(57)【要約】【課題】非接触式スピン乾燥方法及び非接触式スピン乾燥装置に関し、基板を汚染することなく、乾燥する。【解決手段】水平に設置した第１の平板２の表面に複数の穴３を開口し、穴３から垂直上方に向けて一定の流量で気体６を噴出させ、気体６によって被処理基板１を第１の平板２上の空間に水平に浮上させて保持するとともに、被処理基板１の上方に第１の平板２と平行に向かい合うように第２の平板４を設置し、第２の平板４に設けた穴５から円周方向の同じ向きに一定の角度で傾いた方向に等しい流量で気体７を被処理基板１に向けて噴出させる。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に設置した第１の平板の表面に穴を開口し、前記穴から垂直上方に向けて一定の流量で気体を噴出させ、前記気体によって被処理基板を前記第１の平板上の空間に水平に浮上させて保持するとともに、前記被処理基板の上方に前記第１の平板と平行に向かい合うように第２の平板を設置し、前記第２の平板に設けた穴から円周方向の同じ向きに一定の角度で傾いた方向に等しい流量で気体を前記被処理基板に向けて噴出させることを特徴とする非接触式スピン乾燥法。
【請求項２】
上記第１の平板の表面に設けた穴の直径が、被処理基板の直径の１００分の１以下であることを特徴とする請求項１記載の非接触式スピン乾燥方法。
【請求項３】
上記第１の平板の表面に設けた穴の間隔が、被処理基板の直径の２０分の１以下であることを特徴とする請求項２記載の非接触式スピン乾燥方法。
【請求項４】
被処理基板に向けて垂直上方に一定の流量で気体を噴出させる複数の穴を開口した第１の平板と、前記被処理基板の上方に前記第１の平板と平行に向かい合うように設置され、前記第１の平板の中心点と向かい合う点を中心とする所定の半径の円上に一定間隔で開口されて円周方向の同じ向きに一定の角度で傾いた方向に等しい流量で気体を噴出させる複数の穴を設けた第２の平板とを少なくとも備えたことを特徴とする非接触式スピン乾燥装置。
【請求項５】
上記第２の平板の円上に一定間隔で設ける複数の穴の組を、中心が同一でかつ半径の異なる２つの円上に２系統備え、且つ、前記２系統の穴の組から噴出させる気体は、互いに逆の向きに傾いて噴射されることを特徴とする請求項４記載の非接触式スピン乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非接触式スピン乾燥方法及び非接触式スピン乾燥装置に関するものであり、例えば、磁気記録媒体用基板或いは半導体ウェハ等の各種基板の製造工程中のウエットプロセス後の乾燥工程における機械的接触に起因する汚染防止のための構成に特徴のある非接触式スピン乾燥方法及び非接触式スピン乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク媒体や半導体素子などの基板の製造工程においては、様々な薬液を使用して、基板表面への加工、処理が繰り返し行われているが、このような薬液を使用してのウエットプロセスにおいては、製造途中の基板が前工程から後工程に移動する際には、前工程で使用された薬液を基板表面から除去する目的で、必ず基板表面に対する洗浄処理が行われ、そして、最後には、基板の表面を乾燥させるための乾燥工程が組み込まれている。
【０００３】
この様な、基板の乾燥工程では、様々な乾燥方法が利用されるが、なかでもこれまで最も利用されてきたのが、スピン乾燥法であるので、ここで、図６を参照して従来のスピン乾燥法を説明する。
【０００４】
図６参照
図６は、従来のスピン乾燥法の説明図であり、ここでは、枚葉式のスピン乾燥法を示すが、図６（ａ）は基板の回転状態を示す概略的斜視図であり、図６（ｂ）は側面図である。
図に示すように、モータ（図を省略）により回転する回転軸５３の先端にチャック５２を設け、このチャック５２により円盤状の基板５１の中央部を機械的に保持し、基板５１自身を高速で回転させるというものである。
【０００５】
場合によっては、回転する基板５１の中心部に向けて窒素などの清浄なガス５４を噴射し、回転の遠心力と、基板５１の表面近傍での気流の作用により、基板５１の表面の液滴（水滴）５５を除去し、乾燥させるというものである。
【０００６】
基板の乾燥方法として、様々な優れた手法が開発されてきているが、このスピン乾燥法は、装置の構造が非常に簡単であり、廉価であるので、今後も利用されていくと考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、基板を高速で回転させるためには、チャックなどの治具（真空吸着チャックやツメなどを用いて機械的に保持するチャックがある）を用いて、回転に耐え得る程度（回転中に基板が離脱しない程度）の強さで基板を機械的に回転軸に固定する必要がある。
