(57)【要約】【課題】この発明は回転駆動される基板の周速度の異なる中心部と外周部とを超音波振動が付与されたな処理液によってほぼ均一に処理できる処理装置を提供することにある。【解決手段】水平な状態で回転駆動される基板の上面を、超音波振動が付与された処理液によって処理する基板の処理装置であって、  回転する基板の上面の径方向中心部から周辺部にわたって処理液を供給する分岐路３５ａ〜３５ｃ、合流部３６、集合路３７及び拡散溝３８を有する本体３２と、本体に設けられ基板の上面に供給される処理液に超音波振動を付与するとともに、基板の回転中心部から周辺部にゆくにつれて増加する周速度の変化に応じて処理液に対する超音波振動の付与面積を増加させる振動子３４とを具備する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平な状態で回転駆動される基板の上面を、超音波振動が付与された処理液によって処理する基板の処理装置であって、
回転する前記基板の上面の径方向中心部から周辺部にわたって前記処理液を供給する給液部を有する本体と、
この本体に設けられ前記基板の上面に供給される前記処理液に超音波振動を付与するとともに、前記基板の回転中心部から周辺部にゆくにつれて増加する周速度の変化に応じて処理液に対する超音波振動の付与面積を増加させる超音波付与手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
【請求項２】
前記本体を前記基板と回転中心をほぼ同じにして回転させる第１の回転駆動部と、前記本体を前記基板の径方向外方の位置を回転中心として回転させる第２の回転駆動部とを備えていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項３】
前記本体は、上面と下面とを有するとともに前記基板の回転半径と対応する長さ寸法に形成されていて、
前記超音波付与手段は、前記上面に設けられ電圧が印加されることで前記本体を振動させる振動子であって、
前記本体の前記基板の回転中心部に対応する一端部には前記基板の上面の回転中心部から径方向外方に向けて前記処理液を供給する前記給液部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項４】
前記超音波付与手段は振動子であって、この振動子は前記基板の回転中心部から径方向外方へゆくにつれて面積が次第に大きくなる形状であることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項５】
水平な状態で回転駆動される基板の上面を、超音波振動が付与された処理液によって処理する基板の処理方法であって、
回転する前記基板の上面の径方向中心部から周辺部にわたって前記処理液を供給する工程と、
前記処理液に超音波振動を付与するとともに、前記基板の回転中心部から周辺部にゆくにつれて増加する周速度の変化に応じて処理液に対する超音波振動の付与面積を増加させる工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は超音波振動が付与された処理液によって基板を処理するための基板の処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの製造過程には、半導体ウエハやガラス基板などの基板に回路パタ−ンを形成するリソグラフィープロセスがある。このリソグラフィープロセスは、周知のように前記基板にレジストを塗布し、このレジストに回路パターンが形成されたマスクを介して光を照射する。
【０００３】
ついで、レジストの光が照射されない部分（あるいは光が照射された部分）を除去し、除去された部分をエッチングするという、一連の工程を複数回繰り返すことで、前記基板に回路パターンを形成するようにしている。
【０００４】
前記一連の各工程において、前記基板が汚染されていると回路パターンを精密に形成することができなくなり、不良品の発生原因となる。したがって、それぞれの工程で回路パターンを形成する際には、レジストや塵埃などの微粒子が残留しない清浄な状態に前記基板を処理液によって処理するということが行われている。
【０００５】
前記基板を処理液によって処理する処理装置としてはスピン処理装置が知られている。スピン処理装置はカップ体を有する。このカップ体内には回転テーブルが設けられ、この回転テーブルには前記基板が着脱可能に保持される。
【０００６】
前記回転テーブルの上方にはノズル体が設けられている。そして、前記回転テーブルを回転させながらノズル体から基板に向けて処理液を供給することで、この基板を処理するということが行われる。
