JP4393941B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板及びＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板等の基板の表面に、素子形成などのための処理を施す基板処理装置に関する。

従来、例えば下記特許文献１に示されるように、基板の表面に素子形成等のための一連の処理を施す装置である基板処理装置において、基板に対し処理液を噴射（吐出）する行程を有するものがある。図６及び図７は、従来の基板処理装置の一部分である、基板に対し処理液を噴射する処理を行うユニット（例えばエッチングユニット）の構成及び処理液噴射動作の概略を示す側面図である。処理液を基板Ｗに対して、シャワーパイプ１１（図に示されているのはパイプの断面）に接続されたシャワーノズル１２から噴射して、基板Ｗにエッチングを施す。各シャワーパイプ１１は、モータ（図略）の回転に従ってリンク機構４２等によりその長手方向を軸として往復回動し、シャワーノズル１２を揺動する。

図６は、エッチングユニット１におけるシャワーノズル１２の揺動の一方端（開始位置）におけるシャワーノズル１２及び処理液噴射の方向を示している。図７は、シャワーノズル１２の揺動の他方端におけるシャワーノズル１２及び処理液噴射の方向を示している。上記の両方向の間でシャワーノズル１２が揺動されながら処理液が噴射される。また、処理液を基板Ｗ上において一方向（高い方から低い方へ）に流し、エッチングむら等ができることを防止するために、基板Ｗは、処理液の噴射の（シャワーノズル１２の）揺動方向に（基板の高い側の位置で処理液が直角に当たるように）傾斜されて載置される。シャワーノズル１２はシャワーパイプ１１の回転軸（長手方向）とほぼ直角を形成するよう固定されてシャワーパイプ１１に取り付けられている。
特開２０００−１８８２７２号公報

しかしながら、上記従来技術の場合、吐出口と基板との間の吐出の中心方向の距離の差が、揺動角の間において大きく変化する。基板への距離の差が長くなると吐出による処理液の打力の差が大きくなり、例えば処理液の付着力等に格差ができてしまうので、吐出中の距離の差ができるだけ小さいことが望ましい。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたもので、基板上の位置による処理液の吐出距離の差が小さい液吐出機構を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る基板処理装置は、基板を水平面に対して傾斜させて支持する支持手段と、前記基板に処理液を吐出するための液吐出機構とを備え、この液吐出機構は、回動する揺動軸と、前記処理液の吐出の中心方向を示す線が、前記揺動軸の回転軸と平行な線と直交し、且つ前記揺動軸の回転軸と交わらない位置において前記揺動軸に直接又は間接的に取り付けられ、処理液を吐出する吐出口と、前記揺動軸の回揺動を、処理液の吐出の中心方向を示す線が前記基板にほぼ垂直になる回動位置と、この回動位置から、前記吐出口と前記基板の間の距離が一旦短くなる回動方向へ予め定められた角度だけ回転した回動位置との間で行うように制御する制御手段とを備え、前記支持手段に支持された基板の傾斜の上方側と下方側との間で前記吐出が揺動されるように前記液吐出機構が備えられる。

この構成によれば、処理液の吐出の中心方向を示す線が、前記揺動軸の回転軸と平行な
線と直交し、且つ前記揺動軸の回転軸と交わらないので、処理液の吐出の中心方向を示す線が基板にほぼ垂直である吐出開始状態において、処理液の吐出の中心方向の、吐出口と基板との間の距離が最短にはならず、つまりは、揺動途中において吐出口と基板との距離が最短になる状態が訪れるので、吐出距離の最短と最長との差が小さくなり、基板面の位置による処理液の打力の格差をより小さくすることができる。

請求項２に係る基板処理装置は、基板を水平面に対して傾斜させて支持する支持手段と、前記基板に処理液を吐出するための液吐出機構とを備え、この液吐出機構は、回動する揺動軸と、前記基板と垂直な方向における前記吐出口から前記基板までの距離が、前記揺動軸の回転によって前記距離が最短になるときと、前記処理液の吐出の中心方向を示す線と前記基板とが垂直になるときとで、同じにならないように前記揺動軸に直接又は間接的に取り付けられて、処理液を吐出する吐出口と、前記揺動軸の回揺動を、処理液の吐出の中心方向を示す線が前記基板にほぼ垂直になる回動位置と、この回動位置から、前記吐出口と前記基板の間の距離が一旦短くなる回動方向へ予め定められた角度だけ回転した回動位置との間で行うように制御する制御手段とを備え、前記支持手段に支持された基板の傾斜の上方側と下方側との間で前記吐出が揺動されるように前記液吐出機構が備えられる。

