JP4825177B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、半導体ウエハ等の基板に対して洗浄処理のような所定の液処理を行う基板処理装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスやフラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）の製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウエハやガラス基板に処理液を供給して液処理を行うプロセスが多用されている。このようなプロセスとしては、例えば、基板に付着したパーティクルやコンタミネーション等を除去する洗浄処理を挙げることができる。

このような基板処理装置としては、半導体ウエハ等の基板をスピンチャックに保持し、基板を回転させた状態でウエハに薬液等の処理液を供給して洗浄処理を行うものが知られている。この種の装置では、通常、処理液はウエハの中心に供給され、基板を回転させることにより処理液を外側に広げて液膜を形成し、処理液を基板の外方へ離脱させる。そして、このような洗浄処理の後、同様に基板を回転させた状態で基板に純水等のリンス液を供給してリンス液の液膜を形成し、リンス液を基板の外方へ離脱させるリンス処理を行う。このため、基板の外方へ振り切られた処理液やリンス液を受けて排液するための排液カップをウエハの外側を囲繞するように設けている（例えば、特許文献１）。

この種の基板処理装置においては、基板を回転させ、処理液やリンス液を遠心力で基板の外方へ振り切る。振り切られた処理液やリンス液は排液カップの壁に衝突する。このとき、壁に衝突した処理液やリンス液がミストとなり、排液カップに付着して排液カップ内に残存する可能性がある。

例えば、処理液としてアルカリ性薬液や酸性薬液を用いた場合、アルカリ性薬液や酸性薬液が排液カップに残存するとこれらが揮発したり、これら薬液を用いた連続処理の場合にはこれらが反応して塩を形成したりして、基板の乾燥性能に悪影響をもたらす懸念がある。

また、アルカリ性薬液や酸性薬液を回収して再使用する場合、薬液同士が混ざり合ってしまうので、劣化速度を速めてしまう。

また、ミストが基板の上方まで広がる可能性もあり、基板への再付着も懸念される。
特開２００２−３６８０６６号公報

この発明は、排液カップの内部におけるミスト発生を抑制できる基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明に係る基板処理装置は、基板を水平に保持し、基板とともに回転可能な基板保持部と、前記基板保持部を回転させる回転機構と、基板に処理液を供給する処理液供給機構と、前記基板保持部の外側に、この基板保持部に保持された基板を囲繞するように設けられ、前記基板保持部とともに回転するとともに、回転する基板から振り切られた処理液を受ける壁部を有する回転カップと、前記基板保持部の周縁部上方に設けられ、前記基板保持部とともに回転するとともに、前記振り切られた処理液を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるようにガイドする回転ガイドと、を具備し、前記回転ガイドの前記基板保持部と対向する部分が、前記処理液の飛翔方向を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるように傾斜している。

この発明によれば、排液カップの内部におけるミスト発生を抑制できる基板処理装置を提供できる。

以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。ここでは、本発明を半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）の表裏面洗浄を行う液処理装置に適用した場合について示す。

図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図、図２はその平面図、図３は図１の基板処理装置の処理液供給機構およびリンス液供給機構を示す概略図、図４は図１の基板処理装置の排気・排液部を拡大して示す断面図である。

図１及び図２に示すように、基板処理装置１００は、図示しない液処理システムに複数台組み込まれており、ベースプレート１と、被処理基板であるウエハＷを回転可能に保持するウエハ保持部２と、このウエハ保持部２を回転させる回転モータ３と、ウエハ保持部２に保持されたウエハＷを囲繞するように設けられ、ウエハ保持部２とともに回転する回転カップ４と、ウエハＷの表面に処理液を供給する表面側液供給ノズル５と、ウエハＷの裏面に処理液を供給する裏面側液供給ノズル６と、回転カップ４の周縁部に設けられた排気・排液部７とを有している。また、排気・排液部７の周囲およびウエハＷの上方を覆うようにケーシング８が設けられている。ケーシング８の上部には液処理システムのファン・フィルター・ユニット（ＦＦＵ）からの気流を側部に設けられた導入口９ａを介して導入する気流導入部９が設けられており、ウエハ保持部２に保持されたウエハＷに清浄空気のダウンフローが供給されるようになっている。

ウエハ保持部２は、水平に設けられた円板状をなす回転プレート１１と、その裏面の中心部に接続され、下方鉛直に延びる円筒状の回転軸１２とを有している。回転プレート１１の中心部には、回転軸１２内の孔１２ａに連通する円形の孔１１ａが形成されている。そして、裏面側液供給ノズル６を備えた昇降部材１３が孔１２ａおよび孔１１ａ内を昇降可能に設けられている。回転プレート１１には、ウエハＷの外縁を保持する保持部材１４が設けられており、図２に示すように、これらは３つ等間隔で配置されている。この保持部材１４は、ウエハＷが回転プレート１１から少し浮いた状態で水平にウエハＷを保持するようになっている。この保持部材１４はウエハＷの端面を保持可能な保持部１４ａと、保持部１４ａから回転プレート裏面側中心方向に延材する着脱部１４ｂと、保持部１４ａを垂直面内で回動させる回転軸１４ｃとを有し、着脱部１４ｂの先端部を図示しないシリンダ機構により上方に押し上げることにより、保持部１４ａが外側に回動してウエハＷの保持が解除される。保持部材１４は、図示しないバネ部材により保持部１４ａがウエハＷを保持する方向に付勢されており、シリンダ機構を作動させない場合には保持部材１４によりウエハＷが保持された状態となる。

