CN110140198B - 基板处理装置及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种基板处理装置，包含：基板保持单元，用以将基板保持为水平姿势；处理液喷嘴，具有下部开口及内壁，且从所述下部开口吐出处理液，该下部开口与由所述基板保持单元保持的基板的上表面相向，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从所述下部开口相连至上方；液柱形成单元，将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方，且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及物理力赋予单元，对所述第二液柱部分赋予物理力。

Description

基板处理装置及基板处理方法
技术领域
本发明涉及一种使用处理液来处理基板的上表面的基板处理装置及基板处理方法。作为基板，例如包含半导体晶片(wafer)、液晶显示设备用基板、等离子体显示器(plasma display)用基板、FED(Field Emission Display；场发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、磁光盘用基板、光掩模用基板、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。
背景技术
在半导体装置或液晶显示设备等的工序中，对半导体晶片或液晶显示设备用玻璃基板等的基板进行使用了处理液的处理。
逐张处理基板的单张式的基板处理装置例如具备：旋转卡盘(spin chuck)，将基板保持为水平并使基板旋转；双流体喷嘴(two fluid nozzle)，使处理液的液滴碰撞于由旋转卡盘所保持的基板的上表面；以及保护液喷嘴，朝向由旋转卡盘所保持的基板的上表面吐出保护液(参照下述专利文献1)。
在如此的基板处理装置中的清洗处理中，双流体喷嘴朝向基板的上表面内的区域(以下，称为“喷射区域”)喷射处理液。另外，与来自双流体喷嘴的处理液的液滴的喷射并行，从保护液喷嘴朝向基板的上表面吐出保护液。从保护液喷嘴所吐出的保护液进入喷射区域，且在喷射区域形成有保护液的液膜。因而，处理液的液滴在喷射区域通过保护液的液膜所覆盖的状态下碰撞于喷射区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2012/247506号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
为了实现高清洗性能，得考虑提高双流体喷嘴的喷射压力。然而，当双流体喷嘴的喷射压力较高时，双流体喷嘴所喷射的处理液的液滴有将保护液的液膜朝向喷射区域的周围推开的可能性。在此情况下，有使后续的处理液的液滴直接碰撞于并未由保护液的液膜所保护的喷射区域的可能性。亦即，难以用具有充分的厚度的保护液的液膜来确实地持续覆盖喷射区域。结果，通过来自双流体喷嘴的处理液的液滴的喷射有给基板的上表面带来损伤的可能性。
另一方面，为了回避带给基板的损伤，亦得考虑降低双流体喷嘴的喷射压力。但是，在此情况下，伴随着处理液的液滴的喷射所带来的清洗能力降低的结果，是无法良好地清洗基板的上表面。
亦即，专利文献1的方法中，在一边降低带给基板的损伤一边提高清洗性能这方面受到限制。
从而，寻求一种能一边抑制带给基板的损伤，一边使用来自液滴喷嘴的处理液的液滴来良好地处理基板的上表面的技术。
这样的课题并不限于将处理液的液滴喷射至基板的液滴清洗，对于通过将被赋予有超声波振动的处理液供给至基板以将异物从基板除去的超声波清洗而言也是共通的。
于是，本发明的目的在于提供一种可以一边抑制带给基板的损伤，一边使用物理力来良好地清洗基板的基板处理装置及基板处理方法。
用以解决课题的手段
本发明提供一种基板处理装置，包含：基板保持单元，用以将基板保持为水平姿势；处理液喷嘴，具有下部开口及内壁，且从所述下部开口吐出处理液，该下部开口与由所述基板保持单元所保持的基板的上表面相向，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从所述下部开口相连至上方；液柱形成单元，将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方，且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及物理力赋予单元，对所述第二液柱部分赋予物理力。
依据该构成，则能通过处理液喷嘴而在基板的上表面形成有处理液的液柱。处理液的液柱包含第一液柱部分及第二液柱部分，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于处理液喷嘴的下部开口与基板的上表面之间，该第二液柱部分从第一液柱部分相连至上方且由贮存于筒状空间的处理液所构成。能通过物理力赋予单元来对第二液柱部分赋予物理力。由此，会在处理液的液柱产生冲击波，该冲击波会在处理液的液柱传播并给予基板的上表面。结果，可以良好地清洗基板的上表面。
在此情况下，由于是经由处理液的液柱而将来自物理力赋予单元的物理力赋予基板，所以与将来自物理力赋予单元的物理力直接赋予基板的情况相较，可以使带给基板的损伤降低。
故而，可以一边抑制带给基板的损伤，一边使用物理力来良好地清洗基板。
在本发明的一实施方式中，所述液柱形成单元亦可还包含不受所述物理力赋予单元影响地将处理液供给至所述筒状空间的处理液供给单元。
依据该构成，则来自处理液供给单元的处理液能供给至筒状空间。为此，可以将处理液良好地贮存于筒状空间。由此，可以在基板的上表面良好地形成液柱。
另外，在所述内壁亦可形成有将处理液供给至所述筒状空间的处理液供给口；所述处理液供给单元亦可从所述处理液供给口将处理液水平地导入至所述筒状空间。
依据该构成，水平地导入至筒状空间的处理液不会从下部开口立即流出而能暂时停留于筒状空间。亦即，可以将处理液良好地贮存于筒状空间。
另外，所述处理液喷嘴亦可包含从所述内壁朝向横方向外伸的凸缘(flange)。在此情况下，所述处理液供给单元亦可包含用以连通所述筒状空间与形成于所述凸缘的处理液导入口的第一供给流路。
依据该构成，由于在凸缘的内部形成有第一供给流路，所以可以有效活用凸缘的内部。为此，由于没有必要在处理液喷嘴外另外设置第一供给流路，所以可以谋求零件数的减少及/或处理液供给单元的小型化。
另外，所述处理液喷嘴亦可包含：内筒，具有所述内壁；以及外筒，包围所述内筒的侧方。在此情况下，所述处理液供给单元亦可包含划分在所述内筒与外筒之间的筒状的第二供给流路。
依据该构成，由于划分出了被划分在所述内筒与所述外筒之间的第二供给流路，因而没有必要另外设置供给路径，所以可以谋求零件数的减少及/或处理液供给单元的小型化。
另外，所述液柱形成单元亦可包含第一间隔变更单元，该第一间隔变更单元用以变更所述下部开口与由所述基板保持单元保持的基板的上表面之间的间隔。
依据该构成，则通过变更下部开口与基板的上表面之间的间隔，就可以变更第一液柱部分的上下方向的厚度。为此，能够将处理液的液柱的上下方向的厚度调整至以下厚度：在处理液的液柱传播的冲击波不会给基板的上表面带来损伤，且可以对基板的上表面赋予充分清洗力的最佳厚度。
另外，所述基板处理装置还包含：第二间隔变更单元，用以变更所述第二液柱部分的液面与所述下部开口之间的间隔。
依据该构成，则通过变更第二液柱部分的液面与下部开口之间的间隔，就能够变更第二液柱部分的上下方向的厚度。为此，能够将处理液的液柱的上下方向的厚度调整至以下厚度：在处理液的液柱传播的冲击波不会给基板的上表面带来损伤，且可以对基板的上表面赋予充分清洗力的最佳厚度。
另外，通过使第二液柱部分的上下方向的厚度变更，就可以不受下部开口与基板的上表面之间的间隔影响地调整处理液的液柱的厚度。由此，可以一边保持第一液柱部分的柱状的形态，一边将处理液的液柱的厚度调整至最佳厚度。
另外，所述处理液喷嘴亦可包含从所述内壁的下部分朝向横方向外伸的凸缘。
依据该构成，可以抑制从下部开口所吐出并在基板的上表面弹回的处理液飞散至周围。
另外，所述物理力赋予单元亦可包含朝向所述第二液柱部分的液面喷射处理液的液滴的液滴喷射单元。
依据该构成，通过处理液的液滴往第二液柱部分的液面的喷射来对第二液柱部分的液面赋予振动，由此，会在处理液的液柱产生冲击波，该冲击波会在处理液的液柱传播并给予基板的上表面。由此，可以良好地清洗基板的上表面。
