JP2004056070A - Spin treatment apparatus and method of spin treatment - Google Patents

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JP2004056070A
JP2004056070A JP2002366780A JP2002366780A JP2004056070A JP 2004056070 A JP2004056070 A JP 2004056070A JP 2002366780 A JP2002366780 A JP 2002366780A JP 2002366780 A JP2002366780 A JP 2002366780A JP 2004056070 A JP2004056070 A JP 2004056070A
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processing
cup
spin
lamp
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JP2002366780A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Kikuchi
菊池 勉
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corp
芝浦メカトロニクス株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spin treatment apparatus capable of quickly and surely carrying out the drying process of a substrate. <P>SOLUTION: The spin treatment apparatus comprises a treatment vessel 1, a cup member 2 installed in the treatment vessel and having an opening on its upper face, a rotary table 16 installed in the cup member and driven to rotate while holding a substrate, a fan-filter unit 32 installed on the upper portion of the treatment vessel and introducing clean air into the treatment vessel, an exhaust pipe 5 and an exhaust pump 6 that exhaust the clean air fed from the fan-filter unit to the treatment vessel through the inner space of the cup member, and a lamp 51 arranged above the cup member at a position outer than at least the upper face of the substrate in the radial direction for irradiating the substrate with a light beam for heating. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を回転させながら処理液によって処理した後、乾燥処理するスピン処理装置及びスピン処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置などを製造する場合、半導体ウエハやガラス基板などの基板に回路パタ−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、周知のように上記基板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複数回繰り返すことで、上記基板に回路パタ−ンを形成するものである。
【0003】
上記一連の各工程において、上記基板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基板を洗浄処理するということが行われている。
【0004】
上記基板を洗浄処理する装置としてスピン処理装置が知られている。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テーブルが設けられ、この回転テーブルには上記基板が着脱可能に保持される。
【0005】
回転テーブルに基板を保持し、回転テーブルを回転させながら基板に処理液を供給して処理したならば、上記回転テーブルを処理液による処理時に比べて高速度で回転させることで、この基板を乾燥処理する。
【0006】
上記処理槽の上部にはULPAやHEPAなどのファン・フィルタユニットが設けられ、基板を処理するときには処理槽内に清浄空気を供給するようにしている。上記カップ体の底部には排出管が接続されている。この排出管には排気ポンプが接続されている。
【0007】
それによって、上記ファン・フィルタユニットから処理槽内に供給された清浄空気は上記カップ体内を通り、上記排出管から排出される層流となるから、基板から飛散した処理液がミストとなって処理槽内で浮遊するのが防止される。その結果、乾燥処理時に、基板にミストが付着することがないから、基板を汚染することなく乾燥処理することができる。
【0008】
このように、基板を処理液で処理してから乾燥処理する場合、処理時間の短縮化を図り、処理能率を向上させることが要求される。処理時間を短縮化する手段としては、基板の乾燥処理時に基板を高速回転させるだけでなく加熱することで、乾燥時間を短縮化するということが行なわれている。
【0009】
このような従来技術としては特開平9−275088号公報に示された基板処理装置が提案されている。この公報に示された処理装置は、基板の処理位置の上方の構造物を昇温するように構成している。具体的には、基板を保持したスピンチャックが収容されるチャンバの上記スピンチャックの上方部分に位置する蓋や側面にヒータを設け、このヒータの熱で基板を加熱するようにしている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
チャンバにヒータを設け、乾燥処理時に基板を加熱すれば、基板の乾燥処理時間を短縮することが可能となる。しかしながら、チャンバに設けたヒータの熱は、チャンバの壁体を通じて外部に放散され易いため、ヒータによる基板の加熱効率が低いということがある。
【0011】
しかも、ヒータをチャンバの蓋や側面に設けるため、清浄空気をチャンバの上部から基板に向けて供給し、チャンバの底部から排出するというダウンフローを作ることができない。そのため、チャンバ内で発生するミストが円滑に、しかも確実に排出できないため、乾燥処理時に基板にミストが付着し、基板を汚染するということがある。
【0012】
この発明は、基板を効率よく加熱乾燥することができ、しかも処理槽内のミストをダウンフローによって円滑に、しかも確実に排出できるようにしたスピン処理装置及びスピン処理方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、基板を回転させて処理するスピン処理装置において、
