JP2022118372A - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ミスト状になった処理液が液受部の外部に漏れるのを排気圧を高くせずに防ぐことができるレジスト膜形成装置を提供する。【解決手段】液受部１４は、保持回転部に保持される基板Ｗが通過し上方の空間に対する開口となる孔を上部に有し、内部が排気され、基板処理は、基板に対して成膜処理液を供給し当該基板を回転させる供給処理と、供給処理の後、基板を回転させ基板上の成膜処理液を乾燥させる乾燥処理と、を含み、液受部の上面に対し進退自在に構成された円環状の円環部材６０をさらに備え、制御部は、供給処理のときは円環部材が液受部の孔の周縁を塞ぐように液受部の上面に設置され、乾燥処理のときは円環部材が液受部の上面から退避するよう、制御を行う。【選択図】図３

Description

本開示は、基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体に関する。

特許文献１には、基板に塗布膜を形成する塗布装置が開示されている。この装置では、基板が置かれる処理雰囲気を排気しながら、鉛直軸周りに回転している基板の表面に、溶剤で希釈したレジスト液を吐出して、レジスト液からなる塗布膜を形成する。次いで、処理雰囲気の排気を停止して、基板の外縁部から振り切られたレジスト液において発生する溶剤雰囲気を基板の外周部に形成した状態にて、基板を鉛直軸周りに回転させると共に、当該基板の表面のレジスト液を乾燥させる。

特許６２０６３１６号公報

本開示にかかる技術は、回転する基板から振り切られた液受部に衝突してミスト状になった成膜処理液が、液受部の外部に漏れるのを、液受部の内部を排気する排気圧を高くせずに防ぐ。

本開示の一態様は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持して回転させる保持回転部と、前記保持回転部に保持された基板に対して成膜処理液を供給する供給部と、前記保持回転部による回転によって基板から振り切られた成膜処理液を受ける液受部と、基板処理に係る制御を行う制御部と、を備え、前記液受部は、前記保持回転部に保持される基板が通過し上方の空間に対する開口となる孔を上部に有し、内部が排気され、前記基板処理は、基板に対して成膜処理液を供給し当該基板を回転させる供給処理と、前記供給処理の後、基板を回転させ基板上の成膜処理液を乾燥させる乾燥処理と、を含み、前記液受部の上面に対し進退自在に構成された円環状の円環部材をさらに備え、前記制御部は、前記供給処理のときは前記円環部材が前記液受部の前記孔の周縁を塞ぐように前記液受部の上面に設置され、前記乾燥処理のときは前記円環部材が前記液受部の上面から退避するよう、制御を行う。

本開示によれば、回転する基板から振り切られた液受部に衝突してミスト状になった成膜処理液が、液受部の外部に漏れるのを、液受部の内部を排気する排気圧を高くせずに防ぐことができる。

本実施の形態にかかる基板処理装置としてのレジスト膜形成装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 本実施の形態にかかる基板処理装置としてのレジスト膜形成装置の構成の概略を模式的に示す平面図である。 本実施の形態にかかる基板処理装置としてのレジスト膜形成装置の構成の概略を模式的に示す部分拡大断面図である。 従来の基板処理装置における、成膜処理液のミスト粒子の動きを示す説明図である。 本実施の形態にかかる基板処理装置における、成膜処理液のミスト粒子の動きを示す説明図である。 排気機構による排気圧と、カップの外部で検出されたミスト状の成膜処理液の粒子数との関係を示すグラフである。 円環部材の他の例を示す図である。 円環部材の他の例を示す図である。 円環部材の他の例を示す図である。 円環部材の別の例を示す図である。 カップの他の例を示す図である。 カップの他の例を示す図である。

半導体デバイス等の製造プロセスには、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）等の基板上に塗布液等の成膜処理液を供給しレジスト膜等の所望の膜を形成する処理がある。この処理には、塗布液を基板に供給すると共に基板を回転させ、遠心力により基板全体に塗布液を塗布する、いわゆるスピンコーティングが広く用いられている（特許文献１参照）。また、成膜処理液として、塗布液に加えて、塗布液の前に基板に供給されるプリウェット液が用いられることがある。

スピンコーティングに用いられる基板処理装置は、基板を保持して回転させる保持回転部と、保持回転部に保持された基板に成膜処理液を供給する供給部と、保持回転部による回転により基板から振り切られた成膜処理液を受ける液受部と、を備える。液受部の上部には、上方の空間に対する開口となる孔が設けられており、基板は、この開口となる孔を通過して、保持回転部に載置され保持される。また、液受部の内部は、保持回転部に保持された基板表面上に所望の気流を生じさせること等を目的として排気されている。

ところで、回転により基板から振り切られた成膜処理液が液受部に衝突してミスト状となり、そのミスト状の成膜処理液が、上記開口となる孔を介して、液受部の外部に漏れることがある。漏れたミスト状の成膜処理液が液受部の外部で基板に付着すると欠陥の原因になること等から、上述のような漏れを防ぐ必要がある。液受部の内部を排気する排気圧を高くすることにより、上述のような漏れを防ぐことができるが、排気圧を高くすると、ランニングコストを押し上げることになってしまう。

