JP2006041047A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の全域に対してほぼくまなく処理を施すことができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板保持回転機構２は、基板Ｗを遊星回転状態で保持する基板保持部材２０を備えている。基板保持部材２０は第１および第２基板保持部品２１，２２を組み合わせて構成され、これらの間に、平面視においてほぼ円形の基板保持内周面３０が形成されている。基板保持部材２０は、揺動駆動機構２５によって揺動される。これにより、基板Ｗは基板保持内周面３０上を転動して遊星回転状態となる。この基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂに対して、第１および第２処理液供給機構３，４から処理液が供給される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、基板を回転状態で保持しつつ、この基板に対して処理を施すための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。基板に対する処理は、基板に処理流体（処理液や処理ガス）を供給する処理流体処理であってもよく、遠心力によって基板上の液成分を振り切って乾燥させる乾燥処理であってもよく、基板表面をスクラブ部材でスクラブするスクラブ処理であってもよい。

半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板に代表される基板に対する処理の一例は、基板洗浄処理である。基板洗浄処理を実行するための基板処理装置には、複数枚の基板を一括して処理するためのバッチ式のものと、基板を１枚ずつ処理する枚葉式のものとがある。

枚葉式の基板処理装置は、基板を保持して回転するスピンチャックと、このスピンチャックに保持されて回転されている基板に対して処理液（エッチング液および洗浄液等の薬液や純水）を供給する処理液供給機構とを備えている。また、基板の表面をスクラブするためのスクラブ部材（洗浄ブラシ）が備えられる場合もある。

スピンチャックには、基板の一方面（通常は、デバイス形成面の反対側の非デバイス形成面）を吸着保持して回転するバキュームチャックと、基板の周端面を複数本の挟持ピンで挟持した状態で回転するメカニカルチャックとがある。
特開２００３−２８２５１５号公報 実開平５−２３５４２号公報

しかし、バキュームチャックは、基板の一方面に接触して基板を保持するので、基板に吸着痕が残るうえ、吸着される側の表面においては、少なくともその吸着領域には処理を施すことができない。

一方、メカニカルチャックには前記の問題はないが、基板の周端面に挟持ピンが接触した状態で処理が進行するから、挟持ピンによる保持位置近傍で処理不良が生じるおそれがある。具体的には、エッチング残りや洗浄不足が生じるおそれがある。とくに、スクラブ洗浄を行う場合には、スクラブ部材と挟持ピンとの干渉を回避する必要があるから、挟持ピンの近傍についてはスクラブ洗浄を行うことができない。さらには、挟持ピンによる保持位置では、基板の周端面に対して局所的な応力が付与されるという問題もある。

そこで、この発明の目的は、基板の全域に対してほぼくまなく処理を施すことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

また、この発明の他の目的は、基板に対する局所的な応力の付与を抑制または防止することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ほぼ円形の基板（Ｗ）を回転状態で保持しつつ処理するための基板処理装置であって、基板保持内周面（３０）を有し、この基板保持内周面に前記基板よりも径の大きな大径部（４０）が形成された基板保持部材（２０，２０Ａ）と、前記大径部の中心軸線（Ｃ）に平行な所定の回転軸線（Ｒ）まわりを当該中心軸線が周回するように前記基板保持部材を移動させる駆動機構（２５）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。

この構成によれば、基板保持部材の基板保持内周面には、ほぼ円形の基板よりも大きな大径部が形成されているので、この大径部に基板を収容することができる。この状態で、駆動機構によって基板保持部材が移動されることにより、所定の回転軸線まわりを前記大径部の中心軸線が周回させられる。その結果、基板は、その周端面が前記大径部に当接した状態で、当該大径部に沿って転動し、結果として、前記中心軸線のまわりを公転しながら自転する。すなわち、基板は、前記大径部の中心軸線まわりに遊星回転している状態で、前記基板保持部材に保持されることになる。

したがって、基板はその周端面が基板保持内周面の大径部上を転動するので、両面ともにいずれの部材も接触していない状態で保持でき、両面のほぼ全域に対してくまなく処理を施すことができる。

また、基板の周端面と大径部との接触位置は絶えず変化するから、基板の周端面付近の特定位置に対する処理の不良が生じることがなく、また、基板の周端面の特定位置に応力が集中したりすることもない。

なお、前記大径部は、前記中心軸線まわりにほぼ回転対称な形状を有していることが好ましいが、前記中心軸線を取り囲む楕円形状に形成されていてもよい。一般には、基板の半径よりも曲率半径の大きな曲線（ただし、前記中心軸線を内方に臨む曲線）によって形成された連続的な（段差部のない）無端軌道を形成するものであればよい。

また、前記駆動機構は、前記基板保持部材を前記回転軸線まわりに円運動させるものであってもよいし、楕円運動させるものであってもよく、また多角形運動させるものであってもよい。さらには、前記中心軸線を前記回転軸線まわりに少なくとも１回周回させた後には、前記基板保持部材を直線往復運動させることによっても、前記基板保持内周面の大径部に沿って基板を遊星回転させることができる。

基板に対して施される処理は、処理流体を基板に供給する処理流体処理、基板の表面をスクラブ部材でスクラブするスクラブ処理、基板の表面を乾燥させる乾燥処理、および基板表面に薄膜を形成する成膜処理のうちの少なくとも一種を含む処理であってもよい。処理流体処理は、基板に処理液を供給する処理液処理であってもよいし、基板に処理ガスを供給する処理ガス処理であってもよい。処理液処理は、基板にエッチング液を供給するエッチング液処理であってもよく、基板に洗浄液を供給する洗浄液処理であってもよい。成膜処理は、基板表面に成膜用の塗布液を塗布する塗布処理であってもよい。

請求項２記載の発明は、前記基板保持内周面は、前記中心軸線から外方（前記中心軸線から離れる方向）に向かって窪む凹面状（凹湾曲面状、凹溝状）に形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。

この場合、前記大径部は、凹面の底部（鞍部）領域を含む。

この構成によれば、基板は、凹面の底部領域に案内されつつ転動するから、基板が基板保持内周面から飛び出したりすることを抑制して、確実に基板を保持することができる。

請求項３記載の発明は、前記基板保持部材は、前記中心軸線と直交する方向に分割可能な少なくとも２つの基板保持部品（２１，２２）を組み合わせて前記基板保持内周面を形成するものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板保持内周面は複数の基板保持部品を組み合わせて形成されるようになっているので、複数の基板保持部品を離間させた状態で、基板保持内周面によって取り囲まれる基板保持空間へと処理対象の基板を搬入できる。また、その後に、基板保持部品を接近させて、連続した基板保持内周面を形成させることができる。したがって、基板の搬入が容易になる。一方、処理済みの基板を前記基板保持空間から搬出するときには、複数の基板保持部品を離間させればよい。これにより、基板の搬出が容易になる。

より具体的には、前記少なくとも２つの基板保持部品の少なくとも一つは、前記中心軸線に対して進退可能に設けられており、この進退可能な基板保持部品を前記中心軸線に対して進退させる進退駆動機構（２３，２４）をさらに含むことが好ましい。この構成により、進退駆動機構によって複数の基板保持部品を離間させたり、結合させたりすることができる。

基板を搬送する基板搬送ロボットと前記基板保持部材との間の基板の受け渡しを容易にするために、基板搬送ロボットと基板保持部材との間で受け渡しされる基板を一時的に保持する基板一時保持部（８８）が設けられていてもよい。この基板一時保持部は、前記基板保持部材の基板保持内周面に包囲された基板保持空間（２８）に対して相対的に進入／退避可能なものであることが好ましい。この構成により、基板搬送ロボットから基板一時保持部を介して基板保持部材に未処理の基板を受け渡し、その後に、基板一時保持部を基板保持空間から退避させることができる。また、基板保持部材から基板一時保持部を介して基板搬送ロボットへと処理済みの基板を受け渡すことができる。

請求項４記載の発明は、前記基板保持部材は、前記中心軸線に沿う方向に関する少なくとも一方側に、前記基板とほぼ同等の大きさか、または基板よりも径の大きな円形開口を区画する口縁部（４２，４４）を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板よりも径の大きな円形開口を介して、基板の全域に対する処理（たとえば、処理流体による処理）を施すことができる。

上記円形開口は、たとえば、処理流体を基板の全域に供給できる範囲で、基板よりも若干小さな径に形成されていてもよい。これにより、基板が、基板保持部材から脱落することを防止できる。

請求項５記載の発明は、前記基板保持部材は、前記中心軸線に沿う方向に関する少なくとも一方側に、前記基板よりも径の小さな円形開口を区画する口縁部（４２，４４）を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板保持部材に形成された口縁部の円形開口は、基板よりも径が小さいので、基板保持内周面の大径部において遊星回転状態で保持されている基板が、この基板保持部材から脱落することを確実に防止できる。

