JP4308856B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ、ＬＣＤ（液晶表示装置）用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、プリント基板などの各種被処理基板に対して現像液、エッチング液およびリンス液などの処理液を供給して処理するための基板処理装置および基板処理方法に関する。

各種被処理基板に対して処理液を供給して処理を行う基板処理装置として、例えば特開平１−２５０９５８号公報に開示されたものがある。かかる公報に開示された装置は、基板を処理槽内で水平姿勢で搬送しつつその表面に処理液としての現像液をシャワー状に供給して現像処理を行った後、基板をバッファ槽へ搬送してそこで基板を一旦傾斜させて基板上の現像液を流し落として基板を水平姿勢に戻し、次に基板を水洗槽へ搬送して水洗処理している。

上記従来装置においては、処理時間中に現像液をシャワー状に供給し続けているため、現像液の使用量が多くなり、ランニングコストが高い。また、現像処理された基板に対する水洗処理を水平姿勢で行っているため、基板の中央部付近に水洗水が滞留する。このため、水洗の効率が悪く、水洗が不充分になったり水洗に長時間を要し、また基板中央に滞留した水洗水の重みで基板が下側に凸になるよう撓んでしまい、基板が破損する虞があると共に、基板の中央への水洗水の滞留を助長してしまう。

なお、かかる問題は現像処理後に水洗処理する場合に生じる特有の問題というわけではなく、他の処理、例えば処理液としてエッチング液を基板に供給してエッチング処理した後に水洗処理する場合にも生じる問題であり、処理液を基板に供給して処理した後で水洗処理する基板処理装置および基板処理方法において共通して発生する問題である。

そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、処理液の消費量を低減できてランニングコストが安く、また効率よく水洗を行うことができて基板の破損の虞もない基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板の表面に処理液を供給して処理する基板処理装置において、基板を水平姿勢で搬送する搬送手段と、水平姿勢で搬送される基板の表面に処理液を供給して処理液の表面張力により基板表面に液層を形成する液層形成手段と、前記液層が形成された基板を保持して液層の処理液による処理を進行させる処理進行手段と、液層による処理終了後の基板の姿勢を傾斜姿勢に変換する姿勢変換手段と、姿勢変換手段により傾斜姿勢とされた基板の表面に前記液層形成手段により供給される処理液と同じ処理液であって新しい処理液を供給する処理液供給手段と、前記新しい処理液が供給された後の基板の表面に洗浄液を供給して洗浄する洗浄手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、水平姿勢で搬送される基板の表面に処理液を供給して処理液の表面張力により基板表面に処理液の液層を形成する工程と、処理液の供給を止めて処理液の液層が形成された基板を保持して液層の処理液による処理を進行させる工程と、処理液の液層による処理終了後に基板の姿勢を傾斜姿勢に変換して処理液の流化を行う工程と、傾斜姿勢に変換された基板の表面に前記液層を形成する処理液と同じ処理液であって新しい処理液を供給する工程と、前記新しい処理液が供給された後の基板の表面に洗浄液を供給して洗浄する工程とを備えたことを特徴とする基板処理方法である。

請求項１および請求項２の発明によれば、液層の処理液による処理を終了した基板の表面に新しい処理液を供給して、新しい清浄な処理液によって処理工程の最後を処理でき、処理終了時の基板の表面を清浄な状態にできる。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の基板処理装置の全体構成を模式的に示す側面図である。この基板処理装置１は、矩形のＬＣＤ用ガラス基板（以下、単に基板と称す）Ｓの表面に処理液である現像液を供給して現像処理した後、洗浄液を供給して洗浄処理するものである。

この基板処理装置１は、水平姿勢で搬送される基板Ｓの表面に現像液を供給して現像液の表面張力により基板Ｓ表面に現像液の液層を形成する液層形成室２と、現像液の液層が形成された基板Ｓを保持して液層の現像液による処理を進行させる処理進行室３と、現像液の液層による処理終了後の基板Ｓの姿勢を水平姿勢から傾斜姿勢に変換する姿勢変換室４と、傾斜姿勢の基板Ｓの表面に洗浄液を供給して洗浄する洗浄室５と、洗浄後の基板Ｓを乾燥させる乾燥室６と、乾燥後の基板を水平姿勢に戻す姿勢変換室７とを備える。

