JP2002177840A

JP2002177840A - 基板処理方法および基板処理装置

Info

Publication number: JP2002177840A
Application number: JP2000372734A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Mizukawa; 茂水川; Takashi Murata; 貴村田; Katsutoshi Nakada; 勝利中田; Shunji Matsumoto; 俊二松元
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、必要量のみの処理液の供給
で均一な処理がなされる基板処理方法を提供することに
ある。また、本発明では、短時間で処理が進行するの
で、処理能力の向上を図ることもできる【解決手段】基板Ｗを回転させながら、列状に配設さ
れた吐出穴１１から基板Ｗ上に処理液を供給し、１つの
吐出穴１１から連続的に供給される処理液の水滴が、そ
の隣りの吐出穴から連続的に供給される処理液の水滴と
で表面張力により薄膜Ｒを形成し、該処理液の薄膜Ｒに
より基板Ｗの処理を行なうことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ガラス基板、
半導体（シリコン）ウエハ、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に、薬液や洗浄液など
の処理液を供給して処理を行なう基板処理方法および基
板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、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。各工程では、レジス
ト膜や現像液の塗布、その剥離用の薬液、或いは洗浄液
の塗布など、ＴＦＴ基板に対して各種の処理液が塗布さ
れる。

【０００３】かかるＴＦＴ基板Ｗに対するレジスト膜の
塗布は、図８に示されるような回転式の基板処理装置に
おいて、基板Ｗ上に対峙して設けられる薬液噴出ノズル
８０によって行なわれる。この回転式基板処理装置（特
開２０００−２６０７４３号公報参照）は、処理すべき
基板Ｗを水平に支持するロータ１１１とその駆動部１１
２と、基板Ｗの回転によって基板Ｗから飛散する液体を
回収するべくロータ１１１とその駆動部１１２の周りに
設けられるカップ１２０と、ロータ１１１の上方に設け
られる環状の飛散防止カバー１５０と、飛散防止カバー
１５０内に設けられる薬液噴出ノズル８０と純水噴出ノ
ズル９０を備えている。これらは、処理槽を兼ねるケー
シング１６０内に設けられている。ケーシング１６０の
天井には、ダウンフローを形成するためにクリーンファ
ン１７０が設けられている。薬液噴出ノズル８０または
純水噴出ノズル９０などから基板Ｗ上に供給された液体
は、カップ１２０内に回収され、カップ１２０の底面に
接続された排気ダクト兼用の導管１２２を介して気液分
離ボックス１２３に送られる。

【０００４】図８において、薬液処理を行なうときは、
薬液噴出ノズル８０から薬液が散布される。通常、薬液
は、ロータ１１１を停止させた状態で、薬液噴出ノズル
８０を水平方向に移動させ、基板上で不均一が生じない
ように、薬液が基板表面で表面張力により盛り上がるよ
うに供給し、そのあと、基板Ｗを高速で回転させて、基
板Ｗ上の薬液を除去する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに薬液を基板表面に表面張力で盛り上がるように供給
したのでは、薬液の消費量が多くなり、コストが嵩むと
いう問題がある。この問題は、基板の大型化に際し、と
くに顕著なものとなってきている。さらに、表面張力に
より盛り上がらせるため、基板を静止させて、ゆっくり
噴霧状の処理液を供給しているため、処理の進行に時間
がかかるという問題もある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、必要量のみの処
理液の供給で均一な処理がなされる基板処理方法および
基板処理装置を提供することにある。また、本発明で
は、短時間で処理が進行するので、処理能力の向上を図
ることができる。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその効果】本発明の請
求項１に記載の基板処理方法は、基板を回転させなが
ら、列状に配設された吐出穴から基板上に処理液を供給
し、１つの吐出穴から連続的に供給される処理液の液滴
が、その隣りの吐出穴から連続的に供給される処理液の
液滴とで表面張力により薄膜を形成し、該処理液の薄膜
により基板の処理を行なうことを特徴としている。

【０００８】前記基板の回転は、比較的低速であること
が好ましく、基板を低速で回転させることによって、表
面張力によって形成された薄膜が、盛り上がることな
く、流動する。したがって、処理に有効な薄膜（用済み
となった廃液でないもの）が常に基板表面に触れること
になり、必要最小限の量で均一に処理が進行する。ま
た、処理の進行速度も速くなる。

