JP2019062075A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理液毎の分離回収を可能とする基板処理装置の提供。【解決手段】複数種の処理液を順次供給して基板12を処理する基板処理装置11において、基板12を保持して回転する基板回転手段と、基板回転手段により回転する基板12に処理液を供給するノズル20と、基板12の周囲に設けられ、基板12から飛散する処理液を受け入れるカップ体51と、カップ体51が受け入れた処理液の種類に応じてカップ体51から処理液を流す各種の回収配管55と、カップ体51を水平回動させてカップ体51と処理液の種類に応じた回収配管55が位置する方向に切り替える回動手段と、カップ体51を上下方向に昇降させて、回動手段によるカップ体51と処理液の種類に応じた回収配管55と連通する第1の高さ位置と、カップ体51が受け入れた処理液を廃液経路61に流す第2の高さ位置とに切り替える昇降手段とを有する。【選択図】図1

Description

本発明は、回転する基板に処理液を供給して基板処理を行う、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
半導体ウェーハやフォトマスク用ガラス基板の表面処理装置としては、表面処理の均一性、再現性の向上の点から、基板を1枚ずつ処理する枚葉方式を採用する傾向がある。枚葉方式の基板処理装置では、水平に保持した基板をその中心軸周りに回転(スピン)させながら、例えば薬液などの処理液を基板の表面の中央に供給する。基板に供給された処理液は、遠心力で基板の表面の全面に広がる。これにより、基板全体の処理が行われる。所定の薬液処理が終了すると、基板表面に残った薬液をリンス液で洗い流すためのリンス処理が行われる。リンス処理は、上記同様に回転する基板に対して行われ、リンス処理の終了後には、基板を高速に回転させて、基板の乾燥処理が行われる。
上記した枚葉方式の基板処理装置では、回転する基板上の処理液(薬液やリンス液など)は、基板端(基板の外周縁)又は基板を保持する回転体の回転体端から遠心力により基板外に飛散する。飛散した処理液は、処理槽内の所定領域に集められて廃液されるか、又は再利用のために回収される(例えば、特許文献1参照)。
実用新案登録第2533339号公報
特許文献1に記載の基板の回転処理装置では、スピンチャックの周囲を覆うように設けられた内容器の底部に排液口が形成され、その排液口に対向する位置に、回転可能に桶部材が設置され、この桶部材を回転させて、桶部材の下部にある1つの排液流出口を外容器に設けた複数のドレン口(回収路)の1つに選択的に対向させることで、複数種の処理液の分離回収を可能としている。
しかしながら、特許文献1に記載の基板の回転処理装置では、処理液の切り替えに伴い、桶部材を回転させて、排液流出口を所定のドレン口と対向する位置に位置付ける際、排液流出口が、別のドレン口の上方を通過することがある。桶部材には今まで使用していた処理液が残留しているから、この残留液が、本来のドレン口以外に浸入してしまう危険性を有している。処理液が混入すると、分離回収による処理液の再利用に支障が生じてしまう。
本発明は、複数種の処理液の分離回収を効率的に行うことができる基板処理装置及び基板処理方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る基板処理装置は、基板に複数種の処理液を順次供給して基板を処理する基板処理装置において、前記基板を保持して回転する基板回転手段と、前記基板回転手段により回転する前記基板に処理液を供給する処理液供給手段と、前記基板の周囲に設けられ、前記基板から飛散する前記処理液を受け入れるカップ体と、前記カップ体が受け入れた処理液の種類に応じて、前記カップ体から前記処理液を流す各種の回収路と、前記カップ体を水平回動させて、前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路が位置する方向に切り替える回動手段と、前記カップ体を上下方向に昇降させて、前記回動手段による前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路と連通する第1の高さ位置と、前記カップ体が受け入れた前記処理液を廃液路に流す第2の高さ位置とに切り替える昇降手段と、を有する構成である。
また、本発明に係る基板処理方法は、基板に複数種の処理液を順次供給して基板を処理する基板処理方法であって、前記基板を基板回転手段により回転させるステップと、前記基板回転手段により回転する前記基板に前記処理液を供給するステップと、前記基板から飛散する前記処理液をカップ体によって受けるステップと、前記カップ体を水平回動させて、前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路が位置する方向に切り替えるステップと、
前記カップ体を上下方向に昇降させて、前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路が連通する第1の高さに移動させるステップと、前記カップ体が受け入れた前記処理液を廃液路に流す第2の高さ位置に移動させるステップと、を有する構成である。
本発明によれば、複数種の処理液の分離回収を効率的に行うことができる。
本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である(カップ体が上昇した高位置(第1の高さ位置))。 本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である(カップ体が下降した低位置(第2の高さ位置))。 図1のA−A断面図である。 図2のB−B断面図である。 カップ体を上昇させた高位置(第1の高さ位置)における流出孔部から回収配管への処理液の流出を示す一部断面図である(その1)。 カップ体を上昇させた高位置(第1の高さ位置)における流出孔部から回収配管への処理液の流出を示す一部断面図である(その2)。 カップ体を上昇させた高位置(第1の高さ位置)における流出孔部から回収配管への処理液の流出を示す一部断面図である(その3)。 カップ体の排気隙間から排気配管への処理液を含む排気の流出を示す一部断面図である(その1)。 カップ体の排気隙間から排気配管への処理液を含む排気の流出を示す一部断面図である(その2)。 カップ体の排気隙間から排気配管への処理液を含む排気の流出を示す一部断面図である(その3)。 