JP2014123713A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハから飛散した処理液のミストがウエハに戻ることを防止する。
【解決手段】基板処理装置は、基板保持部（１０）に保持された基板（Ｗ）を囲むとともに基板保持部と一緒に回転し、回転する基板から飛散した処理液を案内する案内する回転カップ（２０）と、回転カップの周囲に隙間を介して設けられ、回転カップにより案内された処理液を受け入れる内部空間を有する回転しない外カップ（３１）とを備えている。
回転カップの上端の高さは、外カップの上端の高さより高く、回転カップの外周面の上端部に、回転カップの半径方向外側に張り出すとともに円周方向に延びる外側突出部（２０ｃ）が設けられている。外側突出部は、回転カップ（２０）と外カップとの隙間から基板の上方に向かって飛び出す処理液のミストを遮断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に処理液を用いて所定の液処理を行う基板処理装置において、基板から飛散した処理液のミストが基板に付着することを防止する技術に関する。

半導体装置の製造のための一連の工程には、半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」と称する）等の基板に処理液（例えば薬液）を供給してウエハに所定の液処理（例えば洗浄処理）を施す液処理工程が含まれる。このような液処理を行うための装置として、ウエハをスピンチャックにて保持し、ウエハを回転させた状態で基板の表面に処理液を供給する枚葉式の基板処理装置が知られている。

ウエハに供給された処理液は、回転する基板から振り切られて、ミストとなって飛散する。飛散したミストを回収するために、「カップ」と呼ばれるウエハの周囲を包囲する構造物が設けられている。そのようなカップの一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の基板処理装置では、スピンチャックと連動して回転する回転カップと、回転カップの半径方向外側に設けられた回転しない外側の非回転カップとが設けられている。
ウエハから飛散したミストは回転カップに案内されて非回転カップの内部に形成された流路に導かれる。回転する回転カップと回転しない第１カップとの干渉を確実に回避するため、両者の間にはある程度の大きさの隙間を設ける必要がある。

非回転カップの内部に形成された流路に流入した処理液の一部は、当該流路に流入する前に既にミスト状となっているか、或いは当該流路の壁面に衝突したことによりミスト状となる。このミストは、回転カップの外周面と第１カップの内周面との間の隙間を通って逆流し、ウエハに付着することがある。このミストがウエハに付着すると、パーティクル発生の原因となる。この現象を防止するため、第１カップの内周面には返し部が設けられている。この返し部により、回転カップの回転に伴い回転カップと第１カップとの間の隙間に生じるカップ円周方向の気流が下方に導かれる。これによって、ミストが回転カップと第１カップとの間の隙間を通ってウエハ側に戻ることを大幅に低減している。

しかしながら、上記構成によっても、処理液のミストが上記の隙間を通ってウエハに向かうことを完全に防止することができず、この点において特許文献１の構成にはさらなる改善の余地がある。

特開２０１２−１２９４６２号公報

本発明は、基板から飛散した処理液のミストが基板に付着することを防止することができるカップの改良された構成を提供するものである。

本発明は、基板を水平姿勢で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部と、前記基板に所定の液処理を行うための処理液を供給する処理液ノズルと、前記基板保持部に設けられ、前記基板保持部に保持された基板を囲むとともに前記基板保持部と一緒に回転し、回転する基板から飛散した処理液を案内する回転カップと、前記回転カップの周囲に隙間を介して設けられ、前記回転カップにより案内された処理液を受ける外カップと、を備え、前記回転カップの上端の高さは、前記外カップの上端の高さより高く、前記回転カップの外周面の上端部に、前記回転カップの半径方向外側に張り出すとともに円周方向に延びる外側突出部が設けられており、前記外側突出部は、前記隙間から前記基板保持部により保持された基板の上方に向かって飛び出す処理液のミストを遮断する基板処理装置を提供する。

本発明によれば、回転カップの高さを外カップの上端の高さより高くしているため、基板から回転カップの上端を越えて外方に飛散する処理液が外カップに付着することを防止することができる。また、回転カップと外カップとの間の隙間から基板に向けて処理液のミストが飛びだそうとしても、そのミストを外側突出部によりブロックすることができる。このため、外カップに付着した後落下した処理液が回転する回転カップ上で弾かれて、回転カップと外カップとの間の隙間から基板に向けて飛散することがなくなり、ミストが基板に付着することを防止することができる。

本発明による基板処理装置の一実施形態の構成を示す概略図である。 回転カップ及び第１カップ（外カップ）を示す断面図である。 図２に示す回転カップ及び第１カップを拡大して示す断面図である。 比較例としての回転カップ及び外カップの図２と同様の断面を示す断面図である。 回転カップと第１カップとの対向面を洗浄する手段を示す断面図である。 回転カップと第１カップとの対向面を洗浄する他の手段を示す断面図である。 回転カップ及び第１カップをベースに固定する方法を説明する断面図である。

