JP2006286834A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダウンフローが形成されている環境下において、基板の周囲における気流が乱れるのを防止しつつ、基板から飛散する処理液を分別することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】スピンチャック１の周囲を取り囲むように、内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１が配置されている。これらの内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１は、互いに独立して昇降可能とされている。ウエハＷの処理時には、ダウンフローが形成されるとともに、廃棄溝２６内が強制的に排気されている環境下において、外構成部材２１の位置が固定された状態で、内構成部材１９および中構成部材２０が昇降されることにより、第１薬液、第２薬液および純水が分別して回収または廃棄される。
【選択図】 図８

Description

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。

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パネル用ガラス基板等の基板の表面に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。この種の基板処理装置の中には、処理液の消費量の低減を図るために、基板の処理に用いた後の処理液を回収して、その回収した処理液を以降の処理に再利用するように構成されたものがある。

処理液を再利用可能な構成の基板処理装置は、たとえば、処理室内に、基板をほぼ水平な姿勢で挟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を収容した有底円筒形状のカップと、カップに対して昇降可能に設けられたスプラッシュガードとを備えている。
カップには、スピンチャックの周囲を取り囲むように、円環状の廃棄溝が形成されており、さらに、この廃棄溝を取り囲むように、同心円環状の回収溝が３重に形成されている。廃棄溝は、処理液を廃棄するための廃棄ドレンに接続されており、各回収溝は、処理液を回収タンクに導くための回収ドレンに接続されている。

スプラッシュガードは、４つのガードを上下および内外に重ね合わせた構成を有している。各ガードは、基板の回転軸線に対してほぼ回転対称な形状に形成され、上端部が上方ほど基板の回転軸線に近づくように傾斜している。そして、各ガードの上端縁は、基板の回転軸線を中心軸線とする同一円筒面上に、各上端縁間に所定の間隔を空けて配置されている。また、各ガードは、回収溝または廃棄溝に対応づけられており、各ガードの下端部は、それぞれ対応する回収溝または廃棄溝に入り込んでいる。すなわち、最上の第１のガードは、最外周の第１の回収溝に対応づけられて設けられ、その下端部が第１の回収溝に入り込んでいる。第１のガードの直下の第２のガードは、第１の回収溝の内側に隣接する第２の回収溝に対応づけられ、その下端部が第２の回収溝に入り込んでいる。第２のガードの直下の第３のガードは、最内周の第３の回収溝（第２の回収溝の内側に隣接する回収溝）に対応づけられ、その下端部が第３の回収溝に入り込んでいる。最下の第４のガードは、廃棄溝に対応づけられており、その下端部が廃棄溝に入り込んでいる。

第１のガードの上端縁と第２のガードの上端縁との間は、基板から飛散する処理液を第１の回収溝に導くための第１の回収口とされている。また、第２のガードの上端縁と第３のガードの上端縁との間は、基板から飛散する処理液を第２の回収溝に導くための第２の回収口とされ、第３のガードの上端縁と第４のガードの上端縁との間は、基板から飛散する処理液を第３の回収溝に導くための第３の回収口とされている。さらに、第４のガードとカップの底面との間は、基板から飛散する処理液を廃棄溝に導くための廃棄口とされている。

また、スプラッシュガードには、たとえば、ボールねじ機構などを含む昇降駆動機構が結合されており、この昇降駆動機構によって、４つのガードを一体的に昇降させることができるようになっている。
このような構成の基板処理装置では、基板の表面に複数種の処理液を順次に供給して、その基板の表面に対して複数種の処理液による処理を順次に施すことができ、また、処理に用いた複数種の処理液を分別して回収することができる。

すなわち、スピンチャックによって基板を回転させつつ、基板の表面に第１の処理液を供給することにより、基板の表面に第１の処理液による処理を施すことができる。基板の表面に供給された第１の処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の周縁から側方へ飛散する。したがって、このとき、スプラッシュガードを昇降させて、第１の回収口を基板の端面に対向させておけば、基板の周縁から飛散する第１の処理液を、第１の回収口へ飛入させることができ、さらに第１の回収溝から回収ドレンを通して回収タンクに回収することができる。また同様に、基板の表面に第２の処理液を供給するときに、第２の回収口を基板の端面に対向させておけば、基板から飛散する第２の処理液を回収することができ、基板の表面に第３の処理液を供給するときに、第３の回収口を基板の端面に対向させておけば、基板から飛散する第３の処理液を回収することができる。

また、スピンチャックによって基板を回転させつつ、基板の表面に純水（処理液）を供給することにより、基板の表面を純水で洗い流すリンス処理を行うことができる。このとき、廃棄口を基板の端面に対向させておけば、その基板の表面を洗い流した純水を、廃棄溝に集めることができ、廃棄溝から廃棄ドレンを通して廃棄することができる。
特開２００４−１５３０７８号公報

基板に対する処理液の供給時には、基板の周囲に処理液の跳ね返りなどによるミストが発生する。この処理液のミストが舞い上がると、処理室内の雰囲気が汚染され、その汚染された雰囲気が基板に悪影響を及ぼす。そこで、処理室の天面にＦＦＵ（ファンフィルタユニット）を設けるとともに、処理室の底面またはカップの底面に排気口を形成して、ＦＦＵから基板に向けて清浄な空気のダウンフローを供給しつつ、排気口から排気を行うことにより、基板の周囲に排気口へと向かう気流を形成し、処理液のミストの舞い上がりを防止する構成が採用されることがある。

