JP3477155B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体（シリコ
ン）ウエハ、液晶ガラス基板、フォトマスク用ガラス基
板、光ディスク用基板などの基板を処理する基板処理装
置であって、特に、回転しながら基板の上面に処理液を
供給しているあいだ、基板の裏面に洗浄液を供給し、裏
面への悪影響を防ぐように構成された基板処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、液晶基板を構成するＴＦＴ基
板は、種々の工程を経て製造されるが、そのうち、基板
の表面に回路パターンを形成するには、現像液やレジス
ト膜の塗布及びその剥離等のプロセス処理が繰り返し行
われる。また、このプロセス処理工程に導入される際
や、処理工程を行っている間には、基板の洗浄が繰り返
し行われる。このような処理には、処理能率や、薬液塗
布の均一性などの観点から、基板を水平に支持した状態
で回転させながら処理を行なえる基板回転式の処理装置
が一般に使用されている。

【０００３】この回転式の基板処理装置は、基板支持台
上に柱状の支持ピン等を介して支持し、回転している
間、基板の上面側に処理液を供給し、下面側に洗浄液を
供給するよう構成されている。下面側に供給される洗浄
液は、基板下面への処理液の付着の阻止や裏面洗浄に用
いるためのものである。つまり、基板回転式の処理装置
では、回転する基板の周辺で気体流が発生するため、基
板の上面に供給された処理液が飛散し、基板の下面側に
回り込む惧れがあるので、洗浄液を供給することによ
り、基板下面の乾燥を防止して湿潤状態を保持させ、処
理液の付着とエッチングなどの処理の進行を防ぐのであ
る。下面に処理液が付着して固化すれば、後の露光工程
やエッチング工程に悪影響を及ぼしたり、基板に染みを
残して基板の透過性を悪化させたりするからである。ま
た、上面洗浄工程においては、裏面洗浄にも用いられ
る。

【０００４】このような回転式の基板処理装置におい
て、支持ピンは、撓みを防止するために基板の下面全体
に適宜な間隔をあけて複数本設けられているが、洗浄液
の供給の妨げにならないように、先端が細く点接触する
ように形成されている。また、支持ピンよりも若干長め
のガイドピンが、基板の外縁に外周側から当接するよう
に基板支持台上に複数個配設されており、基板支持台の
回転力を基板に伝えるとともに、回転中の基板のずれを
防止するよう構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガイド
ピンでは、基板との間に隙間がないように配設すること
は困難であり、そもそも、基板の寸法精度や、搬送ロボ
ットからの授受の便を考慮すると、ある程度の隙間を考
慮に入れて配設されているものである。したがって、特
に、回転の始動時と停止時のように加速度がかかるよう
な場合には、基板は簡単に振られて、支持ピンの上端を
擦り、ガイドピンに衝突する。そのため、支持ピンは磨
耗し、多い場合には数日に１回交換しなければならない
という問題が生じている。また、基板は、ガイドピンと
の衝突によって割れる場合もある。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、支持ピンの磨耗と、基板
の粉砕を防止できる基板処理装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその効果】本発明の基
板処理装置は、前記目的を達成するために、基板を支持
して回転手段により水平に回転する円板形状の基板支持
台と、前記基板支持台上に複数個設けられて基板裏面と
点接触して基板を支持する柱状の支持体と、前記基板支
持台上に支持体によって支持された基板の外縁部の少な
くとも一部を吸着支持する吸着体と、前記吸着体に接続
する吸引作用路内の圧力を検出する圧力センサと、前記
基板支持台上に支持された基板の上面および／または下
面に処理液を供給する処理液供給ユニットとを備え、前
記圧力センサによって基板の割れを検出し、基板の割れ
が検出された場合に、前記基板支持台の回転を停止させ
るように構成された基板処理装置に係る。

【０００８】この基板処理装置によれば、吸着体によっ
て、基板外縁部の少なくとも一部を吸着支持しており、
回転動作の開始時や停止時など加速がかかるような場合
にも基板がずれることがないので支持体の先端が磨耗し
ない。したがって、支持体を交換しなくてもよい。ま
た、水平方向の移動を規制するガイドピンのようなもの
がいらない。したがって、ガイドピンとの衝突による基
板の割れは生じない。

