JP5036415B2

JP5036415B2 - 液処理装置および液処理方法

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Publication number: JP5036415B2
Application number: JP2007156157A
Authority: JP
Inventors: 宏光難波; 規宏伊藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-06-13
Also published as: JP2008021983A

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板に対して所定の液処理を行う液処理装置および液処理方法に関する。

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、フォトリソグラフィ工程におけるフォトレジスト液や現像液の塗布処理等を挙げることができる。

このような液処理装置としては、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の表面または表裏面に処理液を供給してウエハの表面または表裏面に液膜を形成して処理を行う枚葉式の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方に広げて液膜を形成し、処理液を離脱させることが一般的に行われている。そして、基板の外方へ振り切られた処理液を下方へ導くようにウエハの外側を囲繞するカップ等の部材を設け、ウエハから振り切られた処理液を速やかに排出するようにしている。しかし、このようにカップ等を設ける場合には、処理液がミストとして飛び散り、基板まで達してウォーターマークやパーティクル等の欠陥となるおそれがある。

このようなことを防止可能な技術として、特許文献１には、基板を水平支持した状態で回転させる回転支持手段と一体に回転するように、基板から外周方向に飛散した処理液を受ける処理液受け部材を設け、処理液を受け、処理液を外方へ導いて回収するようにした技術が開示されている。この特許文献１において、処理液受け部材は、基板側から順に、水平ひさし部、処理液を外側下方に案内する傾斜案内部、処理液を水平外方へ案内する水平案内部、および垂直に立設する壁部を有し、処理液を狭い範囲に追い込んでミストが基板へ再付着することを防止しつつ処理受け部材の隅部に設けられた排液口を介して水平外方に排出させ、さらに処理液受け部材の外側に配置されたスペーサの内部を外方に延びる溝を介して排液される。
特開平８−１０６４号公報

ところで、上述した液受け部を回転支持手段と一体に回転させる装置においては、液受け部も回転するため、液受け部からは円周状に排液されることとなり、その排液を受ける環状の排液カップが必要となる。

しかしながら、このような環状の排液カップを設けた場合、排液カップから排液口を介しての排液に時間がかかるため、複数種類の処理液を使用する場合に、以下のような問題が生じる。
ｉ）複数種の処理液を使用する場合には、通常、処理後の排出先を切り替えて分別するが、処理液を切り替えてからその処理液が排出口から排出されるまでに時間がかかるため、排出先を切り替えるタイミングを見極めるのが困難である。
ii）処理液を切り替えた後もしばらくの間排液カップ内に切り替える前の処理液が残留しているため、切替前後の２種類の処理液が混ざった状態で排出されてしまう。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、排液カップから速やかに処理液を排出することができる液処理装置および液処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、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、前記基板保持部に保持された基板を囲繞するように環状をなし、基板とともに回転可能な回転カップと、前記回転カップおよび前記基板保持部を一体的に回転させる回転機構と、基板に処理液を供給する液供給機構と、前記回転カップに対応した環状をなし、前記回転カップから排出された処理液を受けとるとともに、受けとった処理液を排液する排液口を有する排液カップと、前記排液カップの内部に挿入され、前記回転カップおよび前記基板保持部の回転にともなって回転することにより前記排液カップ内に旋回流を形成し、その旋回流に随伴させて前記排液カップ内の処理液を前記排液口に導く旋回流形成部材とを具備し、前記回転カップは、前記基板保持部に保持された基板の端部の上方を覆うように設けられた庇部と、庇部に連続して基板の外方を覆うように設けられた外側壁部とを有し、前記旋回流形成部材は、前記回転カップに備えられ、前記排液カップに沿って筒状に形成されており、前記外側壁部から連続して垂直に前記基板保持部よりも下方へ延びて前記排液カップ内に挿入されていることを特徴とする液処理装置を提供する。

