JP7154995B2

JP7154995B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP7154995B2
Application number: JP2018235939A
Authority: JP
Inventors: 念杉山
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2022-10-18
Anticipated expiration: 2038-12-17
Also published as: WO2020129483A1; JP2020098841A; TW202025366A; TWI748279B

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。

半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板または光ディスク用ガラス基板等の基板に現像液、洗浄液、リンス液またはフォトレジスト液等の処理液を用いた処理を行うために基板処理装置が用いられる。例えば、特許文献１に記載された基板処理装置においては、基板が回転保持部により水平に支持されつつ回転された状態で、基板の上面の中心部にレジスト液が吐出される。上面の中心部のレジスト液が基板の回転に伴う遠心力で上面の全体に拡げられる。これにより、基板の上面の全体にレジスト液が塗布される。

塗布処理時の基板の回転により、基板の下面に接する空間が負圧になる。そのため、レジスト液の塗布処理が行われた基板の下面にレジスト液のミストが付着して基板の下面が汚染されることがある。また、レジスト液以外の汚染物が基板の下面に付着することがある。基板の下面が汚染されると、後工程の露光処理の際にフォーカス異常が発生する。そこで、レジスト液の塗布処理後、下面洗浄ノズルから基板の下面にリンス液が吐出され、基板の下面が洗浄される。

特開平１１－２８３８９９号公報

基板の下面が汚染した場合には、汚染物を除去するために多量のリンス液（洗浄液）を基板に供給することが必要となることがある。しかしながら、近年、洗浄液の使用量を削減することが要求されている。

本発明の目的は、洗浄液の使用量を削減することが可能な基板処理装置を提供することである。

（１）本発明に係る基板処理装置は、基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、上面および下面を有し、上面上に基板を保持する基板保持部と、基板保持部を回転駆動する駆動部と、基板保持部の下面および基板保持部に保持された基板の下面の下方に配置されかつ気体が充填される内部空間を有する整流部とを備え、整流部は、基板保持部の下面および基板の下面に対向する上面を有し、整流部の上面には、複数の開口部が形成され、基板の下面および基板保持部の下面と整流部の上面との間に空隙が形成され、基板保持部の回転により空隙に発生する負圧により内部空間内の気体が複数の開口部を通して空隙に排出されるように整流部が構成され、複数の開口部は、基板保持部の下面の下方に位置する第１の開口部と、基板の下面の下方に位置する第２の開口部とを含み、第２の開口部は、第１の開口部よりも上方に位置する。

この基板処理装置においては、基板保持部の上面上に基板が保持され、基板保持部の下面および基板保持部に保持された基板の下面の下方に整流部が配置される。整流部の内部空間には気体が充填されている。また、基板保持部の下面および基板の下面に対向する整流部の上面には、複数の開口部が形成されている。ここで、基板に所定の処理を行うために基板保持部が駆動部により回転駆動されると、基板の下面および基板保持部の下面と整流部の上面との間の空隙に負圧が発生し、内部空間内の気体が複数の開口部を通して空隙に排出される。

この構成によれば、基板の下面および基板保持部の下面と整流部の上面との間の空隙が負圧になることが回避される。この場合、汚染物が当該空間に吸い込まれることがないので、基板の下面に汚染物が付着して基板の下面が汚染することが防止される。したがって、基板の下面を洗浄する必要がない。これにより、洗浄液の使用量を削減することができる。

（２）基板処理装置は、整流部の内部空間の気圧が大気圧以上に維持されるように内部空間に空気を供給する気体供給部をさらに備えてもよい。この場合、簡単な構成で内部空間内の気体を空隙に排出することができる。

（３）整流部の上面は、基板保持部の下面と対向する保持部対向面と、基板保持部に保持された基板の下面に対向する基板対向面とを含み、第１の開口部は保持部対向面に形成され、第２の開口部は基板対向面に形成されてもよい。

この場合、空隙の領域ごとの圧力の差が小さくなる。これにより、空隙に汚染物が吸い込まれることがより確実に防止される。その結果、基板の下面が汚染することをより確実に防止することができる。

（４）保持部対向面は、基板対向面よりも下方に位置してもよい。この場合、保持部対向面を基板保持部の下面に近づけるとともに、基板対向面を基板の下面に近づけることができる。これにより、空隙が負圧になることをより効率よく回避することができる。

