説明

基板処理装置

【課題】排液カップの内部におけるミスト発生を抑制できる基板処理装置を提供すること。
【解決手段】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、基板保持部を回転させる回転機構と、基板に処理液を供給する処理液供給機構と、基板保持部の外側に、この基板保持部に保持された基板を囲繞するように設けられ、基板保持部とともに回転する壁部32を有し、この壁部32が、回転する基板から振り切られた処理液を斜め方向から受けるように構成されている回転カップ4と、を具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、半導体ウエハ等の基板に対して洗浄処理のような所定の液処理を行う基板処理装置に関する。
【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を挙げることができる。
【0003】
このような基板処理装置としては、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に薬液等の処理液を供給して洗浄処理を行うものが知られている。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側に広げて液膜を形成し、処理液を基板の外方へ離脱させる。そして、このような洗浄処理の後、同様に基板を回転させた状態で基板に純水等のリンス液を供給してリンス液の液膜を形成し、リンス液を基板の外方へ離脱させるリンス処理を行う。このため、基板の外方へ振り切られた処理液やリンス液を受けて排液するための排液カップをウエハの外側を囲繞するように設けている(例えば、特許文献1)。
【0004】
この種の基板処理装置においては、基板を回転させ、処理液やリンス液を遠心力で基板の外方へ振り切る。振り切られた処理液やリンス液は排液カップの壁に衝突する。このとき、壁に衝突した処理液やリンス液がミストとなり、排液カップに付着して排液カップ内に残存する可能性がある。
【0005】
例えば、処理液としてアルカリ性薬液や酸性薬液を用いた場合、アルカリ性薬液や酸性薬液が排液カップに残存するとこれらが揮発したり、これら薬液を用いた連続処理の場合にはこれらが反応して塩を形成したりして、基板の乾燥性能に悪影響をもたらす懸念がある。
【0006】
また、アルカリ性薬液や酸性薬液を回収して再使用する場合、薬液同士が混ざり合ってしまうので、劣化速度を速めてしまう。
【0007】
また、ミストが基板の上方まで広がる可能性もあり、基板への再付着も懸念される。
【特許文献1】特開2002−368066号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
この発明は、排液カップの内部におけるミスト発生を抑制できる基板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に、この発明の第1の態様に係る基板処理装置は、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、前記基板保持部を回転させる回転機構と、基板に処理液を供給する処理液供給機構と、前記基板保持部の外側に、この基板保持部に保持された基板を囲繞するように設けられ、前記基板保持部とともに回転する壁部を有し、この壁部が、回転する基板から振り切られた処理液を斜め方向から受けるように構成されている回転カップと、を具備する。
【0010】
また、この発明の第2の態様に係る基板処理装置は、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、前記基板保持部を回転させる回転機構と、基板に処理液を供給する処理液供給機構と、前記基板保持部の外側に、この基板保持部に保持された基板を囲繞するように設けられ、前記基板保持部とともに回転するとともに、回転する基板から振り切られた処理液を受ける壁部を有する回転カップと、前記基板保持部の周縁部上方に設けられ、前記基板保持部とともに回転するとともに、前記振り切られた処理液を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるようにガイドする回転ガイドと、を具備する。
【発明の効果】
【0011】
この発明によれば、排液カップの内部におけるミスト発生を抑制できる基板処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。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。
【0013】
図1は本発明の一実施形態に係る基板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は図1の基板処理装置の処理液供給機構およびリンス液供給機構を示す概略図、図4は図1の基板処理装置の排気・排液部を拡大して示す断面図である。
【0014】
図1及び図2に示すように、基板処理装置100は、図示しない液処理システムに複数台組み込まれており、ベースプレート1と、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2と、このウエハ保持部2を回転させる回転モータ3と、ウエハ保持部2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2とともに回転する回転カップ4と、ウエハWの表面に処理液を供給する表面側液供給ノズル5と、ウエハWの裏面に処理液を供給する裏面側液供給ノズル6と、回転カップ4の周縁部に設けられた排気・排液部7とを有している。