JP2001135610A - 基板処理装置及び運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理基板の母材にダメージを与えることな
く、被処理基板の表面にウォータマークが形成されるこ
となく、速やかに洗浄・乾燥処理ができ、且つパーティ
クル等が発生することなくクリーンな状態を維持できる
基板乾燥装置及び運転方法を提供すること。 【解決手段】 被処理基板１を支持する基板支持機構
（スライドテーブル２、チャック機構３）、該基板支持
機構で支持された被処理基板１の表面に対向して配置さ
れた回転羽根車４、該回転羽根車４の略中央部に少なく
とも１個のノズル１４を設け、回転羽根車４を回転する
ことにより、ノズル１４を通し該回転羽根車４の中央部
から外周に向かって流れる気流を発生させ、基板支持機
構により静止状態で支持された被処理基板の表面を乾燥
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板や半導
体ウエハ等の機械的強度の低い基板の洗浄・乾燥処理を
行うのに好適な基板処理装置及びその運転方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハや光ディスク等の洗浄工程
後に行う乾燥手法としては、大きく分けて次の２種類が
ある。一つ目は、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等
の薬品類を利用する手法、二つ目は、被乾燥物を高速回
転させ、その遠心力で液滴を飛散させる手法である。ま
た、それぞれの手法に真空を組合せた手法が盛んに開発
され、使用されている。しかしながらこれらの手法にも
それぞれ下記のような問題がある。

【０００３】ＩＰＡ等の薬品類を利用する乾燥方法は、
可燃性の薬品であるため、安全管理上のコストが高い。
また、環境汚染につながる可能性もある。

【０００４】高速回転による乾燥方法は、乾燥物を高速
回転するため、被乾燥物へ遠心力や回転加速・減速時に
ねじれ応力などが作用し、被乾燥物の母材そのものにダ
メージが発生し、歩留まりが低下する要因となる。ま
た、乾燥過程での水滴と被処理基板の接触部に被処理基
板の母材が溶出しリング凸状の痕跡、即ちウォータマー
クが形成されるという問題があった。

【０００５】また、図１に示すように、被処理基板（被
乾燥物）１０１を静止させ、対向する面に回転羽根車１
０２を設置し、該回転羽根車１０２の回転によって被処
理基板１０１の表面を乾燥させようとする考えもある
が、実用化されていない。その理由は、回転羽根車１０
２の表面には、外側に向かった流れが生じるが、そのた
め、回転羽根車１０２の中心部が負圧化し、被処理基板
１０１の表面側に矢印Ａに示すような二次流れが発生
し、その結果、被処理基板１０１表面の中心部に水滴１
０３が残り易くなるからと考えられる。

【０００６】また、回転羽根車１０２を回転させるモー
タ１０４の回転軸１０５は転がり軸受１０６、１０７で
支持されているため、クリーンな環境で使用可能なグリ
ース潤滑ではＤＮ値（軸受径ｍｍ×回転数ｒｐｍ）の上
限値が低く回転軸１０５を中空軸化しにくい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、被処理基板の母材にダメージを与
えることなく、被処理基板の表面にウォータマークが形
成されることなく、速やかに洗浄・乾燥処理ができ、且
つパーティクル等が発生することなくクリーンな状態を
維持できる基板処理装置及び運転方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、被処理基板を支持する基板支
持機構、該基板支持機構で支持された被処理基板の表面
に対向して配置された回転羽根車、該回転羽根車の略中
央部に少なくとも１個のノズルを設け、回転羽根車を回
転することにより、ノズルを通し該羽根車中央部から外
周に向かって流れる気流を発生させ、基板支持機構によ
り静止状態で支持された被処理基板の表面を乾燥させる
ことを特徴とする。

【０００９】上記のように回転羽根車を回転させること
により、該回転羽根車の中央部に設けられたノズルから
流入する気体は、基板支持機構により静止状態で支持さ
れた被処理基板の表面に沿って流れる気流となり、外周
方向に向かって流れるから、この気流によって被処理基
板の乾燥面が効率よく乾燥される。しかも回転羽根車の
回転により、ノズルを通して気体が回転羽根車と被処理
基板の間に流れ込むから、羽根中心部が負圧化すること
なく、被処理基板表面の中心部に水滴が残ることなく、
速やかに乾燥させることができる。また、被処理基板は
静止状態にあるので、被処理基板に応力が作用すること
がない。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の基板処理装置において、回転羽根車は中空の回
転軸に取り付けられ、該回転軸の中空はノズルに連通
し、該中空内に純水を供給する純水供給ポート又は清浄
なガスを供給する清浄ガス供給ポートのいずれか一方又
は両方を設けたことを特徴とする。

