(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をほぼ水平に把持する把持部と、回転筒を介してこの把持部をほぼ水平面内で回転させる駆動部と、上記回転筒の内側に配置され、上記基板の下側の空間に清浄な気体を回転軸線に沿って流通させる気体供給管とが設けられ、上記気体供給管は固定筒として設けられていることを特徴とする基板乾燥装置。
【請求項２】
上記気体供給管は、上記駆動部より離れた位置に開口する気体取入口を有することを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥装置。
【請求項３】
上記把持部には、上記基板との間に上記空間を形成する遮蔽板が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板乾燥装置。
【請求項４】
上記遮蔽板と上記気体供給管とは微小な隙間を介して接続され、上記隙間にはラビリンス構造が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の基板乾燥装置。
【請求項５】
上記遮蔽板には、該遮蔽板の回転により気体を外方に送る凹凸が形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の基板乾燥装置。
【請求項６】
基板をほぼ水平に把持する把持部と、回転筒を介してこの把持部をほぼ水平面内で回転させる駆動部と、上記回転筒の内側に配置され、上記基板の下側の空間に清浄な気体を回転軸線に沿って流通させる気体供給管と、上記基板に洗浄液を供給するノズルとが設けられ、上記気体供給管は固定筒として設けられていることを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、ガラス基板、液晶パネル等の高度の清浄度が要求される基板を、水平に保持して回転させて脱水する基板乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて半導体基板上の回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。従って、半導体基板上に配線間距離よりも大きな微粒子が存在すると、配線がショートするなどの不具合が生じるため、基板上に残るパーティクルの寸法や量に対する許容限度はますます厳しいものとなっている。このような事情はマスク等に用いるガラス基板、或いは液晶パネル等の基板のプロセス処理においても同様である。
【０００３】
例えば、半導体基板のエッチングやイオン注入に伴うレジスト剥離後に、基板に付着するパーティクルや有機物等を薬液で洗浄し、除去した後に純水で濯ぎ、乾燥する工程を行なう。この乾燥工程は処理の最終工程であるので、雰囲気中の清浄度も高くすることが望ましい。このような技術として、特開平４−１００２３１号には、チャンバー内でウエハを水平回転させながら上部の吸気孔から気体を吹き付け、下部の排気孔から排気することによってウエハ表面に均一な層流を形成する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウエハを水平方向に回転すると、ウエハの裏面近傍の流体がその粘性によりウエハの回転運動に引きずられて回転し、遠心力によって半径方向外向きの速度成分を持つ気流が生じる。このため、チャンバー内に全体として上から下へ向かう清浄な気体の流れが形成されていても、ウエハ裏面側に、軸に沿って上昇し、径方向外側に向かい、基板縁部で下降する局所的な循環流が形成される。このような循環流は、基板を回転させる回転機構の軸受等から発生する汚染物質を巻き上げるのでウエハ裏面を汚染する可能性がある。
【０００５】
また、上記のような循環流を防ぐために、チャンバー内に多量のガスを導入するとガス消費量が莫大になる。また、窒素ガスのような清浄なガスを多量に用いると大幅なコスト高になり、一方、コンプレッサで生成した圧縮気体を用いると、清浄度が低いために却って汚染を招くことになる。
本発明は、スピン乾燥法において、コスト高を招くことなく、基板両面の清浄度を維持することができる基板乾燥装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、基板をほぼ水平に把持する把持部と、回転筒を介してこの把持部をほぼ水平面内で回転させる駆動部と、上記回転筒の内側に配置され、上記基板の下側の空間に清浄な気体を回転軸線に沿って流通させる気体供給管とが設けられ、上記気体供給管は固定筒として設けられていることを特徴とする基板乾燥装置である。これにより、例えば駆動部の近傍を通過して上昇する汚れた気体により基板の裏面が汚染されることが防止される。
【０００７】
上記気体供給管が、上記把持部及び／又は基板の回転に伴う遠心力を用いるものであってもよい。これにより、駆動源を別に設けることなく、スピン乾燥装置自体の機構を利用して基板裏面に気体を流通させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、上記気体供給管が、上記駆動部より離れた位置に開口する気体取入口を有することを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥装置である。これにより、清浄気体源を別に設けることなく、装置が設置されたチャンバー内の適当な位置から清浄な気体を導入することができる。
