JP3766615B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示パネル用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等に代表される各種の基板を処理するための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の製造工程では、基板に対して処理液を用いた処理を施すための基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャックと、このスピンチャックに保持されて回転されている基板に対して処理液を供給する処理液供給ノズルとを備えている。
【０００３】
スピンチャックは、たとえば、スピンベースと、このスピンベース上に設けられた複数の保持部材とを備えている。この複数の保持部材によって基板を挟持することによって基板が保持され、スピンベースとともに回転されることになる。
複数の保持部材は、たとえば、リンク機構によって、基板を挟持した挟持状態と、この挟持状態を解除した解除状態との間で連動して変位するように連結されている。リンク機構に関連して、保持部材を挟持状態に付勢するばねが設けられており、保持部材に外力が働かない状態では、複数の保持部材は挟持状態となっている。
【０００４】
保持部材の挟持状態は、たとえば、スピンチャックの側方に設けられた解除機構によって解除される。具体的には、複数本の保持部材のうちの１つには、解除レバーが備えられている。解除機構は、水平方向に沿って揺動するアーム状の解除爪と、解除爪を揺動させる揺動駆動機構とを備えている。この構成により、解除爪を揺動させて、その先端の当接部を解除レバーに当接させて、この解除レバーを変位させることによって、複数本の保持部材は連動して解除状態へと変位する。
【０００５】
基板を搬送する搬送ロボットがスピンチャックに基板を受け渡すとき、解除機構は、解除爪を駆動して、解除レバーを操作し、保持部材を解除状態とする。基板がスピンチャックに受け渡された後、解除爪は、スピンチャックの側方に離間した待避位置へと導かれる。
基板に対して処理液等による処理を施した後には、解除爪が再び駆動されて、解除レバーが操作される。これにより、保持部材は解除状態となり、この状態で、スピンチャックから搬送ロボットへと処理済みの基板が受け渡される。
【０００６】
基板に対して水洗および乾燥処理を施す基板処理装置の場合、スピンチャックを高速回転させて基板の水切り乾燥を行った後に、解除爪が駆動されて、解除レバーに当接し、保持部材を解除状態とする。
図８は、解除爪の従来技術を示す斜視図である。ほぼＬ字状のアーム部１００の先端に、爪部１０１が一体的に形成されている。アーム部１００は、図示しない揺動駆動機構によって水平面に沿って揺動され、これにより、爪部１０１の当接面１０１ａが、スピンチャックの保持部材に設けられた解除レバーに対して近接／離反する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の解除機構では、アーム部１００および爪部１０１の上面は、使用状態においてほぼ水平面をなす。そのため、アーム部１００および爪部１０１の上面には、基板の回転処理時に基板から飛び散った処理液の液滴がたまりやすい。この液滴は、アーム部１００の駆動時にアーム部１００および爪部１０１の上面から落下する。とくに、基板に対する処理の完了後に爪部１０１が解除レバーに当接し、その衝撃で液滴が落下するような場合には、乾燥処理等の完了した基板の表面に処理液の液滴が付着することになり、これがパーティクルの原因となる。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板の処理後に基板保持手段に接近する部材上における液滴の滞留を防止し、これにより、処理後の基板への液滴の落下を抑制して良好な基板処理を実現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である。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）に処理液を供給して基板に処理を施す基板処理装置であって、基板を保持して回転する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に保持されて回転されている基板に処理液を供給する処理液ノズル（２，３）と、上記基板保持手段に保持された基板の処理液による処理時には当該基板から飛び散る処理液が到達する位置にあり、当該処理が終了し、さらに上記基板保持手段を回転させて上記基板を乾燥させる乾燥工程の後に上記基板保持手段に接近するように移動する接近移動部材（７０，７０Ａ）とを含み、上記接近移動部材の上面が傾斜面（７１ａ，７１ｂ，７５，７５Ａ，７５ａ）となっていることを特徴とする基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１０】