【０００８】
しかし、スピン乾燥装置には、原理上、どうしても可動部分が多数存在し、そこが発塵源となって、基板を汚染してしまうという深刻な問題があった。
また、このように、基板をチャックなどの他の物体と接触させること自体が、基板を汚染させる原因となっていた。
【０００９】
したがって、基板を汚染することなく、乾燥することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、非接触式スピン乾燥法において、水平に設置した第１の平板２の表面に複数の穴３を開口し、前記穴３から垂直上方に向けて一定の流量で気体６を噴出させ、前記気体６によって被処理基板１を前記第１の平板２上の空間に水平に浮上させて保持するとともに、前記被処理基板１の上方に前記第１の平板２と平行に向かい合うように第２の平板４を設置し、前記第２の平板４に設けた穴５から円周方向の同じ向きに一定の角度で傾いた方向に等しい流量で気体７を前記被処理基板１に向けて噴出させることを特徴とする。
【００１１】
このように、気体６を噴出する第１の平板２と第２の平板４を向かい合わせて設置し、下側の第１の平板２からは被処理基板１を浮上させ保持するための気体６を噴射し、上側の第２の平板４からは被処理基板１を回転させるための気体７を噴射することにより、他の物体と一切接触させることなく、また一切の機械部品の運動を伴うことなく、被処理基板１を回転させることによって液滴８を除去することが可能になり、被処理基板１に対する汚染の全くないスピン乾燥を実現することが可能となる。
【００１２】
この場合、第１の平板２の表面に設けた複数の穴３を等しい直径にするとともに、一定の間隔で配置することが望ましく、また、第１の平板２の表面に設けた穴３の直径は、被処理基板１の直径の１００分の１以下にし、その間隔を、被処理基板１の直径の２０分の１以下にすることが望ましい。
【００１３】
また、第１の平板２に設けた複数個の穴３からの気体６の噴出量を、中心点から外側に向かって徐々に噴出流量が増加するようにし、且つ、中心点を中心とする任意の半径の円上では各穴３からの噴出流量が等しくなるように設定することが望ましく、それによって、被処理基板１を安定した位置で回転させることができる。
【００１４】
また、第２の平板４に設けた複数の穴５は、被処理基板１の半径の５０％から８０％の範囲に設けることが望ましく、また、穴５の数は、４以上にすることが望ましい。
【００１５】
また、第１の平板２の穴３及び第２の平板４の穴５から噴出させる気体６，７は、ヒータ等により例えば、２５〜８０℃程度に加熱した常温より高温の気体であることが望ましく、それによって、ウォータマークを生ずることなく、乾燥速度を速めることができる。
【００１６】
上述の非接触式のスピン乾燥を行うためには、被処理基板１に向けて垂直上方に一定の流量で気体６を噴出させる複数の穴３を開口した第１の平板２と、前記被処理基板１の上方に前記第１の平板２と平行に向かい合うように設置され、前記第１の平板２の中心点と向かい合う点を中心とする所定の半径の円上に一定間隔で開口されて円周方向の同じ向きに一定の角度で傾いた方向に等しい流量で気体７を噴出させる複数の穴５を設けた第２の平板４とを少なくとも備えた非接触式スピン乾燥装置を用いれば良い。
【００１７】
この場合、第２の平板４の円上に一定間隔で設ける複数の穴５の組を、中心が同一でかつ半径の異なる２つの円上に２系統備え、且つ、前記２系統の穴５の組から噴出させる気体７は、互いに逆の向きに傾いて噴射するように構成することが望ましく、それによって、乾燥処理後の被処理基板１を非接触で停止させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図４を参照して、本発明の第１の実施の形態の非接触式スピン乾燥方法を説明する。
図２参照
図２は、本発明の第１の実施の形態の非接触式スピン乾燥方法に用いる非接触式スピン乾燥装置の概略的構成図であり、基板１１に浮上用気体２３を吹き付ける浮上用気体噴出口２２を備えた下部水平平板２１と、基板１１を回転させるための回転用気体３３を吹き付ける回転用気体噴出口３２を備えた上部水平平板３１から構成される。
【００１９】
図３（ａ）及び（ｂ）参照
図３（ａ）は、下部水平平板２１の概略的断面図であり、図３（ｂ）は下部水平平板２１の概略的平面図である。
下部水平平板２１には、直径が基板１１の直径の１／１００以下、例えば、１／２００の浮上用気体噴出口２２を基板１１の直径の１／２０以下、例えば、１／２５の間隔で設けてある。
【００２０】
