JP2004119542A

JP2004119542A - 基板処理装置および基板処理システム

Info

Publication number: JP2004119542A
Application number: JP2002278514A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Sato; 佐藤　雅伸; Takeya Morinishi; 森西　健也
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP3983639B2

Abstract

【課題】処理中に発生したミストが基板の他方主面に付着することを効果的に防止して基板処理を良好に行うことができる基板処理装置および基板処理システムを提供する。
【解決手段】雰囲気遮断部材２の基板対向面２４では、基板Ｓの略中央部と対向する中央領域２４１は平面であり、基板Ｓの周縁部と対向する周縁領域２４２は基板対向面２４の周縁に向かうにしたがって基板Ｓに近接する傾斜面となっている。このため、基板Ｓと雰囲気遮断部材２とで挟まれた微小空間ＳＰは基板Ｓの周縁に向かう方向Ｒにしたがって徐々に狭まっている。そして、その微小空間ＳＰに雰囲気ガスを送り込むと、雰囲気ガスは微小空間ＳＰの周縁付近で圧縮されて圧力が上昇する。その結果、微小空間ＳＰはミスト飛散雰囲気よりも陽圧となり、基板Ｓの他方主面Ｓ２側へのミスト侵入が効果的に防止される。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板（以下、単に「基板」という）の一方主面に処理液を供給して該一方主面に対して所定の基板処理を施す基板処理装置および該装置を装備する基板処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の基板処理装置として、例えば基板が載置される回転台の表面から少し浮かせた状態で基板を水平保持し、その基板の両主面のうち上方を向いた一方主面（上面）にフォトレジスト液、洗浄液、リンス液、エッチング液などの処理液を供給して上面に対して所定の基板処理を施す基板処理装置が知られている。この基板処理装置では、基板が載置される回転台の上に複数個の基板支持ピンを立設し、これらの基板支持ピンで基板の端縁を位置決め保持している。そして、処理液の供給を受けた基板を回転させることで、その処理液が上面全体に広がり均一な表面処理が実行される。
【０００３】
このように従来装置では、基板が回転台の表面から少し浮いた状態で保持されるので、基板が回転台に当接して載置された場合に生じる基板の他方主面（下面）の損傷や汚染を避けることができる。しかしながら、その一方において、基板処理中に飛散した処理液のミストが基板の下面に回り込んで付着し、基板の下面が汚染されるという別異の問題が生じる。そこで、基板と回転台との間に上下移動部材を配設することで上記問題の解決を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１　参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載された基板処理装置では、ミストが発生する基板処理中においては、基板と回転台との間に配設されている上下移動部材が駆動手段によって上方（上昇位置）に駆動される。これによって、基板の下面と上下移動部材の上面の間隔が狭くなるので、発生したミストが基板の下面に回り込むのを防止する。また、ミストが発生しない状態、すなわち基板の搬入／搬出のために回転台が停止しているときには、上下移動部材が下方（下降位置）に駆動され、基板の下面と回転台との間隔が広くなる。その結果、搬送アーム等を使って容易に基板を搬送することができる。
【０００５】
【特許文献１　】
特許第２８４５７３８号公報（第２−４　頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の装置は単に上下移動部材を基板の下面に近接させることでミストの回込防止を図っているのみであるため、必ずしも十分な防止効果が得られるというものではなかった。例えば、ミストの回込防止効果を高めるためには、上下移動部材を基板の下面に可能な限り近接させるのが望ましいが、基板の撓み、上下移動部材の寸法誤差や装置の組立精度などに起因して上下移動部材の近接配置には自ずと限界がある。また、上下移動部材と基板とで挟まれた空間が負圧となると、ミストを該空間に巻き込んで基板の下面や上下移動部材に付着してしまう。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理中に発生したミストが基板の他方主面に付着することを効果的に防止して基板処理を良好に行うことができる基板処理装置および基板処理システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板の一方主面に処理液を供給して該一方主面に対して所定の基板処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板の他方主面に対向させながら基板から離間配置された雰囲気遮断部材と、雰囲気遮断部材と基板との間に形成される空間に雰囲気ガスを供給するガス供給ユニットとを備え、雰囲気遮断部材のうち基板の他方主面と対向する基板対向面はその周縁に向かうにしたがって基板に近接していることを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明では、雰囲気遮断部材が基板の他方主面と対向配置されているため、基板の他方主面が基板周囲のミスト飛散雰囲気から遮断されている。また、雰囲気遮断部材と基板とで挟まれた空間に雰囲気ガスが送られるとともに、基板対向面がその周縁に向かう方向に進むにしたがって基板に近接するように構成している。このため、雰囲気ガスは空間の周縁付近で圧縮されて圧力が上昇し、この空間は基板周囲（ミスト飛散雰囲気）よりも陽圧となり、基板の他方主面側へのミスト侵入が効果的に防止される。さらに、空間に供給された雰囲気ガスは基板周縁と雰囲気遮断部材の周縁との隙間から基板周囲に向けて噴出されるが、基板対向面を上記のように形成したことで隙間から噴出する雰囲気ガスの流速が高まり、基板の他方主面へのミスト付着の防止がより確実なものとなる。
