JP3619667B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板、液晶表示器用基板等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板を回転させつつ基板の表面に所定の処理液を供給して基板を処理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という。）の表裏面が必要に応じて洗浄される。ウエハを一枚ずつ洗浄する枚葉型基板洗浄装置の一例は、特開平９−３３０９０４号公報に開示されている。この公報に開示されている基板洗浄装置は、円盤状ベース部材と、このベース部材を水平に支持する中空の回転軸と、この回転軸内に配置されてベース部材の中央から上方に向けて洗浄液を吐出する下ノズルと、ベース部材の上方において回転および昇降可能に配置された円盤状の遮蔽部材と、この遮蔽部材の中央から下方に向けて洗浄液を吐出する上ノズルとを備えている。ベース部材の上面には、ウエハを周端面で保持する保持部材５が配置されている。
【０００３】
ウエハの洗浄に際しては、ベース部材の保持部材にウエハを保持させた状態で、回転軸が回転させられる。また、遮蔽部材は、ウエハの上面に近接した位置まで下降させられ、かつ、ベース部材と等速度で回転される。そして、上ノズルおよび下ノズルから、ウエハの上下面の中心に向けて、洗浄液が吐出される。たとえば、洗浄開始初期の期間には、ふっ酸やアンモニア水などの薬液が洗浄液として吐出され、その後、ウエハに付着した薬液を洗い流すための純水が洗浄液として吐出される。ウエハの上下面の各中央に供給された洗浄液は、ウエハの回転に伴う遠心力によって、ウエハの周縁部へと導かれ、これにより、ウエハの上下面の均一な洗浄が達成される。
【０００４】
洗浄液を用いたウエハの洗浄が完了すると、ベース部材および遮蔽部材の回転は継続させたままで、上下のノズルからの洗浄液の吐出が停止され、窒素ガスなどの不活性ガスが、ウエハの上面側に供給される。これにより、ウエハの表面に酸化膜などが形成されることを防ぎつつ、遠心力を利用した振り切り乾燥が行われる。
【０００５】
この構成によれば、ベース部材と遮蔽部材との間の制限された空間内でウエハの洗浄および乾燥が行われるので、ウエハへの汚染物質の付着を抑制できる。また、高温の薬液をウエハに供給すべき場合には、上下のノズルとウエハとの距離が短いので、所望の温度の薬液をウエハに供給でき、良好な洗浄効果を得ることができる。さらには、乾燥処理時において、ウエハの周辺の空気を或る程度効率的に不活性ガスで置換することができ、不所望な酸化膜の成長を抑制できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の先行技術では、ベース部材と遮蔽部材との間隔は、専ら、遮蔽部材の昇降制御によってのみ定められるようになっているので、この間隔を必ずしも一定に保持することができない。そのため、ウエハごとに、ベース部材と遮蔽部材との間隔が異なることになり、複数枚のウエハに対して均一な処理を施すことができないという問題がある。
【０００７】
また、回転中にウエハと遮蔽部材とがぶつかり合うと、ウエハが破損するおそれがあるので、遮蔽部材はウエハから十分な距離を確保して配置しておく必要がある。そのため、ウエハの上方の空間を十分に制限することができず、汚染物質の付着防止効果が不十分になったり、ウエハの周辺を十分な不活性ガス雰囲気とすることができなかったりするおそれがある。
【０００８】
さらに、上述の先行技術では、ベース部材に設けられた保持部材は、ウエハを保持する状態とこの保持を解除した解除状態との間で駆動されなければならないので、そのための駆動機構が必要である。ところが、保持部材は、ベース部材とともに回転することになるので、駆動機構の少なくとも一部は回転軸内に組み込む必要があり、このことが回転軸まわりの構成を複雑にしている。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板に対する処理を良好に行うことができる基板処理装置を提供することである。
【００１０】
この発明のより具体的な目的は、基板に対して均一な処理を施すことができる基板処理装置を提供することである。
【００１１】
また、この発明の他の具体的な目的は、基板の周辺の空間を効果的に制限することにより、基板に対して高品質な処理を施すことができる基板処理装置を提供することである。
【００１２】
また、この発明のさらに他の目的は、簡単な構成で基板を保持して回転することができる基板処理装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を回転させつつ基板の表面に処理液を供給する基板処理装置において、基板の大きさよりも大きい第１基板対向面を有する第１基板対向部材と、上記第１基板対向面に対向し、その大きさが基板の大きさよりも大きい第２基板対向面を有する第２基板対向部材と、上記第１基板対向面が上記第２基板対向面に近接した近接位置と、上記第１基板対向面が上記第２基板対向面から離間した離間位置との間で、上記第１基板対向部材を上記第２基板対向部材に対して相対的に移動させる移動手段と、上記第１基板対向部材に設けられ、この第１基板対向部材が上記近接位置にあるときに、基板の一方の主面に当接して、上記第１基板対向部材と基板の上記一方の主面との間隔を一定に保持する第１介在支持部材と、上記第２基板対向部材に設けられ、上記第１基板対向部材が上記近接位置にあるときに、基板の他方の主面に当接して、上記第２基板対向部材と基板の上記他方の主面との間隔を一定に保持するとともに、上記第１介在支持部材との間に基板を挟持する第２介在支持部材と、上記第１介在支持部材および第２介在支持部材によって挟持されている基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と、上記第１基板対向部材および第２基板対向部材を一体的に回転駆動する回転駆動手段とを備え、上記第１介在支持部材および第２介在支持部材は、上記第１基板対向部材が上記近接位置にあるときに基板の周縁部を挟持するように、基板の周縁部において間隔を開けてそれぞれ複数個配置されていることを特徴とする基板処理装置である。
