JP2009218404A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板と基板の表面に対向配置される遮断部材と間にそれらの周囲の雰囲気が進入するのを防止する基板処理装置を提供する。
【解決手段】スピンチャック3の上方には、処理カップ5の開口16を閉塞するための蓋部材17が、遮断板22を取り囲むように設けられている。蓋部材17と遮断板22の上面との間には、ダウンフロー導路31が形成されている。ウエハWの処理時には、処理室2内にクリーンエアのダウンフローが形成されるとともに、排気液溝37内が強制的に排気されている環境下において、空隙47を介してダウンフロー導路31に取り込まれたクリーンエアのダウンフローは、スピンチャック3に保持されたウエハWの側方に導かれる。そして、クリーンエアの気流がウエハWの側方を包囲するように形成される。
【選択図】図2

Description

本発明は、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などの基板の表面に対して処理を施す基板処理装置に関する。
たとえば、半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)の表面に対して薬液を用いた薬液処理が行われる。この薬液処理の後には、ウエハの表面に付着している処理液をDIW(deionized water)で洗い流すリンス処理が行われた後、そのウエハの表面を乾燥させるスピンドライ処理が行われる。
これらの一連の処理のために用いられる典型的な基板処理装置は、チャンバ内に、ウエハを水平に保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に保持されたウエハの表面(上面)に近接した位置に対向配置される円板状の遮断板とを備えている。この基板処理装置では、リンス処理の後、ウエハの表面に遮断板が近接されて、その遮断板とウエハの表面との間に不活性ガスを充満させた状態で、スピンチャックと遮断板とが同方向に回転される。これにより、ウエハに付着しているDIWが振り切られて除去(乾燥)される(たとえば、特許文献1参照)。
特開2002−273360号公報
ところが、スピンチャックおよび遮断板が高速回転されると、ウエハの周縁部と遮断板との間で気流が乱れ、この気流の乱れにより、ウエハと遮断板との間にその周囲の雰囲気が吸い込まれることがある。薬液処理およびリンス処理後は、チャンバ内に薬液のミストを含む雰囲気が充満しているので、その薬液のミストを含む雰囲気がウエハと遮断板との間に進入すると、薬液のミストがウエハの表面上で乾燥して結晶化するおそれがある。このような薬液のミストの結晶は、パーティクルとなって基板汚染の原因となる。
そこで、この発明の目的は、基板と基板の表面に対向配置される遮断部材と間にそれらの周囲の雰囲気が進入するのを防止する基板処理装置を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、内部空間にダウンフローが形成される処理室(2)と、前記処理室内に設けられ、基板(W)を保持する基板保持手段(3)と、前記基板保持手段により保持された基板の表面に対して上方に対向配置される基板対向面(21)を有し、当該基板の表面上の空間をその周囲から遮断するための遮断部材(22)と、前記基板対向面の側方を包囲可能な形状の包囲部(19)を有し、前記包囲部が前記基板対向面の周縁に対して側方に間隔を空けて対向する処理時位置に配置されて、前記遮断部材との間に、前記基板保持手段に保持された基板の側方にダウンフローを導くためのダウンフロー導路(31)を形成する蓋部材(17)とを含む、基板処理装置(1)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、処理室の内部にダウンフローが形成された環境下において、蓋部材が処理時位置にあるときには、ダウンフロー導路によりダウンフローが基板保持手段に保持された基板の側方に導かれて、基板の側方を包囲するように、そのダウンフローを利用した気流が形成される。この気流により、気流の内側と外側とが遮断されるので、遮断部材と基板との間への気流の外側の雰囲気の進入が阻止される。また、ダウンフローは、通常フィルタを通過した後の清浄な空気により形成されるので、基板の側方に形成される気流が基板と遮断部材との間に進入しても、基板の表面が汚染されることがない。
請求項2記載の発明は、基板が通過可能な開口(16)を上面に有し、前記基板保持手段を収容するカップ(5)をさらに含む、請求項1に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板保持手段がカップに収容されているので、たとえば、基板保持手段に保持された基板への薬液の供給時に、その薬液のミストがカップの外部に飛散するのを防止することができる。
