(57)【要約】【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の回転速度を高速化したり、洗浄液６の吐出圧を増加させたりすると、ミストが上方に舞上がりやすくなり、半導体基板２表面を再汚染する原因となった。【解決手段】本発明の枚葉式スピン洗浄装置１０１は、スピンチャック部３と、回転モータ４に連結した回転軸５と、吐出ノズル７と、超音波振動子８と、ノズル駆動部９と、圧送ポンプ１０と、貯留槽１１と、チャンバ１２と、排液口１３ａ，１３ｂと、第１の排気系１４および第２の排気系１０２と、排気圧制御部１０３と、ピトー管式流速計１０４とで構成され、第１の排気口１６ａ，１６ｂは、半導体基板２表面の高さよりも低い位置に設けてあり、第２の排気口１０５ａ，１０５ｂは、半導体基板２表面の高さよりも高い位置に設ける。【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吐出する吐出ノズルと、前記スピンチャック部の周囲を囲むチャンバと、前記処理液のミストを排気する排気系とを備えた枚葉式スピン液処理装置において、前記排気系は、２系統配備され、第１の排気系の第１の排気口は、前記被処理基板表面の高さより低い位置に配置され、第２の排気系の第２の排気口は、前記被処理基板表面の高さより高い位置に配置されたことを特徴とする枚葉式スピン液処理装置。
【請求項２】
前記第１の排気系は、前記第１の排気口および、それと配管で接続した第１の吸引ポンプとで構成され、前記第２の排気系は、前記第２の排気口および、それと配管で接続した第２の吸引ポンプとで構成され、前記第１，第２の吸引ポンプは、それぞれの排気圧を制御可能な排気圧制御部に接続されてい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】
前記排気圧制御部は、予め設定したシーケンスに基づいて排気圧を制御することを特徴とする請求項２に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項４】
前記被処理基板表面の高さより高い位置に、上昇気流の流速測定手段を配備し、前記流速測定手段は、前記排気圧制御部と接続され、前記排気圧制御部は、前記流速測定手段の測定結果に基づいて各排気圧を制御することを特徴とする請求項２に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項５】
前記流速測定手段は、ピトー管式流速計、または、熱線流速計であることを特徴とする請求項４に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項６】
前記流速測定手段は、非接触式流速計であることを特徴とする請求項４に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項７】
前記非接触式流速計は、レーザ・ドップラー流速計であることを特徴とする請求項６に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項８】
前記被処理基板は、半導体基板であって、前記処理液は、前記半導体基板を洗浄する洗浄液であることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の枚葉式スピン液処理装置。
【請求項９】
前記被処理基板は、半導体基板であって、前記処理液は、前記半導体基板をエッチングするエッチング液であることを特徴とする請求項１乃至請求項７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被処理基板を保持して回転させ、吐出ノズルから処理液を吐出して被処理基板を液処理す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表面に処理液としての洗浄液６（例えば、有機溶剤）を吐出する吐出ノズル７と、洗浄効果を向上させるため吐出ノズル７に配備して洗浄液６に超音波振動を付加する超音波振動子８と、洗浄液６の半導体基板２上の吐出位置を変化させるように吐出ノズル７を駆動するノズル駆動部９と、吐出ノズル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の周囲を覆うチャンバ１２と、チャンバ１２底部に設けた排液口１３ａ，１３ｂと、洗浄液６のミストを排気する第１の排気系１４とで構成されている。
【０００４】
ここで、吐出ノズル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、吐出ノズル７は、スピンチャック部３上方の所定位置に固定され、半導体基板２に対して首振り動作可能となっている。この首振り動作による吐出位置の軌跡は、図４（ｂ）に示すように、より均一に洗浄液６を供給するため半導体基板２の中心を通り半径方向に走査する軌跡である。図４（ｂ）では、吐出ノズル７の位置が半導体基板２の中心から若干、ずれて配置されているため弧状の軌跡となっている。
