JP2013207266A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液を含む雰囲気をカップ内から排出できると共に、カップ内の排気流量を減少させること。
【解決手段】基板処理装置は、基板Ｗを水平に保持して回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック４と、基板Ｗに処理液を供給するノズル５と、基板Ｗを取り囲む筒状の内周面６ａと内周面６ａで開口する排出口２１とを含む筒状のカップ６と、カップ６内の雰囲気を排出口２１から排出する排気装置と、基板Ｗとカップ６の内周面６ａとの間で基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる回転気流を形成する気流形成装置とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、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、セラミック基板、太陽電池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基板処理装置が用いられる。
特許文献１に記載の枚葉式の基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、基板に向けて薬液を吐出する薬液ノズルと、基板に向けてリンス液を吐出するリンス液ノズルとを含む。この基板処理装置は、さらに、スピンチャックを取り囲む複数のカップと、複数のカップをそれぞれ独立して昇降させる昇降機構と、カップ内に下降気流を形成する羽根部材と、カップ内の雰囲気をカップの底部から排出する排気管とを含む。

特開２００９−２３１７１０号公報

処理液が基板に供給されると、処理液のミストや、処理液の蒸気がカップ内に発生する。特許文献１に記載の基板処理装置は、処理液を含む雰囲気がカップの外に漏れることを防止するために、カップ内の雰囲気をカップの底部から排出することに加えて、羽根部材によってカップ内に下降気流を形成している。しかしながら、カップ底部からの排気流量が、羽根部材によって送られる気体の流量よりも少ないと、下降気流の勢いが弱まったり、カップ内の雰囲気が上方へ逆流したりする場合がある。そのため、特許文献１の構成では、排気流量を大幅に減少させることができない。

そこで、本発明の目的は、処理液を含む雰囲気をカップ内から排出できると共に、カップ内の排気流量を減少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）を水平に保持する基板保持手段（４）と、基板を通る鉛直な回転軸線（Ａ１）まわりに前記基板保持手段に保持されている基板を回転させる基板回転手段（１０）と、前記基板保持手段に保持されている基板に処理液を供給する処理液供給手段（５）と、前記基板保持手段に保持されている基板を取り囲む筒状の内周面（６ａ）と、前記内周面で開口する排出口（２１）とを含む筒状のカップ（６）と、前記カップ内の雰囲気を前記排出口から排出する排気手段（３２）と、前記基板保持手段に保持されている基板と前記カップの内周面との間で前記基板の回転方向（Ｄ１）と同じ方向に流れる回転気流を形成する気流形成手段（３４、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３６、３７）とを含む、基板処理装置（１）である。

この構成によれば、基板回転手段が、基板保持手段に水平に保持されている基板を、基板を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる。処理液供給手段は、回転状態の基板に処理液を供給する。基板の周囲に排出された処理液は、基板を取り囲むカップの内周面によって受け止められる。基板とカップの内周面との間で基板の回転方向と同じ方向に流れる回転気流が、気流形成手段によって形成されているので、カップ内の雰囲気は、回転気流に乗って、カップの内周面に沿って基板の回転方向と同じ方向に流れる。したがって、カップ内の雰囲気は、回転気流によって排出口に案内され、排気手段からの吸引力によって排出口に排出される。そのため、カップ内の雰囲気がカップの周方向に関して均一に排出され、カップ内の処理液のミストおよび蒸気の残留量が低減される。したがって、処理液のミストや蒸気の付着による基板の汚染を低減できる。これにより、基板の清浄度を高めることができる。このように、回転気流が基板とカップとの間に形成されるので、排気手段の吸引力が弱くても、カップ内の雰囲気はカップの内周面に沿って旋回し続ける。そのため、カップからの雰囲気の漏れ量を低減しながら、排気手段の排気流量を減少させることができる。

請求項２記載の発明は、前記カップに接続されており、前記排出口に排出された処理液を回収装置（３３ａ、３３ｄ）および排液装置（３３ｂ、３３ｃ）の少なくとも一方に導くダクト（２０）をさらに含む、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、カップによって受け止められた処理液が、回転気流によって排出口に案内され、排出口に排出される。そして、排出口に排出された処理液は、ダクトによって回収装置または排液装置に導かれる。これにより、基板から排出された処理液が回収または廃棄される。このように、カップ内の雰囲気と、カップ内の処理液とが、共通の開口（排出口）に排出されるので、カップの構成を簡略化できる。

請求項３記載の発明は、前記気流形成手段は、前記カップの内側に配置された羽根（３９）と、前記羽根と共に鉛直な軸線まわりに回転可能な回転体（３８）と、前記回転体を回転させる羽根回転手段（１０、４１Ｄ、４１Ｅ）とを含む、請求項１または２に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、羽根回転手段が鉛直な軸線まわりに回転体を回転させると、カップの内側に配置された羽根が、回転体と共に回転し、基板とカップとの間で基板の回転方向と同じ方向に流れる回転気流が形成される。これにより、処理液や純水をカップの内周面の広範囲に拡散させることができる。

請求項４記載の発明は、前記羽根は、上下対称な断面を有している、請求項３に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、羽根の断面（回転半径方向に直交する断面）が上下対称であるので、上昇気流および下降気流の発生が抑制または防止される。そのため、羽根の断面が上下非対称である場合よりも、強い回転気流が形成される。これにより、処理液や純水をカップの内周面の広範囲に拡散させることができる。

