JP2015176875A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理液のカップ部への衝突により生じる飛沫が基板に付着することを抑制する。【解決手段】基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板保持部３１を基板９と共に回転する基板回転機構３２と、基板９に向けて処理液を供給する処理液供給部５と、回転する基板９から飛散する処理液を内周面４１２にて受けるカップ部４と、基板９の上方に配置されるとともに基板９の外周縁よりも中心軸Ｊ１を中心とする径方向外側まで拡がるトッププレート２２と、処理液による基板９の処理と並行して、基板９の回転方向と同じ方向に回転するトッププレート２２の上面２２４に液体を供給することにより、カップ部４の内周面４１２上に基板９の回転方向と同じ方向に回転する旋回液膜９５を形成する液膜形成部２４とを備える。基板処理装置１では、基板９から飛散した処理液とカップ部４との衝突により生じる飛沫が、基板９に付着することを抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。
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、回転する基板に対して処理液を供給して様々な処理を行う基板処理装置が利用される。このような基板処理装置では、遠心力により基板から飛散する処理液等を受けるカップ部が、基板の周囲に設けられることがある。
特許文献１の半導体基板の処理装置では、回転する基板の上面に向けてノズルから処理流体が噴射されることにより、基板上の不要物が除去される。基板の周囲には飛散防止カバーが設けられる。飛散防止カバーの内側上部には、環状のシャワーヘッダが設けられ、シャワーヘッダから噴出する液体により、飛散防止カバーの内面に液膜が形成される。基板上から除去された不要物は、飛散防止カバーに付着する前に当該液膜により洗い落とされるため、不要物による飛散防止カバーの汚染が防止される。
特許文献２の塗布装置では、回転する基板の上面中央部にレジスト液が供給されることにより、基板の上面にレジスト液が塗布される。基板の周囲にはカップが設けられる。カップの内側には、環状のミスト供給ノズルが設けられ、ミスト供給ノズルからカップの内面にミストが吹き付けられることにより、カップの内面に液膜が形成される。遠心力により基板から飛散するミストは、当該液膜に接触することにより吸着される。
特許文献３の液処理装置でも、回転する基板の上面中央部にレジスト液が供給されることにより、基板の上面にレジスト液が塗布される。基板の周囲には外側カップが設けられる。外側カップの内面を伝うように洗浄液が吐出されることにより、外側カップの内面に洗浄液の液膜が形成される。遠心力により基板から飛散するレジストは、洗浄液の液膜により捕捉される。
一方、特許文献４の基板処理装置では、回転する基板の上面中央部に処理液が供給されることにより、基板に対する処理が行われる。基板の周囲にはスプラッシュガードが設けられる。また、基板の処理が行われる際には、基板の上面に近接した位置に、基板の上面に対向する遮断板が配置される。基板から飛散した処理液は、スプラッシュガードや遮断板により受けられる。処理液が基板に衝突することにより発生した処理液のミストは、遮断板の上面等にも付着する。そこで、所定枚数の基板に対する処理が終了すると、遮断板が基板およびスプラッシュガードの上方の退避位置に退避し、当該退避位置にて遮断板の洗浄が行われる。遮断板の上面の洗浄は、退避位置にて回転する遮断板の上面に洗浄液が供給されることにより行われる。
特開２０１１ー１８１５８８号公報 特開２００９−２１４０５２号公報 特開２０１１−８６８２６号公報 特開２００３−４５８３８号公報
ところで、特許文献１ないし３のような基板処理装置では、遠心力により基板から周囲に飛散した処理液は、カップ部の内面に形成された液膜を介して、カップ部の内面に衝突する。処理液とカップ部の内面の液膜との衝突により生じた飛沫は、処理液の液膜に対する入射角に応じた角度にてカップ部から径方向内方に向けて飛翔し、基板に付着するおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、処理液のカップ部への衝突により生じる飛沫が、基板に付着することを抑制することを目的としている。
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、水平状態で基板を保持する基板保持部と、前記基板保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、前記基板に向けて処理液を供給する処理液供給部と、前記基板保持部の周囲に配置され、回転する前記基板から飛散する前記処理液を内周面にて受けるカップ部と、前記中心軸を中心とする円環板状であり、前記基板の上方に配置されるとともに前記基板の外周縁よりも前記中心軸を中心とする径方向外側まで拡がるプレートと、前記処理液による前記基板の処理と並行して、前記中心軸を中心として前記基板の回転方向と同じ方向に回転する前記プレートの上面に液体を供給することにより、前記液体を遠心力により前記プレートの前記上面から前記カップ部の前記内周面へと供給して、前記カップ部の前記内周面上に前記基板の回転方向と同じ方向に回転する旋回液膜を形成する液膜形成部とを備える。
