JP2009158564A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上下方向に小型で、しかも基板表面を良好に処理することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】隔壁部材１４２が円環状空間１４０と退避空間１４１の間を移動自在となっており、乾燥処理中には、隔壁部材１４２が円環状空間１４０に移動して基板Ｗとスプラッシュガード（カップ）１３６を仕切っているため、スプラッシュガード１３６から飛散したミスト状の処理液（薬液やリンス液）は隔壁部材１４２で遮られて基板Ｗへの処理液の再付着が防止される。その結果、基板乾燥を良好に行うことができる。また、雰囲気遮断板が不要となるため、従来装置と比べて雰囲気遮断板および該雰囲気遮断板を回転駆動する機構が不要となり、上下方向における装置サイズを小型化することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、基板に処理液を供給して処理液により基板を湿式処理した後に基板を乾燥する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。なお、処理対象となる基板には、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、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：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等が含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、薬液による薬液処理および純水などのリンス液によるリンス処理が行われた後、基板表面に付着するリンス液を除去すべく、乾燥処理が実行される。例えば特許文献１に記載の装置は、基板を水平姿勢にて保持するスピンベースと、スピンベースを回転させるモータと、スピンベースに対向して設けられた雰囲気遮断板と、雰囲気遮断板を回転させるモータと、スピンベースに保持された基板Ｗの周囲を取り囲むカップとを備えており、次のようにして薬液処理、リンス処理および乾燥処理を実行する。この装置では、搬送ロボットによって未処理の基板がスピンベースに渡されて保持される。次に、雰囲気遮断板がスピンベースに近接して基板の上方を覆うとともに、カップがスピンベースおよび雰囲気遮断板の周囲を囲むように位置する。その後、スピンベースおよび雰囲気遮断板を回転しながら基板に対して薬液による薬液処理および純水によるリンス処理が行われる。そして、純水によるリンス処理が終了した後、基板をそのまま回転させ続けて基板に付着した水滴を遠心力によって振り切る（乾燥処理）。

特開２００２−２７３３６０号公報（図１）

上記したように従来技術では、薬液処理やリンス処理時に基板やスピンベースから飛散した処理液（薬液やリンス液）はカップによって受け止められ、排出されるが、カップ内には処理液がミスト状態で残留している。そして、このミスト状の処理液が乾燥処理中に基板に再付着すると、製品不良などの不具合が発生してしまう。そこで、上記従来装置では、雰囲気遮断板をスピンベースに近接させた状態のままスピンベースおよび雰囲気遮断板が回転して基板の乾燥処理を行い、ミスト状の処理液が基板側に巻き込まれて基板に再付着するのを防止している。

しかしながら、雰囲気遮断板を回転させるために、雰囲気遮断板の駆動用モータや該モータの駆動力を伝達させる駆動力伝達機構などが必要となり、これが基板処理装置の製造コストの増大要因となっていた。また、上記基板処理装置を装備する基板処理システムのプットプリントを低減させるために、基板処理装置の積層配置が提案されているが、雰囲気遮断板の駆動用モータや駆動力伝達機構の存在がそれを阻害する要因のひとつとなっていた。というのも、雰囲気遮断板の駆動用モータや駆動力伝達機構は雰囲気遮断板の上方位置に配設せざるを得ず、その分だけ装置が上下方向に大型化する傾向にあったためである。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、上下方向に小型で、しかも基板表面を良好に処理することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる基板処理装置は、基板に処理液を供給して処理液により基板を湿式処理した後に基板を乾燥する基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段を回転させる回転駆動手段と、基板保持手段に保持された基板に処理液を供給する処理液供給手段と、基板保持手段に保持された基板の周囲を取り囲むカップと、基板保持手段に保持された基板の上方位置に配置されて基板に向けて清浄気体を供給する清浄雰囲気供給手段と、基板保持手段に保持された基板とカップの間に形成される環状空間と、環状空間から離れた退避空間の間を移動自在に設けられ、環状空間に位置することで基板とカップを仕切る隔壁手段と、隔壁手段を、湿式処理時には退避空間に移動させる一方、乾燥処理時には環状空間に移動させる隔壁駆動手段とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、回転する基板の周囲をカップで取り囲みながら基板に処理液を供給して処理液により基板を湿式処理する湿式処理工程と、湿式処理を受けた基板を乾燥させる乾燥工程とを備え、湿式処理工程および乾燥工程を行う間、基板の上方位置から基板に向けて清浄気体を供給しつつ、乾燥処理中では基板とカップの間に形成される環状空間に隔壁手段を移動させて隔壁手段によって基板とカップを仕切る一方、湿式処理工程中では環状空間から離れた退避空間に隔壁手段を移動させることを特徴としている。