液層形成室２には、基板Ｓを水平姿勢で搬送する搬送ローラ２１と、この搬送ローラ２１により水平姿勢で搬送される基板Ｓの表面に現像液を供給してその上面に現像液の液層を形成する現像液供給ノズル２２とが設けられる。搬送ローラ２１として、図２に示すように、基板Ｓの裏面中央部に触れることなく基板Ｓの裏面端縁と裏面の中央部の一部のみを支持し、かつ基板Ｓの蛇行を防止するための鍔２１ａが形成された、いわゆる鍔付き端縁支持ローラが使用されている。また、現像液供給ノズル２２には、現像液タンク１１に貯留された現像液がポンプ１２により供給される。

処理進行室３には、液層形成室２から現像液の液層が上面に形成された状態で搬送ローラ２１により搬送されてくる基板Ｓを受け入れ、かかる状態で保持する搬送ローラ３１が設けられる。搬送ローラ３１は、１本の回転軸３１ａの複数箇所に、基板の下面に接触する支持円盤３１ｂを設けて構成される。

図３は姿勢変換室４の平面図である。姿勢変換室４には、処理進行室３から現像液の液層が形成された状態で搬送ローラ３１により搬送されてくる基板Ｓを受け入れて保持する搬送ローラ４１が設けられる。搬送ローラ４１は、搬送ローラ３１と同様の構成のものである。なお、かかる搬送ローラ３１、４１では、基板Ｓに搬送中に多少の蛇行を生じて、図３に破線で示すように左右に位置ズレを起こす可能性があるため、姿勢変換室４の基板搬送方向下流側には、基板Ｓに位置ズレが生じた場合にかかる位置ズレを矯正して正しい位置（図３に実線で示す）に基板Ｓを位置させるための位置矯正手段を設けてある。かかる位置矯正手段は、シリンダ４６により進退して位置ズレを起こした基板Ｓの端縁部に接触して正しい位置へ案内するローラ４７よりなる。また、姿勢変換室４には、基板Ｓを水平姿勢で保持する状態と、基板搬送方向に向かって右下がりの傾斜姿勢で保持する状態とに、搬送ローラ４１の姿勢を切り替えることができる傾斜機構４２が設けられている。傾斜機構４２は、搬送ローラ４１の左右を回転自在に支持するローラ枠４３と、基板の搬送進行方向（基板搬送方向）に向かって右側においてローラ枠４３を回転自在に軸支する、基板搬送方向と平行に設けられた軸４４と、基板搬送方向に向かって左側において、ローラ枠４３と結合されてかかるローラ枠４３の左側を上昇させるシリンダ４５とよりなっている。

かかる傾斜機構４２により、姿勢変換室４では、図４に示すように搬送ローラ４１を水平姿勢にしておいて処理進行室３から搬送ローラ３１により水平姿勢で搬送されてくる基板Ｓを受け入れた後、図５に示すように、シリンダ４５を伸張させて搬送ローラ４１を傾け、基板Ｓを基板搬送方向に向かって右下がりに傾斜した状態で搬送可能になっている。

なお、液層形成室２、処理進行室３、姿勢変換室４により現像処理室が構成され、これらの室の下方には現像液を回収する受け皿Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4が設けられ、
これら受け皿Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4によって回収された現像液は現像液タンク１１へ回
収されて再利用される。

洗浄室５は、姿勢変換室４から傾斜姿勢で搬送ローラ４１により搬送されてくる基板Ｓを受け入れて同じ傾斜姿勢で搬送する搬送ローラ５１と、搬送ローラ５１により傾斜姿勢で搬送される基板Ｓの上面に対して洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル５２と、基板Ｓの下面に対して洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル５３と、基板Ｓの下面に対して接触して洗浄するロールブラシ５４とよりなっている。洗浄液供給ノズル５２、５３は洗浄液としての超純水供給源５５に接続されている。搬送ローラ５１は搬送ローラ２１と同様の鍔付き端縁支持ローラよりなる。

