JP2013197525A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の大型化に伴い、基板の洗浄工程で用いられる純水の消費量が増大する。
【解決手段】薬液処理部５にて薬液処理が終わった後の基板Ｗを、蒸気処理部６に搬送する。蒸気処理部では蒸気発生部６２にて純水の蒸気を発生させている。蒸気冷却部６３にて蒸気とともに基板Ｗの温度を低下させることにより、蒸気発生部６２で発生した蒸気を基板Ｗ上に凝集させることにより洗浄を行う。これにより、洗浄工程で用いられる純水の消費量を低減させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ用基板、プラズマディスプレイ用基板、有機ＥＬ用基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用基板、光ディスプレイ用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板（以下、単に基板と称する）を処理する基板処理装置に係り、特に、基板に対して薬液処理を行った後、基板上に付着した薬液を洗浄する技術に関する。

従来、この種の装置として、複数枚の基板を一括して保持し、薬液を貯留した薬液槽に浸漬させる薬液処理と、純水を貯留した水洗槽に浸漬させることによる水洗処理とを、連続的に行う基板処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この基板処理装置は、処理槽内に複数の基板を保持し、処理槽の下部から処理液を供給しつつ、処理槽の上部から処理液をオーバーフローさせながら基板処理を行う処理装置が記載されている。また、このような処理液としては種々の薬液や純水などが用いられる。

特開２００８−４７６６８号公報

このような基板処理装置において、薬液による処理を行う場合には、処理槽の上部からオーバーフローさせた薬液を循環再利用することにより、薬液の消費量の低減が図られている。しかしながら純水により水洗を行う場合には、処理槽の上部からオーバーフローされた処理済の純水を再利用することはできない。そのため、処理に用いられた後の純水は、廃液として処理装置外に排出される。

基板処理装置にて処理される基板の大きさが増大すると、このように再利用されずに消費される純水の消費量も増加する。そのため、処理に用いられる純水の消費量の低減が強く求められている。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、基板処理装置によって基板を洗浄する際に消費する洗浄液の消費量を低減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、複数の基板に対して処理液を供給し、処理を行う基板処理装置であって、複数の基板を垂直姿勢にて保持し、処理液に浸漬させる処理液槽と、前記処理液槽から引き上げた基板に対して溶媒の蒸気を供給することで洗浄を行う洗浄槽と、前記洗浄槽にて洗浄された基板を乾燥する乾燥手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記洗浄槽は、前記溶媒を貯留する貯留部と、前記貯留部を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって前記溶媒が加熱されることにより発生した蒸気が貯留される領域を包囲する筐体と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置において、前記洗浄槽は、前記筐体の上部空間を冷却する冷却手段をさらに備え、前記冷却手段は、内部に冷却媒体を流通することにより前記筐体の上部空間を冷却することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置において、前記冷却手段は、前記筐体の内部において巻設された冷却配管であり、前記基板は、前記冷却配管が巻設された領域の内部を通過し、前記加熱手段によって前記溶媒が加熱されることにより発生した蒸気が貯留される領域に搬送されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、複数の基板に対して処理液を供給し、処理を行う基板処理方法であって、複数の基板を垂直姿勢にて保持し、処理液に浸漬させる処理工程と、前記基板を垂直姿勢にて保持し、溶媒の蒸気を供給する洗浄工程と、前記基板を乾燥する乾燥工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１または請求項５に記載の発明によれば、処理液による基板の処理後、溶媒による洗浄を行う際の溶媒の消費量を低減させることが可能となる。また、請求項２または請求項３に記載の発明によれば、溶媒の蒸気を有効に利用することが可能となる。また、請求項４に記載の発明によれば、基板を冷却することにより、基板上に付与する蒸気を有効に利用することが可能となる。

