JP4567178B2

JP4567178B2 - スピン処理装置

Info

Publication number: JP4567178B2
Application number: JP2000364836A
Authority: JP
Inventors: 秀樹森; 正明古矢; 範夫豊島
Original assignee: Toshiba Corp; Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP2002170807A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は回転テ−ブルによって基板を回転させて処理するスピン処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば半導体装置や液晶表示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−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、処理液によって上記基板に対する洗浄処理と乾燥処理とが繰り返し行われる。
【０００３】
処理液による基板の洗浄処理及び洗浄された基板の乾燥処理を行うためには、上記基板を回転テ−ブルに保持し、この回転テ−ブルを低速度で回転させながら処理液を供給して処理し、ついで高速度で回転させ、それによって生じる遠心力で基板に付着した処理液を飛散させ、吸引排気される気流で乾燥させる、スピン処理装置が用いられている。
【０００４】
一般に、スピン処理装置は処理槽を有し、この処理槽内にカップ体が配置されている。このカップ体は上面が開口した容器状をなしていて、その内部には回転テーブルが設けられ、この回転テーブル上に上記基板が保持される。
【０００５】
上記カップ体の底部には排出管が接続され、この排出管は上記処理槽の底壁を貫通して外部に導出され、気液分離器を介して排気ポンプに接続されている。排気ポンプを作動させれば、上記カップ体内のミストを含む気体及び基板から飛散してカップ体の内底部に滴下した処理液が上記排出管を通じて上記気液分離器へ排出される。それによって、乾燥処理時に基板から飛散した処理液がカップ体内で浮遊して上記基板に再付着するのが防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、上記気液分離器はカップ体の底部に排出管を介して接続されている。カップ体の底部に排出管を介して気液分離器を接続する場合、処理槽の下方に気液分離器を設置するスペースを確保しなければならなくなる。
【０００７】
しかしながら、スピン処理装置が設置されるクリーンルームにおいては、スピン処理装置の前後に設置される他の処理装置との関係や基板搬送高さの基準設定などによって、処理槽の床からの高さが制限されてしまうことがある。それによって、処理槽の下方に気液分離器を設置するための十分なスペースを確保することが容易でないということがあった。
【０００８】
しかも、狭いスペースに気液分離器を設置する場合、この気液分離器と処理槽とを排出管によって接続する作業を容易に行うことができなくなるということもあった。
【０００９】
この発明は、処理槽と別体に気液分離器を設けることなく、カップ体から排出される気体と液体とを確実に分離できるようにしたスピン処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、回転駆動される基板に処理液を供給して所定の処理を行う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周囲を覆い上記基板の回転によってこの基板から飛散する上記処理液を内周面に衝突させて受けるカップ体と、
上記カップ体の下方となる部分の周方向全長に対応して設けられ上記カップ体の内周面に衝突しこの内周面から滴下する上記処理液を集積する集積部と、
この集積部に集積された処理液を排出する排液管と、
上記処理槽の少なくとも対向する一対の側部のほぼ全長にわたって設けられ一端が上記集積部に連通し他端が互いに連通していて、上記集積部を通じて上記カップ体内の気体を上記処理槽の上方に向かって排出する排気路と
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、上記排気路は、上記処理槽の３つの側部のほぼ全長にわたって設けられ、これら排気路の他端は連通し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】
この発明によれば、処理槽と別体に気液分離器を設けることなく、基板から飛散する処理液と、処理槽内の気体とを分離して排出できる。
【００１７】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１乃至図４はこの発明の第１の実施の形態を示し、図１に示すスピン処理装置は架台１を備えている。この架台１の上面には枠体２が設けられ、この枠体２内には処理槽３が設けられている。
