JP4053800B2 - Substrate processing equipment - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の基板を洗浄処理などする基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造工程においては，半導体ウェハ（以下，「ウェハ」という。）の表面に対して洗浄，レジスト膜の除去等の処理を施す処理システムが使用される。かような処理システムに備えられる基板処理装置として，水平にして保持したウェハに処理液を供給して処理する枚葉式のものが知られている。従来の枚葉式基板処理装置は，パーティクルの付着によるウェハの汚染防止や処理流体の消費量削減等の観点から，ウェハ処理時にプレート状の上面部材をウェハ上面に対して近接させ，ウェハ上面全体を上面部材によって覆った状態で処理するようにしていた。即ち，処理時に上面部材とウェハ上面との間に狭い隙間を形成し，この隙間に薬液や乾燥ガス等の処理流体を満たすようにすると，少量の処理流体の供給によってウェハの上面を処理することができる。こうして，処理流体の消費量を抑制するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記基板処理装置において，上面部材を回転可能な構成とすることが考えられる。そうすれば，ウェハの洗浄処理，乾燥処理の性能を向上させる効果がある。しかしながら，ウェハを回転させる回転駆動機構とは別に，上面部材を回転させる回転駆動機構を設置するのでは，コストが増加する問題がある。また，上面部材を回転させる回転駆動機構を，ウェハの処理位置の上部に配置すると，回転駆動機構から発生するパーティクルが基板の周囲に侵入する心配がある。さらに，ウェハ上面に対して処理流体供給ノズルを移動させて処理する方法が希望される場合，上面部材及び回転駆動機構を昇降させるシリンダーもウェハの処理位置の上部に配置すれば，シリンダーから発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がある。また，上面部材がウェハに近接している時に，ウェハ上面に処理流体を供給する方法が希望される場合，回転駆動機構の回転軸を貫通しなければ，ウェハに処理液を供給することができない等の課題がある。
【０００４】
従って本発明の目的は，上面部材をウェハとともに回転させて処理する方法と，上面部材とウェハを離隔させた状態での処理，例えば，処理流体供給ノズルをウェハの処理面に移動させて処理流体を供給する方法を実施することができる基板処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明によれば，基板に処理流体を供給して処理する基板処理装置であって，基板を保持するスピンチャックと，基板に近接して上面を覆う上面部材を備え，前記上面部材を前記スピンチャックに対して係脱自在とし，前記上面部材を前記スピンチャックに係合させて前記上面部材と前記スピンチャックを一体的に回転させる構成とし，前記スピンチャックは，基板を周縁から保持する保持部材と，基板の下方に配置されるチャックプレートを備え，前記上面部材と前記保持部材は，いずれも基板の下方においてチャックプレートに支持され，トッププレートは柱状の係合部材を介してチャックプレートに支持されることを特徴とする，基板処理装置が提供される。かかる基板処理装置にあっては，上面部材をウェハ上面に近接させてウェハとともに回転させる処理と，上面部材とウェハを離隔させた状態での処理が可能となる。
【０００６】
この基板処理装置にあっては，前記上面部材を前記スピンチャックに対して昇降自在とし，前記上面部材と前記スピンチャックのいずれか一方に係合凹部，他方に係合凸部を設け，前記上面部材が前記スピンチャックに対して下降した際に，前記係合凹部と前記係合凸部が係合し，上昇した際に，前記係合凹部と前記係合凸部が離脱する構成とし，前記係合凹部及び／又は前記係合凸部に，前記係合凸部の挿入を容易にするためのテーパ部を設けることが好ましい。この場合，上面部材の自重により上面部材をスピンチャックに支持することができる。また，係合凸部を上又は下方向から係合凹部に係合させる場合，スピンチャックが水平面内で回転する際も，係合凸部と係合凹部を係合させた状態を維持することができる。
【０００７】
また，この基板処理装置にあっては，前記上面部材を下降させて前記スピンチャックに係合させる位置と上昇させて前記スピンチャックから離脱させる位置とに昇降させる上面部材昇降機構を備えることが好ましい。さらに，前記上面部材昇降機構は，前記スピンチャックから離脱させた前記上面部材を支持する支持部材を備え，前記上面部材に，前記支持部材と係脱自在な係合部を設け，前記上面部材が前記スピンチャックに係合している状態において，前記係合部と前記支持部材を係脱させることとしても良い。
【０００８】
前記係合部と前記支持部材の係脱は，前記上面部材と前記スピンチャックを一体的に回転させることにより行われることが好ましい。かかる場合，スピンチャックの回転駆動機構を用いて前記係合部と前記支持部材の係脱を行うため，当該係脱のための駆動機構を別に設置する必要はない。一方，前記上面部材昇降機構は，前記上面部材を把持するクランプ機構を備えることとしても良い。
【０００９】
また，本発明にあっては，前記上面部材の中央に，基板に供給する処理流体を通過させる供給穴を設けるようにしても良い。この場合，ウェハに上面部材を近接させて隙間を形成した状態で隙間に処理流体を供給することができる。
【００１０】
また，基板に供給する処理流体を吐出する処理流体供給ノズルを１又は２以上備え，前記処理流体供給ノズルを前記基板の上方において少なくとも前記基板の中心から周縁まで移動させるアームを備えることが好ましい。そうすれば，上面部材をスピンチャックから離脱させた状態のとき，スピンチャックによってウェハを回転させながら，ウェハ上面と上面部材との間に処理流体供給ノズルを移動させることができる。従って，例えば，回転中のウェハの上方を移動する処理流体供給ノズルから処理液を吐出させることにより，ウェハ上面全体に処理液を供給することができる。さらに，処理液にガスを混合して基板に吐出する処理流体供給ノズルを少なくとも１つ備えても良い。
【００１１】
また，前記アームは，前記処理流体供給ノズルを前記基板の少なくとも中心から周縁まで移動させることが可能なことが好ましい。さらにまた，前記アームは，前記スピンチャックから前記上面部材が離脱させられた状態において，前記基板の上方に前記処理流体供給ノズルを移動させることが好ましい。即ち，処理流体供給ノズルから処理流体を吐出しながら，ウェハを回転させることにより，ウェハの上面全体に処理流体を供給することができる。
【００１２】
また，本発明にあっては，前記基板，前記スピンチャック及び前記上面部材を囲むチャンバーと，前記処理流体供給ノズルを密閉して格納する処理流体供給ノズル格納部を備え，前記処理流体供給ノズルを前記処理流体供給ノズル格納部から前記チャンバー内に移動させるための開閉自在な開口を設けるようにしても良い。
【００１３】
なお，前記基板の裏面に対して相対的に上昇して近接し，下降して離隔する下面部材を設けることが好ましい。
【００１４】
また，基板に処理流体を供給して処理する基板処理方法であって，上面部材を上昇させた状態で，基板をスピンチャックによって保持し，前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理し，前記基板及びスピンチャックの回転を停止し，前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，基板処理方法が提供される。
【００１５】
さらに，前記基板及びスピンチャックの回転を停止した後，再び，前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させ，その後，前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，基板処理方法が提供される。
【００１６】
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理するに際し，前記上面部材と基板との間において，処理流体供給ノズルを前記基板の少なくとも中心から周縁まで移動させて，回転する基板に対して前記処理流体供給ノズルから処理流体を供給することが好ましい。この場合，ウェハ上面全体に処理流体を供給できる。
【００１７】
前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給するに際し，前記基板の表面に供給された処理流体に前記上面部材を接触させることが好ましい。また，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給するに際し，前記基板の表面に供給された処理流体に前記上面部材を接触させないようにしても良い。
【００１８】
前記基板を処理するに際し，さらに，下面部材を上昇させて前記基板の裏面に近接させ，前記下面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給して，前記基板の裏面を処理することが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，基板の一例としてウェハを洗浄する基板処理装置としての基板洗浄ユニットに基づいて説明する。図１は，本実施の形態にかかる基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５を組み込んだ洗浄処理システム１の平面図である。図２は，その側面図である。この洗浄処理システム１は，ウェハＷに洗浄処理及び洗浄処理後の熱的処理を施す洗浄処理部２と，洗浄処理部２に対してウェハＷを搬入出する搬入出部３から構成されている。
【００２０】
搬入出部３は，複数枚，例えば２５枚のウェハＷが所定の間隔で略水平に収容可能な容器（キャリアＣ）を載置するための載置台６が設けられたイン・アウトポート４と，載置台６に載置されたキャリアＣと洗浄処理部２との間でウェハの受け渡しを行うウェハ搬送装置７が備えられたウェハ搬送部５と，から構成されている。
【００２１】
ウェハＷはキャリアＣの一側面を通して搬入出され，キャリアＣの側面には開閉可能な蓋体が設けられている。また，ウェハＷを所定間隔で保持するための棚板が内壁に設けられており，ウェハＷを収容する２５個のスロットが形成されている。ウェハＷは表面（半導体デバイスを形成する面）が上面（ウェハＷを水平に保持した場合に上側となっている面）となっている状態で各スロットに１枚ずつ収容される。
【００２２】
イン・アウトポート４の載置台６上には，例えば，３個のキャリアを水平面のＹ方向に並べて所定位置に載置することができるようになっている。キャリアＣは蓋体が設けられた側面をイン・アウトポート４とウェハ搬送部５との境界壁８側に向けて載置される。境界壁８においてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９が形成されており，窓部９のウェハ搬送部５側には，窓部９をシャッター等により開閉する窓部開閉機構１０が設けられている。この窓部開閉機構１０は，キャリアＣに設けられた蓋体もまた開閉可能である。
【００２３】
ウェハ搬送部５に配設されたウエハ搬送装置７は，Ｙ方向とＺ方向に移動可能であり，かつ，Ｘ―Ｙ平面内（θ方向）で回転自在に構成されている。また，ウェハ搬送装置７は，ウェハＷを把持する取出収納アーム１１を有し，この取出収納アーム１１はＸ方向にスライド自在となっている。こうして，ウェハ搬送装置７は，載置台６に載置された全てのキャリアＣの任意の高さのスロットにアクセスし，また，洗浄処理部２に配設された上下２台のウェハ受け渡しユニット１６，１７にアクセスして，イン・アウトポート４側から洗浄処理部２側へ，逆に洗浄処理部２側からイン・アウトポート４側へウェハＷを搬送することができるようになっている。
【００２４】
洗浄処理部２は，主ウェハ搬送装置１８と，ウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置するウェハ受け渡しユニット１６，１７と，本実施の形態にかかる４台の基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５と，洗浄処理後のウェハＷを加熱処理する３台の加熱ユニット及び加熱されたウェハＷを冷却する冷却ユニットからなる加熱・冷却部１９とを備えている。主ウェハ搬送装置１８は，ウェハ受け渡しユニット１６，１７，基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５，加熱・冷却部１９の全てのユニットにアクセス可能に配設されている。
【００２５】
また，洗浄処理部２は，洗浄処理システム１全体を稼働させるための電源である電装ユニット２３と，洗浄処理システム１内に配設された各種装置及び洗浄処理システム１全体の動作制御を行う機械制御ユニット２４と，基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５に送液する所定の処理液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット２５とが配設されている。電装ユニット２３は図示しない主電源と接続される。洗浄処理部２の天井部には，各ユニット及び主ウェハ搬送装置１８に，清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６が配設されている。
【００２６】
ウェハ受け渡しユニット１６，１７は，いずれもウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置するものであり，これらウェハ受け渡しユニット１６，１７は上下２段に積み重ねられて配置されている。例えば，下段のウェハ受け渡しユニット１７は，イン・アウトポート４側から洗浄処理部２側へ搬送するウェハＷを載置するために用い，上段のウェハ受け渡しユニット１６は，洗浄処理部２側からイン・アウトポート４側へ搬送するウェハＷを載置するために用いることができる。
【００２７】
主ウェハ搬送装置１８は，図示しないモータの回転駆動力によって回転可能な筒状支持体３０と，筒状支持体３０の内側に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウェハ搬送体３１とを有している。ウェハ搬送体３１は，筒状支持体３０の回転に伴って一体的に回転されるようになっており，それぞれ独立して進退移動することが可能な多段に配置された３本の搬送アーム３４，３５，３６を備える。
【００２８】
基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５は，図２に示すように，上下２段で各段に２台ずつ配設されている。図１に示すように，基板洗浄ユニット１２，１３と基板洗浄ユニット１４，１５とは，その境界をなしている壁面４１に対して対称な構造を有しているが，対称であることを除けば，各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５は概ね同様の構成を備えている。そこで，基板洗浄ユニット１２を例として，その構造について詳細に以下に説明することとする。
【００２９】
図３は，基板洗浄ユニット１２の平面図であり，図４は，その縦断面図である。基板洗浄ユニット１２のユニットチャンバー４５内には，ウェハＷを収納して処理流体によって処理するアウターチャンバー４６が備えられる。ユニットチャンバー４５には開口５０が形成され，アウターチャンバー４６の側壁４６ａには開口５２が形成され，開口５０と開口５２は，開口部４７によって連通している。また，エアシリンダー等からなるシリンダ駆動機構５４によって昇降し，開口５２を開閉するメカシャッター５３が設けられている。例えば搬送アーム３４によってアウターチャンバー４６に対して開口部４７からウェハＷが搬入出される際に，このメカシャッター５３を開く。メカシャッター５３はアウターチャンバー４６の内部から開口５２を開閉するようになっている。即ち，アウターチャンバー４６内が陽圧になった場合でも，アウターチャンバー４６内部の雰囲気が外部に漏れ出ない構成となっている。
【００３０】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内には，ウェハＷを略水平に保持するスピンチャック６０が配置されている。ウェハＷは，例えば半導体デバイスが形成される処理面である表面を上面にして，周縁部分をスピンチャック６０によって保持される。
【００３１】
スピンチャック６０は，図５に示すように，チャックプレート６５と，チャックプレート６５の底部に接続する回転筒体６７と，ウェハの周縁に当接する３つの保持部材７０から構成される。また，回転筒体６７の下部に接続するモータ７２は，回転筒体６７を回転させることにより，スピンチャック６０全体を回転させる。スピンチャック６０に保持されたウェハＷは，スピンチャック６０と一体的に水平面内で回転する。
【００３２】
保持部材７０は，図３に示すように，チャックプレート６５の周囲において，略円盤形状のウェハＷの中央を中心として，中心角が１２０°となるように３箇所に配置されており，それら３つの保持部材７０の内面によりウェハＷを周縁から保持する。また，チャックプレート６５には，ウェハＷが保持される高さにウェハＷを支持するための３つの支持ピン７１が備えられている。３つの支持ピン７１は，図３に示すように，ウェハＷの裏面に当接し，中心角が１２０°となるように３箇所に配置されている。また，保持部材７０の内面には，図６に示すように，ウェハＷの中心に向かって互いに離れる方向に傾斜する上斜面７０ａと下斜面７０ｂが形成されており，３つの保持部材７０の内面でウェハＷの周縁を外側から挟んで保持する際には，ウェハＷの周縁部を上斜面７０ａと下斜面７０ｂの間で挟持して保持する構成となっている。この場合，ウェハＷの周縁部を上下から確実に保持することができる。
【００３３】
基板洗浄ユニット１２にウェハＷを搬入するときは，図６（ａ）に示すように，先ず支持ピン７１によってウェハＷの周縁部を裏面から支持する。このとき，３つの保持部材７０の上部は互いに離隔して外側に移動しており，搬送アーム３４から支持ピン７１に受け渡されるウェハＷに接触しない位置に待機している。ウェハＷが３つの支持ピン７１に支持されたら，図６（ｂ）に示すように，３つの保持部材７０を内側に移動させ，ウェハＷの周縁部を上斜面７０ａと下斜面７０ｂの間に挟んで保持する。このとき，ウェハＷが支持ピン７１から持ち上げられた状態となる。また，基板洗浄ユニット１２からウェハＷを搬出する際は，先ず３つの保持部材７０を外側に移動させ，保持部材７０の保持を解除する。すると，ウェハＷが支持ピン７１に載った状態となる。こうして支持ピン７１によって支持されたウェハＷを搬送アーム３４に受け渡す構成となっている。
【００３４】
モータ７２は，図５に示すように，スピンチャック６０により保持されるウェハＷの下方に形成された駆動機構収納チャンバー７４の内部に配置されている。駆動機構収納チャンバー７４はモータ７２の周囲及び上部を囲み，モータ７２から発生するパーティクルがウェハＷ側に侵入することを防止する。
【００３５】
アウターチャンバー４６は，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷを上方及び周囲から囲むようになっている。即ち，アウターチャンバー４６は，ウェハＷの周囲を包囲する環状の側壁４６ａと，ウェハＷ上面の上方を覆う天井部４６ｂを備えており，ウェハＷの周囲及び上方の雰囲気を密閉し，アウターチャンバー４６の外部の雰囲気から隔離する。
【００３６】
また，アウターチャンバー４６の側壁４６ａには，スピンチャック６０により保持されたウェハＷが位置する高さに傾斜部４６ｃが形成されており，ウェハＷは傾斜部４６ｃに包囲されるようになっている。傾斜部４６ｃはウェハＷの位置する高さの上方から下方に向かって外側に傾斜しているため，ウェハＷの周囲に飛散する処理液の液滴などは傾斜部４６ｃに当たって下方に落下する。また，開口５０，５２はスピンチャック６０により保持されたウェハＷが位置する高さに開口しており，メカシャッター５３は傾斜部４６ｃの一部となっている。例えば搬送アーム３４によってスピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，メカシャッター５３を開き，開口部４７からウェハＷ及び搬送アーム３４を水平に移動させる。
【００３７】
図３及び図４に示すように，ユニットチャンバー４５内には，アウターチャンバー４６に隣接する密閉構造のノズル格納チャンバー７７が設置されている。ノズル格納チャンバー７７内には，アーム７９，処理流体供給器８０及びアーム回動装置８２が収納されている。また，ノズル格納チャンバー７７とアウターチャンバー４６の間には，開口８４が設けられており，さらに，ノズル格納チャンバー７７内から開口８４を開閉自在にするノズル格納チャンバー用メカシャッター８６が設けられている。ノズル格納チャンバー用メカシャッター８６は，ノズル格納チャンバー７７内に設置されたモータ等からなる回転駆動機構８８によって駆動される。
【００３８】
処理流体供給器８０はアーム７９の先端に取り付けられており，アーム７９の基端には図示しないモータを備えたアーム回動装置８２が取り付けられている。アーム７９は，図示しないモータの駆動によってアーム回動装置８２を中心として水平面内で旋回して，開口８４からアウターチャンバー４６内に移動し，処理流体供給器８０が少なくともウェハＷの中心の上方に位置する場所まで回動することができる。こうして，アーム７９の回動によって，処理流体供給器８０をアウターチャンバー４６内のウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させる。処理流体供給器８０は，ウェハＷを処理する処理流体として，例えば，ＳＣ−１液（アンモニア水と過酸化水素水と純水の混合溶液）等の薬液，Ｎ２ガス，純水（ＤＩＷ），及びＮ２ガスと純水の混合流体等を吐出することができる。
【００３９】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内において，スピンチャック６０によりウェハＷが保持される位置の上方には，ウェハＷに近接して上面を覆う上面部材としてのトッププレート９０が備えられている。トッププレート９０は，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷの上面を覆うことが可能な大きさに形成されている。
【００４０】
図７及び図８に示すように，トッププレート９０の下面には，ウェハＷの上面全体を覆うための，下方に突出した面９１が形成されている。面９１の周縁部（エッジ）９１’は，ウェハＷ上面の周縁端部より僅かに外側に形成されている。また，トッププレート９０の周縁には，トッププレート９０中央を中心として対向する２箇所に，係合凸部材９５が設けられている。係合凸部材９５はトッププレート９０に対して垂直に接続する柱状の部材であり，それぞれ下端において，後述する係合凹部材９７と係合する。また，トッププレート９０をウェハＷの上方に配置した際，各係合凸部材９５とスピンチャック６０に保持されたウェハＷの周縁との間に十分な間隙が形成されるように設けられており，さらに，スピンチャック６０及びスピンチャック６０に保持されたウェハＷに対してトッププレート９０が昇降する際も，各係合凸部材９５がスピンチャック６０及びウェハＷに干渉しないように配置されている。
【００４１】
一方，係合凹部材９７は，チャックプレート６５の周囲２箇所に固着されている。各係合凹部材９７は，図９に示すような上側に開口する凹部９８を有する部材であり，各係合凸部材９５の下端を上方から各凹部９８にそれぞれ挿入するように配置されている。また，各係合凹部材９７は，スピンチャック６０に保持されたウェハＷの周縁部の高さより下方に配置されている。さらに，凹部９８の内側の側面は，下側から上側に向かって広がるテーパ面となっており，角柱型の各係合凸部材９５の下端を上方からスムーズに挿入することができる。
【００４２】
