JP2001144066A - スピン処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出された処理液が半導体ウエハの回転によ
ってミストとなって飛散し、特に、その半導体ウエハの
裏面に付着する現象を低減することができるスピン処理
装置を得ること。 【解決手段】 本発明のスピン処理装置１Ａは、ベース
２に固定された回転駆動装置３により半導体ウエハＳを
水平状態で保持しながら所定の回転数で回転させ、その
表面にノズル６からリンス液Ｌを吐出して洗浄し、その
吐出したリンス液Ｌの飛散を防止するために半導体ウエ
ハＳの外周を含むほぼ全体の外周部がカップ７で覆われ
たスピン処理装置において、回転駆動装置３を覆い、上
端が半導体ウエハＳの外周部近傍の直下に在り、下端が
前記ベース２に接触するよう筒状の壁９を配設し、更
に、この筒状の壁９の外方と内方の領域に通じ、ダウン
フローの気流が生じるように排気口８、１０を設け、前
記壁９の外側領域の排気口８からダウンフローの気体を
吸引、排気した直後に前記壁９の内側領域の排気口１０
からミストを含むエアを吸引、排気するように構成され
ている。

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、半導体ウ
エハなどの板状被処理物を回転させながら洗浄などの処
理を行うスピン処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、図４乃至図６を参照しながら、従
来技術のスピン処理装置を説明する。なお、以下の本明
細書においては、板状被処理物として半導体ウエハを採
り上げ、その半導体ウエハを基に半導体装置を製造する
製造工程で、その半導体ウエハの表面を洗浄し、乾燥さ
せる場合に用いる装置としてスピン処理装置を採り上げ
て説明する。

【０００３】図４は従来技術のスピン処理装置の略線的
な断面側面図、図５は図４に示したスピン処理装置の右
半分におけるクリーンエアの流速と半導体ウエハの裏面
に発生する渦流の状態を解析したコンピュータシミュレ
ーション結果を示した図、そして図６は図５に示したス
ピン処理装置の右半分における、リンス液を吐出した場
合のミスト発生状態及びミストの分布状態をコンピュー
タシミュレーションにより解析した結果を示した図であ
る。

【０００４】半導体装置の製造工程においては、板状被
処理物としての半導体ウエハを高い清浄度で洗浄するこ
とが要求される工程がある。半導体ウエハの洗浄処理と
しては、半導体ウエハの表面に付着したパーティクルを
除去するだけでなく、回転によるリンス液のミストなど
の影響で、処理後のウォーターマークの付着を防止する
ことも重要な目的となる。半導体ウエハの洗浄処理工程
として、リンス液によるリンス処理を行い、ついで、半
導体ウエハの表裏面に残留するリンス液を除去するため
に乾燥処理が行われる。このようなリンス処理及び乾燥
処理を行う場合、これらの処理を連続して行うことがで
きるスピン処理装置が用いられる。

【０００５】従来技術のスピン処理装置は、図４に示し
たような構成、構造の装置である。即ち、図４におい
て、符号１は全体として、従来技術のスピン処理装置を
指す。このスピン処理装置１は、ベース２と、このベー
ス２に固定された回転駆動装置３と、この回転駆動装置
３の回転軸に固定され、半導体ウエハＳを水平状態で吸
引、固定する円盤状の吸引ヘッド４と、前記回転駆動装
置３を覆うカバー５と、半導体ウエハＳを洗浄処理する
ための処理液を半導体ウエハＳの表面に吐出するノズル
６と、半導体ウエハＳと接触せず、処理液が装置外へ飛
散するのを防止するためのカップ７と、半導体ウエハＳ
の処理時にカップ７内で発生する処理液などのミストや
パーティクルなどが半導体ウエハＳに付着するのを防止
するために、これらをベース２に開けられた排気口８を
通じて外部に吸引、排気する吸引ポンプ（不図示）と、
半導体ウエハＳを搬入、搬出するための搬送装置（不図
示）とから構成されている。

