(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理液を付与して所定の処理を行う基板処理装置であって、
(a) 基板を保持する保持手段と、
(b) 前記保持手段を回転させる回転駆動手段と、
(c) 前記保持手段に保持された基板に前記処理液を供給する処理液供給手段と、
(d) 前記保持手段に保持された基板の周囲を取り囲む内カップと、
(e) 前記内カップの周囲に前記内カップと間隔を隔てて配置され、前記内カップの外径よりも大きな内径を持つ外カップと、
(f) 前記内カップの内側の雰囲気を装置外部の排気手段に連通させる第１排気連通手段と、
(g) 前記間隔の雰囲気を前記排気手段に連通させる第２排気連通手段と、
(h) 前記第１排気連通手段による連通状態と前記第２排気連通手段による連通状態とを択一的に切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板処理装置において、
（ｉ）  前記内カップを、前記基板の周囲を取り囲む第１の高さ位置と、前記基板の周囲とともに前記基板よりも上方の空間をも取り囲む第２の高さ位置との間で昇降させる昇降手段、
をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の基板処理装置において、
前記処理液は基板に現像処理を行う現像液であり、
前記切替手段は、前記処理液供給手段が前記基板に前記現像液を供給するときまたは前記現像処理中は、前記第２排気連通手段による連通状態を選択することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の基板処理装置において、
（ｊ）  前記現像処理済みの基板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段、
をさらに備え、
前記切替手段は、前記洗浄液供給手段が前記基板に前記洗浄液を供給するときまたは前記洗浄液の乾燥処理中は、前記第１排気連通手段による連通状態を選択することを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項２記載の基板処理装置において、
前記処理液は基板に現像処理を行う現像液であり、
（Ｋ）  前記現像処理済みの基板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段、
をさらに備え、
前記昇降手段は、前記処理液供給手段が前記基板に前記現像液を供給するときまたは前記現像処理中は前記内カップを前記第１の高さ位置に配置し、前記洗浄液供給手段が前記基板に前記洗浄液を供給するときまたは前記洗浄液の乾燥処理中は前記内カップを前記第２の高さ位置に配置することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板や液晶ガラス基板などの薄板状基板（以下、単に「基板」と称する）に処理液を付与して所定の処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、上記基板に対しては、レジスト塗布処理、露光処理、現像処理およびそれらに付随する加熱処理、冷却処理などの諸処理が順次施されて、所望の基板処理が行われている。
【０００３】
これらの諸処理のうちレジスト塗布処理については厳密な温湿度管理が必要とされるため、従来よりレジスト塗布処理装置の上部には専用の温湿度管理ユニットを設け、当該レジスト塗布処理装置に温湿度が正確に調整された空気を供給していた。
【０００４】
これに対して、現像処理においては厳密な温湿度管理の必要がないため、現像処理装置専用の温湿度管理ユニットは設けておらず、クリーンルーム内のダウンフローをそのまま導入していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、基板のサイズが大口径化の傾向にあり、直径３００ｍｍ以上の基板も生産されようとしている。基板の平面サイズが大きくなると、各基板処理装置の平面サイズも大きくなり、それにともなって複数の基板処理装置で構成される処理ユニット全体のフットプリント（装置が平面的に占有する面積）も当然に大きくなる。このような処理ユニットは、通常、環境制御が施されたクリーンルームに設置される場合が多く、フットプリントの増大は、クリーンルームを維持する費用などの関係上好ましくない。
【０００６】
