JP2008227386A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周囲への処理液の飛散を抑制しつつ、基板に処理液による処理を施すことができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、間隔を隔てて対向する上プレート３および下プレート２と、下プレート２の周縁に沿って配置されたリング部材４とを含む。リング部材４は、上プレート３と下プレート２との間で、各プレート２，３とウエハＷとを接触させずに当該ウエハＷを保持することができる。各プレート２，３とリング部材４とによって囲まれたほぼ密閉された空間にウエハＷが配置された状態で、処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから処理液を吐出させることにより、この空間を処理液で液密にして、処理液による処理をウエハＷに施すことができる。また、前記空間に供給された処理液は、リング部材４に形成された処理流体排出口３１から押し出されるようにして排出される。
【選択図】図３

Description

この発明は、基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、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、セラミック基板などが含まれる。

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装置用ガラス基板などの基板の表面に薬液を供給して、その基板の表面を薬液で洗浄する処理などが行われる。
たとえば、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置は、処理室内で、基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を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表面に向けて薬液を吐出するノズルとを備えている。処理時には、スピンチャックによって基板が回転されつつ、その基板の表面の回転中心付近にノズルから薬液が供給される。基板の表面に供給された薬液は、基板の回転による遠心力に受けて、基板の表面上を周縁に向けて流れる。これにより、基板の表面全域に薬液が行き渡り、基板の表面に対する薬液による洗浄処理が達成される。
特開２００４−７９７５５号公報

しかしながら、基板の表面上を流れる薬液が基板の周縁から外方に飛び散るため、処理室内が薬液のミストを含む雰囲気となり、処理室内の各部に薬液が付着してしまう。各部に付着した薬液が乾燥して結晶化すると、その結晶がパーティクルとなって基板の汚染を招くおそれがある。
そこで、この発明の目的は、基板の周囲への処理液の飛散を抑制しつつ、基板に処理液による処理を施すことができる基板処理装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、所定間隔を隔てて対向する一対のプレート（２，３）と、この一対のプレートの周縁に沿って設けられ、両プレートの周縁を連結するためのリング部材（４）と、このリング部材に設けられ、前記一対のプレートの間において各プレートと基板（Ｗ）とを接触させずに当該基板を保持する基板保持部（２６）と、前記一対のプレートの互いに対向する対向面にそれぞれ形成され、当該一対のプレートの間の空間に前記基板を処理するための処理流体を供給するための処理流体吐出口（８Ａ，８Ｂ，４３Ａ,４３Ｂ）と、この処理流体吐出口のそれぞれに前記処理流体を供給するための処理流体供給手段（９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）と、前記リング部材に設けられ、前記空間に供給された処理流体を当該空間から排出するための処理流体排出口（３１）とを含む、基板処理装置である。

なお、この項において、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ものとする。
この発明によれば、一対のプレートの間に基板を保持して各プレートと基板との間の空間に処理流体を充満させることにより、基板の両面（一方面および他方面）の全域に処理流体を供給して、処理流体による処理を当該基板に均一に施すことができる。

また、各プレートと基板との間の空間に供給された処理流体を、リング部材に形成された処理流体排出口から排出させることにより、処理流体による処理を効率的に基板に施しつつ、基板の周囲への処理流体の飛散を抑制することができる。
すなわち、リング部材に設けられた基板保持部によって、一対のプレートの間で各プレートと基板とを接触させずに基板を保持することにより、一方のプレートと基板との間、および他方のプレートと基板との間に、処理流体が充満される空間を形成することができる。そして、基板保持部に基板が保持された状態で、各プレートの対向面に形成された処理流体吐出口から処理流体を吐出させることにより、各プレートと基板との間の空間に処理流体を充満させることができる。これにより、基板の一方面および他方面の全域に処理流体を供給することができる。

また、各プレートと基板との間の空間に供給された処理流体を処理流体排出口から排出させることにより、処理能力の低下した処理流体を順次排出して、処理流体吐出口から吐出されたばかりの処理能力の高い処理流体を基板に供給し続けることができる。これにより、処理流体による処理を効率的に基板に施すことができる。さらに、各プレートと基板との間の空間に供給された処理流体を、基板の周囲に勢いよく飛び散らせるのではなく、処理流体排出口から押し出すように排出させるので、排出された処理流体の飛散範囲を小さくすることができる。さらにまた、処理流体を基板の周囲に勢いよく飛び散らせないので、装置内の雰囲気が処理流体を含む雰囲気となることを抑制することができる。これにより、装置内および基板が汚染されることを抑制することができる。

処理流体としては、処理液および処理ガスが含まれる。処理液としては、たとえば、薬液、リンス液、純水よりも揮発性の高い有機溶剤などが挙げられる。また、処理ガスとしては、たとえば、不活性ガスや、前記有機溶剤の蒸気などが挙げられる。
各プレートの処理流体吐出口から処理流体としての処理液を吐出させることにより、処理液による処理を基板に施すことができる。また、各プレートの処理流体吐出口から処理流体としての処理ガスを吐出させて、処理液による処理が施された基板に処理ガスを供給することにより、基板に付着している処理液を除去して当該基板を乾燥させることができる。

