CN113496921A - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在利用处理流体在腔室内对基板进行处理的基板处理装置中，能够有效防止从密封构件混入的杂质污染基板的技术。腔室(100)内设置有从腔室外接收处理流体并将其导入处理空间的导入流路(17)，从开口部观察，导入流路在所述处理空间中比处理空间内的所述基板更靠近里侧的位置开口。在比处理空间内的基板更靠开口部侧的位置，处理空间的顶面与基板保持部(15)的上表面隔着间隔地彼此平行相向，形成使通过了基板上方的处理流体流通且流路截面形状恒定的上侧流路(181)。上侧流路与由盖部(14)、腔室和密封构件(16)包围形成且流路截面面积大于上侧流路的缓冲空间(182)相连接，缓冲空间连接有将处理流体向腔室外排出的排出流路(183)。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种利用处理流体在腔室内对基板进行处理的基板处理装置。
背景技术
半导体基板、显示装置用玻璃基板等各种基板的处理工序包括利用各种处理流体对基板表面进行处理的工序。以往，将药液或冲洗液等液体用作处理流体的处理被广泛应用，但近年来，使用了超临界流体的处理也得到了应用。尤其是在表面上形成有细微图案的基板的处理中，表面张力低于液体的超临界流体因为能够进入图案的间隙深处，所以能够高效地进行处理，另外，还能够降低干燥时由表面张力引发的图案倒塌的风险。
例如日本特开2018-082043号公报记载了一种利用超临界流体执行基板干燥处理的基板处理装置。在该装置中，构成有将两个板状构件相向配置且二者的间隙作为处理空间而发挥作用的处理容器。从处理空间的一个端部搬入载置于薄板状的保持板上的晶片(基板)，从另一端部导入超临界状态的二氧化碳。
用于这种处理的处理容器是一种高压腔室。腔室内设置有用于搬入搬出基板的开口部，通过盖部封闭开口部从而形成处理空间。在腔室与盖部之间，设置具有弹性例如橡胶制密封构件，从而，能够维持处理空间的气密性。
在结构上，上述这样的腔室中，密封构件的一部分暴露于与处理空间连通的空间，无法避免与处理流体的接触。因此，密封构件所含有的成分可能会混入处理流体，这样的混入成分会附着于基板并污染基板。例如，经常用作基板处理用超临界处理流体的二氧化碳，其具有很好地溶解有机物的性质，用作密封构件的橡胶等树脂材料会溶于处理流体。
因此，希望有方法在即使有成分从密封构件混入处理流体的情况下，也能够避免其附着于基板。但上述现有技术尚未解决该问题。
发明内容
本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供一种能够在利用处理流体在腔室内对基板进行处理的基板处理装置中，有效地防止从密封构件混入的杂质污染基板的技术。
本发明的一个方式是一种基板处理装置，利用处理流体对基板的表面进行处理，为了达到上述目的，具有：平板状的基板保持部，能够使所述基板以水平姿势载置于上表面；腔室，内部具有处理空间且侧面具有开口部，所述处理空间能够容放载置有所述基板的所述基板保持部，所述开口部与所述处理空间连通且能够使所述基板保持部通过；盖部，经由密封构件与所述腔室抵接并封闭所述开口部。其中，所述基板保持部突出设置于所述盖部的腔室侧侧面，所述盖部以使所述基板保持部进入所述处理空间的状态封闭所述开口部。
并且，在所述腔室设置有从腔室外接收所述处理流体并将所述处理流体导入所述处理空间的导入流路，从所述开口部观察，所述导入流路在比所述处理空间内的所述基板更靠近里侧的位置在所述处理空间开口；在比所述处理空间内的所述基板更靠所述开口部侧，所述处理空间的顶面与所述基板保持部的上表面隔着间隔地彼此平行相向，形成使通过了所述基板上方的所述处理流体流通且流路截面形状恒定的上侧流路；所述上侧流路与由所述盖部、所述腔室和所述密封构件包围形成且流路截面面积大于所述上侧流路的缓冲空间相连接；所述缓冲空间连接有将所述处理流体向腔室外排出的排出流路。
在如此构成的发明中，能够经由设置在腔室的侧面的开口部相对于处理空间搬入搬出基板。盖部经由密封构件与腔室侧面相抵接，从而封闭开口部，处理空间成为气密状态。从基板观察，处理流体在与开口部相反的一侧从朝向处理空间开口的导入流路导入，通过基板，并最终从开口部侧向腔室外排出。
更具体地讲，供给至处理空间的内部并通过了基板上方的处理流体流过形成于处理空间的顶面与基板保持部的上表面之间的间隔的上侧流路，从上侧流路经由缓冲空间从排出流路排出。也就是说，处理流体从处理空间的里侧朝向开口部侧沿一个方向流动。
