JP6713893B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板に処理液を供給して該基板を処理する技術に関する。
従来より、基板を回転させつつ、該基板に処理液を供給する技術が知られている。この種の装置では、基板に供給された処理液が、該基板の回転によって周囲に飛散し、該基板の周囲を取り囲む液受け部の内周面に衝突する。衝突した処理液の大部分は該内周面に沿って落下するが、衝突した処理液の一部は該内周面に付着する場合がある。
液受け部の内周面に付着した処理液を放置すると、該処理液が固化してパーティクルになる虞がある。また、液受け部の内周面に付着した処理液を放置すると、その後の液処理で基板から液受け部に向けて飛散する新たな処理液と液受け部の内周面に付着していた古い処理液とが衝突し、これらの処理液が基板に向けて跳ね返る現象（スプラッシュバック現象、とも呼ぶ）が生じる虞がある。
パーティクルの発生やスプラッシュバック現象は基板を汚染する原因となる。このため、このような汚染を抑制するために、特許文献１には、液受け部の内周面よりもさらに内側にメッシュ部材を設ける技術が開示されている。また、特許文献２には、液受け部の内周面よりもさらに内側にＰＶＡ(polyvinyl alcohol)スポンジ等の親水性部材を設ける技術が開示されている。
特開２０１４−２０７３２０号公報 特開２０１０−１４９００３号公報
しかしながら、液受け部の内周面に付着した処理液に起因して基板が汚染されることを抑制する技術については改善の余地があった。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の汚染を抑制する技術を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため、第１の態様にかかる基板処理装置は、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板に向けて処理液を供給する処理液供給部と、前記基板保持部の周囲を取り囲み、前記基板から飛散した前記処理液を受ける液受け部と、前記基板保持部に保持された前記基板の中心を通り鉛直方向に伸びる回転軸を中心として該基板を回転させる基板回転部と、を備え、前記液受け部の内周面は前記基板保持部に保持された前記基板側に露出した複数の溝を有し、前記複数の溝のそれぞれの延在方向は鉛直方向の成分を含み、周方向において、前記内周面は、基準面よりも窪んだ前記複数の溝と、隣り合う溝間に位置し且つ前記基準面に沿う複数の土手部と、を交互に有し、前記基準面に沿う各溝の第１長さは、前記基準面に沿う各土手部の第２長さよりも長い。
第２の態様にかかる基板処理装置は、第１の態様にかかる基板処理装置であって、前記延在方向は、前記基板の回転方向の成分と鉛直下向きの成分とが合成された方向である。
第３の態様にかかる基板処理装置は、第１または第２の態様にかかる基板処理装置であって、前記複数の溝が、前記基板の回転方向の上流側の部分よりも下流側の部分の方が深く窪んでいる溝を含む。
第４の態様にかかる基板処理装置は、第１から第３までのいずれか１つの態様にかかる基板処理装置であって、前記内周面は、少なくとも前記基板保持部に保持された前記基板と同じ鉛直方向の位置において、前記複数の溝を含む。
第５の態様にかかる基板処理装置は、第１から第４までのいずれか１つの態様にかかる基板処理装置であって、前記液受け部は、相対的に径が小さく前記基板に近い位置で前記基板保持部の周囲を取り囲む内側のカップから、相対的に径が大きく前記基板から遠い位置で前記基板保持部の周囲を取り囲む外側のカップにかけての複数のカップを有し、少なくとも前記内側のカップの内周面が前記複数の溝を含む。
第６の態様にかかる基板処理装置は、第１から第４までのいずれか１つの態様にかかる基板処理装置であって、前記液受け部は、前記基板保持部の周囲を取り囲む案内部を有するカップを備え、前記案内部は、滑らかな円弧を描いて前記基板に近付くにつれて斜め上方に延びる上端部を有し、前記複数の溝は、少なくとも前記上端部の下方に設けられている。
第７の態様にかかる基板処理装置は、第１から第４までのいずれか１つの態様にかかる基板処理装置であって、前記液受け部は、前記基板保持部の周囲を取り囲む案内部を有するカップを備え、前記案内部は、滑らかな円弧を描いて前記基板に近付くにつれて斜め上方に延びる上端部と、前記上端部の下方から延在する下端部と、を有し、前記複数の溝は、少なくとも前記下端部の一部に設けられている。
第８の態様にかかる基板処理装置は、第１から第４までのいずれか１つの態様にかかる基板処理装置であって、前記第１長さは、前記基板から飛散する液滴の直径よりも長い。
第１から第８の態様にかかる基板処理装置では、液受け部の内周面に付着した処理液に起因して基板が汚染されることを抑制できる。
基板処理装置１の平面図である。 基板処理装置１の縦断面図である。 集液部７０の水平断面を示す断面図である。 内側（回転軸ＣＸ側）から視た集液部７０の側面図である。 薬液処理および純水リンス処理の様子を示す基板処理装置１の部分拡大図である。 ＩＰＡ処理の様子を示す基板処理装置１の部分拡大図である。 比較例において薬液処理の様子を示す図である。 比較例において、処理液の液滴１０１、１０２が移動する様子を模式的に表した横断面図である。 処理液の液滴１０１〜１０３が移動する様子を模式的に表した横断面図である。 比較例におけるスプラッシュバック現象の検査結果である。 本実施形態におけるスプラッシュバック現象の検査結果である。 第２実施形態に係る基板処理装置１Ａを示す断面図である。 第２実施形態におけるスプラッシュバック現象の検査結果である。 変形例において、処理液の液滴１０１〜１０３が移動する様子を模式的に表した横断面図である。 変形例において、内側（回転軸ＣＸ側）から視た集液部７０Ｃの側面図である。 各溝７１Ｃの第１長さが８ｍｍで各土手部７２Ｃの第２長さが１ｍｍである場合のスプラッシュバック現象の検査結果である。 各溝７１Ｃの第１長さが４ｍｍで各土手部７２Ｃの第２長さが１ｍｍである場合のスプラッシュバック現象の検査結果である。 各溝７１Ｃの第１長さが２ｍｍで各土手部７２Ｃの第２長さが１ｍｍである場合のスプラッシュバック現象の検査結果である。 スプラッシュバック現象の複数の検査結果を要約する表である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