そこで、処理ユニット全体のフットプリント増大を抑制するために、各基板処理装置を鉛直方向に積層すること（基板処理装置の多段化）が考えられる。各基板処理装置を鉛直方向に積層した場合は、現像処理装置の上方に加熱処理装置や冷却処理装置を配置することとなるため、クリーンルーム内のダウンフローをそのまま現像処理装置に導入することは困難となる。
【０００７】
上述の如く、現像処理装置では厳密な温湿度管理は必要ないものの、現像処理後に使用するリンス液の振り切り処理などのときに当該リンス液が舞い上がって基板上に再付着したりするのを防止するため、装置内にダウンフローを形成しておく必要はある。
【０００８】
したがって、基板処理装置を多段化した処理ユニットにおいては、現像処理装置の直上にダウンフローを供給するファンフィルタユニットを専用に設け、現像処理装置にも積極的にダウンフローを与えるようにしている。
【０００９】
しかしながら、現像処理を行っているときにも現像処理装置に積極的にダウンフローを与えると、基板の主面に形成された現像液層がダウンフローによって波立ち、良好な現像処理結果が得られない懸念がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、必要に応じて基板の周辺にダウンフローを形成することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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の発明は、基板に処理液を付与して所定の処理を行う基板処理装置であって、(a) 基板を保持する保持手段と、(b) 前記保持手段を回転させる回転駆動手段と、(c) 前記保持手段に保持された基板に前記処理液を供給する処理液供給手段と、(d) 前記保持手段に保持された基板の周囲を取り囲む内カップと、(e) 前記内カップの周囲に前記内カップと間隔を隔てて配置され、前記内カップの外径よりも大きな内径を持つ外カップと、(f) 前記内カップの内側の雰囲気を装置外部の排気手段に連通させる第１排気連通手段と、(g) 前記間隔の雰囲気を前記排気手段に連通させる第２排気連通手段と、(h) 前記第１排気連通手段による連通状態と前記第２排気連通手段による連通状態とを択一的に切り替える切替手段と、を備えている。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、（ｉ）  前記内カップを、前記基板の周囲を取り囲む第１の高さ位置と、前記基板の周囲とともに前記基板よりも上方の空間をも取り囲む第２の高さ位置との間で昇降させる昇降手段、をさらに備えている。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記処理液を基板に現像処理を行う現像液とし、前記切替手段に、前記処理液供給手段が前記基板に前記現像液を供給するときまたは前記現像処理中は前記第２排気連通手段による連通状態を選択させている。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る基板処理装置において、（ｊ）  前記現像処理済みの基板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段、をさらに備え、前記切替手段に、前記洗浄液供給手段が前記基板に前記洗浄液を供給するときまたは前記洗浄液の乾燥処理中は前記第１排気連通手段による連通状態を選択させている。
【００１５】
また、請求項５の発明は、請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記処理液を基板に現像処理を行う現像液とし、（Ｋ）  前記現像処理済みの基板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段、をさらに備え、前記昇降手段に、前記処理液供給手段が前記基板に前記現像液を供給するときまたは前記現像処理中は前記内カップを前記第１の高さ位置に配置させ、前記洗浄液供給手段が前記基板に前記洗浄液を供給するときまたは前記洗浄液の乾燥処理中は前記内カップを前記第２の高さ位置に配置させている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る基板処理装置の一形態である基板現像装置を組み込んだ基板処理ユニットの構成を示す側面図である。この基板処理ユニットは、複数の基板処理装置を多段に積層した処理ユニットである。