請求項５記載の発明は、前記羽根回転手段は、前記基板回転手段である、請求項３または４に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板を回転させる駆動源と、羽根を回転させる駆動源とが共通であるので、部品点数の増加を抑制できる。
請求項６記載の発明は、前記羽根回転手段は、前記基板回転手段とは独立している、請求項３または４に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、羽根が、基板を回転させる駆動源（基板回転手段）とは異なる駆動源（羽根回転手段）によって回転駆動される。したがって、羽根回転手段は、基板の回転とは独立して回転気流を形成することができる。
請求項７記載の発明は、前記気流形成手段は、前記基板の回転方向の下流側に向けて前記カップの内周面の接線方向に気体を吐出する気体吐出手段（３６）を含む、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、気体吐出手段が、基板の回転方向の下流側に向けてカップの内周面の接線方向に気体を吐出する。そのため、気体吐出手段から吐出された気体は、カップの内周面によってカップの周方向に案内され、カップの内周面に沿って基板の回転方向と同じ方向に流れる。これにより、基板とカップとの間で基板の回転方向と同じ方向に流れる回転気流が形成される。

請求項８記載の発明は、前記気流形成手段は、前記カップの内周面で開口する吸引口（４９）から前記基板の回転方向の下流側に向けて前記カップの内周面の接線方向に気体を吸引する気体吸引手段（３７）を含む、請求項１〜７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、カップ内の気体が、カップの内周面で開口する吸引口に吸引される。吸引口は、カップの内周面の接線方向に気体を吸引する。したがって、カップ内の気体は、カップの内周面によってカップの周方向に案内されながら、カップの内周面に沿ってカップの周方向に流れる。さらに、吸引口は、基板の回転方向の下流側に向かってカップの内周面の接線に沿って延びる方向に気体を吸引する。これにより、基板とカップとの間で基板の回転方向と同じ方向に流れる回転気流が形成される。

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の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の第１実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平方向から見た模式図である。 スピンチャックおよびカップの模式的な平面図である。 カップを水平方向から見た模式図である。 ガイドの模式的な断面図である。 ガイドの模式的な断面図である。 基板から排出された処理液の排出経路について説明するための模式図である。 気流形成装置の模式図である。 気流形成装置の模式図である。 気流形成装置の模式図である。 気流形成装置の模式図である。 気流形成装置の模式図である。 気流形成装置の模式図である。 気流形成装置の模式図である。 羽根の構成について説明するための模式的な平面図である。 羽根の構成について説明するための模式な縦断面図である。 羽根の構成について説明するための模式な平面図である。 処理ユニットによって行われる基板の処理の一例について説明するための図である。 第２実施形態に係る処理液の排出経路について説明するための模式図である。

以下では、本発明の実施形態を、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に備えられた処理ユニット２の内部を水平方向から見た模式図である。図２は、スピンチャック４およびカップ６の模式的な平面図である。図３は、カップ６を水平方向から見た模式図である。図４Ａおよび図４Ｂは、ガイド２３の模式的な断面図である。図２では、カップ６の断面が示されている。図２の太線の矢印は、気流の方向を示している。

図１に示すように、基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板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、複数の処理ユニット２と、基板処理装置１に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置３とを含む。
図１に示すように、処理ユニット２は、基板Ｗを水平に保持して基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック４と、スピンチャック４に保持されている基板Ｗの上面に向けて処理液を吐出する複数のノズル５と、スピンチャック４を取り囲む筒状のカップ６とを含む。

図１に示すように、スピンチャック４は、水平な姿勢で保持された円盤状のスピンベース７と、スピンベース７の上面周縁部から上方に突出する複数のチャックピン８と、スピンベース７の中央部から下方に延びる回転軸９と、スピンベース７の中心を通る鉛直な軸線（回転軸線Ａ１）まわりにスピンベース７、チャックピン８、および回転軸９を一体回転させるスピンモータ１０とを含む。スピンベース７は、基板Ｗよりも大きな直径を有している。複数のチャックピン８は、周方向に間隔を空けて配置されている。

図１に示すように、スピンチャック４は、複数のチャックピン８を基板Ｗの周端面に接触させることにより、スピンベース７の上方の保持位置（図１に示す基板Ｗの位置）で基板Ｗを水平な姿勢で保持（挟持）する。スピンチャック４は、挟持式のチャックに限らず、基板Ｗの下面（裏面）を吸着することにより基板Ｗを保持するバキューム式のチャックであってもよい。スピンチャック４は、基板Ｗを保持している状態でスピンモータ１０によってスピンベース７を回転させる。これにより、基板Ｗが回転軸線Ａ１まわりに回転する。制御装置３は、スピンモータ１０を制御することにより、基板Ｗを一定の回転方向Ｄ１（図２参照）に回転させる。

図１に示すように、複数のノズル５は、スピンチャック４よりも上方に配置されている。複数のノズル５は、薬液を下向きに吐出する第１薬液ノズル５ａ、第２薬液ノズル５ｂ、および第３薬液ノズル５ｃと、リンス液を下向きに吐出するリンス液ノズル５ｄとを含む。第１薬液ノズル５ａは、第１薬液バルブ１１が介装された第１薬液配管１２に接続されており、第２薬液ノズル５ｂは、第２薬液バルブ１３が介装された第２薬液配管１４に接続されている。第３薬液ノズル５ｃは、第３薬液バルブ１５が介装された第３薬液配管１６に接続されている。リンス液ノズル５ｄは、リンス液バルブ１７が介装されたリンス液配管１８に接続されている。各ノズル５は、基板Ｗの上面中央部に向けて静止状態で処理液を吐出する固定ノズルであってもよいし、基板Ｗの上面に対する処理液の着液位置が中央部と周縁部との間で移動するように移動しながら処理液を吐出するスキャンノズルであってもよい。

