JP2004055916A

JP2004055916A - 基板の処理装置及び処理方法、ノズル体

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Publication number: JP2004055916A
Application number: JP2002212869A
Authority: JP
Inventors: Sadaaki Kurokawa; 黒川　禎明; Kounosuke Hayashi; 林　航之介
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP4112923B2

Abstract

【課題】この発明は基板を乾燥処理するときに、その板面にウオータマークが形成されることがないようにした処理装置を提供することにある。
【解決手段】基板を純水で洗浄してから不活性ガスで乾燥処理する処理装置において、
基板をほぼ水平な状態で保持する回転テーブル３と、この回転テーブルに保持された基板の上方に配置され純水と不活性ガスとが供給されるとともに、上記純水を上記基板に向けて中空円錐状に噴射し、上記不活性ガスを上記純水によって囲まれた空間部内に噴射するノズル体３１と、このノズル体を上記基板に対して接離する上下方向に駆動するアーム体２３とを具備する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を純水で洗浄してから乾燥処理する基板の処理装置及び処理方法、上記処理装置に用いられるノズル体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パターンを形成するための成膜プロセスやフォトプロセスがある。これらのプロセスでは、上記基板に対して成膜処理と洗浄処理とが繰り返し行われる。
【０００３】
上記基板の洗浄処理および洗浄処理後の乾燥処理を行なうためにはスピン処理装置が用いられる。このスピン処理装置は処理槽を有し、この処理槽内にはカップ体が設けられている。このカップ体内には回転駆動される回転テーブルが設けられている。この回転テーブルには保持機構が設けられ、この保持機構によって基板が着脱可能に保持される。
【０００４】
この保持機構によって回転テーブルに保持された基板は、回転テーブルとともに回転駆動される。そして、回転駆動される基板に純水を供給することで、この基板を洗浄処理し、ついで回転テーブルを洗浄時に比べて高速回転させることで、遠心力によって基板を乾燥処理するようにしている。
【０００５】
基板を乾燥処理する際、基板の表面のシリコンが大気中に含まれる酸素と反応して酸化物が生成される。基板の表面に生成された酸化物はウオータマークと呼ばれ、デバイスの製造工程での不良要因の一つに挙げられている。
【０００６】
そこで、従来は、基板を乾燥処理する際、この基板にウオータマークができるのを防止するため、基板の上面に窒素などの不活性ガスを吹き付けたり、処理槽内の雰囲気を不活性ガスに置換するなどのことが行なわれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
基板の上面に不活性ガスを吹き付けるようにすれば、大気中で乾燥処理を行なう場合に比べて基板の上面が大気に晒され難くなるから、ウオータマークの発生を減少させることができる。しかしながら、基板の上面が大気と接触するのを確実に防止できるものでないから、ウオータマークができるのを確実に防止できるというものでなかった。
【０００８】
これに対して基板を処理する処理槽内の雰囲気を不活性ガスに置換して乾燥処理を行なえば、乾燥処理時に基板が大気と接触するのを確実に防止できるから、ウオータマークの発生も確実に防止することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、処理槽内の雰囲気を不活性ガスに置換するには大量の不活性ガスを消費することになるから、コストの大幅な上昇を招くということがあるばかりか、装置の複雑化や乾燥処理時の作業が煩雑化するなどのことがある。
【００１０】
この発明は、基板を乾燥処理する際、コストの大幅な上昇を招くことなく、確実にウオータマークの発生を防止できるようにした基板の処理装置及び処理方法、その処理装置に用いられるノズル体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板を純水で洗浄してから不活性ガスで乾燥処理する処理装置において、
基板をほぼ水平な状態で保持する保持部と、
