JP2011035051A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板を回転させながら所定の処理を施す基板処理装置において、基板を支持部材に均一に押圧させることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】 スピンベース３０の周縁部には、立設された支持ピン３１０が複数個設けられている。そして、支持ピン３１０に基板Ｗが略水平状態で支持されている。基板Ｗの表面Ｗｆに遮断部材５０を近接して対向配置された状態で、ガス吐出口５０２から所定の角度で基板Ｗにガスを吐出する。これにより、基板Ｗはその上面側に所定の角度で供給されるガスによって、支持ピン３１０に押圧されて確実にスピンベース３０に保持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用基板、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等の基板を回転させながら基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に関する。

従来、この種の基板処理装置として、回転自在に設けられた円盤状の回転部材上に半導体ウエハ等の基板を支持し、基板を回転させながら洗浄処理などの所定の処理を施す基板処理装置がある。例えば、特許文献１に記載の基板処理装置では、スピンベース（回転部材）の周縁部に少なくとも３個以上の支持部材が上方に向けて突設されている。これらの支持部材は基板の下面に当接することで基板をスピンベースから離間して支持する。また、基板の上方には遮断部材が対向して配置され、遮断部材と基板の上面との間に形成される空間に、基板に対して垂直にガスが供給されることで基板が支持部材に押圧されてスピンベースに保持される。そして、スピンベースが回転されると、支持部材に押圧された基板は支持部材と基板との間に発生する摩擦力で支持部材に支持されながらスピンベースとともに回転する。この装置では、このように基板をスピンベースに保持させながら回転させることで、基板の端面に接触して基板を保持する保持部材に起因して発生する不具合を防止している。

特開２００６−３２８９１

ところで、上記装置のように、基板と遮断部材との間に形成される空間にガスを供給することにより、基板を支持部材に押圧しスピンベースに保持させる方式では、比較的基板が高速回転で処理されるスピンドライ時等に基板を支持部材に確実に保持させるため、基板にかかる遠心力よりも基板と支持部材との間に発生する摩擦力を高くする必要性から、大量の窒素ガスを供給しなければならない。その結果、窒素ガスの消費量が増大してしまう。このため、ランニングコストの上昇を抑える観点から、基板の上面に供給する窒素ガスの消費量を抑制し、かつ、スピンドライ時等に基板を支持部材に確実に保持させることができる押圧力を発生させる必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板を回転させながら所定の処理を施す基板処理装置において、基板を支持部材に押圧保持させる際にガスの供給量を抑えて均一に押圧させることができる基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、基板を鉛直軸周りに略水平姿勢で回転させながら基板を保持する基板保持部材と、基板保持部材を回転させる回転手段と、基板保持部材の周縁部に突設され、基板の下面に当接して基板を下方から支持するための複数の支持部材と、基板を支持部材に押圧させて基板保持部材に保持させる押圧手段と、を備え、押圧手段は、基板の上面と対向する基板対向面を有する対向部材と、基板対向面に気体供給口を備え、基板に気体を導くための気体供給路と、気体供給路を介して、気体供給口から基板に気体を供給するための気体供給部とを有し、気体供給口が基板保持部材の回転中心から外方に離れて位置し、気体供給路は、気体供給口から基板保持部材の回転中心から外方にいくにしたがい基板保持部材から離れるように傾斜して形成され、気体供給口から吐出される気体が気体供給口より基板保持部材の回転中心に向かって吐出されることを特徴とする。

このように構成された発明では、気体供給路を基板保持部材の回転中心から外方にいくにしたがい基板保持部材から離れるように傾斜させて形成する、すなわち、気体供給路を介して基板に供給される気体が基板の外周側から回転中心に向かって供給されることで、基板の上面と対向部材の基板対向面との間に形成される間隙空間の気体が遠心力で外へ出にくくなり、間隙空間の内部圧力が増すことにより押圧力の低下が起こりにくい。

したがって、基板は回転中の径方向に飛び出すことなく、基板保持部材に保持されて回転する。よって、基板の外周端部に接触して基板を保持する保持部材（例えば、チャックピン等）を不要とすることができる。このため、基板に液を供給して行う処理の場合、基板の外周端部付近の気流を乱す要因がないことから処理液ミストの基板表面側への巻き込みを軽減することができる。これにより、基板表面への処理液の再付着を防止することができる。

