CN103996598A - 基板处理装置及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基板处理装置及基板处理方法。在该基板处理装置（1)中，利用环状的基板支撑部（141)从下侧支撑水平状态的基板（9)的外缘部，具有与基板（9)的下表面（92)对置的对置面（211a)的下表面对置部（211)设在基板支撑部（141)的内侧。向基板（9)的下表面（92)喷出已加热的气体的喷气喷嘴（180)设在下表面对置部(211)，在用上部喷嘴（181)吐出的处理液对旋转的基板（9)的上表面（91)进行处理时，利用已加热的气体加热基板（9)。此外，通过将下部喷嘴（182)设在下表面对置部（211)，能够用处理液对基板（9)的下表面（92)进行处理。喷气喷嘴（180)从对置面（211a)突出，由此在进行该处理时，抑制该处理液流入喷气喷嘴（180)。

Description

基板处理装置及基板处理方法
技术领域
本发明涉及基板处理装置及基板处理方法。
背景技术
以往，在半导体基板（以下，简称为“基板”）的制造工艺中，利用基板处理装置对基板实施各种处理。例如，在日本特开2004-158588号公报（文献1)中，公开了一种利用去除剂来除去附着在基板上的有机物的基板处理装置。在该基板处理装置中，在从去除剂喷嘴向基板供给去除剂之前，从背面侧气体喷嘴向基板的背面供给作为调温剂的氮气，来使基板的温度接近去除剂的温度。由此，能够使流经基板表面的去除剂的温度在整个基板面上大体均匀，从而提高有机物去除处理在面上的均匀性。
在其他例中，通过向在表面上形成有抗蚀剂图案的基板供给药液，对基板的表面进行蚀刻等处理。此外，在日本特开2002-305177号公报（文献2)中公开了利用去除剂除去生成在基板表面上的反应生成物的基板处理装置，其中，基板是利用将抗蚀膜作为掩膜的干蚀刻，来对形成在其表面上的薄膜进行图案化而形成的基板。在文献2的装置中，设有用于捕捉从旋转的基板飞散的去除剂的杯子，在利用去除剂对反应生成物进行除去处理时，通过减弱该杯子内的气体氛围的排气，能够有效防止去除剂的水分气化等引起的反应生成物的除去能力降低。
但是，在利用具有吸附面的真空吸盘来吸附基板并保持的文献1的基板处理装置中，不能够对基板的整个下表面进行基于处理液的处理。此外，在设有与基板的下表面对置的喷气喷嘴且向下表面供给处理液的结构中，为了避免因处理液流入喷气喷嘴而使喷气喷嘴产生不良情况，需要一种用于抑制处理液流入喷气喷嘴的方法。
另一方面，如文献2所示，在杯子内进行处理的装置中，当含有药液成分的气体扩散到该杯子的外部时，有可能对设在该杯子周边的设备等产生影响，因此必须要对杯子内的氛围气体进行排气。因此，通过弱化排气来抑制药液的气化是有局限性的。实际上，尤其是在基板的外边缘部发生温度降低现象，则无法提高基于药液的处理的均匀性。
发明内容
本发明针对用于处理基板的基板处理装置，其目的在于，在利用由喷气喷嘴喷出的已加热气体，来对基板进行加热，并利用处理液处理基板上表面的基板处理装置中，利用处理液对基板的下表面进行处理，并且，在进行该处理时，抑制该处理液流入喷气喷嘴。此外，其目的还在于，对基板的上表面进行均匀的处理。
本发明的一个方案的基板处理装置，具备：环状支撑部，具有以上下方向的中心轴为中心的环状的形状，用于从下侧支撑水平状态的基板的外缘部；下表面对置部，具有在上述环状支撑部的内侧与上述基板的下表面对置的对置面；旋转机构，使上述环状支撑部与上述基板一同以上述中心轴为中心相对于上述下表面对置部进行旋转；第一处理液供给部，向上述基板的上表面供给第一处理液；第二处理液供给部，从设在上述下表面对置部的处理液喷嘴向上述基板的上述下表面供给第二处理液；以及至少一个喷气喷嘴，从上述对置面突出，用于向上述基板的上述下表面喷出已加热的气体。根据本发明，在利用喷气喷嘴喷出的已加热的气体来加热基板并用第一处理液来处理基板的上表面的基板处理装置中，能够用第二处理液来处理基板的下表面，在进行该处理时，能够抑制第二处理液流入喷气喷嘴。
优选上述对置面是随着远离上述中心轴而远离上述基板的倾斜面。由此，能够将第二处理液容易导向对置面的外侧。此外，上述至少一个喷气喷嘴是多个喷气喷嘴，上述多个喷气喷嘴之一的喷气喷嘴的喷出口与上述中心轴之间的距离，不同于其他一个喷气喷嘴的喷出口与上述中心轴之间的距离。由此，能够大范围地加热基板。
本发明的另一基板处理装置，具备：密闭空间形成部，用于形成密闭的内部空间；密闭空间开闭机构，以使作为上述密闭空间形成部的一部分的活动部相对于其他部位移动，由此来开闭上述密闭空间形成部；基板保持部，配置在上述密闭空间形成部内，以水平状态保持基板；药液供给部，用于向上述基板的上表面供给药液；惰性气体供给部，用于向上述内部空间供给惰性气体；排气部，用于排出上述内部空间内的气体；以及控制部，利用上述排气部排出上述内部空间内的气体，且利用上述惰性气体供给部向上述内部空间供给上述惰性气体，来使密闭的上述内部空间处于惰性气体填充状态，在上述惰性气体填充状态下，由上述药液供给部向上述基板供给上述药液时，停止向上述内部空间供给上述惰性气体，且停止排出上述内部空间内的气体。根据该基板处理装置，能够对基板的上表面进行均匀的处理。
优选该基板处理装置还具备：顶板，在上述基板的上方，以覆盖上述基板的方式沿着上述上表面扩展，在由上述药液供给部向上述基板供给上述药液时，靠近上述上表面；喷嘴，将来自上述药液供给部的上述药液供给于上述顶板和上述上表面之间。由此，能够对基板的上表面进行更加均匀的处理。
此外，也可以是上述控制部在开始向上述基板供给上述药液之前，停止向上述内部空间供给上述惰性气体，且停止排出上述内部空间内的气体。由此，在开始向基板供给药液时，能够更加可靠地切断气体向内部空间的流入及流出。
本发明还面向在基板处理装置中处理基板的基板处理方法。在本发明的基板处理方法中，上述基板处理装置具备：密闭空间形成部，用于形成密闭的内部空间；密闭空间开闭机构，以使作为上述密闭空间形成部的一部分的活动部相对于其他部位移动，由此来开闭上述密闭空间形成部；基板保持部，配置在上述密闭空间形成部内，以水平状态保持基板；药液供给部，用于向上述基板的上表面供给药液；惰性气体供给部，用于向上述内部空间供给惰性气体；排气部，用于排出上述内部空间内的气体。上述基板处理方法包括：a)工序，利用上述排气部排出上述内部空间内的气体，且利用上述惰性气体供给部向上述内部空间供给上述惰性气体，来使密闭的上述内部空间处于惰性气体填充状态；以及b)工序，在上述惰性气体填充状态下，由上述药液供给部向上述基板供给上述药液；在上述b)工序中向上述基板供给上述药液时，停止向上述内部空间供给上述惰性气体，且停止排出上述内部空间内的气体。
上述的目的及其他目的、特征、方式及优点，将会通过参照所附加的附图来进行的本发明的详细说明变得明了。
附图说明
图1是示出第一实施方式的基板处理装置的剖面图。
图2是示出气液供给部及气液排出部的框图。
图3是示出基板处理装置的一部分的剖面图。
图4是示出基板处理装置的一部分的剖面图。
图5是示出喷气喷嘴在下表面对置部上的配置的图。
图6是示出基板处理装置的处理流程的图。
图7是示出蚀刻处理的实验结果的图。
图8是示出喷气喷嘴在下表面对置部上的配置的其他例的图。
图9是示出喷气喷嘴在下表面对置部上的配置的另一例的图。
图10是示出第二实施方式的基板处理装置的剖面图。
图11是示出处理液供给部、惰性气体供给部及气液排出部的框图。
图12是示出基板处理装置的一部分的剖面图。
图13是示出基板处理装置的一部分的剖面图。
图14是示出基板处理装置的处理流程的图。
图15是示出基板处理装置中的各结构的动作时间的图。
图16是示出蚀刻处理的实验结果的图。
附图标记说明
1、1a  基板处理装置
9  基板
10  控制部
12  容腔
14  基板保持部
15  基板旋转机构
91  上表面
92  下表面
120、160  内部空间
122  容腔盖部
123  顶板
131  容腔开闭机构
141  基板支撑部
161  杯部
180  喷气喷嘴
181  上部喷嘴
182  下部喷嘴
183  药液供给部
184  纯水供给部
186  惰性气体供给部
194  外侧排气部
198  内侧排气部
211  下表面对置部
211a  对置面
1802  喷出口
J1  中心轴
S22～S24、S23a  步骤
具体实施方式
图1是示出本发明的第一实施方式的基板处理装置1的剖面图。基板处理装置1是一种向大体圆板状的半导体基板9(下面，简称为“基板9”）供给处理液，来逐个处理基板9的单片式装置。在图1中，在基板处理装置1的一部分结构的截面上没有标出平行斜线（在其他剖面图中也同样）。
基板处理装置1具备：容腔12，顶板123，容腔开闭机构131，基板保持部14，基板旋转机构15，盛液部16，盖17。
