JP2000164555A - 基板乾燥装置及び方法 - Google Patents

基板乾燥装置及び方法

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JP2000164555A JP10340406A JP34040698A JP2000164555A JP 2000164555 A JP2000164555 A JP 2000164555A JP 10340406 A JP10340406 A JP 10340406A JP 34040698 A JP34040698 A JP 34040698A JP 2000164555 A JP2000164555 A JP 2000164555A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い強度の装置構成を必要とすることなく、
しかも、乱気流の発生を抑えて、基板を清浄なままで迅
速に乾燥できる基板乾燥装置及び方法を提供する。 【解決手段】 基板Wを保持する回転体14を回転させ
て基板に付着する液体を飛散させる基板回転手段18
と、基板の上面及び/又は下面から該基板に向けて熱光
線を照射する光源22a,22bと、前記基板回転手段
の回転数を変化させる制御手段26とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、洗浄等の
処理が終わった半導体ウエハ等の基板を乾燥させるのに
好適な基板乾燥装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に、配線間距離が0.5μm以下の光
リソグラフィの場合は、焦点深度が浅くなるためにステ
ッパの結像面の高い平坦度を必要とする。また、基板上
に配線間距離より大きなパーティクルが存在すると、配
線がショートするなどの不具合が生じるので、基板の処
理においては、平坦化とともに清浄化を図ることが重要
となる。このような事情は、マスク等に用いるガラス基
板、或いは液晶パネル等の基板のプロセス処理において
も同様である。
【0003】この平坦化・清浄化を具現化する従来の研
磨装置として、図5に示すように、研磨部100、ロー
ド・アンロード部102、2基の搬送機104a,10
4b、3つの洗浄機106a,106b,106c、及
び必要に応じて反転機108を備えたものがある。洗浄
工程においては、前段の洗浄機106a,106bにお
いて、基板に各種の薬液等を作用させた後、この薬液等
を純水などを用いた洗浄で洗い流し、その後に後段の洗
浄機(スピン乾燥装置)106cで基板に付着する水分
を除去する乾燥が行われている。
【0004】図6は、この種のスピン乾燥装置の一般的
な構成を示すもので、放射状に延びるアーム10の先端
に基板Wの周縁部を把持するチャック爪12を設けた回
転テーブル(回転体)14が備えられ、この回転テーブ
ル14はサーボモータ等の駆動に伴って回転する回転軸
16に連結されている。これにより、基板Wを回転テー
ブル14のチャック爪12で把持した状態で、回転テー
ブル14と基板Wとを一体に2000〜5000rpm
程度の高速で回転させて、基板Wをスピン乾燥させるよ
うにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のス
ピン乾燥装置においては、チャック爪で基板を把持した
状態で基板と回転テーブル(回転体)とが一体となって
高速(2500〜4000rpm)で回転するため、チ
ャック爪及び回転体に回転に伴う遠心力に耐える強度が
必要となって、装置としての重量の増大やコストアップ
に繋がってしまう。また、回転体や基板の高速回転に伴
って基板の周辺に乱気流が発生し、この乱気流に乗って
パーティクルが基板の近傍に飛散し、これが清浄な基板
を逆汚染する原因となる。乾燥工程の前半では、基板上
に残る洗浄液が保護膜として作用するために逆汚染の可
能性は低いが、乾燥工程の後半では、基板自体の面が露
出するので逆汚染の可能性が高くなる。
【0006】更に、スピン乾燥では、基板上に存在する
多量の洗浄液を迅速に吹き飛ばすことができるが、洗浄
液の量が少なくなって薄い液膜となると、これに作用す
る遠心力に比べて基板への付着力が大きくなり、回転数
を上げても液膜が飛散しにくくなっているので乾燥に時
間を要していた。
【0007】本発明は、かかる事情に鑑みて、高い強度
の装置構成を必要とすることなく、しかも、乱気流の発
生を抑えて、基板を清浄なままで迅速に乾燥できる基板
乾燥装置及び方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、基板を保持する回転体を回転させて基板に付着する
液体を飛散させる基板回転手段と、基板の上面及び/又
は下面から該基板に向けて熱光線を照射する光源とを有
することを特徴とする基板乾燥装置である。
【0009】これにより、遠心力の作用で基板に付着す
