JP2016225428A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板と対向部材との間の空間において、雰囲気の制御と処理液の排出とのバランスを回転速度により変更する。【解決手段】基板処理装置１は、基板９を保持する基板保持部３１と、基板９の上面９１に対向するトッププレート５と、基板保持部３１を回転させる基板回転機構とを備える。基板保持部３１のベース側壁部３１７と、トッププレート５の対向部材側壁部５１２とは径方向に対向する。基板回転機構により基板保持部３１が回転される際に、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２が遠心力により変形することにより、ベース側壁部３１７の外周面と対向部材側壁部５１２の内周面との間の径方向の距離であるギャップ値が回転速度に応じて変化する。これにより、基板９とトッププレート５との間の処理空間９０において、雰囲気の制御と処理液の排出とのバランスを回転速度により変更することができる。【選択図】図７

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、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薬液処理が行われる。また、薬液処理の終了後、基板上に洗浄液が供給されて洗浄処理が行われ、その後、基板の乾燥処理が行われる。

例えば、特許文献１の基板洗浄装置では、ウエハを水平に保持するスピンチャック上に蓋部材が載置され、ウエハと共に回転する。基板の洗浄処理の際には、まず、蓋部材の上方に離間して配置された上ノズルから、蓋部材の回転中心に設けられた開口を介して、回転中の基板上に洗浄液が供給される。洗浄液としては、フッ酸、塩酸、硫酸、リン酸、アンモニア、過酸化水素水等が利用される。続いて、当該上ノズルから回転中の基板上に純水が供給されることにより、基板に付着している洗浄液が洗い流される。基板上に供給された洗浄液や純水は、基板の回転により径方向外方へと移動し、基板と蓋部材との間から周囲へと飛散して排出される。その後、基板の乾燥処理の際には、上記上ノズルから窒素（Ｎ_２）ガスが吐出され、蓋部材の開口を介してウエハ上に供給される。これにより、蓋部材とウエハとの間の空間における酸素濃度を低下させ、基板の乾燥を促進することができる。

特許第３６２１５６８号公報

ところで、特許文献１では、基板の周囲においてスピンチャックと蓋部材との間の間隙が大きいと、基板と蓋部材との間の空間からの処理液の排出を容易に行うことはできるが、基板と蓋部材との間の空間における雰囲気の制御を行うために、当該空間に大量のガス（例えば、窒素ガス）を供給する必要がある。一方、上記間隙が小さいと、基板と蓋部材との間の空間における雰囲気の制御を容易に行うことはできるが、基板と蓋部材との間の空間からの処理液の排出を容易に行うことができないおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板と対向部材との間の空間において、雰囲気の制御と処理液の排出とのバランスを回転速度により変更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、前記基板の上面に対向するとともに中央部に対向部材開口が設けられる対向部材と、上下方向を向く中心軸を中心として前記基板を前記基板保持部と共に回転させる基板回転機構と、前記対向部材開口を介して前記基板の前記上面に処理液を供給する処理液供給部とを備え、前記基板保持部は、円板状のベース本体部と、前記ベース本体部の外周部から下方に広がる円筒状のベース側壁部とを備え、前記対向部材は、前記基板の前記上面に対向するとともに中央部に前記対向部材開口が設けられる円環板状の対向部材天蓋部と、前記対向部材天蓋部の外周部から下方に広がる円筒状の対向部材側壁部とを備え、前記ベース側壁部と前記対向部材側壁部とが径方向に対向し、前記基板回転機構により前記基板保持部が回転される際に、前記ベース側壁部および前記対向部材側壁部の少なくとも一方が遠心力により変形することにより、前記ベース側壁部の外周面と前記対向部材側壁部の内周面との間の径方向の距離であるギャップ値が、周方向の少なくとも一部において回転速度に応じて変化する。

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、前記ギャップ値は、回転速度に応じて全周に亘って変化する。

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、前記基板保持部が回転する際に、前記対向部材も前記中心軸を中心として回転する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記対向部材が、前記基板保持部により保持され、前記基板回転機構により前記基板保持部と共に回転される。

請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部が回転する際に、前記ベース側壁部および前記対向部材側壁部が遠心力により径方向外方へと変形し、前記ベース側壁部の変形量が前記対向部材側壁部の変形量よりも大きい。

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、前記ギャップ値が前記回転速度の増大に伴って減少する。

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、前記基板回転機構による回転速度を制御することにより、前記ギャップ値を制御する制御部をさらに備える。

本発明では、基板と対向部材との間の空間において、雰囲気の制御と処理液の排出とのバランスを回転速度により変更することができる。

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。 気液供給部を示すブロック図である。 処理液ノズルの一部を拡大して示す断面図である。 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。 基板処理装置の一部の拡大断面図である。 基板処理装置の一部の拡大断面図である。