上記の構成によれば、接近移動部材の上面が傾斜面となっているので、基板処理用の処理液が接近移動部材の上面に至ったとしても、この処理液は、速やかに落下し、接近移動部材の上面に滞留することがない。したがって、基板に対する処理が完了して、乾燥工程の後に、接近移動部材が基板保持手段に向かって移動するときには、接近移動部材上に液滴が滞留していることがないから、このような液滴が乾燥処理後の基板上に落下することもない。これにより、処理後の基板への液滴の落下を抑制し、基板上でのパーティクルの発生を抑制して、良好な基板処理を達成できる。
【００１１】
なお、接近移動部材の上面における処理液の滞留を確実に防止するためには、接近移動部材の上面の全域が傾斜面とされていることが好ましい。
請求項２記載の発明は、上記接近移動部材には、上下方向に貫通した貫通孔（７４）が形成されており、上記傾斜面は、上記貫通孔の内方に向かうに従って下方に向かう傾斜面（７５）を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
【００１２】
この構成によれば、接近移動部材に貫通孔を形成したことにより、その上面の傾斜面を急角度に形成することができ、このような急角度の傾斜面を滑り落ちた処理液を上記貫通孔から速やかに落下させることができる。これにより、接近移動部材上における処理液の滞留をさらに確実に防止できる。
請求項３記載の発明は、上記傾斜面は、上記基板保持手段から離れるに従って下方に向かう傾斜面（７５ａ）を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置である。
【００１３】
この構成によれば、接近移動部材の上面の傾斜面を滑り落ちる処理液は、基板保持手段から離れる方向へと導かれる。これにより、基板保持手段に保持された基板に処理液の液滴が到達することをより確実に防止できる。
請求項４記載の発明は、上記基板保持手段は、基板の保持状態を解除するための解除レバー（５０）を備えており、上記接近移動部材は、上記解除レバーを操作するための解除爪（７０，７０Ａ）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１４】
この構成によれば、基板保持手段に備えられた解除レバーを操作するための解除爪の上面が傾斜面とされているから、基板保持手段による基板の保持を解除する際などに、処理済みの基板の表面に処理液の液滴が付着することを防止できる。
請求項５記載の発明は、上記接近移動部材は、上記基板保持手段に当接する当接部を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。
請求項６記載の発明は、基板保持手段（１）に保持されて回転されている基板（Ｗ）に処理液を供給して基板を処理する工程と、上記処理液による基板の処理の終了後に、上記基板保持手段を回転させて上記基板を乾燥させる乾燥工程と、この乾燥工程の後に、上面が傾斜面（７１ａ，７１ｂ，７５，７５Ａ，７５ａ）をなし、上記処理液による基板の処理時には当該基板から飛び散る処理液が到達する位置にある接近移動部材（７０，７０Ａ）を、上記基板保持手段に接近させる工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００１５】
この方法により、請求項１の発明に関連して述べた効果と同様な効果を達成できる。
請求項７記載の発明は、上記接近移動部材の当接部を、上記基板保持手段に当接させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の基板処理方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図解的な正面図であり、図２はその図解的な平面図である。この基板処理装置は、基板の一例としてのウエハＷの表面に対して、処理液（薬液または純水）による処理を施すための装置である。この基板処理装置は、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１に保持されて回転されているウエハＷの上面に処理液を供給する上面処理液ノズル２と、スピンチャック１に保持されて回転されているウエハＷの下面に処理液を供給する下面処理液ノズル３とを備えている。
