(57)【要約】【課題】従来の枚葉式スピン洗浄装置１では、舞上げられたミスト６ｂの再付着に対して、半導体基板２全表面を覆うような直線流２１を噴出するガス噴出口２２を備えると、直線流２１が邪魔になって、処理液供給作業とミスト除去作業とを同時に行えなかった。また、直線流２１では、微小ミスト６ｂに対する捕捉効果は充分とは言えなかった。【解決手段】本発明の枚葉式スピン洗浄装置１０１は、チャンバ１２内の上部に設けられ、チャンバ１２内の上方に浮遊する微小ミスト６ｂを巻込んで押流す渦流１０２を発生させる渦流発生機構１０３と、それと対向して配置され、微小ミスト６ｂを巻込んだ渦流１０２を排気する渦流排気口１０４とで構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
被処理基板を保持して回転するスピンチャック部と、
前記被処理基板に向けて処理液を吹付ける処理液ノズルと、
前記スピンチャック部の周囲を囲むチャンバと、
前記チャンバ内の下部に設けられ、前記スピンチャック部周辺に飛散したミストを吸引排気する下部排気口とを備えた枚葉式スピン液処理装置において、
前記チャンバ内の上部に設けられ、前記チャンバ内の上方に浮遊するミストを巻込んで押流す渦流を発生させる渦流発生手段と、
前記渦流発生手段と対向して設けられ、前記ミストを巻込んだ渦流を排気する渦流排気口とを備えたことを特徴とする枚葉式スピン液処理装置。
【請求項２】
前記渦流発生手段は、前記渦流を前記処理液の吹付けの邪魔にならない一部空間領域に発生させるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項３】
前記渦流発生手段は、前記チャンバ内に配置され、上方に向けて直線流を吹出す直線流噴射ノズル部と、前記直線流噴射ノズル部の上方に配置され、前記直線流を渦流に変化させる下方開放のトンネル状のトンネル型ガイド部とで構成されることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項４】
前記渦流発生手段は、前記被処理基板面に平行な直線流を吹出す複数の直線流噴射口を設けた噴射面を有し、前記噴射面の平面方向に自転する回転式噴射部であることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項５】
前記渦流中に水蒸気を含ませる水蒸気混合部を、さらに配置したことを特徴とする請求項１、乃至、請求項４に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項６】
前記渦流は、エア、または、不活性ガスで形成されることを特徴とする請求項１、乃至、請求項５に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンチャック部に保持した被処理基板表面に向けて、例えば、洗浄液、あるいは、現像液などの処理液を吹付け、それぞれ、洗浄処理、あるいは、現像処理などの各種液処理を施す場合に使用される枚葉式スピン液処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の枚葉式スピン液処理装置の一例として、半導体基板の洗浄処理をする枚葉式スピン洗浄装置の縦断面図を図４（ａ）に示す。
【０００３】
枚葉式スピン洗浄装置１は、被処理基板としての半導体基板２を保持して回転するスピンチャック部３と、スピンチャック部３から伸び、末端を回転モータ４に連結した回転軸５と、半導体基板２表面に向けて処理液としての洗浄液６（例えば、有機溶剤）を吹付ける処理液ノズル７と、処理液ノズル７に付設され、洗浄効果を向上させるために洗浄液６に超音波振動を付加する超音波振動子８と、半導体基板２表面における洗浄液６の吹付け位置を変化させるように処理液ノズル７を駆動する処理液ノズル駆動部９と、処理液ノズル７に洗浄液６を圧送する圧送ポンプ１０と、洗浄液６を貯めた貯留槽１１と、スピンチャック部３の周囲を覆う密閉型のチャンバ１２と、チャンバ１２底部に設けられた排液口１３ａ，１３ｂと、回転する半導体基板２の周囲に飛散するミスト６ａを排気する下部排気系１４とで構成されている。
【０００４】