この構成によれば、揺動途中において吐出口と基板との距離が最短になる状態が訪れるので、吐出距離の最短と最長との差が小さくなり、基板面の位置による処理液の打力の格差をより小さくすることができる。

そして、いずれの基板処理装置においても、液吐出機構からの処理液の吐出が、基板の傾斜の上方側においては基板に対してほぼ直角に、基板の下方側においては基板の下方側に向かうように、上方側と下方側との間で揺動されるので、処理液が上方側から下方側に一方向に流れやすくなる。

請求項３に係る液吐出機構は、請求項１又は２に記載の液吐出機構であって、前記揺動軸に対して揺動アームを介して前記吐出口を取り付けたものである。この構成によれば、吐出口を揺動軸から離れた位置に設けたい場合にでも、容易に吐出口を揺動軸に接続することができる。

請求項１又は２に記載の発明によれば、揺動途中において吐出口と基板との距離が最短になる状態が訪れるので、吐出距離の最短と最長との差が小さくなり、基板面の位置による処理液の打力の格差をより小さくすることができる。これにより、製品不良を削減できる。また、従来からの揺動機構を変えることなく、揺動軸から先を交換するだけで上記の効果を得ることができる。そして、液吐出機構からの処理液の吐出が、基板の傾斜の上方側においては基板に対してほぼ直角に、基板の下方側においては基板の下方側に向かうように、上方側と下方側との間で揺動されるので、処理液が上方側から下方側に一方向に流れやすくなる。これにより、基板への処理液の定着むら（例えばエッチングむら）ができることを防止でき、製品不良を削減できる。

請求項３に記載の発明によれば、吐出口を揺動軸から離れた位置に設けたい場合にでも、容易に吐出口を揺動軸に接続することができる。

以下、本発明の一実施形態における基板処理装置について図面を参照しながら説明する。図１は、基板処理装置のエッチングユニット１の構成の概略を示す斜面図である。基板処理装置は、基板の表面に素子形成等のための一連の処理を施す装置であり、エッチングユニット１は、基板処理装置で行う１つの処理として、基板に処理液（エッチング液）を噴射し、エッチングを行うものである。基板搬入口１３ａから搬入されてきた基板Ｗに対して処理液をシャワーパイプ１１のシャワーノズル１２から噴射して基板Ｗにエッチングを施す。各シャワーパイプ１１は、モータ４１の回転に従ってリンク機構４２等によりその長手方向を軸として往復回動し、シャワーノズル１２を揺動する。

図２及び図３は、エッチングユニット１のＸ−Ｙ面に沿った断面の概略を示す側面図である。図２は、エッチングユニット１におけるシャワーノズル１２の揺動の一方端（開始位置）におけるシャワーノズル１２及び処理液噴射の方向（以下、シャワーノズル１２の方向と処理液噴射方向は同じものとする。）を示している。この場合の処理液噴射方向は基板Ｗに対してほぼ垂直である。図３は、シャワーノズル１２の揺動の他方端におけるシャワーノズル１２及び処理液噴射の方向を示している。この他方端は、処理液の噴射距離（処理液噴射方向におけるシャワーノズル１２と基板Ｗとの間の距離）が最短になる揺動角度と、処理液噴射方向が基板と平行になる揺動角度（揺動開始角度から約９０度）との間（両端は含まず）に設けられる。上記の揺動の一方端と他方端との間で処理液の噴射は揺動される。

図２及び図３に示されるように、基板Ｗは基板支持部１５によって、処理液の噴射の（シャワーノズル１２の）揺動開始位置から他方端へ向かう揺動方向に（基板の高い側の位置で処理液が直角に当たるように）傾斜されて載置される。シャワーノズル１２の揺動に伴う処理液噴射方向（基板の高い側ではほぼ直角に、低い側では低い側に向かって噴射される。）及び基板の傾斜が相俟って処理液は基板Ｗ上を一方向（高い方から低い方へ）に流れ、例えばエッチングむら等ができることが防止される。

