JP2008108775A - 回転式基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薬液処理の初期に生じる再使用が困難な使用済み廃液、その後の薬液処理で生じる再使用が容易な使用済み薬液、その後の洗浄処理で生じる希釈廃液を完全分離回収する。
【解決手段】処理すべき基板１０を水平に支持して回転させる回転機構２０の周囲に、外カップ４０、中カップ５０及び内カップ６０を同心円状に組み合わせて配置する。これらのカップは、それぞれ独立に中心軸方向に昇降可能であり、回転機構２０のロータ２１上に載置された基板１０から外側へ排出される液体の回収位置に選択的に移動する。
【選択図】図５

Description

本発明は半導体ウエハ、液晶用ガラス基板等の基板類を湿式処理する際に使用される回転式基板処理装置に関し、特にその基板を１枚ずつ処理する枚葉タイプの回転式基板処理装置に関する。

半導体デバイスや液晶パネルの製造に使用される枚葉タイプの回転式基板処理装置は、処理槽内で基板をロータ上に水平に載せ、このロータを所定速度で回転させながら、基板の上面に液体を散布することにより、その上面を湿式処理する。基板の上面に散布された液体は遠心力により周囲に飛散する。基板から周囲に飛散する液体を回収するために、回転機構の周囲には円筒状のカップが設けられている。

この種の回転式基板処理装置では、同一槽内でエッチング液、剥離液等による薬液処理と、純水による洗浄処理を連続して行う場合が少なくない。この場合、使用済みの薬液と洗浄処理で生じる廃液（純水に薬液が少量混じった液体）を分離回収する必要があり、その分離回収機構の一つとして特許文献１に示すような２重カップ式がある。

特開２０００−２６０７４３号公報

特許文献１に記載された２重カップ式の分離回収機構では、基板を水平に支持して回転させる回転機構の周囲に２つのカップが同心円状に組み合わされて配置される。２つのカップは、独立に中心軸方向に昇降可能であり、液体回収のために上端部が庇のように内側へ傾斜している。薬液処理時は外側のカップが下方の退避位置から液体回収位置へ上昇する。液体回収位置とは、カップの庇部付近がロータ上の基板の外周側に位置するレベルである。薬液処理時には外側のカップが液体回収位置に保持されることにより、基板上に供給された薬液は外側のカップの内側（内側のカップとの間）に回収される。

薬液処理が終わると、基板上に純水が供給され洗浄処理が行われる。このときは、外側のカップが更に上昇し、これに引っ張られて内側のカップが液体回収位置に保持される。これにより、洗浄廃液は基板上から内側のカップの内側に回収される。かくして、使用済みの薬液と洗浄廃液の分離回収が可能になる。

使用済みの薬液と洗浄廃液を分離回収する目的は、使用済みの薬液のみを回収して再使用することにある。使用済みの薬液は、使用済みとはいえ、洗浄水が混じっていないので、濃度的には、濾過等の処理を行うことにより再使用が可能である。しかしながら、最近は要求される処理精度が著しく向上し、これに伴って薬液に要求される清浄度も非常に高くなってきた。このような高度の要求に対し、特許文献１に記載された２重カップ式の分離回収機構は、処理の種類によっては、必ずしも満足のいくものとは言えなくなってきた。

例えば、液晶用基板を製造する場合の剥離処理では、薬液処理の初期は粗剥離と呼ばれる。この粗剥離では、基板上のレジスト膜の大半が薬液より溶解除去される。このため、粗剥離期に生じる使用済みの薬液は、薬液とは言え、レジスト成分を多量に含有しているので、再使用は不可能であり、濃厚廃液として処理される。この濃厚廃液は、薬液濃度が高いゆえにバクテリア処理ができず、タンクローリー車により廃液業者に引き取らせる必要がある。

粗剥離後の剥離処理は本剥離と呼ばれる。本剥離はいわば仕上げ剥離であり、使用済みの薬液はレジスト成分が少ないために濾過処理等の物理的処理を経由することにより再使用が可能となる。剥離処理後の洗浄処理では、その廃液は薬液濃度が低い希釈廃液となる。このためバクテリア処理が可能となり、工場内設備での浄化処理が可能となる。

