JP2010114107A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成された膜の厚みが不均一であったり基板上の部位によって膜質の違いがあったりしても、基板面内における処理速度の不均一を緩和して、基板の主面全体における処理品質の均一性を向上させることができる装置を提供する。
【解決手段】処理液を貯留する貯留槽１０と、貯留槽に貯留された処理液中で基板Ｗを搬送する手段と、貯留槽内の、処理液の温度を部分的に調節すべき領域に配設された温調用配管１２と、貯留槽内に供給されて貯留される処理液の温度と異なる温度を有する温調用媒体を温調用配管内へ供給する手段とを備えて、ディップ処理を行う装置を構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）用、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）用、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）用、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦＤ）用等のガラス基板、磁気／光ディスク用のガラス／セラミック基板、半導体ウエハ、電子デバイス基板等の各種の基板に対して、基板をエッチング液等の処理液中に浸漬させた状態で搬送しつつエッチング処理等の処理を行う基板処理装置に関する。

例えばＬＣＤ、ＰＤＰ等のデバイスの製造プロセスにおいて、ガラス基板に対して湿式処理、例えばウェットエッチング処理を施す方法の１つとして、基板をエッチング液中に浸漬させた状態で搬送しつつ処理を行うディップ処理（浸漬処理）がある。このディップ処理を行う基板処理装置は、図７に概略側面断面図を示すように、基板の搬入口２および搬出口３を有し内部に処理液４を貯留する貯留槽１を備えている。貯留槽１の基板搬入口２および搬出口３には、その各開口部をそれぞれ開放および閉塞するシャッタ５、６が設けられている。貯留槽１の内部には、互いに平行に基板Ｗの搬送方向に沿って複数の搬送ローラ７が配列されており、これら複数の搬送ローラ７をそれぞれ正転および逆転させることにより、貯留槽１内において基板Ｗがその主面に沿った方向、図示例では水平方向へ往復移動（揺動）させられる。貯留槽１の底部には、後記の処理液タンクに流路接続された処理液供給路８が連通接続されている。また、図示していないが、貯留槽１の底部には、貯留槽１内の処理液４の液面高さを調整する排液弁が介挿され処理液タンクに流路接続された排液用配管が連通接続されている。そして、貯留槽１内の処理液４は、排液用配管を通って処理液タンク内に回収され、ポンプにより処理液タンク内から前記の処理液供給路８を通って処理液が貯留槽１内へ供給されて、処理液が循環させられている。

上記した構成を有する基板処理装置では、搬入口２を開放して基板Ｗを貯留槽１内へ搬入し、搬入口２をシャッタ５によって閉塞した後（このとき、搬出口３はシャッタ６によって閉塞されている）、ポンプにより処理液供給路８を通って貯留槽１内へ処理液を供給して、貯留槽１内の処理液４の液面を、図７に示したように基板Ｗの上面より高くなる液位まで上昇させる。この状態で、複数の搬送ローラ７によって基板Ｗを揺動させながら、基板Ｗに対してエッチング処理等の処理を施す。基板Ｗの処理が終了すると、搬出口３を開放し（このとき、搬入口２はシャッタ５によって閉塞されたままである）、基板Ｗを貯留槽１内から搬出する（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−３０５４４９号公報（第４−５頁、図１）

従来の基板処理装置では、所定温度に調整された処理液をポンプアップして貯留槽１内へ供給し、貯留槽１内に処理液４を所定の液面高さとなるように貯留していた。したがって、貯留槽１内の処理液４の温度は槽内で一様であった。このため、基板Ｗの主面全体を均一な温度で処理することができた。このように基板の主面全体を均一な温度で処理、例えばエッチング処理すると、主面上に均一に成膜された基板に対して均一な処理を行うことができるので、望ましい。ところが、基板上に形成された膜の厚みが不均一である場合、特に、図８に示すように基板Ｗの主面上に複数の膜Ｆ１、Ｆ２が積層して形成されている場合には、基板の主面全体を均一な温度でエッチング処理すると、基板Ｗの中央部におけるエッチング速度と基板Ｗの周縁部におけるエッチング速度とに差を生じることとなる。また、基板上の部位によって膜質の違い、例えば金属の密度、硬さ、表面状態（酸化膜が部分的に形成されている等）の違いがある場合にも、基板の主面全体を均一な温度でエッチング処理すると、基板の部位によってエッチング速度が違ってくる、といった問題点がある。

