JP2006040953A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配管の配置を工夫することにより、順次に基板を処理する際の反復再現性を高めることができる。
【解決手段】 折り返し部３３までの上流側と折り返し後の下流側の配管１９が渦巻き状に交互に隣接し、下流側にあたるノズル先端２９の手前側部分は、上流側の配管１９に隣接して配置される。したがって、順次に基板Ｗに処理液を供給する際に、温調時間が異なるノズル先端２９側と、取付部２７ａ側とにおいて処理液間で熱交換が生じるので、先の基板Ｗに供給される処理液と、それ以降の基板Ｗに供給される処理液との間における温度差を小さくすることができる。その結果、順次に基板Ｗを処理する際の反復再現性を高めることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）等の基板に対して乾燥処理を行う基板乾燥装置に係り、特に、処理液を基板に供給する技術に関する。

従来、この種の装置として、例えば、フォトレジスト液を貯留可能な配管を液溜まり部に備え、液溜まり部を温調部で挟み込んでフォトレジスト液を所定温度に調整し、配管の下流側にあたるノズルから基板に対してフォトレジスト液を供給する基板処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。なお、液溜まり部における配管は、フォトレジスト液が供給される上流側から、ノズルが設けられた下流側に向かってジグザグ状に配置されている。

このように構成されている装置では、一枚の基板の処理に必要な量（以下、適宜に１ショット分の量と称する）を超えるフォトレジスト液を液溜まり部に貯留可能に配管長さが決められている。例えば、１．５ショット分や２ショット分に相当する長さである。したがって、液溜まり部において一枚分を超える基板の処理に必要なフォトレジスト液が温調されているので、複数枚の基板を順次に処理する際に、各々の基板に対して温調されたフォトレジスト液を供給することができ、フォトレジスト液による膜厚の面内均一性を高めることができる。
特開２００３−２９７７３９号公報（図４）

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。

すなわち、従来の装置は、上流側から配管に流入したフォトレジスト液が下流側のノズルの直前まで流通する間に温調部で温調されるが、最初に配管に貯留された１ショット分のフォトレジスト液は、残りの半ショット分や１ショット分のフォトレジスト液よりも液溜まり部に滞留している時間が長く、温調されている時間が長くなるなど、最初の１ショット分と以降の各ショット分とで温調時間が異なる場合がある。したがって、最初の１ショット分のフォトレジスト液は、それ以降のショット分のフォトレジスト液よりも温度が低くなる場合や高くなる場合があるので、１枚の基板とそれ以降の基板とにおいてフォトレジスト被膜の膜厚に差異が生じるという問題がある。換言すると、反復再現性が劣るという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、配管の配置を工夫することにより、順次に基板を処理する際の反復再現性を高めることができる基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、請求項1に記載の発明は、１ショット分の量を超える処理液を貯留可能な配管を備えた液溜まり部に対して温調手段で所定温度に温調を行い、前記配管の下流側にあたるノズルから基板に対して処理液を供給する基板処理装置において、前記配管は、前記液溜まり部における上流側と下流側とを互いに当接または近接させて配設されていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、液溜まり部における上流側と下流側とが互いに当接または近接するように配管が配設されている。したがって、温調時間が異なる下流側と、上流側とにおいて処理液間で熱交換が生じるので、先の基板に供給される処理液と、それ以降の基板に供給される処理液との間における温度差を小さくすることができる。その結果、順次に基板を処理する際の反復再現性を高めることができる。

本発明において、前記温調手段は、前記液溜まり部に対して着脱自在であり、前記液溜まり部に当接または近接して前記配管内の処理液に対する温調を行うことが好ましい（請求項２）。複数種類の処理液を使用する場合には、液溜まり部も複数配備されるが、温調手段が液溜まり部に着脱自在であって近接又は当接して温調を行う構成を採用することにより、温調手段を共通化することができる。したがって、装置構成を簡易化することができる。

また、本発明において、前記液溜まり部は、上流側にあたる配管を外側から内側に向かって所定方向周りに所定間隔を隔てて平面状で配置し、中心部で前記所定方向とは逆方向に折り返して配置し、前記所定方向周りに配置された配管に沿わせて内側から外側に向かって配置し、下流側にあたる前記ノズルに連通接続されていることが好ましい（請求項３）。折り返しまでの上流側と折り返し後の下流側の配管が交互に隣接し、処理液が吐出されるノズルに対して上流にあたる部分（全体では下流側）は、上流側の配管に隣接して配置される。したがって、温度差のある処理液間で熱交換が生じて、処理液の温度が均一化される。

