KR100282160B1 - 기판처리장치 및 처리방법 - Google Patents

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가즈히꼬 곤모리
히사요시 이찌가와
노부오 모리따
히로시 후꾸다
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가야시마 고조
히다치 덴시 엔지니어링 가부시키 가이샤
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Abstract

본 발명은 기판을 수평상태로 유지하여 회전구동하는 기판회전수단과, 이 기판회전수단에 의해 회전하는 기판의 표면에 적어도 1종류의 처리액을 공급하는 노즐부재를, 상기 기판에 대향배설하는 작동위치와, 이 기판의 상부를 개방하는 퇴피위치로 변위가능한 아암에 부착된 처리액 공급수단과, 이 기판의 이면측에 유체를 공급하는 노즐수단을 구비한 기판처리장치를 제공한다.
본 발명의 기판처리장치에 의하면, 습식처리에 의한 기판을 처리를 정확하게 행하고, 처리액이 기판의 이면측으로 돌아들어가는 것을 방지할 수 있다.

Description

기판처리장치 및 처리방법
본 발명은, 예를들어 액정패널의 TFT기판이나 칼라필터, 반도체웨이퍼 등의 기판의 제조공정에서, 이 기판의 표면에 처리액을 공급하여 소정의 처리를 행하는 기판처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
예를들어, 액정패널의 TFT기판을 제조하는 공정에서는, 현상액의 도포, 에칭액의 도포, 레지스트막을 박리하기 위한 박리액의 공급 등의 습식프로세싱에 의해 소정의 처리가 행해지고, 또 이들 각 프로세스 사이에는 세정공정 및 건조공정이 가해진다. 이와 같은 기판의 습식처리는, 기판을 스핀들에 장칙하고 그것을 회전시키면서 처리액 등을 공급함으로써 행하도록 한 것은 종래부터 널리 알려져 있다. 여기서, 세정공정에서는, 예를들어 초음파 가진한 순수를 세정액으로 사용하고, 이 순수를 기판을 향해 분사하는 소위 메가조닉샤워에 의해 행해지는데, 이 세정액도 일종의 처리액이다.
상술한 습식프로세스에 있어서, 복수의 처리, 예를들어 현상액의 도포와 순수를 사용한 세정 내지 린스처리를 단일의 장치에 의해 행하도록 한 것은 예를들어 일본국 특개 평 7-245466호 공보에 알려져 있다. 이 공지된 기판처리장치는 개략 도 11에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다.
도면 중에서 1은 기판이고, 이 기판(1)은 스핀들(2)의 선단에 설치한 받이대(3)상에 소정의 위치에 위치결정되어 고정되어 있다. 4는 상부가 개구된 컵형상의 하우징이고, 스핀들(2)에 장착한 기판(1)을 둘러싸도록 설치되어 있다. 기판(1)의 상부위치에는, 도시생략하고 있으나 현상액 공급노즐 및 순수공급노즐이 설치되어 있다. 이들 현상액 공급노즐 및 순수공급노즐은, 하우징(4)의 상부의 개구부분의 소정위치에 대향하는 상태와, 이 위치로부터 회동하여 개구부분으로부터 퇴피한 위치에 변위가능하게 되어 있다.
현상액 공급노즐 및 순수공급노즐을 모두 퇴피시킨 상태에서, 이재용의 핸드링수단에 기판(1)을 지지시키고 스핀들(2)에 장착시킨다. 그리고, 먼저 현상액 공급노즐을 하우징(4)의 상부의 개구부분에서 기판(1)에 대하여 소정위치에 대향배설하고, 스핀들(2)에 의해 기판(1)을 고속회전시키는 사이에 현상액 공급노즐로부터 현상액을 기판(1)의 표면에 공급한다. 기판(1)에 공급된 현상액은 원심력의 작용에 의해 기판(1)의 표면을 따라 외측을 향해 확산된다. 이 결과, 현상액은 기판(1)의 표면 전체에 걸쳐 대략 균일한 막두께로 도포되고, 여분의 현상액은 기판(1)의 주변으로부터 외측을 향해 비산된다. 또, 기판(1)에 현상액을 도포한 후에 세정을 행하기 위해서는 현상액 공급노즐을 퇴피시키고 순수공급노즐을 하우징(4)의 상부의 개구부분에 대향시켜 행하는데, 현상액의 도포와 마찬가지로 순수공급노즐로부터 순수를 기판(1)의 표면에 공급하면, 원심력의 작용에 의해 기판(1)의 전면에 대략 균일하게 확산하여 기판(1)의 표면에 세정된다.
여기서, 현상액 및 순수를 기판(1)에 공급하면, 그것들은 기판(1)의 주변으로부터 비산하게 되는데 비산된 액은 하우징(4)의 벽면을 따라 유하하여 저부에 머무르게 되고, 하우징(4)의 저부로부터 회수된다. 또한, 현상액과 순수를 별개로 회수하기 위하여, 회수탱크(5, 6)와 흡인배관(7, 8)이 접속된다. 현상액의 도포시에는 흡인배관(7)을 작동시키고 하우징(4)의 저부로부터 현상액을 회수탱크(5)에 회수한다. 또, 순수에 의한 세정시에는 흡인배관(8)을 작동시켜 회수탱크(6)에 순수를 회수한다.