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、前記プレートの回転時に、前記中心軸を中心とする周方向において前記プレートの前記基板保持部に対する相対位置を固定する位置固定部材をさらに備え、前記基板回転機構により、前記プレートが前記基板保持部と共に回転する。
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、前記液膜形成部が、前記中心軸を中心とする周方向に並ぶとともに前記プレートの前記上面に向けて前記液体を吐出する複数の吐出口を備える。
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、前記液膜形成部から前記プレートに供給される前記液体が、前記プレートに近づくに従って前記中心軸を中心とする径方向外方へと向かう。
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、前記カップ部の前記内周面が、前記液膜形成部から供給される前記液体に対して親液性を有する。
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、前記プレートの前記上面が、前記液膜形成部から供給される前記液体に対して親液性を有する。
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、前記処理液供給部から供給される前記処理液と、前記液膜形成部から供給される前記液体とが同じ種類の液体である。
本発明では、処理液のカップ部への衝突により生じる飛沫が、基板に付着することを抑制することができる。
一の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。 基板処理装置の断面図である。 基板の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。
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。基板処理装置１では、純水、酸性の薬液、アルカリ性の薬液等が処理液として利用され、基板９の洗浄処理やその他の様々な処理が行われる。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２１と、プレート２２と、プレート移動機構２３と、液膜形成部２４と、基板保持部３１と、基板回転機構３２と、カップ部４と、処理液供給部５と、ハウジング６とを備える。
ハウジング６の内部には、チャンバ２１と、プレート２２と、プレート移動機構２３と、液膜形成部２４と、基板保持部３１と、基板回転機構３２と、カップ部４と、処理液供給部５とが収容される。ハウジング６は、ハウジング底部６１と、ハウジング側壁部６２とを備える。ハウジング底部６１は、チャンバ２１等を下方から支持する。ハウジング側壁部６２は、チャンバ２１等の周囲を囲む。
チャンバ２１は、チャンバ本体２５を備える。チャンバ２１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２５は、チャンバ底部２５１と、チャンバ側壁部２５２とを備える。チャンバ底部２５１は、中央部２５４と、側壁部２５５と、外周部２５６とを備える。中央部２５４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。側壁部２５５は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、中央部２５４の外縁部から下方へと拡がる。外周部２５６は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、側壁部２５５の下端から、中心軸Ｊ１を中心とする径方向（以下、単に「径方向」という。）の外方へと拡がる。チャンバ側壁部２５２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。チャンバ側壁部２５２は、チャンバ底部２５１の外縁部から上方へと突出する。