たとえば、前記中心軸線に沿う方向に関する一方側（たとえば、基板がほぼ水平面に沿って保持される場合の上方側）に、基板よりも径の大きな円形開口を形成する一方で、他方側（たとえば、基板がほぼ水平面に沿って保持される場合の下方側）には基板よりも径の小さな円形開口を形成するようにしてもよい。これにより、基板の確実な保持と、基板全域への良好な処理とを同時に達成できる。

請求項６記載の発明は、前記基板保持部材の基板保持時内周面は、前記基板保持内周面の前記中心軸線に沿う方向に関する少なくとも一方側に、前記（遊星回転状態の）基板が離脱することを防止すべく前記中心軸線に接近する方向に向かって前記大径部から延設された脱落防止内面（４１，４３）を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板保持内周面には中心軸線に接近する方向に向かう脱落防止内面が形成されているので、遊星回転状態で保持されている基板が基板保持部材から脱落することを防止できる。

請求項７記載の発明は、前記基板保持部材を、前記中心軸線に直交する所定の転回軸線（Ｔ）まわりに転回させる転回機構（９７，１０１，１０２，１０３）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板保持部材において基板を遊星回転状態で保持しつつ、さらに、基板保持部材を転回させることにより、基板の姿勢を変化させることができる。たとえば、基板保持内周面の大径部が水平面に沿う状態から、この大径部が鉛直面に沿う状態へと基板保持部材を転回させることにより、基板が水平面に沿って遊星回転している状態から鉛直面に沿って遊星回転している状態へと基板姿勢を変化させることができる。

請求項８記載の発明は、前記基板保持部材に保持された基板の一方表面に流体を供給する第１流体供給機構（３，１１１，１４１）と、前記基板保持部材に保持された基板の他方表面に流体を供給する第２流体供給機構（４，１１２，１４２）とを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成により、基板の両面に対して流体を供給することで、基板を安定に保持することができる。

上記第１流体供給機構および第２流体供給機構から供給される流体は、不活性ガスやエア（乾燥空気）のように、基板に対して影響を及ぼさない流体であってもよい。

また、請求項９に記載のように、前記第１流体供給機構は、前記基板保持部材に保持された基板の一方表面に処理流体を供給する第１処理流体供給機構（３，１１１，１４１）を含み、前記第２流体供給機構は、前記基板保持部材に保持された基板の他方表面に処理流体を供給する第２処理流体供給機構（４，１１２，１４２）を含むものであってもよい。この場合には、基板保持部材に保持された基板に対して両面から同時に処理を施すことができ、かつ、基板の安定保持を図ることができる。

請求項１０記載の発明は、前記第１流体供給機構は、前記基板の一方表面に近接配置可能な基板対向面（１２５）に複数の流体吐出口（１２９）を分散配置した第１流体ノズル（１１３）を有し、前記第２流体供給機構は、前記基板の他方表面に近接配置可能な基板対向面（１３３）に複数の流体吐出口（１３７）を分散配置した第２流体ノズル（１１９）を有するものであることを特徴とする請求項８または９記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板の一方表面および他方表面に各基板対向面を近接させて第１および第２流体ノズルをそれぞれ配置し、それらの流体吐出口から流体を吐出させることによって、複数の分散配置した吐出口から吐出される流体により、基板を両面から挟み込むことができる。これにより、より安定な基板保持を実現できる。

請求項１１記載の発明は、前記第１流体供給機構は、前記基板の一方表面上で流体供給位置を変位させることができる第１移動ノズル（１４１）含み、前記第２流体供給機構は、前記基板の他方表面上で流体供給位置を変位させることができる第２移動ノズル（１４２）を含み、前記第１移動ノズルおよび第２移動ノズルからの流体が前記基板の一方表面および他方表面における対向位置に供給されるように前記第１および第２移動ノズルを同期して移動させるノズル移動機構（１４３〜１４６，９５）をさらに含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板の両面に流体をそれぞれ供給する第１および第２移動ノズルを同期して移動させることにより、第１および第２移動ノズルから吐出される流体による圧力を基板の両面間で相殺することができ、基板の安定保持が図られる。

上記第１および第２移動ノズルは、流体供給源における流体圧力（元圧）をそのまま保持して吐出するノーマルノズルであよいし、流体供給源よりも大きな圧力で流体を吐出する高圧ノズル（加圧ノズル）であってもよく、流体に対して超音波を付与して吐出する超音波ノズルであってもよく、さらに、気体および液体を混合することによって液滴を形成して吐出する二流体スプレーノズルであってもよい。上記第１および第２移動ノズルは、異なる形態のノズルであってもよいが、同一種類のノズルを適用することにより、基板をより安定に保持することができる。

上記第１および第２移動ノズルとして、分散配置された複数の流体吐出口から基板に向けて流体を吐出するシャワー状のノズルを採用してもよい。

請求項１２記載の発明は、前記基板保持部材に保持された基板の一方表面をスクラブする第１スクラブ部材（１５１，１７１）と、前記基板保持部材に保持された基板の他方表面をスクラブする第２スクラブ部材（１５２，１７２）とを備えていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成により、基板の両面に対するスクラブ処理が可能になる。それとともに、基板の両面に対して同時にスクラブ部材を接触させることによって、基板の安定保持を図ることができる。

請求項１３記載の発明は、前記第１スクラブ部材は、前記基板保持部材に保持されて遊星回転状態にある基板の中心から周端縁までの領域において前記一方表面に当接する第１スクラブ面（１５３）を有するものであり、前記第２スクラブ部材は、前記基板保持部材に保持されて遊星回転状態にある基板の中心から周端縁までの領域において前記他方表面に当接する第２スクラブ面（１５４）を有するものであることを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置である。

この構成によれば、第１スクラブ部材および第２スクラブ部材は、基板の中心からその周端縁までの領域に当接する第１および第２スクラブ面をそれぞれ有しているから、基板の周縁部まで含めて基板表面の全域をくまなくスクラブ処理することができる。

請求項１４記載の発明は、前記第１スクラブ部材は、前記基板保持部材に保持される基板よりも小さな第１スクラブ面（１７９）を有し、前記第２スクラブ部材は、前記基板保持部材に保持される基板よりも小さな第２スクラブ面（１８０）を有し、前記第１および第２スクラブ面が、前記基板の一方表面および他方表面における対向位置に当接するように前記第１および第２スクラブ部材を同期して移動させるスクラブ部材移動機構（１７３〜１７６，９５）をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置である。

この構成では、基板よりも小さなスクラブ面を有するスクラブ部材を移動させることにより、基板の全域に対するスクラブ処理が実現される。そして、基板の両面をそれぞれスクラブする第１スクラブ部材および第２スクラブ部材を同期して移動させることにより、基板の両面に対する処理を並行して行うとともに、併せて、基板保持の安定性を確保することができる。

請求項１５記載の発明は、前記基板保持部材の基板保持内周面は、前記中心軸線から離れる方向である外方に向かって窪む凹面状（溝状）に形成されており、前記凹面状の基板保持内周面内に処理液を供給する処理液供給手段（１８７，１８８，１９１）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、凹面状に形成された基板保持内周面に処理液が供給されるので、この基板保持内周面に形成された大径部を通って転動することにより遊星回転する基板の周縁部に対し、処理液による処理を選択的に施すことができる。これにより、基板の周縁部に対する処理（とくに、周縁部に対する選択的な処理）が可能になる。基板の周縁部に対する処理は、たとえば、上記処理液としてエッチング液を用いたベベルエッチング処理であってもよいし、上記処理液として基板洗浄液を用いたベベル洗浄処理であってもよい。

請求項１６記載の発明は、前記基板上の液成分を振り切ることができる速度で当該基板が遊星回転するように前記基板保持部材を移動させるべく前記駆動機構を制御する手段（９５）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板保持部材によって保持された基板を高速に遊星回転させることによって、基板上の液成分を振り切る乾燥処理を行うことができる。この場合に、基板の両面は、いずれの部材も接触していない開放状態であり、かつ、基板の周端面は、基板保持内周面の大径部上を転動するため、周端面を含めた基板表面の全域から良好に液成分を排除することができる。

