JP2970657B1 - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 内カップに廃液が溜まりにくいようにし、基
板の回転時に汚水ミストが発生しないようにする。 【解決手段】 内カップ５の上面のうち、基板１の回転
時に基板１の直下にある領域には、回転軸１３に向けて
下向きに傾斜したすり鉢状スロープ１０が設けられてい
る。内カップ５の上面のうち、基板１の回転時に基板１
の直下よりも外側にある領域は、回転軸１３を中心とし
て所定の角度置きに分割された複数の領域からなり、分
割された各領域には、内カップ５の外周に向かって下向
きに傾斜するとともに基板１の回転方向に向かって下向
きに傾斜した螺旋状スロープ９がそれぞれ設けられてい
る。各螺旋状スロープ９の最も高い部分には、回転気流
と対向するようにして吸気口部１５が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置に関
し、特に基板を回転させることによって処理液をスピン
塗布またはウエット処理後の基板をスピン乾燥させる基
板処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウエハ、フォトマスク用の
ガラス基板、液晶表示装置のガラス基板、光ディスク用
の基板等にフォトレジスト液や現像液を塗布する装置と
して、基板を回転させた状態で処理液を塗布する装置が
ある。

【０００３】このような装置は、処理対象である基板を
水平に支持するとともに高速回転させ、回転している基
板に処理液をかけることによって基板の処理を行う。す
なわち、基板を高速回転させることにより、塗布された
処理液のうち余分なものを周囲に飛散させ、膜厚が均一
に分布するように処理液を塗布するのである。もちろ
ん、このような装置を乾燥処理に使用することもでき
る。

【０００４】図５は、従来の基板処理装置を示す（ａ）
平面図および（ｂ）Ｂ−Ｂ’線断面図である。同図に示
すように、土台であるベース８には、処理対象である基
板１を高速回転させるための回転機構部３が設置されて
いる。この回転機構部８の周囲には、使用済みの処理液
（以下、廃液という）を外部へ排出するための排水排気
口部７が設けられている。

【０００５】また、回転機構部３は、モータ等によって
構成され、このモータの主軸３ａには、基板１を水平に
固定可能なチャック２が取り付けられている。すなわ
ち、モータの駆動によって、チャック２および基板１を
水平に保った状態で高速回転させることができる。

【０００６】一方、基板１とベース８との間には、廃液
を効率よく排出できるようにするため、特殊な形状をし
た内カップ５が設置されている。この内カップ５は、側
面が円筒状をし、上面のうち回転時に基板１の直下に当
たる領域には、外周に向かって下向きに３０°傾斜した
スロープ１０ａが設けられている。

【０００７】また、スロープ１０ａよりも外側の内カッ
プ４上は、水平状になっており、等間隔で合計８個の整
流羽根１１が取り付けられ、各整流羽根１１の根本には
開口部１１ａが設けられている。各整流羽根１１は、回
転半径に対して４５°傾斜して取り付けられている。

