JP4640823B2

JP4640823B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP4640823B2
Application number: JP2006019139A
Authority: JP
Inventors: 智巳岩田
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-01-27
Also published as: JP2007201253A

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）等の基板を純水等の処理液によって洗浄等の処理をする基板処理装置に係り、特に、水平方向に乾燥気体を供給しつつ基板を引き上げて乾燥を行う技術に関する。

従来、この種の装置として、処理液を貯留している処理槽と、基板を支持するための基板ガイドを備えた昇降自在のリフターと、処理槽の上部に配備され、一方側から他方側へ水平方向に乾燥気体を噴射させるノズルとを備えたものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。上記の基板ガイドは、基板の下縁中央と、その左右に対称な位置で同じ高さとに保持部が配設されている。

このように構成された装置では、まず、基板ガイドに基板を載置させた状態で、リフターを処理槽内に下降させて処理槽内の処理液に基板を浸漬させる。処理液による処理を所定時間だけ行った後、処理槽の上部に配備されたノズルを介して、一方側から他方側へ水平方向に乾燥気体を噴射させつつ、リフターを上昇させることにより、基板を処理液から引き上げつつ乾燥気体で基板を乾燥させる。
特開平１１−３５４４８６号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、基板ガイドの保持部によって水平方向からの乾燥気体の流れが妨げられ、乾燥効率が低下するという問題がある。特に、左右対称の位置にある保持部の基板側にあたる領域においては、乾燥不良の発生や、ウォーターマークの発生が生じやすい。

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、保持部の位置を工夫するとともに、乾燥気体の供給を工夫することにより、乾燥不良やウォーターマークの発生を防止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。

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、基板を処理液で処理する基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽内の処理位置と前記処理槽上方の待機位置とにわたって昇降する昇降機構と、中央部の第１保持部と、前記第１保持部を挟んで一方側に配置された第２保持部と、他方側に配置された第３保持部とを有し、前記第１保持部、前記第２保持部及び前記第３保持部は、基板を保持するとともに、全て異なる高さに前記昇降機構に設けられている基板保持部と、前記処理槽の上部において水平方向に乾燥気体を噴射し、かつ噴射方向を切り換え可能な噴射部と、前記基板保持部が基板を保持した状態で、前記昇降機構が前記処理位置から前記待機位置へ上昇する際に、前記第２保持部及び前記第３保持部のうち高さ位置が低い保持部側にあたる第１方向から前記噴射部により乾燥気体を噴射させ、高さ位置が高い保持部が処理液の液面から離間した後、前記第１方向とは逆の第２方向から前記噴射部により乾燥気体を噴射させる制御部と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、制御部は、昇降機構により処理槽から基板が上昇される際に、第２保持部と第３保持部のうち、高さ位置が低い保持部側にあたる第１方向から噴射部を介して乾燥気体を噴射させ、高さ位置が高い保持部が液面から離間した後で、第１方向とは逆方向の第２方向に乾燥気体の噴射方向を切り換える。したがって、第１方向からの乾燥気体は、高さ位置が低い保持部の上部を通って基板面を通過し、高さ位置が高い保持部に供給されるので、高さ位置が高い保持部の基板側にも乾燥気体が円滑に供給される。また、第２方向の乾燥気体は、基板面を通過し、高さ位置が低い保持部と、最も高さ位置が低い基板倒れ防止部とに供給されるので、高さ位置が低い保持部と基板倒れ防止部で保持されている基板面にも乾燥気体が円滑に供給される。その結果、基板面からみた乾燥気体の流れが基板保持部の影響を受けにくくなるので、乾燥不良やウォーターマークの発生を防止することができる。

また、本発明において、前記基板保持部の高さ位置を検出する位置検出部をさらに備え、前記制御部は、前記位置検出部からの出力に応じて前記噴射部からの乾燥気体の噴射方向を切り換えることが好ましい（請求項２）。位置検出部を用いて位置検出を行うので、確実に基板保持部の位置関係に応じて正確に噴射方向を切り換えることができる。