以下に図面を参照して発明の実施形態について説明する。図１に示すように、基板処理装置は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と呼ぶ）を水平姿勢で保持する基板保持部１０を有している。基板保持部１０は、円板状のベース１２とベース１２に取り付けられた複数例えば３つのチャック爪１４とを有しており、ウエハＷ周縁部の複数箇所を前記チャック爪１４により保持するメカニカルスピンチャックとして形成されている。ベース１２には、外部の搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行う際に、ウエハの下面を支持して持ち上げるリフトピン１６を有する図示しないプレートが組み込まれている。基板保持部１０は、電動モータを有する回転駆動部１８よって回転させることができ、これにより、基板保持部１０により保持されたウエハＷを鉛直方向軸線周りに回転させることができる。

基板保持部１０のベース１２には、３本の（図１のみに１本だけ示す）支柱１８を介して、円環状の外側回転カップ２０及び内側回転カップ２２が取り付けられている。外側回転カップ２０及び内側回転カップ２２との間に流路２４が形成され、この流路２４を介してウエハＷの上方の雰囲気がカップ３０内に引き込まれる。外側回転カップ２０の内周面は回転するウエハＷに供給された後にウエハＷから振り切られて飛散する処理液を受け止めて、カップ３０内に案内する。また、内側回転カップ２２は、流路２４を流れる処理液を含む流体が、ウエハＷの下面に周り込むことを防止する。さらに、内側回転カップ２２は、基板保持部１０の回転に伴いベース１２とウエハＷの下面との間の空間に生じる気流をカップ３０に案内する。

カップ３０は、最も外側に位置する不動の環状の第１カップ３１すなわち外カップと、その内側に位置する昇降可能な環状の第２カップ３２と、さらにその内側に位置する昇降可能な環状の第３カップ３３と、さらにその内側に位置する不動の内壁３４とを有している。第２カップ３２及び第３カップ３３は、図１に概略的に示したそれぞれの昇降機構３２Ａ、３３Ａにより昇降する。第１〜第３カップ３１〜３３及び内壁３４は回転しない。
第１カップ３１と第２カップ３２との間には第１流路３１１が形成され、第２カップ３２と第３カップ３３との間には第２流路３２１が形成され、第３カップ３３と内壁３４との間には第３流路３３１が形成される。

カップ３０の底部には、第１流路３１１、第２流路３２１及び第３流路３３１に連通するカップ排気口３５が形成されている。カップ排気口３５には、カップ排気路３６が接続されている。

第１流路３１１、第２流路３２１及び第３流路３３１の各々の途中に屈曲部が設けられており、屈曲部で急激に向きを変えられることにより各流路を流れる気液混合流体から液体成分が分離される。分離された液体成分は、第１流路３１１に対応する液受け３１２、第２流路３２１に対応する液受け３２２、及び第３流路３３１に対応する液受け３３２内に落下する。液受け３１２、３２２、３３２は、それぞれに対応する排液口３１３、３２３、３３３を介して、工場の酸性液体廃液系、アルカリ性液体廃液系、一般液体廃液系（いずれも図示せず）に接続されている。

基板処理装置はさらに、基板保持部１０に保持されて回転するウエハＷに向けて処理液を吐出（供給）する複数の処理液ノズルを備えている。本例では、酸性洗浄液（例えばＤＨＦ（希フッ酸））を吐出する酸性薬液ノズル５１と、アルカリ性洗浄液（例えばＳＣ−１）を吐出するアルカリ性薬液ノズル５２と、リンス液（例えばＤＩＷ（純水））を吐出するリンス液ノズル５３とが設けられている。各ノズルには、処理液供給源に接続されるとともに開閉弁及び流量調整弁等の流量調整器が介設された処理液供給路を備えた図示しない処理液供給機構から、それぞれの処理液が供給される。

基板保持部１０及びカップ３０は、ハウジング６０内に収容されている。ハウジング６０の天井には、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）７０が設けられている。

ハウジング６０の天井の下方には、多数の貫通穴７６が形成された整流板７５が設けられている。整流板７５は、ＦＦＵ７０から下方に吹き出された清浄エア（ＣＡ）が、ウエハＷ上に集中して流れるように整流する。ハウジング６０内には、整流板７５の貫通穴７６からウエハＷに向かって下向きに流れる清浄エアのダウンフローが常時形成される。

ハウジング６０の下部（具体的には少なくともカップ３０の上部開口部より低い位置）であって、かつ、カップ３０の外部には、ハウジング６０内の雰囲気を排気するためのハウジング排気口６２が設けられている。ハウジング排気口６２には、ハウジング排気路６４が接続されている。

カップ排気路３６及びハウジング排気路６４は、切替弁４０の弁体の位置に応じて、工場排気系の一部をなす酸性雰囲気排気ライン８１、アルカリ性雰囲気排気ライン８２及び一般雰囲気排気ライン８３に選択的に接続される。各排気ライン８１〜８３は負圧になっているため、切替弁４０の弁体の位置に応じて、カップ３０の内部空間及びハウジング６０の内部空間が吸引される。

