(57)【要約】【課題】この発明は半導体ウエハを処理液で処理してから乾燥処理する際、パーティクルが付着するの防止できるスピン処理方法を提供することにある。【解決手段】半導体ウエハを処理液で処理してから乾燥処理するスピン処理方法において、半導体ウエハを回転させながら処理液を供給して処理する工程と、上記半導体ウエハの処理液による処理が終了したならば、処理液の供給を停止するとともに半導体ウエハの回転数を上昇させずにその半導体ウエハを所定時間回転する工程と、処理液の供給を停止してから上記半導体ウエハを所定時間回転した後、その半導体ウエハの回転速度を処理液による処理時よりも速くして乾燥処理する工程とを具備する。【選択図】    図１
2004228205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理液で処理してから乾燥処理するスピン処理方法において、
基板を回転させながら処理液を供給して処理する工程と、
上記基板の処理液による処理が終了したならば、処理液の供給を停止するとともに基板の回転数を上昇させずにその基板を所定時間回転する工程と、
処理液の供給を停止してから上記基板を所定時間回転した後、その基板の回転速度を処理液による処理時よりも速くして乾燥処理する工程と
を具備したことを特徴とする基板のスピン処理方法。
【請求項２】
処理液の供給を停止してから上記基板を所定時間回転させる際の回転速度は、上記基板を処理液によって処理するときと同じに設定することを特徴とする請求項１記載の基板のスピン処理方法。
【請求項３】
処理液の供給を停止してから上記基板を所定時間回転させる際の回転速度は、上記基板を処理液によって処理するときよりも減速することを特徴とする請求項１記載の基板のスピン処理方法。
【請求項４】
基板を処理液で処理してから乾燥処理するスピン処理装置において、
上記基板を保持して回転する回転テーブルと、
この回転テーブルを回転駆動する駆動源と、
上記回転テーブルとともに回転する基板に処理液を供給する供給手段と、
上記回転テーブルの回転速度を、上記基板を処理液によって処理する第１の回転速度、処理液による処理が終了してから処理液の供給を停止した状態で上記回転テーブルの回転速度を上昇させずに所定時間回転させる第２の回転速度及び第２の回転速度の後に上記回転テーブルの回転速度を上記第１の回転速度よりも上昇させる第３の回転速度で制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする基板のスピン処理装置。
【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ながら処理液によって処理してから乾燥処理するスピン処理方法及びスピン処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、矩形状のガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パタ−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、スピン処理装置を用いて基板を処理液としての薬液で処理した後、同じく処理液としての洗浄液で洗浄処理し、ついで洗浄液を除去する乾燥処理が繰り返して行われる。
【０００３】
上記スピン処理装置は、周知のように処理槽を有し、この処理槽内にはカップ体が設けられている。このカップ体内には駆動源によって回転駆動される回転テーブルが設けられている。この回転テーブルには上記基板が着脱可能に保持できるようになっている。
【０００４】
上記基板は板面に処理液を供給しながら毎分数十〜数百回転の低速度で回転させて処理される。処理液による処理を所定時間行ったならば、基板は毎分数千回転の高速度で回転させられる。それによって、基板に付着残留した処理液が遠心力及び高速回転によって生じる気流で除去されるから、基板が乾燥処理されることになる。
【０００５】
従来、上記基板は、低速回転での処理液による処理が終了すると、直ちに高速回転させて乾燥処理するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
処理液による処理が終了した時点では、基板の板面にはたくさんの処理液が残留している。その状態で基板を乾燥処理するために高速度で回転させると、基板上からたくさんの処理液が基板の回転速度に応じた高速度で周囲に勢いよく飛散してカップ体の内周面に衝突する。そのため、カップ体内には多量のミストが発生するため、そのミストが乾燥処理時に基板に付着して汚れの原因になるということがある。
