JP2003136024A - 基板処理装置 - Google Patents
基板処理装置Info
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Abstract
の提供。 【解決手段】 基板を処理槽内でほぼ水平に支持して回
転させるロータ4と、このロータ4によって回転する基
板の裏面に洗浄液および不活性ガスを吹き付ける基板洗
浄ノズル6と、この基板洗浄ノズル6を固定する固定軸
とを有する基板処理装置であって、上記の基板洗浄ノズ
ル6が、その中心部に不活性ガス噴射手段7を有し、不
活性ガス噴射手段7の周囲に、それぞれ傾斜角度を変化
させた複数の洗浄液噴射手段8を有し、上記の固定軸
が、ロータ4と基板洗浄ノズル6との隙間から気体を吸
引する機構を有することを特徴とする基板処理装置であ
る。
Description
T基板等の基板を回転駆動しつつ、処理液の塗布、洗
浄、乾燥する、いわゆる回転式基板処理装置に係り、特
に、基板の裏面を洗浄、乾燥する機構を有する回転式基
板処理装置に関する。
ては、レジストの塗布、エッチング液の塗布、レジスト
の剥離等の処理が繰り返し施されるが、作業効率の向上
や設備の小規模化の観点から、この処理を実施する装置
として回転式の基板処理装置が使用されている。
模式図である。図1に示すように、従来の回転式基板処
理装置は、長方形の基板1を受け台2の上に保持した状
態で、モータ(図示せず)によって回転軸3を回転させ
ながら、上方に設置したスプレーユニット(図示せず)
によってエッチング液等の処理液を基板1の表面に供給
する。基板1の表面に供給された処理液は、遠心力によ
って基板1の表面上を外方に向かって拡散する。このよ
うな作用により、処理液は、基板1の表面全体にほぼ均
一な膜厚に塗布され、余分な処理液は、基板1のエッジ
部分から外方に飛散する。
レーユニット(図示しない)によって、処理液の塗布と
同様に、基板1を回転させた状態で、基板1の表面に純
水等の洗浄液を吹きつけ、基板1の表面の洗浄を行い、
さらに、基板1を高速で回転させて乾燥させる。
面に回り込んだり、または、ミスト状になった処理液が
裏面に付着したりすると、ガラス基板の製品欠陥とな
る。このような事態に対応すべく、近年では、基板裏面
の洗浄機構を有する回転式基板処理装置が主流となって
いる。
る回転式基板処理装置の一例を示す模式図であり、
(a)は当該装置の全体概略図を示し、(b)は基板裏
面の洗浄手段の拡大図を示す。図2に示すように、この
基板処理装置では、基板1は、支持ピン5を介して、ロ
ータ4にほぼ水平に支持されている。
(対角寸法)よりも若干大きな円板であって、回転駆動
機構(図示しない)によって、高速回転し、基板1の表
面に遠心力の作用を持たせるとともに、処理液や洗浄液
を回収する際の液ガイドとしても機能する。このロータ
4の中心部に、基板洗浄ノズル6が設置されている。こ
の基板洗浄ノズル6は、ロータ4とは独立に、回転しな
い固定軸に設置されており、通常、その中心部に不活性
ガス噴射手段7を有し、更にその周囲に複数の洗浄液噴
射手段8を有する構造となっている。
裏面への洗浄液の噴射状態を示す模式図である。図3に
示すように、基板洗浄ノズル6の中心部に設置された不
活性ガス噴射手段7は、基板1裏面の回転中心部にN2
等の不活性ガスを吹き付けるためのものであり、これに
より、遠心力が小さい基板の回転中心部における乾燥を
促進させて、基板全体をむらなく乾燥できる。一方、不
活性ガス噴射手段7の周囲に設置された複数の洗浄液噴
射手段8は、基板裏面に純水等の洗浄液を吹き付けるた