上記第１の観点において、前記排液カップに、周方向に沿って処理液が排液口に流れ込むように下りスロープを形成することができ、この下りスロープは、排液口に処理液が流れ込む部分に周方向の所定長さにわたって形成されていることが好ましい。前記排液口において、前記下りスロープの反対側に案内壁部が形成され、前記案内壁部は、垂線に対して前記下りスロープから離れる方向に傾斜する構成とすることができる。この場合、前記案内壁部の垂線に対する角度θは０°＜θ＜９０°を満足することが好ましい。また、前記案内壁部の頂部は前記下りスロープの終端部よりも上に配置されることが好ましい。

前記旋回流形成部材の前記排液カップに挿入された筒状部分は、前記排液カップの内面に沿って配置されており、前記筒状部分は、前記排液カップ内において、前記筒状部分の半径方向内側に突出する実質的な突部が無い内面を有する構成とすることができる。この場合、前記筒状部分の前記内面は、下端において、前記排液カップの前記内面に向かって半径方向外方かつ下方に傾斜するテーパー部によって終端することが好ましい。前記筒状部分の前記内面の前記テーパー部は、前記基板保持部に支持された前記基板の底面よりも十分に下方に位置することが好ましい。

また、前記排液カップの底部は、外側から内側に向かって上昇するように傾斜するように構成することができる。さらに、前記排液カップの外側に前記排液カップを囲繞するように設けられ、前記回転カップおよびその周囲からの主に気体成分を取り入れて排気する排気カップをさらに具備する構成とすることができる。

本発明の第２の観点では、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、前記基板保持部に保持された基板を囲繞するように環状をなし、基板とともに回転可能であり、前記基板保持部に保持された基板の端部の上方を覆うように設けられた庇部と、庇部に連続して基板の外方を覆うように設けられた外側壁部とを有する回転カップと、前記回転カップおよび前記基板保持部を一体的に回転させる回転機構と、基板に処理液を供給する液供給機構と、前記回転カップに対応した環状をなし、前記回転カップから排出された処理液を受けとるとともに、受けとった処理液を排液する排液口を有する排液カップと、前記回転カップに備えられ、前記排液カップに沿って筒状に形成されており、前記外側壁部から連続して垂直に前記基板保持部よりも下方へ延びて前記排液カップ内に挿入された旋回流形成部材とを有する液処理装置を用いた液処理方法であって、前記基板保持部に保持された基板上に処理液を供給する工程と、前記回転カップおよび前記基板保持部を回転させながら、処理液が供給された基板を回転させる工程と、前記回転カップから排出された処理液を前記排液カップによって受けとる工程と、前記回転カップおよび前記基板保持部の回転にともなって前記旋回流形成部材を回転させることにより、前記排液カップ内に旋回流を形成し、その旋回流に随伴させて前記排液カップ内の処理液を前記排液口に導く工程とを具備することを特徴とする液処理方法を提供する。

上記第２の観点において、前記旋回流形成部材の下端の前記排液カップ底部からの高さ位置および基板の回転速度によって前記旋回流を調整するようにすることができる。

本発明によれば、回転カップおよび前記基板保持部を回転させる際に、環状をなす回転カップに対応した環状をなす排液カップ内に旋回流を形成し、その旋回流に随伴させて排液カップ内の処理液を排液口に導くので、排液カップから速やかに処理液を排出することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。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は本発明の第１の実施形態に係る液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は排気・排液部を拡大して示す断面図である。この液処理装置１００は、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処理液供給ノズル５と、ウエハＷの裏面に処理液を供給する裏面処理液供給ノズル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の上部にはファン・フィルター・ユニット（ＦＦＵ）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、裏面処理液供給ノズル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。

軸受け部材１５の直上には回転軸１２の外周に沿って環状をなすパージガス供給ポート１９が設けられている。このパージガス供給ポート１９へは軸受け部材１５の外壁内に鉛直方向に沿って設けられたパージガス流路２０が接続されており、このパージガス流路２０には、軸受け部材１５のベースプレート１の下方位置に対応する部分においてパージガス配管２１が接続されている。そして、図示しないパージガス供給源からパージガス配管２１、パージガス流路２０を経てパージガス供給ポート１９へパージガスとして例えばＮ_２ガスが供給される。このパージガスはパージガス供給ポート１９から回転軸１２の上方側および下方側へ流れ、回転軸１２の上部にミストが付着することおよびベアリング１５ａからのパーティクルがウエハＷへ到達することを抑制することが可能となっている。

