JP3555724B2

JP3555724B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP3555724B2
Application number: JP23978597A
Authority: JP
Inventors: 秀喜足立
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2017-09-04
Also published as: JPH1187294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハや液晶表示器用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板などの基板を水平姿勢に保持した状態で鉛直方向の軸芯周りで回転させながら、洗浄液などの処理液を基板に供給して、洗浄処理などの所定の処理を基板に施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の基板処理装置の一例を図９に示す。
図９に示す装置は、基板に薬液や純水を用いた洗浄処理を施すための装置であり、薬液と廃液とを分離して排液する機能を備えている。
【０００３】
この装置は、基板Ｗを水平姿勢で吸着保持した状態で、鉛直方向の軸芯周りで回転可能なスピンチャック１００と、回転軸１０１を介してスピンチャック１００を高速回転させるためのモーター１０２と、スピンチャック１００を昇降させる昇降機構１０３と、処理する基板Ｗを包囲して処理室１０４ａを形成するカップ１０４と、基板Ｗに対して斜め上方または斜め下方から薬液や純水などの洗浄液を供給するための洗浄液ノズル１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄとを備えている。
【０００４】
カップ１０４の底部には、基板Ｗの洗浄のために使用された後の洗浄液を排液する排液口１０６が形成されている。このカップ１０４の内壁面は、処理中に、回転される基板Ｗから飛散される洗浄液を受け止めて排液口１０６に案内する。また、カップ１０４の上端部には、気体を取り込む気体取り込み口１０７が形成されている。この種の基板処理装置はクリーンルーム内に設置されるが、クリーンルーム内には、天井から床面へ向けてダウンフローで清浄気体が流下されている。このダウンフローの清浄気体を気体取り込み口１０７からカップ１０４内の処理室１０４ａに取り込み、カップ１０４に設けられた排気口１０８から排気して、処理室１０４ａ内に浮遊する洗浄液のミストなどを排出するように構成されている。
【０００５】
また、カップ１０４の下方には排液口１０６に対向するリング状の樋溝１０９を有する略円盤状の樋部材１１０が、回転軸１０１を包囲する保護筒１１１に回動自在に取り付けられている。樋溝１０９の底部の所定の一箇所には、排液流下口１１２が形成されている。また、樋部材１１０の外周にはリングギア１１３が固定されており、このリングギア１１３には、モーター１１４の駆動軸に取り付けられた駆動ギア１１５が歯合している。樋部材１１０のさらに下方には、洗浄処理に使用された後の廃液を廃棄するための廃棄ドレイン１１６と、薬液を回収するための回収ドレイン１１７とが設けられている。このような構成により、モーター１１４を駆動することによって、樋部材１０９の排液流下口１１２を廃棄ドレイン１１６または回収ドレイン１１７のいずれかの上方に選択的に位置させることができる。
【０００６】
この従来装置は以下のように動作する。
まず、スピンチャック１００が上昇され、カップ１０４の上方から突出された状態で、図示しない搬送ロボットから未処理の基板Ｗがスピンチャック１００に受け渡される。基板Ｗを受け取ったスピンチャック１００は昇降機構１０３によって下降され、基板Ｗが処理室１０４ａ内に位置される。そして、スピンチャック１００とともに基板Ｗが回転され、その基板Ｗに洗浄液ノズル１０５ａ〜１０５ｄから薬液が供給され、薬液による洗浄処理が基板Ｗに施される。この薬液洗浄処理の際には、排液流下口１１２を回収ドレイン１１７の上方に位置させることによって、再利用のために薬液を回収することができる。所定の薬液洗浄処理時間が経過すると、洗浄液ノズル１０５ａ〜１０５ｄから基板Ｗに対して供給する洗浄液を薬液から純水に切り換えて、基板Ｗに付着している薬液を純水で洗い落とすリンス処理が基板Ｗに施される。このリンス処理の際には、排液流下口１１２を廃棄ドレイン１１６の上方に位置させることによって、洗浄処理に使用された後の廃液（薬液が混ざった純水）を廃棄することができる。所定のリンス処理時間が経過すると、洗浄液ノズル１０５ａ〜１０５ｄからの純水の供給を停止し、基板Ｗをそのまま回転させて基板Ｗに付着している純水を振り切り乾燥させる。基板Ｗの乾燥を終えると、スピンチャック１００の回転が停止される。そして、スピンチャック１００が昇降機構１０３によって上昇され、カップ１０４の上方から突出された状態で、図示しない搬送ロボットが洗浄処理済の基板Ｗをスピンチャック１００から受け取り、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理が終了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来装置で洗浄した洗浄後の基板Ｗは汚染されていることがあり、従来装置は洗浄の仕上がり精度に問題があった。本発明者は、この不都合を調査したところ、以下の原因によることを突き止めた。
【０００８】
すなわち、本発明者は従来装置の処理室１０４ａ内の気体の流れをシュミレーションで解析したところ、スピンチャック１００の下方領域２００で気流の対流が起きていたことが判明した。一方、処理中に、回転される基板Ｗから飛散される洗浄液は、カップ１０４の内壁面に当たり、その一部が霧状のミストとなって、処理室１０４ａ内で浮遊する。この洗浄液のミストは、本来、排気口１０８から排気されるべきものであるが、スピンチャック１００の下方領域２００での気流の対流によって基板Ｗ側に逆流され、基板Ｗの乾燥中、あるいは、その終了後に基板Ｗに洗浄液のミストが再付着し、洗浄後の基板Ｗを汚染していたものと考えられる。