めのものである。この洗浄液噴射手段8は、純水等を洗
浄液として基板裏面に吹き付け、これによって基板裏面
の洗浄を行うためのものである。このような基板裏面の
洗浄機構によって、余剰な処理液等が基板裏面に付着す
ることによるガラス基板の欠陥は、一応、解消されてい
た。
が強くなってきており、従来の基板裏面の洗浄機構では
対処しきれない事態が生じてきた。即ち、上記の図3に
示した洗浄機構では、精々、幅600mm、長さ720
mmの基板の洗浄を対象とされていたため、基板裏面に
むらなく洗浄液を塗布することで、基板裏面に付着した
余剰処理液等を取り除くことができた。従って、洗浄液
は、同じ傾斜角度を有する複数の洗浄液噴射手段から広
角に拡散するように噴射されるような機構となってい
た。しかし、このような機構では、最近、主流となって
きている幅730mm、長さ920mmという寸法また
はこれより大きい寸法の基板洗浄を行う場合には、基板
の回転中心部付近への洗浄液の塗布を重視すれば、基板
の回転外周部付近への洗浄液の塗布が困難となり、逆
に、基板の回転外周部付近への洗浄液の塗布を重視すれ
ば、基板の回転中心部付近への洗浄液の塗布が困難とな
る。
角度をあまりに広角にして洗浄液を噴射しても、基板裏
面における単位面積当たりの洗浄液の圧力が弱すぎて、
十分な洗浄が行えない。このように、ガラス基板の大型
化に伴って、従来の小型のガラス基板の裏面洗浄におい
ては、全く考慮する必要がなかった問題が発生するよう
になった。
等のガラス基板裏面の洗浄を欠陥を発生させることな
く、確実に行える回転式基板処理装置を提供することを
目的とする。
理装置を要旨とする。
て回転させるロータと、このロータによって回転する基
板の裏面に洗浄液および不活性ガスを吹き付ける基板洗
浄ノズルと、この基板洗浄ノズルを固定する固定軸とを
有する基板処理装置であって、上記の基板洗浄ノズル
が、その中心部に不活性ガス噴射手段を有し、不活性ガ
ス噴射手段の周囲に、それぞれ傾斜角度を変化させた複
数の洗浄液噴射手段を有し、上記の固定軸が、ロータと
基板洗浄ノズルとの隙間から気体を吸引する機構を有す
ることを特徴とする基板処理装置である。
性ガス噴射手段の直近部に設置された2つの洗浄液噴射
手段の傾斜角度が、不活性ガス噴射手段の傾斜角度と同
じであるのが望ましい。また、上記の噴射手段は、孔で
構成されているのが望ましい。さらに、上記の基板洗浄
ノズルは、その上面部が複数の曲率半径を有する曲面か
ら構成されているのが望ましい。
いて、回転する基板裏面に洗浄液および不活性ガスを吹
き付ける基板洗浄ノズルの実施形態を説明する。以下の
説明において、請求項1〜4に記載されるそれぞれの基
板洗浄ノズルを「第1の基板洗浄ノズル」〜「第4の基
板洗浄ノズル」と表記し、合わせて、本発明の基板洗浄
ノズルと表記する。
ノズルの形状に特徴を有するとともに、基板洗浄ノズル
を固定する固定軸が、ロータと基板洗浄ノズルとの隙間
から気体を吸引する機構を有することをも特徴とする
が、この機構については後述する。
配置の一例を模式的に表した平面図である。図4に示す
とおり、第1の基板洗浄ノズルは、その中心部に不活性
ガス噴射手段7を有するとともに、その周囲にそれぞれ
傾斜角度を変化させた複数の洗浄液噴射手段8を有す
る。洗浄液噴射手段8の傾斜角度は、例えば、図4に示
すように、不活性ガス噴射手段7を中心として対角に位
置するものが同一の角度となるように設定してもよく、
また、全てが異なる角度となるように設定してもよい。
第1の基板洗浄ノズルは、このような構成を有するの
で、大型の基板の裏面洗浄においては、基板裏面の全体
に、ほぼ均一の圧力で、且つ、むらなく洗浄液を吹き付
