JP2022042564A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化及び複雑化することなく、処理中に発生するミスト状やスプラッシュ状の処理液が基板の処理すべき面と逆側の面に付着することを防止することのできる基板処理装置を提供することである。【解決手段】本実施の形態に係る基板処理装置は、回転軸線ＣＬを中心に回転する回転体１２と、回転体１２に設けられ、基板Ｗの処理すべき面Ｓ１を上方に向けて基板Ｗの周縁部分を支持する３つ以上の支持部１３と、回転体１２を囲み、基板Ｗから飛散する処理液を受けるカップ１５と、支持部１３に支持される基板Ｗの外周縁端より所定距離だけ内側に位置し、回転軸線ＣＬを囲み、先端縁と基板Ｗの下面Ｓ２との間に所定の隙間が形成されるように設けられた、遮蔽壁２０と、を備え、遮蔽壁２０は、上下動可能な可動壁部２１含み、可動壁部２１を上方方向において弾性支持する支持機構３０を更に備えた、構成となる。【選択図】図４

Description

本発明は、基板の処理すべき面に処理液を供給して前記基板を処理する基板処理装置に関する。

回転する基板の処理すべき面に処理液を供給して前記基板を処理し、その処理中に発生するミスト状の処理液が前記基板の処理すべき面と逆側の面に付着することを防止することのできる基板処理装置が提案されている（特許文献１）。この基板処理装置では、回転軸線（回転軸心１１）を中心に回転するスピンベースの上面に雰囲気遮断部材が固着されている。この雰囲気遮断部材の周縁には８個の支持ピンがほぼ等角度間隔で配置され、基板Ｓの周縁部分がそれら８個の支持ピンによって支持される。そして支持ピンに支持される基板Ｓの処理すべき面Ｓ１と逆側の面Ｓ２と雰囲気遮断部材の上面との間には、０．３ｍｍ～１ｍｍの極小隙間ＣＬが形成される。そして、その極小空間ＣＬが、雰囲気ガスの供給により、陽圧に保持される。

このような構造の基板処理装置では、スピンベースを回転させることにより、雰囲気遮断部材の周縁に設けた支持ピンに支持された基板Ｓが回転し、その回転する基板Ｓの処理すべき面Ｓ１に処理液（実施すべき処理に応じて、フォトレジスト液、洗浄液、リンス液、エッチング液等）が供給される。このようにして回転する基板Ｓが処理される際に、処理液がミスト状になって基板の周囲に飛散する。また、回転する基板から飛散する処理液がスピンベースを囲うように設けられたカップで受けられるようになっているが、そのような処理液がカップで跳ね返り、スプラッシュ状（しぶき状）になって基板Ｓの処理すべき面Ｓ１と逆側の面Ｓ２に回り込む現象も発生し得る。

回転する基板Ｓの処理すべき面Ｓ１と逆側の面Ｓ２には雰囲気遮断部材が対向して配置され、その面Ｓ２と雰囲気遮断部材との間の隙間が０．３ｍｍ～１ｍｍの極小隙間ＣＬとして形成されているので、更に、その極小隙間ＣＬが陽圧に維持されるので、基板Ｓの処理中に発生するミスト状あるいはスプラッシュ状の処理液が基板Ｓの処理されるべき面Ｓ１と逆側の面Ｓ２と雰囲気遮断部材との間の極小隙間ＣＬに侵入し難い。その結果、基板Ｓの処理すべき面Ｓ１と逆側の面Ｓ２にミスト状の処理液が付着することが防止される。

