(57)【要約】【課題】  基板を回転させ基板表面へ処理液を供給して処理を行う装置であって、撥水性材料で形成された処理液回収用のカップを親水化しても、長期間使用しているうちにカップから混入物が溶出したり内壁面から薄膜が剥離したりして基板の汚染原因になる、といった心配が全く無い装置を提供する。【解決手段】  スピンチャック１０に保持されて回転する基板Ｗの側方および下方を取り囲むように配設され基板上から周囲へ飛散する処理液を回収するためのカップ１６をプラスチック材料によって形成し、カップ１６の、基板上から飛散した処理液が衝突する部分である上側カップ部２４の内壁面を粗面化処理して親水性表面とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
この基板保持手段に保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面へ処理液を供給する処理液供給手段と、
上面が開口した容器状をなし、前記基板保持手段に保持された基板の側方および下方を取り囲むように配設され、基板上から周囲へ飛散する処理液を回収するためのカップと、
を備えた基板回転式処理装置において、
前記カップをプラスチック材料によって形成し、そのカップの内壁面の少なくとも、基板上から周囲へ飛散した処理液が衝突する部分を粗面化処理して親水性表面としたことを特徴とする基板回転式処理装置。
【請求項２】
接触角が１０°以下となるように前記カップの内壁面が粗面化処理された請求項１記載の基板回転式処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を水平姿勢に保持して鉛直軸回りに回転させ基板表面へ洗浄液、塗布液、現像液等の処理液を供給して、洗浄、塗布、現像等の基板処理を行う基板回転式処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板をスピンチャックで水平姿勢に保持して鉛直軸回りに回転させ、基板表面へ処理液、例えば純水等の洗浄液を供給して、基板を洗浄処理するとき、基板表面に供給された洗浄液は、遠心力によって基板周縁へ拡散し、使用済み洗浄液は基板周縁から周囲へ飛散する。スピンチャックに保持された基板の周囲には、その側方および下方を取り囲むようにカップが配設されており、基板上から周囲へ飛散した使用済み洗浄液は、カップの内壁面に衝突して捕捉され、カップ内壁面上を流下してカップ底部に捕集され、カップ下部に設けられた排液口から排液管を通って回収されるようになっている。
【０００３】
基板上から周囲へ飛散した処理液を回収するためのカップは、従来、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのプラスチック材料、あるいは、ステンレス鋼等の金属材料で形成されているが、現在ではほとんどのカップが樹脂製である。このカップの主要な機能は、基板上から周囲へ飛散した処理液が基板処理部外にまで飛散するのを防止することであるが、それと同時に、処理液を捕集してカップ底部の排液口へ流動させることである。ところが、カップを形成しているプラスチック材料、特にフッ素樹脂などは撥水性（疎水性）であり、カップの内壁面は、純水等の洗浄液のように親水性の処理液が衝突したときに処理液を弾いてしまう。
【０００４】
図２は、基板回転式処理装置の概略構成を示す模式図である。図において、１が、基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチャックであり、２が、基板Ｗを保持したスピンチャック１を支持して鉛直軸回りに回転させるための回転支軸であり、３が、処理液を捕集するカップであり、４が、処理液を回収するための排液部である。カップ３が親水性の材料で形成されているときは、図２の（ａ）に示すように、基板Ｗの表面から周囲へ飛散してカップ３の内壁面に衝突した親水性の処理液は、内壁面上で薄膜状に拡がってカップ３の底部へ流下し、排液部４を通して排出される。これに対し、カップ３が撥水性の材料で形成されているときは、図２の（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面から周囲へ飛散してカップ３の内壁面に衝突した処理液は、内壁面で跳ね返って一部が基板Ｗの表面に再付着する。このとき、使用済み洗浄液のように処理液が不純物を含んでいると、処理液中の不純物がパーティクルとなって基板Ｗを汚染し、また、多数の基板を処理している間に処理液がカップ３の内壁面に付着して乾燥し処理液成分が堆積していたりすると、それがパーティクルとなって内壁面で跳ね返った処理液とともに基板Ｗの表面に付着し基板Ｗを汚染する、といった問題を生じる。
【０００５】
