JPH10137662A - 回転式基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の排気管路や工場設備の仕様を変更する
ことなくカップからの排気能力を向上させることが可能
な回転式基板処理装置を提供する。 【解決手段】 カップ３の下部に接続される排気管路５
の途中に排気補助装置１０を設ける。排気補助装置１０
は排気管路５から排気を取り込む吸気装置１１を有し、
吸気装置１１から取り込んだ排気を貯留部１２の内部に
一時的に貯留する。貯留部１２の内部の設けられた膜部
材１２ｂは排気の吸入および排出に応じて拡縮する。貯
留部１２の内部に排気を一時的に取り込むことにより、
工場の排気用力設備側へ排出する排気流量を増加させる
ことなく、排気補助装置１０の上流側の排気管路５の排
気流量を増加させることができ、カップ３からの排気流
量を増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カップ内の雰囲気
ガスを外方へ排気しながら基板に対して所定の処理を行
う回転式基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の回転式塗布装置の一例を
示す概略構成図である。回転式塗布装置は、基板Ｗを水
平姿勢に保持して回転させるための基板保持台１および
スピンモータ２を備えている。基板Ｗおよび基板保持台
１の周囲には、基板Ｗに供給される処理液が周囲に飛散
することを防止するために中空のカップ３が設けられて
いる。

【０００３】中空のカップ３の上部には開口部３ａが設
けられ、下部には基板Ｗから飛散した処理液を排出する
ための廃液口３ｂが設けられている。さらに、カップ３
の下部には、カップ３内部の雰囲気ガスを排出するため
の排気管路２２が接続されている。この排気管路２２の
下流端は、当該回転式塗布装置が設置される工場の用力
接続口に連結されている。排気管路２２の途中には、シ
ーケンスコントローラ２１により制御されるオートダン
パ２３および手動操作されるマニュアルダンパ２４が設
けられている。

【０００４】回転式塗布装置の回転塗布動作時には、カ
ップ３の開口部３ａから清浄な空気流２０が基板Ｗの表
面に送り込まれる。空気流２０は、基板Ｗの表面から飛
散する処理液のミスト（飛沫）を基板Ｗの外周側に向か
って運び去る。そして、ミストを含む空気流２０は、さ
らにカップ３内を下降して排気管路２２を通り工場の用
力接続口から排気用力設備に導かれる。

【０００５】工場の排気用力設備はポンプ等の吸気源を
備え、工場内に設置される種々の装置に配管を介して接
続されている。排気用力設備の排気能力はポンプ等の吸
気源の能力により一律に定められる。一方、用力接続口
に接続される個々の装置では、必要とする排気能力がそ
れぞれ異なる。そこで、例えば、回転式基板処理装置で
は、排気管路２２中にマニュアルダンパ２４を設けて排
気管路２２の基本的な通気抵抗を調節するとともに、オ
ートダンパ２３を設けて排気管路２２の通気抵抗を随時
可変制御して回転処理の各工程毎に異なる必要な排気流
量を調節している。

【０００６】このように、カップ３から適当な排気を行
ってミストを排出することにより、基板Ｗの表面や裏面
にミストが再付着して基板Ｗが汚染されたり、あるいは
処理液の臭気が周囲に拡散されることを防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最近では、より高速で
の基板の回転処理や、大径の基板の回転処理が行われる
ようになってきている。このような基板の処理では、基
板から飛散する処理液のミスト分が増加するため、より
大量の清浄な空気流２０をカップ３内に供給し、かつ排
気管路２２から排気させてカップ３内の雰囲気を清浄に
保持する必要がある。

【０００８】カップ３からの排気流量を増加させるため
には、排気管路２２の通気抵抗を低減させればよい。た
とえば、通気抵抗の大きい屈曲部を減らしたり、管路の
径を大きくしたりすればよい。また、排気管路２２の通
気抵抗を低減することが困難な場合には、排気管路２２
内に外部から強制的に空気を送り込み、排気流速をアス
ピレーション作用によって高めて排気流量を増加させる
方法を用いることも可能である。

【０００９】しかしながら、このような方法を用いたと
しても、必要となるカップ３からの排気流量が工場の排
気用力設備の排気能力を越える場合には、排気用力設備
の排気能力以上にカップ３からの排気流量を増加させる
ことはできない。そこで、カップ３の排気流量をさらに
増加させるためには工場側の排気用力設備の排気能力を
高めればよいが、そのためにはより能力の大きなポンプ
を用いたり、用力配管を大径化することが必要となり、
工場の設備費が増大する。また、工場の排気用力設備を
利用する他の装置に対しては、過剰な排気能力を備える
ことになる場合も生じ、この場合にはエネルギーの無駄
使いとなる。