図１に概略的に示すように、基板処理装置は、その全体の動作を統括制御するコントローラ（制御部）１００を有している。コントローラ１００は、基板処理装置の全ての機能部品（例えば、回転駆動部１８、第２及び第３カップ３２、３３の昇降機構、図示しない処理液供給機構、切替弁４０、ＦＦＵ７０、図示しないガス供給機構等）の動作を制御する。コントローラ１００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１０１で示されている。プロセッサ１０２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１０１から呼び出して実行させ、これによってコントローラ１００の制御の下で基板処理装置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１００の制御の下で行われる基板処理装置の動作について説明する。

［酸性薬液洗浄処理］
ウエハＷが基板処理部１０により保持され、回転駆動部１８によりウエハＷが回転する。この回転するウエハＷには、処理液として、酸性薬液ノズル５１から酸性薬液例えばＤＨＦが供給され、ウエハＷに酸性薬液洗浄処理が施される。酸性薬液は遠心力によりウエハＷから振り切られ、回転カップ２０に受け止められる。このとき、第２カップ３２及び第３カップ３３が下降位置に位置しており、酸性薬液は第１カップ３１と第２カップと３２との間の第１流路３１１を通って流れる。

このとき、切替弁４０の弁体が第１位置（図１に示す位置から右にシフトした位置）に位置している。従って、ウエハＷの上方の空間に存在する清浄エアは、主として外側回転カップ２０と内側回転カップ２２との間の流路２４を通ってカップ３０内に流入する。カップ３０内に流入した清浄エアは、第１流路３１１を通って流れ、カップ排気口３５から排出され、カップ排気路３６及び切替弁４０を通って酸性雰囲気排気ライン８１に流れる。

なお、酸性薬液は、ウエハへの衝突により、或いは回転カップ２０、第１カップ３１等への衝突により、一部がミスト状となっており、このミストはカップ３０内に流入して第１流路３１１を通って流れるガスの流れに乗って、カップ排気口３５に向かって流れる。
ミストの大部分は、第１流路３１１の途中に設けられた屈曲部の壁体に捕捉され、液受け３１２に落下する。また、第１流路３１１に面する第１カップ３１及び第２カップ３２の表面に沿って流下する酸性薬液も液受け３１２に落下する。液受け３１２に落ちた酸性薬液は、排液口３１３を介してカップ３０内から排出される。

また、ハウジング６０の内部空間のカップ３０の周辺の空間に存在するガスがハウジング排気口６２から排出され、ハウジング排気路６４及び切替弁４０を通って酸性雰囲気排気ライン８１に流れる。

［第１リンス処理］
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、酸性薬液ノズル５１からの酸性薬液の吐出を停止し、代わりに、リンス液ノズル５３から、処理液として、リンス液例えばＤＩＷをウエハＷに供給する。これによりウエハＷ上に残留する酸性薬液及び残渣が洗い流される。このリンス処理は、上記の点のみが酸性薬液洗浄処理と異なり、その他の点（ガス、処理液等の流れ）は酸性薬液洗浄処理と同じである。

［アルカリ性薬液洗浄処理］
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、リンス液ノズル５３からのリンス液の吐出を停止し、第３カップ３３を下降位置に維持したまま第２カップ３２を上昇位置に移動させ、切替弁４０の弁体を第２位置（図１に示す位置）に移動させる。次いで、ウエハＷに、処理液として、アルカリ性薬液ノズル５２からアルカリ性洗浄液例えばＳＣ−１がウエハに供給され、ウエハＷにアルカリ性薬液洗浄処理が施される。このアルカリ性薬液洗浄処理は、ガス及びアルカリ性薬液の排出経路が酸性薬液洗浄処理と異なり、他の点については酸性薬液洗浄処理と同じである。

すなわち、ウエハＷの上方の空間にあるガス（清浄エア）は、第１カップ３１の上部開口を介してカップ３０内に流入した後、第２カップ３２と第３カップ３３との間の第２流路３２１を通って流れ、カップ排気口３５から排出され、カップ排気路３６及び切替弁４０を通ってアルカリ性雰囲気排気ライン８２に流れる。ウエハＷから飛散した薬液は、第２流路３２１を通って流れ、液受け３２２に落下し、排液口３２３を介してカップ３０内から排出される。ハウジング６０の内部空間のカップ３０の周辺の空間に存在するガスは、ハウジング排気口６２から排出され、ハウジング排気路６４及び切替弁４０を通ってアルカリ性雰囲気排気ライン８２に流れる。

［第２リンス処理］
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、アルカリ性薬液ノズル５２からのアルカリ性薬液の吐出を停止し、代わりに、リンス液ノズル５３から、リンス液をウエハＷに供給する。これによりウエハＷ上に残留するアルカリ性薬液及び残渣が洗い流される。この第２リンス処理は、ガス及び処理液（リンス液）の排出経路が第１リンス処理と異なり、他の点については第１リンス処理と同じである。

