JP2004158482A - Substrate treating device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転基台上に保持された半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等(以下、単に「基板」と称する)を水平面内にて回転させつつ洗浄処理や乾燥処理等の所定の処理を行う基板処理装置、特に枚葉式の基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板の製造工程では、回路やパターンを形成するためのエッチングなどの所定の処理を行った後に、純水(処理液)による洗浄と、当該純水を乾燥させるスピンドライ処理とを行う基板処理装置が知られている。
【0003】
このような基板処理装置では、スピンドライ処理によって純水を乾燥させる際に、基板の表面にいわゆるウォーターマークなどのダメージが残ることを防止する必要がある。ウォーターマークは、雰囲気中の酸素が純水や基板材料と化学反応を起こすことによって主に生じる。したがって、純水による洗浄が終了した時点で、洗浄時の回転数を所定の時間維持し、基板中央部に滞留する純水を外部に排出することにより基板上に小さな水滴が残らないようにする装置や、処理基板の表面に対向するように雰囲気遮断板を設け、当該雰囲気遮断板と基板との間に窒素ガスなどの不活性ガスを供給することによって、低酸素濃度雰囲気下におけるスピンドライ処理を行う装置などが提案されている。前者の装置としては例えば特許文献1に、後者の装置としては例えば特許文献2に紹介されている。
【0004】
【特許文献1】特開平11−142827号公報
【特許文献2】特開平11−330039号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に記載の基板処理装置では、乾燥処理中の基板は密閉されていないため、純水を乾燥させる際のスピンドライ処理において、基板を高速に回転させると、例え雰囲気遮断板を設けていたとしても、基板外周部と雰囲気遮断板との隙間から外部雰囲気の巻き込みが発生する。外部雰囲気には、通常、酸素が含まれているため、基板の表面(特に、外周周辺部)に前述のウォータマークなどのダメージが残り、当該基板の乾燥不良の原因になるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板に付着した純水などの処理液を除去し、乾燥させる際の基板の乾燥不良を防止する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】
上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、回転基台上に保持された基板を水平面内にて回転させつつ所定の処理液による洗浄と乾燥とを行う基板処理装置であって、前記回転基台上に設けられ、基板の周縁部を把持して当該基板を略水平姿勢にて保持する把持手段と、前記把持手段によって保持された基板を略鉛直方向に沿った軸を中心として回転させる回転手段と、前記把持手段よりも上方に配置され、前記把持手段によって保持された基板の上面に対向する雰囲気遮断板と、前記把持手段によって保持された基板に前記雰囲気遮断板を介して不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記把持手段によって保持された基板と前記雰囲気遮断板との相対距離を、前記所定の処理液による前記基板の洗浄を行う際の距離(第1ギャップ)と、前記所定の処理液の乾燥を開始する際の距離(第2ギャップ)との間で変更するギャップ変更手段と、前記所定の処理液の乾燥を開始する際の前記回転手段の回転速度を、低速に所定の時間維持した後に高速に切り替える制御手段とを備え、前記第2ギャップが、前記第1ギャップよりも小さくされる。
【0008】
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る基板処理装置であって、前記所定の処理液による前記基板の洗浄中に、前記回転手段の回転速度を低速に変更する。
【0009】
また、請求項3の発明は、請求項1または2の発明に係る基板処理装置であって、前記ガス供給手段が、前記基板の表面中央部に前記所定のガスを供給する。
【0010】
また、請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記ガス供給手段が、前記基板の表面周辺部に前記所定のガスを供給する。
【0011】
また、請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記所定の処理液の乾燥を開始する際の前記回転手段の回転速度を800rpm以下とする。
【0012】
また、請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記ギャップ変更手段が、前記第2ギャップを0.1ないし2.5mmとする。
【0013】
また、請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記所定の時間が2ないし30秒である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【0015】
<1. 第1の実施の形態>
図1は、本発明にかかる基板処理装置の構成を示す縦断面図である。この基板処理装置は、基板Wに表裏面洗浄処理を行う枚葉式の基板処理装置であって、主として基板Wを保持するスピンベース10と、スピンベース10上に設けられた複数のチャックピン14と、スピンベース10を回転させる電動モータ20と、スピンベース10に対向して設けられた雰囲気遮断板30と、スピンベース10に保持された基板Wの周囲を取り囲むスプラッシュガード50と、スピンベース10上に保持された基板Wに処理液や不活性ガスを供給する機構と、雰囲気遮断板30およびスプラッシュガード50を昇降させる機構とを備えている。
【0016】
基板Wは、スピンベース10上に略水平姿勢にて保持されている。スピンベース10は中心部に開口を有する円盤状の部材であって、その上面にはそれぞれが円形の基板Wの周縁部を把持する複数のチャックピン14が立設されている。チャックピン14は円形の基板Wを確実に保持するために3個以上設けてあれば良く、第1の実施の形態の基板処理装置においては、3個のチャックピン14がスピンベース10の周縁に沿って等間隔(120°間隔)に立設されている。なお、図1では図示の便宜上、2個のチャックピン14を示している(以降の各図においても同様)。
【0017】
3個のチャックピン14のそれぞれは、基板Wの周縁部を下方から支持する基板支持部14aと基板支持部14aに支持された基板Wの外周端面を押圧して基板Wを保持する基板保持部14bとを備えている。各チャックピン14は、基板保持部14bが基板Wの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部14bが基板Wの外周端面から離れる開放状態との間で切り換え可能に構成されている。3個のチャックピン14の押圧状態と開放状態との切り換えは、種々の公知の機構によって実現することが可能である。
