JP5006274B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば半導体ウエハやＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）基板等の基板に例えばレジスト液等の処理膜を形成する基板処理装置に関するものである。

一般に、半導体デバイスの製造においては、例えば半導体ウエハやＦＰＤ基板等（以下にウエハ等という）に感光剤を塗布し、マスクパターンを露光処理して回路パターンを形成させるために、フォトリソグラフィ技術が利用されている。このフォトリソグラフィ技術においては、スピンコーティング法によりウエハ等にフォトレジスト液を塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成されている。

一般に、スピンコーティング法では、飛散するレジスト液を受け止めるため、ウエハ等を、外カップと内カップとからなるコーターカップ内で回転させている。

また、ウエハ等の縁部から飛散したレジスト液がミスト状となってカップの上方に舞い上がって周囲の装置や機器類に付着して汚染することを防止するために、カップの底部から排気を行っている。

更には、ウエハ等を高速で回転させるレジスト塗布装置の場合、ウエハ等の周縁部のレジスト膜が盛り上がる現象を抑制するために、外カップと内カップの間に、ウエハ付近の気流を制御する気流制御板を配置した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

なお、従来のカップ排気はミストを回収する目的で、レジスト液やリンス液の吐出（供給）時の排気圧が設定されている。また、複数のレジスト塗布装置の排気部は工場の排気系統に接続されて、排気は工場外へ排出されている。
特開２００１−１８９２６６号公報（特許請求の範囲、図１，図２）

しかしながら、スループットの向上に伴い、コーターカップの搭載数を増加する必要があるが、その増加分の排気必要量が増え、工場の排気容量を圧迫する問題がある。この問題を解決するために、排気量を下げることが考えられるが、レジスト液やリンス液の吐出時のミスト防止を達成するためには排気量を下げられない。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、処理膜の均一性が図れると共に、ミスト防止が図れ、かつ、工場の排気効率の向上を図れるようにした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、この発明の基板処理装置は、回転する被処理基板の表面に処理液を供給し、処理液を拡げて処理膜を形成する基板処理装置であって、 上記被処理基板を水平姿勢で保持する保持手段と、上記被処理基板を水平面内で回転させる回転機構と、上記被処理基板の表面に上記処理液を供給する処理液供給ノズルと、上記保持手段を収容し、底部に排気装置が接続される処理カップと、を具備し、 上記処理カップは、 上記保持手段によって保持された上記被処理基板の外側を囲う外側壁部を有する外カップと、 上記被処理基板の外周縁下方に位置する内側壁部を有する内カップと、 上記外カップの外側壁部の内周面に外周部が固定されると共に、上記被処理基板の外周縁との間に隙間をおいて内周部が位置し、かつ、上記外カップの上部と内カップの外側とを連通する複数の通気孔を有する中間カップと、 上記中間カップの通気孔を通る気流を遮断可能な開閉部材と、 上記開閉部材を開閉移動する開閉移動機構と、を具備し、 上記被処理基板に対して上記処理液の供給時には、上記開閉部材にて上記通気孔を閉鎖し、処理液供給後の処理膜形成時には、上記通気孔を開放する、ことを特徴とする（請求項１）。この場合、上記通気孔は、同心円上に等間隔に設けられている方が好ましい（請求項２）。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の基板処理装置において、上記外カップは、上記外側壁部の一部を構成する可動外側壁部を有する上部カップ体を具備し、上記開閉部材は、外周部が上記上部カップ体の可動外側壁部の内周面に固定され、内周部が上記中間カップにおける通気孔より内周側面に当接可能なドーナツ円板状部材にて形成され、上記開閉移動機構は、上記上部カップ体を昇降移動する昇降機構にて形成されることを特徴とする。この場合、上記開閉部材の内周部は上記中間カップにおける通気孔より内周側面に当接可能であれば、その形態は任意でよいが、好ましくは、開閉部材の内周部に、上記中間カップの上面に当接可能な可撓性シール部材を装着する方がよい（請求項４）。

また、請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の基板処理装置において、上記開閉部材は、各通気孔の上端開口部を開閉可能な複数の棒状部材と、各棒状部材同士を連結する連結部材と、を具備し、上記開閉移動機構は、上記連結部材を昇降移動する昇降機構にて形成される、ことを特徴とする。この場合、上記棒状部材の下端閉鎖部に、上記通気孔内に挿入可能な狭小テーパ面を設ける方が好ましい（請求項６）。

また、請求項７記載の発明は、請求項１又は２記載の基板処理装置において、上記外カップは、上記通気孔と外カップの外方側とを連通し、外側壁部との間に環状吸気口を設ける外装カバー体を有し、上記開閉部材は、上記環状吸気口を開閉可能な環状部材にて形成され、上記開閉移動機構は、上記環状部材を昇降移動する昇降機構にて形成される、ことを特徴とする。

