特許 6735384 基板処理装置および基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6735384

(24)【登録日】2020年7月15日

(45)【発行日】2020年8月5日

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20200728BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643Z

【請求項の数】14

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-74038(P2019-74038)

(22)【出願日】2019年4月9日

(62)【分割の表示】特願2017-225606(P2017-225606)の分割

【原出願日】2013年8月8日

(65)【公開番号】特開2019-106560(P2019-106560A)

(43)【公開日】2019年6月27日

【審査請求日】2019年4月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】吉住 明日香

(72)【発明者】

【氏名】樋口 鮎美

【審査官】 平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１７０８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５３５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７７７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００９８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０５３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４９８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０４１７４１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板に対して順次に処理を行う基板処理装置であって、
前記基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転駆動手段と、前記基板保持手段の周囲を取り囲む複数のカップとを備える処理装置本体と、
複数の基板処理モードがあらかじめ設定され、前記処理装置本体を制御して、各基板につき前記複数のモードのうちの１つを選択して実行させる制御手段と、
を備え、
前記複数のカップは、
前記基板保持手段の周囲を取り囲む第１円筒部、および、前記第１円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第１案内部を有する第１カップと、
前記第１カップの周囲を取り囲む第２円筒部、および、前記第１案内部の上方に位置し前記第２円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第２案内部を有する第２カップと、
を含み、
前記複数のカップを互いに独立して昇降させる昇降機構をさらに備え、
前記複数のモードが、
（Ａ）複数の前記基板のうちの第１基板について実行されるモードであって、前記第１基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第１基板に薬液を供給し、前記第１基板を薬液処理する第１薬液プロセスと、
前記第１基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第１基板にリンス液を供給し、前記第１基板から前記薬液を洗い流す第１リンスプロセスと、
を有する通常モードと、
（Ｂ）複数の前記基板のうち、前記通常モードが実行された後に処理対象となる第２基板について実行されるモードであって、
前記第２基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第２基板に前記薬液を供給し、前記第２基板を薬液処理する第２薬液プロセスと、
前記第１リンスプロセスとは異なる作動条件によって、前記第２基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第２基板にリンス液を供給し、前記第２基板から前記薬液を洗い流しつつ、回転する前記第２基板から飛散した前記リンス液によって前記複数のカップを洗浄する第２リンスプロセスと、
を有する特殊モードと、
を含み、
前記第２リンスプロセスは前記第２カップから前記第１カップの順に実行され、
前記第２リンスプロセスが、前記第２基板を回転する回転速度を可変に調節する速度調節サブプロセス、を有し、
前記速度調節サブプロセスは、前記第２リンスプロセスの過程で前記第２基板の回転速度を第１の回転速度から前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に低下させることを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記第１の回転速度により前記第２基板から飛散するリンス液が前記複数のカップの内側に接触する位置は、前記第２の回転速度により前記第２基板から飛散するリンス液が前記複数のカップの内側に接触する位置よりも高いことを特徴とする基板処理装置。

【請求項3】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記特殊モードは所定の尺度を基準に選択され、
前記第１薬液プロセスと前記第２薬液プロセスは同一の処理であることを特徴とする基板処理装置。

【請求項4】

請求項３に記載の基板処理装置であって、
前記特殊モードは、前記第２基板であって、所定の前記尺度分だけ前記通常モードが実行された後に処理対象となる前記第２基板について実行されるモードであることを特徴とする基板処理装置。

【請求項5】

請求項４に記載の基板処理装置であって、
前記尺度は、時間であり、
前記特殊モードは、前記通常モードが所定の時間分だけ実行された後に処理対象となる前記第２基板について実行されるモードであることを特徴とする基板処理装置。

【請求項6】

請求項４に記載の基板処理装置であって、
前記尺度は、基板の処理枚数であり、
前記特殊モードは、前記通常モードにより所定枚数の基板処理が実行された後に処理対象となる前記第２基板について実行されるモードであることを特徴とする基板処理装置。

【請求項7】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
基板処理中の支障原因の発生を検知するセンサを備え、
前記通常モードは、前記センサによって前記支障原因の発生が検知されなかった場合に実行され、
前記特殊モードは、前記センサによって前記支障原因の発生が検知された場合に実行されることを特徴とする基板処理装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記第２リンスプロセスが、前記カップを上下動させて、前記第２基板から飛散した前記リンス液が前記カップに当たる箇所を調節する箇所調節サブプロセス、を有することを特徴とする基板処理装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記第２リンスプロセスが、前記第２基板に供給する前記リンス液の供給量を可変に調節する供給量調節サブプロセス、を有することを特徴とする基板処理装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記第１基板と前記第２基板は、同一の薬液プロセスを施す所定枚数の基板の群に含まれる基板であることを特徴とする基板処理装置。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記複数のカップは、
前記第２カップの周囲を取り囲む第３円筒部、および、前記第２案内部の上方に位置し前記第３円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第３案内部を有する第３カップをさらに含むことを特徴とする基板処理装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の基板処理装置であって、
前記第２リンスプロセスは、前記第３カップから前記第２カップ、前記第１カップの順に実行されることを特徴とする基板処理装置。