回転軸１２は、２つのベアリング１５ａを有する軸受け部材１５を介してベースプレート１に回転可能に支持されている。回転軸１２の下端部にはプーリー１６が嵌め込まれており、プーリー１６にはベルト１７が巻き掛けられている。ベルト１７はモータ３の軸に取り付けられたプーリー１８にも巻き掛けられている。そして、モータ３を回転させることによりプーリー１８、ベルト１７およびプーリー１６を介して回転軸１２を回転するようになっている。

表面側液供給ノズル５は、ノズル保持部材２２に保持された状態でノズルアーム２２ａの先端に取り付けられており、後述する液供給機構８５からノズルアーム２２ａ内に設けられた流路を通って処理液等が供給され、その内部に設けられたノズル孔５ａを介して処理液を吐出するようになっている。吐出する処理液としては、ウエハ洗浄用の薬液、純水等のリンス液等を挙げることができる。また、ノズル保持部材２２には、ＩＰＡに代表される乾燥溶媒を吐出する乾燥溶媒ノズル２１も取り付けられており、その内部に設けられたノズル孔２１ａを介してＩＰＡ等の乾燥溶媒を吐出するようになっている。

図２にも示すように、ノズルアーム２２ａは駆動機構８１により軸２３を中心として回動可能に設けられており、ノズルアーム２２ａを回動させることにより、表面側液供給ノズル５がウエハＷ中心上および外周上のウエハ洗浄位置と、ウエハＷの外方の退避位置とを取り得るようになっている。また、ノズルアーム２２ａはシリンダ機構等の昇降機構８２により上下動可能となっている。

図３に示すように、ノズルアーム２２ａ内には流路８３ａが設けられており、表面側液供給ノズル５のノズル孔５ａは流路８３ａの一端に繋がっている。また、流路８３ａの他端には配管８４ａが接続されている。一方、ノズルアーム２２ａ内には流路８３ｂも設けられており、乾燥溶媒ノズル２１のノズル孔２１ａは流路８３ｂの一端に繋がっている。また、流路８３ｂの他端には配管８４ｂが接続されている。そして、配管８４ａ、８４ｂには、液供給機構８５から所定の処理液が供給される。液供給機構８５は、洗浄処理のための薬液として、例えば酸薬液である希フッ酸（ＤＨＦ）を供給するＤＨＦ供給源８６、アルカリ薬液であるアンモニア過水（ＳＣ１）を供給するＳＣ１供給源８７、リンス液として例えば純水（ＤＩＷ）を供給するＤＩＷ供給源８８、乾燥溶媒として例えばＩＰＡを供給するＩＰＡ供給源９５を有している。ＤＨＦ供給源８６、ＳＣ１供給源８７、ＤＩＷ供給源８８からは配管８９，９０，９１が延びており、これら配管８９，９０，９１が配管８４ａに開閉バルブ９２，９３，９４を介して接続されている。したがって、開閉バルブ９２，９３，９４を操作することにより、アンモニア過水（ＳＣ１）、希フッ酸（ＤＨＦ）、純水（ＤＩＷ）を選択的に表面側液供給ノズル５に供給可能となっている。この場合に、ＤＩＷ供給源８８から延びる配管９１が配管８４ａの最も上流側に接続されている。一方、ＩＰＡ供給源９５には流路８３ｂから延びる配管８４ｂが直接接続されており、配管８４ｂには開閉バルブ９６が設けられている。したがって、開閉バルブ９６を開くことにより、ＩＰＡを乾燥溶媒ノズル２１に供給可能となっている。

すなわち、液供給機構８５は、洗浄のための処理液であるアンモニア過水（ＳＣ１）および希フッ酸（ＤＨＦ）を供給するための処理液供給機構としての機能、リンス液としての純水（ＤＩＷ）を供給するためのリンス液供給機構としての機能、および乾燥溶媒としてのＩＰＡを供給する乾燥溶媒供給機構としての機能を果たすようになっている。

裏面側液供給ノズル６は昇降部材１３の中心に設けられており、その内部に長手方向に沿って延びるノズル孔６ａが形成されている。そして、図示しない処理液供給機構によりノズル孔６ａの下端から所定の処理液が供給され、その処理液がノズル孔６ａを介してウエハＷの裏面に吐出されるようになっている。吐出する液としては、上記表面側液供給ノズル５と同様、洗浄用の処理液、純水等のリンス液を挙げることができる。裏面側液供給ノズル６へ処理液を供給する液供給機構は、ＩＰＡの供給系を除いて上記液供給機構８５と同様に構成することができる。昇降部材１３の上端部にはウエハＷを支持するウエハ支持台２４を有している。ウエハ支持台２４の上面には、ウエハＷを支持するための３本のウエハ支持ピン２５（２本のみ図示）を有している。そして、裏面側液供給ノズル６の下端には接続部材２６を介してシリンダ機構２７が接続されており、このシリンダ機構２７によって昇降部材１３を昇降させることによりウエハＷを昇降させてウエハＷのローディングおよびアンローディングが行われる。

