JP2014049606A

JP2014049606A - 基板処理装置

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Publication number: JP2014049606A
Application number: JP2012191285A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nakai; 仁司中井
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: JP5978071B2

Abstract

【課題】簡単な構造でチャンバ内部に付着した液体の基板への落下を防止する。
【解決手段】基板処理装置１は、チャンバ１２と、基板保持部１４と、基板回転機構１５と、液受け部１６と、上下ノズル１８１、１８２とを備える。チャンバ１２は、チャンバ本体１２１と、チャンバ蓋部１２２と、トッププレート１２３とを備え、チャンバ蓋部１２２は蓋部昇降機構１３１により昇降する。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１に接することで密閉空間が形成される。トッププレート１２３は、基板９に近接しつつ基板保持部１４と周方向に係合して、基板保持部１４と共に回転する。上部ノズル１８１からの処理液は、基板９とトッププレート１２３との間を満たす。トッププレート１２３に付着した液体は、基板９の回転時に遠心力により除去されるため、基板９の搬出入時にトッププレート１２３から液体が基板９に落下することを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。

従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、多種類の基板処理装置を用いて基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターンが形成された基板に薬液を供給することにより、基板の表面に対してエッチング等の処理が行われる。また、エッチング処理の終了後、基板上のレジストを除去したり基板を洗浄する処理も行われる。

特許文献１の装置では、リンス液によりウエハ上の現像液等を洗い流した後、ウエハの乾燥が行われる。具体的には、リンス処理部にウエハが搬入されてウェハ吸着部により吸着され、リンス処理部の開口がシャッタにて閉塞された後、リンス処理部の内部空間の排気が行われる。そして、減圧雰囲気となった内部空間において、ウエハをウエハ吸着部と共に低速回転させつつリンス液が供給され、その後、ウエハを高速回転することによりウエハの乾燥が行われる。

特開平９−２４６１５６号公報

ところで、密閉チャンバ内にて液体を用いる処理を行うと、チャンバ蓋部の下面に付着した液体が基板に落下する虞がある。一方、チャンバ蓋部の下面に付着した液体を除去する機構を別途設けると、チャンバが大型化する。チャンバが大型化すると、処理に使用されるガスの量が増大したり、装置の占有面積が大きくなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡単な構造でチャンバ内部に付着した液体の基板への落下を防止することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、密閉された内部空間を形成するチャンバと、前記チャンバの上部を含むチャンバ蓋部を他の部位に対して相対的に昇降するチャンバ開閉機構と、前記チャンバ内に配置され、水平状態で基板を保持する基板保持部と、上下方向を向く中心軸を中心として前記基板を前記基板保持部と共に回転する基板回転機構と、前記基板上に処理液を供給する処理液供給部と、前記中心軸に垂直な板状であり、前記中心軸を中心として回転可能に前記チャンバ蓋部に取り付けられ、前記チャンバが密閉された前記内部空間を形成する状態で、前記中心軸を中心とする周方向において前記基板保持部と係合するトッププレートとを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記処理液供給部が、前記トッププレートと前記基板保持部とが係合する状態で、前記トッププレートの中央から処理液を吐出することにより、前記トッププレートと前記基板との間に処理液を供給するノズルを含む。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記トッププレートと前記基板保持部とが係合する状態で、前記トッププレートと前記基板との間にガスを供給するガス供給部をさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記チャンバの周囲に位置するカップ部をさらに備え、前記チャンバ蓋部の移動により前記基板の周囲に環状開口が形成された状態で、前記カップ部が、前記環状開口の径方向外側に位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板処理装置であって、前記トッププレートが、前記チャンバ蓋部との間の距離が変更可能な状態で前記チャンバ蓋部に取り付けられており、前記チャンバ蓋部と前記チャンバの前記他の部位との間の距離が第１の距離の場合に、前記トッププレートが、前記周方向において前記基板保持部と係合し、前記チャンバ蓋部と前記チャンバの前記他の部位との間の距離が前記第１の距離よりも大きい第２の距離の場合に、前記トッププレートと前記基板保持部とが離間する。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の基板処理装置であって、前記カップ部を昇降することにより、前記カップ部を、前記環状開口の径方向外側の位置と、当該位置よりも下方の他の位置との間で移動するカップ昇降機構をさらに備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板処理装置であって、前記チャンバの径方向外側に位置する他のカップ部をさらに備え、前記カップ昇降機構により前記カップ部が昇降することにより、前記カップ部が前記基板からの処理液を受ける状態と、前記他のカップ部が前記基板からの処理液を受ける状態とが切り替わる。

請求項８に記載の発明は、請求項４ないし７のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記カップ部が前記基板から飛散する処理液を受ける状態において、前記カップ部の上部と前記チャンバの前記上部とが近接する、または、接する。

請求項９に記載の発明は、請求項４ないし８のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記処理液供給部が、前記基板に純水と薬液とを供給し、前記チャンバ内が密閉された状態で、前記チャンバが、前記基板から飛散するＩＰＡまたは水を受け、前記環状開口が形成された状態で、前記カップ部が前記基板から飛散する薬液を受ける。