【００１０】本発明の目的は、既存の工場設備や排気管
路の仕様を変更することなくカップからの排気能力を向
上させることが可能な回転式基板処理装置を提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る回転式基板処理装置は、基板および該基板を
水平姿勢に保持する基板保持部の周囲を取り囲むように
形成された中空のカップと、カップに接続されかつカッ
プの内部の雰囲気ガスを所定の吸気能力を有する吸気源
に導く排気管路とを備えた回転式基板処理装置におい
て、カップの内部から排気管路に導かれる雰囲気ガスの
一部を排気管路から取り出して一時的に貯留することに
よってカップから排気管路に導かれる雰囲気ガスの流量
を一時的に増加させる排気補助手段を備えたものであ
る。

【００１２】第２の発明に係る回転式基板処理装置は、
第１の発明に係る回転式基板処理装置の構成において、
排気補助手段が、排気管路から雰囲気ガスの一部を取り
出すための吸気手段と、吸気手段が取り出した雰囲気ガ
スを一時的に貯留する貯留部とを備えたものである。

【００１３】第３の発明に係る回転式基板処置は、第２
の発明に係る回転式基板処理装置の構成において、貯留
部が、吸気手段が取り出した雰囲気ガスの量に応じて容
積が変動可能に形成されたものである。

【００１４】第４の発明に係る回転式基板処理装置は、
第２または第３の発明に係る回転式基板処理装置の構成
において、排気補助手段が、排気管路から分岐し、排気
管路内の雰囲気ガスを貯留部に導く分岐管路と、排気管
路に合流し、貯留部に貯留された雰囲気ガスを分岐管路
より吸気源側の排気管路に導く合流管路とをさらに備え
たものである。

【００１５】第５の発明に係る回転式基板処理装置は、
第４の発明に係る回転式基板処理装置の構成において、
排気管路の通気抵抗を変動させる抵抗手段をさらに備
え、排気補助手段が、排気管路の通気抵抗を高めてカッ
プから排出される雰囲気ガスの流量を減少させることに
よって貯留部内に貯留された雰囲気ガスを排気管路に排
出するように抵抗手段の動作を制御する制御手段をさら
に備えたものである。

【００１６】第１〜第５の発明に係る回転式基板処理装
置においては、カップから吸気源に至る排気管路の途中
から雰囲気ガスの一部を一時的に取り出して貯留するこ
とにより、カップから排気補助手段に至る排気管路部分
の排気流量が一時的に増加する。これにより、吸気源の
吸気能力がカップからの必要な排気流量を満たすことが
できない場合であっても、排気補助手段によりカップか
らの排気流量を増大して所望の排気状態を実現すること
ができる。これにより、既存の工場設備の設備費の増大
を生じることなく、カップからの排気流量を増加させて
カップ内を清浄な雰囲気に保持し、良好な基板処理を行
わせることができる。

【００１７】特に、第２の発明に係る回転式基板処理装
置においては、吸気手段を用いて排気管路から雰囲気ガ
スを一時的に取り出すことにより排気流量の調節を制御
することが容易となる。

【００１８】特に、第３の発明に係る回転式基板処理装
置においては、雰囲気ガスの量に応じて容積が変動可能
に構成された貯留部を用いることにより、カップから排
出される雰囲気ガスを一時的に貯留してカップからの排
気量を所望の量に増加させることができる。

【００１９】特に、第４の発明に係る回転式基板処理装
置においては、排気補助手段に分岐管路と合流管路とを
設け、排気管路の内部を通過する雰囲気ガスを吸入し、
あるいは排出することにより雰囲気ガスを一時的に貯留
してカップからの排気流量を調節することが可能とな
る。

【００２０】特に、第５の発明に係る回転式基板処理装
置においては、制御手段の動作によって排気管路の通気
抵抗を変動させて貯留部内に貯留された雰囲気ガスの排
出を行うことにより、貯留部内からの雰囲気ガスの排出
が容易となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例による回
転式塗布装置の概略構成図である。ここでは、回転式基
板処理装置の一つとして回転式塗布装置を例に説明す
る。図１において、回転式塗布装置は基板Ｗを水平姿勢
で保持する真空チャックあるいはメカチャックからなる
基板保持台１および基板保持台１を鉛直軸周りに回転さ
せるスピンモータ２を備える。基板保持台１および基板
Ｗの周囲には中空のカップ３が配置されている。

