JP4043593B2

JP4043593B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP4043593B2
Application number: JP12128298A
Authority: JP
Inventors: 寿一後藤; 純成山辺
Original assignee: 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: JPH11309404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶ディスプレーに用いられるガラス基板などの上に形成された薄膜を薬液により現像処理したり、例えば半導体ウエハに用いるケイ素基板を清浄化するためにエッチング処理したり、あるいはコーティング材をコーティング処理する場合に用いられる基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の基板処理装置の薬液処理部断面図を示す。
【０００３】
この図にて、薬液吐出ノズル１および純水吐出ノズル２が基板３上に配置されており、基板３は回転チャック４上に真空吸着により保持されている。回転チャック４はモータ５により回転駆動され、基板３は任意の回転速度で回転する。
【０００４】
基板３の回転中に基板３の中心に向けて薬液および純水が吐出され、基板３上の全面に広げられる。
【０００５】
基板３の周囲は、固定されたカップ６で覆われており、基板３上に吐出された薬液あるいは純水を外部に飛散させないよう回収し、排液配管７を介し回収タンク（図示せず）に排出し、分離処理する。
【０００６】
薬液処理シーケンスについて説明する。被処理体である薄膜を形成された基板３を回転チャック４に真空吸着により保持した後、１００r.p.m.程度で回転させる。
【０００７】
基板３の回転中に、薬液吐出ノズル１より薬液が基板３の中央部に吐出され、基板全面に一様に広げられる。
【０００８】
薬液は、基板３に沿って周囲に振り切られ、カップ６の内壁に衝突して落下し、カップ６の下部に溜まり、排液配管７に流れ込み、回収タンク（図示せず）に排出される。
【０００９】
基板３の薬液処理が終わった後、基板３を再度１００r.p.m.で回転させ、純水吐出ノズル２より純水を吐出し、薬液処理を停止させるため純水置換する。
【００１０】
純水は、薬液と同様に振り切られて、カップ６の下部に集められ、同様に回収タンクに排出される。
【００１１】
置換終了後、純水の供給を停止し、基板３を２０００r.p.m.で高速回転し、乾燥させる。この際、振り切られた純水も同様に回収タンクに排出される。
【００１２】
薬液廃液は濃度が高いため、酸アルカリ排水に使用する廃液処理設備で中和処理される。
【００１３】
この廃液処理は生産規模に比例して容量が大きくなり、回収に要する費用も高額になる。それゆえ、薬液廃液量を極力少なくする必要がある。
【００１４】
廃液量の削減対策として、薬液および純水の使用量の削減、薬液と純水との分離が考えられる。
【００１５】
薬液は、置換に必要な純水が混入すると、処理速度の低下などによる薄膜残りで製品に大きな影響を与える。故に使用量の削減以上に、薬液廃液中の純水を分離することが重要である。
【００１６】
しかし、薬液処理後すぐに純水置換しなければ、処理むらが発生し、処理後のパターン線幅が面内で不均一になるため、同一のカップ６内で薬液処理から純水置換まで行なう必要がある。
【００１７】
その場合、カップ６に接続された排液配管７を、処理シーケンスに従って２系統に切り替える方法も考えられるが、カップ６の下部で液溜まりが生じるため、この部分で純水と薬液とが混ざり、分離不可能である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、薬液処理の直後に純水置換を行う場合は、廃液を薬液廃液と純水とに分離することが困難であり、多量の廃液を回収処理することになるなどの問題がある。
【００１９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、異なる処理廃液の区分回収を可能とする基板処理装置を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板処理装置は、基板を支持して回転する回転部材と、回転部材により回転駆動される基板に第１の液および第２の液を供給する液供給手段と、回転部材に設けられた一方の液を溜める凹部と、凹部から一方の液を排出する液排出手段と、回転部材の周囲に設けられ基板より回転部材の外周へ振り切られた他方の液を回収する容器とを具備したものである。
【００２１】
これにより、回転部材の凹部に溜まった一方の液を液排出手段により回収でき、また、基板より回転部材の周囲に振り切られた他方の液を一つの容器で区分回収できる。
【００２２】