本発明では、簡単な構造でチャンバ内部に付着した液体の基板への落下を防止することができる。

第１の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。処理液供給部と液回収部とを示すブロック図である。液受け部近傍の拡大図である。基板処理装置の動作の一例を示す図である。基板処理装置の断面図である。基板処理装置の断面図である。基板処理装置の断面図である。基板処理装置の断面図である。第２の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。基板処理装置の断面図である。基板処理装置の断面図である。基板処理装置の断面図である。基板処理装置の断面図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す図である。基板処理装置１は、略円板状の半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）に処理液を供給して基板９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、チャンバ１２と、チャンバ開閉機構１３１と、基板保持部１４と、基板回転機構１５と、液受け部１６と、カバー１７とを備える。

チャンバ１２は、チャンバ本体１２１と、チャンバ蓋部１２２と、トッププレート１２３とを備える。チャンバ本体１２１は非磁性体により形成される。チャンバ本体１２１は、チャンバ底部２１と、チャンバ側壁部２２とを備える。チャンバ底部２１は、略円板状の中央部２１１と、中央部２１１の外縁部から下方に延びる筒状の内側壁部２１２と、内側壁部２１２から径方向外方へと広がるベース部２１３とを備える。基板保持部１４に基板９が保持された場合、基板９の下面９２は、中央部２１１の上面と対向する。チャンバ側壁部２２は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、ベース部２１３から上方へと突出する。チャンバ側壁部２２を形成する部材は、後述するように、液受け部１６の一部を兼ねる。

チャンバ蓋部１２２は中心軸Ｊ１に垂直な略円盤状であり、チャンバ１２の上部を含む。チャンバ蓋部１２２は、チャンバ本体１２１の上部開口を閉塞する。図１では、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間した状態を示す。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１の上部開口を閉塞する際には、チャンバ蓋部１２２の外縁部がチャンバ側壁部２２の上部と接する。

トッププレート１２３は、中心軸Ｊ１に垂直な略円盤板状である。トッププレート１２３は中央に開口を有する。基板９が基板保持部１４に保持されると、基板９の上面９１は、トッププレート１２３の下面と対向する。トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２から吊り下がるようにチャンバ蓋部１２２に取り付けられる。より正確には、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２との間の距離が変更可能な状態でチャンバ蓋部１２２に取り付けられる。トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２に対して、中心軸Ｊ１を中心として回転も可能である。

チャンバ開閉機構１３１は、チャンバ１２の可動部であるチャンバ蓋部１２２を、チャンバ１２の他の部位に対して相対的に昇降する。以下、チャンバ開閉機構１３１を「蓋部昇降機構１３１」と呼ぶ。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１と接し、さらに、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１に向かって押圧されることにより、チャンバ１２内に密閉された内部空間１２０（図７参照）が形成される。

基板保持部１４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、基板９の外縁部を保持する。基板保持部１４はチャンバ１２内に配置され、水平状態の基板９を保持する。すなわち、基板９は、上面９１を中心軸Ｊ１に垂直に上側を向く状態で基板保持部１４により保持される。基板保持部１４が基板９を保持するチャック機構としては、様々なものが利用されてよい。

基板回転機構１５は、いわゆる中空モータである。基板回転機構１５は、中心軸Ｊ１を中心とする環状のステータ部１５１と、環状のロータ部１５２とを備える。ロータ部１５２は、略円環状の永久磁石を含む。永久磁石の表面は、PTFE樹脂にてモールドされる。ロータ部１５２は、内側壁部２１２とチャンバ側壁部２２との間の有底の環状空間内に配置される。ロータ部１５２は基板保持部１４と接続部材を介して接続される。

ステータ部１５１は、チャンバ１２外（すなわち、内部空間１２０の外側）においてロータ部１５２の径方向外側に配置される。本実施の形態では、ステータ部１５１は、ベース部２１３に固定され、液受け部１６の下方に位置する。ステータ部１５１は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配列された複数のコイルを含む。

ステータ部１５１に電流が供給されることにより、ステータ部１５１とロータ部１５２との間に、中心軸Ｊ１を中心とする回転力が発生する。これにより、ロータ部１５２が、中心軸Ｊ１を中心として水平状態で回転する。ステータ部１５１とロータ部１５２との間に働く磁力により、ロータ部１５２は、チャンバ１２内において直接的にも間接的にもチャンバ１２に接触することなく浮遊し、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部１４と共に回転する。

液受け部１６は、第１カップ部１６１と、第１カップ昇降機構１６２と、第２カップ部１６３と、第２カップ昇降機構１６４とを備える。既述のように、チャンバ側壁部２２を形成する部材の一部は液受け部１６に含まれる。第２カップ部１６３は中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、チャンバ側壁部２２の径方向外側に位置する。第１カップ部１６１も環状であり、第２カップ部１６３の径方向外側に位置する。第１カップ昇降機構１６２は第１カップ部１６１を上下に移動する。第２カップ昇降機構１６４は第２カップ部１６３を上下に移動する。

