JPH09199471A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成でありながら基板の裏面を十分に
洗浄することのできる基板処理装置および基板処理方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 基板処理装置における基板乾燥部３は、
基板Ｗを支持するスピンチャック１３と、中空の回転軸
２７を有しスピンチャック１３を回転駆動するモータ２
６とを備える。回転軸２７の中空部内には、内管２８ａ
と外管２８ｂより成る二重管２８が回転軸２７を貫通す
るように配設されている。純水の供給源５１より供給さ
れる純水は、制御部６０の制御を受けて駆動するポンプ
５０の作用により、内管２８ａを通り、スピンチャック
１３の開口部２４を介して基板Ｗの裏面に噴出される。
また、窒素ガスの供給源５３より供給される窒素ガス
は、制御部６０の制御を受けて開閉する電磁弁５２の作
用により、外管２８ｂを通り、スピンチャック１３の開
口部２４を介して基板Ｗの裏面に噴出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板の裏面に洗
浄液を供給することにより、基板の裏面を洗浄する基板
処理装置および基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス
基板等の基板を乾燥する装置の一つとして、スピンドラ
イヤと呼称される回転式基板乾燥装置が使用されてい
る。この回転式基板乾燥装置は、基板をその表面が水平
となる姿勢で支持する支持手段を鉛直方向の軸芯周りで
高速に回転させることにより、回転に伴う遠心力と回転
により基板に沿って発生する風の流れとによって基板に
付着した液滴を除去して基板を乾燥している。

【０００３】また、基板の表面に洗浄用ブラシを摺接さ
せて基板表面を洗浄する基板洗浄装置においても、洗浄
用ブラシによる基板表面の洗浄後に基板を高速に回転さ
せることにより、基板に付着した液滴を除去して基板を
乾燥している。

【０００４】このとき、基板の裏面は、例えば搬送工程
において搬送装置に接触すること等によりパーティクル
が付着しやすい。また、基板の表面に付着した洗浄液の
一部が基板の裏面に回り込むこともある。このため、上
述した回転式基板乾燥装置や基板洗浄装置等の基板処理
装置においては、基板の裏面に純水等の洗浄液を供給す
る洗浄液手段を配設し、基板を乾燥する前に、回転する
基板の裏面における回転中心に洗浄液を吐出することに
より基板の裏面を洗浄する構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような基板処理装
置においては、基板の裏面に吐出される洗浄液の供給圧
のみによって基板の裏面を洗浄する構成であるため、基
板の裏面を十分には洗浄し得ないという問題点がある。
このため、基板の表面と同様に、洗浄用ブラシにより基
板の裏面を洗浄することも考えられるが、基板の裏面は
支持手段により支持されているため、これを洗浄用ブラ
シで洗浄するためには基板を他の支持手段に移し替える
ことが必要となり、処理に要する時間が長くなるばかり
でなく、そのための構成も複雑となる。

【０００６】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、簡易な構成でありながら基板の裏面を
十分に洗浄することのできる基板処理装置および基板処
理方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、回転する基板の裏面に洗浄液を供給することにより
基板の裏面を洗浄する基板処理装置において、基板をそ
の表面が水平となる姿勢で支持する支持手段と、前記支
持手段を鉛直方向の軸芯周りで回転させる駆動手段と、
洗浄液供給手段に接続され、前記支持手段により支持さ
れた基板の裏面に洗浄液を供給するための洗浄液供給管
と、気体供給手段に接続され、前記支持手段により支持
された基板の裏面に気体を供給するための気体供給管
と、前記洗浄液供給手段および気体供給手段を制御する
ことにより、前記支持手段により支持されて回転する基
板の裏面に洗浄液と気体とを同時に供給する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、基板を低速回転
させながら、前記基板の裏面に洗浄液と気体とを同時に
供給することにより、前記基板の裏面を洗浄する洗浄工
程と、前記洗浄工程の後に、前記基板を高速回転させる
ことにより、前記基板を乾燥する乾燥工程とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明の
実施の形態を説明する。図１は、この発明に係る基板処
理装置の平面図である。