【００１１】上記のように回転軸の中空内に純水供給ポ
ート又は清浄ガス供給ポートのいずれか一方又は双方を
設けたので、ノズルを通し被処理基板の中央部に純水や
清浄ガスが供給でき、後に詳述するように被処理基板の
洗浄・乾燥処理に好適である。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の基板処理装置において、回転羽根車は駆
動モータの回転軸に接続され、該駆動モータは磁気軸受
で支持されていることを特徴とする。

【００１３】上記のように駆動モータの回転軸を磁気軸
受で磁気浮上支持するので、パーティクルが発生する恐
れが無く、クリーンな環境で使用することができる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
又は２又は３に記載の基板処理装置において、回転羽根
車はその被処理基板に対向する面が平坦面であることを
特徴とする。

【００１５】上記のように回転羽根車の被処理基板に対
向する面を平坦にすることにより、羽根効率は低下する
が、回転羽根車の被処理基板に対向する面を該被処理基
板に極力接近させることができ、被処理基板の表面に極
めて接近した位置に気流を発生させることができるか
ら、被処理基板表面を効率よく乾燥させることができ
る。

【００１６】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
又は２又は３又は４に記載の基板処理装置において、回
転羽根車は、被処理基板外径より少し外側まで平坦面で
あり、その外側に羽根構造を有することを特徴とする。

【００１７】上記のように回転羽根車を被処理基板外径
より少し外側まで平坦面とし、その外側に羽根構造を配
置することにより、該平坦面を被処理基板に接近して配
置でき、羽根車中央部のノズルからの気流は外側の羽根
構造に吸引されるように、中央部から被処理基板の表面
に接近して外周方向に流れるので、被処理基板はこの気
流により効率よく乾燥される。

【００１８】また、請求項６に記載の発明は、被処理基
板を支持する基板支持機構、中空の回転軸に取り付けら
れ該基板支持機構で支持された被処理基板の表面に対向
して配置された回転羽根車、該回転羽根車の略中央部に
該回転軸の中空に連通する少なくとも１個のノズルを設
け、該回転軸の中空内に純水を供給する純水供給ポート
と清浄なガスを供給する清浄ガス供給ポートを設けた基
板処理装置の運転方法であって、回転羽根車と被処理基
板の間に純水を充填して純水層を形成するとともに純水
供給ポートからノズルを通して純水の供給を継続し、被
処理基板上で中心から外周に向かう純水の流れを形成す
る過程と、回転羽根車を所定回転数で回転させる純水層
の純水を外向に飛ばすとともに被処理基板の中央部にノ
ズルを通して純水を供給し続ける過程と、回転羽根車を
所定回転数以上で回転させ清浄ガスポートからノズルを
通して清浄ガスを供給するとともに純水の供給を停止す
る過程とからなることを特徴とする。

【００１９】上記のように回転羽根車と被処理基板の間
に純水層を形成した後、回転羽根車を回転することによ
り、純水が外向に飛ぶがノズルから純水を供給し続ける
ので、被処理基板表面には清浄な純水が順次供給される
ことになり、被処理基板から純水中に溶出する物質の純
水中の濃度は極めて低く維持される。また、回転羽根車
を高速回転させ、清浄ガスを供給するとともに、純水の
供給を停止することにより、被処理基板面にある純水層
を速やかに外方向に飛ばすことができる。その結果、被
処理基板面は速やかに乾燥するとともに、純水中の被処
理基板からの溶出濃度も極めて低いため、ウォータマー
クが現れない。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図２は本発明に係る基板処理装
置の概略構成を示す図である。同図において、１はガラ
ス基板等の被処理基板であり、該被処理基板１はスライ
ドテーブル２に設けられた負圧チャック機構等のチャッ
ク機構３で保持されている。４は被処理基板１の上面
（処理面）に対向して配置された回転羽根車であり、該
回転羽根車４は回転軸５の下端に固定されている。該ス
ライドテーブル２は場合によっては偏心回転もしくはス
ライド運動をする場合も適宜選択される。