【００１０】
ここで、処理液が供給された基板を回転手段により回転させると、基板の一方主面上の処理液に対して遠心力が加わり、処理液を該一方主面全体に広げて均一な基板処理を行うことができる。このように基板を回転させる際、基板とともに雰囲気遮断部材を回転させるのが望ましい。特に、基板と雰囲気遮断部材とを同一回転数で回転させると、基板に対して余分な外力が作用するのを防止することができ、より良好な基板処理を行うことができる。
【００１１】
上記のようにして基板処理するためには、基板と雰囲気遮断部材とを所定の位置関係を保つのが望ましい。そのためには、例えば雰囲気遮断部材の周縁に少なくとも３つ以上の支持部材を設け、各支持部材を基板の端面と当接させて基板を支持するのが好適である。
【００１２】
また、支持部材の各々と基板の端面との接触形態は、点接触または線接触させることができるが、特に線接触により基板を支持する接触面を支持部材に設けるのが望ましい。このように線接触により基板を支持した場合、点接触に比べて基板支持の安定化を図ることができ、好適である。また、その接触面の形状については、その幅が線接触部分の幅とほぼ同一であるように構成するのが望ましい。また、支持部材の各々については、線接触方向における幅が基板から離れるにしたがって減少する、あるいは同一となっているものを採用するのが望ましい。また、雰囲気遮断部材としては、基板対向面のうち基板の略中央部と対向する中央領域は平面であり、基板の周縁部と対向する周縁領域は基板対向面の周縁に向かうにしたがって基板に近接する傾斜面となっているものを採用するのが望ましい。さらに、雰囲気遮断部材は、基板と同一径、あるいは基板よりも小さな径を有しているものを用いるのが好適である。このような構成を採用することのメリットについては、後の「発明の実施の形態」の項で図面を参照しながら詳述する。
【００１３】
また、この発明にかかる基板処理システムは、上記目的を達成するため、請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置と同一構成を有する処理ユニットと、処理ユニットに対して基板を搬送する搬送ユニットとを備えている。これによって基板の他方主面へのミスト付着を効果的に防止しながら、基板の一方主面に対して処理液による基板処理を確実に実行することができる。
【００１４】
さらに、基板を反転させる反転ユニットをさらに備えると、必要に応じて基板を反転位置決めすることができ、基板処理システムの汎用性を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図２は、図１の基板処理装置を上方から見た部分平面図である。この基板処理装置では、半導体ウエハなどの基板Ｓの両主面のうち一方主面Ｓ１に対して純水や薬液などのリンス液が本発明の「処理液」として供給されて一方主面Ｓ１についてリンス処理が施される一方、他方主面Ｓ２についてはリンス処理中に発生するミストが付着するのを以下のようにして防止している。すなわち、この基板処理装置は、基板Ｓの一方主面Ｓ１のみに対して本発明の「基板処理」としてリンス処理を実行する装置である。
【００１６】
この基板処理装置は、基板Ｓよりも若干大きな平面サイズを有するスピンベース１を有している。このスピンベース１の上面には、基板Ｓよりも若干小さな平面サイズを有する雰囲気遮断部材２が固着されている。また、この雰囲気遮断部材２の周縁には、図２に示すように、８個の支持ピン３がほぼ等角度間隔で配置されている。そして、各支持ピン３が基板Ｓの端部と当接可能となっており、これら８個の支持ピン３によって基板Ｓを一方主面Ｓ１を上方に向けた状態で、かつ略水平状態で支持される。なお、雰囲気遮断部材２と支持ピン３との構成および特徴点などについては後で詳述する。
【００１７】
また、支持ピン３により支持された基板Ｓが水平方向に移動するのを防止するために、４つの保持部材４ａ〜４ｄがスピンベース１の周縁に設けられている。これら４つの保持部材４ａ〜４ｄのうち保持部材４ａ、４ｂは基板Ｓと当接して保持する保持ピン４１Ａが固定された固定保持部材であるのに対し、保持部材４ｃ、４ｄは保持ピン４１Ｂが可動する可動保持部材である。
【００１８】
図３は保持部材の構成を示す図である。固定保持部材４ａ、４ｂでは、同図（ａ）に示すように、スピンベース１に対してウエイト４２が固定されるとともに、そのウエイト４２の上面に固定ピンホルダ４３が取り付けられている。そして、その固定ピンホルダ４３により固定保持ピン４１Ａが固定的に保持されている。
【００１９】
一方、可動保持部材４ｃ、４ｄでは、同図（ｂ）に示すように、スピンベース１に対してシャフト４４が軸受４５により回動軸心４６回りに回動自在に軸支されている。また、このシャフト４４の上端部に可動ピンホルダ４７が取り付けられるとともに、この可動ピンホルダ４７に可動保持ピン４１Ｂが回動軸心４６から偏心して取り付けられている。このため、装置全体を制御する制御ユニット（図示省略）からの動作信号に応じてマグネット４８が作動すると、このマグネット４８の電磁力を受けてシャフト４４と可動ピンホルダ４７が回動軸心４６回りに回動駆動される。その結果、保持ピン４１が回動軸心４６に対して偏心移動して基板Ｓの端面に対して離当接する。なお、同図（ｂ）は可動保持ピン４１Ｂが離間した状態を示しており、この状態で支持ピン３に対する基板Ｓの搬入出を行う。そして、基板Ｓが支持ピン３に載置された後、マグネット４８の作動により可動保持ピン４１Ｂを偏心移動させることで基板Ｓの側面と当接する基板保持位置まで位置決めする。これによって、可動保持ピン４１Ｂは基板Ｓを固定保持ピン４１Ａとで挟み込んで水平方向に保持する。このように、この実施形態では、８つの支持ピン３で基板Ｓを略水平状態に支持するとともに、４つの保持ピン４１Ａ、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｂで基板Ｓの水平方向の移動を規制している。