各係合凸部材９５の下面を各凹部９８の下面に当接させた状態にすると，各係合凸部材９５が各係合凹部材９７によって支持され，係合することができる。各係合凸部材９５と各係合凹部材９７は，トッププレート９０中央を中心として対向する２箇所にてそれぞれ係合するので，トッププレート９０がスピンチャック６０に保持されたウェハＷ上方に安定的に支持される。このように，トッププレート９０の自重を利用して，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して係合させるようになっている。また，トッププレート９０はスピンチャック６０に対して係合と離脱が自在な構成となっている。
【００４３】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させ，前述したモータ７２によってスピンチャック６０を回転させると，トッププレート９０をスピンチャック６０と一体的に回転させることができる。また，スピンチャック６０がウェハＷを保持しているときは，スピンチャック６０，ウェハＷ，及びトッププレート９０が一体的に回転する。このように，トッププレート９０はモータ７２によって回転させられ，モータ７２の他にトッププレート９０を回転させるモータ等の回転駆動機構を別個に設置する必要がない。即ち，トッププレート９０とスピンチャック６０の回転駆動機構をそれぞれ別個とした場合と比較して，回転駆動機構に必要なコストを大幅に削減することができる。また，モータから発生するパーティクルが低減される。そして，トッププレート９０を回転させる回転駆動機構を，ウェハＷの処理位置（保持位置）の上方，例えばアウターチャンバー４６上部（天井部４６ｂの上面）等に設置しないので，回転駆動機構から発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がなく，ウェハＷに対するパーティクルの影響を防止することができる。
【００４４】
図１０に示すように，アウターチャンバー４６の外側には，トッププレート９０を下降させてスピンチャック６０に係合させる位置と上昇させてスピンチャック６０から離脱させる位置とに昇降させるトッププレート昇降機構１００が配設されている。トッププレート昇降機構１００は，以下に説明するトッププレート昇降シリンダー１０２，昇降ロッド１０４，支持ロッド１０６，昇降部材１０８，トッププレート昇降支持部材１１０から構成される。なお，トッププレート昇降機構１００の駆動によりパーティクルが発生しても，アウターチャンバー４６内部に収納されているウェハＷの周囲に侵入しないようになっている。
【００４５】
トッププレート昇降シリンダー１０２はユニットチャンバー４５の下部に配置されており，アウターチャンバー４６の側方に配置された昇降ロッド１０４を長手方向に昇降させる。また，アウターチャンバー４６を挟んで昇降ロッド１０４と対向する位置には，支持ロッド１０６が設けられている。支持ロッド１０６は，アウターチャンバー４６の外側面に設けられたロッドガイド１０７内を昇降自在に構成されている。そして，アウターチャンバー４６の上方には，昇降ロッド１０４上端と支持ロッド１０６上端によって両端をそれぞれ支持された昇降部材１０８が配置されている。即ち，昇降部材１０８は，トッププレート昇降シリンダー１０２の駆動によって，ユニットチャンバー４５の天井面とアウターチャンバー４６の天井部４６ｂの上方との間を上下移動する。また，天井部４６ｂからアウターチャンバー４６内部に２本のトッププレート昇降支持部材１１０が貫通しており，２本のトッププレート昇降支持部材１１０は，それぞれ上端が昇降部材１０８に固着され，下端がアウターチャンバー４６内部にて昇降するように配置されている。
【００４６】
２つのトッププレート昇降支持部材１１０の下端には，図１１に示すごとき鍔１１１がそれぞれ備えられている。一方，トッププレート９０の上面には，図７及び図８に示すように，各鍔１１１とそれぞれ係脱自在な，２つのトッププレート側係合部１１３が設けられている。これら一対のトッププレート側係合部１１３とトッププレート昇降支持部材１１０下端の鍔１１１は，トッププレート９０上面の中央を中心として対向する位置においてそれぞれ係合する構成となっており，トッププレート９０を安定的に支持することができる。そして，トッププレート９０をトッププレート昇降支持部材１１０に係合させると，トッププレート昇降シリンダー１０２の駆動によって，トッププレート９０を昇降ロッド１０４，支持ロッド１０６，昇降部材１０８，トッププレート昇降支持部材１１０と一体的に昇降させることができる。
【００４７】
なお，アウターチャンバー４６の上方には，トッププレート９０を回転させる回転駆動機構等が設置されていない。また，トッププレート昇降シリンダー１０２はユニットチャンバー４５の下部に配置されており，ウェハＷの処理位置の上方に，トッププレート９０の回転駆動機構や，トッププレート９０及びトッププレート９０の回転駆動機構を一体的に昇降させるシリンダーを配置した場合に比べて，トッププレート９０の回転駆動機構とシリンダーから発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がなく，ウェハＷに対するパーティクルの影響を抑制することができる。
【００４８】
図１１に示すように，トッププレート９０の上面には，鍔１１１を挿入する穴１２１が設けられている。穴１２１は，鍔１１１を内部においてトッププレート９０の回転方向に相対的に移動させることができる大きさに形成されている。穴１２１の上部には，穴１２１の一部を覆う蓋部１２３が固着している。さらに，蓋部１２３を上面から下面に貫通する切欠き部１２４が設けられている。蓋部１２３の側面には，鍔１１１及びトッププレート昇降支持部材１１０を切欠き部１２４に対して相対的に入出させる入出口１２６が形成されている。入出口１２６の両側は，入出口１２６内から外側に向かって広がるテーパ部１３１となっており，入出口１２６から切欠き部１２４に対して鍔１１１を容易に挿入することができるようになっている。
【００４９】
さらに，切欠き部１２４の奥には，トッププレート昇降支持部材１１０の側面を嵌合させる嵌合溝１２８が形成されている。嵌合溝１２８の下部には，鍔１１１を嵌合させる鍔嵌合溝１３３が設けられている。例えば，入出口１２６から切欠き部１２４内に鍔１１１及びトッププレート昇降支持部材１１０を挿入した後，穴１２１内に鍔１１１を下降させて，スピンチャック６０を回転させることによりトッププレート９０を反時計方向に回転させると，トッププレート昇降支持部材１１０は嵌合溝１２８に対して相対的に時計方向に移動し，嵌合溝１２８に嵌合する。その後，鍔１１１を上昇させると，鍔１１１が鍔嵌合溝１３３に嵌合するようになっている。トッププレート昇降支持部材１１０を嵌合溝１２８に，鍔１１１を鍔嵌合溝１３３に嵌合させた状態にして，トッププレート昇降支持部材１１０を上昇させると，嵌合溝１２８は鍔１１１を通過させない大きさとなっているので，鍔１１１の上面が鍔嵌合溝１３３の上面に係合する構成となっている。
【００５０】
上記２つのトッププレート側係合部１１３は，それぞれ，穴１２１，蓋部１２３，切欠き部１２４，入出口１２６，嵌合溝１２８，テーパ部１３１，鍔嵌合溝１３３から構成される。以下，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を係合及び離脱させる方法について説明する。
【００５１】
トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を係合させるときは，先ず，各トッププレート昇降支持部材１１０を，係合する各トッププレート側係合部１１３の反時計方向（ＣＣＷ）側の正面位置，即ち，各入出口１２６の正面位置に待機させる。即ち，各トッププレート側係合部１１３が所定位置にて待機するようにスピンチャック６０及びトッププレート９０を静止させるとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０を下降させ，各鍔１１１の下面をトッププレート９０上面に近接させる。そして，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に所定量反時計方向に回転させることにより，各鍔１１１及び各トッププレート昇降支持部材１１０を各トッププレート側係合部１１３に対して相対的に時計方向（ＣＷ）に移動させ，各入出口１２６から各切欠き部１２４に相対的に挿入させる。さらに，各トッププレート昇降支持部材１１０を下降させることにより各鍔１１１を各穴１２１内に下降させる。その後，スピンチャック６０及びトッププレート９０をさらに僅かに反時計方向に回転させると，各鍔１１１が各穴１２１内を相対的に時計方向に移動するとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０が各嵌合溝１２８に対して相対的に時計方向に移動して嵌合する。そして，各トッププレート昇降支持部材１１０を上昇させると，各鍔１１１が各穴１２１内から上昇して各鍔嵌合溝１３３に嵌合する。これにより，各トッププレート側係合部１１３と各トッププレート昇降支持部材１１０が係合し，トッププレート９０を上昇させることができる。なお，切欠き部１２４の上方から，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を下降させて，各穴１２１内に挿入するようにしても良い。
【００５２】
また，スピンチャック６０にトッププレート９０を係合させ，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を離脱させるときは，先ず，スピンチャック６０にトッププレート９０を係合させる。即ち，スピンチャック６０の回転により各係合凹部材９７を所定の係合位置に移動させ，トッププレート昇降支持部材１１０に支持されたトッププレート９０を下降させ，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を係合させる。その後，トッププレート昇降支持部材１１０の鍔１１１を穴１２１内に下降させて嵌合を解除する。そして，係合させたときと逆方向に，各鍔１１１を各穴１２１内に相対的に移動させる。即ち，例えば，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に僅かに時計方向に回転させることにより，各鍔１１１が各穴１２１内を相対的に反時計方向に移動するとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０が各嵌合溝１２８に対して相対的に反時計方向に移動して嵌合が解除される。そして，トッププレート昇降機構１００の駆動により，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を穴１２１内から切欠き部１２４内に上昇させ，そのまま切欠き部１２４の上方に上昇，退出させる。このようにして，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３を離脱させることができる。なお，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を切欠き部１２４内から退出させる際，スピンチャック６０及びトッププレート９０をさらに時計方向に回転させることにより，相対的に反時計方向に各入出口１２６に通過させるようにしても良い。
【００５３】
このように，トッププレート昇降支持部材１１０は，トッププレート９０に対して係脱自在な構成となっている。また，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３の係脱は，スピンチャック６０とトッププレート９０を係合させ，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に回転させることにより行うことができる。
【００５４】
トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート９０を係合させてトッププレート昇降機構１００を駆動させると，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して昇降させることができる。また，スピンチャック６０がウェハＷを保持している状態において，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して昇降させると，トッププレート９０を下降させてウェハＷに近接させた位置（一点鎖線）と上昇させてウェハＷから離隔させた位置（実線）とに昇降させることができる。さらに，トッププレート９０の昇降によって，各係合凹部材９７の凹部９８に対して各係合凸部材９５を挿入出させる。即ち，トッププレート９０とスピンチャック６０を係合及び離脱させることができる。
【００５５】
以下，トッププレート９０とスピンチャック６０を係合及び離脱させる方法について説明する。トッププレート９０とスピンチャック６０を係合させる際は，先ず，トッププレート昇降機構１００によって上昇させた各係合凸部材９５の下方に，各係合凹部材９７を移動させる。即ち，スピンチャック６０を回転させて，各係合凹部材９７を所定の係合位置に移動させる。そして，トッププレート９０を下降させると，各係合凹部材９７の凹部９８に各係合凸部材９５の下端をそれぞれ挿入することができる。このようにして，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を係合させる。即ち，トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させた状態となる。一方，トッププレート９０とスピンチャック６０を離脱させる際は，先ず，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３を係合させる。そして，トッププレート昇降機構１００の駆動によってトッププレート９０を上昇させると，各係合凸部材９５が各凹部９８から退出し，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を離脱させることができる。即ち，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態となる。
【００５６】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させ，さらに各トッププレート昇降支持部材１１０を各トッププレート側係合部１１３から離脱させると，トッププレート９０はスピンチャック６０のみに支持される。この状態でスピンチャック６０を回転させると，トッププレート９０とスピンチャック６０を一体的に回転させることができる。一方，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態においては，トッププレート９０を回転させずにスピンチャック６０とウェハＷを一体的に回転させることができる。
【００５７】
また，スピンチャック６０がウェハＷを保持している状態においてトッププレート９０をスピンチャック６０に係合させると，トッププレート９０はウェハＷの上面に対して近接する状態となる。このとき，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間には，例えば１ｍｍ程度の狭い隙間が形成される。一方，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，トッププレート９０を上昇させると，トッププレート９０の下面はウェハＷの上面から離隔する。このとき，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間には，例えば１００ｍｍ程度の高さを有する空間が形成される。このようにトッププレート９０下面とウェハＷ上面との間に十分な空間を形成することにより，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間に処理流体供給器８０を移動させ，ウェハＷの上面に処理流体を供給することができる。また，搬送アーム３４，３５又は３６のいずれかによってスピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，余裕をもってウェハＷをスピンチャック６０に授受させることができる。
【００５８】
なお，処理流体供給器８０及びアーム７９をウェハＷ上方に移動させる際は，例えば，図３に示すように，ウェハＷの周縁において対向する２つの係合凸部材９５の間から，アーム７９がウェハＷ上方に回動することができるように，係合凸部材９５と係合凹部材９７を配置する。即ち，トッププレート９０及びスピンチャック６０の回転により，係合凸部材９５と係合凹部材９７を処理流体供給器８０及びアーム７９に接触しない位置に移動させ，回転停止後，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，２つの係合凸部材９５の停止位置の間から，処理流体供給器８０をウェハＷ上方に移動させるようにする。また，処理流体供給器８０及びアーム７９に接触しない高さまで，２つの係合凸部材９５を上昇させるようにしても良い。同様に，スピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，搬送アーム３４，３５又は３６や授受されるウェハＷに接触しない位置に係合凸部材９５又は係合凹部材９７を配置する。
【００５９】
図７及び図８に示すように，トッププレート９０の中央には，ウェハＷに供給する処理流体を通過させる供給穴１４０が設けられている。即ち，ウェハＷに処理流体を供給する際，供給穴１４０の上方からウェハＷの中央付近に処理流体を供給することができる。供給穴１４０の周囲には，トッププレート９０の中央側から外周側に向かって下方に傾斜するテーパ部１４２が形成されている。
【００６０】
処理流体供給器８０からウェハＷ上面に薬液，純水等の処理流体を供給する際は，処理流体供給器８０から吐出した処理流体を供給穴１４０からウェハＷの中心部近傍に供給する一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０と係合したトッププレート９０，及びスピンチャック６０に保持されたウェハＷを一体的に回転させる。即ち，ウェハＷの回転による遠心力によって，ウェハＷの中心部近傍から外周方向に処理流体が流れるようにする。トッププレート９０は，トッププレート９０下面とウェハＷ上面の間に狭い隙間が形成される状態でスピンチャック６０と係合しているので，隙間に処理流体のみを介在させることができる。従って，少量の処理流体でウェハＷを処理することができる。この場合，トッププレート９０下面に形成された面９１の周縁部９１’がウェハＷの周縁端部より僅かに外側に位置するように形成されていると，薬液の液膜をウェハＷの周縁部まで形成し易い効果がある。
【００６１】
処理流体供給器８０は，図１２に示すように，処理流体供給ノズルとして，薬液及びリンス液を供給する処理液供給ノズル１５１と，混合流体を供給する２流体混合ノズル１５５と，乾燥ガス供給ノズル１５７とを備えている。処理液供給ノズル１５１，２流体混合ノズル１５５，乾燥ガス供給ノズル１５７は，アーム７９の先端に支持されている。
【００６２】
処理液供給ノズル１５１は，薬液として例えばＳＣ−１液（アンモニアと過酸化水素と水の混合溶液）を供給する。また，リンス液として例えば純水を供給する。処理液供給ノズル１５１が供給する処理液は，図示しない切り換え手段によりＳＣ−１と純水のいずれかに切り換える。また，処理液供給ノズル１５１は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方又はトッププレート９０の上方に移動する。ウェハＷに薬液又はリンス液を供給する場合は，図１３に示すように，トッププレート９０を下降させた状態で供給穴１４０の上方に処理液供給ノズル１５１を移動させ，ウェハＷ中心部近傍に向かって，処理液供給ノズル１５１から薬液又はリンス液を吐出する。
【００６３】
２流体混合ノズル１５５の内部には，純水を通過させる純水送液路１６１が配設されており，２流体混合ノズル６５の先端には吐出口１６２が設けられている。純水供給路１６１から送液された純水は，吐出口１６２から下方へ吐出される。また，２流体混合ノズル１５５の内部において，純水送液路１６１の途中に，Ｎ２ガスを送出するＮ２ガス送出路１６４が介設されている。純水送液路１６１とＮ２ガス送出路１６４が接続する部分は，純水とＮ２ガスを混合する混合部となっており，ここでＮ２ガスによって純水に圧力が加えられ，吐出口１６２から，Ｎ２ガスとＮ２ガスによって加圧された純水とが混合した混合流体が吐出される。即ち，吐出口１６２からウェハＷに純水を吹き付けるように供給することができる。２流体混合ノズル１５５は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方に移動する。なお，純水送液路１６１から供給する純水に，ＣＯ２を溶解させても良い。この場合，静電気を低減する効果がある。
【００６４】
混合流体を用いてウェハＷを処理する場合は，図１４に示すように，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，スピンチャック６０と一体的にウェハＷを回転させながら，アーム７９の回動により２流体混合ノズル１５５をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ，混合流体をウェハＷ上面全体に供給する。このように，ウェハＷ上面全体に混合流体を吹き付けるように供給することにより，ウェハＷ上面のパーティクルが混合流体により吹き飛ばされ，効果的に除去される。
【００６５】
なお，２流体混合ノズル１５５，処理液供給ノズル１５１は，アーム７９をノズル格納チャンバー７７内に収納した状態において，ウェハＷの周縁側から外側に向かってこの順に並ぶように配置されている。即ち，アーム７９がウェハＷの中心側から周縁側へ回動する際，２流体混合ノズル１５５が処理液供給ノズル１５１を追従して移動するように構成されている。これにより，例えば，処理液供給ノズル１５１によってリンス液を供給して処理した後，２流体混合ノズル１５５から供給する混合流体によってリンス液及びパーティクル等をウェハＷから除去する場合，混合流体による処理中に処理液供給ノズル１５１からリンス液等の処理液が落下しても，落下した処理液を混合流体によってウェハＷの外側に吹き飛ばすことができる。従って，落下した処理液がウェハＷに付着して残留することを防止する。
【００６６】
乾燥ガス供給ノズル１５７は，乾燥ガスとして例えばＮ２ガスを供給する。また，乾燥ガス供給ノズル１５７は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方に移動する。
【００６７】
この基板洗浄ユニット１２にあっては，トッププレート９０とウェハＷ上面の間に狭い隙間を形成し，隙間に処理流体を供給する処理と，ウェハＷを回転させながら処理流体供給器８０をウェハＷ上面の上方に移動させて処理流体を供給する処理を実施することができる。
【００６８】
ウェハＷ上面は，供給穴１４０の部分を除いてはトッププレート９０によって覆われた状態となる。ＳＣ−１供給後又はリンス液として純水供給後，処理液供給ノズル１５１内にＳＣ−１又は純水が残留して，処理液供給ノズル１５１が供給穴１４０の上方から退避する移動中に，処理液供給ノズル１５１からＳＣ−１又は純水の液滴が落下する虞があるが，これらの液滴はトッププレート９０の上面に受け止められ，ウェハＷに付着することはない。特に，供給穴１４０の周囲は，供給穴１４０の周縁を高位置としてトッププレート９０の外周に向かうほど下方に傾斜するテーパ部１４２となっているので，例えば，液滴がテーパ部１４２の上面に落下した場合，液滴はテーパ部１４２に沿ってトッププレート９０上面の外周に向かって流れ落ちる。従って，供給穴１４０の中に液滴が侵入する虞がない。また，液滴がテーパ部１４２の外側においてトッププレート９０の上面に落下した場合も，テーパ部１４２が供給穴１４０を囲んで凸状に形成されているので，供給穴１４０の中に液滴が侵入することはない。さらに，トッププレート９０の上部に落下したＳＣ−１，純水は，トッププレート９０の回転時にトッププレート９０の外周側に流れ，トッププレート９０の周辺に排出される。
【００６９】