しかしながら、スプラッシュガードを備える装置では、スプラッシュガードの昇降によって、基板に対するスプラッシュガードの位置が変わると、基板の周囲における気流が変動し、その位置によっては、基板の周囲に乱気流が発生し、この乱気流によって処理液のミストが舞い上がるおそれがある。とくに、廃棄溝内を排気するように排気口を形成した場合、廃棄溝内の排気に伴って、この廃棄溝に連通する各回収溝内も間接的に排気されるので、基板の周囲において、各回収口から各回収溝内に吸い込まれる気流が生じる。そのため、基板に対する各回収口および廃棄口の位置が変わると、基板の周囲における気流が変動し、その位置によっては、基板の周囲における気流が乱気流となるおそれがある。

そこで、この発明の目的は、ダウンフローが形成されている環境下において、基板の周囲における気流が乱れるのを防止しつつ、基板から飛散する処理液を分別することができる基板処理装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ダウンフローが形成されている環境下において基板（Ｗ）を処理する基板処理装置であって、基板をほぼ水平に保持して、その基板をほぼ鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持手段（１）と、前記基板保持手段に保持された基板に対して、処理液を供給するための処理液供給手段（３，８）と、前記基板保持手段の周囲を取り囲み、上記回転軸線に向けて延びる上端部を有し、少なくとも前記処理液供給手段による処理液供給時に固定的に配置されて、前記基板保持手段によって回転されている基板から飛散する処理液を当該処理液が流下するように案内するための外側案内部（２１）と、前記外側案内部の内側において前記基板保持手段の周囲を取り囲み、上記回転軸線に向けて延びる上端部を有し、その上端部が前記外側案内部の上端部と上下方向に重なるように設けられ、前記基板保持手段によって回転されている基板から飛散する処理液を当該処理液が流下するように案内するための内側案内部（２５；４８）と、前記内側案内部を昇降させるための駆動機構（６６，６７）と、前記外側案内部の上端部から下方に向けて延び、前記駆動機構によって前記内側案内部が最も上昇されたときに、前記内側案内部の上端部に対して水平方向に重なり、前記外側案内部と前記内側案内部との間への処理液の進入を防止するための進入防止部（２１ｃ）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。

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。
この構成によれば、基板に対する処理液の供給時に、外側案内部を固定的に配置しながら、内側案内部を下降させて、外側案内部の上端部と内側案内部の上端部との間に隙間を形成すれば、その隙間に基板から飛散する処理液を受け入れて、外側案内部によって処理液を案内して流下させることができる。また、内側案内部を最も上昇させて、内側案内部の上端部を外側案内部の上端部に近接させれば、進入防止部が内側案内部の上端部に対して水平方向に重なり、基板から飛散する処理液が外側案内部と内側案内部との間に進入することを確実に防止しながら、その処理液を内側案内部によって案内して流下させることができる。外側案内部が固定的に配置され、基板と外側案内部との位置関係に変化がないので、ダウンフローが形成されている環境下において、内側案内部を昇降させても、基板の周囲における気流が変化するおそれがない。よって、ダウンフローが形成されている環境下において、基板の周囲における気流が乱れるのを防止しつつ、基板から飛散する処理液を外側案内部および内側案内部の案内によって分別することができる。

また、請求項２記載の発明は、前記内側案内部の内側に設けられ、前記内側案内部に案内される処理液を廃棄するための廃棄溝（２６）と、前記廃棄溝内を排気するための排気手段（２８）とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ダウンフローが形成されている環境下において、排気手段によって廃棄溝内が強制的に排気される。これにより、基板の周囲に廃棄溝へと向かう気流を形成することができ、基板に対する処理液の供給時に発生する処理液のミストを、その気流に乗せて排除することができる。そして、基板に対する処理液の供給時には、外側案内部が固定的に配置されるので、内側案内部を昇降させても、基板の周囲に形成される気流が乱れることはない。よって、処理液のミストの舞い上がりを防止することができ、基板に対する良好な処理を確保することができる。

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示す平面図である。この基板処理装置は、基板の一例であるウエハＷに処理液としての第１薬液、第２薬液および純水（脱イオン化された水）を所定の順序で供給して、そのウエハＷに洗浄処理を施すための装置であり、処理室内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して、そのウエハＷをほぼ鉛直な回転軸線Ｃ（図２参照）まわりに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を収容するカップ２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）に第１薬液、第２薬液および純水を選択的に供給するためのノズル３とを備えている。

なお、図示しないが、処理室の天面には、処理室内にクリーンエアのダウンフローを供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）が設けられている。このファンフィルタユニットは、ファンおよびフィルタを上下に積層し、ファンによる送風をフィルタで浄化して処理室内に供給する構成になっている。
また、図１では、ノズル３がスピンチャック１の斜め上方に固定的に配置されて、ウエハＷの表面に対して斜め上方から処理液を供給する構成が示されているが、ノズル３がスピンチャック１によるウエハＷの回転軸線上に固定的に配置されて、ウエハＷの表面に対して鉛直上方から処理液を供給する構成が採用されてもよい。また、スピンチャック１（カップ２）の上方において水平面内で揺動可能なアームにノズル３が取り付けられて、アームの揺動によりウエハＷの表面における処理液の供給位置がスキャンされる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。さらにまた、後述する乾燥工程時においてウエハＷの表面に近接して対向配置される遮断板が備えられる場合には、遮断板の中央部に処理液供給口が形成されて、この処理液供給口からウエハＷの表面に処理液が供給されるようにしてもよい。

図２は、図１に示すスピンチャック１およびカップ２を切断線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。また、図３は、図１に示すスピンチャック１およびカップ２を切断線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図である。さらに、図４は、図１に示すスピンチャック１およびカップ２を切断線Ｃ−Ｃで切断したときの断面図である。
スピンチャック１は、ほぼ鉛直に配置された回転軸４と、この回転軸４の上端に固定された円盤状のスピンベース５と、スピンベース５の下方に配置されたモータ６とを備えている。