また、気体供給路を形成する傾斜が、基板に対して４５度以上９０度未満となるように対向部材に形成することで、基板を支持部材に押圧する力を大きくすることができる。これにより、気体供給部から供給する気体の供給量をさらに減らしても、基板を基板保持部材に確実に保持させることができる。また、気体の供給量が減ることで基板処理装置のランニングコストも減らすことができる。

また、気体供給路を形成する傾斜が、基板に対して略６０度となるように対向部材に形成することで、基板を支持部材に押圧する力をさらに大きくすることができる。これにより、気体の供給量をさらに減らすことができ基板処理装置のランニングコストをより減らすことができる。

また、気体供給口を対向部材の周縁部に等角度間隔で複数個設けることで、基板に対し気体の吐出圧の均一性を高くすることができ、より確実に基板を支持部材に押圧することができるので、基板保持部材に基板を確実に保持させることができる。

本発明によれば、対向部材に形成された気体供給路を介して気体供給口から供給される気体が、基板に対して最適な角度で供給されるため、基板を支持部材に押圧し、基板を基板保持部材に確実に保持させるとともに、気体の消費量を削減できるという優れた効果を奏し得る。

この発明にかかる基板処理システムの概略図である。 この発明にかかる基板処理装置の一実施例形態を示す側面図である。 この発明にかかる基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。 この発明にかかる基板処理装置の要部を示す側面図である。 この発明にかかる基板処理装置の遮断部材の底面図である。 図３の基板処理装置の部分拡大図である。 基板に対し吐出される気体の角度と押圧力との関係を示すグラフである。 図２の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 この発明にかかる基板処理装置の他の実施例形態を示す側面図である。

図１はこの発明を実施することができる一例を示す基板処理システムの概略図である。より詳しくは、図１（ａ）は基板処理システムを上面から見た概略図であり、図１（ｂ）は基板処理システムを側面から見た概略図である。この基板処理システム１は、半導体ウエハ等の基板Ｗに対して処理液や処理ガスなどによる処理を施すための枚葉式の基板処理システムとして基板処理装置を複数備える基板処理システムである。この基板処理システム１は、基板Ｗに対して処理を施す基板処理部ＰＰと、この基板処理部ＰＰに結合されたインデクサ部ＩＤと、処理流体（液体または気体）の供給／排出のための構成を収容した処理流体ボックス１７，１９とを備えている。インデクサ部ＩＤは、基板Ｗを収容するためのカセットＣ（複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）など）を複数個保持することができるカセット保持部２と、カセット保持部２に保持されたカセットＣにアクセスして、未処理の基板ＷをカセットＣから取り出したり、処理済の基板ＷをカセットＣに収納したりするためのインデクサロボット４とを備えている。

各カセットＣには、複数枚の基板Ｗが「ロット」という一単位で収容されている。複数枚の基板Ｗはロット単位で種々の基板処理システム内に搬送され、各基板処理装置でロットを構成する各基板Ｗに対して同一種類の処理が施される。各カセットＣは、複数枚の基板Ｗを微小な間隔をあけて上下方向に積層して保持するための複数段の棚（図示省略）を備えており、各段の棚に１枚ずつ基板Ｗを保持することができるようになっている。各段の棚は、基板Ｗの下面の周縁部に接触し、基板Ｗを下方から保持する構成となっており、基板Ｗは表面（パターン形成面）を上方に向け、裏面を下方に向けた略水平な姿勢でカセットＣに収容されている。

基板処理部ＰＰは、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット５と、この基板搬送ロボット５が取り付けられたフレーム３とを有している。このフレーム３には、図１（ａ）に示すように、水平方向に複数個（この実施形態では４個）の処理ユニット１０，１１，１３，１５が基板搬送ロボット５を取り囲むように搭載されている。この実施形態では、例えば半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗに対して所定の処理を施す処理ユニットがフレーム３に搭載されている。また、図１（ｂ）に示すように、各処理ユニットの下段にはそれぞれもう１つの処理ユニットが設置されている。図１（ｂ）では、処理ユニット１３の下段に設けられた処理ユニット１３Ｂおよび処理ユニット１５の下段に設けられた処理ユニット１５Ｂを図示しているが、処理ユニット１０および１１の下段にも同様にもう１つずつの処理ユニット１０Ｂおよび１１Ｂが設けられ、この基板処理システムでは計８個の処理ユニットが４個ずつ２段に積層されてフレーム３に搭載されている。

