(57)【要約】  【課題】配管構成が単純であり、かつ、基板の表面および裏面に対して良好な処理を達成できる基板処理装置を提供すること。  【解決手段】複数のスクリューピン１３は、スピンベース１２の上面周縁部において、ウエハＷの外形に対応する円周上にほぼ等間隔に配置されて、それぞれ鉛直方向に沿う中心軸線まわりに回転可能に設けられている。各スクリューピン１３の周面には、ウエハＷの厚みに対応する幅の溝１３１が螺旋状に形成されている。複数のスクリューピン１３を同期回転させることにより、ウエハＷを下降または上昇させて、ウエハＷをカップ２の処理液貯留部２３に貯留されている処理液中に浸漬させたり、その処理液中から脱出させたりすることができる。【選択図】        図１
2005243812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸線まわりに回転する回転部材と、
この回転部材に設けられて、基板の周縁部を支持する基板支持部材と、
処理液を貯留しておくための処理液貯留槽と、
この処理液貯留槽に処理液を供給するための処理液供給配管と、
前記基板支持部材に支持された基板と前記処理液貯留槽とを相対的に昇降させて、当該基板を処理液貯留槽に貯留された処理液に対して浸漬／脱出させるための昇降機構とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板支持部材は、基板を前記回転部材から所定間隔を空けて離れた位置で支持するものであ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】
前記基板支持部材は、基板の外形に対応した周上に配置され、基板の周縁部を案内するための溝が螺旋状に形成された周面をそれぞれ有する複数のスクリューピンであり、
上記昇降機構は、前記複数のスクリューピンをそれぞれ中心軸線まわりに同期回転させるものであ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】
前記処理液貯留槽に溜められた処理液を排液するための排液配管をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記処理液貯留槽を取り囲むように設けられ、前記処理液貯留槽からオーバフローする処理液を集めて排液するための排液溝をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を処理するための基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板等の基板に対して処理液による処理を施すために、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が用いられることがある。
枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板をほぼ水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックによって回転されている基板の上面に処理液を供給するためのノズルとを備えている。基板の上面に供給された処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の上面を回転半径方向外方へ向けて流れ、基板の上面周縁から端面を伝って流下する。これによって、基板の上面に処理液が行き渡り、基板の上面に対する処理液による処理が達成される。
【特許文献１】特開２００２−７５９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上述のような構成では、スピンチャックに保持された基板の下面に対して処理を施すことができない。
そこで、特許文献１には、円板状のベース部材の上面に、円筒状の堰部材とその内側に基板を支持するための複数の基板支持部材とが設けられ、複数の基板支持部材によって水平に保持された基板の上面（表面）に対して、その基板の上方に配置された上ノズルから処理液（純水）を供給するとともに、基板の下方に配置された下ノズルからベース部材と基板の下面との間に処理液を供給するようにした構成の基板処理装置が提案されている。ベース部材は、鉛直方向に沿って配置された回転軸の上端に結合されており、下ノズルは、その回転軸に中心軸ノズルの形態をなして挿通されている。下ノズルから供給される処理液は、ベース部材上に溜められて、そのベース部材と基板の下面との間に処理液の液層を形成する。これによって、基板の下面に処理液が供給され、その基板の下面に対して処理液による処理が施される。
