JP4759359B2 - 基板の処理装置 - Google Patents

Description

この発明はカップ体内に設けられた回転テーブルに基板を保持して回転させながら処理液で処理する基板の処理装置に関する。

フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板あるいは半導体ウエハなどの基板には、回路パターンを形成するために現像処理、エッチング処理、レジストの剥離処理などの処理が処理液を用いて行なわれる。基板を処理液によって処理する場合、基板を回転させながらその板面に処理液を供給して処理するようにしている。

このようにして基板を処理するいわゆるスピン方式の処理装置は処理槽を有する。この処理槽内にはカップ体が設けられている。このカップ体内には回転テーブルが設けられ、この回転テーブルに上記基板が保持されて一体的に回転されるようになっている。

上記処理槽内の上部には上記基板に処理液を噴射する処理用ノズルが設けられている。この処理用ノズルは回転する上記基板に向けて処理液を噴射する。それによって、上記基板の板面が処理液によって処理される。

基板に向けて噴射された処理液は、回転する基板や回転テーブルの遠心力で飛散したり、反射して跳ね返るなどのことがあるため、カップ体の内面や処理槽の内面に付着する。付着した処理液は、その処理液の種類、たとえばエッチング用の処理液として用いられるバッファードフッ酸（ＢＨＦ）などの場合には乾燥することで結晶化し、上記カップ体や処理槽の内面に付着残留する。カップ体や処理槽の内面に付着残留した結晶は、処理液によって処理された基板の板面に付着することがあるから、そのような場合には基板を汚染させる原因となる。

そこで、処理槽内に洗浄液を噴射するための洗浄用ノズルを設け、この洗浄用ノズルから洗浄液を定期的に噴射させ、上記カップ体や処理槽の内面に付着した処理液を洗浄除去するということが行われている。従来、上記洗浄用ノズルは処理槽の上部に固定して設けるようにしていた。

洗浄用ノズルから噴射される洗浄液によってカップ体及び処理槽を均一に洗浄できるようにするためには、上記洗浄用ノズルをカップ体の中央部上方に設ける必要がある。しかしながら、洗浄用ノズルをカップ体の上方に設けると、この洗浄用ノズルからの液ダレの可能性があるから、上記洗浄用ノズルをカップ体の中央部上方に配置することは好ましくない。

一方、上記処理用ノズルはカップ体の上端縁に固定して設けたり、水平方向に回転駆動されるアーム体の先端に設け、処理液を噴射するときには上記処理用ノズルがカップ体の中央部上方に位置するよう、上記アーム体を回転させるということが行われている。

そこで、上記洗浄用ノズルを処理用ノズルと同様、アーム体の先端に設け、カップ体や処理槽を洗浄処理するときにカップ体の中央部上方に位置させるということが行われている。

しかしながら、洗浄用ノズルをアーム体の設け、このアーム体を回転駆動して洗浄時に位置決めするようにすると、処理用ノズルのアーム体を駆動する駆動機構とは全く別の駆動機構が必要となる。そのため、処理槽には２つの駆動機構を設けるようになるから、構造の複雑化や部品点数の増大によるコストアップ、さらには装置の大型化を招くということがある。

この発明は、１つの駆動手段によって処理用ノズルと洗浄用ノズルを選択的にカップ体の上方に位置決めできるようにした基板の処理装置を提供することにある。

この発明は、基板を回転させながら処理する基板の処理装置であって、
処理槽と、
この処理槽内に設けられ上記基板を保持して回転駆動される回転テーブルを内部に有するカップ体と、
先端に上記回転テーブルに保持された上記基板を処理する処理液を噴射する処理用ノズルが設けられた第１のアーム体と、
先端に上記処理槽及び上記カップ体を洗浄する洗浄液を噴射する洗浄用ノズルが設けられた第２のアーム体と、
上記処理槽に設けられ上記第１のアーム体と上記第２のアーム体との基端が取り付けられた可動体と、
上記可動体を駆動して上記第１のアーム体に設けられた上記処理用ノズルを上記カップ体の上方に位置決めし、かつ上記第２のアーム体に設けられた上記洗浄用ノズルを上記基板の上方から退避した位置に位置決めして、上記基板を上記処理液で処理するプロセス状態と、上記第２のアーム体に設けられた洗浄用ノズルを上記カップ体の上方に位置決めして上記カップ体と処理槽を洗浄液で洗浄する洗浄状態とに切り換える駆動手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。