下側水平平板２１の中心位置にある浮上用気体噴出口２２から噴出させる浮上用気体２３の流量を、全浮上用気体噴出口２２の中で最小に設定し、中心位置から外側に向かって放射状、即ち、Ｒ軸方向に徐々に流量が増加するように、各浮上用気体噴出口２２から噴出させる浮上用気体２３の流量を設定する。
また、同時に、中心位置から等距離の同心円上に位置する浮上用気体噴出口２２からの浮上用気体２３の流量が等しくなるように設定する。
【００２１】
下側水平平板２１には、浮上用気体噴出口２２から浮上用気体２３が鉛直上向きに噴射され、その上に静かに挿入配置した基板１１の下側の面に浮上用気体２３が当たり、基板１１を押し上げようとする圧力が発生しこの圧力と基板１１に作用する重力が釣り合う位置で、基板１１は浮上して静止する。
【００２２】
この時、浮上用気体２３の流量は、中心位置を中心にすり鉢状の値の分布にしているため、中心位置の近傍に基板１１が置かれると、仮に基板１１の中心が中心位置から離れると、流量がすり鉢状に分布した浮上用気体２３の作用によって、常にこのずれを押し戻して、基板１１の中心と下側水平平板２１の中心位置とを重ならせようとする力が基板１１に働き、基板１１は常に一定の位置に安定して浮上することになる。
【００２３】
この場合、Ｒ軸に沿って中心位置から外側に向かっての流量の値の設定の仕方は、保持しようとする基板１１の直径や重量に応じて、基板１１の位置が安定するように最適な設定を行う必要がある。
【００２４】
図４（ａ）及び（ｂ）参照
図４（ａ）は、上部水平平板３１の概略的断面図であり、図４（ｂ）は上部水平平板３１の概略的平面図である。
上部水平平板３１には中心位置を中心とする所定の半径の円上に、一定間隔で、回転用気体噴出口３２を設置する。
【００２５】
この回転用気体噴出口３２を並べる円の半径は、基板１１の半径の５０％から８０％の間の値にする。
また、この円上に等間隔で設置する回転用気体噴出口３２の数は４個以上であれば良く、ここでは８個とする。
【００２６】
また、回転用気体噴出口３２は、すべて円周方向の同じ向きに傾いた方向に、回転用気体３３を噴射するように設け、これら８つの回転用気体噴出口３２は、すべて円周方向の同じ向きに傾いて穴３４が開けられ、回転用気体噴出口３２から、同時に同一流量の回転用気体３３が噴射される。
【００２７】
この回転用気体３３が基板１１の上側の面に当たると、基板１１をその場で回転させるような力が作用し、基板１１は浮上したまま回転を始め、次第に回転速度が大きくなる。
この場合、回転用気体３３の流量は、浮上用気体２３の流量とのバランスを取りながら、基板１１の回転が、所望の回転数に達するよう設定する必要がある。
【００２８】
浮上用気体２３および回転用気体３３として用いる気体の種類は、特に限定はされないが、安定でコストも低いという点で、純度の高い窒素ガス、アルゴンガスなどの利用が適している。
また、浮上用気体２３および回転用気体３３中の微量な汚染物質を除去する目的で、エアフィルターを通じてこれらの気体を噴出することが望ましい。
【００２９】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、気体浮上及び、気体吹きつけによる回転を利用しているので、基板を他の物体に一切接触させることなく、回転させることができ、それによって、塵埃等の付着を生ずることなく基板のスピン乾燥が可能になる。
【００３０】
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態の非接触式スピン乾燥装置を説明するが、基板の浮上機構、即ち、下部水平基板の構成は上記の第１の実施の形態と全く同様であるので、上部水平基板の構成のみを説明する。
【００３１】
図５参照
図５は、本発明の第２の実施の形態の非接触式スピン乾燥装置の回転用気体噴出機構を説明する概念的構成であり、上記の第１の実施の形態における上部水平平板３１と同様に、上部水平平板４１には中心位置を中心とする所定の半径の円上に、一定間隔で、回転用気体噴出口４２を設置する。
【００３２】
この回転用気体噴出口４２を並べる円の半径は、基板１１の半径の５０％から８０％の間の値にする。
また、この円上に等間隔で設置する回転用気体噴出口４２の数は４個以上であれば良く、ここでは８個とする。
【００３３】
また、回転用気体噴出口４２は、すべて円周方向の同じ向きに傾いた方向に、図においては、左回りに回転用気体４３を噴射するように設け、これら８つの回転用気体噴出口４２は、すべて円周方向の同じ向きに傾いて穴４４が開けられ、回転用気体噴出口４２から、同時に同一流量の回転用気体４３が噴射される。
【００３４】
また、上部水平平板４１には、回転用気体噴出口４２より内側に、中心位置を中心とする所定の半径の円上に、一定間隔で、回転停止用気体噴出口４５を設置する。
なお、この円上に等間隔で設置する回転停止用気体噴出口４５の数は４個以上であれば良く、ここでは回転用気体噴出口４２と同じ８個とする。