このように構成された発明（基板処理装置および基板処理方法）では、隔壁手段が、基板保持手段に保持された基板とカップの間に形成される環状空間と、環状空間から離れた退避空間の間を移動自在に設けられている。そして、湿式処理中では隔壁手段は環状空間から離れた退避空間に移動しており、カップは基板保持手段に保持された基板の周囲を取り囲んで回転する基板および基板保持手段から飛散する処理液を補集する。これにより処理液がカップに付着し、その状態のまま湿式処理の後に乾燥処理が行われると、基板の上方位置からの清浄気体、いわゆるダウンフローによって乾燥処理中にカップから処理液が基板側に飛散する可能性がある。しかしながら、本発明では、乾燥処理中に隔壁手段が環状空間に移動して基板とカップを仕切っている。そのため、たとえカップから飛散した処理液は隔壁手段で遮られて基板への処理液の再付着が防止され、基板乾燥を良好に行うことができる。

ここで、隔壁手段が環状空間に対応した形状の筒状本体で構成してもよく、隔壁駆動手段により隔壁手段が環状空間に移動された時、筒状本体の上端部が清浄雰囲気供給手段と接続されて筒状本体により基板表面の上方空間と清浄雰囲気供給手段とを直接連通するように構成してもよい。これによって筒状本体と清浄雰囲気供給手段により基板が取り囲まれて乾燥処理中において密閉空間が形成されてカップから完全に空間分離される。したがって、乾燥処理中に基板に処理液が再付着するのをより一層確実に防止することができる。

清浄雰囲気供給手段としては、フィルタと、フィルタに対して基板保持手段側に配置されてフィルタからの清浄気体を拡散して基板に向けて供給する拡散部とを有するものを用いることができる。そして、隔壁手段が環状空間に移動された時に、拡散部の接続部位が筒状本体の上端部と接続されるように構成することにより上記密閉空間を形成することができる。しかも、上記密閉空間の周囲からの気体流入を防止しつつ拡散部を介して上記密閉空間に清浄気体が送り込まれるため、基板に対して清浄気体を均一に供給することができ、乾燥処理をより良好に行うことができる。

また、隔壁手段が筒状本体の下端部に連設されて筒状本体から筒状本体の外径方向にスカート状に拡張された拡張スカート部をさらに有し、隔壁駆動手段により隔壁手段が環状空間に移動された時、拡張スカート部が基板保持手段の側方に位置するように構成してもよい。このような構成を採用することによって乾燥処理中に基板から振り切られる処理液が拡張スカート部に受け取られ、筒状本体の外径方向、つまり基板から離れた方向に案内されて排出される。したがって、乾燥処理中に振り切られた処理液が基板に再付着するのを防止することができ、乾燥処理をより良好に行うことができる。

さらに、退避空間に移動された隔壁手段を乾燥させる隔壁乾燥手段をさらに設けてもよい。この隔壁乾燥手段としては、例えば退避空間に移動された隔壁手段の表面に乾燥用気体を供給して乾燥させるものを採用することができる。このように隔壁乾燥手段を設けることによって、乾燥処理により隔壁手段に処理液が付着したとしても、次の乾燥処理に向けて退避空間で待機している間に隔壁手段は乾燥され、次の乾燥処理では十分に乾いた状態で隔壁手段が環状空間に移動される。

この発明によれば、基板保持手段に保持された基板とカップの間に形成される環状空間と、環状空間から離れた退避空間の間を隔壁手段を移動自在に設け、湿式処理時には退避空間に移動させる一方、乾燥処理時には環状空間に移動させているので、雰囲気遮断板を設けることなく、乾燥処理中に処理液が基板に飛散して再付着するのを防止することができ、基板乾燥を良好に行うことができる。また、雰囲気遮断板が不要となったことで上下方向における装置サイズを小型化することができる。

図１は本発明を好適に適用することのできる基板処理システムを示す図である。より詳しくは、図１（ａ）は基板処理システムの上面図であり、図１（ｂ）は基板処理システムの側面図である。この基板処理システムは、半導体ウエハ等の円盤状の基板Ｗに対して処理液や処理ガスなどによる処理を施すための枚葉式の基板処理装置としての処理ユニットを複数備える処理システムである。この基板処理システムは、基板Ｗに対して処理を施す基板処理部ＰＰと、この基板処理部ＰＰに結合されたインデクサ部ＩＤと、処理流体（液体または気体）の供給／排出のための構成を収容した処理流体ボックス１１，１２とを備えている。

インデクサ部ＩＤは、基板Ｗを収容するためのカセットＣ（複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard
Mechanical Interface）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）など）を複数個保持することができるカセット保持部２１と、このカセット保持部２１に保持されたカセットＣにアクセスして、未処理の基板ＷをカセットＣから取り出したり、処理済の基板をカセットＣに収納したりするためのインデクサロボット２２とを備えている。