また、排気・排液部7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の上部には液処理システムのファン・フィルター・ユニット(FFU)からの気流を側部に設けられた導入口9aを介して導入する気流導入部9が設けられており、ウエハ保持部2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2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、裏面側液供給ノズル6を備えた昇降部材13が孔12aおよび孔11a内を昇降可能に設けられている。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14が設けられており、図2に示すように、これらは3つ等間隔で配置されている。この保持部材14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。この保持部材14はウエハWの端面を保持可能な保持部14aと、保持部14aから回転プレート裏面側中心方向に延材する着脱部14bと、保持部14aを垂直面内で回動させる回転軸14cとを有し、着脱部14bの先端部を図示しないシリンダ機構により上方に押し上げることにより、保持部14aが外側に回動してウエハWの保持が解除される。保持部材14は、図示しないバネ部材により保持部14aがウエハWを保持する方向に付勢されており、シリンダ機構を作動させない場合には保持部材14によりウエハWが保持された状態となる。
【0016】
回転軸12は、2つのベアリング15aを有する軸受け部材15を介してベースプレート1に回転可能に支持されている。回転軸12の下端部にはプーリー16が嵌め込まれており、プーリー16にはベルト17が巻き掛けられている。ベルト17はモータ3の軸に取り付けられたプーリー18にも巻き掛けられている。そして、モータ3を回転させることによりプーリー18、ベルト17およびプーリー16を介して回転軸12を回転するようになっている。
【0017】
表面側液供給ノズル5は、ノズル保持部材22に保持された状態でノズルアーム22aの先端に取り付けられており、後述する液供給機構85からノズルアーム22a内に設けられた流路を通って処理液等が供給され、その内部に設けられたノズル孔5a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、ウエハ洗浄用の薬液、純水等のリンス液等を挙げることができる。また、ノズル保持部材22には、IPAに代表される乾燥溶媒を吐出する乾燥溶媒ノズル21も取り付けられており、その内部に設けられたノズル孔21aを介してIPA等の乾燥溶媒を吐出するようになっている。
【0018】
図2にも示すように、ノズルアーム22aは駆動機構81により軸23を中心として回動可能に設けられており、ノズルアーム22aを回動させることにより、表面側液供給ノズル5がウエハW中心上および外周上のウエハ洗浄位置と、ウエハWの外方の退避位置とを取り得るようになっている。また、ノズルアーム22aはシリンダ機構等の昇降機構82により上下動可能となっている。
【0019】
図3に示すように、ノズルアーム22a内には流路83aが設けられており、表面側液供給ノズル5のノズル孔5aは流路83aの一端に繋がっている。また、流路83aの他端には配管84aが接続されている。一方、ノズルアーム22a内には流路83bも設けられており、乾燥溶媒ノズル21のノズル孔21aは流路83bの一端に繋がっている。また、流路83bの他端には配管84bが接続されている。そして、配管84a、84bには、液供給機構85から所定の処理液が供給される。液供給機構85は、洗浄処理のための薬液として、例えば酸薬液である希フッ酸(DHF)を供給するDHF供給源86、アルカリ薬液であるアンモニア過水(SC1)を供給するSC1供給源87、リンス液として例えば純水(DIW)を供給するDIW供給源88、乾燥溶媒として例えばIPAを供給するIPA供給源95を有している。DHF供給源86、SC1供給源87、DIW供給源88からは配管89,90,91が延びており、これら配管89,90,91が配管84aに開閉バルブ92,93,94を介して接続されている。したがって、開閉バルブ92,93,94を操作することにより、アンモニア過水(SC1)、希フッ酸(DHF)、純水(DIW)を選択的に表面側液供給ノズル5に供給可能となっている。この場合に、DIW供給源88から延びる配管91が配管84aの最も上流側に接続されている。一方、IPA供給源95には流路83bから延びる配管84bが直接接続されており、配管84bには開閉バルブ96が設けられている。したがって、開閉バルブ96を開くことにより、IPAを乾燥溶媒ノズル21に供給可能となっている。
【0020】
すなわち、液供給機構85は、洗浄のための処理液であるアンモニア過水(SC1)および希フッ酸(DHF)を供給するための処理液供給機構としての機能、リンス液としての純水(DIW)を供給するためのリンス液供給機構としての機能、および乾燥溶媒としてのIPAを供給する乾燥溶媒供給機構としての機能を果たすようになっている。
【0021】
裏面側液供給ノズル6は昇降部材13の中心に設けられており、その内部に長手方向に沿って延びるノズル孔6aが形成されている。そして、図示しない処理液供給機構によりノズル孔6a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6a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。吐出する液としては、上記表面側液供給ノズル5と同様、洗浄用の処理液、純水等のリンス液を挙げることができる。裏面側液供給ノズル6へ処理液を供給する液供給機構は、IPAの供給系を除いて上記液供給機構85と同様に構成することができる。昇降部材13の上端部にはウエハWを支持するウエハ支持台24を有している。ウエハ支持台24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25(2本のみ図示)を有している。そして、裏面側液供給ノズル6の下端には接続部材26を介してシリンダ機構27が接続されており、このシリンダ機構27によって昇降部材13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。