容腔12具备容腔主体121和容腔盖部122。容腔主体121及容腔盖部122由非磁性体形成。容腔主体121具备容腔底部210和容腔侧壁部214。容腔底部210具备：大体圆板状的中央部211，从中央部211的外缘部向下方延伸的筒状内侧壁部212，从内侧壁部212向径向外侧扩展的基部213。容腔侧壁部214呈以朝上下方向延伸的中心轴J1为中心的环状，从基部213的径向中央部向上突出。用于形成容腔侧壁部214的构件如后所述，兼作盛液部16的一部分。在下面的说明中，将由容腔侧壁部214、内侧壁部212和基部213包围的空间称作下部环状空间217。在基板9由基板保持部14的基板支撑部141(后述）所支撑的情况下，基板9的下表面92与中央部211的上表面211a相对置。在以下的说明中，将容腔底部210的中央部211称作“下表面对置部211”，将中央部211的上表面211a称作“对置面211a”。将在后面对下表面对置部211进行详细说明。
容腔盖部122呈垂直于中心轴J1的大体圆板状，包括容腔12的上部。容腔盖部122堵塞容腔主体121的上部开口。在图1中，示出容腔盖部122已从容腔主体121离开的状态。在容腔盖部122堵塞容腔主体121的上部开口时，容腔盖部122的外缘部与容腔侧壁部214的上部相接触。
容腔开闭机构131使作为容腔12的活动部的容腔盖部122在上下方向上，相对于作为容腔12的其他部位的容腔主体121移动。容腔开闭机构131是升降容腔盖部122的盖部升降机构。在容腔盖部122通过容腔开闭机构131在上下方向上移动时，顶板123也与容腔盖部122一同在上下方向上的一定范围内移动。容腔盖部122与容腔主体121相接触而堵塞上部开口，并且，朝向容腔主体121按压容腔盖部122，由此在容腔12内形成密闭的内部空间（参照后述的图4）。
基板保持部14配置在容腔12内，使基板9保持水平状态。即，基板9以上表面91垂直于中心轴J1而朝向上侧的状态，被基板保持部14保持。基板保持部14具备：上述基板支撑部141，从下侧支撑基板9的外缘部；以及基板按压部142，从上侧按压由基板支撑部141所支撑的基板9的外缘部。基板支撑部141具备：以中心轴J1为中心的大体圆环板状的支撑部基座413；以及固定在支撑部基座413的上面的多个第一接触部411。基板按压部142具备固定在顶板123的下面的多个第二接触部421。多个第二接触部421在圆周方向的位置，实际上与多个第一接触部411在圆周方向的位置不同。
顶板123呈垂直于中心轴J1的大体圆板状。顶板123配置在容腔盖部122的下方且基板支撑部141的上方。顶板123在中央处具有开口。当基板9由基板支撑部141所支撑时，基板9的上表面91与垂直于中心轴J1的顶板123的下表面相向。顶板123的直径大于基板9的直径，而且，在整个外周上，顶板123的外周缘位于比基板9的外周缘更靠向径向外侧的位置。
在图1所示的状态下，顶板123由容腔盖部122所支撑。具体而言，在容腔盖部122的下面设有环状的板保持部222。板保持部222具备：以中心轴J1为中心的大体圆筒状的筒部223，以及以中心轴J1为中心的大体圆环状的法兰盘部224。筒部223从容腔盖部122的下面向下扩展。法兰盘部224从筒部223的下端向径向外侧扩展。
顶板123具备环状的被保持部237。被保持部237具备：以中心轴J1为中心的大体圆筒状的筒部238，以及以中心轴J1为中心的大体圆环状的法兰盘部239。筒部238从顶板123的上面向上扩展。法兰盘部239从筒部238的上端向径向内侧扩展。筒部238位于板保持部222的筒部223的径向外侧，在径向上与筒部223对置。法兰盘部239位于板保持部222的法兰盘部224的上方，在上下方向上与法兰盘部224对置。被保持部237的法兰盘部239的下表面与板保持部222的法兰盘部224的上表面相接触，由此，顶板123以从容腔盖部122垂下的方式安装在容腔盖部122。
图1所示的基板旋转机构15是所谓的中空马达。基板旋转机构15具备：以中心轴J1为中心的环状的定子部151；环状的转子部152。转子部152包含大体圆环状的永久磁铁。永久磁铁的表面由PTFE（Polytetrafluoroethene：聚四氟乙烯）树脂成型。转子部152配置在容腔12的内部空间中的下部环状空间217内。在转子部152的上部，利用连接构件安装有基板支撑部141的支撑部基座413。支撑部基座413配置在转子部152的上方。
定子部151在容腔12外（即，内部空间的外侧），配置在转子部152的周围，即径向外侧。在本实施方式中，定子部151固定在基部213上，位于盛液部16的下方。定子部151包括在以中心轴J1为中心的圆周方向上排列的多个线圈。
通过向定子部151供给电流，在定子部151和转子部152之间产生以中心轴J1为中心的旋转力。由此，转子部152以中心轴J1为中心以水平状态旋转。通过在定子部151和转子部152之间作用的磁力，转子部152在容腔12内不与容腔12直接或间接接触，而悬浮在容腔12内，使基板9以中心轴J1为中心与基板支撑部141一同在悬浮状态下旋转。
盛液部16具备杯部161和杯移动机构162。如上所述，用于形成容腔侧壁部214的构件的一部分被包括在盛液部16中。杯部161呈以中心轴J1为中心的环状，位于容腔侧壁部214的径向外侧。杯移动机构162能够使杯部161在上下方向上移动。
杯部161的下部位于环状盛液凹部165内，该盛液凹部165位于容腔侧壁部214的外侧。在包围盛液凹部165的外周的大体圆筒状外壁部168的上端部，固定有以中心轴J1为中心的大体圆环板状的外密封部169。外密封部169从外壁部168的上端部向径向内侧扩展，在整个外周上覆盖盛液凹部165的上部开口的外周部。
在容腔盖部122的中央处固定有上部喷嘴181。上部喷嘴181能够插入顶板123的中央处的开口中。在容腔底部210的下表面对置部211的中央处，安装有下部喷嘴182。在下表面对置部211还安装有多个喷气喷嘴180。盛液凹部165的底部与第一排出路191相连。内侧壁部212和容腔侧壁部214之间的下部环状空间217的底部与第二排出路192相连。此外，上部喷嘴181及下部喷嘴182的设置位置不一定限于中央部分，例如，也可以设在面向基板9的周缘部的位置。对于多个喷气喷嘴180的配置，将在后面进行说明。
图2是表示基板处理装置1所具备的气液供给部18及气液排出部19的框图。气液供给部18除了包括上述的喷气喷嘴180、上部喷嘴181及下部喷嘴182之外，还具备药液供给部183、纯水供给部184、IPA供给部185、惰性气体供给部186和加热气体供给部187。药液供给部183、纯水供给部184及IPA供给部185分别通过阀与上部喷嘴181相连。下部喷嘴182通过阀与纯水供给部184相连。上部喷嘴181通过阀还与惰性气体供给部186相连。上部喷嘴181在中央处具有吐液口，在其周围具有喷气口。因此，准确而言，上部喷嘴181的一部分是向容腔12的内部供给气体的广义的气体供给部的一部分。下部喷嘴182在中央处具有吐液口。多个喷气喷嘴180通过阀与加热气体供给部187相连。
与盛液部16的盛液凹部165相连接的第一排出路191与气液分离部193相连。气液分离部193分别通过阀与外侧排气部194、药液回收部195及排液部196连接。与容腔底部210相连接的第二排出路192与气液分离部197相连。气液分离部197通过阀分别与内侧排气部198及排液部199相连。气液供给部18及气液排出部19的各结构由控制部10控制。容腔开闭机构131、基板旋转机构15及杯移动机构162(参照图1）也由控制部10所控制。
在本实施方式中，从药液供给部183经由上部喷嘴181供给到基板9上的药液，是氟酸和/或四甲基氢氧化铵（tetramethylammoniumhydroxide）水溶液等的蚀刻液。纯水供给部184经由上部喷嘴181或下部喷嘴182向基板9供给纯水（DIW：Deionized Water)。IPA供给部185通过上部喷嘴181向基板9上供给异丙醇（IPA：isopropyl alcohol)。在基板处理装置1也可以设置有用于供给上述以外的处理液的处理液供给部。此外，惰性气体供给部186经由上部喷嘴181向容腔12内供给惰性气体。加热气体供给部187经由多个喷气喷嘴180向基板9的下表面92供给加热的气体（例如，加热到120～130℃的高温惰性气体）。在本实施方式中，在惰性气体供给部186及加热气体供给部187中使用的气体为氮（N2)气，但是也可以是氮气以外的气体。此外，在利用已在加热气体供给部187中加热完的惰性气体的情况下，可简化或不设置基板处理装置1中的防爆措施。
如图1所示，杯部161具备侧壁部611、上面部612、以及下面部613。侧壁部611呈以中心轴J1为中心的大体圆筒状。上面部612呈以中心轴J1为中心的大体圆环板状，从侧壁部611的上端部向径向内侧扩展。下面部613呈以中心轴J1为中心的大体圆环板状，从侧壁部611的下端部向径向外方扩展。上面部612及下面部613大体垂直于中心轴J1。在图1所示的状态下，几乎杯部161的侧壁部611全体及下面部613位于盛液凹部165内。