回転軸４は、モータ６の駆動軸と一体化された中空軸であり、その内部には、裏面処理液供給管７が挿通されている。この裏面処理液供給管７には、第１薬液、第２薬液および純水が選択的に供給されるようになっている。また、裏面処理液供給管７の上端部には、裏面処理液供給管７に選択的に供給される処理液（第１薬液、第２薬液および純水）を吐出する裏面ノズル８が形成されている。この裏面ノズル８は、処理液をほぼ鉛直上向きに吐出し、裏面ノズル８から吐出された処理液は、スピンチャック１に保持されたウエハＷの裏面中央に対してほぼ垂直に入射する。

スピンベース５は、平面視円板状の上カバー９と、同じく平面視円板状の下カバー１０とを備えている。上カバー９と下カバー１０とは、ボルトを用いて互いに固定されており、それらの間に後述するリンク機構を収容するための収容空間１１を形成している。また、スピンベース５の中央部（上カバー９および下カバー１０の各中央部）には、回転軸４の内径とほぼ同じ径を有する挿通孔１２が形成されており、この挿通孔１２の周囲に、回転軸４の上端が結合されることによって、回転軸４の内面と挿通孔１２の周面とが段差なく連続している。そして、回転軸４の上端から裏面処理液供給管７が突出し、その裏面処理液供給管７の突出した部分が挿通孔１２に挿通されている。

スピンベース５の上面には、その周縁部にほぼ等角度間隔で複数（この実施形態では３つ）の挟持部材１３が配置されている。各挟持部材１３は、ウエハＷを下方から支持する支持部１４と、ウエハＷの端面を規制するための規制部１５とを備えている。これらの挟持部材１３は、スピンベース５内に収容されたリンク機構（図示せず）によって連動され、各支持部１４に支持されたウエハＷの周縁部に各規制部１５を当接させて、ウエハＷを協働して挟持し、また、各規制部１５をウエハＷの周縁部から退避させて、そのウエハＷの挟持を解除する。

モータ６は、水平に延びるベース１６上に配置され、筒状のカバー部材１７によって包囲されている。カバー部材１７は、その下端がベース１６に固定され、上端がスピンベース５の下カバー１０の近傍にまで及んでいる。カバー部材１７の上端部には、カバー部材１７から外方へほぼ水平に張り出し、さらに下方に屈曲して延びる鍔状部材１８が取り付けられている。

カップ２は、互いに独立して昇降可能な内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１を備えている。
内構成部材１９は、スピンチャック１の周囲を取り囲み、スピンチャック１によるウエハＷの回転軸線Ｃに対してほぼ回転対称な形状を有している。この内構成部材１９は、平面視円環状の底部２２と、この底部２２の内周縁から上方に立ち上がる円筒状の内壁部２３と、底部２２の外周縁から上方に立ち上がる円筒状の外壁部２４と、内壁部２３と外壁部２４との間から立ち上がり、上端部が滑らかな円弧を描きつつ中心側（ウエハＷの回転軸線Ｃに近づく方向）斜め上方に延びる第１案内部２５とを一体的に備えている。

内壁部２３は、内構成部材１９が最も上昇された状態（図４に仮想線で示す状態）で、カバー部材１７と鍔状部材１８との間に隙間を保って、そのカバー部材１７と鍔状部材１８との間に収容されるような長さに形成されている。
外壁部２４は、内構成部材１９と中構成部材２０とが最も近接した状態で、中構成部材２０の後述する第２案内部４８および内壁部５０との間に隙間を保って、その第２案内部４８（下端部４８ａ）と内壁部５０との間に収容されるような長さに形成されている。

第１案内部２５は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（ウエハＷの回転軸線Ｃに近づく方向）斜め上方に延びる上端部２５ｂを有している。また、内壁部２３と第１案内部２５との間は、ウエハＷの処理に使用された処理液を集めて廃棄するための廃棄溝２６とされている。また、第１案内部２５と外壁部２４との間は、ウエハＷの処理に使用された処理液を集めて回収するための内側回収溝２７とされている。

廃棄溝２６には、この廃棄溝２６に集められた処理液を排出するとともに、廃棄溝２６内を強制的に排気するための排気液機構２８が接続されている。この排気液機構２８は、図１に示すように、たとえば、９０度の等角度間隔で４つ設けられている。各排気液機構２８は、図３に示すように、ベース１６に挿通された固定筒部材２９と、この固定筒部材２９の上端に固定された円環状のスペーサ３０と、上端部が内構成部材１９の底部２２に結合されるとともに、下端部がスペーサ３０および固定筒部材２９内に挿入された移動筒部材３１と、この移動筒部材３１内と廃棄溝２６とを連通する連通孔３２と、上端部が内構成部材１９の底部２２に固定されるとともに、下端部がスペーサ３０に固定され、移動筒部材３１の外周を被覆するベローズ３３とを備えている。

固定筒部材２９の下端部には、図示しない負圧源から延びる配管３４が接続されている。負圧源が発生する負圧によって、配管３４を介して固定筒部材２９内が排気されると、廃棄溝２６内の雰囲気が移動筒部材３１を介して固定筒部材２９に吸い込まれ、これにより廃棄溝２６内の排気が達成される。また、ウエハＷの処理に使用された処理液が廃棄溝２６に集められるときには、この廃棄溝２６に集められた処理液が、廃棄溝２６内の雰囲気とともに、連通孔３２、移動筒部材３１、固定筒部材２９および配管３４を介して排出される。雰囲気とともに排出される処理液は、配管３４の途中部に介装された気液分離器（図示せず）によって雰囲気から分離され、たとえば、この基板処理装置が設置される工場の廃棄ラインに廃棄される。

