JP2013201334A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を気流によって処理室内に漂う処理液の飛散ミストやパーティクルなどの異物から保護し、基板の清浄度を高めること。
【解決手段】気体吐出ノズル７は、環状の気体吐出口２４、２５と、気体吐出口２４、２５に気体を供給する筒状の気体流路２８とを含む。気体流路２８は、気体が供給される筒状の第１バッファ部２９と、第１バッファ部２９よりも下流側に配置されており、第１バッファ部２９よりも流路面積が狭い筒状の第１狭流路３０と、第１狭流路３０よりも下流側に配置されており、第１狭流路３０よりも流路面積が広い筒状の第２バッファ部３１と、第２バッファ部３１よりも下流側に配置されており、第２バッファ部３１よりも流路面積が狭い筒状の第２狭流路３２とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を処理する基板処理装置が用いられる。特許文献１に記載の枚葉式の基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、基板の中央部の上方で気体を放射状に吐出する気体吐出ノズルとを備えている。

特開２０１０−２３８７５８号公報

特許文献１では、気体吐出ノズルに設けられた環状の気体吐出口から放射状に気体が吐出される。気体吐出口から吐出された気体は、吐出された位置から径方向外方に直線的に流れる。そのため、気体吐出ノズルを中心に放射状に広がる環状の気流が基板の上方に形成され、この環状の気流によって基板の上面が処理室内に漂う処理液の飛散ミストやパーティクルなどの異物から保護される。しかしながら、気流の線速度（径方向外方への流速）が全周に亘って均一でないと、基板の上面が確実に保護されず、ミストや異物が基板に付着してしまう場合がある。

そこで、本発明の目的は、基板を気流によってミストや異物から保護でき、基板の清浄度を高め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。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持手段（４）と、環状の気体吐出口（２４、２５）と、前記気体吐出口に気体を供給する気体流路（２８）とを含み、前記基板保持手段に保持されている基板の中央部近傍に配置されており、前記気体吐出口から気体を放射状に吐出することにより、前記基板の一方の主面に沿って流れる気流を形成する気体吐出ノズル（７）とを含み、前記気体流路は、気体が供給される筒状の第１バッファ部（２９）と、前記第１バッファ部よりも下流側に配置されており、前記第１バッファ部よりも流路面積が狭い筒状の第１狭流路（３０）と、前記第１狭流路よりも下流側に配置されており、前記第１狭流路よりも流路面積が広い筒状の第２バッファ部（３１）と、前記第２バッファ部よりも下流側に配置されており、前記第２バッファ部よりも流路面積が狭い筒状の第２狭流路（３２）とを含む、基板処理装置（１）である。なお、流路面積は、気体の流通方向に直交する平面で流路を切断したときの面積を意味する。

この構成によれば、基板保持手段によって保持されている基板の一方の主面が、気体吐出ノズルから放射状に吐出された気体によって保護される。気体吐出ノズルは、基板の中央部近傍に配置されている。気体吐出ノズルは、環状の気体吐出口と、気体吐出口に気体を供給する気体流路とを含む。気体流路は、第１バッファ部と、第１狭流路と、第２バッファ部と、第２狭流路とを含む。第１バッファ部に供給された気体は、第１バッファ部から第１狭流路に流れ、その後、第１狭流路から第２バッファ部に流れる。そして、第２バッファ部に供給された気体は、第２バッファ部から第２狭流路に流れ、その後、気体吐出口の全周から放射状に吐出される。気体吐出口から吐出された気体は、径方向外方に流れ、基板の一方の主面を覆う環状の気流を形成する。

第１狭流路の流路面積が第１バッファ部よりも狭いので、第１バッファ部から第１狭流路への気体の移動が滞り、第１バッファ部に供給された気体が第１バッファ部の全周に拡散する。そのため、第１狭流路の全周に気体が供給される。さらに、第１狭流路の流路面積が第１バッファ部よりも狭いので、第１バッファ部に供給された気体は、第１狭流路を通過する際の圧力損失によって流速が低下する。そのため、流速の均一性が高まる。同様に、第２狭流路の流路面積が第２バッファ部よりも狭いので、第２バッファ部に供給された気体が第２バッファ部の全周に拡散し、流速の均一性がさらに高まる。したがって、気体が、全周に亘って均一な流量で第２狭流路から気体吐出口に供給される。そのため、気体吐出口から外方に流れる気流の速度分布の幅を狭めることができる。よって、基板の主面上のいずれの領域でも均一に気体を流通させることができる。これにより、基板を処理液のミストやパーティクルなどの異物から確実に保護できる。したがって、基板の清浄度を高めることができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１狭流路の下流端は、前記第２バッファ部の内壁面（３１ａ）に対向している、請求項１に記載の基板処理装置である。この構成によれば、第１狭流路を通過した気体は、第２バッファ部の内壁面に衝突し、流速がさらに低下する。そのため、流速の均一性がさらに高まる。したがって、気体吐出口から外方に流れる気流の速度分布の幅をさらに狭めることができる。