在容腔盖部122的外缘部的下面设有环状的唇形密封件231、232。唇形密封件231位于容腔侧壁部214的上端部的上方。唇形密封件232位于杯部161的上面部612的内缘部的上方。当图1所示的容腔盖部122下降，杯部161上升时，如图3所示，唇形密封件232和杯部161的上面部612的内缘部在上下方向上接触。此外，当容腔盖部122下降至容腔侧壁部214时，如图4所示，唇形密封件231和容腔侧壁部214的上端部接触。
如图1所示，在顶板123的外缘部的下面,在圆周方向上排列有多个第一卡合部241，在支撑部基座413的上面沿着圆周方向排列有多个第二卡合部242。优选地，这些卡合部优选设置3组以上，在本实施方式中设置了4组。在第一卡合部241的下部，朝向上方设置有凹陷的凹部。第二卡合部242从支撑部基座413向上突出。
当容腔盖部122下降时，如图3及图4所示，在第一卡合部241的凹部嵌入第二卡合部242。由此，顶板123在以中心轴J1为中心的圆周方向上与基板支撑部141的支撑部基座413卡合。换言之，第一卡合部241和第二卡合部242是用于限制顶板123相对基板支撑部141在旋转方向上的相对位置（即，固定圆周方向上的相对位置）的位置限制构件。在容腔盖部122下降时，由基板旋转机构15控制支撑部基座413的旋转位置，以使第一卡合部241与第二卡合部242嵌合。此外，在图3及图4所示的状态下，板保持部222对顶板123的保持被解除。
如上所述，在图1的支撑部基座413的上面，在圆周方向上排列有基板支撑部141的多个第一接触部411。多个第一接触部411配置在多个第二卡合部242的径向内侧。此外，在顶板123的外缘部的下面，在圆周方向上排列有基板按压部142的多个第二接触部421。多个第二接触部421配置在比多个第一卡合部241更靠向径向内侧的位置。如上所述，多个第二接触部421在圆周方向上的位置与多个第一接触部411在圆周方向上的位置不同。在本实施方式中，4个第一接触部411在圆周方向上以等角度间隔配置。此外，在圆周方向上，在各第一接触部411的两侧相邻配置有2个第二接触部421，将与1个第一接触部411相邻的2个第二接触部421作为1组，4组第二接触部421在圆周方向上以等角度间隔配置。如图3及图4所示，在容腔盖部122下降的状态下，基板按压部142的多个第二接触部421与基板9的外缘部相接触。
在顶板123的下面及基板支撑部141的支撑部基座413上，设置有在上下方向上相向的多对磁铁（省略图示）。下面，将各对磁铁称作“磁铁对”。在基板处理装置1中，多个磁铁对在圆周方向上以等角度间隔配置在与第一接触部411、第二接触部421、第一卡合部241及第二卡合部242的位置不同的位置上。在基板按压部142与基板9相接触的状态下，通过作用于磁铁对之间的磁力（引力），对顶板123施加向下的力。由此，基板按压部142将基板9向基板支撑部141按压。
在基板处理装置1，通过顶板123的自重和磁铁对的磁力，基板按压部142将基板9向基板支撑部141按压，由此能够利用基板按压部142和基板支撑部141从上下夹持基板9来牢固保持。在图3及图4所示的状态下，板保持部222和被保持部237不接触，顶板123与从容腔盖部122相独立出来，通过基板旋转机构15使顶板123与基板保持部14及被基板保持部14所保持的基板9一同旋转。
图5是示出多个喷气喷嘴180在容腔底部210的下表面对置部211上的配置的图。在图5中，用标注标记1801的实线圈来表示各喷气喷嘴180在下表面对置部211上的安装位置（在后述的图8及图9中同样）。
如图5所示，在下表面对置部211设置有4个喷气喷嘴180。具体而言，4个喷气喷嘴180在以中心轴J1为中心的圆周方向上以等角度间隔(在图5中，90度间隔）配置。若将隔着中心轴J1相互对置的2个喷气喷嘴180，即在圆周方向上以180度间隔配置的2个喷气喷嘴180称作“喷嘴对”，则在图5中，设置有2组喷嘴对。各喷嘴对中的2个喷气喷嘴180的喷出口离中心轴J1的距离（下面，称作“喷出口-中心轴间距离”）相等。此外，其中一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离与另一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离相互不同。例如，在处理半径约为150mm(毫米）的基板9时使用的基板处理装置1中，一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离为110mm，另一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离为145mm。
如上所述，在由图1所示的基板支撑部141支撑基板9时，下表面对置部211的对置面211a与基板9的下表面92相对置。对置面211a是随着远离中心轴J1而向下倾斜的倾斜面，以遍及基板9的几乎整个下表面92的方式扩展形成。对置面211a和基板9的下表面92之间的距离在下部喷嘴182附近达到最小，例如为5mm。此外，该距离在基板9的外缘部达到最大，例如为30mm。多个喷气喷嘴180从对置面211a突出，喷出口1802位于比对置面211a更靠向上方的位置。
在图5中配置在中心轴J1左右的喷嘴对的喷气喷嘴180(即，没有标注箭头1803的喷气喷嘴180)，以其中心轴大体沿着对置面211a在安装位置1801处的法线延伸的方式固定在下表面对置部211。因此，这些喷气喷嘴180以喷出口1802位于比安装位置1801稍微靠向外侧的位置的方式，相对于中心轴J1倾斜。此外，在图5中配置在中心轴J1上下的喷嘴对的喷气喷嘴180，以喷出口1802相对于对置面211a在安装位置1801处的法线位于外侧（中心轴J1的相反侧）的方式倾斜（参照箭头1803）并固定在下表面对置部211。如上所述，基板处理装置1的任一喷气喷嘴180都相对于中心轴J1倾斜，喷出口1802朝上且稍微朝外。
如图1所示，喷气喷嘴180的喷出口1802与基板9的下表面92相接触。从高效加热基板9的观点考虑，在中心轴J1的方向上喷气喷嘴180的上端和基板9的下表面92之间的距离优选在8mm以下，更优选在5mm以下（在后述的图8及图9的喷气喷嘴180中同样）。此外，为了避免喷气喷嘴180和基板9之间的接触，喷气喷嘴180的上端和基板9的下表面92之间的距离优选在2mm以上。
图6是示出在基板处理装置1中处理基板9的流程的图。在基板处理装置1中，首先，在容腔盖部122位于如图1所示的上方的状态下，基板9由外部的搬运机构搬入至容腔12的内部空间，而被基板支撑部141从下侧支撑（步骤S11)。接着，容腔盖部122下降至图3所示的位置，由此基板9被基板按压部142及基板支撑部141保持。此时，容腔盖部122和容腔侧壁部214分开，在基板9的周围（即，径向外侧），在容腔盖部122和容腔侧壁部214之间形成环状开口81。下面，将形成环状开口81的容腔12的状态称作“半打开状态”。此外，将图1的状态称作“打开状态”。
杯部161从图1所示的位置上升，如图3所示，在整个外周上位于环状开口81的径向外侧。如上所述，杯移动机构162(参照图1）使杯部161以上下方向上在环状开口81的径向外侧的第一位置和比第一位置更靠向下方的第二位置（参照图1）之间移动。在位于第一位置的杯部161中，侧壁部611在径向上与环状开口81对置。
在位于第一位置的杯部161上，在整个外周上，上面部612的内缘部的上表面与容腔盖部122的唇形密封件232接触。由此，在容腔盖部122和杯部161的上面部612之间，形成用于防止气体和/或液体通过的第一密封件615。此外，在整个外周上，杯部161的下面部613的上表面与容腔主体121的外密封部169的下表面接触。由此，在容腔主体121和杯部161的下面部613之间，形成用于防止气体和/或液体通过的第二密封件616。
在基板处理装置1中，杯部161的上面部612是在第一位置处形成第一密封件615的第一密封部，下面部613是在第一位置处形成第二密封件616的第二密封部。此外，由半打开状态的容腔12(即，形成环状开口81的状态下的容腔主体121及容腔盖部122)和位于第一位置的杯部161形成密闭的内部空间16O(下面，成为“密闭空间160”）。如上所述，在基板处理装置1中，由容腔12及杯部161来实现用于形成密闭空间160的密闭空间形成部。
当形成密闭空间160时，通过基板旋转机构15开始以一定转速（较低的转速，下面称作“恒定转速”）旋转基板9。此外，一旦从惰性气体供给部186(参照图2）开始向密闭空间160供给惰性气体（在此为氮气），则利用外侧排气部194开始将密闭空间160内的气体排出。由此，在经过规定时间之后，密闭空间160形成填充了惰性气体的惰性气体充填状态（即，氧浓度较低的低氧氛围）。此外，向密闭空间160的惰性气体的供给，以及密闭空间160内的气体的排出是从图1所示的打开状态开始进行。