［乾燥処理］
次に、ウエハＷの回転を継続したまま、リンス液ノズル５３からのリンス液の吐出を停止し、第２カップ３２を上昇位置に維持したまま第３カップ３３を上昇位置に移動させ（このときに図１に示す状態となる）、切替弁４０の弁体４４を第３位置（図１に示す位置から左にシフトした位置）に移動させる。この状態でウエハＷの回転が所定時間継続される。これにより、ウエハＷ上に残留していたＤＩＷがウエハＷ上から振り切られ、ウエハＷの乾燥が行われる。

次に、［背景技術］の項で説明した、回転カップ２０と第１カップ３１と（［背景技術］でも「回転カップ」及び「第１カップ」と記述）の間のミスト逆流防止に関連する構成について、図３〜図５を参照して説明する。なお、図２及び図３は本発明の実施形態、図４は実施形態の特徴を有していない比較例である。

図２に示すように、第１カップ３１は、第１カップ本体３１ａと、第１カップ本体３１ａの内周端部３１ｂから下方に延びる下方突出部３１ｃとを有している。基板保持部１０のベース部１２の外周縁部１２ａと回転カップ２０の下端部２０ａとの間には、隙間２５が形成されている。ウエハＷの上面に供給された後にウエハＷから振り切られて流路２４を流れてきた処理液（処理液とガスの混合流体）は、隙間２５から、カップ３０内の内部空間、具体的には第１、第２または第３流路３１１，３２１，３３１のいずれかに（第２カップ３２、第３カップの位置に依存して）流入する。下方突出部３１ｃの下端部３１ｄは、回転カップ２０の下端部２０ａよりも上方に位置している。従って、下方突出部３１ｃが、隙間２５から流出する処理液の流れＦＬを遮ることはない。また、下方突出部３１ｃの下端部３１ｄの内周端は回転カップ２０の下端部２０ａの外周端と概ね同じ半径方向位置にあるか或いはやや半径方向内側にあるので、隙間２５から流出する処理液が下方突出部３１ｃと回転カップ２０のとの間の隙間に直接的には殆ど入り込まない。

内側突出部３１ｅが、第１カップ本体３１ａの内周端部３１ｂから、下方突出部３１ｃよりも半径方向内側に延びている。第１カップ本体３１ａ、下方突出部３１ｃ及び内側突出部３１ｅ、並びに回転カップ２０により気体案内空間３１ｆが形成されている。気体案内空間３１ｆに面する第１カップ３１の表面は、下方突出部３１ｃの下端部３１ｄに対応する位置から出発して鉛直方向上方に延びている。第１カップ３１の表面は、内側突出部３１ｅの下面をなす上向きに窪んだ凹所３１ｈ好ましくはＵ字形の曲面からなる表面を有する凹所３１ｈのところで下向きに向きを変え、内側突出部３１ｅの下端部３１ｇに対応する位置で終端する。気体案内空間３１ｆは、回転カップ２０が回転することにより旋回する気体を下方へ案内する。すなわち、気体案内空間３１ｆ内の気体は、回転カップ２０の旋回により気体案内空間３１ｆに面している第１カップ３１の表面に沿って旋回し、遠心力により外方に向けて流れる。この気体の流れは気体案内空間３１ｆに面している第１カップ３１の鉛直方向に延びる表面に衝突して上方および下方に転向されるが、上方に向かった気体の流れは内側突出部３１ｅに妨げられて、回転カップ２０と内側突出部３１ｅとの間を上方に向かって通過することは殆どできない。このため、気体案内空間３１ｆ内の気体は、回転カップ２０の旋回により気体案内空間３１ｆに面している第１カップ３１の表面に沿って下方に案内されることになる。

上記の遠心力により気体案内空間３１ｆ内に生じる流れに加えて、カップ３０の内部空間（第１、第２または第３流路３１１，３２１，３３１）が負圧になっていることもあり、第１カップ３１と回転カップ２０との間の隙間には上方の空間からガスが流入し、この流入したガスは下方突出部３１ｃの下端部３１ｄと回転カップ２０の下端部２０ａとの間から、カップ３０の内部空間に向けて流出する。この第１カップ３１と回転カップ２０との間の隙間内の気体の流れにより、カップ３０の内部空間に一旦流れ込んだ処理液のミストが、前記隙間を逆流してウエハＷの上方に向かうことをある程度防止することができる

上述した点については、図２に示す実施形態と図４に示す比較例とは実質的に同一であることが、図面の比較より明らかである。すなわち、第１カップ３１と回転カップ２０との間の隙間（図４の比較例では回転しない外側のカップＣｏと回転する内側のカップＣｉとの間の隙間）内の気体の流れについては、図２に示す実施形態と図４に示す比較例とでほぼ同じであることは明らかである。しかしながら、図４に示す比較例においては、第１カップ３１と回転カップ２０との間の隙間からウエハＷの上方に向かって飛び出してウエハＷの上面に付着するミストの存在が確認された。