処理槽と、
この処理槽内に設けられた上面に開口部を有するカップ体と、
このカップ体内に設けられ上記基板を保持して回転駆動される回転テーブルと、
上記処理槽の上部に設けられこの処理槽内に清浄空気を導入するファン・フィルタユニットと、
このファン・フィルタユニットから上記処理槽内に供給された清浄空気を上記カップ体の内部空間を通じて排出する排出手段と、
上記カップ体の上方で少なくとも上記基板の上面よりも径方向外方に配置され上記基板に加熱用の光線を照射する光照射手段と、
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【0014】
請求項2の発明は、上記光照射手段は、上記カップ体の上面の開口部よりも径方向外方に配置されていることを特徴とする請求項1記載のスピン処理装置にある。
【0015】
請求項3の発明は、上記光照射手段はランプであって、このランプは光軸中心を上記基板の回転中心からずらして配置されていることを特徴とする請求項1記載のスピン処理装置にある。
【0016】
請求項4の発明は、上記光照射手段はレーザ光を出力するレーザ装置であることを特徴とする請求項1記載のスピン処理装置にある。
【0017】
請求項5の発明は、上記レーザ光を上記基板の回転中心部と径方向外周端との間で揺動させることを特徴とする請求項4記載のスピン処理装置にある。
【0018】
請求項6の発明は、上記レーザ光は上記基板に吸収される波長であることを特徴とする請求項4記載のスピン処理装置にある。
【0019】
請求項7の発明は、基板を回転させながら処理液で処理してから乾燥処理するスピン処理方法において、
回転する基板に処理液を供給する処理工程と、
処理液によって処理された基板を上記処理工程時よりも高速度で回転させて乾燥処理する乾燥工程と、
上記処理工程が終了する前に上記基板を加熱するための光線を照射する光照射工程と、
を具備したことを特徴とするスピン処理方法にある。
【0020】
この発明によれば、基板に光線を照射して加熱するため、基板を効率よく加熱することが可能となり、さらに基板を加熱する光照射手段は基板の上面よりも径方向外方に配置したため、この光照射手段が処理槽内でダウンフローを作るのに邪魔になることがない。
【0021】
【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。
【0022】
図1はこの発明の一実施の形態のスピン処理装置の概略的構成を示し、このスピン処理装置は箱型状の処理槽1を有する。この処理槽1内にはカップ体2が配置されている。このカップ体2は、上記処理槽1の底板上に設けられた下カップ3と、この下カップ3に対して図示しない上下駆動機構により上下動可能に設けられた上カップ4とからなる。
【0023】
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5が接続されている。これら排出管5は排気ポンプ6に連通している。排出管5にはバタフライ弁5aが設けられ、このバタフライ弁5aの開度は制御装置7によって設定できるようになっている。
【0024】
上記カップ体7の下面側にはベース板8が配置されている。このベース板8には、上記下カップ3と対応する位置に取付け孔9が形成されている。この取付け孔9には駆動手段を構成する制御モータ11の固定子12の上端部が嵌入固定されている。
【0025】
上記固定子12は筒状をなしていて、その内部には同じく筒状の回転子13が回転自在に嵌挿されている。この回転子13の上端面には筒状の連結体14が下端面を接触させて一体的に固定されている。この連結体14の下端には上記固定子12の内径寸法よりも大径な鍔部15が形成されている。この鍔部15は上記固定子12の上端面に摺動可能に接触しており、それによって回転子13の回転を阻止することなく、この回転子13が固定子12から抜け落ちるのを防止している。
【0026】
上記下カップ3には上記回転子13と対応する部分に通孔3aが形成され、上記連結体14は上記通孔3aからカップ体2内に突出している。この連結体14の上端には回転テーブル16が取付けられている。この回転テーブル16の周辺部には周方向に所定間隔、この実施の形態では60度間隔で6本(2本のみ図示)の円柱状の保持部材17が図示しない駆動機構によって回転可能に設けられている。
【0027】
上記保持部材17の上端面には、この保持部材17の回転中心から偏心した位置にテーパ面を有する支持ピン18が設けられている。回転テーブル16には、基板としての半導体ウエハWが周縁部の下面を上記支持ピン18のテーパ面に当接するよう供給される。その状態で上記保持部材17を回転させれば、支持ピン18が偏心回転するから、回転テーブル16に供給された半導体ウエハWは、上記支持ピン18によって保持される。
【0028】
上記回転テーブル16は乱流防止カバー21によって覆われている。この乱流防止カバー21は上記回転テーブル16の外周面を覆う外周壁22と、上面を覆う上面壁23とを有し、上記外周壁は上側が小径部22a、下側が大径部22bに形成されている。
【0029】
上記上カップ4の上面は開口していて、その開口部4aの内周面には環状壁体25が設けられている。この環状壁体25は高さ方向の下半分を上カップ4内に位置させ、上半分を上カップ4の上面から上方に突出させている。この環状壁体25の上半分は、カップ体2の外部で乱流が生じた場合、その乱流がカップ体2内に流入するのを阻止する。
【0030】
上記回転テーブル16に未処理の半導体ウエハWを供給したり、乾燥処理された半導体ウエハWを取り出すときには、上記上カップ4が後述するごとく下降させられる。
【0031】
上記処理槽1の上部壁には上記回転テーブル16の平面形状よりも大きな径の開口部31が形成されている。この開口部31にはULPAやHEPAなどのファン・フィルタユニット32が設けられている。このファン・フィルタユニット32はクリーンルーム内の空気をさらに清浄化して処理槽1内に導入する。上記ファン・フィルタユニット32は駆動部33を有し、この駆動部33によって図示しないファンが回転駆動されて清浄空気を処理槽1内に導入する。
【0032】
上記ファン・フィルタユニット32によって上記処理槽1内に導入された清浄空気は、上記カップ体2に向かって流れるダウンフロ−となり、このダウンフローはカップ体2の上面の開口部4aから内部に流入し、排出管5を通って排出される。つまり、ファン・フィルタユニット32から処理槽1内に供給される清浄空気は、この処理槽1内で乱流となることなく、層流の状態で円滑に排出される。
【0033】
なお、上記駆動部33は上記制御装置7によって発停が制御されるようになっている。
【0034】
上記処理槽1の一側には出し入れ口34が開口形成されている。この出し入れ口34は、処理槽1の一側に上下方向にスライド可能に設けられたシャッタ35によって開閉される。このシャッタ35は圧縮空気で作動するシリンダ36によって駆動される。つまり、上記シリンダ36には圧縮空気の流れを制御する制御弁37が設けられ、この制御弁37を上記制御装置7によって切換え制御することで、上記シャッタ35を上下動させることができるようになっている。
【0035】