接着，利用药液供给部183开始向基板9的上表面91供给药液（步骤S12)。如图3所示，来自药液供给部183的药液从上部喷嘴181经由顶板123的中央处的开口缓慢且连续地供给到基板9的上表面91的中央部。通过基板9的旋转药液向外周部扩展，上表面91整体被药液所覆盖。
此时，从多个喷气喷嘴180朝向所旋转的基板9的下表面92喷出已加热的气体。由此，在整个外周上，对基板9的与各喷嘴对的喷出口-中心轴间距离对应的半径位置附近均匀进行加热，并实行利用药液的对上表面91的蚀刻。实际上，由于顶板123的下表面靠近基板9的上表面91，因此对基板9的蚀刻是在顶板123的下表面与上表面91之间的极其狭窄的空间内进行的。
在密闭空间160，从基板9的上表面91飞散的药液经由环状开口81盛入杯部161，再经由图2所示的第一排出路191流入气液分离部193。在药液回收部195中，从气液分离部193回收药液，利用过滤器等从药液除去杂质等之后，进行再利用。
当从开始供给药液起经过规定时间（例如，60～120秒），则停止从药液供给部183供给药液，并且停止从加热气体供给部187供给已加热的气体。接着，通过基板旋转机构15，使基板9的转速仅在规定时间（例如，1～3秒）内变得比恒定转速高，从基板9去除药液。此时，顶板123与基板支撑部141一同旋转，因此，在顶板123的下表面几乎没有药液残留，所以不会从顶板123滴落药液。
在基板9的转速返回恒定转速之后，如4所示，容腔盖部122及杯部161向下移动。此外，容腔盖部122的唇形密封件231与容腔侧壁部214的上部接触，由此形成容腔12密闭的内部空间120(下面称作“密闭空间120”)。在容腔12密闭的状态下，基板9直接面对容腔12的内壁，它们之间不存在其他盛液部。之后，停止基于外侧排气部194的气体排出，并开始利用内侧排气部198排出密闭空间120内的气体。之后，利用纯水供给部184开始向基板9供给作为清洗液或清洁液的纯水（步骤S13)。
来自纯水供给部184的纯水从上部喷嘴181及下部喷嘴182吐出后，连续供给至基板9的上表面91及下表面92的中央部。通过基板9的旋转纯水扩散到上表面91及下表面92的外周部，从基板9的外周缘向外侧飞散。从基板9飞散出去的纯水被容腔12的内壁（即，容腔盖部122及容腔侧壁部214的内壁）阻挡，经由图2所示的第二排出路192、气液分离部197及排液部199而被排出（在后述的基板9的干燥中同样）。由此，与基板9的上表面91的清洗处理及下表面92的清洁处理一同，还实质性地执行容腔12内的清洁。
当从开始供给纯水起经过规定时间，则停止从纯水供给部184供给纯水。此外，在密闭空间120内，基板9的转速变得比恒定转速足够高。由此，从基板9去除纯水，进行基板9的干燥（步骤S14)。当从开始对基板9进行干燥起经过规定时间，则停止基板9的旋转。
之后，容腔盖部122和顶板123上升，如图1所示，容腔12呈打开状态。在步骤S14中，顶板123与基板支撑部141一同旋转，因此，液体几乎不会残留在顶板123的下表面，所以在容腔盖部122上升时，液体不会从顶板123滴落到基板9上。通过外部的搬运机构，基板9从容腔12的内部空间搬出（步骤S15)。此外，在由纯水供给部184供给纯水后且基板9干燥之前，也可以从IPA供给部185向基板9上供给IPA，使基板9上的纯水被置换为IPA。
如以上说明，在基板处理装置1中，利用作为环状支撑部的基板支撑部141从下侧支撑水平状态的基板9的外缘部，并且下表面对置部211设在基板支撑部141的内侧，该下表面对置部211具有与基板9的下表面92相向的对置面211a。此外，喷气喷嘴180设在下表面对置部211，该喷气喷嘴180向基板9的下表面92喷出已加热的气体。
在此，对有无基于喷气喷嘴180对基板9的底面92的加热所引起的基板9的处理的均匀性差异进行说明。图7是表示蚀刻处理的实验结果的图。图7的横轴表示基板9上的径向位置，纵轴表示蚀刻量。此外，在图7中，用标注了标记L1的虚线来表示未对基板9的下表面92加热时（可以认为是省略了喷气喷嘴180的情况)的各位置的蚀刻量，用标注了标记L2的点划线来表示对基板9的下表面92加热时的各位置的蚀刻量。此外，标注了标记L3的实线来表示后述的图8例子中的蚀刻量的变化。
如图7所示，在未对下表面92加热的情况下，基板9的外缘部的蚀刻量降低，与此相比，对下表面92进行加热的情况下，能够抑制基板9的外缘部的蚀刻量降低。若利用基板9上的多个位置的蚀刻量的最大值A、最小值B及平均值C，基于（（（A-B)/2C）×100)求出表示均一性的值，则未对下表面92加热时的蚀刻处理的均匀性为7%。相对于此，对下表面92进行加热时的蚀刻处理的均匀性为3%，均匀性被提高。
如上所述，在基板处理装置1，在用从上部喷嘴181吐出的处理液来处理基板9的上表面91时，利用从喷气喷嘴180喷出的已加热的气体对基板9进行加热（优选对温度变得较低、远离中心轴J1的部位进行加热），由此提高基板9的温度分布均匀性。其结果，能够提高来自上部喷嘴181的处理液对基板9的上表面91的处理均匀性。
此外，在下表面对置部211设置将纯水作为处理液吐出的下部喷嘴182，作为处理液喷嘴，由此能够实现利用该处理液对基板9的下表面92的处理。并且，喷气喷嘴180从下表面对置部211的对置面211a突出，由此在对基板9的下表面92进行处理时，能够抑制从喷出口1802向喷气喷嘴180内流入处理液的情形。
在基板处理装置1，喷气喷嘴180相对于中心轴J1倾斜，由此能够进一步抑制处理液流入喷气喷嘴180的现象。此外，在中心轴J1的方向上，喷气喷嘴180和基板9的下表面92之间的距离在8mm以下，由此能够高效加热基板9。并且，多个喷气喷嘴180中的一个喷气喷嘴180的喷出口1802与中心轴J1之间的距离不同于其他一个喷气喷嘴180的喷出口1802与中心轴J1之间的距离，由此能够大范围地加热基板9。
此外，对置面211a是随着远离中心轴J1而远离基板9的倾斜面，由此能够使在基板9的下表面92的处理中使用的处理液容易导向对置面211a的外侧。其结果，能够防止该处理液残留在对置面211a上的现象。此外，根据基板处理装置1的设计，对置面211a也可以是平行于基板9的下表面92的面。
但是，假设在开放的处理空间中处理基板的作为比较例的基板处理装置的情况下，在作为比较例的基板处理装置中，为了防止含药液成分的气体扩散到外部，在用药液处理基板时，大流量地排出该处理空间内的气体。此外，为了防止微粒（Particle）附着在基板上，还生成向下的气流（Downflow）。因此，在基板的周围生成从上向下的气流，因该气流，基板的温度容易降低。基板的温度降低在基板的外缘部显著，基板的温度分布的均匀性降低。其结果，基于药液的基板处理的均匀性降低（即，表示均一性的百分比值变高）。虽然可以想到通过向基板大流量地供给加热到规定温度的药液来抑制基板的温度分布均匀性的降低，但是药液的消耗量增大。
相对于此，在基板处理装置1中，由作为密闭空间形成部的容腔12及杯部161形成，比作为比较例的基板处理装置的处理空间小的密闭空间160，由此能够抑制基板9的热扩散。实际上，在由药液供给部183向基板9供给药液时，顶板123靠近基板9的上表面91。此外，下表面对置部211靠近基板9的下表面92。由此，能够进一步抑制基板9的热扩散。
在形成密闭空间160的基板处理装置1中，包含药液成分的气体不会扩散到外部，而且需要用于防止微粒附着到基板上的向下的气流的必要性也较低，因此能够较低地设定流入密闭空间160的气体流量及从密闭空间160流出的气体流量。因此，能够进一步抑制基板9的温度降低。其结果，能够将来自喷气喷嘴180的已加热气体的流量设定得较小，并且提高基板的温度分布均匀性。此外，也没有必要将加热到规定温度的药液大流量地供给到基板9（即，能够减少药液的消費量），因此还能够减少基板处理装置1的成本(COO：cost of Ownership)。
在图1的基板处理装置1，在用药液处理时，密闭空间160处于惰性气体填充状态（即，低氧氛围），并且，从喷气喷嘴180喷出已加热的惰性气体。由此，不仅是无机药液，还可使用可燃性的有机药液等，而且容易采取防爆措施。
图8是示出多个喷气喷嘴180在下表面对置部211中的配置的其他例的图。在图8所示的下表面对置部211，设置有分别从对置面211a突出的6个喷气喷嘴180。具体而言，6个喷气喷嘴180中的4个喷气喷嘴180，与图5的4个喷气喷嘴180以相同方式配置。剩下的2个喷气喷嘴180，在圆周方向上以180度间隔配置在中心轴J1的附近。如上所述，在图8中，设置有3组喷嘴对，该3组喷嘴对中的喷出口-中心轴间距离相互不同。例如，在处理半径约为150mm的基板9时使用的基板处理装置1中，一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离为110mm，另一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离为145mm，剩下一组的喷嘴对的喷出口-中心轴间距离小于110mm。
