JP6051919B2 - 液処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回転する基板へ供給された処理液を基板から排出する技術に関する。
基板である例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面に集積回路の積層構造を形成する半導体装置の製造工程において、回転するウエハの表面や裏面に、アルカリ性や酸性の薬液を供給してごみや自然酸化物などを除去する枚葉式の液処理装置が知られている。
この種の液処理装置には、ウエハの表裏面の高さ位置と連なるように当該ウエハの周囲に円環形状のガイド（以下、ガイドリングという）を設けたものがある（特許文献１）。このガイドリングをウエハと共に回転させることにより、ウエハの表面（上面）から振り切られた処理液はガイドリングの上面を介して外方へ案内され、またウエハの裏面（下面）から振り切られた処理液はガイドリングの下面を介して外方へと案内される。このようにガイドを介して処理液をウエハの外方へと案内することにより、回転するウエハの周囲に形成される乱流に処理液が巻き込まれてミスト化することを抑え、液処理後のウエハへのミストの付着を低減している。
しかしながら、ウエハの周縁部にはベベルと呼ばれる斜めに面取りされた領域が形成されており、このべベルに沿って排出された処理液がガイドリングに沿って流れないことがある。また、ウエハの大型化に伴い、ウエハに反りが生じた際に処理液が振り切られる方向が大きく変化し、ガイドリングに沿って流れないことがある。処理液がガイドリングに沿って流れないと、ガイドリングの外方に設けられた液受け用のカップなどにぶつかってミストを発生し、発生したミストをウエハ外方へ案内できずウエハの汚染原因となるおそれがある。
特開２０１１−１０８７３２号公報：段落００３１〜００３２、図４
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液処理が行われた基板への処理液の再付着を防止することが可能な液処理装置、液処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
本発明に係る液処理装置は、半導体ウエハである基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転駆動部と、
回転する基板に処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板保持部と共に回転し、当該基板保持部に保持された基板を囲み、且つ、互いに隙間を介して上下に重なり、基板から振り切られた処理液を案内する上側ガイドリング及び下側ガイドリングと、
前記基板保持部と共に回転し、前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングに案内された処理液を受け止めて下方側へ向けて案内する回転カップと、を備え、
前記上側ガイドリングの下面は、前記基板保持部に保持された基板の下面よりも高い位置に配置されると共に、前記下側ガイドリングの上面は、当該基板の上面よりも低い位置に配置されていることと、
前記上側ガイドリングと下側ガイドリングとの間の隙間の高さ寸法が、前記基板保持部に保持された基板の厚さ寸法よりも大きいことと、を特徴とする。
上述の液処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングは、前記隙間の中心の高さ位置を、前記基板保持部に保持された平坦な基板の厚さ方向の中心の高さ位置に合わせて配置されていること。
（ｂ）前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングの外周端部は、斜め下方へ向けて傾斜していること。
（ｃ）前記回転カップは、円環状の外カップの内側に収容され、この外カップは前記回転カップを上方から覆う上壁部を備え、この上壁部の上面中央部には、基板の直径よりも直径が小さい開口部が形成されていること。また、この上壁部が円錐形状であること。または、前記回転カップの上方側には、その上面中央部に、基板の直径よりも直径が小さい開口部が形成され、前記基板保持部と共に回転する錐形の蓋部材が設けられていること。
（ｄ）前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングは、基板の側周面に対向する内周面の端部形状が鋭角であること。
（ｅ）前記上側ガイドリングと下側ガイドリングとの間の隙間は、外周側に向かうに従って狭くなること。
（ｆ）前記上側ガイドリングの下面または前記下側ガイドリングの上面の少なくとも一方には、これら上側ガイドリングと下側ガイドリングとの隙間に進入した処理液を外方へ案内する線条突起部が形成されていること。