請求項３に記載の発明は、基板保持手段によって基板を保持する基板保持工程と、前記基板の中央部近傍に位置する気体吐出ノズルに設けられており、気体が供給される筒状の第１バッファ部と、前記第１バッファ部よりも下流側に配置されており、前記第１バッファ部よりも流路面積が狭い筒状の第１狭流路と、前記第１狭流路よりも下流側に配置されており、前記第１狭流路よりも流路面積が広い筒状の第２バッファ部と、前記第２バッファ部よりも下流側に配置されており、前記第２バッファ部よりも流路面積が狭い筒状の第２狭流路とを含む気体流路に、前記基板保持工程と並行して気体を供給する気体供給工程と、前記気体流路に供給された気体を、前記気体吐出ノズルに設けられている環状の気体吐出口から放射状に吐出することにより、前記基板の一方の主面を気流によって覆う被覆工程とを含む基板処理方法である。この方法によれば、請求項１の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。

なお、この項において、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の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平方向から見た模式図である。 気体吐出ノズルの模式的な縦断面図である。 処理ユニットによって行われる基板の処理の一例について説明するための模式図である。 図３Ａの次の工程を示す模式図である。 図３Ｂの次の工程を示す模式図である。 図３Ｃの次の工程を示す模式図である。 図３Ｃの次の工程を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る処理ユニットを用いて複数枚の基板を１枚ずつ処理したときの各基板のパーティクルの増加数を示すグラフである。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の内部を水平方向から見た模式図である。
基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、基板処理装置１に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置３とを含む。処理ユニット２は、基板Ｗを水平に保持して基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック４と、基板Ｗの上面に薬液を供給する薬液ノズル５と、基板Ｗの上面にリンス液を供給するリンス液ノズル６と、基板Ｗの上方で気体を吐出する気体吐出ノズル７とを含む。

スピンチャック４は、水平な姿勢に保持された円盤状のスピンベース８と、スピンベース８上に配置された複数のチャックピン９と、スピンベース８の中心を通る鉛直な軸線（回転軸線Ａ１）まわりにスピンベース８およびチャックピン９を回転させるスピンモータ１０とを含む。スピンチャック４は、複数のチャックピン９を基板Ｗの周端面に接触させることにより当該基板Ｗを挟持して、スピンベース８の上方で水平な姿勢で基板Ｗを保持する。スピンチャック４は、挟持式のチャックに限らず、基板Ｗの下面（裏面）を吸着することにより保持するバキューム式のチャックであってもよい。スピンチャック４は、基板Ｗを保持している状態でスピンモータ１０によってスピンベース８を回転させる。これにより、基板Ｗが回転軸線Ａ１まわりに回転する。

薬液ノズル５は、吐出口が下方に向けられた状態でスピンチャック４よりも上方に配置されている。薬液ノズル５には、薬液バルブ１１が介装された薬液配管１２を介して図示しない薬液供給源からの薬液が供給される。薬液供給源から薬液ノズル５に供給された薬液は、スピンチャック４に保持されている基板Ｗの上面中央部に向けて吐出される。薬液ノズル５に供給される薬液としては、たとえば、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液が挙げられる。

リンス液ノズル６は、吐出口が下方に向けられた状態でスピンチャック４よりも上方に配置されている。リンス液ノズル６には、リンス液バルブ１３が介装されたリンス液配管１４を介して図示しないリンス液供給源からのリンス液が供給される。リンス液供給源からリンス液ノズル６に供給されたリンス液は、スピンチャック４に保持されている基板Ｗの上面中央部に向けて吐出される。リンス液ノズル６に供給されるリンス液としては、たとえば、純水（脱イオン水：Ｄeionzied Ｗater）、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水などが挙げられる。

気体吐出ノズル７は、基板Ｗよりも小径の円柱状の部材である。気体吐出ノズル７は、ノズルアーム１５によって、スピンチャック４よりも上方で鉛直な姿勢に保持されている。気体吐出ノズル７は、第１気体バルブ１６が介装された第１気体配管１７と、第２気体バルブ１８が介装された第２気体配管１９とに接続されている。図示しない気体供給源からの気体は、第１気体配管１７を介して気体吐出ノズル７に供給され、第２気体配管１９を介して気体吐出ノズル７に供給される。第１気体配管１７を介して気体吐出ノズル７に供給された気体は、気体吐出ノズル７の周囲に放射状に吐出される。さらに、第２気体配管１９を介して気体吐出ノズル７に供給された気体は、気体吐出ノズル７の下方に吐出される。気体吐出ノズル７に供給される気体としては、たとえば、窒素ガスなどの不活性ガス、乾燥空気、および清浄空気などが挙げられる。