그런데, 기판의 표면에 공급한 현상액은 원심력의 작용을 받아 외측으로 비산하게 되는데, 이 때에 이면측으로 돌아들어가는 현상이 생기거나 또는 현상액이 미스트상태로 되어 하우징(4)내로 부유하여 이면측에 부착할 가능성도 있다. 현상액이 기판의 이면측에 부착하면, 제품으로서의 TFT기판에 대한 큰 결함으로 되어 버린다. 따라서, 액처리를 행할 때에는 그 처리액이 이면측으로 돌아들어가지 않도록 보호하지 않으면 안되는데, 이 점에 관하여 유효한 대책을 취하도록 한 것은 알려져 있지 않다. 또, 세정이 종료된 후에, 세정액의 공급을 정지하고 기판을 고속회전하면, 스핀건조를 행할 수 있으나 기판의 회전중심위치와 주변부에 대해서는 주속이 다르기 때문에 전면에 걸쳐 얼룩없이 건조할 수 없고, 또 기판의 회전에 의해 하우징내에서 공기가 순솬하여 회전중심 근방에 부압흡인력이 작용하기 때문에 하우징내에 부유하는 작은 먼지(mist) 등이 일단 건조된 기판에 다시 부착하게 되는 일도 있고, 세정종료 후 그대로의 상태에서 스핀건조를 행할 수 없었다.
본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적하는 바는 습식처리에 의한 기판을 처리를 정확하게 행하고, 처리액이 기판의 이면측으로 돌아들어가는 것을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 현상액의 도포, 에칭액의 도포, 박리액의 공급 등으로 이루어지는 하나의 프로세스와, 이 프로세스 후에 행해지는 기판의 세정 및 스핀건조를 정확하고 또 효율적으로 행할 수 있도록 한 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기판의 표면측의 스핀건조를 행할 때에 이면측도 동시에 얼룩없이 스핀건조할 수 있는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 기판처리장치의 개략구성도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 제 1공급수단의 단면도,
도 4는 회동구동수단의 구성설명도,
도 5는 세정액 공급수단의 구성설명도,
도 6은 기판에 있어서의 세정액의 분사상태를 나타내는 동작설명도,
도 7은 제 2공급수단의 단면도,
도 8은 하우징의 승강기구의 구성설명도,
도 9는 노즐수단의 선단부분의 단면도,
도 10은 노즐수단의 분기부의 단면도,
도 11은 종래기술에 의한 기판처리장치의 개략구성도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기판11: 기판회전수단
12 : 회전축13: 기대
14 : 지지통15: 베어링
16 : 아암17: 지지막대(支持杆)
18 : 위치결정 지레19: 풀리
20 : 모터21: 구동풀리
22 : 전달벨트23: 하우징
24 : 제 1공급수단25: 지지아암
26 : 현상액 공급노즐27: 세정액 공급노즐
28 : 설치판29: 스프라인축
30 : 회동축
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판을 수평상태로 유지하여 회전구동하는 기판회전수단과, 이 기판회전수단에 의해 회전하는 기판의 표면에 적어도 1종류의 처리액을 공급하는 노즐부재를, 상기 기판에 대향배설하는 작동위치와, 이 기판의 상부를 개방하는 퇴피위치로 변위가능한 아암에 부착된 처리액 공급수단과, 이 기판의 이면측에 유체를 공급하는 노즐수단을 구비하는 구성으로 한 것을 그 특징으로 하는 것이다.
여기서, 기판에 공급되는 처리액으로서는, 현상액, 에칭액, 박리액, 세정액 중 적어도 1종류, 바람직하게는 현상액, 에칭액, 박리액 중의 1종과 세정액이고, 그리고 처리액공급, 세정, 스핀건조라고 하는 3개의 공정을 행할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 처리액 공급수단은, 현상액, 에칭액, 박리액의 1종류를 공급하는 제 1처리액 공급수단과, 세정액을 공급하는 제 2처리액 공급수단으로 구성한다. 또, 기판의 회전중심을 향해 건조가스를 공급하는 건조가스 공급수단을 설치하고, 이 건조가스 공급수단의 노즐부재는, 기판의 회전중심을 지나서 소정의 궤적만큼 요동변위 가능하게 구성할 수도 있다.
또, 본 발명에 있어서의 기판처리방법으로서는, 수직방향으로 설치한 회전축에, 수평으로 배치한 기판을 회전구동하고 이 기판의 회전중심 위치에 처리액을 공급하는 동시에, 기판의 이면측에 있어서의 회전중심 근방에 순수를 공급하고, 기판의 회전에 의한 원심력의 작용에 의해 기판의 이면측에 순수의 보호액막을 형성한 상태에서, 기판의 표면 전면에 처리액을 소정의 막두께로 되도록 도포하는 처리액 도포공정과, 상기 기판을 회전구동시키면서 이 기판의 표면에 순수를 공급함으로써 도포막상의 세정을 행하는 세정공정과, 상기 기판의 표리 양면에 있어서의 회전중심 위치에 건조가스를 분사시키면서 이 기판을 회전구동함으로써 이 기판을 스핀건조하는 건조공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
실시예
먼저, 도 1에 본 발명의 처리장치의 전체 구성을 나타낸다. 여기서, 이하에 있어서는 처리되는 기판의 일례로서는, 액정패널을 구성하는 TFT기판이고, 이 기판에 현상액의 도포, 세정 및 스핀건조로 이루어지는 프로세스를 행하는 것으로 하여 설명한다. 단, 액정페널의 칼라필터나 그 이외의 기판인 반도체웨이퍼 등의 기판을 제조할 때에 필요한 여러 가지의 액처리를 행하는데도 응용할 수 있다.