【０００７】
上面にたくさんの処理液が残留した基板は、その処理液の量に比例して重量が増大するため、イナーシャも大きくなる。そのため、基板を乾燥処理するために回転速度を低速回転から高速回転に変換する際、基板と、基板を回転テーブルに保持した保持機構との間にスリップが発生し易くなる。スリップが発生すると、基板の損傷やパーティクルの発生を招くということがある。
【０００８】
乾燥処理時に回転テーブルと基板との間でスリップが発生するのを防止するためには、上記保持機構による保持力（チャック力）を大きくする必要がある。保持機構により基板に与える保持力は、基板の外周面から径方向内方へ向かう力である。
【０００９】
そのため、保持力を大きくすると基板に歪みが生じ易くなる。歪みが生じた状態では基板に対して処理液による処理を均一に行なうことができなかったり、その後の乾燥処理も均一に行なえないということがある。したがって、スリップの発生を防止するために基板の保持力を大きくすることは好ましくない。
【００１０】
この発明は、基板を乾燥処理する際に処理液の飛散によるミストの発生や高速回転に伴うスリップの発生を抑制することができるようにしたスピン処理方法及び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】
この発明は、基板を処理液で処理してから乾燥処理するスピン処理方法において、
基板を回転させながら処理液を供給して処理する工程と、
上記基板の処理液による処理が終了したならば、処理液の供給を停止するとともに基板の回転数を上昇させずにその基板を所定時間回転する工程と、
処理液の供給を停止してから上記基板を所定時間回転した後、その基板の回転速度を処理液による処理時よりも速くして乾燥処理する工程と
を具備したことを特徴とする基板のスピン処理方法にある。
【００１２】
処理液の供給を停止してから上記基板を所定時間回転させる際の回転速度は、上記基板を処理液によって処理するときと同じに設定することが好ましい。
【００１３】
処理液の供給を停止してから上記基板を所定時間回転させる際の回転速度は、上記基板を処理液によって処理するときよりも減速することが好ましい。
【００１４】
この発明は、基板を処理液で処理してから乾燥処理するスピン処理装置において、
上記基板を保持して回転する回転テーブルと、
この回転テーブルを回転駆動する駆動源と、
上記回転テーブルとともに回転する基板に処理液を供給する供給手段と、
上記回転テーブルの回転速度を、上記基板を処理液によって処理する第１の回転速度、処理液による処理が終了してから処理液の供給を停止した状態で上記回転テーブルの回転速度を上昇させずに所定時間回転させる第２の回転速度及び第２の回転速度の後に上記回転テーブルの回転速度を上記第１の回転速度よりも上昇させる第３の回転速度で制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする基板のスピン処理装置にある。
【００１５】
この発明によれば、処理液によって処理された基板を高速度で回転させて乾燥処理する前に、処理液の供給を停止した状態で回転速度を上昇させずに基板を回転させる。そのため、基板は上面に残留する処理液が緩やかな速度で流出されてから高速回転するから、ミストの発生が防止されるばかりか、処理液の重量が原因となるスリップが発生するのが防止される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施の形態を説明する。
図１はスピン処理装置を示し、このスピン処理装置は処理槽１を備えている。この処理槽１内にはカップ体２が配置されている。このカップ体２は、上記処理槽１の底板上に設けられた下カップ３と、この下カップ３に対して図示しない上下駆動機構により上下動可能に設けられた上カップ４とからなる。
【００１７】
上記下カップ３の底壁には周方向に所定間隔で複数の排出管５が接続されている。これら排出管５は排気ポンプ６に連通している。この排気ポンプ６は制御装置７によって発停及び回転数が制御されるようになっている。
【００１８】
上記カップ体７の下面側にはベース板８が配置されている。このベース板８には、上記下カップ３と対応する位置に取付け孔９が形成されている。この取付け孔９には駆動源を構成する制御モータ１１の固定子１２の上端部が嵌入固定されている。