そこで、本開示にかかる技術は、回転する基板から振り切られた液受部に衝突してミスト状になった成膜処理液が、液受部の外部に漏れるのを、液受部の内部を排気する排気圧を高くせずに防ぐ。

以下、本実施形態にかかる基板処理装置及び基板処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１～図３はそれぞれ、本実施の形態にかかる基板処理装置としてのレジスト膜形成装置１の構成の概略を模式的に示す縦断面図、平面図及び部分拡大断面図である。

レジスト膜形成装置１は、保持回転部としてのスピンチャック１１を備える。スピンチャック１１は、ウェハＷを保持し、具体的には、例えば直径が３００ｍｍの円形のウェハＷの裏面中央部を真空吸着することにより、当該ウェハＷを水平に保持する。スピンチャック１１は、モータ等のアクチュエータを有する回転機構１２に接続されている。回転機構１２によりスピンチャック１１が鉛直軸回りに回転することにより、スピンチャック１１に保持されたウェハＷも同様に回転する。

また、スピンチャック１１に保持されたウェハＷを囲むように、液受部としてのカップ１４が設けられている。カップ１４は、スピンチャック１１による回転によってウェハＷから振り切られた塗布液やプリウェット液等の成膜処理液を受け回収することができる。

このカップ１４の底部には排液口１５が設けられている。また、カップ１４の底部には排気管１６が設けられており、排気管１６には、排気ポンプ等を有する排気機構３０が接続されている。カップ１４の内部は、ウェハＷの処理中において、排気管１６を介して排気機構３０によって排気される。このカップ１４内の排気によって、ウェハＷの周囲から当該ウェハＷの表面上の排気が行われる。

さらに、カップ１４は、スピンチャック１１と同心の、平面視円形状の孔１７を上部に有する。この孔１７は、カップ１４における、上方の空間に対する開口となる。ウェハＷは、この開口となる孔１７を通過して、スピンチャック１１に載置され保持される。

また、カップ１４は、スピンチャック１１による回転によってウェハＷから側方に振り切られた処理液が衝突する側方壁１８を有する。側方壁１８は、鉛直方向に延びる円筒状の周壁１８ａと、周壁１８ａの上端から内側上方に向けて全周に亘って延びる傾斜壁１８ｂとを含む。傾斜壁１８ｂが、スピンチャック１１に保持されたウェハＷの側方に位置しており、ウェハＷから側方に振り切られた処理液は、傾斜壁１８ｂに衝突する。

さらに、カップ１４は、側方壁１８から内側に向けて全周に亘って水平に延び孔１７を形成する、平面視円環状の天壁１９を有する。図の例では、天壁１９は、傾斜壁１８ｂの上端に接続されている。天壁１９は、側方壁１８より水平に近い角度で側方壁１８から内側上方に向けて全周に亘って延びる形状であってもよい。

また、平面視円環状の天壁１９の内周端には、当該内周端に沿って全周に亘って、上側に向けて垂直に延びる凸部２０が設けられている。

カップ１４の内部における、スピンチャック１１の周囲には、内外に斜面部２１ａ、２１ｂを有する環状のガイド部材２１が配置されている。ガイド部材２１の頂上部には、ベベル洗浄ノズル２４が設けられている。ベベル洗浄ノズル２４は、ウェハＷの裏面の周縁部にレジスト液の溶剤を吐出し、ウェハＷのベベル部の洗浄を行う。ベベル洗浄ノズル２４は、溶剤供給機構（図示せず）に接続されている。この溶剤供給機構は、ポンプやバルブ等を備え、ベベル洗浄ノズル２４へレジスト液の溶剤を供給する。

また、スピンチャック１１の周囲には、昇降ピン３１が配置されている。この昇降ピン３１は、シリンダ等のアクチュエータを有する昇降機構３２によって鉛直方向に昇降し、ウェハＷを支持して昇降させることができる。これによって、スピンチャック１１とウェハ搬送機構（図示せず）との間でウェハＷを受け渡すことができる。

カップ１４の孔１７の上方には、気流形成部としてのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）３１が設けられており、清浄気体としての清浄な空気の下降気流を形成し、当該空気を孔１７を介してカップ１４内に供給する。カップ１４内にウェハＷに供給された清浄な空気は、排気機構３０によりカップ１４外へ排気される。

さらに、レジスト膜形成装置１は、図１及び図２に示すように、スピンチャック１１に保持されたウェハＷに対して成膜処理液を供給する供給部として、レジスト液供給ノズル４１及び溶剤供給ノズル５１を備えている。

レジスト液供給ノズル４１は、塗布液としてのレジスト液を例えば鉛直方向下方に吐出する。このレジスト液供給ノズル４１は、レジスト供給機構４２に接続されている。レジスト供給機構４２は、ポンプやバルブ等を備え、レジスト液供給ノズル４１へレジスト液を供給する。