また、本発明において、前記昇降機構が前記処理位置から上昇した時点から計時を行う計時部をさらに備え、前記制御部は、前記計時部からの出力に応じて前記噴射部からの乾燥気体の噴射方向を切り換えることが好ましい（請求項３）。計時部による計時で噴射方向を切り換えるので、センサを用いる場合に比較して構成を簡単にすることができる。

また、本発明において、前記第１保持部、前記第２保持部及び前記第３保持部は、上下方向に互いに隙間があるように前記昇降機構に設けられていることが好ましい（請求項４）。基板保持部の隣接している上下面に隙間があるので、乾燥気体の流れをより円滑にできる。

なお、本明細書は、次のような基板処理方法に係る発明も開示している。

（１）基板を処理液で処理する基板処理方法において、中央部の第１保持部と、この第１保持部を挟んで一方側に配設された第２保持部と、他方側に配設された第３保持部とを基板の周縁部に沿って備え、前記第１保持部及び前記第２保持部並びに前記第３保持部が全て異なる高さ位置にて昇降機構に配設されている基板保持部に基板を載置させた状態で、処理液を貯留している処理槽内に前記基板保持部を下降させて基板を処理液に浸漬させる過程と、前記処理槽の上部にて第１方向に水平に乾燥気体を噴射させつつ、基板を処理液から上方へ引き上げ始める過程と、前記第２保持部と前記第３保持部のうち、高さ位置が低い保持部側にあたる第１方向から乾燥気体を噴射させ、高さ位置が高い保持部が液面から離間した後で、前記第１方向とは逆方向の第２方向に切り換える過程と、を備えていることを特徴とする基板処理方法。

前記（１）に記載の発明によれば、基板を処理液に浸漬させた後、昇降機構により処理槽から基板を引き上げ始める。そして、第２保持部と第３保持部のうち、高さ位置が低い保持部側にあたる第１方向から乾燥気体を噴射させ、高さ位置が高い保持部が液面から離間した後で、第１方向とは逆方向の第２方向に乾燥気体の噴射方向を切り換える。したがって、第１方向からの乾燥気体は、高さ位置が低い保持部の上部を通って基板面を通過し、高さ位置が高い保持部に供給されるので、高さ位置が高い保持部の基板側にも乾燥気体が円滑に供給される。また、第２方向の乾燥気体は、基板面を通過し、高さ位置が低い保持部と、最も高さ位置が低い基板倒れ防止部とに供給されるので、高さ位置が低い保持部と第１保持部で保持されている基板面にも乾燥気体が円滑に供給される。その結果、基板面からみた乾燥気体の流れが基板保持部の影響を受けにくくなるので、乾燥不良やウォーターマークの発生を防止することができる。

本発明に係る基板処理装置によれば、制御部は、昇降機構により処理槽から基板が上昇される際に、第２保持部と第３保持部のうち、高さ位置が低い保持部側にあたる第１方向から噴射部を介して乾燥気体を噴射させ、高さ位置が高い保持部が液面から離間した後で、第１方向とは逆方向の第２方向に乾燥気体の噴射方向を切り換える。したがって、第１方向からの乾燥気体は、高さ位置が低い保持部の上部を通って基板面を通過し、高さ位置が高い保持部に供給されるので、高さ位置が高い保持部の基板側にも乾燥気体が円滑に供給される。また、第２方向の乾燥気体は、基板面を通過し、高さ位置が低い保持部と、最も高さ位置が低い基板倒れ防止部とに供給されるので、高さ位置が低い保持部と基板倒れ防止部で保持されている基板面にも乾燥気体が円滑に供給される。その結果、基板面からみた乾燥気体の流れが基板保持部の影響を受けにくくなるので、乾燥不良やウォーターマークの発生を防止できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例1について説明する。
図１は、実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、基板保持部の一部拡大図である。