図１に示すように、基板保持部３１は、基板９をカップ部４の内部で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上面９１を中心軸Ｊ１に垂直に上側を向く状態で基板保持部３１により保持される。基板保持部３１は、ベース部３１１と、複数のチャック３１２とを備える。ベース部３１１は、中心軸Ｊ１に垂直な略円板状であり、中央に開口を有する。複数（例えば、３つ）のチャック３１２は、ベース部３１１の上面に固定される。複数のチャック３１２は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」という。）におよそ等角度間隔にて配置される。複数のチャック３１２により、ベース部３１１の上方にて基板９の外縁部が保持される。
基板回転機構３２は、チャンバ底部２５１の中央部２５４の下方に配置される。基板回転機構３２は、例えば、軸回転型の電動モータである。基板回転機構３２の回転軸３２１は、チャンバ底部２５１の中央部２５４を貫通してチャンバ２１の内部へと延びる。回転軸３２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。回転軸３２１の先端部には、基板保持部３１のベース部３１１が固定される。回転軸３２１とチャンバ底部２５１の中央部２５４との間には、気体や液体の通過を防止するシールが設けられる。回転軸３２１が回転することにより、基板保持部３１が基板９と共に中心軸Ｊ１を中心として回転する。
プレート移動機構２３は、真空吸着パッド２３１と、アーム２３２と、昇降旋回機構２３３とを備える。昇降旋回機構２３３は、カップ部４の側方に設けられる。アーム２３２の一方の端部は昇降旋回機構２３３に固定される。アーム２３２の他方の端部には、真空吸着パッド２３１が下向きに取り付けられる。昇降旋回機構２３３は、アーム２３２を上下方向に移動し、また、水平に旋回する。これにより、真空吸着パッド２３１が、カップ部４の内側と外側との間を移動する。真空吸着パッド２３１は、プレート２２の上面を吸着することにより、プレート２２を保持することができる。図１に示すように、プレート移動機構２３は、真空吸着パッド２３１によりプレート２２を保持し、上方から基板保持部３１に取り付ける。プレート移動機構２３は、また、図２に示すように、プレート２２を基板保持部３１から取り外してチャンバ２１の上方からチャンバ２１の側方へと退避する。以下の説明では、図１に示すプレート２２の位置を「処理位置」という。また、図２に示すように、プレート２２が基板保持部３１上から側方に退避している状態におけるプレート２２の位置（図示省略）を「退避位置」という。
図１に示すプレート２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。プレート２２は、基板保持部３１および基板９の上方に配置され、基板保持部３１に取り付けられる。以下の説明では、プレート２２を「トッププレート２２」という。トッププレート２２は中央に開口２２０を有する。トッププレート２２の上面２２４および下面２２５は、中心軸Ｊ１に略垂直である。トッププレート２２の上面２２４は、液膜形成部２４から供給される液体に対して親液性を有する。当該液体が純水等である場合、トッププレート２２の上面２２４は親水性である。トッププレート２２は、例えば、セラミック材により形成され、あるいは、金属や樹脂の基材にセラミックコーティングを施すことにより形成される。トッププレート２２の下面２２５は、基板保持部３１に保持された基板９の上面９１と上下方向に対向する。トッププレート２２の直径は、基板９の直径、および、基板保持部３１のベース部３１１（後述）の直径よりも大きい。すなわち、トッププレート２２は、基板９の外周縁、および、基板保持部３１のベース部３１１の外周縁よりも全周に亘って径方向外側まで拡がる。
基板保持部３１のベース部３１１の上面には、複数の第１係合部３１４が周方向に設けられる。各第１係合部３１４は、上方に向かって突出する略柱状である。トッププレート２２の下面には、複数の第２係合部２２６が周方向に設けられる。各第２係合部２２６の下部には、上方に向かって窪む凹部が設けられる。
図１に示すように、トッププレート２２が処理位置に位置する状態では、第２係合部２２６の下部の凹部に、第１係合部３１４が嵌る。これにより、トッププレート２２は、周方向において基板保持部３１のベース部３１１と係合する。換言すれば、第１係合部３１４および第２係合部２２６により、トッププレート２２の基板保持部３１に対する回転方向における相対位置が規制される。
トッププレート２２が処理位置に位置する状態では、トッププレート２２は、第１係合部３１４および第２係合部２２６を介して、基板保持部３１のベース部３１１に支持される。このため、トッププレート２２は、基板保持部３１および基板９と共に、基板回転機構３２により回転する。なお、トッププレート２２が回転する際には、プレート移動機構２３の真空吸着パッド２３１は、トッププレート２２から離間する。第１係合部３１４および第２係合部２２６は、トッププレート２２の回転時に、周方向においてトッププレート２２の基板保持部３１に対する相対位置を固定する位置固定部材である。