特開２００４－１４００５４号公報

この種の基板処理装置では、通常、基板Ｓを搬送ロボットのロボットハンドによって、支持部へのセット、支持部からの取出しが行われる。しかし、基板Ｓと雰囲気遮断部材との間の間隔が狭くなっている（極小隙間ＣＬ）ので、搬送ロボットのロボットハンドが、その隙間に挿入することができず、支持部に支持された処理済みの基板Ｓを取り出すことができない。そこで、上述した基板処理装置では、リフト機構が設けられ、基板Ｓをリフト機構によって上昇させて、基板Ｓと雰囲気遮断部材との間の間隔を広げるようにしている。これにより、搬送ロボットのロボットハンドを基板Ｓと雰囲気遮断部材との間に挿入して、そのロボットハンドによって基板Ｓを支持して、その基板Ｓを次の工程に引き渡すことができる。

上述したように、従来の基板処理装置では、リフト機構を設ける必要があり、その基板処理装置は、大型化し、また、複雑化してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大型化及び複雑化することなく、処理中に発生するミスト状やスプラッシュ状の処理液が基板の処理すべき面と逆側の面に付着することを防止することのできる基板処理装置を提供するものである。

本発明に係る基板処理装置は、基板の処理すべき面に処理液を供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、回転軸線を中心に回転する回転体と、前記回転体に設けられ、前記基板の処理すべき面を上方に向けて当該基板の周縁部分を支持する３つ以上の支持部と、前記回転体を囲み、前記基板から飛散する処理液を受けるカップと、前記回転体に設けられ、前記支持部に支持される前記基板の外周縁端より所定距離だけ内側に位置し、前記回転軸線を囲み、先端縁と前記基板の処理すべき面と逆側の面との間には所定の隙間が形成されるように設けられた、遮蔽壁と、を備え、前記遮蔽壁は、上下動可能な可動壁部を含み、前記可動壁部を弾性支持する支持機構を更に備えた、構成となる。

このような構成により、３つ以上の支持部に周縁部分が支持された基板が回転体の回転にともなって回転する状態で、基板の処理すべき面に処理液が供給されてその基板が処理される。その処理中に、ミスト状となった処理液、あるいは、カップからのはね返りによりスプラッシュ状になった処理液は、遮蔽壁により、前記基板の周りから当該基板の処理すべき面と逆側の面側の空間に侵入し難い。

例えば、基板の搬送ロボットにおいて、基板の支持面と逆側の面が傾斜して先端から板厚が徐々に大きくなる形状を有するロボットハンドを用いることができる。このロボットハンドが遮蔽壁の可動壁部の先端縁と基板の処理すべき面と逆側の面との間の隙間に進入してそのまま進むと、ロボットハンドの支持面と逆側の面が、支持機構によって弾性支持される可動壁部を、その弾性反発力に抗して徐々に押し下げていく。その後、ロボットハンドが上昇する（ロボットハンドの上昇に伴って可動壁部が上昇する）ことにより、当該ロボットハンドの支持面にて基板が支持されるようになり、そのロボットハンドが水平移動することにより基板が搬送される。

本発明によれば、基板のリフト機構等を設けることにより大型化及び複雑化することなく、処理中に発生するミスト状やスプラッシュ状の処理液が基板の処理すべき面と逆側の面に付着することを防止することができる。

図１は、本発明の実施に形態に係る基板処理装置の主要な部分を示す断面図である。 図２は、基板処理装置の回転テーブルを示す平面図である。 図３は、回転テーブルに設けられた支持ピンの近傍を拡大して示す断面図である。 図４は、可動壁の構造を拡大して示す断面図である。 図５Ａは、基板搬送ロボットのロボットハンドの及び可動壁の動き（その１）を拡大して示す断面図である。 図５Ｂは、基板搬送ロボットのロボットハンド及び可動壁の動き（その２）を拡大して示す断面図である。 図５Ｃは、基板搬送ロボットのロボットハンド及び可動壁の動き（その３）を拡大して示す断面図である。 図６は、可動壁の変形例を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る基板処理装置の主要部分を示す断面図である。ここの基板処理装置は、例えば、半導体ウェーハ（以下、基板という）の表面をエッチング、洗浄等の処理を行う。