＜１ 第１実施形態＞
＜１．１ 基板処理装置１の構成＞
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置１の平面図である。また、図２は、基板処理装置１の縦断面図である。この基板処理装置１は、半導体用途の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置であり、円形のシリコンの基板Ｗに薬液処理および純水等のリンス液を用いたリンス処理を行ってから乾燥処理を行う。より具体的には、基板Ｗに、ＳＣ１液、ＤＨＦ液、ＳＣ２液等の薬液を供給して基板Ｗを洗浄処理（薬液処理）した後、リンス液を用いてリンス処理を行い基板Ｗ上から薬液を除去し、最後に基板Ｗの乾燥処理を行う枚葉式の基板洗浄装置である。なお、図１はスピンチャック２０に基板Ｗが保持されていない状態を示し、図２はスピンチャック２０に基板Ｗが保持されている状態を示している。
基板処理装置１は、チャンバー１０内に、主たる要素として基板Ｗを水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）に保持するスピンチャック２０と、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を供給するための上面処理液ノズル３０と、スピンチャック２０の周囲を取り囲み基板Ｗから飛散した処理液を受ける液受け部４０と、を備える。また、チャンバー１０内における液受け部４０の周囲には、チャンバー１０の内側空間を上下に仕切る仕切板１５が設けられている。なお、本明細書において、処理液は、薬液、リンス液および洗浄液のすべてを含む総称である。
チャンバー１０は、鉛直方向に沿う側壁１１、側壁１１によって囲まれた空間の上側を閉塞する天井壁１２および下側を閉塞する床壁１３を備える。側壁１１、天井壁１２および床壁１３によって囲まれた空間が基板Ｗの処理空間となる。また、チャンバー１０の側壁１１の一部には、チャンバー１０に対して基板Ｗを搬出入するための搬出入口およびその搬出入口を開閉するシャッターが設けられている（いずれも図示省略）。
チャンバー１０の天井壁１２には、基板処理装置１が設置されているクリーンルーム内の空気をさらに清浄化してチャンバー１０内の処理空間に供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が取り付けられている。ファンフィルタユニット１４は、クリーンルーム内の空気を取り込んでチャンバー１０内に送り出すためのファンおよびフィルタ（例えばＨＥＰＡフィルタ）を備えており、チャンバー１０内の処理空間に清浄空気のダウンフローを形成する。ファンフィルタユニット１４から供給された清浄空気を均一に分散するために、多数の吹出し孔を穿設したパンチングプレートを天井壁１２の直下に設けるようにしても良い。
スピンチャック２０は、鉛直方向に沿って延びる回転軸２４の上端に水平姿勢で固定された円板形状のスピンベース２１を備える。スピンベース２１の下方には回転軸２４を回転させるスピンモータ２２が設けられる。スピンモータ２２は、回転軸２４を介してスピンベース２１を水平面内にて回転させる。また、スピンモータ２２および回転軸２４の周囲を取り囲むように筒状のカバー部材２３が設けられている。
円板形状のスピンベース２１の外径は、スピンチャック２０に保持される円形の基板Ｗの径よりも若干大きい。よって、スピンベース２１は、保持すべき基板Ｗの下面の全面と対向する平坦な円形のベース面２１ａを有している。
スピンベース２１のベース面２１ａの周縁部には複数（本実施形態では４本）のチャックピン２６が立設されている。複数のチャックピン２６は、円形の基板Ｗの外周円に対応する円周上に沿って均等な間隔をあけて（本実施形態のように４個のチャックピン２６であれば９０°間隔にて）配置されている。複数のチャックピン２６は、スピンベース２１内に収容された図示省略のリンク機構によって連動して駆動される。スピンチャック２０は、複数のチャックピン２６のそれぞれを基板Ｗの外周端に当接させて基板Ｗを把持することにより、当該基板Ｗをスピンベース２１の上方でベース面２１ａから所定の間隔を隔てた水平姿勢にて保持することができるとともに（図２参照）、複数のチャックピン２６のそれぞれを基板Ｗの外周端から離間させて把持を解除することができる。
スピンモータ２２を覆うカバー部材２３は、その下端がチャンバー１０の床壁１３に固定され、上端がスピンベース２１の直下にまで到達している。カバー部材２３の上端部には、カバー部材２３から外方へほぼ水平に張り出し、さらに下方に屈曲して延びる鍔状部材２５が設けられている。複数のチャックピン２６による把持によってスピンチャック２０が基板Ｗを保持した状態にて、スピンモータ２２が回転軸２４を回転させることにより、基板Ｗの中心を通る鉛直方向に沿った回転軸ＣＸまわりに基板Ｗを回転させることができる。なお、スピンモータ２２の駆動は制御部９によって制御される。このように、スピンチャック２０は、基板Ｗを水平に保持する基板保持手段として機能する。また、スピンモータ２２は、回転軸ＣＸを中心としてスピンチャック２０に保持された基板Ｗを回転させる基板回転部として機能する。