請求項２記載の発明は、前記一対のプレートおよびリング部材を一体回転させるための回転手段（１７，２３）をさらに含む、請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、各プレートの処理流体吐出口から処理流体を吐出させつつ、回転手段によって、一対のプレートおよびリング部材を一体回転させることにより、吐出された処理流体に遠心力を作用させることができる。したがって、各プレートの処理流体吐出口から吐出された処理流体には、処理流体排出口に向かう力が作用するので、当該処理流体の排出を促進することができる。

請求項３記載の発明は、前記処理流体吐出口が前記対向面の中心部に形成されている、請求項１または２記載の基板処理装置である。
この発明によれば、各プレートの処理流体吐出口から吐出された処理流体を、各プレートの中心から周縁に向けて放射状に広がらせることができる。これにより、基板の一方面および他方面に処理流体を均一に供給することができる。したがって、処理流体による基板への処理の均一性を向上させることができる。

請求項４記載の発明は、前記処理流体排出口が前記リング部材の周方向に沿って複数設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、処理流体排出口がリング部材の周方向に関して異なる位置に複数設けられているので、処理流体の排出性を向上させることができる。また、この複数の処理流体排出口をリング部材の周方向に沿って設けることにより、処理流体吐出口から吐出された処理流体が各プレートの周縁へと向かう流れを妨げることなく、当該処理流体を各処理流体排出口から排出させることができる。これにより、基板の一方面および他方面に処理流体を均一に供給することができるので、処理流体による基板への処理の均一性を向上させることができる。

請求項５記載の発明は、前記処理流体供給手段は、処理流体としての処理液を前記処理流体吐出口のそれぞれに供給するための処理液供給手段（９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ）を含み、前記処理流体吐出口の内側に設けられ、当該処理流体吐出口から吐出された処理液中に混入した気体を前記一対のプレートの間の空間から排出するための気体排出口（４１Ａ，４１Ｂ）をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

この発明によれば、処理液供給手段から各プレートの処理流体吐出口に、処理流体としの処理液を供給させることにより、各プレートの処理流体吐出口から処理液を吐出させることができる。
また、各プレートの処理流体吐出口の内側に気体排出口を設けることにより、処理流体吐出口から吐出された処理液中に混入した気体を一対のプレートの間の空間から排出することができる。これにより、吐出された処理液中に混入した気体によって、基板への処理液の供給が妨げられることを抑制することができるので、処理液による基板への処理の均一性を向上させることができる。

請求項６記載の発明は、前記一対のプレートの間の空間を開閉するように、前記一対のプレートの一方を他方に対して移動させるためのプレート移動手段（２２）をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、プレート移動手段によって、一対のプレートの一方を他方に対して移動させることにより、一対のプレートの間の空間を開閉することができる。これにより、一対のプレートの間に基板を配置して、この基板を基板保持部に保持させることができる。また、基板保持部に基板が保持された状態で、一対のプレートの一方を他方に対して近接させて、互いに対向させることにより、一対のプレートおよびリング部材によって囲まれたほぼ密閉された空間に当該基板を配置することができる。

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。
最初に、図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。また、図２は、下プレート２およびリング部材４の図解的な平面図である。また、図３は、リング部材４をその上方から見た図解的な斜視図である。

この基板処理装置は、基板としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）に処理液による処理を施すための枚葉式の処理装置であり、鉛直方向に延びる回転軸１の上端に固定された下プレート２と、この下プレート２の上方に配置された上プレート３と、下プレート２の周縁に沿って配置されたリング部材４とを備えている。
下プレート２はウエハＷよりも大きな部材であり、その外形はウエハＷに対応する形状にされている（ウエハＷがたとえば円形である場合には、下プレート２も円形である。）。下プレート２は、回転軸１と同軸となるようにほぼ水平に配置されている。下プレート２の上面は、ほぼ水平な平面となっている。

回転軸１は円筒状の部材であり、その内部空間はウエハＷの下面に供給される処理流体が流通する処理流体流通路５Ａとなっている。すなわち、回転軸１の内部空間には、回転軸１に接続された処理流体供給管６Ａから処理流体が供給されるようになっている。処理流体流通路５Ａは、下プレート２の中心部をその厚み方向に貫通する貫通孔７Ａに連通している。また、この貫通孔７Ａは、下プレート２の上面の中心部で開口する処理流体吐出口８Ａに連通している。処理流体流通路５Ａに供給された処理流体は、この処理流体吐出口８Ａから上方に向けて吐出されるようになっている。

処理流体供給管６Ａには、薬液供給管９Ａ、ＤＩＷ供給管１０Ａ、窒素ガス供給管１１Ａおよび蒸気供給管１２Ａが接続されている。これら薬液供給管９Ａ、ＤＩＷ供給管１０Ａ、窒素ガス供給管１１Ａおよび蒸気供給管１２Ａから、それぞれ、薬液、ＤＩＷ（脱イオン水。リンス液の一例）、窒素ガス（不活性ガスの一例）およびＩＰＡ（イソプロピルアルコール。純水よりも揮発性の高い有機溶剤の一例）の蒸気が処理流体供給管６Ａに供給されるようになっている。

前記薬液としては、たとえば、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水のうちの少なくとも１つを含む液を用いることができる。また、前記リンス液としては、ＤＩＷ以外に、たとえば、純水、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水、希釈濃度（たとえば、１ｐｐｍ程度）のアンモニア水などを用いることができる。また、前記不活性ガスとしては、窒素ガス以外に、たとえば、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いることができる。また、前記純水よりも揮発性の高い有機溶剤としては、ＩＰＡ以外に、たとえば、ＩＰＡ、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも１つを含む液を用いることができる。

