JP2002159904A

JP2002159904A - 回転式基板処理装置

Info

Publication number: JP2002159904A
Application number: JP2000358832A
Authority: JP
Inventors: Takashi Murata; 貴村田; Katsutoshi Nakada; 勝利中田
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-04
Anticipated expiration: 2020-11-27
Also published as: JP3529724B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板および基板支持台の周囲で発生する気流
を外方に向けて整流することにより、基板表面への吹き
上がりを防止し、基板に汚点や染みを生じさせない回転
式基板処理装置を提供する。【解決手段】回転軸３と、基板１を載置して前記回転
軸３とともに当該回転軸３の軸心３０を中心に水平回転
する基板支持台２と、基板支持台２に載置されている基
板１に向けて供給された処理液を回収するために前記基
板支持台２の周りに、その上方の開口縁５５が、円筒状
の側面部５１よりも内側にせり出すように設けられたカ
ップ５と、カップ５の開口縁５５と側面部５１との間の
内面に、下方に向けて延設された整流板６とを備えてお
り、整流板６は、前記開口縁５５を所定の間隔で分割す
るように複数個設けられるとともに、その分割点Ｐから
外径方向に向かう直線Ｄに対し、所定角度θだけ、回転
方向下流側に傾いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体（シリコ
ン）ウエハ、液晶ガラス基板、フォトマスク用ガラス基
板、光ディスク用基板などの基板を回転させながら、そ
の上面及び／又は下面に各種処理液を供給して処理を行
う回転式基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】たと
えば、液晶基板を構成するＴＦＴ基板は、種々の工程を
経て製造されるが、そのうち、基板の表面に回路パター
ンを形成するには、現像液やレジスト膜の塗布、剥離
等、各種処理が繰り返し行われる。また、そのような処
理の前後や処理中などには基板の洗浄が繰り返し行なわ
れる。そのため、処理能率や、薬液塗布の均一性、およ
び、乾燥のための液切りの利便性などを考慮して、基板
を水平に支持した状態で回転させながら処理を行なえ、
また、高速回転により短時間で液切り乾燥が行なえる回
転式基板処理装置が一般に使用されている。

【０００３】このような回転式基板処理装置は、通常、
図７に示されるように、基板１を載置する基板支持台２
と回転軸３を有しており、それらの周りには、供給され
た処理液を回収するために、カップ１０５が設けられて
いる。カップ１０５は、上下動可能なカップ上部１５０
と、回転軸３の周りに固定されて処理液回収槽に繋がる
排気口７が形成されたカップ下部１５９とからなってお
り、カップ上部１５０の上端１５１は、乾燥処理時に高
速回転によって生じる気流に、吹き上がり流Ｅが生じな
いように内側に向けて傾斜し、さらに、その内面に、下
方に向けて回転方向に傾斜する傾斜フィン１５３が設け
られている。また、カップ下部１５９内の排気効率を良
くすることによって吹き上がり流Ｅを防止するために、
排気口７の開口を回転方向上流側に向けさせるようにカ
バー８が設けられている。このカバー８は、カップ下部
１５９内の回転軸３を中心とする旋回気流を下向きの渦
巻き流Ｆに整流し、排気効率を高めるものである。この
他、排気口７にポンプなどの吸引手段を連結して排気効
率を向上させたものもある。

【０００４】しかしながら、カップ上端１５１の傾斜や
傾斜フィン１５３、および、排気効率を向上させる各種
手段だけでは、吹き上がり流Ｅを完全に防止することが
できない。したがって、吹き上がり流Ｅにより、ミスト
（霧状になった廃液）が基板上に舞い上がり、基板表面
に汚点、染みなどを発生させている。つまり、カップ上
端１５１の傾斜と排気効率の向上手段だけでは、乱流に
よる吹き上がりを抑えることができず、また、下向きに
傾斜した傾斜フィン１５３によって、上向きの乱流をあ
る程度抑えることはできても、図８に示されるように、
傾斜フィン１５３は、カップ上部１５０の外径方向Ｄに
沿って放射状に設けられており、旋回流Ａとの衝突によ
って内向き流Ｃを発生させており、このうち向き流Ｃが
吹き上がり流Ｅとなるおそれがあるのである。

