(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平に保持し、基板とともに回転可能な基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板を囲繞し、基板とともに回転可能な回転カップと、
前記回転カップおよび前記基板保持部を一体的に回転させる回転機構と、
基板の表面に処理液を供給する表面液供給機構と、
基板の裏面に処理液を供給する裏面液供給機構と、
前記回転カップの排気および排液を行う排気・排液部と、
前記基板保持部上の基板の外側に、その表裏面が基板の表裏面と連続するように、かつ前記基板保持部および前記回転カップとともに回転するように設けられ、基板の表裏面から振り切られた処理液がその表裏面に案内されて基板の外方へ導かれる案内部材と
を具備し、
前記回転カップは、前記基板保持部上の基板に対して垂直にかつ当該基板を囲繞するように設けられた、基板から振り切られた処理液を受ける壁部と、前記壁部の前記案内部材を挟んだ上下に、基板の表裏面から振り切られた処理液をそれぞれ排出するように形成された排出孔とを有し、
前記排気・排液部は、前記壁部の外側に設けられ、前記排出孔から排出された処理液を受けて排液する排液カップを有し、
前記回転カップが基板とともに回転されることにより、その回転により基板から振り切られた処理液が、前記回転カップの回転による遠心力により、前記壁部に液膜として残存することを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記排気・排液部は、前記排液カップの外側に設けられ、前記回転カップ内の排気を行う排気カップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
【請求項３】
前記回転カップは、前記壁部の上端から内方に向かって円環状に設けられた庇部材をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板に対して所定の液処理を行う液処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスやフラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）の製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウエハやガラス基板に処理液を供給して液処理を行うプロセスが多用されている。このようなプロセスとしては、例えば、基板に付着したパーティクルやコンタミネーション等を除去する洗浄処理、フォトリソグラフィ工程におけるフォトレジスト液や現像液の塗布処理等を挙げることができる。
【０００３】
このような液処理装置としては、半導体ウエハ等の基板をスピンチャックに保持し、基板を回転させた状態でウエハの表面または表裏面に処理液を供給してウエハの表面または表裏面に液膜を形成して処理を行うものが知られている。
【０００４】
この種の装置では、通常、処理液はウエハの中心に供給され、基板を回転させることにより処理液を外方に広げて液膜を形成し、処理液を離脱させることが一般的に行われている。そして、基板の外方へ振り切られた処理液を下方へ導くようにウエハの外側を囲繞するカップ等の部材を設け、ウエハから振り切られた処理液を速やかに排出するようにしている。しかし、このようにカップ等を設ける場合には、処理液がミストとして飛び散り、基板まで達してウォーターマークやパーティクル等の欠陥となるおそれがある。
【０００５】
このようなことを防止可能な技術として、特許文献１には、基板を水平支持した状態で回転させる回転支持手段と一体に回転するように、基板から外周方向に飛散した処理液を受ける処理液受け部材を設け、処理液を受け、処理液を外方へ導いて回収するようにした技術が開示されている。この特許文献１において、処理液受け部材は、基板側から順に、水平ひさし部、処理液を外側下方に案内する傾斜案内部、処理液を水平外方へ案内する水平案内部、および垂直に立設する壁部を有し、処理液を狭い範囲に追い込んでミストが基板へ再付着することを防止しつつ処理受け部材の隅部に設けられた排液口を介して水平外方に排出させ、さらに処理液受け部材の外側に配置されたスペーサの内部を外方に延びる溝を介して排液される。
【特許文献１】特開平８−１０６４号公報