また、本発明において、前記配管の折り返しは、Ｓ字状を呈することが好ましい（請求項４）。Ｓ字状を呈する形状で折り返すことにより、配管に無理な力が加わることがなく、円滑に折り返すことができるので、液溜まり部の組み立てが容易にできる。

また、本発明において、前記液溜まり部は、熱伝導率が高い材料からなる二片の板状部材を備え、前記二片の板状部材が対向する面には、前記配管の外形に応じた凹部が形成されていることが好ましい（請求項５）。二片の板状部材の対向面に凹部が形成されているので、それらの間に配管を配置するのが容易にできる。

なお、本明細書は、次のような基板処理装置に係る発明も開示している。

（１）１ショット分の量を超える処理液を貯留可能な配管を備えた液溜まり部に対して温調手段で所定温度に温調を行い、前記配管の下流側にあたるノズルから基板に対して処理液を供給する基板処理装置において、
前記液溜まり部は、上流側にあたる配管を外側から内側に向かって所定方向周りに大半径で曲げつつ、所定間隔を隔てて平面状で配置し、中心部で前記所定方向とは逆方向に折り返して配置し、前記所定方向周りに配置された配管に沿わせて内側から外側に向かって配置し、下流側にあたる前記ノズルに連通接続されていることを特徴とする基板処理装置。

この種の装置における液溜まり部の配管には、処理液への耐性等の関係上、フッ素樹脂製のものが用いられている。よく知られているように、フッ素樹脂製の配管は固く、半径小さく、即ちいわゆる曲げＲを小さく曲げ加工することは困難である。そのため、従来の液溜まり部においてジグザグ状に配管を付設すると、液溜まり部の寸法が大きくなるので、装置において占有する空間や面積が大きくなるという問題がある。また、配管を無理に小半径で曲げ加工すると、亀裂や潰れが生じるので、装置の歩留まりが低下してコストが増大する問題がある。

前記（１）の発明によれば、折り返しまでの上流側と折り返し後の下流側の配管が大半径で曲げられつつ交互に隣接し、処理液が吐出されるノズルに対して上流にあたる部分（全体では下流側）は、上流側の配管に隣接して配置される。したがって、最小曲げＲは折り返しの部分だけとなり、加工が容易にできる。その結果、液溜まり部を小型化することができるとともに、歩留まり向上によってコストの低減が可能である。さらに、上流側と下流側とで配管が隣接しているので、温度差のある処理液間で熱交換が生じて、処理液の温度が均一化される。

（２）前記（１）に記載の基板処理装置において、前記温調手段は、前記液溜まり部に対して着脱自在であり、前記液溜まり部に当接または近接して前記配管内の処理液に対する温調を行うことを特徴とする基板処理装置。

前記（２）に記載の発明によれば、複数種類の処理液を使用する場合には、液溜まり部も複数配備されるが、温調手段が液溜まり部に着脱自在であって近接又は当接して温調を行う構成を採用することにより、温調手段を共通化することができる。したがって、装置構成を簡易化することができる。

本発明に係る基板処理装置によれば、液溜まり部における上流側と下流側とが互いに当接または近接するように配管が配設されているので、温調時間が異なる下流側と、上流側とにおいて処理液間で熱交換が生じる。したがって、先の基板に供給される処理液と、それ以降の基板に供給される処理液との間における温度差を小さくすることができ、順次に基板を処理する際の反復再現性を高めることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。

図１は、実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。なお、処理液としては、例えば、フォトレジスト液、現像液、リンス液、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）液、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）液などがあるが、以下の説明においては単に処理液と称する。

基板処理装置は、基板Ｗを水平姿勢で回転駆動するためのスピンチャック１を備え、その周囲を囲うように飛散防止カップ３を備えている。これらは装置の左側に寄せて配備されている。装置の右側には、三本の供給ノズル５をそれぞれ収納するための待機ポット７が配備されている。各待機ポット７は、一直線上に配設されている。