【0018】
スピンベース10に基板Wを渡すときおよびスピンベース10から基板Wを受け取るときには、3個のチャックピン14を開放状態にする。一方、基板Wに対して後述の諸処理を行うときには、3個のチャックピン14を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、3個のチャックピン14は基板Wの周縁部を把持してその基板Wをスピンベース10から所定間隔を隔てて水平姿勢にて保持する。基板Wは、その表面を上面側に向け、裏面を下面側に向けた状態にて保持される。3個のチャックピン14を押圧状態として基板Wを保持したときには、基板支持部14aの上端部が基板Wの上面より突き出る。これは処理時にチャックピン14から基板Wが脱落しないように、基板Wを確実に保持するためである。
【0019】
スピンベース10の中心部下面側には回転軸11が垂設されている。回転軸11は中空の円筒状部材であって、その内側の中空部分には下側処理液ノズル15が挿設されている。回転軸11の下端付近には、ベルト駆動機構21を介して電動モータ20が連動連結されている。すなわち、回転軸11の外周に固設された従動プーリ21aと電動モータ20の回転軸に連結された主動プーリ21bとの間にベルト21cが巻き掛けられている。電動モータ20が駆動すると、その駆動力はベルト駆動機構21を介して回転軸11に伝達され、回転軸11、スピンベース10とともにチャックピン14に保持された基板Wが水平面内にて鉛直方向に沿った軸Jを中心として回転される。
【0020】
下側処理液ノズル15は回転軸11を貫通しており、その先端部15aはチャックピン14に保持された基板Wの中心部直下に位置する。また、下側処理液ノズル15の基端部は処理液配管16に連通接続されている。処理液配管16の基端部は分岐されていて、一方の分岐配管16aには薬液供給源17が連通接続され、他方の分岐配管16bには純水供給源18が連通接続されている。分岐配管16a,16bにはそれぞれバルブ12a,12bが設けられている。これらバルブ12a,12bの開閉を切り換えることによって、下側処理液ノズル15の先端部15aからチャックピン14に保持された基板Wの下面の中心部付近に薬液または純水を選択的に切り換えて吐出・供給することができる。すなわち、バルブ12aを開放してバルブ12bを閉鎖することにより下側処理液ノズル15から薬液を供給することができ、バルブ12bを開放してバルブ12aを閉鎖することにより下側処理液ノズル15から純水を供給することができる。なお、第1実施形態の表裏面洗浄を行う基板処理装置においては、薬液としてフッ酸(HF)、緩衝フッ酸(BHF)、SC1(アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液)、SC2(塩酸と過酸化水素水と水との混合液)等を使用する。
【0021】
また、回転軸11の中空部分の内壁と下側処理液ノズル15の外壁との間の隙間は、気体供給路19となっている。この気体供給路19の先端部19aはチャックピン14に保持された基板Wの下面中心部に向けられている。そして、気体供給路19の基端部はガス配管22に連通接続されている。ガス配管22は不活性ガス供給源23に連通接続され、ガス配管22の経路途中にはバルブ13が設けられている。バルブ13を開放することによって、気体供給路19の先端部19aからチャックピン14に保持された基板Wの下面の中心部に向けて不活性ガスを供給することができる。なお、第1実施形態の表裏面洗浄を行う基板処理装置においては、不活性ガスとして窒素ガス(N2)を使用する。
【0022】
以上の回転軸11、ベルト駆動機構21、電動モータ20等は、ベース部材24上に設けられた円筒状のケーシング25内に収容されている。
【0023】
ベース部材24上のケーシング25の周囲には受け部材26が固定的に取り付けられている。受け部材26には、円筒状の仕切り部材27a,27bが立設されている。ケーシング25の外壁と仕切り部材27aの内壁との間の空間が第1排液槽28を形成し、仕切り部材27aの外壁と仕切り部材27bの内壁との間の空間が第2排液槽29を形成している。
【0024】
第1排液槽28の底部には廃棄ドレイン28bに連通接続された排出口28aが設けられている。第1排液槽28の排出口28aからは使用済みの純水および気体が廃棄ドレイン28bへと排出される。廃棄ドレイン28bに排出された純水および気体は気液分離された後、それぞれ所定の手順に従って廃棄される。
【0025】
第2排液槽29の底部には回収ドレイン29bに連通接続された排液口29aが設けられている。第2排液槽29の排液口29aからは使用済みの薬液が回収ドレイン29bへと排出される。回収ドレイン29bに排出された薬液は図外の回収タンクによって回収され、その回収された薬液が回収タンクから薬液供給源17に供給されることにより、薬液が循環再利用されるようになっている。
【0026】
受け部材26の上方にはスプラッシュガード50が設けられている。スプラッシュガード50は、筒状の部材であって、スピンベース10およびそれに保持された基板Wの周囲を取り囲むように配置されている。スプラッシュガード50には断面”く”の字形状の第1案内部51および断面円弧形状の第2案内部52が形成されるとともに、円環状の溝53a,53bが刻設されている。
【0027】
また、スプラッシュガード50は、リンク部材56を介してガード昇降機構55と連結されており、ガード昇降機構55によって昇降自在とされている。ガード昇降機構55としては、ボールネジを用いた送りネジ機構やエアシリンダを用いた機構等、公知の種々の機構を採用することができる。ガード昇降機構55がスプラッシュガード50を下降させているときには、仕切り部材27a,27bがそれぞれ溝53a,53bに遊嵌するとともに、スピンベース10およびそれに保持された基板Wの周囲に第1案内部51が位置する(図1の状態)。この状態は後述するリンス処理時の状態であり、図2に示すように、回転する基板W等から飛散した純水は第1案内部51によって受け止められ、その傾斜に沿って第1排液槽28に流れ込み、排出口28aから廃棄ドレイン28bへと排出される。
【0028】
一方、ガード昇降機構55がスプラッシュガード50を上昇させているときには、仕切り部材27a,27bがそれぞれ溝53a,53bから離間するとともに、スピンベース10およびそれに保持された基板Wの周囲に第2案内部52が位置することとなる。この状態は後述するエッチング処理時の状態であり、図3に示すように、回転する基板W等から飛散した薬液は第2案内部52によって受け止められ、その曲面に沿って第2排液槽29に流れ込み、排液口29aから回収ドレイン29bへと排出される。
【0029】
