JP5982176B2 - 基板処理システムおよび基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に塗布液を塗布する塗布装置に関するものであり、詳細には、基板を回転させ、塗布液を基板表面に広げる塗布装置に関するものである。

カップ内において基板を高速回転させ、基板上に滴下した塗布液を基板表面に広げる塗布装置が知られている。

例えば、特許文献１には、ケース内に配置したスピンドルチャックに基板を載置し、前記スピンドルチャックによって基板を回転せしめることで基板表面に滴下した塗布液を均一に拡げるようにした塗布装置において、前記ケースの底面には前記スピンドルチャックを上面が露出した状態で収納する筒状壁部が設けられ、この筒状壁部の外側には整流部材が配置され、この整流部材は前記ケースに固設される起立壁とこの起立壁の上端から前記筒状壁部に向かって伸びる水平部とから構成され、更に前記起立壁の全部または一部はエアが流通可能な多孔体またはパンチングプレートとされ、前記水平部には呼吸用の開口が形成され、この呼吸用の開口の下方にはミストガードが配置されている塗布装置が記載されている。このような技術によれば、基板の裏面側を通る気流中にミスト状の塗布液が殆んど含まれず、基板裏面に塗布液が付着することがない塗布装置が提供される。

特開２００６−０８６２０４号公報（２００６年３月３０日公開）

しかしながら、基板を回転させ、塗布液を基板表面に広げる塗布装置において、基板の回転の遠心力によって飛散する塗布液は、基板の裏面側だけでなく、塗布装置内部にも付着し得る。塗布装置内部に付着した塗布液は流れ難く、塗布装置内に溜まる傾向にあるため、廃液ラインの詰まり等様々な問題が生じる。それゆえ、頻繁なメンテナンス（例えば、カップを取り外しての洗浄等）が必要となる。特に、高粘度の塗布液を使用する場合には、この問題が顕著となる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板を回転させ、塗布液を基板表面に広げる塗布装置において、塗布装置内部への塗布液の付着に起因する問題の発生を抑制するための技術を提供することを主たる目的とする。

本発明に係る塗布装置は、基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、該基板を囲うカップと、該塗布液を該基板に吐出するノズルと、該基板を回転させる回転手段と、該カップから該塗布液を排出する排出経路と、該カップの内壁および該排出経路の少なくとも何れかに洗浄液を供給する洗浄手段と、を備えていることを特徴としている。

本発明に係る基板処理方法は、カップ内に配置された基板に塗布液を塗布し、該基板を回転させる塗布工程を包含し、該塗布工程では、該カップの内壁および該カップから該塗布液を排出する排出経路の少なくとも何れかに洗浄液を供給することを特徴としている。

本発明によれば、塗布装置内部に洗浄液を供給して、塗布液を洗い流すことができるため、塗布装置内部への塗布液の付着に起因する問題の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る塗布装置の概略構成を示す側方断面図である。 本発明の一実施形態に係る洗浄装置の概略構成を示す側方断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示すブロック図である。

〔塗布装置〕
図１は、本発明の一実施形態に係る塗布装置１０の概略構成を示す側方断面図である。塗布装置１０は、基板１に塗布液を塗布する装置であり、基板１を囲うカップ１１と、塗布液を基板１に吐出するノズル１２と、ノズル１２を収納するノズル受け１３と、カップ１１から塗布液を排出する排出経路１４と、装置内に洗浄液を供給する装置洗浄部（洗浄手段）１６および１７と、基板１を回転させる回転部（回転手段）１８と、基板１における上記塗布液を塗布する面とは反対側の面に対向するように設けられたカバー部材１９と、基板１の裏面に洗浄液を供給する裏面洗浄部２０と、基板１を載置するための載置部２１とを備えている。また、排出経路１４中に、カップ１１から排出された液滴状の塗布液を排出気体から分離する気液分離部１５が設けられている。

基板１は、まず、図示しないロボットアーム等によって、カップ１１内の載置部２１に設置される。載置部２１は、基板１を固定するようになっていればよく、例えば、基板１を吸着する真空チャック等の吸着部であり得る。また、カップ１１は、載置部２１に載置された基板１を囲うようになっていればよく、塗布処理中、基板１上から飛散する塗布液が塗布装置１０外に放出されることを防ぐ。

