JP2005079219A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理液の非回転部への付着を防止して、パーティクルの発生を抑制すると共に、被処理基板のウォターマークを防止し、かつ、処理液の回収効率の向上を図るようにすること。
【解決手段】 半導体ウエハＷを回転可能に保持するスピンチャック１０と、スピンチャック１０を回転駆動する中空モータ１２と、スピンチャック１０にて保持されたウエハＷの表面に適宜処理液を供給するノズル２０と、スピンチャック１０を収容するアウターチャンバ３２，インナーカップ３１を具備し、スピンチャック１０の下部外周に、処理液がスピンチャック１０の下部側非回転部へ付着するのを阻止するカバー体５０を周設する。これにより、処理時に処理液がスピンチャック１０の下方へ落下するのをカバー体５０によって受け止めて、スピンチャック１０の回転による遠心力によってウエハＷの外周方向に飛散（排出）させることができる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理基板に処理液を供給して処理する基板処理装置に関するものである。

一般に、半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板としての半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等（以下にウエハ等という）に付着するレジスト，パーティクル，有機汚染物，金属不純物等のコンタミネーション（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を除去するために洗浄処理装置が使用されている。ウエハ等を洗浄する洗浄処理装置の１つとして、例えばスピン式のウエハ洗浄処理装置が知られている。

従来のこの種のスピン式のウエハ洗浄処理装置は、処理容器内に収容される保持手段であるスピンチャックにてウエハを保持すると共に、スピンチャックを回転駆動した状態で、ウエハの表面に処理液である薬液，純水を供給して、薬液処理，リンス処理を行い、その後、スピンチャックを高速回転して乾燥処理を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１６０５４６号公報（段落番号００２８，００４７〜００５０、図２〜図４）

しかしながら、従来のこの種の洗浄処理装置においては、薬液処理の際に、スピンチャックの下部側非回転部に薬液の液滴が付着し、乾燥処理時にスピンチャックが高速回転することにより、下部側非回転部に付着した液滴が吹き飛ばされて処理容器の内壁に衝突して弾け散った液滴がウエハ上へ回り込むことによってパーティクルの発生や、ウォターマークが生じる虞があった。また、薬液を回収して使用する場合、薬液処理に供された薬液が処理容器内に残留することにより、薬液の回収効率が低下するという問題もあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、処理液の非回転部への付着を防止して、パーティクルの発生を抑制すると共に、被処理基板のウォターマークを防止し、かつ、処理液の回収効率の向上を図るようにした基板処理装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、この発明の基板処理装置は、被処理基板に処理液を供給して処理する基板処理装置を前提とし、
請求項１記載の基板処理装置は、上記被処理基板を水平状態で回転可能に保持する保持手段と、 上記保持手段を回転駆動する回転手段と、 上記保持手段にて保持された被処理基板の表面に適宜処理液を供給する処理液供給手段と、 上記保持手段を収容する処理容器と、を具備し、 上記保持手段の下部外周に、処理液が保持手段の下部側非回転部へ付着するのを阻止するカバー体を周設してなる、ことを特徴とする。

また、請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置における処理容器を、上記保持手段を収容すべく保持手段に対して相対的に昇降可能な内容器と、この内容器と上記保持手段及び回転手段を収容する外容器とで構成すると共に、上記回転手段を囲繞する回転体囲繞筒体と、を具備し、 上記回転体囲繞筒体に、上記内容器が降下した際に内容器の開口縁部に接触可能な固定カバー体を周設してなる、ことを特徴とする。

この発明において、上記カバー体は、下方方向に向かって拡開する略スカート状の基部と、この基部の先端から外方に向かって延在する水平片部とを具備する方が好ましい（請求項３）。

また、上記内容器の底部に設けられた排出管路に開閉弁を介設し、内容器が保持手段に対して下方位置に移動して固定カバー体と接触した状態において上記開閉弁を閉じるように形成する方が好ましい（請求項４）。

この発明の基板処理装置は、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。

（１）請求項１記載の発明によれば、被処理基板を水平状態で回転可能に保持する保持手段の下部外周に、処理液が保持手段の下部側非回転部へ付着するのを阻止するカバー体を周設することにより、処理液供給手段から被処理基板に供給された処理液の液滴はカバー体に受け止められると共に、保持手段の回転による遠心力によって処理容器内の外方側に飛散（排出）される。したがって、処理液の液滴が保持手段の下部側非回転部に付着するのを抑制することができ、処理液の供給後に、乾燥処理のために保持手段が高速回転しても液滴によってパーティクルが発生したり、ウォターマークが生じることを防止することができる。また、薬液を回収して使用する場合、処理に供された処理液（薬液）が処理容器内に残留する量を少なくすることができると共に、他の処理液との混合を防ぎ、処理液（薬液）の回収効率の向上を図ることができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明に加えて、更に、回転手段を囲繞する回転体囲繞筒体に、処理容器を構成する内容器が降下した際に内容器の開口縁部に接触可能な固定カバー体を周設することにより、内容器を保持手段に対して相対的に下降させた状態で処理を行う際の異なる処理液や雰囲気が内容器内に流入するのを阻止することができる。したがって、請求項１記載の発明に加えて、更に処理液（薬液）の回収効率の向上を図ることができる。この場合、内容器の底部に設けられた排出管路に開閉弁を介設し、内容器が保持手段に対して下方位置に移動して固定カバー体と接触した状態において開閉弁を閉じることにより、負圧になることを防ぐことができるので、更に確実に異なる処理液や雰囲気が内容器内に流入するのを阻止することができる（請求項４）。

（３）請求項３記載の発明によれば、カバー体に、下方方向に向かって拡開する略スカート状の基部と、この基部の先端から外方に向かって延在する水平片部とを設けることにより、処理中にカバー体に受け止められた処理液の液滴を、速やかにスカート状の基部から水平片部に移動し、水平片部から処理容器内の外方側に確実に飛散（排出）させることができる。