気体吐出ノズル７は、ノズルアーム１５を介してノズル移動機構２０に連結されている。ノズル移動機構２０は、スピンチャック４の周囲に設けられた鉛直な揺動軸線Ａ２まわりにノズルアーム１５を揺動させる。さらに、ノズル移動機構２０は、ノズルアーム１５を上下方向に移動させる。気体吐出ノズル７は、ノズルアーム１５と共に移動する。したがって、ノズル移動機構２０がノズルアーム１５を揺動させると、気体吐出ノズル７は、基板Ｗの上方を含む水平面内で移動する。また、気体吐出ノズル７が基板Ｗの上方に位置している状態で、ノズル移動機構２０がノズルアーム１５を昇降させると、気体吐出ノズル７が基板Ｗの上方で昇降し、基板Ｗと気体吐出ノズル７との間の距離が変化する。ノズル移動機構２０は、たとえば、退避位置、上位置（図３Ｃに示す位置）、および近接位置（図３Ｄに示す位置）のいずれかに気体吐出ノズル７を位置させる。退避位置は、気体吐出ノズル７がスピンチャック４の周囲に退避する位置であり、上位置および近接位置は、気体吐出ノズル７が基板Ｗの中央部の上方に配置される位置である。上位置は、近接位置の上方の位置であり、近接位置は、上位置よりも気体吐出ノズル７の下面が基板Ｗの上面中央部に近接する位置である。

処理ユニット２は、さらに、気体吐出ノズル７に取り付けられた処理液ノズル２１を含む。処理液ノズル２１の一部は、気体吐出ノズル７の内部に配置されている。処理液ノズル２１には、処理液バルブ２２が介装された処理液配管２３を介して図示しない処理液供給源からの処理液が供給される。処理液ノズル２１に供給された処理液は、気体吐出ノズル７から下方に吐出される。処理液ノズル２１に供給される処理液は、薬液またはリンス液であってもよいし、純水よりも揮発性の高い有機溶剤を含む液体であってもよい。このような有機溶剤としては、たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＨＦＥ（ハイドロフロロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液が挙げられる。具体的には、ＩＰＡと純水の混合液や、ＩＰＡとＨＦＥの混合液が、処理液ノズル２１に供給されてもよい。ＩＰＡは、純水よりも揮発性が高く、純水を容易に溶け込ませることができる有機溶剤の一例である。

図２は、気体吐出ノズル７の模式的な縦断面図である。図２では、気体吐出ノズル７が一体の部材によって構成されている場合が示されている。しかし、気体吐出ノズル７は、複数の部材によって構成されていてもよい。
気体吐出ノズル７は、気体吐出ノズル７の側面である外周面で外向きに開口する環状の上側気体吐出口２４と、気体吐出ノズル７の側面である外周面で外向きに開口する環状の下側気体吐出口２５と、気体吐出ノズル７の下面で下向きに開口する中心気体吐出口２６とを含む。上側気体吐出口２４は、下側気体吐出口２５よりも上方に配置されている。中心気体吐出口２６は、上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５よりも下方で、上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５よりも内方（気体吐出ノズル７の中心軸線Ａ３側）に配置されている。上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５は、気体吐出ノズル７の中心軸線Ａ３を中心として気体吐出ノズル７の側面の全周に亘って取り囲むスリット状の吐出口である。上側気体吐出口２４の外径は、下側気体吐出口２５の外径と等しくてもよいし、下側気体吐出口２５の外径よりも大きいまたは小さくてもよい。

気体吐出ノズル７は、気体が導入される第１導入口２７と、第１導入口２７と上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５とを接続する筒状の第１気体流路２８とを含む。第１気体配管１７内を流れる気体は、第１導入口２７から気体吐出ノズル７内に導入され、第１気体流路２８を介して上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５に供給される。第１導入口２７は、気体吐出ノズル７の側面である外周面で外向きに開口している。第１導入口２７は、上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５より上方で、上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５より内方に配置されている。第１導入口２７は、気体吐出ノズル７の外周面から第１気体流路２８まで内方に延びている。

第１気体流路２８は、第１導入口２７に接続された筒状の第１バッファ（buffer）部２９と、第１バッファ部２９に接続された筒状の第１狭流路３０と、第１狭流路３０に接続された筒状の第２バッファ部３１と、第２バッファ部３１に接続された筒状の第２狭流路３２とを含む。さらに、第１気体流路２８は、第２狭流路３２に接続された筒状の第３バッファ部３３と、第３バッファ部３３と上側気体吐出口２４とを接続する環状の上側接続路３４と、第３バッファ部３３と下側気体吐出口２５とを接続する環状の下側接続路３５とを含む。