在此情况下，由于是经由处理液的液柱将来自液滴喷射单元的处理液的液滴赋予基板，所以与将来自液滴喷射单元的处理液的液滴直接赋予基板的情况相比，可以使带给基板的损伤降低。
故而，可以一边抑制带给基板的损伤，一边对基板良好地实施使用了处理液的液滴所带来的振动的清洗处理。
另外，在所述内壁亦可形成有将存在于所述筒状空间的气体导出至所述筒状空间外的导出口。
依据该构成，则在内壁设置有导出口。筒状空间的内部压力有因处理液的液滴往第二液柱部分的液面的喷射压力而变成高压的可能性。通过将存在于筒状空间的气体，通过导出口而排除至筒状空间外，就可以使筒状空间的内部压力降低。故而，可以良好地形成处理液的液柱。
通过所述处理液供给单元所供给的处理液的种类亦可与从所述液滴喷射单元所喷射的处理液的液滴的种类相同。另外，通过所述处理液供给单元所供给的处理液的种类亦可与从所述液滴喷射单元所喷射的处理液的液滴的种类不同。
所述物理力赋予单元亦可包含接触于所述第二液柱部分并对所述第二液柱部分赋予超声波振动的超声波振动器(ultrasonic vibrator)。
依据该构成，则对第二液柱部分赋予有来自超声波振动器的超声波振动，由此在处理液的液柱产生冲击波，该冲击波会在处理液的液柱传播并给予基板的上表面。由此，可以良好地清洗基板的上表面。
在此情况下，由于可以充分地确保液柱的高度，所以与经由较薄的液膜将超声波振动赋予基板的情况相较，还可以使带给基板的损伤降低。
由此，可以一边抑制带给基板的损伤，一边对基板良好地实施使用了赋予有超声波振动的处理液的清洗处理。
所述基板处理装置亦可还包含：基板旋转单元，使由所述基板保持单元所保持的基板绕通过该基板的中央部的铅垂轴线旋转；以及液柱形成区域移动单元，在通过所述基板旋转单元旋转的基板的上表面上，使形成有所述处理液的液柱的液柱形成区域在所述基板的上表面的中央部与所述基板的上表面的周缘部之间移动。
依据该构成，则一边使基板绕铅垂轴线旋转，一边使液柱形成区域在基板的上表面的中央部与基板的上表面的周缘部之间移动，由此可以使液柱形成区域沿着基板的上表面的全区扫描。由此，可以使用被赋予有物理力的处理液的液柱来良好地清洗基板的上表面的全区。
本发明提供一种基板处理方法，包含：喷嘴配置步骤，将具有下部开口及内壁的处理液喷嘴以所述下部开口与被保持为水平姿势的基板的上表面相向的方式配置，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从下部开口相连至上方；液柱形成步骤，通过对所述处理液喷嘴供给处理液，来将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及物理力赋予步骤，对所述第二液柱部分赋予物理力。
依据该方法，则通过处理液喷嘴在基板的上表面形成有处理液的液柱。处理液的液柱包含第一液柱部分及第二液柱部分，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于处理液喷嘴的下部开口与基板的上表面之间，该第二液柱部分从第一液柱部分相连至上方且由贮存于筒状空间的处理液构成。能通过物理力赋予单元来对第二液柱部分赋予物理力。由此，会在处理液的液柱产生冲击波，该冲击波会在处理液的液柱传播并给予基板的上表面。结果，可以良好地清洗基板的上表面。
在此情况下，由于是经由处理液的液柱而将来自物理力赋予单元的物理力赋予基板，所以与将来自物理力赋予单元的物理力直接赋予基板的情况相较，可以使带给基板的损伤降低。
故而，可以一边抑制带给基板的损伤，一边使用物理力来良好地清洗基板。
所述液柱形成步骤亦可还包含不受所述物理力赋予步骤影响地将处理液供给至所述筒状空间的处理液供给步骤。
依据该方法，来自处理液供给单元的处理液能供给至筒状空间。为此，可以将处理液良好地贮存于筒状空间。由此，可以在基板的上表面良好地形成液柱。
在所述内壁亦可形成有将处理液供给至所述筒状空间的处理液供给口。在此情况下，所述处理液供给步骤亦可包含从所述处理液供给口将处理液水平地导入至所述筒状空间的步骤。
依据该方法，水平地导入至筒状空间的处理液不会从下部开口立即流出而能暂时停留于筒状空间。亦即，可以将处理液良好地贮存于筒状空间。
所述液柱形成步骤亦可包含用以变更所述下部开口与所述基板的上表面之间的间隔的第一间隔变更步骤。
依据该方法，则通过变更下部开口与基板的上表面之间的间隔，就可以变更第一液柱部分的上下方向的厚度。为此，能够将处理液的液柱的上下方向的厚度调整至以下最佳厚度：在处理液的液柱传播的冲击波不会给基板的上表面带来损伤，且可以对基板的上表面赋予充分清洗力。
所述基板处理方法亦可还包含：第二间隔变更步骤，用以变更所述第二液柱部分的液面与所述下部开口之间的间隔。
依据该方法，则通过变更第二液柱部分的液面与下部开口之间的间隔，就能够变更第二液柱部分的上下方向的厚度。为此，能够将处理液的液柱的上下方向的厚度调整至以下最佳厚度：在处理液的液柱传播的冲击波不会给基板的上表面带来损伤，且可以对基板的上表面赋予充分清洗力。
另外，通过使第二液柱部分的上下方向的厚度变更，就可以不受下部开口与基板的上表面之间的间隔影响地调整处理液的液柱的厚度。由此，可以一边保持第一液柱部分的柱状的形态，一边将处理液的液柱的厚度调整至最佳厚度。
所述物理力赋予步骤亦可包含朝向所述第二液柱部分的液面喷射处理液的液滴的液滴喷射步骤。
依据该方法，则能通过处理液的液滴往第二液柱部分的液面的喷射来对第二液柱部分的液面赋予振动，由此，会在处理液的液柱产生冲击波，该冲击波会在处理液的液柱传播并给予基板的上表面。由此，可以良好地清洗基板的上表面。
在此情况下，由于是经由处理液的液柱而将来自液滴喷射单元的处理液的液滴赋予基板，所以与将来自液滴喷射单元的处理液的液滴直接赋予基板的情况相比，可以使带给基板的损伤降低。
故而，可以一边抑制带给基板的损伤，一边对基板良好地实施使用了处理液的液滴所带来的振动的清洗处理。
所述基板处理方法亦可还包含：基板旋转步骤，使所述基板绕通过该基板的中央部的铅垂轴线旋转；以及液柱形成区域移动步骤，在所述基板旋转步骤中中，使形成有所述处理液的液柱的液柱形成区域在所述基板的上表面的中央部与所述基板的上表面的周缘部之间移动。
依据该方法，则一边使基板绕铅垂轴线旋转，一边使液柱形成区域在基板的上表面的中央部与基板的上表面的周缘部之间移动，由此可以使液柱形成区域沿着基板的上表面的全区扫描。由此，可以使用被赋予有物理力的处理液的液柱来良好地清洗基板的上表面的全区。
本发明中的所述的目的或更进一步的其他的目的、特征及功效能参照图式并通过以下所述的实施方式的说明而明白。
附图说明
图1是用以说明本发明的第一实施方式的基板处理装置的内部布局(layout)的图解俯视图。
图2是用以说明所述基板处理装置中所包含的处理单元的构成例的图解剖视图。
图3是用以说明所述处理单元中所包含的处理液喷嘴的构成例的示意纵剖视图。
图4是从切断面线IV-IV观察图3的横剖视图。
图5是用以说明所述处理液喷嘴的构成例的示意纵剖视图。
图6是用以说明所述处理液喷嘴中所包含的第一物理力赋予单元的构成例的示意纵剖视图。
图7是用以说明所述基板处理装置的主要部分的电气构成的框图。
图8是用以说明通过所述基板处理装置所进行的基板处理例的流程图。
图9是用以说明所述基板处理例中的物理清洗处理步骤的示意图。
图10是用以说明本发明的第二实施方式的处理液喷嘴的构成例的示意纵剖视图。
图11是用以说明本发明的第三实施方式的处理液喷嘴的构成例的示意纵剖视图。
具体实施方式
图1是用以说明本发明的第一实施方式的基板处理装置1的内部布局的图解俯视图。基板处理装置1是逐张处理硅晶片(silicon wafer)等基板W的单张式的装置。在本实施方式中，基板W为圆板状的基板。基板处理装置1包含：多个处理单元2，用处理液来处理基板W；装载埠(load port)LP，供载具(carrier)C1载置，该载具(carrier)C1用以收容在处理单元2处理的多张基板W；搬运机械手IR及CR，在装载埠LP与处理单元2之间搬运基板W；以及控制装置3，用以控制基板处理装置1。搬运机械手IR在载具C1与搬运机械手CR之间搬运基板W。搬运机械手CR在搬运机械手IR与处理单元2之间搬运基板W。多个处理单元2例如具有同样的构成。
图2是用以说明处理单元2的构成例的图解剖视图。
处理单元2包含：箱形的腔室4；旋转卡盘(spin chuck)(基板保持单元)5，在腔室4内将一张基板W以水平的姿势保持，并使基板W绕通过基板W的中心的铅垂的旋转轴线A1旋转；处理液喷嘴6，用以对由旋转卡盘5所保持的基板W的上表面吐出处理液；以及处理液供给单元7，对处理液喷嘴6供给处理液。