【０００９】本発明の請求項２に係る基板処理装置は、
基板を載置する基板支持台と、前記基板支持台を回転さ
せる回転駆動機構と、前記基板の上方にて基板上面と対
峙する吐出穴を列状に有するノズル体の少なくとも１
つ、並びに前記ノズル体を吐出穴の列方向と略直交する
方向に移動させる走査駆動手段を備え、前記ノズル体を
走査しながら前記吐出穴から処理液を前記基板上に吐出
するノズルユニットとを備えており、前記基板を回転さ
せながら、前記列状に配設された吐出穴から基板上に処
理液を供給し、１つの吐出穴から連続的に供給される処
理液の液滴が、その隣りの吐出穴から連続的に供給され
る処理液の液滴とで表面張力により薄膜を形成し、該処
理液の薄膜により基板の処理を行なえるように構成され
ている。

【００１０】この基板処理装置では、基板を基板支持台
上に水平支持した後、回転駆動機構により回転させ、ノ
ズル体を走査駆動手段により走査させるとともに、処理
液を基板上に吐出する。これにより、基板上の全域に処
理液の薄膜を形成する。基板の回転は、比較的低速であ
ることが好ましく、基板を低速で回転させることによっ
て、表面張力によって形成された薄膜が盛り上がること
なく、流動する。したがって、処理に有効な薄膜（用済
みとなった廃液でないもの）が常に基板表面に触れるこ
とになり、必要最小限の量で均一な処理を行なえる。ま
た、処理の進行速度も速くなる。吐出穴の口径および吐
出穴のピッチは、互いに隣り合う吐出穴から供給される
もの同士が、基板の回転による影響とも合わせて、表面
張力で薄膜となるように設定される。それにより、薄膜
の膜厚を必要最小に抑えることができ、処理に要する薬
液の量が減り、コストの削減を実現できる。

【００１１】なお、ノズルユニットは、複数のノズル体
を備えたものでも良い。その場合、たとえば、２本以上
のノズル体を同時に走査することによって処理時間の短
縮を図ることができる。または、異なる処理工程で、種
類の異なる処理液を使用する場合、たとえば、薬液用ノ
ズル体と洗浄液用ノズル体とを設けておけば、スムーズ
に他の工程に移行することができ、処理時間の短縮を図
ることができる。

【００１２】請求項３に係る発明では、請求項２の発明
に加えて、前記吐出穴の口径を、０．５ｍｍ以上５ｍｍ
以下とし、前記吐出穴のピッチを、１ｍｍ以上１０ｍｍ
以下としたものである。

【００１３】吐出穴の口径が、０．５ｍｍ未満であると
液の供給が滞り、５ｍｍを超えると供給が多すぎて、液
が表面張力によって盛り上がり、基板の端からあふれ出
て、薬液を多量に無駄にする。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項２また
は３のいずれかに記載の発明に加えて、前記基板の処理
液塗布時の回転速度を、６０ｒｐｍ以下としたものであ
る。

【００１５】基板の処理液塗布時の回転速度が、６０ｒ
ｐｍを超えると、遠心力により液が飛ばされるので薄膜
が形成されない。尚、この回転速度は、処理速度を考慮
すると、１ｒｐｍ以上であるのが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態における基板処
理方法および基板処理装置について、図面を参照して説
明する。

【００１７】まず、基板処理装置について図１〜図４に
基づいて説明し、本基板処理装置に最適に適用されるノ
ズルユニットについて、図５〜図７に基づいて説明す
る。図１および図２は基板処理装置の正面図および平面
図であり、図４および図５はその動作の説明図である。
また、図５は、ノズルユニットの正面図であり、図６
は、図５における矢示Ａ―Ａ方向から見た断面図であ
り、図７は、図６における矢示Ｂ―Ｂ方向から見た平面
図である。

【００１８】図１及び図２において、本発明の基板処理
装置は、基板Ｗ上の全域に処理液による薄膜を形成し
て、各種の処理を行なうものである。この基板処理装置
は、ノズルユニット１と、基板Ｗを水平支持する基板支
持台５１と、基板支持台５１を回転させる回転駆動機構
５２を備えている。また、ノズルユニット１は、吐出穴
１１を列状に有するノズル体２と、ノズル体２を水平移
動させる走査駆動手段５４と、処理液供給手段５３など
を備えている。

【００１９】図１に示すように、基板支持台５１は、基
板Ｗを支持する支持ピン５５と、基板Ｗの横方向への移
動を防止するとともに基板支持台５１の回転力を基板Ｗ
に伝えるために基板Ｗの縁に横方向から接するガイドピ
ン５６とを有している。基板支持台５１は、基板Ｗと共
にカップ５７内に配設されている。カップ５７の底部に
は、現像液と洗浄液とを排出する排液部５８が設けられ
ている。また、排液部５８は、配管５９を通して気液分
離部６０に接続されている。