【０００５】そこで、本発明の目的は、基板および基板
支持台の周囲で発生する気流を外方に向けて整流するこ
とにより、基板表面への吹き上がりを防止し、基板に汚
点や染みを生じさせない回転式基板処理装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するための本発明の請求項１に係る発明は、回転軸
と、前記回転軸の上端回りに設けられ、基板を載置して
前記回転軸とともに当該回転軸の軸心を中心に水平回転
する基板支持台と、前記基板支持台に載置されている基
板の上面および／または下面に供給された処理液を回収
するために前記基板支持台の周りに、その上方の開口縁
が、円筒状の側面部よりも内側にせり出すように設けら
れたカップと、前記カップの開口縁と側面部との間の内
面に、下方に向けて延設された整流板とを備えており、
前記整流板は、前記開口縁を所定の間隔で分割するよう
に複数個設けられるとともに、その分割点から外径方向
に向かう直線に対し、所定角度だけ、回転方向下流側に
傾いていることを特徴としている。

【０００７】この回転式基板処理装置によると、基板に
供給された処理液は、遠心力によって周囲に飛散する。
一方、回転する基板および基板支持台によって、それら
の周りには旋回気流が形成されている。この旋回気流に
乱流が発生し、その一部が回転の中心方向へ向かわない
ように、整流板を設けている。整流板は、旋回気流とま
ともにぶつからないように、旋回気流を外方へ向けてそ
らせるように傾けられている。つまり、カップの上方の
開口縁と側面部との間の内面に下方に向けて延設され、
外径方向に対し基板支持台の回転方向の下流側に傾くよ
うに設けられている。これにより、乱流の発生が抑えら
れ、ミスト状の廃液が基板上に舞い上がるおそれがない
ので、汚点や染みのない基板に精度良く仕上げることが
でき、不良品率が著しく減少する。

【０００８】この回転式基板処理装置において、カップ
は、上部と下部に分離可能なものでもよいし、分離でき
ないものでもよい。また、カップ（分離可能なもので
は、カップ上部）は、基板支持台に対し上下方向に移動
可能であることが、基板支持台上に基板を載置したり、
各種処理液を散布する際の便宜を図る観点から好ましい
が、本発明では、そういったものに限定されない。

【０００９】請求項２に係る発明では、請求項１記載の
発明に加えて、前記整流板の外径方向に向かう直線に対
する傾斜角を４５度以上８０度以下としている。

【００１０】整流板の外径方向に向かう直線に対する傾
斜角が、４５度未満であると、内向き流が発生し、８０
度を超えると整流板に沿って流れる気流の量が少なくな
り、整流効果が薄れ、乱流が発生しやすくなる。

【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載の発明に加えて、前記整流板が、前記開口縁を１
０以上２０以下分割するように１０以上２０枚以下設け
られているものである。

【００１２】１０枚未満では、乱流が発生し、２０枚を
超えると気流が停滞する。

【００１３】請求項４に係る発明では、請求項１乃至３
のいずれかに記載の発明に加えて、前記カップは、前記
側面部から上方内向きに傾斜する傾斜部と、該傾斜部の
上端から内向きに前記開口縁まで延びる円環部とを有し
ているものである。

【００１４】カップ上方の形状を、傾斜部と、そこから
内向きに延びる円環部とを有する形状とすることによっ
て、さらに効率よく、気流の上方への吹き上がりを防止
することができる。なお、前記円環部は、水平面のほ
か、内向きにわずかに下降するような傾斜面であっても
よい。すなわち、円環部の大きさと形状は、気流の上方
への吹き上がりを効率良く防げるように、前記整流板と
の関係によって決められる。

【００１５】請求項５に係る発明では、請求項１乃至４
のいずれかに記載の発明に加えて、前記カップ内の気体
をカップ外へ排出する排気口をカップの底面に少なくと
も１つ設けるとともに、該排気口の開口が回転方向上流
側に向けられるようにカバーを、前記排気口の下流側か
ら上方上流側に向けて設けている。