【請求項13】

基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転駆動手段と、前記基板保持手段の周囲を取り囲む複数のカップとを備える処理装置本体と、前記処理装置本体を制御する制御手段と、
を使用して複数の基板に対して順次に処理を行う基板処理方法であって、
前記複数のカップは、
前記基板保持手段の周囲を取り囲む第１円筒部、および、前記第１円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第１案内部を有する第１カップと、
前記第１カップの周囲を取り囲む第２円筒部、および、前記第１案内部の上方に位置し前記第２円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第２案内部を有する第２カップと、
を含み、
前記複数のカップは互いに独立して昇降され、
前記制御手段に複数のモードをあらかじめ設定する設定工程と、
前記複数の基板のそれぞれについて、前記制御手段中の前記複数のモードのうちの１つを選択して実行させる処理実行工程と、
を備え、
前記複数のモードが、
（Ａ）複数の前記基板のうちの第１基板について実行されるモードであって、前記第１基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第１基板に薬液を供給し、前記第１基板を薬液処理する第１薬液プロセスと、
前記第１基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第１基板にリンス液を供給し、前記第１基板から前記薬液を洗い流す第１リンスプロセスと、
を有する通常モードと、
（Ｂ）複数の前記基板のうち、前記通常モードが実行された後に処理対象となる第２基板について実行されるモードであって、
前記第２基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第２基板に前記薬液を供給し、前記第２基板を薬液処理する第２薬液プロセスと、
前記第１リンスプロセスとは異なる作動条件によって、前記第２基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第２基板にリンス液を供給し、前記第２基板から前記薬液を洗い流しつつ、回転する前記第２基板から飛散した前記リンス液によって前記複数のカップを洗浄する第２リンスプロセスと、
を有する特殊モードと、
を含み、
前記第２リンスプロセスは前記第２カップから前記第１カップの順に実行され、
前記第２リンスプロセスが、前記第２基板を回転する回転速度を可変に調節する速度調節サブプロセス、を有し、
前記速度調節サブプロセスは、前記第２リンスプロセスの過程で前記第２基板の回転速度を第１の回転速度から前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に低下させることを特徴とする基板処理方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の基板処理方法であって、
前記第１の回転速度により前記第２基板から飛散するリンス液が前記複数のカップの内側に接触する位置は、前記第２の回転速度により前記第２基板から飛散するリンス液が前記複数のカップの内側に接触する位置よりも高いことを特徴とする基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、基板の製造工程において、薬液を用いた薬液処理および純水などのリンス液を用いたリンス処理などの基板の表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理装置が使用されている。このような基板処理装置としては、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置と、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の装置とが用いられている。

【0003】

枚葉式の基板処理装置は、通常、回転する基板の表面に薬液を供給しての薬液処理、純水を供給してのリンス処理を行った後、基板を高速回転させて振り切り乾燥を行う。このとき、飛散した処理液の大半はスピンチャックを取り囲むカップの内壁に着液して流下し排液されるが、処理液の一部はカップの内壁に付着したまま回収されない場合がある。カップの内部に付着した処理液は、乾燥するとパーティクルとなり、基板を汚染する原因となる。このため、通常、所定枚数（典型的には、所定ロット）の基板を処理する毎に、カップを洗浄するカップ洗浄処理が行われる。このような枚葉式の基板処理装置は、例えば特許文献１に開示されている。

【0004】

特許文献１に開示される基板処理装置は、基板を略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板の上面に処理液を供給するノズルと、スピンチャックの周囲を取り囲んで基板から飛散した処理液を受け止めるカップと、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−２３１０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示される基板処理装置では、基板を保持していない状態で回転するスピンチャックのうちスピンベース部分（円形の板状部分）にリンス液（典型的には純水）を供給して、回転の遠心力によってスピンベースからリンス液が飛散する。リンス液はカップおよびその周囲に飛散し、これらの飛散箇所を洗浄する。

【0007】

しかしながら、特許文献１のように回転するスピンベースにリンス液を供給して該リンス液を飛散させる態様では、スピンチャックのうち基板を把持するためのチャック機構（典型的には、突起形状）にリンス液が衝突し、薬液が付着している洗浄対象箇所に適切にリンス液を飛散させることが困難である。

【0008】

一方、カップ洗浄処理専用の治具を基板処理装置に備え、スピンチャックに把持され回転される洗浄治具にリンス液を供給して該リンス液を飛散させる態様では、チャック機構にリンス液が衝突する上記課題は回避できるが、カップ洗浄処理のたびに洗浄治具の付け外しが必要となりスループットが低下するという新たな課題が生じる。また、この態様のようにカップ洗浄処理専用の構成を基板処理に必要な構成とは別途に設ける場合、基板処理装置が大型化するという課題もある。

【0009】

また、この種の基板処理装置では、先行するロット（同一処理を施す所定枚数の基板の群）の基板処理を終えて後続するロットの基板処理を開始するまでの期間に、上記カップ洗浄処理が行われるのが一般的である。このため、ロット処理の途中で上記カップ洗浄処理を行う要請が生じた場合に、実行中のロット処理の完了を待たずにカップ洗浄処理を開始することが困難であった。

【0010】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、洗浄対象箇所に適切にリンス液を飛散することができ、装置の大型化を抑止しつつ、かつ、実行中のロット処理の完了を待たずにカップ洗浄処理を開始可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、複数の基板に対して順次に処理を行う基板処理装置であって、前記基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転駆動手段と、前記基板保持手段の周囲を取り囲む複数のカップとを備える処理装置本体と、複数の基板処理モードがあらかじめ設定され、前記処理装置本体を制御して、各基板につき前記複数のモードのうちの１つを選択して実行させる制御手段と、を備え、前記複数のカップは、前記基板保持手段の周囲を取り囲む第１円筒部、および、前記第１円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第１案内部を有する第１カップと、前記第１カップの周囲を取り囲む第２円筒部、および、前記第１案内部の上方に位置し前記第２円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第２案内部を有する第２カップと、を含み、前記複数のカップを互いに独立して昇降させる昇降機構をさらに備え、前記複数のモードが、（Ａ）複数の前記基板のうちの第１基板について実行されるモードであって、前記第１基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第１基板に薬液を供給し、前記第１基板を薬液処理する第１薬液プロセスと、前記第１基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第１基板にリンス液を供給し、前記第１基板から前記薬液を洗い流す第１リンスプロセスと、を有する通常モードと、（Ｂ）複数の前記基板のうち、前記通常モードが実行された後に処理対象となる第２基板について実行されるモードであって、前記第２基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第２基板に前記薬液を供給し、前記第２基板を薬液処理する第２薬液プロセスと、前記第１リンスプロセスとは異なる作動条件によって、前記第２基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第２基板にリンス液を供給し、前記第２基板から前記薬液を洗い流しつつ、回転する前記第２基板から飛散した前記リンス液によって前記複数のカップを洗浄する第２リンスプロセスと、を有する特殊モードと、を含み、前記第２リンスプロセスは前記第２カップから前記第１カップの順に実行され、前記第２リンスプロセスが、前記第２基板を回転する回転速度を可変に調節する速度調節サブプロセス、を有し、前記速度調節サブプロセスは、前記第２リンスプロセスの過程で前記第２基板の回転速度を第１の回転速度から前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に低下させることを特徴とする。