レジスト液供給ノズル４１は、図２に示すように、アーム４３の先端部に支持されており、アーム４３の基端側は移動機構４４に接続されている。移動機構４４はモータ等のアクチュエータによって、ガイドレール４５に沿って図中の往復矢印の方向に移動自在である。また、アーム４３に支持されたレジスト液供給ノズル４１は、鉛直方向に移動自在である。レジスト液供給ノズル４１は、カップ１４の外側に配置された待機部４６において待機可能である。

溶剤供給ノズル５１は、プリウェット液としての有機溶剤を例えば鉛直方向下方に吐出する。この溶剤供給ノズル５１は、溶剤供給機構５２に接続されている。溶剤供給機構５２は、ポンプやバルブ等を備え、溶剤供給ノズル５１へ有機溶剤を供給する。

溶剤供給ノズル５１は、アーム５３の先端部に支持されており、アーム５３の基端側は移動機構５４に接続されている。移動機構５４はモータ等のアクチュエータによって、ガイドレール５５に沿って図中の往復矢印の方向に移動自在である。また、アーム５３に支持された溶剤供給ノズル５１は、鉛直方向に移動自在である。溶剤供給ノズル５１は、カップ１４の外側に配置された待機部５６において待機可能である。

また、レジスト膜形成装置１には、図１及び図２に示すように、平面視円環状の円環部材６０が設けられている。

円環部材６０を有していない従来のレジスト膜形成装置では、カップ１４の内部を排気する排気圧を高くしなければ、回転によりウェハＷから振り切られカップ１４の傾斜壁１８ｂの内周面に衝突してミスト状となった成膜処理液が、孔１７を介して、カップ１４の外部に漏れてしまうことがあった。
この漏れに関し、本発明者らが鋭意シミュレーションを重ねた結果、以下の点が判明した。すなわち、上記従来のレジスト膜形成装置でも、カップ１４の孔１７の径をウェハＷより小さくし例えば２４０ｍｍとすれば、上記排気圧を高くしなくても、ミスト状の成膜処理液がカップ１４の外部に漏れるのを防止可能であることが判明した。しかし、実際にはカップ１４の孔１７の径をウェハＷより小さくすることができない。ウェハＷをカップ１４の外側から孔１７を通じてスピンチャック１１に載置すること等ができないからである。

そこで、本実施形態では、上述のように円環部材６０を設けている。
円環部材６０は、その中央に、カップ１４の孔１７より小径の孔６０ａを形成する。また、円環部材６０は、支持部材６１を介して、シリンダ等のアクチュエータを有する、退避機構としての昇降機構６２に接続されている。昇降機構６２により、円環部材６０は、カップ１４の上面に対し昇降自在となっており、具体的には、図１に一点鎖線で示す第１の位置、図１に実線で示す第２の位置との間を昇降自在となっている。第１の位置は、円環部材６０がカップ１４の孔１７の周縁を全周に亘って塞ぐように当該カップ１４の上面に設置される位置である。第２の位置は、第１の位置の上方の位置であり、昇降ピン３１を介したウェハ搬送機構（図示せず）とスピンチャック１１との間でのウェハＷの受け渡し時にウェハＷと干渉しない位置である。なお、本例では、第１の位置でも第２の位置でも、円環部材６０は、カップ１４の孔１７及びスピンチャック１１（に保持されたウェハＷ）と同心である。

円環部材６０は、ミスト状の成膜処理液が生じる時には、図３に示すように、カップ１４の上面１４ａ（具体的には天壁１９の上面）に設置され、すなわち、前述の第１の位置（下方位置）に配設される。このように第１の位置に配設されたとき、円環部材６０は、カップ１４の孔１７の周縁を塞ぎ、当該孔１７を形成する天壁１９の内周端から内周側に延設された状態になる。つまり、円環部材６０の位置を第１の位置（下方位置）に配設することにより、カップ１４の上方空間に対する開口は、カップ１４の孔１７から、当該孔１７より小径の円環部材６０の孔６０ａとなり、縮径される。したがって、孔１７の径が小さいカップ１４を疑似的に実現することができる。

一方、円環部材６０は、昇降ピン３１を介したウェハ搬送機構（図示せず）とスピンチャック１１との間でのウェハＷの受け渡し時には、前述の第２の位置（上方位置）に配設される。したがって、上記ウェハＷの受け渡し時に、円環部材６０とウェハＷとが干渉することがない。また、円環部材６０は、受け渡し時以外の、ミスト状の成膜処理液が生じない時も、第２の位置（上方位置）に配設される。

さらに、円環部材６０は、図２及び図３に示すように、周縁カバー部１００と、連結部１１０とを有する。

周縁カバー部１００は、円環板状に形成され、水平になるように配設されている。周縁カバー部１００の外径は、カップ１４の孔１７の直径より若干小さく、周縁カバー部１００の内径はウェハＷの直径より小さく例えば１４０ｍ～２６０ｍｍである。また、周縁カバー部１００は、スピンチャック１１（に保持されたウェハＷ）及びカップ１４の孔１７と、平面視で同心となるように配設されている。そして、円環部材６０を前述の第１の位置としたとき、周縁カバー部１００は、カップ１４の孔１７の周縁を全周に亘って塞ぎ、当該孔１７を形成する天壁１９の内周端から内周側に延設された状態になる。なお、本例の周縁カバー部１００の下面は水平となっている。