乾燥室６は、洗浄室５から傾斜姿勢で搬送ローラ５１により搬送されてくる基板Ｓを受け入れて同じ傾斜姿勢で搬送する搬送ローラ６１と、搬送ローラ６１により傾斜姿勢で搬送される基板Ｓの上面に対してエアを吹き付けて洗浄液を吹き飛ばし乾燥させるエアナイフ６２と、基板Ｓの下面に対してエアを吹き付けて洗浄液を吹き飛ばし乾燥させるエアナイフ６３とを有する。搬送ローラ６１は搬送ローラ２１と同様の鍔付き端縁支持ローラよりなる。

姿勢変換室７には、乾燥室６から搬送ローラ６１により搬送されてくる基板Ｓを受け入れて保持する搬送ローラ７１が設けられる。搬送ローラ７１は搬送ローラ２１と同様の鍔付き端縁支持ローラよりなる。また、姿勢変換室７には、基板Ｓを水平姿勢で保持する状態と、基板搬送方向に向かって右下がりの傾斜姿勢で保持する状態とに、搬送ローラ７１の姿勢を切り替えることができる傾斜機構７２が設けられている。傾斜機構７２の構成は傾斜機構４２とほぼ同様であるので詳細な図示と説明は省略する。

なお、図１には示していないが、各室は処理液のミストが互いに浸入したりしないように区画する仕切によって仕切られている。また、各搬送ローラ２１、３１、４１、５１、６１、７１は図示しない駆動源により回転駆動され、それら個々の駆動の入り切りおよび駆動速度などを含めた基板処理装置１全体の動作は、図示しないマイクロコンピュータよりなる制御部によって制御される。

次に、制御部の制御に基づく基板処理装置１の動作とそれによる処理方法を詳細に説明する。

図示しない基板供給装置から供給される基板Ｓは、搬送ローラ２１により水平姿勢で搬送されて液層形成室２内を一定速度で通過し、その間に基板Ｓの表面に現像液供給ノズル２２から現像液が供給され、供給された現像液は、表面張力によって基板Ｓ表面に現像液の液層を形成する。

液層形成室２において現像液の液層が形成された状態の基板Ｓは搬送ローラ２１から搬送ローラ３１へ渡されて処理進行室３へ搬送される。搬送ローラ３１は、基板Ｓを受け取って処理進行室３へ搬入すると、その駆動による基板Ｓの搬送を所定時間、一時的に停止させて基板Ｓを静止させるか、または搬送速度を遅くすることにより、その上面に形成されている液層の現像液による処理を進行させ、いわゆるパドル現像を行う。なお、この間において搬送ローラ３１が停止または減速するため、後続の基板Ｓは基板同士の衝突を避けるだけの距離を考慮して搬送される。

この処理進行室３においては、基板Ｓの上面への新たな現像液の供給は行わず、液層形成室２において供給された現像液のみで現像処理を行うので、現像液の消費量を低減できる。なお処理進行室３においては、搬送ローラ２１のような鍔付き端縁支持ローラを用いると、基板Ｓの端縁が鍔部に接触して、表面張力により基板Ｓの上面に保持されている現像液が鍔部に接触し、現像液が流出してしまう虞があるため、ここでは基板Ｓの下面のみに接触して支持する搬送ローラ３１を使用している。現像液の流出の量などの点で問題がなければ、鍔付き端縁支持ローラを用いるほうが、基板搬送の安定性の点で望ましい。また、搬送ローラ３１上での基板Ｓの搬送中に、図３に２点鎖線で示すように基板Ｓが左右に位置ズレを起す場合があるが、この位置ズレは後述するように姿勢変換室４で矯正される。