第１バッファ部２９、第１狭流路３０、第２バッファ部３１、第２狭流路３２、第３バッファ部３３、上側接続路３４、および下側接続路３５は、気体吐出ノズル７の中心軸線Ａ３を全周に亘って取り囲んでおり、同軸的に配置されている。第１狭流路３０の流路面積（気体の流通方向に直交する平面で流路を切断したときの面積）は、第１バッファ部２９、第２バッファ部３１、および第３バッファ部３３のうちのいずれの部分の流路面積よりも狭い。第２狭流路３２の流路面積についても同様である。上側接続路３４および下側接続路３５の流路面積は、第３バッファ部３３の流路面積よりも狭い。したがって、第１気体流路２８の流路面積は、交互に増減している。

第１バッファ部２９、第１狭流路３０、第２バッファ部３１、第２狭流路３２、および第３バッファ部３３は、上からこの順番で配置されている。上側接続路３４は、第３バッファ部３３から上側気体吐出口２４まで外方に延びており、下側接続路３５は、第３バッファ部３３から下側気体吐出口２５まで外方に延びている。第１バッファ部２９、第１狭流路３０、第２バッファ部３１、および第２狭流路３２は、第３バッファ部３３よりも上方に配置されている。したがって、第１バッファ部２９、第１狭流路３０、第２バッファ部３１、および第２狭流路３２は、上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５よりも上方に配置されている。

第１導入口２７は、気体吐出ノズル７の側面である外周面から第１バッファ部２９の内壁面の外周部まで内方に延びている。第１導入口２７は、第１バッファ部２９の内壁面の外周部で開口しており、第１バッファ部２９の内壁面の内周部に水平方向に対向している。第２バッファ部３１の少なくとも一部は、第１バッファ部２９の下方に配置されている。第１狭流路３０は、第１バッファ部２９の内壁面の底部から第２バッファ部３１の内壁面の上部まで下方に延びている。第１狭流路３０の上端（上流端）は、第１バッファ部２９の内壁面の上部に上下方向に対向しており、第１狭流路３０の下端（下流端）は、第２バッファ部３１の内壁面の底部３１ａに上下方向に対向している。第３バッファ部３３の少なくとも一部は、第２バッファ部３１の下方に配置されている。第２狭空間は、第２バッファ部３１の内壁面の底部３１ａから第３バッファ部３３の内壁面の上部まで下方に延びている。第２狭流路３２の上端（上流端）は、第２バッファ部３１の内壁面の上部に上下方向に対向しており、第２狭流路３２の下端（下流端）は、第３バッファ部３３の内壁面の底部３３ａに上下方向に対向している。第２狭流路３２は、第１狭流路３０よりも外方に配置されている。

第１導入口２７から第１バッファ部２９内に導入された気体は、第１バッファ部２９の内壁面の内周部との衝突によって流速が低下し、流速が低下した状態で第１バッファ部２９内を周方向に拡散する。これにより、第１バッファ部２９内に気体が充満する。第１バッファ部２９内に充満した気体は、第１狭流路３０を通過して、第２バッファ部３１内に流入する。第１狭流路３０の流路面積が狭いので、第２バッファ部３１内に流入する気体は、圧力損失によって流速がさらに低下する。さらに、気体が第１バッファ部２９内に充満しているので、第１狭流路３０の全周に気体が均一に供給される。そのため、第２バッファ部３１の全周に気体が均一に供給される。

第１狭流路３０から第２バッファ部３１内に流入した気体は、第２バッファ部３１の内壁面の底部３１ａとの衝突によって流速がさらに低下し、流速が低下した状態で第２バッファ部３１内を周方向に拡散する。これにより、第２バッファ部３１内に気体が充満する。第２バッファ部３１内に充満した気体は、第２狭流路３２を通過して、第３バッファ部３３内に流入する。第２狭流路３２の流路面積が狭いので、第３バッファ部３３内に流入する気体は、圧力損失によって流速がさらに低下する。さらに、気体が第２バッファ部３１内に充満しているので、第２狭流路３２の全周に気体が均一に供給される。そのため、第３バッファ部３３の全周に気体が均一に供給される。

第２狭流路３２から第３バッファ部３３内に流入した気体は、第３バッファ部３３の内壁面の底部３３ａとの衝突によって流速がさらに低下し、流速が低下した状態で第３バッファ部３３内を周方向に拡散する。これにより、第３バッファ部３３内に気体が充満する。第３バッファ部３３内に充満した気体は、上側接続路３４および下側接続路３５を通過した後、気体吐出ノズル７の周囲に向けて上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５から放射状に吐出される。気体が第３バッファ部３３内に充満しているので、上側接続路３４および下側接続路３５の全周に気体が均一に供給される。そのため、上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５の全周に気体が均一な供給圧で供給される。これにより、上側気体吐出口２４の全周から均一な吐出流量で気体が吐出される。同様に、下側気体吐出口２５の全周から均一な吐出流量で気体が吐出される。上側気体吐出口２４からの気体の吐出方向は、水平方向であってもよいし、水平面に対して上または下に傾いた方向であってもよい。下側気体吐出口２５についても同様である。また、上側気体吐出口２４からの気体の吐出方向は、下側気体吐出口２５からの気体の吐出方向と平行であってもよいし、非平行であってもよい。