連結部１１０は、周縁カバー部１００と支持部材６１とを連結する。この連結部１１０は、周縁カバー部１００の外周端から平面視外側に向けて全周に亘って延びるように形成されている。また、連結部１１０は、円環部材６０を前述の第１の位置としたときにカップ１４の上部における内周側の部分に沿うような形状（具体的には天壁１９の内周側上面と凸部２０の外周面、上面及び内周面とに沿うような形状）を有している。具体的には、例えば、連結部１１０は、カップ１４の上部における内周側の部分の形状に対応して湾曲した湾曲面１１０ａを有しており、湾曲面１１０ａが形成する凹部にカップ１４の凸部２０を受容することができる。連結部１１０が上述のように構成されているため、円環部材６０を前述の第１の位置としたときに、円環部材６０とカップ１４との間の隙間が小さくなるようにしている。

さらに、レジスト膜形成装置１には、制御部Ｕが設けられている。制御部Ｕは、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、レジスト膜形成装置１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。格納されたプログラムは、レジスト膜形成装置１の各部に制御信号を送信してその動作を制御するように命令（各ステップ）が組み込まれている。例えば、制御部Ｕは、回転機構１２によるスピンチャック１１の回転数すなわちウェハＷの回転数（回転速度）の変更、レジスト液供給ノズル４１及び溶剤供給ノズル５１の移動を制御する。また、制御部Ｕは、レジスト供給機構４２からレジスト液供給ノズル４１へのレジスト液の供給、停止、溶剤供給機構５２から溶剤供給ノズル５１への溶剤の供給、停止、溶剤供給機構（図示せず）からベベル洗浄ノズル２４へのレジスト液の溶剤の供給、停止も制御する。さらに、制御部Ｕは、円環部材６０の昇降、排気機構３０による排気量等も制御する。なお、上述のプログラムは、コンピュータに読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部Ｕにインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。

次に、レジスト膜形成装置１を用いたレジスト膜形成方法の一例について説明する。

（ウェハＷの載置及び吸着保持）
まず、スピンチャック１１にウェハＷが載置され、吸着保持される。具体的には、レジスト膜形成装置１の内部に、ウェハＷを保持したウェハ搬送装置（図示せず）が挿入され、このウェハ搬送装置とスピンチャック１１との間で、昇降ピン３１を介してウェハＷが受け渡され、これにより、スピンチャック１１に載置される。その後、ウェハＷがスピンチャック１１に吸着保持される。
この工程では、円環部材６０は前述の第２の位置（上昇位置）に位置している。なお、第２の位置（上昇位置）は、上述のウェハＷの受け渡し時にウェハＷ及びウェハ搬送装置と円環部材６０とが干渉しない位置且つ円環部材６０とＦＦＵ３１とが干渉しない位置である。第２の位置（上昇位置）は例えばスピンチャック１１に保持されたウェハＷから４０～７０ｍｍの位置である。

（プリウェット）
続いて、ウェハＷに対しプリウェット処理が行われる。具体的には、スピンチャック１１に保持されたウェハＷの中心部上方に溶剤供給ノズル５１を移動させ、当該溶剤供給ノズル５１からウェハＷ上に有機溶剤を供給させる。それと共に、ウェハＷを例えば２０００ｒｐｍ以上という高い回転数で回転させる。本例ではウェハＷの回転数は２０００ｒｐｍであるものとする。また、この工程において、カップ１４の内部を排気する排気圧力は、例えば２１Ｐａである。

プリウェット処理時は、ウェハＷの回転数が上述のように高いため、ウェハＷから振り切られたプリウェット液がカップ１４に衝突し、ミスト状のプリウェット液が生じる。そのため、この工程では、円環部材６０を前述の第１の位置（下方位置）に位置させる。これにより、カップ１４の上方の空間に対する開口を小さくし、ミスト状のプリウェット液が上記開口を介して漏れないようにする。

（レジスト液膜形成）
次いで、ウェハＷに対しレジスト液の液膜を形成するレジスト液膜形成処理が行われる。具体的には、溶剤供給ノズル５１を退避させた後、スピンチャック１１に保持されたウェハＷの中心部上方にレジスト液供給ノズル４１を移動させ、当該レジスト液供給ノズル４１からウェハＷ上にレジスト液を供給させる。それと共に、ウェハＷを例えば２０００ｒｐｍ以上という高い回転数で回転させる。これにより、ウェハＷの上面全体を覆うレジスト液の液膜を形成する。なお、本例ではウェハＷの回転数は２５００ｒｐｍであるものとする。また、この工程でも、カップ１４の内部を排気する排気圧力は、例えば２１Ｐａである。

