JP2000070874A - スピン処理装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は半導体ウエハを回転させて複数の
処理液で順次処理する場合に、その処理を良好に行うこ
とができるスピン処理装置を提供することにある。 【解決手段】 回転駆動される半導体ウエハＵに複数種
の処理液を順次噴射して処理するスピン処理装置におい
て、それぞれ異なる処理液を噴射する複数のノズルチュ
ーブ３９ａ〜３９ｃを有し、これらノズルチューブを、
上記半導体ウエハの周方向のほぼ同じ位置で上下方向に
配置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウエハやガ
ラス基板などのワークを回転させながら処理液で処理す
るスピン処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置や液晶製造装置などにお
いては、ワークとしての半導体ウエハやガラス基板に回
路パタ−ンを形成するリソグラフィプロセスがある。こ
のリソグラフィプロセスは、周知のように上記ワークに
レジストを塗布し、このレジストに回路パタ−ンが形成
されたマスクを介して光を照射し、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などの一連の
工程を数十回繰り返すことで回路パタ−ンを形成するも
のである。

【０００３】上記一連の各工程において、上記ワークが
汚染されていると回路パタ−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−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上記
ワークを洗浄するということが行われている。

【０００４】上記ワークを洗浄する装置としては、複数
枚の半導体ウエハを洗浄液が収容された洗浄タンク内に
漬けて洗浄するバッチ方式と、１枚のワークを回転さ
せ、そのワークに対して洗浄液を噴射させて洗浄する枚
葉方式とがあり、ワークの大型化にともない洗浄効果の
高い枚葉方式が用いられる傾向にある。

【０００５】枚葉方式の洗浄処理装置には、ワークを回
転させながら洗浄するスピン処理装置があり、このスピ
ン処理装置において、洗浄効果を高めるためには、回転
駆動されるワークの上面に処理能力の異なる複数種の処
理液を順次噴射するということが行われている。

【０００６】すなわち、洗浄処理においては、ワークか
ら単に微粒子を洗浄除去すればよいだけでなく、有機
物、金属イオン、さらには酸化膜などを除去することが
要求されることがある。そのような場合、要求される処
理に適した処理液を上記ワークに順次噴射して処理を行
うようにしている。たとえば、微粒子を除去する場合に
は純水が用いられ、有機物の場合にはオゾン水が用いら
れ、さらに金属イオンや酸化膜の処理にはフッ酸が用い
られる。

【０００７】従来、スピン処理装置において、回転駆動
されるワークの上面に異なる種類の処理液を噴射させる
ためには、上記ワークが収容されるスピン処理装置のカ
ップ体の周壁の上端に、複数のノズル体を周方向に沿っ
て所定間隔で配置し、これらノズル体から異なる種類の
処理液を順次噴射することで、上記ワークを処理するよ
うにしている。

【０００８】一方、ワークに複数種の処理液を順次噴射
して処理する場合、それぞれの処理液の噴射を切り換え
る際に処理液が全くかけられない状態があると、ワーク
が乾燥あるいは乾燥状態に近くなることで染みが付いた
り、汚れがこびり付くということがあったり、処理能率
が低下するなどのことがある。

【０００９】そこで、ワークに染みが付いたり、汚れが
こびり付くのを防止したり、あるいは処理能率を高める
などのために、所定の処理液の噴射を停止する前に次の
処理液を噴射させ、互いの処理液の噴射を所定時間オー
バラップさせるということが考えられている。

【００１０】ところで、複数のノズル体を周方向に沿っ
て所定間隔で配置した場合、各ノズル体から噴射される
処理液の噴射方向が異なるから、所定の処理液と、その
次の処理液とを所定時間オーバラップさせると、これら
の処理液の噴射方向が異なることで干渉し合い、液はね
が生じる。

【００１１】そのため、その液はねによってカップ体内
にミストが浮遊し、そのミストがワークの裏面に付着し
たり、処理を終えたワークの表裏面に付着するなどのこ
とによって汚れの原因となり、精密な洗浄ができなくな
るということがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、ワークを
複数種の処理液で処理するために、複数のノズル体をカ
ップ体の周方向に沿って所定間隔で配置し、ワークに対
して所定の処理液と次の処理液とを所定時間オーバラッ
プさせて噴射して洗浄する場合、それぞれの処理液の噴
射方向が異なることで、これら処理液が強く干渉し合
う。そのため、液はねが生じ、その液はねによって洗浄
効果が低下するということがある。