図１において、円盤状の支持プレート１１の上面に円盤状の回転テーブル１２が固定されている。支持プレート１１は、モータを含む回転駆動機構１６の回転軸１６ａに結合している。この回転駆動機構１６により、回転テーブル１２は支持テーブル１１と一体となって（回転体として）回転駆動機構１６の前記回転軸１６ａと合致する回転軸線ＣＬを中心に回転する。回転テーブル１２には、その周縁に沿って、図２に示すように、３つ以上（例えば、６つ）の支持ピン１３（支持部）が回転軸線ＣＬを中心とした円形線上に配置されるように設けられている。これら複数の支持ピン１３は、処理の対象となる円盤状（例えば、直径３００ｍｍ）の基板Ｗの周縁部分を支持することで基板Ｗを水平状態で支持する。つまり、回転テーブル１２は水平面内で回転し、回転軸線ＣＬは水平方向に対して垂直な軸線である。なお、支持プレート１１及び回転テーブル１２は、基板Ｗの直径より大きいサイズである。

６つの支持ピン１３に支持される基板Ｗの処理すべき面（以下、上面という）Ｓ１に対向するように、処理液を吐出するノズル１７ａ、１７ｂが配置されている。一方のノズル１７ａからは、例えば、エッチング用の処理液であるエッチング液が吐出され、他方のノズル１７ｂからは、例えば、洗浄用の処理液である純水が吐出される。また、回転テーブル１２（支持プレート１１）の周囲にそれを囲むようにカップ１５が設けられている。

回転テーブル１２の回転に伴って回転軸線ＣＬを中心に回転する基板Ｗの上面Ｓ１にノズル１７ａ、１７ｂから処理液が供給される。そして、回転する基板Ｗの上面Ｓ１に供給された処理液は、遠心力によってその周縁端から飛散し、その飛散する処理液がカップ１５によって受けられる。カップ１５によって捕らえられた処理液は、排液路（図示略）を通して排液槽（図示略）あるいは、処理液の供給部に続く循環路（図示略）に流れていく。

図１とともに図２に示すように、回転テーブル１２には、６つの支持ピン１３が配列される円形線と同心的に回転軸線ＣＬを囲むように遮蔽壁２０が設けられている。遮蔽壁２０は、前記円形線に沿って各隣接する２つの支持ピン１３の間部分に対応して配置されたそれぞれ円弧状の６つのピン間壁部（第１壁部）２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｆと、６つの支持ピン１３のそれぞれを避けるように例えば円弧状に湾曲して、その支持ピン１３に内方側から対向するピン対向壁部（第２壁部）２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆと、によって構成される。上述した６つのピン間壁部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆのうち、対向する２つのピン間壁部２１ａ、２１ｄは、後述する可動壁部として構成される。以下、ピン間壁部２１ａ、２１ｄを可動壁部２１と称す。

遮蔽壁２０（ピン間壁部２１ａ～２１ｆ）は、図３に示すように、６つの支持ピン１３に支持される基板Ｗの外周縁端より所定距離だけ内側Ｄｉｎに位置している。具体的には、遮蔽壁２０の先端縁（頂部）と６つの支持ピン１３に支持される基板Ｗの外周縁端との間の水平方向における距離Δｒは、３ｍｍ以下に設定される。また、遮蔽壁２０の先端縁と基板Ｗの上面Ｓ１（処理すべき面）と逆側の面（以下、下面という）Ｓ２との間に所定の隙間Δｈが形成される。その隙間Δｈは、具体的に、１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内に設定される。

可動壁部２１及びその支持構造は、例えば、図４に拡大して示すように構成される。

回転テーブル１２には、それぞれ可動壁部としての２つのピン間壁部２１ａ、２１ｄのそれぞれに対応して円弧状の溝１２１が形成されている。図４に示すように、この溝１２１の内部には、例えば、所定間隔で配列された複数の樹脂スプリングで形成された支持機構３０が設けられている。可動壁部２１は、支持機構３０（例えば、複数の樹脂スプリング）によって弾性支持され、溝１２１から突出するように、その溝１２１内に収容されている。可動壁部２１の先端部２１１は凸状に湾曲している。そして、可動壁部２１は、先端部２１１から遮蔽壁２０の外方Ｄｏｕｔに向けて広がるように傾斜する外側傾斜面２１２及び先端部２１１から遮蔽壁２０の内方Ｄｉｎに向けて広がるように傾斜する内側傾斜面２１３を有している。