凹部は、回転部材の中央部に設けられ、液排出手段は、凹部に設けられた液排出溝と、液排出溝に接続されて回転部材を回転駆動する中空回転軸とを具備したものである。
【００２３】
これにより、回転部材を回転駆動する中空回転軸を、液排出手段としても用いるから、構造の簡略化を図れる。
【００２４】
凹部は、回転部材の偏心部に設けられ、液排出手段は、凹部に設けられた液排出溝と、液排出溝の下側に配置された回収管とを具備したものでも良い。
【００２５】
これにより、回転部材の偏心部の任意の位置に複数の液排出手段を設けることが可能となり、凹部に溜まった液を短時間で排出できる。
【００２６】
凹部の液排出溝に開閉自在に設けられた弁体と、弁体を開閉操作する開閉手段とを具備したものでも良い。
【００２７】
これにより、一方の液に他方の液が混入するおそれを弁体で確実に防止できるとともに、開閉手段により弁体を開いて凹部に溜まった液を排出できる。
【００２８】
液排出手段は、凹部に挿入された回収管と、回収管中に設けられた吸込用ポンプとを具備したものでも良い。
【００２９】
これにより、凹部に溜まった液を吸込用ポンプにより回収管を経て任意の高さに排出できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板処理装置を図１乃至図９に示された種々の実施形態を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を示し、これらの図において、71はベースであり、このベース71上に、回転速度を可変制御できるモータ72の本体部が固定されている。このモータ72は、中空回転軸73を有し、この中空回転軸73の上端部に回転部材としての回転チャック74が、その中央部で一体的に取付けられている。
【００３１】
この回転チャック74は、急勾配の傾斜部75と緩勾配の傾斜部76とにより凹形の容器（皿）状またはロート状に形成され、この回転チャック74の中央部が最も深くなるように、回転チャック74の内部に液を溜める凹部77が形成されている。
【００３２】
回転チャック74の上面には複数のスペーサピン78が設けられ、このスペーサピン78にて、例えば液晶ディスプレーに用いられるガラス基板などの基板17が、回転チャック74の上面と密着しないように保持される。
【００３３】
この基板17上には、第１の液としての薬液（現像液など）L1を供給する液供給手段としての薬液吐出ノズル18と、第２の液としての純水L2を供給する液供給手段としての純水吐出ノズル19とがそれぞれ配置されており、それぞれのノズル先端開口は基板17の中心に向けてセットされている。
【００３４】
前記凹部77の中央部には、この凹部77から液を排出する液排出手段81が設けられている。
【００３５】
この液排出手段81は、ロート状に形成された回転チャック74の最下部に中空回転軸73が配設され、回転チャック74の凹部77にて最も低位に位置する中央部に、図２に示されるように半球形の液排出溝82が設けられ、この液排出溝82に中空回転軸73の内孔83が連通され、さらに、凹部77の液排出溝82には、回収制御バルブである球形の弁体84が嵌脱自在かつ開閉自在に設けられ、この弁体84に対し、弁体84を開閉操作する開閉手段としてのプッシャピン85が設けられている。
【００３６】
このプッシャピン85は、中空回転軸73の内孔83に上下動自在に遊嵌され、このプッシャピン85の上端が弁体84の下面に対し弁体84を押上可能に対向され、また、プッシャピン85の下端部は、図示されない流体圧シリンダなどにより上下動可能に設けられている。
【００３７】
また、ベース71から、回転チャック74のネック部となる中空回転軸73の外周部にわたって整流板91が設けられている。
【００３８】
この整流板91には、筒状の立上部92と斜面部93と水平面部94と内筒部95とが連続的に形成され、回転された基板17から振り切られた薬液廃液または水洗廃液がモータ72側へ侵入するおそれを水平面部94および内筒部95により防止し、また、斜面部93および立上部92により下方へ落下する廃液流れを円滑に案内する。
【００３９】
さらに、この整流板91の外周部にてベース71上に、基板17より回転チャック74の外周へ振り切られた液を回収する容器としてのカップ96が、回転チャック74の外周を覆うように設けられている。
【００４０】
このカップ96と前記整流板91との間には、基板17より回転チャック74の外周へ振り切られた液を回収する回収室97が設けられている。
【００４１】
カップ96の下部内側には、回収室97に連通された排水配管98が接続され、またカップ96の上部中央には、前記薬液吐出ノズル18および純水吐出ノズル19が挿入される開口部99が形成されている。
【００４２】
なお、前記弁体84は、必ずしもボール状でなくても良く、例えば板状でも良い。さらに、弁体84の開閉手段は、プッシャピン85に限定されるものでもなく、プッシャピン85以外の開閉手段としては、例えば、圧搾空気を吹き込むエアブローや、あるいは弁体84を耐薬品コートの施された鉄球などで形成して、電磁石により開閉するようにしても良い。