【０００９】また、圧力センサによって、基板の割れを
瞬時に検出することができる。従来の装置では、このよ
うに瞬時に基板の割れを検出できるようなセンサが設け
られていなかったので、基板が割れてもすぐには気づか
ずに処理を続けるため、基板支持台の高速回転によっ
て、割れた基板がこなごなに粉砕されて周囲に飛び散っ
てしまっていた。また、搬送ロボットがつぎの工程の基
板の有無を判断するセンサのあるところまで移動して初
めて基板の無いことに気付くため、工程のロスが大きく
なっていた。

【００１０】この圧力センサでは、基板の有無を瞬時に
検出できるので、基板の割れを検出した場合には、基板
支持台の回転を速やかに停止させることができ、基板の
粉砕、飛散、および、工程のロスタイムを最小限に抑え
ることができる。また、この圧力センサは、安価であ
り、基板処理装置内部の、処理液供給ユニットなど、他
の装置と干渉しない位置に設けることができる。

【００１１】さらに、請求項２に係る本発明では、請求
項１に記載の発明に加えて、前記基板支持台上に支持さ
れる基板が長方形状であり、前記吸着体は、上端が長溝
状に開口されており、その長手方向が、前記基板の角の
隣り合う２辺のそれぞれに沿うように、前記基板の４隅
に２個ずつ設けられている。

【００１２】基板の外縁部分は、回路等が形成されてい
ないので、洗浄や乾燥工程が妨げられて基板に染みが残
ったとしても製品に影響を与えない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を説明す
る。図１は、本発明の基板処理装置の一実施形態の正面
図であり、図２及び図３は、図１の基板支持台の平面図
および側断面図であり、図４は、基板支持台を回転させ
る回転手段の説明図である。

【００１４】図１において、この基板処理装置は、基板
Ｗを支持する基板支持台１が設けられた処理室Ｓ内に、
円筒形状のブラシ２で基板の両面を洗浄するためのブラ
シ洗浄ユニット３、洗浄ユニット３を水平動および上下
動させる手段を備え基板支持台１に対し基板の授受を行
いうる昇降台４、ノズル群を基板Ｗ上に向けて進退さ
せ、基板支持台１上の基板Ｗの上面に各種処理液を供給
する第一処理液供給ユニット５および第二処理液供給ユ
ニット６、同じくノズル群を基板Ｗ上に向けて進退さ
せ、基板Ｗの上面に窒素ガスなどの吹き付けて液切りを
行なう処理ガス供給ユニット７、下面側から洗浄液など
の処理液を供給して下面の乾燥を防ぐ下部処理液供給ユ
ニット９、下面の液切りを行なう下部処理ガス供給ユニ
ット８を備えている。また、基板支持体１の下方にはカ
ップ１０が設けられており、使用後の処理液はカップ１
０から処理室Ｓ外の回収槽１０１に回収される。

【００１５】ブラシ２，２は、図１に示されるように、
上下一対設けられており、それぞれ、向かい合う側の面
が開放された箱体３０、３０内に上下方向の位置の制御
が可能なように収納されて、ブラシ洗浄ユニット３を構
成している。ブラシ洗浄ユニット３は、昇降台４に設け
られた走行ユニット４７に沿って矢印４８方向に移動可
能である。昇降台４は、基板Ｗを貫通させうる通し窓４
１ａを有する略四角形状の底板４１と、底板４１の上方
に連結部材４３によって適宜の間隔を空けて配設される
一対の枠体４２，４２を備え、処理室Ｓを覆うカバー１
０３を載置する枠体１０２上に垂直に立てられた支柱４
４にガイドされて、駆動シリンダまたはモータなどの昇
降台駆動手段４５によって上下動する。

【００１６】昇降台４の一対の枠体４２、４２は、基板
４２の周縁の一部を引っ掛けて載置する複数の爪４２ａ
を有している。枠体４２には適宜、リンク板（図示せ
ず）が設けられており、駆動シリンダ（図示せず）によ
って互いの距離を離接する開閉動作を行ない、段差のつ
いた爪４２ａの先端で基板を載置すると共に基板を周縁
側から挟持する。基板Ｗの上下、両面は、枠体４２、４
２によって持ち上げられた状態で、ブラシ２、２の往復
動により洗浄される。