【００１８】
スピンデベロッパ（回転式基板現像装置）ＳＤ１の上方には、加熱処理を行うホットプレートＨＰ１〜ＨＰ３と冷却処理を行うクールプレートＣＰ１とが順に積層されて配置されている。上述の如く、複数の基板処理装置を多段に積層したタイプの基板処理ユニットではスピンデベロッパＳＤ１にも積極的にダウンフローを与える必要があるため、スピンデベロッパＳＤ１とクールプレートＣＰ１との間にファンフィルタユニットＦＦＵを挟み込んでいる。ファンフィルタユニットＦＦＵは、ファンＦ１とフィルタＦ２とで構成されており、ファンＦ１によって外部から取り込んだ空気をフィルタＦ２で清浄にして、スピンデベロッパＳＤ１に供給する機能を有している（スピンデベロッパＳＤ１にダウンフローを供給する機能を有している）。
【００１９】
スピンデベロッパＳＤ１は、露光済みの基板に現像液を供給して現像処理を行う基板処理装置である。このスピンデベロッパＳＤ１の構成については、さらに後述する。
【００２０】
一方、スピンデベロッパＳＤ２の上方には、ホットプレートＨＰ４〜ＨＰ６とクールプレートＣＰ２とが順に積層されて配置されている。そして、上記と同様に、スピンデベロッパＳＤ２とクールプレートＣＰ２との間には、ファンＦ１およびフィルタＦ２で構成されるファンフィルタユニットＦＦＵを挟み込んでいる。
【００２１】
スピンデベロッパＳＤ１およびその上方の処理装置で構成される処理列とスピンデベロッパＳＤ２およびその上方の処理装置で構成される処理列との間には基板搬送ロボットＴＲが配置されている。基板搬送ロボットＴＲは昇降動作および回転動作が可能であり、各基板処理装置の間で基板の循環搬送を行う。
【００２２】
上記基板処理ユニットの下部にはケミカルキャビネットＣＢが配置されている。このケミカルキャビネットＣＢには、現像処理に使用する現像液などの薬液の供給源である薬液瓶が収納されている。
【００２３】
次に、本発明に係る基板処理装置の一形態であるスピンデベロッパＳＤ１の構成について説明する。図２および図３は、スピンデベロッパＳＤ１の構成を説明する図である。なお、スピンデベロッパＳＤ２はスピンデベロッパＳＤ１と同一の基板現像装置であるため、スピンデベロッパＳＤ２についての説明は省略する。
【００２４】
レジスト塗布処理、露光処理が終了した基板は、スピンデベロッパＳＤ１に搬入されて現像処理に供される。ここでの現像処理は以下の手順に従って行われる。すなわち、
▲１▼基板Ｗの主面に現像液を供給して拡がらせ、現像液層を形成する現像液供給工程、
▲２▼基板Ｗを静止した状態で現像を行う現像工程
▲３▼リンス液（ここでは純水）を基板Ｗの主面に供給して現像を停止するとともに、基板Ｗを回転させて現像液を洗浄する洗浄工程
▲４▼リンス液の供給を停止して基板Ｗを回転させることにより基板Ｗの乾燥を行う乾燥工程
の順序で行われる。
【００２５】
これらのうち上記現像液供給工程および現像工程においてファンフィルタユニットＦＦＵからダウンフローを供給すると、基板の主面に形成された現像液層がダウンフローによって波立ち、良好な現像処理結果が得られなくなる可能性がある一方、洗浄工程および乾燥工程においては、基板Ｗの遠心力によって振り切られたリンス液が霧状に舞い上がって基板上に再付着したりするのを防止するためにダウンフローを積極的に供給する必要がある。
【００２６】
そこで、スピンデベロッパＳＤ１では、現像液供給工程および現像工程（以下、これらを総称して「現像時工程」と称する）と洗浄工程および乾燥工程（以下、これらを総称して「現像後工程」と称する）とで異なる形態をとるようにしている。図２はスピンデベロッパＳＤ１の現像時工程における形態であり、また図３は現像後工程における形態である。なお、これらの図において、矢印は空気の流れを示している。
【００２７】
図２および図３に示すようにスピンデベロッパＳＤ１は、基板Ｗを回転駆動させるスピンモータ１３と、現像液を基板Ｗに供給する現像液吐出ノズル２０と、リンス液を基板Ｗに供給するリンス液吐出ノズル３０と、基板Ｗの周囲を取り囲むように配置された内カップ４０と、内カップ４０の周囲に当該内カップ４０と間隔を隔てて配置された外カップ５０と、内カップ４０を鉛直方向に昇降させるエアシリンダ６０と、排気ボックス７０とを備えている。
【００２８】