腔室4包含：箱状的间隔壁10，用以收容旋转卡盘5和喷嘴；作为送风单元的FFU(Fan Filter Unit；风扇过滤单元)11，用以将清洁空气(通过过滤器所过滤后的空气)从间隔壁10的上部送至间隔壁10内；以及排气导管12，用以将腔室4内的气体从间隔壁10的下部排出。FFU11配置于间隔壁10的上方，且安装于间隔壁10的顶板。FFU11从间隔壁10的顶板向下将清净空气送至腔室4内。排气导管12连接于处理杯体(cup)9的底部，且将腔室4内的气体朝向配设于基板处理装置1所设置的工厂的排气处理设备导出。从而，在腔室4内朝向下方流动的下降流(downflow)通过FFU11及排气导管12所形成。基板W的处理在下降流形成于腔室4内的状态下进行。
能采用在水平方向将基板W夹持并将基板W保持为水平的夹持式的夹盘来作为旋转卡盘5。具体而言，旋转卡盘5包含：旋转马达(spin motor)(基板旋转单元)13；旋转轴14，与该旋转马达13的驱动轴一体化；以及圆板状的旋转基座(spin base)15，大致水平地安装于旋转轴14的上端。
在旋转基座15的上表面在其周缘部配置有多个(三个以上。例如六个)夹持构件16。多个夹持构件16在与基板W的外周形状对应的圆周上隔开适当间隔地配置于旋转基座15的上表面周缘部。
另外，作为旋转卡盘5并未被限于夹持式的夹盘，例如亦可采用通过真空吸附基板W的背面来将基板W以水平姿势保持，进而在该状态下使基板W绕铅垂的旋转轴线旋转，由此使由旋转卡盘5所保持的基板W旋转的真空吸附式的卡盘(真空卡盘(vacuum chuck))。
处理液喷嘴6具有作为扫描喷嘴(scan nozzle)的基本形态，该扫描喷嘴可以变更基板W的上表面上的处理液的供给位置。处理液喷嘴6安装于在旋转卡盘5的上方大致水平地延伸的喷嘴臂(nozzle arm)17的顶端部。喷嘴臂17由在旋转卡盘5的侧方大致铅垂地延伸的臂支撑轴(未图示)所支撑。在喷嘴臂17结合有由马达等所构成的臂摆动单元(液柱形成区域移动单元)19。通过臂摆动单元19的驱动，可以使喷嘴臂17以臂支撑轴作为中心在水平面内摆动。通过该摆动，可以使处理液喷嘴6绕该摆动轴线转动。
另外，在喷嘴臂17结合有由伺服马达(servomotor)或滚珠螺杆(ball screw)机构等所构成的臂升降单元(第一间隔变更单元)20。通过臂升降单元20的驱动使喷嘴臂17升降，通过该升降可以使处理液喷嘴6升降。通过臂升降单元20的升降，可以使处理液喷嘴6在下位置与上位置之间升降，该下位置指由旋转卡盘5所保持的基板W的上表面与处理液喷嘴6的下端隔开预定的间隔(亦即，以下所述的下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔)W1(例如约5mm或是5mm以下。参照图3)而相向的位置，该上位置指大幅地退避至由旋转卡盘5所保持的基板W的上方的位置。如此，臂升降单元20构成用以使处理液喷嘴6接近/离开基板W的接近离开驱动机构。
图3是用以说明处理液喷嘴6的构成例的示意纵剖视图。图4是从切断面线IV-IV观察图3的横剖视图。图5是用以说明处理液喷嘴6的构成例的示意纵剖视图，且显示使已贮存于筒状空间21的处理液的液面(第二液柱部分42的液面43)从图3所示的状态上升的状态。
在以下的说明中将本体(body)22(包含筒体24及凸缘30)的圆周方向作为圆周方向C。将本体22的直径方向作为直径方向R。
如图3及图4所示，处理液喷嘴6包含：本体22，在内部形成有可以贮存处理液的筒状空间21；以及第一物理力赋予单元23，安装于本体22，用以对已贮存于筒状空间21的处理液的液面(第二液柱部分42的液面43)赋予物理力。第一物理力赋予单元23是对已贮存于筒状空间21的处理液的液面(第二液柱部分42的液面43)喷射处理液的液滴的液滴喷射单元。本体22能够偕同升降地安装于喷嘴臂17。为此，通过臂升降单元20的驱动，本体22与喷嘴臂17一起升降。
本体22包含：筒体24，例如由圆筒所构成；以及圆盘状的凸缘30，从筒体24的下部分(在本实施方式中为约下半部分)的外周朝向直径方向R的外方突出。凸缘30为了抑制从以下所述的下部开口21b所吐出并在基板W的上表面弹回的处理液飞散至周围所设置。
筒体24的内周面通过绕预定的铅垂轴形成为圆筒状的筒状内壁26构成。通过筒状内壁26、筒体24的上表面24a及下表面24b，而能划分出在上下方向延伸的圆筒状的筒状空间21。筒状空间21在筒体24的下表面24b开口而形成圆形的下部开口21b，且在筒体24的上表面24a开口而形成圆形的上部开口21a。下部开口21b与上部开口21a的直径互为相等。
在筒体24的下部分开设有二个处理液供给口25。二个处理液供给口25隔开180°间隔地设置于圆周方向C。
在筒体24的上部分开设有用以将存在于筒状空间21的气体导出至筒状空间21外的导出口27。导出口27设置于能始终比已贮存于筒状空间21的处理液的液面(第二液柱部分42的液面43)更高的位置。在本实施方式中，二个导出口27隔开180°间隔地设置于圆周方向C，且在圆周方向C上与处理液供给口25对齐。但是，导出口27亦可在圆周方向C上与处理液供给口25偏移。在导出口27经由排气配管39而连接有排气装置40(参照图7)。排气装置40通过例如喷射器(ejector)等的抽吸装置所构成，用以将导出口27的内部进行排气，并使存在于筒状空间21的气体通过导出口27排出至筒状空间21外。
处理液供给单元7包含贯通处理液喷嘴6的内部所形成的第一供给流路29，该第一供给流路29与处理液供给口25相同数目(例如两个)。各个第一供给流路29包含：水平部29a，沿着直径方向R水平地延伸；以及垂直部29b，从水平部29a的外周端朝向上方竖起。垂直部29b在凸缘30的上表面的外周部开口而形成处理液导入口32。处理液导入口32设置两个于凸缘30的上表面的周缘部。两个处理液导入口32隔开180°间隔地设置于圆周方向C。
由于在凸缘30的内部形成有第一供给流路29，所以可以有效活用凸缘30的内部。为此，由于没有必要在筒体24外另外设置第一供给流路，所以可以谋求零件数的减少及/或处理液供给单元7的小型化。
处理液供给单元7还包含第一处理液供给配管33。第一处理液供给配管33的一端连接于处理液导入口32，第一处理液供给配管33的另一端连接于处理液供给源。在第一处理液供给配管33的中途部包含：第一处理液阀34，用以开闭第一处理液供给配管33；以及流量调整阀35，用以调整第一处理液供给配管33的开启度而调整被供给至第一处理液供给配管33(亦即，筒状空间21)的处理液的流量。
处理液包含药液或水。可以例示SC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture；氨水-过氧化氢混合液)、SC2(hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture；盐酸过氧化氢混合液)、氢氟酸、缓冲氢氟酸(buffered hydrofluoric acid)、氨水(ammonia water)、FPM(fluoric peroxide mixture；hydrofluoric acid/hydrogen peroxide mixture；氢氟酸过氧化氢混合液)、SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture；硫酸过氧化氢混合液)、异丙醇(isopropyl alcohol：IPA)等作为药液。水例如是去离子水(DeionizedWater：DIW)，但是不限于DIW，亦可为碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水及稀释浓度(例如，10ppm至100ppm左右)的盐酸水中的任一种。
第一物理力赋予单元23具有外轮廓呈圆筒状的外壳(housing)36。外壳36的直径设定为比筒状内壁26的内径更小。为此，在筒状内壁26与外壳36之间形成有环状的间隙。外壳36在上下方向的一部分(图3中为上端部)设置有朝向直径方向R的外方外伸的圆盘状的外伸部37。外伸部37的外径比筒状内壁26的内径更大。外壳36经由包含滚珠螺杆等的支撑结构(未图示)来被支撑于处理液喷嘴6的本体22。另外，第一物理力赋予单元23相对于本体22而设置成例如通过花键结构(未图示)等不能相对旋转而能够通过花键结构等来相对升降。外伸部37的下表面的周缘部与本体22的上端部之间的周围通过波纹管(bellows)44所覆盖。由此，可以一边防止尘埃等进入波纹管44的内侧的空间，一边使第一物理力赋予单元23与本体22相对地升降。