本実施例における基板処理装置は、例えば、基板Ｗに対して薬液処理及び洗浄処理並びに乾燥処理を施すための装置であり、処理槽１と、この処理槽１の周囲を覆うチャンバー３とを備えている。チャンバー３は、処理槽１の上方と周囲とに空間を有して処理槽１を覆うものであり、その上部に基板Ｗを搬入出するための開口５を備えている。処理槽１は、フッ化水素酸（ＨＦ）等の薬液や純水といった処理液を貯留し、基板Ｗを処理液に浸漬して洗浄処理やエッチング処理などを施すための槽である。

処理槽１は、処理液を貯留するとともに基板Ｗを収容する内槽７（本発明の処理槽に相当）と、外槽９とを備えている。内槽７は、その底面両側に、処理液を供給する注入管１１が一対設けられている。外槽９は、内槽７の上部開口の側方を囲うように設けられ、内槽７から溢れた処理液を回収して排出する。内槽７の底部中央には開閉自在であって、処理液を排出する排出口１３が形成されている。また、チャンバー３の底部には、処理液や乾燥気体などを外部に排出する排出口１５が形成されている。処理槽１の注入管１１には、処理液供給管１７の一端側が連通接続されている。その他端側には、純水や薬液などの処理液を供給する処理液供給源１９が連通接続されている。

リフター２１（本発明における昇降機構に相当）は、背板２３と、基板保持部２５とを備えている。背板２３は板状部材を備え、図示しない搬送機構に懸垂姿勢で取り付けられているとともに、処理槽１の内壁面に沿って昇降自在である。基板保持部２５は、複数枚の基板Ｗを起立姿勢で保持するための３つの部材が長手方向を水平に取り付けられている（詳細後述）。リフター２１は、図示しない駆動機構により、内槽７の内部にあたる「処理位置」（図１中に実線で示す）と、内槽７の上方かつチャンバー３の内部にあたる「乾燥位置」（図１中に二点鎖線で示す）と、チャンバー３の上方にあたる「待機位置」（図１中に二点鎖線で示す）とにわたって移動可能である。

チャンバー３は、処理槽１の上方かつ開口５の下方に位置する、基板Ｗの搬入出経路を挟んで対向する側面の位置に、本発明における噴射部に相当する第１の供給排気口２７と、第２の供給排気口２９とを備えている。第１の供給排気口２７及び第２の供給排気口２９は、処理槽１の一端側（図１の左側）から他端側（図１の右側）に向かう「第１方向」に向けてほぼ水平に気体を供給し、かつその反対に向かう「第２方向」に気体を供給するように噴射方向を切り換え可能に構成されている。

第１の供給排気口２７には、給排管３１の一端側が連通接続されている。この給排管３１の他端側には、例えば、ドライエアを供給する気体供給部３３が連通接続されており、途中に二つの制御弁３５，３７が直列に配設されている。第２の供給排気口２９には、給排管３９の一端側が連通接続され、給排管３９の他端側は排気に連通されている。給排管３９には、制御弁４１が配設されている。上述した二つの制御弁３５，３７の間には、第１分岐管４３の一端側が配設され、その他端側は給排管３９の、第２の供給排気口２９と制御弁４１の間に連通接続されているとともに、制御弁４５が配設されている。また、上述した第１の供給排気口２７と制御弁３７との間には、第２分岐管４７の一端側が連通接続され、その他端側が制御弁４１と排気の間に連通接続されている。この第２分岐管４７には制御弁４９が配設されている。