【００１７】
スピンチャック１は、鉛直方向に沿って配置された中空の回転軸４の上端にほぼ水平に固定されている。回転軸４は、回転駆動機構５によって鉛直軸線まわりに回転駆動されるようになっている。
回転軸４の内部には、下面処理液ノズル３と連通する処理液供給管６が挿通されており、この処理液供給管６には図示しない処理液供給源からの処理液が処理液供給バルブ７を介して供給されるようになっている。上面処理液ノズル２には、図示しない処理液供給源からの処理液が処理液供給バルブ８を介して供給されるようになっている。
【００１８】
スピンチャック１は、スピンベース１１と、このスピンベース１１の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、ウエハＷを挟持するための保持部材１２とを備えている。複数の保持部材１２のうちの１つである保持部材１２Ａには、ウエハＷの挟持状態を解除するための解除レバー５０が備えられている。
スピンチャック１と図示しない搬送ロボットとの間でウエハＷの受け渡しをするとき、回転駆動機構５は、スピンチャック１を所定の回転角度位置で停止させる。このときの回転角度位置のスピンチャック１の側方において、解除レバー５０に対向する位置には、解除レバー５０を操作するための解除爪７０が配置されている。この解除爪７０には、スピンチャック１に保持されて回転されているウエハＷから飛び散る処理液の液滴が到達する。
【００１９】
解除爪７０は、水平方向に沿って揺動する揺動アーム８１の先端に固定されており、この揺動アーム８１は、揺動駆動機構８２によって、水平方向に沿って揺動されるようになっている。
図３は、スピンチャック１の構成を説明するための平面図である。スピンベース１１は、その内部に収容空間を有する中空構造を有している。この収容空間には、複数（この実施形態では３個）の保持部材１２を連動して作動させるための連動リンク機構２０が収容されている。この連動リンク機構２０は、各保持部材１２ごとのリンク機構２１と、これらの複数のリンク機構２１を連動させるためのリング２２とを備えている。
【００２０】
各リンク機構２１は、保持部材１２の下端にその中間部が固定されたブーメラン形の第１リンク２１１と、この第１リンク２１１に一端部が回動自在に結合された第２リンク２１２と、第２リンク２１２の他端部に一端部が回動自在に結合された第３リンク２１３と、この第３リンク２１３の他端部とともに共通の回転軸（図示せず）にその一端部が固定され、その他端部がリング２２に回動自在に結合された第４リンク２１４とを備えている。第３リンク２１３の上記他端部および第４リンク２１４の上記一端部が共通に固定された回転軸は、スピンベース１１に対して回動自在に立設されている。一方、各保持部材１２は、スピンベース１１の周縁部付近において、鉛直軸線まわりの回動が可能であるように取り付けられている。
【００２１】
リング２２とスピンベース１１の所定部との間には、引っ張りコイルばね２１５が張り渡されており、これにより、保持部材１２は、ウエハＷを挟持するための挟持方向に向かってばね付勢されている。
第１リンク２１１は、そのほぼ中間部において保持部材１２に固定されている。第１リンク２１１において第２リンク２１２との結合部とは反対側の部分は、スピンチャック１が回転された時に、遠心力を受けて、保持部材１２を挟持方向へと付勢するための錘部としての機能を有する。
【００２２】
図４は、解除レバー５０を有する保持部材１２Ａの斜視図である。保持部材１２Ａは、スピンベース１１に回動自在に取り付けられる軸部５５と、この軸部５５の上端に固定された平板部５３と、この平板部５３において、軸部５５の回転軸線上において鉛直上方に突出した周縁支持部５２と、平板部５３の上面において周縁支持部５２からずれた位置に立設された保持ピン５１とを備えている。保持ピン５１は、ウエハＷの端面に接触して、他の保持部材１２に備えられた保持ピン５１と協働してウエハＷを挟持するためのものであり、ウエハＷの端面に接触するウエハ接触面５１ａを側面に有している。
【００２３】
