JP2013187492A - 液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の撓みおよび破損を低ランニングコストで防止できる液処理装置を提供する。
【解決手段】本発明による液処理装置１０は、基板Ｗを水平に離間して下方より保持する回転自在な基板保持部２１と、基板保持部２１を回転駆動する回転駆動部２５と、を備えている。基板保持部２１に保持された基板Ｗの上方に、基板Ｗに向かって空気を供給する空気供給部８１が設けられている。空気供給路９０は、空気供給部８１から供給された空気を吸引する吸引口９１を有し、吸引口９１から吸引された空気を、基板保持部２１に保持された基板Ｗの下面と基板保持部２１との間に形成された基板下方空間９６に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板を水平に保持して液処理を行う液処理装置に関する。

半導体製品の製造プロセスやフラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）の製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウエハやガラス基板に処理液を供給して液処理を行うプロセスが多用されている。このようなプロセスとして、例えば、基板に付着したパーティクルやコンタミネーション等を除去する洗浄処理などがある。

洗浄処理を実施する液処理装置として、半導体ウエハ等の基板をスピンチャックに保持し、ウエハを水平に回転させた状態でウエハの表面に処理液（薬液、リンス液等）を供給して洗浄処理を行う枚葉式の回転洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２３２１０９号公報

しかしながら、ウエハを回転する際、ウエハの回転によってウエハの下面とスピンチャックとの間に形成された空間から空気がウエハＷの径方向周囲に排出され、当該空間の圧力が低下する。このことにより、ウエハが撓んだり破損したりするという問題がある。

これに対して、特許文献１に示す処理装置においては、ウエハの下面とスピンチャックとの間の空間にＮ２ガスを供給している。この場合、Ｎ２ガスを用いることによってランニングコストが増大するという問題がある。とりわけ、ウエハのサイズが大きい場合には、ウエハの下面の空間に供給されるＮ２ガスの供給量が増大し、これに応じてランニングコストがより一層増大する。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板の撓みおよび破損を低ランニングコストで防止できる液処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、基板を水平に離間して下方より保持する回転自在な基板保持部と、前記基板保持部を回転駆動する回転駆動部と、前記基板保持部に保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、前記基板保持部に保持された前記基板の上方に設けられ、当該基板に向かって空気を供給する空気供給部と、前記空気供給部から供給された空気を吸引する吸引口を有する空気供給路であって、前記吸引口から吸引された空気を、当該基板保持部に保持された当該基板の下面と当該基板保持部との間に形成された基板下方空間に供給する前記空気供給路と、を備えたことを特徴とする液処理装置液処理装置を提供する。

本発明の液処理装置によれば、基板の撓みおよび破損を低ランニングコストで防止できる。

図１は、本実施の形態による液処理装置を含む液処理システムを上方から見た平面図である。 図２は、図１の液処理システムにおける液処理装置の側面断面図である。 図３は、図２に示す液処理装置における基板保持部およびその周辺に位置する構成要素を示す縦断面図であって、昇降筒部材が下降位置に位置付けられた状態を示す縦断面図である。 図４は、ウエハが保持された基板保持部を示す平面図である。 図５は、図２に示す液処理装置における基板保持部およびその周辺に位置する構成要素を示す縦断面図であって、昇降筒部材が上昇位置に位置付けられた状態を示す縦断面図である。 図６は、回転駆動部の回転軸と昇降筒部材との連結部の詳細を示す図である。 図７は、本実施の形態による液処理方法のフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

まず、図１を用いて、本発明の実施の形態による液処理装置を含む液処理システムについて説明する。

図１に示すように、液処理システム１００は、外部から被処理基板としての半導体ウエハ等の基板（以下、ウエハＷという）を収容したキャリアを載置するための載置台１０１と、キャリアに収容されたウエハＷを取り出すための搬送アーム１０２と、搬送アーム１０２によって取り出されたウエハＷを載置するための棚ユニット１０３と、棚ユニット１０３に載置されたウエハＷを受け取り、当該ウエハＷを液処理装置１０内に搬送する搬送アーム１０４と、を備えている。図１に示すように、液処理システム１００には、複数（図１に示す態様では８個）の液処理装置１０が設けられている。

また、各液処理装置１０の側壁には、搬送アーム１０４により液処理チャンバ２０内へウエハＷを搬入したり液処理チャンバ２０からウエハＷを搬出したりするための開口１１が設けられている。この開口１１には、当該開口１１を開閉するためのシャッタ１２が設けられている。

次に、本実施の形態による液処理装置１０の概略的な構成について図２および図３を用いて説明する。

図２に示すように、本実施の形態による液処理装置１０は、ウエハＷが収容され、この収容されたウエハＷの液処理が行われる液処理チャンバ２０と、液処理チャンバ２０の上方に設けられ、当該液処理チャンバ２０内に清浄な空気をダウンフローとして供給するエアフード８０と、を備えている。

このうち液処理チャンバ２０内には、ウエハＷを水平に保持して回転させるための基板保持部２１が設けられている。基板保持部２１に保持されたウエハＷの径方向周囲にはリング状のドレインカップ４６（後述）が設けられている。このドレインカップ４６は、ウエハＷの液処理を行う際に当該ウエハＷに供給された後の処理液を回収して排出するために設けられている。

次に、液処理装置１０の各構成要素の詳細について図３乃至図６を用いて説明する。

図３に示すように、基板保持部２１は、ウエハＷを水平に離間して保持するチャックベース（保持ベース）２２と、チャックベース２２上に昇降自在に設けられたリフトベース２３と、リフトベース２３上に設けられ、ウエハＷの下面を支持する複数のリフトピン２４と、チャックベース２２に回動自在に設けられた３つのチャック部材３１（係合部材）と、を有している。