各カセットＣには、複数枚の基板Ｗが「ロット」という一単位で収容されている。複数枚の基板Ｗはロット単位で種々の基板処理装置の間に搬送され、各基板処理装置でロットを構成する各基板Ｗに対して同一種類の処理が施される。各カセットＣは、複数枚の基板Ｗを微小な間隔をあけて上下方向に積層して保持するための複数段の棚（図示省略）を備えており、各段の棚に１枚ずつ基板Ｗを保持することができるようになっている。各段の棚は、基板Ｗの下面の周縁部に接触し、基板Ｗを下方から保持する構成となっており、基板Ｗは表面（パターン形成面）を上方に向け、裏面を下方に向けたほぼ水平な姿勢でカセットＣに収容されている。

基板処理部ＰＰは、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット（基板搬送装置）１３と、この基板搬送ロボット１３が取付けられたフレーム３０とを有している。このフレーム３０には、図１（ａ）に示すように、水平方向に複数個（この実施形態では４個）の処理ユニット１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａが基板搬送ロボット１３を取り囲むように搭載されている。この実施形態では、処理ユニット１Ａ〜４Ａとして例えば半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗに対して所定の処理を施す処理ユニットがフレーム３０に搭載されている。また、図１（ｂ）に示すように、各処理ユニットの下段にはそれぞれもう１つの処理ユニットが設置されている。すなわち、処理ユニット１Ａ〜４Ａの下段に、処理ユニット１Ｂ〜４Ｂがそれぞれ設けられており、上下２段の積層構造が採用されている。

基板搬送ロボット１３は、インデクサロボット２２から未処理の基板Ｗを受け取ることができ、かつ処理済の基板Ｗをインデクサロボット２２に受け渡すことができる。より具体的には、例えば、基板搬送ロボット１３は、当該基板処理部ＰＰのフレーム３０に固定された基台部と、この基台部に対して昇降可能に取付けられた昇降ベースと、この昇降ベースに対して鉛直軸回りの回転が可能であるように取付けられた回転ベースと、この回転ベースに取付けられた一対のハンドとを備えている。一対の基板保持ハンドは、それぞれ、上記回転ベースの回転軸線に対して近接／離間する方向に進退可能に構成されている。このような構成により、基板搬送ロボット１３は、インデクサロボット２２および処理ユニット１Ａ〜４Ａ、１Ｂ〜４Ｂのいずれかに対して基板保持ハンドを向け、その状態で基板保持ハンドを進退させることができ、これによって、基板Ｗの受け渡しを行うことができる。

インデクサロボット２２は、装置全体を制御する制御部により指定されたカセットＣから未処理の基板Ｗを取り出して基板搬送ロボット１３に受け渡すとともに、基板搬送ロボット１３から処理済の基板Ｗを受け取ってカセットＣに収容する。処理済の基板Ｗは、当該基板Ｗが未処理の状態のときに収容されていたカセットＣに収容されてもよい。また、未処理の基板Ｗを収容するカセットＣと処理済の基板Ｗを収容するカセットＣとを分けておいて、未処理の状態のときに収容されていたカセットＣとは別のカセットＣに処理済の基板Ｗが収容されるように構成してもよい。

次に、上記した基板処理システムに搭載される処理ユニットの実施形態について説明する。なお、図１の基板処理システムでは、８個の処理ユニットが搭載されているが、これらの処理ユニットはいずれも以下に説明する処理ユニット１００と同一の構造とすることができる。

図２は本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第１実施形態を示す図であり、同図（ａ）はリンス処理を行う際の動作を示す一方、同図（ｂ）は乾燥処理を行う際の動作を示している。また、図３は図２の処理ユニットを制御する電気的構成を示すブロック図である。この処理ユニット１００は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面に付着している不要物を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の処理ユニットである。より具体的には、基板表面に対してフッ酸などの薬液による薬液処理および純水やＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）などのリンス液によるリンス処理を施した後、リンス液で濡れた基板Ｗを乾燥させる装置である。

この処理ユニット１００では、処理チャンバー１０２の天井部分に本発明の「清浄雰囲気供給手段」に相当するファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１０４が配置される一方、処理チャンバー１０２の中央空間にスピンチャック１０６が配置されている。このスピンチャック１０６は基板表面を上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるものであり、本発明の「基板保持手段」として機能する。また、このスピンチャック１０６は、回転支軸１０８がモータを含むチャック回転機構１１０の回転軸に連結されており、チャック回転機構１１０の駆動により回転軸１１２（鉛直軸）回りに回転可能となっている。これら回転支軸１０８およびチャック回転機構１１０は、円筒状のケーシング１１４内に収容されている。また、回転支軸１０８の上端部には、円盤状のスピンベース１１６が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、処理ユニット全体を制御するユニット制御部１１８からの動作指令に応じてチャック回転機構１１０を駆動させることによりスピンベース１１６が回転軸１１２回りに回転する。また、ユニット制御部１１８はチャック回転機構１１０を制御してスピンベース１１６の回転速度を調整する。このように、本実施形態では、チャック回転機構１１０が本発明の「回転駆動手段」として機能している。