飛散防止カップ３と待機ポット７の手前側には、第１移動機構９が配備されている。この第１移動機構９は、リニアガイド１１と、螺軸１３とを備えている。螺軸１３は、図示しない回転モータにより正逆転駆動される。第２移動機構１５は、その一端側が摺動自在に嵌め付けられているとともに、螺軸１３に螺合されており、図示しない回転モータの駆動により待機ポット７と飛散防止カップ３の上方の間を移動される。各待機ポット７は、供給ノズル５が待機している際に、処理液の固化を防止する等の機能を備えている。

第２移動機構１５は、長軸方向に沿って移動自在の移動ヘッド１７を備えている。この移動ヘッド１７は、第２移動機構１５の高さ方向（紙面方向）に対して昇降可能に構成されている。また、図示しない処理液供給源に連通接続されている配管１９の先端側にあたる供給ノズル５を挟持するために、水平方向で互いに反対側へ向かって移動可能な一対の挟持ハンド２１を備えている。また、一対の挟持ハンド２１は、ペルチェ素子やヒータなどを備えた温調手段２３を内蔵している。なお、配管１９は、耐薬品性を備えているＰＦＡなどのフッ素樹脂製である。

上記の第１移動機構９が第２移動機構１５を待機ポット７の上方に移動させた後、第２移動機構１５が３個の待機ポット７のいずれかの上方に移動ヘッド１７を移動させ、待機ポット７へ移動ヘッド１７を下降させる。そして、挟持ハンド２１で供給ノズル５を挟持した後に移動ヘッド１７を上昇させ、供給ノズル５を待機ポット７から取り出す。次いで、基板Ｗの中心付近に相当する第２移動機構１５上における位置に移動ヘッド１７を移動させ、第１移動機構９を移動させて供給ノズル５を基板Ｗの中心付近上方に移動させる。この状態で供給ノズル５から処理液を供給する。なお、挟持ハンド２１が供給ノズル５を挟持した時点で、挟持ハンド２１の温調手段２３による温調が開始されている。このように温調手段２３が各供給ノズル５に着脱自在で温調を行う構成を採用することにより、温調手段２３を各供給ノズル５で共通化することができる。したがって、装置構成を簡易化することができる。

次に、図２及び図３を参照して、上述した供給ノズル５について説明する。なお、図２は、液溜まり部を示す側面図であり、図３は、図２の１００−１００矢視断面図である。

供給ノズル５は、液溜まり部２５を備えている。この液溜まり部２５は、熱伝導率が高い材料からなる二片の板状部材２７と、これらで挟持固定されている配管１９と、配管１９の下流側にあたるノズル先端２９とを備えている。二片の板状部材２７は、配管１９を取り付けるための取付部２７ａが右下隅部に形成されている。また、取付部２７ａにて配管１９の移動を規制するための規制ピン３１が立設されている。また、同様のものがノズル先端２９の上部と折り返し部３３に、それぞれ規制ピン３５及びガイドピン３７として立設されている。二片の板状部材２７の対向面には、配管１９の外形に応じた凹部である案内溝３９が形成されている。

配管１９は、次のように液溜まり部２５に配置されている。

すなわち、上流側にあたる配管１９を取付部２７ａから内側の折り返し部３３に向かって所定方向周り（図２で時計方向）に所定間隔（ほぼ配管１９の外径）を隔てて配置し、中心部の折り返し部３３で逆Ｓ字状を呈するように所定方向とは逆方向に折り返して配置し、所定方向周りに配置された配管１９に沿わせて外側に向かって配置し、下流側にあたるノズル先端２９に連通接続されるように配置する。最終的には、図示しないネジ等によって二片の板状部材２７が配管１９とともに挟持固定される。なお、配管１９は、例えば、内径が３ｍｍで外径が４ｍｍであり、長さが６０〜１００ｃｍである。この配管長や径は、１．５枚分の基板Ｗに対して必要な処理液の量に相当する容量となるように決められている。

本実施例では、折り返し部３３までの上流側と折り返し後の下流側の配管１９が渦巻き状に交互に隣接し、下流側にあたるノズル先端２９の手前側部分は、上流側の配管１９に隣接して配置される。したがって、順次に基板Ｗに処理液を供給する際に、温調時間が異なる下流側（ノズル先端２９側）と、上流側（取付部２７ａ側）とにおいて処理液間で熱交換が生じるので、先の基板Ｗに供給される処理液と、それ以降の基板Ｗに供給される処理液との間における温度差を小さくすることができる。その結果、順次に基板Ｗを処理する際の反復再現性を高めることができる。

