JP6017262B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転する基板の周縁部に処理液を供給して、当該周縁部を処理する技術に関する。

半導体装置の製造工程には、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）を回転させながら、当該ウエハの周縁部に薬液等の処理液を供給することにより当該周縁部の不要膜または汚染物質を除去する周縁部洗浄工程がある。このような洗浄は、ベベル洗浄またはエッジ洗浄と呼ばれる。

特許文献１には、周縁部洗浄を行うための液処理装置が開示されている。この液処理装置は、ウエハを水平姿勢で保持して鉛直軸線周りに回転させるバキュームチャックと、回転するウエハの周縁部に薬液を吐出するノズルと、ウエハの周囲を囲みウエハから飛散する処理液を受け止めるカップ体と、ウエハ上面に近接してウエハ上面の上方を覆うとともにカップ体上面をシールする円板状のカバー部材とを備えている。カバー部材の上面の中心部から煙突状の吸入管が設けられており、また、カバー部材にはウエハ周縁の真上の位置に下方に突出する突起部が設けられている。カップ体の内部空間が吸引され負圧になっているため、ハウジング内を流れる清浄空気のダウンフローが吸入管から取り込まれ、ウエハ上面とカバー部材の下面との間の空間をウエハ周縁に向かって流れ、カバー部材の突起部とウエハ上面との間に形成された狭隘隙間を通ってカップの内部に流れ込む。この気流により、ウエハの外方に飛散する薬液のミストがウエハの上面に再度付着してウエハの上面（デバイス形成面）を汚染することが防止される。

しかし、特許文献１のカバー部材は、ウエハの全面を覆っているので、吸入管入口からカップ体に至るまでの流路抵抗が大きい。このため、カップ体の内部空間を強く吸引しないと、狭隘隙間出口部に十分な流速の気流が得られない。

特開２０１２−８４８５６号公報

本発明は、カップ体を吸引する排気装置の負担を低減しつつ、基板に供給された処理液が基板から飛散した後に再度基板へ付着することを効果的に防止する技術を提供する。

本発明は、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部を鉛直軸線周りに回転させる回転駆動機構と、前記基板保持部に保持された基板の上面の周縁部に処理液を供給する処理液ノズルと、上部開口を有するとともに、前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲み、前記基板から外方に飛散する処理液を回収するカップ体と、前記カップ体の内部空間を吸引するための排気口と、リング状の防護壁と、を備え、前記防護壁は、前記基板保持部に保持された基板の上方に位置して当該基板の円周方向に沿って延び、当該基板の上面との間に第１隙間を形成するとともに前記カップ体の前記上部開口を画定する壁体との間に第２隙間を形成し、前記防護壁の下端の外周縁の半径方向位置は、前記基板保持部に保持された基板の上面の周縁部の内周縁の半径方向位置と同じか若しくは半径方向外側に位置しており、前記カップ体の前記内部空間が前記排気口を介して吸引されると、前記第１及び第２隙間を通って当該基板の上方にある気体が、前記カップ体の内部空間に導入される、基板処理装置を提供する。

また、本発明は、基板の周囲をカップ体で囲み、前記基板の上方に、当該基板の円周方向に沿って延びるリング状の防護壁を配置した状態で、基板を水平に保持する工程と、前記カップ体の内部空間を吸引するとともに基板を鉛直軸線周りに回転させた状態で、前記基板の周縁部に処理液を供給して、前記基板に液処理を施す工程と、を備え、前記基板に液処理が施されているときに、前記防護壁は、前記基板保持部に保持された前記基板の上方に位置して前記基板の円周方向に沿って延び、前記基板の上面との間に第１隙間を形成するとともに前記カップ体の前記上部開口を画定する壁体との間に第２隙間を形成し、前記防護壁の下端の外周縁の半径方向位置は、前記基板保持部に保持された基板の上面の周縁部の内周縁の半径方向位置と同じか若しくは半径方向外側に位置しており、前記カップ体の前記内部空間が吸引されると、前記第１及び第２隙間を通って当該基板の上方にある気体が、前記カップ体の内部空間に導入される、ことを特徴とする基板処理方法を提供する。

本発明によれば、防護壁と基板の上面との間に第１隙間を形成するとともに防護壁と前記カップ体の前記上部開口を画定する壁体との間に間の第２隙間を形成し、これら第１隙間及び第２隙間を介してカップ体に気体を引き込むようにしたので、カップ体を吸引する際の流路抵抗を低減して、カップ体を吸引する排気装置の負担を低減することができる。また、防護壁により、基板に供給された処理液が基板から飛散した後に再度基板へ付着することを効果的に防止することができる。

本発明の実施の形態に係る液処理装置の縦断側面図である。 図１に示す液処理装置のカバー部材、その昇降機構、および処理液供給部を示す平面図である。 図１の右側のウエハの外周縁付近の領域を拡大して詳細に示す断面図である。 ノズルについて説明する図である。 カップ体内部およびその近傍の処理流体の流れを説明するための図であって、（ａ）が液体の流れを説明する図、（ｂ）が気流および当該気流に乗って流れるミストの流れを説明する図である。

本発明による基板処理装置の一実施形態として、半導体装置が形成される円形の基板であるウエハＷの表に薬液であるＨＦ（Hydro Fluoric acid）溶液を供給し、当該ウエハＷの周縁部に形成された不要な膜を除去する液処理装置について説明する。