【０００６】このスピン処理装置１を用いて半導体ウエ
ハＳを洗浄する場合には、先ず、搬送装置で半導体ウエ
ハＳを装置内に搬入し、その半導体ウエハＳの裏面を吸
引ヘッド４により吸引し、水平状態に保持、固定する。
次に、回転駆動装置３及び吸引ポンプを作動させ、半導
体ウエハＳを吸引ヘッド４と共に所定の回転数で回転さ
せ、また、装置の上方からクリーンエアを供給し、カッ
プ７内で下方へ流れるエアーの流れを発生させる。そし
て回転している半導体ウエハＳの表面にノズル６から処
理液であるリンス液Ｌを吐出、供給する。所定の時間経
過後、リンス液Ｌの半導体ウエハＳ表面への吐出を停止
する。しかし、半導体ウエハＳ及び吸引ヘッド４を回転
させたままとする。半導体ウエハＳの表面に付着したリ
ンス液Ｌは、その半導体ウエハＳの回転による遠心力に
よって除去され、乾燥状態となる。洗浄及び乾燥中は前
記排気口８に接続されている吸引ポンプ（不図示）が作
動しており、リンス液Ｌ及びそのミストを排気口８から
外部に排気する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５は半導体ウエハＳ
を回転させ、クリーンエアを上方から流し、排気口８か
ら吸引、排気した場合の前記クリーンエアの流速と半導
体ウエハＳの裏面に発生する渦流の状態を解析したコン
ピュータシミュレーション結果を示した図であって、前
記排気口８から強制的にクリーンエアが吸引されている
ために、クリーンエアの流速は、回転している半導体ウ
エハＳ及び吸引ヘッド４の外方と前記カップ７の内面と
の間を通過する時が最も速い。この最大流速の下向きの
クリーンエアの流れはカバー５にぶつかって半導体ウエ
ハＳの裏面の外周領域に吹き上がり、前記最大流速に次
ぐ速い流速で時計方向回りの渦Ｔａとなり、この渦Ｔａ
の流速及び向きに影響されて半導体ウエハＳの裏面中央
部に反時計方向に流速が遅くなった渦Ｔｂが発生する。
更に、この渦Ｔｂの影響により半導体ウエハＳの裏面の
内方に時計方向の向きの比較的流速が遅い渦Ｔｃが発生
する。

【０００８】従って、前記の洗浄時に、または洗浄終了
後リンスが残っている時（乾燥時）に、回転している半
導体ウエハＳの表面にリンス液Ｌをノズル６により吐出
すると、半導体ウエハＳなどの回転によって、吐出した
リンス液Ｌはミストとなり、そしてエアの流れ、即ち、
前記のように連鎖的に発生するエアの渦に影響されなが
ら前記ミストが半導体ウエハＳの裏面のミスト飛散領域
Ａに飛散する。

【０００９】このように前記クリーンエアの流れの分布
が良好でないと、カップ７内で発生、飛散したパーティ
クルやミストが、直接、前記排気口８から排気し難く、
半導体ウエハＳの下部領域への回り込み量が多くなり、
そして一度半導体ウエハＳの裏面に回り込んだミストは
クリーンエアに置換され難く、そのミストは半導体ウエ
ハＳの裏面へ付着する。

【００１０】図６は前記ミストの半導体ウエハＳへの回
り込みの状態をコンピュータシミュレーションし、その
ミストの流れを時系列でに示した図である。同図Ａはリ
ンス液Ｌの吐出が終了し、半導体ウエハＳの表面に残っ
ている状態でクリーンエアのみが流れがされている状態
を示していて、この状態で乾燥を開始すると、その直後
の同図Ｂに示したように、ミストが前記のように吹き上
がり始めた状態が発生し、これが前記渦の連鎖発生によ
るエアの流れに乗って同図Ｃ、同図Ｄ、同図Ｅに示され
ているように半導体ウエハＳの裏面のほぼ全面にわたり
飛散する。そして同図Ｆ、Ｇ・・・Ｋに示したように、
クリーンエア中に拡散しながら排気口８から外部に排出
されて行く状態が判る。

