異なる、
詳しくは、スループットを上げるため、一般に、室温で
ある基板の温度よりも高く設定されている。特に、スピ
ンエッチングでは、回転による空冷効果や加温された薬
液の回転塗布のため、注液部が暖まりやすく、また、シ
ャワーエッチングにおいても、基板の大型化により、加
温された薬液を室温の基板にかけると、基板との熱交換
により冷えた液が中心から外周に向かって移動し、基板
周辺部の加温スピードが遅くなり、見かけ上のエッチン
グレートが低下する。そして、ほとんどの薬液はアレニ
ウスの式に従い液温が高いほどレートが高くなっている
ため、中央部や注液部のエッチングが終わっても、基板
の周辺部や注液部同士の間の部分には残膜が生じる問題
を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のように、加
温など温調された薬液によるエッチングでは、中央部や
注液部に対する、基板の周辺部などの見かけ上のエッチ
ングレートの低下などの変化を防ぐことが困難で、エッ
チング残りやレジストとエッチング後のパターン変換比
率に差が生じるなどの問題を有している。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、均一な基板処理が可能な基板処理装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の基板処理装置
は、基板を保持する保持手段と、前記保持手段を回転さ
せる回転手段と、前記基板に雰囲気温度と異なる温度の
薬液を吐出する薬液吐出手段と、前記基板を前記薬液の
温度と略同じ温度に均一に温調する基板温調手段とを具
備したものである。

【０００８】そして、この構成では、回転する基板に雰
囲気温度と異なる温度の薬液を吐出して処理する際に、
基板温調手段により基板を加熱または冷却して薬液の温
度と略同じ温度に均一に温調することにより、基板上で
の薬液の温度変化による処理の斑を抑制し、均一な処理
が可能になる。たとえば、回転する基板に雰囲気温度よ
り高温の薬液を吐出して処理する際に、基板加温手段に
より基板を薬液の温度と略同じ温度に均一に加温するこ
とにより、基板上での薬液の温度低下による処理の斑を
抑制し、均一な処理が可能になる。

【０００９】また、基板温調手段は、基板を保持手段に
移載する移載手段に設け、また、保持手段および保持手
段に保持された基板の少なくとも一方に対向して設け、
保持手段に保持された基板に対向して覆う温調蓋に設け
ることができる。

【００１０】さらに、温調蓋を用いる場合は、保持手段
に保持された基板と温調蓋との間に薬液と同じ温度に温
調された流体を供給し、前記基板を前記薬液の温度と同
じ温度に均一に温調した後、前記薬液を吐出し、この薬
液を基板と温調蓋との間に保持することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の基板処理装置の一
実施の形態を図面を参照して説明する。

【００１２】図１において、10は基板薬液処理装置であ
る基板処理装置で、この基板処理装置10は、例えば、液
晶ディスプレーに用いられるガラス基板などの上に形成
された薄膜を薬液により処理すなわちエッチングする薬
液部11を備えている。そして、この薬液部11には、基板
12をスペーサピン13などにより保持する保持手段として
の回転チャック14、この回転チャック14に回転軸が接続
され任意の回転数で回転駆動する回転手段としてのモー
タ15、基板12上に配置され基板12の中央部に向い現像液
などの薬液を吐出して全面に広げる薬液吐出手段として
の薬液吐出ノズル16、基板12上に配置され基板12の中央
部に向い純水を吐出して全面に広げる純水吐出手段とし
ての純水吐出ノズル17、基板12の周囲を囲んで固定され
基板12上に吐出された薬液あるいは純水の外部への飛散
を防ぐ外カップ18、モータ15を覆い回転チャック14のネ
ック部より下側に設けられ廃液の流れを案内する整流板
兼内カップ19、および、カップ18，19が回収した薬液あ
るいは純水を図示しない廃液タンクに排出する廃液配管
21などを備えている。また、薬液吐出ノズル16から吐出
される薬液は、雰囲気温度すなわち室温より高い、例え
ば４０℃〜５０℃に加温されている。また、モータ15の
本体部および外カップ18はベース22に固定され、整流板
兼内カップ19は外カップ18やベース22などに固定されて
いる。

