JP4637741B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の各種基板に対して基板処理を行う基板処理装置に係り、特に、基板を処理した後の各種処理液を回収する機構を改良した基板処理装置に関する。

従来、半導体ウェーハ、液晶表示装置用基板、記録ディスク用基板、或いはマスク用基板等の各種基板の表面処理を行う基板処理装置は、その用途に応じていわゆるバッチ式または枚葉式という２つの異なる方式に大別される。

このうち、バッチ式を採用した基板処理装置は、多数枚の被処理基板、例えば、半導体ウェーハ（以下、総称してウェーハという）をカセットにセットして、このカセットを処理槽に貯溜された処理液に浸漬して、これらのウェーハを一括して処理する装置であって、一度に大量のウェーハを処理できるという利点を有している。

また、枚葉式を採用した基板処理装置は、１枚のウェーハを載置台に載置し、この載置台を回転させながら、ウェーハ表面に処理液を滴下して、ウェーハを１枚ずつ処理する装置であって、ウェーハ１枚ずつ処理するので、複数枚のウェーハ間の相互汚染を回避することができ、しかも使用する処理液はろ過（再）調整された新液を使用できる。

このような枚葉式を採用した基板処理装置では、複数種類の洗浄液に対応して使用済の洗浄液をその種類毎に分離回収するように複数の回収槽を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

図６は下記特許文献１に記載された基板処理装置の概略を示す断面図である。この基板処理装置は、被処理対象の基板４１１が設置され、当該基板４１１の表面に各種処理液（薬液）による処理を行うための基板処理部４１と、使用済みの各種薬液を選択的に分別回収する薬液回収部４２とを備えて構成されている。

そして、基板処理部４１は、基板４１１に各種薬液を供給する薬液供給ノズル４１２、基板４１１を保持する基板チャック部４１３、基板チャック部４１３に接続されているシャフト４１４、基板チャック部４１３で保持された基板４１１をシャフト４１４の軸方向に回転させるモータ４１５を備えている。

また、薬液回収部４２は、各種薬液毎に回収するために各フェンス４３ａ〜４３ｅで区切られた回収槽４１６〜４１９、各回収槽４１６〜４１９にそれぞれ設けられた排液機構４２０〜４２３、各回収槽４１６〜４１９にそれぞれ設けられた排気機構４２４〜４２７、各回収槽４１６〜４１９を形成するフェンス４３ａ〜４３ｄを上下に駆動し、各回収槽４１６〜４１９の導路を形成する昇降機構４２８を備えている。

この昇降機構４２８の駆動により、薬液供給ノズル４１２から供給された薬液毎に各回収槽を形成するフェンス４３ａ〜４３ｄを駆動させることによって、他の回収槽の入り口を閉じた状態で回収することができる。

また、枚葉式を採用した基板処理装置において、排気管を環状に配設した基板処理装置も知られている（例えば、下記特許文献２参照）。

図７は下記特許文献２に記載された基板処理装置の概略を示す側面図である。この基板処理装置は、スピンチャック５１、回転軸５２、電動モータ５３、洗浄ノズル５４、飛散防止カップ５５、排気管５６、チャンバ５７、およびフィルタ５１０などを備えて構成されている。

また、図示はしないが、下記特許文献３に記載された基板処理装置においては、排気用カップは排気口を介して排気ダクトに、薬液廃液用カップは排液口を介して薬液回収ラインに、それぞれ連通接続されるものが示されている。

さらに、下記特許文献４に記載された基板処理装置においては、カップの下面にカップで捕集した現像液等を排液するドレイン管とカップ内の雰囲気を排気する排気管が設けられているものが示されている。

特開２００４−３１４００号公報（段落［００２６］〜［００３０］、図１） 特開２００４−３４９４７０号公報（段落［００２６］、図１） 特開平１０−４１２６９号公報（段落［００１５］、図１） 特開２００２−２４６２９２号公報（段落［００３３］、図５）