カップ体を下降させた低位置(第2の高さ位置)における流出孔部から廃液経路61への処理液の流出を示す一部断面図である(その1)。 カップ体を下降させた低位置(第2の高さ位置)における流出孔部から廃液経路61への処理液の流出を示す一部断面図である(その2)。 カップ体を下降させた低位置(第2の高さ位置)における流出孔部から廃液経路61への処理液の流出を示す一部断面図である(その3)。 図1のC−C断面図である。 本発明の第1実施形態に係る基板処理装置における回収配管の一部斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る基板処理装置における排気配管の一部斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。 カップ体の変形例1を示す縦断面図である。 カップ体の変形例2を示す縦断面図である。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図面を用いて説明する。
本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の基本的な構造が、図1〜図4に示される。
本実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である図1において、基板処理装置11は、外部装置である搬送ロボット(不図示)により搬送された半導体ウェーハなどの基板12を回転させるための円板形状の回転体13と、回転体13を覆うようにその上部に設けられた円板形状のカバー部15を有する。カバー部15の外周側表面内での周方向には、60度間隔で所定位置に6個の回転板17(図1では2個のみ図示)が配置される。各回転板17の上面には、回転板17の中心軸Tから偏心した位置に、回転体13に載置された基板12を保持及び開放するクランプピン18(図1では4個のみ図示)が設けられる。基板12の上方には、基板12の表面(上面)に処理液(例えば、エッチング液、リンス液等)を供給するノズル20(20a、20b、20c、20d)が配置される。回転体13には、回転軸である円筒部材の動力伝動体21が一体に設けられ、その動力伝達体21は、駆動モータ22によって回転駆動される。
駆動モータ22は、回転子22aと固定子22bを有して構成される。回転子26aは、下部のベース板23に形成された円形の通孔25を貫通して設けられ、固定子22bは、ベース板23の下で回転子22aの周囲に設けられる。円筒部材である回転子22aの上端が、円筒部材である動力伝動体21と一体となるように接続される。これにより、駆動モータ22の回転子22aが動力伝動体21を通じて回転体13を回転させることで、クランプピン18により保持された基板12を回転させる構造となっている。なお、駆動モータ22は、制御部100に電気的に接続され、その駆動を制御部100に記憶された基板処理情報や各種プログラムに基づいて制御される。
回転子22a及び動力伝動体21の中空内部には、非回転の保持筒27が、回転子22a及び動力伝動体21と同軸に設けられる。この保持筒27の上端部には、円錐形状の凹部を有するノズルヘッド28が取り付けられ、このノズルヘッド28に、基板12の裏面に処理液等を噴射する複数のノズル29が設けられる。各ノズル29は、処理液供給部(不図示)に接続されている。各ノズル29から噴射された処理液等を排出するために、保持筒27内には中空の管体31が設けられ、その一端はノズルヘッド28を貫通して、ノズルヘッド28に形成される凹部の底部に接続され、他端は廃液タンク等(不図示)に接続される。また、カバー部15の中央には、ノズル29から基板12の裏面に向けて噴射される処理液を通過させるための開口部15aが形成されている。ノズル20とノズル29は、処理液供給手段を構成する。なお、ノズル29は、基板12の裏面(図1では下面)を処理するために設けられているが、基板12の表面(図1では上面)のみを処理する場合には、なくてもよい。なお、ノズル20及びノズル29からの処理液の供給は、制御部100に記憶された基板処理情報や各種プログラムに基づいて制御される。
各クランプピン18が支持される回転板17の下面には、ピン回転体35が、そしてピン回転体35の下端には、子歯車36が、同軸(T)に結合されている(図1には、2つの、ピン回転体35、子歯車36のみ図示)。子歯車36は、回転体13と同軸(図1の基板回転軸S)となるように設けられている親歯車37に噛合する。この親歯車37は、動力伝動体21の外周に親歯車軸受け38を介して設けられている。各ピン回転体35は、円板形状の回転体13内に周方向60度間隔で設けられている円筒形状の支持筒部41により回転可能に位置決めされている(図1には、2つの支持筒部41のみ図示)。この構成により、回転体13と親歯車37とが相対回転すると、子歯車36とピン回転体35と回転板17とが一体回転する。回転板17が回転するとクランクピン18が偏心回転するから、回転板17の回転方向により、クランクピン18は、基板12を保持または開放する。
親歯車37には付勢手段としてのクランプばね(捩じりコイルばね)42が装着されている。このクランプばね42は一端を回転体13に係合させ、他端を親歯車37に係合させることで、親歯車37を回転方向(平面視で反時計方向)に付勢している。これによって、子歯車36は時計方向に付勢され、この子歯車36の回転にピン回転体35及び回転板17が連動し、クランプピン18が回転体13の中心方向へ偏心回転して基板12の外周面に当接して保持(ロック状態)するようになる。
また、クランプピン18による基板12のロック状態の解除のために、チャック開放シリンダ43が、ベース板23の所定位置に設けられている。チャック開放シリンダ43は、シリンダロッド43aが伸長して親歯車37に接し、親歯車37の回転を阻止することが可能とされる。
チャック開放シリンダ43によって親歯車37の回転が阻止された状態で、駆動モータ22により回転子26a及び動力伝動体21を反時計方向へ回転させると、回転体13も反時計方向に回転する。それによって、親歯車37に噛合した子歯車23は反時計方向に回転する。その結果、クランプピン18は基板12の外周面から離れる方向へ偏心回転するから、クランプピン18による基板12の保持状態が解除されることになる。
