JP2006013218A - 基板のスピン処理装置、基板の製造方法、及び電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】基板を高速で回転させながら基板の処理を行う際、塵埃が基板に付着するのを抑制し、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのを防止する。
【解決手段】処理室内において、第１層カバー１１及び下外カップ５の内側には基板１を取り囲む第１の層が形成され、第１の層の外側には第１層カバー１１及び下外カップ５と第２層カバー１２との間に第２の層が形成されている。清浄空気供給装置２１，２２の空気供給量及び強制排気装置４１，４２の排気量を調整することにより、第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）を第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より高くし（Ｐ１＞Ｐ２）、かつ、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より低くする（Ｐ２＜Ｐ０）。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子デバイスの基板等の製造において、基板を回転させながら基板の処理を行う基板のスピン処理装置に係り、特に基板を高速で回転させながら基板の処理を行うのに好適な基板のスピン処理装置、及びそれを用いた基板の製造方法、並びに該製造方法を用いて製造された基板を備えた電子デバイスに関する。

表示用の電子デバイスとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造においては、スピン処理装置を用いて基板を回転させながら、現像、エッチング、剥離、洗浄、乾燥等の基板の処理が行われている。スピン処理装置は、処理室内で基板を回転させながら基板の表面へ処理液を供給し、処理液を基板の表面全体に拡散させ、反応処理後に基板の表面の処理液をリンス液に置換し、スピン乾燥させるものである。

このようなスピン処理装置では、スピン乾燥時に基板の外へ飛散した処理液から微粒子状のミストが発生し、処理液のミストが処理室内に浮遊して基板に再付着すると、基板の処理が不均一となる。このため、従来、処理液のミスト対策に関する技術として、例えば特許文献１及び特許文献２に記載のものがあった。
特開平１１−３３３３５７号公報 特開２００３−１６３１４７号公報

例えば、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の乾燥では、基板の表面に付いた洗浄水を基板の外へ飛散させるために、基板を８００〜１０００ｒｐｍ程度の高速で回転させなければならない。このように基板を高速で回転させると、基板の周囲に空気の流れが生じて基板の周囲の空気が負圧となるため、処理室内に乱気流が発生し、発生した乱気流によって浮遊した塵埃が基板に付着するという問題があった。一方、乱気流の発生を避けるため、処理室内の空気を陽圧にすると、処理液のミストが処理室の外へ漏れるという問題があった。

本発明の課題は、基板を高速で回転させながら基板の処理を行う際、塵埃が基板に付着するのを抑制し、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのを防止することである。また、本発明の課題は、基板を歩留まり良く製造し、電子デバイスのコストを安価にすることである。

本発明の基板のスピン処理装置は、処理室内で基板を回転させながら基板の処理を行う基板のスピン処理装置であって、処理室内に、基板を取り囲む第１の層と、第１の層の外側の第２の層とを設け、第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）を第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より高くし（Ｐ１＞Ｐ２）、かつ、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より低くした（Ｐ２＜Ｐ０）ものである。

第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）を第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より高くする（Ｐ１＞Ｐ２）ことにより、第１の層内で基板の回転により発生した乱気流が第２の層へ流れ、第１の層内での乱気流による塵埃の浮遊が抑制される。このとき、処理液のミストも第２の層へ流れるが、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より低くする（Ｐ２＜Ｐ０）ことにより、第２の層内の空気が負圧となって、処理液のミストが装置の外へ漏れにくい。

第１の層内及び第２の層内の空気の圧力の制御には、清浄空気供給装置を用いて空気供給量を調整してもよく、強制排気装置を用いて排気量を調整してもよく、あるいはそれら両方を行ってもよい。その際、基板の回転数に応じて、清浄空気供給装置の空気供給量を調整し、または強制排気装置の排気量を調整する。

さらに、本発明の基板のスピン処理装置は、処理室内に、第２の層の外側の第３の層をさらに設け、第３の層内の空気の圧力（Ｐ３）を、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より大きく、処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より小さくした（Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ０）ものである。

通常、処理室は密閉されているわけではなく、第２の層内の空気が負圧であっても、処理液のミストがボルトの穴等から拡散等により処理室の外へ漏れることが考えられる。そこで、第２の層の外側に第３の層を設け、第３の層内の空気の圧力（Ｐ３）を、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より大きく、処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より小さくする（Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ０）と、第３の層が緩衝領域となって、処理液のミストの漏れがさらに少なくなる。

本発明の基板の製造方法は、上記の基板のスピン処理装置を用いて、基板を回転させながら基板の処理を行うものである。また、本発明の電子デバイスは、該製造方法を用いて製造された基板を備えたものである。

本発明の基板のスピン処理装置によれば、処理室内に第１の層及び第２の層を設け、第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）を第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より高くし（Ｐ１＞Ｐ２）、かつ、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より低くする（Ｐ２＜Ｐ０）ことにより、基板を高速で回転させながら基板の処理を行う際、塵埃が基板に付着するのを抑制し、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのを防止することができる。

また、第２の層の外側に第３の層を設け、第３の層内の空気の圧力（Ｐ３）を、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より大きく、処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より小さくする（Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ０）ことにより、処理液のミストの漏れをさらに少なくすることができる。