リフトベース２３は、後述するリフトロッド７１によって押し上げられて、チャックベース２２から離れて上昇する。すなわち、リフトベース２３は、チャックベース２２上に載置された下降位置と、この下降位置から上昇した上昇位置との間で昇降する。このうち、リフトベース２３が下降位置に位置付けられている場合、ウエハＷの周囲には、後述の回転カップ４５が位置付けられる（図３および図５参照）。また、図６に示すように、リフトベース２３が上昇位置に位置付けられている場合、ウエハＷは回転カップ４５よりも上方に位置付けられ、搬送アーム１０４（図１参照）によってウエハＷを搬入出する。なお、リフトピン２４は、周方向に等間隔で３つ設けられているが、図３においては、便宜上、２つのリフトピン２４のみを表示している。

チャック部材３１は、図４に示すように、ウエハＷの周方向に離間して配置されている。これら３つのチャック部材３１によって、ウエハＷは安定して保持される。なお、チャック部材３１は、ウエハＷの周方向に等間隔で配置されていることが好ましいが、ウエハＷを安定して保持可能であれば、等間隔に配置されることに限られない。

各チャック部材３１は、ウエハＷの周縁部に係合する係合位置と当該ウエハＷを開放する開放位置との間で回動（移動）する。すなわち、各チャック部材３１は、回動支点３１ａを中心に回動するようにチャックベース２２に取り付けられ、係合位置において、ウエハＷの側面に接触すると共にウエハＷの下面のうちの周縁側部分に接触してウエハＷに係合する。また、各チャック部材３１は、チャックベース２２の周縁部に形成された周縁貫通穴２２ａを介して上方に延びるように形成されている。なお、ウエハＷの周縁部にチャック部材３１を係合させてウエハＷを保持している間、ウエハＷはリフトピン２４からわずかに離間している。

このような基板保持部２１は、ウエハＷと共に回転するように構成されている。すなわち、液処理装置１０は、液処理チャンバ２０に固定されたフレーム１３と、このフレーム１３に取り付けられ、基板保持部２１を回転駆動する回転駆動部２５（例えば、回転モータ）と、を有している。回転駆動部２５は円筒状の回転軸２６を含み、この回転軸２６はチャックベース２２に連結されており、チャックベース２２は回転駆動部２５によって回転する。また、リフトベース２３は、チャックベース２２上に載置された下降位置に位置付けられている場合、チャックベース２２と回転方向で係合して、チャックベース２２と共に回転する。このようにして、基板保持部２１に保持されたウエハＷは、水平に回転するように構成されている。

図３に示すように、基板保持部２１に保持されたウエハＷの上方に、当該ウエハＷの上面に処理液を供給する上面側処理液ノズル３５が設けられている。この上面側処理液ノズル３５はノズル支持アーム３７によって支持されている。また、上面側処理液ノズル３５に処理液供給部３８が連結されている。処理液供給部３８は、酸性処理液（例えば、希フッ酸（ＤＨＦ）など）、アルカリ性処理液（例えば、アンモニア水と過酸化水素を混合したアンモニア過水（ＳＣ１）など）およびリンス処理液（例えば、純水など）を選択的に上面側処理液ノズル３５に供給するように構成されている。

ノズル支持アーム３７には、上面側処理液ノズル３５に隣接して上面側乾燥ガスノズル３６が設けられている。この上面側乾燥ガスノズル３６に乾燥ガス供給部３９が連結されている。乾燥ガス供給部３９は、乾燥ガス（例えば、Ｎ２ガスなどの不活性ガス）を上面側乾燥ガスノズル３６に供給するように構成されている。

また、チャックベース２２に保持されたウエハＷの下方に、当該ウエハＷの下面に処理液または乾燥ガスを選択的に供給する昇降軸部材４０が設けられている。すなわち、昇降軸部材４０は、基板保持部２１に保持されたウエハＷの下面に処理液を供給する下面側処理液供給管４１と、当該ウエハＷの下面に乾燥ガスを供給する下面側乾燥ガス供給管４２と、を有している。このうち下面側処理液供給管４１には、上述した処理液供給部３８が連結されており、酸性処理液、アルカリ性処理液およびリンス処理液が、上面側処理液ノズル３５と同期して選択的に供給される。下面側乾燥ガス供給管４２には、上述した乾燥ガス供給部３９が連結されており、乾燥ガスが、上面側乾燥ガスノズル３６と同期して供給される。

昇降軸部材４０は、リフトベース２３の中央部に設けられた貫通穴およびチャックベース２２の中央部に設けられた貫通穴を通って、ウエハＷの下面に近接した位置に延びている。このようにして、下面側処理液供給管４１および下面側乾燥ガス供給管４２から、ウエハＷの下面に処理液または乾燥ガスが供給される。また、昇降軸部材４０は、後述するように、リフトベース２３と連動して昇降するように構成されている。すなわち、リフトベース２３が、後述するリフトロッド７１によって押し上げられる際、昇降軸部材４０も上昇する。

昇降軸部材４０の上端には、ヘッド部材４３が設けられている。このヘッド部材４３は、後述する空気供給路９０としての昇降筒部材５０から送られてくる空気の流れる向きを、ウエハＷの径方向に変えて、ウエハＷとリフトベース２３との間に形成されたウエハ下方空間９６に空気を供給する。このヘッド部材４３とリフトベース２３とにより、後述する空気供給路９０の供給口９２が形成されている。