【００１３】この発明は、ワークを複数種の処理液で洗
浄する場合、所定の処理液と次の処理液とを所定時間オ
ーバラップさせて噴射させるようにしても、これら処理
液が互いに強く干渉し合うことがないようにしたスピン
処理装置及びその方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
駆動されるワークに複数種の処理液を順次噴射して処理
するスピン処理装置において、それぞれ異なる処理液を
噴射する複数のノズル体を有し、これらノズル体を、上
記ワークの周方向のほぼ同じ位置で上下方向に配置した
ことを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明は、回転駆動されるワーク
に複数種の処理液を順次噴射して処理するスピン処理装
置において、カップ体と、このカップ体内に設けられ回
転駆動されるとともに上記ワークが着脱自在に支持され
る回転テーブルと、上記カップ体の周壁に取り付けられ
た支持具と、軸方向中途部に支持孔が径方向に貫通して
形成され上記支持具に上下方向に所定間隔で回転角度の
調整可能に設けられた複数の取付軸と、各取付軸の支持
孔に先端部が挿通支持されそれぞれ異なる種類の処理液
を上記ワークに向けて噴射する複数のノズルチューブと
を具備したことを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明は、回転駆動されるワーク
に複数種の処理液を順次噴射して処理するスピン処理方
法において、それぞれの種類の処理液を、上記ワークの
周方向のほぼ同じ位置から所定時間オーバラップさせて
順次噴射することを特徴とする。

【００１７】請求項１乃至請求項３の発明によれば、複
数種の処理液をワークの周方向のほぼ同じ位置から噴射
させるようにしたことで、所定の処理液と次の処理液と
の噴射方向がほぼ同じになるから、互いの処理液をオー
バラップさせて噴射しても、強く干渉し合って液はねが
発生するのを抑制することができる。

【００１８】請求項２の発明によれば、取付軸の角度を
調整してノズルチューブの先端部の向きを変え、処理液
の噴射方向を変えることができ、さらにノズルチューブ
の先端部は上記取付軸の支持孔に挿通支持するだけであ
るから、その取付けや取り外しを容易に行うことができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１はスピンタイプの洗浄装置を
示し、この洗浄装置はカップ体１を有する。このカップ
体１は設置板２上に設けられた下カップ３と、この下カ
ップ３の上側に図示しない上下駆動機構によって上下駆
動自在に設けられた上カップ４とからなる。

【００２０】上記下カップ３の底壁の中心部と載置板２
とにはこれらを貫通する通孔５が形成されており、また
上記下カップ３の周壁３ａは上記上カップ４の二重構造
の周壁４ａにスライド自在に嵌挿し、これら周壁によっ
てラビリンス構造をなしている。

【００２１】上記上カップ４の上面は開口していて、こ
の上カップ４が下降方向に駆動されることで、後述する
ようにカップ体１内で洗浄されたワークとしてのたとえ
ば半導体ウエハＵを取り出したり、未洗浄の半導体ウエ
ハＵを供給できるようになっている。さらに、上記下カ
ップ３の底壁には周方向に所定間隔で複数の排出管６の
一端が接続され、他端は図示しない吸引ポンプに連通し
ている。それによって、上記半導体ウエハＵを洗浄処理
したり、乾燥処理することで上記カップ体１内で飛散す
る洗浄液が排出されるようになっている。

【００２２】上記カップ体１の下面側にはベ−ス７が配
置されている。このベ−ス７には上記カップ体１の通孔
５と対応する位置に取付孔８が形成されていて、この取
付孔８には駆動手段を構成するパルス制御モ−タ９の固
定子９ａの上端部が嵌入固定されている。

【００２３】上記固定子９ａは筒状をなしていて、その
内部には同じく筒状の回転子９ｂが回転自在に嵌挿され
ている。この回転子９ｂの上端面には筒状の連結体１１
が下端面を接合させて一体的に固定されている。この連
結体１１の下端面には上記固定子９ａの内径寸法よりも
大径な鍔部１１ａが形成されている。この鍔部１１ａは
上記固定子９ａの上端面に摺動自在に接合しており、そ
れによって回転子９ｂの回転を阻止することなくこの回
転子９ｂが固定子９ａから抜け落ちるのを規制してい
る。

【００２４】上記連結体１１は上記カップ体１の通孔５
からその内部に突出し、上端面には円板状の回転体１２
が取付け固定されている。この回転体１２の上面の周辺
部には周方向に所定間隔で複数、この実施の形態では６
０度間隔で６本の保持部材１３が回転自在に設けられて
いる。この保持部材１３の上面の偏心位置にはテーパ面
１４ａを有する支持ピン１４が突設され、このテーパ面
１４ａの上端にはロックピン１５が形成されている。

