JP2024089113A - Substrate rotation processing apparatus and substrate polishing apparatus - Google Patents

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弘樹 宮本
Hiroki Miyamoto
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Abstract

To effectively suppress the retention of a drying gas in a rotary cover by a simple configuration.SOLUTION: A substrate drying device as a substrate rotation processing device comprises: a substrate holding mechanism that holds a substrate W horizontally; a rotary cover 40 that is located around the substrate W and has a side wall part 43 enclosing the substrate W and a bottom surface part 45 on the inside of the side wall part 43; a rotation mechanism that rotates the substrate held by the substrate holding mechanism and the rotary cover 40; and a gas supply nozzle that supplies a gas via the bottom surface part 45 of the rotary cover 40 to the reverse side of the substrate W held by the substrate holding mechanism. A plurality of exhaust holes 42 for exhausting the gas supplied from the gas supply nozzle are formed in the bottom surface part 45 of the rotary cover 40. These exhaust holes 42 have an inclined surface 42a that is formed diagonally to the rotation surface of the rotary cover 40.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体基板等を回転させながら洗浄及び乾燥処理を行う基板回転処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate rotation processing device that performs cleaning and drying processes while rotating semiconductor substrates, etc.

半導体デバイスの製造工程では、半導体基板等の表面を研磨処理する基板研磨装置が広く使用されている。研磨された基板は、基板洗浄装置に送られて、基板に付着した不要な残渣（ディフェクト）を除去する基板洗浄処理と、洗浄済みの基板を乾燥する基板乾燥処理が行われる。基板洗浄装置は、基板を保持する基板保持機構と、基板保持機構を回転させるモータと、基板の周囲に配置される固定カバーと、基板表面に洗浄液（純水）を供給するノズル等を備えている。基板洗浄時には、基板を低速で回転させながら基板表面に洗浄液が供給され、基板乾燥時には、基板を高速で回転させて基板表面から洗浄液を除去する。基板表面から振り落とされた洗浄液は固定カバーに回収される。 In the manufacturing process of semiconductor devices, substrate polishing apparatuses are widely used to polish the surfaces of semiconductor substrates and the like. The polished substrate is sent to a substrate cleaning apparatus, where a substrate cleaning process is performed to remove unwanted residues (defects) attached to the substrate, and a substrate drying process is performed to dry the cleaned substrate. The substrate cleaning apparatus is equipped with a substrate holding mechanism that holds the substrate, a motor that rotates the substrate holding mechanism, a fixed cover that is placed around the substrate, and a nozzle that supplies a cleaning liquid (pure water) to the substrate surface. When cleaning the substrate, the substrate is rotated at a low speed while the cleaning liquid is supplied to the substrate surface, and when drying the substrate, the substrate is rotated at a high speed to remove the cleaning liquid from the substrate surface. The cleaning liquid that is shaken off from the substrate surface is collected in the fixed cover.

基板乾燥時に基板が高速回転されることで、固定カバーの内側に旋回流が発生すると、基板から除去された洗浄液のミストが旋回流によって基板の表面に付着してしまい、基板の表面にウォーターマークが発生する場合がある。このようなウォーターマークを抑制するため、並列する２つのノズルからＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールと窒素ガスとの混合気体）と純水を基板表面に供給しながらこれら２つのノズルを基板径方向に沿って移動させて基板を乾燥させる方法（ロタゴニ乾燥）が利用されている。 When the substrate is dried, a swirling flow is generated inside the fixed cover due to the substrate being rotated at high speed. This causes the mist of the cleaning liquid removed from the substrate to adhere to the surface of the substrate due to the swirling flow, which may result in watermarks on the surface of the substrate. To prevent such watermarks, a method is used in which IPA vapor (a mixture of isopropyl alcohol and nitrogen gas) and pure water are supplied to the substrate surface from two parallel nozzles while these two nozzles are moved along the diameter of the substrate to dry the substrate (Rotagoni drying).

また、特許文献１には、基板と略同一の速度で回転する回転カバーを基板の周囲に配置する基板洗浄装置が開示されている。これにより、基板と回転カバーとの相対速度がほぼゼロとなり、回転カバーの内側に気体の旋回流が形成されるのを抑制することで、洗浄液のミストが基板に付着するのを防止することができる。 Patent Document 1 also discloses a substrate cleaning device in which a rotating cover that rotates at approximately the same speed as the substrate is placed around the substrate. This makes the relative speed between the substrate and the rotating cover nearly zero, suppressing the formation of a swirling gas flow inside the rotating cover, thereby preventing mist of cleaning liquid from adhering to the substrate.

特開２００９－１１７７９４号公報JP 2009-117794 A

このような基板洗浄装置では、基板乾燥のために基板裏面にガス（窒素ガス）を吐出し、回転カバーの外周部に形成された開口を通して乾燥用ガスを下方に排気する構成を有している。しかしながら、基板及び回転カバーが高速で回転することにより、基板の上方向へのフローが発生し、これにより基板裏面に吐出された乾燥用ガスが十分に排気されずに基板の下方で滞留する場合がある。その場合、残渣（ディフェクト）や水分が基板裏面に付着することで、乾燥処理後の基板の品質が劣化するおそれがある。 In this type of substrate cleaning apparatus, gas (nitrogen gas) is discharged onto the back surface of the substrate to dry it, and the drying gas is exhausted downward through an opening formed on the outer periphery of the rotating cover. However, when the substrate and rotating cover rotate at high speed, an upward flow of the substrate occurs, which may cause the drying gas discharged onto the back surface of the substrate to remain below the substrate without being fully exhausted. In such cases, residue (defects) and moisture may adhere to the back surface of the substrate, deteriorating the quality of the substrate after drying.