【０００９】
本発明者は、さらにスピンチャック１００の下方領域２００で気流が対流する原因を調査したところ、スピンチャック１００に保持された基板Ｗとカップ１０４の内壁面との間の間隔が広いために、その開口部分から処理室１０４ａ内に流入する気体の流速が遅くなり、そのために、処理室１０４ａ内の気流の一部が、排気口１０８から排気されずにスピンチャック１００の下方領域２００に流れ、そこに気流の対流を生じさせていたことが、シュミレーションによって明らかになった。
【００１０】
そこで、例えば、カップ１０４の内壁面をスピンチャック１００に保持された基板Ｗに近づけるようにカップ１０４を設計すれば、スピンチャック１００の下方領域２００での気流の対流を無くすことができると考えられる。しかしながら、回転される基板Ｗから飛散した洗浄液はカップ１０４の内壁面に当たったときにその一部が基板Ｗ側に跳ね返ってくるが、カップ１０４の内壁面をスピンチャック１００に保持された基板Ｗに近づければ、カップ１０４の内壁面から跳ね返ってきた洗浄液が基板Ｗに再付着し易くなり、却って基板Ｗを汚染することになる。
【００１１】
また、基板を回転させながら基板に所定の処理液を供給して基板に所定の処理を施す場合に、基板に処理液が再付着することで処理の仕上がり精度が悪くなることは一般的に知られている。従って、洗浄処理に限らず、その他の基板処理においても、カップなどを含む装置構成上、上記従来装置と同様の理由で、処理液が基板に再付着する問題が生じ得る。
【００１２】
また、従来装置は薬液と廃液とを分離して排液する機能を備えているが、従来装置の構成では、カップ１０４から排液口１０６を経て樋部材１１０の排液流下口１１２に至る経路を、回収対象の薬液と廃棄対象の廃液とで共通して使用しており、そのため、この経路での２液の混合を避けることができず、薬液と廃液との分離排液が不十分であった。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板への処理液の再付着を抑制し、基板処理の仕上がり精度を向上させることができる基板処理装置を提供することを主目的とする。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、処理に使用した複数種類の処理液を分離廃液する機能を備えた装置において、上記主目的を好適に達成することにある。
【００１５】
また、本発明のさらに別の目的は、処理に使用した複数種類の処理液を分離廃液する機能を備えた装置において、上記主目的を好適に達成するとともに、処理に使用した複数種類の処理液の分離廃液をも好適に行える装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板を鉛直方向の軸芯周りで回転させる基板回転手段と、前記基板保持手段に保持された基板を取り囲むように設けられ、前記基板回転手段によって回転される基板から飛散する処理液を受け止めて下方の排液口に案内する内壁面を有し、上方に向かうほど径が小さくなる傾斜部が前記内壁面に形成されているとともに、その傾斜部の上端部に気体を取り込む気体取り込み口が形成されている案内部材と、前記基板保持手段の下方に設けられ、前記気体取り込み口により取り込まれた気体を排気する排気口と、前記基板保持手段の上方に配置され、前記案内部材の気体取り込み口よりも小さい径を有し、前記基板保持手段に保持された基板の上面に対向する対向面から前記基板上面の回転中心付近に処理液を供給する処理液供給部と、前記対向面と基板上面との間に清浄な気体を供給する気体供給路とを備えた雰囲気遮断部材と、前記基板保持手段と前記案内部材とを相対的に昇降させる昇降手段と、前記雰囲気遮断部材を前記基板保持手段に対して相対的に接離させる接離手段と、処理液により基板を処理する際、前記基板保持手段に保持された基板の高さ位置に前記案内部材の傾斜部が位置するように前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、処理液により基板を処理する際、前記基板保持手段に保持された基板の上面と所定間隔隔てて前記雰囲気遮断部材を配置させ前記案内部材の気体取り込み口の中央部分を塞ぐように前記接離手段を制御する接離制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【００１７】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の基板処理装置において、底部に前記排気口を設けた排気槽と、前記排気槽の周囲に設けられ、底部に前記排液口を設けた排液槽とを備えた受け部材を前記基板保持手段の下方に配設し、前記昇降手段は、前記基板保持手段及び前記受け部材に対して前記案内部材を昇降させることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の基板処理装置において、前記雰囲気遮断部材に備えられた処理液供給部は、複数種類の処理液を選択的に供給可能に構成され、前記案内部材は、互いに間隔をあけて同芯状に配備された各種類の処理液に対応した複数の傾斜部が形成されているとともに、最も内側の傾斜部の下方と、各傾斜部の間の隙間に形成される排液案内流路の下方とにそれぞれ排液口が設けられ、かつ、各傾斜部の上端部の気体取り込み口の径が略同じに形成され、前記昇降制御手段は、前記基板保持手段に保持された基板の高さ位置に、その基板に供給する処理液の種類に対応した前記案内部材の傾斜部が位置するように前記昇降手段を制御することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の基板処理装置において、底部に前記排気口を設けた排気槽と、前記排気槽の周囲に同芯状に設けられ、底部にそれぞれ排液口を設けた各種類の処理液に対応した複数の排液槽とを備えた受け部材を前記基板保持手段の下方に配設し、前記昇降手段は、前記基板保持手段及び前記受け部材に対して前記案内部材を昇降させるように構成したことを特徴とするものである。