ここで、処理液ノズル７，圧送ポンプ１０，貯留槽１１は、この順に配管１５で接続されている。
【０００５】
また、処理液ノズル７は、スピンチャック部３上空の所定位置に一定の斜角を設けて取付けられ、処理液ノズル駆動部９によって、半導体基板２表面に対して横方向に首振り動作可能となっている。
【０００６】
ここで、処理液ノズル７を一定の斜角を設けて取付けるのは、半導体基板２表面に吹付けた洗浄液６が真上方向（処理液ノズル７方向）に跳ね返り、再度、半導体基板２上に降下することを避けるためである。
【０００７】
また、図４（ｂ）に示すように、この首振り動作による洗浄液６の吹付け位置の軌跡は、半導体基板２に均一に洗浄液６を供給できるように半導体基板２の中心を通る半径方向に走査する軌跡とする。尚、処理液ノズル７の位置が半導体基板２中心から若干、ずれて配置されているため、図４（ｂ）では弧状の軌跡となる。
【０００８】
また、下部排気系１４は、スピンチャック部３よりも低い位置に設けられた下部排気口１６ａ，１６ｂと、それらと配管１７ａ，１７ｂで接続された吸引ポンプ１８とで構成されている。下部排気口１６ａ，１６ｂは、排気バランスをよくするため、２箇所に設けて末端で合流させ、共通の吸引ポンプ１８に接続してあり、吸引ポンプ１８が発生させる下降気流１９でミスト６ａを下部排気口１６ａ，１６ｂから吸引排気する。
【０００９】
尚、上記では、チャンバ１２を密閉型としたが上方開放型であってもよい。
【００１０】
この枚葉式スピン洗浄装置１の動作は、スピンチャック部３に半導体基板２を保持させて回転させながら、半導体基板２表面に向けて処理液ノズル７から洗浄液６を勢いよく吹付けて半導体基板２表面に付着したパーティクル（図示せず）を洗浄する。
【００１１】
このとき、処理液ノズル７は、洗浄液６の吹付け位置の軌跡が半導体基板２の中心を通る半径方向に走査するように横方向に首振り動作する。
【００１２】
そして、半導体基板２表面に吹付けられた洗浄液６は、回転による遠心力で半導体基板２の周囲にミスト６ａとなって飛散する。このミスト６ａは、その一部はチャンバ１２内壁に付着して下方に流れて排液口１３ａ，１３ｂから排出される。また、一部は、吸引ポンプ１８が生じさせる下降気流１９により下部排気口１６ａ，１６ｂから排気される。
【００１３】
ところが、このような枚葉式スピン洗浄装置１では、スピンチャック部３が高速で回転するため、図５に示すように、半導体基板２上に上昇気流２０が生じる場合があった。そして、この上昇気流２０は、洗浄液６が半導体基板２表面に吹付けられ粉砕されて生じた比較的質量の小さな微小ミスト６ｂを舞上げてチャンバ１２内の上方空間に浮遊させた。そして、この微小ミスト６ｂには、パーティクル（図示せず）が含まれている危険性があり、例えば、回転停止に伴って降下して来たり、チャンバ１２内を循環して降下して来たり、あるいは、浮遊する微小ミスト６ｂの量が増加すると、微小ミスト６ｂ同士が合体し質量が増大して降下して来たりして、半導体基板２に再付着して汚染する心配があった。
【００１４】
これに対して、このように半導体基板２上に舞上がる微小ミスト６ｂを除去する構成の一例として、図６に示すように、半導体基板２面と平行で、かつ、半導体基板２の全表面を覆うように一様に並べられた細い直線流２１を噴出するガス噴出口２２と、それと対向して配置されたガス排気口２３とを備え、処理液ノズル７ａからの処理液（レジスト６ｃ）の滴下作業が完了した後、直線流２１を発生させて半導体基板２上方に舞上がる微小ミスト６ｂをガス排気口２３へ押流す構成の回転塗布装置が提示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平６−２７５５０６号公報  （第３，４頁、００１１〜００１６段落，図１〜３）
【００１６】
しかしながら、上記（特開平６−２７５５０６号公報記載）の構成では、直線流２１を半導体基板２の全表面に亘って発生させるため、その直線流２１が処理液（レジスト６ｃ）の滴下作業の邪魔になり、ミスト除去作業を処理液供給作業と同時に並行して行うことはできなかった。即ち、レジスト塗布作業のように、処理液（レジスト６ｃ）の滴下が完了した後、半導体基板２を回転させて処理液（レジスト６ｃ）を押し広げるような動作をする場合に限り採用可能な構成であり、ミスト除去作業と処理液供給作業とを並行して行なう必要のある洗浄作業のような場合には採用できなかった。