【００２１】回転軸５は上下二つのラジアル磁気軸受
６、７とアキシャル磁気軸受８により磁気浮上支持され
るようになっている。９は回転羽根車４を回転させるた
めの駆動モータである。１０は固定されたステータであ
り、該ステータ１０の中央部には回転軸５が貫通配置さ
れている。回転軸５の外周には、ラジアル磁気軸受６、
７の軸受ターゲット６ａ、７ａ及び駆動モータ９のモー
タロータ９ａが固着され、更にアキシャル磁気軸受８の
軸受ターゲット８ａが固着されている。

【００２２】また、ステータ１０の軸受ターゲット６
ａ、７ａに対向する面にはラジアル磁気軸受６、７の電
磁石６ｂ、７ｂが固着され、モータロータ９ａに対向す
る面にはモータステータ９ｂが固着され、更に軸受ター
ゲット８ａに対向する面にはアキシャル磁気軸受８の上
下一対の電磁石８ｂ、８ｃが固着されている。回転軸５
のアキシャル方向の変位はアキシャル変位センサ１１で
検出され、ラジアル方向の変位は上下に配置されたラジ
アル変位センサ１２、１３で検出されるようになってい
る。

【００２３】上記各変位センサの出力は図示しない制御
回路に入力され、該制御回路でラジアル磁気軸受６、７
の電磁石６ｂ、７ｂ、アキシャル磁気軸受８の電磁石８
ｂ、８ｃに通電する電流を制御して回転軸５を所定位置
に浮上制御するようになっている。

【００２４】回転軸５の中空５ａはパイプ状であり、回
転羽根車４の中心部にはノズル１４が設けられている。
このノズル１４は図では１個であるが、１個に限定され
るものではなく複数、即ち、少なくとも１個であればよ
い。また、ノズル１４の径も適宜設定する。該ノズル１
４は回転軸５の中空５ａと連通している。回転羽根車４
を回転することにより、該中空５ａに供給された気体
（例えば乾燥空気）は矢印Ｂに示すように、該ノズル１
４を通って回転羽根車４の中心部から被処理基板１の表
面を通って外周方向に流れる気流となる。なお、本回転
羽根車４の下面（被処理基板１に対向する面）は平坦な
面である。

【００２５】図３は回転羽根車の構成例を示す図であ
る。図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）及び（ｃ）はそれ
ぞれ回転羽根車の羽根高さと被処理基板との間隙を示す
図である。ここでは回転羽根車４は羽根４ａを有し、中
央部にノズル１４を設けると共に回転軸５の中心部を中
空５ａとして、回転羽根車４を回転させることにより、
中空部５ａに供給された気体がノズル１４を通って流
れ、中央部の負圧を解消する。

【００２６】羽根４ａの高さｈは、図３（ｃ）に示すよ
うに羽根４ａの先端と処理基板１の間の間隙ｗより小さ
い方が好ましい。その理由は、風量を増加させるために
羽根４ａの高さｈを大きくすることが良いことが知られ
ているが、そのために一般に羽根４ａの高さｈをある程
度の値、即ち羽根４ａの高さｈを間隙ｗより大きくして
しまうと、被処理基板１と回転羽根車４の空間は広くな
り、回転羽根車４の表面に発生する境界層流れは、結果
的に被処理基板１から離れてしまうことになる。

【００２７】また、広くなった空間の静止側である被処
理基板１上に回転軸５の中心に向かう流れが発生してし
まい液滴が被処理基板１の中心部に残存してしまう。こ
の回転軸５の中心へ向かう流れが発生する理由は、風量
が増加した分中心部に補充する流れとして発生する。ノ
ズル１４で補充する分もあるが、補充のための流れ抵抗
として考えると、被処理基板１表面側の方が流路断面積
が大きく取れるため、被処理基板１表面の内向きの流れ
（二次流れ）が発生し易くなるからである。

【００２８】よって、図３のようにラジアル羽根形状の
回転羽根車４を使用する場合でも、図３（ｂ）に示すよ
うにｈ≫ｗとするよりも、図３（ｃ）に示すようにｈ≦
ｗとした方が良い。むやみに被処理基板１面の対向する
羽根４ａの高さｈを高くすることは逆効果となる。

【００２９】図４は回転羽根車の構成例を示す図であ
る。図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は回転羽根車４を
被処理基板１の側から見た図である。回転羽根車４は外
周部に所定の間隔で多数の羽根４ａを配設し、該羽根４
ａの内側は平坦な円板状となっている。ここで、被処理
基板１と回転羽根車４の関係は、被処理基板１の外径を
Ｄ１、回転羽根車４の羽根４ａの内径をＤ２とすると、
Ｄ１＜Ｄ２となるように設定する。回転羽根車４を上記
構成とすることにより、回転羽根車４を回転させると、
回転軸５の中空５ａに供給された気体は矢印Ｂに示すよ
うに、中央部に配置されたノズル１４を通って回転する
羽根４ａに吸込まれるような気流となって、回転羽根車
４と被処理基板１の間を外周方向に流れる。これにより
回転羽根車４の中心部が負圧化することなく、被処理基
板１の表面を効率良く乾燥させる。