処理液供給部５は、上部ノズル５１と、下部ノズル５２と、昇降旋回機構６４と、アーム６５とを備える。昇降旋回機構６４は、カップ部４の側方に設けられる。アーム６５の一方の端部は昇降旋回機構６４に固定される。アーム６５の他方の端部には上部ノズル５１が取り付けられる。昇降旋回機構６４は、アーム６５を上下方向に移動し、また、水平に旋回する。これにより、上部ノズル５１が、基板９の中央部の上方とカップ部４の外側（すなわち、カップ部４の側方）との間を移動する。昇降旋回機構６４およびアーム６５は、上部ノズル５１を移動するノズル移動機構である。上部ノズル５１は、ハウジング６の外部に設けられた処理液供給源（図示省略）に接続される。上部ノズル５１が基板９の中央部の上方に位置する状態では、上部ノズル５１の下端は、トッププレート２２よりも上方において、トッププレート２２の開口２２０を介して基板９の上面９１の中央部に対向する。処理液供給源から上部ノズル５１に供給された処理液は、上部ノズル５１の下端から基板９の上面９１の中央部に向けて供給される。
下部ノズル５２は、基板回転機構３２の回転軸３２１の内側に配置され、基板保持部３１のベース部３１１の中央に位置する開口を介して、ベース部３１１から上方に突出する。下部ノズル５２は、回転軸３２１には接触しておらず、回転軸３２１が回転する際にも回転しない。下部ノズル５２とベース部３１１との間には、気体や液体の通過を防止するシールが設けられている。下部ノズル５２は、ハウジング６の外部に設けられた処理液供給源（図示省略）に接続される。下部ノズル５２の上端は、基板９の下方に位置し、基板９の下面９２の中央部に対向する。処理液供給源から下部ノズル５２に供給された処理液は、下部ノズル５２の上端から基板９の下面９２の中央部に向けて供給される。
カップ部４は、基板保持部３１の周囲に配置され、回転する基板９から飛散する処理液を受ける。カップ部４は、外側壁部４１と、カップ底部４２と、内側壁部４３とを備える。外側壁部４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。外側壁部４１は、基板保持部３１および基板９の径方向外側に位置する。また、外側壁部４１は、処理位置に位置するトッププレート２２の径方向外側に位置する。外側壁部４１の上部には、上方に向かうに従って径方向内方へと向かう庇部４１１が設けられる。庇部４１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。庇部４１１の内径（すなわち、外側壁部４１の上端縁の直径）は、トッププレート２２の直径よりも僅かに大きい。これにより、トッププレート２２は、プレート移動機構２３によりカップ部４の内側と外側との間で移動可能となる。
外側壁部４１の内周面４１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒面である。庇部４１１では、内周面４１２は、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう傾斜面である。外側壁部４１の内周面４１２は、処理位置に位置するトッププレート２２の外周縁、および、基板９の外周縁と、径方向に対向する。カップ部４は、回転する基板９から飛散する処理液を内周面４１２にて受ける。外側壁部４１の内周面４１２は、トッププレート２２の上面２２４と同様に、液膜形成部２４から供給される液体に対して親液性を有する。当該液体が純水等である場合、内周面４１２は親水性である。カップ部４は、例えば、セラミック材により形成され、あるいは、金属や樹脂の基材にセラミックコーティングを施すことにより形成される。
カップ底部４２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状である。カップ底部４２は、外側壁部４１の下端部から径方向内方へと拡がる。内側壁部４３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。内側壁部４３は、外側壁部４１よりも径方向内側に位置し、カップ底部４２の内縁部から上方へと拡がる。カップ底部４２の上部には、下方に窪む凹部４２１が設けられる。凹部４２１の径方向の幅は、下方に向かうに従って漸次減少する。凹部４２１の下端部には、図示省略の排出ポートが設けられる。排出ポートには、図示省略の気液分離装置と、排気設備とが接続される。カップ部４にて受けられた処理液等の液体は、当該排出ポートを介してハウジング６の外部へと排出される。また、処理液による処理の際に、カップ部４内の空間から排出ポートを介して排気を行うことにより、カップ部４内に下降気流を発生させ、カップ部４で発生した微小な処理液のミストをカップ部４外へと排出することができる。