本発明は、回転する基板の周囲に上側ガイドリング及び下側ガイドリングを上下に配置し、回転する基板から側方へ向けて気流及び処理液を案内するので、基板から離れた位置に処理液が排出され、当該処理液がミストとなって基板に再付着することを抑えることができる。
実施の形態に係わる液処理装置の縦断側面図である。 前記液処理装置の平面図である。 ウエハ及びこれを囲むガイドリングの平面図である。 前記回転カップ、上側ガイドリング及び下側ガイドリングの配置位置を示す縦断側面図である。 前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングの作用を示す縦断側面図である。 他の実施の形態に係わるガイドリングの縦断側面図である。 さらに他の実施の形態に係わるガイドリングの縦断側面図である。 第２の液処理装置の縦断側面図である。 前記第２の液処理装置の平面図である。 前記第２の液処理装置に設けられている回転カップの昇降機構を示す第１の説明図である。 前記回転カップの昇降機構を示す第２の説明図である。 第３の液処理装置の縦断側面図である。 前記第３の液処理装置に設けられている円錐蓋の昇降機構を示す第１の説明図である。 前記円錐蓋の第２の説明図である。
本発明の実施の形態に係わる液処理装置の構成について図１、２を参照しながら説明する。図１に示すように、液処理装置は、ウエハＷを水平に支持する複数個の支持部材２３が設けられた円板状の支持プレート２１と、支持プレート２１の下面に連結され、上下方向に伸びる回転軸２２と、を備えている。
回転軸２２の下端側にはプーリ３３が設けられており、このプーリ３３の側方には回転モータ３１が配置されている。これらプーリ３３と回転モータ３１の回転軸とに駆動ベルト３２を捲回することにより、支持プレート２１を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部３０を構成している。回転軸２２は、ベアリング３４を介して当該液処理装置が配置された床板１１０に固定されている。
支持プレート２１は、その中央部が円形に切りかかれていて、その切り欠き内には、回転軸２２内を上下方向に貫通するリフト軸２５が配置されている。リフト軸２５内には、ウエハＷの裏面（下面）に処理液を供給するための液流路２７が形成されている。またリフト軸２５の上端部には、液流路２７を流れる処理液が流れ出る開口部を備え、すり鉢状に広がる液供給部２４が設けられている。液供給部２４は、ウエハＷの裏面に処理液を供給する処理液供給部に相当する。
すり鉢状に広がる液供給部２４の傾斜面には、支持プレート２１の上面から突出させた状態でウエハＷを裏面側から支持する例えば３本の支持ピン２６が設けられている。一方、リフト軸２５の下端部には昇降機構３５が接続されており、支持プレート２１の上面からリフト軸２５を上昇させて、外部のウエハ搬送機構と支持ピン２６との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
支持プレート２１の周縁部には、支持プレート２１の周方向に間隔を空けて例えば３個の支持部材２３が設けられている。支持部材２３は、Ｌ字状に折れ曲がった作動片であり、Ｌ字の短辺をなし、ウエハＷを支持する支持部２３２を上方に向けて支持プレート２１に取り付けられている。支持部材２３は、回転軸２３１の周りに回動自在となっており、支持プレート２１の径方向外側へ向けて倒すように付勢されている。そして、リフト軸２５に支持されたウエハＷを降下させると、ウエハＷの周縁部が支持部２３２に接触し、支持部材２３が回転軸２３１の周りに回転することにより、支持部２３２の先端部にウエハＷが支持される。支持部材２３に支持されたウエハＷと支持プレート２１との間には、処理液が流れる隙間が形成される。
さらに支持プレート２１の周縁部には、支持プレート２１と共に回転する円環形状の回転カップ５１が設けられている。図１の断面図に示すように回転カップ５１は、支持プレート２１に保持されたウエハＷの周縁部の外方領域を上方側から覆う上壁部５１１と、支持プレート２１及びウエハＷの側周面を囲むように下方側へ向けて伸びる側壁部５１２とを備えている。図１、２に示すように回転カップ５１の上壁部５１１は、斜め上方、内側へ向けて伸びる円錐形状に形成され、その上面中央部には、ウエハＷよりも直径が大きな円形の開口部５１０が形成されている。
上述の支持プレート２１や回転軸２２、回転カップ５１等は、円環形状の外カップ１４の内側に収容されている。外カップ１４は、回転カップ５１を上方側から覆う上壁部１４１と、回転カップ５１や支持プレート２１を側方から囲む円筒状の周囲壁１４２とを備えている。周囲壁１４２は当該液処理装置が配置された筐体の床板１１０上に設けられている。図１、２に示すように外カップ１４の上壁部１４１は、斜め上方、内側に向けて伸びる円錐形状に形成され、その上面中央部には、ウエハＷよりも直径が大きな円形の開口部１４０が形成されている。そして、回転カップ５１側の開口部５１０と外カップ１４側の開口部１４０とが上下に重なるように形成され、後述する清浄空気のダウンフローが通流する流路となっている。