（５）保持部対向面と基板保持部の下面との間隔は、基板対向面と基板の下面との間隔と等しくてもよい。この場合、空隙の圧力分布はより一様に近づく。これにより、空隙に汚染物が吸い込まれることがさらに確実に防止される。その結果、基板の下面が汚染することをさらに確実に防止することができる。

（６）複数の開口部は、基板保持部の回転軸を中心とする複数の同心円に沿って延びるように形成されてもよい。この場合、基板の周方向および径方向に沿って空隙に空気が排出される。これにより、空隙の圧力分布を容易に一様に近づけることができる。その結果、空隙に汚染物が吸い込まれることおよび基板の下面が汚染することを容易に防止することができる。

本発明によれば、洗浄液の使用量を削減することができる。

本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の一方向に沿った概略断面図である。図１の整流部の構成を示す概略断面図である。図１の整流部の構成を示す概略平面図である。基板処理装置の動作を説明するための図である。第１の変形例における整流部の構成を示す概略平面図である。第２の変形例における整流部の構成を示す概略平面図である。

（１）基板処理装置の構成
以下、本発明の一実施の形態に係る処理カップユニットおよび基板処理装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の一方向に沿った概略断面図である。図１に示すように、基板処理装置１００は、回転保持装置１０、処理ノズル２０、カップ３０、整流部４０および気体供給部５０を備える。

回転保持装置１０は、例えばスピンチャックであり、駆動部１１および基板保持部１３を含む。駆動部１１は、例えば電動モータであり、回転軸１２を有する。基板保持部１３は、駆動部１１の回転軸１２の先端に取り付けられ、基板Ｗを水平姿勢で保持した状態で鉛直軸の周りで回転駆動される。以下の説明では、図１の太い矢印で示すように、水平面内において、基板保持部１３に保持された基板Ｗの中心部に向かう方向を内方と定義し、その反対方向を外方と定義する。

処理ノズル２０は、図１の点線の矢印で示すように、基板Ｗの中心の上方における処理位置とカップ３０の外方の待機位置との間で移動可能に設けられる。処理ノズル２０は、基板処理時に、待機位置から処理位置に移動し、レジスト液等の処理液を回転する基板Ｗの上面の中心付近に吐出する。カップ３０は、例えば非回転カップであり、基板Ｗの周囲を取り囲むように設けられる。カップ３０は、基板Ｗから飛散する処理液を捕集するとともに、捕集された処理液を回収する。

整流部４０は、内部空間Ｖ１を有する略円筒形状の筐体であり、基板Ｗの下方に配置される。図１の例では、整流部４０の外縁は、基板Ｗの外周部よりも内方に位置する。整流部４０の内部空間Ｖ１と気体供給部５０とが配管５１により接続される。気体供給部５０は、配管５１を通して内部空間Ｖ１に窒素ガス等の気体を供給する。気体供給部５０は、クリーンエア等の他の気体を供給してもよい。これにより、内部空間Ｖ１に気体が充填される。内部空間Ｖ１の圧力は、大気圧または弱陽圧（例えば１１０ｋＰａ程度）に維持される。

図２は、図１の整流部４０の構成を示す概略断面図である。図３は、図１の整流部４０の構成を示す概略平面図である。図２に示すように、整流部４０は、内部空間Ｖ１と基板保持部１３および基板Ｗの下方の空間（以下、下方空間Ｖ２と呼ぶ。）とを区画する上面４１を有する。また、整流部４０の上面４１の中心部周辺には、下方に凹む凹部４２が形成される。これにより、整流部４０は、凹型の断面形状を有する。整流部４０の中心部には、上下方向に延びる貫通孔４３が形成される。

整流部４０の上面４１（凹部４２の上面も含む。）には、内部空間Ｖ１と下方空間Ｖ２とを接続する複数の開口部４４が形成される。本実施の形態においては、図３に示すように、複数の開口部４４は、円環状のスリットであり、同心円状に配置される。図３においては、視認を容易にするため、複数の開口部４４がドットパターンにより図示されている。

なお、上記の構成においては、複数の開口部４４により整流部４０の上面４１が複数の円環状の部分に分離される。そこで、本実施の形態においては、図２に示すように、分離された整流部４０の上面４１の各部は、支柱４５により整流部４０の底部に固定される。図２においては、複数の支柱４５が点線により図示されている。