【００２０】
また、スピンベース１には、図１に示すように、本発明の「回転手段」に相当するモータ５１の出力回転軸５２が連結されており、モータ５１の作動に伴って回転する。これによって、スピンベース１の上方で支持ピン３および保持ピン４１Ａ、４１Ｂにより保持されている基板Ｓはスピンベース１および雰囲気遮断部材２とともに回転軸心１１回りに回転する。
【００２１】
こうして回転駆動される基板Ｓの一方主面Ｓ１に対してリンス液を供給すべく、リンス液供給ノズル６が雰囲気遮断部材２の斜め上方位置に配置されている。このリンス液供給ノズル６には、図示を省略するリンス液圧送ユニットが接続されている。そして、後述するようなタイミングでリンス液圧送ユニットからリンス液が圧送されてくると、リンス液供給ノズル６から支持ピン３により支持された基板Ｓの一方主面Ｓ１に向けて吐出される。また、こうしてリンス液が供給された基板Ｓを回転駆動すると、リンス液が遠心力により基板Ｓの一方主面Ｓ１の全体に広がり、リンス処理が実行される。このとき、基板Ｓから振り切られる液体を回収するために、スピンベース１を取り囲むようにカップ部７が設けられている。ここでは、基板Ｓからリンス液を振り切るためには、基板Ｓの回転数を下限回転数よりも高く設定する必要があり、この実施形態では基板Ｓたる半導体ウエハとリンス液たる純水との濡れ性を考慮して基板Ｓの回転数を３００ｒｐｍ以上に設定している。なお、「下限回転数」とは基板から処理液を振り切るために要する最低限の回転数を意味しており、基板の大きさや、基板の一方主面と処理液との濡れ性などに基づき定まる値である。
【００２２】
また、この実施形態では、支持ピン３により基板Ｓを支持しているため、基板Ｓと雰囲気遮断部材２との間隔が狭くなっている。このため、その隙間に搬送ロボットのアームなどを挿入することができない。そこで、リフト機構８を設け、以下の基板搬送、つまり、
・未処理基板Ｓの搬送ロボットからの受け取り、
・受け取った未処理基板Ｓの支持ピン３への載置、
・リンス処理を受けた処理済基板Ｓの支持ピン３からの受け取り、
・受け取った処理済基板Ｓの搬送ロボットへの引渡し
を行う。この実施形態では、リフト機構８は、上下方向に延びる６本のリフタピンスタンド８１と、各リフタピンスタンド８１の上端部に取り付けられた支持部８２と、それらのリフタピンスタンド８１の下端側でリフタピンスタンド８１を相互に連結する連結プレート８３と、連結プレート８３を上下方向に移動させるエアシリンダなどのアクチュエータ８４とを備えている。
【００２３】
そして、制御ユニットからの動作指令に応じてアクチュエータ８４が作動するのに応じて連結プレート８３が上方に移動すると、６本のリフタピンスタンド８１が一体的に上昇する。ここで、支持部８２が支持ピン３よりも高い位置まで移動すると、支持ピン３から基板Ｓを受け取る。このとき、支持部８２は支持ピン３に代わり基板Ｓの周縁部を支持する。また、その上限位置まで移動すると、図１に示すように、支持部８２が処理済基板Ｓを保持したまま、雰囲気遮断部材２から上方に離れた基板受渡し位置Ｐ８１まで移動し、搬送ロボットに処理済基板Ｓの引渡しが可能となる。
【００２４】
また、この基板受渡し位置Ｐ８１では、搬送ロボットから未処理基板Ｓを受け取ることが可能となっている。そして、未処理基板Ｓを受け取った後、制御ユニットからの動作指令に応じてアクチュエータ８４が逆方向に作動するのに応じて連結プレート８３が下方に移動すると、６本のリフタピンスタンド８１が一体的に下降する。ここで、支持部８２が支持ピン３よりも低い位置まで移動すると、支持ピン３に未処理基板Ｓが載置される。また、その下限位置Ｐ８２まで移動すると、カップ部７よりも低い位置に収まり、リンス処理が可能となる。
【００２５】
この実施形態では、リフタピンスタンド８１および支持部８２がカップ部７と干渉するのを防止するために、カップ部７にはリフタピンスタンド８１および支持部８２が通過するための通過孔７１が設けられている。これに対応して通過孔７１の開閉を制御するシャッター８５が設けられている。すなわち、各通過孔７１の近傍にシャッター８５がカップ部７に対して回動軸心８６回りに回動自在に軸支されている。そして、図示を省略するシャッター用アクチュエータの作動に連動してシャッター８５が制御ユニットにより開閉制御される。このため、リンス処理中では、リフタピンスタンド８１および支持部８２がカップ部７よりも低い位置に収まるとともに、各通過孔７１はシャッター８５で塞がれて、カップ部７の内部雰囲気がリフト機構８に流れ込むのを確実に防止することができる。ここで、シャッター８５を開閉駆動するシャッター用アクチュエータとしては、エアシリンダ、ソレノイド、モータなどを用いていることができる。
【００２６】
さらに、この実施形態では、昇降機構９が設けられてカップ部７およびリフト機構８を一体的に昇降可能となっている。この昇降機構９は、リフト機構８のアクチュエータ８４とカップ部７とに連結された昇降テーブル９１を有している。また、この昇降テーブル９１には、複数本のエアシリンダなどのアクチュエータ９２が接続されている。このため、制御ユニットからの昇降指令に応じてアクチュエータ９２が作動すると、昇降テーブル９１が昇降駆動され、カップ部７およびリフト機構８が一体的に昇降移動する。例えば、図１はアクチュエータ９２により昇降テーブル９１が下限位置Ｐ９２に移動した状態を示しており、基板Ｓの搬入出が可能となっている。また、アクチュエータ９２により昇降テーブル９１が同図中の１点鎖線で示す上限位置Ｐ９１に移動すると、この昇降テーブル９１の上昇移動に伴ってカップ部７およびリフト機構８が一体的に上昇してリンス処理が可能となる。図４は、そのリンス処理が可能な状態を示している。
