JP2014179490A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の外周部における温度低下を抑制しつつ、基板の下面に対する液処理を行う。
【解決手段】基板処理装置１では、基板９の上面９１に基板９よりも高温の薬液を供給する上部ノズル１８１と、中心軸Ｊ１と基板９の外周縁との間において基板９の下面９２に基板９よりも高温の加熱液を供給する加熱液供給ノズル１８０ｂとが設けられる。これにより、基板９の温度、および、回転する基板９の上面９１に供給された薬液の温度が、基板９の中央部から外周部へと向かうに従って低下することを抑制または防止することができる。その結果、基板９および基板９上の薬液の温度均一性を向上することができ、基板９の上面９１上におけるエッチング処理の面内均一性を向上することができる。また、加熱液による基板９の下面のエッチング処理を、上面９１のエッチング処理と並行して行うことができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板を処理する技術に関する。

従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板処理装置を用いて基板に対して様々な処理が施される。例えば、特許文献１では、基板に付着した有機物を除去液によって除去する基板処理装置が開示されている。当該基板処理装置では、バキュームチャックにより基板の裏面を吸着して保持する。そして、基板の表面に除去液を供給する前に、裏面側液ノズルから基板の裏面に対して温調済みの純水を供給することにより、基板の温度が除去液の温度に近づけられる。あるいは、裏面側ガスノズルから基板の裏面に対して温調済みの窒素ガスを供給することにより、基板の温度が除去液の温度に近づけられる。これにより、基板の表面を流れる除去液の温度の均一性を向上し、有機物の除去処理の面内均一性を向上させることができる。

一方、特許文献２の基板処理装置では、基板の裏面の中心部分と対向する二重管が設けられる。二重管は、窒素ガスを供給する内管と、純水を供給する外管とを有する。当該基板処理装置では、基板の表面に現像液が供給される際に、裏面に純水を供給して液膜を形成することにより、現像液が裏面に付着することが防止される。また、基板を高速回転して乾燥させる際に、裏面の中心部分に窒素ガスを供給することにより、中心部分の液が、遠心力の働く位置まで移動される。

特開２００４−１５８５８８号公報 特開平１０−５７８７７号公報

ところで、特許文献１の基板処理装置では、基板の下面のうちバキュームチャックにより吸着される部位には、純水や窒素ガスを供給することはできない。このため、基板温度の面内均一性の向上に限界がある。また、基板の下面に薬液を供給して処理を行う場合、温調済みの窒素ガスを下面に供給すると、下面に供給された薬液が窒素ガスにより飛散するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の外周部における温度低下を抑制しつつ、基板の下面に対する液処理を行うことを目的としている。また、基板の乾燥時に基板を加熱することも目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、水平状態の基板の外縁部を支持する基板支持部と、前記基板支持部を前記基板と共に上下方向を向く中心軸を中心として回転する基板回転機構と、前記基板の上面に前記基板よりも高温の処理液を供給する処理液供給ノズルと、前記中心軸と前記基板の外周縁との間において前記基板の下面に前記基板よりも高温の加熱液を供給する少なくとも１つの加熱液供給ノズルと、前記中心軸と前記基板の前記外周縁との間において前記基板の前記下面に向けて前記基板よりも高温の加熱ガスを噴出する少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルとを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルが、複数の加熱液供給ノズルであり、前記複数の加熱液供給ノズルのうち２以上の加熱液供給ノズルが、前記中心軸を中心とする同一円周上に位置する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルが、複数の加熱液供給ノズルであり、前記複数の加熱液供給ノズルのうち一の加熱液供給ノズルと前記中心軸との間の径方向の距離が、他の一の加熱液供給ノズルと前記中心軸との間の径方向の距離と異なる。

請求項４に記載の発明は、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って、前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルが、複数の加熱ガス供給ノズルであり、前記複数の加熱ガス供給ノズルのうち２以上の加熱ガス供給ノズルが、前記中心軸を中心とする同一円周上に位置する。

請求項５に記載の発明は、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って、前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルが、複数の加熱ガス供給ノズルであり、前記複数の加熱ガス供給ノズルのうち一の加熱ガス供給ノズルと前記中心軸との間の径方向の距離が、他の一の加熱ガス供給ノズルと前記中心軸との間の径方向の距離と異なる。

請求項６に記載の発明は、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って、前記処理液と前記加熱液とが同じ液体であり、前記基板処理装置が、前記処理液供給ノズルおよび前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルに供給される前記液体を加熱する液体加熱部をさらに備える。

請求項７に記載の発明は、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って、前記基板支持部が、前記中心軸を中心とする環状であり、前記基板処理装置が、前記基板支持部の内側にて前記基板の前記下面に対向する対向面を有する下面対向部をさらに備え、前記対向面が前記中心軸から離れるに従って前記基板から離れる傾斜面である。

請求項８に記載の発明は、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って、前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルが前記中心軸に対して傾斜する。

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記処理液供給ノズルが、前記基板の前記上面の中央部に対向して固定される。

請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記処理液による前記基板に対する処理が行われる、密閉された内部空間を形成する密閉空間形成部をさらに備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記基板回転機構、前記処理液供給ノズルからの前記処理液の供給、前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルからの前記加熱液の供給、および、前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルからの前記加熱ガスの供給を制御する制御部をさらに備え、前記制御部による制御により、前記基板を回転しつつ前記基板の前記上面に前記処理液を供給するとともに前記基板の前記下面に前記加熱液を供給し、前記処理液および前記加熱液の供給を停止した後、前記基板を回転しつつ前記基板の前記下面に向けて前記加熱ガスを噴出して前記基板を乾燥する。

請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記基板回転機構、前記処理液供給ノズルからの前記処理液の供給、前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルからの前記加熱液の供給、および、前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルからの前記加熱ガスの供給を制御する制御部をさらに備え、 前記制御部による制御により、前記基板を回転しつつ前記基板の前記上面に前記処理液を供給し、前記処理液の供給と並行して、前記基板の前記下面に前記加熱液を供給するとともに前記基板の下方の空間へと前記加熱ガスを供給する。

請求項１３に記載の発明は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）上下方向を向く中心軸を中心として水平状態の基板を回転しつつ前記基板の上面に前記基板よりも高温の処理液を供給する工程と、ｂ）前記ａ）工程と並行して、少なくとも１つの加熱液供給ノズルから、前記中心軸と前記基板の外周縁との間において前記基板の下面に前記基板よりも高温の加熱液を供給する工程と、ｃ）前記処理液および前記加熱液の供給を停止した後、前記基板を回転しつつ、少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルから、前記中心軸と前記基板の前記外周縁との間において前記基板の前記下面に向けて前記基板よりも高温の加熱ガスを噴出して前記基板を乾燥する工程とを備える。

請求項１４に記載の発明は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）上下方向を向く中心軸を中心として水平状態の基板を回転しつつ前記基板の上面に前記基板よりも高温の処理液を供給する工程と、ｂ）前記ａ）工程と並行して、少なくとも１つの加熱液供給ノズルから、前記中心軸と前記基板の外周縁との間において前記基板の下面に前記基板よりも高温の加熱液を供給する工程と、ｃ）前記ｂ）工程と並行して、少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルから、前記基板の下方の空間へと前記基板よりも高温の加熱ガスを供給する工程とを備える。

本発明では、基板の外周部における温度低下を抑制しつつ、基板の下面に対する液処理を行うことができる。また、基板の乾燥時に基板を加熱することもできる。

一の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。 気液供給部および気液排出部を示すブロック図である。 下面対向部の平面図である。 下面対向部の断面図である。 基板処理装置における処理の流れを示す図である。 基板処理装置の断面図である。 基板処理装置の断面図である。 薬液処理時の基板の温度分布を示す図である。 薬液処理時の基板の温度分布を示す図である。 基板処理装置における処理の流れの一部を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１を示す断面図である。基板処理装置１は、略円板状の半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）に処理液を供給して基板９を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。図１では、基板処理装置１の一部の構成の断面には、平行斜線の付与を省略している（他の断面図においても同様）。