レジスト液膜形成処理時は、ウェハＷの回転数が上述のように高いため、ウェハＷから振り切られたレジスト液がカップ１４に衝突し、ミスト状のレジスト液が生じる。そのため、この工程では、プリウェット処理を行う工程に引き続いて、円環部材６０を第１の位置（下方位置）に位置させる。これにより、カップ１４の上方の空間に対する開口の直径を小さくし、ミスト状のレジスト液が上記開口を介して漏れにくくする。

（乾燥）
続いて、ウェハＷに対し、レジスト液の液膜を乾燥させウェハＷ上にレジスト膜を形成する処理が行われる。具体的には、レジスト液供給ノズル４１を退避させ、また、ウェハＷを例えば１５００ｒｐｍ以下という低い回転数で回転させる。これにより、ウェハ上のレジスト液の液膜を、余分なレジスト液を振り切りながら、乾燥させ、レジスト膜を形成する。なお、本例ではウェハＷの回転数は１５００ｒｐｍであるものとする。また、この工程でも、カップ１４の内部を排気する排気圧力は、例えば２１Ｐａである。言い換えると、プリウェット処理及びレジスト液膜形成処理と乾燥処理とでは上記排気圧力は変わらない。

乾燥処理時は、ウェハＷの回転数が上述のように低いため、ウェハＷから振り切られたレジスト液がカップ１４に衝突しないため、ミスト状のレジスト液が生じない。また、乾燥処理時において、ＦＦＵ３１からの空気が排気されることによりウェハＷの表面に形成される気流がレジスト膜の形状に影響を与える。そのため、乾燥処理時に円環部材６０を前述の第１の位置（下方位置）にすると、レジスト膜の周縁側のみ厚くなる等、当該レジスト膜の膜厚分布に悪影響を及ぼす。したがって、この工程では、円環部材６０の位置は、前述の第２の位置（上方位置）とされる。

（ベベル洗浄）
その後、ウェハＷのベベル部の洗浄処理が行われる。具体的には、ベベル洗浄ノズル２４は、ウェハＷの裏面の周縁部にレジスト液の溶剤を供給させる。それと共に、ウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷの裏面の周縁側とベベル部の不要なレジスト膜を除去する。

（搬出）
そして、ウェハＷの載置及び吸着保持の工程と逆の手順で、ウェハＷがレジスト膜形成装置１から搬出される。

以上のように、本実施形態では、レジスト膜形成装置１が、カップ１４の上面に対し昇降自在に構成された円環状の円環部材６０を備えている。

このレジスト膜形成装置１による、成膜処理液をウェハＷに供給し当該ウェハＷを回転させる供給処理（すなわち上述のプリウェット処理及びレジスト液膜形成処理）では、成膜処理液をウェハＷの上面全体に拡散する必要があること等から、ウェハＷの回転数が高い。そのため、上記供給処理では、ウェハＷから振り切られた成膜処理液がカップ１４に衝突してミスト状になることがある。

本実施形態と異なり、円環部材６０が設けられていない場合、図４に示すように、カップ１４における成膜処理液が衝突する位置すなわちミスト状の成膜処理液が生じる位置から、この場合のカップ１４における上方の空間に対する開口である孔１７の縁までの距離が短い。また、天壁１９の下面とウェハＷの表面との間の隙間が大きいため、当該隙間を通るＦＦＵ３１からの清浄な空気の流速が遅い傾向にある。そのため、上記供給処理時において、排気機構３０による排気圧を高くしないと、成膜処理液のミスト粒子Ｍは、カップ１４の内部から排出される気体と共に排出されることなく、上記開口の縁（すなわち孔１７の縁）まで到達してしまうことがある。したがって、ミスト状の成膜処理液が、上記開口すなわち孔１７を介してカップ１４の外部に漏れ出てしまうことがある。

それに対し、本実施形態では、円環部材６０が設けられており、上記供給処理時には、この円環部材６０が上述の第１の位置（下方位置）とされる。つまり、上記供給処理時には、円環部材６０が、カップ１４の孔１７の周縁を塞ぐようにカップ１４の上面１４ａに設置される。そのため、上記供給処理時において、カップ１４の上方の空間に対する開口が、孔１７より小さい、円環部材６０が形成する孔６０ａとなる。その結果、図５に示すように、成膜処理液のミストが生じる位置からカップ１４の上方の空間に対する上記開口の縁（すなわち孔６０ａの縁）までの距離が長くなる。また、円環部材６０の下面（具体的には周縁カバー部１００の下面）とウェハＷの表面との間の隙間が小さいため、当該隙間を通るＦＦＵ３１からの清浄な空気の流速が速い傾向にある。したがって、上記供給処理時において、排気機構３０による排気圧を高くしなくても、成膜処理液のミスト粒子Ｍは、上記開口の縁（すなわち孔６０ａの縁）まで到達することなく、カップ１４の内部から排出される気体と共に排出される。よって、本実施形態によれば、排気機構３０による排気圧（すなわちカップ１４の内部を排気する排気圧）を高くしなくても、上記供給処理時に、ミスト状の成膜処理液がカップ１４の外部に漏れ出てしまうことがない。また、上記供給処理時の排気機構３０による排気圧を高くすれば、上記供給処理時にミスト状の成膜処理液がカップ１４の外部に漏れ出てしまうのをより確実に防ぐことができる。つまり、本実施形態によれば、上記供給処理時にミスト状の成膜処理液がカップ１４の外部に漏れ出てしまうのを効率的に防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、乾燥処理時には、円環部材６０が上述の第２の位置（上方位置）とされ、カップ１４の上面１４ａから離間される。したがって、円環部材６０が、ウェハＷ上のレジスト膜の膜厚分布に悪影響を及ぼすことがない。