【００１９】
上記処理槽３は、図２乃至図４に示すように角筒状の外装体４を有する。この外装体４の内部には仕切壁体５が設けられている。この仕切壁体５は上面が開口した箱形状をなしていて、上記外装体４の対向する一対の側壁４ａの内面に、その側壁４ａの幅方向全長にわたって所定の間隔で離間対向する一対の側壁部５ａと、上記外装体４の内底面に所定の間隔を介して対向する底壁部５ｂとを有する。それによって、上記側壁部５ａと外装体４の側壁４ａとの間には、外装体４の上下方向に沿う一対の排気路６が形成されている。
【００２０】
図２に示すように、上記仕切壁体５の底壁部５ｂには取付け孔７が形成され、この取付け孔７にはカップ体８が設けられている。このカップ体８は、図２及び図４に示すように、上記取付け孔７に嵌合した周壁部８ａと、この周壁部８ａの上端に径方向内方に向かって所定の角度で傾斜した傾斜壁部８ｂとを有する。
【００２１】
上記カップ体８内には回転テーブル９が配設されている。この回転テーブル９の下面に設けられた軸体１１は外装体４の底部に形成された通孔部１２から外部へ突出し、その突出端は駆動源１３に連結されている。
【００２２】
上記回転テーブル９の上面には、図４に示すように周方向に所定間隔で複数の保持部材１４が設けられ、これら保持部材１４によって基板としての半導体ウエハ１５の周縁部が保持される。
【００２３】
なお、処理槽３の排気路６が形成されていない一対の側壁部のうちの一方には、上記回転テーブル９に未処理の半導体ウエハ１５を受け渡したり、処理された半導体ウエハ１５を取り出すための出し入れ口２０が形成されている。この出し入れ口２０は図示しないシャッタによって開閉されるようになっている。
【００２４】
上記外装体４の底部の、上記カップ体８の下端に対向する位置には、上記取付け孔７の周囲に沿って凹環状の集積部１６が形成されている。この集積部１６には上記排気路６の下端が連通している。つまり、集積部１６はカップ体８の下端の全周に対応して形成されている。
【００２５】
上記回転テーブル９に保持された半導体ウエハ１５には図示しないノズルによって処理液が供給される。処理液によって半導体ウエハ１５を処理する際、回転テーブル９は低速度で回転駆動される。
【００２６】
半導体ウエハ１５の処理液による処理が終了すると、回転テーブル９は高速度で回転駆動される。それによって、半導体ウエハ１５に付着した処理液は遠心力で飛散してカップ体８の内周面に衝突し、その内周面から上記集積部１６に滴下するようになっている。
【００２７】
上記集積部１６の最も低い部分には複数の排液管１７が接続され、これら排液管１７によって集積部１６に滴下した処理液が適所に排出されるようになっている。
【００２８】
図４に示すように、上記仕切壁体５の上端の開口にはフランジ１８が設けられている。このフランジ１８には図１、図２及び図４に示すようにクリーンユニット１９が取付けられている。このクリンーユニット１９は、スピン処理装置が設置されるクリーンルームの天井から吹き降ろすダウンフローを浄化して処理槽１内に導入するためのもので、具体的にはＨＥＰＡなどのフィルタによってクリーンルームの清浄空気をさらに浄化して処理槽３内に導入するようになっている。
【００２９】
図３に示すように、上記一対の排気路６の上端にはそれぞれ排気ダクト２１の下端が接続されている。この排気ダクト２１は下端から上端にゆくにつれて幅寸法が徐々に狭幅に絞られていて、その上端には直管体２２の下端が接続されている。
【００３０】
各直管体２２の上端には集合管体２３の両端に形成された第１の接続部２３ａがそれぞれ接続されている。集合管体２３の中途部には第２の接続部２３ｂが形成され、この第２の接続部２３ｂには排気ファン２４又は工場の排気ダクト（図示せず）に連通している。
【００３１】
それによって、上記クリーンユニット１９から処理槽３内に供給された清浄空気は、上記カップ体８内から上記集積部１６と底部壁５ｂとで挟まれた空間部、排気路６、排気ダクト２１、直管体２２及び集合管体２３を通じて装置が設置されている工場や建物の排気に接続されたスクラバ等により処理されてから大気中に放散されるようになっている。
【００３２】
なお、排液管１７から排出された処理液は図示しない分解槽で無害な状態に分解処理されるようになっている。排液管１７は、図４に示すように液溜め部１７ａを有する屈曲構造になっていて、処理槽１の内圧と、排気管１７の内圧との差による排気管１７内の雰囲気の吸引を防止している。
【００３３】
つぎに、上記構成のスピン処理装置によって半導体ウエハ１５を処理する場合について説明する。
【００３４】
処理槽３の一側に形成された出し入れ口２０を開放して回転テーブル９に未処理の半導体ウエハ１５を供給したならば、この半導体ウエハ１５に図示しないノズルから薬液や純水などの洗浄用の処理液を供給する。
【００３５】
それと同時に駆動源１３を作動させて回転テーブル９を数十ｒ．ｐ．ｍの低速度で回転させるとともに、排気ファン２４を作動させてクリーンユニット１９を通過した清浄空気をカップ体８内から集積部１６及び排気路６を通じて排気する。それによって、上記半導体ウエハ１５に処理液によって所定の処理を行うことができる。