上記気体供給管が、清浄気体源に連通するようにしてもよい。これにより、気体源の圧力を用いて上記空間へ強制的に気体流通を行わせることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、上記把持部には、上記基板との間に上記空間を形成する遮蔽板が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板乾燥装置である。遮蔽板により、基板の裏面の空間が限定され、この部分を清浄雰囲気に保つことが容易となる。
上記遮蔽板を漏斗状に形成してもよい。これにより、待機時に行なう注水の際の供給水が中央から抜けるとともに、基板と遮蔽板の外周部の縁部隙間を狭くして外気の侵入を防ぎ、遮蔽板の裏面に生じる循環流の整流も行われる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、上記遮蔽板と上記気体供給管とは微小な隙間を介して接続され、上記隙間にはラビリンス構造が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の基板乾燥装置である。この隙間は、遮蔽板の回転に支障の無い範囲で狭く、また屈曲して形成することが望ましい。
ここで、上記気体供給管の基端部に、気液分離部を設けてもよい。
また、上記遮蔽板の傾斜勾配が、上記把持部が基板を把持していない待機時の低速回転において供給される乾燥防止液を下降させ、スピン乾燥を行なう時の高速回転においては濯ぎ液を外方向に向けて飛散させる角度であるようにしてもよい。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、上記遮蔽板には、該遮蔽板の回転により気体を外方に送る凹凸が形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の基板乾燥装置である。これにより、乾燥装置の回転駆動装置を用いて積極的に気体を圧送する機構が形成される。
請求項６に記載の発明は、基板をほぼ水平に把持する把持部と、回転筒を介してこの把持部をほぼ水平面内で回転させる駆動部と、上記回転筒の内側に配置され、上記基板の下側の空間に清浄な気体を回転軸線に沿って流通させる気体供給管と、上記基板に洗浄液を供給するノズルとが設けられ、上記気体供給管は固定筒として設けられていることを特徴とする基板洗浄装置である。
【００１２】
【実施例】
図１乃至図３は、この発明の一実施例の基板洗浄装置の構成を示すもので、基板（ウエハ）１をほぼ水平に把持する把持部２と、この把持部２を軸線回りに水平面内で回転させる駆動部３とを有するいわゆるスピン乾燥装置である。なお、この基板乾燥装置はチャンバー内に配置され、このチャンバーには上部から下部に向かう清浄な気体の流れが形成されているとともに、基板１面にリンス水を供給してリンス工程を行なうためのノズルＮと、昇降自在なプロセスカップ（飛散防止部材）Ｐが設けられている。
【００１３】
把持部２は、中央のハブ４から放射状に延びる複数本のＬ字状の把持アーム５の先端の直立部５ａに、基板１の縁部を着脱自在に把持する基板把持機構６が設けられたいわゆるメカチャック型基板回転機構である。基板把持機構６は、例えば、機械式ラッチやバネ式チャックから構成されている。ハブ４は、鉛直な軸線に沿って配置された回転筒７に取り付けられ、この回転筒７は図示しない軸受装置により回転自在に支持されるとともに、伝達機構８を介して駆動部３のモータ９に連結されている。伝達機構８は、図示するようなタイミングベルトを用いる方法の他、ギヤ等が考えられる。
【００１４】
上記アーム直立部５ａには、基板把持機構６の下側に遮蔽板取付部１０が設けられ、これには、微小なテーパを持つ漏斗状の遮蔽板１１が取り付けられ、基板と遮蔽板１１の間に円板状の空間Ｒを形成している。遮蔽板１１の材質としては、基板１を汚染するおそれがなく、成型のしやすいものとする。軽量であることや、表面が疎水性であることが好ましい。この遮蔽板取付部１０は、例えば、アーム直立部５ａの基板把持機構６の下側に形成された取付溝である。
【００１５】
一方、回転筒７の内側には、洗浄液と清浄気体を互いに逆向きに流通させる流路が形成された固定筒（気体供給管）１２が設けられている。この固定筒１２はチャンバー内の清浄な気体を基板裏面中央の低圧域に送り込むためのもので、微小圧力差でも気体がスムーズに通過するように、管路抵抗が小さくなるように設計されている。材質としては、例えば、フッ素樹脂が好適である。
【００１６】
遮蔽板１１の中央には固定筒１２の中に向けて延びる筒状部１３が設けられ、また、固定筒１２の上端には遮蔽板１１の底面に沿って延びるフランジ部１４が形成されている。これにより、固定筒１２と筒状部１３及び遮蔽板１１とフランジ部の間には、断面がＬ字状に屈曲する微小な隙間１５が形成されている。この隙間１５においては、フランジ部１４の回転に伴う遠心力によって外向きの気流が形成されている。従って、固定筒１２の外側を上昇した気体が、基板１と遮蔽板１１の間の空間Ｒに侵入するのが防止される。微小な隙間１５は、ラビリンス構造にして、より確実に固定筒１２の外側を上昇してくる気体の侵入を防ぐこともできる。
【００１７】
また、固定筒１２の基部には気液分離室１６が設けられ、この気液分離室１６の側部には気体導入管１７が、底部には洗浄液を排出する排出管１８が設けられている。この気体導入管１７は、チャンバー内の駆動部３から離れた位置に設置した気体取入口１９に開口しており、これによって、チャンバー内に供給される清浄な空気を取り入れるようにしている。
