JP2015192048A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液のミストやヒュームがチャンバ蓋部の内部空間に進入することを抑制する【解決手段】基板処理装置１は、蓋内部空間２３１を形成するチャンバ蓋部２３と、本体内部空間２２１を形成するチャンバ本体２２と、蓋内部空間２３１に配置される遮蔽板５１と、遮蔽板５１を回転する遮蔽板回転機構５５と、遮蔽板５１の上面５１１に膜形成液を供給する膜形成液供給部とを備える。チャンバ蓋部２３は、蓋本体部２３３の下端部から径方向内方に拡がるとともに中央部に下部開口２３２が設けられた環状の蓋底面部２３４を備える。回転する遮蔽板５１の上面５１１に供給された膜形成液が、遠心力により遮蔽板５１の上面５１１から蓋底面部２３４の上面２３５へと流れることにより、遮蔽板５１と蓋底面部２３４との間に環状の液膜９５が形成される。これにより、処理液のミストやヒューム等が蓋内部空間２３１へと進入することを抑制することができる。【選択図】図８

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、表面上にレジストのパターンが形成された基板上に薬液を供給することにより、基板の表面に対してエッチング等の処理が行われる。また、エッチング処理の終了後、基板上に除去液を供給してレジストを除去したり、基板上に洗浄液を供給して基板を洗浄する処理も行われる。

基板の処理を酸素が存在する環境下（例えば、大気中）において行う場合、酸素が基板に対して悪影響を及ぼす場合がある。例えば、処理に用いる薬液中に酸素が溶け込み、当該薬液が基板の表面に接触することにより、基板の表面に悪影響が生じることがある。特に、表面に金属膜が形成された基板の処理では、当該金属膜が処理中に酸化するおそれがある。このような金属膜の酸化は、極力防止することが求められる。

基板の処理液による処理では、例えば、除去液である処理液に酸素が溶け込んで処理液の酸素濃度が高くなると、当該処理液により基板上の金属膜が酸化することがある。金属酸化物は当該処理液によりエッチングされるため、金属膜の膜減りが生じる。そこで、特許文献１の基板処理装置では、基板保持機構に保持された基板に対向する遮断部材が設けられる。遮断部材は、基板に対向する基板対向面と、基板対向面の周囲から基板保持機構に向かって突出する周壁部とを備える。特許文献１の基板処理装置では、遮断部材を設けることにより、基板表面の雰囲気を遮断部材の外部の雰囲気から遮断し、基板表面の雰囲気の酸素濃度の上昇を抑制することが図られる。

特許文献２では、ウエハを回転するスピンチャックと、スピンチャックの上方に設けられた遮断板と、スピンチャックを収容する処理カップと、ウエハに処理液を供給する処理液ノズルとを備えた基板処理装置が開示されている。処理カップの上方には、ウエハからの処理液が外部に飛散することを防止するスプラッシュガードが設けられる。特許文献２の基板処理装置では、回転する遮断板の上面に向けて洗浄液が吐出されることにより、洗浄液が遮断板の周縁から振り切られて飛散し、スプラッシュガードに付着している処理液が洗浄液で洗い流される。

特開２０１０−５６２１８号公報 特開２００３−４５８３８号公報

ところで、特許文献１の基板処理装置では、遮断部の内部が外部と完全に隔離されていないため、基板上の雰囲気の酸素濃度低減に限界がある。また、遮断部の内部の酸素濃度を迅速に低減することにも限界がある。一方、チャンバ本体の内部に基板を搬入した後に、チャンバ本体の上部開口をチャンバ蓋部にて閉塞してチャンバ（処理室）を形成し、密閉されたチャンバ内に不活性ガス等を供給して低酸素状態とすることが考えられる。この場合、チャンバ内にて基板上に供給された処理液のミストやヒュームが、基板の上方を覆うチャンバ蓋部の内面に付着する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、処理液のミストやヒュームがチャンバ蓋部の内部空間に進入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、下部開口を有し、径方向の大きさが前記下部開口よりも大きい蓋内部空間を形成するチャンバ蓋部と、本体内部空間を形成するとともに、前記チャンバ蓋部と共にチャンバを形成するチャンバ本体と、前記本体内部空間において水平状態で基板を保持する基板保持部と、前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給部と、前記蓋内部空間に配置されて前記基板の前記上面に対向し、前記下部開口を閉塞可能な遮蔽板と、前記上下方向を向く中心軸を中心として前記遮蔽板を回転する遮蔽板回転機構と、前記遮蔽板の上面に膜形成液を供給する膜形成液供給部とを備え、前記チャンバ蓋部が、上下を反転したカップ状の蓋本体部と、前記蓋本体部の下端部から径方向内方に拡がるとともに中央部に前記下部開口が設けられた環状の蓋底面部とを備え、前記チャンバ内において、前記遮蔽板が前記チャンバ蓋部の前記下部開口から上方に離間した状態で、回転する前記遮蔽板の前記上面に供給された膜形成液が、遠心力により前記遮蔽板の前記上面から前記蓋底面部の上面へと流れることにより、前記遮蔽板と前記蓋底面部との間に環状の液膜が形成される。

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、前記遮蔽板の下面の中央部に設けられたガス噴出口から前記遮蔽板の前記下面と前記基板の前記上面との間の空間にガスを供給するガス供給部をさらに備える。

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、前記処理液供給部が、処理液を吐出する吐出ヘッドと、水平方向に延びる部材であり、自由端部に前記吐出ヘッドが固定され、固定端部が前記蓋内部空間において前記チャンバ蓋部の前記蓋本体部に取り付けられるヘッド支持部とを備え、前記基板処理装置が、前記固定端部を中心として前記吐出ヘッドを前記ヘッド支持部と共に回転するヘッド回転機構をさらに備え、前記基板上に処理液が供給される際には、前記ヘッド回転機構により前記吐出ヘッドおよび前記ヘッド支持部が回転することにより、前記吐出ヘッドが前記遮蔽板と前記下部開口との間に配置され、前記吐出ヘッドから前記下部開口を介して前記基板の前記上面に処理液が吐出される。

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、前記膜形成液供給部が、前記中心軸を中心として周状に配置されるとともに前記遮蔽板の前記上面に向けて膜形成液を吐出する複数の膜形成液吐出口を備える。

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、前記遮蔽板の前記上面が、前記膜形成液供給部から供給される膜形成液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、前記遮蔽板の前記上面が、前記径方向外方へと向かうに従って下方に向かう傾斜面である。

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、前記蓋底面部の前記上面が、前記径方向外方へと向かうに従って下方に向かい、前記チャンバ蓋部の前記蓋底面部と前記蓋本体部との接続部に、前記蓋内部空間内の膜形成液を排出する排出ポートが設けられる。

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、前記液膜の形成と並行して、前記遮蔽板よりも上方から前記蓋内部空間にガスが供給されて前記蓋内部空間に前記ガスが充填される。

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、前記チャンバが形成されるよりも前に、前記遮蔽板が前記チャンバ蓋部の前記下部開口に重ねられた状態で、前記遮蔽板よりも上方から前記蓋内部空間にガスが供給されて前記蓋内部空間に前記ガスが充填される。

請求項１０に記載の発明は、下部開口を有し、径方向の大きさが前記下部開口よりも大きい蓋内部空間を形成するチャンバ蓋部と、本体内部空間を形成するとともに、前記チャンバ蓋部と共にチャンバを形成するチャンバ本体と、前記蓋内部空間に配置されて前記基板の上面に対向し、前記下部開口を閉塞可能な遮蔽板と、前記上下方向を向く中心軸を中心として前記遮蔽板を回転する遮蔽板回転機構とを備え、前記チャンバ蓋部が、前記中心軸を中心とする蓋本体部と、前記蓋本体部の下端部から径方向内方に拡がるとともに中央部に前記下部開口が設けられた環状の蓋底面部とを備える基板処理装置において、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）前記チャンバ内において、前記チャンバ蓋部の前記下部開口から上方に離間した状態で回転する前記遮蔽板の前記上面に膜形成液を供給し、遠心力により前記遮蔽板の前記上面から前記蓋底面部の上面へと流れる前記膜形成液により、前記遮蔽板と前記蓋底面部との間に環状の液膜を形成する工程と、ｂ）前記液膜が形成されている状態で、前記基板の上面に処理液を供給する工程とを備える。

