JP2012231049A - 洗浄処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の洗浄機構を設けることなくカップの上面および周囲を洗浄することができる洗浄処理方法を提供する。
【解決手段】スピンベース２１を２５０ｒｐｍ〜３５０ｒｐｍ（第１の回転数）にて回転させつつ、スピンベース２１の周囲を取り囲む処理カップ４０の上端をスピンベース２１の保持面２１ａよりも低くして吐出ヘッド３１から保持面２１ａに洗浄液を供給する。そして、回転するスピンベース２１の保持面２１ａから飛散した洗浄液によって処理カップ４０の外側上面４３ｄを洗浄する。その後、スピンベース２１を第１の回転数よりも大きな３５０ｒｐｍ〜４５０ｒｐｍ（第２の回転数）にて回転させつつ、吐出ヘッド３１から保持面２１ａに洗浄液を供給し、回転する保持面２１ａから飛散した洗浄液によって処理カップ４０よりも外側の仕切板１５およびチャンバー１０の側壁１１を洗浄している。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に処理液を供給する基板処理装置の洗浄処理方法に関する。

従来より、基板の製造工程において、薬液を用いた薬液処理および純水を用いたリンス処理などの基板の表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理装置が使用されている。このような基板処理装置としては、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置と、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の装置とが用いられている。枚葉式の基板処理装置は、通常、回転する基板の表面に薬液を供給しての薬液処理、純水を供給しての純水リンス処理を行った後、基板を高速回転させて振り切り乾燥を行う。このような枚葉式の基板処理装置は、例えば特許文献１，２に開示されている。

特許文献１，２に開示される基板処理装置は、基板を略水平姿勢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ノズルと、スピンチャックの周囲を取り囲んで基板から飛散した処理液を受け止めるカップと、を備えている。特許文献２に開示の装置は、さらにこれらの構成要素を収容する処理室と、カップの周囲において処理室内を上下に仕切る仕切板と、を備えている。

特開２００８−９１７１７号公報 特開２０１０−１９２６８６号公報

特許文献１，２に開示されるような枚葉式の装置は、回転する基板に処理液を供給して表面処理を行うため、遠心力によって基板から処理液が飛散する。飛散した処理液の大半はスピンチャックを取り囲むカップによって回収されるのであるが、一部ミスト状となった処理液はカップの外壁面やカップの周囲にまで飛散して付着することがある。このようなカップ外に飛散した処理液が乾燥すると汚染源となるおそれがある。

このため、カップの外壁面やカップ周囲の部材に付着した処理液を適宜に洗浄する必要がある。このようなカップ外に付着した処理液を洗浄するための専用の機構、例えばカップ外に純水を供給するノズルや乾燥用の窒素ガスを噴出するノズルなどを基板処理用のノズルとは別途に設けることも考えられるが、小型化が要求されている基板処理装置にそのような専用機構を設けることは困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、専用の洗浄機構を設けることなくカップの上面および周囲を洗浄することができる洗浄処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板処理装置の洗浄処理方法において、保持すべき基板の下面と対向する保持面を有する基板保持手段を第１の回転数にて回転させつつ、前記基板保持手段の周囲を取り囲むカップの上端を前記基板保持手段よりも低くして洗浄液供給ノズルから前記保持面に洗浄液を供給し、回転する前記保持面から飛散した洗浄液によって前記カップの外側上面を洗浄するカップ上面洗浄工程と、前記基板保持手段を第１の回転数よりも大きな第２の回転数にて回転させつつ、前記洗浄液供給ノズルから前記保持面に洗浄液を供給し、回転する前記保持面から飛散した洗浄液によって前記カップの周囲のカップ外領域を洗浄するカップ外領域洗浄工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る洗浄処理方法において、前記カップ上面洗浄工程および前記カップ外領域洗浄工程では、洗浄液を供給する前記洗浄液供給ノズルを前記保持面の上方にて移動させることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る洗浄処理方法において、前記基板保持手段を第１の回転数よりも小さな第３の回転数にて回転させつつ、前記カップの上端を前記基板保持手段よりも高くして前記洗浄液供給ノズルから前記保持面に洗浄液を供給し、回転する前記保持面から飛散した洗浄液によって前記カップの内側を洗浄するカップ内側洗浄工程をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る洗浄処理方法において、前記カップには高さ方向に沿って複数の案内部が設けられ、前記カップ内側洗浄工程では、前記複数の案内部のそれぞれが前記基板保持手段と同じ高さとなるようにして前記複数の案内部のそれぞれを洗浄することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る洗浄処理方法において、前記基板保持手段を第２の回転数よりも大きな第４の回転数にて回転させることによって生じた気流により前記カップの外側上面および前記カップ外領域を乾燥する乾燥工程をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る洗浄処理方法において、前記乾燥工程では、ガス供給ノズルから少なくとも前記カップの外側上面にガスを吐出することを特徴とする。

請求項１から請求項６の発明によれば、基板保持手段を第１の回転数にて回転させつつ、保持面に洗浄液を供給し、飛散した洗浄液によってカップの外側上面を洗浄するとともに、基板保持手段をより大きな第２の回転数にて回転させつつ、保持面に洗浄液を供給し、飛散した洗浄液によってカップの周囲のカップ外領域を洗浄するため、基板に表面処理を行うための機構のみによってカップの外側上面およびカップ外領域を洗浄することができ、専用の洗浄機構を設けることなくカップの上面および周囲を洗浄することができる。