そこで、撥水性材料で形成されたカップを親水化する、といったことが行われている。親水化の方法としては、プラスチック材料によってカップを成形加工するときに、親水化させるための物質を樹脂材料中に混入させることにより、材質自体を親水性に改質したり、カップの内壁面に親水性材料を薄膜状に被着形成することにより、カップの内壁表面を親水化処理したりする、といったものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２５８２４９号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、樹脂材料中に物質を混入させて材質自体を親水性に改質したカップでは、長期間使用しているうちに混入物が溶出するなどして、基板を汚染する要因となる。また、内壁面に親水性材料を薄膜状に被着形成したカップにおいても、長期間の使用中に内壁面から親水性材料の薄膜が剥離して、基板の汚染原因になる、といった問題点がある。
【０００７】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、撥水性材料で形成されたカップを親水化しても、長期間使用しているうちにカップから混入物が溶出したり内壁面から薄膜が剥離したりして基板の汚染原因になる、といった心配が全く無い基板回転式処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、この基板保持手段に保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段と、前記基板保持手段に保持された基板の表面へ処理液を供給する処理液供給手段と、上面が開口した容器状をなし、前記基板保持手段に保持された基板の側方および下方を取り囲むように配設され、基板上から周囲へ飛散する処理液を回収するためのカップとを備えた基板回転式処理装置において、前記カップをプラスチック材料によって形成し、そのカップの内壁面の少なくとも、基板上から周囲へ飛散した処理液が衝突する部分を粗面化処理して親水性表面としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の基板回転式処理装置において、接触角が１０°以下となるように前記カップの内壁面を粗面化処理したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明の基板回転式処理装置においては、カップの内壁面が親水性表面とされているので、基板上から周囲へ飛散してカップの内壁面に衝突した親水性の処理液は、内壁面上で薄膜状に拡がってカップの底部へ流下し排出される。したがって、基板上から飛散した処理液がカップの内壁面で跳ね返って基板の表面に再付着し基板を汚染する、といったことを防止することができる。
そして、請求項１に係る発明の基板回転式処理装置では、カップの内壁面が粗面化処理により親水性表面とされているので、長期間使用しているうちにカップから混入物が溶出したり内壁面から薄膜が剥離したりして基板の汚染原因になる、といった心配が全く無い。
【００１１】
請求項２に係る発明の基板回転式処理装置では、カップの内壁面で親水性の処理液が全く弾かれなくなり、基板上から飛散してカップの内壁面に衝突した処理液は、内壁面上でより薄膜状に拡がってカップの底部へ流下し排出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の最良の実施形態について図１を参照しながら説明する。
図１は、この発明の実施形態の１例を示し、基板回転式処理装置、例えば基板回転式洗浄装置（スピンスクラバ）の要部の概略構成を示す縦断面図である。
【００１３】
この洗浄装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチャック１０を有し、スピンチャック１０に保持された基板Ｗは、スピンチャック１０を支持する回転支軸１２に連結されたスピンモータ１４によって鉛直軸回りに水平面内で回転させられる。基板Ｗの周囲には、上面が開口しスピンチャック１０に保持された基板Ｗの側方および下方を取り囲むような容器状に形成されたカップ１６が配設されている。カップ１６の内部には、スピンチャック１０に保持された基板Ｗの下方に円錐台状の整流部材１８が配設されており、整流部材１８の中央部に支持円筒２０が一体的に固着されている。そして、支持円筒２０の内部に回転支軸１２が挿通されている。カップ１６と整流部材１８とは、カップ１６の底壁部が整流部材１８の底面部に回り込むように屈曲加工されて一体的に連接している。支持円筒２０と回転支軸１２とは連結しておらず、したがって、カップ１６、整流部材１８および支持円筒２０は、スピンチャック１０、回転支軸１２およびスピンモータ１４に対し一体となって上下方向へ移動可能であり、図示していない昇降機構により、図示した基板洗浄時の位置とそれより下方の基板搬出入時の位置との間で昇降させることができるようになっている。
【００１４】
スピンチャック１０に保持された基板Ｗの上方には、基板Ｗの表面へ純水等の洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル２２が配設されている。洗浄液供給ノズル２２は、図示した位置からカップ１６の外方へ退避させることができるようになっている。また、図示していないが、スピンチャック１０に保持された基板Ｗの上方には、基板Ｗの表面を走査しながらスクラブ洗浄する回転洗浄ブラシが設置されており、回転洗浄ブラシは、上下方向へ移動可能に支持されている。
【００１５】