薬液供給管９Ａには薬液バルブ１３Ａが介装されており、この薬液バルブ１３Ａを開閉することにより、処理流体供給管６Ａへの薬液の供給を制御することができる。また、ＤＩＷ供給管１０ＡにはＤＩＷバルブ１４Ａが介装されており、このＤＩＷバルブ１４Ａを開閉することにより、処理流体供給管６ＡへのＤＩＷの供給を制御することができる。また、窒素ガス供給管１１Ａには窒素ガスバルブ１５Ａが介装されており、この窒素ガスバルブ１５Ａを開閉することにより、処理流体供給管６Ａへの窒素ガスの供給を制御することができる。また、蒸気供給管１２Ａには蒸気バルブ１６Ａが介装されており、この蒸気バルブ１６Ａを開閉することにより、処理流体供給管６ＡへのＩＰＡの蒸気の供給を制御することができる。すなわち、これらのバルブ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａの開閉をそれぞれ制御することにより、薬液、ＤＩＷ、窒素ガスまたはＩＰＡの蒸気を選択的に処理流体供給管６Ａに供給することができる。

また、回転軸１には、モータなどの駆動源を含む下プレート回転駆動機構１７が結合されている。この下プレート回転駆動機構１７から回転軸１に駆動力を入力することにより、下プレート２の中心を通る鉛直な軸線まわりに、下プレート２および回転軸１を一体回転させることができる。
また、下プレート２の下方には、複数の昇降ピン１８を支持する環状の支持プレート１９が配置されている。支持プレート１９は、回転軸１と同軸となるようにほぼ水平に配置されており、回転軸１を取り囲んでいる。複数の昇降ピン１８は鉛直方向に延びており、その上端は、下プレート２に形成された挿通孔を挿通している。各昇降ピン１８と対応する挿通孔との間は封止されている。また、各昇降ピン１８の上端は球状であり、その高さ（鉛直方向の高さ）は揃えられている。各昇降ピン１８の下端は、下プレート２の下方において、支持プレート１９の上面で支持されている。より具体的には、各昇降ピン１８の下端は、支持プレート１９の上面において、下プレート２と同心円上の互いに異なる位置で支持されている。

支持プレート１９には、エアシリンダなどにより構成されるピン昇降駆動機構２０が結合されている。このピン昇降駆動機構２０から支持プレート１９に駆動力を入力することにより、支持プレート１９および複数の昇降ピン１８を一体的に昇降させることができる。ピン昇降駆動機構２０によって複数の昇降ピン１８を上昇させることにより、各昇降ピン１８の上端を下プレート２の上方に位置させることができる。

複数の昇降ピン１８は、各昇降ピン１８の上端をウエハＷの下面に点接触で当接させることにより、下プレート２の上方で当該ウエハＷを支持することができる。また、複数の昇降ピン１８によってウエハＷが支持された状態で、当該複数の昇降ピン１８を一体的に昇降させることにより、この支持されたウエハＷを昇降させることができる。
上プレート３は、下プレート２とほぼ同形状の部材であり、下プレート２の上方において、鉛直な方向に延びる支持軸２１の下端にほぼ水平に固定されている。上プレート３および支持軸２１は、下プレート２と同軸となるように配置されている。また、上プレート３の下面は、ほぼ水平な平面となっている。上プレート３の下面と下プレート２の上面とは、鉛直方向に間隔を隔てて対向している。すなわち、上プレート３の下面および下プレート２の上面は、互いに対向する対向面となっている。

支持軸２１は、円筒状の部材であり、その内部空間はウエハＷの上面に供給される処理流体が流通する処理流体流通路５Ｂとなっている。すなわち、支持軸２１の内部空間には、支持軸２１に接続された処理流体供給管６Ｂから処理流体が供給されるようになっている。処理流体流通路５Ｂは、上プレート３の中心部をその厚み方向に貫通する貫通孔７Ｂに連通している。また、この貫通孔７Ｂは、上プレート３の下面の中心部で開口する処理流体吐出口８Ｂに連通している。処理流体流通路５Ｂに供給された処理流体は、この処理流体吐出口８Ｂから下方に向けて吐出されるようになっている。

処理流体供給管６Ｂには、薬液供給管９Ｂ、ＤＩＷ供給管１０Ｂ、窒素ガス供給管１１Ｂおよび蒸気供給管１２Ｂが接続されている。これら薬液供給管９Ｂ、ＤＩＷ供給管１０Ｂ、窒素ガス供給管１１Ｂおよび蒸気供給管１２Ｂから、それぞれ、薬液、ＤＩＷ、窒素ガスおよびＩＰＡの蒸気が処理流体供給管６Ｂに供給されるようになっている。薬液供給管９Ｂから処理流体供給管６Ｂには、薬液供給管９Ａから処理流体供給管６Ａに供給される薬液と同種の薬液が供給されるようになっている。