먼저, 도 1에 있어서 10은 기판이고, 이 기판(10)은 도 2로부터도 명백한 바와 같이 장방형의 얇은 유리기판으로 구성된다. 11은 기판회전수단이고, 이 기판회전수단(11)은 중공의 회전축(12)을 가지며, 이 회전축(12)은 기대(13)에 입설한 지지통(14)에 베어링(15)에 의해 회전자유롭게 지지되어 있다. 회전축(12)의 상단부에는, 4개의 아암(16)이 수평방향으로 연장되어 있고, 이들 각 아암(16)에는 복수의 지지막대(17)이 입설되어 있고, 이들 지지막대(17)의 선단은 구면형상으로 되어 있다. 또, 각 아암(16)의 선단부분에는, 각각 한쌍으로 이루어지는 위치결정간(18)이 입설되어 있다. 기판(10)은 복수의 지지막대(17)상에 점접촉 상태로 재치되고 평면도를 유지하게 되어 있고, 또 4개의 각 모서리부에는 각 한쌍으로 이루어지는 위치결정간(18)에 의해 수평방향으로 이동할 수 없도록 규제된다.
기판회전수단(11)의 회전축(12)은 기대(13)의 하방위치로 연장되고, 그 단부에 풀리(19)가 연결되어 설치되어 있다. 기대(13)의 하부위치에는 모터(20)가 설치되고, 이 모터(20)의 출력축에는 구동풀리(21)가 연결되어 있고, 구동풀리(21)와 회전축(12)의 풀리(19)사이에는 전달밸트(22)가 감겨져 설치되어 있다. 따라서, 모터(14)에 의해 회전축(12)을 회전구동하면, 아암(16)에 재치한 기판(10)이 회전하게 된다. 이 기판(10)의 회전중에 그 표면(10a)측에 현상액을 균일하게 도포한 후에 메가소닉샤워에 의한 린스 내지 세정을 행하고 다시 고속스핀 건조라고 하는 복합처리가 행해진다.
이상의 처리는, 현상액이나 순수인 처리액을 사용하여 행하고, 기판(10)을 회전구동함으로써 처리액에 원심력을 작용시켜 기판(10)의 표면(10a)을 따라 처리액을 확산시킨다. 그리고, 과잉의 처리액은 기판(10)의 가장자리로부터 대략 수평한 방향으로 비산하는데, 이 비산액을 회수하기 위하여 기판(10)은 상단이 개구된 하우징(23)에 의해 에워싸이도록 되어 있다. 그리고, 하우징(23)의 외측위치에는, 기판(10)에 대하여 현상액 및 초음파 가진된 순수로 이루어지는 세정액을 공급하는 공급수단과, 질소가스의 공급수단이 설치되어 있다. 또, 현상액과 순수는 별개의 공급수단에 의해 공급할 수 있고, 또 현상액을 단독의 공급수단에 의해 공급하고, 세정액과 질소가스와의 공급수단을 공용으로 할 수 있는 구성으로 할 수도 있다.
도 3에 현상액 및 세정액을 공급하는 제 1공급수단(24)의 구성을 나타낸다. 이 제 1공급수단(24)은 수평방향으로 설치한 지지암(25)을 가지며, 이 지지아암(26)에는 현상액 공급노즐(26)과 복수의 세정액 공급노즐(27)이 설치되어 있다. 지지아암(25)의 기단부에는 설치판(28)에 연결되어 있고, 이 설치판(28)에는 스프라인축(29)의 선단이 연결되고, 이 스프라인축(29)은 회동축(30)에 끼워져 승강가능하며 상대회동이 불가능하게 연결되어 있다. 그리고, 회동축(30)은 기대(13)에 장착한 베어링부재(31)에 회동자유롭게 지지되어 있다.
회동축(30)은 기대(13)의 하측으로 연장되어 있고, 또 스프라인축(29)은 이 회동축(30)보다 더욱 하측으로 연장되어 있다. 스프라인축(29)의 단부에 승강구동수단(32)이, 회동축(30)의 단부에는 회동구동수단(33)이 각각 설치되어 있다. 승강구동수단(32)은 실린더(34)를 가지며, 이 실린더(34)의 로드에는 연결판(35)이 연결되어 있고, 이 연결판(35)은 베어링(36)을 거쳐 스프라인축(29)에 상대회동 자유롭게 연결되어 있다. 따라서, 실린더(34)를 작동시키면 스프라인축(29)은 실선으로 나타낸 하강위치와, 가상선으로 나타낸 상승위치로 승강변위할 수 있게 된다. 또, 회동구동수단(33)은 도 4에 나타내는 바와 같이, 회동축(30)에 고착되어 설치한 작동레버(37)를 가지며, 이 작동레버(37)에는 길이방향으로 길게 된 긴 구멍(37a)이 형성되어 있다. 긴 구멍(37a)에는 슬라이드블록(38)에 입설한 구동핀(38a)이 끼워져 있고, 슬라이드블록(38)은 모터(39)에 의해 구동되는 이송나사(39a)에 의해 가이드로드(40)의 방향으로 왕복이동되게 된다. 따라서, 슬라이드블록(38)을 이동시키면서, 작동레버(37)가 화살표시 방향으로 변위하고, 그것에 연결된 회동축(30)을 회동시켜 도 2에 실선으로 나타내는 바와 같이 하우징(23)으로부터 벗어난 위치와, 동도에 가상선으로 나타낸 바와 같이 하우징(23)의 상부개구에 대향하는 위치와의 사이에서 왕복회동한다.