図１に示すように、貫通孔４３には、回転保持装置１０の回転軸１２が挿通される。また、凹部４２には、回転保持装置１０の基板保持部１３が収容される。これにより、整流部４０における内周部分（凹部４２）の上面４１が基板保持部１３の下面と対向する。また、整流部４０における外周部分の上面４１が基板Ｗの下面と対向する。整流部４０の上面４１は、基板保持部１３の下面および基板Ｗの下面との空隙に空気層を形成する整流板として機能する。

以下、基板保持部１３の下面と対向する整流部４０の内周部分の上面４１を保持部対向面４１ａと呼ぶ。また、基板Ｗの下面と対向する整流部４０の外周部分の上面４１を基板対向面４１ｂと呼ぶ。上下方向において、保持部対向面４１ａと基板保持部１３の下面との間隔Ｓ１は、基板対向面４１ｂと基板Ｗの下面との間隔Ｓ２と略等しいことが好ましい。

（２）基板処理装置の動作
図４は、基板処理装置１００の動作を説明するための図である。図４に示すように、基板処理時には、上面が上方に向けられた状態で、基板Ｗが基板保持部１３により水平姿勢で保持される。この状態で、図４に細い矢印で示すように、基板Ｗが基板保持部１３により回転される。また、処理ノズル２０から基板Ｗの上面の中心付近に処理液が吐出される。これにより、基板Ｗの上面の中心付近に吐出された処理液が、基板Ｗの回転に伴う遠心力により基板Ｗの上面の全体に拡げられ、基板Ｗの上面に処理液の膜が形成される。

ここで、基板処理時の基板保持部１３の回転により、下方空間Ｖ２が負圧になる。そのため、処理ノズル２０から吐出された処理液がミスト化した場合、あるいは他の汚染物が下方空間Ｖ２の周囲に浮遊している場合、処理液のミストまたは他の汚染物が下方空間Ｖ２に吸い込まれやすい状況が発生する。このようなミスト等は、基板Ｗの下面の汚染の原因となる。

このような場合でも、本実施の形態においては、図４に太い矢印で示すように、整流部４０の内部空間Ｖ１に蓄積された空気が、複数の開口部４４を通して下方空間Ｖ２に吸い込まれる。これにより、下方空間Ｖ２が負圧になることが回避される。したがって、ミストまたは他の汚染物が下方空間Ｖ２に吸い込まれることが防止される。その結果、基板Ｗの下面が汚染することが防止される。

上記のように、内部空間Ｖ１から下方空間Ｖ２に空気が吸い込まれる前においては、下方空間Ｖ２は負圧になる。このとき、下方空間Ｖ２の圧力分布は一様ではなく、下方空間Ｖ２の領域ごとに負圧の程度が異なる。そのため、内部空間Ｖ１から下方空間Ｖ２に空気が吸い込まれる際に、負圧の程度に対応して、領域ごとに吸い込み量に差が発生する。例えば、負圧の程度が大きい領域には多量の空気が吸い込まれ、負圧の程度が小さい領域には少量の空気が吸い込まれる。

この構成によれば、内部空間Ｖ１から下方空間Ｖ２に空気が吸い込まれた後、下方空間Ｖ２の領域ごとの圧力の差が自動的に小さくなる。この場合、下方空間Ｖ２にミスト等が吸い込まれることをより確実に防止することができる。特に、本実施の形態においては、間隔Ｓ１，Ｓ２は互いに略等しいので、内部空間Ｖ１から下方空間Ｖ２に空気が吸い込まれた後、下方空間Ｖ２の圧力分布は略一様になる。これにより、下方空間Ｖ２にミスト等が吸い込まれることをさらに確実に防止することができる。

（３）変形例
本実施の形態においては、各開口部４４により分離された整流部４０の上面４１の部分が支柱４５により整流部４０の底部に固定されるが、本発明はこれに限定されない。図５は、第１の変形例における整流部４０の構成を示す概略平面図である。図５に示すように、第１の変形例においては、各開口部４４により分離された整流部４０の上面４１の部分が、当該開口部４４を交差するように形成された１以上の連結部４６により互いに連結される。

図６は、第２の変形例における整流部４０の構成を示す概略平面図である。図６に示すように、第２の変形例においては、整流部４０の上面４１に複数の開口部４４が略均一に分散するように配置される。図６の例では、各開口部４４は円形状を有するが、本発明はこれに限定されない。各開口部４４は、三角形状、四角形状または他の多角形状を有してもよいし、楕円形状等の他の形状を有してもよい。