【００１０】この基板処理装置は、角形の液晶表示パネ
ル用ガラス基板Ｗに対して処理を行うものであり、基板
搬入部２と、基板乾燥部３と、基板搬出部４と、基板搬
送部５とを備える。

【００１１】基板搬入部２は、前段の処理液を使用した
処理工程より、純水等の処理液が付着した状態の基板Ｗ
を基板乾燥部３に搬入するためのものであり、互いに同
期して回転することにより基板Ｗを搬送する複数の搬送
ローラ１２を備える。

【００１２】基板乾燥部３は、後述するように、基板Ｗ
を高速で回転させることにより基板Ｗを乾燥するもので
あり、基板Ｗを保持して回転するスピンチャック１３
と、基板Ｗの表面に乾燥促進用のガスを供給するための
乾燥用ガス供給機構１４と、処理液の飛散防止用カップ
１５とを備える。

【００１３】基板搬出部４は、基板乾燥部３により乾燥
処理を行った基板Ｗを後段の処理工程へ搬出するための
ものであり、基板搬入部２と同様、互いに同期して回転
することにより基板Ｗを搬送する複数の搬送ローラ１２
を備える。

【００１４】基板搬送部５は、基板搬入部２と、基板乾
燥部３と、基板搬出部４との間で基板Ｗを搬送するため
のものであり、基板搬入部２の搬送ローラ１２上に載置
された基板Ｗを基板乾燥部３のスピンチャック１３上に
搬送するための第１のチャック１６と、基板乾燥部３の
スピンチャック１３上に載置された基板Ｗを基板搬出部
４の搬送ローラ１２上に搬送するための第２のチャック
１７とを備える。第１、第２のチャック１６、１７は、
いずれもモータ１８により駆動を受ける同期ベルト１９
に連結されており、互いに同期して図１における左右方
向に移動する。

【００１５】次に、基板乾燥部３について説明する。図
２は、基板乾燥部３の側面図であり、図３はその平面図
である。また、図４はスピンチャック１３の回転中心付
近の断面を拡大して示す側面図である。

【００１６】これらの図において、基板Ｗを保持して回
転するスピンチャック１３は、互いに交差する２本のア
ーム１３ａ、１３ｂより構成され、各アーム１３ａ、１
３ｂの先端部およびアーム１３ｂの略中央部には、基板
Ｗを下方から支持するための５本の支持ピン２２が立設
されている。また、各アーム１３ａ、１３ｂの先端部に
は、基板Ｗの端縁に当接して基板Ｗを位置決めするため
の８本の位置決めピン２３が立設されている。また、ス
ピンチャック１３の回転中心である各アーム１３ａ、１
３ｂの交差部には、開口部２４が穿設されている。

【００１７】このスピンチャック１３は、連結具２５を
介してモータ２６の回転軸２７と連結されており、モー
タ２６の駆動により、そこに保持した基板Ｗと共に、鉛
直方向を向く回転軸２７を軸芯として回転する。また、
モータ２６にはロータリエンコーダ３０が付設されてお
り、回転軸２７の回転数や回転角度位置は、このロータ
リエンコーダ３０により検出される。

【００１８】このモータ２６の回転軸２７としては中空
軸が採用されている。すなわち、このモータ２６は、通
常のモータ同様、回転軸２７の周囲に磁石やコイル等を
配設した構成を有するが、特にその回転軸２７として中
空軸を使用した構成となっている。そして、この回転軸
２７の中空部内には、内管２８ａと外管２８ｂより成る
二重管２８が回転軸２７を貫通するように配設されてい
る。