特許文献１に記載された２重カップ式の分離回収機構の場合、使用済みの薬液と洗浄廃液の分離回収は可能であるが、粗剥離と本剥離との間で使用済み薬液の分離回収を行うことは容易でない。このため、使用済み薬液の全量でレジスト濃度が高くなり、使用済み薬液の再使用が困難となる。粗剥離と本剥離との間でカップ位置の切り替え操作を行うことにより、粗剥離で生じる濃厚廃液を、本剥離で生じる再使用可能な使用済み薬液から分離回収することができる。

しかし、その濃厚廃液は、洗浄処理での希釈廃液と混合し、中間濃度の廃液となる。この廃液もバクテリア処理が困難なため、廃液業者による処理量が著しく増え、処理コストが高騰する。バルブの切り替えで濃厚廃液と希釈廃液とを分離回収することができるが、完全分離は不可能であり、廃液業者による処理量が増えることには変わりがない。

剥離以外の処理でも、程度の差はあれ、薬液処理の初期には不純物が多く再使用しずらい使用済み薬液が生じ、その後の薬液処理では、不純物が少ない再使用が容易な使用済み薬液が生じ、その後の洗浄処理では、薬液と洗浄水が混じった希釈廃液が生じる。

本発明の目的は、薬液処理の初期に生じる再使用が困難な使用済み廃液、その後の薬液処理で生じる再使用が容易な使用済み薬液、その後の洗浄処理で生じる希釈廃液を完全分離回収することができる回転式基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の回転式基板処理装置は、処理すべき基板を回転機構により水平に支持して回転させながら基板の表面に液体を供給し、前記回転によって基板の表面から飛散する液体を、回転機構を包囲する筒状のカップにより回収する枚葉タイプの回転式基板処理装置において、少なくとも２種類の液体を基板の表面に供給する液体供給機構が設けられると共に、前記カップとして、回転機構の周囲に内側から外側へ順番に組み合わされて配置され、それぞれが独立に中心軸方向に昇降可能とされた３以上の可動カップが備えられており、３以上の可動カップのうちのいずれもが液体回収位置に選択的に移動すると共に、特定のカップが液体回収位置に保持されるときに少なくともその内側に位置するカップは液体回収位置以外の位置に保持されるように３以上の可動カップが昇降駆動されるように構成されている。

本発明の回転式基板処理装置においては、３以上の可動カップのうちのいずれもが液体回収位置に選択的に移動すると共に、特定のカップが液体回収位置に保持されるときに少なくともその内側に位置するカップは液体回収位置以外の位置に保持されることにより、可動カップの数に対応する種類の液体を各カップに分離回収することができる。

３以上の可動カップは、最も外側のカップが上昇したときに内側のカップが中心軸方向に所定のレベル差をもって順番に吊り下げられるように連結された構成が好ましい。これにより、簡単な昇降機構で、３以上の可動カップを順番に液体回収位置に移動させることができる。特に、最も外側の可動カップを昇降駆動する場合には、駆動機構が単一化され、簡素化される。

本発明の回転式基板処理装置は、基板回転機構の周囲に内側から外側へ順番に組み合わされた３以上の可動カップが液体回収位置へ選択的に誘導される多重カップ昇降式の分離回収機構を有することにより、薬液処理の初期に生じる再使用が困難な使用済み廃液、その後の薬液処理で生じる再使用が容易な使用済み薬液、その後の洗浄処理で生じる希釈廃液を完全分離回収することができる。これにより再使用可能な薬液量が増える一方、バクテリア処理が困難な廃液業者による廃液の処理量が減り、処理コストの大幅低減が図られる。

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は本発明の一実施形態を示す回転式基板処理装置の概略構成図、図２は同回転式基板処理装置の側面図、図３は可動カップの連結機構の側面図、平面図及び正面図、図４は同連結機構の動作を示す側面図及び正面図である。