【００１４】
上記の構成によれば、第１介在支持部材と第２介在支持部材とが基板の両主面にそれぞれ当接して基板を挟持することによって、基板の両主面と第１および第２基板対向面との各間隔が確実に規定される。したがって、この間隔は、複数枚の基板を処理する場合に、全ての基板に対して一定になる。よって、複数枚の基板に対する処理を均一に行うことができる。
【００１５】
また、第１および第２基板対向面と基板との間隔が確実に規定されるので、この間隔を小さくすることが容易であり、そのため、第１および第２基板対向面の間の空間を効果的に制限できる。これにより、この制限された空間内において、基板に対して高品位の処理を施すことができる。すなわち、たとえば、周辺のパーティクルが基板に付着することを防止できる。
【００１６】
さらに、第１基板対向部材と第２基板対向部材とを互いに近接させることによって、第１および第２介在支持部材の間に基板が挟持され、第１および第２基板対向部材を互いに離隔させることによって基板の挟持を解除できるので、基板の保持および解除のための構成が極めて簡単である。しかも、第１および第２介在支持部材が第１および第２基板対向部材にそれぞれ固定されていても基板の保持およびその解除に支障はないから、第１および第２介在支持部材を第１および第２対向部材に対して駆動するための駆動機構が必要となることもない。したがって、とくに、回転駆動手段に関連する構成を簡素化することができる。
【００１７】
なお、上記第１基板対向部材および第２基板対向部材は、いずれも塊状のものであってもよいが、一方または両方が、板状部材であることが好ましい。
【００１８】
また、上記離間位置においては、第１基板対向部材が上記近接位置にあるときよりも、第１基板対向面と第２基板対向面との間隔が大きくなっているが、この間隔が、第１基板対向面と第２基板対向面との間に基板を搬入／搬出するのに十分な間隔であることが好ましい。
【００１９】
さらに、上記第１介在支持部材および第２介在支持部材は、一方または両方が、弾性材料で構成されていることが好ましい。
【００２０】
また、第１介在支持部材は、第１基板対向部材の第１基板対向面に配設されていることが好ましく、同様に、第２介在支持部材は、第２基板対向部材の第２基板対向面に配設されていることが好ましい。
【００２１】
また、上記第１介在支持部材および第２介在支持部材は、上記第１基板対向部材が上記近接位置にあるときに基板の周縁部を挟持するように上記第１基板対向部材および第２基板対向部材にそれぞれ設けられている。
【００２２】
そのため、第１および第２介在支持部材から基板へパーティクルが転移するとしても、基板の中央領域にパーティクルが転移するおそれはない。さらに、第１および第２介在支持部材は、基板の周縁部において間隔を開けて複数個配置されるから、隣接する介在支持部材の間から、処理液を基板の外方へと流出させることができる。
【００２３】
なお、たとえば、上記第１介在支持部材および第２介在支持部材が上下から基板の周縁部を挟持する場合には、いずれか下方に位置することになる介在支持部材には、基板の周縁部の下面を支持する支持部と、基板の端面に対向し、上記支持部へと基板を案内する案内面とが設けられていることが好ましい。また、上記第１介在支持部材および第２介在支持部材のうちいずれか上方に位置することになる介在支持部材に、上記基板を回転中心に向けて案内するためのテーパー面が備えられていればさらに好ましい。
【００２５】
請求項２記載の発明は、上記処理液供給手段は、上記第１基板対向面のほぼ中央に配置され、上記基板の一方の主面に向けて処理液を吐出する処理液ノズルを含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
【００２６】
上記の構成によれば、基板の一方の主面のほぼ中央に処理液が供給されるから、この中央に供給された処理液は基板の回転に伴う遠心力によって回転半径方向外方に向かって広がっていく。これにより、基板の上記一方の主面を均一に処理できる。
【００２７】
しかも、この発明においては、上述のように、第１基板対向面を基板の極近くに配置することが可能であるので、処理液ノズルの吐出口を基板の中央の極近くに配置することが可能である。そのため、処理液の基板表面における跳ね返りが生じることがないので、基板に対する処理を良好に行え、また、処理液ノズルから基板の主面に至るまでにおける処理液の温度変化がほとんどないので、温度管理されている処理液による基板の処理を良好に行うことができる。
【００２８】
なお、上記処理液供給手段は、さらに、上記第２基板対向面のほぼ中央に配置され、上記基板の他方の主面に向けて処理液を吐出する処理液ノズルを含むものであってもよい。
【００２９】
処理液ノズルは、基板対向部材を挿通する処理液通路と、基板対向面のほぼ中央に形成された開口から基板の表面のほぼ中央に臨む吐出口とを有するものであってもよい。
【００３０】
また、この発明の基板処理装置は、基板に洗浄液を供給して基板を洗浄する基板洗浄装置であってもよい。