次に、基板12から飛散する処理液を受け入れるカップ体51について説明する。回転体13及びカバー部15の外周には、下方に向けて伸びる側壁部13aが設けられており、この側壁部13aの先端は、上部を開口部とする環状の容器であるカップ体51の内部に挿入された位置に保たれている。カップ体51は後述するように昇降手段により上下移動するが、側壁部13aの先端は常にカップ体51の内部に位置している。回転体13の外周側には、回転体13から所定の間隙をおいた位置に昇降可能な環状の可動液受け部材53が設けられている。可動液受け部材53は、上部が回転体13の回転軸S側に向けて傾斜する傾斜周壁と垂直周壁とから成る液受け部53a、下部が内側壁部53bと外側壁部53cからなる二重壁部とで形成されており、昇降駆動機構(不図示)により昇降動作が可能となっている。なお、基板12から飛散した処理液が外部に飛び散らないように、可動液受け部材53の内側壁部53bは、常にカップ体51の内部に所定の隙間を有した状態で挿入された状態となっている。なお、内側壁部53bと側壁部13aがカップ体51の内部に挿入することで、基板12の端部から飛散する処理液をカップ体51内に案内することが可能となっている。可動液受け部材53は、上昇した位置にあるときに、回転する基板12から飛散した処理液を液受け部で受けてカップ体51に滴下させ、下降した位置では搬送ロボットのフォーク(不図示)との接触を避け、基板12の交換等が可能となる配置となっている。
環状の容器であるカップ体51は、内周壁部51a、外周壁部51b及び周底部51cから成る容器であり、周底部51cは内周壁部51aから外周壁部51bに向けて下向きに傾斜した構造となっている。カップ体51は、全体或いは少なくとも処理液が流入する部分に撥水性および耐薬液性を備えた材料、例えば、フッ素樹脂などによって形成されるか、処理液に接する表面がフッ素樹脂でコーティングされていても良い。カップ体51は、後述する昇降手段54によって昇降可能とされる。外周壁部51bと周底部51cとの接点である最下部の一部分には、流出孔部(開口部)58が形成されている。カップ体51が、図1に示される第1の高さ位置(上昇端位置)に位置付けられるとき、この流出孔部58は、基板12から流入した処理液を回収する回収配管55(回収路)に接続される。また、カップ体51が、図2に示される第2の高さ位置(下降端位置)に位置付けられるとき、流出孔部58は、基板12から流入した処理液を廃液するための廃液経路61に接続される。
回収配管55は、図3に示されるように、端部の開口をカップ体51側に向けて、廃液経路61の外周壁部61bに挿入されて支持される。回収配管55は、分離回収する処理液の種類数だけ設けられ、本実施の形態では、カップ体51の周方向に3本の配管55a、55b、55cが開口を同一高さに位置付けられる状態で設けられる。後述するように、カップ体51を、中心軸Sを中心として水平回動させることで、カップ体51の流出孔部58を処理液の種類に応じた、1つの回収配管55a(55b、55c)の開口端部の位置に位置付けることができ、処理液の種類に応じた回収が可能となる。
図1において、カップ体51の下には環状容器とされる廃液経路61が設けられている。廃液経路61は、基板回転軸Sを中心とする環状の内周壁部61a、外周壁部61b及び周底部61cから成る容器であり、周底部61cには、処理液を廃液として外部に流出させる廃液配管62が接続されている。廃液経路61は廃液を貯留するためのものではなく、流出孔部58から流入した廃液を廃液配管62に導くための容器である。廃液経路61及び廃液配管62で廃液路を構成する。なお、廃液経路61は、全体或いは少なくとも処理液が流入する部分が撥水性および耐薬液性の材料で形成されるか、処理液に接する表面がフッ素樹脂でコーティングされていても良い。
基板12に供給された処理液の他に、当該処理液により発生した気体(当該処理液のミストを含む気体)は、可動液受け部材53の内周壁部53bとカップ体51の外周壁部51bとの隙間を通り、カップ体51の外周面に形成された凹部の排気隙間63(図1、図9B参照)の外側に位置する排気配管65を介して排気されるようになっている。
図3に示すように、第1実施形態において、排気配管65は、3本の排気配管65a、65b、65cを有する。各排気配管65a〜65cは、一端が、排液通路の61の外周壁部61bの内面に開口し、他端は吸引装置(不図示)に接続される。外周壁部61bにおいて、排気配管65aの開口は、平面視で、回収配管55aの先に述べた挿入部(接続部)と対向する位置に配置される。同様に、排気配管65bの開口は、回収配管55bの挿入部(接続部)と対向する位置、排気配管65cの開口は、回収配管55cの挿入部(接続部)と対向する位置にそれぞれ配置されている。カップ体51が昇降手段54により上下方向における高位置(第1の高さ位置)にあるとき、カップ体51を後述する回動手段により水平回動させて、流出孔部58を回収配管55aの開口端部に向けると、流出孔部58の対称となる位置、つまり、180度反対側に形成された排気隙間63が排気配管65aの開口端部に向けられる配置となっている。また、カップ体51を水平回動させ、流出孔部58を回収配管55bの開口端部に向けると、排気隙間63が排気配管65bの開口端部に向けられ、更に流出孔部58を回収配管55cの開口端部に向けると、排気隙間63が排気配管65cの開口端部に向けられる配置となっている。これにより、カップ体51に流入した処理液を、流出孔部58から回収配管55(55a〜55c)を介して回収すると共に、ミスト状の処理液を含む気体を排気隙間63より排気配管65(65a〜65c)を介して外部へ排気することができるので、処理液の分別回収、処理液を含む気体の分別排気が可能となるように形成されている。
図9Aに示すように、回収配管55(55a〜55c)の開口端部は、カップ体51の外周壁部51bに当接しており、カップ体51は、回収配管55の端部開口に摺動可能となっている。図9Aにおいては、カップ体51の流出孔部58(破線で示す)から回収配管55aに処理液が流れるようになる。また、図9Bに示すように、排気配管65(65a〜65c)の開口端部は、廃液経路61の外周壁部61bに挿入されており、カップ体51に流入した気体が外周壁部51bと廃液経路61の外周壁部61bとの間に形成される排気隙間63(破線で示す)を通じて排気配管65に流れるようになっている。なお、排気隙間63は上下方向に所定長さで形成されており、カップ体51が上下に昇降して高位置(第1の高さ位置)、低位置(第2の高さ位置)のいずれとなっても選択した同じ排気配管65(65a〜65c)に気体が流れることになる。