上記各特許文献１、２に記載されたリング状の排出口の隙間は、処理装置自体の小型化を図るために狭く設定されている。特に、上記特許文献１に記載された基板処理装置のように、複数種の薬液に対応するためにはリング状の排出口が狭くできている必要があり、しかも、被処理基板の品質を保証するためにカップ内の排気および排液が安定に且つ均一に除去されなければならず、このためには、リング状の排出口の隙間が一定になっていなければならない。

しかしながら、リング状の排出口の隙間を一定にするには、対向する部材の面にそれぞれ精巧な表面加工を施す必要があり、しかも、各部分間の隙間が一定になるようにして支持し固定しなければならないので、このための支持機構が必要となる。

ところが、このような表面加工及び組立作業には、熟練した高度な技術を必要とし、隙間を一定に保持することが極めて難しく、また、組立て時に一定に保持されていても装置の運転中に変化し処理に不具合が生じる恐れがある。

また、上記特許文献３、４に記載されたように、排気あるいは排液の受け部に直接排出用パイプを接続しているため、パイプ付近に排気が集中してしまい、パイプから離れた位置での排気の風速が弱くなり、洗浄液の雰囲気が長く残る可能性もあり、基板に悪影響を及ぼすこともある。

そこで、本発明は上記従来技術が抱える課題を解決するためになされたものであり、組立て時のリング状排出口の隙間調整を不要にして組立作業を簡単にした処理液回収機構を備えた基板処理装置を提供することを目的とするものである。

さらに、本発明はカップ内の処理液雰囲気を速やかに排出解消する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ものである。

上記目的を達成するために、この発明は、被処理基板を載置する基板載置手段と、前記基板載置手段を回転駆動する回転駆動手段と、前記基板載置手段に載置された被処理基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と、前記基板載置手段に載置された被処理基板の周囲を取り囲むように同心円状に複数配置され、前記駆動手段による被処理基板の回転に伴って飛散した処理液及び雰囲気ガスをその種類に応じて回収するカップを有する処理液回収手段と、を備え、
前記処理液回収手段は、前記基板載置手段の回転軸方向に延びた複数本のスリットからなる開口導路が形成されている基板処理装置を前提にする。

請求項１の発明は、上記基板処理装置を前提にしつつ、前記スリットは、内側のカップを外側のカップに嵌め込むことにより互いに接触する前記内側のカップの外周接触面及び前記外側のカップの内周接触面から選択される少なくとも一面に設けられた、前記基板載置手段の回転軸方向に延びる複数本のスリット状溝からなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の基板処理装置に係り、前記スリット状溝は、所定の幅、深さを有する凹状溝、半円形溝、角型溝の何れかで形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の基板処理装置に係り、前記開口導路の一端に前記処理液を排出するための排液手段を設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置に係り、前記開口導路の一端に内部ガスを排気するための排気手段を設けたことを特徴とする。

本発明は上記構成を備えることにより、以下に示す効果を奏する。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、排気用または排液用の開口導路は、内側のカップの外周接触面及び外側のカップの内周接触面から選択される少なくとも一面に設けたスリット状溝で構成されるので、内側のカップを外側のカップに嵌め込むことによって排気用または排液用の開口導路を形成することができる。したがって、外側のカップの開口に嵌め込んで内側のカップを開口内で所定間隔離して対向させた状態で隙間を形成する必要がなく、また支持機構が不要となることから、基板処理装置の製造工程が極めて容易となる。
また、開口導路からのガス排気量あるいは処理液排液量は、スリット状溝の形状によって決められるので、隙間の調整が不要で且つ排気量あるいは排液量を一定にし且つ均一に排気または排液させることが可能になる。また、溝の本数及び形状を変更することにより、被処理基板の種々の処理仕様に合わせた排気量または排液量に変更可能になる。

請求項２の発明によれば、スリット状溝を所定の幅、深さを有する凹状溝、半円形溝、角型溝の何れかで構成することにより、溝の成形等が容易に行えるため開口導路の形成が極めて簡単になる。

