JP2010192686A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の処理品質を向上させることができる基板処理装置を提供すること。
【解決手段】基板処理装置１は、基板Ｗを保持するスピンチャック３と、スピンチャック３の周囲を取り囲む有底筒状の処理カップ６と、スピンチャック３および処理カップ６を収容する処理室２と、処理室２内に清浄空気を供給して、処理室２内に清浄空気の下降気流を形成するＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１１と、処理カップ６内の雰囲気を排気するための吸引機構３３と、処理カップ６の周囲において処理室２内を上下に仕切る仕切板７とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、基板を処理する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などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を処理するための基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、たとえば下記特許文献１に開示されている。
この特許文献１に係る基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズルと、スピンチャックを収容する有底筒状の処理カップと、これらの構成を収容する処理室とを備えている。処理カップの底部には、カップ内排気ダクトが接続されており、このカップ内排気ダクトを介して処理カップ内の雰囲気が排気される。また、処理室には、処理室内排気ダクトが接続されており、この処理室内排気ダクトを介して処理室内の雰囲気が排気される。

特許文献１に係る基板の処理では、たとえば、スピンチャックによって基板を回転させつつ、当該基板の上面中央部に向けて処理液ノズルから処理液が吐出される。処理液ノズルから吐出された処理液は、基板の上面中央部に着液し、基板の回転による遠心力を受けて、基板の上面周縁部に向かって瞬時に広がっていく。これにより、基板の上面全域に処理液が供給され、処理液による処理が基板の上面に行われる。処理液による処理が行われた後は、スピンチャックによって基板を高速回転させて当該基板を乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる。また、処理液による処理や乾燥処理において、基板の周囲に飛散した処理液は、処理カップによって受け止められる。さらに、これらの処理において処理カップ内に発生した処理液のミストは、処理カップ内の排気に伴う気流に乗ってカップ内排気ダクトの方へ導かれる。

特開２００４−１１１４８７号公報

しかしながら、特許文献１に係る基板処理装置では、基板の周囲に飛散した処理液の一部が、処理カップによって受け止められずに、処理カップの外に飛び出るおそれがある。また、処理カップ内に発生した処理液のミストの一部が、処理カップの上部開口を通って処理カップの外に漏れ出るおそれがある。そのため、基板の処理に悪影響が及ぼされるおそれがある。たとえば、処理液の液滴や処理液のミストが結晶化してパーティクルとなり、このパーティクルが処理室内を浮遊して基板に付着するおそれがある。

一方、特許文献１に係る基板処理装置では、処理室内の雰囲気が処理室内排気ダクトを介して排気されるようになっている。したがって、処理室内にパーティクルが発生したとしても、このパーティクルは、処理室内の雰囲気とともに処理室から除去されると考えられる。しかしながら、スピンチャックなどの複数の構成が処理室内に収容されていることから処理室の体積が大きく、さらに、処理室内の排気量を十分に確保できない場合があるため、処理室内の排気が十分でないことがある。そのため、処理室内を浮遊するパーティクルが処理室内から完全に除去されず、基板に付着して当該基板が汚染されるおそれがある。

そこで、この発明の目的は、基板の処理品質を向上させる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、基板（Ｗ）を保持する基板保持手段（３）と、前記基板保持手段の周囲を取り囲む有底筒状のカップ（６）と、前記基板保持手段およびカップを収容する処理室（２）と、前記処理室内に気体を供給して、処理室内に下降気流を形成する気流形成手段（１１、１１１）と、前記カップ内の雰囲気を排気するカップ排気手段（３１、３２、３３）と、前記カップの周囲において前記処理室内を上下に仕切る仕切板（７、１０７）とを含む、基板処理装置（１、１０１）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、気流形成手段よって処理室内に気体を供給することにより、処理室内にダウンフロー（下降気流）を形成することができる。したがって、処理室内の雰囲気は、このダウンフローに乗って下方に移動する。そして、下方に移動した処理室内の雰囲気は、カップ内に入り込む。より具体的には、下方に移動した処理室内の雰囲気が、直接的にカップ内に入り込んだり、カップや当該カップの周囲に配置された仕切板に当たった後にカップ内に入り込んだりする。そして、カップ内に入り込んだ雰囲気は、カップ排気手段によって排気されて、カップ内から除去される。このようにして、処理室内の雰囲気が排気され、処理室内の雰囲気が気流形成手段から供給された気体によって置換される。

一方、この発明によれば、仕切板がカップの周囲において処理室内を上下に仕切っている。したがって、雰囲気が置換される空間の体積が処理室全体の体積よりも小さくなっている。そのため、大排気量のカップ排気手段を用いなくても、雰囲気が置換されるべき空間の雰囲気を十分に置換することができる。また、処理液による処理や乾燥処理において発生した処理液の液滴や処理液のミストがカップの外に出たとしても、この処理液の液滴などは、雰囲気が十分に置換される空間に進入する。したがって、カップの外に出た処理液の液滴などが結晶化してパーティクルとなった場合でも、このパーティクルは、排気される雰囲気とともに処理室内から確実に除去される。これにより、基板の処理に悪影響が及ぶことを抑制または防止することができ、基板の処理品質を向上させることができる。

前記仕切板は、処理室内における仕切板の上方の空間と、下方の空間とを完全に分離した状態（流体が流通できない状態）で処理室内を上下に仕切るように構成されたものであってもよいし、仕切板の上方の空間と下方の空間とが部分的に繋がった状態で処理室内を上下に仕切るように構成されたものであってもよい。より具体的には、前記仕切板は、カップの周囲に位置する処理室の内壁面とカップの外周面との間を全周にわたって隙間なく塞ぐように構成されたものであってもよいし、処理室の内壁面とカップの外周面との間に流体が流通できる隙間などが形成されるように構成されたものであってもよい。