本実施形態の回転式基板処理装置は、図１及び図２に示すように、処理すべき液晶用ガラス基板１０を水平に支持して回転させる回転機構２０と、回転機構２０に同心円状に組み合わされた円形の固定容器３０と、回転機構２０を包囲するように固定容器３０の周壁部に３重に組み合わされた３個の可動カップ４０，５０，６０とを備えている。これらは、処理槽を兼ねるケーシング７０内に設けられている。ケーシング７０の天井面にはダウンフローを形成するためのクリーンファン８０が設けられている。

回転機構２０は、基板１０を水平に支持するロータ２１と、ロータ２１をその駆動軸と共に回転自在に支持する支持部２２と、支持部２２の下に配置された駆動用モータ２３とを有している。ロータ２１は複数の垂直なピンにより基板１０を水平に支持し、駆動用モータ２３の作動により回転する。

固定容器３０は上面が開放した円形容器であって、ロータ２１の下側の支持部２２の外側に設けられており、外周側の水平な環状隔板７１と共同してケーシング７０内を上下に仕切る隔壁部材を兼ねている。ケーシング７０内の上部は処理室７０Ａであり、下部は機械室７０Ｂである。ロータ２１及び可動カップ４０，５０，６０は処理室７０Ａに収容されており、駆動用モータ２３は機械室７０Ｂに収容されている。

固定容器３０の周壁部は、本来の最外周の外壁３１の内側に、所定の隙間をあけて内壁３２を設けた２重構造になっている。この２重壁構造により、固定容器３０内は内室３０Ａと外室３０Ｂとに仕切られている。内壁３２の内側に形成される内室３０Ａは、機械室７０Ｂに設けられた排気管・排液管兼用のダクト３３及び気液分離を行うセパレータ３４を介して外部と連通している。内壁３２と外壁３１との間に形成された外室３０Ｂは、機械室７０Ｂに設けられた排気管・排液管兼用のダクト３５及び気液分離を行うセパレータ３６を介して外部と連通している（図６参照）。

円筒形状をした３個の可動カップ４０，５０，６０は、外側から内側へ所定の隙間をあけて同心円状に組み合わされている。具体的に説明すると、外側の可動カップ４０（以下、外カップ４０と称する）は、固定容器３０の外壁３１の内周面に沿って昇降自在に設けられており、上部は液体の効率的回収のために庇のように内周側へ傾斜して絞られている。上カップ４０の上端開口部の内径は、ロータ２１の外側を上カップ４０が昇降移動するために、ロータ２１の外径より大きく設定されている。ちなみに、ロータ２１上の基板１０の対角寸法はロータ２１の外径より小である。

外カップ４０の内側に位置する可動カップ５０（以下、中カップ５０と称する）は、固定容器３０の内壁３２の外周面に沿って昇降自在に設けられており、外カップ４０と同様に、上部は庇のように内周側へ傾斜して絞られており、上端開口部の内径はロータ２１の外径より大きく設定されている。

中カップ５０の更に内側に位置する可動カップ６０（以下、内カップ６０と称する）は、固定容器３０の内壁３２の内周面に沿って昇降自在に設けられており、外カップ４０及び中カップ５０と同様に、上部は庇のように内周側へ傾斜して絞られており、上端開口部の内径はロータ２１の外径より大きく設定されている。

内カップ６０の直胴部の上端部外面には、液受け６１が全周にわたって設けられている（図３及び図４参照）。液受け６１は、中カップ５０内に回収される液体を一時的に貯留するものであり、貯留液を外部へ排出する排液管６２と組み合わされている（図５参照）。液受け６１の外に液体が逸散するのを防止するために、中カップ５０の庇部（上端傾斜部）の下端部内面に環状の当て板５１が垂直に取付けられている（図３及び図４参照）。当て板５１は、液受け６１の周壁部の内周面に沿って昇降自在であり、液受け６１の周壁部と常時オーバーラップするように構成されている。