【００１６】この構成によると、カップの底面にカバー
付きの排気口を設けることにより、カップ内の旋回流が
下向きの渦巻き流に整流されるので、カップ内の排気効
率が向上してカップ上部での吹き上がりを防止できる。
また、渦巻き流により基板および基板支持台の周りで発
生する旋回流を整流することができる。これにより、乱
流の発生をさらに効率よく抑えることができ、さらに効
果的に吹き上がりを防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る回
転式基板処理装置の正面図であり、図２は、平面図であ
る。また、図３は、図１の整流板の平面形状を示す図で
あり、図４は、図１の整流板の配置を示す説明図、図５
は、カップ下部の平面図、図６は、乾燥処理時の動作説
明図である。

【００１８】図１において、本発明の回転式基板処理装
置は、基板１を支持する基板支持台２を中心にして、基
板支持台２を支持する回転軸３、回転駆動手段４、基板
支持台２上にあって各種処理液を基板１に供給する手段
（図示せず）、基板１の下側に処理液を供給するための
ノズル３１、供給された処理液を回収するカップ５など
がケース１０内に配置されており、ケース１０の天板部
にはダウンフロー用のクリーンファン１１が設けられて
いる。また、カップ５の上部内面には整流板６が設けら
れており、カップ５の底面にはカバー８付きの排気口７
が設けられている。

【００１９】図１において、回転軸３は、垂直に立設さ
れており、回転軸３の下方に連結された回転駆動手段４
によって、軸心３０を中心に回転駆動される。回転軸３
の上端回りには基板支持台２が取り付けられている。ま
た、回転軸３の上端は、基板支持台２の上面よりわずか
に突出しており、回転軸３の上端に設けられたノズル３
１から処理液が、基板１の裏面の中央から外縁部に向け
て供給される。

【００２０】基板支持台２は円板形状であり、回転軸３
の上端周りに取り付けられ、回転軸３とともに回転軸３
の軸心３０を中心に回転する。また、基板支持台２の上
面には、基板１の裏面に当接し基板１を基板支持台２の
上面から浮かせた状態で支持する支持ピン２１と、基板
１の側面に当接し基板１の横方向への移動を拘束すると
ともに回転力を伝達するガイドピン２２が設けられてい
る。図２に示されるように、基板支持台２の中心は開口
しており、この開口の周りは環状に厚肉にされてボス２
ａが形成されている。回転軸３は、このボス２ａの内周
側に嵌入されて固定されている。支持ピン２１は、２点
鎖線で示される基板１の載置位置の範囲内で、適宜な間
隔で複数個設けられており、ガイドピン２２は、基板１
の外縁に沿って設けられている。支持ピン２１の先端
は、ノズル３１から供給される処理液の妨げにならない
ように、先端が細く点接触するように形成されている。

【００２１】回転軸３の回転駆動手段４は、処理液散布
時と、乾燥処理時とで異なる回転速度を設定しうるもの
である。エッチング液などの薬液や、リンス用の純水な
ど、各種処理液を散布するときには、基板１上面に均一
に処理液が散布されるように回転させ、乾燥処理時に
は、液切りのために基板１を高速で回転させる。図２に
示されるように、基板支持台２は、常に矢印Ｒの方向に
回転する。また、基板１および基板支持台２の回転に伴
ない、乾燥処理時にはそれらの周りに、旋回気流Ａが発
生する。

【００２２】カップ５は、図１に示されるように、その
上部５０が、シリンダ等の昇降手段５６によって上下動
されるようになっており、ロボット等による基板１の載
置時には、基板支持台２の下にカップ上部５０は下降し
ているが、処理液散布時や乾燥処理時には、２点鎖線で
示されるように、基板支持台２の周りを覆える位置に上
昇する。

【００２３】カップ５の上部５０は、図１および図３に
示されるように、円筒状の側面部５１と、側面部５１か
ら上方内向きに傾斜する傾斜部５２と、傾斜部５２の上
端５３から内向きに開口縁５５まで延出した円環部５４
を有している。また、図２に示されるように、開口縁５
５の径は、基板支持台２の外径よりも大きく、この開口
縁５５を等分割する点Ｐ（図２では１６分割）から側面
部５１に向けて、矢印Ｒで示される基板支持台２の回転
方向の下流側に傾けられた整流板６がそれぞれ設けられ
ている。