上侧流路的截面形状是恒定的，处理流体作为层流在上侧流路内流通。另一方面，缓冲空间的流路截面面积大于上侧流路。因此，在上侧流路中流动的处理流体卒然排出至宽阔的缓冲空间，压力降低。通过该压力差和从缓冲空间观察到的上侧流路的流路阻力的大小，能够防止处理流体从缓冲空间向上侧流路逆流。排出至缓冲空间的处理流体经由排出流路向外部排出。
缓冲空间是由腔室、盖部和密封构件包围形成的空间。也就是说，密封构件设置为其一部分面向缓冲空间。因此，缓冲空间内的处理流体中可能会混入来源于密封构件的杂质。但是，如上所述，因为能够防止从缓冲空间向上侧流路的逆流，所以，能够避免杂质附着于处理空间内的基板。
如上所述，在本发明中，处理流体从处理空间的里侧朝向开口部侧沿一个方向流动，并在比基板更靠近下游侧的位置上，从上侧流路经由缓冲空间向腔室外排出。因此，能够防止从缓冲空间向上侧流路的逆流，即使有杂质从面对缓冲空间设置的密封构件混入处理流体，也能够避免其附着于基板并污染基板。
附图说明
图1是表示本发明的基板处理装置的一个实施方式的概略结构的图。
图2A-图2C是示意地表示处理流体的流路的图。
图3A-图3B是例示腔室的开口部周围的结构的图。
图4是示意地表示导入处理空间的处理流体的流动的剖面图。
图5是示意地表示从处理空间排出的处理流体的流动的剖面图。
图6A-图6B是示意地表示排出流路的位置与处理流体的流动之间的关系的图。
图7A-图7B是例示处理腔室的开口部周围的其他结构的图。
附图标记的说明：
1基板处理装置
14盖部
15支撑托盘(基板保持部)
16密封构件
17流路(导入流路)
57流体供给部
100，100a腔室
101开口部
111、121凹部
112、122隔离壁
181上侧流路
182缓冲空间
183排出流路
185下侧流路
186缓冲空间(下侧缓冲空间)
187排出流路(下侧排出流路)
S基板
SP处理空间
具体实施方式
图1是表示本发明的基板处理装置的一个实施方式的概略结构的图。该基板处理装置1例如是一种利用超临界流体来对半导体基板等各种基板的表面进行处理的装置。为了统一表示以下各图中的方向的，如图1所示，设定XYZ直角坐标系。其中，XY平面为水平面，Z方向表示铅垂方向。更具体地讲，(-Z)方向表示铅垂向下方向。
其中，作为本实施方式中的“基板”，能够适用半导体晶片、光掩模用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(Field Emission Display：场致电子发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等各种基板。以下，主要以用于处理半导体晶片的基板处理装置为例参照附图并进行说明，也同样能够适用于上面例示的各种基板的处理。
基板处理装置1具有处理单元10、供给单元50和控制单元90。处理单元10是超临界干燥处理的执行主体，供给单元50向处理单元10供给处理所需的化学物质和动力。
控制单元90控制这些装置的各部分并实现规定的处理。出于该目的，控制单元90具备：执行各种控制程序的CPU91；临时存储处理数据的存储器92；存储CPU91所执行的控制程序的存储设备93；以及用于与用户、外部装置进行信息交换的接口94等。通过CPU91执行事先写入存储设备93的控制程序并使装置各部分执行规定的动作从而实现后述装置的动作。
处理单元10具有处理腔室100。处理腔室100具有分别由金属块形成的第一构件11、第二构件12和第三构件13。第一构件11和第二构件12通过未图示的结合构件在上下方向上结合，二者(+Y)侧的侧面通过未图示的结合构件结合有第三构件13，从而构成内部形成空腔的处理腔室100。该空腔的内部空间成为对基板S执行处理的处理空间SP。处理对象基板S被搬入处理空间SP内并接受处理。处理腔室100的(-Y)侧的侧面形成有沿X方向细长地延伸的狭缝状的开口部101，处理空间SP与外部空间经由开口部101相连通。
在处理腔室100的(-Y)侧的侧面设置盖部14以封闭开口部101。在盖部14的(+Y)侧的侧面以水平姿势安装有平板状的支撑托盘15，支撑托盘15的上表面形成能够载置基板S的支撑面。更具体地讲，支撑托盘15的大致平坦的上表面151上设置有凹部152，所述凹部152的平面尺寸稍大于基板S。在该凹部152容放基板S，从而基板S在支撑托盘15上被保持于规定位置。使作为处理对象的表面(以下，仅称作“基板表面”)Sa朝上地保持基板S。此时，优选支撑托盘15的上表面151与基板表面Sa齐平。
盖部14以沿Y方向自如地平移的方式由省略图示的支撑机构支撑。另外，盖部14通过设置在供给单元50的进退机构53，能够相对于处理腔室100进退移动。具体而言，进退机构53例如具有线性马达、直动引导件、滚珠丝杠机构、螺线管、气缸等直动机构，这样的直动机构使盖部14沿Y方向移动。进退机构53根据控制单元90的控制指令动作。