基板搬送ロボット５は、インデクサロボット４から未処理の基板Ｗを受け取ることができ、かつ処理済の基板Ｗをインデクサロボット４に受け渡すことができる。より具体的には、例えば、基板搬送ロボット５は、該基板処理部ＰＰのフレーム３に固定された基台部と、この基台部に対して昇降可能に取り付けられた昇降ベースと、この昇降ベースに対して鉛直軸周りの回転が可能であるように取り付けられた回転ベースと、この回転ベースに取り付けられた一対のハンドとを備えている。一対の基板保持ハンドは、それぞれ、上記回転ベースの回転軸線に対して近接／離間する方向に進退可能に構成されている。このような構成により、基板搬送ロボット５は、インデクサロボット４および処理ユニット１０，１１，１３，１５のいずれかに対して基板保持ハンドを向け、その状態で基板保持ハンドを進退させることができ、これによって、基板Ｗの受け渡しを行うことができる。

インデクサロボット４は、指定されたカセットＣから未処理の基板Ｗを取り出して基板搬送ロボット５に受け渡すとともに、基板搬送ロボット５から処理済の基板Ｗを受け取ってカセットＣに収容する。処理済の基板Ｗは該基板Ｗが未処理の状態のときに収容されていたカセットＣに収容されてもよい。また、未処理の基板Ｗを収容するカセットＣと処理済の基板Ｗを収容するカセットＣとを分けておいて、未処理の状態のときに収容されていたカセットＣとは別のカセットＣに処理済の基板Ｗが収容されるように構成してもよい。

次に、上記した基板処理システム１に搭載される処理ユニットを構成する基板処理装置の実施形態について説明する。なお、図１の基板処理システム１では、８個の処理ユニットが搭載されているが、これらの処理ユニットはいずれも以下に説明する処理ユニット１０と同一の構造とすることができる。

図２は、この発明にかかる基板処理装置１００の一実施形態を示す側面図である。図３は図２の基板処理装置１００の主要な制御構成を示すブロック図であり、図４は図２の基板処理装置１００の要部を示す側面図である。

基板処理装置１００は、基板表面Ｗｆの周縁部および基板裏面Ｗｂからメタル層やフォトレジスト層などの薄膜をエッチング除去する装置である。具体的には、基板表面Ｗｆのみに薄膜が形成されている場合には、基板表面Ｗｆの周縁部にフッ酸、塩酸等の薬液およびＤＩＷ（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ：脱イオン水）などのリンス液（以下、薬液およびリンス液を総称して「処理液」という）を供給して薄膜をエッチング除去するとともに、基板裏面Ｗｂに処理液を供給して裏面Ｗｂを洗浄する。また、基板Ｗの表裏面Ｗｆ，Ｗｂに薄膜が形成されている場合には、基板表面Ｗｆの周縁部および基板裏面Ｗｂに処理液を供給して薄膜をエッチング除去する基板処理装置である。

基板処理装置１００は、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック８と、スピンチャック８に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに対向配置された遮断部材５０と、スピンチャック８に保持された基板Ｗの下面（裏面Ｗｂ）の中央部に向けて処理液を供給する裏面処理ノズル３７と、基板表面Ｗｆ側からスピンチャック８に保持された基板Ｗの表面周縁部に薬液を供給する薬液吐出ノズル２０と、基板Ｗの表面周縁部にリンス液を供給するリンス液吐出ノズル４０とを備え、スピンチャック８の下方は筒状のカバー部材７２に包囲されている。

カバー部材７２の周囲には、受け部材７１が固定的に取り付けられている。カバー部材７２の外壁面と受け部材７１の内壁面との間の空間は排液槽７３を構成しており、排液槽７３の底部には、回収ドレイン７５に連通接続された排液口７３ａが設けられている。そして、回収ドレイン７５から排液された処理液（薬液およびリンス液）は必要に応じて再利用または廃棄される。

また、排液槽７３の上方には、スピンチャック８及び該スピンチャック８に保持された基板Ｗを包囲するように筒上の飛散防止カップ７０が昇降自在に設けられている。この飛散防止カップ７０は、基板Ｗに供給され該基板Ｗから除去された処理液が飛散するのを防止するために設けられている。すなわち、飛散防止カップ７０を上方位置（図２の実線で示す位置）に位置させることでスピンチャック８及び該スピンチャック８に保持された基板Ｗを側方位置から取り囲み、基板Ｗに供給され飛散する処理液を補集可能となっている。一方、図示しない搬送手段が未処理の基板Ｗをスピンベース３０上の支持ピン３１０に載置したり、処理済の基板Ｗを支持ピン３１０から受け取る際には、下方位置（図２の破線で示す位置）に駆動される。

