JP2003001167A

JP2003001167A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2003001167A
Application number: JP2001188735A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Yoshioka; 勝司吉岡; Toshiya Yuge; 俊哉弓削
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】処理液への気泡の混入を未然に防止して基板
への処理液の供給を安定させ、優れた信頼性で基板処理
を行うことができる基板処理装置を提供する。【解決手段】温調器５３の出口側にはロータリーポン
プ５２が接続されており、温調器５３で温調された恒温
水を恒温水経路の送り側に圧送する。また、恒温水経路
の送り側、より具体的には、温調部５と恒温水供給チュ
ーブ５１との間にアキュムレータ６（脈動吸収手段）が
介挿されており、恒温水に圧力脈動が発生したとして
も、その圧力脈動を抑制する。

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、半導体ウェハ、
フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス
基板、プラズマディスプレイ用のガラス基板、光ディス
ク用の基板などの各種の基板に処理液を供給する基板処
理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の基板処理装置として、例
えば、基板表面に処理液を供給して、その表面に所望の
厚さの処理液膜を形成する回転式基板処理装置が知られ
ている。この基板処理装置は、回転可能に支持された基
板の上面に処理液を供給するために、処理液貯留部から
基板上面に向けて処理液を導く処理液供給チューブと、
その処理液供給チューブの基板側端部に取り付けられた
ノズルとを備えており、処理液貯留部から処理液を処理
液供給チューブによって基板上面側に圧送することによ
り、ノズルから基板上面に処理液を吐出するように構成
されている。

【０００３】ここで、処理液として例えば感光性の材料
からなるフォトレジスト液があり、これは処理液貯留部
に相当するボトルなどに収められている。そして、ボト
ルからノズルまでを処理液供給チューブで連通接続し、
Ｎ2ガス等の不活性ガスでボトル内を加圧することによ
り、または、吸引ポンプでボトル内を吸引することによ
りフォトレジスト液をノズルから基板上面に吐出させる
ように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された基板処理装置では、フォトレジスト液の内
部に気泡が存在すると、気泡の周囲のフォトレジスト液
が半固形化（ゲル化）し、このゲルや気泡を含むフォト
レジスト液が薄膜化されたときに、膜厚の均一性が損な
われてパターン精度の低下やパターン不良を生じること
があった。このような現象が発生すると、製品歩留りを
低下させてしまうため、フォトレジスト液に混入した気
泡を除去するために従来より種々の提案がなされてい
る。例えば、特開平７−２１１６２５号公報には、処理
液供給チューブのほぼ鉛直方向を向いた管部分の内部に
流速助長部材を設けて、他部よりも流路段面積を小さく
して処理液の流速を高くすることで、フォトレジスト液
などの処理液中に滞留する気泡を処理液とともに下方に
移動して吐出させる技術が記載されている。

【０００５】このように処理液中に存在する気泡による
悪影響を防止するために、従来より気泡を除去すること
が提案されているが、気泡が処理液に混入する原因の解
明およびその解決手段については十分に検討されていな
いのが実情であり、処理液への気泡の混入を防止する技
術が従来より要望されている。

【０００６】この発明は、上記課題に鑑みなされたもの
であり、処理液への気泡の混入を未然に防止して基板へ
の処理液の供給を安定させ、優れた信頼性で基板処理を
行うことができる基板処理装置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】上記した目的を達成する
ために、本発明は、樹脂製の処理液供給チューブの先端
に設けられたノズルから基板に処理液を供給する処理液
供給手段と、所定の恒温水経路に沿って恒温水を前記処
理液供給チューブの外側面に供給して前記処理液供給チ
ューブを流れる処理液を温調する温調手段とを備えた基
板処理装置において、前記恒温水経路に恒温水の圧力脈
動を吸収する脈動吸収手段を設けたことを特徴としてい
る（請求項１）。

【０００８】このように構成された基板処理装置では、
恒温水の圧力脈動が存在すると、その圧力脈動に応じて
樹脂製の処理液供給チューブが径方向に伸縮するが、脈
動吸収手段を恒温水経路に設けることによって恒温水の
圧力脈動が吸収されて、処理液供給チューブの伸縮が防
止される。したがって、ノズル先端部での処理液の液面
が安定して処理液への気泡の巻きこみが防止される。