発明者による原因解析の結果、図４に示す比較例において、外側のカップＣｏ（第１カップ３１に相当するカップ）の表面の点Ｐ１から点Ｐ２の間の太線で示した領域に処理液が付着して、この付着した処理液が回転する内側のカップＣｉの外周面（回転カップ２０の外周面２０ｂに相当）に液滴Ｄとして落下すると、この液滴が内側のカップＣｉの外周面に弾かれてミストＤｍとなって飛散し、その一部が外側のカップＣｏと内側のカップＣｉとの間の隙間を通って、ウエハＷに向かう、といった現象が生じていることが判明した。

点Ｐ１から点Ｐ２の間の領域に処理液が付着する態様としては、以下の２つが考えられる。
（１）ウエハＷから振り切られて外方に飛散した処理液が内側のカップＣｉ（回転カップ２０に相当するカップ）を飛び越えて（図４の矢印Ａを参照）、外側のカップＣｏの表面（例えば点Ｐ２近傍の鉛直面または傾斜面）に直接付着すること。
（２）前述した外側のカップＣｏと内側のカップＣｉとの間の隙間に生じているガス流れは比較的弱いものであり、通常は陰圧（負圧）となっているカップ組立体の内部空間Ｓが何らかの理由により一時的に陽圧になることにより、内部空間Ｓ内にあるミストが外側のカップＣｏと内側のカップＣｉとの間の隙間に向けて逆流し、当該ミストが外側のカップＣｏと内側のカップＣｉとの間の気体案内空間３１ｆに相当する空間内の気流により外側のカップＣｏの表面に付着すること。なお、この現象が生じた場合には、ミストが逆流に乗って直接的にウエハの上方に向けて吹き出すこともある。

本実施形態では、まず、上記（１）の態様による処理液の付着を防止するため、図２及び図３に示すように、回転カップ２０の上端の高さを第１カップ３１の上端の高さより高くしている（図３に示す高低差ｈ１を参照）。これにより、ウエハＷから振り切られて回転カップ２０を飛び越えた処理液が、回転カップ２０の外周面に対向する第１カップ（図３でハッチングを付けた部分）に直接付着することを防止することができるか、付着したとしてもその量を非常に小さくすることができる。

上記（２）の態様による処理液の付着を防止することは非常に困難であり、また、前述したように回転カップ２０を飛び越えて処理液が第１カップ３１の上部に付着する可能性はある。この場合、第１カップ３１から滴下した処理液の液滴が回転カップ２０の外周面２０ｂに弾かれて、ミストとなって飛散しうる可能性はある。この問題に対処するため、図２及び図３に示す実施形態では、回転カップ２０の外周面２０ｂの上端部に、半径方向外側に向けて突出する外側突出部２０ｃを設けている。この外側突出部２０ｃは、回転カップ２０の全周にわたって連続的に延びるリング状部分である。外側突出部２０ｃは、第１カップ３１から滴下して回転カップ２０の外周面に弾かれてウエハＷの上方の空間に向かうミストをブロック（遮断）する（以下「遮断作用」と呼ぶ）。また、前述したようにカップ３０の内部空間が陽圧になったときに第１カップ３１と回転カップ２０との間の隙間を逆流するガスの流れに乗ってミストが吹き出したときに、当該ガスの流れを外側突出部２０ｃによりウエハの半径方向外向きに転向し、ウエハＷの上方の空間に向かわないようにすることができる（以下「転向作用」と呼ぶ）。

以下に外側突出部２０ｃの詳細について説明する。外側突出部２０ｃの先端（外周端）は、第１カップ３１の内側突出部３１ｅの先端（内周端３１ｊ）との間の半径方向に測定した間隔「ｇ」は、負の値とすることが好ましい。この場合、外側突出部２０ｃの外周端が図３に示す位置よりもさらに半径方向外側に位置して、外側突出部２０ｃの先端部と第１カップ３１の内側突出部３１ｅの先端部とがオーバーラップする、言い換えれば、外側突出部２０ｃが、外カップ３１の上部のうちの最も半径方向内側の位置にある部分（本例では内周端３１ｊ）よりも半径方向外側に張り出す。そうすることにより、図４において矢印Ｂ１で示すような軌跡でウエハＷの上方に向かうミストは必ず外側突出部２０ｃによりブロックされるので、ウエハＷの上方空間にミストが飛来する可能性を完全に排除することができる。

しかしながら、回転カップ２０を１ピースの部品として製造した場合には、回転カップ２０を第１カップ３０の内部に組み込むためには間隔「ｇ」を図４に示したように正の値にする必要がある。この場合、回転カップ２０の外周面２０ｂに弾かれたミストが、図３において矢印Ｂ１で示す軌跡でウエハＷの上方に向かう可能性は残る。但し、間隔「ｇ」を、例えば２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下といった非常に小さい値とすれば、回転カップ２０の上端の高さを第１カップ３１の上端の高さより高くしていることもあり、その可能性はほぼ無視できる程度となる。なお、前述したように間隔「ｇ」を０（ゼロ）または負の値にするには、例えば、回転カップ２０を、外側突出部２０ｃに対応する部分とその他の部分とからなる２ピース構造とし、回転カップ２０を第１カップ３１の内部に組み込んだ後に、外側突出部２０ｃを回転カップ２０に取り付ければよい。

