JP4659168B2

JP4659168B2 - スピン処理装置

Info

Publication number: JP4659168B2
Application number: JP36290999A
Authority: JP
Inventors: 幸伸西部; 秀樹末吉; 明典磯
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: JP2001176836A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を回転駆動し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過程においては、基板としての半導体ウエハやガラス基板に回路パタ−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、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及び洗浄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。この回転体には基板を支持する支持ピン及び基板の外周面に係合する係合ピンからなる支持部が設けられ、この支持部には基板が着脱可能に支持される。
【０００４】
上記支持部に支持された基板には、回路パターンが形成される表面に向けて上部処理液用ノズル体から処理液が噴射される。また、基板は表面だけでなく、裏面の清浄度が要求されることもあるので、そのような場合には基板の裏面に向けて処理液を噴射する下部処理液用ノズル体が配置される。
【０００５】
上記基板の裏面側に下部処理液用ノズル体を配置する場合、上記カップ体内に基板の裏面と対向する状態でノズルヘッドを固定的に設け、このノズルヘッドに下部処理液用ノズル体及び基板の裏面を洗浄処理した後で乾燥処理するための窒素ガスなどの気体を噴射する下部気体用ノズル体を設けるようにしている。
【０００６】
基板の乾燥時、基板の上面側は、基板を高速回転させることで十分な空気流が生じるから、その空気流によって乾燥させることができるものの、裏面側は回転体やノズルヘッドなどがあるため、上面側に比べて空気流が生じにくい。そのため、基板の裏面には上記下部気体用ノズル体によって気体を噴射することで、良好な乾燥が行えるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、下部処理液用ノズル体から噴射された処理液は、基板の裏面で反射するため、下部気体用ノズル体や下部処理液用ノズル体、さらにはノズルヘッドの表面などに付着残留することが避けられない。
【０００８】
そのような状態で、基板を乾燥処理するために下部気体用ノズル体から気体を噴射しながら高速回転させると、基板の下面は下部気体用ノズル体から気体を噴射しない場合に比べて短時間で乾燥処理することができる。
【０００９】
しかしながら、上記各ノズル体やノズルヘッドの表面に付着残留した処理液が下部気体用ノズル体から噴射される気体の流れなどによって徐々に移動し、所定の乾燥時間内の中盤から終盤にかけて基板の裏面に向かって飛散付着するということがある。
【００１０】
そのため、乾燥処理が終了しても、乾燥時間内の中盤から終盤にかけて基板の裏面に向かって飛散した処理液が乾燥されずに残留し、乾燥不良や汚れの原因になるということがあった。
【００１１】
この発明は、基板の洗浄処理時にノズル体やノズルヘッドの表面に付着残留した処理液を乾燥処理工程の初期段階で飛散させることができるようにすることで、乾燥不良を招くことがないようにしたスピン処理装置を提供することにある。
【００１２】
【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の裏面中心部分に気体を噴射してこの基板の裏面を乾燥処理するスピン処理装置において、
カップ体と、
基部及びこの基部に一端が連結され他端に上記基板の周辺部を着脱可能に支持する第１の支持部が設けられた複数のアームを有し、上記カップ体内に設けられて回転駆動される回転体と、
この回転体に支持された基板の裏面中心部分に対向して固定的に配設されこの基板の裏面に乾燥用の気体及び処理液を噴射するノズル体を有するノズルヘッドと、
上記回転体に固定されて設けられ上記ノズルヘッドとともに上記基部とアームとの連結部分を覆う大きさの直径寸法に形成され上記ノズル体に対向する部分に開口部が形成されたカバーと、