上記制御モータ11の回転子13内には筒状の固定軸41が挿通されている。この固定軸41の上端には、上記回転テーブル16に形成された通孔42から上記回転テーブル16の上面側に突出したノズルヘッド43が設けられている。このノズルヘッド43には上記回転テーブル16に保持された半導体ウエハWの下面に向けて処理液としての薬液及び洗浄液を選択的に噴射する一対のノズル44が設けられている。
【0036】
上記乱流防止カバー21の上面壁23には上記ノズルヘッド43と対向して開口部45が形成され、この開口部45によって上記ノズル44から噴射された処理液が半導体ウエハWの下面に到達可能となっている。
【0037】
回転テーブル16の上方で、基板Wの上面から径方向外方にずれた位置には上部ノズル体46が配置されている。この上部ノズル体46は、回転テーブル16に保持された半導体ウエハWに向けて処理液を噴射する。
【0038】
上記処理槽1内の上部であって、上記回転テーブル16に保持された基板Wの上面よりも径方向外方、好ましくは上記カップ体2の上カップ4の開口部4aよりも径方向外方の位置には光照射手段としてのランプ51が配設されている。この実施の形態では、上記ランプ51は上記上カップ4の開口部4aよりも径方向外方に設置されている。ランプ51は、たとえば赤外線ランプやハロゲンランプなどが用いられ、上記制御装置7によって点灯が制御される。
【0039】
上記ランプ51からは、上記基板Wに向けてこの基板Wを加熱するための光線が出射される。図2に示すように、このランプ51は、光軸Lを上記回転テーブル16に保持された基板Wの回転中心Oから同図にXで示す距離だけ径方向外方にずらしている。なお、ランプ51による基板Wの照射範囲Rは、基板Wの半径のほぼ全長にわたっている。
【0040】
ランプ51の光軸Lを基板Wの回転中心Oから径方向外方へXの距離でずらすことで、基板Wの板面を全体にわたってほぼ均一に加熱することができる。図3(a)は図2に示すようにランプ51の光軸Lを基板Wの回転中心Oからずらしたときの基板Wの径方向に沿う温度分布を測定した結果であり、同図(b)は光軸Lを基板Wの回転中心Oに一致させたときの基板Wの径方向に沿う温度分布を測定した結果である。
【0041】
これらの測定結果から分かるように、ランプ51の光軸Lを基板Wの回転中心Oからずらすことで、基板Wを径方向に沿ってほぼ均一に加熱できることが確認された。
【0042】
このことは、以下のような理由によると考えられる。つまり、ランプ51から出射される光線の照射範囲Rにおける強度分布は光軸中心が最も高い、ほぼ正規分布をなしており、また基板Wを回転させると、基板Wの中心部よりも周辺部の方が周速度が大きいため、周辺部が中心部よりも温度が低くなる。
【0043】
そのため、ランプ51の最も温度が高くなる光軸中心を基板Wの回転中心Oに一致させると、基板Wは中心部分が周辺部分よりも高温に加熱されるばかりか、回転にともなって周辺部分が中央部分よりも温度低下が大きくなるから、図3(b)に示すように中心部分が周辺部分よりも温度が高くなる。
【0044】
一方、ランプ51の光軸Lを図2に示すように基板Wの回転中心Oからずらすと、基板Wは中心部分よりも周辺部分の方が高い温度に加熱されるが、基板Wを回転させると、周辺部分が中央部分よりも温度低下が大きくなるから、結果的には図3(a)に示すように基板Wの径方向に沿う温度分布がほぼ均一になる。
【0045】
つぎに、上記構成のスピン処理装置によって基板Wを処理する場合について説明する。
【0046】
ファン・フィルタユニット32を作動させて清浄空気を処理槽1内に供給するとともに、バタフライ弁5aを所定の開度に設定することで、上記ファン・フィルタユニット32から処理槽1内に供給された清浄空気はダウンフローとなり、カップ体2内を通り、排気ポンプ6の吸引力が作用する排出管5を通じて排出される。つまり、ファン・フィルタユニット32から処理槽1内に供給された清浄空気は層流となってカップ体2内を通り、排出管5から排出される。
【0047】
処理槽1内に清浄空気を流したならば、基板Wを保持した回転テーブル16を回転させるとともに、ノズル体46から基板Wの上面に純水などの処理液を供給する。それによって、基板Wの上面は処理液によって洗浄処理されることになる。処理液による基板Wの処理工程が終わる前に、ランプ51を点灯し、基板Wを光線によって照射加熱する。
【0048】
処理液による基板Wの処理が終了したならば、基板Wを乾燥処理する。乾燥処理工程では、基板Wを処理工程時に比べて高速度で回転させる。それによって、基板Wに付着残留した処理液は遠心力によって除去されるから、基板Wが乾燥処理される。
【0049】
上記ランプ51は基板Wの処理が乾燥工程になる前の、処理工程のときから点灯されて基板Wを加熱しているから、基板Wは処理工程が終了した時点では、所定温度に加熱されている。そのため、処理工程に続く乾燥工程では、乾燥工程が開始されると同時に、遠心力による乾燥と相俟ってランプ51による加熱乾燥が行なわれるから、基板Wの乾燥処理を短時間で行なうことが可能となる。
【0050】
ランプ51は光軸Lを基板Wの回転中心Oから径方向外方に距離Xずらしている。そのため、基板Wはランプ51によって径方向中心部分よりも外方部分の方が高い温度に加熱されるが、基板Wが高速度で回転することで、周速度の違いによって中心部分よりも周辺部分の温度低下が大きくなる。その結果、基板Wは径方向全体がほぼ均一な温度に加熱される。つまり、ランプ51によって基板Wを径方向全長にわたってほぼ均一に加熱することができるから、加熱による乾燥を、むらなくほぼ均一に行なうことが可能となる。
【0051】
なお、上記実施の形態ではランプ51の光軸Lを、基板Wの回転中心Oよりもランプ51側、つまり手前側にずらしたが、ランプ51の光軸Lを回転中心Oを対称にして径方向の反対側にずらしてもよい。
【0052】
基板Wは、上記ランプ51から出射される光線が照射されて加熱されるため、このランプ51からの熱を効率よく基板Wに吸収させることができる。つまり、基板Wはランプ51からの輻射熱によって加熱されるため、伝導熱によって加熱する場合に比べて加熱効率を大幅に向上させることができる。
【0053】
しかも、基板Wをランプ51の輻射熱によって加熱するため、処理槽1の上部にファン・フィルタユニット32を設け、この処理槽1内にダウンフローを生じさせる構成とすることができる。
【0054】
上記ランプ51は基板Wの上面よりも径方向外方、この実施の形態では上カップ4の開口部4aよりも径方向外方に設置した。そのため、ランプ51がファン・フィルタユニット32からカップ体2内に流入するダウンフローの流れを乱すことがないから、処理工程や乾燥工程において、カップ体2内で発生したミストをこのカップ体2内から排出管5を通じて円滑かつ確実に排出することができる。つまり、処理工程や乾燥工程のときに、カップ体2内にミストが浮遊するのを防止できるから、基板Wをミストによって汚染させることなく乾燥処理することができる。
【0055】
なお、上記一実施の形態では、ランプを処理槽内の上方で、カップ体の開口部よりも径方向外方に配置するようにしたが、上記ランプがカップ体の開口部の径方向内方であっても、上記基板の径方向外方に配置すれば、カップ体内に流入するダウンフロ−が上記ランプによって乱流となるのを抑制することが可能である。また、その場合、ファン・フィルタユニットからのダウンフローの吹き出し範囲を、ランプよりも径方向内方となる基板の上面の範囲内だけとすれば、より一層、乱流の発生を効果的に防止できる。
【0056】
