(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される基板の裏面中心部分に気体を噴射してこの基板の裏面を乾燥処理するスピン処理装置において、
カップ体と、
カップ体内に設けられ回転駆動されるとともに上記基板の周辺部を着脱可能に支持する第１の支持部が設けられた回転体と、
この回転体の中心部に形成された挿通孔から上端を上記回転体の上面側に突出させその突出端にノズルヘッドが設けられた挿通管と、
上記ノズルヘッドの中心に設けられ上端面が平坦面に形成されこの平坦面を上記回転体に支持される基板の裏面に近接させて配設され上記回転体に支持された基板の裏面中心部分に乾燥用の気体を噴射するガスノズル体と、
上記ノズルヘッドの上記ガスノズル体が設けられた中心よりも径方向外方に設けられ一方は上記基板の裏面中心部に向けて純水を直線状に噴射し他方は周辺部に向けて扇状に噴射する一対の純水ノズル体と、
基端が上記回転体に固着され先端が上記ノズルヘッドの中心部の上方に延出されその先端の上面に上記基板の中心部の下面を支持する第２の支持部が設けられた帯状部材と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置。
【請求項２】
上記ガスノズル体の平坦面と基板の裏面との近接状態は、上記ノズル体から噴射した気体がほとんど上昇することなく径方向中心部から外方に向かう流れになる間隔であ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】
上記ノズルヘッドの上記ガスノズル体が設けられた中心よりも径方向外方には、一方が上記基板の裏面中心部に向けて薬液を直線状に噴射し他方が周辺部に向けて扇状に噴射する一対の薬液ノズル体が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駆動して処理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と洗浄処理と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。この回転体には基板を支持する支持ピン及び基板の外周面に係合する係合ピンからなる支持部が設けられ、この支持部には基板が着脱可能に支持される。
【０００４】
上記支持部に支持された基板には、回路パターンが形成される表面に向けて上部処理液用ノズル体から処理液が噴射される。また、基板は表面だけでなく、裏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裏面に向けて処理液を噴射する下部処理液用ノズル体が配置される。
【０００５】
上記基板の裏面側に下部処理液用ノズル体を配置する場合、上記カップ体内に基板の裏面と対向する状態でノズルヘッドを固定的に設け、このノズルヘッドに下部処理液用ノズル体及び基板の裏面を洗浄処理した後で乾燥処理するための窒素ガスなどの気体を噴射する下部気体用ノズル体を設けるようにしている。
【０００６】
基板の乾燥時、基板の上面側は、基板を高速回転させることで十分な空気流が生じるから、その空気流によって乾燥させることができるものの、裏面側は回転体やノズルヘッドなどがあるため、上面側に比べて空気流が生じにくい。そのため、基板の裏面には上記下部気体用ノズル体によって気体を噴射することで、良好な乾燥が行えるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、下部処理液用ノズル体から噴射された処理液は、基板の裏面で反射するため、下部気体用ノズル体や下部処理液用ノズル体、さらにはノズルヘッドの表面などに付着残留することが避けられない。
【０００８】
そのような状態で、基板の上面と同時に裏面を乾燥処理するために下部気体用ノズル体から気体を噴射すると、その気体の流れによって下部処理液用ノズル体やノズルヘッドの表面に付着残留した処理液が舞い上がって基板の裏面中心部分に付着し、汚れの発生原因になるということがあった。
【０００９】