本発明は、上記に鑑みなされたものであり、簡易な構成で乾燥用ガスの滞留を効果的に抑制することができる基板回転処理装置及びかかる基板回転処理装置を用いた基板研磨装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a substrate rotation processing device that can effectively suppress the accumulation of drying gas with a simple configuration, and a substrate polishing device that uses such a substrate rotation processing device.

本発明の一態様に係る基板回転処理装置は、基板を水平に保持する基板保持機構と、 前記基板の周囲に配置され、前記基板を取り囲む側壁部及び前記側壁部の内側の底面部を有する回転カバーと、前記基板保持機構に保持された前記基板及び前記回転カバーを回転させる回転機構と、前記基板保持機構により保持される基板の裏面に対して、前記回転カバーの前記底面部を介して気体を供給する気体供給ノズルとを備え、前記回転カバーの前記底面部には、前記気体供給ノズルから供給される気体を排出するための複数の排出孔が形成され、前記排出孔は、前記回転カバーの回転面に対して斜めに形成された傾斜面を有することを特徴とする。 The substrate rotation processing apparatus according to one aspect of the present invention includes a substrate holding mechanism that holds a substrate horizontally; a rotating cover that is arranged around the substrate and has a side wall portion surrounding the substrate and a bottom surface portion inside the side wall portion; a rotating mechanism that rotates the substrate and the rotating cover held by the substrate holding mechanism; and a gas supply nozzle that supplies gas to the back surface of the substrate held by the substrate holding mechanism through the bottom surface portion of the rotating cover, wherein the bottom surface portion of the rotating cover is formed with a plurality of exhaust holes for discharging the gas supplied from the gas supply nozzle, and the exhaust holes have an inclined surface formed at an angle to the rotation surface of the rotating cover.

本発明の一態様に係る基板回転処理装置において、前記排出孔は、前記回転カバーを上方から見たときに円形または長方形であることが好ましい。また、前記回転カバーの前記底面部には、前記回転カバーの回転面に対して斜めに形成された複数の羽根が設けられ、前記排出孔は隣接する２つの前記羽根の間に形成されることが好ましい。本発明の一態様に係る基板回転処理装置において、基板に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルを更に備えることが好ましい。 In the substrate rotating processing apparatus according to one aspect of the present invention, it is preferable that the discharge hole is circular or rectangular when the rotating cover is viewed from above. It is also preferable that the bottom surface of the rotating cover is provided with a plurality of blades formed at an angle to the rotation surface of the rotating cover, and the discharge hole is formed between two adjacent blades. It is preferable that the substrate rotating processing apparatus according to one aspect of the present invention further comprises a cleaning liquid supply nozzle that supplies a cleaning liquid to the substrate.

本発明の一態様に係る基板研磨装置は、上記の基板回転処理装置を備えるとともに、当該基板回転処理装置は研磨処理後の前記基板を乾燥処理する基板乾燥装置であることを特徴とする。 A substrate polishing apparatus according to one aspect of the present invention includes the above-mentioned substrate rotation processing apparatus, which is characterized in that the substrate rotation processing apparatus is a substrate drying apparatus that dries the substrate after the polishing process.

本発明によれば、回転カバーの周方向に形成された開口により、回転カバーの下方に向けた気流の流れを強くすることができ、簡易な構成で乾燥用ガスの滞留を効果的に抑制することが可能となる。 According to the present invention, the openings formed in the circumferential direction of the rotating cover can strengthen the air flow downward of the rotating cover, making it possible to effectively suppress the retention of drying gas with a simple configuration.

本発明の一実施形態に係る基板研磨装置の構成を概略的に示す平面図である。1 is a plan view showing a schematic configuration of a substrate polishing apparatus according to an embodiment of the present invention; 基板回転処理装置の一例である基板乾燥装置の構成を示す略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a substrate drying apparatus which is an example of a substrate rotation processing apparatus. 図２の基板乾燥装置において、基板が持ち上げられた状態を示す略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the substrate is lifted in the substrate drying apparatus of FIG. 2. 基板乾燥装置に取り付けられる回転カバーの一例の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は部分断面図である。1A to 1C are diagrams showing the configuration of an example of a rotating cover attached to a substrate drying apparatus, in which (A) is a perspective view, (B) is a plan view, and (C) is a partial cross-sectional view. 回転カバーの別の例の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は部分断面図である。10A, 10B, and 10C are diagrams showing the configuration of another example of a rotating cover, in which FIG. 10A is a perspective view, FIG. 回転カバーのさらに別の例の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図である。13A to 13C are diagrams showing the configuration of yet another example of the rotating cover, in which (A) is a perspective view, (B) is a plan view, and (C) is a side view.

以下、本発明の一実施形態に係る基板回転処理装置（基板乾燥装置）を備えた基板研磨装置について、図面を参照して説明する。なお、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Below, a substrate polishing apparatus equipped with a substrate rotation processing apparatus (substrate drying apparatus) according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that identical or corresponding components are given the same reference numerals and duplicated descriptions will be omitted.

図１は、基板研磨装置の全体構成を示す平面図である。基板研磨装置１０は、ロード／アンロード部１２、研磨部１３と、洗浄／乾燥部１４とに区画されており、これらは矩形状のハウジング１１の内部に設けられている。また、基板研磨装置１０は、基板搬送・研磨・洗浄等の処理の動作制御を行う制御装置１５を備えている。 Figure 1 is a plan view showing the overall configuration of a substrate polishing apparatus. The substrate polishing apparatus 10 is divided into a load/unload section 12, a polishing section 13, and a cleaning/drying section 14, which are arranged inside a rectangular housing 11. The substrate polishing apparatus 10 also includes a control device 15 that controls the operation of processes such as substrate transport, polishing, and cleaning.