【００１７】
また、上記（特開平６−２７５５０６号公報記載）の構成では、微小ミスト６ｂを押流す気流が、一様な直線流２１であるため、図７に示すように、直線流２１の通過する空間領域２４に浮遊する微小ミスト６ｂは容易に押流せるが、直線流２１（層流）は境界層が安定しているため、直線流２１周辺の空間領域（図中の破線の領域）２５に浮遊する微小ミスト６ｂに対する捕捉効果は充分とは言えなかった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の枚葉式スピン洗浄装置１では、スピンチャック部３の高速回転により上昇気流２０が生じ、微小ミスト６ｂを舞上げてチャンバ１２内の上方空間に浮遊させ、これが降下して来て、半導体基板２に再付着して汚染する心配があった。これに対して、半導体基板２面と平行で、かつ、半導体基板２の全表面を覆うような直線流２１を噴出するガス噴出口２２と、その直線流２１を排気するガス排気口２３とを備え、処理液（レジスト６ｃ）の滴下作業が完了した後、直線流２１で舞上がる微小ミスト６ｂを押流す構成の回転塗布装置が提示されているが、直線流２１を半導体基板２の全表面に亘って発生させるため、その直線流２１が処理液（レジスト６ｃ）の滴下作業の邪魔になり、処理液供給作業とミスト除去作業とを同時に並行して行うことはできなかった。また、直線流２１の通過する空間領域２４の微小ミスト６ｂは容易に押流せるが、直線流２１周辺の空間領域２５の微小ミスト６ｂに対する捕捉効果は充分とは言えなかった。
【００１９】
本発明の目的は、スピンチャック部の回転で生じる上昇気流によって舞上げられた微小ミストを気流を利用して押流すにあたり、処理液供給作業とミスト除去作業とを同時に並行して行え、かつ、より広い空間領域の微小ミストを捕捉できる枚葉式スピン液処理装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の枚葉式スピン液処理装置は、
少なくとも、
被処理基板を保持して回転するスピンチャック部と、
被処理基板に向けて処理液を吹付ける処理液ノズルと、
スピンチャック部の周囲を囲むチャンバと、
チャンバ内の下部に設けられ、スピンチャック部周辺に飛散したミストを吸引排気する下部排気口とを備えた枚葉式スピン液処理装置において、
チャンバ内の上部に設けられ、チャンバ内の上方に浮遊するミストを巻込んで押流す渦流を発生させる渦流発生手段と、
渦流発生手段と対向して設けられ、ミストを巻込んだ渦流を排気する渦流排気口とを備えたことを特徴とする枚葉式スピン液処理装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の枚葉式スピン液処理装置の一例として、半導体基板の洗浄処理をする枚葉式スピン洗浄装置を図１に示す。尚、図１（ａ）は縦断面図，図１（ｂ）は要部平面図であり、図４（ａ）と同一部分には同一符号を付す。
【００２２】
枚葉式スピン洗浄装置１０１は、被処理基板としての半導体基板２を保持して回転するスピンチャック部３と、スピンチャック部３から伸び、末端を回転モータ４に連結した回転軸５と、半導体基板２表面に向けて処理液としての洗浄液６（例えば、有機溶剤）を吹付ける処理液ノズル７と、処理液ノズル７に付設され、洗浄効果を向上させるために洗浄液６に超音波振動を付加する超音波振動子８と、半導体基板２表面における洗浄液６の吹付け位置を変化させるように処理液ノズル７を駆動する処理液ノズル駆動部９と、処理液ノズル７に洗浄液６を圧送する圧送ポンプ１０と、洗浄液６を貯めた貯留槽１１と、スピンチャック部３の周囲を覆う密閉型のチャンバ１２と、チャンバ１２底部に設けられた排液口１３ａ，１３ｂと、回転する半導体基板２の周囲に飛散するミスト６ａを排気する下部排気系１４と、チャンバ１２内の上部に設けられ、チャンバ１２内の上方に浮遊する微小ミスト６ｂを巻込んで押流す渦流１０２を発生させる本発明の特徴である渦流発生機構１０３と、それと対向してチャンバ１２内上部に設けられ、微小ミスト６ｂを巻込んだ渦流１０２を排気する渦流排気口１０４とで構成されている。