また、この発明において、上記通気孔を同一の円形状に形成するか（請求項８）、あるいは、同一の楕円形状に形成してもよい（請求項９）。

この発明によれば、被処理基板に対して処理液の供給時には、上記開閉部材にて上記通気孔を閉鎖することにより、被処理基板の周縁部と中間カップの内周部との間の隙間のみから排気することが可能となり、少ない排気量でもミストを効率良く回収することができる。

また、この発明によれば、処理膜形成時には、開閉移動機構を駆動して開閉部材を移動して通気孔を開放することにより、被処理基板の周縁部付近の気流を中間カップによって制御して、被処理基板の周縁部の処理膜が盛り上がる現象を抑制することができる。

したがって、この発明によれば、処理膜の均一性が図れると共に、ミスト防止が図れる。また、処理液供給時と処理膜形成時における排気を効率良く引くことで、低い排気圧でもミストを回収することが可能となるので、工場の排気効率の向上が図れる。

以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムにおけるレジスト塗布処理装置に適用した場合について説明する。

図１は、この発明に係る基板処理装置を具備する半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図２は、レジスト塗布・現像処理システムの概略正面図、図３は、レジスト塗布・現像処理システムの概略背面図である。

上記レジスト塗布・現像処理システム１は、図１に示すように、例えば２５枚のウエハＷをカセット単位で外部からレジスト塗布・現像処理システム１に対して搬入出すると共に、カセットＣに対してウエハＷを搬入出するカセットステーション２と、このカセットステーション２に隣接して設けられ、塗布現像工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理ユニットを多段配置してなる処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられている露光装置（図示せず）との間でウエハＷの受け渡しをするインターフェース部４とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２は、カセット載置台５上の所定の位置に、複数のカセットＣを水平のＸ方向に一列に載置可能となっている。また、カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に沿って移動可能なウエハ搬送アーム７が設けられている。ウエハ搬送アーム７は、カセットＣに収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウエハＷに対して選択的にアクセスできるように構成されている。

また、ウエハ搬送アーム７は、Ｚ軸を中心としてθ方向に回転可能に構成されており、後述するように処理ステーション３側の第３の処理ユニット群Ｇ３に属するトランジション装置（ＴＲＳ）３１に対してもアクセスできるように構成されている。

処理ステーション３は、複数の処理ユニットが多段に配置された、例えば５つの処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。図１に示すように、処理ステーション３の正面側には、カセットステーション２側から第１の処理ユニット群Ｇ１，第２の処理ユニット群Ｇ２が順に配置されている。また、処理ステーション３の背面側には、カセットステーション２側から第３の処理ユニット群Ｇ３，第４の処理ユニット群Ｇ４及び第５の処理ユニット群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理ユニット群Ｇ３と第４の処理ユニット群Ｇ４との間には、第１の搬送機構１１０が設けられている。第１の搬送機構１１０は、第１の処理ユニット群Ｇ１，第３の処理ユニット群Ｇ３及び第４の処理ユニット群Ｇ４に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送するように構成されている。第４の処理ユニット群Ｇ４と第５の処理ユニット群Ｇ５との間には、第２の搬送機構１２０が設けられている。第２の搬送機構１２０は、第２の処理ユニット群Ｇ２，第４の処理ユニット群Ｇ４及び第５の処理ユニット群Ｇ５に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送するように構成されている。

第１の処理ユニット群Ｇ１には、図２に示すように、ウエハＷに所定の処理液を供給して処理を行う液処理ユニット、例えばウエハＷにレジスト液を塗布する、この発明に係る基板処理装置すなわちレジスト塗布処理装置を有するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）１０，１１，１２、露光時の光の反射を防止するための紫外線硬化樹脂液を塗布して反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）１３，１４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ２には、液処理ユニット、例えばウエハＷに現像処理を施す現像処理ユニット（ＤＥＶ）２０〜２４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理ユニット群Ｇ１及び第２の処理ユニット群Ｇ２の最下段には、各処理ユニット群Ｇ１及びＧ２内の前記液処理ユニットに各種処理液を供給するためのケミカル室（ＣＨＭ）２５，２６がそれぞれ設けられている。

一方、第３の処理ユニット群Ｇ３には、図３に示すように、下から順に、温調ユニット（ＴＣＰ）３０、ウエハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置（ＴＲＳ）３１及び精度の高い温度管理下でウエハＷを加熱処理する熱処理ユニット（ＵＬＨＰ）３２〜３８が９段に重ねられている。

第４の処理ユニット群Ｇ４では、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）４０、レジスト塗布処理後のウエハＷを加熱処理するプリベーキングユニット（ＰＡＢ）４１〜４４及び現像処理後のウエハＷを加熱処理するポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）４５〜４９が下から順に１０段に重ねられている。

