JP3698567B2

JP3698567B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP3698567B2
Application number: JP30203898A
Authority: JP
Inventors: 勉上山
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2018-10-23
Also published as: JP2000133625A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハや液晶表示器用のガラス基板などの基板に対して洗浄処理や乾燥処理を行う基板処理装置に係り、特に基板表面に遮断部材を近接配置した状態で各処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の基板処理装置として本出願人によって提案された特開平９−３３０９０４号に記載のものがある。この基板処理装置の概略構成を図５を参照して説明する。
【０００３】
この基板処理装置は、処理対象である基板Ｗの上下に近接配置される上部遮断部材１と下部遮断部材２とを備えている。下部遮断部材２には、その上面との間に間隙を置いて基板Ｗを水平姿勢で保持するための複数個の支持ピン３が設けられている。上部遮断部材１の上面中央および下部遮断部材２の下面中央のそれぞれには、筒軸４および５が連結されて基板Ｗに向けて開口されている。各筒軸４，５の内部には薬液や純水を噴出するためのノズル６および７が設けられ、各ノズル６，７の先端が筒軸４，５の開口部に臨んでいる。また、ノズル６，７と筒軸４，５との間隙流路を介して窒素ガスなどの不活性ガスが供給され、筒軸４，５の開口部から噴出する。
【０００４】
上部遮断部材１の筒軸４は昇降可能な支持アーム８に挿入され、その内部で回転軸受９によって支持されている。また、筒軸４にはプーリー１０が取り付けられており、このプーリー１０にベルト１１が巻回されている。支持アーム８の基端部にある図示しないモータの回転力がベルト１１を介して筒軸４に伝達されることにより、上部遮断部材１が回転駆動される。同様に下部遮断部材２も回転駆動されて、基板Ｗが下部遮断部材２と一体に回転する。なお、下部遮断部材２の周囲には処理中に薬液や純水が飛散するのを防止するためのカップ１２が配設されている。
【０００５】
以上のように構成された従来の基板処理装置による基板処理は次のように行われる。
上部遮断部材１が上方に退避した状態で、基板Ｗが搬入されて下部遮断部材２の支持ピン３上に搭載される。基板Ｗが搬入されると上部遮断部材１が基板Ｗに近接する位置にまで下降する。基板Ｗが上下の遮断部材１および２によって挟まれた状態で各遮断部材１，２が回転する。基板Ｗの回転とともに、各ノズル６，７から薬液が噴出され、基板Ｗの表裏面が同時に薬液洗浄処理される。薬液洗浄処理が終わると、各ノズル６，７から純水が噴出され、基板Ｗの表裏面が同時に純水洗浄処理される。純水の噴出とともに、各筒軸４，５から不活性ガス（窒素ガス）が噴出され、上下の遮断部材１および２で挟まれた薬液雰囲気を洗浄な雰囲気にする。純水による洗浄処理が終わると、不活性ガスの噴出だけが継続されて、純水の供給が停止される。その結果、基板Ｗの表裏面に付着していた純水が振り切られて基板Ｗの表裏面が同時に乾燥される。
【０００６】
すなわち、上記従来装置によれば、基板Ｗの表裏面に上部遮断部材１と下部遮断部材２とを近接させた状態で、薬液洗浄処理、純水洗浄処理、および乾燥処理の一連の処理を行うので、処理中に基板Ｗから振り切られた薬液や純水がカップ１２の内面に当たって跳ね返っても、遮断部材１，２に遮蔽されて基板Ｗに付着することがない。また、純水洗浄処理や乾燥処理中に上下の遮断部材１，２で挟まれた処理空間に不活性ガスを供給して清浄な雰囲気にするので、カップ１２内に薬液雰囲気が残留していても、その薬液雰囲気によって基板Ｗが汚染されることがない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように本出願人によって提案された特開平９−３３０９０４号に記載の基板処理装置は有用ではあるが、次のような改良すべき点が明らかになった。
(1) 上述したとおり、薬液処理や純水洗浄処理が終わると、各ノズル６および７からの処理液（薬液、純水）の供給が停止されるのであるが、特に上部遮断部材１に配設されたノズル６から処理液が漏れて（ボタ落ちして）基板表面に落下し、基板Ｗを汚染するおそれがある。
【０００８】