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、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）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、基板保持部３１と、基板回転機構３３と、カップ部４と、トッププレート５と、対向部材移動機構６と、処理液ノズル７１とを備え、これらの構成はハウジング１１の内部に収容される。また、基板処理装置１は、基板回転機構３３等の各構成を制御する制御部１２をさらに備える。なお、図２以降の図面では、制御部１２の図示を省略する。

基板保持部３１は、水平状態で基板９を保持する。基板保持部３１は、保持ベース部３１１と、複数のチャック３１２と、複数の係合部３１３と、ベース支持部３１４とを備える。基板９は、保持ベース部３１１の上方に配置される。保持ベース部３１１およびベース支持部３１４はそれぞれ、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部材である。保持ベース部３１１は、ベース支持部３１４の上方に配置され、ベース支持部３１４により下方から支持される。保持ベース部３１１の外径は、ベース支持部３１４の外径よりも大きい。保持ベース部３１１は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向の全周に亘って、ベース支持部３１４よりも径方向外方に広がる。保持ベース部３１１は、例えば、比較的高い耐薬品性を有するフッ素樹脂により形成される。

保持ベース部３１１は、ベース本体部３１６と、ベース側壁部３１７とを備える。ベース本体部３１６は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部材であり、上面上に複数のチャック３１２および複数の係合部３１３が設けられる。ベース側壁部３１７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部材であり、ベース本体部３１６の外周部から下方に広がる。ベース側壁部３１７は、ベース支持部３１４の周囲においてベース支持部３１４から径方向外側に離間して配置される。

複数のチャック３１２は、中心軸Ｊ１を中心として略等角度間隔にて、保持ベース部３１１の上面の外周部に周方向に配置される。基板保持部３１では、複数のチャック３１２により、基板９の外縁部が支持される。複数の係合部３１３は、中心軸Ｊ１を中心として略等角度間隔にて、保持ベース部３１１の上面の外周部に周方向に配置される。複数の係合部３１３は、複数のチャック３１２よりも径方向外側に配置される。

基板回転機構３３は、回転機構収容部３４の内部に収容される。基板回転機構３３および回転機構収容部３４は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３３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。

カップ部４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部材であり、基板９および基板保持部３１の径方向外側に配置される。カップ部４は、基板９および基板保持部３１の周囲の全周に亘って配置され、基板９から周囲に向かって飛散する処理液等を受ける。カップ部４は、第１ガード４１と、第２ガード４２と、ガード移動機構４３と、排出ポート４４とを備える。

第１ガード４１は、第１ガード側壁部４１１と、第１ガード天蓋部４１２とを有する。第１ガード側壁部４１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。第１ガード天蓋部４１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、第１ガード側壁部４１１の上端部から径方向内方に広がる。第２ガード４２は、第２ガード側壁部４２１と、第２ガード天蓋部４２２とを有する。第２ガード側壁部４２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、第１ガード側壁部４１１よりも径方向外側に位置する。第２ガード天蓋部４２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、第１ガード天蓋部４１２よりも上方にて第２ガード側壁部４２１の上端部から径方向内方に広がる。

第１ガード天蓋部４１２の内径および第２ガード天蓋部４２２の内径は、基板保持部３１の保持ベース部３１１の外径およびトッププレート５の外径よりも僅かに大きい。第１ガード天蓋部４１２の上面および下面はそれぞれ、径方向外方に向かうに従って下方に向かう傾斜面である。第２ガード天蓋部４２２の上面および下面もそれぞれ、径方向外方に向かうに従って下方に向かう傾斜面である。

ガード移動機構４３は、第１ガード４１を上下方向に移動することにより、基板９からの処理液等を受けるガードを第１ガード４１と第２ガード４２との間で切り替える。カップ部４の第１ガード４１および第２ガード４２にて受けられた処理液等は、排出ポート４４を介してハウジング１１の外部へと排出される。また、第１ガード４１内および第２ガード４２内のガスも排出ポート４４を介してハウジング１１の外部へと排出される。

トッププレート５は、平面視において略円形の部材である。トッププレート５は、基板９の上面９１に対向する対向部材であり、基板９の上方を遮蔽する遮蔽板である。トッププレート５の外径は、基板９の外径、および、保持ベース部３１１の外径よりも大きい。トッププレート５は、対向部材本体５１と、被保持部５２と、複数の係合部５３とを備える。対向部材本体５１は、例えば、比較的高い耐薬品性を有するフッ素樹脂により形成される。対向部材本体５１は、対向部材天蓋部５１１と、対向部材側壁部５１２とを備える。対向部材天蓋部５１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の部材であり、基板９の上面９１に対向する。対向部材天蓋部５１１の中央部には、対向部材開口５４が設けられる。対向部材開口５４は、例えば、平面視において略円形である。対向部材開口５４の直径は、基板９の直径に比べて十分に小さい。対向部材側壁部５１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部材であり、対向部材天蓋部５１１の外周部から下方に広がる。