周囲壁１４２の内壁面には、支持プレート２１の周縁部の下方側へ向けて伸び出す円環形状の仕切壁部１５が設けられている。図１に示すように仕切壁部１５は、上面に山型の凸部１５１が形成されており、この凸部１５１の上端が支持プレート２１の周縁部の下面側近傍に位置するように配置されている。凸部１５１は、ウエハＷから振り切られた処理液が、支持プレート２１の下方側の排気領域へと進入することを防止する役割を果たす。また、仕切壁部１５には、周囲壁１４２と凸部１５１との間に溜まった処理液を排出するための排液管１７１が設けられている。
仕切壁部１５の内側には、既述の回転軸２２やベアリング３４の周囲を囲むように配置された円筒状の内壁部１６１が床板１１０から支持プレート２１の下面近傍へ向けて上方側に伸びている。内壁部１６１は、処理液のミストを含んだ気体が回転軸２２やベアリング３４の配置領域に進入することを抑える役割を果たす。
このように、二重円筒状を成す周囲壁１４２と内壁部１６１との間の床板１１０の上面は、底板部１６２にて覆われており、この底板部１６２には、底板部１６２上に溜まった処理液を排出する排液管１７２と、支持プレート２１、仕切壁部１５、底板部１６２及び内壁部１６１によって囲まれた空間に流れ込んだ気流を排気するための排気管１７３と、が設けられている。排気管１７３は不図示の排気部に接続されており、液処理装置内（後述の筐体１１内の空間）の排気を行う。
本実施の形態の液処理装置は、ウエハＷの表面に各種の処理液を切り替えて供給し、当該面の液処理を行う。処理液に用いられる薬液としては、ウエハＷの表面に付着している有機性の汚れやパーティクルを除去するためのＳＣ−１（アンモニアと過酸化水素との混合水溶液）やウエハＷの表面に形成されている自然酸化膜の除去を行うＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid）などを例示することができるが、特定の種類の薬液に限定されるものではない。
液処理装置は、回転するウエハＷの表面（上面）の中央部に、薬液やリンス液であるＤＩＷ（DeIonized Water）を供給する液ノズル４１１と、ウエハＷの振り切り乾燥を行う際に供給される処理液であるＩＰＡを供給するＩＰＡノズル４１２と、を備えている。液ノズル４１１、ＩＰＡノズル４１２は、本液処理装置の処理液供給部に相当する。
液ノズル４１１及びＩＰＡノズル４１２はノズルブロック４２の下面側に設けられており、このノズルブロック４２はノズルアーム４３の先端部に取り付けられている。ノズルアーム４３の基端部は、回転駆動部４４によって支持されており、ウエハＷの中央部の上方の位置（図２中、実線で示してある）と、ウエハＷの上方から側方へと退避した位置（同図中、破線で示してある）との間でノズルブロック４２を移動させることができる。
また、回転駆動部４４は昇降機構４５に支持されており、処理液の供給時にはノズルアーム４３を降下させてウエハＷの近傍に液ノズル４１１やＩＰＡノズル４１２を位置させることにより、上壁部１４１や回転カップ５１との干渉を避けている。
なお、液ノズル４１１、ＩＰＡノズル４１２は、共通のノズルブロック４２に設ける場合に限られるものではなく、各々のノズル４１１、４１２専用のノズルブロックや移動機構などを設けてもよい。
ノズルアーム４３やノズルブロック４２には、液ノズル４１１及びＩＰＡノズル４１２に各々接続された不図示の液流路が設けられている。
液ノズル４１１に接続された流路には各処理液（薬液及びＤＩＷ）のタンクと、流量調節機構とを備えたＤＩＷ供給部６２、薬液供給部６３が接続されている。そして、前記液流路と各処理液の供給部６２、６３とを繋ぐ接続管路上に設けられた開閉バルブＶ２、Ｖ３を開閉することにより、液ノズル４１１からウエハＷへと各処理液を切り替えて供給することができる。
ＩＰＡノズル４１２に接続された液流路には、溶剤であるＩＰＡのタンクと、流量調節機構とを備えたＩＰＡ供給部６１が接続されている。前記液流路とＩＰＡ供給部６１とを繋ぐ接続管路上に設けられた開閉バルブＶ１を開閉することにより、ＩＰＡノズル４１２からウエハＷへとＩＰＡを供給することができる。
図１に示すように、上述の支持プレート２１、回転軸２２、支持部材２３、回転カップ５１、外カップ１４、ノズルブロック４２、ノズルアーム４３、回転駆動部４４等は共通の筐体１１内に収容されている。筐体１１の上部には、外部から供給された清浄空気を筐体１１の天板部材１２の全面に拡散させるための拡散空間１３が設けられている。当該拡散空間１３内に広がった清浄空気は、天板部材１２に多数設けられた供給孔１２１を介して筐体１１内に供給され、当該筐体１１内に清浄空気のダウンフローを形成することができる。