上面処理液ノズル３０は、ノズルアーム３２の先端に吐出ヘッド３１を取り付けて構成されている。ノズルアーム３２の基端側はノズル基台３３に固定して連結されている。ノズル基台３３は図示を省略するモータによって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。ノズル基台３３が回動することにより、上面処理液ノズル３０の吐出ヘッド３１はスピンチャック２０の上方の処理位置と液受け部４０よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動する。上面処理液ノズル３０には、複数種の処理液（少なくとも純水を含む）が供給されるように構成されている。処理位置にて上面処理液ノズル３０の吐出ヘッド３１から吐出された処理液はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に着液する。また、ノズル基台３３の回動によって、上面処理液ノズル３０はスピンベース２１のベース面２１ａの上方にて揺動可能とされている。
一方、回転軸２４の内側を挿通するようにして鉛直方向に沿って下面処理液ノズル２８が設けられている。下面処理液ノズル２８の上端開口は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面中央に対向する位置に形成されている。下面処理液ノズル２８にも複数種の処理液が供給されるように構成されている。下面処理液ノズル２８から吐出された処理液はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面に着液する。
また、基板処理装置１には、上面処理液ノズル３０とは別に二流体ノズル６０が設けられている。二流体ノズル６０は、純水などの処理液と加圧した気体とを混合して液滴を生成し、その液滴と気体との混合流体（二流体）を基板Ｗに噴射するノズルである。二流体ノズル６０は、ノズルアーム６２の先端に図示省略の液体ヘッドを取り付けるとともに、ノズルアーム６２から分岐するように設けられた支持部材に気体ヘッド６４を取り付けて構成されている。ノズルアーム６２の基端側はノズル基台６３に固定して連結されている。ノズル基台６３は図示を省略するモータによって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。ノズル基台６３が回動することにより、二流体ノズル６０はスピンチャック２０の上方の処理位置と液受け部４０よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動する。液体ヘッドには純水などの処理液が供給され、気体ヘッド６４には加圧された不活性ガス（本実施形態では窒素ガス（Ｎ２））が供給される。処理位置にて二流体ノズル６０から噴出された処理液の混合流体はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に吹き付けられる。このように、下面処理液ノズル２８、上面処理液ノズル３０、および二流体ノズル６０は、それぞれスピンチャック２０に保持された基板Ｗに向けて処理液を供給する処理液供給部として機能する。
液受け部４０は、互いに独立して昇降可能な回収部４１およびカップ４２、４３を備えている。回収部４１は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この回収部４１は、平面視円環状の底部４４と、底部４４の内周縁から上方に立ち上がる円筒状の内壁部４５と、底部４４の外周縁から上方に立ち上がる円筒状の外壁部４６と、内壁部４５と外壁部４６との間から上方に立ち上がる円筒状の中壁部４８とを一体的に備えている。
内壁部４５は、回収部４１が最も上昇された状態で、カバー部材２３と鍔状部材２５との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。中壁部４８は、回収部４１とカップ４２とが最も近接した状態で、カップ４２の後述する案内部５２と処理液分離壁５３との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。
内壁部４５と中壁部４８との間は、使用済みの処理液を集めて廃棄するための廃棄溝４９とされている。また、中壁部４８と外壁部４６との間は、使用済みの処理液を集めて回収するための円環状の外側回収溝５１とされている。
廃棄溝４９には、この廃棄溝４９に集められた処理液を排出するとともに、廃棄溝４９内を強制的に排気するための図示省略の排気液機構が接続されている。排気液機構は、例えば、廃棄溝４９の周方向に沿って等間隔で４つ設けられている。また、外側回収溝５１には、外側回収溝５１に集められた処理液を基板処理装置１の外部に設けられた回収タンクに回収するための回収機構（図示省略）が接続されている。なお、外側回収溝５１の底部は、水平方向に対して微少角度だけ傾斜しており、その最も低くなる位置に回収機構が接続されている。これにより、外側回収溝５１に流れ込んだ処理液が円滑に回収される。
カップ４２は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。このカップ４２は、案内部５２と、この案内部５２に連結された円筒状の処理液分離壁５３とを一体的に備えている。
案内部５２は、回収部４１の中壁部４８の内側において、中壁部４８の下端部と同軸円筒状をなす下端部５２ａと、下端部５２ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部５２ｂと、上端部５２ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部５２ｃとを有している。下端部５２ａは、回収部４１とカップ４２とが最も近接した状態で、内壁部４５と中壁部４８との間に適当な隙間を保って廃棄溝４９内に収容される。
また、案内部５２の上端部５２ｂは、下方ほど肉厚が厚くなるように形成されており、処理液分離壁５３は上端部５２ｂの下端外周縁部から下方に延びるように設けられた円筒形状を有している。処理液分離壁５３は、回収部４１とカップ４２とが最も近接した状態で、中壁部４８とカップ４３との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。