【０００６】
また、第１の排気系１４は、チャンバ１２下部に設けた第１の排気口１６ａ，１６ｂと、それらと配管１７ａ，１７ｂで接続した第１の吸引ポンプ１８とで構成され、第１の排気口１６ａ，１６ｂは、排気のバランスをよくするため、複数箇所に設けて末端で合流させ、共通の第１の吸引ポンプ１８に接続してある。また、第１の排気口１６ａ，１６ｂは、図５に示すように、下降気流でミストを下方に押流すために半導体基板２の表面の高さよりも低い位置に設けてある。
【０００７】
尚、上記では、吐出ノズル７は、所定位置に固定し首振り動作する構成で説明したが、吐出ノズル７が、半導体基板２上方を平行移動する構成であってもよい。また、チャンバ１２は、図では、上方開放型としたが密閉型であってもよい。
【０００８】
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で半導体基板２を保持して回転させ、半導体基板２表面に吐出ノズル７から洗浄液６を吐出する。このとき、吐出ノズル７は、吐出位置の軌跡が半導体基板２の中心を通り半径方向に走査するように首振り動作する。そして、半導体基板２上に吐出された洗浄液６は、半導体基板２表面に付着したパーティクルを洗い流しながら、回転による遠心力で半導体基板２外にミストとなって飛散する。このミストは、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を通して回収される。また、一部は、第１の吸引ポンプ１８によって生じる下降気流により第１の排気口１６ａ，１６ｂを通して排気される。
【０００９】
ところが、このような枚葉式スピン洗浄装置１では、吐出ノズル７の走査速度を一定とする場合、半導体基板２の半径位置によって周速度が異なるため、半導体基板２の中央部と外周部とでは、どうしても、供給される洗浄液６の量に差が生じることは避けられなかった。そして、この差は大口径化された半導体基板２では、無視できない大きさとなり洗浄効率や洗浄の均一性を損なうおそれがあった。
【００１０】
そこで、この対策として、例えば、スピンチャック部３の回転速度を高速にしたり、洗浄液６の吐出圧を増加させたりすると、図６に示すように、半導体基板２の回転によって誘発される不所望な上昇気流が増加したり、半導体基板２表面から跳ね返るミスト量の増加を招くため、パーティクルを含んだミストが上方に舞上がりやすくなり、これによって、再び、半導体基板２表面が汚染される原因となった。
【００１１】
このため、スピンチャック部３の回転速度の高速化や、洗浄液６の吐出圧を増加させることなく、洗浄効率および均一性向上を図る構成として、吐出ノズル７を多数、配置する構成が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−１５１４５５号公報  （第３頁、００２２段落，図１）
【００１３】
しかしながら、このように、多数の吐出ノズル７を配置することは、装置の構造を複雑にすることに加えて、半導体基板２表面から跳ね返るミスト量の増加を招き、舞上がるミストによる再汚染に対しては充分とは言えなかった。
【００１４】
【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、半導体基板２の半径位置によって周速度が異なるため、半導体基板２の中央部と外周部とでは、どうしても、供給される洗浄液６の量に差が生じることは避けられなかった。そして、これに対して、スピンチャック部３の回転速度を高速化したり、洗浄液６の吐出圧を増加させたりすると、不所望な上昇気流が発生し、半導体基板２表面から跳ね返るミスト量が増加し、パーティクルを含んだミストが上方に舞上がり、半導体基板２表面を再汚染する原因となった。
【００１５】
本発明の目的は、スピンチャック部の回転速度を高速化させたり、処理液の吐出圧を増加させても、それらによって生じる上昇気流や、跳ね返るミスト量の増加で、舞上がったミストが被処理基板の表面を再汚染するおそれがない枚葉式スピン液処理装置を提供することである。
【００１６】
【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吐出する吐出ノズルと、スピンチャック部の周囲を囲むチャンバと、処理液のミストを排気する排気系とを備えた枚葉式スピン液処理装置において、排気系は、２系統配備され、第１の排気系の第１の排気口は、被処理基板表面の高さより低い位置に配置され、第２の排気系の第２の排気口は、被処理基板表面の高さより高い位置に配置されたことを特徴とする枚葉式スピン液処理装置である。
【００１７】
【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の縦断面図を図１（ａ）に示す。尚、図４（ａ）と同一部分には同一符号を付す。