【００１９】この二重管２８における内管２８ａは、基
板Ｗの裏面における回転中心付近に純水を供給するため
のものであり、純水の導入管２９と接続されている。ま
た、この導入管２９は、ポンプ５０を介して純水の供給
源５１と接続されている。これらのポンプ５０と純水の
供給源５１とは、純水の供給手段を構成する。

【００２０】二重管２８における外管２８ｂは、基板Ｗ
の裏面における回転中心付近に高圧の窒素ガスを供給す
るためのものであり、窒素ガスの導入管３２と接続され
ている。また、この導入管３２は、電磁弁５２を介して
窒素ガスの供給源５３と接続されている。これらの電磁
弁５２と窒素ガスの供給源５３とは、窒素ガスの供給手
段を構成する。

【００２１】この二重管２８の先端は、スピンチャック
１３の回転中心に穿設された開口部２４内に進入してお
り、スピンチャック１３に保持された基板Ｗの裏面と数
ｍｍ程度まで接近した位置に配置されている。

【００２２】なお、この実施の形態においては、純水と
窒素ガスとを内管２８ａと外管２８ｂとから成る二重管
２８により基板Ｗの裏面に供給しているが、互いに近接
して平行に配設された２本の供給管から、各々純水と窒
素ガスとを供給するようにしてもよい。

【００２３】また、この実施の形態においては、スピン
チャック１３の回転中心に孔を穿設して開口部２４を形
成しているが、この開口部２４は、二重管２８の先端よ
り供給される窒素ガスや純水が基板Ｗの裏面に到達する
までの経路中に障害物が存在しないように、少なくとも
スピンチャック１３の回転中心を含む領域において開放
空間を形成しうるものであればよい。従って、例えばス
ピンチャック１３を連結具２５に支持された片持ち式の
４本のアームにより構成することにより、スピンチャッ
ク１３の中央部に開放空間から成る開口部を形成するこ
とも可能である。

【００２４】乾燥用ガス供給機構１４は、基板Ｗの表面
に基板Ｗの乾燥促進用の窒素ガスを供給するためのもの
であり、軸３３を中心に揺動可能な基部３４と、基部３
４に支持され、管路３６を介して図示しない窒素ガスの
供給源に連結するノズル３５とを有する。ノズル３５
は、図２において二点鎖線で示すように、多段に屈曲し
た形状を有し、その基端は飛散防止用カップ１５の上端
４０を越えて基部３４に連結されている。また、ノズル
３５の先端は、図２、図３において二点鎖線で示す窒素
ガスの供給位置に移動した場合に、スピンチャック１３
に支持された基板Ｗの表面に数ｍｍ程度まで近接する高
さとなっている。

【００２５】乾燥用ガス供給機構１４の基部３４は、リ
ンク機構を介して飛散防止用カップ１５の外側に配置さ
れたエアシリンダ３７と連結されている。このため、ノ
ズル３５は、エアシリンダ３７の駆動により、図２、図
３において実線で示す待機位置と二点鎖線で示す窒素ガ
スの供給位置との間を往復移動する。

【００２６】飛散防止用カップ１５は、スピンチャック
１３により回転する基板Ｗから飛散する処理液の液滴の
外部への飛散を防止するためのものであり、スピンチャ
ック１３の外周を覆う略円筒状の形状を有する。

【００２７】飛散防止用カップ１５の内側下部には、基
板Ｗより飛散した処理液を排出するための４個の廃液口
３８が、モータ２６の回転軸２７に対して周方向に略等
分に配設されている。また、廃液口３８の内側には、４
個の排気口３９が、モータ２６の回転軸２７に対して周
方向に略等分に配設されている。この排気口３９は、飛
散防止用カップ１５の内部を排気することにより飛散防
止用カップ１５内に下降気流を形成し、基板Ｗから飛散
した処理液が飛散防止用カップ１５と衝突することによ
り生じる微細な液滴（ミスト）を下降気流と共に系外に
排出するためのものである。