内側回収溝２７には、この内側回収溝２７に集められた処理液を図示しない回収タンクに回収するための回収機構３５が接続されている。この回収機構３５は、図１に示すように、たとえば、スピンチャック１を挟んで互いに対向する位置（回転軸線Ｃに対して互いに対称をなす位置）にそれぞれ設けられている。各回収機構３５は、図２に示すように、ベース１６に挿通された円筒状の挿通部材３６と、この挿通部材３６の上端に固定された円環状のスペーサ３７と、スペーサ３７の上面に上端部が固定されて、挿通部材３６およびスペーサ３７に挿通して下方へ延びる固定筒部材３８と、内構成部材１９の底部２２に固定された保持部材３９と、この保持部材３９に上端部が保持されて、下端部が固定筒部材３８内に挿入された移動筒部材４０と、この移動筒部材４０内と内側回収溝２７とを連通する連通孔４１と、上端部が保持部材３９に固定されるとともに、下端部が固定筒部材３８に固定され、移動筒部材４０の外周を被覆するベローズ４２と、固定筒部材３８の下端部にねじ込まれた継手４３と、挿通部材３６の下端部から下方に延び、継手４３の周囲を取り囲む筒状の接続部包囲部材４４と、この接続部包囲部材４４の下端開口を閉鎖するように設けられた閉鎖部材４５とを備えている。

閉鎖部材４５には、接続口４６が形成されており、この接続口４６を介して、回収タンクから延びる回収配管４７が継手４３に接続されている。内側回収溝２７に集められる処理液は、連通孔４１、移動筒部材４０、固定筒部材３８、継手４３および回収配管４７を介して回収タンクに回収される。
中構成部材２０は、スピンチャック１の周囲を取り囲み、スピンチャック１によるウエハＷの回転軸線Ｃに対してほぼ回転対称な形状を有している。この中構成部材２０は、第２案内部４８と、平面視円環状の底部４９と、この底部４９の内周縁から上方に立ち上がり、第２案内部４８に連結された円筒状の内壁部５０と、底部４９の外周縁から上方に立ち上がる円筒状の外壁部５１とを一体的に備えている。

第２案内部４８は、内構成部材１９の第１案内部２５の外側において、第１案内部２５の下端部と同軸円筒状をなす下端部４８ａと、この下端部４８ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（ウエハＷの回転軸線Ｃに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４８ｂと、上端部４８ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部４８ｃとを有している。下端部４８ａは、内側回収溝２７上に位置し、内構成部材１９と中構成部材２０とが最も近接した状態で、内構成部材１９の底部２２、外壁部２４および第１案内部２５との間に隙間を保って、内側回収溝２７に収容される。一方、上端部４８ｂは、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂと上下方向に重なるように設けられ、内構成部材１９と中構成部材２０とが最も近接した状態で、第１案内部２５の上端部２５ｂに対してごく微小な隙間を保って近接する。また、上端部４８ｂの先端には、折返し部４８ｃがその先端部を下方に折り返すことにより形成されており、内構成部材１９と中構成部材２０とが最も近接した状態で、その折返し部４８ｃが第１案内部２５の上端部２５ｂと水平方向において重なるようになっている。

また、第２案内部４８の上端部４８ｂは、下方ほど厚肉に形成されており、内壁部５０は、その上端部４８ｂの外周縁部に連結されている。そして、底部４９、内壁部５０および外壁部５１は、断面略Ｕ字状をなしており、これらの底部４９、内壁部５０および外壁部５１によって、ウエハＷの処理に使用された処理液を集めて回収するための外側回収溝５２が区画されている。

外側回収溝５２には、この外側回収溝５２に集められた処理液を図示しない回収タンクに回収するための回収機構５３が接続されている。回収機構５３は、図２に示すように、ベース１６に挿通された円筒状の挿通部材５４と、この挿通部材５４の上端に固定された円環状のスペーサ５５と、スペーサ５５の上面に上端部が固定されて、挿通部材５４およびスペーサ５５に挿通して下方へ延びる固定筒部材５６と、中構成部材２０の底部４９に固定された保持部材５７と、この保持部材５７に上端部が保持されて、下端部が固定筒部材５６内に挿入された移動筒部材５８と、この移動筒部材５８内と外側回収溝５２とを連通する連通孔５９と、上端部が保持部材５７に固定されるとともに、下端部が固定筒部材５６に固定され、移動筒部材５８の外周を被覆するベローズ６０と、固定筒部材５６の下端部にねじ込まれた継手６１と、挿通部材５４の下端部から下方に延び、継手６１の周囲を取り囲む筒状の接続部包囲部材６２と、この接続部包囲部材６２の下端開口を閉鎖するように設けられた閉鎖部材６３とを備えている。

閉鎖部材６３には、接続口６４が形成されており、この接続口６４を介して、回収タンクから延びる回収配管６５が継手６１に接続されている。外側回収溝５２に集められる処理液は、連通孔５９、移動筒部材５８、固定筒部材５６、継手６１および回収配管６５を介して回収タンクに回収される。
外構成部材２１は、中構成部材２０の第２案内部４８の外側において、スピンチャック１の周囲を取り囲み、スピンチャック１によるウエハＷの回転軸線Ｃに対してほぼ回転対称な形状を有している。この外構成部材２１は、第２案内部４８の下端部４８ａと同軸円筒状をなす下端部２１ａと、下端部２１ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（ウエハＷの回転軸線Ｃに近づく方向）斜め上方に延びる上端部２１ｂと、上端部２１ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部２１ｃとを有している。