对置面211a是随着远离中心轴J1而向下倾斜的倾斜面。此外，所有的喷气喷嘴180相对于中心轴J1倾斜（在后述的图9的例中同样）。在图7中，如标注了符号L3的实线所示，在图8的例子中，与图5的例子相比，进一步抑制基板9的外缘部的蚀刻量降低现象，蚀刻处理的均匀性为1%。
图9是示出多个喷气喷嘴180在下表面对置部211上的配置的其他例的图。在图9中，设置了3组喷嘴对，该3组喷嘴对的喷出口一中心轴间距相互不同。例如，在处理半径大约为150mm的基板9时使用的基板处理装置1中，一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离为65mm，另一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离为90mm，剩下一组喷嘴对的喷出口-中心轴间距离为145mm。
实际上，喷出口-中心轴间距离呈最小的喷嘴对的喷气喷嘴180，以喷出口1802配置在比安装位置1801更靠近内侧的位置的方式倾斜（参照箭头1803）并固定在下表面对置部211。在该喷气喷嘴180，喷出口1802朝上且稍微朝内。剩下的喷气喷嘴180以大体沿着作为倾斜面的对置面211a的法线延伸的方式固定在下表面对置部211。在图9的例中，能够提高对基板9的上表面91的处理均匀性。
上述基板处理装置1可以进行各种变形。若将供给于基板9的上表面91的处理液设为第一处理液，则在上述基板处理装置1中，从作为第一处理液供给部的药液供给部183向上表面91供给作为第一处理液的药液，第一处理液也可以是药液以外的处理液。同样，若将供给于基板9的下表面92的处理液设为第二处理液，则在上述基板处理装置1，从作为第二处理液供给部的纯水供给部184向下表面92供给作为第二处理液的纯水，第二处理液也可以是其他处理液。
在图1的基板处理装置1中，在供给药液时由容腔12及杯部161形成密闭空间160，在供给纯水时仅由容腔12形成密闭空间120，但是，根据基板处理装置的设计，也可以省略杯部161，在供给药液时和供给纯水时都仅由容腔12形成密闭的内部空间。如上所述，可以通过各种方式实现用于进行基于第一处理液及第二处理液对基板9的处理的、形成密闭的内部空间的密闭空间形成部。
在图1的基板处理装置1中，可以省略容腔盖部122，在开放的处理空间中处理基板9。此外，从下侧支撑水平状态的基板9的外缘部的环状支撑部能够以各种方式实现。例如，在如上所述省略容腔盖部122时，也可以在基板支撑部141设置用于把持基板9的机构。
在上述基板处理装置1中，使以中心轴J1为中心的环状的基板支撑部141与基板9一同以中心轴J1为中心旋转的基板旋转机构，也可以由具有环状的定子部151及环状的转子部152的中空马达以外的结构（例如，设在环状基板支撑部141的环状齿轮、用于使与该齿轮卡合的齿轮旋转的马达的组合）来实现。此外，根据基板处理装置1的设计，也可以通过旋转机构，使下表面对置部211相对于基板9进行旋转。即，在基板处理装置1设置如下的旋转机构，即：使基板支撑部141与基板9一同以中心轴J1为中心，相对下表面对置部211进行旋转的机构。
此外，也可以在下表面对置部211中仅设置1个喷气喷嘴180。即，在基板处理装置1，至少1个喷气喷嘴180设在下表面对置部211，由此能够对基板9的下表面92进行加热。
在基板处理装置中处理的基板不限于半导体基板，也可以是玻璃基板或其他基板。
图10是示出本发明的第二实施方式的基板处理装置1a的剖面图。基板处理装置1a是向大体圆板状的半导体基板9(下面，简单称之为“基板9”)供给处理液，来逐个处理基板9的单片式装置。在图10中，在基板处理装置1a的一部分结构的截面上没有标出平行斜线（在其他剖面图中也同样)。
基板处理装置具备：容腔12，顶板123，容腔开闭机构131，基板保持部14，基板旋转机构15，盛液部16，盖17。
容腔12具备容腔主体121和容腔盖部122。容腔主体121及容腔盖部122由非磁性体形成。容腔主体121具备容腔底部210和容腔侧壁部214。容腔底部210具备：大体圆板状的中央部211，从中央部211的外缘部向下方延伸的筒状内侧壁部212，从内侧壁部212向径向外侧扩展的基部213。容腔侧壁部214呈以朝上下方向延伸的中心轴J1为中心的环状，从基部213的径向中央部向上突出。用于形成容腔侧壁部214的构件如后所述，兼作盛液部16的一部分。在下面的说明中，将由容腔侧壁部214、内侧壁部212和基部213包围的空间称作下部环状空间217。在基板9由基板保持部14的基板支撑部141(后述）所支撑的情况下，基板9的下表面92与中央部211的上表面211a相对置。
容腔盖部122呈垂直于中心轴J1的大体圆板状，包括容腔12的上部。容腔盖部122堵塞容腔主体121的上部开口。在图10中，示出容腔盖部122已从容腔主体121离开的状态。在容腔盖部122堵塞容腔主体121的上部开口时，容腔盖部122的外缘部与容腔侧壁部214的上部相接触。
容腔开闭机构131使作为容腔12的活动部的容腔盖部122在上下方向上，相对于作为容腔12的其他部位的容腔主体121移动。容腔开闭机构131是升降容腔盖部122的盖部升降机构。在容腔盖部122通过容腔开闭机构131在上下方向上移动时，顶板123也与容腔盖部122一同在上下方向上的一定范围内移动。容腔盖部122与容腔主体121相接触而堵塞上部开口，并且，朝向容腔主体121按压容腔盖部122，由此在容腔12内形成密闭的内部空间（参照后述的图13）。
基板保持部14配置在容腔12内，使基板9保持水平状态。即，基板9以上表面91垂直于中心轴J1而朝向上侧的状态，被基板保持部14保持。基板保持部14具备：上述基板支撑部141，从下侧支撑基板9的外缘部；以及基板按压部142，从上侧按压由基板支撑部141所支撑的基板9的外缘部。基板支撑部141具备：以中心轴J1为中心的大体圆环板状的支撑部基座413；以及固定在支撑部基座413的上面的多个第一接触部411。基板按压部142具备固定在顶板123的下面的多个第二接触部421。多个第二接触部421在圆周方向的位置，实际上与多个第一接触部411在圆周方向的位置不同。
顶板123呈垂直于中心轴J1的大体圆板状。顶板123配置在容腔盖部122的下方且基板支撑部141的上方。顶板123在中央处具有开口。当基板9由基板支撑部141所支撑时，基板9的上表面91与垂直于中心轴J1的顶板123的下表面相向。顶板123的直径大于基板9的直径，而且，在整个外周上，顶板123的外周缘位于比基板9的外周缘更靠向径向外侧的位置。如上所述，在基板9的上方，顶板123以覆盖基板9的方式沿着上表面91扩展。
在图10所示的状态下，顶板123由容腔盖部122所支撑。具体而言，在容腔盖部122的下面设有环状的板保持部222。板保持部222具备：以中心轴J1为中心的大体圆筒状的筒部223，以及以中心轴J1为中心的大体圆环状的法兰盘部224。筒部223从容腔盖部122的下面向下扩展。法兰盘部224从筒部223的下端向径向外侧扩展。
顶板123具备环状的被保持部237。被保持部237具备：以中心轴J1为中心的大体圆筒状的筒部238，以及以中心轴J1为中心的大体圆环状的法兰盘部239。筒部238从顶板123的上面向上扩展。法兰盘部239从筒部238的上端向径向内侧扩展。筒部238位于板保持部222的筒部223的径向外侧，在径向上与筒部223对置。法兰盘部239位于板保持部222的法兰盘部224的上方，在上下方向上与法兰盘部224对置。被保持部237的法兰盘部239的下表面与板保持部222的法兰盘部224的上表面相接触，由此，顶板123以从容腔盖部122垂下的方式安装在容腔盖部122。
图10所示的基板旋转机构15是所谓的中空马达。基板旋转机构15具备：以中心轴J1为中心的环状的定子部151；环状的转子部152。转子部152包含大体圆环状的永久磁铁。永久磁铁的表面由PTFE（Polytetrafluoroethene：聚四氟乙烯）树脂成型。转子部152配置在容腔12的内部空间中的下部环状空间217内。在转子部152的上部，利用连接构件安装有基板支撑部141的支撑部基座413。支撑部基座413配置在转子部152的上方。
定子部151在容腔12外（即，内部空间的外侧），配置在转子部152的周围，即径向外侧。在本实施方式中，定子部151固定在基部213上，位于盛液部16的下方。定子部151包括在以中心轴J1为中心的圆周方向上排列的多个线圈。