図1に戻り、スピンベース10の上方には雰囲気遮断板30が設けられている。雰囲気遮断板30は、基板Wの径よりも若干大きく、かつスプラッシュガード50の上部開口の径よりも小さい径を有する円盤状部材である。雰囲気遮断板30は、中心部に開口を有するとともに、チャックピン14よりも上方に配置されている。図4は、雰囲気遮断板30の近傍を示す部分拡大図である。
【0030】
雰囲気遮断板30は、チャックピン14によって保持された基板Wの上面に対向して設けられており、基板Wに対向する側に基板Wの表面領域よりも小さい表面領域を有する、すなわち基板Wが略円形の場合、基板Wの径よりも小さい径を有する円柱形状の凸部31を形成している。すなわち、雰囲気遮断板30自体は基板Wの径よりも若干大きな径を有しているのであるが、その下面側に基板Wの径よりも小さい径を有する円柱形状の凸部31を形成しているのである。
【0031】
図5は、雰囲気遮断板30を上方から見た平面図である。雰囲気遮断板30の下面側に形成された凸部31の表面領域の径はチャックピン14によって保持された基板Wの表面領域の径よりも小さいため、凸部31が基板Wの全面を覆うことはできない。しかし、このことは同時に、凸部31の径が基板Wの周縁部を把持する3個のチャックピン14を結ぶ円の径よりも小さいことを意味しており、凸部31は3個のチャックピン14に接触することなくそれらに保持された基板Wに近接することができる。
【0032】
また、図5に示すように、凸部31の径はチャックピン14によって保持された基板Wの径よりも小さいものの、基板Wの有効エリアEAの表面領域の径よりも大きい。基板Wの有効エリアEAとは、基板Wの面内のうちデバイス形成が行われる重要なエリアである。凸部31の径が基板Wの有効エリアEAの径よりも大きいため、凸部31は少なくとも有効エリアEA上の全体を覆うことができる。
【0033】
図1に戻って、雰囲気遮断板30の中心部上面側には回転軸35が垂設されている。回転軸35は中空の円筒状部材であって、その内側の中空部分には上側処理液ノズル36が挿設されている。回転軸35は、支持アーム40にベアリングを介して回転自在に支持されているとともに、ベルト駆動機構41を介して電動モータ42に連動連結されている。すなわち、回転軸35の外周に固設された従動プーリ41aと電動モータ42の回転軸に連結された主動プーリ41bとの間にベルト41cが巻き掛けられている。電動モータ42が駆動すると、その駆動力はベルト駆動機構41を介して回転軸35に伝達され、回転軸35および雰囲気遮断板30が水平面内にて鉛直方向に沿った軸Jを中心として回転される。従って、雰囲気遮断板30は基板Wとほぼ平行かつ同軸に回転されることとなる。また、雰囲気遮断板30は基板Wとほぼ同じ回転数にて回転される。なお、ベルト駆動機構41、電動モータ42等はいずれも支持アーム40内に収容されている。
【0034】
上側処理液ノズル36は回転軸35を貫通しており、その先端部36aはチャックピン14に保持された基板Wの中心部直上に位置する。また、上側処理液ノズル36の基端部は処理液配管37に連通接続されている。処理液配管37の基端部は分岐されていて、一方の分岐配管37aには薬液供給源17が連通接続され、他方の分岐配管37bには純水供給源18が連通接続されている。分岐配管37a,37bにはそれぞれバルブ38a,38bが設けられている。これらバルブ38a,38bの開閉を切り換えることによって、上側処理液ノズル36の先端部36aからチャックピン14に保持された基板Wの上面の中心部付近に薬液または純水を選択的に切り換えて吐出・供給することができる。すなわち、バルブ38aを開放してバルブ38bを閉鎖することにより上側処理液ノズル36から薬液を供給することができ、バルブ38bを開放してバルブ38aを閉鎖することにより上側処理液ノズル36から純水を供給することができる。
【0035】
また、回転軸35の中空部分の内壁および雰囲気遮断板30の中心の開口の内壁と上側処理液ノズル36の外壁との間の隙間は、気体供給路45となっている。この気体供給路45の先端部45aはチャックピン14に保持された基板Wの上面中心部に向けられている。そして、気体供給路45の基端部はガス配管46に連通接続されている。ガス配管46は不活性ガス供給源23に連通接続され、ガス配管46の経路途中にはバルブ47が設けられている。バルブ47を開放することによって、気体供給路45の先端部45aからチャックピン14に保持された基板Wの上面の中心部に向けて不活性ガス(ここでは窒素ガス)を供給することができる。これにより、基板Wの外周部に向かってガスの流れが形成されることから、外気から巻き込む酸素の量を減少させることができる。
【0036】
また、支持アーム40は、アーム昇降機構49によって昇降自在とされている。アーム昇降機構49としては、ボールネジを用いた送りネジ機構やエアシリンダを用いた機構等、公知の種々の機構を採用することができる。アーム昇降機構49は、支持アーム40を昇降させることによって、それに連結された回転軸35および雰囲気遮断板30を昇降させる。
【0037】
図1に示す制御部60は、マイクロコンピュータのほか記憶装置などを含んでおり、電動モータ20、アーム昇降機構49、ガード昇降機構55およびバルブ12a,12b,13,38a,38b,47など装置の各部機構を制御するプログラムがインストールされている。この基板処理装置について後述する各部の諸動作は、特に明記しない限り、制御部60からの制御信号に基づいて行われる。
【0038】
なお、第1の実施の形態においては、スピンベース10が回転基台に、チャックピン14が把持手段に、電動モータ20が回転手段に、不活性ガス供給源23およびバルブ13,47が不活性ガス供給手段に、アーム昇降機構49がギャップ変更手段にそれぞれ相当する。
【0039】
次に、以上のような構成を有する第1の実施の形態における基板処理装置による基板Wの処理手順について説明する。図6は、基板処理装置において、エッチング処理が開始された後の基板Wの回転数と時間との関係を各処理ごとに示す図である。本実施の形態の表裏面洗浄処理を行う枚葉式基板処理装置における基本的な処理手順は、基板Wに対して薬液によるエッチング処理を行った後、純水によって薬液を洗浄するリンス処理を行う。さらに基板W上の純水の水滴を振り切る振り切り処理と、基板Wの表面に付着した純水を乾燥させる前乾燥処理とを行った後、基板Wを高速で回転させるスピンドライ処理を行って純水を最終的に乾燥させるというものである。
【0040】
まず、スプラッシュガード50を若干下降させることによって、スピンベース10をスプラッシュガード50から突き出させるとともに、雰囲気遮断板30を大きく上昇させてスピンベース10から大幅に離間させる。この状態にて、図示を省略する搬送ロボットによって未処理の基板Wがスピンベース10に渡される。そして、3個のチャックピン14が渡された基板Wの周縁部を把持することにより水平姿勢にて当該基板Wを保持する。既述したように、チャックピン14が基板Wの周縁部を把持したときに、基板支持部14aの上端部が基板Wの上面より突き出る。
【0041】