ロード／アンロード部１２は、複数のフロントロード部２０と、走行機構２１と、搬送ロボット２２を備えている。フロントロード部２０には、多数の基板（ウエハ）Ｗをストックする基板カセットが載置される。搬送ロボット２２は、上下に２つのハンドを備えており、走行機構２１上を移動することで、フロントロード部２０に置かれた基板カセット内の基板Ｗを取り出して研磨部１３へ送るとともに、洗浄部１４から送られる処理済みの基板を基板カセットに戻す動作を行う。 The load/unload section 12 is equipped with multiple front load sections 20, a traveling mechanism 21, and a transport robot 22. A substrate cassette that stores a large number of substrates (wafers) W is placed on the front load section 20. The transport robot 22 is equipped with two hands, one above and one below, and moves on the traveling mechanism 21 to remove substrates W from the substrate cassette placed on the front load section 20 and send them to the polishing section 13, as well as to return processed substrates sent from the cleaning section 14 to the substrate cassette.

研磨部１３は、基板の研磨（平坦化処理）を行う領域であり、複数の研磨ユニット１３Ａ～１３Ｄが設けられ、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。個々の研磨ユニットは、研磨テーブル上の基板Ｗを研磨パッドに押圧しながら研磨するためのトップリングと、研磨パッドに研磨液や純水等の液体を供給する液体供給ノズルと、研磨パッドの研磨面の目立て（ドレッシング）を行うドレッサと、液体と気体の混合流体または霧状の液体を研磨面に噴射して研磨面に残留する研磨屑や砥粒を洗い流すアトマイザを備えている。研磨部１３と洗浄部１４との間には、基板Ｗを搬送する搬送機構として、第１，第２リニアトランスポータ１６，１７が設けられている。 The polishing section 13 is an area where substrate polishing (flattening processing) is performed, and multiple polishing units 13A to 13D are provided and arranged along the longitudinal direction of the substrate processing apparatus. Each polishing unit is equipped with a top ring for polishing the substrate W on the polishing table while pressing it against the polishing pad, a liquid supply nozzle for supplying liquid such as polishing liquid or pure water to the polishing pad, a dresser for dressing the polishing surface of the polishing pad, and an atomizer for spraying a mixture of liquid and gas or a mist of liquid onto the polishing surface to wash away polishing debris and abrasive grains remaining on the polishing surface. Between the polishing section 13 and the cleaning section 14, first and second linear transporters 16 and 17 are provided as a transport mechanism for transporting the substrate W.

洗浄部１４は、第１基板洗浄装置２３、第２基板洗浄装置２４、基板乾燥装置３０と、これら装置間で基板の受け渡しを行うための搬送ロボット２５，２６を備えている。研磨ユニットで研磨処理が施された基板Ｗは、第１基板洗浄装置２３において、一対のロールスポンジによりスクラブ洗浄（一次洗浄）される。次いで、第２基板洗浄装置２４において、基板Ｗは一対のロールスポンジにより更にスクラブ洗浄（仕上げ洗浄）される。洗浄後の基板は、第２基板洗浄装置２４から、基板回転処理装置としての基板乾燥装置３０に搬入されてロタゴニ乾燥が施される。乾燥後の基板Ｗは、搬送ロボット２２にて取り出され、基板乾燥装置３０からフロントロード部２０に載置された基板カセットに戻される。 The cleaning section 14 includes a first substrate cleaning device 23, a second substrate cleaning device 24, a substrate drying device 30, and transport robots 25, 26 for transferring substrates between these devices. The substrate W polished in the polishing unit is scrubbed (primary cleaning) by a pair of roll sponges in the first substrate cleaning device 23. Next, in the second substrate cleaning device 24, the substrate W is further scrubbed (final cleaning) by a pair of roll sponges. After cleaning, the substrate is transported from the second substrate cleaning device 24 to the substrate drying device 30, which serves as a substrate rotation processing device, and is subjected to Rotagoni drying. After drying, the substrate W is removed by the transport robot 22 and returned from the substrate drying device 30 to a substrate cassette placed on the front load section 20.

基板研磨装置１０の動作を制御するための制御プログラムは、予め制御装置１５を構成するコンピュータにインストールされていても良く、あるいは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されていても良く、さらには、インターネットを介して制御装置１５にインストールするようにしても良い。 The control program for controlling the operation of the substrate polishing apparatus 10 may be pre-installed on the computer constituting the control device 15, or may be stored on a storage medium such as a CD-ROM or DVD-ROM, or may even be installed on the control device 15 via the Internet.

図２に示すように、基板乾燥装置３０は、基板Ｗを水平に保持する基板保持機構３１と、基板保持機構３１を介して基板Ｗをその中心軸周りに回転させるモータ（回転機構）３２と、基板Ｗの周囲に配置される回転カバー４０と、基板Ｗの表面（フロント面）に洗浄液として純水を供給するフロントノズル３４とを備えている。洗浄液としては、純水の代わりに薬液を用いることができる。 As shown in FIG. 2, the substrate drying apparatus 30 includes a substrate holding mechanism 31 that holds the substrate W horizontally, a motor (rotation mechanism) 32 that rotates the substrate W around its central axis via the substrate holding mechanism 31, a rotating cover 40 that is disposed around the substrate W, and a front nozzle 34 that supplies pure water as a cleaning liquid to the surface (front surface) of the substrate W. A chemical liquid can be used as the cleaning liquid instead of pure water.