本発明では、処理液のミストやヒュームがチャンバ蓋部の内部空間に進入することを抑制することができる。

基板処理装置の構成を示す断面図である。 基板処理装置を示す断面図である。 基板処理装置を示す断面図である。 チャンバ蓋部内におけるスキャンノズルを示す図である。 気液供給部および気液排出部を示すブロック図である。 基板の処理の流れを示す図である。 基板処理装置を示す断面図である。 基板処理装置を示す断面図である。 基板処理装置を示す断面図である。 基板処理装置の他の例を示す断面図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成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２１と、基板保持部３１と、基板回転機構３５と、第１移動機構４１と、第２移動機構４２と、第３移動機構４３と、遮蔽板５１と、遮蔽板回転機構５５と、ハウジング１１とを備える。ハウジング１１は、チャンバ２１、基板保持部３１、遮蔽板５１等を収容する。

チャンバ２１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする有蓋および有底の略円筒状である。チャンバ２１は、チャンバ本体２２と、チャンバ蓋部２３とを備える。チャンバ本体２２とチャンバ蓋部２３とは上下方向に対向する。図１に示す状態では、チャンバ本体２２とチャンバ蓋部２３とは上下方向に離間している。チャンバ本体２２は、中心軸Ｊ１を中心とする有底略円筒状であり、本体内部空間２２１を形成する。チャンバ蓋部２３は、中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状であり、蓋内部空間２３１を形成する。チャンバ本体２２の外径とチャンバ蓋部２３の外径とは、およそ等しい。

チャンバ本体２２は、略円形の上部開口２２２を有する。チャンバ蓋部２３は、略円形の下部開口２３２を有する。チャンバ本体２２の上部開口２２２は、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２と上下方向に対向する。チャンバ本体２２の上部開口２２２の直径と、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２の直径とは、およそ等しい。また、中心軸Ｊ１を中心とする径方向におけるチャンバ蓋部２３の蓋内部空間２３１の大きさは、下部開口２３２の径方向の大きさ（すなわち、直径）よりも大きい。チャンバ本体２２およびチャンバ蓋部２３の構造の詳細については後述する。

基板保持部３１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状である。基板保持部３１は、基板９の下方に配置され、水平状態で基板９の外縁部を保持する。図１に示す状態では、基板保持部３１は、上下方向においてチャンバ本体２２とチャンバ蓋部２３との間に位置する。基板保持部３１の直径は、基板９の直径よりも大きい。基板保持部３１の直径は、チャンバ本体２２の上部開口２２２の直径、および、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２の直径よりも小さい。チャンバ本体２２の上部開口２２２およびチャンバ蓋部２３の下部開口２３２は、基板９および基板保持部３１と上下方向に対向する。基板回転機構３５は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３５は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。

遮蔽板５１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状である。遮蔽板５１は、チャンバ蓋部２３の内部空間である蓋内部空間２３１に配置される。遮蔽板５１の径方向の大きさ（すなわち、直径）は、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２の直径よりも大きいことが好ましい。遮蔽板５１は、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２を閉塞可能である。遮蔽板５１は、基板保持部３１に保持される基板９の上面９１と下部開口２３２を介して上下方向に対向する。

遮蔽板回転機構５５は、遮蔽板５１の上方に配置される。遮蔽板回転機構５５は、例えば、中空軸モータである。遮蔽板回転機構５５により、遮蔽板５１が、チャンバ蓋部２３の蓋内部空間２３１において中心軸Ｊ１を中心として回転する。遮蔽板回転機構５５による遮蔽板５１の回転は、基板回転機構３５による基板９の回転とは独立して行われる。

遮蔽板回転機構５５の回転軸５５１は、ハウジング１１の上部に設けられた貫通孔、および、チャンバ蓋部２３の上部に設けられた貫通孔を介して、遮蔽板５１に接続される。ハウジング１１の当該貫通孔の周囲の部位と、チャンバ蓋部２３の当該貫通孔の周囲の部位とは、上下方向に伸縮可能な略円筒状の伸縮部材１１１（例えば、ベローズ）により接続される。また、回転軸５５１には略円板状のフランジ部５５３が設けられており、フランジ部５５３の外周部と、ハウジング１１の上記貫通孔の周囲の部位とが、上下方向に伸縮可能な略円筒状の伸縮部材５５２（例えば、ベローズ）により接続される。基板処理装置１では、フランジ部５５３および伸縮部材５５２により、ハウジング１１内の空間と、ハウジング１１外の空間とが隔離される。また、伸縮部材１１１により、チャンバ蓋部２３内の空間と、ハウジング１１内かつチャンバ蓋部２３外の空間とが隔離される。

第１移動機構４１は、例えば、ハウジング１１の上側に配置される。第１移動機構４１は、遮蔽板回転機構５５と共に遮蔽板５１を上下方向に移動する。遮蔽板５１は、第１移動機構４１により、チャンバ蓋部２３の蓋内部空間２３１において上下方向に移動する。上述のように、遮蔽板５１はチャンバ蓋部２３の下部開口２３２よりも大きいため、遮蔽板５１が下部開口２３２を介してチャンバ蓋部２３の外部（後述の蓋底面部２３４の下方）へと移動することはない。第１移動機構４１は、例えば、モータとボールねじとを備える（第２移動機構４２および第３移動機構４３においても同様）。

チャンバ蓋部２３は、蓋本体部２３３と、蓋底面部２３４とを備える。蓋本体部２３３は、中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状である。換言すれば、蓋本体部２３３は、上下を反転したカップ状である。既述のように、蓋本体部２３３の中央部における貫通孔、すなわち、チャンバ蓋部２３の上部における貫通孔は、伸縮部材１１１，５５２、ハウジング１１の上部の一部、および、フランジ部５５３により閉塞される。当該貫通孔を閉塞するこれらの部材は、蓋本体部２３３の一部と捉えられてよい。また、伸縮部材１１１，５５２により形成される筒状の空間は、蓋内部空間２３１の一部である。

蓋底面部２３４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、中央部に上述の下部開口２３２が設けられる。蓋底面部２３４は、蓋本体部２３３の下端部から径方向内方に拡がる。蓋底面部２３４の上面２３５および下面２３６は、径方向外方へと向かうに従って下方に向かう傾斜面である。チャンバ蓋部２３の蓋底面部２３４と蓋本体部２３３との接続部には、蓋部排出ポート２３７が設けられる。蓋部排出ポート２３７を介して、蓋内部空間２３１内の液体およびガスが排出される。

図１に示す状態では、遮蔽板５１は、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２に重ねられる。このとき、遮蔽板５１の下面５１２は、下部開口２３２の周囲の全周に亘って蓋底面部２３４の上面２３５に接する。具体的には、遮蔽板５１の下面５１２の外周部が、蓋底面部２３４の上面２３５のうち下部開口２３２近傍の部位に全周に亘って接する。これにより、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２が遮蔽板５１により閉塞され、下部開口２３２の上方の蓋内部空間２３１が閉空間となる。なお、本実施の形態においては、遮蔽板５１と蓋底面部２３４との接触部は完全な気密構造ではないため、蓋内部空間２３１は外部の空間から完全には遮断されていないが、当該接触部がシール部材等を備えた気密構造とされ、蓋内部空間２３１が外部の空間から隔離された密閉空間とされてもよい。

第２移動機構４２は、チャンバ本体２２の側方に配置され、チャンバ蓋部２３を上下方向に移動する。具体的には、チャンバ蓋部２３は、図１に示す「上位置」と図２に示す「下位置」との間を第２移動機構４２により移動する。チャンバ蓋部２３が上位置に配置された状態では、下部開口２３２が基板保持部３１上の基板９よりも上方に位置し、チャンバ蓋部２３が下位置に配置された状態では、下部開口２３２が基板保持部３１上の基板９よりも下方に位置する。チャンバ蓋部２３が上位置から、上位置よりも下方の下位置へと移動する際には、第１移動機構４１により遮蔽板５１も上下方向に移動する。実際には、遮蔽板５１のチャンバ蓋部２３に対する上下方向の相対位置が変更される。このように、第１移動機構４１および第２移動機構４２は、遮蔽板５１を、チャンバ蓋部２３の蓋内部空間２３１においてチャンバ蓋部２３に対して相対的に上下方向に移動する遮蔽板移動機構である。

図１に示すように、チャンバ本体２２は、外筒部２２３と、外筒接続部２２４と、カップ部２２５と、本体底部２２６とを備える。カップ部２２５は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。カップ部２２５は、チャンバ蓋部２３の下方にて基板回転機構３５の径方向外側に全周に亘って位置する。カップ部２２５は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状のカップ側壁部２２７ａと、カップ側壁部２２７ａの上端から径方向内方へと拡がる略円環板状のカップ天蓋部２２７ｂとを備える。