第２カップ部１６３の内周部の下部は、チャンバ側壁部２２の外側に位置する環状の第２凹部１６６内に位置する。第１カップ部１６１の下部は、第２凹部１６６の外側に位置する環状の第１凹部１６５内に位置する。第１凹部１６５および第２凹部１６６を形成する部材は、チャンバ側壁部２２を形成する部材と連続する。

チャンバ蓋部１２２の中央には上部ノズル１８１が固定される。上部ノズル１８１は、トッププレート１２３の中央の開口と対向する。チャンバ底部２１の中央部２１１の中央には、下部ノズル１８２が取り付けられる。第１凹部１６５の底部は、第１排出路１９１に接続される。第２凹部１６６の底部は、第２排出路１９２に接続される。内側壁部２１２とチャンバ側壁部２２との間の凹部の底部は、第３排出路１９３に接続される。なお、これら上部ノズル１８１、下部ノズル１８２の設置位置は必ずしも中央部分に限らず、例えば基板９の周縁部に対向する位置であってもよい。

カバー１７は、チャンバ１２の上方および側方を覆う。カバー１７の上部には、多孔部１７１が配置される。多孔部１７１に形成された多数の孔からエアが流出することにより、カバー１７内にダウンフローが発生する。これにより、液受け部１６やチャンバ底部２１から基板９へとパーティクルが上昇することが防止される。

図２は、基板処理装置１が備える処理液供給部１８と、液回収部１９とを示すブロック図である。処理液供給部１８は、上述の上部ノズル１８１および下部ノズル１８２に加えて、第１処理液供給部１８３と、第２処理液供給部１８４と、第３処理液供給部１８５とを備える。第１処理液供給部１８３、第２処理液供給部１８４および第３処理液供給部１８５は、それぞれ弁を介して上部ノズル１８１に接続される。下部ノズル１８２は、それぞれ弁を介して第１処理液供給部１８３および第２処理液供給部１８４に接続される。上部ノズル１８１は、ガス供給部１８６にも接続される。上部ノズル１８１は中央に液吐出口を有し、その周囲にガス噴出口を有する。したがって、正確には、上部ノズル１８１の一部は基板９にガスを供給する広義のガス供給部の一部である。下部ノズル１８２は中央に液吐出口を有する。

チャンバ１２には、チャンバ１２が密閉された際にチャンバ１２の内部空間１２０を加圧する加圧部１８７が接続される。加圧部１８７により内部空間１２０が大気圧よりも高い加圧雰囲気となる。なお、ガス供給部１８６が加圧部を兼ねてもよい。加圧処理が不要な場合は、加圧部１８７は省略されてよい。

液受け部１６の第１凹部１６５に接続される第１排出路１９１は、廃液路に接続される。第２凹部１６６に接続される第２排出路１９２は、第１回収部１９４に接続される。チャンバ底部２１に接続される第３排出路１９３は、第２回収部１９５に接続される。第１回収部１９４および第２回収部１９５は、減圧部１９６に接続される。減圧部１９６が駆動されることにより、第１回収部１９４および第２回収部１９５にて処理液が回収される。また、チャンバ１２が密閉されている場合は、減圧部１９６により内部空間１２０が減圧され、大気圧よりも低い減圧雰囲気となる。第１回収部１９４および第２回収部１９５は、廃液路にも接続され、第２排出路１９２および第３排出路１９３から廃液も可能である。

第１処理液供給部１８３、第２処理液供給部１８４、第３処理液供給部１８５、ガス供給部１８６、加圧部１８７、第１回収部１９４、第２回収部１９５、減圧部１９６および各種弁は、制御部１０により制御される。蓋部昇降機構１３１、基板保持部１４、基板回転機構１５、第１カップ昇降機構１６２および第２カップ昇降機構１６４も制御部１０により制御される。

本実施の形態では、第１処理液供給部１８３から供給される第１処理液は、フッ酸や水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等のエッチング液である。第２処理液供給部１８４から供給される第２処理液は、純水（ＤＩＷ：ＤｅｉｏｎｉｚｅｄＷａｔｅｒ）である。第３処理液供給部１８５から供給される第３処理液は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。また、ガス供給部１８６は、チャンバ１２内に窒素（Ｎ_２）ガスを供給する。

図３は液受け部１６近傍の拡大図である。チャンバ蓋部１２２の外縁部の下部には、２つの環状のリップシール２３１，２３２が設けられる。リップシール２３１は、第２カップ部１６３の上端部の上方に位置する。リップシール２３２は、チャンバ側壁部２２の上端部の上方に位置する。チャンバ蓋部１２２が下降し、第２カップ部１６３が上昇すると、リップシール２３１と第２カップ部１６３の上端部とが接する。チャンバ蓋部１２２がチャンバ側壁部２２まで下降すると、リップシール２３２とチャンバ側壁部２２の上端部とが接する。