【００３０】回転軸５の中空５ａの内径は、流路抵抗を
低減するため、大きいほうが好ましい。回転羽根車４の
回転数が上がるほど、風量が大きくなり、回転羽根車４
の中心部の負圧が大きくなるから、ノズル１４から流入
する気体の流量を増やす必要がある。回転軸５の支持は
転がり軸受でもよいが、中空化に伴い、軸受部の径が大
きくなる。その結果、寿命の低下や潤滑剤の飛散による
被処理基板１の汚染などの問題が発生し易い。よって、
軸受部には磁気軸受が最適である。

【００３１】例えば、被処理基板１の外径が３００ｍｍ
で、回転羽根車４の径が３００ｍｍ＋αである時、回転
軸径が１／３の約１００ｍｍであった場合、回転数１
２，０００ｒｐｍの時のＤＮ値は１，２００，０００と
なる。高性能ガスタービンの潤滑機構を備えた転がり軸
受の場合でも１，０００，０００が限界である。このよ
うに磁気軸受は必要な要素となる。

【００３２】図５は回転羽根車の他の構成例を示す図
で、図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は回転羽根車４を
被処理基板１の側から見た図である。回転羽根車４の底
面外周部には所定の間隔で羽根溝４ｂが形成されてい
る。被処理基板１と回転羽根車４の関係は、被処理基板
１の外径をＤ１、回転羽根車４の羽根溝４ｂの内径をＤ
２とすると、Ｄ１＜Ｄ２となるように設定する。回転羽
根車４をこのように構成することにより、回転羽根車４
を回転させると、回転軸５の中空５ａに供給された気体
は矢印Ｂに示すように、中央部に配置されたノズル１４
を通って回転する羽根溝４ｂに吸込まれるように外周方
向に流れる気流となって、被処理基板１の表面に沿って
流れるから、回転羽根車４の中心部を負圧にすることな
く、被処理基板１の表面に接近して流れる。これにより
被処理基板１の表面は効率よく乾燥される。

【００３３】図６は回転羽根車の他の構成例を示す図
で、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は回転羽根車４を
上から見た図である。回転羽根車４の上面外周部には所
定の間隔で溝４ｃが形成されている。回転羽根車４を回
転させると、回転羽根車４の上面の溝４ｃにより矢印Ｃ
に示すような回転軸５の近傍から回転羽根車４の上面を
通って外周方向に流れる気流が発生する。また、回転羽
根車４の回転により、回転軸５の中空５ａに供給された
気体は矢印Ｂに示すように、中央部に配置されたノズル
１４を通って回転羽根車４の底面に沿って外周方向に流
れる気流が発生する。そして矢印Ｃに示す気流は矢印Ｂ
に示す底面に沿って流れる気流を助長させる作用を有す
るから、矢印Ｂに示す気流により、被処理基板１の表面
は効率よく乾燥される。

【００３４】なお、上記例では被処理基板１の外径Ｄ１
と回転羽根車４の平坦面の外径Ｄ２（図４に示す例では
回転羽根車４の羽根４ａの内径Ｄ２、図５に示す例では
回転羽根車の羽根溝４ｂの内径Ｄ２、図６に示す例では
回転羽根車４の外径Ｄ２）の関係をＤ１＜Ｄ２とした
が、図７に示すように、回転羽根車の外径Ｄ２とスライ
ドテーブル２の外径Ｄ３の関係をＤ２≦Ｄ３としてもよ
い。

【００３５】図７に示す基板処理装置では、被処理基板
１の表面とスライドテーブル２の表面が略同一面になる
ように、被処理基板１をスライドテーブル２にチャック
機構（真空チャック機構）３を介して装着している。こ
の状態でスライドテーブル２の外径Ｄ３を回転羽根車４
の外径Ｄ２以上（Ｄ２≦Ｄ３）としている。なお、回転
羽根車４の被処理基板１に対向する面は平坦としてい
る。