在外壳36结合有由伺服马达或滚珠螺杆机构等所构成的物理升降单元38。通过物理升降单元38的驱动，可以使第一物理力赋予单元23相对于本体22而升降。
在通过处理单元2对基板W进行处理时，通过喷嘴臂17的摆动及升降，处理液喷嘴6就能配置于接近基板W的上表面而相向的下位置(图3所示的位置)。在此状态下，通过第一处理液阀34被开启，来自处理液供给源的处理液就会经由第一处理液供给配管33而供给至第一供给流路29。已供给至第一供给流路29的处理液从已连接于水平部29a的下游端的各个处理液供给口25，水平地导入至筒状空间21。已水平地导入至筒状空间21的处理液不会从下部开口21b立即流出而能暂时停留于筒状空间21。由此，可以将处理液良好地贮存于筒状空间21。
通过处理液往筒状空间21的供给，处理液能贮存于筒状空间21，且该处理液在下部开口21b与基板W的上表面的区域(以下称为“液柱形成区域45”)之间形成为柱状(圆柱状)。液柱形成区域45在基板W的上表面与下部开口21b相向。此时，将在下部开口21b与液柱形成区域45之间形成为柱状(例如圆柱状)的处理液称为第一液柱部分41。第一液柱部分41使下部开口21b与液柱形成区域45之间呈液密状态(用液体充满下部开口21b与液柱形成区域45之间的空间)。
另外，此时，将贮存于筒状空间21的柱状(例如圆柱状)的处理液称为第二液柱部分42。第二液柱部分42从第一液柱部分41相连至上方。处理液往筒状空间21的供给流量以以下方式设定：第二液柱部分42的液面43(亦即，贮存于筒状空间21的处理液的液面)在从第一物理力赋予单元23的外壳36的下端向下方隔开微小的间隔WO而配置。亦即，在第一物理力赋予单元23的下端与第二液柱部分42的液面43之间确保有微小的上下间隙。
将第一液柱部分41与第二液柱部分42合称处理液的液柱46。处理液的液柱46的上下方向的厚度W3设定为在例如5mm至20mm的范围中为最佳的厚度。处理液的液柱46的上下方向的厚度W3能够变更(调整)。
处理液的液柱46的上下方向的厚度W3的调整可以用以下所述的二个方法来进行。
首先，第一个方法是变更下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔来调整第一液柱部分41的上下方向的厚度，由此调整处理液的液柱46的上下方向的厚度的方法。这能通过利用臂升降单元20使本体22的高度位置变化来实现。
其次，第二个方法是变更第二液柱部分42的液面43与下部开口21b之间的间隔W2来调整第二液柱部分42的上下方向的厚度，由此调整处理液的液柱46的上下方向的厚度的方法。这能通过利用物理升降单元38使第一物理力赋予单元23相对于本体22而升降，且调整流量调整阀35的开启度使处理液往筒状空间21的供给流量增减来实现。图5是显示使第二液柱部分42的液面43从图3所示的状态上升的状态(亦即，使第二液柱部分42的上下方向的厚度扩大后的状态。处理液往筒状空间21的供给流量亦与此配合而增大)。但是，第一物理力赋予单元23的下端与第二液柱部分42的液面43之间的间隔WO不受第二液柱部分42的液面43的高度位置影响而能维持于一定。亦即，不受第二液柱部分42的液面43的高度位置影响地在第一物理力赋予单元23的下端与第二液柱部分42的液面43之间确保间隙。
当处理液的液柱46的上下方向的厚度W3较小时，带给液柱形成区域45的冲击力就会变大，有对基板W的上表面带来损伤的可能性。另一方面，当处理液的液柱46的上下方向的厚度W3较大时，亦有无法对液柱形成区域45提供充分的冲击力的问题。通过将处理液的液柱46的上下方向的厚度W3调整在最佳的厚度，就可以一边抑制损伤一边对基板W的上表面赋予充分的冲击力。
另外，当过于加大下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔W1时，亦有第一液柱部分41无法保持柱状的形态的可能性。在本实施方式中能够分别单独地变更下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔W1、以及第二液柱部分42的液面43与下部开口21b之间的间隔W2。
第一物理力赋予单元23具有喷出处理液的微小液滴的喷雾喷嘴(spray nozzle)的形态。如图3所示，在第一物理力赋予单元23连接有：第一处理液配管51，用以将来自处理液供给源的处理液供给至第一物理力赋予单元23；第二处理液配管52，用以将来自处理液供给源的处理液供给至第一物理力赋予单元23；第一气体配管53，用以将作为来自气体供给源的气体的一例的非活性气体(氮气、干燥空气、清洁空气等)供给至第一物理力赋予单元23；以及第二气体配管54，用以将作为来自气体供给源的气体的一例的飞火气体(例如氮气)供给至第一物理力赋予单元23。
在本实施方式中，供给至第一处理液配管51及第二处理液配管52的处理液例如种类是共通的处理液。第一处理液配管51及第二处理液配管52分别连接至一端已连接于处理液供给源的处理液共通配管55的另一端。在处理液共通配管55安装有用以切换从处理液共通配管55对第一处理液配管51及第二处理液配管52的处理液的供给及停止供给的第二处理液阀56。
另外，在本实施方式中，供给至第一气体配管53及第二气体配管54的气体例如是气体种类共通的气体。第一气体配管53及第二气体配管54分别连接至一端已连接于气体供给源的气体共通配管57的另一端。在气体共通配管57安装有用以切换从气体共通配管57对第一气体配管53及第二气体配管54的气体的供给及停止供给的气体阀58。
图6是用以说明第一物理力赋予单元23的构成例的示意纵剖视图。
第一物理力赋予单元23包含：大致长方体状的盖子(cover)61，构成外壳36；以及大致横长板状的液滴生成单元62，收容于盖子61的内部。仅有液滴生成单元62的下端部(尖头部72)露出于盖子61的外部，液滴生成单元62的除此以外的部分的周围通过盖子61所包围。
盖子61包含：四个侧壁63(图6中仅图示两个)，形成以预定的铅垂轴线作为中心的四方筒状；以及上壁64，用以闭塞四个侧壁63的上端。能通过上壁64的外周部构成外壳36的外伸部37。四个侧壁63及上壁64使用例如聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene：PTFE)或石英来一体地形成。在相互地相向的一对侧壁63分别形成有用以将处理液导入至盖子61内部的处理液导入口65。另外，在上壁64形成有用以将气体导入至盖子61内部的气体导入口66。
液滴生成单元62具备形成铅垂姿势的板状的本体部67。盖子61包含：四个侧壁63，形成以预定的铅垂轴线作为中心的四方筒状；以及上壁64，用以闭塞四个侧壁63的上端。四个侧壁63及上壁64使用例如聚四氟乙烯(PTFE)或石英一体地形成。
本体部67相对于本体部67的长边方向(图6的左右方向)的中心部而设置成左右对称。本体部67的内部划分出：可供处理液流通的一对(图6的左右一对)处理液室68；以及可供气体流通的一对(图6的左右一对)气体室69。在各个处理液室68形成有作为处理液相对于该处理液室68的流入口的处理液流入口70。在各个气体室69形成有作为气体相对于该气体室69的流入口的气体流入口71。
在本体部67的下表面中心部形成有从本体部67的下表面朝向下方突出的尖头部72。尖头部72通过一对(图6的左右一对)导引面73所构成。一对导引面73包含由互为相反方向的平坦面所构成的倾斜面。尖头部72的厚度及一对导引面73所成的角度为锐角，尖头部72的厚度及一对导引面73所成的角度在尖头部72所延伸的水平方向为恒定。
在本体部67的下表面中的尖头部72的侧方(图6的左右侧方)形成有一对(图6的左右一对)处理液吐出口74。各个处理液吐出口74例如是孔。一对处理液吐出口74以一对一对应的方式设置于一对处理液室68。各个处理液吐出口74连通至所对应的处理液室68。各个处理液吐出口74上下延伸，且该上下方向上的流路面积为恒定。各个处理液吐出口74亦可通过狭缝(slit)所形成，而非为孔。
在本体部67的下表面中的相对于一对处理液吐出口74向侧方(图6的左右侧方)隔开间隔的位置形成有一对(图6的左右一对)气体吐出口75。各个气体吐出口75例如是孔。一对气体吐出口75以一对一对应的方式设置于一对气体室69。各个气体吐出口75连通至所对应的气体室69。各个气体吐出口75随着朝向下方而向内侧(图3的内侧)倾斜，且该倾斜方向上的流路面积为恒定。各个气体吐出口75亦可通过狭缝所形成，而非为孔。