各ノズル５から吐出された処理液が回転状態の基板Ｗの上面に供給されると、処理液が遠心力によって基板Ｗ上を外方に広がる。そして、基板Ｗの上面周縁部に達した処理液は、基板Ｗの周囲に振り切られ、カップ６によって受け止められる。これにより、処理液が基板Ｗの上面全域に供給される。第１薬液ノズル５ａに供給される薬液は、フッ酸（フッ化水素酸）であり、第２薬液ノズル５ｂに供給される薬液は、ＳＣ１（ＮＨ_４ＯＨとＨ_２Ｏ_２とを含む混合液）であり、第３薬液ノズル５ｃに供給される薬液は、ＳＣ２（ＨＣｌとＨ_２Ｏ_２とを含む混合液）である。また、リンス液に供給されるリンス液は、純水（脱イオン水：Ｄeionzied ater）である。

第１薬液ノズル５ａに供給される薬液は、フッ酸に限らず、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液であってもよい。第２薬液ノズル５ｂおよび第３薬液ノズル５ｃに供給される薬液についても同様である。また、リンス液ノズル５ｄに供給されるリンス液は、純水に限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれであってもよい。

図２に示すように、カップ６は、基板Ｗおよびスピンベース７を取り囲む円筒状の内周面６ａを含む。内周面６ａの横断面（カップ６を水平面で切断したときの断面）は、基板Ｗおよびスピンベース７と同軸の円筒状である。図１に示すように、内周面６ａの縦断面（カップ６を鉛直面で切断したときの断面）は、内向きに開いたＣ字状である。基板Ｗの周端面は、径方向に間隔を空けてカップ６の内周面６ａに対向している。カップ６の上端は、基板Ｗよりも上方に配置されており、カップ６の下端は、基板Ｗよりも下方に配置されている。カップ６は、カップ６が基板Ｗの周囲に位置する上位置と、カップ６が基板Ｗよりも下方に位置する下位置との間で、カップ６を上下方向に移動させる昇降装置１９に連結されていてもよい。

図２に示すように、処理ユニット２は、カップ６に接続された複数（図２では、４つ）のダクト２０を含む。複数のダクト２０は、カップ６の周方向に間隔を空けて配置されている。ダクト２０の上流端部は、カップ６の周囲に配置されている。ダクト２０の上流端部は、平面視において、基板Ｗの回転方向Ｄ１の下流側に向かってカップ６からカップ６の内周面６ａの接線方向に延びている。ダクト２０の上流端部は、カップ６の内周面６ａで開口する排出口２１に接続されている。複数の排出口２１は、カップ６の周方向に等間隔で等しい高さに配置されている。ダクト２０の内部は、排出口２１に連通している。基板Ｗの周囲に排出された処理液や、処理液の蒸気やミストを含む雰囲気は、排出口２１を介してダクト２０内に排出される。

図３に示すように、排出口２１は、カップ６の底部から上方に延びている。カップ６の底部は、複数の排出口２１にそれぞれ対応する複数の傾斜部２２を含む。傾斜部２２は、対応する排出口２１に向かって回転方向Ｄ１の上流側からカップ６の周方向に延びると共に、対応する排出口２１に向かって斜め下向きに傾斜している。傾斜部２２の下流端部は、対応する排出口２１に接続されている。傾斜部２２の下流端部は、ダクト２０の上流端部と等しい傾斜角度で傾斜している。また、カップ６は、カップ６の内周面６ａに沿ってカップ６の周方向に延びるガイド２３を含む。ガイド２３は、回転軸線Ａ１を取り囲むように螺旋状に延びている。ガイド２３は、図４Ａに示すようなカップ６の内周面６ａよりも凹んだ溝であってもよいし、図４Ｂに示すようなカップ６の内周面６ａから内方に突出する突起であってもよい。

図２に示すように、処理ユニット２は、カップ６の内周面６ａに向けて洗浄液の一例である純水を吐出するカップ洗浄ノズル２４と、純水バルブ２５が介装された純水配管２６とを含む。純水配管２６は、カップ洗浄ノズル２４に接続されている。カップ洗浄ノズル２４の吐出口は、カップ６内に配置されている。純水バルブ２５が開かれると、純水が、カップ洗浄ノズル２４から吐出される。カップ洗浄ノズル２４は、基板Ｗの回転方向Ｄ１の下流側に向けてカップ６の内周面６ａの接線方向に吐出口から純水を吐出する。したがって、カップ洗浄ノズル２４から吐出された純水は、カップ６の内周面６ａに沿って周方向に流れる。これにより、カップ６の内周面６ａに付着している異物（液滴やパーティクル）が洗い流される。そして、カップ６の周方向に流れる純水は、いずれかの排出口２１に排出される。これにより、カップ６内から異物が除去される。

図５は、基板Ｗから排出された処理液の排出経路について説明するための模式図である。以下では、図２および図５を参照する。
図５に示すように、処理ユニット２は、基板Ｗに供給された複数種の処理液を種類ごとに分離する分離装置２７を含む。分離装置２７は、複数の排出口２１をそれぞれ開閉する複数の開閉装置２８を含む。図２に示すように、開閉装置２８は、排出口２１を開閉する蓋２９と、排出口２１が開閉されるように蓋２９を移動させる開閉アクチュエータ３０（たとえば、シリンダや、モータ）とを含む。複数の開閉装置２８は、第１開閉装置２８ａ、第２開閉装置２８ｂ、第３開閉装置２８ｃ、および第４開閉装置２８ｄを含む。複数の排出口２１は、第１排出口２１ａ、第２排出口２１ｂ、第３排出口２１ｃ、および第４排出口２１ｄを含む。第１排出口２１ａは、第１開閉装置２８ａによって開閉され、第２排出口２１ｂは、第２開閉装置２８ｂによって開閉される。同様に、第３排出口２１ｃは、第３開閉装置２８ｃによって開閉され、第４排出口２１ｄは、第４開閉装置２８ｄによって開閉される。したがって、複数の排出口２１は、複数の開閉装置２８によって、それぞれ独立して開閉される。