【０００８】したがって、基板１の回転時に生じた気流
および飛散した廃液は、整流羽根１１の働きによって開
口部１１ａへ導かれ、内カップ５の下側に流れ込み、さ
らには排水排気口部７を介して装置外に排出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の基板処理装置は、スロープ１０ａから水平
な面への変わり目に排水しきれない廃液が溜まり易いと
いう問題点がある。そのため、回転気流の作用によって
この溜まった廃液に水流が発生し、さらにはこの水流が
ドーナツ状の川に成長して波立ち、汚水ミストが発生す
る。そして、発生した汚水ミストは、基板１の中心へ向
う気流に乗って浮上し、基板１に付着して基板１を汚染
してしまうのである。また、汚水ミストの付着によって
当然のことながら、基板１は乾きにくくなり、乾燥時間
が余計に必要となり、処理時間が長期化するという問題
点もある。本発明は、このような課題を解決するための
ものであり、内カップに廃液が溜まりにくいようにし、
基板の回転時に汚水ミストが発生しないようにした基板
処理装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る基板処理装置は、処理対象であ
る基板を水平に保持した状態で回転させる基板回転手段
と、この基板回転手段の周囲でありかつ上記基板の下方
に配置された内カップと、上記基板と上記内カップとを
覆うようにして配置されかつ上記基板を出し入れするた
めの開口部の設けられた外カップとを備え、所定の回転
軸を中心として上記基板を回転させることにより、上記
基板に塗布された余分な処理液を飛散させ、上記基板を
処理する装置において、上記内カップの上面のうち、上
記基板の回転時に上記基板の直下にある領域には、上記
回転軸に向けて下向きに傾斜したすり鉢状スロープが設
けられ、上記内カップの上面のうち、上記基板の回転時
に上記基板の直下よりも外側にある領域は、上記回転軸
を中心として所定の角度置きに分割された複数の領域か
らなり、上記分割された各領域には、上記内カップの外
周に向かって下向きに傾斜するとともに上記基板の回転
方向に向かって下向きに傾斜した螺旋状スロープがそれ
ぞれ設けられ、上記各螺旋状スロープの最も高い部分に
は、回転気流と対向するようにして吸気口部が設けられ
ている。このように構成することにより本発明は、内カ
ップ上に廃液が溜まりにくく、汚水ミストが発生しにく
い。したがって、従来よりも乾燥時間を短縮することが
でき、短時間でスピン処理を実施することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。図１は、本発明の一つの
実施の形態を示す分解斜視図である。同図における符号
のうち、上述の従来例（図５）と同一または同等の部品
には、図５と同一の符号を付している。円板状のベース
８には、複数箇所（図１では４個所としているがこれに
限られるものではない）に排水排気口部７が設けられ、
その中心には回転機構部３が設置されている。

【００１２】回転機構部３は、飛散した廃液がかかるの
を防止するため、円錐状カバー６で覆われ、主軸３ａの
先端部のみが露出している。そして、この主軸３ａには
基板１を水平に保持するためのチャック２が取り付けら
れている。すなわち、回転機構部３とチャック２とで基
板回転手段を構成している。

【００１３】一方、基板１の下側には、円錐状カバー６
の周囲に、ベース８をほぼ覆うようにして内カップ５が
設置されている。この内カップ５は、その側面が円筒状
をしており、上部には１個のすり鉢状スロープ９と４個
の螺旋状スロープ１０とが設けられている。

【００１４】すり鉢状スロープ１０は、回転軸に向けて
下向きに傾斜しており、その傾斜角度は水平面に対して
３０°である。したがって、基板１から飛散して付着し
た廃液は、このすり鉢状スロープ１０を伝って下方に流
れる。その際、螺旋状スロープ１０と円錐状カバー６と
の境目には隙間が設けられているため、すり鉢状スロー
プ１０を伝って流れてきた廃液は、さらに円錐状カバー
６を伝ってベース８まで流れ落ち、最終的に排水排気口
部７を通って装置外に排出される。

【００１５】螺旋状スロープ９は、内カップ５の外周に
向けて下向きに３０°傾斜するとともに、回転方向に向
けても下向きに傾斜している。また、螺旋状スロープ９
の最も高い部分には、回転気流にほぼ直交するようにし
て吸気口部１５が設けられている。なお、すり鉢上スロ
ープ１０および螺旋状スロープ９における傾斜角度は、
上記の値に限られるものではない。

【００１６】また、外カップのうち上方に設置される外
カップ４は、ほぼ半球状をしており、上部は切断されて
開口部が形成され、基板１はこの開口部を介して装置内
に出し入れされる。外カップのうち側面に配置されてい
る外カップ４ａは、円筒状をしており、ベース８に取り
付けられている。

【００１７】ここで、吸気口部１５付近を拡大すると、
図２に示すようになる。同図から明らかなように、吸気
口部１５には、すり鉢状スロープ１０よりも外側の部分
に、整流羽根１１が取り付けられている。すなわち、基
板１の回転によって生じた回転気流は、この整流羽根１
１によって整流され、吸気口部１５に効率よく流れ込む
ように構成されている。

【００１８】図３は、内カップ５からすり鉢状スロープ
１０および螺旋状スロープ１０を取り外した状態を示
す。同図に示すように、内カップ５の上面は平坦になっ
ており、また各螺旋状スロープ９の最も高さの低い部分
の付近には、開口部１４が設けられている。したがっ
て、吸気口部１５から入った廃液および気流は、この開
口部１４を通ってベース８まで流れ込む仕組みである。