図４に示すように，スピンチャック６０によって保持されるウェハＷの下方には，ウェハＷに下方から近接してウェハＷの下面（裏面）を覆う下面部材としてのアンダープレート１７０が配設される。また，図５に示すように，回転筒体６７の内部には，回転筒体６７の内部に設けた空洞を貫挿し，アンダープレート１７０を支持するアンダープレートシャフト１７１が備えられている。アンダープレートシャフト１７１は，水平板１７４の上面に固着されており，この水平板１７４は，アンダープレートシャフト１７１と一体的に，エアシリンダー等からなるアンダープレート昇降機構１７５により鉛直方向に昇降させられる。従って，アンダープレート１７０は，下降してスピンチャック６０により保持されたウェハＷ下面から離れて待機している位置と，上昇してスピンチャック６０により保持されたウェハＷ下面に対して処理を施す位置とに上下に移動自在である。なお，アンダープレート昇降機構１７５はアウターチャンバー４６の下方に配置されており，アンダープレート昇降機構１７５から発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配はない。
【００７０】
アンダープレート１７０上面の周縁部（エッジ）１７０’は，スピンチャック６０により保持されるウェハＷの周縁端部より，僅かに外側に位置するように形成されている。即ち，アンダープレート１７０上面は，ウェハＷの下面全体を覆うことができる。また，図６に示すように，アンダープレート１７０上面の周縁には，僅かに凹状の逃げ部１７７が形成されている。図６（ｂ）に示すように，アンダープレート１７０上面がウェハＷ下面に近接した際，支持ピン７１が逃げ部１７７の中に入り，アンダープレート１７０と接触しないようになっている。従って，アンダープレート１７０上面とウェハＷ下面との間の隙間をより狭く形成することが可能である。また，逃げ部１７７は，アンダープレート１７０上面の周縁全体に沿って形成されており，アンダープレート１７０とウェハＷを相対的に回転させても，アンダープレート１７０に支持ピン７１が接触することはない。
【００７１】
アンダープレート１７０には，例えばＳＣ−１，ＨＦ等の薬液，純水，乾燥用ガスとしてのＮ２ガス等を，ウェハＷ下面に対して処理流体として供給する下面供給路１７８が備えられている。下面供給路１７８は，アンダープレートシャフト１７１及びアンダープレート１７０内を貫通して設けられている。下面供給路１７８から薬液を供給し，ウェハＷを回転させると，アンダープレート１７０上面とウェハＷ下面との間に薬液を拡散させて液膜を形成することができる。この場合，アンダープレート１７０の周縁部１７０’がウェハＷの周縁端部より僅かに外側に位置するように形成されていると，薬液の液膜を薬液の表面張力によりウェハＷの周縁部まで形成し易い効果がある。
【００７２】
また，アンダープレート１７０の下方において，不活性ガスとしてのパージ用Ｎ２ガスを供給するＮ２ガス供給路１８０が備えられている。Ｎ２ガス供給路１８０は，アンダープレートシャフト１７１内を貫通して設けられている。Ｎ２ガス供給路１８０は，チャックプレート６５上面とアンダープレート１７０下面との間の空間と，回転筒体６７の内部に設けた空洞内にＮ２ガスを供給し，これらの空間をＮ２ガスによって満たすことによりパージする。これにより，ウェハＷを回転させる際に，チャックプレート６５とアンダープレート１７０との間の雰囲気が負圧になることを防止し，モータ７２の回転駆動により発生するパーティクルが，回転筒体６７の内部の空洞を通過してチャックプレート６５とアンダープレート１７０との間に侵入することを防止できる。
【００７３】
図４に示すように，アウターチャンバー４６の上部には，Ｎ２ガス等の不活性ガス又は空気をアウターチャンバー４６内に供給するパージ用ガスノズル１８２が備えられている。パージ用ガスノズル１８２は，側壁４６ａ上部及び天井部４６ｂの複数箇所に配置されており，トッププレート９０が下降している際に，トッププレート９０の上部に例えばＮ２ガス等の不活性ガスや，空気等のガスを吐出し，アウターチャンバー４６内にダウンフローを形成する。また，トッププレート９０上面とアウターチャンバー４６との間の空間をＮ２ガス，空気等のガスによって満たしてパージする。これにより，例えば蒸発した処理液がトッププレート９０の周囲から上部の空間に回り込むことを防止する。このように，ウェハＷに処理液を供給する際や，ウェハＷ処理中などに，パージ用ガスノズル１８２からダウンフロー（パージ）用ガスを供給することにより，アウターチャンバー４６内の上部に薬液雰囲気，水蒸気雰囲気などの処理液雰囲気が残留することを防止することができる。
【００７４】
パージ用ガスノズル１８２は，疎水性のウェハＷを処理する際にはダウンフロー用ガスとしてＮ２ガスを供給する。この場合，疎水性ウェハＷの表面にウォーターマークが発生することを防止する効果がある。一方，親水性のウェハＷを処理する際には空気を供給するようにし，ダウンフロー用ガスのコストを低減させても良い。また，トッププレート９０の供給穴１４０の真上に設けられているパージ用ガスノズル１８２ａは，トッププレート９０が上昇した際に，供給穴１４０を通過してトッププレート９０の下方に突出するように配設されている。また，側壁４６ａ上部には，トッププレート９０が上昇した際に，トッププレート９０の下方にガスを吐出する位置にパージ用ガスノズル１８２ｂが配設されている。従って，トッププレート９０が上昇した際も，アウターチャンバー４６内にダウンフローを形成するとともに，トッププレート９０下面とウェハＷとの間の空間を不活性ガス，空気等のガスによって満たす。
【００７５】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内には，ウェハＷを包囲するインナーカップ１８５が備えられている。また，回転するウェハＷの高さより下方に開口するアウターチャンバー排出口１９０と，アウターチャンバー４６内の液滴を排液するアウターチャンバー排出管１９３と，インナーカップ１８５内の液滴を排液するインナーカップ排出管１９５が備えられている。
【００７６】
インナーカップ１８５は，下降してスピンチャック６０をインナーカップ１８５の上端の上方に突出させてウェハＷを授受させる位置と，上昇してウェハＷを包囲し，ウェハＷ両面に供給した処理液等が周囲に飛び散ることを防止する位置とに上下に移動自在である。
【００７７】
アウターチャンバー排出口１９０は，ウェハＷの周囲２箇所においてアウターチャンバー４６の側壁４６ａに開口しており，ウェハＷ，チャックプレート６５及びトッププレート９０の回転によってウェハＷ周囲に向かって流れる処理液雰囲気，乾燥用Ｎ２ガスや，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等の雰囲気をスムーズに排出する。アウターチャンバー排出管１９３は，アウターチャンバー４６の側壁４６ａとインナーカップ１８５外壁の間に排液された処理液を，アウターチャンバー４６底部から排出する。インナーカップ排出管１９５は，インナーカップ１８５内から処理液を排出する。
【００７８】
図１５に示すように，ウェハＷをインナーカップ１８５によって包囲する状態（実線）にすると，インナーカップ１８５の上部の傾斜部がアウターチャンバー４６の傾斜部４６ｃに近接し，ウェハＷの周縁から落下する液滴，処理液雰囲気，処理流体，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等は，インナーカップ１８５の内側を下方に流れてインナーカップ排出管１９５によって排出される。一方，ウェハＷをインナーカップ１８５の上端よりも上方に突出させる状態（一点鎖線）にすると，液滴，処理液雰囲気，処理流体，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等は，インナーカップ１８５の外側を下降し，アウターチャンバー排出管１９３によって排出される。また，ウェハＷが高速回転する場合，アウターチャンバー４６の側壁４６ａに向かって吹き飛ばされた処理液雰囲気，処理流体，乾燥用Ｎ２ガス，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等の雰囲気は，アウターチャンバー排出口１９０によって排気される。
【００７９】
以上が基板洗浄ユニット１２の構成であるが，洗浄処理システム１に備えられた他の基板洗浄ユニット１３，１４，１５も，基板洗浄ユニット１２と同様の構成を有し，ウェハＷ両面を同時に洗浄することができる。
【００８０】
さて，この洗浄処理システム１において，先ず図示しない搬送ロボットにより未だ洗浄されていないウェハＷを例えば２５枚ずつ収納したキャリアＣがイン・アウトポート４に載置される。そして，このイン・アウトポート４に載置されたキャリアＣから取出収納アーム１１によって一枚ずつウェハＷが取り出され，取出収納アーム１１から主ウェハ搬送装置１８にウェハＷが受け渡される。そして，例えば搬送アーム３４によってウェハＷは各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５に適宜搬入され，ウェハＷに付着しているパーティクルなどの汚染物質が洗浄，除去される。こうして所定の洗浄処理が終了したウェハＷは，再び主ウェハ搬送装置１８によって各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５から適宜搬出され，取出収納アーム１１に受け渡されて，再びキャリアＣに収納される。
【００８１】
ここで，代表して基板洗浄ユニット１２での洗浄について説明する。図４に示すように，先ず基板洗浄ユニット１２のメカシャッター５３が開く。そして，ウェハＷを保持した搬送アーム３４がアウターチャンバー４６内に進入する。このとき，トッププレート９０は予め上昇して，ウェハＷがスピンチャック６０に保持される位置から離隔している。即ち，トッププレート９０はトッププレート昇降支持部材１１０に支持され，スピンチャック６０から離脱しており，トッププレート９０下面とスピンチャック６０上部の間には，ウェハＷの授受に十分な空間が形成されている。また，インナーカップ１８５は下降して，スピンチャック６０の上部を上方に突出させている。アンダープレート１７０は予め下降して，ウェハＷがスピンチャック６０に保持される位置から離隔している。アンダープレート１７０上面とスピンチャック６０上部との間には，ウェハＷの授受に十分な空間が形成されている。処理流体供給器８０はノズル格納チャンバー７７内に収納されている。
【００８２】
主ウェハ搬送装置１８は，搬送アーム３４を水平移動させて支持ピン７１にウェハＷを渡す。支持ピン７１は半導体デバイスが形成されるウェハＷ表面を上面にしてウェハＷを支持する。このとき，トッププレート９０とアンダープレート１７０は支持されるウェハＷの位置（高さ）から離隔しており，トッププレート９０周縁の２つの係合凸部材９５は，搬送アーム３４及び搬入されるウェハＷに接触しない位置に移動している。従って，搬送アーム３４は余裕をもってウェハＷを支持ピン７１に渡すことができる。ウェハＷを支持ピン７１に受け渡した後，搬送アーム３４はアウターチャンバー４６の内部から退出し，退出後，メカシャッター５３が閉じられる。
【００８３】
次いで，保持部材７０が支持ピン７１によって支持されたウェハＷの周縁を持ち上げて，保持する。また，トッププレート昇降機構１００がトッププレート９０を下降させ，ウェハＷに近接させる。このとき，係合凹部材９７は予め係合位置に移動しているので，係合凸部材９５は係合位置の上方から下降して係合凹部材９７と係合することができる。近接位置に移動したトッププレート９０と保持されたウェハＷ上面の間には，例えば１ｍｍ程度の隙間が形成される。係合凸部材９５と係合凹部材９７が係合したら，スピンチャック６０を僅かに回転させ，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を離脱させる。こうして，トッププレート９０をスピンチャック６０に受け渡した後，トッププレート昇降支持部材１１０はトッププレート昇降機構１００の駆動により上昇してトッププレート９０から離隔する。
【００８４】
一方，アンダープレート１７０はウェハＷに近接した位置に上昇する。近接位置に移動したアンダープレート１７０と保持されたウェハＷ下面（ウェハＷ裏面）の間には，例えば１ｍｍ程度の隙間が形成される。また，インナーカップ１８５は上昇してスピンチャック６０に保持されたウェハＷを囲む。
【００８５】
先ず，ＳＣ−１液を用いたウェハＷの薬液処理を行う。アーム７９の回動により，ノズル格納チャンバー７７内からトッププレート９０の上方に処理流体供給器８０が移動する。そして，図１３に示すように，処理液供給ノズル１５１からウェハＷ中心部近傍に向かって，薬液としてＳＣ−１液を吐出する。薬液は供給穴１４０を通過してウェハＷの中心部近傍に供給される。一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷ，トッププレート９０を一体的に低速回転させる。ウェハＷ中心部近傍に供給された薬液は，ウェハＷの回転による遠心力でウェハＷの外周方向に流れる。また，下面供給路１７８からも薬液としてＳＣ−１液がウェハＷに供給される。トッププレート９０とウェハＷ上面の間，及びアンダープレート１７０とウェハＷ下面の間には狭い隙間が形成されているので，これらの間に薬液のみを介在させることができる。こうしてウェハＷの両面に薬液の液膜を形成し，処理流体供給器８０と下面供給路１７８からの薬液供給を停止し，所定時間，ウェハＷを液膜が崩れない程度に低速に回転させる。この場合，少量の薬液でウェハＷを処理することができる。
【００８６】
ウェハＷ両面の薬液処理が終了したら，回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から薬液を振り切り，インナーカップ１８５内に排出する。なお，薬液処理後に薬液を振り切る際に，乾燥ガス供給ノズル１５７及び下面供給路１７８からＮ２ガスを供給して，薬液を押し流して排出するようにしても良い。
【００８７】
次に，インナーカップ１８５を下降させ，ウェハＷ両面のリンス処理を開始する。処理液供給ノズル１５１が供給穴１４０に向かって純水を吐出し，供給穴１４０からウェハＷ上面の中心部近傍に供給された純水を，遠心力でウェハＷの外周方向に流す。また，下面供給路１７８からも純水を供給し，ウェハＷ両面のリンス処理を行う。トッププレート９０とウェハＷの間，及びアンダープレート１７０とウェハＷの間に狭い隙間が形成されていることにより，これらの間に純水のみを介在させることができ，少量の純水でウェハＷを処理することができる。また，ウェハＷのリンス処理と同時に，トッププレート９０下面及びアンダープレート１７０上面を純水によって洗浄することができる。リンス処理においては，スピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０を薬液処理時よりも高速に回転させる。
【００８８】
ウェハＷ両面のリンス処理が終了したら，処理液供給ノズル１５１，下面供給路１７８からの純水の吐出を停止し，処理流体供給器８０をノズル格納チャンバー７７内に退避させる。そして，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。
【００８９】
次に，ウェハＷ上面に２流体混合ノズル１５５から混合流体を供給するため，トッププレート９０とスピンチャック６０を離脱させる。先ず，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止する。そして，各トッププレート昇降支持部材１１０をトッププレート９０に対して下降させ，各トッププレート側係合部１１３と各トッププレート昇降支持部材１１０を係合させる。そして，トッププレート昇降支持部材１１０とともにトッププレート９０を上昇させる。また，トッププレート９０の上昇により，各係合凸部材９５が上昇して各係合凹部材９７から離脱する。即ち，トッププレート９０を上昇させ，ウェハＷから離隔させる。こうして，トッププレート９０下面とスピンチャック６０上部の間に，２流体混合ノズル１５５を移動させるための十分な空間が形成される。
【００９０】
その後，２流体混合ノズル１５５をウェハＷ上方に移動させる。そして，図１４に示すように，２流体混合ノズル１５５から混合流体を吐出させながら，スピンチャック６０及びウェハＷを一体的に回転させる。２流体混合ノズル１５５は，回転中のウェハＷ上面の少なくとも中心から周縁まで移動する。一方，下面供給路１７８からはウェハＷ下面に純水を供給する。
【００９１】
混合流体を用いた処理の後，乾燥用Ｎ２ガスを用いた乾燥処理を行う。乾燥ガス供給ノズル１５７から乾燥用Ｎ２ガスを吐出させながら，乾燥ガス供給ノズル１５７を回転中のウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させる。一方，下面供給路１７８からはウェハＷ下面に乾燥用Ｎ２ガスを供給する。乾燥処理中は，リンス処理時よりウェハＷを高速に回転させる。なお，乾燥用Ｎ２ガスの供給を開始する前に，予め，パージ用ガスノズル１８２によってパージ用ガスとしてＮ２ガスを供給し，アウターチャンバー４６内をＮ２ガス雰囲気にしておいても良い。このような，乾燥用Ｎ２ガスのスキャンを利用して純水をウェハＷ中心部より周縁部へ追い出す乾燥を，Ｎ２ガス雰囲気中において行うと，ウォーターマークの発生を防止する効果がある。もちろん，パージ用ガスノズル１８２からのＮ２ガス供給は，乾燥処理の間に限定されず，その前の薬液処理，リンス処理等の各処理中から継続して行い，常時，アウターチャンバー４６内にＮ２ガスのダウンフロー又はパージを形成することが好ましい。
【００９２】
乾燥処理が終了したら，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止させ，処理流体供給器８０をノズル格納チャンバー７７内に退避させ，アンダープレート１７０を退避位置に下降させる。その後，基板洗浄ユニット１２内からウェハＷを搬出する。メカシャッター５３が開き，主ウェハ搬送装置１８が搬送アーム３４をアウターチャンバー４６内に進入させてウェハＷ下面を支持する。一方，保持部材７０のウェハＷの保持を解除し，支持ピン７１によりウェハＷ下面を支持する。次いで，搬送アーム３４が支持ピン７１からウェハＷを離して受け取る。こうして，スピンチャック６０のウェハＷの保持を解除する。その後，ウェハＷを保持した搬送アーム３４が装置内から退出する。
【００９３】
かかる基板洗浄ユニット１２によれば，スピンチャック６０によってウェハＷとトッププレート９０を一体的に回転させるので，モータ７２の他にトッププレート９０を回転させる回転駆動機構を設置する必要がない。従って，従来の基板処理装置と比較して，回転駆動機構から発生するパーティクルが低減される。また，回転駆動機構に必要なコストを大幅に削減することができる。さらに，ウェハＷの保持位置の上方に回転駆動機構及びシリンダー等の昇降機構が一切設置されないので，ウェハＷに対するパーティクルの影響を抑制することができる。
【００９４】
また，トッププレート９０を下降させたときは，ウェハＷとトッププレート９０との間の隙間を狭く，安定して形成することができるので，効率の良い処理を行うことができる。さらにまた，処理流体供給器８０からウェハＷ上面に薬液，リンス液等の処理流体が落下することを防止する。トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態のとき，スピンチャック６０とウェハＷを一体的に回転させるとともに，ウェハＷ上面とトッププレート９０下面との間に処理液供給ノズル１５１及び２流体混合ノズル１５５を移動させることができる。トッププレート９０をウェハＷとともに回転させて処理する方法と，処理液供給ノズル１５１及び２流体混合ノズル１５５をウェハの上方に移動させて処理流体を供給する方法を実施することができる。
【００９５】
以上，本発明の好適な実施の形態の一例を示したが，本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば本発明は処理液が供給される基板洗浄装置に限定されず，その他の種々の処理液などを用いて洗浄以外の他の処理を基板に対して施すものであっても良い。また，基板は半導体ウェハに限らず，その他のＬＣＤ基板用ガラスやＣＤ基板，プリント基板，セラミック基板などであっても良い。
【００９６】
本実施の形態においては，係合凸部材９５と係合凹部材９７をそれぞれ２個ずつ設けた場合について説明したが，３個以上の係合凸部材９５と，係合凸部材９５と同数の係合凹部材９７を設置し，３箇所以上において係合させるようにしても良い。そうすれば，スピンチャック６０とトッププレート９０の係合をさらに安定した状態とし，スピンチャック６０とトッププレート９０の一体的回転をより安定させることができる。
【００９７】
トッププレート９０とスピンチャック６０を係脱させる係合凹部と係合凸部は，トッププレート９０とスピンチャック６０のいずれか一方に係合凹部，他方に係合凸部を設けるものであればよい。例えば，図１６に示すように，トッププレート９０の下面に係合凹部材２０１を設け，係合凸部材２０２を複数の保持部材７０の上面にそれぞれ設けると，ウェハＷ上面とトッププレート９０下面との間の隙間をより狭く形成することが可能となる。
【００９８】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させる構成に，磁石を利用しても良い。例えば，各係合凸部材９５の下面と，各係合凹部材９７の凹部９８の下面に磁石を備え，これにより各係合凸部材９５を各係合凹部材９７に係合させ，トッププレート９０を支持する構成とすることができる。また，トッププレート９０をスピンチャック６０に係合したことを検出するセンサーを備えても良い。例えば，各係合凸部材９５の下面と，各係合凹部材９７の凹部９８の下面が接触したことを検出するセンサーを設け，これにより各係合凸部材９５と各係合凹部材９７の係合を確実に行うことができる。
【００９９】
チャックプレート６５に，係合凹部材９７と異なる高さにおいて各係合凸部材９５と係合する複数の係合凹部材群を設け，各係合凸部材９５に係合させる係合凹部材群をいずれか選択することにより，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅を複数の高さに調整可能にしても良い。例えば，チャックプレート６５の周縁２箇所に，係合凹部材９７よりも高い位置で各係合凸部材９５と係合する第２係合凹部材を備える。即ち，２個の係合凹部材９７からなる第１の係合凹部材群と，２個の第２係合凹部材からなる第２の係合凹部材群を配置する。また，係合凸部材９５に係合凹部材９７をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば１ｍｍ程度とし，第２係合凹部材をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば５ｍｍ程度となるようにする。即ち，各第２係合凹部材と各係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合は，各係合凹部材９７と各係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合よりも，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅（高さ）が大きくなる。このように，隙間の高さを調整可能にすることにより，例えば，ウェハＷ上面に供給された薬液により形成される液膜の上面に，トッププレート９０の下面を接触させる処理と，液膜上面にトッププレート９０の下面を接触させない処理を行うことができる。高温処理を行う場合，トッププレート９０に接触する状態では温度低下が懸念されるが，そのような虞がある処理では係合凸部材９５と第２係合凹部材を係合させ，図１７に示すように，トッププレート９０と液膜との間に隙間を形成する。即ち，トッププレート９０と液膜との間に，例えば空気層を形成することにより，液膜の温度低下を防止できる。また，トッププレート９０を液膜に近接させることにより，薬液の蒸発を防止する効果がある。
【０１００】
なお，トッププレート９０に，係合凸部材９５と異なる長さの柱状に形成した複数の係合凸部材群を設け，各係合凹部材９７に係合させる係合凸部材をいずれか選択することにより，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅を複数の高さに調整可能にしても良い。例えば，トッププレート９０の周縁２箇所に，係合凸部材９５より長い柱状に形成した第２係合凸部材を配設し，係合凹部材９７に係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば１ｍｍ程度とし，第２係合凸部材をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば５ｍｍ程度となるようにする。この場合も，ウェハＷ上面に供給された薬液により形成される液膜に，トッププレート９０の下面を接触させる処理と，液膜にトッププレート９０の下面を接触させない処理を行うことができる。
