(57)【要約】【課題】この発明は処理液が残留することなく基板を乾燥処理することができるようにした基板のスピン処理装置を提供することにある。【解決手段】処理液によって処理された基板を乾燥処理するスピン処理装置において、上記基板を着脱可能に保持する回転テーブル３と、この回転テーブルを回転駆動する制御モータ１１と、この制御モータを制御して上記回転テーブルを回転させるとともにその回転速度を増減させて上記基板に付着残留する液滴を飛散させる制御装置１４とを具備する。【選択図】　　図１
2004111559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液によって処理された基板を乾燥処理するスピン処理装置において、
上記基板を着脱可能に保持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、
この駆動源を制御して上記回転テーブルを回転させるとともにその回転速度を増減させて上記基板に付着残留する液滴を飛散させる制御手段と
を具備したことを特徴とする基板のスピン処理装置。
【請求項２】
上記回転テーブルの周辺部には、周方向に所定間隔で複数の支持部材が回転可能に設けられ、各支持部材の上端面には上記基板の下面を支持する支持ピンと、上記支持部材の回転中心から偏心した位置に上記支持部材の回転角度に応じて上記基板の外周面に選択的に係合して上記基板を上記回転テーブルに保持する第１の係合ピンと第２の係合ピンとが設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板のスピン処理装置。
【請求項３】
処理液によって処理された基板を乾燥処理するスピン処理方法において、
基板を処理液によって処理する工程と、
処理液によって処理された基板を処理液による処理時に比べて高速度で回転させて乾燥処理するとともに、この乾燥処理時に基板の回転速度を増減させてこの基板に付着残留する液滴を飛散させる工程と、
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４】
基板の回転数の増減を複数回繰り返すことを特徴とする請求項３記載の基板のスピン処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を処理液によって処理してから乾燥処理する基板のスピン処理装置及びスピン処理方法に関する。
【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、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板を高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。上記基板を洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の基板を浸漬するデイップ方式や基板に向けて洗浄液を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度が得られる枚葉方式が採用されることが多くなってきている。
【０００３】
枚葉方式の１つとして基板を回転テーブルに保持し、この回転テーブルとともに基板を回転させる一方、基板の上方にノズル体を配置し、このノズル体から基板に向けて処理液を噴射して基板を処理した後、上記回転テーブルを処理液による処理時に比べて高速度で回転させて乾燥処理する、スピン処理装置が知られている。
【０００４】
スピン処理装置によって基板を乾燥処理する際、その乾燥のメカニズムは、通常、乾燥の初期の段階では基板上に付着する液滴が基板の回転によって生じる遠心力で飛ばされる。基板上に付着する大きな液滴が除去された後、基板の回転によって生じる気流が基板の上面に作用し、この基板の上面に残留する小さな液滴が蒸発乾燥させられる。
【０００５】
従来、スピン処理装置によって基板を乾燥処理する場合、基板を保持した回転テーブルは、基板を処理液によって処理するときに比べて高速度で回転させるようにしている。そして、乾燥処理時における回転テーブルの回転速度（回転数）は一定に維持されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板が汚れていたり、基板に回路パターンが形成されていたりすると、乾燥処理時に基板上の液滴がその汚れや回路パターンに引っ掛かり、基板を回転させたときの遠心力によって除去されないことがある。とくに、基板を保持した回転テーブルの回転速度が一定であると、汚れや回路パターンに引っ掛かった液滴に作用する力の大きさや方向も一定であるため、その液滴が除去され難いということがある。