【００３１】
さらに、この発明の基板処理装置は、洗浄液の供給を停止した状態で上記第１基板対向部材および第２基板対向部材を一体的に回転駆動することによって、基板の表面の液成分を振り切って乾燥する基板洗浄・乾燥装置であってもよい。この場合には、上記第１および第２介在支持部材によって挟持された基板に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段が備えられていることが好ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。この基板処理装置は、基板としてのウエハＷを一枚ずつ洗浄して乾燥するための枚葉型基板洗浄・乾燥装置である。
【００３４】
この基板処理装置は、上カップ１０と下カップ２０との対により上下に分割可能に形成された処理チャンバ１を備えている。上カップ１０は、円板状の天壁１１と、この天壁１１の周縁部の全周から垂れ下がった円筒状の側壁１２とを備えており、昇降機構１３（移動手段）によって昇降されるようになっている。また、下カップ２０は、円板状の底壁２１とこの底壁２１の周縁部の全周から立ち上がった円筒状の側壁２２とを備えており、装置のフレーム（図示せず）に固定されている。
【００３５】
上カップ１０の側壁１２の下端面１２Ａと、下カップ２０の側壁２２の上端面２２Ａとは互いに密接することができるように対向しており、下端面１２Ａと上端面２２Ａとを密接した状態では、これらの間に介装されているＯリング３０により、処理チャンバ１の内部空間の気密性が保証される。
【００３６】
昇降機構１３は、図示しない基板搬送ロボットによってウエハＷが処理チャンバ１に出し入れされるときには、上カップ１０を図示の位置よりも上方の退避位置まで上昇させ、ウエハＷに対する処理が行われているときには、上カップ１０を図示の処理位置に下降させた状態を保持して、処理チャンバ１の内部空間の気密性を確保する。
【００３７】
上カップ１０の天壁１１の中央付近には、開口１４が形成されており、この開口１４には、排気ダクト３１の入口部が配置されている。この排気ダクト３１のフランジ３１ａと開口１４の内周面１４ａとの間には、支持筒３２が、Ｏリング３３，３４を介して保持されている。この支持筒３２は、図示しない固定機構によって、上カップ１０に固定されている。処理チャンバ１の内部空間に臨む支持筒３２の適所には、処理チャンバ１の内部雰囲気を排気ダクト３１に導くための排気通路（図示せず）が形成されている。
【００３８】
排気ダクト３１を挿通して、不活性ガスとしての窒素ガスを導くための窒素ガスダクト３５が配置されている。この窒素ガスダクト３５の下端部は、排気ダクト３１の下端部よりもさらに処理チャンバ１の内方へと導かれており、この下端部には、窒素ガスダクト３５よりも大径のスカート部３６が設けられている。このスカート部３６は、上記の支持筒３２と連結されており、これにより、スカート部３６は、上カップ１０に対して固定されている。スカート部３６の外周面の下端には外向きのフランジ３６ａが形成されており、このフランジ３６ａの上方においては、スカート部３６の外周面に軸受け３７がはめ込まれている。この軸受け３７はまた、回転筒３８の内周面にはめ込まれていて、この回転筒３８をスカート部３６に対して回転自在に支持している。
【００３９】
回転筒３８の下端面には、ウエハＷよりも若干大きい円板状の遮蔽板４０（第１基板対向部材）が、ボルト３９によって固定されている。また、回転筒３８の外周面には、ギア部材４１が固定されている。このギア部材４１には、タイミングベルト４２が巻き掛けられている。このタイミングベルト４２は、モータＭＵの駆動軸４３に固定されたプーリー４４に噛合しており、このモータＭＵの回転を回転筒３８に伝達する。モータＭＵは、上カップ１０に、適当な取り付け機構（図示せず）を用いて取り付けられている。なお、４５は、駆動軸４３の回転を許容しつつ処理チャンバ１内を気密に保持するためのシール部材であり、４６は、軸受け３７と遮蔽板４０との間隔を保持するためのスペーサである。
【００４０】
遮蔽板４０の中央には、開口４７が形成されている。この開口４７内には、窒素ガスダクト３５を挿通している洗浄液ノズル４８（処理液ノズル）の吐出口４８ａが配置されている。吐出口４８ａと開口４７との間には、隙間が確保されており、この隙間は、窒素ガスダクト３５からスカート部３６を介して導かれる窒素ガスを吐出するための窒素ガスノズル５０（窒素ガス供給手段）となっている。スカート部３６から回転筒３８側への窒素ガスの漏洩を防止するために、スカート部３６の下端面と、遮蔽板４０の上面との間には、ラビリンスパッキン４９が設けられている。
【００４１】
遮蔽板４０に下方から対向するように、ウエハＷよりも若干大きな円板状のベース板６０（第２基板対向部材）が配置されている。このベース板６０は、その下面側において、回転筒５８にボルト５９によって固定されている。この回転筒５８は、その内周面にはめ込まれた軸受け５７を介して、スカート部５６の外周面に回転自在に支持されている。このスカート部５６は、窒素ガスを導入するための窒素ガスダクト５５の上端部に設けられていて、この窒素ガスダクト５５よりも大径に形成されている。
【００４２】
窒素ガスダクト５５は、図示しない排気設備に接続された排気ダクト５１を挿通して設けられている。この排気ダクト５１は、下カップ２０の底壁２１の中央に形成された開口２４に入口が配置されるように設けられている。そして、この排気ダクト５１の入口部のフランジ５１ａと開口２４の内周面との間には、シール部材５３，５４を介在させた状態で支持筒５２が挟持されている。この支持筒５２は、図示しない固定機構によって、下カップ２０に固定されているとともに、スカート部５６に連結されている。これにより、スカート部５６は、下カップ２０に対して固定されている。支持筒５２において処理チャンバ１の内部空間に臨む適所には、処理チャンバ１内の雰囲気を排気ダクト５１に導くための排気通路が形成されている。