通过向定子部151供给电流，在定子部151和转子部152之间产生以中心轴J1为中心的旋转力。由此，转子部152以中心轴J1为中心以水平状态旋转。通过在定子部151和转子部152之间作用的磁力，转子部152在容腔12内不与容腔12直接或间接接触，而悬浮在容腔12内，使基板9以中心轴J1为中心与基板支撑部141一同在悬浮状态下旋转。
盛液部16具备杯部161和杯移动机构162。如上所述，用于形成容腔侧壁部214的构件的一部分被包括在盛液部16中。杯部161呈以中心轴J1为中心的环状，位于容腔侧壁部214的径向外侧。杯移动机构162能够使杯部161在上下方向上移动。
杯部161的下部位于环状盛液凹部165内，该盛液凹部165位于容腔侧壁部214的外侧。在包围盛液凹部165的外周的大体圆筒状外壁部168的上端部，固定有以中心轴J1为中心的大体圆环板状的外密封部169。外密封部169从外壁部168的上端部向径向内侧扩展，在整个外周上覆盖盛液凹部165的上部开口的外周部。
在容腔盖部122的中央处固定有上部喷嘴181。上部喷嘴181能够插入顶板123的中央处的开口中。在容腔底部210的中央部211的中央处，安装有下部喷嘴182。盛液凹部165的底部与第一排出路191相连。内侧壁部212和容腔侧壁部214之间的下部环状空间217的底部与第二排出路192相连。此外，上部喷嘴181及下部喷嘴182的设置位置不一定限于中央部分，例如，也可以设在面向基板9的周缘部的位置。
图11是表示基板处理装置1a所具备的处理液供给部18a、惰性气体供给部186及气液排出部19的框图。处理液供给部18a除了具备上述的上部喷嘴181及下部喷嘴182之外，还具备药液供给部183、纯水供给部184和IPA供给部185。药液供给部183、纯水供给部184及IPA供给部185分别通过阀与上部喷嘴181相连。下部喷嘴182通过阀与纯水供给部184相连。上部喷嘴181通过阀还与惰性气体供给部186相连。上部喷嘴181在中央处具有吐液口，在其周围具有喷气口。因此，准确而言，上部喷嘴181的一部分是向容腔12的内部供给气体的广义的气体供给部的一部分。下部喷嘴182在中央处具有吐液口。
与盛液部16的盛液凹部165相连接的第一排出路191与气液分离部193相连。气液分离部193分别通过阀与外侧排气部194、药液回收部195及排液部196连接。与容腔底部210相连接的第二排出路192与气液分离部197相连。气液分离部197通过阀分别与内侧排气部198及排液部199相连。由控制部10控制处理液供给部18a、惰性气体供给部186及气液排出部19的各结构。容腔开闭机构131、基板保持部14、基板旋转机构15及杯移动机构162(参照)图10也被控制部10所控制。
在本实施方式中，从药液供给部183经由上部喷嘴181供给到基板9上的药液，是氟酸和/或四甲基氢氧化铵（tetramethylammoniumhydroxide）水溶液等的蚀刻液。纯水供给部184经由上部喷嘴181或下部喷嘴182向基板9供给纯水（DIW：Deionized Water)。IPA供给部185通过上部喷嘴181向基板9上供给异丙醇（IPA：isopropyl alcohol)。在基板处理装置1也可以设置有用于供给上述以外的处理液的处理液供给部。此外，惰性气体供给部186经由上部喷嘴181向容腔12内供给惰性气体。在本实施方式中，该惰性气体是氮气（N2)气体。当然，惰性气体也可以是氮气以外的气体。
如图10所示，杯部161具备侧壁部611、上面部612、以及下面部613。侧壁部611呈以中心轴J1为中心的大体圆筒状。上面部612呈以中心轴J1为中心的大体圆环板状，从侧壁部611的上端部向径向内侧扩展。下面部613呈以中心轴J1为中心的大体圆环板状，从侧壁部611的下端部向径向外方扩展。上面部612及下面部613大体垂直于中心轴J1。在图10所示的状态下，几乎杯部161的侧壁部611全体及下面部613位于盛液凹部165内。
在容腔盖部122的外缘部的下面设有环状的唇形密封件231、232。唇形密封件231位于容腔侧壁部214的上端部的上方。唇形密封件232位于杯部161的上面部612的内缘部的上方。当图10所示的容腔盖部122下降，杯部161上升时，如图12所示，唇形密封件232和杯部161的上面部612的内缘部在上下方向上接触。此外，当容腔盖部122下降至容腔侧壁部214时，如图13所示，唇形密封件231和容腔侧壁部214的上端部接触。
如图10所示，在顶板123的外缘部的下面,在圆周方向上排列有多个第一卡合部241，在支撑部基座413的上面沿着圆周方向排列有多个第二卡合部242。优选地，这些卡合部优选设置3组以上，在本实施方式中设置了4组。在第一卡合部241的下部，朝向上方设置有凹陷的凹部。第二卡合部242从支撑部基座413向上突出。
当容腔盖部122下降时，如图12及图13所示，在第一卡合部241的凹部嵌入第二卡合部242。由此，顶板123在以中心轴J1为中心的圆周方向上与基板支撑部141的支撑部基座413卡合。换言之，第一卡合部241和第二卡合部242是用于限制顶板123相对基板支撑部141在旋转方向上的相对位置（即，固定圆周方向上的相对位置）的位置限制构件。在容腔盖部122下降时，由基板旋转机构15控制支撑部基座413的旋转位置，以使第一卡合部241与第二卡合部242嵌合。此外，在图12及图13所示的状态下，板保持部222对顶板123的保持被解除。
如上所述，在图10的支撑部基座413的上面，在圆周方向上排列有基板支撑部141的多个第一接触部411。多个第一接触部411配置在多个第二卡合部242的径向内侧。此外，在顶板123的外缘部的下面，在圆周方向上排列有基板按压部142的多个第二接触部421。多个第二接触部421配置在比多个第一卡合部241更靠向径向内侧的位置。如上所述，多个第二接触部421在圆周方向上的位置与多个第一接触部411在圆周方向上的位置不同。在本实施方式中，4个第一接触部411在圆周方向上以等角度间隔配置。此外，在圆周方向上，在各第一接触部411的两侧相邻配置有2个第二接触部421，将与1个第一接触部411相邻的2个第二接触部421作为1组，4组第二接触部421在圆周方向上以等角度间隔配置。如图12及图13所示，在容腔盖部122下降的状态下，基板按压部142的多个第二接触部421与基板9的外缘部相接触。
在顶板123的下面及基板支撑部141的支撑部基座413上，设置有在上下方向上相向的多对磁铁（省略图示）。下面，将各对磁铁称作“磁铁对”。在基板处理装置1a中，多个磁铁对在圆周方向上以等角度间隔配置在与第一接触部411、第二接触部421、第一卡合部241及第二卡合部242的位置不同的位置上。在基板按压部142与基板9相接触的状态下，通过作用于磁铁对之间的磁力（引力），对顶板123施加向下的力。由此，基板按压部142将基板9向基板支撑部141按压。
在基板处理装置1a，通过顶板123的自重和磁铁对的磁力，基板按压部142将基板9向基板支撑部141按压，由此能够利用基板按压部142和基板支撑部141从上下夹持基板9来牢固保持。在图12及图13所示的状态下，板保持部222和被保持部237不接触，顶板123与腔盖部122相独立，基板旋转机构15使顶板123与基板保持部14及被基板保持部14所保持的基板9一同旋转。
图14是表示在基板处理装置1a中处理基板9的流程的图，图15是表示基板处理装置1a的各结构基于控制部10的控制进行动作的动作时间（Timing）的图。在图15中，从最上段向下依次表示基板旋转机构15、药液供给部183、纯水供给部184、外侧排气部194、内侧排气部198及惰性气体供给部186的动作时间。此外，在图14中由虚线包围的处理是在后述的处理例中进行。
在基板处理装置1a中，首先，在容腔盖部122位于如图10所示的上方的状态下，基板9由外部的搬运机构搬入至容腔12的内部空间，而被基板支撑部141从下侧支撑（步骤S21)。接着，容腔盖部122下降至图12所示的位置，由此基板9被基板按压部142及基板支撑部141保持。此时，容腔盖部122和容腔侧壁部214分开，在基板9的周围（即，径向外侧），在容腔盖部122和容腔侧壁部214之间形成环状开口81。下面，将形成环状开口81的容腔12的状态称作“半打开状态”。此外，将图10的状态称作“打开状态”。
杯部161从图10所示的位置上升，如图12所示，整个外周上位于环状开口81的径向外侧。如上所述，杯移动机构162(参照图10）使杯部161以上下方向上在环状开口81的径向外侧的第一位置和比第一位置更靠向下方的第二位置（参照图10）之间移动。在位于第一位置的杯部161中，侧壁部611在径向上与环状开口81对置。
在位于第一位置的杯部161上，在整个外周上，上面部612的内缘部的上表面与容腔盖部122的唇形密封件232接触。由此，在容腔盖部122和杯部161的上面部612之间，形成用于防止气体和/或液体通过的第一密封件615。此外，在整个外周上，杯部161的下面部613的上表面与容腔主体121的外密封部169的下表面接触。由此，在容腔主体121和杯部161的下面部613之间，形成用于防止气体和/或液体通过的第二密封件616。