請求項3記載の発明は、前記包囲部は、前記蓋部材が前記処理時位置に配置された状態で、前記カップの上端部に当接する、請求項2に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、蓋部材が処理時位置にある状態で、包囲部とカップの上端部とが当接する。これにより、カップの内部の空間(基板が収容された空間)は、カップの外部の空間から遮断される。そのため、カップの外部空間の雰囲気が基板と遮断部材との間に進入するのを防止することができる。
請求項4記載の発明は、前記蓋部材を前記基板保持手段に対して近接および離間させる蓋部材移動手段(29)をさらに含む、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。
この構成によれば、蓋部材を、前記基板保持手段に対して近接する近接位置(スピンドライ位置)と、基板保持手段から上方に離間する離間位置との間で移動させることができる。したがって、基板に所定の処理を施す際には蓋部材を近接位置に配置するとともに、それ以外のときには蓋部材を離間位置に配置することで、蓋部材が基板に対する処理の妨げとなるのを防止することができる。
請求項5記載の発明は、前記遮断部材には、リンス液吐出口(45)が形成されており、前記リンス液吐出口を介して、前記基板保持手段により保持された基板の表面にリンス液を供給するためのリンス液供給手段(24,25)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。
この構成によれば、基板に保持された基板の上方に遮断部材が対向配置されつつ、リンス液吐出口からリンス液が供給される。これにより、基板保持手段に保持された基板に対してリンス処理が施される。
たとえば、基板保持手段に保持される基板の表面が疎水性を示す場合には、基板に供給されたリンス液が基板の表面にはじかれて、リンス処理中の基板が部分的に露出する。かかる場合に、気流の外側の雰囲気が、基板の表面と遮断部材との間に進入すると、基板の表面を汚染するおそれがある。
しかしながら、基板の側方にダウンフローを利用した気流が形成されているために、遮断部材と基板との間にこれらの周辺の雰囲気が進入することがない。したがって、表面が疎水性を示す基板に対してリンス処理を施す場合であっても、基板の表面が汚染されるのを防止することができる。
請求項6記載の発明は、前記遮断部材には、不活性ガス吐出口(46)が形成されており、前記不活性ガス吐出口を介して、前記基板保持手段により保持された基板の表面と前記遮断部材との間に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段(26,27)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。
この構成によれば、基板の表面と遮断部材との間に、基板の側方に向けて移動する不活性ガスの気流が形成される。このため、基板と遮断部材との間にそれらの周囲の雰囲気が進入するのを、より効果的に防止することができる。
請求項7記載の発明は、前記基板保持手段により保持された基板を回転させる基板回転手段(3)と、前記遮断部材を基板の回転軸線(C)と共通の回転軸線まわりに回転させる遮断部材回転手段(30)とをさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板とともに遮断部材を同方向に回転させることができる。その場合、基板の中央部上と遮断部材との間に安定気流を形成することができる一方で、周縁部では気流の乱れが生じるおそれがある。
しかしながら、基板の側方にダウンフローを利用した気流が形成されているために、遮断部材と基板との間に汚染雰囲気が進入するのを防止することができる。
請求項8記載の発明は、前記基板回転手段および前記遮断部材回転手段を制御して、前記基板保持手段により保持された基板および前記遮断部材をそれぞれ所定のスピンドライ回転速度で同方向に回転させるスピンドライ制御手段(44)をさらに含む、請求項7記載の基板処理装置である。
この構成によれば、処理室の内部にダウンフローが形成された環境下において、蓋部材が処理時位置にあるときには、ダウンフロー導路によりダウンフローが基板保持手段に保持された基板の側方に導かれて、基板の側方を包囲するように、そのダウンフローを利用した気流が形成される。この気流により、気流の内側と外側とが遮断されるので、遮断部材と基板との間への気流の外側の雰囲気の進入が阻止される。
また、基板が比較的高速のスピンドライ回転速度で回転されて、基板の周縁部と遮断部材との間で気流が乱れても、フィルタなどを通過した後の空気が、基板と遮断部材との間に吸い込まれるので、基板の表面が汚染されることがない。これにより、基板の表面が汚染されることなく、基板にスピンドライ処理を施すことができる。
請求項9記載の発明は、前記蓋部材は、前記遮断部材と一体的に変位可能に設けられている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、遮断部材と蓋部材とを、共通の駆動源により移動させることができる。これにより、部品点数の低減を図ることができる。
