(57)【要約】【課題】この発明は乾燥処理時に半導体ウエハの下面に残留処理液が付着するのを防止できるようにしたスピン処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】回転駆動される回転体１２と、この回転体に設けられ半導体ウエハを着脱可能に保持する保持部材１７と、この保持部材によって保持される半導体ウエハの下面に対向して配置され上面に凹部５１が開放して形成されこの凹部５１に上記基板の下面に向けて処理液及び気体を噴射するノズルが開口したノズルヘッド４６と、上記保持部材に保持された半導体ウエハの下面側に位置し上記回転体の上面側のほぼ全体を覆うとともに上記ノズルヘッドの凹部に対応する部分に開口部が形成されこの開口部の内周面よりも所定寸法径方向外方に上記凹部内に入り込む遮蔽部６９が設けられた乱流防止カバー６６とを具備する。【選択図】　　図１
2004119854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させながらこの基板の下面を処理液及び気体によって順次処理するスピン処理装置において、
回転駆動される回転体と、
この回転体に設けられ上記基板を着脱可能に保持する保持機構と、
この保持機構によって保持される上記基板の下面に対向して配置され上面に凹部が開口形成されるとともにこの凹部に上記基板の下面に処理液及び気体を噴射するノズルが設けられたノズルヘッドと、
上記保持機構に保持された基板の下面側に位置し上記回転体の上面側のほぼ全体を覆うとともに上記ノズルヘッドの凹部に対応する部分に開口部が形成されこの開口部の内周面よりも所定寸法径方向外方の位置に上記凹部内に入り込む遮蔽部が設けられた乱流防止カバーと、
を具備したことを特徴とするスピン処理装置。
【請求項２】
上記乱流防止カバーに形成された開口部の内周面は、径方向外方に向かって低く傾斜した傾斜面に形成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。
【請求項３】
上記遮蔽部は、上記乱流防止カバーの下面に対してほぼ垂直に設けら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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を回転させて処理液を噴射することで洗浄などの処理を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、洗浄処理及び乾燥処理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。この回転体には保持機構が設けられ、この保持機構には基板が着脱可能に保持される。
【０００４】
上記保持機構に保持された基板には、回路パターンが形成される上面に向けて上部処理液用ノズルから処理液が噴射される。また、基板は上面だけでなく、下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下面に向けて処理液を噴射する下部処理液用ノズルが配置される。
【０００５】
上記基板の下面側に下部処理液用ノズルを配置する場合、上記カップ体内にノズルヘッドを設け、このノズルヘッドに下部処理液用ノズルや基板の下面を洗浄処理した後に乾燥処理するために気体を噴射する気体用ノズル等を設けるようにしている。
【０００６】
基板の下面を処理することができるスピン処理装置においては、下部処理液用ノズルから噴射された処理液の一部が基板の下面で反射し、上記ノズルヘッドの上面に滴下残留する。
【０００７】
一方、基板の乾燥処理時には、回転体の上面が凹凸形状であるため、この回転体を高速度で回転させることで、その上面に乱流が発生する。そのため、回転体の回転によって生じる乱気流によって、処理液による処理時にノズルヘッドの上面に滴下して残留した処理液が飛散し、洗浄された基板の下面に付着して汚染の原因になるということがある。
【０００８】
基板の乾燥処理時に回転体の上面側で乱流が発生するのを防止するため、上記回転体の上面側を乱流防止カバーで覆うということが行われている。この乱流防止カバーには、上記ノズルヘッドのノズルから基板の下面に処理液や気体を噴射可能とするための開口部が形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