なお、リフター２１の高さを検出する図示しない位置検出用のセンサを備え、これらからの信号が位置検出部５１に出力される。この位置検出部５１は、上述したリフター２１の基板保持部２５の高さ位置情報ｈｉを制御部５３に送る。制御部５３は、リフター２１の昇降や、気体供給部３３からの気体の供給、処理液供給源１９からの処理液の供給、高さ位置情報ｈｉに基づく各制御弁３５，３７，４１，４５，４９の開閉などを統括的に制御する。具体的には、高さ位置情報ｈｉに基づき、各制御弁３５，３７，４１，４５，４９の開閉を制御し、気体供給部３３からのドライエアの噴射方向を、第１方向（図１の左から右方向）からと、これと反対の第２方向から（図１の右から左方向）とに切り換える。

次に、図２を参照して、基板保持部２５について詳述する。
背板２３の下部には、基板保持部２５が配設されている。基板保持部２５は、中央部に第１保持部５５を備え、この第１保持部５５を挟んで一方側（図２の左側）に第２保持部５７と、他方側（図２の右側）に第３保持部５９とを備えている。これらの第１保持部５５と、第２保持部５７と、第３保持部５９とは、基板Ｗの周縁を当接支持する複数個のスリット６１を各々備えている。

高さ的には、第１保持部５５が最も下部に背板２３に配設され、第１保持部５５の上面から間隔ｄ１だけ離れた位置に、第２保持部５７の下面が位置するように第２保持部５７が背板２３に配設されている。また、第３保持部５９は、第２保持部５７の上面から間隔ｄ２だけ離れた位置に、第３保持部５９の下面が位置するように第３保持部５９が背板２３に配設されている。但し、第１保持部５５と、第２保持部５７と、第３保持部５９とは、全て基板Ｗの高さ方向の中心よりも下方に配設されている。上記の配置により、基板保持部２５は、第１の供給排気口２７および第２の供給排気口２９の噴射方向からみて高さ方向に隙間（間隔ｄ１，ｄ２）を有する。

次に、図３〜６を参照して、上述した構成の基板処理装置の動作について説明する。なお、図３及び図５は、動作説明のためのブロック図であり、図４及び図６は、動作説明のための模式図である。また、図３及び図５では、図示の都合上、位置検出部５１を省略してある。ここでは、既に基板Ｗが基板保持部２５に載置され、リフター２１が図３に示す「処理位置」に下降され、処理液供給源１９からの処理液により、所定時間の薬液処理が行われた後、処理液を純水として洗浄処理が完了したものとして説明する。

制御部５３は、洗浄処理の完了を受けるとともに、制御弁３５，３７，４１を開放する。これにより、気体供給部３３からのドライエアが「第１方向」から噴射される（図３参照）。つまり、ドライエアが第１の供給排気口２７から噴射され、第２の供給排気口２９から排気される（図４参照）。

さらに、制御部５３は、リフター２１を「処理位置」から「乾燥位置」にまで上昇させ始める。制御部５３は、リフター２１を上昇させ始めるとともに、位置検出部５１からの高さ位置情報ｈｉを参照し、これに基づき第３保持部５９の下面が処理槽１を満たしている処理液の液面から離間したか否かを監視する。この時点までは、第１方向からのドライエアの供給により、ドライエアは基板Ｗの左側周縁から中央部を通りそのまま排出、あるいは第３保持部５９を経て排出される（図４参照）。したがって、基板Ｗに供給されるドライエアの流れが、上流側で第２保持部５７により乱されることがない。

制御部５３は、高さ位置情報ｈｉに基づき、第３保持部５９の下面が処理槽１を満たしている処理液の液面から離間した、つまり、第３保持部５９の下面と処理液面との間に隙間（一定間隔ｇ）ができたと判断した場合には（図６参照）、各制御弁３５，３７，４１，４５，４９を次のように切り換える。まず、制御弁３７，４１を閉止するとともに制御弁４５を開放する（図５参照）。これにより、気体供給部３３からのドライエアが「第２の方向」から噴射される。つまり、ドライエアが第２の供給排気口２９から噴射され、第１の供給排気口２７から排気される。