複数の係合部５３は、中心軸Ｊ１を中心として略等角度間隔にて、対向部材天蓋部５１１の下面の外周部に周方向に配置される。複数の係合部５３は、対向部材側壁部５１２の径方向内側に配置される。

被保持部５２は、対向部材本体５１の上面に接続される。被保持部５２は、対向部材筒部５２１と、対向部材フランジ部５２２とを備える。対向部材筒部５２１は、対向部材本体５１の対向部材開口５４の周囲から上方に突出する略筒状の部位である。対向部材筒部５２１は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。対向部材フランジ部５２２は、対向部材筒部５２１の上端部から径方向外方に環状に広がる。対向部材フランジ部５２２は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。

対向部材移動機構６は、対向部材保持部６１と、対向部材昇降機構６２とを備える。対向部材保持部６１は、トッププレート５の被保持部５２を保持する。対向部材保持部６１は、保持部本体６１１と、本体支持部６１２と、フランジ支持部６１３と、支持部接続部６１４とを備える。保持部本体６１１は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状である。保持部本体６１１は、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２の上方を覆う。本体支持部６１２は、略水平に延びる棒状のアームである。本体支持部６１２の一方の端部は保持部本体６１１に接続され、他方の端部は対向部材昇降機構６２に接続される。

保持部本体６１１の中央部からは処理液ノズル７１が下方に突出する。処理液ノズル７１は、対向部材筒部５２１に非接触状態で挿入される。以下の説明では、処理液ノズル７１と対向部材筒部５２１との間の空間を「ノズル間隙５６」と呼ぶ。

フランジ支持部６１３は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。フランジ支持部６１３は、対向部材フランジ部５２２の下方に位置する。フランジ支持部６１３の内径は、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２の外径よりも小さい。フランジ支持部６１３の外径は、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２の外径よりも大きい。支持部接続部６１４は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。支持部接続部６１４は、フランジ支持部６１３と保持部本体６１１とを対向部材フランジ部５２２の周囲にて接続する。対向部材保持部６１では、保持部本体６１１は対向部材フランジ部５２２の上面と上下方向に対向する保持部上部であり、フランジ支持部６１３は対向部材フランジ部５２２の下面と上下方向に対向する保持部下部である。

図１に示す位置にトッププレート５が位置する状態では、フランジ支持部６１３は、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２の外周部に下側から接して支持する。換言すれば、対向部材フランジ部５２２が、対向部材移動機構６の対向部材保持部６１により保持される。これにより、トッププレート５が、基板９および基板保持部３１の上方にて、対向部材保持部６１により吊り下げられる。以下の説明では、図１に示すトッププレート５の上下方向の位置を「第１の位置」という。トッププレート５は、第１の位置にて、対向部材移動機構６により保持されて基板保持部３１から上方に離間する。

フランジ支持部６１３には、トッププレート５の位置ずれ（すなわち、トッププレート５の移動および回転）を制限する移動制限部６１６が設けられる。図１に示す例では、移動制限部６１６は、フランジ支持部６１３の上面から上方に突出する突起部である。移動制限部６１６が、対向部材フランジ部５２２に設けられた孔部に挿入されることにより、トッププレート５の位置ずれが制限される。

対向部材昇降機構６２は、トッププレート５を対向部材保持部６１と共に上下方向に移動させる。図２は、トッププレート５が図１に示す第１の位置から下降した状態を示す断面図である。以下の説明では、図２に示すトッププレート５の上下方向の位置を「第２の位置」という。すなわち、対向部材昇降機構６２は、トッププレート５を第１の位置と第２の位置との間で基板保持部３１に対して相対的に上下方向に移動する。第２の位置は、第１の位置よりも下方の位置である。換言すれば、第２の位置は、トッププレート５が第１の位置よりも上下方向において基板保持部３１に近接する位置である。

トッププレート５が第２の位置に位置する状態では、トッププレート５の複数の係合部５３がそれぞれ、基板保持部３１の複数の係合部３１３と係合する。複数の係合部５３は、複数の係合部３１３により下方から支持される。換言すれば、複数の係合部３１３はトッププレート５を支持する対向部材支持部である。例えば、係合部３１３は、上下方向に略平行なピンであり、係合部３１３の上端部が、係合部５３の下端部に上向きに形成された凹部に嵌合する。また、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２は、対向部材保持部６１のフランジ支持部６１３から上方に離間する。これにより、トッププレート５は、第２の位置にて、基板保持部３１により保持されて対向部材移動機構６から離間する（すなわち、対向部材移動機構６と非接触状態となる。）。