回転体に乱流防止カバーを設けることで、回転体の回転時に、この回転体の上面側に乱流が発生するのを抑制することができる。しかしながら、上記ノズルヘッドの下部処理液用ノズルから基板に向けて噴射された処理液の一部はノズルヘッドの上面と乱流防止カバーの下面との隙間に入り込み、この乱流防止カバーの下面に付着残留することがある。その場合、基板を乾燥処理するときに、乱流防止カバーに付着残留した処理液が舞い上がり、基板の下面に付着して汚れの原因になるということがあった。
【００１０】
この発明は、基板の乾燥処理時に、乱流防止カバーに付着残留した処理液が舞い上がり、基板に付着して汚れの原因になるのを防止したスピン処理装置を提供することにある。
【００１１】
【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この基板の下面を処理液及び気体によって順次処理するスピン処理装置において、
回転駆動される回転体と、
この回転体に設けられ上記基板を着脱可能に保持する保持機構と、
この保持機構によって保持される上記基板の下面に対向して配置され上面に凹部が開口形成されるとともにこの凹部に上記基板の下面に処理液及び気体を噴射するノズルが設けられたノズルヘッドと、
上記保持機構に保持された基板の下面側に位置し上記回転体の上面側のほぼ全体を覆うとともに上記ノズルヘッドの凹部に対応する部分に開口部が形成されこの開口部の内周面よりも所定寸法径方向外方の位置に上記凹部内に入り込む遮蔽部が設けられた乱流防止カバーと、
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【００１２】
請求項２の発明は、上記乱流防止カバーに形成された開口部の内周面は、径方向外方に向かって低く傾斜した傾斜面に形成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。
【００１３】
請求項３の発明は、上記遮蔽部は、上記乱流防止カバーの下面に対してほぼ垂直に設けら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】
この発明によれば、ノズルヘッドの凹部内に入り込む遮蔽部を乱流防止カバーの開口部の内周面から所定寸法径方向外方に設けたため、この遮蔽部によってノズルヘッドのノズルから噴射された処理液が乱流防止カバーの下面側に入り込むのを防止でき、さらに遮蔽部の内周面に処理液が付着残留していても、その処理液が乾燥処理時に舞い上がるのが乱流防止カバーの遮蔽部の内周面よりも径方向内方に突出した部分によって阻止される。
【００１５】
【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。
【００１６】
図２に示すこの発明のスピン処理装置はカップ体１を有する。このカップ体１は載置板２上に設けられた下カップ３と、この下カップ３の上側に図示しない上下駆動機構によって上下駆動自在に設けられた上カップ４とからなる。
【００１７】
上記下カップ３の底壁の中心部と載置板２とにはこれらを貫通する通孔５が形成されており、また上記下カップ３の周壁３ａは上記上カップ４の二重構造の周壁４ａにスライド自在に嵌挿し、これら周壁によってラビリンス構造をなしている。
【００１８】
上記上カップ４の上面は開口していて、この上カップ４が下降方向に駆動されることで、カップ体１内で処理された基板としてのたとえば半導体ウエハＵを取り出したり、未処理の半導体ウエハＵを供給できるようになっている。さらに、上記下カップ３の底壁には周方向に所定間隔で複数の排出管６が接続され、この排出管６は図示しない吸引ポンプに連通している。それによって、上記半導体ウエハＵを洗浄処理したり、乾燥処理することで上記カップ体１内を浮遊する処理液が排出されるようになっている。
【００１９】
上記カップ体１の下面側には板状のベ−ス７が配置されている。このベ−ス７には上記カップ体１の通孔５と対応する位置に取付孔８が形成されていて、この取付孔８には駆動手段を構成するパルス制御モ−タ９の固定子９ａの上端部が嵌入固定されている。
【００２０】
上記固定子９ａは筒状をなしていて、その内部には同じく筒状の回転子９ｂが回転自在に嵌挿されている。この回転子９ｂの上端面には筒状の連結体１１が下端面を接合させて一体的に固定されている。この連結体１１の下端面には上記固定子９ａの内径寸法よりも大径な鍔部１１ａが形成されている。この鍔部１１ａは上記固定子９ａの上端面に摺動自在に接触しており、それによって回転子９ｂの回転を阻止することなく、この回転子９ａが固定子９ｂから抜け落ちるのを阻止している。