外筒部２２３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。外筒部２２３は、カップ部２２５の径方向外側に全周に亘って位置する。外筒部２２３は、例えば、それぞれが周状の複数の山折り線とそれぞれが周状の複数の谷折り線とが上下方向に交互に並ぶベローズである。外筒部２２３、カップ部２２５および基板保持部３１の下方には、有底略円筒状の本体底部２２６が配置される。外筒部２２３の下端部は、本体底部２２６の側壁部の上端部に全周に亘って接続される。本体底部２２６の底面部には、本体排出ポート２２６ａが設けられる。本体排出ポート２２６ａは、チャンバ本体２２の内部空間である本体内部空間２２１において、基板９、基板保持部３１およびカップ部２２５の下方に配置される。本体排出ポート２２６ａを介して、チャンバ本体２２内の液体およびガスが、チャンバ本体２２外（すなわち、チャンバ２１外）へと排出される。本体底部２２６では、周方向に配列される複数の本体排出ポート２２６ａが設けられてもよい。

外筒接続部２２４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。外筒接続部２２４は、外筒部２２３の上端部とカップ部２２５の外縁部とを接続する。具体的には、外筒接続部２２４は、外筒部２２３の上端部と、カップ天蓋部２２７ｂの外縁部とを接続する。外筒接続部２２４により、外筒部２２３の上端部とカップ部２２５との間の間隙が閉塞される。

第３移動機構４３は、チャンバ本体２２の側方に配置され、チャンバ本体２２の一部を上下方向に移動する。具体的には、第３移動機構４３によりチャンバ本体２２のカップ部２２５が、図１および図２に示す「下位置」と図３に示す「上位置」との間を移動する。カップ部２２５が下位置に配置された状態では、上部開口２２２が基板保持部３１上の基板９よりも下方に位置し、カップ部２２５が上位置に配置された状態では、上部開口２２２が基板保持部３１上の基板９よりも上方に位置する。カップ部２２５が上下方向に移動する際には、外筒部２２３が上下方向に伸縮する。なお、基板処理装置１では、チャンバ本体２２の本体底部２２６および基板保持部３１は上下方向には移動しない。

図２に示すように、チャンバ蓋部２３が下位置に位置し、チャンバ本体２２のカップ部２２５も下位置に位置する状態では、チャンバ本体２２の上部開口２２２にチャンバ蓋部２３の下部開口２３２を対向させつつ、当該上部開口２２２がチャンバ蓋部２３により覆われる。これにより、内部に密閉空間（すなわち、蓋内部空間２３１および本体内部空間２２１を含む空間であり、以下、「チャンバ空間」という。）を有するチャンバ２１が、チャンバ蓋部２３およびチャンバ本体２２により形成される。詳細には、チャンバ蓋部２３における蓋本体部２３３と蓋底面部２３４との接続部が、チャンバ本体２２の外筒部２２３と、外筒接続部２２４を介して全周に亘って接することによりチャンバ２１が形成される。

また、図３に示すように、チャンバ本体２２のカップ部２２５が上位置に位置し、チャンバ蓋部２３も上位置に位置する状態でも同様に、チャンバ本体２２の上部開口２２２にチャンバ蓋部２３の下部開口２３２が近接して、チャンバ蓋部２３が上部開口２２２を覆う。これにより、チャンバ本体２２がチャンバ蓋部２３と共にチャンバ２１を形成する。図２および図３に示すように、チャンバ２１の内部（すなわち、チャンバ空間）には、基板９および基板保持部３１が収容される。一方、図１に示すように、チャンバ蓋部２３が上位置に位置し、チャンバ本体２２のカップ部２２５が下位置に位置する状態では、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２が上部開口２２２から上方に離間する。したがって、基板保持部３１上の基板９の周囲において、チャンバ蓋部２３の蓋底面部２３４と、カップ部２２５のカップ天蓋部２２７ｂとの間に環状の間隙が形成され、チャンバ２１が開放される（すなわち、上部開口２２２が実質的に開放される。）。以上のように、第２移動機構４２および第３移動機構４３は、チャンバ蓋部２３をチャンバ本体２２に対して上下方向に相対的に移動し、チャンバ本体２２の上部開口２２２をチャンバ蓋部２３により覆うことによりチャンバ２１を形成するチャンバ開閉機構である。

図４は、チャンバ蓋部２３の内部を示す図であり、中心軸Ｊ１に垂直なチャンバ蓋部２３の断面を示す。図４では、遮蔽板５１を二点鎖線にて示している。図３および図４に示すように、チャンバ蓋部２３には、吐出部であるスキャンノズル１８６が取り付けられる。スキャンノズル１８６は、蓋内部空間２３１に配置され、基板９の上面９１に向けて処理液を吐出する。スキャンノズル１８６は、吐出ヘッド８６１と、ヘッド支持部８６２とを備える。吐出ヘッド８６１は、下方に向けて処理液を吐出する。ヘッド支持部８６２は、吐出ヘッド８６１を支持する略水平方向に延びる部材である。ヘッド支持部８６２は、平面視において（図４参照）、径方向外側に凸となるように湾曲している。換言すれば、スキャンノズル１８６は略円弧状であり、蓋内部空間２３１では、スキャンノズル１８６は、ヘッド支持部８６２が蓋本体部２３３の側壁部に沿うように配置される。ヘッド支持部８６２の一方の端部（すなわち、固定端部）は、蓋内部空間２３１においてチャンバ蓋部２３の蓋本体部２３３の天蓋部２３８（図３参照）に取り付けられる。ヘッド支持部８６２の他方の端部（すなわち、自由端部）には吐出ヘッド８６１が固定される。

チャンバ蓋部２３の天蓋部２３８の上面には、ヘッド回転機構８６３が設けられる。ヘッド回転機構８６３は、ヘッド支持部８６２の固定端部を中心として、吐出ヘッド８６１をヘッド支持部８６２と共に略水平に回転する。ヘッド回転機構８６３により、吐出ヘッド８６１が下部開口２３２の上方の吐出位置（図４中の二点鎖線にて示すスキャンノズル１８６参照）と、蓋内部空間２３１において下部開口２３２に対して径方向に離れた待機位置（図４中の実線にて示すスキャンノズル１８６参照）とに選択的に配置される。換言すると、ヘッド回転機構８６３は、吐出ヘッド８６１が基板９の上面９１に対向する吐出位置と、スキャンノズル１８６の全体が蓋底面部２３４の上方に位置する待機位置（カップ天蓋部２２７ｂの上方の位置でもある。）とにスキャンノズル１８６を配置可能である。このように、ヘッド回転機構８６３は、吐出部であるスキャンノズル１８６を蓋内部空間２３１において移動する吐出部移動機構である。待機位置に配置されたスキャンノズル１８６が、上下方向に移動する遮蔽板５１と接触することはない。なお、吐出部移動機構は、吐出ヘッド８６１およびヘッド支持部８６２を上下方向に移動するヘッド昇降機構を含んでいてもよい。

図１に示すように、遮蔽板回転機構５５の回転軸５５１内には、上部中央ノズル１８１が設けられる。上部中央ノズル１８１の下端の中央部には、基板９の上面９１に向けて処理液を吐出する処理液吐出口が設けられる。後述の純水供給部８１４（図５参照）から送出される純水は、処理液吐出口から吐出される。また、上部中央ノズル１８１の下端において、処理液吐出口の周囲には、略環状のガス噴出口が設けられる。後述の不活性ガス供給部８１６から送出される不活性ガスは、ガス噴出口から遮蔽板５１の下方の空間（すなわち、遮蔽板５１の下面５１２と基板９の上面９１との間の空間）に向けて供給される。上部中央ノズル１８１の下端は、上下方向において、遮蔽板５１の下面５１２とおよそ同じ位置に配置される。すなわち、上部中央ノズル１８１の処理液吐出口およびガス噴出口は、遮蔽板５１の下面５１２の中央部に設けられている。