第５の処理ユニット群Ｇ５では、ウエハＷを熱処理する複数の熱処理ユニット、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）５０〜５３、露光後のウエハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）５４〜５９が下から順に１０段に重ねられている。

また、第１の搬送機構１１０のＸ方向正方向側には、図１に示すように、複数の処理ユニットが配置されており、例えば図３に示すように、ウエハＷを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット（ＡＤ）８０，８１、ウエハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）８２，８３が下から順に４段に重ねられている。また、第２の搬送機構１２０の背面側には、図１に示すように、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット（ＷＥＥ）８４が配置されている。

また、図２に示すように、カセットステーション２、処理ステーション３及びインターフェース部４の各ブロックの上部には、各ブロック内を空調するための空調ユニット９０が備えられている。この空調ユニット９０により、カセットステーション２，処理ステーション３及びインターフェース部４内は、所定の温度及び湿度に調整できる。また、図３に示すように、例えば処理ステーション３の上部には、第３の処理ユニット群Ｇ３、第４の処理ユニット群Ｇ４及び第５の処理ユニット群Ｇ５内の各装置に所定の気体を供給する、例えばＦＦＵ（ファンフィルタユニット）などの気体供給手段である気体供給ユニット９１がそれぞれ設けられている。気体供給ユニット９１は、所定の温度、湿度に調整された気体から不純物を除去した後、当該気体を所定の流量で送風できる。

インターフェース部４は、図１に示すように、処理ステーション３側から順に第１のインターフェース部１００と、第２のインターフェース部１０１とを備えている。第１のインターフェース部１００には、ウエハ搬送アーム１０２が第５の処理ユニット群Ｇ５に対応する位置に配設されている。ウエハ搬送アーム１０２のＸ方向の両側には、例えばバッファカセット１０３（図１の背面側），１０４（図１の正面側）が各々設置されている。ウエハ搬送アーム１０２は、第５の処理ユニット群Ｇ５内の熱処理装置とバッファカセット１０３，１０４に対してアクセスできる。第２のインターフェース部１０１には、Ｘ方向に向けて設けられた搬送路１０５上を移動するウエハ搬送アーム１０６が設けられている。ウエハ搬送アーム１０６は、Ｚ方向に移動可能で、かつθ方向に回転可能であり、バッファカセット１０４と、第２のインターフェース部１０１に隣接した図示しない露光装置に対してアクセスできるようになっている。したがって、処理ステーション３内のウエハＷは、ウエハ搬送アーム１０２，バッファカセット１０４，ウエハ搬送アーム１０６を介して露光装置に搬送でき、また、露光処理の終了したウエハＷは、ウエハ搬送アーム１０６，バッファカセット１０４，ウエハ搬送アーム１０２を介して処理ステーション３内に搬送できる。

なお、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）１０，１１，１２に適用されるこの発明に係る基板処理装置であるレジスト塗布処理装置１５は、内部を密閉することができる処理容器１５０内に配設されている。この処理容器１５０の一側面には、ウエハＷの搬送手段である上記第１の搬送機構１１０の搬送領域に臨む面にウエハＷの搬入出口１５１が形成され、搬入出口１５１には、図示しない開閉シャッタが開閉可能に設けられている。

次に、この発明に係る基板処理装置について、レジスト塗布処理装置１５に適用した場合について説明する。

＜第１実施形態＞
図４は、この発明に係る基板処理装置すなわちレジスト塗布処理装置１５の第１実施形態のレジスト塗布時の状態を示す概略断面図、図５は、レジスト液を供給した後のレジスト膜形成状態を示す概略断面図である。

レジスト塗布処理装置１５は、ウエハＷの保持手段としてその上面にウエハＷを水平に真空吸着保持するスピンチャック１６と、スピンチャック１６に軸部１６ａを介して連結され、ウエハＷを水平面内で回転させる例えばサーボモータ等にて形成される回転機構１６ｂと、ウエハＷの表面にレジスト液を供給する処理液供給ノズル１７（以下に塗布ノズル１７という）と、ウエハＷの表面にリンス液例えば純水を供給するリンスノズル（図示せず）と、ウエハＷの裏面にリンス液例えば純水を供給するバックリンスノズル（図示せず）と、ウエハＷの外周縁の裏面にリンス液例えば純水を供給するエッジバックリンスノズル（図示せず）と、スピンチャック１６を収容し、底部６１に排気装置例えば真空ポンプ１８が接続される処理カップ６０と、を具備している。なお、回転機構１６ｂは、制御手段であるコントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０からの制御信号に基づいてスピンチャック１６の回転数が制御されるようになっている。また、スピンチャック１６の下方側には、図示は省略するが、スピンチャック１６を貫通する例えば３本の基板支持ピンである昇降ピンが設けられており、この昇降ピンと図示しない基板搬送手段との協働作用によりウエハＷはスピンチャック１６に受け渡しされるように構成されている。

