(57)【要約】【課題】  薬液残留が起こり難いシール構造並びに薬液による処理を安定して行い得る基板処理装置を提供する。【解決手段】  処理される基板に、下端部に弾性材料からなるシール部材を有する枠体を載置し、基板の表面と枠体の内壁面とで形成される空間に処理液を供給して基板の処理を行う基板処理装置の枠体と基板との間のシール構造として、枠体の内壁面の内径と、シール部材の内壁面の内径とが同一で、枠体とシール部材とで段差も無く基板まで連続する内壁面を形成する。【選択図】      図３
2005118643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理される基板に、下端部に弾性材料からなるシール部材を有する枠体を載置し、基板の表面と枠体の内壁面とで形成される空間に処理液を供給して基板の処理を行う基板処理装置の枠体と基板との間のシール構造であって、
枠体の内壁面の内径とシール部材の内壁面の内径とが同一で、枠体とシール部材とで基板まで同一内径で連続する内壁面を形成することを特徴とする基板処理装置用シール構造。
【請求項２】
枠体は、基板と対向する下端面から所定高さの位置に、内壁面の全周にわたり所定幅で開口する嵌合溝が形成され、かつ嵌合溝の下端面側の内壁面がシール部材のシール部の厚さ分だけ後退して断面略Ｌ字状を呈するシール部材収納用の空所が形成されており、
シール部材は、内壁面を形成する所定厚のシール部と、シール部の上端部から垂直に外方に屈曲して枠体の嵌合溝に嵌入される嵌合部とを有する断面略逆Ｌ字状を呈し、かつ嵌合部は枠体の嵌合溝に挿入可能な厚さに形成された基部と、基部の上面に線状に周回して設けられ基部と枠体の嵌合溝との隙間を塞ぐ高さの突部とで形成されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置用シール構造。
【請求項３】
枠体の嵌合溝の開口幅が、シール部材の基部の厚さと突部の高さとの合計の８０〜９８％であり、かつ内壁面の後退端面からの奥行がシール部材のシール部の厚さの１２０〜３００％であることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置用シール構造。
【請求項４】
シール部材が、ビニリデンフロライド／ヘキサフロロプロピレン系共重合体、ビニリデンフロライド／ヘキサフロロプロピレン／テトラフロロエチレン系共重合体またはテトラフロロエチレン／プロピレン／ビニリデンフロライド系共重合体をゴム成分とするゴム組成物からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の基板処理装置用シール構造。
【請求項５】
処理される基板に、下端部に弾性材料からなるシール部材を有する枠体を載置し、基板の表面と枠体の内壁面とで形成される空間に処理液を供給して基板の処理を行う基板処理装置であって、
基板と枠体との間が請求項１〜４の何れか１項に記載のシール構造にてシールされていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理される基板に、下端部に弾性材料からなるシール部材を有する枠体を載置し、基板の表面と枠体の内壁面とで形成される空間に処理液を供給して基板の処理を行う基板処理装置の枠体と基板との間のシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子やＦＰＤ(Flat panel display)の製造工程においては、配線の微細化達成及び収率の向上を行うために様々な創意工夫がなされている。例えば、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)、各種洗浄、コータ＆ディベロッパー、エッチング、電解メッキ等を行うウエットプロセスにおいては、上記目的を達成するために、半導体ウエハやＦＰＤ用ガラス基板等の基板と各種薬液との接液方法や薬液の供給方法、また基板の動き等、様々な制御が工夫されており、各装置メーカーのノウハウとなっている。
【０００３】