ランプが基板の上面から径方向外方に外れる位置であっても、ファン・フィルタユニットから吹き出される清浄空気の流路内に設置する場合、このランプの外形状を流線型など、空気抵抗の少ない形状にすれば、ダウンフロ−がランプによって乱されるのを防止できる。
【0057】
図4と図5はこの発明の他の実施の形態を示す。この実施の形態は光照射手段として上記一実施の形態のランプ51に代わり、レーザ装置61が用いられている。このレーザ装置61は、上記ランプ51と同様、カップ体2の上方で、上カップ4の開口部4aよりも径方向外方に配置されている。
【0058】
上記レーザ装置61は駆動源62の回転軸63に支持されている。この回転軸63は設定された範囲の角度で回転駆動されるようになっている。この実施の形態では、上記回転軸63の回転角度は、上記レーザ装置61から出力されるレーザ光64が図4に実線で示す基板Wの上面の回転の中心部から鎖線で示す外周端までの範囲を走査するよう設定される。それによって、基板Wを回転させてレーザ装置61を揺動させれば、レーザ光64は基板Wの上面全体を照射することになる。
【0059】
上記基板Wがシリコンウエハの場合、上記レーザ装置61としてはシリコンウエハに吸収される約1μmの波長のレーザ光64を出力する、たとえばNd−YAGレーザなどのレーザ装置61が用いられる。そのレーザ装置61から出力されるレーザ光64の波長は、図5に示すように約1μmを中心とした狭帯域の分布となっている。したがって、レーザ光64のほとんどはシリコンウエハからなる基板Wに吸収されることになる。
【0060】
レーザ装置61から出力されるレーザ光64の波長が基板Wに吸収される波長であれば、そのレーザ光64によって基板Wを効率よく、しかも迅速に加熱することが可能となるばかりか、基板Wを透過してこの基板Wの下方に位置する回転テーブル16などを加熱するのを防止することができる。
【0061】
仮に、レーザ光64が基板Wを透過して回転テーブル16を加熱すると、上述したようにレーザ光64による基板Wの加熱効率が低下するばかりか、温度上昇した回転テーブル16の熱によって基板Wの加熱状態が一定しなくなるということがある。
【0062】
しかしながら、上述したごとくレーザ光64の波長を基板Wに吸収される波長としたことで、レーザ光64が基板Wを透過するのを防止することができるから、基板Wを効率よく加熱することができる。しかも、基板Wを加熱する際、レーザ光64を基板Wの中心部と径方向外周端との間で揺動させるようにしたから、回転する基板Wの全面を均一に加熱することができる。
【0063】
なお、この実施の形態においては基板Wがシリコンウエハであるため、レーザ光64の波長を約1μmとしたが、レーザ光64の波長は基板Wの種類や表面に形成された膜の材料などによって効率よく吸収される波長が異なってくるから、加熱される基板の種類に応じてレーザ光を最も吸収されやすい波長のものにすればよい。
【0064】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基板の乾燥処理を、基板を高速回転させるとともに、光線で加熱して行なうようにしたから、迅速かつ確実に行なうことが可能となる。
【0065】
基板を加熱する光照射手段は、処理槽内の上方で、少なくとも基板の上面よりも径方向外方に配置したから、この光照射手段が基板の上方から基板に向かって供給される清浄空気のダウンフローを乱す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を示すスピン処理装置の概略的構成の断面図。
【図2】基板の回転中心と、この基板を照射加熱するランプの光軸との関係を説明するための図。
【図3】(a)はランプの光軸を基板の中心からずらしたときの基板の中心から外周端までの径方向に沿う温度分布を示す図、(b)はランプの光軸を基板の中心に合わせたときの基板の中心から外周端までの径方向に沿う温度分布を示す図。
【図4】この発明の他の実施の形態の光照射手段としてのレーザ装置を示す説明図。
【図5】レーザ装置から出力されるレーザ光の波長を示す図。
【符号の説明】
1…処理槽
2…カップ体
5…排出管(排出手段)
6…排気ポンプ(排出手段)
16…回転テーブル
32…ファン・フィルタユニット
51…ランプ(光照射手段)
61…レーザ装置(光照射手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spin processing apparatus and a spin processing method for performing a drying process after processing a substrate with a processing liquid while rotating the substrate.
[0002]
[Prior art]
When manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device, there is a lithography process for forming a circuit pattern on a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate. In this lithography process, as is well known, a resist is applied to the substrate, and the resist is irradiated with light through a mask on which a circuit pattern is formed. The circuit pattern is formed on the substrate by repeating a series of steps such as removing the removed portion and etching the removed portion a plurality of times.
[0003]
In the above series of steps, if the substrate is contaminated, the circuit pattern cannot be precisely formed, which causes defective products. Therefore, when forming a circuit pattern in each step, the substrate is cleaned in a clean state in which fine particles such as resist and dust do not remain.
[0004]
A spin processing apparatus is known as an apparatus for cleaning the substrate. The spin processing apparatus has a processing tank, and a cup body is provided in the processing tank. A rotary table is provided in the cup body, and the substrate is detachably held on the rotary table.
