JPH10135171A

JPH10135171A - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH10135171A
Application number: JP28666596A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kawatani; 昌史川谷
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】噴射された処理液を無駄なく有効に利用でき
る基板処理装置を提供する。【解決手段】基板Ｗは、スピンベース１に設けられた
固定式保持部材１５ａおよび可動式保持部材１５ｂによ
って、当該スピンベース１から隙間を隔てて離間した状
態で、水平に保持される。スピンベース１には、その外
周部から中央部４に向けて「左まわり」に集束するらせ
ん状の溝部２の配列が形成され、洗浄処理時には、当該
スピンベース１が「右まわり」に回転する。スピンベー
ス１上の純水には、回転にともなう遠心力が作用する
が、溝部２に存在する純水に対しては、らせんに沿って
中央部４の方へ向かわせる力が遠心力に抗して作用す
る。そして、中央部４に到達した純水は、当該中央部４
の端部に沿って上昇し、基板Ｗの裏面に付着した後、遠
心力によって基板Ｗの周辺部に流れ、その結果、当該基
板Ｗの裏面の洗浄が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板や液晶
ガラス基板などの薄板状の基板（以下、「基板」と称す
る）を回転させて、洗浄、乾燥などの諸処理を施す基板
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板にエッチング処理、洗浄処理
などを施した後、乾燥処理を行う装置としては、複数の
基板に対して同時に処理を行うバッチ式基板処理装置
と、一枚の基板に順次処理を行う枚葉式基板処理装置と
が存在する。

【０００３】バッチ式基板処理装置は、複数の基板を同
時に処理できるので、処理効率は高いが、バッチ間およ
び１つのバッチ内の処理条件にバラツキが存在するた
め、処理の均一性と再現性はあまり高くない。これに対
して、枚葉式基板処理装置は、基板を一枚ずつ処理する
ため、処理の均一性と再現性が高く、高品質の処理済み
基板を安定して得るのに適している。

【０００４】図７は、従来の枚葉式基板処理装置の一例
である回転式純水洗浄装置ＳＰ７を示す図である。な
お、図７（ａ）は要部断面図、（ｂ）は底面図である。
この回転式純水洗浄装置ＳＰ７は、基板Ｗを載置して回
転させるスピンベース１００と、基板Ｗの上面（パター
ン面）に洗浄用の純水を噴射する上面噴射ノズル１３０
と、基板Ｗの下面（裏面）に純水を噴射する下面噴射ノ
ズル１４０と、回転中に基板Ｗから飛散した純水を回収
するカップ１１０とを備える。

【０００５】スピンベース１００は、その中心から外周
部に向けて６本のアーム部１００ａを形成している。ま
た、スピンベース１００の底面にはその中心軸１０１と
同軸に回転駆動軸１２０が接続され、回転駆動軸１２０
の下端が図示を省略する回転駆動手段（例えば、モータ
など）に接続されているため、スピンベース１００は中
心軸１０１を回転軸として回転可能である。さらに、ス
ピンベース１００は、３つの固定式保持部材１０５ａ
と、３つの可動式保持部材１０５ｂとを具備している。
そして、可動式保持部材１０５ｂはスピンベース１００
の底部に設けられたリンク１０６、１０７によって、回
動可能とされており、基板Ｗを載置するときは、固定式
保持部材１０５ａが基板Ｗの位置を規制するとともに、
可動式保持部材１０５ｂが基板Ｗの端部に当接する。こ
うして、基板Ｗは、図示の如く、スピンベース１００か
ら離間して水平に支持される。

【０００６】基板Ｗの洗浄を行うときには、当該基板Ｗ
を回転させつつ上面噴射ノズル１３０から純水を噴射し
基板Ｗのパターン面を洗浄する。このときに、基板Ｗの
裏面に残留付着している薬液などがパターン面側に拡散
しないように、下面噴射ノズル１４０からも純水を噴射
し、基板Ｗの裏面も同時に洗浄する。

【０００７】以上のようにして、基板Ｗの回転洗浄が終
了した後は、純水の噴射を中止して基板Ｗを回転させ、
スピン乾燥を行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
回転洗浄において、下面噴射ノズル１４０から噴射され
た純水は、スピンベース１００のアーム部１００ａによ
って、断続的に遮断される。そして、アーム部１００ａ
に遮断された純水は、基板Ｗの裏面に到達することなく
落下するため、無駄になる。また、一旦、基板Ｗの裏面
に到達した純水もその大半が、基板Ｗに付着して洗浄す
ることなく、重力によって落下するため、下面噴射ノズ
ル１４０から噴射された純水の利用効率は低い。