次に、スプラッシュガード50を上昇させてスピンベース10およびそれに保持された基板Wの周囲に第2案内部52を位置させるとともに、雰囲気遮断板30を下降させて基板Wに近接させる。但し、雰囲気遮断板30は、チャックピン14および基板Wと非接触である。以下、このときの雰囲気遮断板30の位置を「エッチング位置」と称する。そして、スピンベース10とともにそれに保持された基板Wを回転させる。また、雰囲気遮断板30も回転させる。この状態にて、上側処理液ノズル36および下側処理液ノズル15から薬液を基板Wの上下両面に吐出する。吐出された薬液は回転の遠心力によって基板Wの表裏全面に拡がり、薬液による洗浄処理(エッチング処理)が進行する。
【0042】
なお、図6に示すエッチング処理時の回転数P4は、本実施の形態においては800rpmであるが、もちろんこの回転数に限定されるものではない。ただし、エッチング処理時の基板Wの回転数は、一般的に300ないし1000rpm程度で行うことが好ましい。
【0043】
また、エッチング処理時に、気体供給路19および気体供給路45から少量の窒素ガスを吐出して気体供給路19,45への薬液の逆流を防止するようにしても良い。また、第1の実施の形態のように表裏面洗浄処理を行う枚葉式基板処理装置においては、使用する薬液の種類に応じて雰囲気遮断板30を基板Wから大きく離間させた状態にてエッチング処理を行うようにしても良い。
【0044】
エッチング処理時に、回転するスピンベース10や基板Wから飛散した薬液はスプラッシュガード50の第2案内部52によって受け止められ、その曲面に沿って第2排液槽29に流れ込む(図3参照)。第2排液槽29に流れ込んだ薬液は、排液口29aから回収ドレイン29bへと排出され、回収される。
【0045】
所定時間が経過して時間T1となるとエッチング処理が終了し、上側処理液ノズル36および下側処理液ノズル15からの薬液吐出を停止するとともに、スプラッシュガード50を下降させてスピンベース10およびそれに保持された基板Wの周囲に第1案内部51を位置させる。なお、雰囲気遮断板30は、エッチング位置を維持する。この状態にて、基板Wを回転させつつ上側処理液ノズル36および下側処理液ノズル15から純水を基板Wの上下両面に吐出する。吐出された純水は回転の遠心力によって基板Wの表裏全面に拡がり、純水によって薬液を洗い流す洗浄処理(リンス処理)が進行する。なお、リンス処理時においても気体供給路19および気体供給路45から窒素ガスを吐出して雰囲気遮断板30と基板Wとの間の窒素置換を促進し、乾燥開始時には十分低酸素濃度とすることでウォーターマーク防止効果を向上したり、より完全な乾燥処理を行うことができる。
【0046】
リンス処理時に、回転するスピンベース10や基板Wから飛散した純水はスプラッシュガード50の第1案内部51によって受け止められ、その傾斜に沿って第1排液槽28に流れ込む(図2参照)。第1排液槽28に流れ込んだ純水は、排出口28aから廃棄ドレイン28bへと排出される。
【0047】
上側処理液ノズル36および下側処理液ノズル15から純水を吐出しつつリンス処理が進行すると、雰囲気遮断板30を基板Wにさらに近接した位置(以下、「リンス位置」と称す)に下降させるとともに、気体供給路45から窒素ガスの吐出を開始する。吐出された窒素ガスは、スピンベース10と基板Wとの間および雰囲気遮断板30と基板Wとの間を流れ、基板Wの周辺を低酸素濃度雰囲気とする。
【0048】
このように、エッチング処理時に比べて雰囲気遮断板30を基板Wに近接した位置に下降させることにより、基板Wと雰囲気遮断板30との間の空間が狭くなることから、気体供給路45から供給する窒素ガスの量を減らすことができる。なお、雰囲気遮断板30がリンス位置にあるときの雰囲気遮断板30と基板Wとの間隔(第1ギャップ)は、10mm以内とすることが好ましい。
【0049】
さらに、リンス処理が進み時間T2になると、基板Wの回転数を下げて回転数P2とする。これにより、上側処理液ノズル36から基板Wの表側に吐出された純水を基板W上に盛る(パドル)ことができる。なお、本実施の形態においては、回転数P2は100rpmであるが、もちろんこれに限定されるものではない。ただし、純水を基板W上に盛るためには、十分に低速回転であることが必要であることから、回転数P2は0ないし100rpm程度であることが好ましい。回転数P2が0の場合は、基板Wは静止した状態におかれる。また、前述の第1ギャップの値は、基板W上に盛られた純水の膜に雰囲気遮断板30が触れない値に設定されていることが好ましい。
【0050】
所定時間のリンス処理が終了し、基板W上に純水が盛られた状態となると(時間T3)、上側処理液ノズル36および下側処理液ノズル15からの純水吐出を停止するとともに、スプラッシュガード50を若干下降させてスピンベース10をスプラッシュガード50からわずかに突き出させる。なお、雰囲気遮断板30は昇降することなく、リンス位置を維持する。
【0051】
この状態にて、基板Wの回転数をP3とし、気体供給路45から基板Wの中央部に供給される窒素ガスの吐出圧力と緩い遠心力とによって、基板W上に盛られた純水を緩く振り切る(振り切り処理)。基板W上の純水を高速回転で振り切ると小さな水滴が表面に残留することとなるが、このように緩く振り切ることにより、基板W上の純水を固まりのまま周囲に落下させることができ、基板W上に視認できるような水滴がほぼ存在しない状態にまで良好に純水を除去することができる。なお、本実施の形態においては、回転数P3は200rpmであるが、もちろんこれに限定されるものではない。ただし、純水を小さな水滴として基板W上に残留させることなく、固まりのまま落下させるためには、十分に低速回転であることが必要であることから、回転数P3は50ないし500rpm程度であることが好ましい。
【0052】
時間T5になり基板W上に視認可能な水滴がほぼ存在しない状態(少なくとも純水の液膜が0.5mm以下)となると、雰囲気遮断板30をさらに下降させても基板W上の純水に触れないため、雰囲気遮断板30をさらに基板Wに近接した位置(以下、「前乾燥位置」と称す)に下降させるとともに、基板Wの回転数をP1として前乾燥処理を開始する(時間T6)。なお、本実施の形態においては、回転数P1は50rpmであるが、もちろんこれに限定されるものではない。ただし、基板Wの外周部において外部雰囲気の巻き込みを抑制するためには、一般的なスピンドライにおける高速回転(3000rpm程度)ではなく、回転数P1を800rpm以下程度の低速回転とすることが好ましい。ここで、回転数が800rpm以下とは、回転数0(停止状態)を含むものであり、その場合、基板Wは回転せず静止状態におかれる。また、雰囲気遮断板30が前乾燥位置にあるときの雰囲気遮断板30と基板Wとの間隔(第2ギャップ)は0.1ないし2.5mm以内とすることが好ましい。
【0053】