【００２５】カップ体１内に図示しないロボットによっ
て供給された半導体ウエハＵは、周辺部の下面が上記支
持ピン１４のテーパ面１４ａに支持される。その状態で
上記保持部材１３が回転することで、半導体ウエハＵの
周縁部は上記テーパ面１４ａをせり上がり、周縁部がロ
ックピン１５に当接して保持されるようになっている。

【００２６】上記連結体１１の外周面には付勢ばね１６
が設けられている。この付勢ばね１６は上記回転体１２
の下面側にこの回転体１２に対して回転自在に設けられ
た親歯車（図示せず）を所定の回転方向に付勢してい
る。この親歯車には子歯車（図示せず）が噛合してお
り、この子歯車は上記保持部材１３の上記回転体の下面
側に突出した端部に嵌着されている。それによって、上
記保持部材１３は上記付勢ばね１６によりロックピン１
５が半導体ウエハＵの外周面に係合するロック方向に付
勢されている。

【００２７】上記ロックピン１５による半導体ウエハＵ
のロック状態の解除は解除機構１７によって行われる。
この解除機構１７は解除シリンダ１８と、この解除シリ
ンダ１８によって駆動されるア−ム１９と、このア−ム
１９の上端に設けられた解除ピン２１とからなる。

【００２８】上記解除シリンダ１８が作動して解除ピン
２１が上記親歯車の回転を阻止した状態で、上記回転体
１２がパルス制御モ−タ９により上記付勢ばね１６の付
勢力に抗して所定角度回転駆動されることで、上記保持
部材１３が回転され、上記ロックピン１５による半導体
ウエハＵのロック状態が解除されるようになっている。

【００２９】上記回転体１２の中心部には通孔１２ａが
形成されている。上記回転子９ｂには中空状の固定軸２
２が通され、この固定軸２２の上端部は上記回転体１２
の通孔１２ａ内に位置している。固定軸２２の上端には
ノズルヘッド２３が嵌着されている。このノズルヘッド
２３には上記回転体１２に保持された半導体ウエハＵの
下面に向けて洗浄液を噴射する複数の下部洗浄ノズル２
４が設けられているとともに、たとえば窒素などの乾燥
用の気体を噴射する気体用ノズル（図示せず）などが設
けられている。

【００３０】上記固定軸２２の下端部はパルス制御モ−
タ９の下面側に配置された支持体２５の支持孔２５ａに
嵌入固定されている。この支持体２５にはブレ−キシリ
ダ２６が設けられている。このブレ−キシリンダ２６の
駆動軸にはブレ−キシュ−２７が設けられ、このブレ−
キシュ−２７はブレ−キシリンダ２６が作動すること
で、上記パルス制御モ−タ９の下端面に設けられたブレ
−キデイスク２８に圧接する。それによって、上記パル
ス制御モ−タ９の回転子９ｂが回転するのを阻止するよ
うになっている。

【００３１】つまり、回転体１２を付勢ばね１６の付勢
力に抗して所定角度回転させ、上記ロックピン１５によ
る半導体ウエハＵのロック状態を解除しているときに、
停電などによってパルス制御モ−タ９による駆動力が消
失しても、上記回転体１２が付勢ばね１６の復元力で回
転するのを阻止している。それによって、停電が生じた
ときなどであっても、ロックピン１５による半導体ウエ
ハＵの解除状態を確実に維持できるようになっている。

【００３２】上記回転体１２の上面側は乱流防止カバ−
２９によって覆われている。この乱流防止カバ−２９に
は上記ノズルヘッド２３を露出させる開口部２９ａと、
上記保持部材１３を露出させる開口部２９ｂとが形成さ
れている。この乱流防止カバ−２９は上記支持ピン１４
に支持された半導体ウエハＵの下面に所定の間隔で離間
しており、回転体１２の回転にともない半導体ウエハＵ
の下面側で空気流が乱流となるのを防止している。

【００３３】上記上カップ４の周壁の上端には支持具３
１が取り付けられている。この支持具３１は図３と図４
に示すように半円形状の基部３２を有する。この基部３
２の径方向両端部には周方向に沿って長い長孔３３が形
成されていて、この長孔３３を介して上記基部２が図示
しないねじによって上記上カップ４の上端面に固定され
ている。

【００３４】したがって、支持具３１はねじを緩めるこ
とで、上記長孔３３の範囲内で回転方向に角度調整がで
きるようになっている。上記基部３２からは一対の支持
腕３４が所定の角度で突設されている。これら一対の支
持腕３４には、３つの取付孔３５が所定間隔で対応して
形成されている。一対の支持腕３４の対応する一対の取
付孔３５にはそれぞれ取付軸３６が回転自在に支持され
ている。各取付軸３６は支持腕３４から取付孔３５に捩
じ込まれる固定ねじ３７によって所定の回転角度で固定
できるようになっている。つまり、各取付軸３６は角度
調整自在となっている。