また、図2、図4に示すように、カップ体51が上下方向の低位置(第2の高さ位置)にあるとき、カップ体51を後述する回動手段により水平回動させて、平面視で、流出孔部58を回収配管55aの開口端部に向けると、流出孔部58の180度反対側に形成された排気隙間63が排気配管65aの開口端部に向けられる配置となるように形成されている。このとき、流出孔部58は廃液経路61の内部に位置するので、カップ体51が受け入れた処理液は、流出孔部58を通じて廃液経路61へと流れ、更に廃液経路61から廃液配管62を通じて外部へと送られるようになっている。ミスト状となった当該処理液を含む気体は、可動液受け部53材の内周壁部53bとカップ体51の外周壁部51bとの隙間を通り、カップ体51に形成される排気隙間63から、その外側に位置する排気配管65aの開口端を通じて排気配管65aに流出して外部に排気されることになる。また、流出孔部58を、平面視で、回収配管55bの開口端部に向けると、排気隙間63が排気配管65bの開口端部に向けられ、更に流出孔部58を回収配管55cの開口端部に向けると、排気隙間63が排気配管65cの開口端部に向けられる。これにより、低位置にあるカップ体51に流入した処理液を、流出孔部58から廃液経路61に流すと共に、低位置にあるカップ体51を水平回動させることで処理液により生じた気体を排気隙間63より排気配管65a〜65cのいずれかにで回収して外部へ排気することができるようになっているので、処理液の廃液と、処理液により生じた気体の分別排気とが可能となる。
カップ体51の昇降手段54について、図1に図8を加えて説明する。カップ体51の周底部51cの外側表面には、ベース板23に対して垂直方向に設けられた昇降軸67の上端が接続し、下端が回動リング68(回動部)に接続されている。昇降軸67は、カップ体51の周方向120度間隔で設けられた3本の棒状部材である。昇降軸67は、ベース板23、廃液経路61の周底部61cに設けた周方向の円弧状の溝23aに沿って移動可能(所定の角度R:図8参照)に貫通されている。回動リング68は、板状のリング部材であり、内周側に周方向60度間隔で回動可能に6個のローラ71が設けられ、回動リング68の外周側に設けたモータ69(駆動部)により、ローラ71が断面L型のリング部材である昇降ユニット72上を水平回動する構造となっている。モータ69は、回動リング68を介して、カップ体51を所定の角度Rの範囲で移動するように回動駆動する。また、上記した回動リング68の水平回動を支えるべく、周方向60度間隔でかつ隣接するローラ71、71間において、ガイドローラ73が昇降ユニット72に設けられる。昇降ユニット72は、伸縮シリンダ75の駆動により、昇降ユニット72に接続される昇降ガイド76が上下方向に起立する柱部材77のレール77aに沿って移動することにより、昇降可能とされる。昇降ユニット72の昇降動は、回動リング68、昇降軸67を介してカップ体51を上下方向に昇降させることになる。昇降軸67、回動リング68、モータ69及びローラ71は、カップ体51の回動手段74を構成する。また、昇降軸67、昇降ユニット72、伸縮シリンダ75、昇降ガイド76、柱部材77及びレール77aは、カップ体51の昇降手段54を構成する。なお、モータ69と伸縮シリンダ75は、制御部100に電気的に接続されており、その駆動を制御部100に記憶された基板処理情報や各種プログラムに基づいて制御される。
次に、本実施形態に係る基板処理装置11を用いた基板12の処理の手順について以下に説明する。基板処理装置11では、使用する処理液として、処理液A(エッチング液:リン酸溶液)、処理液B(アルカリ洗浄液:APM(アンモニアと過酸化水素水の混合液))、処理液C(有機溶剤:IPA(イソプロピルアルコール))が順に用いられる。基板処理装置11の可動液受け部材53を基板搬送ロボット(不図示)との接触を防止するために、予め不図示の昇降駆動機構により所定位置まで降下させる。そして、搬送ロボットにより未処理の基板12が基板処理装置11に搬入され、クランプピン18によって保持される。基板12が搬入された後、搬送ロボットが退避すると、基板12の回転による処理液の装置外への飛散防止のために、可動液受け部材53が上昇位置に戻される。
搬送ロボットにより基板12を基板処理装置11に供給する前は、クランプピン18は開放状態になっている。クランプピン18が開放状態にあるとき、未処理の基板12が図示しない搬送ロボットによってクランプピン18の肩部に載置される。基板12がクランプピン18に供給、配置されたなら、既に述べた動作により、基板12がクランプピン12によって保持されることになる。
次に、カップ体51が第2の高さ位置に位置している状態で、カップ体51をモータ69の作動により水平回動させ、流出孔部58を回収配管55aの端部開口の真下の位置に移動させる。伸縮シリンダ75の作動によりカップ体51を上昇させて、処理液Aを回収する位置、すなわちカップ体51の流出孔部58を、処理液Aを回収する回収配管55aの端部開口と連通する高位置(第1の高さ位置)に配置する(図5A参照)。カップ体51が上記した処理液Aを回収する位置に配置された後、駆動モータ22を作動させて回転体13と共に基板12を処理液Aによる処理に最適な回転数に回転させる。
処理液Aを供給するノズル20aが、待機位置から基板12の表面中心(基板回転軸S上)の上方に移動して、処理液Aを基板12の表面に予め設定した処理時間だけ供給する。基板12に供給された処理液Aは、回転する基板12上を遠心力により基板12の中心から周囲に広がり、基板12の端部から飛散する。飛散した処理液Aは、可動液受け部材53の内周壁部53bに当たり、可動液受け部材53の内周壁部53bと回転体13の側壁部13aとの間を落下してカップ体51に流れ込む。カップ体51の流出孔部58が、回収配管55aの端部の開口に連通する高位置にあるので、カップ体51内の処理液Aは流出孔部58から回収配管55aに流れ込み(図5A参照)、回収配管55aが接続する処理液Aの回収槽(不図示)へと回収される(処理液Aの回収)。
カップ体51の流出孔部58が回収配管55aの開口端部の開口に連通する位置にあるときは、カップ体51の外周壁部51bに形成される隙間空間63が排気配管65aの開口端部の開口(排気配管65aの一端)と連通する位置にあり(図6A参照)、処理液Aのミストを含む気体(処理液Aの排気)が隙間空間63を経由して排気配管65aに流れ、排気配管65aが接続する処理液Aの回収槽(不図示)へ流れ、排気回収される(処理液Aの排気回収)。なお、流出孔部58が回収配管55aの開口に連通する高位置にあるカップ体51が、水平回動せずにそのまま降下した低位置(第2の高さ位置)にあるときも隙間空間63は排気配管65aの開口端部の開口と連通する位置にある。