図１及び図２に示すように、液処理装置１は、ウエハＷを水平姿勢で鉛直軸周りに回転可能に保持するウエハ保持部３と、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの周囲を囲みウエハＷから飛散した処理液を受けるカップ体２と、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷの上面の周縁部の上方に位置するリング状の防護壁５２を有するカバー部材５と、カバー部材５を昇降させる昇降機構（移動機構）６と、ウエハ保持部３に保持されたウエハＷに処理流体を供給する処理流体供給部７と、を備えている。

上述した液処理装置の構成部材である、カップ体２、ウエハ保持部３、カバー部材５などは１つのハウジング１１内に収容されている。ハウジング１１の天井部付近には外部から清浄空気を取り込む清浄空気導入ユニット１４が設けられている。また、ハウジング１１の床面近傍にはハウジング１１内の雰囲気を排気する排気口１５が設けられている。これにより、ハウジング１１内にハウジング１１の上部から下部に向けて流れる清浄空気のダウンフローが形成される。ハウジング１１の一つの側壁には、シャッター１２により開閉される搬入出口１３が設けられている。ハウジング１１の外部に設けられた図示しないウエハ搬送機構の搬送アームが、ウエハＷを保持した状態で、搬入出口１３を通過することができる。

ウエハ保持部３は、円板形状のバキュームチャックとして構成されており、その上面がウエハ吸着面３１となっている。ウエハ吸着面３１の中央部には吸引口３２が開口している。ウエハ保持部３の下面中央部には、中空円筒形状の回転軸４４が鉛直方向に延びている。回転軸４４の内部空間には、吸引口３２に接続された吸引管路（図示せず）が通っている。この吸引管路は、ハウジング１１の外側において、真空ポンプ４２に接続されている。真空ポンプ４２を駆動することにより、ウエハ保持部３によりウエハＷを吸着することができる。

回転軸４４は、軸受け４５１を内蔵した軸受ケーシング４５に支持されており、軸受ケーシング４５は、ハウジング１１の床面に支持されている。回転軸４４は、回転軸４４上の被動プーリー４６１、駆動モータ４６３の回転軸上の駆動プーリー４６２、被動プーリー４６１及び駆動プーリー４６２間に掛け渡された駆動ベルト４６４からなる回転駆動機構４６により、所望の速度で回転させることができる。

図３に示すように、カップ体２は、ウエハ保持部３の外周を取り囲むように設けられた、有底円環形状の部材である。カップ体２は、ウエハＷに供給された後にウエハＷの外方に飛散する薬液を受け止めて回収し、外部に排出する役割を有する。

ウエハ保持部３により保持されたウエハＷの下面と、このウエハＷの下面に対向するカップ体２の内周側部分２１の上面２１１との間には、比較的小さな（例えば２〜３ｍｍ程度の高さの）隙間が形成される。ウエハＷに対向する上面２１１には、２つのガス吐出口２１２、２１３が開口している。これら２つのガス吐出口２１２、２１３は、同心の大径の円周および小径の円周に沿ってそれぞれ連続的に延びており、半径方向外向きに、かつ、斜め上方向に、ウエハＷの下面に向けてホットＮ_２ガス（加熱された窒素ガス）を吐出する。

カップ体２の内周側部分２１内に形成された１つまたは複数の（図では１つのみ示す）ガス導入ライン２１４から円環状のガス拡散空間２１５にＮ_２ガスが供給され、Ｎ_２ガスはガス拡散空間２１５内を円周方向に拡がりながら流れ、ガス吐出口２１２、２１３から吐出される。ガス拡散空間２１５に隣接してヒーター２１６が設けられており、Ｎ_２ガスはガス拡散空間２１５内を流れているときに加熱され、その後、ガス吐出口２１２、２１３から吐出される。半径方向外側にあるガス吐出口２１３から吐出されるＮ_２ガスは、ウエハＷの被処理部位であるウエハＷの周縁部を加熱することにより、薬液による反応を促進し、また、ウエハＷの表面（上面）に向けて吐出された後に飛散する処理液のミストがウエハの裏面（下面）に周り込むことを防止する。半径方向内側にあるガス吐出口２１２から吐出されるＮ_２ガスは、ガス吐出口２１２が無い場合にウエハＷの周縁部のみが温められること並びにウエハＷ中心側においてウエハＷの下面近傍に負圧が生じることに起因して生じ得るウエハＷの歪みを防止する。

カップ体２の外周側部分２４には、上部が開放した２本の円環状の凹部２４１，２４２がカップ体２の周方向に沿って形成されている。凹部２４１，２４２の間は、円環状の分離壁２４３により仕切られている。外側の凹部２４１の底部に排液路２４４が接続されている。また内側の凹部２４２の底部には排気口２４７が設けられており、この排気口２４７に排気路２４５が接続されている。排気路２４５には、エジェクタあるいは真空ポンプ等の排気装置２４６が接続されており、この液処理装置１の動作中には、排気路２４５を介してカップ体２の内部空間が常時吸引され、内側の凹部２４２内の圧力がカップ体２外部のハウジング１１内の圧力よりも低く維持されている。