カップ４３は、カップ４２の案内部５２の外側において、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。このカップ４３は、案内部としての機能を有する。カップ４３は、案内部５２の下端部５２ａと同軸円筒状をなす下端部４３ａと、下端部４３ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４３ｂと、上端部４３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部４３ｃとを有している。
下端部４３ａは、回収部４１とカップ４３とが最も近接した状態で、カップ４２の処理液分離壁５３と回収部４１の外壁部４６との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。また、上端部４３ｂは、カップ４２の案内部５２と上下方向に重なるように設けられ、カップ４２とカップ４３とが最も近接した状態で、案内部５２の上端部５２ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。さらに、上端部４３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部４３ｃは、カップ４２とカップ４３とが最も近接した状態で、折返し部４３ｃが案内部５２の折返し部５２ｃと水平方向に重なるように形成されている。
回収部４１およびカップ４２、４３は互いに独立して昇降可能とされている。すなわち、回収部４１およびカップ４２、４３のそれぞれには個別に昇降機構（図示省略）が設けられており、それによって別個独立して昇降される。このような昇降機構としては、例えばボールネジ機構やエアシリンダなどの公知の種々の機構を採用することができる。
また、液受け部４０は、カップ４２の下端部５２ａの内側に取付けられる円筒状の集液部７０を有する。図３は、集液部７０の水平断面を示す断面図である。図４は、内側（回転軸ＣＸ側）から視た集液部７０の側面図である。
集液部７０の内周面７５は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗ側に露出した複数の溝７１を有する。各溝７１の延在方向は鉛直方向に沿っている。内周面７５は、周方向において、基準面７６よりも窪んだ複数の溝７１と、隣り合う溝７１間に位置し且つ基準面７６に沿う複数の土手部７２と、を交互に有する。
各溝７１の形状および大きさは同一であり、各溝７１は平面視において半円状の窪みとなっている。また、各土手部７２の形状および大きさも同一となっている。基準面７６に沿う各溝７１の第１長さｄ１（例えば、８ｍｍ）は、基準面７６に沿う各土手部７２の第２長さｄ２（例えば、１ｍｍ）よりも長い。集液部７０は、処理液を受ける観点から耐薬性等を有していることが望ましく、例えばテフロン（登録商標）素材で構成される。より具体的には、例えば、集液部７０は、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene：ポリテトラフルオロエチレン）で構成される。
集液部７０は、基板Ｗから飛散し内周面７５に付着した処理液の液滴を各溝７１内で合流させて、合流後の液滴をその自重により溝７１の延在方向に沿って下向きに落下させる。落下した液滴は、廃棄溝４９を通じて図示省略の排気液機構により基板処理装置１から排出される。
仕切板１５は、液受け部４０の周囲においてチャンバー１０の内側空間を上下に仕切るように設けられている。仕切板１５は、液受け部４０を取り囲む１枚の板状部材であっても良いし、複数の板状部材をつなぎ合わせたものであっても良い。また、仕切板１５には、厚さ方向に貫通する貫通孔や切り欠きが形成されていても良く、本実施形態では上面処理液ノズル３０および二流体ノズル６０のノズル基台３３、６３を支持するための支持軸を通すための貫通穴が形成されている。
仕切板１５の外周端はチャンバー１０の側壁１１に連結されている。また、仕切板１５の液受け部４０を取り囲む端縁部はカップ４３の外径よりも大きな径の円形形状となるように形成されている。よって、仕切板１５がカップ４３の昇降の障害となることはない。
また、チャンバー１０の側壁１１の一部であって、床壁１３の近傍には排気ダクト１８が設けられている。排気ダクト１８は図示省略の排気機構に連通接続されている。ファンフィルタユニット１４から供給されてチャンバー１０内を流下した清浄空気のうち、液受け部４０と仕切板１５との間を通過した空気は排気ダクト１８から装置外に排出される。
基板処理装置１に設けられた制御部９のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部９のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、基板処理装置１の各動作機構が制御部９に制御され、基板処理装置１における処理が進行する。
＜１．２ 処理の一例＞
基板Ｗの処理手順の一例について概説する。以下では、回転中の基板Ｗの表面に対して、薬液処理、純水リンス処理、ＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）処理を順に行った後、基板Ｗをより高速で回転させて振り切り乾燥処理を行う場合について説明する。基板Ｗへの各処理を行う際には、スピンチャック２０に基板Ｗを保持するとともに、液受け部４０が昇降動作を行う。
図５は、薬液処理および純水リンス処理の様子を示す基板処理装置１の部分拡大図である。図６は、ＩＰＡ処理の様子を示す基板処理装置１の部分拡大図である。なお、図５および図６では、基板Ｗの上面を流動する処理液を実線矢印で表現し、基板Ｗの端縁部から側方に飛散する処理液を２つの破線矢印で表現している。以下では、図５および図６を参照しつつ、処理の一例について説明する。