【０００７】
その結果、基板を乾燥処理する時間が長くなったり、液滴に含まれるパーティクルが基板に残留して汚れの原因になったり、さらには残留した液滴によってウオータマークが発生することがある。
【０００８】
この発明は、乾燥処理時に基板上に液滴が残留し難くした基板のスピン処理装置及びスピン処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、処理液によって処理された基板を乾燥処理するスピン処理装置において、
上記基板を着脱可能に保持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、
この駆動源を制御して上記回転テーブルを回転させるとともにその回転速度を増減させて上記基板に付着残留する液滴を飛散させる制御手段と
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。
【００１０】
請求項２の発明は、上記回転テーブルの周辺部には、周方向に所定間隔で複数の支持部材が回転可能に設けられ、各支持部材の上端面には上記基板の下面を支持する支持ピンと、上記支持部材の回転中心から偏心した位置に上記支持部材の回転角度に応じて上記基板の外周面に選択的に係合して上記基板を上記回転テーブルに保持する第１の係合ピンと第２の係合ピンとが設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板のスピン処理装置にある。
【００１１】
請求項３の発明は、処理液によって処理された基板を乾燥処理するスピン処理方法において、
基板を処理液によって処理する工程と、
処理液によって処理された基板を処理液による処理時に比べて高速度で回転させて乾燥処理するとともに、この乾燥処理時に基板の回転速度を増減させてこの基板に付着残留する液滴を飛散させる工程と、
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】
請求項４の発明は、　基板の回転数の増減を複数回繰り返すことを特徴とする請求項３記載の基板のスピン処理方法にある。
【００１３】
この発明によれば、乾燥処理時に回転テーブルの回転速度を増減させることで、基板上の液滴に作用する力の方向や大きさを変化させることができるから、基板上の液滴を短時間で確実に除去することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１はこの発明の一実施の形態に係る、たとえば半導体ウエハなどの基板Ｗを超音波振動が付与された処理液によって洗浄処理するためのスピン処理装置を示す。このスピン処理装置はカップ体１を備えている。このカップ体１の底部には複数の排出管２が周方向に所定間隔で接続されている。各排出管２は図示しない排気ポンプに連通している。
【００１６】
上記カップ体１内には回転テーブル３が設けられている。この回転テーブル３の上面の周辺部には周方向に所定間隔で複数の支持部材４が回動可能に設けられている。各支持部材４の上端面には、図２（ａ）に示すように支持部材４の回転中心に支持ピン５及び支持部材４の回転中心から偏心した位置に上記支持ピン５よりも背の高い第１の係合ピン６ａと第２の係合ピン６ｂとが設けられている。
【００１７】
上記回転テーブル３には基板Ｗが供給される。回転テーブル３に供給された基板Ｗは周辺部の下面が上記支持ピン５によって支持される。その状態で上記支持部材４を図２（ｂ）に矢印Ａで示す時計方向に回転させると、上記第１の係合ピン６ａが偏心回転することで基板Ｗの外周面に当接して基板Ｗを保持する。図２（ｃ）に示すように、支持部材４を矢印Ｂで示す反時計方向に回転させると、第２の係合ピン６ｂが当接して基板Ｗを回転テーブル３に保持する。
【００１８】
図２（ａ）に示すように支持部材４は第１の係合ピン６ａと第２の係合ピン６ｂとの両方が基板Ｗの外周面に当接しない中立位置で位置決めできるようなっており、その状態で基板Ｗを回転テーブル３に対して図示しないロボットによって供給、排出できるようになっている。
【００１９】
