JP5314574B2 - 基板処理装置、基板処理方法及びこの基板処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、薬液を用いて基板を処理する基板処理装置、その基板処理装置における基板処理方法、及びこの基板処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体に関する。

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ェ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を挙げることができる。

上記したような洗浄処理等のプロセスを基板に対して行う基板処理装置としては、半導体ウェ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ェハに薬液等の処理液を供給して洗浄処理を行う枚葉洗浄装置等が知られている。この種の装置では、通常、処理液はウェ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側に広げて液膜を形成し、処理液を基板の外方へ離脱させる。そして、このような洗浄処理の後、同様に基板を回転させた状態で基板に純水等のリンス液を供給してリンス液の液膜を形成し、リンス液を基板の外方へ離脱させる。このような基板処理装置では、離脱させたリンス液を排出するためのカップをウェハの外側を囲繞するように設けている（例えば、特許文献１参照）。

この種の基板処理装置においては、基板を回転させ、処理液やリンス液を遠心力で基板の外方へ振り切る。また、カップで受けた処理液やリンス液の排液を、一端がカップに接続され、他端が工場内の排液系に接続された排液管に排出し、排液系を通して回収している。また、カップには、一端がカップに接続され、他端が工場内の排気系に接続された排気管を設け、排気系を通して排気することにより、排気カップ内及びカップ周辺の雰囲気を一定に調節している。

特開２００９−３８０８３号公報

ところが、上記した枚葉洗浄装置等の基板処理装置において、カップで受けた排液を排出する場合、次のような問題があった。

カップに接続された排液管は、開閉バルブを介して各種の薬液の排液系に接続されている。しかし、開閉バルブ又はその下流の排液系に詰まり等の異常が発生すると、排液管を通して正常に排液を排出することができず、カップ内に排液がオーバーフローすることがある。カップ内に排液がオーバーフローすると、カップに接続された排気ラインへ薬液が流れ込むことがあり、排気用力設備等の排気系に損害を与えるおそれがある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、枚葉洗浄装置等の基板洗浄装置において、排液系に異常が発生し、カップ内に排液がオーバーフローした場合でも、排液が排気系に流れ込むことを防止できる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

本発明の一実施例によれば、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、前記基板保持部を回転させる回転部と、前記基板に処理液を供給する処理液供給機構と、前記基板保持部の外周側に該基板保持部を囲繞するように設けられ、回転する前記基板から振り切られた処理液の排液を収容する環状の液収容部と、前記液収容部よりも前記基板保持部の回転中心側に設けられ、第１の仕切部材により前記液収容部と仕切られた環状の空間部とを備えたカップと、前記液収容部と該液収容部から前記排液を排出する排液系とを接続する第１の排液流路と、前記第１の排液流路上に設けられた開閉バルブと、前記空間部と該空間部内の雰囲気を排気する排気系とを接続する排気流路と、前記第１の排液流路の途中に設けられた接続口を介して前記空間部と前記第１の排液流路とを接続する第２の排液流路と、前記第２の排液流路上に設けられた液面センサとを有し、前記処理液供給機構は、前記液面センサが前記第２の排液流路を通流する排液を検知したときに、前記処理液の供給を停止する、基板処理装置が提供される。

また、本発明の一実施例によれば、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、前記基板保持部を回転させる回転部と、前記基板に処理液を供給する処理液供給機構と、前記基板保持部の外周側に該基板保持部を囲繞するように設けられ、回転する前記基板から振り切られた処理液の排液を収容する環状の液収容部と、前記液収容部よりも前記基板保持部の回転中心側に設けられ、第１の仕切部材により前記液収容部と仕切られた環状の空間部とを備えたカップと、前記液収容部と該液収容部から前記排液を排出する排液系とを接続する第１の排液流路と、前記第１の排液流路上に設けられた開閉バルブと、前記空間部と該空間部内の雰囲気を排気する排気系とを接続する第１の排気流路と、前記第１の排液流路の途中に設けられた接続口を介して前記空間部と前記第１の排液流路とを接続する第２の排液流路と、前記第２の排液流路上に設けられた液面センサとを有する基板処理装置における基板処理方法であって、前記液面センサが、前記第２の排液流路を通流する排液を検知したときに、前記処理液供給機構からの前記処理液の供給を停止する基板処理方法が提供される。

本発明によれば、枚葉洗浄装置等の基板洗浄装置において排液系に異常が発生し、カップ内に排液がオーバーフローした場合でも、排液が排気系に流れ込むことを防止できる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 図１の基板処理装置と、排液系及び排気系との接続状態を示す概略図である。 図１の基板処理装置のカップを拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る基板処理装置における液面センサの検知動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る基板処理装置の洗浄処理の動作を説明するための図である。 実施例１及び実施例２において第２の排液管の液面センサが検知したときの状態を示す図である。 実施例３及び実施例４において第２の排液管の液面センサが検知したときの状態を示す図である。 実施例５において第２の排液管の液面センサが検知したときの状態を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。ここでは、本発明を半導体ウェハ（以下、単にウェハと記す）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及び図２は、それぞれ本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図及び平面図である。図３は、図１の基板処理装置と、排液系及び排気系との接続状態を示す概略図である。図４は、図１の基板処理装置のカップを拡大して示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置における液面センサの検知動作を説明するための図である。