けることができる。なお、不活性ガス噴射手段から噴射
される不活性ガスの流量は、50〜70L/minであ
ればよく、洗浄液噴射手段から噴射される洗浄液の流量
は、合計で7L/minであればよい。また、ノズルの
上端部と基板裏面との距離は10〜25mmの範囲であ
ればよい。
特に限定しないが、例えば、幅730mm、長さ920
mmといった大型の基板裏面を洗浄する場合には、6個
以上設置するのが望ましいが、この個数があまりに多い
と、それぞれの洗浄液噴射手段から噴射される洗浄液の
圧力が不十分となるため、その上限は、20個とするの
が望ましい。また、洗浄液噴射手段の傾斜角度は、例え
ば、図4に示した例のように、0°、9.5°、16°
および18°の4パターンで構成されていてもよく、基
板裏面の全面に洗浄液が噴射させるため、0〜22°の
範囲で、且つ4パターン以上に設定すればよい。
不活性ガス噴射手段から10mm以上離れた位置であれ
ばよく、また、互いの洗浄液の噴射を妨げない程度に、
相互に離れている必要がある。特に、不活性ガス噴射手
段を中心とした複数の同心円を想定し、それぞれの同心
円上に複数の洗浄液噴射手段を等間隔で配置するのが望
ましい。また、洗浄液噴射手段から噴射される洗浄液の
拡散角度は、基板裏面の全面に洗浄液が噴射されるとと
もに、洗浄液に所定の圧力を持たせるため、0〜2°程
度が望ましい。
噴射される不活性ガスまたは洗浄液が噴出される方向の
軸とガラス基板に垂直な方向の軸とがなす角度をいう。
たとえば、洗浄液噴出手段による洗浄液の噴出方向がガ
ラス基板の垂直方向と同一の場合には、これを0°とす
る。
に加え、洗浄液噴射手段のうち、不活性ガス噴射手段の
直近部に設置された2つの洗浄液噴射手段の傾斜角度
が、不活性ガス噴射手段の傾斜角度と同じであることを
特徴とする基板洗浄ノズルである。このような構成を有
する基板洗浄ノズルであれば、洗浄液が不活性ガスの流
れに沿って、基板裏面の回転中心部に一文字状に噴射さ
れることになるため、この部分の洗浄を確実に行うこと
ができる。
置された2つの洗浄液噴射手段の傾斜角度が、不活性ガ
スの傾斜角度と同じ」とは、例えば、図4に示すよう
に、洗浄液噴射手段のうちの2つ(図中の8aおよび8
b)が傾斜角度が0°であることをいう。ただし、この
傾斜角度は、洗浄液が基板裏面の回転中心部に一文字状
に噴射されるように設定すればよいので、必ずしも0°
である必要はなく、不活性ガス噴射手段の傾斜角度と実
質的に同一の角度であればよい。
に加え、その噴射手段が孔で構成されていることを特徴
とする基板洗浄ノズルである。以下この理由を説明す
る。
が基板裏面から跳ね返って浮遊し、前記の図3中に点線
の円で示したイ部などに、水滴として残存する場合があ
る。通常、このような浮遊した洗浄液の水滴がロータ4
の上に付着した場合には、ロータ4は回転しているの
で、その遠心力によって水滴は排除されるが、基板洗浄
ノズル6は、固定軸に設置されているため、水滴が付着
しても排除されず、残存する。この水滴がミスト状でそ
れぞれの水滴の粒径が小さい場合には、特に問題とはな
らないが、長時間の使用などにより、粒径の大きな水滴
が基板洗浄ノズル6に残存すると問題となる。
6上から、高速で回っているロータ4上に滑り落ち、ロ
ータ4上で破砕され、これが拡散して再び基板裏面に付
着する場合があり、このような洗浄液の水滴が再付着す
ると、基板裏面にすじ状の汚れを残し、製品としてのガ
ラス基板に重大な欠陥を残すこととなる。
示したような従来の基板洗浄ノズルの場合に、その上面
に水滴が付着しやすい理由は、上記の水滴が基板洗浄ノ