【０００９】また、本発明は、樹脂製の処理液供給チュ
ーブの先端に設けられたノズルから基板に処理液を供給
する処理液供給手段と、所定の恒温水経路に沿って恒温
水を前記処理液供給チューブの外側面に供給して前記処
理液供給チューブを流れる処理液を温調する温調手段と
を備えた基板処理装置において、前記温調手段は、恒温
水を前記処理液供給チューブの外側面に向けて送水する
ロータリーポンプと、前記ロータリーポンプから送り出
された恒温水を前記処理液供給チューブの外側面に案内
する恒温水案内手段とを備えていることを特徴としてい
る（請求項４）。

【００１０】このように構成された基板処理装置では、
前記温調手段に備えられている前記ロータリーポンプか
ら前記恒温水経路へ恒温水を供給したとき、前記恒温水
の圧力脈動の発生が防止される。これによって処理液供
給チューブの伸縮が防止され、その結果、ノズル先端部
での処理液の液面が安定して処理液への気泡の巻きこみ
が防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】Ａ．処理液への気泡の混入原因の
解明この種の基板処理装置においては、処理液中に金属イオ
ンが混入してしまうと、その金属イオンが基板表面に付
着して製品不良を引き起こすため、処理液供給チューブ
として四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン樹脂（Ｆ
ＥＰ）や四ふっ化エチレン−パーフロロアルコキシポリ
マー（ＰＦＡ）などの樹脂チューブを採用している。ま
た、処理液の化学的および物理的特性を安定させるた
め、処理液供給チューブ周囲に恒温水を供給することで
処理液を温調制御して処理液の温度を基板処理に適した
温度に調整している。

【００１２】ここで、本発明者は種々の実験や検証など
を行った処、恒温水の圧力脈動が樹脂製の処理液供給チ
ューブを用いた処理液供給に対して重大な影響を及ぼし
ていることを突き止めた。すなわち、恒温水の圧力脈動
が存在すると、その脈動に応じて樹脂製の処理液供給チ
ューブが径方向に伸縮し、その結果、ノズル先端部で処
理液の液面が処理液の供給方向に揺動変動し、ノズル先
端の液面が不安定な状態となる事で、例えばサックバッ
クによる液の吸引戻し時に気泡を巻きこむ現象などが発
生する。したがって、この種の基板処理装置では、恒温
水の圧力脈動を軽減することが上記目的を達成する上で
有効な手段となる。

【００１３】そこで、本発明者は、処理液の圧力脈動を
軽減するために次のような実施形態を創作した。以下、
図面を参照しつつ、この発明にかかる基板処理装置の実
施形態について詳述する。

【００１４】Ｂ．実施形態図１は、本発明に係る基板処理装置の一実施形態を示す
図であり、図２は、処理液供給部の要部の切欠側面図で
あり、図３は、処理液供給部の先端部の縦断面図であ
る。

【００１５】この基板処理装置１は、処理カップ２内で
基板Ｗを回転可能に保持する回転保持部３と、基板Ｗ上
にフォトレジスト液を供給する処理液供給部４と、フォ
トレジスト液を所定の目標温度に調整する温調部５とを
備えている。

【００１６】回転保持部３は、基板Ｗを略水平姿勢で吸
着した状態で回転可能なスピンチャック３１を備えてい
る。このスピンチャック３１は、モータ３２の出力回転
軸３３に連結されており、モータ３２の作動に伴って回
転する。これによって、スピンチャック３１に保持され
ている基板Ｗが回転する。また、この基板回転によっ
て、処理液供給部４から基板Ｗの略中央部に供給された
フォトレジスト液が径方向に移動して均一なレジスト膜
が基板Ｗ上に形成されるとともに、余剰なフォトレジス
ト液が振り切られる。そして、スピンチャック３１の周
囲には、基板Ｗの回転に伴って基板Ｗから振り切られた
フォトレジスト液が装置周辺に飛散するのを防止する飛
散防止用の処理カップ２が設けられている。なお、この
処理カップ２は昇降可能に構成され、その底部には排液
口２１（２２）や排気口２２（２１）が設けられてい
る。