基板保持部２１に保持されたウエハＷの径方向周囲には、リング状の回転カップ４５が配設されている。この回転カップ４５は、図示しない接続部により、チャックベース２２と一体的に回転する。また、回転カップ４５は、基板保持部２１により支持されたウエハＷを側方から囲っている。このため、回転カップ４５は、ウエハＷの液処理を行う際に、ウエハＷから側方に飛散した処理液を受けることができる。また、回転カップ４５は、上方に開口する回転カップ開口部４５ａを有しており、ウエハＷの搬入出の際に、ウエハＷは、リフトベース２３と共に回転カップ開口部４５ａを通って昇降する。

また、回転カップ４５の径方向周囲には、リング状のドレインカップ（回収カップ）４６が設けられている。このドレインカップ４６は、基板保持部２１の側方（より具体的には回転カップ４５の側方）に設けられており、ウエハＷから側方に飛散した処理液を回収する。すなわち、回転カップ４５とチャックベース２２との間の隙間から側方に飛散した処理液が、ドレインカップ４６によって回収される。なお、ドレインカップ４６は、液処理チャンバ２０内において、回転することなく、その位置が固定されている。

ドレインカップ４６の下方には、液処理チャンバ２０内の雰囲気を排出する排出部４７が設けられている。具体的には、液処理チャンバ２０内の雰囲気と共に、ドレインカップ４６により回収された処理液が、排出部４７にて排出される。排出部４７には気液分離部（図示せず）が接続されており、排出部４７から排出された処理液およびガスが分離されて排液および排気が行われる。

次に、チャック部材３１を係合位置と開放位置との間で回動させる機構について説明する。

昇降筒部材５０は、下降位置と、下降位置より上方に位置する上昇位置とに位置付けられる。ここで、図３は、昇降筒部材５０が下降位置に位置付けられている状態を示し、図５は、昇降筒部材５０が上昇位置に位置付けられている状態を示している。

すなわち、昇降筒部材５０は、チャック部材３１を係合位置に回動させる下降位置と、チャック部材３１を開放位置に回動させる上昇位置との間で昇降する。また、昇降筒部材５０は、その外周面に設けられた、被当接部５１を有している。被当接部５１は、昇降筒部材５０の外周面に対して凹状に形成されている。なお、本実施の形態においては、凹状の被当接部５１は、昇降筒部材５０の上端まで延びており、図３においては段付状に示されている。

一方、図３に示すように、各チャック部材３１に、昇降筒部材５０の外周面に当接した当接部５５が連結されている。当接部５５が被当接部５１に当接している場合、チャック部材３１は係合位置に回動する。詳細には、チャック部材３１にリンク部材５７の一端がリンクピン３１ｂにて結合されている。このリンクピン３１ｂは、チャック部材３１の回動支点３１ａの上方に配置されている。リンク部材５７の他端には、上述した当接部５５が連結されている。また、リンク部材５７は、後に詳述するように、バネ部材５８（図４参照）の付勢力によって、昇降筒部材５０の側に付勢されている。さらに、当接部５５は、昇降筒部材５０の外周面において昇降方向に転動自在な円筒状のローラ５５ａを含んでいる。このような構成により、昇降筒部材５０の外周面に当接している当接部５５が、昇降筒部材５０の昇降によって凹状の被当接部５１に進出して当接した場合、リンク部材５７およびリンクピン３１ｂが昇降筒部材５０の側に移動して、チャック部材３１が回動支点３１ａを中心に（図３における時計方向に）回動して、係合位置に位置付けられる。

図４に示すように、ローラ５５ａは、圧縮バネとして機能するバネ部材（付勢力付与機構）５８によって昇降筒部材５０の側に付勢されている。すなわち、バネ部材５８の一端は、リンク部材５７に固定されたリンク側端部５７ａに連結され、他端は、チャックベース２２に固定されたベース側端部２２ｂに連結されている。このようにして、バネ部材５８は、リンク部材５７を介してローラ５５ａを昇降筒部材５０の側に付勢している。このことにより、各チャック部材３１は、係合位置の側にそれぞれ付勢され、ウエハＷを保持する。

なお、図４に示すように、本実施の形態においては、各リンク部材５７には、一対のバネ部材５８が連結されており、これら一対のバネ部材５８の間にリンク部材５７が介在されている。このようにして、当接部５５およびリンク部材５７の移動をスムーズにし、チャック部材３１の回動をスムーズにしている。

このバネ部材５８の付勢力によって、昇降筒部材５０が下降位置に位置付けられている場合、図３に示すように、ローラ５５ａが被当接部５１に進出し、３つのチャック部材３１が係合位置に位置付けられてウエハＷを保持する。また、昇降筒部材５０が上昇位置に位置付けられている場合、図５に示すように、ローラ５５ａは、昇降筒部材５０の外周面に乗り上げ、チャック部材３１は開放位置に位置付けられる。

昇降筒部材５０は、昇降シリンダ（昇降駆動部）６０によって昇降するように構成されている。すなわち、昇降シリンダ５０は、図３に示すように、フレーム１３に固定された昇降シリンダ６０に、昇降連結部材６１を介して連結されており、昇降連結部材６１を介して昇降する。また、上述した昇降軸部材４０は、円筒状の昇降筒部材５０の内側を通って延びており、昇降筒部材５０は、昇降軸部材４０に対しても昇降自在に構成されている。