【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、特許文献１においては、基板とともに回転する処理液受け部材が処理液を基板外方の狭い範囲に追い込むようにしているため、基板の外側のスペーサ部分が大きいものとなり、装置のフットプリントが大きいものとなってしまう。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板へのミストの再付着を有効に防止しつつ、フットプリントを小さくすることができる液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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、基板を水平に保持し、基板とともに回転可能な基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板を囲繞し、基板とともに回転可能な回転カップと、前記回転カップおよび前記基板保持部を一体的に回転させる回転機構と、基板の表面に処理液を供給する表面液供給機構と、基板の裏面に処理液を供給する裏面液供給機構と、前記回転カップの排気および排液を行う排気・排液部と、前記基板保持部上の基板の外側に、その表裏面が基板の表裏面と連続するように、かつ前記基板保持部および前記回転カップとともに回転するように設けられ、基板の表裏面から振り切られた処理液がその表裏面に案内されて基板の外方へ導かれる案内部材とを具備し、前記回転カップは、前記基板保持部上の基板に対して垂直にかつ当該基板を囲繞するように設けられた、基板から振り切られた処理液を受ける壁部と、前記壁部の前記案内部材を挟んだ上下に、基板の表裏面から振り切られた処理液をそれぞれ排出するように形成された排出孔とを有し、前記排気・排液部は、前記壁部の外側に設けられ、前記排出孔から排出された処理液を受けて排液する排液カップを有し、前記回転カップが基板とともに回転されることにより、その回転により基板から振り切られた処理液が、前記回転カップの回転による遠心力により、前記壁部に液膜として残存することを特徴とする液処理装置を提供する。
【００１１】
前記排気・排液部は、前記排液カップの外側に設けられ、前記回転カップ内の排気を行う排気カップをさらに有する構成とすることができる。また、前記回転カップは、前記壁部の上端から内方に向かって円環状に設けられた庇部材をさらに有する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の回転とともに回転する回転カップを設けたので、回転カップに遠心力が作用し、固定カップを設けたときのような処理液のミストのはね返りを防止することができる。また、回転カップを、基板から振り切られた処理液を受ける壁部と、前記壁部に形成された、基板から振り切られた処理液を排出する排出孔とを有する構成とし、排気・排液部を、前記壁部の外側に排出孔から排出された処理液を受けて排液する排液カップを設けた構成とし、前記壁部は、前記回転カップが基板とともに回転されている際に、遠心力によりその内面に基板から振り切られた処理液の液膜が形成されるように構成されているので、一旦排出孔から排出された排液が排液カップの壁部ではね返っても、液膜の存在により排出孔を通って回転カップ内へ戻ることを確実に阻止することができ、回転カップ内の基板に排液ミストが達するおそれがない。また、回転カップと排液カップとを近接させることができて排液カップを小型化することができる。したがって、基板へのミストの再付着を有効に防止しつつ、装置のフットプリントを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。ここでは、本発明を半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）の表裏面洗浄を行う液処理装置に適用した場合について示す。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る液処理装置の概略構成を示す断面図、図２はその平面図、図３は排気・排液部を拡大して示す断面図である。この液処理装置１００は、被処理基板であるウエハＷを回転可能に保持するウエハ保持部１と、このウエハ保持部１を回転させる回転モータ２と、ウエハ保持部１に保持されたウエハＷを囲繞するように設けられ、ウエハ保持部１とともに回転する回転カップ３と、ウエハＷの表面に処理液を供給する表面処理液供給ノズル４と、ウエハＷの裏面に処理液を供給する裏面処理液供給ノズル５と、回転カップ３の周縁部に設けられた排気・排液部６とを有している。また、排気・排液部６の周囲およびウエハＷの上方を覆うようにケーシング８が設けられている。ケーシング８の上部にはファン・フィルター・ユニット（ＦＦＵ）９が設けられており、ウエハ保持部１に保持されたウエハＷに清浄空気のダウンフローが供給されるようになっている。
【００１５】