【００１７】処理液供給部４は先端側にレジスト吐出孔
４１１が形成されたノズル４１を備えている。このノズ
ル４１は、図３に示すように、温調ノズル部材４１２
と、継手部材４１３と、ノズル先端部材４１４とを備え
ている。このうち、温調ノズル部材４１２は、その筒状
の内面が下方に向かって先細りに形成されるとともに、
その後端部が管状の支持アーム４２に取付けられてお
り、ノズル４１が支持アーム４２に支持されている。

【００１８】この支持アーム４２の基端は、図１に示す
ように、昇降回転機構４３に連結されており、昇降回転
機構４３によって回転中心Ｐ１周りで水平揺動および昇
降可能となっている。このため、昇降回転機構４３を制
御することで、ノズル４１を基板Ｗの上方位置に移動さ
せたり、基板Ｗから退避させることができる。

【００１９】また、支持アーム４２の内部には、図２に
示すように、樹脂製の処理液供給チューブ４４が設けら
れており、その先端部は温調ノズル部材４１２の先細り
部分に係止されている。一方、処理液供給チューブ４４
の後端部はサックバック部４５、エアバルブ４６および
吸引ポンプ４７を介して処理液貯留部（タンク）４８に
接続されている。このため、エアバルブ４６を開いた状
態で吸引ポンプ４７が作動すると、処理液貯留部４８に
貯留されているフォトレジスト液が処理液供給チューブ
４４を介してノズル４１側に圧送され、ノズル４１のレ
ジスト吐出孔４１１から吐出されて基板Ｗへのフォトレ
ジスト液の供給が行われる。このように、この実施形態
では、ノズル４１と処理液供給チューブ４４とで本発明
の「処理液供給手段」が構成されている。また、この実
施形態では、サックバック部４５を設けたことで基板Ｗ
へのフォトレジスト液の供給後にフォトレジスト液を吸
引し、ノズル４１から余分なフォトレジスト液が垂れ落
ちるのを防止することができるように構成されている。

【００２０】さらに、支持アーム４２の内部では、処理
液供給チューブ４４が恒温水供給チューブ５１の内部に
挿通されており、その外側面が恒温水供給チューブ５１
によって取り囲まれている。そして、恒温水供給チュー
ブ５１の先端がノズル４１の温調ノズル部材４１２の近
傍まで伸びている。そして、支持アーム４２の一部が恒
温水の送り配管として機能するとともに、恒温水供給チ
ューブ５１が恒温水の戻り配管として機能し、恒温水が
支持アーム４２の内部を流れるように恒温水経路が形成
されている。

【００２１】温調部５は、この恒温水経路に沿って恒温
水を流して処理液供給チューブ４４を流れるフォトレジ
スト液を温調すべく、循環水を温調して恒温水を生成す
る温調器５３と、恒温水を圧送するロータリーポンプ５
２とを備えている。より具体的には、恒温水経路の戻り
側に温調器５３を接続して戻ってきた恒温水を温調して
所定の目標温度に調整する。また、温調器５３の出口側
にはロータリーポンプ５２が接続されており、温調器５
３で温調された恒温水を恒温水経路の送り側に圧送す
る。このように、この実施形態では、ロータリーポンプ
５２が本発明の「送水手段」として機能するとともに、
そのロータリーポンプ５２から送り出された恒温水を本
発明の「恒温水案内手段」に相当する恒温水供給チュー
ブ５１によって処理液供給チューブ４４の外側面に案内
している。

【００２２】また、この実施形態では、恒温水経路の送
り側、より具体的には、温調部５と恒温水供給チューブ
５１との間にアキュムレータ６（脈動吸収手段）が介挿
されており、恒温水に圧力脈動が発生したとしても、そ
の圧力脈動を吸収して抑制する。

【００２３】なお、装置全体を制御する制御部７には、
恒温水経路の戻り側で恒温水の温度を計測する測温器７
１が電気的に接続されて恒温水の温度情報が入力され
る。そして、この温度情報に基づき制御部７は、温調器
５３を制御して恒温水を所定の目標温度に温調する。ま
た、制御部７は、上記測温器７１や温調器５３以外に、
モータ３２、サックバック部４５、エアバルブ４６およ
び吸引ポンプ４７とも電気的に接続されており、所定の
プログラムにしたがって装置各部を制御して上記のよう
に構成された基板処理装置１を以下のように動作させ
る。