【００１９】
上記固定子１２は筒状をなしていて、その内部には同じく筒状の回転子１３が回転自在に嵌挿されている。そして、上記制御モータ１１は上記制御装置７によって発停及び回転数が後述するように制御される。
【００２０】
上記回転子１３の上端面には筒状の連結体１４が下端面を接触させて一体的に固定されている。この連結体１４の下端には上記固定子１２の内径寸法よりも大径な鍔部１５が形成されている。この鍔部１５は上記固定子１２の上端面に摺動可能に接触しており、それによって回転子１３の回転を阻止することなくこの回転子１３が固定子１２から抜け落ちるのを防止している。
【００２１】
上記下カップ３には上記回転子１３と対応する部分に通孔３ａが形成され、上記連結体１４は上記通孔３ａからカップ体２内に突出している。この連結体１４の上端には回転テーブル１６が取付けられている。この回転テーブル１６の周辺部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本（２本のみ図示）の円柱状の保持部材１７が図示しない駆動機構によって回転駆動可能に設けられている。
【００２２】
上記保持部材１７の上端面には、この保持部材１７の回転中心から偏心した位置にテーパ面を有する支持ピン１８が設けられている。回転テーブル１６には、基板としての半導体ウエハＷが周縁部の下面を上記支持ピン１８のテーパ面に当接するよう供給される。その状態で上記保持部材１７を回転させれば、支持ピン１８が偏心回転するから、回転テーブル１６に供給された半導体ウエハＷは、上記支持ピン１８によるチャック力で保持される。
なお、上記半導体ウエハＷに対する支持ピン１８のチャック力は、上記駆動機構による上記保持部材１７の偏心回転角度によって設定できるようになっている。また、駆動機構が保持部材１７をばね力によって偏心回転させる構成である場合には、そのばねの強さによってチャック力を調整することができる。
【００２３】
上記回転テーブル１６は乱流防止カバー２１によって覆われている。この乱流防止カバー２１は上記回転テーブル１６の外周面を覆う外周壁２２と、上面を覆う上面壁２３とを有し、上記外周壁は上側が小径部２２ａ、下側が大径部２２ｂに形成されている。回転テーブル１６を回転させたときに、この乱流防止カバー２１によって回転テーブル１６の上面で乱流が発生するのが防止される。上記上カップ４の上面は開口していて、その内周面にはリング状部材２５が設けられている。
【００２４】
上記回転テーブル１６に未処理の半導体ウエハＷを供給したり、乾燥処理された半導体ウエハＷを取り出すときには、上記上カップ４が後述するごとく下降させられる。
【００２５】
上記処理槽１の上部壁には開口部３１が形成されている。この開口部３１にはＵＬＰＡやＨＥＰＡなどのファン・フィルタユニット３２が設けられている。このファン・フィルタユニット３２はクリーンルーム内の空気をさらに清浄化して処理槽１内に導入するもので、その清浄空気の導入量は上記ファン・フィルタユニット３２の駆動部３３を上記制御装置７によって制御して行うようになっている。つまり、上記駆動部３３により、ファン・フィルタユニット３２のファン（図示せず）の回転数を制御することで、処理槽１内への清浄空気の供給量を制御できるようになっている。
【００２６】
上記処理槽１の一側には出し入れ口３４が開口形成されている。この出し入れ口３４は、処理槽１の一側に上下方向にスライド可能に設けられたシャッタ３５によって開閉される。このシャッタ３５は圧縮空気で作動するシリンダ３６によって駆動される。つまり、上記シリンダ３６には圧縮空気の流れを制御する制御弁３７が設けられ、この制御弁３７を上記制御装置７によって切換え制御することで、上記シャッタ３５を上下動させることができるようになっている。
【００２７】
上記制御モータ１１の回転子１３内には筒状の固定軸４１が挿通されている。この固定軸４１の上端には、上記回転テーブル１６に形成された通孔４２から上記回転テーブル１６の上面側に突出したノズルヘッド４３が設けられている。このノズルヘッド４３には上記回転テーブル１６に保持された半導体ウエハＷの下面に向けて処理液としての薬液及び純水を噴射する一対のノズル４４が設けられている。
【００２８】