基板Ｗに薬液処理を行うときには、例えば回収部４１およびカップ４２、４３の全てが上昇し、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲がカップ４２の案内部５２によって取り囲まれる（図５）。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、吐出ヘッド３１から基板Ｗの上面に薬液（例えば、ＤＨＦ液）が供給される。供給された薬液は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面に沿って流れ、やがて基板Ｗの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの薬液処理が進行する。回転する基板Ｗの端縁部から飛散した薬液は案内部５２の内壁および集液部７０の内周面７５を伝って流下し、廃棄溝４９から排出される。
次に、基板Ｗに純水リンス処理が行われる。この際も、例えば回収部４１およびカップ４２、４３の全てが上昇し、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲がカップ４２の案内部５２によって取り囲まれる状態が維持される（図５）。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、吐出ヘッド３１から基板Ｗの上面に純水が供給される。供給された純水は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面に沿って流れ、やがて基板Ｗの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの純水リンス処理が進行する。回転する基板Ｗの端縁部から飛散した純水は案内部５２の内壁および集液部７０の内周面７５を伝って流下し、廃棄溝４９から排出される。
次に、基板ＷにＩＰＡ処理が行われる。この際には、例えば、回収部４１およびカップ４２が下降し、カップ４３のみが上昇した状態になる。その結果、カップ４３の上端部４３ｂとカップ４２の案内部５２の上端部５２ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口が形成される（図６）。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、吐出ヘッド３１から基板Ｗの上面にＩＰＡが供給される。供給されたＩＰＡは基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面に沿って流れ、やがて基板Ｗの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板ＷのＩＰＡ処理が進行する。回転する基板Ｗの端縁部から飛散したＩＰＡはカップ４２の上端部５２ｂおよびカップ４３の上端部４３ｂによって受け止められ、カップ４２の外面およびカップ４３の内面を伝って流下し、外側回収溝５１に回収される。
また、振り切り乾燥処理を行うときには、回収部４１およびカップ４２、４３の全てが下降し、カップ４３の上端部４３ｂの外側上面４３ｄがスピンチャック２０に保持された基板Ｗよりも下方に位置する（図２）。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに高速回転され、基板Ｗに付着していた水滴が遠心力によって振り切られ、乾燥処理が行われる。
＜１．３ 効果＞
図７は、比較例において薬液処理の様子を示す図である。図７では、基板Ｗの上面を流動する処理液を実線矢印で表現し、基板Ｗの端縁部から側方に飛散する処理液を２つの破線矢印で表現している。図８は、比較例において、処理液の液滴１０１、１０２が移動する様子を模式的に表した横断面図である。図９は、本実施形態において、処理液の液滴１０１〜１０３が移動する様子を模式的に表した横断面図である。図８および図９では、各液滴の移動方向を実線矢印で表現している。
液受け部４０の内周面に付着した処理液を放置すると、該処理液が固化してパーティクルになる虞やスプラッシュバック現象が生じる虞がある。パーティクルの発生やスプラッシュバック現象は基板を汚染する原因となるので、このような汚染を抑制することが望ましい。
比較例にかかる液受け部４０Ｙは、本実施形態に係る液受け部４０と異なり、案内部５２の内側に集液部７０を有さない。このため、比較例において基板Ｗに液処理を行うと、回転する基板Ｗの端縁部から飛散した処理液の液滴１０１はまず案内部５２の内壁に付着する。この付着した液滴１０２の一部は案内部５２の内壁に付着した状態を維持し、残りの液滴１０２は案内部５２の内壁を伝って流下し廃棄溝４９から排出される。
これに対して、本実施形態に係る液受け部４０が案内部５２の内側に集液部７０を有することにより、液受け部４０の内周面に複数の溝７１が形成された状態となる。このため、本実施形態において基板Ｗに液処理を行うと、回転する基板Ｗの端縁部から飛散した処理液の液滴１０１はまず集液部７０の内周面７５に付着する。この付着した液滴１０２の大部分は各溝７１における半円状の局面に沿って流動し、他の付着した液滴１０２と合流する。その結果、合流後の液滴１０３は、液滴１０２に比べて相対的に大きな自重により溝７１の延在方向（本実施形態では鉛直方向）に沿って下向きに落下する。
このように、本実施形態では液受け部４０の内周面に付着した各液滴１０２の合流を促すことにより、液受け部４０の内周面に液滴１０２が付着した状態を抑制することができる。その結果、内周面に液滴１０２が付着した状態を放置すること（ひいては、パーティクルの発生やスプラッシュバック現象）に起因する汚染のリスクを低減することができる。
特に、液受け部４０の内周面に付着した液滴を速やかに落下させる本実施形態の態様では、液受け部の内周面に液滴を補足して維持する特許文献１や特許文献２の態様に比べて、より効果的に汚染のリスクを低減することができる。
図１０は、比較例におけるスプラッシュバック現象の検査結果である。図１１は、本実施形態におけるスプラッシュバック現象の検査結果である。この検査では、カップ４３の上端部４３ｂの上側にＰＨ試験紙を張り付けて、図７および図５に示す液受け部４０Ｙ、４０の昇降状態で基板Ｗに液処理を行っている。具体的には、この液処理は、８００ｒｐｍの回転速度で回転する基板Ｗの上面に、回転軸ＣＸ上に位置する吐出ヘッド３１から毎分５００ｍｌの流量でＤＨＦを供給する液処理である。この液処理は全部で５回行われ、各回ごとにＰＨ試験紙を新たなものに交換している。そして、図１０および図１１の「変色箇所の個数」欄は、ＰＨ試験紙上に処理液の液滴が付着してＰＨ試験紙が変色した箇所の個数を示している。