(2) また、上部遮断部材１の筒軸４が回転軸受９を介して支持されている関係で、この軸受部分の磨耗により塵埃が発生し、この塵埃が基板表面に落下して基板Ｗを汚染するおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ノズルからの処理液のボタ落ちや塵埃による基板汚染を防止することのできる基板処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、基板の少なくとも上面に上部遮断部材を近接配置し、基板と前記上部遮断部材とを回転させて基板の洗浄処理および乾燥処理を行う基板処理装置において、前記上部遮断部材の回転軸の外周面に張り出して形成されたフランジを非接触状態で支持する非接触軸受と、前記上部遮断部材の回転中心にある開口から基板に向けて不活性ガスを噴出する不活性ガス噴出手段と、洗浄処理時には前記上部遮断部材と基板との間隙に進出して基板の上面に洗浄液を供給するとともに、非洗浄処理時には前記上部遮断部材の傍らに退避する洗浄液吐出ノズルとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
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、前記非接触軸受が気体軸受で構成されたものである。
【００１２】
請求項３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、前記非接触軸受が磁気軸受で構成されたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、前記フランジは、上下に離間して形成されたものである。
【００１３】
【作用】
請求項１に記載の発明の作用は次のとおりである。
基板に洗浄処理を行う場合、基板の上面に上部遮断部材が近接配置されるとともに、上部遮断部材と基板との間隙に洗浄液吐出ノズルが進出する。そして、基板と上部遮断部材とを回転させながら、洗浄液吐出ノズルから洗浄液が吐出される。このとき基板端縁から洗浄液が振り切られるが、基板の上面に上部遮断部材が近接配置されているので、振り切られた洗浄液が基板上面に再付着することがない。洗浄処理が終わると、洗浄液吐出ノズルは上部遮断部材の傍らに退避する。続いて上部遮断部材の回転中心にある開口から不活性ガスが噴出され、上部遮断部材と基板との間の雰囲気を清浄に維持しながら、基板上の余剰の洗浄液が振り切られて基板が乾燥される。ここで、上部遮断部材の回転軸の外周面に張り出して形成されたフランジは非接触軸受によって支持されているので、軸受部分の磨耗により塵埃が発生するということがなく、塵埃による基板の汚染が防止される。また、非洗浄処理時には洗浄液吐出ノズルが上部遮断部材の傍らに退避するので、洗浄液吐出ノズルから洗浄液がボタ落ちしても基板上に落下して基板を汚染することがない。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、上部遮断部材の回転軸は気体軸受によって支持されているので、この軸受部分から塵埃が発生することがない。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、上部遮断部材の回転軸は磁気軸受によって支持されているので、この軸受部分から塵埃が発生することがない。
請求項４に記載の発明によれば、前記フランジは、上下に離間して形成されているので、上下に離間した各フランジは非接触軸受によってそれぞれ支持される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明に係る基板処理装置の一実施例の全体の概略構成を示す図、図２は上部遮断部材の周辺を上方から見た図、図３は実施例装置の要部の断面図である。
【００１７】
この基板処理装置は、半導体ウエハなどの基板Ｗに対して薬液洗浄処理、純水洗浄処理、および乾燥処理をその順に行う装置であって、図５に示した従来装置と同様に、基板Ｗの上下に近接配置される円板状の上部遮断部材２１と下部遮断部材２２とを備えている。下部遮断部材２２には、その上面との間に間隙を置いて基板Ｗを水平姿勢で保持するための複数個の支持ピン２３が設けられている。これら支持ピン２３は、回転によって基板Ｗが脱落しないように、基板Ｗを横方向から押圧挟持して基板Ｗを保持するように構成されている。下部遮断部材２２の周囲には、処理中に基板Ｗから振り切られた薬液や純水の飛散を防止して回収するためのカップ２４が設けられている。
【００１８】