盖部14向(-Y)方向移动，从而，经由开口部101将支撑托盘15从处理空间SP向外部拉出，则能够从外部对支撑托盘15进行装载。即，能够向支撑托盘15载置基板S、以及取出载置于支撑托盘15的基板S。另一方面，盖部14向(+Y)方向移动，从而，将支撑托盘15容放于处理空间SP内。若支撑托盘15上载置有基板S，则基板S与支撑托盘15一起被搬入处理空间SP。
在主要目的为防止由液体的表面张力引起的图案倒塌以及使基板干燥的超临界干燥处理中，为了防止基板S的表面Sa露出引起图案倒塌，以其表面Sa被液膜覆盖的状态搬入基板S。作为构成液膜的液体，例如能够适宜使用异丙醇(IPA)、丙酮等表面张力较低的有机溶剂。
盖部14向(+Y)方向移动并封闭开口部101，从而，处理空间SP被密封。在盖部14的(+Y)侧侧面与处理腔室100的(-Y)侧侧面之间设置密封构件16，保持处理空间SP的气密状态。作为密封构件16能够使用弹性树脂材料，例如由橡胶形成的环状构件。另外，通过未图示的锁止机构，相对于处理腔室100固定盖部14。这样一来，在确保处理空间SP的气密状态的状态下，在处理空间SP内对基板S进行处理。
在该实施方式中，从设置在供给单元50的流体供给部57以气体或液体的状态向处理单元10供给能够用于超临界处理的物质的流体，例如供给二氧化碳。二氧化碳具有在低温和低压下成为超临界状态且很好地溶解常用于基板处理的有机溶剂的性质，由此可见，二氧化碳是适宜超临界干燥处理的化学物质。
更具体地讲，作为处理基板S的处理流体，流体供给部57输出超临界状态的流体、或者以气态或液态供给并在施加规定温度及压力后形成超临界状态的流体。例如，以加压状态输出气态或液态的二氧化碳。经由配管571及安装在配管571上的阀572、573，将流体压送至设置在处理腔室100的(+Y)侧侧面的输入口102、103。即，根据控制单元90的控制指令打开阀572、573，从而，从流体供给部57向处理腔室100输送流体。
图2A-图2C是示意地表示处理流体的流路的图。更具体地讲，图2A是表示流路的轮廓的示意图，图2B是其俯视图。另外，图2C是流路的侧面剖面图。以下，参考图1和图2A-图2C对处理流体的流路的结构进行说明。
从输入口102、103到达处理空间SP的流体的流路17作为导入流路发挥作用，其将从流体供给部57供给的处理流体导入处理空间SP。具体而言，输入口102连接有流路171。在流路171的与输入口102相反的一侧的端部上设置有流路截面面积急剧扩大的缓冲空间172。
进一步设置流路173以连接缓冲空间172和处理空间SP。流路173具有上下方向(Z方向)窄但水平方向(X方向)宽度长的截面形状，该截面形状在处理流体的流通方向上大致恒定。流路173的与缓冲空间172相反的一侧的端部形成面对处理空间SP设置的喷出口174，处理流体从该喷出口174导入处理空间SP内。
优选地，在支撑托盘15容放于处理空间SP的状态下，流路173的高度等于处理空间SP的顶面与基板表面Sa之间的距离。并且，喷出口174面向处理空间SP的顶面与支撑托盘15的上表面151之间的间隔开口。例如，能够设置为流路173的顶面与处理空间SP的顶面齐平。如此，喷出口174以面向处理空间SP的方式在水平方向上细长狭缝状地开口。
同样地，在支撑托盘15的下方也形成处理流体的流路。具体而言，输入口103连接有流路175。在流路175的与输入口103相反的一侧的端部设置有流路剖面面积急剧扩大的缓冲空间176。
并且，经由流路177连通缓冲空间176与处理空间SP。流路177具有上下方向(Z方向)窄但水平方向(X方向)宽度长的截面形状，该截面形状在处理流体的流通方向上大致恒定。流路177的与缓冲空间176相反的一侧的端部形成面向处理空间SP设置的喷出口178，处理流体从该喷出口178导入处理空间SP内。
优选地，流路177的高度等于处理空间SP的底面与支撑托盘15的下表面之间的距离。并且，喷出口178面向处理空间SP的底面与支撑托盘15的下表面之间的间隔开口。例如，能够设置为流路177的底面与处理空间SP的底面齐平。也就是说，喷出口178以面向处理空间SP的方式在水平方向上细长狭缝状地开口。
优选在Z方向上，流路171的配设位置与流路173的配设位置不同。如果二者位于相同高度，则从流路171流入缓冲空间172的处理流体的一部分会直接进入流路173，于是，在与流通方向垂直的流路的宽度方向即X方向上，与流路171对应的位置和其之外的位置上，流进流路173的处理流体的流量及流速会产生差别。这会导致从流路173流进处理空间SP的处理流体的流动在X方向上产生不均匀性，造成紊流。