カップ体２の内周側部分２１の外周部（ウエハＷの周縁の下方の位置）から半径方向外側に向けて環状の案内板２５が延びている。案内板２５は半径方向外側にゆくにしたがって低くなるように傾斜している。案内板２５は内側の凹部２４２の全体および外側の凹部２４１の内周側部分の上方を覆い、かつ、案内板２５の先端部２５１（半径方向外側周縁部）は、下方に向けて屈曲して外側の凹部２４１内に突入している。

また、カップ体２の外周側部分２４の外周部には、外側の凹部２４１の外側の壁面と連続する外周壁２６が設けられている。外周壁２６は、その内周面により、ウエハＷから外方に飛散する流体（液滴、ガスおよびこれらの混合物など）を受け止め、外側の凹部２４１に向けて案内する。外周壁２６は、水平面に対して２５〜３０度の角度を成して半径方向外側に向かうほど低くなるように傾斜する内側の流体受け面２６１と、流体受け面２６１の上端部から下方に延びる返し部２６２を有している。図示例では、傾斜面として形成された流体受け面２６１に水平面２６３を介して返し部２６２が接続されているが、水平面２６３を設ける代わりに湾曲面を設けてもよいし、水平面２６３を設けることなく流体受け面２６１の上端部に直接返し部２６２を接続してもよい。案内板２５の上面２５２と流体受け面２６１との間に、ガス（空気、Ｎ_２ガス等）とウエハＷから飛散した液滴とが流れる排気流路２７が形成される。なお、返し部２６２の内周面によりカップ体２の上部開口が画定されるが、この上部開口の開口径はウエハＷの直径よりもやや大きい。

排気流路２７を通って外側の凹部２４１に流入したガスおよび液滴の混合流体は、案内板２５と分離壁２４３との間を流れて内側の凹部２４２に流入する。案内板２５と分離壁２４３との間を通過するときに、混合流体の流れ方向が急激に転向され、混合流体に含まれる液体（液滴）は、案内板２５の先端部２５１または分離壁２４３に衝突して、流体から分離され、案内板２５の下面あるいは分離壁２４３の表面を伝わって外側の凹部２４１に流入し、排液路２４４から排出される。液滴が取り除かれて内側の凹部２４２に流入した流体は排気路２４５から排出される。

カバー部材５は、処理が実行されるときに、カップ体２の上部開口周縁部と対向するように配置される全体としてリング形状の部材である。

図１〜図３に示すように、カバー部材５は、リング状のベース部５１と、ベース部５１の内側に配置されたリング状の防護壁５２と、ベース部５１と防護壁５２とを連結する複数の連結部材５３とを有している。ベース部５１の内側面（内周面）５１Ａと防護壁５２の外側面（外周面）５２Ｂとの間に円周方向に沿って延びる周方向隙間５４が形成されている。周方向隙間は、連結部材５３の位置で分断される。

防護壁５２の下端５２３（詳細には下端５２３の外周縁及び内周縁の両方）はウエハＷの外周端Ｗｅよりも内側に位置している。下端５３とウエハＷの上面との間に第１隙間Ｇ１が形成される。また、カップ体２の上部開口を画定する壁体表面（返し部２６２の内周面）と防護壁５２の外側面５２Ｂとの間に第２隙間Ｇ２が形成される。この第２隙間Ｇ２は、カバー部材５のベース部５１の内側面５１Ａと防護壁５２の外側面５２Ｂとの間に形成される周方向隙間５４と繋がっている。

防護壁５２は、ウエハＷに供給された後にウエハＷの外方に飛散した処理液がウエハＷに再度付着することを防止するシールドの機能と、ウエハＷの上方からカップ体２内に引き込まれる気流を整流する機能とを有している。これらの機能については後に詳述する。防護壁５２は、鉛直方向に延びる上側部分５２１と、斜めに延びる下側部分５２２とを有している。詳細には、下側部分５２２において、防護壁５２の内側面（内周面）５２Ａは、斜め下方を向いており、ウエハＷに近づくに従って半径方向外側に向かうように傾斜している。防護壁５２の外側面（外周面）５２Ｂは斜め上方を向いており、ウエハＷに近づくに従って半径方向外側に向かうように傾斜している。また、防護壁の上側部分５２１において、防護壁５２の内側面５２Ａ及び外側面５２Ｂはともに鉛直方向に延びている。なお、防護壁５２の上側部分５２１において防護壁５２の内側面５２Ａが鉛直面と成す角度は上記のように０度に限定されるものではなく、防護壁５２の下側部分５２２において防護壁５２の内側面が鉛直面と成す角度より小さい任意の角度にしてもよい。また、防護壁５２の上側部分５２１において防護壁５２の外側面５２Ｂが鉛直面と成す角度は０度に限定されるものではなく、防護壁５２の下側部分５２２において防護壁５２の外側面５２Ｂが鉛直面と成す角度より小さい任意の角度にしてもよい。