その原因を究明した結果、次のような結論を得ることができた。すなわち、図５（ｂ）に示すように、下部気体用ノズル体ａの上部外周面は通常上端に行くにつれて小径となるテーパ面ｂに形成され、さらに下部気体用ノズル体ａの上端と基板Ｗの裏面との間隔ｅは、基板Ｗを高速回転させたときにたわみが生じるから、通常２０ｍｍ程度は離すようにしている。最近では基板Ｗの大型化によって基板ｃのたわみ量が大きいため、上記間隔ｅをさらに大きくする傾向にある。
【００１０】
このような状態で基板Ｗを高速回転させるとともに下部気体用ノズル体ａから乾燥用の気体を噴射すると、ノズル体ａから噴射される気体は矢印Ｘで示すように基板Ｗの裏面に向かって上記間隔ｅを上昇してから径方向外方に向かって流れる。そのため、その気体の流れＸによってノズル体ａの周囲に矢印Ｙで示す上昇気流が生じる。
【００１１】
この上昇気流Ｙはノズル体ａのテーパ面ｂに沿って流れるから、ノズル体ａのテーパ面ｂに付着した処理液ｄが舞い上がり、基板ｃの裏面中心部分に付着することになる。そして、乾燥工程の終了間際に舞い上がった処理液ｄは乾燥されずに残留することが多いから、その処理液ｄがウオータマークなどの汚れの原因になる。
【００１２】
この発明は、下部気体用ノズル体から噴射される気体によって上昇気流が発生しにくいようにすることで、洗浄処理時に残留した処理液が乾燥処理時に基板の裏面中心部に付着すのを防止したスピン処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、回転駆動される基板の裏面中心部分に気体を噴射してこの基板の裏面を乾燥処理するスピン処理装置において、
カップ体と、
カップ体内に設けられ回転駆動されるとともに上記基板の周辺部を着脱可能に支持する第１の支持部が設けられた回転体と、
この回転体の中心部に形成された挿通孔から上端を上記回転体の上面側に突出させその突出端にノズルヘッドが設けられた挿通管と、
上記ノズルヘッドの中心に設けられ上端面が平坦面に形成されこの平坦面を上記回転体に支持される基板の裏面に近接させて配設され上記回転体に支持された基板の裏面中心部分に乾燥用の気体を噴射するガスノズル体と、
上記ノズルヘッドの上記ガスノズル体が設けられた中心よりも径方向外方に設けられ一方は上記基板の裏面中心部に向けて純水を直線状に噴射し他方は周辺部に向けて扇状に噴射する一対の純水ノズル体と、
基端が上記回転体に固着され先端が上記ノズルヘッドの中心部の上方に延出されその先端の上面に上記基板の中心部の下面を支持する第２の支持部が設けられた帯状部材と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【００１４】
請求項２の発明は、上記ノズル体の平坦面と基板の裏面との近接状態は、上記ノズル体から噴射する気体がほとんど上昇することなく径方向中心部から外方に向かう流れにな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。
【００１７】
この発明によれば、基板の裏面中心部分に気体を噴射するノズル体の上端面を平坦面とし、この平坦面を基板の裏面に近接させるようにしたので、ノズル体から噴射される気体はほぼ水平方向に流れ、上昇方向に流れることがほとんどないから、ノズル体の表面やその近傍に残留する処理液が舞い上がって基板の裏面中心部分に付着するのが防止される。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１はたとえば液晶用のガラス製の基板Ｗを処理するスピン処理装置を示し、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は、上面が開放した有底状の下カップ１ａと、この下カップ１ａの上端に着脱自在に支持された上カップ１ｂと、この上カップ１ｂの内面側にねじ２によって着脱自在に取付けられた中カップ１ｃとからなる。
【００２１】
上記下カップ１ａの底部中心部には通孔３が形成されている。この通孔３には中空状の回転軸４が挿通されている。この回転軸４の上記カップ体１内に突出した上端は回転体５に取付けられている。この回転体５は、図２に示すように円盤状の基部６を有し、この基部６には周方向に９０度間隔で４本のアーム７の基端部が連結固定されている。