スピンベース１１６の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１２０が立設されている。チャックピン１２０は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１１６の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１２０のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。また、各チャックピン１２０は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

スピンベース１１６に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１２０を解放状態とし、後述する基板処理を基板Ｗに対して行う際には、複数個のチャックピン１２０を押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１２０は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１１６から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面を上方に向け、裏面を下方に向けた状態で支持される。なお、基板保持機構としてはチャックピン１２０に限らず、基板裏面を吸引して基板Ｗを支持する真空チャックを用いてもよい。

スピンチャック１０６により保持された基板Ｗの上方位置には、薬液吐出ノズル１２２とリンス液吐出ノズル１２４が配置されている。これらのうち薬液吐出ノズル１２２は薬液供給ユニット１２６（図３）と接続されている。この薬液供給ユニット１２６はフッ酸またはＢＨＦ（バッファードフッ酸：Buffered Hydrofluoric acid）などの基板洗浄に適した薬液をノズル１２２側に供給可能となっている。そして、ユニット制御部１１８からの指令に応じて薬液供給ユニット１２６が薬液吐出ノズル１２２に向けて薬液を圧送すると、ノズル１２２から薬液が基板Ｗに向けて吐出される。また、薬液吐出ノズル１２２には薬液ノズル移動機構１２８が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じて薬液ノズル移動機構１２８が駆動されることで、基板Ｗの表面上方の吐出領域と吐出領域から側方に退避した待機位置との間でノズル１２２は移動可能となっている。さらに、吐出領域においても、薬液ノズル移動機構１２８によりノズル１２２は基板表面の中央部上方と周縁部上方との間を往復移動可能となっている。

上記した薬液吐出ノズル１２２と同様に、リンス液吐出ノズル１２４にもリンス液供給ユニット１３０（図３）が接続されており、薬液処理された基板Ｗに向けてリンス液を吐出させてリンス処理を実行可能となっている。このリンス液吐出ノズル１２４にも、リンスノズル移動機構１３２が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じてリンスノズル移動機構１３２が駆動されることで、基板Ｗの表面上方の吐出領域と吐出領域から側方に退避した待機位置との間でノズル１２４は移動可能となっている。また吐出領域においても、リンスノズル移動機構１３２によりノズル１２４は基板表面の中央部上方と周縁部上方との間を往復移動可能となっている。なお、この実施形態では、回転支軸１０８は中空管構造を有しており、リンス液供給ユニット１３０からリンス液が供給されて回転支軸１０８の上端部に形成されたノズル孔（図示省略）からリンス液を基板裏面に向けて吐出することが可能となっている。

ケーシング１１４の周囲には、受け部材１３４が固定的に取り付けられている。この受け部材１３４には、円筒状の仕切り部材が３個立設されている。そして、これらの仕切り部材とケーシング１１４の組み合わせにより３つの空間が排液槽１３５ａ〜１３５ｃとして形成されている。また、これらの排液槽１３５ａ〜１３５ｃの上方には本発明の「カップ」に相当するスプラッシュガード１３６がスピンチャック１０６に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスピンチャック１０６の回転軸１１２に沿って昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード１３６は回転軸１１２に対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック１０６と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された２つのガードを備えている。そして、ガード昇降機構１３８の駆動によりスプラッシュガード１３６を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液やリンス液などを分別して排液させることが可能となっている。

この実施形態では、スプラッシュガード１３６がスピンチャック１０６に保持された基板Ｗの周囲を取り囲んでおり、基板Ｗとスプラッシュガード１３６の間に円環状の空間１４０が形成されている。そして、この円環状空間１４０に対して隔壁部材１４２が進退移動自在となっている。隔壁部材１４２は円筒状本体１４４と、円筒状本体１４４の下端部に連設された拡張スカート部１４６を備えている。すなわち、円筒状本体１４４の内径は円盤形状を有するスピンベース１１６の外径よりも大きく、しかも円筒状本体１４４の外径はスプラッシュガード１３６の円筒状内部空間を上方から見た開口部の内径よりも小さくなっており、円環状空間１４０を上下方向に昇降可能な形状となっている。一方、拡張スカート部１４６は円筒状本体１４４から円筒状本体１４４の外径方向にスカート状に拡張された形状を有しており、円筒状本体１４４の昇降移動と一緒に、３つの排液槽１３５ａ〜１３５ｃのうちの最も内側の排液槽１３５ａの内部およびその上方を昇降移動可能となっている。

