JP2015176996A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を回転させつつ、上面に薬液を供給する基板処理装置において、基板周囲に配置されて処理液を受けるカップの内側に薬液ミストが付着する。カップ内側に付着した薬液ミストを洗浄することは困難である。【解決手段】カップは、外側面の上端から連続する傾斜面と、傾斜面から滑らかに連続する内側面とを備える。スピンチャックに洗浄液を供給することによりチャックに飛散させ洗浄を行う際、傾斜面の下方から内側面に洗浄液が沿って流れるように、カップとスピンチャックとの位置関係を調整する。【選択図】図６

Description

本発明は、半導体ウエハ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に関する。処理の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、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、太陽電池用基板等が含まれる。

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が用いられている。枚葉式の基板処理装置は、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。このような枚葉式の基板処理装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１２−２３１０４９号公報

特許文献１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。

特許文献１に記載の手法では、カップの上端を保持手段よりも低くすることにより、カップの上面を洗浄する機構が示されている。この手法では、カップ内面に付着した汚染源を除去することは困難である。また、カップ上端部には折り返し部があり、この折り返し部の内側を洗浄する事が求められるようになってきた。

本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カップの上面のみならず、カップの内側を洗浄することができる洗浄処理装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板を水平姿勢で保持し、所定の回転軸（ＣＸ）を中心に回転させる保持回転部材（２０）と、前記保持回転部材に保持された基板の周囲を取り囲むカップ（４０）と、前記保持回転部材の前記基板に対向する対向面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段（３０、２８）と、を備える基板処理装置であって、前記カップは、前記回転軸に近づく内方に向けて高くなる面を有する外側面（４２ｃ、４７ｃ）と、前記外側面の上端から、前記回転軸に沿った下方に向けて径方向に広がる面を有する傾斜面（４２ｄ、４７ｄ）と、前記傾斜面と滑らかに連なり、前記外側面と実質的に平行となる面を有する内側面（４２ｆ、４７ｆ）と、をさらに備え、前記保持回転部材を回転させつつ、前記洗浄液供給手段から洗浄液を供給し、前記カップに向けて洗浄液を離脱させることにより、前記傾斜面に洗浄液を着液させるとともに前記傾斜面と連なる内側面に沿って流下させることを特徴とする。

また、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において、前記内側面における前記傾斜面側の上端部に、当該内側面より下方に突出し、かつ、前記傾斜面と滑らかに連なる突出面（４２ｅ）をさらに備え、前記傾斜面に付着した洗浄液は前記突出面に沿って流下した後に前記内側面に沿って流下することを特徴とする。

また、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において、前記突出面の最下点から前記内側面に至る面は、水平面とのなす角が４５度以下であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、前記カップを前記保持回転部材に対して相対的に上下させる上下駆動機構（９ａ）と、当該基板処理装置の制御を行う制御部（９）と、をさらに備え、前記制御部は、前記洗浄液供給手段から前記保持回転部材に洗浄液を供給しつつ、前記上下駆動機構を駆動し前記カップを前記保持回転部材に対して上下に変位させることにより、前記洗浄液が前記傾斜面に付着した後に前記傾斜面と連なる内側面に沿って流下する洗浄位置（Ｈ２、Ｈ３）を通過させることを特徴とする。

また、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において、前記制御部は、前記洗浄液供給手段から前記保持回転部材に洗浄液を供給しつつ、前記カップを洗浄位置で停止させることを特徴とする。

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合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実施形態に限定する趣旨ではない。

これらの発明によれば、カップの先端部の一部に洗浄液を供給することにより、カップの内側全体を洗浄することができる。特に請求項３に記載の発明によれば、カップ先端部に下方に向かう突出部がある場合においても、カップ内側の面を良好に洗浄することができる。特に請求項４または請求項５に記載の発明によれば、カップの内側を含めた全体を洗浄することができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成の模式的な平面図である。 図１に示す基板処理装置に備えられたチャンバの内部を水平に見た模式図である。 基板処理装置による基板処理時の、カップの配置例を示す図である。 基板処理装置による基板処理時の、カップの配置例を示す図である。 基板処理装置によるカップ洗浄処理の処理例を示すフローチャートである。 基板処理装置による外カップ洗浄時の、カップの配置例を示す図である。 基板処理装置による内カップ洗浄時の、カップの配置例を示す図である。 従来の基板処理装置によるカップ洗浄時の、カップの配置例を示す図である。