図５に示すように、処理ユニット２は、複数の排出口２１に接続された複数の気液分離装置３１と、複数の気液分離装置３１を介して複数の排出口２１に接続された排気装置３２と、複数の気液分離装置３１を介して複数の排出口２１に接続された回収・排液装置３３とを含む。第１排出口２１ａは、ダクト２０を介して第１気液分離装置３１ａに接続されている。第１気液分離装置３１ａは、第１回収装置３３ａと第１排気装置３２ａとに接続されている。同様に、第２排出口２１ｂは、ダクト２０を介して第２気液分離装置３１ｂに接続されている。第２気液分離装置３１ｂは、第２排液装置３３ｂと第２排気装置３２ｂとに接続されている。第３排出口２１ｃは、ダクト２０を介して第３気液分離装置３１ｃに接続されている。第３気液分離装置３１ｃは、第３排液装置３３ｃと第３排気装置３２ｃとに接続されている。第４排出口２１ｄは、ダクト２０を介して第４気液分離装置３１ｄに接続されている。第４気液分離装置３１ｄは、第４回収装置３３ｄと第４排気装置３２ｄとに接続されている。

第１排出口２１ａに排出された排液は、第１気液分離装置３１ａによって排気から分離された後、第１回収装置３３ａに導かれる。また、第１気液分離装置３１ａによって排液から分離された排気は、第１排気装置３２ａに導かれる。同様に、第２排出口２１ｂに排出された排液および排気は、それぞれ、第２排液装置３３ｂおよび第２排気装置３２ｂに導かれ、第３排出口２１ｃに排出された排液および排気は、それぞれ、第３排液装置３３ｃおよび第３排気装置３２ｃに導かれる。また、第４排出口２１ｄに排出された排液および排気は、それぞれ、第４回収装置３３ｄおよび第４排気装置３２ｄに導かれる。第１回収装置３３ａおよび第４回収装置３３ｄに回収された排液は、基板Ｗの処理に再利用され、第２排液装置３３ｂおよび第３排液装置３３ｃに回収された排液は廃棄される。

図６Ａ〜図６Ｇは、気流形成装置３４の模式図である。図７Ａは、羽根３９の構成について説明するための模式的な平面図である。図７Ｂは、羽根３９の構成について説明するための模式な縦断面図（鉛直面で切断した断面）である。図７Ｃは、羽根３９の構成について説明するための模式な平面図である。図６Ｆの太線の矢印は、気体の吐出方向を示しており、図６Ｇの太線の矢印は、気体の吸引方向を示している。

処理ユニット２は、基板Ｗとカップ６との間で基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる回転気流を形成する気流形成装置３４を含む。気流形成装置３４は、図６Ａ〜図６Ｅに示す送風機３５Ａ〜送風機３５Ｅであってもよいし、図６Ｆに示す気体吐出装置３６であってもよいし、図６Ｇに示す気体吸引装置３７であってもよい。気流形成装置３４は、送風機３５Ａ〜送風機３５Ｅ、気体吐出装置３６、および気体吸引装置３７のうちの２つ以上を備えていてもよい。

図６Ａに示す送風機３５Ａは、回転体３８としてのスピンベース７と、スピンベース７の外周面から外方に延びる複数の羽根３９Ａとを含む。複数の羽根３９Ａは、基板Ｗよりも下方に配置されている。複数の羽根３９Ａは、周方向に間隔を空けて配置されている。複数の羽根３９Ａの位相は、複数のチャックピン８の位相と一致していてもよいし異なっていてもよい。複数の羽根３９Ａは、カップ６内に配置されている。複数の羽根３９Ａは、スピンベース７に連結されている。複数の羽根３９Ａは、スピンベース７と共に回転軸線Ａ１まわりに回転する。したがって、複数の羽根３９Ａは、基板Ｗと共に回転軸線Ａ１まわりに回転する。

図６Ｂに示す送風機３５Ｂは、回転体３８としての複数のチャックピン８と、複数のチャックピン８から外方に延びる複数の羽根３９Ｂとを含む。複数の羽根３９Ｂは、基板Ｗと等しい高さに配置されている。複数の羽根３９Ｂは、それぞれ、複数のチャックピン８に連結されている。したがって、複数の羽根３９Ｂは、複数のチャックピン８と同じ位相で周方向に間隔を空けて配置されている。複数の羽根３９Ｂは、カップ６内に配置されている。複数の羽根３９Ｂは、複数のチャックピン８と共に回転軸線Ａ１まわりに回転する。したがって、複数の羽根３９Ｂは、基板Ｗと共に回転軸線Ａ１まわりに回転する。

図６Ｃに示す送風機３５Ｃは、回転体３８としての回転軸９と、回転軸９の外周面から外方に延びる複数の羽根３９Ｃとを含む。複数の羽根３９Ｃは、基板Ｗよりも下方に配置されている。複数の羽根３９Ｃは、周方向に間隔を空けて配置されている。複数の羽根３９Ｃの位相は、複数のチャックピン８の位相と一致していてもよいし異なっていてもよい。複数の羽根３９Ｃは、カップ６内に配置されている。羽根３９Ｃの先端部は、基板Ｗの周縁部の下方に配置されていてもよいし、基板Ｗの周縁部よりも外方に配置されていてもよい。複数の羽根３９Ｃは、回転軸９に連結されている。複数の羽根３９Ｃは、回転軸９と共に回転軸線Ａ１まわりに回転する。したがって、複数の羽根３９Ｃは、基板Ｗと共に回転軸線Ａ１まわりに回転する。