シャワーノズル１２は、アーム１３を介してシャワーパイプ１１に取り付けられている。アーム１３はシャワーパイプ１１の回転軸（長手方向）とほぼ直角を形成するよう固定されてシャワーパイプ１１に取り付けられている。また、シャワーノズル１２は、アーム１３の（シャワーパイプ１１に接続されている側の端とは反対側の）端部に、噴射の（揺動開始位置から他方端へ向かう）揺動方向にアーム１３と１８０度未満（好ましくは９０度以上）の所定の角度θを成して固定接続されている。ただし、シャワーノズル１２は、処理液の噴射方向（を示す線）がシャワーパイプ１１の回転軸に垂直な平面上にあるように位置される。つまり、シャワーノズル１２は、処理液の噴射方向を示す線が、シャワーパイプ１１の回転軸と平行な線と直交し、且つ、シャワーパイプ１１の回転軸とは交わらないようにアーム１３に取り付けられる。処理液は、シャワーノズル２１から円錐状に徐々に広がるように噴射される。この円錐の中心線（円錐の底面に垂直で、円錐の頂点を通る線）を吐出の中心方向を示す線とする。

図４は、シャワーノズル１２の揺動における吐出距離の変化を（Ｘ−Ｙ断面において）概略的に示す図である。この図においては、シャワーパイプ１１及びアーム１３の管の太さ、並びにシャワーノズル１２の長さを０としている。線１３’は、揺動開始位置（揺動
の一方端）におけるアーム１３の位置で、線１４’は、このときの処理液噴射方向を示す。また、線１３’’は、揺動の他方端におけるアーム１３の位置で、線１４’’は、このときの処理液噴射方向を示す。例えば、処理液噴射方向とアーム１３との間の角度θが９０度、アームの長さ（線１３’及び線１３’’の長さ）がＮ／３（任意の単位）、揺動開始位置におけるシャワーノズル１２と基板Ｗとの距離（線１４’の長さ）がＮ（任意の単位）、揺動角度γが４５度である場合には、揺動の他方端におけるシャワーノズル１２と基板Ｗとの距離（線１４’’の長さ）は、約１．０８Ｎ（任意の単位）である。また、揺動途中における揺動角度γが３０度の時のシャワーノズル１２と基板Ｗとの距離は、約０．９６Ｎ（任意の単位）で、Ｎより短くなる。

一方、上述した従来例についての同様の計算を以下に示す。図８は、シャワーノズル１２の揺動における吐出距離の変化を（Ｘ−Ｙ断面図において）概略的に示す図である。この図においても、シャワーパイプ１１の管の太さ、並びにシャワーノズル１２の長さを０としている。線１１４’は、揺動開始位置（揺動の一方端）における処理液噴射方向、線１１４’’は、揺動の他方端における処理液噴射方向を示す。例えば、揺動開始位置におけるシャワーノズル１２と基板Ｗとの距離（線１１４’の長さ）がＮ（任意の単位）、揺動角度γが４５度である場合には、揺動終了位置におけるシャワーノズル１２と基板Ｗとの距離（線１１４’’の長さ）は、約１．４１Ｎ（任意の単位）である。従来例の方が吐出距離の差が大きい。

このように本実施形態によれば、シャワーノズル１２の揺動におけるシャワーノズル１２から基板Ｗまでの距離の変化が、従来技術と比較して少ないので、シャワーノズル１２から基板Ｗまでの距離に起因する処理液の打力の変化が少なくなり、基板Ｗ面全体に対してより均一に処理液を吹き付けることができる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、以下に述べる態様を採用することができる。本実施形態においては、アーム１３と処理液噴射方向との間の角度θが（計算の単純化のために）９０度の場合について吐出距離を求めたが、アーム１３と処理液噴射方向との間の角度θは必ずしも９０度である必要はなく、１８０度未満（好ましくは９０度以上）であればよい。アーム１３と処理液噴射方向との間の角度θが９０度でない場合の例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）に示される例においては、シャワーパイプ１１ａに接続されたアーム１３ａとシャワーノズル１２ａ（処理液噴射方向）とがなす角度θが９０度より大きい。この場合においても、シャワーノズル１２ａの揺動角の（両端以外の）途中において、吐出距離が最短となり（従来例の場合には、揺動角の一方端において吐出距離が最短となる。）、その結果、従来例の場合より吐出距離の変化が小さくなる。この角度θ及びアーム１３ａの長さは特に限定されないが、シャワーノズル１２ａから基板Ｗまでの距離の変化がより小さくなるように決定することが望ましい。