【００２４】この基板処理装置１では、基板Ｗの上面に
処理液の吐出を行う前に、処理液供給チューブ４４内の
気泡の除去を行う。具体的には、ノズル４１は装置内に
予め設けられた乾燥防止用カップ（図示省略）に上方よ
り突入されて湿潤雰囲気中に置かれており、この状態
で、吸引ポンプ４７を作動することにより、所定量のフ
ォトレジスト液が処理液供給チューブ４４を流れ、ノズ
ル４１から乾燥防止用カップに吐出される。液吐出後、
サックバック部４５を作動させて、ノズル４１から所定
量、つまり、サックバック量のフォトレジスト液を吸引
しノズル４１からの余分なフォトレジスト液の垂れ落ち
が発生しない様、安定状態を作り出す。

【００２５】次に、支持アーム４２は、昇降回転機構４
３によって所定の吐出位置まで回転移動し、支持アーム
４２の先端に取付けられたノズル４１を基板Ｗの上方に
おいて所定の吐出高さにまで下降させる。そして、この
状態で吸引ポンプ４７を作動させる。これによって、処
理液貯留部４８内のフォトレジスト液が処理液供給チュ
ーブ４４を介してノズル４１側に圧送され、ノズル４１
のレジスト吐出孔４１１から基板Ｗに向けて供給され
る。そして、基板Ｗへのフォトレジスト液の供給が完了
すると、前述同様サックバック部４５を作動させてノズ
ル４１から所定量、つまりサックバック量のフォトレジ
スト液を吸引し、ノズル４１からの余分なフォトレジス
ト液の垂れ落ちを防ぐ。これに続いて、支持アーム４２
およびノズル４１を基板Ｗの上方の所定の高さにまで上
昇させるとともに、上記乾燥防止用カップに移動待避さ
せる。

【００２６】フォトレジスト液は上記のようにして処理
液供給チューブ４４内を流れるが、このフォトレジスト
液を所定の目標温度に調整すべく、温調部５は以下のよ
うに動作している。すなわち、温調器５３によって恒温
水の温度を調整するとともに、温度調整された恒温水を
ロータリーポンプ５２が恒温水経路の送り側に圧送す
る。これによって、支持アーム４２と恒温水供給チュー
ブ５１とによって処理液供給チューブ４４の外側面に案
内されて処理液供給チューブ４４内のフォトレジスト液
が温調される。また、恒温水経路に沿って流れた恒温水
は温調器５３に戻され、循環使用されている。

【００２７】以上のように、この実施形態によれば、恒
温水の送水手段としてロータリーポンプ５２が使用され
ているので、次のような作用効果が得られる。すなわ
ち、従来では恒温水の圧力脈動が処理液供給に悪影響を
及ぼしていることが全く知られていなかったために圧力
脈動を全く考慮せず、羽根車を駆動させるポンプを使用
していたため、恒温水の圧力脈動に起因する上記問題が
発生していた。これに対し、本実施形態では、恒温水の
圧力脈動が処理液供給に悪影響を及ぼすことを突き止
め、この有効な対策の一つとして送水手段としてロータ
リーポンプ５２を採用しているので、圧力脈動を実質的
にゼロ、あるいは極小に抑えることができる。

【００２８】また、圧力脈動をゼロに近づけるために、
温調部５と恒温水供給チューブ５１との間にアキュムレ
ータ６（脈動吸収手段）が介挿されており、これにより
ロータリ−ポンプ５２から送水される恒温水の圧力に脈
動が存在していたとしても、その圧力脈動が吸収され、
圧力脈動を大幅に軽減することができる。

【００２９】このように、恒温水の圧力脈動を実質的に
ゼロまたは大幅に軽減することができ、処理液供給チュ
ーブ４４が圧力脈動のために径方向に伸縮することを抑
えることができ、その結果、ノズル先端部で処理液の液
面が処理液の供給方向に揺動変動して気泡を巻きこむこ
ともなくなる。したがって、気泡の巻き込みに起因する
処理液吐出時の吐出不良がなくなり、基板への処理液の
供給を安定させ、優れた信頼性で基板処理を行うことが
できる。

【００３０】なお、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。例えば、上記実施形態では脈動吸収手段としてアキ
ュムレータ６を設けているが、脈動吸収手段としてはこ
れ以外にパイプサイレンサや１／４波長分岐管などを用
いることができる。

