(57)【要約】【課題】基板の基板処理液やミスト等による汚染を防止して、基板のスピン乾燥を含めた一連の薬液処理を同一装置で連続して行うことができるようにする。【解決手段】基板を保持して回転させる基板ホルダ１６と、基板ホルダ１６で保持した基板Ｗの周囲を囲繞して該基板Ｗに供給される基板処理液の飛散を防止する飛散防止カップ１８と、飛散防止カップ１８の内壁面を洗浄する飛散防止カップ洗浄部４４を有する。この飛散防止カップ１８は、好ましくは、下方の基板受渡し位置と、上方の飛散防止位置と、これらの間の洗浄位置との間を上下動自在に構成されている。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダで保持した基板の周囲を囲繞して該基板に供給される基板処理液の飛散を防止する飛散防止カップと、
前記飛散防止カップの内壁面を洗浄する飛散防止カップ洗浄部を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記飛散防止カップは、下方の基板受渡し位置と、上方の飛散防止位置と、これらの間の洗浄位置との間を上下動自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記飛散防止カップ洗浄部は、基板に供給される供給液を利用して飛散防止カップの内壁面を洗浄するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を保持して回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダを洗浄する基板ホルダ洗浄部を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
上下動自在で、前記基板ホルダで保持した基板の周囲を囲繞して該基板に供給される基板処理液の飛散を防止する飛散防止カップを更に有し、
前記基板ホルダ洗浄部の少なくとも一つは、前記飛散防止カップに取付けられていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】
基板を保持して回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダで保持した基板に基板処理液を供給する処理液供給部と、
前記処理液供給部を洗浄する処理液供給部洗浄部を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
基板に対する薬液処理を行った後、この薬液処理後の基板を洗浄するに際し、
基板を保持して回転させる基板ホルダ、該基板ホルダで保持した基板の周囲を囲繞して該基板に供給される基板処理液の飛散を防止する飛散防止カップの内壁面、または前記基板ホルダで保持した基板に基板処理液を供給する処理液供給部の少なくとも一つを洗浄することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を枚葉処理する基板処理装置及び方法に係り、特に基板に対する薬液処理、薬液処理後の純水等による洗浄及びスピン乾燥といった一連の処理を連続して行うのに使用される基板処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、枚葉式の基板処理装置で基板に対する薬液処理、薬液処理後の純水等による洗浄、スピン乾燥といった一連の処理を行う場合、基板に対する薬液処理及び薬液処理後の洗浄を行う装置と、基板のスピン乾燥を行う装置とを分けることが一般に行われていた。これは、上記一連の処理を同一の装置で連続して行うと、基板のスピン乾燥時に薬液などの基板処理液が基板上へ跳ね返ったり、ミストとなったりして基板上の膜や処理面等に悪影響を与えることがあるためである。
【０００３】