下端部２１ａは、外側回収溝５２上に位置し、中構成部材２０と外構成部材２１とが最も近接した状態で、中構成部材２０の底部４９、内壁部５０および外壁部５１との間に隙間を保って、外側回収溝５２に収容されるような長さに形成されている。
上端部２１ｂは、中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂと上下方向に重なるように設けられ、中構成部材２０と外構成部材２１とが最も近接した状態で、第２案内部４８の上端部４８ｂに対してごく微小な隙間を保って近接するように形成されている。

折返し部２１ｃは、中構成部材２０と外構成部材２１とが最も近接した状態で、第２案内部４８の上端部４８ｂと水平方向において重なるように形成されている。
また、カップ２は、内構成部材１９を昇降させるための第１昇降機構６６と、中構成部材２０を昇降させるための第２昇降機構６７と、外構成部材２１を昇降させるための第３昇降機構６８とを備えている。

第１昇降機構６６は、図１に示すように、たとえば、スピンチャック１を挟んで互いに対向する位置（回転軸線Ｃに対して互いに対称をなす位置）にそれぞれ設けられている。各第１昇降機構６６は、図４に示すように、ベース１６の下面に固定された円環状の取付部材６９と、この取付部材６９に取り付けられ、ベース１６を貫通して設けられたボールねじ機構７０と、ベース１６の上面に固定された円環状のスペーサ７１と、内構成部材１９の底部２２に固定されたブロック７２と、ボールねじ機構７０の後述するシャフト８４をブロック７２に連結するための連結部材７３と、上端部が内構成部材１９の底部２２に固定されるとともに、下端部がスペーサ７１に固定され、ブロック７２、連結部材７３およびボールねじ機構７０のシャフト８４の外周を被覆するベローズ７４とを備えている。

第２昇降機構６７は、図１に示すように、たとえば、スピンチャック１を挟んで互いに対向する位置（回転軸線Ｃに対して互いに対称をなす位置）にそれぞれ設けられている。各第２昇降機構６７は、図４に示すように、ベース１６の下面に固定された円環状の取付部材７５と、この取付部材７５に取り付けられ、ベース１６を貫通して設けられたボールねじ機構７０と、ベース１６の上面に固定された円環状のスペーサ７６と、中構成部材２０の側面に固定されるとともに、ボールねじ機構７０の後述するシャフト８４が連結された連結ブロック７７と、上端部が連結ブロック７７に固定されるとともに、下端部がスペーサ７６に固定され、ボールねじ機構７０のシャフト８４の外周を被覆するベローズ７８とを備えている。

第３昇降機構６８は、図１に示すように、たとえば、ウエハＷの回転軸線Ｃ（図２参照）を中心とする中心角が１２０度をなす２カ所に設けられている。各第３昇降機構６７は、図３に示すように、ベース１６の上面に固定された円筒状のスペーサ７９と、外構成部材２１の側面に固定されるとともに、ボールねじ機構７０の後述するシャフト８４が連結された連結ブロック８０と、上端部が連結ブロック８０に固定されるとともに、下端部がスペーサ７９に固定され、ボールねじ機構７０のシャフト８４の外周を被覆するベローズ８１とを備えている。なお、第３昇降機構６８においても、第１昇降機構６６および第２昇降機構６７と同様に、ボールねじ機構７０は、ベース１６の下面に固定された取付部材（図示せず）に取り付けられて、ベース１６を貫通して設けられる。

図５は、ボールねじ機構７０の構成を示す断面図である。ボールねじ機構７０は、保持筒体８２と、この保持筒体８２の上端部に嵌合保持されたボールスプライン軸受８３と、このボールスプライン軸受８３に直動可能に保持されたシャフト８４とを備えている。
保持筒体８２の上端部には、外周面から側方へ張り出すフランジ部８５が形成されている。保持筒体８２は、フランジ部８５にボルト８６が挿通され、そのボルト８６が取付部材６９，７５（図４参照）にねじ込まれることによって、取付部材６９，７５に対して取り付けられる。

シャフト８４は、その約下半分の周面にねじ溝８７が切られている。このねじ溝８７には、ナット８８が螺着されている。また、シャフト８４は、後述するモータ９１，９２，９３からの回転力が入力されるプーリ８９を回転自在に貫通しており、このプーリ８９は、ボルト９０によって、ナット８８に対して相対回転不能に固定されている。これにより、プーリ８９に回転力が入力されると、プーリ８９とともにナット８８が回転し、このナット８８の回転がねじ溝８７によってシャフト８４の直線運動に変換され、シャフト８４が鉛直方向に直動する。

図６は、第１昇降機構６６、第２昇降機構６７および第３昇降機構６８に駆動力を伝達するための構成を簡略化して示す平面図である。この基板処理装置はさらに、各２つの第１昇降機構６６、第２昇降機構６７および第３昇降機構６８に対して、それぞれ１つのモータ９１，９２，９３を備えている。
モータ９１は、２つの第１昇降機構６６の一方の近傍に配置されている。モータ９１の出力軸９４には、モータプーリ９５が固着されており、このモータプーリ９５には、無端状のベルト９６が巻き掛けられている。ベルト９６は、２つの第１昇降機構６６の他方（モータ９１から離れた位置に配置されている第１昇降機構６６）に備えられているボールねじ機構７０のプーリ８９に巻き掛けられている。また、ベルト９６は、モータプーリ９５の近傍において、２つの第１昇降機構６６の一方に備えられているボールねじ機構７０のプーリ８９を両側から挟むように設けられている。さらに、各第１昇降機構６６に関連して、２つのテンションプーリ９７が備えられており、これらのテンションプーリ９７によって、ベルト９６に対して、ベルト９６と各プーリ８９およびモータプーリ９５との間で滑りが生じない程度の張力が付与されている。