チャンバ１２の上部であるチャンバ蓋部１２２の外縁部の下部には、全周に亘って上方かつ径方向内方へと窪む凹部２３３が設けられる。チャンバ蓋部１２２が下降し、第１カップ部１６１が上昇すると、第１カップ部１６１の上端部と凹部２３３とが上下方向に関して接する。これらは近接するのみでもよい。第２カップ部１６３が下降すると、チャンバ側壁部２２の上部と第２カップ部１６３の上端部とが接する。

トッププレート１２３の外縁部の下面には、複数の第１係合部２４１が周方向に配列される。基板保持部１４の上面には、複数の第２係合部２４２が周方向に配列される。これらの係合部は３組以上設けられることが好ましく、本実施の形態では４組設けられる。第１係合部２４１の下部には上方に向かって窪む凹部が設けられる。第２係合部２４２は基板保持部１４から上方に向かって突出する。

チャンバ蓋部１２２が下降すると、第１係合部２４１の凹部に第２係合部２４２が嵌る。これにより、トッププレート１２３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において基板保持部１４と係合する。この状態で基板回転機構１５により基板保持部１４が回転すると、トッププレート１２３も回転する。トッププレート１２３が下降する際には、第１係合部２４１と第２係合部２４２とが嵌り合うように基板保持部１４の回転位置が制御される。

次に、制御部１０の制御による基板処理装置１における基板９の処理の流れを図４を参照しつつ説明する。図４の処理は、一例に過ぎず、基板処理装置１では、様々な処理を様々な順序で行うことができる。基板処理装置１では、まず、チャンバ蓋部１２２が図１に示すように上方に位置する状態で、基板９が搬送されて基板保持部１４により保持される（ステップＳ１１）。チャンバ蓋部１２２は下降し、図５に示すように、トッププレート１２３が基板保持部１４と係合する。チャンバ蓋部１２２とチャンバ側壁部２２とは離間しており、基板９の周囲（すなわち、径方向外側）において、チャンバ蓋部１２２とチャンバ側壁部２２との間に環状開口８１が形成される。

第２カップ部１６３は上昇し、環状開口８１の径方向外側に位置する。このように、第２カップ昇降機構１６４は、第２カップ部１６３を環状開口８１の径方向外側の位置と、当該位置よりも下方の位置との間で移動する。第２カップ部１６３の上端部はリップシール２３１に接する。これにより、チャンバ１２内の基板９周辺は密閉空間が形成されることになり、上方からパーティクルが下降したとしても、第２カップ部１６３内に進入することが防止される。なお、第１カップ部１６１の上端部もチャンバ蓋部１２２に接し、第１カップ部１６１内にパーティクルが進入することも防止される。以下、環状開口８１が形成されるチャンバ１２の状態を「半オープン状態」と呼ぶ。また、図１の状態を「オープン状態」と呼ぶ。

次に、基板回転機構１５により、基板保持部１４および基板９の高速回転が開始される。また、図示を省略するヒータにより、基板９が加熱される。第１処理液供給部１８３（図２参照）からの第１処理液が上部ノズル１８１から基板９の上面９１の中央部に供給される。第１処理液は、基板９の回転により外周部へと拡がり、上面９１全体が第１処理液により被覆される（ステップＳ１２）。

下部ノズル１８２からも基板９の下面９２の中央部に第１処理液が供給され、基板９の回転により外周部へと拡がる。基板９の上面９１および下面９２から飛散する第１処理液は、環状開口８１を介して第２カップ部１６３にて受けられ、第２回収部１９５により回収される。回収された第１処理液が再利用可能である場合は、フィルタ等を介して第１処理液から不純物等が除去された後、再利用される。トッププレート１２３の外縁部は、径方向外方に向かうに従って僅かに下方に向かうように傾斜する。トッププレート１２３の外縁部にて処理液が案内されることにより、処理液は環状開口８１を介して液受け部１６にて適切に受けられる。

第１処理液によるエッチングが完了すると、第１処理液の供給が停止され、上部ノズル１８１が窒素ガスを噴出し、基板９の回転により、基板９から第１処理液が除去される。トッププレート１２３は基板保持部１４と共に回転するため、トッププレート１２３の下面に第１処理液はほとんど残存せず、トッププレート１２３から第１処理液が落下することはない。

次に、チャンバ１２が半オープン状態のまま第２カップ部１６３が下降し、図６に示すように第１カップ部１６１が環状開口８１の径方向外側に位置する。すなわち、第２カップ昇降機構１６４により、第２カップ部１６３が基板９からの処理液を受ける状態と、第１カップ部１６１が基板９からの処理液を受ける状態とが切り替わる。第２カップ部１６３の上端部はチャンバ側壁部２２の上部と接し、チャンバ１２内部と第２カップ部１６３の内側の空間とは分離する。第１カップ部１６１の上端部とチャンバ蓋部１２２とは接する状態である。