実施例に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 薬液処理部５と蒸気処理部６の構成を示す断面図である。 蒸気処理部６の構造を示す断面図である。 搬送部４の冷却装置４５を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。図１は、実施例に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
本実施例に係る基板処理装置１は、カセットステージ２と、基板受渡部３と、搬送部４と、薬液処理部５と、蒸気処理部６と、乾燥部７と、制御部１０とを備えている。
カセットＣは、複数枚の基板Ｗを積層して収容可能な収容器である。カセットＣは、未処理の基板Ｗや、処理済の基板Ｗを収容し、その状態で複数枚の基板Ｗとともに各工程の装置へ搬送移動される。

カセットステージ２は、未処理の基板Ｗが収容されたカセットＣを載置し、基板受渡部３に未処理の基板Ｗを受け渡す。また、処理済の基板Ｗは基板受渡部３から、カセットステージ２に載置された空のカセットＣに収容される。
基板受渡部３は、搬送ロボットＩＲと、基板Ｗの姿勢を変換する姿勢変換部３１を備える。搬送ロボットＩＲは、カセットステージ２に載置されたカセットＣから水平姿勢で上下方向に複数配列された、未処理の基板Ｗを一括して受け取り、姿勢変換部３１に載置する。姿勢変換部３１は水平姿勢で上下方向に複数配置された未処理の基板Ｗの姿勢を変換し、後述する搬送ロボットＴＲに受け渡す。具体的には基板Ｗの姿勢を水平から垂直に変換して垂直姿勢とした後、上方に待機する搬送ロボットＴＲに保持させる。

また、処理済の基板Ｗを搬出する際は、搬送ロボットＴＲが姿勢変換部３１の上方まで処理済の基板Ｗを搬送し、姿勢変換部３１に受け渡す。その後、姿勢変換部３１は、受け渡された処理済の基板Ｗの姿勢を、垂直から水平に変換し、水平姿勢とした後、搬送ロボットＩＲに受け渡す。搬送ロボットＩＲは、処理済の基板Ｗを元のカセットＣに収容し、基板処理装置１から搬出される。

搬送ロボットＩＲは、基板Ｗを保持した状態で図１に破線の矢印で概念的に示すように、旋回および進退することにより、基板Ｗを任意の位置に搬送することが可能である。また図示は省略しているが、上下方向にも進退自在となっている。

搬送部４は、搬送ロボットＴＲと、リフタ４２を備える。搬送ロボットＴＲは、基板受渡部３の姿勢変換部３１に保持された基板Ｗを、チャック４１により複数の基板Ｗを垂直姿勢で保持する。その後、基板Ｗを保持した状態で図１に破線の矢印で示すように横行移動し、リフタ４２に基板Ｗを受け渡す。リフタ４２は搬送ロボットＴＲから基板Ｗを受け取り、薬液処理部５および蒸気処理部６との間で基板Ｗを搬送する。そして、処理が終わった後の基板Ｗは、同様に搬送ロボットＴＲに受け渡す。また、乾燥部７に関しては、図示は省略するが、リフタ４２に相当するリフタが配置されており、搬送ロボットＴＲに対して基板Ｗを受け渡すように構成されている。

薬液処理部５は、基板Ｗを薬液槽５１に浸漬させる薬液処理を行うユニットである。また、蒸気処理部６は、基板Ｗを蒸気槽６１内にて、基板Ｗに蒸気を供給するユニットである。薬液処理部５にて薬液処理を行った後、蒸気処理部６にて基板Ｗに付着した薬液を洗い流すことにより、一連の処理を行うユニット群である。本実施例では、これらのユニット群を２箇所備える形態であるが、１箇所であってもよいし、さらに多数のユニット群を備えてもよい。この薬液処理部５および蒸気処理部６の詳細に関しては後述する。

乾燥部７は、上述のユニット群にて処理が行われた基板Ｗの表面に付着した水分を除去するユニットである。具体的には、密閉チャンバ７１内に複数の基板Ｗを保持し、アルコールなどの溶媒の蒸気を供給した後に密閉チャンバ７１内を減圧することにより、基板Ｗの表面に付着した水分を乾燥させる減圧乾燥方式が用いられる。またこの乾燥部７は基板Ｗを回転させることにより水分を除去するいわゆるスピンドライ方式であってもよい。乾燥方式に関しては他にも種々の方式が一般的に用いられるため、詳細説明は割愛する。

