JP4050505B2 - スピン処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を周方向に回転させながら処理液で処理した後、乾燥処理するための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】
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カップ体を有し、このカップ体内には回転駆動される回転体が設けられている。この回転体には保持機構が設けられ、この保持機構には基板が着脱可能に保持される。
【0004】
この保持機構に保持された基板は回転体とともに回転しながら洗浄処理および乾燥処理が順次行なわれる。基板の洗浄処理では、回路パターンが形成される上面だけでなく、下面の清浄度が要求されることがある。そのような場合には基板を回転させながらこの基板の下面に向けて処理液を噴射して基板の下面も洗浄処理するということが行なわれる。
【0005】
洗浄処理が終了したならば処理液の供給を停止し、回転体を高速度で回転させ、その回転により生じる遠心力を利用して基板に付着した洗浄液を飛散させて乾燥処理することになる。
【0006】
基板を乾燥処理する際、回転体を高速度で回転させると、回転体の上面側と基板の下面側との間の空間部には乱流が発生し易いということがある。一方、基板の乾燥処理時には基板から飛散した処理液がミスト状となってカップ体内を浮遊している。
【0007】
そのため、基板の乾燥処理時に基板の下面側に乱流が生じると、カップ体内を浮遊するミストが基板の下面側に巻き込まれ、その下面に付着して汚れやウオータマークの発生原因となるということがある。
【0008】
そこで、上記回転体に、この回転体に保持される基板の下面と僅かな間隔を介して対向する対向壁部を有する乱流防止カバーを設け、回転体を高速度で回転させたときに、基板の下面側に乱流が発生するのを防止するということが考えられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
回転体に乱流防止カバーを設ければ、基板の乾燥処理時にこの基板の下面側に乱流が発生するのを防止することが可能となる。しかしながら、基板の洗浄処理時に、基板の下面に噴射された処理液が上記乱流防止カバーの上面に付着残留することが避けられない。
【0010】
そのため、基板の乾燥処理時に、乱流防止カバーの上面に付着残留した処理液が飛散して基板の下面に付着し、汚れやウオータマークの発生原因になるということがある。とくに、乱流防止カバーから処理液が飛散して基板に付着する時期が基板の乾燥処理工程の後期(とくに終了間際)であると、その処理液がほとんど乾燥されずに基板の下面に残留することになり、ウオータマークの発生が避けられないということがある。
【0011】
この発明は、基板の乾燥処理時の、とくに乾燥処理が終了する間際に、乱流防止カバーの上面に付着残留した処理液が飛散して基板の下面に再付着することがない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。
【0012】
【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、
回転駆動されるとともに上記基板を着脱可能に保持する回転体と、
上記基板の下面側に対向して回転不能に配置されこの基板の下面に処理液を噴射するノズル孔を有するノズルヘッドと、
上記回転体と一体的に設けられこの回転体に保持された上記基板の下面に所定の間隔で離間対向する対向壁部を有する乱流防止カバーと、
前記処理液による前記基板の処理後における前記基板の乾燥処理時に、前記乱流防止カバーをその対向壁部の上面に残留する処理液が除去されるまで加熱乾燥する加熱手段と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【0013】
請求項2の発明は、上記ノズルヘッドには上記乱流防止カバーの対向壁部の下面に対向する取付け部が設けられ、この取付け部に上記加熱手段が設けら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。
【0014】
請求項3の発明は、上記加熱手段は、上記乱流防止カバーの対向壁部の下面に設けら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4の発明は、基板を着脱可能に保持するとともにこの基板の下面側に乱流が発生するのを防止する乱流防止カバーを有する回転体によって上記基板を回転させながら処理するスピン処理方法において、
上記基板を低速度で回転させながら下面を処理液によって処理する工程と、
処理液による処理時に比べて上記基板を高速度で回転させて乾燥処理する工程と、
上記基板を乾燥処理する際に上記乱流防止カバーをその上面に付着残留する処理液が除去されるまで加熱乾燥する工程と
を具備したことを特徴とするスピン処理方法にある。
【0016】