トッププレート５が基板保持部３１により保持された状態では、トッププレート５の対向部材側壁部５１２の下端が、基板保持部３１の保持ベース部３１１の上面よりも下方に位置する。このため、ベース側壁部３１７と対向部材側壁部５１２とは径方向に対向する。以下の説明では、ベース側壁部３１７の外周面と対向部材側壁部５１２の内周面との間の径方向の距離を「ギャップ値」という。ギャップ値は、例えば、対向部材側壁部５１２の下端の上下方向の位置におけるベース側壁部３１７の外周面と対向部材側壁部５１２の内周面との間の径方向の距離である。なお、ギャップ値は、上下方向の他の位置におけるベース側壁部３１７の外周面と対向部材側壁部５１２の内周面との間の径方向の距離であってもよい。

また、以下の説明では、ベース側壁部３１７のベース本体部３１６との接続部近傍の部位を、ベース側壁部３１７の付け根部分といい、対向部材側壁部５１２の対向部材天蓋部５１１との接続部近傍の部位を、対向部材側壁部５１２の付け根部という。ベース側壁部３１７の付け根部近傍では、ベース本体部３１６の上下方向の厚さが、他の部位よりも薄い。換言すれば、ベース本体部３１６の外周部の上下方向の厚さは、当該外周部以外の部位よりも薄い。ベース側壁部３１７の付け根部の剛性は、対向部材側壁部５１２の付け根部の剛性よりも低い。このため、ベース側壁部３１７は、対向部材側壁部５１２に比べて径方向に変形しやすい。ベース側壁部３１７の付け根部と対向部材側壁部５１２の付け根部との剛性の差は、例えば、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２の付け根部の厚さ、形状、材料等を異ならせることにより実現される。

トッププレート５が第２の位置に位置する状態で基板回転機構３３が駆動されると、トッププレート５は、基板９および基板保持部３１と共に回転する。換言すれば、トッププレート５が第２の位置に位置する状態では、トッププレート５は、基板回転機構３３により基板９および基板保持部３１と共に中心軸Ｊ１を中心として回転可能となる。これにより、トッププレート５を回転する機構を基板回転機構３３と独立して設ける場合に比べて、基板処理装置１を小型化することができる。

図３は、基板処理装置１におけるガスおよび処理液の供給に係る気液供給部７を示すブロック図である。気液供給部７は、処理液ノズル７１と、処理液供給部７２と、ガス供給部７３とを備える。処理液供給部７２は、処理液ノズル７１に接続され、処理液ノズル７１に処理液を供給する。ガス供給部７３は、処理液ノズル７１に接続され、処理液ノズル７１にガスを供給する。

基板処理装置１では、処理液として、様々な種類の液体が利用される。処理液は、例えば、基板９の薬液処理に用いられる薬液（ポリマー除去液、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等）であってもよい。処理液は、例えば、基板９の洗浄処理に用いられる純水（ＤＩＷ：deionized water）や炭酸水等の洗浄液であってもよい。処理液は、例えば、基板９上の液体を置換するために供給されるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等であってもよい。ガス供給部７３から供給されるガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスである。ガス供給部７３からは、不活性ガス以外の様々なガスが供給されてもよい。

図４は、処理液ノズル７１の一部を拡大して示す断面図である。処理液ノズル７１は、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）により形成される。処理液ノズル７１の内部には、処理液流路７１６と、２つのガス流路７１７とが設けられる。処理液流路７１６は、図３に示す処理液供給部７２に接続される。２つのガス流路７１７は、図３に示すガス供給部７３に接続される。

処理液供給部７２から図４に示す処理液流路７１６に供給された処理液は、処理液ノズル７１の下端面に設けられた吐出口７１６ａから下方へと吐出される。処理液ノズル７１から複数種類の処理液が吐出される場合、処理液ノズル７１には、複数種類の処理液にそれぞれ対応する複数の処理液流路７１６が設けられ、複数種類の処理液はそれぞれ複数の吐出口７１６ａから吐出されてもよい。

ガス供給部７３から中央のガス流路７１７（図中の右側のガス流路７１７）に供給された不活性ガスは、処理液ノズル７１の下端面に設けられた下面噴射口７１７ａから下方に向けて供給（例えば、噴射）される。ガス供給部７３から外周部のガス流路７１７に供給された不活性ガスは、処理液ノズル７１の側面に設けられた複数の側面噴射口７１７ｂから周囲に供給される。

複数の側面噴射口７１７ｂは周方向に略等角度間隔にて配列される。複数の側面噴射口７１７ｂは、外周部のガス流路７１７の下端部から周方向に延びる周状流路に接続される。ガス供給部７３から供給された不活性ガスは、複数の側面噴射口７１７ｂから、斜め下方に向けて供給（例えば、噴射）される。なお、側面噴射口７１７ｂは１つだけ設けられてもよい。