【0022】
回転カップ4は、回転プレート11の端部上方から内側斜め上方に延びる円環状の庇部31と、庇部31の外端部から垂直下方へ延びる筒状の壁部32を有している。そして、図4の拡大図に示すように、壁部32と回転プレート11との間には円環状の隙間33が形成されており、この隙間33からウエハWが回転プレート11および回転カップ4とともに回転されて飛散した処理液やリンス液が下方に導かれる。
【0023】
庇部31と回転プレート11との間にはウエハWとほぼ同じ高さの位置に板状をなす回転ガイド35が介在されている。図5に示すように、庇部31と回転ガイド35との間、回転ガイド35と回転プレート11との間には、それぞれ処理液やリンス液を通過させる複数の開口36および37を形成するための複数のスペーサ部材38および39が周方向に沿って配置されている。庇部31と、回転ガイド35と、回転プレート11と、これらの間のスペーサ部材38,39とは、ねじ40によりねじ止めされている。
【0024】
回転ガイド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。そして、モータ3によりウエハ保持部2および回転カップ4をウエハWとともに回転させて表面側液供給ノズル5からウエハW表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の表面を広がり、ウエハWの周縁から振り切られる。このウエハW表面から振り切られた処理液は、回転ガイド35の表面に案内されて開口36から外方へ排出され、壁部32によって下方へ導かれる。また、同様にウエハ保持部2および回転カップ4をウエハWとともに回転させて裏面側液供給ノズル6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、略連続して設けられた回転ガイド35の裏面に案内されて開口37から外方へ排出され、壁部32によって下方へ導かれる。このときスペーサ部材38、39および壁部32に到達した処理液には遠心力が作用しているから、これらがミストとなって内側へ戻ることが阻止される。
【0025】
また、回転ガイド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4外へ導くことができる。なお、図2に示すように、回転ガイド35には、ウエハ保持部材14に対応する位置に、ウエハ保持部材14を避けるように切り欠き部41が設けられている。
【0026】
排気・排液部7は、主に回転プレート11と回転カップ4に囲繞された空間から排出される気体および液体を回収するためのものであり、図4の拡大図にも示すように、回転カップ4から排出された処理液やリンス液を受ける環状をなす排液カップ51と、排液カップ51を収容するように排液カップ51と同心状の環状をなす排気カップ52とを備えている。
【0027】
図1および図4に示すように、排液カップ51は、回転カップ4の外側に、壁部32に近接して垂直に設けられた筒状をなす外周壁53と、外周壁53の下端部から内側に向かって延びる内側壁54とを有している。内側壁54の内周には内周壁54aが垂直に形成されている。これら外周壁53および内側壁54によって規定される環状の空間が回転カップ4から排出された処理液やリンス液を収容する液収容部56となっている。また、外周壁53の上端には、排液カップ51からの処理液の飛び出しを防止するために回転カップ4の上方部分に張り出した張り出し部53aが設けられている。液収容部56の保持部材14の外側に対応する位置には、内側壁54から回転プレート11の下面近傍まで延び、排液カップ51の周方向に沿って環状に設けられた仕切り壁55を有している。そして、液収容部56は、この仕切り壁55によって、隙間33から排出される液を受ける主カップ部56aと、保持部材14の保持部14a近傍部分から滴下される液を受ける副カップ部56bに分離されている。液収容部56の底面57は、仕切り壁55により主カップ部56aに対応する第1部分57aと、副カップ部56bに対応する第2部分57bとに分かれており、これらはいずれも外側から内側(回転中心側)に向かって上昇するように傾斜している。そして、第2部分57bの内側端は保持部材14の保持部14aよりも内側(回転中心側)に対応する位置に達している。仕切り壁55は、回転プレート11が回転した際に、保持部材14の回転プレート11の下方に突出した部分によって形成された気流がミストを随伴してウエハW側に到達することを阻止する役割を有している。仕切り壁55には、副カップ部56bから主カップ部56aに処理液を導くための孔58が形成されている(図1参照)。
【0028】
排液カップ51の内側壁54の最外側部分には液収容部56から排液する1箇所の排液口60が設けられており、排液口60には排液管61が接続されている(図1参照)。排液管61には排液切替部111が接続されており、排液切替部111からは、酸排液を排出するための酸排出管112a、アルカリ排液を排出するためのアルカリ排出管112b、酸を回収するための酸回収管112c、アルカリを回収するためのアルカリ回収管112dが垂直下方に延びている。また、酸排出管112a、アルカリ排出管112b、酸回収管112c、アルカリ回収管112dには、それぞれバルブ113a,113b,113c,113dが設けられている。これにより、処理液の種類に応じて分別可能となっている。具体的には、希フッ酸(DHF)洗浄の際には排液切替部111を酸回収管112cに切り替えて希フッ酸(DHF)排液を回収し、希フッ酸(DHF)洗浄の後のリンス処理の際には排液切替部111を酸排出管112aに切り替えて希フッ酸(DHF)にリンス液が混合した排液を廃棄し、アンモニア過水(SC1)洗浄の際には排液切替部111をアルカリ回収管112dに切り替えてアンモニア過水(SC1)排液を回収し、アンモニア過水(SC1)洗浄後のリンス処理の際には排液切替部111をアルカリ排出管112bに切り替えてアンモニア過水(SC1)にリンス液が混合した排液を廃棄する。なお、排液口60は複数箇所設けられていてもよい。