通过在Z方向上使流路171和流路173配置于不同位置，从而，不会发生像这样的处理流体从流路171直接进入流路173的情况，能够在宽度方向上将处理流体作为均匀的层流导入处理空间SP。
从如此构成的导入流路17导入的处理流体在处理空间SP内沿着支撑托盘15的上表面和下表面流动，并经由下述般构成的流路18排出腔室外。在比基板S更靠近(-Y)侧，处理空间SP的顶面和支撑托盘15的上表面151均形成水平的平面，二者保持一定间隔地平行相向。该间隔作为上侧流路181发挥作用，用于将沿着支撑托盘15的上表面151和基板S的表面Sa流动的处理流体导向后述的排出流路。即，上侧流路181具有上下方向(Z方向)窄但水平方向(X方向)宽度长的截面形状。
上侧流路181的与处理空间SP相反的一侧的端部连接有缓冲空间182。其详细结构将在后面叙述，缓冲空间182是由腔室100、盖部14、密封构件16包围形成的空间。X方向上的缓冲空间182的宽度大于或等于上侧流路181的宽度，Z方向上的缓冲空间182的高度高于上侧流路181的高度。因此，缓冲空间182比上侧流路181的流路截面面积大。
缓冲空间182的上部连接有排出流路183。排出流路183是贯穿构成腔室100的上部块即第一构件11设置的贯穿孔，其上端构成于腔室100的上表面开口的输出口104，其下端面向缓冲空间182开口。
同样地，处理空间SP的底面和支撑托盘15的下表面均形成为水平的平面，二者保持一定的间隔地平行相向。该间隔作为下侧流路185发挥作用，用于将沿着支撑托盘15的下表面流动的处理流体导向排出流路。即，下侧流路185具有上下方向(Z方向)窄但水平方向(X方向)宽度长的截面形状。
下侧流路185的与处理空间SP相反的一侧的端部连接有缓冲空间186。与缓冲空间182同样地，缓冲空间186是由腔室100、盖部14和密封构件16包围形成的空间。X方向上的缓冲空间186的宽度大于或等于下侧流路185的宽度，Z方向上的缓冲空间186的高度高于下侧流路185的高度。因此，缓冲空间186比下侧流路185的流路截面面积大。
缓冲空间186的下部连接有排出流路187。排出流路187是贯穿构成腔室100的下部块即第二构件12设置的贯穿孔，其下端构成在腔室100的下表面开口的输出口105，其上端面向缓冲空间186开口。
在处理空间SP，在支撑托盘15的上方流动的处理流体经由上侧流路181、缓冲空间182和排出流路183向输出口104输送。输出口104通过配管551与流体回收部55相连接，阀552安装在配管551上。
同样地，在处理空间SP，在支撑托盘15的下方流动的处理流体经由下侧流路185、缓冲空间186和排出流路187向输出口105输送。输出口105通过配管553与流体回收部55相连接，阀554安装在配管553上。
阀552、554由控制单元90控制。若根据控制单元90的控制指令打开阀552、554，则处理空间SP内的处理流体经由配管551、553回收至流体回收部55。
如图2A和图2C所示，从流体供给部57向输入口102压送来的处理流体经由流路171向作为较大空间的缓冲空间172排放。即使在以液态供给流体的情况下，也会因流路上的压力损失的变动等，而在流路内发生气化膨胀。若在基板S附近发生这样的急剧膨胀，可能会给基板S带来损害。
为了避免这一情况的发生，在到达处理空间SP的流路171的一部分上预先设置使压力损失变动大的部分，使可引起的气化、膨胀在该部分发生。缓冲空间172正是为此而设置的空间。另外，缓冲空间172还作为歧管发挥作用，为了能够以薄层状对处理空间SP供给流体而对在管状的流路171中流通的流体进行整流。缓冲空间176的功能也是同样的。
如图2A中虚线箭头示意地表示的那样，从缓冲空间172经由具有恒定的流路截面面积的流路173、由喷出口174供给至处理空间SP的处理流体作为保持了恒定宽度和恒定厚度的层流通过基板表面Sa的上方。同样地，从缓冲空间176经由具有恒定的流路截面面积的流路177、由喷出口178供给至处理空间SP的处理流体作为保持了恒定宽度和恒定厚度的层流沿着支撑托盘15的下表面流动。
通过了基板S周围的处理流体经由上侧流路181、下侧流路185进一步流向下游侧。其中，因为流路的截面形状大致保持相同，所以，能够保持层流的状态。流过上侧流路181、下侧流路185的处理流体排放至缓冲空间182、186后，经由排出流路183、187向腔室外排出。如此，处理空间SP内的处理流体流向一个方向，具体而言，流向(-Y)方向。因此，能够避免处理流体在基板S周围发生紊流。