【００２１】
上記連結体１１は上記カップ体１の通孔５からその内部に突出し、上端面には円板状の回転体１２が取付け固定されている。この回転体１２は図１に示すように下板１３ａと上板１３ｂとを接合させた二重板構造をなしていて、その中心部には通孔１４が形成されている。
【００２２】
図２に示すように、上記下カップ３の通孔５の周辺部には環状壁３ｂが突設され、上記回転体１２の外周面には上記環状壁３ｂの外周面に内周面を対向させた環状壁１２ｂが垂設されている。これら環状壁３ｂ、１２ｂによって処理液が回転体１２の下面側に回り込むのを防止するラビリンス構造をなしている。
【００２３】
上記回転体１２の上面には周方向に所定間隔、この実施の形態では６０度間隔で６つのボス部１５（図１に２つだけ示す）が突設されている。このボス部１５には滑り軸受１６が外嵌されていて、この滑り軸受１６には保持部材１７が回転可能に挿入支持されている。
【００２４】
上記保持部材１７は、図１に示すように上部が上記ボス部１５の外径寸法とほぼ同径の大径部１８に形成され、この大径部１８の下面に上記滑り軸受１６に支持される軸部１９が一体形成されてなる。上記大径部１８の上面には中心部に円錐状の支持ピン２１が突設され、径方向周辺部である偏心位置には逆テ−パ状のロックピン２２が突設されている。
【００２５】
上記６本の保持部材１７の支持ピン２１上には上記半導体ウエハＵが下面を支持されて載置される。その状態で上記保持部材１７が回転して上記ロックピン２２が半導体ウエハＵの外周面に当接することで、その半導体ウエハＵは回転体１２と一体的に保持されるようになっている。
【００２６】
図１に示すように、上記保持部材１７の各軸部１９の下端部は回転体１２の下面から突出し、その下端部にはセクタギヤからなる子歯車２３が嵌合固定されている。各子歯車２３は上記連結体１１の外周面に軸受２４によって回転自在に設けられた平歯車からなる親歯車２５に噛合している。
【００２７】
上記連結体１１の外周面には付勢手段としての捩じりコイルばね２６が装着されている。この捩じりコイルばね２６は一端を上記連結体１１に係合させ、他端を上記親歯車２５に係合させることで、上記親歯車２５を所定の回転方向（たとえば反時計方向とする）に付勢している。それによって、上記子歯車２３は時計方向に付勢されるから、この子歯車２３の回転に保持部材１７が連動し、上記ロックピン２２が回転体１２の中心方向へ偏心回転して半導体ウエハＵの外周面に当接するようになっている。
【００２８】
上記ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態の解除は、図示しない解除機構によって上記親歯車２５を上記ねじりコイルばね２６の付勢力に抗して回転させることで行うことができる。
【００２９】
上記回転子９ｂの内部には中空状の固定軸４１が挿通されている。この固定軸４１の下端部は上記パルス制御モ−タ９の下方に配置された支持部材４２の取付孔４２ａに嵌入固定されている。
【００３０】
図１に示すように、上記固定軸４１の上端部は上記回転体１２の通孔１４に対向位置する。この固定軸４１の上端にはノズルヘッド４６が嵌入固定されている。このノズルヘッド４６は回転体１２の上面側に突出していて、その外周部には上記通孔１４の周辺部に突設された環状壁４７を内部に収容する環状溝４８が下面に開放して形成されている。つまり、環状壁４７と環状溝４８とでラビリンス構造を形成しており、回転体１２の上面側で飛散する処理液が通孔１４を通り、固定軸４１に沿ってカップ体１の外部へ流出するのを阻止している。
【００３１】
上記ノズルヘッド４６には上面に開放した凹部５１が形成されている。この凹部５１は上部から下部にゆくにつれて小径となる円錐形状に形成されている。ノズルヘッド４６の上面の上記凹部５１の周辺部は径方向外方に向かって低く傾斜した傾斜面５２に形成されている。
【００３２】
上記凹部５１の底部には排液部を形成する排液孔５３の一端が開口している。この排液孔５３の他端には排液管５４（図１に示す）の一端が接続されている。この排液管５４の他端は上記排出管６と同様、図示しない吸引ポンプに接続されている。
【００３３】
上記ノズルヘッド４６には、先端を上記凹部５１の内面に開口させた下部処理液用ノズル５５と、下部気体用ノズル５６とが周方向に所定間隔で形成されている。各ノズル５５，５６の基端は上記ノズルヘッド４６の下面に開口して設けられた第１、第２の接続孔５７，５８にそれぞれ連通している。第１の接続孔５７には図１に示すように処理液供給管５９が接続され、第２の接続孔５８には気体供給管６１が接続されている。