【０００９】また、アーム部１００ａが噴射水流を遮断
するときに、飛沫を生じ、この飛沫が基板Ｗのパターン
面に付着すると、汚染の原因ともなる。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、噴射された処
理液を無駄なく有効に利用できる基板処理装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】また、本発明は、処理時に処理液の飛沫を
生じない基板処理装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、基板を回転させて前記基板への
処理液の付与を行う基板処理装置において、(a) 回転台
と、前記回転台から上方に突出した基板保持手段とを有
し、前記回転台の上面から間隔を隔てた高さにおいて前
記基板が前記基板保持手段によって略水平に保持される
回転部と、(b) 前記回転部を回転駆動するための駆動手
段と、(c) 前記回転台の前記上面に処理液を噴射する噴
射手段とを備えるとともに、前記回転台の前記上面に、
前記回転台の周辺部から中心部に向けて集束するらせん
状の溝の配列を形成している。

【００１３】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
に係る基板処理装置において、前記噴射手段による前記
処理液の噴射方向を前記回転台の回転軌跡の接線方向と
実質的に一致させるとともに、前記噴射手段による前記
処理液の噴射速度を、前記処理液が前記回転台へ到達す
る位置における前記回転台の回転速度と実質的に一致さ
せている。

【００１４】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２の発明に係る基板処理装置において、(d) 前記
基板の中心側に対向する面が略円弧形の面とされ、かつ
前記基板の周囲を円環状に囲んで前記処理液の流れを案
内する円環状案内部材をさらに備えている。

【００１５】また、請求項４の発明は、請求項１または
請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記処理
液を前記基板の洗浄液とし、前記回転台の回転中心まわ
りの正逆２方向のうちの一方を「基準方向まわり」と定
義するとともに他方を「反基準方向まわり」として定義
したとき、前記溝のらせん配列を、前記回転台の周辺部
から中心部に向かって前記基準方向まわりに集束する渦
状としており、(d) 前記噴射手段から前記洗浄液を噴射
させつつ前記回転台を前記反基準方向まわりに回転させ
て前記基板の洗浄を行う洗浄処理と、前記噴射手段から
の噴射を中止し、前記回転台を前記基準方向まわりに回
転させて前記基板を乾燥させる乾燥処理とを切り換え可
能に前記駆動手段を制御する駆動制御手段をさらに備え
ている。

【００１６】

【用語の定義】この発明の実施の形態を説明する前に、
この発明における「回転台」（後述する実施の形態では
図２のスピンベース１）の回転中心のまわりにおける
「右まわり」および「左まわり」の方向を定義してお
く。すなわち、以下の説明では、「右まわり」および
「左まわり」を、装置の上方から下方に向かって見た状
態における「時計まわり」および「反時計まわり」でそ
れぞれ定義する。

【００１７】たとえば、以下に詳述するように図２の例
ではスピンベース１の上面に６本の溝部２のらせん配列
が形成されているが、上記の定義によれば、このらせん
配列は、スピンベース１の周辺部から中心部に向かって
「左まわり」に集束する渦状となっている。

【００１８】もっとも、後述する説明からわかるよう
に、このようならせん配列の渦の方向はスピンベース１
の回転方向との相対的関係のみが重要であって、それ自
身が「右まわり」であるか「左まわり」であるかは本質
的ではない。このため、「右まわり」および「左まわ
り」を装置の下方から上方に向かって見た状態において
定義してもよく、以下の説明におけるらせん配列の渦の
方向および回転方向を全体として逆転させてもかまわな
い。

【００１９】したがって、一般的には請求項４の発明の
ように、回転台の回転中心まわりの正逆２方向のうちの
一方を「基準方向まわり」と定義するとともに他方を
「反基準方向まわり」として定義し、らせん溝の渦や回
転台の回転駆動方向はこれらの「基準方向まわり」およ
び「反基準方向まわり」の用語を使用して記述すること
ができる。

【００２０】ただし、以下の実施の形態の説明では、理
解を容易にするために、装置の上方から下方に向かって
見た状態について「右まわり」および「左まわり」の用
語を使用する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００２２】Ａ．基板処理装置の構成：図１は、本発明
に係る基板処理装置の一例である回転式純水洗浄装置Ｓ
Ｐ１の要部断面図である。この回転式純水洗浄装置ＳＰ
１は、純水によって基板の両面を洗浄し、さらに、回転
のみによって洗浄処理後の基板を乾燥させる装置であ
る。