基板処理装置１は、チャンバ１２と、トッププレート１２３と、チャンバ開閉機構１３１と、基板保持部１４と、基板回転機構１５と、液受け部１６と、カバー１７とを備える。カバー１７は、チャンバ１２の上方および側方を覆う。

チャンバ１２は、チャンバ本体１２１と、チャンバ蓋部１２２とを備える。チャンバ１２は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。チャンバ本体１２１は、チャンバ底部２１０と、チャンバ側壁部２１４とを備える。チャンバ底部２１０は、略円板状の中央部２１１と、中央部２１１の外縁部から下方へと広がる略円筒状の内側壁部２１２と、内側壁部２１２の下端から径方向外方へと広がる略円環板状の環状底部２１３と、環状底部２１３の外縁部から上方へと広がる略円筒状の外側壁部２１５と、外側壁部２１５の上端部から径方向外方へと広がる略円環板状のベース部２１６とを備える。

チャンバ側壁部２１４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状である。チャンバ側壁部２１４は、ベース部２１６の内縁部から上方へと突出する。チャンバ側壁部２１４を形成する部材は、後述するように、液受け部１６の一部を兼ねる。以下の説明では、チャンバ側壁部２１４と外側壁部２１５と環状底部２１３と内側壁部２１２と中央部２１１の外縁部とに囲まれた空間を下部環状空間２１７という。

基板保持部１４の基板支持部１４１（後述）に基板９が支持された場合、基板９の下面９２は、チャンバ底部２１０の中央部２１１の上面と対向する。以下の説明では、チャンバ底部２１０の中央部２１１を「下面対向部２１１」と呼び、中央部２１１の上面２１１ａを「対向面２１１ａ」という。下面対向部２１１の詳細については後述する。

チャンバ蓋部１２２は中心軸Ｊ１に垂直な略円板状であり、チャンバ１２の上部を含む。チャンバ蓋部１２２は、チャンバ本体１２１の上部開口を閉塞する。図１では、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間した状態を示す。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１の上部開口を閉塞する際には、チャンバ蓋部１２２の外縁部がチャンバ側壁部２１４の上部と接する。

チャンバ開閉機構１３１は、チャンバ１２の可動部であるチャンバ蓋部１２２を、チャンバ１２の他の部位であるチャンバ本体１２１に対して上下方向に相対的に移動する。チャンバ開閉機構１３１は、チャンバ蓋部１２２を昇降する蓋部昇降機構である。チャンバ開閉機構１３１によりチャンバ蓋部１２２が上下方向に移動する際には、トッププレート１２３もチャンバ蓋部１２２と共に上下方向に移動する。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１と接して上部開口を閉塞し、さらに、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１に向かって押圧されることにより、チャンバ１２内に密閉されたチャンバ空間１２０（図７参照）が形成される。換言すれば、チャンバ蓋部１２２によりチャンバ本体１２１の上部開口が閉塞されることより、チャンバ空間１２０が密閉される。

基板保持部１４は、チャンバ空間１２０に配置され、基板９を水平状態で保持する。すなわち、基板９は、微細パターンが形成された一方の主面９１（以下、「上面９１」という。）を中心軸Ｊ１に垂直に上側を向く状態で基板保持部１４により保持される。基板保持部１４は、基板９の外縁部（すなわち、外周縁を含む外周縁近傍の部位）を下側から支持する上述の基板支持部１４１と、基板支持部１４１に支持された基板９の外縁部を上側から押さえる基板押さえ部１４２とを備える。基板支持部１４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状である。基板支持部１４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の支持部ベース４１３と、支持部ベース４１３の上面に固定される複数の第１接触部４１１とを備える。基板押さえ部１４２は、トッププレート１２３の下面に固定される複数の第２接触部４２１を備える。複数の第２接触部４２１の周方向の位置は、実際には、複数の第１接触部４１１の周方向の位置と異なる。

トッププレート１２３は、中心軸Ｊ１に垂直な略円板状である。トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２の下方、かつ、基板支持部１４１の上方に配置される。トッププレート１２３は中央に開口を有する。基板９が基板支持部１４１に支持されると、基板９の上面９１は、中心軸Ｊ１に垂直なトッププレート１２３の下面と対向する。トッププレート１２３の直径は、基板９の直径よりも大きく、トッププレート１２３の外周縁は、基板９の外周縁よりも全周に亘って径方向外側に位置する。

図１に示す状態において、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２により吊り下げられるように支持される。チャンバ蓋部１２２は、中央部に略環状のプレート保持部２２２を有する。プレート保持部２２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の筒部２２３と、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状のフランジ部２２４とを備える。フランジ部２２４は、筒部２２３の下端から径方向内方へと広がる。

トッププレート１２３は、環状の被保持部２３７を備える。被保持部２３７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の筒部２３８と、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状のフランジ部２３９とを備える。筒部２３８は、トッププレート１２３の上面から上方に広がる。フランジ部２３９は、筒部２３８の上端から径方向外方へと広がる。筒部２３８は、プレート保持部２２２の筒部２２３の径方向内側に位置する。フランジ部２３９は、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上方に位置し、フランジ部２２４と上下方向に対向する。被保持部２３７のフランジ部２３９の下面が、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上面に接することにより、トッププレート１２３が、チャンバ蓋部１２２から吊り下がるようにチャンバ蓋部１２２に取り付けられる。

トッププレート１２３の外縁部の下面には、複数の第１係合部２４１が周方向に配列され、支持部ベース４１３の上面には、複数の第２係合部２４２が周方向に配列される。実際には、第１係合部２４１および第２係合部２４２は、基板支持部１４１の複数の第１接触部４１１、および、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１とは、周方向において異なる位置に配置される。これらの係合部は３組以上設けられることが好ましく、本実施の形態では４組設けられる。第１係合部２４１の下部には上方に向かって窪む凹部が設けられる。第２係合部２４２は支持部ベース４１３から上方に向かって突出する。

基板回転機構１５は、いわゆる中空モータである。基板回転機構１５は、中心軸Ｊ１を中心とする環状のステータ部１５１と、環状のロータ部１５２とを備える。ロータ部１５２は、略円環状の永久磁石を含む。永久磁石の表面は、ＰＴＦＥ樹脂にてモールドされる。ロータ部１５２は、チャンバ１２内において下部環状空間２１７内に配置される。ロータ部１５２の上部には、接続部材を介して基板支持部１４１の支持部ベース４１３が取り付けられる。支持部ベース４１３は、ロータ部１５２の上方に配置される。

ステータ部１５１は、チャンバ１２外においてロータ部１５２の周囲、すなわち、径方向外側に配置される。本実施の形態では、ステータ部１５１は、チャンバ底部２１０の外側壁部２１５およびベース部２１６に固定され、液受け部１６の下方に位置する。ステータ部１５１は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配列された複数のコイルを含む。

ステータ部１５１に電流が供給されることにより、ステータ部１５１とロータ部１５２との間に、中心軸Ｊ１を中心とする回転力が発生する。これにより、ロータ部１５２が、中心軸Ｊ１を中心として水平状態で回転する。ステータ部１５１とロータ部１５２との間に働く磁力により、ロータ部１５２は、チャンバ１２内において直接的にも間接的にもチャンバ１２に接触することなく浮遊し、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板支持部１４１と共に浮遊状態にて回転する。