【０００４】
しかしながら、この特許文献１の構成では、処理液供給のための配管が上ノズル用と下ノズル用との２系統となり、これらの配管の設置に手間がかかってしまう。
また、基板の上面にノズルから処理液を供給する構成では、基板の上面において、処理液が十分に供給されない部分が生じ、このような処理液供給量の不均一による処理むらを生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、配管構成が単純であり、かつ、基板の表面および裏面に対して良好な処理を達成できる基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、所定の回転軸線まわりに回転する回転部材（１２）と、この回転部材に設けられて、基板（Ｗ）の周縁部を支持する基板支持部材（１３）と、処理液を貯留しておくための処理液貯留槽（２３）と、この処理液貯留槽に処理液を供給するための処理液供給配管（２８）と、前記基板支持部材に支持された基板と前記処理液貯留槽とを相対的に昇降させて、当該基板を処理液貯留槽に貯留された処理液に対して浸漬／脱出させるための昇降機構（１５）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、基板と処理液貯留槽とを相対的に昇降させることにより、基板を処理液貯留槽に貯留された処理液中に浸漬させることができ、また、その処理液中から基板を脱出させることができる。
【０００８】
基板はその周縁部が基板支持手段によって支持されるので、たとえば、基板支持手段によって支持される基板が回転部材から離れていれば、基板を処理液中に浸漬させることによって、基板の表面および裏面に処理液をむらなく供給することができる。そのため、基板の表面および裏面に処理液供給量の不均一による処理むらを生じるおそれがなく、基板の表面および裏面に対して処理液による良好な処理を均一に施すことができる。
【０００９】
さらに、基板が処理液中に浸漬されている間、回転部材を回転させることにより、基板の表面および裏面に接する処理液を入れ替えることができる。これによって、基板の表面および裏面に未反応の処理液（未だ処理に寄与していない処理液）を供給することができ、基板の表面および裏面の全域により良好な処理を均一に施すことができる。
また、上記の構成によれば、基板に対する処理液の供給のための配管は処理液供給配管のみの１系統であるから、処理液供給のための配管が２系統必要になる従来構成に比べて、配管構成が単純であり、配管設置のための作業にかかる手間を軽減することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記基板支持部材は、基板を前記回転部材から所定間隔を空けて離れた位置で支持するものであ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。
この発明によれば、基板支持手段によって支持される基板が回転部材から離れているので、基板を処理液中に浸漬させることによって、基板の表面および裏面に処理液をむらなく供給することができる。そのため、基板の表面および裏面に処理液供給量の不均一による処理むらを生じるおそれがなく、基板の表面および裏面に対して処理液による良好な処理を均一に施すことができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記基板支持部材は、基板の外形に対応した周上に配置され、基板の周縁部を案内するための溝（１３１）が螺旋状に形成された周面をそれぞれ有する複数のスクリューピン（１３）であり、上記昇降機構は、前記複数のスクリューピンをそれぞれ中心軸線まわりに同期回転させるものであ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。
【００１２】
この発明によれば、複数のスクリューピンを同期回転させると、基板の周縁部が各スクリューピンの溝によって支持されつつ案内され、その結果、複数のスクリューピンによって支持された基板を回転部材に対して昇降させることができる。
請求項４記載の発明は、前記処理液貯留槽に溜められた処理液を排液するための排液配管（２５）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１３】
このような排液配管を備えている場合、その排液配管に処理液供給配管を分岐接続させることにより、処理液供給配管から排液配管を通して処理液貯留槽に処理液を供給することができる。