防護壁５２の下端５２３の外周縁５２３ｅは、ウエハＷの外周端Ｗｅから所定距離Ｌだけ半径方向内側に進んだ位置の真上に位置しており、この所定距離は例えば２〜３ｍｍである。この所定距離Ｌは、処理中に上面となっているウエハＷのデバイス形成面（ウエハ表面）のデバイス形成領域の広がりに依存して定められている。詳細には、所定距離Ｌに対応する防護壁５２の下端５２３の外周縁５２３ｅの半径方向位置は、ウエハＷの周縁部Ｗｐの範囲内（周縁部Ｗｐの内周縁Ｗｉの半径方向位置と一致する場合を含む）にあり、かつ、処理液の供給位置Ｐ_Ｌ（図５（ａ）を参照）の半径方向位置と同じかそれよりも内側（ウエハＷの中心側）にあるように、定められている。なお、ここで、「ウエハＷの周縁部Ｗｐ（図３を参照）」とは、ウエハＷの中心を中心とするデバイス形成領域の外接円（すなわち、ウエハＷの中心を中心とする円であって、当該円より外側にデバイス形成領域が全く含まれないように決定された最小半径を有する円）から、ウエハＷの外周端Ｗｅまでの円環状の領域（前記外接円を含む）を意味する。また、「ウエハＷの周縁部Ｗｐの内周縁Ｗｉ」は前記外接円と一致する。最も典型的な実施形態では、処理液の供給位置Ｐ_ＬがウエハＷの周縁部Ｗｐの内周縁Ｗｉであり、防護壁５２の下端５２３の外周縁５２３ｅの半径方向位置がウエハＷの周縁部Ｗｐの内周縁Ｗｉと一致する。この場合、防護壁５２の下端５２３の外周縁５２３ｅは、ウエハＷの周縁部Ｗｐの内周縁Ｗｉに沿って延びることになる。

ウエハ保持部３にウエハＷが保持され、かつ、カバー部材５が処理位置に位置したときの状態が平面図である図２に示されている。図２において、符号ＷｅはウエハＷの外周端（エッジ）を示している。この図２に示すようにカバー部材５の中央部が開放されていることにより、従来のウエハのほぼ全面を覆う円板形状のカバー部材と比較して、カバー部材の下面とウエハＷとの間に形成される流路の流路抵抗が小さくなるため、カップ体２の内部空間を吸引する排気能力が低くても、十分な吸引を行うことができる。また、ウエハＷの上面は、周縁部を除くその大部分がカバー部材５に覆われておらず、例えばハウジング１１内にカメラを設置することにより、処理中のウエハＷの表面を監視することが可能である。また、ハウジング１１に透明窓を設けることにより、処理中のウエハＷの表面を目視可能とすることもできる。

図１及び図２に示すように、カバー部材５を昇降させる昇降機構６は、カバー部材５を支持する支持体５８に取り付けられた複数（本例では４つ）のスライダー６１と、各スライダー６１を貫通して鉛直方向に延びるガイド支柱６２とを有している。各スライダー６１には、リニアアクチュエータ例えばシリンダモータ６３のロッド６３１が連結されている。シリンダモータ６３を駆動することにより、スライダー６１がガイド支柱６２に沿って上下動し、これによりカバー部材５を昇降させることができる。カップ体２はカップ昇降機構（詳細は図示せず）の一部を成すリフタ６５に支持されており、リフタ６５を図１に示す状態から下降させると、カップ体２が下降し、ウエハ搬送機構の搬送アーム（図示せず）とウエハ保持部３との間でのウエハＷの受け渡しが可能となる。

次に、図１、図２及び図４を参照して、処理流体供給部７について説明する。特に図２に明瞭に示すように、処理流体供給部７は、薬液（本例ではＨＦ）を吐出する薬液ノズル７１と、リンス液（本例ではＤＩＷ（純水））を吐出するリンスノズル７２と、乾燥用ガス（本例ではＮ２ガス）を吐出するガスノズル７３とを有している。薬液ノズル７１、リンスノズル７２およびガスノズル７３は共通のノズルホルダ７４に取り付けられている。ノズルホルダ７４は、カバー部材５を支持する支持体５８に取り付けられたリニアアクチュエータ例えばシリンダモータ７５のロッド７５１に取り付けられている。シリンダモータ７５を駆動することにより、ノズル７１〜７３からウエハＷ上への処理流体の供給位置をウエハＷ半径方向に移動させることができる。

図２及び図４（ａ）に示すように、ノズル７１〜７３は、カバー部材５の内周面に形成された凹所５６に収容されている。凹所５６は、２つの連結部材５３の間に挟まれている。各ノズル（７１〜７３）は、図４（ｂ）において矢印Ａで示すように、斜め下方に向けて、かつ、矢印Ａで示す吐出方向がウエハの回転方向Ｒｗの成分を持つように処理流体を吐出する。これにより、処理流体が液体である場合に生じうるミスト（処理液がウエハＷに衝突することに起因して生じる液滴）の発生を抑制することができる。各ノズル（７１〜７３）には、図２に概略的に示す処理流体供給機構７１１，７２１，７３１から上記の処理流体が供給される。各処理流体供給機構７１１，７２１，７３１はそれぞれ、タンク等の処理流体の供給源と、処理流体供給源からノズルに処理流体を供給する管路と、管路に設けられ開閉弁、流量調整弁等の流れ制御デバイスにより構成することができる。