続いて、ノズル１２が塗布液を基板１上に吐出する。塗布液は、所望の効果を得るために基板１上に塗布すべき物質であり、特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、炭化水素系樹脂、エラストマー等であり得る。ノズル１２は、塗布液を吐出するようになっていればよく、一つであっても、複数であってもよい。また、ノズル１２は、塗布液を吐出しないときは、ノズル受け１３に収納されていることが好ましい。

そして、回転部１８が載置部２１および基板１を回転させることによって、塗布装置１０は基板１上に塗布液を広げる。なお、ノズル１２からの塗布液の吐出と、回転部１８による基板１の回転は同時に行ってもよいし、逐次行ってもよい。また、基板１の回転速度は、適宜設定すればよいが、例えば、１０ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下、好ましくは１０ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下とすることができる。

このとき、基板１の回転の遠心力によって、塗布液が飛散し、塗布装置１０内部に付着する。本発明者らの独自の知見によれば、このような飛散した塗布液は流れ難いため、装置内、特に、カップ１１の内壁（図中Ａ）および気液分離部１５（図中Ｂ）等に溜まり易い。カップ１１の内壁、気液分離部１５等に塗布液が溜まると、排出経路１４が詰まる等の問題が生じ、頻繁なメンテナンスが必要となる。特に、高粘度の塗布液を使用する場合には、塗布液がより流れ難くなるため、この問題が顕著となる。なお、高粘度の塗布液とは、２５℃においてＥ型（コーン＆プレート型）粘度計により測定した粘度が１０００ｃｐ以上のものを指す。

これに対し、本実施形態に係る塗布装置１０では、カップ１１の内壁に洗浄液を供給する装置洗浄部１６、および排出経路１４に洗浄液を供給する装置洗浄部１７を備えている。これにより、塗布装置１０では、カップ１１の内壁および排出経路１４に付着した塗布液を洗浄して除去することができる。これにより、排出経路１４の詰まり等の、塗布装置１０内部への塗布液の付着に起因する問題の発生を抑制することができ、塗布装置１０のメンテナンスサイクルを改善することができる。なお、装置洗浄部１６および１７は、両方とも設けることが好ましいが、何れか一方でもよい。

なお、装置洗浄部１７は、排出経路１４のうち、特に、気液分離部１５に洗浄液を供給するようになっていることが好ましい。気液分離部１５は、少なくとも一つの流入口と、少なくとも二つの排出口とを備えた槽であり、流入口を介してカップ１１から流入した液滴状の塗布液および排出気体を分離して、一方の排出口から塗布液を排出し、他方の排出口から排出気体を排出するものである。このような気液分離部１５は内部に塗布液が溜まり易い。そのため、装置洗浄部１７が気液分離部１５に洗浄液を供給することにより、より好適に塗布装置１０内部に付着した塗布液を洗浄することができる。

装置洗浄部１６および１７が、塗布装置１０内の各部に洗浄液を供給する態様は特に限定されないが、例えば、加圧圧送、ポンプ供給等の態様であり得る。装置洗浄部１６および１７における洗浄液の供給量は、特に限定されないが、例えば、基板一枚当たり５ｍＬ程度とすることができる。

また、本実施形態において使用する洗浄液としては、塗布液を溶解し得るものであれば特に限定されず、水性溶剤であっても有機溶剤であってもよいが、例えば、塗布液が炭素水素系である場合には、ｐ−メンタン等を用いることができる。また、塗布液がアクリル系である場合には、ＰＧＭＥＡ等を用いることができる。その他、例を挙げれば、水、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、メチルオクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン等の直鎖状の炭化水素、炭素数３から１５の分岐状の炭化水素、ｐ−メンタン、ｏ−メンタン、ｍ−メンタン、ジフェニルメンタン、１，４−テルピン、１，８−テルピン、ボルナン、ノルボルナン、ピナン、ツジャン、カラン、ロンギホレン、ゲラニオール、ネロール、リナロール、シトラール、シトロネロール、メントール、イソメントール、ネオメントール、α−テルピネオール、β−テルピネオール、γ−テルピネオール、テルピネン−１−オール、テルピネン−４−オール、ジヒドロターピニルアセテート、１，４−シネオール、１，８−シネオール、ボルネオール、カルボン、ヨノン、ツヨン、カンファー、ｄ−リモネン、ｌ−リモネン、ジペンテン等のテルペン系溶剤；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン（ＣＨ）、メチル−ｎ−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、２−ヘプタノン等のケトン類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール類；エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体（これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）が好ましい）；ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル（ＥＬ）、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類；アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル等の芳香族系有機溶剤等を挙げることができる。