請求項５記載の発明は、前記処理液貯留槽を取り囲むように設けられ、前記処理液貯留槽からオーバフローする処理液を集めて排液するための排液溝（２４）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１４】
この発明によれば、処理液貯留槽からオーバフローする処理液を排液溝に集めて排液することができる。
また、処理液貯留槽に貯留された処理液中に基板が浸漬されている間、処理液貯留槽から処理液をオーバフローさせることにより、処理液貯留槽に貯留された処理液に流れを形成することができ、この流れによって、基板の表面および裏面に接する処理液を入れ替えることができる。そのため、基板の表面および裏面に未反応の処理液を供給することができ、基板の表面および裏面の全域により良好な処理を均一に施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を概念的に示す断面図である。この基板処理装置は、基板の一例である半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）に対して処理液による処理を施すための装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック１と、このスピンチャック１を収容したカップ２と、カップ２の上方に設けられたスプラッシュガード３とを備えている。
【００１６】
ウエハＷに対する処理は、処理液を用いた処理であれば、たとえば、硫酸などの薬液を用いた洗浄処理であってもよいし、ＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）を用いたレジスト剥離処理であってもよい。
スピンチャック１は、ほぼ鉛直に配置されたスピン軸１１と、このスピン軸１１の上端に結合されたスピンベース１２と、スピンベース１２の上面に配置された複数のスクリューピン１３とを備えている。
【００１７】
スピンベース１２は、平面円形状に形成されており、水平面に沿った状態で、その中心をスピン軸１１の中心軸線が通るように設けられている。
複数のスクリューピン１３は、スピンベース１２の上面周縁部において、ウエハＷの外形に対応する円周上にほぼ等間隔に配置されて、それぞれ鉛直方向に沿う中心軸線まわりに回転可能に設けられている。各スクリューピン１３の周面には、ウエハＷの厚みに対応する幅の溝１３１が螺旋状に形成されている。また、各スクリューピン１３の上端部には、ウエハＷの下面周縁部を受け取るためのウエハ受取部１３２が溝１３１に連続して形成されている。
【００１８】
これにより、ウエハＷをその下面周縁部が複数のスクリューピン１３のウエハ受取部１３２に跨った状態に載置して、複数のスクリューピン１３を所定方向に同期回転させると、ウエハＷの周縁部が各スクリューピン１３の溝１３１に入り、ウエハＷが複数のスクリューピン１３によってほぼ水平に支持される。複数のスクリューピン１３をさらに回転させると、ウエハＷは、その周縁部が各スクリューピン１３の溝１３１に支持されつつ案内されて、スピンベース１２の上面に近接する下方向へ移動する。また、複数のスクリューピン１３を逆方向に同期回転させると、ウエハＷは、その周縁部が各スクリューピン１３の溝１３１に支持されつつ案内されて、スピンベース１２の上面から離間する上方向に移動する。
【００１９】
スピン軸１１には、モータなどの駆動源を含む回転駆動機構１４が結合されている。この回転駆動機構１４からスピン軸１１に回転力を入力することにより、スピン軸１１をその中心軸線まわりに回転させることができる。よって、複数のスクリューピン１３によってウエハＷを支持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に回転力を入力することにより、そのウエハＷをスピンベース１２とともにスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００２０】
スピンベース１２の内部には、複数のスクリューピン１３をそれぞれ回転させるための電動モータなどを含むピン駆動機構１５が収容されている。このピン駆動機構１５の動作電力は、スピン軸１１を通して外部から供給されてもよいし、スピンベース１２内において発電されてもよい。たとえば、スピンベース１２の内部に複数の発電コイルを配置するとともに、カップ２の底面に複数の永久磁石片を適当に配置すれば、スピンベース１２の回転に伴って発電コイルに誘導起電力を生じさせることができ、この誘導起電力をピン駆動機構１５の動作電力として用いることができる。