第一物理力赋予单元23采用所谓四流体喷嘴的形式。第一物理力赋予单元23包含：处理液导入流路76，用以连接各个处理液流入口70与处理液导入口65，该处理液导入口65对应于该处理液流入口70。处理液导入流路76设置有一对(图6的左右一对)。当第一处理液阀34(参照图3)被开启时，处理液就会经由处理液导入流路76从处理液流入口70供给至处理液室68。已供给至处理液室68的处理液充填于处理液室68，且被朝向处理液吐出口74挤出，并从处理液吐出口74朝向下方以强劲吐出压力吐出。
第一物理力赋予单元23还包含：气体导入流路77，用以连接各个气体流入口71与对应于该气体流入口71的气体导入口66。气体导入流路77设置有一对(图6的左右一对)。当气体阀58(参照图3)被开启时，气体就会经由气体导入流路77从气体流入口71供给至气体室69。已供给至气体室69的气体充填于气体室69，且被朝向气体吐出口75挤出，并从气体吐出口75朝向内侧斜下方以强劲吐出压力吐出。
通过一边开启气体阀58使气体从气体吐出口75吐出，一边开启第一处理液阀34使处理液从处理液吐出口74吐出，就可以在各个导引面73使气体碰撞(混合)于处理液而生成处理液的微小的液滴。由此，可以从两对的处理液吐出口74及气体吐出口75将处理液吐出成喷雾状。
从一方的处理液吐出口74所吐出的处理液的种类与从另一方的处理液吐出口74所吐出的处理液的种类亦可互为不同。亦即，供给至第一处理液配管51及第二处理液配管52的处理液亦可互为不同。
例如，在从第一物理力赋予单元23所喷射的处理液的液滴为混合药液的液滴的情况下，可以使混合前的各个液体从互为不同的处理液吐出口74吐出。在使用SC1作为处理液的情况下，可以使氨水和过氧化氢水从互为不同的处理液吐出口74吐出。在使用SC2作为处理液的情况下，可以使盐酸和过氧化氢水从互为不同的处理液吐出口74吐出。在使用SPM作为处理液的情况下，可以使硫酸和过氧化氢水从互为不同的处理液吐出口74吐出。在使用缓冲氢氟酸作为处理液的情况下，可以使氨水和氢氟酸从互为不同的处理液吐出口74吐出。在使用FPM作为处理液的情况下，可以使氢氟酸和过氧化氢水从互为不同的处理液吐出口74吐出。
另外，在使用稀释药液作为处理液的情况下，亦可以使稀释前的药液和水从互为不同的处理液吐出口74吐出。
另外，从第一物理力赋予单元23所喷射的处理液的液滴的种类与通过处理液供给单元7供给至筒状空间21的处理液相同。
如图2所示，处理单元2还包含：冲洗液供给单元8，用以将冲洗液供给至由旋转卡盘5所保持的基板W的上表面；以及筒状的处理杯体9，包围旋转卡盘5。
如图2所示，冲洗液供给单元8包含冲洗液喷嘴81。冲洗液喷嘴81例如是以连续流的状态来吐出液体的直管喷嘴(straight nozzle)，且配置于旋转卡盘5的上方，并将其吐出口朝向基板W的上表面中央部固定地配置。在冲洗液喷嘴81连接有可供给来自冲洗液供给源的冲洗液的冲洗液配管82。在冲洗液配管82的中途部安装有用以开闭冲洗液配管82的冲洗液阀83。当冲洗液阀83被开启时，已从冲洗液配管82供给至冲洗液喷嘴81的连续流的冲洗液就会从已设定于冲洗液喷嘴81的下端的吐出口吐出，且供给至基板W的上表面。另外，当冲洗液阀83被关闭时，就会停止从冲洗液配管82对冲洗液喷嘴81的清洗液的供给，且停止来自冲洗液喷嘴81的冲洗液的吐出。从冲洗液配管82供给至冲洗液喷嘴81的冲洗液例如是水。水例如是去离子水(DIW)，但是未限于DIW，亦可为碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水及稀释浓度(例如，10ppm至100ppm左右)的盐酸水中的任一种。
另外，冲洗液供给单元8亦可具备：冲洗液喷嘴移动装置，通过使冲洗液喷嘴81移动，而在基板W的表面内扫描冲洗液相对于基板W的上表面的着落位置。
如图2所示，处理杯体9比由旋转卡盘5所保持的基板W更靠外方(远离旋转轴线A1的方向)。处理杯体9包围旋转基座15。当在旋转卡盘5使基板W旋转的状态下，处理液供给至基板W时，已供给至基板W的处理液就会朝向基板W的周围甩开。在处理液供给至基板W时，已向上开启的处理杯体9的上端部9a比旋转基座15更上方。从而，已排出至基板W的周围的药液或水等的处理液能通过处理杯体9所接住。然后，由处理杯体9所接住的处理液送至未图示的回收装置或废液装置。
图7是用以说明基板处理装置1的主要部分的电气构成的框图。
控制装置3使用例如微型计算机(microcomputer)所构成。控制装置3具有CPU(Central Processing Unit；中央处理单元)等的运算单元、固定存储装置(fixed memorydevice)、硬盘驱动器(Hard Disk Drive)等的存储单元、以及输入输出单元。在存储单元存储有运算单元所执行的程序(program)。
另外，在控制装置3连接有作为控制对象的旋转马达13、臂摆动单元19、臂升降单元20、物理升降单元38及排气装置40等。控制装置3按照事先所决定的程序来控制旋转马达13、臂摆动单元19、臂升降单元20、物理升降单元38及排气装置40等的动作。另外，控制装置3按照事先所决定的程序来开闭第一处理液阀34、第二处理液阀56、气体阀58及冲洗液阀83等。另外，控制装置3按照事先所决定的程序来调整流量调整阀35的开启度。
图8是用以说明通过基板处理装置1进行的基板处理例的流程图。图9是用以说明所述基板处理例中的物理清洗处理步骤(S3)的示意图。以下，一边参照图1至图4、图7及图8等，一边针对基板处理例加以说明。图9适当参照。
在通过处理单元2执行清洗处理时，未清洗的基板W搬入至腔室4的内部(图8的阶段S1)。
具体而言，通过使保持着基板W的搬运机械手CR的手部H进入腔室4的内部，基板W就能在使其表面(清洗对象面)已朝向上方的状态下递送至旋转卡盘5。之后，由旋转卡盘5保持基板W。
在基板W已被保持于旋转卡盘5之后，控制装置3控制旋转马达13以使基板W开始旋转(图8的阶段S2)。基板W的转速能上升至液体处理速度(约300rpm至约1000rpm的预定的速度)为止(基板旋转步骤)。
当基板W的旋转到达液体处理速度时，控制装置3就会执行使用处理液的液柱46来清洗基板W的上表面的物理清洗处理步骤(图8的阶段S3)，该处理液的液柱46已被赋予液滴所带来的振动(物理力)。
具体而言，控制装置3控制臂摆动单元19来将处理液喷嘴6从退避位置往基板W的上方拉出。接着，控制装置3控制臂升降单元20以使处理液喷嘴6下降至下位置为止。由此，可以将处理液喷嘴6配置于下位置(喷嘴配置步骤)。
当处理液喷嘴6配置于下位置时，控制装置3开启第一处理液阀34以开始处理液往筒状空间21的供给(处理液供给步骤)。通过处理液往筒状空间21的供给，在基板W的上表面的液柱形成区域45上形成有包含第一液柱部分41和第二液柱部分42的处理液的液柱46(液柱形成步骤)。筒状空间21中的处理液的液面43的高度(亦即，第二液柱部分42的上下方向的厚度)依存于处理液往筒状空间21的供给流量。控制装置3以筒状空间21中的处理液的液面43的高度成为所期望位置(亦即，从第一物理力赋予单元23的外壳36的下端朝向下方隔开了间隔WO的位置)的方式，来控制处理液往筒状空间21的供给流量。
另外，控制装置3可以控制臂升降单元20来变更下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔以调整第一液柱部分41的上下方向的厚度(亦即，间隔W1)(第一间隔变更步骤)。同时/取而代的地，控制装置3通过物理升降单元38使第一物理力赋予单元23相对于本体22而升降，且调整流量调整阀35的开启度以使处理液往筒状空间21的供给流量增减，由此可以调整第二液柱部分42的上下方向的厚度(第二间隔变更步骤)。
当第二液柱部分42的液面43的高度成为预定高度时(第二液柱部分42形成时)，控制装置3就会开启第二处理液阀56及气体阀58。由此，从第一物理力赋予单元23对第二液柱部分42的液面43喷射处理液的液滴(液滴喷射步骤)。
通过处理液的液滴往第二液柱部分42的液面43(处理液的液柱46的液面)的喷射，就能对第二液柱部分42的液面43赋予振动(物理力)，由此，会在处理液的液柱46产生冲击波，且该冲击波会沿处理液的液柱46传播并给予液柱形成区域45(基板W的上表面)(物理力赋予步骤)。
另外，控制装置3与气体阀58的开启同步使通过排气装置所进行的排气(抽吸)有效化。由此，能抽吸导出口27的内部。