このように構成された隔壁部材１４２には、隔壁昇降機構１４９が接続されており、ユニット制御部１１８からの動作指令に応じて隔壁昇降機構１４９が駆動されることで、隔壁部材１４２が垂直に昇降移動する。隔壁昇降機構１４９は、モータ１４９１とモータ１４９１に接続されたボールネジ１４９２より構成される。モータ１４９１は受け部材１３４の下方に配置され、受け部材１３４を貫通してボールネジ１４９２が立設される。こうすることでモータ１４９１への処理液の付着を防止することができる。ボールネジ１４９２に装着されたブランケットは隔壁部材１４２の側面に固定され、ボールネジ１４９２がモータ１４９１によって回転されることでブランケットが昇降し、それに伴い隔壁部材１４２が昇降駆動される。この隔壁昇降機構１４９は隔壁部材１４２の周囲に少なくとも３ヶ所配置され、同時に駆動することで安定して隔壁部材１４２を昇降できる。尚、モータとボールネジに代えてシリンダーを用いてもよい。

この実施形態では、隔壁部材１４２の上昇移動によって、円筒状本体１４４が円環状空間１４０に位置して基板Ｗとスプラッシュガード１３６を区切るとともに拡張スカート部１４６が排液槽１３５ａの上方で基板Ｗの側方位置に位置する（図２（ｂ））。一方、隔壁部材１４２の降下移動によって、円筒状本体１４４が円環状空間１４０から下方に離れた退避空間（図２（ｂ）の符号１４１）に移動すると、基板Ｗとスプラッシュガード１３６の間に区切りがなくなり、基板Ｗおよびスピンチャック１０６から飛散する処理液（薬液やリンス液）をスプラッシュガード１３６により補集可能となるとともに拡張スカート部１４６が排液槽１３５ａ内に位置する（図２（ａ））。

また、この実施形態では、隔壁部材１４２が上昇移動した時、円筒状本体１４４の上端部がファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１０４と接続されて密閉空間１４８が形成される。つまり、ファンフィルタユニット１０４はファン１５０、フィルタ１５２およびパンチングプレート１５４を有しており、ファン１５０によって外部から取り込んだ空気をフィルタ１５２で清浄にして本発明の「清浄気体」として下方部に送り込む。また、このフィルタ１５２の下方側（スピンチャック１０６側）には、複数のパンチ孔が穿設されたパンチングプレート１５４が本発明の「拡散部」として配置されており、フィルタ１５２からの清浄空気はパンチングプレート１５４により水平方向に拡散されて処理チャンバー１０２の中央空間（薬液処理、リンス処理および乾燥処理を行う空間）に送り込まれる。また、このパンチングプレート１５４には、円筒状本体１４４の上端部に対応した円環スリット（接続部位）１５６が形成されており、円環スリット１５６に対して円筒状本体１４４の上端部が挿脱自在となっている。そして、上記したように隔壁部材１４２が上昇移動すると、図２（ｂ）に示すように、円筒状本体１４４の上端部が円環スリット１５６に入り込み、接続されると、密閉空間１４８が形成される。このため、円環スリット１５６の内側から送り込まれる清浄空気は円筒状本体１４４を介してスピンチャック１０６のみに向けて直接供給される一方、円環スリット１５６の外側から送り込まれる清浄空気はスプラッシュガード１３６のみに向けて供給されて密閉空間１４８側に流れるのが完全に防止される。

次に、上記のように構成された処理ユニット（基板処理装置）１００の動作について図４を参照しつつ詳述する。この実施形態では、ユニット制御部１１８がメモリ（図示省略）に記憶されているプログラムにしたがって装置各部を制御して基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理および乾燥処理を施す。これらのうち薬液処理およびリンス処理が本発明の「湿式処理」に相当しており、薬液処理ではフッ酸などの薬液が本発明の「処理液」として、またリンス処理ではＤＩＷなどのリンス液が本発明の「処理液」として用いられる。また、これらの処理液を供給するノズル１２２、１２４および供給ユニット１２６、１３０が本発明の「処理液供給手段」として機能している。

ユニット制御部１１８はスプラッシュガード１３６を降下させてスピンチャック１０６をスプラッシュガード１３６の上端部から突出させる。このとき、隔壁部材１４２は退避空間１４１に位置している。また、両ノズル１２２、１２４ともスプラッシュガード１３６の外側に退避している。そして、この状態で基板搬送ロボット１３により未処理の基板Ｗが処理チャンバー１０２内に搬入される。より具体的には、基板表面を上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック１０６に保持される。これに続いて、スプラッシュガード１３６が１段階上昇されるとともに基板Ｗに対して薬液処理が開始される（図４（ａ））。

薬液処理では、薬液吐出ノズル１２２を基板表面の中央部上方に移動させるとともに、チャック回転機構１１０の駆動によりスピンチャック１０６に保持された基板Ｗを２００〜１２００ｒｐｍの範囲内で定められる回転速度（例えば８００ｒｐｍ）で回転させる。また、薬液供給ユニット１２６がフッ酸を薬液として薬液吐出ノズル１２２に向けて圧送して当該ノズル１２２から基板表面に供給する。こうして基板表面の中央部に供給されたフッ酸は遠心力により径方向に広げられ、フッ酸による基板表面のエッチング処理（薬液処理）が実行される。