基板保持部３１の中央には、下部ノズル１８０が取り付けられる。下部ノズル１８０は、基板９を挟んで、上部中央ノズル１８１と対向する。下部ノズル１８０の上端部は基板９の下面９２から僅かに離間する。チャンバ蓋部２３の蓋本体部２３３の天蓋部２３８には、複数の外側蓋ノズル１８２および複数の内側蓋ノズル１８９が設けられる。複数の外側蓋ノズル１８２および複数の内側蓋ノズル１８９は、遮蔽板５１の上方に位置し、上下方向において遮蔽板５１の上面５１１に対向する。複数の外側蓋ノズル１８２は、中心軸Ｊ１を中心として周状に配置される。複数の内側蓋ノズル１８９は、複数の外側蓋ノズル１８２よりも径方向内側（中心軸Ｊ１側）にて、中心軸Ｊ１を中心として周状に配置される。各内側蓋ノズル１８９の下端には、後述する膜形成液を吐出擦る膜形成液吐出口が設けられる。複数の膜形成液吐出口は、遮蔽板５１の上方において、中心軸Ｊ１を中心として周状に配置される。

図５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、処理液供給部８１１と、ガス供給部８１２と、膜形成液供給部８１０とを備える。処理液供給部８１１は、スキャンノズル１８６と、上部中央ノズル１８１と、下部ノズル１８０と、薬液供給部８１３と、純水供給部８１４とを備える。薬液供給部８１３は、弁を介してスキャンノズル１８６に接続される。純水供給部８１４は、弁を介して上部中央ノズル１８１に接続される。純水供給部８１４は、また、弁を介して下部ノズル１８０にも接続される。

ガス供給部８１２は、上部中央ノズル１８１と、複数の外側蓋ノズル１８２と、不活性ガス供給部８１６とを備える。不活性ガス供給部８１６は、弁を介して上部中央ノズル１８１に接続される。不活性ガス供給部８１６は、また、弁を介して複数の外側蓋ノズル１８２にも接続される。膜形成液供給部８１０は、複数の内側蓋ノズル１８９と、純水供給部８１４とを備える。純水供給部８１４は、弁を介して複数の内側蓋ノズル１８９に接続される。

気液供給部１８では、上部中央ノズル１８１が、処理液供給部８１１およびガス供給部８１２により共有される。また、純水供給部８１４が、処理液供給部８１１および膜形成液供給部８１０により共有される。処理液供給部８１１、ガス供給部８１２および膜形成液供給部８１０は、互いに独立した構成要素により構成されてもよい。また、チャンバ２１に設けられるノズルの配置は、適宜変更されてよい。

気液排出部１９は、本体排出ポート２２６ａと、蓋部排出ポート２３７と、気液分離部１９３と、本体排気部１９４と、薬液回収部１９５ａと、排液部１９６と、気液分離部１９７と、蓋排気部１９８と、薬液回収部１９５ｂと、排液部１９９とを備える。チャンバ本体２２に設けられる本体排出ポート２２６ａは、気液分離部１９３に接続される。気液分離部１９３は、本体排気部１９４、薬液回収部１９５ａおよび排液部１９６にそれぞれ弁を介して接続される。チャンバ蓋部２３に設けられる蓋部排出ポート２３７は、気液分離部１９７に接続される。気液分離部１９７は、蓋排気部１９８、薬液回収部１９５ｂ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。第１移動機構４１、第２移動機構４２、第３移動機構４３、基板回転機構３５および遮蔽板回転機構５５（図１参照）も制御部１０により制御される。

薬液供給部８１３からスキャンノズル１８６を介して基板９上に供給される薬液は、例えば、ポリマー除去液、あるいは、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８１４は、上部中央ノズル１８１および下部ノズル１８０を介して基板９に純水（ＤＩＷ：deionized water）を供給する。処理液供給部８１１は、上記薬液および純水以外の処理液（例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の溶剤、あるいは、他の酸やアルカリ溶液、除去液等）を供給する他の供給部を備えていてもよい。

後述するように、純水供給部８１４から複数の内側蓋ノズル１８９を介して遮蔽板５１の上面５１１に供給される純水は、蓋内部空間２３１において液膜を形成する膜形成液でもある。膜形成液供給部８１０は、純水以外の膜形成液を供給する他の供給部を備えていてもよい。不活性ガス供給部８１６から供給されるガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。ガス供給部８１２は、窒素ガス以外の不活性ガス、または、不活性ガス以外のガスを供給する他の供給部を備えていてもよい。

次に、図６を参照しつつ基板処理装置１による基板９の処理の流れについて説明する。基板処理装置１では、まず、図１に示すように、チャンバ蓋部２３が上位置に位置し、チャンバ本体２２のカップ部２２５が下位置に位置する。換言すれば、チャンバ２１が開放された状態となる。また、遮蔽板５１の下面５１２が蓋底面部２３４の上面２３５に接するように、遮蔽板５１がチャンバ蓋部２３の下部開口２３２に平面視において重ねられる。これにより、下部開口２３２が閉塞されて蓋内部空間２３１が閉空間となる。さらに、基板処理装置１では、ガス供給部８１２（図５参照）の複数の外側蓋ノズル１８２から蓋内部空間２３１に窒素ガスが供給されるとともに、蓋内部空間２３１内のガスが蓋部排出ポート２３７からチャンバ蓋部２３の外部へと排出される。したがって、蓋内部空間２３１に窒素ガスが充填される（ステップＳ１１）。基板処理装置１では、原則として、蓋内部空間２３１への窒素ガスの供給、および、蓋内部空間２３１内のガスの排出が常時行われる。

なお、ステップＳ１１では、必ずしも、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２が遮蔽板５１により気密に密閉されている必要はなく、遮蔽板５１が下部開口２３２に重なっている状態であれば、遮蔽板５１と蓋底面部２３４との間に若干の間隙が存在するような閉塞の形態であってもよい。このような閉塞の形態であっても、ガス供給部８１２から蓋内部空間２３１への窒素ガスの供給量が制御され、蓋内部空間２３１への窒素ガスの流入量と、当該間隙および蓋部排出ポート２３７からのガスの流出量とをおよそ等しくすることにより、蓋内部空間２３１に窒素ガスが充填される。そして、当該窒素ガスの流入量等を適切に制御することにより、蓋内部空間２３１内の酸素濃度をプロセス上必要な程度まで低減した低酸素状態とすることができる。なお、図１では、基板９を図示しているが、ステップＳ１１は、基板９が基板処理装置１に搬入されるよりも前に行われる。

続いて、上述のようにチャンバ蓋部２３がチャンバ本体２２から離間した状態で、基板９が、ハウジング１１に設けられた搬出入口（図示省略）から外部の搬送機構によりハウジング１１内に搬入される。基板９は、蓋底面部２３４の下面２３６とカップ天蓋部２２７ｂの上面との間の間隙を通過して遮蔽板５１の下方へと移動し、基板保持部３１により保持される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、基板９がチャンバ本体２２の上部開口２２２よりも上方にて基板保持部３１により保持される。

基板９が基板保持部３１に保持されると、第２移動機構４２が駆動することによりチャンバ蓋部２３が下降し、チャンバ蓋部２３が、図１に示す上位置から図２に示す下位置に移動する。換言すれば、チャンバ蓋部２３がチャンバ本体２２に対して上下方向に相対的に移動する。そして、チャンバ本体２２の上部開口２２２がチャンバ蓋部２３により覆われることにより、チャンバ２１が閉塞される（ステップＳ１３）。すなわち、基板９および基板保持部３１を内部に収容するチャンバ２１が形成される。このとき、第１移動機構４１が駆動することにより、遮蔽板５１がチャンバ蓋部２３に対して相対的に上昇し、チャンバ２１内において、遮蔽板５１がチャンバ蓋部２３の下部開口２３２から上方に離間する。

上述のように、チャンバ蓋部２３が上位置から下位置へと移動することにより、基板保持部３１に保持された基板９は、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２を通過して蓋内部空間２３１へと移動する。換言すれば、ステップＳ１３においてチャンバ２１が形成された状態で、基板９はチャンバ空間のうち蓋内部空間２３１に位置する。蓋内部空間２３１には、上述のように、チャンバ２１が形成されるよりも前に窒素ガスが充填されているため、基板９を蓋内部空間２３１へと移動することにより、基板９の周囲を迅速に窒素ガス雰囲気（すなわち、低酸素雰囲気）とすることができる。蓋内部空間２３１では、基板９の上面９１と遮蔽板５１の下面５１２とは上下方向に対向して近接する。