図１は、基板処理装置１の上面図である。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（薬液として、ＳＣ１液、ＤＨＦ液、ＳＣ２液などの洗浄液を供給）およびリンス処理（薬液を除去するため純水を供給）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（保持回転部材）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（洗浄液供給）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１０内における処理カップ４０の周囲には、チャンバ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、薬液およびリンス液（純水などの洗浄液）の双方を含む総称である。

チャンバ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１０の側壁１１の一部には、チャンバ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に近接しつつも保持面２１ａから所定の間隔空間を開け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（回転駆動手段）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軸心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面内の円弧状の軌跡に沿って移動する。上面処理液ノズル３０には、複数種の処理液（少なくとも純水等の洗浄液を含む）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に基板Ｗが保持されている場合は、基板Ｗの上面に着液する。同様に、スピンチャック２０に基板Ｗが保持されていない場合は、処理液はスピンベース２１の保持面２１ａ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に基板Ｗが保持されている場合、基板Ｗの下面に着液する。同様に、スピンチャック２０に基板Ｗが保持されていない場合は、処理液はスピンベース２１の保持面２１ａの上面に着液する。

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複数のカップ、すなわち内カップ４１、および外カップ４２を備えている。内カップ４１および外カップ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の中心を通る軸心ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。これら処理カップ４０の構造に関しては後述する。

仕切板１５は、処理カップ４０の周囲においてチャンバ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４２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４２の昇降の障害となることはない。

また、チャンバ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。

また、基板処理装置１には、上記の各構成要素で構成された処理装置本体ＤＢを制御する制御部９が備えられている。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。
＜処理カップ＞

図３および図４は、基板処理装置１が基板Ｗを処理する際の処理カップ４０の配置例を示す図である。図３および図４に示すように内カップ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の軸心ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる案内部４７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。

案内部４７は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの軸心ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４７ｂを備える。図４に示すように上端部４７ｂは、上端部４７ｂの上面である外側面４７ｃと、外側面４７ｃの先端部から下方に向かうとともに中心側から離れる方向に傾斜する傾斜面４７ｄと、傾斜面４７ｄから滑らかに連なる内側面４７ｆと、を有している。

また、内壁部４５と案内部４７との間は、使用済みの処理液を集めて排液するための排液溝４９とされている。案内部４７と外壁部４６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外側回収溝５０とされている。

排液溝４９には、この排液溝４９に集められた処理液を排出するとともに、排液溝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、排液溝４９の周方向に沿って等間隔で４つ設けられている。また、外側回収溝５０には、外側回収溝５０に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、外側回収溝５０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、外側回収溝５０に流れ込んだ処理液が円滑に回収される。

また図３および図４に示すように外カップ４２は、内カップ４１の案内部４７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の中心を通る軸心ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。外カップ４２は、案内部４７と同軸円筒状をなす下端部４２ａと、下端部４２ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの軸心ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４２ｂを備える。

図３に示すように上端部４２ｂは、上端部４２ｂの上面である外側面４２ｃと、外側面４２ｃの先端部から下方に向かうとともに中心側から離れる方向に傾斜する傾斜面４２ｄと、傾斜面４２ｄから滑らかに連なる内側面４２ｆを有している。さらに、内側面４２ｆの上端部（傾斜面４２ｄとの間）には、内側面４２ｆよりも下方に滑らかに突出する突出部である突出面４２ｅを有している。

外カップ４２の突出部４２ｆは内カップ４１と外カップ４２とが最も近接した状態で、内カップ４１の上面（具体的には、案内部４７ｂの外側面４７ｃ）よりも下方に突出するように配置されている。

外カップ４２の下端部４２ａは、内カップ４１と外カップ４２とが最も近接した状態で、内カップ４１の案内部４７と外壁部４６との間に適当な隙間を保って外側回収溝５０内に収容される。また、外カップ４２の上端部４２ｂは、内カップ４１の案内部４７ｂと上下方向に重なるように設けられ、内カップ４１と外カップ４２とが最も近接した状態で、案内部４７ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。

また、内カップ４１および外カップ４２は互いに独立して駆動機構９ａによって昇降可能とされている。すなわち、内カップ４１および外カップ４２のそれぞれには個別に駆動機構９ａと接続されており、駆動機構９ａは制御部９の指令により内カップ４１および外カップ４２を上下方向に変位させる。このような駆動機構９ａとしては、例えばボールネジ機構やエアシリンダなどの種々の機構を採用することができる。
＜基板処理装置の動作＞

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４２のみが上昇し、外カップ４２の上端部４２ｂと内カップ４１の案内部４７の上端部４７ｃ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４参照）。この時の外カップ４２の高さは、処理時高さ（Ｈ１）となっており、後述する洗浄時高さ（Ｈ２）よりも高い位置に配置される。