【００２７】
このように構成された基板処理装置では、制御ユニットのメモリに予め記憶されているプログラムにしたがって制御ユニットが装置各部を制御して、未処理基板の搬入、リンス処理、および処理済基板の搬出を行う。
【００２８】
まず、昇降テーブル９１が下限位置Ｐ９２に位置決めされた状態（図１）で、未処理基板Ｓの搬入が行われる（未処理基板の搬入）。具体的には、図示を省略するシャッター用アクチュエータの作動によりシャッター８５が開いた後、リフタ用アクチュエータ８４の作動によりリフタピンスタンド８１が上昇する。そして、基板受渡し位置Ｐ８１で搬送ロボットから未処理基板Ｓを受け取ると、アクチュエータ８４が逆方向に作動して未処理基板Ｓの周縁部を支持部８２で支持しながらリフタピンスタンド８１が一体的に下降する。このため、支持部８２が支持ピン３よりも低い位置まで移動した時点で支持ピン３に未処理基板Ｓが載置される。これに続いて、可動保持部材４ｃ、４ｄの保持ピン４１Ｂが基板保持位置に移動して基板Ｓをしっかりと保持する。なお、リフタピンスタンド８１が下限位置Ｐ８２まで移動すると、カップ部７よりも低い位置に収まると、シャッター８５を閉じる。
【００２９】
このシャッター８５の閉成から適当な時間が経過すると、カップ部７をリンス位置まで上昇させた後、リンス処理を実行する。すなわち、図４に示すように、アクチュエータ９２により昇降テーブル９１を上限位置Ｐ９１に移動させた後、リンス液供給ノズル６から支持ピン３により支持された基板Ｓの一方主面Ｓ１に向けてリンス液を吐出するとともに、モータ５１を作動させて基板Ｓを回転軸心１１回りに回転させる。これによってリンス処理が実行される（リンス処理）。
【００３０】
このリンス処理が完了すると、基板Ｓを回転させたままリンス液供給ノズル６からのリンス液の供給を停止して基板Ｓに付着する液体を振り切り、乾燥させる。そして、この回転乾燥処理が完了すると、モータ５１を停止させて基板Ｓを静止させる。さらに、アクチュエータ９２により昇降テーブル９１を下限位置Ｐ９２に移動させた後、シャッター８５の開成とともに、リフタ用アクチュエータ８４の作動によりリフタピンスタンド８１を上昇させる。これにより、支持部８２が支持ピン３よりも高い位置まで移動した時点で、支持ピン３から支持部８２に処理済基板Ｓが移載され、基板受渡位置Ｐ８１に位置決めされる。そして、処理済基板Ｓが搬送ロボットに引渡され、装置から搬出される（処理済基板の搬出）。なお、基板搬出が行われると、上記と同様にして、リフタピンスタンド８１をカップ部７よりも低い位置に収めるとともに、シャッター８５を閉じる。
【００３１】
このような一連の動作を繰り返すことで複数の基板Ｓについて、一方主面Ｓ１に対するリンス処理を連続的に行うことができる。
【００３２】
次に、雰囲気遮断部材２の構成について、図１、図２および図５を参照しつつ詳述する。図５は雰囲気遮断部材の周縁付近の構成を示す図であり、同図（ａ）は支持ピン装着部位の近傍を示し、同図（ｂ）は支持ピン未装着部位の近傍を示している。雰囲気遮断部材２はスピンベース１の上面に設けられており、その上面２４を基板対向面として支持ピン３に支持された基板Ｓの他方主面（下面）Ｓ２に対向させながら基板Ｓから離間配置されている。この雰囲気遮断部材２は、円盤状の平板部材２１と、この平板部材２１の周囲を取り囲むように配置されたドーナツ状の円環部材２２とをボルト・ナットなどの締結部材２３で締結してなるものであり、既に上述したように全体の平面サイズは基板Ｓよりも若干小さくなっている。なお、このように平面サイズを設定している理由については後で詳述する。
【００３３】
また、この雰囲気遮断部材２の両主面のうち基板Ｓと対向する基板対向面２４では、基板Ｓの略中央部と対向する中央領域２４１は平面であり、基板Ｓの周縁部と対向する周縁領域２４２は基板対向面２４の周縁に向かうにしたがって基板Ｓに近接する傾斜面となっている。このため、基板Ｓと雰囲気遮断部材２とで挟まれた微小空間ＳＰは中央部で比較的広がっているものの、基板Ｓの周縁に向かう方向Ｒにしたがって徐々に狭まっており、雰囲気遮断部材２の周縁では基板Ｓと雰囲気遮断部材２との微小隙間ＣＬは微小間隔Ｄｈ、例えば０．３ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ〜０．８ｍｍとなっている。
【００３４】
以上のように、この実施形態では、雰囲気遮断部材２により基板Ｓの他方主面（下面）Ｓ２を基板Ｓの周囲、つまりミスト飛散雰囲気から遮断しており、リンス処理中に発生したミストが基板Ｓの他方主面Ｓ２側に侵入するのを防止することができる。
【００３５】
また、次に説明するように微小空間ＳＰをミスト飛散雰囲気（基板Ｓの周囲）よりも陽圧にすることでミスト侵入をさらに効果的に防止している。すなわち、この雰囲気遮断部材２の略中央部には、図１および図２に示すように、貫通孔２５が設けられている。この貫通孔２５は出力回転軸５２の中空部に配置された配管５３と接続されており、ガス供給ユニット１０から圧送されてくる窒素ガスや不活性ガスなどの雰囲気ガスが配管５３および貫通孔２５を介して微小空間ＳＰに送られる。しかも、基板対向面２４はその周縁に向かう方向Ｒに進むにしたがって基板Ｓに近接しているため、貫通孔２５を介して圧送されてきた雰囲気ガスは微小空間ＳＰの周縁付近で圧縮されて圧力が上昇する。その結果、微小空間ＳＰはミスト飛散雰囲気よりも陽圧となり、基板Ｓの他方主面Ｓ２側へのミスト侵入が効果的に防止される。
【００３６】