制御部１０は、上述のカセットステージ２、基板受渡部３、搬送部４、薬液処理部５、蒸気処理部６、乾燥部７とそれぞれ電気的に接続され、各々の動作を制御するユニットである。
また制御部１０は、図示は省略するが、基板処理装置１をオペレータが操作するための操作部や基板処理装置１の動作を表示する表示部が設けられる。またさらに制御部１０は基板処理装置１以外の他の機器と電気的に通信を行うための通信部などを備えている。これらの動作は専用の回路によって行われてもよいし、一般的なコンピュータによって制御が行われてもよい。

次に、図２を用いて薬液処理部５、蒸気処理部６の構造を説明する。図２は、図１のＡ−Ａ断面から基板処理装置１をみた断面図である。

図２に示すように、薬液処理部５には薬液槽５１が配置されている。薬液槽５１は、循環部５２と配管により接続されている。具体的には、循環部５２には循環ポンプ、フィルタ、温調機器が配管接続されており、薬液槽に貯留された薬液は、薬液槽５１の下部から循環部５２の循環ポンプにて吸引され、フィルタおよび温調機器を経由して薬液槽５１のアップフロー管５１１から薬液槽５１に還流される。これにより、薬液槽５１内には常に処理に適した状態の薬液が貯留されている。

この実施例では、薬液として１２０℃に温調された、硫酸と過酸化水素水の混合溶液が用いられ、レジストが付着した基板Ｗの表面からレジストを剥離するＳＰＭ処理を行うことができる。この他にも薬液としては、アンモニアと過酸化水素水の混合溶液や、塩酸と過酸化水素水の混合溶液、フッ酸水、さらには、オゾン水や水素水などの機能水などを用いることが可能である。これらを総称し、処理液と称する場合がある。

また蒸気処理部６は、図示しない隔壁を介して薬液処理部５に隣接して配置されている。蒸気処理部６には蒸気槽６１が配置されている。蒸気槽６１は上方に開口６１１が形成された箱状の容器であり、耐熱性を備える樹脂や、ステンレスなどの金属によって形成されている。また蒸気槽６１の下部には、蒸気発生部６２が配置されており、蒸気発生部６２の上方には、蒸気冷却部６３が配置されている。この蒸気発生部６２および蒸気冷却部６３の詳細に関しては後述する。

搬送部４の搬送ロボットＴＲは基板Ｗをチャック４１にて保持しつつ、横行移動（図２の左右方向）を行い、薬液処理部５の上方にて、リフタ４２に基板を受け渡す。リフタ４２は複数の基板Ｗを垂直姿勢で保持した状態で、薬液槽５１内部に下降し、基板Ｗを薬液に浸漬させる。その間に搬送ロボットＴＲは薬液処理部５の上方から退避する。

薬液槽５１内で所定の時間浸漬された基板Ｗは、リフタ４２によって蒸気槽６１に搬送される。具体的には、リフタ４２は基板Ｗを保持した状態で薬液槽５１上方まで上昇する。そして図２の右方向に移動し、蒸気槽６１の上方に移動する。さらに、蒸気槽６１上方の開口６１１を通って、蒸気槽６１内に基板Ｗを搬送し、その位置で基板Ｗを保持する。

図３は、蒸気槽６１の構成を示す図である。蒸気槽６１の下部には蒸気発生部６２として、ヒータ６２１が配置されており、このヒータ６２１の周囲には蒸気源６２２が貯留されている。ヒータ６２１は制御部１０と電気的に接続されており、制御部１０からの指示により蒸気源６２２を所定の温度に加熱する。蒸気源６２２は蒸気槽６１の下部に貯留された溶媒であり、本実施例では純水が貯留される。蒸気源６２２には純水配管が接続されており、制御部１０からの指示により適宜純水が補充される。