本発明の基板の製造方法によれば、塵埃が基板に付着するのを抑制することができるので、基板を歩留まり良く製造することができる。また、本発明の電子デバイスによれば、歩留まり良く製造された基板を用いるので、コストが安価となる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板のスピン処理装置の概略構成を示す図である。スピン処理装置は、回転ステージ２、回転軸３、下内カップ４、下外カップ５、第１層カバー１１、第２層カバー１２、清浄空気供給装置２１，２２、排気通路３１，３２、及び強制排気装置４１，４２を含んで構成されている。

以下、基板の処理として、基板のスピン乾燥を行う場合を例に説明する。スピン乾燥される基板１が、回転ステージ２に搭載されている。回転ステージ２の上面には、複数の位置決めピンと複数の支持ピンとが取り付けられている。位置決めピンは、その側面が基板１の外周側面と接触することにより、基板１の位置決めを行う。支持ピンは、その先端部が基板１の裏面と接触し、基板１を複数の点によって水平に支持する。

回転ステージ２の下面には、回転軸３が取り付けられている。図示しないモータ等を用いて回転軸３を回転することにより、回転ステージ２に搭載された基板１が回転される。基板１のスピン乾燥を行う場合、基板１の表面へ洗浄水（純水）が供給されて、基板１の表面に洗浄水の膜が形成される。そして、基板１の回転による遠心力の作用で、基板１の表面に形成された洗浄水の膜が基板１の外へ飛散されて、基板１の乾燥が行われる。

回転ステージ２の周囲には、回転ステージ２の下方を取り囲むように下内カップ４が設けられており、その外側には下外カップ５が設けられている。スピン乾燥により基板１の表面から飛散した洗浄水は、下外カップ５内あるいは下内カップ４内に溜まり、図示しない排水通路を通って排水される。

下外カップ５の上方には、回転ステージ２の上方を取り囲むように第１層カバー１１が設けられている。また、第１層カバー１１及び下外カップ５の外側には、それらを囲むように第２層カバー１２が設けられている。本実施の形態では、第２層カバー１２により処理室が構成されており、処理室内において、第１層カバー１１及び下外カップ５の内側には基板１を取り囲む第１の層が形成され、第１の層の外側には第１層カバー１１及び下外カップ５と第２層カバー１２との間に第２の層が形成されている。

第２層カバー１２には図示しない扉が設けられている。基板１の搬送を行うときは、第２層カバー１２の扉を開き、下外カップ５を下方へ移動することにより、第１層カバー１１と下外カップ５との間から基板１を出し入れする。下外カップ５を移動する構造であるため、下外カップ５を第１層カバー１１へ密着させることが難しく、第１層カバー１１の下端と下外カップ５の上端との間には隙間が発生する。

処理室内の天井には、清浄空気供給装置２１，２２が設けられている。清浄空気供給装置２１は処理室内の第１の層へ清浄空気を供給し、清浄空気供給装置２２は処理室内の第２の層へ清浄空気を供給する。清浄空気供給装置２１，２２の空気供給量は、基板１の回転数に応じて調整する。下内カップ４及び下外カップ５には排気通路３１が接続され、排気通路３１には強制排気装置４１が設けられている。強制排気装置４１は、排気通路３１を介して、処理室内の第１の層から強制的に空気を排出する。また、第２層カバー１２には排気通路３２が接続され、排気通路３２には強制排気装置４２が設けられている。強制排気装置４２は、排気通路３２を介して、処理室内の第２の層から強制的に空気を排出する。強制排気装置４１，４２の排気量は、基板１の回転数に応じて調整する。

本実施の形態では、清浄空気供給装置２１の空気供給量をＳ１、清浄空気供給装置２２の空気供給量をＳ２、強制排気装置４１の排気量をＥ１、強制排気装置４２の排気量をＥ２としたとき、全空気供給量（Ｓ１＋Ｓ２）を全排気量（Ｅ１＋Ｅ２）より少なくした（Ｓ１＋Ｓ２＜Ｅ１＋Ｅ２）上で、清浄空気供給装置２１の空気供給量（Ｓ１）を、強制排気装置４１の排気量（Ｅ１）より大きく全排気量（Ｅ１＋Ｅ２）より少なくする（Ｅ１＜Ｓ１＜Ｅ１＋Ｅ２）。

このように、清浄空気供給装置２１，２２の空気供給量及び強制排気装置４１，４２の排気量を調整することにより、第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）を第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より高くし（Ｐ１＞Ｐ２）、かつ、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より低くする（Ｐ２＜Ｐ０）。

第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）を第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より高くする（Ｐ１＞Ｐ２）ことにより、第１の層内で基板１の回転により発生した乱気流が第１層カバー１１と下外カップ５との隙間から第２の層へ流れ、第１の層内での乱気流による塵埃の浮遊が抑制される。

さらに、本実施の形態では、清浄空気供給装置２１から供給される清浄空気及び強制排気装置４１から排出される空気により、第１の層内に矢印で示すようなダウンフローが生ずる。これにより、第１の層内で基板１の回転により発生した乱気流が下内カップ４と下外カップ５との間、及び下内カップ４の内側へも流れると共に、第１の層内での塵埃の浮遊がダウンフローで押さえ込まれる。