この発明によれば、１つの駆動手段によって処理用ノズルが設けられた第１のアーム体と、洗浄用ノズルが設けられた第２のアーム体を駆動して各ノズル体を位置決めできるから、構成の複雑化や装置の大型化を招くことなく、処理用ノズルと洗浄用ノズルとを選択的にカップ体の中央部上方に位置決めすることが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１はこの発明の一実施の形態の処理装置を示す縦断面図であって、この処理装置は処理槽１を備えている。処理槽１内にはカップ体２が配置されている。このカップ体２は、上記処理槽１の底板上に設けられた下カップ３と、この下カップ３に対して図示しない上下駆動機構により上下動可能に設けられた上カップ４とからなる。

上記下カップ３の底壁には周方向に所定間隔で複数の排出管５が接続されている。これら排出管５は排気ポンプ６に連通している。この排気ポンプ６は制御装置７によって発停及び回転数が制御されるようになっている。

上記カップ体２の下面側にはベース板８が配置されている。このベース板８には、上記下カップ３と対応する位置に取付け孔９が形成されている。この取付け孔９には制御モータ１１の固定子１２の上端部が嵌入固定されている。制御モータ１１は上記制御装置７によって発停及び回転数が制御されるようになっている。

上記固定子１２は筒状をなしていて、その内部には同じく筒状の回転子１３が回転自在に嵌挿されている。この回転子１３の上端面には筒状の連結体１４が下端面を接触させて一体的に固定されている。この連結体１４の下端には上記固定子１２の内径寸法よりも大径な鍔部１５が形成されている。この鍔部１５は上記固定子１２の上端面に摺動自在に接触しており、それによって回転子１３の回転を阻止することなくこの回転子１３が固定子１２から抜け落ちるのを防止している。

上記下カップ３には上記回転子１３と対応する部分に通孔３ａが形成され、上記連結体１４は上記通孔３ａからカップ体２内に突出している。この連結体１４の上端には回転テーブル１６が取付けられている。この回転テーブル１６の周辺部には周方向に所定間隔、この実施の形態では６０度間隔で６本（２本のみ図示）の円柱状の保持部材１７が図示しない駆動機構によって回転可能に設けられている。

上記保持部材１７の上端面には、この保持部材１７の回転中心から偏心した位置にテーパ面を有する支持ピン１８が設けられている。回転テーブル１６には、基板としての半導体ウエハＷが周縁部の下面を上記支持ピン１８のテーパ面に当接するよう供給される。その状態で上記保持部材１７を回転させれば、支持ピン１８が偏心回転するから、回転テーブル１６に供給された半導体ウエハＷは、上記支持ピン１８によって保持される。

上記回転テーブル１６は乱流防止カバー２１によって覆われている。この乱流防止カバー２１は上記回転テーブル１６の外周面を覆う外周壁２２と、上面を覆う上面壁２３とを有し、上記外周壁は上側が下側より小径に形成されている。回転テーブル１６を回転させたときに、この乱流防止カバー２１によって回転テーブル１６の上面で乱流が発生するのが防止される。上記上カップ４の上面は開口していて、その内周面にはリング状部材２５が設けられている。

上記回転テーブル１６に未処理の半導体ウエハＷを供給したり、乾燥処理された半導体ウエハＷを取り出すときには、上記上カップ４が下降させられる。

上記処理槽１の上部壁には開口部３１が形成されている。この開口部３１にはＵＬＰＡやＨＥＰＡなどのファン・フィルタユニット３２が設けられている。このファン・フィルタユニット３２はクリーンルーム内の空気をさらに清浄化して処理槽１内に導入するもので、その清浄空気の導入量は上記ファン・フィルタユニット３２の駆動部３３を上記制御装置７によって制御して行うようになっている。つまり、上記駆動部３３により、ファン・フィルタユニット３２のファン（図示せず）の回転数を制御することで、処理槽１内への清浄空気の供給量を制御できるようになっている。