薬液処理が完了すると、薬液吐出ノズル１２２が待機位置に戻される一方、リンス液吐出ノズル１２４が薬液吐出ノズル１２２と入れ替わって基板表面の中央部上方に移動される。そして、リンス液吐出ノズル１２４からリンス液が吐出される。また、回転支軸１０８内に配置されたノズルの上端部に形成されたノズル孔（図示省略）からリンス液が基板裏面に向けて吐出される。こうして基板表裏面に吐出されたリンス液は基板Ｗの回転の遠心力によって基板Ｗの表裏全面に拡がり、リンス液によるリンス処理が行われる。なお、この実施形態では、リンス処理の最終時点では、基板Ｗの回転速度は３００ｒｐｍに減速されている。

上記した薬液処理およびリンス処理時においては、スピンベース１１６および基板Ｗから飛散した処理液（薬液、リンス液）はスプラッシュガード１３６によって受け止められ、排出される。また、薬液処理およびリンス処理時に処理液の一部が液滴状態でスプラッシュガード１３６の内外部に付着し、リンス処理が完了した時点においても、同図（ｂ）に示すように、スプラッシュガード１３６に処理液の液滴１５８が付着している。これらの液滴１５８はダウンフロー（同図中の白抜き矢印）によりミスト状に巻き上げられるため、この状態のまま乾燥処理に移行すると、ミスト状の液滴１５８が基板Ｗに飛散して再付着する可能性がある。

そこで、本実施形態では、図２（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、隔壁昇降機構１４９により隔壁部材１４２が上昇移動されて円筒状本体１４４の上端部が円環スリット１５６に入り込み、パンチングプレート１５４より少し高い位置に達している。この隔壁部材１４２の上昇移動によって密閉空間１４８が形成される。また、隔壁部材１４２が円環状空間１４０に位置することとなり、基板Ｗとスプラッシュガード１３６を区切る。そして、この状態で基板Ｗが１０００〜４０００ｒｐｍで高速回転されて基板Ｗの乾燥処理が実行される。したがって、乾燥処理中に、円環スリット１５６の外側から送り込まれる清浄空気はスプラッシュガード１３６のみに向けて供給されて密閉空間１４８側に流れるのが完全に防止される。その結果、当該清浄空気のダウンフローによりスプラッシュガード１３６上の液滴１５８がミスト状に巻き上げられたとしても、隔壁部材１４２によって基板Ｗ側への飛散は確実に防止される。また、隔壁部材１４２の拡張スカート部１４６は排液槽１３５ａの上方で基板Ｗの側方位置に位置しており、乾燥処理中にスピンベース１１６や基板Ｗから振り切られたリンス液を排液槽１３５ａに案内して排出する。したがって、乾燥処理中に振り切られたリンス液が基板Ｗに再付着するのを防止することができ、乾燥処理をより良好に行うことができる。

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、ユニット制御部１１８はチャック回転機構１１０を制御して基板Ｗの回転を停止させる。そして、隔壁部材１４２を退避空間１４１に降下させるとともにスプラッシュガード１３６を降下させて、スピンチャック１０６をスプラッシュガード１３６の上方から突出させる。その後、基板搬送ロボット１３が処理済の基板Ｗを処理ユニット１００から搬出して、１枚の基板Ｗに対する一連の基板処理が終了する。そして、次の基板Ｗについても、上記と同様の処理が実行される。

以上のように、この実施形態によれば、隔壁部材１４２を円環状空間１４０と退避空間１４１の間を移動自在に設け、乾燥処理中には、隔壁部材１４２を円環状空間１４０に移動させて基板Ｗとスプラッシュガード（カップ）１３６を仕切っているため、スプラッシュガード１３６から飛散したミスト状の処理液（薬液やリンス液）、つまり液滴１５８は隔壁部材１４２で遮られて基板Ｗへの処理液の再付着が防止される。その結果、基板乾燥を良好に行うことができる。また、この実施形態によれば、雰囲気遮断板が不要となるため、従来装置と比べて雰囲気遮断板および該雰囲気遮断板を回転駆動する機構が不要となり、上下方向における装置サイズを小型化することができる。その結果、図１に示すように、処理ユニットを上下方向に積層配置することが可能となり、基板処理システムのフットプリントを大幅に縮小することができる。

また、本実施形態では、隔壁部材１４２により基板Ｗとスプラッシュガード（カップ）１３６を仕切るのみだけでなく、隔壁部材１４２の上端部を円環状空間１４０に対応した形状、つまり円筒形状に形成し、当該上端部を円環スリット１５６に入り込ませて密閉空間１４８を形成している。これによって、乾燥処理中において密閉空間１４８がスプラッシュガード１３６から完全に空間分離される。したがって、乾燥処理中に基板Ｗに処理液が再付着するのをより一層確実に防止することができる。