【００２０】ノズル体２は、カップ５７内に配設され、
図２に示すように、ノズルユニット１の走査駆動手段５
４は、支持部材３を介してノズル体２を、基板Ｗ上面を
全般に渡って横切れるように水平移動させる。また、走
査駆動手段５４は、平行な２本のロッド１３の上端に横
架けされた状態で支持されており、上下動が可能であ
り、上方にノズル体２を退避させることができる。

【００２１】図２に示されるように、ノズル体２は、吐
出穴１１の列方向Ｈと直交する方向Ｎへ走査駆動手段５
４によって水平移動する。吐出穴１１の列の長さは、基
板Ｗの対角線の長さをカバーしうるものである。また、
吐出穴１１の口径と、ピッチは、基板Ｗの回転速度との
関係から設定される。つまり、吐出穴１１から処理液を
吐出した状態で、走査駆動手段５４によりノズル体２を
Ｎ方向へ移動させると、図３に示されるように、基板Ｗ
上には、列方向Ｈに整列される複数の帯状の処理液Ｒが
吐出される。ついで、基板Ｗ上に吐出された帯状の処理
液Ｒは、図４に示すように、互いに隣り合う処理液Ｒの
表面張力により、均一な厚さの処理液の薄膜Ｒになる。
薄膜Ｒの厚さは、処理に必要な量と等しいことが、コス
トの削減の観点から好ましい。このとき、基板Ｗは、比
較的低速で、隣り合う帯状の処理液Ｒ同士が及ぼし合う
影響を助けるように回転しているので、それとの関係か
ら、吐出穴１１の最適な口径およびピッチが設定され
る。

【００２２】したがって、吐出穴１１の口径は、０．５
ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、吐出穴のピッチは、１ｍｍ
以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、その場合、処
理液塗布時の基板Ｗの好ましい回転速度は、６０ｒｐｍ
以下である。

【００２３】吐出穴の口径が、０．５ｍｍ未満であると
液の供給が滞り、５ｍｍを超えると供給が多すぎて、液
が表面張力で盛り上がり、基板の端からあふれ出て、薬
液を多量に無駄にする。尚、口径の更に好ましい範囲は
２ｍｍ以下である。また、基板の処理液塗布時の回転速
度が６０ｒｐｍを超えると、遠心力により液が飛ばされ
るので薄膜が形成されない。但し、処理速度を考慮する
と、基板の回転速度は、１ｒｐｍ以上であるのが好まし
い。

【００２４】次に、この基板処理装置による一連の処理
方法について、図１及び図２により説明する。

【００２５】図１及び図２において、図示しない移送装
置により、基板Ｗを処理槽７内に搬入し、支持ピン５５
およびガイドピン５６で基板Ｗを水平支持する。この状
態で、回転駆動機構５２を駆動して基板支持台５１を介
して基板Ｗを回転させる。一方、処理液吐出手段５３の
ポンプ（図示せず）を駆動し、開閉弁（図示せず）を開
弁することにより、処理液をタンク（図示せず）から配
管を通してノズル体２に導入する。ノズル体２は、処理
液が導入されると、吐出穴１１から処理液を基板Ｗ上に
吐出する。

【００２６】また、処理液供給手段５３による処理液の
導入と同時に、ノズル体２を水平方向（吐出穴１１の列
方向Ｈに対して直交する方向Ｎ）に走査させる。これに
より、ノズルユニット１は、走査されながら処理液を基
板Ｗ上に吐出して、該基板Ｗ上の全域に処理液の薄膜を
形成する。なお、処理液は、ノズルユニット１から少
量、均一に吐出され、基板Ｗ上においては、図３および
図４と同様な状態となる。

【００２７】ついで、処理液の薄膜Ｒの形成が終了する
と、ノズル体２の走査を停止すると共に、ポンプの駆動
を停止し、開閉弁を閉弁する。このとき、後述するよう
な液垂れ防止可能なノズルユニット１（図５〜図７参
照）を用いると、ポンプを停止しても、液垂れが生じ
ず、基板Ｗの表面に処理液のムラを生じさせない。

【００２８】続いて、洗浄処理を行なう場合には、洗浄
液用のノズル体２が別に設けてあるものでは、それを走
査させて洗浄する。また、他に洗浄ノズル機構が設けら
れているものでは、本実施形態のノズルユニット１を退
避させて、その後、洗浄ノズル機構を基板上に進出させ
てきて基板の洗浄を行なう。洗浄液を基板Ｗ上に吹き付
けると同時に、基板Ｗは適度な速度で回転させ、基板Ｗ
上に余剰に残っている処理液を洗い流し、基板Ｗ上から
こぼれ落ちた処理液と洗浄液とを、カップ５７、排液部
５８及び配管５９を通して気液分離部６０に回収する。