トッププレート１２３と基板保持部１４とが係合する状態で、トッププレート１２３の中央に位置する上部ノズル１８１が純水である第２処理液を連続的に吐出することにより、回転中の基板９の上面９１の中央部に第２処理液が供給される。第２処理液は、基板９の回転により外周部へと拡がり、基板９の外周縁から外側へと飛散する。下部ノズル１８２からは基板９の下面９２の中央部に第２処理液が供給され、基板９の回転により外周部へと拡がる。基板９から飛散する第２処理液である使用後の水は、第２カップ部１６３にて受けられ、廃棄される（ステップＳ１３）。第２処理液による基板９のリンスでは、途中で下面９２への第２処理液の供給が停止され、基板９の回転速度が減少する。これにより、トッププレート１２３と基板９との間が第２処理液で満たされる。すなわち、基板９上に純水をパドリングした状態となる。

次に、第２処理液の供給が停止され、上部ノズル１８１のみからＩＰＡである第３処理液が基板９の上面９１に供給される。トッププレート１２３と基板９との間は第３処理液により満たされ、第３処理液の供給が停止する。これにより、基板９上において純水がＩＰＡに置換される（ステップＳ１４）。その後、図７に示すように、チャンバ蓋部１２２および第１カップ部１６１が下降する。チャンバ蓋部１２２のリップシール２３２とチャンバ側壁部２２の上部とが接する。これにより、チャンバ１２は密閉された内部空間１２０を形成する。トッププレート１２３はチャンバ蓋部１２２に対して相対的に上下方向に移動可能であることから、トッププレート１２３と基板保持部１４との間の係合状態は維持される。チャンバ１２が密閉された状態では、基板９および基板保持部１４は、チャンバ１２の側壁と直接対向し、これらの間に他の液受け部は存在しない。なお、チャンバ１２の密閉は、ステップＳ１４の前に行われてもよい。なお、これらステップＳ１３，Ｓ１４において、ここではトッププレート１２３と基板９との間を処理液で満たして液密状態で処理しているが、トッププレート１２３の高さをこれよりも高くして、トッププレート１２３と基板９との間が処理液で満たされない状態で処理することもできる。

密閉空間内にて基板９が高速回転するとともに上部ノズル１８１から窒素ガスが噴出され、第３処理液が基板９から除去される。基板９から飛散する第３処理液は、チャンバ側壁部２２にて受けられ、第２回収部１９５にて回収される。このとき、減圧部１９６によりチャンバ１２の内部空間１２０が減圧され、基板９の乾燥が促進される（ステップＳ１５）。第２回収部１９５にて回収された第３処理液を再利用する場合は、第３処理液から不純物等の除去が行われる。基板９の乾燥が完了すると、基板９の回転が停止する。

なお、乾燥時に基板９が加熱されてもよい。また、減圧前に加圧部１８７により内部空間１２０が加圧されてもよい。これにより、第３処理液を基板９上にパターン内に容易に進入させることができる。

その後、内部空間１２０が常圧に戻され、チャンバ蓋部１２２が図１に示すように上昇する。トッププレート１２３は基板保持部１４と共に回転するため、トッププレート１２３の下面に液体はほとんど残存せず、チャンバ蓋部１２２の上昇時にトッププレート１２３から液体が落下することはない。基板９は外部の搬送機構により搬出される（ステップＳ１６）。チャンバ蓋部１２２の上昇時には、トッププレート１２３の上部の下面に設けられた環状の溝部２４３に、チャンバ蓋部１２２に設けられた複数の突起２４４が嵌ることにより、チャンバ蓋部１２２に対してトッププレート１２３が調芯される。なお、調芯構造として他の構造が採用されてもよい。

基板処理装置１の処理液供給部１８には、図８に示すように、スキャンノズル１８８が追加されてもよい。スキャンノズル１８８が利用される際には、チャンバ蓋部１２２はチャンバ本体１２１から上方に大きく離間し、トッププレート１２３が基板保持部１４から離間するオープン状態となる。したがって、トッププレート１２３は回転しない。このように、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２とチャンバ１２の他の部位との間の距離が第１の距離の場合に、周方向に関して基板保持部１４と係合し、当該距離が第１の距離よりも大きい第２の距離の場合に、トッププレート１２３と基板保持部１４とが離間する。チャンバ蓋部１２２とチャンバ本体１２１との間に、チャンバ１２外部からスキャンノズル１８８が挿入され、基板９上へと移動する。スキャンノズル１８８は、二流体ノズルであり、例えば、ＳＣ１処理後の純水洗浄を行う。スキャンノズル１８８は二流体ノズル以外のタイプのノズルであってもよい。スキャンノズル１８８が水平方向に揺動しつつ基板９の上面９１に処理液が供給される。スキャンノズル１８８は他の処理用の他の種類のノズルであってもよい。スキャンノズル１８８として二流体ノズルを用いる際には、カバー１７内に図示しない排気設備を接続して、発生する処理液ミストを充分排出できるようにすることが望ましい。

スキャンノズル１８８からの処理液が廃棄される場合は、第１カップ部１６１が上昇し、第２カップ部１６３が下降する。基板９の外縁部と第１カップ部１６１とが径方向に対向する。処理液を回収して再利用する場合は、第１カップ部１６１および第２カップ部１６３が上昇する。基板９の外縁部と第２カップ部１６３とが径方向に対向する。