【0029】
排液カップ51内では、ウエハW、回転プレート11および回転カップ4の回転等により、回転カップ4から排出されて貯留された処理液やリンス液の旋回流が形成され、排液口60および排液管61を介して排出される。この旋回流は、ウエハWの回転プレート11の回転のみによっても生じるが、回転カップ4が回転する際に排液カップ51内に挿入された壁部32の下端部分によって形成される旋回気流に排液カップ51内の処理液やリンス液が随伴することにより、ウエハWと回転プレート11のみで生じる旋回流よりも高速の旋回流を形成することができ、排液口60から液を排出する速度を高いものとすることができる。
【0030】
排気カップ52は、排液カップ51の外周壁53の外側部分に垂直に設けられた外側壁64と、保持部材14の内側部分に垂直にかつその上端が回転プレート11に近接するように設けられた内側壁65と、ベースプレート1上に設けられた底壁66と、外側壁64から上方へ湾曲するとともに、回転カップ4の上方を覆うように設けられた上側壁67とを有している。そして、排気カップ52は、その上側壁67と回転カップ4の庇部31との間の環状をなす導入口68から回転カップ4内およびその周囲の主にガス成分を取り込んで排気するようになっている。また、排気カップ52の下部には、図1および図4に示すように、排気口70が設けられており、排気口70には排気管71が接続されている。排気管71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4の周囲を排気することが可能となっている。
【0031】
排液カップ51の外側壁である外周壁53と排気カップ52の外側壁64との間には環状をなす外側環状空間99aが形成されており、また排液カップ51の底部と排気カップ52の底部との間の排気口70の外側部分には、周方向に沿って多数の通気孔98が形成された環状の気流調整部材97が設けられている。そして、外側環状空間99aと気流調整部材97は排気カップ52に取り入れられ、排気口70に至る気流を調整して均一に排気する機能を有している。すなわち、このように環状の空間である外側環状空間99aを通って気流を全周に亘って均一に下方へ導き、多数の通気孔98を形成した気流調整部材97を設けて圧力損失つまり気流の抵抗を与えるとともに気流を分散することにより、排気口70からの距離によらず比較的均一に排気を行うことができる。
【0032】
また、排液カップ51の内周壁54aと排気カップ52の内側壁65との間には環状をなす内側環状空間99bが形成されており、さらに、排液カップ51の内周側には排気カップ52との間の隙間77が形成されている。そして、導入口68から取り入れられた気体成分は、外側環状空間99aのみならず、排液カップ51の液収容部56にも多少流れ、その気流は液収容部56から内側環状空間99bを通って全周に亘って均一に下方に導かれ、隙間77を通って排気口70から比較的均一に排気を行うことができる。
【0033】
このように、排液カップ51からの排液と排気カップ52からの排気が独立して行われるようになっているので、排液と排気を分離した状態で導くことが可能となる。また、排液カップ51からミストが漏出しても排気カップ52がその周囲を囲繞しているので速やかに排気口70を介して排出され、ミストが外部に漏出することが確実に防止される。
【0034】
基板処理装置100はマイクロプロセッサ(コンピュータ)からなるプロセスコントローラ121を有しており、基板処理装置100の各構成部がこのプロセスコントローラ121に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ121には、工程管理者が基板処理装置100の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、基板処理装置100の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース122が接続されている。さらに、プロセスコントローラ121には、基板処理装置100で実行される各種処理をプロセスコントローラ121の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて液処理装置100の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピが格納された記憶部123が接続されている。レシピは記憶部123の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【0035】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース122からの指示等にて任意のレシピを記憶部123から呼び出してプロセスコントローラ121に実行させることで、プロセスコントローラ121の制御下で、基板処理装置100での所望の処理が行われる。
【0036】
次に、以上のように構成される基板処理装置100の動作について図6〜8に基づいて説明する。本実施形態における以下の洗浄処理動作は、記憶部123に格納されたレシピに基づいてプロセスコントローラ121によって制御される。
【0037】
処理液(薬液)を用いた洗浄処理においては、まず、図6の(a)に示すように、昇降部材13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24の支持ピン25上にウエハWを受け渡す。次いで、図6の(b)に示すように、昇降部材13を、ウエハWを保持部材14により保持可能な位置まで下降させ、保持部材14によりウエハWをチャッキングする。そして、図6の(c)に示すように、表面側液供給ノズル5を退避位置からウエハ洗浄位置に移動させる。
【0038】