る液体を飛散させつつ、熱光線の照射によって基板を昇
温させ、加熱による蒸発を補助として使用することで、
基板を高速で回転することなく、乱気流による基板の汚
染を防ぎつつ基板を迅速に乾燥させることができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、回転体の回転軸
線に沿って、光源と電源とを結ぶ電線を挿通させる軸孔
を設けたことを特徴とする請求項1に記載の基板乾燥装
置である。これにより、基板の下面を照射する光源と電
源を接続する電線を回転体の回転と干渉なく配置するこ
とができる。回転手段の周囲に、例えば、清浄空気の下
降流を形成することにより清浄雰囲気を形成する空調手
段を設けてもよい。また、回転体の少なくとも一部を照
射光が透過可能な透明体で構成したり、光源の後ろに反
射鏡を設けることで、光源を効率的に利用するようにし
てもよい。
【0011】前記基板回転手段の回転数を変化させる制
御手段を設けてもよい。これにより、基板に多量の液体
が付着する前半の工程では、例えば1000rpm程度
の比較的高速で基板を回転させて液体を効率的に飛散さ
せ、液体の付着量が減少した時点で、基板の回転数を例
えば数十回転(rpm)に低下させて乱気流の発生を抑
制しつつ、同時に基板への熱光線の照射による基板表面
の昇温による蒸発を補助的に用い、基板上の液膜を効率
的に除去する。
【0012】請求項3に記載の発明は、基板を収容する
収容部と、基板を化学機械的に研磨する研磨部と、請求
項1又は2に記載の基板乾燥装置と、基板をこれらの装
置の間で搬送する搬送機構とを有することを特徴とする
基板の研磨装置である。もちろん、研磨部と乾燥装置の
間に洗浄装置を設けてもよく、乾燥装置に洗浄機能を持
たせるようにしてもよい。
【0013】請求項4に記載の発明は、基板を高速で回
転させて基板に付着する液体を飛散させる1次工程と、
基板の上面及び/又は下面から該基板に向けて熱光線を
照射しつつ基板を低速で回転させて基板に付着する液膜
を蒸発させつつ除去する2次工程とを有することを特徴
とする基板乾燥方法である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。図1は、この発明の第1の実施
の形態の基板乾燥装置を示すもので、図5の従来例と同
様に、放射状に延びるアーム10の先端に基板Wの周縁
部を把持するチャック爪12を設けた回転テーブル(回
転体)14を有している。この回転テーブル14はサー
ボモータ18の出力軸に一体に連結された回転軸16に
連結され、これらの回転軸16とサーボモータ18の出
力軸には上下に連通する通孔20が設けられている。
【0015】回転テーブル14の内部及び上方には、チ
ャック爪12で保持した基板Wの上面及び下面に熱光線
を照射するための光源22a,22bが設置されてい
る。この光源22a,22bは、例えばハロゲンランプ
や赤外線ランプ等からなり、基板Wの上面及び下面の全
面に熱光線が行き渡るように、基板Wの中心上方に所定
間隔離れた位置に配置されている。回転テーブル14の
内部の光源22aに給電するための配線24は、通孔2
0内を挿通して外部電源に接続されており、これによっ
て、回転テーブル14及び回転軸16の回転を阻害せず
に、またブラシ接点を用いることなしに給電が可能にな
っている。
【0016】更に、サーボモータ18と電気的な情報の
交換を行って、その回転速度及び回転角度の検知及び制
御を行うとともに、光源22a,22bをオン−オフ制
御する制御装置26が備えられている。乾燥装置は、全
体として水滴飛散防止用の側壁によって囲われており、
これの下部には排水設備が設けられている。また、側壁
によって囲われた空間に清浄な下降気流を形成する空調
設備も付設されている。なお、この基板乾燥装置は、例
えば、純水等の洗浄液を供給するノズルや、基板面に接
離可能な洗浄部材を設けることで、洗浄装置と兼用する
こともできる。
【0017】次に、上記実施の形態の基板乾燥装置によ
る乾燥工程を図2を参照して説明する。先ず、洗浄工程
を終えて洗浄液で濡れた状態の基板Wをチャック爪12
で把持して回転テーブル14に固定して、光源22a,
22bから熱光線を基板Wの上下面に照射して、基板W
の温度を上昇させる。空調装置を作動させて清浄な下降
気流を形成しつつ、回転テーブル14を、その回転数N
1が例えば1000rpmくらいの乱気流の発生が抑制
される程度の回転数で例えば5〜10秒くらいの所定時
間(t〜t)回転させて、0.1〜数ミリの厚さま
で、存在する洗浄液の液膜を基板Wから飛散させる1次
乾燥工程を行う。
【0018】次に、光源22a,22bから熱光線を基
板Wの上下面に照射しつつ、回転テーブル14の回転数
N2が500rpm以下、好ましくは数十回転程度の低
速で所定期間(t〜t)回転させ、基板Wの温度を
初期の温度TからTに上昇させる。これにより、基
板Wに薄く残った液膜を主に蒸発させることによって除