【００１１】このため、クリーンエアの流れ分布を最適
な状態にする（即ち、排気効率を向上させる）ため、例
えば、特開平０５−２３４８７４「処理装置」に開示さ
れているように、カップ７の形状に工夫を凝らしたり、
半導体ウエハＳの回転数をコントロールするなどの対策
が行われてきたが、半導体ウエハＳの裏面においては、
その構造上、ミストが回り込み易いため、そのミストが
ウォーターマークのような汚染の原因になるということ
があった。

【００１２】従って、本発明はこのような課題を解決し
ようとするものであって、吐出された処理液が被処理物
である半導体ウエハの回転によってミストとなって飛散
し、特に、その半導体ウエハの裏面に付着する現象を低
減することができるスピン処理装置を得ることを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】それ故、請求項１に記載
の発明では、ベースに固定された回転駆動装置により被
処理物を水平状態で保持しながら所定の回転数で回転さ
せ、そして前記被処理物の表面にノズルにより薬液を吐
出し、その表面を処理し、吐出した薬液の飛散を防止す
るために前記被処理物の外周を含むほぼ全体の外周部が
カップで覆われたスピン処理装置において、そのスピン
処理装置を、前記回転駆動装置を覆い、上端が前記被処
理物の外周部近傍の直下に在り、下端が前記ベースに接
触するように配設された隔離部材を備え、前記隔離部材
の外方と内方の領域に通じ、ダウンフローの気流が生じ
るように排気口がそれぞれ設けられており、そして、前
記隔離部材の外側領域の排気口からダウンフローの気体
を吸引、排気した直後に前記隔離部材の内側領域の排気
口から気体を吸引、排気する ように構成して、前記課
題を解決している。

【００１４】従って、請求項１に記載の発明によれば、
半導体ウエハの裏面の領域に回り込むミストの量を極め
て少なくでき、また、回り込んだミストも内方の排気口
から効率よく排気することができ、半導体ウエハの汚染
を防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３を参照しなが
ら、本発明の好適な実施形態のスピン処理装置を説明す
る。

【００１６】図１は本発明の一実施形態のスピン処理装
置の略線的な断面側面図、図２は図１に示したスピン処
理装置の右半分におけるクリーンエアの流速と半導体ウ
エハの裏面に発生する渦流の状態を解析したコンピュー
タシミュレーション結果を示した図、そして図３は図２
に示したスピン処理装置の右半分における、リンス液を
吐出した場合のミスト発生状態及びミストの分布状態を
コンピュータシミュレーションにより解析した結果を示
した図である。

【００１７】なお、本発明のスピン処理装置において
は、従来技術のスピン処理装置１の構成部分と同一の構
成部分には同一の符号を付し、それらの構成部分の説明
を省略する。

【００１８】図１において、符号１Ａは本発明のスピン
処理装置を指す。このスピン処理装置１Ａは、従来技術
のスピン処理装置１において、前記回転駆動装置３を覆
い、上端が前記半導体ウエハＳの外周部近傍の直下に在
り、下端が前記ベース２に接触するように隔離部材、例
えば、筒状の壁９を配設し、その筒状の壁９の内側のベ
ース２に貫通孔の排気口１０を開けて構成されている。
そして、不図示の吸引ポンプにより、前記筒状の壁９の
外方の排気口８からダウンフローのエアを吸引、排気し
た直後に前記筒状の壁９の内方の排気口１０からエアを
吸引、排気するように構成されている。

【００１９】本発明のスピン処理装置１Ａを、以上のよ
うに構成することにより、前記のような洗浄時に、回転
している半導体ウエハＳの表面にリンス液Ｌをノズル６
により吐出して洗浄し、一定時間後、洗浄が終了する
と、リンス液Ｌの供給を停止し、回転による遠心力によ
って半導体ウエハＳの表面のリンス液Ｌを除去する。そ
うすると、半導体ウエハＳなどの回転によって、吐出し
たリンス液Ｌは遠心力によりミストとなって飛散し、半
導体ウエハＳは乾燥する。同時に図２に示したような、
吸引ポンプの作動によって外側領域（前記ミスト飛散領
域）Ａに生じているダウンフローのエアの流れに引き込
まれ、前記ミストが前記筒状の壁９とカップ７の内壁と
の間に流れ込み、殆ど全てのミストを排気口８から外部
に排気することができる。