上記カバーの上面に設けられ上記基板の上記カバーの上面に対向する中心部分を支持する第２の支持部と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【００１５】
請求項１の発明によれば、ノズル体が設けられたノズルヘッドを覆うカバー体を回転体に固定して設けるようにしたので、乾燥処理時に回転体が回転すると、この回転体に設けられたカバーと静止状態にあるノズルヘッドとの間に相対的な速度差が生じるから、その速度差によってノズル体やノズルヘッドに付着残留した処理液が乾燥工程の初期段階で基板の裏面に向かって飛散する。そのため、乾燥処理が終了した時点では基板の裏面に処理液が残留するのを防止できる。
【００１６】
また、カバーによってノズルヘッドだけでなく、回転体の基部とアームとの連結部分も覆うようにしたから、この回転体の回転によって上記連結部分の段差部により、基板の下面側で気流が乱れるのを防止できる。
【００１７】
さらに、カバーの上面に基板の下面中心部分を支持する第２の支持部を設けたので、基板の中心部分が撓むのを防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１はたとえば液晶用のガラス製の基板Ｗを処理す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は、上面が開放した有底状の下カップ１ａと、この下カップ１ａの上端に着脱自在に支持された上カップ１ｂと、この上カップ１ｂの内面側にねじ２によって着脱自在に取付けられた中カップ１ｃとからなる。
【００２０】
上記下カップ１ａの底部中心部には通孔３が形成されている。この通孔３には中空状の回転軸４が挿通されている。この回転軸４の上記カップ体１内に突出した上端は回転体５に取付けられている。この回転体５は、図２に示すように円盤状の基部６を有し、この基部６には周方向に９０度間隔で４本のアーム７の基端部が連結固定されている。
【００２１】
各アーム７の先端部はＬ字状に屈曲され、その屈曲部分の上面には上記基板Ｗの角部を支持する第１の支持部８が設けられている。この第１の支持部８は、基板Ｗの角部の下面を支持する第１の支持ピン９と、基板Ｗの角部の側縁に係合する第１の支持ピン９よりも背の高い一対の係合ピン１１とからなる。したがって、基板Ｗは各アーム７に形成された第１の支持部８によって回転体５に着脱可能に支持されることになる。
【００２２】
上記カップ体１の下カップ１ａの底部には複数の排出管１３が周方向に所定間隔で接続されている。これら排出管１３は図示しない吸引ポンプに接続されている。したがって、カップ体１の上方から下方に向かうクリーンルーム内の清浄空気（ダウンフロー）がカップ体１内を通って円滑に排出されるとともに、後述するように基板Ｗを処理するためにカップ体１内に噴射された処理液が排出されるようになっている。
【００２３】
上記下カップ１ａに形成された通孔３はカバー部材１４によって覆われている。このカバー部材１４は、カップ体１内で噴射された気体や液体が上記通孔３へ流入するのを阻止している。
【００２４】
上記回転軸４の下端は駆動モータ１６の回転子１６ａに連結固定されている。
この回転子１６ａは中空状をなしていて、同じく中空状の固定子１６ｂの内部に回転自在に挿通されている。この固定子１６ｂの上端は取付板１７に取付けられ、下端面には回転子１６ａを回転自在な状態で上記固定子１６ｂ内部から落下しないよう支持する中空状のホルダ１８が設けられている。
【００２５】
上記回転軸４と回転子１６ａとの内部には挿通管２１が挿通されている。この挿通管２１の上端は上記回転体５の基部６に形成された通孔２２から回転体５の上面側に突出し、その突出端にはノズルヘッド２３が設けられている。
【００２６】
上記ノズルヘッド２３の上記挿通管２１に対応する部分には、図３に示すように周方向に９０度間隔で４つの第１の通孔２８（２つだけ図示）が穿設されている。これら第１の通孔２８の上端には、図２に示すように一対の純水ノズル体２４と一対の薬液ノズル体２５とがそれぞれ周方向に１８０度間隔で設けられている。さらに、ノズルヘッド２３の中心には第２の通孔２９が穿設され、この第２の通孔２９の上端にはガスノズル体２６が設けられている。
【００２７】
各通孔２８，２９の他端にはそれぞれチューブ２７の一端が接続されている。
各チューブ２７は上記挿通管２１に挿通され、他端は上記ホルダ１８を通されて外部に導出されている。そして、上記純水ノズル体２４に接続されたチューブ２７は純水の供給源に接続され、薬液ノズル体２５に接続されたチューブ２７は薬液の供給源に接続され、ガスノズル体２６に接続されたチューブ２７はたとえば窒素などの気体の供給源に接続されている。
【００２８】