また、気体吐出ノズル７は、気体が導入される第２導入口３６と、第２導入口３６と中心気体吐出口２６とを接続する第２気体流路３７とを含む。第２気体配管１９内を流れる気体は、第２導入口３６から気体吐出ノズル７内に導入され、第２気体流路３７を介して中心気体吐出口２６に供給される。第２導入口３６は、気体吐出ノズル７の側面である外周面で外向きに開口している。第２導入口３６は、中心気体吐出口２６より上方に配置されている。第１導入口２７および第１気体流路２８は、第２導入口３６よりも下方に配置されている。第２導入口３６は、気体吐出ノズル７の外周面から第２気体流路３７まで内方に延びている。

第２気体流路３７は、気体吐出ノズル７の中心軸線Ａ３に沿って上下方向に延びている。第２気体流路３７は、第２導入口３６に接続された筒状流路３８と、筒状流路３８に接続された中心バッファ部３９と、中心バッファ部３９に接続された複数の貫通孔４０と、複数の貫通孔４０に接続された開放部４１とを含む。筒状流路３８、中心バッファ部３９、貫通孔４０、および開放部４１は、上下方向に延びており、上からこの順番で配置されている。筒状流路３８、中心バッファ部３９、および開放部４１は、同軸的に配置されている。処理液ノズル２１の一部は、第２気体流路３７内に配置されている。処理液ノズル２１は、第２気体流路３７内で気体吐出ノズル７の中心軸線Ａ３に沿って上下方向に延びている。処理液ノズル２１は、第２気体流路３７を上下に仕切る仕切部４２を貫通している。処理液ノズル２１の下端は、仕切部４２よりも下方で、気体吐出ノズル７の下面よりも上方の高さに配置されている。処理液ノズル２１に供給された処理液は、処理液ノズル２１の下面に設けられた吐出口から下方に吐出される。

筒状流路３８は、処理液ノズル２１を取り囲んでいる。筒状流路３８の上端は、第２導入口３６よりも上方に配置されている。第２導入口３６は、筒状流路３８の内壁面で開口している。第２導入口３６は、処理液ノズル２１の側面である外周面に水平方向に対向している。筒状流路３８の上端は、塞がれており、筒状流路３８の下端（下流端）は、中心バッファ部３９の内壁面の上部で開口している。筒状流路３８の下端は、仕切部４２の上面に上下方向に対向している。筒状流路３８の流路面積は、中心バッファ部３９および開放部４１のうちのいずれの部分の流路面積よりも狭い。貫通孔４０の流路面積についても同様である。複数の貫通孔４０は、仕切部４２の全域に設けられている。複数の貫通孔４０は、仕切部４２を上下方向に貫通している。中心バッファ部３９および開放部４１は、仕切部４２によって仕切られている。開放部４１は、複数の貫通孔４０を介して中心バッファ部３９に連通している。開放部４１の下端は、下向きに開口している。中心気体吐出口２６は、開放部４１の下端によって形成されている。中心気体吐出口２６は、気体吐出ノズル７の中心軸線Ａ３上に中心を有する円形であり、気体吐出ノズル７の下面は、中心気体吐出口２６と同軸の円環状である。

第２導入口３６から筒状流路３８内に導入された気体は、処理液ノズル２１の外周面との衝突によって流速が低下し、流速が低下した状態で筒状流路３８内を周方向に拡散する。これにより、筒状流路３８内に気体が充満する。筒状流路３８内に充満した気体は、筒状流路３８の下端から中心バッファ部３９内に流入する。中心バッファ部３９の流路面積が、筒状流路３８の流路面積よりも広いので、筒状流路３８から中心バッファ部３９に流れる気体の流速が低下する。さらに、中心バッファ部３９と開放部４１とが仕切部４２によって仕切られているので、中心バッファ部３９内に流入した気体が、中心バッファ部３９内に拡散する。これにより、中心バッファ部３９内に気体が充満する。そして、中心バッファ部３９内に充満した気体は、複数の貫通孔４０を通過して、開放部４１内に流入する。貫通孔４０の流路面積が狭いので、開放部４１内に流入する気体は、圧力損失によって流速がさらに低下する。さらに、複数の貫通孔４０が、仕切部４２の全域に形成されているので、開放部４１の全域に気体が均一に供給される。そのため、開放部４１の下端、すなわち、中心気体吐出口２６から気体が均一に吐出される。