液受け部１６は、カップ部１６１と、カップ部移動機構１６２と、カップ対向部１６３とを備える。カップ部１６１は中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、チャンバ１２の径方向外側に全周に亘って位置する。カップ部移動機構１６２はカップ部１６１を上下方向に移動する。カップ部移動機構１６２は、カップ部１６１の径方向外側に配置される。カップ部移動機構１６２は、上述のチャンバ開閉機構１３１と周方向に異なる位置に配置される。カップ対向部１６３は、カップ部１６１の下方に位置し、カップ部１６１と上下方向に対向する。カップ対向部１６３は、チャンバ側壁部２１４を形成する部材の一部である。カップ対向部１６３は、チャンバ側壁部２１４の径方向外側に位置する環状の液受け凹部１６５を有する。

カップ部１６１は、側壁部６１１と、上面部６１２と、ベローズ６１７とを備える。側壁部６１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。上面部６１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、側壁部６１１の上端部から径方向内方および径方向外方へと広がる。側壁部６１１の下部は、カップ対向部１６３の液受け凹部１６５内に位置する。

ベローズ６１７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、上下方向に伸縮可能である。ベローズ６１７は、側壁部６１１の径方向外側において、側壁部６１１の周囲に全周に亘って設けられる。ベローズ６１７は、気体や液体を通過させない材料にて形成される。ベローズ６１７の上端部は、上面部６１２の外縁部の下面に全周に亘って接続される。換言すれば、ベローズ６１７の上端部は、上面部６１２を介して側壁部６１１に間接的に接続される。ベローズ６１７と上面部６１２との接続部はシールされており、気体や液体の通過が防止される。ベローズ６１７の下端部は、カップ対向部１６３を介してチャンバ本体１２１に間接的に接続される。ベローズ６１７の下端部とカップ対向部１６３との接続部でも、気体や液体の通過が防止される。

チャンバ蓋部１２２の中央には上部ノズル１８１が取り付けられる。上部ノズル１８１は、基板９の上面９１の中央部に対向してチャンバ蓋部１２２に固定される。上部ノズル１８１は、トッププレート１２３の中央の開口に挿入可能である。上部ノズル１８１は中央に液吐出口を有し、基板９の上面９１に処理液を供給する処理液供給ノズルである。上部ノズル１８１は、液吐出口の周囲に、ガスを噴出する噴出口も有する。チャンバ底部２１０の下面対向部２１１の中央には、下部ノズル１８２が取り付けられる。下部ノズル１８２は、中央に液吐出口を有し、基板９の下面９２の中央部と対向する。下面対向部２１１には、複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａ、および、複数の加熱液供給ノズル１８０ｂがさらに設けられる。加熱ガス供給ノズル１８０ａおよび加熱液供給ノズル１８０ｂの配置については後述する。

図２は、基板処理装置１が備える気液供給部１８および気液排出部１９を示すブロック図である。気液供給部１８は、上述の加熱ガス供給ノズル１８０ａ、加熱液供給ノズル１８０ｂ、上部ノズル１８１および下部ノズル１８２に加えて、薬液供給部１８３と、純水供給部１８４と、ＩＰＡ供給部１８５と、不活性ガス供給部１８６と、加熱ガス供給部１８７と、液体加熱部１８８とを備える。図２では、加熱ガス供給ノズル１８０ａおよび加熱液供給ノズル１８０ｂの数を、図示の都合上、実際よりも少なく描いている。

薬液供給部１８３は液体加熱部１８８に接続され、液体加熱部１８８は、弁を介して上部ノズル１８１および複数の加熱液供給ノズル１８０ｂに接続される。薬液供給部１８３から液体加熱部１８８に供給された薬液は、液体加熱部１８８にて加熱される。加熱された薬液は、上部ノズル１８１および複数の加熱液供給ノズル１８０ｂに供給される。上部ノズル１８１への薬液の供給開始および停止と、加熱液供給ノズル１８０ｂへの薬液の供給開始および停止とは、制御部１０により個別に制御可能である。

純水供給部１８４およびＩＰＡ供給部１８５は、それぞれ弁を介して上部ノズル１８１に接続される。下部ノズル１８２は、弁を介して純水供給部１８４に接続される。上部ノズル１８１は、弁を介して不活性ガス供給部１８６にも接続される。上部ノズル１８１は、チャンバ１２の内部にガスを供給するガス供給部の一部である。複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａは、弁を介して加熱ガス供給部１８７に接続される。

液受け部１６の液受け凹部１６５に接続される第１排出路１９１は、気液分離部１９３に接続される。気液分離部１９３は、外側排気部１９４、薬液回収部１９５および排液部１９６にそれぞれ弁を介して接続される。チャンバ１２のチャンバ底部２１０に接続される第２排出路１９２は、気液分離部１９７に接続される。気液分離部１９７は、内側排気部１９８および排液部１９９にそれぞれ弁を介して接続される。気液供給部１８および気液排出部１９の各構成は、制御部１０により制御される。チャンバ開閉機構１３１、基板回転機構１５およびカップ部移動機構１６２（図１参照）も制御部１０により制御される。

薬液供給部１８３から上部ノズル１８１および複数の加熱液供給ノズル１８０ｂを介して基板９に供給される薬液は、化学反応を利用して基板を処理する処理液であり、例えば、フッ酸や水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等のエッチング液である。純水供給部１８４は、上部ノズル１８１または下部ノズル１８２を介して基板９に純水（ＤＩＷ：deionized water）を供給する。ＩＰＡ供給部１８５は、上部ノズル１８１を介して基板９上にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を供給する。基板処理装置１では、上述の処理液（上記薬液、純水およびＩＰＡ）以外の処理液を供給する処理液供給部が設けられてもよい。

不活性ガス供給部１８６は、上部ノズル１８１を介してチャンバ１２内に不活性ガスを供給する。加熱ガス供給部１８７は、複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａを介して基板９の下面９２に加熱したガス（例えば、高温の不活性ガス）を供給する。本実施の形態では、不活性ガス供給部１８６および加熱ガス供給部１８７にて利用されるガスは窒素（Ｎ_２）ガスであるが、窒素ガス以外であってもよい。なお、加熱ガス供給部１８７において加熱した不活性ガスを利用する場合には、基板処理装置１における防爆対策は簡素化可能または不要である。

図３は、チャンバ底部２１０の下面対向部２１１における複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａおよび複数の加熱液供給ノズル１８０ｂの配置を示す平面図である。図３では、加熱ガス供給ノズル１８０ａ全体は図示せず、下面対向部２１１における各加熱ガス供給ノズル１８０ａの取付位置を符号１８０１を付す実線の丸にて示す。また、加熱液供給ノズル１８０ｂ全体は図示せず、各加熱液供給ノズル１８０ｂの取付位置を符号１８０４を付す実線の丸にて示す。

図３に示すように、下面対向部２１１には６個の加熱ガス供給ノズル１８０ａが設けられる。中心軸Ｊ１からの径方向の距離が等しい２個の加熱ガス供給ノズル１８０ａを「ノズル対」と呼ぶと、下面対向部２１１には３対の加熱ガス供給ノズル１８０ａのノズル対が設けられる。各ノズル対の２個の加熱ガス供給ノズル１８０ａは、中心軸Ｊ１を中心とする同一円周上において、中心軸Ｊ１を挟んで互いに対向する位置に配置される。換言すれば、各ノズル対の２個の加熱ガス供給ノズル１８０ａは、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に１８０°間隔にて配置される。６個の加熱ガス供給ノズル１８０ａは、周方向において等角度間隔（６０°間隔）にて配置される。図１では、６個の加熱ガス供給ノズル１８０ａを同一断面上に描いている（図４、図６および図７においても同様）。