請求項３，４の発明によれば、開口導路のうち、所定位置に排液手段または排気手段を設ける構成にすることにより、排液および排気を均一化することができるようになり、被処理基板の処理を効率よく行うことが可能になる。

以下、図面を参照して、本発明の最良の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための基板処理装置を例示するものであって、本発明をこの基板処理装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。

図１は本発明の実施例に係る基板処理装置を示す断面図である。図２は処理液回収機構の構成を示す側面図、図３は処理カップを示し、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線から切断した平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の溝部分を拡大して示した要部拡大図である。図４は排液口および排気口の構成を示し、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線から切断した平面図、図５は排液口および排気口を通過する流体の流れを示し、図５（ａ）は図４（ａ）の排液口部分を拡大して示した要部拡大図、図５（ｂ）は図４（ａ）の排気口部分を拡大して示した要部拡大図である。

本実施例の基板処理装置１は、図１に示すように、被処理対象の各種基板、例えばウェーハＷが設置され、このウェーハＷの表面に各種処理液による処理を行うための基板処理機構２と、使用済みの各種処理液を選択的に分別回収する処理液回収機構３とを備えて構成されている。

基板処理機構２は、ウェーハＷを支持し、鉛直軸芯回りに回転する基板支持体（以下、支持体という）２１と、この支持体２１に接続されているシャフト２２と、支持体２１で保持されたウェーハＷをシャフト２２の軸方向に回転させる駆動装置２３と、支持体２１の高さを上下方向に移動させる昇降装置２４と、ウェーハＷの表面に処理液を滴下する噴射ノズル２５とを備えている。

支持体２１は、その形状が円柱状であり、その上面は平坦面２６で形成され、この平坦面２６の外周縁部付近にはウェーハＷが載置される複数本の基板支持ピン２７が設けられ、さらにこのウェーハＷの回転中の水平方向への移動を阻止する移動規制ピン２８がウェーハＷの外周縁に接触するように設けられている。なお、これらの基板支持ピン２７及び移動規制ピン２８は、平坦面２６上に３個以上を略等間隔に設けることが好ましい。また、ここでは基板支持ピン２７及び移動規制ピン２８は別部材としているが、１本のピン、例えば、基板支持部を背低にして段差を設けたピンとしてもよい。

噴射ノズル２５は、その吐出口がウェーハＷの処理面に向くように配設されており、処理液回収機構３の外に設置されている処理液供給装置（図示省略）に配管（図示省略）により接続され、所定の処理液を供給できるようになっている。

また、処理液回収機構３は、図２及び図３（ａ）に示すように、支持体２１の周囲に、４種類の処理廃液を分離して回収するための処理カップ３０と、処理カップ３０の一端に着脱可能に取り付けられた案内板３１とから構成されている。

処理カップ３０は、上面および底面が開口した略円筒状の形状をしており、中心側から順に間隔をあけて配置された、第１のカップ３０ａ、第２のカップ３０ｂ、第３のカップ３０ｃ、第４のカップ３０ｄ、および第５のカップ３０ｅから構成されている。

また、各カップ３０ａ〜３０ｅの底部は、カップの外周側面および／または内周側面に、そのカップの外周側および／または内周側に隣接する他のカップと互いに接触する接触面を有し、その外周側面側の接触面表面には、カップの上面から底面に向けて（鉛直軸方向に）複数本の凹状溝３２ａ〜３２ｄが等間隔に形成されている。

この凹状溝３２ａ〜３２ｄを設けることにより、各カップ３０ａ〜３０ｄがその外周側にあるカップ３０ｂ〜３０ｅの開口の空洞に嵌め込まれたとき、この凹状溝３２ａ〜３２ｄと外周側にあるカップの内周側面の接触面との間で所定の大きさの空間が形成される。この空間は、開口導路３３として各カップで回収された処理液及び雰囲気ガスを下方へ排出する。