上記処理槽１の一側には出し入れ口３４が開口形成されている。この出し入れ口３４は、処理槽１の一側に上下方向にスライド可能に設けられたシャッタ３５によって開閉される。このシャッタ３５は圧縮空気で作動するシリンダ３６によって駆動される。つまり、上記シリンダ３６には圧縮空気の流れを制御する制御弁３７が設けられ、この制御弁３７を上記制御装置７によって切換え制御することで、上記シャッタ３５を上下動させることができるようになっている。

上記制御モータ１１の回転子１３内には筒状の固定軸４１が挿通されている。この固定軸４１の上端には、上記回転テーブル１６に形成された通孔４２から上記回転テーブル１６の上面側に突出したノズルヘッド４３が設けられている。このノズルヘッド４３には上記回転テーブル１６に保持された半導体ウエハＷの下面に向けてエッチング液や現像液などの処理液を噴射する一対の下部ノズル４４が設けられている。一方の下部ノズル４４は半導体ウエハＷの下面に処理液を噴射し、他方の下部ノズル４４は純水などの洗浄液を噴射する。

上記乱流防止カバー２１の上面壁２３には上記ノズルヘッド４３と対向して開口部４５が形成され、この開口部４５によって上記下部ノズル４４から噴射された処理液或いは洗浄液が半導体ウエハＷの下面に到達可能となっている。

上記処理槽１の角部には支柱状の可動体５１が軸線を垂直にして設けられている。この可動体５１の下端部は上記処理槽１の底壁に形成された通孔１ａを貫通し、その貫通部分ラビリンス１ｂによって液密になっている。上記可動体５１の下端は駆動手段としての回転駆動源５２に連結されている。この駆動源５２は上記ベース板８に垂設された取付け板５３に保持されている。上記回転駆動源５２としてはモータや回転シリンダなどが用いられ、上記制御装置７によって駆動が制御されるようになっている。

上記可動体５１の上記カップ体２の上面よりも上方に位置する上端部には、第１のアーム体５６と、この第１のアーム体５６よりも高い位置に第２のアーム体５７とが基端を固着して水平に設けられている。これら第１のアーム体５６と第２のアーム体５７は、上記可動体５１の軸線を中心にして周方向に所定の角度、この実施の形態では４５度の角度をなしている。

第１のアーム体５６の先端部には処理液が供給される処理用ノズル５８が設けられ、第２のアーム体５７の先端部には洗浄液が供給される洗浄用ノズル５９が設けられている。上記回転駆動源５２によって上記可動体５１を回転駆動すれば、図２（ａ）に示すように上記処理用ノズル５８が上記カップ体２の中央部上方に位置して上記回転テーブル１６に保持された半導体ウエハＷに処理液を噴射するプロセス状態と、図２（ｂ）に示すように上記洗浄用ノズル５９が上記カップ体２の中央部上方に位置する洗浄状態とに選択的に切り換えることができるようになっている。

なお、上記処理用ノズル５８から噴射される処理液の噴射領域はカップ体２内の半導体ウエハＷの全面にわたるよう設定され、洗浄用ノズル５９から噴射される洗浄液の噴射領域はカップ体３及び処理槽１の内面にわたるよう設定されている。なお、洗浄用ノズル５９の噴射領域が広いから、第２のアーム体５７の先端部に複数の洗浄用ノズルを設けることで、噴射領域全体に洗浄液を噴射できるようにしてもよい。

上記第１のアーム体５６と第２のアーム体５７は可動体５１に対して水平方向に４５度の角度で設けられている。そのため、第１のアーム体５６の先端部が図２（ａ）に示すようにカップ体２の中央部上方に位置するとき、第２のアーム体５７は処理槽１の一側壁の内面に沿って位置する。その状態から可動体５１が図２（ｂ）に矢印で示す反時計方向に４５度の角度で回転駆動されると、第２のアーム体５７の先端部がカップ体２の中央部上方に位置し、第１のアーム体５６は上記処理槽１の上記一側壁に隣接する他側壁の内面に沿って位置することになる。つまり、プロセス状態のときには第２のアーム体５７がカップ体２の上方から退避し、洗浄状態のときには第１のアーム体５６がカップ体２の上方から退避するよう、第１のアーム５６と第２のアーム５７の角度が設定されている。