以下では、本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、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1の構成を図解的に示す断面図である。図2は、スピンドライ処理時における基板処理装置1の構成を図解的に示す断面図である。
基板処理装置1は、薬液およびDIWを用いて、ウエハWから汚染物質を除去するための洗浄処理を実行するための装置である。薬液としては、SC1(アンモニア過酸化水素水混合液)、SC2(塩酸過酸化水素水混合液)、SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture:硫酸過酸化水素水混合液)、フッ酸、バファードフッ酸(Buffered HF:フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液)、アンモニア水およびポリマ除去液などを用いることができる。この基板処理装置1は、隔壁により区画された処理室2内に、ウエハWをほぼ水平に保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線C(図1参照)まわりにウエハWを回転させるスピンチャック3と、このスピンチャック3を収容する処理カップ(カップ)5と、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面(上面)に向けて、薬液を供給するための薬液ノズル4とを備えている。
処理室2の天面には、処理室2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9(FFU)が設けられている。このファンフィルタユニット9は、ファン(図示しない)およびフィルタ(図示しない)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2内に供給する構成になっている。
スピンチャック3は、モータ6と、このモータ6の回転駆動力によって鉛直軸線まわりに回転される円盤状のスピンベース7と、スピンベース7の周縁部の複数箇所にほぼ等間隔で設けられ、ウエハWをほぼ水平な姿勢で挟持するための複数個の挟持部材8とを備えている。これにより、スピンチャック3は、複数個の挟持部材8によってウエハWを挟持した状態で、モータ6の回転駆動力によってスピンベース7を回転させることにより、そのウエハWを、ほぼ水平な姿勢を保った状態で、スピンベース7とともに回転軸線Cまわりに回転させることができる。
なお、スピンチャック3としては、挟持式のものに限らず、たとえば、ウエハWの裏面を真空吸着することにより、ウエハWを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハWを回転させることができる真空吸着式のもの(バキュームチャック)が採用されてもよい。
薬液ノズル4(図2では図示を省略)は、スピンチャック3の上方でほぼ水平に延びるアーム10の先端に取り付けられている。このアーム10は、スピンチャック3の側方でほぼ鉛直に延びたアーム支持軸11に支持されている。アーム支持軸11には、ノズル駆動機構12が結合されており、このノズル駆動機構12の駆動力によって、アーム支持軸11を回動させて、薬液ノズル4を揺動させることができるようになっている。
薬液ノズル4には、薬液供給源からの薬液が供給される薬液供給管14が接続されている。薬液供給管14の途中部には、薬液ノズル4からの薬液の吐出/吐出停止を切り換えるための薬液バルブ15が介装されている。
スピンチャック3の上方には、ウエハWとほぼ同じ径を有する円板状の遮断板(遮断部材)22が設けられている。遮断板22の下面には、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面と対向する基板対向面21が形成されている。遮断板22の上面には、スピンチャック3の回転軸線Cと共通の軸線に沿う回転軸23が固定されている。この回転軸23は中空に形成されていて、その内部には、ウエハW表面にリンス液としてのDIWを供給するためのDIWノズル24が挿通されている。DIWノズル24は、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面の回転中心に向けてDIWを吐出するためのDIW吐出口(リンス液吐出口)45を有している。DIWノズル24には、DIWバルブ25を介してDIWが供給されるようになっている。また、回転軸23の内壁とDIWノズル24の外壁との間は、ウエハWの中心部に向けて不活性ガスとしての窒素ガスを供給するための窒素ガス流通路26を形成している。窒素ガス流通路26は、基板対向面21に開口する窒素ガス吐出口(不活性ガス吐出口)46を有している。この窒素ガス流通路26には、窒素ガスバルブ27を介して窒素ガスが供給されるようになっている。回転軸23は、ほぼ水平に延びて設けられたアーム28の先端付近から垂下した状態に取り付けられている。
