JP4057367B2

JP4057367B2 - スピン処理装置及びスピン処理方法

Info

Publication number: JP4057367B2
Application number: JP2002216971A
Authority: JP
Inventors: 航之介林
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP2004063584A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を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処理液によって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】
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処理液を供給することで、この基板に処理液の種類に応じた処理が行われる。
【０００５】
スピン処理装置を用いて行なわれる基板の処理としては、洗浄処理、エッチング処理、現像処理、剥離処理などが知られている。
【０００６】
従来、回転駆動される基板を処理液によって処理する場合、ノズル体を用いて基板の中心部に処理液を噴射し、基板の回転による遠心力で処理液を基板の中心部から周辺部に流して基板の上面全体を処理液によって処理するということが行なわれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ノズル体によって基板の中心部に供給された処理液は、回転する基板の遠心力によって基板の中心部から周辺部に流れるから、基板の上面全体を処理液によって処理することが可能である。
【０００８】
しかしながら、基板に発生する遠心力は、基板の中心部よりの周辺部の方が大きくなる。そのため、処理液を基板の中心部に供給し、遠心力で周辺部に流すようにすると、遠心力の小さい中心部が遠心力の大きい周辺部に比べて処理液との接触時間が長くなる。
【０００９】
そのため、処理液による処理は、基板の中心部分の方が周辺部分よりも進行し易くなるため、基板の上面全体を均一に処理することができないということがある。
【００１０】
たとえば、基板に形成された熱酸化膜を処理液としてのフッ酸を用いてエッチング除去するような場合、フッ酸を基板の中心部にノズルによって供給すると、基板の中心部分がエッチングされ過ぎ、周辺部分はエッチングが不十分となって熱酸化膜が残留するということがあり、全体を均一にエッチングすることができないということがある。
【００１１】
この発明は、処理液による基板の処理を、この基板の径方向全長にわたってほぼ均一に行なうことが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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板を回転させながら上記基板の回転による遠心力を利用して上記基板を処理液によって処理するスピン処理装置において、
上記基板を保持して回転駆動される回転テーブルと、
この回転テーブルの上方に配置され上記基板に処理液を噴射する噴射部が設けられたシャワー体とを具備し、
上記シャワー体は、少なくとも上記基板の外形寸法とほぼ同じ長さ寸法の本体を有し、上記噴射部は、上記基板の径方向中心部分から周辺部分にゆくにつれて上記処理液の噴射量が次第に多くなる構成である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、上記噴射部はスリットであって、このスリットは、長手方向中央部から両端部にゆくにつれて幅寸法が漸次大きくなるよう設定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。
【００１４】
請求項３の発明は、上記本体には、上記処理液を上記スリットに供給する一対の供給口が長手方向中心に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスピン処理装置にある。
【００１５】
請求項４の発明は、上記シャワ−体に供給される処理液は単位時間当たりの流量と圧力とが検出され、この検出に基づいて上記シャワ−体に供給される処理液の流量が制御装置によって一定に制御され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５の発明によれば、基板を回転させながら上記基板の回転による遠心力を利用して上記基板を処理液によって処理するスピン処理方法において、
上記基板を回転駆動する工程と、
回転駆動された基板上面の径方向全長にわたるとともにこの基板の径方向中心部から周辺部にゆくにつれて上記処理液の供給量を漸次増大させて供給する工程と、
を具備したことを特徴とするスピン処理方法にある。
【００１７】
この発明によれば、基板の径方向の中心部分と周辺部分とにおける、処理液との接触時間をほぼ同じにできるから、基板を全体にわたってほぼ同じ状態で処理することが可能となる。
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
上記カップ体１内には回転テーブル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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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によって所定の回転数で回転させることができる。
【００２５】
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ノズル１７，１８が設けられている。
【００２６】
それによって、上記ノズル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。
【００２７】
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の下面側に乱流が生じ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が穿設されている。
【００２８】
上記カップ体１の側方にはアーム体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。
【００２９】
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。
【００３０】
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シャワ−体３１が設けられている。このシャワ−体３１は本体３２を有する。この本体３２は帯板状をなしていて、少なくとも上記基板Ｗの直径とほぼ同じ長さ寸法、この実施の形態では基板Ｗの直径よりもわずかに長く設定されている。
【００３１】