また、図３に示すように、カップ体２の内周側部分２１において、ガス吐出口２１３のさらに外側には、複数の（図では１つだけ表示されている）処理液吐出口２２が円周方向に関して異なる位置に形成されている。各処理液吐出口２２は、ウエハＷの下面周縁部に向けて、ウエハＷの外方に向けてかつ斜め上向きに処理液を吐出する。少なくとも１つの処理液吐出口２２からは、薬液ノズル７１から吐出される薬液と同じ薬液を吐出することができる。また、少なくとも他の一つの処理液吐出口２２からは、リンスノズル７２から吐出されるリンス液と同じリンス液を吐出することができる。各処理液吐出口２２には、図３に示すように、前述したノズル７１〜７３と同様の構成を有する処理流体供給機構２２１が接続されている。

図１に概略的に示すように、液処理装置１は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）８を有している。コントローラ８は、液処理装置１の全ての機能部品（例えば、回転駆動機構４６、昇降機構６、真空ポンプ４２、各種処理流体供給機構等）の動作を制御する。コントローラ８は、ハードウエアとして例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラムおよび処理レシピ等）とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。このような記憶媒体が図１において参照符号８１で示されている。プロセッサ８２は必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体８１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ８制御の下で液処理装置１の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。

次に、上記コントローラ８の制御の下で行われる液処理装置１の動作について説明する。

［ウエハ搬入］
まず、昇降機構６によりカバー部材５を退避位置（図１より上方の位置）に位置させるとともに、カップ昇降機構のリフタ６５によりカップ体２を下降させる。次いで、ハウジング１１のシャッター１２を開いて図示しない外部のウエハ搬送機構の搬送アーム（図示せず）をハウジング１１内に進入させ、搬送アームにより保持されたウエハＷをウエハ保持体３の真上に位置させる。次いで、搬送アームをウエハ保持体３の上面より低い位置まで降下させて、ウエハＷをウエハ保持体３の上面に載置する。次いで、ウエハ保持体３によりウエハを吸着する。その後、空の搬送アームをハウジング１１内から退出させる。次いで、カップ体２を上昇させ図１に示す位置に戻すとともに、カバー部材５を図１に示す処理位置まで降下させる。以上の手順により、ウエハの搬入が完了し、図１に示す状態となる。

［薬液処理］
次に、ウエハに対する薬液処理が行われる。ウエハＷを所定速度（例えば２０００ｒｐｍ）で回転させ、また、カップ体２のガス吐出口２１２、２１３からホットＮ_２ガスを吐出させて、ウエハＷ、特に被処理領域であるウエハＷ周縁部を薬液処理に適した温度（例えば６０℃程度）まで加熱する。なお、ウエハＷの加熱を必要としない薬液処理を行う場合には、ヒーター２１６を動作させずに常温のＮ_２ガスを吐出してもよい。ウエハＷが十分に加熱されたら、ウエハＷを回転させたままで薬液ノズル７１から薬液（ＨＦ）をウエハＷの上面（デバイス形成面）の周縁部に供給し、ウエハ上面周縁部にある不要な膜を除去する。同時に、薬液用の処理液吐出口２２から薬液をウエハＷの下面周縁部に供給し、ウエハ下面周縁部にある不要な膜を除去する。ウエハＷの上下面に供給された薬液は遠心力により外方に拡がりながら流れ、除去された物質と一緒にウエハＷの外方に流出し、カップ体２により回収される。なお、薬液処理を行っている際に、必要に応じてシリンダモータ７５を駆動して薬液を吐出している薬液ノズル７１をウエハＷ半径方向に往復移動させることにより、処理の均一性を向上させることができる。

［リンス処理］
所定時間薬液処理を行った後、引き続きウエハＷの回転およびガス吐出口２１２、２１３からのＮ_２ガスの吐出を継続し、薬液ノズル７１および薬液用の処理液吐出口２２からの薬液の吐出を停止して、リンスノズル７２およびリンス液用の処理液吐出口２２からリンス液（ＤＩＷ）をウエハＷの周縁部に供給し、リンス処理を行う。このリンス処理により、ウエハＷの上下面に残存する薬液および反応生成物等が洗い流される。

［乾燥処理］
所定時間リンス処理を行った後、引き続きウエハＷの回転およびガス吐出口２１２、２１３からのＮ_２ガスの吐出を継続し、リンスノズル７２およびリンス液用の処理液吐出口２２からのリンス液の吐出を停止して、ガスノズル７３から乾燥用ガス（Ｎ_２ガス）をウエハＷの周縁部に供給し、乾燥処理を行う。以上によりウエハＷに対する一連の処理が終了する。

［ウエハ搬出］
その後、カバー部材５を上昇させて退避位置に位置させるとともにカップ体２を下降させる。次いで、ハウジング１１のシャッター１２を開いて図示しない外部のウエハ搬送機構の搬送アーム（図示せず）をハウジング１１内に進入させ、空の搬送アームをウエハ保持体３に保持されたウエハＷの下方に位置させた後に上昇させ、ウエハＷの吸着を停止した状態のウエハ保持体３から搬送アームがウエハＷを受け取る。その後、ウエハを保持した搬送アームがハウジング１１内から退出する。以上により、１枚のウエハに対する液処理装置における一連の手順が終了する。

次に、薬液処理時における、ウエハ周縁部近傍の流体の流れ、並びにこの流体の流れに関連するカップ体２及びカバー部材５の構成について、図３〜図５を参照して詳細に説明する。

