JPH09257367A - 基板乾燥装置 - Google Patents

基板乾燥装置

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JPH09257367A
JPH09257367A JP8090477A JP9047796A JPH09257367A JP H09257367 A JPH09257367 A JP H09257367A JP 8090477 A JP8090477 A JP 8090477A JP 9047796 A JP9047796 A JP 9047796A JP H09257367 A JPH09257367 A JP H09257367A
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gripping
substrate drying
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コスト高を招くことなく、基板の両面の清浄
度を維持することができる基板乾燥装置を提供する。 【解決手段】 基板１をほぼ水平に把持する把持部２
と、この把持部２をほぼ水平面内で回転する駆動部３
と、基板１の下側の空間Ｒに清浄な気体を流通させる通
気手段１２，１７，１９，２１が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、ガラ
ス基板、液晶パネル等の高度の清浄度が要求される基板
を、水平に保持して回転させて脱水する基板乾燥装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて半導体基板上の回路の配線が微細化し、配線間
距離もより狭くなりつつある。従って、半導体基板上に
配線間距離よりも大きな微粒子が存在すると、配線がシ
ョートするなどの不具合が生じるため、基板上に残るパ
ーティクルの寸法や量に対する許容限度はますます厳し
いものとなっている。このような事情はマスク等に用い
るガラス基板、或いは液晶パネル等の基板のプロセス処
理においても同様である。
【０００３】例えば、半導体基板のエッチングやイオン
注入に伴うレジスト剥離後に、基板に付着するパーティ
クルや有機物等を薬液で洗浄し、除去した後に純水で濯
ぎ、乾燥する工程を行なう。この乾燥工程は処理の最終
工程であるので、雰囲気中の清浄度も高くすることが望
ましい。このような技術として、特開平４−１００２３
１号には、チャンバー内でウエハを水平回転させながら
上部の吸気孔から気体を吹き付け、下部の排気孔から排
気することによってウエハ表面に均一な層流を形成する
方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウエハを水
平方向に回転すると、ウエハの裏面近傍の流体がその粘
性によりウエハの回転運動に引きずられて回転し、遠心
力によって半径方向外向きの速度成分を持つ気流が生じ
る。このため、チャンバー内に全体として上から下へ向
かう清浄な気体の流れが形成されていても、ウエハ裏面
側に、軸に沿って上昇し、径方向外側に向かい、基板縁
部で下降する局所的な循環流が形成される。このような
循環流は、基板を回転させる回転機構の軸受等から発生
する汚染物質を巻き上げるのでウエハ裏面を汚染する可
能性がある。
【０００５】また、上記のような循環流を防ぐために、
チャンバー内に多量のガスを導入するとガス消費量が莫
大になる。また、窒素ガスのような清浄なガスを多量に
用いると大幅なコスト高になり、一方、コンプレッサで
生成した圧縮気体を用いると、清浄度が低いために却っ
て汚染を招くことになる。本発明は、スピン乾燥法にお
いて、コスト高を招くことなく、基板両面の清浄度を維
持することができる基板乾燥装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、基板をほぼ水平に把持する把持部と、この把持部を
ほぼ水平面内で回転させる駆動部と、上記基板の下側の
空間に清浄な気体を流通させる通気手段が設けられてい
ることを特徴とする基板乾燥装置である。これにより、
例えば駆動部の近傍を通過して上昇する汚れた気体によ
り基板の裏面が汚染されることが防止される。
【０００７】請求項２に記載の発明は、上記通気手段
が、上記把持部及び／又は基板の回転に伴う遠心力を用
いるものであることを特徴とする請求項１に記載の基板
乾燥装置である。これにより、駆動源を別に設けること
なく、スピン乾燥装置自体の機構を利用して基板裏面に
気体を流通させることができる。
【０００８】請求項３に記載の発明は、上記通気手段
が、上記駆動部より離れた位置に開口する気体取入口を