この状態で、図6の(d)に示すように、モータ3によりウエハWを保持部材2および回転カップ4とともに回転させながら、表面側液供給ノズル5および裏面側液供給ノズル6から所定の処理液を供給してウエハWの洗浄処理を行う。
【0039】
このウエハ洗浄処理においては、ウエハWが回転された状態で、表面側液供給ノズル5および裏面側液供給ノズル6からウエハWの表面および裏面の中央に処理液が供給される。これにより、処理液が遠心力によりウエハWの外側に広がり、その過程で洗浄処理がなされる。そして、このように洗浄処理に供された処理液は、ウエハWの周縁から振り切られる。この洗浄処理の際のウエハの回転数は、200〜700rpmの範囲であることが好ましい。また、処理液の供給量は、0.5〜1.5L/minであることが好ましい。
【0040】
このウエハ洗浄処理においては、ウエハWの外側を囲繞するように設けられているカップがウエハWとともに回転する回転カップ4であるから、ウエハWから振り切られた処理液が回転カップ4に当たった際に処理液に遠心力が作用し、固定カップの場合のような飛び散り(ミスト化)は発生し難い。そして回転カップ4に達した処理液は下方に導かれ、隙間33から排液カップ51における液収容部56の主カップ部56aに排出される。一方、回転プレート11の保持部材14の取り付け位置には、保持部14aを挿入する穴が設けられているため、その部分から排液カップ51の副カップ部56bに処理液が滴下される。そして、このようにして排液カップ51に受け止められた処理液は、その中を旋回しながら排液口60から排液管61を通って排出されるが、回転カップ4の回転にともなって壁部32より排液カップ51内に形成される旋回気流が形成され、排液カップ51内の処理液がこの旋回気流に随伴することにより、より高速な旋回流となって排液口60から排液管61を通って排出される。このように高速な旋回流が形成されるため処理液を短時間で排液口60から排液管61を通って排出させることができる。
【0041】
また、排気カップ52には、その上側壁67と回転カップ4の庇部31との間の環状をなす導入口68から回転カップ4内およびその周囲の主にガス成分が取り込まれ排気口70から排気管71を通って排気される。
【0042】
このようにして処理液による処理が行われた後、引き続きリンス処理が行われる。このリンス処理においては、従前の処理液の供給を停止した後、表面側液供給ノズル5および裏面側液供給ノズル6からウエハWの表裏面にリンス液として純水を供給し、処理液による洗浄処理の場合と同様に、モータ3によりウエハWを保持部材2および回転カップ4とともに回転させながら、表面側液供給ノズル5および裏面側液供給ノズル6からウエハWの表面および裏面の中央にリンス液として純水が供給され、遠心力によりウエハWの外方に広がる過程でウエハWのリンス処理がなされる。そして、このようにリンス処理に供された純水は、ウエハWの周縁から振り切られる。
【0043】
このようにして振り切られたリンス液としての純水は、処理液の場合と同様、回転カップ4の隙間33および保持部14aを挿入する穴の部分から排液カップ51における液収容部56に排出され、その中を旋回しながら排液口60から排液管61を通って排出されるが、回転カップ4の壁部32によって排液カップ51内に形成される旋回気流が形成され、排液カップ51内のリンス液としての純水がこの旋回気流に随伴することにより、より高速な旋回流となって排液口60から排液管61を通って短時間で排出される。
【0044】
このように、環状の排液カップ51から短時間で処理液やリンス液を排出することができることから、複数種の処理液を使用する場合に、液置換速度を高めることができ、また、処理液を切り替える際に2種類の処理液が混ざった状態で排出されてしまうことを防止することができる。
【0045】
リンス液としての純水によりウエハWのリンス処理を行う際には、上記のようにウエハWから振り切られた純水が排液カップ51を旋回するので、排液カップ51内の洗浄の機能をもたせることができる。
【0046】
さて、実施形態に係る基板処理装置100は、上述のように、様々な排液カップ内におけるミスト抑制対策が施されているが、本実施形態では、さらに、回転カップ4で生ずる液はねに着目した。
【0047】
図7は、回転カップ4の近傍を拡大して示した斜視断面図である。なお、図7はウエハWを取り外した状態を示している。
【0048】
図7に示すように、ウエハW(図7では図示せず)を水平に保持し、ウエハWとともに回転する円形のウエハ保持部の回転ステージ11があり、回転ステージ11の外側には、円形の回転カップ4が、図示せぬウエハWを囲繞するように設けられている。回転カップ4は、回転するウエハWから振り切られた処理液を受ける壁部32と、ウエハ保持部2の周縁部上方に対向する庇部31とを有する。ウエハ保持部2の周縁部上方と庇部31の下方との間には、上記振り切られた処理液の飛翔方向をガイドする円形の回転ガイド35が設けられている。回転カップ4、及び回転ガイド35はねじ40により回転ステージ11に固定されており、回転カップ4、及び回転ガイド35の双方とも、回転ステージ11と一緒に回転する。
【0049】
しかしながら、回転ステージ11の回転面に対して壁部32が鉛直に形成され、上記回転面に対して水平な処理液の飛翔方向と、壁部32の処理液を受ける内壁面32aとが直角に交わる構成であると、ミストが発生しやすい。この理由の一つを、図8を参照して以下に説明する。
【0050】
図8に示すように、回転カップ4の壁部32は回転ステージ11とともに回転するので、回転面に対して水平に遠心力が作用している。さらに、壁部32は、回転ステージ11の回転面に対して鉛直となるように形成されているから、ウエハWから振り切られた処理液の飛翔方向と、処理液を受ける内壁面32aとは直角に交わる。このため、遠心力によって飛翔してきた処理液が内壁面32aに着壁すると、内壁面32aから飛翔方向と正反対の方向に反力を受けて反射する。この結果、着壁した処理液は多くは、図8に示すように、飛び散ることになり(液はね)、ミスト発生の一因となる。