このような構成の処理装置によれば、半導体ウエハＷを処理液によって処理するときには、図２（ａ）に示すように、第１のアーム体５６がカップ体２の上方に位置するよう可動体５１を回転駆動源５２によって回転させて位置決めする。つまり、プロセス状態とする。

第１のアーム体５６をプロセス状態に位置決めしたならば、この第１のアーム体５６の先端に設けられた処理用ノズル５８からカップ体３内の回転テーブル１６に保持されてこの回転テーブル１６とともに回転駆動される半導体ウエハＷに向けて処理液を噴射する。

それによって、半導体ウエハＷは処理液によって所定の処理、たとえばエッチング処理などが行なわれる。半導体ウエハＷに向けて噴射された処理液は、回転する半導体ウエハＷの遠心力で周囲に飛散したり、半導体ウエハＷの板面で反射するなどしてカップ体３の内周面や処理槽１の内周面に付着する。

処理液による半導体ウエハＷの処理を所定回数行なったならば、図２（ｂ）に示すように、可動体５１を回転駆動して第１のアーム体５６をカップ体２の上方から退避させ、第２のアーム体５７をカップ体２の上方に位置決めする洗浄状態とする。

それによって、第２のアーム体５７の先端に設けられた洗浄用ノズル５９がカップ体２の中央部上方に位置決めされるから、この洗浄用ノズル５９から洗浄液を噴射させれば、洗浄液はカップ体２と処理槽１の内面を洗浄することになる。つまり、半導体ウエハＷを処理することで、カップ体２や処理槽１に付着した処理液を洗浄除去することがきる。

すなわち、上記構成の処理装置によれば、第１のアーム体５６と第２のアーム体５７とを可動体５１に取り付け、この可動体５１を回転駆動源５２によって回転させることで、プロセス状態から洗浄状態に切り換えることができるようにしている。

そのため、１つの可動体５１と回転駆動源５２とで処理用ノズル５８と洗浄用ノズル５９を選択的にカップ体２の中央部上方に位置決めすることができるから、別々の駆動手段を用いていた従来に比べて構成の簡略化や装置全体の小型化を図ることができる。

可動体５１を回転駆動することで、処理用ノズル５８と洗浄用ノズル５９のどちらか一方をカップ体２の上部中央部に選択的に位置決めすることができる。そのため、処理用ノズル５８からは半導体ウエハＷの板面全体に処理液を均一に噴射することができ、洗浄用ノズル５９からは洗浄液をカップ体２と処理槽１の内周面に対して均一に噴射することができる。つまり、カップ体２の中央部上方から処理液や洗浄液を噴射できるから、処理液による処理や洗浄液による洗浄を均一かつ確実に行なうことが可能となる。

処理用ノズル５８から噴射される処理液によって半導体ウエハＷを処理する際、洗浄用ノズル５９は半導体ウエハＷの上方から退避している。そのため、洗浄用ノズル５９から洗浄液が垂れる、いわゆる液ダレがあっても、半導体ウエハＷを汚す虞がない。

図３と図４（ａ），（ｂ）はこの発明の他の実施の形態を示す。この実施の形態は軸線を垂直にした可動体５１に代わり、図３に示すように可動体５１Ａは軸線を水平にした水平部材６１と、この水平部材６１の長手方向中央部に垂設された垂直部材６２からなる。この垂直部材６２の下端はブロック６４に取付け固定されている。

上記ブロック６４は駆動手段としてのシリンダ６５のロッド６６の先端に設けられている。したがって、上記シリンダ６５のロッド６６を駆動すれば、上記可動体５１Ａの水平部材６１は長手方向に沿って駆動される、つまりカップ体２の側方に沿って直線駆動されるようになっている。

上記水平部材６１の一端には第１のアーム５６の基端が取付け固定され、他端には第２のアーム５７の基端が取付け固定されている。各アーム５６，５７の先端には上記一実施の形態と同様、処理用ノズル５８と洗浄用ノズル５９がそれぞれ設けられている。