なお、円環部材６０に代えて、円環部材６０の外径と等しい直径を有する平面視円形の円板部材を用いた場合、レジスト液膜形成処理工程等においてＦＦＵ３１からの清浄な空気がカップ１４の内部に導入されない。その結果、レジスト膜の膜厚が面内不均一になってしまう。そのため、上述のような円板部材ではなく、円環部材６０を用いている。

本発明者らが円環部材６０に関し実際に試験を行った結果を図６のグラフに示した。発明者が行った試験では、上述のプリウェット処理とレジスト液膜形成処理の両方を行った。また、プリウェット処理時及びレジスト液膜形成処理時のウェハＷの回転数を４０００ｒｐｍとした。図６のグラフにおいて、横軸は、排気機構３０による排気圧を示し、縦軸は、カップ１４の外部で検出されたミスト状の成膜処理液（有機溶剤及びレジスト液の両方）の粒子数を示す。

図６に示すように、円環部材６０がない場合、排気圧を６０Ｐａと高くしても、カップ１４の外部で成膜処理液のミスト粒子が検出された。本発明者らが試験を行ったところによれば、円環部材６０がない場合にカップ１４の外部で成膜処理液のミスト粒子が検出されないようにするには、６５Ｐａ以上という非常に高い排気圧が必要であった。

それに対し、内径が２４０ｍｍの円環部材６０を設け、プリウェット処理時及びレジスト液膜形成処理時に当該円環部材６０を前述の第１の位置（下方位置）とすると、排気圧が１５ｐａや１０Ｐａと低くても、カップ１４の外部で成膜処理液のミスト粒子が検出されなかった。

なお、内径が２６０ｍｍの円環部材６０を設けた場合、排気圧が２５Ｐａ～３０Ｐａと低くても、カップ１４の外部で成膜処理液のミスト粒子が検出されなかった。また、内径が２８０ｍｍの円環部材６０を設けた場合、カップ１４の外部で成膜処理液のミスト粒子が検出されないようにするには、３５Ｐａ以上という比較的高い排気圧が必要であった。
したがって、円環部材６０の内径は、２６０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、本発明者らが試験を行ったところによれば、円環部材６０の内径を２４０ｍｍより小さい場合においても、２４０ｍｍとしたときと同様、低い排気圧であっても、カップ１４の外部でミスト状の成膜処理液が検出されなかった。ただし、内径が１４０ｍｍより小さい円環部材６０を設けた場合、乾燥処理後にウェハＷ上に形成されているレジスト膜の膜厚分布が悪化することがあった。これは、乾燥処理時に、ＦＦＵ３１からの清浄な空気をカップ１４の内部に十分取り込むことができなくなり、ウェハＷの上面に所望の気流を形成することができなくなるから、と考えられる。
したがって、円環部材６０の内径は、１４０ｍｍ以上であることが好ましい。

なお、円環部材６０の材料には、例えば、樹脂材料が用いられる。円環部材６０の材料を樹脂材料にすることにより、金属材料にした場合に比べ、処理を重ねたときの、ミスト状の成膜処理液の気化による円環部材６０の温度低下を、抑制でき、円環部材６０が結露するのを防止することができる。

また、本実施形態では、円環部材６０の連結部１１０が、円環部材６０を前述の第１の位置（下方位置）としたときにカップ１４の上部における内周側の部分に沿うような形状（具体的には天壁１９の内周側上面と凸部２０の外周面、上面及び内周面とに沿うような形状）を有している。これにより、円環部材６０を前述の第１の位置（下方位置）としたときに、円環部材６０とカップ１４との間の隙間が小さくなるようにしている。このように当該隙間が小さいと、当該隙間を介してミスト状の成膜処理液がカップ１４の外部に漏れるのを防ぐことができる。上記隙間を介した漏れをより確実に防ぐためには、円環部材６０を前述の第１の位置（下方位置）としたときに、円環部材６０とカップ１４とが密着することが好ましい。ただし、このように密着させると、円環部材６０の昇降時にカップ１４と擦れて発塵するおそれがある。

なお、以上の例では、円環部材６０を前述の第１の位置（下方位置）に対し（すなわちカップ１４の上面に対し）昇降させることにより進退させていた。つまり、以上の例では、円環部材６０の前述の第１の位置に対する進退方向は鉛直方向であった。上記進退方向は略水平方向であってもよい。なお、進退方向が鉛直方向でなく、且つ、円環部材６０を前述の第１の位置から退避させたときの位置が、ＦＦＵ３１からの清浄な気体が当該円環部材６０によってカップ１４に向かうのを妨げない位置であれば、円環部材６０の内径は１４０ｍｍ未満であってもよい。