図２に示す状態では、遮蔽板５１よりも上方に位置する複数の外側蓋ノズル１８２から蓋内部空間２３１に窒素ガスが供給されることにより、蓋内部空間２３１の気圧が本体内部空間２２１の気圧よりも高くなる。換言すれば、蓋内部空間２３１が陽圧状態とされる。このため、蓋内部空間２３１の窒素ガスが、遮蔽板５１とチャンバ蓋部２３の蓋底面部２３４との間の間隙から、下部開口２３２および上部開口２２２を介して本体内部空間２２１へと流出する（すなわち、蓋内部空間２３１から本体内部空間２２１へと送出される。）。また、本体内部空間２２１内のガスは、本体排出ポート２２６ａからチャンバ２１の外部へと排出される。これにより、チャンバ２１の形成から所定時間経過後に、本体内部空間２２１にもガス供給部８１２からの窒素ガスが充填される。換言すれば、ガス供給部８１２によりチャンバ２１内に窒素ガスが供給されて充填される（ステップＳ１４）。以下、ステップＳ１４の処理を、「ガス置換処理」という。

ステップＳ１４におけるガス置換処理では、複数の外側蓋ノズル１８２に加えて、上部中央ノズル１８１もチャンバ２１内への窒素ガスの供給に利用される。すなわち、ガス供給部８１２からの窒素ガスは、上部中央ノズル１８１のガス噴出口を介して、遮蔽板５１の下面５１２と基板９の上面９１との間の空間にも供給される。これにより、遮蔽板５１と基板９との間の空間の雰囲気を、迅速に窒素ガス雰囲気に置換することができる。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１３の間のいずれのステップにおいても、必要に応じて第２ガス噴出口１８５から窒素ガスを供給してもよい。特に、ステップＳ１３において第２ガス噴出口１８５から窒素ガスを供給することにより、ステップＳ１４のガス置換処理をさらに効率良く行うことができる。

次に、第２移動機構４２および第３移動機構４３が駆動することにより、チャンバ蓋部２３およびチャンバ本体２２のカップ部２２５が上昇し、チャンバ蓋部２３およびカップ部２２５はそれぞれ、図２に示す下位置から図７に示す上位置へと移動する。換言すると、第２移動機構４２および第３移動機構４３により、基板９が基板保持部３１と共にチャンバ２１に対して相対的に下降する。第２移動機構４２および第３移動機構４３は、基板９を基板保持部３１と共にチャンバ２１に対して上下方向に相対的に移動する基板移動機構である。このとき、第１移動機構４１が駆動することにより、遮蔽板５１のチャンバ蓋部２３に対する相対位置は変更されない。すなわち、第１移動機構４１により、遮蔽板５１がチャンバ蓋部２３の下部開口２３２から上方に離間した状態が維持される。

上述のように、チャンバ２１が下位置から上位置へと移動することにより、チャンバ２１内において、基板９および基板保持部３１が蓋内部空間２３１から下部開口２３２および上部開口２２２を介して本体内部空間２２１へと移動する（ステップＳ１５）。これにより、カップ部２２５が、チャンバ蓋部２３の下方にて基板９および基板保持部３１の径方向外側に全周に亘って位置する。

基板９および基板保持部３１が本体内部空間２２１に位置すると、基板回転機構３５による基板９の回転が開始される。また、下部開口２３２の径方向外側の待機位置に配置されたスキャンノズル１８６へと、薬液供給部８１３（図５参照）から所定量の薬液が供給される。これにより、待機位置に配置された状態における吐出ヘッド８６１（図４参照）からの薬液の吐出、すなわち、プリディスペンスが行われる（ステップＳ１６）。吐出ヘッド８６１から吐出された薬液は、蓋底面部２３４の上面２３５にて受けられ、蓋部排出ポート２３７へと導かれる。蓋部排出ポート２３７を通過した薬液は、図５に示す気液分離部１９７に流入する。薬液回収部１９５ｂでは、気液分離部１９７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。

プリディスペンスが終了すると、図７に示すヘッド回転機構８６３によりスキャンノズル１８６の吐出ヘッド８６１およびヘッド支持部８６２が回転する。これにより、図８に示すように、吐出ヘッド８６１が遮蔽板５１の下面５１２と蓋底面部２３４の上面２３５との間を通過して、遮蔽板５１と下部開口２３２との間、すなわち、基板９の上方の吐出位置に配置される。さらに、ヘッド回転機構８６３が制御部１０に制御され、基板９の上方における吐出ヘッド８６１の往復移動が開始される。吐出ヘッド８６１は、基板９の中心部と外縁部とを結ぶ所定の移動経路に沿って水平方向に継続的に往復移動する。

続いて、遮蔽板回転機構５５による遮蔽板５１の回転が開始される。また、膜形成液供給部８１０（図５参照）において、純水供給部８１４から複数の内側蓋ノズル１８９へと膜形成液である純水が供給され、複数の膜形成液吐出口から、遮蔽板５１の上面５１１に向けて膜形成液が吐出される。チャンバ２１内において、回転する遮蔽板５１の上面５１１に供給された膜形成液は、遠心力により遮蔽板５１の上面５１１上に拡がる。遮蔽板５１の上面５１１は、膜形成液に対して親液性を有する。本実施の形態では、遮蔽板５１の上面５１１は親水性を有する。このため、膜形成液は、遮蔽板５１の上面５１１上において略均一に拡がる。

遮蔽板５１の上面５１１上に拡がった膜形成液は、遠心力により遮蔽板５１の上面５１１から蓋底面部２３４の上面２３５へと流れる。膜形成液は、遮蔽板５１の上面５１１の外縁から、全周に亘って径方向外方へと流れ、これにより、遮蔽板５１と蓋底面部２３４との間に環状の液膜９５が形成される（ステップＳ１７）。図８では、液膜９５を太破線にて描く（図９および図１０においても同様）。図８に示すように、スキャンノズル１８６のヘッド支持部８６２は、液膜９５を貫通している。蓋底面部２３４の上面２３５にて受けられた液膜９５を形成する純水（すなわち、膜形成液）は、蓋部排出ポート２３７へと導かれる。蓋部排出ポート２３７を通過した膜形成液は、図５に示す気液分離部１９７および排液部１９９を介して廃棄される。

チャンバ蓋部２３では、上述のように、蓋底面部２３４の上面２３５が、径方向外方へと向かうに従って下方に向かう傾斜面である。このため、上面２３５上の膜形成液が、中央の下部開口２３２に向かって移動することが防止される。また、上面２３５上の膜形成液が速やかに径方向外方へと移動するため、蓋内部空間２３１からの膜形成液の速やかな排出を実現することができる。

ステップＳ１７における液膜９５の形成は、スキャンノズル１８６が待機位置に位置する状態で行われてもよく、スキャンノズル１８６の待機位置から吐出位置への移動と並行して行われてもよい。また、プリディスペンス時の薬液を再利用する必要がない場合等、上記液膜９５の形成は、ステップＳ１５とステップＳ１６との間に行われてもよい。

基板処理装置１では、ステップＳ１７における液膜９５の形成と並行して、複数の外側蓋ノズル１８２から蓋内部空間２３１に窒素ガスが供給されて蓋内部空間２３１に窒素ガスが充填される。複数の外側蓋ノズル１８２からの窒素ガスの供給は、液膜９５を乱さない程度の比較的小さい流量にて行われる。

蓋内部空間２３１に液膜９５が形成されると、薬液供給部８１３から吐出ヘッド８６１へと薬液が供給され、蓋内部空間２３１内において水平方向に揺動する吐出ヘッド８６１から、下部開口２３２を介して、本体内部空間２２１内の基板９の上面９１に薬液が吐出される（ステップＳ１８）。基板９への薬液の供給は、液膜９５が形成された状態で行われる。

吐出ヘッド８６１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。薬液は、遠心力により上面９１上を径方向外方へと拡がり、上面９１全体が薬液により被覆される。水平方向に揺動する吐出ヘッド８６１から回転中の基板９へと薬液が供給されることにより、基板９の上面９１に薬液をおよそ均一に供給することができる。また、基板９上の薬液の温度の均一性を向上することもできる。その結果、基板９に対する薬液処理の均一性を向上することができる。

回転する基板９の外縁から飛散する薬液は、カップ部２２５により受けられ、カップ部２２５の下方に配置された本体排出ポート２２６ａへと導かれる。本体排出ポート２２６ａを通過した薬液は、図５に示す気液分離部１９３に流入する。薬液回収部１９５ａ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。