【００３６】上記のように被処理基板１の表面とスライ
ドテーブル２の表面とを略同一面にし、且つスライドテ
ーブル２の外径Ｄ３を回転羽根車４の外径Ｄ２以上（Ｄ
２≦Ｄ３）とし、回転軸５を介して回転羽根車４を回転
させることにより、回転羽根車４とスライドテーブルの
間に発生する気流（矢印Ｂ方向の気体の流れ）は均一と
なるので、均一の処理効果が得られる。

【００３７】回転羽根車の形状は上記例に限定されるも
のではなく、図８に示すように回転羽根車４の底面に放
射線状に凹状の溝４ｄを形成してもよい。図８（ａ）は
断面図、図８（ｂ）は底面図、図８（ｃ）は一部側面図
である。また、この場合もノズル１４の数は１個に限定
されるものではなく、図９に示すように、複数個（図で
は９個）であってもよい。なお、図９（ａ）は断面図、
図９（ｂ）は底面図、図９（ｃ）は一部側面図である。

【００３８】図１０は本発明に係る基板処理装置の構成
を示す図である。本基板処理装置が図３に示す構成の基
板処理と異なる点は、回転軸５の中空５ａ内に純水を供
給する純水供給ポート１５とＮ₂ガス等の清浄なガスを
供給する清浄ガス供給ポート１６が設けられ、更に回転
羽根車４と被処理基板１の間に純水を充填するための純
水供給ノズル１７を設けた点である。

【００３９】次に、上記構成の基板処理装置の運転方法
を説明する。スライドテーブル２上に被処理基板１をチ
ャック機構３で保持させた後、被処理基板１を回転羽根
車の真下に配置する。この状態で純水を純水供給ポート
１５又は純水供給ノズル１７、若しくは純水供給ポート
１５と純水供給ノズル１７により供給し、被処理基板１
と回転羽根車４の間の隙間に純水を充填する。これによ
り表面張力により該隙間に純水層が形成される。

【００４０】純水供給ポート１５より純水の供給を続
け、ノズル１４を通して、被処理基板１と回転羽根車４
の間の隙間に純水を供給し続ける。これにより被処理基
板１の面上では中心から外周に向かう純水の流れが形成
される。この状態で回転羽根車４の回転を開始する。こ
の回転により、被処理基板１と回転羽根車４の間の純水
は外向きに流れるので、更に純水供給ポート１５から純
水を供給して補充する。これにより被処理基板１の表面
には清浄な純水が順次供給されることになる。この結
果、被処理基板面から純水中へ溶出する物質（例えば、
被処理基板がシリコンウエハであればＳｉ）の純水中の
濃度は常に極めて低い値に維持される。

【００４１】ある程度の回転数（例えば３０〜３，００
０ｒｐｍ）若しくは、かなりの高速回転数（例えば、１
０，０００ｒｐｍ）で運転中において、清浄ガス供給ポ
ート１６から清浄ガスの供給を開始し、純水供給ポート
１５からの純水の供給を停止する。回転羽根車４をある
程度の低回転数で運転し上記操作をするならば、切換え
と略同時に回転数を上昇させる。ここで、回転羽根車４
の回転数をいくらで切換えるかは、純水消費問題やプロ
セス効果等から選定すればよく、重要なのは、回転する
回転羽根車４によって該回転羽根車４と被処理基板１と
の間にある純水の流れを高めておき、清浄ガスに切換え
ることである。

【００４２】被処理基板１の面上に清浄ガスが到達した
時には、被処理基板１面上の純水は十分な流速（十分高
速の回転数）に達している。そのため、速やかに純水層
を飛ばすことができる。その結果、被処理基板１の面は
速やかに乾燥する。また、純水中の被処理基板１から溶
出する物質の濃度も極めて低いため、ウォータマークと
称される乾燥過程での水滴が被処理基板１と接触した部
分にリング状の凸状痕が残らない。

【００４３】図１０に示す基板処理装置で上記のような
運転を行うことにより、ウォータマークの無い洗浄（リ
ンス）・乾燥処理を被処理基板１を回転させないで行う
ことができる。即ち、被処理基板１にやさしい洗浄・乾
燥処理を行うことができる。また、乾燥させるためにイ
ソ・プロピル・アルコール（ＩＰＡ）等の可燃性薬品を
使用しないので装置を防爆構造とする必要が無い。ま
た、上記運転方法は、回転羽根車を回転停止状態から急
加速するものでないから、モータ出力も小さくて済むた
め、基板処理装置がコンパクト化でき、低コスト化しや
すくなる。