【００２２】カップ３は、基板Ｗの表面に供給される処
理液が回転により周囲に飛散するのを防止するために設
けられており、その上部には開口部３ａが形成され、下
部には基板Ｗから周囲に飛散した処理液を外方へ排出す
るための廃液口３ｂと、カップ３内の雰囲気ガスを排気
するための排気口３ｃとが形成されている。また、カッ
プ３内の基板保持台１の下方には整流板４が配置されて
いる。

【００２３】処理時において、カップ３の開口部３ａか
らは清浄な空気流２０が基板Ｗの表面に供給される。空
気流２０は基板Ｗの表面から飛散する処理液のミストを
基板Ｗの外周側に運び去り、さらに下降してカップ３の
下部に設けられた排気口３ｃから排気管路５を通り用力
接続口に導かれる。

【００２４】排気管路５は、その上流端がカップ３の排
気口３ｃに接続され、下流端が工場の用力接続口に接続
されている。排気管路５には、シーケンスコントローラ
８によりその開度が調節されるオートダンパ６，７およ
び手動により開度が調節されるマニュアルダンパ９が配
置されている。

【００２５】排気管路５の途中には排気補助装置１０が
取り付けられている。排気補助装置１０は、排気管路５
から分岐する入口配管１３、排気管路５に合流する出口
配管１４、排気管路５を通る排気（排出された雰囲気ガ
ス）の一部を一時的に貯留する貯留部１２および排気管
路５から排気の一部を吸引して貯留部１２に導く吸気装
置１１とを備えている。

【００２６】吸気装置１１は排気ファンあるいはポンプ
等から構成され、その駆動動作がシーケンスコントロー
ラ８により制御される。貯留部１２は、隔壁１２ａの内
部に拡縮自在に設けられた袋状の膜部材１２ｂを備え
る。膜部材１２ｂは、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリ
プロピレン等の耐薬性を有する樹脂膜から構成され、吸
気装置１１から吸気された場合に拡大して内部に排気を
一時的に貯留し、出口管路１４から排気が排出された場
合に縮小して次の排気の貯留に備える。なお、膜部材１
２ｂは交換可能に形成されることが好ましい。

【００２７】シーケンスコントローラ８は、スピンモー
タ２の回転数を検知し、スピンモータ２の回転数に応じ
てオートダンパ６，７の開度を調節し、また、吸気装置
１１の駆動動作を制御する。この制御動作については後
に詳述する。

【００２８】上記の構成を有する回転式塗布装置では、
排気補助装置１０を用いることにより、用力接続口への
排気流量を工場の排気用力設備の能力を越えない範囲に
維持しつつ、カップ３からの排気流量を工場の排気用力
設備の能力以上に増加させてカップ３内のミスト等の排
出を行っている。

【００２９】ここで、排気補助装置１０が本発明の排気
補助手段を構成し、吸気装置１１が本発明の吸気手段を
構成し、オートダンパ６，７が本発明の抵抗手段を構成
し、さらにシーケンスコントローラ８が本発明の制御手
段を構成する。

【００３０】以下、この回転式塗布装置の動作について
説明する。図２は、回転式塗布装置の排気の流れを示す
説明図であり、図３は、回転式塗布装置における基板の
回転数変化および装置内の各位置における排気流量の変
化を示す図である。図２（ａ）中のＡ〜Ｅの各位置にお
ける排気流量の変動がそれぞれ図３（ｂ）〜図３（ｆ）
に示されている。また、図３（ａ）は、基板Ｗに処理液
を回転塗布する工程での基板Ｗの回転数変化を示してお
り、図中の各期間Ｔ１〜Ｔ５での排気の流動状態が図２
（ａ）〜図２（ｅ）に示されている。図３（ａ）におい
て、基板Ｗが高速回転される期間は回転塗布期間Ｔ２お
よび乾燥期間Ｔ４であり、この期間Ｔ２，Ｔ４中、排気
補助装置１０により補助排気動作が行われる。

【００３１】まず、図２（ａ）および図３に示すよう
に、期間Ｔ１では、基板Ｗが低速で回転され、基板Ｗの
表面に処理液がノズル（図示省略）から吐出される。こ
の期間Ｔ１では、排気補助装置１０は待機状態にあり、
吸気装置１１が停止している。カップ３内からの排気は
排気管路５を通り排気流量Ｑ２で用力接続口に導かれ
る。