【００１９】次に、以上の構成をした基板処理装置の動
作について説明する。ここでは、液晶表示装置用のガラ
ス基板の乾燥処理について説明する。まず、基板処理装
置の近くには、図示しない搬送アーム等の搬送機構部が
設置されており、この搬送機構部によって基板１の出し
入れが行われる。

【００２０】すなわち、前工程（洗浄等のウエット処
理、薬液の塗布等）で処理された基板１は、搬送機構部
によって装置内に移載され、チャック２に装着される。
その後、上記搬送機構部は次の基板を受け取るため、一
時的に待避する。そして、基板１がチャック２に装着さ
れると、乾燥処理を実施するため、プログラム制御によ
って回転機構部３の駆動が制御され、チャック２は高速
回転される。

【００２１】もちろん、その際の回転数は任意に設定す
ることができ、例えば液晶パネルの製造においては１０
００〜２０００ｒｐｍとする。その後、所定時間に亘っ
て基板１を回転させることにより、付着していた処理液
を飛散および揮発させる。そそして、乾燥処理の終わっ
た基板１は、再び搬送機構によって装置外に搬送され、
次工程に受け渡される。

【００２２】このとき、基板１の回転時における装置内
の気流の挙動を図示すると、図４に示すようになる。図
４は、図１に係る基板処理装置の上面図（ａ）および
（ｂ）Ａ−Ａ’線断面図であり、矢印を使って気流およ
び水滴の挙動を模式的に示している。

【００２３】まず、基板１の上方から、ダウンフロー１
２を供給し、ガラス基板１上に吹き込む。基板１に当た
ったダウンフロー１２は、基板１の中心から外周方向に
向かって流れ、外カップ４に当たると下向きに流れ込
む。このとき当然のことではあるが、基板１は所望の回
転速度で回転している。

【００２４】したがって、基板１上の気流は、回転軸１
３の中心から基板１の回転方向に旋回しながら、外カッ
プ４の内壁に向かって流れる。そして、外カップ４の内
壁に衝突した気流は二分され、二分された一部は回転の
挙動（旋回力）を保ちながら、内カップ５の螺旋状スロ
ープ９に沿って流れ、開口部１４を通り、ベース８の排
水排気口部７からカップ外に排出される。残りの気流
は、回転の挙動（旋回力）を保ちながら、すり鉢状スロ
ープ１０と円錐状カバー６の隙間に向かって流れ込み、
すり鉢状スロープ１０に沿って排水排気口部７に吹き込
んで装置外に排出される。

【００２５】また、すり鉢状スロープ１０上の気流の一
部は、円錐状カバー６を伝い、基板１の裏面側に新たな
気流を供給する。そして、基板１の裏面に供給された気
流は、基板１の回転によって回転軸１３の中心から基板
１の回転方向に回転しながら、外カップ４の内壁に向か
って流れ、基板１の表面から流れ出した気流と合流す
る。

【００２６】さて、以上のような気流の働きによって、
基板１の回転時における装置内の水滴の挙動は以下のよ
うになる。まず、基板１上の水滴は、基板１の回転によ
って回転軸１３の中心から外カップ４の内壁に向かって
流れる。そして、基板１から外カップ４の内壁を伝って
流れてから、内カップ５の上に飛び出す。その際に、外
カップ４の内壁に衝突した水滴は、回転気流の作用を受
け、さらには重力および排気風力を受けてベース８に流
れ落ち、排水排気口部７を通って装置外に排出される。

【００２７】また、螺旋状スロープ９に落下した水滴
は、気流の回転の挙動（旋回力）の作用を受け、螺旋状
スロープ９の傾斜によって螺旋状スロープ９に沿って流
れ落ちる。そして、開口部１４に流れ込み、排水排気口
部７を通って装置外に排出される。しかし、螺旋状スロ
ープ９の外側に付着した水滴の一部は、螺旋状スロープ
９の外カップ４側への傾斜によってベース８まで流れ落
ち、排水排気口部７を通って装置外に排出される。