ズル上の不活性ガス噴射手段や洗浄液噴射手段等の突起
部周辺に定着することが多いからである。
に示すように、各噴射手段について一つずつヘッドを用
意して、それぞれのヘッドをねじ込み、更に、ヘッドか
ら噴射される洗浄液の角度を調整する必要があったた
め、基板洗浄ノズルの製造、および、この設置または段
取り替えに長時間を要し、また、基板洗浄ノズルを構成
する部材が多くなり、製造コストの高騰を招くという問
題があった。
置の一例を模式的に表した平面図である。図5に示すよ
うに、第3の基板洗浄ノズル6は、その不活性ガス噴射
手段7および洗浄液噴射手段8のいずれもが孔で構成さ
れている。このような構成にすることにより、その上面
に一切突起部が存在しないため、基板洗浄ノズル6の上
面に洗浄液の水滴が付着しにくくなる。また、第3の基
板洗浄ノズルは、各噴射手段に付きヘッド等の部材を一
切必要としないので、製造コストの低減および製造時間
等の短縮をすることができる。
噴射手段7の直近部に、これと同じ傾斜角度を有する2
つの洗浄液噴射手段8と、その外周部に、それぞれの傾
斜角度が異なる6つの洗浄液噴射手段8とが設置されて
いる。このように、第3の基板洗浄ノズルにおいても、
不活性ガス噴射手段の直近部に設置された2つの洗浄液
噴射手段の傾斜角度が不活性ガス噴射手段の傾斜角度と
実質的に同一の角度であるのが望ましいのは、前述のと
おりである。また、その他の洗浄液噴射手段について
も、個数、傾斜角度等の条件は、前述した範囲内にあれ
ばよい。特に、外周部にある6つの洗浄液噴射手段のそ
れぞれの傾斜角度は、12°、14°、16°、18
°、20°および22°(それぞれの傾斜角度は±0.
25°の誤差を許容する)であり、且つ、ランダムに設
定されているのが望ましい。
角度がランダムに設定されている」とは、隣り合う洗浄
液噴射手段の傾斜角度が順番に大きくなるような構成で
はないことをいう。たとえば、上記の6つの洗浄液噴射
手段のそれぞれの傾斜角度を、時計回りの順番にみたと
きに、12°→14°→16°→18°→20°→22
°のような配置ではなく、22°→18°→14°→1
2°→16°→20°のように配置されていることをい
う。
板裏面への洗浄液の噴射状態の一例を示す模式図であ
る。図6に示すように、基板洗浄ノズル6から噴射され
た洗浄液は、回転している基板の裏面に、楕円形に塗布
される。即ち、このような構成を有する基板洗浄ノズル
であれば、隣り合う洗浄液噴射手段から噴射される洗浄
液が基板裏面に到達する際に、相互に重なり合った状態
で塗布できる。
される洗浄液が基板裏面に到達する際に、相互に重なり
合わない状態で塗布されると、基板裏面に塗布された洗
浄液が基板の回転による遠心力を受けて、基板裏面を伝
って外方に排出される際に、むらが発生して基板裏面に
すじ状の汚れを残すからである。
に加え、その上面部が複数の曲率半径を有する曲面から
構成されていることを特徴とする基板洗浄ノズルであ
る。以下、この理由を説明する。
模式的に表した断面図である。図6に示すように、第4
の基板洗浄ノズルは、その上面部が複数の曲率半径を有
する曲面から構成されている。このような構成を有する
基板洗浄ノズルであれば、技術的な根拠は定かではない
が、ミスト状の洗浄液が当該基板洗浄ノズルの上面部に
付着しにくく、また、仮に付着しても、その水滴が大き
くなる前に上面部を滑り落ちていくため、前述したよう
な、基板裏面に再付着するという事態が発生しない。
径は、特に限定しないが、不活性ガス噴射手段を含む部
分が平面であり、その外周部に曲率半径40mm(許容
誤差:±5mm)の曲面、12mm(許容誤差:±2.