薬液供給管９Ｂには薬液バルブ１３Ｂが介装されており、この薬液バルブ１３Ｂを開閉することにより、処理流体供給管６Ｂへの薬液の供給を制御することができる。また、ＤＩＷ供給管１０ＢにはＤＩＷバルブ１４Ｂが介装されており、このＤＩＷバルブ１４Ｂを開閉することにより、処理流体供給管６ＢへのＤＩＷの供給を制御することができる。また、窒素ガス供給管１１Ｂには窒素ガスバルブ１５Ｂが介装されており、この窒素ガスバルブ１５Ｂを開閉することにより、処理流体供給管６Ｂへの窒素ガスの供給を制御することができる。また、蒸気供給管１２Ｂには蒸気バルブ１６Ｂが介装されており、この蒸気バルブ１６Ｂを開閉することにより、処理流体供給管６ＢへのＩＰＡの蒸気の供給を制御することができる。すなわち、これらのバルブ１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂの開閉をそれぞれ制御することにより、薬液、ＤＩＷ、窒素ガスまたはＩＰＡの蒸気を選択的に処理流体供給管６Ｂに供給することができる。

また、支持軸２１には、上プレート昇降駆動機構２２と、上プレート回転駆動機構２３とが結合されている。この上プレート昇降駆動機構２２から支持軸２１に駆動力を入力することにより、支持軸２１および上プレート３を鉛直方向に昇降させることができる。これにより、上プレート３が下プレート２に近接した近接位置（図１において二点鎖線で示す位置）と、下プレート２から上方に大きく退避した退避位置（図１において実線で示す位置）との間で上プレート３を昇降させることができる。また、上プレート回転駆動機構２３から支持軸２１に駆動力を入力することにより、下プレート２と共通の鉛直な軸線まわりに、上プレート３および支持軸２１を一体回転させることができる。上プレート３は、下プレート２に同期して回転するようにされている。

リング部材４は、各プレート２，３よりも大きい環状の部材であり、その内周には複数の環状段部が形成されている。すなわち、リング部材４の内周には、環状の下プレート嵌合部２４と、環状の上プレート嵌合部２５と、環状の基板保持部２６とが形成されている。
下プレート嵌合部２４はリング部材４の下部に形成されており、下プレート２はこの下プレート嵌合部２４に嵌合している。下プレート２とリング部材４とは、たとえば図示しないボルト等により互いに固定されている。したがって、下プレート回転駆動機構１７によって下プレート２を回転させると、それに伴って、リング部材４も回転するようになっている。

上プレート嵌合部２５はリング部材４の上部に形成されており、上プレート３はこの上プレート嵌合部２５に嵌合するようになっている。すなわち、上プレート昇降駆動機構２２によって上プレート３を下降させることにより、上プレート３を上プレート嵌合部２５に嵌合させることができる。また、上プレート３が上プレート嵌合部２５に嵌合した状態で、上プレート昇降駆動機構２２によって上プレート３を上昇させることにより、上プレート嵌合部２５から上プレート３を抜き出すことができる。

上プレート３が上プレート嵌合部２５に嵌合すると、当該上プレート３は、下プレート２から鉛直方向に所定間隔を隔てた位置（前記近接位置）に位置決めされる。また、上プレート３が上プレート嵌合部２５に嵌合すると、上プレート３と下プレート２との間には、各プレート２，３とリング部材４とによって囲まれたほぼ密閉された空間が形成されるようになっている。

基板保持部２６は、上プレート嵌合部２５と下プレート嵌合部２４との間に形成されており、上プレート３と下プレート２との間でほぼ水平にウエハＷを保持できるようになっている。すなわち、基板保持部２６は、ウエハＷの下面の周縁部を点接触で支持する環状の支持部２７と、ウエハＷの周面に対向する環状の対向部２８とを有している。この支持部２７でウエハＷの下面を支持することにより、上プレート３と下プレート２との間で当該ウエハＷをほぼ水平に保持することができる。

支持部２７は、図２および図３に示すように、ほぼ水平な複数の円弧状平面２９と、各円弧状平面２９に取り付けられた支持ピン３０とを有している。各支持ピン３０の上端は球状になっている。ウエハＷの下面は、この複数の支持ピン３０によって点接触で支持されるようになっている。また、支持部２７によって支持されたウエハＷは、その周面が対向部２８によってガイドされ、下プレート２と同軸に配置される。

支持部２７によってウエハＷの下面を支持することにより、上プレート３と下プレート２との間でウエハＷの位置（鉛直方向の位置）を位置決めして、各プレート２，３とウエハＷとを接触させずに当該ウエハＷを保持することができる。すなわち、基板保持部２６に保持されたウエハＷの下面と下プレート２の上面との間には、鉛直方向に所定間隔（たとえば、０．０５〜２ｍｍ）が隔てられるようになっている。また、基板保持部２６に保持されたウエハＷの上面と、前記近接位置に配置された上プレート３の下面との間には、鉛直方向に所定間隔（たとえば、０．０５〜２ｍｍ）が隔てられるようになっている。

基板保持部２６によってウエハＷが保持された状態で、上プレート３を前記近接位置に配置させることにより、上プレート３と下プレート２との間のほぼ密閉された空間にウエハＷを配置することができる。そして、この状態で、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから処理流体を吐出させると、吐出された処理流体は各プレート２，３の中心から周縁に向かって広がっていき、ウエハＷの上面と上プレート３の下面との間、および、ウエハＷの下面と下プレート２の上面との間の空間が処理流体によって満たされる。これにより、ウエハＷの上面および下面の全域に処理流体が供給される。

