JP3715874B2

JP3715874B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP3715874B2
Application number: JP2000253898A
Authority: JP
Inventors: 孝一迎垣; 博喜水野
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: JP2002075952A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）の処理に必要な液体、例えば恒温水等を循環使用する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体や液晶ディスプレイなどの製品は、基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理を行う基板処理装置においては種々の液体が使用されており、それらの中には例えば温調のための恒温水の如く循環使用される液体も含まれている。
【０００３】
従来、恒温水を循環使用する基板処理装置においては、複数のサーキュレータを設置し、それら複数のサーキュレータによって恒温水を必要とする各処理部に循環供給するようにしていた。具体的には、複数のサーキュレータのそれぞれが、内蔵タンク、循環ポンプ、温調部等を備えており、内蔵タンク内の恒温水を循環ポンプによって配管を介して各処理部に送給するとともに、各処理部からの使用済み恒温水が配管を介して内蔵タンクに帰還するという循環経路が形成されていた。
【０００４】
また、通常、複数のサーキュレータのそれぞれ、各処理部およびそれらを結ぶ配管にて形成される上記循環経路は閉鎖系とされていた。すなわち、循環経路内では常に所定量の恒温水が循環されているのみであり、循環経路から外部に漏れ出る恒温水や循環経路に外部から流入する恒温水は原則として存在しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、基板処理装置においては恒温水を使用する各処理部がサーキュレータよりも高位置に配置されている。例えば、恒温水は現像液の温調や現像処理部のスピンモータの温調等に使用されるが、サーキュレータは現像処理部より下方のキャビネット内に収容されていることが多い。また、恒温水の循環経路は単調な配管ではなく、ループ状に配管され、しかも配管の太さも経路途中にて多様に変化するものであった。
【０００６】
このような基板処理装置の事情に起因して、循環経路の使用開始時に相当の高圧で恒温水を循環させたとしても、循環経路の配管に空気の気泡が不可避的に残留していた。このような気泡は、その後も常に配管内に残留し続けるものではなく、徐々に循環経路に沿って恒温水とともに内蔵タンクに帰還することが多い。このため、内蔵タンク内に徐々に空気が溜まり、それにともなって貯留されている恒温水の水位が低下するという現象が生じていた。
【０００７】
内蔵タンク内に多量の空気が溜まって水位が過度に低下すると、循環ポンプがエアを巻き込んで損傷を受けるため、内蔵タンク内にフロートセンサを設けて水位低下を検知するようにしていた。フロートセンサが水位低下の異常を検知すると、アラームが発生して基板処理が停止するため、従来においては、このような事態になる前に、作業者が目視によって定期的に内蔵タンク内の水位を確認するようにしていた。そして、内蔵タンク内の水位低下を確認したときには、作業者が例えば樹脂製のタンク等を用いて逐次内蔵タンクに給水・補充するようにしていた。
【０００８】
一般的な基板処理装置には、１０個程度のサーキュレータが設置されており、全てのサーキュレータの内蔵タンクについて作業者が監視をしておくことは多大な作業工数を必要とし、しかも水位低下時における内蔵タンクへの給水・補充も重労働であるという問題が生じていた。
【０００９】
上記問題への対策として、各サーキュレータの内蔵タンクに水位センサや電磁弁を設け、所定の水位まで低下したときには、電磁弁を開放して自動的に給水するシステムも考えられるが、全ての内蔵タンクにこれらの付帯設備を設けると、著しいコストアップを招くこととなる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複雑な機構を設けることなく、容易に自動的に内蔵タンクへの液体の補充を行うことができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板処理に必要な液体を循環使用する基板処理装置において、前記液体が循環する循環経路と、前記循環経路の一部として設けられ、前記循環経路から帰還した液体を貯留する内蔵タンクおよび前記内蔵タンク内の液体を前記循環経路に送り出す循環ポンプを有する循環手段と、前記内蔵タンクに液体を供給する予備タンクと、前記予備タンクから前記内蔵タンクに液体を送給する送給管と、を備え、前記予備タンクを前記内蔵タンクよりも高位置に設置し、前記循環経路の最高位置を前記予備タンクの設置位置よりも高位置とし、前記予備タンクを閉鎖系としている。