【００２８】次に、基板乾燥部３の主要な電気的構成に
ついて説明する。図５は、基板乾燥部３の主要な電気的
構成を示すブロック図である。

【００２９】基板乾燥部３は、ＣＰＵ６１とＲＯＭ６２
とＲＡＭ６３とから成る制御部６０を備える。また、制
御部６０のＣＰＵ６１は、インターフェース６４を介し
て、前述したスピンチャック１３の駆動用モータ２６
と、純水供給用のポンプ５０と、窒素ガス供給用の電磁
弁５２とに接続されている。このため、スピンチャック
１３の回転動作や、基板Ｗの裏面への純水や窒素ガスの
供給動作は、制御部６０の指令により制御される。な
お、図５においては図示を省略しているが、制御部６０
は、インタフェース６４を介し、乾燥用ガス供給機構１
４等とも接続されている。

【００３０】次に、基板乾燥部３における基板Ｗの乾燥
工程について説明する。図６は、スピンチャック１３の
回転状態を示すタイムチャートである。

【００３１】まず、基板搬入部２において、複数の搬送
ローラ１２により、前段の処理工程より純水等の処理液
が付着した状態で搬送された基板Ｗを、第１のチャック
１６により挟持して、基板乾燥部３のスピンチャック１
３上に載置する。このとき、第１のチャック１６には、
図示しない処理液供給ノズルが付設されており、搬送中
の基板Ｗに純水等の処理液を供給して、基板Ｗの搬送時
に基板Ｗの表面が不均一な状態で乾燥することによる処
理むらを防止する。

【００３２】基板Ｗがスピンチャック１３の支持ピン２
２上に載置され、位置決めピン２３による位置決めが完
了すれば、モータ２６の駆動により、スピンチャック１
３を回転軸２７を中心として例えば２００ｒｐｍ程度の
低速の回転数で回転させる。このとき、飛散防止用カッ
プ１５内においては、排気口３９から排気を行うことに
より、予め下降気流が形成されている。

【００３３】なお、最初にスピンチャック１３を低速で
回転させているのは、以下のような目的によるものであ
る。すなわち、第１の目的は、回転当初から基板Ｗを高
速回転させた場合においては、基板Ｗに付着した処理液
が多量に周囲に飛散して液跳を生ずるため、その処理液
を予め基板Ｗの端縁より流出させておくためである。ま
た、第２の目的は、後述する基板Ｗの裏面に純水と窒素
ガスとを吐出した場合に、これらの純水と窒素ガスと
が、基板Ｗの回転に伴う遠心力により基板Ｗの裏面全体
に均一に供給されるようにするためである。

【００３４】この時の回転数は、基板Ｗの表面に付着し
た処理液を基板Ｗの端縁より流出し得るだけの遠心力を
生じ、かつ、純水と窒素ガスとが基板の裏面全体に供給
されるような回転数であればよく、例えば５００ｒｐｍ
以下とすることが好ましい。また、この回転数を維持す
る時間Ｔ１は、基板Ｗの表面に付着した処理液の多くが
基板の端縁より流出し、かつ、基板Ｗの裏面の洗浄が十
分に行われるだけの時間であればよく、例えば１．５〜
３秒程度で十分である。

【００３５】この状態において、制御部６０の制御によ
りポンプ５０を駆動するとともに電磁弁５２を開放す
る。これにより、二重管２８における内管２８ａに純水
が供給されるとともに、外管２８ｂに高圧の窒素ガスが
供給される。そして、これらの純水と窒素ガスは、二重
管２８の先端部よりスピンチャック１３の開口部２４を
通り、低速で回転する基板Ｗの裏面における回転中心付
近に噴出される。