基板保持機構３１は、基板Ｗの周縁部を把持する複数のチャック３５と、これらチャック３５が固定される円形のステージ３６と、このステージ３６を支持する中空状の支持軸３７とを有している。回転カバー４０は、ステージ３６の上に固定されて当該ステージ３６と回転カバー４０とは同軸上に配置される。また、チャック３５に保持された基板Ｗと回転カバー４０とは同軸上に位置する。 The substrate holding mechanism 31 has a number of chucks 35 that grip the peripheral edge of the substrate W, a circular stage 36 to which the chucks 35 are fixed, and a hollow support shaft 37 that supports the stage 36. The rotating cover 40 is fixed onto the stage 36, and the stage 36 and the rotating cover 40 are arranged coaxially. The substrate W held by the chucks 35 and the rotating cover 40 are also positioned coaxially.

支持軸３７の外周面にはモータ３２が連結されており、モータ３２のトルクは支持軸３７に伝達される。これにより、ステージ３６及び回転カバー４０が回転するとともに、チャック３５に保持された基板Ｗが回転する。 The motor 32 is connected to the outer circumferential surface of the support shaft 37, and the torque of the motor 32 is transmitted to the support shaft 37. This causes the stage 36 and the rotating cover 40 to rotate, and also causes the substrate W held by the chuck 35 to rotate.

ステージ３６の下方には、少なくとも３本のプッシュロッド３８と、これらプッシュロッド３８を上下動させるアクチュエータ３９が配置されている。ステージ３６及び回転カバー４０には、プッシュロッド３８の位置に対応して複数の通孔３６ａ、４０ａが形成されている。乾燥処理後は、図３に示すように、アクチュエータ３９によりプッシュロッド３８が上昇し、プッシュロッド３８は通孔３６ａ，４０ａを通り抜けて基板Ｗを持ち上げる。その後、乾燥された基板Ｗは、図示しない搬送ロボットのハンドにより搬送される。 At least three push rods 38 and an actuator 39 for moving the push rods 38 up and down are arranged below the stage 36. A number of through holes 36a, 40a are formed in the stage 36 and the rotating cover 40 corresponding to the positions of the push rods 38. After the drying process, as shown in FIG. 3, the actuator 39 raises the push rods 38, and the push rods 38 pass through the through holes 36a, 40a to lift the substrate W. The dried substrate W is then transported by the hand of a transport robot (not shown).

図２において、支持軸３７の内部には、洗浄液供給源５０に接続されたバックノズル５２と、乾燥気体供給源５１に接続されたガスノズル５３とが配置されている。洗浄液供給源５０には、洗浄液として純水が貯留されており、バックノズル５２を通じて基板Ｗの裏面に純水が供給されるようになっている。また、乾燥気体供給源５１には、乾燥気体としてＮ２ガスまたは乾燥空気などが貯留されており、ガスノズル５３を通じて基板Ｗの裏面に乾燥気体が供給されるようになっている。 In FIG. 2, a back nozzle 52 connected to a cleaning liquid supply source 50 and a gas nozzle 53 connected to a dry gas supply source 51 are arranged inside the support shaft 37. The cleaning liquid supply source 50 stores pure water as a cleaning liquid, and the pure water is supplied to the back surface of the substrate W through the back nozzle 52. The dry gas supply source 51 stores N2 gas or dry air as a dry gas, and the dry gas is supplied to the back surface of the substrate W through the gas nozzle 53.

フロントノズル３４は、図示しない純水供給源（洗浄液供給源）に接続され、基板Ｗの中心を向いて配置されており、基板Ｗの表面の中心に純水が供給されるように構成されている。また、基板Ｗの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための２つのノズル５５，５６が並列して配置されている。図中左側のノズル５５は、基板Ｗの表面にＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ２ガスとの混合気）を供給し、右側のノズル５６は基板Ｗの表面の乾燥を防ぐために純水を供給する。これらノズル５５，５６は基板Ｗの径方向に沿って移動可能に構成されている。 The front nozzle 34 is connected to a pure water supply source (cleaning liquid supply source) not shown, and is arranged facing the center of the substrate W so that pure water is supplied to the center of the surface of the substrate W. In addition, two nozzles 55, 56 for performing Rotagoni drying are arranged in parallel above the substrate W. The nozzle 55 on the left side in the figure supplies IPA vapor (a mixture of isopropyl alcohol and N2 gas) to the surface of the substrate W, and the nozzle 56 on the right side supplies pure water to prevent the surface of the substrate W from drying. These nozzles 55, 56 are configured to be movable along the radial direction of the substrate W.

回転カバー４０の底面には、その周縁部において複数の排出孔４２（図４参照）が形成されている。図４に示すように、排出孔４２は、回転カバー４０の周方向に沿って複数形成された略円形状の開口であり、その下部開口に向かって径方向外側に傾斜している。図２において、上述したフロントノズル３４およびバックノズル５２から供給された洗浄液（純水）やノズル５６から供給された純水は、ガスノズル５３からのガス、ノズル５５からのＩＰＡ蒸気や周囲雰囲気（通常は空気）とともにこの排出孔４２を通じて、回転カバー４０の外部に排出される。 The bottom surface of the rotating cover 40 has a plurality of exhaust holes 42 (see FIG. 4) formed on its periphery. As shown in FIG. 4, the exhaust holes 42 are substantially circular openings formed in a plurality of locations along the circumferential direction of the rotating cover 40, and are inclined radially outward toward the lower opening. In FIG. 2, the cleaning liquid (pure water) supplied from the front nozzle 34 and back nozzle 52 described above and the pure water supplied from nozzle 56 are exhausted to the outside of the rotating cover 40 through the exhaust holes 42 together with the gas from the gas nozzle 53, the IPA vapor from nozzle 55, and the surrounding atmosphere (usually air).