제 1공급수단(24)을 이상과 같이 구성함으로써, 지지아암(25)을 상승시키고 하우징(23)의 외부에 위치시키면 퇴피위치로 되고, 또 기판회전수단(11)에 재치한 기판(10)과 대면하여 하강시킴으로서 현상액 공급노즐(26) 및 세정액 공급노즐(27)이 기판(10)의 표면(10a)에 근접하여 작동위치로 된다. 지지아암(25)의 퇴피위치에서는, 적절한 핸드링수단에 의해 기판회전수단(11)에 기판(10)을 재치하거나, 또는 기판회전수단(11)으로부터 기판(10)을 떼어내거나 할 수 있다. 그리고, 작동위치로 변위시키면, 지지아암(25)에 설치한 현상액 공급노즐(26)은 기판(10)의 회전중심위치와 대면하여 현상액을 기판(10)의 회전중심위치로 공급할 수 있다.
한편, 세정액 공급노즐(27)은 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 분사된 세정액이 퍼지게 되고, 그 회전중심(0)의 위치로부터 각(角) 모서리부(E)에 이르는 범위에 걸쳐 얼룩없이 세정액을 공급할 수 있도록 상호 부분적으로 오버랩하도록 하여 복수개소에 분사되게 한다. 또, 세정액 공급노즐(27)은 기판(10)에 대하여 경사방향으로부터 분사되고, 그 방향은 도 5에 화살표시 R로 나타낸 기판(10)의 회전방향에 대향하는 방향(F)으로 되어 있다. 이것에 의해 세정액의 기판(10)으로의 채류시간이 길어지고, 초음파의 작용과 어울러져서 기판(10)의 전체를 얼룩없이 효율적으로 세정할 수 있게 되어 있다.
또, 41은 질소가스의 공급수단으로서의 제 2공급수단(41)이고, 이 제 2공급수단(41)도 노즐의 부분을 제외하면 제 1공급수단(24)과 실질적으로 같은 구성으로 되어 있다. 그래서, 도 7에 제 2공급수단(41)을 나타내는데, 제 1공급수단(24)과 동일 또는 균등한 부재에 대해서는, 동일부호를 붙이고 그 설명은 생략한다. 이 제 2공급수단(41)의 지지아암(42)에는, 그 선단에 질소가스 공급노즐(43)이 설치되어 있다. 그리고, 지지아암(42)을 작동위치에 배치하였을 때에는, 질소가스 공급노즐(43)이 기판(10)의 회전중심에 대면하고 이 부분에 드라이가스로서의 질소가스를 공급할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 기판(10)을 기판회전수단(11)의 아암(16)에 재치시키고, 제 1공급수단(24)의 지지아암(25)을 작동위치에, 제 2공급수단(41)의 지지아암(42)을 퇴피위치에 배치하고, 회전축(12)이 소정의 정격회전 상태로 된 후에 현상액 공급노즐(26)로부터 현상액이 기판(10)의 표면(10a)에 있어서의 회전중심부를 향해 공급한다. 여기서, 기판(10)의 회전중심의 위치는 주속이 0이나, 수평으로 배치한 기판(10)에 공급된 현상액은 주변으로 퍼지게 되고, 이 확산에 따라 기판(10)의 회전에 의한 원심력이 작용하여, 주변의 부위에까지 도포가 확산되고, 현상액이 대략 균일한 막두께로 되도록 도포된다.
현상액이 도포되면, 기판(10)의 회전을 계속시킨 상태에서, 세정액 분사노즐(43)로부터 초음파 가진시킨 순수로 이루어지는 세정액을 분사함으로써 기판(10)의 메가소닉샤워에 의한 세정을 행한다. 여기서, 세정액 공급노즐(27)로부터는, 기판(10)의 회전중심부분을 포함하는 복수개소에서 상호 오버랩하도록 하여 세정액이 공급되기 때문에 회전시의 주속이 빠른 주변부위에도 충분한 양의 세정액이 공급되고, 기판(10)의 표면(10a)전체를 대략 얼룩없이 세정할 수 있다. 세정이 종료되면, 세정액 분사노즐(43)에 의한 세정액의 분사를 정지시킨다.