また、スピンチャック１６及びスピンチャック１６によって保持されたウエハＷの外方を囲むようにして処理カップ６０が配設されている。

上記処理カップ６０は、スピンチャック１６によって保持されたウエハＷの外側を囲う外側壁部６２ａを有する外カップ６２と、ウエハＷの外周部下方に位置する内側壁部６３ａを有する内カップ６３と、外カップ６２の外側壁部６２ａの内周面に外周部６４ａが固定されると共に、ウエハＷの外周縁との間に隙間６５をおいて内周部６４ｂが位置し、かつ、外カップ６２の上部と内カップ６３の外側とを連通する複数の通気孔６６を有する中間カップ６４と、中間カップ６４の通気孔６６を通る気流を遮断すべく通気孔６６を開閉可能な開閉部材６７と、開閉部材６７を開閉移動すなわち昇降移動する開閉移動機構である昇降シリンダ６８と、を具備している。

この場合、外カップ６２は、外側壁部６２ａの一部を構成する可動外側壁部６２ｂを有する上部カップ体６２ｃを具備している。外側壁部６２ａは円筒状に形成されており、同じく円筒状に形成される可動外側壁部６２ｂが外側壁部６２ａの外周面に摺動可能に嵌装されている。上部カップ体６２ｃの可動外側壁部６２ｂの外面の一箇所に突設された支持部材６９に昇降シリンダ６８の昇降ロッド６８ａが連結され、昇降シリンダ６８の駆動によって上部カップ体６２ｃが外カップ６２の外側壁部６２ａに対して昇降するように構成されている。なお、昇降シリンダ６８は、コントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０からの制御信号に基づいて駆動するように構成されている。

また、開閉部材６７は、外周部が上部カップ体６２ｃの可動外側壁部６２ｂの内周面に固定され、内周部６４ｂが中間カップ６４における通気孔６６より内周側面に当接可能なドーナツ円板状部材にて形成されている（図７参照）。したがって、昇降シリンダ６８の駆動による上部カップ体６２ｃの昇降に伴って開閉部材６７も昇降して、下降状態では内周部６４ｂが中間カップ６４の上面に当接して、中間カップ６４の通気孔６６を閉鎖して通気孔６６を流れる気流を遮断する。なお、この場合、図８に示すように、開閉部材６７の内周部６４ｂに、中間カップ６４の上面に当接可能な可撓性シール部材例えば先端側に可撓性舌片６７ａを有するシリコンゴム製のシール部材６７ｂを装着してもよい。このように、開閉部材６７の内周部６４ｂに可撓性舌片６７ａを有するシリコンゴム製のシール部材６７ｂを装着することにより、通気孔６６の閉鎖状態における気流の漏れを防止することができる。

また、開閉部材６７が上昇した状態では内周部６４ｂが中間カップ６４の上面から離れて、中間カップ６４の通気孔６６が開放され、通気孔６６を介して排気される。

また、中間カップ６４は、図４及び図５に示すように、ウエハＷの外周縁との間に隙間６５をおいて位置する内周部６４ｂは、ウエハ表面に対して若干高い平坦面６４ｃを有し、内周部６４ｂから外周部６４ａに向かって下り勾配面６４ｄを有している。この中間カップ６４に設けられる通気孔６６は、図６（ａ）に示すように、同心円上に等間隔をおいて設けられる例えば円形状に形成されている。なお、通気孔６６の形状は、必ずしも円形である必要はなく、例えば、図６（ｂ）に示すように、同心円上に等間隔をおいて設けられる楕円形状の通気孔６６Ａであってもよい。

また、外カップ６２の外側壁部６２ａの下端と内カップ６３の内側壁部６３ａの下端とを連結する底部６１における中間部よりやや外周側には円筒状の区画壁部６１ａが立設されている。この区画壁部６１ａの上方には、内カップ６３の内側壁部６３ａの上端から外カップ６２側に向かって延びる断面略山形のリング片６３ｂと、このリング片６３ｂの周縁部から垂下する垂下筒片６３ｃとが通気路７１を残して位置している。なお、内カップ６３の下部内方側には円形板７２が配設されており、この円形板７２の中心部に設けられた貫通孔７２ａ内にスピンチャック１６の軸部１６ａが回転可能に貫挿されている。また、底部６１における区画壁部６１ａより内方側には周方向に適宜間隔をおいて複数の排気口７３が設けられており、排気口７３には、排気管７４が接続されている。排気管７４には開閉弁７５と排気装置である真空ポンプ１８が介設されている。なお、処理カップ６０の底部６１における排気口７３と異なる位置にはドレイン口（図示せず）が設けられている。