この保持部に保持された基板の上方に配置され純水と不活性ガスとが供給されるとともに、上記純水を上記基板に向けて中空円錐状に噴射し、上記不活性ガスを上記純水によって囲まれた空間部内に噴射するノズル体と、
このノズル体を上記基板に対して接離する上下方向に駆動する駆動機構と、
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１２】
請求項２の発明は、基板を純水で洗浄してから不活性ガスで乾燥処理する処理方法において、
上記基板の上面に純水を中空円錐状に供給する工程と、
上記基板の上面に形成された純水によって囲まれた中空円錐状の空間部を拡大しながら基板の上面を洗浄する工程と、
上記空間部内に不活性ガスを供給し上記基板の純水によって洗浄された上面を乾燥する工程と、
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。
【００１３】
請求項３の発明は、基板を洗浄する純水と、この基板を乾燥する不活性ガスとを噴射するためのノズル体において、
本体を有し、この本体の中心部には上記不活性ガスを噴射する第１のノズル孔が形成され、この第１のノズル孔の周囲には上記純水を中空円錐状に噴射する環状の第２のノズル孔が形成されていることを特徴とするノズル体にある。
【００１４】
この発明によれば、純水は基板の上面に中空円錐状に噴射され、不活性ガスは純水によって囲まれた中空円錐状の空間部内に噴射されるため、基板の上面を大気に接触させることなく乾燥処理することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１はこの発明の一実施の形態に係るスピン処理装置を示し、このスピン処理装置はカップ体１を備えている。このカップ体１の底部には複数の排出管２が周方向に所定間隔で接続されている。各排出管２は図示しない排気ポンプに連通している。
【００１７】
なお、上記カップ体１は下カップ１ａと上カップ１ｂとを有し、上カップ１ｂは図示しないシリンダなどの駆動機構によって上下方向に駆動可能になっている。
【００１８】
上記カップ体１内には保持部としての回転テーブル３が設けられている。この回転テーブル３の上面の周辺部には周方向に所定間隔で複数の支持部材４が回動可能に設けられている。各支持部材４の上端面には係止ピン５が支持部材４の回転中心から偏心した位置に設けられ、回転中心には支持ピン６が設けられている。
【００１９】
上記回転テーブル３には半導体ウエハなどの基板Ｗが供給される。つまり、基板Ｗは、周縁部の下面が上記支持ピン６上に供給される。その状態で上記支持部材４を回転すると、上記係止ピン５が偏心回転するから、基板Ｗの周縁部が上記係止ピン５によって保持される。
【００２０】
上記回転テーブル３は制御モータ１１によって回転駆動される。この制御モータ１１は、筒状の固定子１２内に同じく筒状の回転子１３が回転可能に挿入されてなり、この回転子１３に上記回転テーブル３が動力伝達部材１３ａを介して連結されている。
【００２１】
上記制御モータ１１は制御装置１４によって回転が制御される。それによって、上記回転テーブル３は上記制御装置１４により所定の回転数で回転させることができる。
【００２２】
上記回転子１３内には筒状の固定軸１５が挿通されている。この固定軸１５の上端には上記回転テーブル３の上面側に位置するノズルヘッド１６が設けられている。つまり、ノズルヘッド１６は回転テーブル３と一緒に回転しない状態で設けられている。このノズルヘッド１６には処理液及び気体を噴射する下部ノズル体１７，１８が設けられている。
【００２３】
それによって、上記下部ノズル体１７，１８から回転テーブル３に保持された基板Ｗの下面の中央部分に向けて処理液や気体を選択的に噴射することができるようになっている。つまり、基板Ｗは下面を洗浄及び乾燥処理することができるようになっている。
【００２４】
上記回転テーブル３の上面側は乱流防止カバー１９によって覆われている。この乱流防止カバー１９は回転テーブル３に保持された基板Ｗの下面側に乱流が発生するのを防止するようになっており、その中央部分には上記各ノズル１７，１８から基板Ｗの下面に処理液や気体を噴射可能とする透孔２０が開口形成されている。
【００２５】
上記カップ体１の側方には駆動機構としてのアーム体２３が設けられている。このアーム体２３は垂直部２４と、この垂直部２４の上端に基端部が連結された水平部２５とを有する。上記垂直部２４の下端は回転モータ２６に連結されている。回転モータ２６はアーム体２３を所定の角度で回転駆動するようになっている。
【００２６】
上記回転モータ２６は図示しないリニアガイドによって上下方向にスライド可能に設けられた可動板２７に取付けられている。この可動板２７は上下駆動シリンダ２８によって上下方向に駆動されるようになっている。