현상액의 도포 및 세정이 종료된 후에는, 제 1공급수단(24)을 퇴피위치로 변위시키고, 제 2공급수단(41)의 지지아암(42)을 회동시킨 후에 하강시켜 작동위치로 변위시킨다. 이 상태에서 기판(10)을 고속회전시킴으로써, 이 기판(10)의 표면에 부착되어 있는 세정액을 원심력의 작용에 의해 외주측을 향해 진행시키고 가장자리 부분으로부터 비산시키도록 하여 건조시킨다. 단, 기판(10)의 회전중심에 위치한 액에는 회전에 의한 원심력이 작용하지 않는다. 그러나, 이 회전중심에는 질소가스 공급노즐(43)이 향해있기 때문에, 이 질소가스 공급노즐(43)로부터 질소가스를 소정의 압력으로 분출시킴으로써, 이 질소가스의 압력에 의해 액은 원심력이 작용하는 영역까지 이동하게 되고, 원심력에 의해 외주의 가장자리 부분으로부터 비산하게 되고, 기판(10)의 표면 전체를 얼룩없이 건조시킬 수 있다. 여기서, 기판(10)의 회전중심 위치의 세정액을 보다 원활하고 또 신속하게 배제하기 위해서는, 질소가스 공급노즐(43)을 기판(10)의 회전중심을 포함하는 소정의 각도범위에서 요동시키도록 한다.
상술한 바와 같이, 기판(10)에는 원심력의 작용에 의해 현상액을 넓게 도포하도록 하고 있기 때문에, 과잉의 현상액이 기판(10)의 외주에 있어서의 가장자리 부분으로부터 비산한다. 또, 세정시에도 마찬가지로 기판(10)에 공급된 세정액은 원심력의 작용에 의해 비산한다. 그래서, 이들 현상액 및 세정액을 회수하기 위하여, 처리조를 구성하는 하우징(23)이 설치되어 있다. 이 하우징(23)은 저벽(23a)의 주위에 상단이 내측을 향해 굴곡되어 이루어진 외측주벽(23b)과 내측주벽(23c)이 연결 설치되어 있다. 이것에 의해, 외측주벽(23b)과 내측주벽(23c)의 사이에 현상액 회수챔버(44)가 형성되고, 또 내측주벽(23c)의 내측은 세정액 회수챔버(45)기 형성된다. 외측주벽(23b) 및 내측주벽(23c)의 상단부는 대략 수평방향을 향하고 있고, 이들 개구의 직경은 적어도 기판(10)의 대각선의 길이보다 크게 되도록 하고, 이것에 의해 기판(10)의 반입 및 반출이 가능하게 되어 있다. 또, 저벽(23a)은 지지통(14)의 주위를 에워싸고 있고, 그 중앙의 부위는 원통상으로 세워진 원통부(23d)로 되어 있다. 또한, 저벽(23a)은 외주측을 향해 경사져 있고, 도 외측주벽(23b) 및 내측주벽(23c)은 수직 또는 경사져 있다. 따라서, 현상액 회수챔버(44) 및 세정액 회수챔버(45)를 향해 비산된 현상액 및 세정액은 이들 수직벽 및 경사벽을 지나 유하하게 된다. 그리고, 현상액 회수챔버(44) 및 세정액 회수챔버(45)의 저면에는, 원주방향으로 각각 한 개 또는 복수의 흡인배관(46, 47)이 접속되고, 이들 흡인배관(46, 47)은 부압펌프(48, 49)에 접속되는 동시에, 회수탱크(50, 51)에 접속되어 있다.
따라서, 현상액을 도포할 때에는 기판(10)을 외측주벽(23b)과 내측주벽(23c)의 사이에 위치시키고, 부압펌프(48)를 작동시켜 기판(10)의 외주 가장자리로부터 비산하는 과잉의 현상액을 현상액 회수챔버(44)내로 보내고, 부압펌프(48)에 의한 부압흡인력에 의해 현상액 회수챔버(44)내의 현상액을 회수탱크(50)로 회수한다. 또, 세정시에 기판(10)의 회전에 의해 비산하는 세정액은 세정액 회수챔버(45)로 회수할 수 있다. 이를 위해, 하우징(33)을 상승시키고, 내측주벽(23c)을 기판(10)의 위치보다 상측의 위치까지 하우징(23)을 들어올려 부암펌프(49)를 작동시킨다. 이것에 의해, 기판(10)으로부터 비산되는 세정액은 세정액 회수챔버(45)내로 보내지고, 흡인배관(47)으로부터 회수탱크(51)로 회수할 수 있게 된다.
이상의 이유로부터, 하우징(23)은 승강가능하게 되어 있다. 하우징(23)을 승강시키기 위해서는 도 8에 나타낸 바와 같이 하우징(23)의 양측에 브래킷(52)을 연결하여 설치하고, 이들 양 브래킷(52)에 승강로드(53)를 연결하고 있다. 그리고, 이 승강로드(53)는 기대(13)에 설치한 베어링부재(54)를 관통하여 하측으로 연장되고, 이들 2개의 승강로드(53)의 하단부를 건너지르도록 승강판(55)이 설치되어 있다. 또한, 이 승강판(55)에는 양단을 고정한 고정판(56, 57)사이에 연결하여 설치한 가이드로드(58)에 슬라이드 부재(59)를 거쳐 연결되어 있고, 또 고정판(56, 57)사이에 설치한 이송나사(60)를 끼운 너트(61)가 연결되어 있다. 그리고, 이송나사(60)에는 구동모터(62)가 연결되어 있고, 이 구동모터(62)에 의해 이송나사(60)를 회전시키면, 승강판(55)이 상하로 움직이고 이 승강판(55)으로부터 승강로드(53)를 거쳐 하우징(23)을 상하로 움직여 기판(10)의 연장선상에 현상액 회수챔버(44)가 향하는 위치와, 세정액 회수챔버(45)가 향하는 위치로 승강구동하게 된다.