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板上に形成された膜の厚みが不均一であったり基板上の部位によって膜質の違いがあったりしても、基板面内における処理速度の不均一を緩和して、基板の主面全体における処理品質の均一性を向上させ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。

請求項１に係る発明は、基板を処理液中に浸漬させた状態で搬送しつつ基板を処理する基板処理装置において、処理液を貯留する貯留槽と、この貯留槽に貯留された処理液中で、基板をその主面に沿った方向へ搬送する基板搬送手段と、前記貯留槽に貯留された処理液の温度を、基板の主面に沿った平面内における領域によって部分的に調節する貯留液温調手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、貯留液温調手段が、貯留槽内に貯留された処理液を部分的に加熱する加熱手段であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、貯留液温調手段が、貯留槽内に貯留された処理液を部分的に冷却する冷却手段であることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、貯留槽内の、処理液の温度を部分的に調節すべき領域に配設された温調用配管と、前記貯留槽内に供給されて貯留される処理液の温度と異なる温度を有する温調用媒体を前記温調用配管内へ供給する媒体供給手段と、を備えて貯留液温調手段を構成したことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、複数の搬送ローラを互いに平行に基板の搬送方向に沿って配列して基板搬送手段を構成し、前記複数の搬送ローラのうち処理液の温度を部分的に調節すべき領域に配設された搬送ローラの軸を中空状に形成して、その軸の中空部を流体の通路とし、また、前記搬送ローラの軸の中空部をなす温調用通路と、貯留槽内に供給されて貯留される処理液の温度と異なる温度を有する温調用媒体を前記温調用通路内へ供給する媒体供給手段と、を備えて貯留液温調手段を構成したことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、電気的に温度が調節される温調用部材を、貯留槽の、処理液の温度を部分的に調節すべき領域もしくはその領域の近傍に配設することにより貯留液温調手段を構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明の基板処理装置においては、貯留液温調手段により、処理すべき基板の成膜状態に応じて貯留槽内の処理液の温度を部分的に調節することが可能である。このため、例えば基板をエッチング処理する場合に、基板上の他の部位に比べてエッチング速度が大きくなる部位の周囲の処理液を部分的に冷却したり、あるいは、基板上の他の部位に比べてエッチング速度が小さくなる部位の周囲の処理液を部分的に加熱したりすることにより、基板の各部位におけるエッチング速度の差を少なくすることができる。
したがって、請求項１に係る発明の基板処理装置を使用すると、基板上に形成された膜の厚みが不均一であったり基板上の部位によって膜質の違いがあったりしても、基板面内における処理速度の不均一が緩和されて、基板の主面全体における処理品質の均一性が向上する。また、その結果、ＬＣＤ、ＰＤＰ等のデバイスの製品歩留りが改善されることとなる。

請求項２に係る発明の基板処理装置では、例えば基板をエッチング処理する場合に、基板上の他の部位に比べてエッチング速度が小さくなる部位の周囲の処理液を加熱手段によって部分的に加熱することにより、基板上の各部位におけるエッチング速度の差を少なくすることができる。

請求項３に係る発明の基板処理装置では、例えば基板をエッチング処理する場合に、基板上の他の部位に比べてエッチング速度が小さくなる部位の周囲の処理液を冷却手段によって部分的に冷却することにより、基板上の各部位におけるエッチング速度の差を少なくすることができる。

請求項４に係る発明の基板処理装置では、媒体供給手段によって温調用配管内へ、貯留槽内に供給されて貯留される処理液の温度と異なる温度を有する温調用媒体を供給して、その温調用媒体を温調用配管内に流すことにより、温調用配管の周囲の処理液の温度を部分的に調節することができる。

請求項５に係る発明の基板処理装置では、媒体供給手段によって搬送ローラの軸内部の温調用通路内へ、貯留槽内に供給されて貯留される処理液の温度と異なる温度を有する温調用媒体を供給して、その温調用媒体を温調用通路内に流すことにより、当該搬送ローラの周囲の処理液の温度を部分的に調節することができる。

請求項６に係る発明の基板処理装置では、温調用部材の温度を電気的に調節することにより、温調用部材の周囲の処理液の温度を部分的に調節することができる。

以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置の貯留槽の概略構成を示す平面断面図である。基板処理装置の全体構成は、図７に示した従来の装置と同様であり、その詳しい説明を省略する。