排出孔４２の下方には、排液路５７と排気路５８とが設けられている。これら排液路５７および排気路５８は、いずれも環状に形成されており、排液路５７は排気路５８の径方向外側に配置されている。このような構成によれば、排出孔４２から排出された液体および気体は、遠心力により分離され、液体は排液路５７に、気体は排気路５８に流入する。排気路５８は吸引源（例えば真空ポンプ）６０に連結されている。 Below the discharge hole 42, a drainage path 57 and an exhaust path 58 are provided. Both the drainage path 57 and the exhaust path 58 are formed in an annular shape, and the drainage path 57 is disposed radially outside the exhaust path 58. With this configuration, the liquid and gas discharged from the discharge hole 42 are separated by centrifugal force, and the liquid flows into the drainage path 57 and the gas flows into the exhaust path 58. The exhaust path 58 is connected to a suction source (e.g., a vacuum pump) 60.

ステージ３６の下方には、微小な隙間を介して円板状の固定板６１が配置されており、回転するステージ３６によって周囲の気体が撹乱されることを防止する。また、ステージ３６の周縁部には、下方に延びる円筒状のスカート６２が配置されており、排出孔４２から排出された液体が周囲に飛び散るのを防止する。 A disk-shaped fixed plate 61 is placed below the stage 36 with a small gap between them to prevent the surrounding gas from being disturbed by the rotating stage 36. In addition, a cylindrical skirt 62 extending downward is placed on the periphery of the stage 36 to prevent the liquid discharged from the discharge hole 42 from splashing around.

図４（Ａ）に示すように、回転カバー４０は、基板保持機構３１により保持された基板Ｗを囲むように形成された側壁部４３と、複数の排出孔４２が形成された円形状の底面部４５を有している。回転カバー４０の側壁部４３の上端は、基板Ｗよりも上方に位置している。側壁部４３の内周面の直径（回転カバー４０の内径）は、側壁部４３の上端に向かって徐々に減少するように形成されている。すなわち、回転カバー４０の側壁部４３は全体として径方向内側に傾斜し、側壁部４３の内周面と水平面とのなす角度は９０度未満となっている。本実施形態では、回転カバー４０の内周面は曲線から構成される断面形状（円弧形状）となっているが、これに限定されるものではなく、例えば複数の直線（傾斜線）から構成されていても良い。 As shown in FIG. 4A, the rotating cover 40 has a side wall portion 43 formed to surround the substrate W held by the substrate holding mechanism 31, and a circular bottom surface portion 45 in which a plurality of discharge holes 42 are formed. The upper end of the side wall portion 43 of the rotating cover 40 is located above the substrate W. The diameter of the inner peripheral surface of the side wall portion 43 (the inner diameter of the rotating cover 40) is formed to gradually decrease toward the upper end of the side wall portion 43. That is, the side wall portion 43 of the rotating cover 40 is inclined radially inward as a whole, and the angle between the inner peripheral surface of the side wall portion 43 and the horizontal plane is less than 90 degrees. In this embodiment, the inner peripheral surface of the rotating cover 40 has a cross-sectional shape (arc shape) composed of curves, but is not limited thereto, and may be composed of, for example, a plurality of straight lines (inclined lines).

図４（Ｂ）に示すように、回転カバー４０の底面部４５の外縁付近には、回転カバー４０の周方向に沿って複数の排出孔４２が形成されている。これら排出孔４２は、上述したフロントノズル３４およびバックノズル５２からの洗浄液（純水）、ノズル５６から供給された純水、ガスノズル５３からのガス、ノズル５５からのＩＰＡ蒸気を外部に排出する目的で形成されている。 As shown in FIG. 4B, a plurality of exhaust holes 42 are formed around the periphery of the bottom surface 45 of the rotating cover 40 in the circumferential direction of the rotating cover 40. These exhaust holes 42 are formed for the purpose of discharging to the outside the cleaning liquid (pure water) from the front nozzle 34 and back nozzle 52 described above, the pure water supplied from nozzle 56, the gas from gas nozzle 53, and the IPA vapor from nozzle 55.

図４（Ｃ）に示すように、回転カバー４０の周方向に沿って形成された複数の排出孔４２のそれぞれは、回転カバー４０の底面（回転面）に対して斜めに形成された傾斜面４２ａ（図４（Ｂ）でグレーで示した面であり、鉛直方向Ｚに対する傾斜角度θ）を有している。このため、図４（Ａ）にて点線で示すとおり、回転カバー４０の回転に伴い、回転カバー４０の内部において排出孔４２を通って流れるダウンフローが形成される。これにより、ガスノズル５３から供給されるガスが回転カバー４０の内部に滞留することを防止できる。 As shown in FIG. 4(C), each of the multiple exhaust holes 42 formed along the circumferential direction of the rotating cover 40 has an inclined surface 42a (the surface shown in gray in FIG. 4(B) and having an inclination angle θ with respect to the vertical direction Z) formed at an angle with respect to the bottom surface (rotation surface) of the rotating cover 40. Therefore, as shown by the dotted line in FIG. 4(A), as the rotating cover 40 rotates, a downflow is formed inside the rotating cover 40 that flows through the exhaust holes 42. This makes it possible to prevent the gas supplied from the gas nozzle 53 from stagnating inside the rotating cover 40.