請求項１７記載の発明は、ほぼ円形の基板（Ｗ）を回転状態で保持しつつ処理するための基板処理方法であって、基板保持内周面（３０）を有し、この基板保持内周面に前記基板よりも径の大きな大径部（４０）が形成された基板保持部材（２０）を設け、この基板保持部材の前記基板保持内周面の内方に基板を配置するステップと、前記大径部の中心軸線（Ｃ）に平行な所定の回転軸線（Ｒ）のまわりを当該中心軸線が周回するように前記基板保持部材を移動させることにより、前記基板保持内周面に前記基板の周端面を当接させ、当該基板保持内周面上で前記基板を転動させることにより、前記基板を前記中心軸線まわりの遊星回転状態で保持するステップと、前記遊星回転状態で保持されている基板に対して処理を施す基板処理ステップとを含むことを特徴とする基板処理方法である。

この方法により、請求項１の発明に関連して説明したとおりの効果を実現することができる。この基板処理方法の発明に関しても、請求項２ないし１６の発明に関連して説明したような変更を施すことができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。この基板処理装置は、半導体ウエハに代表されるほぼ円形の基板Ｗに対して処理液による処理などを施すための装置である。この基板処理装置は、処理対象の基板Ｗを内部に収容する処理室１と、この処理室１内において基板Ｗをほぼ水平面に沿う回転状態で保持するための基板保持回転機構２と、この基板保持回転機構２に保持された基板Ｗの一方表面（上面。たとえばデバイス形成面）Ｗａに処理液を供給するための第１処理液供給機構３と、基板保持回転機構２に保持された基板Ｗの他方表面（下面。たとえば非デバイス形成面）Ｗｂに処理液を供給するための第２処理液供給機構４と、基板保持回転機構２に保持された基板Ｗの上方に昇降可能に配置された遮断板５とを備えている。

第１処理液供給機構３は、基板保持回転機構２に保持されている基板Ｗの上面Ｗａに向けて処理液を吐出する上面処理液ノズル８と、この上面処理液ノズル８に対して処理液供給源からの処理液を供給する上面処理液供給管９と、この上面処理液供給管９に介装された上面処理液バルブ１０とを有している。この上面処理液バルブ１０を開閉することによって、基板Ｗの上面Ｗａへの処理液の供給／停止を制御できる。

第２処理液供給機構４は、基板保持回転機構２に保持されている基板Ｗの下面Ｗｂに向けて処理液を吐出する下面処理液ノズル１１と、この下面処理液ノズル１１に対して処理液供給源からの処理液を供給する下面処理液供給管１２と、この下面処理液供給管１２に介装された下面処理液バルブ１３とを有している。この下面処理液バルブ１３を開閉することによって、基板Ｗの下面Ｗｂへの処理液の供給／停止を制御できる。

上面処理液ノズル８および下面処理液ノズル１１は、この実施形態では、処理液供給源からの圧力（元圧）をほぼ保持した状態で処理液を吐出するノーマルノズルであるが、高圧ノズル、超音波ノズル、二流体スプレーノズル等の他の形態のノズルが適用されてもよい。

遮断板５の下面は、基板保持部材２０に保持された基板Ｗの上面Ｗａに対向する基板対向面６である。この基板対向面６は、基板Ｗの上面Ｗａに平行な平坦面に形成されている。遮断板５の上面には、保持軸１６が結合されている。この保持軸１６には、遮断板５を昇降させるための遮断板昇降駆動機構１５が付設されている。さらに、保持軸１６には、遮断板５の下面Ｗｂ（この実施形態では下面中央）から不活性ガス（たとえば窒素ガスや乾燥空気）を吐出するための不活性ガス供給管１７が挿通されている。この不活性ガス供給管１７には、不活性ガス供給源からの不活性ガスが不活性ガスバルブ１８を介して供給できるようになっている。

図２は、基板保持回転機構２の構成を説明するための簡略化した斜視図である。基板保持回転機構２は、水平方向に沿って互いに接近／離反するように進退可能な第１および第２基板保持部品２１，２２で構成された基板保持部材２０と、第１および第２基板保持部品２１，２２をそれぞれ進退させる第１および第２進退駆動機構２３，２４と、基板保持部材２０を回転軸線Ｒのまわりの円運動を描くように揺動させる揺動駆動機構２５とを備えている。

第１および第２基板保持部品２１，２２は、この実施形態では、平面視ほぼＶ字形状に形成されている。第１基板保持部品２１は、平面視ほぼ半円形状に形成された第１基板保持内周面３１と、この第１基板保持内周面３１の両端に連なる一対の第１当接面３３，３４と、第１進退駆動機構２３に結合される第１連結部３５とを有している。第２基板保持部品２２も同様に、平面視ほぼ半円形状に形成された第２基板保持内周面３２と、この第２基板保持内周面３２の両端に連なる一対の第２当接面３６，３７と、第２進退駆動機構２４に結合される第２連結部３８とを有している。第１および第２基板保持部品２１，２２は、第１および第２進退駆動機構２３，２４によって、第１当接面３３，３４および第２当接面３６，３７同士が当接したり、これらの間が離間したりするように進退駆動される。

これにより、基板保持部材２０は、図３(a)の平面図に示すように、第１および第２基板保持部品２１，２２が互いに当接している当接状態（図２に示す基板保持部品２１，２２の状態）において、円形の基板保持空間２８を区画する。この基板保持空間２８に、基板Ｗを収容できる。また、図１に示すように第１および第２基板保持部品２１，２２が互いに離間している離間状態において、基板搬送ロボット（図示せず）との間で基板Ｗの受け渡しができるようになっている。基板保持部材２０が当接状態にあるとき、第１および第２基板保持内周面３１，３２は、互いに対向し、平面視ほぼ円形の連続した基板保持内周面３０を形成する。

図３(b)の断面図（図３(a)のIII−III線断面図）に示すように、第１および第２基板保持内周面３１，３２（基板保持内周面３０）は、基板保持空間２８に対面する凹溝状（この実施形態では断面形状がほぼ放物線をなす凹面状）に形成されている。基板保持内周面３０は、凹溝形状の底部に相当する領域に基板Ｗよりも径の大きな円環状の大径部４０を有し、この大径部４０を含む平面に対して対称に形成されている。より具体的には、大径部４０の一方側（上側）には、当該一方側に向かうに従って大径部４０の中心軸線Ｃに近接する方向へと向かう緩やかな傾斜面（この実施形態では湾曲傾斜面）をなす上側脱落防止内面４１が延設されており、その先端縁は、基板Ｗよりも径の小さな円形開口（基板Ｗよりも小径であるがほぼ基板Ｗと同等の大きさを有する開口）を区画する上側口縁部４２へと連なっている。同様に、大径部４０の他方側（下方側）には、当該他方側に向かうに従って上記中心軸線Ｃに近接する方向へと向かう緩やかな傾斜面（この実施形態では湾曲傾斜面）をなす下側脱落防止内面４３が形成されており、その先端縁は、基板Ｗよりも径の小さな円形開口（基板Ｗよりも小径であるがほぼ基板Ｗと同等の大きさを有する開口）を区画する下側口縁部４４へと連なっている。

基板Ｗの周端面Ｗｐは、断面形状がほぼ凸湾曲面状となっている。そこで、大径部４０の断面（前記中心軸線Ｃを含む切断面）における曲率半径は、基板Ｗの周端面Ｗｐの断面（基板Ｗ自身の中心軸線Ｗｃを含む切断面）における曲率半径よりも大きくされている。

第１および第２基板保持部品２１，２２を当接状態として基板保持部材２０を前記回転軸線Ｒまわりに円運動させると、大径部４０の中心軸線Ｃは、回転軸線Ｒのまわりを周回する。このとき、基板Ｗは、図４(a)〜図４(e)に示すように、周端面Ｗｐが大径部４０に当接した状態で、この大径部４０の表面を転動する。すなわち、基板Ｗは、大径部４０の中心軸線Ｃのまわりを公転するとともに、自身の中心軸線Ｗｃまわりに自転し、中心軸線Ｃまわりの遊星回転状態で、基板保持部材２０に保持されることになる。このとき、上下の脱落防止内面４１，４２は、基板Ｗが基板保持部材２０から脱落することを確実に防止する。

基板保持部材２０を揺動（円運動）させるための構成について説明する。

図１および図２に示すように、第１および第２基板保持部品２１，２２の連結部３５，３８はそれぞれ筒状のカバー部材４７，４８に固定されている。カバー部材４７，４８は、外方に配置されている摺動ブラケット４９，５０に支持されている。第１および第２基板保持部品２１，２２のうちの一方である第２基板保持部品２２は、摺動ブラケット５０とカバー部材４８との間に設けられたスプリング５１によって、第１および第２基板保持部品２１，２２のうちの他方である第１基板保持部品２１に向かって付勢されている。