【００２８】また、すり鉢状スロープ１０の上に落下し
た水滴は、すり鉢状スロープ１０と円錐状カバー６の隙
間に向かって、気流の回転の挙動（旋回力）の作用を受
け、すり鉢状スロープ１０の傾斜に沿って円錐状カバー
６に流れ落ち、排水排気口部７を通って装置外に排出さ
れる。

【００２９】また、円錐状カバー６に付着した水滴は、
すり鉢状スロープ１０と円錐状カバー６の隙間に向かっ
て、気流の回転の挙動（旋回力）の作用を受け、円錐状
カバー６の傾斜によって傾斜に沿って流れ落ち、排水排
気口部７を通って装置外に排出される。

【００３０】なお、本実施の形態に係る基板処理装置
を、実際に配向膜およびレジスト等の処理液を塗布する
工程で使用する場合、搬送機構にガラス基板中心部に位
置するように塗布ノズルを追加し、回転処理前にこの塗
布ノズルを使って処理液を滴下する。また、本発明で使
用される基板１としては、半導体ウエハ、フォトマスク
用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、光ディスク
用基板等がある。同様に、処理液としては、レジスト、
ポリイミド、ＳＯＧ等があることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、内カップ
に螺旋状スロープ、すり鉢状スロープを設けることによ
り、内カップに水平な面をなくしたため、内カップ上に
廃液が溜まることがない。したがって、汚水ミストの発
生を抑制することができる。また、回転気流と対向する
ように吸気口部が設けられているため、回転気流の流れ
によって廃液をすばやく螺旋状スロープの下を通して外
部まで排出させることができる。したがって、気流に含
まれる汚水ミストが基板に付着して基板を汚染すること
がなくなり、乾燥時間が短縮されて基板の処理時間を短
縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一つの実施の形態を示す分解斜視図
である。

【図２】 図１の給気口部付近を拡大した斜視図であ
る。

【図３】 図１に係る内カップから螺旋状スロープを除
いた状態を示す斜視図である。

【図４】 図１に係る基板処理装置の（ａ）平面図およ
び（ｂ）断面図である。

【図５】 従来例を示す（ａ）平面図および（ｂ）断面
図である。

【符号の説明】

１…基板、２…チャック、３…回転機構部、３ａ…主
軸、４…外カップ（半円球）、４ａ…外カップ（円
筒）、５…内カップ、６…円錐状カバー、７…排水排気
口部、８…ベース、９…螺旋状スロープ、１０…すり鉢
状スロープ、１１…整流羽根、１２…ダウンフロー、１
３…回転軸、１４…開口部、１５…吸気口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05C 11/08,11/10 B05D 3/00 G03F 7/16 502 G03F 7/30 502 B05D 1/40 H01L 21/027

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理対象である基板を水平に保持した状
   態で回転させる基板回転手段と、この基板回転手段の周
   囲でありかつ前記基板の下方に配置された内カップと、
   前記基板と前記内カップとを覆うようにして配置されか
   つ前記基板を出し入れするための開口部の設けられた外
   カップとを備え、所定の回転軸を中心として前記基板を
   回転させることにより、前記基板に塗布された余分な処
   理液を飛散させ、前記基板を処理する装置において、 前記内カップの上面のうち、前記基板の回転時に前記基
   板の直下にある領域には、前記回転軸に向けて下向きに
   傾斜したすり鉢状スロープが設けられ、 前記内カップの上面のうち、前記基板の回転時に前記基
   板の直下よりも外側にある領域は、前記回転軸を中心と
   して所定の角度置きに分割された複数の領域からなり、 前記分割された各領域には、前記内カップの外周に向か
   って下向きに傾斜するとともに前記基板の回転方向に向
   かって下向きに傾斜した螺旋状スロープがそれぞれ設け
   られ、 前記各螺旋状スロープの最も高い部分には、回転気流と
   対向するようにして吸気口部が設けられていることを特
   徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記吸気口部には、前記回転気流を整流する整流羽根が
   設けられていることを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記基板処理装置は、配向膜もしくはレジストのスピン
   塗布、または、ウエット処理後のスピン乾燥に使用され
   ることを特徴とする基板処理装置。