【００３５】上記取付軸３６は、図３に示すように一端
に取付孔３５よりも大径な鍔部３６ａが形成され、他端
には周回溝３６ｂが形成されている。そして、一対の取
付孔３５に挿通支持された取付軸３６は、上記鍔部３６
ａを一方の支持腕３４の外面に係合させ、周回溝３６ｂ
を他方の支持腕３４の取付孔３５から突出させ、そこに
Ｏリング４１を取着することで、支持腕３４に抜出不能
に保持されている。

【００３６】なお、図示しないが、支持腕３４の外面に
目盛板を設け、取付軸３６の鍔部３６ａに、たとえばＶ
溝などのインジケータを設けることで、この取付軸３６
の回転角度を設定できるようにしてもよい。

【００３７】各取付軸３６の軸方向中途部には支持孔３
８が径方向に貫通して穿設されている。各支持孔３８に
はノズル体としての第１乃至第３のノズルチューブ３９
ａ〜３９ｃの先端部がそれぞれ着脱自在に挿通支持され
ている。これらノズルチューブ３９ａ〜３９ｃはフッ素
樹脂などの可撓性を有する合成樹脂によって形成されて
いる。

【００３８】各ノズルチューブ３９ａ〜３９ｃの基端部
は図示しないそれぞれ異なる種類の処理液の供給部に接
続されている。たとえば、第１のノズルチューブ３９ａ
は純水の供給部に接続され、第２のノズルチューブ３９
ｂはオゾン水の供給部に接続されている。さらに、第３
のノズルチューブ３９ｃはフッ酸の供給部に接続されて
いる。したがって、上記半導体ウエハＵに対して純水、
オゾン水及びフッ酸を順次噴射することができるように
なっている。

【００３９】つぎに、上記構成のスピン処理装置によっ
て半導体ウエハＵを洗浄処理する場合について説明す
る。まず、各ノズルチューブ３９ａ〜３９ｃからの処理
液が図２に鎖線で示すように回転体１２に支持された半
導体ウエハＵの径方向中心部に噴射されるよう、取付軸
３６を回転させて各ノズルチューブ体３９ａ〜３９ｃの
先端部の角度を調整する。

【００４０】ついで、上記半導体ウエハＵが保持された
回転体１２を回転させ、最初に第１のノズルチューブ３
９ａから半導体ウエハＵに向けて純水を噴射する。それ
によって、半導体ウエハＵの表面に付着した塵埃を洗浄
除去する。

【００４１】純水による洗浄を所定時間行ったならば、
その噴射を停止する前に第２のノズルチューブ３９ｂか
らオゾン水を噴射する。つまり、純水とオゾン水との噴
射を所定時間オーバラップして行う。

【００４２】それによって、純粋で洗浄処理された半導
体ウエハＵを乾燥させたり、乾燥状態に近い状態にする
ことなく、オゾン水による処理に移行することができる
から、純水によって洗浄された塵埃を半導体ウエハＵに
付着させることなく、良好に除去することができる。

【００４３】オゾン水による処理を所定時間行ったなら
ば、このオゾン水の噴射を停止する前に第３のノズルチ
ューブ３９ｃからフッ酸を噴射する。つまり、オゾン水
とフッ酸との噴射を所定時間オーバラップして行う。

【００４４】それによって、オゾン水によって処理され
た半導体ウエハＵを乾燥させたり、乾燥状態に近い状態
にすることなくフッ酸による処理に移行することができ
るから、オゾン水によって処理された有機物を半導体ウ
エハＵから良好に除去することができる。

【００４５】フッ酸による処理を所定時間行ったなら
ば、フッ酸の噴射を停止する前に第１のノズルチューブ
３９ａから純水を噴射し、フッ酸と純水とを所定時間オ
ーバラップさせて噴射した後、フッ酸の噴射を停止して
純水の噴射だけを所定時間行う。

【００４６】それによって、フッ酸により半導体ウエハ
Ｕから除去された金属イオンや酸化膜などの汚れが確実
に除去されることになる。つまり、半導体ウエハＵは最
後に純水によってすすぎ洗浄されることになる。

【００４７】このように、純水とオゾン水、オゾン水と
フッ酸およびフッ酸と純水とをそれぞれ所定時間オーバ
ラップさせて噴射するようにしたことで、そのオーバラ
ップによって前の工程の処理液で半導体ウエハＵから除
去された汚れを確実に取り除くことができる。しかも、
オーバラップさせることで、所定の処理液から次の処理
液へ移行するときに無駄な時間が生じることがなくなる
から、処理能率の向上を計ることができる。