また、チャンバ２１が形成された状態では、上部開口２２２のエッジであるカップ天蓋部２２７ｂの内縁部が、下部開口２３２のエッジである蓋底面部２３４の内縁部と当接する。これにより、基板９の上面９１から飛散する薬液が、蓋底面部２３４の下面２３６に付着することが防止される（後述のステップＳ１９の処理において同様）。したがって、後述する基板９の搬出（および、次の基板９の搬入）の際に、基板９が通過する経路を形成する蓋底面部２３４の下面２３６から、基板９の上面９１に液体が落下することが防止される。

基板処理装置１では、基板９に対する薬液の供給が行われている間も、上述のように、ガス供給部８１２による窒素ガスの供給が継続され、チャンバ空間における窒素ガス雰囲気が確保されることが好ましい（後述の純水の供給時において同様）。また、上部中央ノズル１８１のガス噴出口からも窒素ガスが噴出され、基板９の周囲における窒素ガス雰囲気がより確実に確保されてもよい。

薬液の供給開始から所定時間経過すると、スキャンノズル１８６から基板９への薬液の供給が停止される。また、ヘッド回転機構８６３により、スキャンノズル１８６が遮蔽板５１の下面５１２と蓋底面部２３４の上面２３５との間を通過して、図７に示すように、下部開口２３２と上下方向に重ならない待機位置へと移動する。このように、スキャンノズル１８６から基板９への処理液の供給時に、ヘッド回転機構８６３によりスキャンノズル１８６が吐出位置に配置され、スキャンノズル１８６から基板９への処理液の非供給時に、ヘッド回転機構８６３によりスキャンノズル１８６が待機位置に配置される。

スキャンノズル１８６が待機位置へと移動すると、リンス液である純水が、純水供給部８１４（図５参照）により上部中央ノズル１８１および下部ノズル１８０を介して基板９の上面９１および下面９２に供給される（ステップＳ１９）。基板９への純水の供給は、上述の液膜９５が形成された状態で行われる。

純水供給部８１４からの純水は、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の外縁から外側へと飛散する。基板９から飛散する純水は、カップ部２２５にて受けられ、本体排出ポート２２６ａへと導かれる。本体排出ポート２２６ａを通過した純水は、気液分離部１９３および排液部１９６（図５参照）を介して廃棄される。これにより、基板９の上面９１のリンス処理および下面９２の洗浄処理と共に、カップ部２２５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８１４からの純水の供給が停止される。また、遮蔽板５１の上面５１１への純水の供給、および、遮蔽板５１の回転が停止され、液膜９５の形成が終了する。

基板９に対する処理液（薬液および純水）の供給が終了すると、第２移動機構４２および第３移動機構４３が駆動することにより、チャンバ蓋部２３およびチャンバ本体２２のカップ部２２５が下降し、チャンバ蓋部２３およびカップ部２２５はそれぞれ、図７に示す上位置から図２に示す下位置へと移動する。換言すると、第２移動機構４２および第３移動機構４３により、基板９が基板保持部３１と共にチャンバ２１に対して相対的に上昇する。このとき、第１移動機構４１が駆動することにより、遮蔽板５１のチャンバ蓋部２３に対する相対位置は変更されない。すなわち、第１移動機構４１により、遮蔽板５１がチャンバ蓋部２３の下部開口２３２から上方に離間した状態が維持される。

上述のように、チャンバ２１が上位置から下位置へと移動することにより、チャンバ２１内において、基板９が本体内部空間２２１から上部開口２２２および下部開口２３２を介して蓋内部空間２３１へと移動する（ステップＳ２０）。図２に示すように、蓋内部空間２３１では、基板９の上面９１と遮蔽板５１の下面５１２とは上下方向に対向して近接する。

続いて、蓋内部空間２３１に配置された基板９が、基板回転機構３５により基板保持部３１と共に中心軸Ｊ１を中心として比較的高速にて回転する。これにより、基板９上の処理液（主として、純水）が、上面９１および下面９２上を径方向外方へと移動し、基板９の外縁から周囲へと飛散する。その結果、基板９上の処理液が除去される（ステップＳ２１）。以下、ステップＳ２１の処理を、「乾燥処理」という。ステップＳ２１における基板９の回転速度は、ステップＳ１８，Ｓ１９における基板９の回転速度よりも大きい。

ステップＳ２１において、回転する基板９から飛散した処理液は、蓋本体部２３３の内側面および蓋底面部２３４の上面２３５にて受けられ、蓋本体部２３３と蓋底面部２３４との接続部へと移動する。当該処理液（すなわち、ステップＳ２１において基板９上から除去された処理液）は、蓋部排出ポート２３７、気液分離部１９７および排液部１９９（図５参照）を介して廃棄される。チャンバ蓋部２３では、上述のように、蓋底面部２３４の上面２３５が、径方向外方へと向かうに従って下方に向かう傾斜面である。このため、上面２３５上の処理液が、中央の下部開口２３２に向かって移動することが防止される。また、上面２３５上の処理液が速やかに径方向外方へと移動するため、蓋内部空間２３１からの処理液の速やかな排出を実現することができる。

蓋内部空間２３１において基板９が回転する際には、遮蔽板回転機構５５により、遮蔽板５１が、基板９の上面９１に上下方向に近接した位置にて、基板９と同じ回転方向に基板９の回転速度とおよそ等しい回転速度にて中心軸Ｊ１を中心として回転する。基板９の上面９１に近接して遮蔽板５１が配置されることにより、基板９から飛散した処理液が、蓋本体部２３３の内側面にて跳ね返って基板９の上面９１に再付着することを抑制（または防止）することができる。また、遮蔽板５１が回転することにより、遮蔽板５１の上面５１１および下面５１２に付着した処理液および膜形成液を周囲へと飛散させ、遮蔽板５１上から除去することができる。

ステップＳ２１における乾燥処理では、複数の外側蓋ノズル１８２に加えて、上部中央ノズル１８１も窒素ガスを噴出する。すなわち、上部中央ノズル１８１のガス噴出口を介して、遮蔽板５１の下面５１２と基板９の上面９１との間の空間に窒素ガスが供給される。これにより、基板９と遮蔽板５１との間の空間から、より一層速やかに処理液を排出することができ、基板９の乾燥を促進することができる。

基板９の乾燥処理が終了すると、基板回転機構３５による基板９の回転が停止される。また、第２移動機構４２が駆動することにより、チャンバ蓋部２３が図２に示す位置から上昇し、図１に示す上位置に配置される。これにより、チャンバ蓋部２３とチャンバ本体２２とが上下方向に離間し、チャンバ２１が開放される（ステップＳ２２）。そして、上述の一連の処理が施された基板９が、外部の搬送機構により蓋底面部２３４の下面２３６とカップ天蓋部２２７ｂの上面との間の間隙を通過し、ハウジング１１に設けられた搬出入口（図示省略）を介してハウジング１１外へと搬出される（ステップＳ２３）。

実際には、第２移動機構４２の駆動に並行して第１移動機構４１も駆動することにより、図１に示すチャンバ２１の開放状態では、遮蔽板５１がチャンバ蓋部２３の下部開口２３２を閉塞する。また、蓋内部空間２３１への窒素ガスの供給、および、蓋内部空間２３１内のガスの排出も継続される。したがって、上記ステップＳ２３における基板９の搬出に並行して、次の基板９に対するステップＳ１１として、蓋内部空間２３１に窒素ガスを充填する処理が行われる。

また、蓋内部空間２３１に供給される窒素ガスにより、蓋内部空間２３１の乾燥（湿度の低減）、すなわち、チャンバ蓋部２３の内面、遮蔽板５１の上面５１１、および、待機位置に配置されたスキャンノズル１８６の乾燥も行われる。ステップＳ１１の処理は、チャンバ蓋部２３の内面およびスキャンノズル１８６の乾燥処理と捉えることが可能である。そして、次の基板９が搬入されて基板保持部３１により保持されると（ステップＳ１２）、上記と同様にステップＳ１３〜Ｓ２３の処理が行われる。

以上に説明したように、基板処理装置１では、チャンバ蓋部２３の蓋内部空間２３１に、径方向の大きさが下部開口２３２よりも大きい遮蔽板５１が設けられる。そして、基板９が搬入されてチャンバ２１が形成されるよりも前に、遮蔽板５１が下部開口２３２を閉塞した状態で、ガス供給部８１２から供給されるガスがチャンバ蓋部２３の蓋内部空間２３１に充填される。これにより、チャンバ２１の形成後、チャンバ２１内を迅速に所望のガス雰囲気とすることができる。その結果、チャンバ２１の形成から当該ガス雰囲気における基板９の処理開始までの時間を短縮することができ、基板処理装置１の生産性を向上することができる。