在基板处理装置1a中，杯部161的上面部612是在第一位置处形成第一密封件615的第一密封部，下面部613是在第一位置处形成第二密封件616的第二密封部。此外，由半打开状态的容腔12(即，形成环状开口81的状态下的容腔主体121及容腔盖部122)和位于第一位置的杯部161形成密闭的内部空间16O(下面，成为“密闭空间160”）。如上所述，在基板处理装置1中，由容腔12及杯部161来实现用于形成密闭空间160的密闭空间形成部。
在图15中的T1时刻形成密闭空间160时，通过基板旋转机构15开始以一定转速（较低的转速，下面称作“恒定转速”）旋转基板9。此外，一旦从惰性气体供给部186开始向密闭空间160供给惰性气体（在此为氮气），则利用外侧排气部194开始将密闭空间160内的气体排出。经由上部喷嘴181向密闭空间160的惰性气体的供给，以及从密闭空间160经由第一排出路191的气体的排出持续规定时间以上。由此，在经过规定时间之后，密闭空间160形成填充了惰性气体的惰性气体充填状态（即，氧浓度较低的低氧氛围）（步骤22）。此外，向密闭空间160的惰性气体的供给，以及密闭空间160内的气体的排出是从图10所示的打开状态开始进行。
如图15所示，从密闭空间160的形成起经过了规定时间（例如，20秒）到达T2时刻时，停止由惰性气体供给部186向密闭空间160供给惰性气体，且停止由外侧排气部194排出密闭空间160内的气体。此外，与这些动作几乎同时（例如，前后数秒以内）由药液供给部183开始向基板9的上表面91供给药液（步骤S23)。如图12所示，来自药液供给部183的药液从上部喷嘴181经由顶板123的中央的开口缓慢且连续地供给到基板9的上表面91的中央部。通过基板9的旋转药液向外周部扩散，上表面91整体被药液所覆盖。
如上所述，向基板9的上表面91供给药液是在停止向密闭空间160供给惰性气体，且停止排出密闭空间160内的气体的状态下进行的。因此，在切断气体的流入及流出，且填充有惰性气体的状态下的密闭空间160中，利用药液对上表面91进行蚀刻。实际上，顶板123的下表面靠近基板9的上表面91，因此，对基板9的蚀刻是在顶板123的下表面与上表面91之间的极其狭窄的空间内进行的。
在密闭空间160，从基板9的上表面91飞散的药液经由环状开口81盛入杯部161，再经由图11所示的第一排出路191流入气液分离部193。在药液回收部195中，从气液分离部193回收药液，利用过滤器等从药液除去杂质等之后，进行再利用。
如图15所示，从开始供给药液起经过了规定时间（例如，60～120秒）到达T3时刻时，则停止从药液供给部183供给药液。此外，通过基板旋转机构15，使基板9的转速在T4时刻为止的规定时间（例如，1～3秒）内变得比恒定转速高，从基板9去除药液。此时，顶板123与基板支撑部141一同旋转，在顶板123的下表面几乎没有药液残留，因此不会从顶板123滴落药液。
当到达T4时刻时，基板9的转速返回恒定转速。此外，如图13所示，容腔盖部122及杯部161向下移动。此外，容腔盖部122的唇形密封件231与容腔侧壁部214的上部接触，由此形成容腔12密闭的内部空间120(下面称作“密闭空间120”)。在容腔12密闭的状态下，基板9直接面对容腔12的内壁，它们之间不存在其他盛液部。此外，重新开始从惰性气体供给部186向密闭空间120供给惰性气体，并且，利用内侧排气部198开始排出密闭空间120内的气体。并且，利用作为清洁液供给部的纯水供给部184开始向基板9供给作为清洁液的纯水（步骤S24)。
来自纯水供给部184的纯水从上部喷嘴181及下部喷嘴182吐出后，连续供给至基板9的上表面91及下表面92的中央部。通过基板9的旋转纯水扩散到上表面91及下表面92的外周部，从基板9的外周缘向外侧飞散。从基板9飞散出去的纯水被容腔12的内壁（即，容腔盖部122及容腔侧壁部214的内壁）阻挡，经由图2所示的第二排出路192，气液分离部197及排液部199而被排出（在后述的基板9的干燥中同样）。由此，实质性地进行容腔12内的清洁。实际上，在基板9的转速返回恒定转速之后，移动容腔盖部122和杯部161来形成图13所示的密闭空间120，接着，开始供给来自纯水供给部184的纯水，因此在这些动作之间产生微小的时间差，但是在图15中，为了简化图，忽略了该时间差。
当从开始供给纯水时起经过规定时间到达T5时刻时，则停止从纯水供给部184的纯水供给。此外，在密闭空间120内，基板9的转速变得比恒定转速足够高。由此，从基板9去除纯水，进行基板9的干燥（步骤S25)。当从开始干燥基板9起经过规定时间到达T6时刻时，停止基板9的旋转。
之后，容腔盖部122和顶板123上升，如图10所示，容腔12呈打开状态。在步骤S25中，顶板123与基板支撑部141一同旋转，因此，液体几乎不会残留在顶板123的下表面，所以在容腔盖部122上升时，液体不会从顶板123滴落到基板9上。通过外部的搬运机构，基板9从容腔12的内部空间搬出（步骤S26)。此外，在由纯水供给部184供给纯水后且基板9干燥之前，也可以从IPA供给部185向基板9上供给IPA，使基板9上的纯水被置换为IPA。
在此，对在步骤S23中利用药液来处理基板9时继续向密闭空间160供给惰性气体，且继续排出密闭空间160内的气体的比较例的基板处理装置进行说明。在比较例的基板处理装置中，在供给到基板9上的药液（中所含的水等）气化时，在密闭空间160中继续流入和流出气体，因此密闭空间160很难成为高湿度状态。因此，连续产生药液的气化，发生基于气化热的基板9的温度降低。基板9的温度降低在基板9的外缘部显著，基板9的温度分布的均匀性降低。其结果，基于药液的基板9的处理均匀性降低。
还可以考虑通过将加热到规定温度的药液大流量地供给到基板9，来抑制基板9的温度分布的均匀性的降低，但是会导致药液的消耗量增大。此外，在如日本特开2002-305177号公报（文献2)所示开放的处理空间，对基板进行处理的基板处理装置中，为了防止含有药液成分的气体向外部扩散，在基于药液进行基板处理时，必须由排气部排出该处理空间内的气体。因此，与上述比较例的基板处理装置同样，基于药液的基板处理的均匀性降低。实际上，在如上所述的基板处理装置中，为了防止微粒附着在基板上，还生成向下的流动，此时，基于药液的基板处理的均匀性进一步降低。
相对于此，在基板处理装置1a中，由作为密闭空间形成部的容腔12及杯部161形成密闭空间160，当由药液供给部183向基板9供给药液时，停止向密闭空间160供给惰性气体，以及停止排出密闭空间160内的气体。如上所述，在切断了气体流入及气体流出的密闭空间160中，向基板9供给药液，由此能够将密闭空间160保持为主要以药液中含有的水分来加湿的加湿状态（当然，在密闭空间160内的氛围气中也可以含药液成分）。其结果，能够抑制因药液的气化而引起的基板9的温度分布均匀性的降低，能够在降低药液的消耗量的同时用药液对基板9的上表面91进行均匀的处理。此外，能够降低基板处理装置1a的成本(COO：cost of ownership)。
图16是表示蚀刻处理的实验结果的图。在图16中，“排气开启”表示比较例的基板处理装置中的蚀刻处理的均匀性，“排气关闭”表示图10的基板处理装置1a中的蚀刻处理的均匀性。在此，利用基板9上的多个位置的蚀刻量的最大值A、最小值B及平均值C，将用（（（A-B)/2C)×100)得到的值设为表示均匀性的值（Etching Unif：蚀刻均匀度)。比较例的基板处理装置中的蚀刻处理的均匀性为8%，相对于此，基板处理装置1a中的蚀刻处理的均匀性为3%，因此认为通过在切断了气体流入及气体流出的密闭空间160中向基板9供给药液，能够提高蚀刻处理的均匀性。
在基板处理装置1a中，由外侧排气部194排出密闭空间160内的气体，并由惰性气体供给部186向密闭空间160供给惰性气体，从而使密闭空间160处于惰性气体填充状态。此外，在惰性气体充填状态（即，低氧氛围）下进行基于药液的处理。由此，能够防止微粒附着到基板9上，并且还能够使用可燃性药液等。
此外，基板处理装置1a具备：顶板123，在由药液供给部183向基板9供给药液时靠近上表面91；以及上部喷嘴181，向顶板123和上表面91之间供给来自药液供给部183的药液。由此，能够使基板9的上表面91面对与其与顶板123之间形成的狭窄空间，实现向上表面91供给药液。其结果，进一步抑制药液的气化，能够对基板9的上表面91进行更均匀的处理。此外，在整个外周上，顶板123的外周缘位于比基板9的外周缘更靠近径向外侧的位置，因此，基板9的上表面91的外周部整体被顶板123覆盖。其结果，能够抑制从基板9的外周缘飞散的处理液在容腔12的内壁等弹回而附着在基板9的情形。并且，通过在顶板123靠近基板9的状态下进行处理，能够在用药液覆盖基板9的上表面91时削减必要的药液量。