また、一実施形態において、塗布装置１０は、基板１の裏面への塗布液の付着を防ぐために、カバー部材１９を備えている。これは、特に高粘度の塗布液を使用する場合には、基板１の回転に伴う遠心力により延伸された糸状の塗布液が生じ、基板１の裏面に付着するおそれがあるためである。カバー部材１９は、基板１の裏面（塗布液を塗布する面とは反対側の面）に対向するように設けられており、このような糸状の塗布液が、基板１の裏面に到達することを防ぐことができる。

このとき、カバー部材１９に対して糸状の塗布液が付着するため、カバー部材１９についても洗浄液によって洗浄することが好ましい。本実施形態において、装置洗浄部１６は、カップ１１の内壁とともに、カバー部材１９に対しても洗浄液を供給するようになっている。これにより、塗布装置１０内部に付着した塗布液を好適に洗浄し、メンテナンスサイクルを改善することができる。

なお、一実施形態において、塗布装置１０は、基板１の裏面に洗浄液を供給し、基板１の裏面に付着した塗布液を洗浄する裏面洗浄部２０を備えていてもよい。

また、ノズル１２において、塗布液が乾燥することがある。そのため、一実施形態において、ノズル１２を収納するノズル受け１３に対して洗浄液を供給するようになっていることが好ましい。言い換えれば、ノズル受け１３は、洗浄液を貯める貯留部を備え、当該貯留部にノズル１２を収納するようになっていることが好ましい。このように構成することにより、ノズル１２において塗布液が乾燥することを抑制することができる。ノズル受け１３に供給する洗浄液の量は、特に限定されないが、例えば、基板一枚当たり５〜１０ｍＬとすることができる。

〔基板処理システム〕
図３は、本発明の一実施形態に係る基板処理システム１００の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係る基板処理システム１００は、塗布装置１０の他に、塗布液が塗布された基板１の裏面および周縁部を洗浄する洗浄装置３０、洗浄装置３０が使用する基板洗浄液を貯める基板洗浄液槽５０、洗浄装置３０から排出された使用済みの基板洗浄液を貯める使用済み洗浄液槽５１、未使用の洗浄液を貯める未使用洗浄液槽５２、塗布装置１０から排出された廃液を貯める廃液槽５３、ならびに、使用済み洗浄液槽５１および未使用洗浄液槽５２の何れから塗布装置１０に洗浄液を供給するかを制御する弁（洗浄液供給手段）５４を備えている。また、図示していないが、基板処理システム１００は、各槽および各装置間をつなぐ配管（洗浄液供給手段）、ならびに、当該配管内に洗浄液等を各槽および各装置に供給するためのポンプ（洗浄液供給手段）等も備えている。

洗浄装置３０は、塗布液が塗布された基板１の裏面の洗浄（バックリンス）および周縁部の洗浄（エッジリンス）を行う装置であり、基板１を囲うカップ３１と、基板洗浄液を基板１の周縁部に吐出するＥＢＲノズル３２と、カップ３１から塗布液を排出する排出経路３４と、基板１を回転させる回転部３８と、基板１における塗布液を塗布する面とは反対側の面に対向するように設けられたカバー部材３９と、基板１の裏面に基板洗浄液を供給する裏面洗浄部４０と、基板１を載置するための載置部４１とを備えている。また、排出経路３４中に、カップ３１から排出された液滴状の塗布液を排出気体から分離する気液分離部３５が設けられている。

洗浄装置３０は、回転部３８によって基板１を回転させながら、裏面洗浄部４０から基板１の裏面に対して、ＥＢＲノズル３２から基板１の周縁部に対してそれぞれ基板洗浄液を供給することにより、基板１の裏面および周縁部を洗浄する。