スピンチャック８では、中空の回転支軸３５がモータを含むチャック回転機構１１０の回転軸に連結されており、チャック回転機構１１０の駆動により略鉛直軸Ａ０を中心に回転可能となっている。この回転支軸３５の上端部にはスピンベース３０が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット７からの動作指令に応じてチャック回転機構１１０を駆動させることによりスピンベース３０が略鉛直軸Ａ０を中心に回転する。このスピンベース３０の上面３０ａには、基板Ｗの下面に当接して基板Ｗを下方から支持するための支持ピン３１０が上向きに突設されている。支持ピン３１０の本数は限定されないが、例えば、等角度間隔で3本以上設けることにより、基板Ｗを水平かつ安定して支持することが可能となる。このように、実施形態では、スピンベース３０が本発明の「基板保持部材」に相当し、支持ピン３１０が本発明の「支持部材」に相当し、遮断部材５０が本発明の「対向部材」に相当し、回転支軸３５とチャック回転機構１１０が本発明の「回転手段」として機能している。

中空の回転支軸３５には処理液供給管３１が挿通されており、その上端に裏面処理ノズル３７が結合されている。処理液供給管３１は薬液供給ユニット１３０およびリンス液供給ユニット１５０と接続されており、薬液およびリンス液が選択的に供給される。このため、制御ユニット７からの供給指令が薬液供給ユニット１３０に与えられることで裏面処理ノズル３７から基板裏面Ｗｂに向けて薬液が供給されて基板裏面Ｗｂに対してエッチング処理が実行される。また、制御ユニット７からの供給指令がリンス液供給ユニット１５０に与えられることで裏面処理ノズル３７から基板裏面Ｗｂに向けてリンス液が供給されて基板裏面Ｗｂに対してリンス処理が実行される。このように、該裏面処理ノズル３７を介して基板裏面Ｗｂに処理液を供給して裏面洗浄処理を実行可能となっている。

また、回転支軸３５の内壁面と処理液供給管３１の外壁面との隙間は環状のガス供給路３３を形成している。このガス供給路３３はガス供給ユニット１７０と接続されており、該ガス供給路３３を介して不活性ガスとして窒素ガスが基板裏面Ｗｂと該基板裏面Ｗｂに対向するスピンベース３０の上面３０ａとに挟まれた空間に供給される。なお、実施形態では、ガス供給ユニット１７０から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。

スピンチャック８の上方には、支持ピン３１０に支持された基板Ｗの上面に対向する円盤状の遮断部材５０が水平に配設されている。遮断部材５０はスピンチャック８の回転支軸３５と同軸上に配置された回転支軸５１の下端部に一体回転可能に取り付けられている。この回転支軸５１には遮断部材回転機構５１０が連結されており、制御ユニット７からの動作指令に応じて遮断部材回転機構５１０のモータを駆動させることで遮断部材５０を略鉛直軸Ａ０を中心に回転させる。制御ユニット７は遮断部材回転機構５１０をチャック回転機構１１０と同期するように制御することで、スピンチャック８と同じ回転方向および同じ回転速度で遮断部材５０を回転駆動できる。

また、遮断部材５０は遮断部材昇降機構５２０と接続され、遮断部材昇降機構５２０の昇降駆動用アクチュエータ（例えばエアシリンダーなど）を作動させることで、遮断部材５０をスピンベース３０に保持された基板Ｗに近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。

遮断部材５０の中心の回転支軸５１の中空部は、ガス供給路５３を形成している。ガス供給路５３はガス供給ユニット１７０と接続されており、後述するガス流通空間５０３およびガス吐出口５０２を介して基板表面Ｗｆと遮断部材５０の基板対向面５０ａとに挟まれた間隙空間ＳＰに窒素ガスを供給可能となっている。このように、実施形態では、ガス吐出口５０２が本発明の「気体供給口」に相当する。

遮断部材５０の周縁部には、遮断部材５０を鉛直軸方向に貫通する、略円筒上の内部空間を有するノズル挿入孔５０Ａ、５０Ｂが形成されており、薬液吐出ノズル２０、リンス液吐出ノズル４０を個別に挿入可能となっている。ノズル挿入孔５０Ａとノズル挿入孔５０Ｂは略鉛直軸Ａ０に対して対称位置に同一形状に形成されている。一方で、薬液吐出ノズル２０とリンス液吐出ノズル４０は同一のノズル外径を有しており、両ノズルをそれぞれノズル挿入孔５０Ａ、５０Ｂのいずれにも挿入可能となっている。