また、本実施形態では、隔壁部材１４２を退避空間１４１に降下させた際、隔壁部材１４２の上部の開口部がスピンベース１１６によってほぼ塞がれるように位置される。これによって隔壁部材１４２の内周面は外部から露出しなくなるため、薬液処理における飛散した薬液の付着を防止することができる。そのため、乾燥処理時に隔壁部材１４２が上昇移動され隔壁部材１４２の内周面が基板Ｗに対向した際にも基板Ｗへ薬液の付着を生じることはない。

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、上記した第１実施形態では、リンス処理後に直ちに乾燥処理を実行しているが、乾燥性能を高めるために乾燥処理前に置換処理を実行してもよい。この第２実施形態で実行される置換処理は、リンス液よりも表面張力が低い低表面張力液、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール：isopropyl alcohol）液を、リンス液で濡れた基板表面に供給して基板表面上のリンス液をＩＰＡ液に置換する処理であり、ＩＰＡ供給後に基板Ｗを２００〜１０００ｒｐｍで回転させて基板表面に残ったＩＰＡ液を振り切る（図５（ａ））。このとき、ＩＰＡ液の一部が液滴状態でスプラッシュガード１３６の内外部に付着し、置換処理が完了した時点においても、スプラッシュガード１３６に処理液（薬液、リンス液、ＩＰＡ液）の液滴１５８が付着している（同図（ｂ））。そこで、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、隔壁部材１４２を円環状空間１４０に上昇移動させた状態で乾燥処理を実行している（同図（ｃ））。したがって、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では乾燥処理を行っている際に基板Ｗにわずかに残っている処理液（リンス液やＩＰＡ液）が乾燥専用の隔壁部材１４２内に微量に付着することがあり、基板Ｗの累積処理枚数の増加に伴って隔壁部材１４２に付着する処理液が無視できない程度にまで成長し、乾燥処理中にミスト状態となって基板Ｗに再付着する可能性がある。そこで、これを防止するためにケーシング１１４に隔壁乾燥機構１６０を配置してもよい（第３実施形態）。

図６は本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態に相当する処理ユニットの構成を示す図である。同図に示す処理ユニット１００が第１実施形態のそれと大きく相違する点は、隔壁乾燥機構１６０を追加的に設けている点であり、その他の構成は基本的に同一である。この隔壁乾燥機構１６０は、ケーシング１１４の円筒側面を取り巻くように設けられた円環部１６２と、円環部１６２に接続されて乾燥窒素ガスや乾燥空気などの乾燥気体を円環部１６２に導く供給管１６４を有している。この円環部１６２の外側面には複数のガス吐出孔１６６が設けられているため、供給管１６４を介して供給された乾燥用気体はケーシング１１４の外周方向に向けて放射状に吐出される。

この第３実施形態では、薬液処理中およびリンス処理中に隔壁部材１４２が退避空間１４１に退避しており、この退避時間を利用して上記乾燥用気体を供給する。すなわち、図６（ａ）に示すように、乾燥用気体が供給管１６４を介して円環部１６２に供給され、ガス吐出孔１６６から隔壁部材１４２の内側面に向けて吐出される。これを受けて隔壁部材１４２に対して隔壁乾燥処理が実行される。一方、基板Ｗに対する乾燥処理中においては、同図（ｂ）に示すように、乾燥用気体の供給を停止するとともに、上記実施形態と同様に隔壁昇降機構１４９により隔壁部材１４２を円環状空間１４０に上昇移動させた状態で基板Ｗを１０００〜４０００ｒｐｍで高速回転する。

以上のように、この第３実施形態によれば、乾燥処理を実行する前に、隔壁乾燥処理を行うように構成しているため、前回の乾燥処理により隔壁部材１４２に処理液（リンス液やＩＰＡ液）が付着したとしても、次の乾燥処理に向けて退避空間１４１で待機している間に隔壁部材１４２は乾燥され、次の乾燥処理では十分に乾いた状態で隔壁部材１４２が円環状空間１４０に移動されるため、乾燥処理を良好に行うことができる。

また、上記第１〜第３実施形態では、乾燥処理中に隔壁部材１４２の上端部を円環スリット１５６に入り込ませて密閉空間１４８を形成しているが、隔壁部材１４２の上端部をパンチングプレート１５４に当接して密閉空間を形成したり、パンチングプレート１５４に近接させて半密閉空間を形成した場合にも、同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、半導体ウエハ等の円盤状基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理、（置換処理）および乾燥処置を行う装置および方法に本発明を適用しているが、基板Ｗの種類や処理内容はこれに限定されるものではなく、処理液を基板に供給して湿式処理を施した後に当該基板を乾燥する基板処理装置および方法に本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、薬液処理およびリンス処理においてスプラッシュガード１３６の同じ上段にて処理液を回収しているが、リンス処理時にスプラッシュガード１３６を一段上昇させて下段で回収するように分離回収してもよい。この場合、リンス液が隔壁部材１４２の退避空間に流入するが、隔壁部材１４２の外周壁面にのみリンス液は付着するので、基板乾燥処理時に影響は生じない。