以上に説明したように、基板処理装置１では、チャンバ１２を密閉した状態で行う処理（以下、「密閉処理」という。）、および、半オープン状態またはオープン状態で行う処理（以下、「オープン処理」という。）の双方を行うことができる。すなわち、従来に比べて様々な処理を１つの装置で行うことができる。特に、減圧や加圧を伴う密閉処理とオープン処理と連続して行うことができる。スキャンノズル１８８が設けられる場合は、スキャンノズル１８８を用いる処理も密閉処理と連続して行うことができる。また、液受け部１６はチャンバ１２の外部に配置されるため、処理液の回収を効率よく行えるとともに、チャンバ１２を小型化、小容積化することができ、これにより、加圧や減圧を伴う処理を容易かつ効率よくおこなうことができ、またチャンバ１２に充填されるガスの量を削減することができる。また、半オープン状態にあっても、チャンバ１２内の基板９の周囲をほぼ密閉することができるので、カバー１７内の不所望な雰囲気のチャンバ１２内への流入を阻止できる。例えば上述のステップＳ１２において、図５に示す半オープンの状態で上部ノズル１８１から窒素ガスを噴出しつつ第１処理液を基板９に供給することで、チャンバ１２内の基板９の周囲を窒素雰囲気とし、不所望な酸素や薬液雰囲気を排除し、低酸素雰囲気の状態で処理を行うことができる。このような低酸素雰囲気での処理は、例えば銅配線が形成された基板のポリマー除去処理などにおいて銅配線の酸化を防止したい場合などに有用である。

液受け部１６には第１カップ部１６１および第２カップ部１６３が設けられるため、複数種類の処理液を分離して回収することができる。密閉処理時の処理液とオープン処理時の処理液も分離して回収することができる。これにより、チャンバの内壁のみで複数種類の処理液を受けて多連バルブで分離回収する場合に比べて、処理液の回収効率を高めることができ、処理液のライフタイムを延ばすことができる。さらに、異種の処理液が混ざることによる、パーティクルの発生、発熱、発煙等も容易に防止することができる。

チャンバ１２では密閉状態で純水が基板９に供給されてもよい。密閉状態でチャンバ１２が基板９から飛散する使用後の水やＩＰＡを受け、処理液が基板９に化学反応を与える薬液の場合に半オープン状態で処理液がカップ部に受けられることにより、チャンバ１２内の汚れが低減される。このように、チャンバ１２の内壁や各カップ部を特定の処理液の専用の液受け部とすることにより、高純度でロスの少ない処理液の回収が可能となる。

また、全てのカップ部が昇降可能であるため、基板９の搬入時の基板９のハンドリングを容易に行うことができる。

基板処理装置１では、トッププレート１２３により、簡単な構造で、チャンバ内部に付着した液体の基板への落下を防止することができる。処理時には、トッププレート１２３と基板保持部１４とが係合する状態で、トッププレート１２３が基板９に近接するため、基板９の上面９１を処理液で覆う際に必要な処理液の量を削減することができる。トッププレート１２３と基板９との間に供給するガスの量も削減することができる。

トッププレート１２３はチャンバ蓋部１２２に対して上下方向に移動可能であるため、密閉状態でも半オープン状態でもトッププレート１２３を基板保持部１４と共に回転することができる。また、半オープン状態からチャンバ蓋部１２２を少しだけ上昇させることにより、トッププレート１２３と基板保持部１４との係合を解除することができる。このようなオープン状態で上部ノズル１８１から処理液を吐出して処理を行うことも可能である。

基板処理装置１では、ロータ部１５２が密閉可能な内部空間１２０に配置され、ステータ部１５１がチャンバ１２外に配置される。これにより、高い密閉性を有する内部空間１２０を容易に形成することができる。その結果、密閉された内部空間１２０における基板９の枚葉処理を容易に実現することができる。また、モータをチャンバ底部の下方に設ける装置に比べて、チャンバ底部２１に下部ノズル１８２等の様々な構造を容易に設けることができる。

基板回転機構１５では、ロータ部１５２が内部空間１２０において浮遊状態にて回転する。このため、ロータ部１５２を支持する構造を内部空間１２０に設ける必要がなく、基板処理装置１の小型化および装置構造の簡素化が実現される。ロータ部１５２と支持構造との摩擦により粉塵等が発生することがないため、内部空間１２０の清浄性を向上することができる。さらに、支持構造による摩擦抵抗がロータ部１５２に作用しないため、ロータ部１５２の高速回転を容易に実現することができる。

図９ないし図１３は、第２の実施の形態に係る基板処理装置１ａの断面図である。図９は、基板９の搬出入の際の装置の状態を示す。図１０は、半オープン状態で基板９から飛散する処理液を第２カップ部１６３にて受ける状態を示す。図１１は、半オープン状態で基板９から飛散する処理液を第１カップ部１６１にて受ける状態を示す。図１２は、密閉処理が行われる状態を示す。図１３は、スキャンノズル１８８を用いて処理が行われる状態を示す。