次に、処理液Aによる基板12の処理が終了すると、ノズル20aから処理液Aの供給が停止され、ノズル20aを基板12の中心から待機位置へと退避させる。伸縮シリンダ75を作動させてロッド75aを縮めることで昇降ガイド76を降下させると、昇降軸67によりカップ体51の位置が低位置(第2の高さ位置)に下降する(図2参照)。これにより、カップ体51の流出孔部58は、廃液経路61の内部に面する位置に位置づけられる。そして、ノズル20dを待機位置から基板12の中心の上方へと移動させ、ノズル20dから基板12の洗浄用のリンス液として純水が回転する基板12の表面に予め設定した時間だけ供給される。なお、基板12の回転数は、予め純水による洗浄に適した回転数に設定されている。基板12に供給された純水は、遠心力により基板12上を中央から端部に向けて広がり、基板12上に残留した処理液Aと共に基板12の端部から飛散して、可動液受け部材53の内周壁部53bに当たり、可動液受け部材53の内周壁部53bと回転体13の側壁部13aとの間を落下してカップ体51に流入する。カップ体51に流入した処理液Aを含む純水は、カップ体51内に残留する処理液Aを含んで流出孔部58から廃液経路61に流出し、廃液経路61に接続する廃液配管62を通じて廃液槽(不図示)へと流れ込み、廃液される。したがって、カップ体51内に残留する処理液Aを純水によって洗い流されることになる。なお、純水が供給される時間は、後述するカップ体51内に残留する処理液Aを純水によって廃液することが可能な時間に設定されている。さらに、隙間空間63は排気配管65aの開口端部の開口と連通する位置にあるので、処理液Aの排気は排気配管65aに流出し、処理液Aの回収槽(不図示)へ流れる。なお、カップ体51内に純水が流入する時、純水のミストが発生し、純水のミストを含む気体が排気配管65aに流出することになるが、処理液Aの排気を薄める程度のものであり、処理液Aの排気を回収するのに支障をきたさないものである。
純水による洗浄が所定時間行われた後に、ノズル20dからの純水の供給が停止される。そして、カップ体51は、モータ69の作動により回動リング68に設けられたローラ71がリング状の昇降ユニット72上を水平回動して、流出孔部58を処理液Bの回収配管55bの端部開口の真下の位置に移動させる。そして、待機位置にあった処理液Bを供給するノズル20bが、基板12の表面中心の上方に移動して、処理液Bを基板12の表面に予め設定した時間だけ供給する。供給された処理液Bは、回転する基板12上を残留した純水と共に遠心力により基板12の中央から周囲に広がり、そして基板12の端部から飛散する。飛散した純水を含む処理液Bは落下してカップ体51に流れ込み、そしてカップ体51内に残留する純水を含めて流出孔部58から廃液経路61に流出し、廃液配管62を通じて廃液槽(不図示)へと流れ込み、廃液される。なお、隙間空間63は排気配管65bの開口端部の開口と連通する位置にあるので、処理液Bの排気は排気配管65bに流出し、処理液Bの回収槽(不図示)へ流れる。
処理液Bの供給開始から予め設定した所定時間が経過すると、カップ体51内に残留する純水は、既に処理液Bによって押し流され、カップ体51内には処理液Bだけが存在することになる。伸縮シリンダ75のシリンダロッド75aの伸長により、低位置にあるカップ体51が上昇し、流出孔部58が、回収配管55bの端部の開口に連通する高位置(第1の高さ位置)へと移動する。この第1実施形態では、カップ体51が第2の高さ位置から第1の高さ位置に上昇する間、基板12に対するノズル20bからの処理液Bの供給は継続される。なお、カップ体51の上昇する間だけ、ノズル20bからの処理液Bの供給を一時的に停止させても良いが、基板に対する均一処理の観点からは、カップ体51の上昇する間も処理液を基板12に対して供給し続ける方が好ましい。カップ体51が第1の高さ位置で、流出孔部58が、回収配管55bの端部の開口に連通すると、カップ体51内の処理液Bは流出孔部58より回収配管55bに流れ込み(図5B参照)、回収配管55bが接続する処理液Bの回収槽(不図示)へと回収される(処理液Bの回収)。このとき、カップ体51の外周壁部51bに形成される隙間空間63は排気配管65bの端部の開口と連通する位置にあり(図6B参照)、処理液Bのミストを含む気体(処理液Bの排気)が隙間空間63を経由して排気配管65bに流れ、排気配管65bが接続する処理液Bの回収槽(不図示)へ流れ、排気回収される(処理液Bの排気回収)。
処理液Bによる基板12の処理が終了すると、ノズル20bから処理液Bの供給が停止され、ノズル20bを基板12の中心上部から待機位置へと退避させる。伸縮シリンダ75を作動させてシリンダロッド75aを縮めることで、昇降ガイド76を降下させると、昇降軸67と共にカップ体51の位置が低位置に下降する。低位置となったカップ体51の流出孔部58は、廃液経路61の内部に面する位置に位置づけられる。そして、再度ノズル20dを待機位置から基板12の中心上方へと移動させ、ノズル20dから純水が基板12の表面に予め設定した時間だけ供給される。回転する基板12に供給された純水は、遠心力により基板12上を中心から端部に向けて広がり、基板12上に残留した処理液Bと共に基板12の端部から飛散して、可動液受け部材53の内周壁部53bに当たり、可動液受け部材53の内周壁部53bと回転体13の側壁部13aとの間を落下してカップ体51に流入する。カップ体51に流入した、処理液Bを含む純水は、更にカップ体51内に残留する処理液Bを含んでカップ体51の流出孔部58から廃液経路61に流出し、廃液経路61に接続する廃液配管62を通じて廃液槽(不図示)へと流れ込み、廃液される。したがって、カップ体51内に残留する処理液Bが純水によって洗い流されることになる。なお、純水が供給される時間は、後述するカップ体51内に残留する処理液Bを純水によって廃液することが可能な時間に設定されている。さらに、隙間空間63は排気配管65bの開口端部の開口と連通する位置にあるので、処理液Bの排気は排気配管65bに流出し、処理液Bの回収槽(不図示)へ流れる。なお、カップ体51内に純水が流入する時、純水のミストが発生し、純水のミストを含む気体が排気配管65bに流出することになるが、処理液Bの排気を薄める程度でのものであり、処理液Bの排気を回収するのに支障をきたさないものである。