有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板乾
燥装置である。これにより、清浄気体源を別に設けるこ
となく、装置が設置されたチャンバー内の適当な位置か
ら清浄な気体を導入することができる。請求項４に記載
の発明は、上記通気手段が、清浄気体源に連通している
ことを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥装置であ
る。これにより、気体源の圧力を用いて上記空間へ強制
的に気体流通を行わせる。
【０００９】請求項５に記載の発明は、上記把持部に、
上記基板との間に上記空間を形成する遮蔽板が設けられ
ていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載の基板乾燥装置である。遮蔽板により、基板の裏面
の空間が限定され、この部分を清浄雰囲気に保つことが
容易となる。請求項６に記載の発明は、上記遮蔽板が漏
斗状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載
の基板乾燥装置である。これにより、待機時に行なう注
水の際の供給水が中央から抜けるとともに、基板と遮蔽
板の外周部の縁部隙間を狭くして外気の侵入を防ぎ、遮
蔽板の裏面に生じる循環流の整流も行われる。
【００１０】請求項７に記載の発明は、回転軸線に沿っ
て上記空間に気体を供給する気体供給管が設置され、上
記遮蔽板と該気体供給管は微小な隙間を介して接続され
ていることを特徴とする請求項６に記載の基板乾燥装置
である。この隙間は、遮蔽板の回転に支障の無い範囲で
狭く、また屈曲して形成することが望ましい。請求項８
に記載の発明は、上記気体供給管の基端部に、気液分離
部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の
基板乾燥装置である。請求項９に記載の発明は、上記遮
蔽板の傾斜勾配が、上記把持部が基板を把持していない
待機時の低速回転において供給される乾燥防止液を下降
させ、スピン乾燥を行なう時の高速回転においては濯ぎ
液を外方向に向けて飛散させる角度であることを特徴と
する請求項６ないし８のいずれかに記載の基板乾燥装置
である。
【００１１】請求項１０に記載の発明は、上記遮蔽板
に、該遮蔽板の回転により気体を外方に送る凹凸が形成
されていることを特徴とする請求項４ないし９のいずれ
かに記載の基板乾燥装置である。これにより、乾燥装置
の回転駆動装置を用いて積極的に気体を圧送する機構が
形成される。請求項１１に記載の発明は、基板をほぼ水
平に把持する把持部と、この把持部をほぼ水平面内で回
転させる駆動部と、上記基板の下側の空間に清浄な気体
を流通させる通気手段と、上記基板に洗浄液を供給する
ノズルとが設けられていることを特徴とする基板洗浄装
置である。
【００１２】
【実施例】図１乃至図３は、この発明の一実施例の基板
洗浄装置の構成を示すもので、基板（ウエハ）１をほぼ
水平に把持する把持部２と、この把持部２を軸線回りに
水平面内で回転させる駆動部３とを有するいわゆるスピ
ン乾燥装置である。なお、この基板乾燥装置はチャンバ
ー内に配置され、このチャンバーには上部から下部に向
かう清浄な気体の流れが形成されているとともに、基板
１面にリンス水を供給してリンス工程を行なうためのノ
ズルＮと、昇降自在なプロセスカップ（飛散防止部材）
Ｐが設けられている。
【００１３】把持部２は、中央のハブ４から放射状に延
びる複数本のＬ字状の把持アーム５の先端の直立部５ａ
に、基板１の縁部を着脱自在に把持する基板把持機構６
が設けられたいわゆるメカチャック型基板回転機構であ
る。基板把持機構６は、例えば、機械式ラッチやバネ式
チャックから構成されている。ハブ４は、鉛直な軸線に
沿って配置された回転筒７に取り付けられ、この回転筒
７は図示しない軸受装置により回転自在に支持されると
ともに、伝達機構８を介して駆動部３のモータ９に連結
されている。伝達機構８は、図示するようなタイミング
ベルトを用いる方法の他、ギヤ等が考えられる。
【００１４】上記アーム直立部５ａには、基板把持機構
６の下側に遮蔽板取付部１０が設けられ、これには、微
小なテーパを持つ漏斗状の遮蔽板１１が取り付けられ、
基板と遮蔽板１１の間に円板状の空間Ｒを形成してい
る。遮蔽板１１の材質としては、基板１を汚染するおそ
れがなく、成型のしやすいものとする。軽量であること
や、表面が疎水性であることが好ましい。この遮蔽板取
付部１０は、例えば、アーム直立部５ａの基板把持機構
６の下側に形成された取付溝である。
【００１５】一方、回転筒７の内側には、洗浄液と清浄
気体を互いに逆向きに流通させる流路が形成された固定