すると、この時点からは、第２の方向からのドライエアの供給により、ドライエアは基板Ｗの右側周縁から中央部を通りそのまま排出、あるいは第２保持部５７を経て排出される（図６参照）。したがって、基板Ｗに供給されるドライエアの流れが、上流側で第３保持部５９により乱されることがない。

上述したように、制御部５３は、リフター２３により処理槽１内の処理位置から基板Ｗが上昇される際に、第２保持部５７と第３保持部５９のうち、高さ位置が低い第２保持部５７側にあたる第１方向から第１の供給排気口２７を介してドライエアを噴射させ、高さ位置が高い第３保持部５９が液面から離間した時点で、第１方向とは逆方向の第２方向にドライエアの噴射方向を切り換える。したがって、第１方向からのドライエアは、高さ位置が低い第２保持部５７の上部を通って基板Ｗ面を通過し、高さ位置が高い第３保持部５９方向に供給されるので、高さ位置が高い第３保持部５９の基板Ｗ側にもドライエアが円滑に供給される。また、第２の方向のドライエアは、基板Ｗ面を通過し、高さ位置が低い第２保持部５７と、最も高さ位置が低い第１保持部５５とに供給されるので、高さ位置が低い第２保持部５７と第１保持部５５で保持されている基板Ｗ面にもドライエアが円滑に供給される。その結果、基板Ｗ面からみたドライエアの流れが基板保持部２５の影響を受けにくくでき、乾燥不良やウォーターマークの発生を防止できる。換言すると、基板Ｗ面におけるドライエアの流れに死角がなくなる。

次に、図面を参照して本発明の実施例２について説明する。
図７は、実施例２に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上述した実施例１と同じ構成については、同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

本実施例装置は、リフター２１が昇降を開始する際に、その時点を基準として時間を計測するタイマ７１を備えている。制御部５３Ａは、リフター２１の上昇を開始させるとともに、タイマ７１からの時間情報ｔｉに基づいて、各制御弁３５，３７，４１，４５，４９の開閉を制御する。制御部５３Ａは、図示しない記憶部を備え、リフター２１及び基板保持部２５の設計寸法と、昇降速度などとの関係から求められる、第３保持部５９の下面が処理槽１の液面から離間する時間に加え、その間隔が一定間隔ｇ（図６参照）となる時間が「切り換え時間」として記憶されている。ここでは、後述する時間Ｔ１が記憶されているものとする。

次に、図８を参照して動作説明を行う。なお、図８は、動作説明に供するタイムチャートである。

制御部５３Ａは、ｔ１時点で洗浄処理が完了するとともに、制御弁３５，３７，４１を開放する。これにより、「第１方向」からドライエアが噴射される。また、同時にリフター２１を「処理位置」から「乾燥位置」に向けて上昇させ始める。リフター２１の上昇速度が一定であって、ｔ３時点で「乾燥位置」に到達する制御が行われており、ｔ１時点からＴ１時間後のｔ２時点で第３保持部５９の下面が処理液の液面から一定間隔ｇを隔てることになるものとする。この場合には、時間情報ｔｉが時間Ｔ１となったことを受けて、制御部５３Ａが制御弁３７，４１を閉止するとともに制御弁４５を開放する。これにより、気体供給部３３からのドライエアが「第２の方向」から噴射される。

このようにタイマ７１の計時に基づいて、ドライエアの噴射方向を第１方向から第２方向へ切り換えるように制御すると、上述した実施例１と同様の効果を奏する上、実施例１のように位置検出のためのセンサを用いる場合に比較して構成を簡単化できる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例１，２では、基板保持部２５の第１保持部５５と、第２保持部５７と、第３保持部５９との互いに隣接している上面と下面に隙間がある構成を採用している。これは、ドライエアが最も円滑に基板Ｗ面を流れることになるので好適であるが、図９に示すような基板保持部２５を採用してもよい。