また、摺動ブラケット４９，５０は、第１および第２エアシリンダ５３，５４のピストンロッド５５，５６にそれぞれ固定されており、第１および第２エアシリンダ５３，５４を駆動することによって、ピストンロッド５５，５６とともに進退するようになっている。この進退方向は、第１および第２基板保持部品２１，２２を互いに接近／離反させる方向である。

処理室１の側壁には、開口５９，６０が形成されている。開口５９，６０には、処理室１の内方に突出する円筒部材６１，６２が付設されていて、この円筒部材６１，６２は、カバー部材４７，４８によって、処理室１の内方から、覆われている。円筒部材６１，６２とカバー部材４７，４８との間には、第１および第２基板保持部品２１，２２の揺動を許容するのに必要十分な隙間が開けられている。また、第１および第２エアシリンダ５３，５４のピストンロッド５５，５６および摺動ブラケット４９，５０は、開口５９，６０を介して移動可能となっている。

このように、摺動ブラケット４９および第１エアシリンダ５３などによって前記第１進退駆動機構２３が構成されており、摺動ブラケット５０および第２エアシリンダ５４などによって前記第２進退駆動機構２４が構成されている。

図５は、揺動駆動機構２５の具体的な構成を説明するための図解的な斜視図である。第１および第２エアシリンダ５３，５４は、ほぼＵ字状に形成された揺動フレーム６５の両端にそれぞれ取り付けられている。すなわち、揺動フレーム６５は、基底部６６と、この基底部６６の両端からほぼ平行に立ち上がった一対の腕部６７，６８を有し、これらの各上端にエアシリンダ取付面６９，７０を有している。このエアシリンダ取り付け面６９，７０に第１および第２エアシリンダ５３，５４がそれぞれ取り付けられている。

一方、揺動フレーム６５の基底部６６の裏面（下面）には、軸受け７１，７２が間隔を開けて配置されている。軸受け７１，７２には、上部に偏心カム７３，７４をそれぞれ有する回転軸７５，７６の先端が回転自在に支持されている。この回転軸７５，７６が同期回転することにより、偏心カム７３，７４の働きによって、揺動フレーム６５は、回転軸線Ｒまわりに小さく円を描く円運動（揺動）をすることになる。揺動用モータ８２は、固定フレーム７９に固定されている。

回転軸７５，７６は、偏心カム７３，７４の下方に配置された一対の固定フレーム７７，７８によって、回転自在に支持されている。そして、一方の回転軸７５には、カップリング８１を介して揺動用モータ８２が結合されている。当該一方の回転軸７５の途中部および他方の回転軸７６の下端部には、歯付きプーリ８３，８４がそれぞれ取り付けられており、これらの間には歯付きベルト８０が架け渡されている。したがって、揺動用モータ８２を駆動することによって、回転軸７５，７６が同期して同方向に回転する。

図１および図２に示すように、基板保持部材２０の下方には、処理室１内で昇降する複数本の昇降ピン８８が設けられている。この実施形態では、３本の昇降ピン８８が、回転軸線Ｒをほぼ中心とする基板Ｗよりも小径の水平な円周上にほぼ等間隔で各頭部が位置するように、配置されている。これらの昇降ピン８８は、鉛直方向に沿って延びており、処理室１の底壁８７を貫通して、その下方に至っている。底壁８７の下方には、昇降フレーム８９が配置されており、この昇降フレーム８９は、エアシリンダやボールねじ機構を用いて構成される昇降駆動機構９０（図１参照）に結合されている。したがって、昇降駆動機構９０を駆動することにより、昇降フレーム８９を介して昇降ピン８８を昇降させることができる。

昇降ピン８８は、昇降駆動機構９０によって昇降されることにより、図２に示す基板受け渡し位置９１、処理位置９２および退避位置９３の少なくとも３つの位置に位置させることができる。処理位置９２は、基板保持部材２０によって基板Ｗが遊星回転状態で保持されるときの基板Ｗの下面Ｗｂの高さに昇降ピン８８の頭部が配置される位置である。基板受け渡し位置９１は、処理位置９２よりも上方の位置であり、基板保持部材２０との干渉を生じることなく基板搬送ロボットとの間で基板Ｗの受け渡しを行うことができる位置である。退避位置９３は、処理位置９２よりも下方の位置であり、基板保持部材２０の揺動と干渉せず、また、下面処理液ノズル１１から基板Ｗの下面Ｗｂへの処理液の供給を妨げない位置である。

図６は、この基板処理装置の制御上の構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置は、マイクロコンピュータなどを備えた制御部９５を備えている。この制御部９５は、予め設定された処理プロセス手順（レシピ）に従って、上面処理液バルブ１０、下面処理液バルブ１３、遮断板昇降駆動機構１５、不活性ガスバルブ１８、第１エアシリンダ５３、第２エアシリンダ５４、揺動用モータ８２および昇降駆動機構９０の動作を制御する。

このような構成による基板処理手順の一例を以下に示す。

(1) 基板搬入
未処理の基板Ｗは、基板搬送ロボットによって搬送されてきて、昇降ピン８８に受け渡される。これに先立ち、制御部９５は、第１および第２エアシリンダ５３，５４を制御して、第１および第２基板保持部品２１，２２を離間させ、基板保持部材２０を図１に示す離間状態としている。この離間状態では、第１および第２基板保持部品２１，２２の間には、基板Ｗを上下させることができるだけの空間が確保されている。また、制御部９５は、昇降駆動機構９０を制御して昇降ピン８８を基板受け渡し位置９１に制御している。さらに、制御部９５は、上面処理液バルブ１０および下面処理液バルブ１３ならびに不活性ガスバルブ１８を閉成状態としている。また、制御部９５は、遮断板昇降駆動機構１５の制御により、遮断板５を基板Ｗの受け渡しの妨げとならない上方位置に退避させている。

基板Ｗが基板搬送ロボットから昇降ピン８８に受け渡されると、制御部９５は、昇降駆動機構９０を制御して、昇降ピン８８を処理位置９２まで下降させて停止させる。ついで、制御部９５は、第１および第２エアシリンダ５３，５４を制御し、第１および第２基板保持部品２１，２２をそれぞれ進出させる。これにより、基板保持部材２０は当接状態となり、中心軸線Ｃまわりを周回する無端状軌道をなす基板保持内周面３０が形成される。そして、この基板保持内周面３０によって取り囲まれた基板保持空間２８に基板Ｗが収容された状態となる。

その後、制御部９５は、昇降駆動機構９０を制御して、昇降ピン８８を退避位置９３まで下降させて停止させる。基板Ｗは、基板保持内周面３０の下側脱落防止内面４３によって受けられるから、下側口縁部４４によって区画される下面側円形開口から基板Ｗが落下するおそれはない。

(2) 処理液処理
こうして、基板Ｗが基板保持部材２０に受け渡されると、制御部９５は、揺動用モータ８２を駆動し、基板保持部材２０の揺動を開始させる。これにより、基板Ｗは、基板保持内周面３０（大径部４０）上を転動し、中心軸線Ｃまわりの遊星回転状態で基板保持部材２０に保持される。

この状態で、制御部９５は、さらに、上面処理液バルブ１０および下面処理液バルブ１３を開く。これによって、上面処理液ノズル８および下面処理液ノズル１１から処理液が供給され、回転状態の基板Ｗの上面Ｗａおよび下面Ｗｂに対して処理液による処理を施すことができる。基板Ｗの上面Ｗａおよび下面Ｗｂに供給された処理液は、遠心力によって基板Ｗの周端面Ｗｐに導かれ、この周端面Ｗｐをも処理することになる。遊星回転状態で保持されている基板Ｗは、周端面Ｗｐと基板保持内周面３０（大径部４０）との接触位置が絶えず変化する。そのため、周端面Ｗｐの全域に処理液をくまなく均一に行き渡らせることができる。こうして、基板Ｗの周端面Ｗｐを含めた全表面に対する処理を一気に行うことができる。

また、遊星回転状態の基板の上面Ｗａおよび下面Ｗｂに同時に処理液を供給することにより、処理液による圧力によって、基板Ｗを両面から保持することができる。これにより、基板を安定に保持することができる。

(3) 乾燥処理
こうして、基板Ｗに対する処理液による処理を一定時間行った後に、制御部９５は、上面処理液バルブ１０および下面処理液バルブ１３を閉じて基板Ｗに対する処理液の供給を停止する。そして、制御部９５は、遮断板昇降駆動機構１５を制御して、遮断板５を下降させる。そして、その基板対向面６を基板Ｗの上面Ｗａに近接させる。遮断板５を、基板保持部材２０の上側口縁部４２が形成する円形開口よりも十分に小径の円盤状に形成しておくことにより、基板対向面６を基板Ｗの上面Ｗａに対して、より接近させることができる。