カバー部材５が処理位置に位置すると、防護壁５２はウエハＷの面の周縁部の上方に位置するとともにウエハＷの円周方向に沿って延びる。カップ体２の内部空間は排気路２４５を介して吸引されて負圧となっているため、ウエハＷの上面の上方にある気体（ハウジング１１内でダウンフローを形成する清浄空気）が、第１隙間Ｇ１及び第２隙間Ｇ２を介してカップ体２内の排気流路２７に引き込まれる。また、ガス吐出口２１２，２１３から吐出されたＮ_２ガスは、ウエハＷの回転の影響によりカップ体２の内周側部分２１の上面２１１とウエハＷの下面との間の空間から外方に流出し、排気流路２７に流入する。このような気体の流れが図５（ｂ）に示されている。

一方、薬液ノズル７１からウエハＷの上面周縁部に供給された薬液、並びに薬液用の処理液吐出口２２からウエハＷの下面周縁部に供給された薬液は、遠心力によりウエハ周縁に向けて拡散するとともにウエハＷの外方に飛散する。ウエハＷの上面の薬液の大半は、図５（ａ）において上側の２つの矢印Ａ_１、Ａ_２により挟まれた領域Ａ_Ｒに向けて飛散する。薬液は水平方向（矢印Ａ_１の方向）に最も多くかつ強く飛散し、飛散方向が矢印Ａ_２で示す方向に近づくに従って、飛散する薬液の量および勢いは小さくなる。ウエハの下面の薬液の大半は、図６において下側の２つの矢印Ｂ_１、Ｂ_２により挟まれた領域Ｂ_Ｒに向けて飛散する。薬液は水平方向（矢印Ｂ_１の方向）に最も多くかつ強く飛散し、飛散方向が矢印Ｂ_２で示す方向に近づくに従って、飛散する薬液の量および勢いは小さくなる。

また、図５（ａ）に示すように、ウエハＷの上面の薬液の一部は（量は少ないが）、矢印Ａ_３に示すように、カップ体２の上部開口を画定する壁体（返し部２６２の部分）の内周面に向かっても飛散し、壁体２６２に衝突した後に、矢印Ａ_４に示すように、ウエハＷの上方空間に向けて跳ね返る。この矢印Ａ_４で示す薬液は、防護壁５２に衝突するため、防護壁５２を越えてウエハＷの中央部の上方の空間に浸入することはない。防護壁５２は、上記の防護壁５２のシールド機能を発揮させるに十分な高さ（すなわち処理液が跳ねる高さより高い高さ）例えば４０ｍｍ程度以上とすることが望ましく、これにより、薬液のミストからデバイス形成領域が保護されることが保証される。なお、薬液処理直後には、デバイス形成領域の外側には少量の薬液の微小液滴が付着していることになるが、この薬液の微小液滴はその後のリンス処理にて除去される。

ウエハＷから飛散して排気流路２７に入った薬液は、流体受け面２６１及び案内板２５の上面２５２に沿って、カップ体２の外側の凹部２４１に向けて流下してゆくか、或いは、微細な液滴（ミスト）となり図５（ｂ）に示す排気流路２７内の気流に乗って流れる。図５（ｂ）において、破線で示す矢印が気流を示しており、排気流路２７内におけるミストの流れは、排気流路２７内における気流とほぼ一致する。

第１隙間Ｇ１は、カップ体２の排気流路２７内を浮遊している薬液のミストが、第１隙間Ｇ１を逆流してウエハＷ上面のデバイス形成領域に浸入することを防止しうる程度の外向きの気流が第１隙間Ｇ１を流れるように形成されている。なお、第１隙間Ｇ１から流出した気流は、前述した図５（ａ）で矢印Ａ_４で示す薬液がウエハＷ上面のデバイス形成領域の外側に付着することを軽減する。第１隙間Ｇ１の上下方向幅は、比較的小さい値、例えば約１ｍｍ程度に定めることが好ましい。そうすることにより、第１隙間Ｇ１を外方に向けて流れる気流の流速が比較的速くなる。但し第１隙間Ｇ１の流路抵抗があまり大きくなると、排気流路２７内への気体の引き込みが実質的に第２隙間Ｇ２だけを通ってなされるようになり、好ましくない。第１隙間Ｇの上下方向幅及び半径方向幅は、この点を考慮して設定する必要がある。従って、例えば、防護壁５２の下側部分５２２を下方にゆくほど広がる断面形状を有するように構成してもよいが、第１隙間Ｇの流路抵抗が大きくなり過ぎないように留意する必要がある。

排気流路２７内に引き込まれる気流の多くは第２隙間Ｇ２を通って導入される。第２隙間Ｇ２の最小幅Ｄ２（図５（ｂ）参照）は、比較的大きく、例えば５〜６ｍｍ程度である。第２隙間Ｇ２を比較的大きくすることにより、第２隙間Ｇ２の流路抵抗を小さくすることができ、カップ体２内を吸引する排気装置２４６の負担を軽減することができる。なお、第２隙間Ｇ２を過度に大きくすると、気流の流速が減少するとともに指向性が失われ、排気流路２７内のミストを効率良く吸引できなくなり、好ましくない。第２隙間Ｇ２の幅はこの点を考慮して設定する必要がある。