また、ウエットプロセスでは、図５に断面図にて模式的に示すように、下端面１０ｂに弾性材料からなるＯリング５を備える円筒状（半導体ウエハ）または矩形（ＦＰＤ用ガラス）の枠体１０を基板４の上に載置し、枠体１０を基板方向に押圧してＯリング５を基板４の周縁に密着させて基板４の表面と枠体１０の内壁面１０ａとで空間を形成し、この空間に薬液Ｌを注入して基板４の表面を処理することが行われている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１１６７９６号公報
【特許文献２】特開平７−９９３４２号公報
【特許文献３】特開平１１−２４６１５号公報
【特許文献４】特開２００３−５５７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された基板４とＯリング５によるシール構造では、Ｏリング５が枠体１０の下端面１０ｂに設けられたあり溝６に嵌入されているため、図５に示されるように、基板４とＯリング５並びに枠体１０の内壁側１０ａの下端面１０で微小隙間Ｃが形成され、この微小隙間Ｃに薬液Ｌが浸入する。ウエットプロセスでは、薬液Ｌの種類を変えて複数回処理することが多く、その場合、図示される基板４とＯリング５によるシール構造を維持したまま、処理済みの薬液Ｌを排除し、基板４及び枠体１０の内壁面１０ａを洗浄した後、新たな薬液Ｌを注入することが行われる。そのため、微小隙間Ｃに前段の処理で使用した薬液Ｌが残留していると、新たな処理で使用する薬液Ｌに混入して悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
微小隙間Ｃに残留する薬液Ｌを遠心力で除去したり、拭き取ること等も考えられるが、微小隙間Ｃに浸入した薬液Ｌは表面張力により排出され難く、完全に除去することは困難である。また、場合によっては、薬液Ｌが枠体１０のあり溝６の内部にも浸入していることがあり、残留液の排除がより一層困難になっている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、薬液残留が起こり難いシール構造並びに薬液による処理を安定して行い得る基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、以下の基板処理装置用シール構造及び基板処理装置を提供する。
（１）処理される基板に、下端部に弾性材料からなるシール部材を有する枠体を載置し、基板の表面と枠体の内壁面とで形成される空間に処理液を供給して基板の処理を行う基板処理装置の枠体と基板との間のシール構造であって、
枠体の内壁面の内径とシール部材の内壁面の内径とが同一で、枠体とシール部材とで基板まで同一内径で連続する内壁面を形成することを特徴とする基板処理装置用シール構造。
（２）枠体は、基板と対向する下端面から所定高さの位置に、内壁面の全周にわたり所定幅で開口する嵌合溝が形成され、かつ嵌合溝の下端面側の内壁面がシール部材のシール部の厚さ分だけ後退して断面略Ｌ字状を呈するシール部材収納用の空所が形成されており、
シール部材は、内壁面を形成する所定厚のシール部と、シール部の上端部から垂直に外方に屈曲して枠体の嵌合溝に嵌入される嵌合部とを有する断面略逆Ｌ字状を呈し、かつ嵌合部は枠体の嵌合溝に挿入可能な厚さに形成された基部と、基部の上面に線状に周回して設けられ基部と枠体の嵌合溝との隙間を塞ぐ高さの突部とで形成されることを特徴とする上記（１）記載の基板処理装置用シール構造。
（３）枠体の嵌合溝の開口幅が、シール部材の基部の厚さと突部の高さとの合計の８０〜９８％であり、かつ内壁面の後退端面からの奥行がシール部材のシール部の厚さの１２０〜３００％であることを特徴とする上記（２）記載の基板処理装置用シール構造。
（４）シール部材が、ビニリデンフロライド／ヘキサフロロプロピレン系共重合体、ビニリデンフロライド／ヘキサフロロプロピレン／テトラフロロエチレン系共重合体またはテトラフロロエチレン／プロピレン／ビニリデンフロライド系共重合体をゴム成分とするゴム組成物からなることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の基板処理装置用シール構造。