【００４３】
次に、図２および図３を用いて、回転チャック74の中空回転軸73より液を回収する作用を説明する。
【００４４】
図２に示されるように、薬液処理時や終了時には、プッシャピン85の押上作用により、中空回転軸73上にあるボール状の弁体84を液排出溝82内から押し開き、回転チャック74の凹部77内に溜まっている薬液廃液を、中空回転軸73の内孔83を通じて外部の薬液廃液用回収タンク（図示せず）に排出する。
【００４５】
一方、図３に示されるように、水洗時には、プッシャピン85を下降させて、その押上作用を解除することにより、弁体84を自重により液排出溝82内に戻して、中空回転軸73上の上端開口を閉止しながら、回転チャック74の遠心力で基板17から振り切られた水洗廃液を、回転チャック74の周囲に飛散させて、カップ96内の回収室97に回収する。
【００４６】
次に、図１乃至図３に示された実施形態における薬液処理シーケンスについて説明する。
【００４７】
基板17を回転チャック74で保持した後、基板17を１００r.p.m.で回転させ、薬液吐出ノズル18より薬液L1を基板17の中央部へ吐出し、基板17上に薬液を広げ、基板17に塗布された感光剤を現像処理するなどの薬液処理を行う。
【００４８】
この時、回収用の弁体84は、図２に示されるようにプッシャピン85の押上作用により開いているから、薬液廃液は中空回転軸73の内孔83を経て、図示されない薬液廃液用回収タンクに回収される。
【００４９】
一定時間、薬液処理を行った後、プッシャピン85の下降により弁体84を閉めて、基板17を５００r.p.m.で２秒間回転させ、基板17上に乗っている薬液を振り切るが、ほとんどの薬液廃液は、既に中空回転軸73を経て薬液廃液用回収タンクに回収されている。
【００５０】
次に基板を３００r.p.m.に減速させ、純水吐出ノズル19より基板17上への純水L2の吐出を開始し、基板17上に残った薬液を純水で置換する水洗処理を行う。
【００５１】
この純水置換後、純水L2の吐出を停止し、基板17を２０００r.p.m.で高速回転させて乾燥させる。
【００５２】
これらの水洗時および乾燥時の水洗廃液は、回転チャック74の液排出溝82を弁体84により閉じているため中空回転軸73の内孔83には排出されず、回転チャック74の凹部77内から遠心力により回転チャック74の周囲に飛散し、最大でもカップ96の側壁に衝突してカップ96内の回収室97に回収され、排水配管98より水洗廃液として建屋処理施設に排水される。
【００５３】
このように、中空回転軸73上の弁体84をプッシャピン85の上下動で切り替えることにより、回収する薬液廃液と水洗廃液とを確実に切り分けることができるとともに、図１０に示された現状の単カップ方式でも、大きな改造をせずに優れた薬液分離を行える。
【００５４】
また、回転チャック74を回転駆動する中空回転軸73を液排出手段81として用い、回転チャック74の凹部77に溜まろうとする薬液廃液を中空回転軸73により回収し、また、基板17より回転チャック74の外周へ振り切られた水洗廃水を一つのカップ96で区分回収するから、構造の簡略化を図れる。
【００５５】
さらに、プッシャピン85による弁体84の開閉操作により、凹部77に溜まった薬液廃液と水洗廃液との排出経路を確実に切り替えることができ、薬液廃液が水洗廃液に混入するおそれを確実に防止できる。
【００５６】
次に、図４乃至図６を参照しながら、本発明に係る基板処理装置の第２実施形態を説明する。なお、図１乃至図３に示された実施形態と同様の部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
ベース71上に固定されたモータ72は、通常の中実の回転軸73を有し、この回転軸73の上端部に、回転部材としての回転チャック101が、その中央部で一体的に取付けられている。
【００５８】
この回転チャック101は、緩勾配の中高状の中央部102と、急勾配の周縁傾斜部103とにより、Ｗ形断面の皿状に形成されている。よって、この回転チャック101は、中央部より偏心部が最も深く形成され、この偏心部に液を溜めるための凹部104が設けられている。
【００５９】
この凹部104の任意の複数位置にて液を排出するための複数の液排出手段105が設けられている。
【００６０】
これらの液排出手段105は、回転チャック101の凹部104における最も低い位置の複数箇所に、図５および図６に示されるように半球形の液排出溝106が設けられ、この液排出溝106の下側に液排出口部107が突設され、さらに、この液排出口部107の下側に円環状樋形の液受部108が配置され、この液受部108の下側に複数の回収管109が接続されている。液受部108および回収管109は、ベース71または整流板91の上部に取付けられている。
【００６１】
また、回転チャック101の凹部104内に設けられた前記半球形の液排出溝106には、回収制御バルブである球形の弁体111が嵌脱自在かつ開閉自在に設けられている。