この薬液などの基板処理液の跳ね返りによる基板の汚染の原因としては、基板やそれを支持する基板ホルダから飛び出した基板処理液の跳ね返りや、基板やそれを支持する基板ホルダから飛び出した基板処理液が飛散防止カップの内壁面に付着している基板処理液と衝突することによる基板処理液の跳ね返り、それら基板処理液の跳ね返り時に発生する基板処理液のミスト等が挙げられる。特に、基板のスピン乾燥処理中にあっては、基板の表面が外部に露出しており、跳ね返ってきた基板処理液やミスト等の影響を受けやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板に対する薬液処理及び薬液処理後の純水等による洗浄を行う装置と、基板のスピン乾燥を行う装置とを分けると、フットプリントが増大するばかりでなく、これらの装置間で基板の受渡しを行う必要があって、スループットの低下に繋がってしまう。このため、基板のスピン乾燥を含めたこれらの一連の薬液処理を１つの装置で連続して実施できるようにすることが望まれていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、基板の基板処理液やミスト等による汚染を防止して、基板のスピン乾燥を含めた一連の薬液処理を同一装置で連続して行うことができるようにした基板処理装置及び方法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】
請求項１に記載の発明は、基板を保持して回転させる基板ホルダと、前記基板ホルダで保持した基板の周囲を囲繞して該基板に供給される基板処理液の飛散を防止する飛散防止カップと、前記飛散防止カップの内壁面を洗浄する飛散防止カップ洗浄部を有することを特徴とする基板処理装置である。これにより、飛散防止カップの内壁面を洗浄して該内壁面に付着した薬液などの基板処理液を除去することで、基板乾燥時に飛散防止カップの内壁面に付着した基板処理液で基板が汚染されることを防止することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記飛散防止カップは、下方の基板受渡し位置と、上方の飛散防止位置と、これらの間の洗浄位置との間を上下動自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
請求項３に記載の発明は、前記飛散防止カップ洗浄部は、基板に供給される供給液を利用して飛散防止カップの内壁面を洗浄するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置である。これにより、基板の洗浄と飛散防止カップの内壁面の洗浄を、例えば純水等の同一の基板処理液で行うことができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、基板を保持して回転させる基板ホルダと、前記基板ホルダを洗浄する基板ホルダ洗浄部を有することを特徴とする基板処理装置である。これにより、基板ホルダを洗浄して該基板ホルダに付着した薬液などの基板処理液を除去することで、基板乾燥時に基板ホルダに付着した基板処理液で基板が汚染されることを防止することができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、上下動自在で、前記基板ホルダで保持した基板の周囲を囲繞して該基板に供給される基板処理液の飛散を防止する飛散防止カップを更に有し、前記基板ホルダ洗浄部の少なくとも一つは、前記飛散防止カップに取付けられていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置である。これにより、上下動機構を別途設けることなく、飛散防止カップの上下動に伴って、基板ホルダ洗浄部の少なくとも一つを上下動させることができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、基板を保持して回転させる基板ホルダと、前記基板ホルダで保持した基板に基板処理液を供給する処理液供給部と、前記処理液供給部を洗浄する処理液供給部洗浄部を有することを特徴とする基板処理装置である。