【０１０１】
また，トッププレート昇降機構１００にクランプ機構２０５を備えても良い。図１６に示すクランプ機構２０５は，トッププレート９０に設けた凸部２０６を把持して，トッププレート昇降機構１００によって昇降する。また，トッププレート９０がスピンチャック６０に係合している状態において，トッププレート９０に設けた凸部２０６に対するクランプ機構２０５の把持及び把持の解除を行う。また，供給口１４０の周囲を囲む，トッププレート９０上面に対して垂直な円筒状の壁面を形成し，この円筒部分を凸部２０６とし，円筒部分の外壁にクランプ機構２０５を当接させて凸部２０６を把持する構成としても良い。
【０１０２】
処理液供給ノズル１５１をトッププレート９０に対して傾斜した状態に設けても良い。この場合，処理液供給ノズル１５１の先端の最下点がテーパ部１４２の上方に位置するように停止させ，処理液を斜めに吐出することにより，処理液を供給穴１４０に通過させてウェハＷ中心部に供給する。そうすれば，薬液又はリンス液供給停止後，処理液供給ノズル１５１を供給穴１４０上方から移動させる前に，処理液供給ノズル１５１の内部に残留した処理液が最下点から落下しても，供給穴１４０周辺のテーパ部１４２において落下した液滴を受けることができる。
【０１０３】
また，処理液供給ノズル１５１からフッ酸（ＨＦ）を供給する構成とし，図示しない切り換え手段により，吐出する処理液をＳＣ−１，純水又はＨＦのいずれかに切り換えるようにしても良い。以下，第１の薬液としてＳＣ−１液を，第２の薬液としてＨＦを用いたウェハＷの洗浄処理を説明する。
【０１０４】
先ず，ウェハＷにＳＣ−１液を用いた処理を行う。図１３に示すように，ウェハＷの両面にトッププレート９０及びアンダープレート１７０を近接させ，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０にＳＣ−１液を供給し，ウェハＷの両面にＳＣ−１の液膜を形成し，所定時間ウェハＷを低速回転させる。ウェハＷ両面のＳＣ−１処理が終了したら，回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０からＳＣ−１を振り切り，インナーカップ１８５内に排出する。次に，インナーカップ１８５を下降させ，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０に供給する純水を用いたウェハＷ両面のリンス処理を行う。その後，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。その後，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止し，図１４に示すように，トッププレート９０を上昇させ，スピンチャック６０から離脱させる。そして，２流体混合ノズル１５５から回転するウェハＷ上面に混合流体を供給して処理する。ウェハＷの処理に供した混合流体はアウターチャンバー４６内に排出される。
【０１０５】
その後，ＨＦを用いた処理を行う。先ず，図１３に示すように，ウェハＷ及びスピンチャック６０の回転を停止し，トッププレート９０が下降し，ウェハＷに近接した状態でスピンチャック６０に係合する。次に，トッププレート昇降支持部材１１０がトッププレート９０から離脱して退避する。一方，アンダープレート１７０はウェハＷに近接している。そして，ノズル格納チャンバー７７内からトッププレート９０の上方に処理流体供給器８０が移動し，処理液供給ノズル１５１から薬液としてＨＦを吐出する。ＨＦは供給穴１４０を通過してウェハＷの中心部近傍に供給される。一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷ，トッププレート９０を一体的に回転させる。ウェハＷ中心部近傍に供給されたＨＦは，ウェハＷの回転による遠心力でウェハＷの外周方向に流れる。また，下面供給路１７８からも薬液としてＨＦを供給し，ウェハＷの両面にＨＦの液膜を形成する。そして，処理流体供給器８０と下面供給路１７８からのＨＦ供給を停止し，所定時間，ウェハＷを液膜が崩れない程度に低速に回転させる。その後，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０からＨＦを振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。
【０１０６】
次に，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０に供給する純水を用いたウェハＷ両面のリンス処理を行う。その後，スピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０を一体的に高速回転させることによりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切る。即ち，ウェハＷを高速回転させることにより乾燥させる。その後，トッププレート９０を上昇させてスピンチャック６０から離脱させ，アンダープレート１７０を下降させる。そして，基板洗浄ユニット１２内からウェハＷを搬出する。
【０１０７】
ＳＣ−１，ＨＦ等の薬液の液膜をウェハＷに形成する際は，トッププレート９０とアンダープレート１７０の間においてウェハＷ全体が薬液に包み込まれるようにする。即ち，ウェハＷの両面に供給された薬液をウェハＷの側面（外周面）まで回り込ませ，図９に示すように，ウェハＷの両面及び側面にも薬液の液膜を形成する。この場合，ウェハＷの側面も薬液処理することが可能となり，処理品質をより高めることが可能となる。なお，トッププレート９０下面に形成された面９１の周縁部９１’が，ウェハＷの上面周縁部より僅かに外側に位置し，アンダープレート１７０上面の周縁部１７０’がウェハＷの下面周縁部より僅かに外側に位置するように形成されていると，周縁部９１’と周縁部１７０’との間に薬液の液膜を形成できるので，ウェハＷの周縁部を包み込むように液膜を形成し易い効果がある。また，液膜形成後も処理流体供給器８０と下面供給路１７８からの薬液供給を継続し，ウェハＷ両面に中心から外周に流動する液膜を形成しながら薬液処理するようにしても良い。
【０１０８】
ウェハＷ上面のＳＣ−１，ＨＦ等の薬液の液膜は，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で形成することもできる。例えば，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で，処理流体供給器８０をウェハＷの上方に移動させる。そして，ウェハＷをスピンチャック６０と一体的に静かに回転させ，処理液供給ノズル１５１をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させることにより，処理液供給ノズル１５１から吐出するＳＣ−１をウェハＷ上面全体に供給する。このようにして，ウェハＷ上面にＳＣ−１の液膜を形成した後，処理流体供給器８０をウェハＷ上方から退避させ，トッププレート９０を下降させる。そして，トッププレート９０下面を液膜に接触させることにより，トッププレート９０とウェハＷ上面の間にＳＣ−１のみを介在させることができる。また，トッププレート９０下面は，図１７に示すように液膜上面との間に隙間を形成するようにして近接させても良い。その際において，薬液の蒸発をトッププレート９０で防止する効果がある。
【０１０９】
リンス処理，乾燥処理は，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で行うこともできる。例えば，ウェハＷをスピンチャック６０と一体的に回転させながら，２流体混合ノズル１５５をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ，純水又は乾燥用Ｎ２ガスをウェハＷ上面全体に供給するようにして行っても良い。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によれば，上面部材をスピンチャックに係合させ，上面部材をスピンチャック及び基板と一体的に回転させて処理する方法と，上面部材をスピンチャックから離脱させ，処理流体供給ノズルを上面部材と基板の間に移動させて処理流体を供給する方法を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】洗浄処理システムの平面図である。
【図２】洗浄処理システムの側面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる基板洗浄ユニットの平面図である。
【図４】基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図５】スピンチャックの周辺の構成を説明する基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図６】保持部材と支持ピンの動作を説明する説明図である。
【図７】トッププレートの平面図である。
【図８】トッププレートの立面図である。
【図９】係合凸部材と係合凹部材の係合を説明する説明図である。
【図１０】トッププレートの昇降を説明する，基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図１１】トッププレート昇降支持部材とトッププレート側係合部の係合を説明する説明図である。
【図１２】処理液供給ノズル，２流体混合ノズル及び乾燥ガス供給ノズルの構成を説明する説明図である。
【図１３】トッププレートをウェハに近接させ，供給口から処理流体を供給する状態を説明する説明図である。
【図１４】トッププレートをウェハから離隔させ，２流体混合ノズルを移動させながら処理流体を供給する状態を説明する説明図である。
【図１５】インナーカップの昇降と排液又は排気の流れを説明する説明図である。
【図１６】別の実施の形態にかかるトッププレート昇降機構に備えたクランプ機構，及び係合凹部と係合凸部を説明する説明図である。
【図１７】トッププレートと液膜との間に隙間を形成する処理方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
Ｃ キャリア
Ｗ ウェハ
１ 洗浄処理システム
１２ 基板洗浄ユニット
４６ アウターチャンバー
６０ 処理流体供給器
７０ スピンチャック
７９ アーム
９０ トッププレート
９７ トッププレート昇降機構
９５ 係合凸部材
９７ 係合凹部材
１１０ トッププレート昇降支持部材
１１３ トッププレート側係合部
１５１ 処理液供給ノズル
１５５ ２流体混合ノズル
１７０ アンダープレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus for cleaning a substrate such as a semiconductor wafer or LCD substrate glass.
[0002]
[Prior art]
For example, in a semiconductor device manufacturing process, a processing system that performs processing such as cleaning and resist film removal on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) is used. As a substrate processing apparatus provided in such a processing system, a single-wafer type apparatus is known in which a processing liquid is supplied to a wafer held in a horizontal position for processing. Conventional single-wafer substrate processing equipment has a plate-like top surface member that is close to the wafer top surface during wafer processing from the viewpoint of preventing contamination of the wafer due to adhesion of particles and reducing processing fluid consumption. In the state covered with the upper surface member. That is, when a narrow gap is formed between the upper surface member and the upper surface of the wafer during processing, and the gap is filled with a processing fluid such as a chemical or a dry gas, the upper surface of the wafer is processed by supplying a small amount of processing fluid. Can do. In this way, the consumption of processing fluid is suppressed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the substrate processing apparatus, it is conceivable that the upper surface member is rotatable. This has the effect of improving the performance of wafer cleaning and drying. However, if a rotary drive mechanism that rotates the upper surface member is installed separately from the rotary drive mechanism that rotates the wafer, there is a problem that the cost increases. In addition, if a rotation drive mechanism for rotating the upper surface member is disposed above the wafer processing position, there is a concern that particles generated from the rotation drive mechanism may enter the periphery of the substrate. Furthermore, when a processing method is desired by moving the processing fluid supply nozzle relative to the upper surface of the wafer, the upper surface member and a cylinder for raising and lowering the rotational drive mechanism are also generated from the cylinder if the cylinder is disposed above the wafer processing position. There is a concern that particles may enter the periphery of the wafer. Further, when a method of supplying a processing fluid to the upper surface of the wafer is desired when the upper surface member is close to the wafer, the processing liquid cannot be supplied to the wafer unless it passes through the rotation shaft of the rotation drive mechanism. There are issues such as.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to perform processing by rotating the upper surface member together with the wafer, and processing in a state where the upper surface member and the wafer are separated from each other, for example, by moving the processing fluid supply nozzle to the processing surface of the wafer. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of implementing a method for supplying the substrate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to the present invention, a substrate processing apparatus for supplying a processing fluid to a substrate and processing the substrate includes a spin chuck that holds the substrate and an upper surface member that covers the upper surface in the vicinity of the substrate. The upper surface member is detachable with respect to the spin chuck, the upper surface member is engaged with the spin chuck, and the upper surface member and the spin chuck are integrally rotated. Holding member that holds the substrate from the periphery And chuck plate placed under the substrate The upper surface member and the holding member are both supported by the chuck plate below the substrate. , The top plate is supported by the chuck plate via a columnar engagement member A substrate processing apparatus is provided. In such a substrate processing apparatus, it is possible to perform processing in which the upper surface member is brought close to the wafer upper surface and rotated together with the wafer, and processing in a state where the upper surface member and the wafer are separated from each other.
[0006]
In this substrate processing apparatus, the upper surface member can be moved up and down with respect to the spin chuck, an engagement concave portion is provided on one of the upper surface member and the spin chuck, and an engagement convex portion is provided on the other, When the member is lowered with respect to the spin chuck, the engaging concave portion and the engaging convex portion are engaged, and when the member is raised, the engaging concave portion and the engaging convex portion are separated from each other, It is preferable to provide a taper part for facilitating insertion of the engaging convex part in the engaging concave part and / or the engaging convex part. In this case, the upper surface member can be supported by the spin chuck by its own weight. In addition, when engaging the engaging convex portion with the engaging concave portion from above or below, even when the spin chuck rotates in the horizontal plane, the state where the engaging convex portion and the engaging concave portion are engaged should be maintained. Can do.
[0007]
Further, the substrate processing apparatus preferably includes an upper surface member elevating mechanism that elevates and lowers the upper surface member to a position to be engaged with the spin chuck and to a position to be lifted and detached from the spin chuck. . Further, the upper surface member elevating mechanism includes a support member that supports the upper surface member separated from the spin chuck, and the upper surface member is provided with an engaging portion that is detachable from the support member. In the state of being engaged with the spin chuck, the engagement portion and the support member may be engaged and disengaged.