図１及び図２に示すように、基板処理装置１００は、図示しない液処理システムに複数台組み込まれており、ベースプレート１、ウェハ保持部２、回転モータ３、回転カップ４、表面側液供給ノズル５、裏面側液供給ノズル６、及び排気・排液部７を有している。ウェハ保持部２は、被処理基板であるウェハＷを回転可能に保持する。回転モータ３は、ウェハ保持部２を回転させる。回転カップ４は、ウェハ保持部２に保持されたウェハＷを囲繞するように設けられ、ウェハ保持部２とともに回転する。表面側液供給ノズル５は、ウェハＷの表面に処理液を供給する。裏面側液供給ノズル６は、ウェハＷの裏面に処理液を供給する。排気・排液部７は、回転カップ４の周縁部に設けられている。排気・排液部７の周囲及びウェハ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の上部には液処理システムのファン・フィルター・ユニット（ＦＦＵ）からの気流を側部に設けられた導入口９ａを介して導入する気流導入部９が設けられている。気流導入部９により、ウェハ保持部２に保持されたウェハ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。

なお、ウェハ保持部２及び回転モータ３は、それぞれ本発明における基板保持部及び回転部に相当する。

ウェハ保持部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、裏面側液供給ノズル６を備えた昇降部材１３が、孔１２ａ及び孔１１ａ内を昇降可能に設けられている。回転プレート１１には、ウェハＷの外縁を保持するウェハ保持部材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。ウェハ保持部材１４は、ウェハＷが回転プレート１１から少し浮いた上体で水平にウェハＷを保持するようになっている。ウェハ保持部材１４は、ウェハ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１１の裏面側中心方向に延在する着脱部１４ｂと、保持部１４ａを垂直面内で回動させる回転軸１４ｃとを有している。また、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ェハＷの保持が解除される。ウェハ保持部材１４は、図示しないバネ部材により保持部１４ａがウェハ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ウェハ保持部材１４によりウェハ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、回転モータ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、回転モータ３を回転させることによりプーリー１８、ベルト１７及びプーリー１６を介して回転軸１２を回転させるようになっている。

なお、回転モータ３の回転は、後述するように、プロセスコントローラ１２１により制御される。このプロセスコントローラ１２１には、後述する液面センサ１６２が接続されており、液面センサ１６２の出力信号に基づいて、後述する第２の排液管１６１を処理液が流れているか否かを監視している。第２の排液管１６１を処理液が流れていると検知したときは、警報を発報するとともに、回転モータ３の回転を停止する。

表面側液供給ノズル５は、ノズル保持部材２２に保持された状態でノズルアーム２２ａの先端に取り付けられている。表面側液供給ノズル５は、後述する液供給機構８５からノズルアーム２２ａ内に設けられた流路を通って処理液等が供給され、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、ウェハ洗浄用の薬液、純水等のリンス液等を挙げることができる。また、ノズル保持部材２２には、ＩＰＡに代表される乾燥溶媒を吐出する乾燥溶媒ノズル２１も取り付けられており、その内部に設けられたノズル孔２１ａを介してＩＰＡ等の乾燥溶媒を吐出するようになっている。

図２にも示すように、ノズルアーム２２ａは駆動機構８１により軸２３を中心として回動可能に設けられている。ノズルアーム２２ａを回動させることにより、表面側液供給ノズル５がウェハＷ中心上及び外周上のウェハ洗浄位置と、ウェハＷの外方の待避位置とを取り得るようになっている。また、ノズルアーム２２ａは、シリンダ機構等の昇降機構８２により上下動可能となっている。

図３に示すように、ノズルアーム２２ａ内には流路８３ａが設けられており、表面側液供給ノズル５のノズル孔５ａは流路８３ａの一端に繋がっている。また、流路８３ａの他端には配管８４ａが接続されている。一方、ノズルアーム２２ａ内には流路８３ｂも設けられており、乾燥溶媒ノズル２１のノズル孔２１ａは流路８３ｂの一端に繋がっている。また、流路８３ｂの他端には配管８４ｂが接続されている。そして、配管８４ａ、８４ｂには、液供給機構８５から所定の処理液が供給される。

液供給機構８５は、洗浄処理のための薬液を供給する供給源として、例えばＤＨＦ供給源８６、ＳＣ１供給源８７、ＤＩＷ供給源８８、及びＩＰＡ供給源９５を有している。ＤＨＦ供給源８６は、酸薬液である希フッ酸（ＤＨＦ）を供給する。ＳＣ１供給源８７は、アルカリ薬液であるアンモニア過水（ＳＣ１）を供給する。ＤＩＷ供給源８８は、リンス液として例えば純水（ＤＩＷ）を供給する。ＩＰＡ供給源９５は、乾燥溶媒として例えばＩＰＡを供給する。ＤＨＦ供給源８６、ＳＣ１供給源８７、ＤＩＷ供給源８８からは配管８９、９０、９１が延びており、これら配管８９、９０、９１が配管８４ａに開閉バルブ９２、９３、９４を介して接続されている。従って、開閉バルブ９２、９３、９４を操作することにより、アンモニア過水（ＳＣ１）、希フッ酸（ＤＨＦ）、純水（ＤＩＷ）を選択的に表面側液供給ノズル５に供給可能となっている。この場合に、ＤＩＷ供給源８８から延びる配管９１が配管８４ａの最も上流側に接続されている。一方、ＩＰＡ供給源９５には流路８３ｂから延びる配管８４ｂが直接接続されており、配管８４ｂには開閉バルブ９６が設けられている。従って、開閉バルブ９６を開くことにより、ＩＰＡを乾燥溶媒ノズル２１に供給可能となっている。