以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明の基板処理装置を半導体ウエハの洗浄処理装置に適用した場合について説明する。

図１は、上記洗浄処理装置の概略横断面図、図２は、上記洗浄処理装置の概略縦断面図である。

上記洗浄処理装置は、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下に、ウエハＷという）を水平状態で回転可能に保持する保持手段であるスピンチャック１０と、スピンチャック１０を回転駆動する回転手段例えば中空モータ１２と、スピンチャック１０にて保持されたウエハＷの表面に適宜処理液例えば酸性薬液，アルカリ性薬液，純水（ＤＩＷ）や窒素（Ｎ2）ガス等を供給する処理液供給手段であるノズル２０と、スピンチャック１０を選択的に収容すべくスピンチャック１０に対して相対的に昇降可能な内容器３１（以下に、インナーカップ３１という）と、インナーカップ３１とスピンチャック１０を収容する外容器３２（以下に、アウターチャンバ３２という）とからなる処理容器３０と、中空モータ１２を囲繞する回転体囲繞筒体４０（以下に、モータ囲繞筒体４０という）と、を具備している。

また、洗浄処理装置におけるスピンチャック１０の下部外周に、処理液（薬液等）がスピンチャック１０の下部側非回転部例えば中空モータ１２，モータ囲繞筒体４０等へ付着するのを阻止するカバー体５０が周設されている。更に、モータ囲繞筒体４０に、インナーカップ３１の開口部３１ａに接触可能な固定カバー体６０が突設されている。

上記処理容器３０（インナーカップ３１，アウターチャンバ３２）は、ウエハＷを搬入出させるための開口３３ａを有するユニットチャンバ３３内に配置されている。

アウターチャンバ３２の外側には、アウターチャンバ３２の内方にノズル２０を移動するノズルアーム２１が配置されている。

アウターチャンバ３２におけるユニットチャンバ３３の開口３３ａと対向する部位には、ウエハＷを搬入出させるための開口３２ａが形成されており、この開口３２ａを開閉するシャッタ３４が設けられている。シャッタ３４は、環状に形成されており、その内側面には、ウエハＷの周囲に飛散した処理液を受け止める下方側に向かって拡開する傾斜面３４ａが形成されている。また、シャッタ３４は、図示しない開閉機構例えばシリンダによってアウターチャンバ３２の内壁面に周設されたシール部材３５に摺接しつつ昇降し、閉鎖時においてＯリング３６を介してアウターチャンバ３２に密接されるように構成されている。したがって、アウターチャンバ３２内が陽圧になった場合でも、シャッタ３４によって開口３２ａを確実に閉塞し、アウターチャンバ３２内部の雰囲気は開口３２ａから外部に漏出することがない。

アウターチャンバ３２の上部には、筒状の上部側壁３７が形成されている。この上部側壁３７の下部には、上部側壁３７の内面から内部に向かって下向きの勾配を有する内向きフランジ部３７ａが形成されており、この内向きフランジ部３７ａの先端側に、処理液の液滴を集める環状溝３７ｂが形成されている。このように構成することにより、上部側壁３７に付着した処理液の液滴は、上部側壁３７及び内向きフランジ部３７ａに沿って落下して環状溝３７ｂに集められ、図示しない排出孔を通過してアウターチャンバ３２の下部側に排出される。

また、上部側壁３７における開口３２ａとほぼ対向する部位には、ノズルアーム２１を通過させるノズル用開口３２ｂが形成されている。

また、上部側壁３７の上端部は、天井３８によって塞がれている。天井３８には、Ｎ2ガスあるいはクリーンエア等のダウンフロー用の流体ＤＦを誘導する導入口３８ａが、天井３８の中央と、中央を囲むように複数例えば５箇所に設けられている。また、上部側壁３７における天井３８の直下部位には、天井３８に設けられた導入口３８ａから流入されるダウンフローＤＦを分散させて均等にアウターチャンバ３２の内側壁側に流すための円盤状の邪魔板３９が水平状態に配設されている。邪魔板３９は、アウターチャンバ３２の上部側壁３７より小径の円盤状に形成されており、中央部に円形の誘導孔３９ａが設けられている。各導入口３８ａから誘導されたＮ2ガスは、邪魔板３９と上部側壁３７との間及び誘導孔３９ａを通過し、邪魔板３９を迂回して邪魔板３９の下方に流れ、スピンチャック１０によって保持されたウエハＷの上方に流れるようになっている。そして、後述するインナーカップ３１を上昇させ傾斜部３１ｂによってウエハＷを囲む状態においては、Ｎ2ガスはウエハＷの上方からスピンチャック１０と傾斜部３１ｂとの間に流入して、後述するインナーカップ排出路３１ｃによって排気されるようになっている。また、インナーカップ３１を下降させ、アウターチャンバ３２によってウエハＷを囲む状態においては、Ｎ2ガスはウエハＷの上方からスピンチャック１０とアウターチャンバ３２の内側壁との間に流入して、後述するアウターチャンバ排出路３２ｃによって排気されるようになっている。このように、導入口３８ａから導入されたＮ2ガスが邪魔板３９を迂回して流入する。

また、アウターチャンバ３２の底部３２ｄに排出口３２ｅが設けられており、この排出口３２ｅには、アウターチャンバ３２内から液滴を排出し、また、アウターチャンバ３２内を排気するアウターチャンバ排出路３２ｃが接続されている。なお、ここでは、アウターチャンバ排出路３２ｃをアウターチャンバ３２の底部３２ｄに設けてあるが、図２に二点鎖線で示すように、アウターチャンバ排出路３２ｃをアウターチャンバ３２の側壁の下部にアウターチャンバ排出路３２ｃを設けるようにしてもよい。