【００１８】
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の表面に処理液としての洗浄液６（例えば、有機溶剤）を吐出する吐出ノズル７と、洗浄効果を向上させるため吐出ノズル７に配備して洗浄液６に超音波振動を付加する超音波振動子８と、洗浄液６の半導体基板２上の吐出位置を変化させるように吐出ノズル７を駆動するノズル駆動部９と、吐出ノズル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の周囲を覆うチャンバ１２と、チャンバ１２底部に設けた排液口１３ａ，１３ｂと、洗浄液６のミストを排気する第１の排気系１４および、第２の排気系１０２と、それらの各排気圧を制御可能な排気圧制御部１０３と、半導体基板２の表面の高さより高い位置に配備して上昇気流の流速を測定するピトー管式流速計１０４とで構成されている。ここで、本発明の特徴部分は、第２の排気系１０２，排気圧制御部１０３，ピトー管式流速計１０４である。
【００１９】
また、吐出ノズル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。
【００２０】
また、吐出ノズル７は、スピンチャック部３上方の所定位置に固定され、半導体基板２に対して首振り動作可能となっている。この首振り動作による吐出位置の軌跡は、図１（ｂ）に示すように、より均一に洗浄液６を供給するため半導体基板２の中心を通り半径方向に走査する軌跡である。図１（ｂ）では、吐出ノズル７の位置が半導体基板２の中心から若干、ずれて配置されているため、弧状の軌跡となっている。
【００２１】
また、第１の排気系１４は、チャンバ１２下部に設けた第１の排気口１６ａ，１６ｂと、それらと配管１７ａ，１７ｂで接続した第１の吸引ポンプ１８とで構成され、第１の排気口１６ａ，１６ｂは、排気のバランスをよくするため、複数箇所に設けて末端で合流させ、共通の第１の吸引ポンプ１８に接続してある。また、第１の排気口１６ａ，１６ｂは、図２に示すように、下降気流でミストを下方に押流すために半導体基板２の表面の高さよりも低い位置に設けてある。
【００２２】
また、本発明の特徴である第２の排気系１０２は、チャンバ１２側面に設けた第２の排気口１０５ａ，１０５ｂと、それらと配管１０６ａ，１０６ｂで接続した第２の吸引ポンプ１０７とで構成され、排気のバランスをよくするため、第２の排気口１０５ａ，１０５ｂは、複数箇所に設けて末端で合流させて、共通の第２の吸引ポンプ１０７に接続してある。また、第２の排気口１０５ａ，１０５ｂは、図３に示すように、水平気流でミストを水平方向に排気するために半導体基板２の表面の高さよりも高い位置に設けてある。
【００２３】
また、第１の吸引ポンプ１８と第２の吸引ポンプ１０７とは、各排気圧を制御する排気圧制御部１０３に接続してある。本発明の特徴である排気圧制御部１０３は、半導体基板２の表面より高い位置に配置した上昇気流の流速を測定するピトー管式流速計１０４と接続し、その流速測定結果に基づいて各排気圧を制御可能となっている。
【００２４】
尚、上記では、吐出ノズル７は所定位置に固定し首振り動作する構成で説明したが、吐出ノズル７が、半導体基板２上方を平行移動する構成であってもよい。また、チャンバ１２は、図では、上方開放型としたが密閉型であってもよい。
【００２５】
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で半導体基板２を保持して回転させ、半導体基板２表面に吐出ノズル７から洗浄液６を吐出する。このとき、吐出ノズル７は、吐出位置の軌跡が半導体基板２の中心を通り半径方向に走査するように首振り動作する。そして、半導体基板２上に吐出された洗浄液６は、半導体基板２表面に付着したパーティクルを洗い流しながら、回転による遠心力で半導体基板２外にミストとなって飛散する。このミストは、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を通して回収される。また、一部は、第１の吸引ポンプ１８によって生じる下降気流により第１の排気口１６ａ，１６ｂを通して排気される。また、他の一部は、第２の吸引ポンプ１０７によって生じる水平気流により第２の排気口１０５ａ，１０５ｂを通じて排気される。このような水平気流による排気は従来はなかった。
【００２６】
ここで、２系統の排気系１４，１０２の各排気圧は、ピトー管式流速計１０４で測定した上昇気流の流速測定結果に基づいて、排気圧制御部１０３によって、リアルタイムに制御される。
【００２７】
例えば、制御方法の一例としては、洗浄液６吐出中は、第２の吸引ポンプ１０７の排気圧は比較的強く、第１の吸引ポンプ１８の排気圧は比較的弱くしておき、洗浄液６の吐出に悪影響を及ぼさないようにしておく。即ち、水平気流を主流とし、若干の下降気流が生じるようにしておく。そして、舞上がったミストのほとんどは、水平気流で排気し、半導体基板２近傍や半導体基板２より下方に浮遊するミストは下降気流で押流すようにしておく。尚、各排気圧は、ピトー管式流速計１０４で測定した流速の増大と対応させて強くなるように制御する。但し、水平気流と下降気流のバランスを考慮して、チャンバ１２内に不所望な乱流が生じないように各排気圧を組合わせて制御する必要がある。