すなわち、液供給機構８５は、洗浄のための処理液であるアンモニア過水（ＳＣ１）及び希フッ酸（ＤＨＦ）を供給するための処理液供給機構としての機能、リンス液としての純水（ＤＩＷ）を供給するためのリンス液供給機構としての機能、及び乾燥溶媒としてのＩＰＡを供給する乾燥溶媒供給機構としての機能を果たすようになっている。すなわち、液供給機構８５は、本発明における処理液供給機構に相当する。

なお、配管８４ａ、８４ｂには、後述するように、プロセスコントローラ１２１により開閉バルブ９２、９３、９４、９６が操作されることによって、所定の処理液が供給される。このプロセスコントローラ１２１には、後述する液面センサ１６２が接続されており、液面センサ１６２の出力信号に基づいて、後述する第２の排液管１６１を処理液が流れているか否かを監視している。第２の排液管１６１を処理液が流れていると検知したときは、警報を発報するとともに、各開閉バルブ９２、９３、９４、９６を閉じ、液供給機構８５からの全ての処理液の供給を停止する。

裏面側液供給ノズル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、図示しない液供給機構によりノズル孔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を介してウェハＷの裏面に吐出されるようになっている。吐出する液としては、上記表面側液供給ノズル５と同様、洗浄用の処理液、純水等のリンス液を挙げることができる。裏面側液供給ノズル６へ処理液を供給する液供給機構は、ＩＰＡの供給系を除いて上記液供給機構８５と同様に構成することができる。

また、裏面側液供給ノズル６へ処理液を供給する液供給機構も、液供給機構８５と同様に、それに含まれる図示しない開閉バルブがプロセスコントローラ１２１に操作されることによって、所定の処理液が供給される。従って、液面センサ１６２の出力信号に基づいて、第２の排液管１６１を処理液が流れていると検知したときは、警報を発報するとともに、図示しない各開閉バルブを閉じ、裏面側液供給ノズル６の図示しない液供給機構からの処理液の供給も停止する。

昇降部材１３の上端部には、ウェハＷを支持するための３本のウェハ支持ピン２５（２本のみ図示）を有している。そして、裏面側液供給ノズル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ェハＷを昇降させてウェハＷのローディング及びアンローディングが行われる。

回転カップ４は、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伸びる筒状の壁部３２を有している。そして、図４の拡大図に示すように、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からウェハＷが回転プレート１１及び回転カップ４とともに回転されて飛散した処理液やリンス液が下方に導かれる。

庇部３１と回転プレート１１との間にはウェハＷと略同じ高さの位置に板状をなす回転ガイド３５が介在されている。回転ガイド３５は、その表裏面がウェハＷの表裏面と略連続するように設けられている。そして、回転モータ３によりウェハ保持部２及び回転カップ４をウェハＷとともに回転させて表面側液供給ノズル５からウェハ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ェハＷの表面を広がり、ウェハＷの周縁から振り切られる。このウェハＷ表面から振り切られた処理液は、回転ガイド３５の表面に案内されて外方へ排出され、壁部３２によって下方へ導かれる。また、同様にウェハ保持部２及び回転カップ４をウェハＷとともに回転させて裏面側液供給ノズル６からウェハＷの裏面に中心に処理液を供給した際には、処理液は遠心力でウェハＷの裏面を広がり、ウェハＷの周縁から振り切られる。このウェハＷ裏面から振り切られた処理液は、略連続して設けられた回転ガイド３５の裏面に案内されて外方へ排出され、壁部３２によって下方へ導かれる。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、回転ガイド３５はこのようにウェハＷ表面及び裏面から振り切られた処理液を案内するので、ウェハＷの周縁から脱離した処理液が乱気流化し難く、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、回転ガイド３５には、ウェハ保持部材１４に対応する位置に、ウェハ保持部材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及び液体を回収又は排出するためのものである。排気・排液部７は、図４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やリンス液を受ける環状をなすカップ５１を備えている。

なお、以下では、一例として、一体的に構成されたカップ５１を備える場合について説明するが、カップ５１は、複数のカップから構成されていてもよい。例えば、回転カップ４から排出された処理液やリンス液を受ける環状をなす排液カップと、排液カップを収容するように排液カップと同心状の環状をなす排気カップとを備えていてもよい。

図１及び図４に示すように、カップ５１は、液収容部５６と、空間部９９と、液収容部５６と空間部９９とを分離する第１の仕切部材５５とを有している。

液収容部５６は、外周壁５３と、内側壁５５と、上側壁６７とにより画成されている。外周壁５３は、回転カップ４の外側に、壁部３２に近接して垂直に設けられている。内側壁５５は、外周壁５３の下端部から内側に向かって延びるように設けられている。また、内側壁５５の内周には、内周壁５４が垂直に形成されている。上側壁６７は、外周壁５３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ている。液収容部５６は、とりわけ外周壁５３及び内側壁５５によって規定される環状の空間である。また、液収容部５６は、回転カップ４から排出された処理液やリンス液の排液を収容する。