図６Ｄに示す送風機３５Ｄは、回転軸９を取り囲む回転体３８としての環状体４０と、環状体４０の外周面から外方の延びる複数の羽根３９Ｄと、環状体４０および羽根３９Ｄを回転軸線Ａ１まわりに一体回転させる羽根回転装置４１Ｄとを含む。環状体４０は、スピンベース７の下方に配置されている。環状体４０は、スピンチャック４とは独立して回転可能である。複数の羽根３９Ｄは、環状体４０に連結されている。複数の羽根３９Ｄは、基板Ｗよりも下方に配置されている。複数の羽根３９Ｄは、周方向に間隔を空けて配置されている。複数の羽根３９Ｄは、カップ６内に配置されている。羽根３９Ｄの先端部は、基板Ｗの周縁部の下方に配置されていてもよいし、基板Ｗの周縁部よりも外方に配置されていてもよい。環状体４０および羽根３９Ｄは、羽根回転装置４１Ｄによって基板Ｗとは独立して回転駆動される。

図６Ｅに示す送風機３５Ｅは、回転体３８としてのカップ６と、カップ６の内周面６ａから内方に延びる複数の羽根３９Ｅと、カップ６および羽根３９Ｅを回転軸線Ａ１まわりに一体回転させる羽根回転装置４１Ｅとを含む。複数の羽根３９Ｅは、基板Ｗと等しい高さに配置されていてもよいし、基板Ｗよりも上方または下方に配置されていてもよい。複数の羽根３９Ｅは、周方向に間隔を空けて配置されている。羽根３９Ｅの先端部は、基板Ｗおよびスピンベース７よりも外方に配置されている。複数の羽根３９Ｅは、カップ６に連結されている。カップ６および羽根３９Ｅは、羽根回転装置４１Ｅによって基板Ｗとは独立して回転駆動される。

図７Ａに示すように、羽根３９（羽根３９Ａ〜羽根３９Ｅ）は、鉛直な姿勢で保持された平坦なプレートであってもよい。この場合、羽根３９は、径方向に延びていてもよいし、径方向に対して傾いていてもよい。また、図７Ｂに示すように、羽根３９は、回転方向Ｄ１の上流側に開いたＣ字状であってもよい。また、図７Ｃに示すように、羽根３９は、球体４２と、球体４２と回転体３８とを連結する棒状の支持体４３とを含んでいてもよい。回転半径方向に直交する平面で切断した羽根３９の直交断面は、羽根３９の根元から先端まで一様であってもよいし変化していてもよい。いずれの場合においても、羽根３９の直交断面は上下対称である。したがって、複数の羽根３９が回転軸線Ａ１まわりに回転すると、上昇気流および下降気流の発生が抑制または防止されると共に、基板Ｗとカップ６との間でカップ６の内周面６ａに沿って基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる回転気流が発生する。回転気流の強さは、制御装置３が羽根３９の回転速度を制御することにより調整される。

また、図７Ａに示すように、処理ユニット２は、複数の羽根３９にそれぞれ連結された複数の角度変更装置４４を備えていてもよい。角度変更装置４４は、羽根３９が回転体３８に沿って配置される折畳位置（二点鎖線で示す位置）と、羽根３９の先端部が回転体３８から離れた展開位置（実線で示す位置）との間で対応する羽根３９を移動させる。複数の羽根３９は、複数の角度変更装置４４によってそれぞれ独立して駆動される。したがって、制御装置３は、複数の角度変更装置４４を制御することにより、一部の羽根３９だけを折畳位置に配置したり、全ての羽根３９を折畳位置または展開位置に配置したりすることができる。さらに、角度変更装置４４は、折畳位置から展開位置までの間の任意の位置で羽根３９を保持可能である。したがって、角度変更装置４４は、羽根３９の角度を調整可能である。回転気流の強さは、羽根３９の回転速度と、羽根３９の角度とによって調整される。

図６Ｆに示す気体吐出装置３６は、カップ６の内周面６ａに向けて気体を吐出する複数の気体吐出ノズル４５と、気体バルブ４６および吐出流量調整バルブ４７が介装された複数の気体配管４８とを含む。複数の気体配管４８は、それぞれ、複数の気体吐出ノズル４５に接続されている。複数の気体吐出ノズル４５の吐出口は、複数の排出口２１とは異なる位相で周方向に間隔を空けてカップ６内に配置されている。気体バルブ４６が開かれると、気体が、吐出流量調整バルブ４７の開度に対応する流量で気体吐出ノズル４５から吐出される。気体は、窒素ガスなどの不活性ガスであってもよいし、乾燥空気であってもよいし、クリーンエアーであってもよい。気体吐出ノズル４５は、基板Ｗの回転方向Ｄ１の下流側に向けてカップ６の内周面６ａの接線方向に吐出口から気体を吐出する。したがって、気体吐出ノズル４５から吐出された気体は、カップ６の内周面６ａに沿って周方向に流れる。これにより、上昇気流および下降気流の発生が抑制または防止されると共に、基板Ｗとカップ６との間でカップ６の内周面６ａに沿って基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる回転気流が発生する。回転気流の強さは、気体吐出ノズル４５からの気体の吐出流量、すなわち、吐出流量調整バルブ４７の開度によって調整される。