上述のように、ガス供給部８１２から供給されるガスを窒素ガス等の不活性ガスとすることにより、低酸素雰囲気における基板９の処理液による処理を迅速に行うことができる。その結果、基板９の上面９１上に設けられた金属膜の酸化等を抑制することができる。また、チャンバ２１が形成された直後に（チャンバ２１が形成されると同時に）、基板９が、予めガスが充填されている蓋内部空間２３１に位置するため、基板９の装置内への搬入後、速やかに基板９の周囲を所望のガス雰囲気とすることができる。

ステップＳ１８およびステップＳ１９では、膜形成液供給部８１０により遮蔽板５１と蓋底面部２３４との間に環状の液膜９５が形成された状態で、処理液供給部８１１から基板９の上面９１への処理液の供給が行われる。このため、処理液のミストやヒューム等が、液膜９５を通過して遮蔽板５１と蓋底面部２３４との間の間隙から蓋内部空間２３１へと進入することを抑制することができる。

上述のように、液膜９５が形成される際には、膜形成液供給部８１０において、中心軸Ｊ１を中心として周状に配置される複数の膜形成液吐出口から遮蔽板５１の上面５１１に向けて膜形成液が吐出される。これにより、遮蔽板５１上における膜形成液の液膜の厚さの均一性を向上することができる。その結果、周方向における液膜９５の均一性を向上することができる。また、遮蔽板５１の上面５１１が、膜形成液供給部８１０から供給される膜形成液に対して親液性を有することにより、遮蔽板５１上における膜形成液の液膜の厚さの均一性をさらに向上することができる。その結果、周方向における液膜９５の均一性をより一層向上することができる。

ステップＳ１８の薬液処理では、ヘッド支持部８６２が、遮蔽板５１とチャンバ蓋部２３の蓋底面部２３４との間の間隙に位置する。遮蔽板５１と蓋底面部２３４との間には、上述のように、環状の液膜９５が形成されており、上記間隙のヘッド支持部８６２以外の領域は、液膜９５により閉塞される。このため、蓋内部空間２３１に位置するスキャンノズル１８６により基板９に処理液を供給する際であっても、処理液のミストやヒューム等が蓋内部空間２３１へと進入することを抑制することができる。

基板処理装置１では、制御部１０の制御により、スキャンノズル１８６から基板９への処理液の供給時に、スキャンノズル１８６が吐出位置に配置され、かつ、遮蔽板５１がスキャンノズル１８６の上方に配置される。また、スキャンノズル１８６から基板９への処理液の非供給の期間におけるスキャンノズル１８６の乾燥時に、スキャンノズル１８６が待機位置に配置され、かつ、遮蔽板５１により下部開口２３２が閉塞される。よって、本体内部空間２２１に比べて小さい蓋内部空間２３１に供給されるガスにより、スキャンノズル１８６を効率よく乾燥することができ、スキャンノズル１８６を清浄に保つことができる。

チャンバ蓋部２３が、蓋内部空間２３１内の液体を排出する蓋部排出ポート２３７を備え、スキャンノズル１８６が待機位置に配置された状態で、プリディスペンスが行われる。これにより、基板処理装置１において、プリディスペンス用の液受け構造を省略することができる。また、ヘッド回転機構８６３がチャンバ蓋部２３の上面に設けられることにより、チャンバ蓋部２３の外側面に設けられる場合に比べて、スキャンノズル１８６におけるヘッド支持部８６２を短くすることができる。

上述のように、ガス供給部８１２は、遮蔽板５１の下面５１２の中央部に設けられたガス噴出口を介して、遮蔽板５１の下面５１２と基板９の上面９１との間の空間にガスを供給する。これにより、ステップＳ１８およびステップＳ１９において、所望のガス雰囲気にて処理液による基板９の処理を行うことができる。また、液膜９５が形成されることにより、上記ガス噴出口からガスが供給される空間を、チャンバ空間よりも小さくすることができる。

基板処理装置１では、上述のように、ステップＳ１７における液膜９５の形成と並行して、複数の外側蓋ノズル１８２から蓋内部空間２３１に窒素ガスが供給されて蓋内部空間２３１に窒素ガスが充填される。このため、処理液による基板９の処理終了後に基板９を蓋内部空間２３１へと移動することにより、所望のガス雰囲気における基板９の乾燥処理を迅速に開始することができる。

基板処理装置１では、図９に示すように、遮蔽板５１の上面５１１が、径方向外方へと向かうに従って下方に向かう傾斜面であってもよい。この場合、複数の内側蓋ノズル１８９から遮蔽板５１の上面５１１に供給された膜形成液が、重力によっても径方向外方へと移動する。これにより、遮蔽板５１の回転速度が比較的低い場合であっても、遮蔽板５１と蓋底面部２３４との間に環状の液膜９５を適切に形成することができる。

上記基板処理装置１では様々な変形が可能である。

例えば、上部中央ノズル１８１から薬液が吐出され、スキャンノズル１８６から純水が吐出されてもよい。この場合、上部中央ノズル１８１から薬液を吐出する際に、遮蔽板５１が下部開口２３２に近接することにより、基板９の上面９１から飛散した薬液がスキャンノズル１８６に付着することが防止される。また、薬液供給部８１３および純水供給部８１４の双方が弁を介して上部中央ノズル１８１およびスキャンノズル１８６の一方に接続され、薬液および純水が当該一方のノズルから選択的に吐出されてよい。この場合であっても、上述と同様に、遮蔽板５１と蓋底面部２３４との間に環状の液膜９５が形成されることにより、処理液のミストやヒューム等が蓋内部空間２３１へと進入することを抑制することができる。

基板処理装置１の設計によっては、互いに異なる種類の処理液を吐出する複数のスキャンノズルが蓋内部空間２３１に設けられてよい。この場合に、蓋底面部２３４の上面２３５上に複数のスキャンノズルからの薬液をそれぞれ回収する複数のポッドが設けられてもよい。複数のスキャンノズルが個別のポッドにおいてプリディスペンスを行うことにより、薬液を個別に回収することが容易に可能となる。

上記実施の形態では、スキャンノズル１８６を回転するヘッド回転機構８６３が、チャンバ蓋部２３に設けられるが、ヘッド回転機構８６３は、ハウジング１１外、例えば、ハウジング１１の上面上に設けられてもよい。この場合、ヘッド回転機構８６３を薬液等の雰囲気から遠ざけることができ、ヘッド回転機構８６３の長期間の使用を可能とすることができる。

また、基板処理装置１の設計によっては、処理液を吐出する吐出部を、片持ち状のスキャンノズル以外の形態とすることも可能である。また、吐出部を吐出位置と待機位置とに選択的に配置する吐出部移動機構が、吐出部を直線的に移動する機構等であってもよい。

基板９に対する処理の種類によっては、処理液供給部８１１により、処理液の液滴や蒸気が基板９の上面９１に供給されてよい。

膜形成液供給部８１０では、必ずしも、周状に配置される複数の膜形成液吐出口が設けられる必要はなく、１つの膜形成液吐出口がチャンバ蓋部２３に設けられてもよい。例えば、中心軸Ｊ１を中心とする環状の膜形成液吐出口が、チャンバ蓋部２３に設けられてもよい。この場合であっても、遮蔽板５１上における膜形成液の液膜の厚さの均一性を向上することができ、その結果、周方向における液膜９５の均一性を向上することができる。

図１に示す例では、上述のチャンバ開閉機構が、チャンバ蓋部２３を移動する第２移動機構４２と、チャンバ本体２２のカップ部２２５を移動する第３移動機構４３とを含むが、例えば、第２移動機構４２および第３移動機構４３の一方が省略され、他方のみがチャンバ開閉機構として利用されてもよい。また、図１に示す例では、遮蔽板移動機構が、遮蔽板５１を移動する第１移動機構４１と、チャンバ蓋部２３を移動する第２移動機構４２とを含むが、第１移動機構４１および第２移動機構４２の一方が省略され、他方のみが遮蔽板移動機構として利用されてもよい。

図１に示す例では、上述の基板移動機構が、チャンバ蓋部２３を移動する第２移動機構４２と、チャンバ本体２２のカップ部２２５を移動する第３移動機構４３とを含むが、基板移動機構は、例えば、基板保持部３１をチャンバ２１内において上下方向に移動する機構であってもよい。