また、処理カップ5の後述する開口16を閉塞するための蓋部材17が、遮断板22を取り囲むように設けられている。蓋部材17は、遮断板22よりもやや大径の円板状に形成されて、遮断板22の上方に遮断板22とほぼ平行に配置されたプレート18と、プレート18の周縁から垂れ下がって形成されて、遮断板22の基板対向面21の側方を包囲する包囲部19とを備えている。プレート18の中央には、回転軸23よりも大径の円形の挿通孔20が形成されており、この挿通孔20には回転軸23が挿通されている。その挿通状態で、挿通孔20の外周と回転軸23の内周との間に空隙47が形成されている。包囲部19は、開口16よりもやや大径で回転軸線Cをその中心軸線とした円筒状であり、基板対向面21の周縁に対して、側方に間隔Sを空けて対向している。この間隔Sは、たとえば5mmである。
蓋部材17と遮断板22の上面との間には、スピンチャック3に保持されたウエハWの側方にダウンフローを導くためのダウンフロー導路31が形成されている。このダウンフロー導路31には、挿通孔20の外周と回転軸23の内周との間の空隙47を介して、処理室2内に形成されたクリーンエアのダウンフローが取り込まれるようになっている。
蓋部材17は、アーム28に固定されており、このアーム28により保持されている。すなわち、アーム28に、遮断板22と、蓋部材17とが保持されている。アーム28には、アーム28を昇降させるための昇降させるためのアーム昇降駆動機構(蓋部材移動手段)29が結合されている。このアーム昇降駆動機構29により、遮断板22および蓋部材17を、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面に近接するスピンドライ位置(図2参照)と、スピンチャック3の上方に離間する離間位置(図1参照)との間で、一体的に昇降させることができるようになっている。アーム28には、また、遮断板22をスピンチャック3によるウエハWの回転にほぼ同期させて回転させるための遮断板回転駆動機構30が結合されている。
処理カップ5は、ウエハWの処理に用いられた後の薬液およびDIWを処理するためのものであり、その上面には、ウエハWが通過するための開口16が形成されている。この開口16は、回転軸線Cを中心とする円形のものである。処理カップ5は、スピンチャック3を収容する有底円筒容器状の下カップ33と、この下カップ33の上方に設けられ、この下カップ33に対して昇降可能なスプラッシュガード34とを備えている。
下カップ33の底部には、窒素ガスおよびエアを、薬液ミストごと排気(排気液)するための排気液溝38が、ウエハWの回転軸線Cを中心とする円環状に形成されている。また、下カップ33の底部には、排気液溝38を取り囲むように、ウエハWの処理のために用いられた後の薬液をそれぞれ回収するための円環状の第1回収溝36および第2回収溝37が2重に形成されている。排気液溝38の外側に第2回収溝37が形成され、第2回収溝37の外側に第1回収溝36が形成されている。第1回収溝36の外側に、DIWとウエハWの処理に用いられた後の薬液との混合液を廃液するための廃液溝35が形成されている。廃液溝35、第1回収溝36、第2回収溝37および排気液溝38には、それぞれ廃液ライン39、第1回収ライン40、第2回収ライン41および排気液ライン42が接続されている。排気液ライン42には、この排気液溝38に集められた窒素ガスおよびエアを排出するとともに、排気液溝38内を強制的に排気するための図示しない排気液機構が接続されている。
スプラッシュガード34は、薬液およびDIWがウエハWから外部に飛散することを防止するためのものであり、互いに大きさが異なる4つの傘状部材51,52,53,54を重ねて構成されている。スプラッシュガード34には、たとえばサーボモータなどを含むガード昇降駆動機構43が結合されており、このガード昇降駆動機構43が制御されることによって、スプラッシュガード34を下カップ33に対して昇降(上下動)させることができる。
各傘状部材51〜54は、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。
最上の第1傘状部材51は、ウエハWの回転軸線Cを中心軸線とする同軸円筒状の円筒部55と、円筒部55の上端から中心側斜め上方(ウエハWの回転軸線Cに近づく方向)に延びる傾斜部57とを備えている。円筒部55の下端は、廃液溝35上に位置している。傾斜部57の先端縁によって、処理カップ5の開口16が形成されている。
第2傘状部材52は、第1傘状部材51の円筒部55に取り囲まれるように設けられ、ウエハWの回転軸線Cを中心軸線とする同軸円筒状の円筒部58,59と、外側の円筒部58の上端から中心側斜め上方(ウエハWの回転軸線Cに近づく方向)に延びる傾斜部60とを備えている。外側の円筒部58の下端は、廃液溝35上に位置し、内側(中心側)の円筒部59の下端は、第1回収溝36上に位置している。