これにより、処理液供給部を洗浄して該処理液供給部に付着した薬液などの基板処理液を除去することで、基板乾燥時に処理液供給部に付着した基板処理液で基板が汚染されることを防止することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、基板に対する薬液処理を行った後、この薬液処理後の基板を洗浄するに際し、基板を保持して回転させる基板ホルダ、該基板ホルダで保持した基板の周囲を囲繞して該基板に供給される基板処理液の飛散を防止する飛散防止カップの内壁面、または前記基板ホルダで保持した基板に基板処理液を供給する処理液供給部の少なくとも一つを洗浄することを特徴とする基板処理方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は、基板に対する薬液処理、薬液処理後の洗浄処理及びスピン乾燥処理を同一の装置で連続して行うようにした本発明の実施の形態の基板処理装置を示す。同図に示すように、この基板処理装置には、回転自在な主軸１０の上端に連結した円板状の基板ステージ１２と、この基板ステージ１２の上面周縁部に、円周方向に沿った所定のピッチで立設した複数の基板保持チャック１４とを有し、基板Ｗを着脱自在に保持する基板ホルダ１６が備えられている。この基板ホルダ１６は、基板保持チャック１４で基板Ｗを保持した状態で、該基板Ｗと一体に回転するように構成されている。
【００１３】
この基板ホルダ１６の周囲を囲繞する位置に、略円筒状の飛散防止カップ１８が上下動自在に配置されている。この飛散防止カップ１８は、下方に向かって径が徐々に拡がる拡径部１８ａを有し、この拡径部１８ａの上端に小径部１８ｂが、下端に大径部１８ｃがそれぞれ連結された形状に形成されている。そして、この飛散防止カップ１８は、図１に示す、基板ホルダ１６の側方を開放させた下方の基板受渡し位置と、図２に示す、基板ホルダ１６の周囲を拡径部１８ａで包囲した上方の飛散防止位置と、図３に示す、基板受渡し位置と飛散防止位置の間で、基板ホルダ１６の周囲を小径部１８ｂで包囲する洗浄位置との間を移動自在に構成されている。
【００１４】
これにより、飛散防止カップ１８が図１に示す基板受渡し位置に位置するとき、飛散防止カップ１８に干渉されることなく、ロボットハンド等と基板ホルダ１６の基板保持チャック１４との間で基板Ｗの受渡しを行うことができ、飛散防止カップ１８が図２に示す飛散防止位置に位置するとき、基板Ｗを処理する薬液（基板処理液）が主に拡径部１８ａで受けられて該薬液が飛散することが防止される。そして、図３に示す洗浄位置に位置するとき、洗浄液（基板処理液）が小径部１８ｂで受けられ、この洗浄液が飛散防止カップ１８の内壁面に沿って流下することで該内壁面が洗浄液で洗浄されるようになっている。
【００１５】
基板ホルダ１６の側上方に位置して、第１薬液供給ライン２０に接続され基板ホルダ１６で保持した基板Ｗの上面に薬液を供給する薬液供給ノズル２２と、第１洗浄液供給ライン２４に接続され基板ホルダ１６で保持した基板Ｗの上面に洗浄液を供給する第１洗浄液供給ノズル２６がそれぞれ配置されている。
【００１６】
また、飛散防止カップ１８の上部には、例えば水平方向に扇状に拡がる扇状ノズルからなり、第２洗浄液供給ライン２８に接続されて基板ホルダ１６の外方から該基板ホルダ１６の直径方向の内方に向けて洗浄液を供給する第１基板ホルダ洗浄部としての第２洗浄液供給ノズル３０が取付けられている。この第２洗浄液供給ノズル（第１基板ホルダ洗浄部）３０は、飛散防止カップ１８が洗浄位置に位置するときに、基板Ｗを保持した基板ホルダ１６に向けて洗浄液を供給して、主に該基板ホルダ１６の外側に面した外周面を洗浄するためのもので、飛散防止カップ１８に取付けることで、上下動機構を別途設けることなく、飛散防止カップ１８と共に上下動するようになっている。
【００１７】
主軸１０は中空軸で構成され、この主軸１０の中空部内部に固定軸３２が挿着され、この固定軸３２の内部には、上下に連通する第１流路３２ａと第２流路３２ｂが設けられている。そして、この第１流路３２ａの下端は、第２薬液供給ライン３４、第３洗浄液供給ライン３６及び第４洗浄液供給ライン３８が切替え可能に接続され、上端には、基板ホルダ１６で保持した基板Ｗの裏面に薬液及び洗浄液を供給する、処理液供給ノズルとしての第１裏面ノズル４０が一体に設けられている。この第１裏面ノズル４０は、処理液供給部としての固定軸３２の上面を洗浄する処理液供給部洗浄部を兼用するもので、この第１裏面ノズル（処理液供給ノズル兼処理液供給部洗浄部）４０は、ここから供給される洗浄液の流量を、第３洗浄液供給ライン３６及び第４薬液供給ライン３８にそれぞれ介装した供給バルブを介して２段階に切り替えることで、処理液供給部洗浄部を兼用するようになっている。