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４２の上端部４２ｂによって受け止められ、外カップ４２の内面を伝って流下し、外側回収溝５０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および外カップ４２の両方が上昇し、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の案内部４７によって取り囲まれる（図３参照）。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案内部４７の内壁を伝って流下し、排液溝４９から排出される。

また、振り切り乾燥処理を行うときには、内カップ４１および外カップ４２の全てが下降し、内カップ４１の案内部４７の上端部４７ｂ、および外カップ４２の上端部４２ｂ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に付着する。処理カップに付着し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を洗浄する。図５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４２ｃ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および外カップ４２の両方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の外側面４７ｃ、および外カップ４２の外側面４２ｃ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（外カップの外側面４２ｃ）をスピンベース２１の保持面２１ａよりも低くしたうえで、上面処理液ノズル３０のノズル基台３３は、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、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（図２の破線矢印ＡＲ）。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、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（詳細には外カップ４２の外側上面４２ｂの外側）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の外側に付着していた処理液が洗い流される。

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の外側の洗浄処理を行った後、仕切板１５およびチャンバ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および外カップ４２の両方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４２ｂ）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、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および外カップ４２を備えており、これら内カップ４１および外カップ４２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。
＜外カップの内側洗浄＞

制御部９は、処理カップ４０の内側を洗浄するステップＳ３を開始する前に、吐出ヘッド３１からの純水の供給を停止させる。その上で図６に示すように、外カップ４２のみを上昇させる。この時の外カップ４２の高さ位置は、図５に示す処理時高さＨ１よりも低い、洗浄時高さＨ２（洗浄位置）である。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に純水供給を開始することにより、遠心力によって保持面２１ａの端縁部から外カップ４２の内側に向けて純水が飛散される。

この時、スピンベース２１の保持面２１ａから飛散した純水が、外カップ４２の傾斜部４２ｄよりも下方であり、突出部４２ｅから内側面４２ｆに向けての範囲のみに降り注ぐように、洗浄時高さＨ２が設定される。また、この洗浄時高さＨ２は、吐出ヘッド３１から供給される純水の流量、および、スピンベース２１の回転数によって、最適な位置に調整されている。外カップ４２は、洗浄時高さＨ２から上方に向けて揺動されてもよいし、洗浄時高さＨ２の状態を維持された状態で洗浄処理が行われてもよい。

ここで、突出部４２ｅから内側面４２ｆに至る面は、水平面に対する角度αが、４５度以下の所定の角度（たとえば３０度）となっている。そのため、突出部４２ｅに供給された純水は突出部４２ｅおよび内側面４２ｆに沿って、外側下方に流下する。たとえば、この水平面に対する角度αが４５度より大きく、例えば６０度である場合、内側面４２ｆに十分に洗浄出来ない領域が発生する。

従来のカップ形状では、内カップと外カップとの間の空間に余計な雰囲気が流入しないように、図８のような構造になっていた。図８に示すように、外カップの上端部１４２ｂの先端部には、先端から垂直方向に下方に伸びる折り返し部１４２ｃを備えている。この折り返し部１４２ｃと、上端部１４２ｂとの間に鋭角の窪み部１４２ｄが存在した。この窪み部１４２ｄに薬液等が付着した場合、従来の洗浄方法では純水が供給されないため、洗浄することが出来なかった。

これに対して本実施形態では、折り返し部１４２ｃに替えて突出部４２ｄが形成されている。そして、突出部４２ｄは傾斜面４２ｃから連続的に滑らかに接続され、その後、上端部４２ｂの内側に向けて滑らかに接続されている。そのため、突出部４２ｄに供給された純水は突出部４２ｄを伝って上端部４２ｂの内側の面に沿って流下する。その過程で、突出部４２ｄおよび上端部４２ｂの内側面に付着した薬液等が除去されることにより、洗浄される。

また、この折り返し部１４２ｃに対してスピンベース２１の保持面２１ａから純水が供給された場合、図８の矢印のように純水が跳ね返り、予期せぬ位置に液滴が付着する。この液滴は他の処理中にパーティクル等の汚染源となる。

これに対して本実施形態では、先端部には傾斜面４２ｃが形成されており、純水の跳ね返りが抑制されている。これにより、純水の跳ね返りに起因するパーティクルを抑制することが可能となる。
＜内カップの内側洗浄＞