第3傘状部材53は、第2傘状部材52の内側の円筒部59に取り囲まれるように設けられ、ウエハWの回転軸線Cを中心軸線とする同軸円筒状の円筒部61,62と、外側の円筒部61の上端から中心側斜め上方(ウエハWの回転軸線Cに近づく方向)に延びる傾斜部63とを備えている。外側の円筒部61の下端は、第1回収溝36上に位置し、内側(中心側)の円筒部62の下端は、第2回収溝37上に位置している。
第4傘状部材54は、第3傘状部材53の内側の円筒部62に取り囲まれるように設けられ、ウエハWの回転軸線Cを中心軸線とする円筒状の円筒部64と、円筒部64の上端から中心側斜め上方(ウエハWの回転軸線Cに近づく方向)に延びる傾斜部65と、円筒部64の途中部から中心側斜め下方に延びる排気案内部66とを備えている。円筒部64の下端は、第2回収溝37上に位置し、排気案内部66の下端は、排気液溝38上に位置している。
傘状部材51〜54の上端縁は、ウエハWの回転軸線Cを中心軸線とする円筒面上において、そのウエハWの回転軸線Cに沿う方向(鉛直方向)に間隔を空けて位置している。
第1傘状部材51の上端縁と第2傘状部材52の上端縁との間には、ウエハWから飛散する薬液とDIWとの混合液を飛入させて、その混合液を廃液溝35に捕集するための円環状の第1開口部71が形成されている。
また、第2傘状部材52の上端縁と第3傘状部材53の上端縁との間には、ウエハWから飛散する薬液を飛入させて、その薬液を第1回収溝36に捕集するための円環状の第2開口部72が形成されている。
さらに、第3傘状部材53の上端縁と第4傘状部材54の上端縁との間には、ウエハWから飛散する薬液を飛入させて、その薬液を第2回収溝37に捕集するための円環状の第3開口部73が形成されている。
第4傘状部材54の傾斜部65の上端縁と排気案内部66の下端縁との間には、窒素ガスやエアを、薬液ミストごと捕獲するための第4開口部74が形成されている。
遮断板22および蓋部材17を、図1に示す離間位置から図2に示すスピンドライ位置まで下降させた後に、ウエハWにスピンドライ処理が施される。このスピンドライ位置で、遮断板22は、ウエハWの表面上の空間をその周囲から遮断するようになる。このとき、基板対向面21とウエハWの上面との間の間隔はたとえば2.5mmである。
また、スピンドライ位置にある蓋部材17が、後述する退避位置に位置するスプラッシュガード34と当接して、処理カップ5の開口16が蓋部材17により閉塞される。具体的には、第1傘状部材51の傾斜部57の上端縁と、包囲部19の下端縁とが当接する。
処理室2の内部にダウンフローが形成され、かつ、図外の排気液設備によって排気液溝38内が強制的に排気された環境下において、処理カップ5の開口16が蓋部材17により閉塞されると、処理室2内に形成されたクリーンエアのダウンフローが、空隙47を介してダウンフロー導路31に取り込まれて、スピンチャック3に保持されたウエハWの側方に導かれるようになる。これにより、ウエハWの側方には、クリーンエアの気流が形成される。このとき、蓋部材17および処理カップ5の外方の影響を一切受けないので、ウエハWの側方には比較的強いクリーンエアの気流が形成される。
図3は、基板処理装置1の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置1は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置44を備えている。この制御装置44には、制御対象として、モータ6、ノズル駆動機構12、ガード昇降駆動機構43、遮断板回転駆動機構30、アーム昇降駆動機構29、薬液バルブ15、DIWバルブ25および窒素ガスバルブ27などが接続されている。
図4は、基板処理装置1で行われる処理例を説明するためのフローチャートである。また、図5は、ウエハ処理中における基板処理装置1の図解的な部分断面図である。以下、その表面の中央部に疎水性膜が形成されたウエハWに対して処理液による処理を施す場合を例にとって説明するが、この処理は、それ以外のウエハWを対象とすることもできる。
また、ウエハWに1種類の薬液を用いた処理を施す場合を例にとり、薬液を第1回収溝36で回収するものとして説明する。しかしながら、薬液を第2回収溝37で回収する構成としてもよい。また、ウエハWに2種類の薬液(たとえば第1薬液および第2薬液)を用いた処理を施す場合には、たとえば、第1薬液を第1回収溝36から回収し、第2薬液を第2回収溝37から回収する構成を採用することができる。
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9から処理室2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、図外の排気液設備によって、排気液溝38内が強制的に排気されている。