【0012】

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置であって、前記第１の回転速度により前記第２基板から飛散するリンス液が前記複数のカップの内側に接触する位置は、前記第２の回転速度により前記第２基板から飛散するリンス液が前記複数のカップの内側に接触する位置よりも高いことを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置であって、前記特殊モードは所定の尺度を基準に選択され、前記第１薬液プロセスと前記第２薬液プロセスは同一の処理であることを特徴とする。

【0013】

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る基板処理装置であって、前記特殊モードは、前記第２基板であって、所定の前記尺度分だけ前記通常モードが実行された後に処理対象となる前記第２基板について実行されるモードであることを特徴とする。

【0014】

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る基板処理装置であって、前記尺度は、時間であり、前記特殊モードは、前記通常モードが所定の時間分だけ実行された後に処理対象となる前記第２基板について実行されるモードであることを特徴とする。

【0015】

また、請求項６の発明は、請求項４の発明に係る基板処理装置であって、前記尺度は、基板の処理枚数であり、前記特殊モードは、前記通常モードにより所定枚数の基板処理が実行された後に処理対象となる前記第２基板について実行されるモードであることを特徴とする。

【0016】

また、請求項７の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置であって、基板処理中の支障原因の発生を検知するセンサを備え、前記通常モードは、前記センサによって前記支障原因の発生が検知されなかった場合に実行され、前記特殊モードは、前記センサによって前記支障原因の発生が検知された場合に実行されることを特徴とする。

【0017】

また、請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記第２リンスプロセスが、前記カップを上下動させて、前記第２基板から飛散した前記リンス液が前記カップに当たる箇所を調節する箇所調節サブプロセス、を有することを特徴とする。

【0019】

また、請求項９の発明は、請求項１から請求項８のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記第２リンスプロセスが、前記第２基板に供給する前記リンス液の供給量を可変に調節する供給量調節サブプロセス、を有することを特徴とする。

【0020】

また、請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記第１基板と前記第２基板は、同一の薬液プロセスを施す所定枚数の基板の群に含まれる基板であることを特徴とする。

【0021】

また、請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０のいずれかの発明に係る基板処理装置であって、前記複数のカップは、前記第２カップの周囲を取り囲む第３円筒部、および、前記第２案内部の上方に位置し前記第３円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第３案内部を有する第３カップをさらに含むことを特徴とする。

【0022】

また、請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係る基板処理装置であって、前記第２リンスプロセスは、前記第３カップから前記第２カップ、前記第１カップの順に実行されることを特徴とする。

【0023】

また、請求項１３の発明は、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転駆動手段と、前記基板保持手段の周囲を取り囲む複数のカップとを備える処理装置本体と、前記処理装置本体を制御する制御手段と、を使用して複数の基板に対して順次に処理を行う基板処理方法であって、前記複数のカップは、前記基板保持手段の周囲を取り囲む第１円筒部、および、前記第１円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第１案内部を有する第１カップと、前記第１カップの周囲を取り囲む第２円筒部、および、前記第１案内部の上方に位置し前記第２円筒部の上端から円弧を描きつつ前記基板保持手段の中心側斜め上方に延びる第２案内部を有する第２カップと、を含み、前記複数のカップは互いに独立して昇降され、前記制御手段に複数のモードをあらかじめ設定する設定工程と、前記複数の基板のそれぞれについて、前記制御手段中の前記複数のモードのうちの１つを選択して実行させる処理実行工程と、を備え、前記複数のモードが、（Ａ）複数の前記基板のうちの第１基板について実行されるモードであって、前記第１基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第１基板に薬液を供給し、前記第１基板を薬液処理する第１薬液プロセスと、前記第１基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第１基板にリンス液を供給し、前記第１基板から前記薬液を洗い流す第１リンスプロセスと、を有する通常モードと、（Ｂ）複数の前記基板のうち、前記通常モードが実行された後に処理対象となる第２基板について実行されるモードであって、前記第２基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第２基板に前記薬液を供給し、前記第２基板を薬液処理する第２薬液プロセスと、前記第１リンスプロセスとは異なる作動条件によって、前記第２基板を前記基板保持手段にて保持して回転させつつ前記第２基板にリンス液を供給し、前記第２基板から前記薬液を洗い流しつつ、回転する前記第２基板から飛散した前記リンス液によって前記複数のカップを洗浄する第２リンスプロセスと、を有する特殊モードと、を含み、前記第２リンスプロセスは前記第２カップから前記第１カップの順に実行され、前記第２リンスプロセスが、前記第２基板を回転する回転速度を可変に調節する速度調節サブプロセス、を有し、前記速度調節サブプロセスは、前記第２リンスプロセスの過程で前記第２基板の回転速度を第１の回転速度から前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に低下させることを特徴とする。
また、請求項１４の発明は、請求項１３の発明に係る基板処理方法であって、前記第１の回転速度により前記第２基板から飛散するリンス液が前記複数のカップの内側に接触する位置は、前記第２の回転速度により前記第２基板から飛散するリンス液が前記複数のカップの内側に接触する位置よりも高いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

請求項１から請求項１４の発明によれば、制御手段に基板処理装置を動作する複数のモードが設定されている。特殊モードは、通常モードの第１リンスプロセスとは異なる作動条件によって、基板を基板保持手段にて保持し回転駆動手段にて回転させつつ基板にリンス液を供給し、基板から薬液を洗い流すとともに、回転する基板から飛散したリンス液によってカップを洗浄する第２リンスプロセスを有する。

【0025】

特殊モードでは基板が基板保持手段に保持されているので、基板より飛散されるリンス液は基板保持手段の保持機構（例えば、チャック機構）に衝突し難い。このため、リンス液をカップの洗浄対象箇所に適切に飛散させることができる。また、特殊モードでは、例えば洗浄治具のような洗浄専用の機構を設ける必要がなく、装置の大型化を抑止できる。また、特殊モードは、装置のチャンバー内に基板があれば実行可能なモードであり、ロット処理の途中でも実行できる。

【0026】

請求項１から請求項１４の発明によれば、特殊モードが通常モードにおける第１薬液プロセスに対応した第２薬液プロセスをさらに備える。このため、特殊モードが実行される基板についても、通常モードが実行された基板と同様、最終製品として利用できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】実施形態に係る基板処理装置１の上面図である。