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記内蔵タンクから前記予備タンクに向けてエアを逃がすエア抜きラインをさらに設けている。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記内蔵タンクにおける前記エア抜きラインの接続位置を、前記循環経路の送り出し側出口よりも高位置としている。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記液体を恒温水とし、前記循環手段に、恒温水を温調する温調手段を備えている。
【００１６】
なお、本明細書における「循環」とは、送り出した液体を全て帰還させる完全循環と送り出した液体の一部を消費して残部を帰還させる一部循環との双方を含むものとする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る基板処理装置の恒温水循環システムの概略構成を示す図である。基板処理装置には複数の（例えば１０式の）サーキュレータ２０が設置されている。複数のサーキュレータ２０のそれぞれは、恒温水を使用する処理部９０と配管を介して接続されている。複数のサーキュレータ２０のそれぞれは、異なる処理部９０と接続されて１つの閉鎖系の循環経路を形成しており、当該処理部９０に恒温水を循環供給している。そして、本実施形態の基板処理装置においては、複数のサーキュレータ２０のそれぞれに恒温水を補充するためのリザーブタンク１０を固定的に１つ設置している。
【００１９】
図２は、リザーブタンク１０および循環経路の配置構成を示す図である。図２においては、図示の便宜上、１つのサーキュレータ２０およびそれを含む循環経路のみを示しているが、他のサーキュレータ２０についても同様の構成とされている。
【００２０】
循環手段たるサーキュレータ２０は、内蔵タンク２１と、温調部２２と、循環ポンプ２３とを備えている。内蔵タンク２１内には配管８０から帰還した恒温水が貯留されている。温調部２２は、例えばＰｔセンサを備えて恒温水の温度を検知するとともに、その検知結果に基づいて例えばペルチェ素子によって恒温水を冷却または加熱することにより所定の温度に温調する機能を有する。循環ポンプ２３は、内蔵タンク２１内の恒温水を配管８０に送り出す。
【００２１】
配管８０は、サーキュレータ２０と処理部９０との間に配置され、循環ポンプ２３からの恒温水を処理部９０に導くとともに、処理部９０からの恒温水を内蔵タンク２１に帰還させる。
【００２２】
処理部９０は、恒温水を使用する部位であり、本実施形態では熱交換器９２とスピン処理部９４とを備えている。また、処理部９０内には１本の内部配管９１が配設されている。内部配管９１は、熱交換器９２およびスピンモータ９３の内側をループ状に通るように設けられている。熱交換器９２は、スピン処理部９４において使用するレジスト液や現像液等を温調するものであり、内部配管９１を通過する恒温水によって現像液等を加熱または冷却して所定の温度に温調する。また、スピン処理部９４はスピンモータ９３によって基板を回転させつつレジスト液や現像液等を供給するものであり、内部配管９１を通過する恒温水によってスピンモータ９３を所定の温度に温調することにより、スピンモータ９３からの発熱が現像処理等に影響を与えないようにする。
【００２３】
処理部９０の内部配管９１は、その入り口および出口ともに配管８０と接続されている。従って、内蔵タンク２１内の恒温水は温調部２２によって所定温度に温調された後、循環ポンプ２３によって配管８０から内部配管９１へと送給され、熱交換器９２およびスピンモータ９３の内側を通過して熱交換による温調を行った後、配管８０から内蔵タンク２１へと帰還するように循環される。すなわち、内蔵タンク２１、温調部２２、循環ポンプ２３、配管８０、内部配管９１が恒温水の循環経路を形成している。
【００２４】
内蔵タンク２１に恒温水を供給するリザーブタンク１０は、内蔵タンク２１よりも高位置に設置されている。正確には、リザーブタンク１０内の液面レベルＲＬが内蔵タンク２１内の液面レベルＩＬよりも高位置となるように配置されている。そして、内蔵タンク２１とリザーブタンク１０とは送給管５１およびエア抜きライン５２を介して接続されている。
【００２５】
送給管５１は、リザーブタンク１０から内蔵タンク２１に恒温水を送給するための配管である。また、エア抜きライン５２は、内蔵タンク２１からリザーブタンク１０に向けてエアを逃がすための配管である。送給管５１は、リザーブタンク１０において常に恒温水と接触している部分（例えば、タンク底面）に接続されるとともに、内蔵タンク２１の側壁面に接続されている。また、エア抜きライン５２は、リザーブタンク１０において常に空気と接触している部分（例えば、タンク側面上部）に接続されるともに、内蔵タンク２１の側壁面に接続されている。そして、図２に示すように、内蔵タンク２１におけるエア抜きライン５２の接続位置ＰＡは、循環経路の送り出し側出口ＰＥよりも高位置とされている。