モータ９２は、２つの第２昇降機構６７の一方の近傍に配置されている。モータ９２の出力軸９８には、モータプーリ９９が固着されており、このモータプーリ９９には、無端状のベルト１００が巻き掛けられている。ベルト１００は、２つの第２昇降機構６７の他方（モータ９２から離れた位置に配置されている第２昇降機構６７）に備えられているボールねじ機構７０のプーリ８９に巻き掛けられている。また、ベルト１００は、モータプーリ９９の近傍において、２つの第２昇降機構６７の一方に備えられているボールねじ機構７０のプーリ８９を両側から挟むように設けられている。さらに、各第２昇降機構６７に関連して、２つのテンションプーリ１０１が備えられており、これらのテンションプーリ１０１によって、ベルト１００に対して、ベルト１００と各プーリ８９およびモータプーリ９９との間で滑りが生じない程度の張力が付与されている。

モータ９３は、２つの第３昇降機構６８の一方の近傍に配置されている。モータ９３の出力軸１０２には、モータプーリ１０３が固着されており、このモータプーリ１０３には、無端状のベルト１０４が巻き掛けられている。ベルト１０４は、２つの第３昇降機構６８の他方（モータ９３から離れた位置に配置されている第３昇降機構６８）に備えられているボールねじ機構７０のプーリ８９に巻き掛けられている。また、ベルト１０４は、モータプーリ１０３の近傍において、２つの第３昇降機構６８の一方に備えられているボールねじ機構７０のプーリ８９を両側から挟むように設けられている。さらに、各第３昇降機構６８に関連して、２つのテンションプーリ１０５が備えられており、これらのテンションプーリ１０５によって、ベルト１０４に対して、ベルト１０４と各プーリ８９およびモータプーリ１０３との間で滑りが生じない程度の張力が付与されている。

これにより、モータ９１，９２，９３を個別に駆動することにより、モータ９１，９２，９３から発生される回転力を、それぞれ第１昇降機構６６、第２昇降機構６７および第３昇降機構６８に個別に入力することができる。そして、第１昇降機構６６、第２昇降機構６７および第３昇降機構６８によって、それぞれ内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１を互いに独立して昇降させることができる。

また、この基板処理装置には、マイクロコンピュータを含む構成の制御部１０６が備えられている。制御部１０６は、ウエハＷに対する処理の各工程において、内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１がそれぞれ適切な位置に配置されるように、モータ９１，９２，９３を制御する。
図７ないし図１０は、ウエハＷに対する処理の各工程における内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１の位置を図解的に示す断面図である。ウエハＷに対する処理が行われている間、常に、ファンフィルタユニットから処理室内にクリーンエアのダウンフローが供給されるとともに、排気液機構２８によって、廃棄溝２６内が強制的に排気されている。

ウエハＷの搬入前は、図７に示すように、内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１が最も下方まで下げられることにより、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂ、中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂおよび外構成部材２１の上端部２１ｂがいずれも、スピンチャック１によるウエハＷの保持位置よりも下方に位置している。

ウエハＷが搬入されてきて、そのウエハＷがスピンチャック１に保持されると、図８に示すように、外構成部材２１のみが上昇されて、外構成部材２１の上端部２１ｂがスピンチャック１に保持されたウエハＷの上方に配置される。これにより、中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂと外構成部材２１の上端部２１ｂとの間に、ウエハＷの端面に対向する開口が形成される。

その後、ウエハＷ（スピンチャック１）が回転されて、その回転しているウエハＷの表面および裏面に対して、それぞれノズル３および裏面ノズル８から第１薬液が供給される。ウエハＷの表面および裏面に供給される第１薬液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面および裏面を伝って流れ、ウエハＷの周縁から側方へと飛散する。これにより、ウエハＷの表面および裏面に第１薬液が行き渡り、ウエハＷの表面および裏面に対する第１薬液による処理が達成される。

ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散する第１薬液は、中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂと外構成部材２１の上端部２１ｂとの間に飛入する。そして、外構成部材２１の内面を伝って流下し、外側回収溝５２に集められ、外側回収溝５２から回収機構５３を通して回収タンクに回収される。このとき、内構成部材１９および中構成部材２０が内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂと中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂとの間にごく微小な隙間を保った状態で近接し、さらに、第２案内部４８の折返し部４８ｃが第１案内部２５の上端部２５ｂと水平方向において重なることにより、第１案内部２５と第２案内部４８との間への処理液の進入が防止される。

ウエハＷへの第１薬液の供給が所定時間にわたって行われると、内構成部材１９および中構成部材２０が上昇されて、図９に示すように、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂ、中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂおよび外構成部材２１の上端部２１ｂが、スピンチャック１に保持されたウエハＷよりも上方に配置される。このとき、内構成部材１９および中構成部材２０は、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂと中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂとの間にごく微小な隙間を保った状態（内構成部材１９と中構成部材２０の相対的な位置関係を保った状態）で、同期をとって上昇される。これにより、スピンチャック１によるウエハＷの回転および第１薬液の供給が継続されていても、ウエハＷから飛散する処理液が第１案内部２５と第２案内部４８との間に進入することを防止することができる。

その後、ノズル３および裏面ノズル８からの第１薬液の供給が停止される。そして、ウエハＷの表面および裏面に対して、それぞれノズル３および裏面ノズル８から純水が供給されることにより、ウエハＷの表面および裏面を水洗するためのリンス工程が行われる。ウエハＷの表面および裏面に供給される純水は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面および裏面を伝って流れ、このときウエハＷの表面および裏面に付着している第１薬液を洗い流す。そして、第１薬液を含む純水は、ウエハＷの周縁から振り切られて飛散する。

ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散する純水（第１薬液を含む純水）は、内構成部材１９の第１案内部２５の内面に捕獲される。そして、内構成部材１９の内面を伝って流下し、廃棄溝２６に集められ、排気液機構２８によって、廃棄溝２６内の雰囲気とともに排出される。このとき、内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１が各上端部間にごく微小な隙間を保った状態で近接し、さらに、外構成部材２１の折返し部２１ｃが第２案内部４８の上端部４８ｂと水平方向において重なり、第２案内部４８の折返し部４８ｃが第１案内部２５の上端部２５ｂと水平方向において重なることによって、第１案内部２５と第２案内部４８との間および第２案内部４８と外構成部材２１との間への処理液の進入が防止される。

ウエハＷへの純水の供給が所定時間にわたって行われると、ノズル３および裏面ノズル８からの純水の供給が停止される。そして、内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１が最も下方まで下げられることにより、図７に示すように、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂ、中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂおよび外構成部材２１の上端部２１ｂが、ウエハＷよりも下方に配置される。この後、ウエハＷ（スピンチャック１）の回転速度が予め定める高回転速度に上げられて、リンス工程後のウエハＷの表面に付着しているリンス液を遠心力で振り切って乾燥させる乾燥工程が所定時間にわたって行われる。乾燥工程が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。

また、第１薬液による処理後のリンス工程に引き続いて、ウエハＷに対して第２薬液による処理が行われる場合には、ノズル３および裏面ノズル８からの純水の供給が停止された後、内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１が最上方に位置している状態から、内構成部材１９が下降されて、図１０に示すように、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂのみが、スピンチャック１に保持されたウエハＷよりも下方に配置される。これにより、内構成部材１９の上端部と中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂとの間に、ウエハＷの端面に対向する開口が形成される。

そして、リンス工程時から引き続いて回転しているウエハＷの表面および裏面に対して、それぞれノズル３および裏面ノズル８から第２薬液が供給される。ウエハＷの表面および裏面に供給される第２薬液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面および裏面を伝って流れ、ウエハＷの周縁から側方へと飛散する。これにより、ウエハＷの表面および裏面に第２薬液が行き渡り、ウエハＷの表面および裏面に対する第２薬液による処理が達成される。

ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散する第２薬液は、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂと中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂとの間に飛入する。そして、第２案内部４８の内面を伝って流下し、内側回収溝２７に集められ、内側回収溝２７から回収機構３５を通して回収タンクに回収される。このとき、中構成部材２０および外構成部材２１が中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂと外構成部材２１の上端部２１ｂとの間にごく微小な隙間を保った状態で近接し、さらに、外構成部材２１の折返し部２１ｃが第２案内部４８の上端部４８ｂと水平方向において重なることにより、第２案内部４８と外構成部材２１との間への処理液の進入が防止される。

ウエハＷへの第２薬液の供給が所定時間にわたって行われると、内構成部材１９が上昇されて、図９に示すように、再び、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂ、中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂおよび外構成部材２１の上端部２１ｂが、スピンチャック１に保持されたウエハＷよりも上方に配置される。
その後、ノズル３および裏面ノズル８からの第２薬液の供給が停止される。そして、ウエハＷの表面および裏面に対して、それぞれノズル３および裏面ノズル８から純水が供給され、ウエハＷの表面および裏面に付着した第２薬液を洗い流すためのリンス工程が行われる。このリンス工程では、第１薬液による処理後に行われるリンス工程の場合と同様に、ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散する純水（第２薬液を含む純水）は、廃棄溝２６に集められて排出される。また、内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１は、各上端部間にごく微小な隙間を保った状態で近接し、さらに、外構成部材２１の折返し部２１ｃが第２案内部４８の上端部４８ｂと水平方向において重なり、第２案内部４８の折返し部４８ｃが第１案内部２５の上端部２５ｂと水平方向において重なることにより、第１案内部２５と第２案内部４８との間および第２案内部４８と外構成部材２１との間への処理液の進入が防止される。

ウエハＷへの純水の供給が所定時間にわたって行われると、ノズル３および裏面ノズル８からの純水の供給が停止される。そして、内構成部材１９、中構成部材２０および外構成部材２１が最も下方まで下げられることにより、図７に示すように、内構成部材１９の第１案内部２５の上端部２５ｂ、中構成部材２０の第２案内部４８の上端部４８ｂおよび外構成部材２１の上端部２１ｂが、ウエハＷよりも下方に配置される。この後、ウエハＷ（スピンチャック１）の回転速度が予め定める高回転速度に上げられて、リンス工程後のウエハＷの表面に付着しているリンス液を遠心力で振り切って乾燥させる乾燥工程が所定時間にわたって行われる。乾燥工程が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。

以上のように、この基板処理装置では、ダウンフローが形成されている環境下において、廃棄溝２６内が強制的に排気されることにより、ウエハＷの周囲に廃棄溝２６へと向かう気流を形成することができ、ウエハＷに対する第１薬液、第２薬液および純水の供給時に発生する処理液のミストをその気流に乗せて排除することができる。よって、第１薬液、第２薬液および純水のミストの舞い上がりを防止することができ、ウエハＷに対する良好な処理を確保することができる。