なお、上記シリンダ６５は処理槽１内に設けてもよいが、外部に設けても差し支えない。外部に設けた場合には、上記垂直部材６２を処理槽１の底壁を液密に、しかも所定方向に沿って移動可能に貫通させて設ければよい。

このような構成によれば、上記シリンダ６５によって上記可動体５１Ａの水平部材６１を長手方向に沿って水平方向に駆動すれば、図４（ａ）に示すように第１のアーム体５６がカップ体２の上方に位置するプロセス状態と、図４（ｂ）に示すように第２のアーム体５７がカップ体２の上方に位置する洗浄状態とに切り換えることができる。

そして、第１のアーム体５６と第２のアーム体５７は駆動手段である、１つのシリンダ６５によって駆動されるから、２つの駆動手段によって別々に駆動する従来に比べて部品点数の減少や装置の小型化を図ることができる。

なお、この発明は上記各実施の形態に限定されず、たとえば第１のアーム体の先端部に処理用ノズルだけでなく、処理液によって処理された基板の板面から処理液を洗浄除去するための洗浄液を噴射するノズルを設けるようにしてもよい。

この発明の一実施の形態を示す処理装置の縦断面図。 （ａ）は第１のアーム体がカップ体の上方に位置するプロセス状態の説明図、（ｂ）は第２のアーム体がカップ体の上方に位置する洗浄状態の説明図。 この発明の他の実施の形態を示す可動体及びこの可動体を駆動するシリンダを示す側面図。 （ａ）は第１のアーム体がカップ体の上方に位置するプロセス状態の説明図、（ｂ）は第２のアーム体がカップ体の上方に位置する洗浄状態の説明図。

符号の説明

１…処理槽、２…カップ体、１６…回転テーブル、５１，５１Ａ…可動体、５２…回転駆動源（駆動手段）、５６…第１のアーム体、５７…第２のアーム体、５８…処理用ノズル、５９…洗浄用ノズル。

Claims (4)

1. 基板を回転させながら処理する基板の処理装置であって、
   処理槽と、
   この処理槽内に設けられ上記基板を保持して回転駆動される回転テーブルを内部に有するカップ体と、
   先端に上記回転テーブルに保持された上記基板を処理する処理液を噴射する処理用ノズルが設けられた第１のアーム体と、
   先端に上記処理槽及び上記カップ体を洗浄する洗浄液を噴射する洗浄用ノズルが設けられた第２のアーム体と、
   上記処理槽に設けられ上記第１のアーム体と上記第２のアーム体との基端が取り付けられた可動体と、
   上記可動体を駆動して上記第１のアーム体に設けられた上記処理用ノズルを上記カップ体の上方に位置決めし、かつ上記第２のアーム体に設けられた上記洗浄用ノズルを上記基板の上方から退避した位置に位置決めして、上記基板を上記処理液で処理するプロセス状態と、上記第２のアーム体に設けられた洗浄用ノズルを上記カップ体の上方に位置決めして上記カップ体と処理槽を洗浄液で洗浄する洗浄状態とに切り換える駆動手段と
   を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
2. 上記可動体は上記駆動手段で回転駆動されるようになっていて、上記第１のアーム体と第２のアーム体は上記可動体の外周面に回転方向に対して、上記プロセス状態のときには上記第２のアーム体が上記カップ体の上方から退避し、上記洗浄状態のときには上記第１のアーム体が上記カップ体の上方から退避するような角度で取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
3. 上記可動体は上記カップ体の径方向に沿って直線駆動されるようになっていて、上記第１のアーム体と第２のアーム体は上記可動体の移動方向に対して、上記プロセス状態のときには上記第２のアーム体が上記カップ体の上方から退避し、上記洗浄状態のときには上記第１のアーム体が上記カップ体の上方から退避するような間隔で離間して取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
4. 上記洗浄用ノズルによる洗浄液の噴射範囲は上記カップ体の上方に位置決めされたときに、上記カップ体と上記処理槽の両方に対して洗浄液を噴射することを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。

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