防護壁５２の下側部分５２２が傾斜しているため、詳細には防護壁５２の外側面５２Ｂの下側部分５２２が傾斜しているため、気流は斜め下方かつ外方を向いた状態で第２隙間Ｇ２を流出するため、排気流路２７の入口付近で気流の乱れが抑制され、気流が排気流路２７にスムースに流入する。また、防護壁５２の下側部分５２２が傾斜しているため、詳細には防護壁５２の内側面５２Ａの下側部分５２２が傾斜しているため、第１隙間Ｇ１に流入する流れも、第１隙間Ｇ１に近づくに従って徐々に絞られるため、第１隙間Ｇ１近傍での気流の乱れが抑制される。なお、防護壁５２が屈曲していなくても上記の効果は得られるので、例えば、断面視において、防護壁５２の上側部分５２１と下側部分５２２が連続的に斜めに直線状に延びるようにしてもよい。また、防護壁５２の上側部分５２１と下側部分５２２が連続的に鉛直方向に延びるようにしてもよい。この場合も、図５中において矢印Ａ_４で示す薬液が防護壁５２を超えてウエハＷの上面の中央部に侵入することは防止できるし、また、第１隙間Ｇ１を逆流して薬液がウエハＷの上面の中央部に侵入することも防止することができる。また、防護壁５２が前述したシールド機能を発揮するのに十分な高さを有していることにより、周方向隙間５４の縦方向の長さが長くなり、第２隙間Ｇ２内に向かう気流の流れを整えることができる。

なお、図示された実施形態では、断面視において、ベース部５１の内側面５１Ａの輪郭線と、カップ体２の上部開口を画定する壁体である返し部２６２の内周面の輪郭線とが、一直線上に鉛直方向に並んでいる。このことは第２隙間Ｇ２の近傍における気流の乱れを防止する観点から好ましい。しかしながら、この態様に限定されるものではなく、両輪郭線がずれていても構わないし、例えばベース部５１の内側面５１Ａの輪郭線が傾斜していてもよい。

本実施形態に係るカップ体２及びカバー部材５は、薬液ミストの再付着によるウエハＷの汚染を防止するために、上述した構成に加えて、下記の有利な構成を更に有している。

強い勢いでカップ体２の流体受け面２６１に入射する薬液の跳ね返りを防止するために、カップ体２の流体受け面２６１が水平面に対して成す角度（これは矢印Ａ_１、Ｂ_１で示す薬液の流れが流体受け面２６１に入射する入射角θと同じである）は、は比較的小さい値、例えば３０度に設定されている。また、流体受け面２６１上において矢印Ａ_１、Ｂ_１で示す薬液の入射位置の近傍領域は、親水性の材料、例えば表面が親水処理されたＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）により形成されている。これによれば、薬液が流体受け面２６１に衝突した瞬間に流体受け面２６１にへばり付くようになるため、流体受け面２６１への衝突に起因する薬液の飛散が低減される。

流体受け面２６１及び案内板２５の上面２５２との間の距離Ｄ_１が下流側にゆくに従って（カップ体２の外側の凹部２４１に近づくに従って）徐々に小さくなっている。このようにすることにより、逆流する気流が少なくなる。なお、距離Ｄ_１が急激に小さくなるポイントにおいては、急激な流れ抵抗の増大に伴い逆流する気流が生じる。案内板２５の先端部２５１付近の位置においては流路が急激に絞られるので気流の逆流が生じるが、先端部２５１付近の位置はウエハＷから遠いため、気流の逆流の影響は小さい。

なお、カップ体２に返し部２６２が設けられているため、仮に図６中において矢印Ｆ_Ｒ１で示すような気流の逆流が生じたとしても、その逆流は返し部２６２により堰き止められ、矢印Ｆ_Ｒ２で示すように排気路２４５の下流側に転向されるので、矢印Ｆ_Ｒ１で示すような気流に乗った薬液のミストがウエハＷに向かうことが防止される。

カバー部材５が処理位置に位置するときには、図３に示すように、カバー部材５と外周壁２５の上面との間がシール部材５９により密封されることが好ましい。これによれば、ハウジング１１内の気体が専ら第１隙間Ｇ１および第２隙間Ｇ２を介して排気流路２７に導入されるようになるため、ウエハＷの外周縁近傍における気流の乱れが生じ難くなり、また、排気装置２４６の負担をより軽減することができる。

ところで、リング状のカバー部材５の凹所５６が設けられている部位では、第１隙間Ｇ１および第２隙間Ｇ２ではなく、凹所５６を区画するカバー部材５の壁面とノズル７１〜７３との間の隙間、並びにノズル７１〜７３とウエハＷ上面との間の隙間を介して、ハウジング１１内の気体が排気流路２７内に導入される。このため当該部位では、ウエハＷ汚染の防止効果が若干劣ることになる。しかしながら、当該部位においてもカップ体２の返し部２６２とウエハＷの外周縁との間の隙間に排気流路２７に向かう気流Ｆ’（図４（ａ）を参照）が存在し、かつ、凹所５６の両脇の部位において第１隙間Ｇ１および第２隙間Ｇ２を介して排気流路２７に向かう気流に引きずられた気流も生じるため、凹所５６を設けたことによる悪影響は無視できる程度にとどまる。