【００３２】次に、図２（ｂ）および図３に示すよう
に、期間Ｔ２では、基板Ｗが高速で回転され、処理液が
基板Ｗの表面に回転塗布される。この際、シーケンスコ
ントローラ８が吸気装置１１を作動し、排気管路５から
排気の一部を排気補助装置１０の貯留部１２へ導入す
る。このため、カップ３内の雰囲気ガスは排気補助装置
１０および工場の排気用力設備の双方から吸気され、カ
ップ３から排気補助装置１０に至る排気管路５の排気流
量が吸気装置１１による吸気流量Ｑ４分だけ増加する。
これにより、工場の排気用力設備の排気能力を越えた排
気流量Ｑ３が得られる。

【００３３】貯留部１２では、吸気装置１１から吸入さ
れた排気により膜部材１２ｂが膨らみ、排気を一時的に
貯留部１２の内部に保持する。これにより、図３（ｇ）
示すように、貯留部１２の排気蓄積量が増加する。ま
た、このときには出口配管１４から排気管路５に排気が
流出することはない。

【００３４】さらに、図２（ｃ）および図３に示すよう
に、期間Ｔ３では、基板Ｗの回転速度を低下させて基板
Ｗの端面や裏面のリンス洗浄が行われる。この際、シー
ケンスコントローラ８は吸気装置１１を停止し、排気の
取込みを停止する。そして、貯留部１２に貯留した排気
を排気管路５に排出して貯留部１２の膜部材１２ｂを縮
小させる。

【００３５】すなわち、オートダンパ６およびオートダ
ンパ７（図示省略）の開度を絞り、排気管路５の通気抵
抗を増大させる。これにより、排気管路５内の排気流量
がＱ３からＱ１に低下し、管内圧力が排気補助装置１０
の貯留部１２の内部圧力よりも低くなる。このため、貯
留部１２内の排気は出口管路１４を通り排気管路５内に
吸い出される。この排気流量をＱ５で示す。これによ
り、図３（ｇ）に示すように、貯留部１２の排気蓄積量
が減少する。

【００３６】さらに、図２（ｄ）および図３に示すよう
に、期間Ｔ４では再び基板Ｗが高速で回転され、基板Ｗ
の乾燥処理が開始される。この際、カップ３からの排気
流量を再び増加させるために吸気装置１１を作動し、排
気管路５から排気補助装置１０の貯留部１２内に排気を
取り込む。また、オートダンパ６，７では、開度が大き
くなるように調節され、通気抵抗が減少される。これに
より、カップ３からの排気流量がＱ１からＱ３に増加
し、増加した排気の一部が排気補助装置１０の貯留部１
２に排気流量Ｑ４で流入し、貯留される。これにより、
図３（ｇ）に示すように、貯留部１２の排気蓄積量が増
加する。

【００３７】さらに、図２（ｅ）および図３に示すよう
に、期間Ｔ５では基板Ｗの回転数が徐々に減じられなが
ら乾燥処理が引続き行われ、その後基板Ｗの回転が停止
されて待機状態となる。この際、カップ３からの排気流
量が低下され、同時に貯留部１２に貯留した排気の排出
動作が行われる。

【００３８】すなわち、吸気装置１１が停止され、オー
トダンパ６，７の開度が絞られる。これにより、カップ
３からの排気流量はＱ３からＱ１に低下し、また貯留部
１２に貯留された排気が排気管路５に排気流量Ｑ５で吸
い出される。この状態を継続すると、図３（ｇ）に示す
ように、貯留部１２内の排気が徐々に減少して所定時間
経過後にすべて排出され、排気補助装置１０が待機状態
となる。

【００３９】上述のように、排気補助装置１０は、基板
Ｗが高速で回転される期間Ｔ２およびＴ４において、排
気管路５から排気の一部を吸引して貯留することにより
カップ３からの排気流量を増加させ、残りの期間Ｔ１，
Ｔ３およびＴ５において貯留した排気を排出するように
動作する。