【００４３】
スカート部５６に対して回転自在に支持されている回転筒５８の外周面には、ギア部６１が固定されている。このギア部６１には、タイミングベルト６２が巻き掛けられており、このタイミングベルト６２はさらに、モータＭＬの駆動軸６３に固定されたプーリー６４に巻き掛けられている。したがって、モータＭＬを駆動すると、回転筒５８が回転し、これに伴ってベース板６０が回転することになる。なお、６５は、駆動軸６３の回転を許容しつつ処理チャンバ１内を気密に保持するためのシール部材であり、６６は、軸受け５７とベース板６０との間隔を保持するスペーサである。
【００４４】
窒素ガスダクト５５内には、洗浄液をウエハＷに供給するための洗浄液ノズル６８（処理液ノズル）が挿通している。この洗浄液ノズル６８の上端の吐出口６８ａは、ベース板６０の中央に形成された開口６７を介してウエハＷの下面の中央に臨んでいる。開口６７と吐出口６８ａとの間には隙間が形成されており、この隙間は、窒素ガスダクト５５からスカート部５６の内部空間を介して導かれる窒素ガスをウエハＷの下面中央に向けて供給するための窒素ガスノズル７０（窒素ガス供給手段）を形成している。スカート部５６の上端面とベース板６０の下面との間には、窒素ガスの漏洩を防止するためのラビリンスパッキン６９が設けられている。
【００４５】
このように、ベース板６０に関連する構成と、遮蔽板４０に関連する構成とは、これらの間に保持されるウエハＷを含む水平面に関してほぼ対称になっている。
【００４６】
遮蔽板４０の半径方向外方の位置には、排液・排気部材８１が配置されており、同様に、ベース板６０の半径方向外方の位置には、排液・排気部材８２が配置されていて、これらは、支持部材８３，８４を介してそれぞれ上カップ１０および下カップ２０に支持されている。上下の排液・排気部材８１，８２は、上下のカップ１０，２０の近接／離反に応じて近接／離反し、これらを互いに当接させた状態では、両者間に、排液・排気通路８５が形成されるようになっている。上側の排液・排気部材８１は、排液・排気通路８５が遮蔽板４０側に向かって開口する導入口８１ａを有するように、周方向と交差する断面がほぼ４分の１楕円形に形成された通路部８１ｂを有している。一方、下側の排液・排気部材８２は、導入口８１ａから導入された排液を受けるとともに、導入口８１ａから導入された気体が螺旋気流を生じるように、周方向と交差する断面が上方に開口したほぼ半円形に形成された通路部８２ｂを有している。また、この下側の排液・排気部材８２の下面には、通路部８２ｂと連通した排液・排気ダクト８７が取り付けられている。
【００４７】
また、上側の排液・排気部材８１の内周面と遮蔽板４０の外周面との間にはラビリンスパッキン８８が設けられている。同様に、下側の排液・排気部材８２の内周面とベース板６０の外周面との間にはラビリンスパッキン８９が設けられている。これにより、遮蔽板４０とベース板６０との間からの雰囲気を効率的に排気できる。９０は、上下の排液・排気部材８１，８２を気密に結合させるためのシール部材である。
【００４８】
基板搬送ロボットとのウエハＷの受け渡しのために、ベース板６０に関連してウエハ昇降機構１００が設けられている。このウエハ昇降機構１００は、ウエハＷを下方から支持する複数本の支持ピン１０１と、この支持ピン１０１を昇降させるためのエアシリンダ１０２とを有している。
【００４９】
また、洗浄液ノズル４８には、図外のエッチング液タンクからエッチング液用バルブＥＶ１を介したエッチング液または図外のリンス液タンクからリンス液用バルブＲＶ１を介したリンス液が、洗浄液として供給されるようになっている。同様に、洗浄液ノズル６８には、エッチング液タンクからエッチング液用バルブＥＶ２を介したエッチング液またはリンス液タンクからリンス液用バルブＲＶ２を介したリンス液が、洗浄液として供給されるようになっている。さらに、窒素ガスダクト３５，５５には、図外の窒素ガス供給源からの窒素ガスが窒素ガス用バルブＮＶ１，ＮＶ２をそれぞれ介して供給されるようになっている。
【００５０】
これらのバルブＥＶ１，ＥＶ２，ＲＶ１，ＲＶ２，ＮＶ１，ＮＶ２の開閉制御は、マイクロコンピュータなどを含む制御装置９５によって行われる。また、モータＭＵ，ＭＬ、昇降機構１３およびエアシリンダ１０２も、制御装置９５によって制御されるようになっている。とくに、モータＭＵおよびＭＬを駆動するためのドライバ回路９１，９２には、これらのモータＭＵおよびＭＬを同期回転させるために、共通の制御信号が制御装置９５から与えられるようになっている。
【００５１】
図２は、遮蔽板４０の底面図である。遮蔽板４０の下面４０Ａは、ウエハＷの上面に対向する第１基板対向面をなしており、その周縁部には、周方向に沿って等間隔に６個の介在支持部材４（第１介在支持部材）が配置されている。この介在支持部材４は、ゴムやその他の弾性材料から構成されており、そのウエハＷに臨む表面には、図４の拡大断面図に示されているように、ウエハＷとほぼ平行な平坦面４ａと、ウエハＷの中心に向かうに従ってウエハＷの上面から離反するように傾斜したテーパー面４ｂとを有している。
【００５２】