特に、請求項２の発明によれば、洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルを保持面の上方にて移動させるため、カップの上面および周囲の広い範囲にわたって良好な洗浄を行うことができる。

特に、請求項６の発明によれば、乾燥工程で基板保持手段の回転によって生じた気流に加えてカップの外側上面にガスを吐出するため、乾燥効率を高めることができる。

本発明に係る洗浄処理方法によって洗浄される対象となる基板処理装置の平面図である。 図１の基板処理装置の縦断面図である。 本発明に係る洗浄処理方法の手順を示すフローチャートである。 上面処理液ノズルの往復移動の様子を示す図である。 処理カップの外側上面の洗浄処理を示す図である。 仕切板およびチャンバー側壁の洗浄処理を示す図である。 外カップの内側の洗浄処理を示す図である。 中カップの内側の洗浄処理を示す図である。 内カップの内側の洗浄処理を示す図である。 乾燥処理を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る洗浄処理方法によって洗浄される対象となる基板処理装置１の平面図である。また、図２は、基板処理装置１の縦断面図である。この基板処理装置１は、半導体の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置であり、円形のシリコンの基板Ｗに薬液処理および純水を用いたリンス処理を行ってから乾燥処理を行う。なお、図１はスピンチャック２０に基板Ｗが保持されていない状態を示し、図２はスピンチャック２０に基板Ｗが保持されている状態を示している。

基板処理装置１は、チャンバー１０内に、主たる要素として基板Ｗを水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）に保持するスピンチャック２０と、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を供給するための上面処理液ノズル３０と、スピンチャック２０の周囲を取り囲む処理カップ４０と、を備える。また、チャンバー１０内における処理カップ４０の周囲には、チャンバー１０の内側空間を上下に仕切る仕切板１５が設けられている。なお、本明細書において、処理液は、薬液および純水の双方を含む総称である。

チャンバー１０は、鉛直方向に沿う側壁１１、側壁１１によって囲まれた空間の上側を閉塞する天井壁１２および下側を閉塞する床壁１３を備える。側壁１１、天井壁１２および床壁１３によって囲まれた空間が基板Ｗの処理空間となる。また、チャンバー１０の側壁１１の一部には、チャンバー１０に対して基板Ｗを搬出入するための搬出入口およびその搬出入口を開閉するシャッターが設けられている（いずれも図示省略）。

チャンバー１０の天井壁１２には、基板処理装置１が設置されているクリーンルーム内の空気をさらに清浄化してチャンバー１０内の処理空間に供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が取り付けられている。ファンフィルタユニット１４は、クリーンルーム内の空気を取り込んでチャンバー１０内に送り出すためのファンおよびフィルタ（例えばＨＥＰＡフィルタ）を備えており、チャンバー１０内の処理空間に清浄空気のダウンフローを形成する。ファンフィルタユニット１４から供給された清浄空気を均一に分散するために、多数の吹出し孔を穿設したパンチングプレートを天井壁１２の直下に設けるようにしても良い。

スピンチャック２０は、鉛直方向に沿って延びる回転軸２４の上端に水平姿勢で固定された円板形状のスピンベース２１と、スピンベース２１の下方に配置されて回転軸２４を回転させるスピンモータ２２と、スピンモータ２２の周囲を取り囲む筒状のカバー部材２３と、を備える。円板形状のスピンベース２１の外径は、スピンチャック２０に保持される円形の基板Ｗの径よりも若干大きい。よって、スピンベース２１は、保持すべき基板Ｗの下面の全面と対向する保持面２１ａを有している。

スピンベース２１の保持面２１ａの周縁部には複数（本実施形態では４個）のチャック部材２６が立設されている。複数のチャック部材２６は、円形の基板Ｗの外周円に対応する円周上に沿って均等な間隔をあけて（本実施形態のように４個のチャック部材２６であれば９０°間隔にて）配置されている。複数のチャック部材２６は、スピンベース２１内に収容された図示省略のリンク機構によって連動して駆動される。スピンチャック２０は、複数のチャック部材２６のそれぞれを基板Ｗの端縁に当接させて基板Ｗを挟持することにより、当該基板Ｗをスピンベース２１の上方で保持面２１ａに近接した水平姿勢にて保持することができるとともに（図２参照）、複数のチャック部材２６のそれぞれを基板Ｗの端縁から離間させて挟持を解除することができる。

スピンモータ２２を覆うカバー部材２３は、その下端がチャンバー１０の床壁１３に固定され、上端がスピンベース２１の直下にまで到達している。カバー部材２３の上端部には、カバー部材２３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２５が設けられている。複数のチャック部材２６による挟持によってスピンチャック２０が基板Ｗを保持した状態にて、スピンモータ２２が回転軸２４を回転させることにより、基板Ｗの中心を通る鉛直方向に沿った回転軸ＣＸまわりに基板Ｗを回転させることができる。なお、スピンモータ２２の駆動は制御部９によって制御される。