図９に示すように、基板処理装置１ａでは、カバー１７に仕切板１７２が設けられる。仕切板１７２は、チャンバ１２から径方向外方へと広がる。仕切板１７２から径方向内方へと連続する部位、すなわち、仕切板１７２を含む部材の内周部は、下方に突出し、チャンバ１２の一部を構成する。以下、この部位を「チャンバ固定部１２４」と呼ぶ。さらに換言すれば、仕切板１７２は、チャンバ固定部１２４から外側へと広がる。仕切板１７２は、第１カップ部１６１および第２カップ部１６３の上方に位置する。仕切板１７２により、半オープン状態においてチャンバ１２内に気流が入ることが防止される。

チャンバ１２の下部を含む部位であってチャンバ固定部１２４よりも下側の部位１２５は、チャンバ昇降機構１３２により昇降する。後述するように、半オープン状態と密閉状態とはチャンバ昇降機構１３２により実現されるため、本実施の形態では、チャンバ昇降機構１３２がチャンバ開閉機構として機能する。以下、部位１２５を「チャンバ可動部」と呼ぶ。チャンバ蓋部１２２はチャンバ固定部１２４の上側に位置する。なお、第１の実施の形態と同様に、蓋部昇降機構１３１もチャンバ開閉機構として捉えられてよい。

第１カップ部１６１は上端部が仕切板１７２に近接する状態で位置が固定される。第２カップ部１６３は第２カップ昇降機構１６４により昇降する。基板回転機構１５ａは、軸回転型のモータであり、基板保持部１４は板状である。基板回転機構１５ａの回転軸は、基板保持部１４の中央に接続される。下部ノズル１８２は、基板回転機構１５ａの上端に設けられる。他の構成は、第１の実施の形態とほぼ同様である。処理動作の例も第１の実施の形態と同様である。

チャンバ蓋部１２２の外縁部には、環状のリップシール２３４が設けられる。図１０に示すように、半オープン状態では、チャンバ蓋部１２２のリップシール２３４は仕切板１７２に接する。一方、チャンバ可動部１２５は仕切板１７２から離間する。これにより、チャンバ可動部１２５と仕切板１７２との間に環状開口８１が形成される。環状開口８１は、基板９の周囲に位置する。図１０では、第２カップ部１６３が環状開口８１の径方向外側に位置する。回転する基板９から飛散する処理液は、第１の実施の形態と同様に、第２カップ部１６３を介して第１回収部１９４（図２参照）にて回収される。

図１１では、チャンバ１２は半オープンの状態であり、図１０に示す状態から第２カップ部１６３が下降することにより、第１カップ部１６１が環状開口８１の径方向外側に位置する。このように、第１の実施の形態と同様に、第２カップ昇降機構１６４は、第２カップ部１６３を、環状開口８１の径方向外側の位置と、当該位置よりも下方の位置との間で移動する。これにより、第２カップ部１６３が基板９からの処理液を受ける状態と、第１カップ部１６１が基板９からの処理液を受ける状態とが切り替わる。基板９から飛散する処理液は、第１カップ部１６１にて受けられ、廃棄される。

図１２では、チャンバ可動部１２５が上昇して仕切板１７２と接する。これにより、チャンバ１２内に密閉された内部空間１２０が形成される。基板９から飛散する処理液は、チャンバ可動部１２５の外周部であるチャンバ側壁部２２ａにて受けられ、第２回収部１９５にて回収される。

図１３に示すように、スキャンノズル１８８が使用される場合は、チャンバ蓋部１２２が仕切板１７２から離間し、チャンバ蓋部１２２と仕切板１７２との間にスキャンノズル１８８が挿入される。チャンバ可動部１２５も仕切板１７２から離間し、環状開口８１が形成される。回転する基板９から飛散する処理液は、環状開口８１の径方向外側に位置するカップ部にて受けられる。図１３の場合、環状開口８１の径方向外側に、第１カップ部１６１が位置する。もちろん、環状開口８１の径方向外側に第２カップ部１６３が位置してもよい。

第１の実施の形態と同様に、半オープン状態および密閉状態では、トッププレート１２３は基板保持部１４と周方向に係合し、基板保持部１４と共に回転する。これにより、処理液および処理ガスの使用量が削減される。図１３の場合、トッププレート１２３は回転しない。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

基板処理装置１では、他の様々な処理が行われてよい。例えば、ＳＰＭ（硫酸・過酸化水素水混合液）による処理が行われてもよい。オープン状態、半オープン状態、密閉状態にて行われる処理の順序や処理内容も様々に変更可能である。

液受け部１６のカップ部にて受けた処理液は、全て廃液されてもよい。逆に、全て回収されてもよい。チャンバ１２にて受けた処理液も、廃液されても回収されてもよい。カップ部の数は１でも３以上でもよい。複数のカップ部が同時に昇降してもよい。処理液の多少の混合により問題が生じない場合は、各カップ部が複数種類の処理液を受けてもよい。この場合、カップ部からの排液路に多連バルブが設けられてもよい。