液膜形成部２４は、複数（例えば、２個）の液膜形成ノズル２４１を備える。本実施の形態では、２個の液膜形成ノズル２４１が、上部ノズル５１と同様にノズル移動機構のアーム６５に取り付けられる。本実施の形態では、２個の液膜形成ノズル２４１が、略直線状のアーム６５に上部ノズル５１を挟んで取り付けられる。換言すれば、一方の液膜形成ノズル２４１は上部ノズル５１よりもアーム６５の先端側に位置し、他方の液膜形成ノズル２４１は上部ノズル５１よりもアーム６５の基部側に位置する。上部ノズル５１が基板９の上面９１の中央部に対向して当該中央部に処理液を供給可能な位置に位置する状態では、２個の液膜形成ノズル２４１は、トッププレート２２の上方にて、トッププレート２２の外縁よりも径方向内側に位置する。各液膜形成ノズル２４１の下端には、トッププレート２２の上面２２４に向けて液体を吐出する吐出口２４２が設けられる。換言すれば、液膜形成部２４は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に並ぶ複数の吐出口２４２を備え、複数の吐出口２４２は、トッププレート２２の上面２２４に向けて液体を吐出する。なお、基板処理装置１に設けられる液膜形成ノズル２４１は、１個であっても、３個以上であってもよい。例えば、アーム６５にトッププレート２２の開口２２０の径とほぼ等しい円環状の枠が取り付けられ、略等角度間隔にて周方向に配置される８個の液膜形成ノズル２４１が、当該枠に取り付けられてもよい。
各液膜形成ノズル２４１は、下方に向かうに従って径方向外方に向かって延びる。換言すれば、各液膜形成ノズル２４１は、径方向外方かつ下側に向かう斜め姿勢にてアーム６５に取り付けられる。各液膜形成ノズル２４１の吐出口２４２から吐出される液体も、下方に向かうに従って径方向外方に向かう。換言すれば、液膜形成部２４からトッププレート２２の上面２２４に供給される液体は、トッププレート２２に近づくに従って径方向外方へと向かう。吐出口２４２からの液体は、例えば、柱状に連続して吐出される。図１に示す例では、液膜形成部２４からトッププレート２２に供給される液体と、処理液供給部５から基板９に供給される処理液とが同じ種類の液体である。液膜形成部２４から供給される液体は、例えば純水である。
図３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において基板９に対する処理が行われる際には、まず、アーム６５およびトッププレート２２が基板保持部３１上から側方に退避した状態（図２参照）で、基板９が図示省略のロボットハンド等により保持されてハウジング６内に搬入され、基板保持部３１により保持される（ステップＳ１１）。なお、図２では、アーム６５は基板保持部３１の上方にかかっているように見えるが、実際には、昇降旋回機構６４により、図中の奥側に退避している。
基板９が保持されると、図１に示すように、トッププレート２２がプレート移動機構２３の真空吸着パッド２３１により吸着保持され、基板保持部３１の上方へと旋回移動しする。そして、基板保持部３１に向かって下降し、基板保持部３１と結合して処理位置に位置する。トッププレート２２と基板保持部３１とが結合すると、プレート移動機構２３の真空吸着パッド２３１による吸着が解除され、アーム２３２が旋回して基板９の上方から退避する（ステップＳ１２）。これにより、トッププレート２２の上面２２４は、カップ部４の外側壁部４１の上端縁、すなわち、庇部４１１の上端縁よりも下方に位置する。
次に、基板回転機構３２が駆動され、基板９、基板保持部３１およびトッププレート２２の回転が開始される（ステップＳ１３）。基板９、基板保持部３１およびトッププレート２２の回転速度は互いに等しく、回転方向は同じである。続いて、昇降旋回機構６４によりアーム６５が基板保持部３１の上方に移動される。これにより、上部ノズル５１は基板９の中央部の上方に配置され、２個の液膜形成ノズル２４１はトッププレート２２の上方にそれぞれ配置される。そして、液膜形成部２４の複数の吐出口２４２から、中心軸Ｊ１を中心として回転するトッププレート２２の上面２２４に向けて、上述の液体の供給が開始される（ステップＳ１４）。
図４は、液膜形成部２４から液体が供給される様子を示す図である。図４に示すように、液膜形成部２４からの液体９４は、回転中のトッププレート２２の上面２２４において、回転方向前側へと移動するとともに遠心力により径方向外方へと移動する。液体９４は、トッププレート２２の上面２２４上に拡がって、上面２２４のうち各液膜形成ノズル２４１から吐出された液体が着液する位置よりも径方向外側の範囲のおよそ全面を覆う。なお、トッププレート２２上に供給された液体９４が、着液位置よりも径方向内側にも多少拡がることでトッププレート２２の開口２２０から落下する可能性がある場合は、トッププレート２２の開口２２０の縁部に若干の立ち上がり壁を設けることにより、液体９４の落下は防止される。
トッププレート２２の外周縁に到達した液体９４は、当該外周縁の全周に亘って外周縁から径方向外方へ飛び出して拡がり、カップ部４の外側壁部４１の内周面４１２へと到達する。換言すれば、液体９４は、トッププレート２２の上面２２４から、カップ部４の外側壁部４１の内周面４１２へと供給される。