【００２０】
【作用】
請求項１に記載の発明の作用は次のとおりである。
基板保持手段に基板が保持されると、昇降制御手段は、基板保持手段に保持された基板の高さ位置に案内部材の傾斜部が位置するように、基板保持手段と案内部材とを相対的に昇降させる昇降手段を制御する。一方で、接離制御手段は、基板保持手段に保持された基板の上面と所定間隔隔てて雰囲気遮断部材を配置させるように、雰囲気遮断部材を基板保持手段に対して相対的に接離させる接離手段を制御する。
【００２１】
そして、基板回転手段により、基板保持手段に保持された基板が鉛直方向の軸芯周りで回転されながら、雰囲気遮断部材に備えられた処理液供給部から基板上面の回転中心付近に処理液が供給されて基板に対して所定の処理が施される。
【００２２】
このとき、回転される基板から飛散した処理液の大部分は、案内部材の傾斜部で受け止められ、傾斜部に沿って下方の排液口に案内される。また、傾斜部の一部に当たった処理液の一部は霧状のミストとなって、案内部材の内壁面の内側の空間に浮遊することになる。
【００２３】
しかしながら、基板の上面から所定間隔隔てて配置された雰囲気遮断部材により、案内部材の気体取り込み口の中央部分が塞がれることになる。従って、案内部材の内壁面の内側の空間には、案内部材の気体取り込み口と雰囲気遮断部材との間の狭い隙間から気体が流入することになり、その隙間から流入し、基板の周囲を流下して基板保持手段の下方に設けられた排気口に流れる気体の流速は比較的速くなり、基板保持手段の下方空間で気体の対流が起き難くなる。また、基板の周囲を流下する気流がエアーカーテンの役目を果たすことになるので、そのエアーカーテンの外部に浮遊する処理液のミストがそのエアーカーテンの内部の基板側に流れるのを抑制することもできる。さらに、処理液のミストの基板への再付着が抑制できるので、案内部材の傾斜部を必要以上に基板保持手段に保持された基板に近づけるように装置を設計する必要もない。また、回転される基板から飛散した処理液は、上方に向かうほど径が小さくなる傾斜部で受け止められるので、処理液の大部分は下方に向かって跳ね返ることになり、基板側への処理液の跳ね返りを少なくできる。従って、基板への処理液の再付着を好適に抑制することができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、案内部材の気体取り込み口と雰囲気遮断部材との間の隙間から流入した気体は、基板の周囲を流下し、基板保持手段の下方に配設された受け部材を構成する排気槽を経て、その排気槽の底部に設けられた排気口から排気される。一方、回転される基板から飛散した処理液は、案内部材の傾斜部に沿って排気槽の周囲に設けられた排液槽を経て、その排液槽の底部に設けられた排液口から排液される。また、案内部材の傾斜部に当たって発生した処理液のミストは排液槽内に浮遊するので、そのミストの基板への再付着が一層起き難くなる。
【００２５】
また、昇降手段は、基板保持手段及び受け部材に対して案内部材を昇降させるように構成されていて、昇降制御手段による制御では、基板保持手段及び受け部材に対して案内部材を昇降させて、基板保持手段に保持された基板の高さ位置に案内部材の傾斜部が位置するように基板保持手段に対する案内部材の高さが制御される。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、昇降制御手段により、基板保持手段に保持された基板の高さ位置に、その基板にこれから供給する処理液の種類に対応した案内部材の傾斜部が位置するように昇降手段が制御される。そして、雰囲気遮断部材に備えられた処理液供給部から、その傾斜部に対応する処理液が基板に供給されて基板に処理が施される。基板に供給された処理液は、その処理液に対応する案内部材の傾斜部に沿ってその下方の個別の排液口から排液される。
【００２７】
基板に別の種類の処理液を供給して処理するときには、昇降制御手段により、基板保持手段に保持された基板の高さ位置に、その別の種類の処理液に対応した案内部材の傾斜部が位置するように昇降手段が制御され、雰囲気遮断部材に備えられた処理液供給部から、その別の種類の処理液が基板に供給されて基板に処理が施される。この別の種類の処理液は、その処理液に対応する案内部材の傾斜部に沿ってその下方の個別の排液口から排液される。
【００２８】
従って、処理に使用した複数種類の処理液を分離して排液することができる。そして、各種類の処理液による処理の際に、基板保持手段に保持された上方には雰囲気遮断部材が配置されているので、請求項１に記載の発明と同様の作用により、基板への各種の処理液の再付着を好適に抑制することができる。
【００２９】
また、各傾斜部の上端部の気体取り込み口の径が略同じに形成されているので、案内部材の各気体取り込み口と雰囲気遮断部材との間の隙間を、全ての気体取り込み口で略同じにでき、気体の流入条件を同じにして処理することもできる。
【００３０】
さらに、各種類の処理液を別々の傾斜部、排液案内流路、排液口で排液するので、各液が混ざって排液されることがなく、各液の分離排液も好適に行える。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、受け部材には、底部にそれぞれ排液口を設けた各種類の処理液に対応した複数の排液槽が排気槽の周囲に同芯状に設けられていて、回転される基板から飛散した処理液は、その処理液に対応する案内部材の傾斜部に沿って、その処理液に対応する排液槽を経て、その排液槽の底部に設けられた排液口から排液される。
【００３２】
また、昇降手段は、請求項２に記載の発明と同様に、基板保持手段及び受け部材に対して案内部材を昇降させるように構成されていて、昇降制御手段による制御では、基板保持手段及び受け部材に対して案内部材を昇降させて、基板保持手段に保持された基板の高さ位置に、基板に供給する処理液の種類に対応した案内部材の傾斜部が位置するように昇降手段が制御される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す縦断面図である。