【００１８】
なお、単一の洗浄液供給ラインを備え、第１裏面ノズル４０から供給される洗浄液の流量を、切換弁等を介して２段階に切り変えるようにしてもよいことは勿論である。
【００１９】
第２流路３２ｂの下端は、第５洗浄液供給ライン４２に接続され、上端には、例えば水平方向に扇状に拡がる扇状ノズルからなり、飛散防止カップ１８の内壁面を洗浄する飛散防止カップ洗浄部と、基板ホルダ１６の主に基板ステージ１２の上面及び基板保持チャック１４の内側に面する外周面を洗浄する第２基板ホルダ洗浄部を兼用する第２裏面ノズル４４が一体に設けられている。この第２裏面ノズル（飛散防止カップ洗浄部兼第２基板ホルダ洗浄部）４４は、飛散防止カップ１８が洗浄位置に位置するときに、ここから洗浄液を水平方向に向けて扇状に供給することにより、基板ステージ１２の上面の全域に洗浄液を供給してこの基板ステージ１２の上面及び基板保持チャック１４の内側に面した外周面を洗浄し、更に、この基板ステージ１２の上面に供給された洗浄液を遠心力で飛散防止カップ１８に向けて吹き飛ばして該飛散防止カップ１８の内壁面に付着させ、この洗浄液が飛散防止カップ１８の内壁面に沿って流下することで、ここを洗浄するようになっている。
【００２０】
主軸１０の中空部内周面と固定軸３２の外周面との間には流体通路４６が設けられ、この流体通路４６は、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン４８に接続されている。これにより、基板ホルダ１６で保持した基板Ｗの裏面に向けてＮ２ガス等の不活性ガスを吹き付けることで、高速回転する基板Ｗと基板ステージ１２の間の空間が負圧（大気圧より低い圧力）にならないようにする。
【００２１】
ここで、前記各洗浄液供給ライン２４，２８，３６，３８，４２から供給される洗浄液としては、ＤＩＷ（純水）またはガス溶存水が一般に使用されるが、目的に応じて薬液を使用してもよい。なお、この例では、洗浄液としてＤＩＷを使用した例を示す。
【００２２】
次に、図４に示すフローチャートに従って、基板Ｗに対して一連の薬液処理を施すときの操作について説明する。
先ず、飛散防止カップ１８が、図１に示す下方の基板受渡し位置に位置する状態で、例えばロボットハンド等で保持した基板Ｗを基板ホルダ１６の基板保持チャック１４で受け取る（ステップ１）。そして、飛散防止カップ１８を、図２に示す、上方の飛散防止位置まで上昇させる（ステップ２）。
【００２３】
この状態で、基板Ｗを、例えば５００ｒｐｍで回転させ、薬液供給ノズル２２から基板Ｗの表面に薬液を供給し、同時に、第１裏面ノズル４０から基板の裏面に薬液を供給し、これによって、基板Ｗの薬液処理を行う（ステップ３）。この時の基板Ｗの回転速度は、供給した薬液（基板処理液）が基板Ｗの表面で広がる程度の速さにする。この時に基板Ｗの外方に飛散した薬液は、この外方に位置する飛散防止カップ１８の拡径部１８ａで受けられて、この飛散防止カップ１８の外側への飛散が防止される。
【００２４】
そして、所定の時間、基板Ｗの表裏両面に薬液を供給した後、薬液供給ノズル２２からの薬液の供給を停止し、第１洗浄液供給ノズル２６からＤＩＷを基板の表面に供給する。基板の裏面にあっても同様に、第１裏面ノズル４０からの薬液の供給を停止し、第３洗浄液供給ライン３６を通じて、第１裏面ノズル４０から基板Ｗの裏面にＤＩＷを供給し、これによって、基板Ｗの表裏両面の純水（ＤＩＷ）による洗浄を行う（ステップ４）。
【００２５】
次に、基板Ｗの回転速度を、例えば１００ｒｐｍに落とし、しかる後、飛散防止カップ１８を、図３に示す、基板受渡し位置と飛散防止位置の間の洗浄位置に移動する（ステップ５）。この時の基板Ｗの回転速度は、飛散防止カップ１８の内壁面でのＤＩＷの跳ねを少なくするために、１００〜３００ｒｐｍ程度が好ましい。
【００２６】