チャンバ本体２２では、同心円状に配置された複数のカップがカップ部２２５として設けられてもよい。この場合、基板９上に供給される処理液の種類が切り替えられる際に、基板９からの処理液を受けるカップも切り替えられることが好ましい。これにより、複数種類の処理液が利用される際に、複数の処理液を容易に分別して回収または廃棄することができる。

図１０に示すように、チャンバ蓋部２３とチャンバ本体２２のカップ部２２５とが一繋がりの部材として形成されたチャンバ２１ａが採用されてもよい。換言すれば、チャンバ本体２２はチャンバ蓋部２３と共にチャンバ２１ａを形成する。基板処理装置１ａでは、カップ天蓋部２２７ｂの中央の開口（すなわち、チャンバ本体２２の上部開口）がチャンバ蓋部２３により覆われることによりチャンバ２１ａが形成されている。チャンバ本体２２の上部開口は、チャンバ蓋部２３の下部開口２３２でもある。

チャンバ２１ａでは、チャンバ蓋部２３に側部開口２３９が設けられ、基板９のチャンバ２１ａ内への搬入およびチャンバ２１ａ外への搬出の際に基板９が側部開口２３９を通過する。側部開口２３９は、側部開口開閉機構３９により開閉される。図１０の基板処理装置１ａでは、図１の基板処理装置１における第３移動機構４３が省略され、第２移動機構４２によりチャンバ蓋部２３およびカップ部２２５が上下方向に移動する。これにより、基板９が蓋内部空間２３１と本体内部空間２２１とに選択的に配置される。基板処理装置１ａにおいても、基板９が本体内部空間２２１に配置される際に処理液による処理が行われ、基板９が蓋内部空間２３１に配置される際に基板９の乾燥処理が行われる。

処理液による処理では、上述と同様に、遮蔽板５１とカップ天蓋部２２７ｂ（チャンバ蓋部２３の蓋底面部でもある。）との間に環状の液膜９５が形成された状態で、基板９の上面９１への処理液の供給が行われる。このため、処理液のミストやヒューム等が、液膜９５を通過して遮蔽板５１とカップ天蓋部２２７ｂとの間の間隙から蓋内部空間２３１へと進入することを抑制することができる。

基板処理装置１，１ａでは、半導体基板以外の様々な基板に対する処理が行われてもよい。また、基板処理装置１，１ａでは、ポリマー除去やエッチングに限らず、塩酸やフッ酸など様々な処理液を用いて、低酸素環境下で行うことが望ましい様々な液処理を行うことができる。低酸素状態を実現するためにチャンバ２１に供給されるガスも、窒素ガスには限定されず、アルゴン等の他の不活性ガスであってもよい。チャンバ２１に供給されるガスは、チャンバ２１内を所望のガス雰囲気とするためのガス、例えば、ガス組成比が管理された混合ガス（すなわち、複数種類のガスが混合されたもの）であってもよい。

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。

１，１ａ 基板処理装置
９ 基板
２１，２１ａ チャンバ
２２ チャンバ本体
２３ チャンバ蓋部
３１ 基板保持部
５１ 遮蔽板
５５ 遮蔽板回転機構
９１ （基板の）上面
９５ 液膜
１８１ 上部中央ノズル
１８９ 内側蓋ノズル
２２１ 本体内部空間
２３１ 蓋内部空間
２３２ 下部開口
２３３ 蓋本体部
２３４ 蓋底面部
２３５ （蓋底面部の）上面
２３７ 蓋部排出ポート
５１１ （遮蔽板の）上面
５１２ （遮蔽板の）下面
８１０ 膜形成液供給部
８１１ 処理液供給部
８１２ ガス供給部
８６１ 吐出ヘッド
８６２ ヘッド支持部
８６３ ヘッド回転機構
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ２３ ステップ

Claims (10)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   下部開口を有し、径方向の大きさが前記下部開口よりも大きい蓋内部空間を形成するチャンバ蓋部と、
   本体内部空間を形成するとともに、前記チャンバ蓋部と共にチャンバを形成するチャンバ本体と、
   前記本体内部空間において水平状態で基板を保持する基板保持部と、
   前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給部と、
   前記蓋内部空間に配置されて前記基板の前記上面に対向し、前記下部開口を閉塞可能な遮蔽板と、
   前記上下方向を向く中心軸を中心として前記遮蔽板を回転する遮蔽板回転機構と、
   前記遮蔽板の上面に膜形成液を供給する膜形成液供給部と、
   を備え、
   前記チャンバ蓋部が、
   上下を反転したカップ状の蓋本体部と、
   前記蓋本体部の下端部から径方向内方に拡がるとともに中央部に前記下部開口が設けられた環状の蓋底面部と、
   を備え、
   前記チャンバ内において、前記遮蔽板が前記チャンバ蓋部の前記下部開口から上方に離間した状態で、回転する前記遮蔽板の前記上面に供給された膜形成液が、遠心力により前記遮蔽板の前記上面から前記蓋底面部の上面へと流れることにより、前記遮蔽板と前記蓋底面部との間に環状の液膜が形成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であって、
   前記遮蔽板の下面の中央部に設けられたガス噴出口から前記遮蔽板の前記下面と前記基板の前記上面との間の空間にガスを供給するガス供給部をさらに備え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、
   前記処理液供給部が、
   処理液を吐出する吐出ヘッドと、
   水平方向に延びる部材であり、自由端部に前記吐出ヘッドが固定され、固定端部が前記蓋内部空間において前記チャンバ蓋部の前記蓋本体部に取り付けられるヘッド支持部と、
   を備え、
   前記基板処理装置が、前記固定端部を中心として前記吐出ヘッドを前記ヘッド支持部と共に回転するヘッド回転機構をさらに備え、
   前記基板上に処理液が供給される際には、前記ヘッド回転機構により前記吐出ヘッドおよび前記ヘッド支持部が回転することにより、前記吐出ヘッドが前記遮蔽板と前記下部開口との間に配置され、前記吐出ヘッドから前記下部開口を介して前記基板の前記上面に処理液が吐出され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、
   前記膜形成液供給部が、前記中心軸を中心として周状に配置されるとともに前記遮蔽板の前記上面に向けて膜形成液を吐出する複数の膜形成液吐出口を備え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、
   前記遮蔽板の前記上面が、前記膜形成液供給部から供給される膜形成液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、
   前記遮蔽板の前記上面が、前記径方向外方へと向かうに従って下方に向かう傾斜面であ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、
   前記蓋底面部の前記上面が、前記径方向外方へと向かうに従って下方に向かい、
   前記チャンバ蓋部の前記蓋底面部と前記蓋本体部との接続部に、前記蓋内部空間内の膜形成液を排出する排出ポートが設けられ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、
   前記液膜の形成と並行して、前記遮蔽板よりも上方から前記蓋内部空間にガスが供給されて前記蓋内部空間に前記ガスが充填され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、
   前記チャンバが形成されるよりも前に、前記遮蔽板が前記チャンバ蓋部の前記下部開口に重ねられた状態で、前記遮蔽板よりも上方から前記蓋内部空間にガスが供給されて前記蓋内部空間に前記ガスが充填されることを特徴とする基板処理装置。
10. 下部開口を有し、径方向の大きさが前記下部開口よりも大きい蓋内部空間を形成するチャンバ蓋部と、本体内部空間を形成するとともに、前記チャンバ蓋部と共にチャンバを形成するチャンバ本体と、前記蓋内部空間に配置されて前記基板の上面に対向し、前記下部開口を閉塞可能な遮蔽板と、前記上下方向を向く中心軸を中心として前記遮蔽板を回転する遮蔽板回転機構とを備え、前記チャンバ蓋部が、前記中心軸を中心とする蓋本体部と、前記蓋本体部の下端部から径方向内方に拡がるとともに中央部に前記下部開口が設けられた環状の蓋底面部とを備える基板処理装置において、基板を処理する基板処理方法であって、
    ａ）前記チャンバ内において、前記チャンバ蓋部の前記下部開口から上方に離間した状態で回転する前記遮蔽板の前記上面に膜形成液を供給し、遠心力により前記遮蔽板の前記上面から前記蓋底面部の上面へと流れる前記膜形成液により、前記遮蔽板と前記蓋底面部との間に環状の液膜を形成する工程と、
    ｂ）前記液膜が形成されている状態で、前記基板の上面に処理液を供給する工程と、
    を備えることを特徴とする基板処理方法。

Images