현상액의 도포를 행할 때에 기판(10)에 공급된 현상액은 원심력의 작용에 의해 외주의 가장자리 부분으로부터 비산시켜 현상액 회수챔버(44)로 회수되는데 과잉의 현상액이 반드시 완전하게 현상액 회수챔버(44)로 회수된다는 것은 아니다. 그 일부가 기판(10)의 이면(10b)측으로 돌아들어가는 것을 완전하게는 방지할 수 없고, 또 현상액이 미스트상으로 되어 하우징(23)내로 부유하고, 기판(10)의 이면(10b)측에 부착하는 일도 있다. 이와 같이, 기판(10)의 이면(10b)측으로 약간이라도 현상액이 부착하면, TFT기판으로서의 품질이 저하된다. 따라서, 현상액의 이면(10b)측으로의 돌아들어가는 것을 방지할 필요가 있다.
또, 세정공정에서는, 기판(10)의 표면(10a)측이 젖는 것은 물론이고, 이면측에도 세정액의 부착한다. 기판(10)을 고속스핀 회전시키면, 표면(10a) 뿐 아니라, 이면(10b)측에도 원심력이 작용하기 때문에 이면(10b)의 스핀건조도 행해진다. 그러나, 기판(10)의 이면(10b)측에서도 회전중심 부분의 주속은 0이기 때문에, 이 부위는 건조되지 않고 남는다. 물론, 이 부위의 세정액도 결국에는 건조되나, 이 건조시간에 차이가 생기면 건조얼룩에 의한 얼룩이 발생한다. 따라서, 이 기판(10)의 이면측도 얼룩없이 건조시킬 필요가 있다.
또한, 스핀건조시에는 기판(10)에 부착되어 있는 세정액이 원심력의 작용에 의해 비산하는데, 세정액 회수챔버(45)를 구성하는 하우징(23)의 내측주벽(23c)에 충돌하는 등으로 인하여 미스트가 발생하게 된다. 기판(10)이 고속회전하기 때문에 이 기판(10)의 이면(10b)하부측에서는, 내측주벽(23c)과 저벽(23a)에 의해 제한된 공간이 생기기 때문에, 기판(10)의 회전에 수반하여 이 공간내에서 공기의 흐름이 형성된다. 즉, 기판(10)의 회전중심측으로부터 바깥을 향해 공기가 흐르게 되는 결과, 기판(10)의 이면측에서 그 회전중심부의 근방이 부압으로 되기 때문에 도 1에 화살표시 S로 나타내는 바와 같은 공기의 순환류가 생기게 되고, 고속스핀 건조에 의해 기판(10)의 이면(10b)이 일단 건조된 후에, 미스트가 다시 부착하게 되어 얼룩짐이 발생할 우려가 있다. 따라서, 이 세정액 회수챔버(45)내에서 공기가 순환되는 것을 방지하지 않으면 안된다.
이상의 점으로부터 기판(10)을 회전구동하는 회전축(12)을 중공회전축으로 하고, 그 내부에 노즐수단(63)이 끼워져 설치되어 있다. 이 노즐수단(63)은 기판(10)의 이면(10b)측에 보호막을 형성하기 위한 순수와, 건조가스로서 질소가스를 공급할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 이 순수 및 질소가스는 별도의 경로로부터 공급되는 것으로, 이를 위해 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이 노즐수단(63)은 2중관으로 형성되고, 그 내관(64)은 질소가스를 공급하는 경로이고, 또 외관(65)은 순수를 공급하는 경로로 되어 있다. 그리고, 이 노즐수단(63)의 선단에는 대략 원추형상으로 된 노즐칩(66)이 연결되어 있다. 노즐칩(66)에는 내관(64)에 통하는 분출구(66a)가 기판(10)의 이면(10b)에 있어서의 회전중심부로 개구하고, 기판(10)의 이면(10b)의 회전중심을 향해 질소가스가 분사된다. 또, 이 분출구(66a) 의 주위에는, 복수의 분출구(66b)가 외관(65)의 축선에 대하여 소정각도를 갖는 상태로 하여 뚫어 설치되고, 분출구(66b)는 외관(65)으로 통해져 있다. 외관(65)에 순수를 공급하면, 기판(10)의 이면(10b)을 향해 깔대기 모양으로 퍼지도록 순수가 분사된다.