【００２２】
各アーム７の先端部はＬ字状に屈曲され、その屈曲部分の上面には上記基板Ｗの角部を支持する第１の支持部８が設けられている。この第１の支持部８は、基板Ｗの角部の下面を支持する第１の支持ピン９と、基板Ｗの角部の側縁に係合する第１の支持ピン９よりも背の高い一対の係合ピン１１とからなる。したがって、基板Ｗは各アーム７に形成された第１の支持部８によって回転体５に着脱可能に支持されることになる。
【００２３】
上記カップ体１の下カップ１ａの底部には複数の排出管１３が周方向に所定間隔で接続されている。これら排出管１３は図示しない吸引ポンプに接続されている。したがって、カップ体１の上方から下方に向かうクリーンルーム内の清浄空気（ダウンフロー）がカップ体１内を通って円滑に排出されるとともに、後述するように基板Ｗを処理するためにカップ体１内に噴射された処理液が排出されるようになっている。
【００２４】
上記下カップ１ａに形成された通孔３はカバー部材１４によって覆われている。このカバー部材１４は、カップ体１内で噴射された気体や液体が上記通孔３へ流入するのを阻止している。
【００２５】
上記回転軸４の下端は駆動モータ１６の回転子１６ａに連結固定されている。この回転子１６ａは中空状をなしていて、同じく中空状の固定子１６ｂの内部に回転自在に挿通されている。この固定子１６ｂの上端は取付板１７に取付けられ、下端面には回転子１６ａを回転自在な状態で上記固定子１６ｂ内部から落下しないよう支持する中空状のホルダ１８が設けられている。
【００２６】
上記回転軸４と回転子１６ａとの内部には挿通管２１が挿通されている。この挿通管２１の上端は上記回転体５の基部６に形成された通孔２２から回転体５の上面側に突出し、その突出端にはノズルヘッド２３が設けられている。
【００２７】
上記ノズルヘッド２３の中心部分には、図３に示すように周方向に９０度間隔で４つの第１の通孔２８（２つだけ図示）が穿設されている。これら第１の通孔２８の上端には、図２に示すように一対の純水ノズル体２４と一対の薬液ノズル体２５とがそれぞれ周方向に１８０度間隔で設けられている。さらに、ノズルヘッド２３の中心には第２の通孔２９が穿設され、この第２の通孔２９の上端にはガスノズル体２６が設けられている。
【００２８】
各通孔２８，２９の他端にはそれぞれチューブ２７の一端が接続されている。各チューブ２７は上記挿通管２１に挿通され、他端は上記ホルダ１８を通されて外部に導出されている。そして、上記純水ノズル体２４に接続されたチューブ２７は純水の供給源に接続され、薬液ノズル体２５に接続されたチューブ２７は薬液の供給源に接続され、ガスノズル体２６に接続されたチューブ２７はたとえば窒素などの気体の供給源に接続されている。
【００２９】
一対の純水ノズル体２４と薬液ノズル体２５のうちの一方は、上記回転体５に支持された基板Ｗの裏面中心部に向けて純水及び薬液を直線状に噴射するようになっており、他方は図２に鎖線で示すように周辺部に向けて純水及び薬液を扇状Ｘに噴射するようになっている。
【００３０】
上記ガスノズル体２６は、図３及び図５（ａ）に示すように上端面が平坦面３１に形成された円柱体３２からなり、その平坦面３１が上記第１の支持部８に支持された基板Ｗの下面に近接するよう高さ寸法に設定されている。ガスノズル体２６の平坦面３１と基板Ｗの下面との間隔Ｇは以下の理由によってできるだけ狭い方がよく、好ましくは５ｍｍ、さらに好ましくは２ｍｍ以下がよい。
【００３１】
このように、ガスノズル体２６の平坦面３１を基板Ｗの裏面に近接させることで、ガスノズル体２６から噴射される気体は、ほとんど上昇することなく基板Ｗの裏面に衝突してから径方向外方に向かう水平方向の流れになる。
【００３２】
そのため、ガスノズル体２６からの気体の噴射によってこのガスノズル体２６の周囲で上昇気流が発生するのが抑制されることになる。なお、上昇気流の発生を抑制して気体の水平方向の流れを確実に得るためには、ガスノズル体２６の直径寸法Ｄは好ましくは７ｍｍ以上、さらに好ましくは１０ｍｍ以上がよい。
【００３３】