5mm)の曲面および2.5mm(許容誤差:±1m
m)の曲面で構成されているのが望ましい。
3の基板洗浄ノズルの構成をも有するのが望ましい。こ
れは、上述した第3の基板洗浄ノズルの作用効果と第4
の基板洗浄ノズルの作用効果がともに発揮されるという
だけでなく、基板洗浄ノズルの径を40mm以下と小さ
くできるという複合効果を有するからである。
を前提とした基板洗浄ノズルでは、洗浄ノズルの上面部
にヘッドを取り付けるための、ねじ加工をする必要があ
り、その径を小さくするのには限界があった。しかし、
その径が40mm以下である小さな基板洗浄ノズルであ
れば、浮遊した洗浄液が付着しにくくなるため、上述し
た基板裏面への再付着という問題が発生しにくくなる。
ついて説明する。本発明の基板処理装置は、上記の第1
〜第4の基板洗浄ノズルを特徴とするとともに、基板洗
浄ノズルを固定する固定軸が、ロータと基板洗浄ノズル
との隙間から気体を吸引する機構を有することをも特徴
とする。
る構成部材を示す断面であり、図8は各構成部材の分断
図であり、図9はこれらの構成部材を組み立て状態を示
す図である。図8に示すように、本発明の基板処理装置
における固定部は、たとえば、同心管11に液漏れスト
ッパ10、ノズルホルダ9、ロータ4、基板洗浄ノズル
6の順で組み立てられる。また、図9に示すとおり、同
心管11は、その中心部に不活性ガス流動管12が配置
され、不活性ガス流動管12の外側に同心円状に洗浄液
流動管13が配置され、更に、洗浄液流動管13の外側
に同心円状に気体流動管14が配置されている。
た部分は回転体であり、本発明ではこの全ての点線部分
をロータ4と呼ぶこととし、このロータ4は、一つの部
材で構成されていてもよく、複数の部材で構成されてい
てもよい。例えば、図8では、ロータ4として示される
部材は、実際には洗浄液等が装置内部に侵入するのを防
ぐための防水カバーであるが、この防水カバーも回転体
に取り付けられてロータ4と同調して回転する部材であ
る。従って、本発明においては、このような防水カバー
も含めた回転体をロータ4と呼ぶこととする。
の上端部に設けられた孔および基板洗浄ノズル6の上端
部に設けられた不活性ガス噴射手段7を貫通している。
ノズルホルダ9の上端部と基板洗浄ノズル6との間、お
よび、不活性ガス流動管12の外側とノズルホルダ9の
内側との間には、図示しないゴムパッキンがはめ込まれ
ているので、不活性ガスが後述するノズルホルダ9と基
板洗浄ノズル6との間の空間部に侵入することはなく、
逆に、洗浄液が不活性ガス噴射手段7から不活性ガスと
ともに噴射されることはない。
ダ9の上端付近に水平方向に設けられた孔に対応する位
置に設置されており、洗浄液は、洗浄液流動管13内を
上昇して、このノズルホルダ9に設けられた孔を通過
し、ノズルホルダ9と基板洗浄ノズル6との間の空間部
にバッファとして保持され、その後、基板洗浄ノズル6
の上面部に設けられた各洗浄液噴射手段8から、所定の
圧力で噴射される。洗浄液流動管13の外側とノズルホ
ルダ9の内側との間には、図示しないゴムパッキンがは
め込まれているため、洗浄液が後述する気体流動管へ吸
い込まれることはない。
に、2つの同心管によって構成されている。これらの同
心管のうち、外側に位置する気体流動管14では、その
下端部から気体が吸入され、内側に位置する気体流動管
14では、その下端部から気体が放出される構成となっ
ている。従って、吸入された気体は、図9の矢印で示す
ように装置内部の空間を流れて、ロータ4の下部とノズ
ルホルダ9との隙間を通り、基板洗浄ノズル6の下端部
に設けられた気体孔およびノズルホルダ9の雄ねじ下部
のくびれた部分に設けられた気体孔を流れて、気体吸入
側の気体流動管14の上端部に流れ込み、この管内を下
方に向かって流れて、気体放出口から放出される。
隙間から気体を吸引する機構を固定軸に持たせるために