【００１７】処理室Ｓ内の隅に設けられている第一処理
液供給ユニット５、第二処理液供給ユニット６および処
理ガス供給ユニット７は、従来から処理液および処理ガ
スを供給するために用いられている構成のものを適宜用
いることができる。すなわち、上下動および旋回動可能
なアームにノズル群を設けて基板Ｗ上を、互いに干渉さ
れることなく行き来できるように構成されている。これ
らは、互いの動きが干渉されないような位置に回転の中
心となる支軸を設けると共に、高さを微妙にコントロー
ルできるサーボモータ等で制御されるように構成される
ことが好ましく、そうすることで、一方の動作の終了を
他方はその上方で待つように制御でき、作業時間の短縮
を図ることができる。

【００１８】第一処理液供給ユニット５または第二処理
液供給ユニット６のノズルには、メガソニックノズル、
バブルジェット（登録商標）ノズル、超音波ノズルなど
があり、必要なプロセスに応じて、適宜、薬液または純
水が吐出される。また、処理ガス供給ユニット７のノズ
ルからは、たとえば、加圧された窒素などのアルゴンガ
スを、基板１を高速で回転させながら吹き付けて水切り
乾燥を行なう。

【００１９】下部処理ガス供給ユニット８は、基板Ｗに
対し下方側から加圧された窒素ガス等の処理ガスを吹き
付けて基板の液切りを行なう。下部処理ガス供給ユニッ
ト８のノズルは、回転する基板Ｗの回転中心の真下に当
たる部分に設けられており、中心から外周に向けて気体
流を形成する。乾燥工程は、基板１を高速で回転させた
状態で、基板Ｗの上方の処理ガス供給ユニット７からも
加圧された処理ガスを吐出させ、上下からの気体流と回
転による遠心力で素早く水切り乾燥を行なう。

【００２０】下部処理液供給ユニット９は、基板Ｗに対
し下方側から洗浄液などの処理液を供給するものであ
り、上面処理工程中の基板裏面の乾燥の防止と、上面洗
浄処理工程中の裏面洗浄に用いる。下部処理液供給ユニ
ット９のノズル群は、下部処理ガス供給ユニット８のノ
ズルの回りに描かれた１重または２重の円を六分割また
は八分割するような位置に適宜な間隔をあけて複数個配
設されている。支持体１は柱状である程度の高さを有し
ているため、基板支持体１と基板Ｗとの間には適宜な間
隔があけられており、吸着体は外縁部の一部に設けられ
ている。下部処理液供給ユニット９は、基板の回転中心
の下方近辺から洗浄液を供給するように構成されること
で、洗浄液は基板Ｗの下面の全体に一様に広がりやすく
乾燥部分が生じず、洗浄能力が高い。

【００２１】カップ１０は、その内径側は回転機構１１
の外周に近接し、外径側は、基板支持台１の外縁よりも
さらに外側で適当な大きさを有し、上下２段に構成され
て、上部１０ａは、必要に応じて上方にせりあがる。カ
ップ１０内は排気機構１０４によって排気され、使用後
の処理液の回収を迅速に行なう。とくに、洗浄後の乾燥
工程で、基板Ｗを高速回転させるときは、カップ１０内
での液の巻き上がりを防ぐことができるので、基板Ｗへ
の再付着を防ぐことができる。したがって、染みのない
基板が仕上がる。

【００２２】基板支持台１は、処理室Ｓの下面略中央に
立設された回転機構１１のうちの回転体である中空回転
軸１２の先端に外嵌され中空回転軸１２に連結された駆
動モータ１３によって回転駆動される。基板支持台１の
上面には、支持体１４と吸着体１５が設けられており、
これらによって基板Ｗは支持される。

【００２３】基板支持台１は、図２に示されるように、
内環部１ａと外環部１ｃをスポーク部１ｂで連結したホ
イール形状を呈している。支持体１４は、先端が細くと
がった円柱状のものであり、先端が基板Ｗの裏面と点接
触する。支持体１４は、基板Ｗの対角線上の中央寄り
や、基板Ｗの長辺上の中央部分など、撓みが生じやすい
部分に当接するように、スポーク部１ｂに立設されてい
る。一方、吸着体１５は、中空柱状で中空は真空ポンプ
１６（図３参照）に連通して負圧に引かれる。

【００２４】また、図示例において、基板Ｗは、長方形
状のものであるので、吸着体１５としては、基板Ｗの四
隅の隣り合う２辺と当接するように、スポーク部１ｂの
外周寄りの幅広にされた部分に２個ずつ設けられてい
る。また、吸着体１５の上端は長溝状に開口しており、
その開口１５ａの長手方向を基板Ｗの辺に沿わせて、製
品に与える影響のない外縁部において吸着面積を大きく
確保できるように構成されている。