上記回転体５の基部６の上記アーム７が連結された４個所には、それぞれクランク状に屈曲された帯状部材３５の基端が固着されている。各帯状部材３５の先端は上記ノズルヘッド２３の中心部分の上方に延出され、その上面には第２の支持部を形成する第２の支持ピン３６が立設されている。
【００３４】
上記第２の支持ピン３６は上記基板Ｗの上記ガスノズル体２６と対向する中心部分の下面を支持する。したがって、基板Ｗの中心部分が下方へ撓むのを阻止することになる。
【００３５】
このような構成のスピン処理装置において、基板Ｗをスピン処理する場合、基板Ｗを支持した回転体５を回転駆動したならば、一対の薬液ノズル体２５からたとえばフッ酸などの薬液を基板Ｗに向けて噴射する。
【００３６】
一対の薬液ノズル体２５の一方は基板Ｗの裏面中心部に向けて薬液を直線状に噴射し、他方は基板Ｗの周辺部に向けて扇状に噴射する。一方の薬液ノズル体２５から基板Ｗの裏面中心部に向けて直線状に噴射された薬液は周辺部に到達する前に勢いが弱まってほとんどが基板Ｗの裏面から滴下する。他方の薬液ノズル体２５からは薬液が基板Ｗの周辺部に向けて扇状に噴射されるから、基板Ｗの裏面全体に広く行き渡るものの、扇状に広がることで、基板Ｗの周縁から外方へ勢いよく流出するということがほとんどない。
【００３７】
そのため、基板Ｗを支持した第１の支持部８の係合ピン１１に勢いよく衝突して基板Ｗの表面方向（上方）に飛散するということもないから、カップ体１内で浮遊して基板Ｗに付着し、その表面を汚染したり、カップ体１に付着して乾燥析出し、パーティクルとなって基板Ｗに付着するなどのことが防止される。
【００３８】
しかも、基板Ｗの周縁部に到達する薬液の勢いが弱いと、その薬液が基板Ｗの周縁から表面へ回り込み、基板Ｗの上方に向かって飛散するということもないから、そのことによっても基板Ｗの表面が汚染されるのを防止することができる。
【００３９】
基板Ｗの裏面を薬液によって処理したなら、ついで一対の純水ノズル体２４から純水を基板Ｗの中心部と周辺部に向けて噴射する。
【００４０】
純水の場合も、基板Ｗの中心部に噴射される純水は直線状であるが、周辺部に噴射される純水は扇状であるから、薬液の場合と同様、基板Ｗの上方に向かって飛散したり、周縁から表面へ回り込むのが防止される。
【００４１】
基板Ｗの裏面を純水によって洗浄する、リンス処理が終了したならば、ガスノズル体２６から気体を噴射することで、この基板Ｗの裏面を乾燥処理することができる。
【００４２】
上記ガスノズル体２６は上端面が平坦面３１に形成され、その平坦面３１と基板Ｗの裏面とが近接するようその間隔Ｇを５ｍｍ以下に設定した。平坦面３１が基板Ｗの裏面に近接していると、ガスノズル体２６から噴射された気体はほとんど上昇方向へ流れることなく、直ちに基板Ｗの裏面に衝突して径方向外方、つまり水平方向に流れることになる。
【００４３】
そのため、ガスノズル体２６から噴射される気体によってこのガスノズル体２６の近傍で上昇気流が発生することがないから、ノズルヘッド２３の上面、及び各ノズル体２４，２５，２６の上面や外周面などに付着した液体がガスノズル体２６から噴射される気体の流れで舞い上がって基板Ｗの裏面の中心部分に付着するのが防止される。
【００４４】
とくに、乾燥工程の最後の時点で基板Ｗの裏面に液体が付着すると、乾燥されずに残留し、ウオータマークなどの汚れの発生原因となるが、上昇気流の発生を抑制することで、そのような汚れが発生するのを防止することができる。
【００４５】
図５（ａ）はこの発明のガスノズル体２６を用いて気体を噴射したときの気流を示すもので、同図に矢印Ｚで示すように気体の流れはガスノズル体２６から噴射されると、その径方向中心部から外方へ向かって水平に流れる。
【００４６】
そのため、従来のように基板Ｗの裏面に向かって上昇する上昇気流が発生することがないから、ノズルヘッド２３や各ノズル体２４，２５，２６の表面に付着残留した液体が舞い上がって基板Ｗに裏面に付着するのを防止できることになる。
【００４７】
