JP4571299B2

JP4571299B2 - スピン処理装置及び飛散防止用カップ

Info

Publication number: JP4571299B2
Application number: JP2000363525A
Authority: JP
Inventors: 勉菊池; 秀樹森
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: JP2002166216A

Description

【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で処理するスピン処理装置及びスピン処理装置に用いられる飛散防止用カップに関する。
【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工程においては、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、処理液によって上記基板に対する洗浄処理と乾燥処理とが繰り返し行われる。
【０００３】
処理液による基板の洗浄処理及び洗浄された基板の乾燥処理を行うためには、上記基板を回転テ−ブルに保持し、この回転テ−ブルを低速度で回転させながら処理液を供給することで処理し、ついで高速度で回転させ、それによって生じる遠心力で基板に付着した処理液を飛散させて乾燥処理する、スピン処理装置が用いられている。
【０００４】
上記基板を高速度で回転させると、基板の周縁からは処理液が飛散するから、その飛散を制限するために、上記回転テーブルに保持された基板の周囲を飛散防止用カップで覆うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
基板の周囲を飛散防止用カップで覆うことで、上記基板の周縁から飛散した処理液は、上記飛散防止用カップの内周面に衝突し、周囲への飛散が制限されることになる。
【０００６】
しかしながら、基板の周囲を飛散防止用カップで単に覆うだけでは、処理液がこのカップの内周面に衝突してミスト状となって反射し、飛散防止用カップ内の基板上方に浮遊して乾燥処理された上記基板に再付着し、基板を汚染するということがあった。
【０００７】
この発明は、基板から飛散した処理液が飛散防止用カップの内周面に衝突して反射しても、基板に再付着し難いようにしたスピン処理装置及び飛散防止用カップを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板を回転させて処理液で処理するスピン処理装置において、
基板を保持して回転させる回転保持手段と、
上記基板に向けて処理液を供給する処理液供給手段と、
上記回転保持手段に保持された基板の周囲に設けられその内周面で上記基板の端縁から飛散する処理液を受けて反射させる飛散防止用カップとを具備し、
上記飛散防止用カップの内周面は、基板の端縁からの距離が大きくなるにつれて上記処理液を受ける角度が大きくなる曲面に形成されていることを特徴とするスピン処理装置にある。
【００１３】
この発明は、基板を回転させて処理液で処理する際に、この基板の周囲を囲むことで、上記基板から飛散する処理液を受けて反射させる飛散防止用カップにおいて、
上記飛散防止用カップの内周面は、基板の端縁からの距離が大きくなるにつれて上記処理液を受ける角度が大きくなる曲面に形成されていることを特徴とする飛散防止用カップにある。
【００１５】
この発明によれば、基板の端縁からの距離が大きくなるにつれて処理液が飛散防止用カップの内周面に衝突する角度を大きくしたから、飛散防止用カップの内周面で反射した処理液が基板に再付着するのを減少させることができるとともに、カップ体が大径化するのを防止できる。
【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。
【００１７】
図１はこの発明のスピン処理装置を示し、このスピン処理装置は回転保持手段としての回転テーブル１を有する。この回転テーブル１の上面には周方向に複数の保持具２が設けられ、これらの保持具２には半導体ウエハやガラス基板などの基板３がほぼ水平かつ着脱可能に保持されている。
【００１８】
上記回転テーブル１の下端面には駆動軸４の上端が連結され、この駆動軸４の下端には駆動源５が連結されている。したがって、この駆動源５が作動すると、基板３を保持した上記回転テーブル１が回転駆動されるようになっている。
【００１９】
上記回転テーブル１の上方には基板３に向けてたとえば純水や薬液などの処理液を供給する処理液供給手段としての供給ノズル６が設けられている。基板３を低速度で回転させて供給ノズル６から処理液を供給すれば、上記基板が処理液によって処理されることになる。
【００２０】
処理液によって処理された基板３を上記回転テーブル１によって高速度で回転させることで、その板面に付着した処理液が基板３の周縁部から周囲に飛散する。つまり、回転テーブル１を高速回転させることで、基板３は乾燥処理されることになる。
【００２１】