図１０および図１１に示すように、５回の検査を平均すると、比較例ではＰＨ試験紙に約５１個の変色箇所が生じているのに対し、本実施形態ではＰＨ試験紙に０．６個の変色箇所しか生じていない。通常、基板Ｗから飛散した液滴は該基板Ｗから略水平方向に移動するため、図７および図５に示す液受け部４０Ｙ、４０の昇降状態においてはこの液滴が直接的にカップ４３の上端部４３ｂの上側に付着することは考え難い。そうすると、カップ４３の上端部４３ｂの上側に付着した液滴は、基板から液受け部４０Ｙ、４０に向けて飛散する処理液と液受け部４０Ｙ、４０からスプラッシュバックしている処理液とが衝突して生じた液滴である可能性が高い。この観点から、図１０および図１１の検査結果を改めて視ると、本実施形態では比較例に比べてスプラッシュバック現象を９割程度低減できていることが分かる。これは、液受け部４０の内周面に液滴１０２が付着した状態を抑制する本実施形態の効果であると考えられる。
特に、本実施形態では、集液部７０を用いた液受けをする場合に（図５に示す場合に）、集液部７０の内周面７５が、少なくともスピンチャック２０に保持された基板Ｗと同じ鉛直方向の位置において複数の溝７１を含む。通常、基板Ｗから飛散した液滴は該基板Ｗから略水平方向に移動するため、基板Ｗと同じ鉛直方向の位置に複数の溝７１が設けられることで、より効果的に液受け部４０の内周面に付着した各液滴１０２の合流を促すことができる。
また、本実施形態では、各溝７１と各土手部７２とが周方向に沿って交互に配されており、基準面７６に沿う各溝７１の第１長さｄ１（例えば、８ｍｍ）が基準面７６に沿う各土手部７２の第２長さｄ２（例えば、１ｍｍ）よりも長い。このため、半円状の曲面に沿って複数の液滴を合流させる作用が相対的に強い溝７１が複数の液滴を合流させる作用が相対的に弱い土手部７２よりも内周面７５の大部分で形成されることになり、より効果的に液受け部４０の内周面に付着した各液滴１０２の合流を促すことができる。
また、本実施形態では、液受け部４０が、相対的に径が小さく基板Ｗに近い位置でスピンチャック２０の周囲を取り囲む内側のカップ４２と、相対的に径が大きく基板Ｗから遠い位置でスピンチャック２０の周囲を取り囲む外側のカップ４３とを有する。そして、内側のカップ４２のさらに内側に集液部７０が設けられることにより、該カップ４２の内周面が複数の溝７１を含む状態となる。通常、基板Ｗに近いカップの内周面に処理液が付着している場合、基板Ｗに遠いカップの内周面に処理液が付着している場合よりも、パーティクルの発生やスプラッシュバック現象による基板汚染のリスクが高まる。本実施形態では基板汚染のリスクが高いカップ４２の内側に集液部７０を設けることで、より効果的に該リスクを低減することができる。
＜２ 第２実施形態＞
図１２は、第２実施形態に係る基板処理装置１Ａを示す断面図である。第２実施形態の基板処理装置１Ａの全体構成および処理動作は第１実施形態と概ね同様である。第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、主として、液受け部４０Ａおよび集液部７０Ａの構成である。
第２実施形態に係る液受け部４０Ａは、第１実施形態の回収部４１に代えて、カップ４１Ａを備える。カップ４１Ａは、回収部４１の各構成に加えて、さらに、内壁部４５と中壁部４８との間から立ち上がり、上端部が滑らかな円弧を描きつつ中心側（スピンチャック２０に保持される基板Ｗの回転軸ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる案内部４７を有する。
案内部４７は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４７ｂを有している。
また、案内部４７と中壁部４８との間は、使用済みの処理液を集めて回収するための円環状の内側回収溝５０とされている。また、内側回収溝５０の構成は、上述の外側回収溝５１の構成と同様である。具体的には、内側回収溝５０には、内側回収溝５０に集められた処理液を基板処理装置１の外部に設けられた回収タンクに回収するための回収機構（図示省略）が接続されている。なお、内側回収溝５０の底部は、水平方向に対して微少角度だけ傾斜しており、その最も低くなる位置に回収機構が接続されている。これにより、内側回収溝５０に流れ込んだ処理液が円滑に回収される。
また、カップ４２の案内部５２の上端部５２ｂは、カップ４１の案内部４７の上端部４７ｂと上下方向に重なるように設けられる。このため、カップ４１とカップ４２とが最も近接した状態で、案内部５２の上端部５２ｂは、案内部４７の上端部４７ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。さらに、上端部５２ｂの先端を下方に折り返して形成される折返し部５２ｃは、カップ４１とカップ４２とが最も近接した状態で、案内部４７の上端部４７ｂの先端と水平方向に重なるような長さとされている。
また、液受け部４０Ａは、カップ４１Ａの案内部４７の内側に取付けられる円筒状の集液部７０Ａを有する。集液部７０Ａの内周面７５Ａは、上記実施形態の内周面７５と同様に、周方向において、スピンチャック２０に保持された基板Ｗ側に露出した複数の溝および複数の土手部（いずれも図示省略）を交互に有する。また、第１実施形態と同様、基準面に沿う各溝の第１長さ（例えば、８ｍｍ）は、基準面に沿う各土手部の第２長さ（例えば、１ｍｍ）よりも長い。集液部７０Ａは、基板Ｗから飛散し内周面７５に付着した処理液の液滴を各溝内で合流させて、合流後の液滴をその自重により溝の延在方向に沿って下向きに落下させる。落下した液滴は、廃棄溝４９を通じて図示省略の排気液機構により基板処理装置１Ａから排出される。