【００２０】ところが、前記筒状の壁９の上端は回転し
ている半導体ウエハＳの裏面に接触させることができな
いため、両者間に若干の隙間があり、前記リンス液Ｌの
飛散過程において、図３Ｃに示したように、この隙間か
ら前記の好ましないミストが筒状の壁９の内側領域Ｂに
も若干回り込んで入る。

【００２１】本発明のスピン処理装置１Ａにおいては、
この状態が生じた瞬間に前記排気口１０に接続されてい
る吸引ポンプ（不図示）を作動させる。そうすると、前
記若干のミストは筒状の壁９の内側に沿って吸引され、
同図Ｄ以下に示したように、ミストは瞬時に吸引されて
排気口１０から外部に排気され、同図Ｉ以下に示したよ
うに、半導体ウエハＳの裏面はほぼクリーンエアに保つ
ことができる。このため、半導体ウエハＳの裏面へのミ
スト付着を抑制することができる。

【００２２】前記実施形態のスピン処理装置１Ａにおい
ては、隔離部材として筒状の壁９で形成したが、被処理
物の形状によっては、多角形であってもよく、また、板
状の壁でなくて構造物であってもよい。また、排気口
８、１０もベース２部分やスピン処理装置１Ａの底面で
なくてもよく、側面に設けてもよいことを付言してお
く。

【００２３】

【発明の効果】従って、本発明のスピン処理装置によれ
ば、簡単な機構を付加するだけでスピン処理時に生じが
ちな薬液による被処理物の汚染を抑制でき、製品歩留ま
りが向上し、品質も保証することができるなど、数々の
優れた効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のスピン処理装置の略線
的な断面側面図である。

【図２】 図１に示したスピン処理装置の右半分におけ
るクリーンエアの流速と半導体ウエハの裏面に発生する
渦流の状態を解析したコンピュータシミュレーション結
果を示した図である。

【図３】 図２に示したスピン処理装置の右半分におけ
る、リンス液を吐出した場合のミスト発生状態及びミス
トの分布状態をコンピュータシミュレーションにより解
析した結果を示した図である。

【図４】 従来技術のスピン処理装置の略線的な断面側
面図である。

【図５】 図４に示したスピン処理装置の右半分におけ
るクリーンエアの流速と半導体ウエハの裏面に発生する
渦流の状態を解析したコンピュータシミュレーション結
果を示した図である。

【図６】 図５に示したスピン処理装置の右半分におけ
る、リンス液を吐出した場合のミスト発生状態及びミス
トの分布状態をコンピュータシミュレーションにより解
析した結果を示した図である。

【符号の説明】

１Ａ…本発明の一実施形態のスピン処理装置、２…ベー
ス、３…回転駆動装置、４…吸引ヘッド、５…カバー、
６…ノズル、７…カップ、８，１０…排気口、９…筒状
の壁、Ａ…外側領域（ミスト飛散領域）、Ｂ…内側領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースに固定された回転駆動装置により
   被処理物を水平状態で保持しながら所定の回転数で回転
   させ、そして前記被処理物の表面にノズルにより薬液を
   吐出し、その表面を処理し、吐出した薬液の飛散を防止
   するために前記被処理物の外周を含むほぼ全体の外周部
   がカップで覆われたスピン処理装置において、 前記回転駆動装置を覆い、上端が前記被処理物の外周部
   近傍の直下に在り、下端が前記ベースに接触するように
   配設された隔離部材を備え、 前記隔離部材の外方と内方の領域に通じ、ダウンフロー
   の気流が生じるように排気口がそれぞれ設けられてお
   り、 そして、前記隔離部材の外側領域の排気口からダウンフ
   ローの気体を吸引、排気した直後に前記隔離部材の内側
   領域の排気口から気体を吸引、排気するように構成され
   ていることを特徴とするスピン処理装置。