下部遮断部材２２の下面中央には回転軸としての筒軸２５が連結固定されており、この筒軸２５の上端は基板Ｗに向けて開口している。筒軸２５は回転軸受２６によって支持されている。筒軸２５の下部にはプーリー２７が取り付けられており、このプーリー２７にベルト２８が巻回されている。ベルト２８の他端はモータ２９の出力軸に取り付けられたプーリー３０に巻回されている。すなわち、モータ２９の回転力がベルト２８を介して筒軸２５に伝達されることにより、下部遮断部材２２が基板Ｗと一体に回転する。
【００１９】
筒軸２５の中心に沿って下部洗浄液ノズル３１が配設されており、このノズル３１の先端が筒軸２５の開口部に臨んでいる。下部洗浄液ノズル３１の基端側はバルブ３２，３３を介して洗浄液としての薬液および純水の各供給源に接続されている。また、筒軸２５の基端はシール継手３４およびバルブ３５を介して窒素ガスなどの不活性ガスの供給源に接続されている。筒軸２５の基端から供給された不活性ガスは筒軸２５と下部洗浄液ノズル３１との間隙流路を流通して、筒軸２５の開口部から噴出する。
【００２０】
上部遮断部材２１の上面中央には回転軸としての筒軸３６が連結固定されており、この筒軸３６の下端は基板Ｗに向けて開口している。筒軸３６の基端側は支持アーム３７の先端部に挿入されて回転可能に支持されている。筒軸３６の非接触軸受構造およびその駆動機構は後に詳しく説明する。筒軸３６の中心に沿って上部ガスノズル３８が配設されており、このノズル３８の先端が筒軸３６の開口部に臨んでいる。上部ガスノズル３８の基端側はバルブ３９を介して窒素ガスなどの不活性ガスの供給源に接続されている。
【００２１】
支持アーム３７の基端側には２つのエアーシリンダ４０，４１が縦方向に連結接続されている。両エアーシリンダ４０，４１の各ロッドが伸張すると支持アーム３７と一体となって上部遮断部材２１が上限の待機位置（図１中に符号Ｈ₁で示す位置）にまで上昇する。そして、ストロークの長いエアーシリンダ４０のロッドが収縮すると、上部遮断部材２１が洗浄処理位置（図１中に符号Ｈ₂で示す位置）にまで下降して基板Ｗに近接する。続いて、ストロークの短いエアーシリンダ４１のロッドが収縮すると、上部遮断部材２１が乾燥処理位置（図１中に符号Ｈ₃で示す位置）にまで下降して基板Ｗにさらに近接する。
【００２２】
両遮断部材２１，２２の傍らには上部洗浄液ノズル４２が設けられている。上部洗浄液ノズル４２は、図１の正面視した状態では、略「Ｌ」の字状に屈曲しており、両遮断部材２１，２２の側方から上方に延びる基端側の鉛直部位と水平に延びる先端側の水平部位とからなっている。上部洗浄液ノズル４２の鉛直部位は回転シリンダ４３に係合し、鉛直部位を中心として水平部位が揺動駆動されるようになっている。上部洗浄液ノズル４２の水平部位は、図２の平面視した状態では、カップ２４の内周面及び上部遮断部材２１の外周に沿うように湾曲している。上部洗浄液ノズル４２の基端はバルブ４４，４５を介して洗浄液としての薬液および純水の各供給源に接続されている。この上部洗浄液ノズル４２は、洗浄処理時には高さ位置Ｈ₂にある上部遮断部材２１と基板Ｗとの間隙に進出して基板Ｗの上面に洗浄液としての薬液や純水を供給するとともに、非洗浄処理時には図２に実線で示した待機位置にまで退避する。この上部洗浄液ノズル４２は本発明装置における洗浄液吐出ノズルに相当する。
【００２３】
次に、図３を参照して上部遮断部材２１の筒軸３６の非接触軸受構造およびその駆動機構を説明する。
本実施例の上部遮断部材２１の筒軸３６は気体軸受によって非接触に支持されている。具体的には、筒軸３６の外周面には２つのフランジ４６，４７が上下に離間して張り出し形成されている。これらのフランジ４６，４７および筒軸３６の各々の外周面と、支持アーム３７の内周面３７ａとの間に僅かな間隙ができるように、筒軸３６が支持アーム３７内に緩く嵌め付けられている。支持アーム３７内には上記間隙に加圧された窒素ガスあるいは空気などの気体軸受用ガスを送り込むための気体流路４８ａ〜４８ｄが形成されている。これらの気体流路４８ａ〜４８ｄを介して、前記間隙に気体軸受用ガスを送り込むことにより、上部遮断部材２１に連結された筒軸３６が、支持アーム３７に非接触状態で支持される。
【００２４】
また、筒軸３６の中間部位には筒軸３６を回転駆動させるモータ（駆動機構）４９が取り付けられている。具体的には、筒軸３６の外周面にモータ４９の回転子に相当する複数個の永久磁石５０が所定角度（例えば、９０°）ごとに極性が反転するようにリング状に固定して設けられている。これらの永久磁石５０に対向するように、モータ４９のステータに相当する多数個のコイル５１が支持アーム３７の内周面３７ａに固定して設けられている。これら各コイル５１に流す電流の方向を順に切り換えることにより、永久磁石５０と一体に筒軸３６および上部遮断部材２１が回転する。なお、筒軸３６やフランジ４６，４７などの外面および支持アーム３７の内周面３７ａは、基板処理に使われる薬液の雰囲気によって腐食されないようにするために、フッ素系樹脂などでコーティングされている。