請求項２記載の発明は、前記仕切板（７）は、前記カップに向かって下方に傾斜するものである、請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、ダウンフローに乗って下方に移動してきた処理室内の雰囲気が、仕切板に当たってカップの方に導かれる。したがって、処理室内の雰囲気を効率的にカップ内に入り込ませて排気することができる。これにより、雰囲気の置換効率を向上させることができる。

請求項３記載の発明は、前記仕切板は、前記カップと前記仕切板との間に隙間（Ｇ１）が形成されるように設けられたものである、請求項２記載の基板処理装置である。
この発明によれば、カップの方へ導かれる雰囲気中にパーティクルが含まれる場合でも、カップと仕切板との間の隙間からパーティクルを仕切板の下方の空間に移動させることができる。したがって、パーティクルがカップ内に入り込んで、基板保持手段に保持された基板に付着することを抑制または防止することができる。これにより、パーティクルの付着による基板の汚染を抑制または防止することができる。

請求項４記載の発明は、前記カップの周囲で、かつ、前記仕切板よりも下方に配置された排気口（４９）を有し、当該排気口から前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気手段（３３、４８、４９）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。
この発明によれば、排気口から処理室内の雰囲気を吸い込むことにより、仕切板の下方の空間に存在する雰囲気を排気することができる。これにより、仕切板の下方の空間にパーティクルが存在する場合でも、排気される雰囲気とともにこのパーティクルを処理室内から除去することができる。したがって、仕切板の上方の空間と下方の空間とが部分的に繋がっている場合でも、仕切板の下方の空間から上方の空間にパーティクルが移動して、移動したパーティクルが基板保持手段に保持された基板に付着することを抑制または防止することができる。

請求項５記載の発明は、前記処理室は、前記カップの周囲に位置する鉛直な内壁面（８ａ）を有するものであり、前記内壁面には、前記仕切板の一端（７ａ）が連結されており、前記内壁面における前記仕切板の一端よりも上側の部分と前記仕切板の一端とのなす角度（θ）が鈍角にされている、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、処理室の内壁面における仕切板の一端よりも上側の部分と仕切板の一端とのなす角度（以下、この項において単に「傾斜角度」という。）が鈍角にされているので、ダウンフローに乗って仕切板の一端に当たった雰囲気は、カップの方に向かって滑らかに流れていく。これにより、処理室の内壁面と仕切板の一端との連結部の近傍に雰囲気の滞留が生じることを抑制または防止しつつ、処理室内の雰囲気をカップの方に導くことができる。すなわち、前記傾斜角度が直角または鋭角である場合には、仕切板の一端に当たった雰囲気がカップの方に向かって滑らかに流れずに、雰囲気の滞留が生じる場合がある。しかしながら、雰囲気の滞留が生じると、処理室内の雰囲気の置換効率が低下する。したがって、この発明のように、前記傾斜角度を鈍角にすることにより、処理室内の雰囲気を効率的に置換することができる。

請求項６記載の発明は、上下方向に気体を流通させる複数の流通孔（１４）が全域にわたって形成された拡散板（１３）をさらに含み、前記処理室は、前記気流形成手段から供給された気体が吹き出される吹出し口（１２）が形成された天井（９）を有するものであり、前記拡散板は、前記天井全域を下方から覆うように前記天井から間隔をあけて設けられている、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、拡散板が天井全域を下方から覆うように天井から間隔をあけて設けられているので、吹出し口から気体が吹き出されると、天井と拡散板との間の空間に気体が拡散する。そして、この拡散した気体が、拡散板の全域に形成された複数の流通孔を通って下方に流れていく。したがって、拡散板の下面全域から気体が下方に吐出され、処理室内の上方全域にダウンフローが形成される。また、拡散板の下面全域から気体が下方に吐出されるので、処理室内における吹出し口の周囲の空間に雰囲気の滞留が生じることを抑制または防止することができる。これにより、処理室内の雰囲気を効率的に置換することができる。

請求項７記載の発明は、前記カップ排気手段は、排気された雰囲気を流通させる第１排気路（３１）を有するものであり、前記処理室排気手段は、排気された雰囲気を流通させる第２排気路（４８）を有するものであり、前記第１および第２排気路は、互いの下流側において合流されている、請求項４記載の基板処理装置である。
この発明によれば、第１および第２排気路が互いの下流側において合流しているので、１つの吸引手段によって第１および第２排気路内を吸引することにより、カップ内および処理室内の雰囲気を排気することができる。すなわち、１つの吸引手段でカップ内および処理室内の雰囲気を排気することができる。これにより、基板処理装置の部品点数を削減して、基板処理装置の部品コストを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す部分断面図である。 図１における矢視ＩＩから見た基板処理装置の一部（拡散板）の底面図である。 スピンチャックおよび処理カップの構成を拡大して示す部分断面図である。 処理室内における雰囲気の流れについて説明するための部分断面図である。 処理室内の雰囲気を清浄空気によって置換するシミュレーションの結果を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す部分断面図である。 本発明の他の実施形態に係る仕切板およびそれに関連する構成の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る仕切板およびそれに関連する構成の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）およびそれに関連する構成の断面図である。

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、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１の概略構成を示す部分断面図である。また、図２は、図１における矢視ＩＩから見た基板処理装置１の一部（後述の拡散板１３）の底面図である。
基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円形の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、処理室２を有している。処理室２内には、基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック３（基板保持手段）と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面に薬液やリンス液などの処理液を供給するための上面ノズル４と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの下面に薬液やリンス液などの処理液を供給するための下面ノズル５と、スピンチャック３を収容する有底筒状の処理カップ６とが配置されている。また、処理室２内における処理カップ６の周囲には、処理室２内を上下に仕切る仕切板７が配置されている。