処理液供給部７２（図３参照）から供給された処理液は、処理液ノズル７１の吐出口７１６ａから、図２に示す対向部材開口５４を介して基板９の上面９１に向けて吐出される。換言すれば、処理液ノズル７１は、処理液供給部７２から供給された処理液を、対向部材開口５４を介して基板９の上面９１に供給する。基板処理装置１では、処理液ノズル７１は、対向部材本体５１の対向部材開口５４から下方に突出してもよい。換言すれば、処理液ノズル７１の先端が、対向部材開口５４の下端縁よりも下方に位置してもよい。処理液供給部７２から供給された処理液は、処理液ノズル７１内にて対向部材開口５４を介して下方に流れ、処理液ノズル７１の吐出口７１６ａ（図４参照）から基板９の上面９１に向けて吐出される。処理液が対向部材開口５４を介して供給されるという場合、対向部材開口５４よりも上方にて処理液ノズル７１から吐出された処理液が対向部材開口５４を通過する状態のみならず、対向部材開口５４に挿入された処理液ノズル７１を介して処理液が吐出される状態も含む。

ガス供給部７３（図３参照）から処理液ノズル７１に供給された不活性ガスの一部は、処理液ノズル７１の下面噴射口７１７ａ（図４参照）から、対向部材開口５４を介してトッププレート５と基板９との間の空間（以下、「処理空間９０」という。）に供給される。また、ガス供給部７３から処理液ノズル７１に供給された不活性ガスの一部は、処理液ノズル７１の複数の側面噴射口７１７ｂ（図４参照）からノズル間隙５６へと供給される。ノズル間隙５６では、ガス供給部７３からの不活性ガスが、処理液ノズル７１の側面から斜め下方に向かって供給されて下方に向かって流れ、処理空間９０へと供給される。

基板処理装置１では、基板９の処理は、好ましくは処理空間９０に処理液ノズル７１から不活性ガスが供給されて処理空間９０が不活性ガス雰囲気となっている状態で行われる。換言すれば、ガス供給部７３から処理空間９０に供給されるガスは、処理雰囲気用ガスである。処理雰囲気用ガスには、処理液ノズル７１からノズル間隙５６へと供給され、ノズル間隙５６を介して処理空間９０に供給されるガスも含まれる。

次に、基板処理装置１における基板９の処理の流れの一例について、図５を参照しつつ説明する。まず、トッププレート５が図１に示す第１の位置に位置する状態で、基板９がハウジング１１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）。このとき、トッププレート５は対向部材移動機構６の対向部材保持部６１により保持されている。

続いて、対向部材昇降機構６２により対向部材保持部６１が下方へと移動される。これにより、トッププレート５が第１の位置から第２の位置へと下方に移動し、図２に示すように、トッププレート５が基板保持部３１により保持される（ステップＳ１２）。そして、ガス供給部７３から処理液ノズル７１を介して、ノズル間隙５６および処理空間９０に不活性ガス（すなわち、処理雰囲気用ガス）の供給が開始される。

次に、基板回転機構３３が制御部１２（図１参照）により制御されることにより、基板保持部３１、基板９およびトッププレート５の回転が開始される（ステップＳ１３）。処理液ノズル７１からの不活性ガスの供給は、ステップＳ１３以降も継続される。そして、処理液供給部７２から処理液ノズル７１へと第１処理液が供給され、第２の位置に位置するトッププレート５の対向部材開口５４を介して、回転中の基板９の上面９１の中央部に供給される（ステップＳ１４）。

処理液ノズル７１から基板９の中央部に供給された第１処理液は、基板９の回転により、基板９の中央部から径方向外方へと拡がり、基板９の上面９１全体に付与される。第１処理液は、遠心力により基板９の外縁から径方向外方へと飛散し、ベース側壁部３１７と対向部材側壁部５１２との間を通過して処理空間９０から排出される。基板処理装置１では、基板保持部３１が回転する際に、トッププレート５も中心軸Ｊ１を中心として回転する。このため、トッププレート５に第１処理液が付着した場合であっても、当該第１処理液も遠心力により処理空間９０から排出される。

処理空間９０から排出された第１処理液は、カップ部４の第１ガード４１により受けられる。図２に示す第１ガード４１の上下方向の位置は、基板９からの処理液を受ける位置であり、以下の説明では「受液位置」という。基板処理装置１では、第１処理液が基板９に対して所定時間付与されることにより、第１処理液による基板９の処理が終了する。

第１処理液は、例えば、ポリマー除去液やエッチング液等の薬液であり、ステップＳ１４において、基板９に対する薬液処理が行われる。なお、第１処理液の供給（ステップＳ１４）は、基板９の回転開始（ステップＳ１３）よりも前に行われてもよい。この場合、静止状態の基板９の上面９１全体に第１処理液がパドル（液盛り）され、第１処理液によるパドル処理が行われる。