上記回転テーブル１は処理槽１１内に配設されている。この処理槽１１には、上記基板３を保持した回転テーブル１の周囲を囲む飛散防止用カップ１２が設けられている。この飛散防止用カップ１２は、この実施の形態では第１の壁体１３と、この第１の壁体１３の径方向外方に所定間隔で配置された第２の壁体１４とを備えている。
【００２２】
なお、処理槽１１の底部には複数の排出管１５が接続されている。これら排出管１５は図示しない排出ポンプに連通している。それによって基板３から飛散する処理液及び飛散防止用カップ１２内の空気が上記排出管１５から排出されるようになっている。
【００２３】
各壁体１３，１４は、上記回転テーブル１に保持された基板３の板面に対してほぼ垂直な垂直壁部１３ａ，１４ａと、各垂直壁部１３ａ，１４ａの上端に設けられた曲面壁部１３ｂ、１４ｂとからなる。
【００２４】
上記回転テーブル１を高速度で回転させたときに、基板３の周縁部から飛散する処理液は上記各壁体１３,１４の曲面壁部１３ｂ、１４ｂの内周面に衝突して反射する。曲面壁部１３ｂ、１４ｂの内周面は、後述するように基板３の端縁から飛散した処理液が入射する角度と距離に応じて上記処理液が上記基板３側へ反射するのを抑制する曲面に形成されている、つまり、曲面壁部１３ｂ、１４ｂの内周面は、処理液が曲面壁部１３ｂ、１４ｂに衝突することでミストが発生するが、そのミストの一部が乾燥処理された基板３の上方へ反射し、基板３の板面に再付着し難い形状に形成されている。
【００２５】
つぎに、各曲面壁部１３ｂ、１４ｂの形状設定について説明する。
【００２６】
図３は基板３を乾燥処理する際の、カップ角度θとカップ壁近傍の一定領域でのミスト発生量との関係を測定したグラフであり、図４は基板３の端縁からカップの内周面までの距離ｄとカップ壁近傍の一定領域でのミスト発生量との関係を測定したグラフである。
【００２７】
図２に示すように、カップ角度θとは、基板３のほぼ水平な上面と、飛散防止用カップ１２の内周面（たとえば曲面壁部１３ｂ又は１４ｂ）とがなす角度であり、距離ｄとは基板３の端縁と飛散防止用カップ１２の上記内周面との間の距離である。また、ミスト発生量は、基板３の上面を浮遊するミスト（パーティクル）をレーザ計測器によって測定した値である。
【００２８】
図３はカップ角度θを１０度〜９０度の間で変化させてミスト発生量を測定した場合で、その測定結果から、カップ角度θが３０度未満になると、ミスト発生量が大幅に減少し、かつほぼ一定量になることが確認された。
【００２９】
図４は距離ｄを変化させてミスト発生量を測定した場合で、同図において、曲線Ａはカップ角度θが６０度、曲線Ｂは４５度、曲線Ｃは３０度、曲線Ｄは２０度の場合である。
【００３０】
この測定結果から、距離ｄが大きくなり、カップ角度θが小さくなる程、基板３上におけるミストの発生量が減少することが確認された。カップ角度θは３０度未満ならば、基板３上におけるミストの発生量が減少するが、カップ角度θを小さくすると、飛散防止用カップ１２が大径化する。したがって、カップ径を小さくするには、実用上は、カップ角度θは３０度未満〜１０度程度に設定するのがよい。
【００３１】
一方、図４から分かるように、カップ角度θが大きくても、距離ｄが大きければ、基板３上におけるミストの発生量は減少する。そのことから、カップ角度θを小さくすることに限界がある場合には、距離ｄを大きくすることで、基板３上におけるミストの発生量を減少させることができる。
【００３２】
つまり、カップ角度θと距離ｄとの値を図４に示す測定結果に基づいて設定することで、基板３上におけるミストの発生量を抑制することが可能となる。
【００３３】
以上のことから、基板３上におけるミストの発生を抑制するためには、図５（ａ）〜（ｄ）に示す手段を考えることができる。図５（ａ）はカップ２１と基板３とがなす、カップ角度θ_１を３０度未満に設定した場合であり、その場合には図３のグラフで明らかなように基板３上におけるミストの発生量を抑制することができる。
【００３４】
なお、この場合、距離ｄを変えることによっても基板３上におけるミストの発生量を変えることが可能である。
【００３５】
基板３の周縁からの処理液の飛散方向が水平な場合は、カップ２１と基板３とがなす角度を設定すれば、カップ角度θ_１を３０度未満にできるが、処理液は基板３の端縁から上下方向に所定の角度で拡がって飛散することが多いから、その場合には、図５（ａ）に角度θ_２で示すように、処理液の一部はカップ２１の内周面に対して３０度以上の角度で入射し、基板３上におけるミストの発生量が増大することになる。
【００３６】
図５（ｂ）は、基板３の端縁から飛散する処理液が上下方向に所定の角度で拡がってカップ２１Ａの内周面に入射する場合、入射方向に係らずに、カップ角度θ_３、θ_４がほぼ同じ角度で、しかも３０度未満になるよう、カップ２１Ａの曲面を設定したものである。
【００３７】
基板３の上面におけるミストの発生量は距離ｄによって異なるから、図５（ｃ）に示すように基板３の端縁からの距離ｄ_１とｄ_２（ｄ_１＜ｄ_２）とにおいて、ｄ_２の距離におけるカップ角度θ_５を、ｄ_１の距離におけるカップ角度θ_６より大きくしても、基板３上においてミストの発生量が増大するのを防止できる。しかも、θ_５を大きくできることで、カップ２１Ｂの外径寸法を小さくすることが可能となる。
【００３８】