なお、薬液処理時を例にとって気流及びミストの流れについて説明したが、リンス処理時においても同様の気流及びミストの流れが生じることは明らかである。

この液処理装置に１により実施される液処理は、上記のものに限定されるものではない。例えば、薬液はＨＦに限らず、ＳＣ−１あるいはＳＣ−２であってもよく、また、複数の薬液処理を行ってもよい。また、処理対象の基板は、半導体ウエハに限らず、周縁部の洗浄が必要な各種の円形基板、例えばガラス基板、セラミック基板等であってもよい。

Ｗ 基板（ウエハ）
２ カップ体
２４６ 排気装置
２６２ カップ体の上部開口を画定する壁体（返し）
５２ 防護壁
６ カバー部材の移動機構
７１ 処理液ノズル（薬液ノズル）
７２ 処理液ノズル（リンスノズル）
Ｇ１ 第１隙間
Ｇ２ 第２隙間

Claims (12)

1. 基板を水平に保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を鉛直軸線周りに回転させる回転駆動機構と、
   前記基板保持部に保持された基板の上面の周縁部に処理液を供給する処理液ノズルと、
   上部開口を有するとともに、前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲み、前記基板から外方に飛散する処理液を回収するカップ体と、
   前記カップ体の内部空間を吸引するための排気口と、
   リング状の防護壁と、
   を備え、
   前記防護壁は、前記基板保持部に保持された基板の上方に位置して当該基板の円周方向に沿って延び、当該基板の上面との間に第１隙間を形成するとともに前記カップ体の前記上部開口を画定する壁体との間に第２隙間を形成し、前記防護壁の下端の外周縁は前記基板の外周端よりも半径方向内側の位置に位置しており、前記カップ体の前記内部空間が前記排気口を介して吸引されると、前記第１及び第２隙間を通って当該基板の上方にある気体が、前記カップ体の内部空間に導入される、基板処理装置。
2. 前記防護壁の下端の外周縁の半径方向位置は、前記基板保持部に保持された基板の上面の周縁部の内周縁の半径方向位置と同じか若しくはそれよりも半径方向外側にあり、前記基板の上面の周縁部とは、前記基板の中心を中心とする前記基板の上面におけるデバイス形成領域の外接円と前記基板の外周端との間の円環状領域を意味する、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記防護壁の下端の外周縁は、前記基板保持部に保持された基板の上面の周縁部の内周縁に沿って延びている、請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記防護壁の下側部分において、前記防護壁の内側面及び外側面は基板に近づくに従って半径方向外側に向かうように傾斜している、請求項１記載の基板処理装置。
5. 前記防護壁の上側部分において前記防護壁の内側面が鉛直面と成す角度は、前記防護壁の前記下側部分において前記防護壁の内側面が鉛直面と成す角度より小さく、前記防護壁の上側部分において前記防護壁の外側面が鉛直面と成す角度は、前記防護壁の前記下側部分において前記防護壁の外側面が鉛直面と成す角度より小さい、請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記防護壁は、全体としてリング状の形状を有するカバー部材の一部として設けられ、前記カバー部材は、前記防護壁の外側を囲むベース部と、前記ベース部と前記防護壁を連結する複数の連結部材とを有しており、前記ベース部の内側面と前記防護壁の外側面との間に、円周方向に沿って延びる周方向隙間が形成され、この周方向隙間が前記第２隙間と繋がっている、請求項１記載の基板処理装置。
7. 前記カップ体の前記上部開口を画定する前記壁体に、下方に延びる返し部が設けられている、請求項１記載の基板処理装置。
8. 前記防護壁の高さは、基板から外方に飛散した処理液が跳ねる高さより高い、請求項１記載の基板処理装置。
9. 前記第２隙間を通る気体の流量が前記第１隙間を通る気体の流量より大きい、請求項１記載の基板処理装置。
10. 前記防護壁を、前記基板保持部に保持された基板の上面に近接する処理位置と、前記基板から離れた退避位置との間で移動する移動機構をさらに備えた、請求項１記載の基板処理装置。
11. 基板の周囲をカップ体で囲み、前記基板の上方に、当該基板の円周方向に沿って延びるリング状の防護壁を配置した状態で、基板を水平に保持する工程と、
    前記カップ体の内部空間を吸引するとともに基板を鉛直軸線周りに回転させた状態で、前記基板の周縁部に処理液を供給して、前記基板に液処理を施す工程と、
    を備え、
    前記基板に液処理が施されているときに、前記防護壁は、前記基板保持部に保持された前記基板の上方に位置して前記基板の円周方向に沿って延び、前記基板の上面との間に第１隙間を形成するとともに前記カップ体の前記上部開口を画定する壁体との間に第２隙間を形成し、前記防護壁の下端の外周縁が前記基板の外周端よりも半径方向内側の位置に位置し、前記カップ体の前記内部空間が吸引されると、前記第１及び第２隙間を通って当該基板の上方にある気体が、前記カップ体の内部空間に導入される、ことを特徴とする基板処理方法。
12. 前記防護壁は、前記基板から外方に飛散して前記カップ体に跳ね返された処理液が前記防護壁を越えて前記基板の上面の前記周縁部よりも内側に浸入することを防止する、請求項１１記載の基板処理方法。

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