筒（気体供給管）１２が設けられている。この固定筒１
２はチャンバー内の清浄な気体を基板裏面中央の低圧域
に送り込むためのもので、微小圧力差でも気体がスムー
ズに通過するように、管路抵抗が小さくなるように設計
されている。材質としては、例えば、フッ素樹脂が好適
である。
【００１６】遮蔽板１１の中央には固定筒１２の中に向
けて延びる筒状部１３が設けられ、また、固定筒１２の
上端には遮蔽板１１の底面に沿って延びるフランジ部１
４が形成されている。これにより、固定筒１２と筒状部
１３及び遮蔽板１１とフランジ部の間には、断面がＬ字
状に屈曲する微小な隙間１５が形成されている。この隙
間１５においては、フランジ部１４の回転に伴う遠心力
によって外向きの気流が形成されている。従って、固定
筒１２の外側を上昇した気体が、基板１と遮蔽板１１の
間の空間Ｒに侵入するのが防止される。微小な隙間１５
は、ラビリンス構造にして、より確実に固定筒１２の外
側を上昇してくる気体の侵入を防ぐこともできる。
【００１７】また、固定筒１２の基部には気液分離室１
６が設けられ、この気液分離室１６の側部には気体導入
管１７が、底部には洗浄液を排出する排出管１８が設け
られている。この気体導入管１７は、チャンバー内の駆
動部３から離れた位置に設置した気体取入口１９に開口
しており、これによって、チャンバー内に供給される清
浄な空気を取り入れるようにしている。
【００１８】遮蔽板１１の傾斜角度θは、基板１を把持
してリンスを行なう際の高速回転においては水滴が外側
に飛ばされ、また、基板１が無い状態で遮蔽板１１の乾
燥を防ぐために注水する際の低速回転においては水滴が
漏斗状の壁に沿って下降するような値に設定されてい
る。また、縁部隙間の間隔ｔとしては、スピン乾燥時に
水滴が界面張力に打ち勝って飛び出すことができるよう
な値、例えば、１ｍｍ程度に設定されている。
【００１９】このように遮蔽板１１を漏斗状としたこと
により、待機時に行なう注水の際の供給水が中央から抜
けるだけでなく、基板１と遮蔽板１１の外周部の縁部隙
間ｔを狭くして、外気の侵入を防ぎ、遮蔽板１１の裏面
に生じる循環流の整流も行われる。なお、外周部におい
ては遠心力が大きいので、縁部隙間ｔが狭くても遮蔽板
１１や基板１の下面との界面張力に打ち勝ってリンス水
が外側に飛ばされる。
【００２０】次に、上記のように構成した基板乾燥装置
の作用について説明する。基板１がこの乾燥装置上に無
い待機状態では、把持部２や遮蔽板１１の乾燥を防ぐた
めにノズルＮより注水を行い、把持部２は例えば３０ｒ
ｐｍ程度の低速で回転させる。この回転速度では、遮蔽
板１１に供給された水は遠心力により外方へ飛ばされる
ことなく、漏斗状壁を下降して筒状部１３から固定筒１
２に流入し、気液分離室１６から排出管１８を経て排出
される。
【００２１】エッチングやイオン注入等の処理工程が終
わった基板１を乾燥装置に移送し、メカチャック機構に
より基板把持部２に把持し、プロセスカップＰを上昇さ
せる。ここで、把持部２を例えば３０００ｒｐｍ程度の
高速で回転し、濯ぎのためにノズルＮより基板１上に注
水を行なう。この段階で高圧水や薬液等を基板上に噴射
し、洗浄を行うこともできる。この回転速度では、基板
１に供給された液体は基板１の縁部から遠心力により外
方へ飛ばされ、また、基板１から遮蔽板１１に流れた液
体も、漏斗状壁を伝って下降することなく、縁部から外
方へ飛ばされる。飛散した液体は、プロセスカップＰに
当たって下降して排出される。
【００２２】所定時間の濯ぎが終わった後にノズルＮか
らの注水を止め、把持部２の高速回転を続けてスピン乾
燥を行なう。この高速回転によって、基板１と遮蔽板１
１の間の空間Ｒの気体が基板１と遮蔽板１１の回転に伴
う遠心力により径方向外側へ移動する。これにより、気
体取入口１９から気体供給管１７、気水分離室１６、固
定筒１２、基板１と遮蔽板１１の間の空間Ｒを通り、該
空間Ｒの縁部の隙間からチャンバー内へ流れる気体の流
通経路が形成される。
【００２３】ここにおいて、気体取入口１９は、駆動部
３、すなわち、モータ９、タイミングベルト８、軸受等
の機械的摩擦がある箇所から離れた位置、特にこの例で
は基板１よりも高い位置に開口しているので、流通経路
には常に清浄な気体が供給される。たとえ、固定筒１２
の外側を上昇する循環流れが形成されたとしても、この
流れが基板１の裏面の空間Ｒに入ることが防止される。
【００２４】なお、空間Ｒへの逆流防止作用を強めるた
めに、図４に示すように、遮蔽板１１の上面に螺旋状又
は放射状に延びる羽根２０や溝を設けて強制的に清浄な
気体の流れを形成することもできる。また、上記におい
ては、基板１及び遮蔽板１１の回転を利用して、気体を
基板１の下側空間Ｒへ供給するようにしているが、図５