上面処理液ノズル３０は、ノズルアーム３２の先端に吐出ヘッド３１を取り付けて構成されている。ノズルアーム３２の基端側はノズル基台３３に固定して連結されている。ノズル基台３３は図示を省略するモータによって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。ノズル基台３３が回動することにより、上面処理液ノズル３０の吐出ヘッド３１はスピンチャック２０の上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動する。上面処理液ノズル３０には、複数種の処理液（少なくとも純水を含む）が供給されるように構成されている。処理位置にて上面処理液ノズル３０の吐出ヘッド３１から吐出された処理液はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に着液する。また、ノズル基台３３の回動によって、上面処理液ノズル３０はスピンベース２１の保持面２１ａの上方にて揺動可能とされている。

一方、回転軸２４の内側を挿通するようにして鉛直方向に沿って下面処理液ノズル２８が設けられている。下面処理液ノズル２８の上端開口は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面中央に対向する位置に形成されている。下面処理液ノズル２８にも複数種の処理液が供給されるように構成されている。下面処理液ノズル２８から吐出された処理液はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面に着液する。

また、基板処理装置１には、上面処理液ノズル３０とは別に二流体ノズル６０が設けられている。二流体ノズル６０は、純水などの洗浄液と加圧した気体とを混合して液滴を生成し、その液滴と気体との混合流体を基板Ｗに噴射する洗浄ノズルである。二流体ノズル６０は、ノズルアーム６２の先端に図示省略の液体ヘッドを取り付けるとともに、ノズルアーム６２から分岐するように設けられた支持部材に気体ヘッド６４を取り付けて構成されている。ノズルアーム６２の基端側はノズル基台６３に固定して連結されている。ノズル基台６３は図示を省略するモータによって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。ノズル基台６３が回動することにより、二流体ノズル６０はスピンチャック２０の上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動する。液体ヘッドには純水などの洗浄液が供給され、気体ヘッド６４には加圧された不活性ガス（本実施形態では窒素ガス（Ｎ₂））が供給される。処理位置にて二流体ノズル６０から噴出された洗浄液の混合流体はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に吹き付けられる。

スピンチャック２０を取り囲む処理カップ４０は、互いに独立して昇降可能な内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３を備えている。内カップ４１は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この内カップ４１は、平面視円環状の底部４４と、底部４４の内周縁から上方に立ち上がる円筒状の内壁部４５と、底部４４の外周縁から上方に立ち上がる円筒状の外壁部４６と、内壁部４５と外壁部４６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（スピンチャック２０に保持される基板Ｗの回転軸ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる第１案内部４７と、第１案内部４７と外壁部４６との間から上方に立ち上がる円筒状の中壁部４８とを一体的に備えている。

内壁部４５は、内カップ４１が最も上昇された状態で、カバー部材２３と鍔状部材２５との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている（図９参照）。中壁部４８は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中カップ４２の後述する第２案内部５２と処理液分離壁５３との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。

第１案内部４７は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４７ｂを有している。また、内壁部４５と第１案内部４７との間は、使用済みの処理液を集めて廃棄するための廃棄溝４９とされている。第１案内部４７と中壁部４８との間は、使用済みの処理液を集めて回収するための円環状の内側回収溝５０とされている。さらに、中壁部４８と外壁部４６との間は、内側回収溝５０とは種類の異なる処理液を集めて回収するための円環状の外側回収溝５１とされている。

廃棄溝４９には、この廃棄溝４９に集められた処理液を排出するとともに、廃棄溝４９内を強制的に排気するための図示省略の排気液機構が接続されている。排気液機構は、例えば、廃棄溝４９の周方向に沿って等間隔で４つ設けられている。また、内側回収溝５０および外側回収溝５１には、内側回収溝５０および外側回収溝５１にそれぞれ集められた処理液を基板処理装置１の外部に設けられた回収タンクに回収するための回収機構（いずれも図示省略）が接続されている。なお、内側回収溝５０および外側回収溝５１の底部は、水平方向に対して微少角度だけ傾斜しており、その最も低くなる位置に回収機構が接続されている。これにより、内側回収溝５０および外側回収溝５１に流れ込んだ処理液が円滑に回収される。

中カップ４２は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この中カップ４２は、第２案内部５２と、この第２案内部５２に連結された円筒状の処理液分離壁５３とを一体的に備えている。

第２案内部５２は、内カップ４１の第１案内部４７の外側において、第１案内部４７の下端部と同軸円筒状をなす下端部５２ａと、下端部５２ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部５２ｂと、上端部５２ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部５２ｃとを有している。下端部５２ａは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７と中壁部４８との間に適当な隙間を保って内側回収溝５０内に収容される。また、上端部５２ｂは、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂと上下方向に重なるように設けられ、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７の上端部４７ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。さらに、上端部５２ｂの先端を下方に折り返して形成される折返し部５２ｃは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、折返し部５２ｃが第１案内部４７の上端部４７ｂの先端と水平方向に重なるような長さとされている。

また、第２案内部５２の上端部５２ｂは、下方ほど肉厚が厚くなるように形成されており、処理液分離壁５３は上端部５２ｂの下端外周縁部から下方に延びるように設けられた円筒形状を有している。処理液分離壁５３は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中壁部４８と外カップ４３との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。