各凹状溝３２ａ〜３２ｄは、図３（ｂ）に拡大して示すように、所定の幅Ｗ、所定の深さＨを有しており、その幅Ｗおよび深さＨは、例えば、Ｗ＝１２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍであり、このとき溝の本数は各カップとも同等の排気量を必要とするため、溝３２ａ〜３２ｄではすべて同等の６０本となっている。よって、外側のカップの溝３２ｄは内側のカップの溝３２ａより溝と溝との間隔が広くなっている。

また、溝の形状は上記凹状溝に限定されず、他の形状、例えば半円形、角型等に変更でき、上記の幅、深さおよび本数も任意に変更できる。このように溝の形状や本数等を変更することにより、被処理基板の種々の処理仕様に合わせた排気量または排液量に変更することができる。

また、上述の実施例においては凹状溝をカップ外周側面に設けたが、カップ内周側面に同様の溝を設けてもよい。さらに、この凹状溝はカップの外周側面と内周側面の両方に設けてもよい。凹状溝をカップの外周側面と内周側面の両方に設ける場合、両方の溝は、互いに対向するように合わせる、あるいは交互に位置するように組み合わせる。これにより、溝を通る使用済み処理液やカップ内の雰囲気ガスの量を増加させることができるようになる。

さらに、第１〜４のカップ３０ａ〜３０ｄの各底部には、その内部に使用済処理液を回収するための環状の回収槽３４ａ〜３４ｄが設けられており、開口導路３３を介して排出された処理液および雰囲気ガスを回収する。

そして、回収槽３４ａ〜３４ｄには、図４（ａ）に示すように、使用済処理液を排出する排液口３５ａ〜３５ｄおよびカップ内の雰囲気ガスを排出する排気口３６ａ〜３６ｄが所定の位置に設けられ、この排液口３５ａ〜３５ｄは、それぞれ排液処理装置（図示省略）に直接配管により接続されており、排気口３６ａ〜３６ｄは、排気処理装置（図示省略）に排気集積空間（図示せず）を経て配管により接続されている。

排液口３５ａ〜３５ｄおよび排気口３６ａ〜３６ｄは、図４（ｂ）に示すように、例えば同心円上の所定位置に４個ずつほぼ等間隔に設けられている。これにより、排液および排気を均一化することができるようになる。

また、排液口３５ａ〜３５ｄは、図５（ａ）に示すように、開口導路３３を介して回収槽３４ａ〜３４ｄへ流入した排液が直ちに排出されるような構造になっているのに対し、排気口３６ａ〜３６ｄは、図５（ｂ）に示すように、開口導路３３から回収槽３４ａ〜３４ｄへの経路に折り返し導路を設けることにより排液の流入を防ぐ構造になっている。

さらに、図２に示すように、案内板３１は、上面および底面が開口した略円筒状の形状をしており、中心側から順に第１の案内板３１ａ、第２の案内板３１ｂ、第３の案内板３１ｃ、第４の案内板３１ｄ、および第５の案内板３１ｅで構成されている。

また、案内板３１ａ〜３１ｅの一端部には処理カップ３０と着脱可能な結合部が設けられており、それぞれ第１〜第５のカップ３０ａ〜３０ｅに取り付けられている。さらに、第２〜第５の案内板３１ｂ〜３１ｅの他端部には、各カップの廃液取り込み口３７ａ〜３７ｄが上下４段階の位置にそれぞれ配置されるように、上端位置から内側に向かう上り傾斜面が設けられている。そして、図１に示すように、これらの廃液取り込み口３７ａ〜３７ｄに対応する上下４段階の処理位置Ｈａ〜Ｈｄに基板支持体２１が昇降するようになっている。