飛散防止カップ１８の移動が完了した後、第２洗浄液供給ノズル（第１基板ホルダ洗浄部）３０から、基板ホルダ１６の外周部に向けてＤＩＷを供給して、基板ホルダ１６の、主に基板保持チャック１４の外側に面する外周面及び基板ステージ１２の外側面を洗浄する。同時に、第２裏面ノズル（飛散防止カップ洗浄部兼第２基板ホルダ洗浄部）４４から、ＤＩＷを水平方向に向けて扇状に供給し、基板ステージ１２の上面の全域に洗浄液を供給してここを洗浄するとともに、基板ホルダ１６の、主に基板保持チャック１４の内側に面する外周部を洗浄し、更に、この基板ステージ１２の上面に供給された洗浄液を遠心力で飛散防止カップ１８に向けて吹き飛ばして該飛散防止カップ１８の内壁面に付着させ、この洗浄液を飛散防止カップ１８の内壁面に沿って流下させることで、ここを洗浄する。更に、第１裏面ノズル（洗浄液供給ノズル兼洗浄液供給部洗浄部）４０から第３洗浄液供給ライン３６を通してのＤＩＷの供給を停止し、第４洗浄液供給ライン３８を通してのＤＩＷの供給に切り替える。この第４洗浄液供給ライン３８からのＤＩＷの供給量は、ＤＩＷが基板ホルダ１６で保持した基板Ｗに到達しない程度の量とし、これにより第１裏面ノズル４０及び洗浄液供給部としての固定軸３２の上面をＤＩＷで洗浄する。
【００２７】
そして、所定の時間、基板Ｗの純水（ＤＩＷ）による洗浄を行った後、飛散防止カップ１８を、図２に示す飛散防止位置に再び移動する（ステップ７）。
この状態で、第２洗浄液供給ノズル（第１基板ホルダ洗浄部）３０、第１裏面ノズル（処理液供給ノズル兼処理液供給部洗浄部）４０及び第２裏面ノズル（飛散防止カップ洗浄部兼第２基板ホルダ洗浄部）４４からのＤＩＷの供給を停止し、基板Ｗの回転速度を、例えば２０００ｒｐｍに上げて基板Ｗをスピン乾燥する（ステップ８）。更に、必要に応じて、基板Ｗの裏面にＮ２ガス等の不活性ガスを供給して、基板Ｗと基板ステージ１２の間の空間が負圧（大気圧より低い圧力）にならないようにする。
【００２８】
このように、ステップ６で供給したＤＩＷにより飛散防止カップ１８の内壁面、基板ホルダ１６の基板ステージ１２の上面及び側面、並びに基板保持チャック１４を洗浄することで、基板Ｗを薬液の影響のない状態で、同一の装置で、連続してスピン乾燥することができる。
【００２９】
そして、所定の時間、基板Ｗのスピン乾燥を行った後、基板Ｗの回転を停止して処理を終了する。そして、飛散防止カップ１８を図１に示す受渡し位置に移動し、この処理後の基板Ｗをロボットハンド等に受け渡して、基板Ｗを基板ホルダ１６から取出して次工程に搬送する（ステップ９）。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の乾燥に先立って、飛散防止カップの内壁面等を洗浄して該内壁面等に付着した薬液などの基板処理液を除去することで、基板乾燥時に飛散防止カップの内壁面に付着した基板処理液で基板が汚染されることを防止することができる。これにより、基板のスピン乾燥を含めた一連の薬液処理を同一装置で連続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の基板処理装置における飛散防止カップが下方の基板受渡し位置に位置するときの概要図である。
【図２】本発明の実施の形態の基板処理装置における飛散防止カップが上方の飛散防止位置に位置するときの概要図である。
【図３】本発明の実施の形態の基板処理装置における飛散防止カップが洗浄位置に位置するときの概要図である。
【図４】図１乃至図３に示す基板処理装置で基板を処理するときのフローチャートである。
【符号の説明】
１２  基板ステージ
１４  基板保持チャック
１６  基板ホルダ
１８  飛散防止カップ
２０，３４  薬液供給ライン
２２  薬液供給ノズル
２４，２８，３６，３８，４２  洗浄液供給ライン
２６  洗浄液供給ノズル
３０  第２洗浄液供給ノズル（第１基板ホルダ洗浄部）
３２  固定軸
３２ａ，３２ｂ  流路
４０  第１裏面ノズル（処理液供給ノズル兼処理液供給部洗浄部）
４４  第２裏面ノズル（飛散防止カップ洗浄部兼第２基板ホルダ洗浄部）
４６  流体通路
４８  不活性ガス供給ライン
Ｗ  基板
【図１】
2004235216.tif 000003
【図２】
2004235216.tif 000004
【図３】
2004235216.tif 000005
【図４】
2004235216.tif 000006