処理進行室３において所定時間だけ現像処理が行われると、基板Ｓは上面に現像液の液層が形成されたままの状態で搬送ローラ３１から搬送ローラ４１へ渡されて姿勢変換室４へ搬送される。姿勢変換室４の搬送ローラ４１上へ基板Ｓが運ばれると、まずシリンダ４６がローラ４７を駆動して基板Ｓの位置を矯正して正しい搬送位置にする。次に傾斜機構４２のシリンダ４５が伸張して搬送ローラ４１を傾斜させ、基板Ｓを基板搬送方向に向かって右側へ傾斜した姿勢とする。なお、かかる姿勢変換動作は、搬送ローラ４１を駆動したままの状態で行っても良いし、搬送ローラ４１を一旦停止させて行っても良い。この基板Ｓの傾斜により、基板Ｓの上面の液層の現像液のほとんど全ては流下するため、現像液が後工程へ持ち出される量はきわめて少ない。しかも、流下した現像液については、下方の受け皿Ｔ4に回収される。

この姿勢変換室４において、図１に破線で示す現像液ノズル４９が設けられ、基板Ｓを傾斜姿勢にした後に、図示しない現像液供給源から新しい現像液が基板Ｓの表面に供給される。かかる構成とすれば、パドル現像を終了した基板Ｓの表面に新しい現像液を供給して、新しい清浄な現像液によって現像工程の最後を処理でき、現像終了時の基板Ｓ表面を清浄な状態にできる。

姿勢変換室４で傾斜姿勢とされて搬送ローラ４１により搬送されてくる基板Ｓは、同じ傾斜姿勢のままで搬送ローラ５１へ渡されて洗浄室５へ搬送される。この姿勢変換室４から洗浄室５への搬送は、他の搬送動作よりも搬送ローラ４１、５１を高速に駆動して行われる。これにより、基板Ｓの全面にできるだけ時間差なく洗浄液を供給して基板Ｓに触れている現像液を洗い落として、ムラ無く速やかに現像処理を終了することができる。

洗浄室５においては、搬送ローラ５１により傾斜姿勢で搬送される基板Ｓの上面及び下面に対して洗浄液供給ノズル５２，５３から洗浄液を供給して洗浄する。このとき、基板Ｓは傾斜姿勢のままであるので洗浄液は速やかに下側に流れ落ちることになり、基板Ｓの中央部付近に洗浄液が滞留することはなく水洗の効率が良く、短時間に充分に水洗でき、かつ、基板Ｓ中央に滞留した洗浄液の重みで基板Ｓがたわんだり破損してしまう虞もない。またここでは、基板Ｓにおいて現像処理を施さない下面側にはロールブラシ５４を設けて充分な洗浄効果を得られるようにしている。なお、ここで、基板Ｓの裏面には液層形成室２において現像液を供給する際に多少の現像液が回り込んでおり、基板Ｓを傾斜姿勢にしても多少の現像液が付着したままとなっており、かかる現像液としてアルカリ現像液を用いれば、かかるアルカリ成分が洗剤としての作用も果すため、基板Ｓの下面側に設けたロールブラシ５４の作用と相俟って、充分な洗浄作用が得られる。なお、ロールブラシ５４による洗浄後の下面には、洗浄液供給ノズル５３から洗浄液（超純水）が供給されて現像液成分も充分に除去される。

洗浄室５から傾斜姿勢で搬送ローラ５１により搬送されてくる基板Ｓは同じ傾斜姿勢のままで搬送ローラ６１へ渡されて乾燥室６へ搬送される。搬送室６においては、搬送ローラ６１により傾斜姿勢で搬送される基板Ｓの上面及び下面にエアナイフ６２，６３からエアを吹き付けて洗浄液を吹き飛ばし乾燥させる。基板Ｓが傾斜姿勢であるから洗浄液はすでにほとんどが流れ落ちているが、エアナイフ６２，６３の作用により基板Ｓはより速やかにかつ均一に乾燥する。

乾燥室６から傾斜姿勢で搬送ローラ６１により搬送されてくる基板Ｓは同じ傾斜姿勢のままで搬送ローラ７１へ渡されて姿勢変換室７へ搬送される。姿勢変換室７の搬送ローラ７１上へ基板Ｓが運ばれると、傾斜機構７２のシリンダ（図示せず）が収縮して搬送ローラ７１を水平状態とし、基板Ｓを水平姿勢とする。そして、かかる姿勢変換動作後に、搬送ローラ７１を駆動して基板Ｓを図示しない基板受け入れ装置へ搬出する。