因是以高压来对第二液柱部分42的液面43喷射处理液的液滴，故而有使筒状空间21的内部压力变成高压的可能性。通过将导出口27的内部进行排气，以使存在于筒状空间21的气体(特别是存在于第一物理力赋予单元23的下端与第二液柱部分42的液面43之间的上下间隙的气体、或存在于筒状内壁26与外壳36之间的环状的间隙的气体)通过导出口27而排出至筒状空间21外，就可以使筒状空间21的内部压力降低，由此，可以良好地形成处理液的液柱46。
另外，在物理清洗处理步骤S2中，控制装置3控制臂摆动单元19，并如图9所示，使处理液喷嘴6在中央位置(下部开口21b与基板的上表面的中央部相向的位置。图9的实线所示)与周缘位置(下部开口21b与基板的上表面的周缘部相向的位置。图9的虚线所示)之间沿着圆弧状的轨迹水平地往复移动。通过一边使基板W绕旋转轴线A1旋转一边使液柱形成区域45在基板W的上表面的中央部与基板W的上表面的周缘部之间移动，就可以使液柱形成区域45沿着基板W的上表面的全区扫描(液柱形成区域移动步骤)。由此，可以使用已被赋予由液滴带来的振动的处理液的液柱46来清洗基板W的上表面的全区。
从来自第一物理力赋予单元23的处理液的液滴的吐出开始起经过事先所决定的期间时，控制装置3就会关闭第二处理液阀56及气体阀58以使来自第一物理力赋予单元23的处理液的液滴的喷射停止。另外，控制装置3关闭第一处理液阀34以使来自下部开口21b的处理液的吐出停止。另外，控制装置3控制臂升降单元20以使喷嘴臂17上升。通过喷嘴臂17的上升，处理液喷嘴6能从基板W的上表面大幅地上升至上方。接着，控制装置3摆动喷嘴臂17以将处理液喷嘴6送回至旋转卡盘5的侧方的退避位置。由此，结束物理清洗处理步骤。
接着，控制装置3进行用冲洗液来冲走基板W的上表面的处理液的冲洗步骤(图8的阶段S4)。具体而言，控制装置3开启冲洗液阀83。从冲洗液喷嘴81所吐出的冲洗液着落于基板W的上表面中央部，且受基板W的旋转所产生的离心力而在基板W的上表面上朝向基板W的周缘部流动。由此，基板W上的包含异物的处理液的液膜会被置换成冲洗液的液膜。
从冲洗液的吐出开始起经过预定期间时，控制装置3就关闭冲洗液阀83以使来自冲洗液喷嘴81的冲洗液的吐出停止。由此，结束冲洗液步骤S4。
接着，进行使基板W干燥的旋转干燥步骤(图8的阶段S5)。具体而言，控制装置3通过控制旋转马达13来使基板W加速至比冲洗步骤S4中的转速更大的干燥转速(例如数千rpm)，且以该干燥转速来使基板W旋转。由此，较大的离心力就会施加于基板W上的液体，而附着于基板W的液体就会朝向基板W的周围甩开。如此，能从基板W除去液体，且使基板W干燥。
从基板W的高速旋转开始起经过预定期间时，控制装置3就通过控制旋转马达13来使通过旋转卡盘5所进行的基板W的旋转停止(图8的阶段S6)。
之后，从腔室4内搬出基板W(图8的阶段S7)。具体而言，控制装置3使搬运机械手CR的手部进入腔室4的内部。然后，控制装置3使搬运机械手CR的手部保持旋转卡盘5上的基板W。之后，控制装置3使搬运机械手CR的手部从腔室4内部退开。由此，清洗处理后的基板W从腔室4被搬出。
如以上，依据本实施方式，通过处理液喷嘴6而在基板W的上表面形成有处理液的液柱46。处理液的液柱46包含：第一液柱部分41，用处理液来液密地充满于处理液喷嘴6的下部开口21b与基板W的上表面之间；以及第二液柱部分42，从第一液柱部分41相连至上方，且由已贮存于筒状空间21的处理液所构成。通过处理液的液滴往第二液柱部分42的液面43的喷射，就能对处理液的液柱46赋予振动(物理力)，由此，会在处理液的液柱46产生冲击波，且该冲击波会沿处理液的液柱46传播并给予液柱形成区域45(基板W的上表面)。由此，可以良好地清洗液柱形成区域45(基板W的上表面)。
在此情况下，由于是将来自第一物理力赋予单元23的处理液的液滴经由处理液的液柱46而赋予基板W，所以与将来自第一物理力赋予单元23的处理液的液滴直接赋予基板W的情况相较，可以使带给基板W的损伤降低。
由此，可以一边抑制带给基板W的损伤，一边对基板W良好地实施使用了由处理液的液滴带来的振动(物理力)的清洗处理。
另外，处理液的液柱46的上下方向的厚度W3设置成能够变更(调整)。当处理液的液柱46的上下方向的厚度W3较小时，带给后述的液柱形成区域45的冲击力就会变大，有对基板W的上表面带来损伤的可能性。另一方面，当处理液的液柱46的上下方向的厚度W3较大时，亦有无法对液柱形成区域45给予充分的冲击力的问题。通过将处理液的液柱46的上下方向的厚度W3调整在最佳的厚度，就可以一边抑制损伤一边给予基板W的上表面充分的冲击力。
进而，当过于加大下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔W1时，亦有第一液柱部分41无法保持柱状的形态的可能性。在本实施方式中通过分别单独地变更第一液柱部分41的上下方向的厚度和第二液柱部分42的上下方向的厚度(第二液柱部分42的液面43与下部开口21b之间的间隔W2)，就可以调整处理液的液柱46的上下方向的厚度W3。亦即，可以不受下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔W1影响地调整处理液的液柱46的上下方向的厚度W3。由此，可以一边保持第一液柱部分41的柱状的形态，一边将处理液的液柱46的上下方向的厚度W3调整至最佳的厚度。
图10是用以说明本发明的第二实施方式的处理液喷嘴201的构成例的示意纵剖视图。处理液喷嘴201取代处理液喷嘴6(参照图2)来使用。
在第二实施方式中，在与第一实施方式共通的部分标注与图1至图9的情况相同的附图标记并省略说明。处理液喷嘴201与第一实施方式的处理液喷嘴6(参照图2)的差异点主要是在于具备本体202来取代本体22。本体202具有大致圆柱状的外形。虽然未图示，但是本体202能够偕同升降地安装于喷嘴臂17(参照图2)。
在以下的说明中将本体202(包含内筒203、外筒204及凸缘205)的圆周方向作为圆周方向C。将本体202的直径方向作为直径方向R。
本体202包含：内筒203，在上下方向延伸；外筒204，包围内筒203的侧方；以及圆盘状的凸缘205，从内筒203的下端部分的外周朝向内筒203的直径方向R的外方突出。外筒204的下端部分被从内筒203的比下端稍微偏靠上方的位置朝向直径方向R的外方外伸的圆环状的底板206闭塞。
内筒203的内周面通过绕预定的铅垂轴形成圆筒状的筒状内壁207所构成。能通过筒状内壁207及内筒203的上表面及下表面203b划分出在上下方向延伸的圆筒状的筒状空间21。筒状空间21在内筒203的下表面203b开口而形成圆形的下部开口21b，且在内筒203的上表面开口而形成圆形的上部开口。下部开口21b与上部开口的直径互为相等。
在外筒204及内筒203之间形成有用以对筒状空间21供给处理液的圆筒状的第二供给流路208。在第二供给流路208连接有第一处理液供给配管33(参照图2等)。在内筒203中的与底板206的结合部分的正上方开设有用以连通第二供给流路208和筒状空间21的处理液供给口209。在本实施方式中在圆周方向C隔开180°间隔地设置有两个处理液供给口209。处理液供给口209具有与第一实施方式的处理液供给口25(参照图3)同等的作用。
在内筒203的上部分开设有导出口210。导出口210设置于能始终比第二液柱部分42的液面43更高的位置。在本实施方式中，两个导出口210隔开180°间隔地设置于圆周方向C，且在圆周方向C上与处理液供给口209对齐。但是，导出口210亦可在圆周方向C上与处理液供给口209偏移。
一端与排气装置40(参照图7)连接的排气配管211的另一端贯通外筒204而连接于导出口210。排气装置40通过对导出口210的内部进行排气，使存在于筒状空间21的气体(特别是存在于第一物理力赋予单元23的下端与第二液柱部分42的液面43之间的上下间隙的气体、或存在于筒状内壁207与外壳36之间的环状的间隙的气体)通过导出口210而排出至筒状空间21外，就可以使筒状空间21的内部压力降低，由此，可以良好地形成处理液的液柱46。
在通过处理单元对基板W进行处理时，处理液喷嘴201就能配置于与基板W的上表面接近相向的下位置(图10所示的位置)。在此状态下，来自处理液供给源的处理液就会经由第一处理液供给配管33而供给至第二供给流路208。已供给至第二供给流路208的处理液从处理液供给口209水平地导入至筒状空间21。已水平地导入至筒状空间21的处理液不会从下部开口21b立即流出而能暂时停留于筒状空间21。由此，可以将处理液良好地贮存于筒状空间21。