なお、開閉弁７５及び真空ポンプ１８は、コントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０からの制御信号に基づいて開閉弁７５の開閉制御及び真空ポンプ１８のＯＮ，ＯＦＦ制御が行われる。

次に、上記のように構成されるレジスト塗布処理装置１５の動作態様について、表１及び図４，図５を参照して説明する。まず、塗布ノズル１７をウエハＷの中心部上方に移動して塗布ノズル１７に隣接されたシンナーノズル１９からウエハＷ中心部にシンナーを供給する（ステップ１）。このとき、昇降シリンダ６８の駆動によって昇降ロッド６８ａが収縮して、上部カップ体６２ｃが下降し、開閉部材６７の内周部が中間カップ６４の上面に当接して通気孔６６を閉鎖する。この状態で、回転機構１６ｂが駆動してウエハＷが回転（例えば１，０００ｒｐｍ）で回転してシンナーを振り切る（ステップ２）。続いて、ウエハＷが高速回転（例えば、３，０００ｒｐｍ）し、塗布ノズル１７からウエハＷの中心部にレジスト液を供給して、レジスト液をウエハＷの外周側に拡散する（ステップ３）。このとき、開閉部材６７によって通気孔６６が閉鎖されているので、レジスト液の飛散により発生するミストをウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５を通って排気される。したがって、少ない排気量でもミストを効率良く回収することができる。

塗布ノズル１７から所定期間（例えば２．０ｓｅｃ．）レジスト液を供給した後、レジスト液の供給を停止し、ウエハＷを（例えば、１，５００ｒｐｍ）回転してウエハＷ上のレジスト液をウエハ表面上に拡げてレジスト膜を形成する。このとき、開閉部材６７は通気孔６６を開放するので、排気はウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５と通気孔６６を通って排気される。したがって、ウエハＷの外周縁の気流が制御されてレジスト膜が盛り上がる現象を抑制することができる。

レジスト膜を形成した後、ウエハＷは低速回転例えば１，０００ｒｐｍに減速され、この状態でバックリンスノズル及びエッジバックリンスノズルからリンス液（シンナー）がウエハＷの裏面及び周縁部裏面に供給されて、ウエハＷの裏面及びエッジ部の洗浄が行われる（ステップ５，６）。この状態では、通気孔６６は開放しているので、排気はウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５と通気孔６６を通って排気される。上記洗浄処理が行われた後、ウエハＷは高速回転例えば２，０００ｒｐｍして、ウエハＷ上に残留するレジスト及びリンス液を振り切って乾燥する（ステップ７）。その後、ウエハＷの回転を停止して、レジスト塗布処理を完了する。

＜第２実施形態＞
図９は、この発明に係る基板処理装置すなわちレジスト塗布処理装置１５の第２実施形態のレジスト塗布時の状態を示す概略断面図、図１０は、レジスト塗布処理装置１５のレジスト液を供給した後のレジスト膜形成状態を示す概略断面図である。

第２実施形態は、開閉部材６７Ａを、各通気孔６６の上端開口部を開閉可能な複数の鉛直状に配設された棒状部材７６と、各棒状部材７６の上端部同士を連結するドーナツ円板状の連結部材７７とで形成した場合である。

この場合、棒状部材７６は、外カップ６２の上端の内向きフランジ部６２ｄに設けられた貫通孔６２ｅを貫通し、下端閉鎖部が通気孔６６内に挿入可能な狭小テーパ面７６ａを有している。このように棒状部材７６の下端閉鎖部に狭小テーパ面７６ａを設けることにより、多少の寸法誤差による位置ずれがあっても、各棒状部材７６により通気孔６６の閉鎖を確実にすることができる。

また、第２実施形態において、開閉移動機構は、開閉部材６７Ａの連結部材７７の一側に突設された支持部材６９Ａに連結する昇降ロッド６８ａを有する昇降機構例えば昇降シリンダ６８Ａにて形成されている。

昇降シリンダ６８Ａは、コントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０からの制御信号に基づいて開閉部材６７Ａの棒状部材７６による通気孔６６の開閉制御が行われる。

なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

次に、第２実施形態のレジスト塗布処理装置１５の動作態様について、表１及び図９，図１０を参照して説明する。まず、塗布ノズル１７をウエハＷの中心部上方に移動して塗布ノズル１７に隣接されたシンナーノズル１９からウエハＷ中心部にシンナーを供給する（ステップ１）。このとき、昇降シリンダ６８Ａの駆動によって昇降ロッド６８ａが収縮して、棒状部材７６が下降して通気孔６６を閉鎖する。この状態で、回転機構１６ｂが駆動してウエハＷが回転（例えば１，０００ｒｐｍ）で回転してシンナーを振り切る（ステップ２）。続いて、ウエハＷが高速回転（例えば、３，０００ｒｐｍ）し、塗布ノズル１７からウエハＷの中心部にレジスト液を供給して、レジスト液をウエハＷの外周側に拡散する（ステップ３）。このとき、開閉部材６７Ａ（棒状部材７６）によって通気孔６６が閉鎖されているので、レジスト液の飛散により発生するミストをウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５を通って排気される。したがって、少ない排気量でもミストを効率良く回収することができる。