（５）処理される基板に、下端部に弾性材料からなるシール部材を有する枠体を載置し、基板の表面と枠体の内壁面とで形成される空間に処理液を供給して基板の処理を行う基板処理装置であって、
基板と枠体との間が上記（１）〜（４）の何れか１項に記載のシール構造にてシールされていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の基板処理装置用シール構造によれば、枠体４の内壁面１０ａとシール部材３の内壁面３ａとの間に段差が無く、実質的に一つの内壁面を形成するため、従来のように枠体１０の下端面１０ｂとシール部材３と基板４との間に微小隙間Ｃが形成されることがなく、使用した薬液Ｌを完全に除去でき、新たな薬液Ｌによる処理を安定して行うことができる。その結果として、高品質の基板を歩留まりよく生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の基板処理装置用シール構造の一実施形態を構成するシール部材Ａを示す断面図、図２は枠体１０を示す断面図、図３はシール部材Ａを枠体１０に嵌合しシール構造を構築した状態を示す断面図である。
【００１２】
図１に示すように、シール部材Ａは、基板４の平面形状に合わせて円形（半導体ウエハ）あるいは矩形（ＦＰＤガラス）等の枠状に形成されるシール部３と、シール部３の外方に屈曲する嵌合部２とからなる略逆Ｌ字状の断面形状を有する。シール部３の内壁面３ａの内径は、枠体１０の内壁面１０ａの内径と同一に規定されている。また、シール部３は、図３に示すように、枠体１０に装着された際に、下端部３ｂが枠体１０の下端面１０ｂから突出するように、その垂下長が規定されている。
【００１３】
嵌合部２は、枠体１０の嵌合溝Ｂに挿入される基部２ａと、基部２ａの上面に線状に周回して形成される突部１とから構成されている。突部１の突出量（高さ）は、基部２ａの厚さとの合計（ｔ１）で、枠体１０の嵌合溝Ｂの開口幅（ｔ２）よりも大きくなるように規定されている。突部１の数は制限されるものではないが、図示のように並行に複数設けることにより、枠体１０の嵌合溝Ｂに嵌入したときに荷重をバランス良く分散して密封性を高めることができるようになる。また、突部１を単独とすることもできるが、その場合は図示されるようにシール部３の直上に形成することにより、荷重を効率よく受けて密封性を高めることができるようになり好ましい。同様の理由から、突部１を複数形成する場合もその中の一つをシール部３の直上に形成することが好ましい。更に、突部１の断面形状は、図示される略矩形の他、半円や三角形、波形等でも構わない。
【００１４】
一方、枠体１０は、基板４の平面形状に合わせて円形（半導体ウエハ）あるいは矩形（ＦＰＤガラス）等の枠状に形成されている。また、図２に示すように、基板と対向する下端面１０ｂから所定高さの位置に、内壁面１０ａの全周にわたりシール部材Ａの嵌合部２が嵌入される嵌合溝Ｂが形成され、更に嵌合溝１０Ｂの下端面１０ｅ側において、内壁面１０ａがシール部材Ａのシール部３の厚さ（ｗ）分だけ後退して後退端面１０ｄが形成されており、全体として断面略Ｌ字状を呈する空所が形成されている。
【００１５】
従って、シール部材Ａの嵌合部２を枠体１０の嵌合溝Ｂに嵌入させて枠体１の空所にシール部材Ａ全体を収容することにより、図３に示すように、枠体１０の内壁面１０ａとシール部材Ａの内壁面３ａとが、基板４まで段差無く連続する面を形成する。そして、枠体１０を基板４に載置して押圧すると、シール部材Ａのシール部３の下端部３ｂと基板４との間でシール構造が形成されるが、その際、従来のような（図５参照）基板４とシール部３と枠体１０の下端面１０ｂとで形成される微小隙間Ｃも無く、薬液Ｌが残留することも無い。
【００１６】