（４）効果
本実施の形態に係る基板処理装置１００においては、基板保持部１３の上面上に基板Ｗが保持され、基板保持部１３の下面および基板保持部１３に保持された基板Ｗの下面の下方に整流部４０が配置される。整流部４０の内部空間Ｖ１には気体が充填されている。また、基板保持部１３の下面および基板Ｗの下面に対向する整流部４０の上面４１には、複数の開口部４４が形成されている。

ここで、基板Ｗに所定の処理を行うために基板保持部１３が駆動部１１により回転駆動されると、基板Ｗの下面および基板保持部１３の下面と整流部４０の上面４１との間の下方空間Ｖ２に負圧が発生する。これにより、内部空間Ｖ１内の気体が複数の開口部４４を通して下方空間Ｖ２に排出される。この構成によれば、下方空間Ｖ２が負圧になることが回避される。

本実施の形態においては、整流部４０の内部空間Ｖ１の気圧が大気圧以上に維持されるように、気体供給部５０により内部空間Ｖ１に空気が供給される。この場合、簡単な構成で内部空間Ｖ１内の気体を下方空間Ｖ２に排出することができる。

保持部対向面４１ａは、基板対向面４１ｂよりも下方に位置する。そのため、保持部対向面４１ａを基板保持部１３の下面に近づけるとともに、基板対向面４１ｂを基板Ｗの下面に近づけることができる。これにより、下方空間Ｖ２が負圧になることをより効率よく回避することができる。

また、複数の開口部４４のうち一部の開口部４４は保持部対向面４１ａに形成され、複数の開口部４４のうち他の開口部４４は基板対向面４１ｂに形成されるので、下方空間Ｖ２の領域ごとの圧力の差が小さくなる。特に、本実施の形態では、保持部対向面４１ａと基板保持部１３の下面との間隔は、基板対向面４１ｂと基板Ｗの下面との間隔と等しいので、下方空間Ｖ２の圧力分布はより一様に近づく。

さらに、複数の開口部４４は、基板保持部１３の回転軸を中心とする複数の同心円に沿って延びるように、円環状に形成される。そのため、基板Ｗの周方向および径方向に沿って下方空間Ｖ２に空気が排出される。これにより、下方空間Ｖ２の圧力分布を容易に一様に近づけることができる。

このように、下方空間Ｖ２の圧力分布が略一様になることにより、汚染物が下方空間Ｖ２に吸い込まれることを容易に防止することができる。したがって、基板Ｗの下面に汚染物が付着して基板Ｗの下面が汚染することが防止される。そのため、基板Ｗの下面を洗浄する必要がない。これにより、洗浄液の使用量を削減することができる。また、基板保持部１３等の汚染も防止されるため、基板処理装置１００の洗浄またはメンテナンスの頻度を低減することができる。