外カップ４３は、中カップ４２の第２案内部５２の外側において、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この外カップ４３は、第３案内部としての機能を有する。外カップ４３は、第２案内部５２の下端部５２ａと同軸円筒状をなす下端部４３ａと、下端部４３ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４３ｂと、上端部４３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部４３ｃとを有している。

下端部４３ａは、内カップ４１と外カップ４３とが最も近接した状態で、中カップ４２の処理液分離壁５３と内カップ４１の外壁部４６との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。また、上端部４３ｂは、中カップ４２の第２案内部５２と上下方向に重なるように設けられ、中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、第２案内部５２の上端部５２ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。さらに、上端部４３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部４３ｃは、中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、折返し部４３ｃが第２案内部５２の折返し部５２ｃと水平方向に重なるように形成されている。

また、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３は互いに独立して昇降可能とされている。すなわち、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３のそれぞれには個別に昇降機構（図示省略）が設けられており、それによって別個独立して昇降される。このような昇降機構としては、例えばボールネジ機構やエアシリンダなどの公知の種々の機構を採用することができる。

仕切板１５は、処理カップ４０の周囲においてチャンバー１０の内側空間を上下に仕切るように設けられている。仕切板１５は、処理カップ４０を取り囲む１枚の板状部材であっても良いし、複数の板状部材をつなぎ合わせたものであっても良い。また、仕切板１５には、厚さ方向に貫通する貫通孔や切り欠きが形成されていても良く、本実施形態では上面処理液ノズル３０および二流体ノズル６０のノズル基台３３，６３を支持するための支持軸を通すための貫通穴が形成されている。

仕切板１５の外周端はチャンバー１０の側壁１１に連結されている。また、仕切板１５の処理カップ４０を取り囲む端縁部は外カップ４３の外径よりも大きな径の円形形状となるように形成されている。よって、仕切板１５が外カップ４３の昇降の障害となることはない。

また、チャンバー１０の側壁１１の一部であって、床壁１３の近傍には排気ダクト１８が設けられている。排気ダクト１８は図示省略の排気機構に連通接続されている。ファンフィルタユニット１４から供給されてチャンバー１０内を流下した清浄空気のうち、処理カップ４０と仕切板１５と間を通過した空気は排気ダクト１８から装置外に排出される。

基板処理装置１に設けられた制御部９のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部９のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、基板処理装置１の各動作機構が制御部９に制御され、基板処理装置１における処理が進行する。

次に、上記の構成を有する基板処理装置１における動作について説明する。基板処理装置１における一般的な基板Ｗの処理手順の概略は、基板Ｗの表面に薬液を供給して所定の薬液処理を行った後、純水を供給して純水リンス処理を行い、その後基板Ｗを高速回転させて振り切り乾燥処理を行うというものである。基板Ｗの処理を行う際には、スピンチャック２０に基板Ｗを保持するとともに、処理カップ４０が昇降動作を行う。薬液処理を行うときには、例えば外カップ４３のみが上昇し、外カップ４３の上端部４３ｂと中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口が形成される（図７参照）。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、上面処理液ノズル３０および下面処理液ノズル２８から基板Ｗの上面および下面に薬液が供給される。供給された薬液は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Ｗの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの薬液処理が進行する。回転する基板Ｗの端縁部から飛散した薬液は外カップ４３の上端部４３ｂによって受け止められ、外カップ４３の内面を伝って流下し、外側回収溝５１に回収される。

また、純水リンス処理を行うときには、例えば、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが上昇し、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲が内カップ４１の第１案内部４７によって取り囲まれる（図９参照）。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、上面処理液ノズル３０および下面処理液ノズル２８から基板Ｗの上面および下面に純水が供給される。供給された純水は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Ｗの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの純水リンス処理が進行する。回転する基板Ｗの端縁部から飛散した純水は第１案内部４７の内壁を伝って流下し、廃棄溝４９から排出される。なお、純水を薬液とは別経路にて回収する場合には、中カップ４２および外カップ４３を上昇させ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂと内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口を形成するようにしても良い（図８参照）。

また、振り切り乾燥処理を行うときには、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが下降し、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂおよび外カップ４３の上端部４３ｂのいずれもがスピンチャック２０に保持された基板Ｗよりも下方に位置する。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに高速回転され、基板Ｗに付着していた水滴が遠心力によって振り切られ、乾燥処理が行われる。

このような処理液を基板Ｗに供給しての表面処理を行うときに、回転する基板Ｗから飛散した処理液の大半は処理カップ４０によって回収されるものの、一部はミスト状となって処理カップ４０の外部にまで飛散することがある。処理カップ４０の外部に飛散した処理液は処理カップ４０の外側上面や仕切板１５にまで到達して付着する。ここで処理カップ４０の外側上面とは、最も外側に位置する外カップ４３の上端部４３ｂの外側上面４３ｄである。処理カップ４０の外側上面４３ｄや仕切板１５の上面に付着した処理液が乾燥するとパーティクルなどを発生する汚染源となるおそれがある。

このため、本実施形態においては、以下のようにして処理カップ４０の外側上面４３ｄおよび仕切板１５の上面を洗浄している。図３は、本発明に係る洗浄処理方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態の洗浄処理は、基板処理装置１に基板Ｗが存在していない状態で行うものであり、例えば処理ロット間のタイミングにて行うのが好ましい。