すなわち、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから処理液を吐出させることにより、ウエハＷの上面および下面の全域に処理液を供給することができる。これにより、ウエハＷの上面および下面に処理液による処理を均一に施すことができる。また、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから窒素ガスまたはＩＰＡの蒸気を吐出させることにより、ウエハＷの上面および下面の全域に窒素ガスまたはＩＰＡの蒸気を供給することができる。これにより、処理液により処理が施されたウエハＷの上面および下面から処理液を除去して当該ウエハＷを乾燥させることができる。各プレート２，３とウエハＷとの間の空間は、それぞれ狭空間であるので、少量の処理流体で当該空間を充満させることができる。

また、リング部材４には、図２および図３に示すように、その周方向に等間隔を隔てて複数の処理流体排出口３１が形成されている。各処理流体排出口３１は、リング部材４の上端から下端に向けて切り欠かれた切欠き形状にされており、リング部材４をその径方向に貫通している。ウエハＷが基板保持部２６に保持され上プレート３が前記近接位置に配置された状態で（以下、この状態を「ウエハＷおよび上プレート３が処理位置に配置された状態」という。）、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから吐出された処理流体は、この複数の処理流体排出口３１から押し出されて、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間から排出されるようになっている。

すなわち、ウエハＷおよび上プレート３が処理位置に配置された状態で各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから処理液を吐出させると、吐出された処理液は、次々と吐出される処理液によって押されて各プレート２，３の中心から周縁に向かって広がっていき各処理流体排出口３１から排出される。これにより、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間から処理能力の低下した処理液を順次排出させて、吐出されたばかりの処理能力の高い新液をウエハＷの上面および下面に供給することができる。

また、ウエハＷの上面および下面に処理液による処理が施された後、ウエハＷおよび上プレート３が処理位置に配置された状態で各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから窒素ガスまたはＩＰＡの蒸気を吐出させると、各プレート２，３の中心から周縁へと向かう窒素ガスまたはＩＰＡの蒸気の流れによって、ウエハＷに付着している処理液をウエハＷの周縁へと追いやって、各処理流体排出口３１から排出させることができる。これにより、ウエハＷに付着している処理液を当該ウエハＷから確実に除去することができる。

さらに、ウエハＷおよび上プレート３が処理位置に配置された状態で、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから処理液を吐出させつつ、上プレート回転駆動機構２３および下プレート回転駆動機構１７によって、各プレート２，３、リング部材４およびリング部材４に保持されたウエハＷを一体回転させることにより、吐出された処理液に遠心力を作用させて、当該処理液の排出を促進させることができる。

同様に、ウエハＷおよび上プレート３が処理位置に配置された状態で、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから窒素ガスまたはＩＰＡの蒸気を吐出させつつ、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷを一体回転させることにより、ウエハＷに付着している処理液に遠心力を作用させて、当該処理液をウエハＷの上面および下面から効率的に除去することができる。

各処理流体排出口３１から排出された処理液は、リング部材４の外方に向かって落下していき、下プレート２およびリング部材４を取り囲む筒状のカップ３２内に貯留されるようになっている。カップ３２は、鉛直な方向に延びる筒状の外壁３３および内壁３４と、外壁３３と内壁３４との間でこられの下端を連結する環状の底部３５とを含む。
外壁３３は、下プレート２およびリング部材４を取り囲んでおり、その上部は上方に向かって先細りとなっている。外壁３３の先端はリング部材４の上方にまで達している。内壁３４は、下プレート２の下方において回転軸１を取り囲んでいる。外壁３３、内壁３４および底部３５によって、各処理流体排出口３１から排出された処理液を貯留する処理液貯留部３６が形成されている。また、底部３５には処理液排出管３７が接続されており、処理液貯留部３６に貯留された処理液は、この処理液排出管３７を介して図示しない廃液タンクに導かれるようになっている。各処理流体排出口３１から排出された処理液は、外壁３３によって処理液貯留部３６に確実に導かれ、カップ３２の周囲に飛散しないようにされている。

図４は、前記基板処理装置の制御のための構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置は、制御装置３８を備えている。制御装置３８は、下プレート回転駆動機構１７、ピン昇降駆動機構２０、上プレート昇降駆動機構２２および上プレート回転駆動機構２３の動作を制御する。また、制御装置３８は、薬液バルブ１３Ａ，１３Ｂ、ＤＩＷバルブ１４Ａ，１４Ｂ、窒素ガスバルブ１５Ａ，１５Ｂおよび蒸気バルブ１６Ａ，１６Ｂの開閉を制御する。

図５は、前記基板処理装置によるウエハＷの処理の一例を説明するための図である。以下では、図１、図４および図５を参照する。
処理対象のウエハＷは、図示しない搬送ロボットによって搬送されてきて、当該搬送ロボットの保持ハンド３９から複数の昇降ピン１８へと受け渡される。すなわち、制御装置３８は、上プレート昇降駆動機構２２を制御して上プレート３を前記退避位置に予め配置させており、ピン昇降駆動機構２０を制御して、複数の昇降ピン１８を、その上端位置であるウエハ受け渡し位置に予め配置させている。上面が保持ハンド３９に保持されたウエハＷは、図５（ａ）に示すように、この状態で、複数の昇降ピン１８の上端に載置される。これにより、保持ハンド３９から複数の昇降ピン１８へのウエハＷの受け渡しが達成される。