【００２８】
また、制御方法の他の例としては、従来の枚葉式スピン洗浄装置１では、吐出作業完了後もさらに、第１の排気系１４で排気し続けて、チャンバ１２内に残留するミストを下降気流で排気していたが、これは、残留ミストで半導体基板２表面を再汚染する原因となるため、本発明の枚葉式スピン洗浄装置１０１では、吐出作業完了後は、第１の排気系１４は停止させるか、極めて弱くし、第２の排気系１０２のみで排気するか、第２の排気系１０２の排気圧を極めて強くして排気するようにする。
【００２９】
このように、上昇気流の流速の変化に応じた排気圧で、半導体基板２の上方に浮遊するミストを水平方向に排気すると、半導体基板２表面が再汚染されることを防止できる。また、吐出作業完了後は、第１の排気系１４は停止させるか、極めて弱くし、第２の排気系１０２のみで排気するか、第２の排気系１０２の排気圧を極めて強くして排気するようにすると、チャンバ１２内に残留するミストのほとんどを水平気流で排気でき、半導体基板２表面を再汚染することが防止できる。このような再汚染防止策は、従来の装置では不可能であり、本発明によって初めて可能となった。
【００３０】
尚、上記では、流速計測手段として、比較的安価で簡便なピトー管式流速計１０４を配備する構成で説明したが、特にこれに限るものではなく熱線流速計であってもよく、また、非接触式流速計として、気流中のミストにレーザ光線を当て、反射光の振動数のドップラー効果を利用するレーザ・ドップラー流速計であってもよい。また、これらの流速計測手段を配備せずに、予め設定したシーケンスに基づいて各排気圧を制御する構成としても良く、この場合、流速計測手段からのフィードバックがないため、流速計測手段を配備した場合に比べて効果は、やや少ないが、装置が簡易になると言うメリットがある。
【００３１】
また、上記では、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で説明したが、特にこれに限るものではなく、回転する被処理基板に処理液を吐出して各種の液処理する構成の装置であれば何でもよく、例えば、被処理基板は、半導体基板であって、処理液は、半導体基板をエッチングするエッチング液である枚葉式スピンエッチング装置であってもよい。この場合の効果としては、チャンバ１２内に残留するエッチング液のミストが半導体基板２に再付着することを防止できると、半導体基板２が過剰にエッチングされることがなく、寸法精度のよいエッチングが可能となる。また、上記では、被処理基板を半導体基板としたが、特にこれに限るものではなく、液晶基板やプラズマディスプレイ基板を液処理する場合にも同様の効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の枚葉式スピン液処理装置によれば、被処理基板の表面の高さよりも低い位置に設けて下降気流を発生させる第１の排気系に加えて、被処理基板の表面の高さよりも高い位置に第２の排気系を設けて、被処理基板上方に浮遊するミストを水平気流で排気するため、舞上がったミストが被処理基板の表面に再付着することを防止できる。
【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
【図２】本発明の枚葉式スピン洗浄装置に生じる下降気流の説明図
【図３】本発明の枚葉式スピン洗浄装置に生じる上昇気流および水平気流の説明図
【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
【図５】従来の枚葉式スピン洗浄装置に生じる下降気流の説明図
【図６】従来の枚葉式スピン洗浄装置に生じる上昇気流の説明図
【符号の説明】
１  従来の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
７  吐出ノズル
８  超音波振動子
９  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  第１の排気系
１５  配管
１６ａ，１６ｂ  第１の排気口
１７ａ，１７ｂ  配管
１８  第１の吸引ポンプ
１０１  本発明の枚葉式スピン洗浄装置
１０２  第２の排気系
１０３  排気圧制御部
１０４  ピトー管式流速計
１０５ａ，１０５ｂ  第２の排気口
１０６ａ，１０６ｂ  配管
１０７  第２の吸引ポンプ
【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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