[0005]
When the substrate is held on the rotary table and the processing liquid is supplied to the substrate while the rotary table is being rotated and the substrate is processed, the substrate is dried by rotating the rotary table at a higher speed than when processing with the processing liquid. To process.
[0006]
A fan / filter unit such as ULPA or HEPA is provided at the upper part of the processing tank so that clean air is supplied into the processing tank when processing a substrate. A discharge pipe is connected to the bottom of the cup body. An exhaust pump is connected to this exhaust pipe.
[0007]
As a result, the clean air supplied into the processing tank from the fan / filter unit passes through the inside of the cup and becomes a laminar flow discharged from the discharge pipe, so that the processing liquid scattered from the substrate becomes mist and is processed. Floating in the tank is prevented. As a result, the mist does not adhere to the substrate during the drying process, and thus the drying process can be performed without contaminating the substrate.
[0008]
As described above, when the substrate is treated with the treatment liquid and then dried, it is required to shorten the treatment time and improve the treatment efficiency. As a means for shortening the processing time, the drying time is shortened by not only rotating the substrate at high speed but also heating it during the drying process of the substrate.
[0009]
As such a conventional technique, a substrate processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-275088 has been proposed. The processing apparatus disclosed in this publication is configured to heat a structure above a substrate processing position. Specifically, a heater is provided on a lid or a side surface located above the spin chuck in a chamber in which the spin chuck holding the substrate is housed, and the substrate is heated by the heat of the heater.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
If a heater is provided in the chamber and the substrate is heated during the drying process, the drying time of the substrate can be reduced. However, since the heat of the heater provided in the chamber is easily radiated to the outside through the wall of the chamber, the efficiency of heating the substrate by the heater may be low.
[0011]
In addition, since the heater is provided on the lid or side surface of the chamber, a downflow in which clean air is supplied toward the substrate from the top of the chamber and discharged from the bottom of the chamber cannot be created. Therefore, the mist generated in the chamber cannot be discharged smoothly and reliably, so that the mist may adhere to the substrate during the drying process and contaminate the substrate.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a spin processing apparatus and a spin processing method that can efficiently heat and dry a substrate, and can discharge mist in a processing tank smoothly and reliably by downflow.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a spin processing apparatus for rotating and processing a substrate.
A processing tank,
A cup body having an opening on an upper surface provided in the processing tank;
A rotary table provided in the cup body and rotatably driven while holding the substrate,
A fan / filter unit provided above the processing tank and introducing clean air into the processing tank;
Discharging means for discharging the clean air supplied into the processing tank from the fan / filter unit through the internal space of the cup body;
Light irradiation means for irradiating a heating light beam to the substrate, which is arranged radially outward from at least the upper surface of the substrate above the cup body,
A spin processing apparatus characterized by comprising:
[0014]
A second aspect of the present invention is the spin processing apparatus according to the first aspect, wherein the light irradiating means is disposed radially outward of an opening in the upper surface of the cup body.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the spin processing apparatus according to the first aspect, the light irradiating means is a lamp, and the lamp is arranged so that an optical axis center is shifted from a rotation center of the substrate. is there.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the spin processing apparatus according to the first aspect, wherein the light irradiation means is a laser device for outputting a laser beam.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the spin processing apparatus according to the fourth aspect, wherein the laser light is oscillated between a center of rotation of the substrate and a radially outer end.
[0018]
The invention according to claim 6 is the spin processing apparatus according to claim 4, wherein the laser beam has a wavelength that is absorbed by the substrate.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a spin processing method in which a substrate is processed with a processing solution while rotating, and then a drying process is performed.
A processing step of supplying a processing liquid to the rotating substrate,
A drying step in which the substrate processed by the processing liquid is rotated at a higher speed than during the processing step to perform a drying process,
A light irradiation step of irradiating a light beam for heating the substrate before the processing step is completed,
A spin processing method characterized by comprising:
[0020]
According to the present invention, since the substrate is heated by irradiating a light beam, it is possible to efficiently heat the substrate, and further, since the light irradiation means for heating the substrate is arranged radially outward from the upper surface of the substrate, This light irradiating means does not obstruct the downflow in the processing tank.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a spin processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The spin processing apparatus has a box-shaped processing tank 1. A cup 2 is arranged in the processing tank 1. The cup body 2 includes a lower cup 3 provided on a bottom plate of the processing tank 1 and an upper cup 4 provided to be vertically movable with respect to the lower cup 3 by a vertical drive mechanism (not shown).
[0023]
A plurality of discharge pipes 5 are connected to the bottom wall of the lower cup 3 at predetermined intervals in the circumferential direction. These discharge pipes 5 communicate with an exhaust pump 6. The discharge pipe 5 is provided with a butterfly valve 5a, and the opening of the butterfly valve 5a can be set by the controller 7.
[0024]
A base plate 8 is arranged on the lower surface side of the cup body 7. The base plate 8 has a mounting hole 9 at a position corresponding to the lower cup 3. The upper end of the stator 12 of the control motor 11 constituting the driving means is fitted and fixed in the mounting hole 9.
[0025]
The stator 12 has a cylindrical shape, and a cylindrical rotor 13 is rotatably fitted therein. A cylindrical connecting body 14 is integrally fixed to the upper end face of the rotor 13 with the lower end face in contact therewith. A flange 15 having a diameter larger than the inner diameter of the stator 12 is formed at the lower end of the connecting body 14. The flange 15 is slidably in contact with the upper end surface of the stator 12, thereby preventing the rotor 13 from falling off the stator 12 without preventing the rotation of the rotor 13. I have.
[0026]
The lower cup 3 has a through hole 3a formed at a portion corresponding to the rotor 13, and the connecting body 14 protrudes into the cup body 2 from the through hole 3a. A turntable 16 is attached to the upper end of the connector 14. At the periphery of the turntable 16, six (only two are shown) columnar holding members 17 are rotatably provided at predetermined intervals in the circumferential direction, at 60 ° intervals in this embodiment, by a drive mechanism (not shown). ing.