上部ノズル１８１や下部ノズル１８２の形状は、突出する形状には限定されない。処理液を吐出する吐出口を有する部位であれば全て本実施の形態のノズルの概念に含まれる。

チャンバ開閉機構は、チャンバ１２を様々な態様にて開閉する機構であってよく、チャンバ１２の上部または下部を含むチャンバ可動部を他の部位に対して相対的に昇降する機構であればよい。チャンバ可動部の移動により、基板９の周囲に環状開口８１が形成される。

トッププレート１２３と基板保持部１４との周方向における係合は、他の構造が採用されてもよい。例えば、トッププレート１２３から下方に突出する突起と、基板保持部１４から上方に突出する突起とが周方向に接するのみでもよい。

図１に示す基板回転機構１５の構造は、様々に変更されてよい。ロータ部１５２は、必ずしも浮遊状態にて回転する必要はなく、チャンバ１２の内部空間１２０にロータ部１５２を機械的に支持するガイド等の構造が設けられ、当該ガイドに沿ってロータ部１５２が回転してもよい。

液受け部１６が省かれ、密閉処理のみが行われる装置にチャンバ蓋部１２２およびトッププレート１２３の構造が採用されてもよい。

基板処理装置１にて処理される基板は半導体基板には限定されず、ガラス基板や他の基板であってもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１，１ａ基板処理装置
９基板
１２チャンバ
１４基板保持部
１５，１５ａ基板回転機構
１８処理液供給部
８１環状開口
１２０内部空間
１２１チャンバ本体
１２２チャンバ蓋部
１２３トッププレート
１３１蓋部昇降機構
１６１第１カップ部
１６３第２カップ部
１６４第２カップ昇降機構
１８１上部ノズル
１８６ガス供給部
Ｊ１中心軸

Claims

基板を処理する基板処理装置であって、
密閉された内部空間を形成するチャンバと、
前記チャンバの上部を含むチャンバ蓋部を他の部位に対して相対的に昇降するチャンバ開閉機構と、
前記チャンバ内に配置され、水平状態で基板を保持する基板保持部と、
上下方向を向く中心軸を中心として前記基板を前記基板保持部と共に回転する基板回転機構と、
前記基板上に処理液を供給する処理液供給部と、
前記中心軸に垂直な板状であり、前記中心軸を中心として回転可能に前記チャンバ蓋部に取り付けられ、前記チャンバが密閉された前記内部空間を形成する状態で、前記中心軸を中心とする周方向において前記基板保持部と係合するトッププレートと、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記処理液供給部が、前記トッププレートと前記基板保持部とが係合する状態で、前記トッププレートの中央から処理液を吐出することにより、前記トッププレートと前記基板との間に処理液を供給するノズルを含むことを特徴とする基板処理装置。
請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記トッププレートと前記基板保持部とが係合する状態で、前記トッププレートと前記基板との間にガスを供給するガス供給部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記チャンバの周囲に位置するカップ部をさらに備え、
前記チャンバ蓋部の移動により前記基板の周囲に環状開口が形成された状態で、前記カップ部が、前記環状開口の径方向外側に位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受けることを特徴とする基板処理装置。
請求項４に記載の基板処理装置であって、
前記トッププレートが、前記チャンバ蓋部との間の距離が変更可能な状態で前記チャンバ蓋部に取り付けられており、
前記チャンバ蓋部と前記チャンバの前記他の部位との間の距離が第１の距離の場合に、前記トッププレートが、前記周方向において前記基板保持部と係合し、
前記チャンバ蓋部と前記チャンバの前記他の部位との間の距離が前記第１の距離よりも大きい第２の距離の場合に、前記トッププレートと前記基板保持部とが離間することを特徴とする基板処理装置。
請求項４または５に記載の基板処理装置であって、
前記カップ部を昇降することにより、前記カップ部を、前記環状開口の径方向外側の位置と、当該位置よりも下方の他の位置との間で移動するカップ昇降機構をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
請求項６に記載の基板処理装置であって、
前記チャンバの径方向外側に位置する他のカップ部をさらに備え、
前記カップ昇降機構により前記カップ部が昇降することにより、前記カップ部が前記基板からの処理液を受ける状態と、前記他のカップ部が前記基板からの処理液を受ける状態とが切り替わることを特徴とする基板処理装置。
請求項４ないし７のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記カップ部が前記基板から飛散する処理液を受ける状態において、前記カップ部の上部と前記チャンバの前記上部とが近接する、または、接することを特徴とする基板処理装置。
請求項４ないし８のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記処理液供給部が、前記基板に純水と薬液とを供給し、
前記チャンバ内が密閉された状態で、前記チャンバが、前記基板から飛散するＩＰＡまたは水を受け、
前記環状開口が形成された状態で、前記カップ部が前記基板から飛散する薬液を受けることを特徴とする基板処理装置。