【０００７】
ノズル体から基板に処理液を単に供給するだけでは、基板に付着した汚れを十分に除去することができないことがある。そこで、基板に供給される処理液に超音波振動を与え、洗浄効果を高めるということが行われている。
【０００８】
従来、処理液に超音波振動を与えるために前記ノズル体に振動板を設け、この振動板には振動子を設ける。そして、振動子に高周波電圧を印加することで、振動板を超音波振動させるようにしている。
【０００９】
それによって、前記ノズル体内に処理液を供給すると、その処理液は振動板から超音波振動が与えられて先端のノズル孔から噴射して拡散するから、基板を超音波振動が付与された処理液で洗浄することができる。
【００１０】
しかしながら、ノズル体のノズル孔から超音波振動が付与された処理液を噴射して拡散させて基板を洗浄処理する構成であると、基板の全面に処理液が均一に分散し難いから、基板は全面が均一に洗浄され難いということがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、基板の回転半径に沿う長さ寸法のスリットが形成された給液体を用いるということが行なわれている。前記スリットは下端を給液体の下面に開口させ、上端には振動子が設けられた振動板が上記スリットの上端開口を液密に閉塞して設けられている。そして、前記給液体は基板の上面に径方向に沿って配置され、前記スリットの下端開口から回転駆動される前記基板の上面に処理液を噴射する。
【００１２】
それによって、振動板によって超音波振動が付与された処理液がスリットから基板の上面の半径方向に沿って噴射されるから、その基板を回転駆動させることで、全面にわたってほぼ均一に供給することができる。
【００１３】
ところで、回転駆動される基板の中心部と、径方向の外方とでは回転半径の差に応じて周速度が異なる。そのため、基板の全面に処理液を単に均一に供給するようにしただけでは、周速度の小さな中心部に比べて周速度の大きい外周部がスリットの下方を通過する時間が短いから、その分、処理液から受ける超音波振動のエネルギが小さくなる。
【００１４】
その結果、基板の上面全体に処理液を単に均一な量で供給しても、基板の中心部と外周部とでは周速度の差に応じて処理状態が異なり、均一な処理ができないということがある。つまり、基板の周辺部が中心部に比べて処理状態が劣るということがある。
【００１５】
この発明は、基板を回転させながら処理液で処理する場合に、基板の中心部と周辺部とを同等に処理することができるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、水平な状態で回転駆動される基板の上面を、超音波振動が付与された処理液によって処理する基板の処理装置であって、
回転する前記基板の上面の径方向中心部から周辺部にわたって前記処理液を供給する給液部を有する本体と、
この本体に設けられ前記基板の上面に供給される前記処理液に超音波振動を付与するとともに、前記基板の回転中心部から周辺部にゆくにつれて増加する周速度の変化に応じて処理液に対する超音波振動の付与面積を増加させる超音波付与手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１７】
前記本体を前記基板と回転中心をほぼ同じにして回転させる第１の回転駆動部と、前記本体を前記基板の径方向外方の位置を回転中心として回転させる第２の回転駆動部とを備えていることが好ましい。
【００１８】
前記本体は、上面と下面とを有するとともに前記基板の回転半径と対応する長さ寸法に形成されていて、
前記超音波付与手段は、前記上面に設けられ電圧が印加されることで前記本体を振動させる振動子であって、
前記本体の前記基板の回転中心部に対応する一端部には前記基板の上面の回転中心部から径方向外方に向けて前記処理液を供給する前記給液部が設けられていることが好ましい。
【００１９】
前記超音波付与手段は振動子であって、この振動子は前記基板の回転中心部から径方向外方へゆくにつれて面積が次第に大きくなる形状であることが好ましい。
【００２０】
この発明は、水平な状態で回転駆動される基板の上面を、超音波振動が付与された処理液によって処理する基板の処理方法であって、
回転する前記基板の上面の径方向中心部から周辺部にわたって前記処理液を供給する工程と、