薬液吐出ノズル２０は薬液供給ユニット１３０と接続されており、制御ユニット７からの動作指令に応じて薬液供給ユニット１３０から薬液吐出ノズル２０に薬液を供給する。薬液としては、基板表面Ｗｆの周縁部に付着した薄膜のエッチングに適した薬液、例えば、フッ硝酸等が用いられる。

薬液吐出ノズル２０は水平方向に延びるノズルアーム２１の一方端に取り付けられている。また、ノズルアーム２１の他方端は薬液吐出ノズル移動機構２１０に接続されている。薬液吐出ノズル移動機構２１０は薬液吐出ノズル２０を水平方向に所定の回動軸周りに揺動させるとともに、薬液吐出ノズルを昇降させることができる。このため、制御ユニット７からの動作指令に応じて薬液吐出ノズル移動機構２１０が駆動されることで、薬液吐出ノズル２０を遮断部材５０のノズル挿入孔５０Ａに挿入して基板Ｗの周縁部に薬液を供給可能な処理位置と、基板Ｗから離れた図示しない待機位置とに移動させることができる。また、薬液吐出ノズル２０を遮断部材５０のノズル挿入孔５０Ａに挿入した状態で薬液供給ユニット１３０から薬液が圧送されると、薬液が薬液吐出ノズル２０から基板Ｗの周縁部に供給されて薄膜のエッチング除去が行われる。

また、リンス液吐出ノズル４０はリンス液供給ユニット１５０と接続されており、制御ユニット７からの動作指令に応じてリンス液供給ユニット１５０からリンス液吐出ノズル４０にリンス液を供給する。これによりリンス液吐出ノズル４０は基板Ｗの周縁部にリンス液を供給可能となっている。また、リンス液吐出ノズル４０を駆動するためにリンス液吐出ノズル移動機構４１０が設けられている。リンス液吐出ノズル移動機構４１０は薬液吐出ノズル移動機構２１０と同様な構成を有している。すなわち、リンス液吐出ノズル移動機構４１０はノズルアーム４１の先端に取り付けられたリンス液吐出ノズル４０を水平方向に所定の回動軸周りに揺動させるとともに、リンス液吐出ノズル４０を昇降させることができる。このため、制御ユニット７からの動作指令に応じてリンス液吐出ノズル移動機構４１０が駆動されることで、リンス液吐出ノズル４０を遮断部材５０のノズル挿入孔５０Ｂに挿入して基板Ｗの周縁部にリンス液を供給することができる。

図５は遮断部材５０の底面図である。遮断部材５０の基板対向面５０ａは平面に形成され、その表面には複数のガス吐出口５０２が形成されている。複数のガス吐出口５０２はスピンチャック８に保持される基板Ｗの表面中央領域、つまり基板Ｗの表面の周縁部より径方向内側の対向する位置であり、かつ、薬液吐出ノズル２０のノズル挿入孔５０Ａおよびリンス液吐出ノズル４０のノズル挿入孔５０Ｂより径方向内側の位置であって、略鉛直軸Ａ０を中心とする円周に沿って等角度間隔に形成されている。これらのガス吐出口５０２は遮断部材５０の内側に形成されたガス流通空間５０３とガス吐出路５０１を介して連通しており、ガス供給路５３を介してガス流通空間５０３に窒素ガスが供給され、ガス吐出路５０１を介して複数のガス吐出口５０２から窒素ガスが間隙空間ＳＰに供給される。具体的には、ガス吐出口５０２は１度間隔で３６０個形成されるがこれに限られるものではない。

図６は基板処理装置１００の一部拡大図である。ガス吐出路５０１は基板Ｗを角度の基準面（角度θが０）として、角度θが鋭角となるようにスピンベース３０の回転中心から外方に行くにしたが、スピンベース３０から離れるように図６中、上方に向かって傾斜して遮断部材５０に形成されている。したがって、遮断部材５０が対向位置に位置決めされた状態で、制御ユニット７からの供給指令がガス供給ユニット１７０に与えられることで、ガス吐出路５０１を介して複数のガス吐出口５０２から供給される窒素ガスを基板Ｗに対して鋭角となるように供給することができる。