カップ１６は、円錐台周面の形状に形成され内壁面が下向きに拡開した上側カップ部２４、この上側カップ部２４の下端縁に連接して円筒状に形成され整流部材１８の底面部に回り込むように屈曲した底壁部を有する下側カップ部２６、および、上側カップ部２４の上端縁に連接してその上端縁から内方に向かって水平に張り出した円環部２８から構成され、それらが一体化して容器状に形成されている。上側カップ部２４は、基板洗浄の際に、スピンチャック１０に保持された基板Ｗが位置する水平面を含む高さに配置され、基板Ｗの表面から周囲へ飛散した洗浄液は上側カップ部２４の内壁面に衝突する。下側カップ部２６には、その底壁部に排液口３０が形設され、排液口３０にドレン管３２が連通接続されている。また、下側カップ部２６の底壁部には、整流部材１８の下面と対向する位置に開口した排気管３４が設けられており、この排気管３４を通してカップ１６内の排気が行われるようになっている。
【００１６】
上記した構成のカップ１６は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどのプラスチック材料で形成されている。そして、カップ１６の少なくとも上側カップ部２４、すなわち、基板Ｗの表面から周囲へ飛散した洗浄液が衝突する部分である上側カップ部２４の内壁面の全体もしくは一部が均一に粗面化処理されることにより、上側カップ部２４の内壁面が親水性表面となっている。好ましくは、上側カップ部２４の内壁面が、接触角１０°以下の親水性表面となるように粗面化処理するとよい。粗面化処理の方法としては、例えば、目の極く細かいヤスリ等を使用して物理的に内壁面を粗面化したり、プラズマ処理、すなわち、プラズマ発生部を先端に持つノズルを使用し、そのノズル先端で内壁面を走査して内壁面を粗面化したり、薬剤を使用し、その薬剤を内壁面に塗布するなどして粗面化したりする方法があるが、粗面化処理の方法はどのようなものであってもよい。なお、上側カップ部２４以外の下側カップ部２６の内壁面の一部あるいは全体を粗面化処理して親水性表面としても差し支えない。
【００１７】
この基板回転式洗浄装置では、カップ１６の上側カップ部２４の内壁面が粗面化処理されて親水性表面となっているので、基板洗浄時において、回転する基板Ｗの表面から遠心力で周囲へ飛散した純水等の使用済み洗浄液は、カップ１６の上側カップ部２４の内壁面に衝突して、跳ね返ることなく内壁面上で薄膜状に拡がり、下側カップ部２６へ流下する。そして、洗浄液は、下側カップ部２６の内底部に捕集され、下側カップ部２６の内底部から排液口３０の方へ流動し、排液口３０からドレン配管３２を通ってカップ１６外へ排出される。このようにして、基板Ｗ上から飛散した洗浄液がカップ１６の内壁面で跳ね返って基板Ｗの表面に再付着し基板を汚染する、といったことが防止される。
【００１８】
基板回転式洗浄装置を使用し、ＰＶＣ製のカップ（内径：４００ｍｍ）の内壁面をプラズマ処理により粗面化する前のものと粗面化した後のものとについて、カップ内壁面からの洗浄液（純水）の跳ね返りの程度を比較する実験を行った。ウエハ（直径：３００ｍｍ）を１０００ｒｐｍの回転数で回転させ、そのウエハの中心部へ３００ｍｌ／ｍｉｎの流量で２０秒間バックリンスしたときに、カップ内壁面での純水の跳ね返りによってウエハの表面に付着した０．１２μｍ以上の大きさの水滴の個数を調べた。この結果、カップの内壁面をプラズマ処理する前のものでは、水滴の個数が１０００個であったのに対し、プラズマ処理後のものでは１０個であった。この結果から、ＰＶＣ製のカップの内壁面をプラズマ処理して粗面化することにより、カップ内壁面からの洗浄液の跳ね返りを著しく低減できることが実際に確かめられた。
【００１９】
上記した実施形態では、この発明を基板回転式洗浄装置に適用する場合について説明したが、この発明は、それ以外の基板回転式処理装置、例えば現像装置（スピンデベロッパ）、塗布装置（スピンコータ）等についても同様に適用し得るものである。また、親水性材料で形成されたカップの内壁面をより親水化する（接触角をより小さくする）ために、この発明を適用するようにしてもよい。さらに、カップの構造は、上記実施形態で説明したものに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板回転式処理装置である基板回転式洗浄装置の要部の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】基板回転式処理装置の概略構成を示す模式図であって、（ａ）は、基板の表面から周囲へ飛散した親水性の処理液が親水性のカップ内壁面に衝突した際の様子を説明するための図であり、（ｂ）は、基板の表面から周囲へ飛散した親水性の処理液が撥水性のカップ内壁面に衝突した際の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  スピンチャック
１２  回転支軸
１４  スピンモータ
１６  カップ
１８  整流部材
２０  支持円筒
２２  洗浄液供給ノズル
２４  上側カップ部
２６  下側カップ部
３０  排液口
３２  ドレン管
３４  排気管
Ｗ  基板
【図１】
2006147672.tif 000003
【図２】
2006147672.tif 000004