洗浄装置３０において使用する基板洗浄液は、特に限定されず、上述した塗布装置１０において使用する洗浄液と同様のものを用いることができる。但し、基板洗浄液は、未使用のものを用いることが好ましい。一実施形態において、未使用の基板洗浄液は、基板洗浄液槽５０に貯められており、基板洗浄液槽５０から洗浄装置３０に供給される。

そして、洗浄装置３０から排出された使用済みの基板洗浄液は、使用済み洗浄液槽５１に貯められる。本実施形態では、塗布装置１０が、この使用済み洗浄液槽５１に貯められた使用済みの基板洗浄液を、塗布装置１０内部に供給する洗浄液として再利用する。これにより、システム全体で使用する洗浄液の使用量を増加させることなく、塗布装置１０内部の洗浄を行うことができる。

すなわち、洗浄装置３０には塗布液が供給されていないため、洗浄装置３０から排出される使用済みの基板洗浄液は、比較的クリーンである。そのため、使用済みの基板洗浄液を、塗布装置１０内部の洗浄に用いる洗浄液として好適に再利用することができる。なお、洗浄装置３０から排出される使用済みの基板洗浄液の量は、一例において、基板一枚当たり５０ｍＬ程度であり、塗布装置１０において使用する洗浄液を十分にまかなうことができる。

なお、一実施形態において、塗布装置１０は、最初、未使用の洗浄液を使用して装置内の洗浄を行い、使用済み洗浄液槽５１に十分な量の使用済みの基板洗浄液が溜まった後に、使用済みの基板洗浄液を再利用して装置内の洗浄を行うように構成することができる。例えば、一実施形態において、塗布装置１０は、使用済み洗浄液槽５１に貯められた使用済みの基板洗浄液の量が予め定められた閾値よりも少ないときには、未使用洗浄液槽５７に貯められた未使用の洗浄液を使用し、使用済み洗浄液槽５１に貯められた使用済みの基板洗浄液の量が上記閾値以上であるときには、使用済み洗浄液槽５１に貯められた使用済みの基板洗浄液を使用するようになっている。言い換えれば、基板処理システム１００では、使用済み洗浄液槽５１に貯められた使用済みの基板洗浄液の量に応じて、未使用洗浄液槽５７から塗布装置１０へ未使用の洗浄液を供給するか、使用済み洗浄液槽５１から塗布装置１０へ使用済みの基板洗浄液を供給するかを制御するものであり得る。これにより、洗浄および洗浄液のリサイクルを円滑に行うことができる。

なお、使用済み洗浄液槽５１と未使用洗浄液槽５２との何れから塗布装置１０へ洗浄液を供給するかの制御は、例えば、弁５４によって行ってもよいが、特に限定されず、公知の技術を用いて各洗浄液の流れを制御すればよい。また、使用済み洗浄液槽５１に貯められた使用済みの基板洗浄液の量は、例えば、使用済み洗浄液槽５１内に備えられた水位計等によって測定すればよい。また、使用済み洗浄液槽５１に貯められた使用済みの基板洗浄液の量に応じた各洗浄液の流れの制御（例えば、弁５４の開閉）は、基板処理システム１００が備える図示しない制御装置等によって行えばよい。

そして、塗布装置１０から排出された使用済みの洗浄液および塗布液を含む廃液は、廃液槽５３へと廃棄される。

以上のように、基板処理システム１００では、洗浄装置３０が、基板１を基板洗浄液によってスピン洗浄するようになっており、塗布装置１０は、洗浄装置３０が使用した使用済みの基板洗浄液を、塗布装置１０内部（例えば、カップ１１の内壁および排出経路１４の少なくとも何れか）に供給するための洗浄液として使用するようになっている。このように、基板処理システム１００では、洗浄液のリサイクルを行うことによって、システム全体で使用する洗浄液の使用量を増加させることなく、塗布装置１０内部の洗浄を行い、塗布装置内部への塗布液の付着に起因する問題の発生を抑制することができる。

本発明は、基板処理分野および基板処理装置の製造分野において利用可能である。

１ 基板
１０ 塗布装置
１１、３１ カップ
１２ ノズル
１３ ノズル受け
１４、３４ 排出経路
１５、３５ 気液分離部
１６ 装置洗浄部（洗浄手段）
１７ 装置洗浄部（洗浄手段）
１８ 回転部（回転手段）
１９、３９ カバー部材
２０、４０ 裏面洗浄部
３０ 洗浄装置
３２ ＥＢＲノズル
３８ 回転部
５０ 基板洗浄液槽
５１ 使用済み洗浄液槽
５２ 未使用洗浄液槽
５３ 廃液槽
５４ 弁（洗浄液供給手段）