所定の時間が経過して時間T7となると、前乾燥処理を終了し、雰囲気遮断板30を上昇させるとともに、回転数をP5としてスピンドライ処理を開始する。なお、前乾燥処理を行う時間(図6に示す時間T6から時間T7までの時間)は、基板Wの表面に付着した純水を十分に乾燥させつつ、タクト(処理時間)が長くなり過ぎないよう、2ないし30秒程度とすることが好ましい。雰囲気遮断板30と基板Wとの間隔は回転数P5の高速化に対応して0.3ないし3.0mm以内とすることが好ましい。また、本実施の形態において、回転数P5は3000rpmとするが、もちろんこれに限られるものではなく、一般的なスピンドライ処理において設定される回転数であればよい。
【0054】
このように、回転数P1(前乾燥処理における回転数)を回転数P5(スピンドライ処理における回転数)に比べて低速にすることによって、高速回転による乾燥を行う場合に比べて外部雰囲気の巻き込みを防止することができる。また、第2ギャップを第1ギャップに比べて狭くすることによって、基板Wの表面の密閉度を増加させることができる。したがって、より低酸素濃度雰囲気下において基板Wの表面に付着している純水の乾燥を行うことができることから、ウォーターマークなどの発生を防止することができ、基板Wの乾燥不良を防止することができる。
【0055】
所定時間のスピンドライ処理が終了すると、スピンベース10およびそれに保持された基板Wの回転を停止する。また、雰囲気遮断板30の回転も停止するとともに、雰囲気遮断板30を上昇させてスピンベース10から離間させる。この状態にて、図示を省略する搬送ロボットが処理済の基板Wをスピンベース10から取り出して搬出することにより一連の処理が終了する。
【0056】
以上のように、第1の実施の形態の基板処理装置では、従来のように一般的なスピンドライ処理によって高速回転で基板Wの表面を乾燥させる前に、基板Wを低速で回転させることにより、外部雰囲気の巻き込みを防止することができる。また、基板Wを低速で回転させることによって、基板Wを安定的に回転させることができることから、雰囲気遮断板30と基板Wとの第2ギャップを小さな値に設定することができ、基板Wの表面の密閉度を向上させることができる。すなわち、これらによって基板Wの表面を低酸素雰囲気に保つことができる。したがって、基板Wの表面に純水が残留している間は高速回転によるスピンドライ処理を行わず、低酸素雰囲気下において、気体供給路45から供給される窒素ガスによる乾燥を主に行うことにより、ウォーターマークなどの発生を防止することができ、基板Wの乾燥不良を防止することができる。
【0057】
また、雰囲気遮断板30と基板Wとの間隔(第2ギャップ)が従来よりも狭くなることにより、第1の実施の形態における基板処理装置では、少量の窒素ガスを供給するだけで基板Wの周辺を低酸素濃度雰囲気とすることができ、窒素ガスの消費量の増加を抑制することができる。
【0058】
<2. 第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、気体供給路45から供給される窒素ガスは、気体供給路45の先端部45aから、チャックピン14に保持された基板Wの上面中心部にのみ供給されていたが、窒素ガスを供給する基板W上の位置は、これに限られるものではなく、窒素ガスの濃度が低下しやすい基板Wの周辺部に供給されるように構成してもよい。
【0059】
図7は、このような原理に基づいて構成した第2の実施の形態における雰囲気遮断板30の近傍を示す部分拡大図である。なお、本実施の形態における基板処理装置において、雰囲気遮断板30以外の構成は、第1の実施の形態における基板処理装置と同様であるため、他の構成については説明を省略する。
【0060】
本実施の形態における雰囲気遮断板30は、内部に窒素ガスの流路45bが設けられており、気体供給路45から供給される窒素ガスの一部が、流路45bを通って開口部45cから基板Wに向けて噴出される。なお、本実施の形態における基板処理装置においても、第1の実施の形態と同様に、先端部45aからも基板Wの表面中央部に向けて窒素ガスが供給される。
【0061】
図8は、雰囲気遮断板30の凸部31を下側から見た図である。図8に示すように、開口部45cは、凸部31の外周に沿って分布しており、各開口部45cから噴出される窒素ガスは、基板Wの表面周辺部に向けて供給される。
【0062】
以上のような構成を有する第2の実施の形態における基板処理装置を、第1の実施の形態における基板処理装置と同様に動作させることによって、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0063】
また、窒素ガスを基板Wの表面中央部に供給するだけでなく、基板Wの表面周辺部にも開口部45cから窒素ガスを供給することにより、空間的に密閉されていないために外気からの酸素の流入によって酸素濃度が上昇しやすい表面周辺部を低酸素濃度雰囲気に保つことができることから、よりウォーターマークの発生を防止することができる。
【0064】
<3. 変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【0065】
例えば、上記の各実施形態においては、不活性ガスとして窒素ガスを使用していたが、これに限定されるものではなく、アルゴンガス等の反応性の低いガスを使用するようにしても良い。
【0066】
また、基板Wの形状は略円形に限られるものではなく、ガラス基板のように矩形であっても、当該基板Wの形状に雰囲気遮断板30およびスピンベース10の形状をあわせることにより、同様に実施することができる。
【0067】
また、上記実施の形態における基板処理装置は、表裏面洗浄を同時に行う装置として構成されているが、基板Wの表面のみを洗浄する装置についても同様に適用することができる。
【0068】
【発明の効果】
請求項1ないし7に記載の発明では、基板を回転させつつ行う所定の処理液の乾燥で、乾燥を開始する際の回転手段の回転速度が、低速に所定の時間維持されるとともに、第2ギャップが、第1ギャップよりも小さくされることにより、基板の外周部において外気から巻き込む酸素の量を減少させることができる。また、所定のガスの消費量を抑制することができる。
【0069】
請求項2に記載の発明では、所定の処理液による基板の洗浄中に、回転手段の回転速度を低速に変更することにより、予め洗浄液の水滴がほぼ除去されるため、第2ギャップを狭くすることができる。したがって、外気から巻き込む酸素の量を減少させることができるとともに、不活性ガス供給手段により供給するガスの量を少量に抑えることができる。
【0070】
請求項3に記載の発明では、ガス供給手段が、基板の表面中央部に所定のガスを供給することにより、外周部に向かってガスの流れが形成されることから、外気から巻き込む酸素の量を減少させることができる。
【0071】
請求項4に記載の発明では、ガス供給手段が、基板の表面周辺部に所定のガスを供給することにより、周辺部の気圧を高めることができることから、外気から巻き込む酸素の量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる基板処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図2】リンス処理時の純水の流れを示す図である。