[0027]
A support pin 18 having a tapered surface is provided on the upper end surface of the holding member 17 at a position eccentric from the rotation center of the holding member 17. A semiconductor wafer W as a substrate is supplied to the turntable 16 such that the lower surface of the peripheral portion abuts on the tapered surface of the support pin 18. If the holding member 17 is rotated in this state, the support pins 18 are eccentrically rotated, so that the semiconductor wafer W supplied to the turntable 16 is held by the support pins 18.
[0028]
The turntable 16 is covered with a turbulence prevention cover 21. The turbulence prevention cover 21 has an outer peripheral wall 22 that covers the outer peripheral surface of the rotary table 16 and an upper surface wall 23 that covers the upper surface. The outer peripheral wall is formed with a small-diameter portion 22a on the upper side and a large-diameter portion 22b on the lower side. Have been.
[0029]
The upper surface of the upper cup 4 is open, and an annular wall 25 is provided on the inner peripheral surface of the opening 4a. The annular wall 25 has a lower half in the height direction located in the upper cup 4 and an upper half protruding upward from the upper surface of the upper cup 4. The upper half of the annular wall 25 prevents the turbulence from flowing into the cup 2 when turbulence occurs outside the cup 2.
[0030]
When supplying an unprocessed semiconductor wafer W to the rotary table 16 or removing a dried semiconductor wafer W, the upper cup 4 is lowered as described later.
[0031]
An opening 31 having a diameter larger than the planar shape of the rotary table 16 is formed in the upper wall of the processing tank 1. The opening 31 is provided with a fan / filter unit 32 such as ULPA or HEPA. The fan / filter unit 32 further purifies the air in the clean room and introduces the air into the processing tank 1. The fan / filter unit 32 has a drive unit 33, and a fan (not shown) is rotationally driven by the drive unit 33 to introduce clean air into the processing tank 1.
[0032]
The clean air introduced into the processing tank 1 by the fan / filter unit 32 becomes a down flow flowing toward the cup body 2, and this down flow flows into the inside from the opening 4 a on the upper surface of the cup body 2. , Are discharged through a discharge pipe 5. That is, the clean air supplied from the fan / filter unit 32 into the processing tank 1 is smoothly discharged in a laminar flow state without being turbulent in the processing tank 1.
[0033]
The start and stop of the drive unit 33 are controlled by the control device 7.
[0034]
An opening 34 is formed on one side of the processing tank 1. The access port 34 is opened and closed by a shutter 35 provided on one side of the processing tank 1 so as to be slidable in the vertical direction. The shutter 35 is driven by a cylinder 36 operated by compressed air. That is, the cylinder 36 is provided with a control valve 37 for controlling the flow of the compressed air, and the switching of the control valve 37 by the control device 7 allows the shutter 35 to be moved up and down. ing.
[0035]
A cylindrical fixed shaft 41 is inserted into the rotor 13 of the control motor 11. At the upper end of the fixed shaft 41, a nozzle head 43 is provided which protrudes from a through hole 42 formed in the rotary table 16 to the upper surface side of the rotary table 16. The nozzle head 43 is provided with a pair of nozzles 44 for selectively jetting a processing liquid and a cleaning liquid toward the lower surface of the semiconductor wafer W held on the rotary table 16.
[0036]
An opening 45 is formed in the upper surface wall 23 of the turbulence prevention cover 21 so as to face the nozzle head 43, and the processing liquid ejected from the nozzle 44 can reach the lower surface of the semiconductor wafer W through the opening 45. It has become.
[0037]
An upper nozzle body 46 is disposed above the turntable 16 at a position radially outward from the upper surface of the substrate W. The upper nozzle body 46 sprays the processing liquid toward the semiconductor wafer W held on the turntable 16.
[0038]
In the upper part of the processing tank 1, radially outward from the upper surface of the substrate W held on the rotary table 16, preferably radially outward from the opening 4a of the upper cup 4 of the cup body 2. Is provided with a lamp 51 as a light irradiating means. In this embodiment, the lamp 51 is installed radially outward of the opening 4a of the upper cup 4. As the lamp 51, for example, an infrared lamp, a halogen lamp, or the like is used, and lighting of the lamp 51 is controlled by the control device 7.
[0039]
The lamp 51 emits a light beam for heating the substrate W toward the substrate W. As shown in FIG. 2, the lamp 51 has its optical axis L shifted radially outward from the center of rotation O of the substrate W held on the rotary table 16 by a distance indicated by X in FIG. Note that the irradiation range R of the substrate W by the lamp 51 extends over substantially the entire radius of the substrate W.
[0040]
By displacing the optical axis L of the lamp 51 radially outward from the rotation center O of the substrate W by a distance X, the plate surface of the substrate W can be heated substantially uniformly over the entire surface. FIG. 3A shows the result of measuring the temperature distribution along the radial direction of the substrate W when the optical axis L of the lamp 51 is shifted from the rotation center O of the substrate W as shown in FIG. () Shows the result of measuring the temperature distribution along the radial direction of the substrate W when the optical axis L is coincident with the rotation center O of the substrate W.
[0041]
As can be seen from these measurement results, it has been confirmed that the substrate W can be heated substantially uniformly in the radial direction by shifting the optical axis L of the lamp 51 from the rotation center O of the substrate W.
[0042]
This is considered for the following reasons. In other words, the intensity distribution of the light beam emitted from the lamp 51 in the irradiation range R is almost normal at the center of the optical axis, and is substantially normal. Since the peripheral speed is higher, the peripheral part has a lower temperature than the central part.
[0043]
Therefore, when the center of the optical axis at which the temperature of the lamp 51 becomes the highest becomes coincident with the rotation center O of the substrate W, not only the center portion of the substrate W is heated to a higher temperature than the peripheral portion, but also the peripheral portion is rotated with the rotation. Since the temperature drop is larger than that of the central portion, the temperature of the central portion is higher than that of the peripheral portion as shown in FIG.