【００４８】上記各種の処理液は半導体ウエハＵの周方
向の同一箇所に上下方向に設けられた第１乃至第３のノ
ズルチューブ３９ａ〜３９ｃから噴射される。つまり、
各処理液は半導体ウエハＵの周方向の同一方向から径方
向の中心部に向けて噴射される。

【００４９】そのため、上述したようにそれぞれの処理
液を所定時間オーバラップさせて噴射するようにして
も、二種類の処理液は同一方向から噴射されているた
め、これら処理液がぶつかり合っても、液はねが発生す
るということがほとんどないから、液はねによってカッ
プ体１内にミストが発生し、処理し終えた半導体ウエハ
Ｕに付着して汚染の原因となるのをなくすことができ
る。

【００５０】上記各ノズルチューブ３９ａ〜３９ｃは取
付軸３６の支持孔３８に挿通支持するようにした。つま
り、ノズルチューブ３９ａ〜３９ｃは、先端部を支持孔
３８に着脱自在に挿通支持したため、その交換作業を容
易に、しかも迅速に行うことができる。

【００５１】上記取付軸３６は支持具３１に対して角度
調整自在であり、支持具３１はカップ体１に長孔３３を
介して水平方向の角度調整自在に取り付けられている。
そのため、上記取付軸３６の支持孔３８に挿通支持され
たノズルチューブ３９ａ〜３９ｃの先端部は水平方向及
び上下方向に向きを調整することができるから、半導体
ウエハＵの上面の所定の部位に向けて処理液を確実に噴
射することができる。

【００５２】この発明は上記一実施の形態に限定され
ず、たとえばワークとしては半導体ウエハに代わり、液
晶用ガラス基板などであってもよく、要は精密な洗浄が
要求される板状部材であればよい。

【００５３】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明によれば、
複数種の処理液をワークに順次噴射してそのワークを処
理する場合、複数種の処理液をワークの周方向のほぼ同
じ位置から噴射するようにした。

【００５４】そのため、所定の処理液と次の処理液との
噴射方向がほぼ同じになることで、互いの処理液をオー
バラップさせて噴射しても、それら処理液が強く干渉し
合って液はねによるミストが発生するのを防止できるか
ら、処理が終了したワークにミストが付着して汚染ノ 原
因となるのを防止することができる。

【００５５】請求項２の発明によれば、支持具に回転角
度の調整自在に設けられた取付軸に支持孔を形成し、こ
の支持孔にノズルチューブの先端部を挿通支持するよう
にした。

【００５６】そのため、上記取付軸の角度を変えること
で、ノズルチューブの先端部の向きを容易に調整して処
理液の噴射方向を変えることができ、さらにノズルチュ
ーブの先端部は上記取付軸の支持孔に挿通支持するだけ
であるから、その取付けや取り外しを容易に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示すスピン処理装置
の概略的構成の断面図。

【図２】支持具の取付け状態の拡大図。

【図３】同じく支持具の平面図。

【図４】同じく支持具の側面図。

【符号の説明】

３１…支持具 ３６…取付軸 ３８…支持孔 ３９ａ〜３９ｃ…ノズルチューブ Ｕ…半導体ウエハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動されるワークに複数種の処理液
   を順次噴射して処理するスピン処理装置において、 それぞれ異なる処理液を噴射する複数のノズル体を有
   し、これらノズル体を、上記ワークの周方向のほぼ同じ
   位置で上下方向に配置したことを特徴とするスピン処理
   装置。
2. 【請求項２】 回転駆動されるワークに複数種の処理液
   を順次噴射して処理するスピン処理装置において、 カップ体と、 このカップ体内に設けられ回転駆動されるとともに上記
   ワークが着脱自在に支持される回転テーブルと、 上記カップ体の周壁に取り付けられた支持具と、 軸方向中途部に支持孔が径方向に貫通して形成され上記
   支持具に上下方向に所定間隔で回転角度の調整可能に設
   けられた複数の取付軸と、 各取付軸の支持孔に先端部が挿通支持されそれぞれ異な
   る種類の処理液を上記ワークに向けて噴射する複数のノ
   ズルチューブとを具備したことを特徴とするスピン処理
   装置。
3. 【請求項３】 回転駆動されるワークに複数種の処理液
   を順次噴射して処理するスピン処理方法において、 それぞれの種類の処理液を、上記ワークの周方向のほぼ
   同じ位置から所定時間オーバラップさせて順次噴射する
   ことを特徴とするスピン処理方法。