【００３６】このとき、純水と高圧の窒素ガスとが同時
に基板Ｗの裏面における回転中心付近に供給されること
から、基板Ｗの裏面に到達した状態においては、純水中
に窒素ガスがバブル状に混在した状態となる。そして、
この純水と窒素ガスとは、高圧の窒素ガスの作用により
高速で基板Ｗの裏面と当接し、基板Ｗの回転に伴う遠心
力により基板Ｗの裏面全体に広がった後、基板Ｗの端縁
より流出する。これにより、基板Ｗの裏面が洗浄される
と共に、基板Ｗの表面に付着した洗浄液の裏面への回り
込みが防止される。特に、純水と窒素ガスとを混在させ
た状態で基板Ｗの裏面に供給していることから、基板Ｗ
の裏面は短時間で十分に洗浄される。

【００３７】なお、外管２８ｂから供給する窒素ガスの
供給圧が高圧であるほど基板Ｗの裏面の洗浄効果は向上
する。この供給圧は、数キログラム／平方メートル以上
とすることが好ましく、５キログラム／平方メートル以
上とすることが特に好ましい。

【００３８】なお、この実施の形態においては、基板Ｗ
の回転中心の直下において、スピンチャック１３に保持
された基板Ｗの裏面と数ｍｍ程度まで接近した位置に配
置された二重管２８から基板Ｗの裏面に直接純水と窒素
ガスとを噴出しているので、これらの純水と窒素ガスと
は効率的に基板Ｗの裏面全域に供給される。また、純水
と窒素ガスとを同軸の内管２８ａと外管２８ｂとから供
給していることから、純水と窒素ガスとが効率的に混在
した状態となる。

【００３９】時間Ｔ１が経過すれば、内管２８ａからの
純水の供給を停止する。そして、スピンチャック１３の
回転速度を上昇させ、基板Ｗを高速で回転させる。この
時には、基板Ｗに付着した洗浄液を高速で振り切ること
ができるように、基板Ｗを例えば２０００ｒｐｍ程度の
回転数で回転させる。また、この回転数を持続する時間
Ｔ２は、例えば十数秒〜３０秒程度とすることが好まし
い。

【００４０】なお、基板Ｗを高速回転させた場合、基板
Ｗから飛散した処理液が飛散防止用カップ１５に衝突す
ることにより、微細な液滴（ミスト）が発生するが、飛
散防止用カップ１５内には排気口３９により均一な下降
気流が形成されているため、この液滴は下降気流と共に
系外に排出され、飛散防止用カップ１５から外部に拡散
することはない。

【００４１】この基板Ｗの高速回転時においても、外管
２８ｂからの窒素ガスの供給は継続させる。この窒素ガ
スの供給により、基板Ｗの裏面における中心部付近に残
存する洗浄液が除去されると共にその乾燥が促進され
る。なお、このときの窒素ガスの供給圧は、１キログラ
ム／平方メートル程度で十分である。

【００４２】上述した基板Ｗの裏面への窒素ガスの供給
と並行して、エアシリンダ３７の駆動により、乾燥用ガ
ス供給機構１４のノズル３５を図２および図３において
実線で示す待機位置から二点鎖線で示す気体供給位置ま
で移動させる。これにより、ノズル３５の先端がスピン
チャック１３に保持されて回転する基板Ｗの表面におけ
る回転中心の上方数ｍｍ程度まで接近した位置に移動す
る。この状態において、管路３６からノズル３５に対し
て窒素ガスを供給することにより、回転する基板Ｗの回
転中心に向けて窒素ガスを吹き付ける。この窒素ガスの
供給により、基板Ｗの裏面と同様、基板Ｗの表面におけ
る中心部付近に残存する洗浄液が除去されると共にその
乾燥が促進される。

【００４３】時間Ｔ２が経過し、基板Ｗの乾燥が終了す
れば、スピンチャック１３の回転を停止させ、ノズル３
５を待機位置まで移動させる。そして、スピンチャック
１３上の基板Ｗを、第２のチャック１７により挟持して
基板搬出部４の搬送ローラ１２上に載置し、搬送ローラ
１２により後段の処理工程へ搬出する。