請求項5の発明は、上記乱流防止カバーを加熱して行なう乾燥処理を、上記基板の乾燥処理が終了する前に終了させることを特徴とする請求項4記載のスピン処理方法にある。
【0017】
この発明によれば、基板の洗浄処理時に乱流防止カバーの上面に付着残留した処理液は、乾燥処理時に加熱乾燥されるため、乾燥処理時の終了間際に、処理液が乱流防止カバーから飛散して基板の下面に再付着するのを防止できる。
【0018】
【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。
【0019】
図1と図2はこの発明の第1の実施の形態を示す。
【0020】
図1はスピン処理装置を示し、このスピン処理装置は同図に鎖線で示すカップ体1を有する。このカップ体1の底部の径方向中心部には通孔2が穿設され、周辺部には複数の排出管1aが周方向に所定間隔で接続されている。
【0021】
上記通孔2には円筒状の動力伝達体3が設けられている。この動力伝達体3は駆動源としての制御モータ4によって回転駆動される。この制御モータ4は筒状の固定子5と、この固定子5内に回転可能に挿入された同じく筒状の回転子6とを有する。
【0022】
上記動力伝達体3は下端が上記回転子6の上端面に接合され、ねじ7によって固定されている。したがって、上記動力伝達体3は上記回転子6と一体に回転するようになっている。
【0023】
上記動力伝達体3のカップ体1内に突出した上端部には回転体11が取り付けられている。この回転体11は円板状をなした下板12と上板13とを接合してなり、これら下板12と上板13との中心部分には上記動力伝達体3の内部空間に連通する通孔14が形成されている。
【0024】
上記回転体11の上板13の周辺部には周方向に所定間隔、たとえば90度間隔で4つの支持筒部15が一体形成されている。上記下板12の上記支持筒部15と対応する部分には通孔16が形成されている。
【0025】
上記支持筒部15と通孔16には、各々ブッシュ17a、17bが嵌着され、このブッシュ17a、17bには保持部材18が回転可能に支持されている。この保持部材18は、上記ブッシュ17a、17bに支持された軸部19と、この軸部19の上端部に一体形成された上記軸部19よりも大径な頭部20とを有する。
【0026】
上記頭部20の上端面には、保持部材18の回転中心から偏心した位置にテーパ部材21が設けられている。このテーパ部材21のテーパ面21aの傾斜方向上端部には係合ピン22が突設されている。
【0027】
そして、各保持部材18に設けられたテーパ部材21には半導体ウエハや液晶装置用のガラス基板などの基板Wが周辺部の下面をそのテーパ面21aに載置して設けられる。その状態で、各保持部材18を所定方向、たとえば時計方向に回転させると、上記テーパ部材21が偏心回転することで、基板Wの周辺部がテーパ部材21のテーパ面21aに沿って上昇し、その外周面が係合ピン22に当接する。それによって、基板Wは4つの保持部材18によって回転体11に一体的に保持される。
【0028】
上記保持部材18を先程と逆方向である、反時計方向に回転させると、係合ピン22が基板Wの外周面から離れるとともにこの基板Wの周辺部がテーパ部材21のテーパ面21aに沿って下降する。それによって、基板Wの4つの保持部材18による保持状態が開放される。
【0029】
なお、保持部材18の数は4つの限られず、それ以上であってもよく、また基板Wが半導体ウエハの場合には3であってもよい。
【0030】
上記保持部材18の軸部19は下端が回転体11の下面側に突出し、その突出端部には子歯車25が嵌着されている。各保持部材18の軸部19に嵌着された子歯車25は親歯車26に噛合している。この親歯車26は上記動力伝達体3に軸受27を介して回転可能に保持されている。
【0031】
上記親歯車26は、上記動力伝達体3の外周面に設けられたばね28によって所定の回転方向、たとえば反時計方向に付勢されている。それによって、子歯車25が時計方向に回転し、その回転に保持部材18が連動してテーパ部材21が偏心回転することで、基板Wは各保持部材18の係合ピン22によって回転体11に保持される。
【0032】
基板Wの保持状態を解除するには、上記親歯車26を図示しない解除機構によってばね28の付勢力に抗して時計方向に回転させる。具体的には、上記解除機構によって親歯車26が回転するのを阻止し、その状態で回転体11を制御モータ4によって時計方向に回転させる。それによって、保持部材18は反時計方向に回転するから、係合ピン22による基板Wの保持状態が解除されることになる。
【0033】
上記動力伝達体3の内部には、保持筒31がこの動力伝達体3の回転の影響を受けることのない状態で挿通されている。この保持筒31の上端にはノズルヘッド32が取着されている。このノズルヘッド32の上面にはすり鉢状の凹部32aが形成されている。この凹部32aには、回転体11に保持された基板Wの下面中心部に向けて所定の角度で処理液を噴射する複数の処理液ノズル孔33と、窒素ガスやアルゴンガスのような気体を上記基板Wの中心部の真下からほぼ垂直に噴射する気体ノズル孔34とが先端を開口させて形成されている。
【0034】