Claims (5)

1. 基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、
   該基板を囲うカップと、
   該塗布液を該基板に吐出するノズルと、
   該基板を回転させる回転手段と、
   該カップから該塗布液を排出する排出経路と、
   該カップの内壁および該排出経路の少なくとも何れかに洗浄液を供給する洗浄手段と、
   該基板の裏面に上記洗浄液を供給する裏面洗浄部と、
   を備えている塗布装置と、
   上記基板を基板洗浄液によってスピン洗浄する洗浄装置と、
   該洗浄装置から排出された使用済みの上記基板洗浄液を上記塗布装置に供給する洗浄液供給手段と、を備え、
   上記洗浄手段は、該洗浄液供給手段によって上記塗布装置に供給された上記基板洗浄液を、上記カップの内壁および上記排出経路の少なくとも何れかに供給するようになっており、
   未使用の洗浄液を貯める未使用洗浄液槽と、
   上記使用済みの基板洗浄液を貯める使用済み洗浄液槽と、を備え、
   上記洗浄液供給手段は、上記使用済み洗浄液槽に貯められた基板洗浄液の量に応じて、上記未使用洗浄液槽に貯められた該未使用の洗浄液、および上記使用済み洗浄液槽に貯められた上記使用済みの基板洗浄液の何れか一方を上記塗布装置に供給するようになっている基板処理システムであって、
   上記使用済み洗浄液槽内には水位計が備えられており、
   上記基板処理システムは、該水位計が測定した使用済みの基板洗浄液の量が、予め定められた閾値よりも少ないときには、上記未使用洗浄液槽に貯められた上記未使用の洗浄液を上記塗布装置に供給し、該閾値以上であるときには、上記使用済み洗浄液槽に貯められた上記使用済みの基板洗浄液を上記塗布装置に供給するように、上記洗浄液供給手段の開閉を制御する制御装置をさらに備えていることを特徴とする基板処理システム。
2. 上記カップから排出された液滴状の上記塗布液を排出気体から分離する気液分離部を上記排出経路中に備え、
   上記洗浄手段は、該気液分離部内に上記洗浄液を供給するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
3. 上記基板における上記塗布液を塗布する面とは反対側の面に対向するように設けられたカバー部材を備え、
   上記洗浄手段は、さらに、該カバー部材に上記洗浄液を供給するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理システム。
4. 上記ノズルを収納するノズル受けを備え、
   上記洗浄手段は、さらに、該ノズル受けに上記洗浄液を供給するようになっていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の基板処理システム。
5. カップ内に配置された基板に塗布液を塗布し、該基板を回転させる塗布工程を包含し、
   該塗布工程では、該カップの内壁および該カップから該塗布液を排出する排出経路の少なくとも何れかに洗浄液を供給し、該基板の裏面に付着した塗布液を洗浄する裏面洗浄部から、該基板の裏面に洗浄液を供給し、
   上記基板を基板洗浄液によってスピン洗浄する洗浄工程をさらに包含し、
   上記塗布工程では、該洗浄工程において使用された使用済みの基板洗浄液を貯める使用済み洗浄液槽内の基板洗浄液の量に応じて、未使用の洗浄液を貯める未使用洗浄液槽内の該未使用の洗浄液、および上記使用済み洗浄液槽内の上記使用済の洗浄液の何れか一方を上記カップの内壁及び上記排出経路の少なくとも何れかに供給し、
   上記使用済み洗浄液槽内には水位計が備えられており、
   上記塗布工程では、該水位計が測定した上記使用済みの基板洗浄液の量が、予め定められた閾値よりも少ないときには、上記未使用洗浄液槽に貯められた上記未使用の洗浄液を上記カップの内壁及び上記排出経路の少なくとも何れかに供給し、該閾値以上であるときには、上記使用済み洗浄液槽に貯められた上記使用済みの基板洗浄液を上記カップの内壁及び上記排出経路の少なくとも何れかに供給するように制御することを特徴とする基板処理方法。

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