【００２５】なお、基板Ｗは長方形状に限定されないの
で、吸着体１５は、基板Ｗの形状に合わせて、その外縁
部を吸着できるように構成されることが好ましい。たと
えば、円形の基板の場合には、円形の基板の外縁に沿う
ように、開口の形状を弧状とすることが好ましい。ま
た、長溝状ではなく、小さな開口を多数設けた開口群と
してもよい。

【００２６】図３に示されるように、吸着体１５の内部
には、上面の開口１５ａから下面に向けて貫通する通路
１５ｂが設けられており、基板支持台１のスポーク部１
ｂの内部に形成されている第１気体路１６ａと連通して
いる。第１気体路１６ａは、さらに、内環部１ａから回
転機構１１の内部を通って外部に設けられた真空ポンプ
１６と連通する第２気体路１６ｂにつながっている。ま
た、これら、基板Ｗに接触する開口１５ａから真空ポン
プ１６までの間の吸引作用路（通路１５ｂ、第１、２気
体路１６ａ、１６ｂ）のうちのいずれかに、吸引作用路
内の圧力を検出する圧力センサ１７が設けられている。
圧力センサ１７は基板検出センサであり、基板Ｗが割れ
て吸引作用路内が真空でなくなると、瞬時にこれを検出
でき、速やかに次の基板Ｗへの対応がなされるため、作
業時間のロスが少なく、一定時間内での生産量が増え
る。

【００２７】基板支持台１の上面側には、液回収補助板
１８がビス等によって取り付けられている。支持体１４
と吸着体１５は、液回収補助板１８を貫通した状態で、
基板支持台１上に立設されている。

【００２８】回転機構１１は、図１に示されるように、
処理室略中央に中空回転軸１２を回転自在に支持し、中
空回転軸１２の下端を、従動プーリ、伝動ベルトおよび
駆動プーリを介して、処理室下方に固定された駆動モー
タ１３に接続して中空回転軸１２を回転駆動する構成と
なっている。回転機構１１の内側１１ａ内には、下部処
理ガス供給ユニット８と下部処理液供給ユニット９のそ
れぞれのノズルへガスまたは処理液を供給する配管が内
蔵されている。

【００２９】なお、本発明の基板処理装置は、先端が細
く磨耗しやすい支持ピンを使用している回転式の装置に
関するものであるので、図１の示す実施形態例のほか、
ブラシ洗浄ユニットのないものでもよい。また、上面お
よび／または下面に処理液を供給する手段は、従来から
一般に使用されているものを適宜採用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の基板処理装置の一実施形態を
示す正面図である。

【図２】図２は、図１の基板処理装置の基板支持台の平
面図である。

【図３】図３は、図１の基板処理装置の基板支持台の側
断面図である。

【符号の説明】

W 基板 １ 基板支持台 ５ 第一処理液供給ユニット ６ 第二処理液供給ユニット ９ 下部処理液供給ユニット １１ 回転機構 １２ 中空回転軸 １４ 支持体 １５ 吸着体 １５ａ 開口 １５ｂ 通路（吸引作用路） １６ 真空ポンプ １６ａ 第１気体路（吸引作用路） １６ｂ 第２気体路（吸引作用路） １７ 圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｃ 21/68 21/306 Ｊ (72)発明者 松元 俊二 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−92738（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−273171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−14919（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05C 11/08 G03F 7/16 G03F 7/30 H01L 21/027 H01L 21/304 H01L 21/306 H01L 21/68

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を支持して回転手段により水平に回
   転する円板形状の基板支持台と、 前記基板支持台上に複数個設けられて基板裏面と点接触
   して基板を支持する柱状の支持体と、 前記基板支持台上に支持体によって支持された基板の外
   縁部の少なくとも一部を吸着支持する吸着体と、前記吸着体に接続する吸引作用路内の圧力を検出する圧
   力センサと、 前記基板支持台上に支持された基板の上面および／また
   は下面に処理液を供給する処理液供給ユニットとを備
   え、 前記圧力センサによって基板の割れを検出し、基板の割
   れが検出された場合に、前記基板支持台の回転を停止さ
   せるように構成されて なることを特徴とする基板処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記基板支持台上に支持される基板が長
   方形状であり、前記吸着体は、上端が長溝状に開口され
   ており、その長手方向が、前記基板の角の隣り合う２辺
   のそれぞれに沿うように、前記基板の４隅に２個ずつ設
   けられている請求項１記載の基板処理装置。