[0044]
On the other hand, when the optical axis L of the lamp 51 is shifted from the rotation center O of the substrate W as shown in FIG. 2, the substrate W is heated to a higher temperature in the peripheral portion than in the central portion. In this case, the temperature drop is greater in the peripheral portion than in the central portion, and as a result, the temperature distribution along the radial direction of the substrate W becomes substantially uniform as shown in FIG.
[0045]
Next, a case where the substrate W is processed by the spin processing apparatus having the above configuration will be described.
[0046]
By operating the fan / filter unit 32 to supply the clean air into the processing tank 1 and setting the butterfly valve 5a to a predetermined opening, the air was supplied from the fan / filter unit 32 into the processing tank 1. The clean air flows down, passes through the inside of the cup body 2, and is discharged through the discharge pipe 5 on which the suction force of the exhaust pump 6 acts. That is, the clean air supplied from the fan / filter unit 32 into the processing tank 1 forms a laminar flow, passes through the cup body 2, and is discharged from the discharge pipe 5.
[0047]
When the clean air is flowed into the processing tank 1, the rotating table 16 holding the substrate W is rotated, and a processing liquid such as pure water is supplied from the nozzle body 46 to the upper surface of the substrate W. Thus, the upper surface of the substrate W is cleaned by the processing liquid. Before the processing step of the substrate W with the processing liquid is finished, the lamp 51 is turned on, and the substrate W is irradiated and heated with a light beam.
[0048]
When the processing of the substrate W with the processing liquid is completed, the substrate W is dried. In the drying process, the substrate W is rotated at a higher speed than in the process. As a result, the processing liquid adhering and remaining on the substrate W is removed by centrifugal force, so that the substrate W is dried.
[0049]
Since the lamp 51 is lit and heats the substrate W from the processing step before the processing of the substrate W becomes the drying step, the substrate W is heated to a predetermined temperature when the processing step is completed. I have. Therefore, in the drying step following the processing step, the drying step is started, and at the same time, the heating and drying is performed by the lamp 51 in combination with the drying by the centrifugal force. It becomes possible.
[0050]
The lamp 51 shifts the optical axis L radially outward by a distance X from the rotation center O of the substrate W. Therefore, the substrate W is heated to a higher temperature in the outer portion than in the center portion in the radial direction by the lamp 51. However, when the substrate W is rotated at a high speed, the peripheral portion is different from the central portion due to a difference in peripheral speed. Temperature drop becomes large. As a result, the substrate W is heated to a substantially uniform temperature in the entire radial direction. That is, since the substrate W can be heated almost uniformly over the entire length in the radial direction by the lamp 51, the drying by heating can be performed almost uniformly.
[0051]
In the above-described embodiment, the optical axis L of the lamp 51 is shifted to the lamp 51 side, that is, the near side with respect to the rotation center O of the substrate W. It may be shifted to the opposite side of the direction.
[0052]
Since the substrate W is heated by being irradiated with the light beam emitted from the lamp 51, the heat from the lamp 51 can be efficiently absorbed by the substrate W. That is, since the substrate W is heated by the radiant heat from the lamp 51, the heating efficiency can be greatly improved as compared with the case of heating by the conductive heat.
[0053]
In addition, since the substrate W is heated by the radiant heat of the lamp 51, the fan / filter unit 32 can be provided above the processing tank 1 so that a downflow occurs in the processing tank 1.
[0054]
The lamp 51 is disposed radially outward of the upper surface of the substrate W, in this embodiment, radially outward of the opening 4a of the upper cup 4. Therefore, the lamp 51 does not disturb the flow of the downflow flowing from the fan / filter unit 32 into the cup body 2, and the mist generated in the cup body 2 in the processing step and the drying step is removed from the inside of the cup body 2. Can be discharged smoothly and reliably through the discharge pipe 5. In other words, since the mist can be prevented from floating in the cup body 2 during the processing step and the drying step, the drying process can be performed without contaminating the substrate W with the mist.
[0055]
In the above-described embodiment, the lamp is arranged radially outward of the opening of the cup body above the inside of the processing tank, but the lamp is disposed radially inward of the opening of the cup body. Even so, if it is arranged radially outward of the substrate, it is possible to suppress the down flow flowing into the cup from becoming turbulent due to the lamp. Further, in this case, if the blow-out range from the fan / filter unit is limited to the range of the upper surface of the substrate, which is radially inward from the lamp, the occurrence of turbulence is further effectively prevented. it can.
[0056]
Even if the lamp is located radially outward from the top surface of the substrate, if the lamp is installed in the flow path of clean air blown out from the fan / filter unit, the external shape of the lamp is low in air resistance, such as a streamline type. The shape can prevent the down flow from being disturbed by the ramp.
[0057]
4 and 5 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, a laser device 61 is used as light irradiation means instead of the lamp 51 of the above-described embodiment. This laser device 61 is disposed above the cup body 2 and radially outward of the opening 4 a of the upper cup 4, similarly to the lamp 51.
[0058]
The laser device 61 is supported on a rotating shaft 63 of a drive source 62. The rotating shaft 63 is driven to rotate at an angle within a set range. In this embodiment, the rotation angle of the rotation shaft 63 is set such that the laser beam 64 output from the laser device 61 is from the center of rotation of the upper surface of the substrate W shown by a solid line in FIG. Set to scan a range. Accordingly, if the laser device 61 is swung by rotating the substrate W, the laser light 64 irradiates the entire upper surface of the substrate W.
[0059]
When the substrate W is a silicon wafer, a laser device 61 such as an Nd-YAG laser that outputs a laser beam 64 having a wavelength of about 1 μm, which is absorbed by the silicon wafer, is used as the laser device 61. The wavelength of the laser light 64 output from the laser device 61 has a narrow band distribution centered at about 1 μm as shown in FIG. Therefore, most of the laser light 64 is absorbed by the substrate W made of a silicon wafer.