第１処理液による基板９の処理が終了すると、処理液ノズル７１からの第１処理液の供給が停止される。そして、ガード移動機構４３により第１ガード４１が下方に移動され、図６に示すように、上述の受液位置よりも下方の待避位置へと位置する。これにより、基板９からの処理液を受けるガードが、第１ガード４１から第２ガード４２に切り替えられる。すなわち、ガード移動機構４３は、第１ガード４１を受液位置と待避位置との間で上下方向に移動することにより、基板９からの処理液を受けるガードを第１ガード４１と第２ガード４２との間で切り替えるガード切替機構である。

続いて、処理液供給部７２から処理液ノズル７１へと第２処理液が供給され、第２の位置に位置するトッププレート５の対向部材開口５４を介して、回転中の基板９の上面９１の中央部に供給される（ステップＳ１５）。処理液ノズル７１から基板９の中央部に供給された第２処理液は、基板９の回転により、基板９の中央部から径方向外方へと拡がり、基板９の上面９１全体に付与される。第２処理液は、基板９の外縁から径方向外方へと飛散し、ベース側壁部３１７と対向部材側壁部５１２との間を通過して処理空間９０から排出される。基板処理装置１では、上述のように、基板保持部３１が回転する際に、トッププレート５も中心軸Ｊ１を中心として回転する。このため、トッププレート５に第２処理液が付着した場合であっても、当該第２処理液も遠心力により処理空間９０から排出される。

処理空間９０から排出された第２処理液は、カップ部４の第２ガード４２により受けられる。第２処理液が基板９に対して所定時間付与されることにより、第２処理液による基板９の処理が終了する。第２処理液は、例えば、純水や炭酸水等の洗浄液であり、ステップＳ１５において、基板９に対する洗浄処理が行われる。

第２処理液による基板９の処理が終了すると、処理液ノズル７１からの第２処理液の供給が停止される。そして、ガス供給部７３により処理液ノズル７１の側面からノズル間隙５６に向けて噴射される不活性ガスの流量が増大する。また、処理液ノズル７１の下端面から処理空間９０に向けて噴射される不活性ガスの流量も増大する。さらに、基板回転機構３３が制御部１２（図１参照）により制御されることにより、基板保持部３１、基板９およびトッププレート５の回転速度が増大する。これにより、基板９の上面９１上に残っている第２処理液等が径方向外方へと移動して基板９の外縁から径方向外方へと飛散し、ベース側壁部３１７と対向部材側壁部５１２との間を通過して処理空間９０から排出される。処理空間９０から排出された第２処理液等は、カップ部４の第２ガード４２により受けられる。基板９の回転が所定の時間だけ継続されることにより、基板９の上面９１上から処理液を除去する乾燥処理が行われる（ステップＳ１６）。

基板９の乾燥処理が終了すると、基板回転機構３３による基板保持部３１、基板９およびトッププレート５の回転が停止される（ステップＳ１７）。また、ガス供給部７３からノズル間隙５６および処理空間９０への不活性ガスの供給が停止される。次に、対向部材昇降機構６２により対向部材保持部６１が上方に移動することにより、トッププレート５が、第２の位置から図１に示す第１の位置へと上方に移動する（ステップＳ１８）。トッププレート５は、基板保持部３１から上方に離間して対向部材保持部６１により保持される。その後、基板９がハウジング１１から搬出される（ステップＳ１９）。基板処理装置１では、複数の基板９に対して、上述のステップＳ１１〜Ｓ１９が順次行われ、複数の基板９が順次処理される。

基板処理装置１では、上述のように、ステップＳ１６における基板９の乾燥処理の際に、基板保持部３１およびトッププレート５の回転速度が増大し、遠心力により基板保持部３１およびトッププレート５の一部が変形する。具体的には、図７に示すように、基板保持部３１のベース側壁部３１７およびトッププレート５の対向部材側壁部５１２が、径方向外方へと拡がるように変形する。ベース側壁部３１７は、例えば、下端部が付け根部よりも径方向外側に位置するように変形する。対向部材側壁部５１２も、例えば、下端部が付け根部よりも径方向外側に位置するように変形する。図７では、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２の変形量を実際によりも大きく描いている。また、図７では、変形前のベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２を二点鎖線にて示す。

ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２が変形することにより、ベース側壁部３１７の外周面と対向部材側壁部５１２の内周面との間の径方向の距離であるギャップ値が変化する。上述のように、ベース側壁部３１７の付け根部の剛性は、対向部材側壁部５１２の付け根部の剛性よりも低く、ベース側壁部３１７は対向部材側壁部５１２に比べて径方向に変形しやすい。このため、ベース側壁部３１７の径方向外方への変形量は、対向部材側壁部５１２の径方向外方への変形量よりも大きくなり、ギャップ値は小さくなる。例えば、実際の基板保持部３１の回転速度は１０００〜１５００ｒｐｍであり、ギャップ値の減少量は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ未満である。