まず、処理カップ４０の外側上面４３ｄの洗浄処理を行う（ステップＳ１）。基板処理装置１に基板Ｗが存在していないとき、すなわちスピンチャック２０が基板Ｗを保持していない状態にて、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが最も下方にまで下降する。これにより、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂおよび外カップ４３の上端部４３ｂのいずれもがスピンチャック２０のスピンベース２１の保持面２１ａよりも下方に位置することとなる（図２の状態）。この状態にてスピンモータ２２の駆動によってスピンチャック２０のスピンベース２１が回転軸ＣＸのまわりに回転する。ステップＳ１におけるスピンベース２１の回転数は２５０ｒｐｍ〜３５０ｒｐｍ（第１の回転数）であり、その値は制御部９によって制御されている。

スピンベース２１を２５０ｒｐｍ〜３５０ｒｐｍにて回転させつつ、処理カップ４０の上端（上端部４７ｂ、上端部５２ｂおよび上端部４３ｂ）をスピンベース２１の保持面２１ａよりも低くし、上面処理液ノズル３０のノズル基台３３がノズルアーム３２を回動させて吐出ヘッド３１をスピンベース２１の上方に移動させる。そして、回転するスピンベース２１の保持面２１ａに吐出ヘッド３１から洗浄液（本実施形態では純水）を供給する。

このときに、図４に示すように、制御部９の制御によってノズル基台３３がノズルアーム３２を揺動し、純水を供給する吐出ヘッド３１をスピンベース２１の上方で往復移動させる。この往復移動は、例えば円板形状のスピンベース２１の径方向に沿った一端側と他端側との間で吐出ヘッド３１を繰り返し移動させるようにすれば良い。また、往復移動は、吐出ヘッド３１を絶えず移動させる連続往復移動に限定されるものではなく、吐出ヘッド３１が上記一端側にて暫時停止した後に他端側に移動して暫時停止し、しかる後に再び一端側に移動して暫時停止することを繰り返す間欠往復移動であっても良い。

回転するスピンベース２１の保持面２１ａに純水を供給すると、遠心力によって保持面２１ａの端縁部から側方に向けて純水が飛散される。そして、スピンベース２１の保持面２１ａよりも処理カップ４０の上端の方が低いため、図５に示すように、回転する保持面２１ａから飛散した純水は処理カップ４０の外側上面４３ｄ（詳細には外カップ４３の外側上面４３ｄ）に降り注ぐこととなる。飛散した純水が降り注ぐことにより、処理カップ４０の外側上面４３ｄに付着していた処理液が洗い流されて外側上面４３ｄが洗浄される。

吐出ヘッド３１がスピンベース２１の径方向に沿った一端側の上方に位置しているときには、当該一端側に近い処理カップ４０の外側上面４３ｄに降り注ぐ純水の量が多くなってその領域の良好な洗浄が行われる。一方、吐出ヘッド３１がスピンベース２１の他端側の上方に位置しているときには、当該他端側に近い処理カップ４０の外側上面４３ｄに降り注ぐ純水の量が多くなり、その領域の良好な洗浄が行われる。このようにして、上面処理液ノズル３０の吐出ヘッド３１がスピンベース２１の上方で往復移動することにより、処理カップ４０の外側上面４３ｄの全体にわたって良好な洗浄が行われることとなる。

処理カップ４０の外側上面４３ｄの洗浄処理を行った後、仕切板１５およびチャンバー１０の側壁１１の洗浄処理を行う（ステップＳ２）。このときにも、基板Ｗを保持していないスピンチャック２０の周囲において内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが最も下方にまで下降した状態にて、スピンベース２１が回転軸ＣＸのまわりに回転する。ステップＳ２におけるスピンベース２１の回転数は３５０ｒｐｍ〜４５０ｒｐｍ（第２の回転数）であり、ステップＳ１における第１の回転数よりも大きい。すなわち、ステップＳ１からステップＳ２に移行するときには、制御部９がスピンベース２１の回転数のみを高くしているのである。

処理カップ４０の上端（上端部４７ｂ、上端部５２ｂおよび上端部４３ｂ）をスピンベース２１の保持面２１ａよりも低くした状態にて、スピンベース２１を３５０ｒｐｍ〜４５０ｒｐｍにて回転させつつ、吐出ヘッド３１から保持面２１ａに純水を供給する。このときには、上記ステップＳ１におけるのと同様に、純水を供給する吐出ヘッド３１をスピンベース２１の上方で往復移動させる。

回転するスピンベース２１の保持面２１ａに純水を供給すると、遠心力によって保持面２１ａの端縁部から側方に向けて純水が飛散される。このときに、スピンベース２１の保持面２１ａよりも処理カップ４０の上端の方が低く、またステップＳ１のカップ上面洗浄のときよりもスピンベース２１の回転数が大きいためにより強い遠心力が純水に作用する。その結果、図６に示すように、回転する保持面２１ａから飛散した純水はステップＳ１よりもさらに遠くの仕切板１５の上面およびチャンバー１０の側壁１１に降り注ぐこととなる。スピンベース２１から飛散した純水が降り注ぐことにより、仕切板１５の上面およびチャンバー１０の側壁１１が洗浄される。