【図2】実施形態に係る基板処理装置１の縦断面図である。

【図3】実施形態に係る通常モードＮＭを示すフローチャートである。

【図4】実施形態に係る通常モードＮＭにおいて、薬液が基板Ｗから外カップ４３に向けて飛散する様子を示す基板処理装置１の縦断面図である。

【図5】実施形態に係る通常モードＮＭにおいて、純水が基板Ｗから内カップ４１に向けて飛散する様子を示す基板処理装置１の縦断面図である。

【図6】実施形態に係る通常モードＮＭにおいて、純水が基板Ｗから中カップ４２に向けて飛散する様子を示す基板処理装置１の縦断面図である。

【図7】実施形態に係る特殊モードＲＭを示すフローチャートである。

【図8】実施形態に係るカップ洗浄プロセスのタイムチャートである。

【図9】実施形態に係る特殊モードＲＭにおいて、薬液が基板Ｗから外カップ４３に向けて飛散する様子を示す基板処理装置１の縦断面図である。

【図10】実施形態に係る特殊モードＲＭにおいて、薬液が基板Ｗから中カップ４２に向けて飛散する様子を示す基板処理装置１の縦断面図である。

【図11】実施形態に係る特殊モードＲＭにおいて、薬液が基板Ｗから内カップ４１に向けて飛散する様子を示す基板処理装置１の縦断面図である。

【図12】変形例に係るカップ洗浄プロセスのタイムチャートである。

【図13】変形例に係るカップ洗浄プロセスのタイムチャートである。

【図14】変形例に係る特殊モードＲＭを示すフローチャートである。

【図15】変形例に係る特殊モードＲＭにおいて、薬液が基板Ｗから内カップ４１に向けて飛散する様子を示す基板処理装置１の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、各実施形態について詳述する。

【0029】

＜１ 実施形態＞
＜１．１ 基板処理装置１の構成＞
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。

【0030】

図１は、基板処理装置１の上面図である。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（薬液として、ＳＣ１液、ＤＨＦ液、ＳＣ２液などの洗浄液を供給）およびリンス処理（薬液を除去するため純水を供給）を行ってから乾燥処理を行う。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。

【0031】

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の周囲を取り囲む処理カップ４０と、を備える。また、チャンバー１０内における処理カップ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、薬液およびリンス液（純水）の双方を含む総称である。

【0032】

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）。

【0033】

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。

【0034】

スピンチャック２０（基板保持手段）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と、スピンベース２１の下方に配置されて回転軸２４を回転させるスピンモータ２２と、スピンモータ２２の周囲を取り囲む筒状のカバー部材２３と、を備える。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保持面２１ａを有している。

【0035】

スピンベース２１の保持面２１ａの周縁部には複数（本実施形態では４個）のチャック部材２６が立設されている。複数のチャック部材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個のチャック部材２６であれば９０°間隔にて）配置されている。複数のチャック部材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、複数のチャック部材２６のそれぞれを基板Ｗの端縁に当接させて基板Ｗを挟持することにより、当該基板Ｗをスピンベース２１の上方で保持面２１ａに近接しつつも保持面２１ａから所定の間隔空間を開け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）、複数のチャック部材２６のそれぞれを基板Ｗの端縁から離間させて挟持を解除することができる。

【0036】

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。複数のチャック部材２６による挟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（回転駆動手段）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軸心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。

【0037】

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処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で水平面内の円弧状の軌跡に沿って移動する。上面処理液ノズル３０には、複数種の処理液（少なくともリンス液（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の保持面２１ａの上方にて揺動可能とされている。

【0038】

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。

【0039】

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、純水などのリンス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を基板Ｗに噴射する洗浄ノズルである。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処理カップ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リンス液が供給され、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から噴出されたリンス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。

【0040】

スピンチャック２０を取り囲む処理カップ４０は、互いに独立して昇降可能な複数のカップ、すなわち内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３を備えている。内カップ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の中心を通る軸心ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この内カップ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の軸心ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる第１案内部４７と、第１案内部４７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。

【0041】

内壁部４５は、内カップ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（図５）。中壁部４８は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中カップ４２の後述する第２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。

【0042】

第１案内部４７は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの軸心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、内壁部４５と第１案内部４７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。第１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。さらに、中壁部４８と外壁部４６との間は、内側回収溝５０とは種類の異なる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。

【0043】

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、内側回収溝５０および外側回収溝５１には、内側回収溝５０および外側回収溝５１にそれぞれ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（いずれも図示省略）が接続されている。なお、内側回収溝５０および外側回収溝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、内側回収溝５０および外側回収溝５１に流れ込んだ処理液が円滑に回収される。

【0044】

中カップ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の中心を通る軸心ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この中カップ４２は、第２案内部５２と、この第２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。

【0045】

第２案内部５２は、内カップ４１の第１案内部４７の外側において、第１案内部４７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の軸心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、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７と中壁部４８との間に適当な隙間を保って内側回収溝５０内に収容される。また、上端部５２ｂは、内カップ４１の第１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、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１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、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、折返し部５２ｃが第１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。

【0046】

また、第２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、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中壁部４８と外カップ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。

【0047】

外カップ４３は、中カップ４２の第２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の中心を通る軸心ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この外カップ４３は、第３案内部としての機能を有する。外カップ４３は、第２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の軸心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。

【0048】

下端部４３ａは、内カップ４１と外カップ４３とが最も近接した状態で、中カップ４２の処理液分離壁５３と内カップ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、中カップ４２の第２案内部５２と上下方向に重なるように設けられ、中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、第２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、中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、折返し部４３ｃが第２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。

【0049】

また、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３は互いに独立して昇降可能とされている。すなわち、内カップ４１、中カップ４２および外カップ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種々の機構を採用することができる。

【0050】

仕切板１５は、処理カップ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、処理カップ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。

【0051】

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の処理カップ４０を取り囲む端縁部は外カップ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が外カップ４３の昇降の障害となることはない。

【0052】

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、処理カップ４０と仕切板１５と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。

【0053】

また、基板処理装置１には、上記の各構成要素で構成された処理装置本体ＤＢを制御する制御部９が備えられている。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。

【0054】

制御部９の記憶部（磁気ディスクなど）には、基板処理装置１における複数の基板処理モードが予め設定されており（設定工程）、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上記複数のモードのうちの１つを選択して実行させる（処理実行工程）ことで、基板処理装置１の各動作機構が制御される。