【００２６】
また、リザーブタンク１０には供給バルブ１５とエア抜きバルブ１７とが設けられている。供給バルブ１５を開放することによって、装置外部（例えば、基板処理装置が設置される工場用力）からリザーブタンク１０への給水を行うことができる。一方、エア抜きバルブ１７を開放することによって、リザーブタンク１０内に溜まっている空気を装置外部に放出することができる。そして、供給バルブ１５およびエア抜きバルブ１７の双方を閉鎖することによって、リザーブタンク１０を閉鎖系とすることができる。ここでの「閉鎖系」とは、リザーブタンク１０と装置外部との通気が遮断されていることを意味している。
【００２７】
次に、図２の恒温水循環システムにおける動作内容について説明する。上述のように、恒温水は内蔵タンク２１から温調部２２、循環ポンプ２３、配管８０を経て処理部９０に送給され、配管８０を経て再び内蔵タンク２１に帰還されるという循環経路を辿る。このときに、配管８０および内部配管９１に残留していた空気の気泡が徐々に循環経路に沿って内蔵タンク２１に混入することも既述した通りである。
【００２８】
図３は、内蔵タンク２１に残留空気が混入する様子を示す図である。循環経路に沿って流され、内蔵タンク２１に混入した空気は内蔵タンク２１の内部上方に溜まる。そして、内蔵タンク２１内に溜まる空気量が増加するにしたがって、液面レベルＩＬが低下する。液面レベルＩＬがエア抜きライン５２の接続位置ＰＡよりも低下したとすると、高位置のリザーブタンク１０に貯留されている恒温水が自重によって（厳密には、リザーブタンク１０内の恒温水と内蔵タンク２１内の恒温水との圧力差によって）送給管５１を経て内蔵タンク２１に送給されるとともに、内蔵タンク２１内の上方に溜まっていた空気がエア抜きライン５２からリザーブタンク１０へと抜ける。
【００２９】
内蔵タンク２１から空気が抜けるとともに、恒温水が送り込まれることによって、液面レベルＩＬが上昇する。そして、液面レベルＩＬがエア抜きライン５２の接続位置ＰＡよりも上昇すると、内蔵タンク２１内の空気の抜け道が存在しなくなり、リザーブタンク１０内の恒温水と内蔵タンク２１内の恒温水との圧力差が無くなる。その結果、リザーブタンク１０から内蔵タンク２１への恒温水送給が停止する。その後、再び、内蔵タンク２１内に溜まる空気量が徐々に増加し、上記の動作を繰り返すのである。
【００３０】
以上のことから明らかなように、リザーブタンク１０を内蔵タンク２１よりも高位置に設置することによって、液面レベルＩＬがエア抜きライン５２の接続位置ＰＡよりも低下するとリザーブタンク１０から内蔵タンク２１へと自動的に給水され、液面レベルＩＬがエア抜きライン５２の接続位置ＰＡよりも上昇した時点でその給水が自動的に停止されることとなる。換言すれば、水位センサや電磁弁等の複雑な機構を設けることなく、容易に自動的に内蔵タンク２１への給水を行うことができ、しかも、内蔵タンク２１内の液面レベルＩＬがその接続位置ＰＡ近傍となるように制御されるのである。
【００３１】
これによって、作業者が複数のサーキュレータ２０の全ての内蔵タンク２１を監視する必要がなくなるとともに、人手によって内蔵タンク２１への給水を行うことも不要となり、大幅な工数削減が可能となる。また、基板処理装置の立ち上げ時にも、各サーキュレータ２０の内蔵タンク２１に自動的に給水を行うことができるため、装置のセットアップのための作業工数を大幅に削減することができる。さらに、作業者の人手によって内蔵タンク２１への給水を行う場合のような漏液を防止することもできる。
【００３２】
また、本実施形態においては、内蔵タンク２１におけるエア抜きライン５２の接続位置ＰＡを循環経路の送り出し側出口ＰＥよりも高位置としている。エア抜きライン５２の接続位置ＰＡは内蔵タンク２１内の液面レベルＩＬを規定するものであり、これが送り出し側出口ＰＥよりも高位置であることは、送り出し側出口ＰＥが常に恒温水に接していることを意味している。従って、送り出し側出口ＰＥから空気が入り込んで循環ポンプ２３を損傷させることを防止できる。
【００３３】