【００１３】また、薬液部11に隣接し、薬液部11に基板
12を供給する移載アーム部25が備えられている。そし
て、この移載アーム部25には、外カップ18あるいはベー
ス22などに固定された移動機構としてのシリンダ26と、
このシリンダ26に接続された移載アーム27とを備え、こ
のシリンダ26により移載アーム27が上下に駆動され、カ
セット28に収納された基板12を回転チャック14に移載す
る。

【００１４】さらに、移載アーム部25には、移載アーム
27の下方に位置して、基板温調手段としての基板加温手
段である熱板31が設けられ、あるいは、移載アーム27の
上方に位置して、基板温調手段としての基板加温手段と
しての電磁波加温装置である赤外線ヒータ32などが設け
られている。そして、基板12をカセット28から回転チャ
ック14に移載する途中で、移載アーム27のみ、あるい
は、基板12を吸着した移載アーム27に対して、熱板31に
よる密着伝熱や赤外線ヒータ32の熱輻射による加熱を行
い、基板12を薬液とほぼ同じ温度すなわちエッチング温
度にまで均一に加温するようになっている。なお、図１
では、シリンダ26により移載アーム部25が下降し、熱板
31上に密着して当接した状態を実線で示している。

【００１５】また、基板処理装置10の全体は、ＣＰＵな
どを備えた図示しない制御装置により制御されている。

【００１６】そして、薬液シーケンスでは、レジストを
塗布などして被処理体である薄膜を形成され、エッチン
グ温度にまで均一に加熱された基板12を回転チャック14
に保持した後、基板12を１００r.p.m.程度で回転させ
る。そして、回転中に、薬液吐出ノズル16により、スル
ープットを上げるため室温よりも加温された薬液を基板
12に吐出し、基板12上の全面に一様に広げる。そして、
一定時間薬液処理を行った後、基板12を５００r.p.m.で
２秒間回転させ、基板12上にのった薬液を振り切る。そ
して、振り切られた薬液は、整流板兼内カップ19および
外カップ18に回収され、廃液配管21に流れ込んで廃液タ
ンクに回収される。次に、基板12を１００r.p.m.に減速
させ、純水吐出ノズル17から純水吐出を開始し、基板12
上に残った薬液を純水で置換し薬液処理を停止させる。
そして、この置換後に純水の吐出を停止し、基板12を２
０００r.p.m.で高速に回転させて乾燥させる。また、こ
の水洗時および乾燥時に振り切られた純水すなわち排水
も、側壁に飛散し、外カップ18などで回収され、廃液配
管21に流れ込んで廃液タンクに回収される。

【００１７】そして、本実施の形態によれば、回転する
基板12に雰囲気温度すなわち室温より温度の高い薬液を
吐出してエッチング処理する際に、基板12の温度を、エ
ッチング温度と同程度で、しかも均一に加温しておくこ
とにより、温度低下により中央部に対して処理が不十分
になりやすい周辺部などに対して、見かけ上のエッチン
グレートの低下を防ぎ、エッチング残りや斑などのない
均一なエッチング処理を実現できる。

【００１８】すなわち、スループットを上げるために加
温された薬液を室温の基板12にかけると、スピンエッチ
ングでは、回転による空冷効果や加温された薬液の回転
塗布のため、注液部が暖まりやすく、また、シャワーエ
ッチングにおいても、基板12の大型化により、加温され
た薬液を室温の基板12にかけると、基板12との熱交換に
より冷えた液が中心から外周に向かって移動し、基板周
辺部の加温スピードが遅くなる。一方、一般的な薬液
は、アレニウスの式に従い液温が高いほどエッチングレ
ートが高くなっている。そこで、基板12の中央に加温薬
液をかけた場合は、基板12の周辺部で見かけ上のエッチ
ングレートが低下する。そこで、基板12の温度を、エッ
チング温度と同程度で、しかも均一に加温しておくこと
により、周辺部の見かけ上のエッチングレートの低下を
防ぎ、基板12の各部におけるエッチングレートを均一に
できる。このようにして、基板12の周辺部や注液部同士
の間の部分に残膜が生じることを防止し、エッチング残
りやレジストとエッチング後のパターン変換比率に差が
生じるなどの問題を解消して、製品の品質を向上でき
る。