回転カップ４は、回転プレート１１の端部上方から内側斜め上方に延びる円環状の庇部３１と、庇部３１の外端部から垂直下方へ延びる筒状の壁部３２を有している。そして、図４の拡大図に示すように、壁部３２と回転プレート１１との間には円環状の隙間３３が形成されており、この隙間３３からウエハＷが回転プレート１１および回転カップ４とともに回転されて飛散した処理液やリンス液が下方に導かれる。

庇部３１と回転プレート１１との間にはウエハＷとほぼ同じ高さの位置に板状をなす回転ガイド３５が介在されている。図５に示すように、庇部３１と回転ガイド３５との間、回転ガイド３５と回転プレート１１との間には、それぞれ処理液やリンス液を通過させる複数の開口３６および３７を形成するための複数のスペーサ部材３８および３９が周方向に沿って配置されている。庇部３１と、回転ガイド３５と、回転プレート１１と、これらの間のスペーサ部材３８，３９とは、ねじ４０によりねじ止めされている。

回転ガイド３５は、その表裏面がウエハＷの表裏面と略連続するように設けられている。そして、モータ３によりウエハ保持部２および回転カップ４をウエハＷとともに回転させて表面側液供給ノズル５からウエハＷ表面の中心に処理液を供給した際には、処理液は遠心力でウエハＷの表面を広がり、ウエハＷの周縁から振り切られる。このウエハＷ表面から振り切られた処理液は、回転ガイド３５の表面に案内されて開口３６から外方へ排出され、壁部３２によって下方へ導かれる。また、同様にウエハ保持部２および回転カップ４をウエハＷとともに回転させて裏面側液供給ノズル６からウエハＷの裏面の中心に処理液を供給した際には、処理液は遠心力でウエハＷの裏面を広がり、ウエハＷの周縁から振り切られる。このウエハＷ裏面から振り切られた処理液は、略連続して設けられた回転ガイド３５の裏面に案内されて開口３７から外方へ排出され、壁部３２によって下方へ導かれる。このときスペーサ部材３８、３９および壁部３２に到達した処理液には遠心力が作用しているから、これらがミストとなって内側へ戻ることが阻止される。

また、回転ガイド３５はこのようにウエハＷ表面および裏面から振り切られた処理液を案内するので、ウエハＷの周縁から脱離した処理液が乱流化し難く、処理液をミスト化させずに回転カップ４外へ導くことができる。なお、図２に示すように、回転ガイド３５には、ウエハ保持部材１４に対応する位置に、ウエハ保持部材１４を避けるように切り欠き部４１が設けられている。

排気・排液部７は、主に回転プレート１１と回転カップ４に囲繞された空間から排出される気体および液体を回収するためのものであり、図４の拡大図にも示すように、回転カップ４から排出された処理液やリンス液を受ける環状をなす排液カップ５１と、排液カップ５１を収容するように排液カップ５１と同心状の環状をなす排気カップ５２とを備えている。

図１および図４に示すように、排液カップ５１は、回転カップ４の外側に、壁部３２に近接して垂直に設けられた筒状をなす外周壁５３と、外周壁５３の下端部から内側に向かって延びる内側壁５４とを有している。内側壁５４の内周には内周壁５４ａが垂直に形成されている。これら外周壁５３および内側壁５４によって規定される環状の空間が回転カップ４から排出された処理液やリンス液を収容する液収容部５６となっている。また、外周壁５３の上端には、排液カップ５１からの処理液の飛び出しを防止するために回転カップ４の上方部分に張り出した張り出し部５３ａが設けられている。液収容部５６の保持部材１４の外側に対応する位置には、内側壁５４から回転プレート１１の下面近傍まで延び、排液カップ５１の周方向に沿って環状に設けられた仕切り壁５５を有している。そして、液収容部５６は、この仕切り壁５５によって、隙間３３から排出される液を受ける主カップ部５６ａと、保持部材１４の保持部１４ａ近傍部分から滴下される液を受ける副カップ部５６ｂに分離されている。液収容部５６の底面５７は、仕切り壁５５により主カップ部５６ａに対応する第１部分５７ａと、副カップ部５６ｂに対応する第２部分５７ｂとに分かれており、これらはいずれも外側から内側（回転中心側）に向かって上昇するように傾斜している。そして、第２部分５７ｂの内側端は保持部材１４の保持部１４ａよりも内側（回転中心側）に対応する位置に達している。仕切り壁５５は、回転プレート１１が回転した際に、保持部材１４の回転プレート１１の下方に突出した部分によって形成された気流がミストを随伴してウエハＷ側に到達することを阻止する役割を有している。仕切り壁５５には、副カップ部５６ｂから主カップ部５６ａに処理液を導くための孔５８が形成されている（図１参照）。