外側壁部４１の内周面４１２へと供給された液体９４は、内周面４１２上をトッププレート２２の回転方向前側へと移動しつつ重力により下方へと移動する。すなわち、液体９４は、内周面４１２上にて、トッププレート２２の回転方向前側に向かって斜め下方に流れる。液体９４は、外側壁部４１の内周面４１２上に拡がって、内周面４１２のうちトッププレート２２以下の範囲のおよそ全面を覆う。具体的には、液体９４は、外側壁部４１の内周面４１２のうち庇部４１１の上下方向の略中央部に供給され、当該中央部よりも下方にて内周面４１２のおよそ全面を覆う。底部４１１の内径は、トッププレート２２の直径よりも僅かに大きいだけであり、液体９４は、トッププレート２２から与えられた回転方向に動くベクトルを失わないまま、外側壁部４１の内周面４１２に到達する。これにより、カップ部４の内周面４１２上に、トッププレート２２および基板９の回転方向と同じ方向に回転する旋回液膜９５が形成される。
上述のように、トッププレート２２の直径は、庇部４１１の上端縁の直径よりも僅かに小さく、トッププレート２２の外周縁は、庇部４１１の内周面４１２に近接している。このため、液体９４の流れが、トッププレート２２の外周縁から内周面４１２へと移動する間に乱れることが抑制される。その結果、外側壁部４１の内周面４１２上に旋回液膜９５を容易に形成することができる。また、旋回液膜９５の膜厚の均一性を向上することもできる。
旋回液膜９５が形成されると、処理液供給部５の上部ノズル５１から、回転中の基板９の上面９１への処理液の供給が開始される（ステップＳ１５）。基板９の上面９１の中央部に連続的に供給された処理液は、遠心力により径方向外方へと移動する。処理液は、基板９の上面９１上に拡がって上面９１の全面を覆う。これにより、基板９の上面９１に対する処理が行われる。基板９の上面９１は、処理位置に位置するトッププレート２２の下面２２５と近接しているため、処理液による基板９の処理は、基板９の上面９１とトッププレート２２の下面２２５との間の狭い空間にて行われる。これにより、基板９の上方の空間における処理液雰囲気の拡散を抑制することができるとともに、処理中の基板９の温度低下を抑制することもできる。
基板９の外周縁に到達した処理液は、当該外周縁から径方向外方かつ基板９の回転方向前側へと飛散し、カップ部４により受けられる。このとき、基板９から飛散した処理液の飛沫は、カップ部４の外側壁部４１の内周面４１２上に形成された旋回液膜９５に衝突する。上述のように、旋回液膜９５は基板９の回転方向と同じ方向に回転しているため、旋回液膜９５に衝突した飛沫は、旋回液膜９５に吸収されて旋回液膜９５の回転方向前側に流される。また、基板９からの処理液の飛沫と旋回液膜９５との衝突により新たな飛沫が生じたとしても、当該飛沫は、旋回液膜９５の回転により、基板９からの飛沫の旋回液膜９５への入射角よりも大きな反射角にて旋回液膜９５から飛翔する。このため、新たな飛沫が、径方向内側の基板９に向けて飛散することが抑制される。このように、基板処理装置１では、処理液による基板９の処理と並行して、カップ部４の内周面４１２上に旋回液膜９５を形成することにより、基板９から飛散した処理液とカップ部４との衝突により生じる飛沫が、基板９に付着することを抑制することができる。
カップ部４により受けられた処理液、および、トッププレート２２からカップ部４へと供給される液体９４は、凹部４２１へと導かれ、上述の排出ポートを介してハウジング６の外部へと排出される。カップ部４から排出された液体（すなわち、処理液と旋回液膜９５形成用の液体９４との混合液）は、必要に応じて回収され、不純物等を除去された後、再利用される。上述のように、基板処理装置１では、液膜形成部２４からトッププレート２２に供給される液体９４が、処理液供給部５から基板９に供給される処理液と同じ種類の液体である。このため、処理液を回収して再利用する際に、処理液の回収効率を向上することができる。
上部ノズル５１からの処理液の供給開始から所定時間が経過すると、上部ノズル５１から基板９への処理液の供給が停止される（ステップＳ１６）。基板９上に残っている処理液は、基板９の回転によりカップ部４へと飛散し、基板９上から処理液が除去される。基板９上からの処理液の除去の際も、液膜形成部２４からトッププレート２２の上面２２４への液体９４の供給は継続され、カップ部４の内周面４１２には旋回液膜９５が存在する。したがって、上記と同様に、基板９から飛散した処理液とカップ部４との衝突により生じる飛沫が、基板９に付着することを抑制することができる。基板９上から処理液が除去されると、液膜形成部２４からトッププレート２２の上面２２４への液体９４の供給が停止される（ステップＳ１７）。
なお、基板処理装置１では、ステップＳ１６とステップＳ１７との間に、処理液供給部５から他の処理液が基板９に供給され、上記と異なる処理が基板９に対して行われてもよい。この場合であっても、カップ部４の内周面４１２に旋回液膜９５が形成されているため、基板９から飛散した他の処理液とカップ部４との衝突により生じる飛沫が、基板９に付着することを抑制することができる。