処理室２は、鉛直方向に沿う隔壁８と、その上端縁に結合された天井壁９（天井）と、天井壁９に対向する下方位置に配置された板状のベース１０とによって区画された処理空間（たとえば、直方体形状の空間）を有している。スピンチャック３等は、この処理空間に配置されている。また、処理室２の天井壁９には、当該基板処理装置１が設置されるクリーンルーム内の清浄空気をさらに清浄化して処理室２内に取り込むためのＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１１（気流形成手段）が取り付けられている。天井壁９の一部（この実施形態では、天井壁９の中央部）には、ＦＦＵ１１から供給された清浄空気を吹き出させるための吹出し口１２が形成されている。

また、隔壁８には、拡散板１３が取り付けられている。拡散板１３は、天井壁９全域を下方から覆うように天井壁９から間隔（たとえば、５ｍｍ〜１ｃｍ程度の間隔）をあけて設けられている。天井壁９と拡散板１３との間には、水平に広がる空間が形成されている。拡散板１３は、下方から吹出し口１２に対向している。また、拡散板１３には、鉛直方向に気体を流通させる複数の流通孔１４が形成されている。図１および図２に示すように、複数の流通孔１４は、拡散板１３の全域にわたって等間隔で形成されている。

スピンチャック３は、鉛直に延びる回転軸（図示せず）の上端に水平な姿勢で固定された円盤状のスピンベース１５と、スピンベース１５の下方に配置されて、回転軸を駆動するためのモータ１６と、モータ１６の周囲を包囲する筒状のカバー部材１７とを備えている。スピンベース１５の外径は、スピンチャック３に保持される基板Ｗの外径よりも僅かに大きくされている。スピンベース１５の上面周縁部には、複数（たとえば６つ）の挟持部材１８が基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔をあけて配置されている。また、カバー部材１７は、その下端が処理室２のベース１０に固定され、上端がスピンベース１５の近傍にまで及んでいる。スピンチャック３は、各挟持部材１８を基板Ｗの周端面に当接させることにより、当該基板Ｗをスピンベース１５の上方で水平に挟持することができる。また、複数の挟持部材１８によって基板Ｗを挟持した状態で、モータ１６の駆動力を回転軸に入力させることにより、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ｃまわりに基板Ｗを回転させることができる。モータ１６は、制御部１９によって制御されるようになっている。

上面ノズル４は、スピンチャック３による基板保持位置Ｐ１よりも上方に配置されている。上面ノズル４は、吐出した処理液がスピンチャック３に保持された基板Ｗの上面中央部に着液するように構成されている。また、下面ノズル５は、スピンチャック３による基板保持位置Ｐ１の下方に配置されている。下面ノズル５は、その吐出口がスピンチャック３に保持された基板Ｗの下面中央部に対向するように構成されている。下面ノズル５から吐出された処理液は、基板Ｗの下面中央部に着液する。上面ノズル４および下面ノズル５には、それぞれ、複数種の処理液が順次供給されるようになっている。この実施形態では、上面ノズル４および下面ノズル５が処理液供給手段として機能する。

すなわち、スピンチャック３によって基板Ｗを回転させながら上面ノズル４から処理液を吐出させると、吐出された処理液は、基板Ｗの上面中央部に着液した後、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面周縁部に向かって瞬時に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域に処理液が供給され、処理液による処理が基板Ｗの上面に施される。また、スピンチャック３によって基板Ｗを回転させながら下面ノズル５から処理液を吐出させると、吐出された処理液は、基板Ｗの下面中央部に着液した後、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの下面周縁部に向かって瞬時に広がっていく。これにより、基板Ｗの下面全域に処理液が供給され、処理液による処理が基板Ｗの下面に施される。

なお、図１では、上面ノズル４がスピンチャック３による基板Ｗの回転軸線Ｃ上に固定的に配置されて、基板Ｗの上面に対して鉛直上方から処理液を供給する構成が示されているが、上面ノズル４は、たとえば、スピンチャック３の斜め上方に固定的に配置されて、基板Ｗの上面に対して斜め上方から処理液を供給する構成であってもよい。また、スピンチャック３の上方において水平面内で揺動可能なアームに上面ノズル４が取り付けられて、アームの揺動により基板Ｗの上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、基板Ｗの上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基板Ｗの上面に処理液が供給されるようにしてもよい。

処理カップ６は、処理室２内に収容されたたとえば円筒状の排気桶２０と、排気桶２０内に収容された複数の処理カップ６（この実施形態では、第１カップ２１および第２カップ２２）と、排気桶２０内に収容された複数のガード（この実施形態では、第１ガード２３、第２ガード２４、第３ガード２５および第４ガード２６）とを備えている。第１〜第４ガード２３〜２６は、それぞれ、筒状の第１案内部２７、第２案内部２８、第３案内部２９、および第４案内部３０を有している。処理カップ６は、基板Ｗの周囲に飛散する処理液を各案内部２７〜３０によって受け止めて捕獲できるように構成されており、各案内部２７〜３０によって受け止めた処理液を廃液または回収できるように構成されている。

仕切板７は、処理カップ６の周囲において処理室２内を上下に仕切っている。仕切板７は、処理カップ６の周囲を取り囲むことができる環状または平面視Ｃ形をなす一枚の板状部材からなるものであってもよいし、処理カップ６の周囲に配置された複数の板状部材からなるものであってもよい。また、仕切板７が複数の板状部材からなる場合には、処理カップ６の周方向に隣接する２つの板状部材間に隙間が設けられておらず、当該２つの板状部材が隙間なく密着していてもよいし、周方向に隣接する２つの板状部材間に隙間が設けられていてもよい。また、仕切板７は、厚み方向に貫通する貫通穴や切欠きが形成されていないものであってもよいし、貫通穴や切欠き（たとえば上面ノズル４を支持するための支持軸を通すためのものや、上面ノズル４に処理液を供給するための処理液供給管を通すためのもの）が形成されたものであってもよい。この実施形態では、貫通穴や切欠きが形成されていない環状をなす一枚の板状部材が仕切板７として用いられている場合について説明する。