【0051】
そこで、本実施形態では、図9に示すように、壁部32を、処理液の飛翔方向に直交させず、ウエハWから振り切られた処理液を斜め方向から受けるように構成した。本例では、内壁面32aを、飛翔方向に対して傾斜させた。具体的には、内壁面32aを、内壁面32aの排液カップ51の液収容部56側と処理液の飛翔方向とのなす角度が鈍角となるように傾斜させた。内壁面32aは傾斜しているから、内壁面32aには、着壁点C点からみて位置が高いところ(A点)と低いところ(B点)とが生じる。位置が低いB点は排液カップ51の液収容部56側に設定する。遠心力によって飛翔してきた処理液が内壁面32aに着壁すると、力がC点からみて位置が低いB点に向かって分散するので、着壁した処理液はC点からB点に向かって動こうとする。また、内壁面32aが傾斜しているから、処理液が内壁面32aから受ける反力も、飛翔方向と正反対ではなく、飛翔方向から液収容部56側にずれた方向に作用する。さらに、壁部32は回転ステージ11とともに回転しているから、処理液には着壁した瞬間に遠心力が作用する。この遠心力は、着壁した処理液をB点に向かって引く。
【0052】
これらのような力が作用することにより、着壁した処理液は、飛び散りが抑制された状態、もしくは飛び散りが生じたとしても液収容部56側に向けて飛び散る状態で、内壁面32a上を液収容部56側に向かって移動する。このように着壁した処理液を、飛翔してきた処理液の力を分散させるとともに、着壁した瞬間に遠心力を作用させて内壁面32a上を移動させるようにしたことで、液はねを抑制し、排液カップ51内におけるミスト発生を抑制することができる。
【0053】
処理液の飛翔方向(=回転面に水平な方向)に対して垂直な方向と内壁面32aとのなす角度(以下傾斜角度)θとしては1°以上90°未満であればよいが、実用的には10°以上60°以下が良い。
【0054】
ミスト発生をより良く抑制するには傾斜角度θが大きい方が良いので、さらに好ましい角度を特定するならば30°以上60°以下である。
【0055】
傾斜角度θが大きくなると、回転カップ4のサイズを大きくせざるを得ないので、基板処理装置100が大きくなってしまう。基板処理装置100が大きくなることを抑制したい場合には、傾斜角度θを小さくすれば良く、1°以上45°以下が良いであろう。
【0056】
ミスト発生をより良く抑制し、かつ、回転カップ4のサイズの増加を抑制したいのであれば、傾斜角度θは30°以上45°以下が良いであろう。
【0057】
傾斜角度θは、実施に際して様々な要求を勘案して設定されるものであるので、上記範囲に限られることはないが、最も好ましい傾斜角度θを挙げるならば45°である。
【0058】
以下、壁部32が、回転するウエハWから振り切られた処理液を斜め方向から受けるように構成した回転カップ4のいくつかの例を説明する。
【0059】
(第1例)
図10は、回転カップ4の第1の例を示す断面図である。
【0060】
図10に示すように、第1例は、回転カップ4の壁部32の処理液を受ける内壁面32aを、処理液を斜め方向から受けるように傾斜させたものである。
【0061】
本例の回転カップ4は、内壁面32aの中間にある点Dから壁部32がテーパーとなるようにして上述の傾斜角度θを付けた、いわゆる2段テーパーである。テーパーの段数は2段に限られるものではなく、3段以上としても良いし、壁部32全体をテーパーとしてしてもよい。
【0062】
このように内壁面32aを傾斜させることで、壁部32は、処理液の着壁点Cにおいて、処理液を斜め方向から受けることができる。
【0063】
第1例は、ウエハWの表面と裏面との双方を同時に洗浄する装置であり、回転カップ4の内壁面32aには、ウエハWの表面からの処理液と、ウエハWの裏面からの処理液との双方が飛翔してくる。ウエハWの裏面からの処理液は、ウエハ保持部2と回転ガイド35との間の隙間を、参照符号200に示すように飛翔し、内壁面32aの点Cに着壁する。対して、ウエハWの表面からの処理液は、回転カップ4の庇部31と回転ガイド35との間の隙間を、参照符号201に示すように飛翔して、内壁面32aの点Eに着壁する。
【0064】
点Cにおいては、内壁面32aが傾斜しているので、上述の通り、処理液を斜め方向から受けることができる。
【0065】
点Eにおいては、別の形態にて処理液を斜め方向から受けるようにしている。別の形態とは、内壁面32aが、処理液を斜め方向から受けるように曲面とすることである。
【0066】
このように内壁面32aの処理液が着壁する点を曲面とすることでも、内壁面32aは処理液を斜め方向から受けることができ、ミスト発生を抑制することができる。
【0067】
さらに、第1例は、回転ガイド35にも工夫を施している。本例の回転ガイド35は、ウエハWから振り切られた処理液を、回転カップ4の壁部32に斜め方向から当たるようにガイドする。
【0068】
具体的な一例は、回転ガイド35のウエハ保持部の回転ステージ11と対向し、飛翔方向200に沿う面35aを、回転ステージ11の回転面に対して傾斜させることである。面35aを傾斜させることで、回転面と水平であった処理液の飛翔方向200は回転面からずれた方向に変換され、回転カップ4の壁部32に斜め方向から当たるようにすることができる。本例では、面35aを、回転面から液収容部56側に傾斜させることで、処理液の飛翔方向200を回転面から液収容部56側にずらしている。
【0069】
このように回転ガイド35の飛翔方向200に沿う面35aを傾斜させることでも、処理液を、内壁面32aに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。
【0070】
また、飛翔方向200を回転面からずらす手法と、内壁面32aを傾斜させる手法とを組み合わせると、上述の傾斜角度θを、内壁面32aの傾斜角度を大きくしなくても、自ずと大きくすることができる。このため、例えば、回転カップ4のサイズの増加を抑制しつつ、傾斜角度θを大きくすることができる、という利点を得ることができる。