なお、以上の実施形態においては、現像液の液層を形成された基板Ｓを保持して液層の現像液による処理を進行させる処理進行手段として処理進行室３を、現像液の液層による処理終了後の基板Ｓの姿勢を傾斜姿勢に変換する姿勢変換手段として姿勢変換室４を、それぞれ設けているが、それらは一体に構成することができる。すなわち、上記実施形態の基板処理装置１から処理進行室３を省略して、液層形成室２に続けて姿勢変換室４を設ければよい。かかる構成により、姿勢変換室４は姿勢変換手段と処理進行手段を兼用することになる。液層形成室２において現像液の液層を形成された基板Ｓが姿勢変換室４へ搬送されると、搬送ローラ４１の駆動による基板Ｓの搬送を所定時間、一時的に停止させて基板Ｓを一時的に静止させるか、または搬送速度を遅くすることにより、その上面に形成されている液層の現像液による処理を進行させてパドル現像を行う。そして、所定時間だけ現像処理が行われると、姿勢変換室４の傾斜機構４２のシリンダ４５を伸張して搬送ローラ４１を傾斜させ、基板Ｓを基板搬送方向に向かって右側へ傾斜した姿勢として、基板Ｓの上面の液層の現像液を流下すればよい。かかる構成によれば、処理進行室３を設ける必要がないため、装置をより小型化できる。なお、この場合も姿勢変換室４に位置矯正手段であるシリンダ４６とローラ４７を設ければよいが、この場合のこれらによる基板Ｓの位置矯正は、パドル現像が所定の処理時間だけすんで、基板Ｓを傾斜姿勢にする姿勢変換の直前に行うのがよい。これは処理進行室３において鍔付き端縁支持ローラを用いないのと同様に現像時間中における現像液の流下を防ぐためである。

なお、本発明において用いる現像液供給ノズル２２は、スプレー状に現像液を供給するものや、スリット状の吐出口を持ちカーテン状に現像液を供給するものなどが使用でき、またそれら一種ないし複数種を複数個組み合わせて使用することもできる。また、基板を傾斜姿勢にする手段としても、上記実施形態のように基板の片側を持ち上げる構成のほか、片側を下げる構成とすることもできる。また本発明は、現像処理装置に限らず、エッチング処理、剥離処理、予備洗浄処理など各種の処理を行う際に適用できる。

本発明の第１実施形態の基板処理装置の全体構成を示す模式的側面図である。 搬送ローラを示す正面図である。 姿勢変換室の平面図である。 姿勢変換室を示す斜視図である。 姿勢変換室を示す斜視図である。

符号の説明

２ 液層形成室
３ 処理進行室
４ 姿勢変換室
５ 洗浄室

Claims (2)

1. 基板の表面に処理液を供給して処理する基板処理装置において、
   基板を水平姿勢で搬送する搬送手段と、水平姿勢で搬送される基板の表面に処理液を供給して処理液の表面張力により基板表面に液層を形成する液層形成手段と、前記液層が形成された基板を保持して液層の処理液による処理を進行させる処理進行手段と、液層による処理終了後の基板の姿勢を傾斜姿勢に変換する姿勢変換手段と、姿勢変換手段により傾斜姿勢とされた基板の表面に前記液層形成手段により供給される処理液と同じ処理液であって新しい処理液を供給する処理液供給手段と、この処理液供給手段により新しい処理液が供給された後の基板の表面に洗浄液を供給して洗浄する洗浄手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 水平姿勢で搬送される基板の表面に処理液を供給して処理液の表面張力により基板表面に処理液の液層を形成する工程と、処理液の供給を止めて処理液の液層が形成された基板を保持して液層の処理液による処理を進行させる工程と、処理液の液層による処理終了後に基板の姿勢を傾斜姿勢に変換して処理液の流化を行う工程と、傾斜姿勢に変換された基板の表面に前記液層を形成する処理液と同じ処理液であって新しい処理液を供給する工程と、前記新しい処理液が供給された後の基板の表面に洗浄液を供給して洗浄する工程とを備えたことを特徴とする基板処理方法。
   

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