【００２３】
ここで、処理液ノズル７，圧送ポンプ１０，貯留槽１１は、この順に配管１５で接続されている。
【００２４】
また、処理液ノズル７は、スピンチャック部３上空の所定位置に一定の斜角を設けて取付けられ、処理液ノズル駆動部９によって、半導体基板２表面に対して横方向に首振り動作可能となっている。
【００２５】
ここで、処理液ノズル７を一定の斜角を設けて取付けるのは、半導体基板２表面に吹付けた洗浄液６が真上方向（処理液ノズル７方向）に跳ね返り、再度、半導体基板２上に降下することを避けるためである。
【００２６】
また、図４（ｂ）に示すように、この首振り動作による洗浄液６の吹付け位置の軌跡は、半導体基板２に均一に洗浄液６を供給できるように半導体基板２の中心を通る半径方向に走査する軌跡とする。尚、処理液ノズル７の位置が半導体基板２中心から若干、ずれて配置されているため、図４（ｂ）では弧状の軌跡となる。
【００２７】
また、下部排気系１４は、スピンチャック部３よりも低い位置に設けられた下部排気口１６ａ，１６ｂと、それらと配管１７ａ，１７ｂで接続された吸引ポンプ１８とで構成されている。下部排気口１６ａ，１６ｂは、排気バランスをよくするため、２箇所に設けて末端で合流させ、共通の吸引ポンプ１８に接続してあり、吸引ポンプ１８が発生させる下降気流１９でミスト６ａを下部排気口１６ａ，１６ｂから吸引排気する。
【００２８】
尚、上記では、チャンバ１２を密閉型としたが上方開放型であってもよい。
【００２９】
また、渦流発生機構１０３は、上方に向けて直線流２１を吹出す直線流噴射ノズル部１０５と、その直線流噴射ノズル部１０５の上方に配置され、直線流２１をその内側曲面に沿った渦流１０２に変化させる下方開放のトンネル状のトンネル型ガイド部１０６とで構成されている。
【００３０】
ここで、渦流発生機構１０３は、処理液ノズル７と極力離れた位置に配置し、発生させる渦流１０２が、処理液供給作業の邪魔にならないようにする。
【００３１】
また、直線流噴射ノズル部１０５は、トンネル型ガイド部１０６の一方の端部付近に配置し、直線流噴射ノズル部１０５から吹出す直線流２１がトンネル型ガイド部１０６の内側曲面に沿って旋回しながらトンネル型ガイド部１０６の長手方向に進行していくような角度で取付ける。このような渦流発生機構１０３とすると比較的簡単な構造で渦流１０２を発生させられる。
【００３２】
この枚葉式スピン洗浄装置１０１の動作は、スピンチャック部３に半導体基板２を保持させて回転させながら、半導体基板２表面に向けて処理液ノズル７から洗浄液６を勢いよく吹付けて半導体基板２表面に付着したパーティクル（図示せず）を洗浄する。
【００３３】
このとき、処理液ノズル７は、洗浄液６の吹付け位置の軌跡が半導体基板２の中心を通る半径方向に走査するように横方向に首振り動作する。
【００３４】
そして、半導体基板２表面に吹付けられた洗浄液６は、回転による遠心力で半導体基板２の周囲にミスト６ａとなって飛散する。このミスト６ａは、その一部はチャンバ１２内壁に付着して下方に流れて排液口１３ａ，１３ｂから排出される。また、一部は、吸引ポンプ１８が生じさせる下降気流１９により下部排気口１６ａ，１６ｂから排気される。
【００３５】
また、この洗浄作業と並行して、渦流発生機構１０３を作動させ、半導体基板２上方に浮遊する微小ミスト６ｂの除去作業も同時に行う。
【００３６】
微小ミスト６ｂの除去作業は、直線流噴射ノズル部１０５から上方に向けて直線流２１を吹出させる。すると、直線流２１はトンネル型ガイド部１０６の内側曲面に沿って渦流１０２に変化するとともに旋回しながらトンネル型ガイド部１０６の長手方向に進行して、対向位置に配置された渦流排気口１０４から排出される。
【００３７】
このとき、渦流１０２（乱流）は、非定常流で境界層が常に変動するため直線流に比較して捕捉効果に優れており、図２に示すように、渦流１０２の通過する空間領域２４にある微小ミスト６ｂだけでなく、その周辺の空間領域２５に浮遊する微小ミスト６ｂも巻込み、チャンバ１２内上方の空間全体にソフトな吸引力を及ぼし、浮遊する微小ミスト６ｂを順次、渦流１０２中に捕捉して行く。