【0071】
さらに、第1例は、ウエハ保持部の回転ステージ11にも工夫を施しており、回転ステージ11の回転ガイド35と対向し、飛翔方向200に沿う面11aを、回転ステージ11の回転面に対して傾斜させている。この傾斜は上述の回転ガイド35の面35aと同様の意義で設けられたものであり、面11aを傾斜させることで、回転面と水平であった処理液の飛翔方向200を回転面からずれた方向に変換する。本例では、面11aを、面35aと同様に、回転面から液収容部56側に傾斜させて、処理液の飛翔方向200を回転面から液収容部56側にずらす。
【0072】
このように回転ステージ11の飛翔方向200に沿う面11aを傾斜させることでも、処理液を、内壁面32aに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。
【0073】
(第2例)
図11は、回転カップ4の第2の例を示す断面図である。
【0074】
図11に示すように、第2例は、回転ガイド35の回転カップ4の庇部31と対向し、飛翔方向201に沿う面35bを、回転ステージ11の回転面に対して傾斜させたものである。このようにしても、回転ガイド35は、ウエハWから振り切られた処理液を、回転カップ4の壁部32に斜め方向から当たるようにガイドすることできる。
【0075】
具体的な一例は、回転ガイド35の面35bを、回転面から液収容部56側に傾斜させることで、処理液の飛翔方向201を回転面から液収容部56側にずらす。
【0076】
このように回転ガイド35の飛翔方向201に沿う面35bを傾斜させることでも、処理液を、内壁面32aに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。
【0077】
さらに、第2例では、内壁面32aを傾斜させない。代わりに、第1例において説明した、飛翔方向200を回転面からずらす手法のみを採用している。
【0078】
このように飛翔方向200を回転面からずらす手法のみを採用し、内壁面32aを傾斜させない、例えば、壁部32をテーパーとせず、内壁面32aを回転ステージ11の回転軸と平行にした場合でも、処理液を、内壁面32aの点Cに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。
【0079】
(第3例)
図12は、回転カップ4の第3の例を示す断面図である。
【0080】
図12に示すように、第3例は、第1例と第2例とを組み合わせたものである。
【0081】
第3例に示すように、第1例と第2例とは組み合わせて実施することができる。
【0082】
(第4例)
図13は、回転カップ4の第4の例を示す断面図である。
【0083】
図13に示すように、第4例は、回転カップ4の壁部32自体を、回転ステージ11の回転面に直交させず、回転ステージ11の回転軸方向から傾かせたものである。
【0084】
具体的な一例は、壁部32自体を傾かせることで、回転ステージ11の回転軸(回転面に直交する方向)と内壁面32aとの間に、上述の傾斜角度θに相当する傾斜角度θaを設定したものである。
【0085】
このように壁部32自体を傾かせることでも、処理液を、内壁面32aに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。
【0086】
さらに、第4例では、壁部の外壁面32bに対しても、回転ステージ11の回転軸(回転面に直交する方向)と外壁面32bとの間に、傾斜角度θbを設定した。本例では、壁部32の液収容部56側端部Fを広げ、外壁面32bを、端部32Fが回転ステージ11の外側に広がるように傾斜させた。
【0087】
外壁面32bを、端部32Fが回転ステージ11の外側に広がるように傾斜させることによる利点は、図14に示すように、基板処理装置100の排気中における気流がスムーズに流れるようになり、排液カップ51の内部からのミストの巻き上げが抑制されることである。
【0088】
外壁面32bが外側に傾斜していると、気流が外壁面32bから剥離し難くなる。例えば、外壁面32bが回転軸に沿って鉛直になっていると、庇部31に沿って流れてきた気流が、外壁面32bに達したときに剥離してしまう。気流が剥離すると、気圧の低い箇所が外壁面32bに生じ、気流を乱してしまう。気流の乱れは、排液カップ51の内部から外部へのミストの巻き上げの一因となる。
【0089】
この点、第4例においては、外壁面32bを傾斜させ、庇部31と外壁部32bとのなす角度を90°を超えるようにすることで、庇部31と外壁部32bとを緩やかな角度で接続する。このようにすることで、外壁面32bからの気流の剥離を抑制でき、気流が乱れ難くなる。よって、排液カップ51の内部からのミストの巻き上げを抑制することができる。
【0090】
以上、本発明を実施形態に従って説明したが、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、上記実施形態では、ウエハの表裏面洗浄を行う洗浄処理装置を例にとって示したが、本発明はこれに限らず、表面のみまたは裏面のみの洗浄処理を行う洗浄処理装置であってもよく、また、洗浄処理に限らず、他の液処理であっても構わない。
【0091】
さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【0092】
【図1】本発明の一実施形態に係る基板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基板処理装置を一部切り欠いて示す概略平面図
【図3】図1の基板処理装置の液供給機構を示す概略図
【図4】図1の基板処理装置の排気・排液部を拡大して示す断面図
【図5】図1の基板処理装置の回転カップおよび回転ガイドの取り付け状態を説明するための図
【図6】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の洗浄処理の動作を説明するための図
【図7】回転カップの近傍を拡大して示す斜視断面図