上記本体３２には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、下端面に開口した噴射部としてのスリット３３が本体３２の長さ方向ほぼ全長にわたって形成されている。このスリット３３の平面形状は、本体３２の長手方向中央部で幅寸法が最も狭くなり、中央部から両端にゆくにつれて次第に大きくなるよう設定されている。
【００３２】
上記スリット３３の高さ方向の上端内面の長手方向中央部には山形状の突起３４が設けられている。この突起３４はスリット３３を左右２つの部分に分けている。本体３２の上端面には、スリット３３の左右に分けられた部分にそれぞれ連通する一対の供給口３５が本体３２の長手方向中心に対して左右対称に穿設されている。
【００３３】
上記本体３２の上面には、一対の供給口３５を覆うカバー３６が液密に設けられている。このカバー３６の長手方向の中央部には処理液の供給管３７の先端が接続されている。この供給管３７の基端は図示しない処理液の供給源に接続され、中途部には図３に示すように上流側から供給ポンプ３８、開閉弁３９、マスフローコントローラ４０及び流量計４１が順次設けられている。マスフローコントローラ４０と流量計４１との間には供給管３７を流れる処理液の圧力を検出する圧力計４２が設けられている。
【００３４】
上記流量計４１で測定された処理液の単位時間当たりの流量と、上記圧力計で測定された処理液の圧力とは上記制御装置１４に入力される。この制御装置１４では、上記シャワ−体３１に所定量の処理液を供給するために、処理液の単位時間当たりの流量と圧力とを設定することができ、その設定値は上記流量計４１と圧力計４２とで測定された測定値と比較される。
【００３５】
上記設定値と測定値とが一致しない場合、上記制御装置１４からは、上記供給ポンプ３８を制御する第１の電空レギュレータ４４と、上記マスフローコントローラ４０を制御する第２の電空レギュレータ４５とに駆動信号が出力される。それによって、上記シャワー体３１には一定量の処理液を供給することができるようになっている。
【００３６】
つぎに、上記構成のスピン処理装置を用いて基板Ｗを処理液によって処理する場合について説明する。
【００３７】
アーム体２３を駆動してシャワ−体３１を回転テーブル３の上方から退避させ、さらにカップ体１の上カップ１ｂを下降させたならば、回転テーブル３に未処理の基板Ｗを図示しないロボットなどによって供給する。つぎに、上カップ１ｂを上昇させるとともに、シャワ−体３１を基板Ｗの上方に旋回させ、基板Ｗの中心を通る径方向に沿うよう位置決めした後、基板Ｗの上面に対して所定の間隔になるよう高さを設定する。
【００３８】
このようにしてシャワ−体３１を基板Ｗの上面に位置決めしたならば、回転テーブル３を所定の回転数で回転駆動するとともに、供給ポンプ３８を作動して処理液をシャワ−体３１に供給する。
【００３９】
シャワ−体３１に供給された処理液は、このシャワ−体３１の本体３２に形成されたスリット３３から基板Ｗの上面に噴射される。それによって、基板Ｗの上面が処理液によって処理されることになる。
【００４０】
基板Ｗの上面に供給される処理液の供給量は、上記スリット３３の形状に応じて基板Ｗの径方向中心部分と周辺部分とで異なる。すなわち、上記スリット３３の幅寸法は、中心部がもっと狭く、両端部にゆくにつれて徐々に広くなるよう形成されているから、基板Ｗの上面に供給される処理液の供給量は、径方向中心部分から周辺部分にゆくにつれて漸次増大する。一方、基板Ｗを回転させたとき、基板Ｗの上面に供給される処理液に作用する遠心力は、処理液の供給量の変化に対応して基板Ｗの径方向中心部分から周辺部分にゆくにつれて漸次増大する。
【００４１】
そのため、基板Ｗの中心部分に供給される処理液の量が周辺部分に供給される処理液の量より少なくても、基板の中心部分では処理液が径方向外方に向かって緩やかに流れ、周辺部分では中心部分よりも短い時間で基板Ｗの上面から流出する。
【００４２】
したがって、基板Ｗは径方向において処理液との接触時間がほぼ一定となるから、基板Ｗの径方向に沿う処理液の供給量と、基板Ｗの径方向において処理液に作用する遠心力（基板Ｗの回転数）とを適宜設定することで、基板Ｗの上面をほぼ均一かつ所望する状態（たとえばエッチング量や清浄度など）に処理することができる。
【００４３】
上記シャワ−体３１のスリット３３は突起３４によって左右２つの部分に分けられており、それぞれの部分にはシャワ−体３１の長手方向中心に対して左右対称に設けられた供給口３５から処理液を供給するようにした。
【００４４】
そのため、処理液をスリット３３の左右２つの部分にほぼ均等に分散させることができるから、処理液をスリット３３の平面形状、つまり幅寸法に応じた流量で基板Ｗの上面に供給することができる。
【００４５】
つまり、処理液をスリット３３の長手方向の一箇所から供給するようにすると、供給部分での処理液の圧力が高くなるから、その部分がスリット３３の形状に応じた流量になり難い。それに対して、処理液をスリット３３の二箇所から供給すると、スリットに供給される処理液が局部的に高い圧力となるのを防止できるから、処理液をスリット３３の形状に応じた量で、このスリット３３から基板Ｗに噴射することができる。
【００４６】
シャワ−体３１に供給される処理液は、流量と圧力とが流量計４１と圧力計４２とで検出され、その検出に基づき供給ポンプ３８とマスフロ−コントローラ４０とが制御装置１４によって制御される。
【００４７】
そのため、シャワ−体３１に供給される処理液の量を一定に維持することができるから、シャワ−体３１から基板Ｗに供給される処理液の単位時間当たりの供給量も一定となるため、そのことによっても基板Ｗの上面を処理液によってむらなく均一に処理することが可能となる。
【００４８】
この発明は上記一実施の形態に限定されず、種々変形可能である。たとえば、噴射部としてはスリット以外の構成であってもよい。たとえば、シャワ−体の本体に、下端面に開口する溝を形成する。この溝は本体の長手方向に対して同じ幅寸法になっている。そして、この溝の下端の開口面を遮蔽板で閉塞する。この遮蔽板には複数の噴射孔を形成する。噴射孔は、上記溝の長手方向中心部から両端部にゆくにつれて開口面積が次第に大きく設定される。開口面積の設定は、噴射工の数或いは大きさのいずれによって設定してもよい。
【００４９】
このような構成の噴射部であっても、シャワ−体の中心部から両端部にゆくにつれて処理液の噴射量を次第に多くすることが可能となる。
【００５０】
つまり、この発明の噴射部は、シャワ−体から噴射される処理液の流量を、長手方向中心部から両端部にゆくにつれて次第に減少させることができる構成であればよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、回転駆動される基板に対し、その中心部分と周辺部分とにおける処理液との接触時間がほぼ同じになるようにした。
【００５２】
そのため、基板を径方向全長、つまり全面にわたって処理液をほぼ均一に処理することが可能となる。
【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】（ａ）はシャワ−体の断面図、（ｂ）は下端面側から見た平面図。
【図３】シャワ−体に処理液を一定の供給量で供給するための配管図。
【符号の説明】
３…回転テーブル
１４…制御装置
３１…シャワ−体
３２…本体
３３…スリット（噴射部）
３５…供給口
４１…流量計
４２…圧力計