また、折り返し部３３は、逆Ｓ字状を呈するように配置しているので、Ｕ字状に折り返すのに比較して配管１９に無理な力が加わることがなく、円滑に折り返すことができるので、液溜まり部２５の組み立てが容易にできる。その上、二片の板状部材２７の対向面に凹部である案内溝３９が形成されているので、それらの間に配管１９を配置するのが容易にできる。

また、換言すると、配管１９は次のように配設されている。

すなわち、上流側にあたる配管１９を取付部２７ａから内側に向かって所定方向周りに大半径で曲げつつ、所定間隔を隔てて平面状で配置し、折り返し部３３で所定方向とは逆方向に折り返して配置し、所定方向周りに配置された配管１９に沿わせて折り返し部３３から外側に向かって配置し、下流側にあたるノズル先端２９に連通接続されるように設ける。

このように、折り返し部３３までの上流側と折り返し後の下流側の配管１９が大半径で曲げられつつ交互に隣接し、処理液が吐出されるノズル先端２９に対して上流にあたる部分は、上流側の配管１９に隣接して配置される。したがって、最小半径は折り返し部３３だけとなり、配管１９の加工が容易にできる。その結果、液溜まり部２５を小型化することができるとともに、歩留まり向上によってコストの低減が可能となる。

次に、図４及び図５を参照して、上述した本実施例と従来例との比較を行う。なお、図４は、本実施例装置から吐出された処理液の温度を示すグラフであり、図５は、従来例装置から吐出された処理液の温度を示すグラフである。なお、これらのグラフ中における１ｓｔ等は、何ショット目であるかを示すものである。

この図４のグラフから明らかなように、本実施例装置では、１ショット目と２ショット目との温度差が小さくなっているとともに、２ショット目以降の各ショット間における温度差も小さくなっている。その一方、図５の従来例装置では、１ショット目の温度が低く、２ショット目の温度が高くなり、それ以降はほぼ２ショット目と同じであるがショット間における温度差が激しいことがわかる。

なお、上記の実施例では、温調手段２３が挟持ハンド２１に内蔵されているが、以下の各実施例に記載のように液溜まり部２５に内蔵するようにしてもよい。

また、挟持ハンド２１は、供給ノズル５を当接挟持し、液溜まり部２５と温調手段２３との間で熱交換を行うが、液溜まり部２５や挟持ハンド２１のいずれか一方側または双方に小突起を設けて挟持した状態で近接するように構成してもよい。このような構成としても、上記同様の作用効果を奏する。

さらに、上記の例では、配管１９を平面的に配しているが、例えば、図２において紙面の奥側にも配管１９を引き回してノズル先端２９に至るように構成してもよい。これにより、液溜まり部２５に貯留可能な処理液の量を増やすことができ、供給ノズル５の大型化を抑制しつつも一度に温調可能なショット数を増やすことができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。

図６は、実施例２に係る基板処理装置の液溜まり部を示す概略構成図である。なお、上述した実施例１と同様の構成については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。

液溜まり部２５Ａは、配管１９が側方から配設され、螺旋状の螺旋形成部４０を描きながら上方へ配され、上部の折り返し部３３から螺旋形成部４０の中央部を通り、螺旋形成部４０の配管１９の内側に当接するようにノズル先端２９へ至るように配置されている。螺旋形成部４０の周囲には、温調手段２３が配設されている。

このような構成であっても、上述した実施例１と同様に、温調時間が異なる下流側（ノズル先端２９側）と、上流側にあたる螺旋形成部４０の配管１９とにおいて処理液間で熱交換が生じるので、各ショット間における処理液の温度差を小さくすることができる。その結果、順次に基板Ｗを処理する際の反復再現性を高めることができる。

また、螺旋状に配管１９を配することで、液溜まり部２５Ａにおける省スペース化を図ることができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例３を説明する。

図７は、実施例３に係る基板処理装置の液溜まり部を示す概略構成図である。なお、上述した各実施例と同構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