外カップ４０、中カップ５０及び内カップ６０は、周方向の複数箇所に設けられた連結機構９０により連結されている。また外カップ４０は、機械室７０Ｂに設けられた駆動用モータ４１により昇降駆動される。すなわち、駆動用モータ４１の回転が歯車４２を介して複数の水平シャフト４３に伝わり、周方向の複数箇所に配置された垂直ジャッキ４４を駆動することにより、外カップ４０を中心軸方向に昇降駆動する。すなわち、駆動用モータ４１、歯車４２、水平シャフト４３及び垂直ジャッキ４４により、外カップ４０の昇降駆動機構が構成されている。

連結機構９０は、図３及び図４に詳しく説明されている。詳しく説明すると、連結機構９０は、外カップ４０に垂直に取付けられた第１の吊り上げロッド９１と、中カップ５０に垂直に取付けられた両側一対の第２の吊り上げロッド９２，９２と、第２の吊り上げロッド９２，９２の下端部に水平に取付けられた第１のストッパー９３と、第２の吊り上げロッド９２，９２の間に位置して内カップ６０の外周面に取付けられた第２のストッパー９４とを有している。

第１の吊り上げロッド９１は、外カップ４０の直胴部の内周面に沿って設けられており、外カップ４０の庇部の下端部に吊り下げ固定されている。第１の吊り上げロッド９１の下端部には第３のストッパー９５が取付けられている。第２の吊り上げロッド９２，９２は、中カップ５０の直胴部の上端部外周面に水平なブラケット状の取付け具９６により吊り下げ固定されている。第１の吊り上げロッド９１は、第２の吊り上げロッド９２，９２の間にあって、取付け具９６及び第１のストッパー９３の中央部を摺動自在に貫通している。第２のストッパー９４は、垂直方向において、取付け具９６と第１のストッパー９３の間に配置されている。

外カップ４０が下限位置にあるときは、図３に示すように、第１の吊り上げロッド９１の下端部に取付けられた第３のストッパー９５は、第１のストッパー９３より所定距離Ｓ１だけ下方にあり、内カップ６０の外周面に取付けられた第２のストッパー９４は、第１のストッパー９３より所定距離Ｓ２だけ上方にある。この状態では、外カップ４０、中カップ５０及び内カップ６０の各庇部は、上から下へ順番に重なりあっている。

前述した駆動用モータ４１により外カップ４０が下限位置から上昇すると、図４に示すように、第１の吊り上げロッド９１が上昇し、Ｓ１だけ上昇したところで第３のストッパー９５が第１のストッパー９３に下方から当接する。外カップ４０が更に上昇を続けると、第１のストッパー９３が上昇し、中カップ５０が上昇を始める。第１のストッパー９３がＳ２上昇すると第２のストッパー９４に下方から当接し、内カップ６０が上昇を開始する。

すなわち、外カップ４０が下限位置から上昇することにより、外カップ４０と中カップ５０との間にＳ１のレベル差が生じ、中カップ５０と内カップ６０との間にＳ２のレベル差が生じるのである。

次に、本実施形態の回転式基板処理装置で剥離処理を行う場合を例にとって、その動作及び機能を図２及び図５〜図８により詳細に説明する。

図２は処理すべき基板１０をケーシング７０内に搬入する段階を示している。このとき外カップ４０は下限位置に退避している。具体的には、外カップ４０、中カップ５０及び内カップ６０は、各庇部が上から下へ順番に重なりあって、ロータ２１の下側に位置している。外カップ４０、中カップ５０及び内カップ６０の各庇部が重なり合うことにより、各庇部間が閉じられる。またクリーンファン８０が作動し、ケーシング７０内の処理室７０Ａにダウンフローが形成されている。この下降流は、固定容器３０の内壁３２の内側に形成された内室３０Ａ、機械室７０Ｂに設けられたダクト３３及びセパレータ３４を介して外部へ排出される（図１参照）。この状態で処理すべき基板１０がロータ２１上にセットされる。