[0008]
The engagement portion and the support member are preferably engaged and disengaged by integrally rotating the upper surface member and the spin chuck. In such a case, since the engagement portion and the support member are engaged / disengaged using a rotation driving mechanism of the spin chuck, it is not necessary to install a separate drive mechanism for the engagement / disengagement. On the other hand, the upper surface member elevating mechanism may include a clamp mechanism for gripping the upper surface member.
[0009]
In the present invention, a supply hole for allowing the processing fluid supplied to the substrate to pass therethrough may be provided in the center of the upper surface member. In this case, the processing fluid can be supplied to the gap in a state where the upper surface member is brought close to the wafer to form the gap.
[0010]
Further, it is preferable that one or more processing fluid supply nozzles for discharging the processing fluid supplied to the substrate are provided, and an arm for moving the processing fluid supply nozzle at least from the center to the periphery of the substrate above the substrate. Then, when the upper surface member is detached from the spin chuck, the processing fluid supply nozzle can be moved between the upper surface of the wafer and the upper surface member while rotating the wafer by the spin chuck. Therefore, for example, the processing liquid can be supplied to the entire upper surface of the wafer by discharging the processing liquid from a processing fluid supply nozzle that moves above the rotating wafer. Further, at least one processing fluid supply nozzle that mixes a gas into the processing liquid and discharges the gas to the substrate may be provided.
[0011]
Further, it is preferable that the arm is capable of moving the processing fluid supply nozzle from at least the center to the periphery of the substrate. Furthermore, it is preferable that the arm moves the processing fluid supply nozzle above the substrate in a state where the upper surface member is detached from the spin chuck. That is, the processing fluid can be supplied to the entire upper surface of the wafer by rotating the wafer while discharging the processing fluid from the processing fluid supply nozzle.
[0012]
The present invention further includes a chamber surrounding the substrate, the spin chuck, and the upper surface member, and a processing fluid supply nozzle storage section for sealingly storing the processing fluid supply nozzle. An openable / closable opening for moving the processing fluid supply nozzle into the chamber may be provided.
[0013]
In addition, it is preferable to provide a lower surface member that is relatively raised and close to the back surface of the substrate and is lowered and separated.
[0014]
Also, A substrate processing method for supplying a processing fluid to a substrate for processing, wherein the substrate is held by a spin chuck in a state where the upper surface member is raised, and the upper surface member is lowered to approach the surface of the substrate, A state in which the substrate is engaged with a spin chuck, a processing fluid is supplied to a gap formed between the upper surface member and the substrate, the substrate, the spin chuck, and the upper surface member are integrally rotated to process the substrate; The substrate, the spin chuck, and the upper surface member are stopped from rotating, and the upper surface member is lifted and detached from the spin chuck, and the substrate and the spin chuck are integrally rotated to process the substrate, and the substrate, There is provided a substrate processing method characterized in that the rotation of the spin chuck is stopped and the holding of the spin chuck on the substrate is released.
[0015]
further, After the rotation of the substrate and the spin chuck is stopped, the upper surface member is lowered again to be close to the surface of the substrate and engaged with the spin chuck, and formed between the upper surface member and the substrate. A processing fluid is supplied to the formed gap, the substrate, the spin chuck and the upper surface member are integrally rotated to process the substrate, the rotation of the substrate, the spin chuck and the upper surface member is stopped, and the upper surface member is raised. A substrate processing method is provided, wherein the substrate is detached from the spin chuck, and thereafter the holding of the spin chuck with respect to the substrate is released.
[0016]
When processing the substrate by integrally rotating the substrate and the spin chuck with the upper surface member raised and detached from the spin chuck, a processing fluid supply nozzle is disposed between the upper surface member and the substrate. It is preferable that the processing fluid is supplied from the processing fluid supply nozzle to the rotating substrate by moving from at least the center of the substrate to the periphery. In this case, the processing fluid can be supplied to the entire upper surface of the wafer.
[0017]
When supplying the processing fluid to the gap formed between the upper surface member and the substrate, the upper surface member is preferably brought into contact with the processing fluid supplied to the surface of the substrate. Further, when the processing fluid is supplied to the gap formed between the upper surface member and the substrate, the upper surface member may not be brought into contact with the processing fluid supplied to the surface of the substrate.
[0018]
When processing the substrate, the lower surface member is further raised so as to be close to the back surface of the substrate, and a processing fluid is supplied to a gap formed between the lower surface member and the substrate to process the back surface of the substrate. It is preferable to do.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described based on a substrate cleaning unit as a substrate processing apparatus for cleaning a wafer as an example of a substrate. FIG. 1 is a plan view of a cleaning processing system 1 incorporating substrate cleaning units 12, 13, 14, and 15 according to the present embodiment. FIG. 2 is a side view thereof. The cleaning processing system 1 includes a cleaning processing unit 2 that performs a cleaning process on the wafer W and a thermal process after the cleaning process, and a loading / unloading unit 3 that loads the wafer W into and out of the cleaning processing unit 2. .
[0020]
The carry-in / out unit 3 includes an in / out port 4 provided with a mounting table 6 on which a plurality of, for example, 25 wafers W, which can accommodate containers (carriers C) that can be accommodated substantially horizontally at predetermined intervals, are provided. , A wafer transfer unit 5 provided with a wafer transfer device 7 for delivering a wafer between the carrier C mounted on the mounting table 6 and the cleaning processing unit 2.
[0021]
The wafer W is loaded and unloaded through one side of the carrier C, and a lid that can be opened and closed is provided on the side of the carrier C. Further, a shelf plate for holding the wafer W at a predetermined interval is provided on the inner wall, and 25 slots for accommodating the wafer W are formed. One wafer W is accommodated in each slot in a state where the surface (surface on which the semiconductor device is formed) is the upper surface (the surface that is the upper side when the wafer W is held horizontally).
[0022]
On the mounting table 6 of the in / out port 4, for example, three carriers can be mounted in a predetermined position side by side in the Y direction on the horizontal plane. The carrier C is placed with the side surface on which the lid is provided facing toward the boundary wall 8 between the in / out port 4 and the wafer transfer unit 5. A window portion 9 is formed in the boundary wall 8 at a position corresponding to the place where the carrier C is placed, and a window portion opening / closing mechanism for opening and closing the window portion 9 with a shutter or the like is provided on the wafer transfer portion 5 side of the window portion 9. 10 is provided. The window opening / closing mechanism 10 can also open and close the lid provided on the carrier C.
[0023]
The wafer transfer device 7 disposed in the wafer transfer unit 5 is movable in the Y direction and the Z direction, and is configured to be rotatable in the XY plane (θ direction). The wafer transfer device 7 has a take-out / storage arm 11 that holds the wafer W, and the take-out / storage arm 11 is slidable in the X direction. In this way, the wafer transfer device 7 accesses the slots of any height of all the carriers C placed on the mounting table 6, and two upper and lower wafer transfer units 16 disposed in the cleaning processing unit 2. , 17, the wafer W can be transferred from the in / out port 4 side to the cleaning processing unit 2 side, and conversely from the cleaning processing unit 2 side to the in / out port 4 side.
[0024]
The cleaning processing unit 2 includes wafer transfer units 16 and 17 for temporarily placing the wafer W in order to transfer the wafer W between the main wafer transfer device 18 and the wafer transfer unit 5, and the present embodiment. The heating / cooling unit 19 includes four substrate cleaning units 12, 13, 14, and 15, three heating units that heat-treat the wafer W after the cleaning process, and a cooling unit that cools the heated wafer W. And. The main wafer transfer device 18 is disposed so as to be accessible to all of the wafer transfer units 16 and 17, the substrate cleaning units 12, 13, 14 and 15, and the heating / cooling unit 19.
[0025]
The cleaning processing unit 2 includes an electrical unit 23 that is a power source for operating the entire cleaning processing system 1, various devices disposed in the cleaning processing system 1, and a machine that controls the operation of the entire cleaning processing system 1. A control unit 24 and a chemical solution storage unit 25 for storing a predetermined processing solution to be sent to the substrate cleaning units 12, 13, 14, and 15 are disposed. The electrical unit 23 is connected to a main power source (not shown). A fan filter unit (FFU) 26 for downflowing clean air is disposed on each unit and the main wafer transfer device 18 on the ceiling of the cleaning processing unit 2.
[0026]
The wafer transfer units 16 and 17 are for temporarily placing the wafer W in order to transfer the wafer W to and from the wafer transfer unit 5, and the wafer transfer units 16 and 17 are arranged in two upper and lower stages. Are arranged in a stack. For example, the lower wafer transfer unit 17 is used to place a wafer W to be transferred from the in / out port 4 side to the cleaning processing unit 2 side, and the upper wafer transfer unit 16 is input from the cleaning processing unit 2 side. Can be used to place the wafer W to be transferred to the outport 4 side.
[0027]
The main wafer transfer device 18 includes a cylindrical support body 30 that can be rotated by a rotational driving force of a motor (not shown), and a wafer transfer body 31 that is vertically movable along the inner side of the cylindrical support body 30. Have. The wafer transfer body 31 is rotated integrally with the rotation of the cylindrical support 30 and has three transfer arms 34 arranged in multiple stages that can move forward and backward independently. , 35, 36.
[0028]
As shown in FIG. 2, the substrate cleaning units 12, 13, 14, and 15 are arranged in two stages, two on each stage. As shown in FIG. 1, the substrate cleaning units 12 and 13 and the substrate cleaning units 14 and 15 have a symmetric structure with respect to the wall surface 41 forming the boundary, except that they are symmetric. For example, the substrate cleaning units 12, 13, 14, and 15 have substantially the same configuration. Therefore, the structure of the substrate cleaning unit 12 will be described in detail below using the substrate cleaning unit 12 as an example.
[0029]
3 is a plan view of the substrate cleaning unit 12, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view thereof. In the unit chamber 45 of the substrate cleaning unit 12, an outer chamber 46 that accommodates the wafer W and processes it with a processing fluid is provided. An opening 50 is formed in the unit chamber 45, an opening 52 is formed in the side wall 46 a of the outer chamber 46, and the opening 50 and the opening 52 communicate with each other through the opening 47. Further, a mechanical shutter 53 is provided for opening and closing the opening 52 by a cylinder driving mechanism 54 made of an air cylinder or the like. For example, the mechanical shutter 53 is opened when the wafer W is carried into and out of the outer chamber 46 from the opening 47 by the transfer arm 34. The mechanical shutter 53 opens and closes the opening 52 from the inside of the outer chamber 46. That is, even when the inside of the outer chamber 46 becomes positive pressure, the atmosphere inside the outer chamber 46 does not leak to the outside.
[0030]
As shown in FIG. 4, a spin chuck 60 that holds the wafer W substantially horizontally is disposed in the outer chamber 46. For example, the wafer W is held by the spin chuck 60 with the surface being the processing surface on which the semiconductor device is formed as the upper surface, and the peripheral portion.
[0031]
As shown in FIG. 5, the spin chuck 60 includes a chuck plate 65, a rotating cylinder 67 connected to the bottom of the chuck plate 65, and three holding members 70 that are in contact with the peripheral edge of the wafer. In addition, the motor 72 connected to the lower portion of the rotating cylinder 67 rotates the entire spin chuck 60 by rotating the rotating cylinder 67. The wafer W held on the spin chuck 60 rotates in a horizontal plane integrally with the spin chuck 60.
[0032]
As shown in FIG. 3, the holding members 70 are arranged at three locations around the chuck plate 65 so that the center angle is 120 ° with the center of the substantially disk-shaped wafer W as the center. The wafer W is held from the periphery by the inner surfaces of the two holding members 70. Further, the chuck plate 65 is provided with three support pins 71 for supporting the wafer W at a height at which the wafer W is held. As shown in FIG. 3, the three support pins 71 are in contact with the back surface of the wafer W and are arranged at three locations so that the central angle is 120 °. Further, as shown in FIG. 6, an upper slope 70 a and a lower slope 70 b that are inclined away from each other toward the center of the wafer W are formed on the inner surface of the holding member 70. Thus, when the periphery of the wafer W is sandwiched and held from the outside, the periphery of the wafer W is sandwiched and held between the upper slope 70a and the lower slope 70b. In this case, the peripheral edge of the wafer W can be reliably held from above and below.
[0033]
When the wafer W is carried into the substrate cleaning unit 12, first, the peripheral edge portion of the wafer W is supported from the back surface by the support pins 71 as shown in FIG. At this time, the upper portions of the three holding members 70 are moved away from each other and are waiting in a position where they do not come into contact with the wafer W delivered from the transfer arm 34 to the support pins 71. When the wafer W is supported by the three support pins 71, as shown in FIG. 6B, the three holding members 70 are moved inward, and the periphery of the wafer W is placed between the upper slope 70a and the lower slope 70b. Hold between. At this time, the wafer W is lifted from the support pins 71. When unloading the wafer W from the substrate cleaning unit 12, first, the three holding members 70 are moved to the outside, and the holding of the holding members 70 is released. Then, the wafer W is placed on the support pins 71. Thus, the wafer W supported by the support pins 71 is transferred to the transfer arm 34.
[0034]
As shown in FIG. 5, the motor 72 is disposed inside a drive mechanism storage chamber 74 formed below the wafer W held by the spin chuck 60. The drive mechanism storage chamber 74 surrounds the periphery and the top of the motor 72 and prevents particles generated from the motor 72 from entering the wafer W side.
[0035]
The outer chamber 46 surrounds the wafer W held by the spin chuck 60 from above and around. That is, the outer chamber 46 includes an annular side wall 46a that surrounds the periphery of the wafer W, and a ceiling portion 46b that covers the upper surface of the upper surface of the wafer W, and seals the atmosphere around and above the wafer W. Isolate from the outside atmosphere.
[0036]
An inclined portion 46c is formed on the side wall 46a of the outer chamber 46 at a height at which the wafer W held by the spin chuck 60 is located, and the wafer W is surrounded by the inclined portion 46c. . Since the inclined portion 46c is inclined outward from above the height at which the wafer W is positioned, the droplets of the processing liquid scattered around the wafer W hit the inclined portion 46c and fall downward. The openings 50 and 52 are opened to a height at which the wafer W held by the spin chuck 60 is located, and the mechanical shutter 53 is a part of the inclined portion 46c. For example, when the wafer W is transferred to the spin chuck 60 by the transfer arm 34, the mechanical shutter 53 is opened and the wafer W and the transfer arm 34 are moved horizontally from the opening 47.
[0037]
As shown in FIGS. 3 and 4, a nozzle storage chamber 77 having a sealed structure adjacent to the outer chamber 46 is installed in the unit chamber 45. In the nozzle storage chamber 77, an arm 79, a processing fluid supplier 80, and an arm rotation device 82 are stored. In addition, an opening 84 is provided between the nozzle storage chamber 77 and the outer chamber 46, and a nozzle storage chamber mechanical shutter 86 that allows the opening 84 to be opened and closed from within the nozzle storage chamber 77 is provided. . The mechanical shutter 86 for the nozzle storage chamber is driven by a rotation drive mechanism 88 including a motor or the like installed in the nozzle storage chamber 77.
[0038]
The processing fluid supplier 80 is attached to the distal end of the arm 79, and an arm rotation device 82 having a motor (not shown) is attached to the proximal end of the arm 79. The arm 79 rotates in a horizontal plane around the arm rotation device 82 by driving a motor (not shown), moves from the opening 84 into the outer chamber 46, and the processing fluid supplier 80 is at least above the center of the wafer W. It can be rotated to a location. In this way, the processing fluid supplier 80 is moved from at least the center to the periphery of the wafer W in the outer chamber 46 by the rotation of the arm 79. The processing fluid supplier 80 is a processing fluid for processing the wafer W, for example, a chemical solution such as SC-1 solution (mixed solution of ammonia water, hydrogen peroxide solution, and pure water), N 2 gas, pure water (DIW), In addition, a mixed fluid of N 2 gas and pure water or the like can be discharged.
[0039]
As shown in FIG. 4, in the outer chamber 46, a top plate 90 is provided above the position where the wafer W is held by the spin chuck 60 as an upper surface member that covers the upper surface in the vicinity of the wafer W. . The top plate 90 is formed in a size that can cover the upper surface of the wafer W held by the spin chuck 60.
[0040]
As shown in FIGS. 7 and 8, a lower surface 91 that covers the entire upper surface of the wafer W is formed on the lower surface of the top plate 90. A peripheral edge (edge) 91 ′ of the surface 91 is formed slightly outside the peripheral edge of the upper surface of the wafer W. Further, on the peripheral edge of the top plate 90, engagement convex members 95 are provided at two locations facing each other with the center of the top plate 90 as the center. The engaging convex member 95 is a columnar member connected perpendicularly to the top plate 90, and engages with an engaging concave member 97 described later at the lower end. In addition, when the top plate 90 is disposed above the wafer W, a sufficient gap is formed between each engaging convex member 95 and the periphery of the wafer W held by the spin chuck 60. Further, when the top plate 90 moves up and down with respect to the spin chuck 60 and the wafer W held by the spin chuck 60, the respective engaging convex members 95 are arranged so as not to interfere with the spin chuck 60 and the wafer W. .
[0041]
On the other hand, the engagement recess member 97 is fixed to two places around the chuck plate 65. Each engagement recess member 97 is a member having a recess 98 that opens upward as shown in FIG. 9 and is arranged so that the lower end of each engagement projection member 95 is inserted into each recess 98 from above. . Further, each engaging recess 97 is disposed below the height of the peripheral edge of the wafer W held by the spin chuck 60. Furthermore, the inner side surface of the recess 98 is a tapered surface that spreads from the lower side toward the upper side, and the lower end of each prismatic engaging convex member 95 can be smoothly inserted from above.
[0042]
When the lower surfaces of the respective engaging convex members 95 are brought into contact with the lower surfaces of the respective concave portions 98, the respective engaging convex members 95 are supported and engaged by the respective engaging concave members 97. Each engaging convex member 95 and each engaging concave member 97 are engaged with each other at two positions facing each other centering on the center of the top plate 90, so that the top plate 90 is stable above the wafer W held by the spin chuck 60. Supported. In this manner, the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60 by utilizing the weight of the top plate 90. Further, the top plate 90 is configured to be freely engaged and disengaged with respect to the spin chuck 60.
[0043]
When the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60 and the spin chuck 60 is rotated by the motor 72 described above, the top plate 90 can be rotated integrally with the spin chuck 60. When the spin chuck 60 holds the wafer W, the spin chuck 60, the wafer W, and the top plate 90 rotate integrally. Thus, the top plate 90 is rotated by the motor 72, and it is not necessary to separately install a rotation driving mechanism such as a motor for rotating the top plate 90 in addition to the motor 72. That is, the cost required for the rotational drive mechanism can be significantly reduced as compared with the case where the rotational drive mechanisms of the top plate 90 and the spin chuck 60 are separately provided. In addition, particles generated from the motor are reduced. Further, since the rotation driving mechanism for rotating the top plate 90 is not installed above the processing position (holding position) of the wafer W, for example, above the outer chamber 46 (upper surface of the ceiling portion 46b) or the like, particles generated from the rotation driving mechanism Can be prevented from entering the periphery of the wafer, and the influence of particles on the wafer W can be prevented.