【0055】

＜１．２ 基板処理装置１の動作＞
次に、上記の構成を有する基板処理装置１における各動作態様（各モード）について説明する。

【0056】

本実施形態の基板処理装置１は、複数のモードのうちのデフォルトモードとして設定される通常モードＮＭ（図３）と、所定の条件が満足されたときに例外的ないしは臨時的に選択される特殊モードＲＭ（図８、図９）とを有する。基板処理装置１は、該装置に順次に搬送される基板Ｗに対して、通常モードＮＭまたは特殊モードＲＭのうち一方を選択して実行する。基板処理装置１の制御部９には上記２つのモードとは異なるモードがさらに追加設定されていて、当該追加モードも選択可能とされていても構わないが、本実施形態では、特に上記２つのモードのみを設定している場合について説明する。

【0057】

＜１．２．１ 通常モードＮＭ＞
図３は、本実施形態の基板処理装置１における通常モードＮＭの手順を示すフローチャートである。以下、図３を参照しつつ通常モードＮＭについて説明する。

【0058】

まず、処理対象となる基板Ｗが図示しない搬送ロボットによってチャンバー１０内に搬入される（ステップＳＴ１）。４つのチャック部材２６が駆動され、基板Ｗがスピンチャック２０に挟持される（ステップＳＴ２）。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軸心ＣＸまわりに基板Ｗが回転される（ステップＳＴ３）。

【0059】

次に、上面処理液ノズル３０のノズルアーム３２を回動させて吐出ヘッド３１をスピンベース２１の上方（例えば、軸心ＣＸの上方）に移動させ、スピンチャック２０にて回転される基板Ｗの上面に上面処理液ノズル３０より薬液を供給する。基板Ｗの上面に供給された薬液は、遠心力によって、回転する基板Ｗの上面全体に拡がる。これにより、基板Ｗの薬液処理が進行する（ステップＳＴ４）。そして、薬液は、回転する基板Ｗの端部より周囲に飛散する。

【0060】

この飛散する薬液を回収する目的で、ステップＳＴ４では、例えば外カップ４３のみが上昇し、外カップ４３の上端部４３ｂと中カップ４２の第２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ＯＰａが形成される（図４）。その結果、回転する基板Ｗの端縁部から飛散した薬液（図４に点線矢印で示す）は外カップ４３の上端部４３ｂによって受け止められ、外カップ４３の内面を伝って流下し、外側回収溝５１に回収される。所定時間経過後（或いは、所定量の薬液供給後）、薬液の供給は停止される。

【0061】

次に、スピンチャック２０にて回転される基板Ｗの上面に上面処理液ノズル３０より純水（リンス液）を供給する。基板Ｗの上面に供給された純水は、遠心力によって、回転する基板Ｗの上面全体に拡がる。これにより、基板Ｗの上面に残存していた薬液が流される水洗処理が進行する（ステップＳＴ５）。そして、純水は、回転する基板Ｗの端部より周囲に飛散する。

【0062】

ステップＳＴ５においては、例えば、内カップ４１、中カップ４２および外カップ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の周囲が内カップ４１の第１案内部４７によって取り囲まれる（図５）。その結果、回転する基板Ｗの端縁部から飛散した純水（図５に点線矢印で示す）は内カップ４１によって受け止められ、第１案内部４７の内壁を伝って流下し、廃棄溝４９から排出される。なお、純水を薬液とは別経路にて回収する場合には、中カップ４２および外カップ４３を上昇させ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂと内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂ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ＯＰｂを形成するようにしても良い（図６）。所定時間経過後（或いは、所定量の純水供給後）、純水の供給が停止される。

【0063】

そして、基板処理レシピにて定められる薬液処理が全て実行されるまで、ステップＳＴ４（単位第１薬液プロセス）とステップＳＴ５（単位第１リンスプロセス）とが交互に繰り返される（ステップＳＴ６）。本明細書中では、通常モードＮＭにおいて、１枚の基板Ｗについて複数回にわたり実行されるステップＳＴ４を「単位第１薬液プロセス」と呼び、複数の単位第１薬液プロセスの集合概念を「第１薬液プロセス」と呼ぶ。同様に、通常モードＮＭにおいて、１枚の基板Ｗについて複数回にわたり実行されるステップＳＴ５を「単位第１リンスプロセス」と呼び、複数の単位第１リンスプロセスの集合概念を「第１リンスプロセス」と呼ぶ。

【0064】

第１薬液プロセスおよび第１リンスプロセスが完了すると、基板Ｗの乾燥処理が実行される（ステップＳＴ７）。乾燥処理を行うときには、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが下降し、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂおよび外カップ４３の上端部４３ｂのいずれもがスピンチャック２０に保持された基板Ｗよりも下方に位置する。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に付着していた液滴（薬液の液滴や水滴）が遠心力によって振り切られ、乾燥処理が行われる。

【0065】

この後、基板Ｗの回転を停止し（ステップＳＴ８）、４つのチャック部材２６が駆動され基板Ｗがスピンチャック２０から解放されて（ステップＳＴ９）、図示しない搬送ロボットによって基板Ｗがチャンバー１０外に搬出される（ステップＳＴ１０）。

【0066】

以上説明したように、通常モードＮＭでは、処理液（薬液およびリンス液（純水））を基板Ｗに供給して表面処理を行う。回転する基板Ｗから飛散した処理液の大半は処理カップ４０によって回収され排液されるものの、処理カップ４０に飛散した処理液が排液されることなく付着して残存することがある。

【0067】

このように、カップ内部に付着した処理液は、乾燥するとパーティクルなどを発生し処理対象基板Ｗに対する汚染源となるおそれがある。このため、本実施形態の基板処理装置１では、後述する特殊モードＲＭ（図８、図９）を行って、処理カップ４０の内部を洗浄する。