【００２１】
カップ２は、平面円形状の底面２１と、この底面２１の周縁から立ち上がった円筒状の外区画壁２２１と、底面２１上において外区画壁２２１よりも内側に、外区画壁２２１との間に一定間隔を空けて設けられた円筒状の内区画壁２２２とを備えている。これにより、カップ２内には、内区画壁２２２に囲まれた処理液貯留部２３が形成され、その処理液貯留部２３の外側に、排液溝２４が内区画壁２２２と外区画壁２２１とによって処理液貯留部２３を取り囲むように形成されている。
【００２２】
処理液貯留部２３には、スピンチャック１のスピンベース１２が収容されており、内区画壁２２２は、そのスピンベース１２の上面よりも高く、スクリューピン１３の上端よりも低い高さに形成されている。また、処理液貯留部２３において、底面２１をスピンチャック１のスピン軸１１が回転自在に貫通している。底面２１とスピン軸１１との間は、シール部材によって、液密的にシールされている。
【００２３】
処理液貯留部２３および排液溝２４には、底面２１において、それぞれ排液配管２５，２６が接続されている。排液配管２５，２６は、図示しない排液ラインへと延びている。排液配管２５の途中部には、たとえばエア弁からなる排液バルブ２７が介装されている。また、排液配管２５の途中部には、排液バルブ２７よりも処理液貯留部２３側の位置に、図示しない処理液供給源から延びた処理液供給配管２８が接続されている。この処理液供給配管２８の途中部には、たとえばエア弁からなる処理液供給バルブ２９が介装されている。
【００２４】
これにより、排液バルブ２７を閉じた状態で、処理液供給バルブ２９を開くと、処理液供給配管２８から排液配管２５に処理液が流れ込み、その処理液が排液配管２５を通して処理液貯留部２３に供給される。そして、処理液貯留部２３に供給された処理液は、液面が内区画壁２２２に達するまで処理液貯留部２３内に溜められ、それ以上に供給されると、内区画壁２２２を越えて、排液溝２４へオーバフローし、排液溝２４から排液配管２６を通して排液される。また、処理液供給バルブ２９を閉じて、排液バルブ２７を開くことにより、処理液貯留部２３に貯留されている処理液を排液配管２５を通して排液することができる。
【００２５】
スプラッシュガード３は、スピンチャック１の回転軸線（スピン軸１１の中心軸線）に対してほぼ回転対称な形状を有しており、スピンチャック１の回転軸線を中心軸線とするほぼ円筒状の外円筒部３１と、この外円筒部３１の上端縁からスピンチャック１の回転軸線に近づくように斜め上方に傾斜した傾斜部３２と、傾斜部３２の下面から垂れ下がったほぼ円筒状の内円筒部３３とを有している。外円筒部３１と内円筒部３３とは、間隔を空けて対向しており、この外円筒部３１と内円筒部３３との間に、外区画壁２２１の上端部が進入している。また、傾斜部３２の上端縁は、内区画壁２２２の上端縁に対して適当な間隔を空けて位置しており、これによって、内区画壁２２２の上端縁と傾斜部３２の上端縁との間には、ウエハＷから飛散する処理液を排液溝２４へ導くための開口部３４が形成されている。
【００２６】
図２ないし図４は、この基板処理装置における処理について説明するための図解的な断面図である。
図２に示すように、まず、排液バルブ２７を閉じた状態で、処理液供給バルブ２９が開かれることにより、排液配管２５から処理液貯留部２３に処理液が供給される。また、搬送ロボット（図示せず）により、処理対象のウエハＷが搬入されてきて、たとえば、デバイス形成面である表面を上方に向けて、複数のスクリューピン１３のウエハ受取部１３２に跨った状態にセットされる。
【００２７】
処理液供給バルブ２９の開成後、処理液貯留部２３に溜められた処理液の液面が内区画壁２２２の上端部付近に達するのに十分な時間が経過すると、次に、複数のスクリューピン１３が同期回転されて、ウエハＷがスピンベース１２の上面に所定間隔を空けて近接する位置まで下降される。これにより、図３に示すように、処理液貯留部２３に溜められた処理液中にウエハＷが浸漬された状態になり、ウエハＷの上面（表面）、下面（裏面）および端面の全域に処理液がむらなく接し、ウエハＷの上面、下面および端面に処理液による処理が施されていく。
【００２８】