【図3】エッチング処理時の薬液の流れを示す図である。
【図4】第1の実施の形態における雰囲気遮断板の近傍を示す部分拡大図である。
【図5】第1の実施の形態における雰囲気遮断板を上方から見た平面図である。
【図6】基板処理装置において、エッチング処理が開始された後の基板の回転数と時間との関係を各処理ごとに示す図である。
【図7】第2の実施の形態における雰囲気遮断板の近傍を示す部分拡大図である。
【図8】雰囲気遮断板の凸部を下側から見た図である。
【符号の説明】
10 スピンベース
14 チャックピン
20 電動モータ
23 不活性ガス供給源
30 雰囲気遮断板
41 ベルト駆動機構
41a 従動プーリ
41b 主動プーリ
41c ベルト
42 電動モータ
45 気体供給路
45a 先端部
45b 流路
45c 開口部
46 ガス配管
47 バルブ
49 アーム昇降機構
60 制御部
P1,P2,P3,P4,P5 回転数
W 基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display, a glass substrate for a photomask, a substrate for an optical disk, and the like (hereinafter, simply referred to as a “substrate”) held on a rotating base are rotated in a horizontal plane. The present invention relates to a substrate processing apparatus that performs a predetermined process such as a cleaning process and a drying process, and particularly relates to a single-wafer type substrate processing device.
[0002]
[Prior art]
In a substrate manufacturing process, a substrate processing apparatus that performs a predetermined process such as etching for forming a circuit or a pattern, and then performs cleaning with pure water (treatment liquid) and a spin dry process for drying the pure water. It has been known.
[0003]
In such a substrate processing apparatus, when pure water is dried by spin dry processing, it is necessary to prevent damage such as a so-called watermark from remaining on the surface of the substrate. Watermarks are mainly generated when oxygen in the atmosphere causes a chemical reaction with pure water or a substrate material. Therefore, at the time when the cleaning with the pure water is completed, the rotation speed during the cleaning is maintained for a predetermined time, and the pure water staying in the central portion of the substrate is discharged to the outside so that no small water droplets remain on the substrate. A spin dry process in a low oxygen concentration atmosphere is provided by providing an atmosphere barrier plate so as to face the apparatus and the surface of the processing substrate, and supplying an inert gas such as nitrogen gas between the atmosphere barrier plate and the substrate. And the like are proposed. The former device is introduced in, for example,
[0004]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-142827
[Patent Document 2] JP-A-11-330039
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the substrate processing apparatus described in the above publication, since the substrate during the drying process is not sealed, in the spin drying process when drying pure water, when the substrate is rotated at a high speed, for example, an atmosphere shielding plate is provided. Even if it does, the external atmosphere is entangled from the gap between the outer peripheral portion of the substrate and the atmosphere blocking plate. Since the external atmosphere usually contains oxygen, there has been a problem that damage such as the above-mentioned watermark remains on the surface of the substrate (particularly, the outer peripheral portion), which causes poor drying of the substrate. .