ここで、微小隙間ＣＬを例えば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍに設定した場合、種々の実験やコンピュータ・シミュレーションなどによりミスト侵入を防止するために必要な雰囲気ガスの流量を求めたところ、その必要流量は２０（リットル／ｍｉｎ）以上であった。また、微小隙間ＣＬを例えば０．５ｍｍ〜１ｍｍに設定した場合、同流量は１００（リットル／ｍｉｎ）以上であった。このように、微小隙間ＣＬが広がるのにつれて、雰囲気ガスの流量を高めればよいのであるが、２００（リットル／ｍｉｎ）以上の雰囲気ガスを供給した場合、基板Ｓが支持ピン３から浮き上がり、基板姿勢が不安定となってしまう。したがって、最大流量としては２００（リットル／ｍｉｎ）程度に止める必要があり、それに対応して微小隙間ＣＬを１ｍｍ以下に設定する必要がある。
【００３７】
一方、微小隙間ＣＬが狭くなると、雰囲気ガスの必要流量は少なくなるのであるが、０．３ｍｍ未満に設定すると、毛細管現象によりリンス液が空間ＳＰ内に侵入してしまう。したがって、微小隙間ＣＬを０．３ｍｍ以上に設定する必要がある。
【００３８】
さらに、基板対向面２４を上記のように形成したことで微小隙間ＣＬから噴出する雰囲気ガスの流速は高まり、ミストの飛散速度より速くなる。このことはミスト侵入の防止に有利に作用することとなり、基板Ｓの他方主面Ｓ２へのミスト付着の防止をより確実なものとすることができる。
【００３９】
ここで、雰囲気遮断部材２の平面サイズを基板Ｓよりも若干小さく設定している理由について図６を参照しつつ説明する。まず第１には、雰囲気遮断部材２が基板Ｓよりも大きな平面サイズを有している場合には、水平方向において雰囲気遮断部材２の周縁部が基板Ｓよりもはみ出してしまい、雰囲気遮断部材２の基板対向面２４の一部（傾斜面である周縁領域２４２）がミスト飛散雰囲気（基板の周囲）に露出することとなる。そのため、リンス処理中に発生するミストが周縁領域２４２で跳ね返り、基板Ｓの他方主面（下面）Ｓ２側に飛散してしまう。これに対し、雰囲気遮断部材２の平面サイズを基板Ｓと同一またはそれよりも小さく設定することでミスト飛散雰囲気への基板対向面２４の露出がなくなり、上記問題を解消することができる。この観点のみからいえば、雰囲気遮断部材２を基板Ｓと同一サイズに設定してもよい。
【００４０】
しかしながら、基板Ｓには特殊形状が施されている場合が多く、これを考慮して雰囲気遮断部材２の平面サイズを設定するのが望ましい。例えば基板Ｓとしての半導体ウエハには、図６に示すように、ウエハ面内の結晶学的基準方位を示すためのノッチＮＴが形成されている。したがって、雰囲気遮断部材２を基板Ｓと同一サイズに設定した場合、同図（ａ）に示すように、ノッチＮＴを介して雰囲気遮断部材２の基板対向面２４の一部（周縁領域２４２）がミスト飛散雰囲気（基板の周囲）に露出することとなる。そのため、リンス処理中に発生するミストが周縁領域２４２で跳ね返り、基板Ｓの他方主面（下面）Ｓ２側に飛散してしまう。これに対し、同図（ｂ）に示すように径方向ＲにおけるノッチＮＴの幅Ｗｎｔだけ雰囲気遮断部材２の平面サイズを小さくすると、ミスト飛散雰囲気への基板対向面２４の露出がなくなり、上記問題を解消することができる。したがって、この点を考慮すると、雰囲気遮断部材２の平面サイズをノッチＮＴの幅Ｗｎｔ以上分だけ基板Ｓよりも小さく設定するのが好ましい。
【００４１】
なお、雰囲気遮断部材２の平面サイズの下限値については、基板Ｓの他方主面Ｓ２の表面状態に応じて設定すればよい。すなわち、他方主面Ｓ２のうちミスト付着を確実に防止しなければならない被保護領域は基板中央部分であるため、雰囲気遮断部材２の周縁が被保護領域の外側に位置するという条件を満足する範囲内で平面サイズの下限値を設定することができる。
【００４２】
また、基板ＳのノッチＮＴの影響を防止するためには、同図（ｃ）に示すように、基板ＳのノッチＮＴに対応して雰囲気遮断部材２の周縁にノッチ２６を形成するとともに、基板ＳのノッチＮＴと雰囲気遮断部材２のノッチ２６とが対向するように配置した状態のままリンス処理を実行するように構成してもよい。こうすることで、同図（ｂ）の場合と同様に、ミスト飛散雰囲気への基板対向面２４の露出がなくなり、上記問題を解消することができる。
【００４３】
さらに、上記したようにリフト機構８のリフタピンスタンド８１および支持部８２が雰囲気遮断部材２を通過して上昇するため、これを考慮して雰囲気遮断部材２の平面サイズを設定するのが望ましい。例えば雰囲気遮断部材２がリフタピンスタンド８１および支持部８２の移動経路と干渉しないように、雰囲気遮断部材２の平面サイズを小さく設定することができる。また、一部を切り欠くように形成することができる。
【００４４】
次に、支持ピンの構成について図５（ａ）、図７および図８を参照しつつ説明する。支持ピン３は、図５（ａ）に示すように、雰囲気遮断部材２の周縁から径方向Ｒに距離Ｄｒ、例えば０ｍｍ〜１ｍｍだけ突出して設けられている。そして、基板Ｓ側を向いた傾斜支持面３１が基板Ｓの端面と当接することで基板Ｓを支持している。このように、この実施形態では支持ピン３が本発明の「支持部材」に相当しており、本発明の「接触面」である傾斜支持面３１上で基板Ｓの端面と線接触して微小隙間ＣＬが所定の間隔Ｄｈとなるように基板Ｓを支持している。
【００４５】
また、傾斜支持面３１の幅Ｗ３１は基板Ｓの端面と接触する線接触部分３２の幅Ｗ３２とほぼ同一となっている。このため、次のような作用効果が得られる。すなわち、図５（ａ）や図７に示すように支持ピン３の一部が雰囲気遮断部材２の周縁から径方向Ｒに突出している場合、その傾斜支持面３１の一部がミスト飛散雰囲気に露出し、ミストがその露出領域で跳ね返る。ここで、この種の技術分野では、従来、点接触での基板支持が多用されており、例えば図８（ａ）に示すように点接触で基板Ｓを支持することも考えられる。しかしながら、この基板支持では、基板Ｓと支持ピン３との間に隙間が形成されてしまい、傾斜支持面３１の露出領域で跳ね返ったミストが隙間を介して基板Ｓの他方主面（下面）側に侵入してしまうことがある。これに対し、本実施形態では傾斜支持面３１の幅Ｗ３１が線接触部分３２の幅Ｗ３２とほぼ同一となっているため、上記隙間は発生しない。したがって、傾斜支持面３１の露出領域で跳ね返ったミストが基板Ｓの他方主面（下面）側に侵入するのを確実に防止することができる。