ウエハＷが処理液中に浸漬されている間、スピンチャック１（ウエハＷ）が所定の回転速度（たとえば、０〜１００ｒｐｍ、好ましくは５０ｒｐｍ）で回転される。このスピンチャック１の回転により、ウエハＷの上面、下面および端面に接する処理液が常に入れ替わる。また、ウエハＷが処理液中に浸漬されている間も、排液配管２５から処理液貯留部２３に処理液が供給し続けられる。この処理液の供給によって、処理液貯留部２３に溜められた処理液に流れが形成され、この流れによっても、ウエハＷの上面、下面および端面に接する処理液が常に入れ替わる。そのため、ウエハＷの上面、下面および端面に未反応（未だ処理に寄与していない処理液）の処理液を常に供給することができ、ウエハＷの上面、下面および端面の全域に良好な処理を均一に施すことができる。
【００２９】
ウエハＷが処理液中に浸漬されてから所定時間が経過すると、スピンチャック１の回転が一旦停止された後、複数のスクリューピン１３が同期回転されて、図４に示すように、これらのスクリューピン１３に支持されているウエハＷが、処理液貯留部２３に溜められた処理液中から脱出し、ウエハＷの端面がカップ２の内区画壁２２２の上端縁とスプラッシュガード３の傾斜部３２の上端縁との間の開口部３４に対向する位置まで上昇される。また、処理液供給バルブ２９が閉じられ、排液バルブ２７が開かれて、処理液貯留部２３に貯留されている処理液が排液配管２５を通して排液される。
【００３０】
その後、スピンチャック１が所定の高回転速度（たとえば、１０００〜５０００ｒｐｍ、好ましくは３０００ｒｐｍ）で高速回転される。これによって、処理液中から引き上げられたウエハＷに付着している処理液が、スピンチャック１によるウエハＷの回転に伴う遠心力を受けて、ウエハＷの回転半径外方へと飛散する。このとき、ウエハＷの端面が開口部３４に対向しているので、ウエハＷから飛散する処理液のほとんどは、開口部３４を通って、排液溝２４に集められ、排液溝２４に接続された排液配管２６を通して排液される。
【００３１】
以上のように、処理液貯留部２３に溜められた処理液中にウエハＷが浸漬されることにより、ウエハＷの表面、裏面および端面に処理液がむらなく供給される。そのため、ウエハＷの表面、裏面および端面に処理液供給量の不均一による処理むらを生じるおそれがなく、ウエハＷの表面、裏面および端面に対して処理液による良好な処理を均一に施すことができる。
【００３２】
また、ウエハＷに対する処理液の供給のための配管が処理液供給配管２８および排液配管２５からなる１系統のみであるから、処理液供給のための配管が２系統必要になる従来構成に比べて、配管構成が簡単であり、配管設置のための作業にかかる手間を軽減することができる。
なお、この実施形態では、ウエハＷが処理液中に浸漬されている間、スピンチャック１（ウエハＷ）が所定の回転速度で回転されるとしているが、その所定の回転速度には零が含まれてもよい。すなわち、ウエハＷが処理液中に浸漬されている間、スピンチャック１の回転が停止されていてもよい。
【００３３】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、スクリューピン１３の回転によって、ウエハＷがスピンベース１２に対して昇降される構成を例にとったが、スピンチャック１（スピンベース１２）を昇降可能に構成して、ウエハＷをスピンチャック１ごと下降または上昇させることにより、ウエハＷが処理液貯留部２３内に溜められた処理液中に浸漬されたり、その処理液中から引き上げられたりするようにしてもよい。また、カップ２を昇降可能に構成して、カップ２を上昇または下降させることにより、ウエハＷが処理液貯留部２３内に溜められた処理液中に浸漬されたり、その処理液中から引き上げられたりするようにしてもよい。
【００３４】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を概念的に示す断面図である。
【図２】図１に示す基板処理装置における処理について説明するための図解的な断面図であり、ウエハが処理液中に浸漬される前の状態を示している。
【図３】図１に示す基板処理装置における処理について説明するための図解的な断面図であり、ウエハが処理液中に浸漬された状態を示している。
【図４】図１に示す基板処理装置における処理について説明するための図解的な断面図であり、ウエハから処理液を除去するために高速回転されている状態を示している。
【符号の説明】
【００３６】
１      スピンチャック
２      カップ
１２    スピンベース
１３    スクリューピン
１５    ピン駆動機構
２３    処理液貯留部
２４    排液溝
２５    排液配管
１３１  溝
Ｗ      半導体ウエハ
【図１】
2005243812.tif 000003
【図２】
2005243812.tif 000004
【図３】
2005243812.tif 000005
【図４】
2005243812.tif 000006