また、筐体１１の側壁には、不図示の開閉扉が設けられており、この開閉扉を開いて外部のウエハ搬送機構を筐体１１内に進入させることができる。
以上に説明した液処理装置はウエハＷから振り切られた処理液をウエハＷの側方へ案内するための上側ガイドリング５２及び下側ガイドリング５３を備えている。図３、４に示すように、上側ガイドリング５２、下側ガイドリング５３は、支持プレート２１に保持されたウエハＷを側周部側から囲むように設けられた円環形状の部材である。下側ガイドリング５３、上側ガイドリング５２、及び回転カップ５１は、支持プレート２１の周方向に間隔を空けて設けられた不図示の支持部材により、下方側からこの順に互いに隙間を介して支持されている。
図４に示すように、上側ガイドリング５２及び下側ガイドリング５３は、ウエハＷの側周面に対向する内周側の端部が鋭角に加工され、ウエハＷから振り切られた処理液が当該端部にぶつかっても跳ね返りやミストが発生しにくいようになっている。一方、外周側の端部は、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との間の隙間を通った処理液を下方側へ案内するために、上側ガイドリング５２の下面及び下側ガイドリング５３の上面が斜め下方側へ向けて傾斜するように湾曲して成型されている。
支持プレート２１に保持されたウエハＷの外周面と、上側ガイドリング５２、下側ガイドリング５３の内周側の端部との距離Ｄは０．５〜３．０ｍｍ程度に設定され、ウエハＷの表面、または裏面を流れてきた処理液を上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間に流入させることができる程度の近傍位置に配置される。また、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間の高さｈは１．５〜５．０ｍｍ程度に設定され、処理液や清浄空気の気流がこの隙間を流れることによりベルヌーイ効果が発揮され、処理液を効果的に引き込むことができるようになっている。また、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間の高さは、ガイドリング５２、５３の外周側へ向かうに従って狭くなり、隙間内に流入した処理液や気流を流入時よりも速い流速で排出することができる。
またウエハＷから周囲に振り切られた処理液が前記隙間に案内されやすくなるように、上側ガイドリング５２の下面はウエハＷの下面の高さ位置よりも高い位置に配置され、また下側ガイドリング５３の上面はウエハＷの上面の高さ位置よりも低い位置に配置されていることが好ましい。
図４に示すように上側ガイドリング５２、下側ガイドリング５３の縦断面形状が湾曲している場合において、上側ガイドリング５２の下面の高さ位置、及び下側ガイドリング５３の上面の高さ位置は、ウエハＷに対向する内周側の端部における各面の高さ位置を指す。
本例では反りの生じていないウエハＷを支持プレート２１上に保持したとき、ウエハＷの厚さ方向の中心の高さ位置が、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間の中心の高さ位置と一致するように上側ガイドリング５２及び下側ガイドリング５３が配置されている（図５参照）。
図３の平面図に示すように、上側ガイドリング５２及び下側ガイドリング５３の内周部には、支持プレート２１に設けられた支持部材２３との干渉を避けるための切り欠き部５２１が設けられている。また、図３に一点鎖線で示すように、上側ガイドリング５２の下面または下側ガイドリング５３の上面の少なくとも一方には、回転するウエハＷの表面に形成される気体の旋回流や処理液が前記隙間に進入した後、これら気体や処理液を外方へ案内するための線条突起部５２２が形成されている。本例の線条突起部５２２は、旋回流の旋回方向に沿って伸びている。
上述の液処理装置は、図１、２に示すように制御部７と接続されている。制御部７は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には液処理装置の作用、即ち搬入されたウエハＷを支持プレート２１上に支持し、予め設定されたスケジュールに基づいて回転するウエハＷの表面に処理液を切り替えて供給し、液処理、乾燥処理を行った後、当該ウエハＷを搬出するまでの制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
本液処理装置の作用について説明する。液処理装置は、ノズルブロック４２を外カップ１４の外側に退避させ、支持プレート２１を停止させた状態で待機している。そして外部のウエハ搬送機構が、ウエハＷを保持したフォークを支持プレート２１の上方側まで進入させると、外カップ１４の開口部の上方側までリフト軸２５を上昇させてフォークと交差させ、リフト軸２５の支持ピン２６上にウエハＷを受け渡す。