図７～図９はそれぞれ、円環部材の他の例を示す図である。
以上の例では、円環部材６０の下面（具体的には周縁カバー部１００の下面１００ａ）すなわちスピンチャック１１に保持されたウェハＷに対向する面は水平であった。円環部材６０の下面の形状はこれに限られない。例えば、図７の円環部材２００の周縁カバー部２０１の下面２０１ａのように、外周側（図７の例では外周端）から内周端に向けて漸次低くなるように傾斜した傾斜面であってもよい。これにより、円環部材２００を前述の第１の位置（下方位置）としたときに、円環部材２００とウェハＷとの間の隙間が小さくなる。その結果、ＦＦＵ３１より供給された清浄な空気が上記隙間を流れて行く際の流速が速くなる。したがって、ミスト状の成膜処理液が、円環部材２００が形成する孔６０ａに到達し当該孔６０ａを介してカップ１４の外部に漏れ出すのを、より確実に防ぐことができる。

また、図８に示すように、円環部材２１０は、その周縁カバー部２１１の下面２１１ａにおける内周側に、当該円環部材２１０と同心の円環状に形成され且つスピンチャック１１に保持されたウェハＷに向けて突出する凸部２１２を有していてもよい。これにより、円環部材２１０を前述の第１の位置（下方位置）としたときに、円環部材２１０とウェハＷとの間の隙間が小さくなる。その結果、ＦＦＵ３１より供給された清浄な空気が上記隙間を流れて行く際の流速が速くなる。したがって、ミスト状の成膜処理液が、円環部材２１０が形成する孔６０ａに到達し当該孔６０ａを介してカップ１４の外部に漏れ出すのを、より確実に防ぐことができる。

さらに、図９に示すように、円環部材２２０は、その周縁カバー部２２１の内端が凸部２０よりも垂直方向に肉厚に形成され、その上面２２２の全体が水平な平坦面となっていてもよい。そして、円環部材２２０の上面２２２の内周端がスピンチャック１１に保持されたウェハＷの外周端より内側に位置し、上記上面２２２の外周端がカップ１４の孔１７の外周端より外側に位置していてもよい。これにより、周縁カバー部２２１の内端での下向きの整流作用が強くなりその周辺の空気を引き込みやすくなるので、ＦＦＵ３１より供給された清浄な空気が、円環部材２２０の上面２２２上で滞留したり外周方向に移動したりすることなく、カップ１４の内部に導入されやすくなる。その結果、ＦＦＵ３１より供給された清浄な空気のうち、カップ１４の内部に導入される空気の量が多くなる。したがって、ミスト状の成膜処理液が、円環部材２２０が形成する孔６０ａに到達し当該孔６０ａを介してカップ１４の外部に漏れ出すのを、より確実に防ぐことができる。

図１０は、円環部材の別の例を示す図である。
円環部材６０を前述の第１の位置（下方位置）として、カップ１４の孔１７の周縁を周縁カバー部１００で塞いでも、円環部材６０とカップ１４との間の隙間を介して、ミスト状の成膜処理液がカップ１４の外部に漏れることがある。この漏れを抑制するために、図１０に示すように、前述の第１の位置（下方位置）とされた円環部材２３０におけるカップ１４の上面１４ａに対向する面２３０ａとカップ１４の上面１４ａとでラビリンス構造Ｒが形成されるようにしてもよい。言い換えると、カップ１４の上面１４ａに設置された円環部材２３０におけるカップ１４の上面１４ａに対向する面（以下、「対向面」という。）２３０ａとカップ１４の上面１４ａとでラビリンス構造Ｒが形成されるようにしてもよい。図の例のラビリンス構造Ｒは、円環部材２３０の対向面２３０ａが形成する、上方向に凹む複数（具体的には２つ）の凹部と、カップ１４が有する上記凹部それぞれに受容されるように上面１４ａから上方向に突出する複数（具体的には２つの）の凸部３００とにより構成されている。

図１１は、カップの他の例を示す図である。
図１１のカップ４００は、シール部４０１を有する。シール部４０１は、円環部材２４０の外周側とカップ４００の上面１４ａ（具体的には天壁１９の上面）との間を封じるものであり、上記上面１４ａに形成されている。このシール部４０１は、前述の第１の位置（下方位置）とされた円環部材２４０の外周側下端が収まる溝４０２を有し、当該溝４０２が水４０３で満たされている。溝４０２は、カップ１４の孔１７と平面視で同心となるように形成されている。このようなシール部４０１を設けることにより、円環部材２４０とカップ４００との間の隙間を介して、ミスト状の成膜処理液がカップ４００の外部に漏れるのを防ぐことができる。