[0060]
If the wavelength of the laser beam 64 output from the laser device 61 is a wavelength that is absorbed by the substrate W, the substrate beam W can be efficiently and quickly heated by the laser beam 64, and the substrate W can be heated quickly. And heating of the rotary table 16 and the like located below the substrate W can be prevented.
[0061]
If the laser beam 64 passes through the substrate W and heats the rotary table 16, as described above, not only the heating efficiency of the substrate W by the laser beam 64 decreases, but also the heat of the The heating condition may not be constant.
[0062]
However, by setting the wavelength of the laser light 64 to the wavelength absorbed by the substrate W as described above, it is possible to prevent the laser light 64 from transmitting through the substrate W, so that the substrate W can be efficiently heated. it can. In addition, when the substrate W is heated, the laser beam 64 is swung between the central portion of the substrate W and the outer peripheral end in the radial direction, so that the entire surface of the rotating substrate W can be uniformly heated.
[0063]
In this embodiment, since the substrate W is a silicon wafer, the wavelength of the laser light 64 is set to about 1 μm. However, the wavelength of the laser light 64 depends on the type of the substrate W and the material of the film formed on the surface. Since the wavelength to be efficiently absorbed differs, the wavelength of the laser light may be most easily absorbed according to the type of the substrate to be heated.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the drying process of the substrate is performed by rotating the substrate at a high speed and heating with a light beam, so that the drying process can be performed quickly and reliably.
[0065]
Since the light irradiating means for heating the substrate is arranged at least radially outward from the upper surface of the substrate above the inside of the processing tank, the light irradiating means is used for cleaning air supplied from above the substrate toward the substrate. Disturbing the down flow can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a schematic configuration of a spin processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between a rotation center of a substrate and an optical axis of a lamp that irradiates and heats the substrate.
3A is a diagram showing a temperature distribution along the radial direction from the center of the substrate to the outer peripheral edge when the optical axis of the lamp is shifted from the center of the substrate, and FIG. The figure which shows the temperature distribution along the radial direction from the center of a board | substrate to the outer peripheral edge when it is centered.
FIG. 4 is an explanatory view showing a laser device as light irradiation means according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the wavelength of laser light output from a laser device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing tank 2 ... Cup body 5 ... Discharge pipe (discharge means)
6. Exhaust pump (discharge means)
16 rotary table 32 fan / filter unit 51 lamp (light irradiation means)
61 laser device (light irradiation means)

Claims (7)

  1. 基板を回転させて処理するスピン処理装置において、
    処理槽と、
    この処理槽内に設けられた上面に開口部を有するカップ体と、
    このカップ体内に設けられ上記基板を保持して回転駆動される回転テーブルと、
    上記処理槽の上部に設けられこの処理槽内に清浄空気を導入するファン・フィルタユニットと、
    このファン・フィルタユニットから上記処理槽内に供給された清浄空気を上記カップ体の内部空間を通じて排出する排出手段と、
    上記カップ体の上方で少なくとも上記基板の上面よりも径方向外方に配置され上記基板に加熱用の光線を照射する光照射手段と、
    を具備したことを特徴とするスピン処理装置。
    In a spin processing apparatus for processing by rotating a substrate,
    A processing tank,
    A cup body having an opening on the upper surface provided in the processing tank,
    A rotary table provided in the cup body and rotatably driven while holding the substrate,
    A fan / filter unit which is provided above the processing tank and introduces clean air into the processing tank;
    Discharging means for discharging the clean air supplied from the fan / filter unit into the processing tank through the internal space of the cup body;
    Light irradiation means for irradiating the substrate with a light beam for heating, which is arranged radially outward from the upper surface of the substrate at least above the cup body,
    A spin processing device comprising:
  2. 上記光照射手段は、上記カップ体の上面の開口部よりも径方向外方に配置されていることを特徴とする請求項1記載のスピン処理装置。2. The spin processing apparatus according to claim 1, wherein the light irradiating means is disposed radially outward of an opening on an upper surface of the cup body.
  3. 上記光照射手段はランプであって、このランプは光軸中心を上記基板の回転中心からずらして配置されていることを特徴とする請求項1記載のスピン処理装置。2. The spin processing apparatus according to claim 1, wherein the light irradiating means is a lamp, and the lamp is arranged so that an optical axis center is shifted from a rotation center of the substrate.
  4. 上記光照射手段はレーザ光を出力するレーザ装置であることを特徴とする請求項1記載のスピン処理装置。2. The spin processing apparatus according to claim 1, wherein said light irradiation means is a laser device for outputting a laser beam.
  5. 上記レーザ光を上記基板の回転中心部と径方向外周端との間で揺動させることを特徴とする請求項4記載のスピン処理装置。5. The spin processing apparatus according to claim 4, wherein said laser beam is swung between a rotation center portion of said substrate and a radially outer end.
  6. 上記レーザ光は上記基板に吸収される波長であることを特徴とする請求項4記載のスピン処理装置。5. The spin processing apparatus according to claim 4, wherein the laser beam has a wavelength absorbed by the substrate.
  7. 基板を回転させながら処理液で処理してから乾燥処理するスピン処理方法において、
    回転する基板に処理液を供給する処理工程と、
    処理液によって処理された基板を上記処理工程時よりも高速度で回転させて乾燥処理する乾燥工程と、
    上記処理工程が終了する前に上記基板を加熱するための光線を照射する光照射工程と、
    を具備したことを特徴とするスピン処理方法。
    In a spin processing method of performing a drying process after processing with a processing solution while rotating a substrate,
    A processing step of supplying a processing liquid to the rotating substrate,
    A drying step in which the substrate processed by the processing liquid is rotated at a higher speed than during the processing step to perform a drying process,
    A light irradiation step of irradiating a light beam for heating the substrate before the processing step is completed,
    A spin processing method comprising:
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