図１３は、第２実施形態におけるスプラッシュバック現象の検査結果である。この検査では、カップ４３の上端部４３ｂの上側にＰＨ試験紙を張り付けて、カップ４１Ａ、４２、４３を上昇させた状態で基板Ｗに液処理を行っている。具体的には、この液処理は、８００ｒｐｍの回転速度で回転する基板Ｗの上面に、回転軸ＣＸ上に位置する吐出ヘッド３１から毎分５００ｍｌの流量でＤＨＦを供給する液処理である。この液処理は全部で５回行われ、各回ごとにＰＨ試験紙を新たなものに交換している。そして、図１３の「変色箇所の個数」欄は、ＰＨ試験紙上に処理液の液滴が付着してＰＨ試験紙が変色した箇所の個数を示している。
図１３に示すように、５回の検査を平均すると、第２実施形態ではＰＨ試験紙に約１６４個の変色箇所が生じている。第２実施形態の検査結果（図１３）と第１実施形態の検査結果（図１１）を比較すると、第２実施形態の方がＰＨ試験紙の変色箇所が多い。この理由は、第２実施形態の液受け位置（カップ４１Ａの案内部４７および集液部７０Ａ）が、第１実施形態の液受け位置（カップ４２の案内部５２および集液部７０）よりも基板Ｗに近く、基板Ｗから液受け部４０Ａに向けて飛散する処理液と液受け部４０Ａからスプラッシュバックしている処理液とが衝突しやすいことに起因するものと考えられる。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、集液部７０Ａを設けることで集液部７０Ａを設けない場合に比べて基板汚染のリスクを低減することができる。
また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、基板Ｗと同じ鉛直方向の位置に複数の溝が設けられることで、より効果的に液受け部４０Ａの内周面に付着した各液滴の合流を促すことができる。
また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、複数の液滴を合流させる作用が相対的に強い溝が複数の液滴を合流させる作用が相対的に弱い土手部よりも内周面７５Ａの大部分で形成されることで、より効果的に液受け部４０Ａの内周面に付着した各液滴の合流を促すことができる。
また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、基板Ｗに近く基板汚染のリスクが高いカップ４１の内側に集液部７０Ａを設けることで、より効果的に該リスクを低減することができる。
＜３ 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
上記実施形態では、溝および土手部の形成された集液部７０、７０Ａをカップ４２、４１Ａの案内部５２、４７の内側に取付ける態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、カップ４２、４１Ａの案内部５２、４７の内側を切削することにより、該案内部５２、４７の内側に溝および土手部（すなわち、集液部）を形成してもよい。
また、上記第１実施形態では、案内部５２の下端部５２ａの内側の一部に集液部７０が設けられる態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、案内部５２の下端部５２ａの内側の全部に集液部７０が設けられる態様でもよいし、案内部５２の下端部５２ａおよび上端部５２ｂの内側の全部に集液部７０が設けられる態様でもよい。
また、上記各実施形態では、液受け部４０、４０Ａが有する複数のカップのうち最も内側のカップの内周面に集液部７０、７０Ａを設ける態様について説明したが、これに限られるものではない。これら複数のカップのうち、少なくとも最も内側のカップの内周面に集液部が設けられれば、より効果的に基板汚染のリスクを低減することができる。また、これら複数のカップのうち、最も内側のカップ以外のカップの内周面にのみ集液部が設けられてもよい。
また、上記第１実施形態では、集液部７０がＰＴＦＥで構成される態様について説明したが、集液部７０が別の材質（例えば、ＰＦＡ）で構成される態様でもよい。
図１４は、変形例において、処理液の液滴１０１〜１０３が移動する様子を模式的に表した横断面図である。図１４では、変形例に係る集液部７０Ｂの複数の溝のうち２つの溝７１Ｂを図示している。また、図１４では、図示しない基板Ｗの回転方向が紙面の反時計回りの方向であり、該基板Ｗから飛散した液滴１０１が実線矢印の軌跡で移動している。
集液部７０Ｂの複数の溝は、基板Ｗの回転方向の上流側の部分よりも下流側の部分の方が深く窪んでいる溝７１Ｂを含む。言い換えると、集液部７０Ｂの複数の溝は、基板Ｗの径方向に対して該基板Ｗの回転方向に傾いた方向に窪んでいる溝７１Ｂを含む。これにより、基板Ｗから飛散して溝７１Ｂ内に着液した液滴１０２が飛散の勢いでその溝７１Ｂ内を流動しやすくなり、他の液滴１０２と合流しやすくなる。このように、溝７１Ｂの窪み形状を変形することで、液滴同士の合流を促し、液受け部の内周面に液滴１０２が付着した状態を抑制することができる。
図１５は、変形例において、内側（回転軸ＣＸ側）から視た集液部７０Ｃの側面図である。図１６は、各溝７１Ｃの第１長さが８ｍｍで各土手部７２Ｃの第２長さが１ｍｍである場合のスプラッシュバック現象の検査結果である。図１７は、各溝７１Ｃの第１長さが４ｍｍで各土手部７２Ｃの第２長さが１ｍｍである場合のスプラッシュバック現象の検査結果である。図１８は、各溝７１Ｃの第１長さが２ｍｍで各土手部７２Ｃの第２長さが１ｍｍである場合のスプラッシュバック現象の検査結果である。
図１５に示すように、集液部７０Ｃの内周面７５Ｃは、周方向において、基準面よりも窪んだ複数の溝７１Ｃと、隣り合う溝７１Ｃ間に位置し且つ基準面に沿う複数の土手部７２Ｃと、を交互に有する。各溝７１Ｃの延在方向は、基板Ｗの回転方向（図１５において右から左の方向）の成分と鉛直下向きの成分とが合成された方向（より具体的には、４５度に傾いた方向）である。
このため、該変形例では、回転する基板Ｗから飛散した処理液の液滴が、集液部７０Ｃの内周面７５Ｃに接液した後、飛散の勢いにより複数の溝７１Ｃに沿って斜め下方に流動する。また、スピンモータ２２によって基板Ｗが回転されることにより、集液部７０Ｃの内周面７５Ｃにおいて各溝７１Ｃの延在方向に沿った気流が発生し、内周面７５Ｃに付着した液滴の落下が促される。