【００６２】
さらに、前記回収管109および液排出口部107に、図５および図６に示されるように弁体111を開閉操作する開閉手段としてのプッシャピン112が遊嵌されている。このプッシャピン112は、図示されない流体圧シリンダなどにより上下動される。
【００６３】
そして、薬液処理時や終了時には、Ｗ状断面の回転チャック101の最下部に位置する弁体111を開くことにより、基板から振り切られた薬液は、いったん凹部104内に溜った後、回収管109などの液排出手段105を経て排出され、薬液廃液用回収タンクに戻される。複数の液排出手段105は、薬液の流量が多い場合に適している。
【００６４】
また、純水による水洗時には、弁体111を液排出溝106に戻して、液排出手段105を閉止するとともに、前記実施形態のように薬液処理時より高速で回転駆動される回転チャック101内から遠心力で振り切られた水洗水が、カップ96内に飛散され、排水配管98により建屋処理施設に送られる。
【００６５】
このように、弁体111を切り替えることにより、回収される薬液廃液と水洗廃液とを切り分け、一方の廃液に他方の廃液が混入するおそれを弁体111で確実に防止できるから、現状の単カップ方式でも大きな改造をせずに薬液分離できる。
【００６６】
次に、図７および図８は、図４乃至図６に示された第２実施形態における液排出手段105の液排出口部107を変形した変形例を示し、回転チャック101の凹部104における最も低い位置に、ほぼ凹形の弁体遊嵌部113が設けられ、この弁体遊嵌部113の内部に球形の弁体111を横方向に遊動できる大きさの液排出溝114が形成されている。
【００６７】
さらに、弁体遊嵌部113の下部に傾斜部115が形成され、前記液排出溝114にて傾斜部115の下降側に弁座116が設けられ、この弁座116を経て液排出溝114と連通する液排出口117が設けられている。
【００６８】
この液排出口117より前記プッシャピン112を挿入して、弁体111を突き上げると、弁体111は、図７に示されるように右側へ移動して弁座116を開き、液排出溝114を液排出口117に連通する。弁体111は、この弁座116を開いているときも液排出溝114内に保持される。
【００６９】
一方、プッシャピン112を下げると、弁体111は、図８に示されるように自重で傾斜部115を下降して、弁座116を閉じる。
【００７０】
次に、図９を参照しながら、本発明に係る基板処理装置の第３実施形態を説明する。なお、図４に示された実施形態と同様の部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００７１】
Ｗ形断面の皿状に形成された回転チャック101は、中央部より偏心部に液を溜めるための凹部104が設けられているが、液排出手段120として、凹部104の一部に回収管121の先端部122が挿入され、この回収管121に吸込用ポンプ123の吸込口が接続されている。この吸込用ポンプ123の吐出口は、図示されない薬液廃液用回収タンクに連通されている。
【００７２】
そして、この回収管121による回収作用を説明すると、薬液処理時や終了時には、基板17上から振り切られた薬液廃液は、断面がＷ状になっている回転チャック101の凹部104に溜るため、この凹部104の最下部まで挿入された回収管121を通して、吸込用ポンプ123により薬液廃液を吸引し、薬液廃液用回収タンクに戻す。
【００７３】
また、純水による水洗時には、回収管121を回転チャック101の凹部104から退避させたり、吸込用ポンプ123を停止したり、回収管121中に設けられた開閉弁（図示せず）を閉じると、前記実施形態のように薬液処理時より高速で回転駆動される回転チャック101の遠心力で、回転チャック101の凹部104から振り切られた水洗廃液が、カップ96内に飛散され、排水配管98により建屋処理施設に送られる。
【００７４】
この実施形態は、吸込用ポンプ123などの運転を切り替えることにより、回収される薬液廃液と水洗廃液とを切り分けることができるから、現状の単カップ方式でも大きな改造をせずに薬液分離を行える。さらに、凹部104に溜まった廃液を回収管121および吸込用ポンプ123により任意の高さ位置へ排出できる。
【００７５】
以上の、図１乃至図９に示された装置は、図１０に示された現在使用の装置を容易に改造して転用できる。
【００７６】
すなわち、従来のカップをそのまま用いて、回転チャック74，101などを交換するだけで、同一カップ内で分離、置換処理を行えるようになり、カップ外で置換処理を行う従来装置に比べ安く製作または改造でき、処理時間も格段に短くできる。
【００７７】
これにより、薬液むらの発生も防止でき、また薬液回収と水洗廃液は、各々別に回収されるため、混ざることなく分離されて再使用できる。特に、薬液廃液は、回収して処理することにより再使用でき、薬液廃液として破棄する量を大幅に低減でき、設備のランニングコストを大幅に低減できる。
【００７８】