ロータ２１上に基板１０がセットされ処理室７０Ａが閉じられると、図５に示すように、外カップ４０が第２レベルまで上昇する。外カップ４０の上昇により、外カップ４０、中カップ５０及び内カップ６０は、それぞれＳ１、Ｓ２のレベル差をもって懸吊される。これにより、外カップ４０の庇部と中カップ５０の庇部の間が開き、外カップ４０内への液体回収が可能になる。また、中カップ５０の庇部と内カップ６０の庇部の間が開き、中カップ５０内への液体回収が可能になる。

第２レベルとは、ロータ２１上の基板１０から排出される液体が中カップ５０内へ回収される状態、すなわち中カップ５０が液体回収位置にある状態であり、中カップ５０の庇部の上端部が基板１０より若干上方に位置し、内カップ６０の庇部の上端部がロータ２１より若干下方に位置する状態である。

この状態で、ロータ２１が回転し、基板１０の上面中心部に薬液である剥離液が薬液ノズル１１０から供給され、粗剥離が行われる。基板１０上から遠心力で周囲に排出される使用済み薬液は中カップ５０内に回収され、内カップ６０の直胴部外周面に設けられた液受け６１に貯留され、排液管６２を介して外部へ排出される。この使用済み薬液は、多量のレジスト成分を含んだ濃厚廃液であり、バクテリア処理ができないために廃液業者により引き取られる。

粗剥離が終わると、図６に示す本剥離に移行する。この段階では、外カップ４０が第１レベルまで上昇する。第１レベルとは、ロータ２１上の基板１０から排出される液体が外カップ４０内へ回収される状態、すなわち外カップ４０が液体回収位置にある状態であり、外カップ４０の庇部の上端部が基板１０より若干上方に位置し、中カップ５０の庇部の上端部がロータ２１より若干下方に位置する状態である。

この状態で、ロータ２１が回転を続け、基板１０の上面中心部に剥離液が薬液ノズル１１０から供給され、本剥離が行われる。基板１０上から遠心力で周囲に排出される使用済み薬液は外カップ４０内に回収され、固定容器３０の内壁３２と外壁３１との間に形成された外室３０Ｂ、機械室７０Ｂに設けられたダクト３５及びセパレータ３６を介して外部へ排出される。

本剥離で生じる使用済み薬液は、レジスト成分が少ないために濾過処理等の物理的処理を経由して再使用される。粗剥離及び本剥離の期間を通して、ダウンフローは固定容器３０内の外室３０Ｂ、機械室７０Ｂに設けられたダクト３５及びセパレータ３６を介して外部へ排出される。

本剥離が終わると、図７に示す洗浄工程に移行する。この工程では、外カップ４０が第３レベルまで上昇する。第３レベルとは、ロータ２１上の基板１０から排出される液体が内カップ６０内へ回収される状態、すなわち内カップ６０が液体回収位置にある状態であり、内カップ６０の庇部の上端部が基板１０より若干上方に位置する状態である。

この状態で、ロータ２１が回転を続け、基板１０の上面中心部に、洗浄液である純水が純水ノズル１２０から供給される。また、基板１０の下面中心部に、ロータ２１の中心部に設けられた裏面ノズル１３０から純水が供給される。これにより、基板１０の両面が洗浄される。遠心力で基板１０から周囲に排出される洗浄廃液は外カップ４０内に回収され、固定容器３０内の内室３０Ａ、機械室７０Ｂに設けられたダクト３３及びセパレータ３４を介して外部へ排出される。ダウンフローも同じ経路を経て外部へ排出される。

ここで生じる洗浄廃液は、薬液濃度が低い希釈廃液であるため、工場内でバクテリア処理される。

洗浄処理が終わると、図８に示す乾燥工程に移行する。この工程では、外カップ４０が第３レベルに保持され続ける。この状態で、ロータ２１が回転を続け、基板１０の上面中心部に、窒素ガスノズル１４０から乾燥窒素ガスが吹き付けられる。また、基板１０の下面中心部に、ロータ２１の中心部に設けられた裏面ノズル１３０から乾燥窒素ガスが吹き付けられる。これにより、基板１０の両面が乾燥する。乾燥に使用された窒素ガスは、ダウンフローと共に、固定容器３０内の内室３０Ａ、機械室７０Ｂに設けられたダクト３３及びセパレータ３４を介して外部へ排出される。