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基板処理装置1内に搬入されて、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック3に保持される(ステップS1)。なお、このウエハWの搬入時においては、その搬入の妨げにならないように、スプラッシュガード34の最下方の退避位置(図5(d)参照)に下げられている。この退避位置にあるスプラッシュガード34は、第1傘状部材51の上端がウエハW保持位置の下方に位置している。また、遮断板22および蓋部材17は、スピンチャック3のスピンベース7から上方に離間した離間位置に配置されている。
ウエハWがスピンチャック3に保持されると、モータ6が制御されて、スピンチャック3によるウエハWの回転(スピンベース7の回転)が開始され、ウエハWの回転速度がたとえば1500rpmまで上げられる。また、ガード昇降駆動機構43が制御されて、スプラッシュガード34が、第2開口部72がウエハWの端面に対向する第2開口部対向位置(図5(a))まで上昇される(ステップS2)。さらに、ノズル駆動機構12が制御されてアーム10が回動し、薬液ノズル4は、スピンチャック3の側方の退避位置からウエハWの上方位置へと移動される。
ウエハWの回転速度が1500rpmに達すると、薬液バルブ15が開かれて、薬液ノズル4からウエハWの表面の回転中心に向けて薬液が供給される。ウエハWの表面に供給された薬液は、ウエハWの回転による遠心力によって、ウエハWの周縁に向けて流れる。これにより、ウエハWの表面に薬液を用いた薬液処理が施される(ステップS3)。ウエハWの周縁に向かって流れる薬液は、ウエハWの周縁から側方へ飛散し、ウエハWの端面に対向している第2開口部72に飛入する。そして、第2傘状部材52の外壁または第3傘状部材53の内壁を伝って第1回収溝36に集められ、第1回収ライン40へと送られ、図外の薬液回収設備へ導かれる。
この薬液処理中を通じて、遮断板22および蓋部材17は、離間位置に配置されたままである(図5(a)参照)。そのため、遮断板22および蓋部材17が、ウエハWに対する薬液処理を妨げることがない。薬液処理は所定の薬液処理時間続行される。その間、薬液ノズル4からウエハWに対して薬液が断続的に供給されるので、薬液処理の終了後には、処理カップ5内に薬液のミストを含む雰囲気が充満している。
ウエハWへの薬液の供給開始から所定の薬液処理時間が経過すると、薬液バルブ15が閉じられて、薬液ノズル4からの薬液の供給が停止されるとともに、ノズル駆動機構12が制御されてアーム10が回動し、薬液ノズル4は、ウエハWの上方位置からスピンチャック3の側方の退避位置に退避される。また、ガード昇降駆動機構43が駆動されて、ウエハWの端面に第1開口部71が対向する第1開口部対向位置(図5(b)参照)までスプラッシュガード34が下げられる(ステップS4)。さらに、アーム昇降駆動機構29が制御されて、遮断板22および蓋部材17が下降される(ステップS4)。遮断板22および蓋部材17が、リンス処理位置(図5(b)に示す位置)まで下降されると、第1傘状部材51の傾斜部57の上端縁と、蓋部材17の包囲部19の下端縁とが当接して、処理カップ5の開口16が蓋部材17により閉塞される(図5(b)参照)。これにより、処理室2内に形成されたクリーンエアのダウンフローが、空隙47を介してダウンフロー導路31に取り込まれて、スピンチャック3に保持されたウエハWの側方に導かれる。これにより、ウエハWの側方に、クリーンエアの気流が形成されるようになる。
遮断板22および蓋部材17がリンス処理位置まで下降すると、DIWバルブ25が開かれて、DIWノズル24のDIW吐出口45から回転状態にあるウエハWの表面の回転中心に向けてDIWが吐出される。ウエハWの表面に供給されたDIWは、ウエハWの回転による遠心力によって、ウエハWの周縁に向けて流れる。これにより、ウエハWの表面に付着している薬液がDIWによって洗い流される(ステップS5)。ウエハWの周縁に向けて流れるDIWは、ウエハWの周縁から側方へ飛散する。ウエハWの周縁から飛散するDIW(ウエハWから洗い流された薬液を含む)は、ウエハWの端面に対向している第1開口部71に捕獲され、第1傘状部材51の内壁および第2傘状部材52の外壁を伝って廃液溝35に集められ、その廃液溝35から廃液ライン39を通して図外の廃液処理設備へ導かれる。
スピンチャック3に保持されたウエハWの表面が疎水性を示しているので、リンス処理中には、ウエハWに供給されたDIWがウエハWの表面にはじかれて、ウエハWの表面が部分的に露出するが、ウエハWの側方にクリーンエアの気流が形成されているために、遮断板22とウエハWの表面との間に薬液のミストを含む雰囲気が進入することがないために、リンス処理中におけるウエハWの表面の汚染を防止することができる。