【００１９】なお、基板12を薬液とほぼ同じ温度にまで
均一に加温する構成は、種々の構成を採ることができ
る。例えば、移載アーム27自体に、ヒータを組み込むこ
ともできる。また、例えば、移載アーム部25での加熱に
加え、あるいは移載アーム部25での加熱とともに、薬液
部11で加熱することもできる。また、加熱する対象は、
基板12を直接加熱するほか、あるいは基板12を直接加熱
するとともに、基板12に当接する部材を加熱し、間接的
に基板12を加熱することもできる。

【００２０】そして、移載アーム27によりカセット28か
ら回転チャック14に移載した後に加温する薬液部11での
加温の場合は、例えば、図２に示すように、回転チャッ
ク14に保持した基板12の上側に位置して、加温ノズル35
を設け、この加温ノズル35から吐出する温水、加温した
低活性エッチング液、あるいは加温ガスなどの流体を吐
出させ、基板12をエッチング温度に加温する。

【００２１】また、例えば、図３に示すように、回転チ
ャック14に保持した基板12の上側を覆うようにして、温
調蓋としての加温蓋37を配置することもできる。そし
て、この加温蓋37は、電磁波加温装置であるヒータなど
で温度調整のできる機能を埋め込んだもので、基板12の
中央部に対向して、薬液吐出ノズル16、純水吐出ノズル
17、および加温ノズル35の共通の吐出口36が形成されて
いる。そこで、この加温蓋37を用いた構成では、エッチ
ング前に、加温ノズル35から、温水、加温した低活性エ
ッチング液、あるいは窒素などの加温ガスなどの流体を
吐出させ、加温蓋37と基板12との間に充填すなわち保持
して、基板12をエッチング温度に加温する。そして、こ
の状態から、薬液吐出ノズル16から薬液を吐出し、この
薬液を加温蓋37と基板12との間に充填すなわち保持する
ことにより、エッチング中もそのまま恒温化できる。な
お、この加温蓋37には、注液時の飛散での排気排出や蒸
発の防止機能もあり、薬液変化を低減したり、薬液など
の流れを制御すべく、放射状、渦状、螺旋状、あるいは
格子状の溝を設けることもできる。

【００２２】このように、基板12が回転チャック14に密
着していない時には、カセット28から回転チャック14ま
で移送する移載アーム27にヒータを埋め込んだり、移載
アーム27を途中の熱板31に密着させて移載アーム27を加
熱し、搬送中に移載アーム27で基板12を加温できる。同
様に、基板12がスペーサなどで移載アーム27や回転チャ
ック14に密着していない場合は、赤外線ヒータ32などの
電磁波加温装置や加温した活性度の低いエッチング液や
温水や窒素などのガスなどを直接基板12や回転チャック
14や移載アーム27にかけて、基板12を加温する。

【００２３】一方、基板12が回転チャック14に密着して
いる場合は、基板12に比べて回転チャック14の熱容量が
大きく基板12が回転チャック14の熱的な影響を受けるた
め、回転チャック14を加温する必要が生じる。

【００２４】そこで、例えば、エッチング前に加温ノズ
ル35により温水、加温した低活性エッチング液、あるい
は加温ガスなどの流体を吐出させ、基板12をエッチング
温度に加温するとともに、ヒータなどで温度調整のでき
る機能を埋め込んだ回転チャック14を使用し、あるい
は、回転チャック14に熱板を密着させて回転チャック14
を加熱し、あるいは、図４に示すように、回転チャック
14の下面に熱板あるいは電磁波加温装置である赤外線ヒ
ータなどの基板加温手段41を配置しシリンダ42により上
下動可能とし、密着伝熱や熱輻射により回転チャック14
を加温し、処理カップ内の基板12をエッチング温度に加
温し保持することができる。さらに、例えば、図５に示
すように、加温ノズル35に加え、回転チャック14の下面
などに対向して加温ノズル44を設け、これら加温ノズル
35，44の少なくとも一方から回転チャック14に温水、加
温した低活性エッチング液、あるいは加温ガスなどの流
体を吐出させ、伝熱により回転チャック14を加温し、基
板12をエッチング温度に加温し保持することができる。