乾燥処理が終わると、図２に示す搬入工程に戻り、基板１０の入れ替えが行われる。

かくして、本実施形態の回転式基板処理装置では、粗剥離工程で生じる再使用不能でバクテリア処理も不可能な濃厚廃液、本剥離工程で生じる再使用が可能な比較的クリーンな使用済み薬液、洗浄工程で生じるバクテリア処理が可能な希釈廃液が、完全分離回収される。

また、処理時（粗剥離、本剥離、洗浄、乾燥）以外の工程（ここでは基板搬入工程）では、外カップ４０が下限位置に退避していることから、内カップ６０以外のカップ（外カップ４０及び中カップ５０）が閉止される。具体的には、外カップ４０内が中カップ５０の庇部で閉止され、中カップ５０内が内カップ６０の庇部で閉止される。内カップ６０は洗浄廃液の回収に使用されるので、不要時に開放していても問題ないが、外カップ４０及び中カップ５０は使用済み薬液の回収に使用されるので、不要時に開放することは薬液蒸気の逸散の点から望ましくない。

本実施形態の回転式基板処理装置では、外カップ４０及び中カップ５０が不要時に閉止されるので、薬液蒸気逸散が可及的に抑制される。

なお、本実施形態の回転式基板処理装置ではカップ数は３であるが、４以上としてもよく、これにより４種類以上の液体を分離回収することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す回転式基板処理装置の概略構成図である。 同回転式基板処理装置の側面図で基板搬入出工程を示す。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は可動カップの連結機構の側面図、平面図及び正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は同連結機構の動作を示す側面図及び正面図である。 同回転式基板処理装置の側面図で粗剥離工程を示す。 同回転式基板処理装置の側面図で本剥離工程を示す。 同回転式基板処理装置の側面図で洗浄工程を示す。 同回転式基板処理装置の側面図で乾燥工程を示す。

符号の説明

１０ 基板
２０ 回転機構
２１ ロータ
３０ 固定容器
３０Ａ 内室
３０Ｂ 外室
４０ 外カップ（可動カップ）
５０ 中カップ（可動カップ）
６０ 内カップ（可動カップ）
６１ 液受け
７０ ケーシング
７０Ａ 処理室
７０Ｂ 機械室
８０ クリーンファン
９０ 連結機構
９１ 第１の吊り上げロッド
９２ 第２の吊り上げロッド
９３ 第１のストッパー
９４ 第２のストッパー
９５ 第３のストッパー
１１０ 薬液ノズル
１２０ 純水ノズル
１３０ 裏面ノズル
１４０ 窒素ガスノズル

Claims (3)

1. 処理すべき基板を回転機構により水平に支持して回転させながら基板の表面に液体を供給し、前記回転によって基板の表面から飛散する液体を、回転機構を包囲する筒状のカップにより回収する枚葉タイプの回転式基板処理装置において、少なくとも２種類の液体を基板の表面に供給する液体供給機構が設けられると共に、前記カップとして、回転機構の周囲に内側から外側へ順番に組み合わされて配置され、それぞれが独立に中心軸方向に昇降可能とされた３以上の可動カップが備えられており、３以上の可動カップのうちのいずれもが液体回収位置に選択的に移動すると共に、特定のカップが液体回収位置に保持されるときに少なくともその内側に位置するカップは液体回収位置以外の位置に保持されるように３以上の可動カップが昇降駆動されることを特徴とする回転式基板処理装置。
2. 請求項１に記載の回転式基板処理装置において、３以上の可動カップは、最も外側のカップが上昇したときに内側のカップが中心軸方向に所定のレベル差をもって順番に吊り下げられるように連結されている回転式基板処理装置。
3. 請求項２に記載の回転式基板処理装置において、最も外側のカップが昇降駆動される回転式基板処理装置。