一対の純水ノズル体２４と薬液ノズル体２５のうちの一方は、上記回転体５に支持された基板Ｗの裏面中心部に向けて純水及び薬液を直線状に噴射するようになっており、他方は図２に鎖線Ｘで示すように周辺部に向けて純水及び薬液を扇状に噴射するようになっている。
【００２９】
図３に示すように、上記ノズルヘッド２３はカバー３１によって覆われている。このカバー３１は平面形状が円形で、下面が開放した円筒状をなしていて、上面中心部分には各ノズル体２４〜２６を露出させる開口部３２が形成されている。
【００３０】
上記カバー３１は上記回転体５の基部６とアーム７との連結部分を覆う大きさの直径寸法に設定されていて、周壁には上記アーム７が入り込む溝部３３が形成されている。
【００３１】
上記基部６のアーム７が連結される４つの部分には固定ピン３４が立設されていて、上記カバー３１は上部壁３１ａの内面を固定ピン３４の上端面に接合させ、その接合部分はねじ３５によって固定されている。つまり、カバー３１は上記回転体５に固定ピン３４を介して固定されている。
【００３２】
なお、カバー３１に形成された開口部３２に対向する各ノズル体２４〜２６は、カバー３１の上面から上方へ突出することがないよう、カバー３１内に位置している。
【００３３】
上記カバー３１の上部壁３１ａの上面の上記開口部３２の周辺部には、周方向に所定間隔で第２の支持部を形成する複数の第２の支持ピン３６が立設されている。これら第２の支持ピン３６は第１の支持ピン９によって周辺部の下面が支持された基板Ｗの中心部分の下面を支持する。それによって、基板Ｗが大型化しても、その中心部分が下方へ撓むのを阻止するようになっている。
【００３４】
このような構成のスピン処理装置において、基板Ｗをスピン処理する場合、基板Ｗを支持した回転体５を回転駆動したならば、一対の薬液ノズル体２５からたとえばフッ酸などの薬液を基板Ｗに向けて噴射する。
【００３５】
一対の薬液ノズル体２５の一方は基板Ｗの裏面中心部に向けて薬液を直線状に噴射し、他方は基板Ｗの周辺部に向けて扇状に噴射する。一方の薬液ノズル体２５から基板Ｗの裏面中心部に向けて直線状に噴射された薬液は周辺部に到達する前に勢いが弱まってほとんどが基板Ｗの裏面から滴下する。他方の薬液ノズル体２５からは薬液が基板Ｗの周辺部に向けて扇状に噴射されるから、基板Ｗの裏面全体に広く行き渡るものの、扇状に広がることで、基板Ｗの周縁から外方へ勢いよく流出するということがほとんどない。
【００３６】
そのため、基板Ｗを支持した第１の支持部８の係合ピン１１に勢いよく衝突して基板Ｗの表面方向（上方）に飛散するということもないから、カップ体１内で浮遊して基板Ｗに付着し、その表面を汚染したり、カップ体１に付着して乾燥析出し、パーティクルとなって基板Ｗに付着するなどのことが防止される。
【００３７】
しかも、基板Ｗの周縁部に到達する薬液の勢いが弱いと、その薬液が基板Ｗの周縁から表面へ回り込み、基板Ｗの上方に向かって飛散するということもないから、そのことによっても基板Ｗの表面が汚染されるのを防止することができる。
【００３８】
基板Ｗの裏面を薬液によって処理したなら、ついで一対の純水ノズル体２４から純水を基板Ｗの中心部と周辺部に向けて噴射する。
【００３９】
純水の場合も、基板Ｗの中心部に噴射される純水は直線状であるが、周辺部に噴射される純水は扇状であるから、薬液の場合と同様、基板Ｗの上方に向かって飛散したり、周縁から表面へ回り込むのが防止される。
【００４０】
基板Ｗの裏面を純水によって洗浄する、リンス処理が終了したならば、回転体５を高速回転させるとともに、ガスノズル体２６から気体を噴射することで、この基板Ｗの裏面を乾燥処理する。
【００４１】
基板Ｗの乾燥処理に際し、その工程の中盤から終盤にかけて各ノズル体２４〜２６やノズルヘッド２３の表面に付着残留したリンス処理時の純水が飛散して基板Ｗの裏面に付着し、乾燥不良を招く虞がある。
【００４２】
しかしながら、回転体５には上記ノズルヘッド２３を覆うカバー３１が一体的に設けられている。そのため、基板Ｗを乾燥処理するために回転体５を高速回転させると、回転するカバー３１と、静止状態にある各ノズル体２４〜２６やノズルヘッド２３の表面との間に大きな相対的な速度差が生じる。
【００４３】
そのため、その速度差によって各ノズル体２４〜２６やノズルヘッド２３の表面に付着残留した純水は、乾燥工程の初期段階で流動し、一部は下方へ滴下し、残りは飛散する。
【００４４】
その結果、乾燥工程の中盤や終盤の時点でノズル体２４〜２６やノズルヘッド２３に付着残留した純水が飛散して基板Ｗの裏面に付着するということがないから、乾燥工程が終了する時点では乾燥の初期段階で基板Ｗに付着していた純水は確実に乾燥され、未乾燥の状態で残留するのをなくすことができる。つまり、乾燥不良を招くのが防止される。