は、気体流動管14の気体吸入口から吸入される気体の
流量を気体放出口から放出される気体の流量よりも少な
い量に設定する必要がある。例えば、気体吸入口から吸
入される気体の流量を2L/min程度(圧力:0.1
MPa)とし、気体放出口から放出される気体の流量を
3L/min程度(圧力:0.1MPa)とするのが望
ましい。
図である。図10に示すとおり、本発明の基板処理装置
においては、基板洗浄ノズル6とロータ4との隙間に気
体を吸引する機構、即ち、気体が図中の矢印で示す流れ
に沿って、吸引される機構となっている。このような機
構により、基板洗浄ノズル6の上面部に付着し、その端
部に流れ落ちた水滴は、図中の矢印で示す気体の流れに
沿って、基板洗浄ノズル6とロータ4の隙間に吸引さ
れ、更に、基板洗浄ノズルの下端部に設置された気体孔
およびノズルホルダ9に設置された気体孔を通り抜け、
気体流動管14を下向きに流れて、気体放出口から気体
とともに放出される。
洗浄ノズルの上面部に付着し、流れ落ちた水滴が、高速
回転しているロータ上に落下することがなく、前述した
基板裏面への洗浄液の再付着という事態が生じない。
10は、基板洗浄ノズル6とロータ4との隙間に吸引さ
れた水滴が基板洗浄ノズル6の下端に設置された気体孔
に到達した際に、ロータ4とノズルホルダ9との隙間を
軸中心から外側に向かって通り、装置内部の空間に入り
込むのを防ぐ役割をする。
面のほぼ全面に同等の圧力で洗浄液を噴射することがで
きるので、大型のガラス基板であっても、その裏面の洗
浄を欠陥を発生させることなく、確実に行うことができ
る。また、固定軸に設置された基板洗浄ノズルの上面部
に付着、残存する洗浄液の水滴を最小限に抑えることが
できるとともに、製造コストの低減、段取り替え時間の
短縮等を図ることができる。さらに、仮に、基板洗浄ノ
ズルの上面部に洗浄液の水滴が付着し、これが基板洗浄
ノズルの端部から流れ落ちても、基板洗浄ノズルとロー
タとの間から気体とともに吸引されるので、洗浄液が基
板裏面に再付着するという事態が生じない。
る。
処理装置の一例を示す模式図であり、(a)は当該装置
の全体概略図を示し、(b)は基板裏面の洗浄手段の拡
大図を示す。
液の噴射状態を示す模式図である。
模式的に表した平面図である。
式的に表した平面図である。
液の噴射状態の一例を示す模式図である。
断面図である。
分断図である。
態を示す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板を処理槽内でほぼ水平に支持して回
転させるロータと、このロータによって回転する基板の
裏面に洗浄液および不活性ガスを吹き付ける基板洗浄ノ
ズルと、この基板洗浄ノズルを固定する固定軸とを有す
る基板処理装置であって、上記の基板洗浄ノズルが、そ
の中心部に不活性ガス噴射手段を有し、不活性ガス噴射
手段の周囲に、それぞれ傾斜角度を変化させた複数の洗
浄液噴射手段を有し、上記の固定軸が、ロータと基板洗
浄ノズルとの隙間から気体を吸引する機構を有すること
を特徴とする基板処理装置。 - 【請求項2】 上記の洗浄液噴射手段のうち、不活性ガ
ス噴射手段の直近部に設置された2つの洗浄液噴射手段
の傾斜角度が、不活性ガス噴射手段の傾斜角度と同じで
あることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。 - 【請求項3】 上記のいずれの噴射手段も孔で構成され
ていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに
記載の基板処理装置。 - 【請求項4】 上記の基板洗浄ノズル上面部が複数の曲
率半径を有する曲面から構成されることを特徴とする請
求項1〜3のいずれかに記載の基板処理装置。
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