表面処理液供給ノズル５は、ノズルアーム２２に保持されており、図示しない液供給チューブから処理液が供給され、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、洗浄用の薬液、純水等のリンス液、ＩＰＡのような乾燥溶媒等を挙げることができ、１種または２種以上の処理液を吐出可能となっている。ノズルアーム２２は、図２に示すように軸２３を中心として回動可能に設けられており、図示しない駆動機構により、ウエハＷ中心上および外周上の吐出位置とウエハＷの外方の退避位置との間で移動可能となっている。なお、ノズルアーム２２は上下動可能に設けられており、退避位置と吐出位置で回動するときには上昇した状態となり、表面処理液供給ノズル５から処理液を吐出する際には、下降した状態となる。

裏面処理液供給ノズル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、図示しない処理液チューブを介してノズル孔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。吐出する処理液としては、上記表面処理液供給ノズル５と同様、洗浄用の薬液、純水等のリンス液、ＩＰＡのような乾燥溶媒等を挙げることができ、１種または２種以上の処理液を吐出可能となっている。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、裏面処理液供給ノズル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、図３に示すように、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外側壁部３２を有している。外側壁部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（ミスト）が下方に導かれる。また、後述するように、外側壁部３２に連続して回転プレート１１の下方へ延びるように筒状の旋回流形成部材３２ａが形成されている。

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案内部材３５が介在されている。図４に示すように、庇部３１と案内部材３５との間、案内部材３５と回転プレート１１との間には、それぞれ処理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、案内部材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。

案内部材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材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処理液供給ノズル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、略連続して設けられた案内部材３５の表面に案内されて開口３６から外方へ排出され、庇部３１および外側壁部３２によって下方へ導かれる。また、同様にウエハ保持部材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処理液供給ノズル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、ウエハＷの裏面と略連続して設けられた案内部材３５の裏面に案内されて開口３７から外方へ排出され、庇部３１および外側壁部３２によって下方へ導かれる。このときスペーサ部材３８、３９および外側壁部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、案内部材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、案内部材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３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を受ける環状をなす排液カップ５１と、排液カップ５１の外側に、排液カップ５１を囲繞するように設けられた環状をなす排気カップ５２とを備えている。

図１および図３に示すように、排液カップ５１は、回転カップ４の外側に、外側壁部３２に近接して垂直に設けられた垂直壁５３と、垂直壁５３の下端部から内側に向かって延びる底部５４とを有している。垂直壁５３の上端は回転カップ４の外側壁部３２の上方まで延びており、庇部３１に沿って湾曲している。これにより排液カップ５１内のミストがウエハＷ側へ逆流することを防止するようになっている。また、排液カップ５１の内部の保持部材１４の外側位置には、底部５４から回転プレート１１の下面近傍まで延び、そ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、排液カップ５１は、この仕切り壁５５によって、隙間３３から排出される処理液を受ける主カップ部５６と、保持部材１４の保持部１４ａ近傍部分から滴下される処理液を受ける副カップ部５７に分離されている。底部５４は、仕切り壁５５により主カップ５６に対応する第１部分５４ａと、副カップ５７に対応する第２部分５４ｂ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５４ｂ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５７から主カップ部５６に処理液を導くための孔５８が形成されている。

排液カップ５１の底部５４の最外側部分には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。排液管６１には排液切替部および吸引機構（いずれも図示せず）が設けられており、処理液の種類に応じて分別して回収または廃棄されるようになっている。なお、排液口６０は複数箇所設けられていてもよい。

図５に示すように、排液カップ５１の底部５４の周方向に沿った高さは、排液口６０から回転プレート１１の回転方向である矢印Ａに沿って途中まで同じ高さとなっているが、排液口６０に流れ込む部分に所定長さにわたって下りスロープ６２が形成されている。これにより、排液カップ５１からの排液を円滑に行うことができる。底部５４のスロープは全体にわたって形成されていてもよいが、その場合にはスロープが緩やかであるため排液を円滑にする効果が少なく、また、加工が難しくなるため、排液口６０に流れ込む部分のみに形成するほうが有利である。

