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技術 基板のスピン処理方法及び処理装置

出願人 芝浦メカトロニクス株式会社
発明者 菊池勉
出願日 2003年1月21日 (17年11ヶ月経過) 出願番号 2003-012167
公開日 2004年8月12日 (16年4ヶ月経過) 公開番号 2004-228205
状態 未査定
技術分野 固体の乾燥 洗浄、機械加工 半導体の洗浄、乾燥
主要キーワード 高速回転速度 低速回転速度 嵌入固定 チャック力 カップ体 カップ体内 上下駆動機構 付着残留
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年8月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

この発明は半導体ウエハ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。

概要

背景

たとえば液晶表示装置半導体装置の製造工程においては、矩形状のガラス基板半導体ウエハなどの基板回路パタ−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。

概要

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。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

基板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。

技術分野

0001

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

たとえば液晶表示装置半導体装置の製造工程においては、矩形状のガラス基板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。

背景技術

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

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。

発明が解決しようとする課題

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

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
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。

課題を解決するための手段

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

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。

発明を実施するための最良の形態

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。

発明の効果

0051

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。

図面の簡単な説明

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)。

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