昇降筒部材５０には、回転駆動部２５の回転軸２６が連結されている。具体的には、図６に示すように、回転軸２６の下端部に回転軸フランジ６５が固定され、この回転軸フランジ６５から複数の嵌合ピン６６が下方に延びている。昇降筒部材５０には昇降筒フランジ６７が固定され、この昇降筒フランジ６７に、嵌合ピン６６が摺動自在に嵌合する嵌合穴６８が設けられている。各嵌合ピン６６が昇降筒フランジ６７の嵌合穴６８に嵌合することにより、昇降筒部材５０は回転軸２６と共に回転し、各嵌合ピン６６が対応する嵌合穴６８内を摺動することにより、昇降筒部材５０は回転軸２６に対して昇降する。このようにして、昇降筒部材５０は、回転軸２６を介して基板保持部２１と共に回転駆動すると共に回転軸２６に昇降自在に連結されている。また、昇降連結部材６１は、ベアリング６２を用いて昇降筒部材５０に連結されており、昇降筒部材５０と共に回転することはなく、昇降筒部材５０は昇降連結部材６１に対して回転自由になっている。

昇降連結部材６１には昇降ガイド部材６３が設けられている。この昇降ガイド部材６３は、フレーム１３に固定されたガイドレール１４に案内されて当該ガイドレール１４に沿って昇降する。このことにより、昇降筒部材５０は、鉛直方向にスムーズに昇降できる。

次に、リフトベース２３を押し上げる機構について説明する。

リフトベース２３は、フレーム１３に固定されたリフトシリンダ（リフト駆動部）７０によって昇降するように構成されている。すなわち、リフトシリンダ７０によってリフトロッド７１が押し上げられて、リフトベース２３がチャックベース２２から離れて上昇する。このリフトロッド７１は、リフトシリンダ７０にリフト連結部材７２を介して連結されている。より具体的には、リフトロッド７１の下端はリフト連結部材７２に固定され、リフトロッド７１の上端はリフトベース２３の下面に当接自在になっている。すなわち、リフトベース２３が下降位置に位置付けられている場合、リフトロッド７１の上端は、リフトベース２３の下面から離間しているが、リフトベース２３をチャックベース２２から上昇させる際にリフトベース２３の下面に当接する。また、リフトロッド７１は、チャックベース２２に設けられた貫通穴を通って上方に延びている。このようにして、リフトシリンダ７０は、リフトロッド７１を介して、リフトベース２３をチャックベース２２から上昇させる。

また、リフト連結部材７２は、後述する空気供給路９０の昇降供給管９４に連結され、この昇降供給管９４には昇降軸部材４０が固定されている。このようにして、リフトシリンダ７０は、リフトベース２３を上昇させる際、リフト連結部材７２および昇降供給管９４を介して昇降軸部材４０を、その上端部に設けられたヘッド部材４３と共に上昇させる。なお、昇降供給管９４と昇降筒部材５０とは、互いに昇降自由になっている。すなわち、昇降筒部材５０の内面に、昇降供給管９４の外面が摺動自在に嵌合している。このことにより、昇降筒部材５０は、昇降供給管９４に対して昇降自由かつ回転自由に構成されている。

なお、リフト連結部材７２には、リフトガイド部材７３が設けられている。このリフトガイド部材７３は、上述したガイドレール１４に案内されて当該ガイドレール１４に沿って昇降する。このことにより、リフトロッド７１とリフトベース２３が鉛直方向にスムーズに昇降できる。

次に、図２を用いて、エアフード８０について説明する。

エアフード８０には、基板保持部２１に保持されたウエハＷの上方に設けられ、ウエハＷに向かって空気を送り込む（供給する）ファン（空気供給部）８１が設けられている。また、エアフード８０内において、ファン８１の下方にフィルタ部材８２が設けられている。このフィルタ部材８２は、ファン８１から送り込まれた空気から塵埃などを取り除いて空気を清浄化する。フィルタ部材８２には、ＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air Filter）を用いることが好適である。また、フィルタ部材８２の下方には、整流部材８３が離間して設けられている。この整流部材８３は、フィルタ部材８２により清浄化された空気を整流して、ウエハＷへのダウンフローを形成する。整流部材８３には、複数の開口８３ａを有するパンチング板を用いることが好適である。

次に、ウエハＷとリフトベース２３との間に形成されたウエハ下方空間９６に空気を供給する空気供給路９０について説明する。

図２に示すように、基板保持部２１に保持されたウエハＷの下面とリフトベース２３との間に形成されたウエハ下方空間９６に、ファン８１から供給された空気を吸引して供給する空気供給路９０が設けられている。ウエハＷが回転している間、遠心力によってウエハ下方空間９６の圧力が低下して負圧になることから、このウエハ下方空間９６の圧力と吸引口９１（後述）における圧力との差によって、ファン８１から供給された空気が、空気供給路９０によって吸引されてウエハ下方空間９６に供給される。

本実施の形態においては、空気供給路９０は、フィルタ部材８２と整流部材８３との間に形成された空気供給空間９５の空気を吸引するように構成されている。すなわち、空気供給路９０は、空気供給空間９５に配置され、空気供給空間９５の空気を吸引する吸引口９１と、ウエハ下方空間９６に配置され、吸引口９１から吸引された空気をウエハ下方空間９６に供給する供給口９２と、を有している。また、吸引口９１は、平面視で（図２において、ウエハＷを上方から見た場合）、ドレインカップ４６の外側に配置されている。