【００２５】
以上のように構成された実施例装置の動作を以下に説明する。
基板Ｗを実施例装置に搬入するにあたり、上部遮断部材２１は上限の待機位置Ｈ₁に、上部洗浄液ノズル４２は下部遮断部材２２の傍らの待機位置に、それぞれ位置しており、また、カップ２４は下降している。この状態で図示しない基板搬送ロボットによって基板Ｗが搬入されて、下部遮断部材２２の支持ピン２３上に基板Ｗが移載される。
【００２６】
支持ピン２３によって基板Ｗが保持された後、カップ２４が上昇するとともに、上部遮断部材２１が洗浄処理位置Ｈ₂にまで下降して基板Ｗに近接する。基板Ｗが上下２つの遮断部材２１，２２で挟まれた状態で、モータ４９および２９が始動することにより、上部遮断部材２１が回転するとともに、基板Ｗが下部遮断部材２２と一体となって回転する。
【００２７】
基板Ｗが所定の回転数に達すると、待機位置にあった上部洗浄液ノズル４２が揺動駆動されて上部遮断部材２１と基板Ｗとの間隙に進出する。上部洗浄液ノズル４２が基板Ｗの上方を揺動している間、バルブ４４が開放して上部洗浄液ノズル４２から基板Ｗの上面に向けて薬液が吐出される。このように上部洗浄液ノズル４２を揺動させながら薬液を吐出すると、基板Ｗの上面（通常、回路パターンが形成される基板表面）に薬液が均等に作用し、基板Ｗの薬液洗浄処理を均一に行うことができる。特に、加熱された薬液で基板Ｗを処理する場合、図５に示した従来装置のように基板Ｗの回転中心からのみ薬液を吐出すると、薬液が基板Ｗの周縁に向かうに従って温度が低下するので、洗浄処理が不均一になりやすい。これに対して、本実施例装置によれば基板Ｗの上面の全体に略均一な温度の薬液が供給されるので、洗浄処理を均一に行うことができる。
【００２８】
上部洗浄液ノズル４２からの薬液吐出と同時に、バルブ３２が開放して下部洗浄液ノズル３１からも薬液が基板Ｗの下面に向けて吐出される。このように基板Ｗは上下の遮断部材２１，２２で挟まれた状態で回転しながら、基板Ｗの上下面を同時に薬液洗浄処理される。
【００２９】
薬液洗浄処理が終わると純水による洗浄処理に移行する。具体的には、バルブ４４が閉じて、バルブ４５が開放することにより、上部洗浄液ノズル４２が揺動しながら基板Ｗの上面に向けて純水を吐出する。上部洗浄液ノズル４２からの純水吐出と同時に、バルブ３２が閉じて、バルブ３３が開放することにより、下部洗浄液ノズル３１が基板Ｗの下面に向けて純水を吐出する。このように基板Ｗは上下の遮断部材２１，２２で挟まれた状態で回転しながら、基板Ｗの上下面を同時に純水洗浄処理される。
【００３０】
また、純水洗浄処理に移行すると同時に、バルブ３９および３５が開放して、上部ガスノズル３８から窒素ガスなどの不活性ガスが噴出されるとともに、下部遮断部材２２の筒軸２５の開口部からも不活性ガスが噴出される。これにより上部遮断部材２１と基板Ｗとの間隙および下部遮断部材２２と基板Ｗとの間隙にそれぞれ残留している薬液の雰囲気が不活性ガスによって迅速に置換される。
【００３１】
薬液洗浄処理および純水洗浄処理の間、基板Ｗは上下の遮断部材２１，２２によって挟まれているので、基板Ｗの回転に伴って基板Ｗの周縁から振り切られた薬液や純水がカップ２４の内面に当たって跳ね返されても、それらの液滴が基板Ｗの上下面に付着することがない。
【００３２】
純水洗浄処理が終わると、上下の洗浄液ノズル４２，３１からの純水の供給を停止するとともに、上部洗浄液ノズル４２が上下遮断部材２１，２２の傍らの待機位置に戻る。続いて、上部遮断部材２１が乾燥処理位置Ｈ₃までさらに下降して基板Ｗの乾燥処理に移行する。具体的には、基板Ｗを上下遮断部材２１，２２で挟んだ状態で回転させながら、上部ガスノズル３８および筒軸２５の開口部から不活性ガスを噴出しながら基板Ｗに付着した純水を振り切って基板Ｗを乾燥させる。乾燥処理の間、上下遮断部材２１，２２間の処理空間は絶えず供給される不活性ガスによって清浄に維持されているので、残留した薬液雰囲気によって基板Ｗが汚染されることがない。また、基板Ｗは上下遮断部材２１，２２で覆われているので、振り切られた純水が基板Ｗに再付着して基板Ｗを汚染することもない。さらに、上部遮断部材２１の筒軸３６は気体軸受によって非接触に支持されているので、軸受部分で塵埃が発生することがなく、この塵埃による基板汚染を防止することができる。
【００３３】