また、基板処理装置１では、下部ノズル５２から基板９の下面９２の中央部に処理液を供給して処理を行う場合も同様に、当該処理液による処理と並行して、液膜形成部２４から回転中のトッププレート２２の上面２２４に液体９４が供給され、カップ部４の内周面４１２に旋回液膜９５が形成される。これにより、基板９から飛散した処理液とカップ部４との衝突により生じる飛沫が、基板９に付着することを抑制することができる。
基板９に対する処理、および、液膜形成部２４からの液体９４の供給が終了すると、基板９、基板保持部３１およびトッププレート２２の回転が停止される（ステップＳ１８）。続いて、上部ノズル５１および液膜形成ノズル２４１が基板９の上方から退避する（図２参照）。そして、図１に示すように、プレート移動機構２３の真空吸着パッド２３１がトッププレート２２の上方に旋回移動して下降し、トッププレート２２を吸着保持する。次に、真空吸着パッド２３１が上昇して旋回移動し、トッププレート２２が基板９の上方から退避位置へと移動する（ステップＳ１９）。その後、図示省略のロボットハンド等により基板９が保持されて基板処理装置１から搬出される（ステップＳ２０）。
上述のように、図１に示す基板処理装置１では、第１係合部３１４および第２係合部２２６により、周方向においてトッププレート２２の基板保持部３１に対する相対位置が固定され、基板回転機構３２により、トッププレート２２が基板９および基板保持部３１と共に回転する。このため、トッププレート２２を回転させるための機構を、基板回転機構３２とは別に設ける必要がない。したがって、基板処理装置１の構造を簡素化することができる。
また、液膜形成部２４は、図４に示すように周方向に並ぶ複数の吐出口２４２を備える。このため、液膜形成部２４から吐出された液体９４によりトッププレート２２上に形成される液膜において、周方向における膜厚の均一性を向上することができる。これにより、当該液膜がカップ部４に供給されて形成される旋回液膜９５の膜厚の均一性を向上することができる。その結果、基板９から飛散した処理液とカップ部４との衝突により生じる飛沫が基板９に付着することを、周方向においておよそ均等に抑制することができる。複数の吐出口２４２は、周方向において略等角度間隔にて配置されることが好ましい。これにより、トッププレート２２上の液膜の膜厚の均一性をより一層向上することができる。その結果、旋回液膜９５の膜厚の均一性をさらに向上することができる。
上述のように、液膜形成部２４からトッププレート２２に供給される液体９４は、トッププレート２２に近づくに従って径方向外方に向かう。トッププレート２２上の液体９４は、遠心力により径方向外方に移動しているため、液膜形成部２４の各吐出口２４２からトッププレート２２に向けて吐出された液体９４が、トッププレート２２上にて移動する液体９４と衝突することが抑制される。これにより、液体９４の着液位置における液体９４の流れの乱れが抑制され、トッププレート２２上の液膜の膜厚の均一性が向上される。その結果、旋回液膜９５の膜厚の均一性を向上することができる。
基板処理装置１では、カップ部４の内周面４１２が、液膜形成部２４から供給される液体９４に対して親液性を有する。このため、カップ部４の内周面４１２上に旋回液膜９５を容易に形成することができるとともに、旋回液膜９５の膜厚の均一性を向上することができる。
また、トッププレート２２の上面２２４も、液膜形成部２４から供給されるに対して親液性を有する。このため、トッププレート２２の上面２２４上に液膜を容易に形成することができるとともに、当該液膜の膜厚の均一性を向上することもできる。その結果、旋回液膜９５をさらに容易に形成することができるとともに、旋回液膜９５の膜厚の均一性をより一層向上することができる。
上記基板処理装置１では、様々な変更が可能である。
図１に示す基板処理装置１では、第１係合部３１４および第２係合部２２６に代えて、様々な構造の位置固定部材が設けられ、当該位置固定部材により、トッププレート２２の回転時に、トッププレート２２の基板保持部３１に対する周方向における相対位置が固定されてもよい。
基板処理装置１の液膜形成部２４では、各吐出口２４２から吐出される液体９４は、必ずしも、トッププレート２２に近づくに従って径方向外方に向かう必要はなく、例えば、各吐出口２４２から鉛直下方に向けて（すなわち、トッププレート２２の上面２２４に略垂直に）液体９４が吐出されてもよい。また、各吐出口２４２から吐出された液体９４がトッププレート２２の回転方向に沿う方向に流れるように、液膜形成ノズル２４１がトッププレート２２の回転方向下流側に向くように設けられてもよい。液膜形成部２４では、液体９４を吐出する吐出口２４２の数は適宜変更されてよい。吐出口２４２の数は、例えば、１つであってもよい。