前記処理液に超音波振動を付与するとともに、前記基板の回転中心部から周辺部にゆくにつれて増加する周速度の変化に応じて処理液に対する超音波振動の付与面積を増加させる工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、基板の回転中心部から周辺部にゆくにつれて増加する周速度の変化に応じて処理液に対する超音波振動の付与面積を増加させるようにしたから、周速度の異なる基板の中心部と周辺部とをほぼ均一に処理することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１乃至図４はこの発明の第１の実施の形態を示す。図１は基板の処理装置としてのスピン処理装置を示す。このスピン処理装置はカップ体１を備えている。このカップ体１の底部には複数の排出管２が周方向に所定間隔で接続されている。各排出管２は図示しない排気ポンプに連通している。
【００２４】
前記カップ体１内には回転テーブル３が設けられている。この回転テーブル３は基部３ａと、この基部３ａに一端を連結した４本のアーム３ｂ（２本のみ図示）とを有する。各アーム３ｂの先端部にはそれぞれ支持部４が設けられている。各支持部４は支持ピン５及び支持ピン５よりもアーム３ｂの先端側に設けられた一対の係合ピン６（１本のみ図示）からなる。係合ピン６は支持ピン５よりも背が高く設定されている。
【００２５】
前記回転テーブル３には液晶表示装置を形成するガラス製の基板Ｗが供給される。回転テーブル３に供給された基板Ｗは周辺部の角部下面が前記支持ピン５によって支持され、角部の一対の側面が前記係合ピン６によって係合保持されるようになっている。
【００２６】
前記回転テーブル３は制御モータ１１によって回転駆動される。この制御モータ１１は筒状の固定子１２内に同じく筒状の回転子１３が回転可能に挿入されてなり、この回転子１３に前記回転テーブル３の基部３ａが動力伝達部材１３ａを介して連結されている。
【００２７】
前記制御モータ１１は制御装置１４によって回転が制御される。それによって、前記回転テーブル３は前記制御装置１４によって所定の回転数で回転させることができる。
【００２８】
前記回転子１３内には中空状の固定軸１５が挿通されている。この固定軸１５の上端には前記回転テーブル３の上面側に位置するノズルヘッド１６が設けられている。つまり、ノズルヘッド１６は回転テーブル３と一緒に回転しない状態になっている。このノズルヘッド１６には処理液を噴射する複数の第１のノズル１７及び気体を噴射する第２のノズル１８が設けられている。
【００２９】
それによって、前記各ノズル１７，１８から回転テーブル３に保持された基板Ｗの下面の中央部分に向けて処理液や気体を選択的に噴射することができるようになっている。つまり、基板Ｗは下面を洗浄及び乾燥処理することができるようになっている。
【００３０】
前記カップ体１の側方にはアーム体２２が設けられている。このアーム体２２の基端部は中空状の軸体２３の上端に連結されている。この軸体２３の下端は第２の回転駆動部を構成する第１の回転モータ２４に連結されている。第１の回転モータ２４は軸体２３を所定の角度で回転駆動する。それによって、前記アーム体２２は回転テーブル２の径方向に沿って揺動駆動可能となっている。
【００３１】
前記回転モータ２４は図示しないリニアガイドによって上下方向に沿って移動可能な可動板２５に取付けられている。この可動板２５は上下駆動シリンダ２６によって上下方向に駆動される。
【００３２】
前記アーム体２２の先端には第１の回転駆動部を構成する第２の回転モータ２７が設けられている。この第２の回転モータ２７の回転軸２８はアーム体２２の先端部下面に突出している。この回転軸２８には、前記回転テーブル３に保持された基板Ｗに向けて処理液を供給するための振動発生装置３１が設けられている。
【００３３】
なお、上記アーム体２２が回転テーブル４に保持された基板Ｗの上方に回転してくると、上記第２の回転モータ２７の回転軸２８の軸線が上記基板Ｗの回転中心と一致するようになっている。
【００３４】
上記振動発生装置３１は図２と図３に示すように石英などの材料によって上記基板Ｗの回転半径とほぼ同等或いはわずかに長尺な直方体状に形成された本体３２を有する。この本体３２の下端面には、図３に示すように断面山形状の複数のガイド溝３３が長手方向全長にわたり、しかも幅方向に並列に形成されている。前記ガイド溝３３を形成する斜面３３ａの角度は７〜１０度に設定されている。
【００３５】
前記本体３２の上面には、超音波付与手段を構成する帯状の振動子３４が長手方向に沿って接着固定されている。この振動子３４は、図４に示すように前記本体３２の長手方向一端から他端にゆくにつれて幅寸法が次第に大きくなるテーパ形状になっている。この振動子３４には図示しない超音波発振装置から高周波電圧が印加される。それによって、振動子３４とともに前記本体３２が超音波振動する。