排気カップ５２は、排液カップ５１の垂直壁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。排気口７０は複数設けられており、処理液の種類に応じて切り替えて使用することが可能となっている。

このように、処理液が回転カップ４を介して排液カップ５１に導かれ、気体成分は導入口６８から排気カップ５２に導かれ、かつ排液カップ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。

前述したように、回転カップ４の外側壁部３２の下方に連続して回転プレート１１より下方に延びるように旋回流形成部材３２ａが形成されている。この旋回流形成部３２ａは、排液カップ５１の主カップ部５６の内部へ挿入されており、回転プレート１１とともに回転された際に、主カップ部５６内に空気の旋回流を形成する機能を有している。この旋回流によって、排液カップ５１に排出された処理液が排液口６０に速やかに導かれる。

旋回流形成部材３２ａは、回転カップ４の外側壁部３２の一部であるため、排液カップ５１の内面に沿って配置された筒状部分からなる。この筒状部分は、排液カップ５１内において、半径方向内側に突出する実質的な突部の無い内面を有する。また、旋回流形成部材３２ａの筒状部分の内面は、下端において、排液カップ５１の内面に向かって半径方向外方且つ下方に傾斜するテーパー部３２ｅによって終端する。これにより、旋回流形成部材３２ａの内面と排液カップ５１の内面との間における急な段差を解消することができる。このように、旋回流形成部材３２ａが滑らかな内面を有し且つ旋回流形成部材３２ａと排液カップ５１との間の段差が排除されることにより、排液カップ５１内で処理液を必要以上に刺激してミストを発生させることがなくなる。なお、旋回流形成部材３２ａのテーパー部３２ｅは、ウエハＷを支持する回転プレート１１の底面よりも十分下方に位置するように配置される。

次に、以上のように構成される液処理装置１００の動作について図６を参照して説明する。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、表面処理液供給ノズル５を退避位置からウエハＷの中心上の吐出位置に移動させる。

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

この洗浄処理においては、ウエハＷの表面および裏面の中心に処理液が供給され、その洗浄液が遠心力によりウエハＷの外側に広がり、ウエハＷの周縁から振り切られる。この場合に、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するから、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の主カップ部５６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５７に処理液が滴下される。

ウエハＷの洗浄の際に回転カップ４から排出される処理液は、回転しながら環状の隙間３３から排出されるため、それを受ける排液カップ５１は環状なものとならざるを得ない。従来は、このような環状の排液カップを設けた場合、排液カップから排液口を介しての排液に時間がかかるという問題があったが、本実施形態のように回転カップ４に旋回流形成部３２ａを設けることにより、図７に示すように、ウエハＷを回転させて処理している間に排液カップ５１内に空気の旋回流を形成することができ、この旋回流に排液カップ５１内の処理液を随伴させて排液口６０に速やかに導くことができる。このように、排液カップ５１に排出された処理液を方向性をもって排液口６０に導くことができるので、この処理液を短時間で排出口から排出することができる。

このように、環状の排液カップ５１から短時間で処理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、排出先を切り替えるタイミングを見極めるのが容易となり、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。

この場合に、回転カップ４の一部を旋回流形成部３２ａとしたので、別部材を設ける必要がなく、装置を複雑化させることがない。また、排液カップ５１の底部５４の排液口６０に流れ込む部分において下りスロープ６２が形成されているので、排液カップ５１からの排液を円滑に行うことができ、より短時間で処理液を排出することができる。さらに、排液カップ５１の底部５４は外側から内側へ向かって上昇するように傾斜しているので、底部５４の内側部分に排出された処理液が速やかに外側部分に流れ、液残りを発生し難くすることができる。