下面対向部２１１には、また、６個の加熱液供給ノズル１８０ｂも設けられる。２個の加熱液供給ノズル１８０ｂは、中心軸Ｊ１を中心とする同一円周上において、中心軸Ｊ１を挟んで互いに対向する位置に配置される。他の４個の加熱液供給ノズル１８０ｂは、上記２個の加熱液供給ノズル１８０ｂよりも径方向外側において、中心軸Ｊ１を中心とする同一円周上に配置される。当該４個の加熱液供給ノズル１８０ｂは、周方向において等角度間隔（９０°間隔）にて配置される。

例えば、半径が約１５０ｍｍ（ミリメートル）の基板９の処理に用いられる基板処理装置１では、中心軸Ｊ１に最も近いノズル対の各加熱ガス供給ノズル１８０ａの噴出口の中心と中心軸Ｊ１との間の径方向の距離（以下、「噴出口−中心軸間距離」と呼ぶ。）は、約６５ｍｍである。中心軸Ｊ１に２番目に近いノズル対の各加熱ガス供給ノズル１８０ａの噴出口−中心軸間距離は、約９５ｍｍである。中心軸Ｊ１から最も遠いノズル対の各加熱ガス供給ノズル１８０ａの噴出口−中心軸間距離は、約１４５ｍｍである。また、中心軸Ｊ１に近い２個の加熱液供給ノズル１８０ｂの吐出口の中心と中心軸Ｊ１との間の径方向の距離（以下、「吐出口−中心軸間距離」と呼ぶ。）はそれぞれ、約６０ｍｍである。中心軸Ｊ１から遠い４個の加熱液供給ノズル１８０ｂの吐出口−中心軸距離はそれぞれ、約１２０ｍｍである。

図４は、下面対向部２１１近傍を拡大して示す断面図である。図４に示すように、基板支持部１４１にて基板９が支持された場合、下面対向部２１１の対向面２１１ａは、基板支持部１４１の径方向内側にて基板９の下面９２と対向する。対向面２１１ａは、中心軸Ｊ１からの距離が増大するに従って下方に位置する（すなわち、基板９から離れる）傾斜面であり、基板９の下面９２のおよそ全体に亘って広がる。対向面２１１ａと基板９の下面９２との間の距離は、下部ノズル１８２近傍において最小となり、例えば５ｍｍである。また、当該距離は、基板９の外縁部において最大となり、例えば３０ｍｍである。

各加熱ガス供給ノズル１８０ａおよび各加熱液供給ノズル１８０ｂは対向面２１１ａから突出する。各加熱ガス供給ノズル１８０ａは、下面対向部２１１の内部に形成された加熱ガス配管（図示省略）を介して、加熱ガス供給部１８７（図２参照）に接続される。各加熱液供給ノズル１８０ｂは、下面対向部２１１の内部に形成された加熱液配管（図示省略）を介して、液体加熱部１８８に接続される。

各加熱ガス供給ノズル１８０ａの噴出口１８０２、および、各加熱液供給ノズル１８０ｂの吐出口１８０５は、対向面２１１ａよりも上方にて基板９の下面９２に近接する。各加熱ガス供給ノズル１８０ａは、その中心軸が取付位置１８０１における対向面２１１ａの法線におよそ沿うように下面対向部２１１に固定される。各加熱液供給ノズル１８０ｂも同様に、その中心軸が取付位置１８０４における対向面２１１ａの法線におよそ沿うように下面対向部２１１に固定される。したがって、各加熱ガス供給ノズル１８０ａは、噴出口１８０２が取付位置１８０１よりも僅かに径方向外側に位置するように中心軸Ｊ１に対して傾斜する。また、各加熱液供給ノズル１８０ｂは、吐出口１８０５が取付位置１８０４よりも僅かに径方向外側に位置するように中心軸Ｊ１に対して傾斜する。

図５は、基板処理装置１における基板９の処理の流れを示す図である。基板処理装置１では、図１に示すように、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間して上方に位置し、カップ部１６１がチャンバ蓋部１２２から離間して下方に位置する状態にて、基板９が外部の搬送機構によりチャンバ１２内に搬入され、基板支持部１４１により下側から支持される（ステップＳ１１）。以下、図１に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「オープン状態」と呼ぶ。チャンバ蓋部１２２とチャンバ側壁部２１４との間の開口は、中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、以下、「環状開口８１」という。基板処理装置１では、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間することにより、基板９の周囲（すなわち、径方向外側）に環状開口８１が形成される。ステップＳ１１では、基板９は環状開口８１を介して搬入される。

基板９が搬入されると、カップ部１６１が、図１に示す位置から図６に示す位置まで上昇し、環状開口８１の径方向外側に全周に亘って位置する。以下の説明では、図６に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「第１密閉状態」という。また、図６に示すカップ部１６１の位置を「液受け位置」といい、図１に示すカップ部１６１の位置を「退避位置」という。カップ部移動機構１６２は、カップ部１６１を、環状開口８１の径方向外側の液受け位置と、液受け位置よりも下方の退避位置との間で上下方向に移動する。

液受け位置に位置するカップ部１６１では、側壁部６１１が、環状開口８１と径方向に対向する。また、上面部６１２の内縁部の上面が、チャンバ蓋部１２２の外縁部下端のリップシール２３２に全周に亘って接する。チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１の上面部６１２との間には、気体や液体の通過を防止するシール部が形成される。これにより、チャンバ本体１２１、チャンバ蓋部１２２、カップ部１６１およびカップ対向部１６３により囲まれる密閉された内部空間（以下、「拡大密閉空間１００」という。）が形成される。

拡大密閉空間１００は、チャンバ蓋部１２２とチャンバ本体１２１との間のチャンバ空間１２０と、カップ部１６１とカップ対向部１６３とに囲まれる側方空間１６０とが、環状開口８１を介して連通することにより形成された１つの空間である。チャンバ蓋部１２２、チャンバ本体１２１、カップ部１６１およびカップ対向部１６３は、拡大密閉空間１００を形成する密閉空間形成部である。

第１密閉状態では、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１が基板９の外縁部に接触する。トッププレート１２３の下面、および、基板支持部１４１の支持部ベース４１３上には、上下方向にて対向する複数対の磁石（図示省略）が設けられる。以下、各対の磁石を「磁石対」ともいう。基板処理装置１では、複数の磁石対が、周方向において第１接触部４１１、第２接触部４２１、第１係合部２４１および第２係合部２４２とは異なる位置に、等角度間隔にて配置される。基板押さえ部１４２が基板９に接触している状態では、磁石対の間に働く磁力（引力）により、トッププレート１２３に下向きの力が働く。これにより、基板押さえ部１４２が基板９を基板支持部１４１へと押圧する。

基板処理装置１では、基板押さえ部１４２が、トッププレート１２３の自重、および、磁石対の磁力により基板９を基板支持部１４１へと押圧することにより、基板９を基板押さえ部１４２と基板支持部１４１とで上下から挟んで強固に保持することができる。

第１密閉状態では、被保持部２３７のフランジ部２３９が、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上方に離間しており、プレート保持部２２２と被保持部２３７とは接触しない。換言すれば、プレート保持部２２２によるトッププレート１２３の保持が解除されている。このため、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２から独立して、基板保持部１４および基板保持部１４に保持された基板９と共に、基板回転機構１５により回転する。

また、第１密閉状態では、第１係合部２４１の下部の凹部に第２係合部２４２が嵌る。これにより、トッププレート１２３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において基板支持部１４１の支持部ベース４１３と係合する。換言すれば、第１係合部２４１および第２係合部２４２は、トッププレート１２３の基板支持部１４１に対する回転方向における相対位置を規制する（すなわち、周方向における相対位置を固定する）位置規制部材である。チャンバ蓋部１２２が下降する際には、第１係合部２４１と第２係合部２４２とが嵌り合うように、基板回転機構１５により支持部ベース４１３の回転位置が制御される。