また、本実施の形態においては、図２および図３に示すように、空気供給路９０は、一端に吸引口９１が設けられたチャンバ側供給管９３と、チャンバ側供給管９３に連結された昇降自在な上述の昇降供給管９４と、円筒状の回転軸２６の内側を通る円筒状の昇降筒部材５０（貫通供給管）と、昇降軸部材４０の上端に設けられたヘッド部材４３とにより主に構成されている。すなわち、吸引口９１から吸引された空気は、チャンバ側供給管９３、昇降供給管９４および昇降筒部材５０を通って供給口９２に送られる。なお、チャンバ側供給管９３は、昇降供給管９４の昇降に追従できるように柔軟性を有している。

チャンバ側供給管９３は、空気供給空間９５から、液処理チャンバ２０の内部を通って当該液処理チャンバ２０の外部に抜けるように形成されている。そして、チャンバ側供給管９３のうちエアフード８０内の部分および液処理チャンバ２０内の部分は、平面視で、ドレインカップ４６の外側に配置されている。このようにして、ドレインカップ４６の上方の領域には、チャンバ側供給管９３が配置されることを防止し、ドレインカップ４６で囲まれる領域に供給される清浄な空気のダウンフローが乱れることを防止している。

上述したように、昇降供給管９４の内側および昇降筒部材５０の内側には、ウエハＷの下面に処理液を供給する下面側処理液供給管４１を有する昇降軸部材４０が設けられている。昇降供給管９４の内面および昇降筒部材５０の内面と昇降軸部材４０の外面との間に形成された空間が供給される空気の流路となっている。

図３に示すように、昇降筒部材５０の内面には、昇降筒部材５０の内側を通る空気に旋回流を発生させる羽根（旋回流発生機構）９７が設けられている。昇降筒部材５０はウエハＷと共に回転するため、ウエハＷが回転している間、羽根９７は回転する。このことにより、昇降筒部材５０の内側を通る空気に旋回流を発生させ、ウエハ下方空間９６に強制的に空気を送り込むことができ、ウエハ下方空間９６に供給される空気の流量を増大させることができる。このため、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することを抑制することができる。とりわけ、ウエハＷの回転数が増大するにつれて、遠心力によってウエハ下方空間９６の圧力が低下する傾向にあるが、ウエハＷの回転数に応じて旋回流を強めてウエハ下方空間９６に供給される空気の流量を強制的に増大させることができ、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することをより一層抑制できる。

また、空気供給路９０の供給口９２は、昇降軸部材４０の上端に設けられたヘッド部材４３とリフトベース２３とにより形成されている。このヘッド部材４３により、昇降筒部材５０から送られてくる空気の流れる向きを、ウエハＷの径方向に変えてウエハ下方空間９６に空気を供給する。

昇降供給管９４は、上述したように、リフト連結部材７２に連結されており、リフトシリンダ７０によって昇降する。また、昇降供給管９４は、上述したように、昇降筒部材５０に対して昇降自由になっている。このようにして、昇降供給管９４は、リフトベース２３と共に昇降する。

また、空気供給路９０の吸引口９１の流路断面積は、供給口９２の流路断面積（とりわけ供給口９２における最小流路断面積）と同一となっている。このことにより、圧力損失による空気の流量の低下を防止することができると共に、吸引口９１の周囲の雰囲気の流れが乱れることを抑制することができる。なお、同一とは、厳密な意味での同一という意味に限られることはなく、同一とみなすことができる程度の製造誤差等を含む意味として用いている。

また、図２に示すように、液処理装置１０は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）２００を有している。コントローラ２００は、液処理装置１０の全ての機能部品（例えば、基板保持部２１、回転駆動部２５、昇降シリンダ６０、リフトシリンダ７０、ファン８１等）の動作を制御する。コントローラ２００は、ハードウエアとして例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラムおよび処理レシピ等）とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。このような記憶媒体が図２において参照符号２０１で示されている。プロセッサ２０２は必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体２０１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ２００の制御の下で液処理装置１０の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。コントローラ２００は、図１に示す液処理システム１００全体を制御するシステムコントローラであってもよい。

次に、上述した液処理装置１０を用いたウエハＷの洗浄処理方法について、図７を用いて説明する。以下に示す洗浄処理の一連の工程は、コントローラ２００が液処理装置１０の各機能部品の動作を制御することにより行われる。

まず、液処理チャンバ２１内の基板保持部２１にウエハＷが保持される（ステップＳ１）。

この場合、まず、リフトシリンダ７０によって、リフトロッド７１を介してリフトベース２３が上昇位置に上昇する。このことにより、リフトベース２３が、回転カップ４５およびドレインカップ４６よりも上方に位置付けられる。この場合、リフトベース２３と共に昇降供給管９４および昇降軸部材４０が上昇し、昇降筒部材５０が上昇位置に上昇する。また、液処理チャンバ２０の開口１１（図１参照）に設けられたシャッタ１２が開けられる。

続いて、液処理装置１０の外部から、ウエハＷが搬送アーム１０４により開口１１を通って液処理チャンバ２０内に搬入される。搬入されたウエハＷは、リフトベース２３上のリフトピン２４に移載される。リフトピン２４にウエハＷが載置された後、搬送アーム１０４はチャンバ２０から退避する。

次いで、ファン８１から空気の供給が開始される（ステップＳ２）。このことにより、エアフード８０から液処理チャンバ２０内に清浄化された空気がダウンフローで供給される。すなわち、ファン８１から送り込まれた空気が、フィルタ部材８２によって清浄化されて、整流部材８３によってダウンフローとしてウエハＷに向けて供給される。この供給された空気が排出部４７で排気されることにより、液処理チャンバ２０内の雰囲気の置換が行われる。なお、以下に示す各工程においても、エアフード８０から清浄化された空気の供給が続けられ、液処理チャンバ２０内に、酸性処理液のミスト、またはアルカリ性処理液のミストが滞留することを防止している。