本実施形態に係る基板乾燥装置３０の動作について説明する。まず、チャック３５に基板Ｗがセットされると、モータ３２によりステージ３６（基板保持機構３１）を回転させる。これにより、基板Ｗおよび回転カバー４０が回転する。この状態で、フロントノズル３４およびバックノズル５２から純水を基板Ｗの表面（上面）および裏面（下面）に供給し、基板Ｗの全面を純水でリンスする。基板Ｗに供給された純水は、遠心力により基板Ｗの表面および裏面全体に広がり、これにより基板Ｗの全体がリンスされる。回転する基板Ｗから振り落とされた純水は、回転カバー４０に捕らえられ、排出孔４２に流れ込む。 The operation of the substrate drying apparatus 30 according to this embodiment will be described. First, when the substrate W is set on the chuck 35, the motor 32 rotates the stage 36 (substrate holding mechanism 31). This causes the substrate W and the rotating cover 40 to rotate. In this state, pure water is supplied from the front nozzle 34 and the back nozzle 52 to the front (top) and back (bottom) surfaces of the substrate W, rinsing the entire surface of the substrate W with the pure water. The pure water supplied to the substrate W spreads over the entire front and back surfaces of the substrate W due to centrifugal force, thereby rinsing the entire substrate W. The pure water shaken off from the rotating substrate W is captured by the rotating cover 40 and flows into the drain hole 42.

ここで、回転カバー４０と基板Ｗとは同一速度で回転しているので、純水が回転カバー４０の内周面に衝突する際に、純水が飛散することがほとんどない。また、同一速度で回転する回転カバー４０と基板Ｗとの間の空間内には気体の旋回流がほとんど形成されないので、旋回流によって純水の飛沫が基板Ｗに運ばれることがなくなり、ウォーターマークの形成を防止することができる。 Here, the rotating cover 40 and the substrate W rotate at the same speed, so there is almost no scattering of the pure water when it collides with the inner peripheral surface of the rotating cover 40. Also, since almost no swirling gas flow is formed in the space between the rotating cover 40 and the substrate W, which rotate at the same speed, the swirling flow does not carry droplets of pure water to the substrate W, and the formation of watermarks can be prevented.

次に、フロントノズル３４とバックノズル５２からの純水の供給を停止し、フロントノズル３４を基板Ｗから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、２つのノズル５５，５６を基板Ｗの上方の作業位置に移動させる。そして、基板Ｗを１５０～３００回転／分の速度で低速回転させながら、ノズル５５からＩＰＡ蒸気を、ノズル５６から純水を基板Ｗの表面に向かって供給する。そして、２つのノズル５５，５６を同時に基板Ｗの径方向に沿って移動させる。これにより、基板Ｗの表面（上面）が乾燥される。 Next, the supply of pure water from the front nozzle 34 and the back nozzle 52 is stopped, the front nozzle 34 is moved to a predetermined standby position away from the substrate W, and the two nozzles 55, 56 are moved to working positions above the substrate W. Then, while rotating the substrate W at a slow speed of 150 to 300 revolutions per minute, IPA steam is supplied from nozzle 55 and pure water is supplied from nozzle 56 toward the surface of the substrate W. Then, the two nozzles 55, 56 are moved simultaneously along the radial direction of the substrate W. This dries the surface (top) of the substrate W.

その後、２つのノズル５５，５６を所定の待機位置に移動させ、基板Ｗを１０００～１５００回転／分の速度で高速回転させ、基板Ｗの裏面に付着している純水を振り落とす。基板Ｗの高速回転中に、ガスノズル５３から乾燥気体を基板Ｗの裏面に吹き付ける。このようにして基板Ｗの裏面が乾燥される。 Then, the two nozzles 55, 56 are moved to a predetermined standby position, and the substrate W is rotated at a high speed of 1000 to 1500 revolutions per minute to shake off the pure water adhering to the rear surface of the substrate W. While the substrate W is rotating at high speed, dry gas is sprayed from the gas nozzle 53 onto the rear surface of the substrate W. In this manner, the rear surface of the substrate W is dried.

基板Ｗの裏面乾燥中に、ガスノズル５３から供給される乾燥気体が基板Ｗの裏面に吹き付けられると、乾燥気体が徐々に回転カバー４０の側壁部４３に向けて徐々に移動し、排出孔４２を通じて回転カバー４０の外部へ排気される。しかしながら、基板Ｗが高速回転しており上方向のフローが生じ、基板Ｗに吹き付けられた乾燥気体の一部が回転カバー４０の内部で滞留する場合がある。これにより、回転カバー４０内の残渣が基板Ｗの裏面に付着するおそれがある。 When the dry gas supplied from the gas nozzle 53 is sprayed onto the back surface of the substrate W during drying of the back surface of the substrate W, the dry gas gradually moves towards the side wall portion 43 of the rotating cover 40 and is exhausted to the outside of the rotating cover 40 through the exhaust hole 42. However, since the substrate W is rotating at high speed, an upward flow occurs, and some of the dry gas sprayed onto the substrate W may remain inside the rotating cover 40. This may cause residue inside the rotating cover 40 to adhere to the back surface of the substrate W.

本実施形態に係る基板乾燥装置では、回転カバー４０に形成された排出孔４２が、回転カバー４０の回転方向に対して斜めに形成されており、この傾斜面４２ａにより、回転カバー４０の内部にて排出孔４２における上方向のフローが減少される。これにより、ガスノズル５３から供給されるガスが回転カバー４０の内部に滞留することを防止できる。 In the substrate drying apparatus according to this embodiment, the exhaust holes 42 formed in the rotating cover 40 are formed at an angle to the direction of rotation of the rotating cover 40, and this inclined surface 42a reduces the upward flow at the exhaust holes 42 inside the rotating cover 40. This makes it possible to prevent the gas supplied from the gas nozzle 53 from stagnating inside the rotating cover 40.