【0068】

＜１．２．２ 特殊モードＲＭ＞
特殊モードＲＭは、通常モードＮＭと同様に基板Ｗについて基板処理を実行するだけでなく、処理カップ４０の内部洗浄も実行するモードである。特殊モードＲＭは、
(1) 「枚数基準」、すなわち通常モードＮＭで所定枚数の基板処理を実行した場合、
(2) 「時間基準」、すなわち通常モードＮＭで基板処理装置１を所定時間稼働した場合、
(3) 「支障原因発生基準」、たとえばセンサ（図示せず）によって処理カップ４０の内部に付着物を検知した場合やチャンバー１０内の処理空間の雰囲気汚染を検知した場合のように、実際に高精度の基板処理を持続することについての支障が発生したことを検知した場合、
など、所定の条件が満足された場合に、その条件が満たされた時点の直後に処理対象となる基板について適用されるような、例外的ないしは臨時的に選択されるモードであり、該条件は予め制御部９に設定されている。

【0069】

これらのうち、「枚数基準」では薬液処理（基板洗浄）を行った基板の枚数を尺度として周期的に特殊モードＲＭが実行され、また「時間基準」では時間を尺度として周期的に特殊モードＲＭが実行されるから、それらの尺度（枚数や時間）で見たときには、特殊モードＲＭが周期的に実行されることになる。

【0070】

これに対して「支障原因発生基準」では、そのような支障原因が周期的に発生するとは限らないから、特殊モードＲＭが非周期的に実行される場合が多い。しかしながら、周期的および非周期的のいずれの場合であっても、通常モードＮＭで洗浄が行われる基板の数と比較すれば、特殊モードＲＭで洗浄される基板の数は、かなり少ない。

【0071】

図７は、本実施形態の基板処理装置１における特殊モードＲＭの手順を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳＴ１〜ＳＴ３，ＳＴ６〜ＳＴ１０については特殊モードＲＭも既述の通常モードＮＭと同様であるので、以下では、特殊モードＲＭ固有のステップであるステップＳＴ４Ａ，ＳＴ５Ａについて詳述する。

【0072】

なお、特殊モードＲＭにおいても、１枚の基板Ｗについて複数回にわたり実行されるステップＳＴ４Ａを「単位第２薬液プロセス」と呼び、複数の単位第２薬液プロセスの集合概念を「第２薬液プロセス」と呼ぶ。また、１枚の基板Ｗについて複数回にわたり実行されるステップＳＴ５Ａを「単位第２リンスプロセス」と呼び、複数の単位第２リンスプロセスの集合概念を「第２リンスプロセス」と呼ぶ。

【0073】

特殊モードＲＭの第２薬液プロセスは、通常モードＮＭの第１薬液プロセスと対応するプロセスであり、スピンチャック２０によって保持回転される基板Ｗに薬液を供給して基板Ｗを薬液処理する複数の単位第２薬液プロセスを有する。

【0074】

特殊モードＲＭの第２リンスプロセスは、スピンチャック２０によって保持回転される基板Ｗにリンス液（純水）を供給して基板Ｗにリンス処理を実行する複数の単位第２リンスプロセスを有する点で通常モードＮＭの第１リンスプロセスと共通する。他方、複数の単位第１リンスプロセスのうち少なくとも１つの単位第１リンスプロセスとは作動条件が異なる少なくとも１つの単位第２リンスプロセス（このプロセスを、以下では、カップ洗浄プロセスと呼ぶ）を有する点で、第２リンスプロセスは既述の第１リンスプロセスとは異なる。

【0075】

図８は、カップ洗浄プロセスのタイムチャートの一例である。カップ洗浄プロセスは、基板のリンス処理を主目的とする他の単位第２リンスプロセスとは異なり、基板のリンス処理と処理カップ４０の内部洗浄処理とを主目的とするプロセスである。以下の説明において、ｔ０〜ｔ９とは、カップ洗浄プロセスにおける経過時刻を示す。

【0076】

カップ洗浄プロセスのうち序盤（図８で示す、時刻ｔ０〜時刻ｔ３の期間）においては、内カップ４１および中カップ４２は下降状態で、外カップ４３は上昇状態とされ、外カップ４３の上端部４３ｂと中カップ４２の第２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の周囲を取り囲むリング状の開口部ＯＰａが形成される（図９）。

【0077】

時刻ｔ０〜時刻ｔ１の期間は、スピンチャック２０による基板の回転が高速（例えば、２４００ｒｐｍ）で行われる。このため、上面処理液ノズル３０より基板Ｗ上に供給された純水は、開口ＯＰａを介して、図９に点線矢印ＡＲ１の軌跡で基板Ｗの端縁部から上方に飛散する。外カップ４３の上端部４３ｂの内壁（特に、軸心ＣＸに近い位置）に着液された純水は、その内壁を伝って流下し、外側回収溝５１（図２）から排出される。この結果、外カップ４３の内壁（特に、軸心ＣＸに近い位置）に付着するパーティクルなどの汚染物が純水によって洗い流される。

【0078】

時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間は、スピンチャック２０による基板の回転が中速（例えば、１２００ｒｐｍ）で行われる。このため、上面処理液ノズル３０より基板Ｗ上に供給された純水は、外カップ４３と中カップ４２との間の開口ＯＰａを介して、図９に点線矢印ＡＲ２の軌跡で基板Ｗの端縁部から略水平方向に飛散する。外カップ４３の上端部４３ｂの内壁（特に、軸心ＣＸから遠い位置）に着液された純水は、その内壁を伝って流下し、外側回収溝５１（図２）から排出される。この結果、外カップ４３の内壁（特に、軸心ＣＸから遠い位置）に付着するパーティクルなどの汚染物が純水によって洗い流される。なお、外カップ４３の内壁のうち特に軸心ＣＸから遠い位置は、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の期間にも既に純水が流下した箇所であるので、図８に示すように時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間が時刻ｔ０〜時刻ｔ１の期間に比べて短くても、十分なカップ洗浄効果を得ることができる。

【0079】

時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間は、スピンチャック２０による基板の回転が低速（例えば、５００ｒｐｍ）で行われる。このため、上面処理液ノズル３０より基板Ｗ上に供給された純水は、開口ＯＰａを介して、図９に点線矢印ＡＲ３の軌跡で基板Ｗの端縁部から下方に飛散する。中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂに着液された純水は、その上面を伝って流下し、外側回収溝５１（図２）から排出される。この結果、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂに付着するパーティクルなどの汚染物が純水によって洗い流される。