そして、ウエハＷに対する第１薬液による処理が開始されてから乾燥工程に移行するまでの間、外構成部材２１は、その上端部２１ｂがスピンチャック１に保持されたウエハＷの上方に位置した状態で固定されている。そのため、第１薬液、第２薬液および純水を分別して回収または廃棄するために、内構成部材１９および中構成部材２０が昇降されても、ウエハＷの周囲に形成される気流が変化しない。よって、ダウンフローが形成されている環境下において、ウエハＷの周囲における気流が乱れるのを防止しつつ、そのウエハＷから飛散する第１薬液、第２薬液および純水を良好に分別することができる。

さらに、内構成部材１９と中構成部材２０とが近接した状態では、中構成部材２０の第２案内部４８の折返し部４８ｃが第１案内部２５の上端部２５ｂと水平方向において重なるので、その折返し部４８ｃによって、第１案内部２５と第２案内部４８との間への処理液（たとえば、第１薬液）の進入を防止することができる。また、中構成部材２０と外構成部材２１とが近接した状態では、外構成部材２１の折返し部２１ｃが第２案内部４８の上端部４８ｂと水平方向に重なるので、その折返し部２１ｃによって、第２案内部４８と外構成部材２１との間への処理液（たとえば、第２薬液）の進入を防止することができる。そのため、外側回収溝５２に回収される第１薬液の純度および内側回収溝２７に回収される第２薬液の純度をさらに向上させることができる。しかも、折返し部２１ｃおよび折返し部４８ｃは、それぞれ外構成部材２１および中構成部材２０に一体的に形成されているので、部品点数の増加を招くことを防止することができ、装置の構成を簡素化することができる。

さらには、外構成部材２１の上端部２１ｂのみがウエハＷの上方に位置している状態、第２案内部４８の上端部４８ｂおよび外構成部材２１の上端部２１ｂがウエハＷの上方に位置し、第１案内部２５の上端部２５ｂのみがウエハＷの下方に位置している状態、および、第１案内部２５の上端部２５ｂ、第２案内部４８の上端部４８ｂおよび外構成部材２１の上端部２１ｂがウエハＷの上方に位置している状態の各状態において、ウエハＷの周囲に形成される気流が変化しないから、いずれかの１つの状態で、ウエハＷの周囲に良好な気流（処理液のミストの舞い上がりを生じない気流）が形成されるように、ファンフィルタユニットからのダウンフローの供給量および排気液機構２８による排気量を調整すれば、他の状態においても、ウエハＷの周囲に良好な気流を形成することができる。そのため、ダウンフローの供給量および排気液機構２８による排気量の調整作業に要する手間を軽減することができる。

なお、ウエハＷに対する第１薬液および第２薬液の供給時は、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度は比較的低速（たとえば、１００〜１０００ｒｐｍ）であるから、ウエハＷの近傍に外構成部材２１が配置されていても、ウエハＷから飛散する第１薬液および第２薬液が外構成部材２１の折返し部２１ｃで跳ね返るおそれはなく、そのような跳ね返りによってミストが発生するおそれはない。

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、ウエハＷに対して洗浄処理を行う装置を例にとったが、この発明は、洗浄処理に限らず、たとえば、ウエハＷの表面から不要な薄膜をエッチング液を用いて除去するエッチング処理装置、ウエハＷの表面から不要なポリマー残渣をポリマー除去液を用いて除去するポリマー除去装置、ウエハＷの表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置、あるいはウエハＷの表面に現像液を供給してレジスト膜を現像する現像装置などに適用することもできる。

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。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す平面図である。 スピンチャックおよびカップを図１に示す切断線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。 スピンチャックおよびカップを図１に示す切断線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図である。 スピンチャックおよびカップを図１に示す切断線Ｃ−Ｃで切断したときの断面図である。 ボールねじ機構の断面図である。 第１昇降機構、第２昇降機構および第３昇降機構に駆動力を伝達するための構成を簡略化して示す平面図である。 ウエハの搬入時および乾燥工程時における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を図解的に示す断面図である。 ウエハに対する第１薬液による処理時における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を図解的に示す断面図である。 リンス工程時における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を図解的に示す断面図である。 ウエハに対する第２薬液による処理時における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を図解的に示す断面図である。

符号の説明

１ スピンチャック
３ ノズル
８ 裏面ノズル
２１ 外構成部材
２１ｃ 折返し部
６６ 第１昇降機構
６７ 第２昇降機構
２５ 第１案内部
２６ 廃棄溝
２８ 排気液機構
４８ 第２案内部
Ｃ 回転軸線
Ｗ ウエハ

Claims (2)

1. ダウンフローが形成されている環境下において基板を処理する基板処理装置であって、
   基板をほぼ水平に保持して、その基板をほぼ鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板に対して、処理液を供給するための処理液供給手段と、
   前記基板保持手段の周囲を取り囲み、上記回転軸線に向けて延びる上端部を有し、少なくとも前記処理液供給手段による処理液供給時に固定的に配置されて、前記基板保持手段によって回転されている基板から飛散する処理液を当該処理液が流下するように案内するための外側案内部と、
   前記外側案内部の内側において前記基板保持手段の周囲を取り囲み、上記回転軸線に向けて延びる上端部を有し、その上端部が前記外側案内部の上端部と上下方向に重なるように設けられ、前記基板保持手段によって回転されている基板から飛散する処理液を当該処理液が流下するように案内するための内側案内部と、
   前記内側案内部を昇降させるための駆動機構と、
   前記外側案内部の上端部から下方に向けて延び、前記駆動機構によって前記内側案内部が最も上昇されたときに、前記内側案内部の上端部に対して水平方向に重なり、前記外側案内部と前記内側案内部との間への処理液の進入を防止するための進入防止部とを含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記内側案内部の内側に設けられ、前記内側案内部に案内される処理液を廃棄するための廃棄溝と、
   前記廃棄溝内を排気するための排気手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

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