【００４４】現在、基板回転式の基板洗浄・乾燥装置に
おいて、数ミクロン、数１／１０ミクロン径のウォータ
マークを無くすることが課題となっている。以下、ある
仮定のもとに基板回転によって水滴に作用する力と水滴
の付着力とを水滴径で整理し、基板回転方式の基板洗浄
・乾燥装置の次世代仕様を推測し、問題点をあげ、その
結果、本発明に係る基板静止方式の基板処理（洗浄・乾
燥）装置が優れたものであることを説明する。

【００４５】基板を回転させながら洗浄・乾燥処理する
基板回転方式の乾燥原理は、水滴に作用する遠心力で水
滴を飛散させることにある。基板中心部に付着した水滴
は基板の回転によって発生する基板に平行な気流による
流体力である程度の半径位置まで移動し、遠心力によっ
て飛ばされる。この時、気流によって水滴やパーティク
ルが基板へ再付着することを防止するため、気流の制御
が必要となる。その一つの方法として、ドライ窒素ガス
供給と真空引き併用方法がある。

【００４６】図１１は水滴粒径に対する付着方力傾向と
回転による界面せん断応力の計算結果を示す図である。
本計算は被処理基板の中心から半径方向に１５０ｍｍ離
れた位置における水滴粒子を対象としている。図１１に
おいて、縦軸に界面せん断応力（計算結果の各力を半球
水滴の底面積で割って応力の単位としたもの）を示し、
横軸に水滴粒径を示す。回転によって水滴に作用する力
は、遠心力と流体力であり、τｐは流体力による界面せ
ん断応力（τｐ＝Ｆｐ／Ｓ、但し、Ｆｐは流体力、Ｓは
水滴の付着面積）、τｃは遠心力による界面せん断応力
（τｃ＝Ｆｃ／Ｓ、但しＦｃは遠心力）を示す。ここで
水滴は半球形であると仮定している。

【００４７】計測結果を統計整理すると、課題となるウ
ォータマークには２種類の集団が確認できる。第１の集
団は径が約２０ミクロンを中心とする集団、第２の集団
は径が約０．７ミクロンを中心とした集団である。流体
力による界面せん断応力τｐは水滴径に依らず一定で、
付着応力は水滴径が小さいもの程大きくなる。また、第
２の集団の０．７ミクロンの水滴は現在の基板回転方式
の原理で飛ばすために必要となる装置の回転数仕様は、
約４０，０００ｒｐｍ以上必要である。流体力を主力と
して飛ばすならば、約１２，０００ｒｐｍ以上である。

【００４８】現在のバッチ式基板回転乾燥装置におい
て、４０，０００ｒｐｍ以上の回転数に、瞬時に被処理
基板を回転させると被処理基板の破損を招く。枚葉式基
板回転方式にしても、１２インチウエハの外周速度は約
６３０ｍ／秒であるので、応力的に困難である。主とす
る作用力を流体力としても、１２インチウエハでは外周
速度約１９０ｍ／秒になるのでウエハは破損し易い。従
って、被処理基板を回転しない方式の基板洗浄・乾燥処
理装置の開発が必須となる。

【００４９】被処理基板を静止した状態で乾燥する装置
として、図１２に示すように被処理基板１をスライドテ
ーブル２上に静止させておき、被処理基板１にフラット
ノズル１８から清浄なガスを一様に供給して被処理基板
１を乾燥させる乾燥装置が考えられる。フラットノズル
１８は内部にガス供給路１８ａと該排気路１８ｂを有
し、ガス供給路１８ａを通ってその先端から被処理基板
１に吹きつけたガスを排気路１８ｂの先端で吸引し、排
気路１８ｂを通して排出する。なお、図１２（ａ）は平
面図、図１２（ｂ）は側面図である。

【００５０】フラットノズル１８は矢印Ａに示すよう
に、被処理基板Ａの径方向に移動するようになってい
る。このような構成の乾燥装置を用いて被処理基板１を
乾燥させた場合、被処理基板１にはその面に垂直成分を
持った流体力が作用する。即ち、被処理基板１に衝撃的
に押す力が作用する。また、水滴やパーティクルの付着
を防止するためには工夫する必要がある。これに比べて
本発明に係る基板処理装置では、回転羽根車４が被処理
基板１に対向し回転羽根車４の回転で水滴やパーティク
ルを飛ばすため、水滴やパーティクルの再付着の確率が
極めて少ない。