気体吐出ノズル７が基板Ｗの中央部の上方に配置されている状態（気体吐出ノズル７が近接位置に配置されている状態）で、気体が第１導入口２７に供給されると、上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５が、気体吐出ノズル７の周囲に向けて気体を放射状に吐出する。上側気体吐出口２４から吐出された気体は、基板Ｗの上面に沿って径方向外方に流れる。そのため、気体吐出ノズル７を中心に放射状に広がる環状の気流が基板Ｗの上方に形成され、この気流によって基板Ｗの上面全域が覆われる。同様に、下側気体吐出口２５から吐出された気体は、基板Ｗの上面に沿って径方向外方に流れる。そのため、気体吐出ノズル７を中心に放射状に広がる環状の気流が基板Ｗの上方に形成され、この気流によって基板Ｗの上面全域が覆われる。したがって、気体吐出ノズル７が近接位置に配置されている状態で、気体が第１導入口２７に供給されると、上下方向に重なる２つの環状気流が基板Ｗの上方に形成され、この２つの環状気流によって基板Ｗの上面が保護される。

また、気体吐出ノズル７が近接位置に配置されている状態では、気体吐出ノズル７の下面が基板Ｗの上面中央部に対向している。気体吐出ノズル７が近接位置に配置されている状態で、気体が第２導入口３６に供給されると、中心気体吐出口２６が、基板Ｗの上面中央部に向けて気体を下方に吐出する。中心気体吐出口２６から吐出された気体は、基板Ｗの上面に吹き付けられた後、基板Ｗの上面と気体吐出ノズル７の下面とによって径方向外方に案内される。そのため、気体が、基板Ｗの上面と気体吐出ノズル７の下面との間を径方向外方に流れ、基板Ｗの上面と気体吐出ノズル７の下面との間から外方に吐出される。基板Ｗと気体吐出ノズル７との間から吐出された気体は、基板Ｗの上面に沿って径方向外方に流れる。そのため、気体吐出ノズル７を中心に放射状に広がる環状の気流が基板Ｗの上方に形成され、この気流によって基板Ｗの上面全域が覆われる。したがって、気体吐出ノズル７が近接位置に配置されている状態で、気体が第１導入口２７および第２導入口３６の両方に供給されると、上下方向に重なる３つの環状気流が基板Ｗの上方に形成され、この３つの環状気流によって基板Ｗの上面が保護される。

図３Ａ〜図３Ｅは、処理ユニット２によって行われる基板Ｗの処理の一例について説明するための模式図である。図３Ｅは、気体吐出ノズル７が基板Ｗの中央部の上方に配置されている状態で基板Ｗを上方から見た模式的な平面図である。
基板Ｗが処理されるときには、処理ユニット２内に基板Ｗを搬入する搬入工程が行われる。具体的には、制御装置３は、気体吐出ノズル７等の処理ユニット２内の構成をスピンチャック４の上方から退避させる。すなわち、制御装置３は、ノズル移動機構２０を制御して、気体吐出ノズル７を退避位置に位置させる。この状態で、制御装置３は、搬送ロボット（図示せず）によって処理ユニット２内に基板Ｗを搬入させる。その後、制御装置３は、搬送ロボットによってスピンチャック４上に基板Ｗを載置させる。そして、制御装置３は、スピンチャック４によって基板Ｗを保持させる。制御装置３は、スピンチャック４上に基板Ｗが載置された後、搬送ロボットを処理ユニット２内から退避させる。

次に、図３Ａに示すように、基板Ｗの表面を薬液の一例であるフッ酸によって処理する薬液処理工程が行われる（ステップＳ１）。具体的には、制御装置３は、スピンモータ１０を制御して、スピンチャック４に基板Ｗを回転させる。その後、制御装置３は、薬液バルブ１１を開いて、薬液ノズル５にフッ酸を吐出させる。薬液ノズル５から吐出されたフッ酸は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗ上を外方に広がる。これにより、基板Ｗの上面全域にフッ酸が供給され、基板Ｗの上面全域を覆うフッ酸の液膜が形成される。制御装置３は、薬液処理工程が所定時間に亘って行われた後、薬液バルブ１１を閉じて、薬液ノズル５からのフッ酸の吐出を停止させる。

次に、図３Ｂに示すように、基板Ｗの表面をリンス液の一例である純水によって洗い流すリンス工程が行われる（ステップＳ２）。具体的には、制御装置３は、リンス液バルブ１３を開いて、リンス液ノズル６に純水を吐出させる。リンス液ノズル６から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗ上を外方に広がる。基板Ｗ上のフッ酸は、純水によって押し流されて、基板Ｗ上から排出される。これにより、基板Ｗ上のフッ酸の液膜が、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜に置換される。このようにして、基板Ｗの表面に対するリンス工程が行われる。制御装置３は、リンス工程が所定時間に亘って行われた後、リンス液バルブ１３を閉じて、リンス液ノズル６からの純水の吐出を停止させる。