【0080】

このように、カップ洗浄プロセスは、基板Ｗを回転する回転速度を可変に調節する速度調節サブプロセスを有する。そして、速度調節サブプロセスを実行することで、外カップ４３と中カップ４２とに挟まれる区間のうち所望の箇所に、開口ＯＰａを介して純水を飛散させることができる。

【0081】

また、カップ洗浄プロセスのうち中盤（時刻ｔ３〜時刻ｔ６の期間）においては、内カップ４１は下降状態で、中カップ４２および外カップ４３は上昇状態とされ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂと内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂ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ＯＰｂが形成される（図１０）。

【0082】

時刻ｔ３〜時刻ｔ６の期間においても、時刻ｔ０〜時刻ｔ３の期間と同様、速度調節サブプロセスが実行される。その結果、基板Ｗの回転速度の高速〜低速に応じて、中カップ４２と内カップ４１との間の開口ＯＰｂを介した純水の軌跡が矢印ＡＲ４〜ＡＲ６（図１０）となり、中カップ４２の第２案内部５２の内壁および内カップ４１の第１案内部４７の上面に付着するパーティクルなどの汚染物が純水によって洗い流される。

【0083】

また、カップ洗浄プロセスのうち終盤（時刻ｔ６〜時刻ｔ８の期間）においては、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３は全て上昇状態とされ、内カップ４１の第１案内部４７が、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む状態となる（図１１）。

【0084】

時刻ｔ６〜時刻ｔ８の期間においても、時刻ｔ０〜時刻ｔ２の期間、時刻ｔ３〜時刻ｔ５の期間と同様、速度調節サブプロセスが実行される。その結果、基板Ｗの回転速度の高速〜中速に応じて、内カップ４１の内側開口ＯＰｃを介した純水の軌跡が矢印ＡＲ７〜ＡＲ８（図１１）となり、内カップ４１の第１案内部４７の内壁に付着するパーティクルなどの汚染物が純水によって洗い流される。なお、カップ洗浄プロセスの終盤において基板Ｗの低速回転が行われないのは、内カップ４１より内側に位置する洗浄対象カップ（カップ洗浄プロセスの序盤における中カップ４２、中盤における内カップ４１、に相当するカップ）が存在しないからである。

【0085】

このように、カップ洗浄プロセスは、基板Ｗを回転する回転速度を可変に調節する速度調節サブプロセスと、処理カップ４０を上下動させて基板Ｗから飛散した純水が処理カップ４０に当たる箇所を調節する箇所調節サブプロセスと、を有する。そして、これらのサブプロセスを適宜に組み合わせることで、精度よく処理カップ４０の各部を洗浄する（各部に純水を飛散させる）ことができる。

【0086】

図７に戻って、特殊モードＲＭの一連のフローを説明する。処理対象となる基板Ｗがチャンバー１０内に搬入され（ステップＳＴ１）ると、該基板Ｗがスピンチャック２０に挟持され（ステップＳＴ２）、スピンモータ２２により軸心ＣＸまわりに基板Ｗが回転される（ステップＳＴ３）。

【0087】

そして、単位第２薬液プロセス（ステップＳＴ４Ａ）および単位第２リンスプロセス（ステップＳＴ５Ａ）が、レシピに従って所定回数交互に行われる。このとき、単位第２リンスプロセス（ステップＳＴ５Ａ）のうち少なくとも１回は、単位第１リンスプロセス（ステップＳＴ５）とは作動条件の異なる上記カップ洗浄プロセスが実行される。

【0088】

第２薬液プロセスおよび第２リンスプロセスが完了すると、基板Ｗの乾燥処理が実行される（ステップＳＴ７）。この後、基板Ｗの回転を停止し（ステップＳＴ８）、４つのチャック部材２６が駆動され基板Ｗがスピンチャック２０から解放されて（ステップＳＴ９）、基板Ｗが図示しない搬送ロボットによってチャンバー１０外に搬出される（ステップＳＴ１０）。以上説明したように、特殊モードＲＭでは、基板Ｗ上の薬液を洗い流す目的で使用されるリンス液（純水）が、カップ洗浄にも利用される。

【0089】

＜１．３ 基板処理装置１の効果＞
以下、本実施形態の基板処理装置１の効果について説明する。

【0090】

特殊モードＲＭでは、通常モードＮＭの一部を変更して上記カップ洗浄プロセスを実行するので、基板処理に加えて処理カップ４０の洗浄処理を実行することができる。これにより、カップ内部に付着した汚染源を有効に洗い流すことができ、基板処理装置１の歩留まりを向上することができる。

【0091】

また、第２リンスプロセスのうちカップ洗浄プロセスは、速度調節サブプロセスと、箇所調節サブプロセスと、を有する。このため、これらのサブプロセスを制御部９によって適宜に組み合わせて実行することで、精度よく処理カップ４０の各部を洗浄する（各部に純水を飛散させる）ことができる。

【0092】

また、特殊モードＲＭにおいてカップ洗浄プロセスとして処理対象基板Ｗに通常モードＮＭとは異なる作動条件（リンス液供給時間の長短、基板Ｗの回転数の大小、カップ上下動作の有無など）でリンス液が供給される。けれども、本実施形態のようにリンス液として純水が利用される態様、あるいはリンス液として十分に希釈された薬液が利用される態様であれば、上記作動条件が通常モードＮＭとは異なることにより基板Ｗに悪影響が生じることを防止できる（歩留まりの低下を防止できる）。

【0093】

また、特殊モードＲＭは、チャンバー１０内に基板Ｗが配されるタイミングであれば実行可能なモードである。このように特殊モードＲＭの実行における時間的制約が小さいので、ロット処理の途中で処理カップ４０の洗浄を行う要請が生じた場合（既述した「支障原因発生基準」でのカップ内洗浄要請の発生、例えば、センサにより処理カップ４０に付着する汚染源が検知された場合やチャンバー１０内の雰囲気汚染が検知された場合など）に、実行中のロット処理の完了を待たずに特殊モードＲＭを行うことが可能となる。

【0094】

また、本実施形態の特殊モードＲＭはスピンチャック２０に基板Ｗが装着された状態で実行される。このため、特許文献１のように回転するスピンベースにリンス液（純水）を供給して該リンス液を飛散させる態様と異なり、スピンチャックのうち基板を把持するためのチャック機構（典型的には、突起形状）にリンス液が衝突するおそれが減り、薬液が付着している洗浄対象箇所に適切にリンス液を飛散させることが可能である。