この装置は、処理対象の半導体ウエハ（基板）Ｗに薬液や純水を用いた洗浄処理を施すためのものであり、薬液と廃液とを分離して排液する機能を備えている。
【００３４】
基板Ｗは、基板保持手段としてのスピンチャック１に水平姿勢で保持される。このスピンチャック１は、回転軸２の上端に一体回転可能に取り付けられたスピンベース３を有している。スピンベース３の上面には、基板Ｗの外周部を３箇所以上で保持する３個以上の基板保持部材４が、スピンベース３の周縁に沿って等間隔で立設されている。なお、図１以下では、図面が煩雑になることを避けるために、１個の基板保持部材４のみを示している。
【００３５】
各基板保持部材４は、基板Ｗの外周部を下方から支持する基板支持部４ａと基板支持部４ａに支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部４ｂとを備えている。各基板保持部材４は、基板保持部４ｂが基板Ｗの外周端面を押圧する保持状態と、基板保持部４ｂが基板Ｗの外周端面から離れる非保持状態とで切換え可能に構成されている。この保持状態と非保持状態との切り換えは、例えば、特公平３−９６０７号公報に開示されたリンク機構などによって実現されている。
【００３６】
回転軸２の下端付近には、ベルト伝動機構５などによって基板回転手段としての電動モーター６が連動連結されていて、電動モーター６を駆動することによって、回転軸２、スピンチャック１とともに、スピンチャック１に保持された基板Ｗを鉛直方向の軸芯Ｊ周りで回転させる。
【００３７】
また、回転軸２は中空を有する筒状の部材で構成され、この中空部に洗浄液供給管７が貫通され、その上端部の洗浄液供給部７ａからスピンチャック１に保持された基板Ｗの下面の回転中心付近に洗浄液を供給できるように構成されている。洗浄液供給管７は配管８に連通接続されている。この配管８の基端部は分岐されていて、一方の分岐配管８ａには薬液供給源９が連通接続され、他方の分岐配管８ｂには純水供給源１０が連通接続されている。各分岐配管８ａ、８ｂには開閉バルブ１１ａ、１１ｂが設けられていて、これら開閉バルブ１１ａ、１１ｂの開閉を切り換えることで、洗浄液供給部７ａから薬液と純水とを選択的に切り換えて供給できるようになっている。
【００３８】
また、回転軸２の中空部の内壁面と洗浄液供給管７の外壁面との間の隙間は、気体供給路１２となっている。この気体供給路１２は、開閉バルブ１３が設けられた配管１４を介して気体供給源１５に連通接続されていて、気体供給路１２の上端部の気体供給部１２ａからスピンベース３と基板Ｗの下面との間の空間に、清浄な空気や清浄な不活性ガス（窒素ガスなど）などの清浄な気体を供給できるように構成されている。
【００３９】
回転軸２やベルト伝動機構５、電動モーター６などは、ベース部材２０上に設けられた円筒状のケーシング１６内に収容されている。
【００４０】
ベース部材２０上のケーシング１６の周囲には受け部材２１が固定的に取り付けられている。受け部材２１には、円筒状の仕切り部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃが立設されていて、これら仕切り部材２２ａ〜２２ｃとケーシング１６の外壁面とによって、排気槽２３、第１の排液槽２４ａ、第２の排液槽２４ｂが形成されている。ケーシング１６の外壁面と内側の仕切り部材２２ａの内壁面との間の空間が排気槽２３であり、内側の仕切り部材２２ａの外壁面と中間の仕切り部材２２ｂの内壁面との間の空間が第１の排液槽２４ａであり、中間の仕切り部材２２ｂの外壁面と外側の仕切り部材２２ｃの内壁面との間の空間が第２の排液槽２４ｂである。
【００４１】
排気槽２３の底部には排気ダクト２５に連通接続された排気口２６が設けられていて、排気口２６から排気槽２３内の気体が吸引されるように構成されている。また、第１の排液槽２４ａの底部には回収ドレイン２７に連通接続された第１の排液口２８ａが設けら、第２の排液槽２４ｂの底部には廃棄ドレイン２９に連通接続された第２の排液口２８ｂが設けられている。
【００４２】
なお、図１以下では、図面が煩雑になることを避けるために、各仕切り部材２２ａ〜２２ｃ、及び、後述する案内部材３０は、断面形状のみを示している。
【００４３】
第１、第２の排液槽２４ａ、２４ｂの上方には、スピンチャック１及びそれによって保持された基板Ｗの周囲を包囲するように筒状の案内部材３０が昇降自在に設けられている。この案内部材３０には、上方に向かうほど径が小さくなる傾斜部３１ａ、３１ｂが２箇所に形成されている。各傾斜部３１ａ、３１ｂは、互いに間隔をあけて同芯状に配備されている。また、各傾斜部３１ａ、３１ｂの上端部には径Ｒが同じに構成された気体取り込み口３２ａ、３２ｂが形成されている。さらに、傾斜部３１ａの下端部には垂直部３３、３４ａが連なっており、傾斜部３１ｂの下端部には垂直部３４ｂが連なっている。各傾斜部３１ａ、３１ｂは、垂直部３４ａ、３４ｂを介して連結されており、この連結部分には円周方向に、排液案内流路を形成する多数の開口３５が穿設されている。また、案内部材３０には、垂直部３３と垂直部３４ａの間に円環状の溝３６が形成されていて、この溝３６が中間の仕切り部材２２ｂに嵌入されるとともに、垂直部３４ａ、３４ｂが、第２の廃液槽２４ｂ内に嵌入されるように、案内部材３０が配置されている。
【００４４】
スピンチャック１に保持された基板Ｗの高さ位置ＨＷに、傾斜部３１ａが位置しているとき、回転される基板Ｗから飛散される洗浄液は傾斜部３１ａで受け止められ、傾斜部３１ａ、垂直部３３に沿って第１の排液槽２４ａに導かれ、第１の排液口２８ａから排液されることになる。この装置では、傾斜部３１ａ、垂直部３３、第１の排液槽２４ａ、第１の排液口２８ａは薬液の回収に用いられ、第１の排液口２８ａから回収ドレイン２７を経て図示しない回収タンクへ薬液が回収され、その回収タンクから回収された薬液が薬液供給源９に供給されて、薬液が再利用されるようになっている。