【００３８】
このようにして、洗浄作業と並行して微小ミスト６ｂの除去作業を行うので、浮遊した微小ミスト６ｂが半導体基板２上に降下して再付着する心配のない洗浄処理ができる。
【００３９】
尚、上記では、渦流発生機構１０３を、直線流２１を吹出す直線流噴射ノズル部１０５と、直線流２１を渦流１０２に変化させるトンネル型ガイド部１０６とで構成することで説明したが、特にこれに限るものではなく、渦流１０２を発生させる手段であれば何でもよく、例えば、図３（ａ）に示すように、半導体基板２面に平行な直線流２１を吹出す複数の直線流噴射口１０７を設けた噴射面を有し、その噴射面の平面方向に自転して、渦流１０２を発生させる回転式噴射部１０８であってもよい。このような渦流発生機構１０３とすると比較的簡単な構造で渦流１０２を発生させられる。
【００４０】
また、図３（ｂ）に示すように、発生させる渦流１０２中に水蒸気１０９を混合させる水蒸気混合部１１０を配置し、渦流１０２中に水蒸気１０９を含ませると、浮遊する微小ミスト６ｂが渦流１０２中の水蒸気１０９に衝突付着するため捕捉効果を、さらに向上させることが出来て好適である。
【００４１】
また、上記では、渦流１０２は、エアで形成する構成で説明したが、特に、これに限るものではなく、無害な気体であれば、窒素などの不活性ガスであってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の枚葉式スピン洗浄装置１０１によれば、渦流１０２を洗浄作業の邪魔にならない一部空間領域に発生させ、洗浄作業と同時に並行して微小ミスト６ｂの除去作業を行える。また、渦流発生機構１０３を上方に向けて直線流２１を吹出す直線流噴射ノズル部１０５と、その上方に配置した直線流２１を渦流１０２に変化させる下方開放のトンネル状のトンネル型ガイド部１０６とで構成すると比較的簡単な構造で渦流を発生させられる。また、他の構成として、渦流発生機構１０３を、半導体基板２面に平行な直線流２１を吹出す複数の直線流噴射口１０７を設けた噴射面を有し、その噴射面の平面方向に自転する回転式噴射部１０８としても比較的簡単な構造で渦流を発生させられてよい。さらに、渦流１０２中に水蒸気１０９を含ませる水蒸気混合部１１０を配置すると捕捉効果が向上してよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の枚葉式スピン液処理装置の一例としての枚葉式スピン洗浄装置の縦断面図および要部平面図
【図２】本発明の枚葉式スピン洗浄装置による微小ミストの捕捉方法の説明図
【図３】本発明の枚葉式スピン洗浄装置の他の例の説明図
【図４】従来の枚葉式スピン液処理装置の一例としての枚葉式スピン洗浄装置の縦断面図および首振り動作による吹付け位置の軌跡の説明図
【図５】従来の枚葉式スピン洗浄装置の動作の説明図
【図６】従来の他の回転式塗布装置の縦断面図
【図７】従来の枚葉式スピン洗浄装置による微小ミストの捕捉方法の説明図
【符号の説明】
１  枚葉式スピン洗浄装置
２  半導体基板
３  スピンチャック部
４  回転モータ
５  回転軸
６  洗浄液
６ａ  ミスト
６ｂ  微小ミスト
６ｃ  レジスト
７，７ａ  処理液ノズル
８  超音波振動子
９  処理液ノズル駆動部
１０  圧送ポンプ
１１  貯留槽
１２  チャンバ
１３ａ，１３ｂ  排液口
１４  下部排気系
１５  配管
１６ａ，１６ｂ  下部排気口
１７ａ，１７ｂ  配管
１８  吸引ポンプ
１９  下降気流
２０  上昇気流
２１  直線流
２２  ガス噴出口
２３  ガス排気口
２４  直線流の通過する空間領域
２５  直線流周辺の空間領域
１０１  枚葉式スピン洗浄装置
１０２  渦流
１０３  渦流発生機構
１０４  渦流排気口
１０５  直線流噴射ノズル部
１０６  トンネル型ガイド部
１０７  直線流噴射口
１０８  回転式噴射部
１０９  水蒸気
１１０  水蒸気混合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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