インナーカップ３１は、スピンチャック１０を囲むように形成されており、スピンチャック１０にて保持されたウエハＷを囲む上昇位置とウエハＷより下方の下降位置との間で昇降可能に形成されている。このインナーカップ３１は、円筒状の側壁３１ｄと、側壁３１ｄの上端から内方に向かって縮径する傾斜部３１ｂと、側壁３１ｄの下端部に沿って形成された底部３１ｅとで構成されている。このように構成されるインナーカップ３１は、ユニットチャンバ３３に鉛直状に設置された昇降手段である昇降シリンダ７０のロッド７１に連結された水平部材７２に連結シャフト７３を介して連結されている。なお、連結シャフト７３は、アウターチャンバ３２の底部３２ｄに設けられた貫通孔に遊嵌状に貫挿しており、アウターチャンバ３２内における連結シャフト７３のインナーカップ３１の底部とアウターチャンバ３２の底部３２ｄとの間に伸縮可能な蛇腹７４が介在されている。蛇腹７４は、上端がインナーカップ３１に固着された固定部材７５に固定され、蛇腹７４の下端は、底部３２ｄの貫通孔の周囲に固定されている。したがって、昇降シリンダ７０の駆動によってロッド７１が伸縮することにより、蛇腹７４が伸縮しながらインナーカップ３１が昇降する。

この場合、インナーカップ３１の底部３１ｅの中心部には、円形の開口３１ｆが設けられており、開口３１ｆの内側にモータ囲繞筒体４０が配置されている。また、インナーカップ３１によって受け止められる処理液は、開口３１ｆを通過して底部３１ｅの下方に排出されるようになっている。すなわち、インナーカップ３１の内面とモータ囲繞筒体４０の外面との間には、環状の隙間Ｓが形成されており、インナーカップ３１によって受け止められた処理液は、この隙間Ｓを通過して排出口３１ｇに接続するインナーカップ排出路３１ｃを介して排出されるようになっている。

なお、インナーカップ３１の底部３１ｅの下面には、開口３１ｆと同径の第１の円筒状部材３１ｈと、この第１の円筒状部材３１ｈより大径の第２の円筒状部材３１ｉが同心状に垂下されている。また、第１及び第２の円筒状部材３１ｈ，３１ｉの間には、アウターチャンバ３２の底部３２ｄに立設された第３の円筒状部材３１ｊが第１及び第２の円筒状部材３１ｈ，３１ｉと隙間をおいて挿入されており、これら第１及び第２の円筒状部材３１ｈ，３１ｉと第３の円筒状部材３１ｊは、インナーカップ３１を昇降させる間、常に重なるように形成されている。これにより、インナーカップ３１を昇降させるときにおいても、開口３１ｆから排出される処理液が第１の円筒状部材３１ｈと第２の円筒状部材３１ｉから外側に飛散するのを防止することができる。

上記スピンチャック１０は、ウエハＷの周縁を保持する３つの保持部材１１と、枢支ピン１１ａを介して保持部材１１を鉛直方向に回動（揺動）可能すなわちウエハＷの保持位置と非保持位置に切換移動可能に支持するチャックプレート１３と、チャックプレート１３の下面に連結する回転筒体１４とで構成されている。回転筒体１４の下端は、中空モータ１２の中空回転軸１２ａの上端に連結されている。中空モータ１２を駆動させると、中空回転軸１２ａが回転して、回転筒体１４、チャックプレート１３及び保持部材１１が一体に回転するようになっている。なお、チャックプレート１３は、その上部に仮置き部（図示せず）と、略Ｌ字状に形成されており、スピンチャック１０の回転時にウエハＷの周縁に接触してウエハＷの周縁を保持する保持部材１１が形成されている。このように形成される保持部材１１は、鉛直方向に移動可能な操作ピン（図示せず）に係脱可能になっており、操作ピンを上昇させて係合して状態において保持部材１１によるウエハＷの保持が解除され、また、操作ピンが下降して係合が解かれた状態で保持部材１１によってウエハＷの周縁が保持されるようになっている。

また、スピンチャック１０のチャックプレート１３の下部外周には、処理液の液滴がスピンチャック１０の下部側非回転部すなわち中空モータ１２やモータ囲繞筒体４０及び後述する固定カバー体６０へ付着するのを阻止するカバー体５０が周設されている。このカバー体５０は、図３に示すように、チャックプレート１３の下部外周に固着される環状取付部５１を有すると共に、下方方向に向かって拡開する略スカート状の基部５２と、この基部５２の先端から外方に向かって延在する水平片部５３とで構成されている。このように構成されるカバー体５０は、耐薬性、耐食性に富む合成樹脂例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル），ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）あるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等にて形成されている。なお、このカバー体５０は、インナーカップ３１の昇降時にインナーカップ３１と干渉しないようにインナーカップ３１の開口部３１ａより若干小径に形成されている。

このように、スピンチャック１０のチャックプレート１３の下部外周に、カバー体５０を周設することにより、処理中にウエハＷの表面に供給された処理液の液滴をカバー体５０によって受け止めることができると共に、受け止めた液滴を速やかにスカート状の基部５２から水平片部５３に移動し、スピンチャック１０の回転による遠心力によって処理容器３０（インナーカップ３１，アウターチャンバ３２）内の外周側に飛散（排出）させることができる。したがって、処理液の液滴が中空モータ１２やモータ囲繞筒体４０及び固定カバー体６０に付着するのを抑制することができる。

また、モータ囲繞筒体４０の上端には、回転筒体１４を遊嵌する開口４１ａを有する天井部４１が設けられている。また、モータ囲繞筒体４０の天井部４１には、インナーカップ３１の開口部３１ａの縁部に接触可能な固定カバー体６０が突設されている。この固定カバー体６０は、図３に示すように、モータ囲繞筒体４０の天井部４１に固着される環状取付部６１を有すると共に、外方に向かって下り勾配状に延在する略スカート状の本体６２と、この本体６２の外周に延在する可撓性を有する環状鰭片６３とで構成されている。このように構成される固定カバー体６０は、上記カバー体５０と同様に、耐薬性、耐食性に富む合成樹脂例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル），ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）あるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等にて形成されている。