上記回転テーブル３は制御モータ１１によって回転駆動される。この制御モータ１１は筒状の固定子１２内に同じく筒状の回転子１３が回転可能に挿入されてなり、この回転子１３に上記回転テーブル３が動力伝達部材１３ａを介して連結されている。
【００２０】
上記制御モータ１１は制御装置１４によって回転が制御される。それによって、上記回転テーブル３の回転速度は、上記制御装置１４によって後述するごとく設定できるようになっている。
【００２１】
上記回転子１３内には筒状の固定軸１５が挿通されている。この固定軸１５の上端には上記回転テーブル３の上面側に位置するノズルヘッド１６が設けられている。つまり、ノズルヘッド１６は回転テーブル３と一緒に回転しない状態で設けられている。このノズルヘッド１６には処理液及び気体を噴射するノズル１７，１８が設けられている。
【００２２】
それによって、上記ノズル１７，１８から回転テーブル３に保持された基板Ｗの下面の中央部分に向けて処理液や気体を選択的に噴射することができるようになっている。つまり、基板Ｗは下面を洗浄及び乾燥処理することができるようになっている。
【００２３】
上記回転テーブル３の上面側は乱流防止カバー１９によって覆われている。この乱流防止カバー１９は回転テーブル３に保持された基板Ｗの下面側に乱流が生じるのを防止するようになっており、その中央部分には上記各ノズル１７，１８から基板Ｗの下面に処理液や気体を噴射可能とする透孔２０が穿設されている。
【００２４】
上記カップ体１の側方には上記基板Ｗの上面を洗浄するための超音波洗浄ユニット２２が設けられている。この超音波洗浄ユニット２２はアーム体２３を有する。このアーム体２３は垂直部２４と、この垂直部２４の上端に基端部が連結された水平部２５とを有する。上記垂直部２４の下端は回転モータ２６に連結されている。回転モータ２６はアーム体２３を所定の角度で回転駆動するようになっている。
【００２５】
上記回転モータ２６は図示しないリニアガイドによって上下方向にスライド可能に設けられた可動板２７に取付けられている。この可動板２７は上下駆動シリンダ２８によって上下方向に駆動されるようになっている。
【００２６】
上記アーム体２３の水平部２５の先端部には超音波ノズル体２９が設けられている。この超音波ノズル体２９には、洗浄液を供給する給液管３１と、このノズル体２９内に設けられた図示しない超音波振動子に給電するリード線（図示せず）が通された配線管３２とが接続されている。
【００２７】
上記超音波振動子には、図示しない超音波発振器によって発振出力された、たとえば発振周波数が１．６ＭＨｚの駆動信号が印加される。それによって、上記超音波ノズル体２９に上記給液管３１を通じて供給された洗浄液は１．６ＭＨｚの超音波振動が付与されて基板Ｗの上面に噴射される。
【００２８】
上記超音波ノズル体２９はアーム体２３によって基板Ｗの上方をこの基板Ｗの径方向に沿って往復駆動される。したがって、基板Ｗを回転テーブル３によって回転させながら超音波ノズル体２９を基板Ｗの径方向に駆動することで、超音波振動が付与された処理液を基板Ｗの上面の全体にわたって噴射できるようになっている。
【００２９】
つぎに、上記構成のスピン処理装置によって基板Ｗを洗浄処理してから乾燥処理する場合について、図３に示す基板Ｗの回転数と時間との関係を示すグラフを参照しながら説明する。
【００３０】
まず、未洗浄の基板Ｗを回転テーブル３に供給し、保持部材４を回転させて第１の係合ピン６ａによって保持したならば、この回転テーブル３を制御装置１４によって設定された図３にＲ１　で示す所定の回転数、たとえば１００〜５００ｒ．ｐ．ｍで回転させる。そして、超音波ノズル体２９に洗浄液を供給するとともに、アーム体２３の水平部２５を基板Ｗの径方向に沿って揺動させる。
【００３１】
それによって、１．６ＭＨｚの超音波振動が付与された処理液が、上記超音波ノズル体２９から基板Ｗの上面全体に噴射されることになるから、基板Ｗの上面を処理液によって超音波洗浄することができる。
【００３２】
基板Ｗに処理液をＴ１　時間まで供給して基板Ｗを洗浄処理すると、制御装置１４からの指令によって回転テーブル３の回転数が図３にＲ２　で示す、たとえば１０００〜２０００ｒ．ｐ．ｍに上げられる。
【００３３】
回転テーブル３の回転数がＲ２　に達してＴ２　で示す所定時間が経過すると、この回転テーブル３の回転数をＲ２　に比べて十分に低いＲ３　、たとえば１００ｒ．ｐ．ｍ程度まで落とす。その後、直ちに回転テーブル３の回転数をＲ２に戻し、Ｒ２　に達したならば、Ｒ３　に落とすという、回転速度の増減を複数回、この実施の形態では２回繰り返す。そして、基板Ｗの乾燥処理を所定時間Ｔ３　まで行ったところで、回転テーブル３の回転を停止する。