すなわち、第２保持部５７の下面と第１保持部５５の上面との間には、間隔ｄ１があるものの、第３保持部５９と第１保持部５５の上面との間には隙間がない。このような構成であっても、上述したようにドライエアの噴射方向を切り換えることにより、死角をなくすことができきるので、ほぼ同様の効果を奏することができる。また、間隔ｄ１もなくして第２保持部５７と第３保持部５９をさらに下方に配設する構成としてもよい。このようにしても、ほぼ同様の効果を奏することができる。

本発明は、第１保持部５５と、第１の基板保持部５７と、第３保持部５９とが全て異なる高さ位置に配設され、そのうちの高さが低い保持部側からドライエアを供給開始し、高さが低い保持部が処理液から離間した後に噴射方向を切り換えれば、実施例１，２で説明したような効果を奏することができる。

（２）上述した各実施例１，２では、第２保持部５７が第３保持部５９より低い位置に配設されているが、逆に第３保持部５９が第２保持部５７より高い位置に配設されている構成を採用してもよい。

（３）また、第１保持部５５と、第２保持部５７と、第３保持部５９とを一体部材で構成し、各部分に基板Ｗを当接支持させるスリット６１を設けるとともに、各部の間に位置する部材にドライエアが通過しやすくするための通気スリットを形成しておいてもよい。つまり、第１保持部５５と、第２保持部５７と、第３保持部５９とが実施例１，２のように別体である必要はない。

（４）上述した各実施例１，２では、ドライエアを供給するようにしているが、これに代えてドライ窒素などの気体を供給する構成としてもよい。

実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。基板保持部の一部拡大図である。動作説明のためのブロック図である。動作説明のための模式図である。動作説明のためのブロック図である。動作説明のための模式図である。実施例２に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。動作説明に供するタイムチャートである。変形例を示す基板保持部の一部拡大図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … チャンバー
７ … 内槽
９ … 外槽
２７ … 第１の供給排気口
２９ … 第２の供給排気口
３１ … 給排管
３５，３７，４１，４５，４９ … 制御弁
ｈｉ … 高さ位置情報
５３ … 制御部
５５ … 第１保持部
５７ … 第２保持部
５９ … 第３保持部
ｄ１，ｄ２ … 間隔
ｇ … 一定間隔

Claims

基板を処理液で処理する基板処理装置において、
処理液を貯留する処理槽と、
前記処理槽内の処理位置と前記処理槽上方の待機位置とにわたって昇降する昇降機構と、
中央部の第１保持部と、前記第１保持部を挟んで一方側に配置された第２保持部と、他方側に配置された第３保持部とを有し、前記第１保持部、前記第２保持部及び前記第３保持部は、基板を保持するとともに、全て異なる高さに前記昇降機構に設けられている基板保持部と、
前記処理槽の上部において水平方向に乾燥気体を噴射し、かつ噴射方向を切り換え可能な噴射部と、
前記基板保持部が基板を保持した状態で、前記昇降機構が前記処理位置から前記待機位置へ上昇する際に、前記第２保持部及び前記第３保持部のうち高さ位置が低い保持部側にあたる第１方向から前記噴射部により乾燥気体を噴射させ、高さ位置が高い保持部が処理液の液面から離間した後、前記第１方向とは逆の第２方向から前記噴射部により乾燥気体を噴射させる制御部と、
を備えている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、
前記基板保持部の高さ位置を検出する位置検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記位置検出部からの出力に応じて前記噴射部からの乾燥気体の噴射方向を切り換える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、
前記昇降機構が前記処理位置から上昇した時点から計時を行う計時部をさらに備え、
前記制御部は、前記計時部からの出力に応じて前記噴射部からの乾燥気体の噴射方向を切り換えることを特徴とする基板処理装置。
請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記第１保持部、前記第２保持部及び前記第３保持部は、上下方向に互いに隙間があるように前記昇降機構に設けられていることを特徴とする基板処理装置。