フォークが支持プレート２１の上方から退避した後、リフト軸２５を降下させ、支持プレート２１の支持部材２３上にウエハＷを載置する。次いで回転モータ３１を作動させ、支持プレート２１上のウエハＷを回転させた後、ウエハＷが所定の回転速度に到達したらノズルブロック４２をウエハＷの中央部の上方位置まで移動させる。
しかる後、液ノズル４１１から予め設定された時間だけ薬液を供給し、ウエハＷの表面（上面）の液処理を行う。供給された薬液は遠心力の作用によってウエハＷの中央部から周縁部へ向けて広がり、薬液と接触する領域にてウエハＷの処理が進行する。薬液による処理を終えたら、液ノズル４１１から供給される処理液をＤＩＷに変更して、ウエハＷ表面の薬液を洗い流すリンス処理を行う。またこの間、必要に応じてウエハＷの裏面（下面）にも各種処理液が供給される。
このようにして、薬液処理とリンス処理を交互に実施しながら、薬液の種類を切り替えて所定の薬液処理を行ったら、最後のリンス処理の後、ＩＰＡノズル４１２からウエハＷにＩＰＡを供給する。その後、ＩＰＡの供給を停止してウエハＷの回転を継続することにより、ＩＰＡが振り切られ、乾燥したウエハＷが得られる。
ＩＰＡの振り切り乾燥が完了したら、ノズルブロック４２をウエハＷの上方から退避させると共に、ウエハＷの回転を停止する。しかる後、リフト軸２５を上昇させてウエハＷを持ち上げ、外部のウエハ搬送機構に処理済みのウエハＷを受け渡した後、リフト軸２５を降下させて次のウエハＷの搬入を待つ。
以下、ウエハＷに処理液（薬液、ＤＩＷ、ＩＰＡ）を供給した際の処理液の挙動及び上側ガイドリング５２、下側ガイドリング５３の作用について説明する。
ウエハＷの表面を広がり周縁部に到達した処理液は、図５に示すようにベベルの傾斜面に沿って流れ、斜め下方側へ向けて振り切られる。
上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間は、ウエハＷから振り切られた処理液が到達する位置に開口しており、ウエハＷの表面から振り切られた処理液は例えば下側ガイドリング５３の上面に到達した後、この下側ガイドリング５３に案内されて前記隙間内を流れる。その後、当該隙間から流れ出た処理液は、側壁部５１２に案内されて下方側へ流れ落ち、図１に示す周囲壁１４２と凸部１５１とに挟まれる空間に溜まった後、排液管１７１から排出される。
また、回転するウエハＷの表面には、図３、５に破線の矢印で示すように筐体１１に供給された清浄空気が旋回流となってウエハＷの中央部側から周縁部側へ向けて流れている。この気流の一部が前記隙間内に流れ込むので、気流のベルヌーイ効果により、ウエハＷから振り切られた処理液が当該隙間内に引き込まれやすくなる。
また、上側ガイドリング５２または下側ガイドリング５３に線条突起部５２２を設けることにより、前記隙間から側壁部５１２へ気体や処理液が流れ出る際の勢いを増大させることもできる。
このようにウエハＷの表面から振り切られた処理液は上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間を介して外方へ案内される。これにより、ベベルに沿って斜め下方側へ向けて振り切られた処理液が支持プレート２１やこの上面を流れる処理液との衝突してミストを発生することを抑制できる。
そして、振り切られた処理液は、前記隙間内を通流し、ウエハＷから離れ、下方側へ向けて排気が行われている領域に排出されることにより、側壁部５１２との衝突により発生したミストがウエハＷの載置されている内側の領域に戻ることを抑制できる。
さらに、ウエハＷの厚さ方向の中心の高さ位置を、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間の中心の高さ位置に合わせておくことにより、ウエハＷの周縁部が上向きの反り（図４中に実線で示してある）や下向きの反り（同図中、破線で示してある）が発生した場合でも、当該隙間内に処理液が流入しやすくなる。
これらに加え、回転カップ５１や外カップ１４の上壁部５１１、１４１を円錐形状とすることにより、これら上壁部５１１、１４１に沿って流れる気流の流れ方向の急激な変化が抑えられるので、逆流を抑制しウエハＷへのミストの再付着を防止できる。
一方、リフト軸２５に設けられた液供給部２４からウエハＷの裏面（下面）に処理液を供給する場合には、処理液は遠心力の作用によりウエハＷと支持プレート２１との隙間内を広がる。ウエハＷの周縁部に到達した処理液の一部は、図５に示すようにベベルの傾斜面に沿って流れ、斜め上方側へ向けて振り切られる。また、残る処理液は支持プレート２１の上面に案内され、支持プレート２１の周縁部から側壁部５１２へ向けて振り切られる。