【００３４】
回転テーブル３をＲ２　の高速度で回転させることで、基板Ｗ２付着した比較的大きな粒径の液滴が遠心力によって除去される。また、基板Ｗの回転速度の増減を繰り返すことで、基板Ｗの汚れや回路パターンに付着した液滴に作用する遠心力の方向や大きさが変化する。
【００３５】
図４は基板Ｗを矢印Ｘ方向に回転させるとともに、その回転数を増減させたときに基板Ｗ上に残留する液滴Ｌに作用する力の方向を示している。つまり、基板Ｗが等速度で回転しているときは、液滴ＬにはＦ１　で示す半径方向の力が作用する。基板Ｗの回転速度を減速すると、液滴ＬにはＦ２　で示す接線方向の力が作用する。基板Ｗの回転速度を加速すると、液滴ＬにはＦ３　で示す、減速時とは逆方向の接線方向の力が作用する。しかも、基板Ｗの回転速度を増減させることで、液滴Ｌに作用する力の強さも変化する。
【００３６】
そのため、基板Ｗの汚れや回路パターンなどに液滴Ｌが付着残留していても、基板Ｗの回転速度を増減して液滴Ｌに作用する力の方向や大きさを変化させることで、基板Ｗに付着残留する液滴Ｌを基板Ｗから剥離除去することが可能となる。
【００３７】
このように、基板Ｗに液滴が付着残留するのを阻止できることで、基板Ｗを乾燥処理するのに要する時間を短縮することが可能となるばかりか、液滴の残留による基板Ｗの汚れやウオータマークの発生を防止することができる。
【００３８】
しかも、基板Ｗの回転速度の増減を複数回、この実施の形態では２回繰り返すようにしたから、そのことによっても基板Ｗに付着残留する液滴Ｌの剥離除去を確実に行うことができる。
【００３９】
一方、基板Ｗを回転テーブル３に第１の係合ピン６ａによって保持して乾燥処理を開始し、回転テーブル３の回転数をＲ２　からＲ３　に減速したとき、支持部材４を回転させて基板Ｗの保持を第１の係合ピン６ａから第２の係合ピン６ｂに切り換える。
【００４０】
それによって、基板Ｗと第１の係合ピン６ａとの当接状態が解除されるから、その当接箇所に付着残留していた処理液を除去することができる。つまり、基板Ｗの第１の係合ピン６ａによって保持された箇所に処理液を残すことなく、基板Ｗを乾燥処理することが可能となる。
【００４１】
上記一実施の形態では乾燥処理時における基板の回転数の増減を２回繰り返すようにしたが、その繰り返し数は限定されるものでなく、１回以上であればよい。
【００４２】
また、第１の係合ピンと第２の係合ピンとによる基板の保持状態を切り換えるのに、保持部材を回転させて行うようにしたが、第１の係合ピンと第２の係合ピンとを基板の径方向に沿って進退駆動させることができるように設け、切り換え時には２つの係合ピンを基板の外周面に当接させた後、一方の係合ピンを後退させることで、一対の係合ピンにより基板の支持状態を切り換えるようにしてもよい。
【００４３】
このような構成によれば、乾燥処理時における係合ピンによる基板の保持状態が開放状態にならないから、基板が高速度で回転しているときであっても、一対の係合ピンによる支持状態を切り換えることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、回転テーブルに保持された基板を乾燥処理するとき、回転テーブルの回転速度を増減させるようにした。
【００４５】
そのため、基板の上面に付着する液滴に作用する力の方向や大きさを変化させることができるから、基板上の液滴を短時間で確実に除去することが可能となる。
【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図。
【図２】基板を第１の係合ピンと第２の係合ピンとのどちらかによって保持する時の説明図。
【図３】基板を処理するときの基板の回転数と時間との関係を示すグラフ。
【図４】基板の回転速度を増減したときに、基板上の液滴に作用する力の変化を説明する図。
【符号の説明】
３…回転テーブル
４…支持部材
６ａ…第１の係合ピン
６ｂ第２の係合ピン
１１…制御モータ（駆動源）
１４…制御装置（制御手段）
【図１】
2004111559.tif 000003
【図２】
2004111559.tif 000004
【図３】
2004111559.tif 000005
【図４】
2004111559.tif 000006