上記処理液ノズル孔33と気体ノズル孔34の基端には、それぞれこれらノズル孔に処理液および気体を供給する処理液供給管36と気体供給管37の一端が接続されている。これら各供給管36,37は上記保持筒31内を通されて外部に導出され、他端は図示しない処理液供給タンクおよび気体供給タンクに接続されている。
【0035】
上記回転体11の上面および外周面は、撥水性と耐熱性を有する合成樹脂、たとえば塩化ビニールや弗素系の合成樹脂などによって形成された乱流防止カバー41によって覆われている。この乱流防止カバー41は、回転体11に保持される基板Wの下面に僅かな隙間を介して対向する対向壁部42と、この対向壁部42の周縁部に垂設された周壁部43とをする。
【0036】
上記対向壁部42には、処理液ノズル孔33および気体ノズル孔34から噴射される処理液および気体を基板Wの下面に到達させるための通孔44が形成されている。
【0037】
上記回転体11の上面に立設された4本の保持部材18の上端部は、上記乱流防止カバー41の対向壁部42に穿設された通孔44aからその上面側に突出している。
【0038】
また、回転体11の上方には、下面と同様、基板Wに洗浄液を噴射する上部洗浄液ノズル45および乾燥気体を供給するクリーンユニット(図示せず)が配置されている。
【0039】
基板Wを回転体11に保持し、この回転体11を数十〜数百r.p.mの低速度で回転させながら、基板Wの上面と下面とに上部洗浄ノズル45と処理液ノズル孔33より洗浄液を供給する。洗浄液を所定時間供給したならば、その供給を停止し、次いで回転体11を1000r.p.m以上の高速度で回転させるとともに気体ノズル孔34から基板Wの下面に向けて気体を噴射する。
【0040】
それによって、基板Wの上下面に付着した洗浄液は、この基板Wが回転体11によって高速回転させられることで発生する遠心力と気体ノズル孔から噴射される気体とによって基板Wの径方向外方へ流れ、その外周縁から飛散するから、基板Wの上下面が乾燥処理されることになる。
【0041】
上記回転体11の上面側は乱流防止カバー41によって覆われ、その対向壁部42の上面と回転体11に保持された基板Wの下面との間には所定間隔の隙間が形成される。そのため、基板Wを乾燥する際、回転体11を高速回転させると、上記対向壁部42の上面と基板Wの下面とがなす隙間には気体ノズル孔34から噴射される気体が基板Wの下面中心部から径方向外方に沿って層状に流れるため、基板Wの下面側に乱流が生じるのが抑制されることになる。
【0042】
つまり、基板Wの乾燥処理時に、基板Wから飛散した処理液がカップ体1内にミストとなって浮遊していても、基板Wの下面側に入り込んでその下面に付着するのを防止することができる。
【0043】
上記ノズルヘッド32の外周面には、径方向外方に向かって延出された円盤状の取付け部51が一体形成されている。この取付け部51の上面は、上記回転体11に設けられた乱流防止カバー41の対向壁部42の下面に対向している。取付け部51の上面には加熱手段としての面状の電熱ヒータ52が設けられている。
【0044】
上記電熱ヒータ52は、たとえばセラミックヒータやラバーヒータなどが用いられている。電熱ヒータ52は、上記取付け部51の全面に設けてもよいが、周方向に沿って部分的に設けてもよく、その点は限定されるものでない。
【0045】
上記電熱ヒータ52は図示しない制御装置によって給電が制御される。電熱ヒータ52が給電されることで発熱すると、その熱によって上記乱流防止カバー41の対向壁部42が加熱される。それによって、基板Wを処理液によって処理した後、上記対向壁部42の上面に付着残留する処理液が加熱乾燥されることになる。
【0046】
上記電熱ヒータ52による乱流防止カバー41の加熱乾燥は、回転体11を高速度で回転させて行なう基板Wの乾燥処理が終了する前に、終了するよう加熱開始時間や加熱温度などの加熱条件が設定される。
【0047】
このような構成のスピン処理装置によれば、回転体11に乱流防止カバー41を設け、この回転体11に保持された基板Wの下面に乱流が生じるのを防止している。そのため、基板Wを処理液によって処理した後、乾燥処理する場合、乱流防止カバー41の上面に処理液が付着残留し、乾燥処理の終了間際にその処理液が飛散して基板Wの下面に付着して乾燥されずに残留し、基板Wの汚れやウオータマークの発生を招く原因になる虞がある。
【0048】
しかしながら、乾燥処理時には基板Wの下面に対向する乱流防止カバー41の対向壁部42は、ノズルヘッド32の取付け部51に設けられたヒータ52によって加熱される。それによって、対向壁部42の上面に付着残留した処理液が乾燥除去される。
【0049】
ヒータ52による乱流防止カバー41の加熱乾燥は、基板Wの乾燥処理よりも速く終了するよう上記ヒータ52による乱流防止カバー41の加熱条件が設定されている。
【0050】
それによって、基板Wの乾燥処理が終了する時点では、乱流防止カバー41に処理液が付着残留するということがないから、基板Wの乾燥処理の終了間際に回転体11とともに回転する乱流防止カバー41から処理液が飛散して基板Wに再付着し、汚れやウオータマークの発生原因になるのを防止できる。