図５（ｂ）に示すように、アーム１３を設けず、シャワーノズル１２ｂがシャワーパイプ１１ｂに直接接続されていてもかまわない。この場合に、シャワーパイプ１１ｂからシャワーノズル１２ｂまでの距離を長くしたい場合には、例えばシャワーパイプ１１ｂの管の径を大きくすればよい。このシャワーノズル１２ｂをシャワーパイプ１１ｂに直接接続する場合における、シャワーパイプ１１ｂの揺動軸とシャワーノズル１２ｂとの位置関係は、より細いシャワーパイプ１１を用いて、このシャワーパイプ１１とシャワーノズル１２とをアーム１３を介して接続することによっても作成することもできるので、シャワーノズル１２ｂがシャワーパイプ１１ｂに直接接続されている場合が、シャワーノズル１２がシャワーパイプ１１にアーム１３を介して接続されている場合と、同様の効果を奏することは明らかである。

本実施形態においては、処理液は、シャワーパイプ１１及びアーム１３の中を通ってシ
ャワーノズル１２に運ばれたが、シャワーノズル１２から噴射される処理液は、必ずしもシャワーパイプ１１及びアーム１３の中を通ってシャワーノズル１２に運ばれなくてもよい。また、本実施形態においては、シャワーノズル１２をアーム１３の端部に接続したが、シャワーノズル１２は必ずしもアーム１３の端部に接続されている必要はない。

本発明の一実施形態におけるエッチングユニットの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態におけるエッチングユニットの断面図である。 本発明の一実施形態におけるエッチングユニットの断面図である。 本発明の一実施形態における液吐出機構の概略を示す図である。 本発明の液吐出機構の変形例を示す図である。 従来技術におけるエッチングユニットの断面図である。 従来技術におけるエッチングユニットの断面図である。 従来技術における液吐出機構の概略を示す図である。

１ エッチングユニット（基板処理装置）
１１ シャワーパイプ（揺動軸）
１２ シャワーノズル１２（吐出口）
１３ アーム（揺動アーム）
１５ 基板支持部（支持手段）
２ 液吐出機構
４１ モータ（制御手段）
４２ リンク機構（制御手段）
Ｗ 基板

Claims (3)

1. 基板を水平面に対して傾斜させて支持する支持手段と、
   前記基板に処理液を吐出するための液吐出機構とを備え、
   この液吐出機構は、
   回動する揺動軸と、
   前記処理液の吐出の中心方向を示す線が、前記揺動軸の回転軸と平行な線と直交し、且つ前記揺動軸の回転軸と交わらない位置において前記揺動軸に直接又は間接的に取り付けられ、処理液を吐出する吐出口と、
   前記揺動軸の回揺動を、処理液の吐出の中心方向を示す線が前記基板にほぼ垂直になる回動位置と、この回動位置から、前記吐出口と前記基板の間の距離が一旦短くなる回動方向へ予め定められた角度だけ回転した回動位置との間で行うように制御する制御手段とを備え、
   前記支持手段に支持された基板の傾斜の上方側と下方側との間で前記吐出が揺動されるように前記液吐出機構が備えられた、基板処理装置。
2. 基板を水平面に対して傾斜させて支持する支持手段と、
   前記基板に処理液を吐出するための液吐出機構とを備え、
   この液吐出機構は、
   回動する揺動軸と、
   前記基板と垂直な方向における前記吐出口から前記基板までの距離が、前記揺動軸の回転によって前記距離が最短になるときと、前記処理液の吐出の中心方向を示す線と前記基板とが垂直になるときとで、同じにならないように前記揺動軸に直接又は間接的に取り付けられて、処理液を吐出する吐出口と、
   前記揺動軸の回揺動を、処理液の吐出の中心方向を示す線が前記基板にほぼ垂直になる回動位置と、この回動位置から、前記吐出口と前記基板の間の距離が一旦短くなる回動方向へ予め定められた角度だけ回転した回動位置との間で行うように制御する制御手段とを備え、
   前記支持手段に支持された基板の傾斜の上方側と下方側との間で前記吐出が揺動されるように前記液吐出機構が備えられた、基板処理装置。
3. 前記揺動軸に対して揺動アームを介して前記吐出口を取り付けた請求項１又は２に記載の基板処理装置。
   

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