仕切板７は、処理カップ６の周囲を取り囲んでいる。仕切板７の外周は、隔壁８の内壁面８ａの横断面（水平方向に沿う断面）に対応する形状に形成されている。また、仕切板７の内周は、処理カップ６の外周面（排気桶２０の外周面）に対応する形状に形成されている。この実施形態では、排気桶２０が円筒状にされているので、仕切板７の内周は、排気桶２０の外径よりも直径がやや大きな円状に形成されている。仕切板７は、外周端７ａ（仕切板７の一端）から内周端７ｂにかけて、中心（仕切板７の内周により形成される円の中心）に向かう方向に沿ってたとえば一定の傾斜角度で傾斜している。この実施形態では、仕切板７が、処理カップ６に向かって下方に傾斜する姿勢で処理カップ６の周囲に配置されている。

また、仕切板７の外周端７ａは、全周にわたって隔壁８の内壁面８ａに連結されている。内壁面８ａにおける仕切板７の外周端７ａよりも上側の部分と、仕切板７の外周端７ａとのなす角度θは、たとえば鈍角にされている。また、仕切板７の内周端７ｂは、全周にわたって排気桶２０の上端に連結されている。仕切板７の上面は、たとえば、排気桶２０の上面に連続的に連なっている。また、仕切板７の内周端７ｂと排気桶２０との間は、全周にわたって密閉されている。さらに、仕切板７の外周端７ａと隔壁８の内壁面８ａとの間は、全周にわたって密閉されている。この実施形態では、貫通穴や切欠きが形成されていない環状をなす一枚の板状部材が仕切板７として用いられているので、隔壁８と処理カップ６との間は、仕切板７によって密閉されている。したがって、仕切板７は、処理室２内における仕切板７の上方の空間と、下方の空間とを完全に分離した状態（流体が流通できない状態）で処理室２内を上下に仕切っている。

図３は、スピンチャック３および処理カップ６の構成を拡大して示す部分断面図である。この図３では、スピンチャック３の一部および処理カップ６を断面で示している。以下では、図３を参照して、処理カップ６の構成および状態について具体的に説明する。また、以下の説明において図１を適宜参照する。最初に、処理カップ６の構成について説明する。

排気桶２０は、スピンチャック３の周囲を取り囲んでいる。排気桶２０は、処理液を内側に溜められるように構成されている。排気桶２０に溜められた処理液は、図示しない廃液機構へ導かれる。また、図１に示すように、排気桶２０の下端部には、カップ内排気ダクト３１が接続された排気口３２が形成されている。排気桶２０内の雰囲気は、たとえばポンプからなる吸引機構３３（図１参照）によって、カップ内排気ダクト３１および排気口３２を介して排気される。排気口３２から排気桶２０内の雰囲気を排気することにより、処理室２内の雰囲気を排気桶２０内に取り込みつつ、排気桶２０内に下降気流を形成することができる。処理カップ６内の排気は、たとえば、少なくとも処理室２内において基板Ｗが処理されている間、好ましくは基板Ｗが処理されていない間も含めて常時行われるようになっている。また、吸引機構３３による排気量は、たとえば、スピンチャック３によって基板Ｗを高速回転させたときに（たとえば２５００ｒｐｍで基板Ｗを回転させたときに）、処理カップ６内に上昇気流が生じない量に設定されている。この実施形態では、カップ内排気ダクト３１、排気口３２、および吸引機構３３からなるカップ排気手段が構成されている。

第１カップ２１は、スピンチャック３による基板Ｗの回転軸線Ｃに関してほぼ回転対称な形状に形成されている。第１カップ２１は、スピンチャック３の周囲を取り囲んでいる。第１カップ２１は、図示しない支持部材によって排気桶２０内の一定位置で支持されている。第１カップ２１は、平面視円環状の底部３４と、この底部３４の内周縁部から上方に立ち上がる円筒状の内壁部３５と、底部３４の外周縁部から上方に立ち上がる円筒状の外壁部３６とを備えている。内壁部３５の上端部は、カバー部材１７に形成された環状溝１７ａに入り込んでいる。第１カップ２１は、断面Ｕ字状をなしており、基板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液溝３７を区画している。廃液溝３７に集められた処理液は、図示しない廃液機構に導かれる。

第２カップ２２は、スピンチャック３による基板Ｗの回転軸線Ｃに関してほぼ回転対称な形状に形成されている。第２カップ２２は、第１カップ２１の外側において、スピンチャック３の周囲を取り囲んでいる。第２カップ２２は、図示しない支持部材によって排気桶２０内の一定位置で支持されている。第２カップ２２は、平面視円環状の底部３８と、この底部３８の内周縁部から上方に立ち上がる円筒状の内壁部３９と、底部３８の外周縁部から上方に立ち上がる円筒状の外壁部４０とを備えている。第２カップ２２は、断面Ｕ字状をなしており、基板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４１を区画している。内側回収溝４１に集められた処理液は、図示しない第１回収機構に導かれる。