【００３５】
この回転停止用気体噴出口４５は、すべて円周方向の同じ向きに傾いた方向に、図においては、右回りに回転停止用気体４６を噴射するように設け、これら８つの回転停止用気体噴出口４５は、すべて円周方向の同じ向きに傾いて穴４７が開けられ、回転停止用気体噴出口４５から、同時に同一流量の回転停止用気体４６を噴射させる。
【００３６】
したがって、まず、８つの回転用気体噴出口４２から、同時に同一流量の左回りの回転用気体４３を噴射することによって、基板１１を徐々に回転させてスピン乾燥処理を行い、乾燥処理が終了した時点で、回転用気体噴出口４２からの回転用気体４３の噴射を停止し、次いで、回転している基板１１に回転停止用気体噴出口４５から、同時に同一流量の右向きの回転停止用気体４６を噴射することによって、乾燥処理の終了した基板１１の回転を非接触で停止させる。
次いで、基板搬送装置を用いて、回転を停止した状態で浮上している基板１１を把持し、非接触式スピン乾燥装置から取り出す。
【００３７】
この様に、本発明の第２の実施の形態においては、上部水平基板に２系統の回転用気体噴出口を設け、一方を回転用とし、他方を回転停止用としているので、乾燥処理の終了した基板１１の回転を非接触で停止させことができ、それによって、処理の終了した基板１１の接触による停止に伴う汚染或いは破損を防止することができる。
【００３８】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態において、浮上用気体、回転用気体、或いは、回転停止用気体を、ヒーターなどにより一定の温度に加熱しておいても良いものであり、基板に付着している液滴を気化させる効果も加わり、効率の良い乾燥処理を行うことができる。
【００３９】
この場合、液滴の急激な気化により微量な汚染物質の残存によるウォータマークの発生を防止するために、浮上用気体、回転用気体、或いは、回転停止用気体の温度は、２５〜８０℃が好適であり、例えば、４０℃に予め加熱すれば良い。
【００４０】
また、浮上用気体、回転用気体、或いは、回転停止用気体を予め加熱する代わりに、スピン乾燥処理中に、ランプヒータを用いて基板１１の表裏面に赤外線を照射するようにしても良いものである。
【００４１】
また、上記の各実施の形態においては、浮上用気体、回転用気体、或いは、回転停止用気体としてＮ２　或いはＡｒを用いているが、清浄で、且つ、基板と反応しないガスであればＮ２　或いはＡｒに限られるものではなく、例えば、スーパークリーンルームと同程度に清浄化した空気を用いても良いものである。
【００４２】
また、上記の第２の実施の形態においては、２系統設けた気体噴出口の内の外側に設けた気体噴出口を基板回転用とし、内側に設けた気体噴出口を基板回転停止用としているが、反対に、内側を基板回転用とし、外側を基板回転停止用としても良いものである。
【００４３】
また、上記の各実施の形態においては、上部水平基板に設ける回転用気体噴出口は、特定の方向については１系統であるが、特定の方向について２系統以上設けても良いものであり、それによって、各種の径の基板に対応するようにして汎用性を高めても良いものである。
【００４４】
また、上記の各実施の形態においては、下部水平基板に設ける浮上用気体噴出口を同じ口径にし、且つ、一定の間隔に配置しているが、必ずしも同じ口径で且つ一定間隔である必要はなく、中央部に比べて周辺部に設ける浮上用気体噴出口を大きな口径にしたり或いは高密度に設けても良いものである。
【００４５】
また、上記の各実施の形態においては、浮上用気体噴出口、回転用気体噴出口、或いは、回転停止用気体噴出口の形状を円形として説明しているが、必ずしも円形である必要はなく、楕円状或いは多角形状にしても良いものである。
【００４６】
また、上記の各実施の形態においては、乾燥処理の対象となる基板については特に言及していないが、乾燥処理の対象となる基板は特に制限されるものではなく、例えば、シリコン等の半導体ウェハ、磁気ヘッドを形成するためのＡｌ２　Ｏ３　−ＴｉＣ基板、或いは、磁気ディスク媒体を形成するためのガラス基板またはＡｌ基板等が典型的なものである。
【００４７】
ここで、再び図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１）　水平に設置した第１の平板２の表面に複数の穴３を開口し、前記穴３から垂直上方に向けて一定の流量で気体６を噴出させ、前記気体６によって被処理基板１を前記第１の平板２上の空間に水平に浮上させて保持するとともに、前記被処理基板１の上方に前記第１の平板２と平行に向かい合うように第２の平板４を設置し、前記第２の平板４に設けた穴５から円周方向の同じ向きに一定の角度で傾いた方向に等しい流量で気体７を前記被処理基板１に向けて噴出させることを特徴とする非接触式スピン乾燥法。