塗布ノズル１７から所定期間（例えば２．０ｓｅｃ．）レジスト液を供給した後、レジスト液の供給を停止し、ウエハＷを（例えば、１，５００ｒｐｍ）回転してウエハＷ上のレジスト液をウエハ表面上に拡げてレジスト膜を形成する。このとき、開閉部材６７Ａ（棒状部材７６）は通気孔６６を開放するので、排気はウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５と通気孔６６を通って排気される。したがって、ウエハＷの外周縁の気流が制御されてレジスト膜が盛り上がる現象を抑制することができる。

レジスト膜を形成した後、ウエハＷは低速回転例えば１，０００ｒｐｍに減速され、この状態でバックリンスノズル及びエッジバックリンスノズルからリンス液（シンナー）がウエハＷの裏面及び周縁部裏面に供給されて、ウエハＷの裏面及びエッジ部の洗浄が行われる（ステップ５，６）。この状態では、通気孔６６は開放しているので、排気はウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５と通気孔６６を通って排気される。上記洗浄処理が行われた後、ウエハＷは高速回転例えば２，０００ｒｐｍして、ウエハＷ上に残留するレジスト及びリンス液を振り切って乾燥する（ステップ７）。その後、ウエハＷの回転を停止して、レジスト塗布処理を完了する。

＜第３実施形態＞
図１３は、この発明に係る基板処理装置すなわちレジスト塗布処理装置１５の第３実施形態のレジスト塗布時の状態を示す概略断面図、図１４は、レジスト塗布処理装置１５のレジスト液を供給した後のレジスト膜形成状態を示す概略断面図である。

第３実施形態は、開閉部材を、通気孔６６に連通する環状吸気口７８を開閉する部材例えば環状部材７９にて形成した場合である。

この場合、外カップ６２は、中間カップ６４に設けられた通気孔６６と外カップ６２の外方側とを連通し、外側壁部６２ａとの間に環状吸気口７８を設ける外装カバー体６２ｄを有している。この外装カバー体６２ｄと外側壁部６２ａとによって形成される環状吸気口７８を開閉する環状部材７９は、一側に突設された支持部材６９Ｂに連結する昇降ロッド６８ａを有する昇降機構例えば昇降シリンダ６８Ｂにて形成されている。

昇降シリンダ６８Ｂは、コントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０からの制御信号に基づいて環状部材７９による環状吸気口７８の開閉制御、すなわち通気孔６６を介して外気を排気するか、遮断するかの制御が行われる。

なお、第３実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

次に、第３実施形態のレジスト塗布処理装置１５の動作態様について、表１及び図１３，図１４を参照して説明する。まず、塗布ノズル１７をウエハＷの中心部上方に移動して塗布ノズル１７に隣接されたシンナーノズル１９からウエハＷ中心部にシンナーを供給する（ステップ１）。このとき、昇降シリンダ６８Ｂの駆動によって昇降ロッド６８ａが伸長して、環状部材７９が上昇して環状吸気口７８を閉鎖し、通気孔６６を通る気流を遮断する。この状態で、回転機構１６ｂが駆動してウエハＷが回転（例えば１，０００ｒｐｍ）で回転してシンナーを振り切る（ステップ２）。続いて、ウエハＷが高速回転（例えば、３，０００ｒｐｍ）し、塗布ノズル１７からウエハＷの中心部にレジスト液を供給して、レジスト液をウエハＷの外周側に拡散する（ステップ３）。このとき、環状部材７９が環状吸気口７８を閉鎖して通気孔６６を流れる気流が遮断されているので、レジスト液の飛散により発生するミストをウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５を通って排気される。したがって、少ない排気量でもミストを効率良く回収することができる。

塗布ノズル１７から所定期間（例えば２．０ｓｅｃ．）レジスト液を供給した後、レジスト液の供給を停止し、ウエハＷを（例えば、１，５００ｒｐｍ）回転してウエハＷ上のレジスト液をウエハ表面上に拡げてレジスト膜を形成する。このとき、環状部材７９が環状吸気口７８を開放し、外部から取り込まれた外気が通気孔６６を流れるので、排気はウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５と通気孔６６を通って排気される。したがって、ウエハＷの外周縁の気流が制御されてレジスト膜が盛り上がる現象を抑制することができる。