なお、可動壁部２１の先端部２１１と支持ピン１３に支持される基板Ｗの下面Ｓ２との間の隙間Δｈは、前述したように１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲に設定されるとともに、可動壁部２１の先端部２１１と支持ピン１３に支持される基板Ｗの外周縁端との間の水平方向における距離Δｒも、前述したように３ｍｍ以下に設定される。

回転テーブル１２には、可動壁部２１及び支持機構３０が収容される溝１２１に連通するように排液路１２２、１２３が形成されている。排液路１２２については、１つの溝１２１に対して一又は複数の排液路１２２を形成することができる。各排液路１２２は、矩形状、丸状等の所定形状の断面にて、溝１２１の底部に続く壁部分から回転テーブル１２の外方に向けて延びる。つまり、排液路１２２は、排液路１２２に流れてきた処理液が回転テーブル１２の外面（側面）から外部に排出されるように形成されている。排液路１２３についても、１つの溝１２１に対して一又は複数の排液路１２３を形成することできる。各排液路１２３は、溝１２１の底部から徐々に狭くなる、錐管状やスリット状（溝状）等の所定形状にて、溝１２１の底部から回転テーブル１２の６つの支持ピン１３が設けられた面と逆側の面（回転テーブル１２の底面）に向って延びる。つまり、排液路１２３は、排液路１２３に流れてきた処理液が、回転テーブル１２の底面から外部に排出されるように形成されている。

このような構造の基板処理装置では、６つの支持ピン１３によって周縁部分が支持された基板Ｗが回転テーブル１２の回転にともなって回転する状態で、基板Ｗの上面Ｓ１にノズル１７ａ、１７ｂから処理液（エッチング液、純水等）が供給されてその基板Ｗが処理される。その処理中に、ミスト状になった処理液、あるいは、カップ１５からのはね返りによりスプラッシュ状になった処理液は、遮蔽壁２０（ピン間壁部２１ａ～２１ｆ、ピン対向壁部２２ａ～２２ｆ）により、基板Ｗの周りから当該基板Ｗの下面Ｓ２側の空間に侵入し難い。また、可動壁部２１が収容される溝１２１に当該可動壁部２１を伝って流れる処理液は、排液路１２２、１２３を通して外部に流れ出る。

このように、ミスト状になった処理液や、カップ１５からのはね返りによりスプラッシュ状になった処理液が、遮蔽壁２０により、支持ピン１３に支持された基板Ｗの下面Ｓ２側の空間に侵入し難くなっているので、処理中に、基板Ｗの下面Ｓ２に処理液が付着することを防止することができる。

ところで、基板処理装置に基板Ｗを投入して支持ピン１３にセットし、また、支持ピン１３に支持された基板Ｗを基板処理装置から取り出す基板搬送ロボットのロボットハンド１００は、図２に示す可動壁部２１（ピン間壁部２１ａ、２１ｄ）が配置された方向Ｆにおいて進退動する。基板搬送ロボットのロボットハンド１００が基板Ｗの外周から進入し、そのロボットハンド１００の先端が、図５Ａに示すように、一方の可動壁部２１（例えば、ピン間壁部２１ａ）の外側傾斜面２１２に当接する。そして、ロボットハンド１００は、その先端を可動壁部２１の外側斜面２１２を滑らせながら進入していき、溝１２１内で支持機構３０によって弾性支持される可動壁部２１をその弾性反発力に抗して押し下げていく。その状態でロボットハンド１００の先端が、図５Ｂに示すように、可動壁部２１の先端部２１１に達する。更に、ロボットハンド１００は、図５Ｃに示すように、基板Ｗの支持面ＳＳ１と逆側の面（以下、裏面という）ＳＳ２で可動壁部２１の先端部２１１を押さえ付けつつ、更に、進入する。