第１層カバー１１と下外カップ５との隙間から第２の層へ流れた空気には、処理液のミストが含まれる。本実施の形態では、清浄空気供給装置２２から供給される清浄空気及び強制排気装置４２から排出される空気により、第２の層内に矢印で示すようなダウンフローが生ずる。これにより、第１の層から第２の層へ流れた処理液のミストは、排気通路３２を通って、強制排気装置４２から排出される。このとき、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より低くする（Ｐ２＜Ｐ０）ことにより、第２の層内の空気が負圧となって、処理液のミストが第２の層から装置の外へ漏れにくい。

図２は、本発明の他の実施の形態による基板のスピン処理装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、第１層カバー１１と第２層カバー１２との間に、中間カバー１３を設けたものである。その他の構成要素は、図１に示した実施の形態と同様である。

処理室内において、第２の層の外側には、中間カバー１３と第２層カバー１２との間に第３の層が形成されている。本実施の形態では、清浄空気供給装置２２の空気供給量及び強制排気装置４２の排気量を調整することにより、第３の層内の空気の圧力（Ｐ３）を、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より大きく処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より小さくする（Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ０）。

処理室を構成する第２層カバー１２は気密性を有するわけではなく、図１において第２の層内の空気が負圧であっても、処理液のミストが第２層カバー１２のボルトの穴等から拡散等により処理室の外へ漏れることが考えられる。本実施の形態では、第３の層が緩衝領域となって、第２層カバー１２のボルトの穴等から漏れる処理液のミストが少なくなる。

以上説明した実施の形態によれば、処理室内に第１の層及び第２の層を設け、第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）を第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より高くし（Ｐ１＞Ｐ２）、かつ、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より低くする（Ｐ２＜Ｐ０）ことにより、基板を高速で回転させながら基板の処理を行う際、塵埃が基板に付着するのを抑制し、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのを防止することができる。

また、図２に示した実施の形態によれば、第２の層の外側に第３の層を設け、第３の層内の空気の圧力（Ｐ３）を、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より大きく処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より小さくする（Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ０）ことにより、処理液のミストの漏れをさらに少なくすることができる。

なお、本発明は基板の乾燥に限るものではなく、乱気流による塵埃の浮遊が問題となる程に基板を高速で回転させる各種の処理に適用される。

本発明の基板のスピン処理装置を用いることにより、基板を高速で回転させながら基板の処理を行うプロセスにおいて、塵埃が基板に付着するのを抑制することができるので、基板を歩留まり良く製造することができる。従って、電子デバイスのコストが安価となる。

本発明の一実施の形態による基板のスピン処理装置の概略構成を示す図である。 本発明の他の実施の形態による基板のスピン処理装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 基板
２ 回転ステージ
３ 回転軸
４ 下内カップ
５ 下外カップ
１１ 第１層カバー
１２ 第２層カバー
１３ 中間カバー
２１，２２ 清浄空気供給装置
３１，３２ 排気通路
４１，４２ 強制排気装置

Claims (8)

1. 処理室内で基板を回転させながら基板の処理を行う基板のスピン処理装置であって、
   処理室内に、基板を取り囲む第１の層と、第１の層の外側の第２の層とを設け、
   第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）を第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より高くし（Ｐ１＞Ｐ２）、
   かつ、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より低くした（Ｐ２＜Ｐ０）ことを特徴とする基板のスピン処理装置。
2. 第１の層へ清浄空気を供給する第１の清浄空気供給装置と、
   第２の層へ清浄空気を供給する第２の清浄空気供給装置とを備え、
   第１の清浄空気供給装置の空気供給量及び第２の清浄空気供給装置の空気供給量を調整して、第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）及び第２の層内の空気の圧力
   （Ｐ２）を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板のスピン処理装置。
3. 基板の回転数に応じて、第１及び第２の清浄空気供給装置の空気供給量を調整することを特徴とする請求項２に記載の基板のスピン処理装置。
4. 第１の層から強制的に空気を排出する第１の強制排気装置と、
   第２の層から強制的に空気を排出する第２の強制排気装置とを備え、
   第１の強制排気装置の排気量及び第２の強制排気装置の排気量を調整して、第１の層内の空気の圧力（Ｐ１）及び第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板のスピン処理装置。
5. 基板の回転数に応じて、第１及び第２の強制排気装置の排気量を調整することを特徴とする請求項４に記載の基板のスピン処理装置。
6. 処理室内に、第２の層の外側の第３の層をさらに設け、
   第３の層内の空気の圧力（Ｐ３）を、第２の層内の空気の圧力（Ｐ２）より大きく、処理室の外の空気の圧力（Ｐ０）より小さくした（Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ０）ことを特徴とする請求項１に記載の基板のスピン処理装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板のスピン処理装置を用いて、基板を回転させながら基板の処理を行うことを特徴とする基板の製造方法。
8. 請求項７に記載の基板の製造方法を用いて製造された基板を備えたことを特徴とする電子デバイス。

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