【００４５】
また、スピンチャック１に保持された基板Ｗの高さ位置ＨＷに、傾斜部３１ｂが位置しているとき、回転される基板Ｗから飛散される洗浄液は傾斜部３１ｂで受け止められ、傾斜部３１ｂ、垂直部３４ｂに沿い、開口３５から第２の排液槽２４ｂに導かれ、第２の排液口２８ｂから排液されることになる。この装置では、傾斜部３１ｂ、垂直部３４ｂ、開口３５、第２の排液槽２４ｂ、第２の排液口２８ｂは洗浄処理に使用された後の廃液（薬液が混ざった純水）の廃棄に用いられ、第２の排液口２８ｂから廃棄ドレイン２９を経て廃液が廃棄されるようになっている。
【００４６】
案内部材３０を昇降させる昇降機構の一例の構成を図２を参照して説明する。
案内部材３０は、支持部材４０を介して昇降部材４１に支持されている。この昇降部材４１には、螺軸４２が螺合されているとともに、ガイドレール４３に摺動自在に嵌め込まれている。螺軸４２に連結されたモーター４４を駆動することにより昇降部材４１が昇降され、これに伴って案内部材３０が昇降されるようになっている。昇降部材４１、螺軸４２、ガイドレール４３、モーター４４などが昇降手段に相当する昇降機構４５を構成する。
【００４７】
案内部材３０は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの高さ位置ＨＷに傾斜部３１ａが位置する第１の高さＨ１、基板Ｗの高さ位置ＨＷに傾斜部３１ｂが位置する第２の高さＨ２、上方の気体取り込み口３２ｂが基板Ｗの高さ位置ＨＷよりも下方に位置する第３の高さ位置Ｈ３の３段階の高さ位置で昇降される。案内部材３０の上記第１〜第３の高さ位置Ｈ１〜Ｈ３に対応する昇降部材４１の高さ位置には、反射型の光センサなどで構成される昇降部材４１検出用のセンサ４６ａ〜４６ｃが配設され、これらセンサ４６ａ〜４６ｃからの検出信号に基づき、モーター４４が駆動制御され案内部材３０が第１〜第３の高さ位置Ｈ１〜Ｈ３に位置させるように構成されている。なお、図３に示すように、この昇降制御は、昇降制御手段、接離制御手段として機能する制御部５０によって行われるように構成されている。
【００４８】
図１に戻って、スピンチャック１の上方には中心部に開口を有する雰囲気遮断部材６０が配置されている。この雰囲気遮断部材６０は、基板Ｗの径より若干大きく、かつ、案内部材３０の気体取り込み口３２ａ、３２ｂの径Ｒよりも小さい径を有していて、中空を有する筒状の支持軸６１の下端部に一体回転可能に取り付けられている。支持軸６１は、支持アーム６２に回転自在に支持されている。支持軸６１には従動プーリ６３が一体回転可能に取り付けられている。その従動プーリ６３と、モーター６４の駆動軸に連結された主動プーリ６５との間に無端ベルト６６が架け渡されていて、モーター６４を駆動することにより支持軸６１とともに雰囲気遮断部材６０が鉛直方向の軸芯Ｊ周りに回転されるように構成されている。
【００４９】
また、支持アーム６２は、接離手段に相当する接離機構６７によって昇降され、この支持アーム６２の昇降によって、スピンチャック１に対して雰囲気遮断部材６０が接離されるように構成されている。この装置では、雰囲気遮断部材６０がスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面に対して所定の間隔ＷＢ隔てた下方位置ＬＨと、雰囲気遮断部材６０がスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面から上方に大きく離れた上方位置ＨＨとの２段階の位置との間で雰囲気遮断部材６０が昇降できるように構成されている。このような接離動を実現する接離機構６７は、昇降機構４５と同様に螺軸などを用いた機構や、あるいは、エアシリンダなどで構成されている。図３に示すように、この接離制御も制御部５０によって行われるように構成されている。
【００５０】
図１に戻って、雰囲気遮断部材６０の中心の開口及び支持軸６１の中空部には、洗浄液供給管７０が貫通され、その下端部の洗浄液供給部７０ａからスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面の回転中心付近に洗浄液を供給できるように構成されている。洗浄液供給管７０は配管７１に連通接続されている。この配管７１の基端部は分岐されていて、一方の分岐配管７１ａには薬液供給源９が連通接続され、他方の分岐配管７１ｂには純水供給源１０が連通接続されている。各分岐配管７１ａ、７１ｂには開閉バルブ７２ａ、７２ｂが設けられていて、これら開閉バルブ７２ａ、７２ｂの開閉を切り換えることで、洗浄液供給部７０ａから薬液と純水とを選択的に切り換えて供給できるようになっている。
【００５１】
また、雰囲気遮断部材６０の中心の開口の内壁面及び支持軸６１の中空部の内壁面と、洗浄液供給管７０の外壁面との間の隙間は、気体供給路７３となっている。この気体供給路７３は、開閉バルブ７４が設けられた配管７５を介して気体供給源１５に連通接続されていて、気体供給路７３の下端部の気体供給部７３ａから雰囲気遮断部材６０と基板Ｗの上面との間の空間に清浄な気体を供給できるように構成されている。
【００５２】
制御部５０は、案内部材３０の昇降制御と雰囲気遮断部材６０の接離制御の他にも、スピンチャック１の回転制御や雰囲気遮断部材６０の回転制御、洗浄液供給部７ａ、７０ａからの洗浄液の供給制御、気体供給部１２ａ、７３ａからの気体の供給制御などの制御も行うように構成されている。
【００５３】
以上のような構成を有する装置の動作を図４ないし図６を参照して説明する。図４はスピンチャック１に対する基板Ｗの受渡しを行う状態を示し、図５は薬液洗浄処理の状態、図６はリンス処理及び乾燥処理の状態を示している。
【００５４】
まず、図４に示すように、案内部材３０を第３の高さ位置Ｈ３に位置させて、スピンチャック１を案内部材３０の上方から突出させるとともに、雰囲気遮断部材６０を上方位置ＨＨに位置させて、雰囲気遮断部材６０とスピンチャック１との間の間隔を広げる。この状態で、図示しない搬送ロボットが未処理の基板Ｗをスピンチャック１に引き渡す。スピンチャック１は受け取った基板Ｗを保持する。