レジスト膜を形成した後、ウエハＷは低速回転例えば１，０００ｒｐｍに減速され、この状態でバックリンスノズル及びエッジバックリンスノズルからリンス液（シンナー）がウエハＷの裏面及び周縁部裏面に供給されて、ウエハＷの裏面及びエッジ部の洗浄が行われる（ステップ５，６）。この状態では、通気孔６６は開放しているので、排気はウエハＷの外周縁と中間カップ６４の内周部６４ｂとの間の狭い隙間６５と通気孔６６を通って排気される。上記洗浄処理が行われた後、ウエハＷは高速回転例えば２，０００ｒｐｍして、ウエハＷ上に残留するレジスト及びリンス液を振り切って乾燥する（ステップ７）。その後、ウエハＷの回転を停止して、レジスト塗布処理を完了する。

＜実験例＞
上記のように構成されるレジスト塗布処理装置（実施例）と、通気孔６６を開閉制御しない従来のレジスト塗布処理装置（比較例）とを比較するために、上記と同じ処理条件で実験を行い、排気圧と回収ミスト数との関係を調べたところ、図１５に示すような結果が得られた。

この結果、この発明に係るレジスト塗布処理装置によれば、レジスト液供給時の排気を効率良くことで、低い排気圧でもミストを回収することが可能であることが判った。

＜レジスト塗布・現像処理システムの処理プロセス＞
次に、以上のように構成されたレジスト塗布・現像処理システム１で行われるウエハＷの処理プロセスについて簡単に説明する。まず、未処理のウエハＷが複数枚収容されたカセットＣが載置台６上に載置されると、カセットＣからウエハＷが１枚取り出され、ウエハ搬送アーム７によって第３の処理装置群Ｇ３の温調ユニット（ＴＣＰ）３０に搬送される。温調ユニット（ＴＣＰ）３０に搬送されたウエハＷは、所定温度に温度調節され、その後第１の搬送機構１１０によってボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）１３に搬送され、ウエハ表面に反射防止膜が形成される。

反射防止膜が形成されたウエハＷは、第１の搬送機構１１０によってボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）１３から搬出され、熱処理装置３２〜３８のいずれかに搬送され、熱処理が行われる。熱処理が行われたウエハＷは、熱処理装置３２〜３８の筐体６０内に進入する第１の搬送機構１１０によって熱処理装置３２〜３８内から取り出された後、レジスト塗布ユニット１０〜１２のいずれかのレジスト塗布処理装置１５に搬送されて、上述したように、通気孔６６を閉鎖した状態でのレジスト供給工程（ステップ３）、通気孔６６を開放した状態でのレジスト膜形成工程（ステップ４）、リンス工程（ステップ５，６）及び乾燥工程（ステップ７）等を行う。これによりウエハ表面にレジスト膜が形成される。

レジスト処理が施されたウエハＷは、プリベーキングユニット（ＰＡＢ）４１に搬送されて、加熱処理される。プリベーキングユニット（ＰＡＢ）４１において加熱処理の終了したウエハＷは、第２の搬送機構１２０によって周辺露光ユニット８４に搬送され、周辺露光処理された後、高精度温調ユニット（ＣＰＬ）５３に搬送される。その後、ウエハＷは、第１のインターフェース部１００のウエハ搬送体１０２によってバッファカセット１０４に搬送され、次いで第２のインターフェース部１０１のウエハ搬送アーム１０６によって図示しない露光装置に搬送される。露光処理の終了したウエハＷは、ウエハ搬送アーム１０６及びウエハ搬送アーム１０２によってバッファカセット１０４を介してバッファカセット１０３に搬送される。その後ウエハＷは、ウエハ搬送アーム１０２によって例えばポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）５４に搬送される。

ポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）５４における加熱処理の終了したウエハＷは、第２の搬送機構１２０によって高精度温調ユニット（ＣＰＬ）５１、現像処理ユニット（ＤＥＶ）２０、ポストベーキングユニット（ＰＥＢ）４５に順次搬送されて、各ユニットで所定の処理が施される。ポストベーキング処理の終了したウエハＷは、第１の搬送機構１１０によりトランジション装置３１に搬送され、その後ウエハ搬送アーム７によりカセットＣに戻される。このようにして、レジスト塗布・現像処理システム１における一連のウエハ処理が終了する。レジスト塗布・現像処理システム１では、複数枚のウエハＷに対し同時期に上述したようなウエハ処理が連続して行われている。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態では、この発明に係る基板処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムに適用する場合について説明したが、半導体ウエハ以外の被処理基板、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）基板，マスク基板等にも適用できる。