液膜形成部２４からトッププレート２２に供給される液体９４、すなわち、旋回液膜９５を形成する液体９４は、必ずしも、処理液供給部５から基板９上に供給される処理液と同じ種類の液体である必要はない。例えば、基板９の処理に利用した処理液を回収せずに廃棄する場合、液体９４として、処理液と異なる安価な液体、あるいは、処理液よりも旋回液膜９５の形成に適した液体が利用されてもよい。液体９４として、純水のように洗浄効果を有する液体を使用する場合、飛沫の発生や基板９への付着の抑制に加え、カップ部４の内周面４１２を洗浄する、いわゆる、カップ洗浄の効果も得られる。
基板処理装置１では、旋回液膜９５が適切に形成されるのであれば、トッププレート２２の上面２２４、および、カップ部４の内周面４１２は、必ずしも、液膜形成部２４から供給される液体９４に対する親液性を有する必要はない。また、トッププレート２２の上面２２４および下面２２５は、必ずしも中心軸Ｊ１に垂直である必要はなく、例えば、径方向外方に向かうに従って下方に向かう傾斜面であってもよい。
基板回転機構３２は、必ずしも軸回転型の電動モータには限定されず、様々な構造の回転機構であってよい。基板回転機構３２は、例えば、基板９および基板保持部３１を浮遊状態にて回転させる中空モータであってもよい。
チャンバ２１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。さらには、基板処理装置１では、必ずしもチャンバ２１は設けられなくてよい。
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
４ カップ部
５ 処理液供給部
９ 基板
２２ トッププレート
２４ 液膜形成部
３１ 基板保持部
３２ 基板回転機構
９４ 液体
９５ 旋回液膜
２２４ （トッププレートの）上面
２２６ 第２係合部
２４２ 吐出口
３１４ 第１係合部
４１２ （カップ部の）内周面
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ２０ ステップ

Claims (7)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    水平状態で基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保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、
    前記基板に向けて処理液を供給する処理液供給部と、
    前記基板保持部の周囲に配置され、回転する前記基板から飛散する前記処理液を内周面にて受けるカップ部と、
    前記中心軸を中心とする円環板状であり、前記基板の上方に配置されるとともに前記基板の外周縁よりも前記中心軸を中心とする径方向外側まで拡がるプレートと、
    前記処理液による前記基板の処理と並行して、前記中心軸を中心として前記基板の回転方向と同じ方向に回転する前記プレートの上面に液体を供給することにより、前記液体を遠心力により前記プレートの前記上面から前記カップ部の前記内周面へと供給して、前記カップ部の前記内周面上に前記基板の回転方向と同じ方向に回転する旋回液膜を形成する液膜形成部と、
    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、
    前記プレートの回転時に、前記中心軸を中心とする周方向において前記プレートの前記基板保持部に対する相対位置を固定する位置固定部材をさらに備え、
    前記基板回転機構により、前記プレートが前記基板保持部と共に回転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、
    前記液膜形成部が、前記中心軸を中心とする周方向に並ぶとともに前記プレートの前記上面に向けて前記液体を吐出する複数の吐出口を備え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、
    前記液膜形成部から前記プレートに供給される前記液体が、前記プレートに近づくに従って前記中心軸を中心とする径方向外方へと向かう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、
    前記カップ部の前記内周面が、前記液膜形成部から供給される前記液体に対して親液性を有す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、
    前記プレートの前記上面が、前記液膜形成部から供給される前記液体に対して親液性を有す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、
    前記処理液供給部から供給される前記処理液と、前記液膜形成部から供給される前記液体とが同じ種類の液体であることを特徴とする基板処理装置。
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