この状態で、制御部９５は、不活性ガスバルブ１８を開いて不活性ガス供給管１７から基板Ｗの上面Ｗａに向けて不活性ガスを供給する。それとともに、制御部９５は、揺動用モータ８２の回転を加速し、基板保持部材２０の揺動速度を加速する。これにより、基板Ｗの遊星回転が加速されることになる。

こうして、基板Ｗの表面の液滴を振り切る乾燥処理が行われる。遮断板５の働きにより、処理室１の壁面などで跳ね返った飛沫が基板Ｗの上面Ｗａに至ることを抑制できる。また、遮断板５によって遮蔽された小容積の空間に不活性ガスを供給しているので、基板Ｗの上面Ｗａでの酸化皮膜の形成を抑制しつつ、乾燥処理を行うことができる。

この乾燥処理のとき、基板Ｗは基板保持部材２０に遊星回転状態で保持されており、その周端面Ｗｐの基板保持内周面３０との当接位置は絶えず変動している。そのため、基板Ｗの表面は、その全域が、周端面Ｗｐまで含めてくまなく均一に乾燥されることになり、乾燥不良が生じない。

なお、乾燥処理の際、基板Ｗの下面Ｗｂに対しても不活性ガスを供給することがより好ましい。これにより、乾燥処理の際、基板Ｗの上面ＷａおよびＷｂの両面に対して不活性ガスの圧力を作用させることができるので、基板Ｗをより安定に保持することができる。

(4) 基板搬出
こうして一定時間に渡って乾燥処理を行った後、制御部９５は、遮断板昇降駆動機構１５を制御して遮断板５を退避位置へと上昇させ、揺動用モータ８２を停止させる。これにより、基板Ｗの遊星回転が停止し、この基板Ｗは静止状態で基板保持部材２０に保持される。制御部９５は、さらに、不活性ガスバルブ１８を閉じる。

その後、制御部９５は、昇降駆動機構９０を制御して、昇降ピン８８を処理位置９２へと導く。ついで、制御部９５は、第１および第２エアシリンダ５３，５４を制御して第１および第２基板保持部品２１，２２を後退させて、基板保持部材２０を離間状態とする。これにより、基板保持部材２０は基板保持力を失い、基板Ｗは昇降ピン８８によって保持された状態となる。

ついで、制御部９５は、昇降駆動機構９０を制御し、昇降ピン８８を基板受け渡し位置９１へと上昇させる。この状態で、基板搬送ロボットによって、昇降ピン８８から処理済みの基板Ｗが搬出されることになる。

以後、未処理の別の基板Ｗがあれば、この未処理の基板Ｗに対して、上記(1)〜(4)の処理が繰り返される。

図７は、基板保持部材の変形例に係る構成を説明するための断面図であり、図３(b)と同様な断面が示されている。この変形例に係る基板保持部材２０Ａは、前述の基板保持部材２０と比較すると、上側口縁部４２が大径部４０側に後退している。すなわち、上側口縁部４２は、下側口縁部４４よりも大径部４０側に後退していて、この上側口縁部４２によって区画される円形開口の径は、基板Ｗの径よりも大きくなっている。

この構成による利点は、基板Ｗの上面Ｗａの全域に対して、処理液および不活性ガスを行き渡らせやすいことである。ただし、前述の基板保持部材２０の場合でも、上側口縁部４２が区画する円形開口は、基板Ｗよりも若干小さい程度であって、基板Ｗの上面Ｗａの全域に十分に処理液を行き渡らせることが可能である。

図８は、前述の実施形態のさらに他の変形例に係る構成を説明するための図解的な斜視図であり、揺動駆動機構２５に関連する構成が示されている。上側固定フレーム７７および下側固定フレーム７８は、ほぼＵ字形状の転回フレーム９７に固定されており、この転回フレーム９７に揺動用モータ８２が固定されている。より詳細には、転回フレーム９７の基底部９８に揺動用モータ８２が固定されており、基底部９８からほぼ平行に立ち上がる一対の腕部９９，１００に対して上下の固定フレーム７７，７８が固定されている。

転回フレーム９７は、支持軸１０１，１０２によって、第１および第２エアシリンダ５３，５４の付近を通る転回軸線Ｔのまわりに転回（回動）自在に支持されている。そして、この転回フレーム９７には、この転回フレーム９７を転回軸線Ｔまわりに転回させるための転回駆動機構１０３が結合されている。転回軸線Ｔはほぼ水平方向に沿っており、基板保持部材２０の円運動の中心である回転軸線Ｒと直交している。

この構成によれば、基板保持部材２０に基板Ｗを遊星回転状態で保持している状態で、この基板保持部材２０を転回させることができる。これにより、遊星回転状態の基板Ｗを、水平面に沿って遊星回転している状態から、たとえば、鉛直面に沿って遊星回転する状態へと姿勢変化させることができる。さらには、基板Ｗの上下面を反転させたりすることもできる。こうして、基板Ｗの姿勢を変化させながら、基板Ｗに対する処理を行うことが可能となる。

たとえば、基板保持部材２０の上下に上述の上面処理液ノズル８および下面処理液ノズル１１を配置するとともに、基板保持部材２０の側方（好ましくは両側方）にスクラブ部材（洗浄ブラシ）を配置することもできる。この場合、基板Ｗを水平姿勢で遊星回転させているときには基板Ｗに対して処理液ノズル８，１１からの処理液を供給し、さらに、基板Ｗを鉛直姿勢で遊星回転させつつ、その表面（好ましくは両面）に対してスクラブ処理を施すことができる。

図９は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この図９において、上述の図１〜図８に示された各部と対応する部分には、図１〜図８の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、基板保持部材２０に遊星回転状態で保持されている基板Ｗの上面Ｗａ（一方面）に処理流体を供給する第１処理流体供給機構１１１と、当該基板Ｗの下面Ｗｂ（他方面）に処理流体を供給する第２処理流体供給機構１１２とが備えられている。

第１処理流体供給機構１１１は、基板Ｗの上方に配置された第１処理流体ノズル１１３と、この第１処理流体ノズル１１３に処理流体を供給する上面処理流体供給管１１４とを備えている。この上面処理流体供給管１１４には、不活性ガス供給源からの不活性ガス（窒素ガスまたは空気）が不活性ガスバルブ１１５を介して供給され、薬液供給源からの薬液が薬液バルブ１１６を介して供給され、純水供給源からの純水（脱イオン水）が純水バルブ１１７を介して供給されるようになっている。

同様に、第２処理流体供給機構１１２は、基板Ｗの下方に配置された第２処理流体ノズル１１９と、この第２処理流体ノズル１１９に処理流体を供給する下面処理流体供給管１２０とを備えている。この下面処理流体供給管１２０には、不活性ガス供給源からの不活性ガス（窒素ガスまたは空気）が不活性ガスバルブ１２１を介して供給され、薬液供給源からの薬液が薬液バルブ１２２を介して供給され、純水供給源からの純水（脱イオン水）が純水バルブ１２３を介して供給されるようになっている。

第１処理流体ノズル１１３は、基板保持部材２０に保持された基板Ｗの上面Ｗａに対向する基板対向面１２５を下方に向けた円盤状のノズル本体１２６と、このノズル本体１２６の上面に結合された中空の支持軸１２７とを有している。支持軸１２７には、上面ノズル昇降駆動機構１２８が結合されている。

基板対向面１２５は、基板Ｗの上面Ｗａとほぼ平行な平坦面であって、たとえば、基板保持内周面３０の上側口縁部４２が形成する円形開口よりも径の小さな円形に形成されている。したがって、上面ノズル昇降駆動機構１２８によって第１処理流体ノズル１１３を昇降させることにより、基板対向面１２５を、基板Ｗの上面Ｗａに近接した位置に配置できる。

基板対向面１２５には、そのほぼ全域に分散して複数の処理流体吐出口１２９が配置されている。この処理流体吐出口１２９は、ノズル本体１２６に形成された処理流体流路１３０と連通している。上面処理流体供給管１１４は、支持軸１２７を挿通し、処理流体流路１３０に結合されている。

この構成によって、第１処理流体ノズル１１３は、基板対向面１２５に分散配置された複数の処理流体吐出口１２９から、基板Ｗの上面Ｗａに対して、近接位置からシャワー状に処理流体（薬液、純水、不活性ガス）を供給することができる。

同様に、第２処理流体ノズル１１９は、基板保持部材２０に保持された基板Ｗの下面Ｗｂに対向する基板対向面１３３を上方に向けた円盤状のノズル本体１３４と、このノズル本体１３４の下面に結合された中空の支持軸１３５とを有し、この支持軸１３５には、下面ノズル昇降駆動機構１３６が結合されている。