純水による洗浄が所定時間行われた後に、ノズル20dからの純水の供給が停止される。そして、カップ体51は、モータ69の作動により回動リング68に設けられたローラ71がリング状の昇降ユニット72上を水平回動して、流出孔部58を処理液Cの回収配管55cの端部開口の真下の位置に移動する。そして、処理液Cを供給するノズル20cが、待機位置から基板12の表面中心の上方に移動して、処理液Cを基板12に予め設定した処理時間だけ供給する。供給された処理液Cは、回転する基板12上を残留した純水と共に遠心力により基板12の中心から周囲に広がり、そして基板12の端部から飛散し、可動液受け部材53の内周壁部53bに当たり、可動液受け部材53の内周壁部53bと回転体13の側壁部13aとの間を落下してカップ体51に流れ込み、そしてカップ体51内に残留する純水を含めて流出孔部58から廃液経路61に流出し、廃液配管62を通じて廃液槽(不図示)へと流れ込み、廃液される。なお、隙間空間63は排気配管65cの開口端部の開口と連通する位置にあるので、処理液Cの排気は排気配管65cに流出し、処理液Cの回収槽(不図示)へ流れる。
処理液Cの供給開始から予め設定した所定時間が経過すると、カップ体51内に残留する純水は、既に処理液Cによって押し流され、カップ体51内には処理液Cだけが存在ことになる。伸縮シリンダ75のシリンダロッド75aの伸長により、低位置にあるカップ体51が上昇し、流出孔部58が、回収配管55cの端部の開口に連通する高位置へと移動する。この移動の間、基板12に対するノズル20cからの処理液Cの供給は継続される。なお、一時的に処理液Cの供給を停止させるようにしても良い。流出孔部58が、回収配管55cの端部の開口に連通すると、カップ体51内の処理液Cは流出孔部58より回収配管55cに流れ込み(図5C参照)、回収配管55cが接続する処理液Cの回収槽(不図示)へと回収される(処理液Cの回収)。このとき、カップ体51の外周壁面に形成される隙間空間63は排気配管65cの端部の開口と連通する位置にあり(図6C参照)、処理液Cのミストを含む気体が隙間空間63を経由して排気配管65cに流れ、排気配管65cが接続する処理液Cの回収槽(不図示)へ流れ、排気回収される(処理液Cの排気回収)。
処理液Cによる基板12の処理が終了すると、ノズル20cから処理液Cの供給が停止され、ノズル20cを基板12の中心から待機位置へと退避させる。伸縮シリンダ75を作動させてロッド75aを縮めることで、昇降ガイド76を降下させると、昇降軸67と共にカップ体51の位置が低位置(第2の高さ位置)に下降する。低位置となったカップ体51の流出孔部58は、廃液経路61の内部の位置となる。駆動モータ22、回転体13等により基板12を高速回転させ、基板12上から処理液Cを飛散させて基板12を乾燥させる。
予め設定した所定時間が経過後、乾燥処理が終了したならば、回転体13の回転を停止し、クランプピン18による基板12の保持を開放する。基板12の保持状態が解除された後、可動液受け部材53が降下し、搬送ロボット(不図示)により処理済みの基板12が外部へ搬送される。
次の基板処理では、カップ体51が水平回動して処理液Aの回収配管55aの端部開口の真下の位置に移動した位置から開始する。上述したように、搬送された処理前の基板12をクランプピン18で保持して回転させ、更にノズル20aが待機位置から基板12の中心上方に移動し、処理液Aを回転する基板12に供給する。このとき、基板12からカップ体51に流入した処理液Aは、カップ体51に残留する処理液Cと共に、流出孔部58から廃液経路61に流出し、廃液配管62を通じて廃液槽(不図示)へと流れ込み、廃液される。処理液Aの供給開始から予め設定した所定時間経過すると、伸縮シリンダ75のシリンダロッド75aの伸長により、廃液位置である低位置にあるカップ体51が上昇し、流出孔部58が、処理液Aの回収配管55aの端部の開口に連通する高位置へと移動して、処理液Aの回収を行う。以下は、上述した手順の工程により同様に基板12を処理液B、C及び純水で処理を行う。
なお、処理液Aを基板12に供給する前に、基板12にノズル20dから純水を供給し、カップ体51に残留する処理液Cを純水と共に、流出孔部58から流出させて、廃液させてもよい。これにより、処理液Aによるカップ体51に残留する処理液Cを洗浄させることがなくなり、処理液Aと処理液Cの混合液を廃液させずに済み、処理液Aを無駄なく回収することができる。
本実施形態において、処理液の切り替え回収に際しては、カップ体51の流出孔部58を廃液経路61の内部の位置(第2の高さ位置)に位置づけるように下降させて、混合した処理液を廃液させてから、流出孔部を処理液ごとの回収配管の端部の開口に連通する位置(第1の高さ位置)へと移動させるので、カップ体51の水平回動により流出孔部58が、回収する処理液以外の回収配管の開口上を通過することがないので、他の処理液が混入せずに目的の回収する処理液を回収することが可能となる。さらに、カップ体51の外周壁部51bに形成した排気隙間63を各処理液毎の排気配管に連通させたので、ミスト化された処理液の排気を各処理液毎に分離回収することができる。本実施形態では、処理液A、B、Cの3種類を分離回収しているが、これに限定するものではない。回収配管及び排気配管の数を増減させることで、3種類よりも多く、又は少なくして回収することができる。さらに、廃液経路の数を増やすことで、各処理液の混合液毎に廃液することもできる。また、カップ体51を、処理液の供給開始から所定時間経過後に上昇させるようにしたが、これに限らず、例えば、廃液経路61に濃度計を設け、廃液経路61に流出する処理液の濃度を測定し、処理液の濃度が所定の濃度以上に達したときに、カップ体51を上昇させるようにしてもよい。
上記した本実施形態の基板12の処理手順では、基板12の表面にノズル20(20a〜20d)から処理液を供給して基板処理を行っているが、ノズル29(29a〜29d)により基板12に処理液を噴射して基板の裏面処理を行う、両面処理も可能である。基板12の裏面処理では、各処理液は中空の管体31を通じて廃液槽へ送られる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置11aについて、図10を参照して説明する。なお、第1の実施形態との相違点を説明し、共通点については適宜簡略する。また、第1の実施形態と共通する構成要素については、共通の名称、符号を使用して説明する。