なお、間隔「ｇ」が０でない正の値の値であったとしても、第１カップ３０の内側突出部３１ｅの表面のうち上方にゆくに従ってウエハＷに近づくように傾斜した部分（後述の面３１ｋに対応）の延長部分（接線）Ｔ１及び回転カップ２０の外側突出部２０ｃ近傍の外周面のうち上方にゆくに従ってウエハＷに近づくように傾斜した部分の延長部分（接線）Ｔ２が、外側突出部２０ｃに交差するようになっていれば、上記の遮断作用を発揮する上で十分である。

また、回転カップ２０の外周面２０ｂのうちの、上方にゆくに従って半径方向内側に向かうように傾斜する傾斜面となっている部分の上端部（すなわち外側突出部２０ｃの近傍にある部分）と外側突出部２０ｃの下面との間に、円周方向に延びる半径方向内側に向けて窪んだ凹所２０ｄが形成されている。凹所２０ｄの表面は断面視Ｕ字形の曲面であることが好ましい。このような凹所２０ｄを設けることにより、カップ３０の内部空間が陽圧になったときに第１カップ３１と回転カップ２０との間の隙間を逆流するガスの流れに乗って吹き出すミストを、凹所２０ｄの表面に沿って転向し、スムースにウエハＷから遠ざかる方向に導くことができる。

また、内側突出部３１ｅの上端面の高さは外側突出部２０ｃの下面の外周端の高さより低いことが好ましい（図３の高低差ｈ２を参照）。これによれば、第１カップ３１と回転カップ２０との間を逆流して吹き出そうとしているミストが、第１カップ３１特に内側突出部３１ｅに付着したとしても、再度、回転カップ２０に滴下して回転カップ２０に弾かれることを防止することができる。

さらに、内側突出部３１ｅの内周端３１ｊの高さは、外側突出部２０ｃの先端（外周端）の下端から、当該下端を通る垂直線が回転カップ２０の外周面２０ｂと交わる位置までの範囲２０ｅの範囲にあり、かつ、内側突出部３１ｅは内周端３１ｊを挟んで、内周端３１ｊの下方にゆくに従ってウエハＷに近づくように傾斜した面３１ｋと、内周端３１ｊの上方にゆくに従ってウエハＷから遠ざかるように傾斜した面３１ｍとを有している。これによれば、凹所２０ｄの表面と内側突出部３１ｅの内終端３１ｊ近傍の面で挟まれた空間を滑らかにガスが流れ、カップ３０の内部空間が陽圧になったときに第１カップ３１と回転カップ２０との間の隙間を逆流するガスの流れに乗って吹き出すミストを、よりスムースにウエハＷから遠ざかる方向に導くことができる。

なお、比較例である図４に示すように回転カップ２０の上部内周端が鉛直面となっている場合には、当該鉛直面にウエハＷから飛散した処理液が付着し、そこから液滴として落下し、ウエハＷを汚染するおそれがある。これに対して、図２に示す実施形態では、回転カップ２０の上部内周端２０ｆはエッジ形状となっているので、処理液が回転カップ２０の内周面に衝突した後、直ちに当該内周面に沿って流れるので、当該部位における処理液の液滴の落下を防止することができる。また、回転カップ２０の内周面は、当該内周面の上端である上部内周端２０ｆからこの上部内周端２０ｆ上り低い第１の高さ位置まで延びる第１の領域２０ｇと、この第１の高さ位置から当該第１の高さ位置より低い第２の高さ位置まで延びる第２の領域２０ｈとを有している。これら第１および第２の領域２０ｇ、２０ｈは下方にゆくに従って半径方向外側に向かうように斜め下方を向いて傾斜している。そして水平面に対して第１の領域２０ｇが成す角度α１は水平面に対して第２の領域２０ｈが成す角度α２よりも大きくなっている。第２の領域２０ｈの角度α２が比較的小さくなっていることにより、ウエハＷから飛散した処理液が第２の領域２０ｈに衝突しても、ウエハＷに向かって跳ね返らずに、半径方向外側に向かうようにすることができる。また、第１の領域２０ｇの角度α１が第２の領域２０ｈの角度α２より大きくなっていることにより、角度α１が角度α２と等しい場合（すなわち、第１の領域２０ｇが第２の領域２０ｈをそのまま直線的に延長したものである場合）と比較して、回転カップ２０の開口部を大きくすることができ、このため、回転カップ２０内により多くの気流を取り込むことができる。なお、第１の領域２０ｇはウエハＷより十分に高い位置にあるため、ウエハＷから飛散した処理液が第１の領域２０ｇで跳ね返ってウエハＷに向かうおそれはない。