第１ガード２３は、スピンチャック３による基板Ｗの回転軸線Ｃに関してほぼ回転対称な形状に形成されている。第１ガード２３は、スピンチャック３の周囲を取り囲んでいる。第１ガード２３は、筒状の第１案内部２７と、この第１案内部２７に連結された円筒状の処理液分離壁４２とを備えている。
第１案内部２７は、スピンチャック３の周囲を取り囲む円筒状の下端部２７ａと、この下端部２７ａの上端から外方（基板Ｗの回転軸線Ｃから遠ざかる方向）に延びる筒状の厚肉部２７ｃと、厚肉部２７ｃの上面外周部から鉛直上方に延びる円筒状の中段部２７ｄと、中段部２７ｄの上端から内方（基板Ｗの回転軸線Ｃに近づく方向）に向かって斜め上方に延びる円環状の上端部２７ｂとを有している。処理液分離壁４２は、厚肉部２７ｃの外周部から鉛直下方に延びており、内側回収溝４１上に位置している。また、第１案内部２７の下端部２７ａは、廃液溝３７上に位置している。また、第１案内部２７の上端部２７ｂは、たとえば、内周端に至るまで一定の傾斜角度で緩やかに斜め上方に延びている。上端部２７ｂの内周端は、第１案内部２７の上端に相当する部分であり、たとえば、下方に凸となる凸形状にされている。

第２ガード２４は、スピンチャック３による基板Ｗの回転軸線Ｃに関してほぼ回転対称な形状に形成されている。第２ガード２４は、スピンチャック３の周囲を取り囲んでいる。第２ガード２４は、筒状の第２案内部２８と、カップ部４３とを備えている。
第２案内部２８は、第１ガード２３の周囲を取り囲む円筒状の下端部２８ａと、下端部２８ａの上端から内方に向かって斜め上方に延びる円環状の上端部２８ｂとを有している。下端部２８ａは、内側回収溝４１上に位置している。また、第２案内部２８の上端部２８ｂは、たとえば、内周端に至るまで、第１案内部２７の上端部２７ｂと等しい一定の傾斜角度で緩やかに斜め上方に延びている。上端部２８ｂの内周端は、第２案内部２８の上端に相当する部分であり、たとえば、下方に凸となる凸形状にされている。

一方、カップ部４３は、平面視円環状の底部４４と、この底部４４の内周縁部から上方に立ち上がる円筒状の内壁部４５と、底部４４の外周縁部から上方に立ち上がる円筒状の外壁部４６とを備えている。カップ部４３の内壁部４５は、第２案内部２８の上端部２８ｂの外周縁部に連結されている。また、カップ部４３は、断面Ｕ字状をなしており、基板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４７を区画している。外側回収溝４７に集められた処理液は、図示しない第２回収機構に導かれる。

第３ガード２５は、スピンチャック３による基板Ｗの回転軸線Ｃに関してほぼ回転対称な形状に形成されている。第３ガード２５は、スピンチャック３の周囲を取り囲んでいる。第３ガード２５は、筒状の第３案内部２９を有している。第３案内部２９は、第２ガード２４の周囲を取り囲む円筒状の下端部２９ａと、下端部２９ａの上端から内方に向かって斜め上方に延びる円環状の上端部２９ｂと、上端部２９ｂにおける外周よりの位置から鉛直下方に延びる垂下部２９ｃとからなる。第３案内部２９の垂下部２９ｃは、外側回収溝４７上に位置している。また、第３案内部２９の上端部２９ｂは、たとえば、内周端に至るまで、第１案内部２７の上端部２７ｂと等しい一定の傾斜角度で緩やかに斜め上方に延びている。上端部２９ｂの内周端は、第３案内部２９の上端に相当する部分であり、たとえば、下方に凸となる凸形状にされている。

第４ガード２６は、スピンチャック３による基板Ｗの回転軸線Ｃに関してほぼ回転対称な形状に形成されている。第４ガード２６は、スピンチャック３の周囲を取り囲んでいる。第４ガード２６は、筒状の第４案内部３０を有している。第４案内部３０は、第３ガード２５の周囲を取り囲む円筒状の下端部３０ａと、下端部３０ａの上端から内方に向かって斜め上方に延びる円環状の上端部３０ｂとからなる。第４案内部３０の上端部３０ｂは、たとえば、内周部に至るまで、第１案内部２７の上端部２７ｂと等しい一定の傾斜角度で緩やかに斜め上方に延びている。上端部３０ｂの内周部は、第４案内部３０の上端部に相当する部分であり、断面倒立Ｖ字状に形成されている。

このように、４つのガード２３〜２６には、それぞれ、筒状の案内部２７〜３０が設けられている。前述のように、４つの案内部２７〜３０の上端部２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂは、それぞれ、基板Ｗの回転軸線Ｃに近づく方向に向かって斜め上方に延びている。また、４つの上端部２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂの内径は、それぞれ、スピンベース１５の外径より大きな一定の大きさに揃えられている。この実施形態では、スピンベース１５の外径がスピンチャック３に保持される基板Ｗの外径よりも僅かに大きくされているので、各上端部２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂの内径は、スピンチャック３に保持される基板Ｗの外径よりやや大きな一定の大きさに揃えられている。

また、４つのガード２３〜２６は、４つの案内部２７〜３０が同軸になるように配置されている。４つの案内部２７〜３０の上端部２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂは、下から第１案内部２７、第２案内部２８、第３案内部２９、第４案内部３０の順番で上下方向に重なり合っている。また、４つの上端部２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂの内径が一定の大きさに揃えられているので、４つの上端部２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂの内周端は、基板Ｗの回転軸線Ｃを中心軸線とする同一の円筒面上で上下方向に間隔を隔てて配置されている。さらに、この実施形態では、各上端部２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂの傾斜角度が等しくされているので、４つの上端部２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂは、平行になっている。

また、図示はしないが、この基板処理装置１には、第１ガード２３を昇降させるための第１昇降機構と、第２ガード２４を昇降させるための第２昇降機構と、第３ガード２５を昇降させるための第３昇降機構と、第４ガード２６を昇降させるための第４昇降機構とが備えられている。４つのガード２３〜２６は、独立して昇降可能に設けられており、各昇降機構は、対応するガード２３〜２６を他のガード２３〜２６から独立して昇降させることができる。昇降機構としては、モータを駆動源とする昇降機構（たとえば、ボールねじ機構）やシリンダを駆動源とする昇降機構等が採用されている。