【００３６】
前記斜面３３ａの角度を７〜１０度に設定すると、本体３２の上面の振動子３４の超音波振動が本体３２の下面へ伝播したときに、その下面の斜面３３ａで全反射せずに透過する。
【００３７】
前記本体３２の長手方向一端部、つまり前記振動子３４の幅寸法が小さい一端部に対応する部分には、上端面に一端を開口させて複数、この実施の形態では第１乃至第３の３つの分岐路３５ａ〜３５ｃが形成されている。各分岐路３５ａ〜３５ｃの他端は前記本体３２の高さ方向中途部に形成された合流部３６で集合している。この合流部３６には１本の集合路３７の一端が連通している。この集合路３７は本体３２の長手方向一端部から他端部に向かって傾斜しており、先端は前記本体３２の長手方向一端部の下端面に幅方向ほぼ全長にわたって形成された拡散溝３８に連通している。前記分岐路３５ａ〜３５ｃ、合流部３６、集合路３７及び拡散溝３８は、処理液を本体３２の下端面に供給する供給部を形成している。
【００３８】
前記本体３２の一端部上面には接続ブロック３９が下端面を液密に接合させて設けられている。この接続ブロック３９には３つの連通路３９ａ〜３９ｃが形成されている。各連通路３９ａ〜３９ｃの一端はそれぞれ前記第１乃至第３の分岐路３５ａ〜３５ｃの一端に連通している。
【００３９】
前記各連通路３９ａ〜３９ｃの他端にはそれぞれ処理液を供給する第１乃至第３の供給管４１〜４３が接続されている。この実施の形態では、第１の供給管４１には硫酸が供給され、第２の供給管４２には過酸化水素水が供給され、第３の供給管４３には純水が供給されるようになっている。
【００４０】
前記本体３２の外周面の高さ方向中途部には鍔４４が全周にわたって形成されている。本体３２の側面の前記鍔４４よりも上方の部分には冷却手段としての冷却体４５が設けられている。この冷却体４５には冷却水等の冷却媒体を流す流路４６が形成されている。流路４６に冷却媒体を流すことで、本体３２を介してその上面に設けられた振動子３４が冷却されるようになっている。なお、冷却体４５は本体３２の側面でなく上面に設けてもよく、少なくともどちらか一方に設けるようにすればよい。
【００４１】
前記本体３２の前記鍔４４よりも上部は内カバー４７によって覆われている。この内カバー４７は外カバー４９によって覆われている。この外カバー４９は、両端部を前記鍔４４の下面に図示しないパッキングを介して液密に接触させている。それによって、基板Ｗの処理時に、基板Ｗに供給された硫酸や過酸化水素水などの処理液がカップ体１内で飛散しても、その処理液及び雰囲気が振動子３４などに付着するのを防止できるようになっている。
【００４２】
なお、前記第２の回転モータ２７の回転軸２８は、前記カバー４９の前記本体３２の長手方向一端部に対応する部分に設けられた取り付け部５１に連結固定されている。それによって、本体３２は回転軸２８を中心にして回転させることができるようになっている。
【００４３】
つぎに、上記構成のスピン処理装置によってたとえば基板Ｗに設けられたレジストを剥離したり、有機性の汚れを除去するなどの処理を基板Ｗに行なう場合について説明する。レジストの剥離や有機性の汚れを除去する場合には、硫酸と過酸化水素水とを混合した処理液（略してＳＰＭ液と呼ばれている）が用いられる。
【００４４】
まず、第１の回転モータ２４によってアーム体２２を回転し、アーム体２２の先端部に設けられた第２の回転モータ２７の回転軸２８が基板Ｗの回転中心に一致するよう位置決めする。つまり、本体３２の拡散溝３８が形成された一端部を基板Ｗの中心部に一致させる。
【００４５】
ついで、冷却体４５の流路４６に冷却媒体を流すとともに、アーム体２２を下方向に駆動し、この本体３２の下面を回転テーブル３に保持された基板Ｗの上面の中央部分にわずかな間隔、たとえば０．５〜２．０ｍｍの間隔で対向させる。このように本体３２を位置決めしたならば、回転テーブル４を回転させるとともに、第２の回転モータ２７によって本体３２を回転テーブル４と同方向或いは逆方向に回転させ、さらに振動子３４に高周波電圧を印加し、本体３２を超音波振動させる。なお、本体３２は回転させなくともよい。
【００４６】
そして、本体３２の第１の分岐管３５ａには第１の供給管４１から硫酸を供給し、第２の分岐管３５ｂには第２の供給管４２から過酸化水素水を供給する。第１の分岐管３５ａに供給された硫酸と、第２の分岐管３５ｂに供給された過酸化水素水とは合流部３６で混合し、ＳＰＭ液となって集合路３７を通り、本体３２の下面の拡散溝３８で本体３２の幅方向ほぼ全長にわたって拡散して本体３２の下面と基板Ｗの上面との間隙に流出する。