この基板処理装置は、処理液、例えばエッチング液を貯留する貯留槽１０を備えている。貯留槽１０は、図７により上記説明したように、基板の搬入口および搬出口を有し、その基板搬入口および搬出口にはそれぞれ開閉シャッタが設けられている。貯留槽１０の内部には、図１には（後述する図２においても）図示していないが、貯留槽１０に貯留されたエッチング液中で基板Ｗをその主面に沿った方向へ搬送する基板搬送手段、例えば互いに平行に基板Ｗの搬送方向に沿って配列された複数の搬送ローラが設けられており（図７参照）、それら複数の搬送ローラにより、貯留槽１０内において基板Ｗがその主面に沿った方向へ往復移動（揺動）させられる。また、貯留槽１０の底部には、所定温度に調整されたエッチング液を貯留槽１０内へ供給するエッチング液供給路が連通接続されており、また、貯留槽１０の底部には、貯留槽１０内のエッチング液の液面高さを調整する排液弁が介挿された排液用配管が連通接続されている。基板Ｗのエッチング処理は、上記した従来の装置と同様に、貯留槽１内のエッチング液の液面高さを基板Ｗの上面より高く保った状態で、複数の搬送ローラによって基板Ｗを揺動させつつ行われる。

そして、図１に示した装置では、貯留槽１０の内部に温調用配管１２が配設されている。この温調用配管１２は、搬送ローラによって揺動させられる基板Ｗの主面に沿った平面内であって主として基板Ｗの中央部に対応する領域に、基板Ｗの上面（あるいは下面）と対向するように設置されている。そして、基板Ｗ上に形成された積層膜の厚みや膜質が基板Ｗ上の部位によって相違することにより、基板Ｗの中央部と周縁部とでエッチング速度に差を生じる場合に、例えば、基板Ｗの中央部におけるエッチング速度が大きくて破線矢印で示すように基板Ｗの周縁部に向かうほどエッチング速度が小さくなるような場合には、所定温度に調整されて貯留槽１０内に供給され貯留されるエッチング液の温度より低い温度を有する流体、例えば冷却水やエアーを供給源（図示せず）から温調用配管１２内へ供給して温調用配管１２内に流すようにする。これにより、温調用配管１２の周囲のエッチング液が冷却されて、その領域のエッチング液の温度が部分的に低下する。このため、基板Ｗの中央部と周縁部とでのエッチング速度の差が緩和され、基板Ｗの主面全体における処理結果の均一性が向上することとなる。

また、逆に、基板Ｗの中央部におけるエッチング速度が基板Ｗの周縁部におけるエッチング速度に比べて小さくなるような場合には、所定温度に調整されて貯留槽１０内に供給され貯留されるエッチング液の温度より高い温度を有する流体、例えば温水や蒸気を供給源（図示せず）から温調用配管１２内へ供給して温調用配管１２内に流すようにする。これにより、温調用配管１２の周囲のエッチング液が加熱されて、その領域のエッチング液の温度が部分的に上昇する。このため、基板Ｗの中央部と周縁部とでのエッチング速度の差が緩和されることとなる。

次に、図２に貯留槽の平面断面図を示した装置では、貯留槽１０の内部であって基板Ｗの主面に沿った平面内に設けられる温調用配管１４が、主として基板Ｗの周縁部に対応する領域に配置されている。そして、例えば、基板Ｗの周縁部におけるエッチング速度が大きくて破線矢印で示すように基板Ｗの中央部に向かうほどエッチング速度が小さくなるような場合には、所定温度に調整されて貯留槽１０内に供給され貯留されるエッチング液の温度より低い温度を有する冷却水やエアーなどを供給源（図示せず）から温調用配管１４内へ供給して温調用配管１４内に流すようにする。これにより、温調用配管１４の周囲のエッチング液が冷却されて、その領域のエッチング液の温度が部分的に低下する。逆に、基板Ｗの周縁部におけるエッチング速度が基板Ｗの中央部におけるエッチング速度より小さくなるような場合には、所定温度に調整されて貯留槽１０内に供給され貯留されるエッチング液の温度より高い温度を有する温水や蒸気などを供給源（図示せず）から温調用配管１４内へ供給して温調用配管１４内に流すようにする。これにより、温調用配管１４の周囲のエッチング液が加熱されて、その領域のエッチング液の温度が部分的に上昇する。したがって、基板Ｗの周縁部と中央部とでのエッチング速度の差が緩和されることとなる。