노즐수단(63)은 T자 이음매(67)로 연결되고, 이 T자 이음매(67)의 직선부(67a)에는 내관(64)이 그 축선방향으로 인출되어 있고 이 내관(64)의 타단은 개폐기구를 구비한 질소가스 공급원(68)에 접속된다. 또, 외관(65)의 선단은 커플링부(65a)로 되어 있고, 이 커플링부(65a)는 이 T자 이음매(67)의 직선부(67a)의 일단에 나사 결합된다. 그리고, T자 이음매(67)에는 직선부(67a)에 대하여 90°의 각도로 분기부(67b)가 연설되어 있고, 이 분기부(67b)에 순수공급원(69)으로부터의 배관(70)의 선단에 설치한 커플링부(70a)가 나사결합하게 된다. 또, T자 이음매(67)의 직선부(67a)의 타단에는, 내관(64)의 삽통부에 링상의 마개부재(71)가 나사 결합되고, T자 이음매(67)와 내관(64) 사이의 링상의 통로가 시일된다. 따라서, 질소가스 공급원(68) 및 순수공급원(69)의 개폐기구를 제어함으로써, 노즐수단(63)에 있어서의 내관(64) 및 외관(65)으로의 각각의 유체의 유출제어가 행해진다.
그리고, 현상액을 도포할 때에는, 회전축(12)의 회전이 개시되는 동시에, 또는 늦어도 현상액 공급노즐(17)로부터 현상액 공급의 개시시에 회전축(12)의 내부에 배치되어 있는 노즐수단(63)에 있어서의 외관(65)내에 순수를 공급하고, 노즐칩(66)의 분출구(66b)로부터 순수를 분출시킨다. 이 순수는, 기판(10)의 이면(10b)에 대하여 경사방향을 향해 공급되기 때문에, 이 이면(10b)을 따라 원심력의 작용에 의해 바깥방향으로 진행하게 되고, 그 전면에 순수의 액막이 형성되어 보호막으로 되고, 현상액이나 그 미스트가 부착하는 것을 방지할 수 있다. 또, 순수의 액막은 원심력이 작용하는 부위에만 형성되고, 분출구(66b) 이면(10b)의 회전중심 부분에는 순수는 공급되지 않고, 또 기판(10)의 회전에 의해서도 이 회전중심부분을 향해 순수의 흐름이 생기는 일도 없다. 그러나, 현상액이 기판(10)의 이면(10b)에 있어서의 회전중심 부분까지 돌아들어가는 일은 없고, 또 분출구(66b)로부터 기판(10)에 이르는 부위에는 순수에 의한 커텐이 형성된 상태로 되기 때문에, 이 부위에 현상액이 돌아들어갈 우려는 전혀 없다. 또한, 기판(10)의 세정시에는 반드시 이면(10b)측에 순수를 공급할 필요는 없으나, 세정효율을 높이기 위하여 순수를 분사시킬 수도 있다.
또, 기판(10)의 고속스핀 건조를 행할 때에, 기판(10)의 이면(10b)측의 회전중심 부분에 부착되어 있는 세정액은, 노즐수단(63)으로부터는 질소가스를 공급함으로써 표면(10a)측과 마찬가지로, 질소가스의 내뿜음에 의해 회전중심 부분의 액에 대하여 원심력이 작용하는 위치까지 이동시킬 수 있다. 여기서, 노즐수단(63)에 있어서는, 스핀건조를 행하기 전에는 순수가 공급되고 있고, 따라서 이 순수의 공급경로와 질소가스의 공급경로를 일치시키면, 순수가 분무상태로 되어 질소가스와 혼합된 상태로 되는데, 노즐수단(63)은 2중관식으로 되어 있고 외관(65)측에 순수의 공급경로가 형성되고, 내관(64)측은 질소가스의 공급경로로 되어 있기 때문에, 외관(65)을 거쳐서의 순수공급상태로부터 내관(64)으로부터의 질소가스의 공급상태로 전환되면, 즉시 순수의 공급이 정지되고 또 질소가스는 액방울을 전혀 포함하지 않는 상태로 공급할 수 있다. 또한, 노즐칩(66)의 질소가스를 분출하는 분출구(66a)는 정확하게 기판(10)에 있어서의 회전중심 부분을 향하고 있기 때문에, 원심력이 작용하지 않는 기판(10)의 회전중심 부분에 액의 이동을 촉진하기 위한 질소가스의 내뿜음이 확실하게 행해진다. 그리고, 이와 같은 순수의 공급경로와 질소가스의 공급경로로 분배하기 위하여 T자 이음매(67)를 사용하고 있으므로, 이 유체의 분배기구의 구성이 현저하게 간략화된다.
또한, 고속스핀 건조를 행할 때에 생기는 공기의 흐름에 반송되어, 세정액의 미스트 등이 기판(10)의 이면(10b)에 부착하지 않도록 하기 위하여, 기판(10)의 회전중심의 근방위치가 부압으로 되는 것을 방지한다. 이를 위해, 하우징(23)의 저벽(23a)에 있어서의 원통부(23b)로의 연설부 근방 위치에 복수개소의 드라이 에어 공급노즐(72)을 설치하고 있다. 그리고, 드라이에어 공급노즐(72)은 대략 U자상으로 굴곡져 이루어져 있고, 기판(10)의 이면(10b)과는 반대방향을 향하도록 개구되어 있고, 이것에 의해 기판(10)의 회전시에 그 이면(10b)측으로의 공기의 흐름에 대향하는 방향에 드라이에어가 내뿜어지도록 되어 있다. 이 드라이에어 공급노즐(72)로부터 드라이에어를 공급함으로써, 기판(10)의 이면(10b)에 있어서의 회전중심 근방에서의 부압의 발생이 방지되고, 세정액 회수챔버(45)내에 발생하는 미스트가 기판(10)의 이면(10b)측에 부착하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면 습식처리에 의한 기판의 처리를 정확하게 행하고, 처리액이 기판의 이면측으로 돌아들어가는 것을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공할 수 있다.