通过处理液往筒状空间21的供给，在基板W的上表面形成有包含第一液柱部分41及第二液柱部分42的处理液的液柱46。
通过以上，依据第二实施方式，能实现与第一实施方式中所说明的作用功效同样的作用效果。
图11是用以说明本发明的第三实施方式的处理液喷嘴301的构成例的示意纵剖视图。处理液喷嘴301取代处理液喷嘴6(参照图2)来使用。
在第三实施方式中，在与第一实施方式共通的部分标注与图1至图9的情况相同的附图标记并省略说明。处理液喷嘴301与第一实施方式的处理液喷嘴6的差异点主要是在于设置由超声波赋予单元所构成的第二物理力赋予单元302，来取代由液滴喷射单元所构成的第一物理力赋予单元23(参照图3)。第二物理力赋予单元302是对已贮存于筒状空间21的处理液(第二液柱部分42)赋予超声波振动的单元。
第二物理力赋予单元302包含：箱状的盖子303，构成外壳；超声波振动器304，收容于盖子303内部；以及振动体305，通过超声波振动器304振动。超声波振动器304以接受来自通过控制装置3(参照图7)所控制的超声波振荡器306的电信号而进行超声波振动的方式构成。振动体305例如是板状。
第二物理力赋予单元302的下表面为振动面307，振动面307通过振动体305的下表面所构成。振动面307以与由旋转卡盘5所保持的基板W的上表面成为平行的方式形成为沿着水平面的平坦面。振动体305亦可使用例如石英或蓝宝石(sapphire)所形成。振动面307使其全部区域接触于第二液柱部分42。
另外，在盖子303结合有由伺服马达或滚珠螺杆机构等所构成的物理升降单元308(第二间隔变更单元)。通过物理升降单元308的驱动，可以使第二物理力赋予单元302相对于本体309而升降。控制装置3通过物理升降单元308使第二物理力赋予单元302相对于本体309而升降，且调整流量调整阀35的开启度以使处理液往筒状空间21的供给流量增减，由此就可以调整振动体305的振动面307与下部开口21b之间的间隔W4。
本体309除了并未在筒体24设置导出口27(参照图3)以外，其余是与第一实施方式的本体22大致相同的构成。由于筒状空间21的内部压力不会因由超声波赋予单元构成的第二物理力赋予单元302所进行的物理力的赋予而上升，所以能省略与有关气体导出的构成(导出口27、排气配管39、排气装置40等)相当的构成。
即便是在第三实施方式的处理单元中仍执行与处理单元2同样的基板处理例。以下，仅说明物理清洗步骤(图8的S3)中的与所述的基板处理例不同的点。在物理清洗步骤(图8的S3)中，在基板W的上表面的液柱形成区域45上形成有包含第一液柱部分41和第二液柱部分42的处理液的液柱46的状态下，当第二液柱部分42的液面43的高度成为预定高度时(第二液柱部分42形成时)，控制装置3就会控制超声波振荡器306以使第二物理力赋予单元302的超声波振动器304的振荡开始。通过超声波振动器304的振动，振动体305及振动面307就会振动。为此，超声波振动器304的振动会经由振动面307而赋予第二液柱部分42。
通过从超声波振动器304对第二液柱部分42赋予超声波振动，就会在处理液的液柱46产生冲击波，该冲击波会在处理液的液柱46中传播并给予基板W的上表面。由此，可以良好地清洗基板W的上表面。
在此情况下，由于可以充分地确保处理液的液柱46的高度，所以与经由较薄的液膜将超声波振动赋予基板W的情况相比，可以使带给基板W的损伤降低。
由此，可以一边抑制带给基板W的损伤，一边对基板良好地实施使用了赋予有超声波振动的处理液的清洗处理。
另外，振动体305的振动面307与基板W的上表面之间的间隔W5设置成能够变更(调整)。当振动体305的振动面307与基板W的上表面之间的间隔W5较小时，带给液柱形成区域45的冲击力就会变大，且有给基板W的上表面带来损伤的可能性。另一方面，当振动体305的振动面307与基板W的上表面之间的间隔(亦即，同样视为“第二液柱部分42的液面43与基板W的上表面之间的间隔”)W5较大时，亦有无法给予基板W的上表面充分的冲击力的问题。通过将振动体305的振动面307与基板W的上表面之间的间隔W5调整至最佳的厚度，就可以一边抑制损伤一边对基板W的上表面赋予充分的冲击力。
进而，当过于加大下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔W1时，就亦有第一液柱部分41无法保持柱状的形态的可能性。在本实施方式中通过分别单独地使第一液柱部分41的上下方向的厚度以及振动体305的振动面307与下部开口21b之间的间隔(亦即，同视为“第二液柱部分42的液面43与下部开口21b之间的间隔”)W4变更，就可以调整振动体305的振动面307与基板W的上表面之间的间隔W5。亦即，可以不受下部开口21b与基板W的上表面之间的间隔W1影响地调整振动体305的振动面307与基板W的上表面之间的间隔W5。由此，可以一边保持第一液柱部分41的柱状的形态，一边将振动体305的振动面307与基板W的上表面之间的间隔W5调整至最佳的厚度。
以上，虽然已针对本发明的三个实施方式加以说明，但是本发明亦可以更进一步以其他的方式来实施。以下例示地列举本发明的范围中所涵盖的几个方式。
例如在第一实施方式及第三实施方式中，第一供给流路29不限于水平地延伸，亦可相对于水平面而倾斜。在此情况下，第一供给流路29从处理液供给口25将处理液朝向相对于水平面而倾斜的方向导入至筒状空间21。
另外，在第一实施方式及第三实施方式中，第一供给流路29的条数既可为一条，又可为三条以上。另外，第一供给流路29亦可具有例如筒状的空间，而非为直线状。
另外，在第一实施方式及第三实施方式中，导出口27既可为一个，又可为三个以上。另外，导出口27亦可使用狭缝形成，而非为孔。
另外，在第一实施方式及第三实施方式中，虽然是采用了具有二组的处理液吐出口及气体吐出口的所谓四流体喷嘴的样式作为由液滴喷射单元构成的第一物理力赋予单元23，但是亦可采用公知的所谓双流体喷嘴(参照例如日本特开2012-216777号公报)的样式作为第一物理力赋予单元23。如此的双流体喷嘴仅具有一组的处理液吐出口及气体吐出口。双流体喷嘴既可为在喷嘴本体外使气体和液体碰撞并将它们予以混合而生成液滴的外部混合型的双流体喷嘴，又可为在喷嘴本体内将气体和液体予以混合而生成液滴的内部混合型的双流体喷嘴。
另外，在第一实施方式及第三实施方式中，亦可采用通过喷墨(inkjet)方式来喷射处理液的液滴的公知的喷墨喷射单元(参照日本特开2014-179567号公报)作为由液滴喷射单元所构成的第一物理力赋予单元23，而非为气液混合方式的液滴喷射单元。在此情况下，由于筒状空间21的内部压力不会因通过喷墨喷射单元进行的处理液的液滴的喷射而上升，所以能省略相当于导出口27的构成。
另外，在第一实施方式及第三实施方式中通过处理液供给单元7而供给至筒状空间21的处理液的种类，亦可与从第一物理力赋予单元23所喷射的处理液的液滴的种类不同。在此情况下，从第一物理力赋予单元23所喷射的处理液的液滴的种类亦可例如为药液，供给至筒状空间21的处理液的种类亦可例如为水。
另外，在第一实施方式及第三实施方式中，若是能利用从第一物理力赋予单元23所供给的处理液来将处理液贮存于筒状空间21，则亦可省略处理液供给单元7。
另外，亦可将第二实施方式和第三实施方式组合。亦即，在处理液喷嘴中亦可一边采用由超声波赋予单元所构成的第二物理力赋予单元302(参照图11)，一边采用本体202(参照图10)作为本体。
另外，在处理液喷嘴6、201、301中，说明了本体22、202能够偕同升降地安装于喷嘴臂17，且第一物理力赋予单元23、第二物理力赋予单元302通过本体22、202而被支撑成能够升降，但是第一物理力赋予单元23、第二物理力赋予单元302亦可能够偕同升降地安装于喷嘴臂17，且本体22、202能通过第一物理力赋予单元23、第二物理力赋予单元302而被支撑成能够升降。在此情况下，第二间隔变更单元结合于本体22、202，而非结合于第一物理力赋予单元23、第二物理力赋予单元302。
另外，在所述的各个实施方式中，虽然已针对基板处理装置是处理圆板状的基板W的装置的情况加以说明，但是基板处理装置亦可为处理液晶显示设备用玻璃基板等的多边形的基板的装置。
虽然已针对本发明的实施方式加以详细说明，但是这些只不过是为了明白本发明的技术内容所用的具体例，本发明不应被解释限定于这些的具体例，本发明的范围仅通过所附的申请专利范围所限定。
本申请案对应于2017年1月16日在日本特许厅所提出的特愿2017-005292号，且本申请案的全部内容通过引用而编入于此。
【附图示记的说明】
1：基板处理装置
3：控制装置
5：旋转卡盘(基板保持单元)