【0095】

また、スピンチャック２０、処理カップ４０、上面処理液ノズル３０などのチャンバー１０内の各要素は、いずれも本来は基板Ｗに対して表面処理を行うために使用するものであって、基板Ｗ以外のものを洗浄することを目的として設けられたものではない。本実施形態では、処理カップ４０を洗浄するための専用機構（洗浄治具など）を設けることなく、制御部９によるモード選択によって処理カップ４０のリンス処理を行うため基板処理装置１の大型化を抑止できる。

【0096】

また特に、基板Ｗの回転速度を可変に調節可能とし、図９などに示すように、カップ内壁の洗浄期間において回転数を変更しつつリンス液の吐出および飛散を行わせているため、カップ内壁を上下方向に走査するような態様でカップ内壁の広範囲の洗浄が可能となる。このような回転数変化は、この実施形態のように段階的であってもよく、時間的に連続変化させる態様であってもよい。

【0097】

＜２ 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。例えば、上記実施形態においては、第１リンスプロセスおよび第２リンスプロセスで使用するリンス液を純水としていたが、これに限定されるものではなく、薬液を純水で希釈した液をリンス液として用いるようにしても良い。また、上述した通常モードＮＭおよび特殊モードＲＭは処理モードの一例にすぎず、例えば、下面処理液ノズル２８より基板Ｗの下面に処理液を供給するモードを採用してもよい。

【0098】

図１２および図１３は、上記実施形態のカップ洗浄プロセスの変形例にかかるタイムチャートである。

【0099】

カップ洗浄プロセスは、基板Ｗに供給するリンス液（純水）の供給量を可変に調節する供給量調節サブプロセスを有していてもよい。例えば、図１２に示すように、処理カップ４０の基板Ｗに近い箇所を洗浄する目的で基板の高速回転を行う期間（時刻ｔ０〜時刻ｔ１、時刻ｔ３〜時刻ｔ４、時刻ｔ６〜時刻ｔ７）でのみ純水の供給量を大きくする場合、処理カップ４０のうち基板Ｗに近い位置に付着する汚染源（基板Ｗへの汚染可能性が高い汚染源）を有効に洗い流すことができる。

【0100】

また、処理カップ４０を上下動させる箇所調節サブプロセスでは、図１３に示すように、処理カップ４０の上下動が一定の上下区間において繰り返し行われてもよい。この繰り返し上下動が行われる区間では、処理カップ４０に満遍なくリンス液（純水）が飛散され、広範囲にわたって汚染源を有効に洗い流すことができる。処理カップ４０を上下動させる場合には、その上下動させる速度を処理カップ４０の上下位置に応じて変更することが有効である。例えば、処理カップ４０に付着する汚染源の少ない位置では処理カップ４０を速く昇降させ、処理カップ４０に付着する汚染源の多い位置では処理カップ４０を遅く昇降させることで、効率的にカップ洗浄処理を行うことができる。

【0101】

また、上記実施形態では、基板Ｗの上面にリンス液を供給するリンス液供給ノズルとして上面処理液ノズル３０を用いていたが、これに代えて、二流体ノズル６０からスピンベース２１にリンス液を供給するようにしても良い。

【0102】

また、上記実施形態においては、処理カップ４０に互いに独立して昇降可能な内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３を備えていたが、３つ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。３つのカップが高さ方向に沿って多段に一体に積層されている場合には、それぞれのカップが順次にスピンベース２１の保持面２１ａを取り囲むように昇降移動するようにすれば良い。さらに、処理カップ４０はスピンベース２１を取り囲む１段のカップのみを備えるものであっても良い。

【0103】

また、基板処理装置１によって処理対象となる基板は半導体基板に限定されるものではなく、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など種々の基板であっても良い。

【0104】

また、上記実施形態では、通常モードＮＭにおいて、第１薬液プロセスが複数の単位第１薬液プロセスを有し、第１リンスプロセスが複数の単位第１リンスプロセスを有す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。すなわち、第１薬液プロセスが一の単位第１薬液プロセスを有し、第１リンスプロセスが一の単位第１リンスプロセスを有する態様（薬液処理とリンス処理とが一回ずつ行われる態様）であっても構わない。第２薬液プロセスおよび第２リンスプロセスについても同様である。

【0105】

また、上記実施形態では、特殊モードＲＭが第２薬液プロセスを有す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。特殊モードＲＭは、少なくとも第２リンスプロセスを有していれば足り、図１４に示すように第２薬液プロセスを有していなくても構わない。この態様は、基板Ｗを最終製品として利用しない場合の態様であり、第２薬液プロセスを行わないので所要時間が短い、基板Ｗを傷つけるほど強力に純水を供給することができる、基板処理の観点から基板Ｗに対しては使用できないリンス液でもカップ洗浄に有効であれば使用できる、等の利点がある。したがって、チャンバー１０に搬送される前工程におけるキズ等の影響でそもそも最終製品として利用できない基板Ｗに対しては特に有効である。

【0106】

図１５は、カップ洗浄プロセスにあたり、液密洗浄を行う場合の基板処理装置１の縦断面図である。図９と比較しても分かるように、図１５では、外カップ４３の上端部４３ｂと中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂとの間に形成される開口ＯＰａの上下幅が小さい。このように、洗浄対象のカップ間（図１５では、外カップ４３と中カップ４２との間）の間隔を狭めることで、該カップ間が基板Ｗから飛散され供給される純水（図中に点線矢印で示す）で満たされ、効率的にカップ洗浄を行うことができる。

【0107】

以上、実施形態およびその変形例に係る基板処理装置１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。

【符号の説明】

【0108】

１ 基板処理装置
９ 制御部
１０ チャンバー
２０ スピンチャック
２１ スピンベース
２２ スピンモータ
２６ チャック部材
３０ 上面処理液ノズル
４０ 処理カップ
４１ 内カップ
４２ 中カップ
４３ 外カップ
４７ 第１案内部
５２ 第２案内部
ＣＸ 軸心
ＮＭ 通常モード
ＯＰａ，ＯＰｂ，ＯＰｃ 開口
ＲＭ 特殊モード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】