【００４６】
なお、ここでは基板Ｓの端面と線接触する方向Ｑにおける傾斜支持面３１の幅Ｗｑが一定値Ｗ３１（＝Ｗ３２）となるように支持ピン３を構成しているが、支持ピン３の形状についてはこれに限定されるものではなく、幅Ｗｑが基板Ｓから離れる、つまり径方向Ｒに進むしたがって減少するように構成してもよく、これによって上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４７】
また、上記においては、基板Ｓとの間で隙間を発生させないための支持ピン３の構成について説明したが、保持ピン４１Ａ、４１Ｂについても全く同様のことがいえる。すなわち、上記実施形態では図３に示すように円柱状の保持ピン４１Ａ、４１Ｂを用いているが、基板Ｓとの間で隙間を発生させないためには、例えば図９に示すような形状の保持ピンを用いるのが望ましい。すなわち、基板Ｓの端面と線接触する方向Ｑにおける保持ピン４１の幅Ｗｑが線接触部位４９の幅Ｗ４９と同じ（同図（ａ））、または基板Ｓから離れる、つまり径方向Ｒに進むしたがって減少する（同図（ｂ）〜（ｄ））ように、保持ピン４１を構成することができる。なお、本願発明者が種々の実験やコンピュータ・シミュレーションなどを行ったところ、以下の形状・寸法の保持ピンを用いるのが好ましいことがわかった。
【００４８】
（１）保持ピン４１Ａ、４１Ｂとしてはφ１〜３ｍｍの円柱体を用いるのが好ましい。というのも、直径が３ｍｍを超えると、保持ピン４１Ａ、４１Ｂへのリンス液の衝突量が増大してミスト飛散量が多くなる。また。保持ピン４１Ａ、４１Ｂと基板Ｓとの隙間が大きくなり、基板Ｓの他方主面（下面）側にミストが侵入するからである。一方、直径が１ｍｍ未満となると、物理的な強度が不足して基板Ｓの保持が不安定となるからである。
【００４９】
（２）同図（ａ）の保持ピン４１としては基板Ｓとの線接触部分４９の幅Ｗ４９が１ｍｍ〜４ｍｍで、方向Ｒの長さＬ４１が１ｍｍ〜５ｍｍの直方体が好ましい。というのも、幅Ｗ４９が４ｍｍを超えると、保持ピン４１へのリンス液の衝突量が増大してミスト飛散量が多くなるからである。一方、直径が１ｍｍ未満となると、物理的な強度が不足して基板Ｓの保持が不安定となるからである。
【００５０】
（３）同図（ｂ）の保持ピン４１としては基板Ｓとの線接触部分４９の幅Ｗ４９が１ｍｍ〜４ｍｍで、方向Ｒの長さＬ４１が１ｍｍ〜５ｍｍの半円または半楕円柱体が好ましい。これは上記（２）と同様の理由からである。
【００５１】
（４）同図（ｃ）の保持ピン４１としては基板Ｓとの線接触部分４９の幅Ｗ４９が１ｍｍ〜４ｍｍで、方向Ｒの長さＬ４１が１ｍｍ〜５ｍｍの三角柱体が好ましい。これは上記（２）と同様の理由からである。
【００５２】
（５）同図（ｄ）の保持ピン４１としては基板Ｓとの線接触部分４９の幅Ｗ４９が１ｍｍ〜４ｍｍで、方向Ｒの長さＬ４１が１ｍｍ〜５ｍｍの四角柱体が好ましい。これは上記（２）と同様の理由からである。
【００５３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、中央領域２４１と周縁領域２４２とからなる基板対向面２４を有する雰囲気遮断部材２を用いているが、基板対向面の形状はこれに限定されるものではなく、例えば図１０に示すように、その周縁に向かうにしたがって基板に近接する基板対向面２４を有する雰囲気遮断部材２を用いることができる。すなわち、同図（ａ）の雰囲気遮断部材２では、基板Ｓの略中央部から比較的離れた平面状の中央領域２４１と、基板Ｓの周縁部に比較的近接した平面状の周縁領域２４３とで基板対向面２４が形成されている。また、同図（ｂ）の雰囲気遮断部材２では、基板Ｓの略中央部から比較的離れた平面状の中央領域２４１と、基板Ｓの周縁部に比較的近接した傾斜面状の周縁領域２４４とで基板対向面２４が形成されている。さらに、同図（ｃ）の雰囲気遮断部材２では、基板Ｓの略中央部から比較的離れた平面状の中央領域２４１と、基板Ｓの周縁に行くにしたがって急激に基板Ｓに近接する曲面２４５とで基板対向面２４が形成されている。
【００５４】
また、上記実施形態では、基板対向面２４の略中央部分を平面状の中央領域２４１としているが、略中央部においても周縁に向けて徐々に基板Ｓに近接するように構成してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、平板部材２１と円環部材２２とを締結部材２３で締結することで雰囲気遮断部材２を構成しているが、３つ以上の部材により雰囲気遮断部材を構成したり、逆に一の部材により雰囲気遮断部材を構成するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、スピンベース１上に雰囲気遮断部材２を設けているが、スピンベース１を本発明の「雰囲気遮断部材」として機能するように構成してもよい。この場合、スピンベース１の上面が本発明の「基板対向面」に相当することから、この上面がその周縁に向かうにしたがって基板に近接するように構成すればよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、基板にリンス液を供給してリンス処理する基板処理装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、基板の一方主面に処理液を供給して所定の基板処理を行う基板処理装置全般に適用することができる。そして、本発明を適用することで基板処理中に発生したミストが基板の他方主面に付着することを効果的に防止して基板処理を良好に行うことができる。特に、超音波振動を印加した処理液を用いる基板処理装置、気体と液体との混合物を処理液として用いる基板処理装置、あるいは高圧処理液を基板の一方主面に供給する基板処理装置などではミスト発生量が比較的多いため、これらの基板処理装置に本発明を適用することは、基板の他方主面へのミスト付着を防止する上で非常に効果的である。