【００２９】そして、洗浄液の噴射を停止したあと、基
板Ｗを高速回転することにより、基板Ｗ上に付着する洗
浄液などを吹き飛ばして、基板Ｗを乾燥させる。乾燥が
終了すると、基板Ｗを移送装置により次工程に移送す
る。

【００３０】なお、基板Ｗとは、液晶ガラス基板、半導
体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、及び光ディスク
用基板などの総称である。また、処理液とは、現像液、
レジスト液などの薬液、及び洗浄液などの総称である。

【００３１】次に、前述したような吐出穴１１を有する
ノズルユニット１の一実施形態を図５〜図７に基づいて
説明する。このノズルユニット１は、液垂れを防止でき
るものであり、処理液の薄膜Ｒの均一性を保証する観点
から好ましい。しかしながら、本発明では、図５〜図７
に示されるノズルユニット１に限定されず、ノズルユニ
ット１として、従来から用いられている一般的なものを
適宜利用することができる。

【００３２】図５において、このノズルユニット１のノ
ズル体２は、吐出穴１１を、矢印Ｈ方向（ノズル体の長
手方向Ｌ）の列状に有しており、ノズル体２上に固設さ
れた支持部材３などにより走査駆動手段５４に連結され
ている。

【００３３】図６に示すように、ノズル体２は、２つの
ブロック部材４、５からなる。ブロック部材４は、断面
略Ｌ字状に形成され、ブロック部材５は断面略逆Ｌ字状
に形成されている。このノズル体２は、２つのブロック
部材４、５を重ねあわせて、複数のボルト６により締結
するこで構成される。各ボルト６は、各ブロック４、５
の一方に形成された段付ボルト穴２１に隙間Ｅをもって
挿入され、各ブロック４、５の他方に形成されたねじ穴
２２に螺合されている。

【００３４】図５及び図６に示すように、ノズル体２
は、処理液供給手段５３に接続されるポート８を有して
いる。このポート８は、ノズル本体２の長手方向Ｌの中
央部に配設されている。また、ポート８は、図６に示す
ように、ブロック部材５に形成され、ノズル体２の上端
に開口している。処理液供給手段５３は、配管６４を通
して加圧した処理液Ｒをポート８に供給する。

【００３５】図５及び図６に示すように、ノズル体２の
内部には、液溜め室（マニホールド）９と、液吐出流路
１０と、液流路１２とを備えている。

【００３６】図５及び図６に示すように、液溜め室９
は、２つのブロック部材４，５にわたって形成されてい
る。また、液溜め室９は、ポート８に連通され、ノズル
体２内を長手方向Ｌに延設されている。この液溜め室９
内には、ポート８から加圧した処理液Ｒが導入され、該
処理液Ｒをノズル本体２の長手方向Ｌに分散するように
流す。

【００３７】図５及び図６に示すように、液吐出流路１
０は、複数の吐出穴１１により構成され、該各吐出穴１
１はブロック部材４に形成されている。各吐出穴１１
は、基板Ｗ上に対峙して開口され、図７に示すように、
ノズル本体２の長手方向Ｌであって、等しいピッチＰを
もって直線状に整列されている。これらの各吐出穴１１
は、処理液Ｒを基板Ｗの幅方向Ｈにわたって吐出する。
また、各吐出穴１１は、開口端から液溜め室９より高い
位置まで延設されている。これにより、各吐出穴１１
は、液溜め室９に対して高くなる段差を有している。

【００３８】図６に示すように、液流路１２は、各ブロ
ック部材４，５間に形成され、液溜め室９の上端部と各
吐出穴１１の上端部を連通している。この液流路１２
は、液溜め室９の上端部から斜め上に延設され、各吐出
室１１の上端部内に開口している。即ち、液流路１２
は、上記段差を有して液溜め室９と各吐出室１１とを連
通する。また、液流路１２は、ノズル本体２の長手方向
Ｌに延設されている。この液流路１２は、処理液Ｒを液
溜め室９から各吐出穴１１に導入する。なお、液溜め室
９の両端部、及び液流路１２の両端部とは、図１に示す
ように、ノズル体２の両端部に夫々固設された閉塞プレ
ート１５により閉鎖されている。