基板対向面１３３は、基板Ｗの下面Ｗｂとほぼ平行な平坦面であって、たとえば、基板保持内周面３０の下側口縁部４４が形成する円形開口よりも径の小さな円形に形成されている。したがって、下面ノズル昇降駆動機構１３６によって第２処理流体ノズル１１９を昇降させることにより、基板対向面１３３を、基板Ｗの下面Ｗｂに近接した位置に配置できる。

基板対向面１３３には、そのほぼ全域に分散して複数の処理流体吐出口１３７が配置されている。この処理流体吐出口１３７は、ノズル本体１３４に形成された処理流体流路１３８と連通している。下面処理流体供給管１２０は、支持軸１３５を挿通し、処理流体流路１３８に結合されている。

この構成によって、第２処理流体ノズル１１９は、基板対向面１３３に分散配置された複数の処理流体吐出口１３７から、基板Ｗの下面Ｗｂに対して、近接位置からシャワー状に処理流体（薬液、純水、不活性ガス）を供給することができる。

この基板処理装置の場合、制御部９５は、前述の第１および第２エアシリンダ５３，５４および揺動用モータ８２などを制御するほか、バルブ１１５，１１６，１１７，１２１，１２２，１２３、上面ノズル昇降駆動機構１２８および下面ノズル昇降駆動機構１３６を制御する。

基板保持部材２０に遊星回転状態で保持されている基板Ｗに対する処理の流れの一例を示せば次のとおりである。

制御部９５は、上面ノズル昇降駆動機構１２８および下面ノズル昇降駆動機構１３６を制御し、第１処理流体ノズル１１３の基板対向面１２５を遊星回転状態の基板Ｗの上面Ｗａに近接配置し、第２処理流体ノズル１１９の基板対向面１３３を当該基板の下面Ｗｂに近接配置する。

さらに、制御部９５は、薬液バルブ１１６および１２２を開く。これにより、基板Ｗには、上下の複数の処理流体吐出口１２９，１３７から、シャワー状に薬液が供給され、基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂに対する薬液処理が行われる。

この薬液処理が一定時間行われた後、制御部９５は、薬液バルブ１１６，１２２を閉じ、代わって、純水バルブ１１７，１２３を開く。これにより、基板Ｗには、上下の複数の処理流体吐出口１２９，１３７から、シャワー状に純水が供給され、基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂに対する純水リンス処理が行われる。

この純水リンス処理が一定時間行われた後、制御部９５は、純水バルブ１１７，１２３を閉じ、代わって、不活性ガスバルブ１１５，１２１を開く。これにより、基板Ｗには、上下の複数の処理流体吐出口１２９，１３７から、シャワー状に不活性ガスが供給される。それとともに、制御部９５は、揺動用モータ８２を高速回転させることにより、基板Ｗの遊星回転速度を加速する。こうして、基板Ｗの表面の液滴を振り切る乾燥処理が、不活性ガス雰囲気中で行われる。

この実施形態では、基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂに近接した基板対向面１２５，１３３からシャワー状に同種の処理流体が同時に供給されることにより、この処理流体を基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂに等しく作用させることができる。これにより、遊星回転状態の基板Ｗを上下から同種の処理流体で挟み込むことができるので、より確実な基板保持が可能になる。

図１０は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置は、基板保持部材２０に保持された基板Ｗの上面Ｗａ（一方表面）に沿って処理液供給位置を変化させることができる第１移動ノズル１４１と、当該基板Ｗの下面Ｗｂ（他方表面）に沿って処理液供給位置を変化させることができる第２移動ノズル１４２とを備えている。第１移動ノズル１４１は、基板Ｗの上面Ｗａの上方で揺動する揺動アーム１４３に保持されている。この揺動アーム１４３は、回動駆動機構１４５によって、基板保持部材２０の側方に設定された鉛直な回動軸線Ｌ１まわりに回動されるとともに、昇降駆動機構１４７によって、上下動されるようになっている。同様に、第２移動ノズル１４２は、基板Ｗの下面Ｗｂの下方で揺動する揺動アーム１４４に保持されている。この揺動アーム１４４は、回動駆動機構１４６によって、基板保持部材２０の側方に設定された前記回動軸線Ｌ１まわりに回動されるとともに、昇降駆動機構１４８によって、上下動されるようになっている。

基板保持部材２０に遊星回転状態で保持されている基板Ｗに対して処理液による処理を施すとき、制御部９５は、昇降駆動機構１４７，１４８を制御して、第１および第２移動ノズル１４１，１４２の吐出口を基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂにそれぞれ近接した高さに導く。その状態で、第１および第２移動ノズル１４１，１４２の吐出口から処理液を吐出させながら、回動駆動機構１４５，１４６の制御により、揺動アーム１４３，１４４を同期して揺動させる。このとき、第１および第２移動ノズル１４１，１４２から基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂに向けて吐出される処理液の着液点１４９，１５０が、互いに対向する位置となるように、揺動アーム１４３，１４４の位置が制御される。また、揺動アーム１４３，１４４の揺動範囲は、第１および第２移動ノズル１４１，１４２からの処理液の着液点１４９，１５０が、少なくとも、基板Ｗの中心から周縁部までを走査する範囲とされる。

この実施形態の構成では、第１および第２移動ノズル１４１，１４２からの処理液が互いに対向する位置に着液する状態を保持しながら、第１および第２移動ノズル１４１，１４２を移動させられる。これにより、遊星回転状態で基板保持部材２０に保持されている基板Ｗの保持状態に悪影響を与えることなく、移動ノズル１４１，１４２からの処理液の供給を行える。

第１および第２移動ノズル１４１，１４２には、ノーマルノズル、高圧ノズル、超音波ノズルおよび二流体スプレーノズルなどのいずれの種類のノズルが適用されてもよい。

図１１は、この発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。この基板処理装置は、基板保持部材２０によって遊星回転状態で保持されている基板Ｗの両面をそれぞれスクラブ洗浄するための第１および第２スクラブ部材１５１，１５２を備えている。

第１スクラブ部材１５１は、基板Ｗの上面Ｗａ（一方表面）に当接する第１スクラブ面１５３を有する摺接部１５５と、この摺接部１５５を下面に保持する円盤状の保持部１５７とを有し、いわゆるディスクブラシとしての形態を有している。保持部１５７の上面中央には鉛直方向に沿う回転軸１５９が結合されており、この回転軸１５９には、回転駆動機構１６１および昇降駆動機構１６３が結合されている。さらに、回転軸１５９は、中空軸となっており、この回転軸１５９を挿通して、処理液供給管１６５が配置されている。この処理液供給管１６５からの処理液は、基板Ｗの上面Ｗａへと供給されるようになっている。

同様に、第２スクラブ部材１５２は、基板Ｗの下面Ｗｂ（他方表面）に当接する第２スクラブ面１５４を有する摺接部１５６と、この摺接部１５６を上面に保持する円盤状の保持部１５８とを有し、ディスクブラシとしての形態を有している。保持部１５８の下面中央には鉛直方向に沿う中空の回転軸１６０が結合されており、この回転軸１６０には、回転駆動機構１６２および昇降駆動機構１６４が結合されている。回転軸１６０を挿通して、処理液供給管１６６が配置されている。この処理液供給管１６６からの処理液は、基板Ｗの下面Ｗｂへと供給されるようになっている。

第１および第２スクラブ部材１５１，１５２は、第１および第２スクラブ面１５３，１５４によってスクラブされる領域（スクラブ領域）が上下に重なり合って対向するように配置されている。このスクラブ領域は、この実施形態では、基板Ｗの全表面に当接するようになっている。すなわち、第１および第２スクラブ面１５３，１５４は、遊星回転状態にある基板Ｗの中心から周端縁までの領域において基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂにそれぞれ当接する。

より具体的には、図１１に示されているように、第１および第２スクラブ部材１５１，１５２が、基板保持部材２０の回転軸線Ｒと同軸まわりに回転されるようになっており、第１および第２スクラブ面１５３，１５４によるスクラブ領域が、遊星回転状態の基板Ｗの少なくとも中心を内方し、かつ、基板Ｗの周縁部からはみ出すようになっていることが好ましい。この場合、上側口縁部４２および下側口縁部４４によって区画される上下の円形開口は、基板Ｗの径よりも小さくなる。

基板保持部材２０に遊星回転状態で保持されている基板Ｗに対してスクラブ処理を施すときには、処理液供給管１６５，１６６に対して処理液が供給されるとともに、制御部９５は、昇降駆動機構１６３，１６４を制御して、第１および第２スクラブ面１５３，１５４を基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂにそれぞれ接触させる。さらに、制御部９５は、回転駆動機構１６１，１６２を制御して、第１および第２スクラブ部材１５１，１５２を回転させる。