【００４７】
本体３２の下面と基板Ｗの上面との間隙に流出したＳＰＭ液は、前記集合路３７が本体３２の長手方向一端から他端に向かって傾斜しているため、図２に矢印Ａで示すようにその傾斜方向に沿って本体３２の拡散溝３８から下面に流出する。下面に流出した処理液は、拡散溝３８からガイド溝３３にガイドされて流れる。つまり、基板Ｗの上面の径方向の中心部から外周部に向かって流れる。
【００４８】
ガイド溝３３を流れるＳＰＭ液は本体３２から超音波振動が付与される。そのため、基板Ｗの上面は超音波振動が付与されたＳＰＭ液によって洗浄処理されることになる。基板Ｗの上面を洗浄処理したＳＰＭ液はガイド溝３３に沿って径方向外方に向かって円滑に流れ、基板Ｗの上面から流出するから、ＳＰＭ液によって除去された基板Ｗの汚れは、このＳＰＭ液とともに基板Ｗの上面から円滑かつ迅速に除去される。
【００４９】
基板Ｗは回転テーブル３によって回転駆動され、本体３２は一端を基板Ｗの回転の中心部に位置させて径方向に沿って配置されている。そして、本体３２の一端部の拡散溝３８から流出したＳＰＭ液は、基板Ｗの中心部から外周部に向かって流れる。そのため、ＳＰＭ液は基板Ｗの上面全体にわたって均一に拡散することになる。
【００５０】
一方、本体３２の上面に設けられた振動子３４は、この本体３２の一端部から他端部、つまり基板Ｗの回転中心部から径方向外方にゆくにつれて幅寸法が次第に大きくなる扇形状となっている。つまり、振動子３４は本体３２の一端部から他端部にゆくにつれて面積が次第に大きくなっている。振動子３４の面積が変化していれば、その面積の変化に応じてＳＰＭ液に超音波振動が付与される領域も変化する。つまり、基板Ｗの中心部から外周部にゆくにつれて超音波振動が付与される領域が大きくなる。
【００５１】
そのため、ＳＰＭ液を介して基板Ｗに超音波振動が付与される領域は、基板Ｗの周速度の変化に対応して増加することになる。その結果、上記振動子３４の形状によって基板Ｗの周速度が遅い中心部分と、周速度が速い周辺部とが超音波振動が付与されたＳＰＭ液を介して受ける処理時間をほぼ等しくできるから、基板Ｗを回転させることで中心部と周辺部との周速度に差が生じても、その差によってＳＰＭ液による基板Ｗの処理状態が不均一になるのを防止することができる。
【００５２】
このようにして基板ＷをＳＰＭ液によって所定時間処理したならば、ＳＰＭ液の供給を停止して本体３２には純水だけを供給する。それによって、基板Ｗの板面は純水によってリンス処理されることになる。
【００５３】
基板Ｗのリンス処理が終了したならば、第１の回転モータ２４を作動させて本体３２を基板Ｗの上面から退避させれば、処理された基板Ｗを回転テーブル３からの取り出したり、未処理の基板Ｗの供給する際に、前記本体３２が邪魔になることがない。
【００５４】
図５はこの発明の第２の実施の形態を示す振動子の変形例である。この実施の形態は振動子３４が複数、たとえば６つの振動子３４ａ〜３４ｆに分割されていて、これら振動子３４ａ〜３４ｆは本体３２の一端部から他端部ゆくにつれて幅寸法が次第に大きくなっており、全体として第１の実施の形態と同様、扇形状をなしている。
【００５５】
振動子３４ａ〜３４ｆを複数に分割することで、長尺な振動子を用いる場合に比べてその製作が容易となるから、実用的である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の第１の実施の形態の処理装置としてのスピン処理装置を示す概略的構成図。
【図２】本体の一部断面した側面図。
【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿う本体の縦断面図。
【図４】本体の振動体が設けられた上面を示す図。
【図５】この発明の第２の実施の形態を示す振動子が設けられた本体の平面図。
【符号の説明】
【００５７】
２４…第１の回転モータ（第２の回転駆動部）、３２…本体（給液手段）、３４…振動子（超音波付与手段）、２７…第２の回転モータ（第１の回転駆動部）、３５ａ〜３５ｃ…分岐路（供給部）、３６…合流部（供給部）、３７…集合路（供給部）、３８…拡散溝（供給部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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