若从开口部101观察处理空间SP，则如图2C中虚线箭头示意地表示的那样，处理流体作为大致一样地连续的层流在处理空间SP内从基板S的(+Y)侧(里侧)流向(-Y)侧(外侧)。通常，从处理空间SP的里侧供给洁净的处理流体，通过了基板S周围的处理流体流向下游侧即开口部101侧。因此，从基板S游离的残存液体成分等与处理流体一起沿一个方向被冲至开口部101，能够防止从基板S游离的残存液体成分等被基板S周围的紊流搬运而再次附着于基板S。
如图2A所示，在X方向上细长延伸的缓冲空间182的两端部的附近分别设置一对排出流路183、183。如图2B所示，优选面向缓冲空间182的排出流路183、183的开口设置在比容放于处理空间SP的基板S的X方向上的两端部更靠近外侧的位置上。其理由将在后面详细说明。
图3A-图3B是例示出腔室的开口部周围的结构的图。更具体地讲，图3A是表示腔室100的开口部101的外观图。另外，图3B为了易于观察腔室100的内部结构，而从图3A中省略了密封构件16和第一构件11与第二构件的边界线的图示，取而代之，用隐藏线(虚线)来表示在图3A中隐藏的结构。
如这些图所示，在腔室100的(-Y)侧的端面上设置有环状的密封构件16，在由密封构件16包围的内部区域设置有开口部101。更具体地讲，在构成腔室100的第一构件11、第二构件12的(-Y)侧的端面上，设置有表面向(+Y)侧凹陷的凹部111、121。并且，在第一构件11的凹部111的下端向(-Y)方向凸出地设置凸缘状的隔离壁112，所述隔离壁112在X方向上的宽度等于或稍大于处理空间SP的宽度，且上下方向(Z方向)薄。另外，在第二构件12的凹部121的上端也向(-Y)方向凸出地设置凸缘状的隔离壁122，所述隔离壁122在X方向上的宽度等于或稍大于处理空间SP的宽度，且上下方向(Z方向)薄。
隔离壁112、122的(-Y)侧前端部与凹部111、121的(-X)侧及(+X)侧的端面形成开口部101。隔离壁112的下表面与处理空间SP的顶面齐平，另一方面，隔离壁122的上表面与处理空间SP的底面齐平。也就是说，隔离壁112、122挟持的空间形成为与开口部101连通的处理空间SP的(-Y)侧的端部。如此，隔离壁112形成为将凹部111内分隔成处理空间SP和在其上方邻接的上部空间的隔离壁，另一方面，隔离壁122形成为将凹部121内分隔成处理空间SP和在其下方邻接的下部空间的隔离壁。
隔离壁112上方的上部空间通过盖部14封闭其(-Y)侧开口而形成缓冲空间182。另外，隔离壁122下方的下部空间通过盖部14封闭其(-Y)侧开口而形成缓冲空间186。凹部111的上表面的X方向的两端部附近连接有排出流路183、183。排出流路183、183与设置在第一构件11的上表面的输出口104、104相连通。另外，凹部121的下表面的X方向的两端部附近连接有排出流路187、187。排出流路187、187与设置在第二构件12的下表面的输出口105、105相连通。
图4是示意地表示导入处理空间的处理流体的流动的剖面图。基板S的上方的处理流体的流动如下。箭头示意地表示处理流体的流动方向。压送至流路171的处理流体通过在缓冲空间172被排放于宽敞空间来调整压力后，通过上下方向窄但水平方向宽的流路173后从喷出口174导入处理空间SP。
流路173和喷出口174与处理空间SP的顶面和基板S(支撑托盘15)之间的间隔空间之间，截面形状大致相等，所以，从流路173到处理空间SP，处理流体保持层流的状态流动。因此，处理流体作为沿着基板表面Sa的层流，进一步向下游侧即(+Y)侧流动。同样地，在基板S(支撑托盘15)的下方，被压送至流路175的处理流体经由缓冲空间176和流路177从喷出口178导入处理空间SP，作为层流在支撑托盘15下方流动。
图5是示意地表示从处理空间排出的处理流体的流动的剖面图。基板S的上方的处理流体的流动如下。箭头示意地表示处理流体的流动的方向。盖部14封闭开口部101，在处理空间SP内容放载置有基板S的支撑托盘15的状态下，盖部14将处理空间SP内向(-Y)方向流动的处理流体的流通方向改变为上下方向，处理流体经由缓冲空间182、186和排出流路183、187最终排出到腔室外。
沿着基板表面Sa流动的处理流体，在保持层流的状态下，在形成于处理空间SP的顶面与支撑托盘15之间的上侧流路181中向(-Y)方向流动。然后，处理流体碰到盖部14的(+Y)侧侧面，改变流通方向为朝上，流入缓冲空间182。在缓冲空间182中，处理流体向(+Y)方向流动，经由上部连接的排出流路183向外部排出。也就是说，从上侧流路181流入缓冲空间182时，处理流体的流通方向发生反转。并且，流路的方向在从缓冲空间182到排出流路183之间也改变90度。