このように、モータ囲繞筒体４０に、インナーカップ３１の開口部３１ａの縁部に接触可能な固定カバー体６０を突設することにより、インナーカップ３１を下降させた状態で処理を行う際の異なる処理液や雰囲気がインナーカップ３１内に流入するのを阻止することができる。

また、チャックプレート１３の上方には、スピンチャック１０に保持されたウエハＷの下面を覆う円盤状のアンダープレート８０が、３つの保持部材１１より内側に配設されている。このアンダープレート８０は、中空回転軸１２ａの中空部１２ｂ及びチャックプレート１３の中心部に形成された透孔１３ａ内に隙間をおいて貫通するシャフト８１によってウエハＷの下面とほぼ平行に支持されている。シャフト８１の下端は、ユニットチャンバ３３の底面に形成された透孔３３ｂを遊嵌して下方に突出しており、シャフト８１の下端は、ユニットチャンバ３３の底面下方に配置されたアンダープレート昇降用シリンダ８２のロッド８３に連結する水平支持部材８４に連結されている。したがって、アンダープレート昇降用シリンダ８２を駆動させることにより、ロッド８３が伸縮して、水平支持部材８４，シャフト８１及びアンダープレート８０を一体的に鉛直方向に昇降させることができる。これにより、アンダープレート８０を、スピンチャック１０に保持されたウエハＷの下面に近接した位置と、ウエハＷの下面から離れた位置とに上下に移動させることができる。

なお、アンダープレート８０には、ウエハＷの下面に酸性の薬液，アルカリ性の薬液，純水（ＤＩＷ）等の処理液、Ｎ2ガス等を供給する下面供給路８５が設けられている。この下面供給路８５は、シャフト８１の内部を貫通するように設けられている。

上記ノズル２０を支持するノズルアーム２１の内部には、処理液又はＮ2ガス等の処理流体供給路２２が設けられている。処理流体供給路２２は、ノズルアーム２１の先端部に装着されたノズル２０に開口している。ノズルアーム２１の基端部は回転駆動機構２３に連結されており、回転駆動機構２３の駆動によってノズルアーム２１は基端を中心として、水平面内で回動されるようになっている。これにより、ノズル２０は、アウターチャンバ３２の外側の待機位置からノズル用開口３２ｂを通過してウエハＷの中心部上方に移動され、また、ウエハＷの中心部上方からアウターチャンバ３２の外側の待機位置に移動される。したがって、ノズル２０は、少なくともウエハＷの中心部上方から周縁上方までの間を移動することができる。

次に、洗浄処理装置の配管系について、図４を参照して説明する。図４に示すように、ノズルアーム２１に設けられた処理流体供給路２２と、シャフト８１に設けられた下面供給路８５は、それぞれ第１の開閉弁Ｖ1を介設したノズル供給管路９１、及び第２の開閉弁Ｖ2を介設した下面供給管路９２を介して主供給管路９０に接続されている。主供給管路９０には、処理液の供給を切り換える供給切換弁９３を介して、酸性薬液供給源９４から酸性薬液を供給する酸性用ノズル供給管路９５と、アルカリ性薬液供給源９６からアルカリ性薬液を供給するアルカリ性用ノズル供給管路９７と、純水供給源９８から純水を供給する純水供給管路９９と、Ｎ2ガス供給源１００からＮ2ガスを供給するＮ2ガス供給管路１０１と、主供給管路９０，ノズル供給管路９１（処理流体供給路２２），下面供給管路９２（下面供給路８５）内の処理液を吸引するアスピレータ１１０が接続されている。

一方、インナーカップ排出路３１ｃの下流端は、開閉弁Ｖを介してミストトラップ２００に接続されている。このミストトラップ２００により、インナーカップ排出路３１ｃによって排液された液滴中から気泡等を除去するようになっている。除去された気泡は、ミストトラップ２００に設けられたミストトラップ排気管２０１により洗浄処理装置の外部に排気されるようになっている。気泡を除去された液滴は、ミストトラップ２００に接続された排液回収管路２０２に回収される。

排液回収管路２０２には、切換弁２０３を介して排液管路２０４と、タンク２０５に接続される回収管路２０６が切換可能に接続されている。タンク２０５には、切換弁２０７を介して酸性用ノズル供給管路９５に接続する循環管路２０８が接続されており、この循環管路２０８には、タンク側から順にポンプ２０９、フィルタ２１０が介設されている。また、タンク２０５の底部には、ドレイン弁２１１を介設したドレイン管路２１２が接続されている。これにより、インナーカップ排出路３１ｃによって排出された薬液例えば酸性薬液は、回収されて再利用されるようになっている。一方、アウターチャンバ排出路３２ｃによって排出された排液及び排気は再利用されず、洗浄処理装置の外部に排出されるようになっている。

次に、ウエハＷの洗浄処理について説明する。

ウエハＷを搬入する前の状態においては、インナーカップ３１を予め下降させ、スピンチャック１０の上部をインナーカップ３１の上方に突出させておく。この際、アンダープレート８０は予め下降されており、ウエハＷがスピンチャック１０に保持される高さより下方に離隔した位置に待機している。アンダープレート８０の上面と保持部材１１の上部との間には、ウエハＷの受渡しに十分な空間が形成されている。また、保持部材１１は操作ピン（図示せず）の上昇によって外側に移動した状態になっている。また、ノズルアーム２１は、ノズル用開口３２ｂの外側に待機している。

この状態において、図５に示すように、シャッタ３４を下降させて、アウターチャンバ３２の開口３２ａを開き、ウエハＷを保持した搬送アーム３００をユニットチャンバ３３の開口３３ａ及びアウターチャンバ３２の開口３２ａからアウターチャンバ３２内に進入させる。そして、搬送アーム３００を水平方向に直線移動させて、３つの保持部材１１の上方にウエハＷの周縁部が位置するようにウエハＷを移動させ、搬送アーム３００を下降させて、保持部材１１の仮置き部にてウエハＷの下面周縁部を支持する。