上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間は、ウエハＷから振り切られた処理液が到達する位置に開口しており、ウエハＷの表面から振り切られた処理液は例えば上側ガイドリング５２の下面に到達した後、この上側ガイドリング５２に案内されて前記隙間内を流れる。その後、当該隙間から流れ出た処理液は、側壁部５１２に案内されて下方側へ流れ落ち、排液管１７１から排出される点については表面から振り切られる処理液と同様である。
そのほか、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間内に気流が流れ込むことにより、処理液が引き込まれる作用、上壁部１４１や回転カップ５１の開口部１４０、ウエハＷの厚さ方向の中心の高さ位置を、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間の中心の高さ位置に合わせておくことによりウエハＷに反りが生じても隙間内に処理液を流入しやすくする作用、回転カップ５１や外カップ１４の上壁部５１１、１４１を円錐形状とすることにより、気流の逆流を抑制しウエハＷへのミストの再付着を防止する作用、線条突起部５２２を設けることにより、前記隙間から側壁部５１２へ気体や処理液が流れ出る際の勢いを増大させる作用についてはウエハＷの表面に供給される処理液へ働くものと同様である。

このようにウエハＷの裏面から振り切られた処理液を上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間を介して外方へ案内することにより、ベベルに沿って斜め上方側へ向けて振り切られた処理液が回転カップ５１と衝突してミストを発生することや、ミストがウエハＷへ再付着することを抑制できる。また、振り切られた処理液がウエハＷから離れ、下方側へ向けて排気が行われている領域に排出されることにより、側壁部５１２との衝突により発生したミストがウエハＷの載置されている内側の領域に戻ることを抑制できる点についても表面に供給される処理液の場合と同様である。
また、ウエハＷの表面や裏面から振り切られたすべての処理液が前記隙間内に流れ込まなくてもよい。処理液の一部が上側ガイドリング５２の上面、または下側ガイドリング５３の下面に沿って回転カップ５１の側壁部５１２へ向けて流れていくことによっても、従来のガイドリングと同様に、ウエハの周囲に形成される乱流に処理液が巻き込まれてミスト化することを抑える作用が発揮される。
本実施の形態に係わる液処理装置によれば以下の効果がある。回転するウエハＷの周囲に上側ガイドリング５２及び下側ガイドリング５３を上下に配置し、回転するウエハＷから側方へ向けて気流及び処理液を案内するので、ウエハＷから離れた位置に処理液が排出され、上側ガイドリング５２及び下側ガイドリング５３に沿って流れた処理液がミストとなってウエハＷに再付着することを抑えることができる。
上述の例では、２枚のガイドリング５２、５３を設けた例について説明したが、ガイドリングの枚数は３枚以上であってもよい。図６には、３枚のガイドリング（第１ガイドリング５６１、第２ガイドリング５６２、第３ガイドリング５６３）を下方側から順に隙間を介して上下方向に設けた例を示している。
この場合には、上下方向に隣り合う第１ガイドリング５６１と第２ガイドリング５６２との間では、第１ガイドリング５６１が下側ガイドリング、第２ガイドリング５６２が上側ガイドリングに相当する。また、第２ガイドリング５６２と第３ガイドリング５６３との間では、第２ガイドリング５６２が下側ガイドリング、第３ガイドリング５６３が上側ガイドリングに相当する。
このように上下方向に３枚以上のガイドリング５６１〜５６３を配置することにより、ウエハＷのさらなる大型化などにより、ウエハＷの反り幅が大きくなった場合であってもウエハＷから振り切られた処理液をガイドリング５６１〜５６３の隙間に案内しやすい。
一方で、ウエハＷの反り幅の増大に対応させて上段側の第３ガイドリング５６３と下段側の第１ガイドリング５６１との間に距離を大きくした場合であっても、その中間に第２ガイドリング５６２を配置して各隙間の高さｈを１．０〜５．０ｍｍ程度に維持することにより、これらの隙間に気体が流れ込む際の流速の低下を抑え、処理液を引き込む作用を維持することができる。
但し、上側ガイドリングと下側ガイドリングとの隙間は、支持プレート２１に保持されたウエハＷの側方からずれた位置に開口していてもよい。上側ガイドリングの下面がウエハＷの下面よりも低い位置に配置されていたり、下側ガイドリングの上面がウエハＷの上面よりも高い位置に配置されていたりする場合であっても、前記隙間に気流が流れ込むことにより、ウエハＷから振り切られた処理液を引き込むことが可能な開口位置の範囲が存在するからである。
また、支持プレート２１と下側ガイドリング５３とを一体に構成してもよい。図７は、支持プレート２１の周縁領域を階段状に上方側へ屈曲させることにより、下側ガイドリング５３ａを構成した例を示している。この例では、支持プレート２１周縁の立ち上がり箇所に、ウエハＷの裏面を広がった処理液を排出するための排液溝２１０が設けられている。