【００４０】例えば、図３（ａ）に示す回転塗布処理の
１回のサイクルタイムが７０秒であり、高速回転の期間
Ｔ２，Ｔ４が３０秒、残りの時間が４０秒の場合を想定
する。また、排気補助装置１０を動作させないときの工
場の排気用力設備の通常の排気流量が１０００Ｌ（リッ
トル）／分であると仮定する。そして、排気補助装置１
０を動作させた場合に排気流量を５００Ｌ／分増加する
ことができるとすれば、３０秒間の高速回転期間Ｔ２，
Ｔ４内に貯留部１２の内部には２５０リットル（＝５０
０Ｌ／分×３０秒／６０秒）の排気が貯留される。ま
た、高速回転以外の期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５内では通常の
排気状態からオートダンパ６，７を絞り、排気管路５の
排気流量を５００Ｌ／分程度に低下させるとすると、排
気管路５の排気流量と工場の排気用力設備の排気流量と
の差により５００Ｌ／分（＝１０００Ｌ／分−５００Ｌ
／分）の排気流量で貯留した排気を排出することが可能
となり、４０秒間では約３３０リットル（＝５００Ｌ／
分×４０秒／６０秒）の排気を排出することができる。
この排出量は貯留部１２の排気の貯留量よりも大きい。
したがって、１つの回転塗布処理サイクル内で排気補助
装置１０の貯留部１２への排気の貯留および排出動作を
完了することができ、従来と同様の処理サイクルタイム
でカップ３からの排気能力を向上することができる。

【００４１】このように、排気管路５の途中に排気補助
装置１０を備えることにより、従来ではφ２００ｍｍの
ウエハに対しては約４０００ｒｐｍ（回転／分）の回転
塗布が限界であったものが、７０００ｒｐｍを越える回
転数まで十分な排気を行いながら回転塗布することが可
能となり、またφ３００ｍｍウエハに対しては、１２０
０ｒｐｍの回転塗布が限度であったものが２０００ｒｐ
ｍの回転数まで十分な排気を行いながら回転塗布するこ
とが可能となる。

【００４２】なお、上記の排気補助装置１０の貯留部１
２では、吸気装置１１の吸気により膜部材１２ｂが自由
に膨らむように構成したが、真空ポンプを用いて排気を
圧縮して貯留するように構成することによって排気補助
装置１０を小型化することも可能である。

【００４３】本発明は、回転式塗布装置に限らず、現像
装置、洗浄装置等の排気が必要な他の回転式処理装置に
も適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による回転式塗布装置の概略構
成図である。

【図２】図１に示す回転式塗布装置の排気動作を示す説
明図である。

【図３】図１に示す回転式塗布装置の回転数変化および
排気流量の変化を示す図である。

【図４】従来の回転式塗布装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 基板保持台 ２ スピンモータ ３ カップ ３ａ 開口部 ３ｂ 廃液口 ３ｃ 排気口 ５ 排気管路 ６，７ オートダンパ ８ シーケンスコントローラ １０ 排気補助装置 １１ 吸気装置 １２ 貯留部 １２ｂ 膜部材 １３ 入口管路 １４ 出口管路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板および該基板を水平姿勢に保持する
   基板保持部の周囲を取り囲むように形成された中空のカ
   ップと、前記カップに接続されかつ前記カップの内部の
   雰囲気ガスを所定の吸気能力を有する吸気源に導く排気
   管路とを備えた回転式基板処理装置において、 前記カップの内部から前記排気管路に導かれる前記雰囲
   気ガスの一部を前記排気管路から取り出して一時的に貯
   留することによって前記カップから前記排気管路に導か
   れる前記雰囲気ガスの流量を一時的に増加させる排気補
   助手段を備えたことを特徴とする回転式基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記排気補助手段は、 前記排気管路から前記雰囲気ガスの一部を取り出すため
   の吸気手段と、 前記吸気手段が取り出した前記雰囲気ガスを一時的に貯
   留する貯留部とを備えたことを特徴とする請求項１記載
   の回転式基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記貯留部は、前記吸気手段が取り出し
   た前記雰囲気ガスの量に応じて容積が変動可能に形成さ
   れたことを特徴とする請求項２記載の回転式基板処理装
   置。
4. 【請求項４】 前記排気補助手段は、 前記排気管路から分岐し、前記排気管路内の前記雰囲気
   ガスを前記貯留部に導く分岐管路と、 前記排気管路に合流し、前記貯留部に貯留された前記雰
   囲気ガスを前記分岐管路より前記吸気源側の前記排気管
   路に導く合流管路とをさらに備えたことを特徴とする請
   求項２または３記載の回転式基板処理装置。
5. 【請求項５】 前記排気管路の通気抵抗を変動させる抵
   抗手段をさらに備え、 前記排気補助手段は、前記排気管路の通気抵抗を高めて
   前記カップから排出される前記雰囲気ガスの量を減少さ
   せることによって前記貯留部内に貯留された雰囲気ガス
   を前記排気管路に排出するように前記抵抗手段の動作を
   制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求
   項４記載の回転式基板処理装置。