ウエハＷをスピンチャック１０に受け渡した後、搬送アーム３００をウエハＷとアンダープレート８０の間に下降させ、水平方向に直線移動させて保持部材１１の間から後退させ、アウターチャンバ３２の外部へ退出させ、退出後、シャッタ３４によって開口３２ａを閉じる。

次に、操作ピン（図示せず）を下降させることにより、各保持部材１１の当接部を内側に移動させて、ウエハＷの周縁を保持させる。このようにして、ウエハＷは周縁を保持部材１１によって保持された状態でスピンチャック１０に保持される。スピンチャック１０は、操作ピンが下降し保持部材１１との係合が解かれたことにより、回転可能な状態となる。

次に、図６に示すように、アンダープレート８０をウエハＷに近接した位置に上昇させる。近接位置に移動したアンダープレート８０とウエハＷの下面（裏面）の間には、例えば１ｍｍ程度の隙間が形成される。また、インナーカップ３１を上昇させ、インナーカップ３１の傾斜部３１ｂによってウエハＷの周縁を囲む状態にする。

次に、回転駆動機構２３を駆動させてノズルアーム２１を回動させ、ノズルアーム２１の先端のノズル２０をノズル用開口３２ｂからアウターチャンバ３２内に移動させ、ウエハＷの中心部上方まで移動させる。中空モータ１２の駆動によりスピンチャック１０を低速回転させ、ウエハＷをスピンチャック１０と一体的に低速回転させる。そして、ノズル２０から酸性薬液を吐出（供給）して、ウエハＷの上面中心部近傍に酸性薬液を供給する。ウエハＷの中心部に供給された酸性薬液は、ウエハＷの回転による遠心力でウエハＷの外周方向に流れ、ウエハＷの上面に酸性薬液の液膜が形成される。また、ノズル２０からウエハＷ上面に酸性薬液を供給すると同時に、下面供給路８５からウエハＷの下面に酸性薬液を供給する。ウエハＷの下面中心部に供給された酸性薬液は、ウエハＷの回転による遠心力でウエハＷの外周方向に流れ、ウエハＷの下面に酸性薬液の液膜が形成される。この際、スピンチャック１０の外周から薬液が下方に落下するが、落下した薬液の液滴はスピンチャック１０の外周下部に周設されたカバー体５０によって受け止められた後、スピンチャック１０の回転による遠心力で外周方向に飛散（排出）される。すなわち、スピンチャック１０の外周から落下した薬液の液滴はカバー体５０のスカート状の基部５２上に受け止められた後、水平片部５３側へ移動し、遠心力により外周方向に飛散（排出）される。したがって、ウエハＷから落下した薬液がモータ囲繞筒体４０，中空モータ１２及び固定カバー体６０側に付着するのを阻止することができる。

上記のようにして、ウエハＷの両面に酸性薬液の液膜を形成したら、供給切換弁９３を閉じて、ノズル２０と下面供給路８５からの酸性薬液の供給を停止し、所定時間、ウエハＷを液膜が崩れない程度に低速に回転させる。このようにして、ウエハＷの両面を酸性薬液によって処理する。

なお、ノズル２０と下面供給路８５から酸性薬液の供給を停止するときは、供給切換弁９３を接続する状態から主供給管路９０と酸性用ノズル供給管路９５を接続する状態から主供給管路９０とアスピレータ１１０を接続する状態にする。この状態で、アスピレータ１１０を作動させ、主供給管路９０，処理流体供給路２２，下面供給路８５から酸性薬液を吸引する。その後、第１及び第２の開閉弁Ｖ1，Ｖ2を閉じる。

酸性薬液の供給時や酸性薬液処理の間、ウエハＷの周囲に飛散した酸性薬液は、インナーカップ３１によって受け止められ、側壁３１ｄとモータ囲繞筒体４０との間から、第１の円筒状部材３１ｈとモータ囲繞筒体４０との間に落下して、インナーカップ排出路３１ｃによって排液される。

酸性薬液の供給時や酸性薬液処理の間は、導入口３８ａからＮ2ガス又はクリーンエアを導入し、アウターチャンバ３２内にＮ2ガス又はクリーンエアによるダウンフローＤＦが形成される。導入口３８ａから導入されたＮ2ガス又はクリーンエアは、邪魔板３９と上部側壁３７との間、及び誘導孔３９ａを通過し、邪魔板３９を迂回して邪魔板３９の下方に流れ、スピンチャック１０によって保持されたウエハＷに向かって流れ、ウエハＷの上方からスピンチャック１０と傾斜部３１ｂとの間に流入する。そして、側壁３１ｄとモータ囲繞筒体４０との間から、第１の円筒状部材３１ｈとモータ囲繞筒体４０との間を下降するようにインナーカップ３１内を流れて、インナーカップ排出路３１ｃによって排出される。このように、ダウンフローＤＦを形成することにより、スピンチャック１０及びウエハＷの回転によって発生した旋回気流が上昇することを防止できる。すなわち、ウエハＷより下方の雰囲気がウエハＷに向かって上昇することを防止して、側壁３１ｄに衝突して弾けた液滴やパーティクル等がウエハＷに付着することを防止できる。排液や排気は、ダウンフローによりインナーカップ３１内をスムーズに下降して、インナーカップ排出路３１ｃによってスムーズに排出される。また、高温の酸性薬液が蒸発して酸性薬液雰囲気が発生しても、酸性薬液雰囲気をダウンフローによってインナーカップ３１内に下降させ、インナーカップ排出路３１ｃによってスムーズに排気させることができ、ウエハＷの上方に酸性薬液雰囲気が上昇して滞留することを防止できる。