さらに、回転チャック74，101は薬液が溜まる容器状に形成されており、エッチング中やエッチング後に溜まっている薬液を回転チャック74，101の中空回転軸73や回収管109，121などより容易に回収できる。
【００７９】
一方、水洗時は弁体84，111や吸込用ポンプ123を閉止するように切り替え、回転チャック74，101を回転させることで、遠心力により振り切られた水洗廃液がカップ96の側壁に衝突し、このカップ96の下部より排出される。
【００８０】
このように、中空回転軸73や回収管109，121を配設することにより廃液分離を容易に可能とするとともに、その切り替えを、薬液の振り切り処理と純水置換処理との間に短時間で行って、処理された基板の品質を高めることができる。
【００８１】
また、配管などに付着している微量の薬液廃液が水洗廃液に混ざると、水洗廃液中の薬液濃度が増えるおそれもあるが、置換に使用する純水使用量全体の１０分の１以下の増加であるため、従来技術の薬液廃液および水洗廃液を回収する方法と比較すると、改善効果は十分ある。
【００８２】
なお、本説明では、現像液と純水との組合せを例にとり説明したが、この発明は、現像液と純水との切り替えに限定されるものではなく、例えば複数のエッチング液の切り替えなどにも適用可能であることは言うまでもない。
【００８３】
さらに、本説明では、液供給手段として先端が開口した管状のノズル18，19の先端開口より薬液などを吐出しているが、液供給手段は、この形態のノズルに限定されるものではなく、基板に対向して配されるシャワー吐出面に多数のシャワー吐出孔が穿設された面状ノズルや、管の側面に多数のシャワー吐出孔が穿設された直線状ノズルを基板面に沿って移動させる可動ノズルでも良い。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、異なる処理廃液を区分回収して、それらの回収時の混合を防止できるから、各処理廃液の回収効率を大幅に向上でき、廃液処理設備のランニングコストを大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】同上第１実施形態における弁体開放時（薬液回収時）の拡大断面図である。
【図３】同上第１実施形態における弁体閉止時（水洗時）の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る基板処理装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図５】同上第２実施形態における弁体開放時（薬液回収時）の拡大断面図である。
【図６】同上第２実施形態における弁体閉止時（水洗時）の拡大断面図である。
【図７】同上第２実施形態における液排出手段の液排出口部を変形した変形例を示す弁体開放時（薬液回収時）の拡大断面図である。
【図８】同上変形例における弁体閉止時（水洗時）の拡大断面図である。
【図９】本発明に係る基板処理装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図１０】従来の基板処理装置を示す断面図である。
【符号の説明】
17 基板
18 液供給手段としての薬液吐出ノズル
19 液供給手段としての純水吐出ノズル
73 中空回転軸
74 ， 101 回転部材としての回転チャック
77，104 凹部
81，105，120 液排出手段
82，106，114 液排出溝
84，111 弁体
85，112 開閉手段としてのプッシャピン
96 容器としてのカップ
109 回収管
121 回収管
123 吸込用ポンプ
L1 第１の液としての薬液
L2 第２の液としての純水

Claims

基板を支持して回転する回転部材と、
回転部材により回転駆動される基板に第１の液および第２の液を供給する液供給手段と、
回転部材に設けられた一方の液を溜める凹部と、
凹部から一方の液を排出する液排出手段と、
回転部材の周囲に設けられ基板より回転部材の外周へ振り切られた他方の液を回収する容器と
を具備したことを特徴とする基板処理装置。
凹部は、回転部材の中央部に設けられ、
液排出手段は、
凹部に設けられた液排出溝と、
液排出溝に接続されて回転部材を回転駆動する中空回転軸と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
凹部は、回転部材の偏心部に設けられ、
液排出手段は、
凹部に設けられた液排出溝と、
液排出溝の下側に配置された回収管と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
凹部の液排出溝に開閉自在に設けられた弁体と、
弁体を開閉操作する開閉手段と
を具備したことを特徴とする請求項２または３記載の基板処理装置。
液排出手段は、
凹部に挿入された回収管と、
回収管中に設けられた吸込用ポンプと
を具備したことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。