【００２４】図３は、図２のIII矢視図である。整流板
６は、開口縁５５と側面部５１とのあいだにある、円環
部５４と傾斜部５２の内面に設けられている。また、円
環部５４の下面から下方に向けて延設されている。円環
部５４の幅、つまり傾斜部５２の上端５３と開口縁５５
とのあいだの距離は、カップ５が巨大化しない範囲であ
る程度確保されていることが、従来技術を示す図７で説
明された吹き上がり流Ｅを確実に防げるという観点から
好ましい。しかしながら、整流板６を回転方向下流側に
傾けたのみで、吹き上がり流Ｅを確実に防げる場合に
は、カップ５の上部５０の形状は、円環部５４を設けな
くて、傾斜部５２のみとなるようにしてもよい。

【００２５】整流板６は、図４に示されるように、開口
縁を１６分割する点Ｐから、矢印Ｒで示される回転方向
の下流側に向けて傾斜している。その傾斜角度θは、４
５度以上、８０度以下であることが好ましい。４５度未
満であると、従来技術を示す図８に基づいて説明したよ
うな内向き流Ｃが発生するおそれが生じ、８０度を超え
ると整流板６に沿って流れる気流の量が少なくなり整流
効果が効率良く生じなくなる。図２に示されるように、
整流板６は、旋回気流Ａを矢印Ｂで示されるような外向
きの気流に変換させる。外向き流Ｂは、カップ５の側面
部５１に沿って下方に導かれ、排気口７より外部へ排出
される。

【００２６】なお、本発明では、カップを固定し、基板
支持台２を上下動させるように昇降手段を設けてもよ
い。また、カップ上部の形状も円環部５４のように、側
面部５１から傾斜部５２を経て内向きに延びた部分が設
けられたものに限定されず、たとえば、傾斜部のみ、ま
たは円環部のみといった形状でもよい。さらに、整流板
６は、鉛直下方に延設してもよいし、鉛直下方に対し所
定角度傾斜したもの（好ましくは、鉛直下方に対し、回
転方向下流側に傾けさせたもの）でもよい。

【００２７】次に、排気口７およびカバー８を図５に基
づいて説明する。本発明では、カップ５に整流板６を設
け、さらに、排気効率を高めるための手段を設けること
によって、より確実に吹き上がりを防止し、基板の不良
品率を確実に落とすことができる。そのような手段とし
て、図５に示されるようなカバー８付き排気口７をカッ
プ５の底部に設けるほか、ポンプなどの強制的な吸引手
段を設けてもよい。

【００２８】図５において、排気口７にはカバー８が取
付けられている。カバー８は、排気口７を上方及び基板
支持台２の回転方向下流側から覆い、基板支持台２の回
転方向上流側に延びて排気口７を基板支持台２の回転方
向上流側に開口させる。より具体的には、カバー８は排
気口７の基板支持台回転方向下流側の縁部８ｃから立ち
上がり、基板支持台回転方向上流側へカップ５の内面５
ａに沿って三角形状に延出し且つ上方へ傾斜している。
そして、カップ５の内面５ａに沿って湾曲したカバー８
の外周側の縁部８ａは、そのカップ５の内面５ａに全長
にわたって接触しており、直線状の内周側の縁部８ｂは
内側のカップ５の突出部５７に接触しない開放縁部にな
っている。これにより、カバー８の縁部８ｂの下は、基
板支持台回転方向上流側に開口し、よって、排気口７が
回転方向上流側に向けて開口するかたちとなり、図６に
示されるように、下向きの渦巻き流Ｆがカップ５内に生
じ、排気効率を向上させる。

【００２９】図６に示されるように、渦巻き流Ｆは、カ
ップ５の底面中央部にカップ５を貫通する回転軸３をカ
バーするために設けられた突出部５７の周りを下方に向
けて旋回し、カバー８の縁部８ｂから排気口７に向けて
排出される。排気口７は、カップ５の下面に取付けられ
たダクト７１を介して排気管７２に接続されている。排
気管７２は、気液分離器７３で集合してケース１０の外
に導かれている。