図３は、この発明の別の実施形態を示し、基板処理装置の貯留槽の概略構成を搬送ローラと共に示す平面断面図である。
この基板処理装置では、貯留槽１０の内部に配設された複数の搬送ローラ１６ａ、１６ｂのうち、中央部分に配置される何本か（図示例では３本）の搬送ローラ１６ｂの軸を中空状に形成して、その軸の中空部に流体を流すことができるようにしている。すなわち、図４に示すように、貯留槽１０の中央部分に配置される搬送ローラ１６ｂの軸１８を中空状に形成し、その軸１８の中空部を温調用通路２０とする。温調用通路２０の一端側は、ロータリジョイント２２を介して媒体供給管２４に流路接続されている。また、温調用通路２０の他端側は、ロータリジョイント２６を介して媒体排出管２８に流路接続されている。

この基板処理装置では、例えば、基板Ｗの中央部におけるエッチング速度が基板Ｗの前・後縁部におけるエッチング速度より大きくなるような場合には、所定温度に調整されて貯留槽１０内に供給され貯留されるエッチング液の温度より低い温度を有する冷却水やエアーなどを、供給源（図示せず）から媒体供給管２４を通して搬送ローラ１６ｂ内部の温調用通路２０内へ供給し、温調用通路２０の一端側から他端側に向かって冷却水等を流し、温調用通路２０内から媒体排出管２８を通って冷却水等を排出するようにする。これにより、軸内部に温調用通路２０を有する搬送ローラ１６ｂの周囲のエッチング液が冷却されて、その領域のエッチング液の温度が部分的に低下する。逆に、基板Ｗの中央部におけるエッチング速度が基板Ｗの前・後縁部におけるエッチング速度より小さくなるような場合には、所定温度に調整されて貯留槽１０内に供給され貯留されるエッチング液の温度より高い温度を有する温水や蒸気などを、供給源（図示せず）から媒体供給管２４を通して搬送ローラ１６ｂ内部の温調用通路２０内へ供給し、温調用通路２０の一端側から他端側に向かって温水等を流し、温調用通路２０内から媒体排出管２８を通って温水等を排出するようにする。これにより、軸内部に温調用通路２０を有する搬送ローラ１６ｂの周囲のエッチング液が加熱されて、その領域のエッチング液の温度が部分的に上昇する。したがって、基板Ｗの中央部と前・後縁部とでのエッチング速度の差が緩和されることとなる。

また、図３に示した装置とは異なり、貯留槽１０の内部に配設された複数の搬送ローラ１６ａ、１６ｂのうち、前・後両部分にそれぞれ配置される数本の搬送ローラ１６ａの軸を中空状に形成して、その軸の中空部を温調用通路とし、その温調用通路に冷却水やエアー、あるいは温水や蒸気などの流体を流すようにしてもよい。

図３および図４に示した実施形態では、搬送ローラ１６ｂの全長にわたって温調用通路２０を形設し、その温調用通路２０の一端側から他端側に向かって冷却水や温水等の流体を流すようにしているが、図５に示すように、搬送ローラ３０の軸３２の両端部（図５は一端部だけを図示している）のみを中空状に形成して、その軸の中空部に流体を流すことができるようにしてもよい。すなわち、搬送ローラ３０の軸３２の端部を中空状に形成し、かつ、二重管構造として、その内管の外周側の空間を温調用媒体供給通路３４とし、内管の管内部を温調用媒体排出通路３６として、内管の先端面で媒体供給通路３４と媒体排出通路３６とを連通させるようにする。そして、媒体供給通路３４および媒体排出通路３６を、ロータリジョイント部３８を介して媒体供給管４０および媒体排出管４２にそれぞれ流路接続する。

図５に示したような構成とした装置では、所定温度に調整されて貯留槽内に供給され貯留されるエッチング液の温度より低い温度を有する冷却水やエアーなど、あるいは、エッチング液の温度より高い温度を有する温水や蒸気などを、供給源（図示せず）から媒体供給管４０を通して搬送ローラ３０内部の媒体供給通路３４内へ供給し、媒体供給通路３４を通って冷却水等を流し、媒体供給通路３４内から媒体排出通路３６内へ冷却水等を流入させ、媒体排出通路３６内から媒体排出管４２を通って冷却水等を排出するようにする。これにより、搬送ローラ３０の両端部の周囲のエッチング液が冷却あるいは加熱されて、その領域のエッチング液の温度が部分的に低下あるいは上昇する。この結果、基板Ｗの幅方向（基板Ｗの搬送方向と直交する方向）における基板Ｗの中央部と両端部とにおいて、そのエッチング速度の差が緩和されることとなる。