【００２５】なお、上記の各実施の形態では、回転する
基板に雰囲気温度より高温の薬液を吐出し、基板を加温
して処理する構成について説明したが、この構成に限ら
れるものではなく、たとえば、回転する基板に雰囲気温
度より低温の薬液を吐出し、基板を冷却して処理する構
成について適用することも可能である。

【００２６】また、本発明は、液晶ディスプレーに用い
られるガラス基板などの上に形成された薄膜を薬液によ
りエッチング処理すなわち現像処理する基板薬液処理装
置のほか、例えば、半導体ウエハに用いるケイ素基板を
清浄化するためのエッチング処理やコーティング剤をコ
ーティング処理する場合に用いられる基板処理装置に適
用することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の基板処理装置によれば、回転す
る基板にこの雰囲気温度と異なる温度の薬液を吐出して
処理する際に、基板温調手段により基板を加熱または冷
却して薬液の温度と略同じ温度に均一に温調することに
より、基板上での薬液の温度変化による処理の斑を抑制
し、均一な処理が可能になり、製品の品質を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板処理装置の一実施の形態を示す断
面図である。

【図２】本発明の基板処理装置の他の実施の形態を示す
断面図である。

【図３】本発明の基板処理装置のさらに他の実施の形態
を示す断面図である。

【図４】本発明の基板処理装置のさらに他の実施の形態
を示す断面図である。

【図５】本発明の基板処理装置のさらに他の実施の形態
を示す断面図である。

【図６】従来の基板処理装置の断面図である。

【符号の説明】

10 基板処理装置 12 基板 14 保持手段としての回転チャック 15 回転手段としてのモータ 16 薬液吐出手段としての薬液吐出ノズル 31 基板温調手段としての熱板 32 基板温調手段としての赤外線ヒータ 37 温調蓋としての加温蓋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D075 AC64 AC82 AC96 BB23X DA06 DB13 DC21 4F042 AA02 AA06 BA19 CC09 DA09 DE01 DF09 DF29 DF32 EB09 EB17 EB21 EB29 EB30 4K057 WA01 WA11 WB06 WM04 WM11 WM17 WM20 WN01 5F043 AA02 DD13 EE07 EE08 EE22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を保持する保持手段と、前記保持手段を回転させる回転手段と、前記基板に雰囲気温度と異なる温度の薬液を吐出する薬
液吐出手段と、前記基板を前記薬液の温度と略同じ温度に均一に温調す
る基板温調手段とを具備したことを特徴とする基板処理
装置。
【請求項２】基板温調手段は、基板を保持手段に移載
する移載手段に設けられたことを特徴とする請求項１記
載の基板処理装置。
【請求項３】基板温調手段は、保持手段および保持手
段に保持された基板の少なくとも一方に対向して設けら
れたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】基板温調手段は、保持手段に保持された
基板に対向して覆う温調蓋に設けられたことを特徴とす
る請求項１記載の基板処理装置。
【請求項５】保持手段に保持された基板と温調蓋との
間に薬液と同じ温度に温調された流体を供給し、前記基
板を前記薬液の温度と同じ温度に均一に温調した後、前
記薬液を吐出し、この薬液を基板と温調蓋との間に保持
することを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】薬液吐出手段は、前記基板に雰囲気温度
より高温の薬液を吐出し、基板温調手段は、基板を前記薬液の温度と略同じ温度に
均一に加温する基板加温手段であることを特徴とする請
求項１ないし５記載の基板処理装置。