図１２は、カップの他の例を示す図である。
図１２のカップ５００は、吸引部としての吸引路５０１を有する。吸引路５０１は、円環部材２４０とカップ５００との間の隙間の気体を吸引するためのものである。吸引路５０１は、カップ５００を形成する壁内に形成され、具体的には、天壁１９及び傾斜壁１８ｂを跨るようにこれら天壁１９及び傾斜壁１８ｂ内に形成されている。吸引路５０１の一端は、円環部材２４０とカップ５００との間の空間に対して開口し、吸引路５０１の他端は、吸気ポンプを有する吸気機構（図示せず）に接続されている。

さらに、カップ５００は、前述の第１の位置（下方位置）とされた円環部材２４０の外周側下端が収まる溝５０２を有する。溝５０２は、カップ１４の孔１７と平面視で同心となるように形成されている。吸引路５０１の上記一端は、例えば、この溝５０２に連通している。

上述のような吸引路５０１を設けることにより、円環部材２４０とカップ５００との間の隙間を介して、ミスト状の成膜処理液がカップ５００の外部に漏れるのを防ぐことができる。

なお、円環部材とカップとの間の隙間の気体を吸引するための吸引部を、円環部材に設けてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ レジスト膜形成装置
１１ スピンチャック
１４ カップ
１４ａ 上面
１７ 孔
４１ レジスト液供給ノズル
５１ 溶剤供給ノズル
６０、２００、２１０、２２０、２３０ 円環部材
Ｕ 制御部
Ｗ ウェハ

Claims (14)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を保持して回転させる保持回転部と、
   前記保持回転部に保持された基板に対して成膜処理液を供給する供給部と、
   前記保持回転部による回転によって基板から振り切られた成膜処理液を受ける液受部と、
   基板処理に係る制御を行う制御部と、を備え、
   前記液受部は、前記保持回転部に保持される基板が通過し上方の空間に対する開口となる孔を上部に有し、内部が排気され、
   前記基板処理は、基板に対して成膜処理液を供給し当該基板を回転させる供給処理と、前記供給処理の後、基板を回転させ基板上の成膜処理液を乾燥させる乾燥処理と、を含み、
   前記液受部の上面に対し進退自在に構成された円環状の円環部材をさらに備え、
   前記制御部は、前記供給処理のときは前記円環部材が前記液受部の前記孔の周縁を塞ぐように前記液受部の上面に設置され、前記乾燥処理のときは前記円環部材が前記液受部の上面から退避するよう、制御を行う、基板処理装置。
2. 前記液受部は、前記孔を形成する天壁を有し、
   前記円環部材は、前記液受部の上面に設置されたとき、前記天壁の内周端から内周側に延設された状態になる、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記液受部は、前記基板から側方に振り切られた処理液が衝突する側方壁を有し、前記天壁は、前記側方壁より水平に近い角度で当該側方壁から延びる、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記円環部材は、前記保持回転部に保持された基板と対向する面が、外周側から内周端に向けて漸次低くなるように傾斜した傾斜面である、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
5. 前記円環部材は、前記保持回転部に保持された基板と対向する面における内周側に、当該円環部材と同心の円環状に形成され当該基板に向けて突出する凸部を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
6. 前記円環部材は、上面が平坦に形成され、前記上面の内周端が前記保持回転部に保持された基板の外周端より内側に位置し、前記上面の外周端が前記液受部の前記孔の外周端より外側に位置している、請求項１～５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
7. 清浄気体の下降気流を形成する気流形成部をさらに備える、請求項１～６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
8. 前記円環部材の内径は、１４０ｍｍ以上２６０ｍｍ以下である、請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記液受部の上面と、当該上面に設置された前記円環部材における当該上面に対向する面とで、ラビリンス構造を形成する、請求項１～８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
10. 前記液受部は、前記円環部材の外周側と前記液受部との間を封じるシール部を有する、請求項１～９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
11. 前記円環部材と前記液受部との間の隙間の気体を吸引する吸引部を有する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
12. 前記乾燥処理のときの基板の回転速度は、前記供給処理のときの基板の回転速度より低い、請求項１～１１のいずれか１項に記載の基板処理装置。
13. 基板処理装置を用いて基板を処理する基板処理方法であって
    前記基板処理装置は、
    基板を保持して回転させる保持回転部と、
    前記保持回転部に保持された基板に対して成膜処理液を供給する供給部と、
    前記保持回転部による回転によって基板から振り切られた成膜処理液を受ける液受部と、を備え、
    前記液受部が、前記保持回転部に保持される基板が通過し上方の空間に対する開口となる孔を上部に有し、
    前記液受部の上面に対し進退自在に構成された円環状の円環部材をさらに備え、
    前記円環部材を前記孔の周縁を塞ぐように前記液受部の上面に設置した状態で、前記液受部の内部を排気させながら、基板に対して成膜処理液を供給し当該基板を回転させる工程と、
    その後、前記円環部材を前記液受部の上面から退避させた状態で、前記液受部の内部を排気させながら、基板を回転させ基板上の成膜処理液を乾燥させる工程と、を含む、基板処理方法。
14. 請求項１３に記載の基板処理方法を前記基板処理装置によって実行させるように、当該基板処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
    

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