上記乱流防止カバー２１の上面壁２３には上記ノズルヘッド４３と対向して開口部４５が形成され、この開口部４５によって上記ノズル４４から噴射された処理液が半導体ウエハＷの下面に到達可能となっている。
【００２９】
回転テーブル１６に保持された半導体ウエハＷの上方には、洗浄処理時に半導体ウエハＷの上面に薬液や洗浄液などの処理液を供給する供給手段としての上部ノズル体４６が設けられている。
【００３０】
つぎに、上記構成のスピン処理装置によって半導体ウエハＷを処理液によって処理してから乾燥処理する手順を図２と図３を参照して説明する。
【００３１】
図２は半導体ウエハＷを処理液によって処理してから乾燥処理する手順を示すフローチャートで、図３は半導体ウエハＷの回転速度と処理との関係を示すタイムチャートである。図２に示すように、Ｓ１では未処理の半導体ウエハＷが回転テーブル１６に供給される。Ｓ２では回転テーブル１６が制御装置７からの駆動信号によって毎分数十〜数百の低回転速度Ｖ１で回転駆動される。ついでＳ３では半導体ウエハＷに上部ノズル体４６から処理液が供給される。
【００３２】
回転する半導体ウエハＷに処理液が供給されることで、半導体ウエハＷの上面は処理液の種類に応じた処理がなされる。Ｓ４では処理液による処理時間が上記制御装置７に予め設定された所定時間に到達したか否かが判定される。処理液による処理時間が設定時間に到達すると、Ｓ５では処理液の供給が停止されて処理液による処理が終了する。処理液による処理時間は図３にＴ１で示す。
【００３３】
つぎに、Ｓ６では半導体ウエハＷへの処理液の供給を停止した状態で、回転テーブル１６、つまり半導体ウエハＷを処理液によって処理されているときと同じ低速回転速度Ｖ１で所定時間回転させる。この回転時間は図３にＴ２で示す。それによって、半導体ウエハＷの上面に残留する処理液は半導体ウエハＷの回転速度に応じて低速度で上面から流出する。
【００３４】
Ｓ７では、半導体ウエハＷを低速回転速度Ｖ１で回転する時間Ｔ２が経過したか否かが判定される。時間Ｔ２が経過したならば、Ｓ８では回転テーブル１６が制御装置７からの制御信号によって千〜数千回転の高速回転速度Ｖ２で回転させられる。それによって、半導体ウエハＷは、上面にわずかに付着残留する処理液が遠心力及び高速回転によって生じる気流で除去されて乾燥処理されることになる。
【００３５】
Ｓ９では半導体ウエハＷを高速回転速度Ｖ２で回転させながら乾燥処理する時間Ｔ３が経過したか否かが判定され、乾燥処理時間Ｔ３が経過したならば、制御装置７からの制御信号によって回転テーブル１６の回転が停止させられて処理が終了する。
【００３６】
このように、半導体ウエハＷを低速回転速度Ｖ１で回転させて処理液を所定時間Ｔ１供給して処理した後、半導体ウエハＷへの処理液の供給を停止した後、半導体ウエハＷを処理液によって処理するときと同じ低速回転速度Ｖ１で図３にＴ２で示す時間だけ回転させた後、乾燥処理するための高速回転速度Ｖ２に変換するようにした。
【００３７】
つまり、半導体ウエハＷを処理液による処理後に、低速回転速度Ｖ１で時間Ｔ２だけ回転させることで、その上面に残留した処理液を除去することができる。したがって、上記時間Ｔ２は半導体ウエハＷの上面に残留する処理液を除去する液切り時間となる。
【００３８】
液切り時間Ｔ２を設けたことで、半導体ウエハＷは、上面に残留した処理液が半導体ウエハＷの低速回転速度Ｖ１に応じて緩やかに流出除去されてから高速回転速度Ｖ２で回転させられるから、半導体ウエハＷの上面の処理液をカップ体２の内周面に高速度で衝突させずに、除去することができる。つまり、処理液がカップ体２の内周面に高速度で衝突してカップ体２内にミストが多量に発生するのを防止できる。
【００３９】
したがって、半導体ウエハＷを処理液によって処理してから高速回転速度Ｖ２で回転させて乾燥処理する際、カップ体２内に多くのミストが浮遊することがないから、ミストが半導体ウエハＷに付着して汚染の原因となるのを防止できる。
【００４０】
上述したように、半導体ウエハＷを処理液によって処理した後、液切り時間Ｔ２の間に半導体ウエハＷの上面に残留する処理液を除去し、その後で半導体ウエハＷを高速回転速度Ｖ２で回転して乾燥処理を行なうようにした。
【００４１】
そのため、乾燥処理時に半導体ウエハＷに処理液の重量が加わることがほとんどないから、半導体ウエハＷの回転速度を低速回転速度Ｖ１から高速回転速度Ｖ２に変換する際、半導体ウエハＷに生じるイナーシャが大幅に低減される。それによって、半導体ウエハＷが回転テーブル１６の支持ピン１８に対してスリップが発生するのが防止される。