次に、図３Ｃに示すように、純水よりも揮発性の高い有機溶剤の一例であるＩＰＡによって基板Ｗ上の純水の液膜を置換する置換工程が行われる（ステップＳ３）。具体的には、制御装置３は、ノズル移動機構２０を制御して、気体吐出ノズル７を退避位置から上位置に移動させる。その後、制御装置３は、気体吐出ノズル７を上位置に位置させた状態で、処理液バルブ２２を開いて、処理液ノズル２１にＩＰＡを吐出させる。処理液ノズル２１から吐出されたＩＰＡは、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗ上を外方に広がる。基板Ｗ上の純水は、ＩＰＡに溶け込みながらＩＰＡによって押し流されて、基板Ｗ上から排出される。これにより、基板Ｗ上の純水の液膜が、基板Ｗの上面全域を覆うＩＰＡの液膜に置換される。制御装置３は、置換工程が所定時間に亘って行われた後、処理液バルブ２２を閉じて、処理液ノズル２１からのＩＰＡの吐出を停止させる。

次に、図３Ｄおよび図３Ｅに示すように、基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（スピンドライ工程）が行われる（ステップＳ４）。具体的には、制御装置３は、スピンモータ１０を制御して、基板Ｗの回転速度を上昇させる。これにより、基板Ｗ上のＩＰＡが外方に振り切られて、基板Ｗ上のＩＰＡの膜厚が減少する。制御装置３は、ＩＰＡの膜厚が減少した後、ノズル移動機構２０を制御して、気体吐出ノズル７を上位置から近接位置に移動させる。そのため、基板Ｗ上のＩＰＡの液膜と、気体吐出ノズル７の下面との接触が防止される。制御装置３は、気体吐出ノズル７を近接位置に移動させた後、第１気体バルブ１６および第２気体バルブ１８を開いて、気体の一例である窒素ガスを３つの気体吐出口（上側気体吐出口２４、下側気体吐出口２５、および中心気体吐出口２６）から吐出させる。これにより、上下方向に重なる３つの環状気流が基板Ｗの上方に形成され、この３つの環状気流によって基板Ｗの上面が保護される。

制御装置３は、３つの気体吐出口からの窒素ガスの吐出を開始させた後、スピンモータ１０を制御して、基板Ｗを高速回転させる（たとえば数千ｒｐｍの回転速度で回転させる）。これにより、基板Ｗ上のＩＰＡが外方に振り切られ、基板Ｗが乾燥していく。また、基板Ｗの上面が３つの環状気流によって覆われている状態で基板Ｗの乾燥が行われるので、処理ユニット２内を浮遊するパーティクルなどの異物や処理液のミストが乾燥工程中に基板Ｗに付着することを抑制または防止できる。さらに、基板Ｗ上からＩＰＡが除去された後は、３つの気体吐出口から吐出された窒素ガスが基板Ｗの上面に沿って流れていくので、基板Ｗ上の酸素濃度が低下した状態で基板Ｗの乾燥が行われる。そのため、ウォーターマークなどの乾燥不良の発生が抑制または防止される。

制御装置３は、基板Ｗの高速回転を所定時間に亘って行った後、スピンチャック４による基板Ｗの回転を停止させる。また、制御装置３は、スピンチャック４による基板Ｗの回転を停止させた後、第１気体バルブ１６および第２気体バルブ１８を閉じて、３つの気体吐出口からの窒素ガスの吐出を停止させる。そして、制御装置３は、３つの気体吐出口からの窒素ガスの吐出を停止させた後、ノズル移動機構２０を制御して、気体吐出ノズル７をスピンチャック４の周囲に退避させる。その後、制御装置３は、基板Ｗを搬入したときと同様に、搬送ロボットによって基板Ｗを処理ユニット２内から搬出させる。

以上のように本実施形態では、第１狭流路３０の流路面積が第１バッファ部２９よりも狭いので、第１バッファ部２９に供給された気体は、第１バッファ部２９の全周に拡散する。そのため、第１狭流路３０の全周に気体が供給される。さらに、第１狭流路３０の流路面積が第１バッファ部２９よりも狭いので、第１バッファ部２９に供給された気体は、第１狭流路３０を通過する際の圧力損失によって流速が低下する。そのため、流速の均一性が高まる。同様に、第２狭流路３２の流路面積が第２バッファ部３１よりも狭いので、第２バッファ部３１に供給された気体が第２バッファ部３１の全周に拡散し、流速の均一性がさらに高まる。したがって、気体が、全周に亘って均一な流量で第２狭流路３２から第３バッファ部３３に供給され、その後、全周に亘って均一な流量で第３バッファ部３３から上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５に供給される。そのため、上側気体吐出口２４および下側気体吐出口２５から外方に流れる気流の速度分布の幅を狭めることができる。よって、基板Ｗ上方のいずれの領域でも均一に気体を流通させることができる。これにより、基板Ｗをパーティクルなどの異物から確実に保護できる。具体的には、従来の気体吐出ノズルを用いて前述の基板Ｗの処理を行ったときは、０．０４μｍよりも大きいパーティクルの増加数が数万個であったのに対し、図４に示すように、本実施形態に係る気体吐出ノズル７を用いた場合には、処理された１０枚の基板Ｗのいずれにおいても、パーティクルの増加数が３個以下であった。したがって、基板Ｗの清浄度を高めることができる。