但是，根据从惰性气体供给部186至密闭空间160的配管、从密闭空间160至外侧排气部194的配管的设计，在停止由惰性气体供给部186向密闭空间160供给惰性气体，以及停止由外侧排气部194排出密闭空间160内的气体之后，在密闭空间160内有时产生短时间的气体流动。这种情况下，如在图15中由粗虚线L1、L2所示，也可以在开始向基板9供给药液的T2时刻之前（例如，1～3秒之前），停止由惰性气体供给部186向密闭空间160的惰性气体供给，以及停止由外侧排气部194排出密闭空间160内的气体。由此，在开始向基板9供给药液时，能够更加可靠地切断对密闭空间160的气体流入及流出。其结果，能够对基板9的上表面91进行均匀的处理。
在基板处理装置1a的优选动作例中，在图14中的步骤S23的向基板9供给药液之后，在开始进行步骤S24中的向基板9供给纯水之前，即，图15中的T3时刻和T4时刻之间，如粗的虚线L3所示，由外侧排气部194排出密闭空间160内的气体（步骤S23a)。由此，能够抑制在作为清洗液的纯水中因混入氛围气中的药液成分而影响药液处理的均匀性的情形。此时，除了向基板9供给药液时以外，始终由外侧排气部194或内侧排气部198排出容腔12的内部空间的气体。
上述基板处理装置1a能够进行各种变形。在图10的基板处理装置1a中，在供给药液时由容腔12及杯部161形成密闭空间160，在供给纯水时仅由容腔12形成密闭空间120，但是根据基板处理装置设计的不同，可以省略杯部161，使在药液供给时和纯水供给时都仅由容腔12形成密闭的内部空间。如上所述，形成密闭的内部空间的密闭空间形成部可通过各种方式来实现。
作为密闭空间开闭机构的容腔开闭机构131，不是必须要使容腔盖部122在上下方向上移动，也可以在容腔盖部122固定的状态下，通过使容腔主体121在上下方向上移动，来使容腔12的状态在打开状态、半打开状态和密闭状态之间切换。此外，如上所述，在省略了杯部161的基板处理装置中，也可以在作为密闭空间形成部的容腔的侧部形成搬出入口。此时，密闭空间开闭机构通过使堵塞搬出入口的活动部相对于其他部位进行移动，来开闭容腔。由此，在基板处理装置中，在搬入和搬出基板9时，密闭空间开闭机构通过使作为密闭空间形成部的一部分的活动部相对于其他部位进行移动，来实施密闭空间形成部的开闭。
基板保持部14不是必须要分割设置为基板支撑部141和基板按压部142。例如，在支撑部基座413上设置多个保持结构，多个保持结构分别具有向着径向外方凹陷的凹部，并向各保持结构的凹部插入基板9的外缘部，由此各保持结构从基板9的下侧、侧方及上侧与基板9接触并保持基板9。
在基板处理装置中，可以向基板9供给各种药液（例如，SPM(硫酸和过氧化氢溶液的混合液））来进行上述处理例以外的各种处理。此外，在结束向基板9的药液供给之后，向基板9的上表面91供给的清洗液也可以是纯水以外的液体。
在基板处理装置1a中，由外侧排气部194及内侧排气部198实现用于排出密闭空间形成部的内部空间内的气体的排气部，但是根据基板处理装置的设计也可以仅设置一个排气部。
在基板处理装置中处理的基板不限定于半导体基板，可以是玻璃基板或其他基板。
上述实施方式及各变形例的结构只要不相互矛盾就可以适当组合。
详细描述发明来进行说明，但是上述说明只是示例性的，而非限定性的。因此，在不脱离本发明的范围的情况下可以有很多变形或方案。

Claims (15)

1.一种基板处理装置，用于处理基板，其特征在于，
具备：
环状支撑部，具有以上下方向的中心轴为中心的环状的形状，用于从下侧支撑水平状态的基板的外缘部；
下表面对置部，具有在上述环状支撑部的内侧与上述基板的下表面对置的对置面；
旋转机构，使上述环状支撑部与上述基板一同以上述中心轴为中心相对于上述下表面对置部进行旋转；
第一处理液供给部，向上述基板的上表面供给第一处理液；
第二处理液供给部，从设在上述下表面对置部的处理液喷嘴向上述基板的上述下表面供给第二处理液；以及
至少一个喷气喷嘴，从上述对置面突出，用于向上述基板的上述下表面喷出已加热的气体。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，上述对置面是随着远离上述中心轴而远离上述基板的倾斜面。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，在上述中心轴的延伸方向上，上述至少一个喷气喷嘴和上述基板的上述下表面之间的距离在8mm以下。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，上述至少一个喷气喷嘴相对于上述中心轴倾斜。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
上述至少一个喷气喷嘴是多个喷气喷嘴，
上述多个喷气喷嘴之一的喷气喷嘴的喷出口与上述中心轴之间的距离，不同于其他一个喷气喷嘴的喷出口与上述中心轴之间的距离。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，还具备用于形成密闭的内部空间的密闭空间形成部，该内部空间为利用上述第一处理液及上述第二处理液来对上述基板进行处理的空间。
7.一种基板处理装置，用于处理基板，其特征在于，
具备：
密闭空间形成部，用于形成密闭的内部空间；
密闭空间开闭机构，以使作为上述密闭空间形成部的一部分的活动部相对于其他部位移动，由此来开闭上述密闭空间形成部；
基板保持部，配置在上述密闭空间形成部内，以水平状态保持基板；
药液供给部，用于向上述基板的上表面供给药液；
惰性气体供给部，用于向上述内部空间供给惰性气体；
排气部，用于排出上述内部空间内的气体；以及
控制部，利用上述排气部排出上述内部空间内的气体，且利用上述惰性气体供给部向上述内部空间供给上述惰性气体，来使密闭的上述内部空间处于惰性气体填充状态，在上述惰性气体填充状态下，由上述药液供给部向上述基板供给上述药液时，停止向上述内部空间供给上述惰性气体，且停止排出上述内部空间内的气体。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备：
顶板，在上述基板的上方，以覆盖上述基板的方式沿着上述上表面扩展，在由上述药液供给部向上述基板供给上述药液时，靠近上述上表面；
喷嘴，将来自上述药液供给部的上述药液供给于上述顶板和上述上表面之间。
9.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，上述控制部在开始向上述基板供给上述药液之前，停止向上述内部空间供给上述惰性气体，且停止排出上述内部空间内的气体。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，还具备清洗液供给部，在结束由上述药液供给部向上述基板供给上述药液之后，由该清洗液供给部向上述基板的上述上表面供给清洗液。
11.根据权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，在结束向上述基板供给上述药液之后且在开始向上述基板供给上述清洗液之前，上述控制部使上述排气部排出上述内部空间内的气体。
12.一种基板处理方法，在基板处理装置中对基板进行处理，其特征在于，
上述基板处理装置具备：
密闭空间形成部，用于形成密闭的内部空间，
密闭空间开闭机构，以使作为上述密闭空间形成部的一部分的活动部相对于其他部位移动，由此来开闭上述密闭空间形成部，
基板保持部，配置在上述密闭空间形成部内，以水平状态保持基板，
药液供给部，用于向上述基板的上表面供给药液，
惰性气体供给部，用于向上述内部空间供给惰性气体，
排气部，用于排出上述内部空间内的气体；
上述基板处理方法包括：
a)工序，利用上述排气部排出上述内部空间内的气体，且利用上述惰性气体供给部向上述内部空间供给上述惰性气体，来使密闭的上述内部空间处于惰性气体填充状态；以及
b)工序，在上述惰性气体填充状态下，由上述药液供给部向上述基板供给上述药液；
在上述b)工序中向上述基板供给上述药液时，停止向上述内部空间供给上述惰性气体，且停止排出上述内部空间内的气体。
13.根据权利要求12所述的基板处理方法，其特征在于，在上述b)工序中，在开始向上述基板供给上述药液之前，停止向上述内部空间供给上述惰性气体，且停止排出上述内部空间内的气体。
14.根据权利要求12或13所述的基板处理方法，其特征在于，还包括c)工序：在上述b)工序结束之后，由清洗液供给部向上述基板的上述上表面供给清洗液。
15.根据权利要求14所述的基板处理方法，其特征在于，在上述b)工序和上述c)工序之间，还包括由上述排气部排出上述内部空间内的气体的工序。
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