基板Ｗの乾燥処理が終わると不活性ガスの供給を停止した後、上部遮断部材２１が待機位置Ｈ₁まで上昇する。そして、処理済の基板Ｗが基板搬送ロボットによって搬出されるとともに、次の新たな基板Ｗが装置内に搬入されて、以後、上述したと同様の処理が繰り返し行われる。
【００３４】
本発明は上述した実施例のものに限らず、次のように変形実施することも可能である。
（１）上部遮断部材の回転軸を非接触状態で支持する非接触軸受は気体軸受に限らず磁気軸受であってもよい。例えば、図４に示した例は、上部遮断部材２１の筒軸３６の外周面やフランジ４６，４７の上下面の適宜の箇所に複数個の永久磁石５２を取り付けるとともに、これらの永久磁石５２に対向して支持アーム３７の内周面に複数個のコイル５３を取り付けている。そして、各コイル５３に流す電流を制御することにより、上部遮断部材２１の筒軸３６やフランジ４６，４７の外周面と、支持アーム３７の内周面との間の間隙を維持して、筒軸３６を非接触状態に支持している。
【００３５】
（２）上述した実施例では、下部遮断部材２２の筒軸２５の軸受部分で塵埃が発生しても基板Ｗへの影響は少ないので、下部遮断部材２２については回転軸受２６を用いたが、これに代えて上部遮断部材２１と同様の気体軸受や磁気軸受などの非接触軸受を用いてもよい。
【００３６】
（３）上述した実施例では、洗浄処理時の上部遮断部材２１の高さ（Ｈ₂）と乾燥処理時の上部遮断部材２１の高さ（Ｈ₃）とを異なる値に設定したが、洗浄処理から乾燥処理の間、上部遮断部材２１の高さを一定（例えば、高さＨ₂）に維持してもよい。
【００３７】
（４）上部遮断部材２１と下部遮断部材２２との間の処理空間への不活性ガスの噴出は、純水洗浄処理の時点からに限らず、薬液洗浄処理の時点、あるいは乾燥処理の時点から始めてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次の効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、上部遮断部材の回転軸の外周面に張り出して形成されたフランジは非接触軸受によって支持されているので、軸受部分の磨耗により塵埃が発生するということがなく、塵埃による基板の汚染を防止することができる。また、非洗浄処理時には洗浄液吐出ノズルが上部遮断部材の傍らに退避するので、洗浄液吐出ノズルから洗浄液がボタ落ちしても基板が汚染されることがない。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、上部遮断部材の回転軸が気体軸受によって支持され、また、請求項３に記載の発明によれば、上部遮断部材の回転軸が磁気軸受によって支持されているので、これら各軸受部分からの塵埃の発生がなく、塵埃による基板汚染を有効に防止することができる。また、請求項４に記載の発明によれば、フランジは、上下に離間して形成されているので、上下に離間した各フランジを非接触軸受がそれぞれ支持する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の一実施例の概略構成を示す図である。
【図２】上部遮断部材の周辺構造の上面図である。
【図３】上部遮断部材の軸受構造の一例を示す断面図である。
【図４】上部遮断部材の軸受構造の変形例を示す断面図である。
【図５】従来の基板処理装置の要部断面図である。
【符号の説明】
２１…上部遮断部材
２２…下部遮断部材
３６…筒軸
３７…支持アーム
３８…上部ガスノズル
４２…上部洗浄液ノズル
４８ａ〜４８ｄ…気体流路
４９…モータ
５２…永久磁石
５３…コイル

Claims

基板の少なくとも上面に上部遮断部材を近接配置し、基板と前記上部遮断部材とを回転させて基板の洗浄処理および乾燥処理を行う基板処理装置において、
前記上部遮断部材の回転軸の外周面に張り出して形成されたフランジを非接触状態で支持する非接触軸受と、
前記上部遮断部材の回転中心にある開口から基板に向けて不活性ガスを噴出する不活性ガス噴出手段と、
洗浄処理時には前記上部遮断部材と基板との間隙に進出して基板の上面に洗浄液を供給するとともに、非洗浄処理時には前記上部遮断部材の傍らに退避する洗浄液吐出ノズルと
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記非接触軸受は気体軸受である基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記非接触軸受は磁気軸受である基板処理装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記フランジは、上下に離間して形成されている基板処理装置。