排液カップ５１の内側壁５４の最外側部分には液収容部５６から排液する１箇所の排液口６０が設けられており、排液口６０には排液管６１が接続されている（図１参照）。排液管６１には排液切替部１１１が接続されており、排液切替部１１１からは、酸排液を排出するための酸排出管１１２ａ、アルカリ排液を排出するためのアルカリ排出管１１２ｂ、酸を回収するための酸回収管１１２ｃ、アルカリを回収するためのアルカリ回収管１１２ｄが垂直下方に延びている。また、酸排出管１１２ａ、アルカリ排出管１１２ｂ、酸回収管１１２ｃ、アルカリ回収管１１２ｄには、それぞれバルブ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄが設けられている。これにより、処理液の種類に応じて分別可能となっている。具体的には、希フッ酸（ＤＨＦ）洗浄の際には排液切替部１１１を酸回収管１１２ｃに切り替えて希フッ酸（ＤＨＦ）排液を回収し、希フッ酸（ＤＨＦ）洗浄の後のリンス処理の際には排液切替部１１１を酸排出管１１２ａに切り替えて希フッ酸（ＤＨＦ）にリンス液が混合した排液を廃棄し、アンモニア過水（ＳＣ１）洗浄の際には排液切替部１１１をアルカリ回収管１１２ｄに切り替えてアンモニア過水（ＳＣ１）排液を回収し、アンモニア過水（ＳＣ１）洗浄後のリンス処理の際には排液切替部１１１をアルカリ排出管１１２ｂに切り替えてアンモニア過水（ＳＣ１）にリンス液が混合した排液を廃棄する。なお、排液口６０は複数箇所設けられていてもよい。

排液カップ５１内では、ウエハＷ、回転プレート１１および回転カップ４の回転等により、回転カップ４から排出されて貯留された処理液やリンス液の旋回流が形成され、排液口６０および排液管６１を介して排出される。この旋回流は、ウエハＷの回転プレート１１の回転のみによっても生じるが、回転カップ４が回転する際に排液カップ５１内に挿入された壁部３２の下端部分によって形成される旋回気流に排液カップ５１内の処理液やリンス液が随伴することにより、ウエハＷと回転プレート１１のみで生じる旋回流よりも高速の旋回流を形成することができ、排液口６０から液を排出する速度を高いものとすることができる。

排気カップ５２は、排液カップ５１の外周壁５３の外側部分に垂直に設けられた外側壁６４と、保持部材１４の内側部分に垂直にかつその上端が回転プレート１１に近接するように設けられた内側壁６５と、ベースプレート１上に設けられた底壁６６と、外側壁６４から上方へ湾曲するとともに、回転カップ４の上方を覆うように設けられた上側壁６７とを有している。そして、排気カップ５２は、その上側壁６７と回転カップ４の庇部３１との間の環状をなす導入口６８から回転カップ４内およびその周囲の主にガス成分を取り込んで排気するようになっている。また、排気カップ５２の下部には、図１および図４に示すように、排気口７０が設けられており、排気口７０には排気管７１が接続されている。排気管７１の下流側には図示しない吸引機構が設けられており、回転カップ４の周囲を排気することが可能となっている。

排液カップ５１の外側壁である外周壁５３と排気カップ５２の外側壁６４との間には環状をなす外側環状空間９９ａが形成されており、また排液カップ５１の底部と排気カップ５２の底部との間の排気口７０の外側部分には、周方向に沿って多数の通気孔９８が形成された環状の気流調整部材９７が設けられている。そして、外側環状空間９９ａと気流調整部材９７は排気カップ５２に取り入れられ、排気口７０に至る気流を調整して均一に排気する機能を有している。すなわち、このように環状の空間である外側環状空間９９ａを通って気流を全周に亘って均一に下方へ導き、多数の通気孔９８を形成した気流調整部材９７を設けて圧力損失つまり気流の抵抗を与えるとともに気流を分散することにより、排気口７０からの距離によらず比較的均一に排気を行うことができる。

また、排液カップ５１の内周壁５４ａと排気カップ５２の内側壁６５との間には環状をなす内側環状空間９９ｂが形成されており、さらに、排液カップ５１の内周側には排気カップ５２との間の隙間７７が形成されている。そして、導入口６８から取り入れられた気体成分は、外側環状空間９９ａのみならず、排液カップ５１の液収容部５６にも多少流れ、その気流は液収容部５６から内側環状空間９９ｂを通って全周に亘って均一に下方に導かれ、隙間７７を通って排気口７０から比較的均一に排気を行うことができる。

このように、排液カップ５１からの排液と排気カップ５２からの排気が独立して行われるようになっているので、排液と排気を分離した状態で導くことが可能となる。また、排液カップ５１からミストが漏出しても排気カップ５２がその周囲を囲繞しているので速やかに排気口７０を介して排出され、ミストが外部に漏出することが確実に防止される。

基板処理装置１００はマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ１２１を有しており、基板処理装置１００の各構成部がこのプロセスコントローラ１２１に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ１２１には、工程管理者が基板処理装置１００の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、基板処理装置１００の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１２２が接続されている。さらに、プロセスコントローラ１２１には、基板処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ１２１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて液処理装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピが格納された記憶部１２３が接続されている。レシピは記憶部１２３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１２２からの指示等にて任意のレシピを記憶部１２３から呼び出してプロセスコントローラ１２１に実行させることで、プロセスコントローラ１２１の制御下で、基板処理装置１００での所望の処理が行われる。

次に、以上のように構成される基板処理装置１００の動作について図６〜８に基づいて説明する。本実施形態における以下の洗浄処理動作は、記憶部１２３に格納されたレシピに基づいてプロセスコントローラ１２１によって制御される。