液溜まり部２５Ｂは、側方から配された配管１９が湾曲部４１を経てほぼ垂直方向に引き上げられ、上部で大半径の折り返し部３３を形成して下方に向けられる。そして、下端側が配管１９の上流側の湾曲部４１に沿って曲げられつつノズル先端２９に連通されている。また、配管１９の側方や上方には、温調手段２３が配設されている。

このような構成を採用しても、実施例１，２と同様の効果を奏することができる。また、この実施例３は、配管１９の配置が単純であるので、液溜まり部２５Ｂを容易に構成することができる。

なお、側方からの配管１９を斜め下方から配することで、湾曲部４１の曲げ半径を小さくすることができ、さらに加工が容易になる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例４を説明する。

図８は、実施例４に係る基板処理装置の液溜まり部を示す斜視図であり、図９は、図８の１０１−１０１矢視断面図である。なお、上記各実施例と同様の構成については同符号を付すだけに留めて詳述はしない。また、これらの図では、図示の関係上、温調手段２３の図示を省略してある。

液溜まり部２５Ｃは、側方からの配管１９をｙ方向に配して第１直線部４７を構成し、その先端部にてｘ方向を経てｙ方向への折り返し部４３を形成し、ｙ方向への第２直線部４９を構成する。その先端部にてｚ方向を経てｙ方向への折り返し部４５を形成する。第１直線部４７は、第２直線部４９と外周面が当接している。折り返し部４５からｙ方向へ第３直線部５１を経て、その先端部においてｘ方向を経て第１直線部４７へ傾斜した折り返し部５３を形成し、第１直線部４７に沿った第４直線部５５を経てノズル先端２９へ配置する。

このように複雑に湾曲配置した構成を採用しても、温調時間が異なる下流側の第４直線部５５と、上流側にあたる第１直線部４７とにおいて処理液間で熱交換が生じるので、各ショット間における処理液の温度差を小さくすることができる。その結果、順次に基板Ｗを処理する際の反復再現性を高めることができる。また、第３直線部５１と第２直線部４９との隙間にも加熱器を配置することで、配管１９の長さに起因する温度差を抑制できる。

なお、上述した本発明に係る各実施形態では、下流側の配管１９と、上流側の配管１９とが当接するように配置しているが、熱交換が行われる程度の距離に近接させるように構成してもよい。

実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 液溜まり部を示す側面図である。 図２の１００−１００矢視断面図である。 本実施例装置から吐出された処理液の温度を示すグラフである。 従来例装置から吐出された処理液の温度を示すグラフである。 実施例２に係る基板処理装置の液溜まり部を示す概略構成図である。 実施例３に係る基板処理装置の液溜まり部を示す概略構成図である。 実施例４に係る基板処理装置の液溜まり部を示す斜視図である。 図８の１０１−１０１矢視断面図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … スピンチャック
３ … 飛散防止カップ
５ … 供給ノズル
７ … 待機ポット
９ … 第１移動機構
１１ … リニアガイド
１３ … 螺軸
１５ … 第２移動機構
１７ … 移動ヘッド
１９ … 配管
２１ … 挟持ハンド
２３ … 温調部
２５ … 液溜まり部
２７ … 板状部材
２９ … ノズル先端
３３ … 折り返し部
３９ … 案内溝

Claims (5)

1. １ショット分の量を超える処理液を貯留可能な配管を備えた液溜まり部に対して温調手段で所定温度に温調を行い、前記配管の下流側にあたるノズルから基板に対して処理液を供給する基板処理装置において、
   前記配管は、前記液溜まり部における上流側と下流側とを互いに当接または近接させて配設されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置において、
   前記温調手段は、前記液溜まり部に対して着脱自在であり、前記液溜まり部に当接または近接して前記配管内の処理液に対する温調を行うことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置において、
   前記液溜まり部は、上流側にあたる配管を外側から内側に向かって所定方向周りに所定間隔を隔てて平面状で配置し、中心部で前記所定方向とは逆方向に折り返して配置し、前記所定方向周りに配置された配管に沿わせて内側から外側に向かって配置し、下流側にあたる前記ノズルに連通接続されていることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置において、
   前記配管の折り返しは、Ｓ字状を呈することを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記液溜まり部は、熱伝導率が高い材料からなる二片の板状部材を備え、
   前記二片の板状部材が対向する面には、前記配管の外形に応じた凹部が形成されていることを特徴とする基板処理装置。
   

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