図３は、ベース板６０の平面図である。ベース板６０の上面６０ＡはウエハＷの下面に対向する第２基板対向面をなしており、その周縁部には、周方向に沿って等間隔に６個の介在支持部材６（第２介在支持部材）が配置されている。すなわち、遮蔽板４０側の介在支持部材４に対応するように介在支持部材６が設けられている。この介在支持部材６は、図４の拡大断面図に示されているように、ウエハＷの下面の周縁部を支持する支持面６ａと、この支持面６ａよりもベース板６０の半径方向外方寄りの位置において立ち上がり、半径方向内方に向かうに従って下がるように傾斜した案内立ち上がり面６ｂとを有している。この介在支持部材６もまた、ゴムやその他の弾性材料で構成されている。
【００５３】
ウエハ昇降機構１００からベース板６０へのウエハＷの受け渡しが行われるとき、ウエハＷは、介在支持部材６の案内立ち上がり面６ｂによって支持面６ａへと案内されて落とし込まれる。こうして、ウエハＷがベース板６０に位置合わせされて保持された後、昇降機構１３が上カップ１０を下降させると、これに伴って遮蔽板４０も下降する。そして、上カップ１０と下カップ２０とが密接される過程で、遮蔽板４０側の介在支持部材４のテーパー面４ｂがウエハＷの上面の周縁部に接し、ウエハＷを回転中心に向けて案内しながら弾性変形する。このとき、ベース板６０側の介在支持部材６の弾性変形も同時に起こる。そして、上カップ１０が下カップ２０と密接された状態では、介在支持部材４，６はそれぞれ弾性変形して、ウエハＷの周縁部を挟持する。このとき、遮蔽板４０の下面４０ａとウエハＷの上面との間には一定の間隔Ｄ１が確保され、同様に、ウエハＷの下面とベース板６０の上面との間には一定の間隔Ｄ２が確保される。
【００５４】
処理工程の全体の流れについて以下に概説する。
【００５５】
未処理のウエハＷを処理チャンバ１に搬入するときには、制御装置９５は、昇降機構１３を制御して、処理カップ１０を上昇させる。これに伴い、遮蔽板４０およびこれに関連して設けられている洗浄液ノズル４８や各種のダクト３１，３５ならびに排液・排気部材８１などが上昇する。こうして、遮蔽板４０が離間位置に導かれ、上カップ１０と下カップ２０との間、排液・排気部材８１，８２の間および遮蔽板４０とベース板６０との間に、ウエハＷの搬入経路が確保される。
【００５６】
制御装置９５は、さらに、エアシリンダ１０２を制御して、支持ピン１０１の上端がベース板６０に形成された通過孔（図示せず）を通過し、介在支持部材６（図４参照）よりも高い受け渡し高さに至るまで、支持ピン１０１を上昇させる。
【００５７】
支持ピン１０１の上端が受け渡し高さに達すると、基板搬送ロボットの基板保持ハンドが処理チャンバ１内に入り込み、支持ピン１０１の上に未処理のウエハＷをおき、その後、処理チャンバ１外に退避する。
【００５８】
この後、制御装置９５は、支持ピン１０１の上端がベース板６０の下面よりも下方の退避高さに至るまで支持ピン１０１を下降させる。この過程で、上述のように、ウエハＷは、介在支持部材６の案内立ち上がり面６ｂによって、支持面６ａへと落とし込まれる。
【００５９】
続いて、制御装置９５は、昇降機構１３を制御して、上カップ１０を下降させる。これにより、上カップ１０が下カップ２０に密接して、処理チャンバ１０内が気密になる。また、このとき、遮蔽板４０がベース板６０に近接した近接位置に導かれ、遮蔽板４０の介在支持部材４と、ベース板６０の介在支持部材６とが、ウエハＷの周縁部を６箇所で挟持することになる。さらに、排液・排気部材８１，８２が密接して、排液・排気通路８５が形成される。
【００６０】
さらに、制御装置９５は、ドライバ９１，９２に共通の駆動制御信号を与え、モータＭＵ，ＭＬを同期回転させる。ただし、モータＭＵ，ＭＬは互いに反対方向に回転する。これにより、上下の回転筒３８，５８が同じ方向に回転され、これらの回転筒３８，５８に固定されている遮蔽板４０およびベース板６０がそれぞれの中心を通る鉛直軸まわりに一体的に同期回転することになる。したがって、ベース板６０および遮蔽板４０の間に挟持されているウエハＷは、水平に保持された状態で、そのほぼ中心を通る鉛直軸まわりに回転されることになる。
【００６１】
次いで、制御装置９５は、ウエハＷの薬液洗浄を開始する。すなわち、エッチング液用バルブＥＶ１，ＥＶ２を開成することにより、洗浄液ノズル４８，６８の各吐出口４８ａ，６８ａから洗浄用薬液としてのエッチング液を吐出させる。これにより、ウエハＷの上面および下面の各中央に向けてエッチング液が至近距離から供給される。供給されたエッチング液は、ウエハＷの回転に伴う遠心力によって回転半径方向外方側へと導かれるので、結果として、ウエハＷの上下面の全域に対して隈無く薬液洗浄を行うことができる。なお、この薬液洗浄期間中、リンス液用バルブＲＶ１，ＲＶ２は、閉成状態に保持される。
【００６２】
予め定めた一定時間だけエッチング液が供給された後、制御装置９５は、エッチング液用バルブＥＶ１，ＥＶ２を閉成して薬液洗浄工程を終了するとともに、リンス液用バルブＲＶ１，ＲＶ２を開成する。これにより、洗浄液ノズル４８，６８からは、リンス液（純水、オゾン水、電解イオン水など）が、ウエハＷの上下面の中央に向けて供給されることになる。こうして、薬液洗浄工程後のウエハＷの上下面に存在するエッチング液を洗い流すためのリンス工程が行われる。
【００６３】
予め定めた一定時間だけリンス液が供給された後、制御装置９５は、リンス液用バルブＲＶ１，ＲＶ２を閉成してリンス工程を終了する。その後、制御装置９５は、ドライバ９１，９２にモータＭＵ，ＭＬを高速回転させるための制御信号を与える。これにより、ウエハＷの回転が加速され、その表面の液成分が遠心力によって振り切られる。こうして、乾燥工程が行われる。この乾燥工程の際、制御装置９５は、窒素ガス用バルブＮＶ１，ＮＶ２を開成し、窒素ガスノズル５０，７０からウエハＷの上下面に窒素ガスを供給させる。これにより、遮蔽板４０とベース板６０との間の制限された小容積の空間の空気は、すみやかに窒素ガスに置換されるので、洗浄処理後のウエハＷの上下面に不所望な酸化膜が成長することはない。