図６Ｇに示す気体吸引装置３７は、カップ６の内周面６ａで開口する複数の吸引口４９と、吸引バルブ５０および吸引流量調整バルブ５１が介装された複数の吸引配管５２とを含む。複数の吸引配管５２は、それぞれ、複数の吸引口４９に接続されている。複数の吸引口４９は、複数の排出口２１とは異なる位相で周方向に間隔を空けて配置されている。吸引バルブ５０が開かれると、カップ６内の気体が、吸引流量調整バルブ５１の開度に対応する流量で吸引口４９に吸引される。吸引口４９は、基板Ｗの回転方向Ｄ１の下流側に向かって吸引口４９からカップ６の内周面６ａの接線方向に延びる方向に気体を吸引する。したがって、複数の吸引口４９の少なくとも一つが気体を吸引すると、上昇気流および下降気流の発生が抑制または防止されると共に、基板Ｗとカップ６との間でカップ６の内周面６ａに沿って基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる回転気流が発生する。回転気流の強さは、吸引口４９への気体の吸引流量、すなわち、吸引流量調整バルブ５１の開度によって調整される。

カップ６の内周面６ａで開口する複数の排出口２１のうちの少なくとも１つが開かれている状態では、カップ６内の雰囲気やカップ６外の雰囲気が、排気装置３２からの吸引力によってカップ６の内周面６ａに引き寄せられる。したがって、処理液の蒸気やミストを含む汚染雰囲気が、カップ６の内周面６ａに引き寄せられる。複数の排出口２１のうちの少なくとも１つが開かれており、カップ６の内周面６ａに沿って基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる回転気流がカップ６内に形成されている状態では、汚染雰囲気が、回転気流に乗って、カップ６の内周面６ａに沿って基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる。同様に、基板Ｗの周囲に排出された処理液の液滴は、回転気流に乗って、カップ６の内周面６ａに沿って基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる。そのため、処理液の液滴および汚染雰囲気が、回転気流によって排出口２１に案内され、カップ６内から排出される。

このように、回転気流が、液滴および汚染雰囲気を捕捉するので、液滴および汚染雰囲気が、基板Ｗ側に戻り難い。そのため、液滴および汚染雰囲気の再付着による基板Ｗの汚染を低減できる。さらに、上昇気流および下降気流の発生が抑制または防止されるので、カップ６内からの汚染雰囲気の漏れを抑制または防止できる。しかも、カップ６の内周面６ａに向かって外方に飛散する液滴の進行方向が回転気流によって曲げられるので、液滴がカップ６に衝突したときの衝撃が弱まる。そのため、処理液のミストの発生量を低減できる。さらに、カップ６の内周面６ａに沿って流れる液滴は、カップ６の傾斜部２２およびガイド２３（図３参照）によってスムーズに排出口２１に案内されるので、カップ６内の処理液の残留量を低減できる。さらに、回転気流が形成されている状態で、純水がカップ洗浄ノズル２４（図２参照）から吐出されると、純水が、回転気流に乗ってより遠くまで周方向に広がる。そのため、カップ６の内周面６ａを効率的に洗浄でき、カップ６内の処理液の残留量をさらに低減できる。

図８は、処理ユニット２によって行われる基板Ｗの処理の一例について説明するための模式図である。
図８の左端の列に示すように、制御装置３は、回転気流がカップ６内に形成されている状態で、高濃度のフッ酸、純水、低濃度のＳＣ１、純水、低濃度のＳＣ２、および純水をこの順番で基板Ｗに供給させる。具体的には、制御装置３は、第１薬液ノズル５ａからのフッ酸を回転状態の基板Ｗの上面全域に供給させ（第１薬液供給工程）、その後、リンス液ノズル５ｄからの純水を回転状態の基板Ｗの上面全域に供給させる（第１リンス液供給工程）。続いて、制御装置３は、第２薬液ノズル５ｂからのＳＣ１を回転状態の基板Ｗの上面全域に供給させ（第２薬液供給工程）、その後、リンス液ノズル５ｄからの純水を回転状態の基板Ｗの上面全域に供給させる（第２リンス液供給工程）。続いて、制御装置３は、第３薬液ノズル５ｃからのＳＣ２を回転状態の基板Ｗの上面全域に供給させ（第３薬液供給工程）、その後、リンス液ノズル５ｄからの純水を回転状態の基板Ｗの上面全域に供給させる（第３リンス液供給工程）。続いて、制御装置３は、スピンチャック４によって基板Ｗを高速回転させることにより、基板Ｗを乾燥させる（乾燥工程）。

制御装置３は、第１薬液ノズル５ａからフッ酸を吐出させている間、第１開閉装置２８ａによって第１排出口２１ａを開いている。そのため、図８の右端の列に示すように、基板Ｗへのフッ酸の供給によって発生したフッ酸の液滴や汚染雰囲気は、回転気流によって第１排出口２１ａに案内され、第１排出口２１ａに排出される。図８の左端の列と真ん中の列に示すように、制御装置３は、第１薬液ノズル５ａからのフッ酸の吐出を停止させた後、リンス液ノズル５ｄおよびカップ洗浄ノズル２４からの純水の吐出を同時に開始させる。そして、図８の右端の列に示すように、制御装置３は、純水の吐出が開始されてから、吐出された純水が第１排出口２１ａに到達するまでの間に、第１開閉装置２８ａによって第１排出口２１ａを閉じる。その後、制御装置３は、第２開閉装置２８ｂによって第２排出口２１ｂを開く。そのため、リンス液ノズル５ｄおよびカップ洗浄ノズル２４から吐出された純水は、第２排出口２１ｂに排出される。