液収容部５６のウェハ保持部材１４の外側に対応する位置には、内側壁５５から回転プレート１１の下面近傍まで伸び、カップ５１の周方向に沿って環状に設けられた仕切り壁５５ａが設けられていてもよい。仕切り壁５５ａは、液収容部５６に収容された処理液やリンス液の排液が内周壁５４よりも回転中心側に回り込むことを防止する。また、仕切り壁５５ａは、回転プレート１１が回転した際に、ウェハ保持部材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ェハＷ側に到達することを阻止する役割も有している。

本実施の形態では、垂直に形成されている内周壁５４の下端には、Ｌ字状に屈曲して回転中心側に水平に延び、庇形状を有する庇５４ａが設けられていてもよい。庇５４ａは、後述するように、液収容部５６を溢れ、仕切り壁５５ａ及び内周壁５４を乗り越えて回転中心側に回り込んできた処理液やリンス液の排液が排気側に流れ込むことを防止する役割も有している。

なお、第１の仕切部材５５は、内側壁５５、内周壁５４及び仕切り壁５５ａを含むものとする。

図１に示すように、カップ５１の内側壁５５の最外側部分には液収容部５６から排出する１箇所の第１の排液口６０が設けられており、第１の排液口６０には第１の排液管６１が接続されている。第１の排液管６１には第１の排液切替部１１１が接続されている。第１の排液切替部１１１は、バルブ１１１ａ、１１１ｂを有している。また、第１の排液切替部１１１は、バルブ１１１ａ、１１１ｂのそれぞれを介し、第１の排液切替部１１１から垂直下方に延びる、排液を回収するための排液回収管１１２ａ、排液を排出するための排液排出管１１２ｂに切り替え可能に接続されている。排液回収管１１２ａは、排液回収系に接続されている。排液回収系は、例えば酸又はアルカリの排液を回収する。

排液排出管１１２ｂには、第２の排液切替部１１３が接続されている。第２の排液切替部１１３は、バルブ１１３ａ、１１３ｂを有している。また、第２の排液切替部１１３は、バルブ１１３ａ、１１３ｂのそれぞれを介し、第２の排液切替部１１３から延びる、排液排出管１１４ａ、先端が封止された封止管１１４ｂに切り替え可能に接続されている。排液排出管１１４ａは、工場排液系に接続されている。工場排液系は、例えば酸又はアルカリの排液を排出する。

また、排液排出管１１２ｂの途中に設けられた接続口１１５を介し、後述する第２の排液管１６１が排液排出管１１２ｂに接続されている。

このような排液管の構造を有することにより、処理液又はリンス液の排液を分別可能に排出することができる。具体的には、希フッ酸（ＤＨＦ）洗浄の際には第１の排液切替部１１１を酸回収管である排液回収管１１２ａに切り替えて希フッ酸（ＤＨＦ）排液を回収する。また、希フッ酸（ＤＨＦ）洗浄の後のリンス処理の際には、第１の排液切替部１１１を排液排出管１１２ｂに切り替え、第２の排液切替部１１３を排液排出管１１４ａに切り替えて、希フッ酸（ＤＨＦ）にリンス液が混合した排液を廃棄する。また、アンモニア過水（ＳＣ１）洗浄の際には、第１の排液切替部１１１を排液排出管１１２ｂに切り替え、第２の排液切替部１１３を排液排出管１１４ａに切り替えて、アンモニア過水（ＳＣ１）にリンス液が混合した排液を廃棄する。また、第１の排液口６０は、複数箇所設けられていてもよい。

なお、第１の排液管６１、排液排出管１１２ｂ、及び排液排出管１１４ａは、本発明における第１の排液流路に相当する。また、バルブ１１１ｂ及び１１３ａは、それぞれ本発明における開閉バルブに相当する。

空間部９９は、第１の空間部９９ａと、第２の空間部９９ｂとを有する。第２の空間部９９ｂは、内周壁５４により第１の空間部９９ａと仕切られている。

第１の空間部９９ａは、内側壁（環状内壁部）６５と、底壁（底壁部）６６と、内周壁５４とで画成された空間である。内側壁（環状内壁部）６５は、ウェハ保持部材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ている。底壁（底壁部）６６は、ベースプレート１上に設けられている。内周壁５４は、前述したように、内側壁５５の内周に形成されている。第１の空間部９９ａは、回転プレート１１の回転中心側に設けられている。

図１に示すように、カップ５１の第１の空間部９９ａの底壁（底壁部）６６の最内側部分には第１の空間部９９ａから排出する１箇所の第２の排液口１６０が設けられており、第２の排液口１６０には第２の排液管１６１が接続されている。一方、第２の排液管１６１は、排液排出管１１２ｂの途中に設けられた接続口１１５にも接続されている。従って、第２の排液管１６１は、第２の排液口１６０及び接続口１１５を介して、第１の空間部９９ａと排液排出管１１２ｂとを接続する。

なお、第２の排液管１６１は、本発明における第２の排液流路に相当する。従って、第２の排液流路は、空間部９９（第１の空間部９９ａ）と前述した第１の排液流路とを接続する。

図１に示すように、接続口１１５は、バルブ１１１ｂよりも排液系側に設けられる。また、バルブ１１３ａは、接続口１１５よりも排液系側に設けられる。すなわち、バルブ１１３ａは、第１の排液流路上であって、接続口１１５よりも排液系側に設けられる。

また、例えば基板処理装置に接続される排液系が１系統のみである場合等には、バルブ１１３ａを含めた第２の排液切替部１１３を設けなくてもよい。第２の排液切替部１１３を設けないときは、本発明における２つの開閉バルブが設けられていない場合に相当する。