[0044]
As shown in FIG. 10, on the outside of the outer chamber 46, a top plate lifting mechanism 100 that moves the top plate 90 down to engage with the spin chuck 60 and lifts it up and down to a position to disengage from the spin chuck 60. Is arranged. The top plate lifting mechanism 100 includes a top plate lifting cylinder 102, a lifting rod 104, a support rod 106, a lifting member 108, and a top plate lifting support member 110 described below. It should be noted that even if particles are generated by driving the top plate lifting / lowering mechanism 100, the particles do not enter the periphery of the wafer W accommodated in the outer chamber 46.
[0045]
The top plate lifting cylinder 102 is disposed below the unit chamber 45 and lifts the lifting rod 104 disposed on the side of the outer chamber 46 in the longitudinal direction. A support rod 106 is provided at a position facing the lifting rod 104 with the outer chamber 46 interposed therebetween. The support rod 106 is configured to be movable up and down in a rod guide 107 provided on the outer surface of the outer chamber 46. Above the outer chamber 46, an elevating member 108 supported at both ends by the upper end of the elevating rod 104 and the upper end of the support rod 106 is disposed. That is, the elevating member 108 moves up and down between the ceiling surface of the unit chamber 45 and the upper portion 46 b of the outer chamber 46 by driving the top plate elevating cylinder 102. In addition, two top plate lifting support members 110 penetrate from the ceiling 46b into the outer chamber 46, and the two top plate lifting support members 110 have their upper ends fixed to the lifting member 108 and their lower ends outer. It arrange | positions so that it may raise / lower in the chamber 46 inside.
[0046]
At the lower ends of the two top plate lifting / lowering support members 110, a saddle 111 as shown in FIG. 11 is provided. On the other hand, on the top surface of the top plate 90, as shown in FIGS. 7 and 8, there are provided two top plate side engaging portions 113 that can be engaged with and disengaged from the flanges 111, respectively. The pair of top plate side engaging portions 113 and the flange 111 at the lower end of the top plate lifting / lowering support member 110 are configured to engage with each other at positions facing each other around the center of the upper surface of the top plate 90. It can be supported stably. When the top plate 90 is engaged with the top plate lifting / lowering support member 110, the top plate 90 is driven by the top plate lifting / lowering cylinder 102 to move the top plate 90 to the lifting / lowering rod 104, the support rod 106, the lifting / lowering member 108, and the top plate lifting / lowering support member 110. It can be moved up and down integrally.
[0047]
Note that a rotation drive mechanism for rotating the top plate 90 is not provided above the outer chamber 46. The top plate lifting cylinder 102 is disposed below the unit chamber 45, and the top plate 90 rotation driving mechanism and the top plate 90 and the top plate 90 rotation driving mechanism are integrated above the processing position of the wafer W. Compared with the case where a cylinder that moves up and down is arranged, there is no fear that particles generated from the rotation driving mechanism and the cylinder of the top plate 90 enter the periphery of the wafer, and the influence of the particles on the wafer W can be suppressed.
[0048]
As shown in FIG. 11, a hole 121 for inserting the collar 111 is provided on the top surface of the top plate 90. The hole 121 is formed in such a size that the collar 111 can be relatively moved in the rotation direction of the top plate 90 inside. A lid portion 123 that covers a part of the hole 121 is fixed to the upper portion of the hole 121. Further, a notch 124 is provided through the lid 123 from the upper surface to the lower surface. On the side surface of the lid portion 123, an inlet / outlet 126 is formed to allow the flange 111 and the top plate lifting support member 110 to enter and exit relative to the notch portion 124. Both sides of the entrance / exit 126 are tapered portions 131 that spread from the inside / outside of the entrance / exit 126 to the outside, so that the flange 111 can be easily inserted into the notch 124 from the entrance / exit 126. Yes.
[0049]
Further, a fitting groove 128 for fitting the side surface of the top plate lifting support member 110 is formed at the back of the notch portion 124. A hook fitting groove 133 for fitting the hook 111 is provided below the fitting groove 128. For example, after inserting the flange 111 and the top plate lifting support member 110 into the notch 124 from the inlet / outlet 126, the flange 111 is lowered into the hole 121, and the spin chuck 60 is rotated, so that the top plate 90 is counteracted. When rotated in the clockwise direction, the top plate lifting support member 110 moves relative to the fitting groove 128 in the clockwise direction and is fitted into the fitting groove 128. Thereafter, when the collar 111 is raised, the collar 111 is fitted into the collar fitting groove 133. When the top plate lifting / lowering support member 110 is raised with the top plate lifting / lowering support member 110 fitted in the fitting groove 128 and the flange 111 fitted in the flange fitting groove 133, the fitting groove 128 passes through the flange 111. Since the size is such that the upper surface of the flange 111 is engaged with the upper surface of the flange fitting groove 133.
[0050]
The two top plate side engaging portions 113 are each composed of a hole 121, a lid portion 123, a notch portion 124, an inlet / outlet 126, a fitting groove 128, a taper portion 131, and a flange fitting groove 133. Hereinafter, a method of engaging and disengaging the top plate lifting support member 110 and the top plate side engaging portion 113 will be described.
[0051]
When engaging the top plate elevating support member 110 and the top plate side engaging portion 113, first, each top plate elevating support member 110 is counterclockwise (CCW) of each top plate side engaging portion 113 to be engaged. It is made to wait in the front position of the side, ie, the front position of each entrance / exit 126. That is, the spin chuck 60 and the top plate 90 are stopped so that each top plate side engaging portion 113 stands by at a predetermined position, and each top plate lifting support member 110 is lowered so that the lower surface of each ridge 111 is placed on the top plate. 90 close to the top surface. Then, by rotating the spin chuck 60 and the top plate 90 integrally by a predetermined amount in the counterclockwise direction, the hooks 111 and the top plate lifting support members 110 are relatively moved with respect to the top plate side engaging portions 113. It is moved in the clockwise direction (CW) and inserted into each notch 124 from each inlet / outlet 126. Furthermore, each top plate elevating support member 110 is lowered to lower each collar 111 into each hole 121. Thereafter, when the spin chuck 60 and the top plate 90 are further slightly rotated counterclockwise, the hooks 111 move in the respective holes 121 in the clockwise direction, and the top plate lifting support members 110 are fitted into the fittings. The mating groove 128 is moved relative to the clockwise direction to be fitted. When each top plate lifting support member 110 is raised, each flange 111 is raised from within each hole 121 and fitted into each flange fitting groove 133. Thereby, each top plate side engaging part 113 and each top plate raising / lowering support member 110 engage, and the top plate 90 can be raised. Note that the top plate lifting support member 110 and the collar 111 may be lowered from above the notch 124 and inserted into the holes 121.
[0052]
Further, when the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60 and the top plate lifting support member 110 and the top plate side engaging portion 113 are separated, the top plate 90 is first engaged with the spin chuck 60. In other words, the rotation of the spin chuck 60 moves the respective engagement concave members 97 to a predetermined engagement position, lowers the top plate 90 supported by the top plate lifting / lowering support member 110, and the respective engagement convex members 95 and the respective engagement members. The joint recess 97 is engaged. Thereafter, the hook 111 of the top plate lifting support member 110 is lowered into the hole 121 to release the fitting. Then, each hook 111 is relatively moved into each hole 121 in the direction opposite to that when engaged. That is, for example, by rotating the spin chuck 60 and the top plate 90 slightly in the clockwise direction integrally, the hooks 111 move relatively counterclockwise in the holes 121 and support the raising and lowering of the top plates. The member 110 moves relative to each fitting groove 128 in the counterclockwise direction, and the fitting is released. Then, by driving the top plate elevating mechanism 100, the top plate elevating support member 110 and the collar 111 are raised from the inside of the hole 121 into the notch 124, and are raised and retracted as it is above the notch 124. In this way, each top plate lifting support member 110 and each top plate side engaging portion 113 can be detached. When the top plate elevating support member 110 and the collar 111 are withdrawn from the notch portion 124, the spin chuck 60 and the top plate 90 are further rotated in the clockwise direction, so that each of the inlet / outlet 126 is relatively counterclockwise. It may be allowed to pass through.
[0053]
As described above, the top plate lifting support member 110 is configured to be detachable from the top plate 90. Further, the engagement / disengagement of each top plate lifting support member 110 and each top plate side engaging portion 113 is performed by engaging the spin chuck 60 and the top plate 90 and rotating the spin chuck 60 and the top plate 90 integrally. It can be carried out.
[0054]
When the top plate lifting support member 110 and the top plate 90 are engaged and the top plate lifting mechanism 100 is driven, the top plate 90 can be lifted and lowered with respect to the spin chuck 60. Further, when the top plate 90 is moved up and down with respect to the spin chuck 60 while the spin chuck 60 holds the wafer W, the top plate 90 is moved down and moved up to a position close to the wafer W (dashed line). It can be moved up and down to a position (solid line) separated from the wafer W. Further, each engagement convex member 95 is inserted into and extracted from the concave portion 98 of each engagement concave member 97 by raising and lowering the top plate 90. That is, the top plate 90 and the spin chuck 60 can be engaged and disengaged.
[0055]
Hereinafter, a method for engaging and disengaging the top plate 90 and the spin chuck 60 will be described. When the top plate 90 and the spin chuck 60 are engaged, first, the respective engagement concave members 97 are moved below the respective engagement convex members 95 raised by the top plate lifting mechanism 100. That is, the spin chuck 60 is rotated to move the respective engagement recess members 97 to predetermined engagement positions. When the top plate 90 is lowered, the lower ends of the engagement convex members 95 can be inserted into the recesses 98 of the engagement recess members 97, respectively. In this way, each engaging convex member 95 and each engaging concave member 97 are engaged. That is, the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60. On the other hand, when the top plate 90 and the spin chuck 60 are detached, first, each top plate lifting support member 110 and each top plate side engaging portion 113 are engaged. When the top plate 90 is raised by driving the top plate lifting mechanism 100, each engaging convex member 95 is retracted from each concave portion 98, and each engaging convex member 95 and each engaging concave member 97 can be detached. it can. That is, the top plate 90 is detached from the spin chuck 60.
[0056]
When the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60 and each top plate lifting support member 110 is detached from each top plate side engaging portion 113, the top plate 90 is supported only by the spin chuck 60. When the spin chuck 60 is rotated in this state, the top plate 90 and the spin chuck 60 can be rotated integrally. On the other hand, in a state where the top plate 90 is detached from the spin chuck 60, the spin chuck 60 and the wafer W can be rotated integrally without rotating the top plate 90.
[0057]
Further, when the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60 while the spin chuck 60 holds the wafer W, the top plate 90 comes close to the upper surface of the wafer W. At this time, a narrow gap of about 1 mm, for example, is formed between the lower surface of the top plate 90 and the upper surface of the wafer W. On the other hand, when the top plate 90 is detached from the spin chuck 60 and the top plate 90 is raised, the lower surface of the top plate 90 is separated from the upper surface of the wafer W. At this time, a space having a height of, for example, about 100 mm is formed between the lower surface of the top plate 90 and the upper surface of the wafer W. In this way, by forming a sufficient space between the lower surface of the top plate 90 and the upper surface of the wafer W, the processing fluid supplier 80 is moved between the lower surface of the top plate 90 and the upper surface of the wafer W, and the upper surface of the wafer W is moved. A processing fluid can be supplied. Further, when the wafer W is transferred to or from the spin chuck 60 by any of the transfer arms 34, 35, or 36, the wafer W can be transferred to the spin chuck 60 with a margin.
[0058]
When the processing fluid supplier 80 and the arm 79 are moved above the wafer W, for example, as shown in FIG. 3, the arm 79 is moved between two engaging convex members 95 facing each other at the periphery of the wafer W. The engaging convex member 95 and the engaging concave member 97 are arranged so that the wafer W can be rotated upward. That is, by rotating the top plate 90 and the spin chuck 60, the engaging convex member 95 and the engaging concave member 97 are moved to a position where they do not come into contact with the processing fluid supply device 80 and the arm 79. The processing fluid supply unit 80 is moved away from the chuck 60 and moved above the wafer W from between the stop positions of the two engaging convex members 95. Further, the two engaging convex members 95 may be raised to a height that does not contact the processing fluid supplier 80 and the arm 79. Similarly, when the wafer W is transferred to and from the spin chuck 60, the engaging convex member 95 or the engaging concave member 97 is disposed at a position where the wafer W is not in contact with the transfer arm 34, 35, or 36. .
[0059]
As shown in FIGS. 7 and 8, a supply hole 140 through which the processing fluid supplied to the wafer W passes is provided in the center of the top plate 90. That is, when supplying the processing fluid to the wafer W, the processing fluid can be supplied from above the supply hole 140 to the vicinity of the center of the wafer W. A taper portion 142 is formed around the supply hole 140 and is inclined downward from the center side of the top plate 90 toward the outer peripheral side.
[0060]
When supplying a processing fluid such as a chemical solution or pure water from the processing fluid supplier 80 to the upper surface of the wafer W, the processing fluid discharged from the processing fluid supplier 80 is supplied from the supply hole 140 to the vicinity of the center of the wafer W, The spin chuck 60, the top plate 90 engaged with the spin chuck 60, and the wafer W held by the spin chuck 60 are integrally rotated. That is, the processing fluid flows from the vicinity of the center of the wafer W toward the outer periphery by the centrifugal force generated by the rotation of the wafer W. Since the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60 in a state where a narrow gap is formed between the lower surface of the top plate 90 and the upper surface of the wafer W, only the processing fluid can be interposed in the gap. Therefore, the wafer W can be processed with a small amount of processing fluid. In this case, if the peripheral edge portion 91 ′ of the surface 91 formed on the lower surface of the top plate 90 is formed slightly outside the peripheral edge portion of the wafer W, the liquid film of the chemical solution is transferred to the peripheral edge portion of the wafer W. The effect is easy to form.
[0061]
As shown in FIG. 12, the processing fluid supply unit 80 includes a processing liquid supply nozzle 151 for supplying a chemical solution and a rinsing liquid, a two-fluid mixing nozzle 155 for supplying a mixed fluid, and a dry gas supply nozzle as processing fluid supply nozzles. 157. The treatment liquid supply nozzle 151, the fluid mixing nozzle 155, and the dry gas supply nozzle 157 are supported at the tip of the arm 79.
[0062]
The processing liquid supply nozzle 151 supplies, for example, an SC-1 liquid (a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide, and water) as a chemical liquid. Further, pure water, for example, is supplied as a rinsing liquid. The processing liquid supplied from the processing liquid supply nozzle 151 is switched between SC-1 and pure water by a switching means (not shown). Further, the processing liquid supply nozzle 151 moves above the wafer W or above the top plate 90 by the rotation of the arm 79. When supplying a chemical solution or a rinsing solution to the wafer W, as shown in FIG. 13, the processing solution supply nozzle 151 is moved above the supply hole 140 in a state where the top plate 90 is lowered so as to be near the center of the wafer W. Then, the chemical liquid or the rinse liquid is discharged from the processing liquid supply nozzle 151.
[0063]
Inside the two-fluid mixing nozzle 155, a pure water feed path 161 for allowing pure water to pass is disposed, and a discharge port 162 is provided at the tip of the two-fluid mixing nozzle 65. The pure water sent from the pure water supply path 161 is discharged downward from the discharge port 162. Further, inside the two-fluid mixing nozzle 155, an N2 gas delivery path 164 for delivering N2 gas is interposed in the middle of the pure water delivery path 161. The portion where the pure water feed path 161 and the N2 gas feed path 164 are connected is a mixing section that mixes pure water and N2 gas. Here, pressure is applied to the pure water by the N2 gas, and from the discharge port 162. , A mixed fluid in which N2 gas and pure water pressurized by N2 gas are mixed is discharged. That is, pure water can be supplied from the discharge port 162 to the wafer W. The two-fluid mixing nozzle 155 moves above the wafer W by the rotation of the arm 79. In addition, the pure water supplied from the pure water feed path 161 is added to CO 2. 2 May be dissolved. In this case, there is an effect of reducing static electricity.
[0064]
When processing the wafer W using the mixed fluid, as shown in FIG. 14, the top plate 90 is detached from the spin chuck 60, and the arm 79 is rotated while rotating the wafer W integrally with the spin chuck 60. As a result, the two-fluid mixing nozzle 155 is moved from at least the center to the periphery of the wafer W, and the mixed fluid is supplied to the entire upper surface of the wafer W. Thus, by supplying the mixed fluid to spray the entire upper surface of the wafer W, the particles on the upper surface of the wafer W are blown off by the mixed fluid and effectively removed.
[0065]
The two-fluid mixing nozzle 155 and the processing liquid supply nozzle 151 are arranged in this order from the peripheral side of the wafer W to the outside in a state where the arm 79 is housed in the nozzle housing chamber 77. That is, the two-fluid mixing nozzle 155 is configured to move following the processing liquid supply nozzle 151 when the arm 79 rotates from the center side to the peripheral side of the wafer W. Thereby, for example, when the rinse liquid and the particles are removed from the wafer W by the mixed fluid supplied from the two-fluid mixing nozzle 155 after the rinse liquid is supplied by the treatment liquid supply nozzle 151 and processed, the mixed fluid is being processed. Even if the processing liquid such as the rinsing liquid falls from the processing liquid supply nozzle 151, the dropped processing liquid can be blown out of the wafer W by the mixed fluid. Therefore, the dropped processing liquid is prevented from adhering to the wafer W and remaining.
[0066]
The dry gas supply nozzle 157 supplies, for example, N 2 gas as the dry gas. Further, the dry gas supply nozzle 157 moves above the wafer W by the rotation of the arm 79.
[0067]
In the substrate cleaning unit 12, a narrow gap is formed between the top plate 90 and the upper surface of the wafer W, the processing fluid is supplied to the gap, and the processing fluid supplier 80 is rotated while the wafer W is rotated. A process of supplying a processing fluid by moving it above the upper surface can be performed.
[0068]
The upper surface of the wafer W is covered with the top plate 90 except for the supply hole 140. After SC-1 is supplied or pure water is supplied as a rinsing liquid, SC-1 or pure water remains in the processing liquid supply nozzle 151, and the processing liquid supply nozzle 151 moves during retreating from above the supply hole 140. There is a possibility that SC-1 or pure water droplets may fall from the processing liquid supply nozzle 151, but these droplets are received on the upper surface of the top plate 90 and do not adhere to the wafer W. In particular, the periphery of the supply hole 140 is a tapered portion 142 that is inclined downward toward the outer periphery of the top plate 90 with the peripheral edge of the supply hole 140 being at a high position. When dropped, the droplets flow down along the taper portion 142 toward the outer periphery of the top surface of the top plate 90. Therefore, there is no possibility that droplets enter the supply hole 140. In addition, even when the droplet falls on the upper surface of the top plate 90 outside the tapered portion 142, the tapered portion 142 is formed in a convex shape surrounding the supply hole 140. There is no invasion. Further, the SC-1 and pure water dropped on the top of the top plate 90 flows to the outer peripheral side of the top plate 90 when the top plate 90 rotates, and is discharged to the periphery of the top plate 90.