【００４５】
上記カバー３１は回転体５の基部６を覆う大きさで、その上部壁３１ａは基板Ｗの下面の中心部分に対向し、基板Ｗの下面周辺部分には対向していない。そのため、乾燥処理時に基板Ｗを高速回転させると、基板Ｗの下面周辺部分にはカバー３１が障害となることなく遠心力による風の流れが円滑に生じるから、基板Ｗの下面周辺部分の乾燥も円滑に行われることになる。
【００４６】
基板Ｗの中央部分は、ガスノズル体２６から噴射される気体によって円滑に乾燥されることになる。その結果、カバー３１を設けても基板Ｗは下面全体が円滑に乾燥処理されることになる。
【００４７】
上記カバー３１の上部壁３１ａには基板Ｗの中央部分の下面を支持する第２の支持ピン３６を立設した。そのため、第２の支持ピン３６は基板Ｗの中央部分が下方へ撓むのを阻止するから、基板Ｗの下面とカバー３１の上部壁３１ａとの間隔を狭くした場合などに、基板Ｗが撓んでカバー３１の上部壁３１ａに接触するのを防止することができる。とくに、最近では基板Ｗが大型化する傾向にあるため、大型の基板Ｗには有効である。
【００４８】
上記カバー３１はノズルヘッド２３だけでなく、回転体５の基部６とアーム７との連結部分の段差部分も覆うようにしている。そのため、回転体５を高速で回転させたときに、基部６とアーム７との連結部分の段差部によって基板Ｗの下面側の気流に乱れが発生し難くなるから、たとえば基板Ｗの下面側にミストを含む気体が巻き込まれて基板Ｗの下面を汚染するのを防止できる。
【００４９】
この発明は上記各実施の形態に限定されず種々変形可能である。たとえば基板としては液晶表示装置用の矩形状のガラス基板に限られず、半導体ウエハであってもよく、要は処理液による処理に続いて乾燥処理をする必要のある基板であればこの発明を適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ノズル体が設けられたノズルヘッドを覆うカバー体を回転体に固定して設けるようにしたから、乾燥処理時に回転体が回転すると、この回転体と一体的に回転するカバーと、静止状態にあるノズルヘッドとの間に相対的な速度差が生じる。
【００５１】
そのため、その速度差によってノズル体やノズルヘッドに付着残留した処理液が乾燥工程の初期段階で基板の裏面に向かって飛散するから、乾燥処理が終了する時点では確実に乾燥し、基板の裏面に残留するのを防止できる。つまり、基板の乾燥処理を確実に行うことができる。
【００５２】
また、カバーによってノズルヘッドだけでなく、回転体の基部とアームとの連結部分も覆うようにした。
【００５３】
そのため、基部とアームとの段差部によって気流に乱れが生じるのを抑制できるから、たとえば基板下面側にミストを含む気体を巻き込んで基板を汚染するのを防止することができる。
【００５４】
さらに、カバーの上面に基板の下面中心部分を支持する第２の支持部を設けた。
【００５５】
そのため、基板の中心部分が撓むのを防止することができるから、基板が大型化して撓み易くなっても、そのたわみを抑制し、カバーに接触するのを防止できる。
【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を示す断面図。
【図２】同じく回転体の平面図。
【図３】同じくノズルヘッドが設けられた部分の拡大断面図。
【符号の説明】
１…カップ体
５…回転体
８…第１の支持部
２３…ノズルヘッド
２４…純水ノズル体
２５…薬液ノズル体
２６…ガスノスル体
３１…カバー
３６…第２の支持ピン（第２の支持部）

Claims

回転駆動される基板の裏面中心部分に気体を噴射してこの基板の裏面を乾燥処理するスピン処理装置において、
カップ体と、
基部及びこの基部に一端が連結され他端に上記基板の周辺部を着脱可能に支持する第１の支持部が設けられた複数のアームを有し、上記カップ体内に設けられて回転駆動される回転体と、
この回転体に支持された基板の裏面中心部分に対向して固定的に配設されこの基板の裏面に乾燥用の気体及び処理液を噴射するノズル体を有するノズルヘッドと、
上記回転体に固定されて設けられ上記ノズルヘッドとともに上記基部とアームとの連結部分を覆う大きさの直径寸法に形成され上記ノズル体に対向する部分に開口部が形成されたカバーと、
上記カバーの上面に設けられ上記基板の上記カバーの上面に対向する中心部分を支持する第２の支持部と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置。