また、通常処理時、すなわちリザーブタンク１０に対して給水やエア抜きを行うとき以外は、供給バルブ１５およびエア抜きバルブ１７の双方を閉鎖することによって、リザーブタンク１０を閉鎖系としている。一般に基板処理装置においては、恒温水の循環経路の最高位置がリザーブタンク１０の設置位置よりも高位置である。正確には、図２に示すように、循環経路において恒温水が到達する最高位置ＳＬがリザーブタンク１０内の液面レベルＲＬよりも高位置となるように配置されている。従って、エア抜きバルブ１７等が開放されてリザーブタンク１０が開放系とされている場合は、装置停止時に循環ポンプ２３を停止すると、循環経路内の恒温水が圧力差によって逆流してエア抜きバルブ１７から吹き出すこととなる。このため、本実施形態においては、供給バルブ１５およびエア抜きバルブ１７の双方を閉鎖することによって、リザーブタンク１０を閉鎖系とし、循環ポンプ２３の停止時であっても恒温水が逆流しないようにしている。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、循環経路に送り出した恒温水を全て帰還させる完全循環としていたが、循環経路に送り出した液体の一部を消費して残部を帰還させる一部循環の形態としても良い。具体的には、例えば、循環させる液体を恒温水ではなくバッチ式の基板処理装置における洗浄液等としたときには一部循環の形態となる。一部循環の循環形態としたときには、循環液の一部が消費されて内蔵タンク２１内の液量が常に減少し続けることとなる。そして、内蔵タンク２１内の液面レベルＩＬがエア抜きライン５２の接続位置ＰＡよりも低下したときには、上記恒温水の場合と同様に、高位置のリザーブタンク１０に貯留されている液体が自重によって送給管５１を経て内蔵タンク２１に自動的に送給される。その結果、水位センサや電磁弁等の複雑な機構を設けることなく、容易に自動的に内蔵タンク２１への液体の補充を行うことができ、液体補充に伴う作業者の工数を大幅に削減することができる。
【００３５】
なお、循環液として恒温水以外のものを用いる場合には、温調部２２に代えて循環液の性質を調整する適宜の処理部を採用することができる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、処理部９０に熱交換器９２およびスピン処理部９４を設けていたが、これに代えて恒温水を使用する適宜の装置を処理部９０に組み込むことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明によれば、予備タンクを内蔵タンクよりも高位置に設置しているため、予備タンク内の液体が自重によって内蔵タンクに供給されることとなるため、複雑な機構を設けることなく、容易に自動的に内蔵タンクへの液体の補充を行うことができる。また、循環経路の最高位置が予備タンクの設置位置よりも高位置であり、予備タンクを閉鎖系としているため、循環経路から予備タンクへの液体の逆流を防止することができる。
【００３８】
また、請求項２の発明によれば、内蔵タンクから予備タンクに向けてエアを逃がすエア抜きラインを設けているため、循環経路から帰還してきた空気を予備タンクに逃がすことができる。
【００３９】
また、請求項３の発明によれば、内蔵タンクにおけるエア抜きラインの接続位置を循環経路の送り出し側出口よりも高位置としているため、その送り出し側出口から空気が入り込んで循環ポンプを損傷させるのを防止することができる。
【００４１】
また、請求項４の発明によれば、液体が恒温水であって、恒温水を温調する温調手段を備えるため、恒温水を循環させて温調を行うとともに、その恒温水を自動的に内蔵タンクに補充することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の恒温水循環システムの概略構成を示す図である。
【図２】リザーブタンクおよび循環経路の配置構成を示す図である。
【図３】内蔵タンクに残留空気が混入する様子を示す図である。
【符号の説明】
１０リザーブタンク
１５供給バルブ
１７エア抜きバルブ
２０サーキュレータ
２１内蔵タンク
２２温調部
２３循環ポンプ
５１送給管
５２エア抜きライン
８０配管
９０処理部
ＰＡエア抜きラインの接続位置
ＰＥ循環経路の送り出し側出口

Claims

基板処理に必要な液体を循環使用する基板処理装置であって、
前記液体が循環する循環経路と、
前記循環経路の一部として設けられ、前記循環経路から帰還した液体を貯留する内蔵タンクおよび前記内蔵タンク内の液体を前記循環経路に送り出す循環ポンプを有する循環手段と、
前記内蔵タンクに液体を供給する予備タンクと、
前記予備タンクから前記内蔵タンクに液体を送給する送給管と、
を備え、
前記予備タンクを前記内蔵タンクよりも高位置に設置し、
前記循環経路の最高位置は前記予備タンクの設置位置よりも高位置であり、
前記予備タンクは閉鎖系とされていることを特徴とする基板処理装置。
請求項１記載の基板処理装置において、
前記内蔵タンクから前記予備タンクに向けてエアを逃がすエア抜きラインをさらに設けることを特徴とする基板処理装置。
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、
前記内蔵タンクにおける前記エア抜きラインの接続位置は、前記循環経路の送り出し側出口よりも高位置であることを特徴とする基板処理装置。
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、
前記液体は恒温水であり、
前記循環手段は、恒温水を温調する温調手段を備えることを特徴とする基板処理装置。