蒸気槽６１内において、蒸気発生部６２の上方にはドレンパン６４、ミスト受け６５、蒸気冷却部６３として冷却蛇管６３１が配置されている。ドレンパン６４は蒸気槽６１の中央にあり、蒸気槽６１内に搬入された基板Ｗから滴下する排水などを受ける皿状の構造を備える。ドレンパン６４は図示しない排液ラインと接続されており、基板Ｗから滴下する排水などを蒸気槽６１外部に排液する。

冷却蛇管６３１は冷却水配管と接続されており、蒸気槽上部空間を蒸気槽６１の側壁に沿うようにらせん状に配置されている。そのため、冷却蛇管６３１の内部に冷却水を流通させることにより、蒸気槽６１の上部の空間の温度が低下する。また冷却蛇管６３１の内部には、リフタ４２に保持された複数の基板Ｗを通過させる空間が形成されている。換言すると、リフタ４２に保持された基板Ｗは冷却蛇管６３１の間を通って、蒸気槽６１の中央部に配置される。
冷却蛇管６３１にて冷却された蒸気は、液化してミスト受け６５に滴下する。ミスト受け６５は蒸気槽６１の周囲を取り囲むように形成された樋状の部材である。

蒸気槽６１下部では、下部に貯留された蒸気源６２２内に配置されたヒータ６２１によって蒸気源６２２（本実施例では純水）が加熱されている。そのため、蒸気槽６１内部は純水蒸気で充満されている。一方、蒸気槽６１上部には、蒸気冷却部６３の冷却蛇管６３１内を流通する冷却水により、上部空間の温度は低下している。そのため、蒸気発生部６２で発生した蒸気は、蒸気冷却部６３にて冷却され、液体（純水）に戻る。液体に戻った純水は、冷却蛇管６３１からミスト受け６５に滴下し、蒸気源６２２に還流される。このように、蒸気槽６１上部は蒸気冷却部６３によって冷却されているため、開口６１１が常に開放されていても、蒸気発生部６２で発生した蒸気が外部に流出する量は最小限に抑えられる。

上述のように純水蒸気で充満された蒸気槽６１に対して、薬液処理部５にて薬液処理が完了した基板Ｗがリフタ４２によって搬送される。リフタ４２は、基板Ｗを蒸気槽６１内において、下位置（図３で実線で示す位置）と、上位置（図３で二点鎖線で示す位置）にて保持することが可能である。

まず、図示しないリフタ４２に保持された基板Ｗは、蒸気槽６１内で上位置に保持される。上位置は、基板Ｗの周囲に冷却蛇管６３１が配置されている位置である。冷却蛇管６３１の内部を冷却水が流通することによって周囲の温度が低下しているため、基板Ｗの温度が所定の温度（例えば２０℃）まで低下する（冷却工程）。

その後、リフタ４２は基板Ｗの保持位置を下位置に変更する。下位置は、蒸気発生部６２により発生された純水蒸気が充満している位置である。そのため、冷却された基板Ｗの表面に純水蒸気が凝集し、基板Ｗ表面で液化する（凝集工程）。このとき、基板Ｗはリフタ４２によって垂直姿勢で保持されている。そのため、基板Ｗ表面に凝集した純水蒸気は、基板Ｗ表面に残留した薬液成分を溶解、洗浄しつつ、ドレンパン６４に滴下する。ドレンパン６４に滴下した薬液成分を含む純水は、図示しない排液機構により蒸気槽６１外部に排液される。

このような冷却工程および凝集工程を所定の回数（例えば３回）繰り返すことにより、基板Ｗ上の薬液成分は完全に除去され（すなわち、洗浄処理が完了する）、ドレンパン６４を経由して蒸気槽６１外部に排液される。洗浄処理が完了した基板Ｗはリフタ４２により蒸気槽６１上に搬出され、搬送ロボットＴＲに受け渡される。搬送ロボットＴＲは、処理済みの基板Ｗを乾燥部７などの別の工程に搬送する。

以上のように、本実施例の基板処理装置１によれば、基板Ｗ表面に残留した薬液を洗浄するための純水の消費量は、基板Ｗ表面に凝集した純水蒸気の量だけとなり、洗浄処理に用いられる純水の消費量を極めて低減することが可能となる。