【００１８】
遮蔽板１１の傾斜角度θは、基板１を把持してリンスを行なう際の高速回転においては水滴が外側に飛ばされ、また、基板１が無い状態で遮蔽板１１の乾燥を防ぐために注水する際の低速回転においては水滴が漏斗状の壁に沿って下降するような値に設定されている。また、縁部隙間の間隔ｔとしては、スピン乾燥時に水滴が界面張力に打ち勝って飛び出すことができるような値、例えば、１ｍｍ程度に設定されている。
【００１９】
このように遮蔽板１１を漏斗状としたことにより、待機時に行なう注水の際の供給水が中央から抜けるだけでなく、基板１と遮蔽板１１の外周部の縁部隙間ｔを狭くして、外気の侵入を防ぎ、遮蔽板１１の裏面に生じる循環流の整流も行われる。なお、外周部においては遠心力が大きいので、縁部隙間ｔが狭くても遮蔽板１１や基板１の下面との界面張力に打ち勝ってリンス水が外側に飛ばされる。
【００２０】
次に、上記のように構成した基板乾燥装置の作用について説明する。基板１がこの乾燥装置上に無い待機状態では、把持部２や遮蔽板１１の乾燥を防ぐためにノズルＮより注水を行い、把持部２は例えば３０ｒｐｍ程度の低速で回転させる。この回転速度では、遮蔽板１１に供給された水は遠心力により外方へ飛ばされることなく、漏斗状壁を下降して筒状部１３から固定筒１２に流入し、気液分離室１６から排出管１８を経て排出される。
【００２１】
エッチングやイオン注入等の処理工程が終わった基板１を乾燥装置に移送し、メカチャック機構により基板把持部２に把持し、プロセスカップＰを上昇させる。ここで、把持部２を例えば３０００ｒｐｍ程度の高速で回転し、濯ぎのためにノズルＮより基板１上に注水を行なう。この段階で高圧水や薬液等を基板上に噴射し、洗浄を行うこともできる。この回転速度では、基板１に供給された液体は基板１の縁部から遠心力により外方へ飛ばされ、また、基板１から遮蔽板１１に流れた液体も、漏斗状壁を伝って下降することなく、縁部から外方へ飛ばされる。飛散した液体は、プロセスカップＰに当たって下降して排出される。
【００２２】
所定時間の濯ぎが終わった後にノズルＮからの注水を止め、把持部２の高速回転を続けてスピン乾燥を行なう。この高速回転によって、基板１と遮蔽板１１の間の空間Ｒの気体が基板１と遮蔽板１１の回転に伴う遠心力により径方向外側へ移動する。これにより、気体取入口１９から気体供給管１７、気水分離室１６、固定筒１２、基板１と遮蔽板１１の間の空間Ｒを通り、該空間Ｒの縁部の隙間からチャンバー内へ流れる気体の流通経路が形成される。
【００２３】
ここにおいて、気体取入口１９は、駆動部３、すなわち、モータ９、タイミングベルト８、軸受等の機械的摩擦がある箇所から離れた位置、特にこの例では基板１よりも高い位置に開口しているので、流通経路には常に清浄な気体が供給される。たとえ、固定筒１２の外側を上昇する循環流れが形成されたとしても、この流れが基板１の裏面の空間Ｒに入ることが防止される。
【００２４】
なお、空間Ｒへの逆流防止作用を強めるために、図４に示すように、遮蔽板１１の上面に螺旋状又は放射状に延びる羽根２０や溝を設けて強制的に清浄な気体の流れを形成することもできる。また、上記においては、基板１及び遮蔽板１１の回転を利用して、気体を基板１の下側空間Ｒへ供給するようにしているが、図５に示すように、チャンバーへの気体供給源２１から流量調整弁２２等を介して気体供給管１７に導くようにしてもよく、また、別の気体源から別の駆動源によって気体を流通させるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、例えば駆動部の近傍を通過して上昇する汚れた気体により基板の裏面が汚染されることが防止される。スピン乾燥装置自体の回転駆動機構を利用すれば、駆動源を別に設けることなく、基板裏面に気体を流通させることができる。そして、装置が設置されたチャンバー内の適当な位置に気体取入口を開口させることにより、清浄気体源を別に設けることなく、チャンバー内に供給される気体を用いて上記効果を得ることができる。従って、コストを大幅に上昇させることなしに清浄な基板の乾燥を行なうことができる実用的な基板乾燥装置を提供することができる。また、清浄気体源を別に設けて、基板の裏面空間に清浄気体を強制的に流通させて基板の汚染を積極的に防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の基板乾燥装置を模式的に示す図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】同じく斜視図である。
【図４】この発明の基板乾燥装置の遮蔽板の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】この発明の基板乾燥装置のさらに他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１  基板
２  把持部
３  駆動部
６  基板把持機構
７  回転筒
８  伝達機構
９  モータ
１１  遮蔽板
１２  固定筒（気体供給管）
１５  隙間
１６  気液分離室
１９  気体取入口
２０  羽根
２１  清浄気体源
【図１】
0003556043.tif 000002
【図２】
0003556043.tif 000003
【図３】
0003556043.tif 000004
【図４】
0003556043.tif 000005
【図５】
0003556043.tif 000006