（付記２）　上記第１の平板２の表面に設けた複数の穴３を等しい直径にするとともに、一定の間隔で配置することを特徴とする付記１記載の非接触式スピン乾燥法。
（付記３）　上記第１の平板２の表面に設けた穴３の直径が、被処理基板１の直径の１００分の１以下であることを特徴とする付記２記載の非接触式スピン乾燥方法。
（付記４）　上記第１の平板２の表面に設けた穴３の間隔が、被処理基板１の直径の２０分の１以下であることを特徴とする付記３記載の非接触式スピン乾燥方法。
（付記５）　上記第１の平板２に設けた複数個の穴３からの気体６の噴出量を、中心点から外側に向かって徐々に噴出流量が増加するようにし、且つ、前記中心点を中心とする任意の半径の円上では各穴３からの噴出流量が等しくなるように設定することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の非接触式スピン乾燥方法。
（付記６）　上記第２の平板４に設けた複数の穴５が、上記被処理基板１の半径の５０％から８０％の範囲にあることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の非接触式スピン乾燥方法。
（付記７）　上記第２の平板４に設けた複数の穴５が、４以上であることを特徴とする付記６記載の非接触式スピン乾燥方法。
（付記８）　上記第１の平板２の穴３及び上記第２の平板４の穴５から噴出させる気体６，７を、常温より高温の気体であることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載の非接触式スピン乾燥法。
（付記９）　被処理基板１に向けて垂直上方に一定の流量で気体６を噴出させる複数の穴３を開口した第１の平板２と、前記被処理基板１の上方に前記第１の平板２と平行に向かい合うように設置され、前記第１の平板２の中心点と向かい合う点を中心とする所定の半径の円上に一定間隔で開口されて円周方向の同じ向きに一定の角度で傾いた方向に等しい流量で気体７を噴出させる複数の穴５を設けた第２の平板４とを少なくとも備えたことを特徴とする非接触式スピン乾燥装置。
（付記１０）　上記第２の平板４の円上に一定間隔で設ける複数の穴５の組を、中心が同一でかつ半径の異なる２つの円上に２系統備え、且つ、前記２系統の穴５の組から噴出させる気体７は、互いに逆の向きに傾いて噴射されることを特徴とする付記９記載の非接触式スピン乾燥装置。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、気体浮上と気体吹き付けによる回転を利用しているので、機械的な可動部分がなく、且つ、いかなる物体とも被処理基板が接触することのなく、それによって、作業中の発塵や他の物体からの汚染のない乾燥工程が実現され、ウエットプロセスを含む基板の製造工程の歩留り向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の非接触式スピン乾燥方法に用いる非接触式スピン乾燥装置の概略的構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の非接触式スピン乾燥装置を構成する下部水平平板の概略的構成図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の非接触式スピン乾燥装置を構成する上部水平平板の概略的構成図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の非接触式スピン乾燥装置の回転用気体噴出機構を説明する概念的構成である。
【図６】従来のスピン乾燥法の説明図である。
【符号の説明】
１　被処理基板
２　第１の平板
３　穴
４　第２の平板
５　穴
６　気体
７　気体
８　液滴
１１　基板
２１　下部水平平板
２２　浮上用気体噴出口
２３　浮上用気体
３１　上部水平平板
３２　回転用気体噴出口
３３　回転用気体
３４　穴
４１　上部水平平板
４２　回転用気体噴出口
４３　回転用気体
４４　穴
４５　回転停止用気体噴出口
４６　回転停止用気体
４７　穴
５１　基板
５２　チャック
５３　回転軸
５４　ガス
５５　液滴
【図１】
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【図２】
2004095880.tif 000004
【図３】
2004095880.tif 000005
【図４】
2004095880.tif 000006
【図５】
2004095880.tif 000007
【図６】
2004095880.tif 000008