【００３０】次に、本実施形態に係る回転式基板処理装
置の動作について説明する。

【００３１】まず、図１に示されるように、カップ５の
上部５０を下げて基板支持台２をカップ５の上方へ突出
させた状態で、基板支持台２上に基板１をセットする。
次に、図６に示されるように、カップ５の上部５０を元
の位置まで上昇させ、基板支持台２および基板１をカッ
プ５内に収容する。この状態で、基板支持台２および基
板１はカップ５の上端部内面に取付けられた複数の整流
板６の内側に位置する。

【００３２】基板支持台２を所定速度で回転させなが
ら、図示されないノズルから基板１０の上面にエッチン
グ液等の薬液を散布する。散布が終わった後も基板支持
台２を回転させ続けて、基板１の上に残る薬液を除去す
る。引き続き、基板支持台２を所定速度で回転させなが
ら、図示されないノズルから基板１の上面にリンス用の
純水を散布する。散布が終わると、基板支持台２を高速
で回転させて、基板１の上に残る廃液（薬液と純水の混
合物）を除去し、基板１の上面を乾燥させる。

【００３３】このとき、基板支持台２の周囲には、基板
支持台２および基板支持台２上の基板１が高速回転する
ことにより、基板支持台２の回転方向に軸心３０を中心
として旋回する旋回流Ａが発生する（図２参照）。この
旋回流Ａは整流板６に衝突して整流板６に沿う外向き流
Ｂとなり、さらにカップ５の側面部５１に沿って下方に
向かう。一方、基板支持台２の下方では、下向きの渦巻
き流Ｆが生じており、これに伴って、気流は一気に排気
口７から外部へ導出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の回転式基板処理装置の正面図
である。

【図２】図２は、図１の回転式基板処理装置の平面図で
ある。

【図３】図３は、図２のIII矢視図である。

【図４】図４は、本発明の整流板の説明図である。

【図５】図５は、カップ下部の平面図である。

【図６】図６は、乾燥処理時の動作説明図である。

【図７】図７は、従来の回転式基板処理装置である。

【図８】図８は、図７の要部説明図である。

【符号の説明】

１基板２基板支持台３回転軸５カップ６整流板７排気口８カバー５１側面部５２傾斜部５３傾斜部の上端５４円環部５５開口縁Ｐ分割点Ｄ外径線 θ 傾斜角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４３Ａ 21/304 ６４３６５１Ｂ６５１ 21/30 ５６４Ｃ５６９ＡＦターム(参考） 2H025 AB13 AB16 EA05 2H096 AA25 AA27 CA14 GA29 GA33 4D075 AC64 DA06 DC22 4F042 AA07 EB05 EB24 5F046 JA05 JA08 LA06 LA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、前記回転軸の上端回りに設け
られ、基板を載置して前記回転軸とともに当該回転軸の
軸心を中心に水平回転する基板支持台と、前記基板支持
台に載置されている基板の上面および／または下面に供
給された処理液を回収するために前記基板支持台の周り
に、その上方の開口縁が、円筒状の側面部よりも内側に
せり出すように設けられたカップと、前記カップの開口
縁と側面部との間の内面に、下方に向けて延設された整
流板とを備えており、前記整流板は、前記開口縁を所定
の間隔で分割するように複数個設けられるとともに、そ
の分割点から外径方向に向かう直線に対し、所定角度だ
け、回転方向下流側に傾いていることを特徴とする回転
式基板処理装置。
【請求項２】前記整流板の外径方向に向かう直線に対
する傾斜角は、４５度以上８０度以下である請求項１記
載の回転式基板処理装置。
【請求項３】前記整流板が、前記開口縁を１０以上２
０以下分割するように１０以上２０枚以下設けられてい
る請求項１または２に記載の回転式基板処理装置。
【請求項４】前記カップは、前記側面部から上方内向
きに傾斜する傾斜部と、該傾斜部の上端から内向きに前
記開口縁まで延びる円環部とを有している請求項１乃至
３のいずれかに記載の回転式基板処理装置。
【請求項５】前記カップ内の気体をカップ外へ排出す
る排気口をカップの底面に少なくとも１つ設けるととも
に、該排気口の開口が回転方向上流側に向けられるよう
にカバーを、前記排気口の下流側から上方上流側に向け
て設けてなる請求項１乃至４のいずれかに記載の回転式
基板処理装置。