【００５１】また、図１２に示す構成の乾燥装置におい
ては、被処理基板１の全面を速やかに乾燥させることが
難しい。これに対して、本発明に係る基板処理装置は、
一見上記のように清浄ガスを被処理基板に吹き付けて乾
燥させる形式と同じように見えるが、達成できるプロセ
ス性能は格段に優れている。

【００５２】また、本発明に係る基板処理装置は枚葉式
に限定されるものではなく、図１３に示すように、スラ
イドテーブル２の上面に複数枚の処理基板１を装着し、
該複数の被処理基板１に対向して回転羽根車４を対向し
て配置し、上記のように運転して、洗浄・乾燥処理して
複数枚の被処理基板を同時に処理するようにしても良
い。なお、この場合も、図１０に示すように、回転軸５
の中空５ａ内に純水供給ポート１５と清浄ガス供給ポー
ト１６を設け、更に回転羽根車４と被処理基板１の間に
純水を充填するための純水供給ノズル１７を設け、図１
０の基板処理装置で説明したような運転方法を実行して
もよい。なお、図１３（ａ）は基板処理装置の断面構成
例、図１３（ｂ）はスライドテーブルの一部平面図であ
る。

【００５３】なお、上記実施形態例では、被処理基板１
として半導体ウエハ等の円板状の基板を予定している
が、本発明に係る基板処理装置で乾燥対象とする被処理
基板は円板に限定されるものではない。また、ノズル１
４を通して流す気体は乾燥空気の他Ａｒ、Ｎ₂、Ｈｅ等
の不活性ガスを用いることもできる。また、回転軸５の
中空５ａの上方に薬液洗浄液等の洗浄液を供給する洗浄
液供給ポートを設け、洗浄処理と乾燥処理を連続的に実
施する装置とすることも可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上、説明したように請求項１に記載の
発明によれば、回転羽根車を回転させることにより、該
回転羽根車の中央部に設けたノズルから流入する気体
は、基板支持機構により静止状態で支持された被処理基
板の表面に沿って流れる気流となり、外周方向に向かっ
て流れるから、下記のような優れた効果が得られる。

【００５５】（１）この気流によって被処理基板の表面
が効率よく乾燥する。しかも回転羽根車の回転により、
ノズルを通して気体が回転羽根車と被処理基板の間に流
れ込むから、羽根中心部が負圧化することによる、基板
表面に外側から内側への二次流れを防止でき、被処理基
板表面の中心部に水滴が残ることなく速やかに乾燥させ
ることができる。

【００５６】（２）また、被処理基板は静止状態にある
ので、被処理基板に応力が作用することなく、被処理基
板の母材にダメージを与える恐れもない。

【００５７】請求項２に記載の発明によれば、回転軸の
中空内に純水供給ポート又は清浄ガス供給ポートのいず
れか一方又は双方を設けたので、ノズルを通し被処理基
板の中央部に純水や清浄ガスが供給でき、適切な被処理
基板の洗浄・乾燥処理を行うことができる。

【００５８】請求項３に記載の発明によれば、駆動モー
タの回転軸を磁気軸受で磁気浮上支持するので、パーテ
ィクルの発生の恐れが無く、クリーンな環境で使用する
ことができる。

【００５９】請求項４に記載の発明によれば、回転羽根
車の被処理基板に対向する面を平坦にすることにより、
羽根効率は低下するが、回転羽根車の被処理基板に対向
する面を該被処理基板に極力接近させることができ、被
処理基板の表面に極めて接近した位置に気流を発生させ
ることができるから、被処理基板表面を効率よく乾燥さ
せることができる。

【００６０】請求項５に記載の発明によれば、回転羽根
車を被処理基板外径より少し外側まで平坦面とし、その
外側に羽根構造を設けることにより、被処理基板の表面
に沿って流れる気流は外側の羽根構造により吸引される
ように速い流速で流れ、被処理基板の表面を効率よく乾
燥させることができる。

【００６１】請求項６に記載の発明によれば、回転羽根
車と被処理基板の間に純水層を形成した後、回転羽根車
を回転することにより、純水が外向に飛ぶがノズルから
純水を供給し続けるので、被処理基板表面には清浄な純
水が順次供給されることになり、被処理基板から純水中
に溶出する物質の純水中の濃度は極めて低く維持され、
回転羽根車を高速回転させ、清浄ガスを供給するととも
に、純水の供給を停止することにより、被処理基板面に
ある純水層を速やかに外方向に飛ばすことができる。そ
の結果、被処理基板面は速やかに乾燥するとともに、純
水中の被処理基板からの溶出濃度も極めて低いため、ウ
ォータマークが現れない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の基板処理装置の構成例を示す図である。