図８の左端の列に示すように、制御装置３は、リンス液ノズル５ｄおよびカップ洗浄ノズル２４からの純水の吐出を停止させた後、第２薬液ノズル５ｂからのＳＣ１の吐出を開始させる。図８の右端の列に示すように、制御装置３は、ＳＣ１の吐出が開始されてから、吐出されたＳＣ１が基板Ｗを経由して第２排出口２１ｂに到達するまでの間に、第２開閉装置２８ｂによって第２排出口２１ｂを閉じる。その後、制御装置３は、第３開閉装置２８ｃによって第３排出口２１ｃを開く。そのため、第２薬液ノズル５ｂから吐出されたＳＣ１は、第３排出口２１ｃに排出される。図８の左端の列と真ん中の列とに示すように、制御装置３は、第２薬液ノズル５ｂからのＳＣ１の吐出を停止させた後、リンス液ノズル５ｄおよびカップ洗浄ノズル２４からの純水の吐出を同時に開始させる。そして、図８の右端の列に示すように、制御装置３は、カップ６の内周面６ａに付着している殆ど全てのＳＣ１が洗い流された後、第３開閉装置２８ｃによって第３排出口２１ｃを閉じる。その後、制御装置３は、第４開閉装置２８ｄによって第４排出口２１ｄを開く。図８の真ん中の列に示すように、制御装置３は、第４排出口２１ｄを開いた後、カップ洗浄ノズル２４からの純水の吐出を停止させる。

図８の左端の列に示すように、制御装置３は、リンス液ノズル５ｄからの純水の吐出を停止させた後、第３薬液ノズル５ｃからのＳＣ２の吐出を開始させる。図８の右端の列に示すように、制御装置３は、ＳＣ２の吐出が開始されてから、吐出されたＳＣ２が基板Ｗを経由して第４排出口２１ｄに到達するまでの間に、第４開閉装置２８ｄによって第４排出口２１ｄを閉じる。その後、制御装置３は、第２開閉装置２８ｂによって第２排出口２１ｂを開く。そのため、第３薬液ノズル５ｃから吐出されたＳＣ２は、第２排出口２１ｂに排出される。図８の左端の列と真ん中の列に示すように、制御装置３は、第３薬液ノズル５ｃからのＳＣ２の吐出を停止させた後、リンス液ノズル５ｄおよびカップ洗浄ノズル２４からの純水の吐出を同時に開始させる。そして、図８の右端の列に示すように、制御装置３は、カップ６の内周面６ａに付着している殆ど全てのＳＣ２が洗い流された後、第２開閉装置２８ｂによって第２排出口２１ｂを閉じる。その後、制御装置３は、第４開閉装置２８ｄによって第４排出口２１ｄを開く。図８の真ん中の列に示すように、制御装置３は、第４排出口２１ｄを開いた後、カップ洗浄ノズル２４からの純水の吐出を停止させる。その後、制御装置３は、リンス液ノズル５ｄからの純水の吐出を停止させて、基板Ｗを乾燥させる。

以上のように第１実施形態では、基板Ｗとカップ６の内周面６ａとの間で基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる回転気流が、気流形成装置３４によって形成される。そのため、カップ６内の雰囲気は、回転気流に乗って、カップ６の内周面６ａに沿って基板Ｗの回転方向Ｄ１と同じ方向に流れる。したがって、カップ６内の雰囲気は、回転気流によって、カップ６の内周面６ａで開口する複数の排出口２１に案内され、排気装置３２からの吸引力によって複数の排出口２１に排出される。そのため、カップ６内の雰囲気がカップ６の周方向に関して均一に排出され、カップ６内の処理液のミストおよび蒸気の残留量が低減される。したがって、処理液のミストや蒸気の付着による基板Ｗの汚染を低減できる。これにより、基板Ｗの清浄度を高めることができる。このように、回転気流が基板Ｗとカップ６との間に形成されるので、排気装置３２の吸引力が弱くても、カップ６内の雰囲気はカップ６の内周面６ａに沿って旋回し続ける。そのため、カップ６からの雰囲気の漏れ量を低減しながら、排気装置３２の排気流量を減少させることができる。

さらに第１実施形態では、カップ６の内周面６ａに付着している純水が、回転気流によって押されて、カップ６の内周面６ａに沿ってカップ６の周方向に流れる。そのため、カップ６に供給された純水は、カップ６の内周面６ａの広範囲に行き渡る。そして、カップ６の周方向に移動する純水は、複数の排出口２１に排出される。このように、カップ６の内周面６ａに供給された純水が、カップ６の内周面６ａの広範囲に行き渡るので、カップ６の内周面６ａに付着している処理液やパーティクルを純水によって確実に洗い流すことができる。そのため、カップ６内の処理液の残留量を極めて少なくできる。したがって、１つのカップ６で複数種の処理液を受け止めたとしても、種類の異なる薬液同士が混ざり合うことを抑制または防止できる。さらに、カップ６の内周面６ａに向かって飛散する処理液の進行方向が回転気流によって曲げられるので、処理液の液滴がカップ６に衝突したときの衝撃が弱まる。そのため、処理液のミストの発生量を低減でき、ミストの付着による基板Ｗの汚染を低減できる。これにより、基板Ｗの清浄度をさらに高めることができる。

図９は、第２実施形態に係る処理液の排出経路について説明するための模式図である。
この図９において、前述の図１〜図８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。
第２実施形態と第１実施形態との主要な相違点は、複数種の処理液がカップ６内で分離されるのでなく、カップ６よりも下流側で分離されることである。

第２実施形態に係る処理ユニット２０２は、第１実施形態に係る処理ユニット２の構成に加えて、基板Ｗに供給された複数種の処理液を種類ごとに分離する分離装置２２７を含む。分離装置２２７は、複数の気液分離装置３１に接続された複数の排気管２５３と、複数の排気管２５３を介して複数の気液分離装置３１に接続された排気切替バルブ２５４とを含む。分離装置２２７は、さらに、複数の気液分離装置３１に接続された複数の排液配管２５５と、複数の排液配管２５５を介して複数の気液分離装置３１に接続された排液切替バルブ２５６とを含む。