ところで、上述の通り、回転カップ（外側回転カップ）２０と第１カップ３１により挟まれた空間内には薬液のミストが侵入しうるので、使用する薬液の種類によっては、薬液が乾燥して結晶化し、回転カップ２０に対面する第１カップ３１の内周面若しくは第１カップ３１に対面する回転カップ２０の外周面に付着することがある。結晶が成長すると、相対回転する回転カップ２０及び第１カップ３１のうちの少なくとも一方が傷つくおそれがある。このため、使用する薬液の種類によっては、回転カップ２０及び第１カップ３１の対向面を定期的に洗浄することが望ましい。

上記の洗浄を行うための手段を図５に示す。第１カップ３１の上面から第１カップ３１を貫通して延びて気体案内空間３１ｆに開口する１つまたは複数の洗浄液流路２００（洗浄液供給部）を、第１カップ３１に形成する。洗浄液流路２００には、第１カップ３１の外側から洗浄液供給管２０１を介してＤＩＷ等の洗浄液を供給する。洗浄液流路２００は１つでも構わない。洗浄液流路２００を複数設ける場合には、等角度間隔で設けることが好ましい。

回転カップ２０と第１カップ３１の間の空間は、気体案内空間３１ｆの両端部、すなわち下方突出部３１ｃの付近と内側突出部３１ｅの付近において幅が狭くなっているため、気体案内空間３１ｆの上端部および下端部（特に下端部）からの洗浄液の漏出は制限される。このため、気体案内空間３１ｆ内に洗浄液流路２００から所定流量以上の流量で洗浄液を供給し続けることにより、回転カップ２０と第１カップ３１の間の空間のうちの少なくとも気体案内空間３１ｆを全周にわたって洗浄液で満たすことができる。洗浄液流路２００からの洗浄液供給流量をさらに増大させれば、回転カップ２０の外側突出部２０ｃ付近まで洗浄液の液位を上昇させることも可能である。

このように回転カップ２０と第１カップ３１の間の空間を洗浄液で満たした状態で回転カップ２０を回転させることにより、回転カップ２０と第１カップ３１の間の空間に洗浄液の旋回流が発生し、回転カップ２０及び第１カップ３１の対向面を効率良く洗浄することが可能となる。

図６に示すように、回転カップ２０及び第１カップ３１を洗浄するための専用の洗浄液ノズル２１０（洗浄液供給部）を設けてもよい。この洗浄液ノズル２１０は、回転カップ２０の上端部と第１カップ３１の上端部との間の隙間に向けて、洗浄液供給管２１１から供給されたＤＩＷ等の洗浄液を吐出するように設けられている。洗浄液ノズル２１０から洗浄液を吐出することにより、回転カップ２０の外周面上を洗浄液が流下してゆくので、少なくとも回転カップ２０の外周面を洗浄することができる。また、回転カップ２０を回転させることにより、回転カップ２０の外周面を全周にわたって洗浄することができる。

洗浄液ノズル２１０を用いて洗浄を行う際に、回転カップ２０の回転速度を変化させてもよい。そうすることにより、回転カップ２０を流下してゆく洗浄液の状態、並びに回転カップ２０から第１カップ３１に向けて遠心力により飛散する洗浄液の状態が変化する。このため、回転カップ２０の外周面及び第１カップ３１の内周面をより均一に洗浄することができる。また、洗浄中に回転カップ２０の回転方向を変えてもよい。そうすることにより、回転カップ２０の外周面及び第１カップ３１の内周面をより均一に洗浄することができる。例えば、一方向のみの回転では洗浄することができなかった部位があったとしても、逆方向の回転により洗浄することができる。

上記に代えて、洗浄液供給部としてのリンス液ノズル５３（図１を参照）を、回転カップ２０の上端部と第１カップ３１の上端部との間の隙間の真上に位置させて、そこからＤＩＷ等のリンス液を洗浄液として吐出し、この状態で回転カップ２０を回転させることにより、洗浄を行うこともできる。

図５の構成に図６の構成をさらに設けてもよい。こうすることにより、回転カップ２０と第１カップ３１との間の空間の上端部領域の洗浄を洗浄液ノズル２１０に委ねることにより、洗浄液流路２００からの洗浄液供給流量を増大させる必要性が低減される。

次に、図７（ａ），（ｂ）を参照して、基板保持部１０のベース１２に対する外側回転カップ２０及び内側回転カップ２２の好適な取り付け方法について説明する。図７（ａ），（ｂ）は、図２とは別の角度位置における図２と同様の断面である。

図７（ａ）に示すように、一端がベース１２に固定された支柱２２０（図１では参照符号１８で概略的に示した支柱に相当する）が外側回転カップ２０及び内側回転カップ２２の両方を貫いて鉛直方向に延びている場合、支柱２２０には、ウエハＷより高さが高い部分が存在することになる。すると、ウエハＷに供給されて遠心力により飛散した処理液の一部が、外側回転カップ２０のうちの支柱２２０の周囲を覆う部分に衝突して、ウエハＷに向かって跳ね返る（図中矢印を参照）。このような跳ね返りは、パーティクル発生の原因となるので、極力抑制することが望ましい。