[0069]
As shown in FIG. 4, under the wafer W held by the spin chuck 60, an under plate 170 serving as a lower surface member that covers the lower surface (back surface) of the wafer W is disposed adjacent to the wafer W from below. . As shown in FIG. 5, an inside of the rotating cylinder 67 is provided with an under plate shaft 171 that penetrates a cavity provided in the inside of the rotating cylinder 67 and supports the under plate 170. The under plate shaft 171 is fixed to the upper surface of the horizontal plate 174, and the horizontal plate 174 is lifted and lowered in the vertical direction integrally with the under plate shaft 171 by an under plate lifting mechanism 175 made of an air cylinder or the like. Accordingly, the under plate 170 is lowered and is waiting on the lower surface of the wafer W held by the spin chuck 60, and the under plate 170 is moved and is subjected to processing on the lower surface of the wafer W held by the spin chuck 60. It can be moved up and down. The underplate lifting / lowering mechanism 175 is disposed below the outer chamber 46, and there is no fear that particles generated from the underplate lifting / lowering mechanism 175 enter the periphery of the wafer.
[0070]
A peripheral edge (edge) 170 ′ on the upper surface of the under plate 170 is formed to be located slightly outside the peripheral edge of the wafer W held by the spin chuck 60. That is, the upper surface of the under plate 170 can cover the entire lower surface of the wafer W. Further, as shown in FIG. 6, a slightly concave relief portion 177 is formed on the periphery of the upper surface of the under plate 170. As shown in FIG. 6B, when the upper surface of the under plate 170 is close to the lower surface of the wafer W, the support pins 71 enter the escape portion 177 so as not to contact the under plate 170. Accordingly, the gap between the upper surface of the under plate 170 and the lower surface of the wafer W can be formed narrower. Further, the relief portion 177 is formed along the entire periphery of the upper surface of the under plate 170, and the support pins 71 do not come into contact with the under plate 170 even if the under plate 170 and the wafer W are relatively rotated. .
[0071]
The underplate 170 is provided with a lower surface supply path 178 for supplying, for example, a chemical solution such as SC-1 or HF, pure water, N2 gas as a drying gas, or the like as a processing fluid to the lower surface of the wafer W. The lower surface supply path 178 is provided through the under plate shaft 171 and the under plate 170. When the chemical solution is supplied from the lower surface supply path 178 and the wafer W is rotated, the chemical solution can be diffused between the upper surface of the under plate 170 and the lower surface of the wafer W to form a liquid film. In this case, if the peripheral portion 170 ′ of the under plate 170 is formed so as to be positioned slightly outside the peripheral end portion of the wafer W, a liquid film of the chemical solution is formed up to the peripheral portion of the wafer W by the surface tension of the chemical solution. There is an effect that is easy to do.
[0072]
Further, below the under plate 170, an N 2 gas supply path 180 for supplying a purge N 2 gas as an inert gas is provided. The N 2 gas supply path 180 is provided through the under plate shaft 171. The N2 gas supply path 180 supplies N2 gas into a space between the upper surface of the chuck plate 65 and the lower surface of the under plate 170 and a cavity provided inside the rotary cylinder 67, and fills these spaces with the N2 gas. Purge with Thereby, when the wafer W is rotated, the atmosphere between the chuck plate 65 and the under plate 170 is prevented from becoming a negative pressure, and particles generated by the rotation of the motor 72 are generated inside the rotating cylinder 67. Can be prevented from entering between the chuck plate 65 and the under plate 170 through the cavity.
[0073]
As shown in FIG. 4, a purge gas nozzle 182 that supplies an inert gas such as N 2 gas or air into the outer chamber 46 is provided on the upper portion of the outer chamber 46. The purge gas nozzles 182 are disposed at a plurality of locations on the upper portion of the side wall 46a and the ceiling portion 46b. When the top plate 90 is lowered, an inert gas such as N2 gas or air is disposed on the upper portion of the top plate 90. A gas such as is discharged to form a down flow in the outer chamber 46. Further, the space between the upper surface of the top plate 90 and the outer chamber 46 is filled with a gas such as N 2 gas or air and purged. Thereby, for example, the evaporated processing liquid is prevented from flowing from the periphery of the top plate 90 into the upper space. In this way, when supplying the processing liquid to the wafer W or during the processing of the wafer W, by supplying the downflow (purge) gas from the purge gas nozzle 182, the chemical atmosphere, It is possible to prevent a treatment liquid atmosphere such as a water vapor atmosphere from remaining.
[0074]
The purge gas nozzle 182 supplies N2 gas as a downflow gas when processing the hydrophobic wafer W. In this case, there is an effect of preventing a watermark from being generated on the surface of the hydrophobic wafer W. On the other hand, when the hydrophilic wafer W is processed, air may be supplied to reduce the cost of the downflow gas. Further, the purge gas nozzle 182a provided just above the supply hole 140 of the top plate 90 is arranged so as to protrude through the supply hole 140 and below the top plate 90 when the top plate 90 rises. It is installed. Further, a purge gas nozzle 182b is disposed at the upper portion of the side wall 46a at a position where gas is discharged below the top plate 90 when the top plate 90 rises. Therefore, even when the top plate 90 is raised, a down flow is formed in the outer chamber 46 and the space between the bottom surface of the top plate 90 and the wafer W is filled with a gas such as an inert gas or air.
[0075]
As shown in FIG. 4, an inner cup 185 that surrounds the wafer W is provided in the outer chamber 46. Further, the outer chamber discharge port 190 that opens below the height of the rotating wafer W, the outer chamber discharge pipe 193 that discharges droplets in the outer chamber 46, and the inner that discharges droplets in the inner cup 185. A cup discharge pipe 195 is provided.
[0076]
The inner cup 185 is lowered so that the spin chuck 60 protrudes above the upper end of the inner cup 185 to transfer the wafer W, and the processing liquid or the like that is raised and surrounds the wafer W and is supplied to both surfaces of the wafer W. It can move up and down to a position that prevents it from splashing around.
[0077]
The outer chamber discharge port 190 opens to the side wall 46a of the outer chamber 46 at two locations around the wafer W, and a processing liquid atmosphere that flows toward the periphery of the wafer W due to the rotation of the wafer W, the chuck plate 65, and the top plate 90, It smoothly discharges the atmosphere such as N2 gas for drying, gas for downflow, and N2 gas for purging. The outer chamber discharge pipe 193 discharges the processing liquid discharged between the side wall 46 a of the outer chamber 46 and the outer wall of the inner cup 185 from the bottom of the outer chamber 46. The inner cup discharge pipe 195 discharges the processing liquid from the inner cup 185.
[0078]
As shown in FIG. 15, when the wafer W is surrounded by the inner cup 185 (solid line), the upper inclined portion of the inner cup 185 approaches the inclined portion 46 c of the outer chamber 46 and falls from the peripheral edge of the wafer W. The liquid droplets, the processing liquid atmosphere, the processing fluid, the downflow gas, the purge N2 gas, and the like flow downward inside the inner cup 185 and are discharged by the inner cup discharge pipe 195. On the other hand, when the wafer W is protruded above the upper end of the inner cup 185 (one-dot chain line), droplets, processing liquid atmosphere, processing fluid, downflow gas, purge N2 gas, etc. The outside is lowered and discharged by the outer chamber discharge pipe 193. When the wafer W rotates at high speed, the atmosphere of the processing liquid blown toward the side wall 46a of the outer chamber 46, the processing fluid, the drying N2 gas, the downflow gas, the purge N2 gas, etc. It is exhausted by the discharge port 190.
[0079]
The above is the configuration of the substrate cleaning unit 12, but the other substrate cleaning units 13, 14, and 15 provided in the cleaning processing system 1 also have the same configuration as the substrate cleaning unit 12, and simultaneously clean both surfaces of the wafer W. can do.
[0080]
In this cleaning processing system 1, first, a carrier C storing, for example, 25 wafers W each not yet cleaned by a transfer robot (not shown) is placed on the in / out port 4. The wafers W are taken out one by one by the take-out / storage arm 11 from the carrier C placed on the in / out port 4, and the wafers W are transferred from the take-out / storage arm 11 to the main wafer transfer device 18. For example, the wafer W is appropriately carried into the substrate cleaning units 12, 13, 14, and 15 by the transfer arm 34, and contaminants such as particles adhering to the wafer W are cleaned and removed. The wafer W that has been subjected to the predetermined cleaning process in this manner is appropriately transferred again from the substrate cleaning units 12, 13, 14, and 15 by the main wafer transfer device 18, transferred to the take-out storage arm 11, and stored in the carrier C again. Is done.
[0081]
Here, the cleaning in the substrate cleaning unit 12 will be described as a representative. As shown in FIG. 4, first, the mechanical shutter 53 of the substrate cleaning unit 12 is opened. Then, the transfer arm 34 holding the wafer W enters the outer chamber 46. At this time, the top plate 90 is raised in advance and is separated from the position where the wafer W is held by the spin chuck 60. That is, the top plate 90 is supported by the top plate lifting / lowering support member 110 and detached from the spin chuck 60, and a space sufficient for transferring the wafer W is formed between the lower surface of the top plate 90 and the upper portion of the spin chuck 60. ing. Further, the inner cup 185 is lowered to project the upper portion of the spin chuck 60 upward. The under plate 170 is lowered in advance and is separated from the position where the wafer W is held by the spin chuck 60. A space sufficient for transferring the wafer W is formed between the upper surface of the under plate 170 and the upper portion of the spin chuck 60. The processing fluid supplier 80 is accommodated in the nozzle storage chamber 77.
[0082]
The main wafer transfer device 18 moves the transfer arm 34 horizontally and transfers the wafer W to the support pins 71. The support pins 71 support the wafer W with the surface of the wafer W on which the semiconductor device is formed as an upper surface. At this time, the top plate 90 and the under plate 170 are separated from the position (height) of the wafer W to be supported, and the two engaging convex members 95 on the periphery of the top plate 90 are formed by the transfer arm 34 and the wafer to be loaded. It has moved to a position where it does not touch W. Accordingly, the transfer arm 34 can pass the wafer W to the support pins 71 with a margin. After the wafer W is transferred to the support pins 71, the transfer arm 34 is withdrawn from the inside of the outer chamber 46. After the withdrawal, the mechanical shutter 53 is closed.
[0083]
Next, the holding member 70 lifts and holds the periphery of the wafer W supported by the support pins 71. Further, the top plate lifting mechanism 100 lowers the top plate 90 and brings it close to the wafer W. At this time, since the engaging concave member 97 has been moved to the engaging position in advance, the engaging convex member 95 can be lowered from above the engaging position and engage with the engaging concave member 97. For example, a gap of about 1 mm is formed between the top plate 90 moved to the close position and the upper surface of the held wafer W. When the engaging convex member 95 and the engaging concave member 97 are engaged, the spin chuck 60 is slightly rotated, and the top plate lifting support member 110 and the top plate side engaging portion 113 are separated. Thus, after the top plate 90 is delivered to the spin chuck 60, the top plate lifting support member 110 is lifted by the driving of the top plate lifting mechanism 100 and separated from the top plate 90.
[0084]
On the other hand, the under plate 170 rises to a position close to the wafer W. A gap of, for example, about 1 mm is formed between the under plate 170 moved to the close position and the lower surface of the held wafer W (the back surface of the wafer W). Further, the inner cup 185 rises and surrounds the wafer W held on the spin chuck 60.
[0085]
First, the chemical | medical solution process of the wafer W using SC-1 liquid is performed. As the arm 79 rotates, the processing fluid supplier 80 moves from the nozzle storage chamber 77 to above the top plate 90. Then, as shown in FIG. 13, the SC-1 solution is discharged as a chemical solution from the processing solution supply nozzle 151 toward the vicinity of the center of the wafer W. The chemical solution passes through the supply hole 140 and is supplied near the center of the wafer W. Meanwhile, the spin chuck 60, the wafer W held by the spin chuck 60, and the top plate 90 are integrally rotated at a low speed. The chemical solution supplied to the vicinity of the center of the wafer W flows in the outer peripheral direction of the wafer W due to the centrifugal force generated by the rotation of the wafer W. The SC-1 solution is also supplied to the wafer W from the lower surface supply path 178 as a chemical solution. Since a narrow gap is formed between the top plate 90 and the upper surface of the wafer W and between the under plate 170 and the lower surface of the wafer W, only the chemical solution can be interposed therebetween. In this manner, a chemical liquid film is formed on both surfaces of the wafer W, the chemical liquid supply from the processing fluid supply device 80 and the lower surface supply path 178 is stopped, and the wafer W is rotated at a low speed so that the liquid film does not collapse for a predetermined time. In this case, the wafer W can be processed with a small amount of chemical solution.
[0086]
When the chemical treatment on both surfaces of the wafer W is completed, the chemical solution is spun off from the spin chuck 60, the wafer W, the top plate 90, and the under plate 170 by rotation, and is discharged into the inner cup 185. Note that when the chemical solution is shaken off after the chemical treatment, the N2 gas may be supplied from the dry gas supply nozzle 157 and the lower surface supply path 178 to discharge the chemical solution.
[0087]
Next, the inner cup 185 is lowered and the rinsing process on both surfaces of the wafer W is started. The processing liquid supply nozzle 151 discharges pure water toward the supply hole 140, and the pure water supplied from the supply hole 140 to the vicinity of the center of the upper surface of the wafer W is caused to flow in the outer peripheral direction of the wafer W by centrifugal force. Further, pure water is also supplied from the lower surface supply path 178 to perform rinsing processing on both surfaces of the wafer W. Since a narrow gap is formed between the top plate 90 and the wafer W and between the under plate 170 and the wafer W, only pure water can be interposed between them, and a small amount of pure water can be used for the wafer W. Can be processed. Simultaneously with the rinsing process of the wafer W, the lower surface of the top plate 90 and the upper surface of the under plate 170 can be cleaned with pure water. In the rinsing process, the spin chuck 60, the wafer W, and the top plate 90 are rotated at a higher speed than during the chemical process.
[0088]
When the rinsing process on both surfaces of the wafer W is completed, the discharge of pure water from the processing liquid supply nozzle 151 and the lower surface supply path 178 is stopped, and the processing fluid supplier 80 is retracted into the nozzle storage chamber 77. Then, pure water is spun off from the spin chuck 60, the wafer W, the top plate 90, and the under plate 170 by the rotation of the spin chuck 60 and discharged into the outer chamber 46.
[0089]
Next, in order to supply the mixed fluid from the two-fluid mixing nozzle 155 to the upper surface of the wafer W, the top plate 90 and the spin chuck 60 are separated. First, the rotation of the wafer W, the spin chuck 60, and the top plate 90 is stopped. Then, each top plate lifting support member 110 is lowered with respect to the top plate 90, and each top plate side engaging portion 113 and each top plate lifting support member 110 are engaged. Then, the top plate 90 is raised together with the top plate lifting support member 110. Further, as the top plate 90 is raised, the respective engaging convex members 95 are raised and detached from the respective engaging concave members 97. That is, the top plate 90 is raised and separated from the wafer W. Thus, a sufficient space for moving the two-fluid mixing nozzle 155 is formed between the lower surface of the top plate 90 and the upper portion of the spin chuck 60.
[0090]
Thereafter, the two-fluid mixing nozzle 155 is moved above the wafer W. Then, as shown in FIG. 14, the spin chuck 60 and the wafer W are integrally rotated while discharging the mixed fluid from the two-fluid mixing nozzle 155. The two-fluid mixing nozzle 155 moves from at least the center to the periphery of the upper surface of the rotating wafer W. On the other hand, pure water is supplied from the lower surface supply path 178 to the lower surface of the wafer W.
[0091]
After the treatment using the mixed fluid, the drying treatment using the drying N2 gas is performed. The dry gas supply nozzle 157 is moved from at least the center to the periphery of the rotating wafer W while discharging the dry N2 gas from the dry gas supply nozzle 157. On the other hand, the N 2 gas for drying is supplied from the lower surface supply path 178 to the lower surface of the wafer W. During the drying process, the wafer W is rotated at a higher speed than during the rinsing process. Note that, before the supply of the drying N2 gas is started, N2 gas may be supplied as a purge gas by the purge gas nozzle 182 in advance, and the inside of the outer chamber 46 may be in an N2 gas atmosphere. When such drying that expels pure water from the center of the wafer W to the peripheral portion using the drying N2 gas scan is performed in an N2 gas atmosphere, there is an effect of preventing the generation of watermarks. Of course, the N2 gas supply from the purge gas nozzle 182 is not limited during the drying process, and is continuously performed during each process such as the chemical process and the rinse process before that, and the N2 gas is always in the outer chamber 46. Preferably, a downflow or purge is formed.
[0092]
When the drying process is completed, the rotation of the wafer W, the spin chuck 60 and the top plate 90 is stopped, the processing fluid supplier 80 is retracted into the nozzle storage chamber 77, and the under plate 170 is lowered to the retracted position. Thereafter, the wafer W is unloaded from the substrate cleaning unit 12. The mechanical shutter 53 is opened, and the main wafer transfer device 18 moves the transfer arm 34 into the outer chamber 46 to support the lower surface of the wafer W. On the other hand, the holding of the wafer W by the holding member 70 is released, and the lower surface of the wafer W is supported by the support pins 71. Next, the transfer arm 34 receives the wafer W away from the support pins 71. Thus, the holding of the wafer W by the spin chuck 60 is released. Thereafter, the transfer arm 34 holding the wafer W leaves the apparatus.
[0093]
According to the substrate cleaning unit 12, since the wafer W and the top plate 90 are integrally rotated by the spin chuck 60, it is not necessary to install a rotation driving mechanism for rotating the top plate 90 in addition to the motor 72. Therefore, compared with the conventional substrate processing apparatus, particles generated from the rotational drive mechanism are reduced. In addition, the cost required for the rotary drive mechanism can be greatly reduced. Furthermore, since no rotary drive mechanism or lifting mechanism such as a cylinder is installed above the holding position of the wafer W, the influence of particles on the wafer W can be suppressed.
[0094]
Further, when the top plate 90 is lowered, the gap between the wafer W and the top plate 90 can be narrowed and stably formed, so that efficient processing can be performed. Furthermore, the processing fluid such as the chemical liquid or the rinsing liquid is prevented from dropping from the processing fluid supplier 80 onto the upper surface of the wafer W. When the top plate 90 is detached from the spin chuck 60, the spin chuck 60 and the wafer W are rotated together, and the processing liquid supply nozzle 151 and the two-fluid mixing are performed between the upper surface of the wafer W and the lower surface of the top plate 90. The nozzle 155 can be moved. A method of processing by rotating the top plate 90 together with the wafer W and a method of supplying the processing fluid by moving the processing liquid supply nozzle 151 and the two-fluid mixing nozzle 155 above the wafer can be implemented.