各昇降機構は、対応するガード２３〜２６を、当該ガード２３〜２６に設けられた案内部２７〜３０の上端がスピンチャック３による基板保持位置Ｐ１よりも上方に位置する上位置と、当該ガード２３〜２６に設けられた案内部２７〜３０の上端がスピンチャック３による基板保持位置Ｐ１よりも下方に位置する下位置との間で昇降させることができる。図１では、各ガード２３〜２６がそれぞれの下位置に配置された状態を示しており、図３では、各ガード２３〜２６がそれぞれの上位置に配置された状態を示している。各昇降機構は、対応するガード２３〜２６を上位置および下位置に移動させて当該位置で待機させることができ、さらに、上位置および下位置間の任意の位置に対応するガード２３〜２６を移動させて当該位置で待機させることができる。各昇降機構は、制御部１９によって制御されるようになっている。

次に、処理カップ６の状態について説明する。
制御部１９は、４つの昇降機構（図示せず）を制御することにより、処理カップ６を複数の状態に切り替えることができる。より具体的には、制御部１９は、各ガード２３〜２６がそれぞれの下位置に位置する原点状態（図１に示す状態）と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの周端面に第１案内部２７を対向させることができる第１状態（図３に示す状態）と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの周端面に第２案内部２８を対向させることができる第２状態と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの周端面に第３案内部２９を対向させることができる第３状態と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの周端面に第４案内部３０を対向させることができる第４状態（図４参照）とを含む複数の状態に処理カップ６を切り替えることができる。

制御部１９は、スピンチャック３によって基板Ｗを回転させながら当該基板Ｗに処理液を供給するときに、処理カップ６を第１状態にすることにより、基板Ｗの周囲に飛散する処理液を第１案内部２７によって受け止めて捕獲させることができる。そして、第１案内部２７に受け止められた処理液を第１案内部２７の内面に沿って流下させて、廃液溝３７に導くことができる。これにより、廃液溝３７に処理液を集めて、集めた処理液を廃液することができる。

また、制御部１９は、スピンチャック３によって基板Ｗを回転させながら当該基板Ｗに処理液を供給するときに、処理カップ６を第２状態にすることにより、基板Ｗの周囲に飛散する処理液を第２案内部２８によって受け止めて捕獲させることができる。そして、第２案内部２８に受け止められた処理液を第２案内部２８の内面に沿って流下させて、内側回収溝４１に導くことができる。これにより、内側回収溝４１に処理液を集めて、集めた処理液を回収することができる。

また、制御部１９は、スピンチャック３によって基板Ｗを回転させながら当該基板Ｗに処理液を供給するときに、処理カップ６を第３状態にすることにより、基板Ｗの周囲に飛散する処理液を第３案内部２９によって受け止めて捕獲させることができる。そして、第３案内部２９に受け止められた処理液を第３案内部２９の内面に沿って流下させて、外側回収溝４７に導くことができる。これにより、外側回収溝４７に処理液を集めて、集めた処理液を回収することができる。

また、制御部１９は、たとえば基板Ｗを乾燥させるときに（スピンチャック３によって基板Ｗを高速回転させて基板Ｗに付着している処理液を除去させるときに）、処理カップ６を第４状態にして、基板Ｗの周囲に飛散する処理液を第４案内部３０の内面によって受け止めさせることができる。そして、第４案内部３０に受け止められた処理液を第４案内部３０の内面に沿って流下させて、排気桶２０内に導くことができる。これにより、排気桶２０内に処理液を集めて、集めた処理液を廃液することができる。

図４は、処理室２内における雰囲気の流れについて説明するための部分断面図である。この図４では、処理カップ６が第４状態にされており、上面ノズル４の図示が省略されている。
ＦＦＵ１１から供給された清浄空気が吹出し口１２から吹き出されると、吹き出された清浄空気が、天井壁９と拡散板１３との間の空間に拡散する。そして、拡散した清浄空気が、各流通孔１４からほぼ均一な流量で鉛直下方に吐出される。したがって、拡散板１３の下面全域から清浄空気が鉛直下方に吐出される。これにより、清浄空気のダウンフロー（下降気流）が処理室２内の上方全域に形成される。また、拡散板１３の下面全域から清浄空気が吐出されるので、天井壁９と隔壁８との連結部の近傍（たとえば図４において一点鎖線Ｌ１で囲まれた空間）に雰囲気の滞留が発生することが抑制または防止される。さらに、清浄空気が流通孔１４を通ることで、清浄空気の流れ方向が鉛直下方になる。これにより、流れ方向が鉛直下方に整えられた、均一なダウンフローが処理室２内に形成される。

処理室２内に清浄空気のダウンフローが形成されることにより、処理室２内の雰囲気は、このダウンフローに乗って下方に移動する。そして、下方に移動してきた処理室２内の雰囲気は、直接的に処理カップ６内に入り込んだり、処理カップ６や仕切板７に当たった後に処理カップ６内に入り込んだりする。より具体的には、図４に示すように、処理カップ６が第４状態にされている場合には、下方に移動してきた処理室２内の雰囲気が、第４案内部３０の上端によって区画された開口（当該上端の内側の空間）や、処理カップ６の隙間（たとえば排気桶２０と第４案内部３０との間の径方向の隙間）を直接通って処理カップ６内に入り込む。また、第４案内部３０に当たった雰囲気は、流れ方向が変換された後に、ダウンフローに合流したり、処理カップ６内の排気に伴う吸引力によって吸引されたりして処理カップ６内に入り込む。さらに、仕切板７に当たった雰囲気は、仕切板７が処理カップ６に向かって下方に傾斜しているので、流れ方向が処理カップ６に向かう方向に変換されて、仕切板７の上面および排気桶２０の上面に沿って処理カップ６の方に向かって流れる。そして、仕切板７の上面および排気桶２０の上面に沿って流れる雰囲気が、ダウンフローに合流したり、処理カップ６内の排気に伴う吸引力によって吸引されたりして処理カップ６内に入り込む。仕切板７に当たった雰囲気は、隔壁８の内壁面８ａと仕切板７とのなす角度θ（図１参照）が鈍角にされているので、隔壁８と仕切板７との連結部の近傍（たとえば図４において二点鎖線Ｌ２で囲まれた空間）に雰囲気の滞留が発生することが抑制または防止されている。