基板処理装置１では、ステップＳ１４，Ｓ１５における第１処理液および第２処理液による基板９の処理（以下、「液処理」という。）の際には、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２の変形量は比較的小さく（あるいは、ほとんど変形せず）、ギャップ値は比較的大きい。このため、基板９上に継続的に供給される第１処理液および第２処理液を、処理空間９０から容易に排出することができる。一方、ステップＳ１６における基板９の乾燥処理の際には、ベース側壁部３１７の変形量は比較的大きく、ギャップ値は比較的小さくなる。このため、処理空間９０の雰囲気を容易に制御して所望の雰囲気とすることができる。上述の例では、処理空間９０は不活性ガス雰囲気とされる。これにより、基板９の乾燥が促進され、基板９の乾燥処理に要する時間が短縮される。

このように、基板処理装置１では、基板回転機構３３（図６参照）により基板保持部３１が回転される際に、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２が遠心力により変形することにより、ギャップ値が基板保持部３１の回転速度に応じて変化する。これにより、処理空間９０において、雰囲気の制御と処理液の排出とのバランスを、基板保持部３１の回転速度により変更することができる。その結果、基板９の好適な処理を実現することができる。

詳細には、ギャップ値は基板保持部３１の回転速度の増大に伴って減少するため、回転速度が比較的高く、処理空間９０の雰囲気制御が重要視される乾燥処理の際に、ギャップ値を比較的小さくして雰囲気制御を容易に行うことができる。また、回転速度が比較的低く、処理空間９０からの処理液の排出が重要視される液処理の際に、ギャップ値を比較的大きくして処理液の排出を容易に行うことができる。

基板処理装置１では、制御部１２（図１参照）により基板回転機構３３による回転速度が制御されることにより、ギャップ値が制御される。そして、基板９に対する処理の種類に応じて、制御部１２がギャップ値を制御することにより、処理空間９０からの処理液の排出と雰囲気制御との好ましいバランスを、基板９に対する各処理に合わせて実現することができる。

図７に示す例では、ギャップ値は、基板保持部３１の回転速度に応じて、中心軸Ｊ１を中心とする周方向の全周に亘って変化する。これにより、処理空間９０における雰囲気の制御および処理液の排出について、周方向における均一性を向上することができる。好ましくは、ギャップ値の変化は、全周に亘って略均一である。

また、ギャップ値の変化は、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２が遠心力により径方向外方へと変形し、ベース側壁部３１７の変形量が対向部材側壁部５１２の変形量よりも大きいことにより生じる。このため、基板保持部３１の回転速度によるギャップ値の変更を容易に実現することができる。また、ギャップ値を変更するための特別な機構を設ける必要がないため、基板処理装置１の構造を簡素化することができる。さらには、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２の形状、構造および材料の選択の自由度を向上することもできる。

上述の基板処理装置１では、様々な変更が可能である。

基板処理装置１では、基板回転機構３３により基板保持部３１が回転される際に、必ずしも、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２の双方が遠心力により変形する必要はない。ギャップ値は、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２の少なくとも一方が遠心力により変形することにより、回転速度に応じて変化すればよい。この場合、上述のように、処理空間９０において、雰囲気の制御と処理液の排出とのバランスを、基板保持部３１の回転速度により変更することができる。その結果、基板９の好適な処理を実現することができる。

また、ギャップ値は、必ずしも周方向の全周に亘って変化する必要はなく、基板保持部３１の回転速度に応じて、周方向の少なくとも一部において変化すればよい。この場合も、上述のように、処理空間９０において、雰囲気の制御と処理液の排出とのバランスを、基板保持部３１の回転速度により変更することができる。その結果、基板９の好適な処理を実現することができる。基板処理装置１では、例えば、それぞれがベース側壁部３１７の下端から上方に延びる複数のスリットが、略等角度間隔にてベース側壁部３１７に設けられる。これにより、ベース側壁部３１７の当該複数のスリット間の部位が、基板保持部３１の回転速度に応じて容易に径方向に変化する。

ベース側壁部３１７が径方向外方へと変形する際には、必ずしも、下端部が径方向の最も外側に位置する必要はなく、例えば、ベース側壁部３１７の上下方向の中央部が可撓性を有する柔軟な材料（例えば、ゴムのような伸縮性を有する材料）により形成され、遠心力により下端部よりも径方向外側まで変形してもよい。対向部材側壁部５１２においても同様である。

基板処理装置１では、基板９の液処理および乾燥処理が行われる際に、トッププレート５は必ずしも基板保持部３１に保持される必要はない。例えば、トッププレート５は、基板保持部３１から離間して基板９の上方に配置され、基板回転機構３３とは独立して設けられた他の回転機構により回転されてもよい。