【００６４】
乾燥工程の終了後には、制御装置９５は、モータＭＬ，ＭＵの回転を停止させ、さらに、昇降機構１３によって上カップ１０を上昇させ、その後、エアシリンダ１０２によって支持ピン１０１を受け渡し高さまで上昇させる。この状態で、基板搬送ロボットが、洗浄および乾燥処理済みのウエハＷを支持ピン１０１から受け取って、処理チャンバ１外に搬出することになる。
【００６５】
薬液洗浄工程、リンス工程および乾燥工程の初期においては、ウエハＷの上下面を伝って、薬液またはリンス液がウエハＷの外方へと流れ、隣接する介在支持部材４，６の間を通って、ウエハＷよりもさらに外側へと飛び出す。この飛び出した液体は、排液・排気通路８５に受け入れられ、排液・排気ダクト８７を介して処理チャンバ１外に排液される。また、液体が介在支持部材４，６や排液・排気部材８１，８２に衝突したときに生じるミストは、排液・排気ダクト８７を介する強制排気によって、排液・排気通路８５および排液・排気ダクト８７を通って排出され、ウエハＷの上下の空間へと導かれることはない。
【００６６】
また、排気ダクト３１および５１を介する排気は常時行われており、これにより、軸受け３７，５７やギア部４１，６１などでの摺動に起因するパーティクルは、処理チャンバ１外へと運び去られ、遮蔽板４０とベース板６０との間のウエハＷの表面に到達することはない。
【００６７】
以上のようにこの実施形態によれば、ウエハＷの周縁部を遮蔽板４０およびベース板６０に設けた介在支持部材４，６によって上下から挟持し、その状態で、遮蔽板４０およびベース板６０を回転するようにしている。そのため、ウエハＷの上下面と遮蔽板４０およびベース板６０との間隔Ｄ１，Ｄ２（図４参照）は、複数枚の処理対象ウエハに対して確実に一定にできる。そのため、複数枚のウエハに対して、均一な処理を施すことができる。
【００６８】
また、ウエハＷの上下面と遮蔽板４０およびベース板６０との間隔Ｄ１，Ｄ２は介在支持部材４，６によって確実に規定されるから、遮蔽板４０およびベース板６０とウエハＷとが衝突するおそれがない。そのため、遮蔽板４０およびベース板６０とウエハＷの上下面との間隔Ｄ１，Ｄ２を小さくすることが容易である。そこで、これらの間隔Ｄ１，Ｄ２を十分に小さくしておくことによって、周囲のパーティクルがウエハＷの表面に付着することを防止できる。また、ウエハＷの周囲の空間を効果的に制限できるので、このウエハＷの周囲をすみやかに窒素ガス雰囲気とすることができる。これにより、ウエハＷの洗浄処理を良好に行うことができる。
【００６９】
しかも、ウエハＷの上下面に極近接した遮蔽板４０および６０の中央の開口４７，６７から、洗浄液ノズル４８，６８の吐出口４８ａ，６８ａをウエハＷの上下面に臨ませているので、吐出口４８ａ，６８ａからウエハＷの上下面に至る洗浄液経路長が極めて短い。そのため、洗浄液がウエハＷの表面で跳ね返ったりすることはない。また、吐出口４８ａ，６８ａから吐出された洗浄液の温度変化はほとんど生じることがない。これにより、とくに温度管理された洗浄液によるウエハＷの処理を効果的に実行できる。
【００７０】
さらには、ウエハＷの周縁部を上下の介在支持部材４，６により挟持することによってウエハＷを支持する構成であるので、たとえば、ベース板６０にチャックピン（保持部材）を立設してこのチャックピンによってウエハＷの端面を把持させる場合と比較すると、ベース板６０とともに回転するチャックピンを動作させるための複雑な駆動機構が不要であるから、構成が極めて簡単になる。また、チャックピンを用いる場合に比較して、風を切る部材が少ないので、遮蔽板４０およびベース板６０の周辺の気流の乱れが少ない。これにより、ミストの発生やパーティクルの巻き上げなどを効果的に防止できるから、ウエハＷの処理品質を向上できる。
【００７１】
なお、ウエハＷの周縁部を上下の介在支持部材４，６により挟持するためには、遮蔽材４０とベース板６０との相対回転位置が、介在支持部材４および６の位置が整合するように調整されている必要がある。ただし、遮蔽板４０とベース板６０とは、ウエハＷを挟持した状態で回転を開始し、また、その状態で回転を停止するので、両者の回転位置を一度整合させておけば、その後には、原則として再調整しなくとも、介在支持部材４，６の位置が整合した状態が保持される。
【００７２】
図５は、この発明の第２の実施形態の構成を説明するための図解的な断面図である。この図５において、上述の図１ないし図４に示された各部と同等の部分には、同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、ベース板６０の周縁部には、ウエハＷの下面に向かって突出した半球状の介在支持部材６Ａが、たとえば、図６に示すように、ベース板６０の上面６０Ａに、周方向に沿って等間隔に６個配置されている。遮蔽板４０も同様に、その下面４０Ａに、周方向に沿って等間隔に６個の半球状の介在支持部材４ＡがウエハＷの上面に向かって突出して設けられている。介在支持部材４Ａ，６Ａは、いずれもゴムなどの弾性材料で構成されている。この構成によっても、介在支持部材４Ａ，６Ａによって、ウエハＷの周縁部を上下から挟持することができるので、上述の第１の実施形態と同様な作用および効果を達成できる。
【００７３】
ただし、半球状の介在支持部材４Ａ，６Ａには、ウエハＷの位置合わせを行う機能はないから、案内立ち上がり面６ｂおよびテーパー面４ｂ（図４参照）によって、ウエハＷの中心とベース板６０および遮蔽板４０の回転中心とを整合させることができる上述の第１実施形態の方が優れている。