【００３６】
半導体ウエハ１５を処理液によって処理したならば、回転テーブル９を数百~数千ｒ．ｐ．ｍの高速度で回転させる。それによって、半導体ウエハ１５に付着した処理液が遠心力によって除去されるから、その半導体ウエハ１５をクリーンユニット１９からの清浄空気による流れで乾燥処理することができる。
【００３７】
半導体ウエハ１５を乾燥処理する際、この半導体ウエハ１５から遠心力によって飛散した処理液はカップ体８の内周面に衝突して集積部１６に滴下し、その集積部１６に接続された排液管１７を通じて排出される。
【００３８】
一方、クリーンルーム内の清浄空気はクリ−ンユニット１９でさらに清浄化されてカップ体８内に流入し、このカップ体８内に浮遊するミストを含んで集積部１６及びこの集積部１６に下端を連通させた一対の排気路６を通過して直管体２２及び集合管体２３を通じて排気ファン２４又は工場排気ダクトを通じて処理される。
【００３９】
なお、工場ダクトは酸、アルカリ排気のため、スクラバを通して液ミストを除去してから大気中に放出される。
【００４０】
このように、処理槽３の底部に集積部１６を形成する一方、処理槽３の対向する一対の側部に、下端が上記集積部１６に連通する排気路６を形成したから、処理液は上記集積部１６に集積して排液管１７によって排出され、気体は排気路６、直管体２２及び集合管体２３を通じて排気ファン２４又はダクトにより集められ、集中処理されることになる。
【００４１】
すなわち、処理槽３の下方に比較的大きな設置スペースを必要とする気液分離器を設けることなく、カップ体８内から排出される処理液と気体とを分離して排出することができる。
【００４２】
換言すれば、処理槽３の設置高さが制限されることで、処理槽３の下方に気液分離器を設置するための十分なスペースを確保できない場合であっても、処理槽３（カップ体８）から排出される処理液と気体とを分離して排出することができる。
【００４３】
一対の排気路６は１つの集合管体２３によって連通しているから、排気ファン２４の吸引力又は工場ダクト内圧力による吸引力は上記集合管体２３を介して一対の排気路６に均等に作用する。
【００４４】
さらに、一対の排気路６は、処理槽３の対向する一対の側壁の幅方向ほぼ全長にわたって形成されており、その下端は集積部１６に連通している。この集積部１６はカップ体８の下端の全周に対応して形成されている。
【００４５】
そのため、カップ体８内における排気ファン２４の吸引力は、集合管体２３、排気ダクト２１及び集積部１６を介してカップ体８の周方向に対してほぼ均一に作用するから、半導体ウエハ１５の乾燥処理時にカップ体８内の気体を、その周方向全長からほぼ均一に排出することができる。
【００４６】
カップ体８内における気体の流れが周方向全長にわたってほぼ均一になると、カップ体８内において気体の流れに乱れが生じ難くなる。つまり、カップ体８内で乱流が発生しにくくなる。
【００４７】
そのため、半導体ウエハ１５から飛散した処理液がカップ体８の内周面に衝突することでミストが発生しても、そのミストはカップ体８内の円滑な気流に乗って排出されるから、ミストがカップ体８内で浮遊し、半導体ウエハ１５に再付着するのを防止できる。
【００４８】
図５乃至図７はそれぞれこの発明の第２乃至第４の実施の形態を示す処理槽の変形例である。なお、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一記号を付して説明を省略する。
【００４９】
図５に示す第２の実施の形態は、処理槽３Ａの出し入れ口２０が形成された一側壁（この側壁を第１の側壁とする）を除く三側壁に排気路６ａ，６ｂ，６ｃが形成されている。上記第１の側壁の両端の側壁（この側壁を第２、第３の側壁とする）に形成された一対の排気路６ｂ，６ｃの一端部は、上記第１の側壁と対向する側壁（この側壁を第４の側壁とする）に形成された排気路６ａの両端部に連通している。
【００５０】
上記排気路６ｂ、６ｃは、第１の側壁から第４の側壁に向かって高さ寸法が次第に高くなるように形成されている。上記第４の側壁に形成された排気路６ａは高さ方向上端部が下端部よりも断面積が大きい集合部３１に形成されている。なお、下端部は他の排気路６ｂ、６ｃとほぼ同じ断面積に形成されている。
【００５１】
上記集合部３１は山形状に形成されていて、その頂部には真直ぐな接続管３２の下端が接続されている。この接続管３２の上端には第１の実施の形態と同様、排気ファン２４又は工場ダクト（図示せず）が連通している。
【００５２】
なお、上記各排気路６ａ〜６ｃの下端は、上記第１の実施の形態と同様、処理槽の内底部に形成された集積部１６（図示せず）に連通している。
【００５３】
このような構成によれば、第１の実施の形態と同様、気液分離器を用いずに、集積部１６と排気路６ａ〜６ｃとによって液体と気体を分離して排出することができるとともに、排気ファン２４の吸引力を処理槽３の３つの側壁に沿って設けられた３つの排気路６ａ〜６ｃを通じてカップ体８内に作用させることができる。