基板Ｗは回転台１１によって水平姿勢に吸着保持される。回転台１１は、その下面側中央に回転軸１２を垂設しており、当該回転軸１２はスピンモータ１３に接続されている。そして、スピンモータ１３の回転は回転軸１２を介して回転台１１に伝達され、回転台１１に吸着保持された基板Ｗが鉛直方向を軸として回転することとなる。なお、回転台１１は基板Ｗを吸着保持する形態に限定されるものではなく、基板Ｗの周縁部を把持する形態の回転台であってもよい。
【００２９】
回転軸１２およびスピンモータ１３の周囲には円筒状の保護カバー１０が配置されている。保護カバー１０は回転軸１２およびスピンモータ１３に現像液やリンス液が付着するのを防止する役割を果たしている。
【００３０】
現像液吐出ノズル２０は、基板Ｗの上方に配置され、現像液を供給して基板Ｗの主面全体に拡がらせて現像液層を形成する。また、リンス液吐出ノズル３０も基板Ｗの上方に配置され、基板Ｗにリンス液を供給して現像処理を停止させるとともに、現像液を洗浄する。
【００３１】
内カップ４０は、基板Ｗの周囲に配置された円筒状の部材であり、基板Ｗの回転によってリンス液が装置外部に飛散するのを防止している。本実施形態においては、内カップ４０の側方に設けられたエアシリンダ６０によって当該内カップ４０が昇降可能なように構成されている。すなわち、エアシリンダ６０と内カップ４０とは連結部材６１によって連結されており、エアシリンダ６０の動作は連結部材６１を介して内カップ４０に伝達され、内カップ４０を昇降させる。内カップ４０の高さ位置は、現像時工程と現像後工程とで異なっているが、これについては後述する。なお、内カップ４０の昇降は、エアシリンダ６０に限定されるものではなく、例えばアクチュエータなどによってもよい。
【００３２】
外カップ５０も円筒状の部材であり、内カップ４０の周囲に当該内カップ４０と所定の間隔を隔てて配置されている。外カップ５０の側壁面には排気口５１が設けられており、当該排気口５１は配管５６によって排気ボックス７０に連結されている。また、外カップ５０の底面には排気口５２が設けられており、当該排気口５２は配管５７によって排気ボックス７０に連結されている。なお、外カップ５０の底面には使用済みの現像液やリンス液も落下することとなるが、排気口５２はこれらの液体は回収せずに、気体のみを排出する。
【００３３】
このように、外カップ５０には２系統の排気経路が設けられており、どちらの排気経路を機能させるかは、排気ボックス７０によって択一的に選択される。すなわち、排気ボックス７０はロータリアクチュエータ７１を備え、当該ロータリアクチュエータ７１によって切替弁７２を回動させることが可能であるとともに、排気ボックス７０の底面には装置外部の排気手段に連通する配管７５が接続されている。そして、切替弁７２が図２に示すような位置のときは、装置外部の排気手段と外カップ５０の排気口５１とが配管５６、排気ボックス７０および配管７５を介して連通し、排気口５１周辺の空気が排気される。一方、切替弁７２が図３に示すような位置のときは、装置外部の排気手段と外カップ５０の排気口５２とが配管５７、排気ボックス７０および配管７５を介して連通し、排気口５２周辺の空気が排気される。なお、切替弁７２の回動はロータリアクチュエータ７１による動作に限定されるものではなく、例えばモータなどによって行ってもよい。
【００３４】
基板Ｗの現像時工程においては、図２に示すように、内カップ４０を降下し、基板Ｗの周囲は取り囲むが基板Ｗの上方の周囲は開放した状態としている。そして、外カップ５０の排気口５１と装置外部の排気手段とを連通させている。したがって、ファンフィルタユニットＦＦＵから供給されるダウンフローは内カップ４０と外カップ５０との隙間を通過して排気口５１から排気されることとなる。このときに、排気口５２は装置外部の排気手段と遮断されており、また内カップ４０の下端部と外カップ５０の側壁面とは間隔の狭いラビリンスシールＬ１を形成しており、当該ラビリンスシールＬ１を空気の流れが通過することはない。したがって、ファンフィルタユニットＦＦＵから供給されるダウンフローは基板Ｗの周辺を流れることはなく、すべて内カップ４０と外カップ５０との隙間を通過して排気口５１から排気される。
【００３５】
また、基板Ｗの現像後工程においては、図３に示すように、内カップ４０を上昇させ、基板Ｗの周囲を含む基板Ｗよりも上方の空間を取り囲む状態としている。そして、外カップ５０の排気口５２と装置外部の排気手段とを連通させている。したがって、ファンフィルタユニットＦＦＵから供給されるダウンフローは、内カップ４０の内側を通過して排気口５２から排気されることとなる。このときに、排気口５１は装置外部の排気手段と遮断されており、また内カップ４０の下端部と外カップ５０の上端部とは間隔の狭いカギ型のラビリンスシールＬ２を形成しており、当該ラビリンスシールＬ２を空気の流れが通過することはない。したがって、ファンフィルタユニットＦＦＵから供給されるダウンフローはすべて内カップ４０の内側すなわち基板Ｗの周辺を流れ、排気口５２から排気される。