【００２７】
上記アーム体２３の水平部２５の先端部には、上記基板Ｗの上面に処理液を噴射する上部ノズル体３１が設けられている。この上部ノズル体３１は図２に示すように円柱状の本体３２を有する。この本体３２の下端部には、下端面に開放した円錐台形状の凹部３３が形成されている。この凹部３３には、外形状が凹部３３よりもわずかに小さな中空の円錐台形状の第１のノズルチップ３４が上面に形成されたおねじ部３５を上記凹部３３の上面に開口形成されためねじ部３６に螺合させて取付けられている。
【００２８】
上記ノズルチップ３４の中心部には、上端面と中空部内の上面とを貫通する第１のノズル孔３７が形成されている。この第１のノズル孔３７の先端には第２のノズルチップ３８がねじ結合されている。
【００２９】
上記本体３２の凹部３３の内面と、第１のノズルチップ３４の外周面との間には下端にゆくにつれて径方向外方に向かって傾斜した環状の第２のノズル孔３９が形成されている。つまり、上記第１のノズル孔３７は第２のノズル孔３９の中心に位置している。
【００３０】
上記本体３２の中心部には上記第１のノズル孔３７の上端に一端を連通させた第１の連通孔４１が形成されている。この第１の連通孔４１の周囲には一端を上記第２のノズル孔３９の上端に連通させた複数の第２の連通孔４２が形成されている。
【００３１】
上記本体３２の上端面には下面に環状溝４３が形成された蓋部材４４が流体密に接合固定されている。上記環状溝４３には上記第２の連通孔４２の他端が連通している。
【００３２】
上記蓋部材４４には上記第１のノズル孔３７に上記第１の連通孔４１を介して連通する第１の接続孔４５と、上記第２のノズル孔３９に第２の連通孔４２及び環状溝４３を介して連通する第２の接続孔４６とが形成されている。
【００３３】
上記第１の接続孔４５には上記第１のノズル孔３７に窒素などの不活性ガスを供給する給気管４７が接続され、上記第２の接続孔４６には上記第２のノズル孔３９に純水を供給する給液管４８が接続されている。上記給気管４７から供給された不活性ガスは、上記第２のノズルチップ３８によって円錐状に拡大されて噴射するようになっている。
【００３４】
つぎに、上記構成の処理装置を用いて基板Ｗを洗浄処理してから乾燥処理する場合について説明する。
【００３５】
アーム体２３の水平部２５をカップ体１の上方から退避させ、上カップ１ｂを下降させた状態で、回転テーブル３に基板Ｗを供給したならば、支持部材４を回転させてこの基板Ｗを係止ピン５によって保持する。
【００３６】
つぎに、水平部２５を旋回させ、この水平部２５の先端に設けられた上部ノズル体３１を基板Ｗの回転中心の上方に位置決めしたのち、上記水平部２５を下降させ、上部ノズル体３１の先端を、図３（ａ）に示すように基板Ｗの上面に接近させる。
【００３７】
上部ノズル体３１を位置決めしたならば、この上部ノズル体３１に接続された給気管４７と給液管４８を通じて不活性ガスと純水とを供給し、不活性ガスを第１のノズル孔３７から基板Ｗの上面の中心部に向けて噴射し、第２のノズル孔３９から純水を基板Ｗの上面に向けて噴射する。それと同時に、回転テーブル３を約５００ｒ／ｍｉｎ程度の低速度で回転させる。
【００３８】
基板Ｗの中心部分に供給された純水は遠心力によって基板Ｗの中心部分から周辺部に向かって流れる。径方向外方に向かう純水の流れは基板Ｗの中心部に供給される不活性ガスによっても助長される。
【００３９】
基板Ｗの上面に不活性ガスと純水とを供給したならば、上下駆動シリンダ２８を作動してアーム体２３の水平部２５を徐々に上昇させる。つまり、上部ノズル体３１を図３（ａ）に示す下降位置から、図３（ｂ）の位置、さらに図３（ｃ）の位置へと徐々に上昇させる。
【００４０】
純水は、上記第２のノズル孔３９から基板Ｗの上面に向かって環状に噴射される。上部ノズル体３１を上昇させると、基板Ｗの上面における純水の環状の半径が徐々に大きくなるとともに、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように基板Ｗの上面側に純水の壁によって囲まれた中空円錐状の空間部５１が形成される。
【００４１】
上部ノズル体３１を上昇させるにつれて基板Ｗの上面に形成される純水の環状の半径、つまり空間部５１の底面の半径が徐々に大きくなる。それによって、基板Ｗの上面は径方向中心部から外周部に向かって洗浄されるから、空間部５１の直径が基板Ｗの直径より大きくなる位置まで上部ノズル体３１を上昇させることで、基板Ｗの上面全体を洗浄することができる。
【００４２】