【００５５】
基板Ｗの受け取りが終わると、図５に示すように、案内部材３０を第１の高さ位置Ｈ１に位置させて、スピンチャック１に保持された基板Ｗの高さ位置ＨＷに案内部材３０の傾斜部３１ａを位置させるとともに、雰囲気遮断部材６０を下方位置ＬＨに位置させて、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面と雰囲気遮断部材６０との間の間隔をＷＢにする。これにより、傾斜部３１ａの上端部の気体取り込み口３２ａの中央部分は雰囲気遮断部材６０によって塞がれることになる。上記間隔ＷＢは、雰囲気遮断部材６０が気体取り込み口３２ａの中央部分を塞ぐように配置される間隔である。
【００５６】
この状態で、スピンチャック１とともに基板Ｗを回転させ、洗浄液供給部７ａ、７０ａから薬液を基板Ｗの上下両面に供給して薬液洗浄処理を行う。この薬液洗浄処理の際に、回転される基板Ｗの外周部から振り切られて周囲に飛散する薬液は、傾斜部３１ａで受け止められ、傾斜部３１ａ、垂直部３３に沿って第１の排液槽２４ａに導かれ、第１の排液口２８ａから排液され、回収ドレイン２７を経て回収タンクに回収されることになる。
【００５７】
また、基板Ｗから飛散され傾斜部３１ａに当たった薬液の一部はミストとなって浮遊することになる。しかしながら、この装置では、基板Ｗの上面から所定間隔ＷＢ隔てて配置された雰囲気遮断部材６０により、案内部材３０の気体取り込み口３２ａの中央部分が塞がれているので、案内部材３０の内壁面の内側の空間には、案内部材３０の気体取り込み口３２ａと雰囲気遮断部材６０との間の円環状の狭い隙間８０から気体が流入することになり、その隙間８０から流入し、基板Ｗ及びスピンベース３の周囲を流下してスピンチャック１の下方の排気口２６に流れる気体の流速は比較的速くなり、スピンチャック１の下方空間で気体の対流が起き難くなる。また、基板Ｗの周囲を流下する気流がエアーカーテンの役目を果たすことになるので、そのエアーカーテンの外部に浮遊する薬液のミストがそのエアーカーテンの内部の基板Ｗ側に流れるのを抑制することにもなる。さらに、気流の一部が第１の排液槽２４ａ内にも流れるので、その気流によって傾斜部３１ａ付近に浮遊する薬液のミストは第１の処理槽２４ａ内に押し流される。従って、薬液のミストが基板Ｗに再付着するのを抑制することができる。
【００５８】
また、案内部材３０の傾斜部３１ａとスピンチャック１に保持された基板Ｗとは十分に離されるように案内部材３０が配置されているとともに、案内部材３０の傾斜部３１ａ（３１ｂ）は、上方に向かうほど径が小さくなるように形成されさらに、基板Ｗの上方に雰囲気遮断部材６０も配置されているので、傾斜部３１ａからの薬液の跳ね返りが基板Ｗに付着するような不都合も起き難い。
従って、基板Ｗへの薬液の再付着を好適に抑制することができる。
【００５９】
所定の薬液洗浄処理時間が経過すると、洗浄液供給部７ａ、７０ａからの薬液の供給を停止する。そして、図６に示すように、案内部材３０を第２の高さ位置Ｈ２に位置させて、スピンチャック１に保持された基板Ｗの高さ位置ＨＷに案内部材３０の傾斜部３１ｂを位置させる。このとき、雰囲気遮断部材６０は下方位置ＬＨに位置させたまま、すなわち、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面と雰囲気遮断部材６０との間の間隔をＷＢに維持している。この状態で、傾斜部３１ｂの上端部の気体取り込み口３２ｂの中央部が雰囲気遮断部材６０によって塞がれるように、上下の気体取り込み口３２ａ、３２ｂの鉛直方向の間隔ＺＬが決められている。
【００６０】
この状態で、洗浄液供給部７ａ、７０ａから純水を基板Ｗの上下両面に供給して基板Ｗに付着している薬液を純水で洗い落とすリンス処理を行う。このリンス処理の際に、回転される基板Ｗの外周部から振り切られて周囲に飛散する廃液（薬液が混ざった純水）は、傾斜部３１ｂで受け止められ、傾斜部３１ｂ、垂直部３４ｂに沿い、開口３５から第２の排液槽２４ｂに導かれ、第２の排液口２８ｂから排液され、廃棄ドレイン２９を経て廃棄されることになる。
【００６１】
また、基板Ｗから飛散され傾斜部３１ｂに当たった廃液の一部はミストとなって浮遊するが、薬液洗浄の場合と同様の作用により、基板Ｗへの廃液の再付着を好適に抑制することができる。さらに、スピンベース３の周囲を流下する気流によって、仕切り部材２２ａの上端と気体取り込み口３２ａとの間の開口を塞ぐようにエアーカーテンが形成されるとともに、その一部の気流が傾斜部３１ａに沿って第１の排液槽２４ａに流入し、第１の排液槽２４ａに浮遊する薬液のミストが基板Ｗに再付着することも抑制される。
【００６２】
所定のリンス処理時間が経過すると、洗浄液供給部７ａ、７０ａからの純水の供給を停止し、スピンチャック１、案内部材３０、雰囲気遮断部材６０の位置関係を図６のまま維持して、スピンチャック１の回転を継続して基板Ｗに付着している純水を振り切って基板Ｗを乾燥させる乾燥処理を行う。この乾燥処理の際に、回転される基板Ｗの外周部から振り切られて周囲に飛散する廃液（純水）は、傾斜部３１ｂで受け止められ、傾斜部３１ｂ、垂直部３４ｂに沿い、開口３５から第２の排液槽２４ｂに導かれ、第２の排液口２８ｂから排液され、廃棄ドレイン２９を経て廃棄されることになる。
【００６３】
また、薬液洗浄、リンス処理の場合と同様の作用により、乾燥中および乾燥後の基板Ｗへの薬液や廃液の再付着が好適に抑制される。
【００６４】
所定の乾燥処理時間が経過すると、スピンチャック１の回転を停止する。そして、図４に示すように、案内部材３０を第３の高さ位置Ｈ３に位置させるとともに、雰囲気遮断部材６０を上方位置ＨＨに位置させ、その状態で、図示しない搬送ロボットが洗浄処理済の基板Ｗをスピンチャック１から受け取って、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理を終了する。
【００６５】