如此，通过了上侧流路181的处理流体改变其流通方向并最终排出到腔室外。从流路截面面积小的上侧流路181流入流路截面面积大的缓冲空间182时，处理流体释放其压力强势流入缓冲空间182。并且，此时，流通方向改变，从缓冲空间182观察到的上侧流路181的流路阻力变大。因此，在缓冲空间182中，虽然处理流体会产生旋涡，但是，不会发生处理流体与高压喷出的流动相反地朝向狭窄的上侧流路181逆流的情况。如图2A所示，缓冲空间182在X方向上延长，具体而言，X方向上的宽度与上侧流路181的宽度相比相同或稍大。
如图5所示，缓冲空间182通过用盖部14封闭凹部111的开口面而形成，其中，所述凹部111设置在构成腔室100的上部的第一构件11的(-Y)侧的端面上。缓冲空间182是由第一构件11、盖部14、密封构件16包围形成的空间，在第一构件11与盖部14的间隙设置有密封构件16。因此，密封构件16的一部分暴露于缓冲空间182，充满缓冲空间182的处理流体不可避免地与密封构件16相接触。若密封构件16是橡胶制的，则有机物成分可能会溶出并作为杂质混入处理流体。
如虚线箭头所示，在缓冲空间182内会形成这样的流动，即，一部分处理流体流入盖部14与第一构件11之间的间隙内，接触密封构件16后再度返回到缓冲空间182。因为从上侧流路181流入缓冲空间182时处理流体的流通方向改变为朝上，所以，更容易积极地形成将处理流体送入密封构件16一侧的流动。
因此，从密封构件16混入的杂质以混入缓冲空间182内的处理流体中的状态从密封构件16分离，与处理流体一起从缓冲空间182排出。如此，在密封构件16的周围，不易引起包含杂质的处理流体的滞留，所以，能够避免杂质浓度逐渐上升的问题。另外，缓冲空间182内的处理流体不会向上侧流路181逆流而是被排出到外部。因此，能够有效地防止从密封构件16游离的杂质附着于处理空间SP内的基板S并污染基板S。
为了有效防止处理流体从缓冲空间182向上侧流路181逆流，有效的做法是使上侧流路181与缓冲空间182之间的连接部分的流路截面面积急剧变动。也就是说，优选在到达缓冲空间182之前，尽可能地保持处理流体的流路的截面面积和形状的恒定。为实现这一目的，优选盖部14封闭开口部101状态下的隔离壁112、122与盖部14之间的间隔也就是隔离壁112、122的(-Y)侧的前端部与盖部14的(+Y)侧的主表面之间的距离等于上侧流路181的高度，也就是等于处理空间SP的顶面与支撑托盘15的上表面151之间的距离。
在支撑托盘15的下方流动的处理流体也是同样的，通过从形成于支撑托盘15的下表面与处理空间SP的底面之间的下侧流路185向缓冲空间186排出处理流体，从而，防止处理流体向下侧流路185逆流。并且，从密封构件16游离并混入缓冲空间186的杂质与处理流体一起从排出流路187向外部排出。因此，能够防止由密封构件16产生的杂质进入处理空间SP污染基板S。
如上所述，作为混入处理流体的杂质，除由密封构件16产生的杂质之外，例如还会存在搬入基板S时从外部飞散来并附着于开口部101或盖部14等的杂质。本实施方式对于解决由这样的杂质导致的基板S污染的问题也是有效的。这是因为，从开口部101观察，从比基板S更靠近里侧的位置供给处理流体，并且，在处理空间SP内处理流体的流动被限制为朝向外侧这一个方向，所以，即使在开口部101的周围的处理流体中混入了杂质，也能够避免其逆流至处理空间SP并附着于基板S于未然。
如图2A和图3B所示，从缓冲空间182(186)排出处理流体的排出流路183(187)连接于缓冲空间182(186)的X方向上的两端部。参考图6A-图6B来说明这样做的理由。
图6A-图6B是示意地表示排出流路的位置与处理流体的流动之间的关系的图。本申请发明人进行模拟实验，对排出流路183(187)相对于缓冲空间182(186)的连接位置进行各种变换来解析处理流体的流动，得出如下结论。此外，从在处理空间SP中形成一样的层流的观点出发，以排出流路的配置在X方向上(即，相对于YZ平面)具有对称性为前提。
如图6A的箭头所示，处理流体作为一样的层流在处理空间SP内向(-Y)方向流动，从流路181(185)经由缓冲空间182(186)流入排出流路183(187)。排出流路183(187)连接于缓冲空间182(186)的X方向上的两端部时，缓冲空间182(186)内的处理流体的流动在X方向上分散于两侧。因此，至少从流路181(185)到流入缓冲空间182(186)为止，处理流体在X方向上维持大致均匀的流动。
另一方面，作为比较例，如果排出流路配置在更靠中央侧，例如如图6B所示的排出流路P那样配置，则经由缓冲空间182(186)朝向排出流路P的处理流体的流动集中于中央部。受此影响，在流路181(185)中也会产生朝向中央一侧的处理流体的流动。这会引起处理空间SP内的紊流。