[0095]
Although an example of a preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the embodiment described here. For example, the present invention is not limited to the substrate cleaning apparatus to which the processing liquid is supplied, and other processing other than cleaning may be performed on the substrate using various other processing liquids. The substrate is not limited to a semiconductor wafer, but may be other LCD substrate glass, a CD substrate, a printed substrate, a ceramic substrate, or the like.
[0096]
In this embodiment, the case where two engaging convex members 95 and two engaging concave members 97 are provided has been described. However, the number of engaging convex members 95 is equal to the number of engaging convex members 95. Engaging recesses 97 may be installed and engaged at three or more locations. By doing so, the engagement between the spin chuck 60 and the top plate 90 can be further stabilized, and the integral rotation of the spin chuck 60 and the top plate 90 can be further stabilized.
[0097]
The engaging recesses and the engaging projections for engaging and disengaging the top plate 90 and the spin chuck 60 may be any as long as the engaging recesses are provided on one of the top plate 90 and the spin chuck 60 and the engaging projections are provided on the other. . For example, as shown in FIG. 16, when the engagement concave member 201 is provided on the lower surface of the top plate 90 and the engagement convex member 202 is provided on the upper surfaces of the plurality of holding members 70, the wafer W upper surface, the top plate 90 lower surface, It is possible to form a narrower gap therebetween.
[0098]
A magnet may be used for the configuration in which the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60. For example, a magnet is provided on the lower surface of each engaging convex member 95 and the lower surface of the concave portion 98 of each engaging concave member 97, whereby each engaging convex member 95 is engaged with each engaging concave member 97, and the top plate. 90 can be configured to be supported. Further, a sensor for detecting that the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60 may be provided. For example, a sensor for detecting that the lower surface of each engaging convex member 95 and the lower surface of the concave portion 98 of each engaging concave member 97 are in contact with each other is provided. Engagement can be performed reliably.
[0099]
The chuck plate 65 is provided with a plurality of engagement recess member groups that engage with the engagement protrusion members 95 at a height different from that of the engagement recess member 97, and the engagement recess member groups that engage with the engagement protrusion members 95. By selecting either of these, the width of the gap formed between the lower surface of the top plate 90 and the upper surface of the wafer W may be adjusted to a plurality of heights. For example, a second engagement recess member that engages with each engagement protrusion member 95 at a position higher than the engagement recess member 97 is provided at two positions on the periphery of the chuck plate 65. That is, a first engagement recess member group made of two engagement recess members 97 and a second engagement recess member group made of two second engagement recess members are arranged. Further, the height of the gap when the engagement concave member 97 is engaged with the engagement convex member 95 is, for example, about 1 mm, and the height of the gap when the second engagement concave member is engaged with each other. Is, for example, about 5 mm. In other words, when each second engaging concave member and each engaging convex member 95 are engaged, the top plate is more than when each engaging concave member 97 and each engaging convex member 95 are engaged. The width (height) of the gap formed between the lower surface of 90 and the upper surface of the wafer W is increased. In this way, by making the height of the gap adjustable, for example, a process of bringing the lower surface of the top plate 90 into contact with the upper surface of the liquid film formed by the chemical solution supplied to the upper surface of the wafer W, and the upper surface of the liquid film Thus, it is possible to perform a process in which the lower surface of the top plate 90 is not contacted. When a high temperature process is performed, there is a concern that the temperature may drop when in contact with the top plate 90. In such a process, the engagement convex member 95 and the second engagement concave member are engaged with each other in FIG. As shown, a gap is formed between the top plate 90 and the liquid film. In other words, for example, by forming an air layer between the top plate 90 and the liquid film, it is possible to prevent a temperature drop of the liquid film. Further, by bringing the top plate 90 close to the liquid film, there is an effect of preventing the chemical liquid from evaporating.
[0100]
The top plate 90 is provided with a plurality of engaging convex member groups formed in a column shape having a length different from that of the engaging convex member 95, and any of the engaging convex members to be engaged with the respective engaging concave members 97 is selected. Thus, the width of the gap formed between the lower surface of the top plate 90 and the upper surface of the wafer W may be adjustable to a plurality of heights. For example, the second engaging convex member formed in a column shape longer than the engaging convex member 95 is disposed at two peripheral edges of the top plate 90, and the engaging concave member 97 is engaged with the engaging convex member 95, respectively. In this case, the height of the gap is, for example, about 1 mm, and the height of the gap when the second engaging convex members are engaged with each other is, for example, about 5 mm. Also in this case, it is possible to perform a process of bringing the lower surface of the top plate 90 into contact with the liquid film formed by the chemical solution supplied to the upper surface of the wafer W, and a process of not bringing the lower surface of the top plate 90 into contact with the liquid film.
[0101]
Further, the top plate lifting mechanism 100 may be provided with a clamp mechanism 205. The clamp mechanism 205 shown in FIG. 16 grips the convex portion 206 provided on the top plate 90 and moves up and down by the top plate lifting mechanism 100. Further, in a state where the top plate 90 is engaged with the spin chuck 60, the clamping mechanism 205 is held and released from the convex portion 206 provided on the top plate 90. A cylindrical wall surface that surrounds the periphery of the supply port 140 and is perpendicular to the top surface of the top plate 90 is formed. This cylindrical portion is defined as a convex portion 206, and the clamp mechanism 205 is brought into contact with the outer wall of the cylindrical portion to project. A configuration may be adopted in which the portion 206 is gripped.
[0102]
The processing liquid supply nozzle 151 may be provided in an inclined state with respect to the top plate 90. In this case, the processing liquid supply nozzle 151 is stopped so that the lowermost point of the front end of the processing liquid supply nozzle 151 is located above the tapered portion 142, and the processing liquid is discharged obliquely, thereby passing the processing liquid through the supply hole 140 and allowing the wafer W to pass. Supply to the center. Then, after the supply of the chemical liquid or the rinse liquid is stopped, even if the processing liquid remaining inside the processing liquid supply nozzle 151 falls from the lowest point before the processing liquid supply nozzle 151 is moved from above the supply hole 140, It is possible to receive droplets that have dropped at the tapered portion 142 around the supply hole 140.
[0103]
Further, hydrofluoric acid (HF) may be supplied from the processing liquid supply nozzle 151, and the discharged processing liquid may be switched to SC-1, pure water, or HF by a switching unit (not shown). Hereinafter, the cleaning process of the wafer W using the SC-1 solution as the first chemical solution and HF as the second chemical solution will be described.
[0104]
First, the wafer W is processed using the SC-1 solution. As shown in FIG. 13, the top plate 90 and the under plate 170 are brought close to both surfaces of the wafer W, the SC-1 solution is supplied from the processing solution supply nozzle 151 to the supply hole 140, and the SC-1 solution is supplied to both surfaces of the wafer W. A liquid film is formed, and the wafer W is rotated at a low speed for a predetermined time. When the SC-1 processing on both surfaces of the wafer W is completed, the SC-1 is spun off from the spin chuck 60, the wafer W, the top plate 90, and the under plate 170 by rotation, and is discharged into the inner cup 185. Next, the inner cup 185 is lowered, and rinsing processing is performed on both surfaces of the wafer W using pure water supplied from the processing liquid supply nozzle 151 to the supply hole 140. Thereafter, pure water is spun off from the spin chuck 60, the wafer W, the top plate 90, and the under plate 170 by the rotation of the spin chuck 60 and is discharged into the outer chamber 46. Thereafter, the rotation of the wafer W, the spin chuck 60 and the top plate 90 is stopped, and the top plate 90 is raised and detached from the spin chuck 60 as shown in FIG. Then, the mixed fluid is supplied to the upper surface of the rotating wafer W from the two-fluid mixing nozzle 155 and processed. The mixed fluid used for processing the wafer W is discharged into the outer chamber 46.
[0105]
Thereafter, processing using HF is performed. First, as shown in FIG. 13, the rotation of the wafer W and the spin chuck 60 is stopped, and the top plate 90 is lowered and engaged with the spin chuck 60 in the state of being close to the wafer W. Next, the top plate lifting support member 110 is detached from the top plate 90 and retracted. On the other hand, the under plate 170 is close to the wafer W. Then, the processing fluid supplier 80 moves from the nozzle storage chamber 77 to above the top plate 90 and discharges HF as a chemical solution from the processing solution supply nozzle 151. HF passes through the supply hole 140 and is supplied to the vicinity of the center of the wafer W. Meanwhile, the spin chuck 60, the wafer W held by the spin chuck 60, and the top plate 90 are rotated together. The HF supplied to the vicinity of the center of the wafer W flows in the outer peripheral direction of the wafer W due to the centrifugal force generated by the rotation of the wafer W. Also, HF is supplied as a chemical solution from the lower surface supply path 178, and an HF liquid film is formed on both surfaces of the wafer W. Then, the supply of HF from the processing fluid supplier 80 and the lower surface supply path 178 is stopped, and the wafer W is rotated at a low speed so that the liquid film does not collapse for a predetermined time. Thereafter, HF is shaken off from the spin chuck 60, the wafer W, the top plate 90, and the under plate 170 by the rotation of the spin chuck 60 and discharged into the outer chamber 46.
[0106]
Next, a rinsing process is performed on both surfaces of the wafer W using pure water supplied from the processing liquid supply nozzle 151 to the supply hole 140. Thereafter, the spin chuck 60, the wafer W, the top plate 90 and the top plate 90 are integrally rotated at a high speed to shake off pure water from the spin chuck 60, the wafer W, the top plate 90, and the under plate 170. That is, the wafer W is dried by rotating it at a high speed. Thereafter, the top plate 90 is raised and separated from the spin chuck 60, and the under plate 170 is lowered. Then, the wafer W is unloaded from the substrate cleaning unit 12.
[0107]
When a liquid film of a chemical solution such as SC-1 or HF is formed on the wafer W, the entire wafer W is encased in the chemical solution between the top plate 90 and the under plate 170. That is, the chemical solution supplied to both surfaces of the wafer W is made to reach the side surface (outer peripheral surface) of the wafer W, and a liquid film of the chemical solution is formed on both surfaces and the side surface of the wafer W as shown in FIG. In this case, the side surface of the wafer W can be processed with the chemical solution, and the processing quality can be further improved. The peripheral edge 91 ′ of the surface 91 formed on the lower surface of the top plate 90 is positioned slightly outside the upper peripheral edge of the wafer W, and the peripheral edge 170 ′ of the upper surface of the underplate 170 is lower than the lower peripheral edge of the wafer W. If it is formed so as to be located slightly outside, a liquid film of a chemical solution can be formed between the peripheral edge portion 91 ′ and the peripheral edge portion 170 ′. Therefore, a liquid film is formed so as to wrap the peripheral edge portion of the wafer W. There is an easy effect. Alternatively, the chemical liquid may be supplied from the processing fluid supplier 80 and the lower surface supply path 178 after the liquid film is formed, and the chemical liquid processing may be performed while forming a liquid film flowing from the center to the outer periphery on both surfaces of the wafer W.
[0108]
The liquid film of a chemical solution such as SC-1 or HF on the upper surface of the wafer W can be formed in a state where the top plate 90 is separated from the upper surface of the wafer W. For example, the processing fluid supplier 80 is moved above the wafer W while the top plate 90 is separated from the upper surface of the wafer W. Then, the wafer W is gently rotated integrally with the spin chuck 60 and the processing liquid supply nozzle 151 is moved from at least the center to the peripheral edge of the wafer W, whereby SC-1 discharged from the processing liquid supply nozzle 151 is transferred to the wafer W. Supply to the entire top surface. In this way, after the SC-1 liquid film is formed on the upper surface of the wafer W, the processing fluid supplier 80 is retracted from above the wafer W, and the top plate 90 is lowered. Then, only the SC-1 can be interposed between the top plate 90 and the upper surface of the wafer W by bringing the lower surface of the top plate 90 into contact with the liquid film. Further, the lower surface of the top plate 90 may be brought close to the upper surface of the liquid film so as to form a gap as shown in FIG. At that time, the top plate 90 has an effect of preventing the chemical solution from evaporating.
[0109]
The rinsing process and the drying process can also be performed in a state where the top plate 90 is separated from the upper surface of the wafer W. For example, while rotating the wafer W integrally with the spin chuck 60, the two-fluid mixing nozzle 155 is moved from at least the center to the periphery of the wafer W so that pure water or N2 gas for drying is supplied to the entire upper surface of the wafer W. You may go.
[0110]
【The invention's effect】
The present invention According to the method, the upper surface member is engaged with the spin chuck, the upper surface member is rotated integrally with the spin chuck and the substrate, the upper surface member is detached from the spin chuck, and the processing fluid supply nozzle is connected to the upper surface member. A method of supplying a processing fluid by moving between substrates can be implemented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a cleaning processing system.
FIG. 2 is a side view of a cleaning processing system.
FIG. 3 is a plan view of the substrate cleaning unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a substrate cleaning unit.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a substrate cleaning unit for explaining a configuration around a spin chuck.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining operations of a holding member and a support pin.
FIG. 7 is a plan view of a top plate.
FIG. 8 is an elevational view of the top plate.
FIG. 9 is an explanatory view for explaining the engagement between the engaging convex member and the engaging concave member.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a substrate cleaning unit for explaining raising and lowering of a top plate.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the engagement between the top plate lifting support member and the top plate side engaging portion.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a processing liquid supply nozzle, a two-fluid mixing nozzle, and a dry gas supply nozzle.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a state in which a top plate is brought close to a wafer and a processing fluid is supplied from a supply port.
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a state in which a processing fluid is supplied while a top plate is separated from a wafer and a two-fluid mixing nozzle is moved.
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the movement of the inner cup and the flow of drainage or exhaust.
FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining a clamp mechanism, an engaging concave portion, and an engaging convex portion provided in a top plate lifting mechanism according to another embodiment;
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a processing method for forming a gap between a top plate and a liquid film.
[Explanation of symbols]
C career
W wafer
1 Cleaning system
12 Substrate cleaning unit
46 Outer chamber
60 processing fluid supplier
70 Spin chuck
79 arm
90 Top plate
97 Top plate lifting mechanism
95 Engaging convex member
97 Engagement recess material
110 Top plate lifting support member
113 Top plate side engaging part
151 Treatment liquid supply nozzle
155 Two-fluid mixing nozzle
170 Under plate

Claims (11)

基板に処理流体を供給して処理する基板処理装置であって，
基板を保持するスピンチャックと，基板に近接して上面を覆う上面部材を備え，
前記上面部材を前記スピンチャックに対して係脱自在とし，
前記上面部材を前記スピンチャックに係合させて前記上面部材と前記スピンチャックを一体的に回転させる構成とし，
前記スピンチャックは，基板を周縁から保持する保持部材と，基板の下方に配置されるチャックプレートを備え，
前記上面部材と前記保持部材は，いずれも基板の下方においてチャックプレートに支持され，トッププレートは柱状の係合部材を介してチャックプレートに支持されることを特徴とする，基板処理装置。A substrate processing apparatus for supplying a processing fluid to a substrate and processing the substrate,
A spin chuck that holds the substrate and an upper surface member that covers the upper surface close to the substrate,
The upper surface member is detachable from the spin chuck;
The upper surface member is engaged with the spin chuck, and the upper surface member and the spin chuck are integrally rotated.
The spin chuck includes a holding member for holding the substrate from the periphery and a chuck plate disposed below the substrate ,
The upper surface member and the holding member are both supported by a chuck plate below the substrate, and the top plate is supported by the chuck plate via a columnar engaging member . 前記上面部材を下降させて前記スピンチャックに係合させる位置と上昇させて前記スピンチャックから離脱させる位置とに昇降させる上面部材昇降機構を備えることを特徴とする，請求項１に記載の基板処理装置。2. The substrate processing according to claim 1, further comprising an upper surface member elevating mechanism that elevates and lowers the upper surface member to a position where the upper surface member is engaged with the spin chuck and a position where the upper surface member is raised and detached from the spin chuck. apparatus. 前記上面部材昇降機構は，前記スピンチャックから離脱させた前記上面部材を支持する支持部材を備え，The upper surface member elevating mechanism includes a support member that supports the upper surface member separated from the spin chuck,
前記上面部材に，前記支持部材と係脱自在な係合部を設け，  The upper surface member is provided with an engaging portion that is detachable from the support member,
前記上面部材が前記スピンチャックに係合している状態において，前記係合部と前記支持部材を係脱させることを特徴とする，請求項２に記載の基板処理装置。  The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the engagement portion and the support member are engaged and disengaged in a state where the upper surface member is engaged with the spin chuck. 前記係合部と前記支持部材の係脱は，前記上面部材と前記スピンチャックを一体的に回転させることにより行われることを特徴とする，請求項３に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein the engagement portion and the support member are engaged and disengaged by integrally rotating the upper surface member and the spin chuck. 前記上面部材昇降機構は，前記上面部材を把持するクランプ機構を備えることを特徴とする，請求項２に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the upper surface member elevating mechanism includes a clamp mechanism that holds the upper surface member. 前記上面部材の中央に，基板に供給する処理流体を通過させる供給穴を設けることを特徴とする，請求項１，２，３，４又は５に記載の基板処理装置。6. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a supply hole for allowing a processing fluid supplied to the substrate to pass therethrough is provided in the center of the upper surface member. 基板に供給する処理流体を吐出する処理流体供給ノズルを１又は２以上備え，One or more processing fluid supply nozzles for discharging the processing fluid supplied to the substrate;
前記処理流体供給ノズルを前記基板の上方において少なくとも前記基板の中心から周縁まで移動させるアームを備えることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５又は６に記載の基板処理装置。  The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising an arm that moves the processing fluid supply nozzle at least from the center to the periphery of the substrate above the substrate. 処理液にガスを混合して基板に吐出する処理流体供給ノズルを少なくとも１つ備えることを特徴とする，請求項７に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 7, further comprising at least one processing fluid supply nozzle that mixes a gas into the processing liquid and discharges the gas to the substrate. 前記アームは，前記スピンチャックから前記上面部材が離脱させられた状態において，前記基板の上方に前記処理流体供給ノズルを移動させることを特徴とする，請求項７又は８に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 7, wherein the arm moves the processing fluid supply nozzle above the substrate in a state where the upper surface member is detached from the spin chuck. 前記基板，前記スピンチャック及び前記上面部材を囲むチャンバーと，前記処理流体供給ノズルを密閉して格納する処理流体供給ノズル格納部を備え，A chamber surrounding the substrate, the spin chuck and the upper surface member, and a processing fluid supply nozzle storage section for sealingly storing the processing fluid supply nozzle,
前記処理流体供給ノズルを前記処理流体供給ノズル格納部から前記チャンバー内に移動させるための開閉自在な開口を設けたことを特徴とする，請求項７，８又は９に記載の基板処理装置。  10. The substrate processing apparatus according to claim 7, 8 or 9, further comprising an openable and closable opening for moving the processing fluid supply nozzle from the processing fluid supply nozzle storage portion into the chamber. 前記基板の裏面に対して相対的に上昇して近接し，下降して離隔する下面部材を設けたことを特徴とする，請求項１〜１０のいずれかに記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a lower surface member that is relatively raised and close to the back surface of the substrate and is lowered and separated.
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