【００３４】
下部処理液用ノズル５５からは、処理液供給管５９を通じて洗浄処理時に純水、過酸化水素水、フッ酸などの処理液が保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの下面に向けて噴射され、下部気体用ノズル５６からは気体供給管６１を通じて乾燥処理時に窒素などの気体が噴射されるようになっている。
【００３５】
各ノズル５５，５６の噴射方向はノズルヘッド４６の軸線に対して所定角度傾斜している。すなわち、下部処理液用ノズル５５は、保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの回転中心に向けて処理液を噴射するようになっている。また、下部気体用ノズル５６からの気体も半導体ウエハＵの径方向中心部、つまり回転中心に向けて噴射されるようになっている。
【００３６】
それによって、処理液は回転する半導体ウエハＵの遠心力によって下面のほぼ全体に分散するとともに、半導体ウエハＵで反射した処理液のほとんどが凹部５１内に滴下することになり、また気体も半導体ウエハＵの下面ほぼ全体に作用することになる。
【００３７】
なお、処理液は半導体ウエハＵの回転中心からわずかにずれた位置に向けて噴射するようにしてもよく、その場合半導体ウエハＵの下面で反射した処理液が凹部５１内に滴下する角度で処理液を噴射することが好ましい。同様に、気体も半導体ウエハＵの回転中心からわずかにずれた位置に向けて噴射するようにしてもよい。
【００３８】
上記回転体１２の上面側には乱流防止カバ−６６が設けられている。この乱流防止カバ−６６は上記保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの下面側に位置し、周辺部には上記保持部材１７の上部を露出させる第１の開口部６７が形成され、中心部には上記ノズルヘッド４６の凹部５１を半導体ウエハＵの下面に向けて開放する第２の開口部６８が形成されている。
【００３９】
図３に示すように、上記乱流防止カバー６６の下面には、第２の開口部６８の内周面から所定寸法径方向外方の位置に、上記凹部５１内に入り込む環状の遮蔽部６９が乱流防止カバー６６の下面に対してほぼ垂直に設けられている。
【００４０】
乱流防止カバー６６の下面に遮蔽部６９を設けることで、第２の開口部６７の周辺部は、遮蔽部６９の内周面よりも径方向内方に突出した鍔部７０となっている。なお、遮蔽部６９の下端は上記凹部５１の内面と非接触となっている。
【００４１】
上記第２の開口部６８の内周面、つまり鍔部７０の内周面は、乱流防止カバー６６の径方向外方に向かって低く傾斜した傾斜面６８ａに形成されている。この傾斜面６８ａによって上記鍔部７０の先端はエッジ状となっている。
【００４２】
この実施の形態では、上記傾斜面６８ａは平面となっているが、凸状或いは凹状の曲面であっても差し支えなく、さらに先端部をアール状にしてもよい。
【００４３】
このように、回転体１２の凹凸状の上面が上記乱流防止カバ−６６によって覆われることで、回転体１２の回転に伴う乱流の発生が抑制される。それによって、半導体ウエハＵの上面を洗浄した塵埃を含む処理液がたとえば半導体ウエハＵの下面側に舞い込んで付着するのが防止される。とくに、上記乱流防止カバ−６６の上面と半導体ウエハＵの下面との隙間を所定の間隔に設定すると、乱流の抑制効果が高くなる。
【００４４】
さらに、乱流防止カバー６６に遮蔽部６９を形成し、この遮蔽部６９をノズルヘッド４６の凹部５１内に入り込ませたことで、第２の開口部６８に開放したノズルヘッド４６の上面と乱流防止カバー６６の下面との隙間が閉塞される。
【００４５】
それによって、半導体ウエハＵ下面の洗浄処理時に処理液が乱流防止カバー６６の下面側に入り込むことがないから、乾燥処理時に乱流防止カバー６６の下面側から処理液が舞い上がることもない。そのため、乾燥処理時に半導体ウエハＵの下面に処理液が付着するのを防止することができる。
【００４６】
回転体１２の保持部材２２によって保持された半導体ウエハＵの上方には、上部処理液用ノズル７１及び上部気体用ノズル７２が配置されている。上部処理液用ノズル７１からは上記半導体ウエハＵの上面に向けて処理液が噴射され、上部気体用ノズル７２からは窒素などの乾燥用の気体が噴射されるようになっている。
【００４７】