処理液（薬液）を用いた洗浄処理においては、まず、図６の（ａ）に示すように、昇降部材１３を上昇させた状態で、図示しない搬送アームからウエハ支持台２４の支持ピン２５上にウエハＷを受け渡す。次いで、図６の（ｂ）に示すように、昇降部材１３を、ウエハＷを保持部材１４により保持可能な位置まで下降させ、保持部材１４によりウエハＷをチャッキングする。そして、図６の（ｃ）に示すように、表面側液供給ノズル５を退避位置からウエハ洗浄位置に移動させる。

この状態で、図６の（ｄ）に示すように、モータ３によりウエハＷを保持部材２および回転カップ４とともに回転させながら、表面側液供給ノズル５および裏面側液供給ノズル６から所定の処理液を供給してウエハＷの洗浄処理を行う。

このウエハ洗浄処理においては、ウエハＷが回転された状態で、表面側液供給ノズル５および裏面側液供給ノズル６からウエハＷの表面および裏面の中央に処理液が供給される。これにより、処理液が遠心力によりウエハＷの外側に広がり、その過程で洗浄処理がなされる。そして、このように洗浄処理に供された処理液は、ウエハＷの周縁から振り切られる。この洗浄処理の際のウエハの回転数は、２００〜７００ｒｐｍの範囲であることが好ましい。また、処理液の供給量は、０．５〜１．５Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。

このウエハ洗浄処理においては、ウエハＷの外側を囲繞するように設けられているカップがウエハＷとともに回転する回転カップ４であるから、ウエハＷから振り切られた処理液が回転カップ４に当たった際に処理液に遠心力が作用し、固定カップの場合のような飛び散り（ミスト化）は発生し難い。そして回転カップ４に達した処理液は下方に導かれ、隙間３３から排液カップ５１における液収容部５６の主カップ部５６ａに排出される。一方、回転プレート１１の保持部材１４の取り付け位置には、保持部１４ａを挿入する穴が設けられているため、その部分から排液カップ５１の副カップ部５６ｂに処理液が滴下される。そして、このようにして排液カップ５１に受け止められた処理液は、その中を旋回しながら排液口６０から排液管６１を通って排出されるが、回転カップ４の回転にともなって壁部３２より排液カップ５１内に形成される旋回気流が形成され、排液カップ５１内の処理液がこの旋回気流に随伴することにより、より高速な旋回流となって排液口６０から排液管６１を通って排出される。このように高速な旋回流が形成されるため処理液を短時間で排液口６０から排液管６１を通って排出させることができる。

また、排気カップ５２には、その上側壁６７と回転カップ４の庇部３１との間の環状をなす導入口６８から回転カップ４内およびその周囲の主にガス成分が取り込まれ排気口７０から排気管７１を通って排気される。

このようにして処理液による処理が行われた後、引き続きリンス処理が行われる。このリンス処理においては、従前の処理液の供給を停止した後、表面側液供給ノズル５および裏面側液供給ノズル６からウエハＷの表裏面にリンス液として純水を供給し、処理液による洗浄処理の場合と同様に、モータ３によりウエハＷを保持部材２および回転カップ４とともに回転させながら、表面側液供給ノズル５および裏面側液供給ノズル６からウエハＷの表面および裏面の中央にリンス液として純水が供給され、遠心力によりウエハＷの外方に広がる過程でウエハＷのリンス処理がなされる。そして、このようにリンス処理に供された純水は、ウエハＷの周縁から振り切られる。

このようにして振り切られたリンス液としての純水は、処理液の場合と同様、回転カップ４の隙間３３および保持部１４ａを挿入する穴の部分から排液カップ５１における液収容部５６に排出され、その中を旋回しながら排液口６０から排液管６１を通って排出されるが、回転カップ４の壁部３２によって排液カップ５１内に形成される旋回気流が形成され、排液カップ５１内のリンス液としての純水がこの旋回気流に随伴することにより、より高速な旋回流となって排液口６０から排液管６１を通って短時間で排出される。

このように、環状の排液カップ５１から短時間で処理液やリンス液を排出することができることから、複数種の処理液を使用する場合に、液置換速度を高めることができ、また、処理液を切り替える際に２種類の処理液が混ざった状態で排出されてしまうことを防止することができる。

リンス液としての純水によりウエハＷのリンス処理を行う際には、上記のようにウエハＷから振り切られた純水が排液カップ５１を旋回するので、排液カップ５１内の洗浄の機能をもたせることができる。

さて、実施形態に係る基板処理装置１００は、上述のように、様々な排液カップ内におけるミスト抑制対策が施されているが、本実施形態では、さらに、回転カップ４で生ずる液はねに着目した。

図７は、回転カップ４の近傍を拡大して示した斜視断面図である。なお、図７はウエハＷを取り外した状態を示している。

図７に示すように、ウエハＷ（図７では図示せず）を水平に保持し、ウエハＷとともに回転する円形のウエハ保持部の回転ステージ１１があり、回転ステージ１１の外側には、円形の回転カップ４が、図示せぬウエハＷを囲繞するように設けられている。回転カップ４は、回転するウエハＷから振り切られた処理液を受ける壁部３２と、ウエハ保持部２の周縁部上方に対向する庇部３１とを有する。ウエハ保持部２の周縁部上方と庇部３１の下方との間には、上記振り切られた処理液の飛翔方向をガイドする円形の回転ガイド３５が設けられている。回転カップ４、及び回転ガイド３５はねじ４０により回転ステージ１１に固定されており、回転カップ４、及び回転ガイド３５の双方とも、回転ステージ１１と一緒に回転する。