また、シール部材Ａの嵌合部２の突部１が、枠体１０の嵌合溝Ｂの上壁面１０ｃを押圧してシール部材Ａと枠体１０の嵌合溝Ｂとの隙間を塞ぎ、シール部材Ａの内壁面３ａと枠体１０の内壁面１０ａとの継ぎ目に薬液Ｌが浸入し、残留するのを防止する。このようなシール部材Ａの内壁面３ａと枠体１０の内壁面１０ａとの継ぎ目におけるシール性をより高めるために、枠体１０の嵌合部Ｂの開口幅（ｔ２）をシール部材Ａの嵌合部２の基部２ａの厚さと突部１の高さとの合計長（ｔ１）の８０〜９８％、特に９０〜９５％とし、枠体１０の嵌合部Ｂの奥行、即ち後退端面１０ｄから嵌合部Ｂの端面１０ｆまでの距離（ｄ）をシール部材Ａのシール部３の厚さ（ｗ）の１２０〜３００％、特に１５０〜２５０％とすることが好ましい。枠体１０の嵌合溝Ｂの開口幅（ｔ２）がシール部材Ａの嵌合部２の合計長（ｔ１）の９８％を超える場合は嵌合溝Ｂの内部に薬液Ｌが浸入しやすくなり、８０％未満ではシール部材Ａの嵌合部２が径方向（紙面左右方向）に伸びてシールラインにうねりが生じ、充分なシール性を得ることが出来ない。また、枠体１０の嵌合溝Ｂの奥行（ｄ）がシール部材Ａのシール部３の厚み（ｗ）の３００％を超えた場合は装着性が悪くなり、簡易な構造を提供するという効果が得られず、１２０％未満ではシール部３が荷重により変形し、シール部材Ａの嵌合部２が枠体１０の嵌合溝Ｂから押し出される可能性が高く信頼性の点で好ましくない。
【００１７】
シール部材Ａ及び枠体１０の形成材料には制限がなく、使用する薬液Ｌの種類に応じて適宜選択できる。具体的には、シール部材Ａの形成材料としては、ふっ素系エラストマー、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム等を適宜選択して使用することができる。しかし、基板４である半導体ウエハやＦＰＤガラス基板を処理する薬液Ｌは強酸性や強塩基性である場合が多いため、シール部材Ａは耐酸性及び耐アルカリ性に優れることが好ましく、ふっ素系エラトマーを含むゴム組成物とすることが好ましい。ふっ素系エラストマーとしては、従来公知のものを広く用いることができるが、例えばビニリデンフロライド／ヘキサフロロプロピレン系共重合体（例えば、デュポン製バイトンＡ、ダイキン工業製ダイエル、ダイニオン製フローレル、アウジモント製テクノフロン等を市場から入手可能）、ビニリデンフロライド／ヘキサフロロプロピレン／テトラフロロエチレン系共重合体（例えば、デュポン製バイトンＢ、ダイキン工業製ダイエル、ダイニオン製フローレル、アウジモント製テクノフロン等を市場から入手可能）、テトラフロロエチレン／プロピレン／ビニリデンフロライド系共重合体（例えば、旭硝子製アフラス等を市場から入手可能）等を好適に使用できる。中でも、ビニリデンフロライド／ヘキサフロロプロピレン系共重合体またはビニリデンフロライド／ヘキサフロロプロピレン／テトラフロロエチレン系共重合体が特に好ましい。
【００１８】
上記各ゴム材料には、補強や特性向上のために各種添加剤を配合することができる。中でも、充填剤や補強用繊維を配合することが好ましい。充填剤としては、カーボンブラック、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム等の無機充填剤、ポリテトラフロロエチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等の有機系充填剤が挙げられるが、これらに限定されない。また、複数の充填剤を併用することも可能である。
【００１９】
補強用繊維としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、ロックウール等の無機繊維、綿、羊毛、絹、麻、ナイロン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、アセテート繊維、フェノール−ホルムアルデヒド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、アクリル繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、ポリテトラフロロエチレン繊維等の有機繊維が挙げられるが、これらに限定されない。また、複数の繊維を併用することも可能である。
【００２０】
その他にも、ふっ素系エラストマー用の架橋系添加剤を配合することができる。
【００２１】