【００５４】
そのため、処理槽３の対向する一対の側壁に排気路６を設けた第１の実施の形態に比べ、３つの排気路６ａ〜６ｃによってカップ体８内の排気をより一層、均一に行うことが可能となる。
【００５５】
また、処理槽３の底部と、天井に設置されることが多い工場ダクトとの高さの差を大きく取れるため、処理槽３Ａの底部間での流路を多分岐しても、排気の均一化が可能であり、かつ処理槽Ａの周辺のスペースを広くせずに組み込むことができる。
【００５６】
第４の側壁に形成された排気路６ａは、高さ方向上部が下部よりも大きな断面積の集合部３１に形成されている。そのため、排気ファン２４の吸引力によってカップ体８内から集積部１６を通じて３つの側壁部６ａ〜６ｃに吸引される気体を、上記集合部３１で円滑に合流させて排出することができる。
【００５７】
図６はこの発明の第３の実施の形態で、この実施の形態は第１の実施の形態とほぼ同じであるが、処理槽３Ｂに形成されたカップ体８が収容される空間部３３が円柱状であるという点で相違している。つまり、仕切壁体５Ａの内周の断面形状を円形状とすることで、円柱状の上記空間部３３が形成されている。
【００５８】
図７はこの発明の第４の実施の形態で、この実施の形態は処理槽３Ｃの外装体４Ｂ及び仕切壁体５Ｂがほぼ円筒状をなしている。外装体４Ｂと仕切壁体５Ｂとの間には、出し入れ口２０が形成された部分を除く周囲のほぼ全長にわたって排気路６Ａが形成されている。
【００５９】
上記排気路６Ａの下端は外装体４Ｂの底部に形成された集積部１６に連通し、上端には周方向の約１８０度の範囲にわたって排気ダクト２１Ａが接続されている。なお、排気路６Ａの上端の排気ダクト２１Ａが接続された以外の部分は閉塞されている。この排気ダクト２１Ａは、平面形状が排気路６Ａに対応する円弧状で、高さ寸法は両端部から中央部に行くにつれて高くなっている。つまり、排気ダクト２１Ａの上面は斜面になっている。
【００６０】
上記排気ダクト２１Ａの上面の中央部には真直ぐな接続管３２の下端が接続され、この接続管３２の上端は第１の実施の形態と同様、排気ファン２４又は工場ダクト（図示せず）に連通している。
【００６１】
このように、処理槽３Ｃの形状を円柱状とすることで、第１の実施の形態に示された角柱状の場合に比べ、カップ体８の形状を小さくすることなく、処理槽３Ｃの外形状を小さくすることができる。つまり、カップ体８が収容された空間部に無駄な部分が生じるのを防止できるから、その分、スピン処理装置を小型化することができる。
【００６２】
この第４の実施の形態において、排気ファン２４の吸引力をカップ体８の周方向の全長にわたって均等に作用させるためには、排気路６Ａが処理槽３Ｃの周方向のほぼ全長にわたって設けられることが望ましいが、上記排気路６Ａは処理槽３Ｃの周方向に所定の長さ、例えば１８０度以上の範囲で設けるようにしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、集積部で処理液を集積し、この集積部に一端が連通した排気路を通じてカップ体内の気体を処理槽の上方に向かって排出するようにした。
【００６４】
そのため、処理槽と別体に気液分離器を設けなくとも、カップ体内から排出される処理液と気体とを分離して排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態のスピン処理装置の全体構成を示す斜視図。
【図２】枠体を取り除いたスピン処理装置の斜視図。
【図３】処理槽の斜視図。
【図４】同じく縦断面図。
【図５】この発明の第２の実施の形態を示す処理槽の斜視図。
【図６】この発明の第３の実施の形態を示す処理槽の斜視図。
【図７】この発明の第４の実施の形態を示す処理槽の斜視図。
【符号の説明】
３…処理槽
９…回転テーブル
１５…半導体ウエハ（基板）
１６…集積部
１７…排液管

Claims

回転駆動される基板に処理液を供給して所定の処理を行う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周囲を覆い上記基板の回転によってこの基板から飛散する上記処理液を内周面に衝突させて受けるカップ体と、
上記カップ体の下方となる部分の周方向全長に対応して設けられ上記カップ体の内周面に衝突しこの内周面から滴下する上記処理液を集積する集積部と、
この集積部に集積された処理液を排出する排液管と、
上記処理槽の少なくとも対向する一対の側部のほぼ全長にわたって設けられ一端が上記集積部に連通し他端が互いに連通していて、上記集積部を通じて上記カップ体内の気体を上記処理槽の上方に向かって排出する排気路と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置。
上記排気路は、上記処理槽の３つの側部のほぼ全長にわたって設けられ、これら排気路の他端は連通し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。