そこで、図７（ｂ）に示すように、一端がベース１２に固定された支柱２２１は、内側回転カップ２２だけをベース１２に固定するために用いる。そして、水平方向（半径方向）に延びる別の支柱２２２により、内側回転カップ２２に外側回転カップ２０を固定する。これにより、支柱２２２をウエハＷの高さより低い位置に設置することが可能となる。このため、ウエハＷに供給されて遠心力により飛散した処理液が、支柱（２２１または２２２）または当該支柱の周囲を覆う回転カップ（２２または２４）の部分に衝突してウエハＷに跳ね返ることを防止または大幅に抑制することができる。

なお、図１に示した実施形態において、ＦＦＵ７０から供給される清浄エアの湿度を低下させる機構を設けてもよい。このような機構は、例えば、ＦＦＵ７０内に設けられるダンパの下流側に、上流側から順に設けたエアクーラー及びエアヒーター（図示せず）により実現することができる。エアクーラーにより空気中の水分を結露させて取り除き、その後によりエアヒーターにより所望の温度（例えば常温）に戻すことにより、所望の温度の低湿度の清浄エアをＦＦＵ７０から供給することができる。

１０ 基板保持部
１８ 回転駆動部
５１〜５４ 処理液ノズル
２０ 回転カップ（外側回転カップ）
２０ｃ 外側突出部
２０ｄ 凹所
３１ 外カップ（第１カップ）
３１ｅ 内側突出部
３１ｈ 凹所
４０，１００ 排気制御部（切替弁、コントローラ）
６０ ハウジング

Claims (10)

1. 基板を水平姿勢で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部と、
   前記基板に所定の液処理を行うための処理液を供給する処理液ノズルと、
   前記基板保持部に設けられ、前記基板保持部に保持された基板を囲むとともに前記基板保持部と一緒に回転し、回転する基板から飛散した処理液を案内する回転カップと、
   前記回転カップの周囲に隙間を介して設けられ、前記回転カップにより案内された処理液を受ける外カップと、
   を備え、
   前記回転カップの上端の高さは、前記外カップの上端の高さより高く、
   前記回転カップの外周面の上端部に、前記回転カップの半径方向外側に張り出すとともに円周方向に延びる外側突出部が設けられており、前記外側突出部は、前記隙間から前記基板保持部により保持された基板の上方に向かって飛び出す処理液のミストを遮断する、基板処理装置。
2. 前記回転カップの外周面に対面する前記外カップの内周面の上端部に、前記外カップの半径方向内側に張り出すとともに円周方向に延びる内側突出部が設けられており、前記内側突出部がある位置において、前記回転カップの外周面と前記外カップの内周面との間隔が狭められており、前記内側突出部の下面に上向きに窪んだ凹所が設けられている、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記回転カップの外周面の上部は、上方にゆくに従って半径方向内側に向かうように傾斜する斜め上方を向いた傾斜面となっており、この傾斜面の上端部と前記外側突出部の下面との間に、円周方向に延びる半径方向内側に向けて窪んだ凹所が形成されている、請求項１記載の基板処理装置。
4. 前記回転カップの前記凹所の表面は曲面からなる、請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記内側突出部の上端の高さは、前記外側突出部の下面の外周端の高さよりも低い、請求項２記載の基板処理装置。
6. 前記回転カップの外周面に対面する前記外カップの内周面の上端部に、前記外カップの半径方向内側に張り出すとともに円周方向に延びる内側突出部が設けられており、前記内側突出部の内周面は、その下部が上方にゆくに従って半径方向内側に向かうように斜め下方を向いて傾斜し、その上部が上方にゆくに従って半径方向外側に向かうように斜め上方を向いて傾斜している、請求項３記載の基板処理装置。
7. 前記回転カップの前記外側突出部は、前記外カップの上部のうちの最も半径方向内側の位置にある部分よりも半径方向外側に張り出している、請求項１記載の基板処理装置。
8. 前記回転カップの内周面は、当該内周面の上端から当該上端より低い第１の高さ位置まで延びる第１の領域と、前記第１の高さ位置から前記第１の高さ位置より低い第２の高さ位置まで延びる第２の領域とを有しており、前記第１および第２の領域は下方にゆくに従って半径方向外側に向かうように斜め下方を向いて傾斜しており、水平面に対して前記第１の領域が成す角度は水平面に対して前記第２の領域が成す角度よりも大きく、前記内周面の上端に対応する前記回転カップの上部内周端はエッジ形状となっている、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
9. 前記回転カップと前記外カップとの間の空間に、洗浄液を供給する洗浄液供給部を備えた、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
10. 前記基板保持部、前記回転カップおよび前記外カップを収容するハウジングと、
    前記ハウジング内の雰囲気の排気を制御する排気制御部と、
    前記排気制御部は、前記処理液ノズルから処理液を基板に供給して前記基板に所定の液処理が行われているときに前記ハウジング内の雰囲気を排気し、前記基板に乾燥処理が行われているときに前記ハウジング内の雰囲気の排気を停止する、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。

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