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a substrate processing apparatus which removes a processing liquid such as pure water attached to a substrate and prevents a drying failure of the substrate when drying. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to
[0008]
Also, a second aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the first aspect of the present invention, wherein during the cleaning of the substrate with the predetermined processing liquid, the rotation speed of the rotation unit is changed to a low speed.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the gas supply unit supplies the predetermined gas to a central portion of the surface of the substrate.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to any one of the first to third aspects, the gas supply unit supplies the predetermined gas to a peripheral portion of the surface of the substrate.
[0011]
The invention according to claim 5 is the substrate processing apparatus according to any one of
[0012]
The invention of claim 6 is the substrate processing apparatus according to any one of
[0013]
The invention of claim 7 is the substrate processing apparatus according to any one of
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0015]
<1. First Embodiment>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the substrate processing apparatus according to the present invention. This substrate processing apparatus is a single-wafer-type substrate processing apparatus that performs front and back surface cleaning processing on a substrate W, and mainly includes a
[0016]
The substrate W is held on the
[0017]
Each of the three
[0018]
When the substrate W is transferred to the
[0019]
On the lower surface side of the center of the
[0020]
The lower
[0021]
A gap between the inner wall of the hollow portion of the
[0022]
The rotating
[0023]
A receiving
[0024]
At the bottom of the
[0025]
The bottom of the
[0026]
A
[0027]
In addition, the
[0028]
On the other hand, when the
[0029]
Returning to FIG. 1, an
[0030]
The
[0031]
FIG. 5 is a plan view of the
[0032]
Further, as shown in FIG. 5, the diameter of the
[0033]
Returning to FIG. 1, a
[0034]
The upper
[0035]
Further, a gap between the inner wall of the hollow portion of the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
In the first embodiment, the
[0039]
Next, a processing procedure of the substrate W by the substrate processing apparatus according to the first embodiment having the above configuration will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between the number of rotations of the substrate W and time after the etching process is started in each of the processes in the substrate processing apparatus. The basic processing procedure in the single-wafer-type substrate processing apparatus for performing the front and back surface cleaning processing according to the present embodiment is such that, after performing an etching processing on a substrate W with a chemical, a rinsing processing for cleaning the chemical with pure water is performed. . Furthermore, after performing a shaking-off process of shaking off water drops of pure water on the substrate W and a pre-drying process of drying pure water attached to the surface of the substrate W, a spin-drying process of rotating the substrate W at a high speed is performed to perform pure drying. The water is finally dried.
[0040]
First, by slightly lowering the
[0041]
Next, the
[0042]
The rotation speed P4 during the etching process shown in FIG. 6 is 800 rpm in the present embodiment, but is not limited to this rotation speed. However, it is preferable that the rotation speed of the substrate W during the etching process is generally about 300 to 1000 rpm.
[0043]
During the etching process, a small amount of nitrogen gas may be discharged from the
[0044]
During the etching process, the chemical liquid scattered from the
[0045]
When the predetermined time has elapsed and the time T1 has elapsed, the etching process is completed, the discharge of the chemical solution from the upper
[0046]
During the rinsing process, pure water scattered from the
[0047]
When the rinsing process proceeds while discharging pure water from the upper
[0048]
Since the space between the substrate W and the
[0049]
Further, when the rinsing process proceeds and reaches the time T2, the rotation speed of the substrate W is reduced to the rotation speed P2. Thereby, pure water discharged from the upper
[0050]
When the rinsing process for a predetermined time is completed and pure water is poured on the substrate W (time T3), the discharge of pure water from the upper
[0051]
In this state, the rotation speed of the substrate W is set to P3, and the pure water accumulated on the substrate W is discharged by the discharge pressure of the nitrogen gas supplied from the
[0052]
When the time T5 is reached and there is almost no visible water droplet on the substrate W (at least the pure water liquid film is 0.5 mm or less), the pure water on the substrate W is removed even if the
[0053]
When the predetermined time has elapsed and time T7 has elapsed, the pre-drying process is terminated, the
[0054]
As described above, by setting the rotation speed P1 (the rotation speed in the pre-drying process) to be lower than the rotation speed P5 (the rotation speed in the spin-drying process), entrainment of the external atmosphere is reduced as compared with the case where drying is performed by high-speed rotation. Can be prevented. Further, by making the second gap narrower than the first gap, the degree of sealing of the surface of the substrate W can be increased. Therefore, since pure water adhering to the surface of the substrate W can be dried in a lower oxygen concentration atmosphere, generation of a watermark or the like can be prevented, and poor drying of the substrate W can be prevented. Can be.
[0055]
When the spin dry process for a predetermined time is completed, the rotation of the
[0056]
As described above, in the substrate processing apparatus according to the first embodiment, the substrate W is rotated at a low speed before the surface of the substrate W is dried at a high speed by a general spin dry process as in the related art. In addition, entrapment of the external atmosphere can be prevented. Further, since the substrate W can be rotated stably by rotating the substrate W at a low speed, the second gap between the
[0057]
Further, since the distance (second gap) between the
[0058]
<2. Second Embodiment>
In the first embodiment, the nitrogen gas supplied from the
[0059]
FIG. 7 is a partially enlarged view showing the vicinity of the
[0060]
The
[0061]
FIG. 8 is a view of the
[0062]
By operating the substrate processing apparatus according to the second embodiment having the above configuration in the same manner as the substrate processing apparatus according to the first embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment. Can be.
[0063]
Further, not only is the nitrogen gas supplied to the center of the surface of the substrate W, but also the nitrogen gas is supplied to the periphery of the surface of the substrate W from the
[0064]
<3. Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
[0065]
For example, in each of the above embodiments, nitrogen gas is used as the inert gas. However, the present invention is not limited to this, and a gas having low reactivity such as argon gas may be used.