【００７４】
図７は、この発明の第３の実施形態の構成を説明するための図解的な断面図である。この図７において、上述の図５または図６に示された各部と同等の部分には、同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、ベース板６０の周縁部には、ガイド部材１１０が、たとえば、図８に示すように、ベース板６０の上面６０Ａに、周方向に沿って等間隔に６個配置されている。このガイド部材１１０は、ベース板６０の上面に平行な平坦面を有する支持部１１１と、この支持部１１よりもベース板６０の回転半径方向外方側において立ち上がった案内部１１２とを有している。案内部１１２は、上記回転半径方向外方側に向かうに従って高くなるように形成された案内面１１２ａを有している。そして、支持部１１１には、弾性材料からなる半球状の介在支持部材６Ａが上向きに固定されている。
【００７５】
一方、遮蔽板４０の下面の周縁部には、保持部材１２０が、ガイド部材１１０に対応するように、たとえば、周方向に沿って等間隔に６個配置されている。この保持部材１２０には、弾性材料からなる半球状の介在支持部材４Ａが下向きに固定されている。そして、保持部材１２０の、遮蔽板４０の回転半径方向外方側には、この半径方向外方側に向かうに従って高くなる下向きのテーパー面１２０ａが形成されている。このテーパー面１２０ａの傾斜は、ガイド部材１１０側の案内面１１２ａの傾斜と整合している。
【００７６】
この構成により、ウエハＷをベース板６０に受け渡す際、ガイド部材１１０の案内面１１２ａによって、ウエハＷを所定の位置に案内して落とし込むことができる。遮蔽板４０をベース板６０に近接させて介在支持部材４Ａ，６ＡによってウエハＷの周縁部を挟持するときには、ガイド部材１１０の案内部１１２は、保持部材１２０のテーパー面１２０ａの下方の空間に納められるので、案内部１１２が保持部材１２０と干渉するおそれはない。
【００７７】
この構成によっても、上述の第１の実施形態の場合と同様な作用効果を達成できる。
【００７８】
図９は、洗浄液と窒素ガスとの供給に関連する変形例に係る構成を説明するための図解的な断面図である。この図９において、上述の図１に示された各部と同等の部分には、同一の参照符号を付して示す。この変形例においては、窒素ガス通路１３１と洗浄液通路１３２とが並列に形成されたノズル１３０を用いてウエハＷの上面に対する洗浄液および窒素ガスの供給が行われる。すなわち、ノズル１３０には、窒素ガス通路１３１に連通する吐出口１３１ａと、洗浄液通路１３２に連通する吐出口１３２ａとが分離して形成されており、これらが、遮蔽板４０の中央の開口４７から、ウエハＷの上面の中央に臨むようになっている。これにより、洗浄液通路１３２から洗浄液（エッチング液またはリンス液）を供給した後に、窒素ガス通路１３１を介して窒素ガスを吐出しても、吐出口１３２ａの付近に残っている洗浄液がミスト状になってウエハＷに付着するおそれがない。
【００７９】
図１に示された構成においても、洗浄液と窒素ガスとが同一の経路を共有しているわけではないので、窒素ガス供給時におけるミストの発生量は少ないけれども、洗浄液と窒素ガスとで吐出口を大きく隔てた図９の構成の場合の方が、ミスト発生量は少ないと言える。
【００８０】
一方、ウエハＷの下面に対する洗浄液および窒素ガスの供給についても、窒素ガス通路１４１と洗浄液通路１４２とが並列に形成されたノズル１４０が用いられる。ただし、このノズル１４０は、窒素ガスと洗浄液とで共有される吐出口１４５を、ベース板６０の中央の開口６７に臨ませて配置されており、この吐出口１４５の下方には、すり鉢状の底面１５１および円筒壁面１５２を有する渦巻き室１５０が形成されている。
【００８１】
この渦巻き室１５０の底面１５１の中央に、洗浄液通路１４２の上端が連通している。そして、洗浄液通路１４２には、エッチング液用バルブＥＶ２を介してエッチング液を供給でき、リンス液用バルブＲＶ２を介してリンス液を供給できるようになっている。また、この洗浄液通路１４２内の液体は、ドレンバルブＤＶを介して排液できるようになっている。
【００８２】
図１０は、渦巻き室１５０の近傍の構成を拡大して示す断面図であり、図１１は、図１０の切断面線ＸＩ−ＸＩから見た断面図である。窒素ガス通路１４１は、渦巻き室１５０の上端面１５３の側方付近において水平方向に曲げられており、窒素ガス通路１４１からの窒素ガスが、上端面１５３に沿い、かつ、円筒壁面１５２の周方向に沿って、窒素ガス導入口１５４から渦巻き室１５０に導入されるようになっている。渦巻き室１５０には、吐出口１４５の周縁から吐出管１５５が、窒素ガス導入口１５４よりも所定距離だけ低い位置にまで垂れ下がっている。
【００８３】
エッチング液またはリンス液をウエハＷの下面に供給する際には、ドレンバルブＤＶが閉成され、エッチング液用バルブＥＶ２またはリンス液用バルブＲＶ２が開成される。これにより、洗浄液通路１４２を介して洗浄液が上昇し、渦巻き室１５０を通って、吐出口１４５からウエハＷの下面に向けて吐出される。このとき、窒素ガス用バルブＮＶ２は閉成されているので、渦巻き室１５０内における洗浄液の液面の上昇に伴って、吐出管１５５の下端よりも上方の空間の気体は若干圧縮されるが、洗浄液の液面が窒素ガス導入口１５４の高さにまで上昇することはない。
【００８４】