なお、ウエハＷの上方に酸性薬液雰囲気が上昇し、酸性薬液雰囲気が上部側壁３７において結露して液滴となって付着した場合、液滴は上部側壁３７に沿って下降し、上部側壁３７に設けられた環状溝３７ｂによって受け止められる。したがって、上部側壁３７に付着した酸性薬液がウエハＷに向かって落下することを防止できる。環状溝３７ｂによって受け止められた液滴は、連通孔（図示せず）を通過して下端部に排出され、アウターチャンバ３２とインナーカップ３１との間を下降して、アウターチャンバ排出路３２ｃによってアウターチャンバ３２内から排出され、洗浄処理装置外に排出される。

ウエハＷの両面の酸性薬液処理が終了したら、中空モータ１２の駆動によりスピンチャック１０を酸性薬液処理時より高速で回転させ、ウエハＷをスピンチャック１０と一体的に酸性薬液処理時より高速に回転させる。この回転により、ウエハＷの両面の液膜を振り切る。また、スピンチャック１０を回転させる際、スピンチャック１０，カバー体５０及びアンダープレート８０に付着した酸性薬液が振り切られる。ウエハＷ，スピンチャック１０，カバー体５０及びアンダープレート８０から振り切られた酸性薬液は、インナーカップ３１によって受け止められ、側壁３１ｄとモータ囲繞筒体４０との間から第１の円筒状部材３１ｈとモータ囲繞筒体４０との間に落下して、インナーカップ排出路３１ｃによって排出される。なお、酸性薬液を振り切る際に、ノズル２０と下面供給路８５からＮ2ガスを供給して、Ｎ2ガスによって酸性薬液を押し流すようにしてもよい。

酸性薬液を振り切る間も、導入口３８ａからＮ2ガス又はクリーンエアを導入する。

インナーカップ排出路３１ｃによって排出された酸性薬液，酸性薬液雰囲気，Ｎ2ガス又はクリーンエア等は、ミストトラップ２００に導入される。ミストトラップ２００により、排液及び排気中の酸性薬液と気体が分離される。気体は、ミストトラップ排気管２０１により洗浄処理装置外の外部に排気される。一方、酸性薬液は、ミストトラップ２００に接続された排液回収管路２０２により送液され、排液管路２０４によってタンク２０５に回収され、又は、排液回収管路２０２によって洗浄処理装置の外部に排液される。タンク２０５に貯留された酸性薬液は、循環管路２０８を通過して、フィルタ２１０によって清浄化された後、再び酸性用ノズル供給管路９５及び主供給管路９０に送液され、処理流体供給路２２，ノズル２０又は下面供給路８５からウエハＷに供給される。このようにして、酸性薬液を再利用することができ、低コスト化を図ることができる。

酸性薬液を振り切った後、インナーカップ３１を下降させ、ウエハＷの周縁がアウターチャンバ３２に囲まれた状態にする（図２参照）。インナーカップ３１は、傾斜部３１ｂの先端が固定カバー体６０の先端の環状鰭片６３に密着する位置まで下降させる。

その後、ノズル２０から純水を吐出（供給）しながら、ノズルアーム２１の先端のノズル２０を回転中のウエハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ、ウエハＷの上面（表面）全体に純水を供給して、ウエハＷに付着した酸性薬液を純水によって洗い流す。また、下面供給路８５からも純水を吐出（供給）し、ウエハＷの下面に純水を供給して、ウエハＷの下面（裏面）に付着した酸性薬液を純水によって洗い流す。このようにして、ウエハＷを純水によってリンス処理する。リンス処理においては、スピンチャック１０とウエハＷを酸性薬液処理時よりも高速に回転させる。この際、スピンチャック１０の外周から純水が下方に落下するが、落下した純水の液滴はスピンチャック１０の外周下部に周設されたカバー体５０によって受け止められた後、スピンチャック１０の回転による遠心力で外周方向に飛散（排出）される。したがって、ウエハＷから落下した純水がモータ囲繞筒体４０，中空モータ１２及び固定カバー体６０側に付着するのを阻止することができる。また、リンス処理時において、インナーカップ排出路３１ｃに介設された開閉弁Ｖを閉じて、インナーカップ排出路３１ｃからの排気を停止、すなわち傾斜部３１ｂが固定カバー体６０に密着して気密状態におかれたインナーカップ３１内の圧力をインナーカップ３１の外部に対して少なくとも等圧以上にしておく。これにより、純水がインナーカップ３１内に流入（侵入）するのを阻止することができる。

なお、純水を供給する前に、アスピレータ１１０の作動により、主供給管路９０，ノズル供給管路９１，処理流体供給路２２，下面供給管路９２，下面供給路８５から酸性薬液が吸引されているので、ノズル２０，下面供給路８５から清浄な純水を供給することができる。また、アンダープレート８０とウエハＷとの間に狭い隙間を形成して、これらの間に純水を流すことにより、少量の純水でウエハＷの下面全体をリンス処理することができる。

ウエハＷに供給された純水は、ウエハＷの外周方向へ流れ、アウターチャンバ３２によって受け止められアウターチャンバ３２の側壁とインナーカップ３１の側壁３１ｄとの間からアウターチャンバ３２の下部に落下してアウターチャンバ排出路３２ｃによってアウターチャンバ３２内から洗浄処理装置の外部に排出される。純水がウエハＷから外側に流れる際、保持部材１１，アンダープレート８０も、純水によって洗浄され、保持部材１１，アンダープレート８０に付着した酸性薬液が純水によって洗い流される。

リンス処理の間も、導入口３８ａからＮ2ガス又はクリーンエアを導入し、アウターチャンバ３２内にＮ2ガス又はクリーンエアによるダウンフローＤＦが形成される。導入口３８ａから導入されたＮ2ガス又はクリーンエアは、邪魔板３９と上部側壁３７との間、及び誘導孔３９ａを通過し、邪魔板３９を迂回して邪魔板３９の下方に流れ、ウエハＷの上方からスピンチャック１０とアウターチャンバ３２の側壁との間に流入し、アウターチャンバ３２の側壁とインナーカップ３１の側壁３１ｄとの間を流れて、アウターチャンバ排出路３２ｃによって排出される。このように、ダウンフローＤＦを形成することにより、スピンチャック１０及びウエハＷの回転によって発生した旋回気流が上昇することを防止できる。すなわち、ウエハＷより下方の雰囲気がウエハＷに向かって上昇することを防止して、アウターチャンバ３２の側壁に衝突して弾けた液滴やパーティクル等がウエハＷに付着することを防止できる。