ウエハ保持部１は、水平に設けられた円板状をなす回転プレート１１と、その裏面の中心部に接続され、下方鉛直に延びる円筒状の回転軸１２とを有している。回転プレート１１の中心部には、回転軸１２内の孔１２ａに連通する円形の孔１１ａが形成されている。そして、孔１２ａおよび孔１１ａ内を裏面処理液供給ノズル５が昇降可能となっている。図２に示すように、回転プレート１１には、ウエハＷの外縁を保持する保持部材１３が等間隔で３つ設けられている。この保持部材１３は、ウエハＷが回転プレート１１から少し浮いた状態で水平にウエハＷを保持するようになっている。そして、この保持部材１３は、ウエハＷを保持する保持位置と後方に回動して保持を解除する解除位置との間で移動可能となっている。回転プレート１１の端部近傍には中心側部分よりも外側部分のほうが低くなるように周回して傾斜部１１ｂが形成されている。したがって、回転プレート１１の端部が他の部分よりも薄く形成されている。
【００１６】
回転軸１２の下端にはベルト１４が巻き掛けられており、ベルト１４はプーリー１５にも巻き掛けられている。そして、プーリー１５はモータ２により回転可能となっており、モータ２の回転によりプーリー１５およびベルト１４を介して回転軸１２を回転するようになっている。
【００１７】
表面処理液供給ノズル４は、ノズルアーム１６の先端部に保持されており、図示しない液供給チューブから処理液が供給され、その内部に設けられたノズル孔を介して処理液を吐出するようになっている。吐出する処理液としては、洗浄用の薬液、純水等のリンス液、ＩＰＡのような乾燥溶媒等を挙げることができ、１種または２種以上の処理液を吐出可能となっている。ノズルアーム１６は、図２に示すように軸１７を中心として回動可能に設けられており、図示しない駆動機構により、ウエハＷ中心上の吐出位置とウエハＷの外方の退避位置との間で移動可能となっている。なお、ノズルアーム１６は上下動可能に設けられており、回動するときには上昇した状態となり、表面処理液供給ノズル４から処理液を吐出する際には、下降した状態となる。
【００１８】
裏面処理液供給ノズル５には、内部にその長手方向に沿って延びるノズル孔５ａが形成されている。そして、図示しない処理液チューブを介してノズル孔５ａの下端から所定の処理液が供給され、その処理液がノズル孔５ａを介してウエハＷの裏面に吐出されるようになっている。吐出する処理液としては、上記表面処理液供給ノズル４と同様、洗浄用の薬液、純水等のリンス液、ＩＰＡのような乾燥溶媒等を挙げることができ、１種または２種以上の処理液を吐出可能となっている。裏面処理液供給ノズル５はウエハ昇降部材としての機能を兼備しており、その上端部にはウエハＷを支持するウエハ支持台１８を有している。ウエハ支持台１８の上面には、ウエハＷを支持するための３本のウエハ支持ピン１９（２本のみ図示）を有している。そして、裏面処理液供給ノズル５の下端には接続部材２０を介してシリンダ機構２１が接続されており、このシリンダ機構２１によって裏面処理液供給ノズル５を昇降させることによりウエハＷを昇降させてウエハＷのローディングおよびアンローディングが行われる。
【００１９】
回転カップ３は、図３に示すように、回転プレート１１の端部から上方に延びて垂直壁を形成するように基板の周囲に設けられた円筒状の垂直壁部材３１と、垂直壁部材３１の上端から内方に延びる円環状の庇部材３２とを有している。
【００２０】
垂直壁部材３１には、その内側から外側へ貫通し、処理液を排出する排出孔３３および３４が上下に、かつ、それぞれ周方向に沿って複数形成されている。また、垂直壁部材３１の排出孔３３と３４との間のウエハＷとほぼ同じ高さの位置には、内端がウエハＷの周縁近傍まで至る円環状かつ板状をなす案内部材３５が設けられている。排出孔３３はその下面が案内部材３５の表面に接するように設けられ、排出孔３４はその下面が回転プレート１１の表面に接するように設けられている。
【００２１】
排気・排液部６は、図３の拡大図にも示すように、回転カップ３における垂直壁部材３１の排出孔３３、３４から排出された排液を受ける環状をなす排液カップ４１と、排液カップ４１を囲繞するように設けられた環状をなす排気カップ４２を備えている。
【００２２】
排液カップ４１は、その外壁が回転カップ３の垂直壁部材３１に比較的近接するように設けられており、また、その底部には、１箇所に排液口４３が設けられていて、その排液口４３には排液管４４が接続されている。排液管４４の下流側には図示しない吸引機構が設けられており、回転カップ３から排液カップ４１に集められた排液が排液口４３、排液管４４を介して速やかに排出され、廃棄または回収される。なお、排液口４３は複数箇所設けられていてもよい。
【００２３】