このように、処理室２内の雰囲気は、清浄空気のダウンフローに乗って下方に導かれる。そして、下方に移動してきた雰囲気は、処理カップ６内に入り込んで、カップ内排気ダクト３１を通って処理カップ６から排気される。したがって、処理室２内の雰囲気は、カップ内排気ダクト３１を介して排気されながら清浄空気によって置換されていく。また、この実施形態では、仕切板７が処理カップ６の周囲において処理室２内を上下に仕切っており、雰囲気が置換される空間の体積が処理室２内全体の体積よりも小さくなっている。そのため、大排気量の吸引機構３３を用いなくても、雰囲気が置換されるべき空間の雰囲気を十分に置換することができる。また、処理液による処理や乾燥処理において発生した処理液の液滴や処理液のミストが処理カップ６の外に出たとしても、この処理液の液滴などは、雰囲気が十分に置換される空間に進入する。したがって、処理カップ６の外に出た処理液の液滴などが結晶化してパーティクルとなった場合でも、このパーティクルは、排気される雰囲気とともに処理室２内から除去される。これにより、基板Ｗの処理に悪影響が及ぶことを抑制または防止することができる。しかも、この実施形態では、処理室２内の上方の空間や、隔壁８と仕切板７との連結部の近傍に雰囲気の滞留が生じることが抑制または防止されているので、処理室２内の雰囲気を効率的に置換することができる。

図５は、処理室２内の雰囲気を清浄空気によって置換するシミュレーションの結果を示すグラフである。この図５におけるデータ１（この発明の実施例に係るデータ）は、第１実施形態に係る基板処理装置１に対応する。また、図５におけるデータ２（この発明の実施例に係るデータ）は、基板処理装置１から拡散板１３を除いた構成に対応する。また、図５におけるデータ３（比較例に係るデータ）は、基板処理装置１から拡散板１３および仕切板７を除いた構成に対応する。３つのデータは、処理室内に塩化水素（ＨＣｌ）の蒸気を充満させてから、処理カップ内の排気およびＦＦＵから処理室内への清浄空気の供給を３０ｓｅｃ間行ったときの処理室内における塩化水素の残留量をシミュレーションによって求めた結果を表している。

図５に示すように、第１実施形態に係る基板処理装置１を用いたときの塩化水素の残留量（データ１）は、ほぼ０Ｌであった。また、基板処理装置１から拡散板１３を除いた構成の基板処理装置を用いたときの塩化水素の残留量（データ２）は、約０．１Ｌであった。また、基板処理装置１から拡散板１３および仕切板７を除いた構成の基板処理装置を用いたときの塩化水素の残留量（データ３）は、約０．６Ｌであった。したがって、第１実施形態に係る基板処理装置１では、処理室２内の雰囲気がほぼ完全に置換されていることが分かる。また、基板処理装置１から拡散板１３を除いた構成の基板処理装置では、基板処理装置１より劣るももの、基板処理装置１から拡散板１３および仕切板７を除いた構成の基板処理装置に比べて、処理室内の雰囲気が十分に置換されている。

図６は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置１０１の概略構成を示す部分断面図である。この図６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等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
この第２実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、第１実施形態では、処理室２内における仕切板７の上方の空間と下方の空間とが完全に分離されていたのに対し、この第２実施形態では、仕切板７の上方の空間と下方の空間とが部分的に連通されていることにある。より具体的には、仕切板７の内周端７ｂと処理カップ６の外周面（排気桶２０の外周面）との間に隙間Ｇ１が設けられており、この隙間Ｇ１を介して仕切板７の上方の空間と下方の空間とが部分的に繋がっている。

また、カップ内排気ダクト３１（第１排気路）の下流側には、処理室２内の雰囲気を排気するための処理室内排気ダクト４８（第２排気路）が接続されている。処理室内排気ダクト４８は、カップ内排気ダクト３１からたとえば上方に延びており、その上端部に排気口４９が形成されている。排気口４９は、処理カップ６の周囲で、かつ、仕切板７よりも下方に位置している。また、排気口４９の大きさは、たとえば、排気桶２０に形成された排気口３２よりも小さくされている。

処理室２内における仕切板７の下方の空間に存在する雰囲気は、吸引機構３３によって排気される。より具体的には、仕切板７の下方の空間に存在する雰囲気は、吸引機構３３による吸引力によって、排気口４９、処理室内排気ダクト４８、およびカップ内排気ダクト３１をこの順番で通って排気される。排気口４９から雰囲気が吸引されることにより、仕切板７と処理カップ６との間の隙間Ｇ１からその上方の雰囲気が取り込まれつつ、仕切板７の下方の空間に存在する雰囲気が排気される。この実施形態では、カップ内排気ダクト３１、排気口３２、および吸引機構３３からなるカップ排気手段が構成されている。また、この実施形態では、処理室内排気ダクト４８、排気口４９、および吸引機構３３からなる処理室排気手段が構成されている。すなわち、吸引機構３３は、カップ排気手段および処理室排気手段によって共用されている。これにより、基板処理装置１０１の部品点数が削減され、基板処理装置１０１の部品コストが低減されている。