以上のように本発明の基板処理装置１を説明したが、上述の実施例に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

上述の実施例では、基板Ｗの冷却工程は蒸気槽６１上部の蒸気冷却部６３が周囲の温度を低下させることにより基板Ｗを冷却したが、これに限られるものではない。

図４は本発明の変形例を示す図である。この変形例では、蒸気槽６１の上部に、冷却手段４５が配置されており、搬送ロボットＴＲにて保持された基板Ｗに対して冷却ガス（例えばＮ２ガスなどを冷却したガス）を吹き付けることにより、基板Ｗの温度を急激に低下させることができる。このように冷却された基板Ｗに対しては蒸気槽６１内で好適に蒸気を付与することが可能となり、洗浄効率を向上させることが可能となる。

また、上述の実施例では、薬液処理部５と蒸気処理部６が一つのリフタ４２によって搬送されていたが、これに限るものではない。薬液処理部５、および蒸気処理部６に対して各々リフタを用いる構成であっても良い。この場合、薬液処理部５および蒸気処理部６にて、同時に薬液処理および洗浄処理を行うことが可能となる。しかし、搬送ロボットＴＲによって薬液処理部５と蒸気処理部６との間を搬送することになり、薬液が搬送ロボットＴＲのチャック４１に付着するという問題があるため、チャック４２を洗浄する機構が別途必要となる。

また、上述の実施例では、冷却蛇管６３１には冷却水を流通させていたが、これに限るものではない。蒸気槽６１にて発生する蒸気に比較して低温の媒体であれば特に限定されず、圧縮気体やその他の液体、気体の冷媒であってもよいし、気液混合の冷媒であってもよい。

１ … 基板処理装置
２ … カセットステージ
３ … 基板受渡部
４ … 搬送部
５ … 薬液処理部
６ … 蒸気処理部
７ … 乾燥部
１０ … 制御部
１１ … 隔壁
３１ … 姿勢変換部
４１ … チャック
４２ … リフタ
４５ … 冷却手段
５１ … 薬液槽
５２ … 循環部
６１ … 蒸気槽
６２ … 蒸気発生部
６３ … 蒸気冷却部
６４ … ドレンパン
６５ … ミスト受け
７１ … 密閉チャンバ
５１１ … アップフロー管
６１１ … 開口
６２１ … ヒータ
６２２ … 蒸気源
６３１ … 冷却蛇管

Claims (5)

1. 複数の基板に対して処理液を供給し、処理を行う基板処理装置であって、
   複数の基板を垂直姿勢にて保持し、処理液に浸漬させる処理液槽と、
   前記処理液槽から引き上げた基板に対して溶媒の蒸気を供給することで洗浄を行う洗浄槽と、
   前記洗浄槽にて洗浄された基板を乾燥する乾燥手段と、を備え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、
   前記洗浄槽は、前記溶媒を貯留する貯留部と、
   前記貯留部を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段によって前記溶媒が加熱されることにより発生した蒸気が貯留される領域を包囲する筐体と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置において、
   前記洗浄槽は、前記筐体の上部空間を冷却する冷却手段をさらに備え、
   前記冷却手段は、内部に冷却媒体を流通することにより前記筐体の上部空間を冷却す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、
   前記冷却手段は、前記筐体の内部において巻設された冷却配管であり、
   前記基板は、前記冷却配管が巻設された領域の内部を通過し、前記加熱手段によって前記溶媒が加熱されることにより発生した蒸気が貯留される領域に搬送されることを特徴とする基板処理装置。
5. 複数の基板に対して処理液を供給し、処理を行う基板処理方法であって、
   複数の基板を垂直姿勢にて保持し、処理液に浸漬させる処理工程と、
   前記基板を垂直姿勢にて保持し、溶媒の蒸気を供給する洗浄工程と、
   前記基板を乾燥する乾燥工程と、を備えることを特徴とする基板処理方法。

Images