基板Ｗの乾燥が終了すると、ガスノズル５３からの乾燥気体の供給を停止させる。そして、図３に示すように、アクチュエータ３９により、基板Ｗが回転カバー４０よりも上方に位置するまで、基板Ｗを上昇させる。乾燥された基板Ｗは、図示しない搬送ロボットのハンドにより基板保持機構３１から取り出される。 When drying of the substrate W is completed, the supply of drying gas from the gas nozzle 53 is stopped. Then, as shown in FIG. 3, the actuator 39 raises the substrate W until the substrate W is positioned above the rotating cover 40. The dried substrate W is removed from the substrate holding mechanism 31 by the hand of a transport robot (not shown).

上記の実施形態では、排出孔４２が回転カバー４０の周方向に沿ってほぼ隙間なく形成されているが、排出孔４２の数及び大きさはこの実施形態に限られることはなく、適宜変更することができる。 In the above embodiment, the discharge holes 42 are formed with almost no gaps along the circumferential direction of the rotating cover 40, but the number and size of the discharge holes 42 are not limited to this embodiment and can be changed as appropriate.

上記の実施形態では、排出孔４２の形状が上から見たときに円形となるように形成されているが、排出孔４２の形状はこの実施形態に限られることはない。例えば、図５に示す例では、回転カバー７０には、周方向（回転カバーの回転方向）にそって複数の長方形状の排出孔７２が形成されており、個々の排出孔７２は、回転カバー７０の底面（回転面）に対して斜めに形成された傾斜面７２ａ（図５（Ｂ）でグレーで示した面であり、鉛直方向Ｚに対する傾斜角度θ）を有している。この構成によっても、排出孔７２に斜めに形成された傾斜面７２ａにより、回転カバー７０の内部にて排出孔７２を通って流れるダウンフローが形成され、ガスノズル５３から供給されるガスが回転カバー７０の内部に滞留することを防止できる。 In the above embodiment, the shape of the discharge hole 42 is formed to be circular when viewed from above, but the shape of the discharge hole 42 is not limited to this embodiment. For example, in the example shown in FIG. 5, the rotating cover 70 is formed with multiple rectangular discharge holes 72 along the circumferential direction (rotation direction of the rotating cover), and each discharge hole 72 has an inclined surface 72a (a surface shown in gray in FIG. 5(B) and an inclination angle θ with respect to the vertical direction Z) formed obliquely with respect to the bottom surface (rotation surface) of the rotating cover 70. Even with this configuration, the inclined surface 72a formed obliquely on the discharge hole 72 forms a downflow that flows through the discharge hole 72 inside the rotating cover 70, and the gas supplied from the gas nozzle 53 can be prevented from stagnating inside the rotating cover 70.

また、図６に示す例では、回転カバー８０には、周方向（回転カバーの回転方向）にそって頂部８１ａを有する複数の羽根８１が形成されており、個々の羽根８１は、回転カバー８０の底面（回転面）に対して斜めに形成されており、傾斜面（図６（Ｂ）でその上面をグレーで示した面、鉛直方向Ｚに対する傾斜角度θ）を構成している。隣接する２つの羽根８１により排出孔８２が形成され、個々の排出孔８２は回転カバー８０の周方向に対して斜めに形成された傾斜面（羽根８１）を備える。これらの羽根８１により、回転カバー８０の内部にて排出孔８２を通って流れるダウンフローが形成され、ガスノズル５３から供給されるガスが回転カバー８０の内部に滞留することを防止できる。なお、図６では、傾斜面の向きが図４及び図５と逆であるため、回転カバー８０の回転方向も図４及び図５と逆になる。 In the example shown in FIG. 6, the rotating cover 80 has a plurality of blades 81 with a top 81a formed along the circumferential direction (rotation direction of the rotating cover), and each blade 81 is formed at an angle to the bottom surface (rotation surface) of the rotating cover 80, forming an inclined surface (the surface whose upper surface is shown in gray in FIG. 6(B), the inclination angle θ with respect to the vertical direction Z). Two adjacent blades 81 form an exhaust hole 82, and each exhaust hole 82 has an inclined surface (blade 81) formed at an angle to the circumferential direction of the rotating cover 80. These blades 81 form a downflow that flows through the exhaust hole 82 inside the rotating cover 80, and the gas supplied from the gas nozzle 53 can be prevented from stagnating inside the rotating cover 80. Note that in FIG. 6, the direction of the inclined surface is opposite to that in FIGS. 4 and 5, so the rotation direction of the rotating cover 80 is also opposite to that in FIGS. 4 and 5.

図５の回転カバー７０に形成された排出孔７２の傾斜角度θと気流の流れとの関係について、傾斜角度θを変えてシミュレーションを行った。排出孔７２の数を４個（９０度毎に等間隔）、傾斜角度θを５度（ほぼ垂直）、３０度、４５度及び６０度とし、回転カバー４０の速度を約１８００ｒｐｍとした場合の、排出孔７２の部分の気流の流れ及び流量を計算した。その結果は下記の通りであった。
傾斜角度 気流の向き 流量
５度 上方向 0.93［ｍ3／分］
３０度 上方向 0.26［ｍ3／分］
４５度 下方向 0.67［ｍ3／分］
６０度 下方向 0.38［ｍ3／分］ A simulation was performed by changing the inclination angle θ of the exhaust holes 72 formed in the rotating cover 70 in Fig. 5 in relation to the flow of the air current. The number of exhaust holes 72 was set to four (equally spaced at 90 degree intervals), the inclination angles θ were set to 5 degrees (almost vertical), 30 degrees, 45 degrees, and 60 degrees, and the speed of the rotating cover 40 was set to about 1800 rpm. The results were as follows:
Tilt angle Airflow direction Flow rate 5 degrees Upward 0.93 [m 3 /min]
30 degrees upward 0.26 [m 3 /min]
45 degrees downward 0.67 [ m3 /min]
60 degrees downward 0.38 [m 3 /min]