しかしながら、回転ステージ１１の回転面に対して壁部３２が鉛直に形成され、上記回転面に対して水平な処理液の飛翔方向と、壁部３２の処理液を受ける内壁面３２ａとが直角に交わる構成であると、ミストが発生しやすい。この理由の一つを、図８を参照して以下に説明する。

図８に示すように、回転カップ４の壁部３２は回転ステージ１１とともに回転するので、回転面に対して水平に遠心力が作用している。さらに、壁部３２は、回転ステージ１１の回転面に対して鉛直となるように形成されているから、ウエハＷから振り切られた処理液の飛翔方向と、処理液を受ける内壁面３２ａとは直角に交わる。このため、遠心力によって飛翔してきた処理液が内壁面３２ａに着壁すると、内壁面３２ａから飛翔方向と正反対の方向に反力を受けて反射する。この結果、着壁した処理液は多くは、図８に示すように、飛び散ることになり（液はね）、ミスト発生の一因となる。

そこで、本実施形態では、図９に示すように、壁部３２を、処理液の飛翔方向に直交させず、ウエハＷから振り切られた処理液を斜め方向から受けるように構成した。本例では、内壁面３２ａを、飛翔方向に対して傾斜させた。具体的には、内壁面３２ａを、内壁面３２ａの排液カップ５１の液収容部５６側と処理液の飛翔方向とのなす角度が鈍角となるように傾斜させた。内壁面３２ａは傾斜しているから、内壁面３２ａには、着壁点Ｃ点からみて位置が高いところ（Ａ点）と低いところ（Ｂ点）とが生じる。位置が低いＢ点は排液カップ５１の液収容部５６側に設定する。遠心力によって飛翔してきた処理液が内壁面３２ａに着壁すると、力がＣ点からみて位置が低いＢ点に向かって分散するので、着壁した処理液はＣ点からＢ点に向かって動こうとする。また、内壁面３２ａが傾斜しているから、処理液が内壁面３２ａから受ける反力も、飛翔方向と正反対ではなく、飛翔方向から液収容部５６側にずれた方向に作用する。さらに、壁部３２は回転ステージ１１とともに回転しているから、処理液には着壁した瞬間に遠心力が作用する。この遠心力は、着壁した処理液をＢ点に向かって引く。

これらのような力が作用することにより、着壁した処理液は、飛び散りが抑制された状態、もしくは飛び散りが生じたとしても液収容部５６側に向けて飛び散る状態で、内壁面３２ａ上を液収容部５６側に向かって移動する。このように着壁した処理液を、飛翔してきた処理液の力を分散させるとともに、着壁した瞬間に遠心力を作用させて内壁面３２ａ上を移動させるようにしたことで、液はねを抑制し、排液カップ５１内におけるミスト発生を抑制することができる。

処理液の飛翔方向（＝回転面に水平な方向）に対して垂直な方向と内壁面３２ａとのなす角度（以下傾斜角度）θとしては１°以上９０°未満であればよいが、実用的には１０°以上６０°以下が良い。

ミスト発生をより良く抑制するには傾斜角度θが大きい方が良いので、さらに好ましい角度を特定するならば３０°以上６０°以下である。

傾斜角度θが大きくなると、回転カップ４のサイズを大きくせざるを得ないので、基板処理装置１００が大きくなってしまう。基板処理装置１００が大きくなることを抑制したい場合には、傾斜角度θを小さくすれば良く、１°以上４５°以下が良いであろう。

ミスト発生をより良く抑制し、かつ、回転カップ４のサイズの増加を抑制したいのであれば、傾斜角度θは３０°以上４５°以下が良いであろう。

傾斜角度θは、実施に際して様々な要求を勘案して設定されるものであるので、上記範囲に限られることはないが、最も好ましい傾斜角度θを挙げるならば４５°である。

以下、壁部３２が、回転するウエハＷから振り切られた処理液を斜め方向から受けるように構成した回転カップ４のいくつかの例を説明する。

（第１例）
図１０は、回転カップ４の第１の例を示す断面図である。

図１０に示すように、第１例は、回転カップ４の壁部３２の処理液を受ける内壁面３２ａを、処理液を斜め方向から受けるように傾斜させたものである。

本例の回転カップ４は、内壁面３２ａの中間にある点Ｄから壁部３２がテーパーとなるようにして上述の傾斜角度θを付けた、いわゆる２段テーパーである。テーパーの段数は２段に限られるものではなく、３段以上としても良いし、壁部３２全体をテーパーとしてしてもよい。