具体的には、基板表面Ｗｆと遮断部材５０の基板対向面５０ａとに挟まれた間隙空間ＳＰに窒素ガスが供給されると、すべてのガス吐出路５０１が基板Ｗの回転中心に向かって傾斜しているため、間隙空間ＳＰの内部圧力を高めて基板Ｗをその基板裏面Ｗｂに当接する支持ピン３１０に押圧することができる。

さらに詳しく説明すると、間隙空間ＳＰ内の雰囲気はスピンベース３０の回転で外方へ遠心力によって排出される。一方、ガス吐出口５０２より供給される窒素ガスはその排出される雰囲気とは逆方向に供給されることとなる。その結果、ガス吐出口５０２から供給される窒素ガスによる動圧は内部静圧により多く変換されることとなり、内部圧力が高くなる。この状態で制御ユニット７の動作指令に応じてスピンベース３０が回転すると、基板裏面Ｗｂと支持ピン３１０との間に発生する摩擦力によって基板Ｗが支持ピン３１０に支持されながらスピンベース３０とともに回転する。このように本実施形態では、遮断部材５０、ガス供給ユニット１７０、ガス吐出路５０１およびガス吐出口５０２が本発明の「押圧手段」として機能する。

ここで、ノズル挿入孔５０Ａとノズル挿入孔５０Ｂは遮断部材５０に同一形状で、しかも略鉛直軸Ａ０に対して対称位置に形成されている。また、両ノズル２０，４０は吐出する液の種類が異なる点を除いて同一に構成されている。このため、薬液吐出ノズル２０およびノズル挿入孔５０Ａの構成のみを説明する。

薬液吐出ノズル２０は遮断部材５０に設けられたノズル挿入孔５０Ａの形状に合わせて略円筒状に形成され、ノズル挿入孔５０Ａに挿入されることで、薬液吐出ノズル２０の先端側が基板Ｗの周縁部に対向して配置される。薬液吐出ノズル２０の吐出口２１１ａを構成している。薬液吐出ノズル２０のノズル外径は必要以上にノズル挿入孔５０Ａの孔径を大きくすることのないよう、例えばφ５〜６ｍｍ程度に形成される。

ノズル挿入孔５０Ａの内壁には薬液吐出ノズル２０の段差面と当接可能な円環状の当接円が形成されている。そして、薬液吐出ノズル２０がノズル挿入孔５０Ａに挿入されると、段差面と当接面とが当接することで、薬液吐出ノズル２０が位置決めされる。薬液吐出ノズル２０が位置決めされた状態で、薬液吐出ノズル２０の吐出口２１１ａ周囲の先端面は遮断部材５０の基板対向面５０ａと面一になっている。

薬液吐出ノズル２０の吐出口２１１ａは基板Ｗの径方向外側に向けて開口しており、吐出口２１１ａから薬液を基板Ｗの回転中心情報から基板Ｗの周縁部に向かう方向に吐出可能となっている。液供給路２１１はノズル後端部において薬液供給ユニット１３０に接続されている。このため、薬液供給ユニット１３０から薬液が液供給路２１１に圧送されると、薬液吐出ノズル２０から薬液が基板Ｗの径方向外側に向けて吐出される。このように、実施形態では、薬液吐出ノズル２０およびリンス液吐出ノズル４０を介して基板Ｗの周縁部に処理液を供給して、基板Ｗの周縁部の洗浄処理（エッチング処理＋リンス処理）を実行可能となっている。

また、遮断部材５０のノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂの内壁には、ガス導入口５０５が開口されており、ガス導入口５０５からノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂの内部空間に窒素ガスを供給可能となっている。ガス導入口５０５は遮断部材５０の内部に形成されたガス流通空間５０３を介してガス供給ユニット１７０に連通している。したがって、ガス供給ユニット１７０から窒素ガスが圧送されると、ノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂの内部空間に窒素ガスが供給される。これにより、薬液吐出ノズル２０、リンス液吐出ノズル４０が図示しない待機位置に位置決めされた状態、つまり、薬液吐出ノズル２０、リンス液吐出ノズル４０がノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂに未挿入の状態では、ノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂの上下双方の開口から窒素ガスが噴出される。このため、ノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂにノズルが未挿入の状態でも、薬液やリンス液がノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂの内壁に付着するのが防止される。