DIWの供給開始から所定のリンス時間が経過すると、DIWバルブ25が閉じられて、ウエハWへのDIWの供給が停止される。その後、ガード昇降駆動機構43が駆動されて、スプラッシュガード34が第1開口部対向位置から最下方の退避位置(図5(c)参照)に下げられる(ステップS6)。また、アーム昇降駆動機構29が制御されて、遮断板22および蓋部材17が下降される(ステップS6)。遮断板22および蓋部材17が、スピンドライ位置まで下降されると、第1傘状部材51の傾斜部57の上端縁と、包囲部19の下端縁とが当接して、処理カップ5の開口16が蓋部材17により閉塞される(図5(c)参照)。これにより、処理室2内に形成されたクリーンエアのダウンフローが、空隙47を介してダウンフロー導路31に取り込まれて、スピンチャック3に保持されたウエハWの側方に導かれる。これにより、ウエハWの側方に、クリーンエアの気流が形成されるようになる。
さらに、窒素ガスバルブ27が開かれて、窒素ガス流通路25の窒素ガス吐出口46から、ウエハWの表面と遮断板22の基板対向面21との間に窒素ガスが供給される。これにより、図5(c)に示すように、ウエハWの表面と基板対向面21との間に、ウエハWの中心部からウエハWの周縁部に向かう窒素ガスの気流が形成され、ウエハWの表面と基板対向面21との間が窒素ガスで充満される。
また、ウエハWの回転速度がスピンドライ回転速度(たとえば3000rpm)に上げられる。これにより、リンス処理後のウエハWの表面に付着しているDIWを遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ処理が実施される(ステップS7)。このスピンドライ処理時には、ウエハWの周縁から飛散するDIWは、第4傘状部材54の外壁に付着する。
さらにまた、スピンドライ処理時には、遮断板22がウエハWの回転に同期して、ウエハWの回転方向と同方向に回転される。そのため、ウエハWの中央部上と遮断板22との間に安定気流が形成される。その一方で、ウエハWの周縁部では気流の乱れが生じるおそれがあるが、この気流の乱れにより、ウエハWの側方を流れるクリーンエアがウエハWと遮断板22との間に取り込まれるようになる。
スピンドライ処理が所定のスピンドライ時間にわたって行われると、スピンチャック3および遮断板22の回転が停止され、窒素ガスバルブ27が閉じられる。また、アーム昇降駆動機構29が制御されて、遮断板22および蓋部材17が離間位置まで上昇される(ステップS8、図5(d))。その後、図示しない搬送ロボットによってウエハWが搬出される(ステップS9)。
以上のように、この実施形態によれば、処理室2の内部にダウンフローが形成された環境下において、蓋部材17がリンス処理位置にあり、スプラッシュガード34が第1開口部対向位置にあるときには、クリーンエアのダウンフローがダウンフロー導路31によりスピンチャック3に保持されたウエハWの側方に導かれて、ウエハWの側方を包囲するように、そのダウンフローを利用した気流が形成される。この気流により、気流の内側と外側とが遮断されるので、遮断板22とウエハWとの間への薬液のミストを含む雰囲気の進入が阻止される。これにより、ウエハWを汚染することなく、ウエハWにリンス処理を施すことができる。
また、処理室2の内部にダウンフローが形成された環境下において、蓋部材17がスピンドライ位置にあり、スプラッシュガード34が退避位置にあるときは、クリーンエアのダウンフローがダウンフロー導路31によりスピンチャック3に保持されたウエハWの側方に導かれて、ウエハWの側方を包囲するように、そのダウンフローを利用した気流が形成される。この気流により、気流の内側と外側とが遮断されるので、遮断板22とウエハWとの間への薬液のミストを含む雰囲気の進入が阻止される。また、ウエハWがスピンドライ回転速度で回転されて、ウエハWの周縁部と遮断板22との間で気流が乱れても、クリーンエアがウエハWと遮断板22との間に吸い込まれるので、ウエハWの表面が汚染されることがない。これにより、ウエハWの表面を汚染することなく、ウエハWにスピンドライ処理を施すことができる。
しかも、このスピンドライ処理時には、ウエハWの表面と遮断板22との間に、ウエハWの周縁部に向かう窒素ガスの気流が形成される。このため、ウエハWの表面と遮断板22との間に、薬液のミストを含む雰囲気が進入するのを、より効果的に防止することができる。
以上により、ウエハWへの薬液処理の終了後から乾燥終了後までウエハWの清浄状態を保つことができる。
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可能である。
前述の説明では、リンス処理中に蓋部材17をリンス処理位置に配置し、処理カップ5の開口16を蓋部材17により閉塞する構成を例示したが、リンス処理時には、蓋部材17を離間位置に配置しておき、処理カップ5の開口16を蓋部材17により開放させる構成であってもよい。