保持ハンド３９は、たとえば、ベルヌーイ効果を用いてウエハＷの上面を非接触で保持するものである。ウエハＷの上面を非接触で保持する構成としては、ベルヌーイ効果を用いるもの以外に、たとえば、ウエハＷの上面に対向する対向面に複数の流体吐出口と吸引口とが形成され、この対向面に沿って形成された流体の層を介してウエハＷの上面を非接触で保持するコアーフロー式（または、プッシュプル式）のものを用いてもよい。

複数の昇降ピン１８にウエハＷが受け渡されると、制御装置３８は、ピン昇降駆動機構２０を制御して当該複数の昇降ピン１８を一体的に下降させる。これにより、複数の昇降ピン１８とともにウエハＷが下降する。そして、ウエハＷが下降すると、ウエハＷの下面の周縁部が基板保持部２６の支持部２７に支持されて、当該ウエハＷが複数の昇降ピン１８から基板保持部２６に受け渡される。これにより、ウエハＷが基板保持部２６に保持される。

処理対象のウエハＷが基板保持部２６に保持されると、制御装置３８は、上プレート昇降駆動機構２２を制御して上プレート３を前記近接位置に配置させる。これにより、ウエハＷおよび上プレート３が処理位置に配置された状態となる。その後、制御装置３８は、上プレート回転駆動機構２３および下プレート回転駆動機構１７を制御して、各プレート２，３、リング部材４および基板保持部２６に保持されたウエハＷを、所定の低回転速度（たとえば、１０〜３００ｒｐｍ）で一体的に回転させる。さらに、制御装置３８は、薬液バルブ１３Ａ，１３Ｂを開いて、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから薬液を吐出させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間が薬液で満たされ、ウエハＷの上面および下面の全域に薬液が供給される。その結果、ウエハＷの上面および下面に薬液による薬液処理が均一に施される。

各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから吐出された薬液は、前述のように、リング部材４に形成された複数の処理流体排出口３１から順次排出されていく。また、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから吐出された薬液には、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷの一体回転による遠心力が作用しているので、薬液の排出が促進されている。したがって、ウエハＷの上面および下面には、処理能力の高い新液が供給され続けており、効率的な薬液処理が施されている。

また、各処理流体排出口３１から排出された薬液は、リング部材４の外方に向かって勢いよく飛び散るのではなく、リング部材４の外方に向かって落下していきカップ３２の処理液貯留部３６に確実に貯留される。すなわち、薬液を勢いよく飛び散らせるのではなく、各処理流体排出口３１から押し出すようにして排出させるので、薬液の飛散範囲を小さくすることができる。また、薬液が勢いよく飛び散らないので、装置内の雰囲気が薬液雰囲気（薬液のミストを含む雰囲気）となることを抑制することができる。これにより、薬液による装置内およびウエハＷの汚染を抑制することができる。

薬液の供給が所定の薬液処理時間に亘って行われると、制御装置３８は、薬液バルブ１３Ａ，１３Ｂを閉じて、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂからの薬液の吐出を停止させる。その後、制御装置３８は、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷを前記所定の低回転速度で一体的に回転させながら、ＤＩＷバルブ１４Ａ，１４Ｂを開いて、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８ＢからＤＩＷを吐出させる。これにより、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間に充満していた薬液が、各プレート２，３の中心から周縁へと向かうＤＩＷの流れによって押し流され、複数の処理流体排出口３１から順次排出されていく。これにより、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間に充満していた薬液がＤＩＷに置換される。また、薬液がＤＩＷに置換されることにより、ウエハＷの上面および下面の全域にＤＩＷが供給される。これにより、ウエハＷの上面および下面に付着していた薬液がＤＩＷによって洗い流されて、ウエハＷの上面および下面にＤＩＷによるリンス処理が均一に施される。

各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから吐出されたＤＩＷは、薬液と同様に、各処理流体排出口３１から順次排出されていく。また、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから吐出されたＤＩＷには、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷの一体回転による遠心力が作用している。したがって、ウエハＷの上面および下面にはリンス処理が効率的に施される。さらに、処理流体排出口３１から排出されたＤＩＷは、カップ３２の処理液貯留部３６に確実に貯留されるので、ＤＩＷの飛散範囲を小さくすることができる。また、装置内やウエハＷが、薬液やパーティクルなどを含むリンス処理後のＤＩＷによって汚染されることを抑制することができる。

ＤＩＷの供給が所定のリンス処理時間に亘って行われると、制御装置３８は、ＤＩＷバルブ１４Ａ，１４Ｂを閉じて、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８ＢからのＤＩＷの吐出を停止させる。その後、制御装置３８は、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷを前記所定の低回転速度で一体的に回転させながら、窒素ガスバルブ１５Ａ，１５Ｂを開いて、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから窒素ガスを吐出させる。

これにより、図５（ｃ）に示すように、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間に充満していたＤＩＷが、各プレート２，３の中心から周縁へと向かう窒素ガスの流れによって押し流されて各処理流体排出口３１から順次排出されていく。さらに、ウエハＷの上面および下面に付着していたＤＩＷも、各プレート２，３の中心から周縁へと向かう窒素ガスの流れによってウエハＷの周縁へと追いやられ、各処理流体排出口３１から順次排出されていく。このようにして、ウエハＷの上面および下面からＤＩＷが完全に除去されウエハＷが乾燥する（乾燥処理）。このとき、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間は窒素ガスで充満されているので、ウォーターマークの発生を抑制しつつ、ウエハＷを乾燥させることができる。さらに、ウエハＷの上面および下面に窒素ガスを供給しつつ、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷを一体回転させることにより、ウエハＷに付着しているＤＩＷに遠心力を作用させて、当該ＤＩＷをウエハＷの上面および下面から効率的に除去することができる。