続いて、基板回転機構１５により一定の回転数（比較的低い回転数であり、以下、「定常回転数」という。）での基板９の回転が開始される。さらに、不活性ガス供給部１８６（図２参照）から拡大密閉空間１００への不活性ガス（ここでは、窒素ガス）の供給が開始されるとともに、外側排気部１９４による拡大密閉空間１００内のガスの排出が開始される。これにより、所定時間経過後に、拡大密閉空間１００が、不活性ガスが充填された不活性ガス充填状態（すなわち、酸素濃度が低い低酸素雰囲気）となる。なお、拡大密閉空間１００への不活性ガスの供給、および、拡大密閉空間１００内のガスの排出は、図４に示すオープン状態から行われていてもよい。

次に、制御部１０による制御により、複数の加熱液供給ノズル１８０ｂから、回転する基板９の下面９２に向けて、基板９よりも高温に加熱された薬液（すなわち、加熱液）の供給が開始される。各加熱液供給ノズル１８０ｂからの加熱液は、中心軸Ｊ１と基板９の外周縁（エッジ）との間において、基板９の下面９２に連続的に供給される。下面９２に供給された加熱液は、基板９の回転により基板９の外周部へと拡がる。これにより、基板９の下面９２に対する薬液処理が開始されるとともに基板９の加熱が開始される。加熱液の温度は、薬液の種類や基板９に対する処理等に合わせて適宜決定され、例えば、約５０〜８０℃である。また、複数の加熱液供給ノズル１８０ｂから基板９の下面９２に供給される加熱液の合計流量は、例えば、毎分約２〜３リットルである。

基板９が所定の温度まで加熱されると、制御部１０による制御により、上部ノズル１８１から、回転する基板９の上面９１の中央部に向けて、基板９よりも高温に加熱された薬液の供給が開始される。基板９の上面９１への薬液吐出は、基板９の中央部にのみ行われ、中央部以外の部位には行われない。上部ノズル１８１からの薬液は、回転する基板９の上面９１に連続的に供給される。上面９１上の薬液は、基板９の回転により基板９の外周部へと拡がり、上面９１全体が薬液により被覆される。

加熱液供給ノズル１８０ｂからの加熱液の供給は、上部ノズル１８１からの薬液の供給中も継続される。これにより、拡大密閉空間１００において、基板９をおよそ所望の温度に加熱しつつ、上部ノズル１８１から供給される薬液による基板９の上面９１に対するエッチング処理、および、加熱液供給ノズル１８０ｂから供給される加熱液による基板９の下面９２に対するエッチング処理が行われる（ステップＳ１２）。上部ノズル１８１から基板９の上面９１に供給される薬液の流量は、例えば、毎分約０．５〜１リットルである。トッププレート１２３の下面は基板９の上面９１に近接しているため、基板９に対するエッチングは、トッププレート１２３の下面と基板９の上面９１との間の極めて狭い空間において行われる。

拡大密閉空間１００では、回転する基板９の上面９１から飛散する薬液が、環状開口８１を介してカップ部１６１にて受けられ、液受け凹部１６５へと導かれる。液受け凹部１６５へと導かれた薬液は、図２に示す第１排出路１９１を介して気液分離部１９３に流入する。薬液回収部１９５では、気液分離部１９３から薬液が回収され、フィルタ等を介して薬液から不純物等が除去された後、再利用される。

上部ノズル１８１からの薬液の供給開始から所定時間（例えば、６０〜１２０秒）経過すると、上部ノズル１８１からの薬液の供給、および、加熱液供給ノズル１８０ｂからの加熱液の供給が停止される。そして、基板回転機構１５により、所定時間（例えば、１〜３秒）だけ基板９の回転数が定常回転数よりも高くされ、基板９から薬液が除去される。

続いて、チャンバ蓋部１２２およびカップ部１６１が同期して下方へと移動する。そして、図７に示すように、チャンバ蓋部１２２の外縁部下端のリップシール２３１が、チャンバ側壁部２１４の上部と接することにより、環状開口８１が閉じられ、チャンバ空間１２０が、側方空間１６０と隔絶された状態で密閉される。カップ部１６１は、図１と同様に、退避位置に位置する。以下、図７に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「第２密閉状態」という。第２密閉状態では、基板９は、チャンバ１２の内壁と直接対向し、これらの間に他の液受け部は存在しない。

第２密閉状態でも、第１密閉状態と同様に、基板押さえ部１４２が基板９を基板支持部１４１へと押圧することにより、基板９が、基板押さえ部１４２と基板支持部１４１とで上下から挟まれて強固に保持される。また、プレート保持部２２２によるトッププレート１２３の保持が解除されており、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２から独立して、基板保持部１４および基板９と共に回転する。

チャンバ空間１２０が密閉されると、外側排気部１９４（図２参照）によるガスの排出が停止されるとともに、内側排気部１９８によるチャンバ空間１２０内のガスの排出が開始される。そして、リンス液または洗浄液である純水の基板９への供給が、純水供給部１８４により開始される（ステップＳ１３）。

純水供給部１８４からの純水は、上部ノズル１８１および下部ノズル１８２から吐出されて基板９の上面９１および下面９２の中央部に連続的に供給される。純水は、基板９の回転により上面９１および下面９２の外周部へと拡がり、基板９の外周縁から外側へと飛散する。基板９から飛散する純水は、チャンバ１２の内壁（すなわち、チャンバ蓋部１２２およびチャンバ側壁部２１４の内壁）にて受けられ、図２に示す第２排出路１９２、気液分離部１９７および排液部１９９を介して廃棄される（後述する基板９の乾燥処理においても同様）。これにより、基板９の上面９１および下面９２のリンス処理および洗浄処理と共に、チャンバ１２内の洗浄も実質的に行われる。

純水の供給開始から所定時間経過すると、純水供給部１８４からの純水の供給が停止される。そして、制御部１０による制御により、複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａから基板９の下面９２に向けて、基板９よりも高温に加熱された不活性ガス（すなわち、加熱ガス）の噴出が開始される。各加熱ガス供給ノズル１８０ａからの加熱ガスは、中心軸Ｊ１と基板９の外周縁（エッジ）との間において、基板９の下面９２に向けて連続的に噴出される。加熱ガス供給ノズル１８０ａから基板９の下面９２に噴射された加熱ガスは、基板９の下方の空間に拡がる。これにより、基板９が加熱される。加熱ガスの温度は、例えば、約１６０〜２００℃である。また、複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａから供給される加熱ガスの合計流量は、例えば、毎分約１５０〜２００リットルである。

続いて、上部ノズル１８１から基板９の上面９１上にＩＰＡが供給され、上面９１上において純水がＩＰＡに置換される（ステップＳ１４）。ＩＰＡの供給開始から所定時間経過すると、ＩＰＡ供給部１８５からのＩＰＡの供給が停止される。その後、加熱ガス供給ノズル１８０ａからの加熱ガスの噴出が継続された状態で、基板９の回転数が定常回転数よりも十分に高くされる。これにより、ＩＰＡが基板９上から除去され、基板９の乾燥処理が行われる（ステップＳ１５）。基板９の乾燥開始から所定時間経過すると、基板９の回転が停止する。基板９の乾燥処理は、内側排気部１９８によりチャンバ空間１２０が減圧され、大気圧よりも低い減圧雰囲気にて行われてもよい。