또, 현상액의 도포, 에칭액의 도포, 박리액의 공급 등으로 이루어지는 하나의 프로세스와, 이 프로세스 후에 행해지는 기판의 세정 및 스핀건조를 정확하고 또 효율적으로 행할 수 있고, 기판의 표면측의 스핀건조를 행할 때에 이면측도 동시에 얼룩없이 스핀건조할 수 있는 기판처리장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 기판을 수평상태로 유지하여 회전구동하는 기판회전수단과,
    이 기판회전수단에 의해 회전하는 기판의 표면에 적어도 1종류의 처리액을 공급하는 노즐부재를, 상기 기판에 대향배설하는 작동위치와, 이 기판의 상부를 개방하는 퇴피위치로 변위가능한 아암에 부착된 처리액 공급수단과,
    이 기판의 이면측에 유체를 공급하는 노즐수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기판에 공급되는 처리액은, 현상액, 에칭액, 박리액, 세정액 중 적어도 1종류의 것임을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 기판에는 그 회전중심을 향해 건조가스를 공급하는 건조가스 공급수단을 더욱 구비하고, 이 건조가스 공급수단은 상기 기판에 대향배설하는 작동위치와, 이 기판의 상부를 개방하는 퇴피위치로 변위가능한 아암에 부착된 노즐부재로 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 건조가스 공급수단의 노즐부재는, 상기 기판의 회전중심을 통과하는 소정의 궤적만큼 요동변위 가능한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 처리액 공급수단은, 현상액, 에칭액, 박리액 중 적어도 1종류를 공급하는 제 1공급수단과, 건조가스를 공급하는 제 2공급수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1공급수단은 지지아암을 가지고, 이 지지아암에는 상기 기판의 회전중심을 향해 소정의 처리액과, 상기 기판의 회전중심으로부터 주변부에 이르기 까지의 범위에 상기 세정액을 분사하기 위한 복수의 노즐부재를 공급하는 복수의 노즐부재를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 2공급수단은 지지아암을 가지고, 이 지지아암에는 상기 기판의 회전중심을 향해 건조가스를 공급하는 노즐부재를 부착시킨 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 기판회전수단에 재치한 기판을 둘러싸도록 처리액 회수용의 하우징을 설치한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 하우징에는 복수종류의 처리액을 개별적으로 회수하는 복수의 챔버로 구획 형성되어, 이들 각 챔버가 상기 기판에 대향하는 위치로 되도록 상기 하우징을 승강수단에 의해 승강구동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 각 챔버에는, 각각 처리액을 흡인하는 흡인수단을 접속하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 노즐수단은, 내관이 건조용 가스를 공급하는 가스공급경로이고, 외관은 순수를 공급하는 순수공급경로로 된 다중관으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 내관에는 건조용 가스 분출부를 상기 기판의 이면에 있어서의 회전중심에 위치시키고, 또 상기 외관에는 순수분출부를 건조용 가스 분출부의 주위에 배치하고, 상기 스핀들에 의해 기판을 회전시키는 동시에, 상기 처리액 공급수단으로부터의 처리액을 기판에 공급할 때에는, 노즐수단의 외관으로부터 순수를 기판의 이면에 공급하여 보호액막을 형성하고, 또 기판을 회전시킴으로써 스핀건조를 행할 때에는, 노즐수단의 내관으로부터 가스를 내뿜어 표리 양면을 건조시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 노즐수단은, 내관과 외관을 T자 이음매를 개재하여 경로를 분리하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 기판이 상기 기판회전수단에 의해 회전구동될 때에, 그 이면측에 있어서의 회전중심 부분이 부압으로 되는 것을 방지하기 위하여, 드라이에어를 부압발생부에 공급하는 드라이 에어 공급노즐을 배치하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 드라이 에어 공급노즐은, 상기 기판의 이면과는 반대측을 향하도록 개구시키도록 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 수직방향으로 설치한 회전축에, 수평으로 배치한 기판을 회전구동하고, 이 기판의 회전중심 위치에 처리액을 공급하는 동시에, 상기 기판의 이면측에 있어서의 회전중심 근방에 순수를 공급하고, 기판의 회전에 의한 원심력의 작용에 의해 기판의 이면측에 순수의 보호액막을 형성한 상태에서, 기판의 표면 전체면에 처리액을 소정의 막두께로 되도록 도포하는 처리액 도포공정과,
    상기 기판을 회전구동시키면서 이 기판의 표면에 순수를 공급함으로써 도포막상의 세정을 행하는 세정공정과,
    상기 기판의 표리양면에 있어서의 회전중심 위치에 건조가스를 분사시키면서, 이 기판을 회전구동함으로써 이 기판을 스핀건조하는 건조공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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