排気カップ４２は、回転カップ３も囲繞し、その上壁４２ａは庇部材３２の上方に位置している。そして、排気カップ４２は、その上壁４２ａと庇部材３２との間の開口部４２ｂから気体を吸引して排気するようになっている。また、排気カップ４２の下部には、排気口４５が設けられており、排気口４５には排気管４６が接続されている。排気管４６の下流側には図示しない吸引機構が設けられており、回転カップ３の周囲を排気することが可能となっている。排気口４５は複数設けられており、処理液の種類に応じて切り替えて使用することが可能となっている。排気カップ４２には、図３に示すように、その上壁に周方向に沿って複数の空気取入口４７が設けられ、その内側壁には上下２段に周方向に沿って複数の空気取入口４８が設けられている。空気取入口４７は、排気カップ４２の上方領域の雰囲気を吸引し、空気取入口４８は回転プレート１１の下方に存在する機構部の雰囲気を吸引し、滞留している処理液のガス化成分を除去することが可能となっている。このように排液カップ４１の外側にそれを囲繞するように排気カップ４２が設けられているので、排液カップ４１から漏出したミストも確実に吸引することができ、処理液のミストが外部に拡散することが防止される。
【００２４】
上記回転カップ３の垂直壁部材３１の内側には、洗浄処理（液処理）中における回転カップ３およびウエハＷの回転にともなって液膜３７が形成される。すなわち、洗浄処理の際には、モータ２によりウエハ保持部材１および回転カップ３をウエハＷとともに回転させて表面処理液供給ノズル４および裏面処理液供給ノズル５からウエハＷ表面および裏面の中心に処理液を供給するが、その際にウエハＷの表面および裏面の処理液は、遠心力で広がり、さらにウエハＷの周縁から振り切られる。この場合に、垂直壁部材３１が設けられているのでウエハＷから振り切られた処理液は、垂直壁部材３１に当接するが、その際に処理液には遠心力が作用し、図４に示すように、垂直壁部材３１ではね返らずに垂直壁部材３１の内面の排出孔３３，３４の周囲に液膜３７が形成されるようにすることができる。この液膜３７により後述するように、ウエハＷへのミストの再付着を防止することができる。
【００２５】
上記案内部材３５は、その表裏面がウエハＷの表裏面と略連続するように設けられている。このウエハＷ表面から振り切られた処理液は、略連続して設けられた案内部材３５の表面に案内されて垂直壁部材３１に達し、遠心力により孔３３を通って、回転カップ３の外側へ排出されるようになっている。また、同様にウエハ保持部材１および回転カップ３をウエハＷとともに回転させて裏面処理液供給ノズル５からウエハＷの裏面の中心に処理液を供給した際には、処理液は遠心力でウエハＷの裏面を広がり、ウエハＷの周縁から振り切られる。このウエハＷ裏面から振り切られた処理液は、ウエハＷの裏面と略連続して設けられた案内部材３５の裏面に案内されて垂直壁部材３１に達し、遠心力により孔３４を通って、回転カップ３の外側へ排出されるようになっている。また、案内部材３５はこのようにウエハＷ表面および裏面から振り切られた処理液を案内するので、ウエハＷの周縁から脱離した処理液が乱流化し難く、処理液をミスト化させずに回転カップ外へ導くことができる。案内部材３５のウエハＷと隣接する部分の表裏面の高さはウエハＷの表裏面の高さと同じであることが好ましい。なお、図２に示すように、案内部材３５には、ウエハ保持部材１３に対応する位置に、ウエハ保持部材１３を避けるように切り欠き部３６が設けられている。
【００２６】
次に、以上のように構成される液処理装置１００の動作について図５を参照して説明する。まず、図５の（ａ）に示すように、裏面処理液供給ノズル５を上昇させた状態で、図示しない搬送アームからウエハ支持台１８の支持ピン上にウエハＷを受け渡す。次いで、図５の（ｂ）に示すように、裏面処理液供給ノズル５を、ウエハＷを保持部材１３により保持可能な位置まで下降させ、保持部材１３によりウエハＷをチャッキングする。そして、図５の（ｃ）に示すように、表面処理液供給ノズル４を退避位置からウエハＷの中心上の吐出位置に移動させる。
【００２７】
この状態で、図５の（ｄ）に示すように、モータ２により保持部材１を回転カップ３およびウエハＷとともに回転させながら、表面処理液供給ノズル４および裏面処理液供給ノズル５から所定の処理液を供給して洗浄処理を行う。
【００２８】
この洗浄処理においては、ウエハＷの表面および裏面に供給された処理液は、ウエハＷの表面および裏面上で遠心力により外方へ広がり、さらにウエハＷの周縁から振り切られる。この場合に、回転カップ３の垂直壁部材３１が設けられているのでウエハＷから振り切られた処理液は、垂直壁部材３１に当接するが、回転カップ３は回転しているので、垂直壁部材３１に当接した処理液には遠心力が作用し垂直壁部材３１の排出孔３３，３４の周囲に液膜３７を形成するから、固定壁の場合のように処理液がはね返ることがほとんどなく、垂直壁部材３１ではね返った処理液がウエハＷ側に戻るといったことが実質的に生じない。