なお、薬液、純水を用いた洗浄処理の際に、必要に応じて、雰囲気遮断部材６０を回転させてもよいし、気体供給口１２ａ、７３ａから気体を供給させてもよい。
【００６６】
本発明者は、この装置を用いて、雰囲気遮断部材６０を図５、図６のように配置した場合と配置しなかった場合とで、気体の流れをシュミレーションした結果、雰囲気遮断部材６０を配置した場合は、配置しなかった場合に比べて、案内部材３０の気体取り込み口３２ａ、３２ｂと雰囲気遮断部材６０との間の隙間８０から流入し、基板Ｗ及びスピンベース３の周囲を流れる気体（図５、図６の領域３００）の流速が速くなり、スピンチャック１の下方空間での気体の対流などが軽減されていることを確認した。
【００６７】
また、上記動作説明のように動作させて基板Ｗに洗浄処理を施すと、基板Ｗに薬液や廃液の付着が無く、洗浄の仕上がり精度が良好であった。
【００６８】
さらにこの装置によれば、薬液と廃液の排液経路を分離しているので、薬液と廃液の分離排液も良好に行える。また、この装置によれば、スピンチャック１及び受け部材２１に対して案内部材３０を昇降させ、装置内で昇降変位させる部材を最小限にするように構成しているので、従来装置のように案内部材３０（カップ１０４）に対してスピンチャック１を昇降させたり、カップ１０４のように案内部材３０と受け部材２１の機能を備えた部材をスピンチャック１に対して昇降させる場合に比べて、装置構成が簡略化でき、装置のコンパクト化が図れるとともに、昇降機構４５の構造も簡単になる。
【００６９】
なお、上記実施形態では、２種類の液を分離排液する装置を示したが、図７に示すように構成すれば、３種類の液を分離排液する装置を実現することもできる。図７中の符号３１ｃは第３の液を排液するための傾斜部、３２ｃはその傾斜部３１ｃの上端部に形成された気体取り込み口、３４ｃはその傾斜部３１ｃの下端部に連なる垂直部、２４ｃは第３の液を排液するための第３の排液槽、２２ｄは仕切り部材、２７ａ、２７ｂは異なる液を個別に回収するための回収ドレインである。その他の符号は上記実施形態と同様である。なお、図７の構成において、各気体取り込み口３２ａ、３２ｂ、３２ｃの径Ｒを略同じに形成することで、これら各気体取り込み口３２ａ、３２ｂ、３２ｃと雰囲気遮断部材６０との間の隙間を、全ての気体取り込み口３２ａ、３２ｂ、３２ｃで略同じにでき、気体の流入条件を略同じにして処理することができる。また、気体取り込み口３２ｂ、３２ｃの鉛直方向の間隔ＺＬ２を気体取り込み口３２ａ、３２ｂの鉛直方向の間隔ＺＬと略同じ（ＺＬ≒ＺＬ２）に形成することで、スピンチャック１に保持された基板Ｗの高さ位置ＨＢに各傾斜部３１ａ〜３１ｃを位置させるように案内部材３０を昇降させたとき、雰囲気遮断部材６０の高さをＨＬに維持（スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面と雰囲気遮断部材６０との間隔をＷＢに維持）していても、各気体取り込み口３２ａ〜３２ｃと雰囲気遮断部材６０の高さ方向の位置関係を略同じにして雰囲気遮断部材６０を配置させることができ、気体の流入条件を略同じにして処理することができる。従って、このように構成すれば、各気体取り込み口３２ａ〜３２ｃごとに雰囲気遮断部材６０の高さを変える必要がなく、雰囲気遮断部材６０の接離制御が簡単になる。
【００７０】
また、図７と同様の構成によって４種類以上の液を分離排液する装置を実現することもできる。
【００７１】
さらに、本発明は、２種類以上の液を分離排液する機能を備えない装置にも同様に適用できる。この場合には、図８に示すように装置を構成すればよい。
【００７２】
なお、上記実施形態では、基板Ｗに洗浄処理を施す装置を例に採り説明したが、本発明は、その他の処理液を基板Ｗに供給して所定の処理を基板Ｗに施す各種の基板処理装置にも同様に適用することができる。
【００７３】
また、本発明は、半導体ウエハに対して処理する装置に限らず、液晶表示器用のガラス基板やフォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板などの各種の基板に対して処理する装置にも同様に適用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、案内部材の気体取り込み口の中央部分を塞ぐように雰囲気遮蔽部材を配置させた状態で基板に処理液を供給して所定の処理を施すように構成したので、気体取り込み口と雰囲気遮断部材との間の狭い隙間から取り込まれた気体の流速を比較的速くすることができ、処理液のミストなどが基板に再付着するのを抑制でき、処理の仕上がり精度を向上させることができる。また、基板保持手段に保持された基板の高さ位置に、上方に向かうほど径が小さくなる傾斜部を位置させて基板に処理を施すように構成したので、傾斜部から基板への処理液の跳ね返りを抑制することもできる。従って、基板への処理液の再付着を軽減して処理の仕上がり精度を向上させることができる。
【００７５】
請求項２に記載の発明によれば、排気槽とその周囲に設けられた排液槽とを備えた受け部材を設けたので、処理液のミストを排液槽に止めておくことができ、処理液のミストなどが基板に再付着するのをより確実に抑制することができる。
【００７６】
また、昇降手段を、基板保持手段及び受け部材に対して案内部材を昇降させ、装置内で昇降変位させる部材を最小限にするように構成しているので、案内部材に対して基板保持手段を昇降させたり、案内部材と受け部材の機能を備えた部材を基板保持手段に対して昇降させるのに比べて、装置構成が簡略化でき、装置のコンパクト化が図れるとともに、昇降手段の構造を簡単にすることもできる。
【００７７】
請求項３に記載の発明によれば、案内部材は、互いに間隔をあけて同芯状に配備された各種類の処理液に対応した複数の傾斜部が形成されているとともに、最も内側の傾斜部の下方と、各傾斜部の間の隙間に形成される排液案内流路の下方とにそれぞれ排液口が設けられ、かつ、各傾斜部の上端部の気体取り込み口の径が略同じに形成され、昇降制御手段は、基板保持手段に保持された基板の高さ位置に、その基板に供給する処理液の種類に対応した案内部材の傾斜部が位置するように昇降手段を制御するように構成したので、複数種類の処理液を分離排液することが可能となり、そのように複数種類の処理液の分離排液が可能な装置において、基板への処理液の再付着を好適に抑制することができる。