【００３１】また、上記実施形態では、恒温水の圧力脈
動を実質的にゼロあるいは軽減するために、(1)送水手
段としてロータリーポンプを採用する、(2)恒温水経路
にアキュムレータ（脈動吸収手段）を介挿する、という
２種類の対策を講じているが、いずれか一方の対策のみ
を講じるようにしてもよい。

【００３２】さらに、上記実施形態では、本発明を処理
液としてフォトレジスト液を基板に供給する基板処理装
置に適用したが、本発明の適用対象はこれに限定される
ものでなく、例えば処理液として純水や現像液などの他
の処理液を供給する基板処理装置にも本発明を適用する
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、請求項１および２に記載
の発明によれば、恒温水経路に恒温水の圧力脈動を吸収
する脈動吸収手段を設けたことで、恒温水の圧力脈動を
軽減することができ、樹脂製の処理液供給チューブが、
圧力脈動のために径方向に伸縮することがなくなり、そ
れによりノズル先端部で処理液の液面が処理液の供給方
向に揺動変動して気泡を巻きこむこともなくなり、基板
への処理液の供給を安定させ、優れた信頼性で基板処理
を行うことができる。

【００３４】また、請求項３に記載の発明によれば、さ
らに、恒温水を処理液供給チューブの外側面に向けて送
水する送水手段としてロータリーポンプを採用している
ので、恒温水の圧力脈動を実質的にゼロまたは大幅に低
減することができ、処理液への気泡の混入をより効果的
に防止することができる。

【００３５】また、請求項４に記載の発明によれば、温
調手段に、恒温水を処理液供給チューブの外側面に向け
て送水するロータリーポンプを設けたことで、恒温水の
圧力脈動を実質的にゼロまたは大幅に低減することがで
き、樹脂製の処理液供給チューブが、圧力脈動のために
径方向に伸縮することがなくなり、それによりノズル先
端部で処理液の液面が処理液の供給方向に揺動変動して
気泡を巻きこむこともなくなり、基板への処理液の供給
を安定させ、優れた信頼性で基板処理を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の基板処理装置について
示した図である。

【図２】処理液供給部の要部の切欠側面図である。

【図３】処理液供給部の先端部の縦断面図である。

【符号の説明】

１基板処理装置４処理液供給部４１ノズル４４処理液供給チューブ５温調部５２ロータリーポンプ６アキュムレータＷ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者弓削俊哉京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 2H025 AB08 AB16 AB17 EA05 4F041 AA02 AA06 AB01 4F042 AA02 AA08 BA19 DA09 EB17 EB19 5F046 JA03 JA04 JA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂製の処理液供給チューブの先端に設
けられたノズルから基板に処理液を供給する処理液供給
手段と、所定の恒温水経路に沿って恒温水を前記処理液
供給チューブの外側面に供給して前記処理液供給チュー
ブを流れる処理液を温調する温調手段とを備えた基板処
理装置において、前記恒温水経路に恒温水の圧力脈動を吸収する脈動吸収
手段を設けたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】前記温調手段は、恒温水を前記処理液供
給チューブの外側面に向けて送水する送水手段と、前記
送水手段から送り出された恒温水を前記処理液供給チュ
ーブの外側面に案内する恒温水案内手段とを備えてお
り、前記脈動吸収手段は前記恒温水案内手段の中間部に介挿
されたアキュムレータで構成されている請求項１記載の
基板処理装置。
【請求項３】前記温調手段は、恒温水を前記処理液供
給チューブの外側面に向けて送水する送水手段として機
能するロータリーポンプと、前記ロータリーポンプから
送り出された恒温水を前記処理液供給チューブの外側面
に案内する恒温水案内手段とを備えている請求項１また
は２記載の基板処理装置。
【請求項４】樹脂製の処理液供給チューブの先端に設
けられたノズルから基板に処理液を供給する処理液供給
手段と、所定の恒温水経路に沿って恒温水を前記処理液
供給チューブの外側面に供給して前記処理液供給チュー
ブを流れる処理液を温調する温調手段とを備えた基板処
理装置において、前記温調手段は、恒温水を前記処理液供給チューブの外
側面に向けて送水するロータリーポンプと、前記ロータ
リーポンプから送り出された恒温水を前記処理液供給チ
ューブの外側面に案内する恒温水案内手段とを備えてい
ることを特徴とする基板処理装置。