【００２３】回転式純水洗浄装置ＳＰ１は、基板Ｗを載
置するスピンベース（回転台）１と、スピンベース１を
回転駆動させるモータ（駆動手段）２５と、基板Ｗの上
面（パターン面）に純水を噴射する上部噴射ノズル３０
と、スピンベース１の上面近傍（基板Ｗの裏面とスピン
ベース１の上面との隙間）に純水を噴射する下部噴射ノ
ズル４０と、基板Ｗのパターン面を洗浄するのに使用し
た純水を回収、再利用するための案内部材５０と、回転
処理中に基板Ｗから飛散した純水を回収するカップ１０
とを備えている。

【００２４】図２は、スピンベース１の斜視図である。
スピンベース１は、円板状の部材であり、その上面に
は、溝部（凹部）２と、リッジ部（凸部）３と、中央部
４が形成されるとともに、３つの固定式保持部材１５ａ
と、３つの可動式保持部材１５ｂとが設けられて回転部
Ｒを構成している。

【００２５】図示の如く、スピンベース１の上面には、
その外周部から中央部４に向けて「左まわり」に集束す
る６本のらせん状（渦状）の溝部２の配列が形成されて
いる。中央部４は、スピンベース１の中心軸１ａを中心
とする円形部であり、その高さはリッジ部３と同じであ
る（すなわち、リッジ部３と中央部４は同一平面内にあ
る）。なお、図２では、６本の溝部２が形成されている
が、これは６本に限定されるものではなく、複数であれ
ばかまわない。

【００２６】また、固定式保持部材１５ａおよび可動式
保持部材１５ｂはリッジ部３に設けられており、その構
成、機能は、図７に示した従来の回転式純水洗浄装置Ｓ
Ｐ７における固定式保持部材１０５ａおよび可動式保持
部材１０５ｂとそれぞれ同一である。すなわち、固定式
保持部材１５ａおよび可動式保持部材１５ｂによって、
基板Ｗは、スピンベース１の上面から隙間を隔てて離間
した状態で、水平に保持される。

【００２７】図１に戻って、スピンベース１は、モータ
２５の回転駆動軸２０に固定連結され、中心軸１ａを回
転軸として回転可能とされている。また、モータ２５に
は、コントローラ２６が電気的に接続されており、予め
入力された処理プログラムにしたがってモータ２５に正
回転あるいは逆回転の指令を与える。そして、モータ２
５が正回転あるいは逆回転することによってスピンベー
ス１が「右まわり」あるいは「左まわり」の回転動作を
行うようにされている。

【００２８】次に、上部噴射ノズル３０は、その噴射方
向が基板Ｗの中心部近傍に向くように設置されている。
また、下部噴射ノズル４０は、その噴射方向がスピンベ
ース１の周縁部に向くように設置されている。このとき
に、下部噴射ノズル４０の噴射方向は、当該周縁部の回
転軌跡の接線方向に沿った、スピンベース１の主面と平
行に近い方が好ましいが、これについては後述する。

【００２９】案内部材５０は、断面円弧形のリング状の
部材であり、支持棒５１を介してエアシリンダ５５に接
続され、昇降自在とされている。そして、洗浄処理中
は、基板Ｗの周囲（図１中の実線で示した位置）に配置
され、また、乾燥処理中は、上昇した状態（図１中の点
線で示した位置）となる。なお、この回転式純水洗浄装
置ＳＰ１では、案内部材５０を昇降させるのにエアシリ
ンダ５５を使用していたが、これに限定されるものでは
なく、昇降機能を有するもの（例えば、電磁アクチュエ
ータなど）であればよい。また、案内部材５０の断面形
状も円弧形に限定されるものではなく、基板Ｗの中心側
に対向する面が基板Ｗの中心側に対して凹形を有する形
状（例えば、くの字形）であればよい。

【００３０】Ｂ．基板処理装置の動作：次に、回転式純
水洗浄装置ＳＰ１の動作について説明する。図３は、回
転式純水洗浄装置ＳＰ１が洗浄処理を行うときのスピン
ベース１の動作を説明するための図である。また、図４
は、回転式純水洗浄装置ＳＰ１の洗浄処理の様子を説明
するための図である。

【００３１】下部噴射ノズル４０は、既述したように、
その噴射方向がスピンベース１の周縁部に向くように設
置されており、その噴出の向きは、スピンベース１の当
該周縁部における回転の向きと同じ向きとされている。
また、下部噴射ノズル４０の噴射方向は、スピンベース
１の主面とほぼ平行にされており、さらに、噴射速度も
前記周縁部におけるスピンベース１の回転速度とほぼ同
じになるようにしている。したがって、噴射された純水
がスピンベース１と接触するときの飛沫の発生を低減さ
せることが可能となり、その結果、基板Ｗのパターン面
への飛沫の付着による汚染を防止することができる。