この旋回流形成部材３２ａにより形成された旋回流による処理液の流速は、その下端の高さ位置により変化し、その下端位置が排液カップ５１の底部５４に近いほど排液カップ５１内の処理液の流速を大きくすることができる。しかし、底部５４に近接しすぎると液はねが大きくなって周囲が汚染されやすくなるとともに、底部５４への液残りが生じてしまうため好ましくない。このため、旋回流形成部材３２ａの下端の高さ位置を、排液カップ５１内の処理液を適切な流速で流すことができ、かつ液はねが許容範囲である範囲にすることが好ましい。また、排液カップ５１内を旋回流で流す作用および液はねは、旋回流形成部材３２ａの回転速度、すなわち回転カップ４の回転速度によっても変化するので、その回転速度も考慮して旋回流形成部材３２ａの高さ位置を調節する必要がある。３００ｍｍウエハの場合、ウエハＷの回転速度は、例えば３００〜１２００ｒｐｍであり、回転カップ４も同様の速度で回転するが、その場合には、旋回流形成部材３２ａの下端の高さ位置を底部３４から５〜２０ｍｍ程度にすることが好ましい。

図８は、図１の液処理装置に適用可能な排液カップの変形例の一部を模式的に示す図である。この変形例では、排液カップ５１の排液口６０Ｘ及びこれに接続された排液管６１Ｘが、排液カップ５１内で旋回流形成部３２ａによって形成される処理液の流れＦに沿うように構成される。具体的には、排液口６０Ｘにおいて、排液カップ５１の下りスロープ６２の反対側に案内壁部８２が形成され、これは、垂線に対して下りスロープ６２から離れる方向に傾斜する。案内壁部８２の垂線に対する角度θは０°＜θ＜９０°を満足する。また、案内壁部８２の頂部は下りスロープ６２の終端部よりも上に配置される。更に、排液管６１Ｘは、案内壁部８２の傾斜角度を以って排液カップ５１と接続され、且つ大きな曲率半径で湾曲して垂直下方に延在する。

この構成により、排液カップ５１内で旋回流形成部３２ａによって形成される処理液の流れＦは、案内壁部８２によって排液口６０Ｘから排液管６１Ｘ内へと滑らかに導かれる。ここで、処理液の流れＦが排液口６０Ｘにおいて案内壁部８２に出会う際に、案内壁部８２が傾斜していることにより、処理液が案内壁部８２によって跳ね返されることが殆どない。これにより、処理液を排液管６１Ｘ内へ効率よく導くことができるとともに、ミストの発生を防止することができる。

本実施形態によれば、回転カップおよび基板保持部を回転させる際に、環状をなす回転カップに対応した環状をなす排液カップ内に旋回流を形成し、その旋回流に随伴させて排液カップ内の処理液を排液口に導くので、排液カップから速やかに処理液を排出することができる。

なお、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、旋回流形成部材は必ずしも回転カップに設ける必要はなくウエハの回転にともなって回転する部分に設ければよい。また、上記実施形態では、ウエハの表裏面洗浄を行う液処理装置を例にとって示したが、本発明はこれに限らず、表面または裏面の一方の洗浄処理を行う液処理装置であってもよく、また、液処理については洗浄処理に限らず、レジスト液塗布処理やその後の現像処理等、他の液処理であっても構わない。また、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。

本発明は、半導体ウエハに付着したパーティクルやコンタミネーションを除去するための洗浄装置に有効である。

本発明の一実施形態に係る液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液処理装置を一部切り欠いて示す概略平面図。図１の液処理装置の排気・排液部を拡大して示す断面図。図１の液処理装置の回転カップおよび案内部材の取り付け状態を説明するための図。図１の液処理装置の排液カップの一部を模式的に示す図。本発明の一実施形態に係る液処理装置の処理動作を説明するための図。本発明の原理を説明するための模式図。図１の液処理装置に適用可能な排液カップの変形例の一部を模式的に示す図。

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；表面処理液供給ノズル
６；裏面処理液供給ノズル
７；排気・排液部
８；ケーシング
９；ＦＦＵ
１１；回転プレート
１２；回転軸
１３；昇降部材
１４；保持部材
３１；庇部
３２；外側壁部
３２ａ；旋回流形成部材
３３；隙間
３５；案内部材
５１；排液カップ
５２；排気カップ
５３；外側壁
５４；底部
６０；排液口
６２；スロープ
１００；液処理装置
Ｗ；ウエハ