排気切替バルブ２５４は、ダクト２０、気液分離装置３１、および排気管２５３を介して複数の排出口２１に接続された入力ポート２５４ａと、複数の排気装置３２にそれぞれ接続された複数の出力ポート２５４ｂとを含む。入力ポート２５４ａは、複数の出力ポート２５４ｂのうちのいずれかに接続される。排気切替バルブ２５４は、入力ポート２５４ａに接続される出力ポート２５４ｂを複数の出力ポート２５４ｂの中で切替可能である。複数の排気管２５３内の排気は、排気切替バルブ２５４の切り替えによって複数の排気装置３２のいずれかに案内される。

同様に、排液切替バルブ２５６は、ダクト２０、気液分離装置３１、および排液配管２５５を介して複数の排出口２１に接続された入力ポート２５６ａと、第１回収装置３３ａ、第２排液装置３３ｂ、第３排液装置３３ｃ、および第４回収装置３３ｄにそれぞれ接続された複数の出力ポート２５６ｂとを含む。入力ポート２５６ａは、複数の出力ポート２５６ｂのうちのいずれかに接続される。排液切替バルブ２５６は、入力ポート２５６ａに接続される出力ポート２５６ｂを複数の出力ポート２５６ｂの中で切替可能である。複数の排液配管２５５内の排液は、排液切替バルブ２５６の切り替えによって第１回収装置３３ａ、第２排液装置３３ｂ、第３排液装置３３ｃ、および第４回収装のいずれかに案内される。

制御装置３（図１参照）は、排気切替バルブ２５４および排液切替バルブ２５６を制御することにより、カップ６によって受け止められた複数種の処理液を種類ごとに分離できる。そのため、制御装置３は、処理液の種類ごとに複数の排出口２１を開閉しなくても、図８で説明したように複数種の処理液を種類ごとに分離できる。
本発明の第１および第２実施形態の説明は以上であるが、本発明は、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、第１および第２実施形態では、スピンチャック４の周囲に配置されているカップ６の数が１つである場合について説明したが、複数のカップ６がスピンチャック４の周囲に配置されており、昇降装置１９によって基板Ｗの周端面に対向するカップ６が変更されてもよい。
また、第１および第２実施形態では、カップ６の内周面６ａに向けて純水を吐出するカップ洗浄ノズル２４が処理ユニット２に備えられている場合について説明したが、カップ洗浄ノズル２４が処理ユニット２に備えられていなくてもよい。

また、第１および第２実施形態では、複数種の処理液が、別々のノズルから基板Ｗに供給される場合について説明したが、複数種の処理液が、共通のノズルから基板Ｗに供給されてもよい。たとえば、全ての種類の処理液が、共通のノズルから基板Ｗに供給されてもよいし、一部の種類の処理液だけが、共通のノズルから基板Ｗに供給されてもよい。
また、第１および第２実施形態では、基板処理装置１が、円板状の基板Ｗを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１は、液晶表示装置用基板などの多角形の基板Ｗを処理する装置であってもよい。

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。

１ ：基板処理装置
４ ：スピンチャック（基板保持手段）
５ ：ノズル（処理液供給手段）
６ ：カップ
６ａ ：内周面
１０ ：スピンモータ（基板回転手段）
２０ ：ダクト
２１ ：排出口
３２ ：排気装置（排気手段）
３４ ：気流形成装置（気流形成手段、羽根回転手段）
３５Ａ ：送風機（気流形成手段）
３５Ｂ ：送風機（気流形成手段）
３５Ｃ ：送風機（気流形成手段）
３５Ｄ ：送風機（気流形成手段）
３５Ｅ ：送風機（気流形成手段）
３６ ：気体吐出装置（気流形成手段、気体吐出手段）
３７ ：気体吸引装置（気流形成手段、気体吸引手段）
３８ ：回転体
３９ ：羽根
４１Ｄ ：羽根回転装置（羽根回転手段）
４１Ｅ ：羽根回転装置（羽根回転手段）
４９ ：吸引口
Ａ１ ：回転軸線
Ｄ１ ：基板の回転方向
Ｗ ：基板

Claims (8)

1. 基板を水平に保持する基板保持手段と、
   基板を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板保持手段に保持されている基板を回転させる基板回転手段と、
   前記基板保持手段に保持されている基板に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ている基板を取り囲む筒状の内周面と、前記内周面で開口する排出口とを含む筒状のカップと、
   前記カップ内の雰囲気を前記排出口から排出する排気手段と、
   前記基板保持手段に保持されている基板と前記カップの内周面との間で前記基板の回転方向と同じ方向に流れる回転気流を形成する気流形成手段とを含む、基板処理装置。
2. 前記カップに接続されており、前記排出口に排出された処理液を回収装置および排液装置の少なくとも一方に導くダクトをさらに含む、請求項２に記載の基板処理装置。
3. 前記気流形成手段は、前記カップの内側に配置された羽根と、前記羽根と共に鉛直な軸線まわりに回転可能な回転体と、前記回転体を回転させる羽根回転手段とを含む、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記羽根は、上下対称な断面を有している、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記羽根回転手段は、前記基板回転手段である、請求項３または４に記載の基板処理装置。
6. 前記羽根回転手段は、前記基板回転手段とは独立している、請求項３または４に記載の基板処理装置。
7. 前記気流形成手段は、前記基板の回転方向の下流側に向けて前記カップの内周面の接線方向に気体を吐出する気体吐出手段を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記気流形成手段は、前記カップの内周面で開口する吸引口から前記基板の回転方向の下流側に向けて前記カップの内周面の接線方向に気体を吸引する気体吸引手段を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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