ウエハＷのリンス処理を十分にしたら、ノズル２０と下面供給路８５からの純水の供給を停止する。純水の供給を停止するときは、供給切換弁９３を切り換えて、主供給管路９０と純水供給管路９９を接続する状態から主供給管路９０とアスピレータ１１０を接続する状態にする。この状態で、アスピレータ１１０を作動させ、主供給管路９０，ノズル供給管路９１，処理流体供給路２２，下面供給管路９２及び下面供給路８５から純水を吸引する。これにより、ノズル２０，下面供給路８５にアルカリ性薬液を通過させる際、アルカリ性薬液の濃度が低下することを防止できる。その後、第１及び第２の開閉弁ウエハＷにＶ1，Ｖ2を閉じる。

次に、ノズル２０からアルカリ性薬液を吐出（供給）しながら、ノズルアーム２１を回動してノズル２０を回転中のウエハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ、ウエハＷの上面（表面）全体にアルカリ性薬液を供給する。また、下面供給路８５からもアルカリ性薬液を吐出（供給）し、ウエハＷの下面（裏面）にアルカリ性薬液を供給する。このようにして、ウエハＷの両面（表裏面）をアルカリ性薬液によって処理する。アルカリ性薬液処理時においては、スピンチャック１０とウエハＷを、酸性薬液処理時よりも高速に回転させる。このアルカリ性薬液処理の際、スピンチャック１０の外周から薬液が下方に落下するが、落下した薬液の液滴はスピンチャック１０の外周下部に周設されたカバー体５０によって受け止められた後、スピンチャック１０の回転による遠心力で外周方向に飛散（排出）される。したがって、ウエハＷから落下した薬液がモータ囲繞筒体４０，中空モータ１２及び固定カバー体６０側に付着するのを阻止することができる。また、アルカリ性薬液処理時においても、開閉弁Ｖを閉じて、インナーカップ排出路３１ｃからの排気を停止、すなわち傾斜部３１ｂが固定カバー体６０に密着して気密状態におかれたインナーカップ３１内の圧力をインナーカップ３１の外部に対して少なくとも等圧以上にしておく。これにより、アルカリ性薬液がインナーカップ３１内に流入（侵入）するのを阻止することができる。

ウエハＷに供給されたアルカリ性薬液は、ウエハＷの外周方向に流れ、アウターチャンバ３２によって受け止められ、アウターチャンバ３２の側壁とインナーカップ３１の側壁３１ｄとの間からアウターチャンバ３２の下部に落下して、アウターチャンバ排出路３２ｃによってアウターチャンバ３２内から排出され、洗浄処理装置の外部に排出される。

アルカリ性薬液処理の間も、導入口３８ａからＮ2ガス又はクリーンエアを導入する。

なお、ウエハＷの上方にアルカリ性薬液雰囲気が上昇し、アルカリ性薬液雰囲気が上部側壁３７において結露して液滴となって付着した場合、液滴は上部側壁３７に沿って下降し、上部側壁３７に設けられた環状溝３７ｂによって受け止められる。したがって、上部側壁３７に付着したアルカリ性薬液がウエハＷに向かって落下することを防止できる。環状溝３７ｂによって受け止められた液滴は、連通孔（図示せず）を通過して下端部に排出され、アウターチャンバ３２とインナーカップ３１との間を下降して、アウターチャンバ排出路３２ｃによってアウターチャンバ３２内から排出され、洗浄処理装置外に排出される。

アルカリ性薬液処理を十分にしたら、ノズル２０と下面供給路８５からのアルカリ性薬液の供給を停止する。アルカリ性薬液の供給を停止するときは、供給切換弁９３を切り換えて、主供給管路９０とアルカリ性用ノズル供給管路９７を接続する状態から主供給管路９０とアスピレータ１１０を接続する状態にする。この状態で、アスピレータ１１０を作動させ、主供給管路９０，ノズル供給管路９１，処理流体供給路２２，下面供給管路９２及び下面供給路８５からアルカリ性薬液を吸引する。その後、第１及び第２の開閉弁Ｖ1，Ｖ2を閉じる。

その後、酸性薬液処理の後と同様に、ノズル２０から純水を吐出（供給）しながら、ノズルアーム２１の先端のノズル２０を回転中のウエハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ、ウエハＷの上面（表面）全体に純水を供給して、ウエハＷに付着したアルカリ性薬液を純水によって洗い流す。また、下面供給路８５からも純水を吐出（供給）し、ウエハＷの下面に純水を供給して、ウエハＷの下面（裏面）に付着したアルカリ性薬液を純水によって洗い流す。このようにして、ウエハＷを純水によってリンス処理する。

リンス処理を十分にしたら、ノズル２０と下面供給路８５からの純水の供給を停止する。純水の供給を停止するときは、上述したように、供給切換弁９３を切り換えて、主供給管路９０と純水供給管路９９を接続する状態から主供給管路９０とアスピレータ１１０を接続する状態にする。この状態で、アスピレータ１１０を作動させ、主供給管路９０，ノズル供給管路９１，処理流体供給路２２，下面供給管路９２及び下面供給路８５から純水を吸引する。その後、第１及び第２の開閉弁Ｖ1，Ｖ2を閉じる。