続いて、内カップ４１の内側が洗浄される。制御部９は、内カップ４１の内側の洗浄処理を開始する前に、吐出ヘッド３１からの純水の供給を一度停止させる。その上で図７に示すように、外カップ４２、および内カップ４１の両方を上昇させる。この時の内カップ４１の高さ位置は、洗浄時高さＨ３（洗浄位置）である。この洗浄時高さＨ３は、スピンベース２１の保持面２１ａから飛散した純水が、内カップ４１の傾斜部４１ｄの下方から内側面４２ｆに向けての範囲のみに降り注ぐように設定される。

また、この内カップ４１の洗浄時高さＨ３は、吐出ヘッド３１から供給される純水の流量、および、スピンベース２１の回転数によって、最適な位置に調整されている。内カップ４１は、洗浄時高さＨ３から上方に向けて揺動されてもよいし、洗浄時高さＨ３の状態を維持された状態で洗浄処理が行われてもよい。

内カップ４１の先端部にも傾斜面４７ｄが形成されており、純水の跳ね返りが抑制されている。これにより、純水の跳ね返りに起因するパーティクルを抑制することが可能となる。内カップ４１の傾斜面４７ｄに供給された純水は傾斜面４７ｄを伝って内側面４７ｆに沿って流下する。その過程で、傾斜面４７ｄおよび上端部４７ｆの内側面に付着した薬液等が除去されることにより、洗浄される。
また、上記ステップＳ３では、ステップＳ１，およびステップＳ２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てもよい。スピンベース２１を回転させつつ、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、および外カップ４２の内側全体が良好に洗浄されることとなる。

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、吐出ヘッド３１からの純水の供給を停止した状態で、内カップ４１、外カップ４２の両方が最も下方にまで下降し、外カップ４２の外側面４２ｃ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。

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４２ｄ、仕切板１５の上面およびチャンバ１０の側壁１１が乾燥される。

以上のように本実施形態では、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の内側を洗浄する。すなわち、本実施形態のようにすれば、処理カップ４０の内側に付着する薬液によるパーティクルを抑制することが可能となる。

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や有機溶媒等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で下面処理液ノズル２８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、下面処理液ノズル２８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、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、および外カップ４２を備えていたが、これら２つのカップだけではなく、３つ、４つのカップを備える構成であってもよい。さらに、カップは複数に限定されず、１つのカップであってもよい。

また、それぞれのカップが互いに独立して昇降可能なカップではなく、複数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。複数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。

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
９ａ 駆動機構
１０ チャンバ
１１ 側壁
２０ スピンチャック
２１ スピンベース
２１ａ 保持面
２０ 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 外カップ
４２ｃ、４７ｃ 外側面
４２ｄ、４７ｄ 傾斜面
４２ｅ 突出面
４２ｆ、４７ｆ 内側面
α 水平面に対する角度

Claims (5)

1. 基板を水平姿勢で保持し、所定の回転軸を中心に回転させる保持回転部材と、
   前記保持回転部材に保持された基板の周囲を取り囲むカップと、
   前記保持回転部材の前記基板に対向する対向面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、を備える基板処理装置であって、
   前記カップは、
   前記回転軸に近づく内方に向けて高くなる面を有する外側面と、
   前記外側面の上端から、前記回転軸に沿った下方に向けて径方向に広がる面を有する傾斜面と、
   前記傾斜面と滑らかに連なり、前記外側面と実質的に平行となる面を有する内側面と、をさらに備え、
   前記保持回転部材を回転させつつ、前記洗浄液供給手段から洗浄液を供給し、前記カップに向けて洗浄液を離脱させることにより、前記傾斜面に洗浄液を着液させるとともに前記傾斜面と連なる内側面に沿って流下させることを特徴とする、基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置において、
   前記内側面における前記傾斜面側の上端部に、当該内側面より下方に突出し、かつ、前記傾斜面と滑らかに連なる突出面をさらに備え、
   前記傾斜面に付着した洗浄液は前記突出面に沿って流下した後に前記内側面に沿って流下することを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置において、
   前記突出面の最下点から前記内側面に至る面は、水平面とのなす角が４５度以下であることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記カップを前記保持回転部材に対して相対的に上下させる上下駆動機構と、
   当該基板処理装置の制御を行う制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記洗浄液供給手段から前記保持回転部材に洗浄液を供給しつつ、前記上下駆動機構を駆動し前記カップを前記保持回転部材に対して上下に変位させることにより、前記洗浄液が前記傾斜面に付着した後に前記傾斜面と連なる内側面に沿って流下する洗浄位置を通過させることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項４に記載の基板処理装置において、
   前記制御部は、前記洗浄液供給手段から前記保持回転部材に洗浄液を供給しつつ、前記カップを洗浄位置で停止させることを特徴とする基板処理装置。

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