このようにして遊星回転状態にある基板Ｗは、第１および第２スクラブ部材１５１，１５２によって両面から挟み込まれた状態でスクラブ処理を受ける。これにより、基板Ｗの保持を確実にし、併せて、基板Ｗの両面のスクラブ処理を同時に行うことができる。

図１２は、この発明の第５の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。この基板処理装置は、基板保持部材２０によって遊星回転状態で保持されている基板Ｗの上面Ｗａに当接して移動する第１移動スクラブ部材１７１と、当該基板Ｗの下面Ｗｂに当接して移動する第２移動スクラブ部材１７２とを備えている。第１および第２移動スクラブ部材１７２は、基板Ｗよりも小面積のスクラブ面１７９，１８０をそれぞれ有し、これらを基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂに摺接させて基板Ｗに対してスクラブ処理を行う。

第１移動スクラブ部材１７１は、基板Ｗの上面Ｗａに沿って配置された揺動アーム１７３に取り付けられており、第２移動スクラブ部材１７２は基板Ｗの下面Ｗｂに沿って配置された揺動アーム１７４に取り付けられている。第１および第２揺動アーム１７３，１７４は、それぞれ回動駆動機構１７５，１７６によって、鉛直方向に沿う共通の回動軸線Ｌ２まわりに同期して回動され、また、それぞれ昇降駆動機構１７７，１７８によって上下動されるようになっている。

基板Ｗに対してスクラブ処理をするときには、制御部９５は、昇降駆動機構１７７，１７８を制御して、第１および第２移動スクラブ部材１７１，１７２を基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂにそれぞれ当接させる。この当接状態で、制御部９５は、回動駆動機構１７５，１７６を制御することによって、第１および第２移動スクラブ部材１７１，１７２のスクラブ面１７９，１８０を、基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂ上で移動させる。このとき、制御部９５は、第１および第２移動スクラブ部材１７１，１７２のスクラブ面１７９，１８０が、基板Ｗを挟んで互いに対向する位置関係に保持されるように、第１および第２揺動アーム１７３，１７４の回動位置を制御する。第１および第２揺動アーム１７３，１７４の揺動範囲は、第１および第２スクラブ部材１７１，１７２が、少なくとも基板Ｗの中心から周端位置までの範囲を走査するように定められる。

第１および第２移動スクラブ部材１７１，１７２は、第１および第２揺動アーム１７３，１７４の先端に固定されたものであってもよく、これらを第１および第２揺動アーム１７３，１７４の先端で自転させるための自転機構が設けられていてもよい。

この実施形態の構成によれば、第１および第２移動スクラブ部材１７１，１７２のスクラブ面１７９，１８０が基板Ｗを挟んで対向する状態に保持しつつ基板Ｗの両面Ｗａ，Ｗｂがスクラブされるので、遊星回転状態の基板Ｗの保持状態に悪影響を与えることなく、基板Ｗの両面Ｗａ，Ｗｂに対する処理をスクラブ洗浄を同時に行える。

図１３は、この発明の第６の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。この実施形態では、基板保持部材２０の凹溝状の基板保持内周面３０に対して処理液を供給するための処理液供給管１８５と、凹溝状の基板保持内周面３０から処理液を排出するための処理液排出管１８６とが設けられている。基板保持部材２０には、その上下面に処理液流入口１８７，１８８が形成されており、これらの処理液流入口１８７，１８８に処理液供給管１８５が結合されている。また、基板保持部材２０には、側面に、処理液排出口１８９が形成されており、この処理液排出口１８９に処理液排出管１８６が結合されている。

上面処理液流入口１８７は、基板保持内周面３０の上方部に連通しており、基板保持内周面３０によって形成される処理液貯留溝１９０に上方から処理液を供給する。また、下面処理液流入口１８８は、基板保持内周面３０の下方部に連通しており、処理液貯留溝１９０に下方から処理液を供給する。処理液排出口１８９は、処理液貯留溝１９０の底部となる大径部４０に連通している。

処理液供給管１８５には、処理液バルブ１９１が介装されており、この処理液バルブ１９１は、制御部９５によって開閉制御されるようになっている。

処理対象の基板Ｗが基板保持部材２０に遊星回転状態で保持されている期間に、制御部９５は、処理液バルブ１９１を開き、処理液供給管１８５へと処理液を供給する。この処理液は基板保持部材２０の処理液貯留溝１９０に供給される。この処理液は、処理液貯留溝１９０において、基板保持部材２０の回転（揺動）に伴う遠心力を受けて、処理液貯留溝１９０内に保持される。

基板保持内周面３０の大径部４０上を転動して遊星回転している基板Ｗは、処理液貯留溝１９０に貯留されている処理液にその周端部が浸漬されることになり、かつ、基板Ｗの遊星回転に伴ってその浸漬位置が絶えず変化していく。これにより、基板Ｗの周縁部に対して処理液よる処理を選択的に施すことができ、かつ、周縁部の全周に渡ってくまなく処理を行うことができる。

そこで、処理液としてエッチング液を適用することによって、基板Ｗの周縁部に対して選択的なエッチング処理（いわゆるベベルエッチング処理）を施すことができる。また、処理液として洗浄液を適用することによって、基板Ｗの周縁部に対して選択的な洗浄処理（いわゆるベベル洗浄処理）を施すことができる。

処理液バルブ１９１は、基板Ｗの処理期間中に渡って開成状態に保持されてもよいし、一定時間ごとに開閉（すなわち、間欠的に開成）されてもよい。また、処理液貯留溝１９０に処理液が貯留されるまでの一定時間に限って、処理液バルブ１９１を開成するようにしてもよい。ただし、この場合には、処理液排出管１８６に開閉バルブを設け、基板Ｗの周縁部の処理中はこの開閉バルブを閉状態に保持し、たとえば、一定時間後に開成して使用済みの処理液を排出することとすればよい。

以上、この発明の６つの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、基板保持部材２０が２つの基板保持部品２１，２２に分割されている例について説明したが、たとえば、図７の構成の場合のように基板Ｗよりも大きな円形開口を有する基板保持部材の場合には、２以上の部分に分割されている必要はない。また、逆に、３つ以上の基板保持部品の組み合わせによって基板保持部材を構成することもできる。

また、前述の実施形態では、第１および第２基板保持部品２１，２２の両方が中心軸線Ｃに対して進退する構成としたが、これらのうちのいずれか一方のみが中心軸線Ｃに対して進退する構成としてもよい。

さらに、前述の実施形態では、基板保持部材２０は上下動せずに、基板一時保持部としての昇降ピン８８が上下動する構成としたが、これらは相対的に上下動すればよく、基板一時保持部材は上下動せずに基板保持部材２０が上下動する構成としてもよいし、前述のような昇降ピン８８が上下動するとともに基板保持部材２０も上下動する構成としてもよい。

また、基板一時保持部を介することなく、基板搬送ロボットと基板保持部材２０との間で、基板Ｗを直接受け渡しする構成としてもよい。

さらに、前述の図１１および図１２の構成では、基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂをスクラブするための第１および第２スクラブ部材１５１，１５２；１７１，１７２は、等しい大きさのスクラブ面を有しているが、基板Ｗの上下面Ｗａ，Ｗｂとを異なる大きさのスクラブ面を有するスクラブ部材でそれぞれスクラブ処理する構成としてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。 基板保持回転機構の構成を説明するための簡略化した斜視図である。 (a)は基板保持部材の平面図、(b)は基板保持部材の断面図である。 基板保持部材に保持された基板の遊星回転状態を示す図解的な平面図である。 基板保持部材を揺動させる揺動駆動機構の具体的な構成を説明するための図解的な斜視図である。 この基板処理装置の制御上の構成を説明するためのブロック図である。 前記基板保持部材の変形例を示す断面図である。 基板保持部材を転回させるための構成を示す図解的な斜視図である。 この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。 この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。 この発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。 この発明の第５の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。 この発明の第６の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。