窒素ガスの供給が所定の乾燥処理時間に亘って行われると、制御装置３８は、窒素ガスバルブ１５Ａ，１５Ｂを閉じて、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂからの窒素ガスの吐出を停止させる。その後、制御装置３８は、上プレート回転駆動機構２３および下プレート回転駆動機構１７を制御して、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷの回転を停止させる。続いて、制御装置３８は、上プレート昇降駆動機構２２を制御して上プレート３を前記退避位置に配置させ、ピン昇降駆動機構２０を制御して複数の昇降ピン１８を前記ウエハ受け渡し位置まで上昇させる。これにより、基板保持部２６に保持された処理後のウエハＷが、複数の昇降ピン１８に受け渡され、下プレート２の上方に配置される。そして、この処理後のウエハＷは、図５（ｄ）に示すように、複数の昇降ピン１８から保持ハンド３９に受け渡され、図示しない搬送ロボットによって搬送されていく。

次に、図６および図７を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。この図６および図７において、前述の図１〜図５に示された各部と同等の構成部分については、図１〜図５と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この図６における基板処理装置と、図１における基板処理装置との主要な相違点は、回転軸１および支持軸２１のそれぞれの内周に、鉛直方向に延びるエアー抜き管４０Ａ，４０Ｂが配置されていることにある。各エアー抜き管４０Ａ，４０Ｂは、回転軸１および支持軸２１と非接触状態で、回転軸１または支持軸２１を挿通している。各エアー抜き管４０Ａ，４０Ｂの外面と、回転軸１または支持軸２１の内面との間の筒状の空間が処理流体流通路４２Ａ，４２Ｂとなっている。

回転軸１を挿通するエアー抜き管４０Ａの一端は、下プレート２の上面にまで達しており、当該上面で気体排出口４１Ａとして開口している。すなわち、処理流体が吐出される下プレート２の処理流体吐出口４３Ａは環状となっており、その内側に気体排出口４１Ａが配置されている。一方、支持軸２１を挿通するエアー抜き管４０Ｂの一端は、上プレート３の下面にまで達しており、当該下面で気体排出口４１Ｂとして開口している。すなわち、処理流体が吐出される上プレート３の処理流体吐出口４３Ｂは環状となっており、その内側に気体排出口４１Ｂが配置されている。

ウエハＷの上面および下面に供給された処理液中に混入した空気は、各エアー抜き管４０Ａ，４０Ｂの気体排出口４１Ａ，４１Ｂを通って、当該エアー抜き管４０Ａ，４０Ｂの他端から排出されるようになっている。各エアー抜き管４０Ａ，４０Ｂの他端は、当該エアー抜き管４０Ａ，４０Ｂ内を吸引するための吸引機構（図示せず）に接続されていてもよいし、大気に開放されていてもよい。

図７は、前記エアー抜き管４０Ａ，４０Ｂによる空気の排出について説明するための図である。この図７では、ウエハＷおよび上プレート３が処理位置に配置された状態で、ウエハＷの上面および下面に処理液が供給されている状態を示している。また、ウエハＷの上面および下面の中心部には、供給された処理液中に混入した空気が滞留している。
各プレート２，３の処理流体吐出口４３Ａ，４３Ｂから処理液を吐出させる場合、処理液が流通する流通路や管内に存在する空気が処理液の流れによって駆動されて、処理液だけでなく空気が吐出されることがある。ウエハＷおよび上プレート３が処理位置に配置された状態で、各プレート２，３の処理流体吐出口４３Ａ，４３Ｂから処理液とともに空気が吐出されると、吐出された空気は、通常、処理液とともに各プレート２，３の周縁に向かって移動し、複数の処理流体排出口３１から排出される。

しかしながら、吐出された処理液の流速が遅い場合や吐出された空気の量が多い場合には、吐出された空気が、複数の処理流体排出口３１から完全に排出されずに、各プレート２，３とウエハＷとの間で滞留してしまう。この空気の滞留は、特に、各プレート２，３の処理流体吐出口４３Ａ，４３Ｂの直下または直上で多く見られる。各プレート２，３とウエハＷとの間に空気が滞留すると、その滞留している範囲では、処理液がウエハＷに良好に供給されないので、処理液による処理がウエハＷの面内で不均一となってしまう。

この第２実施形態に係る基板処理装置では、各プレート２，３にそれぞれ気体排出口４１Ａ，４１Ｂを設けることにより、各プレート２，３とウエハＷとの間に滞留する空気を排出することができる。すなわち、各プレート２，３とウエハＷとの間に滞留する空気は、気体排出口４１Ａ，４１Ｂを介して、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間から排出されるようになっている。

また、気体排出口４１Ａ，４１Ｂは、それぞれ処理流体吐出口４３Ａ，４３Ｂの内側に設けられているので、各処理流体吐出口４３Ａ，４３Ｂの直下または直上に滞留する空気を確実に排出することができる。したがって、各プレート２，３とウエハＷとの間の空間を充満させることができる十分な量の処理液を各プレート２，３の処理流体吐出口４３Ａ，４３Ｂから吐出させ続けることにより、ウエハＷの上面および下面の全域に処理液を均一に供給して、処理液による処理がウエハＷの面内で不均一となることを抑制することができる。