その後、チャンバ蓋部１２２とトッププレート１２３が上昇して、図１に示すように、チャンバ１２がオープン状態となる。ステップＳ１５では、トッププレート１２３が基板支持部１４１と共に回転するため、トッププレート１２３の下面に液体はほとんど残存せず、チャンバ蓋部１２２の上昇時にトッププレート１２３から液体が基板９上に落下することはない。基板９は外部の搬送機構によりチャンバ１２から搬出される（ステップＳ１６）。

以上に説明したように、基板処理装置１では、基板９の上面９１に基板９よりも高温の薬液を供給する上部ノズル１８１と、中心軸Ｊ１と基板９の外周縁との間において基板９の下面９２に基板９よりも高温の加熱液を供給する加熱液供給ノズル１８０ｂとが設けられる。これにより、基板９の温度、および、基板９の上面９１に供給された薬液の温度が、基板９の中央部から外周部へと向かうに従って低下することを抑制または防止することができる。その結果、基板９および基板９上の薬液の温度均一性を向上することができ、基板９の上面９１上におけるエッチング処理の面内均一性を向上することができる。また、加熱液による基板９の下面のエッチング処理を、上面９１のエッチング処理と並行して行うことができる。

このように、基板処理装置１では、基板９および基板９上の薬液の温度均一性を向上することができる。このため、基板処理装置１の構造は、基板９の上面９１に供給された薬液の温度が基板９の中央部から外周部へと向かうに従って比較的低下しやすい基板処理装置、例えば、基板９の上面９１に薬液を吐出する上部ノズル１８１が上面９１の中央部に対向して固定される基板処理装置に特に適している。上部ノズル１８１が基板９の上面９１の中央部に対向して固定される基板処理装置では、上面９１上に供給された薬液が外縁から飛散するまでの基板９上における移動距離が長いため、上面９１上に供給された薬液をエッチング処理に効率良く使用することができる。

基板処理装置１では、また、中心軸Ｊ１と基板９の外周縁との間において基板９の下面９２に向けて基板９よりも高温の加熱ガスを供給する加熱ガス供給ノズル１８０ａが設けられる。これにより、基板９の乾燥時に、基板９に液体を供給することなく基板９を加熱することができ、基板９上のＩＰＡの揮発性を増大させることができる。その結果、基板９を迅速に乾燥させることができるとともに、基板９の乾燥時における基板９の上面９１上の微細パターンの損傷を抑制または防止することができる。

基板処理装置１では、複数の加熱液供給ノズル１８０ｂのうち２個以上の加熱液供給ノズル１８０ｂが中心軸Ｊ１を中心とする同一円周上に位置する。これにより、基板９の当該円の上方の各部位が、加熱液供給ノズル１８０ｂの上方を通過して加熱液を供給された後、次に加熱液供給ノズル１８０ｂの上方へと移動するまでの間の時間を短縮することができる。これにより、基板９の各部位が加熱液供給ノズル１８０ｂ間を移動する際の温度低下（すなわち、回転中の温度低下）を抑制することができる。その結果、基板９の薬液処理が行われる際に、周方向における基板９および基板９上の薬液の温度均一性をより向上することができ、基板９上におけるエッチング処理の面内均一性をさらに向上することができる。

また、基板処理装置１では、中心軸Ｊ１との間の径方向の距離が異なる複数の加熱液供給ノズル１８０ｂが設けられる。換言すれば、複数の加熱液供給ノズル１８０ｂのうち一の加熱液供給ノズル１８０ｂと中心軸Ｊ１との間の径方向の距離が、他の一の加熱液供給ノズル１８０ｂと中心軸Ｊ１との間の径方向の距離と異なる。これにより、基板９の上面９１に供給された薬液の温度が、基板９の中央部から外周部へと向かうに従って低下することをより一層抑制または防止することができる。その結果、径方向における基板９および基板９上の薬液の温度均一性をより向上することができ、基板９の上面９１上におけるエッチング処理の面内均一性をさらに向上することができる。

上述のように、上部ノズル１８１から基板９の上面９１に供給される薬液と、加熱液供給ノズル１８０ｂから基板９の下面９２に供給される加熱液とは、１つの薬液供給部１８３から供給される同じ液体である。当該液体（薬液）は、上部ノズル１８１および加熱液供給ノズル１８０ｂに供給される前に、１つの液体加熱部１８８により加熱される。これにより、基板処理装置１の構造を簡素化することができるとともに、基板処理装置１を小型化することができる。

基板処理装置１では、複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａのうち２個以上の加熱ガス供給ノズル１８０ａが中心軸Ｊ１を中心とする同一円周上に位置する。これにより、基板９の当該円の上方の各部位が、加熱ガス供給ノズル１８０ａの上方を通過して加熱ガスを供給された後、次に加熱ガス供給ノズル１８０ａの上方へと移動するまでの間の時間を短縮することができる。これにより、基板９の各部位が加熱ガス供給ノズル１８０ａ間を移動する際の温度低下（すなわち、回転中の温度低下）を抑制することができる。その結果、基板９の乾燥処理が行われる際に、周方向における基板９の温度均一性をより向上することができ、基板９をさらに迅速に乾燥することができる。また、基板９の乾燥時における基板９の上面９１上の微細パターンの損傷を、より一層抑制または防止することができる。

基板処理装置１では、中心軸Ｊ１との間の径方向の距離が異なる複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａが設けられる。換言すれば、複数の加熱ガス供給ノズル１８０ａのうち一の加熱ガス供給ノズル１８０ａと中心軸Ｊ１との間の径方向の距離が、他の一の加熱ガス供給ノズル１８０ａと中心軸Ｊ１との間の径方向の距離と異なる。これにより、径方向における基板９の温度均一性をより向上することができ、基板９をさらに迅速に乾燥することができる。また、基板９の乾燥時における基板９の上面９１上の微細パターンの損傷を、より一層抑制または防止することができる。

上述のように、加熱液供給ノズル１８０ｂは、下面対向部２１１の対向面２１１ａから突出する。これにより、下部ノズル１８２から基板９の下面９２に供給された純水等の処理液が、吐出口１８０５から加熱液供給ノズル１８０ｂ内に流入することを抑制することができる。また、加熱液供給ノズル１８０ｂが中心軸Ｊ１に対して傾斜することにより、加熱液供給ノズル１８０ｂに純水等の処理液が流入することを、より一層抑制することができる。

加熱ガス供給ノズル１８０ａも、下面対向部２１１の対向面２１１ａから突出する。これにより、加熱液供給ノズル１８０ｂから下面９２に供給された薬液や、下部ノズル１８２から基板９の下面９２に供給された純水が、噴出口１８０２から加熱ガス供給ノズル１８０ａ内に流入することを抑制することができる。また、加熱ガス供給ノズル１８０ａが中心軸Ｊ１に対して傾斜することにより、加熱ガス供給ノズル１８０ａに薬液や純水等の処理液が流入することを、より一層抑制することができる。

上述のように、下面対向部２１１の対向面２１１ａは、中心軸Ｊ１から離れるに従って基板９から離れる傾斜面である。これにより、基板９の下面９２に供給された薬液や純水等の処理液を対向面２１１ａの径方向外側へと容易に導くことができる。その結果、対向面２１１ａ上に当該処理液が溜まることを防止することができる。

図８は、基板処理装置１において基板９の下面９２に加熱液を供給しつつ行った薬液処理時（ステップＳ１２）の基板９の温度分布を示す図である。図８では、半径が約１５０ｍｍの基板９の温度分布を示す。図８の横軸は、各測定位置の中心軸Ｊ１からの径方向の距離を示し、縦軸は、各測定位置における基板９の温度を示す（図９においても同様）。図８中における白抜きの四角のマークは、基板処理装置１における薬液処理時の基板９の温度を示し、黒丸のマークは、第１の比較例の基板処理装置における薬液処理時の基板の温度を示す。第１の比較例の基板処理装置では、加熱液供給ノズルは設けられておらず、基板の上面には、基板よりも高温の薬液が上部ノズルから供給されるが、基板の下面に対する加熱液の供給は行われない。図８に示すように、基板処理装置１では、第１の比較例の基板処理装置に比べ、基板９の中央部から外周部へと向かうに従って基板９の温度が低下することが抑制される。