【００４２】
その結果、半導体ウエハＷの外周縁が損傷したり、パーティクルが発生するのを防止することができる。しかも、スリップの発生を防止するために半導体ウエハＷに対するチャック力を強くせずにすむ。そのため、回転テーブル１６に保持された半導体ウエハＷに歪みが発生しないから、処理液による処理や乾燥処理を全面にわたって均一に行なうことができる。
【００４３】
図４は、半導体ウエハＷを処理液で処理した後、処理液を供給しない状態で低速回転速度Ｖ１で回転させる時間Ｔ２と、半導体ウエハＷに付着するパーティクルとの関係を測定したグラフである。
【００４４】
上記時間Ｔ２、つまり液切り時間Ｔ２が０である、従来の場合に乾燥処理された半導体ウエハＷに付着するパーティクルの量を１とすると、液切り時間Ｔ２が約１秒の場合には従来に対するパーティクルの付着量比が０．５に減少し、時間Ｔ２が約４秒では約０．７まで増加し、それ以後は約０．７５となるまで漸増した。
【００４５】
したがって、液切り時間Ｔ２を設けることで、液切り時間Ｔ２が０の従来の場合に比べて半導体ウエハＷに付着するパーティクルの量が減少することが確認された。なお、液切り時間Ｔ２は制御上、１秒以上とすることが好ましいが、タクトタイムの増加を抑制するためには１〜５秒の範囲内に設定することが好ましい。
【００４６】
図５はこの発明の他の実施の形態を示す半導体ウエハＷの回転速度と処理との関係を示すタイムチャートである。この実施の形態では、半導体ウエハＷを低速回転速度Ｖ１で回転させながら処理液で処理する時間Ｔ１が経過し、処理液の供給を停止した後、半導体ウエハＷの回転速度を上記低速回転速度Ｖ１よりもさらに低速な回転速度Ｖ３に減速し、その低速回転速度Ｖ３を同図にＴ２ａで示す所定時間維持する。その後、半導体ウエハＷの回転速度を高速回転速度Ｖ２に加速し、乾燥処理を同図にＴ３で示す時間だけ行なうようにする。
【００４７】
このように、処理液による処理が終了した後、処理液を供給しないで半導体ウエハＷを回転させる、液切り時間Ｔ２ａの回転速度を、処理液によって処理するときの低速回転速度Ｖ１よりもさらに低速な速度Ｖ３にした。
【００４８】
そのため、液切り時に半導体ウエハＷの上面から処理液が流出する速度を上記一実施の形態に比べてさらに遅くすることができるから、半導体ウエハＷの上面から流出する処理液がカップ体２の内周面に衝突して発生するミストの量もさらに減少させることが可能となる。その結果、半導体ウエハＷの乾燥処理をより一層、清浄に行なうことが可能となる。
【００４９】
この実施の形態において、半導体ウエハＷを低速回転速度Ｖ３で回転させる液切り時間Ｔ２ａは、上記一実施の形態に示した時間Ｔ２と同様、半導体ウエハＷに付着するミストの量が最小となるよう設定される。
【００５０】
上記各実施の形態では、処理の対象となる基板として半導体ウエハを挙げたが、基板は半導体ウエハに限られず、液晶表示パネルに用いられる矩形状のガラス基板であっても、この発明を適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、処理液によって処理された基板を高速度で回転させて乾燥処理する前に、処理液の供給を停止した状態で回転速度を上昇させずに基板を回転させるようにした。
【００５２】
そのため、基板は上面に残留する処理液が緩やかな速度で除去されてから乾燥処理されるから、ミストの発生を防止できるばかりか、処理液の重量が原因となってスリップが発生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に係るスピン処理装置の概略的構成の断面図。
【図２】半導体ウエハの処理工程を示したフローチャート。
【図３】半導体ウエハの回転速度と処理との関係を示すタイムチャート。
【図４】半導体ウエハの上面に残留する処理液を除去する液切り時間と半導体ウエハの上面に付着するパーティクルとの関係を示すグラフ。
【図５】この発明の他の実施の形態の半導体ウエハの回転速度と処理との関係を示すタイムチャート。
【符号の説明】
７…制御装置（制御手段）、１１…制御モータ（駆動源）、１６…回転テーブル、４６…上部ノズル体（供給手段）。
【図１】
2004228205.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004228205.tif 000007