この発明は、以上の第１および第２実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の第１および第２実施形態では、下プレート２とリング部材４とが別々に設けられている場合について説明したが、下プレート２とリング部材４とが一体にされていてもよい。
また、前述の第１および第２実施形態では、処理流体排出口３１が切欠き形状にされている場合について説明したが、切欠き形状に限らず、それ以外の形状にされていてもよい。たとえば、各処理流体排出口３１は、リング部材４を径方向に貫通する孔形状にされていてもよい。

また、前述の第１および第２実施形態では、処理流体吐出口８Ａ，８Ｂ，４３Ａ，４３Ｂが、上プレート３の下面および下プレート２の上面の中央部にそれぞれ１つずつ形成されている例について説明したが、これに限らない。すなわち、処理流体吐出口８Ａ，８Ｂ，４３Ａ，４３Ｂは、上プレート３の下面および下プレート２の上面の中央部以外の位置に形成されていてもよし、上プレート３の下面および下プレート２の上面にそれぞれ複数個形成されていてもよい。処理流体吐出口８Ａ，８Ｂ，４３Ａ，４３Ｂを複数個形成する場合、複数の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂ，４３Ａ，４３Ｂが、上プレート３の下面および下プレート２の上面のそれぞれに均一に分布されていることが好ましい。

また、前述のウエハＷの処理の一例では、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷが一体回転されながら、ウエハＷに処理が施される例について説明したが、各プレート２，３、リング部材４およびウエハＷが静止された状態で、ウエハＷに処理が施されてもよい。
また、前述のウエハＷの処理の一例では、ＤＩＷによるリンス処理が行われた後、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８Ｂから窒素ガスを吐出させてウエハＷを乾燥させる例について説明したが、窒素ガスに代えてＩＰＡの蒸気を吐出させてもよい。具体的には、蒸気バルブ１６Ａ，１６Ｂを制御装置３８によって制御することにより、各プレート２，３の処理流体吐出口８Ａ，８ＢからＩＰＡの蒸気を吐出させて、ＤＩＷによるリンス処理が行われたウエハＷの上面および下面にＩＰＡの蒸気を供給してもよい。

純水よりも揮発性の高いＩＰＡの蒸気を、ＤＩＷによるリンス処理が行われたウエハＷの上面および下面に供給することにより、ウォーターマークの発生を抑制しつつ、ウエハＷの上面および下面を速やかに乾燥させることができる。
また、前述の第１および第２実施形態では、処理対象となる基板としてウエハＷを取り上げたが、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ用基板、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、セラミック基板などの他の種類の基板が処理対象とされてもよい。

本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。 下プレートおよびリング部材の図解的な平面図である。 リング部材をその上方から見た図解的な斜視図である。 前記基板処理装置の制御のための構成を説明するためのブロック図である。 前記基板処理装置によるウエハの処理の一例を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。 エアー抜き管による空気の排出について説明するための図である。

符号の説明

２ 上プレート（プレート）
３ 下プレート（プレート）
４ リング部材
８Ａ，８Ｂ 処理流体吐出口
９Ａ，９Ｂ 薬液供給管（処理流体供給手段、処理液供給手段）
１０Ａ，１０Ｂ ＤＩＷ供給管（処理流体供給手段、処理液供給手段）
１１Ａ，１１Ｂ 窒素ガス供給管（処理流体供給手段）
１２Ａ，１２Ｂ 蒸気供給管（処理流体供給手段）
１７ 下プレート回転駆動機構（回転手段）
２２ 上プレート昇降駆動機構（プレート移動手段）
２６ 基板保持部
２３ 上プレート回転駆動機構（回転手段）
３１ 処理流体排出口
４１Ａ，４１Ｂ 気体排出口
４３Ａ，４３Ｂ 処理流体吐出口
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (6)

1. 所定間隔を隔てて対向する一対のプレートと、
   この一対のプレートの周縁に沿って設けられ、両プレートの周縁を連結するためのリング部材と、
   このリング部材に設けられ、前記一対のプレートの間において各プレートと基板とを接触させずに当該基板を保持する基板保持部と、
   前記一対のプレートの互いに対向する対向面にそれぞれ形成され、当該一対のプレートの間の空間に前記基板を処理するための処理流体を供給するための処理流体吐出口と、
   この処理流体吐出口のそれぞれに前記処理流体を供給するための処理流体供給手段と、
   前記リング部材に設けられ、前記空間に供給された処理流体を当該空間から排出するための処理流体排出口とを含む、基板処理装置。
2. 前記一対のプレートおよびリング部材を一体回転させるための回転手段をさらに含む、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記処理流体吐出口が前記対向面の中心部に形成されている、請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記処理流体排出口が前記リング部材の周方向に沿って複数設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記処理流体供給手段は、処理流体としての処理液を前記処理流体吐出口のそれぞれに供給するための処理液供給手段を含み、
   前記処理流体吐出口の内側に設けられ、当該処理流体吐出口から吐出された処理液中に混入した気体を前記一対のプレートの間の空間から排出するための気体排出口をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記一対のプレートの間の空間を開閉するように、前記一対のプレートの一方を他方に対して移動させるためのプレート移動手段をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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