【００５８】
また、この発明にかかる基板処理装置を単体で使用してもよいが、他の基板処理を実行する基板処理装置、基板を搬送する搬送ユニットやインデクサ部などと組み合わせて基板処理システムを構築してもよい。その一例として、例えば図１１に示す基板処理システムがある。以下、図１１および図１２を参照しつつ、この発明にかかる基板処理システムの一実施形態について説明する。
【００５９】
図１１はこの発明にかかる基板処理システムの一実施形態を示す図である。この基板処理システムは、収容容器１１０に収容されている基板Ｓを取出し、その基板の裏面（回路が形成されていない面）に対してリンス処理を施した後、再び収容容器１１０に戻すシステムである。
【００６０】
この基板処理システムでは、図１１に示すように上手側（図１１の左側）にインデクサ部ＩＤが設けられる一方、インデクサ部ＩＤの下手側（図１１の右手側）に基板Ｓの裏面（本発明の「一方主面」に相当）に対してリンス処理を施すプロセス部ＰＰが設けられている。
【００６１】
このインデクサ部ＩＤでは、基板Ｓを収容するための収容容器１１０が４個Ｘ方向に一列で配置されるとともに、その配列方向Ｘに沿って従来より多用されている基板搬送ロボット１２０が移動し、一の収容容器１１０に収容されているリンス処理前の基板Ｓを取り出してプロセス部ＰＰに搬送したり、プロセス部ＰＰからリンス処理済の基板Ｓを受け取って収容容器１１０に収容する。なお以下の説明便宜のために、各図には、上下方向Ｚと、収容容器１１０の配列方向Ｘとに直交する方向を「Ｙ方向」とするＸＹＺ直角座標軸が示されている。
【００６２】
インデクサ部ＩＤの（＋Ｙ）側に配置されたプロセス部ＰＰでは、その略中央部にセンターロボット２００が配置されている。このセンターロボット２００については従来より多用されている基板搬送ロボットと同一構成を有するものを用いることができ、本発明の「搬送ユニット」として機能する。また、このセンターロボット２００の周囲に、上記実施形態にかかる基板処理装置と同一構成を有する裏面洗浄ユニット３００Ａ〜３００Ｄおよび反転ユニット４００が配設されている。なお、ここでは、本発明の「処理ユニット」に相当する裏面洗浄ユニット３００Ａ〜３００Ｄについての説明は省略する。
【００６３】
図１２は、図１１の基板処理システムに設けられた反転ユニットの構成を示す図であり、同図（ａ）は反転ユニットを上方より見た平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。この反転ユニット４００はセンターロボット２００との間で基板Ｓを受渡すための一対の基板チャック４０１、４０１を有している。この基板チャック対４０１、４０１は互いに対向して離間配置されている。また、各基板チャック４０１はロータリーシリンダ４０２のロッド４０３の先端部に取付けられており、ロッド４０３のＸ方向移動に伴いＸ方向に移動し、またロッド４０３の回転動作に伴いロッド４０３回りに１８０゜回転する。
【００６４】
このため、相互に離間している基板チャック対４０１、４０１の間に未処理の基板Ｓがインデクサ部ＩＤの基板搬送ロボット１２０とセンターロボット２００によって搬送されてくると、両ロッド４０３が伸長して同図に示すように基板チャック対４０１、４０１が基板Ｓを挟持した後、センターロボット２００が退避する。そして、両ロッド４０３が１８０゜回転する。これによって、収容容器１１０からそのままローディングされた状態、つまり回路などが形成された表面（本発明の「他方主面」に相当）Ｓ２を上方に向けた状態で搬送されてきた基板Ｓは反転されてフェースダウン状態となり、基板Ｓの裏面Ｓ１が上方を向いた状態となる。そして、このフェースダウン状態のまま反転ユニット４００は基板Ｓをセンターロボット２００に受け渡す。
【００６５】
一方、裏面洗浄ユニット３００Ａ〜３００Ｄからフェースダウン状態のままセンターロボット２００により、リンス処理済の基板Ｓが反転ユニット４００に搬送されてくると、未処理基板Ｓに対する反転動作と同様にして、リンス処理済基板Ｓを反転させる。これによって、基板Ｓはフェースアップ状態、つまり回路などが形成された表面Ｓ２を上方に向けた状態に戻る。そして、反転ユニット４００はこの基板Ｓを基板搬送ロボット１２０に受け渡す。
【００６６】
このように構成された基板処理システムに対して、基板表面Ｓ２を上方に向けた状態で複数枚の基板Ｓを収容した収容容器１１０がＡＧＶ（ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｇｕｉｄｅｄ　ｖｅｈｉｃｌｅ）等の運搬装置によりインデクサ部ＩＤに搬送されてくると、以下のようにして各基板Ｓに対して裏面洗浄を行う。ここでは、１枚の基板Ｓに着目して該システムの動作について説明する。
【００６７】
まず、基板搬送ロボット１２０が収容容器１１０からフェースアップ状態のまま基板Ｓを取出し、センターロボット２００に受け渡した後、このセンターロボット２００が基板Ｓを反転ユニット４００に搬送する（ローディング）。そして、この基板Ｓを受けた反転ユニット４００は、基板Ｓを反転させた後、フェースダウン状態でセンターロボット２００に受け渡す。このセンターロボット２００は４つの裏面洗浄ユニット３００Ａ〜３００Ｄの一に搬入する。
【００６８】