Claims

基板を回転させながら上記基板の回転による遠心力を利用して上記基板を処理液によって処理するスピン処理装置において、
上記基板を保持して回転駆動される回転テーブルと、
この回転テーブルの上方に配置され上記基板に処理液を噴射する噴射部が設けられたシャワー体とを具備し、
上記シャワー体は、少なくとも上記基板の外形寸法とほぼ同じ長さ寸法の本体を有し、上記噴射部は、上記基板の径方向中心部分から周辺部分にゆくにつれて上記処理液の噴射量が次第に多くなる構成であることを特徴とするスピン処理装置。
上記噴射部はスリットであって、このスリットは、長手方向中央部から両端部にゆくにつれて幅寸法が漸次大きくなるよう設定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。
上記本体には、上記処理液を上記噴射部に供給する一対の供給口が長手方向中心に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスピン処理装置。
上記シャワ−体に供給される処理液は単位時間当たりの流量と圧力とが検出され、この検出に基づいて上記シャワ−体に供給される処理液の流量が制御装置によって一定に制御されることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
基板を回転させながら上記基板の回転による遠心力を利用して上記基板を処理液によって処理するスピン処理方法において、
上記基板を回転駆動する工程と、
回転駆動された基板上面の径方向全長にわたるとともにこの基板の径方向中心部から周辺部にゆくにつれて上記処理液の供給量を漸次増大させて供給する工程と、
を具備したことを特徴とするスピン処理方法。