次に、回転カップ５１の上壁部５１１、及び外カップ１４の上壁部１４１が内側に向けて伸びるように構成された液処理装置の例について説明する。図８、９に示すように、本例の回転カップ５１ａの上壁部５１１は、支持プレート２１上に保持されたウエハＷの周縁部の上方側を覆うように内側に向けて伸びており、開口部５１０の直径はウエハＷの直径よりも小さい。また、同様に外カップ１４ａの上壁部１４１についても回転カップ５１ａの上壁部５１１を上方側から覆うように内側へ向けて伸び、開口部１４０の直径はウエハＷの直径よりも小さい。
ここで、回転カップ５１ａや外カップ１４ａに形成された開口部５１０、１４０の直径が、ウエハＷの直径よりも小さいと、外部のウエハ搬送機構とリフト軸２５との間でのウエハＷの受け渡し時に、ウエハＷはこれら開口部５１０、１４０を上下方向に通過することができない。そこで、本例の回転カップ５１ａ及び外カップ１４ａは、ウエハ搬送機構とリフト軸２５との間のウエハＷの受け渡し時に、支持プレート２１の上方側へ退避させるための機構５４、５５、１８、１４３を備えている。
図８、１０、１１に示すように、上壁部１４１には昇降機構１４３が設けられており、回転カップ５１ａを上面側から覆う処理位置（図１０）と、その上方側の退避位置（図１１）との間で上壁部１４１を移動させることができる。
一方回転カップ５１ａは、支持プレート２１の上面側の周縁部から上方へ向けて伸び出すように設けられた筒状の支持管５５と、回転カップ５１ａの下面側に設けられ、前記支持管５５内に上方側から挿入される棒状の支持ピン５４とによって支持される（図１０）。支持管５５は、例えば互いに隙間を介して上下に重なるように上側ガイドリング５２、下側ガイドリング５３を支持する支持部材などを利用して設けられる。
支持プレート２１及び回転カップ５１ａには、周方向に間隔を空けてこれら支持管５５及び支持ピン５４が複数組設けられており、各支持管５５内に支持ピン５４を挿入して回転カップ５１ａを支持する。これにより、支持プレート２１と共に回転カップ５１ａを回転させても回転カップ５１ａの位置がずれないようになっている。
支持ピン５４の下面には凹部５４１が形成されており、前述の床板１１０や底板部１６２、仕切壁部１５を貫通して昇降する昇降棒１８を挿入することができる。そして図１１に示すように昇降棒１８を上昇させて凹部５４１内に挿入し、回転カップ５１ａを持ち上げることにより、支持プレート２１を覆う位置から回転カップ５１ａを退避させることができる。外部のウエハ搬送機構は、回転カップ５１ａ（側壁部５１２）の下端部と、支持プレート２１の上面との間に形成される隙間に進入し、リフト軸２５との間でのウエハＷの受け渡しを行う。
このように外カップ１４ａ、回転カップ５１ａの開口部１４０、５１０の直径をウエハＷの直径よりも小さくすることにより、開口部１４０、５１０を通過する気流の流速を上げ、外カップ１４ａの外部への気流の逆流を抑制することができる。さらに、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間内に気流が流れ込むときの流速も大きくなって、より強い力で処理液を引き込むことができる。また、開口部１４０、５１０がウエハＷよりも小さいことから、比較的少ない排気量で、気流の逆流を抑制するのに十分な流速を得ることも可能となる。
また、ウエハＷの直径よりも小さな開口部１４０、５１０を通過させて気流の速度を上昇させる手法は、内側へ伸びるように外カップ１４ａや回転カップ５１の上壁部１４１、５１１を設け、支持プレート２１上に保持されたウエハＷの周縁部の上方側を覆う場合に限定されない。例えば図１２に示すように回転カップ５１の上方側に、当該回転カップ５１と共に回転する円錐形状の蓋部材である円錐蓋１４４を配置し、その上面中央部にウエハＷの直径よりも小さな開口部１４０ａを設けてもよい。
この場合、例えば図１３、図１４に示すように、回転カップ５１、上側ガイドリング５２及び下側ガイドリング５３は、互いに隙間を介して上下に重なるように支持管５５によって支持されている。そして、図８〜図１１に示した回転カップ５１ａの例と同様に、円錐蓋１４４の下面側に設けられた支持ピン５４を支持管５５内に挿入することにより、支持プレート２１と共に回転自在に円錐蓋１４４が支持される。また、ウエハＷの受け渡しの際には昇降棒１８により円錐蓋１４４を持ち上げて、円錐蓋１４４の退避が行われる。なお、本例においては外カップ１４には上壁部１４１を設けなくてもよい。
円錐蓋１４４を設ける例においても、開口部１４０ａを通過する気流の流速の上昇により、円錐蓋１４４や外カップ１４の外部への気流の逆流が抑制されると共に、上側ガイドリング５２と下側ガイドリング５３との隙間内に処理液を引き込む力も強くなる。また、開口部１４０ａが小さいことにより、排気量の低減にも寄与する。なお、回転カップ５１上に設けられる蓋部材の形状は、円錐形の場合に限られるものではなく、例えば四角錐などの多角錐の上面中央部にウエハＷの直径よりも小さな開口部１４０ａを設けてもよい。