このように内壁面３２ａを傾斜させることで、壁部３２は、処理液の着壁点Ｃにおいて、処理液を斜め方向から受けることができる。

第１例は、ウエハＷの表面と裏面との双方を同時に洗浄する装置であり、回転カップ４の内壁面３２ａには、ウエハＷの表面からの処理液と、ウエハＷの裏面からの処理液との双方が飛翔してくる。ウエハＷの裏面からの処理液は、ウエハ保持部２と回転ガイド３５との間の隙間を、参照符号２００に示すように飛翔し、内壁面３２ａの点Ｃに着壁する。対して、ウエハＷの表面からの処理液は、回転カップ４の庇部３１と回転ガイド３５との間の隙間を、参照符号２０１に示すように飛翔して、内壁面３２ａの点Ｅに着壁する。

点Ｃにおいては、内壁面３２ａが傾斜しているので、上述の通り、処理液を斜め方向から受けることができる。

点Ｅにおいては、別の形態にて処理液を斜め方向から受けるようにしている。別の形態とは、内壁面３２ａが、処理液を斜め方向から受けるように曲面とすることである。

このように内壁面３２ａの処理液が着壁する点を曲面とすることでも、内壁面３２ａは処理液を斜め方向から受けることができ、ミスト発生を抑制することができる。

さらに、第１例は、回転ガイド３５にも工夫を施している。本例の回転ガイド３５は、ウエハＷから振り切られた処理液を、回転カップ４の壁部３２に斜め方向から当たるようにガイドする。

具体的な一例は、回転ガイド３５のウエハ保持部の回転ステージ１１と対向し、飛翔方向２００に沿う面３５ａを、回転ステージ１１の回転面に対して傾斜させることである。面３５ａを傾斜させることで、回転面と水平であった処理液の飛翔方向２００は回転面からずれた方向に変換され、回転カップ４の壁部３２に斜め方向から当たるようにすることができる。本例では、面３５ａを、回転面から液収容部５６側に傾斜させることで、処理液の飛翔方向２００を回転面から液収容部５６側にずらしている。

このように回転ガイド３５の飛翔方向２００に沿う面３５ａを傾斜させることでも、処理液を、内壁面３２ａに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。

また、飛翔方向２００を回転面からずらす手法と、内壁面３２ａを傾斜させる手法とを組み合わせると、上述の傾斜角度θを、内壁面３２ａの傾斜角度を大きくしなくても、自ずと大きくすることができる。このため、例えば、回転カップ４のサイズの増加を抑制しつつ、傾斜角度θを大きくすることができる、という利点を得ることができる。

さらに、第１例は、ウエハ保持部の回転ステージ１１にも工夫を施しており、回転ステージ１１の回転ガイド３５と対向し、飛翔方向２００に沿う面１１ａを、回転ステージ１１の回転面に対して傾斜させている。この傾斜は上述の回転ガイド３５の面３５ａと同様の意義で設けられたものであり、面１１ａを傾斜させることで、回転面と水平であった処理液の飛翔方向２００を回転面からずれた方向に変換する。本例では、面１１ａを、面３５ａと同様に、回転面から液収容部５６側に傾斜させて、処理液の飛翔方向２００を回転面から液収容部５６側にずらす。

このように回転ステージ１１の飛翔方向２００に沿う面１１ａを傾斜させることでも、処理液を、内壁面３２ａに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。

（第２例）
図１１は、回転カップ４の第２の例を示す断面図である。

図１１に示すように、第２例は、回転ガイド３５の回転カップ４の庇部３１と対向し、飛翔方向２０１に沿う面３５ｂを、回転ステージ１１の回転面に対して傾斜させたものである。このようにしても、回転ガイド３５は、ウエハＷから振り切られた処理液を、回転カップ４の壁部３２に斜め方向から当たるようにガイドすることできる。

具体的な一例は、回転ガイド３５の面３５ｂを、回転面から液収容部５６側に傾斜させることで、処理液の飛翔方向２０１を回転面から液収容部５６側にずらす。

このように回転ガイド３５の飛翔方向２０１に沿う面３５ｂを傾斜させることでも、処理液を、内壁面３２ａに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。

さらに、第２例では、内壁面３２ａを傾斜させない。代わりに、第１例において説明した、飛翔方向２００を回転面からずらす手法のみを採用している。

このように飛翔方向２００を回転面からずらす手法のみを採用し、内壁面３２ａを傾斜させない、例えば、壁部３２をテーパーとせず、内壁面３２ａを回転ステージ１１の回転軸と平行にした場合でも、処理液を、内壁面３２ａの点Ｃに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。

（第３例）
図１２は、回転カップ４の第３の例を示す断面図である。

図１２に示すように、第３例は、第１例と第２例とを組み合わせたものである。

第３例に示すように、第１例と第２例とは組み合わせて実施することができる。

（第４例）
図１３は、回転カップ４の第４の例を示す断面図である。

図１３に示すように、第４例は、回転カップ４の壁部３２自体を、回転ステージ１１の回転面に直交させず、回転ステージ１１の回転軸方向から傾かせたものである。

具体的な一例は、壁部３２自体を傾かせることで、回転ステージ１１の回転軸（回転面に直交する方向）と内壁面３２ａとの間に、上述の傾斜角度θに相当する傾斜角度θａを設定したものである。