【図２】本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す図
である。

【図３】本発明に係る基板処理装置の回転羽根部分を示
す図で、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）及び（ｃ）は
それぞれ側面の一部を示す図である。

【図４】本発明に係る基板処理装置の回転羽根車の構成
例を示す図で、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は回転
羽根車を被処理基板の側から見た図である。

【図５】本発明に係る基板処理装置の回転羽根車の構成
例を示す図で、図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は回転
羽根車を被処理基板の側から見た図である。

【図６】本発明に係る基板処理装置の回転羽根車の構成
例を示す図で、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は回転
羽根車を上から見た図である。

【図７】本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す図
である。

【図８】本発明に係る基板処理装置の回転羽根車の構成
例を示す図で、図８（ａ）は断面図、図８（ｂ）は底面
図、図８（ｃ）は一部側面図である。

【図９】本発明に係る基板処理装置の回転羽根車の構成
例を示す図で、図９（ａ）は断面図、図９（ｂ）は底面
図、図９（ｃ）は一部側面図である。

【図１０】本発明に係る基板処理装置の構成を示す図で
ある。

【図１１】水滴粒径に対する付着方力傾向と回転による
界面せん断応力の計算結果を示す図である。

【図１２】本発明に係る基板処理と比較するための基板
処理装置の構成例を示す図である。

【図１３】本発明に係る基板処理装置の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 被処理基板 ２ スライドテーブル ３ チャック機構 ４ 回転羽根車 ５ 回転軸 ６ ラジアル磁気軸受 ７ ラジアル磁気軸受 ８ アキシャル磁気軸受 ９ 駆動モータ １０ ステータ １１ アキシャル変位センサ １２ ラジアル変位センサ １３ ラジアル変位センサ １４ ノズル １５ 純水供給ポート １６ 清浄ガス供給ポート １７ 純水供給ノズル １８ フラットノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｊ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板を支持する基板支持機構、該
   基板支持機構で支持された被処理基板の表面に対向して
   配置された回転羽根車、該回転羽根車の略中央部に少な
   くとも１個のノズルを設け、 前記回転羽根車を回転することにより、前記ノズルを通
   し該羽根車中央部から外周に向かって流れる気流を発生
   させ、前記基板支持機構により静止状態で支持された被
   処理基板の表面を乾燥させることを特徴とする基板処理
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 前記回転羽根車は中空の回転軸に取り付けられ、該回転
   軸の中空は前記ノズルに連通し、該中空内に純水を供給
   する純水供給ポート又は清浄なガスを供給する清浄ガス
   供給ポートのいずれか一方又は両方を設けたことを特徴
   とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の基板処理装置に
   おいて、 前記回転羽根車は駆動モータの回転軸に接続され、該駆
   動モータは磁気軸受で支持されていることを特徴とする
   基板処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２又は３に記載の基板処理
   装置において、 前記回転羽根車はその被処理基板に対向する面が平坦面
   であることを特徴とする基板処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２又は３又は４に記載の基
   板処理装置において、 前記回転羽根車は、前記被処理基板外径より少し外側ま
   で平坦面であり、その外側に羽根構造を有することを特
   徴とする基板処理装置。
6. 【請求項６】 被処理基板を支持する基板支持機構、中
   空の回転軸に取り付けられ該基板支持機構で支持された
   被処理基板の表面に対向して配置された回転羽根車、該
   回転羽根車の略中央部に該回転軸の中空に連通する少な
   くとも１個のノズルを設け、該回転軸の中空内に純水を
   供給する純水供給ポートと清浄なガスを供給する清浄ガ
   ス供給ポートを設けた基板処理装置の運転方法であっ
   て、 前記回転羽根車と被処理基板の間に純水を充填して純水
   層を形成するとともに前記純水供給ポートから前記ノズ
   ルを通して純水の供給を継続し、被処理基板上で中心か
   ら外周に向かう純水の流れを形成する過程と、 前記回転羽根車を所定回転数で回転させる前記純水層の
   純水を外向に飛ばすとともに被処理基板の中央部に前記
   ノズルを通して純水を供給し続ける過程と、 前記回転羽根車を前記所定回転数以上で回転させ前記清
   浄ガスポートから前記ノズルを通して清浄ガスを供給す
   るとともに前記純水の供給を停止する過程とからなるこ
   とを特徴とする基板処理装置の運転方法。