また、ステップＳ１におけるカップ上面洗浄と同様に、吐出ヘッド３１がスピンベース２１の径方向に沿った一端側の上方に位置しているときには、当該一端側に近い仕切板１５および側壁１１に降り注ぐ純水の量が多くなる。一方、吐出ヘッド３１がスピンベース２１の他端側の上方に位置しているときには、当該他端側に近い仕切板１５および側壁１１に降り注ぐ純水の量が多くなる。このようにして、吐出ヘッド３１がスピンベース２１の上方で往復移動することにより、仕切板１５の上面およびチャンバー１０の側壁１１の全体にわたって良好な洗浄が行われることとなる。

次に、処理カップ４０の内側の洗浄処理を行う（ステップＳ３）。処理カップ４０は、互いに独立して昇降可能な内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３を備えており、これら内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の内側面が案内部として機能する。すなわち、処理カップ４０には高さ方向に沿って複数の案内部が設けられている。カップ内洗浄を行うときには、基板Ｗを保持していないスピンチャック２０の周囲において外カップ４３、中カップ４２および内カップ４１が順次に上昇する。そして、スピンモータ２２の駆動によってスピンチャック２０のスピンベース２１が回転軸ＣＸのまわりに回転する。ステップＳ３におけるスピンベース２１の回転数は１００ｒｐｍ〜２００ｒｐｍ（第３の回転数）であり、ステップＳ１における第１の回転数よりも小さい。

外カップ４３の内側を洗浄するときには、図７に示すように、外カップ４３のみが上昇する。これにより、外カップ４３の上端部４３ｂがスピンベース２１の保持面２１ａよりも高くなり、外カップ４３の上端部４３ｂと中カップ４２の上端部５２ｂとの間に、スピンベース２１の保持面２１ａの周囲を取り囲む開口が形成される。その結果、第３案内部として機能する外カップ４３がスピンベース２１の保持面２１ａと同じ高さにてその周囲を取り囲むこととなる。この状態にてスピンベース２１を１００ｒｐｍ〜２００ｒｐｍで回転させつつ、吐出ヘッド３１から保持面２１ａに純水を供給する。また、上記ステップＳ１，Ｓ２におけるのと同様に、純水を供給する吐出ヘッド３１をスピンベース２１の上方で往復移動させる。

スピンベース２１を回転させつつ、吐出ヘッド３１から保持面２１ａに純水を供給することにより、遠心力によって保持面２１ａの端縁部から外カップ４３の内側に向けて純水が飛散される。図７に示すように、スピンベース２１の保持面２１ａから飛散した純水は、外カップ４３の内側面と同時に中カップ４２の外側上面にも降り注ぐこととなる。これにより、外カップ４３の内側面および中カップ４２の外側上面が洗浄されることとなる。また、上記と同様に、吐出ヘッド３１がスピンベース２１の上方で往復移動することにより、外カップ４３の内側全体が良好に洗浄されることとなる。

また、中カップ４２の内側を洗浄するときには、図８に示すように、外カップ４３および中カップ４２が上昇する（内カップ４１のみが下降している）。これにより、外カップ４３の上端部４３ｂおよび中カップ４２の上端部５２ｂがスピンベース２１の保持面２１ａよりも高くなり、中カップ４２の上端部５２ｂと内カップ４１の上端部４７ｂとの間に、スピンベース２１の保持面２１ａの周囲を取り囲む開口が形成される。その結果、中カップ４２の第２案内部５２がスピンベース２１の保持面２１ａと同じ高さにてその周囲を取り囲むこととなる。この状態にてスピンベース２１を１００ｒｐｍ〜２００ｒｐｍで回転させつつ、吐出ヘッド３１から保持面２１ａに純水を供給する。また、上記と同様に、純水を供給する吐出ヘッド３１をスピンベース２１の上方で往復移動させる。

スピンベース２１を回転させつつ、吐出ヘッド３１から保持面２１ａに純水を供給することにより、遠心力によって保持面２１ａの端縁部から中カップ４２の内側に向けて純水が飛散される。図８に示すように、スピンベース２１の保持面２１ａから飛散した純水は、中カップ４２の内側面と同時に内カップ４１の外側上面にも降り注ぐこととなる。これにより、中カップ４２の内側面（第２案内部５２）および内カップ４１の外側上面が洗浄されることとなる。また、吐出ヘッド３１がスピンベース２１の上方で往復移動することにより、中カップ４２の内側全体が良好に洗浄されることとなる。

さらに、内カップ４１の内側を洗浄するときには、図９に示すように、外カップ４３、中カップ４２および内カップ４１の全てが上昇する。これにより、外カップ４３の上端部４３ｂ、中カップ４２の上端部５２ｂおよび内カップ４１の上端部４７ｂの全てがスピンベース２１の保持面２１ａよりも高くなり、内カップ４１の第１案内部４７がスピンベース２１の保持面２１ａと同じ高さにてその周囲を取り囲むこととなる。この状態にてスピンベース２１を１００ｒｐｍ〜２００ｒｐｍで回転させつつ、吐出ヘッド３１から保持面２１ａに純水を供給する。また、純水を供給する吐出ヘッド３１をスピンベース２１の上方で往復移動させる。