一方、不活性ガスは、第１のノズル孔３７から基板Ｗの上面の純水の壁によって囲まれた中空円錐状の空間部５１内に供給される。そして、上部ノズル体３１を上昇させて空間部５１を拡大させると、この空間部５１の底面に位置する基板Ｗの上面が空間部５１に供給された不活性ガスによって乾燥処理されることになる。
【００４３】
したがって、基板Ｗの上面全体が洗浄処理される位置まで上部ノズル体３１を上昇させれば、基板Ｗの上面も全体にわたって乾燥処理することができる。つまり、基板Ｗの上面を、洗浄しながら乾燥処理することができるから、洗浄と乾燥とを別工程で行なう場合に比べて作業性を向上させることができる。
【００４４】
基板Ｗの上面を不活性ガスによって乾燥処理する際、乾燥処理される基板Ｗの上面は、第２のノズル孔３９から環状に噴射された純水が形成する中空円錐状の空間部５１によって大気から隔別される。
【００４５】
そのため、基板Ｗの乾燥処理に際し、基板Ｗの上面は純水の壁によって形成された空間部５１内に供給された不活性ガスによって覆われ、大気中の酸素と接触することがないから、基板Ｗの上面にウオータマークが形成されるのを防止することができる。
【００４６】
不活性ガスは基板Ｗの上面に純水によって形成された空間部５１内だけに供給すればよい。そのため、処理槽内の大気を不活性ガスに置換して基板Ｗを乾燥処理する場合に比べ、不活性ガスの使用量を大幅に減少させることができるから、コスト的に有利である。
【００４７】
このようにして基板Ｗの上面を洗浄処理するとともに乾燥処理したならば、純水の供給を停止し、不活性ガスのみを所定時間供給する。それによって、基板Ｗの上面を確実に乾燥処理することができる。
【００４８】
なお、上記一実施の形態では基板をスピン処理装置の回転テーブルに保持し、この回転テーブルを回転させながら洗浄処理及び乾燥処理を行なう場合について説明したが、基板は回転させなくてもよい。
【００４９】
たとえば、基板を直線方向に駆動される搬送テーブル上に保持する一方、基板に不活性ガスと純水とを供給するノズル体を、搬送テーブルが所定の位置まで搬送されたときに基板の上方に対向するように配置する。このノズル体は上記一実施の形態と同様、上下方向に駆動される。
【００５０】
したがって、基板がノズル体の下方に搬送位置決めされた後、このノズル体から不活性ガスと純水とを噴射させながら、このノズル体を上昇させれば、上記一実施の形態と同様、基板にウオータマークを残さずに、基板の洗浄と乾燥とを連続して行なうことができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、純水を基板の上面に中空円錐状に噴射するとともに、不活性ガスを純水によって囲まれた空間部内に噴射するようにした。
【００５２】
そのため、基板の上面を大気に接触させることなく乾燥処理することが可能となるから、乾燥処理時に基板の上面にウオータマークが形成されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るスピン処理装置の概略的構成図。
【図２】上部ノズル体の縦断面図。
【図３】基板の上面を洗浄処理しながら乾燥処理するための説明図。
【符号の説明】
３…回転テーブル（保持部）
３１…上部ノズル体（ノズル体）
２３…アーム体（駆動機構）
２８…上下駆動シリンダ（駆動機構）
３２…本体
３７…第１のノズル孔
３９…第２のノズル孔

Claims

基板を純水で洗浄してから不活性ガスで乾燥処理する処理装置において、
基板をほぼ水平な状態で保持する保持部と、
この保持部に保持された基板の上方に配置され純水と不活性ガスとが供給されるとともに、上記純水を上記基板に向けて中空円錐状に噴射し、上記不活性ガスを上記純水によって囲まれた空間部内に噴射するノズル体と、
このノズル体を上記基板に対して接離する上下方向に駆動する駆動機構と、
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
基板を純水で洗浄してから不活性ガスで乾燥処理する処理方法において、
上記基板の上面に純水を中空円錐状に供給する工程と、
上記基板の上面に形成された純水によって囲まれた中空円錐状の空間部を拡大しながら基板の上面を洗浄する工程と、
上記空間部内に不活性ガスを供給し上記基板の純水によって洗浄された上面を乾燥する工程と、
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。
基板を洗浄する純水と、この基板を乾燥する不活性ガスとを噴射するためのノズル体において、
本体を有し、この本体の中心部には上記不活性ガスを噴射する第１のノズル孔が形成され、この第１のノズル孔の周囲には上記純水を中空円錐状に噴射する環状の第２のノズル孔が形成されていることを特徴とするノズル体。