このように壁部３２自体を傾かせることでも、処理液を、内壁面３２ａに斜め方向から当たるようにすることができる。よって、ミストの発生を抑制することができる。

さらに、第４例では、壁部の外壁面３２ｂに対しても、回転ステージ１１の回転軸（回転面に直交する方向）と外壁面３２ｂとの間に、傾斜角度θｂを設定した。本例では、壁部３２の液収容部５６側端部Ｆを広げ、外壁面３２ｂを、端部３２Ｆが回転ステージ１１の外側に広がるように傾斜させた。

外壁面３２ｂを、端部３２Ｆが回転ステージ１１の外側に広がるように傾斜させることによる利点は、図１４に示すように、基板処理装置１００の排気中における気流がスムーズに流れるようになり、排液カップ５１の内部からのミストの巻き上げが抑制されることである。

外壁面３２ｂが外側に傾斜していると、気流が外壁面３２ｂから剥離し難くなる。例えば、外壁面３２ｂが回転軸に沿って鉛直になっていると、庇部３１に沿って流れてきた気流が、外壁面３２ｂに達したときに剥離してしまう。気流が剥離すると、気圧の低い箇所が外壁面３２ｂに生じ、気流を乱してしまう。気流の乱れは、排液カップ５１の内部から外部へのミストの巻き上げの一因となる。

この点、第４例においては、外壁面３２ｂを傾斜させ、庇部３１と外壁部３２ｂとのなす角度を９０°を超えるようにすることで、庇部３１と外壁部３２ｂとを緩やかな角度で接続する。このようにすることで、外壁面３２ｂからの気流の剥離を抑制でき、気流が乱れ難くなる。よって、排液カップ５１の内部からのミストの巻き上げを抑制することができる。

以上、本発明を実施形態に従って説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ウエハの表裏面洗浄を行う洗浄処理装置を例にとって示したが、本発明はこれに限らず、表面のみまたは裏面のみの洗浄処理を行う洗浄処理装置であってもよく、また、洗浄処理に限らず、他の液処理であっても構わない。

さらに、上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板等、他の基板に適用可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図 本発明の一実施形態に係る基板処理装置を一部切り欠いて示す概略平面図 図１の基板処理装置の液供給機構を示す概略図 図１の基板処理装置の排気・排液部を拡大して示す断面図 図１の基板処理装置の回転カップおよび回転ガイドの取り付け状態を説明するための図 本発明の一実施形態に係る基板処理装置の洗浄処理の動作を説明するための図 回転カップの近傍を拡大して示す斜視断面図 解決すべき事情を示す図 解決手段を示す図 回転カップの第１例を示す断面図 回転カップの第２例を示す断面図 回転カップの第３例を示す断面図 回転カップの第４例を示す断面図 第４例に係る回転カップ近傍の気流の流れを示す断面図

符号の説明

１…ベースプレート、２…ウエハ保持部、３…回転モータ、４…回転カップ、５…表面側液供給ノズル、６…裏面側液供給ノズル、７…排気・排液部、８…ケーシング、９…気流導入部、１１…回転プレート、１２…回転軸、１３…昇降部材、１４…保持部材、２２…ノズル保持部材、２２ａ…ノズルアーム、３１…庇部、３２…壁部、３２ａ…内壁面、３２ｂ…外壁面、３３…隙間、３５…回転ガイド、５１…排液カップ、５２…排気カップ、５３…外周壁、５４…内側壁、５６…液収容部、８５…液供給機構（処理液供給機構、リンス液供給機構）、１００…基板処理装置、１２１…プロセスコントローラ、１２２…ユーザーインターフェース、１２３…記憶部、Ｗ…ウエハ

Claims (9)

1. 基板を水平に保持し、基板とともに回転可能な基板保持部と、
   前記基板保持部を回転させる回転機構と、
   基板に処理液を供給する処理液供給機構と、
   前記基板保持部の外側に、この基板保持部に保持された基板を囲繞するように設けられ、前記基板保持部とともに回転するとともに、回転する基板から振り切られた処理液を受ける壁部を有する回転カップと、
   前記基板保持部の周縁部上方に設けられ、前記基板保持部とともに回転するとともに、前記振り切られた処理液を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるようにガイドする回転ガイドと、
   を具備し、
   前記回転ガイドの前記基板保持部と対向する部分が、前記処理液の飛翔方向を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるように傾斜していることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板保持部の前記回転ガイドと対向する部分が、前記処理液の飛翔方向を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記回転カップは、前記回転ガイドの上方に重なる庇部を有し、
   前記回転ガイドの前記庇部と対向する部分が、前記処理液の飛翔方向を、前記回転カップの壁部に斜め方向から当たるように傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記回転カップの壁部の前記処理液を受ける面が、前記処理液を斜め方向から受けるように傾斜していることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記回転カップの壁部の前記処理液を受ける面が、前記処理液を斜め方向から受けるように曲面になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記回転カップの壁部自体が、前記基板保持部の回転面に直交せずに傾いていることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記処理液の飛翔方向と前記回転カップの前記処理液を受ける面とのなす角度が、１０°以上６０°以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記処理液の飛翔方向と前記回転カップの前記処理液を受ける面とのなす角度が、３０°以上６０°以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか一項に記載の基板処理装置。
9. 前記処理液の飛翔方向と前記回転カップの前記処理液を受ける面とのなす角度が、３０°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか一項に記載の基板処理装置。

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