に示すように、チャンバーへの気体供給源２１から流量
調整弁２２等を介して気体供給管１７に導くようにして
もよく、また、別の気体源から別の駆動源によって気体
を流通させるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、例えば駆動部の近傍を通過して上昇する汚れた気体
により基板の裏面が汚染されることが防止される。スピ
ン乾燥装置自体の回転駆動機構を利用すれば、駆動源を
別に設けることなく、基板裏面に気体を流通させること
ができる。そして、装置が設置されたチャンバー内の適
当な位置に気体取入口を開口させることにより、清浄気
体源を別に設けることなく、チャンバー内に供給される
気体を用いて上記効果を得ることができる。従って、コ
ストを大幅に上昇させることなしに清浄な基板の乾燥を
行なうことができる実用的な基板乾燥装置を提供するこ
とができる。また、清浄気体源を別に設けて、基板の裏
面空間に清浄気体を強制的に流通させて基板の汚染を積
極的に防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の基板乾燥装置を模式的に
示す図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】同じく斜視図である。
【図４】この発明の基板乾燥装置の遮蔽板の他の実施例
を示す斜視図である。
【図５】この発明の基板乾燥装置のさらに他の実施例を
示す図である。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 把持部 ３ 駆動部 ６ 基板把持機構 ７ 回転筒 ８ 伝達機構 ９ モータ １１ 遮蔽板 １２ 固定筒（気体供給管） １５ 隙間 １６ 気液分離室 １９ 気体取入口 ２０ 羽根 ２１ 清浄気体源

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板をほぼ水平に把持する把持部と、こ
    の把持部をほぼ水平面内で回転させる駆動部と、上記基
    板の下側の空間に清浄な気体を流通させる通気手段が設
    けられていることを特徴とする基板乾燥装置。
  2. 【請求項２】 上記通気手段は、上記把持部及び／又は
    基板の回転に伴う遠心力を用いるものであることを特徴
    とする請求項１に記載の基板乾燥装置。
  3. 【請求項３】 上記通気手段は、上記駆動部より離れた
    位置に開口する気体取入口を有することを特徴とする請
    求項１又は２に記載の基板乾燥装置。
  4. 【請求項４】 上記通気手段は、清浄気体源に連通して
    いることを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥装置。
  5. 【請求項５】 上記把持部には、上記基板との間に上記
    空間を形成する遮蔽板が設けられていることを特徴とす
    る請求項１ないし４のいずれかに記載の基板乾燥装置。
  6. 【請求項６】 上記遮蔽板は漏斗状に形成されているこ
    とを特徴とする請求項５に記載の基板乾燥装置。
  7. 【請求項７】 回転軸線に沿って上記空間に気体を供給
    する気体供給管が設置され、上記遮蔽板と該気体供給管
    は微小な隙間を介して接続されていることを特徴とする
    請求項６に記載の基板乾燥装置。
  8. 【請求項８】 上記気体供給管の基端部には、気液分離
    室が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の
    基板乾燥装置。
  9. 【請求項９】 上記遮蔽板の傾斜勾配は、上記把持部が
    基板を把持していない待機時の低速回転において供給さ
    れる乾燥防止液を下降させ、スピン乾燥を行なう時の高
    速回転においては濯ぎ液を外方向に向けて飛散させる角
    度であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか
    に記載の基板乾燥装置。
  10. 【請求項１０】 上記遮蔽板には、該遮蔽板の回転によ
    り気体を外方に送る凹凸が形成されていることを特徴と
    する請求項４ないし９のいずれかに記載の基板乾燥装
    置。
  11. 【請求項１１】 基板をほぼ水平に把持する把持部と、
    この把持部をほぼ水平面内で回転させる駆動部と、上記
    基板の下側の空間に清浄な気体を流通させる通気手段
    と、上記基板に洗浄液を供給するノズルとが設けられて
    いることを特徴とする基板洗浄装置。
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