シール部材Ａとするには、例えば二軸ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機でふっ素系エラストマーを素練りし、そこに充填剤や補強用繊維を混練下で添加し、最後に架橋系添加剤を添加してふっ素ゴム組成物を調製し、必要に応じて熟成させた後、通常の加熱成形法により上記の形状に成形する。加熱成形法は、ふっ素ゴム組成物を所定形状の金型に充填して加熱プレスし、その後１５０℃〜３００℃、好ましくは２００℃〜２５０℃の熱気流中で二次架橋を行う。
【００２２】
また、枠体１０も耐酸性や耐アルカリ性に優れることが好ましく、ふっ素系樹脂やセラミックスで作製することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
下記に示す各材料を慣用の方法に従ってロール練りし、一晩熟成してふっ素ゴム組成物を得た。そして、表面が鏡面の金型を用いて熱プレスで１７０℃、１０分間加圧保持して架橋させ、更にギアーオープンで２３０℃、２４時間の二次架橋を施し、図１に示す断面形状で、内径１００ｍｍの円環状のシール部材Ａを作製した。
・ふっ素ゴム（デュポン製バイトンＡ）・・１００重量部
・カーボンブラック             ・・・・   ３０重量部
・酸化マグネシウム             ・・・・     ５重量部
・水酸化カルシウム             ・・・・     ３重量部
・架橋促進剤（ホスホニウム系） ・・・・     ４重量部
・架橋剤（ポリオール系）       ・・・・ １．５重量部
【００２５】
そして、得られたシール部材Ａを、図２に示す断面形状で、内径１００ｍｍの円環状のＰＴＦＥ樹脂製枠体１０に装着した。尚、枠体１０の嵌合溝Ｂの開口幅（ｔ２）をシール部材Ａの篏合部２の合計長（ｔ１）の９０％とし、枠体１０の嵌合溝Ｂの奥行（ｄ）をシール部材Ａのシール部３の厚み（ｗ）の２００％とした。
【００２６】
（比較例１）
上記のふっ素ゴム組成物を用いて、直径２．６２ｍｍ、内径１０１ｍｍのＯリングを成型加工し、図５に示すあり溝６を有する内径１００ｍｍのＰＴＦＥ樹脂製枠体１０に装着した。
【００２７】
（シール性能評価）
図４に示すように、実施例１で作製したシール部材付き枠体または比較例１で作製したＯリング付き枠体７を半導体ウエハ８に載置し、線圧２Ｎ／ｍｍの荷重で固定した。その後、簡易的な評価方法として、枠体と半導体ウエハ８とで形成される空間に薬液としてふっ化水素を１リットル投入し、１分後、枠体と半導体ウエハ８とで形成される槽を傾けて排出した。その後、同空間に洗浄液として導電率０．０５５μＳ／ｃｍの超純水を１リットル投入し、その時の洗浄液の導電率を測定した。そして、洗浄液の導電率が０．５μＳ／ｃｍ以下になるまで洗浄を繰り返し、薬液残留の程度を確認した。その結果、実施例１で作製したシール部材付き枠体では洗浄１０回で洗浄液の導電率が０．５μＳ／ｃｍ以下になるのに対して、比較例１で作製したＯリング付き枠体では２０回洗浄後も目標の導電率を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の基板処理装置用シール構造の一実施形態を構成するシール部材を示す断面図である。
【図２】本発明の基板処理装置用シール構造の一実施形態を構成する枠体を示す断面図である。
【図３】本発明の基板処理装置用シール構造の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図４】実施例におけるシール性能評価の評価方法を説明するための側面図である。
【図５】従来のＯリングを用いた基板処理装置用シール構造の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ    シール部材
１    突起部
２    篏合部
３    シール部
ｗ    シール部の厚み
Ｂ    嵌合溝
ｔ１  嵌合溝の開口幅
ｄ    嵌合溝の奥行
４    基板
５    Ｏリング
６    あり溝
Ｃ    隙間
１０  枠体
Ｌ    薬液
【図１】
2005118643.tif 000003
【図２】
2005118643.tif 000004
【図３】
2005118643.tif 000005
【図４】
2005118643.tif 000006
【図５】
2005118643.tif 000007