あるいは、例えば基板処理装置に接続される排液回収系がない場合等には、バルブ１１１ｂを含めた第１の排液切替部１１１を設けなくてもよい。第１の排液切替部１１１を設けず、第２の排液切替部１１３のみが設けられているときは、接続口１１５は、バルブ１１３ａよりも液収容部５６側に設けられることになる。

第２の排液管１６１の途中には、液面センサ１６２が設けられる。液面センサ１６２は、第２の排液管１６１に排液が流れていることを検知する。すなわち、液面センサ１６２は、第２の排液流路を通流する排液を検知する。ここで、第２の排液管１６１に排液が流れているとは、液面センサ１６２の下方側から第２の排液管１６１に排液が溜まってきた場合、及び液面センサ１６２の上方側から第２の排液管１６１に排液が流れている場合の両方を含む。

液面センサ１６２は、第２の排液管１６１の内壁に所定の量以上の液体が付着している場合を検知することができるものであればよく、検知方式は限定されない。本実施の形態では、一例として、図５に示すように、第２の排液管１６１として硬質塩化ビニル等の樹脂よりなる透明なパイプを用い、液面センサ１６２としてファイバー式液面監視センサを用いることができる。

図５に示すように、ファイバー式液面監視センサ１６２は、発光部１６２ａ及び受光部１６２ｂを酸及びアルカリに対して耐性を有するポリエーテルイミド等の樹脂ケース１６２ｃに収容し、透明なパイプである第２の排液管１６１に取り付けて用いる。透明なパイプである第２の排液管１６１の材質として、例えば四フッ化エチレンパーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）を用いることができる。第２の排液管１６１中に液体がないときは、第２の排液管１６１である透明なパイプの屈折率と空気の屈折率との差が大きいため、図５（ａ）に示すように、発光部１６２ａから発光された光は、パイプの内壁に反射して受光部１６２ｂへ戻る。一方、第２の排液管１６１中に液体１６３があるときは、第２の排液管１６１である透明なパイプの屈折率と液体の屈折率との差が小さくなるため、図５（ｂ）に示すように、発光部１６２ａから発光された光は、ほとんど液体１６３中に放射され受光部１６２ｂには戻らない。従って、受光部１６２ｂが受光した光量により、第２の排液管１６１中の液体の有無を検出することができる。

ここで、第２の排液管１６１中に液体が満たされている場合の光量を例えばＡ０とし、第２の排液管１６１中に全く液体が無い場合の光量を例えばＡ１とし、Ａ０とＡ１との間の所定の閾値を設定する。そして、受光部１６２ｂが受光した光量の計測値を所定の閾値と比較することにより、第２の排液管１６１中を液体が流れている状態であるか、それとも第２の排液管１６１中に液体が溜まっている状態であるかを検出することができる。具体的には、受光部１６２ｂが受光した光量の計測値が所定の閾値より小さいときは、第２の排液管１６１中に液体が溜まっている状態であると検出することができる。また、受光部１６２ｂが受光した光量の計測値が所定の閾値より大きいときは、第２の排液管１６１中に液体が溜まっている状態であると検出することができる。これにより、バルブ１１１ｂ及び１１３ａ（開閉バルブ）のどちら側が故障しているかを識別でき、故障箇所をアラーム表示することができる。

第２の空間部９９ｂは、第１の空間部９９ａよりも外周側に設けられ、内周壁５４と、内側壁５５とで画成された環状の空間である。また、第２の空間部９９ｂの内周側には、第１の空間部９９ａとの間に、上方より内周壁５４及び庇５４ａにより仕切られて狭くなった隙間７７が形成されている。第２の空間部９９ｂの下部には、図１及び図４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排気系である吸引機構が設けられており、カップ５１及びカップ５１の周囲を排気することが可能となっている。

上側壁６７よりも下側であってウェハ保持部２に保持されたウェハＷの外周側から取り入れられた気体成分は、液収容部５６から第１の空間部９９ａを通って全周に亘って均一に下方に導かれ、隙間７７を介して第２の空間部９９ｂに入る。第２の空間部９９ｂに取り入れられた気体成分は、更に排気口７０から比較的均一に排気を行うことができる。

なお、排気管７１は、本発明における排気流路に相当する。従って、排気流路は、第２の空間部９９ｂ（空間部９９）と、第２の空間部９９ｂ（空間部９９）の雰囲気を排気する排気系とを接続する。

本実施の形態では、前述したように、内周壁５４の下端に庇５４ａを有する。庇５４ａがあることにより、液収容部５６から排液が溢れ内周壁５４を越えた場合に、内周壁５４を乗り越えた排液が内周壁５４の直下で第１の空間部９９ａの底壁（底壁部）６６に落下せず、内周壁５４よりも回転中心側において底壁（底壁部）６６に落下するようになる。従って、排液が第１の空間部９９ａから第２の空間部９９ｂに流れ込むのを防止できる。なお、底壁（底壁部）６６と庇５４ａとの隙間７７は、後述する段差部７７ａと庇５４ａとの隙間よりも大きくなっている。