【００３９】図５〜図７に示されるノズルユニット１で
は、図６に詳細に示すように、各吐出穴１１を液溜め室
９より高くなる段差をもたせて延設し、この段差間で液
溜め室９の上端部と各吐出穴１１の上端部とを液流路１
２により連通している。これにより、配管６４から処理
液Ｒが液溜め室９に流れ込んでも、該処理液Ｒが液流路
１２を通って各吐出穴１１に流れることを阻止でき、液
溜め室９に流れ込む処理液Ｒの圧力が各吐出穴１１に残
留する処理液Ｒに作用することをなくすことができる。
また、液流路１２内に残存する処理液Ｒの表面張力によ
っても、各吐出穴１１への処理液Ｒの流れ込みが阻止さ
れる。この結果、液溜め室９に対する処理液Ｒの導入を
停止した後、例え、配管６４から処理液が流れ込んで
も、該処理液Ｒの影響を阻止できるので、各吐出穴１１
から処理液が垂れることを防止できる。そして、この液
垂れを防止することで、基板Ｗ上の全域に塗布した処理
液Ｒにムラが生じることなく、後工程における基板Ｗの
品質を保証することが可能となる。

【００４０】また、液溜め室９内への処理液Ｒの導入を
停止した後、各吐出穴１１内に残存する処理液Ｒは、各
吐出穴１１の開口側に作用する処理液Ｒの表面張力によ
り支え、滞留される。これにより、各吐出穴１１から処
理液Ｒが被処理物Ｒに垂れることを阻止できる。さら
に、各吐出穴１１をノズル本体２の長手方向Ｌに整列さ
せると、各吐出穴１１に導入する処理液Ｒを略同圧にで
き、被処理物Ｗの幅方向Ｈに少量で均一な厚さの処理液
Ｒを吐出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の基板処理装置の正面図であ
る。

【図２】図２は、図１の基板処理装置の平面図である。

【図３】図３は、吐出穴から処理液を基板上に吐出した
状態を示す正面図である。

【図４】図４は、基板上の全域に処理膜を塗布した状態
を示す正面図である。

【図５】図５は、ノズルユニットの一例の正面図であ
る。

【図６】図６は、図５における矢示Ａ―Ａ方向から見た
断面図である。

【図７】図７は、図６における矢示Ｂ―Ｂ方向から見た
平面図である。

【図８】図８は、従来のノズルユニットの正面図であ
る。

【符号の説明】

１ノズルユニット２ノズル体９液溜め室１１吐出穴５１基板支持台５２回転駆動機構５３処理液供給手段５４走査駆動手段Ｗ基板Ｒ処理膜Ｈ列方向Ｎ列方向と直交する方向

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０２Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０２Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４３Ｃ 21/304 ６４３ 21/30 ５６４Ｄ５６９Ｃ (72)発明者中田勝利兵庫県尼崎市扶桑町１番10号住友精密工業株式会社内 (72)発明者松元俊二兵庫県尼崎市扶桑町１番10号住友精密工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H025 AA18 AB16 AB20 EA05 4D075 AC64 AC84 AC94 DA06 DC21 DC22 4F041 AA05 AA06 BA12 BA13 4F042 BA05 EB18 5F046 JA02 LA03 LA04 LA05 LA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を回転させながら、列状に配設され
た吐出穴から基板上に処理液を供給し、１つの吐出穴か
ら連続的に供給される処理液の液滴が、その隣りの吐出
穴から連続的に供給される処理液の液滴とで表面張力に
より薄膜を形成し、該処理液の薄膜により基板の処理を
行なうことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】基板を載置する基板支持台と、前記基板支持台を回転させる回転駆動機構と、前記基板の上方にて基板上面と対峙する吐出穴を列状に
有するノズル体の少なくとも１つ、並びに前記ノズル体
を吐出穴の列方向と直交する方向に移動させる走査駆動
手段を備え、前記ノズル体を走査しながら前記吐出穴か
ら処理液を前記基板上に吐出するノズルユニットとを備
えており、前記基板を回転させながら、前記列状に配設された吐出
穴から基板上に処理液を供給し、１つの吐出穴から連続
的に供給される処理液の液滴が、その隣りの吐出穴から
連続的に供給される処理液の液滴とで表面張力により薄
膜を形成し、該処理液の薄膜により基板の処理を行なえ
るように構成されていることを特徴とする基板処理装
置。
【請求項３】前記吐出穴の口径は、０．５ｍｍ以上５
ｍｍ以下であり、前記吐出穴のピッチは、１ｍｍ以上１
０ｍｍ以下である請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】前記基板の処理液塗布時の回転速度は、
６０ｒｐｍ以下である請求項２または３のいずれかに記
載の基板処理装置。