引き続き、ロボットハンド１００は、裏面ＳＳ２で可動壁部２１の先端部２１１を押さえ付けつつ、また、支持面ＳＳ１を支持ピン１３に支持された基板Ｗの下面Ｓ２に対向させつつ、進入し、ロボットハンド１００の先端が他方の可動壁部２１（ピン間壁部２１ｄ）に達する。すると、ロボットハンド１００の先端が、可動壁部２１の内側斜面２１３に当接する。更に、ロボットハンド１００が進入すると、上述したのと同様に、可動壁部２１（ピン間壁部２１ｄ）が押し下げられて、ロボットハンド１００の先端が可動壁部２１の外側に達する。この状態で、基板搬送ロボットがロボットハンド１００を上昇させる（ロボットハンド１００の上昇に伴って２つの可動壁部２１が上昇する）と、ロボットハンド１００の支持面ＳＳ１に基板Ｗ１の下面が当接し、基板Ｗがロボットハンド１００の支持面ＳＳ１に載せられて６つの支持ピン１３から離れる。この状態で、基板搬送ロボットは、基板Ｗが載せられたロボットハンド１００を後退動させて、基板Ｗを基板処理装置から取り出して、次工程に引き渡す。

基板Ｗを基板処理装置に投入する場合には、基板Ｗが載置されたロボットハンド１００を回転テーブル１２の上方まで移動させた後、ロボットハンド１００を下降させる。そして、基板Ｗの周縁端部が６つの支持ピン１３によって支持されると、ロボットハンド１００から基板Ｗが分離する。更に、ロボットハンド１００は、下降して、対向する２つの可動壁部２１（ピン間壁部２１ａ、２１ｄ）を押さえつけた状態で、退出動し、ロボットハンド１００が順次２つの可動壁部２１から離れることにより、各可動壁部２１は元の位置まで上昇して停止する。そして、ロボットハンド１００は所定の初期位置に位置づけられる。

上述したような基板処理装置によれば、ミスト状やスプラッシュ状の処理液が支持ピン１３に支持された基板Ｗの下面Ｓ２に付着することを防止するための遮蔽壁２０が支持機構３０によって弾性支持される上下動可能な可動壁部２１（ピン間壁部２１ａ、２１ｄ）を含むので、基板搬送ロボットのロボットハンド１００を支持ピン１３に支持された基板Ｗと回転テーブル１２の表面との間に進入させることができる。従って、基板Ｗを昇降動させるリフト機構が無くても、基板搬送ロボットのロボットハンド１００により基板Ｗの基板処理装置への投入、及び基板処理装置からの取り出しを行うことができる。

よって、上述した構造の基板処理装置によれば、基板Ｗのリフト機構等を設けることにより大型化及び複雑化することなく、処理中に発生するミスト状やスプラッシュ状の処理液が基板の処理すべき面と逆側の面に付着することを防止することができる。

また、遮蔽壁２０の先端縁と支持ピン１３に支持される基板Ｗの下面Ｓ２との間の距離Δｈが１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲に設定される。このため、基板Ｗや回転テーブル１２が熱によって反ったように変形したとしても、遮蔽壁２０の先端縁が基板Ｗの下面Ｓ２に接触してしまうことを防止することができる。このように遮蔽壁２０の先端縁と基板Ｗの下面Ｓ２との間の距離Δｈを上記範囲に設定することは、遮蔽壁２０の先端縁と基板Ｗの下面Ｓ２との接触により、基板Ｗの下面Ｓ２にスクラッチ（傷）が生じたり、汚染されたりすることを未然に防止することを目的としたものである。