【００７８】
また、案内部材の各傾斜部の上端部の気体取り込み口の径が略同じに形成されているので、案内部材の各気体取り込み口と雰囲気遮断部材との間の隙間を、全ての気体取り込み口で略同じにでき、気体の流入条件を同じにして処理することができる。
【００７９】
さらに、各種類の処理液を別々の傾斜部、排液案内流路、排液口で排液でき、各液が混ざって排液されることがないので、各液の分離排液を好適に行うこともできる。
【００８０】
請求項４に記載の発明によれば、排気槽とその周囲に同芯状に設けられた各種類の処理液に対応する複数の排液槽とを備えた受け部材を設けたので、複数種類の処理液の分離排液が可能な装置において、処理液のミストなどが基板に再付着するのをより確実に抑制することができる。
【００８１】
また、昇降手段を、基板保持手段及び受け部材に対して案内部材を昇降させるように構成したので、装置のコンパクト化が図れるとともに、昇降手段の構造を簡単にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】案内部材を昇降させる昇降機構の一例の構成を示す正面図である。
【図３】実施形態に係る装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態に係る装置の動作を説明するための図であって、スピンチャックに対する基板の受渡しを行う状態を示す縦断面図である。
【図５】実施形態に係る装置の動作を説明するための図であって、薬液洗浄処理の状態を示す縦断面図である。
【図６】実施形態に係る装置の動作を説明するための図であって、リンス処理及び乾燥処理の状態を示す縦断面図である。
【図７】３種類の液を分離排液するための変形例の要部構成を示す縦断面図である。
【図８】液の分離排液を行う機能を備えない変形例の要部構成を示す縦断面図である。
【図９】従来装置の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１：スピンチャック
６：電動モーター
２１：受け部材
２３：排気槽
２４ａ、２４ｂ：排液槽
２６：排気口
２８ａ、２８ｂ：排液口
３０：案内部材
３１ａ、３１ｂ：傾斜部
３２ａ、３２ｂ：気体取り込み口
４５：昇降機構
５０：制御部
６０：雰囲気遮断部材
６７：接離機構
７０ａ：洗浄液供給部
Ｗ：基板
ＨＷ：スピンチャックに保持された基板の高さ位置
ＷＢ：基板処理時の基板上面と雰囲気遮断部材との間隔

Claims

基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板を鉛直方向の軸芯周りで回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持された基板を取り囲むように設けられ、前記基板回転手段によって回転される基板から飛散する処理液を受け止めて下方の排液口に案内する内壁面を有し、上方に向かうほど径が小さくなる傾斜部が前記内壁面に形成されているとともに、その傾斜部の上端部に気体を取り込む気体取り込み口が形成されている案内部材と、
前記基板保持手段の下方に設けられ、前記気体取り込み口により取り込まれた気体を排気する排気口と、
前記基板保持手段の上方に配置され、前記案内部材の気体取り込み口よりも小さい径を有し、前記基板保持手段に保持された基板の上面に対向する対向面から前記基板上面の回転中心付近に処理液を供給する処理液供給部と、前記対向面と基板上面との間に清浄な気体を供給する気体供給路とを備えた雰囲気遮断部材と、
前記基板保持手段と前記案内部材とを相対的に昇降させる昇降手段と、
前記雰囲気遮断部材を前記基板保持手段に対して相対的に接離させる接離手段と、
処理液により基板を処理する際、前記基板保持手段に保持された基板の高さ位置に前記案内部材の傾斜部が位置するように前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、
処理液により基板を処理する際、前記基板保持手段に保持された基板の上面と所定間隔隔てて前記雰囲気遮断部材を配置させ前記案内部材の気体取り込み口の中央部分を塞ぐように前記接離手段を制御する接離制御手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
底部に前記排気口を設けた排気槽と、前記排気槽の周囲に設けられ、底部に前記排液口を設けた排液槽とを備えた受け部材を前記基板保持手段の下方に配設し、
前記昇降手段は、前記基板保持手段及び前記受け部材に対して前記案内部材を昇降させることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記雰囲気遮断部材に備えられた処理液供給部は、複数種類の処理液を選択的に供給可能に構成され、
前記案内部材は、互いに間隔をあけて同芯状に配備された各種類の処理液に対応した複数の傾斜部が形成されているとともに、最も内側の傾斜部の下方と、各傾斜部の間の隙間に形成される排液案内流路の下方とにそれぞれ排液口が設けられ、かつ、各傾斜部の上端部の気体取り込み口の径が略同じに形成され、
前記昇降制御手段は、前記基板保持手段に保持された基板の高さ位置に、その基板に供給する処理液の種類に対応した前記案内部材の傾斜部が位置するように前記昇降手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
請求項３に記載の基板処理装置において、
底部に前記排気口を設けた排気槽と、前記排気槽の周囲に同芯状に設けられ、底部にそれぞれ排液口を設けた各種類の処理液に対応した複数の排液槽とを備えた受け部材を前記基板保持手段の下方に配設し、
前記昇降手段は、前記基板保持手段及び前記受け部材に対して前記案内部材を昇降させるように構成したことを特徴とする基板処理装置。