另外，处理流体集中于中央方向，从而，在图6B中阴影所示的缓冲空间182(186)的X方向上的两端部附近，会产生处理流体的滞留。如上所述，缓冲空间182(186)内的处理流体可能包含从基板S或密封构件16游离的杂质。包含这样的杂质的处理流体的滞留或处理空间SP中的层流的紊流会导致杂质附着于基板S并污染基板S的风险上升。即使配置多个排出流路P来分散流动，只要是处理流体形成朝向中央侧的流动的配置，则在使层流紊乱这一点上存在同样的风险。
通过将排出流路183(187)配置于缓冲空间182(186)的两端部附近能够解决这样的问题。如图2B所示，尤其有效的是：在比处理空间SP内的基板S的X方向端部更靠近X方向的外侧设置排出流路183(187)。这样一来，能够避免沿着基板S流动的处理流体发生紊流，并能够有效地防止附着紊流所带来的杂质。
此外，至此，对隔开处理空间SP与缓冲空间182(186)的隔离壁与构成处理腔室100的第一构件11(第二构件12)一体形成的例子进行了说明。更实际地，能够用以下这样的结构来设置隔离壁。
图7A-图7B是例示处理腔室的开口部周围的其他结构的图。更具体地讲，图7A是表示该例子的处理腔室100a的开口部周围的分解组装图，图7B是表示开口部周围的剖面结构的图。需要说明的是，在图7A-图7B和其说明中，对实质上与图3A所示例子具有同样功能的结构附以相同标记，并省略详细说明。
在该处理腔室100a中，其(-Y)侧侧面上设置有表面向(+Y)侧凹陷的凹部101a。在凹部101a的中央部设置与处理空间SP连通的开口部101b。通过固定螺钉113a将相对于腔室100a单独形成的截面呈大致L形的角状构件即隔离壁形成构件112a固定连接于开口部101b的上部。同样地，通过固定螺钉123a将隔离壁形成构件122a固定连接于开口部101b的下部。
如图7B所示，通过这样的结构，也能够利用隔离壁112、122隔开与处理空间SP连通的开口部101和在其上下设置的凹部111、121。
如以上所说明的那样，在该实施方式中，主要由第一至第三构件11～13构成的处理腔室100作为本发明的“腔室”发挥作用。另外，支撑托盘15作为本发明的“基板保持部”发挥作用，开口部101相当于本发明的“开口部”。
另外，流路17相当于本发明的“导入流路”，上侧流路181、缓冲空间182和排出流路183作为本发明的“上侧流路”、“缓冲空间”和“排出流路”发挥作用。另一方面，下侧流路185、缓冲空间186和排出流路187相当于本发明的“下侧流路”、“下侧缓冲空间”和“下侧排出流路”。
此外，本发明并不仅限于上述实施方式，只要不脱离其主旨能够进行上述内容之外的各种改变。例如，在上述实施方式的基板处理装置1中，将处理流体导入处理空间SP的流路(导入流路)17分为向支撑托盘15的上表面一侧供给处理流体的流路和向其下表面一侧供给处理流体的流路。但是，上述排出侧的流路结构及其实现的功能与供给侧的流路的结构相独立地成立。即，导入流路的结构并不限于上述内容。
另外，在上述实施方式中，盖部14(通过密封构件16)封闭设置在处理腔室100的侧面的凹部111、121，从而，形成缓冲空间182、186。但是，也可以针对该凹部设置盖部14。
另外，在上述实施方式中，通过了支撑托盘15的上表面侧的处理流体的排出路径与通过了下面侧的处理流体的排出路径结构相同。但是，出于防止处理流体的逆流导致杂质向基板S附着这一目的，至少在处理流体与基板S接触的支撑托盘15的上表面侧采用上述这样防逆流结构即可。因此，流过支撑托盘15的下表面侧的处理流体能够从结构与上述不同的路径排出。
另外，上述实施方式的处理中所使用的各种化学物质是一部分例示，只要与上述本发明的技术构想一致，能够取而代之使用各种物质。
以上，如例示具体实施方式并说明的那样，本发明的基板处理装置中，在上侧流路与缓冲空间的连接部，处理流体的流通方向可以变化90度以上。根据这样的结构，从缓冲空间观察时上侧流路的流路阻力变大，所以，能够进一步提高防止逆流的效果。
另外，例如，可以在设置有开口部的腔室的侧面中的开口部的上方，形成相比开口部的开口面凹陷的凹部，配置在比凹部更靠上方的位置的密封构件与盖部封闭凹部从而形成缓冲空间。根据这样的结构，在上侧流路中流动的处理流体接触开口部周围和封闭开口部的周围的盖部后向外部排出。因此，即使是例如从外部侵入并附着于开口部周围的杂质，也能够不使其向上侧流路逆流地将其向外部排出。
此时，例如，在水平方向上，凹部的宽度可以大于或等于开口部的开口宽度。根据这样的结构，封闭凹部而形成的缓冲空间的宽度大于或等于上侧流路的宽度，所以，增大从缓冲空间观察到的上侧流路的流路阻力，能够进一步提高防止逆流的效果。