解除レバー５０は、平板部５３において、保持ピン５１とは反対側に延びて形成されており、解除爪７０の爪部７２を受けることができるように構成されている。
他の２個の保持部材１２は、解除レバー５０が設けられていない点を除き、保持部材１２Ａとほぼ同様の構成となっている。
図５は、保持部材１２を水平方向から見た側面図である。周縁支持部５２は、その頭部がほぼ円錐面状に形成されていて、先端５２ａは、球面状に加工されている。この周縁支持部５２は、主としてスピンチャック１と搬送ロボット（図示せず）との間でウエハＷの受け渡しを行うときに、ウエハＷ下面の周縁部に点接触して、ウエハＷを下方から支持する。
【００２４】
保持ピン５１のウエハ接触面５１ａは、ウエハＷに沿う側面視においてウエハＷの端面から後退する方向に窪んだ鼓状の形状を有している。
図６は、解除爪７０の斜視図である。解除爪７０は、全体がほぼＬ字型に形成されており、アーム部７１と、このアーム部７１の先端からほぼ９０度の角度をなす水平方向に突出した姿勢で一体的に形成された爪部７２とを備えており、アーム部７１の基端部が揺動アーム８１（図２参照）に固定されるようになっている。
【００２５】
アーム部７１の上面は、山形をなす一対の傾斜面７１ａ，７１ｂからなっている。すなわち、一対の傾斜面７１ａ，７１ｂは、アーム部７１の長手方向に沿って延び、当該長手方向に沿う稜線部７１ｃを形成している。
爪部７２は、解除レバー５０に当接する当接部７３を有している。この当接部７３の背後には、上下方向に貫通した貫通孔７４が形成されており、爪部７２の上面の大部分は、貫通孔７４の内方に向かうに従って下方に向かう傾斜面７５をなしている。
【００２６】
とくに、当接部７３に近接した部位の上面は、図４に示すように、スピンチャック１から離れるに従って下方に傾斜する傾斜面７５ａを形成している。
未処理のウエハＷが搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡されるとき、揺動駆動機構８２は、揺動アーム８１を介して解除爪７０をスピンチャック１に向かって接近するように駆動する（図２の二点鎖線位置）。これにより、解除爪７０の爪部７２が解除レバー５０に当接し、保持部材１２を解除状態へと変位させる。この状態で、ウエハＷがスピンチャック１に受け渡された後、揺動駆動機構８２は解除爪７０をスピンチャック１から待避させると（図２の実線位置）、引っ張りコイルばね２１５のばね力により、保持部材１２は挟持状態へと導かれる。
【００２７】
その後、スピンチャック１が回転駆動され、スピンチャック１とともに回転されるウエハＷに対して、上面処理液ノズル２および／または下面処理液ノズル３からの処理液が供給される。さらに、必要に応じて、処理液の供給を停止した後に、スピンチャック１を高速回転させて、ウエハＷの水切り乾燥が実行される。
こうして、ウエハＷに対する処理が完了すると、揺動駆動機構８２は、解除爪７０をスピンチャック１の解除レバー５０に向けて駆動する（図２の二点鎖線位置）。これにより、解除爪７０の爪部７２が解除レバー５０に当接して、保持部材１２によるウエハＷの挟持が解除される。この状態で、スピンチャック１から搬送ロボットへと、処理済みのウエハＷが受け渡される。この受け渡しの完了後には、揺動駆動機構８２は、解除爪７０を、スピンチャック１から離間した待避位置（図２の実線位置）へと待避させる。
【００２８】
上述のとおり、解除爪７０は上面のほぼ全域が傾斜面となっているため、ウエハＷの回転時にウエハＷから飛び散った処理液の液滴が解除爪７０の上面に滞留することがない。とくに、スピンチャック１に最近接する爪部７２には、貫通孔７４を形成して急峻な傾斜面７５を形成しており、貫通孔７４を介して処理液が速やかに落下するようにしている。したがって、爪部７２における液滴の滞留を確実に排除できるから、液滴に起因するパーティクルの発生を効果的に抑制できる。
【００２９】
しかも、爪部７２における当接部７３の背後には、スピンチャック１から遠ざかる方向に液滴を導く傾斜面７５ａが形成されているので、爪部７２から処理済みのウエハＷに対する液滴の転移を確実に防止できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、解除爪７０の爪部７２に貫通孔７４を形成した例について説明したが、図７に示すように、貫通孔のない爪部７２Ａを有する解除爪７０Ａを用いてもよい。この場合でも、爪部７２Ａの上面は、傾斜面７５Ａを成していることが好ましい。なお、図７において、上述の図６に示された各部と同等の部位には、図６の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００３０】