また、図６に貯留槽の平面断面図を示すように、貯留槽１０内に電気的に温度が調節される温調用部材を配設して、貯留槽１０内に貯留されたエッチング液の温度を部分的に調節するようにしてもよい。すなわち、貯留槽１０内の、エッチング液の温度を部分的に調節すべき領域もしくはその領域の近傍、図示例では、搬送ローラによって揺動させられる基板Ｗの中央部に対応する領域であって、貯留槽１０の内部あるいは貯留槽１０の底壁の内面もしくは外面に温調用部材４４を設置する。温調用部材４４として、エッチング液を部分的に加熱する場合には、例えば電熱ヒータなどが用いられ、エッチング液を部分的に冷却する場合には、例えば電子冷熱素子（ペルチェ素子）などが用いられる。このような構成を有する装置では、温調用部材４４の温度を電気的に調節することにより、温調用部材４４の周囲のエッチング液の温度を部分的に調節することができるので、上記した各装置と同等の効果が得られる。

なお、上記した実施形態では、貯留槽内にエッチング液を貯留して基板をエッチング処理する基板処理装置について説明したが、この発明は、エッチング処理以外の処理、例えば現像処理をディップ式で行う基板処理装置についても同様に適用し得るものである。

この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置の貯留槽の概略構成を示す平面断面図である。 この発明の別の実施形態を示し、基板処理装置の貯留槽の概略構成を示す平面断面図である。 この発明のさらに別の実施形態を示し、基板処理装置の貯留槽の概略構成を搬送ローラと共に示す平面断面図である。 図３に示した装置の搬送ローラを示す一部破断正面図である。 この発明のさらに別の実施形態を示し、基板処理装置の搬送ローラの一部分を示す一部破断正面図である。 この発明のさらに別の実施形態を示し、基板処理装置の貯留槽の概略構成を示す平面断面図である。 ディップ処理を行う従来の基板処理装置の構成例を示す概略側面断面図である。 従来技術の問題点を説明するために、積層膜が形成された基板を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 貯留槽
１２、１４ 温調用配管
１６ａ、１６ｂ、３０ 搬送ローラ
１８、３２ 搬送ローラの軸
２０ 温調用通路
２４、４０ 媒体供給管
２８、４２ 媒体排出管
３４ 温調用媒体供給通路
３６ 温調用媒体排出通路
４４ 温調用部材
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 基板を処理液中に浸漬させた状態で搬送しつつ基板を処理する基板処理装置において、
   処理液を貯留する貯留槽と、
   この貯留槽に貯留された処理液中で、基板をその主面に沿った方向へ搬送する基板搬送手段と、
   前記貯留槽に貯留された処理液の温度を、基板の主面に沿った平面内における領域によって部分的に調節する貯留液温調手段と、
   を備えた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、
   前記貯留液温調手段が、前記貯留槽内に貯留された処理液を部分的に加熱する加熱手段であることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１に記載の基板処理装置において、
   前記貯留液温調手段が、前記貯留槽内に貯留された処理液を部分的に冷却する冷却手段であることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記貯留液温調手段は、
   前記貯留槽内の、処理液の温度を部分的に調節すべき領域に配設された温調用配管と、
   前記貯留槽内に供給されて貯留される処理液の温度と異なる温度を有する温調用媒体を前記温調用配管内へ供給する媒体供給手段と、
   を備えて構成されたことを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記基板搬送手段が、互いに平行に基板の搬送方向に沿って配列された複数の搬送ローラを有し、それら複数の搬送ローラのうち処理液の温度を部分的に調節すべき領域に配設された搬送ローラの軸が中空状に形成されて、その軸の中空部が流体の通路とされ、
   前記貯留液温調手段は、
   前記搬送ローラの軸の中空部をなす温調用通路と、
   前記貯留槽内に供給されて貯留される処理液の温度と異なる温度を有する温調用媒体を前記温調用通路内へ供給する媒体供給手段と、
   を備えて構成されたことを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記貯留液温調手段は、
   前記貯留槽の、処理液の温度を部分的に調節すべき領域もしくはその領域の近傍に配設され、電気的に温度が調節される温調用部材を備えて構成されたことを特徴とする基板処理装置。

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