また、本実施の形態では、第１の空間部９９ａと第２の空間部９９ｂとの間は、上方からの内周壁５４及び庇５４ａに加え、下方から段差部７７ａによっても仕切られている。段差部７７ａは、第１の空間部９９ａの底壁（底壁部）６６が直接排気口７０に接続されないようにする。すなわち、底壁（底壁部）６６は、いったん段差部７７ａを乗り越えるようにして排気口７０に接続される。従って、液収容部５６から排液が溢れて第１の空間部９９ａの底壁（底壁部）６６に溜まった場合に、排液が第１の空間部９９ａから第２の空間部９９ｂに流れ込むのを防止できる。その結果、排気口７０から排気管７１に排液が流れ込むのを防止できる。

なお、内周壁５４及び段差部７７ａは、本発明における第２の仕切部材に相当する。

基板処理装置１００は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ１２１を有しており、基板処理装置１００の各構成部がこのプロセスコントローラ１２１に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ１２１には、ユーザーインターフェース１２２が接続されている。ユーザーインターフェース１２２は、工程管理者が基板処理装置１００の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、基板処理装置１００の各構成部の可動状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる。さらに、プロセスコントローラ１２１には、記憶部１２３が接続されている。記憶部１２３には、基板処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ１２１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピが格納されている。レシピは記憶部１２３の中の記憶媒体（記録媒体）に記憶されている。記憶媒体（記録媒体）は、ハードディスクや半導体メモリであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１２２からの指示等にて任意のレシピを記憶部１２３から呼び出してプロセスコントローラ１２１に実行させることで、プロセスコントローラ１２１の制御下で、基板処理装置１００での所望の処理が行われる。

また、本実施の形態に係る基板処理装置では、上述した液面センサ１６２の出力信号をプロセスコントローラ１２１に送り、第２の排液管１６１に排液が流れているか否か、あるいは第２の排液管１６１に排液が溜まっているか否かを監視する。液面センサ１６２が第２の排液管１６１に通流する排液を検知したときは、プロセスコントローラ１２１では、液面センサ１６２が検知したことを示す出力信号に基づいて警報を発報し、かつ、液供給機構８５からの処理液の供給を停止する。また、回転モータ３の回転を停止するようにしてもよい。

次に、図６を参照し、本実施の形態に係る基板処理装置における基板処理方法について説明する。図６は、基板処理装置の洗浄処理の動作を説明するための図である。本実施の形態における基板処理方法は、記憶部１２３に格納されたレシピに基づいてプロセスコントローラ１２１によって制御される。

処理液（薬液）を用いた洗浄処理においては、まず、図６（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ェハ支持台２４のウェハ支持ピン２５上にウェハＷを受け渡す。次いで、図６（ｂ）に示すように、昇降部材１３を、ウェハＷをウェハ保持部材１４により保持可能な位置まで下降させ、ウェハ保持部材１４によりウェハＷをチャッキングする。そして、図６（ｃ）に示すように、表面側液供給ノズル５を待避位置からウェハ洗浄位置に移動させる。

この状態で、図６（ｄ）に示すように、回転モータ３によりウェハＷをウェハ保持部２及び回転カップ４とともに回転させながら、表面側液供給ノズル５及び裏面側液供給ノズル６から所定の処理液を供給してウェハＷの洗浄処理を行う。

この洗浄処理においては、ウェハＷが回転された状態で、表面側液供給ノズル５及び裏面側液供給ノズル６からウェハＷの表面及び裏面の中央に処理液が供給される。これにより、処理液が遠心力によりウェハＷの外側に広がり、その過程で洗浄処理がなされる。この洗浄処理の際のウェハの回転数は、２００〜７００ｒｐｍの範囲であることが好ましい。また、処理液の供給量は、０．５〜３．０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。

このウェハ洗浄処理においては、ウェハＷから振り切られた処理液が回転カップ４に達し、回転カップ４に達した処理液は下方に導かれ、隙間３３からカップ５１における液収容部５６に排液として排出される。液収容部５６に受けられた排液は、その中を旋回しながら第１の排液口６０から第１の排液管６１を通って排出される。

また、カップ５１には、上側壁６７よりも下側であってウェハ保持部材１４に保持されたウェハＷの外周側から回転カップ４内及びその周囲の主にガス成分が取り込まれ、液収容部５６から第１の空間部９９ａ、第２の空間部９９ｂを通り、更に排気口７０から排気管７１を通って排気される。

このようにして処理液による洗浄処理が行われた後、引き続きリンス処理が行われる。このリンス処理においては、従前の処理液の供給を停止した後、表面側液供給ノズル５および裏面側液供給ノズル６からウェハＷの表裏面にリンス液として純水を供給する。処理液による洗浄処理の場合と同様に、回転モータ３によりウェハＷをウェハ保持部材１４および回転カップ４とともに回転させながら、表面側液供給ノズル５および裏面側液供給ノズル６からウェハＷの表面および裏面の中央にリンス液として純水が供給される。この供給された純水が遠心力によりウェハＷの外方に広がる過程でウェハＷのリンス処理がなされる。そして、このようにリンス処理に供された純水は、ウェハＷの周縁から振り切られる。

このようにして振り切られたリンス液としての純水は、処理液の場合と同様、回転カップ４の隙間３３から液収容部５６に排出され、その中を旋回しながら第１の排液口６０から第１の排液管６１を通って排出される。また、回転カップ４の壁部３２によって液収容部５６内に旋回気流が形成され、カップ５１内のリンス液としての純水がこの旋回気流に随伴することにより、より高速な旋回流となって第１の排液口６０から第１の排液管６１を通って短時間で排出される。