6：处理液喷嘴
7：处理液供给单元
13：旋转马达(基板旋转单元)
19：臂摆动单元(液柱形成区域移动单元)
20：臂升降单元(第一间隔变更单元)
21：筒状空间
21b：下部开口
23：第一物理力赋予单元
25：处理液供给口
26：筒状内壁
27：导出口
29：第一供给流路
30：凸缘
32：处理液导入口
38：物理升降单元(第二间隔变更单元)
41：第一液柱部分
42：第二液柱部分
43：液面
45：液柱形成区域
46：处理液的液柱
201：处理液喷嘴
202：本体
203：内筒
205：凸缘
207：筒状内壁
208：第二供给流路
209：处理液供给口
210：导出口
301：处理液喷嘴
302：第二物理力赋予单元
304：超声波振动器
308：物理升降单元(第二间隔变更单元)
309：本体
A1：旋转轴线(铅垂轴线)
W：基板
W1：间隔
W4：间隔
W5：间隔

Claims (18)

1.一种基板处理装置，包含：
基板保持单元，用以将基板保持为水平姿势；
处理液喷嘴，具有下部开口及内壁，且从所述下部开口吐出处理液，该下部开口与由所述基板保持单元保持的基板的上表面相向，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从所述下部开口相连至上方；
液柱形成单元，将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及
物理力赋予单元，对所述第二液柱部分赋予物理力，
所述物理力赋予单元包含液滴喷射单元，该液滴喷射单元朝向所述第二液柱部分的液面喷射处理液的液滴。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述液柱形成单元包含处理液供给单元，该处理液供给单元是与所述物理力赋予单元不同的单元，将处理液供给至所述筒状空间。
3.如权利要求2所述的基板处理装置，其中，
在所述内壁形成有将处理液供给至所述筒状空间的处理液供给口；
所述处理液供给单元从所述处理液供给口将处理液水平地导入至所述筒状空间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理装置，其中，
所述液柱形成单元包含第一间隔变更单元，该第一间隔变更单元用以变更所述下部开口与由所述基板保持单元所保持的基板的上表面之间的间隔。
5.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理装置，其中，
所述处理液喷嘴包含从所述内壁的下部分朝向横方向外伸的凸缘。
6.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
在所述内壁形成有将存在于所述筒状空间的气体导出至所述筒状空间外的导出口。
7.如权利要求2所述的基板处理装置，其中，
通过所述处理液供给单元供给的处理液的种类与从所述液滴喷射单元所喷射的处理液的液滴的种类相同。
8.如权利要求2所述的基板处理装置，其中，
通过所述处理液供给单元供给的处理液的种类与从所述液滴喷射单元所喷射的处理液的液滴的种类不同。
9.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理装置，其中，还包含：
基板旋转单元，使由所述基板保持单元保持的基板绕通过该基板的中央部的铅垂轴线旋转；以及
液柱形成区域移动单元，在通过所述基板旋转单元旋转的基板的上表面上，使形成有所述处理液的液柱的液柱形成区域在所述基板的上表面的中央部与所述基板的上表面的周缘部之间移动。
10.一种基板处理装置，包含：
基板保持单元，用以将基板保持为水平姿势；
处理液喷嘴，具有下部开口及内壁，且从所述下部开口吐出处理液，该下部开口与由所述基板保持单元保持的基板的上表面相向，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从所述下部开口相连至上方；
液柱形成单元，将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及
物理力赋予单元，对所述第二液柱部分赋予物理力，
所述液柱形成单元包含处理液供给单元，该处理液供给单元是与所述物理力赋予单元不同的单元，将处理液供给至所述筒状空间，
所述处理液喷嘴包含从所述内壁朝向横方向外伸的凸缘；
所述处理液供给单元包含第一供给流路，该第一供给流路用以连通所述筒状空间与形成于所述凸缘的处理液导入口。
11.一种基板处理装置，包含：
基板保持单元，用以将基板保持为水平姿势；
处理液喷嘴，具有下部开口及内壁，且从所述下部开口吐出处理液，该下部开口与由所述基板保持单元保持的基板的上表面相向，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从所述下部开口相连至上方；
液柱形成单元，将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及
物理力赋予单元，对所述第二液柱部分赋予物理力，
所述液柱形成单元包含处理液供给单元，该处理液供给单元是与所述物理力赋予单元不同的单元，将处理液供给至所述筒状空间，
所述处理液喷嘴包含：
内筒，具有所述内壁；以及
外筒，包围所述内筒的侧方；
所述处理液供给单元包含划分在所述内筒与所述外筒之间的筒状的第二供给流路。
12.一种基板处理装置，包含：
基板保持单元，用以将基板保持为水平姿势；
处理液喷嘴，具有下部开口及内壁，且从所述下部开口吐出处理液，该下部开口与由所述基板保持单元保持的基板的上表面相向，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从所述下部开口相连至上方；
液柱形成单元，将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及
物理力赋予单元，对所述第二液柱部分赋予物理力，
该基板处理装置还包含：第二间隔变更单元，用以变更所述第二液柱部分的液面与所述下部开口之间的间隔。
13.一种基板处理方法，包含：
喷嘴配置步骤，将具有下部开口及内壁的处理液喷嘴以所述下部开口与被保持为水平姿势的基板的上表面相向的方式来配置，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从所述下部开口相连至上方；
液柱形成步骤，通过对所述处理液喷嘴供给处理液，来将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及
物理力赋予步骤，对所述第二液柱部分赋予物理力，
所述物理力赋予步骤包含朝向所述第二液柱部分的液面喷射处理液的液滴的液滴喷射步骤。
14.如权利要求13所述的基板处理方法，其中，
所述液柱形成步骤还包含处理液供给步骤，该处理液供给步骤是与所述物理力赋予步骤不同的步骤，将处理液供给至所述筒状空间。
15.如权利要求14所述的基板处理方法，其中，
在所述内壁形成有将处理液供给至所述筒状空间的处理液供给口；
所述处理液供给步骤包含从所述处理液供给口将处理液水平地导入至所述筒状空间的步骤。
16.如权利要求13至15中任一项所述的基板处理方法，其中，
所述液柱形成步骤包含用以变更所述下部开口与所述基板的上表面之间的间隔的第一间隔变更步骤。
17.如权利要求13至15中任一项所述的基板处理方法，其中，还包含：
基板旋转步骤，使所述基板绕通过该基板的中央部的铅垂轴线旋转；以及
液柱形成区域移动步骤，在所述基板旋转步骤中，使形成有所述处理液的液柱的液柱形成区域在所述基板的上表面的中央部与所述基板的上表面的周缘部之间移动。
18.一种基板处理方法，包含：
喷嘴配置步骤，将具有下部开口及内壁的处理液喷嘴以所述下部开口与被保持为水平姿势的基板的上表面相向的方式来配置，该内壁划分出筒状空间，该筒状空间是上下方向的筒状空间且从所述下部开口相连至上方；
液柱形成步骤，通过对所述处理液喷嘴供给处理液，来将包含第一液柱部分及第二液柱部分的处理液的液柱形成于所述基板的上表面，该第一液柱部分用处理液来液密地充满于所述下部开口与所述基板的上表面之间，该第二液柱部分从所述第一液柱部分相连至上方且由贮存于所述筒状空间的处理液构成；以及
物理力赋予步骤，对所述第二液柱部分赋予物理力，
该基板处理方法还包含用以变更所述第二液柱部分的液面与所述下部开口之间的间隔的第二间隔变更步骤。
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