また、基板９の液処理および乾燥処理が行われる際に、トッププレート５は必ずしも回転されなくてもよい。この場合、対向部材側壁部５１２は変形することなく、基板保持部３１の回転時の遠心力によりベース側壁部３１７が径方向に変形することにより、ギャップ値が回転速度に応じて変化する。具体的には、基板保持部３１の回転速度の増大に伴って、ベース側壁部３１７が径方向外方に変形し、ギャップ値は減少する。

基板処理装置１では、基板保持部３１の回転時の遠心力により、ベース側壁部３１７および対向部材側壁部５１２の少なくとも一方が、径方向内方へと変形してもよい。例えば、図８に示すように、トッププレート５の対向部材本体５１の外周部に、対向部材側壁部５１２を径方向内方に変形させる側壁部押圧機構５５が設けられる。側壁部押圧機構５５は、対向部材本体５１の外周部にて周方向に略等角度間隔に配置される側壁押圧部５５１を備える。

各側壁押圧部５５１は、対向部材天蓋部５１１の外周部上面上に固定されて略周方向を向く回転軸５５２と、回転軸５５２を中心として回転可能な回転部材５５３とを備える。回転部材５５３は、回転軸５５２よりも上方に位置する錘部５５４と、回転軸５５２よりも下方にて対向部材側壁部５１２の外周面に接する側壁接触部５５５とを備える。錘部５５４は、好ましくは、回転軸５５２よりも径方向外側に位置する。

トッププレート５が基板保持部３１と共に回転すると、遠心力により錘部５５４が径方向外方へと移動し、回転部材５５３が回転軸５５２を中心として回転する。図８に示す側壁押圧部５５１の回転部材５５３は、図８中の時計回りに回転する。これにより、側壁接触部５５５が対向部材側壁部５１２を径方向内方に押圧して変形させる。その結果、ギャップ値が、トッププレート５の回転速度の増大に伴って減少する。図８に示す例では、ベース側壁部３１７は、例えば、基板保持部３１の回転時の遠心力により径方向外方に変形してもよく、基板保持部３１の回転速度にかかわらず変形しなくてもよい。

あるいは、図８に示す例では、例えば、側壁部押圧機構５５により対向部材側壁部５１２の遠心力による径方向外方への変形が抑えられて対向部材側壁部５１２が変形せず、ベース側壁部３１７が遠心力により径方向外方に変形することにより、ギャップ値が回転速度に応じて変化してもよい。

基板処理装置１では、基板９に対する処理の種類と、各処理に適した処理空間９０からの処理液の排出と雰囲気制御とのバランスとの関係に合わせて、ギャップ値が、基板保持部３１の回転速度の増大に伴って増大してもよい。

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
５ トッププレート
９ 基板
１２ 制御部
３１ 基板保持部
３３ 基板回転機構
５４ 対向部材開口
７２ 処理液供給部
９０ 処理空間
９１ 上面
３１６ ベース本体部
３１７ ベース側壁部
５１１ 対向部材天蓋部
５１２ 対向部材側壁部
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ１９ 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、
   前記基板の上面に対向するとともに中央部に対向部材開口が設けられる対向部材と、
   上下方向を向く中心軸を中心として前記基板を前記基板保持部と共に回転させる基板回転機構と、
   前記対向部材開口を介して前記基板の前記上面に処理液を供給する処理液供給部と、
   を備え、
   前記基板保持部は、
   円板状のベース本体部と、
   前記ベース本体部の外周部から下方に広がる円筒状のベース側壁部と、
   を備え、
   前記対向部材は、
   前記基板の前記上面に対向するとともに中央部に前記対向部材開口が設けられる円環板状の対向部材天蓋部と、
   前記対向部材天蓋部の外周部から下方に広がる円筒状の対向部材側壁部と、
   を備え、
   前記ベース側壁部と前記対向部材側壁部とが径方向に対向し、
   前記基板回転機構により前記基板保持部が回転される際に、前記ベース側壁部および前記対向部材側壁部の少なくとも一方が遠心力により変形することにより、前記ベース側壁部の外周面と前記対向部材側壁部の内周面との間の径方向の距離であるギャップ値が、周方向の少なくとも一部において回転速度に応じて変化す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、
   前記ギャップ値は、回転速度に応じて全周に亘って変化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、
   前記基板保持部が回転する際に、前記対向部材も前記中心軸を中心として回転することを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記対向部材が、前記基板保持部により保持され、前記基板回転機構により前記基板保持部と共に回転されることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項３または４に記載の基板処理装置であって、
   前記基板保持部が回転する際に、前記ベース側壁部および前記対向部材側壁部が遠心力により径方向外方へと変形し、前記ベース側壁部の変形量が前記対向部材側壁部の変形量よりも大きい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、
   前記ギャップ値が前記回転速度の増大に伴って減少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、
   前記基板回転機構による回転速度を制御することにより、前記ギャップ値を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。

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