上記のシミュレーションの結果、傾斜角度θが５度とほぼ垂直の場合には上方向の気流の流れとなっているが、傾斜角度が付くことにより上方向の気流の流れが少なくなり、４５度、６０度とした場合に下方向の気流（ダウンフロー）が得られることが分かる。また、傾斜角度θを６０度と大きくすると、４５度の場合と比べると気流の流れが妨げられ、ダウンフローの流量が低下していることが分かる。 The results of the above simulation show that when the inclination angle θ is 5 degrees, which is almost vertical, the air flows upward, but as the inclination angle increases, the upward airflow decreases, and when the inclination angle is 45 degrees or 60 degrees, a downward airflow (downflow) is obtained. It can also be seen that when the inclination angle θ is increased to 60 degrees, the airflow is impeded compared to when it is 45 degrees, and the downflow volume decreases.

以上より、傾斜角度θを設けることで、基板Ｗに吹き付けられた乾燥気体の一部が回転カバーの内部で滞留するおそれを減らすことができる。また、上方向のフローを効果的に減少させる観点からは傾斜角度θを３０度～６０度とすることが好ましく、ダウンフローを得るという観点からは傾斜角度θを４０度～５０度の範囲で定めることが望ましい。 As described above, by setting the inclination angle θ, it is possible to reduce the risk of some of the drying gas sprayed onto the substrate W remaining inside the rotating cover. Furthermore, from the viewpoint of effectively reducing the upward flow, it is preferable to set the inclination angle θ to 30 degrees to 60 degrees, and from the viewpoint of obtaining a downflow, it is desirable to set the inclination angle θ in the range of 40 degrees to 50 degrees.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments have been described with the aim of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains to practice the present invention. Various modifications of the above-described embodiments would naturally be possible for a person skilled in the art, and the technical concept of the present invention may also be applied to other embodiments. The present invention is not limited to the described embodiments, but is to be interpreted in the broadest scope in accordance with the technical concept defined by the scope of the claims.

１０ 基板研磨装置
３０ 基板乾燥装置
４０、７０、８０ 回転カバー
４２、７２、８２ 排出孔
４３ 側壁部
５３ ガスノズル
５７ 排液路
５８ 排気路
８１ 羽根
Ｗ 基板 REFERENCE SIGNS LIST 10 Substrate polishing apparatus 30 Substrate drying apparatus 40, 70, 80 Rotating cover 42, 72, 82 Discharge hole 43 Side wall 53 Gas nozzle 57 Drainage path 58 Exhaust path 81 Blade W Substrate

Claims (6)

基板を水平に保持する基板保持機構と、
前記基板の周囲に配置され、前記基板を取り囲む側壁部及び前記側壁部の内側の底面部を有する回転カバーと、
前記基板保持機構に保持された前記基板及び前記回転カバーを回転させる回転機構と、
前記基板保持機構により保持される基板の裏面に対して、前記回転カバーの前記底面部を介して気体を供給する気体供給ノズルとを備え、
前記回転カバーの前記底面部には、前記気体供給ノズルから供給される気体を排出するための複数の排出孔が形成され、前記排出孔は、前記回転カバーの回転面に対して斜めに形成された傾斜面を有することを特徴とする、基板回転処理装置。 a substrate holding mechanism that holds the substrate horizontally;
a rotating cover disposed around the substrate and having a side wall portion surrounding the substrate and a bottom surface portion inside the side wall portion;
a rotation mechanism that rotates the substrate and the rotating cover held by the substrate holding mechanism;
a gas supply nozzle that supplies gas to a rear surface of the substrate held by the substrate holding mechanism through the bottom surface of the rotating cover,
a bottom surface of the rotating cover having a plurality of exhaust holes for exhausting gas supplied from the gas supply nozzle, the exhaust holes having an inclined surface formed obliquely with respect to a rotation surface of the rotating cover. 前記排出孔は、前記回転カバーを上方から見たときに円形である、請求項１記載の基板回転処理装置。 The substrate rotating processing apparatus according to claim 1, wherein the discharge hole is circular when the rotating cover is viewed from above. 前記排出孔は、前記回転カバーを上方から見たときに長方形である、請求項１記載の基板回転処理装置。 The substrate rotating processing apparatus according to claim 1, wherein the discharge hole is rectangular when the rotating cover is viewed from above. 前記回転カバーの前記底面部には、前記回転カバーの回転面に対して斜めに形成された複数の羽根が設けられ、前記排出孔は隣接する２つの前記羽根の間に形成されることを特徴とする、請求項１記載の基板回転処理装置。 The substrate rotating processing apparatus according to claim 1, characterized in that the bottom surface of the rotating cover is provided with a plurality of blades formed at an angle to the rotating surface of the rotating cover, and the discharge hole is formed between two adjacent blades. 前記基板に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルを更に備えたことを特徴とする、請求項１記載の基板回転処理装置。 The substrate rotating processing apparatus according to claim 1, further comprising a cleaning liquid supply nozzle for supplying a cleaning liquid to the substrate. 請求項１～５のいずれか一項に記載の基板回転処理装置を備え、前記基板を研磨処理する基板研磨装置であって、前記基板回転処理装置は研磨処理後の前記基板を乾燥処理する基板乾燥装置であることを特徴とする、基板研磨装置。 A substrate polishing apparatus comprising the substrate rotation processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, which polishes the substrate, and which is characterized in that the substrate rotation processing apparatus is a substrate drying apparatus which dries the substrate after the polishing process.
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