【００３６】
このようにすれば、現像時工程においては、基板Ｗの周辺にダウンフローが流れることが無いため、基板Ｗの主面上に形成された現像液層が波立つことはなくなり、その結果現像処理の均一性が向上し、良好な現像処理結果が得られる。
【００３７】
また、現像後工程においては、基板Ｗの周辺にダウンフローが流れることとなり、基板Ｗの遠心力によって振り切られたリンス液が内カップ４０の外側に飛散したり、リンス液が霧状に舞い上がって基板上に再付着したりするのを防止することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、図３に示す現像後工程においては、内カップ４０を図２に示す降下した状態にしても排気口５１が装置外部の排気手段と遮断され、排気口５２が装置外部の排気手段と連通しているため、基板Ｗの周辺にダウンフローが流れることとなり、上記と同様の効果を得ることができる。もっとも、上記実施形態のようにした方が基板Ｗよりも上方の空間も内カップ４０によって取り囲まれているため、より確実に基板Ｗの遠心力によって振り切られたリンス液が内カップ４０の外側に飛散するのを防止することができる。
【００３９】
また、本発明に係る基板処理装置は基板現像装置に限られるものではなく、基板に処理液を付与して所定の処理を行う基板処理装置、例えば薬液塗布装置などであってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および請求項２の発明によれば、基板を保持する保持手段と、保持手段を回転させる回転駆動手段と、保持手段に保持された基板に処理液を供給する処理液供給手段と、保持手段に保持された基板の周囲を取り囲む内カップと、内カップの周囲に該内カップと間隔を隔てて配置され、前記内カップの外径よりも大きな内径を持つ外カップと、内カップの内側の雰囲気を装置外部の排気手段に連通させる第１排気連通手段と、前記間隔の雰囲気を排気手段に連通させる第２排気連通手段と、第１排気連通手段による連通状態と第２排気連通手段による連通状態とを択一的に切り替える切替手段と、を備えているため、第１排気連通手段による連通状態を選択すれば基板の周辺に空気の流れが生じ、第２排気連通手段による連通状態を選択すれば基板の周辺の空気の流れは消滅し、必要に応じて基板の周辺にダウンフローを形成することができる。
【００４１】
また、請求項３の発明によれば、処理液は基板に現像処理を行う現像液であり、処理液供給手段が基板に現像液を供給するときまたは現像処理中は第２排気連通手段による連通状態を選択するため、基板の周辺にダウンフローが流れることが無く、基板の主面上に形成された現像液層が波立つことがなくなり、その結果現像処理の均一性が向上し、良好な現像処理結果が得られる。
【００４２】
また、請求項４の発明によれば、洗浄液供給手段が基板に洗浄液を供給するときまたは洗浄液の乾燥処理中は、第１排気連通手段による連通状態を選択するため、基板の周辺にダウンフローが流れることとなり、基板から振り切られた洗浄液が内カップの外側に飛散したり、洗浄液が基板上に再付着したりするのを防止することができる。
【００４３】
また、請求項５の発明によれば、洗浄液供給手段が基板に洗浄液を供給するときまたは洗浄液の乾燥処理中は、内カップを基板の周囲を含む当該基板よりも上方の空間を取り囲む高さ位置に配置するため、基板から振り切られた洗浄液が内カップの外側に飛散するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の一形態である基板現像装置を組み込んだ基板処理ユニットの構成を示す側面図である。
【図２】図１のスピンデベロッパの構成を説明する図である。
【図３】図１のスピンデベロッパの構成を説明する図である。
【符号の説明】
１１  回転台
１３  スピンモータ
２０  現像液吐出ノズル
３０  リンス液吐出ノズル
４０  内カップ
５０  外カップ
５１、５２  排気口
６０  エアシリンダ
７０  排気ボックス
Ｗ  基板
【図１】
0003559149.tif 000002
【図２】
0003559149.tif 000003
【図３】
0003559149.tif 000004