（５）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
上記実施の形態においては、基板Ｗが基板の例であり、基板処理装置１００が基板処理装置の例であり、基板保持部１３が基板保持部の例であり、駆動部１１が駆動部の例である。内部空間Ｖ１が内部空間の例であり、整流部４０が整流部の例であり、上面４１が整流部の上面の例であり、開口部４４が開口部の例であり、下方空間Ｖ２が空隙の例である。気体供給部５０が気体供給部の例であり、保持部対向面４１ａが保持部対向面の例であり、基板対向面４１ｂが基板対向面の例であり、回転軸１２が回転軸の例である。
（６）参考形態
（６－１）本参考形態に係る基板処理装置は、基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、上面および下面を有し、上面上に基板を保持する基板保持部と、基板保持部を回転駆動する駆動部と、基板保持部の下面および基板保持部に保持された基板の下面の下方に配置されかつ気体が充填される内部空間を有する整流部とを備え、整流部は、基板保持部の下面および基板の下面に対向する上面を有し、整流部の上面には、複数の開口部が形成され、基板の下面および基板保持部の下面と整流部の上面との間に空隙が形成され、基板保持部の回転により空隙に発生する負圧により内部空間内の気体が複数の開口部を通して空隙に排出されるように整流部が構成される。
この基板処理装置においては、基板保持部の上面上に基板が保持され、基板保持部の下面および基板保持部に保持された基板の下面の下方に整流部が配置される。整流部の内部空間には気体が充填されている。また、基板保持部の下面および基板の下面に対向する整流部の上面には、複数の開口部が形成されている。ここで、基板に所定の処理を行うために基板保持部が駆動部により回転駆動されると、基板の下面および基板保持部の下面と整流部の上面との間の空隙に負圧が発生し、内部空間内の気体が複数の開口部を通して空隙に排出される。
この構成によれば、基板の下面および基板保持部の下面と整流部の上面との間の空隙が負圧になることが回避される。この場合、汚染物が当該空間に吸い込まれることがないので、基板の下面に汚染物が付着して基板の下面が汚染することが防止される。したがって、基板の下面を洗浄する必要がない。これにより、洗浄液の使用量を削減することができる。
（６－２）基板処理装置は、整流部の内部空間の気圧が大気圧以上に維持されるように内部空間に空気を供給する気体供給部をさらに備えてもよい。この場合、簡単な構成で内部空間内の気体を空隙に排出することができる。
（６－３）整流部の上面は、基板保持部の下面と対向する保持部対向面と、基板保持部に保持された基板の下面に対向する基板対向面とを含み、複数の開口部のうち一部の開口部は保持部対向面に形成され、複数の開口部のうち他の開口部は基板対向面に形成されてもよい。
この場合、空隙の領域ごとの圧力の差が小さくなる。これにより、空隙に汚染物が吸い込まれることがより確実に防止される。その結果、基板の下面が汚染することをより確実に防止することができる。
（６－４）保持部対向面は、基板対向面よりも下方に位置してもよい。この場合、保持部対向面を基板保持部の下面に近づけるとともに、基板対向面を基板の下面に近づけることができる。これにより、空隙が負圧になることをより効率よく回避することができる。
（６－５）保持部対向面と基板保持部の下面との間隔は、基板対向面と基板の下面との間隔と等しくてもよい。この場合、空隙の圧力分布はより一様に近づく。これにより、空隙に汚染物が吸い込まれることがさらに確実に防止される。その結果、基板の下面が汚染することをさらに確実に防止することができる。
（６－６）複数の開口部は、基板保持部の回転軸を中心とする複数の同心円に沿って延びるように形成されてもよい。この場合、基板の周方向および径方向に沿って空隙に空気が排出される。これにより、空隙の圧力分布を容易に一様に近づけることができる。その結果、空隙に汚染物が吸い込まれることおよび基板の下面が汚染することを容易に防止することができる。

１０…回転保持装置，１１…駆動部，１２…回転軸，１３…基板保持部，２０…処理ノズル，３０…カップ，４０…整流部，４１…上面，４１ａ…保持部対向面，４１ｂ…基板対向面，４２…凹部，４３…貫通孔，４４…開口部，４５…支柱，４６…連結部，５０…気体供給部，５１…配管，１００…基板処理装置，Ｖ１…内部空間，Ｖ２…下方空間，Ｗ…基板

Claims

基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
上面および下面を有し、上面上に基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転駆動する駆動部と、
前記基板保持部の下面および前記基板保持部に保持された基板の下面の下方に配置されかつ気体が充填される内部空間を有する整流部とを備え、
前記整流部は、前記基板保持部の下面および基板の下面に対向する上面を有し、
前記整流部の上面には、複数の開口部が形成され、
基板の下面および前記基板保持部の下面と前記整流部の上面との間に空隙が形成され、
前記基板保持部の回転により前記空隙に発生する負圧により前記内部空間内の気体が前記複数の開口部を通して前記空隙に排出されるように前記整流部が構成され、
前記複数の開口部は、前記基板保持部の下面の下方に位置する第１の開口部と、前記基板の下面の下方に位置する第２の開口部とを含み、
前記第２の開口部は、前記第１の開口部よりも上方に位置する、基板処理装置。
前記整流部の前記内部空間の気圧が大気圧以上に維持されるように前記内部空間に空気を供給する気体供給部をさらに備える、請求項１記載の基板処理装置。
前記整流部の上面は、前記基板保持部の下面と対向する保持部対向面と、前記基板保持部に保持された基板の下面に対向する基板対向面とを含み、
前記第１の開口部は前記保持部対向面に形成され、前記第２の開口部は前記基板対向面に形成された、請求項１または２記載の基板処理装置。
前記保持部対向面は、前記基板対向面よりも下方に位置する、請求項３記載の基板処理装置。
前記保持部対向面と前記基板保持部の下面との間隔は、前記基板対向面と基板の下面との間隔と等しい、請求項４記載の基板処理装置。
前記複数の開口部は、前記基板保持部の回転軸を中心とする複数の同心円に沿って延びるように形成された、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理装置。