スピンベース２１を回転させつつ、吐出ヘッド３１から保持面２１ａに純水を供給することにより、遠心力によって保持面２１ａの端縁部から内カップ４１の内側に向けて純水が飛散される。図９に示すように、スピンベース２１の保持面２１ａから飛散した純水は、内カップ４１の内側面（第１案内部４７）に降り注ぐ。これにより、内カップ４１の内側面が洗浄されることとなる。また、吐出ヘッド３１がスピンベース２１の上方で往復移動することにより、内カップ４１の内側全体が良好に洗浄されることとなる。

このように、ステップＳ３では、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の内側面によって形成される３つの案内部のそれぞれがスピンベース２１の保持面２１ａと同じ高さとなるようにして各案内部を洗浄するようにしている。

以上のようにして処理カップ４０の内側の洗浄処理が終了した後、乾燥処理を行う（ステップＳ４）。乾燥処理を行うときには、ステップＳ１，Ｓ２と同様に、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが最も下方にまで下降し、処理カップ４０の上端（上端部４７ｂ、上端部５２ｂおよび上端部４３ｂ）がスピンベース２１の保持面２１ａよりも低くなる。また、上面処理液ノズル３０の吐出ヘッド３１は処理カップ４０よりも外側の待機位置にまで移動する。この状態にてスピンモータ２２の駆動によってスピンチャック２０のスピンベース２１が回転軸ＣＸのまわりに高速回転する。ステップＳ４の乾燥処理時におけるスピンベース２１の回転数は約２５００ｒｐｍ（第４の回転数）であり、ステップＳ２における第２の回転数よりも顕著に大きい。

図１０は、スピンベース２１の回転による乾燥処理を示す図である。保持面２１ａの周縁部に複数のチャック部材２６を設けたスピンベース２１が高速回転することにより、チャンバー１０内に渦状の気流が形成される。このスピンベース２１の回転にともなって生じた気流が吹き付けられることにより、処理カップ４０の外側上面４３ｄ、仕切板１５の上面およびチャンバー１０の側壁１１が乾燥される。

また、スピンベース２１の回転と併せて、二流体ノズル６０から処理カップ４０の外側上面４３ｄに不活性ガス（本実施形態では窒素ガス（Ｎ₂））の吹き付けを行う。このときには、二流体ノズル６０への液体の供給を行うことなく、気体ヘッド６４に不活性ガスを供給し、気体ヘッド６４から不活性ガスのみを吐出する。また、二流体ノズル６０のノズル基台６３がノズルアーム６２を揺動し、不活性ガスを噴出する気体ヘッド６４を処理カップ４０および仕切板１５の上方で移動させるようにしても良い。スピンベース２１の回転によって生じた気流に加えて、二流体ノズル６０から不活性ガスを吹き付けることにより、処理カップ４０の外側上面４３ｄおよび仕切板１５の乾燥効率を高めることができる。

本実施形態においては、スピンチャック２０のスピンベース２１を２５０ｒｐｍ〜３５０ｒｐｍ（第１の回転数）にて回転させつつ、スピンベース２１の周囲を取り囲む処理カップ４０の上端をスピンベース２１の保持面２１ａよりも低くして上面処理液ノズル３０から保持面２１ａに洗浄液を供給している。そして、回転するスピンベース２１の保持面２１ａから飛散した洗浄液によって処理カップ４０の外側上面４３ｄを洗浄している。

また、スピンベース２１を第１の回転数よりも大きな３５０ｒｐｍ〜４５０ｒｐｍ（第２の回転数）にて回転させつつ、上面処理液ノズル３０からスピンベース２１の保持面２１ａに洗浄液を供給し、回転する保持面２１ａから飛散した洗浄液によって処理カップ４０よりも外側の仕切板１５およびチャンバー１０の側壁１１を洗浄している。

スピンチャック２０、処理カップ４０、上面処理液ノズル３０などの基板処理装置１の要素は、いずれも本来は基板Ｗに対して表面処理を行うために使用するものであって、スピンチャック２０に基板Ｗを保持している状態で動作することを前提としたものである。すなわち、チャンバー１０内に設けられたこれらの各要素は基板Ｗ以外のものを洗浄することを目的として設けられたものではない。

本実施形態では、基板Ｗを保持していないスピンチャック２０を回転させつつ、スピンベース２１の保持面２１ａに上面処理液ノズル３０から洗浄液を供給し、回転するスピンベース２１から遠心力によって飛散した洗浄液により処理カップ４０の外側上面４３ｄ、仕切板１５およびチャンバー１０の側壁１１を洗浄している。すなわち、本実施形態のようにすれば、専用の洗浄機構を設けることなく、処理カップ４０の外側上面４３ｄおよび周囲を洗浄することができるのである。

また、本実施形態においては、制御部９の制御によってスピンベース２１の回転数を調整するだけで処理カップ４０の外側上面４３ｄの洗浄から処理カップ４０の周囲のカップ外領域の洗浄に移行することができる。よって、特別な専用機構を設けることなく、処理カップ４０の外側上面４３ｄおよび周囲を順次に洗浄することができる。また、ステップＳ３にて処理カップ４０の内側を洗浄するときにも、スピンベース２１の回転数を微調整することにより、上下に隣り合う２つのカップの内側面および外側面を順次に洗浄することができる。例えば、図７の状態にて、スピンベース２１の回転数を高くすることにより中カップ４２の外側上面の洗浄から外カップ４３の内側面の洗浄に移行することができ、同様に図８の状態にて、スピンベース２１の回転数を高くすることにより内カップ４１の外側上面の洗浄から中カップ４２の内側面の洗浄に移行することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は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、上記実施形態においては、ステップＳ１〜Ｓ３で使用する洗浄液を純水としていたが、これに限定されるものではなく、薬液を純水で希釈した液を洗浄液として用いるようにしても良い。