并且，处理空间与凹部可以通过水平的平板状的隔离壁隔开。根据这样的结构，隔离壁与基板保持部之间的间隙作为上侧流路发挥作用，另一方面，由凹部和隔离壁包围形成的空间作为缓冲空间发挥作用。这样，能够通过比较简单的结构来实现从上侧流路向缓冲空间的连接。
在该情况下，隔离壁的前端与盖部之间的间隙的大小可以等于处理空间的顶面与基板保持部的上表面之间的间隔的大小。根据这样的结构，从上侧流路到隔离壁的前端与盖部之间的间隙为止的流路的横截面积大致恒定，能够将到隔离壁的前端为止的流路视为实质的上侧流路。并且，增大从上侧流路到缓冲空间的连接部的流路截面面积的变化，能够使上侧流路与缓冲空间之间的流路阻力差明显。
另外，例如，在比处理空间内的基板更靠近开口部侧的位置上，基板保持部的下表面与处理空间的底面隔着间隔地彼此平行相向，形成使通过了基板下方的处理流体流通且流路截面形状恒定的下侧流路，下侧流路与由盖部、腔室和密封构件包围形成且比下侧流路的流路截面面积大的下侧缓冲空间相连接，下侧缓冲空间可以连接将处理流体向腔室外排出的下侧排出流路。根据这样的结构，对通过基板保持部下方的处理流体也能够达到防止逆流的效果。
另外，在本发明中，处理流体可以是超临界流体。超临界状态的处理流体与各种液体相比表面张力极低，例如，即使对形成有细微图案的基板也具有高效地置换并去除图案内部的残留液体等的能力。另外，从超临界状态气化而不经液相，从而，能够防止因暴露于气液界面而导致的图案倒塌。
本发明能够应用于利用导入腔室内的处理流体来处理基板的所有基板处理装置。尤其，能够应用于使用高压流体的处理，例如，利用超临界流体干燥半导体基板等基板的基板干燥处理。

Claims (8)

1.一种基板处理装置，利用处理流体对基板的表面进行处理，其中，
具有：
平板状的基板保持部，能够使所述基板以水平姿势载置于该基板保持部的上表面；
腔室，内部具有处理空间且侧面具有开口部，所述处理空间能够容放载置有所述基板的所述基板保持部，所述开口部与所述处理空间连通且能够使所述基板保持部通过；
盖部，经由密封构件与所述腔室抵接并封闭所述开口部，
所述基板保持部突出设置于所述盖部的腔室侧侧面，所述盖部以使所述基板保持部进入所述处理空间的状态封闭所述开口部，
在所述腔室设置有从腔室外接收所述处理流体并将所述处理流体导入所述处理空间的导入流路，从所述开口部观察，所述导入流路在比所述处理空间内的所述基板更靠近里侧的位置在所述处理空间开口，
在比所述处理空间内的所述基板更靠所述开口部侧，所述处理空间的顶面与所述基板保持部的上表面隔着间隔地彼此平行相向，形成使通过了所述基板上方的所述处理流体流通且流路截面形状恒定的上侧流路，
所述上侧流路与由所述盖部、所述腔室和所述密封构件包围形成且流路截面面积大于所述上侧流路的缓冲空间相连接，
所述缓冲空间连接有将所述处理流体向腔室外排出的排出流路。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
在所述上侧流路与所述缓冲空间的连接部，所述处理流体的流通方向变化90度以上。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
在设置有所述开口部的所述腔室的侧面中的所述开口部的上方，形成有相比所述开口部的开口面凹陷的凹部，设置在比所述凹部更靠上方的位置的所述密封构件和所述盖部封闭所述凹部从而形成所述缓冲空间。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其中，
在水平方向上，所述凹部的宽度大于或等于所述开口部的开口宽度。
5.根据权利要求3所述的基板处理装置，其中，
所述处理空间和所述凹部由水平的平板状的隔离壁隔开。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其中，
所述隔离壁的顶端与所述盖部之间的间隙的大小等于所述处理空间的顶面与所述基板保持部的上表面之间的间隔的大小。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基板处理装置，其中，
在比所述处理空间内的所述基板更靠所述开口部侧的位置，所述基板保持部的下表面与所述处理空间的底面隔着间隔地彼此平行相向，并形成使通过了所述基板下方的所述处理流体流通且流路截面形状恒定的下侧流路，
所述下侧流路与由所述盖部、所述腔室和所述密封构件包围形成且流路截面面积大于所述下侧流路的下侧缓冲空间相连接，
所述下侧缓冲空间连接有将所述处理流体向腔室外排出的下侧排出流路。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述处理流体是超临界流体。
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