次に、本実施の形態に係る基板処理装置において、排液系に異常が発生し、カップ内に排液がオーバーフローした場合でも、排液が排気系に流れ込むことを防止できる効果について実施例に基づいて説明する。実施例１から実施例５の５つの例において、第１の排液流路に異常がある状態を作り、カップ内に排液がオーバーフローするか否か、排気系に排液が流れ込むか否かについて、試験を行った。その方法及び結果について説明する。
（実施例１）
第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ａ、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ｂを閉じ、第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂ、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａを開き、第１の排液管６１を排液排出管１１２ｂ、排液排出管１１４ａを介し、工場排液系に接続した。ウェハＷを回転プレート１１に保持し、回転モータ３を回転させることにより、ウェハＷを回転させ、表面側液供給ノズル５から純水（ＤＩＷ）よりなるリンス液を、３．０Ｌ／ｍｉｎの流量でウェハＷ上に供給した。ウェハＷ上にリンス液を供給した状態で、第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂ、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａを閉じた。バルブ１１１ｂ及びバルブ１１３ａを閉じてから１４秒後に、液面センサ１６２により第２の排液管１６１にリンス液が流れていることが検知され、警報が発報され、表面側液供給ノズル５からのリンス液の供給が停止し、ウェハＷの回転も停止した。

第２の排液管の液面センサが検知したときの状態を図７に示す。図７に示すように、リンス液は、第１の排液切替部１１１よりも液収容部５６側の第１の排液管６１及び液収容部５６に溜まり、液収容部５６から溢れて第１の空間部９９ａに溜まる。第１の空間部９９ａに溜まったリンス液は第２の排液口１６０から第２の排液管１６１に流れ込むため、液面センサ１６２により検知される。

このとき、排気管７１にリンス液が流れ込んでいないことが確認された。これは、第１の空間部９９ａと第２の空間部９９ｂとの間には、図４に示すように、第１の空間部９９ａの底壁（底壁部）６６との間に段差を有する段差部７７ａが設けられているためである。
（実施例２）
リンス液の流量を、１．５Ｌ／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様の条件で、ウェハＷ上にリンス液を供給し、その状態で、第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂ、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａを閉じた。バルブ１１１ｂ及びバルブ１１３ａを閉じてから２９秒後に、液面センサ１６２により第２の排液管１６１にリンス液が流れていることが検知され、警報が発報され、表面側液供給ノズル５からのリンス液の供給が停止し、ウェハＷの回転も停止した。第２の排液管１６１の液面センサ１６２が検知したときの状態は、実施例１と同様に図７に示す通りであった。また、実施例２でも、排気管７１にリンス液が流れ込んでいないことが確認された。
（実施例３）
第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ａ、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ｂを閉じ、第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂ、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａを開き、第１の排液管６１を排液排出管１１２ｂ、排液排出管１１４ａを介し、工場排液系に接続した。ウェハＷを回転プレート１１に保持し、回転モータ３を回転させることにより、ウェハＷを回転させ、表面側液供給ノズル５から純水（ＤＩＷ）よりなるリンス液を、１．５Ｌ／ｍｉｎの流量でウェハＷ上に供給した。ウェハＷ上にリンス液を供給した状態で、第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂを開いたまま、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａを閉じた。バルブ１１３ａを閉じてから１６秒後に、液面センサ１６２により第２の排液管１６１にリンス液が溜まっていることが検知され、警報が発報され、表面側液供給ノズル５からのリンス液の供給が停止し、ウェハＷの回転も停止した。

第２の排液管の液面センサが検知したときの状態を図８に示す。図８に示すように、リンス液は、液収容部５６から第１の排液管６１及び第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂを介して排液排出管１１２ｂに溜まり、接続口１１５から第２の排液管１６１側へ溢れる。第２の排液管１６１側に溢れたリンス液は、第２の排液管１６１を接続口１１５側から第２の排液口１６０側へ溜まり続け、その液面が液面センサ１６２に達した時点で、液面センサ１６２により検知される。

このとき、排気管７１にリンス液が流れ込んでいないことが確認された。これは、第２の排液管１６１の液面センサ１６２より第２の排液口１６０側にはリンス液が溜まっていないためである。
（実施例４）
リンス液の流量を、３．０Ｌ／ｍｉｎとした以外は実施例３と同様の条件で、ウェハＷ上にリンス液を供給し、その状態で、第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂを開いたまま、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａを閉じた。バルブ１１３ａを閉じてから８秒後に、液面センサ１６２により第２の排液管１６１にリンス液が溜まっていることが検知され、警報が発報され、表面側液供給ノズル５からのリンス液の供給が停止し、ウェハＷの回転も停止した。第２の排液管１６１の液面センサ１６２が検知したときの状態は、実施例３と同様に図８に示す通りであった。また、実施例４でも、排気管７１にリンス液が流れ込んでいないことが確認された。
（実施例５）
第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ａ、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ｂを閉じ、第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂ、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａを開き、第１の排液管６１を排液排出管１１２ｂ、排液排出管１１４ａを介し、工場排液系に接続した。ウェハＷを回転プレート１１に保持し、回転モータ３を回転させることにより、ウェハＷを回転させ、表面側液供給ノズル５から純水（ＤＩＷ）よりなるリンス液を、１．５Ｌ／ｍｉｎの流量でウェハＷ上に供給した。ウェハＷ上にリンス液を供給した状態で、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａを開いたまま、第１の排液切替部１１１のバルブ１１１ｂを閉じた。バルブ１１１ｂを閉じてから３６秒後に、液面センサ１６２により第２の排液管１６１にリンス液が流れていることが検知され、警報が発報され、表面側液供給ノズル５からのリンス液の供給が停止し、ウェハＷの回転も停止した。