また、上記の実施形態では、接近移動部材として、スピンチャック１の保持部材１２による基板保持を解除するための解除爪７０を例に挙げたが、基板の処理液による処理の終了時に基板保持部材（スピンチャック１）に接近するものであれば何でもよい。たとえば、接近移動部材としては、基板の処理液による処理の終了時に基板保持部材（スピンチャック１）に接近し、基板を受取って他の処理部に基板を搬送する基板搬送ハンドであってもよい。
【００３１】
また、上記の実施形態では、ほぼ円形の基板であるウエハＷに処理を施す構成について説明したが、この発明は液晶表示パネル用ガラス基板のような角形基板の処理を行う構成に対しても適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図解的な正面図である。
【図２】上記基板処理装置の図解的な平面図である。
【図３】上記基板処理装置のスピンチャックの構成を説明するための平面図である。
【図４】上記スピンチャックに備えられた保持部材の斜視図である。
【図５】上記保持部材を水平方向から見た側面図である。
【図６】保持部材による挟持を解除するための解除爪の斜視図である。
【図７】解除爪の他の構成例を示す斜視図である。
【図８】従来からの解除爪の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
２ 上面処理液ノズル
３ 下面処理液ノズル
４ 回転軸
５ 回転駆動機構
６ 処理液供給管
７ 処理液供給バルブ
８ 処理液供給バルブ
１１ スピンベース
１２ 保持部材
１２Ａ 保持部材（解除レバーを有するもの）
２０ 連動リンク機構
２１ リンク機構
２２ リング
５０ 解除レバー
５１ 保持ピン
５２ 周縁支持部
７０ 解除爪
７０Ａ 解除爪
７１ アーム部
７１ａ，７１ｂ 傾斜面
７２ 爪部
７２Ａ 爪部
７３ 当接部
７４ 貫通孔
７５ 傾斜面
７５Ａ 傾斜面
７５ａ 傾斜面
８１ 揺動アーム
８２ 揺動駆動機構
Ｗ ウエハ

Claims (7)

1. 基板に処理液を供給して基板に処理を施す基板処理装置であって、
   基板を保持して回転する基板保持手段と、
   この基板保持手段に保持されて回転されている基板に処理液を供給する処理液ノズルと、
   上記基板保持手段に保持された基板の処理液による処理時には当該基板から飛び散る処理液が到達する位置にあり、当該処理が終了し、さらに上記基板保持手段を回転させて上記基板を乾燥させる乾燥工程の後に上記基板保持手段に接近するように移動する接近移動部材とを含み、
   上記接近移動部材の上面が傾斜面となっていることを特徴とする基板処理装置。
2. 上記接近移動部材には、上下方向に貫通した貫通孔が形成されており、
   上記傾斜面は、上記貫通孔の内方に向かうに従って下方に向かう傾斜面を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 上記傾斜面は、上記基板保持手段から離れるに従って下方に向かう傾斜面を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 上記基板保持手段は、基板の保持状態を解除するための解除レバーを備えており、
   上記接近移動部材は、上記解除レバーを操作するための解除爪であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 上記接近移動部材は、上記基板保持手段に当接する当接部を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 基板保持手段に保持されて回転されている基板に処理液を供給して基板を処理する工程と、
   上記処理液による基板の処理の終了後に、上記基板保持手段を回転させて上記基板を乾燥させる乾燥工程と、
   この乾燥工程の後に、上面が傾斜面をなし、上記処理液による基板の処理時には当該基板から飛び散る処理液が到達する位置にある接近移動部材を、上記基板保持手段に接近させる工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
7. 上記接近移動部材の当接部を、上記基板保持手段に当接させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。

Images