洗浄液の吐出を停止して窒素ガスをウエハＷの下面に供給する場合には、エッチング液用バルブＥＶ２およびリンス液用バルブＲＶ２はいずれも閉成され、ドレンバルブＤＶが開成される。この状態で、窒素ガス用バルブＮＶ２を開成すると、窒素ガス通路１４１を通って窒素ガス導入口１５４から渦巻き室１５０に窒素ガスが導入される。この渦巻き室１５０では、窒素ガスは渦巻き状の気流を形成し、円筒壁面１５２やすり鉢状底面１５１に残留している洗浄液を洗浄液通路１４２へと押し込む働きをする。したがって、洗浄液のミストがウエハＷの下面へと導かれるおそれがない。
【００８５】
渦巻き室１５０に導かれた窒素ガスの一部は、洗浄液通路１４２へと入り込んで行くが、処理チャンバ１内は排気ダクト３１，５１によって排気されているので、大部分の窒素ガスは、吐出管１５５から吐出口１４５へと導かれ、ウエハＷの下面とベース板６０の上面との間の空間の雰囲気を置換することになる。
【００８６】
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明は他の形態でも実施することができる。たとえば、上述の実施形態では、遮蔽板４０とベース板６０との回転駆動のためにモータＭＵ，ＭＬをそれぞれ設けているが、介在保持部材４，６によってウエハＷを挟持した状態においては、遮蔽板４０とベース板６０とは互いにトルクを伝達し合うことができる。したがって、モータＭＵ，ＭＬのうちの一方は設けられなくてもよい。
【００８７】
また、上述の各実施形態では、介在支持部材４，４Ａ，６，６Ａを弾性材料で構成する場合について説明したが、これらの介在支持部材は必ずしも弾性材料で構成する必要はない。ただし、回転中におけるウエハＷの保持を確実にするためには、介在支持部材を弾性材料で構成しておくことが好ましい。
【００８８】
また、上述の実施形態では、遮蔽板４０が昇降駆動される例を挙げたが、遮蔽板４０を固定しておいてベース板６０を昇降可能に構成してもよいし、遮蔽板４０およびベース板６０の両方が昇降可能な構成であってもよい。少なくともいずれか一方が昇降可能であれば、遮蔽板４０とベース板６０との間にウエハＷを保持でき、また、この保持を解除できる。
【００８９】
さらに、上述の実施形態では、ウエハを洗浄する装置を例にとったが、この発明は、洗浄以外の処理を行う装置にも適用でき、また、ウエハ以外にも液晶表示装置用ガラス基板などの他の種類の基板を処理する装置にも適用できる。
【００９０】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図２】上記基板処理装置の遮蔽板の底面図である。
【図３】上記基板処理装置のベース板の平面図である。
【図４】介在支持部材によるウエハの挟持状態を示す拡大断面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図６】上記第２の実施形態におけるベース部材の平面図である。
【図７】この発明の第３の実施形態の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図８】上記第３の実施形態におけるベース部材の平面図である。
【図９】洗浄液と窒素ガスとの供給に関連する変形例に係る構成を説明するための図解的な断面図である。
【図１０】上記変形例における渦巻き室の近傍の構成を拡大して示す断面図である。
【図１１】図１０の切断面線ＸＩ−ＸＩから見た断面図である。
【符号の説明】
４ 介在支持部材
６ 介在支持部材
１３ 昇降機構
４０ 遮蔽板
６０ ベース板
３８，５８ 回転筒
４２，６２ タイミングベルト
４８，６８ 洗浄液ノズル
９１，９２ ドライバ
９５ 制御装置
ＭＵ，ＭＬ モータ

Claims (2)

1. 基板を回転させつつ基板の表面に処理液を供給する基板処理装置において、
   基板の大きさよりも大きい第１基板対向面を有する第１基板対向部材と、
   上記第１基板対向面に対向し、その大きさが基板の大きさよりも大きい第２基板対向面を有する第２基板対向部材と、
   上記第１基板対向面が上記第２基板対向面に近接した近接位置と、上記第１基板対向面が上記第２基板対向面から離間した離間位置との間で、上記第１基板対向部材を上記第２基板対向部材に対して相対的に移動させる移動手段と、
   上記第１基板対向部材に設けられ、この第１基板対向部材が上記近接位置にあるときに、基板の一方の主面に当接して、上記第１基板対向部材と基板の上記一方の主面との間隔を一定に保持する第１介在支持部材と、
   上記第２基板対向部材に設けられ、上記第１基板対向部材が上記近接位置にあるときに、基板の他方の主面に当接して、上記第２基板対向部材と基板の上記他方の主面との間隔を一定に保持するとともに、上記第１介在支持部材との間に基板を挟持する第２介在支持部材と、
   上記第１介在支持部材および第２介在支持部材によって挟持されている基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と、
   上記第１基板対向部材および第２基板対向部材を一体的に回転駆動する回転駆動手段とを備え、
   上記第１介在支持部材および第２介在支持部材は、上記第１基板対向部材が上記近接位置にあるときに基板の周縁部を挟持するように、基板の周縁部において間隔を開けてそれぞれ複数個配置されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 上記処理液供給手段は、上記第１基板対向面のほぼ中央に配置され、上記基板の一方の主面に向けて処理液を吐出する処理液ノズルを含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

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