【００２９】
液膜３７を構成している処理液の一部は遠心力によって排出孔３３および３４から外方に排出されるが、処理液が供給されている間は液膜３７は破壊されずに維持される。このため、排液カップ４１の壁部ではね返った処理液のミストがたとえ排出孔３３，３４に入り込んだとしても、液膜３７の存在により、回転カップ３内へのミストの侵入が阻止され、ウエハＷへのミストの再付着が防止されるのである。処理液の供給が停止されると、液膜３７として垂直壁部材３１の排出孔３３，３４の周囲に溜まっていた処理液も排出孔３３，３４から排出され、回転カップ３内に処理液が存在しない状態とされる。
【００３０】
このように回転カップ３の存在により、排液カップ４１内でミストが発生してもミストがウエハＷを汚染するおそれが実質的に存在しないため、排液カップ４１は排液可能な程度の極小さいものでよく、ウエハＷへのミストの再付着を有効に防止しつつ、装置のフットプリントを小さくすることができる。
【００３１】
また、表裏面がウエハＷの表裏面と略連続するように案内部材３５が設けられているので、遠心力でウエハＷの表裏面において周縁から振り切られた処理液は層流状態で案内部材３５の表裏面を案内されて垂直壁部材３１に至り、排出孔３３，３４から外部に排出される。したがって、処理液がウエハＷから振り切られた時点での処理液のミスト化を極めて効果的に抑制することができ、ウエハＷへのミストの再付着を一層効果的に防止することができる。
【００３２】
さらに、排気カップ４２が排液カップ４１を囲繞するように設けられているので、処理液のミストが排液カップ４１から漏出しても排気カップ４２でトラップすることができ、装置外へ処理液のミストが飛散して悪影響を与えることを防止することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、乱流化によるミスト発生を防止するために案内部材を設けたが、必ずしも設ける必要はない。また、上記実施形態では、排気・排液部６において、回転カップ３からの排液を受ける排液カップ４１の周囲を囲繞するように排気カップ４２を設けたが、排気カップはこのようなものに限定されない。さらに、上記実施形態では、回転カップの壁部として垂直壁部材３１を用いた例について示したが、これに限らず、例えば、図６に示すように、湾曲した壁部３１′であってもよい。さらにまた、上記実施形態では、ウエハの表裏面洗浄を行う液処理装置を例にとって示したが、本発明はこれに限らず、表面の洗浄処理を行う液処理装置であってもよく、また、液処理については洗浄処理に限らず、レジスト液塗布処理やその後の現像処理等、他の液処理であっても構わない。さらにまた、上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板等、他の基板に適用可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、半導体ウエハに付着したパーティクルやコンタミネーションを除去するための洗浄装置に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る液処理装置の概略構成を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る液処理装置を一部切り欠いて示す概略平面図。
【図３】図１の液処理装置の排気・排液部を拡大して示す断面図。
【図４】ウエハから振り切られた処理液の状態を説明するための模式図。
【図５】本発明の一実施形態に係る液処理装置の処理動作を説明するための図。
【図６】本発明の液処理装置における回転カップの壁部の変形例を示す模式図。
【符号の説明】
【００３６】
１；ウエハ保持部
２；回転モータ
３；回転カップ
４；表面処理液供給ノズル
５；裏面処理液供給ノズル
６；排気・排液部
８；ケーシング
９；ＦＦＵ
１１；回転プレート
１２；回転軸
１３；保持部材
３１；垂直壁部材
３２；庇部材
３３，３４；排出孔
３５；案内部材
３７；液膜
４１；排液カップ
４２；排気カップ
１００；液処理装置
Ｗ；ウエハ
【図１】
0004805003.tif 000002
【図２】
0004805003.tif 000003
【図３】
0004805003.tif 000004
【図４】
0004805003.tif 000005
【図５】
0004805003.tif 000006
【図６】
0004805003.tif 000007