次に、リフトシリンダ７０によって、リフトベース２３を下降位置に下降する。このことにより、リフトベース２３がチャックベース２２に載置される。その後、リフトシリンダ７０が駆動され続けて、リフトロッド７１およびリフト連結部材７２が更に下降する。このことにより、リフトロッド７１の上端がリフトベース２３の下面から離間する。

リフトベース２３が下降する際、昇降シリンダ６０によって昇降筒部材５０は下降位置に下降する。この際、チャック部材３１に連結されたローラ５５ａが、バネ部材５８の付勢力によって昇降筒部材５０の凹状の被当接部５１に進出して当接する。このことにより、チャック部材３１が開放位置から係合位置に回動してウエハＷの周縁部にそれぞれ係合し、ウエハＷがリフトピン２４からチャック部材３１に受け渡される。

基板保持部２１のチャック部材３１にウエハＷが保持された後、回転駆動部２５によって、基板保持部２１のチャックベース２２の回転を開始し（ステップＳ３）、ウエハＷの回転速度が所定の回転速度となるまで加速される。このようにして、３つのチャック部材３１により保持されているウエハＷが所定の回転速度で回転する。この際、チャックベース２２は、回転軸２６を介して回転駆動部２５により回転駆動され、チャックベース２２上に載置されているリフトベース２３も回転し、回転軸２６に連結されている昇降筒部材５０も同期して回転する。

ウエハＷを保持した基板保持部２１が回転すると、遠心力によりウエハＷの下面とリフトベース２３との間に形成されたウエハ下方空間９６から空気がウエハＷの径方向周囲に排出され、当該ウエハ下方空間９６の圧力が低下する。このため、空気供給路９０の吸引口９１において、エアフード８０内のフィルタ部材８２と整流部材８３との間に形成された空気供給空間９５から清浄化された空気が、必要量吸引される。吸引された空気は、チャンバ側供給管９３、昇降供給管９４および昇降筒部材５０を通って供給口９２に流れ、当該供給口９２からウエハ下方空間９６に供給される。このようにして、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することが抑制される。とりわけ、本実施の形態によれば、昇降筒部材５０の内面に羽根９７が設けられていることから、ウエハＷの回転数に応じてウエハ下方空間９６に供給される空気の流量を強制的に増大させることができ、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することをより一層抑制することができる。なお、ウエハ下方空間９６の圧力は、過剰に低下していなければよく、ウエハＷが撓んだり破損したりしない程度に微負圧になっていることが好ましい。このことにより、回転しているウエハＷをウエハ下方空間９６の側に引き寄せることができ、チャック部材３１によって安定して保持することができる。また、以下に示す各工程においても、ウエハＷが回転している間、ウエハＷの回転数に応じて、空気供給路９０によってウエハ下方空間９６に清浄化された空気の供給が続けられる。

ウエハＷの回転速度が所定の回転速度に達した後、ウエハＷの酸性処理（酸性処理液による液処理を、便宜上、酸性処理として記す）が行われる（ステップＳ４）。すなわち、ウエハＷが所定の回転速度で回転した状態で、処理液供給部３８から上面側処理液ノズル３５および下面側処理液供給管４１に酸性処理液が送られて、上面側処理液ノズル３５からウエハＷの上面に酸性処理液が供給されると共に、下面側処理液供給管４１から当該ウエハＷの下面に酸性処理液が供給され、ウエハＷが酸性処理される。ウエハＷの上面および下面に供給された酸性処理液は、ウエハＷの回転により生じる遠心力によってウエハＷの径方向周囲に飛散し、回転カップ４５によって受けられる。回転カップ４５によって受けられた酸性処理液は、回転カップ４５とチャックベース２２との間の隙間を通って径方向周囲に流れ、ドレインカップ４６によって回収される。回収された酸性処理液は、液処理チャンバ２０内の雰囲気と共に排出部４７に送られて排出される。

ウエハＷの酸性処理が終了した後、ウエハＷはリンス処理される（ステップＳ５）。この場合、処理液供給部３８から上面側処理液ノズル３５および下面側処理液供給管４１に純水が送られて、上面側処理液ノズル３５からウエハＷの上面に純水が供給されると共に、下面側処理液供給管４１からウエハＷの下面に純水が供給される。

ウエハＷのリンス処理が終了した後、ウエハＷはアルカリ性処理（アルカリ性処理液による液処理を、便宜上、アルカリ性処理として記す）される（ステップＳ６）。この場合、処理液供給部３８から酸性処理と同様にして、上面側処理液ノズル３５を介してウエハＷの上面にアルカリ性処理液が供給されると共に、下面側処理液供給管４１を介してウエハＷの下面にアルカリ性処理液が供給される。ウエハＷの上面および下面に供給されたアルカリ性処理液は、ドレインカップ４６により回収されて、排出部４７に送られて排出される。

続いて、ステップＳ５と同様にして、ウエハＷがリンス処理される（ステップＳ７）。

ウエハＷのリンス処理が終了した後、ウエハＷは乾燥処理される（ステップＳ８）。この場合、乾燥ガス供給部３９から上面側乾燥ガスノズル３６を介してウエハＷの上面に乾燥ガスが供給されると共に、下面側乾燥ガス供給管４２を介してウエハＷの下面に乾燥ガスが供給される。ウエハＷの上面および下面に供給された乾燥ガスは、酸性処理液およびアルカリ性処理液と同様に、ドレインカップ４６により回収されて、排出部４７に送られて排出される。