本実施形態では、カップ体51aに2個の流出孔部58a、58bを設け、更に2個の排気隙間63a、63bを設けたものである。流出孔部58aと流出孔部58bは、中心A(図10に示す)を軸にして対称の位置となるように配置されている。つまり、流出孔部58aの180度反対側に流出孔部58bが配置される。また、排気隙間63aと排気隙間63bは、中心Aを軸にして対称の位置になるように配置されている。つまり、排気隙間63aの180度反対側に排気隙間63bが配置される。また、カップ体の周方向に、90度毎に流出孔部58(58a、58b)と排気隙間63(63a、63b)が交互に設けられている。そして、この流出孔部58aに対応するように、回収配管55a1、55b1、55c1が設けられ、流出孔部58bに対応するように、回収配管55a2、55b2、55c2を設けられている。更に、排気隙間63aに対応するように、排気配管65a1、65b1、65c1が設けられ、排気隙間63bに対応するように、排気配管65a2、65b2、65c2が設けられている。カップ体51aを低位置(第2の位置)に下降させて、流出孔部58から廃液経路61に流出し、廃液配管62を通じて廃液槽(不図示)へと流れ込み、廃液させる点は、第1の実施形態と同様である。
第1の実施形態と同様に、回収する処理液が処理液A、処理液B及び処理液Cとすると、カップ体51aを、流出孔部58a、58bをそれぞれ処理液Aの回収配管55a1、55a2の端部の開口の真下の位置に水平回動させ、更に、カップ体51を高位置(第1の高さ位置)に上昇させ、流出孔部58a、58bをそれぞれ処理液Aの回収配管55a1、55a2の端部の開口に連通する位置に移動させて処理液Aを回収する。また、このとき排気隙間63a、63bはそれぞれ処理液Aの排気を回収する排気配管65a1、65a2の端部の開口に連通する位置になり、ミスト化した処理液Aの排気を回収することができる。同様に、処理液Bの回収についても、カップ体51aを、流出孔部58a、58bをそれぞれ処理液Bの回収配管55b1、55b2の端部の開口の真下の位置に水平回動させ、更に、カップ体51を高位置(第1の高さ位置)に上昇させ、流出孔部58a、58bをそれぞれ処理液Bの回収配管55b1、55b2の端部の開口に連通する位置に移動させて処理液Bを回収する。このとき、排気隙間63a、63bはそれぞれ処理液Bの排気を回収する排気配管65b1、65b2の端部の開口に連通する位置になり、ミスト化した処理液Bの排気を回収することができる。同様に、処理液Cの回収についても、カップ体51aを、流出孔部58a、58bをそれぞれ処理液Cの回収配管55c1、55c2の端部の開口の真下の位置に水平回動させ、更に、カップ体51を高位置(第1の高さ位置)に上昇させ、流出孔部58a、58bをそれぞれ処理液Cの回収配管55c1、55c2の端部の開口に連通する位置に移動させて処理液Cを回収する。このとき、排気隙間63a、63bはそれぞれ処理液Cの排気を回収する排気配管65c1、65c2の端部の開口に連通する位置になり、ミスト化した処理液Cの排気を回収する。
本実施形態によれば、各処理液の回収と、各処理液により生じる気体とをそれぞれ複数の配管で回収、排気ができるので、分離回収、分離排気とする本来の目的に加えて、回収配管および排気配管を増やすことで、迅速に回収及び排気することが可能となる。特に、処理液を大量に供給して基板処理を行う際、カップ体51aから処理液が溢れるおそれを解消することができる。
(変形例1)
次に、本発明の第1、第2の実施形態に係る基板処理装置11、11aにおけるカップ体51の変形例1について、図11を参照して説明する。カップ体51の縦断面図である図11に示すように、カップ体55の外周壁部51bの周底部51cとの接点である最下部に形成される流出孔部58の下端には、回収配管55側に向けて傾斜した突出部57が設けられている。回収配管55の流出孔部58側の開口端部には、突出部57と係合するように形状対応した、傾斜形状の切欠部59が形成されている。カップ体55を所定の回収配管55と連通させたときに、突出部57と切欠部59とが形状対応により係合することで、流出孔部58と回収配管55とが接合する部分の下部が係合することで隙間を少なくできるので、カップ体51から回収配管55に流れる処理液(図11では鎖線で示す)の液漏れを抑制することができる。
流出孔部58に設ける突出部57と、突出部57に係合するように形状対応する切欠部59の形状は、上記した傾斜形状とこれに形状対応したものに限定されず、例えば双方が係合する段差形状としても良い。また、カップ体51の回動動作及び昇降動作に支障がない限り、突出部57は流出孔部58の下端に限定されず、流出孔部58の周囲に設けてもよい。さらに、流出孔部58の周囲にシーリングする部材を設けてもよい。
(変形例2)
次に、本発明の第1、第2の実施形態に係る基板処理装置11、11aにおけるカップ体51の変形例2について、図12を参照して説明する。本変形例では、カップ体51の内部を洗浄する洗浄機構60が設けられている。カップ体51の縦断面図である図12に示すように、カップ体51内を洗浄する洗浄機構60のパイプ配管61がカップ体51の外周壁部51bの上にリング状に配置されている。リング状のパイプ配管61には、カップ体51の内部に所定角度で向けたノズル61aが、所定角度間隔で複数個設けられている。パイプ配管61には、洗浄水供給部(不図示)から洗浄水(純水)を導入する洗浄水供給管(不図示)が接続されている。パイプ配管61、ノズル61a、洗浄水供給配管及び洗浄水供給部により洗浄機構60が構成される。リング状のパイプ配管61に供給された洗浄水は、各ノズル61aからカップ体51の内部に向けて噴射され、カップ体51内を洗浄することができるように設定されている(図12では噴射される洗浄水を鎖線で示す)。洗浄機構60は、制御部100に電気的に接続され、その駆動を制御部100に記憶された基板処理情報や各種プログラムに基づいて制御される。
洗浄機構60によるカップ体51の洗浄は、上述した処理液Aと処理液Bによる基板12の処理の間における基板12への純水供給時、及び処理液Bと処理液Cによる基板12の処理の間における基板12への純水供給時に行われる。洗浄機構60を設ける前は、基板12へ供給された純水がカップ体51に流れ込んで、カップ体51の洗浄を行っていたため、基板12に供給される純水は、カップ体51を洗浄するに要する供給時間が必要であった。本変形例においては、洗浄機構60を設けることで、直接カップ体51を純水で洗浄するため、基板12に供給する純水は、カップ体51の洗浄に要する供給時間を考慮する必要がなくなる。そのため、基板12の洗浄に必要な供給時間だけ供給することができるので、基板処理の時間を短縮することができる。また、これまでは、次の基板の処理を開始する際には、前の基板の処理でカップ体51に残留した処理液を、新たに処理する処理液で一定時間流す必要があり、所定量の混合した処理液を廃液としていた。しかしながら、本変形例によれば、次の基板12の処理の前に、洗浄機構60によりカップ体51を純水で洗浄するように設定することで、新たな処理液を無駄に排出することなく、回収が可能となる。なお、洗浄機構60によるカップ体51の洗浄は、純水の使用に限らず、気体(例えば、不活性ガスである窒素ガス等)の噴射により残留した処理液を廃液路に吹き飛ばすことも可能である。