この発明に係る基板処理装置を適用したレジスト塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略正面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略背面図である。 この発明に係る基板処理装置の第１実施形態のレジスト塗布時の状態を示す概略断面図である。 第１実施形態の基板処理装置のレジスト膜形成時の状態を示す概略断面図である。 この発明における中間カップの通気孔の別の形状を示す平面図である。 第１実施形態における開閉部材を有する外カップの一部を示す断面斜視図である。 上記開閉部材にシール部材を装着した状態を示す拡大断面図である。 第２実施形態の基板処理装置のレジスト塗布時の状態を示す概略断面図である。 第２実施形態の基板処理装置のレジスト膜形成時の状態を示す概略断面図である。 第２実施形態における開閉部材を示す斜視図である。 第２実施形態の開閉部材の閉鎖部を示す拡大断面図である。 第３実施形態の基板処理装置のレジスト塗布時の状態を示す概略断面図である。 第３実施形態の基板処理装置のレジスト膜形成時の状態を示す概略断面図である。 この発明に係るレジスト塗布処理装置と従来のレジスト塗布処理装置における排気圧と回収ミスト数との関係を示すグラフである。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）
１５ レジスト塗布処理装置（基板処理装置）
１６ スピンチャック（保持手段）
１６ｂ 回転機構
１７ 塗布ノズル（処理液供給ノズル）
１８ 真空ポンプ（排気装置）
６０ 処理カップ
６１ 底部
６２ 外カップ
６２ａ 外側壁部
６２ｂ 可動外側壁部
６２ｃ 上部カップ体
６２ｄ 外装カバー体
６３ 内カップ
６３ａ 内側壁部
６４ 中間カップ
６４ａ 外周部
６４ｂ 内周部
６５ 隙間
６６，６６Ａ 通気孔
６７，６７Ａ 開閉部材
６７ｂ シール部材
６８，６８Ａ，６８Ｂ 昇降シリンダ（開閉移動機構）
７０ コントローラ
７３ 排気口
７６ 棒状部材
７６ａ 狭小テーパ面
７７ 連結部材
７８ 環状吸気口
７９ 環状部材（開閉部材）

Claims (9)

1. 回転する被処理基板の表面に処理液を供給し、処理液を拡げて処理膜を形成する基板処理装置であって、
   上記被処理基板を水平姿勢で保持する保持手段と、上記被処理基板を水平面内で回転させる回転機構と、上記被処理基板の表面に上記処理液を供給する処理液供給ノズルと、上記保持手段を収容し、底部に排気装置が接続される処理カップと、を具備し、
   上記処理カップは、
   上記保持手段によって保持された上記被処理基板の外側を囲う外側壁部を有する外カップと、
   上記被処理基板の外周部下方に位置する内側壁部を有する内カップと、
   上記外カップの外側壁部の内周面に外周部が固定されると共に、上記被処理基板の外周縁との間に隙間をおいて内周部が位置し、かつ、上記外カップの上部と内カップの外側とを連通する複数の通気孔を有する中間カップと、
   上記中間カップの通気孔を通る気流を遮断可能な開閉部材と、
   上記開閉部材を開閉移動する開閉移動機構と、を具備し、
   上記被処理基板に対して上記処理液の供給時には、上記開閉部材にて上記通気孔を閉鎖し、処理液供給後の処理膜形成時には、上記通気孔を開放する、
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置において、
   上記通気孔は、同心円上に等間隔に設けられている、ことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１又は２記載の基板処理装置において、
   上記外カップは、上記外側壁部の一部を構成する可動外側壁部を有する上部カップ体を具備し、
   上記開閉部材は、外周部が上記上部カップ体の可動外側壁部の内周面に固定され、内周部が上記中間カップにおける通気孔より内周側面に当接可能なドーナツ円板状部材にて形成され、
   上記開閉移動機構は、上記上部カップ体を昇降移動する昇降機構にて形成される、
   ことを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３記載の基板処理装置において、
   上記開閉部材の内周部に、上記中間カップの上面に当接可能な可撓性シール部材を装着してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１又は２記載の基板処理装置において、
   上記開閉部材は、各通気孔の上端開口部を開閉可能な複数の棒状部材と、各棒状部材同士を連結する連結部材と、を具備し、
   上記開閉移動機構は、上記連結部材を昇降移動する昇降機構にて形成される、
   ことを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項５記載の基板処理装置において、
   上記棒状部材は、下端閉鎖部が上記通気孔内に挿入可能な狭小テーパ面を有する、ことを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項１又は２記載の基板処理装置において、
   上記外カップは、上記通気孔と外カップの外方側とを連通し、外側壁部との間に環状吸気口を設ける外装カバー体を有し、
   上記開閉部材は、上記環状吸気口を開閉可能な環状部材にて形成され、
   上記開閉移動機構は、上記環状部材を昇降移動する昇降機構にて形成される、
   ことを特徴とする基板処理装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置において、
   上記通気孔は、同一の円形状に形成される、ことを特徴とする基板処理装置。
9. 請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置において、
   上記通気孔は、同一の楕円形状に形成される、ことを特徴とする基板処理装置。

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