【００３２】次に、洗浄処理を行うとき、図示の如く、
スピンベース１にその外周部から中央部４に向けて「左
まわり」に集束するらせん状の溝部２の配列が形成され
ている場合は、当該スピンベース１が「右まわり」（矢
印Ｘの向き）に回転する。こうすることにより、下部噴
射ノズル４０から噴射されスピンベース１上に到達した
純水には、回転にともなう遠心力が作用するものの、溝
部２に存在する純水に対しては、当該スピンベース１を
矢印Ｘの向きに回転させているため、らせんに沿って中
央部４の方へ向かわせる力が遠心力に抗して作用する。
そして、図４に示すように、中央部４に到達した純水
は、当該中央部４の端部に沿って上昇し、基板Ｗの裏面
に付着した後、遠心力によって基板Ｗの裏面に沿ってそ
の周辺部に流れ、その結果、当該基板Ｗの裏面の洗浄が
行われる。

【００３３】以上のようにすれば、下部噴射ノズル４０
から噴射された純水は、基板Ｗの裏面を洗浄する前にス
ピンベース１より下方に落下しないため、純水を無駄な
く有効に利用することができる。

【００３４】一方、上部噴射ノズル３０から基板Ｗのパ
ターン面に噴射された純水は、基板Ｗのパターン面を洗
浄した後、周辺部から飛散する。そして、飛散した純水
は、案内部材５０に付着した後、当該案内部材５０の曲
面に案内されてスピンベース１の上面に流れ込み、下部
噴射ノズル４０から噴射された純水と合流し、基板Ｗの
裏面を洗浄する。

【００３５】以上のようにすれば、基板Ｗのパターン面
を洗浄した純水を再利用することが可能となる。なお、
一般に、基板Ｗのパターン面は裏面よりも清浄であるた
め、パターン面の洗浄に使用した純水を再び裏面の洗浄
に利用することは問題ない。

【００３６】次に、基板Ｗに対する純水洗浄処理が終了
すると、上部噴射ノズル３０および下部噴射ノズル４０
からの噴射が停止するとともにコントローラ２６がモー
タ２５に逆回転の指令を与え、スピンベース１が「左ま
わり」に回転し、乾燥処理が開始される。

【００３７】図５は、回転式純水洗浄装置ＳＰ１の乾燥
処理の様子を説明するための図である。乾燥処理時に
は、スピンベース１の回転によって気流が発生し、この
気流が基板Ｗに付着した純水の蒸発を促進する。このと
きに、スピンベース１は「左まわり」（上記洗浄処理に
おける回転方向と逆方向）に回転しているため、洗浄処
理後にスピンベース１に付着していた純水の液滴は中央
部４に向かうことなく、図示の如く、遠心力によって周
辺部から飛散される。なお、乾燥処理を行う際、案内部
材５０は、基板Ｗから飛散した水滴を回収するのを防ぐ
ため、上方に待避させておく。

【００３８】このようにすれば、基板Ｗの乾燥を促進す
るとともに、洗浄処理後の液滴が基板Ｗに付着するのを
防止できる。

【００３９】

【変形例】以上、この発明の実施形態について説明した
が、この発明は上記の例に限定されるものではなく、例
えば、スピンベースは以下に示すようなものであっても
よい。

【００４０】図６は、スピンベースの他の例を示す斜視
図である。このスピンベース２００が上記実施形態にお
けるスピンベース１と相違するのは、スピンベース１に
おいては、中央部４の高さがリッジ部３と同じであった
のに対して、スピンベース２００では、中央部２０４の
高さを溝部２０２の高さと同一にしている点である。

【００４１】このようにすれば、上記実施形態における
スピンベース１と同様の効果が得られるのに加えて、中
央部２０４まで液が到達し、基板Ｗの裏面中心部近傍も
効率よく洗浄できる。

【００４２】また、上記実施形態における回転式純水洗
浄装置ＳＰ１では、スピンベース１にその外周部から中
央部４に向けて「左まわり」に集束するらせん状の溝部
２の配列を形成し、当該スピンベース１を「右まわり」
に回転させて洗浄処理を行っていたが、これを外周部か
ら中央部に向けて「右まわり」に集束するらせん状の溝
部の配列を形成したスピンベースを「左まわり」に回転
させて洗浄処理を行わせるようにしてもよい。