第２の排液管の液面センサが検知したときの状態を図９に示す。図９に示すように、リンス液は、第１の排液切替部１１１よりも液収容部５６側の第１の排液管６１及び液収容部５６に溜まり、液収容部５６から溢れて第１の空間部９９ａに溜まる。第１の空間部９９ａに溜まったリンス液は第２の排液口１６０から第２の排液管１６１に流れ込む。本実施例では、実施例１と異なり、第２の排液切替部１１３のバルブ１１３ａが開いているため、第２の排液管１６１及び排液排出管１１２ｂの接続口１１５より第２の排液切替部１１３側にリンス液が溜まることはない。しかし、第２の排液管１６１にリンス液が流れ、第２の排液管１６１の液面センサ１６２の付近の内壁にリンス液が付着するため、液面センサ１６２により検知される。

このとき、排気管７１にリンス液が流れ込んでいないことが確認された。これは、実施例１と同様に、第１の空間部９９ａと第２の空間部９９ｂとの間には、図４に示すように、第１の空間部９９ａの底壁（底壁部）６６との間に段差を有する段差部７７ａが設けられているためである。

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

２ ウェハ保持部
３ 回転モータ
５１ カップ
５６ 液収容部
６１ 第１の排液管（第１の排液流路）
７１ 排気管
７７ａ 段差部
８５ 液供給機構（処理液供給機構）
９９ 空間部
１００ 基板処理装置
１１２ｂ 排液排出管（第１の排液流路）
１１５ 接続口
１６１ 第２の排液管
１６２ 液面センサ

Claims (10)

1. 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、
   前記基板保持部を回転させる回転部と、
   前記基板に処理液を供給する処理液供給機構と、
   前記基板保持部の外周側に該基板保持部を囲繞するように設けられ、回転する前記基板から振り切られた処理液の排液を収容する環状の液収容部と、前記液収容部よりも前記基板保持部の回転中心側に設けられ、第１の仕切部材により前記液収容部と仕切られた環状の空間部とを備えたカップと、
   前記液収容部と該液収容部から前記排液を排出する排液系とを接続する第１の排液流路と、
   前記第１の排液流路上に設けられた開閉バルブと、
   前記空間部と該空間部内の雰囲気を排気する排気系とを接続する排気流路と、
   前記第１の排液流路の途中に設けられた接続口を介して前記空間部と前記第１の排液流路とを接続する第２の排液流路と、
   前記第２の排液流路上に設けられた液面センサと
   を有し、
   前記処理液供給機構は、前記液面センサが前記第２の排液流路を通流する排液を検知したときに、前記処理液の供給を停止する、
   基板処理装置。
2. 前記回転部は、前記液面センサが前記第２の排液流路を通流する排液を検知したときに、前記基板保持部の回転を停止する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記空間部は、
   前記空間部の前記回転中心側に設けられ、前記液収容部と連通する環状の第１の空間部と、
   前記第１の空間部よりも外周側に設けられ、第２の仕切部材により前記第１の空間部と仕切られるとともに、前記排気流路と連通する環状の第２の空間部と
   を有する請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記接続口は、前記開閉バルブよりも前記排液系側、又は、前記液収容部側に設けられた請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. ２つの前記開閉バルブを有し、
   前記接続口は、前記第１の排液流路上であって、２つの前記開閉バルブの間に設けられた請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 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、前記基板保持部を回転させる回転部と、前記基板に処理液を供給する処理液供給機構と、前記基板保持部の外周側に該基板保持部を囲繞するように設けられ、回転する前記基板から振り切られた処理液の排液を収容する環状の液収容部と、前記液収容部よりも前記基板保持部の回転中心側に設けられ、第１の仕切部材により前記液収容部と仕切られた環状の空間部とを備えたカップと、前記液収容部と該液収容部から前記排液を排出する排液系とを接続する第１の排液流路と、前記第１の排液流路上に設けられた開閉バルブと、前記空間部と該空間部内の雰囲気を排気する排気系とを接続する第１の排気流路と、前記第１の排液流路の途中に設けられた接続口を介して前記空間部と前記第１の排液流路とを接続する第２の排液流路と、前記第２の排液流路上に設けられた液面センサとを有する基板処理装置における基板処理方法であって、
   前記液面センサが、前記第２の排液流路を通流する排液を検知したときに、前記処理液供給機構からの前記処理液の供給を停止する基板処理方法。
7. 前記空間部は、
   前記空間部の前記回転中心側に設けられ、前記液収容部と連通する環状の第１の空間部と、
   前記第１の空間部よりも外周側に設けられ、第２の仕切部材により前記第１の空間部と仕切られるとともに、前記排気流路と連通する環状の第２の空間部と
   を有する請求項６に記載の基板処理方法。
8. 前記接続口は、前記開閉バルブよりも前記排液系側、又は、前記液収容部側に設けられた請求項６又は請求項７に記載の基板処理方法。
9. ２つの前記開閉バルブを有し、
   前記接続口は、前記第１の排液流路上であって、２つの前記開閉バルブの間に設けられた請求項６又は請求項７に記載の基板処理方法。
10. コンピュータに請求項６から請求項９のいずれかに記載の基板処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    

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