図７は基板Ｗに対してガス吐出路５０１が形成された角度θと、ガス吐出口５０２から吐出されたガスによる基板表面Ｗｆでの押圧力との関係を示すグラフである。図７の横軸は、基板Ｗの中心からの距離を示している。また、縦軸は従来技術において採用されていた基板Ｗに対して垂直に形成したガス吐出路５０１を介してガス吐出口５０２から吐出された窒素ガスによる基板表面Ｗｆでの押圧力を１とした場合の、ガス吐出路５０１の各種角度における押圧力の大きさを示している。同じガス流量でガス吐出路５０１の基板Ｗに対する角度θの違いによる、基板表面Ｗｆでの押圧力の関係を求めたものである。

図７は、ガス吐出路５０１の基板Ｗに対する角度θを３０度、４５度、６０度、９０度、１３５度として押圧力を求めた。図７から明らかなように、ガス吐出路５０１が基板Ｗに対して角度θを４５度以上９０度未満の角度となるように形成することで、従来技術において採用されていた垂直に形成したガス吐出路５０１に比べて基板表面Ｗｆでの押圧力が高くなることが確認された。さらに、ガス吐出路５０１を基板Ｗに対して角度θが６０度となるように形成することで、最大の押圧力を得られることが確認された。

したがって、遮断部材５０が対向位置に位置決めされた状態で、制御ユニット７からの供給指令がガス供給ユニット１７０に与えられることで、基板Ｗに対してガス吐出路５０１の角度θを４５度以上９０度未満の角度、より好ましくは６０度の角度で、形成し、ガス吐出路５０１を介して複数のガス吐出口５０２から窒素ガスを基板Ｗに供給することで、基板Ｗを支持ピン３１０に確実に押圧することができる。

次に、上記のように構成された基板処理装置１００の動作について図８を参照しつつ説明する。未処理の基板Ｗが複数の支持ピン３１０に載置されると、離間位置にある遮断部材５０のガス吐出口５０２から基板Ｗに対して４５度以上９０度未満の角度、より好ましくは６０度の角度となるように形成されたガス吐出路５０１を介して窒素ガスを吐出させる（ステップＳ１）。次に、遮断部材５０を回転させて、ノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂが所定位置となるように遮断部材５０を回転方向に関して位置決めする（ステップＳ２）。その後、遮断部材５０が対向位置まで降下され基板表面Ｗｆに近接配置される（ステップＳ３）。これによって、間隙空間ＳＰの内部圧力が高められ、基板Ｗはその下面（裏面Ｗｂ）に当接する複数の支持ピン３１０に押圧されてスピンベース３０に保持される。

次に遮断部材５０を停止させた状態でスピンベース３０を回転させることで基板Ｗを回転させる（ステップＳ４）。このとき、複数の支持ピン３１０に押圧された基板Ｗは支持ピン３１０と基板裏面Ｗｂとの間に発生する摩擦力でスピンベース３０に保持されながらスピンベース３０とともに回転する。続いて、ノズルアーム２１，４１に装着された薬液吐出ノズル２０，リンス液吐出ノズル４０が、図示しない待機位置から供給位置に位置決めされる（ステップＳ５）。具体的には、薬液吐出ノズル２０、リンス液吐出ノズル４０を水平方向に沿って遮断部材５０のノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂの上方位置にそれぞれ移動させる。そして、薬液吐出ノズル２０、リンス液吐出ノズル４０を降下させてノズル挿入孔５０Ａ，５０Ｂに挿入する。

そして、基板Ｗの回転速度が所定速度（例えば、６００ｒｐｍ）に達すると、回転する基板Ｗの表面周縁部に薬液吐出ノズル２０から薬液を連続的に供給する。その結果、基板Ｗの表面周縁部および該表面周縁部に連なる基板端面部分から薄膜が全周にわたってエッチング除去される（ステップＳ６）。そして、薬液処理が完了すると、薬液の供給が停止されるとともに、リンス液吐出ノズル４０からＤＩＷが供給される。これにより、基板Ｗの表面周縁部に対してリンス処理が実行される（ステップＳ７）。リンス液吐出ノズル４０から所定時間ＤＩＷを供給し、リンス処理が完了すると、ＤＩＷの供給が停止される。

リンス処理が完了した後、薬液吐出ノズル２０、リンス液吐出ノズル４０が図示しない待機位置に位置決めされる（ステップＳ８）。それに続いて、スピンベース３０の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に遮断部材５０を回転させる（ステップＳ９）。その後、裏面処理ノズル３７から回転する基板Ｗの裏面Ｗｂに処理液が供給され、基板裏面Ｗｂに対して裏面洗浄処理が実行される（ステップＳ１０）。具体的には、裏面処理ノズル３７から基板裏面Ｗｂの中央部に向けて処理液として薬液とリンス液とが順次供給されることにより、裏面全体と裏面Ｗｂに連なる基板端面部分が洗浄される。