[0066]
Further, the shape of the substrate W is not limited to a substantially circular shape. Even if the shape is a rectangular shape such as a glass substrate, the shape of the
[0067]
Further, the substrate processing apparatus in the above-described embodiment is configured as an apparatus that performs front and back surface cleaning at the same time.
[0068]
【The invention's effect】
According to the first to seventh aspects of the present invention, in the drying of the predetermined processing liquid performed while rotating the substrate, the rotation speed of the rotating means at the start of the drying is maintained at a low speed for a predetermined time, and the second processing liquid is dried. By making the gap smaller than the first gap, it is possible to reduce the amount of oxygen taken in from the outside air at the outer peripheral portion of the substrate. Further, the consumption of the predetermined gas can be suppressed.
[0069]
According to the second aspect of the present invention, while cleaning the substrate with the predetermined processing liquid, the rotation speed of the rotating means is changed to a low speed, whereby the water droplets of the cleaning liquid are almost removed in advance, so that the second gap is narrowed. be able to. Therefore, the amount of oxygen taken in from the outside air can be reduced, and the amount of gas supplied by the inert gas supply means can be suppressed to a small amount.
[0070]
According to the third aspect of the present invention, the gas supply means supplies a predetermined gas to the central portion of the surface of the substrate to form a gas flow toward the outer peripheral portion. Can be reduced.
[0071]
According to the fourth aspect of the present invention, the gas supply means can supply a predetermined gas to the peripheral portion of the surface of the substrate, thereby increasing the pressure in the peripheral portion, thereby reducing the amount of oxygen taken in from the outside air. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a flow of pure water during a rinsing process.
FIG. 3 is a diagram showing a flow of a chemical solution during an etching process.
FIG. 4 is a partially enlarged view showing the vicinity of an atmosphere shielding plate according to the first embodiment.
FIG. 5 is a plan view of the atmosphere shielding plate according to the first embodiment as viewed from above.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the number of rotations of a substrate and time after an etching process is started in each of the processes in the substrate processing apparatus.
FIG. 7 is a partially enlarged view showing the vicinity of an atmosphere shielding plate according to a second embodiment.
FIG. 8 is a diagram of a convex portion of the atmosphere shielding plate viewed from below.
[Explanation of symbols]
10 Spin base
14 Chuck pin
20 Electric motor
23 Inert gas supply source
30 Atmosphere barrier
41 Belt drive mechanism
41a driven pulley
41b driven pulley
41c belt
42 electric motor
45 Gas supply path
45a Tip
45b channel
45c opening
46 Gas piping
47 valve
49 Arm lifting mechanism
60 control unit
P1, P2, P3, P4, P5 Rotation speed
W substrate
Claims (7)
前記回転基台上に設けられ、基板の周縁部を把持して当該基板を略水平姿勢にて保持する把持手段と、
前記把持手段によって保持された基板を略鉛直方向に沿った軸を中心として回転させる回転手段と、
前記把持手段よりも上方に配置され、前記把持手段によって保持された基板の上面に対向する雰囲気遮断板と、
前記把持手段によって保持された基板に前記雰囲気遮断板を介して不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記把持手段によって保持された基板と前記雰囲気遮断板との相対距離を、前記所定の処理液による前記基板の洗浄を行う際の距離(第1ギャップ)と、前記所定の処理液の乾燥を開始する際の距離(第2ギャップ)との間で変更するギャップ変更手段と、
前記所定の処理液の乾燥を開始する際の前記回転手段の回転速度を、低速に所定の時間維持した後に高速に切り替える制御手段と、
を備え、
前記第2ギャップが、前記第1ギャップよりも小さくされることを特徴とする基板処理装置。A substrate processing apparatus that performs cleaning and drying with a predetermined processing liquid while rotating a substrate held on a rotating base in a horizontal plane,
Gripping means provided on the rotating base, for gripping a peripheral portion of the substrate and holding the substrate in a substantially horizontal posture,
Rotating means for rotating the substrate held by the gripping means about an axis along a substantially vertical direction,
An atmosphere shielding plate disposed above the gripping means and opposed to an upper surface of the substrate held by the gripping means,
Inert gas supply means for supplying an inert gas to the substrate held by the gripping means through the atmosphere blocking plate,
The relative distance between the substrate held by the gripping means and the atmosphere blocking plate is set to a distance (first gap) when the substrate is washed with the predetermined processing liquid, and drying of the predetermined processing liquid is started. Gap changing means for changing the distance to the distance (second gap) when performing
A control unit that switches the rotation speed of the rotation unit when starting drying of the predetermined processing liquid to a high speed after maintaining the rotation speed at a low speed for a predetermined time,
With
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the second gap is smaller than the first gap.
前記所定の処理液による前記基板の洗浄中に、前記回転手段の回転速度を低速に変更することを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1,
A substrate processing apparatus, wherein during the cleaning of the substrate with the predetermined processing liquid, the rotation speed of the rotating unit is changed to a low speed.
前記ガス供給手段が、
前記基板の表面中央部に前記所定のガスを供給することを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein:
The gas supply means,
A substrate processing apparatus, wherein the predetermined gas is supplied to a central portion of the surface of the substrate.
前記ガス供給手段が、
前記基板の表面周辺部に前記所定のガスを供給することを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein:
The gas supply means,
A substrate processing apparatus, wherein the predetermined gas is supplied to a peripheral portion of a surface of the substrate.
前記所定の処理液の乾燥を開始する際の前記回転手段の回転速度を800rpm以下とすることを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein:
A substrate processing apparatus, wherein a rotation speed of the rotation unit when starting drying of the predetermined processing liquid is set to 800 rpm or less.
前記ギャップ変更手段が、前記第2ギャップを0.1ないし2.5mmとすることを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein:
The substrate processing apparatus, wherein the gap changing unit sets the second gap to 0.1 to 2.5 mm.
前記所定の時間が2ないし30秒であることを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein
The substrate processing apparatus, wherein the predetermined time is 2 to 30 seconds.
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