以上のように構成された基板処理装置１を用いたウェーハＷの処理方法について以下に説明する。
先ず、図示しない搬送機構を用いて、ウェーハＷ１枚を支持体２１の支持ピン２７上に載置する。次に、駆動装置２３を作動させることによりシャフト２２を介して支持体２１を回転させ、噴射ノズル２５から回転するウェーハＷの上面に処理液を滴下する。この噴射ノズル２５は、図示しない移動手段によって、ウェーハＷの半径方向に直線的に、あるいはウェーハＷの中心を通る円弧を描くように往復運動させて処理液を噴射させる。これによって、ウェーハＷ上の処理液の均一化が図られる。さらに、ウェーハＷ表面に滴下された処理液は、遠心力によってウェーハＷ上で外周方向に流れ、外周端部から吹き飛ばされる。このウェーハＷは、回転中に横方向へ移動しようとするが、この移動は規制ピン２８によって阻止される。

ここで、第１の処理液でウェーハＷを処理するときは、支持体２１は昇降装置２４によって第１の処理位置Ｈａに設定され、回転処理により吹き飛ばされた第１の処理液は、廃液取り込み口３７ａで集められて回収槽３４ａを介して回収される。その後に行われる純水洗浄の排液も同様の回収槽に回収される。回収中は排気処理装置により液取り込み口３７ａは陰圧になり、基板処理機構２内の雰囲気を排気するのであるが、液取り込み口３７ａと排気処理装置の間にある凹状溝３２ａを通るので、排気が均一化され片寄りがひどくなった時に起こる逆流の心配がない。次に第２の処理液でウェーハＷを処理するときは、支持体２１は昇降装置２４によって第２の処理位置Ｈｂに設定され、回転処理により吹き飛ばされた第２の処理液は、廃液取り込み口３７ｂで集められて回収槽３４ｂを介して回収される。同様に、第３、第４の処理液でウェーハＷを処理するときは、支持体２１は昇降装置２４によって第３の位置Ｈｃ、第４の位置Ｈｄにそれぞれ設定され、回転処理により吹き飛ばされた第３、第４の処理液は、それぞれ廃液取り込み口３７ｃ、３７ｄで集められて回収槽３４ｃ、３４ｄを介して回収される。

図１は本発明の実施例に係る基板処理装置を示す断面図である。 図２は処理液回収機構の構成を示す側面図である。 図３は処理カップを示し、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線から切断した平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の溝部分を拡大して示した要部拡大図である。 図４は排液口および排気口の構成を示し、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線から切断した平面図である。 図５は排液口および排気口を通過する流体の流れを示し、図５（ａ）は図４（ａ）の排液口部分を拡大して示した要部拡大図、図５（ｂ）は図４（ａ）の排気口部分を拡大して示した要部拡大図である。 図６は従来技術の基板処理装置を示す断面図である。 図７は従来技術の基板処理装置を示す側面図である。

符号の説明

Ｗ 被処理基板（ウェーハ）
１ 基板処理装置
２ 基板処理機構
３ 処理液回収機構
２１ （基板）支持体
２２ シャフト
２３ 駆動装置
２４ 昇降装置
２５ 噴射ノズル
３０ 処理カップ
３１ 案内板
３２ 凹状溝
３３ 開口導路
３４ 回収槽
３５ 排液口
３６ 排気口

Claims (4)

1. 被処理基板を載置する基板載置手段と、前記基板載置手段を回転駆動する回転駆動手段と、前記基板載置手段に載置された被処理基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と、前記基板載置手段に載置された被処理基板の周囲を取り囲むように同心円状に複数配置され、前記駆動手段による被処理基板の回転に伴って飛散した処理液及び雰囲気ガスをその種類に応じて回収するカップを有する処理液回収手段と、を備え、前記処理液回収手段は、前記基板載置手段の回転軸方向に延びた複数本のスリットからなる開口導路が形成されている基板処理装置において、前記スリットは、内側のカップを外側のカップに嵌め込むことにより互いに接触する前記内側のカップの外周接触面及び前記外側のカップの内周接触面から選択される少なくとも一面に設けられた、前記基板載置手段の回転軸方向に延びる複数本のスリット状溝からなることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記スリットは、所定の幅、深さを有する凹状溝、半円形溝、角型溝の何れかで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
3. 前記開口導路の一端に前記処理液を排出するための排液手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記開口導路の一端に内部ガスを排気するための排気手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
   

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