去し、乾燥させる2次乾燥工程を行う。回転テーブル1
4を低速で回転させることによって、高速回転に伴う乱
気流の発生を低減させ、パーティクルの飛散による基板
の再汚染の危険を回避し、しかも基板Wの上面と下面に
熱光線を照射して、基板表面に残留する液体を迅速に蒸
発させ、乾燥時間を短縮させることができる。
【0019】そして、基板Wの乾燥が終了した後に、基
板Wの回転と、光源22a,22bからの熱光線の照射
を止め、チャック爪12による基板Wの把持を解いて、
図示しない搬送装置により基板Wを次工程に搬出する。
【0020】上記においては、1次及び2次の両方の工
程において上下から光源22a,22bからの熱光線の
照射を行ったが、光源の昇温能力が充分高い場合には、
2次工程においてのみ照射を行なう、あるいは上下のい
ずれか一方のみから照射を行なうようにしてもよい。ま
た、1次高速乾燥工程の途中から熱光線の放射を行い、
2次低速乾燥工程開始時に基板が昇温されているよう
に、熱光線照射のタイミングを制御することもできる。
【0021】図3は、本発明の第2の実施の形態を示す
もので、この実施の形態の基板乾燥装置は、第1の実施
の形態における点状の光源(点光源)22a,22bの
代わりに、基板Wの直径方向に直線状に延びる光源(線
光源)28a,28bを使用したもので、その他の構成
は同じである。このように、直線状に延びる光源28
a,28bを使用することにより、加熱の偏りを防止す
ることができる。もちろん、線光源を放射状に複数配置
してもよい。
【0022】図4は、本発明の第3の実施の形態を示す
もので、この実施の形態の基板乾燥装置は、第1の実施
の形態における点光源22a,22bの裏側に反射板3
0a,30bを配置しており、その他の構成は同じであ
る。これにより、反射板30a,30bで反射した熱光
線を、基板Wの上下面の全面に亘ってより均一にかつ効
率良く照射して、基板Wの上下面をより均一に加熱する
ことができる。
【0023】なお、上記においては1つの光源を用いた
が、乾燥装置の回転体の内部及び上部に複数の光源を配
置しても良く、また、回転体の所定部分を熱光線が透過
可能な透明体で構成することによって、基板への遮光を
防止するようにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
遠心力の作用で基板に付着する液体を飛散させつつ、熱
光線の照射によって基板を昇温させ、加熱による蒸発を
補助として使用することで、基板を高速で回転すること
なく、乱気流による基板の汚染を防ぎつつこれを迅速に
乾燥させることができる。従って、高い強度の装置構成
を必要とすることなく、基板を清浄なままで迅速に乾燥
できる基板乾燥装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の基板乾燥装置を示
す縦断正面図である。
【図2】乾燥工程における基板回転数及び基板温度と時
間との関係を示すグラフである。
【図3】本発明の第2の実施の形態の基板乾燥装置を示
す縦断正面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態の基板乾燥装置を示
す縦断正面図である。
【図5】従来の研磨装置の構成を示す図である。
【図6】従来の基板乾燥装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 アーム 12 チャック爪 14 回転テーブル(回転体) 18 サーボモータ 20 通孔 22a,22b,28a,28b 光源 24 配線 26 制御装置 30a,30b 反射板 W 基板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を保持する回転体を回転させて基板
    に付着する液体を飛散させる基板回転手段と、 基板の上面及び/又は下面から該基板に向けて熱光線を
    照射する光源と、 前記基板回転手段の回転数を変化させる制御手段とを有
    することを特徴とする基板乾燥装置。
  2. 【請求項2】 前記回転体の回転軸線に沿って、前記光
    源と電源とを結ぶ電線を挿通させる軸孔を設けたことを
    特徴とする請求項1に記載の基板乾燥装置。
  3. 【請求項3】 基板を収容する収容部と、基板を化学機
    械的に研磨する研磨部と、請求項1又は2に記載の基板
    乾燥装置と、基板をこれらの装置の間で搬送する搬送機
    構とを有することを特徴とする基板の研磨装置。
  4. 【請求項4】 基板を高速で回転させて基板に付着する
    液体を飛散させる1次工程と、基板の上面及び/又は下
    面から該基板に向けて熱光線を照射しつつ基板を低速で
    回転させて基板に付着する液膜を蒸発させつつ除去する
    2次工程とを有することを特徴とする基板乾燥方法。
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