基板処理装置１では、基板９の上面９１に対する薬液処理時に、基板９の下面９２の薬液処理を行わない場合、加熱液供給ノズル１８０ｂからの加熱液の供給に代えて、上部ノズル１８１からの薬液の供給と並行して、加熱ガス供給ノズル１８０ａから基板９の下面９２に対して加熱ガスが供給されてもよい。図９は、加熱液に代えて加熱ガスを基板９の下面９２に供給した場合の薬液処理時（ステップＳ１２）の基板９の温度分布を示す図である。図９中における白抜きの三角のマークは、基板処理装置１における薬液処理時の基板９の温度を示し、黒丸のマークは、上述の第１の比較例の基板処理装置における薬液処理時の基板の温度を示す。図９に示すように、薬液処理時に基板９の下面９２に加熱ガスが供給された場合も、第１の比較例の基板処理装置に比べ、基板９の中央部から外周部へと向かうに従って基板９の温度が低下することが抑制される。

ところで、開放された処理空間にて基板を処理する基板処理装置（以下、「第２の比較例の基板処理装置」という。）を想定した場合、第２の比較例の基板処理装置では、薬液成分を含むガスが外部に拡散するのを防止するため、薬液による基板の処理の際に、当該処理空間内のガスを大流量にて排出することが行われる。また、基板へのパーティクルの付着を防止するために、ダウンフローを発生させることも行われる。したがって、基板の周囲にて上方から下方へと向かう気流が発生し、当該気流により基板の温度が低下しやすくなる。基板の温度低下は基板の外縁部にて顕著となり、基板の温度分布の均一性が低下する。その結果、薬液による基板の処理の均一性が低下する。一定の温度に加熱した薬液を大流量にて基板に供給することにより、基板の温度分布の均一性の低下を抑制することも考えられるが、薬液の消費量が増大してしまう。

これに対し、基板処理装置１では、密閉空間形成部であるチャンバ１２、カップ部１６１およびカップ対向部１６３により、第２の比較例の基板処理装置における処理空間に比べて小さな密閉空間である拡大密閉空間１００が形成される。これにより、基板９からの熱の拡散を抑制することができる。

拡大密閉空間１００が形成される基板処理装置１では、薬液成分を含むガスが外部に拡散することもなく、基板へのパーティクルの付着を防止するためのダウンフローの必要性も低いため、拡大密閉空間１００に流入するガス、および、拡大密閉空間１００から流出するガスの流量を低く設定することが可能である。したがって、基板９の温度低下をさらに低減することができる。その結果、加熱液供給ノズル１８０ｂからの加熱液の流量を比較的低く設定しつつ、基板の温度分布の均一性を向上することができる。また、一定の温度に加熱した薬液を大流量にて基板９の上面９１に供給する必要もない（すなわち、薬液の消費量を低減することが可能である）ため、基板処理装置１のＣＯＯ（cost of ownership）も低減することができる。

基板処理装置１では、上述の薬液処理の際に、ステップＳ１２に代えて図１０に示すステップＳ１２１が行われてもよい。ステップＳ１２１では、制御部１０による制御により、ステップＳ１２と同様に、回転する基板９の上面９１に上部ノズル１８１から加熱された薬液が供給され、当該薬液の供給と並行して、基板９の下面９２に加熱液供給ノズル１８０ｂから加熱液が供給される。ステップＳ１２１では、さらに、上部ノズル１８１からの薬液の供給、および、加熱液供給ノズル１８０ｂからの加熱液の供給と並行して、加熱ガス供給ノズル１８０ａから基板９の下方の空間へと加熱ガスが供給される。

加熱ガス供給ノズル１８０ａから基板９の下方の空間への加熱ガスの供給は、上述の基板９の乾燥処理（ステップＳ１５）における加熱ガス供給ノズル１８０ａからの加熱ガスの噴出に比べて緩やかに行われる。このため、加熱液供給ノズル１８０ｂから基板９の下面９２に供給される加熱液が、加熱ガス供給ノズル１８０ａからの加熱ガスにより下面９２上からはじき飛ばされたり、下面９２上を移動する加熱液の流れが加熱ガス供給ノズル１８０ａからの加熱ガスにより乱されることが防止される。

ステップＳ１２１では、基板９の下方の空間に供給された高温の加熱ガス雰囲気中において、加熱ガス供給ノズル１８０ａからの加熱液が基板９の下面９２に供給され、下面９２上を外周部に向かって移動する。このため、基板９への供給時、および、基板９上における移動時に、加熱液の温度が低下することを抑制することができる。

上述の基板処理装置１では、様々な変更が可能である。

例えば、下部ノズル１８２が、液体加熱部１８８および薬液供給部１８３に接続され、ステップＳ１２，Ｓ１２１において基板９の下面９２に加熱液が供給される際に、下面９２の中央部にも加熱液（すなわち、基板９よりも高温に加熱された薬液）が供給されてもよい。換言すれば、基板９の下面９２の中央部に対向する下部ノズル１８２が、複数の加熱液供給ノズル１８０ｂに含まれてもよい。

基板処理装置１では、液体加熱部１８８に代えて、薬液供給部１８３から上部ノズル１８１に供給される薬液を加熱する第１の液体加熱部、および、薬液供給部１８３から加熱液供給ノズル１８０ｂに供給される薬液を第１の液体加熱部とは独立して加熱する第２の液体加熱部が設けられてもよい。これにより、基板９の上面９１に供給される薬液と、基板９の下面９２に供給される加熱液の温度を個別に制御することができる。

上部ノズル１８１は、必ずしも、基板９の上面９１の中央部に対向して固定される必要はない。上部ノズル１８１は、少なくとも上面９１の中央部に処理液（すなわち、上述の薬液、純水、ＩＰＡ等）を供給可能であれば、例えば、基板９の上方にて基板９の中央部と外縁部との間で往復移動を繰り返しつつ処理液を供給する構造であってもよい。

上部ノズル１８１から基板９の上面９１に供給される処理液と、加熱液供給ノズル１８０ｂから基板９の下面９２に供給される加熱液とは、異なる液体であってもよい。また、上部ノズル１８１からチャンバ１２内に供給される不活性ガスと、加熱ガス供給ノズル１８０ａから供給される加熱ガスとは、異なるガスであってもよい。例えば、基板９の乾燥時に、上部ノズル１８１から窒素ガスが供給され、加熱ガス供給ノズル１８０ａからドライエアが供給されてもよい。これにより、基板９の乾燥に係るランニングコストを低減することができる。

チャンバ底部２１０の下面対向部２１１の対向面２１１ａは、基板９の下面９２に平行な面であってもよい。また、下面対向部２１１に設けられる加熱ガス供給ノズル１８０ａの数は、１個であってもよく、２個以上であってもよい。また、加熱液供給ノズル１８０ｂの数も１個であってもよく、２個以上であってもよい。すなわち、基板処理装置１では、少なくとも１つの加熱ガス供給ノズル１８０ａと、少なくとも１つの加熱液供給ノズル１８０ｂとが設けられる。加熱ガス供給ノズル１８０ａおよび加熱液供給ノズル１８０ｂの径方向における位置や同一円周上に設けられるノズル数は、薬液処理時や乾燥時に求められる基板９の温度等に合わせて適宜変更される。