符号の説明

１ 処理室
２ 基板保持回転機構
３ 第１処理液供給機構
４ 第２処理液供給機構
５ 遮断板
６ 遮断板の基板対向面
８ 上面処理液ノズル
９ 上面処理液供給管
１０ 上面処理液バルブ
１１ 下面処理液ノズル
１２ 下面処理液供給管
１３ 下面処理液バルブ
１５ 遮断板昇降駆動機構
１６ 遮断板の保持軸
１７ 不活性ガス供給管
１８ 不活性ガスバルブ
２０，２０Ａ 基板保持部材
２１ 第１基板保持部品
２２ 第２基板保持部品
２３ 第１進退駆動機構
２４ 第２進退駆動機構
２５ 揺動駆動機構
２８ 基板保持空間
３０ 基板保持内周面
３１ 第１基板保持内周面
３２ 第２基板保持内周面
３３，３４ 第１当接面
３５ 第１連結部
３６，３７ 第２当接面
３８ 第２連結部
４０ 大径部
４１ 上側脱落防止内面
４２ 上側口縁部
４３ 下側脱落防止内面
４４ 下側口縁部
４７，４８ カバー部材
４９，５０ 摺動ブラケット
５１ スプリング
５３ 第１エアシリンダ
５４ 第２エアシリンダ
５５，５６ ピストンロッド
５９，６０ 開口
６１，６２ 円筒部材
６５ 揺動フレーム
６６ 基底部
６７ 腕部
６８ 腕部
６９，７０ エアシリンダ取り付け面
７１，７２ 軸受け
７３，７４ 偏心カム
７５，７６ 回転軸
７７ 上側固定フレーム
７８ 下側固定フレーム
７９ 固定フレーム
８０ 歯付きグベルト
８１ カップリング
８２ 揺動用モータ
８３，８４ 歯付きプーリ
８７ 処理室の底壁
８８ 昇降ピン
８９ 昇降フレーム
９０ 昇降駆動機構
９１ 基板受け渡し位置
９２ 処理位置
９３ 退避位置
９５ 制御部
９７ 転回フレーム
９８ 基底部
９９ 腕部
１００ 腕部
１０１，１０２ 支持軸
１０３ 転回駆動機構
１１１ 第１処理流体供給機構
１１２ 第２処理流体供給機構
１１３ 第１処理流体ノズル
１１４ 上面処理流体供給管
１１５ 不活性ガスバルブ
１１６ 薬液バルブ
１１７ 純水バルブ
１１９ 第２処理流体ノズル
１２０ 下面処理流体供給管
１２１ 不活性ガスバルブ
１２２ 薬液バルブ
１２３ 純水バルブ
１２５ 基板対向面
１２６ ノズル本体
１２７ 支持軸
１２８ 上面ノズル昇降駆動機構
１２９ 処理流体吐出口
１３０ 処理流体流路
１３３ 基板対向面
１３４ ノズル本体
１３５ 支持軸
１３６ 下面ノズル昇降駆動機構
１３７ 処理液吐出口
１３８ 処理流体流路
１４１ 第１移動ノズル
１４２ 第２移動ノズル
１４３，１４４ 揺動アーム
１４５，１４６ 回動駆動機構
１４７，１４８ 昇降駆動機構
１４９，１５０ 着液点
１５１ 第１スクラブ部材
１５２ 第２スクラブ部材
１５３ 第１スクラブ面
１５４ 第２スクラブ面
１５５，１５６ 摺接部
１５７，１５８ 保持部
１５９，１６０ 回転軸
１６１，１６２ 回転駆動機構
１６３，１６４ 昇降駆動機構
１６５，１６６ 処理液供給管
１７１ 第１移動スクラブ部材
１７２ 第２移動スクラブ部材
１７３ 第１揺動アーム
１７４ 第２揺動アーム
１７５，１７６ 回転駆動機構
１７７，１７８ 昇降駆動機構
１７９，１８０ スクラブ面
１８５，１８６ 処理液供給管
１８７ 上面処理液流入口
１８８ 下面処理液流入口
１８９ 処理液排出口
１９０ 処理液貯留溝
１９１ 処理液供給バルブ
Ｗ 基板
Ｗａ 基板の上面
Ｗｂ 基板の下面
Ｗｃ 基板の中心軸線
Ｗｐ 基板の周端面
Ｃ 中心軸線
Ｒ 回転軸線
Ｔ 転回軸線
Ｌ１，Ｌ２ 回動軸線

Claims (17)

1. ほぼ円形の基板を回転状態で保持しつつ処理するための基板処理装置であって、
   基板保持内周面を有し、この基板保持内周面に前記基板よりも径の大きな大径部が形成された基板保持部材と、
   前記大径部の中心軸線に平行な所定の回転軸線まわりを当該中心軸線が周回するように前記基板保持部材を移動させる駆動機構とを含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板保持内周面は、前記中心軸線から外方に向かって窪む凹面状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記基板保持部材は、前記中心軸線と直交する方向に分割可能な少なくとも２つの基板保持部品を組み合わせて前記基板保持内周面を形成するものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記基板保持部材は、前記中心軸線に沿う方向に関する少なくとも一方側に、前記基板とほぼ同等の大きさか、または基板よりも径の大きな円形開口を区画する口縁部を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記基板保持部材は、前記中心軸線に沿う方向に関する少なくとも一方側に、前記基板よりも径の小さな円形開口を区画する口縁部を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記基板保持部材の基板保持時内周面は、前記基板保持内周面の前記中心軸線に沿う方向に関する少なくとも一方側に、前記基板が離脱することを防止すべく前記中心軸線に接近する方向に向かって前記大径部から延設された脱落防止内面を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記基板保持部材を、前記中心軸線に直交する所定の転回軸線まわりに転回させる転回機構をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 前記基板保持部材に保持された基板の一方表面に流体を供給する第１流体供給機構と、
   前記基板保持部材に保持された基板の他方表面に流体を供給する第２流体供給機構とを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 前記第１流体供給機構は、前記基板保持部材に保持された基板の一方表面に処理流体を供給する第１処理流体供給機構を含み、
   前記第２流体供給機構は、前記基板保持部材に保持された基板の他方表面に処理流体を供給する第２処理流体供給機構を含むことを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
10. 前記第１流体供給機構は、前記基板の一方表面に近接配置可能な基板対向面に複数の流体吐出口を分散配置した第１流体ノズルを有し、
    前記第２流体供給機構は、前記基板の他方表面に近接配置可能な基板対向面に複数の流体吐出口を分散配置した第２流体ノズルを有するものであることを特徴とする請求項８または９記載の基板処理装置。
11. 前記第１流体供給機構は、前記基板の一方表面上で流体供給位置を変位させることができる第１移動ノズル含み、
    前記第２流体供給機構は、前記基板の他方表面上で流体供給位置を変位させることができる第２移動ノズルを含み、
    前記第１移動ノズルおよび第２移動ノズルからの流体が前記基板の一方表面および他方表面における対向位置に供給されるように前記第１および第２移動ノズルを同期して移動させるノズル移動機構をさらに含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置。
12. 前記基板保持部材に保持された基板の一方表面をスクラブする第１スクラブ部材と、
    前記基板保持部材に保持された基板の他方表面をスクラブする第２スクラブ部材とを備えていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板処理装置。
13. 前記第１スクラブ部材は、前記基板保持部材に保持されて遊星回転状態にある基板の中心から周端縁までの領域において前記一方表面に当接する第１スクラブ面を有するものであり、
    前記第２スクラブ部材は、前記基板保持部材に保持されて遊星回転状態にある基板の中心から周端縁までの領域において前記他方表面に当接する第２スクラブ面を有するものであることを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置。
14. 前記第１スクラブ部材は、前記基板保持部材に保持される基板よりも小さな第１スクラブ面を有し、前記第２スクラブ部材は、前記基板保持部材に保持される基板よりも小さな第２スクラブ面を有し、
    前記第１および第２スクラブ面が、前記基板の一方表面および他方表面における対向位置に当接するように前記第１および第２スクラブ部材を同期して移動させるスクラブ部材移動機構をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置。
15. 前記基板保持部材の基板保持内周面は、前記中心軸線から離れる方向である外方に向かって窪む凹面状に形成されており、
    前記凹面状の基板保持内周面内に処理液を供給する処理液供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置。
16. 前記基板上の液成分を振り切ることができる速度で当該基板が遊星回転するように前記基板保持部材を移動させるべく前記駆動機構を制御する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の基板処理装置。
17. ほぼ円形の基板を回転状態で保持しつつ処理するための基板処理方法であって、
    基板保持内周面を有し、この基板保持内周面に前記基板よりも径の大きな大径部が形成された基板保持部材を設け、この基板保持部材の前記基板保持内周面の内方に基板を配置するステップと、
    前記大径部の中心軸線に平行な所定の回転軸線のまわりを当該中心軸線が周回するように前記基板保持部材を移動させることにより、前記基板保持内周面に前記基板の周端面を当接させ、当該基板保持内周面上で前記基板を転動させることにより、前記基板を前記中心軸線まわりの遊星回転状態で保持するステップと、
    前記遊星回転状態で保持されている基板に対して処理を施す基板処理ステップとを含むことを特徴とする基板処理方法。

Images