また、前述の説明では、遮断板22と蓋部材17とが共通のアーム28に保持されている構成を示したが、蓋部材17が遮断板22を保持するアーム28とは異なる保持部材(アーム)に保持された構成することもできる。かかる場合、この保持部材に、蓋部材17を昇降させるための昇降駆動機構が結合されて、蓋部材17が遮断板22と独立して昇降するものであってもよい。
さらに、前述の実施形態では、リンス液としてDIWを用いる場合を例にとって説明したが、これに代えて、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水や、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。
さらにまた、前述の実施形態では、スピンドライ処理中にウエハWの表面と遮断板22との間に窒素ガスを吐出する構成を例示したが、窒素ガスでなく、エアその他の不活性ガスを吐出する構成であってもよい。
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。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。 スピンドライ処理時における基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。 基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 基板処理装置で行われる処理例を説明するためのフローチャートである。 ウエハ処理中における基板処理装置の図解的な部分断面図である。
符号の説明
1 基板処理装置
2 処理室
3 スピンチャック(基板保持手段、基板回転手段)
5 処理カップ(カップ)
16 開口
17 蓋部材
19 包囲部
21 基板対向面
22 遮断板(遮断部材)
24 DIWノズル(リンス液供給手段)
25 DIWバルブ(リンス液供給手段)
26 窒素ガス流通路(不活性ガス供給手段)
27 窒素ガスバルブ(不活性ガス供給手段)
29 アーム昇降駆動機構(蓋部材移動手段)
31 ダウンフロー導路
44 制御装置(スピンドライ制御手段)
45 DIW吐出口(リンス液吐出口)
46 窒素ガス吐出口(不活性ガス吐出口)
C 回転軸線
W ウエハ(基板)

Claims (9)

  1. 内部空間にダウンフローが形成される処理室と、
    前記処理室内に設けられ、基板を保持する基板保持手段と、
    前記基板保持手段により保持された基板の表面に対して上方に対向配置される基板対向面を有し、当該基板の表面上の空間をその周囲から遮断するための遮断部材と、
    前記基板対向面の側方を包囲可能な形状の包囲部を有し、前記包囲部が前記基板対向面の周縁に対して側方に間隔を空けて対向する処理時位置に配置されて、前記遮断部材との間に、前記基板保持手段に保持された基板の側方にダウンフローを導くためのダウンフロー導路を形成する蓋部材と
    を含む、基板処理装置。
  2. 基板が通過可能な開口を上面に有し、前記基板保持手段を収容するカップをさらに含む、請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記包囲部は、前記蓋部材が前記処理時位置に配置された状態で、前記カップの上端部に当接する、請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記蓋部材を前記基板保持手段に対して近接および離間させる蓋部材移動手段をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記遮断部材には、リンス液吐出口が形成されており、
    前記リンス液吐出口を介して、前記基板保持手段により保持された基板の表面にリンス液を供給するためのリンス液供給手段をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記遮断部材には、不活性ガス吐出口が形成されており、
    前記不活性ガス吐出口を介して、前記基板保持手段により保持された基板の表面と前記遮断部材との間に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記基板保持手段により保持された基板を回転させる基板回転手段と、
    前記遮断部材を基板の回転軸線と共通の回転軸線まわりに回転させる遮断部材回転手段とをさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記基板回転手段および前記遮断部材回転手段を制御して、前記基板保持手段により保持された基板および前記遮断部材をそれぞれ所定のスピンドライ回転速度で同方向に回転させるスピンドライ制御手段をさらに含む、請求項7記載の基板処理装置。
  9. 前記蓋部材は、前記遮断部材と一体的に変位可能に設けられている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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