【００４４】上記実施の形態においては、基板Ｗの低速
回転時に純水と窒素ガスとの供給を同時に開始する場合
について述べたが、純水の供給開始後に窒素ガスの供給
を開始することにより、純水と窒素ガスとを同時に基板
Ｗの裏面に供給するようにしてもよい。

【００４５】また、上記実施の形態においては、この発
明を基板Ｗを回転させることによりその乾燥を行う基板
処理装置に適用した場合について述べたが、回転する基
板Ｗの表面に洗浄用ブラシを当接させて基板Ｗを洗浄す
る工程や、超音波を付与した洗浄液を基板Ｗの表面に供
給して基板Ｗを洗浄する工程の後に、基板Ｗを回転して
乾燥する基板Ｗの洗浄機能をも備えた基板処理装置にこ
の発明を適用することも可能である。

【００４６】また、上記実施の形態においては、気体と
して窒素ガスを利用した場合について述べたが、空気等
の他の気体を利用することも可能である。同様に、上記
実施の形態においては、洗浄液として純水を利用した場
合について述べたが、他の薬液等を利用することも可能
である。

【００４７】さらに、上記実施の形態においては、角形
の液晶表示パネル用ガラス基板Ｗに対して処理を行う場
合について述べたが、半導体ウエハに対して処理を行う
装置にこの発明を適用することもできる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、回転す
る基板の裏面に洗浄液と気体とが同時に供給されること
から、洗浄液中に気体がバブル状に混在した状態となっ
て基板の裏面と当接し、基板の裏面を洗浄する。このた
め、洗浄液のみを供給する場合に比べて、基板の裏面は
短時間で十分に洗浄される。

【００４９】請求項２に記載の発明によれば、回転する
基板の裏面に洗浄液と気体とを同時に供給した後、基板
を高速に回転させて乾燥することから、基板の裏面を十
分に洗浄した後に基板の乾燥を連続して行うことがで
き、基板裏面の洗浄処理と乾燥処理とを効率的に行うこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板処理装置の平面図である。

【図２】基板乾燥部の側面図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】スピンチャックの回転中心付近の断面を拡大し
て示す側面図である。

【図５】基板乾燥部の主要な電気的構成を示すブロック
図である。

【図６】スピンチャックの回転状態を示すタイムチャー
トである。

【符号の説明】

３ 基板乾燥部 １３ スピンチャック ２４ 開口部 ２６ モータ ２７ 回転軸 ２８ 二重管 ２８ａ 内管 ２８ｂ 外管 ２９ 純水の導入管 ３２ 窒素ガスの導入管 ５０ ポンプ ５１ 純水の供給源 ５２ 電磁弁 ５３ 窒素ガスの供給源 ６０ 制御部 Ｗ 基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する基板の裏面に洗浄液を供給する
   ことにより基板の裏面を洗浄する基板処理装置におい
   て、 基板をその表面が水平となる姿勢で支持する支持手段
   と、 前記支持手段を鉛直方向の軸芯周りで回転させる駆動手
   段と、 洗浄液供給手段に接続され、前記支持手段により支持さ
   れた基板の裏面に洗浄液を供給するための洗浄液供給管
   と、 気体供給手段に接続され、前記支持手段により支持され
   た基板の裏面に気体を供給するための気体供給管と、 前記洗浄液供給手段および気体供給手段を制御すること
   により、前記支持手段により支持されて回転する基板の
   裏面に洗浄液と気体とを同時に供給する制御手段と、 を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 基板を低速回転させながら、前記基板の
   裏面に洗浄液と気体とを同時に供給することにより、前
   記基板の裏面を洗浄する洗浄工程と、 前記洗浄工程の後に、前記基板を高速回転させることに
   より、前記基板を乾燥する乾燥工程と、 を備えたことを特徴とする基板処理方法。