本発明の実施形態の説明は以上であるが、本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述の実施形態では、上側気体吐出口および下側気体吐出口が、気体吐出ノズルの外周面に設けられている場合について説明したが、上側気体吐出口および下側気体吐出口のいずれか一方が省略されてもよい。当然、３つ以上の気体吐出口が、気体吐出ノズルの外周面に設けられてもよい。

また、前述の実施形態では、中心気体吐出口が、気体吐出ノズルの下面に設けられている場合について説明したが、中心気体吐出口が省略されてもよい。
また、前述の実施形態では、第１気体流路が、気体を溜める３つのバッファ部を備える場合について説明したが、バッファ部は２つであってもよい。また、第１気体流路は、４つ以上のバッファ部を備えていてもよく、この場合、３つ以上の狭流路が、第１気体流路に設けられていてもよい。

また、前述の実施形態では、上側接続路３４および下側接続路３５の流路面積は、第３バッファ部３３の流路面積よりも狭い場合について説明したが、第３バッファ部３３の流路面積と同じであってもよい。
また、前述の実施形態では、第１狭流路の下流端が、第２バッファ部の内壁面の底部に対向している場合について説明したが、第１狭流路の下流端と第２狭流路の上流端とが同一直線状に配置されていてもよい。

また、前述の実施形態では、処理液ノズルが、気体吐出ノズルに保持されている場合について説明したが、処理液ノズルは、気体吐出ノズルの外に配置されており、気体吐出ノズル以外の部材に保持されていてもよい。
また、前述の実施形態では、基板処理装置が、円形基板を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置は、液晶表示装置用基板などの多角形基板を処理する装置であってもよい。

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。

１ ：基板処理装置
４ ：スピンチャック（基板保持手段）
７ ：気体吐出ノズル
２４ ：上側気体吐出口（気体吐出口）
２５ ：下側気体吐出口（気体吐出口）
２８ ：第１気体流路（気体流路）
２９ ：第１バッファ部
３０ ：第１狭流路
３１ ：第２バッファ部
３１ａ ：内壁面の底部
３２ ：第２狭流路
３３ ：第３バッファ部
３３ａ ：内壁面の底部
Ｗ ：基板

Claims (3)

1. 基板を保持する基板保持手段と、
   環状の気体吐出口と、前記気体吐出口に気体を供給する筒状の気体流路とを含み、前記基板保持手段に保持されている基板の中央部近傍に配置されており、前記気体吐出口から気体を放射状に吐出することにより、前記基板の一方の主面に沿って流れる気流を形成する気体吐出ノズルとを含み、
   前記気体流路は、気体が供給される筒状の第１バッファ部と、前記第１バッファ部よりも下流側に配置されており、前記第１バッファ部よりも流路面積が狭い筒状の第１狭流路と、前記第１狭流路よりも下流側に配置されており、前記第１狭流路よりも流路面積が広い筒状の第２バッファ部と、前記第２バッファ部よりも下流側に配置されており、前記第２バッファ部よりも流路面積が狭い筒状の第２狭流路とを含む、基板処理装置。
2. 前記第１狭流路の下流端は、前記第２バッファ部の内壁面に対向している、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 基板保持手段によって基板を保持する基板保持工程と、
   前記基板の中央部近傍に位置する気体吐出ノズルに設けられており、気体が供給される筒状の第１バッファ部と、前記第１バッファ部よりも下流側に配置されており、前記第１バッファ部よりも流路面積が狭い筒状の第１狭流路と、前記第１狭流路よりも下流側に配置されており、前記第１狭流路よりも流路面積が広い筒状の第２バッファ部と、前記第２バッファ部よりも下流側に配置されており、前記第２バッファ部よりも流路面積が狭い筒状の第２狭流路とを含む気体流路に、前記基板保持工程と並行して気体を供給する気体供給工程と、
   前記気体流路に供給された気体を、前記気体吐出ノズルに設けられている環状の気体吐出口から放射状に吐出することにより、前記基板の一方の主面を気流によって覆う被覆工程とを含む、基板処理方法。

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