次に、ノズル２０からＮ2ガスを吐出（供給）しながら、ノズルアーム２１を回動してノズル２０を回転中のウエハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ、ウエハＷの上面（表面）全体にＮ2ガスを供給して、純水を除去する。また、下面供給路８５からもＮ2ガスを吐出（供給）し、ウエハＷの下面（裏面）にＮ2ガスを供給して、純水を除去する。このようにして、ウエハＷにＮ2ガスを供給してウエハＷを乾燥させる。乾燥処理時においては、スピンチャック１０とウエハＷを酸性薬液処理時よりも高速に回転させる。なお、Ｎ2ガスを供給する前に、アスピレータ１１０の作動により、主供給管路９０，ノズル供給管路９１，処理流体供給路２２，下面供給管路９２及び下面供給路８５から純水が吸引されているので、ノズル２０及び下面供給路８５から不用意に純水が押し出されることがなく、乾燥したＮ2ガスを供給することができる。また、アンダープレート８０とウエハＷの間に狭い隙間を形成して、これらの間にＮ2ガスを流すことにより、少量のＮ2ガスでウエハＷの下面（裏面）全体を乾燥させることができる。

乾燥処理時に、スピンチャック１０とウエハＷを高速に回転しても、薬液処理やリンス処理の際にスピンチャック１０の下方に落下する薬液，純水等をカバー体５０が受け止めてウエハＷの外周方向に飛散（排出）させる。また、モータ囲繞筒体４０及び固定カバー体６０側に液滴が付着していないので、この液滴が飛散してウエハＷに再付着する虞がない。したがって、ウエハＷにパーティクルが付着することや、ウォターマークが生じることを防止することができる。

乾燥処理の間も、導入口３８ａからＮ2ガス又はクリーンエアを導入し、アウターチャンバ３２内にＮ2ガス又はクリーンエアによるダウンフローＤＦが形成される。

ウエハＷを十分に乾燥処理したら、供給切換弁９３，第１及び第２の開閉弁Ｖ1，Ｖ2を閉じて、ノズル２０と下面供給路８５からのＮ2ガスの供給を停止する。そして、回転駆動機構２３を駆動させてノズルアーム２１を回動させ、ノズルアーム２１をノズル用開口３２ｂからアウターチャンバ３２の外側に移動させる。また、中空モータ１２の駆動を停止させ、スピンチャック１０とウエハＷの回転を停止させる。スピンチャック１０の回転を停止させるときは、操作ピンが保持部材１１を押し上げることができる位置になるように、各保持部材１１の位置を調整して停止させる。また、アンダープレート８０を下降させ、ウエハＷの下面から離隔させる。

更に、操作ピンを上昇させ保持部材１１に係合させて保持部材１１を外側に移動（回動）させ、ウエハＷの周縁部を保持部材１１の仮置き部によって支持する。

次に、シャッタ３４を下降させて開口３２ａを開き、搬送アーム３００をユニットチャンバ３３の開口３３ａ及びアウターチャンバ３２の開口３２ａからアウターチャンバ３２内に進入させる。そして、搬送アーム３００を水平方向に直線移動させて、保持部材１１の間からウエハＷとアンダープレート８０の間に進入させる。この状態で、搬送アーム３００を上昇させることにより、保持部材１１からウエハＷを上昇させて、スピンチャック１０から搬送アーム３００にウエハＷが受け渡されるようにする。ウエハＷを搬送アーム３００によって保持した後、搬送アーム３００をスピンチャック１０も上方から水平方向に直線移動させ、アウターチャンバ３２の内部から退出させ、シャッタ３４によって開口３２ａを閉じる。このようにして、洗浄されレジストが除去されたウエハＷが洗浄処理装置から搬出される。

なお、上記実施形態では、この発明の基板処理装置が半導体ウエハの洗浄処理装置に適用される場合について説明したが、この発明は、これに限定されるものではない。例えば、基板は半導体ウエハに限らず、その他のＬＣＤ用ガラス基板やＣＤ基板等であってもよい。

この発明に係る基板処理装置を適用した半導体ウエハの基板洗浄処理装置の一例を示す概略横断面図である。 上記基板洗浄処理装置の概略縦断面図である。 この発明におけるカバー体と固定カバー体を示す要部拡大断面図である。 上記基板洗浄処理装置の配管系統を示す概略構成図である。 上記基板洗浄処理装置にウエハを搬入する状態を示す略縦断面図である。 上記基板洗浄処理装置の酸性薬液処理状態を示す略縦断面図である。

符号の説明

１０ スピンチャック（保持手段）
１２ 中空モータ（回転手段）
２０ ノズル（処理液供給手段）
３０ 処理容器
３１ インナーカップ（内容器）
３１ｃ インナーカップ排出路
３１ｅ 底部
３２ アウターチャンバ（外容器）
４０ モータ囲繞筒体（回転体囲繞体）
５０ カバー体
５２ 基部
５３ 水平片部
６０ 固定カバー体
７０ 昇降シリンダ
Ｖ 開閉弁
Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）

Claims (4)

1. 被処理基板に処理液を供給して処理する基板処理装置であって、
   上記被処理基板を水平状態で回転可能に保持する保持手段と、
   上記保持手段を回転駆動する回転手段と、
   上記保持手段にて保持された被処理基板の表面に適宜処理液を供給する処理液供給手段と、
   上記保持手段を収容する処理容器と、を具備し、
   上記保持手段の下部外周に、処理液が保持手段の下部側非回転部へ付着するのを阻止するカバー体を周設してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置において、
   上記処理容器は、保持手段を収容すべく保持手段に対して相対的に昇降可能な内容器と、この内容器と上記保持手段を収容する外容器とからなり、
   上記回転手段を囲繞する回転体囲繞筒体を更に具備し、
   上記回転体囲繞筒体に、上記内容器が降下した際に内容器の開口縁部に接触可能な固定カバー体を周設してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１又は２記載の基板処理装置において、
   上記カバー体は、下方方向に向かって拡開する略スカート状の基部と、この基部の先端から外方に向かって延在する水平片部とを具備する、ことを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項２記載の基板処理装置において、
   上記内容器の底部に設けられた排出管路に開閉弁を介設し、内容器が保持手段に対して下方位置に移動して固定カバー体と接触した状態において上記開閉弁を閉じるように形成してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
   

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