この第２実施形態によれば、仕切板７と処理カップ６との間に隙間Ｇ１が設けられているので、仕切板７に当たって処理カップ６の方へ導かれる雰囲気中にパーティクルが含まれる場合でも、仕切板７と処理カップ６との間の隙間Ｇ１からパーティクルを仕切板７の下方の空間に移動させることができる。したがって、処理カップ６内にパーティクルが入り込んで、スピンチャック３に保持された基板Ｗに付着することを抑制または防止することができる。これにより、パーティクルの付着による基板Ｗの汚染を抑制または防止することができる。また、仕切板７の下方の空間に存在する雰囲気が排気口４９を介して排気されるので、仕切板７の下方の空間にパーティクルが入り込んだ場合でも、このパーティクルを処理室２内から除去することができる。これにより、仕切板７の下方の空間から上方の空間にパーティクルが移動（逆流）して、逆流したパーティクルがスピンチャック３に保持された基板Ｗに付着することを抑制または防止することができる。

この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の第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、基板保持手段として、基板Ｗの周端面を挟持して保持する挟持式のチャック（スピンチャック３）を用いる場合について説明したが、基板保持手段としては、挟持式のチャックに限らず、たとえば、基板Ｗの下面（裏面）を吸引して保持するバキューム式のチャックであってもよい。

また、前述の第１および第２実施形態では、仕切板７が、外周端７ａから内周端７ｂにかけて、中心（仕切板７の内周により形成される円の中心）に向かう方向に沿ってたとえば一定の傾斜角度で傾斜している場合について説明したが、仕切板７の傾斜角度は、一定でなくてもよく、たとえば連続的または段階的に変化していてもよい。より具体的には、低くなるほど傾斜角度が小さくなるような曲面または球面であってもよいし、低くなるほど傾斜角度が小さくなるような屈曲面であってもよい。また、仕切板７は、部分的に傾斜していてもよい。

また、前述の第１および第２実施形態では、仕切板７が、処理カップ６に向かって一定の傾斜角度で下方に傾斜する姿勢で処理カップ６の周囲に配置されている場合について説明したが、これに限らない。たとえば図７に示すように、平板状の部材を仕切板１０７として用いて、この仕切板１０７を水平な姿勢で処理カップ６の周囲に配置してもよい。また、図８に示すように、仕切板７は、処理カップ６に向かって一定の傾斜角度で上方に傾斜する姿勢で処理カップ６の周囲に配置されていてもよい。さらに、図８に示すように、仕切板７の外周端７ａと隔壁８の内壁面８ａとの間に隙間Ｇ２が設けられていて、この隙間Ｇ２を介して仕切板７の上方の空間と下方の空間とが部分的に繋がっていてもよい。

また、前述の第１および第２実施形態では、天井壁９の一部に吹出し口１２が形成されており、ＦＦＵ１１から供給された清浄空気が天井壁９の一部から吹き出される場合について説明したが、これに限らない。具体的には、図９に示すように、天井壁９に代えて、処理室２全体（より具体的には、処理空間全体）を上方から覆うことができる吹出し口が設けられたＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１１１によって処理室２全体を上方から覆ってもよい。そして、このＦＦＵ１１１によって処理室２内に清浄空気を供給して、処理室２内の上方全域に清浄空気のダウンフローを形成してもよい。この図９に示す実施形態では、拡散板１３（たとえば図１参照）を用いることなく、処理室２内の上方全域に清浄空気のダウンフローを形成することができる。

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。

１ 基板処理装置
２ 処理室
３ スピンチャック
６ 処理カップ
７ 仕切板
７ａ 仕切板の外周端
８ａ 内壁面
９ 天井壁
１１ ＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）
１２ 吹出し口
１３ 拡散板
１４ 流通孔
３１ カップ内排気ダクト
３２ 排気口
３３ 吸引機構
４８ 処理室内排気ダクト
４９ 排気口
１０１ 基板処理装置
１０７ 仕切板
１１１ ＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）
Ｇ１ 隙間
Ｗ 基板
θ 角度

Claims (7)

1. 基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段の周囲を取り囲む有底筒状のカップと、
   前記基板保持手段およびカップを収容する処理室と、
   前記処理室内に気体を供給して、処理室内に下降気流を形成する気流形成手段と、
   前記カップ内の雰囲気を排気するカップ排気手段と、
   前記カップの周囲において前記処理室内を上下に仕切る仕切板とを含む、基板処理装置。
2. 前記仕切板は、前記カップに向かって下方に傾斜するものである、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記仕切板は、前記カップと前記仕切板との間に隙間が形成されるように設けられたものである、請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記カップの周囲で、かつ、前記仕切板よりも下方に配置された排気口を有し、当該排気口から前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記処理室は、前記カップの周囲に位置する鉛直な内壁面を有するものであり、
   前記内壁面には、前記仕切板の一端が連結されており、
   前記内壁面における前記仕切板の一端よりも上側の部分と前記仕切板の一端とのなす角度が鈍角にされている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 上下方向に気体を流通させる複数の流通孔が全域にわたって形成された拡散板をさらに含み、
   前記処理室は、前記気流形成手段から供給された気体が吹き出される吹出し口が形成された天井を有するものであり、
   前記拡散板は、前記天井全域を下方から覆うように前記天井から間隔をあけて設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記カップ排気手段は、排気された雰囲気を流通させる第１排気路を有するものであり、
   前記処理室排気手段は、排気された雰囲気を流通させる第２排気路を有するものであり、
   前記第１および第２排気路は、互いの下流側において合流されている、請求項４記載の基板処理装置。

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