ウエハＷの乾燥処理が終了した後、ウエハＷの回転速度を減速して、ウエハＷの回転を停止する（ステップＳ９）。このことにより、ウエハ下方空間９６の圧力の負圧状態が解消され、空気供給路９０によるウエハ下方空間９６への空気の供給は停止する。

その後、ウエハＷが基板保持部２１から取り出されて液処理チャンバ２０から搬出される（ステップＳ１０）。

この場合、まず、昇降シリンダ６０によって、昇降筒部材５０が下降位置から上昇位置に上昇する。この際、リフトシリンダ７０によって、リフトベース２３が、その下降位置から上昇位置に上昇する。このことにより、ウエハＷは、チャック部材３１から開放されて、リフトピン２４上に載置される。また、ウエハＷは、リフトベース２３の上昇に伴い回転カップ４５およびドレインカップ４６より上方に位置付けられる。そして、液処理チャンバ２０の開口１１（図１参照）に設けられたシャッタ１２が開けられる。その後、開口１１を介して液処理装置１０の外部から搬送アーム１０４が液処理チャンバ２０内に入り、リフトピン２４に載置されているウエハＷが搬送アーム１０４に移載され、ウエハＷは液処理装置１０の外部に搬出される。このようにして、本実施の形態による一連のウエハＷの液処理が完了する。

このように本実施の形態によれば、ウエハＷが回転している間、遠心力によって、ウエハＷとリフトベース２３との間に形成されたウエハ下方空間９６の圧力が低下して負圧になり、エアフード８０内のフィルタ部材８２と整流部材８３との間に形成された空気供給空間９５と、ウエハ下方空間９６の圧力との差によって、空気供給路９０により、空気供給空間９５から清浄化された空気を吸引して、ウエハ下方空間９６に供給することができる。このことにより、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することを抑制でき、当該ウエハ下方空間９６の圧力低下によってウエハＷが撓んだりまたは破損したりすることを抑制できる。すなわち、ウエハ下方空間９６の圧力が低下すると、ウエハＷが撓んだり破損したりする可能性があるが、本実施の形態によれば、当該ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することを抑制しているため、ウエハＷの撓みおよび破損を防止できる。また、このように、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することを抑制するために、ファン８１から液処理チャンバ２０に供給される空気を用いているため、ウエハＷの撓みおよび破損を防止するためのランニングコストを、例えば、Ｎ２ガスなどを用いる場合に比べて、確実に低減させることができる。この結果、ウエハＷの撓みおよび破損を低ランニングコストで防止することができる。

また、本実施の形態によれば、空気供給路９０の吸引口９１が、平面視で、ドレインカップ４６の外側に配置されている。このことにより、液処理チャンバ２０内のドレインカップ４６で囲まれる領域に供給される清浄な空気のダウンフローが乱れることを防止できる。このため、清浄化された空気を効率良くウエハＷに向けて供給することができ、液処理チャンバ２０内の雰囲気を効率良く置換することができる。

また、本実施の形態によれば、空気供給路９０の吸引口９１の流路断面積は、供給口９２の流路断面積と同一になっている。このことにより、圧力損失による空気の流量の低下を防止することができると共に、吸引口９１の周囲の雰囲気の流れが乱れることを抑制できる。このため、清浄化された空気を効率良くウエハＷに向けて供給することができ、液処理チャンバ２０内の雰囲気を効率良く置換することができる。

また、本実施の形態によれば、空気供給路９０は、回転駆動部２５の円筒状の回転軸２６の内側を通っている。このことにより、ウエハ下方空間９６において、最も圧力が低下する傾向にある略中央部分に空気を供給することができ、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することを効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、空気供給路９０の昇降供給管９４の内側に、ウエハＷの下面に処理液を供給するための下面側処理液供給管４１が設けられている。このことにより、ウエハＷの下面を液処理すると共に、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することを抑制してウエハＷの撓みおよび破損を防止できる。

また、本実施の形態によれば、昇降筒部材５０の内側に、ウエハＷの下面に処理液を供給するための下面側処理液供給管４１が設けられている。このため、ウエハＷの下面を液処理すると共に、ウエハＷの撓みおよび破損を防止できる。

さらに、本実施の形態によれば、昇降筒部材５０の内面に、昇降筒部材５０を通る空気に旋回流を発生させる羽根９７が設けられている。このことにより、ウエハＷの回転数に応じて旋回流を強め、ウエハ下方空間９６に供給される空気の流量を強制的に増大させることができる。このため、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することをより一層抑制することができる。

なお、本実施の形態による液処理装置は、上記の態様に限定されるものではなく、様々な変更を加えることができる。

例えば、本実施の形態においては、空気供給路９０の吸引口９１が、平面視で、ドレインカップ４６の外側に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、ドレインカップ４６で囲まれる領域に供給される清浄な空気のダウンフローが乱れることを防止可能であれば、吸引口９１は、任意の位置に配置することができる。

また、本実施の形態においては、空気供給路９０の吸引口９１の流路断面積は、供給口９２の流路断面積と同一になっている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、吸引口９１の流路断面積は、供給口９２の流路断面積より大きくてもよい。この場合、圧力損失による空気の流量低下をより一層防止することができる。なお、圧力損失による空気の流量低下を抑制可能であれば、吸引口９１の流路断面積は、供給口９２の流路断面積と同一または供給口９２の流路断面積より大きくすることに限られない。