こうして、裏面洗浄処理が完了すると、基板Ｗおよび遮断部材５０を高速（例えば、１５００ｒｐｍ）に回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥が実行される（ステップＳ１１）。このとき、基板表面Ｗｆへの窒素ガス供給と併せてガス供給路３３からも窒素ガスを供給して基板Ｗの表裏面に窒素ガスを供給することで、基板Ｗの乾燥処理が促進される。

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、遮断部材５０の回転を停止させると同時に、基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ１２）。そして、遮断部材５０が上昇された後（ステップＳ１３）、ガス吐出口５０２からの窒素ガスの供給を停止する（ステップＳ１４）。これにより、基板Ｗの複数の支持ピン３１０への押圧保持が解除され、処理済の基板Ｗが装置から搬出される。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限度において上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、「押圧手段」として遮断部材５０にガス吐出路５０１をスピンベース３０の回転中心から外方に行くにしたがい、スピンベース３０から離れるように傾斜して形成することで、ガス吐出路５０１を介してガス吐出口５０２から吐出されるガスにより基板Ｗを支持ピン３１０に押圧したが、これに限定されず、遮断部材５０の基板対向面５０ａに、基板表面Ｗｆに窒素ガスを供給するための別体のノズルを設け、基板Ｗに対して鋭角となるように窒素ガスを吐出する構造を有するものであってもよい。

また、上記実施形態では、基板周縁部を薬液吐出ノズル２０とリンス液吐出ノズル４０から吐出される薬液およびリンス液でエッチング処理を行ったが、図９（図２の各部と同じ働きをするものには同じ符号を割り当てている）のように、基板表面Ｗｆを洗浄するため処理液を処理液供給路５５を介して基板表面Ｗｆに処理液を吐出し洗浄を行う基板処理装置にも適用可能である。

本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用基板、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等の基板を回転させながら基板の表面に処理液を供給して該基板表面に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に適用することができる。

１ 基板処理システム
８ スピンチャック
１０，１１，１３，１５ 処理ユニット
２０ 薬液吐出ノズル
３０ スピンベース（基板保持部材）
４０ リンス液吐出ノズル
５０ 遮断部材（対向部材、押圧手段）
５０ａ 基板対向面
１００ 基板処理装置
１１０ チャック回転機構（回転手段）
１３０ 薬液供給ユニット
１５０ リンス液供給ユニット
１７０ ガス供給ユニット（気体供給部、押圧手段）
３１０ 支持ピン（支持部材）
５０１ ガス吐出路（気体供給路、押圧手段）
５０２ ガス吐出口（気体供給口）
Ａ０ 鉛直軸
ＳＰ 間隙空間
Ｗ 基板
Ｗｂ 基板裏面（基板の下面）
Ｗｆ 基板表面（基板の上面）
θ 角度

Claims (4)

1. 基板を鉛直軸周りに略水平姿勢で回転させながら基板を保持する基板保持部材と、
   前記基板保持部材を回転させる回転手段と、
   前記基板保持部材の周縁部に突設され、前記基板の下面に当接して前記基板を下方から支持するための複数の支持部材と、
   基板を前記支持部材に押圧させて前記基板保持部材に保持させる押圧手段と、
   を備え、
   前記押圧手段は、
   前記基板の上面と対向する基板対向面を有する対向部材と、
   前記基板対向面に気体供給口を備え、前記基板に気体を導くための気体供給路と、
   前記気体供給路を介して、前記気体供給口から前記基板に気体を供給するための気体供給部とを有し、
   前記気体供給口が前記基板保持部材の回転中心から外方に離れて位置し、前記気体供給路は、前記気体供給口から前記基板保持部材の回転中心から外方に行くにしたがい前記基板保持部材から離れるように傾斜して形成され、前記気体供給口から吐出される気体が前記気体供給口より前記基板保持部材の回転中心に向かって吐出されることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置において、
   前記気体供給路を形成する傾斜が、前記基板に対して４５度以上９０度未満となるように前記対向部材に形成されていることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置において、
   前記気体供給路を形成する傾斜が、前記基板に対して略６０度となるように前記対向部材に形成されていることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１ないし請求項３に記載の基板処理装置において、
   前記対向部材の周縁部には、等角度間隔で複数の気体供給口が設けられていることを特徴とする基板処理装置。

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