上記構成のスピン処理装置において、回転体１２に保持された半導体ウエハＵは、処理液による洗浄処理が上面と下面とで同時に行われる。ついで、半導体ウエハＵの上下面には気体が噴射され、乾燥処理が行われる。
【００４８】
半導体ウエハＵの下面を処理する場合、まず、下部処理液用ノズル５５から回転する半導体ウエハＵの下面に処理液が噴射される。それによって、半導体ウエハＵの下面が処理液によってたとえば洗浄などの処理が行われる。
【００４９】
下部処理液用ノズル５５から半導体ウエハＵの下面に噴射された処理液の一部は、乱流防止カバー６６の下面とノズルヘッド４６の上面との隙間に入り込み、乱流防止カバー６６の下面やノズルヘッド４６の上面に付着残留する虞がある。
【００５０】
しかしながら、乱流防止カバー６６には、第２の開口部６８の内周面から所定寸法径方向内方の位置に環状の遮蔽部６９が設けられている。そのため、上記乱流防止カバー６６の下面と、ノズルヘッド４６の上面との隙間が第２の開口部６８に開放せず、上記遮蔽部６９によって閉塞されるから、その隙間に処理液が入り込むのを防止することができる。
【００５１】
したがって、半導体ウエハＵを洗浄処理してから乾燥処理する際に、乱流防止カバー６６の下面やノズルヘッド４６の上面から処理液が舞い上がり、半導体ウエハＵの下面に付着して汚れの原因になるということがない。
【００５２】
一方、乱流防止カバー６６に遮蔽部６９を設けたことで、この遮蔽部６９の内周面に処理液が付着残留し、乾燥処理時に舞い上がって半導体ウエハＵの下面に付着する虞がある。
【００５３】
しかしながら、上記遮蔽部６９を、第２の開口部６８の内周面よりも、所定寸法径方向外方に設けたことで、遮蔽部６９の内周面の上端、つまり乱流防止カバー６６の第２の開口部６８を囲む部分が鍔部７０となって遮蔽部６９の内周面から径方向内方に突出している。
【００５４】
そのため、上記遮蔽部６９の内周面に付着残留した処理液は、半導体ウエハＵの乾燥処理時に上記鍔部７０に衝突して舞い上がるのが阻止されるから、半導体ウエハＵの下面に付着して汚れの原因になるということがない。
【００５５】
遮蔽部６９の内周面と同様、第２の開口部６８の内周面にも、処理液が付着残留し、乾燥処理時に舞い上がる虞がある。しかしながら、第２の開口部６８の内周面を傾斜面６８ａに形成した。そのため、この傾斜面６８ａには処理液が付着残留することがほとんどないから、そのことによっても乾燥処理時に半導体ウエハＵの下面が汚染されるのを防止できる。
【００５６】
さらに、上記遮蔽部６９は、乱流防止カバー６６の下面に対してほぼ垂直に設けるようにした。そのため、この遮蔽部６９の内周面に付着した処理液は、この内周面から自然落下し易いから、遮蔽部６９の内周面に付着残留する処理液の量が少なくなる。その結果、乾燥処理時に遮蔽部６９の内周面から飛散する処理液の量も少なくなるから、そのことによっても半導体ウエハＵの下面に処理液が付着し難くなる。
【００５７】
この発明は上記一実施の形態に限定されず、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。たとえば、基板としては半導体ウエハに限られず、液晶表示装置用のガラス基板であってもよく、要は高精度に洗浄処理することが要求される基板であれば、この発明を適用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、遮蔽部によってノズルヘッドのノズルから噴射された処理液が乱流防止カバーの下面側に入り込むのを防止でき、さらに遮蔽部の内周面に処理液が付着残留していても、その処理液が乾燥処理時に舞い上がるのが乱流防止カバーの遮蔽部の内周面よりも径方向内方に突出した部分によって阻止することができる。
【００５９】
そのため、基板の下面を処理液によって処理してから、乾燥処理する場合、乾燥処理時に基板の下面が処理液によって汚されるのを防止することができる。
【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回転体の部分の拡大断面図。
【図２】スピン処理装置の全体構成を示す縦断面図。
【図３】乱流防止カバ−の一部分を拡大した断面図。
【符号の説明】
１２…回転体
１７…保持部材（保持機構）
４６…ノズルヘッド
５１…凹部
５５…下部処理液用ノズル
５６…下部気体用ノズル
６６…乱流防止カバ−
６８…第２の開口部
６８ａ…傾斜面
６９…遮蔽部
７０…鍔部
【図１】
2004119854.tif 000003
【図２】
2004119854.tif 000004
【図３】
2004119854.tif 000005