【0051】
図3はこの発明の第2の実施の形態を示す。この第2の実施の形態は、ノズルヘッド32に取付け部51を設けず、乱流防止カバー41の対向壁部42の下面にヒータ52を設けるようにしている。
【0052】
上記乱流防止カバー41は回転体11とともに回転する。そのため、対向壁部42に設けたヒータ52への給電は、詳細は図示しないが、たとえば制御モータ4の回転子6を介してスリップリングにより行なうようにすればよい。
【0053】
図4はこの発明の第3の実施の形態を示す。この第3の実施の形態は、ノズルヘッド32には取付け部51が設けられ、この取付け部51には電磁石あるいは永久磁石などの複数の磁石61が周方向に所定間隔で、しかも周方向において隣り合う磁石61の極性が異なるように設けられている。
【0054】
一方、乱流防止カバー41の対向壁部42の下面には複数のコイル62が周方向に所定間隔で設けられている。
【0055】
したがって、回転体11が回転駆動されると、乱流防止カバー41に設けられた各コイル62に極性の異なる磁石61が順次対向し、上記コイル62が電磁誘導によって発熱するから、このコイル62が設けられて乱流防止カバー41の対向壁部42が加熱されることになる。
【0056】
つまり、この第3の実施の形態では、磁石61とコイル62とによって加熱手段を構成している。
【0057】
この第3の実施の形態において、コイル62を発熱させる代わりに、コイル62に発熱線を接続し、コイルに生じる電流で発熱線だけを発熱させるようにしてもよい。
【0058】
この発明の加熱手段としては、上記各実施の形態だけに限定されず、他の手段によって乱流防止カバー41を加熱するようにしてもよい。たとえば、図示しないがノズルヘッド32が設けられた保持筒31を通じて乱流防止カバー41の下面側に温風を噴射させ、この温風によって乱流防止カバー41の対向壁部2を加熱するようにしてもよい。
【0059】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基板を洗浄処理した後の乾燥処理時に、回転体に設けられた乱流防止カバーを加熱するようにした。
【0060】
そのため、基板の洗浄処理を行なうことで、乱流防止カバーの上面に処理液が付着残留していても、その処理液は上記基板の乾燥処理時に加熱乾燥されるため、乾燥処理の終了間際に、乱流防止カバーから処理液が飛散して基板の下面に再付着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態に係るスピン処理装置の概略的構成を示す断面図。
【図2】ヒータが設けられた取付け部の平面図。
【図3】この発明の第2の実施の形態を示すヒータの取付け構造の概略的構成を示す断面図。
【図4】この発明の第3の実施の形態を示す加熱手段の構成図。
【符号の説明】
11…回転体
32…ノズルヘッド
33…処理液ノズル孔
34…気体ノズル孔
41…乱流防止カバー
42…対向壁部
51…取付け部
52…ヒータ(加熱手段)
Claims (5)
- 基板を回転させて処理するスピン処理装置において、
回転駆動されるとともに上記基板を着脱可能に保持する回転体と、
上記基板の下面側に対向して回転不能に配置されこの基板の下面に処理液を噴射するノズル孔を有するノズルヘッドと、
上記回転体と一体的に設けられこの回転体に保持された上記基板の下面に所定の間隔で離間対向する対向壁部を有する乱流防止カバーと、
前記処理液による前記基板の処理後における前記基板の乾燥処理時に、前記乱流防止カバーをその対向壁部の上面に残留する処理液が除去されるまで加熱乾燥する加熱手段と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置。 - 上記ノズルヘッドには上記乱流防止カバーの対向壁部の下面に対向する取付け部が設けられ、この取付け部に上記加熱手段が設けら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。
- 上記加熱手段は、上記乱流防止カバーの対向壁部の下面に設けら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。
- 基板を着脱可能に保持するとともにこの基板の下面側に乱流が発生するのを防止する乱流防止カバーを有する回転体によって上記基板を回転させながら処理するスピン処理方法において、
上記基板を低速度で回転させながら下面を処理液によって処理する工程と、
処理液による処理時に比べて上記基板を高速度で回転させて乾燥処理する工程と、
上記基板を乾燥処理する際に上記乱流防止カバーをその上面に付着残留する処理液が除去されるまで加熱乾燥する工程と
を具備したことを特徴とするスピン処理方法。 - 上記乱流防止カバーを加熱して行なう乾燥処理を、上記基板の乾燥処理が終了する前に終了させることを特徴とする請求項4記載のスピン処理方法。
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