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、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などを含む基板全般に湿式処理および乾燥処理を施す基板処理装置および方法に適用することができる。

本発明を好適に適用することのできる基板処理システムを示す図である。 本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第１実施形態を示す図である。 図２の処理ユニットを制御する電気的構成を示すブロック図である。 図２の処理ユニットの動作を示す図である。 本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。 本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。

符号の説明

１Ａ〜４Ａ、１Ｂ〜４Ｂ、１００…処理ユニット（基板処理装置）
１０４…ファンフィルタユニット（清浄雰囲気供給手段）
１０６…スピンチャック（基板保持手段）
１１０…チャック回転機構（回転駆動手段）
１２２…薬液吐出ノズル（処理液供給手段）
１２４…リンス液吐出ノズル（処理液供給手段）
１２８…薬液供給ユニット（処理液供給手段）
１３０…リンス液供給ユニット（処理液供給手段）
１３６…スプラッシュガード（カップ）
１４０…円環状空間
１４１…退避空間
１４２…隔壁部材
１４４…円筒状本体
１４６…拡張スカート部
１４８…密閉空間
１４９…隔壁昇降機構（隔壁駆動手段）
１５２…フィルタ
１５４…パンチングプレート（拡散部）
１５６…円環スリット（接続部位）
１５８…液滴
１６０…隔壁乾燥機構
Ｗ…基板

Claims (7)

1. 基板に処理液を供給して前記処理液により前記基板を湿式処理した後に前記基板を乾燥する基板処理装置であって、
   前記基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段を回転させる回転駆動手段と、
   前記基板保持手段に保持された前記基板に前記処理液を供給する処理液供給手段と、
   前記基板保持手段に保持された前記基板の周囲を取り囲むカップと、
   前記基板保持手段に保持された前記基板の上方位置に配置されて前記基板に向けて清浄気体を供給する清浄雰囲気供給手段と、
   前記基板保持手段に保持された前記基板と前記カップの間に形成される環状空間と、前記環状空間から離れた退避空間の間を移動自在に設けられ、前記環状空間に位置することで前記基板と前記カップを仕切る隔壁手段と、
   前記隔壁手段を、前記湿式処理時には前記退避空間に移動させる一方、前記乾燥処理時には前記環状空間に移動させる隔壁駆動手段と
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記隔壁手段は前記環状空間に対応した形状の筒状本体を有しており、
   前記隔壁駆動手段により前記隔壁手段が前記環状空間に移動された時、前記筒状本体の上端部が前記清浄雰囲気供給手段と接続されて前記筒状本体により前記基板表面の上方空間と前記清浄雰囲気供給手段とを直接連通する請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記清浄雰囲気供給手段は、フィルタと、前記フィルタに対して前記基板保持手段側に配置されて前記フィルタからの前記清浄気体を拡散して前記基板に向けて供給する拡散部とを有し、
   前記拡散部は、前記隔壁手段が前記環状空間に移動された時に前記筒状本体の上端部と接続される接続部位を有する請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記隔壁手段は前記筒状本体の下端部に連設されて前記筒状本体から前記筒状本体の外径方向にスカート状に拡張された拡張スカート部をさらに有し、
   前記隔壁駆動手段により前記隔壁手段が前記環状空間に移動された時、前記拡張スカート部が前記基板保持手段の側方に位置する請求項２または３記載の基板処理装置。
5. 前記退避空間に移動された前記隔壁手段を乾燥させる隔壁乾燥手段をさらに備える請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記隔壁乾燥手段は前記退避空間に移動された前記隔壁手段の表面に乾燥用気体を供給して乾燥させる請求項５記載の基板処理装置。
7. 回転する基板の周囲をカップで取り囲みながら前記基板に処理液を供給して前記処理液により前記基板を湿式処理する湿式処理工程と、
   前記湿式処理を受けた前記基板を乾燥させる乾燥工程とを備え、
   前記湿式処理工程および前記乾燥工程を行う間、前記基板の上方位置から前記基板に向けて清浄気体を供給しつつ、
   前記乾燥処理中では前記基板と前記カップの間に形成される環状空間に隔壁手段を移動させて前記隔壁手段によって前記基板と前記カップを仕切る一方、前記湿式処理工程中では前記環状空間から離れた退避空間に前記隔壁手段を移動させる
   ことを特徴とする基板処理方法。

Images