また、上記実施形態では、スピンベース２１の保持面２１ａに洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルとして上面処理液ノズル３０を用いていたが、これに代えて、ステップＳ１〜Ｓ３で二流体ノズル６０からスピンベース２１に洗浄液を供給するようにしても良い。なお、二流体ノズル６０も本来は基板Ｗに対して表面処理を行うためのものであって、基板Ｗ以外の要素を洗浄するために設けられているものではない。

また、ステップＳ２では、スピンベース２１の回転数を高くして仕切板１５およびチャンバー１０の側壁１１の洗浄処理を行っていたが、仕切板１５を設けていない場合であっても処理カップ４０と側壁１１との間に設けられた各種要素を洗浄することができる。すなわち、ステップＳ２では、回転するスピンベース２１の保持面２１ａから飛散した洗浄液によって処理カップ４０の周囲のカップ外領域を洗浄する形態であれば良い。

また、上記実施形態においては、処理カップ４０に互いに独立して昇降可能な内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３を備えていたが、３つのカップが一体に構成されて昇降するものであっても良い。３つのカップが高さ方向に沿って多段に一体に積層されている場合には、ステップＳ３でそれぞれのカップが順次にスピンベース２１の保持面２１ａを取り囲むように昇降移動するようにすれば良い。さらに、処理カップ４０はスピンベース２１を取り囲む１段のカップのみを備えるものであっても良い。

また、上記実施形態においては、二流体ノズル６０から処理カップ４０の外側上面４３ｄに窒素ガスを吹き付けていたが、これに代えて他の種類の不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ））を吹き付けるようにしても良いし、不活性ガス以外の気体（例えば、空気）を吹き付けるようにしても良い。

また、基板洗浄装置１によって処理対象となる基板は半導体基板に限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板であっても良い。

１ 基板処理装置
９ 制御部
１０ チャンバー
１１ 側壁
１５ 仕切板
２０ スピンチャック
２１ スピンベース
２１ａ 保持面
２２ スピンモータ
２６ チャック部材
２８ 下面処理液ノズル
３０ 上面処理液ノズル
３１ 吐出ヘッド
３２ ノズルアーム
３３ ノズル基台
４０ 処理カップ
４１ 内カップ
４２ 中カップ
４３ 外カップ
４３ｄ 外側上面
４７ 第１案内部
５２ 第２案内部
６０ 二流体ノズル
６４ 気体ヘッド

Claims (6)

1. 保持すべき基板の下面と対向する保持面を有する基板保持手段を第１の回転数にて回転させつつ、前記基板保持手段の周囲を取り囲むカップの上端を前記基板保持手段よりも低くして洗浄液供給ノズルから前記保持面に洗浄液を供給し、回転する前記保持面から飛散した洗浄液によって前記カップの外側上面を洗浄するカップ上面洗浄工程と、
   前記基板保持手段を第１の回転数よりも大きな第２の回転数にて回転させつつ、前記洗浄液供給ノズルから前記保持面に洗浄液を供給し、回転する前記保持面から飛散した洗浄液によって前記カップの周囲のカップ外領域を洗浄するカップ外領域洗浄工程と、
   を備えることを特徴とする洗浄処理方法。
2. 請求項１記載の洗浄処理方法において、
   前記カップ上面洗浄工程および前記カップ外領域洗浄工程では、洗浄液を供給する前記洗浄液供給ノズルを前記保持面の上方にて移動させることを特徴とする洗浄処理方法。
3. 請求項１または請求項２記載の洗浄処理方法において、
   前記基板保持手段を第１の回転数よりも小さな第３の回転数にて回転させつつ、前記カップの上端を前記基板保持手段よりも高くして前記洗浄液供給ノズルから前記保持面に洗浄液を供給し、回転する前記保持面から飛散した洗浄液によって前記カップの内側を洗浄するカップ内側洗浄工程をさらに備えることを特徴とする洗浄処理方法。
4. 請求項３記載の洗浄処理方法において、
   前記カップには高さ方向に沿って複数の案内部が設けられ、
   前記カップ内側洗浄工程では、前記複数の案内部のそれぞれが前記基板保持手段と同じ高さとなるようにして前記複数の案内部のそれぞれを洗浄することを特徴とする洗浄処理方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の洗浄処理方法において、
   前記基板保持手段を第２の回転数よりも大きな第４の回転数にて回転させることによって生じた気流により前記カップの外側上面および前記カップ外領域を乾燥する乾燥工程をさらに備えることを特徴とする洗浄処理方法。
6. 請求項５記載の洗浄処理方法において、
   前記乾燥工程では、ガス供給ノズルから少なくとも前記カップの外側上面にガスを吐出することを特徴とする洗浄処理方法。

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