ここで、上壁部１４１や回転カップ５１、円錐蓋１４４の開口部１４０、５１０、１４０ａの開口直径がウエハＷの直径よりも小さい場合に、ウエハＷの搬入出時に上壁部１４１や回転カップ５１を支持プレート２１の上方位置から退避させる手法は既述の例に限定されるものではない。例えば、ロボットアームによって上壁部１４１や回転カップ５１、円錐蓋１４４を把持して支持プレート２１の上方から退避させてもよい。
さらに、回転カップ５１、５１ａと外カップ１４、１４ａとを２つ設けることは必須ではなく、必要に応じてウエハＷと共に回転する回転カップ５１、５１ａか、床板１１０上に固定された外カップ１４、１４ａかのいずれか一方だけを設けてもよい。回転カップ５１、５１ａを設けない場合には、外カップ１４、１４ａが処理液を受け止めて下方側へ案内するカップの役割を果たす。
Ｗ ウエハ
１４４ 円錐蓋
２１ 支持プレート
２４ 液供給部
４１１ 液ノズル
４１２ ＩＰＡノズル
５１、５１ａ
回転カップ
５１０ 開口部
５２ 上側ガイドリング
５３ 下側ガイドリング
７ 制御部

Claims (9)

  1. 半導体ウエハである基板を水平に保持するための基板保持部と、
    この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転駆動部と、
    回転する基板に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記基板保持部と共に回転し、当該基板保持部に保持された基板を囲み、且つ、互いに隙間を介して上下に重なり、基板から振り切られた処理液を案内する上側ガイドリング及び下側ガイドリングと、
    前記基板保持部と共に回転し、前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングに案内された処理液を受け止めて下方側へ向けて案内する回転カップと、を備え、
    前記上側ガイドリングの下面は、前記基板保持部に保持された基板の下面よりも高い位置に配置されると共に、前記下側ガイドリングの上面は、当該基板の上面よりも低い位置に配置されていることと、
    前記上側ガイドリングと下側ガイドリングとの間の隙間の高さ寸法が、前記基板保持部に保持された基板の厚さ寸法よりも大きいことと、を特徴とする液処理装置。
  2. 前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングは、前記隙間の中心の高さ位置を、前記基板保持部に保持された平坦な基板の厚さ方向の中心の高さ位置に合わせて配置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。
  3. 前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングの外周端部は、斜め下方へ向けて傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
  4. 前記回転カップは、円環状の外カップの内側に収容され、この外カップは前記回転カップを上方から覆う上壁部を備え、この上壁部の上面中央部には、基板の直径よりも直径が小さい開口部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の液処理装置。
  5. 前記上壁部が円錐形状であることを特徴とする請求項４に記載の液処理装置。
  6. 前記回転カップの上方側には、その上面中央部に、基板の直径よりも直径が小さい開口部が形成され、前記基板保持部と共に回転する錐形の蓋部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の液処理装置。
  7. 前記上側ガイドリング及び下側ガイドリングは、基板の側周面に対向する内周面の端部形状が鋭角であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の液処理装置。
  8. 前記上側ガイドリングと下側ガイドリングとの間の隙間は、外周側に向かうに従って狭くなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の液処理装置。
  9. 前記上側ガイドリングの下面または前記下側ガイドリングの上面の少なくとも一方には、これら上側ガイドリングと下側ガイドリングとの隙間に進入した処理液を外方へ案内する線条突起部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の液処理装置。
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