基板Ｗの裏面の中心部分、つまりガスノズル体２６に対向する部分は第２の支持ピン３６によって支持されている。そのため、乾燥処理時に基板Ｗを高速度で回転させても、その基板Ｗの中心部分が下方へ撓むことがほとんどないから、ガスノズル体２６の平坦面３１を基板Ｗの裏面に近接させても、その平坦面３１に基板Ｗの裏面が接触するのを防止することができる。
【００４８】
図４はこの発明の他の実施の形態を示すノズルヘッドの変形例である。この実施の形態のノズルヘッド２３Ａは、径方向中心部に円錐部４１が形成されている。この円錐部４１の先端部にはガスノズル体２６が取付けられている。このガスノズル体２６は、上記一実施の形態と同様、上端面が平坦面３１に形成された円柱体３２からなり、上記平坦面３１が基板Ｗの裏面に近接する高さ寸法に設定されている。
【００４９】
上記ノズルヘッド２３Ａの中心部には通孔３７が穿設され、この通孔３７に上記ガスノズル体２６に形成されたガスノズル孔２６ａが連通している。さらに、ノズルヘッド２３Ａには周方向に９０度間隔でそれぞれ一対の第１の液体ノズル孔３８と第２の液体ノズル孔３９とが交互に穿設されている。なお、図５ではそれぞれ１つだけ示している。
【００５０】
第１の液体ノズル孔３８の先端は基板Ｗの中心部に向かうよう屈曲形成されて開口しており、第２の液ノズル孔３９は周辺部に向かうよう屈曲形成されて開口している。すなわち、この実施の形態では、ノズルヘッド２３Ａに純水ノズル体２４と薬液ノズル体２５とを設ける代わりに、第１、第２のノズル孔３８，３９を穿設するようにしている。
【００５１】
このような構成によれば、上記一実施の形態と同様、ガスノズル体２６から気体を噴射しても、上昇気流が発生しにくいため、ノズルヘッド２３Ａの表面やガスノズル体２６の外周面などに付着した液体が舞い上がって基板Ｗの下面中心部分に付着するのを防止できる。
【００５２】
しかも、ノズルヘッド２３Ａに円錐部４１を設けたことやノズルヘッド２３Ａにノズル孔３８，３９を穿設したことで、ガスノズル体２６の近傍に液体が付着残留しにくくなるため、外乱などの何らかの原因によって上昇気流が発生したとしても、液体が舞い上がるのを抑制することができる。
【００５３】
この発明は上記各実施の形態に限定されず種々変形可能である。たとえば基板としては液晶表示装置用の矩形状のガラス基板に限られず、半導体ウエハであってもよく、要は処理液による処理に続いて乾燥処理をする必要のある基板であれば適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
この発明によれば、基板の裏面中心部分に気体を噴射するノズル体の上端面を平坦面とし、この平坦面を基板の裏面に近接させるようにした。
【００５５】
そのため、ノズル体から噴射される気体はほぼ水平方向に流れ、上昇方向に流れることがほとんどないから、乾燥処理時にノズル体の表面やその近傍に残留する処理液が舞い上がって基板の裏面中心部分に付着するのを防止することができる。
【００５６】
また、基板の裏面のノズル体と対向する部分の近傍を支持する第２の支持部を設けるようにした。
【００５７】
そのため、基板の中心部分の撓みが制限されるから、ノズル体の平坦面を基板の裏面中心部分に近接させて上昇気流の発生を制限するようにしても、基板が撓んでノズル体の平坦面に接触するのを防止することができ、とくに基板が大型化した場合に有効である。
【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概略的構成を示す断面図。
【図２】同じく回転体の平面図。
【図３】同じくノズルヘッドの部分の拡大断面図。
【図４】この発明の他の実施の形態を示すノズルヘッドの拡大断面図。
【図５】ガスノズル体から気体を噴射したときに気流の発生を説明する図で、（ａ）はこの発明のノズル体を場合の説明図、（ｂ）は従来のノズル体の場合の説明図である。
【符号の説明】
１…カップ体
５…回転体
８…第１の支持部
２４…純水ノズル体
２５…薬液ノズル体
２６…ガスノズル体
３１…平坦面
３６…第２の支持ピン（第２の支持体）
【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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