【図8】解決すべき事情を示す図
【図9】解決手段を示す図
【図10】回転カップの第1例を示す断面図
【図11】回転カップの第2例を示す断面図
【図12】回転カップの第3例を示す断面図
【図13】回転カップの第4例を示す断面図
【図14】第4例に係る回転カップ近傍の気流の流れを示す断面図
【符号の説明】
【0093】
1…ベースプレート、2…ウエハ保持部、3…回転モータ、4…回転カップ、5…表面側液供給ノズル、6…裏面側液供給ノズル、7…排気・排液部、8…ケーシング、9…気流導入部、11…回転プレート、12…回転軸、13…昇降部材、14…保持部材、22…ノズル保持部材、22a…ノズルアーム、31…庇部、32…壁部、32a…内壁面、32b…外壁面、33…隙間、35…回転ガイド、51…排液カップ、52…排気カップ、53…外周壁、54…内側壁、56…液収容部、85…液供給機構(処理液供給機構、リンス液供給機構)、100…基板処理装置、121…プロセスコントローラ、122…ユーザーインターフェース、123…記憶部、W…ウエハ


【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、
前記基板保持部を回転させる回転機構と、
基板に処理液を供給する処理液供給機構と、
前記基板保持部の外側に、この基板保持部に保持された基板を囲繞するように設けられ、前記基板保持部とともに回転する壁部を有し、この壁部が、回転する基板から振り切られた処理液を斜め方向から受けるように構成されている回転カップと、
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項2】
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、
前記基板保持部を回転させる回転機構と、
基板に処理液を供給する処理液供給機構と、
前記基板保持部の外側に、この基板保持部に保持された基板を囲繞するように設けられ、前記基板保持部とともに回転するとともに、回転する基板から振り切られた処理液を受ける壁部を有する回転カップと、
前記基板保持部の周縁部上方に設けられ、前記基板保持部とともに回転するとともに、前記振り切られた処理液を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるようにガイドする回転ガイドと、
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項3】
前記回転ガイドの前記基板保持部と対向する部分が、前記処理液の飛翔方向を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるように傾斜していることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記基板保持部の前記回転ガイドと対向する部分が、前記処理液の飛翔方向を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるように傾斜していることを特徴とする請求項3に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記回転カップは、前記回転ガイドの上方に重なる庇部を有し、
前記回転ガイドの前記庇部と対向する部分が、前記処理液の飛翔方向を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるように傾斜していることを特徴とする請求項2乃至請求項4いずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記回転カップの壁部の前記処理液を受ける面が、前記処理液を斜め方向から受けるように傾斜していることを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記回転カップの前記処理液を受ける面が、前記処理液を斜め方向から受けるように曲面になっていることを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記回転カップの壁部自体が、前記基板保持部の回転面に直交せずに傾いていることを特徴とする請求項1乃至請求項7いずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記処理液の飛翔方向と前記回転カップの前記処理液を受ける面とのなす角度が、10°以上60°以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項8いずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記処理液の飛翔方向と前記回転カップの前記処理液を受ける面とのなす角度が、30°以上60°以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項8いずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記処理液の飛翔方向と前記回転カップの前記処理液を受ける面とのなす角度が、30°以上45°以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項8いずれか一項に記載の基板処理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【公開番号】特開2009−38082(P2009−38082A)
【公開日】平成21年2月19日(2009.2.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−198825(P2007−198825)
【出願日】平成19年7月31日(2007.7.31)
【出願人】(000219967)東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Fターム(参考)】