そして、図１６〜図１８の検査結果を要約した図１９から分かるように、第１長さを短くすることで、スプラッシュバック現象が起きる可能性を低減できる。これは、溝７１Ｃの幅が狭くなることにより、溝７１Ｃ内で複数の液滴が合流しやすくなることに起因するものと考えられる。ただし、溝７１Ｃ内で複数の液滴を合流させるという観点から、基板Ｗから飛散する液滴の直径（例えば、１〜２ｍｍ）よりも第１長さが広く設定されることが望ましい。
また、図１６〜図１８の検査結果を要約した図１９から分かるように、第２長さが短ければ、スプラッシュバック現象が起きる可能性を低減できる。これは、土手部７２Ｃの幅が狭くなることにより、土手部７２Ｃ上に液滴が付着し難くなる（土手部７２Ｃの両隣にある各溝７１Ｃに液滴が移動しやすくなる）ことに起因するものと考えられる。
また、上記各実施形態においては、液受け部が互いに独立して昇降可能な複数のカップを備えていたが、複数のカップが一体に構成されて昇降するものであっても良い。さらに、液受け部４０はスピンベース２１を取り囲む１つのカップのみを備えるものであっても良い。
また、基板洗浄装置１によって処理対象となる基板は半導体用途の基板に限定されるものではなく、太陽電池用途の基板や液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板であっても良い。
さらに、基板処理装置１は、スピンチャックに保持した基板を回転させつつ、その表面に処理液を供給し、基板から飛散した処理液をカップによって受け止める装置であれば良く、枚葉式の洗浄処理装置やエッチング処理装置の他に、例えばレジストなどを塗布する回転塗布装置（スピンコータ）や回転現像装置（スピンデベロッパー）であっても良い。
以上、実施形態およびその変形例に係る基板処理装置について説明したが、これらは本発明に好ましい実施形態の例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明は、その発明の範囲内において、各実施形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施形態において任意の構成要素の省略が可能である。
１ 基板処理装置
９ 制御部
２０ スピンチャック
３１ 吐出ヘッド
４０、４０Ａ、４０Ｙ 液受け部
４１ 回収部
４１Ａ、４２、４３ カップ
７０、７０Ａ〜７０Ｃ 集液部
７１、７１Ｂ、７１Ｃ 溝
７２、７２Ｂ、７２Ｃ 土手部
Ｗ 基板

Claims (8)

  1. 基板を水平に保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持された前記基板に向けて処理液を供給する処理液供給部と、
    前記基板保持部の周囲を取り囲み、前記基板から飛散した前記処理液を受ける液受け部と、
    前記基板保持部に保持された前記基板の中心を通り鉛直方向に伸びる回転軸を中心として該基板を回転させる基板回転部と、
    を備え、
    前記液受け部の内周面は前記基板保持部に保持された前記基板側に露出した複数の溝を有し、前記複数の溝のそれぞれの延在方向は鉛直方向の成分を含み、
    周方向において、前記内周面は、基準面よりも窪んだ前記複数の溝と、隣り合う溝間に位置し且つ前記基準面に沿う複数の土手部と、を交互に有し、
    前記基準面に沿う各溝の第１長さは、前記基準面に沿う各土手部の第２長さよりも長い、基板処理装置。
  2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記延在方向は、前記基板の回転方向の成分と鉛直下向きの成分とが合成された方向である、基板処理装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、
    前記複数の溝が、前記基板の回転方向の上流側の部分よりも下流側の部分の方が深く窪んでいる溝を含む、基板処理装置。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記内周面は、少なくとも前記基板保持部に保持された前記基板と同じ鉛直方向の位置において、前記複数の溝を含む、基板処理装置。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記液受け部は、相対的に径が小さく前記基板に近い位置で前記基板保持部の周囲を取り囲む内側のカップから、相対的に径が大きく前記基板から遠い位置で前記基板保持部の周囲を取り囲む外側のカップにかけての複数のカップを有し、
    少なくとも前記内側のカップの内周面が前記複数の溝を含む、基板処理装置。
  6. 請求項１から請求項４までのいずれか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記液受け部は、前記基板保持部の周囲を取り囲む案内部を有するカップを備え、
    前記案内部は、滑らかな円弧を描いて前記基板に近付くにつれて斜め上方に延びる上端部を有し、
    前記複数の溝は、少なくとも前記上端部の下方に設けられている、基板処理装置。
  7. 請求項１から請求項４までのいずれか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記液受け部は、前記基板保持部の周囲を取り囲む案内部を有するカップを備え、
    前記案内部は、滑らかな円弧を描いて前記基板に近付くにつれて斜め上方に延びる上端部と、前記上端部の下方から延在する下端部と、を有し、
    前記複数の溝は、少なくとも前記下端部の一部に設けられている、基板処理装置。
  8. 請求項１から請求項４までのいずれか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記第１長さは、前記基板から飛散する液滴の直径よりも長い、基板処理装置。
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