この場合、θ_５とθ_６とは３０度未満が好ましいが、３０度以上であっても図４に示すグラフの距離ｄとミスト発生量との関係から、距離ｄを十分に大きく設定できれば、それらの角度θ_５、θ_６を３０度以上にすることもできる。
【００３９】
図５（ｄ）は図５（ａ）に示すようにカップ角度θ_７が３０度未満となる複数、この場合には２つのカップ２１Ｃを上下方向に所定間隔で配置した場合である。２つのカップ２１Ｃを上下方向に配置することで、基板３の端縁から所定の拡がり角度で飛散した処理液は、それぞれのカップ２１Ｃに所定の角度で入射する。上方のカップ２１Ｃに対するカップ角度は、下方のカップ２１Ｃに対するカップ角度よりも大きくなり、その角度が３０度以上になる可能性があるが、その場合、距離ｄ_３をたとえば１００ｍｍ以上にすれば、基板３上におけるミストの発生量を抑制できる。
【００４０】
なお、図５（ｄ）の場合、カップ２１Ｃとして図５（ｂ）や図５（ｃ）に示す曲面形状のカップ２１Ａ、２１Ｂを用いるようにしてもよい。
【００４１】
図６は図１に示す飛散防止用カップ１２の第１の壁体１３と第２の壁体１４との形状を設定する一例を示している。同図において、Ｏは基板３の端縁を示しており、ｒ_１〜ｒ_４はそれぞれ上記端縁Ｏから同一半径の位置を示している。
図中におけるカップ領域Ｒは、設計上、許容される飛散防止用カップ１２の径方向の寸法であって、その寸法をカップ領域Ｒに収めるようにして各壁体１３，１４の形状が設定される。
【００４２】
同図において、曲線ａは、基板３の端縁に最も接近する壁体Ｘの上端の位置をＯａとしたときに、基板３上におけるミストの発生量が所定値以下に抑制できるよう、基板３の端縁から壁体Ｘの内面までの距離ｄとカップ角度θを考慮したときの壁体Ｘの断面（内面）形状を示している。
【００４３】
曲線ｂと曲線ｃは、基板３の端縁に最も接近する壁体Ｙ、Ｚの上端の位置をそれぞれＯｂ、Ｏｃとしたときに、曲線ａで示される壁体Ｘと基板３上におけるミストの発生量がほぼ同じになるよう距離ｄとカップ角度θとが設定された上記壁体Ｙ、Ｚの断面（内面）形状を示している。
【００４４】
カップ領域Ｒが大きく、その領域Ｒに壁体Ｘの形状が収まれば、この壁体Ｘだけを用いれば、基板３上におけるミストの発生量を所定値以下にすることができる。しかしながら、図６に示すように、壁体Ｘの寸法がカップ領域Ｒの寸法よりも大きい場合、壁体Ｘの形状を同図のＯａ−Ａａ−Ｂｂを結ぶ曲線形状とし、壁体Ｘの内側にＡｂ−Ｂｂを結ぶ形状の壁体（壁体Ｙの一部分）を配置した二重壁構造すれば、カップ領域Ｒ内に収めることができる壁体形状で、ミストの発生を抑制することができる。
【００４５】
曲線Ａｂ−Ｂｂで示す壁体に代わり、曲線ｃで示される壁体ＺのＡｃ−Ｂｃを結ぶ形状の壁体を用いるようにしても、壁体ＹのＡｂ−Ｂｂの部分の形状の壁体を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
なお、図１では２つの壁体を組み合わせるようにしたが、組み合わされる壁体の数は３つ以上であってもよいことも勿論である。
【００４７】
また、組み合わされる複数の壁体の形状は曲面に限られず、平面であってもよく、要は基板３上におけるミストの発生量が所定値以下になるよう、距離ｄとカップ角度θを適宜設定すればよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基板の板面に対する飛散防止用カップの内周面の角度やその内周面の基板の端縁からの距離を適宜設定することで、基板上に発生するミスト量を低減させることができるから、乾燥処理時に基板が汚染されるのを防止することができる。
【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外略的構成図。
【図２】カップ角度θと距離ｄとの説明図。
【図３】カップ角度θとミストの発生量との関係を示すグラフ。
【図４】距離ｄとミスト発生量との関係を示すグラフ。
【図５】基板上におけるミストの発生を抑制する手段の説明図。
【図６】飛散防止用カップを複数の壁体によって形成する場合、各壁体の形状を設定するための説明図。
【符号の説明】
１…回転テーブル（回転天保持手段）
３…基板
６…供給ノズル（処理液供給手段）
１２…飛散防止用カップ
１３…第１の壁体
１４…第２の壁体

Claims

基板を回転させて処理液で処理するスピン処理装置において、
基板を保持して回転させる回転保持手段と、
上記基板に向けて処理液を供給する処理液供給手段と、
上記回転保持手段に保持された基板の周囲に設けられその内周面で上記基板の端縁から飛散する処理液を受けて反射させる飛散防止用カップとを具備し、
上記飛散防止用カップの内周面は、基板の端縁からの距離が大きくなるにつれて上記処理液を受ける角度が大きくなる曲面に形成されていることを特徴とするスピン処理装置。
基板を回転させて処理液で処理する際に、この基板の周囲を囲むことで、上記基板から飛散する処理液を受けて反射させる飛散防止用カップにおいて、
上記飛散防止用カップの内周面は、基板の端縁からの距離が大きくなるにつれて上記処理液を受ける角度が大きくなる曲面に形成されていることを特徴とする飛散防止用カップ。