基板処理装置１では、チャンバ空間１２０にガスを供給して加圧する加圧部が設けられてもよい。チャンバ空間１２０の加圧は、チャンバ１２が密閉された第２密閉状態で行われ、チャンバ空間１２０が大気圧よりも高い加圧雰囲気となる。なお、不活性ガス供給部１８６や加熱ガス供給部１８７が加圧部を兼ねてもよい。

チャンバ開閉機構１３１は、必ずしもチャンバ蓋部１２２を上下方向に移動する必要はなく、チャンバ蓋部１２２が固定された状態で、チャンバ本体１２１を上下方向に移動してもよい。チャンバ１２は、必ずしも略円筒状には限定されず、様々な形状であってよい。

基板回転機構１５のステータ部１５１およびロータ部１５２の形状および構造は、様々に変更されてよい。ロータ部１５２は、必ずしも浮遊状態にて回転する必要はなく、チャンバ１２内にロータ部１５２を機械的に支持するガイド等の構造が設けられ、当該ガイドに沿ってロータ部１５２が回転してもよい。基板回転機構１５は、必ずしも中空モータである必要はなく、軸回転型のモータが基板回転機構として利用されてもよい。

基板処理装置１では、カップ部１６１の上面部６１２以外の部位（例えば、側壁部６１１）がチャンバ蓋部１２２に接することにより、拡大密閉空間１００が形成されてもよい。カップ部１６１の形状は、適宜変更されてよい。

上部ノズル１８１、下部ノズル１８２、加熱ガス供給ノズル１８０ａおよび加熱液供給ノズル１８０ｂの形状は、突出する形状には限定されない。処理液や加熱液を吐出する吐出口、または、不活性ガスや加熱ガスを噴出する噴出口を有する部位であれば全て本実施の形態のノズルの概念に含まれる。

基板処理装置１では、薬液供給部１８３から供給される薬液により、上述のエッチング処理以外の化学反応を利用した様々な処理、例えば、基板上の酸化膜の除去や現像液による現像等が行われてよい。

基板処理装置１では、半導体基板以外に、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（field emission display）等の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。あるいは、基板処理装置１は、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、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 基板処理装置
９ 基板
１０ 制御部
１２ チャンバ
１５ 基板回転機構
９１ （基板の）上面
９２ （基板の）下面
１００ 拡大密閉空間
１２１ チャンバ本体
１２２ チャンバ蓋部
１４１ 基板支持部
１６１ カップ部
１６３ カップ対向部
１８０ａ 加熱ガス供給ノズル
１８０ｂ 加熱液供給ノズル
１８１ 上部ノズル
１８８ 液体加熱部
２１１ 下面対向部
２１１ａ 対向面
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ１２１ ステップ

Claims (14)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   水平状態の基板の外縁部を支持する基板支持部と、
   前記基板支持部を前記基板と共に上下方向を向く中心軸を中心として回転する基板回転機構と、
   前記基板の上面に前記基板よりも高温の処理液を供給する処理液供給ノズルと、
   前記中心軸と前記基板の外周縁との間において前記基板の下面に前記基板よりも高温の加熱液を供給する少なくとも１つの加熱液供給ノズルと、
   前記中心軸と前記基板の前記外周縁との間において前記基板の前記下面に向けて前記基板よりも高温の加熱ガスを噴出する少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルと、
   を備え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であって、
   前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルが、複数の加熱液供給ノズルであり、
   前記複数の加熱液供給ノズルのうち２以上の加熱液供給ノズルが、前記中心軸を中心とする同一円周上に位置することを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
   前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルが、複数の加熱液供給ノズルであり、
   前記複数の加熱液供給ノズルのうち一の加熱液供給ノズルと前記中心軸との間の径方向の距離が、他の一の加熱液供給ノズルと前記中心軸との間の径方向の距離と異なることを特徴とする基板処理装置。
4. 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って、
   前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルが、複数の加熱ガス供給ノズルであり、
   前記複数の加熱ガス供給ノズルのうち２以上の加熱ガス供給ノズルが、前記中心軸を中心とする同一円周上に位置することを特徴とする基板処理装置。
5. 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って、
   前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルが、複数の加熱ガス供給ノズルであり、
   前記複数の加熱ガス供給ノズルのうち一の加熱ガス供給ノズルと前記中心軸との間の径方向の距離が、他の一の加熱ガス供給ノズルと前記中心軸との間の径方向の距離と異なることを特徴とする基板処理装置。
6. 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って、
   前記処理液と前記加熱液とが同じ液体であり、
   前記基板処理装置が、前記処理液供給ノズルおよび前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルに供給される前記液体を加熱する液体加熱部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
7. 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って、
   前記基板支持部が、前記中心軸を中心とする環状であり、
   前記基板処理装置が、前記基板支持部の内側にて前記基板の前記下面に対向する対向面を有する下面対向部をさらに備え、
   前記対向面が前記中心軸から離れるに従って前記基板から離れる傾斜面であることを特徴とする基板処理装置。
8. 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って、
   前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルが前記中心軸に対して傾斜することを特徴とする基板処理装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記処理液供給ノズルが、前記基板の前記上面の中央部に対向して固定されることを特徴とする基板処理装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記処理液による前記基板に対する処理が行われる、密閉された内部空間を形成する密閉空間形成部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記基板回転機構、前記処理液供給ノズルからの前記処理液の供給、前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルからの前記加熱液の供給、および、前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルからの前記加熱ガスの供給を制御する制御部をさらに備え、
    前記制御部による制御により、前記基板を回転しつつ前記基板の前記上面に前記処理液を供給するとともに前記基板の前記下面に前記加熱液を供給し、前記処理液および前記加熱液の供給を停止した後、前記基板を回転しつつ前記基板の前記下面に向けて前記加熱ガスを噴出して前記基板を乾燥することを特徴とする基板処理装置。
12. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記基板回転機構、前記処理液供給ノズルからの前記処理液の供給、前記少なくとも１つの加熱液供給ノズルからの前記加熱液の供給、および、前記少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルからの前記加熱ガスの供給を制御する制御部をさらに備え、
    前記制御部による制御により、前記基板を回転しつつ前記基板の前記上面に前記処理液を供給し、前記処理液の供給と並行して、前記基板の前記下面に前記加熱液を供給するとともに前記基板の下方の空間へと前記加熱ガスを供給することを特徴とする基板処理装置。
13. 基板を処理する基板処理方法であって、
    ａ）上下方向を向く中心軸を中心として水平状態の基板を回転しつつ前記基板の上面に前記基板よりも高温の処理液を供給する工程と、
    ｂ）前記ａ）工程と並行して、少なくとも１つの加熱液供給ノズルから、前記中心軸と前記基板の外周縁との間において前記基板の下面に前記基板よりも高温の加熱液を供給する工程と、
    ｃ）前記処理液および前記加熱液の供給を停止した後、前記基板を回転しつつ、少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルから、前記中心軸と前記基板の前記外周縁との間において前記基板の前記下面に向けて前記基板よりも高温の加熱ガスを噴出して前記基板を乾燥する工程と、
    を備えることを特徴とする基板処理方法。
14. 基板を処理する基板処理方法であって、
    ａ）上下方向を向く中心軸を中心として水平状態の基板を回転しつつ前記基板の上面に前記基板よりも高温の処理液を供給する工程と、
    ｂ）前記ａ）工程と並行して、少なくとも１つの加熱液供給ノズルから、前記中心軸と前記基板の外周縁との間において前記基板の下面に前記基板よりも高温の加熱液を供給する工程と、
    ｃ）前記ｂ）工程と並行して、少なくとも１つの加熱ガス供給ノズルから、前記基板の下方の空間へと前記基板よりも高温の加熱ガスを供給する工程と、
    を備えることを特徴とする基板処理方法。

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