なお、上述した可動壁部２１の構造は、前述したものに限定されない。可動壁部２１の形状を、例えば、図６に示すように、平坦な先端面２１４を有し、その先端面２１４の角部分が凸状に湾曲した湾曲形状とし、その湾曲した角部分に外側傾斜面２１５と内側傾斜面２１６が続くようにすることもできる。この場合、進退動するロボットハンド１００は、可動壁部２１の平坦な先端面２１４上を摺動するようになる。

また、２つの可動壁部２１のうち、基板Ｗを取り出す際にロボットハンド１００が進入する側の可動壁部２１は、内側傾斜面２１３を形成しなくてもよく、他方の可動壁部２１は、外側傾斜面２１４を形成しなくてもよい。

更に、上述した基板処理装置では、遮蔽壁２０は、対向する２つの可動壁部２１を含むものであったが、更に多くの可動壁部２１を含むものであっても、単一の可動壁部２１を含むものであっても、また、遮蔽壁２０全体が可動壁部となるものであってもよい。

また、基板処理装置の全体の構造は、図１に示すものに限定されず、例えば、基板Ｗの下面Ｓ２に対して各種処理液を供給する構造のものであってもよい。

上述した実施の形態では、処理の対象となる基板は、半導体ウェーハであったが、これに限定されず、液晶パネル等の他の基板でもよい。そして、遮蔽壁２０（昇降壁部２１を含む）は、その処理の対象となる基板の形状に合わせて設計することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

１１ 支持プレート
１２ 回転テーブル
１２１ 溝
１２２、１２３ 排液路
１３ 支持ピン
１５ カップ
１６ 回転駆動機構
１７ａ、１７ｂ ノズル
２０ 遮蔽壁
２１ 可動壁部
２１１ 背端部
２１２、２１５ 外側傾斜面
２１３、２１６ 内側傾斜面
２１４ 先端面
２１ａ～２１ｆ ピン間壁部
２２ａ～２２ｆ ピン対向壁部
３０ 支持機構
１００ ロボットハンド

Claims (7)

1. 基板の処理すべき面に処理液を供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、
   回転軸線を中心に回転する回転体と、
   前記回転体に設けられ、前記基板の処理すべき面を上方に向けて当該基板の周縁部分を支持する３つ以上の支持部と、
   前記回転体を囲み、前記基板から飛散する処理液を受けるカップと、
   前記回転体に設けられ、
   前記支持部に支持される前記基板の外周縁端より所定距離だけ内側に位置し、前記回転軸線を囲み、先端縁と前記基板の処理すべき面と逆側の面との間には所定の隙間が形成されるように設けられた、遮蔽壁と、を備え、
   前記遮蔽壁は、上下動可能な可動壁部を含み、
   前記可動壁部を弾性支持する支持機構を更に備えた、基板処理装置。
2. 前記可動壁部は、先端部から前記遮蔽壁の外方に向けて傾斜する外側傾斜面及び前記先端部から前記遮蔽壁の内方に向けて傾斜する内側傾斜面の少なくとも一方を有する、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記可動壁部の前記先端部は、凸状に湾曲した湾曲形状となる、請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記３つ以上の支持部は、前記回転軸線を中心とする円形線上に配置され、
   前記遮蔽壁は、
   前記円形線に沿って各隣接する支持部の間部分に対応して配置された３つ以上の第1壁部と、
   隣り合う第1壁に連なり、前記支持部のいずれかに対向する第２壁部と、を含み、
   前記３つ以上の第1壁部の少なくとも１つは、前記可動壁部として形成された、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記３つ以上の第1壁部は、対向する２つの第1壁部を含み、
   前記対向する２つの第1壁部のそれぞれは、可動壁部として形成された、請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記支持部に支持される前記基板の外周縁端と前記遮蔽壁との間の距離は、３ｍｍ以下に設定された、請求項１乃至５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記遮蔽壁の先端縁と、前記基板の処理すべき面と逆側の面との間の隙間は、１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定された、請求項１乃至６のいずれかに記載の基板処理装置。

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