センターロボット２００から未処理基板Ｓを受け取った裏面洗浄ユニットは、上記した実施形態にかかる基板処理装置と同一動作を実行して基板Ｓの裏面Ｓ１をリンス処理する（裏面洗浄）。このとき、上記基板処理装置と同様に、雰囲気遮断部材２により基板Ｓの表面（他方主面）Ｓ２をミスト飛散雰囲気から遮断するとともに、微小空間ＳＰをミスト飛散雰囲気（基板Ｓの周囲）よりも陽圧にし、しかも微小隙間ＣＬから噴出する雰囲気ガスの流速を高めているので、リンス処理中に発生したミストが基板Ｓの表面Ｓ２に付着するのを効果的に防止することができる。つまり、基板Ｓの表面Ｓ２へのミスト付着を確実に防止しながら、基板Ｓの裏面Ｓ１のみをリンス処理することができ、良好な裏面洗浄を行うことができる。
【００６９】
裏面洗浄が完了すると、センターロボット２００が処理済の基板Ｓを受け取り、反転ユニット４００に搬送する。そして、この反転ユニット４００により基板Ｓをフェースアップ状態にした後、この基板Ｓをセンターロボット２００が受け取り、さらに基板搬送ロボット１２０に受け渡した後、この基板搬送ロボット１２０が収容容器１１０に戻す（アンローディング）。
【００７０】
なお、この実施形態にかかる基板処理システムでは、「処理ユニット」として４つの裏面洗浄ユニット３００Ａ〜３００Ｄを装備しているが、その個数や配置などについては任意である。また、基板処理システムとしては、上記実施形態にかかる基板処理装置と同一構成を有する処理ユニットと、該処理ユニットに基板を搬送する搬送ユニットとを少なくとも設けているものであれば、上記作用効果が得られる。したがって、処理ユニットおよび搬送ユニット以外に、他のユニットを追加して基板処理システムを構築するようにしてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、雰囲気遮断部材を基板の他方主面と対向配置することで基板の他方主面を基板周囲のミスト飛散雰囲気から遮断している。また、雰囲気遮断部材と基板とで挟まれた空間に雰囲気ガスを送り込むとともに、基板対向面がその周縁に向かう方向に進むにしたがって基板に近接するように構成しているので、空間の周縁付近で雰囲気ガスを圧縮して圧力が上昇すると同時に、基板周縁と雰囲気遮断部材の周縁との隙間から基板周囲に向けて噴出する雰囲気ガスの流速が高まる。したがって、空間にミストが侵入するのを防止し、それによって基板の他方主面へのミスト付着の防止をより確実なものとすることができる。その結果、基板処理を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の基板処理装置を上方から見た部分平面図である。
【図３】保持部材の構成を示す図である。
【図４】図１の基板処理装置のリンス動作を示す図である。
【図５】雰囲気遮断部材の周縁付近の構成を示す図である。
【図６】基板のノッチと雰囲気遮断部材との関係を示す図である。
【図７】支持ピンを示す図である。
【図８】支持ピンの傾斜支持面で跳ね返されるミストの飛散状況を示す模式図である。
【図９】保持ピンの変形態様を示す図である。
【図１０】雰囲気遮断部材の変形態様を示す図である。
【図１１】この発明にかかる基板処理システムの一実施形態を示す図である。
【図１２】図１１の基板処理システムに設けられた反転ユニットの構成を示す図である。
【符号の説明】
２…雰囲気遮断部材
３…支持ピン（支持部材）
１０…ガス供給ユニット
２１…平板部材（雰囲気遮断部材）
２２…円環部材（雰囲気遮断部材）
２４…基板対向面
３１…傾斜支持面（接触面）
３２…線接触部分
５１…モータ（回転手段）
２００…センターロボット（搬送ユニット）
２４１…（基板対向面の）中央領域
２４２…（基板対向面の）周縁領域
３００Ａ〜３００Ｄ…裏面洗浄ユニット（処理ユニット）
４００…反転ユニット
ＣＬ…微小隙間
Ｑ…（線接触）方向
Ｒ…（径）方向
Ｓ１…（基板の）一方主面
Ｓ２…（基板の）他方主面
Ｓ…基板
ＳＰ…微小空間

Claims

基板の一方主面に処理液を供給して該一方主面に対して所定の基板処理を施す基板処理装置において、
前記基板の他方主面に対向させながら前記基板から離間配置された雰囲気遮断部材と、
前記雰囲気遮断部材と前記基板との間に形成される空間に雰囲気ガスを供給するガス供給ユニットとを備え、
前記雰囲気遮断部材のうち前記基板の他方主面と対向する基板対向面はその周縁に向かうにしたがって前記基板に近接していることを特徴とする基板処理装置。
前記処理液が供給された前記基板を回転させる回転手段をさらに備える請求項１記載の基板処理装置。
前記回転手段は、前記基板とともに前記雰囲気遮断部材を回転させる請求項２記載の基板処理装置。
前記雰囲気遮断部材の周縁に配置され、前記基板の端面と当接して前記基板を支持する少なくとも３つ以上の支持部材をさらに備える請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
前記支持部材の各々は、前記基板の端面と線接触して前記基板を支持する接触面を有する請求項４記載の基板処理装置。
前記接触面の幅が前記線接触部分の幅とほぼ同一である請求項５記載の基板処理装置。
前記支持部材の各々は、前記線接触方向における幅が前記基板から離れるにしたがって減少する、あるいは同一である請求項５または６記載の基板処理装置。
前記基板対向面のうち、前記基板の略中央部と対向する中央領域は平面であり、前記基板の周縁部と対向する周縁領域は前記基板対向面の周縁に向かうにしたがって前記基板に近接する傾斜面となっている請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
前記雰囲気遮断部材は、前記基板と同一径、あるいは前記基板よりも小さな径を有している請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置と同一構成を有する処理ユニットと、
前記処理ユニットに対して基板を搬送する搬送ユニットと
を備えることを特徴とする基板処理システム。
基板を反転させる反転ユニットをさらに備える請求項１０記載の基板処理システム。