また、本実施の形態においては、昇降供給管９４の内側に、ウエハＷの裏面に処理液を供給するための下面側処理液供給管４１が設けられている例について説明した。しかしながら、ウエハ下方空間９６に空気を供給可能であれば、このような構成に限られることはない。また、空気供給路９０は、チャンバ側供給管９３と、昇降供給管９４と、昇降筒部材５０と、ヘッド部材４３とにより主に構成されている例について説明したが、ウエハ下方空間９６に空気を供給可能であれば、このような構成に限られることはない。

また、本実施の形態においては、昇降筒部材５０の内面に、昇降筒部材５０を通る空気に旋回流を発生させる羽根９７が設けられて、ウエハ下方空間９６に供給される空気の流量を強制的に増大させる例について説明した。しかしながら、このような羽根９７が設けられていなくてもよい。この場合においても、ウエハＷの回転数が増大するにつれて、ウエハ下方空間９６の圧力と吸引口９１における圧力との差が大きくなるため、ウエハ下方空間９６に供給される空気の流量を自然的に増大させることができ、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することを抑制することができる。

さらに、昇降筒部材５０の内面に、昇降筒部材５０を通る空気に旋回流を発生させる羽根９７を設ける代わりに、コントローラ２００が、基板保持部２１に保持されたウエハＷの回転数が上昇するにつれて、ファン８１から供給される空気の流量を増大させるように、ファン８１を制御してもよい。この場合、空気供給空間９５の圧力が増大し、また、ウエハＷの回転数が増大するにつれてウエハ下方空間９６の圧力が低下することから、空気供給空間９５の圧力とウエハ下方空間９６の圧力との差を大きくすることができる。このため、ウエハ下方空間９６への空気の供給流量を増大させて、ウエハ下方空間９６の圧力が過剰に低下することをより一層抑制することができる。また、上述のようにファン８１を制御する場合、ウエハＷの回転数が低減するにつれて、ファン８１から供給される空気の流量が低減する。このことにより、ウエハ下方空間９６の圧力を微負圧に維持することができる。なお、ウエハＷの回転数は、回転駆動部２５に内蔵されているエンコーダ（図示せず）により測定された回転軸２６の回転数と同視することができ、この測定された回転数が信号としてコントローラ２００に送信される。コントローラ２００は、送信された回転数を示す信号に基づいて、ファン８１に流量を調整する旨の信号を送信し、ファン８１から所望の流量の空気がウエハＷに向けて供給される。また、この場合、空気供給空間９５に、当該空気供給空間９５の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）を設けて、空気供給空間９５の圧力を監視しながらファン８１から供給される空気の流量を調整するようにしてもよい。

１０ 液処理装置
２１ 基板保持部
２５ 回転駆動部
２６ 回転軸
３５ 上面側処理液ノズル
４１ 下面側処理液供給管
４６ ドレインカップ
５０ 昇降筒部材
８１ ファン
８２ フィルタ部材
８３ 整流部材
９０ 空気供給路
９１ 吸引口
９２ 供給口
９５ 空気供給空間
９６ ウエハ下方空間
９７ 旋回流発生機構
２００ コントローラ
Ｗ ウエハ

Claims (8)

1. 基板を水平に離間して下方より保持する回転自在な基板保持部と、
   前記基板保持部を回転駆動する回転駆動部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、
   前記基板保持部に保持された前記基板の上方に設けられ、当該基板に向かって空気を供給する空気供給部と、
   前記空気供給部から供給された空気を吸引する吸引口を有する空気供給路であって、前記吸引口から吸引された空気を、当該基板保持部に保持された当該基板の下面と当該基板保持部との間に形成された基板下方空間に供給する前記空気供給路と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
2. 前記基板保持部の側方に設けられ、前記基板から側方に飛散した処理液を回収する回収カップを更に備え、
   前記空気供給路の前記吸引口は、平面視で、前記回収カップの外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
3. 前記空気供給部から供給された空気を清浄化するフィルタ部材と、
   前記フィルタ部材に離間して設けられ、当該フィルタ部材により清浄化された空気を整流して、前記基板保持部に保持された前記基板へのダウンフローを形成する整流部材と、を更に備え、
   前記空気供給路の前記吸引口は、前記フィルタ部材と前記整流部材との間に形成された空間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
4. 前記空気供給路は、前記吸引口から吸引された空気を前記基板下方空間に供給する供給口を更に有し、
   前記空気供給路の前記吸引口の流路断面積は、前記供給口の流路断面積と同一または当該供給口の流路断面積より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液処理装置。
5. 前記回転駆動部は、円筒状の回転軸を有し、
   前記空気供給路は、前記回転軸の内側を通る貫通供給管を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液処理装置。
6. 前記貫通供給管の内側に、前記基板保持部に保持された前記基板の下面に処理液を供給する下面側処理液供給管が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液処理装置。
7. 前記空気供給路の前記貫通供給管は、前記回転駆動部の前記回転軸に連結され、
   前記貫通供給管の内面に、当該貫通供給管を通る空気に旋回流を発生させて、前記基板下方空間に供給される空気の流量を増大させる旋回流発生機構が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の液処理装置。
8. 前記空気供給部を制御する制御部を更に備え、
   前記制御部は、前記基板保持部に保持された前記基板の回転数が上昇するにつれて、前記空気供給部から供給される空気の流量を増大するように、前記空気供給部を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液処理装置。

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