【００４３】また、本発明にかかる基板処理装置は、回
転式純水洗浄装置のみならず、回転式薬液処理装置（薬
液洗浄やエッチング処理を行う装置）にも適用できる。
この場合、乾燥処理は行わないが、薬液処理において、
液を無駄なく有効に利用することができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、回転台の上面
に、その周辺部から中心部に向けて集束するらせん状の
溝の配列が形成しているため、回転処理時に処理液を落
下させることなく中央部に集めて使用でき、その結果、
処理液を無駄なく有効に利用することができる。

【００４５】請求項２の発明によれば、噴射手段の処理
液噴射方向を回転台の回転軌跡の接線方向と実質的に一
致させるとともに、処理液噴射速度を処理液が前記回転
台に到達する位置における回転台の回転速度と実質的に
一致させているため、噴射された処理液が回転台と接触
するときの飛沫の発生を低減させることが可能となり、
その結果、飛沫の付着による基板の汚染を防止すること
ができる。

【００４６】請求項３の発明によれば、基板の中心側に
対向する面が略円弧形の面とされ、かつ基板の周囲を円
環状に囲んで処理液の流れを案内する円環状案内部材を
設けているため、基板のパターン面を洗浄した処理液を
再利用することが可能となる。

【００４７】請求項４の発明によれば、溝のらせん配列
が回転台の周辺部から中心部に向かって基準方向まわり
に集束する渦状とされている場合に、噴射手段から洗浄
液を噴射させつつ回転台を反基準方向まわりに回転させ
て前記基板の洗浄を行う洗浄処理と、噴射手段からの噴
射を中止し、回転台を基準方向まわりに回転させて基板
を乾燥させる乾燥処理とを切り換え可能に駆動手段を制
御する駆動制御手段を備えているため、回転台を基準方
向まわりに回転させれば、当該回転台の回転に起因する
気流により乾燥を促進できるとともに、回転台に付着し
た液を回転台の中央部に集めて基板に付着させることな
く、周辺部から飛散させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置の一例である回転式
純水洗浄装置の要部断面図である。

【図２】図１の回転式純水洗浄装置におけるスピンベー
スの斜視図である。

【図３】図１の回転式純水洗浄装置が洗浄処理を行うと
きのスピンベースの動作を説明するための図である。

【図４】回転式純水洗浄装置の洗浄処理の様子を説明す
るための図である。

【図５】回転式純水洗浄装置の乾燥処理の様子を説明す
るための図である。

【図６】スピンベースのその他の例を示す斜視図であ
る。

【図７】従来の枚葉式基板処理装置の一例である回転式
純水洗浄装置の要部断面図および底面図である。

【符号の説明】

１、２００スピンベース２溝部３リッジ部４中央部２５モータ２６コントローラ４０下部噴射ノズル５０案内部材Ｒ回転部Ｗ基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を回転させて前記基板への処理液の
付与を行う基板処理装置において、 (a) 回転台と、前記回転台から上方に突出した基板保持
手段とを有し、前記回転台の上面から間隔を隔てた高さ
において前記基板が前記基板保持手段によって略水平に
保持される回転部と、 (b) 前記回転部を回転駆動するための駆動手段と、 (c) 前記回転台の前記上面に処理液を噴射する噴射手段
と、を備え、前記回転台の前記上面に、前記回転台の周
辺部から中心部に向けて集束するらせん状の溝の配列が
形成してあることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】請求項１記載の基板処理装置において、前記噴射手段による前記処理液の噴射方向を前記回転台
の回転軌跡の接線方向と実質的に一致させるとともに、前記噴射手段による前記処理液の噴射速度を、前記処理
液が前記回転台へ到達する位置における前記回転台の回
転速度と実質的に一致させることを特徴とする基板処理
装置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の基板処理
装置において、 (d) 前記基板の中心側に対向する面が略円弧形の面とさ
れ、かつ前記基板の周囲を円環状に囲んで前記処理液の
流れを案内する円環状案内部材、をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】請求項１または請求項２記載の基板処理
装置において、前記処理液は前記基板の洗浄液であり、前記回転台の回転中心まわりの正逆２方向のうちの一方
を「基準方向まわり」と定義するとともに他方を「反基
準方向まわり」として定義したとき、前記溝のらせん配
列は、前記回転台の周辺部から中心部に向かって前記基
準方向まわりに集束する渦状とされており、 (d) 前記噴射手段から前記洗浄液を噴射させつつ前記回
転台を前記反基準方向まわりに回転させて前記基板の洗
浄を行う洗浄処理と、前記噴射手段からの噴射を中止
し、前記回転台を前記基準方向まわりに回転させて前記
基板を乾燥させる乾燥処理とを切り換え可能に前記駆動
手段を制御する駆動制御手段、をさらに備えたことを特徴とする基板処理装置。