以上、本発明のいくつかの実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
11、11a 基板処理装置
12 基板
13 回転体
15 カバー部
18 クランプピン
20(20a〜20d) ノズル
21 動力伝動体
22 駆動モータ
26a 回転子
26b 固定子
33 回転板
35 ピン回転体
37 子歯車
38 親歯車
51、51a カップ体
55(55a〜55c) 回収配管
58 流出孔部
61 廃液経路
62 廃液配管
63 廃液隙間
65(65a〜65c) 排気配管
67 昇降軸
68 回動リング
69 モータ
ローラ 71
昇降ユニット 72
伸縮シリンダ 75
昇降ガイド 76
柱部材 77

Claims (14)

  1. 基板に複数種の処理液を順次供給して基板を処理する基板処理装置において、
    前記基板を保持して回転する基板回転手段と、
    前記基板回転手段により回転する前記基板に処理液を供給する処理液供給手段と、
    前記基板の周囲に設けられ、前記基板から飛散する前記処理液を受け入れるカップ体と、
    前記カップ体が受け入れた処理液の種類に応じて、前記カップ体から前記処理液を流す各種の回収路と、
    前記カップ体を水平回動させて、前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路が位置する方向に切り替える回動手段と、
    前記カップ体を上下方向に昇降させて、前記回動手段による前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路と連通する第1の高さ位置と、前記カップ体が受け入れた前記処理液を廃液路に流す第2の高さ位置とに切り替える昇降手段と、を有することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記カップ体は、上部を開口する環状の容器で、前記カップ体の下部に、前記処理液を前記回収路または前記廃液路に流すための流出孔部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記カップ体の前記開口に、前記回転体の外周壁部と、前記回転体の外周側に配置される液受け部の内周壁部とが所定長さ挿入されてなることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記回収路は、前記基板の周方向側に配置された端部開口を有する複数の回収配管であることを特徴とする請求項1又は2に記載の基板処理装置。
  5. 前記処理液を含む気体を、前記処理液の種類に応じて、前記カップ体から外部へ流す各種の排気路を更に有し、
    前記回動手段により前記カップ体を前記処理液の種類に応じた前記回収路が位置する方向に切り替えた際に、前記カップ体の外周面に形成された凹部形状の排気隙間と前記処理液の種類に応じた排気路とが連通することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の基板処理装置。
  6. 前記排気路は、前記基板の周方向側に配置された端部開口を有する複数の排気配管であることを特徴とする請求項5に記載の基板処理装置。
  7. 前記廃液路は、前記処理液を外部へ廃液する廃液配管であり、前記昇降手段により第2の高さ位置に配置された前記カップ体の前記流出孔部から処理液が流れることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。
  8. 前記回動手段は、前記カップ体を支持する支持部と、前記支持部を前記基板回転手段の回転軸の周囲を水平回動する回動部と、前記回動部を駆動させる駆動部と、を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の基板処理装置。
  9. 前記昇降手段は、前記回動手段を昇降させる伸縮シリンダであることを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
  10. 前記カップ体は、前記流出孔部から前記回収路に向けて突出する突出部が設けられ、前記回収路の前記流出孔部側の端部には前記突出部と係合するように形状対応する切欠部が形成される請求項2乃至8のいずれかに記載の基板処理装置。
  11. 前記カップ体の内部を洗浄する洗浄機構を更に有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の基板処理装置。
  12. 基板に複数種の処理液を順次供給して基板を処理する基板処理方法であって、
    前記基板を基板回転手段により回転させるステップと、
    前記基板回転手段により回転する前記基板に前記処理液を供給するステップと、
    前記基板から飛散する前記処理液をカップ体によって受けるステップと、
    前記カップ体を水平回動させて、前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路が位置する方向に切り替えるステップと、
    前記カップ体を上下方向に昇降させて、前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路が連通する第1の高さに移動させるステップと、
    前記カップ体が受け入れた前記処理液を廃液路に流す第2の高さ位置に移動させるステップと、を有することを特徴とする基板処理方法。
  13. 前記カップ体と前記処理液の種類に応じた回収路が連通する際、前記処理液を含む気体を、前記処理液の種類に応じて、前記カップ体から外部へ流す各種の排気路に排気されることを特徴とする請求項12に記載の基板処理方法。
  14. 前記カップ体を洗浄する洗浄機構によりカップ体を洗浄する洗浄するステップを更に有し、前記基板の洗浄時に併せて前記カップ体を洗浄するステップを実行することを特徴とする請求項12又は13に記載の基板処理方法。
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