Claims

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、
前記基板保持部に保持された基板を囲繞するように環状をなし、基板とともに回転可能な回転カップと、
前記回転カップおよび前記基板保持部を一体的に回転させる回転機構と、
基板に処理液を供給する液供給機構と、
前記回転カップに対応した環状をなし、前記回転カップから排出された処理液を受けとるとともに、受けとった処理液を排液する排液口を有する排液カップと、
前記排液カップの内部に挿入され、前記回転カップおよび前記基板保持部の回転にともなって回転することにより前記排液カップ内に旋回流を形成し、その旋回流に随伴させて前記排液カップ内の処理液を前記排液口に導く旋回流形成部材と
を具備し、
前記回転カップは、前記基板保持部に保持された基板の端部の上方を覆うように設けられた庇部と、庇部に連続して基板の外方を覆うように設けられた外側壁部とを有し、
前記旋回流形成部材は、前記回転カップに備えられ、前記排液カップに沿って筒状に形成されており、前記外側壁部から連続して垂直に前記基板保持部よりも下方へ延びて前記排液カップ内に挿入されていることを特徴とする液処理装置。
前記排液カップには、周方向に沿って処理液が前記排液口に流れ込むように下りスロープが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
前記下りスロープは、排液口に処理液が流れ込む部分に周方向の所定長さにわたって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液処理装置。
前記排液口において、前記下りスロープの反対側に案内壁部が形成され、前記案内壁部は、垂線に対して前記下りスロープから離れる方向に傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の液処理装置。
前記案内壁部の垂線に対する角度θは０°＜θ＜９０°を満足することを特徴とする請求項４に記載の液処理装置。
前記案内壁部の頂部は前記下りスロープの終端部よりも上に配置されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の液処理装置。
前記旋回流形成部材の前記排液カップに挿入された筒状部分は、前記排液カップの内面に沿って配置されており、前記筒状部分は、前記排液カップ内において、前記筒状部分の半径方向内側に突出する実質的な突部が無い内面を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記筒状部分の前記内面は、下端において、前記排液カップの前記内面に向かって半径方向外方かつ下方に傾斜するテーパー部によって終端することを特徴とする請求項７に記載の液処理装置。
前記筒状部分の前記内面の前記テーパー部は、前記基板保持部に支持された前記基板の底面よりも十分に下方に位置することを特徴とする請求項８に記載の液処理装置。
前記排液カップの底部は、外側から内側に向かって上昇するように傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記排液カップの外側に前記排液カップを囲繞するように設けられ、前記回転カップおよびその周囲からの主に気体成分を取り入れて排気する排気カップをさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の液処理装置。
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、前記基板保持部に保持された基板を囲繞するように環状をなし、基板とともに回転可能であり、前記基板保持部に保持された基板の端部の上方を覆うように設けられた庇部と、庇部に連続して基板の外方を覆うように設けられた外側壁部とを有する回転カップと、前記回転カップおよび前記基板保持部を一体的に回転させる回転機構と、基板に処理液を供給する液供給機構と、前記回転カップに対応した環状をなし、前記回転カップから排出された処理液を受けとるとともに、受けとった処理液を排液する排液口を有する排液カップと、前記回転カップに備えられ、前記排液カップに沿って筒状に形成されており、前記外側壁部から連続して垂直に前記基板保持部よりも下方へ延びて前記排液カップ内に挿入された旋回流形成部材とを有する液処理装置を用いた液処理方法であって、
前記基板保持部に保持された基板上に処理液を供給する工程と、
前記回転カップおよび前記基板保持部を回転させながら、処理液が供給された基板を回転させる工程と、
前記回転カップから排出された処理液を前記排液カップによって受けとる工程と、
前記回転カップおよび前記基板保持部の回転にともなって前記旋回流形成部材を回転させることにより、前記排液カップ内に旋回流を形成し、その旋回流に随伴させて前記排液カップ内の処理液を前記排液口に導く工程と
を具備することを特徴とする液処理方法。
前記旋回流形成部材の下端の前記排液カップ底部からの高さ位置および基板の回転速度によって前記旋回流を調整することを特徴とする請求項１２に記載の液処理方法。